JP2006214564A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は被充填タンクに供給されるガスを制御する制御弁を閉弁する際にかかる閉弁動作時間を短縮することを課題とする。
【解決手段】 制御装置１６は、ガス蓄圧器６２，６４の切り換えを行なう前に制御弁２６の弁開度を段階的に絞るように制御するため、瞬時流量の変化（流量の減少）に比例するように制御弁２６の弁開度を絞ることができ、制御弁２６の弁開度は殆ど不感帯が存在しない弁開度に調整される。そのため、瞬時流量がガス蓄圧器の切り換えを行なう規定流量（切換条件）に減少したときには、制御弁２６の弁開度が瞬時流量Ｑａに対応する弁開度Ｖａに絞られている。そして、ガス蓄圧器の切り換え時は、制御弁２６の弁開度を予め絞られた弁開度Ｖａから全閉状態に変更することになり、短い時間で制御弁２６を閉弁することが可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明はガス供給装置に係り、特に蓄圧器に貯留されたガスを被充填タンクに供給するガス供給装置に関する。

近年、水素を燃料とする燃料電池車の開発が進められている。これに伴って、高圧に圧縮された水素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も進められている。

この種のガス供給装置では、圧縮された水素をガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス充填ホースの接続カップリングを自動車側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水素を自動車の燃料タンク（被充填タンク）に充填するように構成されている。

この種のガス供給装置では、上記ガス蓄圧器から燃料タンクへのガス供給は、流量及び圧力を制御する制御弁を開弁させてガス蓄圧器の圧力と燃料タンクの充填圧力との圧力差により行なわれるため、圧力差が縮まるに連れて供給されるガスの瞬時流量が減少することになる（例えば、特許文献１参照）。

また、上記ガス供給装置では、ガスを供給する供給元として可変圧ガス蓄圧器、高圧ガス蓄圧器が設けられており、当初は可変圧ガス蓄圧器から燃料タンクにガスを供給し、ガスの流量が所定流量以下に低下した時点で高圧ガス蓄圧器から燃料タンクに供給するように切り換えて燃料タンクの圧力が目標圧力に達したときガス供給を停止させる。
特開平８−２９１８９７号公報

上記従来のガス供給装置において、ガス蓄圧器から燃料タンクにガスを供給している間は瞬時流量がなるべく大きくとれるように制御弁の弁開度をなるべく大きく開けており、当該ガス蓄圧器からの流量が所定以下に減少したときに制御弁を閉弁するように制御していた。

そのため、従来は、ガスの供給の終了前である瞬時流量が低下している際にも制御弁の弁開度は大きく開けられていることになるので、この状態においてガスの瞬時流量を低下させるべく制御弁の弁開度を小さく絞っていったとしても瞬時流量を低下させる弁開度になるまで時間がかかり、この結果、瞬時流量の調整が遅れてしまうという問題点があった。

また、上記従来のガス供給装置においては、可変圧ガス蓄圧器から燃料タンクにガスを供給しているときの流量を監視しており、流量が所定値以下に低下すると、燃料タンクへのガスの供給源を可変圧ガス蓄圧器から高圧ガス蓄圧器に切り換えることになる。

このように、蓄圧器を切り換える場合にも、制御弁によるガスの瞬時流量の調整を行うことになるが、このガスの供給源を可変圧ガス蓄圧器から高圧ガス蓄圧器に切り換える直前においても前述のガス供給の終了直前の状態と同様に制御弁の弁開度は大きく開けられていることになるので、この状態においてガスの瞬時流量を低下させるべく制御弁の弁開度を小さく絞っていったとしても瞬時流量を低下させる弁開度になるまで時間がかかり、この結果、瞬時流量の調整が遅れてしまうという問題点があった。

