JPH10103594A

JPH10103594A - ガス供給装置

Info

Publication number: JPH10103594A
Application number: JP25645096A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Iriyama; 佳子入山
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JP3720925B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は制御弁の弁開度を演算するのに時間
がかかることをことを課題とする。【解決手段】ガス供給装置１の制御装置３４は、質量
流量計２０，圧力伝送器２２から出力された信号により
充填流量及び充填圧力を算出するとともに、コンプレッ
サ１２、開閉弁１４，１７，ガス供給開閉弁１９，制御
弁２１を制御する。また、制御装置３４は、圧力伝送器
２２により検出された２次圧力変化と充填時間に応じた
メンバーシップ関数（帰属度関数）を作成するメンバー
シップ関数作成手段３４Ａと、制御弁２１の弁開度に対
応する制御量をメンバーシップ関数に基づいて演算する
制御量演算手段３４Ｂを有する。従って、制御装置３４
は、算出されたメンバーシップ関数に基づいて制御弁２
１の弁開度を演算して燃料タンク３に充填される圧力及
び流量をファジィ制御する。よって、演算速度が高速化
されて制御弁２１の制御遅れを解消して圧力変動を抑え
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、特に圧縮したガスを被充填タンクに充填するよう構
成されたガス供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮ
Ｇ）を燃料にして走行する自動車（ＣＮＧ車）の開発と
共に圧縮天然ガスを自動車の燃料タンクに供給するガス
供給装置の実用化が進められている。

【０００３】この種のガス供給装置においては、ガスを
充填する管路に被充填タンクに充填される圧力又は流量
を制御する制御弁と、制御弁から供給されたガスの圧力
を検出する圧力伝送器（圧力検出手段）と、制御弁から
供給されたガスの流量を検出する流量計とが配設され、
制御装置が圧力伝送器により計測された圧力値又は流量
計により計測された流量値に応じて該制御弁の弁開度を
演算するように構成されている。

【０００４】また、ガス供給装置の制御装置では、ＣＮ
Ｇ車の燃料タンクへのガス充填が開始されると被充填タ
ンクとしての燃料タンクの容量に応じた圧力又は流量が
演算され、この演算結果に基づいて制御弁の弁開度を制
御して一定圧力上昇制御あるいは一定流量制御を行って
いる。

【０００５】そして、ガス充填中は、ディスペンサユニ
ット内に配設された流量計及び圧力伝送器から出力され
た流量及び圧力の検出信号が制御装置にフィードバック
されているため、制御装置は充填される流量及び圧力が
時間の経過に応じた目標値となるように制御弁の弁開度
を演算し、制御弁の弁開度を制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス供給装置に
おいては、ＣＮＧディスペンサの制御弁の弁開度は、充
填時間の経過に応じモデルタンクの流量及び圧力が所定
の流量又は圧力となるように制御されていた。また、被
充填側のタンク圧力（ＣＮＧ車の燃料タンクの圧力）を
直接計測することはできないため、ディスペンサ内に設
けられた圧力伝送器から得た圧力値が目標圧力を超えた
とき、当該被充填タンクへのガス充填が完了したと判断
して制御弁を閉じるようにしていた。

【０００７】図９はガス充填制御を行う際の制御弁の弁
開度、流量計測値、圧力計測値、被充填タンクの圧力の
理論値（モデルを用いたときの値）を示すグラフであ
る。図１０は制御弁の弁開度が図９のように制御された
ときの流量計測値、圧力計測値、被充填タンクの圧力変
化を実験により求めたグラフである。

【０００８】尚、図９，図１０において、制御弁の弁開
度は破線で示し、流量計測値は実線で示し、圧力計測値
は一点鎖線で示し、被充填タンクの圧力は二点鎖線で示
してある。本来、ガス充填制御中の圧力及び流量は、図
９に示すように安定的に変化することが望ましい。とこ
ろが、実際には、図１０に示すように圧力及び流量が頻
繁に変動して振動しながらガス充填が行われる。このよ
うに、圧力及び流量が振動する原因は、制御弁の制御量
をモデルに基づいて演算するため、実際のガス充填シス
テムの制御量との間で差異生じて制御遅れが発生するか
らである。

