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JP4698449B2 - Gasoline vapor recovery device - Google Patents
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Description

この発明は、ガソリンスタンドでのガソリン給油時などにおいて大気中へと放出される、気化したガソリン(ガソリンベーパ)を液化して回収し再利用を図るためのガソリンベーパ回収装置に関するものである。 The present invention, in such time petrol at a gas station is released into the atmosphere, it relates to gasoline vapor recovery equipment in order to recover and reuse liquefy vaporized gasoline (gasoline vapor) .

自動車などのガソリンタンク内において、液ガソリンが存在する部分以外の場所には、ガソリンベーパが飽和状態で存在している。そのため、ガソリンスタンドにおいて給油を行う際、給油された液ガソリンとほぼ同量のガソリンベーパが大気中へ放出され、光化学スモッグの原因とされ、問題視されている。
そのため、現在、ガソリンベーパを冷却、液化回収することによって再利用可能とするために、ガソリンベーパ回収装置が提案されている。
ガソリンベーパを回収する方法のうち、吸着剤を用いたガソリンベーパの吸着による回収方法について、一般的に、吸着剤を充填し、吸着を行うための装置である吸着塔として用いられている。また、吸着剤は低温状態においてその吸着性能が向上するため、冷却が行われている。その冷却方法としては、複数のフィンを用いたフィン型熱交換器の間に吸着剤を充填するという方式が一般的に存在している(例えば、特許文献1参照)。
また、ガソリンベーパ回収装置は、給油時に大気中へと放出される大気温度下のガソリンベーパを、冷媒を用いた冷却により濃度10[vol%]程度まで、液化回収を行い、残りのガソリンベーパは熱交換器を用いた冷却が行われている吸着塔内の低温状態にある吸着剤へ流入し、吸着させることによって、大気中へ放出されるガソリンベーパの濃度を1[vol%]未満に抑えるものである。吸着塔内で用いられているフィン型熱交換器については、吸着剤の粒径が小さい場合、流動層内においては通気抵抗が大きくなり、吸着量の低下が考えられ、さらに、吸着剤粒子飛散による装置外への影響、または流動層内での粒子の振動による吸着剤自体の破粉からの性能低下といった課題も考えられる。一方吸着剤の粒径が大きい場合、粒径の大きさから吸着剤充填密度が低下する。また、吸着塔内に出来る空隙部も増大し、冷却性能の低下が考えられる。そして、このようなタイプの熱交換器においては伝熱面がフィンであることから、フィンの枚数を多くすることが必要であり、その弊害として吸着剤の粒径にも充填可能な寸法という制限が出てくる。このような熱交換器と吸着剤を用いた吸着塔の冷却の際の寸法設計においては、主に熱交換器のフィンピッチに充填可能なある程度の大きさを持った吸着剤粒径になっており、吸着剤粒子径の選定基準について明確となっていない(例えば、特許文献2参照)。
In a gasoline tank of an automobile or the like, gasoline vapor exists in a saturated state at a place other than a portion where liquid gasoline exists. For this reason, when refueling at a gas station, almost the same amount of gasoline vapor as the liquid gasoline supplied is discharged into the atmosphere, causing photochemical smog, which is regarded as a problem.
Therefore, at present, a gasoline vapor recovery device has been proposed in order to be able to be reused by cooling and liquefying and recovering the gasoline vapor.
Of the methods for recovering gasoline vapor, a recovery method by adsorption of gasoline vapor using an adsorbent is generally used as an adsorption tower that is an apparatus for filling and adsorbing an adsorbent. Further, the adsorbent is cooled in order to improve the adsorption performance in a low temperature state. As a cooling method, there is generally a method of filling an adsorbent between fin-type heat exchangers using a plurality of fins (see, for example, Patent Document 1).
In addition, the gasoline vapor recovery device liquefies and recovers gasoline vapor at ambient temperature that is released into the atmosphere during refueling to a concentration of about 10 vol% by cooling with a refrigerant. The concentration of gasoline vapor released into the atmosphere is reduced to less than 1 [vol%] by flowing into and adsorbing to the adsorbent at a low temperature in the adsorption tower where cooling is performed using a heat exchanger. Is. For fin-type heat exchangers used in adsorption towers, if the adsorbent particle size is small, the airflow resistance increases in the fluidized bed, and the amount of adsorption may be reduced. There may be problems such as the influence of the outside of the apparatus on the outside of the apparatus, or the performance deterioration from the powder breakage of the adsorbent itself due to the vibration of the particles in the fluidized bed. On the other hand, when the particle size of the adsorbent is large, the adsorbent filling density decreases due to the size of the particle size. Moreover, the space | gap part which can be formed in an adsorption tower increases, and the fall of cooling performance is considered. In such a type of heat exchanger, since the heat transfer surface is fins, it is necessary to increase the number of fins. Comes out. In dimensional design when cooling an adsorption tower using such a heat exchanger and an adsorbent, the adsorbent particle size has a certain size that can be mainly filled in the fin pitch of the heat exchanger. Therefore, the selection criteria for the adsorbent particle diameter are not clear (see, for example, Patent Document 2).

