JP6493813B2 - 液化天然ガス充填装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液化天然ガスを車両に搭載されたタンクに充填する装置に関する。
近年の原油価格の高騰により、石油の代替として、液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」という。）や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）、水素等を燃料とした天然ガス自動車、燃料電池自動車等の開発が活発に行われている。これに伴い、上記自動車等の燃料供給インフラが整備されつつあり、本出願人は、特許文献１において、水素燃料を効率よく車載タンクに充填する装置を提案している。
上記代替燃料の中でもＬＮＧは、−１６２℃に冷却し液化することで体積が気体時の１／６００となるため、大量に輸送や貯蔵ができる経済的な天然資源として注目されている。このＬＮＧを燃料とするＬＮＧ車は、車載タンク内を常時−１６２℃以下に保冷する点で普通車と大きく異なる。
また、米国ではシェールガスの生産によって天然ガスの供給量が増加し、天然ガスの価格を押し下げている。この天然ガスの低価格化により、トラック輸送会社を中心に、軽油に比べて安価なＬＮＧを使用してコスト削減を図る動きが拡大しつつある。
日本特開２０１３−１４８１９７号公報
ＬＮＧは、液体の状態で貯蔵するには−１６２℃の低温を維持する必要があり、他の燃料とは取り扱い方が大きく異なる。また、日本ではまだＬＮＧの供給インフラが整備されておらず、ＬＮＧ車も普及していないため、ＬＮＧの充填に不慣れな使用者への配慮が必要となる。
そこで、本発明は、ＬＮＧ車にＬＮＧを安全に充填することのできるＬＮＧ充填装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、車載タンクにＬＮＧを充填するためのＬＮＧ充填装置であって、ハウジングと、該ハウジングから導出される一本のホースと、該ホースを介して車載タンク中の天然ガスを回収する回収機構と、該ホースを介してＬＮＧを前記車載タンクへ充填する充填機構と、該ＬＮＧ充填装置の作業者が使用する手袋を載置すると共に、該手袋が載置されている間、前記ホースの先端に設けられたノズルの取り出しを阻害する手袋載置部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、車載タンク中の天然ガスを回収した後、ＬＮＧを車載タンクへ充填することができる。この回収及び充填に用いるホースを１本としたため、ホースが絡み合うことがなく、これに伴ってホースの破損を防止し、ＬＮＧや天然ガスの漏れを防止し、ＬＮＧを車載タンクに安全に充填することができる。また、手袋載置部を設けることで、作業者が手袋を着用し忘れることを防止することができる。
また、本発明は、車載タンクにＬＮＧを充填するためのＬＮＧ充填装置であって、ハウジングと、該ハウジングから各々導出される回収ホース及び充填ホースと、該回収ホースを介して車載タンク中の天然ガスを回収する回収機構と、該充填ホースを介してＬＮＧを前記車載タンクへ充填する充填機構と、該ＬＮＧ充填装置の作業者が使用する手袋を載置すると共に、該手袋が載置されている間、前記充填ホースの先端に設けられた充填ノズルの取り出しを阻害する手袋載置部とを備えることを特徴とする。本発明によれば、回収ホースを介して車載タンク中の天然ガスを回収した後、充填ホースを介してＬＮＧを車載タンクへ充填することができ、回収機構と充填機構の各々の専用ホースによって回収、充填を行うことができる。
また、手袋載置部を設けることで、作業者が手袋を着用し忘れることを防止することができる。
上記ＬＮＧ充填装置において、前記回収ホースと前記充填ホースとを、前記ハウジングから互いに近接して導出することができる。これにより、回収ホースの接続可能範囲と充填ホースの接続可能範囲とが互いに重なり合う充填可能範囲を広く設定することができると共に、設定パネルの前面側の領域が回収ホースや充填ホースと干渉することが少なくなり、設定パネルの操作性を良好に維持することができる。
上記ＬＮＧ充填装置において、前記ハウジング内の充填用配管の下方に水滴滴下防止用受け板を設けることができる。これにより、充填間隔が空いた場合に、充填用配管に付着した霜が溶けて水が滴下し、ハウジング内の下部に位置する配管等が腐食することを防止することができ、長期にわたってＬＮＧの安全充填を継続することができる。
