JPH0979495A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明のガス供給装置は、被充填タンクへの
ガス充填時間を短縮することが難しいといった課題を解
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は、燃料タンク３へのガス充填を行うと
共に燃料タンク３の残り充填量を演算して充填可能量を
推定する。そして、燃料タンク３の残り充填量が所定値
以上であるときは高速充填を行い、燃料タンク３の残り
充填量が所定値以上であるときは低速充填を行うように
制御弁３２の弁開度を制御する。そのため、容量推定の
演算処理がガス充填中に行われることになり、その分ガ
ス充填時間を短縮できる。

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すると共
にガス充填精度を向上させ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力
以上に昇圧されたガスをガス供給タンクに一旦貯めてお
き、そしてガス供給タンクに貯められたガスを自動車の
燃料タンク（被充填タンク）に注入して燃料タンク内が
所定圧力に達するまで充填されるようになっている。

【０００３】上記装置では、圧力上昇率が一定になるよ
うに制御弁の弁開度を制御する一定圧力上昇制御、ある
いはガス供給量が一定になるように制御弁の弁開度を制
御する一定流量制御により燃料タンクへのガス充填を行
っていた。一定圧力上昇制御でガス充填を行う場合、燃
料タンクに供給される供給圧力が一定の割合で上昇する
ことになり、ガス充填により燃料タンクの圧力が上昇す
るとともに制御弁によりガス供給圧力を上昇させて燃料
タンクの充填圧力が目標充填圧力になるようにしてい
た。そのため、一定圧力上昇制御では、燃料タンクの充
填前の残量又は残留圧力に関係なく、ガス供給タンクか
らのガスを制御弁により目標充填圧力となるまで圧力を
一定に上昇させて充填していた。

【０００４】また、一定流量でガス充填を行う一定流量
制御により燃料タンクへのガス充填制御を行う場合、燃
料タンクの容量に関係なく、ガス供給タンクからのガス
供給流量を一定にしたまま目標充填圧力となるまで充填
していた。ところが、このような従来の装置では、乗用
車の燃料タンクにガスを一定圧力上昇制御を行う場合と
同じ制御則で乗用車のおよそ１０倍の容量を有するバス
の燃料タンクにガスを充填していた。そのため、従来
は、ガス供給系路の流量制限による圧力損失が生じて、
燃料タンクに充填された充填圧力がガス供給装置側に設
けられた圧力センサにより検出された圧力よりも小とな
り、その分燃料タンクに充填された充填圧力が目標圧力
よりも小さくなってしまうことがあった。

【０００５】そこで、ガス充填開始時に受け側となる燃
料タンクの容量（充填可能量）を演算して推定し、この
演算結果に基づいて燃料タンクに供給される圧力及び流
量を制御することが考えられている。このタンク残量推
定方法では、ガス充填開始時の圧力の上昇率を検出して
燃料タンクの容量を演算し、且つ、被充填タンクの容量
に応じて被充填タンクの圧力が所定圧力に上昇するまで
制御弁の弁開度を一定圧力上昇となるように制御を行
い、所定圧力に達した時点で流量計により計測された流
量が一定流量となるように制御弁の弁開度を一定流量制
御に切り換えて被充填タンクに目標圧力を充填するた
め、目標圧力を正確に充填することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにガス充填開始時にタンク容量を推定する場合、例
えば乗用車の燃料タンクの容量を演算するのに約１０秒
程度の時間がかかり、バスのような大型の燃料タンク
（容量５００リットル）の場合には、燃料タンクの容量
を演算するのに約４０秒程度の時間がかかるといった問
題がある。

【０００７】さらに、タンク容量を演算する場合、ガス
供給系路で圧力損失があるため、演算時には燃料タンク
に供給されるガスの流量を減らす必要があるので、ガス
充填時間が長くなるといった問題がある。また、タンク
容量を演算する際、ある程度圧力を上げないと演算する
ことができないので、圧力上昇率が小さい場合には演算
精度が低下し、例えば大型の燃料タンクにガスを充填す
るのに±１０％程度の精度しか得られなかった。そのた
め、ガス充填終了時に制御弁の弁開度を絞って流量を減
少させる際は、燃料タンクへの残り充填量ではなく、容
量演算値に応じた圧力値となるようにしており、ガス充
填終了時の流量絞り時間は容量によって変化していた。

