(57)【要約】      （修正有）【課題】容量が異なる第１及び第２タンクの内圧差の増大を抑制しつつ燃料ガスのトータルの充填量を確保するタンク搭載装置を提供することを課題とする。【解決手段】第１タンクと、充填中での温度上昇率が前記第１タンクよりも小さい第２タンクと、共用路、第１分岐路、及び第２分岐路、を含み、前記第１及び第２タンクに充填する充填通路と、前記第１分岐路に設けられた遮断弁と、前記第１及び第２タンク内にそれぞれ連通した第１及び第２供給路、及び前記第１及び第２供給路が合流した合流路、を含み、前記燃料ガスを供給先に供給する供給通路と、前記第１タンクから燃料ガスの供給又は停止を切り替える第１主止弁と、前記第２タンクから燃料ガスの供給又は停止を切り替える第２主止弁と、充填開始後所定時間が経過したか否かを判定する判定部と、前記遮断弁の開度を前記所定時間が経過する前よりも増大させる制御部と、を備えたタンク搭載装置。【選択図】図３
2018185032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１タンクと、
燃料ガスの充填中での温度上昇率が前記第１タンクよりも小さい第２タンクと、
共用路、前記共用路から前記第１タンク内に連通した第１分岐路、及び前記共用路から前記第２タンク内に連通した第２分岐路、を含み、前記第１及び第２タンクに前記燃料ガスを充填する充填通路と、
前記第１分岐路に設けられた遮断弁と、
前記第１及び第２タンク内にそれぞれ連通した第１及び第２供給路、及び前記第１及び第２供給路が合流した合流路、を含み、前記第１及び第２タンクに充填された前記燃料ガスを供給先に供給する供給通路と、
前記第１タンクから前記第１供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第１主止弁と、
前記第２タンクから前記第２供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第２主止弁と、
前記燃料ガスの前記充填通路への充填が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する判定部と、
前記燃料ガスの充填が開始されてから前記所定時間が経過したと判定された場合に、前記遮断弁の開度を前記所定時間が経過する前よりも増大させる制御部と、を備えたタンク搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、第１タンクと第１タンクよりも容量の小さい第２タンクとの燃料ガスのトータルの充填量を確保するために、第１タンク内の温度が第２タンクよりも低下するように第１タンクからの燃料ガスを優先的に使用して、第１タンク内の温度を第２タンクよりも低下した状態で第１及び第２タンクへの燃料ガスの充填を開始するタンク搭載装置が記載されている。このような装置では、第１及び第２タンクから燃料ガスを供給先に供給するための供給通路には、第１タンクからの燃料ガスの供給又は停止を切り替える第１主止弁と、第２タンクからの燃料ガスの供給又は停止を切り替える第２主止弁と、が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３２３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように容量の大きい第１タンク内の温度が容量の小さい第２タンクよりも低下している状態では、第１タンクの内圧は第２タンクよりも低下している。従って、例えば燃料ガスの使用時に第１主止弁が閉じ第２主止弁が開いて第２タンクから供給先に燃料ガスが供給されている最中では、第１主止弁には第１タンクからの燃料ガスの圧力に加え、上述した供給通路を介して第１タンク側からの圧力よりも大きい圧力を第２タンク側から受ける。ここで、上述したように第１主止弁は第１タンクからの燃料ガスの供給又は停止を切り替える。このため、第１主止弁は第１タンク側から大きな圧力を受けることは想定されているが、第２タンク側から大きな圧力を受けることは想定されておらず、その耐久性に影響を与える可能性がある。このように、特許文献１の技術では、第１及び第２タンクでの燃料ガスのトータルの充填量は確保できるが、第１主止弁の耐久性に影響を与える可能性がある。
