(57)【要約】【課題】大容量の燃料タンクを搭載したバス及びトラック、及び小容量の燃料タンクを搭載した乗用車に共用でき、大容量の燃料タンクへの充填時間が短縮できる高圧ガス充填装置を提供する。【解決手段】高圧ガス源（３）に接続した供給管（２）に流量計（４）及び遮断弁（５）を介装し、供給管（２）を２本に分岐し、一方の分岐管（７）に流量調節弁（８）を介装し、他方の分岐管（９）にバイパス弁（１０）を介装し、両分岐管（７、９）を充填管（１２）に接続し、制御装置（２０）は基本操作制御手段（２０ａ）、高速充填制御手段（２０ｂ）及び標準充填制御手段（２０ｃ）を具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス源に接続した供給管を設け、該供給管を２本に分岐し、一方の分岐管に流量調節弁を介装し、他方の分岐管にバイパス弁を介装し、両分岐管は合流して充填管に接続しており、充填管に接続した充填ホースの先端に取り付けられた充填カプラと、大容量の燃料タンクにガスを充填する制御と小容量の燃料タンクにガスを充填する制御とを選択可能に構成されている充填切換スイッチと、制御装置とを具備していることを特徴とする高圧ガス充填装置。
【請求項２】
バイパス弁を介装した分岐管におけるバイパス弁下方側の領域に、抵抗手段が介装されている請求項１の高圧ガス充填装置。
【請求項３】
前記制御装置は、大容量の燃料タンクにガスを充填する制御を行う場合に、充填圧力が所定値以下で、且つ、充填流量が所定値以上の場合にバイパス弁を開き、充填圧力が一定以上になるまで流量調節弁の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量ずつ増加し、充填圧力が一定値以上になるとバイパス弁を閉じて流量調節弁を全開にし、流量調節弁を全開にした後、流量調節弁の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量ずつ減少する制御を行う様に構成されている請求項１、２の何れかに記載の高圧ガス充填装置。
【請求項４】
前記制御装置は、大容量の燃料タンクにガスを充填する制御を行う場合に、充填圧力が所定値以上の場合に、充填圧力が一定値以上になるまで流量調節弁の弁開度を増加し、充填圧力が一定値以上になった後、流量調節弁の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量ずつ減少する制御を行う様に構成されている請求項１、２の何れかに記載の高圧ガス充填装置。
【請求項５】
前記制御装置は、小容量の燃料タンクにガスを充填する制御を行う場合に、圧力センサで計測される充填圧力が一定値以上になるまで流量調節弁の弁開度を増加し、充填圧力が閾値以下の場合における制御１サイクルにおける流量調節弁の弁開度の増加量は、充填圧力が閾値よりも高圧な場合における制御１サイクルにおける流量調節弁の弁開度の増加量よりも大きく、圧力センサで計測される充填圧力が一定値以上になった後、流量調節弁の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量ずつ減少する制御を行う様に構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載の高圧ガス充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の燃料として普及しつつある水素ガス又は天然ガス（ＣＮＧ）を燃料タンクへ充填する高圧ガス充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題及び原油の高騰問題から、ガソリンに代えて水素ガス又は天然ガスを燃料とする自動車が注目され、実用化されつつある。これらのガスを燃料とする自動車には、大容量の燃料タンクを搭載したバス及びトラック、及び小容量の燃料タンクを搭載した乗用車がある。
【０００３】
ガスを燃料とする自動車の走行台数は現時点では大量ではないので、バス及びトラック用の大流量の高圧ガス充填装置と、乗用車用の小流量の高圧ガス充填装置とを、別個の個所に設けるのは経済的でない。そのため、乗用車への充填に適する小流量の高圧ガス充填装置を、バス及びトラックに対する高圧ガスの充填に使用している。
【０００４】
しかし、バス及びトラックに充填するべき高圧ガスの量は非常に多いので、小流量の高圧ガス充填装置を用いてバス及びトラックに高圧ガスを充填した場合には、充填に長時間を要してしまう、という不都合が存在する。
【０００５】
これに対して、バス及びトラックに高圧ガスを充填する場合に、高圧ガスの供給系における流速を増大して、充填時間を短縮することも考えられる。
しかし、高圧ガス充填装置における高圧ガスの供給系には流量調節弁が介装されており、高圧ガスの流速が増加すると、流量調節弁において発生する圧損も増大し、充填時間の短縮が図れない。
それと共に、圧損が増大することにより、流量調節弁自体にも大きな負担を掛けることになってしまうという問題がある。
【０００６】
