JP7242006B2

JP7242006B2 - 水素充填装置

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Inventors: 雄一吉田
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Description

本発明は、例えば燃料電池自動車の燃料タンクに燃料である水素ガスを充填する水素充填装置に関する。

近年の環境問題に対する意識の高まりに関連して、水素ガスを燃料とした車輌（燃料電池自動車）が普及している。その様な車輌として、乗用車のみならず、物流に用いられる大型トラックやバスも開発されている。出願人は、その様な車輌に対して安定して効率良く水素ガスを充填する装置を先に提案している（特許文献１参照）。ここで、大型トラックやバスでは、長距離を走行することを考慮して大容量の燃料タンクを複数個搭載している。

しかし、大容量の燃料タンクを複数個搭載している大型トラックに水素を供給する場合、単一の充填ノズルを用いて充填すると、水素充填装置内の充填配管の径寸法、後方設備の水素量、圧縮機の能力によって、充填時間が非常に長くなってしまう場合が存在する。一方、大型トラックやバスに水素ガスを充填する場合においても、充填プロトコルの遵守が必要である。

特開２０１６－１６９８６９号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、充填プロトコルを遵守しつつ、大容量の燃料タンクを複数個搭載している車輌（例えば、大型トラック、バス）に対して迅速に水素ガスを充填することが出来る水素充填装置の提供を目的としている。

本発明の水素充填装置（１００）は、複数の充填系統（１０１、１０２、・・・）と、充填系統の各々に設けられた複数の充填制御装置（１０、２０、・・・）を備え、充填系統の各々では、充填配管（１、１１、・・・）が後方施設（３０、４０、・・・）に連通しており、充填配管（１、１１、・・・）には充填部材（例えば流量調節弁２、１２、・・・、流量計３、１３、・・・）が介装されており、充填部材は充填制御装置（１０、２０、・・・）に接続されており、先端に充填ノズル（６、１６、・・・）を有する充填ホース（７、１７、・・・）が充填配管（１、１１、・・・）に接続しており、複数の充填制御装置（１０、２０、・・・）の何れか一つは第１の制御モード（第１の制御モードを選択した充填制御装置１０を符号１０－１で示す）と第２の制御モード（第２の制御モードを選択した充填制御装置１０を符号１０－２で示す）を選択的に発揮する機能を有しており、第１の制御モードでは当該充填制御装置を備える充填系統のみを制御し、第２の制御モードでは複数の充填系統の制御装置として共用使用され、該第２の制御モードでは複数の充填系統で各々計測された圧力の中から、最も高い何れかの圧力が充填終了圧力に到達した場合に複数の充填系統における充填を終了し、前記何れか一つの充填制御装置における第１の制御モードと第２の制御モードを切り替える切替手段（８）を備えることを特徴としている。

本発明において、第１の制御モードと第２の制御モードを選択的に発揮する機能を有する前記充填制御装置（１０）は、第２の制御モード（符号１０－２で示す状態）では中継装置（９：例えばリレー・プログラマブル・ロジック・コントローラ：ＲｅｌａｙＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＬＣ）を介して他の充填制御装置（２０、・・・）を備えた充填系統（１０２、・・・）における充填部材（例えば流量調節弁１２、・・・、流量計１３、・・・）を調節する機能を有しているのが好ましい。

また本発明において、前記充填部材は、第２の制御モード（符号１０－２で示す状態）では複数の充填系統（１０１、１０２、・・・）の各々における充填量を合算して表示する機能を有しているのが好ましい。

また、本発明の水素充填装置（１０１）は、複数の充填系統（１０１、１０２、・・・）と、これらを制御する一つの充填制御装置（８０）と、充填系統の各々と後方施設（３０、４０、・・・）の各々を連通させる複数の充填配管（１、１１、・・・）と、充填配管の各々に介装されると共に、充填制御装置（８０）に接続される複数の充填部材（例えば流量調節弁２、１２、・・・、流量計３、１３、・・・）と、充填配管の各々に接続され、先端に充填ノズル（６、１６、・・・）を各々有する複数の充填ホース（７、１７、・・・）とを備え、充填制御装置（８０）は、複数の充填系統（１０１、１０２、・・・）を個別に制御する第１の制御モードと、複数の充填系統（１０１、１０２、・・・）を包括的に制御する第２の制御モードを選択的に発揮する機能を有し、該第２の制御モードでは複数の充填系統で各々計測された圧力の中から、最も高い何れかの圧力が充填終了圧力に到達した場合に複数の充填系統における充填を終了することを特徴とする。

