(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが給送されるガス供給管路に開閉弁、流量計、制御弁、圧力検出手段を配設し、該制御弁により設定された圧力又は流量で被充填タンクにガスを充填するガス供給装置において、
前記制御弁は、前記被充填タンクの最高充填圧力値以上の圧力値を閉弁圧力値として設定する設定手段を有し、当該制御弁が配設された位置よりも下流側のガス供給管路内のガスの圧力である二次圧力が所定値に達した場合に作動を開始し、二次圧力の高さに応じて弁開度を絞る機械式の制御弁からなり、
前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったときに前記開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、
前記流量計により計測された流量が所定流量に低下したとき、前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず前記開閉弁を閉弁させる第２の制御手段と、
を備えてなることを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
ガスが給送されるガス供給管路に開閉弁、流量計、制御弁、圧力検出手段を配設し、該制御弁により設定された圧力又は流量で被充填タンクにガスを充填するガス供給装置において、
前記制御弁は、前記被充填タンクの最高充填圧力値以上の圧力値を閉弁圧力値として設定する設定手段を有し、当該制御弁が配設された位置よりも下流側のガス供給管路内のガスの圧力である二次圧力が所定値に達した場合に作動を開始し、二次圧力の高さに応じて弁開度を絞る機械式の制御弁からなり、
前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったときに前記開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、
前記圧力検出手段により検出された二次圧力の圧力上昇率が所定値に低下したとき、前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず前記開閉弁を閉弁させる第３の制御手段と、
を備えてなることを特徴とするガス供給装置。
【請求項３】
前記設定手段により設定された閉弁圧力値は前記最高充填圧力値よりも高い値であることを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れかに記載のガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス供給装置に係り、特に圧縮したガスを被充填タンクに充填するよう構成されたガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料にして走行する自動車（ＣＮＧ車）の開発と共に圧縮天然ガスを自動車の燃料タンクに供給するガス供給装置の実用化が進められている。この種のガス供給装置では、圧縮されたガスをガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス蓄圧器に貯蔵されたガスをＣＮＧ車の燃料タンクに充填するように構成されている。
【０００３】
そして、この種のガス供給装置では、ガスが給送されるガス供給管路に開閉弁、流量計、制御弁、圧力伝送器を配設し、制御弁により設定された圧力又は流量で被充填タンクにガスを充填する構成となっている。上記開閉弁は、ガス供給装置の元弁として機能するものであり、充填開始釦の操作により開弁され、ＣＮＧ車の燃料タンクに充填された圧力が目標充填圧力に達した後閉弁される。
【０００４】
また、制御弁は、被充填タンクとしての燃料タンクに充填される二次圧力に応じて弁開度がステッピングモータで制御される電動制御弁構造となっている。そのため、この電動制御弁においては、圧力伝送器により検出された二次圧力が目標充填圧力を越えないようにフィードバック制御を行っており、前記二次圧力と燃料タンクに充填された充填量から残りの充填量が所定値となったときにステッピングモータが駆動されて流量を一定値に絞るようにしている。
【０００５】
そのため、この種の制御弁が用いられた装置では、残りの充填量が所定値となると、ステッピングモータにより制御弁の弁開度が絞られて微小流量でのガス充填が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス供給装置においては、電動制御弁を用いているため、高価なステッピングモータを購入しなければならず、さらにはモータ制御を行うソフトウエアを開発する必要があり、製造コストが高価となっていた。しかも、安定した流量制御を行うには、二次圧力及び充填量に応じて弁開度をきめ細かに制御しなければならないので、ソフトウエアが複雑化していた。また、充填による圧力低下で流量が一定値に減少しているにも拘わらず、弁開度を一定値に絞るといった無駄な制御を行っていた。
【０００７】
そこで、二次圧力を利用したパイロット弁構造の制御弁を用いた構成を検討しているが、この場合には、ガス充填終了が近づいて二次圧力が設定値に近づくと、制御弁の弁開度が絞られて微小流量でのガス充填が行われるため、設定圧力と二次圧力との圧力差が所定以下になってから二次圧力が燃料タンクの目標充填圧力に達するのに時間がかかるといった問題があった。