その他の従来技術として、例えば、車載タンクに水路を送る通路に開閉弁を設け、車載タンクへの水素の充填作業を効率良く行うことが出来る水素供給ステーションが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術では、バス及びトラックに高圧ガスを充填する場合における上述した様な問題を提供するものではない。
【特許文献１】特開２００５−６９３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、大容量の燃料タンクを搭載したバス及びトラック、及び小容量の燃料タンクを搭載した乗用車に共用でき、大容量の燃料タンクへの充填時間が短縮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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高圧ガス充填装置（１）は、高圧ガス源（３）に接続した供給管（２）を設け、該供給管（２）を２本に分岐し、一方の分岐管（７）に流量調節弁（８）を介装し、他方の分岐管（９）にバイパス弁（１０）を介装し、両分岐管（７、９）は合流して充填管（１２）に接続しており、充填管（１２）に接続した充填ホース（１３）の先端に取り付けられた充填カプラ（１６）と、大容量の燃料タンク（例えば、トラックやバスの燃料タンク）にガスを充填する制御（高速充填）と小容量の燃料タンク（例えば、乗用車の燃料タンク）にガスを充填する制御（標準充填）とを選択可能に構成されている充填切換スイッチ（２２）と、制御装置（２０）とを具備している（請求項１）。
【０００９】
本発明において、バイパス弁（１０）を介装した分岐管（９）におけるバイパス弁（１０）下方側の領域に、抵抗手段（例えば、オリフィス１１）が介装されているのが好ましい（請求項２）。
【００１０】
本発明において、前記制御装置（２０）は基本操作制御手段（２０ａ）、高速充填制御手段（２０ｂ）、標準充填制御手段（２０ｃ）を含み、基本操作制御手段（２０ａ）は、充填切換スイッチ（２２）の押圧信号（操作信号）、充填カプラ（１６）を係止するカプラ掛け（１７）に設けたカプラスイッチ（１８）のオン信号、制御装置（２０）に接続された操作盤（２１）に設けられた充填開始スイッチ（２３）の押圧信号により、充填切換スイッチ（２２）により選択された充填制御に対応して高速充填制御手段（２０ｂ）又は標準充填制御手段（２０ｃ）を作動せしめ、カプラスイッチ（１８）のオフ信号を受けて充填終了処理を実行する制御を行う様に構成されているのが好ましい。
【００１１】
さらに、前記制御装置（２０）は、大容量の燃料タンク（例えば、トラックやバスの燃料タンク）にガスを充填する制御（高速充填）を行う場合に、（充填管１２に介装された圧力センサ１４で計測される）充填圧力が所定値（例えば、１３．０ＭＰａ）以下で、且つ、（供給管２に介装された流量計４で計測される）充填流量が所定値（例えば２Ｋｇ／ｍｉｎ．）以上の場合（ステップＳＴ３１及びステップＳＴ３２が共にＹＥＳの場合）にバイパス弁（１０）を開き（ステップＳＴ３３）、充填圧力が一定以上になるまで流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．２％）ずつ増加し（ステップＳＴ３４、ステップＳＴ４１〜ＳＴ４３）、充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になるとバイパス弁（１０）を閉じて（ステップＳＴ３６）流量調節弁（８）を全開にし（ステップＳＴ３７）、流量調節弁（８）を全開にした後、流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．４％）ずつ減少する（ステップＳＴ３８、ステップＳＴ５２〜ＳＴ５４）制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項３）。
係る制御は、前記制御装置（２０）に設けた高速充填制御手段（２０ｂ）により実行される。
【００１２】
係る高圧ガス充填装置（請求項３の高圧ガス充填装置）を用いた高圧ガス充填方法は、大容量の燃料タンク（例えば、トラックやバスの燃料タンク）にガスを充填する制御（高速充填）を行う場合に、（充填管１２に介装された圧力センサ１４で計測される）充填圧力が所定値（例えば、１３．０ＭＰａ）以下で、且つ、（供給管２に介装された流量計４で計測される）充填流量が所定値（例えば２Ｋｇ／ｍｉｎ．）以上の場合（ステップＳＴ３１及びステップＳＴ３２が共にＹＥＳの場合）にバイパス弁（１０）を開く工程（ステップＳＴ３３）と、充填圧力が一定以上になるまで流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．２％）ずつ増加する工程と（ステップＳＴ３４、ステップＳＴ４１〜ＳＴ４３）、充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になるとバイパス弁（１０）を閉じて（ステップＳＴ３６）流量調節弁（８）を全開にする工程と（ステップＳＴ３７）、流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．４％）ずつ減少する工程（ステップＳＴ３８、ステップＳＴ５２〜ＳＴ５４）とを有するのが好ましい。
