JP4413511B2 - バルクローリの液充填システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルク貯槽へＬＰガスなどの液化ガスを充填するバルクローリであって、特にバルク貯槽へ液化ガスを送る液送ポンプについて、その回転数を自動的に切り換えることが可能なバルクローリの液充填システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスボンベによる液化ガスの供給形態に換えて容量の大きい設置型のバルク貯槽を一般家庭や工場に備え、そこへバルクローリといわれる小型のタンクローリによって液化ガスを運んで直接充填する供給形態が普及し始めている。
液化ガスの充填に使用されるバルクローリは、走行車両の車台に液化ガスを搭載するタンクを有し、各種弁や計器などの流体機器が配管された液／ガスラインを介して充填ホースと均圧ホースとがタンクに接続されている。そして、充填時には、バルク貯槽にこの充填ホース又は、充填ホースと均圧ホースとが接続され、液ライン上に設けられた液送ポンプにより充填ホースを通ってバルク貯槽へ液化ガスが送られる。尚、均圧ホースが接続された場合には、バルク貯槽に溜まっている気相ガスをその均圧ホースからガスラインを通してタンク内へと回収することができる。
【０００３】
こうしたバルクローリによって液化ガスの充填を行う場合、数多くのバルク貯槽を廻るため、１箇所にかかる作業時間を短縮して作業効率を上げることが望まれている。そこで、特開２００２−２７７８９９号公報には、液送ポンプの駆動回転数を複数段に切り換え可能としたバルクローリが提案されている。ここで図５は、液送ポンプ駆動装置におけるエンジン回転数の制御構成図の一例である。
【０００４】
不図示の液送ポンプは、エンジン１００からＰＴＯによって取り出された回転によって駆動するように構成されており、そのＰＴＯの出力回転数は、エンジン１００のガバナレバー１０１の傾きを変えることによって複数段に切り換え可能になっている。図示するように、エンジン１００の噴射ポンプ１０２に設けられたガバナレバー１０１は、連結棒１０２によって回動レバー１０３と連結され、回動レバー１０３は、複数のエアチャンバ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃによって段階的に傾くよう構成されている。エアチャンバ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは、それぞれ電磁切換弁１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介してエア源（コンプレッサ）に接続されている。
【０００５】
バルク貯槽への充填時には、バルクローリの駐車ブレーキを掛け、変速機をニュートラル（中立）にしてＰＴＯスイッチをＯＮに切り換え、切換スイッチ１１０をＬの位置に切り換えて降車する。このとき、エンジンの回転はアイドリング状態である。そして、充填ホースと均圧ホースがホースリールから引き出されてバルク貯槽に接続される。バルブを開いてから無線送信機で電磁クラッチ１１１の接続指令が送信されると、操作盤（制御装置）にあるクラッチリレー１１２が作動して電磁クラッチ１１１が通電によって接続され、ＰＴＯの回転が液送ポンプに伝えられる。そして、タイマ１１３で設定された所定の時間が経過すると電磁切換弁１０６ｃが通電する。
【０００６】
これによってエアチャンバ１０５ｃが作動して回動レバー１０３が矢印方向へ傾き、ガバナレバー１０１も連動して傾く。このときエンジン１００は低速回転であり、液送ポンプの低速運転によって液化ガスがバルク貯槽へと供給される。なお、タイマ１１３は電磁クラッチ１１１の接続がエンジンのアイドリング状態で接続されるようにするためのもので設定時間は少なくてよい。エンジン１００の回転数が低速回転のため液送ポンプの吐出量は少ない。
【０００７】
