JP4642535B2 - High pressure gas filling device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の燃料として実用化されつつある水素ガス、天然ガス(CNG)等の高圧ガスを充填する高圧ガス充填装置に関する。 The present invention relates to a high-pressure gas filling apparatus that fills high-pressure gas such as hydrogen gas and natural gas (CNG) that is being put into practical use as fuel for automobiles.
石油の枯渇及び環境問題から、天然ガスを燃料とする内燃機関で駆動される自動車が普及しつつある。また、内燃機関に代わって、水素ガスを燃料とする燃料電池で発電された電力で駆動される自動車の期待が高まりつつある。そして、これらのガスを自動車へ充填する高圧ガス充填装置の普及が望まれている。 Due to the depletion of oil and environmental problems, automobiles driven by internal combustion engines using natural gas as fuel are becoming popular. Further, instead of an internal combustion engine, the expectation of an automobile driven by electric power generated by a fuel cell using hydrogen gas as fuel is increasing. And the spread of the high-pressure gas filling apparatus which fills these gases to a motor vehicle is desired.
水素ガス及び天然ガスは、高圧(例えば水素ガスは70MPa)で充填されるために、機器の少しの破損でも大量にガスが洩れ出す虞がある。そして、これらのガスは空気より軽く、ハウジングの上部内に溜まりやすく、引火し易いために爆発事故を起こす危険性が高い。 Since hydrogen gas and natural gas are filled at a high pressure (for example, hydrogen gas is 70 MPa), there is a possibility that a large amount of gas leaks even if the equipment is slightly damaged. These gases are lighter than air, tend to accumulate in the upper part of the housing, and easily ignite, so there is a high risk of causing an explosion accident.
そこで本出願人は、ハウジングの上部に通気用のスリットを開け、ハウジング内にガスが溜まらないようにした高圧ガス充填装置を提案している(特許文献1)。この提案は有効であるが、ガスをハウジングから大気中へ直接放出するので、ガスに引火して爆発事故を起こす危険性がある。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、機器が破損してガスが洩れた場合に、ガスを安全な場所へ強制的に排出し、爆発事故等が未然に防止できる高圧ガス充填装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and provides a high-pressure gas filling device capable of forcibly discharging gas to a safe place and preventing an explosion accident or the like when an instrument breaks and gas leaks. The purpose is to do.
本発明によれば、引火し易い高圧ガスを充填するためにハウジング(12)内に導入した充填管(11)に流量計(13)を介装し、ハウジング(12)外へ導出した充填管(11)に充填ホース(15)を介して充填ノズル(16)を設け、流量計(13)で計量された充填量を表示する表示器(31)を設けた高圧ガス充填装置において、ハウジング(12)の上部に接続した排気管(7)を非危険場所に開口した放出管(8)に接続し、そして前記ハウジング(12)にガスセンサ(42)及び感震センサ(43)を設け、前記排気管(7)に換気手段(35)を設け、前記ハウジング(12)内へ導入した充填管(11)に遮断弁(4)を設け、ガスセンサ(42)又は感震センサ(43)の信号を受けて換気手段(35)を駆動し、遮断弁(4)を閉じる制御装置(44)を設けている。 According to the present invention, the filling pipe (11) introduced into the housing (12) in order to fill the flammable high-pressure gas is provided with the flow meter (13), and the filling pipe led out of the housing (12). In the high-pressure gas filling apparatus provided with a filling nozzle (16) through a filling hose (15) in (11) and provided with an indicator (31) for displaying the filling amount measured by the flow meter (13), 12) An exhaust pipe (7) connected to the upper part of 12) is connected to a discharge pipe (8) opened in a non-hazardous area, and a gas sensor (42) and a seismic sensor (43) are provided in the housing (12), A ventilation means (35) is provided in the exhaust pipe (7), a shutoff valve (4) is provided in the filling pipe (11) introduced into the housing (12), and a signal from the gas sensor (42) or the seismic sensor (43) is provided. To drive the ventilation means (35) Close the shutoff valve (4) the control device (44) is provided.
ここで非危険場所とは法令で定められている安全な場所であり、例えばガス洩れにより点火や着火しない離れた位置を云い、その安全な場所で大気開放するようになっている。 Here, the non-hazardous place is a safe place stipulated by laws and ordinances. For example, a non-hazardous place is a remote location where no ignition or ignition occurs due to gas leakage, and the atmosphere is opened to the safe place.
また、前記排気管7に不活性ガス供給手段36を設け、前記制御装置44で不活性ガス供給手段36の供給を制御している。
Further, an inert gas supply means 36 is provided in the
(1) ガスをハウジングから大気中へ直接放出することなく、安全な場所に開口した放出管から放出しているので、引火の危険性がなく安全である。
(2) 非常時にはハウジング内を強制的に排気しているので、洩れたガスを確実に排気できて安全である。
(3) 充填管に設けた遮断弁を閉じるので、ガス洩れを最小限に押さえることができる。
(4) 不活性ガスで希薄して排気しているので、大気中へ放出されるガスが引火爆発する危険が少なくなるので安全である。
(1) Since the gas is discharged from the discharge pipe opened in a safe place without directly releasing the gas from the housing into the atmosphere, there is no risk of ignition and it is safe.
