JP5247046B2 - ガソリンベーパ凝縮容器 - Google Patents

Description

本発明は、気化したガソリン（以下、ガソリンベーパと称する）を液化するガソリンベーパ凝縮容器に関するものである。

自動車のガソリンタンク内部は、下部に液化しているガソリンが貯留しており、上部にガソリンベーパが飽和状態で存在している。そして、自動車にガソリンを給油すると、ガソリンタンク内に存在しているガソリンベーパが給油口から追い出され、大気中へ放出されることになっていた。ガソリンベーパをそのまま大気中へ放出してしまうと、光化学スモッグの原因となり、人体や環境に悪影響を及ぼすという問題に発展することになる。

そこで、ガソリンベーパを回収し、回収したガソリンベーパを液化して再利用するようにしたガソリンベーパ回収装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このガソリンベーパ回収装置には、ガソリンベーパを内部に流通させるガソリンベーパ凝縮管を冷却手段で冷却し、ガソリンベーパを凝縮及び回収するガソリンベーパ凝縮容器が搭載されている。ガソリンベーパ凝縮管を冷却させる冷却手段には、冷凍サイクルを構成する蒸発器を利用するようになっている。

そして、ガソリンベーパ凝縮容器内部を不凍液（たとえば、ブライン（プロピレングリコール等）やガソリン、灯油といった石油系物質）で満たし、冷凍サイクルを制御することによって、不凍液の温度を保つようにしている。このガソリンベーパ凝縮容器内部では、らせん状のガソリンベーパ凝縮管と、冷凍サイクルを構成するらせん状の蒸発器とを接触するように配置することで、冷却性能を向上させ、ガソリンベーパの回収時間の短縮を図ることを可能にしている。

特開２００５−１７７５６３号公報（第５〜７頁、第２図）

しかしながら、不凍液の温度を３〜５℃に保つように、蒸発器での冷媒温度を−１０℃程度となるように冷凍サイクルを制御するために、蒸発器と接触するガソリンベーパ凝縮管内の水分が凍結してしまうという問題があった。ガソリンベーパ凝縮管内の水分が凍結してしまうと、ガソリンベーパ凝縮管を閉塞することになり、ガソリンベーパが流通しなくなってしまうことになる。そうすると、ガソリンベーパの回収ができないことになり、信頼性の低いガソリンベーパ回収装置になってしまう。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ガソリンベーパ凝縮容器内において、ガソリンベーパ凝縮管内に存在する水分を凍結させることなく、ガソリンベーパの回収を効率良く実行可能にし、信頼性を高めたガソリンベーパ凝縮容器を提供するものである。

本発明に係るガソリンベーパ凝縮容器は、ガソリンタンクから排出されたガソリンベーパを導通するらせん形状のガソリン凝縮器と、前記ガソリン凝縮器を冷却するらせん形状の蒸発器とが内部に設けられ、前記ガソリン凝縮器内を導通するガソリンベーパを液化するガソリンベーパ凝縮容器であって、前記ガソリン凝縮器の内側に前記蒸発器を配置するとともに、前記蒸発器の外周側側部と、前記ガソリン凝縮器の内周側側部との距離を１０ｍｍ以上とし、内部にブラインが充填され、前記ブラインを攪拌し、蒸発器の温度を−５℃〜−２０℃の範囲で運転することを特徴とする。

本発明に係るガソリンベーパ凝縮容器は、ガソリン凝縮器の内側に蒸発器を配置するとともに、蒸発器の外周側側部と、ガソリン凝縮器の内周側側部との距離を１０ｍｍ以上としたので、吸引されるガソリンベーパの流量に関わらず、ガソリン凝縮器内の水分の凍結を防止でき、ガソリンベーパの回収効率及び信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るガソリンベーパ凝縮容器５１を搭載したガソリンベーパ回収装置１００全体の回路構成を示す概略回路構成図である。図１に基づいて、ガソリンベーパ回収装置１００全体の回路構成について説明する。このガソリンベーパ回収装置１００は、ガソリンベーパを吸着又は脱着する２つの吸着塔（吸着塔１１ａ、吸着塔１１ｂ）を設け、この２つの吸着塔を適宜切り替えてガソリンベーパを回収するようになっている。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

