JPH09178094A

JPH09178094A - ガス供給装置

Info

Publication number: JPH09178094A
Application number: JP33232195A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Obara; 一洋小原; Takuya Matsumoto; 拓也松本
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はガス蓄圧器の圧力が低い場合、充填
時間が長くなり、充填圧力を確保できないといった問題
を解決するものである。【解決手段】ガス供給装置１は、圧力発生ユニット４
と、ディスペンサユニット５と、制御装置６とよりな
る。制御装置６のメモリ２７には、高圧ガス蓄圧器１８
の圧力に応じて可変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧
器１８へ切り換える切換タイミングを変更する切換時期
変更制御手段としての制御プログラムが格納されてい
る。そのため、高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａが小さい
場合には、高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａと充填目標圧
力Ｐｏとの差（Ｐａ−Ｐｏ）に応じた時間だけ切換タイ
ミングが遅れる。これにより、高圧ガス蓄圧器１８の圧
力Ｐａが低くくても、可変圧ガス蓄圧器１７によるガス
充填時間を延長して高圧ガス蓄圧器１８の圧力不足を補
うことができ、その結果充填時間を短縮することができ
る。

Description

【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、特に被充填タンクへのガス充填時間を短縮できるよ
う構成したガス供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、天然ガスを圧縮した圧縮天然ガ
ス（ＣＮＧ）等を別のタンク（被充填タンク）に供給す
るガス供給装置としては、実開平４−６４６９９号公報
にみられるような装置がある。当該公報の装置は、圧縮
されたガスを急速充填する方式が採用されており、圧縮
機により所定圧以上に昇圧されたガスをガス供給タンク
としての可変圧ガス蓄圧器，高圧ガス蓄圧器に一旦貯め
ておき、そして可変圧ガス蓄圧器，高圧ガス蓄圧器に貯
められたガスを段階的に自動車の燃料タンクに注入して
燃料タンク内が所定圧に達するまで充填されるようにな
っている。

【０００３】自動車の燃料タンクへのガス供給量は流量
計により計測されており、燃料タンクに充填された総流
量を知ることができ、燃料タンクに充填された圧力は圧
力に応じた信号を出力する圧力伝送器により検出でき
る。例えば上記燃料タンクに充填される最高圧力が２０
０kgf/cm²とした場合、可変圧ガス蓄圧器、及び高圧ガ
ス蓄圧器の最高圧力は２５０kgf/cm²に設定される。従
って、コンプレッサは中圧管路から供給された都市ガス
（約５〜８kgf/cm²）を圧縮して可変圧ガス蓄圧器及び
高圧ガス蓄圧器の圧力を上記設定圧力にする。

【０００４】そして、上記可変圧ガス蓄圧器，高圧ガス
蓄圧器からのガスを供給するための各ガス供給系路に
は、電磁弁よりなる開閉弁が配設されており、最初に可
変圧ガス蓄圧器のガス供給系路に設けられた開閉弁が開
弁され、燃料タンクの圧力が第１段階の規定圧力に達し
たときあるいは流量が規定流量以下に減少したとき、可
変圧ガス蓄圧器側の開閉弁を閉弁させて高圧ガス蓄圧器
のガス供給系路に設けられた開閉弁が開弁される。この
ように供給側のガス蓄圧器を切り換えることにより自動
車の燃料タンクの圧力を目標充填圧力に昇圧させ、燃料
タンクが目標充填圧力になった時点で高圧ガス蓄圧器か
らのガス供給を停止させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のガス
供給装置では、複数の自動車の燃料タンクに連続してガ
スを充填する場合、コンプレッサにより圧縮されたガス
が可変圧ガス蓄圧器及び高圧ガス蓄圧器に蓄圧される時
間が十分に取れず、可変圧ガス蓄圧器及び高圧ガス蓄圧
器の圧力が規定圧力（２５０kgf/cm²）に達しない状態
で燃料タンクへのガス充填を開始しなければならないこ
とがある。

【０００６】この場合、可変圧ガス蓄圧器のガスを燃料
タンクに供給して燃料タンクの圧力が第１段階の規定圧
力に達した時点でガス供給源を可変圧ガス蓄圧器から高
圧ガス蓄圧器に切り換えても高圧ガス蓄圧器から供給さ
れるガスの供給流量が通常よりも減少するため、燃料タ
ンクの圧力が目標充填圧力に達するまでに時間がかり充
填時間を延長しなければならないといった問題がある。

【０００７】また、燃料タンクの容量が大きい大型車両
に連続でガス充填を行う場合には、可変圧ガス蓄圧器及
び高圧ガス蓄圧器の圧力が大幅に低下しているため、コ
ンプレッサにより圧縮されたガスを可変圧ガス蓄圧器及
び高圧ガス蓄圧器に蓄圧させても蓄圧作業が間に合わず
規定圧力に達しない状態でガス充填が開始されるため、
可変圧ガス蓄圧器から高圧ガス蓄圧器に切り換えてもガ
ス供給流量が確保されないばかりか、燃料タンクの充填
圧力が充填目標圧力に達せず、充填不足となるといった
問題がある。