【０００８】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。

【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構成としたことを特徴とす
る。上記請求項１の発明は、被充填タンクに接続され、
圧縮されたガスを該被充填タンクに供給するガス供給管
路と、該ガス供給管路に設けられガスの流れを制御する
制御弁と、前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タ
ンクに充填される圧力を検出する圧力検出手段と、前記
ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填され
る流量を測定する流量計と、前記被充填タンクへのガス
充填と共に前記被充填タンクの残り充填量を演算し、前
記被充填タンクの残り充填量が所定値以上であるときは
高速充填を行い、前記被充填タンクの残り充填量が所定
値以下であるときは低速充填を行うように前記制御弁の
弁開度を制御する制御手段と、よりなることを特徴とす
るものである。

【００１０】従って、請求項１によれば、被充填タンク
へのガス充填と共に被充填タンクの残り充填量を演算
し、被充填タンクの残り充填量が所定値以上であるとき
は高速充填を行い、被充填タンクの残り充填量が所定値
以下であるときは低速充填を行うように制御弁の弁開度
を制御するため、容量推定の演算処理がガス充填中に行
われることになり、その分ガス充填時間を短縮できると
共にガス充填精度を高めることができる。

【００１１】また、請求項２の発明は、被充填タンクに
接続され、圧縮されたガスを該被充填タンクに供給する
ガス供給管路と、該ガス供給管路に設けられガスの流れ
を制御する制御弁と、前記ガス供給管路に設けられ、前
記被充填タンクに充填される圧力を検出する圧力検出手
段と、前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンク
に充填される流量を測定する流量計と、前記被充填タン
クの圧力が満タン直前の所定圧力に達したとき、前記被
充填タンクの残り充填量を演算し、前記被充填タンクの
残り充填量が所定量以下になったとき流量を減少させる
ように前記制御弁の弁開度を制御する制御手段と、より
なることを特徴とするものである。

【００１２】従って、請求項２によれば、被充填タンク
の圧力が満タン直前の所定圧力に達したとき、被充填タ
ンクの残り充填量を演算し、被充填タンクの残り充填量
が所定量以下になったとき流量を減少させるように制御
弁の弁開度を制御するため、容量推定の演算処理が満タ
ン直前に行われることになり、その分ガス充填時間を短
縮できる共にガス充填精度を高めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明になるガス供給装置
の一実施例を示す。尚、図１はガス供給装置の概略構成
を示す構成図である。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。

【００１４】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、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。

【００１５】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（図示せず）に接続された分
岐管路１１に多段式のコンプレッサ１２が配設されてい
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（３個または４個）設けられ、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
高い圧力に加圧するようになっており、中圧管路から供
給されたガスを段階的に圧縮する。

【００１６】さらに、コンプレッサ１２には可変圧管路
１３と高圧管路１４とが並列に接続され、可変圧管路１
３，高圧管路１４は、夫々可変圧ガス蓄圧器１５，高圧
ガス蓄圧器１６が接続されている。尚、可変圧ガス蓄圧
器１５，高圧ガス蓄圧器１６は、一般に文献等では「蓄
ガス器」とも呼ばれている。

【００１７】本実施例においては、上記燃料タンク３の
最高圧力が２００kgf/cm² とした場合、可変圧ガス蓄圧
器１５及び高圧ガス蓄圧器１６の最高圧力は２５０kgf/
cm²に設定される。従って、コンプレッサ１２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１５及び高圧ガス蓄圧器１６の圧
力を上記設定圧力に加圧する。

【００１８】また、上記可変圧管路１３，高圧管路１４
には、電磁弁よりなる上流側開閉弁１９，２０が配設さ
れ、上記可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６か
らのガスを吐出するための吐出管路１７，１８には、電
磁弁よりなる下流側開閉弁２１，２２と、供給側圧力伝
送器２３，２４と、が配設されている。