ガソリンベーパ回収装置１００は、自動車等にガソリンを給油するためのガソリン計量器とともに、ガソリンスタンド等に設置されるようになっている。そして、ガソリンベーパ回収装置１００は、自動車等の給油口から大気中に放出されるガソリンベーパを回収し、再利用する機能を有している。このガソリンベーパ回収装置１００は、大きく分けてガソリン凝縮回路１０と、冷媒回路４０と、ブライン回路５０とで構成されている。また、このガソリン凝縮回路１０は、ガソリンベーパ吸着回路２０と、ガソリンベーパ脱着回路３０とで構成されている。

［ガソリンベーパ吸着回路２０］
吸着塔１１ａでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ吸着回路２０は、２つの給油ノズル２１と、２つの第１電磁弁２２と、ガソリン吸引ポンプ２３と、ガソリン凝縮器２４と、気液分離器２５と、第２電磁弁２６ａと、吸着塔１１ａと、第３電磁弁２７ａと、第１減圧弁２８とがガソリン吸着用配管２９で順次接続されて構成されている。一方、吸着塔１１ｂでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ吸着回路２０は、２つの給油ノズル２１と、２つの第１電磁弁２２と、ガソリン吸引ポンプ２３と、ガソリン凝縮器２４と、気液分離器２５と、第２電磁弁２６ｂと、吸着塔１１ｂと、第３電磁弁２７ｂと、第１減圧弁２８とがガソリン吸着用配管２９で順次接続されて構成されている。

第２電磁弁２６ａ及び第２電磁弁２６ｂの切り替えと、第３電磁弁２７ａ及び第３電磁弁２７ｂの切り替えを制御することで、吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂのいずれかにガソリンベーパを吸着させるようになっている。すなわち、上記の各電磁弁を制御することで、吸着塔１１ａ又は吸着塔１１ｂのいずれか一方がガソリンベーパの吸着を行なう吸着塔として機能し、他方がガソリンベーパの脱着を行なう脱着塔として機能するようになっているのである。なお、吸着塔１１ａと吸着塔１１ｂとの切り替えは、所定の時間間隔で行なったり、吸着塔１１ａ又は吸着塔１１ｂのうち吸着塔として機能しているもののガソリンベーパの出口近傍の濃度に応じて行なったりするとよい。

給油ノズル２１は、自動車にガソリンを給油する機能を有している。また、給油ノズル２１は、自動車の給油口から放出されるガソリンベーパを吸引する際の入口としての機能を有している。ここでは、２つの給油ノズル２１がガソリンベーパ吸着回路２０に設けられている場合を例に示しているが、給油ノズル２１の設置数を限定するものではない。第１電磁弁２２は、給油ノズル２１から吸引されたガソリンベーパの逆流を防止するためのものである。この第１電磁弁２２は、給油ノズル２１の設置数に応じて設けるようになっている。

ガソリン吸引ポンプ２３は、ガソリンベーパを給油ノズル２１から吸引・加圧（たとえば、２００ｋＰａＧ）する機能を有している。ガソリン凝縮器２４は、後述するガソリンベーパ凝縮容器５１内に備えられており、内部を導通するガソリンベーパが冷却されるものである。図１に示すように、このガソリン凝縮器２４は、らせん状に構成されている。気液分離器２５は、液体状態のガソリンベーパを捕捉することで、液体状態のガソリンベーパと気体状態のガソリンベーパとを分離するものである。

第２電磁弁２６ａ及び第２電磁弁２６ｂは、開閉が制御されることで、ガソリンベーパを含む空気を導通したりしなかったりするものである。吸着塔１１ａは、ガソリンベーパを吸着する吸着塔としての機能と、ガソリンベーパを脱着する脱着塔としての機能とを有している。この吸着塔１１ａは、内部に後述する吸着剤冷却器１２ａと吸着剤１３ａとが設けられている。吸着塔１１ｂも吸着塔１１ａと同様に、内部に後述する吸着剤冷却器１２ｂと吸着剤１３ｂとが設けられており、ガソリンベーパを吸着する吸着塔としての機能と、ガソリンベーパを脱着する脱着塔としての機能とを有している。

