JP2008025681A - 高圧ガス充填装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高圧ガス源(3)に接続した供給管(2)に流量計(4)及び遮断弁(5)を介装し、供給管(2)を2本に分岐し、一方の分岐管(7)に流量調節弁(8)を介装し、他方の分岐管(9)にバイパス弁(10)を介装し、両分岐管(7、9)を充填管(12)に接続し、制御装置(20)は基本操作制御手段(20a)、高速充填制御手段(20b)及び標準充填制御手段(20c)を具備している。
【選択図】図1
Description
しかし、高圧ガス充填装置における高圧ガスの供給系には流量調節弁が介装されており、高圧ガスの流速が増加すると、流量調節弁において発生する圧損も増大し、充填時間の短縮が図れない。
それと共に、圧損が増大することにより、流量調節弁自体にも大きな負担を掛けることになってしまうという問題がある。
しかし、係る従来技術では、バス及びトラックに高圧ガスを充填する場合における上述した様な問題を提供するものではない。
係る制御は、前記制御装置(20)に設けた高速充填制御手段(20b)により実行される。
この制御も、前記制御装置(20)に設けた高速充填制御手段(20b)により実行されるのが好適である。
係る制御は、前記制御装置(20)に設けた標準充填制御手段(20c)により実行されるのが好適である。
(1) 供給管を2本に分岐し、一方の分岐管(7)に流量調節弁(8)を介装し、他方の分岐管(9)にバイパス弁(10)を介装し、バス及びトラック等のように高速充填のときには流量調節弁(8)及びバイパス弁(10)を開いて充填し、乗用車等のように標準充填のときには流量調節弁(8)だけを開いて充填することにより、安全で充填効率の良い高圧ガス充填装置となる。
(2) そして、流量調節弁(8)を介装した分岐管(7)で流量制御を行い、バイパス弁(10)を介装した側の分岐管(9)で流出量を増大して充填時間の短縮が可能となる。
(3) 本発明において、バイパス弁(10)を介装した分岐管(9)におけるバイパス弁(10)下方側の領域に、抵抗手段(例えば、オリフィス11)が介装すれば(請求項2)、バイパス弁(10)を閉鎖した時にバイパス弁(10)の下流側の配管系に生じる圧力上昇を緩和して、当該配管系における損傷を未然に防止することが出来る。
(4) 充填初期は流量調節弁の弁開度を徐々に増やし、充填終期は流量調節弁の弁開度を徐々に絞る制御を実行する様に構成すれば(請求項3〜請求項5)、安全で充填効率が良く計量精度が高い高圧ガス充填装置となる。
(5) 高速充填が選択されても、充填初期の充填圧力が高い場合は、バイパス弁は開放せずに、流量調節弁だけを開いて充填する様に構成すれば(請求項4)、安全で充填効率の良い高圧ガス充填装置となる。
(6) ガスが供給される車両側に設けた燃料タンクを満タンまで充填することができる。
(7) 充填圧力が一定以上になると流量調節弁を閉じて充填を終了すれば、高圧ガス充填装置として、より一層の安全性を確保することが出来る。
図示の実施形態においては、図1に示すように、高圧ガス充填装置1の供給管2が、高圧ガス源3に接続されている。この高圧ガス源は、例えば20MPaに加圧された天然ガス(CNG)である。
供給管2は2本の分岐管7、9に分岐しており、一方の分岐管7には流量調節弁8が介装されており、他方の分岐管9にはバイパス弁10及びオリフィス11が介装されている。オリフィス11は抵抗手段であって、それよりも下流側の領域における圧力上昇を抑制するために介装されており、例えば、可変式のオリフィスとして構成されている。
そして、充填管12は充填ホース13に接続され、充填ホース13の先端には充填カプラ16が設けられている。この充填カプラ16を掛けるカプラ掛け17には、カプラスイッチ18が設けられている。
