JP2014109350A - ガス充填装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】充填ホースや充填ノズルを保護する保護カバー等の取り扱いが容易で、かつ燃料ガスの急速充填が可能でコンパクトなガス充填装置を提供する。
【解決手段】ガスの供給源からガスの流量を計測しながらガスを搬送する充填機構を有する本体ユニット２と、充填機構のガス出口配管に接続される充填ホース３４と、充填ホースの先端に備えられる充填ノズル３５とを有するホースユニット３とを一体に備えるガス充填装置１。さらに、本体ユニットに導入されるガスの配管７１、７２を冷却するガス管路冷却部４１を有する冷却ユニット４を一体に備えることができる。充填ホース及び充填ノズルを開閉自在な扉３７、３８によって覆うことができ、開閉自在な扉をホースユニット内に収納することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＮＧ、水素ガス等を燃料とするＣＮＧ自動車、燃料電池自動車、水素自動車等の車両の燃料タンクにガスを充填するガス充填装置に関する。
近年の環境問題に対応する車両として、ＣＮＧ、水素ガス等を燃料とするＣＮＧ自動車、燃料電池自動車、水素自動車等の開発が活発に行われている。これら水素ガス自動車等は、窒素酸化物、硫黄酸化物、二酸化炭素等の排出量が少ないという特徴がある。
上記水素ガス自動車等に燃料ガスを充填する装置として、図５に示すように、ガス供給源からガスの流量を計測しながらガスを搬送する充填機構を備えた本体ユニット８２と、充填機構に接続される充填ホース８３と、充填ホース８３の先端に固着される充填ノズル８４と、充填ホース８３及び充填ノズル８４を保護する保護カバー８５、８６とから構成されるガス充填装置が存在する。
このガス充填装置８１は、いたずら等を防止するため、充填ホース８３及び充填ノズル８４を、図６に示すように、取外し式の保護カバー８５、８６で覆うことができると共に、保護カバー８５、８６を南京錠等を用いて本体ユニット８２に施錠して装着することもできるため防犯性に優れる。
また、水素ガス自動車等では、ガスを燃料タンクに高圧で充填することが要求され、ガスを燃料タンクに充填する際には断熱圧縮による温度上昇が起きる。そこで、特許文献１には、ガス充填所に熱交換器やクーラ等のガス冷却設備を設置し、このガス冷却設備を用いて燃料タンクに充填されるガスを冷却することにより、車両の燃料タンク内のガス温度の上昇を抑制する技術が提案されている。
特開２００５−８３５６７号公報
しかし、上記図５及び図６に示したガス充填装置８１は、ガス充填装置８１を使用する場合には、保護カバー８５、８６を取り外す必要があるが、取り外した保護カバー８５、８６の保管場所を確保する必要があると共に、保管場所への運搬も手間が掛かるため面倒であるという問題があった。
一方、上記特許文献１で提案したガス充填装置は、水素ガスを燃料タンクに充填する際にガス温度の上昇を抑制し、結露も防止できるため優れたガス充填装置であるが、充填時間３〜５分という短時間でのガス充填が要求され、これに合わせた冷却能力を備えるためには、広い設置スペースを要するという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、充填ホースや充填ノズルを保護する保護カバー等の取り扱いが容易で、かつガスの急速充填を可能とし、コンパクトなガス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、ガス充填装置であって、ガスの供給源からガスの流量を計測しながら該ガスを搬送する充填機構を有する本体ユニットと、前記充填機構のガス出口配管に接続される充填ホースと、該充填ホースの先端に備えられる充填ノズルとを有するホースユニットとを一体に備えることを特徴とする。
本発明に係るガス充填装置によれば、本体ユニットとホースユニットとを一体に備えるため、装置全体がコンパクトになり、省スペース化を実現することができると共に、設置の自由度を向上させることができる。
上記ガス充填装置に、さらに、前記本体ユニットに導入されるガスの配管を冷却するガス管路冷却部を有する冷却ユニットを一体に備えるように構成することができ、装置全体がさらにコンパクトになり、省スペース化、設置の自由度をさらに向上させることができる。また、ガス管路冷却部で本体ユニットに導入されるガスの配管を冷却することで、ガスを車両の燃料タンク等に充填する際にガス温度の上昇を抑制し、ガスの急速充填を行うことができる。