特開平10−141803号公報(図8)Japanese Patent Laid-Open No. 10-141803 (FIG. 8) 特開平11−241871号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-241871

従来の熱交換器と吸着剤を用いた吸着塔の冷却の際の寸法設計においては、主に熱交換器のフィンピッチに充填可能なある程度の大きさを持った吸着剤粒径になっており、吸着剤粒子径の選定基準について明確となっていなかったため、ガソリンベーパ回収装置の吸着塔の場合、エネルギー効率が悪いという問題点があった。   In dimensional design when cooling an adsorption tower using a conventional heat exchanger and adsorbent, the adsorbent particle size has a certain size that can be filled into the fin pitch of the heat exchanger. Since the selection criteria for the adsorbent particle diameter were not clear, the adsorbing tower of the gasoline vapor recovery device had a problem of poor energy efficiency.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吸着塔の構成要素である熱交換器フィンと吸着剤の粒径の異なる組み合わせから起こる冷却性能の違いを把握することで、各寸法の組み合わせの最適範囲、選定基準を導くことにより、明確な選定を行い、吸着剤の冷やし込みの速度を大きくするとともに効率的な熱交換器フィンピッチ、吸着剤粒径を備えたガソリンベーパ装置の吸着塔を提供するものである。   This invention has been made to solve the above-described problems, and by grasping the difference in cooling performance caused by different combinations of heat exchanger fins and adsorbent particle sizes, which are constituent elements of the adsorption tower. Gasoline with efficient selection and effective heat exchanger fin pitch and adsorbent particle size as well as a clear selection by deriving optimum range and selection criteria for each dimension combination An adsorption tower for a vapor apparatus is provided.

この発明に係るガソリンベーパ回収装置においては、熱源ユニット、ガソリン凝縮ユニット、およびブライン凝縮ユニットを備え、熱源ユニットは、圧縮機、凝縮器、絞り装置、および蒸発器が冷媒配管によって順に接続された冷媒循環回路で構成され、ガソリン凝縮ユニットは、ガソリン給油ノズル、そのガソリン給油ノズルを介してガソリンを吸引するガソリン吸引ポンプ、およびそのガソリン吸引ポンプによってガソリンが送られるガソリンベーパ凝縮管によって構成され、ブライン凝縮ユニットは、蒸発器およびガソリンベーパ凝縮管をその内部に有するブライン槽、フィン型熱交換器を内部に有する吸着塔、およびブライン槽とフィン型熱交換器との間でブラインを循環させるブラインポンプによって構成され、吸着塔は、その内部に吸着剤を有する吸着塔容器、およびその吸着塔容器内部に設置されたフィン型熱交換器で構成され、そのフィン型熱交換器は、ブラインが流通する熱媒体流通管、およびその熱媒体流通管が貫通するプレートフィンによって構成され、フィン型熱交換器のプレートフィンとプレートフィンの間に粒状の吸着剤が充填され、熱源ユニットにおける蒸発器が、ブライン凝縮ユニットにおけるブライン槽内部のブラインを冷却し、その冷却されたブラインによって、ガソリン凝縮ユニットにおけるガソリンベーパ凝縮管を流通するガソリンベーパの少なくとも一部が液化され、その冷却されたブラインが流通するフィン型熱交換器によって、ブライン凝縮ユニットにおける吸着塔の吸着剤が冷却され、ガソリンベーパ凝縮管から流出したガソリンは、吸着塔内部の吸着剤に送られて、少なくともその一部がその吸着剤に吸着されるものである。 The gasoline vapor recovery apparatus according to the present invention includes a heat source unit, a gasoline condensing unit, and a brine condensing unit, and the heat source unit is a refrigerant in which a compressor, a condenser, a throttling device, and an evaporator are sequentially connected by a refrigerant pipe. Consists of a circulation circuit, the gasoline condensing unit is composed of a gasoline refueling nozzle, a gasoline suction pump that sucks gasoline through the gasoline refueling nozzle, and a gasoline vapor condensate pipe to which gasoline is sent by the gasoline suction pump, and brine condensation The unit consists of a brine tank with an evaporator and a gasoline vapor condensing tube inside, an adsorption tower with a fin-type heat exchanger inside, and a brine pump that circulates the brine between the brine tank and the fin-type heat exchanger. The adsorption tower is composed of An adsorption tower container having an adsorbent in the adsorbent, and a fin-type heat exchanger installed inside the adsorption tower container, the fin-type heat exchanger comprising a heat medium flow pipe through which brine flows, and the heat medium flow It consists of plate fins through which the pipe penetrates, and granular adsorbent is filled between the plate fins of the fin heat exchanger, and the evaporator in the heat source unit cools the brine inside the brine tank in the brine condensing unit The cooled brine liquefies at least a portion of the gasoline vapor flowing through the gasoline vapor condensing pipe in the gasoline condensing unit, and the finned heat exchanger through which the cooled brine circulates adsorbs in the brine condensing unit. adsorbent column is cooled, and flows out from the gasoline vapor condenser tube gasoline Is sent to the adsorption tower inside of the adsorbent is at least in a portion thereof is adsorbed on the adsorbent.

