JP2007092927A - Gas feeder - Google Patents

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和夫 柘植
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the high-precision control of the gas supply amount to be supplied into a tank to be charged. <P>SOLUTION: A mass flowmeter 20, a flow control unit 62, and a pressure transmitter 26 are arranged in a gas supply passage 18 of a dispenser unit 16. In this case, the flow control unit 62 comprises in parallel a first on-off valve 66a arranged in the gas supply passage 18 downstream of the mass flowmeter 20, a first throttle 68a, a second on-off valve 66b arranged in a first bypass passage 64, a second throttle 68b, a third on-off valve 66c arranged in a second bypass passage 65, and a third throttle 68c. Then, a control circuit 40 controls to close a plurality of on-off valves 66a to 66c in steps according to the pressure measured by the pressure transmitter 26, and controls the flow rate and the pressure of the gas to be supplied into a fuel tank 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は水素ガスや圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等のガス供給装置に係り、特に被充填タンクガスを供給する際に所定の制御則でガス供給量を制御するよう構成されたガス供給装置に関する。   The present invention relates to a gas supply device such as hydrogen gas or compressed natural gas (CNG), and more particularly to a gas supply device configured to control a gas supply amount with a predetermined control law when supplying a tank gas to be filled.

天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）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（被充填タンク）に供給するガス供給装置の実用化が進められている。この種のガス供給装置では、圧縮されたガスをガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス充填ホースの下流端部に設けられたガス充填カップリングをＣＮＧ車の接続カップリングに接続し、ガス充填ホースの先端部に連通された三方弁を切り替え操作することによりガス蓄圧器に貯蔵されたガスをＣＮＧ車の燃料タンクに充填するように構成されている。   Along with the development of automobiles (CNG cars) that run on compressed natural gas (CNG) compressed with natural gas, the practical application of gas supply devices that supply compressed natural gas to automobile fuel tanks (filled tanks) has been promoted. ing. In this type of gas supply device, the compressed gas is stored in the gas accumulator, and the gas filling coupling provided at the downstream end of the gas filling hose is connected to the connection coupling of the CNG vehicle to fill the gas The fuel tank of the CNG vehicle is filled with the gas stored in the gas pressure accumulator by switching the three-way valve communicated with the tip of the hose.

また、従来のガス供給装置では、ガス充填ホースのガス充填カップリングを被充填タンクの供給口に接続させた後、三方弁を切り替え操作して管路及びガス充填ホース内に残留するガスがＣＮＧ車の燃料タンクに供給される際の圧力変化を検出し、検出された圧力変化から燃料タンクの残量を演算し、燃料タンクの残留圧力に応じた供給圧力に制御しながら効率良くガス充填を行っていた（例えば、特許文献１参照）。   Further, in the conventional gas supply apparatus, after connecting the gas filling coupling of the gas filling hose to the supply port of the tank to be filled, the three-way valve is switched and the gas remaining in the pipeline and the gas filling hose is CNG. Detects changes in pressure when supplied to the fuel tank of a car, calculates the remaining amount of fuel tank from the detected pressure change, and efficiently supplies gas while controlling the supply pressure according to the residual pressure of the fuel tank (For example, refer to Patent Document 1).

また、昨今、高圧の水素ガスを利用した燃料電池車の開発が進んでおり、この燃料電池車に高圧水素ガスを供給するガス供給装置の開発も進んでいる。
特開平１０−１０３５９５号公報 In recent years, development of fuel cell vehicles using high-pressure hydrogen gas has progressed, and development of gas supply devices that supply high-pressure hydrogen gas to the fuel cell vehicles has also progressed.
JP 10-103595 A

上記従来のガス供給装置では、燃料タンクの圧力等に応じて制御弁の弁開度を制御して燃料タンクに供給される圧力及び流量を制御している。   In the above conventional gas supply device, the valve opening degree of the control valve is controlled in accordance with the pressure of the fuel tank or the like to control the pressure and flow rate supplied to the fuel tank.

しかし、高圧ガスを取り扱う場合には、制御弁等からのガスの漏れを防ぐために、従来より強力なシールが必要となり、さらに、このシールに高圧力がかかるため、弁の摺動抵抗が大きくなって弁開度を正確に制御することが困難（ヒステリシス大）である（ヒステリシスも大きくなる）。また、防爆の観点から弁の駆動にエアを用いる場合があり、この場合も弁開度を正確に制御することが困難である。   However, when handling high-pressure gas, a stronger seal is required than before to prevent gas leakage from the control valve, etc. Furthermore, since this seal is under high pressure, the sliding resistance of the valve increases. Therefore, it is difficult to control the valve opening accurately (large hysteresis) (hysteresis also increases). In some cases, air is used to drive the valve from the viewpoint of explosion prevention. In this case, it is difficult to accurately control the valve opening.

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。   Then, an object of this invention is to provide the gas supply apparatus which solved the said subject.

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。   In order to solve the above problems, the present invention has the following means.

請求項１の本発明は、圧縮されたガスを被充填タンクに供給するガス供給経路と、該ガス供給経路に並列に設けられた複数のバイパス経路と、該複数のバイパス経路の夫々に設けられ、前記複数のバイパス経路を個別に開または閉とする複数の開閉弁と、前記複数の開閉弁を選択的に開弁または閉弁させる制御手段と、を有することを特徴とする。   The present invention of claim 1 is provided in each of a gas supply path for supplying compressed gas to a tank to be filled, a plurality of bypass paths provided in parallel to the gas supply path, and the plurality of bypass paths. And a plurality of on-off valves that individually open or close the plurality of bypass paths, and a control unit that selectively opens or closes the plurality of on-off valves.

