JP2005155864A - Gas charging device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電気供給ステーションに設置され、自動車の駆動源として自動車に充填する水素ガスの充填装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen gas filling device that is installed in an electric supply station and fills a vehicle as a driving source of the vehicle.
従来から、自動車の燃料としては、ガソリンや軽油など石油系燃料が使用されているが、将来の石油供給の不安定、窒素酸化物などの有害ガスの排出がもたらす健康への影響、二酸化炭素の排出がもたらす地球温暖化への影響などの懸念から、また、石油系燃料は限りある資源であるとのエネルギー問題の観点から、公害発生のおそれのない新しい駆動源として、水素を燃料とする燃料電池車(FC車)が注目されている。 Conventionally, petroleum-based fuels such as gasoline and light oil have been used as fuels for automobiles. However, future oil supply instability, health effects caused by emissions of harmful gases such as nitrogen oxides, Fuels that use hydrogen as a new driving source with no risk of pollution from the concerns of the impact on global warming caused by emissions, and from the viewpoint of energy problems that petroleum-based fuels are limited resources Battery cars (FC cars) are attracting attention.
そこで、従来の駆動源であるガソリンと同様に水素を自動車に補給する水素供給設備が必要となるが、かかる水素供給設備は、水素発生装置、圧縮機、蓄圧器、充填機で構成される。 Therefore, a hydrogen supply facility for supplying hydrogen to an automobile is required in the same manner as gasoline as a conventional driving source. The hydrogen supply facility includes a hydrogen generator, a compressor, a pressure accumulator, and a filling machine.
前記先行技術は当業者間で一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。 The prior art is generally performed by those skilled in the art, and does not relate to a known literature.
前記従来技術による水素供給設備は、これら水素発生装置、圧縮機、蓄圧器、充填機を新設するには膨大な費用と敷地を必要とするため、インフラ整備、コスト削減が重要な課題になっている。 The hydrogen supply equipment according to the conventional technology requires enormous costs and site to newly install these hydrogen generators, compressors, pressure accumulators, and filling machines, so infrastructure development and cost reduction are important issues. Yes.
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消するものとして、自動車に水素ガスを供給する設備として、水素ガス供給元の部分である水素発生装置および圧縮機を簡素化することで設備全体を安価でコンパクトなものにできるガス充填装置を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the conventional example, and as a facility for supplying hydrogen gas to an automobile, the hydrogen generator and the compressor, which are parts of the hydrogen gas supply source, are simplified to make the entire facility inexpensive. Another object is to provide a gas filling device that can be made compact.
この発明は前記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、充填機構が収納され、先端に充填ノズルを設けた充填ホースを接続したハウジング本体と、このハウジング本体に着脱自在に接続されて高圧圧縮されたガスを貯留したガスユニットとより構成することを要旨とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a filling mechanism is housed and a housing hose having a filling hose provided with a filling nozzle at the tip thereof is connected to the housing body in a detachable manner. The gist of the present invention is that the gas unit is configured to store a high-pressure compressed gas.
請求項1記載の本発明によれば、充填機構を収納したハウジング本体とガスボンベであるガスユニットとを別体とし、ガスユニットをハウジング本体に対して着脱自在なものとしたから、必要に応じて取り付け、取り外しが容易に行え、インフラコストを低減できる。埋設配管を無くすことができるから、地震などの振動に対しても影響がない。また、ガス供給ステーションの閉店時にはガスユニットを回収でき安全性が向上する。さらに、ユニット化されていることで燃料切れの場合にユニットを交換するだけでよく、迅速かつ容易に対応できる。 According to the first aspect of the present invention, the housing body containing the filling mechanism and the gas unit as the gas cylinder are separated, and the gas unit is detachable from the housing body. Installation and removal can be done easily, and infrastructure costs can be reduced. Since buried piping can be eliminated, there is no effect on vibrations such as earthquakes. In addition, when the gas supply station is closed, the gas unit can be collected, improving safety. Furthermore, since it is unitized, it is only necessary to replace the unit when the fuel runs out, and it is possible to respond quickly and easily.
請求項2記載の発明は、前記充填ノズルの掛け外しに連動して動作するノズルスイッチをハウジング本体に設け、ガス充填可否を判断するために前記ノズルスイッチからのノズル外し信号を受けて動作するセンサーをガスユニットとハウジング本体との着脱部に設けたことを要旨とするものである。 According to a second aspect of the present invention, a nozzle switch that operates in conjunction with the loading / unloading of the filling nozzle is provided in the housing body, and a sensor that operates in response to a nozzle removal signal from the nozzle switch to determine whether gas filling is possible or not. Is provided at the attachment / detachment portion between the gas unit and the housing body.