そこで、切換スイッチ１１０がＨの位置に切り換えられると、電磁切換弁１０６ａが通電され、エアチャンバ１０５ａが作動し、回動レバー１０３に引っ張られてガバナレバー１０１の傾きが最大になりエンジンは高速回転となり、液送ポンプ２４の吐出量が大きくなる。したがって、液化ガスを短時間で充填することができるようになる。また、切換スイッチ１１０がＭの位置に切り換えられれば、電磁切換弁１０６ｂが通電されてエアチャンバ１０５ｂが作動し、エンジンは上記２つの場合の中間の回転数となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２７７８９９号公報（第３頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のバルクローリは、手動で切換スイッチ１１０の操作が行われていたため、液送ポンプを高速回転させた充填作業には次のような問題があった。
【００１０】
充填時のバルクローリは、そのタンクからバルク貯槽へ液化ガスが送り込まれる一方、バルク貯槽からはバルクローリのタンクへ気相ガスが戻るため、タンクとバルク貯槽との間で均圧状態が保たれる。しかし、高速充填の場合には、バルク貯槽へ送り込まれる液化ガスの量が多いためバルク貯槽内でガスの液化が充填速度に追いつかず、ガス層が圧縮されてタンクとの間で圧力差が生じることになる。そして、その圧力差が大きいと、液送ポンプの液送り能力が大きいにもかかわらず、設定条件によっては液送ポンプによる液送りができなくなってしまう。
【００１１】
そのため充填時の作業者は、バルク貯槽側に居て流量計を見ながら液送ポンプの状態を監視し、問題が起きた場合にバルクローリへ戻って処置することになる。すなわち、流量が減ってバルク貯槽とタンクとの圧力差が大きくなった場合には、液送ポンプの吐出流量を減らせるためバルクローリに戻り、安全のため液送ポンプの駆動を一旦停止させる。そして、先の例であれば切換スイッチ１１０をＬ又はＭの位置へと切り換え、回転数を落とした後、運転を再開させる。または、バルク貯槽側の高圧になったガスを抜いて圧力差をなくしてから運転を再開させることが行われている。従って、従来は、時間の短縮を図ろうとする液送ポンプの高速運転が逆に仇となって作業時間のロスを生む結果となっていた。
【００１２】
ところで、圧力差が大きくなるのは、均圧ホースの径が小さいため、気相ガスの戻りの際の抵抗が大きいことが影響している。従って、均圧ホースの径を大きくすることで本問題の解決を図ることも可能であるが、均圧ホースはゴムとワイヤ層からなる耐圧ホースであり、狭いく様々な物が配置された裏庭などを曲げて通すには、重くまた硬くなりすぎるので扱いが難しく、均圧ホースからの課題解決は困難であった。
【００１３】
そのため従来のバルクローリでは、液送ポンプを低速回転させて充填するか、高速回転させておいて不具合が生じた場合に低速回転に切り換えるようにしていた。従って、液送ポンプを高速回転させた場合には、作業者は流量計などの監視と運転の切り換えを行わなければならず、また液送ポンプの停止などによる余分な作業も必要になって作業効率が非常に悪かった。その一方で、こうした問題をなくすため低速運転で充填を続けたのでは、余分な作業はなくなるが充填時間の短縮を図ることができなくなってしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、液送ポンプの駆動を停止させることなく回転数を自動的に切り換えるバルクローリの液充填システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバルクローリの液充填システムは、液送ポンプを駆動させてタンク内にある液化ガスを液ラインを通してバルク貯槽へ送り、当該バルク貯槽内に液化ガスを充填させるバルクローリであって、液送ポンプの回転数を調整する制御装置を有し、その制御装置が、液送り中の前記液送ポンプの一次側及び二次側の圧力差に基づいて液送ポンプの回転数の高低を切り換えるようにしたものであることを特徴とする。
【００１６】
