JP6641673B2 - ベーパ回収装置 - Google Patents

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Description

本発明は、給油所で発生するベーパを回収するベーパ回収装置に関する。
一般的に給油所では、タンクローリから燃料油を地下に埋設されたタンクに荷卸し、この地下タンクに貯蔵された燃料油を給油装置により車両の燃料タンクへ供給している。
そこで、前記地下タンクへタンクローリから燃料油の荷卸を行う際には、地下タンク内の上部空間に滞留する燃料油ベーパが地下タンクに接続された通気管を介して大気に放出される。また、車載タンクには下部に燃料油が貯留され、その上部に気化した燃料油ベーパが飽和状態で存在している。そのため、燃料油を車載タンクへ供給すると、燃料油とほぼ同容量の燃料油ベーパが大気に放出される。
このように、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はなく、燃料油ベーパにより環境汚染を引き起こし、燃料油ベーパの引火により火災が発生するおそれを否定できない。
上記問題に鑑み、本出願人は、特許文献1において、車載タンクへの給油時に発生する燃料油ベーパを回収するベーパ回収装置を提案し、特許文献2において、荷卸時に地下タンクから排出される燃料油ベーパを回収するベーパ回収装置を提案した。
特開2010−094640号公報 特開2016−078893号公報
上記特許文献1及び2に記載された発明は有効であるが、これらの発明を実施する場合には、各々独立した機器を限られた給油所の敷地に設置することになるため、設備投資にコストが掛かると共に、機器の設置のために敷地の有効利用を妨げるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備投資コストを低減し、また、設置面積を縮小して敷地の有効利用を図ることができるベーパ回収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、燃料油の荷卸時に地下タンク内で発生する第1燃料油ベーパと、給油装置の給油機構が供給する燃料油によって車載タンクから押し出される第2燃料油ベーパの両方を回収するベーパ回収機構を備えるベーパ回収装置であって、一端が前記地下タンクに挿入され、前記第1燃料油ベーパが流入する通気管と、前記第2燃料油ベーパが流入する複数のベーパ戻り管と、該複数のベーパ戻り管の各々に個別に接続される一時溜まり部と、前記通気管と、前記一時溜まり部の各々を連通させる連結管と、該連結管に連通し、前記第1及び第2燃料油ベーパを吸引するベーパ吸引管とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、燃料油の荷卸時に発生する第1燃料油ベーパと、給油時に発生する第2燃料油ベーパの両方を1台のベーパ回収装置で回収することができるため、設備投資のコストを低減できると共に、敷地の有効利用を図ることができる。また、給油装置が複数設置された給油所において、1本の連結管で第2燃料油ベーパをベーパ回収機構に導入することができるため、ベーパ回収管路を複数設ける必要がなく、設置コストを低く抑えることができる。
さらに、前記吸引管に介装されるベーパ吸引ポンプと、該ベーパ吸引ポンプを駆動し、回転数を制御可能なベーパ吸引モータとを設けることができる。これにより、荷卸量や給油量に応じて吸引量を制御することができるため、過剰なエアの吸込みを防止して効率よくベーパを回収することができると共に、省エネを実現することができる。
前記吸引管に介装され、前記給油装置の前記給油機構による前記車載タンクへの給油量又は/及び前記地下タンク内への燃料油の荷卸量に応じて開度を制御可能なベーパ調整バルブを設けることができる。これにより、荷卸量や給油量に応じて吸引量を制御することができるため、過剰なエアの吸込みを防止して効率よくベーパを回収することができる。