【０００８】そこで、本発明は上記課題を解決したガス
供給装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【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。上記請求項１
の発明は、圧縮されたガスを貯蔵する複数のガス供給タ
ンクのうち前段のガス供給タンクから被充填タンクにガ
スを充填した後、後段のガス供給タンクから被充填タン
クにガスを充填するように該複数のガス供給タンクと被
充填タンクとの連通を切り換えて該被充填タンクの圧力
を段階的に目標充填圧力に昇圧させるガス供給装置にお
いて、前段のガス供給タンクから後段のガス供給タンク
へ切り換える切換タイミングを変更する切換時期変更制
御手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】従って、請求項１によれば、前段のガス供
給タンクから後段のガス供給タンクへ切り換える切換タ
イミングを変更することができるので、後段のガス供給
タンクの圧力が規定圧力より低い場合には、その圧力に
応じて前段のガス供給タンクによる被充填タンクへのガ
ス充填時間を延長することができる。そのため、後段の
ガス供給タンクの圧力不足を前段のガス供給タンクから
のガス充填により補うことができ、充填時間の短縮化を
図ることができる。

【００１１】また、請求項２の発明は、前記切換時期変
更制御手段が後段のガス供給タンクの圧力と目標充填圧
力との差が所定以下であるとき、後段のガス供給タンク
への切り換えを圧力差に応じた時間だけ遅らせることを
特徴とするものである。従って、請求項２によれば、後
段のガス供給タンクの圧力と目標充填圧力との差が所定
以下であるとき後段のガス供給タンクへの切り換えを圧
力差に応じた時間だけ遅らせるため、後段のガス供給タ
ンクの圧力が許容範囲を越えて低い場合に必要な時間だ
け後段のガス供給タンクへの切り換えを遅らせることが
でき、充填時間の短縮化を図ることができる。

【００１２】また、請求項３の発明は、前記切換時期変
更制御手段が後段のガス供給タンクの圧力と目標充填圧
力との差から切換流量を求め、前段のガス供給タンクか
らの流量が前記切換流量以下であるとき前記後段のガス
供給タンクへ切り換えることを特徴とするものである。

【００１３】従って、請求項３によれば、前段のガス供
給タンクからの流量が圧力差に応じた切換流量以下にな
ったとき後段のガス供給タンクへ切り換えるため、後段
のガス供給タンクの圧力が規定圧力より低くくて流量が
確保できない場合には、被充填タンクに充填されるガス
の流量の減少具合に応じて前段のガス供給タンクによる
被充填タンクへのガス充填時間を延長して後段のガス供
給タンクの圧力不足を前段のガス供給タンクからのガス
充填により補うことができ、充填時間の短縮化を図るこ
とができる。

【００１４】また、請求項４の発明は、前記切換時期変
更制御手段が前段のガス供給タンクの圧力と後段のガス
供給タンクの圧力との圧力差に基づいて前段のガス供給
タンクから後段のガス供給タンクへ切り換える切換タイ
ミングを変更することを特徴とするものである。

【００１５】従って、請求項４によれば、前段のガス供
給タンクの圧力と後段のガス供給タンクの圧力との圧力
差に基づいて前段のガス供給タンクから後段のガス供給
タンクへ切り換える切換タイミングを変更するため、両
タンクの圧力差に応じて後段のガス供給タンクの圧力不
足を前段のガス供給タンクからのガス充填により補うこ
とができ、充填時間の短縮化を図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例について説明する。尚、図１は本発明になるガス供給
装置の構成図である。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。尚、上記圧縮天
然ガスは一例であり、ガス供給装置１が扱うガスは、こ
れに限らず大気圧から２００気圧程度の高圧の範囲で圧
縮されて使用される他のガスを含む。

【００１７】ガス供給装置１は、大略、都市ガスを所定
圧力に昇圧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、これら圧力発生ユニッ
ト４，ディスペンサユニット５の各機器を制御する制御
装置６とよりなる。

【００１８】圧力発生ユニット４は、都市ガス等が家庭
に分岐される前の中圧管路から分岐された分岐管路１１
にコンプレッサ１２を配設した構成となっている。この
コンプレッサ１２は、例えばガスを圧縮するためのシリ
ンダが複数設けられた多段式のものであり、前段のシリ
ンダで圧縮されたガスを次段のシリンダでさらに高い圧
力に加圧してガスを段階的に圧縮する。

