JP2008075725A - ガスの供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス供給源からガス流路を介してガスを安定供給するガスの供給制御装置において、ガス供給系内にバッファータンク等の緩衝装置を設置することなく、ガス供給系に悪影響を及ぼす急激な圧力上昇を防止することができるガスの供給制御装置を提供する。
【解決手段】ガス流路にステッピング・モータ４駆動方式の自動開閉弁５と、この自動開閉弁５の下流側に圧力計８を設け、この圧力計８の検出圧力値Ｐと時間の経過とともに増加する任意の目標圧力値との差分に基づいて自動開閉弁５を間欠的に開閉制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガス供給源からガス流路を介して需要側へガスを安定供給するガスの供給制御装置に関するものである。

従来から、ガス供給源からガス流路を介して圧力および流量を制御したガスを安定的に供給するガスの供給制御装置が知られている。このガスの供給制御装置は、ガスの急激な圧力変化および流量変化をガス流路の途中に設けたバッファータンクにより吸収し、ガスを安定的に供給することができるものである（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２６１８４７号公報

しかしながら、上記従来のガスの供給制御装置では、バッファータンクの設置スペースを確保する必要があるという課題がある。例えば、自動車に水素を供給する水素ステーションに用いるような場合には装置の設置スペースが限られており、ガス供給系内にバッファータンクを設置することが困難である。

そこで、この発明は、ガス供給系内にバッファータンク等の緩衝装置を設置することなく、ガス供給系に悪影響を及ぼす急激な圧力上昇を防止することができるガスの供給制御装置を提供するものである。
ここで、ガス供給系とは、高圧ガスの供給源から使用設備までの間の高圧ガス供給ライン、すなわち配管、弁、機器等を意味するものとする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ガス供給源からガス流路を介してガスを安定供給するガスの供給制御装置において、前記ガス流路にステッピング・モータ駆動方式の自動開閉弁と、この自動開閉弁の下流側に圧力計を設け、この圧力計の検出圧力値と時間の経過とともに増加する任意の目標圧力値との差分に基づいて前記自動開閉弁を間欠的に開閉制御することを特徴とするガスの供給制御装置とした。

このように構成することで、自動開閉弁の下流の圧力計によって圧力を測定し、この測定圧力値と任意に設定した時間の関数である目標圧力値との差分に基づいてステッピング・モータの正逆回転及び開度を制御し、自動開閉弁を間欠的に開閉制御することができる。ステッピング・モータは矩形の電気信号である入力パルスに応じて一定角度ずつ回転するので、入力パルス数、周波数及び電気信号の向きによってモータの回転角度、回転速度、及び回転方向を高精度に制御することができる。

請求項２に記載した発明は、ガス供給源からガス流路を介してガスを安定供給するガスの供給制御装置において、前記ガス流路にサーボ・モータ駆動方式の自動開閉弁と、この自動開閉弁の下流側に圧力計を設け、この圧力計の検出圧力値と時間の経過とともに増加する任意の目標圧力値との差分に基づいて前記自動開閉弁を間欠的に開閉制御することを特徴とするガスの供給制御装置とした。

このように構成することで、自動開閉弁の下流の圧力計によって圧力を測定し、この測定圧力値と任意に設定した時間の関数である目標圧力値との差分に基づいてサーボ・モータの正逆回転を制御し、自動開閉弁を間欠的に開閉制御することができる。サーボ・モータは、モータに備え付けられたエンコーダによって回転角度、回転速度及び回転方向を検出し、目標値（角度・速度）と検出値（角度・速度）との誤差に比例した電気信号をサーボ・モータに供給し、目標値と検出値との誤差を小さくするフィードバック制御を行うことができるので、モータの回転角度、回転速度、及び回転方向を高精度に制御することができる。

請求項３に記載した発明は、記憶部と演算部とを備えたシーケンサを設け、前記差分を前記シーケンサにより求めて前記自動開閉弁を制御することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のガスの供給制御装置とした。