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。

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。

本発明は、圧縮されたガスを貯留するガス蓄圧器と、
該ガス蓄圧器に貯蔵されているガスを被充填タンクに供給するための連結器と、
該連結器と前記ガス蓄圧器とを連通するガス供給経路と、
該ガス供給経路の途中に設けられた制御弁と、
積算流量及び充填圧力が予め定められた充填終了の目標値になるように前記制御弁の動作を制御することにより制御手段と、を備えたガス供給装置において、
前記ガス供給経路内前記制御弁よりも下流側の圧力を検出するための圧力検出手段と、
前記被充填タンクへガスを供給している際に前記圧力検出手段で時系列的に検出される圧力値より得られる圧力上昇の低下の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を絞る弁開度制御手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、圧力検出手段により検出された圧力値より得られる圧力上昇の低下に応じて制御弁の弁開度を絞るため、被充填タンクへのガス供給の時間の経過に伴う流量の減少に比例するように制御弁の弁開度を絞ることができ、瞬時流量を目標とする瞬時流量に低下させる際の制御弁の弁開度を調整するための時間を短くすることが可能になり、例えば、制御弁を全閉するための閉弁所要時間を短縮することができ、また、蓄圧器の切り替え時に要する所要時間を短縮することができる。

以下、図面と共に本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明になるガス供給装置の一実施例を示す概略構成図である。図１に示されるように、ガス供給装置１０は、例えば自動車の燃料タンク（被充填タンク）１２に圧縮したガス（例えば、水素ガス）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。尚、供給されるガスとしては、水素に限らず、高圧に圧縮されて使用される他のガスを含む。

ガス供給装置１０は、大略、高圧に圧縮されたガスを貯蔵するガス貯蔵部１４と、ガス貯蔵部１４からのガスを燃料タンク１２に供給するためのディスペンサユニット１５と、これらディスペンサユニット１５の各機器を制御する制御装置１６とよりなる。

ガス貯蔵部１４は、圧力源として可変ガス蓄圧器（第１圧力源）６２と高圧ガス蓄圧器（第２圧力源）６４とを有する。可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４には後述のコンプレッサ７０より供給された高圧のガスが貯蔵される。また、可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４は燃料タンク１２の目標充填圧力よりも高い圧力のガスが蓄圧されるまでコンプレッサ７０よりガスが供給されるようになっている。

充填開始当初は、可変ガス蓄圧器６２の元弁６６が開弁されて燃料タンク１２へのガス充填が行われる（第１工程）。そして、燃料タンク１２の充填圧力が目標圧力に達する直前に高圧ガス蓄圧器６４の元弁６８を開弁して燃料タンク１２の充填圧力を目標圧力まで充填する（第２工程）。

このように、燃料タンク１２へのガスの供給元を、今までのガスの供給に伴ってガスの圧力が低下してきた可変ガス蓄圧器６２から高圧ガス蓄圧器６４に切り換えることにより、可変ガス蓄圧器６２のガスのみを用いて目標圧力に達するまでガス充填を行う方法に比べてその充填時間を短縮することができるようになっている。

また、上述のように、燃料タンク１２へのガス充填の際には、まず、可変ガス蓄圧器６２内のガスを燃料タンク１２へ供給し、燃料タンク１２内のガスの圧力がある程度高圧になった時点で燃料タンク１２へのガスの供給元を可変ガス蓄圧器６２から高圧ガス蓄圧器６４に切り換えるようになっている。このため、燃料タンク１２へのガス充填が頻繁に行われる場合には可変ガス蓄圧器６２のガスの圧力は低下し、この結果、可変ガス蓄圧器６２内のガスの圧力は燃料タンク１２の目標充填圧力よりも低下することになる。

また、可変ガス蓄圧器６２のガス供給経路６７には、元弁６６と逆流を防止する逆止弁６９が設けられている。

ディスペンサユニット１５には、ガス貯蔵部１４に連通されたガス供給経路１８が設けられており、ガス供給経路１８には、１次圧力計２０、流量計２２、ガス供給開閉弁２４、制御弁２６、温度センサ２８、圧力センサ（圧力検出手段）３０、２次圧力計３２、安全弁３４が配設されている。圧力センサ３０は、制御弁２６から供給された圧力を検出し、その圧力検出信号を制御装置１６に出力する。

さらに、ガス供給経路１８の下流には、緊急離脱カップリング４２を介して充填ホース４４が接続されている。そして、充填ホース４４の先端には、燃料タンク１２の充填口１２ａに連結される充填ノズル（連結器）４６が設けられている。また、燃料タンク１２と充填口１２ａとの間には、逆流を防止する逆止弁１３が設けられている。

また、ディスペンサユニット１５には、充填ノズル４６が燃料タンク１２の充填口１２ａに結合されて操作される充填開始スイッチ５０と、充填を停止する充填停止スイッチ５２とが設けられている。