吸着剤冷却器１２ａは、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２によって、吸着塔１１ａの内部を冷却する機能を有している。吸着剤冷却器１２ｂも吸着剤冷却器１２ａと同様に、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２によって、吸着塔１１ｂの内部を冷却する機能を有している。つまり、吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂを吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂに設けることによって、少量の吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂでガソリンベーパの吸着を行なうことが可能になっている。

吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂは、ガソリンベーパを含む空気からガソリンベーパを吸着するものであり、たとえば１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気とするものである。この吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂとしては、たとえばシリカゲルやゼオライト、活性炭等を使用するとよい。つまり、吸着塔１１ａ又は吸着塔１１ｂのいずれか一方の吸着剤１３ａ又は吸着剤１３ｂにガソリンベーパを吸着させ、他方の吸着剤１３ａ又は吸着剤１３ｂでガソリンベーパを脱着させている。そして、吸着と脱着とを交互に切り替えて、連続運転するようになっているのである。

第３電磁弁２７ａ及び第３電磁弁２７ｂは、開閉が制御されることで、１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気を導通したりしなかったりするものである。第１減圧弁２８は、吸着塔１１ａ又は吸着塔１１ｂを経由した後における１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気を減圧するものである。ガソリン吸着用配管２９は、ガソリンベーパを含む空気を導通する配管である。なお、各電磁弁は、マイクロコンピュータ等の制御手段（図示省略）が行なうようになっている。

［ガソリンベーパ脱着回路３０］
吸着塔１１ａでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ脱着回路３０は、第２減圧弁３１と、第４電磁弁３２ｂと、吸着塔１１ｂと、第５電磁弁３３ｂと、脱着ポンプ３４とがガソリン脱着用配管３５で順次接続されて構成されている。一方、吸着塔１１ｂでガソリンベーパを吸着する場合のガソリンベーパ脱着回路３０は、第２減圧弁３１と、第４電磁弁３２ａと、吸着塔１１ａと、第５電磁弁３３ａと、脱着ポンプ３４とがガソリン脱着用配管３５で順次接続されて構成されている。

第４電磁弁３２ａ及び第４電磁弁３２ｂの切り替えと、第５電磁弁３３ａ及び第５電磁弁３３ｂの切り替えを、ガソリンベーパ吸着回路２０での各電磁弁との制御に応じて制御することで、吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂのいずれかでガソリンベーパを脱着させるようになっている。すなわち、ガソリンベーパ脱着回路２０の各電磁弁を、ガソリンベーパ吸着回路２０の各電磁弁と併せて制御することで、吸着塔１１ａと吸着塔１１ｂとを適宜切り替えるようになっているのである。

第２減圧弁３１は、吸引した空気を減圧して、たとえば−８０ｋＰａＧにするものである。第４電磁弁３２ａ及び第４電磁弁３２ｂは、開閉が制御されることで、空気を導通したりしなかったりするものである。ガソリンベーパ脱着回路３０を構成する吸着塔１１は、上述したようにガソリンベーパを脱着する脱着塔として機能する。また、吸着塔１１ａも吸着塔１１ｂと同様に、ガソリンベーパ脱着回路３０を構成する場合には、ガソリンベーパを脱着する脱着塔として機能することになる。

第５電磁弁３３ａ及び第５電磁弁３３ｂは、開閉が制御されることで、ガソリンベーパを含む空気を導通したりしなかったりするものである。脱着ポンプ３４は、空気を吸着塔１１ｂ又は吸着塔１１ａに供給するために、外気から空気を吸引するためのものである。ガソリン脱着用配管３５は、空気を導通する配管である。このガソリン脱着用配管３５は、ガソリンベーパ吸着回路２０の第１電磁弁２２とガソリン吸引ポンプ２３との間におけるガソリン吸着用配管２９に接続されている。

［冷媒回路４０］
冷媒回路４０は、圧縮機４１と、凝縮器４２と、絞り装置４３と、蒸発器４４とが冷媒配管４５で順次接続されたヒートポンプサイクルとして構成されている。つまり、冷媒回路４０は、冷媒配管４５内に冷媒を導通し、この冷媒が各構成機器を循環することで、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２を冷却するようになっているのである。また、凝縮器４２の近傍には、凝縮器４２に空気を供給するためのファン等の送風機４６が設けられている。

