JP6288026B2 - 校正装置 - Google Patents
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Description
近年では環境問題への対策として、水素を燃料とする燃料電池自動車が開発され、それに伴って水素充填装置及び水素充填装置の校正装置が検討されている。
そして充填前後に校正装置(100)の重量を計測する際に、充填ノズル(21)、各種管路(17等)、各種センサーを取り外すことが好ましい。
そのため、風雨、直射日光、温度変化の影響を受けることなく、精度の良い計測を行うことが可能となる。ここで、充填容器(2)に水素等を充填し校正するのに要する時間は数分程度であり、その間に風雨や直射日光の影響を避けることで十分精度の良い計測が可能となる。従って、本体ハウジング(10)により風雨、直射日光を遮断することにより、計測制度を向上する効果は大きい。
特に低温の燃料ガス(例えば−40℃の水素ガス)の影響で秤(3)まで低温になると精度の良い計測が阻害されてしまうが、低温の燃料ガス(例えば−40℃の水素ガス)の影響や結露は断熱性を有する部材(熱伝導性の低い部材:例えばゴムや樹脂等を一部に使用したもの)を介在することで秤(3)に伝達されないので、秤(3)の計測精度が確保される。
その様なスパン調整を行えば、校正装置(100)を設置する場所が変動しても、計測箇所の場所、主に高度や緯度が変化したり、温度、気圧が変動して、秤(3)の温度特性や、計測ハウジング(1)内の気体の重量変化、熱膨張、収縮による応力の変化等の影響が存在したとしても、当該影響は前記スパン調整により排除され、秤(3)により高精度の重量計側が可能になる。
そのため、計測ハウジング(1:充填容器2、充填ガス供給管路7等が収容された状態)を秤(3)に載置し、ゼロ点調整を行ない、その際に、上述した計量のトレーサビリティーを満たす分銅(16)を載置して秤(3)のスパン調整(変動範囲調整)を行えば、必要にして十分な精度を確保することができる。
その結果、燃料ガスとして、例えば−40℃に冷却されている水素ガスを校正装置(100)内の充填容器(2)に供給しても、計測ハウジング(1)内の機器に結露が発生することが防止され、結露に起因する計測精度の低下を抑制することができる。
また計測ハウジング(1)内の機器に結露が生じることが防止できれば、結露した配管が乾燥するまで重量の計測を待機する必要がなくなるので、連続して校正を行うことが可能である。
図1において、本発明の実施形態に係る校正装置は全体が符号100で示されており、校正装置100は、計測ハウジング1、計測ハウジング1内に配置され外部から高圧の燃料ガス(例えば水素ガス)が供給される充填容器2、充填容器2に供給された燃料ガスの重量を計測する秤3、計測ハウジング1と秤3とを収容する本体ハウジング10を備えている。
なお充填容器2は、支持部材8を介して計測ハウジング1の底面上に固定されている。
充填容器2に供給、充填された水素ガスの重量は、秤3により、水素ガス充填前の計測ハウジング1の重量と、水素ガス充填後の計測ハウジング1の重量を計測し、両者の差異から演算して決定される。そして図2を参照して後述する態様で秤3のゼロ点調整及びスパン調整(変動範囲調整)を実施した上で、水素ガス充填前後の重量が計測される。
図1において、充填容器2等を収容する計測ハウジング1及び秤3は本体ハウジング10内に収容され、本体ハウジング10は底面に移動手段10A(車輪等)を備えており、校正に際し水素充填装置20の設置個所近傍まで移動することができる。
校正のため充填容器2に水素ガスを充填する際に、水素充填装置20と計測ハウジング1は、充填ノズル21とレセプタクル6の結合により連結され、水素充填装置20から計測ハウジング1内の充填容器2に水素ガスが供給される。
図1において、符号2Aは充填装置2における充填ガス取入部を示し、符号9は充填ガス供給管路7に介装されて水素ガスの逆流を防止する逆止弁である。
