JP2017187057A - ガス充填装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】安全かつコンパクトで、表示ユニットのデザインの自由度の高いガス充填装置を提供する。【解決手段】ガスの供給源からガスの流量を計測しながらガスを搬送する充填機構を備えた充填ユニット１０ａと、充填機構のガス出口配管４２に接続される充填ホース３２と、充填ホースの先端に備えられる充填ノズルとを有するホースユニット３０と、充填機構で計測された充填データを表示する表示ユニット１０ｂとを備え、表示ユニットは、内圧防爆構造を有することを特徴とするガス充填装置２。表示ユニットの内圧を監視する監視装置２３を備え、監視装置は、表示ユニットの内圧が変化した場合にガス充填装置の電源を遮断する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＮＧ、水素ガス等を燃料とするＣＮＧ自動車、燃料電池自動車、水素自動車等の車載タンクにガスを充填するガス充填装置に関する。
近年の環境問題に対応する車輌として、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）、水素等のガス燃料を用いたＣＮＧ自動車、燃料電池自動車、水素自動車等の開発が活発に行われている。このようなガス燃料を用いて走行する車輌の普及を促進するには、車輌に搭載されている車載タンクに安定して効率よくガス燃料を充填する装置が必要となる。そこで、本出願人は、特許文献１において、車輌に搭載された車載タンクに効率的にガス燃料を充填するためのガス充填装置を提案した。
特開２０１４−１０９３５０号公報
可燃性ガスである水素ガスは、爆発限界が極めて広く、静電気等で火花が発生すれば爆発の可能性が非常に高いため、可燃性ガスが充満している環境で使用される表示ユニット内の電気機器は、仮に内部でスパーク等が発生しても可燃性ガスへの引火を防止することができるように耐圧防爆構造を採用している。
この耐圧防爆構造は、内部で可燃性ガスが爆発してもその圧力に耐えられ、外部の可燃性ガスに引火するおそれのないようにしたものであり、爆発事故を防止するためには有効であるが、各電機部品が耐圧防爆ケース内に収納されるため、表示ユニットが大型となりデザインの自由度が損なわれるおそれがあった。
さらに、最近では水素ステーションの普及に向け、省令や保安規則を改正してセルフ充填式のガス充填装置の利用が検討されており、安全かつコンパクトなガス充填装置の開発が望まれていた。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、安全かつコンパクトで、表示ユニットのデザインの自由度の高いガス充填装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のガス充填装置は、ガスの供給源からガスの流量を計測しながら該ガスを搬送する充填機構を備えた充填ユニットと、前記充填機構のガス出口配管に接続される充填ホースと、該充填ホースの先端に備えられる充填ノズルとを有するホースユニットと、前記充填機構で計測された充填データを表示する表示ユニットとを備え、前記表示ユニットは、内圧防爆構造を有することを特徴とする。
本発明によれば、表示ユニットの防爆構造として内圧防爆構造を採用したため、安全性を確保しながら、耐圧防爆構造の場合よりも小型化を図ることができ、表示ユニットのデザインの自由度も高めることができる。
上記ガス充填装置は、前記表示ユニットの内圧を監視する監視装置を備え、該監視装置は、前記表示ユニットの内圧が変化した場合に該ガス充填装置の電源を遮断することができる。これにより、表示ユニット内への可燃性ガスの流入を迅速に検知して爆発事故を防止することができる。
また、上記ガス充填装置は、前記表示ユニット内の表示器に対向して配置され、開閉可能な表示パネルと、プリンターに対向して配置され、開閉可能なプリンターカバーと、前記表示パネル及び前記プリンターカバーの開閉を検知するセンサとを備え、該センサが前記表示パネル又は／及び前記プリンターカバーが開いたことを検知すると、前記充填機構からの充填を停止する充填制御装置とを備えることができる。これにより、安全性を確保しながら、表示器やプリンタの保守管理を容易に行うことができる。
前記表示ユニットは、前記充填機構によるガスの充填回数及び充填量を記憶する記憶装置を備えることができ、この記憶した充填情報によってホースやノズル等の消耗品の使用期限前に交換を行うなど、ガス充填装置の保守管理に活用することができる。
以上のように、本発明によれば、安全かつコンパクトで、表示ユニットのデザインの自由度が高いガス充填装置を提供することができる。
