(57)【要約】【課題】ガス貯留容器の圧力及び温度に基づいて、コンプレッサから供給された燃料ガスの流量を調整することで、燃料ガス充填時の圧力脈動の発生を緩和し且つガス充填率を向上するガス充填装置及びガス充填方法を提供する。【解決手段】燃料ガスを供給するガス供給源１０と、ガス供給源１０から供給された燃料ガスを圧縮するコンプレッサ１２と、ガス供給源１０から供給された燃料ガスをコンプレッサ１２に導入する燃料ガス導入ライン１１と、コンプレッサ１２から吐出された燃料ガスをガス貯留容器１０１に充填する燃料ガス充填ライン１３と、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスをバイパスさせるバイパスライン２１と、バイパスライン２１に配設され且つガス貯留容器１０１の圧力及び温度に基づいて制御され、バイパスライン２１を流通する燃料ガスの流量を調整する流調弁２２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料被供給体のガス貯留容器に接続され、当該ガス貯留容器に燃料ガスを充填するガス充填装置であって、
燃料ガスを供給するガス供給源と、
前記ガス供給源から供給された燃料ガスを圧縮するコンプレッサと、
前記ガス供給源から供給された燃料ガスを前記コンプレッサに導入する燃料ガス導入ラインと、
前記コンプレッサから吐出された燃料ガスを前記ガス貯留容器に充填する燃料ガス充填ラインと、
前記燃料ガス充填ラインから分岐され、当該燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスをバイパスさせるバイパスラインと、
前記バイパスラインに配設され、当該バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整する流量調整機構と、
を備え、
前記流量調整機構は、前記ガス貯留容器の圧力及び温度に基づいて制御され、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整するガス充填装置。
【請求項２】
前記バイパスラインは、下流端が前記燃料ガス導入ラインに接続されてなり、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスを当該燃料ガス導入ラインにバイパスさせる請求項１記載のガス充填装置。
【請求項３】
前記燃料ガス充填ラインの前記コンプレッサよりも下流には、当該コンプレッサから吐出された燃料ガスの流通を遮断可能な遮断機構が配設されてなり、
前記バイパスラインは、下流端が前記燃料ガス充填ラインの当該遮断機構よりも下流に接続され、且つ前記流量調整機構の下流に畜圧器が配設されてなり、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスを当該畜圧器に供給する請求項１記載のガス充填装置。
【請求項４】
前記ガス貯留容器の圧力及び温度をモニタし、当該圧力及び温度に基づいて前記流量調整機構を制御し、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲内にあるか否かを判断し、当該圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えたと判断した際に、前記流量調整機構を調整し、前記燃料ガスを前記バイパスラインに流通させる請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のガス充填装置。
【請求項５】
燃料被供給体のガス貯留容器に燃料ガス供給源から供給された燃料ガスを充填するガス充填方法であって、
前記燃料ガス供給源から供給された燃料ガスを、燃料ガス導入ラインを介してコンプレッサに導入する燃料ガス導入工程と、
前記コンプレッサから吐出された燃料ガスを、燃料ガス充填ラインを介して前記ガス貯留容器に充填する燃料ガス充填工程と、
前記ガス貯留容器内の圧力及び温度を検出する圧力・温度検出工程と、
前記圧力・温度検出工程で検出された圧力及び温度に基づいて、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスの一部を、当該燃料ガス充填ラインから分岐されたバイパスラインにバイパスさせるバイパス工程と、
を備えてなるガス充填方法。
【請求項６】
前記バイパス工程は、前記バイパスラインにバイパスされた燃料ガスを、前記燃料ガス導入ラインにバイパスさせる工程を含む請求項５記載のガス充填方法。
【請求項７】
前記バイパス工程は、前記バイパスラインにバイパスされた燃料ガスを、当該バイパスラインに配設されている畜圧器に貯留させる工程を含む請求項５記載のガス充填方法。
【請求項８】
前記バイパス工程は、前記圧力・温度検出工程で検出された圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲内にあるか否かを判断し、当該圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えたと判断した際に、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整する流量調整工程を備える請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載のガス充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料被供給体のガス貯留容器に接続され、燃料ガス供給源から供給された燃料ガスを前記ガス貯留容器に充填するガス充填装置及びガス充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料ガス（例えば、水素ガスや圧縮天然ガス）と酸化ガス（例えば、空気）との電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギー源として搭載した燃料電池自動車の開発が進められている。この燃料電池自動車には、燃料ガスタンク（ガス貯留容器）が搭載されており、この燃料ガスタンクに対しては、ガス充填装置（燃料ガスステーション）から燃料ガスが供給されている。このガス充填装置では、燃料電池自動車の燃料ガスタンクへのガス充填作業を効率よく行い、当該燃料ガスタンクに目標充填圧力で目標ガス充填量が正確に充填されることが望まれている。
【０００３】
