JP2006220275A

JP2006220275A - 充填装置

Info

Publication number: JP2006220275A
Application number: JP2005036404A
Authority: JP
Inventors: Koji Ogasawara; 恒治小笠原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-08-24

Abstract

【課題】冷却装置を燃料の充填時に限って作動させることにより、その運転効率を高めて省エネルギ化を促進する。
【解決手段】水素ガスを燃料として貯えた貯蔵タンク１には、供給配管２、充填ノズル４、冷却装置９等を接続し、ノズル収納部５にはノズル検出スイッチ１５を設ける。そして、燃料の充填時には、充填ノズル４をノズル収納部５から取外して水素ガス車２２の車両に接続することにより、貯蔵タンク１内の燃料を冷却装置９によって冷却しつつ車両に充填する。この場合、制御回路２１は、ノズル検出スイッチ１５によって充填ノズル４の状態を検出することにより、充填ノズル４がノズル収納部５に収納されているときに冷却装置９を停止状態に保持し、充填ノズル４が取外されたときに冷却装置９を作動させる。これにより、冷却装置９を効率よく運転することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素ガスからなる燃料を水素ガス車の車載タンクに充填するのに好適に用いられる充填装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、ガソリン、軽油等の燃料が広く用いられている。しかし、昨今では、排気ガスの浄化等を促進するために、水素ガスを燃料として走行する水素ガス車も使用され始めている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２９３７７７号公報

ここで、水素ガス車に燃料を充填するときには、専用の充填装置が用いられる。この種の従来技術による充填装置は、水素ガスである燃料を貯える貯蔵タンクと燃料供給系統を介して接続された充填ノズルと、燃料の非充填時に該充填ノズルが取外し可能に納されるノズル収納部と、前記燃料供給系統に設けられ前記充填ノズルによって充填される燃料を冷却する冷却装置とを備えている。

そして、燃料の充填時には、充填ノズルをノズル収納部から取外して水素ガス車の車載タンクに接続し、この状態で充填装置を作動させることにより、貯蔵タンク内の燃料を充填ノズルによって車載タンクに充填する。この充填動作は、例えば車載タンク内に所定量の燃料が流入するか、または車載タンク内の圧力が所定値に上昇するまで続行される。

この場合、車載タンク側では、充填ノズルから流入する燃料がタンク内で圧縮されることにより、温度が上昇し易い。しかも、水素ガスの充填時には、所謂ジュールトムソン効果によっても温度が上昇するため、燃料を十分に冷却した状態で充填する必要がある。このため、従来技術では、貯蔵タンクと充填ノズルとの間に冷却装置を設け、この冷却装置によって冷却した低温の燃料を充填するようにしている。

ところで、上述した従来技術の充填装置では、充填装置内の燃料を冷却装置によって冷却する構成としている。しかし、この場合には、例えば冷却装置のコンプレッサ、ポンプ等を駆動して冷却液を循環させる必要があり、これらの機器を駆動することによって多量の電力等が消費されるため、装置全体の運転効率が低下し、ランニングコストが増大するという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、水素ガス車に充填される燃料を冷却装置によって効率よく冷却でき、燃料を低温に保持しつつ、運転効率を高めて省エネルギ化を促進できるようにした充填装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、水素ガスである燃料を貯える貯蔵タンクと燃料供給系統を介して接続され当該燃料を水素ガス車の車載タンクに充填する充填ノズルと、非充填時には該充填ノズルが収納され充填時には該充填ノズルが取外されるノズル収納部と、前記燃料供給系統に設けられ充填ノズルによって充填される燃料を冷却する冷却装置とを備えてなる充填装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記充填ノズルが前記ノズル収納部から取外されたか否かを検出するノズル検出スイッチを設け、常時は前記冷却装置を停止状態に保持し前記ノズル検出スイッチによって前記充填ノズルが取外されたことを検出したときに前記冷却装置を作動させる冷却制御手段を設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明では、前記水素ガス車に燃料を充填するときに操作する操作スイッチを設け、常時は前記冷却装置を停止状態に保持し前記操作スイッチが操作されたときに前記冷却装置を作動させる冷却制御手段を設ける構成としている。

また、請求項３の発明では、前記水素ガス車が充填場所に進入してきたことを検出する車両検出センサを設け、常時は前記冷却装置を停止状態に保持し前記車両検出センサによって前記水素ガス車を検出したときに前記冷却装置を作動させる冷却制御手段を設ける構成としている。

また、請求項４の発明によると、前記冷却制御手段は前記充填ノズルが前記ノズル収納部に収納されるかまたは前記燃料の充填を停止させる充填停止スイッチが操作されたときに前記冷却装置を停止させる構成としている。

また、請求項５の発明によると、前記冷却制御手段は前記冷却装置が作動を開始してから所定の遅延時間が経過した後に前記充填ノズルによって燃料の充填を開始する充填遅延手段を有する構成としている。

また、請求項６の発明では、前記充填遅延手段による前記遅延時間を入力する入力装置を有し、前記冷却制御手段は該入力装置の入力内容に応じて前記遅延時間の長さを可変に設定する構成としている。

また、請求項７の発明では、外気の温度を検出する外気温度センサを有し、前記冷却制御手段は該外気温度センサの検出結果に応じて前記遅延時間の長さを可変に設定する構成としている。