また、フィン型熱交換器のプレートフィンとプレートフィンの間隔であるフィンピッチFと吸着剤粒径Dとの比(F/D)が4〜6の範囲内にあるものである。 The ratio of the fin pitch F with the adsorbent particle diameter D is a plate fin and spacing of the plate fins of fin heat exchangers (F / D) is intended to be within the scope of 4-6.

また、フィン型熱交換器は、2本の直管部とこれを連結するヘアピン部とを有するU字状の複数の伝熱管からなる熱媒体流通管と、一定の間隔で平行に並べられた複数のプレートフィンとから構成され、前記直管部は、前記プレートフィンを垂直に貫通し、ピッチが等間隔となるように、かつ、段ピッチが間隔となるように貫通しており、列ピッチを22[mm]、段ピッチを25.4[mm]、伝熱管外径を9.52[mm]とし、プレートフィンとプレートフィンの間に吸着剤としてシリカゲルを充填したものである。 In addition, the fin-type heat exchanger was arranged in parallel with a heat medium flow pipe composed of a plurality of U-shaped heat transfer pipes having two straight pipe parts and a hairpin part connecting the straight pipe parts at regular intervals. is composed of a plurality of plate fins, said straight pipe portion, said plate fins to penetrate vertically, so that the row pitch becomes equal intervals, and extend through to step pitch becomes equal intervals, The row pitch is 22 [mm], the step pitch is 25.4 [mm], the heat transfer tube outer diameter is 9.52 [mm], and silica gel is packed between the plate fins as an adsorbent.

この発明によれば、一般的に使用されている冷凍空調用熱交換器に、フィンとフィンの間に粒状の吸着剤を充填することで、その最適な寸法の組み合わせを試験によって確認し、冷凍空調用熱交換器や、冷凍機で用いている熱交換器を流用することにより、製造原価を大幅に安くすることが出来るなどの利点がある。フィンピッチFと吸着剤粒径Dの比率(F/D)を4〜6の範囲内に選定することで、熱交換器からの吸着塔内部熱の伝導を最も効率よく行うことができ、それにより吸着塔のエネルギー効率を向上させることが出来る。   According to the present invention, a heat exchanger for refrigeration and air conditioning that is generally used is filled with a granular adsorbent between fins, and the optimum combination of dimensions is confirmed by a test. By diverting a heat exchanger for air conditioning or a heat exchanger used in a refrigerator, there is an advantage that the manufacturing cost can be greatly reduced. By selecting the ratio (F / D) of the fin pitch F to the adsorbent particle diameter D within the range of 4 to 6, the heat transfer from the heat exchanger can be conducted most efficiently. Thus, the energy efficiency of the adsorption tower can be improved.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1におけるガソリンベーパ回収装置の全体構成図を示す。図1中、このガソリンベーパ回収装置は、熱源ユニット1、ガソリン凝縮ユニット2、不凍液(ブライン)凝縮ユニット3で構成されている。熱源ユニット1は、圧縮機5、凝縮器6、絞り装置7、蒸発器8、の冷媒循環回路で構成されている。なお、この冷媒循環回路内には冷媒が流動しており、この冷媒として、可燃性のないHFC冷媒や自然冷媒(例えばCO2など)が用いられる。ガソリン凝縮ユニット2は、ガソリン給油ノズル9、ガソリン吸引ポンプ10、ガソリンベーパ凝縮管12によって構成されている。また、ブライン凝縮ユニット3は、冷媒回路の蒸発器8およびガソリンベーパ凝縮管12を備えたブライン槽11、ブラインポンプ13、および吸着塔4内の熱媒体流通管16で構成されている。吸着塔4は、吸着塔容器14、吸着剤15、熱媒体流通管16、プレートフィン17で構成されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a gasoline vapor recovery device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, this gasoline vapor recovery device is composed of a heat source unit 1, a gasoline condensing unit 2, and an antifreeze (brine) condensing unit 3. The heat source unit 1 includes a refrigerant circulation circuit including a compressor 5, a condenser 6, an expansion device 7, and an evaporator 8. Note that a refrigerant flows in the refrigerant circuit, and a nonflammable HFC refrigerant or a natural refrigerant (for example, CO 2) is used as the refrigerant. The gasoline condensing unit 2 includes a gasoline refueling nozzle 9, a gasoline suction pump 10, and a gasoline vapor condensing pipe 12. The brine condensing unit 3 includes a brine tank 11 having a refrigerant circuit evaporator 8 and a gasoline vapor condensing pipe 12, a brine pump 13, and a heat medium circulation pipe 16 in the adsorption tower 4. The adsorption tower 4 includes an adsorption tower container 14, an adsorbent 15, a heat medium flow pipe 16, and a plate fin 17.