また、導入された燃料油ベーパを吸着/脱着して該燃料油ベーパを回収する吸脱着塔と、該吸脱着塔の内部に冷却液を循環させる冷凍機とを設けることができる。これにより、吸脱着塔における燃料油ベーパの吸着をより効率よく行うことができる。
以上のように、本発明に係るベーパ回収装置によれば、機器を共有化して設備投資のコストを低減できると共に、敷地の有効利用を図ることができる。
本発明に係るベーパ回収装置の第1の実施形態を示す全体構成図である。 図1に示す液面計制御装置、給油制御装置及びベーパ回収制御装置の機能ブ ロック図である。 本発明に係るベーパ回収装置の第2の実施形態を示す全体構成図である。 図3に示す液面計制御装置、給油制御装置及びベーパ回収制御装置の機能ブ ロック図である。 本発明に係るベーパ回収装置の第参考例を示す全体構成図である。 本発明に係るベーパ回収装置の第参考例を示す全体構成図である。
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は本発明に係るベーパ回収装置の第1の実施形態を示し、このベーパ回収装置1は、一端が地下タンク2に挿入され、地下タンク2の内部のガソリンベーパ(第1燃料油ベーパ)V1が流入する通気管3と、給油装置4の給油機構が供給する燃料油によって車載タンク(不図示)から押し出されたガソリンベーパ(第2燃料油ベーパ)V2が流入するベーパ戻り管4hと、通気管3とベーパ戻り管4hを連通させる連結管22と、連結管22に連通し、ガソリンベーパV3(ガソリンベーパV1、V2又はこれらの混合物)を吸引するベーパ吸引管31とを備え、ガソリンベーパV3を回収するものである。
地下タンク2は、通気管3が配設される左側ピット11と、注油口ボックス12と、遠方注入管13と、遠方注入管13が配される右側ピット14とを備える。注油口ボックス12に、タンクローリ15の荷卸ホース15aを連結することで、タンクローリ15に積載されたガソリンGが荷卸ホース15a及び遠方注入管13を介して地下タンク2内に注ぎ込まれ貯留される。
また、地下タンク2には、貯留するガソリンGの液位を計測する液面計16が配設され、地上には、主に液面計16によって計測された液位からガソリンGの残量を算出する液面計制御装置17と、液面計制御装置17によって算出されたガソリンGの残量を表示するタンク残量表示器18とが配設される。
液面計制御装置17は、図2に示すように、液面計16によって計測された液位を液量に変換する液位−液量変換手段17aと、タンク残量表示器18を駆動するタンク残量表示器駆動手段17bと、計時手段17cと、液位−液量変換手段17aと計時手段17cに接続されて1分間当たりの荷卸量を演算する瞬間荷卸量演算部17dとを備える。
図1へ戻り、通気管3は、後述するベーパ吸引管31が接続される分岐点3aと、後述するエア放出管44が接続される合流点3bと、分岐点3aと、合流点3bとの間に配設される通気弁3cと、上端に配設される通気口3dとを備える。通気弁3cは、所定圧力(異常圧力)以上にならないと弁開しないため、通常連結管22に流入するガソリンベーパV1、V2は分岐点3aよりベーパ吸引管31へ流れる。
給油装置4は、給油ノズル4a、給油ホース4b、給油管4c、給油ポンプ4d、給油モータ4e、流量計4f及び表示器4g等からなる給油機構(最も左側に位置するものにのみ符号を付す)と、給油ノズル4aに設けられるベーパコレクタ(不図示)と、ベーパコレクタに接続されるベーパ戻り管4h等からなるベーパ回収機構とを備え、給油機構を制御する給油制御装置5をさらに備える。
この給油制御装置5には、図2に示すように、ノズルスイッチ(SW)19が接続される。このノズルスイッチ19は、ノズル掛け(不図示)に給油ノズル4aが掛けられている場合にOFFとなり、ノズル掛けから給油ノズル4aが外された場合にONとなるものである。一方、給油制御装置5は、ノズルスイッチ19がONになった場合に給油モータ4eを駆動する給油モータ駆動手段5aと、流量計4fからの流量パルスを計数して給油量を演算する計数手段5bと、表示器4gを駆動する表示器駆動手段5cと、計時手段5dと、計時手段5dに接続されて1分間当たりの給油量を演算する瞬間給油量演算部5eとを備える。