また、請求項８の発明によると、前記冷却制御手段は外気の温度が設定温度よりも低いときに前記冷却装置を停止した状態に保持する構成としている。

さらに、請求項９の発明によると、前記冷却制御手段は前記冷却装置を停止状態に保持するときに通常の運転状態よりも少量の冷却液を前記冷却装置内で循環させる構成としている。

請求項１の発明によれば、冷却制御手段は、充填ノズルがノズル収納部に収納されているか、または充填ノズルがノズル収納部から取外されたかをノズル検出スイッチによって検出することができる。これにより、充填ノズルがノズル収納部に収納されているときには、燃料の充填が行われないものとして冷却装置を停止させておくことができる。そして、充填ノズルがノズル収納部から取外されたときには、これを検出して冷却装置を作動させることができるので、冷却装置によって冷却した低温の燃料を水素ガス車に充填でき、このときに燃料の温度上昇を抑えて充填作業を円滑に行うことができる。

従って、燃料の充填時に限って冷却装置を効率よく運転でき、これを常時運転する必要がないので、冷却装置の消費エネルギを確実に低減でき、装置全体の運転効率を高めてランニングコストを抑えることができる。また、冷却装置の稼働時間を短縮できるから、その寿命を延ばして耐久性を高めることができる。

また、請求項２の発明によれば、冷却制御手段は、操作スイッチが操作されるまでの間は冷却装置を停止させておくことができる。そして、操作スイッチが操作されたときには、冷却装置を作動させることによって低温の燃料を水素ガス車に円滑に供給することができる。

従って、請求項１の発明とほぼ同様に、燃料の充填時に限って冷却装置を効率よく運転でき、装置全体のランニングコストを抑制できると共に、冷却装置の稼働時間を短縮して耐久性を高めることができる。また、例えば充填ノズルの清掃やメンテナンス作業等を行う場合に、冷却装置の動作を気にすることなく、作業等を容易に行うことができる。

また、請求項３の発明によれば、冷却制御手段は、車両検出センサによって水素ガス車の車両が充填場所に進入したか否かを検出できるので、車両が進入してこないときには、冷却装置を停止させておくことができる。そして、車両の進入時には、燃料の充填開始に先立って冷却装置を速やかに作動させることができ、車両が進入した時点から充填開始までの時間を利用して冷却装置を十分に予冷することができる。

これにより、例えば冷却装置を長時間停止していた場合でも、充填開始の時点から低温の燃料を車両側に円滑に供給でき、冷却性能と省エネルギ化とを両立させることができる。そして、請求項１の発明とほぼ同様に、燃料の充填時に限って冷却装置を効率よく運転でき、装置全体のランニングコストを抑制できると共に、冷却装置の耐久性を高めることができる。

また、請求項４の発明によれば、冷却制御手段は、充填ノズルがノズル収納部に収納されるか、または充填停止スイッチが操作されたときに、冷却装置を停止させることができるので、燃料の充填が終了した後には、冷却装置を停止状態に保持して省エネルギ化を促進することができる。

また、請求項５の発明によれば、充填遅延手段は、冷却装置が作動を開始してから一定の遅延時間が経過した後に、燃料の充填を開始することができる。これにより、例えば外気温度が高い場合や、冷却装置を長時間停止していた場合等でも、燃料を充填する前に冷却装置を予冷するための時間的猶予を与えることができ、冷却装置は、充填開始の時点から燃料を安定的に冷却することができる。

また、請求項６の発明によれば、入力装置を用いて遅延時間を設定することにより、例えば外気温度や冷却装置の性能等に応じて遅延時間の長さを容易に変更することができる。これにより、冷却装置には、充填装置の使用環境や作動状態等に応じた適度な予冷時間を与えることができ、その冷却性能を安定させることができる。

また、請求項７の発明によれば、冷却制御手段は、外気温度センサの検出結果に応じて遅延時間の長さを適切に設定でき、この設定動作を人手によらず自動的に行うことができる。これにより、例えば夏季等で外気温度が高い場合には、遅延時間を長くして冷却装置を十分に予冷することができる。また、冬季等で外気温度が低い場合には、遅延時間を短くして充填前の不要な予冷時間を省くことができるので、冷却装置に対して常に適度な予冷時間を与えることができ、その冷却性能を安定させることができる。

また、請求項８の発明によれば、例えば寒冷地、冬季等において燃料が十分に冷えている場合には、冷却装置が不要な冷却動作を行うのを避けることができる。これにより、周囲の環境等に応じて冷却装置の稼働時間をさらに短縮できるので、省エネルギ化を促進することができる。

さらに、請求項９の発明によれば、燃料を充填しないときには、冷却装置内に通常の運転状態よりも少量の冷却液を循環させることができ、これによって冷却装置を予冷状態に保持することができる。そして、予冷状態では、冷却装置の消費エネルギを最小限に抑えつつ、低温の冷却液を循環し続けることができる。

これにより、例えば外気温度が高い場合や、冷却装置を長時間停止していた場合等でも、冷却装置を予冷状態から円滑に始動させることができ、燃料の充填を開始した時点から高い冷却性能を速やかに得ることができる。従って、例えば充填作業が短い時間間隔で頻繁に行われる場合でも、燃料を安定的に冷却し続けることができ、冷却性能と省エネルギ化とを両立させることができる。

以下、本発明の実施の形態による充填装置について、添付図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１は、後述する第１ないし第６の実施の形態において、全ての実施の形態に共通する充填装置の全体構成を示したものである。

