JP6222199B2 - 給油装置 - Google Patents

Description

本発明は、給油装置に関し、特に、自動車等へ燃料油を供給する給油所に設置され、給油中に自動車等の燃料タンクから流出する燃料油ベーパを回収するベーパ液化回収系統を備えた給油装置に関する。

従来、自動車等の燃料タンクにガソリン等の揮発性の高い燃料油を供給する給油装置において、燃料タンクから給油量に応じた燃料油ベーパが流出する。この燃料油ベーパが大気中に放出されると、資源が無駄になるだけでなく、引火による火災の危険性や環境汚染を引き起こす虞もあった。

そこで、本出願人は、特許文献１において、ベーパ液化回収系統を備えた給油装置を提案した。図６に示すように、このベーパ液化回収系統６１は、一端が給油ノズル近傍に開口するベーパ戻り管６２と、このベーパ戻り管６２に介装された圧縮ポンプ６３、凝縮器６４及び気液分離計測槽６５と、気液分離計測槽６５からの燃料油ベーパの吸着等を行う２つの吸着塔６６ａ、６６ｂを備え、凝縮器６４において燃料油ベーパを液化して気液分離計測槽６５にて回収し、回収した燃料油を給油系統へ戻す。

上記気液分離計測槽６５は、凝縮器６４より供給される、燃料油ベーパが凝縮した燃料油と、ベーパ戻り管に侵入した空気が凝縮した水と、凝縮しなかった燃料油ベーパ及び空気とを、水、燃料油及び気体に各々分離するために設けられる。

この気液分離計測槽６５は、図７に示すように、主に燃料油及び水を貯留する槽７１と、槽７１の上方に流入口７２及び気体排出口７３と、槽７１の底部に水排出口７４と、槽７１の下部に燃料油排出口７５と、槽７１内に配置され、燃料油及び水の液位を各々監視する２つの液面センサ７６、７７と、液面センサ７６、７７と電気的に接続され、槽７１の上部開口を塞ぐ制御部７８と、制御部７８からの信号によって水排出口７４及び燃料油排出口７５を各々開閉する水戻し弁７９及びガソリン戻し弁８０等で構成される。尚、燃料油は、水よりも比重が小さいため自然に水の上方に分離し、流入口７２から流入した気体は気体排出口７３から排出される。

液面センサ７６は、水に対して浮力を生じ、磁性材料を含むフロート７６ａと、フロート７６ａの上下動を規制するストッパ７６ｂ、７６ｃと、フロート７６ａが上限位置まで移動したことを検知して検知信号を出力する磁気センサ７６ｄとで構成される。

液面センサ７７は、液面センサ７６の上方に配置され、油に対して浮力を生じ、磁性材料を含むフロート７７ａと、フロート７７ａの上下動を規制するストッパ７７ｂ、７７ｃ（７７ｃはストッパ７６ｂと兼用）と、フロート７７ａが上限位置まで移動したことを検知して検知信号を出力する磁気センサ７７ｄとで構成される。

各磁気センサ７６ｄ、７７ｄの検知信号が制御部７８に入力されると、制御部７８は、水戻し弁７９及びガソリン戻し弁８０が別々のタイミングで開くように制御して燃料油及び水を各々排出する。