このように構成することで、任意の時間の関数である目標圧力値と圧力計によって測定された測定圧力値とをシーケンサに格納しておくことができる。そして、これらの値をシーケンサによって比較し、その差分に応じて自動開閉弁の開度及び開閉速度を設定し、その弁の開度及び開閉速度を実現するモータの回転角度、回転速度、及び回転方向を設定することができる。

請求項４に記載した発明は、前記差分に基づいてパルスを発生させるパルス制御部を備え、このパルス制御部によってステッピング・モータを駆動することを特徴とする、請求項１又は請求項３に記載のガスの供給制御装置とした。

このように構成することで、パルス制御部によってパルスを発生させ、さらにモータを駆動する電気信号に変換してモータを回転させることで自動開閉弁を開閉制御することができる。すなわち、任意に設定した目標圧力値と圧力計によって検出した検出圧力値との差分に基づいてパルス制御部でパルスを発生させ、そのパルスに基づいた電気信号をモータに与えてモータを間欠的に駆動させることができる。

請求項５に記載した発明は、前記差分に基づいて指令値を発生させるサーボ制御部を備え、このサーボ制御部によってサーボ・モータを駆動することを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載のガスの供給制御装置とした。

このように構成することで、サーボ制御部によってパルスを発生させ、さらにモータを駆動する電気信号に変換してモータを回転させることで自動開閉弁を開閉制御することができる。すなわち、任意に設定した目標値と圧力計によって検出した検出圧力値との差分に基づいてサーボ制御部にパルスを発生させ、そのパルスに基づいた電気信号をモータに与えてモータを間欠的に駆動させることができる。

請求項６に記載した発明は、前記ガスが水素ガスまたはヘリウムガスであることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガスの供給制御装置とした。

水素ガスまたはヘリウムガスは分子量が小さいため、これらのガスの供給系に設けられた遮断弁の上流側が高圧で下流側が中・低圧で供給系内にバッファータンク等の緩衝装置がない場合、遮断弁をわずかに開いただけで下流側の圧力が急激に上昇する。

請求項１又は請求項２に記載した発明によれば、圧力計の測定圧力値と任意に設定した目標圧力値との差分に基づいて自動開閉弁を間欠的かつ高精度に開閉制御し、ガスの圧力上昇をステップ状に制御することが可能となるので、高圧ガスを中・低圧の施設に供給するときに供給系の急激な圧力上昇を防止することができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、シーケンサで演算を行って圧力計の測定圧力値と任意に設定した目標圧力値との差分に基づくモータの回転角度、回転速度、及び回転方向を算出することができる。したがって、自動開閉弁を間欠的かつ高精度に開閉制御し、ガスの圧力上昇を任意に設定した昇圧速度に従ってステップ状に制御することが可能となるので、高圧ガスを中・低圧の施設に供給するときに、供給系の急激な圧力上昇を防止することができる効果がある。

請求項４に記載した発明によれば、任意に設定した目標圧力値と圧力計によって検出した検出圧力値との差分に基づいてパルス制御部でパルスを発生させ、そのパルスに基づいた電気信号をモータに与えてモータを間欠的かつ高精度に駆動させることができる。したがって、自動開閉弁を間欠的かつ高精度に開閉制御し、ガスの圧力上昇を任意に設定した昇圧速度に従ってステップ状に制御することが可能となるので、高圧ガスを中・低圧の施設に供給するときに、供給系の急激な圧力上昇を防止することができる効果がある。

請求項５に記載した発明によれば、任意に設定した目標値と圧力計によって検出した検出圧力値との差分に基づいてサーボ制御部でパルスを発生させ、そのパルスに基づいた電気信号をモータに与えてモータを間欠的かつ高精度に駆動させることができる。したがって、自動開閉弁を間欠的かつ高精度に開閉制御し、ガスの圧力上昇を任意に設定した昇圧速度に従ってステップ状に制御することが可能となるので、高圧ガスを中・低圧の施設に供給するときに、供給系の急激な圧力上昇を防止することができる効果がある。

