JP2002115796A - 高圧ガスの充填方法 - Google Patents
高圧ガスの充填方法Info
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- JP2002115796A JP2002115796A JP2000305927A JP2000305927A JP2002115796A JP 2002115796 A JP2002115796 A JP 2002115796A JP 2000305927 A JP2000305927 A JP 2000305927A JP 2000305927 A JP2000305927 A JP 2000305927A JP 2002115796 A JP2002115796 A JP 2002115796A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス充填時の温度が設定最高温度以上に上昇
することを防止しながら、効率よくガスを充填すること
ができる高圧ガスの充填方法を提供する。 【解決手段】 高圧ガス容器内にガスを充填する配管の
圧力を測定して圧力上昇速度を算出し、該圧力上昇速度
が設定速度以上になったとき、あるいは、ガス容器の温
度を測定して温度上昇速度を算出し、該温度上昇速度が
設定速度以上になったとき、又は、測定した温度が許容
最高温度になったときに、ガスの充填を停止又は充填速
度を低くする。
することを防止しながら、効率よくガスを充填すること
ができる高圧ガスの充填方法を提供する。 【解決手段】 高圧ガス容器内にガスを充填する配管の
圧力を測定して圧力上昇速度を算出し、該圧力上昇速度
が設定速度以上になったとき、あるいは、ガス容器の温
度を測定して温度上昇速度を算出し、該温度上昇速度が
設定速度以上になったとき、又は、測定した温度が許容
最高温度になったときに、ガスの充填を停止又は充填速
度を低くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧ガスの充填方
法に関し、詳しくは、酸素、窒素、アルゴン等のガスを
高圧ガス容器内に充填する方法であって、特に、酸素ガ
スを非金属製高圧ガス容器内に充填する方法に関する。
法に関し、詳しくは、酸素、窒素、アルゴン等のガスを
高圧ガス容器内に充填する方法であって、特に、酸素ガ
スを非金属製高圧ガス容器内に充填する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧ガス容器内にガスを充填する際に
は、ガスの断熱圧縮によって温度が上昇する。酸素ガス
や窒素ガス等を金属製の高圧ガス容器（ボンベ）に充填
する際には、容器の温度を４０℃以下にすることが定め
られている。特に酸素ガスを非金属製高圧ガス容器、例
えばＦＲＰ製の高圧ガス容器内に充填する際には、充填
速度を遅くし、徐々にゆっくりと充填することによって
断熱圧縮による温度上昇を抑えるようにしていた。
は、ガスの断熱圧縮によって温度が上昇する。酸素ガス
や窒素ガス等を金属製の高圧ガス容器（ボンベ）に充填
する際には、容器の温度を４０℃以下にすることが定め
られている。特に酸素ガスを非金属製高圧ガス容器、例
えばＦＲＰ製の高圧ガス容器内に充填する際には、充填
速度を遅くし、徐々にゆっくりと充填することによって
断熱圧縮による温度上昇を抑えるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、充填速度を遅
くすると、充填操作に長時間を必要とし、充填効率が極
めて低くなるため、コスト的な問題から改善が求められ
ていた。
くすると、充填操作に長時間を必要とし、充填効率が極
めて低くなるため、コスト的な問題から改善が求められ
ていた。
【０００４】そこで本発明は、ガス充填時の温度が設定
最高温度以上に上昇することを防止しながら、効率よく
ガスの充填を行うことができる高圧ガスの充填方法を提
供することを目的としている。
最高温度以上に上昇することを防止しながら、効率よく
ガスの充填を行うことができる高圧ガスの充填方法を提
供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高圧ガスの充填方法は、高圧ガス容器内に
ガスを充填する際に、前記容器内にガスを充填する配管
の圧力を測定して圧力上昇速度を算出し、あるいは、前