図1へ戻り、一端が給油ホース4bに接続されるベーパ戻り管4hは、他端が、給油装置4の下部に設けられる一時溜まり部21に開口する。各一時溜まり部21は、連結管22を介して通気管3に接続されており、各一時溜まり部21に回収された燃料油ベーパV2がべーパ回収装置1へ導入される。
ベーパ回収装置1は、通気管3の分岐点3aに接続され、ガソリンベーパV3(ガソリンベーパV1、V2又はこれらの混合物)を吸引するベーパ吸引管31と、ベーパ吸引管31上に設けられるベーパ吸引ポンプ32と、ベーパ吸引ポンプ32を駆動するベーパ吸引モータ33と、ベーパ回収制御装置34と、吸引したガソリンベーパV3を凝縮させる凝縮器35と、凝縮器35に接続される吸脱着塔36、37とを備える。
ベーパ回収制御装置34は、図2に示すように、ベーパ吸引モータ33の現在の回転数を記憶するモータ回転数記憶手段34aと、ベーパ吸引モータ33を駆動するベーパ吸引モータ駆動手段34bと、液面計制御装置17の瞬間荷卸量演算部17dからの1分間当たりの荷卸量と、給油制御装置5の瞬間給油量演算部5eからの1分間当たりの給油量に鑑み、モータ回転数記憶手段34aからのベーパ吸引モータ33の現在の回転数を適切な回転数と比較し、適切な回転数をベーパ吸引モータ駆動手段34bへと送信する比較手段34cとを備える。
図1へ戻り、凝縮器35は、冷凍機38との間で循環する冷却液C1とガソリンベーパV3との間で間接的に熱交換を行うことで、ガソリンベーパV3を、一部分を凝縮して液化した液化ガソリンLと、液化せずにガソリン蒸気の状態のままとなる残余ベーパRとに分離するために設けられ、液化ガソリンLを地下タンク2に戻すための液戻り管39と、残余ベーパRを吸脱着塔36、37に導入するためのベーパ導入管40とが接続される。
液戻り管39は、液化ガソリンLを地下タンク2内に戻すために遠方注入管13に接続され、上流側の液戻り管39には液戻し弁41が設けられる。この液戻し弁41を開くことにより凝縮器35による液化ガソリンLを地下タンク2へと案内し、一方、液戻し弁41を閉じることにより凝縮器35からの分離による残余ベーパRをベーパ導入管40を介して吸脱着塔36、37に案内する。
吸脱着塔36、37は、ベーパ導入管40を介して凝縮器35から供給される、ガソリン成分とエア成分とからなる残余ベーパRからガソリン成分のみを吸着し、残りのエア成分をガソリン成分から分離する吸着機能と、吸着したガソリン成分を脱着する脱着機能とを有する。また、吸脱着塔36、37には、ガソリンベーパV3を冷却するための冷却液C2を循環させる冷凍機42が設けられる。
吸脱着塔36、37において、吸着機能と脱着機能を切り替えるため、吸脱着塔36、37の前後の配管上には、複数の二方弁43(43a〜43f)が配置される。エア成分は、エア放出管44を介して通気管3に供給され、通気口3dを介して外部へ放出される。ガソリン成分は、ベーパ戻り管45を介して凝縮器35の上流側へと戻され、ベーパ吸引管31に流入するガソリンベーパV3と共に混合ガソリンベーパMとして凝縮器35へ導入される。
また、エア放出管44には、圧力調整弁46が設けられ、エア成分が圧力調整弁46を通過する際にエア成分の圧力を外気圧に調整する。
次に、上記構成を有するベーパ回収装置1等の動作について、図1及び2を参照しながら説明する。
タンクローリ15からガソリンGの荷卸が開始されると、ベーパ吸引ポンプ32を駆動することで、地下タンク2内に滞留するガソリンベーパV1が通気管3に流入し、分岐点3aよりガソリンベーパV3としてベーパ吸引管31に吸引される。
また、給油装置4による給油が開始されると、給油装置4に設けられるベーパ吸引ポンプ(不図示)を駆動することで、給油装置4の給油機構が供給するガソリンGによって車載タンクから押し出されるガソリンベーパV2がベーパ戻り管4hに流入して一時溜まり部21に一時的に貯留され、ベーパ吸引ポンプ32を駆動することで、一時溜まり部21のガソリンベーパV2がガソリンベーパV3として連結管22を介してベーパ吸引管31に吸引される。