請求項2記載の本発明によれば、ガスユニットをハウジング本体に着脱自在な構造とした場合に、ガス充填のために充填ノズルがノズル掛けから外されたときには、ノズル外し信号の出力によって着脱部に配設したセンサーが作動し、これにより充填可否が判断されるから、ガスユニットがハウジング本体に確実に接続されていなかったときの安全が確保され、接続不良による事故発生を防止できる。 According to the second aspect of the present invention, when the gas unit is structured to be detachable from the housing body, when the filling nozzle is detached from the nozzle hook for gas filling, the detachable portion is output by the output of the nozzle removal signal. Since the sensor arranged in this is activated and it is determined whether or not filling is possible, safety is ensured when the gas unit is not securely connected to the housing body, and accidents due to poor connection can be prevented.
請求項3記載の発明は、前記ガスユニットは耐圧容器で形成されることを要旨とするものである。 The gist of the invention of claim 3 is that the gas unit is formed of a pressure vessel.
請求項3記載の本発明によれば、ガスユニットでここに貯留してあるガスの圧力を一定に保持できるから、従来の設備では必要であった圧縮機が不要となり設備投資を抑えることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the pressure of the gas stored in the gas unit can be kept constant, the compressor required in the conventional equipment becomes unnecessary, and the equipment investment can be suppressed. .
請求項4記載の発明は、前記ガスユニットは、充填されているガスを所定圧力に保持する手段としてガスを重力で上方から圧縮する錘りを配設したことを要旨とするものである。 The gist of the invention of claim 4 is that the gas unit is provided with a weight for compressing the gas from above by gravity as means for holding the filled gas at a predetermined pressure.
請求項4記載の本発明によれば、ガスユニット内のガスを自動車に供給すると、その分だけガスユニットが減圧するが、錘りの重力によって減圧が簡単に自動的に防止され、特に昇圧する必要がない。 According to the fourth aspect of the present invention, when the gas in the gas unit is supplied to the automobile, the gas unit is depressurized by that amount, but the depressurization is easily prevented automatically by the gravity of the weight, and in particular, the pressure is increased. There is no need.
請求項5記載の発明は、前記ガスユニットは、充填されているガスの吐出側を所定圧力に保持する手段として吐出側に向けて圧力調整弁を配設したことを要旨とするものである。
The gist of the invention described in
請求項5記載の本発明によれば、請求項4と同様にガスユニット内のガスを自動車に供給すると、その分だけガスユニットが減圧するが、圧力調整弁の例えばバネなどによる押圧力によって減圧が簡単に自動的に防止され、特に昇圧する必要がない。 According to the fifth aspect of the present invention, when the gas in the gas unit is supplied to the automobile as in the fourth aspect, the pressure of the gas unit is reduced by that amount. However, the pressure is reduced by the pressing force of the pressure adjusting valve such as a spring. Is easily prevented automatically and does not require any particular boosting.
この発明のガス充填装置は、自動車に水素を供給する設備として、水素供給設備を構成する機器のうち、水素ガス供給元の部分である水素発生装置および圧縮機がなくても水素ガスを貯留するユニット内の圧力を一定に保持できるようにしたから、設備全体を安価でコンパクトなものにできる。 The gas filling apparatus according to the present invention stores hydrogen gas as equipment for supplying hydrogen to an automobile, even if there is no hydrogen generator and compressor that are parts of the hydrogen gas supply source, among the equipment constituting the hydrogen supply equipment. Since the pressure inside the unit can be kept constant, the entire equipment can be made inexpensive and compact.
また、ガスユニットをハウジング本体に対して着脱自在なものとしたから、必要に応じて取り付け、取り外しが容易に行え、インフラコストを低減できる。埋設配管を無くすことができるから、地震などの振動に対しても影響がない。また、ガス供給ステーションの閉店時にはガスユニットを回収でき安全性が向上する。さらに、ユニット化されていることで燃料切れの場合にユニットを交換するだけでよく、迅速かつ容易に対応できるものである。 Further, since the gas unit is detachable from the housing body, it can be easily attached and detached as necessary, and the infrastructure cost can be reduced. Since buried piping can be eliminated, there is no effect on vibrations such as earthquakes. In addition, when the gas supply station is closed, the gas unit can be collected, improving safety. Furthermore, since it is unitized, it is only necessary to replace the unit when the fuel runs out, and it is possible to cope with it quickly and easily.
