JP6452078B2

JP6452078B2 - ガス充填装置

Info

Publication number: JP6452078B2
Application number: JP2016220421A
Authority: JP
Inventors: 賢登大森; 雄一吉田; 恭一郎小川; 木村　潔; 潔木村
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2036-11-11
Also published as: JP2018076942A

Description

本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）等を自動車等の車両に搭載されたタンクに充填するガス充填装置に関する。

近年ＣＮＧ（圧縮天然ガス）、ＬＮＧを燃料とする車両は、ガソリンを燃料とする車両に比べて環境に及ぼす弊害が少ないため普及が進んでいる。

天然ガスを圧縮したＣＮＧは体積が約１／２００となり、天然ガスを液化したＬＮＧは体積が約１／６００になる。そのため、ＬＮＧを車両に搭載した場合、同容量の燃料タンクであれば、ＣＮＧの場合に比較して数倍の燃料を搭載できることとなり、車両の走行可能距離を延ばすことができる。そこで、本出願人は、特願２０１６−５１１９３１号において、貯槽内でＬＮＧを常圧で約−１６２℃の低温に保持し、車両へ供給する充填装置を提案している。

上記充填装置は効果的に機能するが、可燃性の燃料を取り扱うために安全性が重んじられ、その操作性の向上が要望されている。例えば、充填作業中に車両が発進して充填系統が破損すると、ＬＮＧが撒き散らされて危険であるから、予め破断し易い箇所を有する安全接手を設け、その上流側及び下流側を安全弁で遮断するように構成されている。

しかし、従来の安全接手は、車両側に接続された充填ホースの途中に独立したエアチューブを接続し、そのエアチューブの途中に圧力計を設け、この圧力計によって圧力降下を検知して安全接手の破断を検出している。そのため、破断検知に独立した機器を設けることで機器構成が複雑となり、設備コストの高騰を招くという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、設備コストを低く抑えながらガス充填装置の安全性を確保することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のガス充填装置は、ハウジング本体内の配管に介装される充填機構と、一端に充填ノズルが接続された充填ホースと、前記配管の端部と前記充填ホースの他端との間に介装される安全接手と、前記充填機構を作動させるエア源と、前記配管に介装され、前記エア源からエアが供給されることにより開き、エアの供給が停止されることにより閉じる遮断弁と、前記配管に介装され、前記エア源からエアが供給されることにより閉じ、エアの供給が停止されることにより開く循環弁と、前記エア源と前記遮断弁及び前記循環弁とを接続するエア配管と、一端が前記安全接手に接続されると共に、他端が前記エア配管に接続されるエアチューブとを備え、前記安全接手が破断すると前記エアチューブも破断し、前記エア源からのエアの圧力が低下して前記遮断弁が閉じると共に、前記循環弁が開くことを特徴とする。

本発明によれば、充填機構を作動させるエア源によってエアチューブにエアを供給し、エアチューブが破断してエア源からのエアの圧力が低下することで安全接手の破断を検知することができるため、エアチューブのために新たにエア源を設ける必要がなく、設備コストを低く抑えることができる。また、エアチューブをエア源と遮断弁及び循環弁とを接続するエア配管に接続したため、安全接手が破断すると、エアチューブからエアが漏れて自動的に遮断弁が閉じ、安全接手の破断を検知するために新たな圧力計を設けることなく簡易な構成で安全性を確保することができる。さらに、遮断弁が閉じられてから充填ポンプが停止するまでの間、配管の内部はガスの圧送、液封によって圧力が増加する虞があるが、循環弁が開くため、配管等の保護を図ることができる。

上記ガス充填装置において、前記安全接手を、前記配管に接続される第１管接手と、前記充填ホースに接続される第２管接手とで構成し、前記第１管接手及び前記第２管接手の各々に、両接手が離間した際に、ばねに付勢されて弁座に着座する弁体を内蔵し、前記エアチューブの一端を、前記第２管接手に接続することができる。これにより、第２管接手の離脱と共にエアチューブが破断するため、安全接手の破断を容易に検知することができる。