よって、本発明によれば、液送ポンプを高速回転させて液充填を行い、タンクとバルク貯槽との間で圧力差が大きくなってきた場合には低速回転に切り換え、更にその圧力差が小さくなってきた場合に再び高速回転に切り換えることを自動で行う。こうした液充填システムにより、高速運転によって液送ポンプの停止を余儀なくされていた従来とは異なり、作業を中断させるようなことはなく、液送ポンプをその最大能力で駆動させて充填を行うことができるため、一箇所で行う作業時間を短縮させることが可能になる。そしてまた、作業者がバルク貯槽側から離れることなく、充填作業を続けることができるため、作業負担の軽減を図ることができる。
【００１７】
また、本発明に係るバルクローリの液充填システムは、前記液送ポンプの一次側及び二次側の圧力を検出する圧力センサを有し、前記制御装置が、当該圧力センサで検出された液送ポンプの一次側と二次側との圧力から圧力差を求めて、液送ポンプの回転数を切り換えるようにしたものであることを特徴とする。
更に、本発明に係るバルクローリの液充填システムは、前記制御装置が、前記液送ポンプの回転数を高速と低速の２段階に切り換えるものであって、上下の設定値と圧力差を比較しながら液送ポンプの回転数を切り換えるようにしたものであることを特徴とする。
【００１８】
よって、本発明の液充填システムでは、こうして液送ポンプの一次側及び二次側の圧力を圧力センサで直接検出して圧力差を求めて液送ポンプの回転数制御を行うなど、コストを抑えた簡単な構成によって課題の解決を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るバルクローリの液充填システムの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、バルクローリを示した図である。バルクローリ１は、走行車両２の台車３にタンク５が搭載され、そのタンク５が各種弁や計器、或いは液送り手段である液送ポンプ１０を介し、ホースリール箱６内に格納された充填ホース及び均圧ホースに接続されている。そして、各種弁や計器などが配管された流体回路は、バルク貯槽に液化ガスを充填する他、供給基地から液化ガスをタンク５内に受け入れるための液ラインやガスラインも備え、弁計器箱７内に各種弁や計器を格納して構成されている。
【００２０】
そうした流体回路上にあってタンク５内の液化ガスをバルク貯槽へ充填するための液送ポンプ１０は、前記従来例のバルクローリと同様、エンジンのＰＴＯ１１から取り出した回転によって駆動する方式が採られている。すなわち液送ポンプ１０は、ＰＴＯ１１から取り出したエンジン出力によって駆動するようにしたものであり、そのＰＴＯ１１と液送ポンプ１０のロータ軸とがプロペラシャフト１２を介して連結されている。
【００２１】
ここで、図２は、こうした液送ポンプ１０や各種弁、計器を要素として構成されたバルクローリ１の流体回路を示した回路図である。
バルクローリ１のタンク５には、底面に液化ガスの出入りする液口２０と気相ガスが出入りするガス口４０とが設けられ、この液口２０とガス口４０とに供給基地側またはバルク貯槽側へと切り換え可能な液ライン及びガスラインが形成されている。
【００２２】
液ラインは、先ず液口２０に緊急遮断弁２１が取り付けられ、そこから元弁２２を介して弁計器箱７内にあるカップリング２３側と、ホースリール箱６内にある充填ホース３５側とに分岐し、それぞれ液受入ライン３１と液充填ライン３２とが形成されている。液受入ライン３１にあるカップリング２３は、液化ガスをタンク５へ受け入れる際に供給基地との間で液ホースを接続するためのものであり、液取入弁２４と一体的に構成されている。一方、液充填ライン３２は、バルク貯槽へ液化ガスを送るための液送ポンプ１０の他、ホース止弁２８が配管されている。そして、液充填ライン３２は、フレキシブルチューブ３３によって充填ホース３５へと接続され、ホースリール箱６内には質量流量計２６が配管されている。
【００２３】
一方、バルクローリ１のガスラインは、ガス口４０に緊急遮断弁４１が取り付けられ、そこから元弁４２を介して弁計器箱７内のカップリング４３側と、ホースリール箱６内にある均圧ホース５５側とに分岐し、それぞれのガス戻しライン５１とガス回収ライン５２とが形成されている。ガス戻しライン５１のカップリング４３は、タンク５内の気相ガスを供給基地側へ戻す際に供給基地との間でガスホースを接続するためのものであり、通気弁４４と一体的に構成され、元弁４３と接続されている。一方、ガス回収ライン５２は、フレキシブルチューブ５３を介してリールホース箱６内の均圧ホース５５に接続されている。
