JP2000230698A - ガス充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源が不要で、しかも、ガスの充填効率が高
いガス充填装置を提供する。 【解決手段】 ガスを圧縮してタンクに充填する圧縮機
５と圧縮機駆動用エンジン４とを一つのケーシング３に
収容する。このケーシング３に換気用の外気取入口７と
排気口８を形成する。これらの外気取入口７と排気口８
のいずれか一方の近傍にエンジン駆動式の主換気ファン
１０を配設する。この主換気ファン１０の作動により空
気が流れる部位に、圧縮機５から吐出されたガスを冷却
してガスタンクに供給するガス冷却器６の熱交換部６ａ
を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、ガス燃料を使用す
る車両や各種装置等のガスタンクに燃料用ガスを充填す
るガス充填装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のガス充填装置としては、
燃料用ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機を駆動する
電動モータとを一つのケーシングに収容したものがあ
る。この従来のガス充填装置においては、圧縮機のガス
吸込口をガス供給源に接続するとともに、ガス吐出口を
充填用ホースによって車両や各種装置等のガスタンクに
接続し、電動モータで圧縮機を駆動してガスを前記ガス
タンクに圧送して充填する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成した従来のガス充填装置においては、動力源と
して電動モータを使用しているため、電源がないところ
では使用することができないという問題があった。ま
た、充填終期にガスタンク内のガス圧と充填終了圧力と
の差が小さくなると、圧縮機が作動しているにもかかわ
らずガスの充填流量の上昇率が低くなり、ガスの充填が
終了するまでにかかる時間が長いという問題もあった。

【０００４】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、電源が不要で、しかも、ガスの充填
効率が高いガス充填装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係るガス充填装置は、ガスを圧縮してタンク
に充填する圧縮機と圧縮機駆動用エンジンとを一つのケ
ーシングに収容し、このケーシングに換気用の外気取入
口と排気口を形成するとともに、これらの外気取入口と
排気口のいずれか一方の近傍にエンジン駆動式の換気フ
ァンを配設し、この換気ファンの作動により空気が流れ
る部位に、前記圧縮機から吐出されたガスを冷却してタ
ンクに供給するガス冷却器の熱交換部を配置したもので
ある。

【０００６】本発明によれば、エンジンの動力で空気の
流動を発生させてガス冷却器でガスを冷却することがで
きる。

【０００７】請求項２に記載した発明に係るガス充填装
置は、請求項１記載のガス充填装置において、ハウジン
グの外気取入口と排気口のうち何れか一方に電動モータ
が駆動する副換気ファンを設けたものである。この発明
によれば、副換気ファンを作動させることによって、エ
ンジン回転数が一定でもガス冷却器を通る空気の量が増
大する。あるいは、副換気ファンを作動させることによ
りエンジン停止中においても換気を可能とする。

【０００８】請求項３に記載した発明に係るガス充填装
置は、請求項１記載のガス充填装置において、エンジン
と換気ファンとの間の動力伝達系にクラッチを介装し、
このクラッチと換気ファンとの間に換気ファン駆動用の
電動モータを接続したものである。

【０００９】この発明によれば、エンジン運転中に電動
モータを作動させることによって、エンジン回転数が一
定でもガス冷却器を通る空気の量が増大する。あるい
は、クラッチを電動モータの駆動力がエンジン側に伝達
しないようにすることにより、電動モータの駆動力を大
きくしなくてもエンジン停止中、共用のファンにより換
気を可能とする。

【００１０】請求項４に記載した発明に係るガス充填装
置は、ガス供給源から供給されたガスを圧縮する圧縮機
と、この圧縮機を駆動する水冷式エンジンと、前記圧縮
機から吐出されたガスを冷却してタンクに供給するガス
冷却器とを一つのケーシングに収容し、このケーシング
に換気用の外気取入口と排気口を形成するとともに、こ
れら外気取入口と排気口の何れか一方の近傍に前記エン
ジンによって駆動される換気ファンを配設し、この換気
ファンの作動により空気が流れる部位にラジエータを配
置し、このラジエータとエンジンとの間でエンジン冷却
水を循環させるとともに、前記ガス冷却器を、循環路を
なすエンジン冷却水系におけるラジエータ下流側の冷却
水によってガスを冷却する構造としたものである。この
発明によれば、水冷式エンジンのエンジン冷却水を利用
してガスを冷却することができる。

【００１１】請求項５に記載した発明に係るガス充填装
置は、ガス供給源から供給されたガスを圧縮してタンク
に充填する圧縮機と、この圧縮機を駆動する水冷式エン
ジンと、前記圧縮機から吐出されたガスを冷却してタン
クに供給するガス冷却器と、エンジン冷却水系における
ラジエータとを一つのケーシング内に収容し、前記ラジ
エータを前記ケーシングの外部から導かれる外部冷却水
によってエンジン冷却水を冷却する構造とするととも
に、前記ガス冷却器を前記外部冷却水あるいはエンジン
冷却水系におけるラジエータ下流側のエンジン冷却水に
よってガスを冷却する構造とするか、あるいは、前記ラ
ジエータを前記ケーシングの外部から導かれる外気によ
ってエンジン冷却水を冷却する構造とするとともに、前
記ガス冷却器を前記外部冷却水によってガスを冷却する
構造とするようにしたものである。

【００１２】この発明によれば、外部冷却水を利用して
直接的あるいは間接的にガスを冷却するができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 以下、本発明に係るガス充填装置の一実施の形態を図１
ないし図６によって詳細に説明する。図１は本発明に係
るガス充填装置の構成を示す図、図２は除湿器の構成を
示す配管図、図３は三方弁の切換動作を説明するための
図、図４は制御系の構成を示すブロック図、図５はガス
の充填圧力とエンジン回転数との関係を示すグラフ、図
６は本発明に係るガス充填装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【００１４】これらの図において、符号１で示すものは
この実施の形態によるガス充填装置である。このガス充
填装置１は、図１中に符号２で示すガス吸入口から供給
された例えば天然ガス（以下、単にガスという）を圧縮
して図示していない車両や各種装置のガスタンクに充填
するためのもので、一つのケーシング３に後述するエン
ジン４、圧縮機５、ガス冷却器６などを収容している。
なお、３Ａがこの収容室を示す。