前記ガス管路冷却部に冷媒を供給する冷媒冷却部を、前記冷却ユニットの外部に備えることができる。これによって、冷媒冷却部が充填作業の妨げになることなどを防止することができる。
前記充填ホース及び充填ノズルを開閉自在な扉によって覆うことができ、ガス充填装置を使用していないときにいたずら等を防止したり、ガス充填所が閉店している際の防犯性を高めることができる。
また、前記開閉自在な扉を前記ホースユニット内に収納可能とし、ガス充填所が営業中の際に扉が充填作業の妨げになることを回避することができる。
さらに、前記ホースユニットの床面に対して垂直方向に延設され、前記充填ホースを保護しながら引き出すためのガイド部材を備えることができ、充填ホースの引き出し時における充填ホースやホースユニット等の損傷を防止することができる。
また、上記ガス充填装置に、前記充填機構のガス出口配管に前記充填ホースを接続する安全継手と、該安全継手から下方に延設されるホースカバーとを設け、該ホースカバーによって、前記安全継手に接続された前記充填ホースの該安全継手の直下に位置する部分を覆うことができる。これによって、充填ホースに何らかの理由で大きな引張荷重が加わった場合に、このホースカバーによって安全継手を常に充填ホースによって垂直方向に引くことが可能となり、所定の垂直方向への引張荷重で離脱するように設計されている安全継手の作動性能を確保することができる。
以上のように、本発明によれば、充填ホースや充填ノズルを保護する保護カバー等の取り扱いが容易で、かつ燃料ガスの急速充填が可能でコンパクトなガス充填装置を提供することが可能となる。
本発明に係るガス充填装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。 図１のガス充填装置の一部破断斜視図である。 図１のガス充填装置の斜視図である。 本発明に係るガス充填装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 従来のガス充填装置の保護カバーを外した状態を示す斜視図である。 図５のガス充填装置の保護カバーを装着した状態を示す斜視図である。
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が水素ガス充填装置であって、水素ガス自動車に水素ガスを供給する場合を例にとって説明する。
図１乃至図３は、本発明に係る水素ガス充填装置の第１の実施形態を示し、この水素ガス充填装置１は、本体ユニット２と、ホースユニット３と、冷却ユニット４と、冷媒冷却部５とからなり、本体ユニット２、ホースユニット３及び冷却ユニット４とが一体に構成され、冷媒冷却部５は、冷媒搬送管６、７を介して冷却ユニット４に接続される。
本体ユニット２は、水素ガス供給源としての蓄圧器（不図示）から水素ガス（以下、「ガス」という）の流量を計測しながらガスを搬送する充填機構を有する充填部２ａと、充填部２ａの天井部に載置され、ガスの充填量等を表示する表示部２ｂとで構成される。
充填部２ａは、蓄圧器からのガス搬送管７１、７２を流れるガスの流量を調整する流量調整弁２５、ガスを遮断する遮断弁２６、ガスの流量を計測する流量計２７等を備える。
表示部２ｂは、ガス搬送管７１、７２を流れるガスの流量（充填ノズル３５から水素ガス自動車（以下、「自動車」という）の燃料タンクへのガス供給量）等を表示する表示器２１と、ガス漏れを検知するガス検知器２８と、ガス検知器２８でガス漏れを検知した際に警報を発する報知器２９と、装置全体を制御する制御装置２２とを備える。
制御装置２２には、各種の操作スイッチが接続されると共に、後述する充填ノズル３５のノズル掛け３５ａに設けられたノズルスイッチ（不図示）からのＯＮ／ＯＦＦ信号や、流量計（不図示）のパルス発信器からの信号が各々入力され、流量調整弁２５〜流量計２７等へ制御信号が出力される。
ホースユニット３は、充填部２ａ内のガス搬送管７２の出口配管（充填機構のガス出口配管）７２ａに接続される充填ホース３４と、充填ホース３４の先端に備えられる充填ノズル３５と、充填ホース３４を保護しながら充填ホース３４を引き出すためのガイド部材３３、３６と、蓄圧器からのガス搬送管７１、７２の各々の内部の圧力を検出する圧力計２３、２４と、ガス漏れを検知するガス検知器３９と、自動車へのガスの供給を開始するスタートスイッチ５１と、ガスの供給を停止する停止スイッチ５２と、異常が発生した場合等にガスの供給を停止する緊急停止スイッチ５３等を備える。
