(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給源（４）から供給されるガスを改質手段（３）で良質なガスに改質し、その改質されたガスを圧縮手段（６）で圧縮し、その圧縮されたガスを蓄圧手段（８）に蓄圧し、そして蓄圧されたガスを充填手段により自動車の燃料タンクへ充填する高圧ガス充填装置において、前記改質手段（３）をハウジング（５）外に設置し、前記圧縮手段（６）と前記蓄圧手段（８）とをハウジング（５）内に設置しており、前記圧縮手段（６）と蓄圧手段（８）との間に第１の開閉弁（７）を介装し、そして蓄圧手段（８）に接続された流路管（１０）に第２の開閉弁（１１）および流量計（１２）を介装し、さらにその流路管（１０）をハウジング外へ導出して充填ホース（１４）を接続し、その充填ホース（１４）の先端に充填ノズル（１５）を取り付け、前記蓄圧手段（８）および流路管（１０）にそれぞれ圧力センサ（９、１３）を設け、そして前記ハウジング（５）にノズルの掛けはずしで作動するノズルスイッチ（１７）、開始／停止スイッチ（２２、２３）、表示器（１９）、および換気扇（２１）を設け、蓄圧保持制御手段（２６）および充填制御手段（２７）を備えた制御装置（１８）を設けて、その蓄圧保持制御手段（２６）は、前記蓄圧手段（８）に設けた圧力センサ（９）の計測信号を受け、蓄圧手段（８）内のガス圧が一定値以下では前記第１の開閉弁（７）を開いて改質手段（３）および圧縮手段（６）を駆動制御するとともに換気扇（２１）をＯＮし、一定値以上では前記第１の開閉弁（７）を閉じ、改質手段（３）および圧縮手段（６）の停止制御をするとともに換気扇（２１）をＯＦＦする機能を有し、また、前記制御装置（１８）の充填制御手段（２７）は、改質手段（３）および圧縮手段（６）の駆動制御を行って流路管（１０）内の圧力が一定値まで充填する機能を有していることを特徴とする高圧ガス充填装置。
【請求項２】
前記制御装置（１８）の充填制御手段（２７）は、ノズルスイッチ（１７）のＯＮで換気扇（２１）を作動し、開始スイッチ（２２）で第２の開閉弁（１１）を開いて充填を開始し、流量計（１２）の計測信号を受けて表示器（１９）に表示し、流路管（１０）に設けた圧力センサ（１３）の計測信号を受け、ガス圧が一定値になると充填を終了し第２の開閉弁（１１）を閉じ、ノズルスイッチ（１７）のＯＦＦで換気扇（２１）を停止する機能を有している請求項１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ための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、近年ガソリンに代わっ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。ガソリンを給油する給油所は多数あるが、水素ガス又は天然ガスの充填所は少なく、これらを燃料とする自動車が普及するに連れて充填所の新たな開設が求められている。
【０００３】
しかしながら従来の高圧ガス充填装置は、通常の公知の機器を流路管で接続しただけのものであり、大型化し、かつ高価なものである。
【０００４】
例えば図５に示すように、従来の高圧ガス充填装置は、ガス供給源３１から供給されるガスを改質手段３２で良質のガスに改質し、改質されたガスを圧縮手段３３で圧縮して蓄圧手段３４に蓄圧し、蓄圧手段３４に蓄圧されたガスを充填機３５から自動車の燃料タンクへ充填するようになっている。
【０００５】
そして、上述した改質手段３２、圧縮手段３３、及び蓄圧手段３４は、各産業分野で従来から使用されていた機器が使用され、大型で高価なものである。そのために、敷地が狭い従来の給油所に併設することが難しく、設備投資が嵩み開設が遅れている。また、各機器は別々に現場に設置され、現場で各機器を流路管及び電線で接続している。このように現場作業が多くなるので、安全性に欠ける虞があり、工期も長く掛かって費用が嵩むことになる。
【０００６】
本出願人は水素ガスの充填装置として特許文献１を開発したが、まだ充分ではなかった。