圧縮機４１は、冷媒配管４５を流れる冷媒を吸入して、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。凝縮器４２は、冷媒の凝縮熱を放出し、その冷媒を凝縮液化するものである。絞り装置４３は、減圧弁や電子式膨張弁、温度式膨張弁、キャピラリーチューブ等で構成されており、その冷媒を減圧して膨張させるものである。蒸発器４４は、ブライン５２から熱を奪い（つまり、ブライン５２を冷却し）、その冷媒を蒸発ガス化するものである。

この冷媒回路４０に使用できる冷媒について説明する。冷媒回路４０に使用できる冷媒には、たとえば可燃性の無いＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）やＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）、Ｒ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。その他、自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂ ）等を使用することもできる。なお、冷媒回路４０に使用できる冷媒をこれらに限定するものではない。

［ブライン回路５０］
ブライン回路５０は、ガソリンベーパ凝縮容器５１と、ブラインポンプ５３と、吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂとがブライン配管５４で順次接続されて構成されている。ガソリンベーパ凝縮容器５１は、設置面積の低減を図るために縦長形状（図２参照）で構成されており、ブライン５２を貯留するブラインタンクとして機能する。ブライン５２は、たとえばプロピレングリコールやガソリン、灯油といった石油系物質等で構成される不凍液である。このブライン５２は、冷媒回路４０を制御することによって、１〜５℃程度の範囲を維持している。つまり、ガソリンベーパ凝縮容器５１内では、ブライン５２が攪拌されるようになっており、温度の調節がされているのである。なお、０℃以上でガソリンベーパを凝縮させる場合には、水をブライン５２としてもよい。

ブラインポンプ５３は、ガソリンベーパ凝縮容器５１に貯留されているブライン５２を吸引・加圧する機能を有している。つまり、ブライン５２は、ブラインポンプ５３によってブライン回路５０を循環するようになっているのである。吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂは、ガソリンベーパ凝縮容器５１から供給されるブライン５２によって吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂの内部を冷却するようになっている。たとえば、吸着塔１１ａでガソリンベーパが吸着されている場合、吸着剤冷却器１１ａでは、吸着剤１３ａにガソリンベーパを吸着する際の吸着熱によってブライン５２の温度が上昇し、吸着剤冷却器１１ｂでは、吸着剤１３ｂからガソリンベーパを脱着する際の脱着熱によってブライン５２の温度が低下する。

吸着剤冷却器１２ａ及び吸着剤冷却器１２ｂのそれぞれから流出したブライン５２は、合流し、再度ガソリンベーパ凝縮容器５１に流入するようになっている。また、ガソリンベーパ凝縮容器５１には、内部のブライン５２の液面を検出するための液面計５５が設けられている。なお、図示していないが、ガソリンベーパ凝縮容器５１には、内部のブライン５２の温度を検知するためのサーミスタや温度計等の温度センサが設けられており、この温度センサが検出した温度情報が図示省略の制御手段に送られて、ブライン５２の温度を所定範囲内で維持するように冷媒回路４０が制御されるようになっている。この制御手段は、各電磁弁の開閉や、各ポンプの駆動周波数、圧縮機４１の駆動周波数、送風機４６の回転数、各減圧弁の開度等を制御する。

ここで、ガソリンベーパ回収装置１００の動作について説明する。
まず、冷媒回路４０を動作させて、蒸発器４４の温度を低下させる。具体的には、圧縮機４１を駆動させ、冷媒を循環させることによって、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に設けられている蒸発器４４の温度を低下させる。このとき、ガソリンベーパ凝縮容器５１内に充填されているブライン５２を所定の温度にまで低下させる。そして、ブライン５２が所定の温度に達したら、圧縮機４１の駆動を停止する。なお、ガソリンベーパ凝縮容器５１は、保冷剤等で保冷するとよい。