請求項２の発明は、圧縮されたガスを被充填タンクに供給するガス供給経路と、該ガス供給経路に並列に設けられた複数のバイパス経路と、該複数のバイパス経路の夫々に設けられ、開弁時の最大流量が夫々異なる複数の開閉弁と、該複数の開閉弁の開閉により制御されたガス供給圧力を測定する圧力測定手段と、該圧力測定手段により測定された圧力が予め定められた目標値になるように前記複数の開閉弁を選択的に開弁または閉弁させる制御手段と、を有することを特徴とする。   The invention of claim 2 is provided in each of a gas supply path for supplying compressed gas to a tank to be filled, a plurality of bypass paths provided in parallel to the gas supply path, and the plurality of bypass paths, A plurality of on-off valves having different maximum flow rates at the time of valve opening, a pressure measuring means for measuring a gas supply pressure controlled by opening and closing of the plurality of on-off valves, and a pressure measured by the pressure measuring means are determined in advance. And a control means for selectively opening or closing the plurality of on-off valves so as to achieve a target value.

本発明によれば、ガス供給経路に並列に設けられた複数のバイパス経路の夫々に設けられた複数の開閉弁を選択的に開弁または閉弁させるため、開弁された開閉弁の数によって被充填タンクに供給される流量を精度良く制御することが可能になる。   According to the present invention, in order to selectively open or close a plurality of on-off valves provided in each of a plurality of bypass paths provided in parallel with the gas supply path, the number of open / close valves depends on the number of open / close valves. It becomes possible to accurately control the flow rate supplied to the tank to be filled.

また、本発明によれば、ガス供給経路に並列に設けられた複数のバイパス経路の夫々に設けられた複数の開閉弁が夫々開弁時の最大流量が異なるため、複数の開閉弁を選択的に開弁または閉弁させることにより、被充填タンクに供給される流量を精度良く制御することが可能になる。   In addition, according to the present invention, the plurality of on-off valves provided in each of the plurality of bypass paths provided in parallel with the gas supply path have different maximum flow rates at the time of opening, and thus the plurality of on-off valves can be selectively selected. By opening or closing the valve, the flow rate supplied to the tank to be filled can be accurately controlled.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明になるガス供給装置の実施例１を示す系統図である。図１に示されるように、ガス供給装置１０は、例えば自動車１２の燃料タンク（被充填タンク）１４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。   FIG. 1 is a system diagram showing Embodiment 1 of a gas supply apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the gas supply device 10 is installed in a gas supply station that supplies compressed natural gas (CNG) obtained by compressing city gas to a predetermined pressure into a fuel tank (filled tank) 14 of an automobile 12, for example. Has been.

ガス供給装置１０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(図示せず)と、圧力発生ユニットにより圧縮されたガスを燃料タンク１４に供給するためのディスペンサユニット１６とを有する。   In general, the gas supply device 10 compresses city gas to a predetermined pressure to generate a pressurized gas, and supplies the fuel tank 14 with the gas compressed by the pressure generation unit. Dispenser unit 16.

また、ディスペンサユニット１６のガス供給経路１８には、上流側から順に、ガス供給経路１８を流れるガスの供給量を計測する質量流量計２０と、流量制御ユニット６２と、流量制御ユニット６２により制御された２次圧力を測定する圧力伝送器（圧力トランスミッタ）２６とが配設されている。   Further, the gas supply path 18 of the dispenser unit 16 is controlled by a mass flow meter 20 that measures the supply amount of gas flowing through the gas supply path 18, a flow rate control unit 62, and a flow rate control unit 62 in order from the upstream side. And a pressure transmitter (pressure transmitter) 26 for measuring the secondary pressure.

この流量制御ユニット６２は、質量流量計２０より下流のガス供給経路１８に配置された第１の開閉弁６６ａ、第１の絞り６８ａと、第１のバイパス経路６４に配置された第２の開閉弁６６ｂ、第２の絞り６８ｂと、第２のバイパス経路６５に配置された第３の開閉弁６６ｃ、第３の絞り６８ｃとが並列に設けられている。第１のバイパス経路６４は、ガス供給経路１８から分岐して第１の開閉弁６６ａ、第１の絞り６８ａの上流、下流間をバイパスする。第２のバイパス経路６５は、第１のバイパス経路６４と並列に設けられ、第１の開閉弁６６ａ、第１の絞り６８ａの上流、下流間をバイパスする。   The flow control unit 62 includes a first on-off valve 66 a and a first throttle 68 a arranged in the gas supply path 18 downstream from the mass flow meter 20 and a second on-off arranged in the first bypass path 64. The valve 66b and the second throttle 68b, and the third on-off valve 66c and the third throttle 68c disposed in the second bypass path 65 are provided in parallel. The first bypass path 64 branches from the gas supply path 18 and bypasses the first on-off valve 66a and the first throttle 68a upstream and downstream. The second bypass path 65 is provided in parallel with the first bypass path 64 and bypasses the upstream and downstream sides of the first on-off valve 66a and the first throttle 68a.