充填ホース３４は、図２に示すように、安全継手３１を介してガス搬送管７２の出口配管７２ａに接続され、安全継手３１からホースユニット３の底面に向かって延設された後、底面付近から上方へ向かって折り返し、先端に充填ノズル３５が装着される。充填ノズル３５は、ノズル掛け３５ａに掛けられる。安全継手３１の下方には、安全継手３１の直下に存在する充填ホース３４を覆うための筒状のホースカバー３２が設けられる。
ガイド部材３３、３６は、ホースユニット３の床面に垂直方向に立設され、ガイド部材３６は、最下部３６ａが奥に向かって凹み、傾斜部３６ｂを介して上方へ繋がっている。
充填ホース３４及び充填ノズル３５は、図３に示すように、開閉自在な扉３７、３８によって覆われ、これらの扉３７、３８は、ホースユニット３の内部に収納可能に構成される。扉３７には開閉用の取っ手３７ａが設けられる。
安全継手３１は、充填ホースに所定の引張荷重が加わった場合に充填ホースが離脱し、充填ホースやその他の部材の破損等を防止するために設けられる。上述のように、安全継手３１の下方に設けた筒状のホースカバー３２によって安全継手３１の直下に存在する充填ホース３４を覆うことで、ホースカバー３２によって充填ホース３４を垂直方向に案内している。そのため、充填ホース３４に大きな荷重が加わった場合、安全継手３１を常に充填ホース３４によって垂直方向に引くことが可能となる。安全接手３１は、所定の垂直方向への引張荷重が加わると離脱するように設計されているため、設計通りの引張荷重で安全継手３１を離脱させることができ、装置の安全性を確保することができる。
冷却ユニット４は、本体ユニット２からのガス搬送管７１を冷却するガス管路冷却部４１を備え、ガス管路冷却部４１は、冷媒冷却部５から冷媒搬送管６、７を介して供給された冷媒によってガス搬送管７１を流れるガスを冷却する。冷媒には、液体窒素、フロン、二酸化炭素等を使用することができ、この冷媒を冷媒冷却部５で冷却して循環使用する。
本体ユニット２、ホースユニット３及び冷却ユニット４の下部には、各々のユニット内でのガスの滞留を防止するための空気を導入する空気導入口６１が設けられると共に、ホースユニット３の下部にルーバー６２が設けられ、ホースユニット３及び表示部２ｂの上部には、各々のユニットに蓄積されたガスを系外に排出するためルーバー６３、６４が設けられる。
次に、上記構成を有する水素ガス充填装置１の動作について、図１乃至図３を参照しながら説明する。
水素ガス充填装置１が設置されているガス充填所が営業を開始すると、図３に示す状態から扉３７、３８を開け、図２の状態とする。開けた扉３７、３８は、ホースユニット３の内部に収納することで、営業中は、扉３７、３８が充填作業の妨げにならない。尚、図２では、ホースユニット３の上部の安全継手３１、ホースカバー３２が収納された部分も開いているが、この部分は営業中でも閉じたままである。
自動車にガスを供給する際には、充填ノズル３５をノズル掛け３５ａから外すと、ノズル掛け３５ａに設けられているノズルスイッチからＯＮ信号が制御装置２２に入力し、制御装置２２は表示器２１に表示されていた前回の充填量を帰零し、遮断弁２６を開く。
次に、ノズル掛け３５ａから外した充填ノズル３５を自動車の燃料タンクの充填口に挿入する。ここで、ホースユニット３の内部には、ガイド部材３３、３６が設けられているため、充填ホース３４を保護しながら引き出すことができ、充填ホース３４の引き出し時の充填ホース３４やホースユニット３等の損傷を防止することができる。
充填ノズル３５の充填レバーを引くと、蓄圧器からの高圧ガスは、ガス搬送管７１、流量調整弁２５、ガス管路冷却部４１、ガス搬送管７２、遮断弁２６、流量計２７、充填ホース３４を介して充填ノズル３５から自動車の燃料タンクへ充填される。この際、制御装置２２は、流量計からの流量信号を計数演算して表示器２１へ充填量を表示する
自動車への充填が完了すると、充填ノズル３５をノズル掛け３５ａに掛ける。ここで、ホースユニット３の内部に設けられたガイド部材３６の最下部３６ａが奥に向かって凹み、傾斜部３６ｂを備えるため、充填ホース３４を折り畳んで収納することができる。
充填ノズル３５をノズル掛け３５ａに掛けると、ノズルスイッチから制御装置へＯＦＦ信号が入力され、制御装置２２は流量調整弁２５、遮断弁２６を閉じ、表示器２１に表示された充填量に基づいて清算をする。
ガス充填所が営業を終了すると、充填ホース３４及び充填ノズル３５をホースユニット３の内部に完全に収納し、扉３７、３８を閉める。これによって、いたずらや盗難等を防止すると共に、風雨によって充填ホース３４及び充填ノズル３５が劣化することを防止することができる。
自動車へのガス充填中に表示部２ｂやホースユニット３にガスが滞留し、ガス検知器２８、３９によってガスが検知されると、報知器２９によってガス漏れを報知し、遮断弁２６等を閉じるなどして対処する。
