JP4811601B2

JP4811601B2 - ガス充填装置

Info

Publication number: JP4811601B2
Application number: JP2007124101A
Authority: JP
Inventors: 森明文金
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: JP2007271087A

Description

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ガス充填装置に関する。

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。これらのガスを入れる燃料タンクは、自動車に搭載する関係から小さい方が良く、自動車の走行距離を伸ばすために高圧となる。そして、燃料タンクへガスを充填するには、ガス充填装置側の圧力と燃料タンク側の圧力差でおこなうために、流路抵抗が大きいと流量が制限され、充填時間が長く掛かる不都合がある。

このような条件のガスを計量する流量計は、口径が３ｍｍ程度の小口径ものは計量精度が良く、生産量が多く比較的に安価である。しかし、口径が７ｍｍ程度の大口径ものは大流量では計量精度が良いが、小流量では計量精度が悪い。また、大口径のものは生産量が少なく高価である。一方、流量制御弁及び遮断弁は構造が簡単であるので、口径が７ｍｍ程度のものでも制御精度がよく、生産量が多く比較的に安価である。

乗用車及び小型トラック等、小流量で充填するに適するように、口径３ｍｍの流量計を使用すると、計量精度が良く安価なガス充填装置となるが、バス及び大型トラック等に充填する場合は、流量計の流路抵抗が大きく、充填時間が長く掛かる不都合がある。特に充填量が多いバス及び大型トラックでは、充填時間が３０分以上も掛かり、経済的に成り立たないことになる。他方、バス及び大型トラック等、大流量で充填するに適するように、口径７ｍｍの流量計を使用すると、充填時間が短くなるが、高価なガス充填装置となる。そして、乗用車及び小型トラック等に充填する場合は、流量を絞って充填することになり、計量精度が悪くなる不都合がある。

本出願人は、高圧ガス用のガス充填装置を提案している。この提案は有効であるが、上述した不都合、即ち、大流量でも小流量でも計量精度良く充填できる安価なガス充填装置とはなっていない。

特願２００３−１０３５７５号

本発明は上記に鑑みてなされたもので、小さい口径の流量計を使用して大流量でも小流量でも計量精度良く充填でき、安価なガス充填装置を提供することを目的としている。

本発明によれば、ガス供給源（１８）に接続された流入管（５）に流量調整弁（２６）を介装し、該流量調整弁（２６）の吐出側を２本に分岐し、一方の分岐管（６）に第１の遮断弁（８）と第１の流量計（９）とを介装し、他方の分岐管（１０）に第２の遮断弁（１２）と第２の流量計（１３）とを介装し、それらの第１および第２の流量計（９、１３）の吐出側を１本の流出管（１４）に接続し、該流出管（１４）に充填ホース（１５）を介して充填ノズル（１６）を接続した充填機構（３）を備えたガス充填装置において、小流量で充填するための標準釦（２２ａ）および大流量で充填するための高速釦（２２ｂ）からなる充填選択スイッチ（２２）と前記流量計（９、１３）の流量信号を入力し前記流量調整弁（２６）へ開度信号を出力する制御装置（２０）とを有する制御機構（４）並びに前記充填機構（３）とはハウジング（２）に組合されており、作業者が前記ハウジング（２）に設けたノズル掛け（１７）から充填ノズル（１６）を外すと、該ノズル掛け（１７）に設けたノズルスイッチ（２１）からの信号が制御装置（２０）に入力され（ＳＴ２１）、そして作業者が標準釦（２２ａ）を押圧すると（ＳＴ２２）、制御装置（２０）は流量調整弁（２６）を標準開度とするとともに一方の分岐管（６）の第１の遮断弁（８）を開として（ＳＴ２３）ガスの流通を可能とし、一方の分岐管（６）の流量計（９）から入力される流量信号を計数して表示器（２３）に表示し（ＳＴ２５）、ガスの充填が終了すると、第１の遮断弁（８）を閉じ（ＳＴ２７）、また、作業者が高速釦（２２ｂ）を押圧すると（ＳＴ３０）、流量調整弁（２６）を高速開度とするとともに両方の分岐管（６、１０）の第１および第２の遮断弁（８、１２）を開として（ＳＴ３１）ガスの流通を可能とし、両方の分岐管（６、１０）の流量計（９、１３）から入力される流量信号を計数・合算して表示器（２３）に表示し（ＳＴ２５）、ガスの充填が終了すると、両方の分岐管（６、１０）の遮断弁（８、１２）を閉じる（ＳＴ２７）機能を有している。

（１）流量計を２個使用し、小流量では１個の流量計を使用して充填し、大流量では２個の流量計を使用して充填することにより、小流量でも大流量でも計量精度が良いガス充填装置となる。
（２）流量計、及び遮断弁を２個ずつ使用したので、安価な小口径の機器を使用しても高速充填ができるガス充填装置となる。
（３）流量制御弁を１個とすることにより、更に安価なガス充填装置となる。
（４）充填機構及び制御機構の複数組みをハウジングに組み込んでいるので、複数台の自動車へ同時にガスを充填できる。