【０００９】従来の方式では、現在の制御弁開閉度によ
るガス圧力変動は、ガスの粘性抵抗等による非線形性に
よりどのくらいの時間遅れを持ってあらわれるか全く推
定できなかった。そのため、ガス圧力を一定に保つため
の制御弁の制御は、リアルタイムで行っても効果がなか
った。

【００１０】従来の装置では、圧力及び流量の計測値が
入力されてから演算結果を出力するまでの待ち時間が長
いので、制御弁の制御遅れが生じ、この制御遅れにより
圧力がある振幅で変動しながら上昇するため、実際には
充填完了していないのに圧力計測値が瞬間的に目標圧力
を超えてしまうことがある。

【００１１】そのとき、制御装置では、まだガス充填を
行う必要があるのに、被充填側のタンク圧力が目標圧力
に達したものと判断して制御弁を閉弁させてしまい、実
際のタンク圧力が目標圧力に達していないにも拘わらず
ガス充填を終了させてしまうといった問題があった。

【００１２】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。

【００１３】

【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ものである。本
発明は、被充填タンクに充填される圧力又は流量を制御
する制御弁と、該制御弁から供給されたガスの圧力を検
出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出され
た圧力値に応じて該制御弁の弁開度を演算する演算手段
とを有するガス充填装置において、前記制御部は、前記
圧力検出手段により検出された２次圧力変化と充填時間
に応じたメンバーシップ関数を作成し、前記制御弁の弁
開度に対応する制御量を前記メンバーシップ関数に基づ
いて演算することを特徴とするものである。

【００１４】従って、本発明によれば、圧力検出手段に
より検出された２次圧力変化と充填時間に応じたメンバ
ーシップ関数を作成し、制御弁の弁開度に対応する制御
量をメンバーシップ関数に基づいて演算するため、ガス
の線形性を補償することができるので、制御弁の弁開度
を圧力及び流量が安定するように制御することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例を説明する。尚、図１は本発明になるガス供給装置の
一実施例の構成図である。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。

【００１６】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
よりなる。圧力発生ユニット４は、都市ガスの中圧管路
（図示せず）から分岐された分岐管路１１に配設された
多段式のコンプレッサ１２を有する。さらに、コンプレ
ッサ１２の吐出口から引き出された管路１３には、管路
１３を開閉してコンプレッサ１２から吐出されたガスの
供給又は遮断させるコンプレッサ開閉弁１４が配設され
ている。

【００１７】また、管路１３に連通された管路１５の端
部は、ガス蓄圧器１６に連通されている。この、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。そして、管路１５には、管路１５を開閉してガ
ス蓄圧器１６に蓄圧されたガスの供給又は遮断させるガ
ス蓄圧器開閉弁１７が配設されている。さらに、管路１
３と管路１５との接続部分には、ディスペンサユニット
５に延在するガス供給管路１８が連通されている。

【００１８】上記コンプレッサ１２は開閉弁１４，１７
が開弁され、且つディスペンサユニット５内の弁が閉弁
された状態で駆動されると、コンプレッサ１２により圧
縮された高圧ガスがガス蓄圧器１６に供給される。尚、
本実施例では、コンプレッサ１２はガス蓄圧器１６が２
５０kgf/cm²に昇圧するまで圧縮されたガスを供給す
る。そして、ガス蓄圧器１６が２５０kgf/cm²に達する
と、コンプレッサ１２が停止すると共に、開閉弁１４，
１７が閉弁され、圧力発生ユニット４は充填作業可能な
待機状態となる。

【００１９】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１８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１８には、上流側から順に、電磁弁より
なりガス供給管路１８を連通又は遮断するガス供給開閉
弁１９と、ガス供給管路１８を流れるガスの供給量を計
測する質量流量計２０と、下流側（被充填側）へ給送さ
れるガスを制御する制御弁２１と、制御弁２１により制
御された２次圧力を検出する圧力伝送器（圧力検出手
段）２２とが配設されている。

【００２０】ガス供給管路１８の下流側端部には、ガス
充填ホース２３が連通されており、ガス充填ホース２３
の下流側端部には、手動式の三方弁２４が接続されてい
る。三方弁２４は、ガス充填ホース２３が接続された流
入ポートａと、排気管２５が接続された排気ポートｂ
と、接続カプラ２６が接続された充填ポートｃとを有す
る。この三方弁２４は、ガス充填時流入ポートａと充填
ポートｃとが連通された状態に操作され、ガス充填完了
後の脱圧操作を行う際に排気ポートｂと充填ポートｃと
が連通するように切替えられて接続カプラ２６内の圧力
を減圧する。