【００１９】さらに、コンプレッサ１２から引き出され
た高圧管路１３には、コンプレッサ１２により生成され
たガスの逆流を防止する逆止弁１４が配設されている。
この高圧管路１３から分岐した分岐管路１５，１６の端
部には、夫々ガス供給タンクとしての可変圧ガス蓄圧器
１７と、高圧ガス蓄圧器１８と、が接続されている。
尚、可変圧ガス蓄圧器１７及び高圧ガス蓄圧器１８は、
一般に文献等では「蓄ガス器」とも呼ばれている。

【００２０】可変圧ガス蓄圧器１７及び高圧ガス蓄圧器
１８には、上記コンプレッサ１２により圧縮された高圧
ガス、本実施例では２５０kgf/cm²に圧縮されたガスが
蓄圧される。また、上記分岐管路１５，１６には電磁弁
よりなる第１，第２の開閉弁１９，２０と、圧力伝送器
２１，２２と、手動式開閉弁２３，２４とが配設されて
いる。

【００２１】上記圧力伝送器２１，２２は、夫々内部に
分岐管路１５，１６を介して導入されたガス蓄圧器１
７，１８の圧力を検出する圧力センサが設けられてお
り、ガス蓄圧器１７，１８の圧力に応じた検出信号を制
御装置６へ出力する。また、分岐管路１５，１６に連通
するガス供給管路２８の上流側には電磁弁よりなる第３
の開閉弁２６が配設されている。この第３の開閉弁２６
は、コンプレッサ１２により圧縮されたガスがガス蓄圧
器１７，１８へ供給される際に閉弁されてガスがディス
ペンサユニット５へ流出することを防止し、ガス蓄圧器
１７，１８内のガスが燃料タンク３に充填されるときは
開弁される。

【００２２】尚、手動式開閉弁２３，２４は、通常開弁
状態とされており、例えば開閉弁１９，２０が故障した
とき、もしくは開閉弁１９，２０の点検を行うときなど
に閉弁操作される。従って、コンプレッサ１２により圧
縮されたガスがガス蓄圧器１７，１８へ供給される工程
では、第１，第２の開閉弁１９，２０が開弁されるとと
もに第３の開閉弁２６が閉弁される。そして、ガス蓄圧
器１７，１８内の圧力が所定圧力に達すると、第１，第
２の開閉弁１９，２０が閉弁されて、圧力発生ユニット
４は充填作業可能状態となる。

【００２３】尚、ガス蓄圧器１７，１８から燃料タンク
３に充填されるガス充填量は、後述するように燃料タン
ク３の残量に応じて変動するため、前段の可変圧ガス蓄
圧器１７からのガス供給により燃料タンク３が目標充填
圧力となる場合と、前段の可変圧ガス蓄圧器１７により
燃料タンク３の圧力を第１段階の規定圧力に昇圧させた
後、後段の高圧ガス蓄圧器１８に切り換えて燃料タンク
３の圧力を目標充填圧力に昇圧させる場合とがある。

【００２４】上記制御装置６のメモリ２７には、後述す
るように、高圧ガス蓄圧器１８の圧力に応じて可変圧ガ
ス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧器１８へ切り換える切換
タイミングを変更する切換時期変更制御手段としての制
御プログラムが格納されている。

【００２５】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２８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２８には、電磁弁よりなる開閉弁２９
と、圧力発生ユニット４から供給されたガスの圧力を検
出する１次圧力伝送器３０と、ガス供給管路２８を流れ
るガス流量を計測する流量計３１と、下流側へ給送され
る圧力又は流量が所定値となるように制御する制御弁３
２と、制御弁３２の下流に供給される２次圧力を検出す
る２次圧力伝送器３３と、所定以上の力で引っ張られた
とき分離する緊急離脱カプラ３４とが配設されている。

【００２６】上記開閉弁２９は、圧力発生ユニット４の
元弁として機能するもので制御装置６からの指令により
開弁または閉弁する。１次圧力伝送器３０と２次圧力伝
送器３３とは、燃料タンク３へのガス充填が開始されて
からガス充填が終了するまでの圧力変化を検出してい
る。

【００２７】また、流量計３１は、高圧ガスの流量を正
確に計測することができるコリオリ式の質量流量計が採
用されており、その流量計測信号を制御装置６に送信す
る。従って、制御装置６は、流量計３１により計測され
た流量を積算するとともに、開閉弁２９の開閉及び制御
弁３２の弁開度を制御する。

【００２８】そして、制御弁３２は、制御装置６により
一定の圧力上昇でガスを充填する一定圧力上昇制御、あ
るいは一定の流量でガスを充填する一定流量制御により
弁開度が制御されている。３６は表示器で、燃料タンク
３に充填されたガスの充填量及び充填圧力（２次圧力）
を表示する。

【００２９】また、緊急離脱カプラ３４には、高圧ガス
に耐えうる高圧ガス供給チューブ３７の一端が接続さ
れ、高圧ガス供給チューブ３７の他端は三方弁３８の流
入ポートａに接続されている。さらに、三方弁３８の充
填ポートｂには、可撓性を有する供給ホース３９が接続
されている。この供給ホース３９の端部には、着脱可能
な着脱カプラ４０が設けられている。