可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４は、コンプレッサ７０により圧縮されたガスを蓄圧する容器であり、コンプレッサ７０の吐出口に連通されたガス供給経路７１，７５を介して圧縮されたガスを供給される。ガス供給経路７１，７５には、夫々電磁弁からなる開閉弁７２，７６と逆流を防止する逆止弁７４，７８が設けられている。また、コンプレッサ７０は、多段圧縮方式の圧縮機であり、吸い込み口が吸い込み経路７９を介して都市ガスの中圧配管８０に連通されている。

コンプレッサ７０により圧縮されたガスは、開閉弁７２，７６のうち開弁された方の経路を介して可変ガス蓄圧器６２または高圧ガス蓄圧器６４の何れかに供給される。

制御装置１６のメモリ４８には、圧力検出手段としての圧力センサ３０により検出された圧力値より得られる圧力上昇率の低下の大きさに応じて制御弁２６の弁開度を絞るように制御する制御プログラム（弁開度制御手段）が格納されている。

制御装置１６は、メモリ４８に格納された各制御プログラムにしたがって燃料タンク１２へのガス充填制御を行う。

図２は制御装置１６に接続された各機器を示すブロック図である。図２に示されるように、制御装置１６は、流量計２２、ガス供給開閉弁２４、制御弁２６、温度センサ２８、圧力センサ３０、メモリ４８、充填開始スイッチ５０、充填停止スイッチ５２、開閉弁７２，７６、元弁６６，６８と接続されている。

また、流量計２２は、コリオリ式質量流量計からなり、供給されたガスの流量に応じた信号を制御装置１６に出力する。

また、ガス供給開閉弁２４は、電磁弁からなり、制御装置１６からの開弁信号のオン、オフにより開弁または閉弁する。

また、制御弁２６は、制御装置１６の指令により任意の弁開度に調整され、予め設定された制御則に基づいてガスの圧力または流量を制御するように動作する。

ここで、制御装置１６が実行するガス充填制御処理について図３乃至図５のフローチャートを参照して説明する。作業員は、ガス充填を受ける自動車が到着すると、充填ノズル４６を燃料タンク１２の充填口１２ａに連結させた後、充填開始スイッチ５０をオンに操作する。

図３に示されるように、制御装置１６は、Ｓ１１で充填開始スイッチ５０がオンに操作されたかどうかをチェックする。Ｓ１１において、充填開始スイッチ５０がオンに操作されたときはＳ１２に進み、可変ガス蓄圧器６２の元弁６６、ガス供給開閉弁２４、制御弁２６を開弁し、予め決められた所定流量による制御則（定流量充填制御）に基づいて制御弁２６の弁開度を制御してガス供給を開始する。

次のＳ１３では、メモリ４８に予め設定された充填開始圧力及び初期積算流量を読み込む。続いて、Ｓ１４に進み、充填開始スイッチ５０がオンに操作されてから所定時間経過したかどうかをチェックする。Ｓ１４において、所定時間が経過していないときは、燃料タンク１２に充填されたガスの充填量がまだ充分ではないので、上記Ｓ１２に戻り、定流量充填制御を行なう。

また、Ｓ１４において、所定時間が経過したときは、Ｓ１５に進み、上記積算流量と充填圧力との関係に基づいて被充填タンクとしての燃料タンク１２の容量（空の状態での容積）から燃料タンク１２に充填されたガスの充填量を差し引いた残容量を演算する。尚、燃料タンク１２の容量（容積）を演算する演算方法は、燃料タンク１２にガスを充填し所定の圧力上昇値に達した場合における当該圧力上昇値と、当該圧力上昇値に達するのに要した燃料タンク１２へのガスの充填量とを用い、当該ガスの充填量を前記圧力上昇値で割ることにより得た値に係数を掛けることにより求まる。

次のＳ１６では、燃料タンク１２の残容量が予め設定された所定量未満かどうかをチェックする。そして、Ｓ１６において、燃料タンク１２の残容量が予め設定された所定量未満であるときは、Ｓ１７に進み、予め決められた所定流量による制御則（定流量充填制御）に基づいて制御弁２６の弁開度を制御してガス供給を行なう。

次のＳ１８では、燃料タンク１２の充填量及び充填圧力が目標充填量及び目標充填圧力に達し、燃料タンク１２の残容量がゼロになったかどうかをチェックする。Ｓ１８において、燃料タンク１２の残容量がゼロであるときは、Ｓ１９に進み、元弁６６、ガス供給開閉弁２４、制御弁２６を閉弁し、充填終了制御を行なう。