【００２１】また、ディスペンサユニット５の側面に
は、接続カプラ２６を掛止するカプラ掛止部２９が取り
付けられており、このカプラ掛止部２９には接続カプラ
２６の有無を検出するカプラ掛けスイッチ３０が設けら
れている。さらに、ディスペンサユニット５には、充填
開始釦３１、充填停止釦３２、非常停止釦３３が配設さ
れている。

【００２２】充填開始釦３１は、接続カプラ２６，３６
が接続された後、ガス供給開閉弁１９を開弁させるため
に操作されるスイッチ釦である。充填停止釦３２は、ガ
ス供給開閉弁１９及び制御弁２１を閉弁させるために操
作されるスイッチ釦である。非常停止釦３３は、全ての
弁を緊急に閉弁させるために操作されるスイッチ釦であ
る。

【００２３】制御装置３４は、コンプレッサ１２、開閉
弁１４，１７、ガス供給開閉弁１９、質量流量計２０、
制御弁２１、圧力伝送器２２、カプラ掛けスイッチ３
０、充填開始釦３１、充填停止釦３２、非常停止釦３３
等と接続されている。そのため、制御装置３４は、充填
開始釦３１、充填停止釦３２、非常停止釦３３からの信
号により起動又は停止し、質量流量計２０及び圧力伝送
器２２からの信号に基づいて燃料タンク３に充填された
流量及び圧力を演算する。

【００２４】上記質量流量計２０は、センサチューブと
呼ばれる管路を振動させ、この振動する管路内を流れる
ガス流量に応じたコリオリ力による管路の流入側と流出
側との位相差が流量に比例することを利用して流量計測
を行うコリオリ式の質量流量計である。

【００２５】従って、質量流量計２０は、高圧に圧縮さ
れたガスの質量流量を正確に計測することができ、ガス
充填動作時は単位時間当たりの流量計測値（又は単位時
間当たりの流量パルス数）を制御装置３４に出力する。
また、制御弁２１は、制御装置３４からの指令により充
填圧力を制御して燃料タンク３へ供給されるガス供給量
（流量は圧力×時間により求まる）を制御するととも
に、充填開始時及び充填終了時には充填圧力が徐々に変
化（増圧、減圧）するように圧力を制御して各機器が急
激な圧力変化により破損することを防止する。

【００２６】また、ガス供給開閉弁１９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３４から
の指令により自動的に開弁または閉弁する。尚、ガス供
給開閉弁１９は、電磁弁の代わりに手動式の開閉弁を使
用しても良い。三方弁２４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ｃと排気ポートｂ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ｃとが連通するとともに排気ポートｂが遮断す
るように切り換え操作される。

【００２７】３５は表示装置で、燃料タンク３に充填さ
れたガス充填量及び充填圧力を表示する。また、自動車
２では、ディスペンサユニット５の接続カプラ２６が接
続される被充填側の接続カプラ３６と、接続カプラ３６
と燃料タンク３とを連通する管路３７と、管路３７に配
設された手動式の開閉弁３８と、燃料タンク３に充填さ
れたガスの逆流を防止する逆流防止弁３９とを有する。

【００２８】制御装置３４のＲＯＭ４４には、ガスを被
充填側に供給するガス供給プログラムが格納されてい
る。また、ＳＲＡＭ４５には、各種データが記憶されて
いる。さらに、制御装置３４は、圧力伝送器２２により
検出された２次圧力変化と充填時間に応じたメンバーシ
ップ関数（帰属度関数）を作成するメンバーシップ関数
作成手段３４Ａと、制御弁２１の弁開度に対応する制御
量をメンバーシップ関数に基づいて演算する制御量演算
手段３４Ｂを有する。

【００２９】従って、制御装置３４は、後述するように
算出されたメンバーシップ関数に基づいて上記制御弁２
１の弁開度を演算して燃料タンク３に充填される圧力及
び流量をファジィ制御すると共に、質量流量計２０，圧
力伝送器２２から出力された信号により充填流量及び充
填圧力を算出してコンプレッサ１２、開閉弁１４，１
７，ガス供給開閉弁１９の動作制御も実行する。