【００２４】
こうしたバルクローリ１は、供給基地で液化ガスの供給を受けた後、各箇所を廻り、タンク５に積み込んだ液化ガスをバルク貯槽へ送り込んで充填する。
そこで先ず、バルクローリ１が液化ガスの供給を受ける場合は、作業者によって弁計器箱７の扉が開けられ、そこに設けられたカップリング２３に液化ガス供給ホースが、またカップリング４３にはガスホースがそれぞれ基地側から連結される。連結後は、ハンドポンプ６１のレバー操作によって緊急遮断弁２１，４１が開けられ、続いて液取入弁２４や通気弁４４が開けられる。これにより、基地側から液化ガスの供給が開始される。基地側から送られた液化ガスは、液受入ライン３１を通ってタンク５内に送り込まれ、その一方でタンク５内の気相ガスは、液化ガスの充填に伴って加圧され、ガス口４０からガス戻しライン５１を通って基地側へと送られて基地側で回収される。
【００２５】
このような供給基地からタンク５への液化ガスの受入れが終了すると、液取入弁２４や通気弁４４が閉じられて基地側と連結された供給ホース及びガスホースが外され、液化ガスの積み込みが完了する。これにより、タンク５内には数カ所のバルク貯槽を廻って充填することができるだけの液化ガスが積み込まれる。
【００２６】
次に、液化ガスが積み込まれたバルクローリ１は、各箇所を廻って設置されたバルク貯槽へ液化ガスの充填を行っていく。そこで、充填場所では、停車したバルクローリ１は、ホースリール箱６の扉が開けられ、そこに納められた充填ホース３５と均圧ホース５５とが各ホースリール３６，５６から送り出され、先端のカップリング３７，５７がバルク貯槽に連結される。そして、受入時と同様に弁計器箱７内の油圧ハンドポンプ６１の操作によって緊急遮断弁２１，４１が開けられ、バルク貯槽への充填準備が完了する。
【００２７】
液送ポンプ１０がＰＴＯ１１から取り出したエンジンの回転出力によって駆動し、タンク５内の液化ガスがバルク貯槽へと送り込まれ、充填作業が行われる。すなわちタンク５内の液化ガスは、黒塗りの矢印によって示すように、液送ポンプ１０の液送りによって液口２０から送り出されて液充填ライン３２を通り、フレキシブルチューブ３３及び充填ホース３５を介してバルク貯槽へと充填されていく。一方、バルク貯槽内の気相ガスは、白抜き矢印で示すように、均圧ホース５５からフレキシブルチューブ５３を介してガス回収ライン５２に送られ、ガス口４０からタンク５内へと回収される。
【００２８】
本実施形態のバルクローリ１の液充填システムは、こうした液化ガスの充填において、液送ポンプの回転数を所定のタイミングで高速と低速とに自動で切り換えるよう構成されたものである。ここで図３は、バルクローリ１に構成された液充填システムを概念的に示した図であり、流体回路のうちタンク５とバルク貯槽８０とを接続した液ライン及びガスラインの概略を示した図である。すなわち、液ラインは、図２に示すタンク５から液受入ライン３１、液充填ライン３２そしてフレキシブルチューブ３３及び充填ホース３５を通る流路であり、一方のガスラインは、ガス戻しライン５１、ガス回収ライン５２そしてフレキシブルチューブ５３及び均圧ホース５５を通る（ガスの流れは逆になる）流路である。
【００２９】
タンク５とバルク貯槽８０とを連結した液ライン上には、液送ポンプ１０をまたいだ一次側と二次側とに、２箇所の圧力を検出するための圧力センサ７１，７２がそれぞれ設けられている。そして、この圧力センサ７１，７２には制御装置７０に接続され、圧力センサ７１，７２からの検出信号に基づいて制御装置７０が液送ポンプの回転数を制御するように構成されている。すなわち、この圧力センサ７１，７２によって圧力Ａ，Ｂが検出され、その圧力差に従って制御装置７０から液送ポンプ１０の回転数を切り換えるコントロール信号が発信されるよう構成されている。
【００３０】