このようなガス充填装置として、ガスを圧縮するコンプレッサと、当該コンプレッサにより圧縮されたガスを貯蔵するガス供給タンクとを有し、当該ガス供給タンクから燃料電池自動車の燃料ガスタンクに充填される燃料ガスの充填量が少ない場合、前記コンプレッサから当該燃料ガスタンクに燃料ガスを直接充填するガス充填装置が紹介されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、コンプレッサによって圧縮された燃料ガスを貯蔵するガス供給タンクに接続されるガス供給管路に弁手段を配設し、燃料電池自動車の燃料ガスタンクに前記燃料ガスが充填された際の圧力に基づいて、前記弁手段の開度を調整することで、前記燃料ガスが前記燃料ガスタンクに、目標充填圧力及び目標ガス充填量で正確に充填されるようにしたガス充填装置も紹介されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
そしてまた、コンプレッサによって圧縮したガスを燃料電池自動車の燃料ガスタンクに充填する際に、当該燃料ガスタンクに充填される燃料ガスの圧力を検出し、この検出された圧力が所定以上の場合、当該検出された圧力が大なる程、あるいは、当該検出された圧力と予め定めた最終充填圧力との差が小さくなるにしたがって、前記コンプレッサの回転数を除々に低下させることで、燃料ガスの充填効率を向上したガス充填装置も紹介されている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
さらにまた、金属水素化物を収容する金属水素化物タンクから水素エンジンに水素を供給する水素ガス供給管路に水素流量制御弁を配設し、且つ、当該水素ガス供給管路に、前記水素流量制御弁による水素ガスの流量制御の精度が十分高くない場合に限って、微調整のために併用する電磁弁が配設されたバイパス流路を設け、前記水素ガス供給管路を流れる水素ガスの流量を、前記水素流量制御弁、場合によっては、前記電磁弁をも併用して直接に目的の値に合致するように制御することで、金属水素化物タンクによる水素ガス発生の応答性を向上させた水素供給システムも紹介されている。（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１００８８８号公報
【特許文献２】特開平８−１００８９１号公報
【特許文献３】特開２０００−２３０７００号公報
【特許文献４】特開平５−１０２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、燃料電池自動車の燃料ガスタンクに、ガス充填装置から燃料ガスを充填する場合、燃料ガスの充填時間をできるだけ短縮させることが望まれている。この要求を満たす方法の一つとして、燃料ガスの充填速度をできるだけ速くすることが考えられるが、充填速度が速くなると、これに応じて燃料ガスタンクの温度が上がり、この温度が上がり過ぎると、燃料ガスを目標充填量まで充填することができなくなることも知られている。
【０００９】
特許文献１に係る発明では、ガス供給タンクから前記燃料ガスタンクに充填される燃料ガスの充填量が少ない場合、コンプレッサから当該燃料ガスタンクに燃料ガスを直接充填しているが、当該コンプレッサから供給される燃料ガスを分配し、燃料ガスタンクに対する充填量を調整する機構を有していないため、供給された燃料ガスは、全て燃料ガスタンクに充填されることになる。したがって、燃料ガスの充填量が多くなり過ぎて、燃料ガスタンクの温度が上がり過ぎ、燃料ガスを目標充填量まで充填することができなくなる虞がある。
【００１０】
また、容積式のコンプレッサの場合、回転数が一定であれば、供給（吐出）できる燃料ガスの量も一定であるため、特許文献２に係る発明のようにガス供給管路に配設した弁手段の開度を調整しても、燃料ガスタンクに対する燃料ガスの充填量を変更することができない。したがって、この場合も、供給された燃料ガスは、燃料ガスタンクに充填されることになり、燃料ガスの充填流量が多くなり過ぎて、燃料ガスタンクの温度が上がり過ぎ、燃料ガスを目標充填量まで充填することができなくなる虞がある。
【００１１】
そこで、コンプレッサから供給される燃料ガスの流量を調整するため、燃料ガスタンクに対する燃料ガスの充填停止、充填再開を適宜行うことも考えられるが、この場合、燃料ガスの充填開始時及び充填停止時に圧力脈動が発生するため、これを繰り返すと、ガス充填装置や燃料電池自動車の各設備に負荷がかかる虞がある。
【００１２】
そしてまた、特許文献３に係る発明では、検出された圧力が大なる程、または、検出された圧力と予め定めた最終充填圧力との差が小さくなるにしたがって、コンプレッサの回転数を除々に低下させることで、燃料ガスの圧力上昇率を小さくし、温度上昇を緩和しているが、コンプレッサの回転数を変更する度に圧力脈動が発生するため、これを繰り返すと、ガス充填装置や燃料電池自動車の各設備に負荷がかかる虞がある。
【００１３】
また、特許文献４に係る発明は、通常は、水素ガス供給管路に配設した水素流量制御弁によって水素ガスの流量を制御しており、当該水素流量制御弁による水素ガスの流量制御の精度が十分高くない場合に限って、バイパス流路に配設した電磁弁を併用するものであり、制御が複雑である。また、この発明は、水素ガス供給管路を流通する水素ガスの流量が、水素エンジンの必要とする量に追従するように制御することで、急な加速或いは減速に対しても、応答性よく水素ガス供給量を調整することを目的とするものであり、燃料電池自動車の燃料ガスタンクに燃料ガスを充填する装置に関するものではない。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、燃料被供給体のガス貯留容器に燃料ガスを充填する際に、前記ガス貯留容器の圧力及び温度をモニタすることで、コンプレッサから供給された燃料ガスの流量を調整し、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができると共に、ガス充填率を向上することが可能なガス充填装置及びガス充填方法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】
【００１５】
