(57)【要約】【課題】  加圧ガスを用いて液化ガス燃料を自動車に迅速に供給できる自動車用の液化ガス燃料供給装置を提供する。【解決手段】  液化ガス燃料供給装置は、自動車の燃料タンクに充填する液化ガスを貯蔵する大型容器１、大型容器１内の液ヘッドを用いて液化ガスを導入する小型容器２、小型容器２内を加圧するプロパンガスを貯える加圧ガス容器３、小型容器２からの液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填するディスペンサ６、３つのポートを有し各ポートに大型容器１内上部の気相部、小型容器２内上部及び加圧ガス容器３を接続する三方弁４、三方弁４を制御する制御手段とから構成し、制御手段はディスペンサ６の充填時は加圧ガス容器３内のプロパンガスで小型容器２内を加圧するように、充填停止時は小型容器２内と大型容器１内の各気相部を連通させるよう三方弁４を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の燃料タンクに充填する液化ガス燃料を貯蔵する大型容器と、該大型容器内の液ヘッドを利用して該容器から液化ガス燃料を、逆止弁を有する液配管を通じて導入し貯留する小型容器と、該小型容器内を加圧する加圧用ガスを貯える加圧ガス容器と、前記加圧用ガスにより加圧されて前記小型容器の液入出口から液配管を通じて流出する液化ガス燃料を前記燃料タンクに充填するディスペンサと、３つのポートを有し該ポートの第１ポートに前記大型容器内上部の気相部をガス配管で接続し、第２ポートに前記小型容器上部をガス配管で接続し、第３ポートに前記加圧ガス容器をガス配管で接続する三方弁と、前記ディスペンサによる充填中は前記三方弁が前記小型容器と前記加圧ガス容器間を開通させるように、前記ディスペンサによる充填停止中は前記三方弁が前記小型容器と前記大型容器間を開通させるように切り替える制御手段とから構成したことを特徴とする自動車用の液化ガス燃料供給装置。
【請求項２】
前記加圧用ガスはプロパンガスであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用の液化ガス燃料供給装置。
【請求項３】
前記小型容器と前記ディスペンサ間の液配管に気液分離器を設け、そして該気液分離器上部の気相部と前記大型容器の気相部とを接続するガス配管を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用の液化ガス燃料供給装置。
【請求項４】
前記小型容器内に該小型容器内の液レベルが所定のレベルに低下したときに前記液入出口を閉じるフロート弁を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用の液化ガス燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガス燃料を燃料とする自動車に液化ガス燃料を供給する自動車用の液化ガス燃料供給装置に係り、特に加圧用ガスで液化ガス燃料を加圧して自動車の燃料タンクに充填する自動車用の液化ガス燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用の液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填するため、２種類の液化ガス燃料の供給技術が利用または提案されている。１つは、液化ガス燃料を貯える容器から自動車の燃料タンクに液化ガス燃料を供給する燃料供給管路に送液用のポンプを設け、このポンプの駆動により容器内に貯えた液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填するものである。もう１つは、液化ガス燃料を貯える容器の気相部に、この容器内を加圧するための加圧用ガス、例えばプロパンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどを収容した加圧用ガス容器を連結し、加圧用ガスを液化ガス燃料の容器に供給して該容器内の圧力を高め、該容器から液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填するものである（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【０００３】
