JP3542086B2

JP3542086B2 - 天然ガスの充填方法

Info

Publication number: JP3542086B2
Application number: JP30454193A
Authority: JP
Inventors: 弘西川; 富夫田崎; 一男金井; 明文小林; 将由木; 秀信松下
Original assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JPH07133894A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば元タンクなどから供給を受けた天然ガスを、自動車などに搭載したガスボンベなどの小型容器に圧縮して充填する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、クリーンなエネルギーであるとして消費が伸びている天然ガスは、大気汚染の緩和が期待できるとして自動車の燃料としても注目を浴びるようになってきた。天然ガスを自動車用燃料として使用するためには、元タンクなどに多量に貯蔵している天然ガスを小型の容器に充填する必要があるが、メタンを主成分とする天然ガスはプロパンガスと違って容易には液化しないため、十分な量のガスを充填するためにはプロパンガスより遥かに高い圧力で充填する必要がある。
【０００３】
高圧充填の場合、充填装置の高圧側配管に残った未充填の高圧圧縮ガスを吸入スナッバタンクに戻す充填終了時の作業において、自動車側の逆止弁などが不調であると、小型容器に充填された高圧圧縮ガスが耐圧構造となっていない吸入スナッバタンクに逆入し、極めて危険な状態になる恐れがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、元タンクなどに貯蔵していた天然ガスを、自動車などに搭載した小型容器に、安全且つ速やかに圧縮して充填する方法の開発が課題であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、ガス供給源に接続するための、開閉弁を備えた接続手段と、利用側ガス容器との接続手段と、吸入スナッバタンク・圧縮機・バイパス電磁弁・安全弁・逆止弁・圧力計測器などから構成される充填装置を用いて、ガス供給源から導入した天然ガスを利用側ガス容器に圧縮して充填する方法において、
【０００６】
前記開閉弁を閉じた状態でガス供給源および利用側ガス容器と接続した充填装置内の圧力変化を前記圧力計測器によって計測し、この計測値が所定範囲内に収まっていることを確認した後、前記開閉弁を開いて前記圧縮機を起動し、充填動作を開始するようにした第１の構成の天然ガス充填方法と、
【０００７】
さらに、圧力計測器が計測する圧力変化が所定値を越えているとき、警報を発して充填動作を中止するようにした第２の構成の天然ガス充填方法と、
を提供することにより、前記した従来技術の課題を解決するものである。
【０００８】
【作用】
圧力の顕著な低下が検出されたときには、ガス供給源や利用側ガス容器との接続手段が不調でこの部分でガス漏れが起こっている可能性があり、圧力の顕著な上昇が検出されたときには、利用側容器の逆止弁に不良があって利用側容器から充填装置にガスが逆流している可能性があるが、圧力に顕著な変化がないことを確認してガス供給源との間に設けた開閉弁を開き、圧縮機を起動して充填操作を開始するので安全が確保される。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明になる天然ガス充填方法の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図中１と２はガス充填装置側のカップリング、３は電磁弁、４はストレーナ、５は逆止弁、６は吸入スナッバタンク、７は圧縮機、８は通常「閉」となっているバイパス電磁弁、９と１０は所定の圧力を越えているときにのみ双方に連通する機能を備えた安全弁、１１と１２は圧力センサ、１３は圧力スイッチ、１４は圧力ゲージ、１５は制御器、１６はブザーなどからなる警報機である。
【００１１】
