(57)【要約】【課題】前回の充填作業のモードの相違に起因する計量誤差を防止すること。【解決手段】供給タンクに高圧管路２を介して接続された流量計４、遮断弁６、流量調整弁５と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計７とを備え、被充填タンクと供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、ガスの充填作業終了後に、高圧ホースのガス圧が設定値となるように遮断弁６及び流量調整弁５を制御して高圧ホースにガスを充填する制御装置２０を備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを予め所定の圧力で貯留した供給タンクに供給管路を介して接続された流量計測手段、遮断弁、流量調整弁と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、前記高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計測手段とを備え、被充填タンクと前記供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、
前記ガスの充填作業終了後に、前記高圧ホースのガス圧が設定値となるように前記遮断弁及び流量調整弁を制御して前記高圧ホースにガスを充填する手段を備えたガス充填装置。
【請求項２】
ガスを予め所定の圧力で貯留した供給タンクに供給管路を介して接続された流量計測手段、遮断弁、流量調整弁と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、前記高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計測手段とを備え、被充填タンクと前記供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、
前記ガスの充填開始時点に、前記高圧ホースのガスの圧力を前記圧力計測手段により検出し、前記高圧ホースのガスの圧力と設定値との差圧に対応した補正データを充填中に出力して、充填量を補正する手段を備えたガス充填装置。
【請求項３】
前記設定値が、前記被充填タンクに規定された満充填時の圧力である請求項１、または請求項２に記載のガス充填装置。
【請求項４】
ガスを予め所定の圧力で貯留した供給タンクに供給管路を介して接続された流量計測手段、遮断弁、流量調整弁と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、前記高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計測手段とを備え、被充填タンクと前記供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、
前記ガスの充填開始時点に、前記高圧ホースのガスの圧力を前記圧力計測手段により検出し、前記高圧ホースのガスの圧力に対応した補正データを充填中に出力して、充填量を補正する手段を備えたガス充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素燃料電池自動車や圧縮天然ガス（ＣＮＧ）自動車の燃料タンクに高圧ガスを充填する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧ガスの充填装置は、通常、圧縮機により水素や天然ガスを所定圧力以上に昇圧してガス供給タンクに貯留し、自動車の燃料タンクとの差圧を利用して注入する方法が採用されている。
このようなガス充填装置は、流量計の下流側に遮断弁を介して接続された高圧ホースの先端に充填ノズルが設けられているため、充填ノズルを自動車燃料タンクの充填口に接続すると、充填ノズルに収容されている弁が開弁して遮断弁から自動車燃料タンクまでの流路が所定の圧力に均圧化される。
このため、前回の充填作業が、プリセット充填のように遮断弁によりガスの供給が停止された場合には、図６に示したように遮断弁以降の流路、つまり高圧ホースの圧力は自動車燃料タンクの圧力つまりプリセット値になり、設定値、つまり満充填時の充填終了圧力との間に差圧ΔＰが生じた状態で、次の充填を待つことになる。