この目的を達成するため本発明は、燃料被供給体のガス貯留容器に接続され、当該ガス貯留容器に燃料ガスを充填するガス充填装置であって、燃料ガスを供給するガス供給源と、前記ガス供給源から供給された燃料ガスを圧縮するコンプレッサと、前記ガス供給源から供給された燃料ガスを前記コンプレッサに導入する燃料ガス導入ラインと、前記コンプレッサから吐出された燃料ガスを前記ガス貯留容器に充填する燃料ガス充填ラインと、前記燃料ガス充填ラインから分岐され、当該燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスをバイパスさせるバイパスラインと、前記バイパスラインに配設され、当該バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整する流量調整機構と、を備え、前記流量調整機構は、前記ガス貯留容器の圧力及び温度に基づいて制御され、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整するガス充填装置を提供するものである。
【００１６】
この構成を備えたガス充填装置は、ガス貯留容器の圧力及び温度に基づいて前記流量調整機構が制御され、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量が調整されるため、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスの一部を前記バイパスラインにバイパスさせることができる。したがって、前記ガス貯留容器への燃料ガスの充填を停止することなく、当該ガス貯留容器に充填される燃料ガスの流量を調整することができる。即ち、前記燃料ガスの流量調整は、ガス貯留容器の圧力及び温度に基づいて行われるため、例えば、前記ガス貯留容器が所定圧力の際に温度が所定値よりも高すぎる場合は、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を多くして、前記ガス貯留容器に充填される燃料ガスの充填量を少なくし、前記ガス貯留容器の温度を下げることで、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができ、ガス充填率を向上することができる。また、燃料ガスの充填流量を調整することができるため、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができる。
【００１７】
また、本発明に係るガス充填装置は、前記バイパスラインの下流端を前記燃料ガス導入ラインに接続し、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスを当該燃料ガス導入ラインにバイパスさせる構成を有することができる。このように構成することで、前記利点に加え、前記バイパスされた燃料ガスを、再びコンプレッサに供給し、前記ガス貯留容器に充填することができる。
【００１８】
そしてまた、本発明に係るガス充填装置は、前記燃料ガス充填ラインの前記コンプレッサよりも下流に、当該コンプレッサから吐出された燃料ガスの流通を遮断可能な遮断機構を配設し、前記バイパスラインの下流端を前記燃料ガス充填ラインの当該遮断機構よりも下流に接続し、且つ当該バイパスラインの前記流量調整機構の下流に畜圧器を配設し、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスを当該畜圧器に供給する構成を有することができる。このように構成することで、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスの一部を前記バイパスラインにバイパスさせて前記畜圧器に貯留させることができるため、前記ガス貯留容器への燃料ガスの充填を停止することなく、当該ガス貯留容器に充填される燃料ガスの流量を調整することができる。
【００１９】
さらにまた、本発明に係るガス充填装置は、前記ガス貯留容器の圧力及び温度をモニタし、当該圧力及び温度に基づいて前記流量調整機構を制御し、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整する制御手段をさらに備え、前記制御手段は、前記圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲内にあるか否かを判断し、当該圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えたと判断した際に、前記流量調整機構を調整し、前記燃料ガスを前記バイパスラインに流通させる構成を備えることができる。ここで、前記圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えると、ガス貯留容器の温度が上がり過ぎ、特に、前記温度が８５℃を超えた場合には、充填が中止され、燃料ガスを目標充填量まで充填することができなくなる。本発明では、前記圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えた際に、前記燃料ガスをバイパスさせるため、前記ガス貯留容器に充填される燃料ガスの充填量を少なくすることができる。したがって、前記ガス貯留容器の温度を下げることができ、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができる。
【００２０】
また、本発明は、燃料被供給体のガス貯留容器に燃料ガス供給源から供給された燃料ガスを充填するガス充填方法であって、前記燃料ガス供給源から供給された燃料ガスを、燃料ガス導入ラインを介してコンプレッサに導入する燃料ガス導入工程と、前記コンプレッサから吐出された燃料ガスを、燃料ガス充填ラインを介して前記ガス貯留容器に充填する燃料ガス充填工程と、前記ガス貯留容器内の圧力及び温度を検出する圧力・温度検出工程と、前記圧力・温度検出工程で検出された圧力及び温度に基づいて、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスの一部を、当該燃料ガス充填ラインから分岐されたバイパスラインにバイパスさせるバイパス工程と、を備えてなるガス充填方法を提供するものである。
【００２１】
これらの工程を備えたガス充填方法は、ガス貯留容器の圧力及び温度に基づいて、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスの一部を、バイパスラインを介して、前記燃料ガス導入ラインにバイパスさせるため、前記ガス貯留容器への燃料ガスの充填を停止することなく、当該ガス貯留容器に充填する燃料ガスの流量を調整することができる。即ち、例えば、前記ガス貯留容器が所定圧力の際に温度が所定値よりも高すぎる場合は、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を多くして、前記ガス貯留容器に充填される燃料ガスの充填量を少なくし、前記ガス貯留容器の温度を下げることで、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができるため、ガス充填率を向上することもできる。また、燃料ガスの充填流量を調整することができるため、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができる。