【００１９】上記供給側圧力伝送器２３，２４は、内部
にガスの圧力を検出する圧力センサが設けられており、
ガスの圧力に応じた検出信号を制御装置６に送信する。
また、制御装置６からの指令により上流側開閉弁１９が
開弁されると、コンプレッサ１２により圧縮されたガス
が可変圧ガス蓄圧器１５に供給され、上流側開閉弁２０
が開弁されると、コンプレッサ１２により圧縮されたガ
スが高圧ガス蓄圧器１６に供給される。

【００２０】そして、可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス
蓄圧器１６の圧力が所定圧（本実施例では、２５０kgf/
cm² ）に達すると、各上流側開閉弁１９，２０が閉弁さ
れると共にコンプレッサ１２を停止して、圧力発生ユニ
ット４は充填作業可能な待機状態となる。

【００２１】燃料タンク３へのガス充填を行う際は、当
初、下流側開閉弁２１を開弁させて可変圧ガス蓄圧器１
５のガスを燃料タンク３に充填した後、下流側開閉弁２
２を開弁させて高圧ガス蓄圧器１６のガスを燃料タンク
３に充填開始した後下流側開閉弁２１を閉弁させて燃料
タンク３への供給圧力を段階的に上昇させる。

【００２２】また、吐出管路１７，１８の下流側端部
は、ガス供給管路２８に連通しており、圧力発生ユニッ
ト４の可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６はガ
ス供給管路２８を介して上記燃料タンク３に接続され
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、電磁弁よりなるガス供給開閉弁２９
と、圧力発生ユニット４から供給された１次圧力を検出
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コリオリ式の質量流量計３１と、下
流側へ給送されるガスの流量を所定流量に制御する制御
弁３２と、制御弁３２により設定されたガスの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。

【００２３】ガス供給開閉弁２９は、燃料タンク３にガ
スを充填開始するときに開弁され、ガス充填完了と共に
閉弁される。質量流量計３１は、ガスが通過するセンサ
チューブを振動させてコリオリ力による流入側と流出側
との位相差に応じた計測信号を出力する振動式質量流量
計である。また、質量流量計３１は、比較的高圧のガス
の流量を正確に計測するよう構成されており、その流量
計測信号（流量パルス）を制御装置６に送信する。

【００２４】制御弁３２は、制御装置６からの指令によ
りその弁開度が制御されており、本実施例においてはガ
ス充填中に行われる燃料タンク３の残り充填量が推定演
算されて容量が所定値以上であるときは高速充填を行
い、燃料タンク３の残り充填量が所定値以上であるとき
は低速充填を行うように弁開度が制御される。

【００２５】本実施例では、このように制御弁３２の弁
開度を制御することにより燃料タンク３への供給圧力及
び供給流量を制御するため、ガス充填時間が短縮されて
いる。１次圧力伝送器３０及び２次圧力伝送器３３は、
それぞれの取り付け位置で検出した圧力に応じた検出信
号を制御装置６に送信する。

【００２６】また、緊急離脱カプラ３４には、高圧ガス
に耐えうるガス充填ホース３７の一端が接続され、ガス
充填ホース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、ガス供給管路３９が接続され、ガス供給管路３９の
先端には着脱カプラ４０が設けられている。

【００２７】着脱カプラ４０は、ガス充填前に燃料タン
ク３側の着脱カプラ４２に接続され、燃料タンク３への
ガス充填完了後に着脱カプラ４２から離間される。三方
弁３８の排気ポートｃは、ガス充填完了後、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。そして、三方弁３８は、ガス充填時に流入ポー
トａと充填ポートｂとが連通されるとともに排気ポート
ｃが遮断されるように切換操作される。そして、三方弁
３８は、ガス充填後作業者の手動操作により、充填ポー
トｂと排気ポートｃとが連通されるとともに、流入ポー
トａが遮断されるように切り換わる。

【００２８】また、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。

【００２９】上記着脱カプラ４０と着脱カプラ４２と
は、それぞれ内部に逆止弁（図示せず）が設けられてお
り、互いに連結されていないときは逆止弁が閉弁し、着
脱カプラ４０と着脱カプラ４２とが連結されると各逆止
弁が開弁位置に変位して相互に連通状態となる。

