JPH06331098A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は圧縮されガスの供給量を正確に計測
できるよう構成したガス供給装置を提供することを目的
とする。 【構成】 ガス供給装置１は、ガスを所定圧力に圧縮す
る圧力発生ユニット４とディスペンサユニット５とを有
し、圧力発生ユニット４には可変畜圧器１８と高圧畜圧
器１９とが並列に設けられ、交互に多段圧縮機１５から
の圧縮されたガスが畜圧される。ディスペンサユニット
５には、圧力調整弁２４，遮断弁２５，容積式流量計２
６が配設されている。還流管路２８は一端が容積式流量
計２６の上流側の管路に接続され、他端が多段圧縮機１
５より上流に設けられたスナッパタンク１４に接続され
ている。ガス供給完了後、遮断弁２５が閉弁されるとと
もに還流管路２８の遮断弁３０が開弁されて供給ホース
２９内の残留ガスがスナッパタンク１４に還流される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス供給装置に係り、特
に供給されたガスの供給量を正確に計測できるよう構成
したガス供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、天然ガスを圧縮した圧縮天然ガ
ス（ＣＮＧ）等を別のタンクに供給するガス供給装置と
しては、実開平４−６４６９９号公報にみられるような
装置がある。当該公報の装置は、圧縮されたガスを急速
充填する方式が採用されており、圧縮機により所定圧以
上に昇圧されたガスを畜圧器に一旦貯めておき、そして
畜圧器に貯められたガスを自動車の燃料タンクに注入し
て燃料タンク内が所定圧に達するまで充填されるように
なっている。

【０００３】自動車の燃料タンクへのガス供給量は流量
計により計測されており、燃料タンクに充填された総流
量を知ることができる。又、装置本体から引き出された
ホースはガス供給前に自動車の燃料タンクに接続され、
ガス供給完了後に燃料タンクから外される。尚、ホース
内に昇圧されたガスが残留していると、誤ってホースか
らガスを流出させてしまうといった事故を起こすおそれ
があるため、ガス供給完了後、ホース内の残留ガスは上
流側のタンク等に還流させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のガス
供給装置では、流量計が装置本体内に設けられているの
に流量計より下流側に延在するように装置本体から引き
出されたホース内にもガスが充填されているため、流量
表示器にはこのホース内のガスを含んだ流量が表示され
ることになる。従って、従来は、流量表示器に表示され
る流量計測値のなかに燃料タンクに供給されなかった流
量計より下流側に残留するガスも含まれており、このホ
ース内のガスの流量も燃料タンクに供給されたものとし
て流量表示器に表示されるため、流量計測値が正確でな
いといった課題がある。 そこで、本発明は上記課題を
解決したガス供給装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガスを給送す
る管路と、該管路の下流側の端部に設けられ、ガス供給
時に開弁され、ガス供給完了後閉弁される供給ノズル
と、該管路を介して下流側に供給されるガスの圧力を所
定圧力に昇圧させるガス昇圧手段と、前記管路を流れる
ガスの流量に応じた流量パルスを出力する流量計と、該
流量計の上流側に位置するように前記管路に設けられ、
前記管路を開閉する第１の電磁弁と、一端が前記流量計
と前記開閉弁との間の前記管路に接続され、他端が前記
ガス昇圧手段の上流に位置する上流管路に接続された還
流管路と、該還流管路に設けられ、前記還流管路を開閉
する第２の電磁弁と、ガス供給完了後、前記流量計より
下流側の前記管路に残留するガスを前記ガス昇圧手段の
上流に戻すように、前記第１の電磁弁を閉弁させるとと
もに前記第２の電磁弁を開弁させる弁制御手段と、前記
流量計から出力された流量パルスを積算したのち、前記
流量計より下流側の前記管路に残留するガスを前記ガス
昇圧手段の上流に戻すとき前記流量計から出力された流
量パルスを減算してガス供給量を算出する供給量算出手
段と、よりなることを特徴とする。

【０００６】

【作用】ガス供給完了後、ガス供給用の第１の電磁弁を
閉弁させるとともにガス還流用の第２の電磁弁を開弁さ
せ、流量計より下流側に残留するガスをガス昇圧手段の
上流に戻すとともに、ガスを供給するときの流量パルス
を積算したのち、この積算値から流量計の下流側に残留
するガスをガス昇圧手段の上流に戻すときの流量パルス
を減算することにより、実際に供給されたガスの流量計
測値をより正確に計測することが可能になる。

