(57)【要約】【課題】高圧下のガス流量を計測する。【解決手段】蓄圧器１０に貯留されているガスをコンプレッサ１２により加圧して、バルブ２４を介し、タンク２２に充填する。ここで、バルブ２４のタンク２２内のガス放出端には、ジェット音発生部３２が設けられており、ここで発生するジェット音をマイクロフォン２８により検出する。ジェット音はガスの流速によって決定されるため、マイクロフォン２８で得た音の周波数を検出することでタンク２２に充填したガス流量を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給源からのガスをタンクに充填するガス充填方法であって、
タンク内へ連通するガス通路に高速なガス流によりジェット音を発生するジェット音発生部を設け、
このジェット音発生部において発生したジェット音の周波数を計測し、
計測された周波数に基づいてタンク内へ充填するガス流量を計測し、
計測されたガス流量に基づいて、ガス供給源からのガスのタンクへの充填を制御することを特徴とするガス充填方法。
【請求項２】
ガス供給源からのガスを受け入れ充填するガス充填タンクであって、
ガス供給源からの供給ガス配管が接続される口金部材と、
この口金部材のタンク内開口部に設けられ、タンク内にガスを高速で噴出することによってジェット音を発生するジェット音発生用のスリット部と、
このスリット部の近傍に設けたジェット音捕集用のマイクロフォンと、
を含み、
前記マイクロフォンからタンク内に供給されるガス流量が検出するための信号を出力することを特徴とするガス充填タンク。
【請求項３】
請求項１に記載のタンクにおいて、
前記スリット部に対向して、くさび状部材を配置することを特徴とするガス充填タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス充填タンクへのガスの充填に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種燃料ガス等は、ガス充填タンクに充填して、消費者に供給する場合も多い。この場合、ガスの供給会社等は、ガス充填タンクにガスを充填して供給しなければならない。
【０００３】
燃料電池を搭載した車両においては、水素ガスなどの燃料ガスをガス充填タンクに貯留しておき、その水素ガスを利用して走行する。このような車両に搭載されたガス充填タンクの場合、ガス充填のための条件が個別に異なり、個別のガス充填タンクに対し最適量のガスを供給するためには、ガス内への充填ガス量を計測する必要がある。
【０００４】
しかし、このガス充填に際しては、温度変化を伴うため、その流量計測が難しいという問題がある。そこで、特許文献１においては、質量流量計により得た瞬時流量を、圧力、温度に基づいて補正し、正しい瞬時流量を計測することが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−１００８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の特許文献1においては、質量流量を計測後において、計測値である流量を補正し正確な流量とすることについて記載があるが、ガス充填のような高圧下における流量計測に適した流量計についての提案はない。
【０００７】
一方、従来より知られている、渦流量式の流量計では、細い管路内に渦を発生させる棒状部材の強度および精度のよい配管を作るのが困難である。また、コリオリ式流量計では、高圧に耐えるために配管が厚くなり、変位の測定における誤差が大きくなる。体積流量計では、慣性があるため流量変動に追従できず圧損も大きいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガス供給源からのガスをタンクに充填するガス充填方法であって、タンク内へ連通するガス通路に高速なガス流によりジェット音を発生するジェット音発生部を設け、このジェット音発生部において発生したジェット音の周波数を計測し、計測された周波数に基づいてタンク内へ充填するガス流量を計測し、計測されたガス流量に基づいて、ガス供給源からのガスのタンクへの充填を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、ガス供給源からのガスを受け入れ充填するガス充填タンクであって、ガス供給源からの供給ガス配管が接続される口金部材と、この口金部材のタンク内開口部に設けられ、タンク内にガスを高速で噴出することによってジェット音を発生するジェット音発生用のスリット部と、このスリット部の近傍に設けたジェット音捕集用のマイクロフォンと、を含み、前記マイクロフォンからタンク内に供給されるガス流量が検出するための信号を出力することを特徴とする。
【００１０】
また、前記スリット部に対向して、くさび状部材を配置することが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明によれば、ジェット音発生部において、ガス充填時においてジェット音を発生させ、そのジェット音の周波数により充填ガス量を測定する。従って、高圧下においても、ガス流量を簡易な構成で容易に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、ガス供給システムの全体構成を示す図である。燃料ガスである水素ガスは、ガス供給ステーションの蓄圧器１０内に貯蔵されている。蓄圧器１０には、コンプレッサ１２の吸い込み側が接続され、このコンプレッサ１２の吐出側が車両２０に搭載されたタンク２２のバルブ２４に接続される。従って、コンプレッサ１２において所定の加圧状態になった水素ガスが、バルブ２４を介し、タンク２２内に充填される。
【００１４】
また、バルブ２４には、燃料電池２６が接続されており、タンク２２内の水素ガスが燃料電池に燃料ガスとして供給される。なお、コンプレッサ１２から水素ガスをタンク２２に供給する際には、バルブ２４から燃料電池２６への流路は閉じられており、コンプレッサ１２がバルブ２４から切り離された後、タンク２２内の水素ガスが燃料電池２６へ供給される。