【００２２】
また、前記バイパス工程は、前記バイパスラインにバイパスされた燃料ガスを、前記燃料ガス導入ラインにバイパスさせる工程を含むことができる。この工程により、前記利点に加え、前記バイパスされた燃料ガスを再び前記コンプレッサに供給することができ、前記ガス貯留容器に充填することができるため、燃料ガスが無駄になることがない。
【００２３】
そしてまた、前記バイパス工程は、前記バイパスラインにバイパスされた燃料ガスを、当該バイパスラインに配設されている畜圧器に貯留させる工程を含むことができる。この工程により、前記燃料ガス充填ラインを流通する燃料ガスの一部を前記バイパスラインにバイパスさせて前記畜圧器に貯留させることができるため、前記ガス貯留容器への燃料ガスの充填を停止することなく、当該ガス貯留容器に充填される燃料ガスの流量を調整することができる。
【００２４】
さらにまた、前記バイパス工程は、前記圧力・温度検出工程で検出された圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲内にあるか否かを判断し、当該圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えたと判断した際に、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整する流量調整工程を備えることができる。このように、前記圧力及び温度の上昇速度が所定の範囲の上限値を超えた際に、前記バイパスラインを流通する燃料ガスの流量を調整することで、前記ガス貯留容器に充填される燃料ガスの充填量を少なくすることができる。したがって、前記ガス貯留容器の温度を下げることができるため、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、燃料被供給体のガス貯留容器に燃料ガスを充填する際に、前記ガス貯留容器の圧力及び温度をモニタすることで、コンプレッサから供給された燃料ガスの流量を調整し、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができると共に、ガス充填率を向上することが可能なガス充填装置を提供することができる。
【００２６】
本発明によれば、燃料被供給体のガス貯留容器に燃料ガスを充填する際に、前記ガス貯留容器の圧力及び温度をモニタすることで、コンプレッサから供給された燃料ガスの流量を調整し、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができると共に、ガス充填率を向上することが可能なガス充填方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るガス充填装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示すガス充填装置を用いてガスタンクに燃料ガスを充填する方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態２に係るガス充填装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示すガス充填装置を用いてガスタンクに燃料ガスを充填する方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施形態３に係るガス充填装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】図６は、図５に示すガス充填装置を用いてガスタンクに燃料ガスを充填する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明の実施形態に係るガス充填装置について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るガス充填装置の構成を模式的に示す図、図２は、図１に示すガス充填装置を用いてガスタンクに燃料ガスを充填する方法を示すフローチャートである。なお、実施形態１では、流量調整機構として、流調弁（流量調整弁）を配設した場合について説明する。
【００３０】
実施形態１では、燃料被供給体が、燃料ガス（例えば、水素ガスや圧縮天然ガス等）と酸化ガス（例えば、空気）との電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギー源として搭載した燃料電池自動車（以下、ＦＣ車両１００という）である場合について説明する。このＦＣ車両１００は、図１に示すように、燃料ガスを貯留するガス貯留容器１０１と、ガス貯留容器１０１内の圧力を検出する圧力計１０２と、ガス貯留容器１０１内の温度を検出する温度計１０３を備えている。なお、圧力計１０２及び温度計１０３で検出されたデータは、後に詳述するガス充填装置１の制御装置３０に送信可能となっている。
【００３１】
図１に示すように、実施形態１に係るガス充填装置１は、ＦＣ車両１００に搭載されたガス貯留容器１０１に燃料ガスを充填する装置であり、燃料ガスを供給するガス供給源１０と、ガス供給源１０に接続され且つガス供給源１０から供給された燃料ガスを流通させる燃料ガス導入ライン１１と、燃料ガス導入ライン１１を介してガス供給源１０から供給された燃料ガスを圧縮するコンプレッサ１２と、コンプレッサ１２から吐出された燃料ガスをガス貯留容器１０１に充填する燃料ガス充填ライン１３と、燃料ガス充填ライン１３から分岐され、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパスライン２１と、を有している。
【００３２】
燃料ガス充填ライン１３には、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流れを遮断可能な遮断弁１５と、遮断弁１５の下流に配設され、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流量を測定する流量計１６が配設されている。なお、燃料ガス充填ライン１３の下流端には、図示しない充填ノズルが配設されており、この充填ノズルをＦＣ車両１００の燃料供給口に接続することで、燃料ガス充填開始可能状態となる。