ブライン５２の温度が所定の範囲より上昇したら、圧縮機４１の駆動を再開する。つまり、図示省略の制御手段は、温度センサからの温度情報に基づいて、ブライン５２の温度を所定の範囲で維持するように冷媒回路４０（特に、圧縮機４１の駆動周波数）を制御しているのである。ガソリンベーパ凝縮容器５１内のブライン５２の温度が所定の範囲に制御されることで、ガソリンベーパ回収運転の準備が整うことになる。そして、ガソリン計量器からガソリンが給油されると、ガソリンベーパ回収運転が開始される。

ガソリンベーパ回収運転は、給油ノズル２１から自動車等のガソリンタンクに給油される際に、給油口から追い出される（排出される）ガソリンベーパをガソリンベーパ凝縮回路１０内に吸引することから開始する。つまり、ガソリンベーパ凝縮回路１０を構成するガソリン吸引ポンプ２３の運転によって、給油ノズル２１を介してガソリンベーパ凝縮回路１０内にガソリンベーパが吸引されるのである（たとえば、図２で示す点（Ａ））。吸引されたガソリンベーパは、ガソリンベーパ凝縮容器５１内のガソリン凝縮器２４内を徐々に冷却されながら上方から下方へと流れる。冷却されたガソリンベーパは、その一部が液化してガソリンベーパ凝縮容器５１から流出する（たとえば、図２で示す点（Ｂ））。

液化したガソリンは、気液分離器２５で捕捉、回収され、ガソリンベーパを含む空気から分離される。気液分離器２５で捕捉されたガソリンは、自動車等に給油され、再利用されることになる。また、液化しなかったガソリンベーパは、吸着塔１１ａ又は吸着塔１１ｂに流入する。つまり、ガソリンベーパ凝縮容器５１のみでは、ガソリンベーパの全部を液化、回収することはできないために、ガソリンベーパは吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂで吸着及び脱着され、回収されることになる。

吸着塔１１ａでガソリンベーパを吸着する場合は、第２電磁弁２６ａが開制御、第２電磁弁２６ｂが閉制御され、気液分離器２５を流出したガソリンベーパを含む空気が吸着塔１１ａに流入する。吸着剤１１ａでは、吸着塔１１ａの内部に設けられている吸着剤１３ａでガソリンベーパが吸着される。したがって、ガソリンベーパを含む空気からガソリンベーパが吸着されるので、ガソリンベーパ濃度が低減する。たとえば、吸着剤１３ａは、ガソリンベーパを吸着することによって、ガソリンベーパの含有量を１ｖｏｌ％以下とする。そして、１ｖｏｌ％以下のガソリンベーパを含む空気は、開制御されている第３電磁弁２７ａ及び第１減圧弁２８を経て、大気に放出される。

一方、吸着塔１１ｂでは、ガソリンベーパの脱着が行なわれる。具体的には、脱着ポンプ３４が駆動されることにより、空気が第２減圧弁３１で減圧され（たとえば、−８０ｋＰａＧ）、第４電磁弁３２ｂを経て吸着塔１１ｂに流入する。つまり、吸着剤１３ｂに吸着されているガソリンベーパは、吸着塔１１ｂに流入した空気によって、吸着剤１３ｂから脱着されるのである。そして、空気に含まれるガソリンベーパの含有量を増加し（つまりガソリンベーパ濃度を高く）、吸着塔１１ｂから流出させ、再利用する。

吸着塔１１ｂから流出したガソリンベーパは、脱着ポンプ３４に吸引され、再度ガソリンベーパ吸着用配管２９（つまりガソリンベーパ吸着回路２０）に流入する。そして、給油ノズル２１から流入したガソリンベーパと合流して、ガソリンベーパ凝縮容器５１に流入する。このようにして、ガソリンベーパ回収装置１００では、ガソリンベーパの回収率の向上を図るようにしている。

吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂは、所定の時間間隔や、吸着塔１１ａ又は吸着塔１１ｂの出口近傍のガソリンベーパ濃度によって、機能を切り替えるようになっている。それは、吸着剤１３ａ及び吸着剤１３ｂでガソリンベーパを吸着できる量には、所定の限界が存在し、連続運転を実行するには、ガソリンベーパの吸着と脱着とを切り替える必要があるからである。上述した例では、吸着塔として機能していた吸着塔１１ａが脱着塔として機能させ、脱着塔として機能していた吸着塔１１ｂが吸着塔として機能させる。なお、吸着塔１１ａ及び吸着塔１１ｂの切り替えは、各電磁弁の開閉を制御することで行われるようになっている。