以上のように、本発明によれば、設備コストが低く、安全なガス充填装置を提供することができる。

本発明に係るガス充填装置の一実施の形態を示す正面図である。図１のＡ部拡大斜視図である。図１等に示す安全接手の断面図である。図１のガス充填装置の内部を主に示し、特に、充填機構の配管系統を示す概略図である。本発明に係るガス充填装置の充填動作を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係るガス充填装置によって自動車にＬＮＧを充填する場合を例にとって説明する。

図１及び図２に示すように、ガス充填装置１は、ハウジング本体２の内部の配管３（端部のみハウジング本体２から露出している。）に介装される充填機構４（具体的な構成要素は後述する。）と、一端に充填ノズル７が接続された充填ホース６と、配管３の端部と充填ホース６の他端とを連結する安全接手９と、安全接手９に接続されると共に、充填機構４を作動させるエア源に連通するエアチューブ１５と、充填量等が表示される表示部１７ａを備える表示ユニット１７と、表示ユニット１７に設けられる、モード切替スイッチ２０（以下「スイッチ」を「ＳＷ」と略記する。）、充填開始／終了ＳＷ２１、２２及び緊急停止ＳＷ２３等を備える。

また、このガス充填装置１は、図１の右側に示すように、充填動作を行う前に車載タンク内で気化したＬＮＧを回収するための回収機構２５を備える。この回収機構２５は、ハウジング本体２から導出され、車載タンクの充填口（不図示）に連結される連結具２７を有する回収ホース２６を備えると共に、図示を省略するが、ハウジング本体２の内部に、ＬＮＧ貯留槽（不図示）に戻すための配管や、ガスの回収量を計測するための流量計等を備える。

また、図２に示すように、安全接手９は、配管３の端部に接合される第１管接手１０と、充填ホース６に接合される第２管接手１１とからなり、この第２管接手１１にエアチューブ１５が接続されている。

安全接手９の具体的な構成について図３を参照しながら説明する。第１管接手１０は、筒状の本体１０ａと、本体１０ａ内に設けられるこま状の弁体１０ｂと、弁体１０ｂを弁座１０ｄ方向に付勢するコイル状のばね１０ｃとを備え、上端部の雄ねじ部１０ｅが配管３（図２等参照）の下端部の雌ねじ部に螺合する。同様に、第２管接手１１も、筒状の本体１１ａと、本体１１ａ内に設けられるこま状の弁体１１ｂと、弁体１１ｂを弁座１１ｄ方向に付勢するコイル状のばね１１ｃとを備え、下端部１１ｅが充填ホース６（図２等参照）の上端部に接合され、さらにエアチューブ１５が接続される接続部１１ｆを備える。両管接手１０、１１は接続部１２を介して接続され、通常時は、弁体１０ｂ、１１ｂが当接しているためにＬＮＧの通過を許容し、両管接手１０、１１に過剰な引張力が加えられると、他の部分よりも強度の低い接続部１２が破断する。

配管３は、図４に示すように、一端が安全接手９を介して充填ホース６に接続され、他端がＬＮＧ貯留槽（不図示）に接続される供給管３Ａと、一端がＬＮＧ貯留槽に接続され、他端にレセプタクル３０を備える回収管３Ｂと、供給管３Ａ及び回収管３Ｂを繋ぐ循環管３Ｃとで構成される。

供給管３Ａには、供給管３Ａの内部の圧力を計測する圧力計３１と、供給管３Ａの内部のＬＮＧの流量を計測する流量計３２と、非充填時に閉じてＬＮＧを遮断する遮断弁３３（常時閉弁）とが設けられる。回収管３Ｂには、他の部分よりも小径に形成され、回収管３Ｂ内の圧力を維持してＬＮＧの液化を促すための絞り部３４と、回収管３Ｂの温度を測定する温度計３５とが設けられる。循環管３Ｃには、非充填時に開となる循環弁３６（常時開弁）が設けられる。

ここで、充填機構４（図１参照）の一部である遮断弁３３、循環弁３６は、既存のエア源からエア供給管３７を介してエアが供給されることによって作動し、これらに対するエアの供給を制御するために電磁弁３８Ａ、３８Ｂが設けられる。遮断弁３３は、電磁弁３８Ｂが開いてエアが供給されると閉じるように構成される。また、電磁弁３８Ｃは、充填ノズル７とレセプタクル３０との接続部４３の外周にエアを吹き付けるためのエア吹き出し口４４へのエアの供給停止を切り換える。

