JP2004028211A - ガス充填装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できるガス充填装置を提供する。
【解決手段】車両33の燃料タンク34またはガス供給源11の蓄圧ボンベ14には、ガスの圧力及び温度を検知するセンサ36,37を設け、ガス充填機15には、燃料タンク34または蓄圧ボンベ14の容量を選択あるいはキー入力するキー入力部22を設け、その充填制御装置20には、センサ36,37により検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともにキー入力部22で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段27を備える。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された燃料タンクにガスを充填するためのガス充填装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、天然ガスを燃料とする車両には、ガス充填装置により天然ガスを圧縮した高圧ガスとして充填している。また、近年では、水素ガスを燃料とする車両の開発が進められており、そのための高圧水素ガスを充填するガス充填装置の開発も注目されている。この種の天然ガスや水素ガスは、所定以上に昇圧された高圧ガスとして、一旦蓄圧ボンベに貯めておき、充填するとき蓄圧ボンベに貯められたガス圧を利用しガス充填装置を介して車両に搭載された燃料タンクに充填している。このガス充填装置では、ガスの充填量を計測するために、質量流量計あるいは重量計測計等が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガス充填装置において、ガスの充填量の計測ために、質量流量計を使用した場合には、例えば、質量流量に比例するコリオリ力の信号を検知するため、水素ガスのように軽い気体の場合には、検出信号も小さくなり、ノイズや振動等の影響を受け易く、精度よく充填量を計測することが困難であった。また、ガス充填装置において、重量計測計を使用した場合には、燃料タンク自体の重量に比較して、充填される水素ガス自体の重量が小さくなるため、精度が出にくい不都合があった。
【0004】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、ガスの充填量を簡単にかつ正確に計測できるガス充填装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明にあっては、車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記車両の燃料タンクには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記燃料タンクの容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするものである。燃料タンクで検知した圧力及び温度と、キー入力部で入力した燃料タンクの容量とに基づいて充填量を算出するため、燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【0006】
請求項2に記載の発明にあっては、車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記ガス供給源の蓄圧ボンベには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記の蓄圧ボンベ容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするものである。蓄圧ボンベで検知した圧力及び温度と、キー入力部で入力した燃料タンクの容量とに基づいて充填量を算出するため、燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【0007】
請求項3に記載の発明にあっては、前記車両には、センサで検知されるデータを無線通信で送信する送受信部を備え、前記ガス充填機の充填制御装置には、前記車両側から無線で送信されてくるデータを受信する送受信部を備えることを特徴とするものである。車両側から無線通信で送信されてくる圧力及び温度のデータを受信することで簡単に充填量を算出することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図1〜図3は本発明実施形態のガス充填装置を説明する図であり、図1はガス充填装置の全体構成を説明する図、図2はガス充填装置の構成を説明するブロック図、図3はガス充填装置の動作を説明するフローチャートである。
【0009】
これらの図において、本実施形態のガス充填装置10は、例えば、燃料ガスとなる水素ガス等の高圧ガスを貯留するガス供給源11と、このガス供給源11に貯留された高圧ガスの流量を計測して車両33に搭載された燃料タンク34に充填するガス充填機15とから構成されている。