【００１５】前記ケーシング３は、上端部であって図１
の左右方向の中央部収容室３Ａへの外気取入口７を形成
するとともに、左側の端部に排気口８を形成している。
この排気口８は、ケーシング３内を上下方向に延びる排
気ダクト９を介してケーシング３内に連通している。排
気ダクト９の上流側端部（下端部）すなわち収容室３Ａ
からの主排気口９Ａには主換気ファン１０を配設し、排
気ダクト９の途中の副排気口９Ｂには副換気ファン１１
を配設している。この副換気ファン１１は、電動モータ
１２を接続し、ケーシング３内上部の空気を排気ダクト
９内に排出する構造を採っている。

【００１６】前記エンジン４は、水冷式４サイクル４気
筒型のもので、クランク軸１３を軸線方向が図１の左右
方向と平行になるように支架するとともに、シリンダヘ
ッド１４が上側に位置する状態でケーシング下部に搭載
している。このエンジン４の点火プラグを符号１５で示
す。

【００１７】クランク軸１３は、図１の左側の端部に前
記主換気ファン１０を接続している。すなわち、エンジ
ン運転中エンジン４の動力によって主換気ファン１０が
回転する。クランク軸１３の途中にはプーリ１６が配置
され、ベルトにて発電機１７を接続している。この発電
機１７は、充電回路を介して図１中に符号１８で示すバ
ッテリーに接続されている。このバッテリー１８は、ケ
ーシング３内に通風空間とは隔絶されるように形成した
ダクト室１９に配置している。

【００１８】エンジン４の吸気系は、シリンダヘッド１
４からケーシング３内を上方に延びて前記外気取入口７
の近傍に開口する構成を採っている。すなわち、ケーシ
ング３内の上部に位置するエアクリーナ２１から吸入し
た空気を吸気マニホールド２２によって各気筒に分配す
る構造を採っている。吸気マニホールド２２の途中にス
ロットル弁２３を介装するとともに、スロットル弁２３
より上流側にベンチュリー部と、ベンチュリー部に設け
られた燃料吐出口からなるミキサー２４を設けている。

【００１９】前記スロットル弁２３は、スロットル弁開
閉駆動モータ２５が駆動する構造を採っている。前記ミ
キサー２４の燃料吐出口は、燃料ガス供給用配管２６を
介して後述する圧縮機入口管２７に接続している。すな
わち、このエンジン４は、このガス充填装置１が圧縮し
て車両等に供給する天然ガスを燃料としている。燃料ガ
ス供給用配管２６の途中には、エンジン４に供給する燃
料ガスの圧力略大気圧に減圧制御するための減圧調整弁
２８と、燃料ガス流量制御弁２９とを介装している。

【００２０】燃料ガス流量制御弁２９は、エンジン始動
準備中および運転中に開度が制御され、各気筒に送られ
る混合気のＡ／Ｆを調整制御するのに使用される。燃料
ガス流量制御弁２９はさらに、エンジン停止中全閉とさ
れるか、エンジン停止中も開のままの場合、燃料ガス供
給配管２６の途中にエンジン停止中全閉とされる開閉弁
が配置される。

【００２１】エンジン４の排気系は、気筒毎の排ガスを
シリンダヘッド１４に取付けられる排気マニホールド３
０を介してエンジン４の側方で集合させる排気チャンバ
ー３１と、この排気チャンバー３１の下流側に接続した
サイレンサー３２とを備えている。前記サイレンサー３
２は、ケーシング３内における図１の左側の端部に配設
し、上方に向けて延びる排気管３３を接続している。排
気管３３の下流端は、ケーシング上壁を貫通して上方に
突出している。

【００２２】エンジン４の冷却系は、ラジエータ３４お
よび電動式冷却水ポンプ３５を有する循環回路によって
構成している。ラジエータ３４は、ケーシング３内であ
って前記外気取入口７と対応する位置に配置している。
また、前記循環回路の途中には、ラジエータ３４をバイ
パスするバイパス通路３６をリニア三方弁３７を介して
接続している。この実施の形態では、エンジン冷却水で
圧縮機５をも冷却する構造を採っている。

【００２３】なお、リニア三方弁３７は、エンジン温度
によりラジエータ３４へのエンジン冷却水の分流量をエ
ンジン温度が高い程増加するように制御するものであ
り、かつ、始動直後等エンジンが過冷却状態にあるとき
には早期に暖機されるよう、エンジン冷却水をラジエー
タ３４を迂回して圧縮機５の水ジャケットを通過させる
ようにする。さらに電動式冷却水ポンプ３５の代わり
に、クランク軸１３に駆動プーリーを設け、この駆動プ
ーリーとベルトで連結されるエンジン駆動式冷却水ポン
プを配置してもよい。

【００２４】圧縮機５は、圧縮部を４箇所に備えた容積
型のものを採用しており、入力軸５ａをエンジン４のク
ランク軸１３における主換気ファン１０とは反対側の端
部に電磁クラッチ４１を介して接続し、ケーシング３の
下部にエンジン４と隣接するように搭載している。この
圧縮機５は、前記入力軸５ａが回転することによって、
圧縮機入口管２７にケーシング下部のガス吸入口２から
供給されたガスを圧縮して圧縮機出口管４２に吐出す
る。

【００２５】前記圧縮機入口管２７は、前記ガス吸込口
２と圧縮機５のガス入口とを接続しており、途中にガス
供給元弁４３と、全ガス流量計４４と、逆止弁４５と、
後述する除湿装置４６と、吸入遮断弁４７とを介装する
とともに、供給ガスの圧力を検出する第１の圧力センサ
４８と前記燃料ガス供給用配管２６とを接続している。

【００２６】圧縮機５の前記４箇所の圧縮部、すなわち
圧縮部＃１〜圧縮部＃４は、圧縮比がそれぞれ異なるよ
うに形成しており、ガス通路が直列になるように接続し
ている。圧縮比は、全圧縮部＃１〜＃４で同一とする
か、圧縮部＃１が最も大きく、圧縮部＃２〜圧縮部＃４
は、この順に圧縮比が小さくなるように設定している。