【０００７】

【実施例】図１及び図２に本発明になるガス供給装置の
一実施例を示す。

【０００８】両図中、ガス供給装置１は、例えば自動車
２の燃料タンク３に都市ガスを所定圧力に圧縮した圧縮
天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス供給ステーションな
どに設置されている。尚、上記圧縮天然ガスは一例であ
り、ガス供給装置１が扱うガスは、これに限らず大気圧
から２００気圧程度の高圧の範囲で圧縮されて使用され
るガスを含む。

【０００９】ガス供給装置１は、大略、都市ガスを所定
圧力に昇圧する圧力発生ユニット４と、圧力発生ユニッ
ト４により圧縮されたガスを燃料タンク３に供給するた
めのディスペンサユニット５と、顧客カードを読み取る
カードリーダ６と、圧力発生ユニット４，ディスペンサ
ユニット５，カードリーダ６に接続されたＰＯＳ端末機
７と、圧力発生ユニット４，ディスペンサユニット５を
制御する制御装置８とよりなる。

【００１０】尚、上記圧力発生ユニット４，ディスペン
サユニット５，カードリーダ６はガス供給作業を行うガ
ス供給エリアに設置され、ＰＯＳ端末機７，制御装置８
は建屋９内に設置されている。

【００１１】圧力発生ユニット４は、都市ガス等が家庭
に分岐される前の中圧管路１０に接続された分岐管路１
１に、上流側よりストレーナ１２，電磁弁よりなる遮断
弁１３，スナッパタンク１４，ガス昇圧手段としての多
段圧縮機（中圧用シリンダ及び高圧用シリンダとを有し
中圧用シリンダで圧縮したガスをさらに高圧用シリンダ
で高圧に圧縮する）１５を配設してなる。又、圧力発生
ユニット４は並列に設けられたガス給送管路１６，１７
に可変畜圧器１８，高圧畜圧器１９が配設されている。
このガス給送管路１６，１７の上流側端部は三方電磁弁
よりなる第１の切換弁２０に接続され、下流側端部は三
方電磁弁よりなる第２の切換弁２１に接続されている。

【００１２】第１の切換弁２０は圧縮機１５により圧縮
されたガスを可変畜圧器１８に畜圧する際は、分岐管路
１１と１６とを連通し、高圧畜圧器１９に畜圧する際
は、分岐管路１１と１７とを連通するように切り換わ
る。

【００１３】又、第２の切換弁２１は後述するようにデ
ィスペンサユニット５へ所定圧力に圧縮されたガスを供
給する際、圧力発生ユニット４とディスペンサユニット
５とを接続するガス給送管路２２に可変畜圧器１８に畜
圧されたガスあるいは高圧畜圧器１９に畜圧されたガス
を給送するように切り換わる。上記可変畜圧器１８及び
高圧畜圧器１９から吐出されたガスの圧力は、管路２２
に配設された圧力検出器３８により検出される。

【００１４】尚、本実施例においては、上記燃料タンク
３の最高圧力が２００kgf/cm² とした場合、可変畜圧器
１８の最高圧力は１００kgf/cm² に設定され、高圧畜圧
器１９の最高圧力は２５０kgf/cm² に設定される。従っ
て、圧縮機１５は中圧管路１０から分岐管路１１に供給
された都市ガス（約５〜８kgf/cm² ）を圧縮して可変畜
圧器１８及び高圧畜圧器１９の圧力を上記設定圧力にす
る。

【００１５】又、ディスペンサユニット５は上記ガス給
送管路２２に接続された管路２３を有し、該管路２３に
は給送されるガス圧及び流量を調整する調整弁２４と、
ガス供給完了時又は緊急停止時に閉弁する電磁弁よりな
る遮断弁（第１の電磁弁）２５と、管路２３を流れるガ
スの流量を計測する容積式流量計２６とが配設されてい
る。

【００１６】容積式流量計２６は遮断弁２５の下流側に
配設されており、この容積式流量計２６と遮断弁２５と
の間の管路２３すなわち、容積式流量計２６の流入口に
近い管路２３には、還流管路２８の一端が接続されてい
る。又、還流管路２８の他端は、上記圧力発生ユニット
４のスナッパタンク１４に接続されている。尚、本実施
例のスナッパタンク１４は、圧縮機１５の上流に位置す
る上流管路の一部を形成しており、還流管路２８はスナ
ッパタンク１４の上流管路に接続しても圧縮機１５より
上流に位置する上流管路に接続される構成としても同様
な効果が得られる。

【００１７】この還流管路２８は、ガス供給完了後、容
積式流量計２６より下流側の残留するガスをスナッパタ
ンク１４に還流させるための管路である。又、還流管路
２８には、通常閉弁されて管路２３を流れるガスが還流
管路２８へ供給されるのを防止するとともに、ガス供給
完了後に開弁されて供給ホース２９内の残留ガスをスナ
ッパタンク１４に戻すための電磁弁よりなる遮断弁（第
１の電磁弁）３０が配設されている。