上記Ｓ１６において、燃料タンク１２の残容量が予め設定された所定量未満でないときは、Ｓ２０（図４に示す）に進み、予め設定された所定上昇率による制御則（定圧上昇充填制御）に基づいて制御弁２６の弁開度を制御してガス供給を行なう。次のＳ２１では、制御弁２６の弁開度が一定または開弁側に変更されたかどうかをチェックする。

Ｓ２１において、制御弁２６の弁開度が一定または開弁側に変更されないときは、定圧上昇充填制御が行なわれていないので、上記Ｓ１５に戻り、Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ２０，Ｓ２１の処理を繰り返す。また、Ｓ２１において、制御弁２６の弁開度が一定または開弁側であるときは、定圧上昇充填制御が行なわれているので、Ｓ２２に進み、圧力検出値Ｐ１ａ（１回目の検出値）をメモリ４８に記憶する。

次のＳ２３では、所定時間経過したかどうかをチェックする。Ｓ２３において、所定時間が経過していないときは、上記Ｓ２２に戻り、圧力センサ３０により検出された圧力検出値Ｐ１ｂ（２回目の検出値）を読み込み、メモリ４８に記憶する。これによりメモリ４８には、１回目の検出値Ｐ１ａと２回目の検出値Ｐ１ｂとが記憶されることになる。更に、Ｓ２３において所定時間が経過されると判断されるまではＳ２２の処理が繰り返されることとなり、この結果、Ｓ２３において所定時間が経過したと判断された際にはｎ回分の圧力検出値がメモリ４８に記憶されていることになる。

次に、Ｓ２３において、所定時間が経過したときは、Ｓ２４に進み、メモリ４８に記憶されたｎ回分の検出値Ｐ１ａ〜Ｐ１ｎを読込み、これらのｎ回分の検出値Ｐ１ａ〜Ｐ１ｎから所定時間内における平均圧力上昇率α１を演算してメモリ４８に記憶する。

次のＳ２５では、圧力センサ３０により検出された圧力検出値Ｐ２ａ（１回目の検出値）を読み込み、メモリ４８に記憶する。次のＳ２６では、所定時間経過したかどうかをチェックする。Ｓ２６において、所定時間が経過していないときは、上記Ｓ２５に戻り、圧力センサ３０により検出された圧力検出値Ｐ２ｂ（１回目の検出値）を読み込み、メモリ４８に記憶する。

これによりメモリ４８には１回目の検出値Ｐ２ａと２回目の検出値Ｐ２ｂとが記憶されることになる。更に、Ｓ２６において所定時間が経過されると判断されるまではＳ２５の処理が繰り返されることとなり、この結果、Ｓ２６において所定時間が経過したと判断された際にはｎ回分の圧力値がメモリ４８に記憶されていることになる。

次に、Ｓ２６において、所定時間が経過したときは、Ｓ２７に進み、メモリ４８に記憶されたｎ回分の検出値Ｐ２ａ〜Ｐ２ｎを読込み、これらのｎ回分の検出値Ｐ２ａ〜Ｐ２ｎから所定時間内における平均圧力上昇率α２を演算してメモリ４８に記憶する。

続いて、Ｓ２８では、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きいかどうかをチェックする。Ｓ２８において、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きくないときは、平均圧力上昇率α１と平均圧力上昇率α２との差が所定の規定値（しきい値）より小さく制御弁２６の弁開度が流量に応じた状態であるので、前述したＳ１５に戻り、Ｓ１５以降の処理を再度実行する。また、Ｓ２８において、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きいときは、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２との差が所定の規定値（しきい値）より大きく制御弁２６の弁開度が流量よりも余分に開いた状態であるので、Ｓ２９に進み、制御弁２６の弁開度を１段絞り、例えば、弁開度１００％を弁開度９５％に変更する（弁開度制御手段）。