【００２７】また、各圧縮部＃１〜＃４どうしの間のガ
ス通路と、圧縮部＃４の出口側のガス通路は、前記ガス
冷却器６に通し、圧縮後のガスの温度を低下させる構造
を採っている。すなわち、図１において圧縮部＃１〜圧
縮部＃４のポートＡ〜Ｇを、ガス冷却器のポートＡ〜Ｇ
にそれぞれ接続している。

【００２８】このガス冷却器６は空冷式のもので、ガス
が流れるパイプに図示していない冷却フィンを設けてな
る熱交換部６ａを、空気取入口、出口を有するケースに
収容したものである。ガス冷却器６は、ケーシング３内
の上部に空気取入口が上方のラジエータ３４の空気出口
に対向するように設けられ、ケーシング３の外気取入口
７に流入した外気がラジエータ３４を経て前記熱交換部
６ａを通過し、出口から圧縮機５、エンジン４の外周を
冷却しつつ主換気ファン１０から排出される。

【００２９】なお、符号７Ａはラジエータ３４およびガ
ス冷却器６を通過する外気をエンジン４や圧縮機５へ導
くものである。さらに、本実施の形態において外気取入
口７をケーシング３の上面に配置したが、ケーシング３
の正面、背面あるいは主換気ファン１０と対向する右側
面の一つあるいは複数に配置してもよい。

【００３０】前記圧縮機出口管４２は、ケーシング３を
貫通してケーシング３外に導出させ、先端部に充填カプ
ラソケット５１を接続している。この充填カプラソケッ
ト５１を図示していない車両のタンク側カプラソケット
に接続することによって、圧縮機５と車両のガスタンク
とが連通される。なお、充填カプラソケット５１は、タ
ンク側カプラソケットが接続されていることを検出する
充填ホース接続確認用のセンサ５２を設けている。

【００３１】圧縮機出口管４２の途中には、図１中に符
号５３で示す吐出流量計と、オイルフィルター５４を介
装し、充填圧力検出用の第２の圧力センサ５５を接続し
ている。この実施の形態では、オイルフィルター５４と
流量計５３との間にブローダウン弁５６を介してブロー
ダウンタンク５７を接続している。

【００３２】ブローダウンタンク５７は、充填開始時で
あって充填カプラソケット５１を車両に接続する以前に
圧縮系に残存するガスを排出させ、ガス充填系の圧力を
低減させるためのものである。すなわち、ブローダウン
弁５６を開いて圧縮機５内の残圧を低減させることによ
って、充填カプラソケット５１をタンク側カプラソケッ
トに人手によって簡単に接続することができる。

【００３３】この実施の形態では、ブローダウンタンク
５７を圧縮機入口管２７の吸入遮断弁４７下流部に接続
している。この構造を採ることにより、ブローダウンタ
ンク５７をガス供給系のバッファタンクとして機能させ
ることができる。なお、エンジン４運転中で吸入遮断弁
４７が開いているとき、ブローダウンタンク５７内の圧
力は異常に高くなることはないが、ブローダウン弁５６
を開くときブローダウンタンク５７内の圧力が異常に高
くなる場合には、リリーフ弁５８を開いて放出口５９か
ら外部にガスを逃がすようにしている。なお、ブローダ
ウンタンク５７の容積を十分に取ることで、圧力異常を
防ぐことができるので、その場合にはリリーフ弁５８も
よび放出口５９は不要とすることができる。

【００３４】前記除湿装置４６は、ガス中の水分を除去
するためのもので、図２に示すように、圧縮機入口管２
７に並列になるように介装した二つの除湿器＃Ａ，＃Ｂ
と、これらの除湿器＃Ａ，＃Ｂを加熱するための加熱装
置６１と、除湿器＃Ａ，＃Ｂのうち、ガス通路に接続す
る除湿器を選択するとともに、ガス通路から遮断された
除湿器に前記加熱装置６１を接続する切替手段６２とか
ら構成している。

【００３５】前記除湿器＃Ａ，＃Ｂは、液状の水分を捕
捉し、加熱するとこの水分を蒸発分離するフィルタ部材
（図示せず）を内部に装填した構造のものを使用してい
る。なお、フィルタ部材は、所定温度以下で凝縮水や水
蒸気を吸収し、所定温度以上で凝縮水や水蒸気を分離す
るものでもよい。

【００３６】前記加熱装置６１は、加熱された空気を除
湿器側に供給するとともに、除湿器から排出された空気
をエンジン４の吸気系に導く構造を採っている。この加
熱装置６１の熱源はエンジン４の排ガスである。この加
熱装置６１は、図１に示すように、エンジン４の排気チ
ャンバー３１に上流側端部を挿通させた空気加熱用パイ
プ６３と、スロットル弁下流側の吸気通路に下流端を接
続した吸引用パイプ６４とを備えている。前記空気加熱
用パイプ６２の上流端に接続した符号６５で示すものは
ケーシング３内の空気の取入口を有するエアクリーナで
ある。

【００３７】前記切替手段６２は、除湿器＃Ａ，＃Ｂの
ガス入口側に接続した二つの三方弁６６，６７と、ガス
出口側に接続した二つの三方弁６８，６９とから構成し
ている。前記上流側の二つの三方弁６６，６７は、図３
（ａ）に示すように、ポートａとポートｂとを（除湿器
＃Ａ，＃Ｂの上流側とガス吸入口側とを）連通させるガ
ス供給状態と、ポートｂとポートｃとを（除湿器＃Ａ，
＃Ｂの上流側と空気加熱用パイプ６３とを）連通させる
再生状態とを切替える構造を採っている。

【００３８】下流側の二つの三方弁６８，６９は、図３
（ｂ）に示すように、ポートａとポートｂとを（除湿器
＃Ａ，＃Ｂの下流側と圧縮機５側とを）連通させるガス
供給状態と、ポートａとポートｃとを（除湿器＃Ａ，＃
Ｂの下流側と吸引用パイプ６４とを）連通させる再生状
態とを切替える構造を採っている。