バルクローリ１は、前記従来例で説明したものと同様に、エンジンの回転をＰＴＯ１１から取り出せるようになっており、液送ポンプ１０は、ＰＴＯ１１から増速機を介してエンジンの回転が伝えられるようになっている。制御装置７０は、コントロール信号によってスロットル開度を調節し、それによってエンジンの回転数を切り換え、液送ポンプ１０の回転数を高速と低速とに切り換えるように構成されている。制御装置７０には、そうした液送ポンプ１０に対する回転数の切り換え処理を行うためのプログラムが記憶手段に格納されている。
【００３１】
図４は、そのポンプ切り換えプログラムを実行するフローチャートを示した図である。以下、これに従って液送ポンプ１０の回転数の切り換えについて説明する。
バルクローリ１は、前述したようにバルク貯槽８０に充填ホース３５と均圧ホース５５をつないで、タンクとの間で液ラインとガスラインとが形成される。そして、充填開始によって、エンジンの回転がＰＴＯ１１を介して液送ポンプ１０に伝えられ、回転駆動を開始したその液送ポンプ１０によって、タンク５内の液化ガスが液ラインを通ってバルク貯槽８０へと送り込まれる。
【００３２】
充填開始直後は、液送ポンプ１０回転数が抑えられて低速運転で制御され、（Ｓ（ステップ）１）、液化ガスがバルク貯槽８０へと送り込まれる。運転中は、圧力センサ７１，７２によって液送ポンプ１０の一次側及び二次側の圧力Ａ，Ｂが常に検出され、その値が制御装置７０へと送られる。制御装置７０では、圧力Ａ，Ｂの差圧が算出され、その値が設定値Ｃ１以下であるか否かの確認が行われる（Ｓ２）。ここでの設定値Ｃ１は０．５ＭＰａである。
【００３３】
そして、差圧が設定値Ｃ１以下の場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御装置７０からコントロール信号によって高速運転に切り換えられる（Ｓ３）。すなわち、制御装置７０からのコントロール信号によってスロットル開度が調節され、エンジンの回転数が引き上げられて液送ポンプ１０の回転が高速回転になる。これによって液送ポンプ１０からの吐出量が増加し、バルク貯槽８０への液化ガスの充填が高速運転に切り換えられる。
【００３４】
高速運転に切り換えた後も引き続き液送ポンプ１０の一次側と二次側との差圧がとられ、その値が設定値Ｃ２以下であるか否かの確認が行われる（Ｓ４）。ここでの設定値Ｃ２は０．５５ＭＰａである。そして、差圧が設定値Ｃ２以下の場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、繰り返し差圧と設定値Ｃ２との大きさが比較され、差圧が設定値Ｃ２以下の状態である限り液送ポンプ１０を高速回転させた高速運転が継続される。
【００３５】
そして、高速運転による液化ガスの充填が続けられている間に、液送ポンプ１０の吐出量に対してバルク貯槽８０内の気相ガスの液化が追いつかず、また均圧ホースの抵抗によってタンク５側へ気相ガスが十分戻らなくなると、バルク貯槽８０内で気相ガスが圧縮されて高圧になっていく。そうすると、タンク５側とバルク貯槽８０側との圧力差が大きくなり、両側の圧力を検出している圧力センサ７１，７２から検出信号を受け、制御装置７０で算出された圧力Ａ，Ｂの差圧が大きくなっていく。
【００３６】
そして、この差圧が設定値Ｃ２を超えたところで（Ｓ４：ＮＯ）、制御装置７０からエンジンの回転数を落とすコントロール信号が発信され、液送ポンプ１０の回転数を落とした低速運転に切り換えられる（Ｓ１）。再び、圧力センサ７１，７２で検出される圧力Ａ，Ｂの値から差圧がとられ、その値が設定値Ｃ１以下であるか否かが確認される（Ｓ２）。
【００３７】
従って、差圧が設定値Ｃ２（０．５５ＭＰａ）まで上昇してから設定値Ｃ１（０．５ＭＰａ）に下がるまで低速運転が継続されることになる。こうして液送ポンプ１０が低速運転になることにより、タンク５からバルク貯槽８０へ送られる液化ガスの量が低下し、バルク貯槽８０内での圧力上昇が抑えられる。その間、バルク貯槽８０内の気相ガスは、均圧ホースからガスラインを通ってタンク５内に戻り、タンク５側とバルク貯槽８０側との差圧が徐々に低くなっていき、その値が設定値Ｃ１以下になったところで、再び液送ポンプ１０の回転数を引き上げた高速運転に切り換えられる。