【0010】
ガス供給源11は、例えば、メタノール、ガソリン、液化石油ガス(LPG)あるいは天然ガスを燃料として改質器により水素ガスを発生させる水素発生装置12と、この水素発生装置12で発生した水素ガスを高圧ガスにする圧縮機13と、この圧縮機13で圧縮された高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベ14とから構成されている。この蓄圧ボンベ14に貯留されるガス圧は、例えば、40メガパスカル(MPa)程度の一定圧に保たれるよう、水素発生装置12及び圧縮機13が作動するようになっている。
【0011】
ガス充填機15は、その本体ケース16内に、高圧ガスの流量を制御する制御弁19、この制御弁19の開閉を制御する充填制御装置20及び各種機器が設けられている。制御弁19は、その入口側が本体ケース16の側面に設けられた接続口17に、配管を介してガス供給源11の蓄圧ボンベ14に接続され、その出口側が本体ケース16の側面に設けられた接続口17に、先端に充填ノズル32を有する充填ホース31を介して燃料タンク34に接続されるようになっている。また、本体ケース16正面の操作面には、ガスの充填量を表示する表示器21、燃料タンクのタンク容量等を選択あるいはキー入力するキー入力部22、充填開始のためのスタートスイッチ23及び充填終了等を報知する報知器24が設けられ、また所定の位置には後に詳細に説明する車両33側と無線でデータ送受信するためのアンテナ25が取付けられている。
【0012】
充填制御装置20は、データの受信日時を計数する計時手段29と、車両33側とアンテナ25を介して無線でデータ送受信を行う送受信部30と、充填データ等を一時的に記憶するメモリ28と、充填量を算出する演算手段27と、キー入力部22の入力データ及びスタートスイッチ23からの信号に基づいて制御弁19や報知器24を制御するとともに、車両33側から送信されてくるデータをアンテナ25及び送受信部30を介して受信し、演算手段27に充填量の算出を指示し、メモリ28にデータを書き込みあるいはそこから読み出し、表示器21に充填量を表示する制御を行う中央制御部26等とから構成されている。演算手段27は、キー入力部22で選択あるいは設定される車両33に搭載された燃料タンク34のタンク容量をV、車両33側から送信されてくる温度を絶対温度でT及び圧力をPとしたときのガス重量Gを、下記の計算式に基づいて充填の前後で算出し、その差を算出し、続いてこの差の重量を0℃、1気圧における体積(ノルマルm3)に換算した値を充填量とする。
G=PV/RT
ここで、Rはガス定数(0.082)である。
【0013】
車両33は、水素ガスを燃料とするものであり、充填ホース31先端の充填ノズル32に接続される充填口35を有する燃料タンク34を搭載している。この燃料タンク34には、内部の圧力を検知する圧力センサ36及び温度を検知する温度センサ37が設けられ、これら圧力センサ36及び温度センサ37で検知されたデータを受信し、アンテナ39を介してガス充填機15側へデータ送信する送受信部38も設けられている。なお、燃料タンクの容量は、例えば、100リットル程度で、充填の指定圧力は、35MPaである。
【0014】
次に、上記構成のガス充填装置10の充填動作を具体的に説明する。
【0015】
まず、車両33に水素ガスを充填するには、がス充填機15の充填ホース31先端の充填ノズル32を充填口35に接続し、キー入力部22で車両33に搭載されている燃料タンク34の容量を選択又はキー入力すると(ST1)、圧力センサ36及び温度センサ37で測定されたデータが車両34側の送受信部38からアンテナ39,25を介してガス充填機15側の送受信部30で受信され、そのデータが中央制御部26の制御のもとに演算手段27で充填量が算出され、充填前の残量量としてメモリ28に記録されるとともに、その残量が表示器21に表示される(ST2)。次に、充填開始のためにスタートスイッチ23をオンすると(ST3)、中央制御部26のもとに制御弁19が開き(ST4)、ガス供給源11の蓄圧ボンベ14に貯留された高圧水素ガスが配管を介し、制御弁19、充填ホース31、充填ノズル32、充填口35を通って燃料タンク34に充填される。充填中においては、同様に車両33側で測定された圧力センサ36及び温度センサ37のデータが、中央制御部26の制御のもとにガス充填機15側で受信され、計時手段29によりデータの発生日時に対応させて演算部27で充填の前後の重量差から充填量が算出され、一定時間間隔毎にメモリ28に記憶し、かつ表示器21に表示される(ST5)。次に、中央制御部26は、車両33側から送信されてくる圧力センサ36で検知された圧力の値が、その車両33に充填すべき指定圧力、例えば、20MPaに達したかを判断し、指定圧力より小さい間は充填を継続し、指定圧力に達したときに(ST6)、制御弁19を閉じ(ST7)、車両33側へは充填中止を指示し、同時に報知器24に充填終了の報知を指示し(ST8)、充填を終了する。