本発明に係るガス充填装置を適用したガス充填システムの概略図である。 本発明に係るガス充填装置の一実施の形態を示す全体構成図である。 図１のガス充填システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示したガス充填システムの動作の一部を詳細に説明するためのフローチャートである。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係るガス充填装置が水素ガス充填装置であって、水素ガス自動車に水素ガスを充填する場合を例にとって説明する。
まず、本発明に係るガス充填装置を適用したガス充填システムについて、図１を参照して概略的に説明する。このガス充填システム１は、ガス充填装置２（２Ａ、２Ｂ）と、中継ユニット３を介してガス充填装置２と通信するＰＯＳ端末（販売管理装置、以下「ＰＯＳ」と略称する。）４及び遠隔監視サーバ５と、遠隔監視サーバ５に接続される管理用ＰＣ６及び携帯端末７と、ガス充填装置２と直接通信する後方設備８と、中継ユニット３を介して又は直接ガス充填装置２と通信する決済センター９とで構成される。
中継ユニット３は、各ガス充填装置２Ａ、２Ｂと有線（ＳＳＬＡＮ）にて接続される。この中継ユニット３は、ガス充填装置２の各々に設けてもよく、ガス充填システム１に１つ設け、１つの中継ユニット３と各ガス充填装置２Ａ、２Ｂを有線で接続してもよい。
遠隔監視サーバ５は、中継ユニット３と無線で接続され、ガス充填装置２による水素ガス（以下「ガス」という。）の充填量及び充填金額等の充填データをガス充填装置２から中継ユニット３を介して受信して保存すると共に、ガス充填システム１の作業員によって入力された保守管理に関する情報を保存するために設けられる。例えば、遠隔監視サーバ５に接続される管理用ＰＣ６で充填データを把握し、遠隔監視サーバ５に接続される携帯端末７へ保守管理情報を送信することができる。
後方設備８は、ガス充填装置２等のガス充填システム１全体の機器状況を監視しながらこれらを制御するために設けられる。また、決済センター９は、ガス充填システム１の使用者（以下、単に「使用者」という。）のクレジット払いに対応するために設けられる。
図２は、本発明に係るガス充填装置の一実施の形態を示し、このガス充填装置２は、本体ユニット１０と、ホースユニット３０とからなる。
本体ユニット１０は、ガス供給源としての蓄圧機（不図示）からガスの流量を計測しながらガスを搬送する充填機構、及びガス搬送管４１を介して供給されるガスを冷却する冷却装置１１を有する充填ユニット１０ａと、充填ユニット１０ａの天井部に載置され、ガスの充填量等を表示する表示ユニット１０ｂとで構成される。
充填ユニット１０ａは、ガス搬送管４１上に設けられる元弁１２と、ガス搬送管４２上に設けられ、冷却装置１１から充填ホース３２へ流れるガスの流量を調整する流量調整弁１３、及びガスの流量を計測する流量計１４等を備える。
冷却装置１１は、内部に滞留する液体窒素、フロン、二酸化炭素等の冷媒によって蓄圧機から供給されるガスを冷却する。
表示ユニット１０ｂは、上記中継ユニット３の一部として機能する電話回線用アンテナ１５と、ガス搬送管４２から充填ホース３２へ流れるガスの流量（後述する充填ノズルから自動車の燃料タンクへのガス供給量）等を表示する表示器１６と、タッチディスプレイ１７と、充填を開始／終了する際に押下する開始／終了スイッチ（以下、「スイッチ」を「ＳＷ」と省略する。）１８、１９と、車輌の接近を検知する車輌検知器２０と、領収証等を印字するプリンター２１と、プリンターカバー閉ＳＷ２２と、圧力制御装置２３と、表示パネル閉ＳＷ２４と、ＩＣタグリーダー２５と、カードリーダー２６と、キーボード２７と、充填機構を制御する充填制御装置２８と、充填設定に関する制御を行う設定制御装置２９とを備える。遠隔監視サーバ５は、電話回線用アンテナ１５を介して充填データをガス充填装置２から受信する。
この表示ユニット１０ｂには、内圧防爆構造を採用し、ガス搬送管４３、三方弁４６及びガス搬送管４４を介して圧縮機（不図示）から供給される不燃性のガスが充満されている。この不燃性のガスは、ガス搬送管４５を介して流量調整弁１２を駆動させるために用いられるものと同じであり、清浄な大気を用いることができる。
また、表示ユニット１０ｂは、保守管理等のために開閉式のパネル（プリンター２１を除く表示ユニット１０ｂの前面全体）を備え、表示パネル閉ＳＷ２４は、表示ユニット１０ｂのパネルが閉められるとオン信号を出力する。
車輌検知器２０は、ガス充填装置２に接近する車輌を検知し、検知信号を設定制御装置２９に送信する。
