JP2008089123A - 気体燃料充填装置および気体燃料充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貯蔵容器を大型化させることなく貯蔵容器内に十分に気体燃料を充填することができる気体燃料充填装置および気体燃料充填方法を提供する
【解決手段】
動作開始からの経過時間が経過時間がしきい値Ｔ１に達すると、圧縮機モータが動作状態となる。それにより、圧縮機が駆動されて燃料タンク内に気体燃料が充填され、燃料タンク内の圧力（以下、タンク内圧力と呼ぶ）が上昇する。タンク内圧力が上限値Ｐ１に達すると、圧縮機モータが停止状態となる。タンク内圧力が下限値Ｐ２以下になると、圧縮機モータ２２が再度動作状態となる。その後、タンク内圧力が上限値Ｐ１に達する毎に圧縮機モータが動作状態から停止状態に移行し、また、タンク内圧力が下限値Ｐ２以下になる毎に圧縮機モータが停止状態から動作状態に移行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、気体燃料を貯蔵容器に充填するための気体燃料充填装置および気体燃料充填方法に関する。

従来、メタン等の気体燃料を貯蔵するための方法として、貯蔵容器内に吸着材を充填し、その吸着材に気体燃料を吸着させて貯蔵する方法がある。

しかしながら、この方法においては、貯蔵容器内への気体燃料の充填時に、吸着熱によって貯蔵容器内の温度が上昇し、貯蔵容器内の圧力が上昇する。これにより、気体燃料の充填量が実質的に少なくなる。

このような課題に対して、吸着熱による貯蔵容器内の温度上昇を抑制する技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示される技術においては、ガス吸着貯蔵タンク内に熱交換流体通路を配置し、その熱交換流体通路に冷却水等の熱交換流体を循環させてガス吸着貯蔵タンク内の冷却を行う。

また、特許文献２に開示される技術においては、貯蔵容器に２つのガス導入口を互いに離間させて設け、ガスの充填途中に、使用するガス導入口を切り換える。この場合、切り換え前に発熱していた部分が、切り換え後に断熱膨張により冷却される。一方、切り換え後に発熱する部分は、切り換え前に断熱膨張により温度が下がっているため、温度上昇が抑制される。
特開２００３−３３６７９７号公報 特開２００１−１７２６５４号公報

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示される技術は、貯蔵容器内の構造を複雑化させるものであるため、貯蔵容器の大型化を招く。したがって、小型の車両等に搭載される燃料タンクに上記技術を適用することは困難である。

本発明の目的は、貯蔵容器を大型化させることなく貯蔵容器内に十分に気体燃料を充填することができる気体燃料充填装置および気体燃料充填方法を提供することである。

（１）第１の発明に係る気体燃料充填装置は、気体燃料を吸着材に吸着させて貯蔵する貯蔵容器に気体燃料を充填するための気体燃料充填装置であって、気体燃料を貯蔵容器に圧縮して充填する圧縮充填手段と、貯蔵容器内の圧力を検出する検出手段と、検出手段により検出される貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に貯蔵容器に気体燃料が充填されるように圧縮充填手段を制御する制御手段とを備えるものである。

この気体燃料充填装置においては、圧縮充填手段により気体燃料が貯蔵容器に圧縮して充填される。貯蔵容器内の圧力は検出手段により検出される。検出手段により検出された貯蔵容器内の圧力の変化に応じて、気体燃料が間欠的に貯蔵容器に充填されるように圧縮充填手段が制御手段により制御される。

この場合、貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に複数回にわたって気体燃料の充填を行うことにより、その充填量を徐々に増加させることができる。それにより、十分な量の気体燃料を貯蔵容器に充填することが可能となる。

また、この気体燃料充填装置によれば、貯蔵容器の構造にかかわらず、任意の構造を有する貯蔵容器に十分に気体燃料を充填することができる。そのため、貯蔵容器を大型化させることなく十分に気体燃料を充填することができる。

さらに、この気体燃料充填装置によれば、使用可能な圧力の範囲が制限されている場合でも、その制限された圧力の範囲内でより多くの気体燃料を貯蔵容器に充填することができる。

（２）制御手段は、貯蔵容器内の圧力が第１の値になると、貯蔵容器内の圧力が第１の値よりも低い第２の値になるまで圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填を停止し、貯蔵容器内の圧力が第２の値になると、圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填を再度開始してもよい。

この場合、貯蔵容器内の圧力が第１の値となり、圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填が停止されると、貯蔵容器内における吸着熱の発生が停止する。貯蔵容器内の熱は時間の経過とともに周囲に拡散するので、貯蔵容器内の温度は徐々に低下する。それにより、貯蔵容器内の圧力も徐々に低下する。

貯蔵容器内の圧力が第２の値まで低下して圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填が再度開始されることにより、より多くの気体燃料が貯蔵容器に充填される。

（３）第２の値は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数に応じて変更されてもよい。

気体燃料の充填が停止される期間に貯蔵容器内の圧力が低下する速度は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が増加するにつれて低くなる。そのため、気体燃料の充填を再度開始するための第２の値を、気体燃料の充填回数に応じて変更することにより、気体燃料を貯蔵容器に効率よく充填することが可能となる。

（４）第２の値は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が予め定められた第３の値に達すると増加されてもよい。

この場合、気体燃料の充填回数が増加して貯蔵容器内の圧力の低下速度が低くなっても、第２の値が増加されることにより、気体燃料の充填が停止される期間が長くなることが抑制される。そのため、気体燃料が貯蔵容器に効率よく充填される。

（５）第２の値は、貯蔵容器への気体燃料の充填が停止される状態で貯蔵容器内の圧力が第１の値から所定値低下するまでの時間に応じて変更されてもよい。

上記のように、気体燃料の充填が停止される期間に貯蔵容器内の圧力が低下する速度は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が増加するにつれて低くなる。そのため、貯蔵容器内の圧力が第１の値から所定値低下するまでの時間は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が増加するにつれて長くなる。したがって、気体燃料の充填を再度開始するための第２の値を、貯蔵容器内の圧力が第１の値から所定値低下するまでの時間に応じて変更することにより、気体燃料を貯蔵容器に効率よく充填することができる。

（６）第２の値は、貯蔵容器内の圧力が第１の値から所定値低下するまでの時間が予め定められた第４の値よりも長くなると増加されてもよい。

この場合、気体燃料の充填回数が増加して貯蔵容器内の圧力の低下速度が低くなっても、第２の値が増加されることにより、気体燃料の充填が停止される期間が長くなることが抑制される。そのため、気体燃料が貯蔵容器に効率よく充填される。

（７）制御手段は、貯蔵容器内の圧力が第１の値になると、貯蔵容器内の圧力の低下率が予め定められた第５の値になるまで圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填を停止し、貯蔵容器内の圧力の低下率が第５の値になると、圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填を再度開始してもよい。

この場合、貯蔵容器内の圧力が第１の値となり、圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填が停止されると、貯蔵容器内における吸着熱の発生が停止する。貯蔵容器内の熱は時間の経過とともに周囲に拡散するので、貯蔵容器内の温度は徐々に低下する。それにより、貯蔵容器内の圧力も徐々に低下する。