この水素充填装置（１０１）においても、前記充填部材は、第２の制御モードでは複数の充填系統（１０１、１０２、・・・）の各々における充填量を合算して表示する機能を有しているのが好ましい。

大容量の燃料タンク（６０）を複数個搭載している車輌（大型トラック、バス）では、水素充填用のレセプタクル（６１）を複数個（例えば２個）設けている。上述の構成を具備する本発明によれば、複数（例えば２系統）の充填系統（１０１、１０２、・・・）における充填ノズル（６、１６、・・・）を大型トラックやバスの複数のレセプタクル（６１）に各々装着して充填することにより、複数のレセプタクル（６１）の一つずつに充填ノズル（６、１６、・・・）を装着して水素充填する場合に比較して、遥かに短時間で水素を充填することが可能である。

ここで、燃料タンク（６０）を複数個搭載している車輌では、複数の燃料タンク（６０）が相互に独立している車種（燃料タンク同士が連通しておらず、分離している場合）と、複数の燃料タンク（６０）同士が車輌内で連通している車種とが存在する。複数の燃料タンク（６０）が相互に独立している場合には、一方のレセプタクル（６１）から燃料タンク（６０）に至る経路は、他の経路と分離（独立）しているので、複数のレセプタクル（６１）の一つずつに充填ノズル（６、１６、・・・）を装着して水素充填する際に、各充填制御装置（１０、２０、・・・）は、各レセプタクル（６１）に装着された充填ノズル（６、１６、・・・）が接続されている充填系統（１０１、１０２、・・・）毎についてのみ、遵守するべき充填プロトコルに従って充填制御を行えば良い。一方、複数の燃料タンク（６０）同士が車輌内で連通している場合は、各充填制御装置（１０、２０、・・・）が、各レセプタクル（６１）に装着された充填ノズル（６、１６、・・・）が接続されている充填系統（１０１、１０２、・・・）毎についてのみ制御しても、他のレセプタクル（６１）に連通している燃料タンク（６０）側の圧力等が影響するため、水素充填量及び充填プロトコルを遵守しているか否かを正確に把握することが難しい。

それに対して本発明では、複数の充填制御装置（１０、２０、・・・）の何れか一つは第１の制御モード（第１の制御モードを選択した充填制御装置１０を符号１０－１で示す）と第２の制御モード（第２の制御モードを選択した充填制御装置１０を符号１０－２で示す）を選択的に発揮する機能を有しているので、複数の燃料タンク（６０）同士が車輌内で連通している場合には、充填制御装置（１０）は第２の制御モードを選択して（１０－２）複数（例えば２つ）の充填系統（１０１、１０２、・・・）の制御装置として共用使用する。そして、第２の制御モード（１０－２）が選択された態様では、中継装置（９：例えばリレー・プログラマブル・ロジック・コントローラ：ＲｅｌａｙＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を介してその他の充填制御装置（２０、・・・）を備えた充填系統（１０２、・・・）における充填部材（例えば流量調節弁１２、・・・、流量計１３、・・・）を制御して、その他の充填制御装置（２０、・・・）が設けられている充填系統（１０２、・・・）に連通している燃料タンク（６０）のデータを取得し、当該データに基づいて、遵守するべき充填プロトコルに従った水素充填を行うことが出来る。換言すれば、本発明によれば、複数の燃料タンク（６０）が相互に独立している場合も、車輌内で連通している場合も、遵守するべき充填プロトコルに従って、迅速に水素充填を行うことが出来る。

また、本発明では、一台の充填制御装置８０で複数（例えば２つ）の充填系統（１０１、１０２、・・・）を制御し、複数の燃料タンク（６０）が相互に独立している場合も、車輌内で連通している場合も、遵守するべき充填プロトコルに従って、迅速に水素充填を行うことが出来る。

燃料タンクを複数個搭載している車輌であって、燃料タンクと水素充填用レセプタクルを連通する複数の経路が相互に独立している車輌の燃料タンクと水素充填用レセプタクルの配置を示す説明図である。燃料タンクを複数個搭載している車輌であって、燃料タンクと水素充填用レセプタクルを連通する複数の経路が車輌内で連通している車輌の燃料タンクと水素充填用レセプタクルの配置を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る水素充填装置のブロック図である。第１の実施形態における制御を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る水素充填装置のブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態を理解するために、図１及び図２を参照して、大容量の燃料タンク６０を複数個搭載している車輌（例えば大型トラック、バス）について説明する。図１で示す車輌は、燃料タンク６０を複数個（図１、図２では４個）搭載している車輌であって、複数（図１、図２では２口）の水素充填用レセプタクル６１－１、６１－２を備え、水素充填用レセプタクル６１－１と燃料タンク６０－１、６０－２を連通する経路６２と、水素充填用レセプタクル６１－２と燃料タンク６０－３、６０－４を連通する経路６４とを有し、経路６２と経路６４は独立しており、連通していない。換言すれば、経路６２の燃料タンク６０－１、６０－２は、経路６４の燃料タンク６０－３、６０－４とは連通しておらず、相互に分離している。