さらに、ガス供給経路１８の下流側端部には、ガス充填ホース２８が連通されており、ガス充填ホース２８の下流側端部には、電磁駆動式の三方弁３０が接続されている。三方弁３０は、ガス充填ホース２８が接続された流入ポートａと、脱圧管路３２が接続された排気ポートｂと、ガス充填カップリング３４が接続された充填ポートｃとを有する。この三方弁３０は、ガス充填時に流入ポートａと充填ポートｃとが連通された開弁状態に切替えられ、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ガス充填カップリング３４内の圧力を減圧する。   Further, a gas filling hose 28 communicates with the downstream end of the gas supply path 18, and an electromagnetically driven three-way valve 30 is connected to the downstream end of the gas filling hose 28. The three-way valve 30 has an inflow port a to which a gas filling hose 28 is connected, an exhaust port b to which a depressurization pipe 32 is connected, and a filling port c to which a gas filling coupling 34 is connected. The three-way valve 30 is switched to an open state in which the inflow port a and the filling port c communicate with each other during gas filling, and the exhaust port b and the filling port c communicate with each other when performing a depressurization operation after the completion of gas filling. The pressure in the gas-filled coupling 34 is reduced.

また、圧力伝送器２６は、開閉弁６６ａの下流に配置され、三方弁３０を流入ポートａと充填ポートｃとが連通された開弁状態に切替えることにより、燃料タンク１４に連通されたガス供給経路１８の圧力を測定することで、間接的に燃料タンク１４の残留圧力を測定することができる。   The pressure transmitter 26 is disposed downstream of the on-off valve 66a, and switches the three-way valve 30 to an open state in which the inflow port a and the filling port c are in communication, thereby supplying gas connected to the fuel tank 14. By measuring the pressure in the path 18, the residual pressure in the fuel tank 14 can be indirectly measured.

さらに、ディスペンサユニット１６には、制御回路４０、充填開始スイッチ釦４２、充填停止スイッチ釦４４が配設されている。ディスペンサユニット１６の制御回路４０は、充填開始スイッチ釦４２がオンに操作されると、ガス供給経路１８に設けられた開閉弁６６ａ〜６６ｃの開閉制御、三方弁３０の切替制御を行なうと共に、質量流量計２０により測定された流量、及び圧力伝送器２６により測定された圧力値に基づいて開閉弁６６ａの弁開度制御を行なうことで、燃料タンク１４に目標圧力のガスを充填する。   Further, the dispenser unit 16 is provided with a control circuit 40, a filling start switch button 42, and a filling stop switch button 44. When the filling start switch button 42 is turned on, the control circuit 40 of the dispenser unit 16 performs opening / closing control of the opening / closing valves 66a to 66c provided in the gas supply path 18, switching control of the three-way valve 30, and mass Based on the flow rate measured by the flow meter 20 and the pressure value measured by the pressure transmitter 26, the valve opening degree control of the on-off valve 66a is performed, so that the fuel tank 14 is filled with the gas of the target pressure.

制御回路４０は、上記開閉弁６６ａ〜６６ｃを段階的に開弁させることで燃料タンク１４に供給される圧力を徐々に昇圧させる。また、絞り６８ａ〜６８ｃは、夫々絞り開度による抵抗Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３が異なり、開閉弁６６ａ〜６６ｃを個別に開弁させた際の流量もＱ１＞Ｑ２＞Ｑ３となる。従って、全ての開閉弁６６ａ〜６６ｃを同時に開弁させた場合のガス供給流量Ｑは、各絞り６８ａ〜６８ｃを流れる流量の合計値（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＝最大流量）となる。   The control circuit 40 gradually increases the pressure supplied to the fuel tank 14 by opening the on-off valves 66a to 66c in stages. The throttles 68a to 68c have different resistances R1 <R2 <R3 depending on the throttle opening, and the flow rates when the on-off valves 66a to 66c are individually opened are also Q1> Q2> Q3. Accordingly, the gas supply flow rate Q when all the on-off valves 66a to 66c are opened simultaneously is the total value of the flow rates flowing through the throttles 68a to 68c (Q1 + Q2 + Q3 = maximum flow rate).

また、制御回路４０は、質量流量計２０及び圧力伝送器２６から出力された流量及び圧力の検出信号により燃料タンク１４に充填された流量及び圧力を演算する。   The control circuit 40 calculates the flow rate and pressure filled in the fuel tank 14 based on the flow rate and pressure detection signals output from the mass flow meter 20 and the pressure transmitter 26.

また、自動車１２では、ディスペンサユニット１６のガス充填カップリング３４が連結される被充填側のレセプタクル５０と、レセプタクル５０と燃料タンク１４とを連通する管路５２と、管路５２に配設され、燃料タンク１４に充填されたガスの逆流を防止する逆止弁５４とを有する。   Further, in the automobile 12, the receptacle 50 on the filling side to which the gas filling coupling 34 of the dispenser unit 16 is connected, the conduit 52 that communicates the receptacle 50 and the fuel tank 14, and the conduit 52 are provided. And a check valve 54 for preventing the backflow of the gas filled in the fuel tank 14.