ポンプの駆動により容器内に貯えた液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填する液化ガス燃料の供給技術では、高圧ガス保安法上の規定により、保安監督者の選任や敷地内での保安距離の確保などが必要となる。このため、自動車燃料用の液化ガス供給装置を設置した液化ガス供給施設、つまり自動車用の液化ガス燃料供給装置を容易に設置できないという問題がある。
【０００４】
これに対して、加圧用ガスを用いて容器に貯えられた液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填する液化ガス燃料の供給技術では、高圧ガス保安法上の規定により、保安監督者の選任や敷地内での保安距離の確保などの必要がなく、自動車用の液化ガス燃料供給装置の設置を容易に行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１０９８９号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開平２００２−１８１２９０号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献３】特開平２００２−１８１２９１号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献４】特開平２００２−１９５４９４号公報（第３−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、液化ガス燃料を貯える容器を加圧するために加圧用ガスを用いる従来の技術には幾つかの問題がある。（１）自動車用の液化ガス燃料供給装置に設置される燃料貯蔵用の容器は大型であるために、その大型容器を加圧するために大量の加圧用ガスを供給する必要がある点から起きるもので、特に大型容器の残液量が少ない場合には、加圧用ガスの使用量が増すばかりか、該容器内を昇圧する時間が必要となり、その結果、自動車の燃料タンクに充填する時間が長くかかるという問題がある。例えば大型容器の容量が２，０００リットル（１，０００キロバルク貯槽）で２０％の残液量とすると、５０リットルの液化ガス燃料を充填するのに、容器中の気相部分の１，６００リットルを昇圧する必要がある。この１，６００リットルは体積で言えば自動車に供給する液化ガス燃料５０リットルの３０倍以上にもなる。
【０００７】
（２）液化ガス燃料を、加圧用ガスとして、例えばプロパンガスなどで加圧すると、時間の経過につれてプロパンガスなどが液化ガス燃料に溶け込む点から起きるものである。この溶け込みによって自動車の燃料タンクに充填する液化ガス燃料中がプロパンガス成分などを多く含むものに変わってしまい、従ってＬＰ自動車の燃料タンク内の圧力が高くなり、充填速度が遅くなる、あるいは場合によっては充填不可能となる恐れがある。また、次の充填まで長い時間があくと、大型容器中の加圧用ガスであるプロパンガスなどが液化ガス燃料に溶け込むために大型容器内の圧力が低下して、次の充填時に改めてプロパンガスなどを供給して該容器内を昇圧する必要が生じる。
【０００８】
（３）加圧用ガスで加圧した直後に大型容器にバルクローリーから液化ガス燃料を補給するような場合、大型容器内の圧力が高いために、補給に長時間かかる、あるいは補給できないことである。
【０００９】
本発明の課題は、上記問題を解決して、加圧用ガスにより加圧して液化ガス燃料を送給する方式で、液化ガス燃料を貯蔵する大型容器から自動車に液化ガス燃料を迅速に充填を行うことができる自動車用の液化ガス燃料供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の自動車用の液化ガス燃料供給装置は、自動車の燃料タンクに充填する液化ガス燃料を貯蔵する大型容器と、該大型容器内の液ヘッドを利用して該大型容器から液化ガス燃料を逆止弁を有する液配管を通じて導入し貯留する小型容器と、該小型容器内を加圧する加圧用ガスを貯える加圧ガス容器と、加圧用ガスにより加圧されて小型容器から流出する液化ガス燃料を自動車の燃料タンクに充填するディスペンサと、３つのポートを有し該ポートの第１ポートに大型容器内上部の気相部をガス配管で接続し、第２ポートに小型容器上部をガス配管で接続し、第３ポートに加圧ガス容器をガス配管で接続する三方弁と、ディスペンサによる充填中は三方弁が小型容器と加圧ガス容器とを開通させるように、ディスペンサによる充填停止中は三方弁が小型容器と大型容器を開通させるように切り替える制御手段とから構成したことを特徴とする。
【００１１】