貯蔵容器内の圧力の低下率は、時間の経過とともに徐々に低くなる。貯蔵容器内の圧力の低下率が第５の値まで低下して圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填が再度開始されることにより、より多くの気体燃料が貯蔵容器に充填される。

（８）制御手段は、貯蔵容器内の圧力が第１の値になると、所定時間が経過するまで圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填を停止し、所定時間が経過すると、圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填を再度開始してもよい。

この場合、貯蔵容器内の圧力が第１の値となり、圧縮充填手段による貯蔵容器への気体燃料の充填が停止されると、貯蔵容器内における吸着熱の発生が停止する。貯蔵容器内の熱は時間の経過とともに周囲に拡散するので、貯蔵容器内の温度は徐々に低下する。それにより、貯蔵容器内の圧力も徐々に低下する。

したがって、気体燃料の充填が停止されてから所定時間が経過した後に、再度圧縮充填手段による気体燃料の充填を開始することにより、より多くの気体燃料が貯蔵容器に充填される。

（９）所定時間は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数に応じて変更されてもよい。

気体燃料の充填が停止される期間に貯蔵容器内の圧力が低下する速度は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が増加するにつれて低くなる。そのため、気体燃料の充填を再度開始するまでの時間を、気体燃料の充填回数に応じて変更することにより、気体燃料を貯蔵容器に効率よく充填することが可能となる。

（１０）制御手段は、貯蔵容器に気体燃料が充填される期間の間隔が予め定められた時間よりも長くなると、それ以降は貯蔵容器に気体燃料が充填されないように圧縮充填手段を制御してもよい。

上記のように、気体燃料の充填が停止される期間に貯蔵容器内の圧力が低下する速度は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が増加するにつれて低くなる。そのため、第１および第２の値が一定であれば、気体燃料の充填回数が増加するにつれて、貯蔵容器に気体燃料が充填される期間の間隔が長くなる。

この場合、貯蔵容器に気体燃料が充填される期間の間隔が予め定められた時間よりも長くなると、気体燃料の充填動作が終了する。このようにして、複数回にわたって貯蔵容器に気体燃料が充填されて十分な量の気体燃料が貯蔵容器に充填された状態で、気体燃料の充填動作を終了することができる。

（１１）制御手段は、貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が予め定められた第６の値に達すると、それ以降は貯蔵容器に気体燃料が充填されないように圧縮充填手段を制御してもよい。

この場合、気体燃料が貯蔵容器に予め定められた回数充填されると、気体燃料の充填動作が終了する。このようにして、複数回にわたって貯蔵容器に気体燃料が充填されて十分な量の気体燃料が貯蔵容器に充填された状態で、気体燃料の充填動作を終了することができる。

（１２）気体燃料充填装置は、圧縮充填手段の周囲を取り囲む筐体と、筐体内の雰囲気を筐体の外部に導く雰囲気導出機構とをさらに備え、制御手段は、貯蔵容器への気体燃料の充填の開始時点よりも所定時間前の時点から貯蔵容器への気体燃料の充填の停止時点よりも所定時間後の時点まで筐体内の雰囲気が筐体の外部に導かれるように雰囲気導出機構を制御してもよい。

この場合、筐体内で圧縮充填手段から漏洩した気体燃料および圧縮充填手段から発生した熱が筐体内に滞留することを確実に防止することができる。

（１３）第２の発明に係る気体燃料充填方法は、気体燃料を吸着材に吸着させて貯蔵する貯蔵容器に気体燃料を充填するための気体燃料充填方法であって、圧縮充填手段により気体燃料を貯蔵容器に圧縮して充填する工程と、検出手段により貯蔵容器内の圧力を検出する工程と、制御手段により検出手段により検出される貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に貯蔵容器に気体燃料が充填されるように圧縮充填手段を制御する工程とを備えるものである。

この気体燃料充填装置においては、圧縮充填手段により気体燃料が貯蔵容器に圧縮して充填される。貯蔵容器内の圧力は検出手段により検出される。検出手段により検出された貯蔵容器内の圧力の変化に応じて、気体燃料が間欠的に貯蔵容器に充填されるように圧縮充填手段が制御手段により制御される。

この場合、貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に複数回にわたって気体燃料の充填を行うことにより、その充填量を徐々に増加させることができる。それにより、十分な量の気体燃料を貯蔵容器に充填することが可能となる。

また、この気体燃料充填装置によれば、貯蔵容器の構造にかかわらず、任意の構造を有する貯蔵容器に十分に気体燃料を充填することができる。そのため、貯蔵容器を大型化させることなく十分に気体燃料を充填することができる。

さらに、この気体燃料充填装置によれば、使用可能な圧力の範囲が制限されている場合でも、その制限された圧力の範囲内でより多くの気体燃料を貯蔵容器に充填することができる。

本発明によれば、貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に複数回にわたって気体燃料の充填を行うことにより、その充填量を徐々に増加させることができる。それにより、十分な量の気体燃料を貯蔵容器に充填することが可能となる。

また、本発明によれば、貯蔵容器の構造にかかわらず、任意の構造を有する貯蔵容器に十分に気体燃料を充填することができる。そのため、貯蔵容器を大型化させることなく十分に気体燃料を充填することができる。

さらに、本発明によれば、使用可能な圧力の範囲が制限されている場合でも、その制限された圧力の範囲内でより多くの気体燃料を貯蔵容器に充填することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る気体燃料充填装置および気体燃料充填方法について図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）気体燃料充填装置の全体構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る気体燃料充填装置の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、気体燃料充填装置１００は、筐体１０を備える。筐体１０内は、圧縮機室１１、原動機室１２、排気室１３および制御室１４に区分けされている。

圧縮機室１１には圧縮機２１が設けられている。圧縮機２１と隣接するように原動機室１２には圧縮機駆動用モータ（以下、圧縮機モータと呼ぶ）２２が設けられている。圧縮機２１の駆動軸２３は、連結具２４を介して圧縮機モータ２２の回転軸２５に接続されている。圧縮機モータ２２が動作すると、回転軸２５を介して圧縮機２１の駆動軸２３が回転される。それにより、圧縮機２１が駆動される。

圧縮機２１には、筐体１０の外部へ延びるガス導入管３１およびガス導出管３２が接続されている。ガス導入管３１およびガス導出管３２は、ユーザにより気体燃料供給源ＧＲおよび燃料タンクＴＡにそれぞれ接続される。燃料タンクＴＡ内には活性炭等の吸着材が充填されている。

圧縮機２１が駆動されることにより気体燃料供給源ＧＲからガス導入管３１を通して圧縮機２１内に気体燃料が導入され、その気体燃料が導出管３２を通して燃料タンクＴＡ内に充填される。気体燃料としては、例えばメタンまたは天然ガスが用いられる。ガス導出管３２には圧力センサＳ１が取り付けられている。圧力センサＳ１によりガス導出管３２内の圧力が検出される。なお、ガス導出間３２内の圧力は燃料タンクＴＡ内の圧力（以下、タンク内圧力と呼ぶ）に等しい。

原動機室１２には換気口３３，３４が設けられており、筐体１０内における熱の滞留等が防止される。また、排気室１３には排気ファン３６およびファン駆動用モータ（以下、ファンモータと呼ぶ）３７が設けられている。ファンモータ３７によって排気ファン３６が駆動されることにより、圧縮機２１から漏洩した気体燃料ならびに圧縮機２１および圧縮機モータ２２から発生する熱が筐体１０の外部に導かれる。制御室１４には、制御部４０が設けられている。制御部４０は、圧縮機モータ２２、ファンモータ３７および圧力センサＳ１と電気的に接続されている。