充填容器2から水素ガスを放出する場合、充填容器2から放出された水素ガスは充填ガス放出管路12を通過して、充填ガス放出口11から計測ハウジング1の外部に放出され、図示しない本体ハウジング10の気体放出機構を介して本体ハウジング10外に放出される。
計測ハウジング1の上面には気体排出口13が設けられ、計測ハウジング1内に乾燥ガス或いは不活性ガスを充填したときに、計測ハウジング1内のエアやその他の水分を包含する気体は気体排出口13を介して計測ハウジング1の外部に排出される。
支持部材14、支持部材15、支持部材8により、充填ガス供給管路7、充填ガス放出管路12、充填容器2のそれぞれを計測ハウジング1に固定する態様としては、従来公知の技術を適用することができる。
校正に際して、例えば−40℃に冷却された水素を充填容器2に充填すると、充填容器2、充填ガス供給管路7、充填ガス放出管路12等、直接水素ガスに接触する機器は、周囲の温度よりも低温になり結露が発生する。
しかし充填容器2、充填ガス供給管路7及び充填ガス放出管路12は、断熱性を有する部材(例えばゴムや樹脂等を一部に使用したもの)により構成された支持部材14、15、8を介して計測ハウジング1に固定(配置)されているので、水素ガスの影響による低温は、支持部材14、15、8で遮断され、他の機器(計測ハウジング1、秤3等)が低温になったり、結露が発生することは防止される。換言すれば、断熱性を有する部材(例えばゴムや樹脂等を一部に使用したもの)で構成された支持部材14、15、8を設けることにより、例えば−40℃の水素の低温の影響が秤3に及んでしまうことが防止され、計測ハウジング1や秤3の外表面に結露が生じることが防止される。
図示の実施形態における秤3による重量計測は温度変動や気圧変動等の影響を受け易く、また、計測場所の高度や緯度が変化することによる重力加速度の違いの影響を受けてしまう。しかし、図示の実施形態に係る校正装置100では、充填ガスの重量計測の度毎に(或いは、計測場所が変わる度毎に)、分銅載置部1Aに計量のトレーサビリティーが取れている分銅16を設置して秤3のスパン調整(変動範囲調整)を行っている。これにより、温度変動、気圧変動、計測場所の高度や緯度の変化が存在しても、その影響を排除して、秤3による高精度の重量計測を実施することができる。
ここで、充填ガスを充填する前の計測ハウジング(1:充填容器2、充填ガス供給管路7等を収容した)の重量は例えば約400kgであるのに対し、充填容器2に充填される水素ガスの重量(すなわち水素充填による計測ハウジング1の重量変化)は例えば約5kgであり、計測ハウジング1の重量に比較して遙かに小さい。そのため、約400kgの計測ハウジング1を秤3に載置した状態でゼロ点調整を行った後に、トレーサビリティーの取れた分銅(例えば5kg)を秤3に載置してスパン調整(変動範囲調整)を行えば、充填ガスの重量測定に必要十分な計測精度を確保することができる。
ここで乾燥ガスとしては、乾燥したエアに加えて、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスや、炭酸ガス、乾燥エアを用いることができる。そして乾燥ガスとしては、調達コストが安く、計測ハウジング1内への充填や排出を短時間で完了することができて、しかも安全性の高い気体であれば、適用可能である。
ここで、例えば−40℃以下まで露点を下げれば結露量はゼロになると予測されるが、露点−40℃以下の結露量と露点−20℃における結露量の差は小さい。そのため、必要十分乾燥していると判断出来る基準となる露点温度として、−20℃〜−25℃程度を設定することが現実的であり且つ経済的である。
図示の実施形態では露点計18は計測ハウジング1の外側に設けられているが、計測ハウジング1の内部に設けることも可能である。
計測ハウジング1を半密閉構造にした場合には、計測ハウジング1内に乾燥ガスを供給して計測ハウジング1内が僅かに加圧された状態に保持すれば、水分を含んだエアが計測ハウジング1内に侵入することを防止できる。