また、該ＬＮＧ充填装置に溜まった電気を外部へ逃がし、火花の発生を防止するためのアース線と、前記ホースの先端に設けられたノズル又は前記充填ホースの先端に設けられた充填ノズルに付着したごみ又は／及び霜を除去するためのエアホースとを備え、前記アース線及びエアホースの各々を、自動巻き取り式のリールに巻回することができる。これにより、これらが絡み合ったり、これらがホースと絡み合うことを防止し、アース線、エアホース及びホースの破損や、破損に伴うＬＮＧ及び天然ガスの漏れを防止することができる。
以上のように、本発明によれば、ＬＮＧ車にＬＮＧを安全に充填することが可能となる。
本発明に係るＬＮＧ充填装置を備える充填設備の概略図である。 図１に示すＬＮＧ充填装置を示す外観図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。 図１に示すハウジング、回収ホース及び充填ホースを示し、充填可能範囲を説明するための概略図である。 図１に示す制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係るＬＮＧ充填装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るＬＮＧ充填装置の他の実施形態を示す正面図である。 図６に示す制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 図６のＬＮＧ充填装置の動作を説明するためのフローチャートである。
図１は、本発明に係るＬＮＧ充填装置を備えた充填設備の一例を示し、この充填設備は、充填装置１と、ＬＮＧ貯蔵タンク１０と、集中制御盤７等で構成される。
充填装置１は、図１及び図２に示すように、ハウジング２と、車載タンク中のＬＮＧから気化した天然ガスを回収する回収機構４と、ＬＮＧ貯蔵タンク１０内に貯蔵されるＬＮＧを車載タンクに充填する充填機構５と、ハウジング２内に設けられ、充填装置１全体を制御する制御装置６とを備える。
回収機構４は、本体２から導出され、先端に連結具４１ａを有する回収ホース４１と、回収ホース４１に接続され、流量計４２及び回収弁４３を備える回収用の配管４４と、この配管４４をＬＮＧ貯蔵タンク１０の上部に連通させる配管４５とを備える。流量計４２は、回収ホース４１を介して回収した天然ガスの回収量を計測するために設けられ、流量パルス発信器を備える。また、配管４４には、配管内の圧力を監視するため、２つの圧力計７１、７２が設けられる。
充填機構５は、本体２から導出され、先端に充填ノズル５１ａを有する充填ホース５１と、充填ホース５１に接続され、流量計５２及び遮断弁５３を備える充填用の配管５４と、この配管５４をＬＮＧ貯蔵タンク１０の下部に連通させる配管５５と、配管５５に設けられる充填ポンプ５６とを備える。これらの各構成要素は、充填時に零度以下となるため、表面に霜が付着する。流量計５２は、充填ホース５１を介して車載タンクに充填したＬＮＧの充填量を計測するために設けられ、流量パルス発信器を備える。充填ポンプ５６は、モータ（不図示）によって駆動される。また、配管５４には、配管内の圧力を監視するため、２つの圧力計７３、７４が設けられる。
回収ホース４１と充填ホース５１は、図２に示すように、ハウジング２の左上端部から互いに近接して導出される。そのため、図３において、両ホース４１、５１がハウジング２から互いに離間して配置された場合（図３（ｂ））と比較して、回収ホース接続可能範囲Ｒ１と充填ホース接続可能範囲Ｒ２が互いに重なり合う充填可能範囲Ｒを広く設定することができる。また、連結具４１ａ及び充填ノズル５１ａを各々ハウジング２の異なる側面に配置したことで、両ホース４１、５１が絡み合うことを防止すると共に、表示部３２の前面側の領域が回収ホース４１や充填ホース５１と干渉することが少なくなる。
図１及び図２へ戻り、ハウジング２は、連結具掛け２１と、ノズル掛け２２と、手袋載置部２３と、アースリール２４に巻回されたアース線と、エアホースリール２５に巻回されたエアホースと、複数のスイッチ２６、２８〜３１と、表示部３２と、炎検知器３４と、ガス検知器３５と、受け板３６とをさらに備える。アースリール２４及びエアホースリール２５は、自動巻き取り式とすることで、アース線やエアホースが他のホース４１、５１と絡み合うことを防止することができ、ＬＮＧの充填時以外はアース線やエアホースを収納しておくことで、車両の進退時に誤って引っ掛けて損傷させることを防止できる。