図２を参照して気体燃料充填装置１００の制御系について説明する。図２は、気体燃料充填装置１００の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、圧力センサＳ１は制御部４０にタンク内圧力（ガス導出管３２内の圧力）の検出値を出力する。制御部４０は、圧縮機モータ２２およびファンモータ３７に制御信号を出力し、各々の動作を制御する。なお、制御部４０は、気体燃料充填装置１００の動作時間を計測するためのタイマー４１を備える。

（１−２）制御部による制御処理
制御部４０による制御処理の詳細について説明する。図３は、制御部４０による制御処理を示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、制御部４０はファンモータ３７を起動させる（ステップＳ１）。次に、制御部４０は、ファンモータ３７を起動させてからの経過時間（以下、起動経過時間と呼ぶ）が予め設定されたしきい値Ｔ１（例えば０．５秒）に達しているか否かを判定する（ステップＳ２）。

起動経過時間がしきい値Ｔ１に達していない場合、制御部４０は、ステップＳ２の判定を繰り返す。起動経過時間がしきい値Ｔ１に達している場合、制御部４０は、圧縮機モータ２２を起動させる（ステップＳ３）。次に、制御部４０は、圧力センサＳ１からの検出値に基づいてタンク内圧力が上限値Ｐ１に達しているか否かを判定する（ステップＳ４）。上限値Ｐ１は、燃料タンクＴＡの構造、吸着材の種類および量、ならびに気体燃料充填装置１００の性能等に応じて、気体燃料を充填可能な燃料タンクＴＡ内の圧力の上限値に設定される。

タンク内圧力が上限値Ｐ１に達していない場合、制御部４０は、ステップＳ４の判定を繰り返す。タンク内圧力が上限値Ｐ１に達している場合、制御部４０は、圧縮機モータ２２を停止させるとともに（ステップＳ５）、回数カウンタに＋１を加算する（ステップＳ６）。なお、回数カウンタは、制御部４０が記憶する変数であり、ステップＳ３〜Ｓ５の処理の繰り返し回数を示す。初期状態では回数カウンタは０に設定されている。

次に、制御部４０は、回数カウンタが予め設定されたしきい値Ｎ１（例えば３〜６）に達しているか否かを判定する（ステップＳ７）。回数カウンタがしきい値Ｎ１に達している場合、制御部４０は、圧縮機モータ２２を停止してからの経過時間（以下、停止経過時間と呼ぶ）が予め設定したしきい値Ｔ２（例えば５〜２０秒）に達しているか否かを判定する（ステップＳ８）。

停止経過時間がしきい値Ｔ２に達している場合、制御部４０は、ファンモータ３７を停止させ、処理を終了する。停止経過時間がしきい値Ｔ２に達していない場合、制御部４０は、ステップＳ８の判定を繰り返す。

ステップＳ７において、回数カウンタがしきい値Ｎ１に達していない場合、制御部４０は、圧力センサＳ１からの検出値に基づいて、タンク内圧力が予め設定された下限値Ｐ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。下限値Ｐ２は、大気圧よりも高く上限値Ｐ１よりも低い値に設定される（例えば、上限値Ｐ１の０．５倍〜０．９倍）。

タンク内圧力が下限値Ｐ２以下である場合、制御部４０は、ステップＳ３の処理に戻る。タンク内圧力が下限値Ｐ２より高い場合、制御部４０は、ステップＳ１０の判定を繰り返す。

（１−３）気体燃料充填装置の動作および作用
図３のフローチャートに従って制御される気体燃料充填装置１００の動作の概要、およびそれによる作用について説明する。図４は、気体燃料充填装置１００の動作時における圧縮機モータ２２の状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。

図４において、横軸は動作開始からの経過時間を示し、縦軸はタンク内圧力を示す。また、圧縮機モータ２２が動作している状態（以下、動作状態と呼ぶ）をハイレベルで示し、圧縮機モータ２２が停止している状態（以下、停止状態と呼ぶ）をローレベルで示す。なお、後述の図６、図９および図１１においても同様とする。

図４に示すように、動作開始からの経過時間がしきい値Ｔ１に達するまで、圧縮機モータ２２は停止状態である。この期間には、タンク内圧力は変化しない。なお、ファンモータ３７は動作開始とともに動作状態となる。経過時間がしきい値Ｔ１に達すると、圧縮機モータ２２が動作状態となる。それにより、圧縮機２１が駆動されて燃料タンクＴＡ内に気体燃料が充填され、タンク内圧力が上昇する。また、気体燃料の充填時には、燃料タンクＴＡ内において吸着熱が発生し、タンク内圧力をさらに上昇させる。

タンク内圧力が上限値Ｐ１に達すると、圧縮機モータ２２が停止状態となる。圧縮機モータ２２が動作状態から停止状態に移行すると、図４の下段に示すように、回数カウンタが１ずつ増加する。圧縮機モータ２２が停止している期間には、燃料タンクＴＡ内において吸着熱が発生しない。そのため、燃料タンクＴＡ内の熱が周囲に拡散して温度が徐々に低下する。それにより、タンク内圧力も徐々に低下する。したがって、燃料タンクＴＡ内にさらに気体燃料を充填することが可能な状態となる。

タンク内圧力が下限値Ｐ２になると、圧縮機モータ２２が再度動作状態となる。それにより、燃料タンクＴＡ内に気体燃料が追加して充填され、タンク内圧力が再び上昇する。その後、タンク内圧力が上限値Ｐ１に達する毎に圧縮機モータ２２が動作状態から停止状態に移行し、また、タンク内圧力が下限値Ｐ２になる毎に圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行する。

なお、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すと、タンク内圧力の低下速度が低くなり、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行するまでの所要時間が長くなる。これは、時間の経過とともに燃料タンクＴＡ内の温度がしだいに大気温（室温）に近づき、燃料タンクＴＡ内の温度の低下速度が次第に低くなるためである。圧縮機モータ２２が起動するたびに、燃料タンクＴＡ内には気体燃料が充填されて吸着熱が発生するが、その熱量よりも圧縮機モータ２２を停止させている期間に周囲に拡散する熱量の方が大きい。そのため、燃料タンクＴＡ内の温度はしだいに低下して大気温に近づく。

回数カウンタがしきい値Ｎ１に達すると、圧縮機モータ２２が停止状態に維持されるとともにファンモータ３７が停止され、気体燃料充填装置１００の動作が終了する。

（１−４）第１の実施の形態の効果
第１の実施の形態では、気体燃料が間欠的に繰り返し燃料タンクＴＡに充填される。１回の充填ではその充填量に限界があるが、複数回にわたって気体燃料の充填を繰り返すことにより、その充填量が徐々に増加する。それにより、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

また、燃料タンクＴＡの構造等にかかわらず、任意の構造を有する燃料タンクＴＡに十分に気体燃料を充填することができる。すなわち、小型の車両等に搭載される燃料タンクＴＡ等においても、燃料タンクＴＡを大型化させることなく十分に気体燃料を充填することができる。