【００３３】
バイパスライン２１は、燃料ガス充填ライン１３の遮断弁１５の配設位置よりも上流で分岐され、下流端が燃料ガス導入ライン１１に接続されている。このバイパスライン２１には、バイパスライン２１を流通する燃料ガスの流量を調整する流調弁２２が配設されている。
【００３４】
また、ガス充填装置１は、ＦＣ車両１００に搭載されている圧力計１０２及び温度計１０３で検出されたデータを受信し、この受信した圧力及び温度に基づいて遮断弁１５の開閉及び流調弁２２の開度を制御する制御装置３０を備えている。
【００３５】
次に、実施形態１に係るガス充填装置１の具体的動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。ＦＣ車両１００に燃料ガスを充填する際は、先ず、ガス充填装置１の図示しない充填ノズルをＦＣ車両１００の燃料供給口に接続し、燃料ガス充填開始可能状態とする。この時、遮断弁１５は閉いており（閉状態）、流調弁２２の開度は０％となっている。次に、ステップＳ１０１に進み、遮断弁１５を開く（開状態とする）。この動作により、ガス供給源１０から供給された燃料ガスは、燃料ガス導入ライン１１からコンプレッサ１２に流れ、コンプレッサから吐出された燃料ガスは、燃料ガス充填ライン１３から遮断弁１５を介してガス貯留容器１０１に充填される。なお、この燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流量は、流量計１６によって検出される。その後、ステップＳ１０２に進む。
【００３６】
ステップＳ１０２では、圧力計１０２及び温度計１０３がガス貯留容器１０１内の圧力及び温度を各々測定し、測定した値を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、送信された圧力及び温度に基づいて上昇速度を検出し、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、制御装置３０は、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲内にあるか否かを判断し、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲以内である（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ１０４に進む。一方、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲を超えた（ステップＳ１０３：ＮＯ）場合は、ステップＳ１０５に進む。
【００３７】
ステップＳ１０４では、制御装置３０は、ガス貯留容器１０１に対する燃料ガスの充填量が規定値以上であるか否かを判断し、燃料ガスの充填量が規定値以上である（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ１１０に進み、遮断弁１５を閉じ、流調弁２２の開度を０％にし、充填を終了させる。一方、燃料ガスの充填量が規定値未満である（ステップＳ１０４：ＮＯ）場合は、ステップＳ１０２に戻る。なお、実施形態１では、制御装置３０が、ガス貯留容器１０１内の圧力及び温度と、燃料ガスの目標充填率との関係を示すデータを有しており、燃料ガスの充填量は、圧力計１０２及び温度計１０３で測定したガス貯留容器１０１内の圧力及び温度と、前記データを比較することで、燃料ガスの充填量が規定値以上であるか、否かを判断している。
【００３８】
ステップＳ１０５では、制御装置３０は、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上であるか否かを判断し、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上である（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、制御装置３０は、流調弁２２の開度が１００％未満であるか否かを判断する。流調弁２２の開度が１００％未満である（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ１０７に進み、流調弁２２の開度を１％大きくした後、ステップＳ１０４に進む。一方、流調弁２２の開度が１００％である（ステップＳ１０６：ＮＯ）場合は、ステップＳ１０４に進む。
【００３９】
ここで、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上であると、ガス貯留容器１０１に対する燃料ガスの充填流量が多くなり過ぎるため、ガス貯留容器１０１の温度が上がり過ぎ、燃料ガスを目標充填量まで充填することができなくなる。したがって、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上である（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）場合は、流調弁２２の開度を大きくし、燃料ガス充填ライン１３からバイパスライン２１にバイパスさせる燃料ガスの流量を増加させることで、ガス貯留容器１０１に充填される燃料ガスの流量を少なくし、ガス貯留容器１０１の温度を下げることで、燃料ガスを目標充填量まで充填することができるようになる。なお、バイパスライン２１にバイパスされた燃料ガスを燃料ガス導入ライン１１に戻され、再び燃料ガスとして供給されるため、燃料ガスが無駄になることがない。
【００４０】
ステップＳ１０５において、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限未満である（ステップＳ１０５：ＮＯ）場合は、ステップＳ１０８に進み、制御装置３０は、流調弁２２の開度が１％以上であるか否かを判断する。流調弁２２の開度が１％以上である（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ１０９に進み、流調弁２２の開度を１％小さくし、ステップＳ１０４に進む。一方、流調弁２２の開度が１％未満である（実施形態１では０％）場合は、ステップＳ１０２に進む。
【００４１】