【００３９】この除湿装置は、エンジン運転時に例えば
除湿器＃Ａの上流側の三方弁６６と下流側の三方弁６８
を前記ガス供給状態とし、除湿器＃Ｂの上流側の三方弁
６７と下流側の三方弁６９を前記再生状態とすることに
よって、除湿器＃Ａでガス中の水分を除去し、除湿器＃
Ｂに熱風を供給して水分を蒸発させる（再生させる）こ
とができる。二つの除湿器＃Ａ，＃Ｂでの除湿と再生の
切替えは、このガス充填装置１でのガス充填流量ｑの積
算値が予め定めた量に達したときに行う。

【００４０】除湿装置４６をこの実施の形態で示したよ
うに構成することによって、除湿器＃Ａ，＃Ｂの再生時
に水蒸気とともに運ばれる除湿器＃Ａ，＃Ｂ中のガス
（天然ガス）をエンジン４で燃焼させることができ、ガ
スの大気中への直接放出による環境への悪影響を防止で
きる。また、加熱用空気を吸気負圧によって除湿器＃
Ａ，＃Ｂに供給することができるから、これを実施する
ためにポンプは不要である。

【００４１】吸引用パイプ６４は吸気通路２２のどの位
置に接続しても運転中吸気流とともに、加熱空気をエン
ジンに導くことができるが、図１に示すようにスロット
ル弁２３の下流位置に接続すると、スロットル弁２３の
開度に拘わらず除湿器＃Ａ，＃Ｂの加熱再生を効率よく
行うことができるとともに、スロットル弁２３の上流位
置に接続すると、スロットル弁２３の開度が小さくなる
低速運転時においてスロットル弁２３の開度調整による
運転の応答性に与える影響を少なくすることができる。

【００４２】前記三方弁６６〜６９の切替えや他の電子
部品の制御は、図１中に符号７１で示す制御装置が実施
する。制御装置７１は、図４に示すように、入力側に各
種のセンサ類を接続するとともに、出力側に弁やモータ
などのアクチュエータを接続している。

【００４３】センサ類は、供給ガスの圧力を検出する第
１の圧力センサ４８と、充填圧力検出用の第２の圧力セ
ンサ５５と、運転モードを切換えるための運転切換スイ
ッチ７２（図１参照）と、吸込流量計４４と、吐出流量
計５３と、外気温を検出するための第１の温度センサ７
３と、ケーシング３内の温度を検出するための第２の温
度センサ７４と、エンジン冷却水のエンジン出口での温
度を検出するための第３の温度センサ７５と、圧縮機５
の温度を検出するための第４の温度センサ７６と、圧縮
機５から吐出されたガスの温度を検出するための第５の
温度センサ７７と、ケーシング３内の上部に配設したガ
ス検知器７８と、エンジン回転数センサ７９と、スロッ
トル弁開度センサ８０と、充填ホース接続確認用センサ
５２などである。

【００４４】アクチュエータは、エンジン４の点火時期
を制御するための点火制御回路８１と、スロットル弁開
閉駆動モータ２５と、燃料制御弁２９と、リリーフ弁５
８と、ブローダウン弁５６と、吸入遮断弁４７と、除湿
装置用三方弁６６〜６９と、主換気ファン１０に接続し
た回転機１７と、エンジン４と圧縮機５との間に介装し
た電磁クラッチ４１と、冷却水ポンプ３５と、冷却水用
リニア三方弁３７と、ガス供給元弁４３と、副換気ファ
ン１１を駆動するための電動モータ１２などである。

【００４５】この制御装置７１および各電子部品の電源
は前記バッテリー１８とし、エンジン４が停止している
状態でも前記アクチュエータを駆動して後述する各種の
制御を実施することができるようにしている。なお、バ
ッテリー１８は、エンジン４を運転している状態で発電
機１７によって充電する。

【００４６】また、この制御装置７１は、前記運転切換
スイッチ７２によってエンジン４の運転モードを切換え
る構成を採っている。運転モードとしては、（１）運転
停止モード、（２）低速充填モード、（３）通常充填モ
ード、（４）急速充填モードである。ガス充填時には、
前記運転モード毎に定めた目標エンジン回転数Ｒ１と実
際のエンジン４回転数Ｒ２との差を求め、この回転数差
がなくなるようにスロットル弁開度をフィードバック制
御によって制御する。目標エンジン回転数は、図４中に
符号８２で示すメモリーに記憶させている。

【００４７】さらに、この制御装置７１は、図５に示す
ように、ガスの実際の充填圧力と、予め定めた最終充填
圧力（目標圧力）との差が小さくなるにしたがって、エ
ンジン回転数を予め定めた回転数（圧縮機５を駆動でき
る最低回転数）まで除々に低下させる構成を採ってい
る。エンジン回転数を低下させるためには、予め定めた
関数をもってスロットル弁開度を低下させる。この関数
は、比例関数の他に、ファジー関数を用いることができ
る。

【００４８】制御装置７１のさらに詳細な説明を図６に
示すフローチャートによってこのガス充填装置１の動作
とあわせて説明する。図６のステップＳ１で運転切換ス
イッチ７２によって低速運転モード、通常運転モード、
高速運転モードのうち何れかの運転モードが選択される
と、制御装置７１は、ステップＳ２〜Ｓ３でエンジン始
動前に後述する第１種センサ群の各センサによって検出
する。第１種センサ群のセンサは、ガスの供給圧Ｐ１を
検出するための第１の圧力センサ４８と、ガス検知器７
８と、充填ホース接続確認用のセンサ５２である。

【００４９】これらのセンサによって検出した結果が一
つでも異常であるときには、ステップＳ４でケーシング
外面に設けた表示盤（図示せず）に警告を表示させると
ともに警告灯を点灯させる。そして、ガス検知器７８が
ガスを検知する場合には、ステップＳ５で副換気ファン
１１を予め定めた時間だけ駆動させる。なお、ステップ
Ｓ３で異常と判定されるのは、第１の圧力センサ４８に
よって検出したガス供給源側のガスの圧力Ｐ１が予め定
めた値より小さいときと、ガス検知器７８がガスを検出
したときと、充填ホース接続確認用センサ５２が接続を
検出しないときである。

