JPH0979496A

JPH0979496A - ガス供給装置

Info

Publication number: JPH0979496A
Application number: JP24028695A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kanai; 一男金井; Akifumi Kobayashi; 明文小林; Manabu Hattori; 学服部; Tokio Yoshida; 時男吉田; Kazuhiro Obara; 一洋小原; Hiroyuki Amemori; 宏之雨森; Takuya Matsumoto; 拓也松本
Original assignee: SEIBU GAS KK; Osaka Gas Co Ltd; Tokico Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: SEIBU GAS KK; Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-25
Anticipated expiration: 2015-09-19
Also published as: JP3628765B2

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と共にガス充填精度を向上させ
る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へのガス充填開始から
充填目標圧力に達するまで予め設定された圧力上昇率と
なるように制御弁３２の弁開度を制御すると共に、流量
計３３により計測された流量が予め設定された所定の微
小流量以下に減少した時点で燃料タンク３へのガス充填
を停止させる。そのため、充填目標圧力に達するまで高
速充填を行ってガス充填時間を短縮できると共に、充填
目標圧力に達した後は低速充填を行ってガス充填量の充
填精度を高めることができる。

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ガス供給
系路で圧力損失があるため、燃料タンクに供給される流
量を減少して約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】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、上昇圧
力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、高流量充填から低流量充填
に切り換えるタイミングをタンク容量演算結果に頼った
場合、低流量充填の時間が長過ぎて充填時間が延長され
てしまったり、低流量充填に切り換わる前に燃料タンク
の充填圧力が目標圧力に達してしまいガス充填が終了し
てしまうといった問題がある。

【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、本発明で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
充填開始から充填目標圧力に達するまで予め設定された
圧力上昇率となるように前記制御弁の弁開度を制御する
と共に、前記流量計により計測された流量が予め設定さ
れた所定の微小流量以下に減少した時点で前記被充填タ
ンクへのガス充填を停止させる制御手段と、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
へのガス充填開始から充填目標圧力に達するまで予め設
定された圧力上昇率となるように制御弁の弁開度を制御
すると共に、流量計により計測された流量が予め設定さ
れた所定の微小流量以下に減少した時点で被充填タンク
へのガス充填を停止させるため、充填目標圧力に達する
まで高速充填を行ってガス充填時間を短縮できると共
に、充填目標圧力に達した後は低速充填を行うことによ
り、被充填タンクの容量を演算しないにも拘わらずガス
充填量の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、前記制御手段
が、前記圧力検出手段により検出された圧力値が前記充
填目標圧力に達した後、前記充填目標圧力を保持するよ
うに前記制御弁の弁開度を制御す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、圧力検出手段に
より検出された圧力値が充填目標圧力に達した後、充填
目標圧力を保持するように制御弁の弁開度を制御するた
め、被充填タンクの圧力が圧力検出手段により検出され
た圧力値に達するまで充填目標圧力が保持されてガス供
給管路の圧力損失の影響を受けることなく被充填タンク
に充填目標圧力を充填することができる。

【００１２】また、請求項３の発明は、前記制御手段
が、前記被充填タンクへのガス充填開始から充填目標圧
力の直前の規定圧力に達するまでの予め設定された流量
となるように前記制御弁の弁開度を制御することを特徴
とするものである。従って、請求項３によれば、被充填
タンクへのガス充填開始から充填目標圧力の直前の規定
圧力に達するまでの予め設定された流量となるように制
御弁の弁開度を制御するため、被充填タンクの容量やガ
ス供給管路の圧力損失の影響を受けないように最適流量
でガスを充填することができる。

【００１３】また、請求項４の発明は、前記制御手段
が、前記被充填タンクの容量を判別し、前記被充填タン
クの容量に応じた圧力上昇率となるように前記制御弁の
弁開度を制御することを特徴とするものである。従っ
て、請求項４によれば、被充填タンクの容量を判別し、
被充填タンクの容量に応じた圧力上昇率となるように制
御弁の弁開度を制御するため、被充填タンクの容量に応
じた最短時間でガスを充填することができる。