次に、この実施の形態1におけるガソリンベーパ回収装置の動作について説明する。熱源ユニット1によって冷媒回路内の機器を運転させることで、蒸発器8の温度を下げる。蒸発器8の冷却によってブラインが一定温度まで冷却され、冷媒回路内機器の運転は停止するようになっており、一定温度で制御されている。ガソリン給油ノズル9からガソリンが給油され、その際に自動車などのガソリンタンク内より放出されるガソリンベーパをガソリン吸引ポンプ10により吸引し、ガソリンベーパ凝縮管12内を通すことにより徐々に冷却されていきガソリンベーパはガソリン液となる。ガソリン吸引ポンプ10によって吸引された中で、ガソリンベーパ凝縮管12を通して10[vol%]程度まで液化回収されたガソリンベーパは吸着塔4へと輸送される。吸着塔4へと流入された残りのガソリンベーパは吸着塔容器14内の吸着剤15によって吸着され、1[vol%]未満で大気中へと放出される。また、吸着剤15については吸着塔4内にある熱媒体流通管16内を流れるブラインによって冷却され、ブラインはブライン槽11と熱媒体流通管16をブラインポンプ13によって循環され、一定温度で制御されている。 Next, the operation of the gasoline vapor recovery device in the first embodiment will be described. The temperature of the evaporator 8 is lowered by operating the devices in the refrigerant circuit by the heat source unit 1. The brine is cooled to a constant temperature by the cooling of the evaporator 8, and the operation of the equipment in the refrigerant circuit is stopped and controlled at a constant temperature. Gasoline is supplied from the gasoline refueling nozzle 9, and at that time, gasoline vapor discharged from the gasoline tank of an automobile or the like is sucked by the gasoline suction pump 10 and gradually cooled by passing through the gasoline vapor condensing pipe 12. Gasoline vapor becomes gasoline liquid. The gasoline vapor liquefied and recovered to about 10 [vol%] through the gasoline vapor condensing pipe 12 while being sucked by the gasoline suction pump 10 is transported to the adsorption tower 4. The remaining gasoline vapor that has flowed into the adsorption tower 4 is adsorbed by the adsorbent 15 in the adsorption tower container 14, and is released into the atmosphere at less than 1 [vol%]. Further, the adsorbent 15 is cooled by a brine flowing in the heat medium flow pipe 16 in the adsorption tower 4, and the brine is circulated through the brine tank 11 and the heat medium flow pipe 16 by the brine pump 13 and controlled at a constant temperature. ing.