特許第５５９８６８２号公報

上記気液分離計測槽６５において、フロート７７ａが上限位置まで移動したことを磁気センサ７７ｄが検知すると、制御部７８が所定時間（例えば４秒）ガソリン戻し弁８０を全開し、この開弁時間と燃料油排出口７５の径に基づいて燃料油の回収量を算出していた。しかし、燃料油排出口７５の加工精度や、気液分離計測槽６５の前後の圧力の変化等により、燃料油回収量の算出値と実際の回収量の間に誤差が生じる虞があった。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、燃料油ベーパからの燃料油回収量の算出値と実際の回収量の間の誤差を低減し、燃料油回収量の計測精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、給油装置であって、一端が貯油タンクに接続され、他端が給油ノズルを有する給油ホースに接続される給油管と、該給油管に介装された給油ポンプ及び流量計とを有する給油系統と、一端が給油ノズル近傍に開口するベーパ戻り管と、該ベーパ戻り管に介装された圧縮ポンプ、凝縮器及び気液分離計測槽と、該気液分離計測槽からの燃料油ベーパを吸着する吸着塔とを有するベーパ液化回収系統とを備える給油装置において、前記気液分離計測槽は、該気液分離計測槽内の燃料油を前記給油系統へ戻すための燃料油戻し弁と、該気液分離計測槽内の燃料油が上限レベルに達したことを検知する燃料油上限センサと、該気液分離計測槽内の燃料油が下限レベルに達したことを検知する燃料油下限センサと、該燃料油上限センサ及び燃料油下限センサを配置した基板と、該基板を収容するケースとを備え、該ケースは、上部に開口を有し、前記基板が前記開口から前記ケースに収容されると、該基板の下端が前記ケースの底面に当接し、前記ケースに対して前記基板が位置決めされ、前記燃料油戻し弁は、燃料油が前記上限レベルに達したことを前記燃料油上限センサが検知した際に検知信号を受信して全開となり、燃料油が前記下限レベルに達したことを前記燃料油下限センサが検知した際に検知信号を受信して全閉となることを特徴とする。

本発明によれば、燃料油下限センサを設けたため、従来のような開弁してからの時間に
よる閉弁制御ではなく、気液分離計測槽の容量、すなわち燃料油の体積に基づく閉弁制御
を行うことができ、燃料油回収量の算出値と実際の回収量の間の誤差を低減し、燃料油回
収量の計測精度を向上させることができる。また、両センサの相対位置の調整が不要となり、製造コストを低減することができる。

上記給油装置において、前記燃料油上限センサ及び前記燃料油下限センサの各々を、燃料油に対して浮力を生じ、磁性材料を含むフロートと、該フロートの近接を検知する磁気センサとで構成することができる。

前記気液分離計測槽は、前記燃料油戻し弁を有する槽本体と、前記ケースの開口を塞ぐ蓋とを備え、該蓋が前記槽本体の端部に当接することで、槽本体に対する基板の位置決め、すなわち両センサの位置決めを容易に行うことができる。

以上のように、本発明によれば、燃料油回収量の計測精度を向上させることなどが可能となる。

本発明に係る給油装置の一実施の形態を示す一部破断斜視図である。 図１に示す給油装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す気液分離計測槽を含む分離ユニットの一部破断正面図である。 図３のＡ部拡大図であって基板及びケースのみを示す。 ガソリン回収量の算出値と実際の回収量の間に生じる誤差を従来例と比較したグラフである。 従来のベーパ液化回収系統の一例を示すブロック図である。 図６に示す気液分離計測槽の縦断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係る給油装置の一実施の形態を示し、この給油装置１は、本発明の特徴部分であるベーパ液化回収系統２と、給油系統３と、給油量等を表示する表示部５と、給油ノズルを掛けるためのノズル掛け６等を備える。

給油系統３は、一端が貯油タンクＴに接続される給油管３１と、給油管３１に介装される給油ポンプ３２、電磁弁３３及び流量計３４と、給油管３１の他端に安全継手３５を介して接続される給油ホース３６と、給油ホース３６の先端に設けられ、ノズル掛け６（図１参照）に掛けられる給油ノズル３７等を備える。給油ポンプ３２以外の各構成要素は、複数油種に対応するために各々６つ（３油種×２セット）ずつ設けられ、給油装置１の両側で２台の自動車に同時に給油を行うことができる。

ベーパ液化回収系統２は、一端が給油ノズル３７の近傍に開口するベーパ戻り管２１と、ベーパ戻り管２１に介装された圧縮ポンプ２２及び分離ユニット２３と、圧縮ポンプ２２を駆動するモータ２４等を備える。

分離ユニット２３は、ガソリンベーパ（以下「ベーパ」という）を凝縮させる凝縮器２３ａと、凝縮器２３ａから排出されるベーパ、空気、ガソリン及び水の混合物を、気体、ガソリン及び水に各々分離する気液分離計測槽２３ｂと、気液分離計測槽２３ｂから排出される気体からベーパを吸着した後、脱着して凝縮器２３ａに戻すための２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄと、凝縮器２３ａ及び２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄを後述するガソリンで冷却するための冷却部２３ｅとを備える。