制御器１５は、図示しないボタンスイッチなどを操作することによって圧縮機７を起動させるものであり、圧縮機７が起動する直前に電磁弁３を「開」とするようにも設けられている。また、圧力センサ１２が計測する高圧側配管、すなわち圧縮機７の吐出側とカップリング２との間の圧力が所定圧、例えば２０ＭＰａに達すると、運転中であった圧縮機７を停止させると共に、電磁弁３を「閉」とし、さらに通常「閉」となっているバイパス弁８を圧縮機７が停止した直後に所定時間だけ「開」とし、その後再び「閉」とするようにも設けられている。
【００１２】
なお、圧縮機７の運転は、圧力スイッチ１３が動作することによっても圧縮機７に供給する電源が自動的に遮断され、自動停止するように設けられている。圧力スイッチ１３が動作する圧力は、２０ＭＰａ＋α、例えば２１ＭＰａ程度にセットされる。そして、圧力スイッチ１３の動作によって圧縮機７が自動停止したときにも、電磁弁３は「閉」となるように設けられている。
【００１３】
上記機器構成になるガス充填装置を用いて、例えばガスタンク３０に充填されている天然ガスを、自動車５０に搭載した小型ガス容器としてのガスボンベ５１に充填する要領を以下に説明する。
【００１４】
ガス充填装置の一方のカップリング１は、ガスタンク３０から配管されたガス導入管３１の先端に設けたカップリング３２と一般には常時接続されている。そして、他方のカップリング２を、天然ガスの補充が必要になった自動車５０のカップリング５４に接続する。なお、５２と５３は、ガスボンベ５１とカップリング５４との間に設けた逆止弁と手動式の開閉弁である。
【００１５】
自動車５０の開閉弁５３を開ける前に、圧力センサ１２または圧力ゲージ１４によって先ず高圧側配管内の圧力変化を監視する。圧力センサ１２と圧力ゲージ１４とは、前回のガス充填時に高圧側配管内に残留した天然ガスの圧力を検出していたので、前記接続後に圧力低下が確認されると、カップリング２と５４との接続部でガス漏れが生じているので、警報機１６を動作してこれを報知する。
【００１６】
そして、例えば圧力センサ１２が計測する圧力の変化の速度と幅とが所定値以下であることを、制御器１５の図示しない比較演算部で確認したり、圧力ゲージ１４によって目視で確認されたとき、開閉弁５３を手動で開ける。
【００１７】
なお、カップリング２と５４との接続部でガス漏れが起こっていることが確認されたときには、接続し直したり、カップリング２・５４の補修など、適宜の処置を行って、以下の操作を行うことになる。
【００１８】
開閉弁５３を開放し、カップリング２・５４を接続したときと同様に高圧側配管内圧力の変化を監視し、逆止弁５２が正常に機能しているか否かを確認する。逆止弁５２が不調でガス漏れがあれば、高圧側配管内の圧力が上昇するので、この場合も警報機１６を動作してこれを報知し、充填操作を中断する。
【００１９】
高圧側配管内の圧力変化が正常範囲内にあることを確認したのち、制御器１５を操作して圧縮機７を起動させる。圧縮機７が起動すると、ガスタンク３０に充填されている天然ガスが、ガス導入管３１、圧縮機７の起動に先立って「開」となった電磁弁３、吸入スナッバタンク６などを介して圧縮機７に流入し、ここで圧縮されてカップリング２・５４・開閉弁５３・逆止弁５２を通ってガスボンベ５１に充填される。
【００２０】
ガスボンベ５１に充填された天然ガスの量が増えるに伴って、圧力センサ１２が計測する圧力が上昇し、所定の圧力、この場合は２０ＭＰａに達すると、制御器１５が送信する制御信号によって圧縮機７の運転が自動的に停止され、電磁弁３が閉じられる。なお、ガス充填中の高圧側配管内の圧力は、圧力ゲージ１４によって目視で確認することができる。
【００２１】
圧縮機７の運転が停止すると、制御器１５が送信する制御信号に基づいてバイパス電磁弁８が自動的に所定時間だけ「開」となり、高圧側配管内に２０ＭＰａに圧縮されて残留している高圧の天然ガスを吸入スナッバタンク６に流入させる。
【００２２】
吸入スナッバタンク６は、高圧側配管の内容積に比べて十分大きく、例えば６リットル程度の内容積に形成してあるので、逆止弁５と５２との間の圧力、すなわち圧力センサ１１・１２が計測する圧力は３００ｋＰａ程度に低下する。
【００２３】
バイパス電磁弁８が閉じたのち、圧力センサ１１・１２が計測する圧力の変化を暫く監視し、変化の速度と幅とが共に所定値以下であることを確認したのち、開閉弁５３を手動で閉じる。高圧側配管内の圧力変化は、圧力ゲージ１４によって目視で確認することも可能である。
【００２４】