【００３０】４３は表示器で、燃料タンク３に充填され
たガスの流量及び供給圧力を表示する。制御装置６のメ
モリ４４には、燃料タンク３へのガス充填と共に２次圧
力伝送器３３により検出された圧力値に基づいて燃料タ
ンク３の容量を推定する容量推定プログラムと、推定さ
れた燃料タンク３の容量が所定以上であるときは高速充
填を行うように制御弁３２の弁開度を制御し、且つ燃料
タンク３の容量が所定以下になった時点で流量を絞り低
速充填制御に切り換える制御プログラムと、が格納され
ている。

【００３１】制御装置６は、上記制御プログラムに基づ
いて制御弁３２の各弁開度を制御し、且つ、１次圧力伝
送器３０，２次圧力伝送器３３により検出された圧力値
を読み込むと共に、質量流量計３１から出力された流量
パルスを積算して流量を算出する。

【００３２】また、自動車２において、高圧ガスが充填
される燃料タンク３に接続された管路４５には、上流側
より上記ディスペンサユニット５の着脱カプラ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４６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４７とが
配設されている。

【００３３】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。

【００３４】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
５の開閉弁２１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１５
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４５を介して
燃料タンク３に充填される。

【００３５】そして、燃料タンク３に充填された圧力が
上昇すると共に可変圧ガス蓄圧器１５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、高圧ガス蓄
圧器１６の開閉弁２２が開弁された後、可変圧ガス蓄圧
器１５の開閉弁２１が閉弁されてさらにガス充填が行わ
れる。

【００３６】燃料タンク３が満タンになった時点で、高
圧ガス蓄圧器１６の開閉弁２２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、質量流量計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。

【００３７】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、質量流量計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４３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４６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。

【００３８】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。

【００３９】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り、図３はメインフロー
チャートの充填制御のサブルーチンである。作業者は、
前述したようにガス供給管路２８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。

【００４０】先ず図２に示すメインフローチャートで実
行される処理につき説明する。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
り検出された圧力が充填目標圧力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。

【００４１】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（２００kgf/cm² ）
であるときは、燃料タンク３が満タンであるので、Ｓ１
２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。

【００４２】しかし、Ｓ２で２次圧力伝送器３３により
検出された圧力が目標圧力未満であるときは、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１５の開閉弁２１
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。

【００４３】その後、Ｓ４に進み、可変圧ガス蓄圧器１
５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１５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が目標圧力（２００kg
f/cm² ）であるときは、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１５の開閉弁２１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。

【００４４】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が目標圧力未満であるときは、
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、供給側圧力伝送器２３により検出され
た可変圧ガス蓄圧器１５からの供給圧力と２次圧力伝送
器３３により検出された燃料タンク３に充填された充填
圧力とを比較し、燃料タンク３の充填圧力が可変圧ガス
蓄圧器１５の供給圧力よりも十分に小さい場合には、Ｓ
３に戻りガス充填制御を継続する。

【００４５】しかしながら、Ｓ６において、燃料タンク
３の充填圧力と可変圧ガス蓄圧器１５の供給圧力が略均
衡した場合、Ｓ７に進み、まず高圧ガス蓄圧器１６の開
閉弁２２が開弁する。尚、Ｓ６のガス蓄圧器切換は、上
記圧力差に限らず質量流量計３１により計測された流量
や制御弁３２の弁開度等から判断しても良いし、あるい
はこれらのデータの複合により判断しても良い。

【００４６】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１６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１６の圧力が燃料タンク３に充填開始され
た時点で可変圧ガス蓄圧器１５の開閉弁２１を閉弁させ
る。その後、高圧ガス蓄圧器１６によるガス充填制御が
行われる（Ｓ１０）。

【００４７】尚、可変圧ガス蓄圧器１５によるガス充填
が終了した場合、可変圧ガス蓄圧器１５からのガス供給
を停止させた後、高圧ガス蓄圧器１６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１６によるガス供給
を開始した後に可変圧ガス蓄圧器１５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。

