(57)【要約】【課題】燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できるガス充填装置を提供する。【解決手段】車両３３の燃料タンク３４またはガス供給源１１の蓄圧ボンベ１４には、ガスの圧力及び温度を検知するセンサ３６，３７を設け、ガス充填機１５には、燃料タンク３４または蓄圧ボンベ１４の容量を選択あるいはキー入力するキー入力部２２を設け、その充填制御装置２０には、センサ３６，３７により検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともにキー入力部２２で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段２７を備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記車両の燃料タンクには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記燃料タンクの容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするガス充填装置。
【請求項２】
車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記ガス供給源の蓄圧ボンベには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記の蓄圧ボンベ容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするガス充填装置。
【請求項３】
前記車両には、センサで検知されるデータを無線通信で送信する送受信部を備え、前記ガス充填機の充填制御装置には、前記車両側から無線で送信されてくるデータを受信する送受信部を備えることを特徴とする請求項１記載のガス充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された燃料タンクにガスを充填するためのガス充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、天然ガスを燃料とする車両には、ガス充填装置により天然ガスを圧縮した高圧ガスとして充填している。また、近年では、水素ガスを燃料とする車両の開発が進められており、そのための高圧水素ガスを充填するガス充填装置の開発も注目されている。この種の天然ガスや水素ガスは、所定以上に昇圧された高圧ガスとして、一旦蓄圧ボンベに貯めておき、充填するとき蓄圧ボンベに貯められたガス圧を利用しガス充填装置を介して車両に搭載された燃料タンクに充填している。このガス充填装置では、ガスの充填量を計測するために、質量流量計あるいは重量計測計等が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガス充填装置において、ガスの充填量の計測ために、質量流量計を使用した場合には、例えば、質量流量に比例するコリオリ力の信号を検知するため、水素ガスのように軽い気体の場合には、検出信号も小さくなり、ノイズや振動等の影響を受け易く、精度よく充填量を計測することが困難であった。また、ガス充填装置において、重量計測計を使用した場合には、燃料タンク自体の重量に比較して、充填される水素ガス自体の重量が小さくなるため、精度が出にくい不都合があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ガスの充填量を簡単にかつ正確に計測できるガス充填装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明にあっては、車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記車両の燃料タンクには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記燃料タンクの容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするものである。燃料タンクで検知した圧力及び温度と、キー入力部で入力した燃料タンクの容量とに基づいて充填量を算出するため、燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【０００６】
請求項２に記載の発明にあっては、車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記ガス供給源の蓄圧ボンベには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記の蓄圧ボンベ容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするものである。蓄圧ボンベで検知した圧力及び温度と、キー入力部で入力した燃料タンクの容量とに基づいて充填量を算出するため、燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【０００７】