また、第１の実施の形態では、気体燃料充填装置１００の動作開始時において、ファンモータ３７の起動後、所定時間（しきい値Ｔ１）が経過してから圧縮モータ２２が起動する。また、気体燃料充填装置１００の動作終了時において、圧縮機モータ２２の停止後、所定時間（しきい値Ｔ２）が経過してからファンモータ３７が停止する。すなわち、圧縮モータ２２の起動前および停止後において、ファンモータ３７が動作する状態が確実に確保される。

それにより、圧縮機２１から漏洩した気体燃料が筐体１０内に滞留することを確実に防止することができる。また、圧縮機２１および圧縮機モータ２２から発生する熱が筐体１０内に滞留することを確実に防止することができる。

なお、高圧気体を用いる場合には、様々な法的規制により、一般家庭等においては、使用可能な圧力の範囲が制限されている。本実施の形態に係る気体燃料充填装置１００は、その制限された圧力の範囲内でより多くの気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することができる。したがって、一般家庭等においても効果的に使用することができる。

（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態に係る気体燃料充填装置１００について、上記第１の実施の形態と異なる点を説明する。第２の実施の形態においては、制御部４０により以下の制御処理が行われる。

（２−１）制御部による制御処理
図５は、第２の実施の形態における制御部４０による制御処理を示すフローチャートである。図５を参照して第２の実施の形態における制御部４０による制御処理の詳細について説明する。

まず、制御部４０は、第１の実施の形態と同様にステップＳ１〜Ｓ６の処理を行う。次に、制御部４０は、回数カウンタが予め設定されたしきい値Ｎ２に達しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。しきい値Ｎ２は、しきい値Ｎ１と同様かまたはしきい値Ｎ１よりも小さく設定される。

回数カウンタがしきい値Ｎ２に達している場合、制御部４０は、回数カウンタが予め設定されたしきい値Ｎ３に達しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。しきい値Ｎ３は、しきい値Ｎ２よりも大きく設定される。回数カウンタがしきい値Ｎ３に達している場合、制御部４０は、第１の実施の形態と同様のステップＳ８，Ｓ９の処理を行い、処理を終了する。

ステップＳ２１において、回数カウンタがしきい値Ｎ２に達していない場合、制御部４０は、圧力センサＳ１からの検出値に基づいてタンク内圧力が予め設定された下限値Ｐ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。タンク内圧力が下限値Ｐ２より高い場合、制御部４０は、ステップＳ２３の処理を繰り返し行う。タンク内圧力が下限値Ｐ２以下である場合、制御部４０は、ステップＳ３の処理に戻る。

ステップＳ２２において、回数カウンタがしきい値Ｎ３に達していない場合、制御部４０は、圧力センサＳ１からの検出値に基づいてタンク内圧力が予め設定された下限値Ｐ３以下であるか否かの判定を行う（ステップＳ２４）。下限値Ｐ３は、下限値Ｐ２よりも高く設定される（例えば上限値の０．８倍〜０．９倍）。

タンク内圧力が下限値Ｐ３より高い場合、制御部４０は、ステップＳ２４の処理を繰り返し行う。タンク内圧力が下限値Ｐ３以下である場合、制御部４０は、ステップＳ３の処理に戻る。

（２−２）気体燃料充填装置の動作および作用
図５のフローチャートに従って制御される気体燃料充填装置１００の動作の概要、およびそれによる作用について、第１の実施の形態と異なる点を説明する。図６は、気体燃料充填装置１００の動作時における圧縮機モータ２２の状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。

図６に示すように、回数カウンタがしきい値Ｎ２に達するまでは、タンク内圧力が下限値Ｐ２になると圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行し、タンク内圧力が上限値Ｐ１に達すると圧縮機モータ２２が動作状態から停止状態に移行する。

回数カウンタがしきい値Ｎ２に達した後には、タンク内圧力が下限値Ｐ３（＞下限値Ｐ２）以下になると、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行し、タンク内圧力が上限値Ｐ１に達すると圧縮機モータ２２が動作状態から停止状態に移行する。回数カウンタがしきい値Ｎ３に達すると、圧縮機モータ２２が停止状態に維持されたまま気体燃料充填装置１００の動作が終了する。なお、図６の例において、しきい値Ｎ３はしきい値Ｎ２に１を加えた値に設定している。

（２−３）第２の実施の形態の効果
第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、気体燃料が間欠的に繰り返し燃料タンクＴＡに充填されるので、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

また、第２の実施の形態では、回数カウンタがしきい値Ｎ２に達すると、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行する際のタンク内圧力の下限値が上昇する。上記のように、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すと、タンク内圧力の低下速度が低くなり、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行するまでの時間が長くなる。そこで、下限値を上昇させることにより、比較的迅速に圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行することができる。その結果、比較的短時間で効率よく気体燃料を充填することが可能となる。

なお、第２の実施形態においては、タンク内圧力の下限値を下限値Ｐ２および下限値Ｐ３の２段階で設定しているが、３段階以上の多段階で設定してもよい。

（２−４）第２の実施の形態の変形例
上記第２の実施の形態においては、回数カウンタがしきい値Ｎ２に達することによりタンク内圧力の下限値が上昇するが、他の条件に基づいてタンク内圧力の下限値が上昇してもよい。

図７は、第２の実施の形態の変形例について説明するための図である。図７に示すように、この例においては、タンク内圧力が上限値Ｐ１から下限値Ｐ２に低下するまでの経過時間（以下、低下経過時間と呼ぶ。）ＳＴが計測される。

上記のように、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すと、タンク内圧力の低下速度が低くなる。それにより、低下経過時間ＳＴは、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すにつれて長くなる。

低下経過時間ＳＴが予め設定されたしきい値Ｔ１０よりも短い場合は、次に圧縮機モータ２２が停止された際のタンク内圧力の下限値が下限値Ｐ２に維持される。低下経過時間ＳＴがしきい値Ｔ１０よりも長い場合は、次に圧縮機モータ２２が停止された際のタンク内圧力の下限値が、下限値Ｐ２から下限値Ｐ３に上昇する。

その後、回数カウンタがしきい値Ｎ１に達すると、圧縮機モータ２２が停止状態に維持されたまま気体燃料充填装置１００の動作が終了する。

なお、この例では、タンク内圧力が上限値Ｐ１から下限値Ｐ２まで低下するまでの経過時間を低下経過時間ＳＴとして計測したが、タンク内圧力が上限値Ｐ１から下限値Ｐ２よりも高い他の所定値まで低下するまでの経過時間を低下経過時間ＳＴとして計測してもよい。

（３）第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態に係る気体燃料充填装置１００について、上記第１の実施の形態と異なる点を説明する。第３の実施の形態においては、制御部４０により以下の制御処理が行われる。

（３−１）制御部による制御処理
図８は、第３の実施の形態における制御部４０による制御処理を示すフローチャートである。図８を参照して第３の実施の形態における制御部４０による制御処理の詳細について説明する。

まず、制御部４０は、第１の実施の形態と同様にステップＳ１〜Ｓ５の処理を行う。次に、制御部４０は、圧力センサＳ１からの検出値に基づいて、タンク内圧力が下限値Ｐ２以下であるか否かの判定を行う（ステップＳ３１）。