図１で示す車輌の水素充填に際しては、２個のレセプタクル６１－１及び６１－２の各々に、図示しない充填装置における２つの充填ノズルを装着して水素充填する。ここで、水素充填装置（図１、図２では図示せず）は、充填ノズルが接続されている充填系統が２系統設けられているので（図３における第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２）、２個の充填ノズルを２個のレセプタクル６１－１、６１－２に各々装着することが出来る。そして、図１の車輌では経路６２と経路６４とが独立しているので、水素充填装置の各々の充填系統に設けられている制御装置は、その制御装置が設けられている充填系統について、遵守するべき充填プロトコルに従って充填制御を行えば良い。

一方、図２で示す車輌においても、複数（図１、図２では４個）の燃料タンク６０－５～６０－８が設けられているが、水素充填用レセプタクル６１－３と燃料タンク６０－５、６０－６を連通する経路６６と、水素充填用レセプタクル６１－４と燃料タンク６０－７、６０－８を連通する経路６８は、経路７０を介して車輌内で連通している。従って、４個の燃料タンク６０－５～６０－８も車輌内で連通している。図２の車輌において、レセプタクル６１－３、６１－４に水素充填装置の２つの充填ノズルを各々装着して水素充填した際に、経路６６と経路６８が連通しているため、水素充填装置において、例えば経路６６に接続された充填系統を制御しても、燃料タンク６０－５、６０－６の圧力等は、経路６８における燃料タンク６０－７、６０－８内の圧力等の影響を受けてしまう。そのため、図２の車輌では、水素充填装置において、レセプタクルに連通する充填系統だけを制御しても、充填プロトコルに従った水素充填制御を実行できているか否かを確認することが困難である。

それに対して、図示の実施形態では、複数（二口）のレセプタクルを有し、経路６６と経路６８が連通している図２の車輌においても、２口のレセプタクルの各々に充填ノズルを装着して水素充填を行った場合に、何れか一方の充填系統における充填制御装置が中継装置（例えばＲＬＣ）を介して他方の充填系統における充填部材（例えば流量調節弁、流量計）を制御することにより、２系統の水素充填系統において遵守するべき充填プロトコルに従った迅速な水素充填を実行することが出来る。
その詳細について、図３、図４を参照して説明する。

図３において、図示の実施形態に係る水素充填装置は全体を符号１００で示されており、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２の２系統の充填系統を有し、第１及び第２の充填系統１０１、１０２は各々充填制御装置１０、２０（制御装置）を備えている。第１の充填系統１０１は充填配管１を備え、充填配管１の上流側（図３では左側）は後方施設３０（水素ガス供給源及びその付帯設備）に連通し、充填配管１の下流側（図３では右側）は充填ホース７を介して充填ノズル６に連通している。充填配管１には流量調整弁２、流量計３、遮断弁４が介装されており、流量調整弁２、流量計３、遮断弁４は各々信号ラインＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４を介して充填制御装置１０に接続されている。ここで、流量調整弁２、流量計３、遮断弁４は、充填に必要な充填部材である。また、充填配管１には圧力計５が介装され、圧力計５は信号ラインＳＬ５により制御装置１０に接続されている。

後方施設３０（水素ガス供給源）に貯蔵されている水素ガスは、充填配管１により、流量調整弁２、遮断弁４、流量計３を経由して充填ホース７を流過し、充填ノズル６を介して図示しないタンク６０（図１、図２）に供給される。充填制御装置１０は、信号ラインＳＬ３を介して流量計３の計測結果を取得し、信号ラインＳＬ２を介して流量調整弁２に流量制御信号を送信する。また、充填制御装置１０は、充填を終了或いは中止する際に、流量調整弁２、遮断弁４に対して、各々信号ラインＳＬ２、ＳＬ４を介して制御信号を送信して（流量調整弁２、遮断弁４を）閉鎖する。そして充填配管１における充填圧力は圧力計５により計測され、圧力計５の計測結果は信号ラインＳＬ５を介して制御装置１０に入力される。充填制御装置１０は、第１の充填系統１０１流量調整弁２、流量計３、遮断弁４、圧力計５と情報、制御信号を授受し、車輌側タンクのデータ（タンク内圧力、温度、充填量等）を取得した上で、車輌側タンク内との圧力差に対応して、適正な圧力範囲で水素ガスを車輌側タンクに供給し、以て、遵守すべき充填プロトコルに従って水素充填を実行する機能を有している。

