(57)【要約】【課題】燃料ガスの充填作業中において、供給タンクから燃料タンクに供給された燃料ガスの温度上昇を抑える。【解決手段】ガス燃料貯蔵装置１０は、シリンダ容器本体１６と、シリンダ容器本体１６内を移動するピストン２０と、を備えている。そして、ガス燃料貯蔵装置１０のコントローラ４２には、充填室１８内の燃料ガスの温度を検出する温度センサ３８、圧力を検出する圧力センサ４０からの検出信号が入力される。充填作業においては、ピストン２０をＡ位置からＢ位置に移動させて充填室１８の容積を変えながら充填するが、コントローラ４２は、例えば、充填室１８内の燃料ガスが所定の温度以下になるように、ピストン２０の移動量を制御する。これにより、充填室１８に充填された燃料ガスの状態を所望の状態に維持して充填作業を行うことができる。【選択図】図１
2007016893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ容器本体と、
前記シリンダ容器本体内を移動し、燃料ガスが充填される充填室の容積を変更可能なピストンと、を有し、供給タンクから供給される燃料ガスを貯蔵する燃料タンクと、
前記充填室内の燃料ガスの状態を検出する状態センサと、
前記状態センサの検出値に応じて、前記充填室内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、ピストンの移動量を制御する移動量制御手段と、
を備えることを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス燃料貯蔵装置において、
前記状態センサは、前記充填室内の燃料ガスの温度を検出する温度センサを含み、
前記移動量制御手段は、前記温度センサの検出値に基づいて、前記充填室内の燃料ガスが所定温度を維持するように、ピストンの移動量を制御することを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガス燃料貯蔵装置において、
前記状態センサは、前記充填室内の燃料ガスの圧力を検出する圧力センサを含み、
前記移動量制御手段は、前記圧力センサの検出値に基づいて、前記充填室内の燃料ガスが所定圧力を維持するように、ピストンの移動量を制御することを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【請求項４】
請求項１に記載のガス燃料貯蔵装置において、
前記状態センサは、前記充填室内の燃料ガスの温度を検出する温度センサ及び前記充填室内の燃料ガスの圧力を検出する圧力センサを含み、
前記移動量制御手段は、前記温度センサの検出値及び圧力センサの検出値に基づいて、前記充填室内の燃料ガスが所定温度及び所定圧力を維持するように、ピストンの移動量を制御することを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス燃料貯蔵装置において、
前記ピストンは、充填室を形成するピストンヘッドと、該ピストンヘッドからシリンダ容器本体の外部まで延伸しその突出部分にギア歯が形成されたピストン軸と、を有し、
前記移動量制御手段は、前記ギア歯に係合するギアモータを備え、該ギアモータの回転を制御することを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【請求項６】
シリンダ容器本体と、
前記シリンダ容器本体内を移動し、前記燃料ガスが充填される充填室の容積を変更可能なピストンと、を有し、供給タンクから供給される燃料ガスを貯蔵する燃料タンクと、
供給タンクからの燃料タンクへの燃料ガスを充填する際に損失するエクセルギー損失が所定の制御範囲内で最適値になるように、供給タンクと燃料タンク間に設けられたバブル開度及びピストンの移動量との関係を示す制御マップを記憶する記憶手段と、
前記制御マップを指標として、バルブ開度を制御するバルブ開度制御手段と、
前記制御マップを指標として、ピストンの移動量を制御するピストン移動量制御手段と、
を備えることを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス燃料貯蔵装置であって、
前記充填室内の燃料ガスの状態を検出する状態センサと、を備え、
前記バルブ開度制御手段は、前記状態センサの検出値に応じて、前記充填室内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、バルブ開度を制御し、