【０００５】
同様に、第２タンクの内圧が第１タンクよりも低下している状態で第２主止弁が閉じ第１主止弁が開いて第１タンクから供給先に燃料ガスが供給されている最中においては、第２主止弁は、第２タンク側からの圧力よりも大きい圧力を第１タンク側から受ける。このため、第２主止弁の耐久性にも影響を与える可能性がある。このように第１及び第２タンク間の内圧差が大きいと、第１及び第２主止弁の耐久性が低下する可能性がある。
【０００６】
また、上述したように特許文献１では第１タンクからの燃料ガスを優先的に使用することにより第１タンク内の温度を第２タンクよりも低下させるが、燃料ガスの使用量が十分ではない場合には、第１及び第２タンク間の温度差が十分に生じずに、トータルの充填量が確保できない可能性がある。
【０００７】
そこで、第１及び第２タンクの内圧差の増大を抑制しつつ燃料ガスのトータルの充填量を確保するタンク搭載装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、第１タンクと、燃料ガスの充填中での温度上昇率が前記第１タンクよりも小さい第２タンクと、共用路、前記共用路から前記第１タンク内に連通した第１分岐路、及び前記共用路から前記第２タンク内に連通した第２分岐路、を含み、前記第１及び第２タンクに前記燃料ガスを充填する充填通路と、前記第１分岐路に設けられた遮断弁と、前記第１及び第２タンク内にそれぞれ連通した第１及び第２供給路、及び前記第１及び第２供給路が合流した合流路、を含み、前記第１及び第２タンクに充填された前記燃料ガスを供給先に供給する供給通路と、前記第１タンクから前記第１供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第１主止弁と、前記第２タンクから前記第２供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第２主止弁と、前記燃料ガスの前記充填通路への充填が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する判定部と、前記燃料ガスの充填が開始されてから前記所定時間が経過したと判定された場合に、前記遮断弁の開度を前記所定時間が経過する前よりも増大させる制御部と、を備えたタンク搭載装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００９】
第１及び第２タンクの内圧差の増大を抑制しつつ燃料ガスのトータルの充填量を確保するタンク搭載装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ガスステーション及び車両の説明図である。
【図２】図２は、充填制御の一例を示したフローチャートである。
【図３】図３は、充填制御の一例を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ガスステーション１０及び車両２０の説明図である。車両２０は、燃料ガスである水素ガスを充填した複数のタンクＴａ〜Ｔｃと、水素ガスを用いて発電する燃料電池２１とが搭載され、燃料電池２１の発電電力により走行する。ガスステーション１０は、車両２０に搭載されたタンクＴａ〜Ｔｃに水素ガスを充填する。タンクＴａ〜Ｔｃのうち、タンクＴａは容量が最も大きく、タンクＴｃは容量が最も小さく、タンクＴｂはタンクＴａよりも容量は小さいがタンクＴｃよりは容量が大きい。車両２０は、容量の異なるタンクＴａ〜Ｔｃが搭載されたタンク搭載装置の一例である。
