JP6324169B2 - Gas filling device - Google Patents
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Description
本発明は、ガス充填装置に関する。 The present invention relates to a gas filling device.
水素ガス或いはCNG(圧縮天然ガス)などの圧縮燃料ガスを被充填タンクに充填するガス充填装置においては、圧縮されたガス温度の上昇を抑制するため、熱交換器を燃料供給経路に設け、当該ガス充填経路を流れるガスを冷却しながらガス充填を行っている(例えば、特許文献1参照)。 In a gas filling device that fills a tank to be filled with compressed fuel gas such as hydrogen gas or CNG (compressed natural gas), a heat exchanger is provided in the fuel supply path in order to suppress an increase in the temperature of the compressed gas. Gas filling is performed while cooling the gas flowing through the gas filling path (see, for example, Patent Document 1).
ガス充填装置においては、被充填タンクに充填される圧縮燃料ガスの供給温度が所定温度(例えば、水素ガスの場合、−40°C程度)に予め規定されている。一方、熱交換器は、冷媒温度や熱交換効率などの条件により、供給される圧縮燃料ガスをどの程度の温度まで冷却するかが予め設定されている。例えば、夏場(或いは昼間)の高い気温(例えば、気温25°C〜30°C)により供給される圧縮燃料ガスの温度が高い場合でも、所定温度まで冷却できるように熱交換器の冷却能力が設計される。 In the gas filling device, the supply temperature of the compressed fuel gas filled in the tank to be filled is defined in advance to a predetermined temperature (for example, about −40 ° C. in the case of hydrogen gas). On the other hand, in the heat exchanger, it is set in advance to what temperature the supplied compressed fuel gas is cooled depending on conditions such as the refrigerant temperature and the heat exchange efficiency. For example, even when the temperature of the compressed fuel gas supplied at a high temperature in summer (or daytime) (for example, an air temperature of 25 ° C. to 30 ° C.) is high, the heat exchanger has a cooling capacity so that it can be cooled to a predetermined temperature. Designed.
圧縮燃料ガスを冷却する熱交換器としては、例えば圧縮燃料ガスが供給される多数の微細な被冷却流路が並行に形成された第1層と、圧縮燃料ガスを冷却するための多数の微細な冷媒流路が並行に形成された第2層とが交互に積層され、複数の各層が拡散接合により一体構造とされた一体型積層構造熱交換器の採用が検討されている。 The heat exchanger that cools the compressed fuel gas includes, for example, a first layer in which a large number of fine channels to be cooled to which the compressed fuel gas is supplied are formed in parallel, and a large number of fine particles for cooling the compressed fuel gas. Adoption of an integrated laminated structure heat exchanger in which a plurality of second layers formed in parallel with the refrigerant flow paths are alternately laminated and each of the plurality of layers is integrated by diffusion bonding has been studied.
ここで、上述の一体型積層構造熱交換器を用いて圧縮燃料ガスの温度を所定温度以下に冷却する場合、気温の高低によらずガスの温度を所定温度以下に冷却できるようにするため、一体型積層構造熱交換器には想定しうる一番高い温度の圧縮燃料ガスを所定温度以下に冷却しうる性能を有するものが採用される。 Here, when the temperature of the compressed fuel gas is cooled to a predetermined temperature or lower using the above-described integrated laminated structure heat exchanger, in order to be able to cool the gas temperature to a predetermined temperature or lower regardless of the temperature level, As the integrated laminated structure heat exchanger, one having a performance capable of cooling the compressed fuel gas having the highest temperature possible to a predetermined temperature or lower is employed.
上記のような一体型積層構造熱交換器を用いて圧縮燃料ガスを冷却する場合、圧縮燃料ガスを多数の微細な被冷却流路を通過させる構成であるので、微細な被冷却流路における圧力損失(流路抵抗)が大きく、この圧力損失は一体型積層構造熱交換器の冷却性能を高めれば高めるほど大きなものとなる。 When the compressed fuel gas is cooled by using the integrated laminated structure heat exchanger as described above, since the compressed fuel gas is configured to pass through a large number of fine cooling channels, the pressure in the fine cooling channels is The loss (flow path resistance) is large, and the pressure loss increases as the cooling performance of the integrated laminated structure heat exchanger increases.
