JP3940950B2

JP3940950B2 - 移動式ガス充填装置

Info

Publication number: JP3940950B2
Application number: JP2003086861A
Authority: JP
Inventors: 森明文金; 田晴久山
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: KR20040086110A; KR100544027B1; JP2004293662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、天然ガス等の高圧ガス用の移動式ガス充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。これらのガスはガス供給タンクに貯められ、ガス充填装置の圧縮機により高圧に加圧されて自動車の燃料タンクへ供給するようになっている。このガス充填装置は引火性が高いガスを取り扱うので、圧縮機等の機器が高価であり、設置工事費も嵩むものであるが、ガスを燃料とする自動車の普及台数は、現段階では少ない。そのために、ガス充填装置を設けたスタンドの数が少なく、ガス欠となった車に対応することが困難である。そこで、本出願人は、ガスを蓄圧したボンベと、ボンベ内のガスを自動車へ充填する充填機構をトラックに搭載した移動式ガス充填装置を提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この提案は有効であるが、ボンベ内のガスを充填機構を介して自動車へ充填するだけであるので、充填によりボンベ内の圧力が低くなると流量が少なくなり、充填時間が長く掛かる不都合がある。また、ボンベ内の圧力が自動車の燃料タンク内と同じになると充填ができなくなるので、ボンベ内のガスの残量が多く、効率が悪い不都合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特願２００３−２９７８４号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、路上でガス欠となった自動車へガスを充填するガス充填装置で、ボンベ内のガスを可及的に短時間に、且つ可及的に残らず自動車の燃料タンクへ充填できる移動式ガス充填装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の移動式ガス充填装置は、ガスを蓄圧した複数の１次ボンベ（４）と、それらの１次ボンベ（４）に第１のパイプ（８）を介して接続された昇圧装置（５）と、その昇圧装置（５）にそれぞれ第１の開閉弁（１０ａ、１０ｂ）を介装した第２のパイプ（９ａ、９ｂ）で接続された２本の２次ボンベ（６ａ、６ｂ）とを備え、それらの２次ボンベ（６ａ、６ｂ）にそれぞれ第１の圧力センサ（１８ａ、１８ｂ）が設けられ、それらの２次ボンベ（６ａ、６ｂ）に第２の開閉弁（１３ａ、１３ｂ）を介装した第３のパイプ（１２ａ、１２ｂ）により接続された充填装置（７）を設け、その充填装置（７）は第３の開閉弁（１４）を介装した第４のパイプ（１５）を介して前記昇圧装置（５）に接続され、その充填装置（７）に接続された充填ホース（１６）には充填ノズル（１７）が設けられ、前記充填装置（７）には充填側の圧力を検知する第２の圧力センサ（２１）とプリセット量を入力するプリセット量入力手段（２３）と制御部（１９）とが設けられ、前記１次ボンベ（４）と昇圧装置（５）と２次ボンベ（６）と充填装置（７）とがトラック（２）に搭載されており、そして充填装置（７）の制御部（１９）は充填開始信号に基づき第２