記容器の温度を測定して温度上昇速度を算出し、算出し
た圧力上昇速度及び／又は温度上昇速度に応じてガスの
充填速度を調節することを特徴とし、また、測定した前
記容器の温度に基づいてガスの充填速度を調節すること
を特徴としている。特に、前記ガスが酸素であり、前記
高圧ガス容器が非金属製高圧ガス容器であることを特徴
としている。
め、本発明の高圧ガスの充填方法は、高圧ガス容器内に
ガスを充填する際に、前記容器内にガスを充填する配管
の圧力を測定して圧力上昇速度を算出し、あるいは、前
記容器の温度を測定して温度上昇速度を算出し、算出し
た圧力上昇速度及び／又は温度上昇速度に応じてガスの
充填速度を調節することを特徴とし、また、測定した前
記容器の温度に基づいてガスの充填速度を調節すること
を特徴としている。特に、前記ガスが酸素であり、前記
高圧ガス容器が非金属製高圧ガス容器であることを特徴
としている。
【０００６】前記ガスの充填速度の制御は、ガス圧縮用
ポンプの吐出量を調節することにより行うことができ
る。また、液化ガスや高圧ガスを供給する供給弁の開度
を調節することによっても行うことができる。また、ポ
ンプの運転を停止したり、供給弁を閉じたりして、充填
速度をゼロ、即ち充填を一時中断することもできる。
ポンプの吐出量を調節することにより行うことができ
る。また、液化ガスや高圧ガスを供給する供給弁の開度
を調節することによっても行うことができる。また、ポ
ンプの運転を停止したり、供給弁を閉じたりして、充填
速度をゼロ、即ち充填を一時中断することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の高圧ガスの充填方
法を適用した充填設備の一例を示す概略系統図である。
このガス充填設備は、供給弁１０を介して取出した液化
ガス貯槽１１内の液化ガスをポンプ１２で所定圧力に昇
圧し、蒸発器１３でガス化させた高圧ガスを、充填台１
４に設置した高圧ガス容器１５に所定圧力で充填するよ
うに形成されている。
法を適用した充填設備の一例を示す概略系統図である。
このガス充填設備は、供給弁１０を介して取出した液化
ガス貯槽１１内の液化ガスをポンプ１２で所定圧力に昇
圧し、蒸発器１３でガス化させた高圧ガスを、充填台１
４に設置した高圧ガス容器１５に所定圧力で充填するよ
うに形成されている。
【０００８】前記充填台１４における充填管１６には、
該充填管１６内の圧力を検出する圧力センサー（ＰＩ）
１７が設けられており、また、前記高圧ガス容器１５の
少なくとも一つには、該高圧ガス容器１５の外面温度を
検出する温度センサー（ＴＩ）１８が取付けられてい
る。
該充填管１６内の圧力を検出する圧力センサー（ＰＩ）
１７が設けられており、また、前記高圧ガス容器１５の
少なくとも一つには、該高圧ガス容器１５の外面温度を
検出する温度センサー（ＴＩ）１８が取付けられてい
る。
【０００９】圧力センサー１７からの圧力信号及び温度
センサー１８からの温度信号は、それぞれ制御器１９に
取り込まれ、該制御器１９により、単位時間当たりの圧
力上昇速度及び単位時間当たりの温度上昇速度が算出さ
れる。
センサー１８からの温度信号は、それぞれ制御器１９に
取り込まれ、該制御器１９により、単位時間当たりの圧
力上昇速度及び単位時間当たりの温度上昇速度が算出さ
れる。
【００１０】また、制御器１９には、高圧ガス容器１５
の容量や充填圧力等の条件に応じた最適な圧力上昇速
度、温度上昇速度及び許容最高温度がそれぞれ設定され
ており、制御器１９は、この設定値と前記算出した圧力
上昇速度及び温度上昇速度とをそれぞれ比較するととも
に、測定温度と許容最高温度とを比較して前記供給弁１
０やポンプ１２の制御を行う。
の容量や充填圧力等の条件に応じた最適な圧力上昇速
度、温度上昇速度及び許容最高温度がそれぞれ設定され
ており、制御器１９は、この設定値と前記算出した圧力
上昇速度及び温度上昇速度とをそれぞれ比較するととも
に、測定温度と許容最高温度とを比較して前記供給弁１
０やポンプ１２の制御を行う。
【００１１】充填時の圧力上昇速度は、ポンプ１２の吐
出量と高圧ガス容器１５の容量とによって変化し、ポン
プ１２の吐出量が一定であっても、高圧ガス容器１５の
容量が小さい場合には圧力上昇速度が高くなる。例え
ば、ポンプ１２の吐出量が毎分１０００リットル（ガス
換算値、以下同じ）で、１本の容量が１０リットルの高
圧ガス容器１０本にガスを充填する場合の圧力上昇速度