足部4Aは平板状の秤台座部3Aを支持するため秤台座部3Aの各隅に4箇所設けられている。足部4Aを構成する垂直部材4A1が秤台座部3Aを貫通して上方に延設され、秤台座部3Aは垂直部材4A1に従来公知の態様で固定される。
ロック機構4Bは例えばボルト等の締結部材により構成され、足部4Aの底部4A2に設けられている。ロック機構4Bは、足部4Aを本体ハウジング10の底部10Aに固定し、足部4Aの底部10Aへの固定を解除する機能を有している。
一方、充填ガスの重量計測時に、設置部材4を本体ハウジング10に固定して秤3を本体ハウジング10に固定すると、本体ハウジング10の歪みや撓み、温度変化による熱膨張、収縮が設置部4を介して秤3に伝達され、重量計測の結果に誤差を生じる恐れがある。そのため、重量計測時にはロック機構4Bを固定解除状態にせしめて、設置部材4を本体ハウジング10に固定されていない状態(いわゆる「フリー」の状態)にして、秤3を本体ハウジング10からフリーにする。
その様な可能性を除去するため、校正における重量計測(秤量)に際しては、計測ハウジング1に接続される充填ノズル21、乾燥ガス管路17、各種センサー(図示せず)を計測ハウジング1から分離する。
なお、計測ハウジング1の重量計測に際して、露点計18を分離することも可能である。
充填ノズル21、乾燥ガス管路17、各種センサー(図示せず)を計測ハウジング1に接続した状態で、秤3で計測すれば、配管、ノズルの取り付け及び取り外しという煩雑な作業を省略することが出来る。そして、各種センサーが重量計測時も接続していれば常時監視計測が可能となり、安全でより詳細な計測が可能となる。
図2において、ステップS1では秤リセットを行う。
図2には明示されないが、計測ハウジング1、秤3等を収容した本体ハウジング10を校正実施場所に移動させたら、載置部材4のロック機構4Bを解除して、秤3を本体ハウジング10からフリーの状態にする。
さらに水素充填装置20(校正対象)から充填容器2に水素ガスを充填し(充填作業)、そして乾燥ガス管路17、充填ノズル21を接続解除する(接続解除作業)。
次に分銅16によるスパン調整を行い、計測のトレーサビリティーが取れた分銅16を計測ハウジング1の分銅載置部1Aに設置して、スパン調整(変動範囲調整)を行う。
ステップS1の掃気作業では、乾燥ガス管路17を介して、図示しない乾燥ガス供給源から計測ハウジング1内に乾燥ガスを供給、充填する。計測ハウジング1内に乾燥ガスを充填すれば、計測ハウジング1内に存在していた水分を包含する気体(例えばエア)を、気体排出口13から計測ハウジング1の外部に排出し、さらに図示しない気体放出機構から本体ハウジング10の外部に排出する。
換言すれば、露点温度が所定温度(例えば−20℃)に達すると計測ハウジング1内は十分に乾燥しており、例えば−40℃に冷却されている水素ガスを計測ハウジング1内の充填容器2に充填しても、充填容器2、レセプタクル6、充填ガス供給管路7、その他の機器の表面に発生する結露量は少なく、当該結露量が重量測定に及ぼす影響は十分に小さい。そのような状態において、ステップS1の充填作業が行われる。
水素ガスの充填は、水素充填装置20の圧力計(図示せず)により、所定量の水素ガスが供給されたと判断されるまで行う。
接続解除作業では、乾燥ガス管路17、充填ノズル21の接続を解除する。乾燥ガス管路17を計測ハウジング1から接続解除して分離することにより、ステップS2の重量計測に際して、乾燥ガス管路17に生じた応力の影響を秤3による計測から除去し、当該応力による重量計測結果の変動を防止する。
ただし上述した通り、秤3による重量計測の際に、充填ノズル21、乾燥ガス管路17、各種センサー(図示せず)を計測ハウジング1に接続した状態で実施することも可能である。その場合には、ステップS1の接続解除作業は省略され、後述のステップS2においても接続解除作業は行われない。