【００１８】つまり、ガス供給完了後に供給ノズル３１
が閉弁されると、高圧畜圧器１９から供給された高圧ガ
スが供給ホース２９内に残留する。そのため、後述する
ように還流管路２８に設けられた遮断弁３０が開弁され
ると、供給ホース２９内の残留ガスはスナッパタンク１
４の圧力より高いので、還流管路２８を通過してスナッ
パタンク１４へ還流する。従って、供給ホース２９内の
圧力はガス供給前と同じ圧力に減圧される。

【００１９】又、上記管路２３は供給ホース２９の基端
と接続されており、供給ホース２９の先端には、燃料タ
ンク３の供給口（図示せず）に接続される供給ノズル３
１が設けられている。

【００２０】上記容積式流量計２６は、例えば互いに噛
合する一対の楕円歯車（図示せず）が回転自在に設けら
れており、管路２３を流れるガスが下流側の供給ホース
２９に流れるとき、一対の楕円歯車が流量に比例した回
転数で正回転し、後述するようにガス供給完了後、供給
ホース２９内の残留ガスを還流管路２８へ流してスナッ
パタンク１４に戻すとき、一対の楕円歯車が還流された
流量に比例した回転数で逆回転する。そして、容積式流
量計２６は一対の楕円歯車の回転数及び回転方向に応じ
た流量パルスを出力する。尚、容積式流量計２６として
は、まゆ形の回転子を有するルーツ形の容積式流量計を
使用しても良い。

【００２１】図３に示すように、供給ノズル３１の吐出
パイプ３１ａの先端にはカプラ半体３９が設けられ、燃
料タンク３のガス供給口３ａにはカプラ半体４０が設け
られている。このカプラ半体３９と４０とは互いに連結
され、供給ノズル３１の吐出パイプ３１ａと燃料タンク
３のガス供給口３ａとを連通した状態に保持する。この
カプラ半体３９と４０とよりなるカプラ４１は、内部圧
力が高いと外れないように構成されている。

【００２２】即ち、カプラ４１は、供給ホース２９内に
高圧ガスが残留している状態では分離できず、作業者が
誤って供給ホース２９内を減圧するのを忘れたまま外し
て高圧ガスが噴出することを防止している。又、供給ノ
ズル３１は、内部に流路を開閉する弁（図示せず）を有
しており、作業者がノズルレバー３１ｂを操作すること
により弁が開弁し、ノズルレバー３１ｂを戻すことによ
り弁が閉弁する。

【００２３】再び、図２に戻って説明する。

【００２４】３２はセイフティーカップリングで、供給
ホース２９の途中に設けられ、万が一供給ノズル３１が
燃料タンク３の供給口（図示せず）に接続されたまま自
動車２が発車した場合に連結を解除するとともに、遮断
弁２５を閉弁させてガス漏れを防止する。

【００２５】３３はポジショナで、地震又は自動車がデ
ィスペンサユニット５に衝突した場合、その検出信号を
出力して遮断弁２５を閉弁させる。３４は供給スイッチ
で、供給開始時、供給終了時あるいは緊急停止時などに
操作される。

【００２６】３５は表示収納ケースで、内部に流量及び
供給圧力を表示する表示器３６と制御回路３７とが収納
された耐圧防爆構造となっている。制御回路３７は後述
するように容積式流量計２６の回転子が正回転している
ときの流量パルスを積算する積算カウンタ（供給量算出
手段）と、容積式流量計２６の回転子が逆回転している
ときの流量パルスを減算する減算カウンタ（供給量算出
手段）と、圧力発生ユニット４及びディスペンサユニッ
ト５の各弁を切換制御する弁制御手段とを有する。

【００２７】次に、上記構成になるガス供給装置１の動
作とともに上記制御回路３７が実行する処理につき説明
する。

【００２８】図４中、制御回路３７はステップＳ１（以
下「ステップ」を省略する）において、供給スイッチ３
４がオンに操作されたかどうかをチェックしている。図
３に示すように、作業者が供給ノズル３１のカプラ半体
３９を自動車２の燃料タンク３に設けられたガス供給口
３ａのカプラ半体４０に結合して供給ノズル３１のノズ
ルレバー３１ｂを引いて開弁させた後、供給スイッチ３
４をオンにすると、Ｓ２に進む。Ｓ２で遮断弁２５を開
弁させて管路２３と供給ホース２９とを連通する。続い
て、遮断弁３０を閉弁させる（Ｓ３）。