制御回路４０のメモリ（ＲＯＭ）には、圧力伝送器２６により測定された圧力が予め定められた目標値になるように複数の開閉弁６６ａ〜６６ｃを選択的に開弁または閉弁させる制御プログラム（制御手段）が格納されている。そして、制御回路４０は、後述するようにメモリに格納された各制御プログラムを読み込んで三方弁３０の切替制御を行なうと共に、質量流量計２０により測定された流量、及び圧力伝送器２６により測定された圧力値に基づいて開閉弁６６ａ〜６６ｃの弁開度制御を実行する。   In the memory (ROM) of the control circuit 40, a control program for selectively opening or closing the plurality of on-off valves 66a to 66c so that the pressure measured by the pressure transmitter 26 becomes a predetermined target value. (Control means) is stored. As will be described later, the control circuit 40 reads each control program stored in the memory to control the switching of the three-way valve 30, and also measures the flow rate measured by the mass flow meter 20 and the pressure transmitter 26. The valve opening control of the on-off valves 66a to 66c is executed based on the pressure value.

次に上記構成になるガス供給装置１０におけるガス充填作業について説明する。上記自動車１２の燃料タンク１４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１５の掛止部(図示せず)からガス充填カップリング３４を外して自動車１２のレセプタクル５０に結合させる。そして、作業者は、充填開始スイッチ釦４２をオンに操作する。   Next, the gas filling operation in the gas supply apparatus 10 having the above-described configuration will be described. When filling the fuel tank 14 of the automobile 12 with gas, the operator first removes the gas filling coupling 34 from the hooking portion (not shown) of the dispenser unit 15 and couples it to the receptacle 50 of the automobile 12. Then, the operator operates the filling start switch button 42 to be turned on.

これにより、制御回路４０は、開閉弁６６ａ〜６６ｃを段階的に開弁させて三方弁３０より上流のガス供給経路１８を最大供給圧力（目標圧力）に昇圧させる。次に、制御回路４０は、開閉弁６６ａ〜６６ｃを閉弁させてから三方弁３０を開弁状態に切替えて開閉弁６６ａ〜６６ｃより下流のガス供給経路１８に充填されたガスを燃料タンク１４に供給する。尚、上記所定圧力は、燃料タンク１４の上流に設けられた逆止弁５４の閉弁力（弁体を付勢する力）より十分大きい圧力値に設定されている。   As a result, the control circuit 40 opens the on-off valves 66a to 66c in a stepwise manner to boost the gas supply path 18 upstream of the three-way valve 30 to the maximum supply pressure (target pressure). Next, the control circuit 40 closes the on-off valves 66a to 66c, then switches the three-way valve 30 to the open state, and supplies the gas filled in the gas supply path 18 downstream of the on-off valves 66a to 66c to the fuel tank 14. To supply. The predetermined pressure is set to a pressure value sufficiently larger than the valve closing force (force for urging the valve body) of the check valve 54 provided upstream of the fuel tank 14.

そして、制御回路４０は、開閉弁６６ａ〜６６ｃより下流のガス供給経路１８の圧力が燃料タンク１４の圧力と均衡した状態になったとき、圧力伝送器２６により測定された圧力値をメモリに記憶し、この圧力値に基づいて燃料タンク１４の容積及び残留ガス量を演算し、この燃料タンク１４の容積及び残留ガス量に応じた制御則（一定圧力制御あるいは一定流量制御）により開閉弁６６ａ〜６６ｃを段階的に開弁させるように開閉制御する。   The control circuit 40 stores the pressure value measured by the pressure transmitter 26 in the memory when the pressure in the gas supply path 18 downstream from the on-off valves 66a to 66c is in a state of being balanced with the pressure in the fuel tank 14. On the basis of this pressure value, the volume of the fuel tank 14 and the residual gas amount are calculated, and the control valves (constant pressure control or constant flow rate control) according to the volume of the fuel tank 14 and the residual gas amount (constant pressure control or constant flow rate control). Open / close control is performed so that 66c is opened in stages.

燃料タンク１４へのガス供給が行なわれて圧力伝送器２６により測定された圧力値が目標圧力に達すると、開閉弁６６ａ〜６６ｃを閉弁した後、三方弁３０を脱圧状態に切替えてガス充填カップリング３４の圧力を減圧する。これにより、作業者は、軽い力でガス充填カップリング３４を自動車１２のレセプタクル５０から分離させることが可能になる。   When the gas supplied to the fuel tank 14 is performed and the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches the target pressure, the on-off valves 66a to 66c are closed, and then the three-way valve 30 is switched to the depressurized state. The pressure of the filling coupling 34 is reduced. Thereby, the operator can separate the gas-filled coupling 34 from the receptacle 50 of the automobile 12 with a light force.

その後、作業者は、ディスペンサユニット１６のガス充填カップリング３４を掛止部(図示せず)に掛止させる。そして、充填停止釦４４がオンに操作されると、一連のガス充填作業が完了する。   Thereafter, the operator hooks the gas filling coupling 34 of the dispenser unit 16 on a hooking portion (not shown). When the filling stop button 44 is turned on, a series of gas filling operations are completed.

ここで、上記構成になるガス供給装置１０の制御回路４０が実行するガス供給制御処理につき図２のフローチャート及び図３のグラフを参照して説明する。尚、図３はガス供給制御と共に変化する圧力値の変化パターンを示すグラフである。   Here, the gas supply control process executed by the control circuit 40 of the gas supply apparatus 10 having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the graph of FIG. FIG. 3 is a graph showing a change pattern of the pressure value that changes with the gas supply control.

