JP6319264B2 - 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。

凝縮器６４及び２つの吸着塔６６ａ、６６ｂは、冷却吸着装置７０の内部に一体化して収容され、図７（ａ）に示すように、冷却吸着装置７０は三重管構造を有し、最外側部を凝縮器６４とし、コイル状に形成されたベーパ流路６４ａと、ベーパ流路６４ａを冷却する冷却液としてのガソリンＣが上から下へ流れる冷却液路６４ｂとを有し、中間部及び最内側部を燃料油ベーパＶの吸脱着を行う吸着塔６６ａ、６６ｂとしている。

一方の吸着塔（６６ａ又は６６ｂ）において、凝縮器６４で液化しきれずに気液分離計測槽６５から排出された燃料油ベーパＶを吸着すると同時に、他方の吸着塔（６６ａ又は６６ｂ）において、既に吸着した燃料油ベーパＶを脱着し、圧縮ポンプ６３を介して凝縮器６４に戻す。そして、給油装置による給油量が所定値に達する度に吸着する吸着塔６６ａ、６６ｂを切り替える。

特許第５５９８６８２号公報

上記給油装置によれば、冷却液路６４ｂを流れるガソリンＣによってベーパ流路６４ａ内の燃料油ベーパＶを冷却することができ、冷凍機を不要とすることができるなど製造コストを低く抑えることができるが、気液分離計測槽６５と冷却吸着装置７０とが各々独立して構成されているため、大きな設置スペースを必要とすると共に、設置レイアウトに制限があった。また、両者を互いに接続するための管路の接続部が多いため、燃料油ベーパが漏洩する危険性も否定できなかった。

また、上記給油装置によれば、以下に示す理由で、燃料油ベーパの回収効率において改善の余地があった。
（１）図７（ｂ）は吸着塔６６ａ内の吸着剤を示し、燃料油ベーパＶは吸着塔６６ａの実線部分しか通過せず、破線部分を通過しないため、吸着剤容量を有効に活用できない。
（２）図７（ａ）に示すように、冷却液路６４ｂを介して冷却吸着装置７０の上部から下部へガソリンＣを流すことで凝縮器６４のベーパ流路６４ａ内の燃料油ベーパＶを冷却しているが、冷却液路６４ｂ全体にガソリンＣを充満させることができず、ベーパ流路６４ａ内及び吸着塔６６ａ内の燃料油ベーパＶの一部しか冷却することができない。
（３）図７（ａ）に示すように、吸着塔６６ｂは冷却液路６４ｂと面していないために冷却することができない。

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、構成要素の省スペース化や設置レイアウトの自由化を図ると共に、燃料油ベーパを効率よく回収することができるベーパ液化回収系統を備える給油装置を提供す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を備える給油装置において、前記凝縮器、前記気液分離計測槽及び前記吸着塔のハウジングが一体化されていることを特徴とする。

本発明によれば、凝縮器、気液分離計測槽及び吸着塔を分離ユニットの内部に一体化して収容したため、これらの構成要素を別々に設ける場合に必要となる配管を省略して省スペース化を図ることができ、分離ユニットの設置レイアウトをより自由に設定することができる。さらに、管路の接続部が減少するため、燃料油ベーパの漏洩リスクも低下する。

上記給油装置において、前記分離ユニットに、前記凝縮器及び前記吸着塔を冷却液によって冷却するための冷却液路を設け、前記冷却液を、前記冷却液路の下部から上部に流れるように供給することができる。これにより、冷却液路内に冷却液を充満させることができるため、燃料油ベーパの冷却性能を向上させることができる。

また、前記分離ユニットは、前記吸着塔を少なくとも２つ備え、前記凝縮器及び前記吸着塔の各々が前記冷却液に浸るように該凝縮器及び該吸着塔を前記冷却液路内に収容することができる。これにより、上記従来の冷却吸着装置のように一方の吸着塔が冷却液によって冷却されないことを回避することができると共に、燃料油ベーパの冷却性能を向上させることができ、燃料油ベーパの回収率が安定する。

前記分離ユニットに、前記冷却液路から前記吸着塔内に突出する複数の突起を設けることができる。これにより、吸着塔内の冷却面積を拡大することができ、燃料油ベーパの吸着効果を向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、構成要素の省スペース化や設置レイアウトの自由化を図ると共に、燃料油ベーパを効率よく回収可能なベーパ液化回収系統を備える給油装置を提供することができる。

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１に示す分離ユニットを示す一部破断斜視図である。 図３に示す分離ユニットの断面を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図４に示す分離ユニット内の突起の変形例を示し、図５（ａ）は図４（ｃ）のＣ部拡大図に相当する図、図５（ｂ）、（ｃ）は各々図４（ｂ）のＤ部拡大図に相当する図である。 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の冷却吸着装置等を示し、（ａ）は冷却吸着装置の縦断面図、（ｂ）は外側の吸着塔の外観図である。

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に接続された給油管３１と、給油管３１に介装された給油ポンプ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ように構成される。