図１、２に基づいて本発明のガス充填装置の実施の形態を説明する。図１は、ガス充填装置の全体を示す模式図、図２は、ガス充填装置で自動車へガスを充填する制御フロー図である。

ガス充填装置１のハウジング２には、充填機構３と制御機構４が組み込まれている。

充填機構３のガス供給源に接続された流入管５に流量制御弁２６を介装し、該流量制御弁２６の吐出側の管を２本に分岐し、一方の分岐管６には遮断弁８、流量計９が介装され、他方の分岐管１０にも遮断弁１２、流量計１３が介装されている。

両分岐管６、１０は一本の流出管１４に接続され、該流出管１４には充填ホース１５が接続され、充填ホース１５の先端に充填ノズル１６が設けられ、ハウジング２には充填ノズル１６を掛けるノズル掛け１７が設けられている。そして、流入管５はガスタンク等のガス供給源１８からの供給管１９に接続されている。

なお、流量計９、１３は口径３ｍｍ程度であり、従来から安価に量産されている耐圧流量計が使用されている。また、遮断弁８、１２は口径３ｍｍ程度であり、従来から安価に量産されている耐圧式のものが使用されている。そして、各配管５、６、１０、１４、１９及び充填ホース１５は内径７ｍｍ程度であり、従来から安価に量産されている耐圧管及び耐圧ホースが使用されている。

制御機構４の制御装置２０には、流量計９、１３の流量信号、及びノズル掛け１７に設けられているノズルスイッチ２１のオン・オフ信号が入力し、流量調整弁２６へ開度信号が、遮断弁８、１２へ開閉信号が出力される。

さらに、充填選択スイッチ２２から選択信号が制御装置２０に入力し、制御装置２０から流量表示信号が表示器２３へ、作動信号が報知器２４へ入力するようになっている。そして、事務所等にＰＯＳ２５が設けられ、制御装置２０はＰＯＳ２５と制御信号を授受するようになっている。

制御装置２０は、ノズルスイッチ２１のオン信号と充填選択スイッチ２２から選択信号を受けて、流量調整弁２６の開度を調整して遮断弁８、１２を開く。そして、流量計９、１３の流量信号を計数演算して表示器２３へ充填量を表示する。さらに、充填終了後に遮断弁８、１２を閉じて報知器２４を作動し、ノズルスイッチ２１のオフ信号を受けてＰＯＳ２５から充填伝票を発行する。

そして、上述した充填機構３と制御機構４はハウジング２に２組が組み込まれ、同時に２台の自動車へガスを充填できるようになっている。なお、各機器の機能は同様であるので、説明は省略する。

このように小流量では１個の流量計を使用して充填し、大流量では２個の流量計を使用して充填するので、小流量でも大流量でも計量精度が良いガス充填装置となる。また、安価な流量計が使用できるので、安価なガス充填装置となる。

この実施の形態では口径が比較的大きい１個の流量調整弁２６を使用しており、即ち、流入管５に流量制御弁２６を介装し、流量制御弁２６の吐出側を分岐している。このように流量制御弁２６を１個で構成する事により、安価なガス充填装置とすることができる。

次に、図２の制御フロー図に基づいて、燃料電池自動車へ水素ガスを充填する態様を説明する。

（１）乗用車、小型トラック等の燃料電池自動車へ水素ガスを充填する場合
ノズル掛け１７から充填ノズル１６を外し、充填ノズル１６を燃料自動車の燃料タンクに接続する。充填ノズル１６をノズル掛け１７から外すと、ノズルスイッチ２１からオン信号が制御装置２０に入力する（ＳＴ２１）。燃料電池自動車は小型であるので、充填選択スイッチ２２の「標準」釦２２ａを押すと（ＳＴ２２）、制御装置２０は流量調整弁２６を標準開度にし、遮断弁８を開く（ＳＴ２３）。

遮断弁８が開くと、ガス供給源１８の水素ガスは、供給管１９、流入管５、流量調整弁２６、分岐管６、遮断弁８、流量計９、流出管１４、及び充填ホース１５を介して充填ノズル１６から燃料自動車の燃料タンクに充填される。充填により生じる流量計９の流量信号は制御装置２０に入力し（ＳＴ２４）、流量信号は制御装置２０で計数されて表示器２３に表示される（ＳＴ２５）。燃料タンクが満タンになり充填が終わると（ＳＴ２６）、制御装置２０は遮断弁８を閉じ、報知器２４を作動して充填終了を報知する（ＳＴ２７）。

報知器２４の作動により充填終了を知った作業者は、充填ノズル１６を燃料タンクから外してノズル掛け１７に掛ける。充填ノズル１６をノズル掛け１７に掛けることによりノズルスイッチ２１からオフ信号が制御装置２０に入力し（ＳＴ２８）、ＰＯＳ２５から充填伝票が発行され（ＳＴ２９）、この充填伝票に基づいて精算をする。