前記ピストン移動量制御手段は、前記状態センサの検出値に応じて、前記充填室内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、ピストン移動量を制御することを特徴とするガス燃料貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料貯蔵装置に関し、特に、 供給タンクからガス燃料貯蔵装置に燃料ガスを充填する際の充填態様を改良するガス燃料貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池車両等には、燃料電池の反応で使用される水素ガス等の燃料ガスが充填される燃料タンクが搭載されている。この燃料タンク内の燃料ガスが消費されると、新たに、別の供給タンクから燃料ガスが充填される。この充填作業は、圧縮機により昇圧された燃料ガスが供給タンク内に貯蔵され、この供給タンクからほぼ空にになった燃料タンクに燃料ガスが充填される。この燃料ガスの充填作業は、燃料ガスの消費に応じて何万回繰り返されることになる（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８３９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この充填作業において、空の燃料タンク内に高圧の燃料ガスを充填すると、瞬間的に燃料ガスが膨張し、連続的に充填を続けると、膨張したガスが後から供給される燃料ガスに再度圧縮される。この膨張した燃料ガスが再度圧縮される際には、燃料ガスが断熱的に圧縮されて発熱し、燃料タンク内の燃料ガスの温度が上昇してしまう。こうして上昇した温度は、いずれ放熱により適当な温度まで低下するが、この温度変化に伴い、燃料タンクに熱膨張と熱収縮が発生する。このため、燃料タンクへの燃料ガスの温度上昇を伴う充填作業が繰り返されると、燃料タンクが劣化する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料ガスの充填作業において、供給タンクから燃料タンクに供給された燃料ガスの温度上昇を制御可能なガス燃料貯蔵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガス燃料貯蔵装置は、シリンダ容器本体と、シリンダ容器本体内を移動し、燃料ガスが充填される充填室の容積を変更可能なピストンと、を有し、供給タンクから供給される燃料ガスを貯蔵する燃料タンクと、充填室内の燃料ガスの状態を検出する状態センサと、状態センサの検出値に応じて、充填室内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、ピストンの移動量を制御する移動量制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のガス燃料貯蔵装置において、状態センサは、充填室内の燃料ガスの温度を検出する温度センサを含み、移動量制御手段は、温度センサの検出値に基づいて、充填室内の燃料ガスが所定温度を維持するように、ピストンの移動量を制御する。
【０００８】
更に、本発明のガス燃料貯蔵装置において、状態センサは、充填室内の燃料ガスの圧力を検出する圧力センサを含み、移動量制御手段は、圧力センサの検出値に基づいて、充填室内の燃料ガスが所定圧力を維持するように、ピストンの移動量を制御する。
【０００９】
更に、本発明のガス燃料貯蔵装置において、状態センサは、充填室内の燃料ガスの温度を検出する温度センサ及び充填室内の燃料ガスの圧力を検出する圧力センサを含み、移動量制御手段は、温度センサの検出値及び圧力センサの検出値に基づいて、充填室内の燃料ガスが所定温度及び所定圧力を維持するように、ピストンの移動量を制御する。
【００１０】
また、本発明のガス燃料貯蔵装置において、ピストンは、充填室を形成するピストンヘッドと、該ピストンヘッドからシリンダ容器本体の外部まで延伸しその突出部分にギア歯が形成されたピストン軸と、を有し、移動量制御手段は、ギア歯に係合するギアモータを備え、該ギアモータの回転を制御する。
【００１１】
本発明のガス燃料貯蔵装置は、シリンダ容器本体と、シリンダ容器本体内を移動し、燃料ガスが充填される充填室の容積を変更可能なピストンと、を有し、供給タンクから供給される燃料ガスを貯蔵する燃料タンクと、供給タンクからの燃料タンクへの燃料ガスを充填する際に損失するエクセルギー損失が所定の制御範囲内で最適値になるように、供給タンクと燃料タンク間に設けられたバブル開度及びピストンの移動量との関係を示す制御マップを記憶する記憶手段と、制御マップを指標として、バルブ開度を制御するバルブ開度制御手段と、制御マップを指標として、ピストンの移動量を制御するピストン移動量制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