【０００８】
特に制御弁がＣＮＧ車の燃料タンクに充填された圧力が目標充填圧力に達した後閉弁するように制御されるため、制御弁により流量が絞られてしまうと、すぐには開閉弁が閉弁されず、二次圧力が燃料タンクの設定圧力に達するまで開閉弁が開弁されたままとなり、微小流量による充填が行われる分充填終了時間が遅れることになる。
【０００９】
図９は従来のガス供給装置によるガス充填の圧力及び流量変化を示すグラフである。
充填開始釦の操作により開閉弁が開弁されると、燃料タンクに供給される流量及び二次圧力が実線及び一点鎖線で示すように変化する。すなわち、流量は開閉弁の開弁により急激に増大するが、圧力の上昇と共に徐々に制御弁の弁開度が絞られて流量が緩やかに減少される。一方、燃料タンク内の圧力は、二点鎖線で示すように一点鎖線で示す供給側の圧力上昇に比例して上昇する。
【００１０】
そして、圧力伝送器により検出された二次圧力が目標充填圧力値に達した時点Ａで開閉弁を閉弁させる場合、ガス充填終了動作が早過ぎることとなり、実際には、燃料タンク内の圧力が目標充填圧力値に達していない状態、すなわち、明らかに充填不足の状態でガス充填を終了させてしまうといった問題が生じる。
【００１１】
また、燃料タンクの圧力が目標充填圧力値に達した時点Ｂで開閉弁を閉弁させる場合、二次圧力が目標充填圧力値に近づくと制御弁の弁開度が絞られて流量が微小流量に減少するため、微小流量による充填時間が長くかかり過ぎてしまう。すなわち、燃料タンクへのガス充填精度が確保される反面、微小流量によりガス充填時間が長くなってガス充填作業効率が低いといった問題がある。
【００１２】
また、上記のようなパイロット弁構造となっている制御弁以外にも、圧力又は流量に応じてアクチュエータを駆動し、アクチュエータの駆動力により弁開度を調整する制御弁が用いられる場合もある。このようなアクチュエータ駆動式の制御弁を有する構成でも上記のような制御が行われる場合があり、その場合上記のような問題が生じる。
【００１３】
そこで、本発明は上記問題を解決したガス供給装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
上記請求項１の発明は、ガスが給送されるガス供給管路に開閉弁、流量計、制御弁、圧力検出手段を配設し、該制御弁により設定された圧力又は流量で被充填タンクにガスを充填するガス供給装置において、
前記制御弁は、前記被充填タンクの最高充填圧力値以上の圧力値を閉弁圧力値として設定する設定手段を有し、当該制御弁が配設された位置よりも下流側のガス供給管路内のガスの圧力である二次圧力が所定値に達した場合に作動を開始し、二次圧力の高さに応じて弁開度を絞る機械式の制御弁からなり、
前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったときに前記開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、
前記流量計により計測された流量が所定流量に低下したとき、前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず前記開閉弁を閉弁させる第２の制御手段と、
を備えてなることを特徴とするものである。
【００１５】
従って、請求項１の発明によれば、圧力検出手段により検出された二次圧力が被充填タンクの最高充填圧力値になったときに開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、流量計により計測された流量が所定流量に低下したとき、圧力検出手段により検出された二次圧力が被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず開閉弁を閉弁させる第２の制御手段とを有するため、ガス充填終了のタイミングが早過ぎて被充填タンクへの充填が不足したり、あるいはガス充填終了のタイミングが遅過ぎて充填時間が長くなることを防止できる。
【００１６】
また、請求項２の発明は、ガスが給送されるガス供給管路に開閉弁、流量計、制御弁、圧力検出手段を配設し、該制御弁により設定された圧力又は流量で被充填タンクにガスを充填するガス供給装置において、
前記制御弁は、前記被充填タンクの最高充填圧力値以上の圧力値を閉弁圧力値として設定する設定手段を有し、当該制御弁が配設された位置よりも下流側のガス供給管路内のガスの圧力である二次圧力が所定値に達した場合に作動を開始し、二次圧力の高さに応じて弁開度を絞る機械式の制御弁からなり、
前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったときに前記開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、
前記圧力検出手段により検出された二次圧力の圧力上昇率が所定値に低下したとき、前記圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず前記開閉弁を閉弁させる第３の制御手段と、
を備えてなることを特徴とするものである。
【００１７】