一方、第２の充填系統１０２は充填配管１１を備えており、充填配管１１の上流側は後方施設４０に連通し、充填配管１１の下流側は充填ホース１７を介して充填ノズル１６に接続されている。充填配管１１には流量調整弁１２、流量計１３、遮断弁１４が介装されており、各々信号ラインＳＬ１２、ＳＬ１３、ＳＬ１４を介して充填制御装置２０に接続されている。また、充填配管１１には圧力計１５が介装され、信号ラインＳＬ１５を介して制御装置２０に接続されている。

第２の充填系統１０２における充填制御装置２０は、後述する第２の制御モード（充填制御装置１０が第２の制御モードを選択した状態を符号１０－２で示す）が選択されず、第２の制御モード１０－２を実行しない場合（充填する複数の燃料タンク同士が車輌内で連通していない場合）には、充填制御装置１０が第１の充填系統１０１の充填制御において実行するのと同様な機能を、第２の充填系統１０２の充填制御において実行する。一方、後述する第２の制御モード（第２の制御モードを選択した状態を符号１０－２で示す）が選択された場合（充填する複数の燃料タンク同士が車輌内で連通している場合）には、後述する様に、第２の充填系統１０２における充填制御において、充填制御装置２０は第１の充填系統１０１の充填制御装置１０に従属する。

図３において、第１の充填系統１０１の充填制御装置１０は、第１の制御モードが選択される場合と第２の制御モードが選択される場合とがある。上述した様に、図示においては、充填制御装置１０が第１のモードを選択した場合は符号「１０－１」で示し、第２の制御モードを選択した場合は符号「１０－２」で示されている。第１の制御モードを選択した場合の充填制御装置１０－１は、第１の充填系統１０１のみを充填制御する機能を有している。すなわち、第１の制御モードを選択した場合の充填制御装置１０－１は、図１で示す車輌の様に、充填する複数の燃料タンク同士が車輌内で連通していない場合（車両内の経路６２、６４が独立している場合）に、第１の充填系統１０１のみを充填制御する。一方、第２の制御モードを選択した場合の充填制御装置１０－２は、第１の充填系統１０１を制御することに加えて、第２の充填系統１０２の充填装置としても機能する。すなわち第２の制御モードを選択した場合の充填制御装置１０－２は、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の制御装置として共用使用される機能を有しており、図２で示す車輌の様に充填する複数の燃料タンク同士が車輌内で連通している場合（車両内の経路６６、６８が連通している場合）に、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２の双方における充填制御を、後述する様に実行する。充填制御装置１０において第１の制御モードを選択して作動する（符号１０－１）か、或いは第２の制御モードを選択して作動する（符号１０－２）かについて、充填制御装置１０、２０及び制御盤５０に設けられたセレクタスイッチ８（手動スイッチ）により選択する（切り替える）ことが出来る。充填制御装置１０、２０にセレクタスイッチ８を設けることで操作者の利便性が向上する。

第２の充填系統１０２の充填制御装置２０は、第２の充填系統１０２を充填制御する機能を有しているが、第１の充填系統１０１の制御装置１０において第２の制御モードが選択された場合（符号１０－２）は、第２の充填系統１０２の充填制御は制御装置２０のみでは実行しない。充填制御装置１０において第２の制御モードが選択された場合（符号１０－２）は、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２が第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２の充填制御装置として機能し、制御装置２０は制御装置１０の制御に従い、第２の充填系統１０２の流量調整弁１２、遮断弁１４等に制御信号を送信する。すなわち、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２がマスター（親機）として機能し、制御装置２０がスレーブ（子機）として機能する。

図３において、第１の充填系統１０１側の充填制御装置１０は、中継装置９（例えばＲＬＣ）を介して第２の充填系統１０２側の充填制御装置２０と接続されている。充填制御装置１０において第２の制御モードが選択された態様（符号１０－２）では、充填制御装置１０－２は信号ラインＳＬ９、中継装置９、充填制御装置２０を介して、第２の充填系統１０２側の充填部材（流量調整弁１２、流量計１３等）と計測信号、制御信号の授受を行ない、第２の充填系統１０２の充填制御を実行する。ここで、第２の制御モードが選択された態様の充填制御装置１０－２は、第２の充填系統１０２の充填制御を実行すると共に、第１の充填系統１０１の充填制御を実行する。

