JP4642535B2

JP4642535B2 - 高圧ガス充填装置

Info

Publication number: JP4642535B2
Application number: JP2005120720A
Authority: JP
Inventors: 野日吉龍
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2025-04-19
Also published as: JP2006300156A

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。

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。

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。

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。
特開２００４−１９７９４号

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

本発明の高圧ガス充填装置を設置した充填所の全体図。高圧ガス充填装置の模式図。高圧ガス充填装置の非常時の態様を示すフロー図。

符号の説明

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

Claims

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）を設けたことを特徴とする高圧ガス充填装置。
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請求項１記載の高圧ガス充填装置。