従って、請求項２の発明によれば、圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったときに開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、圧力検出手段により検出された二次圧力の圧力上昇率が所定値に低下したとき、圧力検出手段により検出された二次圧力が被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず開閉弁を閉弁させる第３の制御手段とを有するため、ガス充填終了のタイミングが早過ぎて被充填タンクへの充填が不足したり、あるいはガス充填終了のタイミングが遅過ぎて充填時間が長くなることを防止できる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、前記設定手段により設定された閉弁圧力値は前記最高充填圧力値よりも高い値であることを特徴とするものである。
【００１９】
従って、請求項３の発明によれば、設定手段により設定された閉弁圧力値が最高充填圧力値よりも高い値であるため、ガス充填終了のタイミングが早過ぎて被充填タンクへの充填が不足したり、あるいはガス充填終了のタイミングが遅過ぎて充填時間が長くなることを防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例を説明する。尚、図１は本発明になるガス供給装置の一実施例の構成図である。
ガス供給装置１は、例えば自動車２の燃料タンク（被充填タンク）３に都市ガスを所定圧力に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス供給ステーションなどに設置されている。
【００２３】
ガス供給装置１は、大略、都市ガスを所定圧力に圧縮し加圧されたガスを生成する圧力発生ユニット４と、圧力発生ユニット４により圧縮されたガスを燃料タンク３に供給するためのディスペンサユニット５とよりなる。
圧力発生ユニット４は、都市ガスの中圧管路（図示せず）から分岐された分岐管路１１に配設された多段式のコンプレッサ１２を有する。さらに、コンプレッサ１２の吐出口から引き出された管路１３には、コンプレッサ１２から吐出されたガスを供給又は遮断させるコンプレッサ開閉弁１４が配設されている。
【００２４】
また、管路１３の端部は、ガス蓄圧器１５の入口側に連通されている。この、ガス蓄圧器１５は、一般に文献等では「蓄ガス器」とも呼ばれている。
そして、ガス蓄圧器１５の出口側に連通された管路１６には、管路１６を開閉してガス蓄圧器１６に蓄圧されたガスの供給又は遮断させるガス蓄圧器開閉弁１７が配設されている。さらに、ガス蓄圧器開閉弁１７の下流側には、ディスペンサユニット５に延在するガス供給管路１８が連通されている。
【００２５】
上記コンプレッサ１２はコンプレッサ開閉弁１４が開弁され、ガス蓄圧器開閉弁１７が閉弁され、且つディスペンサユニット５内の弁が閉弁された状態で駆動されると、コンプレッサ１２により圧縮された高圧ガスがガス蓄圧器１５に供給される。尚、本実施例では、コンプレッサ１２はガス蓄圧器１５が２５０kgf/cm2 に昇圧するまで圧縮されたガスを供給する。そして、ガス蓄圧器１５が２５０kgf/cm2 に達すると、コンプレッサ１２が停止されて圧力発生ユニット４は充填作業可能状態となる。
【００２６】
また、圧力発生ユニット４とディスペンサユニット５との間は、ガス供給管路１８を介して接続されている。そして、ディスペンサユニット５内に延在するガス供給管路１８には、上流側から順に、電磁弁よりなりガス供給管路１８を連通又は遮断するガス供給開閉弁１９と、ガス供給管路１８を流れるガスの供給量を計測する質量流量計２０と、下流側（被充填側）へ給送されるガスの圧力及び流量を制御する制御弁２１と、制御弁２１により制御された２次圧力を検出する圧力伝送器２２とが配設されている。
【００２７】
ガス供給管路１８の下流側端部には、ガス充填ホース２３が連通されており、ガス充填ホース２３の下流側端部には、手動式の三方弁２４が接続されている。三方弁２４は、ガス充填ホース２３が接続された流入ポートａと、排気管２５が接続された排気ポートｂと、接続カプラ２６が接続された充填ポートｃとを有する。この三方弁２４は、ガス充填時流入ポートａと充填ポートｃとが連通された状態に操作され、ガス充填完了後の脱圧操作を行う際に排気ポートｂと充填ポートｃとが連通するように切替えられて接続カプラ２６内の圧力を減圧する。
【００２８】
また、ディスペンサユニット５の側面には、接続カプラ２６を掛止するカプラ掛止部２９が取り付けられており、このカプラ掛止部２９には接続カプラ２６の有無を検出するカプラ掛けスイッチ３０が設けられている。さらに、ディスペンサユニット５には、充填開始釦３１、充填停止釦３２、非常停止釦３３が配設されている。
【００２９】
充填開始釦３１は、接続カプラ２６，３６が接続された後、ガス供給開閉弁１９を開弁させるために操作されるスイッチ釦である。充填停止釦３２は、ガス供給開閉弁１９を閉弁させるために操作されるスイッチ釦である。非常停止釦３３は、全ての弁を緊急に閉弁させるために操作されるスイッチ釦である。
【００３０】
制御装置３４は、コンプレッサ１２、開閉弁１４，１７、ガス供給開閉弁１９、質量流量計２０、圧力伝送器２２、カプラ掛けスイッチ３０、充填開始釦３１、充填停止釦３２、非常停止釦３３等の各機器と接続されている。
上記質量流量計２０は、センサチューブと呼ばれる管路を振動させ、この振動する管路内を流れるガス流量に応じたコリオリ力による管路の流入側と流出側との位相差が流量に比例することを利用して流量計測を行うコリオリ式の質量流量計である。