そして加圧用ガスとしてプロパンガスを用いることが好ましい。また小型容器とディスペンサ間の液配管に気液分離器を設け、そして該気液分離器上部の気相部と大型容器の気相部とを接続するガス配管を設けることが好ましい。あるいは気液分離器の代わりに、小型容器内に該小型容器内の液レベルが所定のレベルに低下したときに小型容器の液入出口を閉じるフロート弁を設けてもよい。
【００１２】
上記のように構成された自動車用の液化ガス燃料供給装置においては、ディスペンサの充填動作が停止している間、制御手段は小型容器の頂部から大型容器加圧ガス容器間をガス配管を通じて開通するように三方弁を制御し、したがって大型容器と小型容器の気圧は同じとなって大型容器内の液化ガス燃料はそのヘッドにより小型容器内に流入し、小型容器を満たし、さらに小型容器上部に接続するガス配管内に流入して、大型容器内の液化ガス燃料のレベルに達して停止する。
【００１３】
一方、ディスペンサの充填動作中は、制御手段は小型容器上部のガス管から加圧ガス容器間を開通するように三方弁を切り替えて、加圧ガス容器からガス配管を通じて小型容器に加圧用ガスを供給して加圧する。この加圧により、小型容器の液上流側の逆止弁が閉じると共に、小型容器内の液化ガス燃料は押し出されてディスペンサに供給される。ディスペンサはその液化ガス燃料を自動車の燃料ダンクに充填する。
【００１４】
気液分離器はディスペンサの充填動作中に、もし小型容器内の液化ガス燃料が全部押し出され、液化ガス燃料に続いて加圧用ガスが流出したときに作動して、該加圧用ガスを気液分離器上部に接続するガス配管を通じて大型容器の気相部に逃がす。
【００１５】
小型容器内にフロートを設けた場合は、該フロート弁は、ディスペンサの充填動作中に小型容器内の液化ガス燃料が所定のレベル、すなわち小型容器の液入出口近くでまだ液化ガス燃料で十分に浸漬するレベルに低下したときに、液入出口を閉じて液化ガス燃料の流出を停止し、加圧用ガスが小型容器から流出するのを防止する。小型容器に液化ガス燃料が流入するときは、フロート弁のフロートは液面上または液中に浮いて液入出口を開けている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、自動車用の液化ガス燃料供給装置は、大型容器から液化ガス燃料を小型容器に移し、小型容器に加圧ガス容器からガス配管を通じて加圧ガスを送給して小型容器を加圧して液化ガス燃料を流出させ、これをディスペンサにより自動車の燃料タンクに充填するように構成したので、従来のように大型容器を加圧する場合より、少量の加圧用ガスにより小型容器を迅速に加圧でき、自動車に液化ガス燃料を迅速に充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用してなる自動車用の液化ガス燃料供給装置の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態となる自動車用の液化ガス燃料供給装置の構成図、図２は自動車用の液化ガス燃料供給装置の一部を構成する気液分離器の動作を説明する図、図３は自動車用の液化ガス燃料供給装置の一部を構成する小型容器内に設けたフロート弁の動作を説明する図である。
【００１８】
本発明の自動車用の液化ガス燃料供給装置の主たる構成要素は、液化ガス燃料を大量に貯蔵する大型容器１と、大型容器１から少量の液化ガス燃料を導入する小型容器２と、小型容器２を加圧するプロパンガスを貯える加圧ガス容器３と、加圧用プロパンガスの供給／停止を切り替える三方弁４と、小型容器２から押し出された液化ガス燃料を自動車の燃料ダンクに充填するディスペンサ６である。以下、さらに詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施の形態の自動車用の液化ガス燃料供給装置は、自動車（図示しない）に供給する液化ガス燃料を貯蔵する大型容器１と、大型容器１内の液化ガス燃料９のヘッドにより大型容器１から、逆止弁７を設けた配管１２を通じて、供給される液化ガス燃料を一時貯留する小型容器２と、小型容器２を加圧する加圧用ガスとしてプロパンガス１０を貯える加圧ガス容器３と、プロパンガス１０により加圧された小型容器２から押し出される液化ガス燃料９を遮断弁８および気液分離器５を順次設けた配管１３を通じて導入し自動車の燃料タンクに充填するディスペンサ６と、３つのポートを有し、その第１ポートに大型容器１内上部の気相部まで延びる配管１５を、第２ポートに小型容器２内上部にまで延びる配管１６を、第３ポートに加圧ガス容器３まで延びる配管１７を接続する三方弁４と、三方弁４を制御する制御手段（図示なし）とからなり、さらに気液分離器５上部の気相部と大型容器１内の気相部間を配管１８により接続して構成されている。制御手段は、ディスペンサ６が自動車の燃料タンクに液化ガス燃料を充填するディスペンサ作動期間中は、加圧ガス容器３からプロパンガスを小型容器２に供給するように三方弁４を制御し、ディスペンサ６による充填を行わないディスペンサ停止期間中は、プロパンガスの供給を停止するように三方弁４を制御する。