第２の制御モードが選択された態様の充填制御装置１０－２による第２の充填系統１０２の充填制御について、さらに説明する。第２の制御モードが選択された態様の充填制御装置１０－２は、第２の充填系統１０２の充填部材である流量計１３からの計測信号を信号ラインＳＬ１３、制御装置２０、中継装置９を介して取得し、圧力計１５からの計測信号を信号ラインＳＬ１５、制御装置２０、中継装置９を介して取得し、さらに、充填制御装置１０－２は、第２の充填系統１０２に連通する車輌側タンク（図３では図示せず）のデータ（タンク内圧力、温度、充填量等）を取得する。そして、第２の制御モードが選択された態様の充填制御装置１０－２は、第２の充填系統１０２の流量調整弁１２に対して、中継装置９、制御装置２０、信号ラインＳＬ１２を介して制御信号を送信する。また、水素充填を終了、或いは中止する際に、第２の制御モードが選択された態様の充填制御装置１０－２は、流量調整弁１２、遮断弁１４に対して、中継装置９、制御装置２０、信号ラインＳＬ１２、ＳＬ１４を介して制御信号を送信し、流量調整弁１２、遮断弁１４を閉鎖する。

また、図３の実施形態では、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２の充填制御を実行する際に、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々における充填量を合算し、当該合算の充填量を充填部材、例えば図示しない表示器に表示する機能を有している。

さらに、図３の実施形態では、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々で計測された吐出圧において、高い方の吐出圧が充填終了圧力に到達した場合に、充填系統１０１、１０２における充填を終了する機能を有している。複数の充填系統のうち最も高い方の圧力で制御した場合であっても、トラックやバス等の大型車輌における充填プロトコルでは吐出圧の下限値は非常に低圧であり、実機における水素充填に際して吐出圧が充填プロトコルの下限値以下になる可能性は極めて低い。

次に、図４を参照して、実施形態における制御について説明する。図４のフローチャートでは、レセプタクルが２口ある車輌に対し、図３に示す２つの充填系統（第１の充填系統１０１、第２の充填系統１０２）を有する水素充填装置１００で充填を行う場合を説明している。図４のステップＳ１では、レセプタクルが２口ある車輌に対して、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２を有する水素充填装置１００による充填を開始する。次のステップＳ２では、水素充填装置１００の２つのノズル６、１６（図３）を充填すべき車輌の２つのレセプタクル６１（図１、図２）に各々装着し、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２で同時に水素充填を実行するか否か（２ノズルで充填するか否か）を判断する。当該判断は、水素充填作業者が判断し、当該作業者の判断により、制御盤５０（図３）のセレクタスイッチ８（図３）を操作する。ステップＳ２において、２ノズルで充填する場合（ステップＳ２が「Ｙｅｓ」）はステップＳ３に進み、２ノズルで充填しない場合（ステップＳ２が「Ｎｏ」）はステップＳ４に進む。

ステップＳ３（２ノズルで充填する場合）においては、ステップＳ２でセレクタスイッチ８を操作したことにより、第１の充填系統１０１、第２の充填系統１０２の各々の充填制御装置１０、２０は２ノズル充填を行うことを認識する。そしてステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４（２ノズルで充填しない場合）は、ステップＳ２で２ノズル充填を行わないと判断したことにより、水素充填装置１００は何れか一方の充填系統のみで充填を行うと判断する。そして充填作業員はノズル６、１６の何れかを、図示しない水素充填すべき車輌のレセプタクル（図示せず）に装着する。そして、ノズルがレセプタクルに装着された側の水素充填系統において、充填プロトコルを遵守して水素充填を実行する。ステップＳ４の後、充填制御を終了する。

図４のステップＳ５（２ノズルで充填する場合において、充填制御装置１０、２０が２ノズル充填を行うことを認識した後のステップ）では、充填する全ての燃料タンク同士が車輌内で連通しているか否かを判断する。すなわち、図２で示す様に、２口のレセプタクルから充填する全ての燃料タンクが車輌内で連通しているか、或いは図１に示す様に、一方のレセプタクルから充填する燃料タンクと、他方のレセプタクルから充填する燃料タンクが相互に独立して、車輌内で連通していないかを判断する。ステップＳ５の判断は、水素を充填するべき車輌の燃料タンク内の圧力や温度の情報と共に、当該車輌の車種に関する情報が通信充填用の情報ラインにより水素充填装置１００に送信され、係る車種に関する情報から、図１で示す様に一方のレセプタクルから充填する燃料タンクと他方のレセプタクルから充填する燃料タンクが相互に独立しているか、或いは、図２で示す様に全ての燃料タンクが車輌内で連通しているかを判断することが可能である。ただし、ステップＳ２で水素充填作業者によりステップＳ５の判断を行うことも可能である。ステップＳ５で、充填する全ての燃料タンク同士が車輌内で連通している場合（ステップＳ５が「Ｙｅｓ」）はステップＳ６に進み、充填する全ての燃料タンク同士が車輌内で連通していない場合（ステップＳ５が「Ｎｏ」）はステップＳ７に進む。