図１において、１は例えば燃料の供給所等に配置された貯蔵タンクで、該貯蔵タンク１は、水素ガスからなる燃料を貯えるものであり、燃料供給系統となる供給配管２を介して後述の充填ノズル４と接続されている。

３は貯蔵タンク１に付設された充填機ユニットを示し、該充填機ユニット３は、後述の充填ノズル４、遮断弁８、冷却装置９、流量計１２、センサ１３，１４、スイッチ１５〜１７、制御回路２１等によって構成されている。

４はホース４Ａを用いて供給配管２の下流側に接続された充填ノズルを示し、該充填ノズル４は、後述の水素ガス車２２に燃料を充填するものであり、水素ガス車２２の燃料充填口２２Ｂに気液密状態で接続される着脱可能なカップリング機構として構成されている。

５は充填機ユニット３に設けられたノズル収納部で、該ノズル収納部５には、図１中に実線で示す如く、燃料の非充填時に充填ノズル４が取外し可能に収納されている。また、水素ガス車２２の車両に燃料を充填するときには、仮想線で示す如く、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されて車両の燃料充填口２２Ｂに接続され、この状態で貯蔵タンク１内の燃料が供給配管２、充填ノズル４等を通じて水素ガス車２２の車載タンク２２Ａに充填される。

この場合、供給配管２には、例えば手動によって開，閉される入口弁６と、該入口弁６の下流側に接続され、後述の制御回路２１によって開，閉されることにより供給配管２を流れる燃料の流量を調節する調節弁７と、該調節弁７の下流側に接続された後述の遮断弁８とが設けられている。

８は供給配管２の途中部位に設けられた電磁式または空圧作動式の遮断弁で、該遮断弁８は、制御回路２１によって開，閉されることにより、供給配管２内を流れる燃料を流通，遮断するものである。これにより、制御回路２１は、充填ノズル４から水素ガス車２２に燃料を充填し、または充填を停止することができる。

９は水素ガス車２２に充填する燃料を冷却する冷却装置を示し、該冷却装置９は、遮断弁８と充填ノズル４との間で供給配管２に設けられた熱交換器１０と、該熱交換器１０に接続され、例えばコンプレッサ、ポンプ等の駆動機構（図示せず）が搭載されたチラーユニット１１とによって構成されている。

そして、チラーユニット１１は、制御回路２１から通電されることによって作動し、作動時には、例えばエチレングリコール等を含んだ冷却液を熱交換器１０との間に循環させる。これにより、冷却装置９は、供給配管２内を流れる燃料と冷却液との間で熱交換し、燃料の温度を低下させる。

１２は供給配管２内を流れる燃料の流量を検出する流量計、１３は充填ノズル４の近傍で供給配管２内の圧力を検出する圧力センサ、１４は供給配管２内を流れる燃料の温度を検出する燃料温度センサをそれぞれ示している。これらの流量計１２、圧力センサ１３及び燃料温度センサ１４は、個々の検出結果を制御回路２１にそれぞれ出力するものである。

１５は例えばノズル収納部５に設けられたノズル検出スイッチを示し、該ノズル検出スイッチ１５は、例えば２位置切換型のスイッチ等からなり、充填ノズル４によって押動されることにより開，閉状態が切換わる。そして、ノズル検出スイッチ１５は、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かを検出し、検出結果を制御回路２１に出力するものである。なお、ノズル検出スイッチ１５は、ノズル収納部５に設けるものに限らず、充填ノズル４側に設けてもよい。

１６は例えば燃料供給所の従業員等によって操作される操作スイッチとしての充填開始スイッチを示し、該充填開始スイッチ１６は、燃料の充填を開始するときに操作されるものである。また、１７は燃料の充填を停止するときに操作される充填停止スイッチで、該充填停止スイッチ１７は、何らかの理由により燃料の充填を途中で中止したい場合等に用いられる。

そして、充填開始スイッチ１６と充填停止スイッチ１７とは、操作状態に応じた信号を制御回路２１にそれぞれ出力し、制御回路２１は、これらの信号に応じて遮断弁８を開，閉することができる。

１８は例えば光学式、音波式等の非接触型センサにより構成された車両検出センサで、該車両検出センサ１８は、例えば充填ノズル４の近傍に位置する所定の充填場所等に面して配置されている。そして、車両検出センサ１８は、水素ガス車２２の車両が充填場所に進入してきたことを検出し、検出結果を制御回路２１に出力する。

１９は充填機ユニット３に付設された入力装置を示し、該入力装置１９は、例えば数字キー等からなる複数種類の操作キーと、顧客カード等のデータを読取るカードリーダ（図示せず）とを備えている。そして、入力装置１９は、従業員等によるキー操作の内容（例えば燃料の目標充填量、目標充填圧等）や、カードリーダにより読取った顧客カードのデータ等を制御回路２１に出力する。

２０は充填機ユニット３の周囲で外気の温度（外気温度）を検出する外気温度センサで、該外気温度センサ２０は、外気温度に対応する検出信号を制御回路２１に出力するものである。これにより、制御回路２１は、例えば気候の寒暖等に応じて冷却装置９の作動状態を制御することができる。