【００１３】
また、前記制御装置（２０）は、大容量の燃料タンク（例えば、トラックやバスの燃料タンク）にガスを充填する制御（高速充填）を行う場合に、（充填管１２に介装された圧力センサ１４で計測される）充填圧力が所定値（例えば、１３．０ＭＰａ）以上の場合に、充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になるまで流量調節弁（８）の弁開度を増加し（ステップＳＴ３９、ステップＳＴ６１〜ＳＴ６３）、充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になった後、流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．４％）ずつ減少する（ステップＳＴ３８、ステップＳＴ５２〜ＳＴ５４）制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項４）。
この制御も、前記制御装置（２０）に設けた高速充填制御手段（２０ｂ）により実行されるのが好適である。
【００１４】
係る高圧ガス充填装置（請求項４の高圧ガス充填装置）を用いた高圧ガス充填方法は、大容量の燃料タンク（例えば、トラックやバスの燃料タンク）にガスを充填する制御（高速充填）を行う場合に、（充填管１２に介装された圧力センサ１４で計測される）充填圧力が所定値（例えば、１３．０ＭＰａ）以上の場合に、充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になるまで流量調節弁（８）の弁開度を増加する工程（ステップＳＴ３９、ステップＳＴ６１〜ＳＴ６３）と、流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．４％）ずつ減少する工程（ステップＳＴ３８、ステップＳＴ５２〜ＳＴ５４）、とを有するのが好ましい。
【００１５】
そして、前記制御装置（２０）は、小容量の燃料タンク（例えば、乗用車の燃料タンク）にガスを充填する制御（標準充填）を行う場合に、圧力センサ（１４）で計測される充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になるまで流量調節弁（８）の弁開度を増加し（ステップＳＴ７５〜ＳＴ７９）、（圧力センサ１４で計測される）充填圧力が閾値（例えば、１８．０ＭＰａ）以下の場合における制御１サイクルにおける流量調節弁（８）の弁開度の増加量（例えば、０．４％：ステップＳＴ７９）は、充填圧力が閾値（例えば、１８．０ＭＰａ）よりも高圧な場合における制御１サイクルにおける流量調節弁（８）の弁開度の増加量（例えば、０．２％：ステップＳＴ７８）よりも大きく、圧力センサ（１４）で計測される充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になった後、流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．４％）ずつ減少する（ステップＳＴ８０〜ＳＴ８３）制御を行う様に構成されているのが好ましい（請求項５）。
係る制御は、前記制御装置（２０）に設けた標準充填制御手段（２０ｃ）により実行されるのが好適である。
【００１６】
係る高圧ガス充填装置（請求項５の高圧ガス充填装置）を用いた高圧ガス充填方法は、小容量の燃料タンク（例えば、乗用車の燃料タンク）にガスを充填する制御（標準充填）を行う場合に、圧力センサ（１４）で計測される充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になるまで流量調節弁（８）の弁開度を増加する工程（ステップＳＴ７５〜ＳＴ７９）を有し、当該弁開度を増加する工程では、（圧力センサ１４で計測される）充填圧力が閾値（例えば、１８．０ＭＰａ）以下の場合における制御１サイクルにおける流量調節弁（８）の弁開度の増加量（例えば、０．４％：ステップＳＴ７９）が、充填圧力が閾値（例えば、１８．０ＭＰａ）よりも高圧な場合における制御１サイクルにおける流量調節弁（８）の弁開度の増加量（例えば、０．２％：ステップＳＴ７８）よりも大きく、圧力センサ（１４）で計測される充填圧力が一定値（例えば、１９．４ＭＰａ）以上になった後、流量調節弁（８）の弁開度を制御の１サイクル毎に所定量（例えば、０．４％）ずつ減少する工程（ステップＳＴ８０〜ＳＴ８３）を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上述した構成を具備する本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）  供給管を２本に分岐し、一方の分岐管（７）に流量調節弁（８）を介装し、他方の分岐管（９）にバイパス弁（１０）を介装し、バス及びトラック等のように高速充填のときには流量調節弁（８）及びバイパス弁（１０）を開いて充填し、乗用車等のように標準充填のときには流量調節弁（８）だけを開いて充填することにより、安全で充填効率の良い高圧ガス充填装置となる。