【００５０】ステップＳ５で副換気ファン１１を駆動さ
せた後、制御装置７１はステップＳ６でガス検知器７８
が再度ガスを検知するか否かを判定し、異常状態が継続
しているときには全ての制御を中止する。ガス検知以外
の異常時、すなわち充填ホース接続確認センサ５２が接
続を検知しない時などは、所定時間警告表示した後、フ
ローチャートが終了（ＥＮＤ）する。副換気ファン１１
を駆動させることによって異常が解消された場合や、前
記ステップＳ３で異常なしと判定された場合には、ステ
ップＳ７に進み、制御装置７１が各弁の初期設定を行
う。

【００５１】次のステップＳ８では、制御装置７１が運
転モードに対応したスロットル弁開度をメモリー８２か
ら読み出し、スロットル弁開閉駆動モータ２５を制御し
てスロットル弁開度を設定する。その後、制御装置７１
は、ステップＳ９でガス充填流量ｑの積算値が予め定め
た設定値より小さいか否かを判定する。前記積算値は、
吐出流量計５３あるいは全ガス流量計４４によって検出
した流量に基づいて求め、前記メモリー７２に記憶させ
ている。

【００５２】ステップＳ９でＮＯと判定されたとき、す
なわちガス充填流量ｑの積算値が設定値を上回っている
ときには、ステップＳ１０で除湿装置４６の切替手段６
２によって使用する除湿器＃Ａ，＃Ｂを切換える。この
ときには、前記積算値のデータをクリアする。

【００５３】なお、ガス充填ユーザへの課金のためやガ
ス供給元へのガス料金支払いのために、クリアするデー
タとは別に、吐出流量積算値および全ガス流量積算値を
メモリー７２の別の記憶エリアに累積保持させるように
している

【００５４】その後、ステップＳ１１で制御装置７１が
不図示のスタータモータを起動させてエンジン４を始動
させ、ステップＳ１２で後述する第２種センサ群の各セ
ンサによって運転状態を検出する。第２種センサ群のセ
ンサは、実際のエンジン４回転数Ｒ２を検出するエンジ
ン回転数センサ７９と、ガスの充填圧力Ｐ２を検出する
ための第２の圧力センサ５５と、吐出流量計５３と、第
１〜第５の温度センサ７３〜７７などである。

【００５５】エンジン４を始動させると、主換気ファン
１０が回転することによってケーシング３の外気取入口
７から外気がケーシング３内に流入し、ケーシング３内
を流れて排気口８から排出される。ケーシング３内に前
記外気が流入するときにラジエータ３４、ガス冷却器６
などの熱交換器が冷却される。

【００５６】上述したように各種のセンサによって運転
状態を検出した後、制御装置７１はステップＳ１３で運
転モードに対応する目標エンジン回転数Ｒ１をメモリー
７２から読出し、ステップＳ１５で目標エンジン回転数
Ｒ１と実際のエンジン回転数Ｒ２との差を求める。次い
で、制御装置７１は、ステップＳ１７でこの差を解消す
べくフィードバック制御に基づきスロットル弁２３を開
閉動作する。すなわち、実エンジン回転数Ｒ２が目標エ
ンジン回転数Ｒ１より大きければスロットル弁２３を閉
方向に、目標エンジン回転数Ｒ１より小さければスロッ
トル弁２３を開方向に、それぞれ動作する。

【００５７】なお、制御装置７１はステップＳ１４で目
標エンジン回転数Ｒ１を充填圧力Ｐ２と最終充填圧力と
の差に対応させて補正し、ステップＳ１７でスロットル
弁開閉駆動モータ２５に制御信号を送出する。この結
果、スロットル弁２３は、ガスの充填圧力Ｐ２に対応す
るように開度が設定される。前記目標エンジン回転数Ｒ
１の補正は、充填圧力Ｐ２と最終充填圧力との差が小さ
くなるにしたがって目標エンジン回転数Ｒ１が小さくな
るように実施する。この補正を実施するためには、上述
したように比例関数やファジー関数を用いる。

【００５８】なお、スロットル弁回動開度を速くあるい
は遅く補正するスロットル弁開閉速度補正値算出のため
のステップＳ１６を設け、この補正したスロットル弁開
閉速度でステップＳ１７でスロットル弁動作をさせるよ
うにしてもよい。この場合のスロットル弁開閉速度補正
値算出は各種センサ検出値に基づき比例関数やファジー
関数などを用いて実施する。

【００５９】このように目標エンジン回転数Ｒ１を補正
することによって、充填終期に充填圧力Ｐ２と最終充填
圧力との差が小さくなるにしたがってエンジン回転数が
除々に低下する。この結果、車両のタンク側のガスの圧
力が高くなるにしたがってガスの圧力上昇率が小さくな
り、ガスの温度上昇が緩和されるから、圧縮機５から吐
出されるガスの密度を高く保つことができる。

【００６０】次に、制御装置７１はステップＳ１２およ
びステップＳ１３や前のルーチンにおけるステップＳ２
１における各種のセンサ類の検出値に基づいて他のアク
チュエータに制御信号を送出する。このときには、図７
に示す第２の実施形態においては、例えばガスの充填圧
力Ｐ２と最終充填圧力との差が小さくなるにしたがって
主換気ファン１０の回転数を増大させる。このように主
換気ファン１０の回転数を増大させると、ケーシング３
内を流れる空気の量が増大し、ガス冷却器６での冷却性
能を向上させることができるから、タンク側のガスの圧
力が高くなるにしたがってガスの温度上昇率が小さくな
る。この結果、エンジン回転数を低減させたときと同様
に、ガスの充填終期にガスの温度上昇が緩和され、圧縮
機５から吐出されるガスの密度を高く保つことができ
る。

【００６１】また、ケーシング３内の温度が予め定めた
温度を上回っているときには、副換気ファン用電動モー
タ１２を駆動する。副換気ファン１１を回転させること
によってケーシング３内を流れる空気の量を増大させる
ことができるから、主換気ファン１０の回転数を増大さ
せたときと同等の現象が起こり、ガスの充填終期にガス
の温度上昇が緩和され、圧縮機５から吐出されるガスの
密度を高く保つことができる。

【００６２】このように他のアクチュエータを制御した
後、制御装置７１はステップＳ１９で充填圧力Ｐ２の上
昇率ｄｐ２／ｄｔを算出し、ステップＳ２０で吐出流量
計５３の検出値に基づいてガス充填流量ｑの積算値を求
める。ステップＳ２０での上昇率ｄｐ／ｄｔは次のルー
チンにおけるステップＳ１４やステップＳ１６などにお
いて利用される。