【００３１】
従って、質量流量計２０は、高圧に圧縮されたガスの質量流量を正確に計測することができ、ガス充填動作時は単位時間当たりの流量計測値（又は単位時間当たりの流量パルス数）を制御装置３４に出力する。
また、制御弁２１は、後述するように燃料タンク３に充填される二次圧力とコイルバネ５０のバネ力とのバランスによって二次圧力を調整するパイロット弁構造となっており、二次圧力とバネ力との差が所定値になったとき流路を絞るよう構成されている。
【００３２】
また、ガス供給開閉弁１９は、ディスペンサユニット５の元弁として機能するもので制御装置３４からの指令により自動的に開弁または閉弁する。尚、ガス供給開閉弁１９は、電磁弁の代わりに手動式の開閉弁を使用しても良い。
三方弁２４は手動操作により切り換えられる構成であり、ガス充填前及びガス充填後は、充填ポートｃと排気ポートｂとが連通されて流入ポートａが遮断されている。また、ガス充填時は、流入ポートａと充填ポートｃとが連通するとともに排気ポートｂが遮断するように切り換え操作される。
【００３３】
３５は表示装置で、燃料タンク３に充填されたガス充填量及び充填圧力を表示する。
また、自動車２では、ディスペンサユニット５の接続カプラ２６が接続される被充填側の接続カプラ３６と、接続カプラ３６と燃料タンク３とを連通する管路３７と、管路３７に配設された手動式の開閉弁３８と、燃料タンク３に充填されたガスの逆流を防止する逆流防止弁３９とを有する。
【００３４】
また、メモリ４０には、燃料タンク３に充填される二次圧力値が予め設定された設定圧力の所定範囲内に達したことが検出された後、質量流量計２０により計測される流量値が所定の微小流量になったときガス供給開閉弁１９を閉弁させる制御プログラムＩ（制御手段）、あるいは燃料タンク３に充填される二次圧力値が予め設定された設定圧力の所定範囲内に達したことが検出された後、圧力伝送器２２により検出された二次圧力の圧力上昇率が所定値になったときガス供給開閉弁１９を閉弁させる制御プログラムII（制御手段）が格納されている。
【００３５】
また、メモリ４０には、後述するようにガス充填を行う際の流量設定値１，２が記憶されている。この流量設定値１は充填開始時に確認される流量値で、流量設定値２は充填終了直前に確認される流量値である。
従って、制御装置３４は、質量流量計２０，圧力伝送器２２から出力された信号により充填流量及び充填圧力を算出すると共に上記プログラムに基づいて、コンプレッサ１２、開閉弁１４，１７，ガス供給開閉弁１９，質量流量計２０の動作制御を実行する。
【００３６】
図２に制御弁２１の内部構成を示す。
制御弁２１は、自圧式減圧弁とも呼ばれており、弁本体４１と、弁本体４１内に形成されたクランク状の流路４２と、流路４２途中に設けられたシート部４３と、シート部４３の開口を開閉するように動作する棒状の弁体４４と、シート部４３の上下方向で弁体４４をガイドする上ガイド孔４５、下ガイド孔４６と、流路４２の流出口に連通された管路４７から分岐して下ガイド孔４６の下端開口に連通された戻り管路４８と、戻り管路４８の途中に設けられた可変絞り４９と、上ガイド孔４５に介在して弁体４４を下方に附勢するコイルバネ５０と、コイルバネ５０のバネ力を調整する調整ねじ５１とよりなる。
【００３７】
流路４２は、上流側のガス供給管路１８が連通された流入路４２ａと、流入路４２ａから下方に延在する制御室４２ｂと、制御室４２ｂの下端側方に延在する流出路４２ｃとを有する。上記制御室４２ｂ内には、シート部４３が形成されている。
【００３８】
弁体４４は、シート部４３に対向するテーパ状の傾斜面を有する弁部４４ａと、弁部４４ａより上方に延在して上ガイド孔４５内に挿入された上部ロッド４４ｂと、弁部４４ａより下方に延在して下ガイド孔４６内に挿入された下部ロッド４４ｃとよりなる。また、上部ロッド４４ｂ及び下部ロッド４４ｃの端部外周には、ガイド孔４５，４６の内壁との間をシールするＯリング５２，５３が装着されている。
【００３９】
弁体４４は、上部ロッド４４ｂの上端がコイルバネ５０により押圧され、下部ロッド４４ｃの端部が戻り管路４８から下ガイド孔４６内に導入された二次圧力Ｐ2 を受けるため、コイルバネ５０のバネ力と二次圧力Ｐ2 による押圧力とが釣り合う位置に変位するように設けられている。また、本実施例では、弁体４４の弁部４４ａの形状及びＯリング５２，５３の装着部分が上下方向で対称に形成されているので、一次圧力Ｐ1 の影響は殆どない。
【００４０】
上記上ガイド孔４５には、通気孔５４が連通しているため、上ガイド孔４５の内部圧力は大気圧に保たれている。そして、調整ねじ５１のねじ込み位置によりコイルバネ５０のバネ力が任意の大きさに調整され、弁体４４が閉弁状態となるときの圧力値が設定される。
【００４１】
尚、調整ねじ５１は、任意のねじ込み位置に調整された後、ロックナット５５によりロックされてゆるみ防止される。
また、可変絞り４９により下ガイド孔４６内に導入される二次圧力Ｐ2 の流量が調整される。そのため、可変絞り４９は調整された絞り具合によって戻り管路４８から下ガイド孔４６へ供給される二次圧力Ｐ2 の流量が減少されて弁体４４の制御動作の応答性を調整することができる。
【００４２】
また、管路４７はガス供給管路１８を介してガス充填ホース２３に接続されており、弁体４４の動作により調整された二次圧力Ｐ2 はガス充填ホース２３を介して燃料タンク３に充填される。