のガス燃料貯蔵装置において、充填室内の燃料ガスの状態を検出する状態センサと、を備え、バルブ開度制御手段は、状態センサの検出値に応じて、充填室内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、バルブ開度を制御し、ピストン移動量制御手段は、状態センサの検出値に応じて、充填室内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、ピストン移動量を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料ガスが供給される燃料タンクを、シリンダ容器本体と、シリンダ容器本体内を移動し、前記燃料ガスが充填される充填室の容積を変更可能なピストンと、で構成し、充填室に充填された燃料ガスの状態に応じてピストンの移動量を制御するので、充填室に充填された燃料ガスの温度上昇を抑えることができる。
【００１４】
本発明によれば、目標充填時間内で充填作業を行う場合、エクセルギー損失が小さくなることを指標として、供給タンクからの燃料タンク間に設けられたバブル開度及びピストンの移動量を制御するので、エネルギー効率の良い充填を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。実施形態のガス燃料貯蔵装置は、例えば、燃料電池を動力とする燃料電池車両に搭載され、燃料ガスとして燃料電池の反応に使用される水素ガスが貯蔵される。ガス燃料貯蔵装置に貯蔵された水素ガスが消費されると、ガス燃料貯蔵装置をガス供給ステーションにある供給タンクに接続し、供給タンクからガス燃料貯蔵装置に水素ガスを充填する。以下、燃料電池車両に搭載され、水素ガスを貯蔵するガス燃料貯蔵装置を例に取り説明する。
【００１６】
実施形態１
図１は、実施形態１のガス燃料貯蔵装置の構成図である。
【００１７】
ガス燃料貯蔵装置１０は、供給タンク１２から供給される水素ガスが供給される燃料タンク１４を有しており、この燃料タンク１４は、シリンダ容器本体１６と、シリンダ容器本体１６内を移動し、燃料ガスが充填される充填室１８の容積を変更可能なピストン２０と、を備える。そして、ガス燃料貯蔵装置１０は、充填室１８内の燃料ガスの各種状態を検出するセンサ群２２と、センサ群２２の検出値に応じて、充填室１８内の燃料ガスが所定の状態を維持するように、ピストン２０の移動量を制御する移動量制御装置２４と、を有する。
【００１８】
シリンダ容器本体１６は、円筒構造となっており、例えば、３５ＭＰａ程度の高圧の水素ガスを貯蔵する。このシリンダ容器本体１６の頂部側２６が、供給管２８及びバルブ３０を介して供給タンク１２と接続され、供給タンク１２からシリンダ容器本体１６内に水素ガスを受け入れる。また、この頂部側２６には、水素ガスの供給口（図示せず）が形成され、燃料電池の反応時には、この供給から水素ガスが燃料電池に供給される。底部側３２には、ピストン２０のピストン軸３６をシリンダ容器本体１６の外部に突出させるため貫通孔３２ａが形成されている。なお、頂部側２６の内面２６ｂ及び底部側３２の内面３２ｂは、図１に示す様に、ピストン２０のピストンヘッド３４の形状に適合するように平面に形成されている。
【００１９】
シリンダ容器本体１６に備えられるピストン２０は、ピストンヘッド３４と、ピストンヘッド３４の後部から延伸したピストン軸３６と、備える。このピストンヘッド３４は、ピストンヘッド３４の周面とシリンダ容器本体１６の内周面とが、摺動可能な程度に密着している。このように、ピストンヘッド３４は、シリンダ容器本体１６を２つの空間に２分しており、ピストンヘッド３４は、矢印Ａで示すように両方向に動くことにより、区分けされたそれぞれ室の容積を変えることができる。本実施形態では、ピストンヘッド３４と頂部側２６間の空間が燃料ガスの充填室１８となる。なお、ピストンヘッド３４の前後面が頂部側２６の内面２６ｂ及び底部側３２の内面３２ｂと密着し、シールされる。
【００２０】
なお、このピストンヘッド３４は、充填開始時には、Ａ位置にあり、充填室１８の容積を最小にし、充填中は図１左側に移動させて、充填室１８の容積を徐々に大きくさせながら、Ｂ位置で移動させる。このＢ位置まで、充填室１８の容積が最大となり、満充填となる。
【００２１】
ピストン軸３６は、ピストンヘッド３４の後面から延伸されており、底部側３２の貫通孔３２ａからシリンダ容器本体１６の外部に突き出ている。このピストン軸３６の外部に突出する突出部分３６ａには、後述するギアモータの歯が係合するギア歯３６ｂが形成されている。充填の際に、ギアモータが回転しピストン軸３６を動かし、ピストンヘッド３４をシリンダ容器本体１６内で移動させ、水素ガスが充填される充填室１８の容積を変える。