【００１２】
最初に、ガスステーション１０について説明する。ガスステーション１０は、蓄圧器３、冷却器５、ディスペンサ１１、充填ホース１２、ノズル１３、圧力センサ１４、通信機１５、及び制御ユニット１６、及び流量センサ１７を備える。蓄圧器３には、不図示の水素カードルから圧縮機により所定圧力まで昇圧された水素ガスが蓄えられている。冷却器５は、蓄圧器３からの水素ガスを予備冷却する。ディスペンサ１１は、冷却器５からの水素ガスを、ディスペンサ１１に接続された充填ホース１２に送り出す。尚、ディスペンサ１１には、ユーザーにより車両２０のタンクＴａ〜Ｔｃに充填される水素ガスの所望の目標充填量又は目標充填圧力の設定を受け付ける操作パネル１１ａが設けられている。ノズル１３は、充填ホース１２の先端に取り付けられている。圧力センサ１４及び流量センサ１７は、ディスペンサ１１の近傍に設けられており、ノズル１３を通過する水素ガスの圧力及び流量をそれぞれ検出する。尚、圧力センサ１４及び流量センサ１７は、それぞれディスペンサ１１からノズル１３までの間の経路内の圧力及び流量を検出できればよく、ノズル１３の近傍にあってもよい。通信機１５については後述する。制御ユニット１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びメモリを備えたマイクロコンピュータである。制御ユニット１６は、冷却器５、圧力センサ１４、通信機１５、及び流量センサ１７に電気的に接続されており、ガスステーション１０全体の動作を制御する。
【００１３】
冷却器５は、水素ガスが車両２０のタンクＴａ〜Ｔｃに充填される際に断熱圧縮によって加熱されて水素ガスの温度がタンクＴａ〜Ｔｃの耐熱温度を超えないようにするために設けられている。冷却器５は、水素ガスを例えば−４０℃程度までに冷却する。冷却器５は、具体的には水素ガスとブラインとを熱交換することにより水素ガスを冷却する熱交換器である。このブラインを冷却器５と蒸発器との間で循環されるブライン設備が設けられている。また、この蒸発器と、膨張弁、アキュムレータ、圧縮機等を循環する冷凍設備が設けられている。蒸発器でブラインと冷媒とが熱交換され、ブラインは冷却される。
【００１４】
また、水素ガスが車両２０のタンクＴａ〜Ｔｃに填される際には、冷却器５とディスペンサ１１との間の通路に充満している水素ガスから車両２０側に供給され、その後に冷却器５を通過した後の水素ガスが供給される。このため、充填開始直後での水素ガスの温度は所望の温度まで低下しておらず、所望の温度にまで低下した水素ガスが車両２０側に供給されるまでには所定の時間を要する。
【００１５】
次に、車両２０について説明する。車両２０は、燃料電池２１、タンクＴａ〜Ｔｃ、充填通路２３、供給通路２４、レセプタクル２５、通信機２６、制御ユニット２８、温度センサ４１ａ〜４１ｃ、圧力センサ４２、モータＭを備える。燃料電池２１は、供給される酸化剤ガスと、タンクＴａ〜Ｔｃから供給される水素ガスとにより発電する。タンクＴａ〜Ｔｃは、高圧の水素ガスを充填可能であり、詳細は後述する。充填通路２３は、ガスステーション１０から供給される水素ガスをタンクＴａ〜Ｔｃへ導く。供給通路２４は、タンクＴａ〜Ｔｃから水素ガスを燃料電池２１に供給する。レセプタクル２５は、充填通路２３の先端と連通しており、タンクＴａ〜Ｔｃへの水素ガスの充填の際にノズル１３が接続される部分であって、例えば車両２０のリッドボックスに設けられる。通信機２６及び制御ユニット２８については後述する。モータＭは、燃料電池２１から供給される電力により駆動し、車両２０の駆動輪にその動力が伝えられる。温度センサ４１ａ〜４１ｃは、それぞれタンクＴａ〜Ｔｃ内の温度、即ち水素ガスの温度を検出する。圧力センサ４２は、充填通路２３を通過する水素ガスの圧力を検出する。
