JP2005127421A - ガス充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】ガスを燃料とする自動車が普及した時点において、輸送コストが低減でき、ガス欠等の問題が生じることがないガス充填システムを提供する。
【解決手段】ガスステーション（１）と複数のガス充填所（３）で構成され、ガスステーション（１）のガスタンク（４）とガス充填所（３）の貯蔵タンク（５）とはパイプライン（２）で接続され、そして貯蔵タンク（５）の配管（７）は複数台のガス充填機（１１）に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の燃料として実用化されつつある水素ガス、天然ガス（ＣＮＧ）等の高圧ガス用のガス充填システムに関する。

石油の枯渇及び公害問題から、自動車の燃料として水素ガス、天然ガス等が実用化されつつある。これらのガスを燃料とする自動車の普及台数は現時点では少ないが、将来的には増大することが確実視されている。

これらのガスは高圧タンクローリ又は極低温タンクローリでガス充填所へ運んでいるので輸送コストが高く、ガスを燃料とする自動車が普及する将来は不経済である。また、ガスを燃料とする自動車が普及したときには、ガスの輸送が間に合わず、貯蔵タンクがガス欠となり充填不能となる虞がある。

本出願人は、高圧ガス用のガス充填装置を提案している。この提案は有効であるが、ガスをボンベに入れて配送しているので、ガスを燃料とする自動車が普及したときには、輸送コスト及びガス欠等の問題が生じてくる。

特願２００３−１０３５７５号

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ガスを燃料とする自動車が普及した時点において、輸送コストが低減でき、ガス欠等の問題が生じることがないガス充填システムを提供することを目的としている。

本発明のガス充填システムは、ガスステーション（１）と複数のガス充填所（３）で構成され、ガスステーション（１）のガスタンク（４）とガス充填所（３）の貯蔵タンク（５）とはパイプライン（２）で接続され、そして貯蔵タンク（５）の配管（７）は複数台のガス充填機（１１）に接続されている。

そして、前記ガスステーション（１）のガスタンク（４）には水素ガスが入れられ、前記ガス充填所（３）の貯蔵タンク（５）とガス充填機（１１）とを接続した配管（７）には圧縮機（８）及び蓄圧器（９）が介装され、そして蓄圧器（９）内の圧力が一定以下になると圧縮機（８）を駆動して蓄圧器（９）内にガスを加圧補充する制御装置（１８）が設けられている。

さらに、前記ガスステーション（１）のガスタンク（４）には天然ガスが入れられ、前記ガス充填所（３）の貯蔵タンク（５）とガス充填機（１１）とを接続した配管（７）には改質機（３１）、圧縮機（８）、及び蓄圧器（９）が介装され、そして蓄圧器（９）内の圧力が一定以下になると圧縮機（８）を駆動して蓄圧器（９）内にガスを加圧補充する制御装置（１８）が設けられている。

また、本発明のガス充填システムは、ガス充填所（８）の貯蔵タンク（５）にはガソリン又はメタノールが入れられ、貯蔵タンク（５）とガス充填機（１１）とを接続した配管（７）には、改質機（４２）、圧縮機（８）、及び蓄圧器（９）が介装され、そして蓄圧器（９）内の圧力が一定以下になると圧縮機（８）を駆動して蓄圧器（９）内にガスを加圧補充する制御装置（１８）が設けられている。

そして、前記ガス充填機（１１）には遮断弁（１０）及び報知器（２３）が設けられ、前記制御装置（１８）は蓄圧器（９）内の圧力が一定以下になったときに遮断弁（１０）を閉じて報知器（２３）を作動する。