プリンター２１の前面には、ロール紙の補充等のために開閉式のカバー（不図示）が設けられ、プリンターカバー閉ＳＷ２２は、プリンター２１のカバーが閉められるとオン信号を出力する。
圧力制御装置２３は、表示ユニット１０ｂの内圧を監視し、表示ユニット１０ｂの内圧が変化した場合にガスの充填を強制終了する制御信号を充填制御装置２８へ出力する監視装置としての機能を有すると共に、後述するように、変化した表示ユニット１０ｂの内圧を設定圧へと制御する。
ＩＣタグリーダー２５は、車輌内に設けられたＩＣタグを読み取り、ＩＣタグに登録された充填設定を設定制御装置２９に出力する。カードリーダー２６は、使用者のクレジットカードを読み取るために設けられ、決済センター９と情報の授受を行って精算を行う。
充填制御装置２８には、充填ノズルのノズル掛け（不図示）に設けられたノズルスイッチ（不図示）からのオン／オフ信号や、流量計（不図示）のパルス発信器からの信号、各種計測器からの信号が各々入力され、元弁１２や、流量調整弁１３等へ制御信号が出力される。
設定制御装置２９には、タッチディスプレイ１７、ＩＣタグリーダー２５及びキーボード２７からの充填設定信号等が各々入力され、充填制御装置２８や、プリンター２１へ制御信号が出力される。
ホースユニット３０は、車輌のタグを読み取る車輌タグリーダー３１と、充填ユニット１０ａ内のガス搬送管４２（充填機構のガス出口配管）に接続される充填ホース３２と、充填ホース３２の先端に備えられる充填ノズルと、ガス搬送管４１、４２の各々の内部の圧力を検出する圧力計３４、３５と、ガス漏れを検知するガス検知器３６等を備える。
車輌タグリーダー３１は、車輌に設けられたタグを読み取ることで、この車輌がガス充填装置２を利用する車輌であることを確認するために設けられ、表示ユニット１０ｂに設けられる車輌検知器２０よりも検知範囲が狭い。この車輌タグリーダー３１は、車輌検知器２０と同一線上に配置されており、車輌検知器２０で車輌の接近を検知し、充填している間中車輌タグリーダー３１が車輌を検知し続けることで、実際に充填を行った車輌であることを認識し、他の車輌の誤検知を防止している。
次に、上記構成を有するガス充填システム１の動作について、図３を中心に図１及び図２を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、予め定められた量の充填を行うプリセット充填ではなく、使用者が終了ＳＷ１９を押下するまで充填が継続される通常の充填動作について説明する。
まず、設定制御装置２９において、ステップＳ１として、車輌検知器２０がオンになるまで待機し、車輌検知器２０がオンになると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２として、車輌タグリーダー３１が車輌に設けられたタグの読取を開始し、タグが読み取られると（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、表示器１６に設定画面を表示する（ステップＳ３）。一方、ステップＳ２において、車輌タグリーダー３１がタグを読み取ることができなかった場合には（ステップＳ２；Ｎｏ）、報知手段等を介して車輌をガス充填装置２に近づけるように案内し（ステップＳ４）、ステップＳ２へ戻る。
ステップＳ５において、ガス充填装置２の使用者がタッチディスプレイ１７等を介して充填設定を完了させるまで待機し、充填設定が完了すると（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、ステップＳ６において、充填許可要求信号が入力されるまで待機する。尚、車輌のＩＣタグに予め充填設定が登録されている場合には、ステップＳ２において車輌のタグを読み取る際にこの充填設定も同時に読み取り、ステップＳ３及びステップＳ５を省略する。
次に、充填制御装置２８において、使用者が充填ノズルをノズル掛けから取り外すことでノズルＳＷがオンになり（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、取り外した充填ノズルを車輌に搭載された燃料タンクの充填口に接続する。ここで、後方設備８及び設定制御装置２９に対して充填許可要求信号が出力され（ステップＳ１２）、ステップＳ１３において、充填許可信号が入力されるまで待機する。
後方設備８において、充填許可要求信号が入力されると（ステップＳ３１；Ｙｅｓ）、ステップＳ３２において、ガス充填装置２の各機器の安全を確認し、安全の確認が取れた場合には（ステップＳ３２；Ｙｅｓ）、充填制御装置２８に対して充填許可信号が出力され（ステップＳ３３）、ステップＳ３４において、充填終了信号が入力されるまで待機する。