なお、充填切換スイッチ22は、ガスが供給される車両がバスやトラック等の大型車両の様に大容量の燃料タンクに対してガスを充填する場合における「高速充填」と、乗用車の様な小容量の燃料タンクに対してガスを充填する場合における「標準充填」とを切り換えるように構成されている。
なお、制御装置20には、基本操作制御手段20a、高速充填制御手段20b、及び標準充填制御手段20cが具備されている。
始めに、基本操作制御手段20aにおける作用を、図2のフローチャートに基づいて説明する。
充填切換スイッチ22が高速充填側である旨の信号及び充填カプラ16をカプラ掛け17から外した旨の信号(オン信号)を受信した制御装置20における基本操作制御手段20aは、表示器26のカプラLED28を点灯する(ステップST3)。
換言すれば、高圧ガス充填装置1を導入したガスの充填設備が、POSシステムを導入していない場合には、ステップST4は省略される。その場合は、カプラLED28が点灯(ステップST3)した後、所定時間経過後、充填可LED29が点灯して、充填量の表示が帰零される(ステップST5)。
高速充填は、制御装置20の高速充填制御手段20bにより制御される。そして、高速充填にかかる制御については、図3〜図7のフローチャートに基づいて後述する。
ガスの充填が終わり、充填カプラ16が自動車Vの充填口から外され、充填カプラ16をカプラ掛け17に掛けると、カプラスイッチ18からオフ信号(充填カプラ16がカプラ掛け17に掛けられた旨の信号)が制御装置20に送られる(ステップST8がYES)。
そして、カプラLED28及び充填可LED29が消灯し(ステップST9)、プリンタ25から充填伝票が発行される(ステップST10)。顧客は、充填伝票に基づいて精算をする。
すなわち、充填の初期段階では、40%の開度の流量調節弁8から小流量で充填が開始されるので、充填作業の安全が確保される。
バイパス弁10の制御及び流量調節弁8の制御については、図4〜図7に基づいて後述する。
充填が終了したならば、自動車Vの充填口から外した充填カプラ16を、カプラ掛け17に掛ける。
ステップST34の大流量充填の制御については、図5に基づいて後述する。
充填圧力が19.4MPa以上になるとステップST34の大流量充填の制御が終了し、バイパス弁10を閉じ(ステップST36)、流量調節弁8を開度100%(全開の状態)とする(ステップST37)。
流量調節弁8の開度が100%となったならば、小流量充填制御を実行する(ステップST38)。
このように、大流量充填の制御に際しては、流量調節弁8の弁開度が100%になるので、大流量充填の制御が完了して、バイパス弁10を閉鎖した際における圧力効果が緩和される。
小流量充填の制御は、図6に基づいて後述する。
中流量充填の制御は、図7に基づいて後述する。
圧力センサ14で計測された充填圧力が19.4MPa以上になると(図7のステップST61がYES)、ステップST39における中流量充填の制御を終了してステップST38に進み、小流量充填の制御を実行する。
充填圧力が19.2MPa以下であれば(ステップST42がYES)、流量調節弁8の弁開度を、例えば0.2%だけ増加する(ステップST43)。そして、ステップS41に戻る。
ステップS45において、充填圧力が19.4MPa未満であれば(ステップST45がNO)、ステップST41に戻る。充填圧力が19.4MPa以上となれば、図5で示す大流量充填の制御を終了し、バイパス弁10を閉鎖する(ステップST36:図4)。
流量調節弁8の弁開度が100%になるか(ステップST41がNO)、圧力センサ14で計測される充填圧力が19.2MPaになる(ステップST42がNO)まで、流量調節弁8の開度は増加し続ける(ステップST41がYES、ステップST42がYES、ステップST43のループ)。
図6の小流量の充填制御では、図5のステップST45、図7のステップST61の何れかにおいて、充填圧力が19.4MPa以上となっている場合に実行される。