２１は充填機ユニット３を制御する制御回路を示し、該制御回路２１は、例えばタイマ機能と記憶回路とを備えた演算処理回路等によって構成され、その入力側には、流量計１２、センサ１３，１４，１８，２０、スイッチ１５，１６，１７、入力装置１９等が接続されると共に、制御回路２１の出力側には、調節弁７、遮断弁８、チラーユニット１１等が接続されている。

そして、制御回路２１は、ノズル検出スイッチ１５によって充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたことを検出し、この状態で充填開始スイッチ１６が操作されたときに、遮断弁８を開弁して燃料の充填を開始する。このとき、制御回路２１は、例えば流量計１２、センサ１３，１４の検出結果をモニタしつつ、調節弁７の開度等を調整することにより、供給配管２内の燃料を適切な流通状態に制御する。

また、制御回路２１は、流量計１２の検出結果を用いて燃料の充填量を演算し、この充填量が予め設定された目標充填量に達するか、または圧力センサ１３により検出した燃料の圧力が予め設定された目標充填圧に達したときに、遮断弁８を閉弁して燃料の充填を停止する。この場合、例えば燃料の充填量や圧力が目標に達していなくても、充填停止スイッチ１７が操作された場合には、充填動作が強制的に停止される。

一方、制御回路２１は、後述する第１ないし第６の実施の形態に示す如く、常時（燃料の充填を行っていないとき）は冷却装置９を停止状態に保持するか、または少量の冷却液を循環させる予冷状態に保持している。

そして、制御回路２１は、例えばノズル検出スイッチ１５により充填ノズル４の取外しを検出した場合、充填開始スイッチ１６が操作された場合、または車両検出センサ１８により水素ガス車２２を検出した場合には、冷却装置９を通常の状態で作動させる。

また、制御回路２１は、ノズル検出スイッチ１５により充填ノズル４の収納を検出した場合、または充填停止スイッチ１７が操作された場合には、冷却装置９を停止させる。これにより、冷却装置９を燃料の充填時に限って効率よく作動させることができる。

さらに、制御回路２１は、第４及び第５の実施の形態に示す如く、冷却装置９の作動開始と燃料の充填開始との間に所定の遅延時間Ｄtを設け、この遅延時間Ｄtの長さを入力装置１９の入力内容や外気温度センサ２０の検出結果に応じて可変に設定する。この結果、冷却装置９が作動を開始してから適切な遅延時間Ｄtが経過し、熱交換器１０等に低温の冷却液が十分に循環したときに、燃料の充填を開始することができる。

この場合、制御回路２１は、例えば外気温度が十分に低いときに、外気温度センサ２０の検出結果に応じて冷却装置９を停止状態に保持し、低温環境で無駄な冷却動作が行われるのを防止する構成となっている。

また、２２は水素ガスを燃料として走行する水素ガス車で、該水素ガス車２２の車載タンク２２Ａには、充填ノズル４が着脱可能に接続される燃料充填口２２Ｂが設けられている。

次に、図２及び図３を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態よる充填装置について説明する。本実施の形態の特徴は、充填ノズルがノズル収納部から取外されたときに、冷却装置を作動させる構成としたもので、この構成は図２、図３に示す制御処理として制御回路２１に予め記憶されているものである。

まず、燃料の充填を行っていないときには、図１中に実線で示す如く、充填ノズル４がノズル収納部５に収納されている。そして、水素ガス車２２の車両が到着し、充填作業を行うときには、例えば車両に充填したいガスの分量（目標充填量）、充填したい圧力（目標充填圧）等を入力装置１９によって入力した後に、充填ノズル４をノズル収納部５から取外す。

このとき、制御回路２１は、図２中のステップ１でノズル検出スイッチ１５から入力される信号を読込むことにより、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かの判定を繰返している。そして、充填ノズル４が取外されたときには、ステップ１で「ＹＥＳ」と判定し、ステップ２では、チラーユニット１１に通電することにより、冷却装置９を作動させる。

これにより、チラーユニット１１と熱交換器１０との間に冷却液が循環し、熱交換器１０の温度が低下するので、水素ガス車２２に充填される燃料を効率よく冷却することができる。そして、ステップ３では、図１中に仮想線で示す如く、充填ノズル４を車両の燃料充填口２２Ｂに接続する。

一方、ステップ１で「ＮＯ」と判定したときには、充填ノズル４がノズル収納部５に収納されたままの状態なので、冷却装置９を停止した状態に保持しつつ、充填ノズル４が取外されるまで待機する。

次に、ステップ４では、充填開始スイッチ１６の信号を読込むことにより、当該スイッチが操作されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ５で後述の燃料充填処理を行う。そして、燃料充填処理の実行後には、ステップ６で終了し、ステップ１に戻って待機する。また、ステップ４で「ＮＯ」と判定したときには、この判定処理を繰返しつつ待機する。

次に、図３を参照しつつ、燃料充填処理について説明すると、この燃料充填処理では、まずステップ１１で遮断弁８を開弁することにより、燃料の充填を開始する。これにより、貯蔵タンク１内に貯えられた燃料は、供給配管２内を流通しつつ、冷却装置９によって冷却された後に、充填ノズル４から水素ガス車２２の車載タンク２２Ａ内に充填される。

次に、ステップ１２では、圧力センサ１３から入力される検出信号を用いて燃料の圧力を検出し、車載タンク２２Ａ内に充填される燃料の圧力が目標充填圧に達したか否かを判定する。そして、ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１４で燃料の充填を終了する。