ここで、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限未満であると、ガス貯留容器１０１に対する燃料ガスの充填流量が少なくなり過ぎるため、流調弁２２の開度を小さくし、燃料ガス充填ライン１３からバイパスライン２１にバイパスさせる燃料ガスの流量を減少させることで、ガス貯留容器１０１に充填される燃料ガスの流量を多くすることができ、燃料ガスを目標充填量まで充填することができるようになる。
【００４２】
このように、ガス貯留容器１０１に燃料ガスを充填する際に、ガス貯留容器１０１の圧力及び温度をモニタし、この圧力及び温度の上昇速度に基づいて、流調弁２２の開度を調整することで、バイパスライン２１を流通する燃料ガスの流量を調整することができるため、ガス貯留容器１０１に供給する燃料ガスの流量を調整することができ、ガス貯留容器１０１への燃料ガスの充填を停止することなく、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができる。したがって、ガス貯留容器１０１に対するガス充填率を向上することができると共に、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができる。
【００４３】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係るガス充填装置について図面を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態２に係るガス充填装置の構成を模式的に示す図、図４は、図３に示すガス充填装置を用いてガスタンクに燃料ガスを充填する方法を示すフローチャートである。なお、実施形態２では、実施形態１で説明した部材と同様の部材については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、実施形態２では、流量調整機構として、絞りを配設した場合について説明する。
【００４４】
図３に示すように、実施形態２に係るガス充填装置２は、ＦＣ車両１００に搭載されたガス貯留容器１０１に燃料ガスを充填する装置であり、実施形態１と同様に、ガス供給源１０と、燃料ガス導入ライン１１と、コンプレッサ１２と、燃料ガス充填ライン１３と、バイパスライン２１と、を有している。
【００４５】
燃料ガス充填ライン１３には、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流れを遮断可能な第１遮断弁２５が配設されており、第１遮断弁２５の下流には、流量計１６が配設されている。なお、燃料ガス充填ライン１３の下流端には、実施形態１と同様に、図示しない充填ノズルが配設されており、この充填ノズルをＦＣ車両１００の燃料供給口に接続することで、燃料ガス充填開始可能状態となる。
【００４６】
バイパスライン２１は、燃料ガス充填ライン１３の第１遮断弁２５の配設位置よりも上流で分岐され、下流端が燃料ガス導入ライン１１に接続されている。このバイパスライン２１には、バイパスライン２１を流通する燃料ガスの燃料ガスの流れを遮断可能な第２遮断弁２６が配設されており、第２遮断弁２６の下流には、絞り２７が配設されている。
【００４７】
また、ガス充填装置２は、ＦＣ車両１００に搭載されている圧力計１０２及び温度計１０３で検出されたデータを受信し、この受信した圧力及び温度に基づいて第１遮断弁２５及び第２遮断弁２６の開閉を制御する制御装置３０を備えている。
【００４８】
次に、実施形態２に係るガス充填装置２の具体的動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。ＦＣ車両１００に燃料ガスを充填する際は、先ず、ガス充填装置２の図示しない充填ノズルをＦＣ車両１００の燃料供給口に接続し、燃料ガス充填開始可能状態とする。この時、第１遮断弁２５及び第２遮断弁２６は閉じている。次に、ステップＳ２０１に進み、第１遮断弁２５を開く。この動作により、ガス供給源１０から供給された燃料ガスは、燃料ガス導入ライン１１からコンプレッサ１２に流れ、コンプレッサから吐出された燃料ガスは、燃料ガス充填ライン１３から第１遮断弁２５を介してガス貯留容器１０１に充填される。なお、この燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流量は、流量計１６によって検出される。その後、ステップＳ２０２に進む。
【００４９】
ステップＳ２０２では、圧力計１０２及び温度計１０３がガス貯留容器１０１内の圧力及び温度を各々測定し、測定した値を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、送信された圧力及び温度に基づいて上昇速度を検出し、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０３では、制御装置３０は、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲内にあるか否かを判断し、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲以内である（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ２０４に進む。一方、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲を超えた（ステップＳ２０３：ＮＯ）場合は、ステップＳ２０５に進む。
【００５０】
ステップＳ２０４では、制御装置３０は、ガス貯留容器１０１に対する燃料ガスの充填量が規定値以上であるか否かを判断し、燃料ガスの充填量が規定値以上である（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ２０７に進み、第１遮断弁２５及び第２遮断弁２６を閉じ、充填を終了させる。一方、燃料ガスの充填量が規定値未満である（ステップＳ２０４：ＮＯ）場合は、ステップＳ２０２に戻る。なお、実施形態２では、実施形態１と同様の方法で、燃料ガスの充填量が規定値以上であるか、否かを判断している。
【００５１】
ステップＳ２０５では、制御装置３０は、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上であるか否かを判断し、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上である（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、制御装置３０は第２遮断弁２６を開く。この動作により、燃料ガス充填ライン１３を流通していた燃料ガスの一部がバイパスライン２１にバイパスされ、絞り２７によって流量が調整された後、燃料ガス導入ライン１１に戻される。このようにすることで、ガス貯留容器１０１に充填される燃料ガスの流量を少なくし、ガス貯留容器１０１の温度を下げることで、燃料ガスを目標充填量まで充填することができるようになる。なお、燃料ガス導入ライン１１に戻された燃料ガスは、再び燃料ガスとして供給されるため、燃料ガスが無駄になることがない。