（２）  そして、流量調節弁（８）を介装した分岐管（７）で流量制御を行い、バイパス弁（１０）を介装した側の分岐管（９）で流出量を増大して充填時間の短縮が可能となる。
（３）  本発明において、バイパス弁（１０）を介装した分岐管（９）におけるバイパス弁（１０）下方側の領域に、抵抗手段（例えば、オリフィス１１）が介装すれば（請求項２）、バイパス弁（１０）を閉鎖した時にバイパス弁（１０）の下流側の配管系に生じる圧力上昇を緩和して、当該配管系における損傷を未然に防止することが出来る。
（４）  充填初期は流量調節弁の弁開度を徐々に増やし、充填終期は流量調節弁の弁開度を徐々に絞る制御を実行する様に構成すれば（請求項３〜請求項５）、安全で充填効率が良く計量精度が高い高圧ガス充填装置となる。
（５）  高速充填が選択されても、充填初期の充填圧力が高い場合は、バイパス弁は開放せずに、流量調節弁だけを開いて充填する様に構成すれば（請求項４）、安全で充填効率の良い高圧ガス充填装置となる。
（６）  ガスが供給される車両側に設けた燃料タンクを満タンまで充填することができる。
（７）  充填圧力が一定以上になると流量調節弁を閉じて充填を終了すれば、高圧ガス充填装置として、より一層の安全性を確保することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。
図示の実施形態においては、図１に示すように、高圧ガス充填装置１の供給管２が、高圧ガス源３に接続されている。この高圧ガス源は、例えば２０ＭＰａに加圧された天然ガス（ＣＮＧ）である。
【００１９】
供給管２には、流量計４及び遮断弁５が介装され、圧力計６が設けられている。流量計４は、大流量が計測できるタイプの質量流量計であり、遮断弁５は大口径の遮断弁として構成されている。
供給管２は２本の分岐管７、９に分岐しており、一方の分岐管７には流量調節弁８が介装されており、他方の分岐管９にはバイパス弁１０及びオリフィス１１が介装されている。オリフィス１１は抵抗手段であって、それよりも下流側の領域における圧力上昇を抑制するために介装されており、例えば、可変式のオリフィスとして構成されている。
【００２０】
２本の分岐管７、９は合流して充填管１２となり、充填管１２には圧力センサ１４及び圧力計１５が設けられている。
そして、充填管１２は充填ホース１３に接続され、充填ホース１３の先端には充填カプラ１６が設けられている。この充填カプラ１６を掛けるカプラ掛け１７には、カプラスイッチ１８が設けられている。
【００２１】
高圧ガス充填装置１の制御装置２０には、流量計４及び圧力センサ１４の計測信号が入力し、カプラスイッチ１８のオン・オフ信号が入力する。また、制御装置２０からは、遮断弁５及びバイパス弁１０に対して開閉信号が送信され、流量調節弁８に対しては弁開度信号が送信される。
【００２２】
高圧ガス充填装置１の操作盤２１には、充填切換スイッチ２２、充填開始スイッチ２３、カードリーダ２４、及びプリンタ２５等が設けられており、それ等のスイッチを操作した旨の信号が、制御装置２０に送信される。
なお、充填切換スイッチ２２は、ガスが供給される車両がバスやトラック等の大型車両の様に大容量の燃料タンクに対してガスを充填する場合における「高速充填」と、乗用車の様な小容量の燃料タンクに対してガスを充填する場合における「標準充填」とを切り換えるように構成されている。
【００２３】
高圧ガス充填装置１の表示器２６には、充填量表示器２７、カプラＬＥＤ２８、充填可ＬＥＤ２９等が設けられている。そして、制御装置２０からの信号を受けて、充填量表示器２７に充填量を表示し、カプラＬＥＤ２８や充填可ＬＥＤ２９を点滅するようになっている。
なお、制御装置２０には、基本操作制御手段２０ａ、高速充填制御手段２０ｂ、及び標準充填制御手段２０ｃが具備されている。
【００２４】
次にトラック・バス等のように大容量の燃料タンクを有する自動車へのガス充填（高速充填）の態様を、図２〜図７のフローチャートに基づいて説明する。
始めに、基本操作制御手段２０ａにおける作用を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２５】
図２において、作業員が操作盤２１の充填切換スイッチ２２の高速充填側を押すと、高速充填信号が制御装置２０に入力される（ステップＳＴ１）。そして充填カプラ１６をカプラ掛け１７から外すと、カプラスイッチ１８からオン信号（充填カプラ１６をカプラ掛け１７から外した旨の信号）が制御装置２０に入力される（ステップＳＴ２）。
充填切換スイッチ２２が高速充填側である旨の信号及び充填カプラ１６をカプラ掛け１７から外した旨の信号（オン信号）を受信した制御装置２０における基本操作制御手段２０ａは、表示器２６のカプラＬＥＤ２８を点灯する（ステップＳＴ３）。
【００２６】