の開閉弁（１３ａ）を開いて１番目の２次ボンベ（６ａ）内のガスを充填装置（７）の充填ノズル（１７）を介して自動車（Ｍ）に充填し、該２次ボンベ（６ａ）の第１の圧力センサ（１８ａ）と充填装置（７）の第２の圧力センサ（２１）との圧力信号が均衡すると、２番目の２次ボンベ（６ｂ）から前記１番目の２次ボンベ（６ａ）と同様にガスを充填装置（７）に充填し、２番目の２次ボンベの第１の圧力センサ（１８ｂ）と第２の圧力センサ（２１）との圧力信号が均衡すると、１次ボンベ（４）から昇圧装置（５）を介して充填装置（７）にガスを充填し、前記充填中において充填量がプリセット量または満タンに達すると充填ノズル（１７）から自動車（Ｍ）に充填されたガスの充填量を演算して表示器（３１）に表示し、前記充填装置（７）への充填中に前記圧力が均衡して充填を中止した２次ボンベ（６ａ、６ｂ）に、第１の開閉弁（１０ａ、１０ｂ）を開き昇圧装置（５）を駆動して１次ボンベ（４）内のガスを加圧して補充蓄圧する機能を有している。
【０００８】
また前記第１、第２、第３および第４のパイプ（８、９、１２ａ、１２ｂ、１５）はいずれもフレキシブルパイプであるので、移動中の振動等によりパイプが緩んだり破損することがなくなり、ガス洩れが生ずる危険性が少ない。
【００１０】
そして、前記充填装置（７）には充填量をプリセットするテンキー（２３）及び貨幣投入口（２９）が設けられているので、充填操作及び精算が容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の移動式ガス充填装置の実施の形態を、水素ガスを充填する例で説明する。
【００１２】
図１は移動式ガス充填装置の側面図で、図２はそのブロック図で、図３は充填装置の正面図である。
【００１３】
図１に示すように、移動式ガス充填装置１のトラック２の荷台３には、水素ガスを蓄圧する多数本の１次ボンベ４ａ、４ｂ・・・（以下代表する場合は、符号４と記す）と、１次ボンベ４内の水素ガスを加圧する昇圧装置５と、昇圧装置５で加圧された水素ガスを蓄圧する複数本の２次ボンベ６ａ、６ｂ（以下代表する場合は、符号６と記す）と、水素ガスを自動車Ｍへ充填する充填装置７が搭載されている。
【００１４】
１次ボンベ４と昇圧装置５とはパイプ８により接続され、昇圧装置５と２次ボンベ６ａ、６ｂとはパイプ９ａ、９ｂ（以下代表する場合は、符号９と記す）で接続され、パイプ９ａ、９ｂには開閉弁１０ａ、１０ｂ（以下代表する場合は、符号１０と記す）が介装され、２次ボンベ６ａ、６ｂと充填装置７の計測部１１とはパイプ１２ａ、１２ｂ（以下代表する場合は、符号１２と記す）で接続され、パイプ１２ａ、１２ｂには開閉弁１３ａ、１３ｂ（以下代表する場合は、符号１３と記す）が介装されている。また、昇圧装置５と計測部１１とは開閉弁１４が介装されたパイプ１５で接続され、計測部１１に接続された充填ホース１６の先端には、ガスを自動車Ｍへ充填する充填ノズル１７が設けられている。
【００１５】
なお、パイプ８、９、１２、１５はフレキシブルパイプが使用され、移動中の振動により接続部が緩んだり破損してガス洩れが生じないようになっている。
【００１６】
１次ボンベ４は２０Ｍｐ（メガパスカル）程度の比較的に低圧の水素ガスを蓄圧したもので、交換自在の水素ガスボンベである。そして、充填により空となった１次ボンベ４はパイプ８から外され、水素ガスが充填されたボンベと交換される。なお、１次ボンベ４とパイプ８とは、クイックカップリング等により容易に着脱交換できるようになっている。
【００１７】
昇圧装置５は、１次ボンベ４内の比較的に低圧（２０Ｍｐ）の水素ガスを４０Ｍｐ程度の高圧に高めるものである。そして、昇圧装置５で加圧された水素ガスは、パイプ９を介して２次ボンベ６へ、又はパイプ１５を介して計測部１１へ送られる。