次のＳ３０では、流量計２２により計測された流量計測値を読み込み、燃料タンク１２に供給されるガスの流量が予め設定された所定流量以下かどうかをチェックする。Ｓ３０において、燃料タンク１２に供給されるガスの流量が予め設定された所定流量以下のときは、Ｓ３１に進み、燃料タンク１２へのガス充填により燃料タンク１２の充填圧力と可変ガス蓄圧器６２の供給圧力との圧力差が小さくなって供給流量が減少したものと推定してガス蓄圧器の切り換えを行なう。すなわち、ガス蓄圧器の切り換え工程では、制御弁２６を閉弁（全閉）した後、可変ガス蓄圧器６２の元弁６６を閉弁して高圧ガス蓄圧器６４の元弁６８を開弁させ、この後制御弁２６を開弁（全開）させる。

その後、前述したＳ１７〜Ｓ１９の処理を行い、高圧ガス蓄圧器６４に貯留されたガスを燃料タンク１２へ供給する。

また、上記Ｓ３０において、燃料タンク１２に供給されるガスの流量が予め設定された所定流量以下でないときは、燃料タンク１２の充填圧力と可変ガス蓄圧器６２の供給圧力との圧力差が充分に大きいので供給流量が所定流量以上あるものと推定してＳ３２（図５に示す）に進む。

Ｓ３２では、上記積算流量と充填圧力との関係に基づいて被充填タンクとしての燃料タンク１２の容量（空の状態での容積）から燃料タンク１２に充填されたガスの充填量を差し引いた残容量を演算する。次のＳ３３では、燃料タンク１２の残容量が予め設定された所定量未満かどうかをチェックする。そして、Ｓ３３において、燃料タンク１２の残容量が予め設定された所定量未満であるときは、Ｓ３４に進み、制御弁２６の弁開度が一定または開弁側に変更されたかどうかをチェックする。

Ｓ３４において、制御弁２６の弁開度が一定または開弁側に変更されないときは、定圧上昇充填制御が行なわれていないので、上記Ｓ３２に戻り、Ｓ３２以降の処理を繰り返す。また、Ｓ３４において、制御弁２６の弁開度が一定または開弁側であるときは、定圧上昇充填制御が行なわれているので、Ｓ３５に進み、圧力検出値Ｐ１ａ（１回目の検出値）をメモリ４８に記憶する。

次のＳ３６では、所定時間経過したかどうかをチェックする。Ｓ３６において、所定時間が経過していないときは、上記Ｓ３５に戻り、圧力センサ３０により検出された圧力検出値Ｐ１ｂ（２回目の検出値）を読み込み、メモリ４８に記憶する。これによりメモリ４８には、１回目の検出値Ｐ１ａと２回目の検出値Ｐ１ｂとが記憶されることになる。更に、Ｓ３６において所定時間が経過されると判断されるまではＳ３５の処理が繰り返されることとなり、この結果、Ｓ３６において所定時間が経過したと判断された際にはｎ回分の圧力検出値がメモリ４８に記憶されていることになる。

次に、Ｓ３６において、所定時間が経過したときは、Ｓ３７に進み、メモリ４８に記憶されたｎ回分の検出値Ｐ１ａ〜Ｐ１ｎを読込み、これらのｎ回分の検出値Ｐ１ａ〜Ｐ１ｎから所定時間内における平均圧力上昇率α１を演算してメモリ４８に記憶する。

次のＳ３８では、圧力センサ３０により検出された圧力検出値Ｐ２ａ（１回目の検出値）を読み込み、メモリ４８に記憶する。次のＳ３９では、所定時間経過したかどうかをチェックする。Ｓ３９において、所定時間が経過していないときは、上記Ｓ３８に戻り、圧力センサ３０により検出された圧力検出値Ｐ２ｂ（１回目の検出値）を読み込み、メモリ４８に記憶する。

これによりメモリ４８には１回目の検出値Ｐ２ａと２回目の検出値Ｐ２ｂとが記憶されることになる。更に、Ｓ３９において所定時間が経過されると判断されるまではＳ３８の処理が繰り返されることとなり、この結果、Ｓ３９において所定時間が経過したと判断された際にはｎ回分の圧力値がメモリ４８に記憶されていることになる。

次に、Ｓ３９において、所定時間が経過したときは、Ｓ４０に進み、メモリ４８に記憶されたｎ回分の検出値Ｐ２ａ〜Ｐ２ｎを読込み、これらのｎ回分の検出値Ｐ２ａ〜Ｐ２ｎから所定時間内における平均圧力上昇率α２を演算してメモリ４８に記憶する。