【0016】
上記構成のガス充填装置10では、ガス供給源11の蓄圧ボンベ14に貯留された高圧ガスが、ガス充填機15の制御弁19を介して車両33に搭載された燃料タンク34へ充填されるとき、ガス充填機15のキー入力部22により予め燃料タンク34の容量を選択又はキー入力し、燃料タンク34内のガスの圧力及び温度を圧力センサ36及び温度センサ37で測定し、その測定データをガス充填機15側が受信して、演算手段27により、充填前後の重量から充填量を算出し、表示器21に表示するため、従来のガス充填装置のように、質量流量計や重量計測計を使用しないで、燃料タンク34の容量と、燃料タンク34のガス圧力及び温度のみにより充填量を算出できるため、ガスの充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【0017】
なお、上記実施形態において、車両33に水素ガスを充填する例を説明したが、その他の天然ガス等の高圧ガスを充填する場合にも適用できる。また、燃料タンク34の圧力及び温度を測定し、車両33側に設けた送受信部38によりガス充填機15側へ無線でデータ送信する例を説明したが、例えば、充填ホース31に沿って設けた信号線により有線でデータ送信するようにしてもよい。さらには、ガス供給源11の蓄圧ボンベ14のガス圧力及び温度を検知するセンサを設け、そのセンサで検知したデータを無線または有線で充填制御装置20側でデータ受信し、供給側におけるガス供給量を充填量にするようにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガス充填装置では、車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、車両の燃料タンクまたはガス供給源の蓄圧ボンベには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、ガス充填機には、燃料タンクの容量または蓄圧ボンベを選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともにキー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることで、燃料タンクまたは蓄圧ボンベで検知した圧力及び温度と、キー入力部で入力した燃料タンクの容量に基づいて充填量を算出するため、燃料タンクへのガス充填量を簡単にかつ正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態のガス充填装置の全体構成を説明する図である。
【図2】本発明実施形態のガス充填装置の構成を説明するブロック図である。
【図3】本発明実施形態のガス充填装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
10 ガス充填装置
11 ガス供給源
12 水素発生装置
13 圧縮機
14 蓄圧ボンベ
15 ガス充填機
16 本体ケース
17,18 接続口
19 制御弁
20 充填制御装置
21 表示器
22 キー入力部
23 スタートスイッチ
24 報知器
25 アンテナ
26 中央制御部
27 演算手段
28 メモリ
29 計時手段
30 送受信部
31 充填ホース
32 充填ノズル
33 車両
34 燃料タンク
35 充填口
36 圧力センサ
37 温度センサ
38 送受信部
39 アンテナ

Claims (3)

  1. 車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記車両の燃料タンクには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記燃料タンクの容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするガス充填装置。
  2. 車両の燃料ガスとなる高圧ガスを貯留する蓄圧ボンベを有するガス供給源と、この蓄圧ボンベの高圧ガスを充填制御装置により開閉が制御される制御弁を介して前記車両に搭載された燃料タンクに充填するガス充填機とから構成されるガス充填装置において、前記ガス供給源の蓄圧ボンベには、ガスの圧力及び温度を検知するセンサを設け、前記ガス充填機には、前記の蓄圧ボンベ容量を選択あるいはキー入力するキー入力部を設け、前記充填制御装置には、センサにより検知したガスの圧力及び温度のデータを受信するとともに前記キー入力部で入力された容量のデータに基づいて充填量を算出する演算手段を備えることを特徴とするガス充填装置。
  3. 前記車両には、センサで検知されるデータを無線通信で送信する送受信部を備え、前記ガス充填機の充填制御装置には、前記車両側から無線で送信されてくるデータを受信する送受信部を備えることを特徴とする請求項1記載のガス充填装置。
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