一方、圧縮燃料ガスの被充填タンクへの充填時間(例えば、被充填タンクに充填を開始してから被充填タンク内の圧力が所定圧力まで上昇するまでに要する時間)は短ければ短いほど好ましいが、上述のとおり一体型積層構造熱交換器には一番高い温度の圧縮燃料ガスを所定温度以下に冷却しうる性能を有するものが採用される。このため、例えば、供給する圧縮燃料ガスの温度が上述の想定しうる温度よりも低く、上述のような冷却性能の高い一体型積層構造熱交換器よりも低い性能の熱交換器(即ち、当該熱交換器よりも圧力損失の小さい熱交換器)で圧縮燃料ガスの温度を所定温度以下に冷却できる場合であっても、上述の圧力損失の高い熱交換器を通過させることとなる。よって、供給する圧縮燃料ガスの温度が低い場合であっても被充填タンクへ供給される圧縮燃料ガスの流量は上記圧力損失により絞られてしまうことにより、被充填タンクへの圧縮燃料ガスの充填時間がかかるという問題があった。 On the other hand, the shorter the filling time of the compressed fuel gas into the filling tank (for example, the time required for the pressure in the filling tank to rise to a predetermined pressure after the filling of the filling tank is started) is preferable. As described above, a unit having a performance capable of cooling the compressed fuel gas having the highest temperature to a predetermined temperature or less is adopted as the integrated laminated structure heat exchanger. For this reason, for example, the temperature of the compressed fuel gas to be supplied is lower than the above-mentioned temperature that can be assumed, and the heat exchanger having a lower performance than the above-described integrated laminated heat exchanger having a high cooling performance (that is, Even when the temperature of the compressed fuel gas can be cooled to a predetermined temperature or lower by a heat exchanger having a pressure loss smaller than that of the heat exchanger, the heat exchanger having the above high pressure loss is passed. Therefore, even if the temperature of the compressed fuel gas to be supplied is low, the flow rate of the compressed fuel gas supplied to the tank to be filled is restricted by the pressure loss, so that the tank to be filled is filled with the compressed fuel gas. There was a problem that it took time.
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したガス充填装置の提供を目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a gas filling device that solves the above problems.
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following means.
本発明は、圧縮燃料ガスを被充填タンクに充填するノズルと、前記ノズルによって充填される圧縮燃料ガスを冷却する熱交換器と、前記熱交換器を含むガス供給系統に設けられた各機器を制御して前記被充填タンクへのガス充填を制御する制御手段と、を備えたガス充填装置であって、前記熱交換器は、圧縮燃料ガスが供給される多数の微細な被冷却流路が並行に形成された第1層と、圧縮燃料ガスを冷却するための多数の微細な冷媒流路が並行に形成された第2層とが交互に積層され、複数の各層が一体構造とされた複数の一体型積層構造熱交換器を有し、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうち一の一体型積層構造熱交換器の前記被冷却流路の流路抵抗と他の一体型積層構造熱交換器の前記被冷却流路の流路抵抗は異なるように形成されるとともに、前記ガス供給系統に設けられ、圧縮燃料ガスの温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器により検出された圧縮燃料ガスの温度が予め設定された第一の温度よりも低い場合、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうちの流路抵抗が小さい前記一の一体型積層構造熱交換器を使用し、前記温度検出器により検出された圧縮燃料ガスの温度が前記第一の温度よりも高い場合、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうちの流路抵抗が大きい前記他の一体型積層構造熱交換器を使用するように、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうちの圧縮燃料ガスを冷却するために使用する一体型積層構造熱交換器を切り替える切替手段と、を有することを特徴とする。
The present invention includes a nozzle for filling a tank to be filled with compressed fuel gas, a heat exchanger for cooling the compressed fuel gas filled by the nozzle, and each device provided in a gas supply system including the heat exchanger. Control means for controlling gas filling into the tank to be filled with control, wherein the heat exchanger has a large number of fine cooling channels to which compressed fuel gas is supplied. a first layer formed in parallel, and the second layer are stacked alternately a large number of fine coolant channel for cooling the compressed fuel gas is formed in parallel, a plurality of the layers are an integral structure A plurality of integral laminated structure heat exchangers, and among the plurality of integral laminated structure heat exchangers, one of the integrated laminated structure heat exchangers and the other integrated type The channel resistance of the cooled channel of the laminated heat exchanger is formed differently. Rutotomoni, wherein provided in the gas supply system, a temperature detector for detecting the temperature of the compressed fuel gas, when the temperature of the compressed fuel gas detected by the temperature detector is lower than the first temperature set in advance The one integrated laminated structure heat exchanger having a small flow path resistance among the plurality of integrated laminated structure heat exchangers is used, and the temperature of the compressed fuel gas detected by the temperature detector is the first When the temperature is higher than the temperature, the plurality of integrated laminated structure heat exchangers are used such that the other integrated laminated structure heat exchanger having a large flow path resistance among the plurality of integrated laminated structure heat exchangers is used. and switching means for switching an integral laminate structure heat exchanger using compressed fuel gas of the vessel to cool, to have a characterized.