【００３０】次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のカプラ掛止部２９から接続カプラ２
６を外して自動車２の接続カプラ３６に結合させる。そ
して、作業者は、自動車２の手動開閉弁３８を開弁させ
るとともに、三方弁２４の流入ポートａと充填ポートｃ
とが連通するように切り換え操作する。

【００３１】次に、作業者が充填開始釦３１をオンに操
作すると、制御装置３４は開閉弁１７を開弁させるとと
もに、ガス供給開閉弁１９を開弁させる。これにより、
ガス蓄圧器１６に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給管路
１８，ガス供給開閉弁１９，質量流量計２０，制御弁２
１，圧力伝送器２２，ガス充填ホース２３，三方弁２
４，接続カプラ２６，３６，管路３７を介して燃料タン
ク３に充填される。

【００３２】充填開始直後は、燃料タンク３の容器容量
を演算するため、制御弁２１の弁開度がやや絞られてお
り、燃料タンク３への供給量が３kg/minに抑えられてい
る。そして、燃料タンク３の容量が求まると、その容量
に応じた制御則（一定圧力制御あるいは一定流量制御）
により燃料タンク３へのガス充填を開始する。

【００３３】このようにして燃料タンク３にガスが充填
されて満タン状態になると、燃料タンク３の圧力はほぼ
２００kgf/cm²となる。尚、ガス供給管路１８を通過し
たガス充填量は、質量流量計２０により計測され、ガス
充填量に応じた電圧値（流入側と流出側との位相差）が
流量計測信号として制御装置３４に出力される。制御装
置３４は、圧力伝送器２２により検出された供給圧力
と、質量流量計２０からの流量計測値を積算して、燃料
タンク３に充填されたガス充填量を表示装置３５に表示
する。

【００３４】また、燃料タンク３へのガス充填が完了す
ると、作業者は、三方弁２４の排気ポートｂと充填ポー
トｃとを連通させるとともに流入ポートａを遮断させる
ように切り換え操作する。三方弁２４と逆流防止弁３９
との間に残留するガスは、排気ポートｂから排気管２５
へ排気され、接続カプラ２６，３６内の圧力が大気圧に
減圧される。これにより、作業者は、軽い力で接続カプ
ラ２６，３６を分離させることが可能になる。

【００３５】その後、作業者は、自動車２側の手動開閉
弁３８を閉弁させた後、ディスペンサユニット５の接続
カプラ２６を自動車２の接続カプラ３６から分離させ、
カプラ掛止部２９に掛止させる。そして、充填停止釦３
２がオンに操作されると、一連のガス充填作業が完了す
る。

【００３６】ここで、本発明の要部である制御装置３４
が実行する制御方法について説明する。図２は圧力変化
ΔＰのメンバーシップ関数の一例を示す。本実施例で
は、圧力変化ΔＰを５つのメンバーシップ関数に分類す
る。例えば、圧力が減少する場合を「ＮＢ（Negative B
ig) 」、圧力が少し減少する場合を「ＮＳ（Negative S
mall) 」、圧力が変化しないときを「Ｍ(Medium)」、圧
力が少し増加する場合を「ＰＳ(Positive Small)」、圧
力が増加する場合を「ＰＢ(Positive Big)」とする。

【００３７】そして、夫々のメンバーシップ関数ＮＢ，
ＮＳ，Ｍ，ＰＳ，ＰＢの中間値を−５０kgf/mm²，−２
５kgf/mm²，０kgf/mm²，２５kgf/mm²，５０kgf/mm²
とする。さらに、各中間値を中心とする三角形のメンバ
ーシップ関数を形成する。これらは、夫々制御弁２１の
弁開度（絞り）に乗ずる係数ｋ_fを求めるものであり、
夫々の対応値は、例えばＮＢ：１．４，ＮＳ：１．２，
Ｍ：１．０，ＰＳ：０．８，ＰＢ：０．６とする。