カプラ掛け１７から外した充填カプラ１６を自動車Ｖの燃料タンクの充填口へ接続し、充填用のカードをカードリーダ２４で読み込むと（ステップＳＴ４）、充填可ＬＥＤ２９が点灯し、充填量表示器２７に表示されていた前回の充填量の表示が帰零される（ステップＳＴ５）。
【００２７】
ここで、充填用のカードをカードリーダ２４で読み込む工程（ステップＳＴ４）は、図示の実施形態に係る高圧ガス充填装置１を導入したガスの充填設備が、ＰＯＳシステムを導入している場合に必要な工程である。
換言すれば、高圧ガス充填装置１を導入したガスの充填設備が、ＰＯＳシステムを導入していない場合には、ステップＳＴ４は省略される。その場合は、カプラＬＥＤ２８が点灯（ステップＳＴ３）した後、所定時間経過後、充填可ＬＥＤ２９が点灯して、充填量の表示が帰零される（ステップＳＴ５）。
【００２８】
充填可ＬＥＤ２９が点灯して、充填量の表示が帰零した（ステップＳＴ５）後に、充填開始スイッチ２３を押すと（ステップＳＴ６がＹＥＳ）、充填切換スイッチ２２で選択された高速充填が行われる（ステップＳＴ７）。
高速充填は、制御装置２０の高速充填制御手段２０ｂにより制御される。そして、高速充填にかかる制御については、図３〜図７のフローチャートに基づいて後述する。
【００２９】
充填中に流量計４で計測された充填量は、充填量表示器２７に表示される。
ガスの充填が終わり、充填カプラ１６が自動車Ｖの充填口から外され、充填カプラ１６をカプラ掛け１７に掛けると、カプラスイッチ１８からオフ信号（充填カプラ１６がカプラ掛け１７に掛けられた旨の信号）が制御装置２０に送られる（ステップＳＴ８がＹＥＳ）。
そして、カプラＬＥＤ２８及び充填可ＬＥＤ２９が消灯し（ステップＳＴ９）、プリンタ２５から充填伝票が発行される（ステップＳＴ１０）。顧客は、充填伝票に基づいて精算をする。
【００３０】
次に、ステップＳＴ７の高速充填を行っている際における高速充填制御手段２０ｂの作用について、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３１】
充填開始スイッチ２３が操作されて、充填が開始されると（ステップＳＴ２１）、制御装置２０の高速充填制御手段２０ｂは遮断弁５を開き（ステップＳＴ２２）、流量調節弁８を小流量に相当する開度（例えば４０％）だけ開く（ステップＳＴ２３）。
すなわち、充填の初期段階では、４０％の開度の流量調節弁８から小流量で充填が開始されるので、充填作業の安全が確保される。
【００３２】
充填中においては、バイパス弁１０の制御と流量調節弁８の制御が実行される（ステップＳＴ２４、２５）。
バイパス弁１０の制御及び流量調節弁８の制御については、図４〜図７に基づいて後述する。
【００３３】
バイパス弁１０の制御及び流量調節弁８の制御を実行した後、遮断弁５を閉じ（ステップＳＴ２６）、充填が終了する（ステップＳＴ２７）。
充填が終了したならば、自動車Ｖの充填口から外した充填カプラ１６を、カプラ掛け１７に掛ける。
【００３４】
次に、ステップＳＴ２４、ＳＴ２５におけるバイパス弁１０の制御及び流量調節弁８について、図４に基づいて説明する。
【００３５】
充填が開始された時の圧力センサ１４で計測される充填圧力が、例えば１３．０ＭＰａ以下であり（ステップＳＴ３１がＹＥＳ）、流量計４で計測される瞬間流量が、例えば２Ｋｇ/ｍｉｎ以上である場合は（ステップＳＴ３２がＹＥＳ）、自動車Ｖの燃料タンクの残量が少なく、充填量が多くなると判断し、制御装置２０はバイパス弁１０を開き（ステップＳＴ３３）、大流量充填（高速充填）を実行する（ステップＳＴ３４）。
ステップＳＴ３４の大流量充填の制御については、図５に基づいて後述する。
【００３６】
大流量充填の制御は、図５で後述する様に、圧力センサ１４で計測される充填圧力が、例えば１９．４ＭＰａ以上になるまで続行される（ステップＳＴ４５：図５）。
充填圧力が１９．４ＭＰａ以上になるとステップＳＴ３４の大流量充填の制御が終了し、バイパス弁１０を閉じ（ステップＳＴ３６）、流量調節弁８を開度１００％（全開の状態）とする（ステップＳＴ３７）。
流量調節弁８の開度が１００％となったならば、小流量充填制御を実行する（ステップＳＴ３８）。
このように、大流量充填の制御に際しては、流量調節弁８の弁開度が１００％になるので、大流量充填の制御が完了して、バイパス弁１０を閉鎖した際における圧力効果が緩和される。
小流量充填の制御は、図６に基づいて後述する。
【００３７】
ステップＳＴ３１において、充填が開始された時の圧力センサ１４で計測される充填圧力が、１３．０ＭＰａ以上である場合（ステップＳＴ３１がＮＯ）は、高速充填制御手段２０ｂは、自動車Ｖの燃料タンクに残量が多く、充填すべきガスの量が比較的少ないと判断して、中流量充填制御を実行する（ステップＳＴ３９）。
中流量充填の制御は、図７に基づいて後述する。
【００３８】
ステップＳＴ３９における中流量充填の制御は、圧力センサ１４で計測された充填圧力が、１９．４ＭＰａ以上になるまで実行される（図７のステップＳＴ６１参照）。
圧力センサ１４で計測された充填圧力が１９．４ＭＰａ以上になると（図７のステップＳＴ６１がＹＥＳ）、ステップＳＴ３９における中流量充填の制御を終了してステップＳＴ３８に進み、小流量充填の制御を実行する。