本発明によれば、被冷却流路の流路抵抗が異なる複数の一体型積層構造熱交換器を設け、複数の一体型積層構造熱交換器のうち圧縮燃料ガスの温度に応じて圧縮燃料ガスを冷却するために使用する一体型積層構造熱交換器を切り替える。例えば供給する圧縮燃料ガスの温度がそもそも低く、流路抵抗の小さい被冷却流路を有する一体型積層構造熱交換器により圧縮燃料ガスの温度を所定温度以下に冷却できる場合には、当該流路抵抗の小さい被冷却流路を有する一体型積層構造熱交換器により圧縮燃料ガスを冷却するようにする。これにより、流路抵抗の大きい一体型積層構造熱交換器を用いて圧縮燃料ガスを冷却する場合に比べて、被充填タンクへ供給される冷却された圧縮燃料ガスの流量を増加させることができ、その分、被充填タンクへの圧縮燃料ガスの充填時間を短縮することが可能になる。 According to the present invention, a plurality of integral laminated structure heat exchangers having different flow path resistances of the channels to be cooled are provided, and the compressed fuel gas according to the temperature of the compressed fuel gas among the plurality of integral laminated structure heat exchangers Switch the monolithic laminated heat exchanger used to cool the. For example, when the temperature of the compressed fuel gas to be supplied is low in the first place and the temperature of the compressed fuel gas can be cooled to a predetermined temperature or less by an integrated laminated structure heat exchanger having a cooled channel with a small channel resistance, the channel The compressed fuel gas is cooled by an integral laminated structure heat exchanger having a cooled channel with low resistance. As a result, the flow rate of the cooled compressed fuel gas supplied to the tank to be filled can be increased as compared with the case where the compressed fuel gas is cooled using an integrated laminated structure heat exchanger having a large flow path resistance. Accordingly, it is possible to shorten the time for filling the tank to be filled with the compressed fuel gas.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
〔ガス充填装置の構成〕
図1は本発明によるガス充填装置の一実施例の概略構成を示す図である。図1に示されるように、ガス充填装置10は、ディスペンサユニット20と、冷却装置30と、蓄ガス器40と、コンプレッサ50とを有する。
[Configuration of gas filling device]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a gas filling apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
ディスペンサユニット20は、例えば、水素ガスなどの圧縮燃料ガスを充填するように構成されており、蓄ガス器40に連通されたガス供給系統60と、車両70に搭載された被充填タンク72に接続されるノズル80とを有する。ガス供給系統60には、一端が蓄ガス器40に連通され、他端がノズル80のホース82に接続されたガス供給管路61に各機器が配されている。そして、ノズル80が車両70の被充填タンク72に接続された後、ガス供給管路61の各弁が開閉制御されることにより、コンプレッサ50により蓄ガス器40に蓄圧された圧縮燃料ガスが所定温度(例えば、−30°C〜−40°C)に冷却されて被充填タンク72に充填される。
The
ガス供給管路61には、上流側より温度センサ(温度検出器)TTと、入口側開閉弁V5と、流量計63と、調節弁64と、圧力センサPTとが配されている。また、ガス供給管路61の圧力センサPTの下流に設けられた一対の分岐管路67、68は、冷却装置30の熱交換器30A、30B(又は30C)と、熱交換器30A、30B(又は30C)を作動させる際に開弁される開閉弁V1〜V4が設けられている。尚、一対の分岐管路67、68の下流側は、合流し、ホース82に接続される。
A temperature sensor (temperature detector) TT, an inlet-side on-off valve V5, a
冷却装置30は、一体型積層構造熱交換器により形成された複数の熱交換器を有し、本実施形態においては第1熱交換器30Aと、第2熱交換器30B(又は30C)とが並列に接続されている。第1熱交換器30A及び第2熱交換器30B(又は30C)は、それぞれ一体型積層構造熱交換器と呼ばれる熱交換器であり、分岐管路67、68に並列に接続される多数の冷媒流路及びガス流路(被冷却流路)を有する。尚、各熱交換器30A〜30Cにおける多数の冷媒流路及びガス流路の構成の詳細については、後述する。
The
また、冷却装置30は、冷媒ポンプ32と、冷媒冷却器34と、冷媒用管路36とを有する。なお、冷却装置30を構成する各機器のうち、第1熱交換器30A、第2熱交換器30B、及び開閉弁V1〜V4(切替手段)はディスペンサユニット20に内蔵され、冷媒を供給する冷媒ポンプ32及び冷媒冷却器34は、ディスペンサユニット20の外部に設けられている。
The
各開閉弁V1〜V5及び調節弁64は、それぞれ電磁弁であり、制御部90からの制御信号によって開弁状態または閉弁状態に切り替わる。温度センサTTは、蓄ガス器40の下流に設けられ、蓄ガス器40から供給されるガス温度を測定し、当該ガス測定温度の測定値を示す温度測定信号を制御部90に出力する。尚、蓄ガス器40及びコンプレッサ50は、地上または地下に設置されており、地上に設置された場合、供給される圧縮燃料ガスが気温の影響を受けやすい。