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、図２乃至図４に示すように、分離ユニット２３内の中央部に配置され、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の近傍に配置され、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、凝縮器２３ａ及び気液分離計測槽２３ｂの両側に配置され、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とを備える。

さらに、分離ユニット２３は、ベーパを冷却して凝縮及び吸着性能を向上させるため、凝縮器２３ａ及び２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄを収容する空間（以下「冷却部」という）２３ｅが冷却液としてのガソリンで満たされるように構成される。これは、図４（ｂ）に示すように、分離ユニット２３の下部に設けられたガソリン流入口４１からガソリンを流入させ、上部に設けられたガソリン流出口４２から冷却後のガソリンを排出するようにしたことで実現した。この構成により、凝縮器２３ａ及び両吸着塔２３ｃ、２３ｄ全体をガソリンで冷却することができ、ベーパの回収効率が向上する。

凝縮器２３ａは、図４（ｂ）に示すように、上部に形成されるベーパ流入口４３及びベーパ流出口４４と、一端がベーパ流入口４３に接続されて下部に至るまでコイル状に形成され、上部に至るまで略々直線状に形成されて他端がベーパ流出口４４に接続されるベーパ流路４５とを備える。

気液分離計測槽２３ｂは、図３に示すように、上部に流入口４６及び流出口４７、下部にガソリン流出口４８、底部に水流出口４９が各々設けられ、凝縮器２３ａのベーパ流出口４４から流入口４６を介して供給される、ガソリン、水、ベーパ及び空気を、気体、ガソリン及び水に各々分離する。この気液分離計測槽２３ｂには、図２に示すように、ガソリン流出口４８（図３参照）から流出するガソリンを給油ポンプ３２側に戻すためのガソリン戻し弁２５と、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が供給されるように流路の切替を行う切替弁２６とが付設される。

２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄは、主に図４（ｂ）に示すように、吸着性能を統一するために同一形状となるように構成され、内部にシリカゲル、ゼオライト、活性炭等の吸着材が充填される。各々の吸着塔２３ｃ、２３ｄは、分離ユニット２３の冷却部２３ｅから突出する複数の突起５０を有する。これにより、吸着塔２３ｃ、２３ｄ内の冷却面積を拡大してベーパの吸着効率を向上させることができる。また、各吸着塔２３ｃ、２３ｄには、図２に示すように、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。

上記複数の突起５０の変形例を図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、突起５０の内部にガソリンが流れる流路５０ａを設け、突起５０を中空状に形成することができる。これにより、吸着塔２３ｃ、２３ｄの冷却効率を高め、ベーパの吸着効率をさらに向上させることができる。図５（ｃ）は、複数の突起５０のもう一つの変形例を示し、同図に示すように流路５０ａではなく凹部５０ｂを設けてもよい。

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、主に図２〜図４を参照しながら簡単に説明する。

給油ポンプ３２がオンになり、給油が開始されると、貯油タンク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、ベーパ流路４５内を流れ、上述のように冷却部２３ｅを流れるガソリンによって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。

流入口４６を介して気液分離計測槽２３ｂに供給されたガソリン及び水は底部に沈降し、水より比重の小さいガソリンは水の上方に移動する。そして、図示しない液面センサの制御により、所定量以上ガソリンや水が溜まったところで、ガソリンをガソリン流出口４８からガソリン戻し弁２５を介して、水を水流出口４９から水戻し弁５２を介して各々排出する。

一方、気液分離計測槽２３ｂの上部に滞留するベーパと空気は、流出口４７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。

以上のように、本実施の形態によれば、凝縮器２３ａ、気液分離計測槽２３ｂ及び２つの吸着塔２３ｃ、２３ｄを一体化して分離ユニット２３内に収容したため、これらの構成要素を別々に設ける場合に必要となる配管を省略することができる。これにより、省スペース化を図ることができ、分離ユニットの設置レイアウトをより自由に設定することができる。また、管路の接続部が減少するため、燃料油ベーパの漏洩リスクも低下する。

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。

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 ガソリン流入口
４２ ガソリン流出口
４３ ベーパ流入口
４４ ベーパ流出口
４５ ベーパ流路
４６ 流入口
４７ 流出口
４８ ガソリン流出口
４９ 水流出口
５０ 突起
５０ａ 流路
５０ｂ 凹部
５２ 水戻し弁

Claims (4)

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を備える給油装置において、
   前記凝縮器、前記気液分離計測槽及び前記吸着塔のハウジングが一体化されていることを特徴とする給油装置。
2. 前記分離ユニットは、前記凝縮器及び前記吸着塔を冷却液によって冷却するための冷却液路を有し、
   前記冷却液は、前記冷却液路の下部から上部に流れるように供給されることを特徴とする請求項１に記載の給油装置。
3. 前記分離ユニットは、前記吸着塔を少なくとも２つ備え、前記凝縮器及び前記吸着塔の各々が前記冷却液に浸るように該凝縮器及び該吸着塔を前記冷却液路内に収容することを特徴とする請求項２に記載の給油装置。
4. 前記分離ユニットは、前記冷却液路から前記吸着塔内に突出する複数の突起を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の給油装置。