【００１８】
２次ボンベ６は、昇圧装置５で高圧（４０Ｍｐ）に加圧された水素ガスを蓄圧するものである。２次ボンベ６ａ、６ｂには圧力センサ１８ａ、１８ｂ（以下代表する場合は、符号１８と記す）が設けられ、圧力センサ１８の圧力信号は充填装置７の制御部１９へ送られるようになっている。なお、２次ボンベ６には安全弁２０が設けられ、異常高圧時に安全弁２０が開いて２次ボンベ６の高圧破損を防止している。
【００１９】
充填装置７の計測部１１は、充填ノズル１７から充填される水素ガスの量を計測するものである。そして、計測部１１には充填側の圧力を検知する圧力センサ２１が設けられ、この圧力センサ２１の圧力信号は制御部１９へ送られるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、充填装置７の操作盤２２には、テンキー２３、操作表示器２４、スタートスイッチ２５、停止スイッチ２６、緊急停止スイッチ２７、報知器２８、貨幣投入口２９、貨幣排出口２９ａ、プリンター３０、表示器３１等が設けられている。
【００２１】
上述した各機器はトラック２の荷台３に設けられたケース３２内に設けられ、ケース３２の上端にはガスセンサ３３及び通気管３４が設けられている。そして、各機器から水素ガスが洩れ出た場合には、ガスセンサ３３のガス検知信号は制御部１９へ伝えられて報知器２８が作動し、通気管３４から水素ガスを大気中へ放出し、移動式ガス充填装置１の安全を確保している。
【００２２】
図４に示すように、上述した各機器と制御部１９とは信号線で接続され、制御信号が授受されている。また、トラック２のサイドブレーキ３５の掛け信号及びイグニッションキー３６のオフ信号も制御部１９に入力され、サイドブレーキを掛けてエンジンを停止したときに充填ができるようにし、移動式ガス充填装置１の安全を確保している。
【００２３】
次に図５の充填動作を示すフロー図に基づいて、移動式ガス充填装置１の充填動作を説明する。
【００２４】
水素ガスを充填する自動車Ｍの近くにトラック２を停車し、充填装置７の充填ノズル１７を自動車Ｍの燃料ボンベの充填口へ接続する。そして、必要に応じて操作盤２２のテンキー２３からプリセット量を入力し、又は貨幣投入口２９へ所望の金額を投入し、スタートスイッチ２５を押すと（ＳＴ１）、充填開始信号が制御部１９に入力し、開閉弁１３ａを開く（ＳＴ２）。
【００２５】
開閉弁１３ａが開くことにより、２次ボンベ６ａ内の水素ガスはパイプ１２ａ、計測部１１、及び充填ホース１６を介して充填ノズル１７から自動車Ｍへ充填される。そして、計測部１１で計量された充填量は制御部１９で演算され、表示器３１に表示される。
【００２６】
計測部１１の圧力センサ２１と２次ボンベ６ａの圧力センサ１８ａの圧力信号は制御部１９で比較され、両圧力信号が均衡した場合は（ＳＴ３）、充填不能と判断して開閉弁１３ａを閉じて開閉弁１３ｂを開き（ＳＴ４）、２次ボンベ６ｂからの充填へ移行する。
【００２７】
そして、上述した２次ボンベ６ａと同様に、２次ボンベ６ｂ内の水素ガスはパイプ１２ｂ、計測部１１、及び充填ホース１６を介して充填ノズル１７から自動車Ｍへ充填される。充填により、圧力センサ２１と圧力センサ１８ｂの圧力信号が均衡した場合は（ＳＴ５）、開閉弁１３ｂを閉じ、開閉弁１４を開いて昇圧装置５を駆動し（ＳＴ６）、１次ボンベ４からの充填へ移行する。
【００２８】
そして、プリセット量まで充填されるか（ＳＴ７）、圧力センサ２１の圧力信号が最高圧力、即ち自動車Ｍの燃料ボンベが満タンになると（ＳＴ８）、開閉弁１４を閉じて昇圧装置５を停止し（ＳＴ９）、報知器２８から充填終了を報知する（ＳＴ１０）。