タンク内圧力が下限値Ｐ２より高い場合、制御部４０は、ステップＳ３１の判定を繰り返す。タンク内圧力が下限値Ｐ２以下である場合、制御部４０は、低下経過時間ＳＴが予め設定されたしきい値Ｔ３よりも長いか否かを判定する（ステップＳ３２）。

低下経過時間ＳＴがしきい値Ｔ３よりも長い場合、制御部４０は、ステップＳ８，Ｓ９の処理を行い、処理を終了する。低下経過時間ＳＴがしきい値Ｔ３以下の場合、制御部４０は、ステップＳ３の処理に戻る。

（３−２）気体燃料充填装置の動作および作用
図８のフローチャートに従って制御される気体燃料充填装置１００の動作の概要、およびそれによる作用について、第１の実施の形態と異なる点を説明する。図９は、気体燃料充填装置１００の動作時における圧縮機モータ２２の状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。

図９に示すように、低下経過時間ＳＴがしきい値Ｔ３より短い場合には、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行する。低下経過時間ＳＴがしきい値Ｔ３より長くなると、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行することなく気体燃料充填装置１００の動作が終了する。

（３−３）第３の実施の形態の効果
第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、気体燃料が間欠的に繰り返し燃料タンクＴＡに充填されるので、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

なお、上記第２の実施の形態の変形例と同様に、タンク内圧力が上限値Ｐ１から下限値Ｐ２よりも高い他の所定値まで低下するまでの経過時間を低下経過時間ＳＴとして計測してもよい。また、上記第１の実施の形態または上記第２の実施の形態の変形例と同様に、圧縮機モータ２２の動作回数（回数カウンタの値）または圧縮機モータ２２の停止期間（低下経過時間）の長さに応じて、タンク内圧力の下限値を上昇させてもよい。

（４）第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態に係る気体燃料充填装置１００について、上記第１の実施の形態と異なる点を説明する。第４の実施の形態においては、制御部４０により以下の制御処理が行われる。

（４−１）制御部による制御処理
図１０は、第４の実施の形態における制御部４０による制御処理を示すフローチャートである。図１０を参照して第４の実施の形態における制御部４０による制御処理の詳細について第１の実施の形態と異なる点を説明する。

第４の実施の形態では、ステップＳ７において回数カウンタがしきい値Ｎ１に達していない場合、制御部４０は、圧力センサＳ１からの検出値およびタイマー４１による計測時間に基づいて、単位時間当たりのタンク内圧力の変化量（以下、圧力低下率と呼ぶ）を算出するとともに、その圧力低下率が予め設定したしきい値Ｒ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ４１）。

ステップＳ４１において、圧力低下率がしきい値Ｒ１以上の場合、制御部４０は、ステップＳ４１の判定を繰り返す。圧力低下率がしきい値Ｒ１より小さい場合、制御部４０は、ステップＳ３の処理に戻る。

（４−２）気体燃料充填装置の動作および作用
図１０のフローチャートに従って制御される気体燃料充填装置１００の動作の概要、およびそれによる作用について、第１の実施の形態と異なる点を説明する。図１１は、気体燃料充填装置１００の動作時における圧縮機モータ２２の状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。なお、図１１において、圧力低下率は、タンク内圧力を示す曲線の傾きに相当する。

図１１に示すように、圧縮機モータ２２が動作状態から停止状態に移行した直後は、タンク内圧力の低下速度が比較的高く、圧力低下率が大きい（図中の接線ＰＲ１〜ＰＲ３参照）。時間の経過とともに、タンク内圧力の低下速度が低くなり、圧力低下率ＰＲが小さくなる。圧力低下率がしきい値Ｒ１（図中の接線Ｒ１ａ参照）よりも小さくなると、圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行する。

なお、上記のように、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すと、タンク内圧力の低下速度が低くなる。そのため、圧縮機モータ２２の動作回数および停止回数が増えるほど、動作状態から停止状態に移行した直後の圧縮低下率が小さくなる。それに伴い、タンク内圧力がより高い状態で圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行する。

（４−３）第４の実施の形態の効果
第４の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、気体燃料が間欠的に繰り返し燃料タンクＴＡに充填されるので、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

また、第４の実施の形態では、圧縮機モータ２２の動作回数および停止回数が増えるほどタンク内圧力が高い状態で圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行する。そのため、第２の実施の形態と同様に比較的迅速に圧縮機モータ２２が停止状態から動作状態に移行し、比較的短時間で効率よく気体燃料を充填することが可能となる。

なお、上記第３の実施の形態と同様に、圧縮機モータ２２の停止期間（低下経過時間）の長さに応じて気体燃料充填装置１００の動作の終了時期を決定してもよい。

（５）第５の実施の形態
本発明の第５の実施の形態に係る気体燃料充填装置１００について、上記第１の実施の形態と異なる点を説明する。図１２は、第５の実施の形態について説明するための図である。

図１２に示すように、第５の実施の形態においては、タンク内圧力が上限値Ｐ１に達したときに、圧縮機モータ２２が、予め設定された所定時間（以下、モータ停止時間と呼ぶ）経過するまで停止される。モータ停止時間は、回数カウンタの値に応じて設定される。図１２に示す例では、回数カウンタが“１”、“２”、“３”、・・・“Ｎ１−２”および“Ｎ１−１”である場合のモータ停止時間が、それぞれ時間Ｔ１１、時間Ｔ１２、時間Ｔ１３、・・・時間ＴＸ−１および時間ＴＸに設定されている。なお、この例では、回数カウンタがしきい値Ｎ１に達すると、気体燃料充填装置１００の動作が終了する。

モータ停止時間は、回数カウンタの値が増加するにつれて長くなるように設定される。ただし、時間効率を向上させるために、圧縮機モータ２２が複数回動作した後にはモータ停止時間がその前回のモータ停止時間よりも短く設定されてもよい。

図１２に示す例においては、時間Ｔ１１よりも時間Ｔ１２が長く設定され、時間Ｔ１２よりも時間Ｔ１３が長く設定されている。一方、時間ＴＸは時間ＴＸ−１よりも短く設定されている。

第５の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、気体燃料が間欠的に繰り返し燃料タンクＴＡに充填されるので、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

また、第５の実施の形態においては、気体燃料の充填回数および圧縮機モータ２２の停止時間が予め設定されるので、所望の時間内で効率よく気体燃料を充填することが可能となる。

（６）他の実施の形態
上記実施の形態では、圧縮機モータ２２の動作回数または圧縮機モータ２２の停止期間の長さに応じて気体燃料充填装置１００の動作の終了時期を決定しているが、これに限らず、他の方法を用いてもよい。例えば、気体燃料充填装置１００の動作が開始した時点からの経過時間に応じて動作の終了時期を決定してもよい。

上記実施の形態では、上限値Ｐ１は気体燃料を充填可能な燃料タンクＴＡ内の圧力の上限値に設定しているが、これに限らず、種々の目的に応じた他の値に設定してもよい。例えば法的規制により使用可能な圧力範囲が制限される場合、その圧力範囲の上限値に設定してもよい。

タンク内圧力の下限値Ｐ２，Ｐ３、ならびに種々のしきい値は、燃料タンクＴＡの構造、吸着材の種類および量、ならびに気体燃料充填装置１００の性能等により適宜変更してもよい。