【００３０】三方弁３８の排気ポートｃは、ガス供給終
了後、着脱カプラ４０の離脱操作を可能にするため、着
脱カプラ４０内の残留ガスを外部に逃がすための低圧管
路４１に接続されている。この低圧管路４１は、大気開
放もしくは着脱カプラ４０内の残留ガスを回収するガス
回収経路に連通されている。

【００３１】尚、三方弁３８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ｂと排気ポートｃ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ｂとが連通するとともに排気ポートｃが遮断
するように切り換え操作される。

【００３２】また、上記緊急離脱カプラ３４は、万が一
着脱カプラ４０が燃料タンク３側の着脱カプラ４２に接
続されたまま自動車２が発車した場合に連結を解除する
とともに、緊急離脱カプラ３４内部に設けられた逆止弁
（図示せず）が閉弁してガス漏れを防止する。

【００３３】また、高圧ガスが充填される自動車２にお
いては、燃料タンク３に接続された管路４４に上流側よ
り上記着脱カプラ４０が結合される着脱カプラ４２と、
ガスを充填する際手動操作により開弁される手動開閉弁
４５と、燃料タンク３に充填されたガスが逆流すること
を防止する逆止弁４６とが配設されている。

【００３４】次に、制御装置６が実行する処理を説明す
る前に、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。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の着脱カプラ４０を自動車２の着脱カプラ４２
に結合させる。そして、作業者は、自動車２の手動開閉
弁４６を開弁させるとともに、三方弁３８の流入ポート
ａと充填ポートｂとが連通するように切換操作する。

【００３５】次に充填開始のスタート釦（図示せず）が
オンに操作されると、制御装置６は可変圧ガス蓄圧器１
７の開閉弁１９を開弁させるとともに、ガス供給開閉弁
２９を開弁させる。これにより、可変圧ガス蓄圧器１７
に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給管路２８，ガス充填
ホース３７，着脱カプラ４０，４２，管路４４を介して
燃料タンク３に充填される。

【００３６】そして、燃料タンク３に充填された圧力が
第１段階の規定圧力に上昇すると共に可変圧ガス蓄圧器
１７の圧力が低下して１次圧力と２次圧力との差が小さ
くなると、可変圧ガス蓄圧器１７の開閉弁１９が閉弁さ
れると共に高圧ガス蓄圧器１８の開閉弁２０が開弁され
てガス充填が行われる。

【００３７】燃料タンク３が満タンになった時点で、高
圧ガス蓄圧器１８の開閉弁２０が閉弁されるとともに、
ガス供給開閉弁２９が閉弁される。ガス供給管路２８を
通過したガス充填流量は、流量計３１により計測され、
ガス充填流量に応じた流量パルスが制御装置６に出力さ
れる。

【００３８】これにより、制御装置６は、２次圧力伝送
器３３により検出された供給圧力と、流量計３１からの
流量パルス数に基づいて、燃料タンク３に充填されたガ
ス充填量を算出して表示器３６に表示する。燃料タンク
３へのガス充填が完了すると、作業者は自動車２側の手
動開閉弁４５を閉弁させた後、三方弁３８を充填ポート
ｂと排気ポートｃとが連通するとともに流入ポートａが
遮断するように切換操作する。即ち、三方弁３８は、低
圧管路４１を介して着脱カプラ４０，４２内及び充填ホ
ース３９内に残留するガスを外部に逃がして減圧し、着
脱カプラ４０の離脱操作を可能にする。

【００３９】その後、作業者はディスペンサユニット５
の着脱カプラ４０を自動車２の着脱カプラ４２から分離
させる。これで、一連のガス充填作業が完了する。ここ
で、上記構成になるガス供給装置１の制御装置６が実行
する処理につき説明する。尚、図２はガス充填作業時に
制御装置６が実行するメインフローチャートである。

【００４０】作業者は、前述したようにガス供給管路２
８の先端に設けられた着脱カプラ４０を燃料タンク３の
着脱カプラ４２に接続し、その後三方弁３８の流入ポー
トａと充填ポートｂとを連通させると共に、手動式の開
閉弁４６を開弁操作する。そして、作業者は、スタート
釦をオンに操作する。

【００４１】制御装置６は、ステップＳ１（以下「ステ
ップ」を省略する）でスタート釦がオンに操作される
と、Ｓ２に進み、燃料タンク３が満タンか否かを判定す
る。すなわち、２次圧力伝送器３３により検出された圧
力Ｐが充填目標圧力（満タン圧力）Ｐｏ以上であるかど
うかをチェックしており、本実施例では燃料タンク３の
圧力が２００kgf/cm²に達していれば「満タン」と判断
する。