さらに、前記ガス充填機（１１）にはフイルター（１３）が設けられている。

（１） ガスステーションと複数のガス充填所とをパイプラインで接続したので、ガス輸送のための高圧タンクローリ又は極低温タンクローリ等が不用となり、輸送コストの低減を計ることができる。
（２） ガス充填所へはパイプラインで常時ガスが送られるので、ガス充填所の貯蔵タンクが小型でもガス欠となることがない。
（３） ガスステーションから水素ガスが送られてくるので、ガス充填所に改質機を設ける必要がなく、コストの低減が計ることができる。
（４） 圧縮機で蓄圧器に高圧ガスを蓄圧してガス充填機へ送っているので、圧縮機が小機能のものでよく、コストの低減を計ることができる。
（５） ガスステーションから天然ガスが送られ、改質機で水素ガスを製造しているので、ガス充填所では水素ガスの充填と天然ガスの充填ができ、各種の自動車に対応できる。
（６） ガスステーションからガソリン又はメタノール等の液体燃料がタンクローリで送られ、改質機で水素ガスを製造しているので、ガス充填所では水素ガスの充填と液体燃料の充填ができ、各種の自動車に対応できる。
（７） 蓄圧器内の圧力が低下したときに遮断弁を閉じて充填中断とするので、圧力不足で充填されることがなく、計量の精度が確保できる。
（８） 蓄圧器内の圧力が低下したときに報知器を作動して充填中断の原因を知らせるので、ガス充填機の故障と区別でき、作業者及び顧客を困惑させることがない。。
（９） ガス充填機にはフイルターが設けられているので、不純物が充填されることがなくなり、自動車の安全走行が確保できる。

図１は、本発明のガス充填システムの全体を示すブロック図である。
ガス充填システムは、ガスステーション１とパイプライン２で接続された複数のガス充填所３、３・・・で構成されている。ガスステーション１では自動車の燃料であるガス、この実施の形態では水素ガスが製造され、ガス充填所３では燃料電池自動車へ水素ガスを充填する。

ガスステーション１のガスタンク４とガス充填所３の貯蔵タンク５とを接続するパイプライン２には元弁６が介装されている。貯蔵タンク５に接続された配管７には圧縮機８及び蓄圧器９が介装され、配管７は分岐され各々遮断弁１０、１０・・・を介してガス充填機１１、１１・・・に接続されている。

圧縮機８は、貯蔵タンク５内の水素ガスを加圧して蓄圧器９へ送るものである。なお、ガス充填機１１の台数が少ない場合には、圧縮機８及び蓄圧器９を各ガス充填機１１内にそれぞれ設けてもよい。

ガス充填機１１において、配管７には流量計１２とフイルター１３が介装され、配管７に接続された充填ホース１４の先端には充填ノズル１５が設けられている。フイルター１３は流量計１２の下流側に着脱自在に設けられ、容易に掃除ができるようになっている。

なお、流量計１２は２組の３葉のロータを噛み合わせた所謂ローブメータが、流路抵抗が少なく故障も少ない点で好ましい。また、フイルター１３は流量計１２の軸受けから漏れ出した潤滑油を除去するためのもので、不織布又はフイルム状の膜で、メッシュが異なる複数段、例えば３段で構成されている。このようにフイルター１３が設けられているので、不純物を含む水素ガスを自動車へ充填することがなくなる。

ガス充填機１１には充填ノズル１５を掛けるノズル掛け１６が設けられ、ノズル掛け１６には充填ノズル１５の掛脱を検知してオン・オフ信号を出力するノズルスイッチ１７が設けられている。

制御装置１８には、蓄圧器９に設けられた圧力センサ１９の圧力信号、ノズルスイッチ１７のオン・オフ信号、流量計１２の流量信号、及びガス充填所３に設けられた感震センサ２０の感震信号、ガスセンサ２１のガス検知信号が入力する。また、制御装置１８から、圧縮機８へ駆動信号、元弁６及び遮断弁１０へ弁開閉信号、表示器２２へ充填量表示信号、及び報知器２３へ報知信号が出力される。

制御装置１８は、圧力センサ１９の圧力信号が一定以下となると圧縮機８を駆動し、圧力信号が一定以上に戻ると駆動を停止する。また、制御装置１８は、ノズルスイッチ１７のオン信号を受けて遮断弁１０を開き、オフ信号を受けて遮断弁１０を閉じ、流量計１２の流量信号を計数して表示器２３へ充填量を表示し、圧力センサ１９の圧力信号が一定以下となると遮断弁１０を閉じて報知器２３を作動し、圧力信号が一定以上に戻ると遮断弁１０を開いて報知器２３の作動を停止する。さらに、制御装置１８は、感震センサ２０の感震信号又はガスセンサ２１のガス検知信号を受けて、元弁６及び遮断弁１０を閉じる。