また、ステップ１２で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１３で流量計１２から入力される検出信号を用いて燃料の充填量を演算し、この充填量が目標充填量に達したか否かを判定する。そして、ステップ１３で「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１４で燃料の充填を終了する。

また、ステップ１３で「ＮＯ」と判定したときには、車載タンク２２Ａ内に充填された燃料の圧力及び充填量が何れも目標値に達していないので、これらが目標値に達するまでステップ１２，１３を繰返しつつ、充填動作を続行する。

次に、ステップ１４では、遮断弁８を閉弁して燃料の充填を終了し、ステップ１５では、充填停止スイッチ１７が操作されたか否かを判定する。そして、ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１７で冷却装置９を停止する。

また、ステップ１５で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１６でノズル検出スイッチ１５から入力される検出信号を用いて充填ノズル４がノズル収納部５に収納されたか否かを判定する。

そして、ステップ１６で「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ１７で冷却装置９を停止させる。また、ステップ１６で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１５，１６の何れかで「ＹＥＳ」と判定するまで、これらのステップの判定処理を繰返す。

次に、ステップ１７では、充填停止スイッチ１７が操作されるか、または充填ノズル４がノズル収納部５に戻されたので、燃料の充填作業が完了したと判断し、チラーユニット１１を電源から遮断して冷却装置９を停止させた後に、ステップ１８でリターンする。

かくして、本実施の形態によれば、制御回路２１は、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かをノズル検出スイッチ１５によって検出し、充填ノズル４が取外されたときに冷却装置９を作動させる構成としたので、充填ノズル４がノズル収納部５に収納されているときには、燃料の充填が行われないものとして冷却装置９を停止させておくことができる。

そして、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたときには、これをノズル検出スイッチ１５によって確実に検出でき、この検出結果に応じて冷却装置９を作動させることができる。このため、冷却装置９によって冷却した低温の燃料を水素ガス車２２に充填することができ、例えば断熱圧縮効果等による燃料の温度上昇を抑えて充填作業を円滑に行うことができる。

従って、燃料の充填時に限って冷却装置９を効率よく運転でき、これを常時運転する必要がないので、冷却装置９の消費エネルギを確実に低減でき、装置全体の運転効率を高めてランニングコストを抑えることができる。また、冷却装置９の稼働時間を充填時だけに短縮できるから、その寿命を延ばして耐久性を高めることができる。

また、制御回路２１は、充填ノズル４がノズル収納部５に収納されるか、または充填停止スイッチ１７が操作されたときに、冷却装置９を停止させるようにしたので、燃料の充填が終了した後には、冷却装置９を停止状態に保持して省エネルギ化を促進することができる。

次に、図１及び図４は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、充填開始スイッチが操作されたときに、冷却装置を作動させる構成としたことにある。この構成は、図４に示す制御処理として制御回路２１に予め記憶されているものである。

この図４において、まずステップ２１では、前記第１の実施の形態とほぼ同様に、ノズル検出スイッチ１５の検出結果を用いて充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かを判定する。そして、ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ２２で充填ノズル４を水素ガス車２２の燃料充填口２２Ｂに接続し、後述のステップ２３に移る。また、ステップ２１で「ＮＯ」と判定したときには、充填ノズル４が取外されるまで待機する。

次に、ステップ２３では、充填開始スイッチ１６が操作されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ２４で冷却装置９を作動させる。その後、ステップ２５では、第１の実施の形態のステップ１１〜１８（図３参照）と同様の燃料充填処理を実行し、ステップ２６で終了する。

また、ステップ２３で「ＮＯ」と判定したときには、冷却装置９を停止した状態に保持しつつ、充填開始スイッチ１６が操作されるまで待機する。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、充填開始スイッチ１６が操作されたときに、冷却装置９を作動させることができ、それまでの間は冷却装置９を停止させておくことができるので、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

そして、特に本実施の形態では、充填開始スイッチ１６と連動して冷却装置９を作動させるようにしたので、例えば充填ノズル４の清掃やメンテナンス作業等を行う場合に、冷却装置９の動作を気にすることなく、作業等を容易に行うことができる。

次に、図１及び図５は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、水素ガス車の進入を検出したときに、冷却装置を作動させる構成としたことにある。この構成は、図５に示す制御処理として制御回路２１に予め記憶されているものである。

この図５において、ステップ３１では、まず車両検出センサ１８から入力される検出信号を用いて、例えば所定の充填場所に水素ガス車２２の車両が進入してきたか否かを判定する。

そして、ステップ３１で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ３２で冷却装置９を作動させ、後述のステップ３３に移る。また、ステップ３１で「ＮＯ」と判定したときには、車両が進入してくるまで待機する。

次に、ステップ３３では、前記第１の実施の形態とほぼ同様に、ノズル検出スイッチ１５の検出結果を用いて充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ３４で充填ノズル４を水素ガス車２２の燃料充填口２２Ｂに接続し、後述のステップ３５に移る。また、ステップ３３で「ＮＯ」と判定したときには、充填ノズル４が取外されるまで待機する。

次に、ステップ３５では、充填開始スイッチ１６が操作されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ３６で第１の実施の形態のステップ１１〜１８と同様の燃料充填処理を実行し、ステップ３７で終了する。また、ステップ３５で「ＮＯ」と判定したときには、充填開始スイッチ１６が操作されるまで待機する。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、車両検出センサ１８によって水素ガス車２２の車両を検出したときに、冷却装置９を作動させる構成としたので、充填対象となる車両が進入してこないときには、冷却装置９を停止させておくことができる。