【特許文献１】特開２００５−１５５８６４
【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、小型であり、また工期も短く安全で安価な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によれば、ガス供給源（４）から供給されるガスを改質手段（３）で良質なガスに改質し、その改質されたガスを圧縮手段（６）で圧縮し、その圧縮されたガスを蓄圧手段（８）に蓄圧し、そして蓄圧されたガスを充填手段により自動車の燃料タンクへ充填する高圧ガス充填装置において、前記改質手段（３）をハウジング（５）外に設置し、前記圧縮手段（６）と前記蓄圧手段（８）とをハウジング（５）内に設置しており、前記圧縮手段（６）と蓄圧手段（８）との間に第１の開閉弁（７）を介装し、そして蓄圧手段（８）に接続された流路管（１０）に第２の開閉弁（１１）および流量計（１２）を介装し、さらにその流路管（１０）をハウジング外へ導出して充填ホース（１４）を接続し、その充填ホース（１４）の先端に充填ノズル（１５）を取り付け、前記蓄圧手段（８）および流路管（１０）にそれぞれ圧力センサ（９、１３）を設け、そして前記ハウジング（５）にノズルの掛けはずしで作動するノズルスイッチ（１７）、開始／停止スイッチ（２２、２３）、表示器（１９）、および換気扇（２１）を設け、蓄圧保持制御手段（２６）および充填制御手段（２７）を備えた制御装置（１８）を設けて、その蓄圧保持制御手段（２６）は、前記蓄圧手段（８）に設けた圧力センサ（９）の計測信号を受け、蓄圧手段（８）内のガス圧が一定値以下では前記第１の開閉弁（７）を開いて改質手段（３）および圧縮手段（６）を駆動制御するとともに換気扇（２１）をＯＮし、一定値以上では前記第１の開閉弁（７）を閉じ、改質手段（３）および圧縮手段（６）の停止制御をするとともに換気扇（２１）をＯＦＦする機能を有し、また、前記制御装置（１８）の充填制御手段（２７）は、改質手段（３）および圧縮手段（６）の駆動制御を行って流路管（１０）内の圧力が一定値まで充填する機能を有している。
【０００９】
そして、本発明によれば、前記制御装置（１８）の充填制御手段（２７）はノズルスイッチ（１７）のＯＮで換気扇（２１）を作動し、開始スイッチ（２２）で第２の開閉弁（１１）を開いて充填を開始し、流量計（１２）の計測信号を受けて表示器（１９）に表示し、流路管（１０）に設けた圧力センサ（１３）の計測信号を受け、ガス圧が一定値になると充填を終了し第２の開閉弁（１１）を閉じ、ノズルスイッチ（１７）のＯＦＦで換気扇（２１）を停止する機能を有している。
【発明の効果】
【００１１】
（１）  圧縮手段及び蓄圧手段を小型化して高圧ガス充填装置のハウジング内に組み込むので、各機器の組み込みが工場でおこなえ、安全で安価な高圧ガス充填装置となる。
（２）  制御装置の蓄圧保持制御手段の働きで、蓄圧手段内は常に一定の高圧に保たれるので、自動車の燃料タンクへの充填がスムーズにおこなわれるようになる。
（３）  充填制御手段により充填は自動的に終了するので、充填作業は容易でスムーズにおこなわれるようになる。
（４）  ハウジング内は強制換気されるので、ハウジング内に危険なガスが滞留する虞がなく、安全な高圧ガス充填装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の高圧ガス充填装置の全体を示す模式図で、図２は高圧ガス充填装置の制御関係を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の高圧ガス充填装置１は、流路管２を介して改質手段３に接続されている。この改質手段３はガス供給源４から供給されるガスを良質のガスに改質するものである。
【００１４】
例えば、高圧ガス充填装置１で充填されるガスが水素ガスである場合は、水素ガス供給源４から供給される水素ガスを公知の改質手段３で良質の水素ガスに改質する。そして、高圧ガス充填装置１で充填されるガスが天然ガス（ＣＮＧ）である場合は、天然ガス供給源４から供給される天然ガスを良質の天然ガスに改質する。