【００２９】
報知器２８で充填終了を知った作業員は、充填ノズル１７を外して充填装置７へ掛け、操作盤２２の停止スイッチ２６を押すと（ＳＴ１１）、プリンター３０から充填伝票が発行される（ＳＴ１２）。そして、伝票に基づき充填料金を精算して充填作業を終了する。
【００３０】
ステップＳＴ３において、圧力センサ２１と圧力センサ１８ａの圧力信号が均衡する前にプリセット量に達した場合（ＳＴ１３）、又はプリセット量に達する前に圧力センサ２１の圧力信号が最高圧力になった場合は（ＳＴ１４）、開閉弁１３ａを閉じ（ＳＴ１５）、ステップＳＴ１０へ移行して報知器２８から充填終了が報知される。
【００３１】
同様に、ステップＳＴ５において、圧力センサ２１と圧力センサ１８ｂの圧力信号が均衡する前にプリセット量に達した場合（ＳＴ１６）、又はプリセット量に達する前に圧力センサ２１からの圧力信号が最高圧力になった場合は（ＳＴ１７）、開閉弁１３ｂを閉じ（ＳＴ１８）、ステップＳＴ１０へ移行して報知器２８が作動する。
【００３２】
上述したように、２次ボンベ６を複数個、この実施の形態では２個設けられ、最初に２次ボンベ６ａから充填し、２次ボンベ６ａ内のガスだけでは充填が終わらない場合に２次ボンベ６ｂから充填をする。そして、２次ボンベ６ｂ内のガスでも充填が終わらない場合に、１次ボンベ４から充填をするようになっている。このように高圧に蓄圧された２次ボンベ内のガスを充填するので、可及的に短時間で充填することができる。また、１次ボンベ４内のガスは昇圧装置５で加圧して２次ボンベ６に蓄圧しているので、１次ボンベ４内の残ガスを可及的に少なくすることができる。
【００３３】
図６は２次ボンベ６へ水素ガスを補充蓄圧するフローを示すもので、圧力センサ１８の圧力信号が一定以下となり（ＳＴ２１）、開閉弁１３が閉じている場合（ＳＴ２２）、即ち２次ボンベ６内の水素ガスが少なくなり、充填作業が行なわれていない場合は、開閉弁１０を開いて昇圧装置５を駆動し（ＳＴ２３）、１次ボンベ４内の水素ガスを加圧して２次ボンベ６へ蓄圧する。そして、圧力センサ１８の圧力信号が所定圧力になったら（ＳＴ２４）、開閉弁１０を閉じて昇圧装置５を停止し（ＳＴ２５）、２次ボンベ６への水素ガスの補充蓄圧を終了する。
【００３４】
このように２次ボンベ６は複数個も設けられ、非充填時に蓄圧するので、蓄圧に時間を掛けても不都合がなくなり、容量が小さな昇圧装置５でよく、コストを低く押さえることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の移動式ガス充填装置の効果を、以下に列挙する。
（１）昇圧装置で加圧された２次ボンベ内のガスを充填するので、可及的に短時間で充填することができる。
（２）１次ボンベ内のガスを昇圧装置で加圧して２次ボンベに蓄圧するので、１次ボンベ内の残ガスを可及的に少なくできる。
（３）１次ボンベ内のガスを昇圧装置で加圧して充填装置から直接充填できるので、１次ボンベ内の残ガスを可及的に少なくでき、効率がよくなる。
（４）２次ボンベを２個設けて充填と蓄圧を交互にしているので、蓄圧に時間を掛けることができ、容量が小さい昇圧装置でよくなり、コストを下げることができる。
（５）フレキシブルパイプを使用しているので、振動等によりパイプが緩んだり破損することがなくなり、ガス洩れが生ずる危険性が少なくなる。
（６）２次ボンベに設けた圧力センサの圧力信号に基づいて昇圧装置を制御しているので、過蓄圧することがなくなり、２次ボンベが過圧される危険を防止できる。