（６−１）制御部の構成例
上記第１〜第５の実施の形態において、制御部４０は、電気回路等のハードウェアにより実現してもよく、あるいはＣＰＵ（中央演算処理装置）等のハードウェアとプログラム等のソフトウェアにより実現してもよい。

以下、制御部４０を構成する電気回路の一例について説明する。図１３は、制御部４０を構成する電気回路の一例を示す図である。図１３に示すように、圧縮機モータ２２に線路Ｌ１，Ｌ２を介して電源プラグ５１が接続されている。電源プラグは、図示しない電源（コンセント）に差し込まれる。線路Ｌ１には電源プラグ５１側から順に電源スイッチＳＷ１およびヒューズＦ１が介挿されており、線路Ｌ２には電源プラグ５１側から順に電源スイッチＳＷ２およびヒューズＦ２が介挿されている。

電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２は連動しており、電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態では電源プラグ５１からの電力が後述の各部に供給され、オフの状態では電源プラグ５１からの電力の供給が停止される。ヒューズＦ１，Ｆ２は過大な電流が流れると回路を遮断する。

線路Ｌ１，Ｌ２間には、電源表示灯５２が接続されている。電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態では電源表示灯５２に電流が供給され、電源表示灯５２が点灯状態となる。

線路Ｌ１，Ｌ２には、ＡＣ／ＤＣ電源回路５０の一対の入力端子が接続されている。また、線路Ｌ２には接点ＭＲが介挿されている。接点ＭＲは、後述するモータリレーＭＲａにより開閉される。

ＡＣ／ＤＣ電源回路５０の一方の出力端子はダイオードＤＩのアノードに接続されている。ＡＣ／ＤＣ電源回路５０の他方の出力端子は接地端子に接続されている。ダイオードＤＩのカソードと接地端子との間にバックアップ電源５３が接続されている。バックアップ電源５３は、例えば電気二重層キャパシタからなる。また、ＡＣ／ＤＣ電源回路５０の一方の出力端子は、後述する制御回路ＳＥに含まれるディレイタイマ回路に接続されている。

ダイオードＤＩのカソードは、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５４の入力端子および制御回路ＳＥのディレイタイマ回路以外の回路に接続されている。昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５４の出力端子と接地端子との間にファンモータ３７が接続されている。

また、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５４の出力端子と接地端子との間にモータリレーＭＲａおよび接点ＳＷ３が接続されている。接点ＳＷ３は、制御回路ＳＥにより開閉される。接点ＳＷ３が閉じると、モータリレーＭＲａに電流が供給される。それにより、接点ＭＲが閉じられる。

続いて、制御回路ＳＥの詳細について説明する。図１４は、制御回路ＳＥの詳細な構成を示す図である。図１４に示すように、制御回路ＳＥは、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２、カウント回路６３およびＡＮＤゲート回路６７を含む。

ディレイタイマ回路６１は、電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンした時点からの経過時間を計測し、その経過時間に応じて論理“１”の成立信号または論理“０”の不成立信号をＡＮＤゲート回路６７に出力する。

第１の比較回路６２は、圧力センサＳ１からの検出値（以下、圧力検出値と呼ぶ）を上限値Ｐ１および下限値Ｐ２と比較し。その比較結果に応じて、論理“１”の成立信号または論理“０”の不成立信号をＡＮＤゲート回路６７およびカウント回路６３に出力する。詳細は後述する。

カウント回路６３は、第１の比較回路６２の出力信号の立ち下がり回数（成立信号から不成立信号に切り替わる回数）をカウントする。カウント値がしきい値Ｎ１以下の場合には論理“１”の成立信号をＡＮＤゲート回路６７に出力し、カウント値がしきい値Ｎ１より大きい場合には論理“０”の不成立信号をＡＮＤゲート回路６７に出力する。

ＡＮＤゲート回路６７は、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の全てから成立信号が出力された場合に接点ＳＷ３を閉じ、それ以外の場合に接点ＳＷ３を開く。

（６−２）気体燃料充填装置の動作
図１３および図１４に示した電気回路を備える気体燃料充填装置１００の動作について説明する。

電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンすると、電源表示灯５２が点灯状態となるとともに、ＡＣ／ＤＣ電源回路５０に交流電圧が与えられる。ＡＣ／ＤＣ電源回路５０は、交流電圧を直流電圧に変換する。ＡＣ／ＤＣ電源回路５０から出力される交流電圧は、ダイオードＤＩを通してバックアップ電源５３に印加される。また、ダイオードＤＩのアノードの電圧が制御回路ＳＥのディレイタイマ回路６１に与えられ、ダイオードＤＥのカソードの電圧が制御回路ＳＥの他の回路に与えられる。

昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５４は、ダイオードＤＩのカソードの電圧を昇圧する。昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ５４から出力される電圧はファンモータ３７に印加される。それにより、ファンモータ３７が動作する。

制御回路ＳＥにおいて、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の全てから成立信号が出力された場合には、ＡＮＤゲート回路６７の出力信号が論理“１”となり、接点ＳＷ３が閉じる。その結果、図１３のモータリレーＭＲａに電流が供給され、接点ＭＲが閉じる。それにより、圧縮機モータ２２に交流電流が供給され、圧縮機モータ２２が動作状態となる。

一方、図１４のディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の少なくとも１つから不成立信号が出力されれば、ＡＮＤゲート回路６７の出力信号は論理“０”となり、接点ＳＷ３が開く。その結果、モータリレーＭＲａに電流が供給されず、接点ＭＲが開く。それにより、圧縮機モータ２２に電流が供給されず、圧縮機モータ２２が停止状態となる。

このように、電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態では、ファンモータ３７は動作状態に維持される。一方、圧縮機モータ２２は、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の出力信号に応じて動作状態と停止状態との間で切り換わる。

ここで、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の出力信号、ならびに圧縮機モータ２２の状態について説明する。図１５は、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の出力信号ならびに圧縮機モータ２２の状態を示すタイミング図である。なお、図１５において、成立信号をハイレベルで示し、不成立信号をローレベルで示す。後述の図１７においても同様とする。また、圧縮機モータ２２の動作状態をハイレベルで示し、停止状態をローレベルで示す。

図１５に示すように、ディレイタイマ回路６１は、電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンした時点からの経過時間が、しきい値Ｔ１に達するまで、不成立信号を出力する。この場合、圧縮機モータ２２は停止状態となっている。経過時間がしきい値Ｔ１に達すると、ディレイタイマ回路６１は成立信号を出力する。

第１の比較回路６２は、電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンした時点からタンク内圧力が上限値Ｐ１に達するまでの期間は成立信号を出力する。第１の比較回路６２は、タンク内圧力がタンク内圧力が上限値Ｐ１に達すると不成立信号を出力し、タンク内圧力が下限値Ｐ２になるまで不成立信号を維持する。その後、第１の比較回路６２は、タンク内圧力が下限値Ｐ２になると成立信号を出力し、タンク内圧力が上限値Ｐ１に達するまで成立信号を維持する。すなわち、第１の比較回路６２は、タンク内圧力の変動に応じて、成立信号および不成立信号を交互に出力する。

カウント回路６３は、第１の比較回路６２の立下り回数をカウントする。カウント値がしきい値Ｎ１以下の場合には、カウント回路６３は成立信号を出力する。カウント値がしきい値Ｎ１より大きくなると、カウント回路６３は不成立信号を出力する。