続いて、Ｓ４１では、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きいかどうかをチェックする。Ｓ４１において、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きくないときは、平均圧力上昇率α１と平均圧力上昇率α２との差が所定の規定値（しきい値）より小さく制御弁２６の弁開度が流量に応じた状態であるので、前述したＳ３２に戻り、Ｓ３２以降の処理を再度実行する。また、Ｓ４１において、平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きいときは、平均圧力上昇率α１と平均圧力上昇率α２との差が所定の規定値（しきい値）より大きく制御弁２６の弁開度が流量よりも余分に開いた状態であるので、前述したＳ２９に戻り、制御弁２６の弁開度を１段絞る（例えば、弁開度１００％を弁開度９５％に変更する）。その後、Ｓ２９以降の処理を行なう。

従って、Ｓ３１でガス蓄圧器の切り換えを行なう前に平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きいときは、上記Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３２〜Ｓ４１の処理によって制御弁２６の弁開度を段階的に絞るように制御することにより、燃料タンク１２に供給されるガスの瞬時流量が減少するのに追従するように制御弁２６の弁開度を閉弁側に変更することが可能になる。そのため、例えば、ガス蓄圧器の切り換え工程時の閉弁動作を行なう際は、圧力上昇率の変化に応じて制御弁２６の弁開度が絞られているので、制御弁２６が全開から全閉するよりも短時間で全閉させることが可能になり、その分切り換え時間、ひいてはガス供給開始からガス供給終了までに要する所要時間を短縮することができる。

図６は制御弁２６の弁開度と瞬時流量の変化との関係を示すグラフである。図７は本発明による制御弁２６の弁開度の制御パターンを示すグラフである。

図６のグラフＩに示されるように、可変ガス蓄圧器６２から燃料タンク１２にガスを供給する際の制御弁２６に弁開度は、ガス供給開始から時間Ｔ１で全開（弁開度１００％）となる。そして、従来の制御方式では、制御弁２６の弁開度をガス蓄圧器の切り換えを行なうまで全開にしていた。この制御方式によると、流量計２２による瞬時流量の流量計測値は、時間Ｔ１で最大流量Ｑ１となるが時間の経過と共に、可変ガス蓄圧器６２の圧力と燃料タンク１２の圧力との差が徐々に小さくなるため、時間Ｔ１〜Ｔａになると、瞬時流量はＱ１〜Ｑａに減少する。

瞬時流量Ｑａをガス蓄圧器の切り換えを行なう規定流量（切換条件）とすると、時間Ｔａになったとき、上記Ｓ３１のガス蓄圧器の切り換え処理が実行される。しかしながら、瞬時流量が徐々に低下しているにも拘わらず、制御弁２６の弁開度を１００％にしていたため、従来の方式においては、制御弁２６の弁開度は１００％〜Ｖａ％の範囲が流量制御を行なえない不感帯となっていた。すなわち、従来の方式では、制御弁２６を全開にした状態から全閉にする過程で上記不感帯が存在するため、制御弁２６を絞っても流量が減少せず、その分ガス蓄圧器の切り換え工程に無駄な時間を要していた。

これに対し、本発明では、前述したようにガス蓄圧器の切り換えを行なう前に平均圧力上昇率α１が平均圧力上昇率α２より充分に大きいときは、上記Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３２〜Ｓ４１の処理によって制御弁２６の弁開度を段階的に絞るように制御するため、図７のグラフIIに示されるように、瞬時流量の変化（流量の減少）に比例するように制御弁２６の弁開度を絞ることができ、制御弁２６の弁開度は殆ど上記不感帯が存在しない弁開度に調整される。

そのため、瞬時流量がガス蓄圧器の切り換えを行なう規定流量（切換条件）に減少したときには、制御弁２６の弁開度が瞬時流量Ｑａに対応する弁開度に絞られている。そして、ガス蓄圧器の切り換え時は、制御弁２６の弁開度を予め絞られた弁開度Ｖａから全閉状態に変更することになり、制御弁２６を所定弁開度にした状態から全閉にするよりも短い時間（Ｔａ〜Ｔｂ）で制御弁２６を全閉することが可能になる。

また、図７のグラフIIIに示されるように、前述したＳ３１において、時間Ｔｂで制御弁２６を閉弁（全閉）した後、可変ガス蓄圧器６２の元弁６６を閉弁して高圧ガス蓄圧器６４の元弁６８を開弁させ、この後時間Ｔｃ〜Ｔｄで制御弁２６を開弁（全開）させる。その後、燃料タンク１２の圧力が目標充填圧力に達すると、時間Ｔｅ〜Ｔｆで制御弁２６を閉弁（全閉）させる。