【００２０】
大型容器１における液面１は、法規により定められた液化ガス燃料許容量のレベル（大型容器を加圧する場合、該容器容量の８５％）を示し、液面２は大型容器１に液化ガス燃料をバルクローリーから補給するべきレベル（容器容量の２０％が目安)を示している。
【００２１】
小型容器２は大型容器１内の液化ガス燃料のヘッドにより液化ガス燃料を導入するために大型容器１の少なくとも液面２より低い位置に設置されている。小型容器の容量は、液化ガス燃料を用いる自動車の車載容器分プラス余裕分とするとよい。普通は、車載容器の残液が残った状態で燃料を充填するため、小型容器の容量は車載容器分で十分である。
【００２２】
加圧ガス容器３には、ここでは加圧ガスとして液化ガス燃料より蒸気圧の高いプロパンガスを充満させる。加圧ガス容器３上部に高圧のプロパンガスをため、下部に液化プロパンを貯留しており、該容器３底部から液化プロパンの一部を配管２０から流出させ、熱交換器１９で温水により加熱し、加熱により蒸発してなる高圧のプロパンガスを該容器上部に戻すように構成されている。
【００２３】
気液分離器５は、図２に示すように、中間壁５ｂにより上下２室に仕切られた容器５ａと、中間壁５ｂに設けた開口５ｃを開閉するフロート弁５ｄを備えている。下室に液ガス燃料９が充満している常態ではフロート弁５ｄは開口５ｃを閉じている。
【００２４】
上記のように構成した自動車用の液化ガス燃料供給装置の動作について説明する。大型容器１は、十分な量の液化ガス燃料９を貯蔵した状態にあるとする。ディスペンサ６による充填が停止している時は、制御手段は三方弁４の第１ポートと第２ポートを開通させ、第３ポートを閉止させている。これにより大型容器１の気相部と小型容器２の上部が配管１５、１６を通じて連通されて大型容器１と小型容器２の気圧が同一となっているため、大型容器１内の液化ガス燃料９は液のヘッドにより配管１２を通り、逆止弁７に抗して小型容器２内に流入して、小型容器２を満たし、さらに小型容器２上部の配管１６に流入し、その液面は大型容器１内の液面と同一にまで達する。
【００２５】
ディスペンサ６により自動車の燃料タンクへの液化ガス燃料９の充填を開始する時、制御手段はディスペンサ６から充填開始信号を受信し、三方弁４の第２ポートと第３ポート間を開通させ、第１ポートを閉止させるように切り替える。これにより加圧ガス容器３と小型容器２は配管１７、１６を通じて連通し、加圧ガス容器３からのプロパンガスによって小型容器２が加圧される。この加圧によって、小型容器２の上流側にある逆止弁７は閉じるため、小型容器２内の液化ガス燃料は押し出され、そして緊急遮断弁８、気液分離器５を通り、ディスペンサ６から自動車の燃料タンクに充填される。
【００２６】
ディスペンサ６による充填が終了したとき、制御手段は、ディスペンサ６から充填終了信号を受信し、三方弁４の第１ポートと第２ポートを開通させ、第３ポートを閉止させるように切り替えて、大型容器１の気相部と小型容器２の上部が連通する状態に復帰させる。これによって、小型容器２内の圧力は大型容器１へ吸収されて、両容器１、２内の圧力は同一となる。同一圧力になったことにより大型容器１内の液化ガス燃料は、そのヘッドで再び逆止弁７を介して小型容器２内に流入し、充満する。
【００２７】
加圧ガス容器３においては、液化プロパンの配管２０への流出、熱交換器１９による加熱、加熱により蒸発してなる高圧プロパンガスの戻りは自然循環で進行する。かくして加圧ガス容器３内は高圧に維持される。加圧ガス容器３内のプロパンガスは、温度が低下すると圧力が下がり、車載容器への充填に時間がかかる可能性がある。それを防ぐために上記のように加熱する。他の加熱方法として、加圧ガス容器３の下に設置した保温プールで加温する方法がある。また加圧ガス容器３に液化プロパンをバルクローリーから補給する場合、該容器内のプロパンガス圧力を三方弁４を通じて大型容器１に逃がして加圧ガス容器３内を減圧する。これにより、加圧ガス容器３内の圧力が高いときに起きる補給速度の低下を排除でき、液化プロパンの補給を支障なく行うことができる。
【００２８】