図３は制御弁２１の圧力−開度特性を示すグラフである。図４、図５は制御弁２１の動作を説明するための縦断面図である。
【００４３】
充填開始時は、流出路４２ｃが連通された燃料タンク３が空状態であると二次圧力Ｐ2 が低い。そのため、制御弁２１の弁体４４は、充填開始時において、図２に示されるようにコイルバネ５０のバネ力により下方に変位して弁部４４ａがシート部４３から離間しており、開度１００％となっている。
【００４４】
そして、燃料タンク３へのガス充填が進むにつれて二次圧力Ｐ2 が上昇し、やがて二次圧力Ｐ2 ＝Ｐａとなる。このように、二次圧力Ｐ2 が閾値としての圧力Ｐａに達した時点で図４に示されるように弁体４４が前記コイルバネ５０のバネ力に抗して上方に移動しはじめて弁部４４ａがシート部４３に近接する。これにより、シート部４３における流量が絞られる。従って、二次圧力Ｐ2 が上昇すると共に二次圧力Ｐ2 とコイルバネ５０のバネ力とがバランスするように弁体４４が少しずつ上動してシート部４３の弁開度が絞られる。
【００４５】
さらに、図５に示されるように二次圧力Ｐ2 が設定圧力（充填目標圧力）Ｐｂに達した時点で弁体４４がさらに上方に移動して弁部４４ａがシート部４３に当接する。これで、制御弁２１は閉弁状態（開度０％）となる。
ここで、上記構成になるガス供給装置１におけるガス充填作業について説明する。
【００４６】
上記自動車２の燃料タンク３にガスを充填する際、作業者は、先ず、ディスペンサユニット５のカプラ掛止部２９から接続カプラ２６を外して自動車２の接続カプラ３６に結合させる。そして、作業者は、自動車２の手動開閉弁３８を開弁させるとともに、三方弁２４の流入ポートａと充填ポートｃとが連通するように切り換え操作する。
【００４７】
次に、作業者が充填開始釦３１をオンに操作すると、制御装置３４は開閉弁１７を開弁させるとともに、ガス供給開閉弁１９を開弁させる。これにより、ガス蓄圧器１５に蓄圧された高圧ガスは、管路１６，ガス供給管路１８，ガス供給開閉弁１９，質量流量計２０，制御弁２１，圧力伝送器２２，ガス充填ホース２３，三方弁２４，接続カプラ２６，３６，管路３７を介して燃料タンク３に充填される。
【００４８】
燃料タンク３に充填されるガスは、上記制御弁２１の弁体４４の動作により燃料タンク３に充填された圧力が設定圧力（充填目標圧力）に近づくと制御弁２１の弁体４４が流路を絞るように動作して微小流量で充填される。
このようにして燃料タンク３にガスが充填されて満タン状態になると、燃料タンク３の圧力はほぼ２００kgf/cm2 となる。
【００４９】
尚、ガス供給管路１８を通過したガス充填量は、質量流量計２０により計測され、ガス充填量に応じた電圧値（流入側と流出側との位相差）が流量計測信号として制御装置３４に出力される。制御装置３４は、質量流量計２０からの流量計測値を積算して、燃料タンク３に充填されたガス充填量を表示装置３５に表示する。
【００５０】
また、燃料タンク３へのガス充填が完了すると、作業者は、三方弁２４の排気ポートｂと充填ポートｃとを連通させるとともに流入ポートａを遮断させるように切り換え操作する。三方弁２４と逆流防止弁３９との間に残留するガスは、ｃポートから排気管２５へ排気され、接続カプラ２６，３６内の圧力が大気圧に減圧される。これにより、作業者は、軽い力で接続カプラ２６，３６を分離させることが可能になる。
【００５１】
その後、作業者は、自動車２側の手動開閉弁３８を閉弁させた後、ディスペンサユニット５の接続カプラ２６を自動車２の接続カプラ３６から分離させ、カプラ掛止部２９に掛止させる。そして、充填停止釦３２がオンに操作されると、一連のガス充填作業が完了する。
【００５２】
図６は制御装置３４が実行する処理のフローチャート、図７は本実施例のガス充填による圧力及び流量変化を示すグラフである。
以下、制御装置３４が実行する処理につき説明する。
図６において、ステップＳ１（以下「ステップ」を省略する）において、充填開始スイッチ釦３１がオンに操作されると、Ｓ２に進み、開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を開弁させる。次のＳ３では、質量流量計２０から出力された流量計測値を読み込む。
【００５３】
続いて、Ｓ４に進み、Ｓ３で計測された流量値が予めメモリ４０に設定された流量設定値１（例えば５kg/min) 以上になったかどうかをチェックする。前述したように開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９が開弁されて充填開始されたときは、燃料タンク３の圧力が低いので、制御弁２１は図２に示されるように弁体４４が弁開度１００％の位置に移動している。そのため、ガス供給管路１８を介して供給されるガスは、制御弁２１により殆ど減圧されずに燃料タンク３に充填される。
【００５４】
よって、燃料タンク３に充填される流量は、急激に上昇して流量設定値１以上となる（図７中、実線で示す）。
Ｓ４において、流量が流量設定値１以上になると、Ｓ５に進み、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（制御弁２１により調整された二次圧力Ｐ2 ）及び質量流量計２０から出力される流量計測値を読み込む。
【００５５】