【００４８】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１６の開閉弁２２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。

【００４９】次に、本発明の第１実施例として図３に示
すサブルーチンの処理につき説明する。尚、図３は上記
Ｓ３及びＳ１０で実行されるガス充填処理のサブルーチ
ンを説明するためのフローチャートである。Ｓ２１で
は、開閉弁２１及びガス供給開閉弁２９の開弁により可
変圧ガス蓄圧器１５からのガスが燃料タンク３へ充填さ
れる際の２次圧力の変化から燃料タンク３の充填可能容
量、すなわち残り充填量を演算する。尚、燃料タンク３
の容量は、「係数×積算流量÷上昇圧力」により算出で
き、燃料タンク３の残り充填量は「積算流量×（満タン
圧力−初期圧力）／上昇圧力」により算出できる。その
ため、Ｓ２１では質量流量計３１から出力された流量パ
ルスを積算して燃料タンク３へ充填されるガスの積算流
量を求めると共に、２次圧力伝送器３３により検出され
た２次圧力の圧力上昇率から燃料タンク３の容量（残り
充填量）を演算する。

【００５０】次のＳ２２では、燃料タンク３の残り充填
量が予め設定された所定値（本実施例では、１kgとす
る）以下かどうかを判定しており、燃料タンク３の残り
充填量が１kg以上であるときは、Ｓ２３に進む。このＳ
２３では、上記Ｓ２１で演算された燃料タンク３の残り
充填量（容量）に比例した最適流量で高速充填を行うよ
うに制御弁３２の弁開度を制御する。

【００５１】従って、燃料タンク３の残り充填量が大で
あるときは、圧力上昇率が一定になるように制御弁３２
が制御され、ガス充填が進むにつれて燃料タンク３の圧
力が上昇すると共に、制御弁３２の弁開度が徐々に絞ら
れる。このように、燃料タンク３の残り充填量に対する
最大流量でガス充填が行われるように制御弁３２の弁開
度が制御されるため、燃料タンク３の残り充填量に応じ
た流量で高速充填することができ、より短時間で燃料タ
ンク３へのガス充填処理が行える。

【００５２】その後、上記図２のＳ４又はＳ１１で燃料
タンク３が満タンになったか否かを判定し、満タンでな
いときは、再びＳ２１以降の処理を実行する。従って、
制御装置６は、ガス充填処理を行いながらＳ２１で燃料
タンク３の残り充填量を演算するため、従来のようにガ
ス充填処理を行う前に燃料タンク３の残り充填量を推定
するため演算が終了するまでガス充填開始が遅れるとい
った問題がなく、その分ガス充填時間を短縮することが
できる。

【００５３】しかも、従来は燃料タンク３への充填開始
前に燃料タンク３の容量を演算していたが、この場合圧
力損失があるため容量演算時の流量を減少させていた。
これに対し、本実施例ではガス充填中に燃料タンク３の
容量を演算するため、圧力損失の影響を受けずに高速充
填することができるので、容量演算による充填遅れが生
じない。

【００５４】また、上記Ｓ２２において、燃料タンク３
の残り充填量が１kg以下であるときは、Ｓ２４に進む。
このＳ２４では、燃料タンク３へのガス充填流量を減少
させ、微小流量で低速充填するように制御弁３２の弁開
度を絞る。本実施例では、燃料タンク３へのガス充填流
量が２kg/minとなるように制御弁３２の弁開度を制御す
る。

【００５５】この低速充填制御は、燃料タンク３が満タ
ンになるまで行われる。このように、燃料タンク３が目
標圧力（２００kgf/cm² ）に達する直前に制御弁３２の
弁開度を絞り、燃料タンク３が満タンになるまで低速充
填制御が継続されるため、目標圧力（２００kgf/cm² ）
を正確に充填することができ、燃料タンク３へのガス充
填精度が高められている。

【００５６】次に、本発明の第２実施例について図４、
図５を参照して説明する。尚、図４は第２実施例のサブ
ルーチンの処理を説明するためのフローチャート、図５
はガス充填時の充填流量・２次圧力変化を示すグラフで
ある。また、第２実施例では、メインルーチンが上記図
２のフローチャートと同じなので、ここでは省略する。