（７）充填量をプリセットできるので、充填操作及び精算が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動式ガス充填装置の側面図。
【図２】移動式ガス充填装置のブロック図。
【図３】移動式ガス充填装置の充填装置の正面図。
【図４】移動式ガス充填装置の制御部を中心としたブロック図。
【図５】自動車へガスを充填する制御の態様を示すフロー図。
【図６】２次ボンベ内へガスを補充蓄圧する制御の態様を示すフロー図。
【符号の説明】
１・・・移動式ガス充填装置
２・・・トラック
３・・・荷台
４・・・１次ボンベ
５・・・昇圧装置
６・・・２次ボンベ
７・・・充填装置
８、９、１２、１５・・・パイプ
１０、１３、１４・・・開閉弁
１１・・・計測部
１６・・・充填ホース
１７・・・充填ノズル
１８、２１・・・圧力センサ
１９・・・制御部
２０・・・安全弁
２２・・・操作盤
２３・・・テンキー
２４・・・操作表示器
２５・・・スタートスイッチ
２６・・・停止スイッチ
２７・・・緊急停止スイッチ
２８・・・報知器
２９・・・貨幣投入口
３０・・・プリンター
３１・・・表示器
３２・・・ケース
３３・・・ガスセンサ
３４・・・通気管
３５・・・サイドブレーキ
３６・・・イグニッションスイッチ

Claims

ガスを蓄圧した複数の１次ボンベ（４）と、それらの１次ボンベ（４）に第１のパイプ（８）を介して接続された昇圧装置（５）と、その昇圧装置（５）にそれぞれ第１の開閉弁（１０ａ、１０ｂ）を介装した第２のパイプ（９ａ、９ｂ）で接続された２本の２次ボンベ（６ａ、６ｂ）とを備え、それらの２次ボンベ（６ａ、６ｂ）にそれぞれ第１の圧力センサ（１８ａ、１８ｂ）が設けられ、それらの２次ボンベ（６ａ、６ｂ）に第２の開閉弁（１３ａ、１３ｂ）を介装した第３のパイプ（１２ａ、１２ｂ）により接続された充填装置（７）を設け、その充填装置（７）は第３の開閉弁（１４）を介装した第４のパイプ（１５）を介して前記昇圧装置（５）に接続され、その充填装置（７）に接続された充填ホース（１６）には充填ノズル（１７）が設けられ、前記充填装置（７）には充填側の圧力を検知する第２の圧力センサ（２１）とプリセット量を入力するプリセット量入力手段（２３）と制御部（１９）とが設けられ、前記１次ボンベ（４）と昇圧装置（５）と２次ボンベ（６）と充填装置（７）とがトラック（２）に搭載されており、そして充填装置（７）の制御部（１９）は充填開始信号に基づき第２の開閉弁（１３ａ）を開いて１番目の２次ボンベ（６ａ）内のガスを充填装置（７）の充填ノズル（１７）を介して自動車（Ｍ）に充填し、該２次ボンベ（６ａ）の第１の圧力センサ（１８ａ）と充填装置（７）の第２の圧力センサ（２１）との圧力信号が均衡すると、２番目の２次ボンベ（６ｂ）から前記１番目の２次ボンベ（６ａ）と同様にガスを充填装置（７）に充填し、２番目の２次ボンベの第１の圧力センサ（１８ｂ）と第２の圧力センサ（２１）との圧力信号が均衡すると、１次ボンベ（４）から昇圧装置（５）を介して充填装置（７）にガスを充填し、前記充填中において充填量がプリセット量または満タンに達すると充填ノズル（１７）から自動車（Ｍ）に充填されたガスの充填量を演算して表示器（３１）に表示し、前記充填装置（７）への充填中に前記圧力が均衡して充填を中止した２次ボンベ（６ａ、６ｂ）に、第１の開閉弁（１０ａ、１０ｂ）を開き昇圧装置（５）を駆動して１次ボンベ（４）内のガスを加圧して補充蓄圧する機能を有することを特徴とする移動式ガス充填装置。
前記第１のパイプ（８）と第２のパイプ（９）と第３のパイプ（１２ａ、１２ｂ）と第４のパイプ（１５）とはいずれもフレキシブルパイプである請求項１に記載の移動式ガス充填装置。