設定制御装置２９に充填許可要求信号が入力されると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、充填制御装置２８に対して充填許可信号を出力し（ステップＳ７）、ステップＳ８において、充填終了信号が入力されるまで待機する。
充填制御装置２８において、後方設備８及び設定制御装置２９の両方から充填許可信号が入力されると（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、使用者が開始ＳＷ１８を押下するまで、すなわち開始ＳＷ１８がオンになるまで待機し、開始ＳＷ１８がオンになると（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、流量計１４を帰零し、元弁１２や流量調整弁１３を開く（ステップＳ１５）。
元弁１２や流量調整弁１３が開かれたことによって、流量計１４には流量パルスが入力されて車輌へガスの充填がなされ（ステップＳ１６）、ガスの充填量を計数して表示器１６に表示させる（ステップＳ１７）。
ガスを充填している間は、ステップＳ１８、Ｓ１９において、表示ユニット１０ｂの内圧及び車輌検知器２０の検知信号を監視し、表示ユニット１０ｂの内圧に変化が生じた場合や（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、車輌検知器２０がオフ信号を出力した場合には（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、直ちに充填を中止する。
ステップＳ２０において、使用者が終了ＳＷを押下するか（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、上記条件によって充填が中止されることで（ステップＳ１８、Ｓ１９；Ｙｅｓ）、充填が終了し、ステップＳ２１において元弁１２及び流量調整弁１３を閉じる。その後、ステップＳ２２において、ノズルＳＷがオフになるまで待機し、ノズルＳＷがオフになると（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、設定制御装置２９、後方設備８及び遠隔監視サーバ５に対して充填データを含む充填終了信号を出力し（ステップＳ２３）、充填制御装置２８の動作を終了する。
設定制御装置２９において、充填終了信号が入力されると（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、ガスの充填量に基づいて精算を行い、その結果をプリンター２１のレシートに印字して出力し（ステップＳ９）、設定制御装置２９の動作を終了する。
一方、後方設備８において、充填終了信号が入力されると（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、該当する充填装置２のフラグを消去し（ステップＳ３５）、後方設備８の動作を終了する。
さらに、遠隔監視サーバ５において、ステップＳ４１として、充填終了信号と共に充填データが入力されると（ステップＳ４１；Ｙｅｓ）、ガスの充填量や充填金額等の充填データを保存する（ステップＳ４２）。また、ステップＳ４３において、ガス充填システム１の作業員によって保守データが入力された場合にも（ステップＳ４３；Ｙｅｓ）、これを保存し（ステップＳ４４）、遠隔監視サーバ５の動作を終了する。
次に、上記充填制御装置２８のステップＳ１８の動作の詳細、及びこのステップＳ１８の動作に対する充填ユニット１０ａ等の復旧動作について図４を中心に図１〜図３を参照しながら説明する。
ステップＳ５１（上記ステップＳ１８に対応）において、圧力制御装置２３により表示ユニット１０ｂの内圧を監視し、これと並行して（ステップＳ５１；Ｎｏ）、ステップＳ５２において、プリンターカバー閉ＳＷ２２及び表示パネル閉ＳＷ２４がオフであるか否かを監視する。
圧力制御装置２３により表示ユニット１０ｂの内圧の変化を検知するか（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、閉ＳＷ２２、２４のいずれか一方でもオフである、すなわちプリンターカバー及び表示パネルのいずれか一方が開いていることが検知された場合（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）には、充填ユニット１０ａ及びＰＯＳ４の電源をオフにする（ステップＳ５３）。尚、表示ユニット１０ｂ内が増圧された場合に対応するため、表示ユニット１０ｂにリリーフ弁を予め設けておくこともできる。