【００５７】図４において、Ｓ３１では、開閉弁２１及
びガス供給開閉弁２９の開弁により可変圧ガス蓄圧器１
５からのガスが燃料タンク３へ充填される際の２次圧力
を監視する。すなわち、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（２００kgf/cm² ）の直前圧
力（本実施例では、１９５kgf/cm² ）以下に達したか否
かを判定する。この２次圧力伝送器３３により検出され
た圧力が１９５kgf/cm ² 以下であるときは、Ｓ３２に進
み、燃料タンク３へ供給される２次圧力の上昇率が一定
（本実施例では、３kgf/cm² ／秒とする）となるように
制御弁３２の弁開度を制御する。

【００５８】また、Ｓ３１において、２次圧力伝送器３
３により検出された圧力が１９５kgf/cm² 以上であると
きは、Ｓ３３に進み、燃料タンク３の充填可能容量、す
なわち残り充填量を演算する。尚、燃料タンク３の残り
充填量は「積算流量×満タン圧力−｛（初期圧力＋上昇
圧力）／上昇圧力｝」により算出できるため、Ｓ３３で
は質量流量計３１から出力された流量パルスを積算して
燃料タンク３へ充填されるガスの積算流量を求めると共
に、２次圧力伝送器３３により検出された２次圧力の圧
力上昇率から燃料タンク３の残り充填量を演算する。

【００５９】次のＳ３４では、燃料タンク３の残り充填
量が予め設定された所定値（本実施例では、１kgとす
る）以下かどうかを判定しており、燃料タンク３の残り
充填量が１kg以上であるときは、Ｓ３２に進む。このＳ
３２では、上記のように一定圧力上昇制御を行うように
制御弁３２の弁開度を制御する。

【００６０】また、燃料タンク３の残り充填量が予め設
定された所定値以下（１kg以下）であるときは、Ｓ３５
に進む。このＳ３５では、燃料タンク３へのガス充填流
量を減少させ、微小流量で低速充填するように制御弁３
２の弁開度を絞る。本実施例では、燃料タンク３へのガ
ス充填流量が２kg/minとなるように制御弁３２の弁開度
を制御する。この低速充填制御は、燃料タンク３が満タ
ンになるまで行われる。

【００６１】このように充填制御された場合のガス充填
流量及び２次圧力の変化は、図５に示すグラフのように
なる。すなわち、充填開始当初は、制御弁３２の弁開度
が一定圧力上昇制御となるように制御されるため、ガス
充填流量が急速に増大して高速充填が行われ、２次圧力
が充填目標圧力（２００kgf/cm² ）の直前圧力１９５kg
f/cm² に達した時点で充填量を演算し、残り充填量が１
kg以下になったならば、制御弁３２の弁開度を絞る。し
かし、流量を下げると２次圧力伝送器３３から燃料タン
ク３までの圧力損失が少なくなり、計算上の残り充填量
は１kg以上となる。

【００６２】従って、計算上の残り充填量が１kgになる
ように高速充填、低速充填を交互に繰り返して燃料タン
ク３にガスを充填する。そして、燃料タンク３の残り充
填量が実際に１kg以下になった時点でガス充填流量を２
kg/minに保ち、低速充填制御を行う。

【００６３】この低速充填制御では、ガス充填流量を２
kg/minに減少させるため、低流量による充填が約３０秒
間維持される。そして、低速充填により２次圧力が２０
０kgf/cm² に上昇する。このように、燃料タンク３が目
標圧力に達する直前に制御弁３２の弁開度を絞り、燃料
タンク３が満タンになるまで低速充填制御が継続される
ため、目標圧力（２００kgf/cm² ）を正確に充填するこ
とができ、燃料タンク３へのガス充填精度が高められて
いる。