【００５２】
ステップＳ２０５において、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限未満である（ステップＳ２０５：ＮＯ）場合は、ステップＳ２０４に進む。
【００５３】
このように、ガス貯留容器１０１に燃料ガスを充填する際に、ガス貯留容器１０１の圧力及び温度をモニタし、この圧力及び温度の上昇速度に基づいて、第２遮断弁２６の開閉を制御し、絞り２７によってバイパスライン２１を流通する燃料ガスの流量を調整することで、ガス貯留容器１０１に供給する燃料ガスの流量を調整することができ、ガス貯留容器１０１への燃料ガスの充填を停止することなく、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができる。したがって、ガス貯留容器１０１に対するガス充填率を向上することができると共に、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができる。
【００５４】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係るガス充填装置について図面を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態３に係るガス充填装置の構成を模式的に示す図、図６は、図５に示すガス充填装置を用いてガスタンクに燃料ガスを充填する方法を示すフローチャートである。なお、実施形態３では、実施形態１及び２で説明した部材と同様の部材については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、実施形態３では、流量調整機構として、流調弁（流量調整弁）を配設した場合について説明する。
【００５５】
図５に示すように、実施形態３に係るガス充填装置３は、ＦＣ車両１００に搭載されたガス貯留容器１０１に燃料ガスを充填する装置であり、ガス供給源１０と、燃料ガス導入ライン１１と、コンプレッサ１２と、燃料ガス充填ライン１３と、燃料ガス充填ライン１３から分岐され、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスを、燃料ガス充填ライン１３の第１遮断弁２５が配設されている位置よりも下流にバイパスさせるバイパスライン３１と、を有している。
【００５６】
燃料ガス充填ライン１３には、実施形態２と同様に、燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流れを遮断可能な第１遮断弁２５が配設されており、第１遮断弁２５の下流には、流量計１６が配設されている。なお、燃料ガス充填ライン１３の下流端には、実施形態１及び２と同様に、図示しない充填ノズルが配設されており、この充填ノズルをＦＣ車両１００の燃料供給口に接続することで、燃料ガス充填開始可能状態となる。
【００５７】
バイパスライン３１は、燃料ガス充填ライン１３の第１遮断弁２５の配設位置よりも上流で分岐され、下流端が燃料ガス充填ライン１３の第１遮断弁２５の配設位置よりも下流（具体的には、図５に示すように、第１遮断弁２５と流量計１６との間）に接続されている。このバイパスライン３１には、バイパスライン３１を流通する燃料ガスの流量を調整する流調弁２２と、畜圧器２８と、バイパスライン３１を流通する燃料ガスの燃料ガスの流れを遮断可能な第２遮断弁２６が、上流側から順に配設されている。
【００５８】
また、ガス充填装置３は、ＦＣ車両１００に搭載されている圧力計１０２及び温度計１０３で検出されたデータを受信し、この受信した圧力及び温度に基づいて第１遮断弁２５及び第２遮断弁２６の開閉、及び流調弁２２の開度を制御する制御装置３０を備えている。
【００５９】
次に、実施形態３に係るガス充填装置３の具体的動作について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。ＦＣ車両１００に燃料ガスを充填する際は、先ず、ガス充填装置３の図示しない充填ノズルをＦＣ車両１００の燃料供給口に接続し、燃料ガス充填開始可能状態とする。次に、ステップＳ３０１に進み、第１遮断弁２５を閉じ、第２遮断弁２６を開き、流調弁２２の開度を１００％にする。この動作により、ガス供給源１０から供給された燃料ガスは、燃料ガス導入ライン１１からコンプレッサ１２に流れ、コンプレッサから吐出された燃料ガスは、燃料ガス充填ライン１３から分岐されたバイパスライン３１に流れ、流調弁２２及び畜圧器２８を経て、燃料ガス充填ライン１３の第１遮断弁２５の配設位置の下流に供給され、ガス貯留容器１０１に充填される。なお、この時、畜圧器２８に貯留されていた燃料ガスも畜圧器２８から吐出され、ガス貯留容器１０１に充填される。この燃料ガス充填ライン１３を流通する燃料ガスの流量は、流量計１６によって検出される。その後、ステップＳ３０２に進む。
【００６０】
ステップＳ３０２では、制御装置３０は、コンプレッサ１２から吐出される燃料ガスの流量が、ガス貯留容器１０１に充填される充填重量より多いか否かを判断し、コンプレッサ１２から吐出される燃料ガスの流量が、ガス貯留容器１０１に充填される充填重量より多い（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ３０３に進み、第１遮断弁２５を開き、第２遮断弁２６を閉じ、流調弁２２の開度を０％にする。その後、ステップＳ３０５に進む。一方、コンプレッサ１２から吐出される燃料ガスの流量が、ガス貯留容器１０１に充填される充填重量未満である（ステップＳ３０２：ＮＯ）場合は、ステップＳ３０４に進み、制御装置３０は、ガス貯留容器１０１に対する燃料ガスの充填量が規定値以上であるか否かを判断し、燃料ガスの充填量が規定値以上である（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ３１３に進む。燃料ガスの充填量が規定値未満である（ステップＳ３０４：ＮＯ）の場合は、ステップＳ３０２に戻る。
【００６１】