【００１６】
充填通路２３は、共用路２３Ａ、共用路２３ＡからタンクＴａに連通した分岐路２３ａ、共用路２３ＡからタンクＴｂに連通した分岐路２３ｂ、及び共用路２３ＡからタンクＴｃに連通した分岐路２３ｃを含む。また、分岐路２３ａ及び２３ｂには、それぞれ遮断弁Ｖａ及びＶｂが設けられているが、分岐路２３ｃには設けられていない。供給通路２４は、タンクＴａ〜Ｔｃにそれぞれ連通した供給路２４ａ〜２４ｃ、及び供給路２４ａ〜２４ｃが合流した合流路２４Ａを含む。合流路２４Ａは、燃料電池２１に接続されている。
【００１７】
タンクＴａ〜Ｔｃは、それぞれ、タンク本体Ｍａ〜Ｍｃ、逆止弁Ｃａ〜Ｃｃ、及び主止弁Ｄａ〜Ｄｃを有している。逆止弁Ｃａ及び主止弁Ｄａは、タンク本体Ｍａの一端側に設けられている。逆止弁Ｃａは、分岐路２３ａからタンク本体Ｍａ内への水素ガスの流通は許容するが逆方向への水素ガスの流通は規制する。主止弁Ｄａは、タンク本体Ｍａから供給路２４ａへの水素ガスの供給又は停止を切り替える。同様に、逆止弁Ｃｂ及び主止弁Ｄｂは、タンク本体Ｍｂの一端側に設けられている。逆止弁Ｃｂは、分岐路２３ｂからタンク本体Ｍｂ内への水素ガスの流通は許容するが逆方向への水素ガスの流通は規制する。主止弁Ｄｂは、タンク本体Ｍｂから供給路２４ｂへの水素ガスの供給又は停止を切り替える。逆止弁Ｃｃ及び主止弁Ｄｃは、タンク本体Ｍｃの一端側に設けられている。逆止弁Ｃｃは、分岐路２３ｃからタンク本体Ｍｃ内への水素ガスの流通は許容するが逆方向への水素ガスの流通は規制する。主止弁Ｄｃは、タンク本体Ｍｃから供給路２４ｃへの水素ガスの供給又は停止を切り替える。尚、上述したように容量は、タンク本体Ｍａが最も大きくタンク本体Ｍｃが最も小さい。
【００１８】
タンクＴａ〜Ｔｃへの水素ガスの充填時には、遮断弁Ｖａ及びＶｂが開弁状態の場合には水素ガスは共用路２３Ａから分岐路２３ａ〜２３ｃへと流れる。また、タンクＴａ〜Ｔｃの何れかから燃料電池２１への水素ガスが供給される場合には、主止弁Ｄａ〜Ｄｃの何れか又は全てが開弁することにより実現される。
【００１９】
制御ユニット２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びメモリを備えたマイクロコンピュータであり、入力される各センサ信号に基づき、車両２０全体の動作を制御する。制御ユニット２８は、通信機２６、温度センサ４１ａ〜４１ｃ、及び圧力センサ４２と電気的に接続されている。また、制御ユニット２８は、遮断弁Ｖａ及びＶｂと主止弁Ｄａ〜Ｄｃと電気的に接続されており、それぞれの開閉状態を制御する。制御ユニット２８は、ガスステーション１０からタンクＴａ〜Ｔｃへの水素ガスの充填を制御する充填制御を実行する。充填制御は、制御ユニット２８のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びメモリにより機能的に実現される判定部、及び制御部により実現される。詳しくは後述する。
【００２０】