【００６４】その後、上記図２のＳ４又はＳ１１で燃料
タンク３が満タンになったか否かを判定し、満タンでな
いときは、再びＳ３１以降の処理を実行する。従って、
制御装置６は、ガス充填処理により２次圧力が充填目標
圧力の直前圧力１９５kgf/cm² になった時点で燃料タン
ク３の残り充填量を演算するため、従来のようにガス充
填処理を行う前に燃料タンク３の残り充填量を推定する
ため演算が終了するまでガス充填開始が遅れるといった
問題がなく、その分ガス充填時間を短縮することができ
る。

【００６５】しかも、本実施例では、ガス充填の終了前
に燃料タンク３の容量を演算するため、容量演算の精度
による影響を受けずに高速充填することができるので、
容量演算による充填遅れが生じない。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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、被
充填タンクへのガス充填と共に被充填タンクの残り充填
量を演算し、被充填タンクの残り充填量が所定値以上で
あるときは高速充填を行い、被充填タンクの残り充填量
が所定値以下であるときは低速充填を行うように制御弁
の弁開度を制御するため、容量推定の演算処理がガス充
填中に行われることになり、その分ガス充填時間を短縮
できると共にガス充填精度を高めることができる。しか
も、ガス充填中に燃料タンク３の容量を演算するため、
容量演算による充填遅れが生じない。

【００６９】また、請求項２によれば、被充填タンクの
圧力が満タン直前の所定圧力に達したとき、被充填タン
クの残り充填量を演算し、被充填タンクの残り充填量が
所定量以下になったとき流量を減少させるように制御弁
の弁開度を制御するため、容量推定の演算処理が満タン
直前に行われることになり、その分ガス充填時間を短縮
できる共にガス充填精度を高めることができる。しか
も、ガス充填終了前に燃料タンク３の容量を演算するた
め、容量演算精度の影響を受けずに高速充填することが
できるので、容量演算による充填遅れが生じない。

【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】制御装置が実行する処理のメインフローチャー
トである。

【図３】ガス充填処理の第１実施例のサブルーチンのフ
ローチャートである。

【図４】ガス充填処理の第２実施例のサブルーチンのフ
ローチャートである。

【図５】図４のガス充填処理による充填流量・２次圧力
変化を示すグラフである。

【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 １５ 可変圧ガス蓄圧器 １６ 高圧ガス蓄圧器 ２８ ガス供給管路 ２９ ガス供給開閉弁 ３０ １次圧力伝送器 ３１ 質量流量計 ３２ 制御弁 ３３ ２次圧力伝送器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003056 トキコ株式会社 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 (72)発明者 金井 一男 千葉県習志野市袖ヶ浦６−９−６ (72)発明者 小林 明文 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 服部 学 愛知県東海市新宝町507番地の２ 東邦瓦 斯株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 吉田 時男 福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号 西部瓦斯株式会社内 (72)発明者 小原 一洋 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 松本 拓也 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内 (72)発明者 藤沼 勇二 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被充填タンクに接続され、圧縮されたガ
   スを該被充填タンクに供給するガス供給管路と、 該ガス供給管路に設けられガスの流れを制御する制御弁
   と、 前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填
   される圧力を検出する圧力検出手段と、 前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填
   される流量を測定する流量計と、 前記被充填タンクへのガス充填と共に前記被充填タンク
   の残り充填量を演算し、前記被充填タンクの残り充填量
   が所定値以上であるときは高速充填を行い、前記被充填
   タンクの残り充填量が所定値以下であるときは低速充填
   を行うように前記制御弁の弁開度を制御する制御手段
   と、 よりなることを特徴とするガス供給装置。
2. 【請求項２】 被充填タンクに接続され、圧縮されたガ
   スを該被充填タンクに供給するガス供給管路と、 該ガス供給管路に設けられガスの流れを制御する制御弁
   と、 前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填
   される圧力を検出する圧力検出手段と、 前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填
   される流量を測定する流量計と、 前記被充填タンクの圧力が満タン直前の所定圧力に達し
   たとき、前記被充填タンクの残り充填量を演算し、前記
   被充填タンクの残り充填量が所定量以下になったとき流
   量を減少させるように前記制御弁の弁開度を制御する制
   御手段と、 よりなることを特徴とするガス供給装置。