ステップＳ３０５では、圧力計１０２及び温度計１０３がガス貯留容器１０１内の圧力及び温度を各々測定し、測定した値を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、送信された圧力及び温度に基づいて上昇速度を検出し、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、制御装置３０は、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲内にあるか否かを判断し、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲以内である（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ３０７に進む。一方、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲を超えた（ステップＳ３０６：ＮＯ）場合は、ステップＳ３０８に進む。
【００６２】
ステップＳ３０７では、制御装置３０は、ガス貯留容器１０１に対する燃料ガスの充填量が規定値以上であるか否かを判断し、燃料ガスの充填量が規定値以上である（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）の場合は、ステップＳ３１３に進み、第１遮断弁２５を閉じ、流調弁２２の開度を０％にし、充填を終了させる。一方、燃料ガスの充填量が規定値未満である（ステップＳ３０７：ＮＯ）場合は、ステップＳ３０５に戻る。なお、実施形態３では、実施形態１と同様の方法で、燃料ガスの充填量が規定値以上であるか、否かを判断している。
【００６３】
ステップＳ３０８では、制御装置３０は、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上であるか否かを判断し、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上である（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、制御装置３０は、流調弁２２の開度が１００％未満であるか否かを判断する。流調弁２２の開度が１００％未満である（ステップＳ３０９：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ３１０に進み、流調弁２２の開度を１％大きくした後、ステップＳ３０７に進む。一方、流調弁２２の開度が１００％である（ステップＳ３０９：ＮＯ）場合は、ステップＳ３０７に進む。
【００６４】
このように、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限以上である（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）場合は、流調弁２２の開度を大きくし、燃料ガス充填ライン１３からバイパスライン３１にバイパスさせた燃料ガスの流量を増加させ、この燃料ガスを畜圧器２８に貯留させることで、燃料ガス充填ライン１３からガス貯留容器１０１に充填される燃料ガスの流量を少なくすることで、ガス貯留容器１０１の温度を下げ、燃料ガスを目標充填量まで充填することができるようになる。
【００６５】
ステップＳ３０８において、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限未満である（ステップＳ３０８：ＮＯ）場合は、ステップＳ３１１に進み、制御装置３０は、流調弁２２の開度が１％以上であるか否かを判断する。流調弁２２の開度が１％以上である（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）場合は、ステップＳ３１２に進み、流調弁２２の開度を１％小さくし、ステップＳ３０７に進む。一方、流調弁２２の開度が１％未満である（実施形態３では０％）場合は、ステップＳ３０５に進む。
【００６６】
このように、前記圧力及び温度の上昇速度が予め設定した規定範囲の上限未満である（ステップＳ３０８：ＮＯ）場合は、流調弁２２の開度を小さくし、燃料ガス充填ライン１３からバイパスライン３１にバイパスさせる燃料ガスの流量を減少させ、ガス貯留容器１０１に充填される燃料ガスの流量を多くすることで、燃料ガスを目標充填量まで充填することができるようになる。
【００６７】
このように、ガス貯留容器１０１に燃料ガスを充填する際に、ガス貯留容器１０１の圧力及び温度をモニタし、この圧力及び温度の上昇速度に基づいて、第１遮断弁２５及び第２遮断弁２６の開閉、及び流調弁２２の開度を制御することで、バイパスライン３１を介して畜圧器２８に貯留される燃料ガスの流量を調整することができるため、ガス貯留容器１０１に供給する燃料ガスの流量を調整することができ、ガス貯留容器１０１への燃料ガスの充填を停止することなく、燃料ガスを目標充填量まで充填可能にすることができる。したがって、ガス貯留容器１０１に対するガス充填率を向上することができると共に、燃料ガス充填時における圧力脈動の発生を緩和することができる。なお、畜圧器２８に貯留された燃料ガスは、次の燃料ガス充填開始時にステップＳ３０１において、ガス貯留容器１０１に充填されるため、燃料ガスが無駄になることがない。
【００６８】
なお、実施形態１〜３では、制御装置３０をガス充填装置１〜３に配設した場合について説明したが、これに限らず、制御装置３０は、ＦＣ車両１００に配設してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１、２、３…ガス充填装置、  １０…ガス供給源、  １１…燃料ガス導入ライン、  １２…コンプレッサ、  １３…燃料ガス充填ライン、  １５…遮断弁、  ２１、３１…バイパスライン、  ２２…流調弁、  ２５…第１遮断弁、  ２６…第２遮断弁、  ２８…畜圧器、  ３０…制御装置、  １００…ＦＣ車両、  １０１…ガス貯留容器、  １０２…圧力計、  １０３…温度計
【図１】
2011099468.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011099468.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011099468.tif 000007
【図６】
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