【００１４】また、請求項５の発明は、前記制御手段
が、前記被充填タンクへのガス充填開始から充填目標圧
力に達するまで予め設定された流量値以下となるようガ
ス供給量を制限し、且つ予め設定された圧力上昇率とな
るように前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とす
るものである。

【００１５】従って、請求項５によれば、被充填タンク
へのガス充填開始から充填目標圧力に達するまで予め設
定された流量値以下となるようガス供給量を制限し、且
つ予め設定された圧力上昇率となるように制御弁の弁開
度を制御するため、流量計の計測可能範囲を越えない最
大流量でガスを充填することができ、ガス充填時間を短
縮できると共に、ガス充填量の充填精度を高めることで
きる。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【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（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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。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１５のガ
スを燃料タンク３に充填した後、下流側開閉弁２２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。

【００２４】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。

【００２５】ガス供給開閉弁２９は、制御装置６からの
指令により開閉制御されており、燃料タンク３にガスを
充填開始するときに開弁され、燃料タンク３の圧力が規
定圧力に達した後、流量計３１により計測された流量が
予め設定された設定流量以下に減少した時点で燃料タン
ク３へのガス充填を停止させるため閉弁される。

【００２６】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。

【００２７】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燃
料タンク３へ充填される流量を制御している。そして、
制御弁３２は、弁開度が調整されて流量を制御すること
により、ガス充填開始から充填目標圧力に達するまでの
圧力上昇率を制御することができる。

【００２８】本実施例では、後述するように所定の圧力
上昇率で燃料タンク３へのガス充填を一気に行うように
制御弁３２の弁開度を制御するため、ガス充填時間を短
縮することができ、２次圧力が充填目標圧力になると低
速充填を行って燃料タンク３への供給圧力及び供給流量
を制御するため、燃料タンク３と２次圧力伝送器３３の
圧力誤差がなくなり、その分ガス充填量を増加させてガ
ス充填量の精度が高められる。

【００２９】１次圧力伝送器３０及び２次圧力伝送器３
３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。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３
８の流入ポートａに接続されている。さらに、三方弁３
８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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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へのガス充填開始から充填
目標圧力に達するまで予め設定された圧力上昇率となる
ように制御弁３２の弁開度を制御すると共に、流量計３
１により計測された流量が予め設定された設定流量以下
に減少した時点で燃料タンク３へのガス充填を停止させ
る制御プログラムが格納されている。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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、可変圧ガス
蓄圧器１５の開閉弁２１が閉弁された後、高圧ガス蓄圧
器１６の開閉弁２２が開弁されてガス充填が継続され
る。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。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。これによ
り、燃料タンク３とガス供給管路２８とが連通され、２
次圧力伝送器３３により検出された圧力値より燃料タン
ク３の容量を演算することができる。そして、作業者
は、スタート釦をオンに操作して燃料タンク３へのガス
充填を開始させる。

【００４３】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。

【００４４】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、今回
の燃料タンク３に対するガス充填制御を行わない。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、２次圧力伝送器３３により検出された圧力値と供給
側圧力伝送器２３により検出された可変圧ガス蓄圧器１
５の圧力値とを比較する。そして、両圧力に差圧がある
場合には、燃料タンク３の圧力が可変圧ガス蓄圧器１５
の圧力よりも低くガス充填可能と判断してＳ４に進む。
尚、Ｓ３において、差圧がない場合には、後述するＳ９
に移行して高圧ガス蓄圧器１６によるガス充填制御に切
り換わる。

【００４５】Ｓ４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。次のＳ５では、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（２００kgf/cm
²）未満であるか否かを判定する。そして、２次圧力伝
送器３３の検出圧力が目標圧力（２００kgf/cm ²）未満
であるときは、Ｓ６に進み、燃料タンク３へ供給される
２次圧力の上昇率が３kgf/cm²/sec となるように制御弁
３２の弁開度を制御する。これにより、燃料タンク３へ
充填される圧力上昇率が一定に制御される。この圧力上
昇率は２次圧力伝送器３３の検出圧力が２００kgf/cm²
に達するまで維持され、燃料タンク３の圧力が目標圧力
になるまで一気にガスが充填される。