請求項３に記載の発明にあっては、前記車両には、センサで検知されるデータを無線通信で送信する送受信部を備え、前記ガス充填機の充填制御装置には、前記車両側から無線で送信されてくるデータを受信する送受信部を備えることを特徴とするものである。車両側から無線通信で送信されてくる圧力及び温度のデータを受信することで簡単に充填量を算出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図１〜図３は本発明実施形態のガス充填装置を説明する図であり、図１はガス充填装置の全体構成を説明する図、図２はガス充填装置の構成を説明するブロック図、図３はガス充填装置の動作を説明するフローチャートである。
【０００９】
これらの図において、本実施形態のガス充填装置１０は、例えば、燃料ガスとなる水素ガス等の高圧ガスを貯留するガス供給源１１と、このガス供給源１１に貯留された高圧ガスの流量を計測して車両３３に搭載された燃料タンク３４に充填するガス充填機１５とから構成されている。
【００１０】
ガス供給源１１は、例えば、メタノール、ガソリン、液化石油ガス（ＬＰＧ）あるいは天然ガスを燃料として改質器により水素ガスを発生させる水素発生装置１２と、この水素発生装置１２で発生した水素ガスを高圧ガスにする圧縮機１３と、この圧縮機１３で圧縮された高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベ１４とから構成されている。この蓄圧ボンベ１４に貯留されるガス圧は、例えば、４０メガパスカル（ＭＰａ）程度の一定圧に保たれるよう、水素発生装置１２及び圧縮機１３が作動するようになっている。
【００１１】
ガス充填機１５は、その本体ケース１６内に、高圧ガスの流量を制御する制御弁１９、この制御弁１９の開閉を制御する充填制御装置２０及び各種機器が設けられている。制御弁１９は、その入口側が本体ケース１６の側面に設けられた接続口１７に、配管を介してガス供給源１１の蓄圧ボンベ１４に接続され、その出口側が本体ケース１６の側面に設けられた接続口１７に、先端に充填ノズル３２を有する充填ホース３１を介して燃料タンク３４に接続されるようになっている。また、本体ケース１６正面の操作面には、ガスの充填量を表示する表示器２１、燃料タンクのタンク容量等を選択あるいはキー入力するキー入力部２２、充填開始のためのスタートスイッチ２３及び充填終了等を報知する報知器２４が設けられ、また所定の位置には後に詳細に説明する車両３３側と無線でデータ送受信するためのアンテナ２５が取付けられている。
【００１２】
充填制御装置２０は、データの受信日時を計数する計時手段２９と、車両３３側とアンテナ２５を介して無線でデータ送受信を行う送受信部３０と、充填データ等を一時的に記憶するメモリ２８と、充填量を算出する演算手段２７と、キー入力部２２の入力データ及びスタートスイッチ２３からの信号に基づいて制御弁１９や報知器２４を制御するとともに、車両３３側から送信されてくるデータをアンテナ２５及び送受信部３０を介して受信し、演算手段２７に充填量の算出を指示し、メモリ２８にデータを書き込みあるいはそこから読み出し、表示器２１に充填量を表示する制御を行う中央制御部２６等とから構成されている。演算手段２７は、キー入力部２２で選択あるいは設定される車両３３に搭載された燃料タンク３４のタンク容量をＶ、車両３３側から送信されてくる温度を絶対温度でＴ及び圧力をＰとしたときのガス重量Ｇを、下記の計算式に基づいて充填の前後で算出し、その差を算出し、続いてこの差の重量を０℃、１気圧における体積（ノルマルｍ３）に換算した値を充填量とする。
Ｇ＝ＰＶ／ＲＴ
ここで、Ｒはガス定数（０．０８２）である。
【００１３】
車両３３は、水素ガスを燃料とするものであり、充填ホース３１先端の充填ノズル３２に接続される充填口３５を有する燃料タンク３４を搭載している。この燃料タンク３４には、内部の圧力を検知する圧力センサ３６及び温度を検知する温度センサ３７が設けられ、これら圧力センサ３６及び温度センサ３７で検知されたデータを受信し、アンテナ３９を介してガス充填機１５側へデータ送信する送受信部３８も設けられている。なお、燃料タンクの容量は、例えば、１００リットル程度で、充填の指定圧力は、３５ＭＰａである。
【００１４】
次に、上記構成のガス充填装置１０の充填動作を具体的に説明する。
【００１５】