は、全充填量が１００リットルであるから、毎分約１０
００ｋＰａとなる。一方、これよりも小容量の高圧ガス
容器の場合、例えば全充填量が２０リットルの場合は、
毎分約５０００ｋＰａとなってしまう。したがって、様
々な条件に基づいて設定した圧力上昇速度の設定値が毎
分２０００ｋＰａの場合は、全充填量が１００リットル
の場合は圧力上昇速度が遅すぎるので充填時間が不必要
に長くなるという問題が発生し、全充填量が１０リット
ルの場合は圧力上昇速度が早すぎるので、断熱圧縮によ
る発熱量が多くなって許容最高温度以上になってしまう
おそれがある。
出量と高圧ガス容器１５の容量とによって変化し、ポン
プ１２の吐出量が一定であっても、高圧ガス容器１５の
容量が小さい場合には圧力上昇速度が高くなる。例え
ば、ポンプ１２の吐出量が毎分１０００リットル（ガス
換算値、以下同じ）で、１本の容量が１０リットルの高
圧ガス容器１０本にガスを充填する場合の圧力上昇速度
は、全充填量が１００リットルであるから、毎分約１０
００ｋＰａとなる。一方、これよりも小容量の高圧ガス
容器の場合、例えば全充填量が２０リットルの場合は、
毎分約５０００ｋＰａとなってしまう。したがって、様
々な条件に基づいて設定した圧力上昇速度の設定値が毎
分２０００ｋＰａの場合は、全充填量が１００リットル
の場合は圧力上昇速度が遅すぎるので充填時間が不必要
に長くなるという問題が発生し、全充填量が１０リット
ルの場合は圧力上昇速度が早すぎるので、断熱圧縮によ
る発熱量が多くなって許容最高温度以上になってしまう
おそれがある。
【００１２】したがって、全充填量が１００リットルの
場合は、制御器１９からポンプ１２の回転数を制御する
インバーター２０に回転速度を上昇させて吐出量を毎分
１０００リットルから毎分２０００リットルにする信号
が出力される。また、全充填量が２０リットルの場合
は、逆にポンプ１２の回転速度を落とす信号が制御器１
９からインバーター２０に出力される。
場合は、制御器１９からポンプ１２の回転数を制御する
インバーター２０に回転速度を上昇させて吐出量を毎分
１０００リットルから毎分２０００リットルにする信号
が出力される。また、全充填量が２０リットルの場合
は、逆にポンプ１２の回転速度を落とす信号が制御器１
９からインバーター２０に出力される。
【００１３】これにより、適切な圧力上昇速度でガスを
充填できるので、高圧ガス容器１５の温度が許容最高温
度以上にならない範囲で、より短時間でガスを充填する
ことが可能となる。また、様々な容量のガス容器に同時
にガスを充填する場合も、全充填量から充填終了時間も
予測できるので、充填準備作業等を効率よく行うことが
でき、全体的な充填効率を大幅に向上させることができ
る。
充填できるので、高圧ガス容器１５の温度が許容最高温
度以上にならない範囲で、より短時間でガスを充填する
ことが可能となる。また、様々な容量のガス容器に同時
にガスを充填する場合も、全充填量から充填終了時間も
予測できるので、充填準備作業等を効率よく行うことが
でき、全体的な充填効率を大幅に向上させることができ
る。
【００１４】また、温度上昇速度も、圧力上昇速度と同
様に、ポンプ１２の吐出量と高圧ガス容器１５の容量と
によって変化し、充填速度が早いと断熱圧縮による発熱
量が多くなって高圧ガス容器１５の外面温度が高くな
る。さらに、この高圧ガス容器１５の外面温度は、充填
場の雰囲気温度によっても異なり、例えば夏期と冬期と
では、気温の高い夏期の方が外面温度が上昇しやすい。
様に、ポンプ１２の吐出量と高圧ガス容器１５の容量と
によって変化し、充填速度が早いと断熱圧縮による発熱
量が多くなって高圧ガス容器１５の外面温度が高くな
る。さらに、この高圧ガス容器１５の外面温度は、充填
場の雰囲気温度によっても異なり、例えば夏期と冬期と
では、気温の高い夏期の方が外面温度が上昇しやすい。
【００１５】例えば、許容最高温度が前述のように４０
℃で、複数の高圧ガス容器１５に充填するのに要する時
間が１５分の場合は、温度上昇速度の設定値は毎分４℃
となる。この場合は、算出した温度上昇速度が４℃を超
えるときには、制御器１９からインバーター２０にポン
プ１２の回転速度を落とす信号を出力し、算出した温度
上昇速度が４℃に満たないときには、制御器１９からイ
ンバーター２０にポンプ１２の回転速度を上げる信号を
出力する。なお、高圧ガス容器１５の外面温度が４０℃
以上になりそうな場合は、ポンプ１２を停止又は供給弁