ガスセンサ４０は、ガス充填装置１の内部におけるＬＮＧの漏洩を検知するために設けられる。モード切替ＳＷ２０は、ガス充填装置１の内部の配管の予冷動作をガス充填所の作業員が切り換えるためのダイアル式のＳＷである。充填開始／終了ＳＷ２１、２２は、ユーザが充填開始／終了時に押圧することでガス充填装置１の充填機構の作動／停止を制御するために設けられ、緊急停止ＳＷ２３は、異常時にユーザが押圧することでガス充填装置１を緊急停止させるために設けられる。

制御装置４１は、圧力計３１等から計測値を取得してガス充填装置１全体を制御したり、エアを遮断弁３３及び循環弁３６に供給したり、充填ノズル７とレセプタクル３０の接続部４３に吹き付けるか否かを電磁弁３８の開閉制御によって制御するなどのために設けられる。制御盤４２は、ガス充填装置１の構成要素ではなく、外部からガス充填装置１を制御するために制御装置４１と接続され、ガス充填装置１が設置される充填所に設けられる。

次に、上記構成を有するガス充填装置１における充填動作について、図４及び図５を参照しながら説明する。尚、充填動作を行っていない待機中においては、循環弁３６を開いてＬＮＧを圧送することでハウジング本体内の配管等を予冷する。また、充填動作を行う前には、充填ノズル７をレセプタクル３０に接続し、循環弁３６を閉じると共に遮断弁３３を開いた状態でＬＮＧを圧送することで、充填動作に用いる充填機構４の全てを予冷する。さらに、回収機構２５を用いて車載タンク内の気化したＬＮＧを回収する。

ステップＳ１において、充填ノズル７が自動車の充填口（不図示）に接続された後、ユーザによって充填開始ＳＷ２１が押圧されると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御装置４１には、充填開始ＳＷ２１からＬＮＧ圧送開始を指示する信号が入力される（ステップＳ２）。

制御装置４１は、ＬＮＧ圧送開始を指示する信号に基づいて、電磁弁３８Ｂを開くと共に、電磁弁３８Ａを開くことで、循環弁３６を閉じると共に、遮断弁３３を開き、ＬＮＧの充填を開始する（ステップＳ３）。

ＬＮＧを満充填する際には、ステップＳ４において、圧力計３１の指示値Ｐを監視し、圧力計３１の指示値Ｐが所定の圧力Ｐ１（例えば、１〜１．５ＭＰａ程度）に達した場合には（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、電磁弁３８Ａを閉じて遮断弁３３を閉じた後（ステップＳ５）、表示部１７ａ（図１参照）を介してユーザに充填終了を報知して（ステップＳ６）充填動作を終了する。

ＬＮＧをユーザが所望する量だけ充填するフリー充填を行う際には、ステップＳ３からステップＳ４を経てステップＳ７へと進み、充填終了ＳＷ２２が押圧されるまで待機し、ユーザによって充填終了ＳＷ２２が押圧されると（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、電磁弁３８Ａを閉じて遮断弁３３を閉じ（ステップＳ５）た後、ユーザに充填終了を報知して（ステップＳ６）充填動作を終了する。

上記ステップＳ４における満充填又はステップＳ７におけるフリー充填の最中に、ユーザが異常を感じて緊急停止ＳＷ２３を押圧した場合には（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、表示部を介してガス充填所の作業員に異常を報知すると共に（ステップＳ９）、電磁弁３８Ａを閉じて遮断弁３３を閉じ（ステップＳ１０）、充填動作を終了する。

次に、上記充填動作の最中に、充填口に充填ノズル７が装着された自動車が発進するなどして、安全接手９の第２管接手１１に対して過剰な引張力が作用した場合の動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。