(2) Since the inside of the housing is forcibly exhausted in an emergency, the leaked gas can be surely exhausted and it is safe.
(3) Since the shutoff valve provided in the filling pipe is closed, gas leakage can be minimized.
(4) Since the exhaust gas is diluted with an inert gas and exhausted, the risk of flammable explosion of the gas released into the atmosphere is reduced.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は本発明の高圧ガス充填装置を設置した充填所の全体図、図2は本発明の高圧ガス充填装置の模式図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a filling station where a high-pressure gas filling apparatus of the present invention is installed, and FIG. 2 is a schematic view of the high-pressure gas filling apparatus of the present invention.
図1において、カードル1に貯蔵されたガス(水素ガス又は天然ガス)は圧縮機2で例えば80MPa程度の高圧に加圧されて蓄圧器3に貯留されている。蓄圧器3内のガスは遮断弁4を介して高圧ガス充填装置5に導入され、高圧ガス充填装置5から自動車の燃料タンクへ充填されるようになっている。また、高圧ガス充填装置5は、ガス抜き管6及び排気管7を介して安全な場所(非危険場所)に開口した放出管8に接続されている。
In FIG. 1, gas (hydrogen gas or natural gas) stored in the curdle 1 is pressurized to a high pressure of, for example, about 80 MPa by the
図2において、遮断弁4を介して蓄圧器3に接続された充填管11は、高圧ガス充填装置5のハウジング12内へ導入され、流量計13及び遮断弁14が介装されている。そして、充填管11はハウジング12から導出され、充填ホース15を介して充填ノズル16に接続されている。この充填ノズル16を掛けるノズル掛け17にはノズルスイッチ18が設けられている。
In FIG. 2, the
流量計13は密閉室19内に設けられ、密閉室19は脱圧管20を介してガス抜き管6に接続されている。脱圧管20には破裂板21及びチェック弁22が介装され、破裂板21には破裂センサ23が設けられている。
The
遮断弁14の下流側の充填管11から分岐された脱圧管24はガス抜き管6に接続され、脱圧管24には遮断弁25及びチェック弁26が介装されている。
A
同様に、遮断弁14の下流側の充填管11から分岐された脱圧管27はガス抜き管6に接続され、脱圧管27には安全弁28及びチェック弁29が介装されている。
Similarly, a depressurization pipe 27 branched from the
脱圧管20、24、27が接続されたガス抜き管6は、放出管8aに接続されている。この放出管8aは高圧ガス充填装置5から離れた安全な場所に開口し、開口にはフレームアレスタ40が設けられている。
The
ノズルスイッチ18、流量計13、及び破裂センサ23の信号は、制御装置30に入力されている。そして、制御装置30の信号が、遮断弁4、14、脱圧弁25、表示器31に入力されている。
Signals from the nozzle switch 18, the
制御装置30は、ノズルスイッチ18の信号を受けて遮断弁4、14を開閉し、流量計13の信号を受けて充填量を演算して表示器31に表示する。また、制御装置30は破裂センサ23の信号を受け、制御装置44へ異常信号を出力し遮断弁4、14を閉じて報知器32を作動する。
The
ハウジング12の上部に接続された排気管7には、フレームアレスタ33、チェック弁34、及び換気手段35が介装されている。そして、換気手段35の下流側の排気管7には不活性ガス供給手段36の供給管37が接続され、供給管37には遮断弁38が介装されている。
A
排気管7は安全な場所に開口した放出管8bに接続され、放出管8bにはフレームアレスタ41が設けられている。なお、鎖線で示すように、排気管7を放出管8aに接続して共用すれば、放出管8b及びフレームアレスタ41を設けなくても良い。
The
ハウジング12内には、ガスセンサ42及び感震センサ43が設けられ、ガスセンサ42及び感震センサ43の信号は制御装置44へ入力され、制御装置44の信号が換気手段35及び制御装置30に入力している。また、制御装置44へ停止スイッチ45の信号が入力する。
A
ガスセンサ42又は感震センサ43の信号を受けた制御装置44は、危険状態を判断し、危険に対処する信号を換気手段35及び制御装置30へ出力する。制御装置44から信号を受けた換気手段35は駆動を制御し、また、制御装置44は危険信号を受けて遮断弁4、14及び報知器32へ信号を出力する。
Upon receiving the signal from the
そして、停止スイッチ45の信号を受けた制御装置44は、危険状態が解消した信号を換気手段35及び制御装置30へ出力し、通常の非危険状態に戻る。
Then, the control device 44 that has received the signal from the
次に、本発明の高圧ガス充填装置5によるガス充填の態様を説明する。
蓄圧器3内には、圧縮機2で80MPa程度の高圧に加圧されたガスが蓄圧されている。自動車へ高圧ガスを充填するには、ノズル掛け17から外した充填ノズル16を自動車の燃料タンクへ接続しておこなう。
Next, an aspect of gas filling by the high-pressure
In the pressure accumulator 3, the gas pressurized to a high pressure of about 80 MPa by the
