JPH07133894A - 天然ガスの充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型容器への安全な天然ガス充填方法を提供
する。 【構成】 開閉弁５３を開閉する前後の装置内圧力を圧
力センサ１１・１２によって計測し、この計測値が所定
内に収まっていることを確認して、開閉弁５３を開いて
圧縮機７を起動するので、逆止弁５２にガス漏れがあれ
ばガス充填する前に確認できることから、カップリング
２・５４を切り離す前に行う、バイパス電磁弁８を開い
て高圧側配管内の未充填高圧圧縮ガスを吸入スナッバタ
ンク６に戻す際に、ガスボンベ５１内の高圧ガスが耐圧
構造となっていない吸入スナッバタンク６に逆流するこ
とが未然に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば元タンクなどか
ら供給を受けた天然ガスを、自動車などに搭載したガス
ボンベなどの小型容器に圧縮して充填する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、クリーンなエネルギーであるとし
て消費が伸びている天然ガスは、大気汚染の緩和が期待
できるとして自動車の燃料としても注目を浴びるように
なってきた。天然ガスを自動車用燃料として使用するた
めには、元タンクなどに多量に貯蔵している天然ガスを
小型の容器に充填する必要があるが、メタンを主成分と
する天然ガスはプロパンガスと違って容易には液化しな
いため、十分な量のガスを充填するためにはプロパンガ
スより遥かに高い圧力で充填する必要がある。

【０００３】高圧充填の場合、充填装置の高圧側配管に
残った未充填の高圧圧縮ガスを吸入スナッバタンクに戻
す充填終了時の作業において、自動車側の逆止弁などが
不調であると、小型容器に充填された高圧圧縮ガスが耐
圧構造となっていない吸入スナッバタンクに逆入し、極
めて危険な状態になる恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、元タンクな
どに貯蔵していた天然ガスを、自動車などに搭載した小
型容器に、安全且つ速やかに圧縮して充填する方法の開
発が課題であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するための具体的手段として、ガス供給源に
接続するための、開閉弁を備えた接続手段と、利用側ガ
ス容器との接続手段と、吸入スナッバタンク・圧縮機・
バイパス電磁弁・安全弁・逆止弁・圧力計測器などから
構成される充填装置を用いて、ガス供給源から導入した
天然ガスを利用側ガス容器に圧縮して充填する方法にお
いて、

【０００６】前記開閉弁を閉じた状態でガス供給源およ
び利用側ガス容器と接続した充填装置内の圧力変化を前
記圧力計測器によって計測し、この計測値が所定範囲内
に収まっていることを確認した後、前記開閉弁を開いて
充填動作を開始するようにした第１の構成の天然ガス充
填方法と、

【０００７】さらに、圧力計測器が計測する圧力変化が
所定値を越えているとき、警報を発して充填動作を中止
するようにした第２の構成の天然ガス充填方法と、を提
供することにより、前記した従来技術の課題を解決する
ものである。

【０００８】

【作用】圧力の顕著な低下が検出されたときには、ガス
供給源や利用側ガス容器との接続手段が不調でこの部分
でガス漏れが起こっている可能性があり、圧力の顕著な
上昇が検出されたときには、利用側容器の逆止弁に不良
があって利用側容器から充填装置にガスが逆流している
可能性があるが、圧力に顕著な変化がないことを確認し
てガス供給源との間に設けた開閉弁が開かれ、充填操作
が開始されるので安全が確保される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明になる天然ガス充填方法の一実
施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１０】図中１と２はガス充填装置側のカップリン
グ、３は電磁弁、４はストレーナ、５は逆止弁、６は吸
入スナッバタンク、７は圧縮機、８は通常「閉」となっ
ているバイパス電磁弁、９と１０は所定の圧力を越えて
いるときにのみ双方に連通する機能を備えた安全弁、１
１と１２は圧力センサ、１３は圧力スイッチ、１４は圧
力ゲージ、１５は制御器、１６はブザーなどからなる警
報機である。

【００１１】制御器１５は、図示しないボタンスイッチ
などを操作することによって圧縮機７を起動させるもの
であり、圧縮機７が起動する直前に電磁弁３を「開」と
するようにも設けられている。また、圧力センサ１２が
計測する高圧側配管、すなわち圧縮機７の吐出側とカッ
プリング２との間の圧力が所定圧、例えば２０ＭＰａに
達すると、運転中であった圧縮機７を停止させると共
に、電磁弁３を「閉」とし、さらに通常「閉」となって
いるバイパス弁８を圧縮機７が停止した直後に所定時
間、例えば＿秒間だけ「開」とし、その後再び「閉」と
するようにも設けられている。