請求項６に記載した発明のように、供給源がたとえ高圧の水素ガスまたはヘリウムガスであっても、請求項１〜請求項５までのいずれかに記載した発明によれば、圧力計の測定圧力値と任意に設定した目標圧力値との差分に基づいて自動開閉弁を間欠的かつ高精度に開閉制御し、ガスの圧力上昇をステップ状に制御することが可能となる。したがって、高圧の水素ガスまたはヘリウムガスを中・低圧の施設に供給するときにバッファータンクなどの緩衝装置を設置することなく、供給系の急激な圧力上昇を防止することができる効果がある。

次に、この発明の実施の形態の一例である第一の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すのは、高圧水素容器１から、例えば、化学プラントや半導体工場などの使用設備１０に水素を供給するために用いられるガスの供給制御装置である。

第一の高圧水素容器１は、例えば１８．５ＭＰａの高圧の水素ガスが充填された水素トレーラーである。水素の供給時には第一の高圧水素容器１に設けられた元弁２を介して配管３に着脱自在に接続されるものである。高圧水素容器１と使用設備１０とを結ぶガス流路である配管３の径は通常、例えば０．５〜１インチ程度で、第一の高圧水素容器１から使用設備１０までの距離も、例えば１ｍ程度である。元弁２の下流の配管３の途中にはステッピング・モータ４により駆動される自動開閉弁５が設けられている。自動開閉弁５の下流には隔離弁６及び逆止弁７が設けられている。逆止弁７の下流の配管３の途中には圧力計８が設けられ、その下流に設けられた圧力制御弁９を通して、例えば０．９５ＭＰａの中・低圧で水素を使用する使用設備１０に水素を供給するものである。

また、圧力計８はケーブル１１によってシーケンサ２０に接続されている。シーケンサ２０はパルス制御部２１に接続され、パルス制御部２１は自動開閉弁５に搭載されたステッピング・モータ４に接続されている。
図２に示すように、シーケンサ２０には記憶部２２及び演算部２３が設けられている。これにより、圧力計８によって検出された検出圧力値Ｐをシーケンサ２０に送って格納しておくことができる。また、記憶部２２には時間の経過に伴って緩やかに増加する任意の時間関数である目標圧力値Ｐｍ（ｔ）がマップとして格納されている。したがって、演算部２３は目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と検出圧力値Ｐに基づいて演算を行うことができる。

また、パルス制御部２１には発振器２４及びドライバ２５が設けられている。パルス制御部２１は発振器２４及びドライバ２５によってシーケンサ２０の演算結果に基づく指令値２６を矩形の電気信号であるパルスに変換し、さらにそのパルスを電気信号２８に変換してステッピング・モータ４を駆動させる。

ここで、高圧水素容器１に充填された水素ガスの供給が終了し、高圧水素容器１を配管３から取り外し、新たに水素ガスを充填した高圧水素容器１を配管３に接続する順序を説明する。
まず、高圧水素容器１に充填されたガスを供給している間は、元弁２、自動開閉弁５、及び隔離弁６は全開となっている。
次に、高圧水素容器１に充填された水素ガスを供給し終わって、圧力計８による検出圧力値Ｐが設定した圧力値、例えば０．９５Ｍｐａとなった後は、自動開閉弁５を閉じ、元弁２を閉じてから高圧水素容器１を配管３から取り外す。そして、新たに水素ガスが充填された高圧水素容器１を配管３に元弁２を介して再び接続し、元弁２を開く。
そして、再び自動開閉弁５を開くときに、自動開閉弁５の下流の圧力の急激な上昇を避けるために自動開閉弁５の制御を開始する。

次に、図３のフローチャートに基づいて、この第一の実施の形態における自動開閉弁５の開閉制御について説明する。図３に示すように、制御開始後、まずステップＳ１で自動開閉弁５の下流の圧力計８によって検出圧力値Ｐを検出してステップＳ２へ進む。検出した検出圧力値Ｐはシーケンサ２０に送られる。次に、ステップＳ２で、目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と検出圧力値Ｐをシーケンサ２０によって比較する。目標圧力値Ｐｍ（ｔ）が検出圧力値Ｐよりも大きければステップＳ３へ進む。