次に、図２のフロー図に基づいて、蓄圧器９へ水素ガスを蓄圧する態様を説明する。
蓄圧器９に設けられた圧力センサ１９の圧力信号が一定以下、例えば３５０気圧になると（ＳＴ１）、制御装置１８は圧縮機８を駆動する（ＳＴ２）。圧縮機８が駆動することにより、ガスタンク４からパイプライン２を介して送られてきた貯蔵タンク５内の水素ガスは、加圧されて蓄圧器９に蓄えられる。そして、圧力センサ１９の圧力信号が一定以上、例えば４００気圧になると（ＳＴ３）、制御装置１８は圧縮機８の駆動を停止する（ＳＴ４）。

このようにして、蓄圧器９内には常に高圧の水素ガスが蓄えられ、ガス充填機１１による燃料電池自動車への水素ガスの充填が速やかにできるようになっている。

次に、図３のフロー図に基づいて、ガス充填機１１による燃料電池自動車への水素ガス充填の態様を説明する。
ガス充填機１１のノズル掛け１６から充填ノズル１５を外し、充填ノズル１５を燃料電池自動車の燃料タンクへ接続する。充填ノズル１５がノズル掛け１６から外されてノズルスイッチ１７からオン信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ１１）、蓄圧器９の圧力センサ１９の圧力信号が一定以上であれば（ＳＴ１２）、遮断弁１０が開かれる（ＳＴ１３）。遮断弁１０が開くことにより蓄圧器９内の高圧の水素ガスは遮断弁１０、流量計１２、フイルター１３、及び充填ホース１４を介して充填ノズル１５から燃料タンク内へ充填される。

充填中に制御装置１８は、流量計１２の流量信号を計数し、計数した充填量を表示器２２へ表示する。

充填が終わったならば、充填ノズル１５を燃料タンクから外し、ノズル掛け１６に掛ける。充填ノズル１５をノズル掛け１６に掛けてノズルスイッチ１７からオフ信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ１４）、遮断弁１０が閉じられる（ＳＴ１５）。そして、表示器２２に表示された充填量に基づいて精算し、充填作業を終わる。

複数台のガス充填機１１から同時に充填が行なわれると、圧縮機８の機能が不足して蓄圧器９内の圧力が低下し過ぎることがある。このような場合は、遮断弁１０を閉じて充填を中断し、報知器２３を作動して充填中断を報知する。

ステップ１４において、充填中に圧力センサ１９の圧力信号が一定以下、例えば３５０気圧以下になると（ＳＴ１６）、遮断弁１０を閉じて充填を中断し、報知器２３を作動して充填中断を報知する（ＳＴ１７）。そして、圧縮機８により蓄圧器９に水素ガスが補充されて圧力が一定以上、例えば４００気圧になると（ＳＴ１８）、遮断弁１０を開いて充填が再開し、報知器２３の作動を停止する（ＳＴ１９）。充填が終わって充填ノズル１５をノズル掛け１６に掛け、ノズルスイッチ１７からオフ信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ２０）、遮断弁１０が閉じられる（ＳＴ２１）。

また、充填が中断したときに充填を終了する場合は、ステップ１８において充填ノズル１５をノズル掛け１６に掛け、ノズルスイッチ１７からオフ信号が制御装置１８に入力すると（ＳＴ２２）、遮断弁１０が閉じられる（ＳＴ２３）。

次に、図４のフロー図に基づいて、地震発生又はガス洩れ発生時の態様を説明する。
地震が起きて感震センサ２０から感震信号が入力（ＳＴ３１）、又はガス洩れが生じてガスセンサ２１からガス検知信号が入力すると（ＳＴ３２）、元弁６及び遮断弁１０を閉じる（ＳＴ３３）。このように元弁６及び遮断弁１０を閉じることにより、非常時の危険を防止してガス充填所３の安全を確保することができる。