制御回路４０は、図２のＳ１１において、ガス充填カップリング３４が自動車１２のレセプタクル５０に結合されて充填開始スイッチ釦４２がオンに操作されると、Ｓ１２に進み、燃料タンク１４に充填すべき最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０をメモリから読み込む。続いて、Ｓ１３に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートbと充填ポートｃとが連通）に切替える。尚、前回のガス供給終了時には、三方弁３０を脱圧状態に切替えているが、本実施例では、三方弁３０より上流側のガス供給経路１８を確実に密閉させるため、三方弁３０の流入ポートａを閉止させる（図３中、経過時間Ｔ１）。 When the gas filling coupling 34 is coupled to the receptacle 50 of the automobile 12 and the filling start switch button 42 is turned on in S11 of FIG. 2, the control circuit 40 proceeds to S12 and should fill the fuel tank 14 maximum supply pressure reading (target pressure) P 0 from memory. Subsequently, in S13, the three-way valve 30 is switched to a depressurized state (the inflow port a is closed and the exhaust port b and the filling port c are in communication). At the end of the previous gas supply, the three-way valve 30 is switched to the depressurized state. However, in this embodiment, the inflow of the three-way valve 30 is performed in order to securely seal the gas supply path 18 upstream from the three-way valve 30. The port a is closed (elapsed time T1 in FIG. 3).

次のＳ１４では、第１の開閉弁６６ａを開弁させる。これにより、三方弁３０より上流のガス供給経路１８に圧力発生ユニットで生成された高圧ガスが供給される。そのため、三方弁３０より上流のガス供給経路１８を瞬時に最大供給圧力（目標圧力）に昇圧させることができる（図３中、経過時間Ｔ２）。このように、上記１４、Ｓ１５で三方弁３０の流入ポートａを閉止した後、開閉弁６６ａを開弁させることで、ガス供給経路１８を短時間で最大供給圧力に昇圧させることができ、燃料タンク１４に残留している圧力の測定に要する時間を短縮することができる。   In the next S14, the first on-off valve 66a is opened. As a result, the high-pressure gas generated by the pressure generating unit is supplied to the gas supply path 18 upstream of the three-way valve 30. Therefore, the gas supply path 18 upstream from the three-way valve 30 can be instantaneously increased to the maximum supply pressure (target pressure) (elapsed time T2 in FIG. 3). Thus, after closing the inflow port a of the three-way valve 30 in the above-described 14, S15, the gas supply path 18 can be raised to the maximum supply pressure in a short time by opening the on-off valve 66a, and the fuel can be increased. The time required for measuring the pressure remaining in the tank 14 can be shortened.

続いて、Ｓ１５に進み、圧力伝送器２６により測定された圧力値を読み込み、測定された圧力値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したか否かをチェックする。このＳ１５において、圧力伝送器２６により測定された圧力値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したときは（図３中、経過時間Ｔ２）、Ｓ１６に進み、ガス供給開閉弁２２を閉弁させてガス供給経路１８へのガス供給を停止させる（図３中、経過時間Ｔ３）。続いて、Ｓ１７では、三方弁３０を開弁状態（流入ポートａと充填ポートｃとが連通、排気ポートbが閉止）に切替える。これにより、ガス供給開閉弁２２と三方弁３０との間のガス供給経路１８に充填されたガスがガス充填カップリング３４、レセプタクル５０を介して逆止弁５４を開弁させ、燃料タンク１４に供給される。 Then, the process proceeds to S15, reads the measured pressure value by the pressure transmitter 26, the measured pressure value is checked whether it has reached the maximum supply pressure (target pressure) P 0. In this S15, when the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches the maximum supply pressure (target pressure) P 0 (in FIG. 3, the elapsed time T2), the process proceeds to S16, a gas supply on-off valve 22 closed The gas is supplied to the gas supply path 18 to stop the valve (elapsed time T3 in FIG. 3). Subsequently, in S17, the three-way valve 30 is switched to an open state (the inflow port a and the filling port c are in communication and the exhaust port b is closed). As a result, the gas filled in the gas supply path 18 between the gas supply opening / closing valve 22 and the three-way valve 30 opens the check valve 54 via the gas filling coupling 34 and the receptacle 50, and the fuel tank 14 Supplied.

次のＳ１８では、圧力伝送器２６により測定された圧力値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０より低下したか否かをチェックする。このＳ１８において、圧力伝送器２６により測定された圧力値が低下した場合、Ｓ１９に進み、圧力伝送器２６により測定された圧力値が所定時間一定値を維持するか否かをチェックする。このＳ１９において、圧力伝送器２６により測定された圧力値が低下している場合には、測定された圧力値が所定時間一定値を維持するまでＳ１８,Ｓ１９の処理を繰り返して待機状態となる。 In the next S18, the pressure value measured by the pressure transmitter 26 checks whether or not lower than the maximum supply pressure (target pressure) P 0. In S18, when the pressure value measured by the pressure transmitter 26 decreases, the process proceeds to S19, and it is checked whether or not the pressure value measured by the pressure transmitter 26 maintains a constant value for a predetermined time. In S19, when the pressure value measured by the pressure transmitter 26 is decreasing, the processes in S18 and S19 are repeated until the measured pressure value is maintained at a constant value for a predetermined time, and a standby state is entered.