次のＳ６では、計測された流量値が予めメモリ４０に設定された流量設定値２（所定流量：例えば１〜２kg/min) 以上になったかどうかをチェックする。これは、図７中、一点鎖線で示すように圧力がほぼ一定の上昇率で上昇すると共に、流量が実線で示すように変化するからであり、流量設定値２としては二次圧力Ｐ2 と燃料タンク３の最高充填圧力との差が計測誤差の範囲となるような圧力値に二次圧力Ｐ2 が達するときの流量が設定されている。
【００５６】
すなわち、充填開始時は、二次圧力Ｐ2 が低いので、流量も急激に上昇する。しかし、燃料タンク３へのガス充填が進むにつれて設定圧力と二次圧力Ｐ2 との差が小さくなると、弁体４４が流路を絞る方向に変位する。そのため、燃料タンク３に充填されるガスの流量も徐々に減少する。
【００５７】
Ｓ６において、計測された流量値が流量設定値２以上であるときは、Ｓ７に進み、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧以上に上昇したか否かをチェックする。
Ｓ７において、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧未満であるときは、まだ充填可能であるためＳ５に戻り、Ｓ５〜Ｓ７の処理を繰り返す。
【００５８】
しかし、上記Ｓ６において、積算された流量値が流量設定値２未満の微小流量に減少したときはガス充填終了が近づいており、制御弁２１は図４に示されるように弁体４４の弁部４４ａがシート部４３に近接して流量を絞っている。そのため、流量値が流量設定値２未満に減少したときは、Ｓ８に移行して開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させて燃料タンク３へのガス充填を終了させる。
【００５９】
また、Ｓ７において、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧以上であるときは、燃料タンク３が満タン状態であるので、流量変化に関係なくＳ８に移行して開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させて燃料タンク３へのガス充填を終了させる。
【００６０】
尚、流量値が流量設定値２未満に減少したときは、圧力計測の誤差の範囲となり得る程に目標充填圧力に近づいているので、上記のようにガス充填を終了させても充填精度に与える影響は少ない。
このように、流量値が流量設定値２未満の微小流量に減少したときは、燃料タンク３が満タンになるまで微小流量によるガス充填を継続するのではなく、開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させてガス充填を終了させるため、微小流量によってガス充填時間が延長されてしまうことを防止できる。これにより、燃料タンク３へのガス充填作業効率を高めることが可能になる。
【００６１】
また、流量設定値２は、任意の値に設定することができるので、制御弁２１の特性に応じた値に設定される。また、流量値が流量設定値２未満の微小流量に減少したときに開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させた場合、燃料タンク３に充填された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧に達しないことになるが、流量設定値２（所定流量）によって最高充填圧との誤差を数％程度（許容範囲内）に抑えることができるので、充填量が少なく再充填が必要となる様なことはない。また、流量計測精度の悪化する微小流量での充填が無くなるため、高い流量計測精度を保つことができる。
【００６２】
次に本発明の変形例について説明する。
図８は制御装置３４が実行する処理の変形例のフローチャートである。
図８において、Ｓ１１〜Ｓ１４は上記Ｓ１〜Ｓ４の処理と同じなので、その説明を省略する。
【００６３】
Ｓ１５では、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（制御弁２１により調整された二次圧力Ｐ2 ）を読み込む。
次のＳ１６では、Ｓ１５で検出された二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率α（α＝（単位時間当たりの圧力上昇値／今回の二次圧力Ｐ2 ）×１００％）が予め設定された設定値αa （所定値）であるかどうかをチェックする。ここで、設定値αa は、二次圧力Ｐ2 と燃料タンク３の最高充填圧力との差が計測誤差となるような圧力値に二次圧力Ｐ2 が達するときの圧力上昇率が設定されている。
【００６４】
制御弁２１の弁体４４は、二次圧力Ｐ2 が一定の圧力上昇率αで上昇するように二次圧力Ｐ2 を制御しており、燃料タンク３へのガス充填が進むにつれて一次圧力Ｐ1 と二次圧力Ｐ2 との圧力差が小さくなると、弁体４４が流路を絞る方向に変位する。そのため、燃料タンク３に充填されるガスの流量も徐々に減少する。
【００６５】
Ｓ１６において、二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率αが設定値αa を越えているときは（α＞αa ）、Ｓ１７に進み、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧以上に上昇したか否かをチェックする。
【００６６】