気液分離計測槽２３ｂは、図３に示すように、ガソリン及び水を貯留する槽本体４１と、槽本体４１の上端部に流入口４２及び気体排出口４３と、槽本体４１の底部に水排出口４４と、槽の下部にガソリン排出口４５とを備える。槽本体４１内には、水の液位を監視する液面センサ４６と、ガソリンの液位を監視する液面センサ４７が配置され、両センサ４６、４７と電気的に接続される制御部４８が槽本体４１の上部開口を塞ぐ。制御部４８からの信号によってガソリン排出口４５及び水排出口４４を各々開閉するガソリン戻し弁２５及び水戻し弁４９が設けられる。

液面センサ４６は、水に対して浮力を生じ、磁性材料を含むフロート４６ａと、フロート４６ａの上下動を規制するストッパ４６ｂ、４６ｃと、フロート４６ａが上限位置まで移動したことを検知して検知信号を出力する磁気センサ４６ｄとで構成される。

一方、液面センサ４７は、液面センサ４６の上方に配置され、ガソリンに対して浮力を生じ、磁性材料を含むフロート４７ａと、フロート４７ａの上下動を規制するストッパ４７ｂ、４７ｃと、フロート４７ａが上限位置まで移動したことを検知して検知信号を出力する磁気センサ４７ｄと、フロート４７ａが下限位置まで移動したことを検知して検知信号を出力する磁気センサ４７ｅとで構成される。

磁気センサ４６ｄ、４７ｄ、４７ｅを１つの基板５０上に配設する。これにより、組立作業によって各磁気センサ４６ｄ、４７ｄ、４７ｅの相対位置にばらつきが生じることを防止することができ、分離ユニット２３を量産しても品質保持が容易になる。

基板５０をケース５１に収容すると、図４に示すように、基板５０の下端５０ａがケース５１の底面５１ａに当接し、ケース５１に対する基板５０の上下方向の位置決めを行うことができる。また、図３に示すように、このケース５１の上部開口を塞ぐためにケース５１に一体化された蓋５２を、気液分離計測槽２３ｂの槽本体４１の端部４１ａに当接させることで、槽本体４１に対してケース５１を位置決めすることができる。これによって、槽本体４１に対する基板５０の位置が決定し、槽本体４１に対する磁気センサ４６ｄ、４７ｄ、４７ｅの位置が決定する。ここで、槽本体４１は鋳物であって抜き勾配を有するが、槽本体４１に対する磁気センサ４７ｄ（上限センサ）、４７ｅ（下限センサ）の位置が同じであれば、抜き勾配に応じた容積（回収量）が等しくなり、回収量を高精度に安定させることができると共に、量産時の品質保持が可能となる。

一方、この気液分離計測槽２３ｂには、図２に示すように、吸着塔２３ｃ、２３ｄのいずれか一方に気体を供給し、吸着塔２３ｃ、２３ｄのいずれか他方からベーパの脱着を行うように流路の切替を行う切替弁２６が付設される。

各吸着塔２３ｃ、２３ｄには、吸着塔２３ｃ、２３ｄ内に外気を導入してベーパを搬送するための逆止弁２７と、吸着塔２３ｃ、２３ｄ内の圧力を所定値以下にするためのリリーフ弁２８とが各々付設される。

次に、上記構成を有する給油装置１のベーパ回収動作について、図２及び図３を参照しながら説明する。

給油ポンプ３２がオンになり、給油が開始されると、地下タンクＴから分離ユニット２３の冷却部２３ｅへガソリンＧ１が供給され、冷却部２３ｅ内の凝縮器２３ａ及び２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄを冷却する。冷却後のガソリンＧ２は、後述する気液分離計測槽２３ｂからガソリン戻し弁２５を介して回収したガソリンと混合され、ガソリンＧ３として給油ポンプ３２へ戻される。その後、ガソリンＧ４として給油ノズル３７等を介して実際に車両へ供給される。尚、給油ポンプ３２による給油量は、流量計３４によって計測される。

給油ノズル３７からガソリンの供給を開始すると、圧縮ポンプ２２がオンになり、給油に伴って発生したベーパと、車両の燃料タンク内の空気が、ベーパ戻り管２１を介して圧縮ポンプ２２の圧縮側２２ａへ流れて凝縮器２３ａ内に導入される。