【００３９】
次に、図４のステップＳＴ３４における大流量充填の制御について、図５を参照して説明する。
【００４０】
図５における大流量充填の制御では、流量調節弁８の開度が１００％未満であるか否かを判断し（ステップＳＴ４１）、流量調節弁８の開度が１００％未満ならば（ステップＳＴ４１がＹＥＳ）、充填圧力も１９．２ＭＰａ以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ４２）。
充填圧力が１９．２ＭＰａ以下であれば（ステップＳＴ４２がＹＥＳ）、流量調節弁８の弁開度を、例えば０．２％だけ増加する（ステップＳＴ４３）。そして、ステップＳ４１に戻る。
【００４１】
流量調節弁８の開度が１００％の場合（ステップＳＴ４１がＮＯ）、或いは、充填圧力が１９．２ＭＰａ以上の場合（ステップＳＴ４２がＮＯ）には、ステップＳＴ４５に進み、充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であるか否かを判断する。
ステップＳ４５において、充填圧力が１９．４ＭＰａ未満であれば（ステップＳＴ４５がＮＯ）、ステップＳＴ４１に戻る。充填圧力が１９．４ＭＰａ以上となれば、図５で示す大流量充填の制御を終了し、バイパス弁１０を閉鎖する（ステップＳＴ３６：図４）。
【００４２】
図５における大流量充填の制御における初期段階では、流量調節弁８の開度は小さく（ステップＳＴ４１がＹＥＳ）、充填圧力も１３．０ＭＰａ以下であるので（ステップＳＴ４２がＹＥＳ）、ステップＳＴ４３において、流量調節弁８の弁開度が０．２％増加する。
流量調節弁８の弁開度が１００％になるか（ステップＳＴ４１がＮＯ）、圧力センサ１４で計測される充填圧力が１９．２ＭＰａになる（ステップＳＴ４２がＮＯ）まで、流量調節弁８の開度は増加し続ける（ステップＳＴ４１がＹＥＳ、ステップＳＴ４２がＹＥＳ、ステップＳＴ４３のループ）。
【００４３】
次に、図４のステップＳＴ３８における小流量充填の制御について、図６を参照して説明する。
図６の小流量の充填制御では、図５のステップＳＴ４５、図７のステップＳＴ６１の何れかにおいて、充填圧力が１９．４ＭＰａ以上となっている場合に実行される。
そして、流量調整弁の開度は１００％であるか、或いは、それに近い数値となっている。すなわち、図５の大流量制御を行った場合には、図４のステップＳＴ３７で示すように、流量調整弁の開度は１００％となる。図７で後述する中流量制御を行った場合でも、図７のステップＳＴ６２、ステップＳＴ６３により、流量調整弁の開度は１００％か、或いは、それに近い数値となる。
【００４４】
図６において、先ずステップＳＴ５２において、流量調節弁８の弁開度が４０％であるか否かを判断する。
流量調節弁８の弁開度が４０％まで減少していなければ（ステップＳＴ５２がＮＯ）、圧力センサ１４で計測される充填圧力が、例えば１９．４ＭＰａ以上であるか否かを判定し（ステップＳＴ５３）、充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であれば（ステップＳＴ５３がＹＥＳ）、流量調節弁８の弁開度を、例えば０．４％減少する（流量調節弁８を絞る：ステップＳＴ５４）。そして、ステップＳＴ５２に戻る。
充填圧力が１９．４ＭＰａ未満であれば（ステップＳＴ５３がＮＯ）、ステップＳＴ５２に戻る。
【００４５】
流量調節弁８の弁開度が４０％まで減少していれば（ステップＳＴ５２がＹＥＳ）、ステップＳＴ５５において、圧力センサ１４で計測される充填圧力が、例えば１９．６ＭＰａ以上であるか否かを判定する。
充填圧力が１９．６ＭＰａよりも小さければ（ステップＳＴ５５がＮＯ）、ステップＳＴ５２に戻る。
【００４６】
ステップＳＴ５５において、充填圧力が１９．６ＭＰａ以上であれば（ステップＳＴ５５がＹＥＳ）、流量調節弁８を閉鎖する（流量調節弁８の開度を０％にする：ステップＳＴ５６）。
【００４７】
図６で示す小流量の充填制御においては、流量調節弁８の開度を減少するループ（ステップＳＴ５２がＮＯ、ステップＳＴ５３がＹＥＳ、ステップＳＴ５４のループ）は、流量調節弁８の弁開度が４０％に減少する（ステップＳＴ５１がＹＥＳ）まで実行される。
そして、充填圧力が１９．６ＭＰａ以上になるまで流量調整弁８の開度は４０％で維持され（ステップＳＴ５２がＹＥＳ、ステップＳＴ５５がＮＯのループ）、充填圧力が１９．６ＭＰａ以上になれば、流量調節弁８が閉鎖する。
【００４８】
図６で示す小流量充填の制御では、車両に対するガス充填の終了間際に、流量調節弁８を徐々に絞っている（流量調節弁８の開度を徐々に減少している）ので、充填作業の安全が確保でき、計量精度も向上する。また、所定圧力以上になると充填終了となるので、過充填が防止でき、充填作業の安全が確保できる。
【００４９】
次に、図４におけるステップＳＴ３９の中流量充填に係る制御について、図７を参照して説明する。
【００５０】