【００４６】また、Ｓ５において、２次圧力伝送器３３
により検出された圧力が目標圧力（２００kgf/cm²）以
上であるときは、Ｓ７に移行して目標圧力（２００kgf/
cm²）を保つように制御弁３２の弁開度を制御する。こ
の場合、２次圧力が２００kgf/cm²に達しているので、
ガス供給量が徐々に減少するように制御弁３２の弁開度
が絞られる。従って、圧力が２００kgf/cm²に達した後
は燃料タンク３に供給される流量が高流量（高速充填）
から低流量（低速充填）に変化する。

【００４７】図３はガス充填時の２次圧力（実線で示
す）、流量（１点鎖線で示す）、燃料タンク３の圧力
（２点鎖線で示す）の変化を示すグラフである。このグ
ラフから分かるように、２次圧力伝送器３３により検出
された２次圧力の圧力上昇に対して管路の圧力損失によ
り実際にガスが充填された燃料タンク３の圧力はある時
間だけ遅れて上昇することになる。従って、２次圧力伝
送器３３が目標圧力（２００kgf/cm²）を検出していて
も燃料タンク３の圧力はまだ目標圧力（２００kgf/c
m²）に達しておらず、所定時間の間２次圧力が２００k
gf/cm²を保つように制御弁３２の弁開度を制御する必
要がある。

【００４８】そのため、２次圧力伝送器３３が目標圧力
（２００kgf/cm²）を検出した後も燃料タンク３の圧力
変化により２次圧力が２００kgf/cm²前後の圧力で変動
することになるため、上記Ｓ６またはＳ７の処理が繰り
返される。従って、図３に示す圧力保持制御の範囲で
は、上記Ｓ６により２次圧力の上昇率を３kgf/cm²/sec
に制御し、またはＳ７により２次圧力が目標圧力（２０
０kgf/cm²）を保つように制御弁３２の弁開度を制御す
るといった処理を交互に繰り返す。

【００４９】これにより、燃料タンク３の圧力は、図３
中２点鎖線で示すように変化して目標圧力（２００kgf/
cm²）に達する。次のＳ８では、可変圧ガス蓄圧器１５
によるガス充填制御から高圧ガス蓄圧器１６によるガス
充填制御に切り換えるか否かを判定しており、本実施例
の場合燃料タンク３に供給される流量が所定流量以下
（本実施例では１２kg/min以下とする）に減少し、且つ
制御弁３２の弁開度が１００％であるか否かを判定す
る。

【００５０】そのため、燃料タンク３に供給される流量
が減少して流量計３１により計測された流量計測値が１
２kg/min以下であり、且つ制御弁３２の弁開度が全開で
あるときは、制御弁３２が全開であるにも拘わらず流量
が１２kg/min以下に減少しているので可変圧ガス蓄圧器
１５によるガス充填が終了したものと判断する。この場
合、Ｓ８からＳ９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。

【００５１】そして、Ｓ１０に進み、高圧ガス蓄圧器１
６の開閉弁２２を開弁させる。これにより、可変圧ガス
蓄圧器１５によるガス充填制御から高圧ガス蓄圧器１６
によるガス充填制御に切り換わる。また、Ｓ８におい
て、燃料タンク３に供給される流量が１２kg/min以下に
減少していないとき、または制御弁３２の弁開度が全開
ではないときは、まだ燃料タンク３へのガス充填途中で
あるものと判断して上記Ｓ９，Ｓ１０の処理を実行せず
にＳ１１に移行する。

【００５２】次のＳ１１では、燃料タンク３が満タンに
なったか否かを判定しており、本実施例では２次圧力伝
送器３３により検出された圧力が目標圧力（２００kgf/
cm²）であり、且つ燃料タンク３に供給される流量が２k
g/min以下であるか否かを判定する。ここで、圧力が目
標圧力（２００kgf/cm²）に達しておらず、流量が２kg
/min以下でないときは、燃料タンク３が満タンでないた
めＳ５に戻り、上記Ｓ５〜Ｓ１１の処理を繰り返す。