【００４２】従って、Ｓ２において、２次圧力伝送器３
３により検出された圧力が目標圧力Ｐｏ（２００kgf/cm
²）であるときは、燃料タンク３が満タンであるので、
Ｓ１２に移行して、全ての弁を閉弁させ、燃料タンク３
に対するガス充填制御を終了させる。

【００４３】しかし、Ｓ２で２次圧力伝送器３３により
検出された圧力Ｐが目標圧力Ｐｏ未満であるときは、燃
料タンク３が満タンでないためガス充填可能と判断し
て、Ｓ３に進む。Ｓ３では、可変圧ガス蓄圧器１７の開
閉弁１９を開弁させると共にディスペンサユニット５の
ガス供給開閉弁２９を開弁させる。これにより、燃料タ
ンク３へのガス充填が開始される。

【００４４】その後、Ｓ４に進み、可変圧ガス蓄圧器１
７によるガス充填制御を行う。すなわち、Ｓ４では燃料
タンク３の容量に応じた最適流量でガスを充填するよう
に制御弁３２の弁開度を制御する。次のＳ５では、再度
燃料タンク３が満タンか否かを判定する。従って、可変
圧ガス蓄圧器１７によるガス充填制御開始後に２次圧力
伝送器３３により検出された圧力Ｐが目標圧力Ｐｏであ
るときは（Ｐ≧Ｐｏ）、燃料タンク３が満タンであるの
で、これ以降の処理を実行せずにガス充填制御を終了さ
せる。すなわち、燃料タンク３が満タンになると、Ｓ１
２に移行して可変圧ガス蓄圧器１７の開閉弁１９を閉弁
させると共に、ガス供給開閉弁２９を閉弁させる。これ
で、燃料タンク３に対するガス充填制御が終了する。

【００４５】しかし、Ｓ５において、２次圧力伝送器３
３により検出された圧力Ｐが目標圧力Ｐｏ未満であると
きは（Ｐ＜Ｐｏ）、燃料タンク３がまだ満タンになって
いないため、Ｓ６に進む。Ｓ６では、可変圧ガス蓄圧器
１７によるガス充填制御を継続するか、あるいは高圧ガ
ス蓄圧器１８からのガス充填制御に切り換えるのかを判
定する。

【００４６】すなわち、Ｓ６において、後述するように
燃料タンク３に供給される流量Ｑが高圧ガス蓄圧器１８
の圧力Ｐａに応じて設定された切換流量Ｑａ以下に減少
した否かをみており、流量計３１により計測された流量
Ｑが切換流量Ｑａ以上である場合には、Ｓ３に戻り可変
圧ガス蓄圧器１７によるガス充填制御を継続する。

【００４７】しかしながら、Ｓ６において、流量計３１
により計測された流量Ｑが切換流量Ｑａ未満である場合
には、可変圧ガス蓄圧器１７によるガス充填制御から高
圧ガス蓄圧器１８からのガス充填制御に切り換える。そ
の場合、Ｓ６からＳ７に進み、高圧ガス蓄圧器１８の開
閉弁２０を開弁させる。

【００４８】次のＳ８では、所定時間（本実施例では、
１秒とする）が経過したか否かを判定する。そして、所
定時間が経過すると、高圧ガス蓄圧器１８の圧力がガス
供給管路２８を介して燃料タンク３に充填開始されたも
のと判断してＳ９に進む。そのため、次のＳ９では、高
圧ガス蓄圧器１８のガスが燃料タンク３に充填開始され
た時点で可変圧ガス蓄圧器１７の開閉弁２１を閉弁させ
る。その後、高圧ガス蓄圧器１８によるガス充填制御が
行われる（Ｓ１０）。

【００４９】尚、可変圧ガス蓄圧器１７によるガス充填
が終了した場合、可変圧ガス蓄圧器１７からのガス供給
を停止させた後、高圧ガス蓄圧器１８からのガス供給を
開始させると、蓄圧器切換時の圧力変動が発生するが、
本実施例のように、高圧ガス蓄圧器１８によるガス供給
を開始した後に可変圧ガス蓄圧器１７によるガス供給を
停止させることにより、蓄圧器切換時の圧力変動を抑制
することができる。

【００５０】そして、Ｓ１１では、燃料タンク３が満タ
ンか否かを判定しており、２次圧力伝送器３３により検
出された圧力が充填目標圧力Ｐｏに達するまで、燃料タ
ンク３へのガス充填制御が行われる。また、Ｓ１１で
は、このように高圧ガス蓄圧器１６からのガス供給によ
り燃料タンク３に充填された圧力が充填目標圧力Ｐｏに
達したとき、燃料タンク３が満タンであると判断する。
そのため、燃料タンク３が満タンになると、Ｓ１２に進
み、高圧ガス蓄圧器１８の開閉弁２０を閉弁させると共
に、ガス供給開閉弁２９を閉弁させる。これで、燃料タ
ンク３に対するガス充填制御が終了する。