なお、バイパス電磁弁８を閉じたとき、高圧側配管内で圧力の上昇が確認されたときには、充填前にガス漏れが検知されていなくても、高圧充填した後では逆止弁５２にガス漏れが起こっているので、この場合も警報機１６を動作してこれを報知し、運転手に伝えて逆止弁５２の速やかな修理を促す。
【００２５】
そして、カップリング２と５４とを切り離し、一連の天然ガス充填操作を終了する。なお、カップリング２と５４との切り離しは、高圧側配管内の圧力が３００ｋＰａ程度にまで低下しているので、危険は全くない。
【００２６】
なお、逆止弁５２が不調でガス漏れがあるとガス充填の前に確認されたときには、逆止弁５２を修理したり、正常なものに取り替えたのち充填するのが望ましいが、バイパス電磁弁８の開閉が手動で操作できるように制御器１５をセットして充填すれば、圧縮機７が所定の２０ＭＰａに達して自動停止したあと、開閉弁５３を先に閉じ、次にバイパス電磁弁８を開閉することができるので、圧縮機７の吐出側と開閉弁５３との間の高圧側配管内にのみ残っている高圧の天然ガスを吸入スナッバタンク６に流入させることが可能であり、ガスボンベ５１からの逆流を防止して、高圧側配管内の圧力を安全に低下させることができる。
【００２７】
上記天然ガスの充填が終了し、次の充填に備えて待機しているときに、圧力ゲージ１４で高圧側配管内圧力の低下が目視で確認されたり、圧力センサ１１・１２が計測するデータを制御器１５で演算処理した結果、所定の範囲を越える圧力の変化が確認されると、電磁弁３、カップリング１・２、あるいは他の配管部などに何らかの異常が生じているので、この場合も警報機１６を動作してこれを報知し、点検修理を促す。
【００２８】
なお、安全弁１０は、圧力センサ１２・圧力スイッチ１３が不調で高圧側配管内の圧力が例えば２１ＭＰａを越えて上昇しても、圧縮機７の運転が停止しなかったときに、「開」となって高圧側配管内の天然ガスを吸入スナッバタンク６の側の低圧側配管に流す作用を有するものであり、
【００２９】
安全弁９は、バイパス電磁弁８や安全弁１０を介して高圧側配管から低圧側配管に流入した天然ガスによって、耐圧構造となっていない吸入スナッバタンク６内の圧力が所定圧、例えば６００ｋＰａに上昇したときに「開」となり、吸入スナッバタンク６側に溜った天然ガスを例えば大気中に放出してこれを保護する作用を行うものである。
【００３０】
そして、これらの安全弁が動作したときにも、警報機１６が動作してこれを報知するようになっている。
【００３１】
上記本発明になる天然ガス充填方法を実現する上で、制御器１５が実行する制御の一例を、図２に示したフローチャートに基づいて説明する。
【００３２】
なお、圧力センサ１１と１２は、常時圧力を計測して例えば電圧として出力するものであり、タイマー機能を備えた制御器１５によって所定時間、例えば１秒毎にその計測値がサンプリングされるようになっている。
【００３３】
充填待機中、すなわちカップリング２と５４とを接続していないとき、カップリング２と５４とは接続したが開閉弁５３を開けていないとき、開閉弁５３は開いているが圧縮機７が起動していないときなど、本来圧力変化がないはずの状態にあるときに、圧力センサ１１または１２が計測する圧力それぞれについて個別に、
【００３４】
ステップＳ１において、最新の圧力Ｐｔが計測されると、ステップＳ２に移行し、１秒前に計測されて制御器１５の図示しないメモリー部に記憶している圧力Ｐｕが読み出される。
【００３５】
ステップＳ３では、前記メモリー部に記憶している圧力Ｐｕを、最後に計測した最新の圧力Ｐｔに更新する。
【００３６】
ステップＳ４では、ステップＳ１で計測した圧力ＰｔとステップＳ２で読み出した圧力Ｐｕとの差が第１の所定値、例えば３００ｋＰａを越えているか否かを判定し、イエスと判定されたとき、すなわち１秒間に圧力変化が３００ｋＰａを越えて急激に変化したと判定されたときには、逆止弁５２・カップリングの少なくとも何れかに異常があるとするフラッグを立てるステップＳ８を経て、メインルーチンの所要部に戻り、ノー、すなわち１秒間の圧力変化が３００ｋＰａを越えていなかったと判定されたときは、ステップＳ５に移行する。
【００３７】