【００３８】
よって、バルクローリ１の液充填システムによれば、高速運転の影響により液送ポンプ１０の停止を余儀なくされていた従来とは異なり、高速運転と低速運転を自動に切り換え、液送ポンプ１０を停止させることなくその最大能力で駆動させて充填を行うため、一箇所で行う作業時間を短縮させることが可能になった。また、作業者がバルク貯槽８０側から離れることなく、充填作業を続けることができるため、作業負担の軽減を図ることができた。
そして、この液充填システムでは、液送ポンプ１０の一次側及び二次側の圧力Ａ，Ｂを圧力センサ７１，７２で直接検出して圧力差を求めて液送ポンプの回転数制御を行うなど、コストを抑えた簡単な構成によって上記効果を達成することができた。
【００３９】
以上、バルクローリの一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、液送ポンプの回転数を高速と低速の２段階に切り換えていたが、２段階以上の多段切り換えにしてもよい。
また、前記実施形態では、エンジンの回転をＰＴＯ１１によって取り出して液送ポンプ１０を駆動させるようにしたが、バルクローリにモータを設け、その回転出力によって液送ポンプ１０を駆動させるようにしてもよい。その場合、前記実施形態では、高速と低速の２段階に回転を切り換えていたが、差圧の変化に伴って回転数をリニアに変化させるようにすることも考えられる。
更に、前記実施形態では、液送ポンプ１０の一次側及び二次側の圧力Ａ，Ｂをとって差圧を求めて回転数の切り換えを行っていたが、例えば、液送ポンプ１０の一次側の圧力をタンク内の液温から近似的に圧力を算出するようにして差圧を求め、回転数の切り換えを行うようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、液送ポンプの回転数を調整する制御装置を有し、その制御装置が、液送ポンプの一次側及び二次側の圧力差に基づいて液送ポンプの回転数を切り換える構成により、液送ポンプの駆動を停止させることなく回転数を自動的に切り換えるバルクローリの液充填システムを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】バルクローリを示した図である。
【図２】液送ポンプや各種弁、計器を要素として構成されたバルクローリの流体回路を示した回路図である。
【図３】バルクローリの液充填システムを概念的に示した図である。
【図４】ポンプ切り換えプログラムを実行するフローチャートを示した図である。
【図５】従来の液送ポンプ駆動装置のエンジン回転数の制御構成図である。
【符号の説明】
１ バルクローリ
５ タンク
１０ 液送ポンプ
１１ ＰＴＯ
７０ 制御装置
７１，７２ 圧力センサ
８０ バルク貯槽

Claims (3)

1. 液送ポンプを駆動させてタンク内にある液化ガスを液ラインを通してバルク貯槽へ送り、当該バルク貯槽内に液化ガスを充填させるバルクローリであって、
   液送ポンプの回転数を調整する制御装置を有し、その制御装置が、液送り中の前記液送ポンプの一次側及び二次側の圧力差に基づいて液送ポンプの回転数の高低を切り換えるようにしたものであることを特徴とするバルクローリの液充填システム。
2. 請求項１に記載するバルクローリの液充填システムにおいて、
   前記液送ポンプの一次側及び二次側の圧力を検出する圧力センサを有し、前記制御装置は、当該圧力センサで検出された液送ポンプの一次側と二次側との圧力から圧力差を求めて、液送ポンプの回転数を切り換えるようにしたものであることを特徴とするバルクローリの液充填システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載するバルクローリの液充填システムにおいて、
   前記制御装置は、前記液送ポンプの回転数を高速と低速の２段階に切り換えるものであって、上下の設定値と圧力差を比較しながら液送ポンプの回転数を切り換えるようにしたものであることを特徴とするバルクローリの液充填システム。

Images