ベーパ吸引管31に吸引されたガソリンベーパV3は、凝縮器35へ導入され、冷凍機38との間で循環する冷却液C1を介して凝縮した液化ガソリンLが、液戻り管39、液戻し弁41及び遠方注入管13を介して地下タンク2へ戻される。一方、凝縮しなかった残余ベーパRは、二方弁43(43a〜43f)の開閉を切り替えることで、例えば吸脱着塔36に導入される。
吸脱着塔36に導入された残余ベーパRのうち、ガソリン成分を冷凍機42との間で循環する冷却液C2を介して冷却しながら吸着し、エア成分をエア放出管44及び通気管3の通気口3dを介して大気へ放出する。
二方弁43の開閉を切り替えることで、吸脱着塔36に吸着された残余ベーパRのガソリン成分の脱着が行われ、脱着されたガソリン成分は、ベーパ戻り管45を介して凝縮器35の上流側へと戻され、ベーパ吸引管31に流入するガソリンベーパV3と共に混合ガソリンベーパMとして凝縮器35へ導入される。これと同時に、例えば吸脱着塔37では、ベーパ吸引管31に吸引されたガソリンベーパV3の吸着が行われる。これら吸脱着塔36、37において、二方弁43の開閉を切り替えることで、ガソリンベーパV3の吸脱着が交互に行われる。
通常のベーパ回収動作は上記の通りであるが、本実施の形態においては、さらに、発生するガソリンベーパV1、V2の量に応じてベーパ吸引ポンプ32の吸引性能を制御する。
荷卸時には、ガソリンベーパV1の発生量の変化に対応するため、図2に示す液面計制御装置17が、液位−液量変換手段17aにおいて液面計16で計測される地下タンク2の内部のガソリンGの液位を液量に変換し、瞬間荷卸量演算部17dにおいて計時手段17cを参照しながら1分間当たりの荷卸量を算出し、算出した1分間当たりの荷卸量をベーパ回収制御装置34の比較手段34cに送信する。
比較手段34cは、受信した1分間当たりの荷卸量と、表1に示す瞬間荷卸量とベーパ吸引モータ33の回転数との関係を示すデータからベーパ吸引モータ33の最適な回転数を導出し、モータ回転記憶手段34aを参照して得た現在のベーパ吸引モータ33の回転数に基づき、ベーパ吸引モータ33の回転数が最適値となるように制御する。尚、給油と荷卸ではガソリンベーパの発生量に大きな差があるため、給油を行っているか否かに関わらず、瞬間荷卸量のみに基づいてベーパ吸引モータ駆動手段34bを制御する。
Figure 0006641673
一方、給油時においては、ガソリンベーパV2の発生量の変化に対応するため、図2に示す給油制御装置5の計数手段5bが計数した給油量を、瞬間給油量演算部5eが計時手段5dを参照することで1分間当たりの給油量を算出し、算出した1分間当たりの給油量をベーパ回収制御装置34の比較手段34cに送信する。
比較手段34cは、受信した1分間当たりの給油量と、表2に示す瞬間給油量とベーパ吸引モータ33の回転数との関係を示すデータからベーパ吸引モータ33の最適な回転数を導出し、モータ回転記憶手段34aを参照して得た現在のベーパ吸引モータ33の回転数に基づき、ベーパ吸引モータ33の回転数が最適値となるように制御する。
Figure 0006641673
以上のように、本実施の形態においては、荷卸時に発生するガソリンベーパV1と、給油時に発生するガソリンベーパV2を1台のベーパ回収装置1で回収することができるため、設備投資のコストを低減でき、小さな設置面積で足り、敷地の有効利用を図ることができる。また、荷卸量や給油量に応じてベーパ吸引モータ33の回転数を最適化することができるため、過剰なエアの吸込みを防止して効率よくベーパを回収することができる。
次に、本発明に係るベーパ回収装置の第2の実施形態について図3及び図4を参照しながら説明する。このベーパ回収装置51は、図1に示すベーパ回収装置1のベーパ吸引管31上にベーパ調整バルブ52を備え、これに伴い、ベーパ回収制御装置34とは異なる機能を有するベーパ回収制御装置53を備える点で相違し、その他の構成は同一である。
ベーパ調整バルブ52は、ベーパ吸引モータ33の回転数を一定とした上で、ベーパ吸引管31から吸引するガソリンベーパV3の量を調整するため、ベーパ回収制御装置53によって開度が調整可能となるように構成される。