圧縮機モータ２２は、上記のように、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の全てから成立信号が出力されているときに動作状態となり、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２およびカウント回路６３の少なくとも１つから不成立信号が出力されると停止状態となる。

そのため、圧縮機モータ２２は、電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンされた時点からの経過時間がしきい値Ｔ１に達した後、動作状態と停止状態とを繰り返し、第１の比較回路６２の立下り回数がしきい値Ｎ１に達すると、それ以降は動作状態に移行しなくなる。

このように、図１３および図１４に示した電気回路を備える気体燃料充填装置１００においては、上記第１の実施の形態とほぼ同様の動作が実現される。したがって、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

（５−２−ａ）電源の遮断
電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフした場合、圧縮機モータ２２には電流が供給されないが、ファンモータ３７にはバックアップ電源５３からの電流が供給される。そのため、圧縮機モータ２２が動作状態であるときに電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフした場合、圧縮機モータ２２は即座に停止するが、ファンモータ３７は所定時間動作する。

したがって、任意のタイミングで電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフしても、筐体１０内で圧縮機２１から漏洩した気体燃料ならびに圧縮機２１および圧縮機モータ２２から発生した熱が筐体１０内に滞留することが確実に防止される。なお、停電等の不測の事象により電源プラグ５１からの交流電流の供給が停止したとしても、同様に、筐体１０内に気体燃料および熱が滞留することが確実に防止される。

（６−３）電気回路の他の構成例
制御部４０を構成する電気回路の他の例について説明する。制御部４０を構成する電気回路の他の例では、図１４に示した制御回路ＳＥの代わりに、図１６に示す制御回路ＳＥａが設けられる。図１６は、制御回路ＳＥａの詳細な構成を示す図である。以下、制御回路ＳＥａについて、制御回路ＳＥと異なる点を説明する。

図１６に示すように、制御回路ＳＥａは、カウント回路６３の代わりに、時間計測回路６４および第２の比較回路６６を含む。時間計測回路６４は、第１の比較回路６２の出力信号の不成立継続時間を計測し、第２の比較回路６６に出力する。ここで、不成立継続時間とは、第１の比較回路６２から不成立信号が継続して出力される時間のことをいう。

第２の比較回路６６は、時間計測回路６４からの不成立継続時間としきい値Ｔ３とを比較する。不成立継続時間がしきい値Ｔ３を超えていない場合には、第２の比較回路６６は、論理“１”の成立信号をＡＮＤゲート回路６７に出力する。不成立継続時間がしきい値Ｔ３を超えた場合には、第２の比較回路６６は、論理“０”の不成立信号をＡＮＤゲート回路６７に出力する。

ＡＮＤゲート回路６７は、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２および第２の比較回路６６の全てから成立信号が出力された場合に接点ＳＷ３を閉じ、それ以外の場合に接点ＳＷ３を開く。

（６−４）気体燃料充填装置の動作
図１５の制御回路ＳＥａを含む電気回路を備えた気体燃料充填装置１００の動作について、図１３の制御回路ＳＥを含む電気回路を備えた気体燃料充填装置１００の動作を異なる点を説明する。

電源スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態では、圧縮機モータ２２は、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２および第２の比較回路６６の出力信号に応じて動作状態と停止状態との間で切り換わる。

ここで、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２および第２の比較回路６６の出力信号、ならびに圧縮機モータ２２の状態について説明する。図１７は、ディレイタイマ回路６１、第１の比較回路６２および第２の比較回路６６の出力信号ならびに圧縮機モータ２２の状態を示すタイミング図である。

図１７に示すように、ディレイタイマ回路６１および第１の比較回路６２からの出力信号は、図１５に示した例と同様である。第２の比較回路６６は、不成立継続時間ＣＴが予め定められたしきい値Ｔ３を超えるまで成立信号を出力する。上記のように、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すと、タンク内圧力の低下速度が徐々に低くなる。すなわち、圧縮機モータ２２が動作および停止を繰り返すと、不成立信号継続時間ＣＴが長くなる。不成立継続時間ＣＴが予め定められたしきい値Ｔ３を超えると、第２の比較回路６６は不成立信号を出力する。

圧縮機モータ２２は、不成立信号継続時間ＣＴが予め定められたしきい値Ｔ３を超えるまで、図１５に示した例と同様に動作および停止を繰り返し、不成立信号継続時間ＣＴが予め定められたしきい値Ｔ３を超えると、それ以降は動作状態に移行しなくなる。

このように、図１６に示した制御回路ＳＥａを含む電気回路を備えた気体燃料充填装置１００においては、上記第３の実施の形態とほぼ同様の動作が実現される。したがって、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することが可能となる。

（７）実施例
上記実施の形態に係る気体燃料充填装置１００を用いた場合の燃料タンクＴＡ内への気体燃料の充填量を調べた。

（７−１）第１の実施例
第１の実施例では、上限値Ｐ１を１ＭＰａ、下限値Ｐ２を０．５ＭＰａ、下限値Ｐ３を０．８５ＭＰａ、回数カウンタのしきい値Ｎ２を“２”、しきい値Ｎ３を“３”に設定して上記第２の実施の形態と同様の制御処理を行い、燃料タンクＴＡ内への気体燃料の充填を行った。なお、気体燃料としては純粋メタンを用い、燃料タンクＴＡ内の吸着材としては活性炭を用いた。

図１８は、第１の実施例におけるタンク内圧力の変化および燃料タンクＴＡの温度の変化を示す図である。図１８において、横軸は時間を示し、縦軸はタンク内圧力および温度を示す。また、点線は燃料タンクＴＡの中心部における温度を示し、破線は燃料タンクＴＡの表面における温度を示し、一点差線は室温を示し、実線はタンク内圧力を示す。なお、後述の図１９および図２０においても同様である。

図１８に示すように、燃料タンクＴＡへの気体燃料の充填は３回行われる。１回目の充填は、タンク内圧力が大気圧から１．０ＭＰａとなるまで行われ、２回目の充填は、タンク内圧力が０．５ＭＰａから１．０ＭＰａとなるまで行われ、３回目の充填は、タンク内圧力が０．８５ＭＰａから１．０ＭＰａとなるまで行われる。なお、燃料タンクＴＡの温度は、１回目の気体燃料の充填時に最も高くなり、その後、時間の経過とともに室温付近まで低下した。

（７−２）第１の実施例の評価

表１には、第１の実施例における気体燃料の充填量および充填率が示される。なお、気体燃料の充填量とは、燃料タンク内に充填した気体燃料の室温における容積を示し、気体燃料の充填率とは、室温において１．０ＭＰａの圧力で燃料タンクＴＡに貯蔵可能な気体燃料の理論上の容積に対する実際の充填量の割合を示す。

表１に示すように、１回目の充填時には、充填率が６７％となるまでしか気体燃料を充填することができなかったが、２回目の充填時には、充填率が８９％となり、３回目の充填時（動作終了時）には、充填率が９５％となるまで気体燃料を充填することができた。