ステップＳ６（全ての燃料タンク同士が車輌内で連通している場合）では、第１の充填系統１０１の充填制御装置１０は第２の制御モードを選択する（符号１０－２）。そして、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２がマスター（親機）、充填制御装置２０がスレーブ（子機）として認識される。そして、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２の水素充填制御を実行する。一方、ステップＳ７（全ての燃料タンク同士が車輌内で連通していない場合）では、充填制御装置１０は第１の制御モードを選択し（符号１０－１）、第１の充填系統１０１の充填制御を実行する。そして充填制御装置２０が第２の充填系統１０２の充填制御を実行する。この場合、２つの充填制御装置１０、２０の間にマスター、スレーブの関係は無く、第１の充填系統１０１と第２の充填系統１０２では、各々既存の水素充填制御が実行される。そして、第１の充填系統１０１と第２の充填系統１０２の各々で実行された既存の水素充填制御が終了すると（ステップＳ７の後）、充填制御は終了する。

図４において、全ての燃料タンク同士が車輌内で連通している場合であって、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２がマスター（親機）、充填制御装置２０がスレーブ（子機）として認識された後、ステップＳ８では、例えば図示しない充填開始スイッチが押下げられたことを検出して充填が開始される。そしてステップＳ９に進む。ステップＳ９では、図３を参照して説明した態様で、第２の制御モード（を選択した充填制御装置１０－２）が作動する。すなわち第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２（マスター）が第１の充填系統１０１の及び第２の充填系統１０２の充填圧力の挙動を監視し、充填プロトコルを逸脱しない様に、充填系統１０１、１０２の流量調整弁２、１２、遮断弁４、１４、その他を制御する。上述した様に、第２の充填系統１０２の充填制御については、マスターである第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は、中継装置９（ＰＬＣ）、スレーブである充填制御装置２０を介して、第２の充填系統１０２の流量計１３、圧力計１５その他から計測信号を取得し、第２の充填系統１０２に連通している燃料タンク６０のデータを取得し、遵守するべき充填プロトコルに従った水素充填を行うことが出来る。

ステップＳ９の充填制御において、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々における充填量を合算する。そして、当該合算値を水素充填量として、例えば図示しない表示器に表示する。
そしてステップＳ９の充填制御においては、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々において充填圧力を計測している。ステップＳ９に続くステップＳ１０では、充填系統１０１、１０２の各々で計測された充填圧力における高圧側の充填圧力が充填終了圧力に到達した場合に、水素充填中の大型車輌に対する水素充填（充填系統１０１、１０２による水素充填）を終了する。

図示の実施形態によれば、複数（例えば２系統）の充填系統１０１、１０２における充填ノズル６、１６を大型トラックやバスの複数（例えば２個）のレセプタクル６１に装着して充填することにより、レセプタクル６１の一つずつに充填ノズル６、１６の何れか一方を装着して水素充填する場合に比較して、遥かに短時間で水素を充填することが出来る。

また、図示の実施形態によれば、第１の充填系統１０１の充填制御装置１０は、第１の制御モードを選択した場合には充填制御装置１０－１として図示され、第２の制御モードを選択した場合には充填制御装置ブロック１０－２として図示されており、第１の制御モードを選択した充填制御装置１０－１は第１の充填系統１０１のみを制御する機能を有し、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は第１及び第２の充填系統１０１、１０２の双方の制御装置として共用使用される機能を有している。そして、充填する燃料タンク６０同士が車輌内で連通している場合には、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２として複数（例えば２つ）の充填系統１０１、１０２の制御装置として共用使用することにより、第１及び第２の充填系統１０１、１０２における前記車輌内で連通している複数の燃料タンクに迅速に充填を行うことが出来る。

そして、前記第２の制御モードが作動する態様において、中継装置９（例えばＰＬＣ）を介して他方の充填制御装置２０を備えた第２の充填系統１０２における流量調節弁１２、流量計１３、遮断弁１４その他を制御するので、他方の充填制御装置２０が設けられている第２の充填系統１０２に連通している燃料タンク６０のデータをも取得して、第２の充填系統１０２に連通している燃料タンク６０のデータに基づいて、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２により、遵守するべき充填プロトコルに従った水素充填を行うことが出来る。なお、充填する燃料タンク６０同士が車輌内で連通していない場合には、第１の制御モードを選択した充填制御装置１０－１が第１の充填系統１０１の充填制御を実行し、充填制御装置２０が第２の充填系統１０２の充填制御を実行する。すなわち、図示の実施形態によれば、複数の燃料タンク６０が相互に独立している場合も、車輌内で連通している場合も、遵守するべき充填プロトコルに従って、迅速に水素充填を行うことが出来る。