そして、流量調整弁の開度は100%であるか、或いは、それに近い数値となっている。すなわち、図5の大流量制御を行った場合には、図4のステップST37で示すように、流量調整弁の開度は100%となる。図7で後述する中流量制御を行った場合でも、図7のステップST62、ステップST63により、流量調整弁の開度は100%か、或いは、それに近い数値となる。
流量調節弁8の弁開度が40%まで減少していなければ(ステップST52がNO)、圧力センサ14で計測される充填圧力が、例えば19.4MPa以上であるか否かを判定し(ステップST53)、充填圧力が19.4MPa以上であれば(ステップST53がYES)、流量調節弁8の弁開度を、例えば0.4%減少する(流量調節弁8を絞る:ステップST54)。そして、ステップST52に戻る。
充填圧力が19.4MPa未満であれば(ステップST53がNO)、ステップST52に戻る。
充填圧力が19.6MPaよりも小さければ(ステップST55がNO)、ステップST52に戻る。
そして、充填圧力が19.6MPa以上になるまで流量調整弁8の開度は40%で維持され(ステップST52がYES、ステップST55がNOのループ)、充填圧力が19.6MPa以上になれば、流量調節弁8が閉鎖する。
流量調節弁8の弁開度は100%に到達していなければ(ステップST62がYES)、流量調節弁8の弁開度を、例えば0.4%だけ増加する(ステップST63)。そして、ステップST61に戻る。流量調節弁8の弁開度が100%に到達していれば(ステップST62がNO)、流量調節弁8の弁開度を増加することなく、ステップST61に戻る。
図7で示す中流量充填の制御は、流量調節弁8の弁開度を徐々に増やしているので、安全な充填作業を確保しつつ、充填時間を短縮することができる。
充填開始直後等のように充填圧力が19.4MPaを越えたことが無ければ(ステップST75がNO)ステップST76に進み、流量調節弁8の弁開度が100%に到達しているか否かを判断する。
充填圧力が18.0MPa以上であれば(ステップST77がYES)、充填するべきガスの量が比較的少ないと判断して、流量調節弁8の弁開度を、比較的小さな開度(例えば0.2%)だけ増加する(ステップST78)。そしてステップST74に戻る。
充填圧力が18.0MPaよりも小さければ(ステップST77がNO)、充填するべきガスの量が比較的多いと判断して、流量調節弁8の弁開度を、比較的大きな開度(例えば0.4%)だけ増加する(ステップST79)。そしてステップST74に戻る。
ステップST76において、弁開度が100%に到達していれば(ステップST76がNO)、それ以上、弁開度を大きくすることは出来ないので、ステップST74に戻る。
換言すれば、流量調節弁8の開度を徐々に増加するループ(ステップST74がNO、ステップST75がNO、ステップST76がYES、ステップST77、ステップST78或いはステップST79のループ)は、充填圧力が19.4MPa以上になるか(ステップST74がYES)、流量調節弁8の弁開度が100%になる(ステップST76がNO)まで実行される。
充填圧力が19.6MPa未満であれば(ステップST80がNO)には、ステップST81〜ST83の手順、すなわち流量調節弁8の弁開度を絞る制御手順が実行される。
流量調節弁8の弁開度が40%より大きければ(ステップST81がNO)、ステップST82に進み、充填圧力が19.4MPa以上であるか否かを判断する。
充填圧力が19.4MPa以上であると(ステップST82がYES)、流量調節弁8の弁開度を、例えば0.4%減少する(流量調整弁8を絞る:ステップST83)。
流量調節弁8の弁開度を0.4%ずつ減少するループ(ステップST81がNO、ステップST82がYES、ステップST83のループ)は、流量調節弁8の弁開度が40%まで絞られるか、充填圧力が19.4MPa未満になるか、或いは、充填圧力が19.6MPa以上になるまで、続行される。