ガスステーション１０の制御ユニット１６と車両２０の制御ユニット２８とは、通信機１５及び２６を介して所定の情報を通信可能である。具体的には、通信機２６から通信機１５へ赤外線通信等の無線通信を可能とする。制御ユニット１６は、通信機１５及び２６を介して、車両２０の制御ユニット２８からタンクＴａ〜Ｔｃ内での圧力やガス温度等の情報を取得する。また、制御ユニット１６は、タンクＴａ〜Ｔｃの充填可能量やタンクＴａ〜Ｔｃの許容圧力等の情報を取得してもよい。制御ユニット１６は、車両２０側から取得したこれらの情報や、ディスペンサ１１の操作パネル１１ａで受け付けた水素ガスの目標充填量等の情報に基づいて、ガスステーション１０にある各機器を制御して、車両２０への水素ガスの充填速度や充填量を制御する。尚、通信機１５及び２６は、それぞれノズル１３及びレセプタクル２５の近傍に設けられており、ノズル１３及びレセプタクル２５が接続した状態で通信可能な状態となる。
【００２１】
次に、制御ユニット２８が実行する充填制御について説明する。図２は、充填制御の一例を示したフローチャートである。充填制御は、制御ユニット２８により所定の期間毎に繰り返し実行される。図３は、充填制御の一例を示したタイミングチャートである。図３では、タンクＴａ〜Ｔｃ内のそれぞれの温度Ｔｍａ〜Ｔｍｃ、遮断弁Ｖａ及びＶｂの状態、及び充填される水素ガスの温度Ｔｍｇを示している。尚、図３には、温度Ｔｍａ´についても示しているが、詳しくは後述する。ここで、水素ガスの充填中での温度上昇率は、タンクＴａが最も高く、タンクＴｃが最も小さい。タンクＴａ〜Ｔｃ間での温度上昇率の順序は、予め実験により取得され制御ユニット２８のＲＯＭ又はメモリに記憶されている。温度上昇率の相違は、各タンクの容量に加え、材質等に起因する放熱性や、各タンクへの充填経路の圧損も影響するからである。尚、この温度上昇率の順序は、各タンクＴａ〜Ｔｃへの水素ガス充填中での各温度センサ４１ａ〜４１ｃの検出値に基づいて制御ユニット２８が判定してもよい。
【００２２】
まず図２に示すように、水素ガスの充填が開始されたか否かが判定される（ステップＳ１）。具体的には、通信機１５及び２６が通信可能な状態となったことや、リッドボックスのフューエルカバーが開いたこと、又は圧力センサ４２が示す充填通路２３の圧力値の上昇が検知されたことをもって、水素ガスの充填が開始されたものと判定される。ステップＳ１で否定判定の場合には、本制御は終了する。
【００２３】
ステップＳ１で肯定判定の場合、遮断弁Ｖａ及びＶｂは全閉に制御される（ステップＳ３）。これにより、車両２０に搭載されたタンクＴａ〜Ｔｃのうち最も水素ガスの充填中での温度上昇率が小さいタンクＴｃにのみ水素ガスが充填される。
【００２４】
図３に示すようにタンクＴａ〜Ｔｃ内のそれぞれの温度Ｔｍａ〜Ｔｍｃが略同じであり遮断弁Ｖａ及びＶｂが全開の状態において時刻ｔ１で水素ガスの充填が開始されると、遮断弁Ｖａ及びＶｂは全閉に制御される。このため、温度Ｔｍａ及びＴｍｂは変化しないが、タンクＴｃでの水素ガスの充填量が増大するにつれて温度Ｔｍｃが上昇する。また、時刻ｔ１では冷却器５よりも下流側の水素ガスから充填されるため、水素ガスの温度Ｔｍｇは高い状態にある。
【００２５】
次に、図２に示すように充填が開始された時刻ｔ１から所定時間ｔｂが経過したか否かが判定される（ステップＳ５）。この所定時間ｔｂは、予め実験により取得され制御ユニット２８のメモリに記憶されている。否定判定の場合には再度ステップＳ５の処理が実行される。肯定判定の場合には、遮断弁Ｖｂが全開に制御される（ステップＳ７）。これにより、タンクＴｃに加え、タンクＴｂにも水素ガスが充填され始める。ステップＳ５の処理は、水素ガスの充填通路２３への充填が開始されてから所定時間ｔｂが経過したか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。また、ステップＳ７の処理は、水素ガスの充填が開始されてから所定時間ｔｂが経過したと判定された場合に、遮断弁Ｖｂの開度を所定時間ｔｂが経過する前よりも増大させる制御部が実行する処理の一例である。尚、本実施例では上述したように遮断弁Ｖｂが全開に制御される。