次に、この実施の形態1における吸着塔4の構成について説明する。図2はこの発明の実施の形態1におけるガソリンベーパ回収装置の吸着塔の上部断面と吸着塔の内部詳細を拡大して示す構成図である。吸着塔4内に収められる熱交換器は、図3に示すように、熱媒体流通管(銅管)16の外表面に垂直に設けられたプレートフィン17が伝熱面として構成された一般的に用いられている冷凍空調用熱交換器である。そして、このように構成された一般的な熱交換器が吸着塔容器14内に収められている。この熱交換器のプレートフィン17とプレートフィン17の間(フィンピッチ)と、吸着塔容器14の空隙部において、吸着剤15を充填することで吸着塔4を構成している。熱交換器の熱媒体流通管16内へ低温維持された不凍液(ブライン)やHFC冷媒などを吸着塔4の下部より流入させ、プレートフィン17(材質:アルミニウム)を介した熱伝導によって吸着剤15が冷却される。この実施の形態1においてのガソリンベーパ回収装置では、この熱媒体流通管16内へブライン槽11内にある冷却されたブラインをブラインポンプ13によって流入させ、循環させることによって低温を維持している。また、この実施の形態1では、吸着剤15の冷却方法に熱交換器を用いているが、他の冷却方式として吸着塔容器14全体を冷やし込む方法や、吸着塔4内のコイル状の配管へ冷却水を流すことによる冷却方法など考えられる。しかしながら、この実施の形態1においては、冷凍空調用で用いられている熱交換器を流用することによって、冷却性能に優れた、製造原価が大幅に安いものを使用することが可能であるため、適用することにした。また、一般的に用いられている冷凍空調用熱交換器は、リングフィン、ルーバステアフィンなどいくつかの種類のフィン形状が挙げられるが、この実施の形態1においては吸着剤15を熱交換器のプレートフィン17とプレートフィン17の間(フィンピッチ)に効率的に充填する必要があるため、充填可能な形状、切り起こしなどがないフラットな形状のフィンである必要がある。さらに、冷凍空調用の熱交換器の場合、風路抵抗、霜付等の制約から、フィンピッチはおおむね1.5〜10mmの範囲である。この冷凍空調用の熱交換器を吸着塔4に用いる場合、一般にフィンピッチが小さいほうが、伝熱面積が増えることより、吸着塔4内で存在している熱量が熱媒体流通管16へ伝わり易くなると考えられる。しかし、フィンピッチが小さくなることで、吸着剤15の充填が困難となり、充填密度が減少し、冷却性能、吸着性能の低下が考えられる。またフィンピッチが大きすぎると吸着剤15の冷却が十分に行われないことも考えられる。よって、図6のイメージ図にあるように、熱交換器フィンピッチF、吸着剤粒径Dの寸法の組み合わせ、すなわち、(フィンピッチF)/(吸着剤粒径D)の値において熱交換器フィンピッチF、吸着剤粒径Dそれぞれの熱を伝える効率の交点である×部のような冷却性能が最もよい寸法の組み合わせが存在すると考えられる。そこで、この発明の実施の形態1においては、吸着塔4で用いられるプレートフィン熱交換器のフィンピッチF、および、吸着剤粒径Dを組み合わせることで、冷却性能が最も優れた範囲についての検討を行った。
表1に熱交換器フィンピッチFおよび吸着剤粒径Dの組み合わせについて示す。また、この際用いた吸着剤15については、ガソリンベーパの吸着剤として粒子状のシリカゲルを用いており、市販の吸着剤粒径種類の都合上、以下の組み合わせのみと限定されたが、この発明の実施の形態においてはこれらに限定されるものではない。さらに、熱交換器についてもこの発明の実施の形態1においての吸着剤が充填可能と判断されるフィンピッチをもった熱交換器を用いることとした。熱交換器の段ピッチ25.4mm、列ピッチ22mm、伝熱管外径9.5mmである。
Next, the structure of the adsorption tower 4 in this Embodiment 1 is demonstrated. FIG. 2 is an enlarged configuration diagram showing the upper cross section of the adsorption tower and the internal details of the adsorption tower of the gasoline vapor recovery apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, the heat exchanger accommodated in the adsorption tower 4 is a general structure in which plate fins 17 provided perpendicular to the outer surface of the heat medium flow pipe (copper pipe) 16 are configured as heat transfer surfaces. It is a heat exchanger for refrigeration and air conditioning used in And the general heat exchanger comprised in this way is stored in the adsorption tower container 14. FIG. This during the heat exchangers of the plate fins 17 and plate fins 17 (fin pitch), in the gap portion of the adsorption tower vessel 14 constitute an adsorption tower 4 by filling the adsorbent 15. An antifreeze liquid (brine) or HFC refrigerant maintained at a low temperature is introduced into the heat medium flow pipe 16 of the heat exchanger from the lower part of the adsorption tower 4, and the adsorbent 15 by heat conduction through the plate fins 17 (material: aluminum). Is cooled. In the gasoline vapor recovery apparatus in the first embodiment, the cooled brine in the brine tank 11 is introduced into the heat medium circulation pipe 16 by the brine pump 13 and circulated to maintain the low temperature. In the first embodiment, a heat exchanger is used as a method for cooling the adsorbent 15. However, as another cooling method, a method of cooling the entire adsorption tower container 14 or a coiled pipe in the adsorption tower 4 is used. A cooling method by flowing cooling water into the water can be considered. However, in the first embodiment, by diverting the heat exchanger used for refrigeration and air conditioning, it is possible to use a product with excellent cooling performance and a significantly low manufacturing cost. Decided to apply. Further, the heat exchangers for refrigeration and air conditioning that are generally used include several types of fin shapes such as ring fins and rubastair fins. In the first embodiment, the adsorbent 15 is used as a heat exchanger. Since it is necessary to efficiently fill the space between the plate fins 17 and the plate fins 17 (fin pitch), it is necessary that the fins have a shape that can be filled and a flat shape that does not cause cuts and the like. Furthermore, in the case of a heat exchanger for refrigeration and air conditioning, the fin pitch is generally in the range of 1.5 to 10 mm due to restrictions such as air path resistance and frosting. When this heat exchanger for refrigeration and air conditioning is used for the adsorption tower 4, generally, the smaller the fin pitch, the larger the heat transfer area, so that the amount of heat existing in the adsorption tower 4 is easily transferred to the heat medium flow pipe 16. It is considered to be. However, as the fin pitch becomes smaller, it becomes difficult to fill the adsorbent 15, the packing density decreases, and cooling performance and adsorption performance can be reduced. It is also conceivable that if the fin pitch is too large, the adsorbent 15 is not sufficiently cooled. Therefore, as shown in the image diagram of FIG. 6, the heat exchanger has a combination of the fin pitch F and the adsorbent particle size D of the heat exchanger, that is, the value of (fin pitch F) / (adsorbent particle size D). It is considered that there is a combination of dimensions having the best cooling performance, such as the x portion, which is an intersection of the efficiency of transferring heat of the fin pitch F and the adsorbent particle diameter D. Therefore, in the first embodiment of the present invention, the combination of the fin pitch F of the plate fin heat exchanger used in the adsorption tower 4 and the adsorbent particle diameter D is examined for the range in which the cooling performance is most excellent. Went.
Table 1 shows combinations of fin pitch F and adsorbent particle size D of the heat exchanger. In addition, the adsorbent 15 used at this time uses particulate silica gel as an adsorbent for gasoline vapor, and for the convenience of commercially available adsorbent particle size, the adsorbent 15 is limited to the following combinations. However, the present embodiment is not limited to these. Furthermore, also for the heat exchanger, a heat exchanger having a fin pitch determined to be able to be filled with the adsorbent in the first embodiment of the present invention is used. The heat exchanger has a step pitch of 25.4 mm, a row pitch of 22 mm, and a heat transfer tube outer diameter of 9.5 mm.