充填圧力が19.6MPa以上になれば(ステップST80がYES)、流量調節弁8を閉じ(流量調整弁8の開度を0%にする:ステップST86)、遮断弁5を閉じ(ステップST87)、充填終了となる(ステップST88)。
そして、自動車Vの充填口から外した充填カプラ16をカプラ掛け17に掛ける。
また、充填量が多い場合には流量調節弁8の開度増加を速くして、充填量が少ない場合には流量調節弁8の開度増加を遅くするので、要求されるガスの充填量に対応して、安全性を確保しつつ、充填時間を節約することが可能である。
さらに、充填終了間際に流量調節弁8を徐々に絞っているので、充填作業の安全が確保でき、計量精度も向上する。また、所定圧力以上になると充填終了となるので、過充填が防止でき、充填作業の安全が確保できる。
例えば、図示の実施形態では、主として加圧された天然ガス(CNG)の充填について記載されているが、近年、燃料として注目されている水素の充填についても、図示の実施形態は適用可能である。
2・・・供給管
3・・・高圧ガス源
4・・・流量計
5・・・遮断弁
6、15・・・圧力計
7、9・・・分岐管
10・・・バイパス弁
11・・・オリフィス
12・・・充填管
13・・・充填ホース
14・・・圧力センサ
17・・・カプラ掛け
18・・・カプラスイッチ
20・・・制御装置
20a・・・基本操作制御手段
20b・・・高速充填制御手段
20c・・・標準充填制御手段
21・・・操作盤
22・・・充填切換スイッチ
23・・・充填開始スイッチ
24・・・カードリーダ
25・・・プリンタ
26・・・表示器
27・・・充填量表示器
28・・・カプラLED
29・・・充填可LED
Claims (5)
- 高圧ガス源に接続した供給管を設け、該供給管を2本に分岐し、一方の分岐管に流量調節弁を介装し、他方の分岐管にバイパス弁を介装し、両分岐管は合流して充填管に接続しており、充填管に接続した充填ホースの先端に取り付けられた充填カプラと、大容量の燃料タンクにガスを充填する制御と小容量の燃料タンクにガスを充填する制御とを選択可能に構成されている充填切換スイッチと、制御装置とを具備していることを特徴とする高圧ガス充填装置。
- バイパス弁を介装した分岐管におけるバイパス弁下方側の領域に、抵抗手段が介装されている請求項1の高圧ガス充填装置。
- 前記制御装置は、大容量の燃料タンクにガスを充填する制御を行う場合に、充填圧力が所定値以下で、且つ、充填流量が所定値以上の場合にバイパス弁を開き、充填圧力が一定以上になるまで流量調節弁の弁開度を制御の1サイクル毎に所定量ずつ増加し、充填圧力が一定値以上になるとバイパス弁を閉じて流量調節弁を全開にし、流量調節弁を全開にした後、流量調節弁の弁開度を制御の1サイクル毎に所定量ずつ減少する制御を行う様に構成されている請求項1、2の何れかに記載の高圧ガス充填装置。
- 前記制御装置は、大容量の燃料タンクにガスを充填する制御を行う場合に、充填圧力が所定値以上の場合に、充填圧力が一定値以上になるまで流量調節弁の弁開度を増加し、充填圧力が一定値以上になった後、流量調節弁の弁開度を制御の1サイクル毎に所定量ずつ減少する制御を行う様に構成されている請求項1、2の何れかに記載の高圧ガス充填装置。
- 前記制御装置は、小容量の燃料タンクにガスを充填する制御を行う場合に、圧力センサで計測される充填圧力が一定値以上になるまで流量調節弁の弁開度を増加し、充填圧力が閾値以下の場合における制御1サイクルにおける流量調節弁の弁開度の増加量は、充填圧力が閾値よりも高圧な場合における制御1サイクルにおける流量調節弁の弁開度の増加量よりも大きく、圧力センサで計測される充填圧力が一定値以上になった後、流量調節弁の弁開度を制御の1サイクル毎に所定量ずつ減少する制御を行う様に構成されている請求項1〜4の何れか1項に記載の高圧ガス充填装置。
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