図７の中流量充填に係る制御では、先ず、圧力センサ１４で計測される充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ６１）。充填圧力が１９．４ＭＰａよりも低圧であれば（ステップＳＴ６１がＮＯ）、ステップＳＴ６２に進み、流量調節弁８の弁開度は１００％に到達しているか否かを判断する。
流量調節弁８の弁開度は１００％に到達していなければ（ステップＳＴ６２がＹＥＳ）、流量調節弁８の弁開度を、例えば０．４％だけ増加する（ステップＳＴ６３）。そして、ステップＳＴ６１に戻る。流量調節弁８の弁開度が１００％に到達していれば（ステップＳＴ６２がＮＯ）、流量調節弁８の弁開度を増加することなく、ステップＳＴ６１に戻る。
【００５１】
図７で示す制御によれば、流量調節弁８の弁開度が徐々に増加する（流量調節弁８を徐々に開く）ループ（ステップＳＴ６１がＮＯ、ステップＳＴ６２がＹＥＳ、ステップＳＴ６３のループ）は、充填圧力が１９．４ＭＰａになるか、弁開度が１００％になるまで実行される。
【００５２】
ステップＳＴ６１において、充填圧力が１９．４ＭＰａよりも高圧であれば（ステップＳＴ６１がＹＥＳ）、中流量充填に係る制御を終了する。
図７で示す中流量充填の制御は、流量調節弁８の弁開度を徐々に増やしているので、安全な充填作業を確保しつつ、充填時間を短縮することができる。
【００５３】
次に乗用車のように充填量が少ない自動車へのガス充填（標準充填）の態様を、図２及び図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００５４】
図２のフローチャートについては、ステップＳＴ１において充填切換スイッチ２２を標準側を押す点と、ステップＳＴ７において充填制御が制御装置２０の標準充填制御手段２０ｃにより実行される点とを除き、高速充填（大流量充填）の場合と同様である。
【００５５】
次に、ステップＳＴ７の充填（標準充填）に係る制御について、図８を参照して説明する。
【００５６】
充填開始スイッチ２３が押されて充填が開始されると（ステップＳＴ７１）、制御装置２０の標準充填制御手段２０ｃは遮断弁５を開き（ステップＳＴ７２）、流量調節弁８を小流量に相当する開度（例えば４０％）に開く（ステップＳＴ７３）。
【００５７】
次に、圧力センサ１４で計測される充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であるか否かを判断し（ステップＳＴ７４）、充填圧力が１９．４ＭＰａより低圧であれば（ステップＳＴ７４がＮＯ）ステップＳＴ７５に進み、充填を開始してから充填圧力が１９．４ＭＰａに到達したことがあるか否かを判断する。
充填開始直後等のように充填圧力が１９．４ＭＰａを越えたことが無ければ（ステップＳＴ７５がＮＯ）ステップＳＴ７６に進み、流量調節弁８の弁開度が１００％に到達しているか否かを判断する。
【００５８】
流量調節弁８の弁開度が１００％未満であれば（ステップＳＴ７６がＹＥＳ）、圧力センサ１４で計測される充填圧力が、例えば１８．０ＭＰａ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ７７）。
充填圧力が１８．０ＭＰａ以上であれば（ステップＳＴ７７がＹＥＳ）、充填するべきガスの量が比較的少ないと判断して、流量調節弁８の弁開度を、比較的小さな開度（例えば０．２％）だけ増加する（ステップＳＴ７８）。そしてステップＳＴ７４に戻る。
充填圧力が１８．０ＭＰａよりも小さければ（ステップＳＴ７７がＮＯ）、充填するべきガスの量が比較的多いと判断して、流量調節弁８の弁開度を、比較的大きな開度（例えば０．４％）だけ増加する（ステップＳＴ７９）。そしてステップＳＴ７４に戻る。
【００５９】
このように充填圧力が低い場合には流量調節弁８を緩慢に開き、高い場合には流量調節弁８を急速に開くことにより、理想的な充填速度となり、安全で充填時間の短縮を計ることができる。
【００６０】
ステップＳＴ７４において、１９．４ＭＰａ以上であれば（ステップＳＴ７６がＹＥＳ）、充填が殆ど完了しているので、それ以上弁開度は大きくせずに、ステップＳ８０以下の制御を実行する。
ステップＳＴ７６において、弁開度が１００％に到達していれば（ステップＳＴ７６がＮＯ）、それ以上、弁開度を大きくすることは出来ないので、ステップＳＴ７４に戻る。
換言すれば、流量調節弁８の開度を徐々に増加するループ（ステップＳＴ７４がＮＯ、ステップＳＴ７５がＮＯ、ステップＳＴ７６がＹＥＳ、ステップＳＴ７７、ステップＳＴ７８或いはステップＳＴ７９のループ）は、充填圧力が１９．４ＭＰａ以上になるか（ステップＳＴ７４がＹＥＳ）、流量調節弁８の弁開度が１００％になる（ステップＳＴ７６がＮＯ）まで実行される。
【００６１】
充填圧力が１９．４ＭＰａより低圧であるが（ステップＳＴ７４がＮＯ）、充填を開始してから充填圧力が１９．４ＭＰａに到達したことがある場合（ステップＳＴ７５がＹＥＳ）には、ステップＳＴ８１に進む。
【００６２】
ステップＳＴ７４において、充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であれば（ステップＳＴ７４がＹＥＳ）、ステップＳＴ８０に進み、充填圧力が最高圧力（例えば、１９．６ＭＰａ）以上であるか否かを判定する。