Figure 0004698449
Figure 0004698449

Figure 0004698449
Figure 0004698449

Figure 0004698449
Figure 0004698449

この実施の形態1の粒子径はこの個数平均粒子径を用いている。
熱交換器内へブラインを吸着塔4下部より流入させることによって熱交換を行うこととした。このブラインはブラインポンプ13によって約6〜7[l/min]の流量となっており、さらにブラインの吸着塔入口温度は冷却機(ブライン槽11の蒸発器8)により低温で維持されている。よって、ブラインがブラインポンプ13を通じて吸着塔4内へと流入し、吸着塔内に存在する熱量を受け取り、冷却機(ブライン槽11の蒸発器8)へと戻ることにより、吸着剤15の冷却が行われる。
The number average particle size is used as the particle size in the first embodiment.
Heat was exchanged by allowing brine to flow into the heat exchanger from the lower part of the adsorption tower 4. The brine has a flow rate of about 6 to 7 [l / min] by the brine pump 13, and the inlet temperature of the adsorption tower of the brine is maintained at a low temperature by a cooler (evaporator 8 of the brine tank 11). Therefore, the brine flows into the adsorption tower 4 through the brine pump 13, receives the amount of heat existing in the adsorption tower, and returns to the cooler (evaporator 8 in the brine tank 11), thereby cooling the adsorbent 15. Done.

この発明における実施の形態1の動作を以下に示す。
冷却機(ブライン槽11の蒸発器8)を用いてブラインの吸着塔内入口温度を1[℃]程度に制御し、吸着塔4下部より流入させることで吸着塔4の常温状態からの冷却を行い、温度の時間変化についての検討を行った。
吸着塔内の熱量は熱交換器フィンを通じてブラインによって吸着塔外へと運ばれていく。吸着塔内の熱収支について以下の式1が考えられる。
The operation of the first embodiment of the present invention will be described below.
By using a cooler (evaporator 8 in the brine tank 11), the inlet temperature of the brine in the adsorption tower is controlled to about 1 [° C.] and flows from the lower part of the adsorption tower 4 to cool the adsorption tower 4 from the room temperature. The temperature change over time was examined.
The amount of heat in the adsorption tower is carried out of the adsorption tower by the brine through the heat exchanger fins. The following equation 1 can be considered for the heat balance in the adsorption tower.

[式1]

Figure 0004698449
[Formula 1]
Figure 0004698449

なお、この場合の吸着塔容器からの放熱分は無視した。
式1を積分すると以下のような式2となる。
In this case, the heat release from the adsorption tower vessel was ignored.
When Expression 1 is integrated, the following Expression 2 is obtained.

[式2]

Figure 0004698449
[Formula 2]
Figure 0004698449

図5に熱交換器フィンピッチFp=3.0[mm]、吸着剤粒径Dp=0.5〜0.84[mm]を上式に当てはめた場合での結果を示す。縦軸は左辺、横軸は右辺を表している。図5よりこの式は1次関数へと近似が出来、以下の式3となる   FIG. 5 shows the results when the heat exchanger fin pitch Fp = 3.0 [mm] and the adsorbent particle diameter Dp = 0.5 to 0.84 [mm] are applied to the above equation. The vertical axis represents the left side, and the horizontal axis represents the right side. From Fig. 5, this equation can be approximated to a linear function, and becomes the following equation 3.

[式3]

Figure 0004698449
[Formula 3]
Figure 0004698449

これによりこの関数の勾配(絶対値)に充填された吸着剤の比熱、吸着塔内への充填重量を乗することで吸着剤から熱交換器までの温度の伝わりやすさ(冷却性能)を式4のように算出することが出来る。   Thus, by multiplying the specific heat of the adsorbent packed in the gradient (absolute value) of this function and the packed weight in the adsorption tower, the ease of temperature transfer from the adsorbent to the heat exchanger (cooling performance) is expressed. 4 can be calculated.

[式4]

Figure 0004698449
[Formula 4]
Figure 0004698449

図7はこの発明において各吸着剤粒径D、熱交換器フィンピッチFの組み合わせで冷却試験を行ったときの冷却性能の違いを示す。これは縦軸に熱交換器のフィンを通じて熱媒体流通管16を流れるブラインへと伝わる吸着剤15が持っている熱量の割合を示したものである。横軸は熱交換器のフィンピッチ(F)を充填した吸着剤15の個数平均粒径(D)で除した値(F/D)で、無次元化させることで各組み合わせでの冷却性能の比較を容易にしたものである。この図7により、F/D=4〜6程度の範囲内にフィンピッチFと吸着剤粒径Dを選定すれば、伝熱性能を2倍程度にすることが出来るため、冷やし込みに要する時間は短くすることが出来る。 FIG. 7 shows the difference in cooling performance when a cooling test is performed with a combination of the adsorbent particle diameter D and the fin pitch F of the heat exchanger in the present invention. This indicates the ratio of the amount of heat that the adsorbent 15 is transmitted to the brine flowing through the heat medium flow pipe 16 through the fins of the heat exchanger on the vertical axis. The horizontal axis is the value (F / D) divided by the number average particle diameter (D) of the adsorbent 15 filled with the fin pitch (F) of the heat exchanger. By making it dimensionless, the cooling performance of each combination is shown. This makes comparison easier. According to FIG. 7, if the fin pitch F and the adsorbent particle diameter D are selected within the range of F / D = 4 to 6, the heat transfer performance can be doubled, so the time required for cooling. Can be shortened.