これに対して充填ノズルの取り外しにより充填が終了する場合には、高圧ホースは、ガス供給タンクのガス圧と略同一となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、充填ノズル装着後に手元三方弁を開弁して燃料タンクと連通したすると、高圧ホースに残留しているガスが、自動車燃料タンクに流れ込むが、このときの流入量が高圧ホースのガス圧に左右され、かつ高圧ホースから自動車燃料タンクに流れ込んだガス量が測定不可能であるため、これが計量誤差になるという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであってその目的とするところは、前回の充填作業の種類による計量誤差の発生を防止することができる高圧ガス充填装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解消するため請求項１発明においては、ガスを予め所定の圧力で貯留した供給タンクに供給管路を介して接続された流量計測手段、遮断弁、流量調整弁と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、前記高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計測手段とを備え、被充填タンクと前記供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、前記ガスの充填作業終了後に、前記高圧ホースのガス圧が設定値となるように前記遮断弁及び流量調整弁を制御して前記高圧ホースにガスを充填する手段を備えている。
請求項２の発明においては、ガスを予め所定の圧力で貯留した供給タンクに供給管路を介して接続された流量計測手段、遮断弁、流量調整弁と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、前記高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計測手段とを備え、被充填タンクと前記供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、前記ガスの充填開始時点に、前記高圧ホースのガスの圧力を前記圧力計測手段により検出し、前記高圧ホースのガスの圧力と設定値との差圧に対応した補正データを充填中に出力して、充填量を補正する手段を備えている。
請求項４の発明においては、ガスを予め所定の圧力で貯留した供給タンクに供給管路を介して接続された流量計測手段、遮断弁、流量調整弁と、高圧ホースを介して接続された手元三方弁と充填ノズルと、前記高圧ホースのガスの圧力を測定する圧力計測手段とを備え、被充填タンクと前記供給タンクとの差圧を利用してガスを充填するガス充填装置において、前記ガスの充填開始時点に、前記高圧ホースのガスの圧力を前記圧力計測手段により検出し、前記高圧ホースのガスの圧力に対応した補正データを充填中に出力して、充填量を補正する手段を備えている。
【０００５】
【作用】
請求項１の発明によれば、プリセット充填もしくは満充填のいずれのモードで終了しても、次の充填までに高圧ホースの圧力を一定に調整できるため、高圧ホースの圧力変動に起因する計量誤差の発生を防止できる。
【０００６】
請求項２、請求項４の発明によれば、高圧ホースのガスの圧力と設定値との差圧に対応して補正データにより流量計測手段のデータを補正できるため、高圧ホースの圧力変動に起因する計量誤差の発生を防止できる。
【０００７】
【発明の実施の態様】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のガス充填装置の一実施例を示すもので、高圧ガス充填装置１は、図示しない圧縮機により自動車燃料タンクの最高圧力よりも所定圧力以上に昇圧されたガスをガス供給タンクからの高圧管路２に、上流側から元弁３、流量計４、流量調整弁５、遮断弁６を順番に接続し、その下流にさらに圧力計７、温度計８を介装して高圧ホース９を接続し、その先端に手元三方弁１０と、充填ノズル１１を接続して構成されている。なお、図中符号１２は、充填ノズル１１の取り外しを検出するノズルスイッチを示す。
【０００８】
制御装置２０は、制御パッド２１、流量計４、圧力計７、温度計８、及びノズルスイッチ１２からの信号を受け、また元弁３、流量調整弁５、遮断弁６、警報手段１３、表示器１４に信号を出力するように構成されている。
制御パッド２１は、スタートスイッチ２２、停止スイッチ２３、緊急停止スイッチ２４、キーボード２５、表示パネル２６から構成されている。なお、停止スイッチ２３により充填動作の停止が指令された場合には、再度、充填することが可能であるが、緊急停止スイッチ２４が操作されるた場合には、再充填は不可能となる。
【０００９】
制御装置２０は、図２に示したように制御パッド２１のスタートスイッチ２２とノズルスイッチ１２とからの信号を受けて論理積を取るアンドゲート３０と、流量計４からの流量パルスを計数する計数手段３１と、キーボード２５により設定されたプリセット量、または後述する高圧ホース充填操作のための充填をメモリ３２の設定値のいずれかに基づいて実行する充填制御手段３３と、圧力計７と温度計８との信号に基づいて異常状態を検出する異常判断手段３４と、各手段３１、３３、３４からの信号に対応して遮断弁６、流量調整弁５、表示器１４、報知器１３を駆動する駆動手段３５、３６、３７、３８とから構成されている。なお、メモリ３２には、充填装置が天然ガス用の場合には、２０ＭＰに、また水素のものでは３５ＭＰが設定値として格納されている。
【００１０】