Ｓ１７において、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧未満であるときは、まだ充填可能であるためＳ１５に戻り、Ｓ１５〜Ｓ１７の処理を繰り返す。
しかし、上記Ｓ１６において、二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率αが設定値αa （α≦αa ）となったときは、圧力伝送器２２により検出された二次圧力Ｐ2 が目標充填圧力に近づいており、制御弁２１は図４に示されるように弁体４４の弁部４４ａがシート部４３に近接して流量を微小流量に絞っている。そのため、二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率αが設定値αa 以下になったときは、Ｓ１８に移行して開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させて燃料タンク３へのガス充填を終了させる。
【００６７】
また、Ｓ１７において、圧力伝送器２２により検出された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧以上であるときは、燃料タンク３が満タン状態であるので、圧力上昇率αの変化に関係なくＳ１８に移行して開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させて燃料タンク３へのガス充填を終了させる。
【００６８】
このように、二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率αが設定値αa 以下になったときは、燃料タンク３が満タンになるまで微小流量によるガス充填を継続するのではなく、開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させてガス充填を終了させるため、微小流量によってガス充填時間が延長されてしまうことを防止できる。これにより、燃料タンク３へのガス充填作業効率を高めることが可能になる。
【００６９】
尚、二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率αの設定値αa は、任意の値に設定することができるので、制御弁２１の特性に応じた値に設定される。また、二次圧力Ｐ2 の圧力上昇率αが設定値αa 以下になったときに開閉弁１７及びガス供給開閉弁１９を閉弁させた場合、燃料タンク３に充填された供給圧力（二次圧力Ｐ2 ）が燃料タンク３の最高充填圧に達しないことになるが、設定値αa によって最高充填圧との差を計測誤差の数％程度（許容範囲内）に抑えることができるので、充填量が少なく再充填が必要となる様なことはない。また、流量計測精度の悪化する微小流量での充填が無くなるため、高い流量計測精度を保つことができる。
【００７０】
尚、上記実施例では、都市ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給する場合を一例として挙げたが、これに限らず、例えばブタン、プロパン等のガスを供給するのにも適用できるのは勿論である。
また、上記実施例では、自動車の燃料タンク３に圧縮されたガスを充填する場合を一例として挙げたが、これに限らず、他の容器等に圧縮されたガスを供給する装置にも適用でき、あるいは単に圧縮されたガスを他の場所に給送するための管路途中に設置する構成の装置にも適用できるのは勿論である。
【００７１】
また、上記実施例では、制御弁２１が上記パイロット弁構造として説明したがこれに限らず、制御弁２１が一定圧力上昇制御して二次圧力Ｐ2 が目標充填圧力に近づくと流量を微小流量に減少させるように流量制御を行う構成であれば、他の形式のものにも本発明を適用することができる。
【００７２】
また、上記実施例では、メモリを用いた制御装置で構成したが、これらの制御をリレーやアナログ調節計等で構成することは可能であり、以下図面と共に、本発明の他の実施例を説明する。
図１０は本発明になるガス供給装置の他の実施例の構成図であり、前述の実施例と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略する。
【００７３】
ガス供給装置６０内に配設された流量計２０と制御弁２１との間には、ガス供給管路１８を流れるガスの流量を調整するためのニードル弁６１が配設されている。
ここで、ガス充填開始初期で燃料タンクの圧力が低圧のときには、制御弁２１が全開となりガス供給管路１８の配管抵抗によって定まる流量のガスがガス供給管路１８を流れることになるが、この流量が大きすぎると、断熱膨張により燃料タンク３の入口部分が急冷されて燃料タンク３の耐久性に好ましくない影響を与える。
【００７４】
そこで、前記ニードル弁６１をガス供給管路１８中に設けることにより、流量を調節することができ、上述した不都合を回避することが可能になる。
この他の実施例において、制御弁２１は、二次圧力Ｐ2 が燃料タンク３の目標充填圧力（最高充填圧力）よりも高い圧力値になったとき閉弁するように設定されている。
【００７５】
リレー回路６２は、防爆構造とされたハウジング内に収納された状態でディスペンサユニット５から離間した場所に設置されている。このリレー回路６２には、ガス供給開閉弁１９、圧力伝送器２２、充填開始釦３１、充填停止釦３２、非常停止釦３３等の各機器が接続されており、その内部が圧力計測回路６３、圧力比較回路６４、及び弁開閉制御回路６５で構成されている。