１０を閉じて充填を一時中断する。これにより、充填終
了時の最高温度が４０℃を超えないようにしてガスの充
填を行うことができる。
℃で、複数の高圧ガス容器１５に充填するのに要する時
間が１５分の場合は、温度上昇速度の設定値は毎分４℃
となる。この場合は、算出した温度上昇速度が４℃を超
えるときには、制御器１９からインバーター２０にポン
プ１２の回転速度を落とす信号を出力し、算出した温度
上昇速度が４℃に満たないときには、制御器１９からイ
ンバーター２０にポンプ１２の回転速度を上げる信号を
出力する。なお、高圧ガス容器１５の外面温度が４０℃
以上になりそうな場合は、ポンプ１２を停止又は供給弁
１０を閉じて充填を一時中断する。これにより、充填終
了時の最高温度が４０℃を超えないようにしてガスの充
填を行うことができる。
【００１６】また、別の制御方法として、高圧ガス容器
１５への全充填量が異なり、充填時間の算出が面倒な場
合は、次のようにしてポンプ１２の回転速度（吐出量）
を制御することができる。例えば、温度上昇速度を、高
圧ガス容器１５の外面温度が３０℃未満の場合は毎分６
℃に、３０〜３５℃の範囲では毎分４℃に、３５〜３８
℃の範囲では毎分２℃に、３９℃でポンプ１２を停止又
は供給弁１０を閉じるというように、温度センサー１８
による測定温度に応じてポンプ１２の吐出量を制御する
ようにしてもよい。この場合、全充填量が少なく、短時
間で充填が終了する場合は、相対的に温度上昇速が６℃
での充填時間が長くなるので、全体的な充填時間を短縮
することができる。
１５への全充填量が異なり、充填時間の算出が面倒な場
合は、次のようにしてポンプ１２の回転速度（吐出量）
を制御することができる。例えば、温度上昇速度を、高
圧ガス容器１５の外面温度が３０℃未満の場合は毎分６
℃に、３０〜３５℃の範囲では毎分４℃に、３５〜３８
℃の範囲では毎分２℃に、３９℃でポンプ１２を停止又
は供給弁１０を閉じるというように、温度センサー１８
による測定温度に応じてポンプ１２の吐出量を制御する
ようにしてもよい。この場合、全充填量が少なく、短時
間で充填が終了する場合は、相対的に温度上昇速が６℃
での充填時間が長くなるので、全体的な充填時間を短縮
することができる。
【００１７】このように、温度上昇速度に応じてポンプ
１２の吐出量を制御することによっても、高圧ガス容器
１５の温度が許容最高温度以上にならない範囲で、効率
よくガスの充填を行うことができる。
１２の吐出量を制御することによっても、高圧ガス容器
１５の温度が許容最高温度以上にならない範囲で、効率
よくガスの充填を行うことができる。
【００１８】なお、ポンプ１２の吐出量制御は、前記圧
力上昇速度及び温度上昇速度のいずれか一方のみを採用
することによって、上述のようにしてガスの充填操作を
効率よく行うことができるが、両者を組合わせて制御を
行うこともできる。また、充填速度の制御は、ポンプ１
２の吐出量調節と供給弁１０の開度調節とを併用して行
うこともできる。
力上昇速度及び温度上昇速度のいずれか一方のみを採用
することによって、上述のようにしてガスの充填操作を
効率よく行うことができるが、両者を組合わせて制御を
行うこともできる。また、充填速度の制御は、ポンプ１
２の吐出量調節と供給弁１０の開度調節とを併用して行
うこともできる。
【００１９】例えば、温度上昇速度が毎分２℃程度の場
合には圧力上昇速度が毎分４０００ｋＰａ程度になるよ
うに、逆に温度上昇速度が毎分６℃程度の場合には圧力
上昇速度が毎分１０００ｋＰａ程度になるように制御す
ることもできる。さらに、高圧ガス容器１５の外面温度
が３０℃未満の場合は圧力上昇速度を毎分４０００ｋＰ
ａに、３０〜３５℃の範囲では毎分２０００ｋＰａに、
３５〜３８℃の範囲では毎分１０００ｋＰａに、３９℃
でポンプ１２を停止させるというような制御も可能であ
る。
合には圧力上昇速度が毎分４０００ｋＰａ程度になるよ
うに、逆に温度上昇速度が毎分６℃程度の場合には圧力
上昇速度が毎分１０００ｋＰａ程度になるように制御す
ることもできる。さらに、高圧ガス容器１５の外面温度
が３０℃未満の場合は圧力上昇速度を毎分４０００ｋＰ
ａに、３０〜３５℃の範囲では毎分２０００ｋＰａに、
３５〜３８℃の範囲では毎分１０００ｋＰａに、３９℃
でポンプ１２を停止させるというような制御も可能であ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高圧ガス