そして、圧力伝送器２６により測定された圧力値が所定時間一定値を維持した場合には（図３中、経過時間Ｔ４〜Ｔ５）、Ｓ２０に進み、この一定圧力値を燃料タンク１４に残留している充填前タンク圧力値Ｐｔとして記憶する。続いて、Ｓ２１では、燃料タンク１４の容積を上記充填前タンク圧力値Ｐｔから演算する。尚、この燃料タンク１４の容積を求める演算式としては、例えば、開閉弁６６ａ〜６６ｃと三方弁３０との間のガス供給経路１８の容積と、この容積に充填されたガス量（流量測定値）との関係式から求まり、既に周知であるので、その説明は省略する。   When the pressure value measured by the pressure transmitter 26 remains constant for a predetermined time (elapsed time T4 to T5 in FIG. 3), the process proceeds to S20, and this constant pressure value remains in the fuel tank 14. Stored as the pre-filling tank pressure value Pt. Subsequently, in S21, the volume of the fuel tank 14 is calculated from the tank pressure value Pt before filling. The calculation formula for obtaining the volume of the fuel tank 14 is, for example, the volume of the gas supply path 18 between the on-off valves 66a to 66c and the three-way valve 30, and the amount of gas filled in this volume (flow rate measurement value). ) And is already known, and the description thereof is omitted.

次のＳ２２では、開閉弁６６ａ〜６６ｃを段階的に開弁して燃料タンク１４に対するガス供給を開始すると共に、開閉弁６６ａ〜６６ｃの開閉を燃料タンク１４の容積に応じた制御則（定圧力上昇制御または定流量制御など）により制御する。これにより、燃料タンク１４へのガス供給が行なわれ、タンク圧力も徐々に上昇する（図３中、経過時間Ｔ５〜Ｔ６）。   In next S22, the on-off valves 66a to 66c are opened stepwise to start gas supply to the fuel tank 14, and the on-off valves 66a to 66c are opened and closed according to the control law (constant pressure) according to the volume of the fuel tank 14. Control by ascending control or constant flow control). Thereby, the gas supply to the fuel tank 14 is performed, and the tank pressure gradually increases (elapsed time T5 to T6 in FIG. 3).

次のＳ２３では、圧力伝送器２６により測定された圧力値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したか否かをチェックする。このＳ２３において、圧力伝送器２６により測定された圧力値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したときは（図３中、経過時間Ｔ６）、Ｓ２４に進み、開閉弁６６ａ〜６６ｃを全て閉弁させてガス供給経路１８へのガス供給を停止させる。そして、Ｓ２５で三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートbと充填ポートｃとが連通）に切替える。これにより、ガス充填カップリング３４及びレセプタクル５０の圧力が減圧されると共に、逆止弁５４が圧力差により閉弁する。この後、ガス充填カップリング３４をレセプタクル５０から分離させてディスペンサユニット１６の掛止部(図示せず)に掛止させる。これで、燃料タンク１４に対するガス供給作業が終了する。 In the next S23, the pressure value measured by the pressure transmitter 26 checks whether reaches the maximum supply pressure (target pressure) P 0. In this S23, when the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches the maximum supply pressure (target pressure) P 0 (in FIG. 3, the elapsed time T6), the process proceeds to S24, all the on-off valve 66a~66c The gas supply to the gas supply path 18 is stopped by closing the valve. In S25, the three-way valve 30 is switched to a depressurized state (the inflow port a is closed and the exhaust port b and the filling port c are in communication). Thereby, the pressure of the gas filling coupling 34 and the receptacle 50 is reduced, and the check valve 54 is closed due to the pressure difference. Thereafter, the gas-filled coupling 34 is separated from the receptacle 50 and hooked on a hooking portion (not shown) of the dispenser unit 16. Thus, the gas supply operation for the fuel tank 14 is completed.

また、上記Ｓ１８において、圧力伝送器２６により測定された圧力値が低下しない場合には、開閉弁６６ａ〜６６ｃの何れかが閉弁できない等の異常が発生しているため、Ｓ２６に進み、警報を発してＳ２５に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートbと充填ポートｃとが連通）に切替えてガス供給を中止する。   In S18, if the pressure value measured by the pressure transmitter 26 does not decrease, an abnormality has occurred such that one of the on-off valves 66a to 66c cannot be closed. The process proceeds to S25, and the three-way valve 30 is switched to a depressurized state (the inflow port a is closed and the exhaust port b and the filling port c are in communication) to stop the gas supply.

このように、燃料タンク１４の充填前圧力を測定する際にガス供給経路１８を短時間で所定圧力に昇圧させることができので、燃料タンク１４に残留している圧力の測定に要する時間を短縮することができる。   As described above, when the pre-filling pressure of the fuel tank 14 is measured, the gas supply path 18 can be raised to a predetermined pressure in a short time, so that the time required for measuring the pressure remaining in the fuel tank 14 is shortened. can do.