（２）バス、大型トラック等の燃料電池自動車へ水素ガスを充填する場合
ノズル掛け１７から充填ノズル１６を外し、充填ノズル１６を燃料自動車の燃料タンクに接続する。充填ノズル１６をノズル掛け１７から外すと、ノズルスイッチ２１からオン信号が制御装置２０に入力する（ＳＴ２１）。燃料電池自動車は大型であるので、充填選択スイッチ２２の「高速」釦２２ｂを押すと（ＳＴ３０）、制御装置２０は流量調整弁２６を高速開度にし、遮断弁８、１２を開く（ＳＴ３１）。

遮断弁８、１２が開くと、ガス供給源１８の水素ガスは、供給管１９、流入管５、流量調整弁２６、分岐管６、１０、遮断弁８、１２、流量計９、１３、流出管１４、及び充填ホース１５を介して充填ノズル１６から燃料自動車の燃料タンクに充填される。充填により生じる流量計９、１３の流量信号は制御装置２０に入力し（ＳＴ２４）、流量信号は制御装置２０で計数され、各流量計の計数値を合算して表示器２３に表示される（ＳＴ２５）。

燃料タンクが満タンになり充填が終わると（ＳＴ２６）、制御装置２０は遮断弁８、１２を閉じ、報知器２４を作動して充填終了を報知する（ＳＴ２７）。報知器２４の作動により充填終了を知った作業者は、充填ノズル１６を燃料タンクから外してノズル掛け１７に掛ける。充填ノズル１６をノズル掛け１７に掛けることによりノズルスイッチ２１からオフ信号が制御装置２０に入力し（ＳＴ２８）、ＰＯＳ２５から充填伝票が発行され（ＳＴ２９）、この充填伝票に基づいて精算をする。

なお、上記実施の形態のガス充填装置では２個の遮断弁を使用しているが、口径が大きい遮断弁を使用することにより１個とすることができる。即ち、流入管に１個の流量制御弁及び遮断弁を介装し、遮断弁の吐出側を分岐し、この分岐管にそれぞれ流量計を介装する。このように流量制御弁及び遮断弁をそれぞれ１個で構成する事により、更に安価なガス充填装置とすることができる。

大流量でも小流量でも計量精度良く充填でき、安価なガス充填装置を提供できる。その結果、ガスを燃料として走行する自動車の普及に合わせて、安価なガス充填装置を提供できるようになる。

本発明のガス充填装置の全体を示す模式図。燃料電池自動車へ水素ガスを充填する態様を説明するフロー図。

符号の説明

１・・・ガス充填装置
２・・・ハウジング
３・・・充填機構
４・・・制御機構
５・・・流入管
６、１０・・・分岐管
８、１２・・・遮断弁
９、１３・・・流量計
１４・・・流出管
１５・・・充填ホース
１６・・・充填ノズル
１７・・・ノズル掛け
１８・・・ガス供給源
１９・・・供給管
２０・・・制御装置
２１・・・ノズルスイッチ
２２・・・充填選択スイッチ
２３・・・表示器
２４・・・報知器
２５・・・ＰＯＳ
２６・・・流量制御弁

Claims

ガス供給源（１８）に接続された流入管（５）に流量調整弁（２６）を介装し、該流量調整弁（２６）の吐出側を２本に分岐し、一方の分岐管（６）に第１の遮断弁（８）と第１の流量計（９）とを介装し、他方の分岐管（１０）に第２の遮断弁（１２）と第２の流量計（１３）とを介装し、それらの第１および第２の流量計（９、１３）の吐出側を１本の流出管（１４）に接続し、該流出管（１４）に充填ホース（１５）を介して充填ノズル（１６）を接続した充填機構（３）を備えたガス充填装置において、小流量で充填するための標準釦（２２ａ）および大流量で充填するための高速釦（２２ｂ）からなる充填選択スイッチ（２２）と前記流量計（９、１３）の流量信号を入力し前記流量調整弁（２６）へ開度信号を出力する制御装置（２０）とを有する制御機構（４）並びに前記充填機構（３）とはハウジング（２）に組合されており、作業者が前記ハウジング（２）に設けたノズル掛け（１７）から充填ノズル（１６）を外すと、該ノズル掛け（１７）に設けたノズルスイッチ（２１）からの信号が制御装置（２０）に入力され（ＳＴ２１）、そして作業者が標準釦（２２ａ）を押圧すると（ＳＴ２２）、制御装置（２０）は流量調整弁（２６）を標準開度とするとともに一方の分岐管（６）の第１の遮断弁（８）を開として（ＳＴ２３）ガスの流通を可能とし、一方の分岐管（６）の流量計（９）から入力される流量信号を計数して表示器（２３）に表示し（ＳＴ２５）、ガスの充填が終了すると、第１の遮断弁（８）を閉じ（ＳＴ２７）、また、作業者が高速釦（２２ｂ）を押圧すると（ＳＴ３０）、流量調整弁（２６）を高速開度とするとともに両方の分岐管（６、１０）の第１および第２の遮断弁（８、１２）を開として（ＳＴ３１）ガスの流通を可能とし、両方の分岐管（６、１０）の流量計（９、１３）から入力される流量信号を計数・合算して表示器（２３）に表示し（ＳＴ２５）、ガスの充填が終了すると、両方の分岐管（６、１０）の遮断弁（８、１２）を閉じる（ＳＴ２７）機能を有することを特徴とするガス充填装置。