さらに、図示の実施形態によれば、充填制御装置１０の第２の制御モードが作動する場合、第２の制御モードを選択した充填制御装置１０－２は、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々における充填量を合算し、当該合算値を水素充填量として図示しない表示器に表示させる機能を有しているので、作業者が実質的な充填量を把握することが出来る。加えて、第２の制御モードが作動する場合、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々で計測された高圧側の充填圧力が充填終了圧力に到達した場合に、水素充填中の大型車輌の水素充填を終了する機能を有しているので、安全な充填を実行出来る。

次に、本発明に係る水素充填装置の第２の実施形態について図５を参照しながら説明する。

図５において、水素充填装置は全体を符号１０１で示され、一台の充填制御装置８０で２系統の充填系統１０１、１０２を制御する。その他の構成要素は、図３の水素充填装置１００と同じである。

図１に示すような、水素充填用レセプタクル６１－１、６１－２を備え、水素充填用レセプタクル６１－１と燃料タンク６０－１、６０－２を連通する経路６２と、水素充填用レセプタクル６１－２と燃料タンク６０－３、６０－４を連通する経路６４とを有し、経路６２と経路６４が独立している場合、図５に示す充填ノズル６を水素充填用レセプタクル６１－１に接続し、充填ノズル１６を水素充填用レセプタクル６１－２に接続し、充填制御装置８０は、複数の充填系統１０１、１０２を遵守すべき充填プロトコルに従って個別に制御する（第１の制御モード）。

より具体的には、図５において後方施設３０に貯蔵されている水素ガスは、充填配管１により、流量調整弁２、遮断弁４、流量計３を経由して充填ホース７を流過し、充填ノズル６を介して燃料タンク６０－１、６０－２（図１）に供給される。充填制御装置８０は、信号ラインＳＬ３を介して流量計３の計測結果を取得し、信号ラインＳＬ２を介して流量調整弁２に流量制御信号を送信する。また、充填制御装置８０は、充填を終了或いは中止する際に、流量調整弁２、遮断弁４に対して、各々信号ラインＳＬ２、ＳＬ４を介して制御信号を送信して流量調整弁２、遮断弁４を閉鎖する。そして、充填配管１における充填圧力は圧力計５により計測され、圧力計５の計測結果は信号ラインＳＬ５を介して充填制御装置８０に入力される。充填制御装置８０は、第１の充填系統１０１の流量調整弁２、流量計３、遮断弁４、圧力計５と情報、制御信号を授受し、車輌側タンクのデータ（タンク内圧力、温度、充填量等）を取得した上で、車輌側タンク内との圧力差に対応して、適正な圧力範囲で水素ガスを車輌側タンクに供給し、以て、遵守すべき充填プロトコルに従って水素充填を実行する。

また、上記動作とは独立して、後方施設４０に貯蔵されている水素ガスは、充填配管１１により、流量調整弁１２、遮断弁１４、流量計１３を経由して充填ホース１７を流過し、充填ノズル１６を介して燃料タンク６０－３、６０－４（図１）に供給される。充填制御装置８０は、信号ラインＳＬ１３を介して流量計１３の計測結果を取得し、信号ラインＳＬ１２を介して流量調整弁１２に流量制御信号を送信する。また、充填制御装置８０は、充填を終了或いは中止する際に、流量調整弁１２、遮断弁１４に対して、各々信号ラインＳＬ１２、ＳＬ１４を介して制御信号を送信して流量調整弁１２、遮断弁１４を閉鎖する。そして、充填配管１１における充填圧力は圧力計１５により計測され、圧力計１５の計測結果は信号ラインＳＬ１５を介して充填制御装置８０に入力される。充填制御装置８０は、第２の充填系統１０２の流量調整弁１２、流量計１３、遮断弁１４、圧力計１５と情報、制御信号を授受し、車輌側タンクのデータ（タンク内圧力、温度、充填量等）を取得した上で、車輌側タンク内との圧力差に対応して、適正な圧力範囲で水素ガスを車輌側タンクに供給し、以て、遵守すべき充填プロトコルに従って水素充填を実行する。