ディスペンサ６による充填中に、もし万一、小型容器２内の液ガス燃料９がプロパンガスにより全部押し出され、その液ガス燃料９に続いてプロパンガス１０が流出したときは、フロート弁５ｄは降下して上下２室は通流するため、そのプロパンガス１０は、気液分離器５から配管１８を経て大型容器1に排出される。また緊急遮断弁８は、火災、地震時など必要に応じて緊急に作動させるもので、液化ガス燃料の流失を防止する。
【００２９】
上記気液分離器の代わりに、図３に示すように、小型容器２内にフロート弁２１を設置することもできる。このフロート弁２１は、小型容器２内の液レベルが小型容器２の液入出口２ａ近くで、まだ液入出口２ａが液化ガス燃料中に浸漬した低レベルまで低下したときに、液入出口２ａを閉じて、小型容器２からプパンガスが流出するのを防止する(図２（ｂ）参照)。小型容器２内の液化ガス燃料が低レベル以上に満たされたときには、フロート弁２１は開いた状態になる（図２（ａ）参照）。その他、小型容器２からのプロパンガスの流出を防止するために、小型容器の許容流出量に対応するリミットをディスペンサの流量積算計に設けて、液化燃料の充填を停止するように制御することもできる。
【００３０】
次に、構成要素の代替品等について説明する。三方弁４の代わりに、電磁弁を用いることができる。すなわち、三方弁４の位置で分配管１５、１６、１７をＴ形に接続し、配管１５、１６、１７にそれぞれ電磁弁を設ける。加圧容器３から高圧プロパンガスを小型容器２に供給する時には配管１６、１７側の電磁弁を開き、配管１５側の電磁弁を閉じるように、そして高圧プロパンガスの供給を停止している時は、配管１７側の電磁弁を閉じ、配管１５、１６側の電磁弁を開くように、制御手段により制御する。ここでは配管１６側の電磁弁は常に開いた状態にあるので、配管１６側の電磁弁を必要としない。しかし、加圧ガス容器３に液化プロパンを補給するとき加圧容器３と大型容器１とを連通させ、小型容器２を遮断するので、配管１６側の電磁弁が必要になる。
【００３１】
また逆止弁７の代わりに電磁弁を用いることもできる。配管１２に設けた電磁弁はディスペンサ６が停止している間は開いた状態にあり、ディスペンサ６が充填動作中は閉じた状態に保持されるように制御手段により制御する。また逆止弁を備える配管の径は、太い方が有利である。これは大型容器１のヘッドによる小型容器２への充填速度が上がるからである。
【００３２】
また加圧用ガスとして、プロパンガスの他に窒素ガス、ヘリウムガスあるいはアルゴンガスを用いることもできる。
【００３３】
上記のように構成された自動車用の液化ガス燃料供給装置によれば、次のような効果が得られる。
（１）自動車の燃料タンクに液化ガス燃料を充填するとき、小型容器に入れた液化ガス燃料をプロパンガスにより加圧して送給するので、従来の大型容器を加圧するよりも、少量のプロパンガスで速く燃料の充填を行うことができる。すなわち、加圧ガス容器３と小型容器２間の配管部分を加圧用プロパンガスを満たすのみで充填が開始される。また加圧時間がより短くなるので、加圧用プロパンガスが液化ガス燃料に溶け込む量が少なくなる。また大型容器中の大容量の液化ガス燃料を加圧するより、小型容器中の小容量を加圧する方が安全である。
（２）液化ガス燃料を自動車に充填した後、小型容器から加圧用プロパンガスが大型容器に流入するが、それは少量故に大型容器内の気圧の変動が小さく、常圧に戻りやすいため、充填直後であっても、大型容器にバルクローリから液化ガス燃料を遅滞なく補給することができる。
（３）加圧ガス消費量が減少するので、加圧ガス容器に液化プロパンを補給するサイクルが長くできる。あるいは加圧ガス容器を小型にでき、そうすれば加圧ガス容器への液化プロパンの補給を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態となる自動車用の液化ガス燃料供給装置の構成図である。
【図２】実施形態の液化ガス燃料供給装置を構成する気液分離器を説明する図である。
【図３】実施形態の液化ガス燃料供給装置を構成する小型容器に設けたフロート弁を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  大型容器
２  小型容器
２ａ  液入出口
３  加圧ガス容器
４  三方弁
５  気液分離器
５ｄ  フロート弁
６  ディスペンサ
７  逆止弁
８  緊急遮断弁
９  液化ガス燃料
１０  プロパンガス
１９  熱交換器
２１  フロート弁
【図１】
2005172052.tif 000003
【図２】
2005172052.tif 000004
【図３】
2005172052.tif 000005