充填圧力が１９．６ＭＰａ未満であれば（ステップＳＴ８０がＮＯ）には、ステップＳＴ８１〜ＳＴ８３の手順、すなわち流量調節弁８の弁開度を絞る制御手順が実行される。
【００６３】
充填圧力が１９．６ＭＰａ未満の場合（ステップＳＴ８０がＮＯ）には、先ず、流量調節弁８の弁開度が４０％まで絞られているか否かを判断する（ステップＳＴ８１）。
流量調節弁８の弁開度が４０％より大きければ（ステップＳＴ８１がＮＯ）、ステップＳＴ８２に進み、充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であるか否かを判断する。
【００６４】
充填圧力が１９．４ＭＰａ未満であれば（ステップＳＴ８２がＮＯ）、ステップＳＴ７４に戻る。
充填圧力が１９．４ＭＰａ以上であると（ステップＳＴ８２がＹＥＳ）、流量調節弁８の弁開度を、例えば０．４％減少する（流量調整弁８を絞る：ステップＳＴ８３）。
流量調節弁８の弁開度を０．４％ずつ減少するループ（ステップＳＴ８１がＮＯ、ステップＳＴ８２がＹＥＳ、ステップＳＴ８３のループ）は、流量調節弁８の弁開度が４０％まで絞られるか、充填圧力が１９．４ＭＰａ未満になるか、或いは、充填圧力が１９．６ＭＰａ以上になるまで、続行される。
【００６５】
流量調節弁８の弁開度が４０％まで絞られたならば（ステップＳＴ８１がＹＥＳ）、ステップＳＴ８０に戻り、充填圧力が１９．６ＭＰａ以上であるか否かが判断される。
充填圧力が１９．６ＭＰａ以上になれば（ステップＳＴ８０がＹＥＳ）、流量調節弁８を閉じ（流量調整弁８の開度を０％にする：ステップＳＴ８６）、遮断弁５を閉じ（ステップＳＴ８７）、充填終了となる（ステップＳＴ８８）。
そして、自動車Ｖの充填口から外した充填カプラ１６をカプラ掛け１７に掛ける。
【００６６】
図８で示す標準の充填においては、充填に際して徐々に流量調節弁８の開度を増加しているので、配管系における急激な圧力上昇を防止して、安全性を向上することが出来る。
また、充填量が多い場合には流量調節弁８の開度増加を速くして、充填量が少ない場合には流量調節弁８の開度増加を遅くするので、要求されるガスの充填量に対応して、安全性を確保しつつ、充填時間を節約することが可能である。
さらに、充填終了間際に流量調節弁８を徐々に絞っているので、充填作業の安全が確保でき、計量精度も向上する。また、所定圧力以上になると充填終了となるので、過充填が防止でき、充填作業の安全が確保できる。
【００６７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、主として加圧された天然ガス（ＣＮＧ）の充填について記載されているが、近年、燃料として注目されている水素の充填についても、図示の実施形態は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
大容量及び小容量の燃料タンクへの高圧ガス充填が共用でき、安全で安価な高圧ガス充填装置となるので、高圧ガス充填所の開設が促進され、実用化されつつある水素ガス又は天然ガスを燃料とする自動車の普及促進に寄与することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の高圧ガス充填装置の全体を示す模式図。
【図２】制御装置の基本操作制御手段の動作を説明するフローチャート。
【図３】制御装置の高速充填制御手段の概略の動作を説明するフローチャート。
【図４】高速充填制御手段の動作を説明するフローチャート。
【図５】高速充填制御手段の大流量充填制御の動作を説明するフローチャート。
【図６】高速充填制御手段の小流量充填制御の動作を説明するフローチャート。
【図７】高速充填制御手段の中流量充填制御の動作を説明するフローチャート。
【図８】制御装置の標準充填制御手段の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・高圧ガス充填装置
２・・・供給管
３・・・高圧ガス源
４・・・流量計
５・・・遮断弁
６、１５・・・圧力計
７、９・・・分岐管
１０・・・バイパス弁
１１・・・オリフィス
１２・・・充填管
１３・・・充填ホース
１４・・・圧力センサ
１７・・・カプラ掛け
１８・・・カプラスイッチ
２０・・・制御装置
２０ａ・・・基本操作制御手段
２０ｂ・・・高速充填制御手段
２０ｃ・・・標準充填制御手段
２１・・・操作盤
２２・・・充填切換スイッチ
２３・・・充填開始スイッチ
２４・・・カードリーダ
２５・・・プリンタ
２６・・・表示器
２７・・・充填量表示器
２８・・・カプラＬＥＤ
２９・・・充填可ＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008025681.tif 000008
【図７】
2008025681.tif 000009
【図８】
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