【００２９】尚、Ｓ１において、供給スイッチ３４がオ
ンに操作されないときは、Ｓ４に進み高圧畜圧器１９の
圧力維持の処理（高圧タンク供給サブルーチン）を実行
する。即ち、圧縮機１５により圧縮されたガスが切換弁
２０を介して高圧畜圧器１９に供給され、本実施例では
高圧畜圧器１９の圧力がおよそ２５０kgf/cm² に設定さ
れる。

【００３０】Ｓ５では、切換弁２０，２１を切り換えて
管路１１と管路１６とを連通させるとともに可変畜圧器
１８と管路２２とを連通させる。続いて、調整弁２４の
弁開度を所定開度に設定する（Ｓ６）。

【００３１】次のＳ７では、多段圧縮機１５を起動さ
せ、圧縮されたガスを可変畜圧器１８に供給する。これ
で、可変畜圧器１８に畜圧されたガスは、調整弁２４，
遮断弁２５，容積式流量計２６，供給ホース２９，供給
ノズル３１を介して自動車２の燃料タンク３に供給され
る。

【００３２】尚、本実施例では、可変畜圧器１８の圧力
がおよそ１００kgf/cm² に維持されており、燃料タンク
３には１００kgf/cm² 以下のガスが供給される。容積式
流量計２６は内部の回転子の回転数を検出して燃料タン
ク３に供給されるガスの流量Ｑに比例した流量パルスを
出力し、圧力検出器３８は燃料タンク３に供給されるガ
スの圧力Ｐを検出する。

【００３３】従って、制御回路３７は、Ｓ８で容積式流
量計２６より出力された流量パルスを積算して瞬時流量
Ｑを求めるとともに、圧力検出器３８により検出された
圧力Ｐを読み込む。尚、制御回路３７の積算カウンタは
常に容積式流量計２６の回転子が正回転して出力された
流量パルスを積算している。

【００３４】次のＳ９では、燃料タンク３に供給される
ガスの圧力Ｐが上記第1 段階の判定圧力Ｐ₁ に達したか
どうかをチェックする。このＳ９において、Ｐ≧Ｐ₁ に
なるまではＳ１０に進み調整弁２４を弁開度を増加さ
せ、次のＳ１１で流量Ｑが所定の目標流量Ｑ₁ に達した
かどうかをチェックする。

【００３５】Ｓ１１において、Ｑ≧Ｑ₁ であるときは再
びＳ９に戻り、Ｓ９〜Ｓ１１の処理を繰り返す。上記ガ
ス供給処理によりガスの流量は図５に示すように変化す
る。

【００３６】又、Ｓ９において、Ｐ≧Ｐ₁ となったとき
は、Ｓ１２に進み切換弁２０，２１を切り換えて管路１
１と管路１７とを連通させるとともに高圧畜圧器１９と
管路２２とを連通させる。これで、高圧畜圧器１９に畜
圧されたガスは、調整弁２４，遮断弁２５，容積式流量
計２６，供給ホース２９，供給ノズル３１を介して自動
車２の燃料タンク３に供給される。

【００３７】次のＳ１３では、燃料タンク３に供給され
るガスの圧力Ｐが上記第２段階の判定圧力Ｐ₂ に達した
かどうかをチェックする。このＳ１３において、Ｐ≧Ｐ
₂ になるとＳ１４に進み、遮断弁２５を閉弁させる。こ
れで、自動車２の燃料タンク３へのガス供給が停止され
る。

【００３８】Ｓ１５では、供給スイッチ３４がオフにな
ったかどうかをチェックする。Ｓ１５において、作業員
が供給ノズル３１のノズルレバー３１ｂを戻して閉弁さ
せるとともに、供給スイッチ３４を操作してオフにする
と、Ｓ１６に進み遮断弁３０を開弁させる。即ち、Ｓ１
６では、還流管路２８に配設された遮断弁３０が開弁す
るため、容積式流量計２６より下流側に残留するガスが
容積式流量計２６を逆流して還流管路２８に流れ、供給
ホース２９に残留するガスは還流管路２８を介してスナ
ッパタンク１４に戻される。

【００３９】従って、供給ホース２９内の圧力はガス供
給前と同じ圧力に減圧される。又、容積式流量計２６を
流れるガスの流量は図５に示すように変化し、還流管路
２８を通過して還流する流量がマイナスとなる。

【００４０】次のＳ１７では、減算カウンタにより容積
式流量計２６からの流量パルスを積算した積算カウンタ
の積算値から還流管路２８を介してスナッパタンク１４
に戻された還流流量を減算する。そして、Ｓ１７で減算
されたガス供給量、すなわち燃料タンク３へ供給された
総供給量が表示器３６に表示させる。