以下、図面についてこの発明の実施形態を詳細に説明する。図1はこの発明のガス充填装置の実施形態を示す正面図、図2は同上要部であるガスユニットの一例を示す縦断正面図で、この発明のガス充填装置は、充填機構が収納され、先端に充填ノズル2を設けた充填ホース3を接続したハウジング本体1と、このハウジング本体1に着脱自在に接続されて高圧圧縮されたガスを貯留したガスユニット4とにより構成される。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the gas filling device of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal front view showing an example of a gas unit as the main part of the same, and the gas filling device of the present invention contains a filling mechanism, The housing body 1 is connected to a filling hose 3 provided with a filling nozzle 2 at the tip, and the gas unit 4 is detachably connected to the housing body 1 and stores a high-pressure compressed gas.
ハウジング本体1内には充填機構として後述のガスユニット4との接続配管10と充填ホース3に接続する配管15が配設され、この配管15の途中に弁16および流量計17を順次配設した。
In the housing main body 1, a connecting pipe 10 for connecting to a gas unit 4 to be described later and a pipe 15 for connecting to the filling hose 3 are disposed as a filling mechanism, and a
ハウジング本体1の前面には充填ノズル2のノズル掛けを設け、このノズル掛けに図1では省略するが充填ノズル2の掛け外しに連動してオンオフするノズルスイッチ18を設ける。
A nozzle hook of the filling nozzle 2 is provided on the front surface of the housing main body 1, and a
ハウジング本体1の上面には操作盤が配設され、その前面にプリセット量などを設定するためのキーボード22、設定されたプリセット量を表示するプリセット表示器21、自動車への水素ガス供給のスタートスイッチ5、停止スイッチ6、充填終了を報知する報知器7、充填量などを表示する表示器8、および充填量や充填金額をプリントした伝票を発行するプリンター9を設けた。
An operation panel is disposed on the upper surface of the housing body 1, and a keyboard 22 for setting a preset amount and the like on the front surface thereof, a preset indicator 21 for displaying the preset amount set, and a start switch for supplying hydrogen gas to the
ガスユニット4は接続配管10によりハウジング本体1に着脱自在に接続され、水素の蓄圧ボンベとして機能するように耐圧容器で構成され、下部に移動可能なよう車輪11を取り付けた。この車輪11には図示は省略するがストッパーを設けてある。 The gas unit 4 is detachably connected to the housing main body 1 by a connection pipe 10, is composed of a pressure vessel so as to function as a hydrogen accumulation cylinder, and a wheel 11 is attached so as to be movable in the lower part. Although not shown, the wheel 11 is provided with a stopper.
このガスユニット4は水素ガスを所定の高圧に圧縮し保持する手段の一例として、図2に示すように錘り12をガスユニット4内の上部に配設し、この錘り12で水素ガスを所定の圧力に圧縮し保持するようにした。図中13はガスユニット4内の水素ガスの圧力が所定値以上に高圧になった場合に内圧を下げるための安全弁を示す。
As an example of means for compressing and holding hydrogen gas at a predetermined high pressure, the gas unit 4 is provided with a
そして、接続配管10によるガスユニット4とハウジング本体1との着脱自在な接続箇所に接続の有無を検知するセンサー14a,14bを取付けた。
And
図3はガスユニット4内の水素ガスを所定の高圧に圧縮し保持する手段の他の例を示し、水素ガスの吐出口の反対側に位置させて水平方向に押圧力が作用するバネ等による圧力調整弁19を設け、この圧力調整弁19で水素ガスを吐出口の方向に圧縮してガスユニット4を所定の高圧に保持する。
FIG. 3 shows another example of a means for compressing and holding the hydrogen gas in the gas unit 4 at a predetermined high pressure, which is located on the opposite side of the hydrogen gas discharge port, by a spring or the like on which a pressing force acts in the horizontal direction. A
図4は水素ガスを自動車に充填する充填制御のブロック図を示し、充填制御装置20の入力側にノズルスイッチ18からのノズル外し信号、センサー14a,14bからの接続信号、流量計17からの流量信号、スタートスイッチ5からのスタート信号および停止スイッチ6からの停止信号が入力され、充填制御装置20の出力側に弁16への開閉信号、報知器7への報知信号、プリンター9への作動信号および表示器8への表示信号が出力される。
FIG. 4 shows a block diagram of the filling control for filling the automobile with hydrogen gas. On the input side of the
次に使用法を図5のフローチャートについて説明する。ガス供給ステーションにはハウジング本体1が設置されており、ここにボンベローリー車などでガスユニット4を搬入し、接続配管10でガスユニット4をハウジング本体1に接続する。ガスユニット4をハウジング本体1の設置場所まで移動する際、ガスユニット4には車輪11が設けてあるから,移動は容易に行え、ハウジング本体1に接続した後は、ストッパーにより設置位置に固定できる。そして、自動車を充填装置の前に停車し、プリセット充填の場合は、操作盤に設けてあるキーボード22のテンキーなどでプリセット量の設定を行い、プリセット量をプリセット表示器21に表示する。 Next, the usage will be described with reference to the flowchart of FIG. A housing main body 1 is installed at the gas supply station. The gas unit 4 is carried into the gas supply station by a bomb truck or the like, and the gas unit 4 is connected to the housing main body 1 by a connection pipe 10. When the gas unit 4 is moved to the installation location of the housing body 1, the gas unit 4 is provided with wheels 11. Therefore, the gas unit 4 can be easily moved, and after being connected to the housing body 1, it can be fixed at the installation position by a stopper. . Then, the automobile is stopped in front of the filling device, and in the case of preset filling, the preset amount is set with the numeric keypad of the keyboard 22 provided on the operation panel, and the preset amount is displayed on the preset display 21.