The on-off valves V1 to V5 and the
流量計63は、例えば、コリオリ式質量流量計からなり、ガス供給管路61を流れる圧縮燃料ガスの流量を計測し、その流量計測信号を制御部90に出力する。また、圧力センサPTは、ガス供給管路61を流れる圧縮燃料ガスの圧力を検出し、そのときの圧力検出信号を制御部90に出力する。
The
調節弁64は、ガス供給管路61を流れる圧縮燃料ガスの圧力、流量を調節するように構成されており、制御部90からの制御信号に応じて弁開度を制御される。また、制御部90では、ノズル80が車両70の被充填タンク72に接続された後に、充填開始スイッチ94がオンに操作されると、入口側の開閉弁V5を開弁させると共に、調節弁64を徐々に開いて蓄ガス器40に蓄圧された圧縮燃料ガスが被充填タンク72に充填開始される。尚、ガス充填制御においては、出口側開閉弁66が閉弁されており、開閉弁V5及び調節弁64が開弁されると共に、圧縮燃料ガスは、温度センサTTにより検出されたガスの温度に基づいて第1〜第4開閉弁V1〜V4の切替制御(開弁又は閉弁制御)により第1熱交換器30A及び/又は第2熱交換器30B(又は30C)で冷却された後、ホース82、ノズル80に供給される。
The
制御部90は、被充填タンク72の圧力が予め設定された目標圧力に達した場合、あるいは充填停止スイッチ96がオンに操作されると、全ての弁を閉止して被充填タンク72へのガス充填を停止する。また、制御部90は、ノズル80を介して被充填タンク72へガスを充填する際に、温度センサTTにより検出されたガス温度に基づいて第1、第2熱交換器30A、30B(又は30C)の2台、又は第1熱交換器30A又は第2熱交換器30B(又は30C)のみの何れか1台で圧縮燃料ガスを効率良く冷却する制御プログラムを実行する流路抵抗切替手段92を有する。また、制御部90は、圧力センサPTにより測定された圧力が予め設定された目標圧力に達した場合、あるいは充填停止スイッチ96がオンに操作された場合には、ガス充填制御処理を終了する。
When the pressure of the
尚、制御部90のメモリ(記憶手段)98には、タンク初期圧力に基づいて被充填タンク72の残量を演算する制御プログラム、被充填タンク72への充填圧力または充填流量が一定の割合(上昇率)で上昇するように調節弁64の弁開度を制御する制御プログラム、温度センサTTにより検出されたガス温度に基づいて冷却装置30の第1、第2熱交換器30A、30B(又は30C)の流路抵抗を切り替える制御プログラムなどの各種プログラムが格納されている。
In the memory (storage means) 98 of the
〔熱交換器30A、30Bの構成〕
図2は一体型積層構造熱交換器としての熱交換器30Aの構成例を示す図である。図2(A)(B)に示されるように、熱交換器30Aは、一体型積層構造熱交換器である。
[Configuration of
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a
第1熱交換器30Aは、Y方向に延在する多数のガス流路(被冷却流路)101と、X方向に延在する多数の冷媒流路103とを有する。多数のガス流路101は、両端部が第1熱交換器30Aの前面、後面に開口しており、多数の冷媒流路103は、両端部が第1熱交換器30Aの左右側面に開口する。また、各流路101、103は、微細な孔寸法L1、L2(例えばL1=L2=1.0mm程度)に形成されている。尚、第1熱交換器30Aは、ガス流路101の寸法L1、L2が後述の第2熱交換器30B(図3参照)に比べ比較的大きく形成されているため、後述の第2熱交換器30Bに比べ圧縮燃料ガスがガス流路101を通過するときの流路抵抗による圧力損失が小さい。また、ガス流路101のY方向の奥行き寸法L4が後述の第3熱交換器30C(図4参照)に比べ比較的短く形成されているため、後述の第3熱交換器30Cに比べ圧縮燃料ガスがガス流路101を通過するときの流路抵抗による圧力損失が小さい。
The
また、第1熱交換器30Aは、多数の微細な被冷却流路としてのガス流路101が並行に形成された第1層102と、多数の微細な冷媒流路103が並行に形成された第2層104とが交互に積層され、複数の各層が一体構造とされている。
In addition, the
そのため、第1熱交換器30Aにおいては、ガス流路101が並行に形成された第1層102に圧縮燃料ガスが供給されて通過し、その上下方向に配置された冷媒流路103が並行に形成された第2層104に冷媒を供給・通過させることによって圧縮燃料ガスが効率良く冷却される。
For this reason, in the
また、第1熱交換器30Aは、例えばX方向の横幅寸法L3、Y方向の奥行き寸法L4は、それぞれ規定の寸法に設定されている。
Further, in the
図3は一体型積層構造熱交換器としての第2熱交換器30Bを示す図である。図3(A)(B)に示されるように、第2熱交換器30Bは、前述した第1熱交換器30Aと同様な一体型積層構造熱交換器である。第2熱交換器30Bにおいては、各ガス流路101の縦方向、横方向の孔寸法L5、L6(例えばL5=L6=0.5mm程度)が第1熱交換器30Aよりも小さく形成されているので、第1熱交換器30Aよりもガス流路101の流路抵抗が大きくなり、これによる圧力損失も高い。また、各ガス流路101の孔寸法が小さいことにより、圧縮燃料ガスの流速が抑制されるため、圧縮燃料ガスの冷却能力が第1熱交換器30Aよりも向上している。
FIG. 3 is a view showing a
すなわち、第2熱交換器30Bは、夏場のように供給されるガスの温度が高い場合でも、ガス温度を所定温度まで効率良く冷却することが可能になる。尚、各流路101、103の孔寸法L5、L6は、任意の寸法に設定することが可能であり、流路抵抗と各流路101、103を流れる流量との関係から最適な寸法に設定される。また、本実施形態では、第1熱交換器30Aと第2熱交換器30Bの冷媒流路103の穴の寸法(開口面積)や穴の数は同一としているが、冷媒流路103の穴の寸法(開口面積)や穴の数は必ずしも同一とする必要はなく、圧縮燃料ガスの冷却をどの程度行うかに基づき適宜変更してもよい。
That is, the
〔熱交換器の変形例〕
図4は一体型積層構造熱交換器としての第2熱交換器30Bに採用しうる熱交換器の変形例としての第3熱交換器30Cを示す図である。図4(A)(B)に示されるように、第3熱交換器30Cは、前述した第1、第2熱交換器30A、30Bと同様な一体型積層構造熱交換器であり、前述した第1熱交換器30Aに比べ第2熱交換器30Bと同様に冷却能力が高められている。
[Modification of heat exchanger]
FIG. 4 is a view showing a