ノズル掛け17から充填ノズル16を外すと、ノズルスイッチ18から制御装置30へ信号が伝わり、制御装置30は表示器31に表示されていた前回の充填量を帰零し、遮断弁4、14を開く。
When the
遮断弁4、14が開くことにより、蓄圧機3内の高圧ガスは遮断弁4、流量計13、遮断弁14、及び充填ホース15を介して充填ノズル16から自動車の燃料タンクへ充填される。そして、制御装置30は、流量計13の信号から充填量を演算し、充填量を表示器31に表示する。
When the shut-off
充填が終わり、停止スイッチ45からの終了信号を受けて制御装置30は遮断弁4、14を閉じる。そして、脱圧弁25を開き、チェック弁26を押し開き、脱圧管24及びガス抜き管6を介して放出管8aから圧力を放出する。さらに、表示器31に表示された充填量に基づいてガス充填の精算が行なわれる。
When the filling is finished, the
機器の異常又は待機中の気温上昇等で充填管11内が異常高圧になった場合は、安全弁28が開き、チェック弁29が押し開かれ、脱圧管27及びガス抜き管6を介して放出管8aから圧力が放出される。
When the inside of the
流量計13が損傷してガス洩れが生じた場合は、密閉室19内が高圧になって破裂板21が壊れ、チェック弁22が押し開かれ、密閉室19内のガスは脱圧管20及びガス抜き管6を介して放出管8aから放出される。
When the
同時に、破裂センサ23から制御装置30へ信号が伝わり、制御装置30は遮断弁4、14を閉じてガス洩れを最小限に押さえ、制御装置44へ異常信号を出力し、報知器32を作動して異常を知らせる。
At the same time, a signal is transmitted from the burst sensor 23 to the
次に、機器の破損によりガスが洩れてガスセンサ42が検知した場合、及び地震又は事故の衝撃等で感震センサ43が検知した場合の制御の態様を、図3のフロー図に基づいて説明する。
Next, the control mode when gas sensor leaks due to equipment breakage and
ガスセンサ42又は感震センサ43から危険信号が制御装置44に伝わり、制御装置44が危険状態と判断すると報知器32を作動し(ST1)、制御装置44は制御装置30へ異常信号を送り、制御装置30は遮断弁4、14を閉じる(ST2)。
A danger signal is transmitted from the
遮断弁4、14が閉じることにより充填不能状態となり、安全弁28が開くことにより充填管11内のガスが放出管8aから放出され、報知器32が作動して安全が確保される。
When the shut-off
同時に制御装置44は、換気手段35を駆動して遮断弁38を開く(ST3)。換気手段35が駆動されることによりハウジング12内は強制的に排気され、遮断弁38が開くことにより不活性ガス供給手段36の不活性ガスが排気管7内に供給され、不活性ガスで希薄されて安全となったガスが放出管8bから放出される。
At the same time, the controller 44 drives the ventilation means 35 to open the shutoff valve 38 (ST3). When the ventilation means 35 is driven, the inside of the
なお、圧縮機2の駆動も停止し、充填所の安全を確保する。
ガス濃度が正常に戻ったら(ST4)、作業員は安全を確認して停止スイッチ45を押すと(ST5)、排気管7内の残留ガスが放出管8bから完全に放出されるであろう一定時間、例えば2分後に(ST6)、換気手段35が停止し、遮断弁38が閉じる(ST7)。
The driving of the
When the gas concentration returns to normal (ST4), when the worker confirms safety and presses the stop switch 45 (ST5), the residual gas in the
そして、高圧ガスの充填所の各機器の安全を点検し、全てが安全であることを確認した後に、営業を再開する。 And after checking the safety of each apparatus of the high-pressure gas filling station and confirming that everything is safe, the business is resumed.
なお、高圧ガス充填装置5で使用されている各機器は、危険ガス中でも安全に使用できる防爆タイプのものが用いられている。
The devices used in the high-pressure
地震及び事故等の非常時の安全を確保した高圧ガス充填装置が提供でき、高圧ガス充填装置の普及が促進され、高圧ガスで走行する自動車の普及が促進されるようになる。 A high-pressure gas filling device that ensures safety in an emergency such as an earthquake or an accident can be provided, and the spread of the high-pressure gas filling device is promoted, and the spread of automobiles that run on high-pressure gas is promoted.
1・・・カードル
2・・・圧縮機
3・・・蓄圧器
4、14、38・・・遮断弁
5・・・高圧ガス充填装置
6・・・ガス抜き管
7・・・排気管
8・・・放出管
11・・・充填管
12・・・ハウジング
13・・・流量計
15・・・充填ホース
16・・・充填ノズル
17・・・ノズル掛け
18・・・ノズルスイッチ
20、24、27・・・脱圧管
21・・・破裂板
22、26、29、34・・・チェック弁
23・・破裂センサ
25・・・脱圧弁
28・・・安全弁
30、44・・・制御装置
31・・・表示器
32・・・報知器
33、40、41・・・フレームアレスタ
35・・・換気手段
36・・・不活性ガス供給手段
37・・・供給管
42・・・ガスセンサ
43・・・感震センサ
45・・・停止スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
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