そして、車両の進入時には、燃料の充填開始に先立って冷却装置９を速やかに作動させることができ、車両が進入した時点から充填開始までの時間を利用して冷却装置９を十分に予冷することができる。これにより、例えば冷却装置９を長時間停止していた場合でも、充填開始の時点から低温の燃料を車両側に安定的に供給することができ、冷却性能と省エネルギ化とを両立させることができる。

次に、図１及び図６は本発明による第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、冷却装置が作動を開始してから燃料の充填を開始するまでの間に遅延時間を設け、この遅延時間を可変に設定する構成としたことにある。この構成は、図６に示す制御処理として制御回路２１に予め記憶されているものである。

この図６において、まずステップ４１では、例えば燃料供給所の従業員等が入力装置１９によって入力した遅延時間Ｄtのデータを読込む。ここで、遅延時間Ｄtとは、後述のステップ４３で冷却装置９の作動を開始する時点と、ステップ４７で燃料の充填を開始する時点との間に時間的な間隔（ディレイ）を付与するものである。

これにより、冷却装置９が作動した後には、少なくとも遅延時間Ｄtが経過してから燃料の充填が開始される。この場合、遅延時間Ｄtの長さは、例えば外気温度や充填圧力の高低、冷却装置９の性能等に応じて可変に設定されるもので、例えば外気温度や充填圧力が比較的高い場合や、冷却装置９の性能が低下している場合等には、遅延時間Ｄtが大きな値として入力、設定される。

次に、ステップ４２では、第１の実施の形態とほぼ同様に、ノズル検出スイッチ１５の検出結果を用いて充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ４３で冷却装置９の作動を開始する。このとき、制御回路２１に内蔵されたタイマを一緒にスタートし、冷却装置９が作動を開始してから経過した時間を計測する。そして、ステップ４４では、充填ノズル４を水素ガス車２２の燃料充填口２２Ｂに接続する。

一方、ステップ４２で「ＮＯ」と判定したときには、この判定処理を繰返しつつ、冷却装置９を停止した状態で待機する。

次に、ステップ４５では、充填開始スイッチ１６からの入力信号に基づいて当該スイッチが操作されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ４６に移る。また、ステップ４５「ＮＯ」と判定したときには、この判定処理を繰返しつつ、待機する。

次に、ステップ４６では、ステップ４１で読込んだ遅延時間Ｄtと制御回路２１のタイマーとを比較することにより、冷却装置９が作動を開始してから遅延時間Ｄtが経過したか否かを判定する。

そして、ステップ４６で「ＹＥＳ」と判定したときには、熱交換機１０等に低温の冷却液が十分に循環していると判断し、ステップ４７で第１の実施の形態のステップ１１〜１８と同様の燃料充填処理を行った後に、ステップ４８で終了する。また、ステップ４６で「ＮＯ」と判定したときには、遅延時間Ｄtが経過するまで待機した後に、燃料充填処理を行って終了する。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１，第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、入力装置１９により遅延時間Ｄtを設定し、冷却装置９が作動を開始してから遅延時間Ｄtが経過した後に、燃料の充填を開始する構成としている。

これにより、例えば外気温度が高い場合や、冷却装置９を長時間停止していた場合等でも、燃料を充填する前に冷却装置９を予冷するための時間的猶予を与えることができ、充填開始の時点から冷却装置９によって燃料を安定的に冷却できるので、冷却性能と省エネルギ化とを両立させることができる。

また、入力装置１９を用いて遅延時間Ｄtを設定することにより、例えば外気温度や充填圧力の高低、冷却装置の性能等に応じて遅延時間Ｄtの長さを容易に変更することができる。これにより、冷却装置９には、充填装置の使用環境や作動状態等に応じた適度な予冷時間を遅延時間Ｄtとして与えることができ、その冷却性能を安定させることができる。

次に、図１，図７及び図８は本発明による第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、冷却装置が作動を開始してから燃料の充填を開始するまでの遅延時間を、外気温度に応じて可変に設定する構成としたことにある。この構成は、図７に示す制御処理として制御回路２１に予め記憶されているものである。

この図７において、まずステップ５１では、外気温度センサ２０によって外気温度Ｔを検出し、この検出値を用いて図８中に示す特性線データ（テーブル）を参照することにより、遅延時間Ｄtの値を演算する。

この特性線データは、制御回路２１内に予め記憶されているもので、例えば外気温度Ｔが高くなるほど遅延時間Ｄtが増大するように構成されている。また、例えば外気温度Ｔが後述の設定温度Ｔ_Ｌよりも低くなったときには、冷却装置９が停止状態に保持されるので、設定温度Ｔ_Ｌよりも低い温度Ｔに対しては遅延時間Ｄtが零に設定されている。

次に、ステップ５２では、前記第１の実施の形態とほぼ同様に、ノズル検出スイッチ１５の検出結果を用いて充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ５３に移る。また、ステップ５２で「ＮＯ」と判定したときには、充填ノズル４が取外されるまで待機する。

次に、ステップ５３では、外気温度センサ２０により検出した外気温度Ｔが設定温度Ｔ_Ｌ以上であるか否かを判定する。ここで、設定温度Ｔ_Ｌとは、例えば冷却装置９によって燃料の冷却を行う必要があるか否かの境界となる温度であり、具体的には、例えば０℃前，後の温度として予め設定されている。