第3熱交換器30Cにおいては、各流路101、103の孔寸法L1、L2(例えばL1=L2=1.0mm程度)が第1熱交換器30Aと同様に形成されているが、奥行き寸法L7がL4の2倍に形成されているので、ガス流路(被冷却流路)101の長さも2倍であり、その分第1熱交換器30Aよりも流路抵抗が増大し、流路抵抗による圧力損失が高い。また、各ガス流路101の全長が第1熱交換器30Aの2倍であるので、流路抵抗増大により冷媒の流速が抑制されるため、圧縮燃料ガスとの熱交換による冷却能力が向上している。
In the
すなわち、第3熱交換器30Cは、前述した第2熱交換器30Bと同様に夏場のように供給されるガスの温度が高い場合でも、ガス温度を所定温度まで効率良く冷却することが可能になる。尚、長さ寸法L7は、任意の寸法に設定することが可能であり、流路抵抗による圧力損失と各ガス流路101を流れる流量との関係から最適な寸法に設定される。
That is, the
また、第3熱交換器30Cの各ガス流路101の流路長さを第1熱交換器30Aの各流路101の流路長さの2倍としたが、これに限らず、各流路101の流路長さを第1熱交換器30Aの2倍以上としても良い。
Moreover, although the flow path length of each
本実施形態では、上記のように多数の微細なガス流路(被冷却流路)101が並行に形成された第1層102と、多数の微細な冷媒流路103が並行に形成された第2層104とが交互に積層され、複数の各層が一体構造とされた二つの熱交換器30A、30B(又は30A、30C)を冷媒用管路36及び分岐管路67、68に対して並列に接続された構成であるので、両熱交換器30A、30B(又は30A、30C)を同時に使用して圧縮燃料ガスを冷却するようにすれば、冷却装置30の全体における圧力損失を低減することができると共に、圧力損失の異なる熱交換器を選択することで夏場又は冬場のように供給されるガス温度が異なる場合でも冷却効率を高めながらガス供給量を増やして充填時間の短縮化を図ることが可能になる。
In the present embodiment, as described above, the
〔制御部90が実行する制御処理〕
図5は本発明に係るガス充填装置の制御部が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図5に示されるように、制御部90は、ノズル80が被充填タンク72の接続口に接続された後、S11で充填開始スイッチ94がオンに操作されると、S12進み、冷却装置30の開閉弁V1、V2に開弁信号を出力して当該開閉弁V1、V2を開弁させる。これにより、ガス供給管路61は、ノズル80及びホース82を介して被充填タンク72と連通されるため、圧力センサPTにおいて充填前の被充填タンク72の圧力を測定することができる。
[Control processing executed by control unit 90]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the control process executed by the control unit of the gas filling apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 5, after the
次のS13では、ガス温度を計測する温度センサTTから出力された温度検出値の信号を読み込むと共に、ガス供給管路61の圧力を計測する圧力センサPTから出力された圧力検出値(被充填タンク72の圧力)の信号を読み込む。
In the next S13, the temperature detection value signal output from the temperature sensor TT for measuring the gas temperature is read, and the pressure detection value (the tank to be filled) output from the pressure sensor PT for measuring the pressure in the
続いて、S14に進み、圧力センサPTから出力された圧力検出信号に基づいて被充填タンク72の初期圧力(充填前の圧力)を推定する。
Then, it progresses to S14 and the initial pressure (pressure before filling) of the to-
次のS15では、温度センサTTにより検出された温度、及び圧力センサPTにより検出された圧力の値に基づいてガスの流量を制御するための所定の制御プログラムを読み込み、入口側の開閉弁V5及び調節弁64を開弁させる。これで、蓄ガス器40から圧縮された圧縮燃料ガスがガス供給管路61に供給されると共に、調節弁64の弁開度による充填制御が開始される。
In the next S15, a predetermined control program for controlling the gas flow rate is read based on the temperature detected by the temperature sensor TT and the pressure value detected by the pressure sensor PT, and the inlet side on-off valve V5 and The
続いて、S16に進み、温度センサTTにより測定されたガス温度tが予め設定された所定温度T1(例えば、T1=−30°C)未満か否かをチェックする。S16において、t<T1の場合(YESの場合)、供給される圧縮燃料ガスの温度が低下しているので、S17に進み、開閉弁V1、V2の開弁状態及び開閉弁V3、V4の閉弁状態を継続するとともに、冷媒冷却器34及び冷媒ポンプ32を作動させる。これにより、ガス供給管路61に供給された圧縮燃料ガスが第1熱交換器30Aを通過する過程で所定温度(例えば−40°C)に冷却された後、ホース82、ノズル80を介して被充填タンク72に充填される。この場合、圧縮燃料ガスは、比較的圧力損失の小さい第1熱交換器30Aのみに供給されるため、流量を増やすことが可能になり、その分被充填タンク72への充填時間を短縮することが可能になる。
Subsequently, in S16, it is checked whether or not the gas temperature t measured by the temperature sensor TT is lower than a predetermined temperature T1 (for example, T1 = −30 ° C.). In t16, when t <T1 (in the case of YES), the temperature of the supplied compressed fuel gas is lowered. Therefore, the process proceeds to step S17, and the on / off valves V1 and V2 are opened and the on / off valves V3 and V4 are closed. While continuing the valve state, the refrigerant cooler 34 and the