尚、上記実施例では、ガス供給元を可変ガス蓄圧器６２から高圧ガス蓄圧器６４に切り換える前に制御弁２６の弁開度を絞る場合を例に挙げたが、これに限らず、例えば、１個のガス蓄圧器から被充填タンクにガスを供給する場合にも本発明を適用することができるのは勿論である。

また、上記実施例では、燃料電池車で消費される水素ガス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。

また、上記実施例では、ガスの充填中における圧力上昇率の低下を所定時間内において繰り返しメモリ４８に記憶された圧力検出値Ｐ１ａ〜Ｐ１ｎを用いて平均圧力上昇率α１を求め、また、次の所定時間内において繰り返しメモリ４８に記憶された圧力検出値Ｐ２ａ〜Ｐ２ｎを用いて平均圧力上昇率α２を求め、これらの二つの平均圧力上昇率α１と平均圧力上昇率α２とから圧力上昇率を求め、この圧力上昇率が所定の圧力上昇率よりも低下した場合に圧力上昇の低下の大きさを検出するようにしている。しかし、圧力上昇の低下の大きさの検出は、この検出の仕方以外でも良い。例えば、ガスの供給中において圧力を検出記憶するとともに、これより所定時間経過後に圧力を検出記憶し、これらの圧力差のみから１回目の圧力上昇率を求め、次の所定時間内において圧力を検出記憶するとともに、これより所定時間経過後に圧力を検出記憶し、これらの圧力差のみから２回目の圧力上昇率を求め、これらの二つの圧力上昇率を比較することにより圧力上昇の低下の大きさを検出するようにしても良い。

また、上記実施例では、二つの平均圧力上昇率α１と平均圧力上昇率α２とから圧力上昇率を求め、この圧力上昇率が所定の圧力上昇率よりも低下した場合に圧力上昇の低下の大きさを検出する場合を一例として説明したが、これに限らず、例えば、ガスの供給中において圧力を検出記憶するとともに、これより所定時間経過後に圧力を検出記憶し、これらの圧力と圧力との差から１回目の圧力差を求め、次の所定時間内において２回目の圧力差を求め、１回目の圧力差と２回目の圧力差とを比較することにより圧力上昇の低下の大きさを検出するようにしても良い。

本発明になるガス供給装置の一実施例を示す概略構成図である。 制御装置１６に接続された各機器を示すブロック図である。 制御装置１６が実行するガス充填制御処理を説明するためのフローチャートである。 図３の処理に続いて制御装置１６が実行するガス充填制御処理を説明するためのフローチャートである。 図４の処理に続いて制御装置１６が実行するガス充填制御処理を説明するためのフローチャートである。 制御弁２６の弁開度と瞬時流量の変化との関係を示すグラフである。 本発明による制御弁２６の弁開度の制御パターンを示すグラフである。

符号の説明

１０ ガス供給装置
１２ 燃料タンク
１４ ガス貯蔵部
１５ ディスペンサユニット
１６ 制御装置
１８ ガス供給経路
２２ 流量計
２４ ガス供給開閉弁
２６ 制御弁
３０ 圧力センサ
４６ 充填ノズル
５０ 充填開始スイッチ
６２ 可変ガス蓄圧器
６４ 高圧ガス蓄圧器
６６，６８ 元弁

Claims (1)

1. 圧縮されたガスを貯留するガス蓄圧器と、
   該ガス蓄圧器に貯蔵されているガスを被充填タンクに供給するための連結器と、
   該連結器と前記ガス蓄圧器とを連通するガス供給経路と、
   該ガス供給経路の途中に設けられた制御弁と、
   積算流量及び充填圧力が予め定められた充填終了の目標値になるように前記制御弁の動作を制御することにより制御手段と、を備えたガス供給装置において、
   前記ガス供給経路内前記制御弁よりも下流側の圧力を検出するための圧力検出手段と、
   前記被充填タンクへガスを供給している際に前記圧力検出手段で時系列的に検出される圧力値より得られる圧力上昇の低下の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を絞る弁開度制御手段と、
   を有することを特徴とするガス供給装置。

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