一方、図２に示すような、水素充填用レセプタクル６１－３と燃料タンク６０－５、６０－６を連通する経路６６と、水素充填用レセプタクル６１－４と燃料タンク６０－７、６０－８を連通する経路６８が経路７０を介して車輌内で連通している場合には、図５に示す充填ノズル６を水素充填用レセプタクル６１－３に接続し、充填ノズル１６を水素充填用レセプタクル６１－４に接続し、充填制御装置８０は、複数の充填系統１０１、１０２を遵守すべき充填プロトコルに従って包括的に制御する（第２の制御モード）。

より具体的には、図２の全ての燃料タンク６０－５～６０－８同士が車輌内で連通している場合には、充填制御装置８０は、第１の充填系統１０１の及び第２の充填系統１０２の充填圧力の挙動を監視し、充填プロトコルを逸脱しない様に、充填系統１０１、１０２の流量調整弁２、１２、遮断弁４、１４、その他を制御し、流量計３、１３、圧力計５、１５その他から計測信号を取得し、充填系統１０１、１０２で各々計測された最も高い圧力が充填終了圧力に到達した場合に充填を終了する。

充填制御装置８０における第１の制御モード又は第２の制御モードの切り替えは、充填制御装置８０及び制御盤５０に設けられたセレクタスイッチ８（手動スイッチ）により選択する（切り替える）ことが出来る。充填制御装置８０にセレクタスイッチ８を設けることで操作者の利便性が向上する。

以上のように、この第２の実施形態においても複数の燃料タンク（６０）が相互に独立している場合も、車輌内で連通している場合も、遵守するべき充填プロトコルに従って、迅速に水素充填を行うことが出来る。

また、この水素充填装置１０１においても、充填制御装置８０は、第１の充填系統１０１及び第２の充填系統１０２の充填制御を実行する際に、第１及び第２の充填系統１０１、１０２の各々における充填量を合算し、当該合算の充填量を充填部材、例えば図示しない表示器に表示する機能を有している。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１、１１・・・充填配管
２、１２・・・流量調節弁
３、１３・・・流量計
４、１４・・・遮断弁
５、１５・・・圧力計
６、１６・・・充填ノズル
７、１７・・・充填ホース
８・・・切替手段
９・・・中継装置（例えばリレー・プログラマブル・ロジック・コントローラ）
１０－１・・・第１の制御モードを選択した充填制御装置
１０－２・・・第２の制御モードを選択した充填制御装置
３０、４０・・・後方施設
５０・・・制御盤
８０・・・充填制御装置
１００、１０１・・・水素充填装置
１０１、１０２・・・充填系統

Claims

複数の充填系統と、
該充填系統の各々に設けられた複数の充填制御装置と、
前記充填系統の各々と後方施設の各々を連通させる複数の充填配管と、
前記充填配管の各々に介装されると共に、前記充填制御装置の各々に接続される複数の充填部材と、
前記充填配管の各々に接続され、先端に充填ノズルを各々有する複数の充填ホースとを備え、
複数の充填制御装置の何れか一つは、当該充填制御装置を備える充填系統のみを制御する第１の制御モードと、複数の充填系統の制御装置として共用される第２の制御モードを選択的に発揮する機能を有しており、該第２の制御モードでは複数の充填系統で各々計測された圧力の中から、最も高い何れかの圧力が充填終了圧力に到達した場合に複数の充填系統における充填を終了し、
前記何れか一つの充填制御装置における第１の制御モードと第２の制御モードを切り替える切替手段が設けられることを特徴とする水素充填装置。
第１の制御モードと第２の制御モードを選択的に発揮する機能を有する前記充填制御装置は、中継装置を介してその他の充填制御装置と接続されており、第２の制御モードでは中継装置を介して他の充填制御装置を備えた充填系統における充填部材を調節する機能を有している請求項１の水素充填装置。
前記充填部材は、第２の制御モードでは複数の充填系統の各々における充填量を合算して表示する機能を有している請求項１、２の何れかの水素充填装置。
複数の充填系統と、
該複数の充填系統を制御する一つの充填制御装置と、
前記充填系統の各々と後方施設の各々を連通させる複数の充填配管と、
前記充填配管の各々に介装されると共に、前記充填制御装置に接続される複数の充填部材と、
前記充填配管の各々に接続され、先端に充填ノズルを各々有する複数の充填ホースとを備え、
前記充填制御装置は、前記複数の充填系統を個別に制御する第１の制御モードと、複数の充填系統を包括的に制御する第２の制御モードを選択的に発揮する機能を有し、該第２の制御モードでは複数の充填系統で各々計測された圧力の中から、最も高い何れかの圧力が充填終了圧力に到達した場合に複数の充填系統における充填を終了することを特徴とする水素充填装置。
前記充填部材は、第２の制御モードでは複数の充填系統の各々における充填量を合算して表示する機能を有している請求項４の水素充填装置。