ステップＳ５では、前記圧力Ｐｔと圧力Ｐｕとの差が前記第１の所定値より小さい第２の所定値、例えば５０ｋＰａを越えているか否かを判定し、イエスと判定されたとき、すなわち１秒間の圧力変化が５０ｋＰａを越えていたと判定されたときにはメインルーチンの所要部に戻り、ノー、すなわち１秒間の圧力変化が５０ｋＰａを越えていなかったと判定されたときはステップＳ６に移行して安定点の検出を行う。
【００３８】
ステップＳ６では前回の制御で求めた安定点、すなわち圧力変化の速度と幅とが小さくなったとして、前回の制御で求めた圧力Ｐｖと、最後に計測した今回の圧力Ｐｔとの差を演算し、これが第３の所定値、例えば３００ｋＰａを越えているか否かを判定し、イエスと判定されたとき、すなわち今回計測した圧力Ｐｔが前回安定時の圧力Ｐｖと大きく変わっていると判定されたときには、前記ステップＳ８を経由してメインルーチンの所要部に戻り、ノー、すなわち今回計測した圧力Ｐｔが前回求めた安定時の圧力Ｐｖに近い圧力になっていると判定されたときには、ステップＳ７に移行して今回計測した圧力Ｐｔを、新しい安定時の圧力Ｐｖとして前記メモリー部に更新記憶し、メインルーチンの所要部に戻る制御が行われる。
【００３９】
制御器１５を上記のように機能させることにより、カップリング２と５４との接続／切り離し操作と、開閉弁５３の開閉操作を手動で行うだけで、天然ガスの充填が装置の異常を自己診断しながら自動的に行なわれるので、安全性が顕著に改善されるだけでなく、作業能率も大幅に向上すると云った特長がある。
【００４０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００４１】
例えば、カップリング１と３２との接続についても、その都度切り離すように操作したり、圧力が所定の範囲内にあることが確認されたときに、心地良い響きのブザーなどで報知して次工程の人手による操作、すなわち開閉弁５３の開閉操作を促すように設けることも可能である。また、圧力センサ１１・１２が計測する圧力を制御器１５にデジタル表示などして、操作の手元で圧力の変化が容易に目視で確認できるようにすることなども可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ガス供給源に接続するための、開閉弁を備えた接続手段と、利用側ガス容器との接続手段と、吸入スナッバタンク・圧縮機・バイパス電磁弁・安全弁・逆止弁・圧力計測器などから構成される充填装置を用いて、ガス供給源から導入した天然ガスを利用側ガス容器に圧縮して充填する方法において、
【００４３】
前記開閉弁を閉じた状態でガス供給源および利用側ガス容器と接続した充填装置内の圧力変化を前記圧力計測器によって計測し、この計測値が所定範囲内に収まっていることを確認した後、前記開閉弁を開いて前記圧縮機を起動し、充填動作を開始するようにしたものであり、さらに、圧力計測器が計測する圧力変化が所定値を越えているとき、警報を発して充填動作を中止するようにしたものであるから、
高圧充填となる天然ガスの小型容器への充填操作を極めて安全に行うことができると云った顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置の構成例を示す説明図。
【図２】制御の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１・２カップリング
３電磁弁
４ストレーナ
５逆止弁
６吸入スナッバタンク
７圧縮機
８バイパス電磁弁
９・１０安全弁
１１・１２圧力センサ
１３圧力スイッチ
１４圧力ゲージ
１５制御器
１６警報機
３０ガスタンク
３１ガス導入管
３２カップリング
５０自動車
５１ガスボンベ
５２逆止弁
５３開閉弁
５４カップリング

Claims

ガス供給源に接続するための、開閉弁を備えた接続手段と、利用側ガス容器との接続手段と、吸入スナッバタンク・圧縮機・バイパス電磁弁・安全弁・逆止弁・圧力計測器などから構成される充填装置を用いて、ガス供給源から導入した天然ガスを利用側ガス容器に圧縮して充填する方法であって、前記開閉弁を閉じた状態でガス供給源および利用側ガス容器と接続した充填装置内の圧力変化を前記圧力計測器によって計測し、この計測値が所定範囲内に収まっていることを確認した後、前記開閉弁を開いて前記圧縮機を起動し、充填動作を開始することを特徴とする天然ガスの充填方法。
圧力センサが計測する圧力変化が所定値を越えているとき、警報を発して充填動作を中止することを特徴とする請求項１記載の天然ガスの充填方法。