また、S18では、調節弁64の弁開度を制御して定圧上昇充填制御(圧力上昇率一定)を行なう。これにより、被充填タンク72の充填圧力は、所定の圧力上昇率に制御されてガス充填が行なわれる。
In S18, the valve opening of the
次のS19では、圧力センサPTから出力された圧力検出信号を読み、被充填タンク72に充填される充填圧力がメモリ98に設定された目標圧力(例えば、70MPa)に達したか否かをチェックする。S19において、圧力センサPTにより検出された圧力が目標圧力に達していない場合(NOの場合)は、上記S17の処理に戻り、S17〜S19の処理を繰り返して被充填タンク72へのガス充填制御を継続する。
In the next S19, the pressure detection signal output from the pressure sensor PT is read, and it is checked whether or not the filling pressure filled in the
また、S19において、圧力センサPTにより検出された圧力が目標圧力に達した場合(YESの場合)は、S20に進み、冷却装置30の冷媒ポンプ32、冷媒冷却器34を停止させ、S21で全ての弁(調節弁64、及び開閉弁V1〜V5)を閉弁させて被充填タンク72へのガス充填を終了する。
In S19, when the pressure detected by the pressure sensor PT reaches the target pressure (in the case of YES), the process proceeds to S20, where the
また、上記S16において、t>T1の場合(NOの場合)、供給される圧縮燃料ガスの温度が所定温度T1以上に上昇しているので、S22に進み、温度センサTTにより測定されたガス温度tが予め設定された所定温度T1(例えば、T1=−30°C)以上、所定温度T2(例えば、T2=−20°C)未満か否かをチェックする(T1<T2)。 In S16, if t> T1 (in the case of NO), the temperature of the supplied compressed fuel gas has risen to the predetermined temperature T1 or higher, so the process proceeds to S22 and the gas temperature measured by the temperature sensor TT is reached. It is checked whether t is equal to or higher than a predetermined temperature T1 (for example, T1 = −30 ° C.) that is set in advance and lower than a predetermined temperature T2 (for example, T2 = −20 ° C.) (T1 <T2).
S22において、温度センサTTにより測定されたガス温度tがT1≦t≦T2の場合(YESの場合)、S23に進み、開閉弁V1、V2を閉弁させ、且つ開閉弁V3、V4に開弁信号を出力して各開閉弁V3、V4を開弁させるとともに、冷媒冷却器34及び冷媒ポンプ32を作動させる。これにより、ガス供給管路61に供給された圧縮燃料ガスは、第2熱交換器30B(又は30C)のみに供給される。
In S22, when the gas temperature t measured by the temperature sensor TT is T1 ≦ t ≦ T2 (in the case of YES), the process proceeds to S23, the on-off valves V1, V2 are closed, and the on-off valves V3, V4 are opened. A signal is output to open the on-off valves V3 and V4, and the refrigerant cooler 34 and the
そのため、圧縮燃料ガスは、第2熱交換器30Bを通過する過程で所定温度(例えば−40°C)に冷却され、ホース82、ノズル80を介して被充填タンク72に充填される。この場合、圧縮燃料ガスは、比較的流路抵抗による圧力損失の大きい第2熱交換器30Bにより所定温度以上(例えば−40°C)に冷却される。そして、二つの熱交換器30A、30B(又は30C)に冷却された圧縮燃料ガスが合流してホース82、ノズル80を介して被充填タンク72に充填されるため、被充填タンク72に充填される圧縮燃料ガスは、所定温度(例えば、−40°C)に保たれる。また、第2熱交換器30B(又は30C)における冷却能力が向上するため、冷却されたガス流量が増大させて充填時間を短縮することが可能になる。
Therefore, the compressed fuel gas is cooled to a predetermined temperature (for example, −40 ° C.) in the process of passing through the
この後のS24では、前述したS18と同様に、調節弁64の弁開度を制御して定圧上昇充填制御(圧力上昇率一定)を行ない、S25では、S19と同様に圧力センサPTにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、S20に進み、冷却装置30の冷媒ポンプ32、冷媒冷却器34を停止させ、S21で全ての弁(調節弁64、及び開閉弁V1〜V5)を閉弁させて被充填タンク72へのガス充填を終了する。
Thereafter, in S24, as in S18 described above, the valve opening of the
また、上記S22において、温度センサTTにより測定されたガス温度tがT1≦t≦T2でない場合(NOの場合)、S26に進み、温度センサTTにより測定されたガス温度tがt>T2であると判定する。 In S22, if the gas temperature t measured by the temperature sensor TT is not T1 ≦ t ≦ T2 (NO), the process proceeds to S26, where the gas temperature t measured by the temperature sensor TT is t> T2. Is determined.