【００７６】
このリレー回路６２においては、まず、圧力伝送器２２からの圧力を圧力計測回路６３により電流値に変換して圧力比較回路６４に出力する。
圧力比較回路６４は、圧力計測回路６３からの電流値が予め定められた燃料タンク３の目標充填圧力（最高充填圧力）に対応する設定電流値となったときに、弁開閉制御回路６５に電圧を印加する。
【００７７】
弁開閉制御回路６５は、圧力比較回路６４からの電圧の印加により、充填を終了すべく、ガス供給開閉弁１９を閉弁する。
このように、上述した他の実施例においても、制御弁２１が閉弁する圧力値を燃料タンク３の目標充填圧力値よりも高い圧力値とし、リレー回路６２により、二次圧力Ｐ2 が予め定められた燃料タンク３の目標充填圧力（最高充填圧力）となったときにガス供給開閉弁１９を閉弁させてガス充填を終了させるため、微小流量によってガス充填時間が延長されてしまうことを防止できる。すなわち、制御弁２１によって微小流量に絞られる時間が短くなるので、ガス充填時間が短縮できる。これにより、燃料タンク３へのガス充填作業効率を高めることが可能となる。
【００７８】
尚、上記実施例では、リレー回路６２がディスペンサユニット５から分離された構成を一例として説明したが、これに限らず、リレー回路６２がディスペンサユニット５内部に収納された構成としても良いのは勿論である。
【００７９】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１の発明によれば、圧力検出手段により検出された二次圧力が被充填タンクの最高充填圧力値になったときに開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、流量計により計測された流量が所定流量に低下したとき、圧力検出手段により検出された二次圧力が被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず開閉弁を閉弁させる第２の制御手段とを有するため、ガス充填終了のタイミングが早過ぎて被充填タンクへの充填が不足したり、あるいはガス充填終了のタイミングが遅過ぎて充填時間が長くなることを防止できる。これにより、被充填タンクへのガス充填作業効率を高めることができる。
【００８０】
また、請求項２の発明によれば、圧力検出手段により検出された二次圧力が前記被充填タンクの最高充填圧力値になったときに開閉弁を閉弁させる第１の制御手段と、圧力検出手段により検出された二次圧力の圧力上昇率が所定値に低下したとき、圧力検出手段により検出された二次圧力が被充填タンクの最高充填圧力値になったか否かに拘らず開閉弁を閉弁させる第３の制御手段とを有するため、ガス充填終了のタイミングが早過ぎて被充填タンクへの充填が不足したり、あるいはガス充填終了のタイミングが遅過ぎて充填時間が長くなることを防止できる。これにより、被充填タンクへのガス充填作業効率を高めることができる。
【００８１】
また、請求項３の発明によれば、設定手段により設定された閉弁圧力値が最高充填圧力値よりも高い値であるため、ガス充填終了のタイミングが早過ぎて被充填タンクへの充填が不足したり、あるいはガス充填終了のタイミングが遅過ぎて充填時間が長くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるガス供給装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】制御弁の縦断面図である。
【図３】制御弁の圧力−弁開度特性のグラフである。
【図４】制御弁の制御動作を説明するための縦断面図である。
【図５】制御弁の弁体が閉弁位置に動作した状態を示す縦断面図である。
【図６】制御装置が実行する処理のフローチャートである。
【図７】本実施例のガス充填による圧力及び流量変化を示すグラフである。
【図８】制御装置が実行する処理の変形例のフローチャートである。
【図９】従来のガス供給装置によるガス充填の圧力及び流量変化を示すグラフである。
【図１０】本発明になるガス供給装置の他の実施例の構成図である。
【符号の説明】
１  ガス供給装置
３  燃料タンク
４  圧力発生ユニット
５  ディスペンサユニット
１２  コンプレッサ
１５  ガス蓄圧器
１７  ガス蓄圧器開閉弁
１８  ガス供給管路
１９  ガス供給開閉弁
２０  質量流量計
２１  制御弁
２２  圧力伝送器
２３  ガス充填ホース
２４  三方弁
２６，３６  接続カプラ
３０  カプラ掛けスイッチ
３１  充填開始釦
３４  制御装置
３５  表示装置
４１  弁本体
４２  流路
４３  シート部
４４  弁体
４８  戻り管路
４９  可変絞り
６１  ニードル弁
６２  リレー回路
【図１】
0003828219.tif 000002
【図２】
0003828219.tif 000003
【図３】
0003828219.tif 000004
【図４】
0003828219.tif 000005
【図５】
0003828219.tif 000006
【図６】
0003828219.tif 000007
【図７】
0003828219.tif 000008
【図８】
0003828219.tif 000009
【図９】
0003828219.tif 000010
【図１０】
0003828219.tif 000011