【００１５】
なお、改質手段３は小型化すると、改質性能が極端に低下するために、高圧ガス充填装置１とは別個に設置し、両者を流路管２で接続している。
【００１６】
高圧ガス充填装置１のハウジング５内に導入された流路管２は圧縮手段６に接続され、圧縮手段６は開閉弁７を介して蓄圧手段８に接続されている。そして、蓄圧手段８には圧力センサ９が設けられている。
【００１７】
蓄圧手段８に接続された流路管１０には開閉弁１１及び流量計１２が直列に介装され、流量計１２の下流側には圧力センサ１３が設けられている。そして、流路管１０はハウジング５外へ導出され、流路管１０に接続された充填ホース１４の先端には充填ノズル１５が設けられている。
【００１８】
充填ノズル１５は、ハウジング５に設けられたノズル掛け１６に掛けられ、ノズル掛け１６には後述のように作動するノズルスイッチ１７が設けられている。
さらに、ハウジング５には、制御装置１８、表示器１９、キーボード２０、及び換気扇２１が設けられている。キーボード２０には、開始スイッチ２２、停止スイッチ２３、及び切替スイッチ２４が設けられている。そして、制御装置１８は、図示しない事務所等に設けられたＰＯＳ２５に接続されている。
【００１９】
図２に示すように、圧力センサ９、１３の計測信号、流量計１２の計量信号、ノズルスイッチ１７のオン・オフ信号、及びキーボード２０に設けられた各スイッチ２２、２３、２４のオン信号が制御装置１８へ入力している。そして、制御装置１８からは、改質手段３及び圧縮手段６へ駆動信号、開閉弁７、１１へ開閉信号、表示器１９へ表示信号、換気扇２１へ駆動信号、及びＰＯＳ２５へ充填データが出力されるようになっている。
なお、制御装置１８には、後述するように、蓄圧保持制御手段２６及び充填制御手段２７が具備されている。
【００２０】
また、ハウジング５の上部には、雨水流入防止用の屋根２８を設けた開口２９が設けられている。この様に開口２９が設けられているので、ハウジング５内の機器からガスが漏出した場合でも、軽いガスは開口２９から流出し、ハウジング５内に滞留することがないので安全である。そして、換気扇２１を駆動することにより、ハウジング５内の空気は開口２９から強制的に排出され、より安全となる。
【００２１】
次に図３、図４のフロー図に基づいて、高圧ガス充填装置１で水素ガスを充填する場合の動作を説明する。
【００２２】
図３は、制御装置１８に具備されている蓄圧保持制御手段２６の機能、即ち、蓄圧手段８内のガス圧を一定範囲に保つためのフロー図である。
制御装置１８は蓄圧手段８に設けられた圧力センサ９の計測信号を受け、蓄圧手段８内のガス圧が一定以下、例えば３５ＭＰａ（メガパスカル）以下となると（ＳＴ１）、開閉弁７を開き、改質手段３及び圧縮手段６を駆動し、換気扇２１を駆動する（ＳＴ２）。
改質手段３が駆動されることにより、水素ガス供給源４から供給される水素ガスが良質の水素ガスに改質され、圧縮手段６に送られる。そして、圧縮手段６が駆動されることにより水素ガスは加圧され、開閉弁７を介して蓄圧装置８へ送られ、高圧に圧縮されて蓄えられる。
【００２３】
このようにして水素ガスが蓄圧手段８へ蓄えられ、圧力センサ９の計測信号が一定以上、例えば５０ＭＰａになると（ＳＴ３）、改質手段３及び圧縮手段６の駆動を停止し、開閉弁７を閉じ、換気扇２１の駆動を停止する（ＳＴ４）。
このようにして蓄圧手段８内の水素ガスは、一定範囲内、例えば３５ＭＰａ〜５０ＭＰａの間のガス圧に保たれるようになっている。
【００２４】
また、換気扇２１の駆動により、外気がハウジング５内へ送風され、ハウジング５内の空気が上部の開口２９から流出し、危険な水素ガスがハウジング５内に滞留することがなく、安全である。
【００２５】
図４は、制御装置１８に具備されている充填制御手段２７の機能、即ち、自動車へ水素ガスを充填するためのフロー図である。
充填ノズル１５をノズル掛け１６から外すと、ノズルスイッチ１７が閉じ、ノズルスイッチ１７のオン信号が制御装置１８へ入力する（ＳＴ１１）。すると表示器１９に表示されていた前回の充填量が帰零（リセット）され、換気扇２１が駆動される（ＳＴ１２）。