の充填方法によれば、充填時の容器温度が設定された温
度を超えない範囲で効率よく短時間でガスの充填を行う
ことができる。特に、充填時の温度管理が重要な酸素ガ
スを高圧ガス容器内に充填する際に有効であり、殊に、
様々な容量の容器が使用されているＦＲＰ製高圧ガス容
器にガスを充填する際に有効である。
の充填方法によれば、充填時の容器温度が設定された温
度を超えない範囲で効率よく短時間でガスの充填を行う
ことができる。特に、充填時の温度管理が重要な酸素ガ
スを高圧ガス容器内に充填する際に有効であり、殊に、
様々な容量の容器が使用されているＦＲＰ製高圧ガス容
器にガスを充填する際に有効である。
【図１】 本発明の高圧ガスの充填方法を適用した充填
設備の一例を示す概略系統図である。
設備の一例を示す概略系統図である。
１０…供給弁、１１…液化ガス貯槽、１２…ポンプ、１
３…蒸発器、１４…充填台、１５…高圧ガス容器、１６
…充填管、１７…圧力センサー、１８…温度センサー、
１９…制御器、２０…インバーター
３…蒸発器、１４…充填台、１５…高圧ガス容器、１６
…充填管、１７…圧力センサー、１８…温度センサー、
１９…制御器、２０…インバーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上森 一範 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 Ｆターム(参考） 3E072 AA01 CA01 DA05
Claims (5)
- 【請求項１】 高圧ガス容器内にガスを充填する方法で
あって、前記容器内にガスを充填する配管の圧力を測定
して圧力上昇速度を算出し、該圧力上昇速度に基づいて
ガスの充填速度を制御することを特徴とする高圧ガスの
充填方法。 - 【請求項２】 高圧ガス容器内にガスを充填する方法で
あって、前記容器の温度を測定して温度上昇速度を算出
し、該温度上昇速度に基づいてガスの充填速度を制御す
ることを特徴とする高圧ガスの充填方法。 - 【請求項３】 高圧ガス容器内にガスを充填する方法で
あって、前記容器の温度を測定し、該測定温度に基づい
てガスの充填速度を制御することを特徴とする高圧ガス
の充填方法。 - 【請求項４】 前記ガスが酸素であることを特徴とする
請求項１，２又は３記載の高圧ガスの充填方法。 - 【請求項５】 前記高圧ガス容器が非金属製高圧ガス容
器であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の高
圧ガスの充填方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305927A JP2002115796A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 高圧ガスの充填方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305927A JP2002115796A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 高圧ガスの充填方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115796A true JP2002115796A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18786698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305927A Pending JP2002115796A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 高圧ガスの充填方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002115796A (ja) |
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-
2000
- 2000-10-05 JP JP2000305927A patent/JP2002115796A/ja active Pending
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