先に述べたように、一般に、吸着剤は温度を低くするほど、その吸着量は大きくなる特性を有している。そのため吸着塔4は、吸着剤のこの特性を利用するために、この実施の形態1のように、熱交換器を具備し、吸着剤を冷却し、吸着性能を最大限発揮できるようにしている。また、図7により、図6のイメージ図のように、フィンピッチ、吸着剤粒径の両者の熱を伝える効率の交点である部分(×部)がF/D=4〜6に存在し、その寸法の組み合わせのとき最もより冷却性能を持つということを確認することができる。
吸着塔運転開始直後は、吸着剤は周囲温度になっており、その状態から所定温度まで吸着剤を冷やし込まなければならい。この所定温度までの冷やし込み時間は、吸着塔に吸着質を含んだガスを送り込むことができないので、無駄にエネルギーを消費していることになる。すなわち、吸着塔のエネルギー効率を向上させるためには、所定温度に到達するまでの冷やし込み速度を大きくする必要がある。この発明のようにF/D=4〜6の範囲に、フィンピッチFと吸着剤粒径Dを設定することで、図8に示すように、冷やし込み時間を大幅に低減することが可能となり、吸着塔のエネルギー効率を向上することができる。
As described above, generally, the adsorbent has a characteristic that the amount of adsorption increases as the temperature is lowered. Therefore, the adsorption tower 4 is provided with a heat exchanger as in the first embodiment to cool the adsorbent so that the adsorption performance can be maximized in order to use this characteristic of the adsorbent. . Moreover, as shown in the image diagram of FIG. 6, according to FIG. 7, there is a portion (× portion) that is an intersection of the efficiency of transferring heat of both the fin pitch and the adsorbent particle size at F / D = 4 to 6, It can be confirmed that the combination of dimensions has the most cooling performance.
Immediately after the start of operation of the adsorption tower, the adsorbent is at ambient temperature, and the adsorbent must be cooled from that state to a predetermined temperature. During the cooling time to the predetermined temperature, the gas containing the adsorbate cannot be sent to the adsorption tower, and thus energy is wasted. That is, in order to improve the energy efficiency of the adsorption tower, it is necessary to increase the cooling rate until reaching a predetermined temperature. By setting the fin pitch F and the adsorbent particle size D in the range of F / D = 4 to 6 as in the present invention, it becomes possible to significantly reduce the cooling time as shown in FIG. The energy efficiency of the adsorption tower can be improved.

この発明の実施の形態1におけるガソリンベーパ回収装置の全体構成図である。It is a whole lineblock diagram of a gasoline vapor recovery device in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるガソリンベーパ回収装置の吸着塔の上部断面と吸着塔の内部詳細を拡大して示す構成図である。It is a block diagram which expands and shows the upper cross section of the adsorption tower of the gasoline vapor recovery apparatus in Embodiment 1 of this invention, and the internal details of an adsorption tower. この発明の実施の形態1による吸着塔内熱交換器構造の立体イメージ図(一部)である。It is a three-dimensional image figure (part) of the heat exchanger structure in an adsorption tower by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において用いた吸着剤の粒子質量基準の積算存在率を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the cumulative existence rate of the particle | grain mass reference | standard of the adsorbent used in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において用いた吸着塔を冷却した際の吸着塔内温度とブライン入口温度との差の対数値の時間変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the time change of the logarithm value of the difference of the adsorption tower internal temperature at the time of cooling the adsorption tower used in Embodiment 1 of this invention, and a brine inlet_port | entrance temperature. フィンピッチ、吸着剤粒径の熱の伝わり方を示すイメージ図である。It is an image figure which shows how heat of fin pitch and adsorbent particle diameter is transmitted. この発明の実施の形態1において冷却性能のフィンピッチ/吸着剤粒径による違いを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the difference by the fin pitch / adsorbent particle size of cooling performance in Embodiment 1 of this invention. 吸着塔の熱交換器フィンピッチ、吸着剤粒径の最適化を行った場合での吸着塔内温度時間変化の違いを示すイメージ図である。It is an image figure which shows the difference of the temperature time change in an adsorption tower at the time of optimizing the heat exchanger fin pitch of an adsorption tower, and an adsorbent particle size.

符号の説明Explanation of symbols

1 熱源ユニット 7 絞り装置 13 ブラインポンプ
2 ガソリン凝縮ユニット 8 蒸発器 14 吸着塔容器
3 ブラインユニット 9 ガソリン給油ノズル 15 吸着剤
4 吸着塔 10 ガソリン吸引ポンプ 16 熱媒体流通管
5 圧縮機 11 ブライン槽 17 プレートフィン
6 凝縮器 12 ガソリンベーパ凝縮管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat source unit 7 Expander 13 Brine pump 2 Gasoline condensing unit 8 Evaporator 14 Adsorption tower container 3 Brine unit 9 Gasoline refueling nozzle 15 Adsorbent 4 Adsorption tower 10 Gasoline suction pump 16 Heating medium distribution pipe 5 Compressor 11 Brine tank 17 Plate Fin 6 Condenser 12 Gasoline vapor condensing pipe

Claims (4)