次に図５に基づいて、本発明のガス充填所の第二の実施の形態を説明する。なお、上述した第一の実施の形態と同様の機器は同様の機能を有するので、その部分は簡略して説明する。
第一の実施の形態では、ガスステーションからガス充填所へ水素ガスを送るようにしているが、本実施の形態では、ガスステーションからガス充填所へ天然ガス（ＣＮＧ）が送られる。そして、ガス充填所のガス充填機は、水素ガス用と天然ガス用が設けられ、各種の燃料の自動車へ対応することができる。

この実施のガス充填システムも、ガスステーション１とパイプライン２で接続された複数のガス充填所３、３・・・で構成されている。ガスステーション１のガスタンク４とガス充填所３の貯蔵タンク５とを接続するパイプライン２には元弁６が介装されている。

貯蔵タンク５に接続された一方の配管７には改質機３１、圧縮機８、及び蓄圧器９が介装され、配管７は遮断弁１０を介して水素ガス用のガス充填機１１に接続されている。なお、改質機３１は、天然ガスから水素ガスを製造するものである。

ガス充填機１１において、配管７には流量計１２とフイルター１３が介装され、配管７に接続された充填ホース１４の先端には充填ノズル１５が設けられている。ガス充填機１１には充填ノズル１５を掛けるノズル掛け１６が設けられ、ノズル掛け１６には充填ノズル１５の掛脱を検知してオン・オフ信号を出力するノズルスイッチ１７が設けられている。

制御装置１８には、蓄圧器９に設けられた圧力センサ１９の圧力信号、ノズルスイッチ１７のオン・オフ信号、流量計１２の流量信号、及びガス充填所３に設けられた感震センサ２０の感震信号及びガスセンサ２１のガス検知信号が入力する。また、制御装置１８から、圧縮機８へ駆動信号、元弁６及び遮断弁１０へ弁開閉信号、表示器２２へ充填量表示信号、及び報知器２３へ報知信号が出力されるようになっている。

貯蔵タンク５に接続された他方の配管７´にも圧縮機８´び蓄圧器９´が介装され、配管７´は遮断弁１０´を介して天然ガス用のガス充填機１１´に接続されている。

ガス充填機１１´において、配管７´には流量計１２´とフイルター１３´が介装され、配管７´に接続された充填ホース１４´の先端には充填ノズル１５´が設けられている。ガス充填機１１´には充填ノズル１５´を掛けるノズル掛け１６´が設けられ、ノズル掛け１６´には充填ノズル１５´の掛脱を検知してオン・オフ信号を出力するノズルスイッチ１７´が設けられている。

制御装置１８´には、蓄圧器９´に設けられた圧力センサ１９´の圧力信号、ノズルスイッチ１７´のオン・オフ信号、流量計１２´の流量信号、及び感震センサ２０の感震信号、ガスセンサ２１のガス検知信号が入力する。また、制御装置１８´から、圧縮機８´へ駆動信号、遮断弁１０´へ弁開閉信号、表示器２２´へ充填量表示信号、及び報知器２３´へ報知信号が出力されるようになっている。

なお、各機器の機能及び作動は、上述した第一の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

次に図６に基づいて、本発明のガス充填所の第三の実施の形態を説明する。なお、上述した第一、第二の実施の形態と同様の機器は同様の機能を有するので、その部分は簡略して説明する。
第一の実施の形態では、ガスステーションからガス充填所へパイプラインを介して水素ガスを送るようにし、第二の実施の形態では、ガスステーションからガス充填所へパイプラインを介して天然ガスを送るようにしているが、本実施の形態では、ガスステーションからガス充填所へタンクローリでガソリン（又はメタノール）が送られる。そして、ガス充填所のガス充填機は、水素ガス用とガソリン（又はメタノール）用が設けられ、各種の燃料の自動車へ対応することができる。

この実施のガス充填システムは、ガスステーション１と複数のガス充填所３、３・・・で構成されている。ガスステーション１の貯蔵タンク４内のガソリン（又はメタノール）はタンクローリ４１によりガス充填所３の貯蔵タンク５へ配送される。

貯蔵タンク５に接続された配管７には改質機４２、圧縮機８、及び蓄圧器９が介装され、配管７は遮断弁１０を介して水素ガス用のガス充填機１１に接続されている。なお、改質機４２は、ガソリン（又はメタノール）から水素ガスを製造するものである。