【００２６】
図３に示すように、時刻ｔ１から所定時間ｔｂが経過した時刻ｔ２で遮断弁Ｖｂが全開に制御されると、タンクＴｂでの水素ガスの充填量が増大するにつれて温度Ｔｍｂが上昇する。温度Ｔｍｂの上昇率が温度Ｔｍｃよりも高い理由については後述する。また、時刻ｔ２以降では、水素ガスの温度Ｔｍｇの低下率は時間の経過と共に徐々に緩やかになり、水素ガスの温度Ｔｍｇは上述した−４０℃に近づく。
【００２７】
次に、遮断弁Ｖｂが全開に制御された時刻から所定時間ｔａが経過したか否かが判定される（ステップＳ９）。この所定時間ｔａは、予め実験により取得され制御ユニット２８のメモリに記憶されている。否定判定の場合には再度ステップＳ９の処理が実行される。肯定判定の場合には、遮断弁Ｖａが全開に制御される（ステップＳ１１）。これによりタンクＴｂ及びＴｃに加え、タンクＴａにも水素ガスが充填され始める。尚、遮断弁Ｖｂが全開に制御された時刻から所定時間ｔａが経過したことは、充填が開始された時刻から、所定時間ｔｂに所定時間ｔａを加算した所定時間（ｔｂ＋ｔａ）が経過したことを意味する。従って、ステップＳ９の処理は、水素ガスの充填通路２３への充填が開始されてから所定時間（ｔｂ＋ｔａ）が経過したか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。このため、ステップＳ９の処理では、充填開始から所定時間（ｔｂ＋ｔａ）が経過したか否かを判定してもよい。また、ステップＳ１１の処理は、水素ガスの充填が開始されてから所定時間（ｔｂ＋ｔａ）が経過したと判定された場合に、遮断弁Ｖａの開度を所定時間（ｔｂ＋ｔａ）が経過する前よりも増大させる制御部が実行する処理の一例である。尚、本実施例では上述したように遮断弁Ｖａが全開に制御される。
【００２８】
図３に示すように、時刻ｔ２から所定時間ｔａが経過した時刻ｔ３で遮断弁Ｖａが全開に制御されると、タンクＴａでの水素ガスの充填量が増大するにつれて温度Ｔｍａが上昇する。ここで、タンクＴａ〜Ｔｃのそれぞれでの水素ガスの充填が開始された直後の温度Ｔｍａ〜Ｔｍｃの上昇率は、温度Ｔｍａが最も高く、温度Ｔｍｃが最も低い。この理由は、タンクＴａ〜Ｔｃのそれぞれの水素ガスの充填量が増大するにつれタンクＴａ〜Ｔｃの内圧は増大して温度Ｔｍａ〜Ｔｍｃは上昇するが、上述したように容量、及び充填中での温度上昇率はタンクＴａが最も大きくタンクＴｃが最も小さい。このため、容量の大きいタンクＴａ内により多くの水素ガスが充填され、タンクＴａの温度Ｔｍａの上昇率が最も高くなり、タンクＴｃの温度Ｔｍｃの上昇率が最も小さくなる。このように、温度上昇率の差は容量の差に起因する。また、タンクＴｃよりタンクＴａの内圧が時刻ｔ３において低いことも一因である。
【００２９】
また、上述したように水素ガスの温度Ｔｍｇは、所定の時間を要して所望の温度にまで低下する。この理由は、上述したように冷却器５の下流側にある水素ガスから充填されて所望の温度の水素ガスが充填されるまでに所定の時間を要するからである。このため、水素ガスの温度Ｔｍｇは、タンクＴｃに水素ガスが充填され始める時刻ｔ１よりもタンクＴｂに水素ガスが充填され始める時刻ｔ２の方が低く、時刻ｔ２よりもタンクＴａに水素ガスが充填され始める時刻ｔ３の方が低い。
【００３０】
従って、高温になりにくいタンクＴｃには相対的に高温の水素ガスが充填され、高温になりやすいタンクＴａには相対的に低温の水素ガスが充填される。また、高温になりやすさも中程度であるタンクＴｂには相対的に中程度の温度の水素ガスが充填される。これにより、タンクＴａ〜Ｔｃ間での内部の温度差が抑制され、これに伴ってタンクＴａ〜Ｔｃ間での内圧差も抑制される。
【００３１】