【００５１】図３は制御装置６が所定時間毎に実行する
割り込み処理のフローチャートである。制御装置６は、
Ｓ２１でガス供給源を可変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガ
ス蓄圧器１８に切り換えるときの閾値となる切換流量Ｑ
ａを次式から求める。

【００５２】Ｑａ＝ｋ×（Ｐａ−Ｐｏ） … （１）すなわち、後段の高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａを圧力
伝送器２２から読み取り、充填目標圧力（満タン圧力）
Ｐｏと高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａとの差に係数ｋを
掛けて切換流量Ｑａを算出する。この演算を行うことに
より、そのときの切換流量Ｑａが設定される。

【００５３】そして、Ｓ２２では、現在燃料タンク３に
充填されている流量ＱとＳ２１で求められた切換流量Ｑ
ａとを比較すると共に制御弁３２が全開されているか否
かを判定する。このＳ２２において、現在の流量Ｑが切
換流量Ｑａより小さく、且つ制御弁３２の弁開度が１０
０％以上であるときは、Ｓ２３に移行してガス供給源を
可変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧器１８に切り換
える。

【００５４】しかし、Ｓ２２において、現在の流量Ｑが
切換流量Ｑａより大きく、あるいは制御弁３２の弁開度
が１００％未満であるときは、Ｓ２４に移行して可変圧
ガス蓄圧器１７からのガス充填を継続する。これで、割
り込み処理は終了する。このように、切換流量Ｑａが高
圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａと充填目標圧力Ｐｏとの差
（Ｐａ−Ｐｏ）によって決まるため、高圧ガス蓄圧器１
８の圧力Ｐａが通常の充填圧力（２５０kgf/cm²）であ
る場合には、従来と同様な切換タイミングでガス供給源
が可変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧器１８に切り
換わる。

【００５５】しかしながら、高圧ガス蓄圧器１８の圧力
Ｐａが通常の充填圧力（２５０kgf/cm²）より低い場合
には、高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａと充填目標圧力Ｐ
ｏとの差（Ｐａ−Ｐｏ）が小さくなるため、その分切換
タイミングを判定する閾値としての切換流量Ｑａが小さ
い値に設定されることになる。

【００５６】そのため、高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａ
が小さい場合には、高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａと充
填目標圧力Ｐｏとの差（Ｐａ−Ｐｏ）に応じた時間だけ
切換タイミングが遅れる。よって、可変圧ガス蓄圧器１
７によるガス充填制御が切換タイミングの遅れた分だけ
延長される。

【００５７】これにより、連続ガス充填あるいは大型車
両へのガス充填を行って高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａ
が低い場合でも、後段の高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａ
に基づいて前段の可変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄
圧器１８へ切り換える切換タイミングを変更することが
できるので、高圧ガス蓄圧器１８の圧力Ｐａに応じて可
変圧ガス蓄圧器１７によるガス充填時間を延長して高圧
ガス蓄圧器１８の圧力不足を補うことができ、その結果
充填時間（充填開始から満タンになるまでの時間）を短
縮することができる。

【００５８】図４は高圧ガス蓄圧器１８の圧力が低い場
合の可変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧器１８へ切
り換える切換タイミングの差と充填時間との関係を示し
た実験結果のグラフである。このグラフは、従来の切換
タイミングＴａと本発明の切換タイミングＴｂとを比較
した結果である。このグラフから上記のように高圧ガス
蓄圧器１８の圧力Ｐａに応じて切換タイミングを変更し
た本発明の切換タイミングＴｂによる充填時間Ｔｃと従
来の切換タイミングＴａによる充填時間Ｔｄとを比較す
ると、Ｔｃ＜Ｔｄとなり、切換タイミングを遅らせて可
変圧ガス蓄圧器１７による充填制御を延長することによ
り充填時間が短縮されることが分かる。

【００５９】図５は大型車両用の燃料タンク（容量５０
０リットル）にガスを充填する場合の可変圧ガス蓄圧器
１７及び高圧ガス蓄圧器１８の圧力の違いによる充填時
間を測定した結果である。また、図５では可変圧ガス蓄
圧器１７及び高圧ガス蓄圧器１８の圧力を２１ＭＰａ，
２２ＭＰａ，２４ＭＰａとした場合のケース１〜３を一
例として、従来の切換タイミングＴａと本発明の切換タ
イミングＴｂとを比較してある。

【００６０】ケース１の場合、可変圧ガス蓄圧器１７
及び高圧ガス蓄圧器１８の圧力が２４ＭＰａと十分な圧
力になっているので、従来も本発明の場合も共に切換流
量が１２kg/minに設定される。そのため、従来の場合も
本発明の場合も燃料タンク３の圧力を２０ＭＰａに昇圧
させるのに３００秒かかり共に正常充填が行われる。