連結具掛け２１は、回収ホース４１の先端に設けられた連結具４１ａを収納するために設けられる。また、ノズル掛け２２は、充填ホース５１の先端に設けられた充填ノズル５１ａを収納するために設けられ、ノズル掛け２２の内部に、充填装置１の外部へ繋がる水抜き用ホース２２ａが配置される。この水抜き用ホース２２ａにより、充填間隔が空いた場合に、充填ノズル５１ａに付着した霜が溶けて生じる水を外部へ排出し、充填ノズル５１ａの汚れを防止することができる。
上述のように、充填ノズル５１ａは充填時に低温になるため、作業者は手袋を着用して充填を行う。そこで、ノズル掛け２２の上方には、作業者が使用する手袋２３ａを載置するための手袋載置部２３が設けられる（図２（ａ）にのみ示す）。この手袋載置部２３は、手袋２３ａが載置されている場合には、実線で示すように位置し、手袋２３ａが載置されていない場合には破線で示すように位置するように構成される。実線で示す位置は、充填ノズル５１ａの取り出しを阻害する位置であるため、作業者が手袋２３ａを着用し忘れることを防止することができる。
アース線は、充填装置１に溜まった電気を充填装置１外へ逃がし、火花の発生を防止するために設けられ、非充填時には、アースリール２４に巻回されて収納される（図２（ａ）の破線部）。また、エアホースは、充填前や充填後の充填ノズル５１ａに付着したごみや霜を除去するために設けられ、アース線と同様、エアホースリール２５に巻回されて収納される（図２（ａ）の破線部）。これにより、アース線、エアホース、回収ホース４１、充填ホース５１が絡み合うことを防止し、これらの破損や、破損に伴うＬＮＧ及び天然ガスの漏れを防止することができる。
ハウジング２の前面には、天然ガス回収開始スイッチ（以下「ガス回収開始スイッチ」という。）２６と、ＬＮＧ充填開始／終了スイッチ（以下「充填開始／終了スイッチ」という。）２８、２９と、緊急停止スイッチ３０と、表示切替スイッチ３１とが配置される。
表示部３２は、ＬＮＧの単価、充填量、充填金額等を表示するため、ハウジング２の上部に設けられる。上記表示切替スイッチ３１は、表示部３２の表示設定を切り替えるために設けられ、ＬＮＧの単価、充填量、充填金額を表示するか、同じカロリーで比較した場合の軽油の単価、給油量、給油金額を表示するかを切り替える。これにより、軽油を給油した場合に比較してどの程度割安になるかを作業者に知らせることができ、ＬＮＧの販売促進を図ることができる。
炎検知器３４及びガス検知器３５は、充填装置１の周囲の発火及びガスの有無を各々検知するために設けられる。
ハウジング２の充填機構５の配管５４の下方には、水滴滴下防止用の受け板３６が備えられ（図２（ｂ）参照）、充填間隔が空いた場合に配管５４に付着する霜が溶けて滴下した水を排出口３７へ導くことができ、ハウジング２内の受け板３６より下方に位置する配管等の腐食を防止することができる。
制御装置６は、充填装置１全体を制御するために設けられ、図４に示すように、回収弁駆動手段６１と、回収ガス計数手段６２と、遮断弁駆動手段６３と、充填量計数手段６４と、実充填量演算手段６５と、表示部駆動手段６６とで構成される。尚、図４ではスイッチをＳＷと略記する。
回収弁駆動手段６１は、ガス回収開始スイッチ２６から入力された信号に応じて回収弁４３を開く。回収ガス計数手段６２は、ガス回収開始スイッチ２６から入力された信号により回収量の計数を開始し、流量計４２からのパルス発振器からの信号により回収したガス量を計数する。
遮断弁駆動手段６３は、充填開始／終了スイッチ２８、２９から入力された信号に応じて遮断弁５３の開／閉を切り替えると共に、緊急停止スイッチ３０から信号が入力された場合に遮断弁５３を閉じる。充填量計数手段６４は、充填開始スイッチ２８から入力された信号により充填量の計数を開始し、流量計５２のパルス発振器からの信号により充填量を計数する。
実充填量演算手段６５は、回収ガス計数手段６２及び充填量計数手段６４から計数した回収ガス量及び充填量が各々入力され、入力された回収ガス量を液体の量に換算し、換算した回収量を充填量から減じることで実際の充填量を算出する。
表示部制御手段６６は、実充填量演算手段６５によって算出された実充填量を表示部３２に表示するよう制御する。