そして、ステップ５３で「ＹＥＳ」と判定したときには、外気温度Ｔが設定温度Ｔ_Ｌ以上の比較的暖かい温度であるから、燃料の冷却を行う必要があると判断し、ステップ５４で冷却装置９の作動を開始すると共に、前記第４の実施の形態とほぼ同様にタイマをスタートする。

また、ステップ５３で「ＮＯ」と判定したときには、例えば寒冷地、冬季等において、燃料の冷却が必要ないほど外気温度が低下していると判断し、ステップ５４は実行せずに、ステップ５５で冷却装置９を停止状態に保持する。

次に、ステップ５６では、充填ノズル４を水素ガス車２２の燃料充填口２２Ｂに接続し、ステップ５７では、充填開始スイッチ１６が操作されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ５８に移る。また、ステップ５７で「ＮＯ」と判定したときには、この判定処理を繰返しつつ待機する。

次に、ステップ５８では、ステップ５１で演算した遅延時間Ｄtを用いて、第４の実施の形態とほぼ同様の判定処理を行うことにより、冷却装置９が作動を開始してから遅延時間Ｄtが経過したか否かを判定する。

そして、ステップ５８で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ５９で第１の実施の形態と同様の燃料充填処理を行い、ステップ６０で終了する。また、ステップ５８で「ＮＯ」と判定したときには、遅延時間Ｄtが経過するまで待機した後に、燃料充填処理を行って終了する。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１，第３，第４の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、外気温度センサ２０を用いる構成としたので、その検出結果に応じて遅延時間Ｄtの長さを適切に設定できると共に、遅延時間Ｄtの設定動作を人手によらず自動的に行うことができる。

これにより、例えば夏季等で外気温度Ｔが高い場合には、遅延時間Ｄtを長くして冷却装置９を十分に予冷することができる。また、冬季等で外気温度Ｔが低い場合には、遅延時間Ｄtを短くして充填前の不要な予冷時間を省くことができるので、冷却装置９に対して常に適度な予冷時間を与えることができる。

また、本実施の形態では、外気温度Ｔが設定温度Ｔ_Ｌよりも低いときに、冷却装置９を停止状態に保持するようにしたので、例えば寒冷地、冬季等において燃料が十分に冷えている場合には、冷却装置９が不要な冷却動作を行うのを避けることができる。これにより、周囲の環境等に応じて冷却装置９の稼働時間をさらに短縮できるので、省エネルギ化を促進することができる。

次に、図１及び図９は本発明による第６の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、燃料の充填を開始する前に冷却装置を予冷状態に保持する構成としたことにある。この構成は、図９に示す制御処理として制御回路２１に予め記憶されているものである。

この図９において、まずステップ６１では、燃料の充填を開始する前に、例えば冷却装置９を停止状態に近い予冷状態に保持しておく。ここで、予冷状態とは、例えばチラーユニット１１を低出力で駆動することにより、通常の運転状態（定格運転等）よりも少量の冷却液を熱交換器１０とチラーユニット１１との間に循環させるものである。このため、予冷状態では、冷却装置９の消費電力等を最小限に抑えつつ、熱交換器１０を予備的に冷却しておくことができる。

次に、ステップ６２〜６７では、第１の実施の形態のステップ１〜６とほぼ同様の処理を行う。即ち、ステップ６２で充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたと判定したときに、ステップ６３では、冷却装置９を通常の運転状態で作動させ、熱交換器１０とチラーユニット１１との間に定格量の冷却液を循環させる。これにより、ステップ６４以降では、冷却装置９を用いて燃料を冷却しつつ、これを水素ガス車２２に充填することができる。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されない限り、冷却装置９を予冷状態に保持する構成としている。これにより、燃料を充填しないときには、冷却装置９を予冷状態として消費エネルギを最小限に抑えつつ、熱交換器１０等に低温の冷却液を循環し続けることができる。

このため、例えば外気温度が高い場合や、冷却装置９を長時間停止していた場合等でも、冷却装置９を予冷状態から円滑に始動させることができ、燃料の充填を開始した時点から高い冷却性能を速やかに得ることができる。従って、例えば充填作業が短い時間間隔で頻繁に行われる場合でも、燃料を安定的に冷却し続けることができ、冷却性能と省エネルギ化とを両立させることができる。

なお、前記各実施の形態では、図２中のステップ１，２、図４中のステップ２３，２４、図５中のステップ３１，３２、図６中のステップ４１〜４３，４６、図７中のステップ５１〜５５，５８、図９中のステップ６１〜６３が冷却制御手段の具体例をそれぞれ示している。そして、ステップ４６，５８は充填遅延手段の具体例を示している。

また、第４，第５の実施の形態では、第１の実施の形態に対して遅延時間Ｄtを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第２，第３の実施の形態に対して、第４，第５の実施の形態と同様に遅延時間Ｄtを設ける構成としてもよい。そして、これらの場合には、例えば充填開始スイッチ１６が操作されたとき、または車両検出センサ１８によって水素ガス車２２を検出したときに冷却装置９の作動を開始し、その後に遅延時間Ｄtが経過したときに燃料の充填を開始する構成とすればよい。

また、第５の実施の形態では、第１の実施の形態に対して、外気温度Ｔが低いときに冷却装置９を停止させる制御を追加する構成とした。しかし、この構成についても実施の形態に限るものではなく、例えば第２，第３の実施の形態に対して、外気温度Ｔが低いときに冷却装置９を停止させる制御を組合わせる構成としてもよい。