【００６３】そして、制御装置７１はステップＳ２１で
各種のセンサによって運転状態を検出し、ステップＳ２
２で運転を停止するか否かを判定する。ステップＳ２１
で使用するセンサとしては、第１の圧力センサ４８と、
ガス検知器７８と、充填ホース接続確認用のセンサ５２
と、第２の圧力センサ５５と、運転切換スイッチ７２
と、ケーシング３内の温度を検出するための第２の温度
センサ７４と、エンジン冷却水のエンジン出口での温度
を検出するための第３の温度センサ７５と、圧縮機５の
温度を検出するための第４の温度センサ７６と、圧縮機
５から吐出されたガスの温度を検出するための第５の温
度センサ７７などである。

【００６４】ステップＳ２２で運転を停止すると判定さ
れるのは、第１の圧力センサ４８によって検出したガス
吸入口２側のガスの圧力Ｐ１が予め定めた値より小さい
ときと、ガス検知器７８がガスを検出したときと、充填
ホース接続確認用センサ５２が接続を検出しないとき
と、ステップＳ１９で求めた充填圧力Ｐ２の上昇率ｄｐ
２／ｄｔが異常であるとき（例えば、充填圧力Ｐ２が急
速に低下したとき）と、運転切換スイッチ７２で運転停
止モードが選択されたときと、温度センサ７４〜７７が
検出した温度が予め定めた上限温度より高くなったとき
である。

【００６５】ステップＳ２２で運転停止と判定されたと
きには、ステップＳ２３で表示盤に警告を表示させると
ともに警告灯を点灯させ、ステップＳ２４でエンジン４
を停止させる。なお、運転切換スイッチ７２で運転停止
モードが選択されたときには、前記表示盤や警告灯によ
る警告表示を行うことなくエンジン４を停止させる。

【００６６】エンジン停止は、点火制御回路８１に制御
信号を送出し、点火プラグ１５に供給する電力を絶つこ
とによって実施する。なお、ステップＳ２４では、エン
ジン４を停止させる代わりにエンジン４と圧縮機５との
間の電磁クラッチ４１を接続状態から切断状態に切換え
てもよい。

【００６７】ステップＳ２２で運転継続と判定されたと
きには、ステップＳ２５に進んで充填圧力Ｐ２が最大圧
力Ｐ２ｍａｘ（最終充填圧力）に達しているか否か、す
なわちガスの充填が完了しているか否かを判定する。ガ
スの充填が完了していない場合には、ステップＳ１３に
戻って上述した制御を繰り返し、ガスの充填が完了して
いる場合には、ステップＳ２６で表示盤に充填完了を表
示させてからステップＳ２４でエンジン４を停止させ
る。

【００６８】上述したように構成したガス充填装置１に
よれば、ガスを圧縮して車両のガスタンクに充填する圧
縮機５と、この圧縮機５を駆動するエンジン４とを一つ
のケーシング３に収容し、このケーシング３に換気用の
外気取入口７と排気口８を形成するとともに、排気口８
の近傍に設けたエンジン駆動式主換気ファン１０の作動
により空気が流れる部位に、前記圧縮機５から吐出され
たガスを冷却してガスタンクに供給するガス冷却器６の
熱交換部６ａを配置したから、エンジン４の動力で空気
の流動を発生させてガス冷却器６でガスを冷却すること
ができる。

【００６９】また、ケーシング３の排気口８側に電動モ
ータ１２が駆動する副換気ファン１１を設けているか
ら、副換気ファン１１を作動させることによって、エン
ジン回転数が一定でもガス冷却器６を通る空気の量を増
大させることができる。あるいは、副換気ファン１１を
作動させることによりエンジン停止中においても換気を
可能とする。

【００７０】第２の実施の形態 請求項４に記載した発明に係るガス充填装置を図７およ
び図８によって詳細に説明する。図７は他の発明に係る
ガス充填装置の一実施の形態を示す構成図、図８は充填
圧力と主換気ファンの回転数との関係を示すグラフであ
る。これらの図において前記図１ないし図６で説明した
ものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を
付し詳細な説明は省略する。

【００７１】この実施の形態によるガス充填装置１のガ
ス冷却器６は水冷式のものを採用している。ガス冷却器
６の熱交換部６ａは、エンジン冷却水系におけるラジエ
ータ下流側に介装し、ラジエータ３４によって冷却され
たエンジン冷却水でガスを冷却する構造を採っている。
なお、この実施の形態では、ラジエータ３４をケーシン
グ３の排気口８に配置している。また、冷却水ポンプ３
５は、エンジン４が駆動する構造のものを使用してい
る。

【００７２】このように構成したガス充填装置１によれ
ば、水冷式エンジン４のエンジン冷却水を利用してガス
を冷却することができるから、空冷式のガス冷却器を使
用する場合に較べてガス冷却器６をケーシング３内に配
置する位置の自由度を増大させることができる。このた
め、ケーシング３内に形成されるデッドスペースにガス
冷却器６を配置することができる。

【００７３】クランク軸１３には冷却水ポンプ３５駆動
用のプーリと、端部に一方向クラッチ１１０を介してフ
ァン駆動軸１１１が連結され、ファン駆動軸１１１には
エンジン回転数に対してファン回転数を可変とする変速
装置１１２と、発電機と電動モータを兼ねる回転機１１
３とベルト連結されるプーリ１１４が配設されている。
エンジン４運転中には、エンジン動力の一部が一方向ク
ラッチ１１０を経て変速装置１１２とプーリ１１４に伝
えられ、回転機１１３は発電機として機能するととも
に、変速装置１１２が要求冷却性能に合わせた変速比で
主換気ファン１０を駆動する。

【００７４】エンジン４停止中における換気動作時、例
えばガス洩れ検知器７８がガスを検知したとき、回転機
１１３が不図示のバッテリからの電力供給を受けて電動
モータとして機能して変速装置１１２を介して主換気フ
ァン１０を駆動する。このとき、一方向クラッチ１１０
により負荷の大きいクランク軸１３側には電動モータの
回転力は伝わらない。