【００３８】図３は充填時間に対するメンバーシップ関
数を示す。充填時間Ｔが十分経過した場合に対する値
は、充填対象となる被充填タンクのタンクサイズによっ
て異なるが、圧力変化の場合と同様、中間値を設定し、
夫々に対応するメンバーシップ関数を三角形又は台形と
する。これは制御弁２１の弁開度（絞り）に対応するた
めであり、夫々に対応する絞り値は、ＮＢ：０．３５
（３５％），ＮＳ：０．１（１０％），Ｍ：１．０（１
００％），ＰＳ：０．５（５０％），ＰＢ：０とする。

【００３９】図４は制御装置３４が実行する制御処理の
処理手順を示すＰＡＤである。まず、ステップＳ１（以
下「ステップ」を省略する）において、制御開始前に充
填時間を計測するタイマをクリアする。次に燃料タンク
３の容積Ｖにより充填時間のメンバーシップ関数ＮＢ，
ＮＳ，Ｍ，ＰＳ，ＰＢに対応する値を演算する（Ｓ
２）。

【００４０】充填完了が圧力伝送器２２により検出され
た圧力値が充填目標値（２００kgf/mm²）となり判定さ
れるまで（Ｓ３）、以下の処理を繰り返す。まず、充填
開始からの時間Ｔを計測する。これは、例えばカウンタ
をインクリメントしていくなどの方法で行う（Ｓ４）。

【００４１】次に、後述する処理Ａにより仮の制御弁２
１の弁開度ｄｕｍｏｐｅｎを決定する（Ｓ５）。次に
圧力伝送器２２から検出された現在の圧力値（Ｐ
（ｋ））を取り込み、１サンプル前（Δｔ前）の圧力
（Ｐ（ｋ−１））との差をとり、圧力変化ΔＰ（＝Ｐ
（ｋ）−Ｐ（ｋ−１））の値を算出する（Ｓ６）。

【００４２】この圧力変化ΔＰの値より、後述する処理
Ｂにより制御弁２１の弁開度係数ｋ _fを算出する（Ｓ
７）。制御弁２１の弁開度をＯｐ＝ｄｕｍｏｐｅｎ^*
ｋ_fとして算出し（Ｓ８）、この演算結果を制御弁２１
の制御量として出力して制御弁２１の弁開度を制御する
（Ｓ９）。

【００４３】図５は充填時間に対するメンバーシップ関
数を求める処理Ａの演算手順を示すＰＡＤである。処理
Ａでは、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、三角形の面積
（ａ・ｂ／２）とハッチング部分との面積比を求めるこ
とにより夫々の値に所属する度合いを演算する。

【００４４】例えば、時間Ｔがメンバーシップ関数ＮＢ
より小さい場合（Ｔ＜ＮＢ）には、Ｔ／ＮＢの２乗をＮ
Ｂの時にとるべき値０．３５に乗じて算出する（Ｓ１
１）。同様に、時間Ｔがメンバーシップ関数ＮＢとＮＳ
との間にある場合（ＮＢ≦Ｔ＜ＮＳ）には、時間Ｔ夫々
に属する度合いを面積比で算出し、ＮＢ，ＮＳで取るべ
き値０．３５、０．１に乗じて加えることにより仮の制
御弁２１の弁開度ｄｕｍｏｐｅｎを算出する（Ｓ１
２）。

【００４５】同様に、時間Ｔがメンバーシップ関数ＮＳ
とＭ_sとの間にある場合（ＮＳ≦Ｔ＜Ｍ_S）には、時間
Ｔ夫々に属する度合いを面積比で算出し、ＮＳ，Ｍ_sで
取るべき値０．１、１．０に乗じて加えることにより仮
の制御弁２１の弁開度ｄｕｍｏｐｅｎを算出する（Ｓ１
３）。

【００４６】同様に、時間Ｔがメンバーシップ関数Ｍ_s
とＭ_Bとの間にある場合（Ｍ_S≦Ｔ＜Ｍ_B）には、
Ｍ_s，Ｍ_Bで取るべき値１．０を仮の制御弁２１の弁開
度ｄｕｍｏｐｅｎとして算出する（Ｓ１４）。同様に、
時間Ｔがメンバーシップ関数Ｍ_BとＰ_sとの間にある場
合（Ｍ_B≦Ｔ＜Ｐ_s）には、時間Ｔ夫々に属する度合い
を面積比で算出し、Ｍ_B，Ｐ_sで取るべき値１．０，
０．５に乗じて加えることにより仮の制御弁２１の弁開
度ｄｕｍｏｐｅｎを算出する（Ｓ１５）。