第２管接手１１に対して過剰な引張力が作用すると、第１管接手１０と第２管接手１１の接続部１２が破断して両接手１０、１１は分離する。これに伴い、弁体１０ｂ、１１ｂも離間し、両弁体１０ｂ、１１ｂがばね１０ｃ、１１ｃで付勢されることで、弁座１０ｄ、１１ｄに着座して閉弁する。これにより、第１及び第２管接手１０、１１が分離しても両管接手１０、１１からＬＮＧが流出することがない。

第２管接手１１が第１管接手１０から離脱すると、第２管接手１１に接続されるエアチューブ１５も破断する。エアチューブ１５が破断すると、エアチューブ１５からエアが外部に流出するためにエア供給管３７の内部の圧力が急激に低下し、これに伴って、遮断弁３３を開く電磁弁３８Ａのエア圧も急激に低下するため、遮断弁３３が閉じる。これにより、ＬＮＧの流出を確実に防止することができる。

遮断弁３３が閉じられると、制御装置４１によって充填ポンプ（不図示）の運転も停止されるが、充填ポンプが停止するまでの間、供給管３Ａの内部はＬＮＧの圧送、液封によって圧力が増加する虞がある。しかし、電磁弁３８Ｂに供給されているエア圧が低下しているので循環弁３６は開く。これにより、供給管３Ａの内部のＬＮＧをＬＮＧ貯留槽（不図示）に戻すことができ、供給管３Ａや遮断弁３３等の保護を図ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、遮断弁３３等を作動させる既存のエア源よりエアチューブ１５にエアを供給し、安全接手９及びエアチューブ１５が破断した際に、遮断弁３３が自動で閉じるようにしたため、安全接手９の破断を検知する新たな圧力計を設ける必要がなく、設備コストを抑えながら、ガス充填装置１の安全を確保することができる。

上記実施の形態における安全接手９の構成は一例に過ぎず、過剰な引張力が作用した場合に破断する構造や、破断した際に弁体が弁座を閉じる構造等は適宜変更可能である。

１ガス充填装置
２ハウジング本体
３配管
３Ａ供給管
３Ｂ回収管
３Ｃ循環管
４充填機構
６充填ホース
７充填ノズル
９安全接手
１０第１管接手
１０ａ本体
１０ｂ弁体
１０ｃばね
１０ｄ弁座
１０ｅ雄ねじ部
１１第２管接手
１１ａ本体
１１ｂ弁体
１１ｃばね
１１ｄ弁座
１１ｅ下端部
１１ｆ接続部
１２接続部
１５エアチューブ
１７表示ユニット
１７ａ表示部
２０モード切替ＳＷ
２１充填開始ＳＷ
２２充填終了ＳＷ
２３緊急停止ＳＷ
２５回収機構
２６回収ホース
２７連結具
３０レセプタクル
３１圧力計
３２流量計
３３遮断弁
３４絞り部
３５温度計
３６循環弁
３７エア供給管
３８（３８Ａ〜３８Ｃ）電磁弁
４０ガスセンサ
４１制御装置
４２制御盤
４３接続部
４４エア吹き出し口

Claims

ハウジング本体内の配管に介装される充填機構と、
一端に充填ノズルが接続された充填ホースと、
前記配管の端部と前記充填ホースの他端との間に介装される安全接手と、
前記充填機構を作動させるエア源と、
前記配管に介装され、前記エア源からエアが供給されることにより開き、エアの供給が停止されることにより閉じる遮断弁と、
前記配管に介装され、前記エア源からエアが供給されることにより閉じ、エアの供給が停止されることにより開く循環弁と、
前記エア源と前記遮断弁及び前記循環弁とを接続するエア配管と、
一端が前記安全接手に接続されると共に、他端が前記エア配管に接続されるエアチューブとを備え、
前記安全接手が破断すると前記エアチューブも破断し、前記エア源からのエアの圧力が低下して前記遮断弁が閉じると共に、前記循環弁が開くことを特徴とするガス充填装置。
前記安全接手は、前記配管に接続される第１管接手と、前記充填ホースに接続される第２管接手とを備え、
前記第１管接手及び前記第２管接手の各々は、両接手が離間した際に、ばねに付勢されて弁座に着座する弁体を内蔵し、
前記エアチューブの一端は、前記第２管接手に接続されることを特徴とする請求項１に記載のガス充填装置。