【００１２】なお、圧縮機７の運転は、圧力スイッチ１
３が動作することによっても圧縮機７に供給する電源が
自動的に遮断され、自動停止するように設けられてい
る。圧力スイッチ１３が動作する圧力は、２０ＭＰａ＋
α、例えば２１ＭＰａ程度にセットされる。そして、圧
力スイッチ１３の動作によって圧縮機７が自動停止した
ときにも、電磁弁３は「閉」となるように設けられてい
る。

【００１３】上記機器構成になるガス充填装置を用い
て、例えばガスタンク３０に充填されている天然ガス
を、自動車５０に搭載した小型ガス容器としてのガスボ
ンベ５１に充填する要領を以下に説明する。

【００１４】ガス充填装置の一方のカップリング１は、
ガスタンク３０から配管されたガス導入管３１の先端に
設けたカップリング３２と一般には常時接続されてい
る。そして、他方のカップリング２を、天然ガスの補充
が必要になった自動車５０のカップリング５４に接続す
る。なお、５２と５３は、ガスボンベ５１とカップリン
グ５４との間に設けた逆止弁と手動式の開閉弁である。

【００１５】自動車５０の開閉弁５３を開ける前に、圧
力センサ１２または圧力ゲージ１４によって先ず高圧側
配管内の圧力変化を監視する。圧力センサ１２と圧力ゲ
ージ１４とは、前回のガス充填時に高圧側配管内に残留
した天然ガスの圧力を検出していたので、前記接続後に
圧力低下が確認されると、カップリング２と５４との接
続部でガス漏れが生じているので、警報機１６を動作し
てこれを報知する。

【００１６】そして、例えば圧力センサ１２が計測する
圧力の変化の速度と幅とが所定値以下であることを、制
御器１５の図示しない比較演算部で確認したり、圧力ゲ
ージ１４によって目視で確認されたとき、開閉弁５３を
手動で開ける。

【００１７】なお、カップリング２と５４との接続部で
ガス漏れが起こっていることが確認されたときには、接
続し直したり、カップリング２・５４の補修など、適宜
の処置を行って、以下の操作を行うことになる。

【００１８】開閉弁５３を開放し、カップリング２・５
４を接続したときと同様に高圧側配管内圧力の変化を監
視し、逆止弁５２が正常に機能しているか否かを確認す
る。逆止弁５２が不調でガス漏れがあれば、高圧側配管
内の圧力が上昇するので、この場合も警報機１６を動作
してこれを報知し、充填操作を中断する。

【００１９】高圧側配管内の圧力変化が正常範囲内にあ
ることを確認したのち、制御器１５を操作して圧縮機７
を起動させる。圧縮機７が起動すると、ガスタンク３０
に充填されている天然ガスが、ガス導入管３１、圧縮機
７の起動に先立って「開」となった電磁弁３、吸入スナ
ッバタンク６などを介して圧縮機７に流入し、ここで圧
縮されてカップリング２・５４・開閉弁５３・逆止弁５
２を通ってガスボンベ５１に充填される。

【００２０】ガスボンベ５１に充填された天然ガスの量
が増えるに伴って、圧力センサ１２が計測する圧力が上
昇し、所定の圧力、この場合は２０ＭＰａに達すると、
制御器１５が送信する制御信号によって圧縮機７の運転
が自動的に停止され、電磁弁３が閉じられる。なお、ガ
ス充填中の高圧側配管内の圧力は、圧力ゲージ１４によ
って目視で確認することができる。

【００２１】圧縮機７の運転が停止すると、制御器１５
が送信する制御信号に基づいてバイパス電磁弁８が自動
的に所定時間、この場合は＿秒間だけ「開」となり、高
圧側配管内に２０ＭＰａに圧縮されて残留している高圧
の天然ガスを吸入スナッバタンク６に流入させる。

【００２２】吸入スナッバタンク６は、高圧側配管の内
容積に比べて十分大きく、例えば６リットル程度の内容
積に形成してあるので、逆止弁５と５２との間の圧力、
すなわち圧力センサ１１・１２が計測する圧力は３００
ｋＰａ程度に低下する。

【００２３】バイパス電磁弁８が閉じたのち、圧力セン
サ１１・１２が計測する圧力の変化を暫く監視し、変化
の速度と幅とが共に所定値以下であることを確認したの
ち、開閉弁５３を手動で閉じる。高圧側配管内の圧力変
化は、圧力ゲージ１４によって目視で確認することも可
能である。

【００２４】なお、バイパス電磁弁８を閉じたとき、高
圧側配管内で圧力の上昇が確認されたときには、充填前
にガス漏れが検知されていなくても、高圧充填した後で
は逆止弁５２にガス漏れが起こっているので、この場合
も警報機１６を動作してこれを報知し、運転手に伝えて
逆止弁５２の速やかな修理を促す。