図１に戻り、集中制御盤７は、充填ポンプ５６、制御装置６、ガス検知器３５及び炎検知器３４と接続され、炎検知器３４やガス検知器３５によって充填装置１の周囲に発火やガスを検知した場合に、制御装置６の動作よりも優先して充填ポンプ５６をオフにすると共に、制御装置６の遮断弁駆動手段６３に対して遮断弁５３を閉とする信号を出力する。これにより、火災の発生や拡大を防ぐことができる。
次に、上記構成を有する充填装置１の動作について、図１、図２及び図５を参照しながら説明する。尚、図５においても、スイッチをＳＷと略記する。
回収ホース４１の連結具４１ａを車載タンクに連結し、ガス回収開始スイッチ２６を押圧すると（ステップＳ１）、回収弁４３が開き、流量計４２が帰零する（ステップＳ２）。
ステップＳ３において、流量計４２の流量パルス発振器から流量パルスが発せられているか否かを判断し、流量パルスが発せられている場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、ステップＳ４において、流量計４２で所定時間流量が０であるか否かを判断し、所定時間流量が０でない場合には（ステップＳ４；Ｎｏ）、ステップＳ３に戻る。
ステップＳ４において、流量計４２で所定時間流量が０であった場合には（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、回収弁４３を閉じて天然ガスの回収を終了する（ステップＳ５）。
天然ガスの回収後、回収ホース４１の連結具４１ａを車載タンクから外し、車載タンクに充填ホース５１の充填ノズル５１ａを連結する。充填開始スイッチ２８を押圧すると（ステップＳ６）、回収量を考慮して流量計５２が帰零し、すなわち、回収量に負の符号を付した値を計数前の初期値とし、充填ポンプ５６がＯＮして遮断弁５３が開く（ステップＳ７）。
ステップＳ８において、流量計５２の流量パルス発振器から流量パルスが発せられているか否かを判断し、流量パルスが発せられている場合には（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、計数を表示し（ステップＳ９）、ステップＳ１０において充填終了スイッチ２９が押圧されたか否かを判断し、充填終了スイッチ２９が押圧されていない場合には（ステップＳ１０；Ｎｏ）、ステップＳ８に戻る。
一方、ステップＳ８において、流量パルスが発せられていない場合には、ステップＳ１０において、充填終了スイッチ２９が押圧されたか否かを判断し、充填終了スイッチ２９が押圧されていない場合には（ステップＳ１０；Ｎｏ）、ステップＳ８に戻る。
ステップＳ１０において、充填終了スイッチ２９を押圧すると（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、充填ポンプ５６をＯＦＦして遮断弁５３を閉じ（ステップＳ１１）、ＬＮＧの充填を終了する。
尚、上記実施の形態においては、天然ガス回収用とＬＮＧ充填用の各々に回収ホース４１、充填ホース５１を用いる構成について説明したが、１本のホースで回収と充填を兼用することができる。この場合には、兼用ホースが連通する配管を二股に形成し、一方の配管を天然ガス回収用とし、他方をＬＮＧ充填用とする。これにより、ホースが絡み合うことがなく、より安全にＬＮＧの充填を行うことができる。
本発明に係るＬＮＧ充填装置の他の実施形態について、図６〜図８を参照しながら説明する。
本実施形態では、図６に示すように、ハウジング２の前面にガス回収開始２６に加え、ガス回収終了スイッチ７７を設けたことを特徴とし、他の構成要素は上記実施形態と同じであるため、同一の構成要素については上記実施形態の場合と同様の参照番号を付して説明を省略する。
図７に示すように、回収弁駆動手段６１は、ガス回収開始スイッチ２６及びガス回収終了スイッチ７７から入力された信号に応じて回収弁４３（図１参照）の開／閉を切り替える。
次に、上記構成を有する充填装置７０の動作について、図１、図６〜図８を参照しながら説明する。