ステップＳ３ではシーケンサ２０によって目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と検出圧力値Ｐとの差分に応じた弁の開度及び開閉速度を算出し、さらにそれに基づいてステッピング・モータ４の回転角度、回転速度及び回転方向を算出し、その算出値に応じた指令値２６をパルス制御部２１によって矩形の電気信号であるパルスに変換し、さらに電気信号２８に変換して、ステッピング・モータ４を駆動させる。ステッピング・モータ４は送られた電気信号２８により、シーケンサ２０及びパルス制御部２１において設定した回転角度、回転速度及び回転方向で駆動され、自動開閉弁５を開く。

そして、再度ステップＳ１に戻って圧力計８で圧力Ｐを検出し、ステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した結果、あるいはステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３を繰り返した結果、ステップＳ２において検出圧力値Ｐが目標圧力値Ｐｍ（ｔ）以上となった場合にはステップＳ４に進む。ステップＳ４ではシーケンサ２０によって検出圧力値Ｐと目標圧力値Ｐｍ（ｔ）の最終値であるＰｍ（∞）とを比較する。その結果目標圧力値Ｐｍ（ｔ）の最終値Ｐｍ（∞）と検出圧力値Ｐが等しくなければ、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５ではシーケンサ２０からパルス制御部２１に自動開閉弁５を閉じる指令値２６が送られ、パルス制御部２１によって自動開閉弁５を閉じるパルスを生成し、さらにそのパルスが電気信号２８に変換されてステッピング・モータ４に送られることによってステッピング・モータ４を駆動させ、自動開閉弁５を閉じる。

再びステップＳ１に戻って、再度ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３及びステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５を繰り返すことにより、検出圧力値Ｐは時間の経過に伴って緩やかに増加する任意の時間関数である目標圧力値Ｐｍ（ｔ）に追従してステップ状に上昇し、やがてステップＳ４で目標圧力値の収束値Ｐｍ（∞）と検出圧力値Ｐが等しくなると、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６ではシーケンサ２０からパルス制御部２１に自動開閉弁５を全開にする指令値２６が送られて、パルス制御部２１によって自動開閉弁５を全開にするパルスが生成され、さらに電気信号２８に変換されてステッピング・モータ４に送られることによってステッピング・モータ４を駆動させ、自動開閉弁５が全開になる。

図４はこの第一の実施の形態において、横軸を時間、縦軸を圧力及び弁開度とした場合のグラフである。また、ここでは使用設備１０による水素ガスの使用量を略０とする最も厳しい条件、すなわち使用設備１０が圧力容器である場合のグラフについて説明する。
ここで、長鎖線は目標圧力値Ｐｍ（ｔ）を、実線は検出圧力値Ｐを、短鎖線は自動開閉弁５の弁開度Ｖを、２点鎖線は自動開閉弁５を設置していない従来の検出圧力値Ｐｃを表している。

図４に示すように、目標圧力値Ｐｍ（ｔ）は時間の経過と共に緩やかに上昇し、その傾き、すなわち圧力上昇速度、及び目標圧力値Ｐｍ（ｔ）の最終値Ｐｍ（∞）は任意に設定可能である。ここでは、最終値Ｐｍ（∞）は高圧水素容器１を供給系に接続し、自動開閉弁５がない状態で元弁２及び隔離弁６を開放し十分時間が経過したときの従来の検出圧力値Ｐｃの収束圧力値とした。

図３に示したステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，及びステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５を繰り返すことによって、図４に示すように弁開度Ｖはパルス状の挙動を示す。すなわち自動開閉弁５は間欠的に開閉を繰り返している。この間欠的な自動開閉弁５の開閉によって、検出圧力値Ｐは目標圧力値Ｐｍ（ｔ）に追従してステップ状に、従来の検出圧力値Ｐｃと比較して緩やかに上昇している。

例えば、図４の点Ｐ１でステップＳ１の検出圧力値Ｐの検出が行われてステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した場合、検出圧力値Ｐが小であるから、ステップＳ３に進んで自動開閉弁５が開かれるので、点Ｖ１において弁開度Ｖが上昇をはじめている。自動開閉弁５が開かれた結果、自動開閉弁５下流の検出圧力値Ｐが上昇を始める。点Ｐ２で再度ステップＳ１の検出圧力値Ｐの検出が行われてステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した場合、検出圧力値Ｐが大であるから、ステップＳ４に進む。このときまだ検出圧力値Ｐは最終目標値Ｐｍ（∞）に達していないので、ステップＳ５に進み自動開閉弁５が閉じられる。したがって点Ｖ２で弁開度Ｖが下降している。自動開閉弁５が閉じられた結果、検出圧力値Ｐは一定となる。