ここで、上記Ｓ２２における開閉弁６６ａ〜６６ｃの開閉制御について図３に示すグラフを参照して説明する。制御回路４０は、経過時間Ｔ４〜Ｔ５で圧力が所定時間一定値を維持した場合、経過時間Ｔ５で第３の開閉弁６６ｃを開弁させる。このとき、他の開閉弁６６ａ，６６ｂは閉弁しているので、燃料タンク１４へは流量Ｑ３でガスが供給される。これにより、燃料タンク１４の圧力は充填前タンク圧力値Ｐｔから緩やかな圧力上昇率で徐々に昇圧する。   Here, the opening / closing control of the opening / closing valves 66a to 66c in S22 will be described with reference to the graph shown in FIG. The control circuit 40 opens the third on-off valve 66c at the elapsed time T5 when the pressure maintains a constant value for a predetermined time at the elapsed time T4 to T5. At this time, since the other on-off valves 66a and 66b are closed, gas is supplied to the fuel tank 14 at a flow rate Q3. As a result, the pressure in the fuel tank 14 gradually increases from the pre-filling tank pressure value Pt at a moderate pressure increase rate.

その後、経過時間がＴ５ａになり、圧力伝送器２６により測定された圧力値がＰａに達すると、第２の開閉弁６６ｂ及び第３の開閉弁６６ｃを開弁させる。このとき、他の開閉弁６６ａは閉弁しているので、燃料タンク１４へは流量Ｑ２＋Ｑ３でガス供給量が増大される。   Thereafter, when the elapsed time reaches T5a and the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches Pa, the second on-off valve 66b and the third on-off valve 66c are opened. At this time, since the other on-off valve 66a is closed, the gas supply amount to the fuel tank 14 is increased at the flow rate Q2 + Q3.

さらに、経過時間がＴ５ｂになり、圧力伝送器２６により測定された圧力値がＰｂに達すると、全ての開閉弁６６ａ〜６６ｃを同時に開弁し、ガス供給流量ＱをＱ１＋Ｑ２＋Ｑ３（最大流量）に増大させる。そのため、燃料タンク１４の圧力は、急激に昇圧する。   Further, when the elapsed time reaches T5b and the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches Pb, all the on-off valves 66a to 66c are opened simultaneously, and the gas supply flow rate Q is increased to Q1 + Q2 + Q3 (maximum flow rate). Let Therefore, the pressure of the fuel tank 14 is rapidly increased.

そして、経過時間がＴ５ｃになり、圧力伝送器２６により測定された圧力値がＰｃ（目標圧力に近い圧力）に達すると、第１の開閉弁６６ａ及び第２の開閉弁６６ｂを閉弁させる。このとき、第３の開閉弁６６ｃのみが開弁しているので、燃料タンク１４へは流量Ｑ３でガスが供給される。   When the elapsed time reaches T5c and the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches Pc (pressure close to the target pressure), the first on-off valve 66a and the second on-off valve 66b are closed. At this time, since only the third on-off valve 66c is opened, gas is supplied to the fuel tank 14 at a flow rate Q3.

その後、経過時間がＴ６になり、圧力伝送器２６により測定された圧力値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達すると、全ての開閉弁６６ａ〜６６ｃを閉弁して燃料タンク１４に対するガス供給を終了する。 Then, the elapsed time becomes T6, the pressure value measured by the pressure transmitter 26 reaches the maximum supply pressure (target pressure) P 0, the gas to the fuel tank 14 by closing all of the on-off valve 66a~66c End the supply.

このように、本実施例では、開閉弁６６ａ〜６６ｃを段階的に開弁または閉弁させることで、最適な流量制御によるガス供給を行なうことが可能になり、図３に示すような理想的な圧力上昇率で効率良くガス供給を行なうことができる。   As described above, in this embodiment, by opening or closing the on-off valves 66a to 66c in stages, it becomes possible to perform gas supply by optimal flow rate control, which is ideal as shown in FIG. Gas can be efficiently supplied at a high pressure increase rate.

なお、高圧の水素ガスの供給の場合、燃料タンクに急激にガスを供給するとタンク内の温度が上昇し、十分にガスを供給する前に圧力の測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達してしまうことがあるので、水素ガスを充填する場合は、この点を踏まえ、開閉弁６６ａ〜６６ｃの開閉タイミングを決定する必要がある。 In the case of supplying high-pressure hydrogen gas, if the gas is rapidly supplied to the fuel tank, the temperature in the tank rises, and the measured value of the pressure becomes the maximum supply pressure (target pressure) P 0 before the gas is sufficiently supplied. Therefore, when filling with hydrogen gas, it is necessary to determine the opening / closing timings of the on-off valves 66a to 66c based on this point.

図４は実施例２の構成を示す系統図である。尚、図４において、前述した図１と共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。図４に示されるように、ガス供給装置７０は、ディスペンサユニット１６のガス供給経路１８には、流量制御ユニット７２が設けられている。この流量制御ユニット７２は、質量流量計２０より下流のガス供給経路１８に配置された第１の制御弁７６ａと、ガス供給経路１８から分岐した第１のバイパス経路７４に配置された第２の開閉弁７６ｂと、第２のバイパス経路７５に配置された第３の開閉弁７６ｃとが並列に設けられている。   FIG. 4 is a system diagram showing the configuration of the second embodiment. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. As shown in FIG. 4, the gas supply device 70 is provided with a flow rate control unit 72 in the gas supply path 18 of the dispenser unit 16. The flow rate control unit 72 includes a first control valve 76 a disposed in the gas supply path 18 downstream from the mass flow meter 20 and a second bypass path 74 branched from the gas supply path 18. The on-off valve 76b and the third on-off valve 76c disposed in the second bypass path 75 are provided in parallel.