【００１５】
さらに、タンク２２内には、マイクロフォン２８が取り付けられており、バルブ２４から水素ガスがタンク２２内に供給される際の摩擦音を捕集する。マイクロフォン２８の出力である電気信号（音声信号）は、コントローラ３０に供給される。このコントローラ３０は、マイクロフォン２８からの音声信号の周波数を検出し、タンク２２内に供給される水素ガス流量を検出する。
【００１６】
そして、コントローラ３０は、タンク２２内に供給された水素ガスが所定量に達した場合には、バルブ２４を制御して、水素ガスの供給を停止する。なお、本実施形態においては、コントローラ３０は、コンプレッサ１２の運転も制御する。
【００１７】
車両２０が、ガス供給ステーションに来た場合には、まずバルブ２４にコンプレッサ１２からの配管を接続する。この際、燃料電池２６への配管を外してもよいし、バルブ２４を切替弁としておき、タンク２２とコンプレッサ１２からの配管のみを接続してもよい。なお、このような接続の切り換え時においては、バルブ２４は閉じておく。
【００１８】
この状態で、コンプレッサ１２を起動し、所定圧力に加圧した水素ガスをバルブ２４に供給すると共に、バルブ２４を徐々に開き水素ガスをタンク２２内に充填する。そして、この水素ガスがタンク２２内に供給された際に発生する摩擦音をマイクロフォン２８で取り込み、水素ガスのタンク２２内への充填量を計測し、これが一定量に達したことで、コントローラ３０がバルブ２４を閉じて、水素ガスの充填を終了する。そして、コンプレッサ１２からの配管をバルブ２４から外し、バルブ２４の燃料電池２６への流路を開き、タンク２２内の水素ガスを燃料電池２６に供給する。
【００１９】
ここで、本実施形態では、バルブ２４のタンク２２内の出口にジェット音発生部３２が形成されており、このジェット音発生部３２で発生したジェット音がマイクロフォン２８によって、検出される。
【００２０】
図２に、ジェット音発生部３２の構成を模式的に示す。バルブ２４のタンク２２内の出口部には、ノズル３４が設けられている。このノズル３４は、図３に示すように、高さｈで、横長スリット状である。そして、このノズル３４に対向して、厚みの薄い方をノズル３４に向けてくさび部材３６が配置されている。なお、このくさび部材３６は、フレーム状のステー３８に固定されており、このステー３８がバルブ２４の本体に固定されている。従って、ノズル３４から放出されたガス流は、くさび部材３６に当たり、ここに摩擦音（ジェット音、エッジ音）が発生する。なお、ステー３８は、金網などで構成することもできる。
【００２１】
ここで、このジェット音の発生について、簡単に説明する。まず、無限領域の静止した流体中に高さｈの長いスリットから速度Ｕで流出する噴流を考える（「流体音響学」１９９１年１２月２５日共立出版株式会社発行）。レイノルズ数ρ0Ｕｈ／μが１００以上では、流れはある周波数班のじょう乱に対し不安定となり、正弦波状の形で振動し始める。この非定常性は、ｆ＝０．０５５Ｕ／ｈの中心周波数を持つ摩擦音を生ぜしめる。例えば、ｈ＝１ｍｍ、Ｕ＝１２６９．５ｍ／ｓｅｃ（１ａｔｍ、０°Ｃ）とすると、ｆ＝０．０７Ｈｚとなる。
【００２２】
そして、ノズル３４からある程度下流にくさび部材３６をおくことにより、ジェット音は、強い音になる。なお、これは、フルートやパイプオルガンなどにより発生される音と同様である。
【００２３】
このように、ジェット音発生部３２において発生するジェット音は、その流速に応じて周波数が決定されている。そこで、マイクロフォン２８でひろった音の周波数を解析することで、流速がわかり、ノズル３４の開口面積から、水素ガスの流量を検出することができる。
【００２４】
このようなジェット音による流量測定によれば、高圧のタンク２２内へのガス充填量を効果的に検出することができる。
【００２５】
また、タンク２２には、内部の圧力を計測する圧力計および温度計を設けておくことが好適である。通常タンク２２内は、充填前に３５ＭＰａ程度で、充填終了時は７０ＭＰａ程度であり、温度は２０°Ｃから８５°Ｃ程度へ変化する。従って、これらを計測しておき、計測流量を補正することが好ましい。
【００２６】
また、マイクロフォン２８には、従来から知られている各種のものを適宜採用できるが、例えば静電容量式のものが好適である。
【００２７】
さらに、タンク２２とバルブ２４の固定構造などについては、特開２００５−４８９１８号公報、特開２００５−４８９１９号公報に記載されている構造などを採用することができる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、ジェット音発生部において、水素ガス充填時においてジェット音を発生させ、そのジェット音の周波数により充填水素ガス量を測定する構成とした。従って、７０ＭＰａというような高圧下においても、ガス流量を簡易な構成で容易に計測することができる。
【００２９】
なお、水素ガス以外に、メタンガスやプロパンガスなどのタンクへの充填にも本実施形態の流量計測のシステムを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】システムの全体構成を示す図である。
【図２】ジェット音発生部の構成を示す図である。
【図３】ジェット音発生部の概念構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  蓄圧器、１２  コンプレッサ、２０  車両、２２  タンク、２４  バルブ、２６  燃料電池、２８  マイクロフォン、３０  コントローラ、３２  ジェット音発生部、３４  ノズル、３６  くさび部材、３８  ステー。
【図１】
2007016819.tif 000003
【図２】
2007016819.tif 000004
【図３】
2007016819.tif 000005