ガス充填機１１において、配管７には流量計１２とフイルター１３が介装され、配管７に接続された充填ホース１４の先端には充填ノズル１５が設けられている。ガス充填機１１には充填ノズル１５を掛けるノズル掛け１６が設けられ、ノズル掛け１６には充填ノズル１５の掛脱を検知してオン・オフ信号を出力するノズルスイッチ１７が設けられている。

制御装置１８には、蓄圧器９に設けられた圧力センサ１９の圧力信号、ノズルスイッチ１７のオン・オフ信号、流量計１２の流量信号、及びガス充填所３に設けられた感震センサ２０の感震信号、ガスセンサ２１のガス検知信号が入力する。また、制御装置１８から、圧縮機８へ駆動信号、元弁６及び遮断弁１０へ弁開閉信号、表示器２２へ充填量表示信号、及び報知器２３へ報知信号が出力されるようになっている。

貯蔵タンク５に接続された他方の配管７´には、ガソリン（又はメタノール）用の計量機４３に接続されている。

なお、各機器の機能及び作動は、上述した第一、第二の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

輸送コストが低減でき、ガス欠等の問題が生じることがないので、ガスを燃料とする自動車が普及した時点において有利なガス充填システムを提供できる。

本発明のガス充填システムの全体を示すブロック図。 ガス充填システムのガス蓄圧の態様を説明するフロー図。 ガス充填システムのガス充填の態様を説明するフロー図。 ガス充填システムの安全確保の態様を説明するフロー図。 第二の実施の形態のガス充填システムの全体を示すブロック図。 第三の実施の形態のガス充填システムの全体を示すブロック図。

符号の説明

１・・・ガスステーション
２・・・パイプライン
３・・・ガス充填所
４・・・ガスタンク
５・・・貯蔵タンク
６・・・元弁
７・・・配管
８・・・圧縮機
９・・・蓄圧器
１０・・・遮断弁
１１・・・ガス充填機
１２・・・流量計
１３・・・フイルター
１４・・・充填ホース
１５・・・充填ノズル
１６・・・ノズル掛け
１７・・・ノズルスイッチ
１８・・・制御装置
１９・・・圧力センサ
２０・・・感震センサ
２１・・・ガスセンサ
２２・・・表示器
２３・・・報知器
３１、４２・・・改質機
４１・・・タンクローリ
４３・・・ガソリン（又はメタノール）計量機

Claims (6)

1. ガスステーションと複数のガス充填所で構成され、ガスステーションのガスタンクとガス充填所の貯蔵タンクとはパイプラインで接続され、そして貯蔵タンクの配管は複数台のガス充填機に接続されていることを特徴とするガス充填システム。
2. 前記ガスステーションのガスタンクには水素ガスが入れられ、前記ガス充填所の貯蔵タンクとガス充填機とを接続した配管には圧縮機及び蓄圧器が介装され、そして蓄圧器内の圧力が一定以下になると圧縮機を駆動して蓄圧器内にガスを加圧補充する制御装置が設けられている請求項１に記載のガス充填システム。
3. 前記ガスステーションのガスタンクには天然ガスが入れられ、前記ガス充填所の貯蔵タンクとガス充填機とを接続した配管には改質機、圧縮機、及び蓄圧器が介装され、そして蓄圧器内の圧力が一定以下になると圧縮機を駆動して蓄圧器内にガスを加圧補充する制御装置が設けられている請求項１に記載のガス充填システム。
4. ガス充填所の貯蔵タンクにはガソリン又はメタノールが入れられ、貯蔵タンクとガス充填機とを接続した配管には、改質機、圧縮機、及び蓄圧器が介装され、そして蓄圧器内の圧力が一定以下になると圧縮機を駆動して蓄圧器内にガスを加圧補充する制御装置が設けられていることを特徴とするガス充填システム。
5. 前記ガス充填機には遮断弁及び報知器が設けられ、前記制御装置は蓄圧器内の圧力が一定以下になった時に遮断弁を閉じて報知器を作動する請求項２乃至４に記載のガス充填システム。
6. 前記ガス充填機にはフイルターが設けられている請求項２乃至５に記載のガス充填システム。

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