【００５３】すなわち、可変圧ガス蓄圧器１５によるガ
ス充填制御により燃料タンク３が満タンになる場合は、
Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１１の処理が繰り返され、２次圧
力が目標圧力（２００kgf/cm²）になると、Ｓ５からＳ
７に移行して２次圧力を２００kgf/cm²に保つ。そし
て、燃料タンク３へ供給される流量が微小流量以下（２
kg/min以下）になったとき、燃料タンク３が満タンにな
ったものと判断する。

【００５４】また、可変圧ガス蓄圧器１５によるガス充
填制御を行った後、高圧ガス蓄圧器１６によるガス充填
制御に切り換えて燃料タンク３を満タンにさせる場合
は、Ｓ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１１の処理が繰り返され、燃
料タンク３に供給される流量が１２kg/min以下に減少し
制御弁３２の弁開度が全開になると、Ｓ９，Ｓ１０の処
理により可変圧ガス蓄圧器１５から高圧ガス蓄圧器１６
に切り換わる。そして、再びＳ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１１
の処理が繰り返され、上記の場合と同様に２次圧力が目
標圧力（２００kgf/cm²）になると、Ｓ５からＳ７に移
行して２次圧力を２００kgf/cm²に保つ。

【００５５】そして、図３に示す圧力保持制御の範囲で
は、２次圧力伝送器３３が目標圧力（２００kgf/cm²）
を検出した後も燃料タンク３の圧力変化により２次圧力
が２００kgf/cm²前後の圧力で変動することになるた
め、上記Ｓ６またはＳ７の処理が交互に繰り返される。
このＳ６またはＳ７の処理が複数回繰り返されて燃料タ
ンク３の圧力が目標圧力（２００kgf/cm²）になると、
図３中１点鎖線で示すように流量が微小流量に低下す
る。そのため、燃料タンク３へ供給される流量が微小流
量以下（２kg/min以下）になったとき、燃料タンク３が
満タンになったものと判断する。

【００５６】上記Ｓ１１において、２次圧力伝送器３３
により検出された圧力が目標圧力（２００kgf/cm²）で
あり、且つ燃料タンク３に供給される流量が２kg/min以
下であるときは、燃料タンク３が満タンであるものと判
断するため、その後はＳ１２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。続いて、Ｓ１３に進
み、高圧ガス蓄圧器１６の開閉弁２２を閉弁させる。

【００５７】これで、燃料タンク３へのガス充填制御が
終了する。このように、燃料タンク３が目標圧力に達す
るまで一気に高速充填を行うため、より短時間で燃料タ
ンク３を満タンにすることができるのでガス充填時間を
短縮することができると共に、目標圧力に達した後はガ
ス充填流量が２kg/min以下になるまで徐々に流量を減少
させることにより、燃料タンク３の容量を演算しないに
も拘わらず目標圧力（２００kgf/cm²）を正確に充填す
ることができ、燃料タンク３へのガス充填量の充填精度
が高められる。

【００５８】次に、本発明の変形例について図４を参照
して説明する。尚、図４は変形例のサブルーチンのフロ
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１９５k
gf/cm²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/cm²以下であ
るときは、Ｓ２２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/sec
とする）となるように制御弁３２の弁開度を制御する。

【００５９】また、Ｓ２１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に達している
ときは、Ｓ２３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、Ｓ２３
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。

【００６０】次のＳ２４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、Ｓ２２に進む。このＳ
２２では、燃料タンク３に供給される流量が流量計３１
の計測可能範囲を越えない流量以下となるように流量が
制限された状態で高速充填を行えるように圧力上昇率が
設定される。制御弁３２の弁開度は、上記のようにして
設定された圧力上昇率となるように制御される。

【００６１】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、Ｓ２５
に進む。このＳ３５では、燃料タンク３へのガス充填量
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。