【００６１】ケース２の場合、可変圧ガス蓄圧器１７
及び高圧ガス蓄圧器１８の圧力が２２ＭＰａとやや低い
ので、切換流量が従来は１２kg/minで本発明が７kg/min
に設定される。この場合、従来の切換タイミングよりも
本発明の切換タイミングの方が遅れることになり、その
結果燃料タンク３の圧力を２０ＭＰａに昇圧させるのに
従来は５００秒かかり、これに対し本発明では４００秒
かかるため、充填時間を１００秒短縮することができ
る。

【００６２】ケース３の場合、可変圧ガス蓄圧器１７
及び高圧ガス蓄圧器１８の圧力が２１ＭＰａと低いの
で、切換流量が従来は１２kg/minで本発明が５kg/minに
設定される。この場合、従来の切換タイミングよりも本
発明の切換タイミングの方が遅れることになる。その結
果、燃料タンク３の圧力を２０ＭＰａに昇圧させるのに
本発明は５００秒かかるのに対し、従来は燃料タンク３
の圧力を１９ＭＰａに昇圧させるのに５００秒かかるた
め、従来の切換タイミングでは充填圧力不足となる。

【００６３】このように実験結果からも高圧ガス蓄圧器
１８の圧力に応じて切換タイミングを変更させることに
より、燃料タンク３への充填時間を短縮できることが分
かる。また、高圧ガス蓄圧器１８の圧力が低い場合に
は、充填時間が同じでも充填圧力がより高くできること
が分かる。

【００６４】図６は本発明の変形例としてのガス蓄圧器
切換タイミングの割り込み処理のフローチャートであ
る。尚、この割り込み処理は、１０ｍｓｅｃ毎に繰り返
し実行されており、ガス蓄圧器切換タイミングが刻々と
変化している。制御装置６は、Ｓ３１でガス供給源を可
変圧ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧器１８に切り換え
るときの閾値となる切換圧力Ｐを次式から求める。

【００６５】Ｐ＝Ｐｂ−ｋ×（Ｐａ−Ｐｂ） … （２）すなわち、前段の可変圧ガス蓄圧器１７の圧力Ｐｂを圧
力伝送器２１から読み取り、後段の高圧ガス蓄圧器１８
の圧力Ｐａを圧力伝送器２２から読み取り、高圧ガス蓄
圧器１８の圧力Ｐａと可変圧ガス蓄圧器１７の圧力Ｐｂ
との圧力差に係数ｋを掛けた値を可変圧ガス蓄圧器１７
の圧力Ｐｂから減算する。この演算を行うことにより、
可変圧ガス蓄圧器１７及び高圧ガス蓄圧器１８の圧力に
応じた切換圧力Ｐが求められて設定される。

【００６６】そして、Ｓ３２では、２次圧力伝送器３３
により検出された圧力Ｐｃ（燃料タンク３の圧力）を読
み込み、この２次圧力値とＳ３１で演算した切換圧力Ｐ
とを比較する。このＳ３２において、可変圧ガス蓄圧器
１７のガスを燃料タンク３に充填すると共に可変圧ガス
蓄圧器１７の圧力が低下して現在の２次圧力伝送器３３
により検出された２次圧力が切換圧力Ｐより小さい（Ｐ
＜Ｐｃ）ときは、Ｓ３３に移行してガス供給源を可変圧
ガス蓄圧器１７から高圧ガス蓄圧器１８に切り換える。

【００６７】しかし、Ｓ３２において、現在の２次圧力
伝送器３３により検出された２次圧力が切換圧力Ｐより
大きい（Ｐ＞Ｐｃ）ときは、Ｓ３４に移行して可変圧ガ
ス蓄圧器１７からのガス充填を継続する。これで、ガス
蓄圧器切換タイミングの割り込み処理は終了する。

【００６８】上記ガス蓄圧器切換タイミングの割り込み
処理を実行した場合、仮に係数ｋを１．０、初期の高圧
ガス蓄圧器圧力Ｐａ，可変圧ガス蓄圧器圧力Ｐｂを２４
ＭＰａとすると、上記（２）式より切換圧力はＰ＝２４
ＭＰａとなる。また、燃料タンク３へのガス充填を開始
した場合、高圧ガス蓄圧器圧力Ｐａが下がると、上記
（２）式より切換圧力Ｐも下がる。そして、例えば可変
圧ガス蓄圧器圧力Ｐｂが２０ＭＰａになった場合、切換
圧力はＰ＝２０−（２４−２０）＝１６ＭＰａとなる。