図２は、ガソリンベーパの飽和濃度を示す飽和濃度線図である。図２に基づいて、ガソリン凝縮器２４内を導通するガソリンベーパの飽和濃度について説明する。図２では、縦軸が飽和濃度（ｖｏｌ％）を、横軸が温度（℃）をそれぞれ示している。また、図２では、線（ア）が０．１ＭＰａａｂｓのガソリンベーパの飽和濃度線、線（イ）が０．３ＭＰａａｂｓのガソリンベーパの飽和濃度線を表している。さらに、点（Ａ）が温度約２５℃、飽和濃度約４５ｖｏｌ％の状態を、点（ｂ）が温度約５℃、飽和濃度約８ｖｏｌ％の状態を示している。

給油ノズル２１からガソリンが給油されると、４０〜８０ｌ／ｍｉｎ程度のガソリンベーパがガソリンタンクから追い出される。このガソリンベーパをガソリン吸引ポンプ２３で吸引する。このガソリン吸引ポンプ２３は、ガソリンベーパをたとえば０．３ＭＰａ程度に加圧してガソリンベーパ凝縮容器５１に流入させる。ガソリンベーパ凝縮容器５１内のブライン５２は、１〜５℃程度に維持されており、ガソリンベーパの一部が凝縮する。つまり、０．３ＭＰａａｂｓ、５℃の条件では、ガソリンベーパの飽和濃度は約８Ｖｏｌ％程度（Ｂ）になるのである。

なお、ブライン５２の温度を下げることにより、ガソリンベーパ凝縮容器５１におけるガソリンベーパの濃度を低減することは可能である。しかしながら、ブライン５２を過度に冷却すると、空気中に含まれる水分がガソリン凝縮器２４内で凍結してしまうことになる。これは、ガソリン凝縮器２４の閉塞に繋がり、ガソリンベーパが導通しなくなるという問題が発生することになる。したがって、ブライン５２の温度は１〜５℃程度に維持するようにしているのである。

図３は、ガソリンベーパ凝縮容器５１を説明するための説明図である。また、図３（ａ）がガソリンベーパ凝縮容器５１を側面側から見たときの透視図を、図３（ｂ）がガソリンベーパ凝縮容器５１内におけるガソリン凝縮器２４と蒸発器４４との配置関係を示す概略図を、図３（ｃ）がガソリンベーパ凝縮容器５１の断面構成を示す縦断面図をそれぞれ表している。図３に基づいて、この実施の形態の特徴事項であるガソリンベーパ凝縮容器５１、特にガソリン凝縮器２４と蒸発器４４との配置関係について詳細に説明する。

図３（ａ）に示すように、ガソリンベーパ凝縮容器５１は縦長形状に構成されており、その内部には、らせん形状のガソリン凝縮器２４が設けられている。また、ガソリンベーパ凝縮容器５１内はブライン５２が充填されており、このブライン５２でガソリン凝縮器２４の外周側及び内周側の周囲を満たしている。さらに、図３（ｂ）に示すように、冷媒回路４０を構成する蒸発器４４もらせん形状に構成されており、ガソリン凝縮器２４の内周側に設けられるようになっている。

蒸発器４４は、ブライン５２を介してガソリン凝縮器２４を冷却するようになっている。そして、蒸発器４４は、ガソリンベーパの回収効率を向上させるために、ガソリン凝縮器２４に近接させることが一般的となっている。つまり、蒸発器４４の外周側側部と、ガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を接近させて配置させることが多いのである。このようにすることによって、ガソリンベーパ凝縮容器５１内のブライン５２を冷却しつつ、ガソリン凝縮器２４内を導通するガソリンベーパも効率良く冷却することが可能になっている。

ただし、ガソリン凝縮器２４内には、ガソリンベーパだけでなく空気も含まれている。そのために、この空気に含まれている水分の凍結に注意しなければならない。それは、ガソリン凝縮器２４内で空気中の水分が凍結すると、ガソリン凝縮器２４が閉塞してしまうことになるからである。つまり、ガソリン凝縮器２４が閉塞すると、ガソリンベーパが導通しなくなり、ガソリンベーパの回収効率が低下してしまうことになるのである。なお、ガソリン凝縮器２４の流路断面面積が大きいほど、閉塞し難くなるが、ガソリン凝縮器２４の流路断面面積の大小にかかわらず、閉塞しないようにすることが望ましい。