この実施例において、自動車の燃料タンクにプリセット充填を実行する場合には（図３  ステップ  イ）、制御パッド２１のキーボード２５によりプリセット充填モードを選択して、充填量をキーボード２５により設定し（図３  ステップ  ロ）、充填ノズル１１を取り外すと、ノズルスイッチ１２がオンとなり（図３  ステップ  ハ）、計数手段３１がリセットされて表示器１４が帰零する（図３  ステップ  ニ）。
【００１１】
この状態で、充填ノズル１１を自動車の燃料タンクの充填口に装着し、手元三方弁１０を開弁して制御パッド２１のスタートスイッチ２２を操作すると（図３ステップ  ホ）、アンドゲート３０から信号が駆動手段３５，３６に出力し、遮断弁６、流量調整弁５が開弁する。（図３  ステップ  ヘ）。
【００１２】
以後、流量調整弁５によりガスの流入量を、自動車燃料タンクが過熱しない程度に調整して充填が行われる。ガスの流入量に対応して流量計４から流量パルスが出力し、計数手段３１が充填量としてカウントする（図３  ステップ  ト）。計数手段３１の計数値は、駆動手段３７により表示器１４に充填量として表示される（図３  ステップ  チ）。
【００１３】
このようにして、自動車の燃料タンクが満タンになる以前に（図３  ステップヌ）プリセット量に到達すると（図３  ステップ  リ）、駆動手段３５、３６により遮断弁６、流量調整弁５が閉弁する（図３  ステップ  ル）。
充填が停止した時点で手元三方弁１０を閉弁してから充填ノズル１１を燃料タンクの充填口から取り外して元の位置に戻すと、ノズルスイッチ１２がオフとなる（図３  ステップ  オ）。そして、表示器１４に表示された充填量に基づいて会計処理が行われる。
【００１４】
このように充填作業が終了した時点で充填制御手段３３は、再び遮断弁６、流量調整弁５を開弁して、微小流量で高圧ホース９にガスの充填を開始し（図３  ステップ  ワ）、圧力計７がメモリ３２に設定されている設定圧を検出した時点で（図３  ステップ  カ）、遮断弁６、流量調整弁５を閉弁する（図３  ステップヨ）。これにより、自動車の燃料タンクの圧力に関わりなく高圧ホース９の圧力が設定値に維持された状態で次の充填に備える。
【００１５】
なお、上述の実施例において、営業開始当初には高圧ホースの圧力は不定であるが、例えば電源投入スイッチに連動させて、上述のステップ（ワ）乃至ステップ（ヨ）を実行させて、高圧ホース９にガスを充填することにより高圧ホース９の圧力を設定圧に調整することができる。
【００１６】
また、通常の満充填モード、つまり遮断弁６によるガス充填を停止するのではなく、自動車燃料タンクの圧力がメモリ３２に格納されている設定値、たとえば天然ガスの場合には２０ＭＰ、また水素の場合には３５ＭＰに到達した時点でガスの充填を停止する充填モードが選択された場合には（図３  ステップ  タ）、プリセット量の比較工程（図３  ステップ  リ）を実行することなく、前述のステップ（ハ）乃至ステップ（オ）の工程により自動車燃料タンクへの充填を充填制御手段３３により実行すれば、高圧ホース９の圧力が設定値、つまり天然ガス用の充填装置では２０ＭＰに、また水素の充填装置では３５ＭＰとなった状態で、次の充填動作を待つことになる。
【００１７】
このように、充填作業が完了して次の充填が開始されるまでに高圧ホース９の圧力が設定値に調整されているため、前回の充填モードの種類による高圧ホース９の圧力変動をなくして充填量の測定誤差を可及的に抑制できる。
【００１８】
なお、上述の実施例においては、充填作業が完了した直後に高圧ホース９の圧力を調整するようにしているが、充填作業の開始時点、つまり充填ノズル１１が燃料タンクに接続され、かつ手元三方弁１０が開弁されるまでの間に充填制御手段３３により遮断弁６、流量調整弁５を操作して高圧ホース９の圧力を設定値となるように調整しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００１９】
図４は、本発明の高圧ガス充填装置の制御装置の第２実施例を示すものであって、この実施例においては充填開始時の高圧ホース９の圧力に対応して充填動作中に流量を補正するパルスを出力するように構成されている。
すなわち、制御パッド２１のスタートスイッチ２２とノズルスイッチ１２とからの信号を受けて論理積を取るアンドゲート３０と、流量計４からの流量パルスを計数する計数手段３１と、キーボード２５により設定されたプリセット量に基づいて実行する充填制御手段３３と、圧力計７と温度計８との信号に基づいて異常状態を検出する異常判断手段３４と、各手段３１、３３、３４からの信号に対応して遮断弁６、流量調整弁５、表示器１４、報知器１３を駆動する駆動手段３５、３６、３７、３８とから構成されている。
【００２０】
そしてこの実施例では、充填開始時の高圧ホース９の圧力と、この圧力により発生する誤差分との関係を規定する補正データを格納したテーブル４０と、圧力計７により検出された圧力に基づいてテーブル４０の補正データを読み出す補正値読出手段４１と、計数手段３１の計数値を補正データにより補正する充填量補正手段４２とが設けられている。補正データは、この実施例では高圧ホース９の圧力と設定値との差圧による誤差を流量計４の流量パルスの個数に換算したデータで表わして構成されている。なお、設定値は、充填装置が天然ガス用の場合には２０ＭＰ、また水素のものでは３５ＭＰである。