【００２２】
センサ群２２として、本実施形態において、温度センサ３８と圧力センサ４０を備えている。温度センサ３８は、例えば、燃料タンク１４の頂部側２６に配置され、充填室１８に充填された水素ガスの温度を検出する。圧力センサ４０も、温度センサ３８と同様に、燃料タンク１４の頂部側２６に配置され、充填室１８に充填された水素ガスの圧力を検出する。なお、温度センサ３８又は圧力センサ４０のどちらか一方を備えるのみでも良い。
【００２３】
移動量制御装置２４は、コントローラ４２と、このコントローラ４２に制御され、ピストン２０のピストン軸３６のギア歯３６ｂに係合するギアモータ４４と、を備えている。コントローラ４２は、前述した温度センサ３８、圧力センサ４０の検出信号に基づいて、充填室１８に充填された水素ガスが所定の状態を維持するように、ギアモータ４４の回転を制御する。例えば、コントローラ４２は、温度センサ３８の検出値が所定温度以下や所定温度の範囲、圧力センサ４０の検出値が所定圧力以下や所定圧力の範囲の所定条件を維持するようにギアモータ４４の回転を制御する。これにより、充填室１８に充填された水素ガスの温度上昇を抑えることができ、燃料タンクの貯蔵強度を維持することができる。なお、ギアモータ４４の回転制御は、速度を調整したり、間欠的に回転させたりすることができる。
【００２４】
次に、本実施形態のガス燃料貯蔵装置１０の制御の具体例について説明する。図２は、その制御例を示すタイミングチャートである。なお、この例では、充填室１８に充填される水素ガスが５０℃以下になるように制御する例であり、図２は、温度センサ、ピストンの移動量、ピストンの移動速度の関係を示している。
【００２５】
まず、図１に示すように、ピストンヘッド３４をＡ位置に設定する。供給管２８のバルブ３０を開き、ピストン２０を所定の基準移動速度（図中Ｃで示す）で移動するようにギアモータ４４を所定の速度で回転させる。このバルブ３０の基準開度やピストンの基準移動速度は、水素ガスの圧力が急激に低下しないような値であり、予め求めておく。基本的に、充填開始から充填終了後まで、このバルブ３０の基準開度やピストンの基準移動速度で制御され、コントローラ４２は、温度センサ３８の検出値に基づいて、ギアモータ４４の速度の調整を行う。充填中、コントローラ４２に、温度センサ３８の検出値が入力される。コントローラ４２は、温度センサ３８の検出値が５０℃を超えたら、ギアモータ４４の回転速度を速める。このとき、ピストン２０の移動速度が基準移動速度より速くなるので、短時間当たりの充填室１８の容積変化が大きくなり、バルブ３０の開度は一定に維持してあるので、単位時間当たりに充填室１８に供給される水素ガスの量は維持される。従って、充填室１８の圧力が下がり、充填室１８の水素ガスの温度を下げることができる。その後、温度センサ３８の検出値が５０℃を下回ったら、ピストン２０が基準移動速度で移動するように、ギアモータ４４の回転を戻す。このように、ピストンヘッド３４が図１示すようにＢ位置、すなわち、満充填になるまで、充填室１８に充填された水素ガスの温度が５０℃を大きく超えないように制御する。図２に示す例では、期間Ｄ，Ｅにおいて、ピストン２０の移動速度を基準速度より速くする制御を行って、充填室１８の水素ガスが５０℃を大きく超えないように、制御を行っている。これにより、充填作業において、充填室１８に充填された水素ガスの温度上昇を抑えることができ、燃料タンク１４の熱膨張、熱収縮を抑えることができ、燃料タンク１４を長期にわたり貯蔵強度を維持することができる。これにより、燃料タンクの寿命を延ばすことができる。また、水素ガスの充填際の燃料タンクへの負荷が減少するので、タンク材料の選択の幅を広げることができ、例えば、軽い材質で燃料タンクを製作することができる。
【００２６】
図２で説明した例では、充填室１８の水素ガスが所定の温度を大きく超えないように制御を行っている。ここで、圧力センサ４０の検出値に基づいて、充填室１８の水素ガスが所定の圧力を大きく超えないように、ピストン２０の移動速度を制御しても良い。この場合において、例えば、充填室１８に充填された水素ガスがほぼ３５ＭＰａを維持するように、ピストン２０の移動速度を制御することができる。また、充填室１８に充填された水素ガスが、例えば、その温度が５０℃以下、その圧力が３５ＭＰａ程度の両方の条件を維持するように、ピストン２０の移動速度を制御しても良い。この場合、温度センサ３８、圧力センサ４０のどちらか一方が、外部環境等によって応答性が悪くなった場合でも、充填室１８に充填された水素ガスの状態を所望の状態に維持することができる。また、充填の初期期間は、温度センサ３８の検出値に基づいて、制御を行い、充填の後期期間は、圧力センサ４０の検出値に基づいて、制御を行っても良い。