【００７５】この水冷式ガス冷却器６の冷却性能を増大
させるためには、主換気ファン１０の回転数がエンジン
回転数より高くなるように変速装置１１２を制御してラ
ジエータ３４の放熱量を増大させることによって行う。
このようにガス冷却器６の冷却性能を向上させることに
よって、ガスの充填終期にガスの温度上昇が緩和され、
圧縮機５から吐出されるガスの密度を高く保つことがで
きる。

【００７６】これを示したのが図８である。圧縮機５
は、第１の圧力センサ４８で検知される略一定のガス供
給源の圧力を、第２の圧力センサ５５で検知される吐出
圧力まで昇圧する。すなわち、充填が進行するにしたが
い総圧縮比が増加して発熱量が増加するが、吐出圧力、
すなわち充填圧力が増加するにしたがい主換気ファン回
転数を増加させており、充填効率が低下するのを防止し
ている。

【００７７】図７において、エンジン冷却水系に介装し
た符号９１で示すものはサーモスタット弁である。ま
た、ガス冷却器６の冷却水出口の近傍に接続した符号９
２で示すものは冷却水用リザーブタンクである。また、
この実施の形態によるガス充填装置１の除湿装置４６
は、加熱装置６１の熱源をエンジン４の廃熱を吸収した
エンジン冷却水としている。詳述すると、エンジン冷却
水系であってエンジン出口とラジエータ入口との間に、
除湿装置４６の空気加熱用パイプ６３を相対的に高温の
エンジン冷却水で加熱する構造の熱交換器９３を介装し
ている。

【００７８】この実施の形態では、ブローダウンタンク
５７に圧縮機５の圧縮部＃２〜＃４と、圧縮機出口管４
２をそれぞれ安全弁９４を介して連通させている。ま
た、充填カプラソケット５１の上流側に緊急分離カプラ
９５を介装している。圧縮機５は、負荷が最も大きくな
る圧縮部＃４の機構部分にオイルを圧送する構造を採っ
ている。オイルポンプを符号９６で示し、オイルフィル
ターを符号９７で示し、オイル用圧力調整弁を符号９８
で示す。

【００７９】符号１２０および１２１で示すものは、ブ
ローダウン弁５６が開くとき同時に開となり、オイルフ
ィルター５４で捕捉したオイルをブローダウンタンク５
７に循環させるオイルドレン弁である。

【００８０】第１および第２の実施の形態で示したガス
充填装置１は、二つの除湿器＃Ａ，＃Ｂに切替手段６２
を介して加熱装置６１を接続し、ガス吸入口２から供給
されたガスから水分を除去することができる構造を採っ
ているから、高品質なガスを車両のガスタンクに充填す
ることができる。また、除湿器＃Ａ，＃Ｂの乾燥は、切
替手段６２によってガスの流通が遮断された除湿器のみ
に実施することができるから、ガスの充填作業が中断さ
れることはない。

【００８１】前記加熱装置６１の熱源をエンジン４の排
ガスやエンジン冷却水としているから、専ら除湿器＃
Ａ，＃Ｂを加熱する熱源が不要になり、コストダウンを
図ることができる。特に、第１の実施の形態で示したよ
うに、排気チャンバー３１内に空気加熱用パイプ６３を
挿入し、このパイプ６３の上流側を大気中に解放させる
とともに、下流側を、切替手段６２を介して除湿器＃
Ａ，＃Ｂに接続する構造を採ることにより、空気加熱用
パイプ６３内の空気が排ガスによって加熱されて除湿器
＃Ａ，＃Ｂに供給されるから、加熱用空気を簡単な構造
で生成することができる。なお、排気チャンバー３１、
サイレンサー３２、排気管３３などの排ガスによって加
熱される部材の外表面に空気加熱用パイプ６３を直接ま
たは伝熱用部材を介して接触させる構造を採っても同等
の効果を奏する。

【００８２】また、第１および第２の実施の形態による
ガス充填装置１は、ガスの充填圧力Ｐ２と最終充填圧力
との差が小さくなるにしたがってエンジン回転数を予め
定めた回転数まで除々に低下させる構造を採っているか
ら、ガスの充填終期にガスの温度上昇が緩和され、圧縮
機５から吐出されるガスの密度を高く保つことができ
る。このため、充填効率が高いガス充填装置を提供する
ことができる。しかも、充填圧力Ｐ２と最終充填圧力と
の差が小さくなるにしたがってガス冷却器６の冷却能力
を増大させる構造を採っているから、ガスの充填終期に
ガスの温度上昇がさらに緩和され、充填効率をより一層
向上させることができる。

【００８３】なお、第２の実施の形態におけるエンジン
４と主換気ファン１０の間に介装した一方向クラッチ１
１０は電磁クラッチとしてもよい。

【００８４】第３および第４の実施の形態 図９（ａ）および（ｂ）に第３および第４の実施の形態
によるガス充填装置を図示する。これらの図に示すガス
充填装置のガスの吸込系、吐出系、エンジン４への燃料
供給系および排気系等は、全て第１の実施の形態と同様
であり省略し、図９（ａ），（ｂ）においては、エンジ
ン４のエンジン冷却水系およびガス冷却器６の冷却系に
ついて簡単に図示する。

【００８５】図９（ａ）に示す第３の実施の形態のガス
充填装置において、ケーシング３にはガス洩れ検知時の
み作動する不図示の電動式換気装置を配置し、このため
の換気入口および出口以外は密閉構造としている。エン
ジン冷却系のラジエータ３４は、電動あるいはエンジン
４駆動の冷却水ポンプ２０１で汲み上げた外部冷却水２
００と熱交換するタイプのものであり、エンジン冷却系
の途中にガス冷却器６が配置される。これによっても、
外部冷却水を利用して間接的にガスを冷却することがで
きる。

【００８６】外部冷却水として地下水等温度変化の少な
いものを使用することにより、安定して圧縮により昇温
するガスを冷却し、ガス充填効率を上げることができ
る。この場合、ガス充填圧力が上昇するにしたがい、冷
却水ポンプ２０１の回転数を増加させるようにする。