【００４１】従って、上記のように供給ホース２９内の
圧力がガス供給前と同じ圧力に減圧された状態でガス供
給量が算出されて表示器３６に表示されるため、実際の
ガス供給量を計測することができ、より正確なガス供給
量を表示することができる。

【００４２】このようにして供給ホース２９内の圧力が
減圧されると、作業者は上記カプラ４１の連結を解除す
ることができ、カプラ半体３９と４０とを分離させて供
給ノズル３１をノズル掛け（図示せず）に戻す。

【００４３】続いて、Ｓ１９で自動車２の燃料タンク３
へ供給したガス供給量などのデータをカードリーダ６及
びＰＯＳ端末器７に転送する。

【００４４】尚、上記実施例では、還流管路２８がスナ
ッパタンク１４に接続されたが、これに限らず、例えば
スナッパタンク１４より上流側の管路１１あるいはスナ
ッパタンク１４と多段圧縮機１５との間に接続する構成
にしても良い。

【００４５】又、上記実施例では、都市ガスを圧縮した
圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給する場合を一例として挙
げたが、これに限らず、例えばブタン、プロパン等のガ
スを供給するのにも適用できるのは勿論である。

【００４６】又、上記実施例では、自動車２の燃料タン
ク３に圧縮されたガスを充填する場合を一例として挙げ
たが、これに限らず、他の容器等に圧縮されたガスを供
給する装置にも適用でき、あるいは単に圧縮されたガス
を他の場所に給送するための管路途中に設置する構成の
装置にも適用できるのは勿論である。

【００４７】又、上記実施例では、都市ガス等が家庭に
分岐される前の中圧管路１０からの都市ガスを圧縮する
構成としたが、これに限らず、例えば中圧管路１０から
分岐された家庭の管路からガスを取り出すようにしても
良い。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く、本発明になるガス供給装置
は、ガス供給完了後、ガス供給用の第１の電磁弁を閉弁
させるとともにガス還流用の第２の電磁弁を開弁させ、
流量計より下流側に残留するガスをガス昇圧手段の上流
に戻すとともに、ガスを供給するときの流量パルスを積
算したのち、この積算値から流量計の下流側に残留する
ガスをガス昇圧手段の上流に戻すときの流量パルスを減
算することにより、実際に供給されたガスの流量計測値
をより正確に計測し、表示することができ、ガス供給量
の計測精度を向上させて装置自体の信頼性を高めること
ができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるガス供給装置の一実施例の概略構
成図である。

【図２】圧力発生ユニット及びディスペンサユニットの
構成図である。

【図３】カプラによる供給ノズルとガス供給口との接続
を示す図である。

【図４】制御回路が実行するフローチャートである。

【図５】圧縮天然ガスを供給する際に計測された質量流
量の変化を示す線図である。

【符号の説明】

１ ガス供給装置 ３ 燃料タンク ４ 圧力発生ユニット ５ ディスペンサユニット １４ スナッパタンク １５ 多段圧縮機 １８ 可変畜圧器 １９ 高圧畜圧器 ２４ 調整弁 ２５ 遮断弁 ２６ 容積式流量計 ２９ 供給ホース ３１ 供給ノズル ３６ 表示器 ３７ 制御回路 ４１ カプラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスを給送する管路と、 該管路の下流側の端部に設けられ、ガス供給時に開弁さ
   れ、ガス供給完了後閉弁される供給ノズルと、 該管路を介して下流側に供給されるガスの圧力を所定圧
   力に昇圧させるガス昇圧手段と、 前記管路を流れるガスの流量に応じた流量パルスを出力
   する流量計と、 該流量計の上流側に位置するように前記管路に設けら
   れ、前記管路を開閉する第１の電磁弁と、 一端が前記流量計と前記開閉弁との間の前記管路に接続
   され、他端が前記ガス昇圧手段の上流に位置する上流管
   路に接続された還流管路と、 該還流管路に設けられ、前記還流管路を開閉する第２の
   電磁弁と、 ガス供給完了後、前記流量計より下流側の前記管路に残
   留するガスを前記ガス昇圧手段の上流に戻すように、前
   記第１の電磁弁を閉弁させるとともに前記第２の電磁弁
   を開弁させる弁制御手段と、 前記流量計から出力された流量パルスを積算したのち、
   前記流量計より下流側の前記管路に残留するガスを前記
   ガス昇圧手段の上流に戻すとき前記流量計から出力され
   た流量パルスを減算してガス供給量を算出する供給量算
   出手段と、 よりなることを特徴とするガス供給装置。