【００４７】同様に、時間Ｔがメンバーシップ関数Ｐ_s
とＰ_s’との間にある場合（Ｐ_s≦Ｔ＜Ｐ_s’）には、
時間Ｔ夫々に属する度合いを面積比で算出し、Ｐ_s，Ｐ
_s’で取るべき値０．５に乗じて仮の制御弁２１の弁開
度ｄｕｍｏｐｅｎを算出する（Ｓ１６）。

【００４８】同様に、時間Ｔがメンバーシップ関数
Ｐ_s’以上ある場合（Ｐ_s’＜Ｔ）には、時間Ｔに属す
る度合いを面積比で算出し、Ｐ_s’で取るべき値０を仮
の制御弁２１の弁開度ｄｕｍｏｐｅｎとして算出する
（Ｓ１７）。図７は処理Ｂの弁開度係数ｋ_fを圧力変化
によるメンバーシップ関数から決定する手順を示すＰＡ
Ｄである。

【００４９】例えば圧力変化ΔＰがメンバーシップ関数
ＮＢより小さい場合（ΔＰ＜ＮＢ）には、弁開度係数ｋ
_fを１．４とする（Ｓ２１）。次に圧力変化ΔＰがメン
バーシップ関数ＮＢとＮＳとの間にある場合（ＮＢ≦Δ
Ｐ＜ＮＳ）には、夫々に属する割合を面積比で求める。
この面積比の値をＮＢ，ＮＳに対応する値１．４，１．
２に乗じて加えることにより圧力変化ΔＰの大きさに応
じた係数ｋ_fを算出する（Ｓ２２）。

【００５０】同様に、圧力変化ΔＰがメンバーシップ関
数ＮＳとＭとの間にある場合（ＮＳ≦ΔＰ＜Ｍ）には、
夫々に属する割合を面積比で求める。この面積比の値を
ＮＳ，Ｍに対応する値１．２，１．０に乗じて加えるこ
とにより圧力変化ΔＰの大きさに応じた係数ｋ_fを算出
する（Ｓ２３）。

【００５１】同様に、圧力変化ΔＰがメンバーシップ関
数ＭとＰＳとの間にある場合（Ｍ≦ΔＰ＜ＰＳ）には、
夫々に属する割合を面積比で求める。この面積比の値を
Ｍ，ＰＳに対応する値１．０，０．８に乗じて加えるこ
とにより圧力変化ΔＰの大きさに応じた係数ｋ_fを算出
する（Ｓ２４）。

【００５２】同様に、圧力変化ΔＰがメンバーシップ関
数ＰＳとＰＢとの間にある場合（ＰＳ≦ΔＰ＜ＰＢ）に
は、夫々に属する割合を面積比で求める。この面積比の
値をＰＳ，ＰＢに対応する値０．８，０．６に乗じて加
えることにより圧力変化ΔＰの大きさに応じた係数ｋ_f
を算出する（Ｓ２５）。

【００５３】同様に、圧力変化ΔＰがメンバーシップ関
数ＰＢ以上ある場合（ΔＰ≧ＰＢ）には、対応する値
０．６を圧力変化ΔＰの大きさに応じた係数ｋ_fとして
算出する（Ｓ２６）。このように、圧力変化ΔＰあるい
は時間Ｔに応じたメンバーシップ関数を算出し、このメ
ンバーシップ関数から制御弁２１の弁開度係数ｋ_fを演
算してファジィ制御を行うため、演算式が簡素化されて
演算時間が大幅に短縮され、通常のコンピュータ制御の
演算速度より高速処理することが可能になり、流量計２
０及び圧力伝送器２１により検出された信号が入力され
てから制御弁２１の制御量を出力するまでにかかる時間
を短縮して制御遅れを無くすことができる。

【００５４】図８は上記のように圧力変化ΔＰあるいは
時間Ｔに応じたメンバーシップ関数を算出し、このメン
バーシップ関数から制御弁２１の弁開度係数ｋ_fを演算
してファジィ制御を行った場合の実験結果である。この
実験結果から、上記のように制御弁２１の弁開度をファ
ジィ制御により演算すると、制御対象の非線形性が補償
されるため、制御弁２１の弁開度により圧力を一定にさ
せることが可能になる。これにより、２次圧力の圧力変
化は小さくなり、圧力及び流量が安定した状態で燃料タ
ンク３に充填させることができる。