次に、点Ｐ３で再度ステップＳ１の検出圧力値Ｐの検出が行われてステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した場合、検出圧力値Ｐが大であるから、ステップＳ４に進む。このときまだ検出圧力値Ｐは最終目標値Ｐｍ（∞）に達していないので、ステップ５に進み、点Ｖ３で自動開閉弁５が閉じられた状態が維持される。また点Ｐ４でステップＳ１の検出圧力値Ｐの検出が行われてステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した場合、検出圧力値Ｐが小であるから、ステップＳ３に進んで自動開閉弁５が開かれるので、点Ｖ４において弁開度Ｖが上昇をはじめている。次に点Ｐ５でステップＳ１の検出圧力値Ｐの検出が行われてステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した場合、ガスの圧力上昇の速度が遅くなっているため検出圧力値Ｐが小となり、ステップＳ３に進んで自動開閉弁５が開かれるので、点Ｖ５でさらに弁開度Ｖが上昇している。

次に、点Ｐ６で再度ステップＳ１のステップＳ１の検出圧力値Ｐの検出が行われてステップＳ２で目標圧力値Ｐｍ（ｔ）と比較した場合、検出圧力値Ｐが最終目標圧力値Ｐｍ（∞）と等しくなっているため、ステップＳ２からステップＳ４へ進み、さらにステップＳ６へと進んで、点Ｖ６で自動開閉弁５が全開の指令をうけて弁開度Ｖが一気に上昇し、自動開閉弁５が全開となる。

したがって、上述の実施の形態によれば、自動開閉弁５の下流の圧力計８によって検出した検出圧力値Ｐと、記憶部２２に格納された任意の目標圧力値Ｐｍ（ｔ）に基づいてシーケンサ２０によってステッピング・モータ４を駆動する最適な指令値２６を設定し、自動開閉弁５を間欠的に開閉制御することで、自動開閉弁５下流の検出圧力値Ｐを目標圧力値Ｐｍ（ｔ）に追従させてステップ状に緩やかに上昇させることができる。
よって、分子量が小さいため急激に圧力が上がりやすい高圧の水素ガスやヘリウムガスを中・低圧の使用設備１０に供給するときに、自動開閉弁５から圧力制御弁までの間に非常にわずかの容量しかなく、かつ使用設備１０による水素ガスの使用量を略０とする最も厳しい条件であっても、ガス供給系内にバッファータンク等の緩衝装置を設置することなく、ガス供給系に悪影響を及ぼす急激な圧力上昇を防止することができる。

また、自動開閉弁５から圧力制御弁までの間に非常にわずかの容量しかなく、かつ使用設備１０による水素ガスの使用量を略０とする最も厳しい条件であっても、自動開閉弁５を間欠的に開閉制御することで下流の急激な圧力上昇を防止することができるので、製作が困難な特殊なレンジアビリティ、例えば３００：１の弁ではなく、通常のレンジアビリティ、例えば３０：１の弁を使用することできる。

次に、この発明の第二の実施の形態について、図１を援用し、図５を用いて説明する。図５は図１の自動開閉弁５を駆動させるステッピング・モータ４の代わりにサーボ・モータ３０を、パルス制御部２１の代わりにサーボ制御部３１を採用したものである。なお、その他の構成は第一の実施の形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

サーボ制御部３１には、発振器３２及びドライバ３３が備えられている。サーボ制御部３１はシーケンサ２０の演算結果に基づく指令値２６を矩形の電気信号であるパルスに変換し、そのパルスをさらに電気信号３５に変換してサーボ・モータ３０を駆動させる。サーボ・モータ３０は内部に備えられた図示しないエンコーダによって回転角度、回転速度及び回転方向を検出し、電気信号であるフィードバック・パルス３６としてサーボ制御部３１に送る。サーボ制御部３１は指令値２６を変換したパルスとフィードバック・パルス３６との誤差をなくすように電気信号３５によってサーボ・モータ３０を駆動させる。