【００６９】しかし、高圧ガス蓄圧器圧力Ｐａ，可変圧
ガス蓄圧器圧力Ｐｂの初期値を２２ＭＰａとした場合、
可変圧ガス蓄圧器圧力Ｐｂが２０ＭＰａになると、切換
圧力はＰ＝２０−（２２−２０）＝１８ＭＰａとなる。
切換圧力Ｐが高くなるほど、可変圧ガス蓄圧器１７から
高圧ガス蓄圧器１８へ切り換える切換タイミングが遅く
なるので、前述した図３の実施例の場合と同様な効果が
得られる。

【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２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、都市ガス等が家庭
に分岐される前の中圧管路１０からの都市ガスを圧縮す
る構成としたが、これに限らず、例えば中圧管路１０か
ら分岐された家庭の管路からガスを取り出すようにして
も良い。

【００７２】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、後
段のガス供給タンクの圧力に基づいて前段のガス供給タ
ンクから後段のガス供給タンクへ切り換える切換タイミ
ングを変更することができるので、後段のガス供給タン
クの圧力が規定圧力より低い場合には、その圧力に応じ
て前段のガス供給タンクによる被充填タンクへのガス充
填時間を延長することができる。そのため、後段のガス
供給タンクの圧力不足を前段のガス供給タンクからのガ
ス充填により補うことができ、充填時間の短縮化を図る
ことができる。

【００７３】また、請求項２によれば、圧力検出手段に
より検出された圧力と目標充填圧力との差が所定以下で
あるとき後段のガス供給タンクへの切り換えを圧力差に
応じた時間だけ遅らせるため、後段のガス供給タンクの
圧力が許容範囲を越えて低い場合に必要な時間だけ後段
のガス供給タンクへの切り換えを遅らせることができ、
充填時間の短縮化を図ることができる。

【００７４】また、請求項３によれば、前段のガス供給
タンクからの流量が圧力差に応じた切換流量以下になっ
たとき後段のガス供給タンクへ切り換えるため、後段の
ガス供給タンクの圧力が規定圧力より低くくて流量が確
保できない場合には、被充填タンクに充填されるガスの
流量の減少具合に応じて前段のガス供給タンクによる被
充填タンクへのガス充填時間を延長して後段のガス供給
タンクの圧力不足を前段のガス供給タンクからのガス充
填により補うことができ、充填時間の短縮化を図ること
ができる。

【００７５】また、請求項４によれば、前段のガス供給
タンクの圧力と後段のガス供給タンクの圧力との圧力差
に基づいて前段のガス供給タンクから後段のガス供給タ
ンクへ切り換える切換タイミングを変更するため、両タ
ンクの圧力差に応じて後段のガス供給タンクの圧力不足
を前段のガス供給タンクからのガス充填により補うこと
ができ、充填時間の短縮化を図ることができる。

【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】制御装置がガス充填作業時に実行する処理を説
明するためのメインフローチャートである。

【図３】制御装置が所定時間毎に実行する割り込み処理
のフローチャートである。

【図４】高圧ガス蓄圧器の圧力が低い場合の切換タイミ
ングの差と充填時間との関係を示した実験結果のグラフ
である。

【図５】大型車両用の燃料タンク（容量５００リット
ル）にガスを充填する場合のガス蓄圧器の圧力の違いに
よる充填時間を測定した結果を示す図である。

【図６】本発明の変形例を説明するための割り込み処理
のフローチャートである。

【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６制御装置１２コンプレッサ１７可変圧ガス蓄圧器１８高圧ガス蓄圧器１９，２０開閉弁２１，２２圧力伝送器２８ガス供給管路２９ガス供給開閉弁３０１次圧力伝送器３１流量計３２制御弁３３２次圧力伝送器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮されたガスを貯蔵する複数のガス供
給タンクのうち前段のガス供給タンクから被充填タンク
にガスを充填した後、後段のガス供給タンクから被充填
タンクにガスを充填するように該複数のガス供給タンク
と被充填タンクとの連通を切り換えて該被充填タンクの
圧力を段階的に目標充填圧力に昇圧させるガス供給装置
において、前段のガス供給タンクから後段のガス供給タンクへ切り
換える切換タイミングを変更する切換時期変更制御手段
を設けたことを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】前記切換時期変更制御手段は、後段のガ
ス供給タンクの圧力と目標充填圧力との差が所定以下で
あるとき前記後段のガス供給タンクへの切り換えを圧力
差に応じた時間だけ遅らせることを特徴とする請求項１
のガス供給装置。
【請求項３】前記切換時期変更制御手段は、後段のガ
ス供給タンクの圧力と目標充填圧力との差から切換流量
を求め、前段のガス供給タンクからの流量が前記切換流
量以下であるとき前記後段のガス供給タンクへ切り換え
ることを特徴とする請求項１のガス供給装置。
【請求項４】前記切換時期変更制御手段は、前段のガ
ス供給タンクの圧力と後段のガス供給タンクの圧力との
圧力差に基づいて前段のガス供給タンクから後段のガス
供給タンクへ切り換える切換タイミングを変更すること
を特徴とする請求項１のガス供給装置。