【００６２】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２０秒
間維持される。そして、低速充填により２次圧力が１９
５kgf/cm²から２００kgf/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/c
m²）を正確に充填することができ、燃料タンク３への
ガス充填量の充填精度が高められている。

【００６３】また、燃料タンク３の残り充填量が大であ
るときは、ガス充填流量が流量計３３の計測可能範囲内
の最大流量に制御され、２次圧力が充填目標圧力の直前
圧力１９５kgf/cm²に達したとき、２次圧力を１９５kg
f/cm²保ちながらガス充填流量を徐々に減少させるた
め、燃料タンク３の残り充填量に応じた流量で高速充填
することができると共に、より短時間で燃料タンク３へ
のガス充填処理が行える。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】

【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開始から充填目標圧力に達する
まで予め設定された圧力上昇率となるように制御弁の弁
開度を制御すると共に、流量計により計測された流量が
予め設定された所定の微小流量以下に減少した時点で被
充填タンクへのガス充填を停止させるため、充填目標圧
力に達するまで高速充填を行ってガス充填時間を短縮で
きると共に、充填目標圧力に達した後は低速充填を行う
ことにより、被充填タンクの容量を演算しないにも拘わ
らずガス充填量の充填精度を高めることができる。

【００６７】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値が充填目標圧力に達した後、充填
目標圧力を保持するように制御弁の弁開度を制御するた
め、被充填タンクの圧力が圧力検出手段により検出され
た圧力値に達するまで充填目標圧力が保持されてガス供
給管路の圧力損失の影響を受けることなく被充填タンク
に充填目標圧力を充填することができる。

【００６８】また、請求項３によれば、被充填タンクへ
のガス充填開始から充填目標圧力の直前の規定圧力に達
するまでの予め設定された流量となるように制御弁の弁
開度を制御するため、被充填タンクの容量やガス供給管
路の圧力損失の影響を受けないように最適流量でガスを
充填することができる。

【００６９】また、請求項４によれば、被充填タンクの
容量を判別し、被充填タンクの容量に応じた圧力上昇率
となるように制御弁の弁開度を制御するため、被充填タ
ンクの容量に応じた最短時間でガスを充填することがで
きる。また、請求項５によれば、被充填タンクへのガス
充填開始から充填目標圧力に達するまで予め設定された
流量値以下となるようガス供給量を制限し、且つ予め設
定された圧力上昇率となるように制御弁の弁開度を制御
するため、流量計の計測可能範囲を越えない最大流量で
ガスを充填することができ、ガス充填時間を短縮できる
と共に、ガス充填量の充填精度を高めることできる。

【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】制御装置が実行する処理のメインフローチャー
トである。

【図３】図２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。

【図４】圧力上昇率設定処理の変形例のフローチャート
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３０１次圧力伝送器３１質量流量計３２制御弁３３２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)発明者雨森宏之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

Claims

【特許請求の範囲】

【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開始から充填目標圧力に
達するまで予め設定された圧力上昇率となるように前記
制御弁の弁開度を制御すると共に、前記流量計により計
測された流量が予め設定された所定の微小流量以下に減
少した時点で前記被充填タンクへのガス充填を停止させ
る制御手段と、よりなることを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記圧力検出手段によ
り検出された圧力値が前記充填目標圧力に達した後、前
記充填目標圧力を保持するように前記制御弁の弁開度を
制御することを特徴とする請求項１記載のガス供給装
置。
【請求項３】前記制御手段は、前記被充填タンクへの
ガス充填開始から充填目標圧力の直前の規定圧力に達す
るまでの予め設定された流量となるように前記制御弁の
弁開度を制御することを特徴とする請求項１記載のガス
供給装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記被充填タンクの容
量を判別し、前記被充填タンクの容量に応じた圧力上昇
率となるように前記制御弁の弁開度を制御することを特
徴とする請求項１記載のガス供給装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記被充填タンクへの
ガス充填開始から充填目標圧力に達するまで予め設定さ
れた流量値以下となるようガス供給量を制限し、且つ予
め設定された圧力上昇率となるように前記制御弁の弁開
度を制御することを特徴とする請求項１記載のガス供給
装置。