【００２５】そして、カップリング２と５４とを切り離
し、一連の天然ガス充填操作を終了する。なお、カップ
リング２と５４との切り離しは、高圧側配管内の圧力が
３００ｋＰａ程度にまで低下しているので、危険は全く
ない。

【００２６】なお、逆止弁５２が不調でガス漏れがある
とガス充填の前に確認されたときには、逆止弁５２を修
理したり、正常なものに取り替えたのち充填するのが望
ましいが、バイパス電磁弁８の開閉が手動で操作できる
ように制御器１５をセットして充填すれば、圧縮機７が
所定の２０ＭＰａに達して自動停止したあと、開閉弁５
３を先に閉じ、次にバイパス電磁弁８を開閉することが
できるので、圧縮機７の吐出側と開閉弁５３との間の高
圧側配管内にのみ残っている高圧の天然ガスを吸入スナ
ッバタンク６に流入させることが可能であり、ガスボン
ベ５１からの逆流を防止して、高圧側配管内の圧力を安
全に低下させることができる。

【００２７】上記天然ガスの充填が終了し、次の充填に
備えて待機しているときに、圧力ゲージ１４で高圧側配
管内圧力の低下が目視で確認されたり、圧力センサ１１
・１２が計測するデータを制御器１５で演算処理した結
果、所定の範囲を越える圧力の変化が確認されると、電
磁弁３、カップリング１・２、あるいは他の配管部など
に何らかの異常が生じているので、この場合も警報機１
６を動作してこれを報知し、点検修理を促す。

【００２８】なお、安全弁１０は、圧力センサ１２・圧
力スイッチ１３が不調で高圧側配管内の圧力が例えば２
１ＭＰａを越えて上昇しても、圧縮機７の運転が停止し
なかったときに、「開」となって高圧側配管内の天然ガ
スを吸入スナッバタンク６の側の低圧側配管に流す作用
を有するものであり、

【００２９】安全弁９は、バイパス電磁弁８や安全弁１
０を介して高圧側配管から低圧側配管に流入した天然ガ
スによって、耐圧構造となっていない吸入スナッバタン
ク６内の圧力が所定圧、例えば６００ｋＰａに上昇した
ときに「開」となり、吸入スナッバタンク６側に溜った
天然ガスを例えば大気中に放出してこれを保護する作用
を行うものである。

【００３０】そして、これらの安全弁が動作したときに
も、警報機１６が動作してこれを報知するようになって
いる。

【００３１】上記本発明になる天然ガス充填方法を実現
する上で、制御器１５が実行する制御の一例を、図２に
示したフローチャートに基づいて説明する。

【００３２】なお、圧力センサ１１と１２は、常時圧力
を計測して例えば電圧として出力するものであり、タイ
マー機能を備えた制御器１５によって所定時間、例えば
１秒毎にその計測値がサンプリングされるようになって
いる。

【００３３】充填待機中、すなわちカップリング２と５
４とを接続していないとき、カップリング２と５４とは
接続したが開閉弁５３を開けていないとき、開閉弁５３
は開いているが圧縮機７が起動していないときなど、本
来圧力変化がないはずの状態にあるときに、圧力センサ
１１または１２が計測する圧力それぞれについて個別
に、

【００３４】ステップＳ１において、最新の圧力Ｐｔが
計測されると、ステップＳ２に移行し、１秒前に計測さ
れて制御器１５の図示しないメモリー部に記憶している
圧力Ｐｕが読み出される。

【００３５】ステップＳ３では、前記メモリー部に記憶
している圧力Ｐｕを、最後に計測した最新の圧力Ｐｔに
更新する。

【００３６】ステップＳ４では、ステップＳ１で計測し
た圧力ＰｔとステップＳ２で読み出した圧力Ｐｕとの差
が第１の所定値、例えば３００ｋＰａを越えているか否
かを判定し、イエスと判定されたとき、すなわち１秒間
に圧力変化が３００ｋＰａを越えて急激に変化したと判
定されたときには、逆止弁５２・カップリングの少なく
とも何れかに異常があるとするフラッグを立てるステッ
プＳ８を経て、メインルーチンの所要部に戻り、ノー、
すなわち１秒間の圧力変化が３００ｋＰａを越えていな
かったと判定されたときは、ステップＳ５に移行する。

【００３７】ステップＳ５では、前記圧力Ｐｔと圧力Ｐ
ｕとの差が前記第１の所定値より小さい第２の所定値、
例えば５０ｋＰａを越えているか否かを判定し、イエス
と判定されたとき、すなわち１秒間の圧力変化が５０ｋ
Ｐａを越えていたと判定されたときにはメインルーチン
の所要部に戻り、ノー、すなわち１秒間の圧力変化が５
０ｋＰａを越えていなかったと判定されたときはステッ
プＳ６に移行して安定点の検出を行う。