充填ノズル１５を自動車の水素燃料タンクへ接続し、キーボード２０のスタートスイッチ２２を押すと（ＳＴ１３）、開閉弁１１が開き（ＳＴ１４）、水素ガスの充填が開始される。
【００２６】
蓄圧手段８内の水素ガスは、開閉弁１１、流量計１２、及び充填ホース１４を介して充填ノズル１５から自動車の水素燃料タンクへ充填される。
充填量は流量計１２で計量され、流量信号を受けた制御装置１８は（ＳＴ１５）、充填量を演算して表示器１９に表示する（ＳＴ１６）。
【００２７】
充填中に圧力センサ１３の計測信号を受け、ガス圧力が一定値、例えば３５ＭＰａとなると（ＳＴ１７）、制御装置１８は充填終了と判断して開閉弁１１を閉じる（ＳＴ１８）。
そして、充填ノズル１５を水素ガス燃料タンクから外してノズル掛け１６に掛けると、ノズルスイッチ１７からオフ信号が制御装置１８へ入力し（ＳＴ１９）、充填データをＰＯＳ２５へ出力し、換気扇２１の駆動を停止し（ＳＴ２０）、充填作業が終了する。
【００２８】
なお、ステップＳＴ１７で、圧力センサ１３で計測されるガス圧が一定値になる前に充填を終了する場合、即ち、所望量の充填が終わった場合又は何らかの理由により充填が危険状態となった場合、充填を強制的に終了するには、キーボード２０の停止スイッチ２３を押せば（ＳＴ２１）、開閉弁１１が閉じて充填終了となる（ＳＴ１８）。
また、図３のフロー図で説明したように、蓄圧手段８内は一定の圧力に保たれるようになっているが、圧縮手段６の故障等により、蓄圧手段８内のガス圧が異常値となり、圧力センサ９の計測信号が異常値となると（ＳＴ２２）、制御手段１８は開閉弁１１を閉じて充填終了となる（ＳＴ１８）。しかしながら、ステップＳＴ２２で異常圧でない場合はステップＳＴ１５に戻り作業は続けられる。
【００２９】
蓄圧手段８内のガス圧の異常としては、例えば、ガス圧が３０ＭＰａ以下では圧力不足により充填不可となり、ガス圧が５５ＭＰａ以上では過充填を防止するために充填不可となるものである。
充填作業中は換気扇２１が駆動され、ハウジング５内は強制的に換気されるので、水素ガスがハウジング５内に滞留する危険が防止される。
【００３０】
なお、キーボード２０に設けられている切替スイッチ２４は、ガスの充填圧を切替えるものである。例えば、充填される自動車のタンクの能力により、充填圧を３５ＭＰａ又は７０ＭＰａに切替えられるようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
小型で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】
【００３２】
【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】高圧ガス充填装置の制御関係を示すブロック図。
【図３】制御装置の蓄圧保持制御手段の動作を説明するフロー図。
【図４】制御装置の充填制御手段の動作を説明するフロー図。
【図５】従来の高圧ガス充填装置の模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・高圧ガス充填装置
２、１０・・・流路管
３・・・改質手段
４・・・ガス供給源
５・・・ハウジング
６・・・圧縮手段
７、１１・・・開閉弁
８・・・蓄圧手段
９、１３・・・圧力センサ
１２・・・流量計
１４・・・充填ホース
１５・・・充填ノズル
１６・・・ノズル掛け
１７・・・ノズルスイッチ
１８・・・制御装置
１９・・・表示器
２０・・・キーボード
２１・・・換気扇
２２・・・スタートスイッチ
２３・・・停止スイッチ
２４・・・切替スイッチ
２５・・・ＰＯＳ
２６・・・蓄圧保持制御手段
２７・・・充填制御手段
２８・・・屋根
２９・・・開口
【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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