したがって、サーボ・モータ３０の角度誤差はエンコーダの分解能によって決定されるが、エンコーダによって回転角度、回転速度及び回転方向を検出してフィードバック制御を行うため、回転角度、回転速度をシーケンサ２０からの指令値２６に従って高精度に制御することができる。
したがって、第二の実施の形態においても、第一の実施の形態と同様に自動開閉弁５を間欠的に開閉制御することで、高圧の水素ガスやヘリウムガスを中・低圧の使用設備１０に供給するときに、ガス供給系内にバッファータンク等の緩衝装置を設置することなく、ガス供給系に悪影響を及ぼす急激な圧力上昇を防止することができる。

次に、この発明の第三の実施の形態について、図２を援用し、図６を用いて説明する。
図６に示すのは図１の配管３の途中の逆止弁７と圧力計８との間に、配管３から略垂直方向に分岐する配管１００を設け、第二の高圧水素容器１０１及びその供給系を追加したものである。なお、その他の構成は第一の実施の形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
すなわち、この供給制御装置は、第一の高圧水素容器１に充填された水素ガスを供給し終えると、第二の高圧水素容器１０１に充填された水素ガスの供給に切り替えて連続的に水素ガスを供給することができるものである。

図６に示すように、第二の高圧水素容器１０１にも第一の高圧水素容器１と同様に、元弁１０２が設けられ、高圧水素容器１０１と配管１００とを結ぶガス流路である配管１０３の途中にステッピング・モータ１０４によって駆動される自動開閉弁１０５が設けられている。また、自動開閉弁１０５の下流には隔離弁１０６及び逆止弁１０７が設けられ、逆止弁１０７の下流の配管１０３が配管１００に接続されている。すなわち各逆止弁７，１０７の下流の配管３，１０３が配管１００に接続された多岐管構造となっている。また、シーケンサ２０に接続されたパルス制御部２１は自動開閉弁１０５に搭載されたステッピング・モータ１０４に接続されている。

次に、第二の高圧水素容器１０１に充填された水素を使用設備１０に供給するときの高圧水素容器１，１０１の切り替えの順序について説明する。
第一の高圧水素容器１に充填されたガスを供給している間は、自動開閉弁１０５だけが閉じた状態で元弁２，１０２、自動開閉弁５、及び各隔離弁６，１０６は全開の状態となっている。したがって、第一の高圧水素容器１の水素ガスが配管３を介して使用設備１０に供給されている。

第一の高圧水素容器１に充填された水素ガスを供給し終わって、検出圧力値Ｐが設定した圧力値、例えば０．９５Ｍｐａとなった後は、続けて自動開閉弁１０５を開くことで第二の高圧水素容器１０１に充填された水素ガスの供給に切り替えることができる。
このとき、自動開閉弁１０５を第一の実施の形態における自動開閉弁５と同様に制御することによって、自動開閉弁１０５を間欠的に開閉制御し、自動開閉弁１０５下流の検出圧力値Ｐを目標圧力値Ｐｍ（ｔ）に追従させてステップ状に緩やかに上昇させることができる。これにより、人手を介さずに順次高圧水素容器１，１０１を切り替えて水素の供給を続けることができる。

したがって、第三の実施の形態においても、第一の実施の形態と同様の効果が得ることができる。加えて、第一の高圧水素容器１から第二の高圧水素容器１０１への切り替えを自動開閉弁１０５によって人手を介さず自動で行うことができるので、大幅な労力の削減が可能であると同時に、人為的な操作ミスによる高圧ガスの漏洩を防止することができるので、安全性を向上させることができる。

次に、この発明の第四の実施の形態について図５、図６を援用して説明する。
この実施の形態は、第二の実施の形態と同様に、図６の自動開閉弁５，１０５を駆動させるステッピング・モータ４，１０４の代わりに、サーボ・モータ３０，１３０を、パルス制御部２１の代わりにサーボ制御部３１を採用したものである。なお、その他の構成は第二の実施の形態および第三の実施の形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