回収ホース４１の連結具４１ａを車載タンクに連結し、ガス回収開始スイッチ２６を押圧すると（ステップＳ１１）、回収弁４３が開き、流量計４２が帰零する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１３において、流量計４２の流量パルス発振器から流量パルスが発せられているか否かを判断し、流量パルスが発せられている場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、ガス回収終了スイッチ２７が押圧されたか否かを判断し、ガス回収終了スイッチ２７が押圧されていない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻る。
一方、ステップＳ１３において、流量パルスが発せられていない場合も同様に、ステップＳ１４において、ガス回収終了スイッチ２７が押圧されたか否かを判断し、ガス回収終了スイッチ２７が押圧されていない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻る。
ステップＳ１４において、ガス回収終了スイッチ２７を押圧すると（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、回収弁４３を閉じて天然ガスの回収を終了する（ステップＳ１５）。
天然ガスの回収後のステップＳ１６〜Ｓ２１までの動作は、第１の実施形態の場合と同じであるため説明を省略する。
１ 充填装置
２ ハウジング
４ 回収機構
５ 充填機構
６ 制御装置
７ 集中制御盤
１０ ＬＮＧ貯蔵タンク
２１ 連結具掛け
２２ ノズル掛け
２２ａ 水抜き用ホース
２３ 手袋載置部
２３ａ 手袋
２４ アースリール
２５ エアホースリール
２６ ガス回収開始スイッチ
２７ ガス回収終了スイッチ
２８ 充填開始スイッチ
２９ 充填終了スイッチ
３０ 緊急停止スイッチ
３１ 表示切替スイッチ
３２ 表示部
３４ 炎検知器
３５ ガス検知器
３６ 受け板
３７ 排出口
４１ 回収ホース
４１ａ 連結具
４２ 流量計
４３ 回収弁
４４、４５ 配管
５１ 充填ホース
５１ａ 充填ノズル
５２ 流量計
５３ 遮断弁
５４、５５ 配管
５６ 充填ポンプ
６１ 回収弁駆動手段
６２ 回収ガス計数手段
６３ 遮断弁駆動手段
６４ 充填量計数手段
６５ 実充填量演算手段
６６ 表示部駆動手段
７０ 充填装置
７１〜７４ 圧力計
７７ ガス回収終了スイッチ

Claims (5)

  1. 車載タンクに液化天然ガスを充填するための液化天然ガス充填装置であって、
    ハウジングと、
    該ハウジングから導出される一本のホースと、
    該ホースを介して車載タンク中の天然ガスを回収する回収機構と、
    該ホースを介して液化天然ガスを前記車載タンクへ充填する充填機構と、
    該液化天然ガス充填装置の作業者が使用する手袋を載置すると共に、該手袋が載置されている間、前記ホースの先端に設けられたノズルの取り出しを阻害する手袋載置部とを備えることを特徴とする液化天然ガス充填装置。
  2. 車載タンクに液化天然ガスを充填するための液化天然ガス充填装置であって、
    ハウジングと、
    該ハウジングから各々導出される回収ホース及び充填ホースと、
    該回収ホースを介して車載タンク中の天然ガスを回収する回収機構と、
    該充填ホースを介して液化天然ガスを前記車載タンクへ充填する充填機構と、
    該液化天然ガス充填装置の作業者が使用する手袋を載置すると共に、該手袋が載置されている間、前記充填ホースの先端に設けられた充填ノズルの取り出しを阻害する手袋載置部とを備えることを特徴とする液化天然ガス充填装置。
  3. 前記回収ホースと前記充填ホースとは、前記ハウジングから互いに近接して導出されることを特徴とする請求項２に記載の液化天然ガス充填装置。
  4. 前記ハウジング内の充填用配管の下方に水滴滴下防止用受け板を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の液化天然ガス充填装置。
  5. 前記液化天然ガス充填装置に溜まった電気を外部へ逃がし、火花の発生を防止するためのアース線と、
    前記ホースの先端に設けられたノズル又は前記充填ホースの先端に設けられた充填ノズルに付着したごみ又は／及び霜を除去するためのエアホースとを備え、
    前記アース線及びエアホースの各々は、自動巻き取り式のリールに巻回されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液化天然ガス充填装置。
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