【００５５】そのため、圧力及び流量の計測値が入力さ
れてから応答遅れを補償する制御弁２１の制御遅れを小
さくして圧力及び流量が安定するように制御弁２１の弁
開度を制御することができるので、燃料タンク３に充填
される圧力及び流量がある振幅で変動しながら上昇する
ことを防止することができる。よって、充填完了してい
ないのに圧力計測値が瞬間的に目標圧力を超えてしま
い、被充填側のタンク圧力が目標圧力に達したものと判
断して制御弁を閉弁させてしまうことを防止できる。

【００５６】また、上記理由によりガス充填ホース２３
にかかる圧力変動も小さくなるため、ガス充填ホース２
３の寿命を延ばすることができる。さらに、ガス充填ホ
ース２３、三方弁２４、接続カプラ２６等の各接続部分
にかかる圧力の変化も小さく抑えることができるので、
各接続部分の寿命を延ばすことができる。

【００５７】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。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、圧力検出
手段により検出された２次圧力変化と充填時間に応じた
メンバーシップ関数を作成し、前記制御弁の弁開度を前
記メンバーシップ関数に基づいて演算するため、非線形
性の補償を図ることができる。そのため、モデルと別の
固体に対しても適当な制御弁の弁開度を演算することが
できるので、圧力及び流量が安定するように制御弁の弁
開度を制御することができる。

【００５９】すなわち、被充填タンクに充填される圧力
及び流量がある振幅で変動しながら上昇することを防止
することができ、充填完了していないのに圧力計測値が
瞬間的に目標圧力を超えてしまい、被充填側のタンク圧
力が目標圧力に達したものと判断して制御弁を閉弁させ
てしまうことを防止できる。

【００６０】さらに、ホースにかかる圧力変動も小さく
できるので、ホース寿命を延ばすことができると共に、
ホース等の各接続部分にかかる圧力の変化を小さく抑え
て各部品の寿命を延ばすことができる。

【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】圧力変化ΔＰのメンバーシップ関数の一例を示
す図である。

【図３】充填時間に対するメンバーシップ関数を示す図
である。

【図４】制御装置が実行する制御処理の処理手順を示す
ＰＡＤである。

【図５】充填時間に対するメンバーシップ関数を求める
処理Ａの演算手順を示すＰＡＤである。

【図６】充填時間に対するメンバーシップ関数を求める
処理Ａの演算方法を説明するための図である。

【図７】処理Ｂの弁開度係数ｋ_fを圧力変化によるメン
バーシップ関数から決定する手順を示すＰＡＤである。

【図８】圧力変化ΔＰあるいは時間Ｔに応じたメンバー
シップ関数を算出し、このメンバーシップ関数から制御
弁の弁開度係数ｋ_fを演算してファジィ制御を行った場
合の実験結果を示すグラフである。

【図９】ガス充填制御を行う際の制御弁の弁開度、流量
計測値、圧力計測値、被充填タンクの圧力の理論値を示
すグラフである。

【図１０】制御弁の弁開度が図９のように制御されたと
きの流量計測値、圧力計測値、被充填タンクの圧力変化
を実験により求めたグラフである。

【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１２コンプレッサ１６ガス蓄圧器１７ガス蓄圧器開閉弁１８ガス供給管路１９ガス供給開閉弁２０質量流量計２１制御弁２２圧力伝送器２３ガス充填ホース２４三方弁２６，３６接続カプラ３０カプラ掛けスイッチ３１充填開始釦３２充填停止釦３３非常停止釦３４制御装置３４Ａメンバーシップ関数作成手段３４Ｂ制御量演算手段３５表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被充填タンクに充填される圧力又は流量
を制御する制御弁と、該制御弁から供給されたガスの圧
力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検
出された圧力値に応じて該制御弁の弁開度を演算する制
御部とを有するガス充填装置において、前記制御部は、前記圧力検出手段により検出された２次
圧力変化と充填時間に応じたメンバーシップ関数を作成
し、前記制御弁の弁開度に対応する制御量を前記メンバ
ーシップ関数に基づいて演算することを特徴とするガス
充填装置。