そこで、図３（ｃ）に示すように、ガソリンベーパ凝縮容器５１は、蒸発器４４の外周側側部と、ガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を１０ｍｍ以上としたことを特徴としている。この距離を１０ｍｍ以上とすることによって、蒸発器４４の温度（たとえば、−５℃〜−２０℃）の許容運転範囲で、ガソリン凝縮器２４が閉塞されずにガソリンベーパ回収運転が実現できる。また、ガソリン凝縮器２４内の水分の凍結には、ガソリン凝縮器２４内を導通するガソリンベーパの流量が影響するということにも考慮することが望ましい。つまり、ガソリン凝縮器２４を導通するガソリンベーパの流量が多ければ、ガソリン凝縮器２４が閉塞し難く、少なければ閉塞し易いのである（図４参照）。

図４は、ガソリン凝縮器２４の表面温度と蒸発器４４の温度との関係を実験結果として示すグラフである。また、図４（ａ）がガソリン流量８０ｌ／ｍｉｎの場合を、図４（ｂ）がガソリン流量４０ｌ／ｍｉｎの場合をそれぞれ表している。図４に基づいて、ガソリン凝縮器２４内の水分の凍結について、ガソリン流量との関係から説明する。なお、図４では、菱形で蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離が５ｍｍの場合を、四角で蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離が１０ｍｍの場合を、三角で蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離が３０ｍｍの場合をそれぞれ表している。

一般的に、ガソリン計量器では、１つの給油ノズル２１から４０ｌ／ｍｉｎのガソリンが給油される。また、ガソリン計量器には、２つの給油ノズル２１が設けられていることが多い。したがって、ガソリンベーパの流量も４０ｌ／ｍｉｎ又は８０ｌ／ｍｉｎとなる。そこで、ガソリン流量４０ｌ／ｍｉｎを下限値として、蒸発器４４の温度が−５℃〜−２０℃の設定範囲となるようにガソリンベーパ回収装置１００を運転した場合、ガソリン凝縮器２４が閉塞し、ガソリンベーパが導通しない限界は、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を１０ｍｍ程度であることが実験結果から得ることができた。

たとえば、図４（ｂ）に示すように、ガソリン流量が４０ｌ／ｍｉｎの場合、蒸発器４４の温度が−２０℃になると、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を５ｍｍ程度とした場合、ガソリン凝縮器２４の表面温度が０℃より低くなることが分かる。このように、ガソリン凝縮器２４の表面温度が０℃より低くなると、ガソリン凝縮器２４内の水分が凍結してガソリン凝縮器２４が閉塞する可能性が高くなるのである。

図４（ａ）で示すように、ガソリン流量８０ｌ／ｍｉｎの場合には、蒸発器４４の温度が−５℃〜−２０℃の範囲で運転されたとしても、ガソリン凝縮器２４の表面温度を０℃より低くなることはない。一方、ガソリン流量４０ｌ／ｍｉｎの場合には、蒸発器４４の温度が−５℃〜−２０℃の範囲で運転されたとき、ガソリン凝縮器２４の表面温度が０℃より低くなることがあることを考慮して、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を決定する必要がある。つまり、ガソリン流量４０ｌ／ｍｉｎの場合を下限値として、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を決定する必要があるのである。

したがって、蒸発器４４の温度が−５℃〜−２０℃の範囲で運転される場合において、ガソリン流量の多少に関わらずに、ガソリン凝縮器２４の表面温度を０℃以上、つまりガソリン凝縮器２４を閉塞させないようにするために、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を１０ｍｍ以上としている。この距離を満たしていれば、ガソリン凝縮器２４の材料や厚さを特に限定することなく、ガソリン凝縮器２４を閉塞させないようにできる。また、ガソリンベーパ凝縮容器５１内ではブライン５２が攪拌されるようになっているので、ガソリンベーパ凝縮容器５１の容積を特に限定するものではない。