【００２１】
この実施例において、自動車の燃料タンクにプリセット充填する場合には（図５  ステップ  イ）、制御パッド２１によりプリセット充填モードを選択して充填量をキーボード２５により設定し（図５  ステップ  ロ）、充填ノズル１１を外すとノズルスイッチ１２がオンとなり（図５  ステップ  ハ）、計数手段３１がリセットされて表示器１４が帰零する（図５  ステップ  ニ）。その後、自動車の燃料タンクの充填口に充填ノズル１１を装着する。
【００２２】
このようにして充填ノズルの取り付けが完了した時点で、補正値読出手段４１は圧力計７により高圧ホース９の圧力を測定し（図５  ステップ  ホ）、この測定値を記憶する。
手元三方弁１０を開弁して制御パッド２１のスタートスイッチ２２を操作すると（図５  ステップ  ヘ）、アンドゲート３０から信号が駆動手段３５、３６に出力し、遮断弁６、流量調整弁５が開弁する（図５  ステップ  ト）。
【００２３】
これにより充填が開始されると、ガスの流入量に対応して流量計４から流量パルスが出力する（図５  ステップ  チ）。また、ステップ（ホ）で読み込んだ圧力に基づいてテーブル４０に格納されている当該圧力に対応する補正データを読み出し、誤差分に相当する個数の流量パルスと同等の信号を出力する（図５  ステップ  リ）。充填量補正手段４２は、計数手段３１のカウント値（つまり、充填開始時点からの充填量）に誤差分に相当する数のパルスを加算する。これにより表示器１４には誤差を補正した充填量が表示される（図５  ステップ  ヌ）。
【００２４】
このようにして、自動車の燃料タンクが満タンになる以前に（図５  ステップオ）プリセット量に到達すると（図５  ステップ  ル）、遮断弁６、流量調整弁５が閉弁する（図５  ステップ  ワ）。
この時点で充填ノズル１１を燃料タンクの充填口から取り外し元の位置に戻すとノズルスイッチ１２がオフとなる。そして、表示器１４に表示された誤差が補正された充填量に基づいて精算を行う。
【００２５】
この実施例によれば、高圧ホース９に残留するガスの圧力の高低による誤差を、充填作業中に補正できるばかりでなく、テーブル４０に流量計４の圧力特性を格納しておけば、補充填作業中に流量計４の圧力誤差を補正することができる。
すなわち、流量計４の圧力による誤差を、流量パルス相当のパルスの数を補正データとしてテーブル４０に格納し、適宜の時点で圧力計７の圧力に基づいて補正データを出力して充填量補正手段４２により計数手段３１のカウント値に加算、または減算することにより補正が可能となる。
【００２６】
なお、上述の実施例においては、設定値と充填開始直前の高圧ホースのガス圧との差圧に基づいて補正するようにしているが、高圧ホースのガスの圧力に基づいて補正することも出来る。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、プリセット充填もしくは満充填のいずれのモードで終了しても、次の充填までに高圧ホースの圧力を一定に調整したり、また高圧ホースのガスの圧力と設定値との差圧に対応して補正データにより流量計測手段のデータを補正できるため、高圧ホースの圧力変動に起因する計量誤差の発生を防止できる。
【００２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス充填装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】同上ガス充填装置の制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図３】同上制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】同上ガス充填装置に使用する制御装置の他の実施例を示すブロック図である。
【図５】同上制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】前回の充填がプリセット充填モードの場合に発生する充填誤差を説明する線図である。
【符号の説明】
１  ガス充填装置
２  高圧管路
３  元弁
４  流量計
５  流量調整弁
６  遮断弁
７  圧力計
８  温度計
９  高圧ホース
１０  手元三方弁
１１  充填ノズル
１２  ノズルスイッチ
１３  報知器
１４  表示器
２０  制御装置
２１  制御パッド
【図１】
2004360714.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004360714.tif 000006
【図５】
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【図６】
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