したがって、第四の実施の形態においても、第三の実施の形態と同様に自動開閉弁１０５を間欠的に開閉制御することで、第三の実施の形態と同様の効果が得られる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、水素トレーラー、水素セルフ供給設備、水素カードル、ヘリウムカードルなどの高圧ガスの供給制御装置として用いてもよい。また、水素、ヘリウム以外のガスを供給する場合に適用できることは勿論である。
また、上述した実施の形態では高圧水素容器を１台または２台設けてある場合について説明したが、高圧水素容器を３台以上の構成としてもよい。
また、上述した実施の形態では化学プラントや半導体工場などに水素を供給するために用いられるガスの供給制御装置について説明したが、自動車に搭載された水素ガスタンクに水素を供給する水素ステーションや、高圧水素容器と自動開閉弁との間に圧縮機を設置する高圧の水素ステーションなどに用いてもよい。
水素ステーションから水素ガスを供給する場合、水素ステーションの供給圧力は数十Ｍｐａ以上であり、車載タンクは補給時に数Ｍｐａとなっているが、この発明のガスの供給制御装置を用いることで、水素ガス供給系、すなわち車載タンク上流の圧力制御弁及びその上流の高圧ガス供給ラインの急激な圧力上昇を防止することができる。したがって、圧力制御弁下流の車載タンク及びエンジンへの損傷を防止し、安全性を向上させることができる。
また、上述した実施の形態では、使用設備１０の水素使用量を略０とする最も厳しい条件について説明したが、それ以外の使用条件に適用できることはいうまでもない。

本発明の第一の実施の形態のガスの供給制御装置における全体構成図である。 本発明の第一の実施の形態におけるパルス制御部及びシーケンサの構成図である。 本発明の実施の形態における自動開閉弁の開閉制御のフローチャート図である。 本発明の実施の形態における横軸を時間、縦軸を圧力及び弁開度とした検出圧力値Ｐのグラフである。 本発明の第二の実施の形態におけるサーボ制御部及びシーケンサの構成図である。 本発明の第三の実施の形態のガスの供給制御装置における全体構成図である。

符号の説明

４ ステッピング・モータ
５ 自動開閉弁
８ 圧力計
２０ シーケンサ
２１ パルス制御部
２２ 記憶部
２３ 演算部
３０ サーボ・モータ
３１ サーボ制御部
１０４ ステッピング・モータ
１０５ 自動開閉弁
１３０ サーボ・モータ
Ｐ 検出圧力値
Ｐｍ（ｔ） 目標圧力値

Claims (6)

1. ガス供給源からガス流路を介してガスを安定供給するガスの供給制御装置において、前記ガス流路にステッピング・モータ駆動方式の自動開閉弁と、この自動開閉弁の下流側に圧力計を設け、この圧力計の検出圧力値と時間の経過とともに増加する任意の目標圧力値との差分に基づいて前記自動開閉弁を間欠的に開閉制御することを特徴とするガスの供給制御装置。
2. ガス供給源からガス流路を介してガスを安定供給するガスの供給制御装置において、前記ガス流路にサーボ・モータ駆動方式の自動開閉弁と、この自動開閉弁の下流側に圧力計を設け、この圧力計の検出圧力値と時間の経過とともに増加する任意の目標圧力値との差分に基づいて前記自動開閉弁を間欠的に開閉制御することを特徴とするガスの供給制御装置。
3. 記憶部と演算部とを備えたシーケンサを設け、前記差分を前記シーケンサにより求めて前記自動開閉弁を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスの供給制御装置。
4. 前記差分に基づいてパルスを発生させるパルス制御部を備え、このパルス制御部によってステッピング・モータを駆動することを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のガスの供給制御装置。
5. 前記差分に基づいて指令値を発生させるサーボ制御部を備え、このサーボ制御部によってサーボ・モータを駆動することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のガスの供給制御装置。
6. 前記ガスが水素ガスまたはヘリウムガスであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガスの供給制御装置。

Images