また、図示を省略するが、表示部２ｂの内部やガスがホースユニット３の上部に滞留しないように、表示部２ｂやホースユニット３の内部に、ガス充填所に既存のコンプレッサーから圧縮空気を流して営業時に換気をすることが好ましい。これによって、ガス漏れが発生した場合には、ガス検知器２８、３９によって検知されて報知器２９によって報知されるが、その際に遮断弁２６等を閉じてもホースユニット３の上部や表示部２ｂの内部に存在するガスの濃度は変化しないため、圧縮空気を送ることで安全性を向上させることができる。
さらに、自動車へのガス充填中に、圧力計２３、２４によってガス搬送管７１、７２の内部圧力の異常を検知した場合には、報知器２９によって異常を知らせると共に、遮断弁２６等を閉じるなどして対処する。また、その他の異常が発生した場合には、緊急停止スイッチ５３を押してガスの供給を停止することができる。
尚、上記実施の形態では、冷媒冷却部５とガス管路冷却部４１を１対１の関係で説明したが、冷媒冷却部５を複数台のガス管路冷却部４１と接続することもできる。
図４は、本発明に係る水素ガス充填装置の第２の実施形態を示し、この水素ガス充填装置１１は、上記第１の実施形態における水素ガス充填装置１が備える本体ユニット２と、ホースユニット３とを一体に構成し、冷却ユニット４を別体として構成したものである。
この本体ユニット２も充填部２ａと、充填部２ａの天井部に載置され、ガスの充填量等を表示する表示部２ｂとで構成され、下部に空気導入口６１を備える。また、ホースユニット３についても、充填ホースや充填ノズルを開閉自在な扉３７、３８で覆い、これらの扉３７、３８は、ホースユニット３の内部に収納可能に構成され、ホースユニット３の下部にルーバー６２を、上部にルーバー６３が設けられ、上記水素ガス充填装置１と同様の効果を奏する。
１ 水素ガス充填装置
２ 本体ユニット
２ａ 充填部
２ｂ 表示部
３ ホースユニット
４ 冷却ユニット
５ 冷媒冷却部
６、７ 冷媒搬送管
１１ 水素ガス充填装置
２１ 表示器
２２ 制御装置
２３、２４ 圧力計
２５ 流量調整弁
２６ 遮断弁
２７ 流量計
２８ ガス検知器
２９ 報知器
３１ 安全継手
３２ ホースカバー
３３ ガイド部材
３４ 充填ホース
３５ 充填ノズル
３５ａ ノズル掛け
３６ ガイド部材
３６ａ 最下部、
３６ｂ 傾斜部
３７ 扉
３７ａ 取っ手
３８ 扉
３９ ガス検知器
４１ ガス管路冷却部
５１ スタートスイッチ
５２ 停止スイッチ
５３ 緊急停止スイッチ
６１ 空気導入口
６２〜６４ ルーバー
７１、７２ ガス搬送管
７２ａ 出口配管

Claims (7)

  1. ガスの供給源からガスの流量を計測しながら該ガスを搬送する充填機構を有する本体ユニットと、
    前記充填機構のガス出口配管に接続される充填ホースと、該充填ホースの先端に備えられる充填ノズルとを有するホースユニットとを一体に備えることを特徴とするガス充填装置。
  2. さらに、前記本体ユニットに導入されるガスの配管を冷却するガス管路冷却部を有する冷却ユニットを一体に備えることを特徴とする請求項１に記載のガス充填装置。
  3. 前記ガス管路冷却部に冷媒を供給する冷媒冷却部を、前記冷却ユニットの外部に備えることを特徴とする請求項２に記載のガス充填装置。
  4. 前記充填ホース及び充填ノズルは、開閉自在な扉によって覆われることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のガス充填装置。
  5. 前記開閉自在な扉は、前記ホースユニット内に収納可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガス充填装置。
  6. 前記ホースユニットの床面に対して垂直方向に延設され、前記充填ホースを保護しながら引き出すためのガイド部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガス充填装置。
  7. 前記充填機構のガス出口配管に前記充填ホースを接続する安全継手と、
    該安全継手から下方に延設されるホースカバーとを備え、
    該ホースカバーによって、前記安全継手に接続された前記充填ホースの該安全継手の直下に位置する部分を覆うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のガス充填装置。
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