ステップS1が終了したら、ステップS2に進む。
図示の実施形態では、水素ガス充填後に計測ハウジング1内の機器表面の結露が防止されるので、結露による誤差を排除した正確な重量が計測できる。
また、計測ハウジング1を秤3に載置してゼロ点調整を行い、且つ、トレーサビリティーの取れた分銅16を秤3に載置してスパン調整(変動範囲調整)を行なっているので、秤3の重力測定では必要且つ十分な精度が確保される。
そして水素ガス充填前後の重量の差から、公知の態様により水素ガスの充填量が演算される。そして、演算された充填量と校正すべき水素充填装置20で計測された充填量とを比較することにより、水素充填装置20の校正が行われる。
さらに、水素ガスの充填量を、校正対象である水素充填装置20の識別番号(製品番号)、校正日時等と共に、情報処理機器(例えば図示しないパソコン等)の表示装置で表示し、記憶装置に保存する。そして校正を終了する。
水素ガスの放出は、次の水素充填装置20の校正の手順において、ステップS1の「秤リセット」の工程中で行うこともできる。
そのため、風雨、直射日光、温度変化の影響を受けることなく、高精度の計測を行うことが可能となる。
係るスパン調整に加えて、充填容器2、充填ガス供給管路7等を収容した状態の計測ハウジング1を秤3に載置してゼロ点調整を行なうことにより、充填された水素ガス重量の計測に必要且つ十分な精度を確保することができる。
一方、重量計測時にはロック機構4Bを解除し、設置部材4を本体ハウジング10からフリーにすることにより、本体ハウジング10の歪みや撓み、温度変化による熱膨張、収縮に起因する応力が秤3の計測に影響することを防止している。
例えば、図示の実施形態では水素充填装置の校正装置として説明しているが、本発明はCNG充填装置の校正装置についても適用することが可能である。
1A・・・分銅載置部
2・・・充填容器
3・・・秤
3A・・・秤台座部
4・・・設置部材
4A・・・足部
4B・・・ロック機構
6・・・レセプタクル(水素受入口)
7・・・充填ガス供給管路
8・・・支持部材
9・・・逆止弁
10・・・本体ハウジング
10A・・・移動手段(車輪等)
11・・・充填ガス放出口
12・・・充填ガス放出管路
13・・・気体排出口
14、15・・・支持部材
16・・・分銅
17・・・乾燥ガス管路
18・・・露点計
20・・・水素充填装置
21・・・充填ノズル
100・・・校正装置
R1、R2、R3・・・剛性部材
Claims (1)
- 外部から高圧の燃料ガスが供給される充填容器(2)を収容する計測ハウジング(1)と、当該充填容器(2)に供給された燃料ガスの重量を計測する秤(3)と、前記計測ハウジング(1)と秤(3)とを収容する本体ハウジング(10)とを有する燃料ガス充填装置の校正装置において、前記本体ハウジング(10)には水素充填装置(20)に連結されるレセプタクル(6)が設けられ、当該レセプタクル(6)と充填容器(2)とは充填ガス供給管路(7)で接続され、前記計測ハウジング(1)に設けられた充填ガス放出口(11)は充填ガス放出管路(12)により前記充填容器(2)と接続され、前記計測ハウジング(1)内に収容される充填容器(2)と充填ガス供給管路(7)と充填ガス放出管路(12)は断熱性を有する支持部材(8、14、15)を介して配設され、前記計測ハウジング(1)の上部には計測場所、計測温度が変化したときに秤(3)のスパン調整を行うための分銅(16)を載置する分銅載置部(1A)が設けられ、前記計測ハウジング(1)には計測ハウジング(1)内に乾燥ガスを供給する乾燥ガス管路(17)が設けられ、そして前記計測ハウジング(1)は乾燥ガスの供給により計測ハウジング(1)の露点温度が−20℃以下に設定され且つ僅かに加圧された状態で水分を含んだエアが侵入することがない半密閉構造であることを特徴とする校正装置。
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