【００８７】図９（ｂ）に示す第４の実施の形態のガス
充填装置において、ケーシング３にはエンジン駆動によ
る主換気ファン１０と不図示の電動式換気装置を配置
し、このための換気入口にエンジン冷却系のラジエータ
３４を配置する。ガス冷却器６には市水３００を導き、
エンジン冷却水との熱交換器３０１を経て外部排出口３
０２からケーシング３外部に放出するようにしている。
この実施の形態ではガス冷却器６を直接的に冷却してい
る。流量制御弁３０３はガス充填圧力が上昇するにした
がい、開度を増加し冷却水量を増加するように制御され
る。この実施の形態において熱交換器３０１を配置した
が、エンジン冷却水と熱交換させることなくガス冷却器
６で昇温した冷却水をそのまま外部に排出するようにし
てもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、動力源がエンジンであり、エンジン駆動式の
発電機で電子部品の電力を供給することができるから、
外部電源が不要になる。また、エンジンの動力で空気の
流動を発生させてガス冷却器でガスを冷却することがで
きるから、ガスの充填効率が向上し、ガスの充填時間を
短縮することができる。

【００８９】請求項２記載の発明によれば、副換気ファ
ンを作動させることによって、エンジン回転数が一定で
もガス冷却器を通る空気の量が増大する。このため、エ
ンジン回転数を低回転に設定して充填ガスの圧力上昇を
少なく抑えながら、ガスの温度をより一層低下させるこ
とができるから、ガスの充填効率の向上を図ることがで
きる。

【００９０】請求項３記載の発明によれば、副換気ファ
ンを作動させることによって、エンジン回転数が一定で
もガス冷却器を通る空気の量が増大する。このため、エ
ンジン回転数を低回転に設定して充填ガスの圧力上昇を
少なく抑えながら、ガスの温度をより一層低下させるこ
とができるから、ガスの充填効率の向上を図ることがで
きる。

【００９１】請求項４記載の発明によれば、水冷式エン
ジンのエンジン冷却水を利用してガスを冷却することが
できるから、空冷式のガス冷却器を使用する場合に較べ
てガス冷却器をケーシング内に配置する位置の自由度を
増大させることができる。このため、ガス冷却器を使用
してガスの充填効率を向上させる構造を採りながら、ケ
ーシング内に形成されるデッドスペースにガス冷却器を
配置して装置の小型化を図ることができる。

【００９２】請求項５記載の発明によれば、外部冷却水
を利用して直接的あるいは間接的にガスを冷却するがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るガス充填装置の構成を示す図で
ある。

【図２】 除湿器の構成を示す配管図である。

【図３】 三方弁の切換動作を説明するための図であ
る。

【図４】 制御系の構成を示すブロック図である。

【図５】 ガスの充填圧力とエンジン回転数との関係を
示すグラフである。

【図６】 本発明に係るガス充填装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図７】 他の発明に係るガス充填装置の一実施の形態
を示す構成図である。

【図８】 充填圧力と主換気ファン１０の回転数との関
係を示すグラフである。

【図９】 他の実施の形態によるガス充填装置を示す構
成図である。

【符号の説明】

１…ガス充填装置、２…ガス吸入口、３…ケーシング、
４…エンジン、５…圧縮機、６…ガス冷却器、６ａ…熱
交換部、７…外気取入口、８…排気口、１０…主換気フ
ァン、１１…副換気ファン、１２…電動モータ、１６…
ファンクラッチ、１８…バッテリー、３４…ラジエー
タ。

フロントページの続き (72)発明者 岸田 肇 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Ｆターム(参考） 3E072 AA03 DA05 GA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス供給源から供給されたガスを圧縮し
   てタンクに充填する圧縮機と、この圧縮機を駆動するエ
   ンジンとを一つのケーシングに収容し、このケーシング
   に換気用の外気取入口と排気口を形成するとともに、こ
   れらの外気取入口と排気口のいずれか一方の近傍に前記
   エンジンによって駆動される換気ファンを配設し、この
   換気ファンの作動により空気が流れる部位に、前記圧縮
   機から吐出されたガスを冷却してタンクに供給するガス
   冷却器の熱交換部を配置したことを特徴とするガス充填
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス充填装置において、
   ケーシングの外気取入口と排気口のうち何れか一方に電
   動モータが駆動する副換気ファンを設けたことを特徴と
   するガス充填装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のガス充填装置におい
   て、エンジンと換気ファンとの間の動力伝達系にクラッ
   チを介装し、このクラッチと換気ファンとの間に換気フ
   ァン駆動用の電動モータを接続したことを特徴とするガ
   ス充填装置。
4. 【請求項４】 ガス供給源から供給されたガスを圧縮す
   る圧縮機と、この圧縮機を駆動する水冷式エンジンと、
   前記圧縮機から吐出されたガスを冷却してタンクに供給
   するガス冷却器とを一つのケーシングに収容し、このケ
   ーシングに換気用の外気取入口と排気口を形成するとと
   もに、これら外気取入口と排気口の何れか一方の近傍に
   前記エンジンによって駆動される換気ファンを配設し、
   この換気ファンの作動により空気が流れる部位にラジエ
   ータを配置し、このラジエータとエンジンとの間でエン
   ジン冷却水を循環させるとともに、前記ガス冷却器を、
   循環路をなすエンジン冷却水系におけるラジエータ下流
   側の冷却水によってガスを冷却する構造としたことを特
   徴とするガス充填装置。
5. 【請求項５】 ガス供給源から供給されたガスを圧縮し
   てタンクに充填する圧縮機と、この圧縮機を駆動する水
   冷式エンジンと、前記圧縮機から吐出されたガスを冷却
   してタンクに供給するガス冷却器と、エンジン冷却水系
   におけるラジエータとを一つのケーシング内に収容し、
   前記ラジエータを前記ケーシングの外部から導かれる外
   部冷却水によってエンジン冷却水を冷却する構造とする
   とともに、前記ガス冷却器を前記外部冷却水あるいはエ
   ンジン冷却水系におけるラジエータ下流側のエンジン冷
   却水によってガスを冷却する構造とするか、あるいは、
   前記ラジエータを前記ケーシングの外部から導かれる外
   気によってエンジン冷却水を冷却する構造とするととも
   に、前記ガス冷却器を前記外部冷却水によってガスを冷
   却する構造とするようにしたことを特徴とするガス充填
   装置。