次に、水素ガスの充填が終了したか否かが判定される（ステップＳ１３）。具体的には、圧力センサ４２の検出値が所定値に到達したか否かに基づいて判定される。ステップＳ１３で否定判定の場合には、再度ステップＳ１３の処理が実行される。図３に示すように、時刻ｔ４で温度Ｔｍａ〜Ｔｍｃの何れも上昇は緩やかとなり、タンクＴａ〜Ｔｃへの水素ガスの充填速度が低下して充填通路２３内の圧力が増大し、時刻ｔ５で圧力センサ４２の検出値の所定値に到達したとして充填が終了したと判定される。
【００３２】
また、図３に示した温度Ｔｍａ´は、遮断弁Ｖａが全開に維持された場合でのタンクＴａ内の温度を示している。充填開始時である時刻ｔ１で遮断弁Ｖａが全開の場合、冷却器５の冷却能力が低いまま十分に低温に至っていない水素ガスがタンクＴａに充填される。このため、温度の上昇率が高いタンクＴａに相対的に高温の水素ガスが充填されるため、温度Ｔｍａ´は温度Ｔｍａよりも高くなる。従って、温度Ｔｍａ´及びＴｍｂの差や温度Ｔｍａ´及びＴｍｃの差が大きくなる。このため、タンクＴａ及びＴｂ間の内圧差、及びタンクＴａ及びＴｃ間の内圧差が増大したまま充填が終了する。その後に例えば主止弁Ｄｂ及びＤｃが閉じ主止弁Ｄａが開いてタンクＴａから水素ガスが供給通路２４を介して燃料電池２１に供給される場合には、主止弁ＤｂにはタンクＴｂの内圧よりも高い圧力がタンクＴａ側から加わり、主止弁ＤｃにはタンクＴｃの内圧よりも高い圧力がタンクＴａ側から加わる。このため、主止弁Ｄｂ及びＤｃの耐久性が低下する可能性がある。また、図３には示していないが、遮断弁Ｖｂが時刻ｔ１で全開となってタンクＴｂでの水素ガスの充填が開始されて、充填終了時にタンクＴｂ及びＴｃの内圧差が増大したまま充填が終了された場合にも同様の問題が生じる可能性がある。即ち、充填終了後で主止弁Ｄａ及びＤｃが閉じ主止弁Ｄｂが開いてタンクＴｂから水素ガスが供給通路２４を介して燃料電池２１に供給される場合には、主止弁ＤｃにはタンクＴｃの内圧よりも高い圧力がタンクＴｂ側から加わり、主止弁Ｄｃの耐久性が低下する可能性がある。
【００３３】
更に、充填終了時にタンクＴｂの内圧がタンクＴａの内圧よりも高い場合に、主止弁Ｄａ及びＤｃが閉じ主止弁Ｄｂが開いてタンクＴｂから水素ガスが供給通路２４を介して燃料電池２１に供給される場合には、主止弁ＤａにはタンクＴａの内圧よりも高い圧力がタンクＴｂ側から加わり、主止弁Ｄａの耐久性が低下する可能性がある。
【００３４】
一方本実施例では上述したように、充填開始からの時間経過と共に徐々に発揮される冷却器５の冷却能力を考慮して、容量及び温度上昇率の小さいタンクから順に充填が開始されることにより、タンクＴａ〜Ｔｃ間での温度差及び内圧差が抑制される。このため、タンクＴａ〜Ｔｃ間の内圧差の増大を抑制しつつタンクＴａ〜Ｔｃに水素ガスが充填される。従って、上述した主止弁Ｄａ〜Ｄｃの耐久性への影響が抑制される。
【００３５】
また、温度Ｔｍａ´は時刻ｔ３において、時刻ｔ５での温度Ｔｍａよりも高温となっている。即ち、水素ガスが十分に冷却される前からタンクＴａへの充填が開始されると、早い段階でタンクＴａの圧力及び温度が増大することを意味している。ここで、上述したように充填の終了の判定は、圧力センサ１４又は４２の検出値が所定値に到達したことをもって判定される。圧力センサ１４又は４２は充填通路２３内の圧力を検出するが、充填通路２３内の圧力は、タンクＴａ〜Ｔｃの内圧のうちの最も高い内圧に依存する。これらタンクＴａ〜ＴｃとこれらタンクＴａ〜Ｔｃよりも上流側にある充填通路２３とは、遮断弁Ｖａ及びＶｂ及び逆止弁Ｃａ〜Ｃｃを介してはいるが連通しているからである。このため、タンクＴａ〜Ｔｃの内圧のうちの最も高い内圧が高くなると、そのタンクよりも上流側に位置する充填通路２３内の圧力も高くなる。このため、温度Ｔｍａ´に示したように時刻ｔ３で既にタンクＴａの内圧が高い状態にあると、タンクＴｂ及びＴｃの各充填率が低いにもかかわらずに、圧力センサ１４又は４２の検出値が所定値に到達したとして充填が終了される可能性がある。例えば図３の例では、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間で、圧力センサ１４又は４２の検出値が所定値に到達したとして充填が終了される可能性がある。