ステップＳ５３によって充填ユニット１０ａ及びＰＯＳ４の電源がオフにされた後、ステップＳ５４において、プリンターカバー閉ＳＷ２２及び表示パネル閉ＳＷ２４の両方がオンになるまで監視し、閉ＳＷ２２、２４の両方がオンである、すなわちプリンターカバー及び表示パネルの両方が閉じていることが検知されると（ステップＳ５４；Ｙｅｓ）、ステップＳ５５において、圧力制御装置２３により表示ユニット１０ｂの内圧と設定圧を比較する。
ステップＳ５５において、圧力制御装置２３により表示ユニット１０ｂ内が設定圧になったことを検知した場合には（ステップＳ５５；Ｙｅｓ）、表示ユニット１０ｂ内を掃気する（ステップＳ５６）。
ステップＳ５７により、掃気時間Ｔが所定時間ｔ１に達するまで上記ステップＳ５６の掃気が継続され、掃気時間Ｔが所定時間ｔ１に達すると（ステップＳ５７；Ｙｅｓ）、表示ユニット１０ｂ内に可燃性ガスが存在しないものとして、充填ユニット１０ａ及びＰＯＳ４の電源をオンにし（ステップＳ５８）、充填ユニット１０ａ及びＰＯＳ４を復旧させる。
以上のように、本実施の形態によれば、表示ユニット１０ｂの防爆構造として、内圧防爆構造を採用したため、耐圧防爆構造の場合よりも小型化を図ることができ、表示ユニットのデザインの自由度も高めることができる。また、表示ユニット１０ｂの内圧が変化した場合に充填ユニット１０ａの電源を遮断することで、表示ユニット１０ｂへの可燃性ガスの流入を迅速に検知して爆発事故を防止することができる。
尚、上記実施の形態では、水素ガスを車輌８に充填する場合を例にとって説明したが、その他のガスを充填する場合にも上記ガス充填装置２を用いることができる。
また、表示ユニット１０ｂに中継ユニット３の一部として機能する電話回線用アンテナ１５を設けた場合について説明したが、ガス充填システム１内に予め設けられた有線ＬＡＮや、電話回線を利用しない無線通信によりガス充填装置２と遠隔監視サーバ５との間で通信を行うように構成してもよい。
さらに、ガス搬送管４３を三方弁４６を介してガス搬送管４４、４５に分岐させたが、三方弁４６を設けることなく、圧縮機と表示ユニット１０ｂ並びに元弁１２及び流量調整弁１３を２本のガス搬送管を介して別々に接続することで、弁１２、１３の駆動に関係なく表示ユニット１０ｂ内に確実にガスを供給するように構成してもよい。
１ ガス充填システム
２（２Ａ、２Ｂ） ガス充填装置
３ 中継ユニット
４ ＰＯＳ
５ 遠隔監視サーバ
６ 管理用ＰＣ
７ 携帯端末
８ 後方設備
９ 決済センター
１０ 本体ユニット
１０ａ 充填ユニット
１０ｂ 表示ユニット
１１ 冷却装置
１２ 元弁
１３ 流量調整弁
１４ 流量計
１５ 電話回線用アンテナ
１６ 表示器
１７ タッチディスプレイ
１８ 開始ＳＷ
１９ 終了ＳＷ
２０ 車輌検知器
２１ プリンター
２２ プリンターカバー閉ＳＷ
２３ 圧力制御装置
２４ 表示パネル閉ＳＷ
２５ ＩＣタグリーダー
２６ カードリーダー
２７ キーボード
２８ 充填制御装置
２９ 設定制御装置
３０ ホースユニット
３１ 車輌タグリーダー
３２ 充填ホース
３４、３５ 圧力計
３６ ガス検知器
４１−４５ ガス搬送管
４６ 三方弁

Claims (4)

  1. ガスの供給源からガスの流量を計測しながら該ガスを搬送する充填機構を備えた充填ユニットと、
    前記充填機構のガス出口配管に接続される充填ホースと、該充填ホースの先端に備えられる充填ノズルとを有するホースユニットと、
    前記充填機構で計測された充填データを表示する表示ユニットとを備え、
    前記表示ユニットは、内圧防爆構造を有することを特徴とするガス充填装置。
  2. 前記表示ユニットの内圧を監視する監視装置を備え、
    該監視装置は、前記表示ユニットの内圧が変化した場合に該ガス充填装置の電源を遮断することを特徴とする請求項１に記載のガス充填装置。
  3. 前記表示ユニット内の表示器に対向して配置され、開閉可能な表示パネルと、
    プリンターに対向して配置され、開閉可能なプリンターカバーと、
    前記表示パネル及び前記プリンターカバーの開閉を検知するセンサとを備え、
    該センサが前記表示パネル又は／及び前記プリンターカバーが開いたことを検知すると、前記充填機構からの充填を停止する充填制御装置とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス充填装置。
  4. 前記表示ユニットは、前記充填機構によるガスの充填回数及び充填量を記憶する記憶装置を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のガス充填装置。
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