【００３８】ステップＳ６では前回の制御で求めた安定
点、すなわち圧力変化の速度と幅とが小さくなったとし
て、前回の制御で求めた圧力Ｐｖと、最後に計測した今
回の圧力Ｐｔとの差を演算し、これが第３の所定値、例
えば３００ｋＰａを越えているか否かを判定し、イエス
と判定されたとき、すなわち今回計測した圧力Ｐｔが前
回安定時の圧力Ｐｖと大きく変わっていると判定された
ときには、前記ステップＳ８を経由してメインルーチン
の所要部に戻り、ノー、すなわち今回計測した圧力Ｐｔ
が前回求めた安定時の圧力Ｐｖに近い圧力になっている
と判定されたときには、ステップＳ７に移行して今回計
測した圧力Ｐｔを、新しい安定時の圧力Ｐｖとして前記
メモリー部に更新記憶し、メインルーチンの所要部に戻
る制御が行われる。

【００３９】制御器１５を上記のように機能させること
により、カップリング２と５４との接続／切り離し操作
と、開閉弁５３の開閉操作を手動で行うだけで、天然ガ
スの充填が装置の異常を自己診断しながら自動的に行な
われるので、安全性が顕著に改善されるだけでなく、作
業能率も大幅に向上すると云った特長がある。

【００４０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱
しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００４１】例えば、カップリング１と３２との接続に
ついても、その都度切り離すように操作したり、圧力が
所定の範囲内にあることが確認されたときに、心地良い
響きのブザーなどで報知して次工程の人手による操作、
すなわち開閉弁５３の開閉操作を促すように設けること
も可能である。また、圧力センサ１１・１２が計測する
圧力を制御器１５にデジタル表示などして、操作の手元
で圧力の変化が容易に目視で確認できるようにすること
なども可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガス供給
源に接続するための、開閉弁を備えた接続手段と、利用
側ガス容器との接続手段と、吸入スナッバタンク・圧縮
機・バイパス電磁弁・安全弁・逆止弁・圧力計測器など
から構成される充填装置を用いて、ガス供給源から導入
した天然ガスを利用側ガス容器に圧縮して充填する方法
において、

【００４３】前記開閉弁を閉じた状態でガス供給源およ
び利用側ガス容器と接続した充填装置内の圧力変化を前
記圧力計測器によって計測し、この計測値が所定範囲内
に収まっていることを確認した後、前記開閉弁を開いて
充填動作を開始するようにしたものであり、さらに、圧
力計測器が計測する圧力変化が所定値を越えていると
き、警報を発して充填動作を中止するようにしたもので
あるから、高圧充填となる天然ガスの小型容器への充填
操作を極めて安全に行うことができると云った顕著な効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置の構成例を示す説明図。

【図２】制御の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１・２ カップリング ３ 電磁弁 ４ ストレーナ ５ 逆止弁 ６ 吸入スナッバタンク ７ 圧縮機 ８ バイパス電磁弁 ９・１０ 安全弁 １１・１２ 圧力センサ １３ 圧力スイッチ １４ 圧力ゲージ １５ 制御器 １６ 警報機 ３０ ガスタンク ３１ ガス導入管 ３２ カップリング ５０ 自動車 ５１ ガスボンベ ５２ 逆止弁 ５３ 開閉弁 ５４ カップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000196680 西部瓦斯株式会社 福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号 (72)発明者 西川 弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 田崎 富夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 金井 一男 千葉県習志野市袖ケ浦６−９−６ (72)発明者 小林 明文 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 由木 将 三重県四日市市桜花台１丁目63−６ (72)発明者 松下 秀信 福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号 西部瓦斯株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス供給源に接続するための、開閉弁を
   備えた接続手段と、利用側ガス容器との接続手段と、吸
   入スナッバタンク・圧縮機・バイパス電磁弁・安全弁・
   逆止弁・圧力計測器などから構成される充填装置を用い
   て、ガス供給源から導入した天然ガスを利用側ガス容器
   に圧縮して充填する方法であって、前記開閉弁を閉じた
   状態でガス供給源および利用側ガス容器と接続した充填
   装置内の圧力変化を前記圧力計測器によって計測し、こ
   の計測値が所定範囲内に収まっていることを確認した
   後、前記開閉弁を開いて充填動作を開始することを特徴
   とする天然ガスの充填方法。
2. 【請求項２】 圧力センサが計測する圧力変化が所定値
   を越えているとき、警報を発して充填動作を中止するこ
   とを特徴とする請求項１記載の天然ガスの充填方法。