そして、充填ノズル2をノズル掛けから外せば、これに連動してノズルスイッチ18がオンし(ステップ1)、このノズル外し信号が充填制御装置20に入力され、さらにこのノズル外し信号を受けてセンサー14a,14bが作動し、接続配管10とハウジング本体1およびガスユニット4とが確実に接続されているかの接続の有無信号が充填制御装置20に入力される。
Then, if the filling nozzle 2 is removed from the nozzle hook, the
確実に接続されている場合には(ステップ2)、表示器8に表示されている前回の充填データが帰零され(ステップ3)、よって、充填ノズル2を自動車の充填口に挿入してスタートスイッチ5を押せば(ステップ4)、ハウジング本体1内の弁16が開いて(ステップ5)、充填ノズル2から水素ガスが吐出する。なお、接続配管10がハウジング本体1とガスユニット4とに確実に接続されていない場合は充填動作が開始できないから、水素ガスを周囲に撒き散らすことがなく事故発生を防止でき安全を確保できる。
If it is securely connected (step 2), the previous filling data displayed on the display 8 is returned to zero (step 3), so the filling nozzle 2 is inserted into the filling port of the car and started. If the
充填量は流量計17で計測されて表示器8に表示される。そして、プリセット充填の場合はプリセット量に達すれば、プリセット量を設定しなかった場合は満充填になれば(ステップ6,7)、報知器7が作動して終了を報知する(ステップ 8)。よって、充填終了を知り、停止スイッチ6をオンすれば(ステップ9)、充填制御装置20からの出力で弁16が閉じ、充填量などのデータを記載した伝票がプリンター9から発行される(ステップ10)。
The filling amount is measured by the
自動車へのガス充填によりガスユニット4内の水素ガスが減少し,その分だけ内圧が低下するが、圧縮機を使用して特に昇圧しなくても、錘り12や圧力調整弁19によりガスユニット4内の水素ガスは所定の高圧に保持される。この場合、ガスユニット4は耐圧容器で構成してあるから内圧に耐えることができる。
Hydrogen gas in the gas unit 4 is reduced by filling the gas into the automobile, and the internal pressure is reduced by that amount. Even if the pressure is not increased by using a compressor, the gas unit is operated by the
また、ガスユニット4内が所定値以上の高圧になった場合は、安全弁13が作動して圧を抜き安全を確保する。
Further, when the pressure in the gas unit 4 becomes higher than a predetermined value, the
ガス供給ステーションの閉店時にはガスユニット4をハウジング本体1から外して回収し別の場所に保管することで安全を確保できる。また、ガスユニット4が空になった場合は,別のガスユニット4と簡単に交換できる。 When the gas supply station is closed, safety can be ensured by removing the gas unit 4 from the housing body 1 and collecting it and storing it in another location. Further, when the gas unit 4 becomes empty, it can be easily replaced with another gas unit 4.
なお、ガスユニット4は前記のようにこれを1つのタンクとしてもよいが、内部に複数のボンベを設けて、空になった場合には切換え可能なようにしてもよい。 As described above, the gas unit 4 may be a single tank, but a plurality of cylinders may be provided in the gas unit 4 so that the gas unit 4 can be switched when empty.
1…ハウジング本体 2…充填ノズル
3…充填ホース 4…ガスユニット
5…スタートスイッチ 6…停止スイッチ
7…報知器 8…表示器
9…プリンター 10…接続配管
11…車輪 12…錘り
13…安全弁 14a,14b…センサー
15…配管 16…弁
17…流量計 18…ノズルスイッチ
19…圧力調整弁 20…充填制御装置
21…プリセット表示器 22…キーボード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing main body 2 ... Filling nozzle 3 ... Filling hose 4 ...
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