【００２７】
なお、このピストン内に水路を形成し、所定の場合にこの水路に水を流通させることも好適である。例えば、充填室の水素ガスの温度が大きく上昇してしまった場合に、この水路に水を流通させる。これにより、充填室のピストンの移動量の制御だけでは、水素ガスの温度上昇を抑えられない場合に、水素ガスを冷やすことができる。
【００２８】
実施形態２
上述した実施形態１では、温度センサ、圧力センサの検出値に基づいて、充填室に充填された水素ガスが所定の状態を維持するように、ピストンの移動量を制御している。ここで、非常にゆっくりなスピードでピストンを制御すれば、供給タンクから燃料タンクへの水素ガスを充填する際の利用可能なエネルギーの損失、すなわち、エクセルギー損失を殆ど生じさせずに充填することができる。しかしながら、現実問題として、燃料タンクへの水素ガスの充填時間を無限にとることはできない。従って、本実施形態においては、所定の制御範囲内、例えば目標充填時間内に、エクセルギー損失が小さい状態で、供給タンクから貯蔵タンクへ水素ガスを供給することを目的とする。本実施形態においては、このような充填を実現するために、エクセルギー損失が小さくなるような、好適なバルブ開度、好適なピストン移動量（移動速度）の制御マップを予め求め、この制御マップに基づいて、充填期間中のバブル開度及びピストンの移動量を制御する。
【００２９】
図３は、実施形態２のガス燃料貯蔵装置の構成を示す図である。なお、実施形態１と同様又は相当する部材については同様の符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】
〈制御マップの作成〉
まず、制御マップの作成について説明する。
【００３１】
例えば、図３に示すような、供給タンク１２から燃料タンク１４に水素ガスを供給する場合、微小時間Δｔに生じるエクセルギー損失は、下記数１により算出することができる。
【数１】
2007016893.tif 000003
ここで、
Ｃｐ：ガスの定圧比熱（Ｊ／mol°K）
Ｍ：ガス供給管を流れるガス流量（mol/s）
Ｔ1 ：供給タンク内のガス温度（°K）
Ｐ1 ：供給タンク内のガス圧力（ｋPa；abs）
Ｐ2 ：充填室内のガス圧力（ｋPa；abs）
γ＝１．４、  γ−１／γ＝０．２８
である。
【００３２】
従って、一回の充填期間Ｔで失うエクセルギー損失は、下記数２により算出することができる。
【数２】
2007016893.tif 000004
ここで、Ｃｐ、Ｔ1 、Ｐ1 は、既知の値であり、Ｍは、流量センサにより検出することができ、Ｐ2 は圧力センサにより検出することができる。
【００３３】
従って、１回の充填期間Ｔに、Ｍ、Ｐ2 を測定し、数２を演算する。そして、バルブ開度、ピストンの移動速度を変えて、各場合のエクセルギー損失を演算する。
【００３４】
図４は、エクセルギー損失の演算結果の例を示す図である。図４に示すように、所定の時間内に燃料ガスを供給する場合における、バルブ開度、ピストン速度とエクセルギー損失の関係を求めることができる。従って、この制御マップにより、エクセルギー損失が最小となるバルブの開度、ピストンの移動速度を求めることができる。本実施形態においては、このような制御マップに基づいて、バルブの開度、ピストンの移動速度を制御していく。
【００３５】
〈ガス燃料貯蔵装置の構成、作用〉
次に、実施形態２のガス燃料貯蔵装置について説明する。
【００３６】
実施形態２のガス燃料貯蔵装置５０は、充填量制御装置５２を有しており、所定の条件が入力される入力部５４と、前述した制御マップを記憶する記憶部５６と、バルブ開度やピストン移動量を制御する制御部５８と、制御部５８の信号に基づいて、バルブの開度を制御するバルブ開度制御部６０と、制御部５８の信号に基づいて、ギアモータの回転を制御するギアモータ駆動部６２と、を有している。
【００３７】
入力部５４は、キーボート、テンキー等からなり、目標充填時間を入力することができる。入力部５４から入力された目標充填期間は、制御部５８に供給される。記憶部５６には、前述したような、目標充填時間とバルブの開度及びピストンの移動速度との関係を記憶した制御マップが記憶されている。
【００３８】