凝縮器２３ａに導入された気体は、上述のように冷却部２３ｅを流れるガソリンによって均一に冷却されながら気液分離計測槽２３ｂへ送られる。ここで、ベーパは圧縮・冷却され、ベーパの一部がガソリンへ、またベーパと共に搬送された空気の一部が水へと状態変化する。

凝縮器２３ａから流入口４２を介して気液分離計測槽２３ｂへ供給された水、ガソリン、空気及びベーパのうち、水及びガソリンは槽本体４１内に沈降し、水より比重の小さいガソリンは水の上方に移動する。一方、空気及びベーパは槽本体４１の上部に滞留する。

そして、槽本体４１に沈降するガソリンの液面が上限位置まで達すると、すなわちフロート４７ａが上昇して磁気センサ４７ｄがこのフロート４７の近接を検知すると、磁気センサ４７ｄから制御部４８に対して検知信号が送信され、制御部４８はガソリン戻し弁２５を全開にする。

ガソリン戻し弁２５を全開にした後、ガソリンの液面が下限位置まで達すると、すなわちフロート４７ａが上限位置から下降して磁気センサ４７ｅがこのフロート４７ａの近接を検知すると、磁気センサ４７ｅから制御部４８に対して検知信号が送信され、制御部４８はガソリン戻し弁２５を全閉にし、ガソリン排出口４５から給油ポンプ３２へガソリンを戻す。

この磁気センサ４７ｅによる閉弁制御が本願発明の特徴の一つであって、この閉弁制御は、従来のようなガソリン戻し弁２５が開いてからの時間によるものではなく、槽本体４１の容量、すなわちガソリンの体積に基づくものであるため、ガソリン回収量の算出値と実際の回収量の間の誤差を低減することができる。

尚、槽本体４１に沈降する水の液面が上限位置まで達すると、すなわちフロート４６ａが上昇して磁気センサ４６ｄがこのフロート４６ａの近接を検知すると、水戻し弁４９を全開にして水排出口４４から水を排出する。

一方、槽本体４１の上部に滞留するベーパと空気は、流出口４３から切替弁２６へ搬送される。ここで、切替弁２６によってベーパ等の流路を図２の実線で示す状態とすることで、ベーパと空気は、吸着塔２３ｃに導入されてベーパが吸着される。尚、ベーパと共に吸着塔２３ｃの内部に導入された空気は、リリーフ弁２８を介して外部へ排出される。これと同時に、吸着塔２３ｄに吸着されたベーパの脱着が行われる。脱着されたベーパは、切替弁２６を介して圧縮ポンプ２２の真空側２２ｂへ供給されて再度ベーパ戻り管２１へ戻される。

ガソリンの給油量が所定値（例えば、５０Ｌ)に達すると、切替弁２６によってベーパ等の流路を図２の破線で示す状態に切り替える。これによって、ベーパと空気は、吸着塔２３ｄに導入されてベーパが吸着される。尚、ベーパと共に吸着塔２３ｄの内部に導入された空気は、リリーフ弁２８を介して外部へ排出される。これと同時に、吸着塔２３ｃに吸着されたベーパの脱着が行われる。脱着されたベーパは、切替弁２６を介して圧縮ポンプ２２の真空側２２ｂへ供給されて再度ベーパ戻り管２１へ戻される。

上記切替弁２６によってベーパ等の流路を切り替えることで、上記動作を繰り返し、２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄでベーパの吸着を交互に行う。これによって、吸着塔２３ｃ、２３ｄが飽和状態となるのを防止し、給油時に発生するベーパを確実に回収することができる。

上記本実施の形態における気液分離計測槽２３ｂを用いた場合を実施例とし、上記従来の気液分離計測槽６５を用いた場合を比較例として、ガソリン回収量の算出値と、実際の回収量の誤差を測定したところ、図５に示すような結果となった。尚、実施例を実線で、比較例を一点鎖線で各々示す。

同図において、縦軸は、一回の回収動作における計量器カウント量（ベーパからのガソリン回収量の算出値）と実際の回収量との差（ｍＬ）を示し、横軸は、気液分離計測槽２３ｂ前後の圧力差（ｋＰａ）を示す。