ベーパ回収制御装置53は、図4に示すように、ベーパ調整バルブ52の現在の開度を記憶するバルブ開度記憶手段53aと、ベーパ調整バルブ52を駆動するベーパ調整バルブ駆動手段53bと、液面計制御装置17の瞬間荷卸量演算部17dからの1分間当たりの荷卸量や、給油制御装置5の瞬間給油量演算部5eからの1分間当たりの給油量に鑑み、ベーパ調整バルブ52の開度を最適化するためにベーパ調整バルブ駆動手段53bを制御する比較手段53cとを備える。
本実施の形態においては、表3に示す瞬間荷卸量とベーパ調整バルブ52の開度との関係を示すデータ、及び表4に示す瞬間給油量とベーパ調整バルブ52の開度との関係を示すデータに基づき、ベーパ調整バルブ52の開度を瞬間荷卸量や瞬間給油量に応じて最適値に制御することができるため、上記第1の実施の形態と同様に、過剰なエアの吸込みを防止して効率よくベーパを回収することができる。
Figure 0006641673
Figure 0006641673
次に、本発明に係るベーパ回収装置の第参考例について図5を参照しながら説明する。このベーパ回収装置61は、図1に示すベーパ回収装置1の一時溜まり部21と、連結管22を設置せず、その代わりにベーパ戻り管4hをベーパ戻り管62として地下タンク2内へ挿入した点でベーパ回収装置1と異なり、ガソリンベーパV2を地下タンク2に導入し、地下タンク2の内部のガソリンベーパV1と共に吸引する。本参考例によれば、一時溜まり部21と、連結管22を設置しないで済むため、上記第1の実施形態と比較して設備コストをさらに低減することができる。その他の構成や動作については第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。
次に、本発明に係るベーパ回収装置の第参考例について図6を参照しながら説明する。このベーパ回収装置71は、図3に示すベーパ回収装置51の一時溜まり部21と、連結管22を設置せず、代わりにベーパ戻り管4hをベーパ戻り管72として地下タンク2内へ挿入した点でベーパ回収装置51と異なり、ガソリンベーパV2を地下タンク2に導入し、地下タンク2の内部のガソリンベーパV1と共に吸引する。本参考例も、一時溜まり部21と、連結管22を設置しないで済むため、上記第2の実施形態と比較して設備コストをさらに低減することができる。その他の構成や動作については第2の実施形態と同様であるため説明を省略する。
上記各実施形態及び参考例に示す構成に加え、図1に示すように、通気管3の分岐点3aの上流側に微少圧力センサ3eを設け、この微少圧力センサ3eで地下タンク2内の圧力(−10kPa〜10kPa)を常時検知し、検知した圧力値に応じて上記ベーパ吸引モータ33の回転数を制御したり、ベーパ調整バルブ52のバルブ開度を調整することができる。図1にのみ微少圧力センサ3eを図示したが、図3、図5及び図6に示すベーパ回収装置にも、同様の位置に微少圧力センサ3eを設けることができる。尚、微少圧力センサ3eを分岐点3aの上流側に設けることで保守管理が容易になって好ましいが、直接地下タンク2の内部に設けてもよい。
上記地下タンク2内の圧力に基づく制御は、上記瞬間荷卸量や瞬間給油量に基づく制御に優先して行ってもよく、瞬間荷卸量や瞬間給油量に基づく制御を補助する形で行ってもよい。瞬間荷卸量や瞬間給油量に基づく制御を補助する場合には、瞬間荷卸量や瞬間給油量に基づく制御と、地下タンク2内の圧力に基づく制御でのベーパ吸引モータ33の回転数又はベーパ調整バルブ52のバルブ開度を比較し、大きい方の回転数又はバルブ開度を用いればよい。
例えば、タンクローリ15からの荷卸時に地下タンク2内の圧力が表5に示す値の場合には、ベーパ吸引モータ33を回転数1000rpmで運転する。また、給油ノズル4aからの給油時に地下タンク2内の圧力が表6に示す値の場合には、ベーパ吸引モータ33を回転数250rpmで運転する。
Figure 0006641673
Figure 0006641673