制御部５８は、入力部５４から目標充填時間が入力されると、記憶部５６の制御マップを読み出す。この制御マップにより、エクセルギー損失が最小となるような、バルブ開度とピストンの移動速度が求めれ、後述するように、基本的にこのバルブ開度とピストンの移動速度で制御を行う。また、充填中において、この制御部５８には、温度センサ３８及び圧力センサ４０の検出値が入力さる。本実施形態においては、制御マップに基づいて水素ガスの充填量を制御しているので、充填室１８に充填された水素ガスが温度上昇するとは考えられにくい。しかしながら、外部環境等により、充填室１８に充填された水素ガスが突発的に温度上昇することも考えられる。そこで、制御部５８は、温度センサ３８、圧力センサ４０の検出値に基づいて、例えば所定温度を超える場合に、バルブ開度、ピストンの移動量の若干の修正を行う。これにより、フィードバック制御を行うことができる。従って、制御部５８は、制御マップ、温度センサ３８，圧力センサ４０の検出値に基づいて、バルブ開度信号、ピストン移動速度信号を生成する。バルブ開度信号はバルブ開度制御部６０に供給され、バルブ開度制御部６０は、このバルブ開度信号に基づいて、バルブの開度を制御する。また、ピストンの移動速度信号は、ギアモータ駆動部６２に供給され、ギアモータ駆動部６２は、ピストンの移動速度信号に基づいて、ギアモータ４４の回転を制御する。
【００３９】
次に、実施形態２のガス燃料貯蔵装置５０の作用について簡単に説明する。なお、実施形態１で説明した制御で、実施形態２に適用可能な制御については、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４０】
まず、入力部５４から目標充填時間が入力されると、制御部５８は、記憶部５６から制御マップを読み出す。制御部５８は、制御マップに基づいて、エクセルギー損失が最小となるときの、バルブ開度及びピストンの移動速度を、それぞれバルブ基準開度及びピストンの移動速度をピストンの基準速度とする。制御部５８は、このバルブ基準開度となるバルブ開度信号、ピストン基準移動速度となるピストン基準移動信号を、バルブ開度制御部６０、ギアモータ駆動部６２に供給する。充填期間中は、バルブ開度制御部６０、ギアモータ駆動部６２は、このバルブ基準開度、ピストンの基準移動速度に基づいて、バルブ開度、ギアモータの回転を制御する。バルブ基準開度、ピストン基準移動速度は、エクセルギー損失が最小になるような制御となるので、エクセルギー損失を抑えることができる。なお、本実施形態においては、充填中において、この制御部５８に、温度センサ３８及び圧力センサ４０の検出値が入力される。例えば、実施形態１と同様に、制御部５８は、充填された水素ガスの温度が５０℃を超えた場合、ピストン２０の速度を若干速くする等の制御信号をギアモータ駆動部に出力する。これにより、フィードバック制御を行うことができ、充填室１８に充填された水素ガスを所定の状態で維持して、充填をすることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態２の制御マップでは、充填作業中のバルブの基準開度、ピストンの基準移動速度は、実質的に一定である。例えば、バルブの開度を徐々に大きく、ピストンの移動速度を徐々に速くするような制御を行い制御マップを構築してもよい。
【００４２】
なお、このガス燃料貯蔵装置自体に、制御マップ作成部を設けても良く、この制御マップは、実際の充填作業において取得することができる。従って、初期の期間においては、実施形態１の制御を行い、制御マップが得られた時点で、実施形態２による制御マップによる制御を開始しても良い。
【００４３】
実施形態においては、燃料ガスとして水素ガスを例に取り説明したが、ガス燃料貯蔵装置に充填する燃料ガスは、水素ガス以外であっても良い。例えば天然ガスでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態１のガス燃料貯蔵装置の構成図である。
【図２】実施形態１のガス燃料貯蔵装置の制御例を示すタイミングチャートである。
【図３】実施形態２のガス燃料貯蔵装置の構成を示す図である。
【図４】エクセルギー損失の演算結果の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ガス燃料貯蔵装置、１２  供給タンク、１４  燃料タンク、１６  シリンダ容器本体、１８  充填室、２０  ピストン、２２  センサ群、２４  移動量制御装置、３４  ピストンヘッド、３６  ピストン軸、３８  温度センサ、４０  圧力センサ、４２  コントローラ、４４  ギアモータ、５０  ガス燃料貯蔵装置、５２  充填量制御装置、５４  入力部、５６  記憶部、５８  制御部、６０  バルブ開度制御部、６２  ギアモータ駆動部。
【図１】
2007016893.tif 000005
【図２】
2007016893.tif 000006
【図３】
2007016893.tif 000007
【図４】
2007016893.tif 000008