同図より、比較例は、気液分離計測槽２３ｂ前後の圧力差に比例して誤差が大きくなり、極差Ｅ２は２７．６ｍＬにも達する。この値は実際の回収量の±９．２％に上る。一方、実施例は、圧力差に比例して誤差が大きくなるものの、極差Ｅ１は０．１ｍＬに過ぎず、この値は実際の回収量の僅か±０．２％であり、比較例よりも格段に誤差が低下している。

尚、上記説明においては、ガソリンベーパを液化回収する場合について説明したが、これに限らず、本発明は揮発性の高い様々な燃料油を供給する装置に適用可能である。

また、液面センサとして磁気センサを採用したが、上述のように燃料油や水の液位を検知することができればこれに限定されない。

さらに、磁気センサ４６ｄ、４７ｄ、４７ｅを１つの基板５０上に配設し、基板５０をケース５１に収容し、ケース５１の開口を塞ぐ蓋５２を気液分離計測槽２３ｂの槽本体４１の端部４１ａに当接させることで上記効果を奏して好ましいが、本発明は、これらの構成に限定されず、磁気センサ４６ｄ等を２つの基板に設けることも可能である。

１ 給油装置
２ ベーパ液化回収系統
３ 給油系統
５ 表示部
６ ノズル掛け
２１ ベーパ戻り管
２２ 圧縮ポンプ
２２ａ 圧縮側
２２ｂ 真空側
２３ 分離ユニット
２３ａ 凝縮器
２３ｂ 気液分離計測槽
２３ｃ、２３ｄ 吸着塔
２３ｅ 冷却部
２４ モータ
２５ ガソリン戻し弁
２６ 切替弁
２７ 逆止弁
２８ リリーフ弁
３１ 給油管
３２ 給油ポンプ
３３ 電磁弁
３４ 流量計
３５ 安全継手
３６ 給油ホース
３７ 給油ノズル
４１ 槽本体
４１ａ 端部
４２ 流入口
４３ 気体排出口
４４ 水排出口
４５ ガソリン排出口
４６ 液面センサ
４６ａ フロート
４６ｂ、４６ｃ ストッパ
４６ｄ 磁気センサ
４７ 液面センサ
４７ａ フロート
４７ｂ、４７ｃ ストッパ
４７ｄ、４７ｅ 磁気センサ
４８ 制御部
４９ 水戻し弁
５０ 基板
５０ａ 下端
５１ ケース
５１ａ 底面
５２ 蓋

Claims (3)

1. 一端が貯油タンクに接続され、他端が給油ノズルを有する給油ホースに接続される給油管と、該給油管に介装された給油ポンプ及び流量計とを有する給油系統と、
   一端が給油ノズル近傍に開口するベーパ戻り管と、該ベーパ戻り管に介装された圧縮ポンプ、凝縮器及び気液分離計測槽と、該気液分離計測槽からの燃料油ベーパを吸着する吸着塔とを有するベーパ液化回収系統とを備える給油装置において、
   前記気液分離計測槽は、該気液分離計測槽内の燃料油を前記給油系統へ戻すための燃料油戻し弁と、該気液分離計測槽内の燃料油が上限レベルに達したことを検知する燃料油上限センサと、該気液分離計測槽内の燃料油が下限レベルに達したことを検知する燃料油下限センサと、該燃料油上限センサ及び燃料油下限センサを配置した基板と、該基板を収容するケースとを備え、
   該ケースは、上部に開口を有し、
   前記基板が前記開口から前記ケースに収容されると、該基板の下端が前記ケースの底面に当接し、前記ケースに対して前記基板が位置決めされ、
   前記燃料油戻し弁は、燃料油が前記上限レベルに達したことを前記燃料油上限センサが検知した際に検知信号を受信して全開となり、燃料油が前記下限レベルに達したことを前記燃料油下限センサが検知した際に検知信号を受信して全閉となることを特徴とする給油装置。
2. 前記燃料油上限センサ及び前記燃料油下限センサの各々は、燃料油に対して浮力を生じ、磁性材料を含むフロートと、該フロートの近接を検知する磁気センサとで構成されることを特徴とする請求項１に記載の給油装置。
3. 前記気液分離計測槽は、前記燃料油戻し弁を有する槽本体と、前記ケースの開口を塞ぐ蓋とを備え、
   該蓋が前記槽本体の端部に当接することを特徴とする請求項１又は２に記載の給油装置。