さらに、第６の実施の形態では、第１の実施の形態において、充填ノズル４がノズル収納部５から取外されたときに、冷却装置９を予冷状態に保持する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第２，第３の実施の形態と第６の実施の形態を組合わせる構成としてもよい。この場合、第２の実施の形態では、充填開始スイッチ１６が操作されるまでの間は冷却装置９を予冷状態に保持すればよく、第３の実施の形態では、車両検出センサ１８によって水素ガス車２２を検出するまでの間は冷却装置９を予冷状態に保持する構成とすればよい。

本発明の第１ないし第６の実施の形態による充填装置の共通部分を示す全体構成図である。本発明の第１の実施の形態による充填装置の制御処理を示す流れ図である。図２中の燃料充填処理を示す流れ図である。本発明の第２の実施の形態による充填装置の制御処理を示す流れ図である。本発明の第３の実施の形態による充填装置の制御処理を示す流れ図である。本発明の第４の実施の形態による充填装置の制御処理を示す流れ図である。本発明の第５の実施の形態による充填装置の制御処理を示す流れ図である。外気温度と遅延時間との関係を示す特性線図である。本発明の第６の実施の形態による充填装置の制御処理を示す流れ図である。

符号の説明

１貯蔵タンク
２供給配管（燃料供給系統）
３充填機ユニット
４充填ノズル
５ノズル収納部
６入口弁
７調節弁
８遮断弁
９冷却装置
１０熱交換器
１１チラーユニット
１２流量計
１３圧力センサ
１４燃料温度センサ
１５ノズル検出スイッチ
１６充填開始スイッチ（操作スイッチ）
１７充填停止スイッチ
１８車両検出センサ
１９入力装置
２０外気温度センサ
２１制御回路
２２水素ガス車
２２Ａ車載タンク
２２Ｂ燃料充填口
Ｄt 遅延時間
Ｔ外気温度
Ｔ_Ｌ設定温度

Claims

水素ガスである燃料を貯える貯蔵タンクと燃料供給系統を介して接続され当該燃料を水素ガス車の車載タンクに充填する充填ノズルと、非充填時には該充填ノズルが収納され充填時には該充填ノズルが取外されるノズル収納部と、前記燃料供給系統に設けられ前記充填ノズルによって充填される燃料を冷却する冷却装置とを備えてなる充填装置において、
前記充填ノズルが前記ノズル収納部から取外されたか否かを検出するノズル検出スイッチを設け、
常時は前記冷却装置を停止状態に保持し前記ノズル検出スイッチによって前記充填ノズルが取外されたことを検出したときに前記冷却装置を作動させる冷却制御手段を設ける構成としたことを特徴とする充填装置。
水素ガスである燃料を貯える貯蔵タンクと燃料供給系統を介して接続され当該燃料を水素ガス車の車載タンクに充填する充填ノズルと、非充填時には該充填ノズルが収納され充填時には該充填ノズルが取外されるノズル収納部と、前記燃料供給系統に設けられ前記充填ノズルによって充填される燃料を冷却する冷却装置とを備えてなる充填装置において、
前記水素ガス車に燃料を充填するときに操作する操作スイッチを設け、
常時は前記冷却装置を停止状態に保持し前記操作スイッチが操作されたときに前記冷却装置を作動させる冷却制御手段を設ける構成としたことを特徴とする充填装置。
水素ガスである燃料を貯える貯蔵タンクと燃料供給系統を介して接続され当該燃料を水素ガス車の車載タンクに充填する充填ノズルと、非充填時には該充填ノズルが収納され充填時には該充填ノズルが取外されるノズル収納部と、前記燃料供給系統に設けられ前記充填ノズルによって充填される燃料を冷却する冷却装置とを備えてなる充填装置において、
前記水素ガス車が充填場所に進入してきたことを検出する車両検出センサを設け、
常時は前記冷却装置を停止状態に保持し前記車両検出センサによって前記水素ガス車を検出したときに前記冷却装置を作動させる冷却制御手段を設ける構成としたことを特徴とする充填装置。
前記冷却制御手段は前記充填ノズルが前記ノズル収納部に収納されるかまたは前記燃料の充填を停止させる充填停止スイッチが操作されたときに前記冷却装置を停止させる構成としてなる請求項１，２または３に記載の充填装置。
前記冷却制御手段は前記冷却装置が作動を開始してから所定の遅延時間が経過した後に前記充填ノズルによって燃料の充填を開始する充填遅延手段を有する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の充填装置。
前記充填遅延手段による前記遅延時間を入力する入力装置を有し、前記冷却制御手段は該入力装置の入力内容に応じて前記遅延時間の長さを可変に設定する構成としてなる請求項５に記載の充填装置。
外気の温度を検出する外気温度センサを有し、前記冷却制御手段は該外気温度センサの検出結果に応じて前記遅延時間の長さを可変に設定する構成としてなる請求項５に記載の充填装置。
前記冷却制御手段は外気の温度が設定温度よりも低いときに前記冷却装置を停止した状態に保持する構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６または７に記載の充填装置。
前記冷却制御手段は前記冷却装置を停止状態に保持するときに通常の運転状態よりも少量の冷却液を前記冷却装置内で循環させる構成としてなる請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の充填装置。