以上のように、ガソリンベーパ凝縮容器５１は、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を１０ｍｍ以上とするので、ガソリン流量にかかわらずガソリン凝縮器２４内の水分を凍結させないようにできる。したがって、ガソリンベーパの回収効率を向上させるとともに、信頼性を高めたガソリンベーパ回収装置１００を提供することが可能になる。

ガソリン凝縮器２４の内周（内面）の温度が０℃以下になった場合、ガソリン凝縮器２４の内面に霜が発生する。この霜の厚さが１ｍｍ程度までは、圧力損失の増大による性能低下が僅かであるため、霜厚さが１ｍｍ程度まで許容できる。霜の熱伝導度は０．１１［Ｗ／ｍＫ］程度であり、霜厚さ１ｍｍの熱抵抗を考慮すると、蒸発器４４の温度が−２０℃の場合、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離が８ｍｍ程度（霜表面温度が０℃）までは許容できる（霜又は氷による閉塞を防止するために設定する距離の下限値）。つまり、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離が１０ｍｍ以上であることが好ましいが、８ｍｍ程度までならガソリンベーパの導通に大きな影響を与えることがないのである。

また、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離を大きくすると、ガソリン凝縮器２４の閉塞の心配は無くなるが、ガソリン凝縮器２４の表面温度が上昇し、ガソリンベーパの液化性能は低下することになる。我々の検討では、ガソリン凝縮器２４の表面温度が１℃程度上昇しても性能は僅かであることが分かった（約１％ダウン程度）。これを考慮すると、蒸発器４４の外周側側部とガソリン凝縮器２４の内周側側部との距離は１９ｍｍまでは許容はできる（ガソリンベーパの液化性能を確保するために設定する距離の上限値）。

実施の形態に係るガソリンベーパ凝縮容器を搭載したガソリンベーパ回収装置全体の回路構成を示す概略回路構成図である。 ガソリンベーパの飽和濃度を示す飽和濃度線図である。 ガソリンベーパ凝縮容器を説明するための説明図である。 ガソリン凝縮器の表面温度と蒸発器の温度との関係を実験結果として示すグラフである。

符号の説明

１０ ガソリンベーパ凝縮回路、１１ａ 吸着塔、１１ｂ 吸着塔、１２ａ 吸着剤冷却器、１２ｂ 吸着剤冷却器、１３ａ 吸着剤、１３ｂ 吸着剤、２０ ガソリンベーパ吸着回路、２１ 給油ノズル、２２ 第１電磁弁、２３ ガソリン吸引ポンプ、２４ ガソリン凝縮器、２５ 気液分離器、２６ａ 第２電磁弁、２６ｂ 第２電磁弁、２７ａ 第３電磁弁、２７ｂ 第３電磁弁、２８ 第１減圧弁、２９ ガソリン吸着用配管、３０ ガソリンベーパ脱着回路、３１ 第２減圧弁、３２ａ 第４電磁弁、３２ｂ 第４電磁弁、３５ ガソリン脱着用配管、４０ 冷媒回路、４１ 圧縮機、４２ 凝縮器、４３ 絞り装置、４４ 蒸発器、４５ 冷媒配管、４６ 送風機、５０ ブライン回路、５１ ガソリンベーパ凝縮容器、５２ ブライン、５３ ブラインポンプ、５４ ブライン配管、５５ 液面計、１００ ガソリンベーパ回収装置。

Claims (1)

1. ガソリンタンクから排出されたガソリンベーパを導通するらせん形状のガソリン凝縮器と、
   前記ガソリン凝縮器を冷却するらせん形状の蒸発器とが内部に設けられ、前記ガソリン凝縮器内を導通するガソリンベーパを液化するガソリンベーパ凝縮容器であって、
   前記ガソリン凝縮器の内側に前記蒸発器を配置するとともに、前記蒸発器の外周側側部と、前記ガソリン凝縮器の内周側側部との距離を１０ｍｍ以上とし、
   内部にブラインが充填され、
   前記ブラインを攪拌し、蒸発器の温度を−５℃〜−２０℃の範囲で運転する
   ことを特徴とするガソリンベーパ凝縮容器。

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