制御回路４０は、上記開閉弁７６ａ〜７６ｃを段階的に開弁させることで燃料タンク１４に供給される圧力を徐々に昇圧させる。また、開閉弁７６ａ〜７６ｃは、夫々口径が異なり、最大流量に関連する係数Ｃｖ１＞Ｃｖ２＞Ｃｖ３が異なっている。そのため、開閉弁７６ａ〜７６ｃは、個別に開弁させた際の流量がＱ１＞Ｑ２＞Ｑ３となる。従って、全ての開閉弁７６ａ〜７６ｃを同時に開弁させた場合のガス供給流量Ｑは、最大流量Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３となる。   The control circuit 40 gradually increases the pressure supplied to the fuel tank 14 by opening the on-off valves 76a to 76c in stages. Further, the opening / closing valves 76a to 76c have different diameters, and coefficients Cv1> Cv2> Cv3 related to the maximum flow rate are different. Therefore, the flow rates when the on-off valves 76a to 76c are individually opened are Q1> Q2> Q3. Therefore, the gas supply flow rate Q when all the on-off valves 76a to 76c are opened simultaneously is the maximum flow rate Q1 + Q2 + Q3.

ここで、制御回路４０は、前述した実施例１の上記Ｓ２２において、開閉弁６６ａ〜６６ｃと同様に開閉弁７６ａ〜７６ｃを段階的に開弁または閉弁させると共に、開閉弁７６ａ〜７６ｃの開閉制御を行なうことで、図３に示すような理想的な圧力上昇率でガス供給を行なうことができる。   Here, the control circuit 40 opens or closes the on-off valves 76a to 76c stepwise in the same manner as the on-off valves 66a to 66c in S22 of the first embodiment described above, and opens and closes the on-off valves 76a to 76c. By performing the control, the gas can be supplied at an ideal pressure increase rate as shown in FIG.

本発明になるガス供給装置の実施例１を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows Example 1 of the gas supply apparatus which becomes this invention. ガス供給装置１０の制御回路４０が実行するガス供給制御処理を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining a gas supply control process executed by a control circuit 40 of the gas supply apparatus 10; 開閉弁６６ａ〜６６ｃの開閉制御による圧力変化を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure change by the on-off control of the on-off valves 66a-66c. 実施例２の構成を示す系統図である。6 is a system diagram showing a configuration of Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０,７０ ガス供給装置
１２ 自動車
１４ 燃料タンク
１６ ディスペンサユニット
１８ ガス供給経路
２０ 質量流量計
２６ 圧力伝送器
２８ ガス充填ホース
３０ 三方弁
３２ 脱圧管路
３４ ガス充填カップリング
４０ 制御回路
６２,７２ 流量制御ユニット
６４,７４ 第１のバイパス経路
６５,７５ 第２のバイパス経路
６６ａ〜６６ｃ 開閉弁
６８ａ〜６８ｃ 絞り
７６ａ〜７６ｃ 開閉弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,70 Gas supply apparatus 12 Car 14 Fuel tank 16 Dispenser unit 18 Gas supply path 20 Mass flow meter 26 Pressure transmitter 28 Gas filling hose 30 Three-way valve 32 Depressurization pipe 34 Gas filling coupling 40 Control circuit 62, 72 Flow control Units 64 and 74 First bypass passages 65 and 75 Second bypass passages 66a to 66c Open / close valves 68a to 68c Restrictions 76a to 76c Open / close valves

Claims (2)

圧縮されたガスを被充填タンクに供給するガス供給経路と、
該ガス供給経路に並列に設けられた複数のバイパス経路と、
該複数のバイパス経路の夫々に設けられ、前記複数のバイパス経路を個別に開または閉とする複数の開閉弁と、
前記複数の開閉弁を選択的に開弁または閉弁させる制御手段と、
を有することを特徴とするガス供給装置。 A gas supply path for supplying the compressed gas to the tank to be filled;
A plurality of bypass paths provided in parallel to the gas supply path;
A plurality of on-off valves that are provided in each of the plurality of bypass paths and individually open or close the plurality of bypass paths;
Control means for selectively opening or closing the plurality of on-off valves;
A gas supply device comprising: 圧縮されたガスを被充填タンクに供給するガス供給経路と、
該ガス供給経路に並列に設けられた複数のバイパス経路と、
該複数のバイパス経路の夫々に設けられ、開弁時の最大流量が夫々異なる複数の開閉弁と、
該複数の開閉弁の開閉により制御されたガス供給圧力を測定する圧力測定手段と、
該圧力測定手段により測定された圧力が予め定められた目標値になるように前記複数の開閉弁を選択的に開弁または閉弁させる制御手段と、
を有することを特徴とするガス供給装置。 A gas supply path for supplying the compressed gas to the tank to be filled;
A plurality of bypass paths provided in parallel to the gas supply path;
A plurality of on-off valves provided in each of the plurality of bypass paths, each having a different maximum flow rate at the time of valve opening;
Pressure measuring means for measuring a gas supply pressure controlled by opening and closing the plurality of on-off valves;
Control means for selectively opening or closing the plurality of on-off valves so that the pressure measured by the pressure measuring means becomes a predetermined target value;
A gas supply device comprising:
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