次のS27では、開閉弁V1〜V4に開弁信号を出力して各開閉弁V1〜V4を開弁させるとともに、冷媒冷却器34及び冷媒ポンプ32を作動させる。これにより、ガス供給管路61に供給された圧縮燃料ガスは、第1熱交換器30A及び第2熱交換器30B(又は30C)に供給される。
In next S27, a valve opening signal is output to the on-off valves V1 to V4 to open the on-off valves V1 to V4, and the refrigerant cooler 34 and the
そのため、熱交換器30A、30Bを通過する過程で所定温度(例えば−40°C)に冷却された圧縮燃料ガスが、ホース82、ノズル80を介して被充填タンク72に充填される。この場合、圧縮燃料ガスは、比較的圧力損失の小さい第1熱交換器30Aにより所定温度以下(例えば−35°C)に冷却され、且つ比較的流路抵抗による圧力損失の大きい第2熱交換器30Bにより所定温度以上(例えば−45°C)に冷却される。そして、二つの熱交換器30A、30B(又は30C)に冷却された圧縮燃料ガスが合流してホース82、ノズル80を介して被充填タンク72に充填されるため、被充填タンク72に充填される圧縮燃料ガスは、所定温度(例えば、−40°C)に保たれる。また、二つの熱交換器30A、30B(又は30C)の流路面積の合計が一つのものよりも増大するため、冷却されたガス流量が増大して充填時間を短縮することが可能になる。
For this reason, the compressed fuel gas cooled to a predetermined temperature (for example, −40 ° C.) in the process of passing through the
この後のS28では、前述したS18と同様に、調節弁64の弁開度を制御して定圧上昇充填制御(圧力上昇率一定)を行ない、続いてS29では、S19と同様に圧力センサPTにより検出された圧力が目標圧力に達したときは、S20に進み、冷却装置30の冷媒ポンプ32、冷媒冷却器34を停止させ、S21で全ての弁(調節弁64、及び開閉弁V1〜V5)を閉弁させて被充填タンク72へのガス充填を終了する。
In S28 after this, similarly to S18 described above, the valve opening of the
上記実施形態では、2台の熱交換器を並列に接続した構成例について説明したが、これに限らず、例えば2台以上の熱交換器を並列に配置しても良い。 Although the said embodiment demonstrated the structural example which connected two heat exchangers in parallel, you may arrange | position not only this but 2 or more heat exchangers in parallel, for example.