【００３６】
一方本実施例では、水素ガスの温度がある程度までに低下した段階で遮断弁Ｖａが全閉から全開となりタンクＴａへの充填が開始される。これにより、圧力センサ１４又は４２の検出値が所定値に到達するまでの時間を確保することができ、その間にタンクＴｂ及びＴｃへの水素ガスの充填を継続することができる。このため、タンクＴｂ及びＴｃの各充填率を確保することができる。従って、タンクＴａ〜Ｔｃでのトータルの充填量を確保することができる。
【００３７】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３８】
上記実施例では、充填開始後に遮断弁Ｖａ及びＶｂを全閉から全開となるように制御したがこれに限定されない。例えば、充填が開始された時刻ｔ１や時刻ｔ１及びｔ２の間の時点から遮断弁Ｖｂを開弁させて全開以外の所定の開度に維持し、時刻ｔ２で遮断弁Ｖｂの開度を更に増大させてもよい。同様に、充填開始された時刻ｔ１や時刻ｔ１及びｔ３の間の時点で遮断弁Ｖａを開弁させて全開以外の所定の開度に維持し、時刻ｔ３で遮断弁Ｖａの開度を更に増大させてもよい。
【００３９】
上記実施例では、水素ガスの温度Ｔｍｇが所望の温度にまで低下する前にタンクＴａに充填が開始されたが、これに限定されず、冷却器５により水素ガスの温度Ｔｍｇが所望の温度にまで低下した後にタンクＴａの充填が開始されてもよい。
【００４０】
上記実施例では容量の異なる３つのタンクＴａ〜Ｔｃが搭載された例を説明したが、これに限定されない。容量の異なる２以上のタンクが搭載されていてもよい。また、容量が同じ複数のタンクのみが搭載されていてもよい。即ち、燃料ガスの充填中での温度上昇率が異なる２以上のタンクが搭載されていればよい。具体的には、同一条件下で２以上のタンクに燃料ガスが充填中の場合での各タンク内の温度上昇率が異なっていればよい。温度上昇率の相違は、タンクの材質等の違いによる放熱性の相違や、各タンクへの充填経路の圧損の相違に起因するからである。尚、同一条件下で２以上のタンクに燃料ガスが充填中の場合とは、タンク搭載装置に搭載された充填通路を介して遮断弁等が全開で２以上のタンクに同時に燃料ガスが充填されている場合である。
【００４１】
上記実施例では、燃料電池２１を搭載した車両２０をタンク搭載装置の一例として説明したが、本発明を適用できるタンク搭載装置はこれに限定されない。例えば、水素ガス又は冷却燃料ガスにより燃焼可能な内燃機関を搭載した車両であってもよい。この場合、タンクに充填される燃料ガスとしては、水素ガスの他に、液化石油ガス、液化天然ガス、圧縮天然ガス等がある。
【符号の説明】
【００４２】
５  冷却器
１０  ガスステーション
２０  車両
２１  燃料電池
２３  充填通路
２３Ａ  共用路
２３ａ〜２３ｃ  分岐路
２４  供給通路
２４Ａ  合流路
２４ａ〜２４ｃ  供給路
２８  制御ユニット（判定部、制御部）
４１ａ〜４１ｃ  温度センサ
Ｔａ〜Ｔｃ  タンク
Ｄａ〜Ｄｃ  主止弁
Ｖａ、Ｖｂ  遮断弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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