熱源ユニット、ガソリン凝縮ユニット、およびブライン凝縮ユニットを備え、
前記熱源ユニットは、圧縮機、凝縮器、絞り装置、および蒸発器が冷媒配管によって順に接続された冷媒循環回路で構成され、
前記ガソリン凝縮ユニットは、ガソリン給油ノズル、該ガソリン給油ノズルを介してガソリンを吸引するガソリン吸引ポンプ、および該ガソリン吸引ポンプによってガソリンが送られるガソリンベーパ凝縮管によって構成され、
前記ブライン凝縮ユニットは、前記蒸発器および前記ガソリンベーパ凝縮管をその内部に有するブライン槽、フィン型熱交換器を内部に有する吸着塔、および前記ブライン槽と前記フィン型熱交換器との間でブラインを循環させるブラインポンプによって構成され、
前記吸着塔は、その内部に吸着剤を有する吸着塔容器、および該吸着塔容器内部に設置された前記フィン型熱交換器で構成され、
該フィン型熱交換器は、ブラインが流通する熱媒体流通管、および該熱媒体流通管が貫通するプレートフィンによって構成され、
前記フィン型熱交換器のプレートフィンとプレートフィンの間に粒状の前記吸着剤が充填され、
前記熱源ユニットにおける前記蒸発器が、前記ブライン凝縮ユニットにおける前記ブライン槽内部のブラインを冷却し、
当該冷却されたブラインによって、前記ガソリン凝縮ユニットにおける前記ガソリンベーパ凝縮管を流通するガソリンベーパの少なくとも一部が液化され、
当該冷却されたブラインが流通する前記フィン型熱交換器によって、前記ブライン凝縮ユニットにおける前記吸着塔の前記吸着剤が冷却され、
前記ガソリンベーパ凝縮管から流出したガソリンベーパは、前記吸着塔内部の前記吸着剤に送られて、少なくともその一部が当該吸着剤に吸着されることを特徴とするガソリンベーパ回収装置。
A heat source unit, a gasoline condensing unit, and a brine condensing unit;
The heat source unit is composed of a refrigerant circulation circuit in which a compressor, a condenser, a throttle device, and an evaporator are sequentially connected by a refrigerant pipe,
The gasoline condensing unit is composed of a gasoline refueling nozzle, a gasoline suction pump that sucks gasoline through the gasoline refueling nozzle, and a gasoline vapor condensing pipe to which gasoline is sent by the gasoline suction pump,
The brine condensing unit includes a brine tank having the evaporator and the gasoline vapor condenser pipe therein, an adsorption tower having a fin type heat exchanger therein, and between the brine tank and the fin type heat exchanger. Consists of a brine pump that circulates brine,
The adsorption tower is composed of an adsorption tower container having an adsorbent therein, and the fin-type heat exchanger installed inside the adsorption tower container,
The fin-type heat exchanger is constituted by a heat medium flow pipe through which brine flows, and a plate fin through which the heat medium flow pipe passes,
The particulate adsorbent is filled between the plate fins and the plate fins of the fin heat exchanger,
The evaporator in the heat source unit cools the brine inside the brine tank in the brine condensing unit;
The cooled brine liquefies at least part of the gasoline vapor flowing through the gasoline vapor condensing pipe in the gasoline condensing unit,
The adsorbent of the adsorption tower in the brine condensing unit is cooled by the fin-type heat exchanger through which the cooled brine flows,
The gasoline vapor recovery device, wherein the gasoline vapor flowing out from the gasoline vapor condensing pipe is sent to the adsorbent inside the adsorption tower , and at least a part of the gasoline vapor is adsorbed by the adsorbent .
フィン型熱交換器のプレートフィンとプレートフィンの間隔であるフィンピッチFと吸着剤粒径Dとの比(F/D)が4〜6の範囲内であることを特徴とする請求項1記載のガソリンベーパ回収装置。   The ratio (F / D) of the fin pitch F which is the space | interval of the plate fin of a fin type heat exchanger, and the adsorbent particle diameter D (F / D) is in the range of 4-6. Gasoline vapor recovery device. フィン型熱交換器は、2本の直管部とこれを連結するヘアピン部とを有するU字状の複数の伝熱管からなる熱媒体流通管と、一定の間隔で平行に並べられた複数のプレートフィンとから構成され、前記直管部は、前記プレートフィンを垂直に貫通し、ピッチが等間隔となるように、かつ、段ピッチが間隔となるように貫通しており、プレートフィンとプレートフィンの間に吸着剤としてシリカゲルを充填したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のガソリンベーパ回収装置。 The fin-type heat exchanger has a plurality of U-shaped heat transfer tubes each having two straight tube portions and a hairpin portion connecting the straight tube portions, and a plurality of heat medium flow tubes arranged in parallel at regular intervals. is composed of a plate fin, the straight tube portion, said plate fins to penetrate vertically, so that the row pitch becomes equal intervals, and extend through to step pitch becomes equal intervals, plate fin The gasoline vapor recovery device according to claim 1 or 2, wherein silica gel is filled as an adsorbent between the plate fin and the plate fin. フィン型熱交換器は、前記列ピッチを22[mm]、前記段ピッチを25.4[mm]、伝熱管外径を9.52[mm]としたことを特徴とする請求項3記載のガソリンベーパ回収装置。   The gasoline vapor recovery apparatus according to claim 3, wherein the fin-type heat exchanger has the row pitch of 22 [mm], the step pitch of 25.4 [mm], and the heat transfer tube outer diameter of 9.52 [mm]. .
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