また、荷卸時に地下タンク2内の圧力が表7に示す値の場合には、ベーパ調整バルブ52のバルブ開度を同表に示すように調整し、給油時に地下タンク2内の圧力が表8に示す値の場合には、ベーパ調整バルブ52のバルブ開度を同表に示すように調整する。
Figure 0006641673
Figure 0006641673
荷卸時には、上述のように、液面計16からの出力で瞬間荷卸量を求めてベーパ吸引モータ33又はベーパ調整バルブ52のバルブ開度を制御しているが、液面計16が故障しているような場合には、ベーパ吸引モータ33又はベーパ調整バルブ52を制御できないため、そのような場合には、微少圧力センサ3eで検知した地下タンク2内の圧力値によってベーパ吸引モータ33又はベーパ調整バルブ52を制御することで、地下タンク2内のベーパをベーパ回収装置1に吸引することができる。また、何らかの原因で瞬間給油量を演算することができない場合でも、同様に、地下タンク2内のベーパをベーパ回収装置1に吸引することができる。
一方、非荷卸時や非給油時に、通気管の故障、又は地下タンク2内の温度上昇によって地下タンク2内の圧力上昇が起こっても、地下タンク2内の圧力を検出することで地下タンク2内のベーパをベーパ回収装置1に吸引することができ、地下タンク2の破損を防止することができる。
1 ベーパ回収装置
2 地下タンク
3 通気管
3a 分岐点
3b 合流点
3c 通気弁
3d 通気口
3e 微少圧力センサ
4 給油装置
4a 給油ノズル
4b 給油ホース
4c 給油管
4d 給油ポンプ
4e 給油モータ
4f 流量計
4g 表示器
4h ベーパ戻り管
5 給油制御装置
11 左側ピット
12 注油口ボックス
13 遠方注入管
14 右側ピット
15 タンクローリ
15a 荷卸ホース
16 液面計
17 液面計制御装置
18 残量表示器
19 ノズルスイッチ
21 一時溜まり部
22 連結管
31 ベーパ吸引管
32 ベーパ吸引ポンプ
33 ベーパ吸引モータ
34 ベーパ回収制御装置
35 凝縮器
36、37 吸脱着塔
38 冷凍機
39 液戻り管
40 ベーパ導入管
41 液戻し弁
42 冷凍機
43(43a〜43f) 二方弁
44 エア放出管
45 ベーパ戻り管
46 圧力調整弁
51 ベーパ回収装置
52 ベーパ調整バルブ
53 ベーパ回収制御装置
61 ベーパ回収装置
62 ベーパ戻り管
71 ベーパ回収装置
72 ベーパ戻り管
C1、C2 冷却液
G 燃料油(ガソリン)
L 液化ガソリン
M 混合ガソリンベーパ
R 残余ベーパ
V1〜V3 燃料油ベーパ(ガソリンベーパ)

Claims (4)

  1. 燃料油の荷卸時に地下タンク内で発生する第1燃料油ベーパと、給油装置の給油機構が供給する燃料油によって車載タンクから押し出される第2燃料油ベーパの両方を回収するベーパ回収機構を備えるベーパ回収装置であって、
    一端が前記地下タンクに挿入され、前記第1燃料油ベーパが流入する通気管と、
    前記第2燃料油ベーパが流入する複数のベーパ戻り管と、
    該複数のベーパ戻り管の各々に個別に接続される一時溜まり部と、
    前記通気管と、前記一時溜まり部の各々を連通させる連結管と、
    該連結管に連通し、前記第1及び第2燃料油ベーパを吸引するベーパ吸引管とを備えることを特徴とするベーパ回収装置。
  2. 前記吸引管に介装されるベーパ吸引ポンプと、
    該ベーパ吸引ポンプを駆動し、回転数を制御可能なベーパ吸引モータとを備えることを
    特徴とする請求項に記載のベーパ回収装置。
  3. 前記吸引管に介装され、前記給油装置の前記給油機構による前記車載タンクへの給油量
    又は/及び前記地下タンク内への燃料油の荷卸量に応じて開度を制御可能なベーパ調整バ
    ルブを備えることを特徴とする請求項に記載のベーパ回収装置。
  4. 導入された燃料油ベーパを吸着/脱着して該燃料油ベーパを回収する吸脱着塔と、
    該吸脱着塔の内部に冷却液を循環させる冷凍機とを備えることを特徴とする請求項1、2又は3に記載のベーパ回収装置。
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