まず、車両３３に水素ガスを充填するには、がス充填機１５の充填ホース３１先端の充填ノズル３２を充填口３５に接続し、キー入力部２２で車両３３に搭載されている燃料タンク３４の容量を選択又はキー入力すると（ＳＴ１）、圧力センサ３６及び温度センサ３７で測定されたデータが車両３４側の送受信部３８からアンテナ３９，２５を介してガス充填機１５側の送受信部３０で受信され、そのデータが中央制御部２６の制御のもとに演算手段２７で充填量が算出され、充填前の残量量としてメモリ２８に記録されるとともに、その残量が表示器２１に表示される（ＳＴ２）。次に、充填開始のためにスタートスイッチ２３をオンすると（ＳＴ３）、中央制御部２６のもとに制御弁１９が開き（ＳＴ４）、ガス供給源１１の蓄圧ボンベ１４に貯留された高圧水素ガスが配管を介し、制御弁１９、充填ホース３１、充填ノズル３２、充填口３５を通って燃料タンク３４に充填される。充填中においては、同様に車両３３側で測定された圧力センサ３６及び温度センサ３７のデータが、中央制御部２６の制御のもとにガス充填機１５側で受信され、計時手段２９によりデータの発生日時に対応させて演算部２７で充填の前後の重量差から充填量が算出され、一定時間間隔毎にメモリ２８に記憶し、かつ表示器２１に表示される（ＳＴ５）。次に、中央制御部２６は、車両３３側から送信されてくる圧力センサ３６で検知された圧力の値が、その車両３３に充填すべき指定圧力、例えば、２０ＭＰａに達したかを判断し、指定圧力より小さい間は充填を継続し、指定圧力に達したときに（ＳＴ６）、制御弁１９を閉じ（ＳＴ７）、車両３３側へは充填中止を指示し、同時に報知器２４に充填終了の報知を指示し（ＳＴ８）、充填を終了する。
【００１６】
上記構成のガス充填装置１０では、ガス供給源１１の蓄圧ボンベ１４に貯留された高圧ガスが、ガス充填機１５の制御弁１９を介して車両３３に搭載された燃料タンク３４へ充填されるとき、ガス充填機１５のキー入力部２２により予め燃料タンク３４の容量を選択又はキー入力し、燃料タンク３４内のガスの圧力及び温度を圧力センサ３６及び温度センサ３７で測定し、その測定データをガス充填機１５側が受信して、演算手段２７により、充填前後の重量から充填量を算出し、表示器２１に表示するため、従来のガス充填装置のように、質量流量計や重量計測計を使用しないで、燃料タンク３４の容量と、燃料タンク３４のガス圧力及び温度のみにより充填量を算出できるため、ガスの充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【００１７】
なお、上記実施形態において、車両３３に水素ガスを充填する例を説明したが、その他の天然ガス等の高圧ガスを充填する場合にも適用できる。また、燃料タンク３４の圧力及び温度を測定し、車両３３側に設けた送受信部３８によりガス充填機１５側へ無線でデータ送信する例を説明したが、例えば、充填ホース３１に沿って設けた信号線により有線でデータ送信するようにしてもよい。さらには、ガス供給源１１の蓄圧ボンベ１４のガス圧力及び温度を検知するセンサを設け、そのセンサで検知したデータを無線または有線で充填制御装置２０側でデータ受信し、供給側におけるガス供給量を充填量にするようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガス充填装置では、車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、車両の燃料タンクまたはガス供給源の蓄圧ボンベには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、ガス充填機には、燃料タンクの容量または蓄圧ボンベを選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともにキー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることで、燃料タンクまたは蓄圧ボンベで検知した圧力及び温度と、キー入力部で入力した燃料タンクの容量に基づいて充填量を算出するため、燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のガス充填装置の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明実施形態のガス充填装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明実施形態のガス充填装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０　ガス充填装置
１１　ガス供給源
１２　水素発生装置
１３　圧縮機
１４　蓄圧ボンベ
１５　ガス充填機
１６　本体ケース
１７，１８　接続口
１９　制御弁
２０　充填制御装置
２１　表示器
２２　キー入力部
２３　スタートスイッチ
２４　報知器
２５　アンテナ
２６　中央制御部
２７　演算手段
２８　メモリ
２９　計時手段
３０　送受信部
３１　充填ホース
３２　充填ノズル
３３　車両
３４　燃料タンク
３５　充填口
３６　圧力センサ
３７　温度センサ
３８　送受信部
３９　アンテナ
【図１】
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【図２】
2004028211.tif 000004
【図３】
2004028211.tif 000005