また、上記実施形態では、圧縮燃料ガスの温度を計測する温度センサTTは熱交換器30A、30B(または30C)よりも上流側、即ち、熱交換器30A、30B(または30C)で冷却される前の圧縮燃料ガスの温度を計測しているが、温度センサTTにより計測する温度は熱交換器30A、30B(または30C)よりも下流側、即ち、熱交換器30A、30B(または30C)で冷却された後の圧縮燃料ガスの温度を計測するようにしてもよく、この場合には、温度センサTTにより計測された温度が所定温度以上の場合には、熱交換器30B(または30C)で圧縮燃料ガスを冷却するように圧縮燃料ガスの流路を切替え、また、温度センサTTにより計測された温度が所定温度未満の場合には熱交換器30Aで圧縮燃料ガスを冷却するように圧縮燃料ガスの流路を切替える様にすればよい。また、温度センサTTは圧縮燃料ガスの温度を直接計測するようになっているが、これに限らず、例えば、周囲の気温を計測することにより、圧縮燃料ガスの温度を間接的に計測するようにしてもよい。
In the above embodiment, the temperature sensor TT for measuring the temperature of the compressed fuel gas is cooled on the upstream side of the
また、上記実施形態では、熱交換器30Aと熱交換器30Bとの冷却性能(被冷却流路の流路抵抗)の異なる熱交換器を使用しているが、これに代えて、熱交換器30Aは使用せずに熱交換器30Bと熱交換器30Cとを使用して圧縮燃料ガスを冷却するようにしてもよく、この場合には、熱交換器30の被冷却流路101の穴の面積と流路長さを適宜調整して熱交換器自体の冷却能力を異ならせるようにすればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the heat exchanger from which cooling performance (flow path resistance of a to-be-cooled flow path) differs between
また、上記実施形態では、温度センサTTにより検出された温度に基づいて、開閉弁V1〜V4を開閉制御して自動的に使用する熱交換器30A,30B(または30C)が決定されるように構成しているが、作業者がその場の状況に応じて開閉弁V1〜V4を手動操作することにより、使用する熱交換器30A,30B(または30C)を選択して使用するようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, based on the temperature detected by the temperature sensor TT,
10 ガス充填装置
20 ディスペンサユニット
30 冷却装置
30A 第1熱交換器
30B 第2熱交換器
30C 第3熱交換器
32 冷媒ポンプ
34 冷媒冷却器
36 冷媒用管路
40 蓄ガス器
50 コンプレッサ
60 ガス供給系統
61 ガス供給管路
63 流量計
64 調節弁
67,68 分岐管路
72 被充填タンク
80 ノズル
90 制御部(制御手段)
94 充填開始スイッチ
96 充填停止スイッチ
101 ガス流路(被冷却流路)
102 第1層
103 冷媒流路
104 第2層
PT 圧力センサ
TT 温度センサ(温度検出器)
V1〜V4 開閉弁(切替手段)
V5 開閉弁
DESCRIPTION OF
94 Filling start
102
V1 to V4 open / close valve (switching means)
V5 open / close valve
Claims (3)
前記ノズルによって充填される圧縮燃料ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器を含むガス供給系統に設けられた各機器を制御して前記被充填タンクへのガス充填を制御する制御手段と、
を備えたガス充填装置であって、
前記熱交換器は、圧縮燃料ガスが供給される多数の微細な被冷却流路が並行に形成された第1層と、圧縮燃料ガスを冷却するための多数の微細な冷媒流路が並行に形成された第2層とが交互に積層され、複数の各層が一体構造とされた複数の一体型積層構造熱交換器を有し、
前記複数の一体型積層構造熱交換器のうち一の一体型積層構造熱交換器の前記被冷却流路の流路抵抗と他の一体型積層構造熱交換器の前記被冷却流路の流路抵抗は異なるように形成されるとともに、
前記ガス供給系統に設けられ、圧縮燃料ガスの温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器により検出された圧縮燃料ガスの温度が予め設定された第一の温度よりも低い場合、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうちの流路抵抗が小さい前記一の一体型積層構造熱交換器を使用し、前記温度検出器により検出された圧縮燃料ガスの温度が前記第一の温度よりも高い場合、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうちの流路抵抗が大きい前記他の一体型積層構造熱交換器を使用するように、前記複数の一体型積層構造熱交換器のうちの圧縮燃料ガスを冷却するために使用する一体型積層構造熱交換器を切り替える切替手段と、を有することを特徴とするガス充填装置。 A nozzle that fills a tank to be filled with compressed fuel gas;
A heat exchanger for cooling the compressed fuel gas filled by the nozzle;
Control means for controlling the gas filling into the tank to be filled by controlling each device provided in the gas supply system including the heat exchanger;
A gas filling device comprising:
The heat exchanger includes a first layer large number of fine cooled flow passages compressed fuel gas is supplied is formed in parallel, a number of fine coolant channel for cooling the compressed fuel gas is concurrently A plurality of integral laminated structure heat exchangers in which the second layers formed in the above are alternately laminated, and each of the plurality of layers has an integral structure,
Of the plurality of integrated laminated heat exchangers, the flow resistance of the cooled channel of one integrated laminated heat exchanger and the flow channel of the cooled channel of another integrated laminated heat exchanger The resistors are formed differently,
A temperature detector provided in the gas supply system for detecting the temperature of the compressed fuel gas ;
When the temperature of the compressed fuel gas detected by the temperature detector is lower than a preset first temperature, the one integrated type having a small flow path resistance among the plurality of integrated laminated structure heat exchangers When a laminated structure heat exchanger is used and the temperature of the compressed fuel gas detected by the temperature detector is higher than the first temperature, the flow resistance of the plurality of integrated laminated structure heat exchangers is Switching to switch the integral laminate heat exchanger used to cool the compressed fuel gas of the plurality of integral laminate heat exchangers so as to use the other integral laminate heat exchanger that is larger gas filling apparatus comprising: the means.
前記温度検出器は、前記検知手段により前記充填の開始が検知されたとき場合に、圧縮燃料ガスの温度を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載のガス充填装置。 A detecting means for detecting whether or not filling of the compressed fuel gas into the filling tank is started;
3. The gas filling device according to claim 1 , wherein the temperature detector detects the temperature of the compressed fuel gas when the start of the filling is detected by the detection unit. 4.
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