（７−３）第２の実施例
第２の実施例では、上限値Ｐ１を１ＭＰａ、下限値Ｐ２を０．７ＭＰａ、下限値Ｐ３を０．８５ＭＰａ、回数カウンタのしきい値Ｎ２を“３”、しきい値Ｎ３を“４”に設定して上記第２の実施の形態と同様の制御処理を行い、燃料タンクＴＡ内への気体燃料の充填を行った。なお、気体燃料としては純粋メタンを用い、また、燃料タンクＴＡ内の吸着材としては活性炭を用いた。

図１９は、第２の実施例におけるタンク内圧力の変化および燃料タンクＴＡの温度の変化を示す図である。

図１９に示すように、燃料タンクＴＡへの気体燃料の充填は４回行われる。１回目の充填は、タンク内圧力が大気圧から１．０ＭＰａとなるまで行われ、２回目および３回目の充填は、タンク内圧力が０．７ＭＰａから１．０ＭＰａとなるまで行われ、４回目の充填は、タンク内圧力が０．８５ＭＰａから１．０ＭＰａとなるまで行われる。なお、第１の実施例と同様に、燃料タンクＴＡの温度は１回目の気体燃料の充填時に最も高くなり、その後、時間の経過とともに室温付近まで低下した。

（７−４）第２の実施例の評価

表２には、第２の実施例における気体燃料の充填量および充填率が示される。

表２に示すように、１回目の充填時には、充填率が６７％となるまでしか気体燃料を充填することができなかったが、４回目の充填時（動作終了時）には、充填率が９６％となるまで気体燃料を充填することができた。

（７−５）第３の実施例
第３の実施例では、上限値Ｐ１を１ＭＰａ、下限値Ｐ２を０．７５ＭＰａ、下限値Ｐ３を０．９３ＭＰａ、回数カウンタのしきい値Ｎ２を“４”、しきい値Ｎ３を“５”に設定して上記第２の実施の形態と同様の制御処理を行い、燃料タンクＴＡ内への気体燃料の充填を行った。なお、気体燃料としては純粋メタンを用い、また、燃料タンクＴＡ内の吸着材としては活性炭を用いた。

図２０は、第３の実施例におけるタンク内圧力の変化および燃料タンクＴＡの温度の変化を示す図である。

図２０に示すように、燃料タンクＴＡへの気体燃料の充填は５回行われる。１回目の充填は、タンク内圧力が大気圧から１．０ＭＰａとなるまで行われ、２回目〜４回目の充填は、タンク内圧力が０．７５ＭＰａから１．０ＭＰａとなるまで行われ、５回目の充填は、タンク内圧力が０．９３ＭＰａから１．０ＭＰａとなるまで行われる。なお、第１の実施例と同様に、燃料タンクＴＡの温度は１回目の気体燃料の充填時に最も高くなり、その後、時間の経過とともに室温付近まで低下した。

（７−６）第３の実施例の評価

表３には、第３の実施例における気体燃料の充填量および充填率が示される。表３に示すように、１回目の充填時には、充填率が６２％となるまでしか気体燃料を充填することができなかったが、５回目の充填時（動作終了時）には、充填率が９７％となるまで気体燃料を充填することができた。

（７−７）総合評価
複数回にわたって間欠的に繰り返し気体燃料の充填を行うことにより、その充填量が徐々に増加し、十分な量の気体燃料を燃料タンクＴＡに充填することができた。

（８）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態では、燃料タンクＴＡが貯蔵容器の例であり、圧縮機２１および圧縮機モータ２２が圧縮機圧縮充填手段の例であり、圧力センサＳ１が検出手段の例であり、制御部４０が制御手段の例であり、上限値Ｐ１が第１の値の例であり、下限値Ｐ２，Ｐ３が第２の値の例であり、しきい値Ｎ２が第３の値の例であり、上限値Ｐ１と下限値Ｐ２との差が請求項５および６における所定値の例であり、しきい値Ｔ１０が第４の値の例であり、しきい値Ｒ１が第５の値の例であり、モータ停止時間（時間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３・・・）が請求項８および９における所定時間の例であり、しきい値Ｎ１，Ｎ３が第６の値の例であり、しきい値Ｔ３が請求項１１における予め定められた時間の例であり、排気ファン３６およびファン駆動用モータ３７が雰囲気導出機構の例であり、しきい値Ｔ１またはしきい値Ｔ２が請求項１２における所定時間の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。

本発明は、気体燃料を種々の容器に充填する際に利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る気体燃料充填装置の全体構成を示す模式図である。 気体燃料充填装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施の形態における制御部による制御処理を示すフローチャートである。 気体燃料充填装置の動作時における圧縮機モータの状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。 第２の実施の形態における制御部による制御処理を示すフローチャートである。 第２の実施の形態の気体燃料充填装置の動作時における圧縮機モータの状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。 第２の実施の形態の変形例を説明するための図である。 第３の実施の形態における制御部による制御処理を示すフローチャートである。 第３の実施の形態の気体燃料充填装置の動作時における圧縮機モータの状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。 第４の実施の形態における制御部による制御処理を示すフローチャートである。 第４の実施の形態の気体燃料充填装置の動作時における圧縮機モータの状態およびタンク内圧力の変化を時系列で示す図である。 第５の実施の形態を説明するための図である。 制御部を構成する電気回路の一例を示す図である。 制御回路の詳細な構成を示す図である。 ディレイタイマ回路、第１の比較回路およびカウント回路からの出力信号ならびに圧縮機モータの状態を時系列で示す図である。 制御回路の他の例の詳細な構成を示す図である。 ディレイタイマ回路、第１の比較回路および第２の比較回路からの出力信号ならびに圧縮機モータの状態を時系列で示す図である。 第１の実施例におけるタンク内圧力の変化および燃料タンクの温度の変化を示す図である。 第２の実施例におけるタンク内圧力の変化および燃料タンクＴＡの温度の変化を示す図である。 第３の実施例におけるタンク内圧力の変化および燃料タンクＴＡの温度の変化を示す図である。

符号の説明

１０ 筐体
２１ 圧縮機
２２ 圧縮機モータ
３６ 排気ファン
３７ ファンモータ
４０ 制御部
４１ タイマー
５１ 電源プラグ
５３ バックアップ電源
６１ ディレイタイマ回路
６２ 第１の比較回路
６３ カウント回路
６４ 時間計測回路
６６ 第２の比較回路
６７ ＡＮＤゲート回路
１００ 気体燃料充填装置
ＧＲ 気体燃料供給源
ＭＲ，ＳＷ３ 接点
ＭＲａ モータリレー
Ｓ１ 圧力センサ
ＳＷ１，ＳＷ２ 電源スイッチ
ＳＥ 制御回路
ＴＡ 燃料タンク

Claims (13)

1. 気体燃料を吸着材に吸着させて貯蔵する貯蔵容器に気体燃料を充填するための気体燃料充填装置であって、
   気体燃料を前記貯蔵容器に圧縮して充填する圧縮充填手段と、
   前記貯蔵容器内の圧力を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出される前記貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に前記貯蔵容器に気体燃料が充填されるように前記圧縮充填手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする気体燃料充填装置。
2. 前記制御手段は、前記貯蔵容器内の圧力が第１の値になると、前記貯蔵容器内の圧力が前記第１の値よりも低い第２の値になるまで前記圧縮充填手段による前記貯蔵容器への気体燃料の充填を停止し、前記貯蔵容器内の圧力が前記第２の値になると、前記圧縮充填手段による前記貯蔵容器への気体燃料の充填を再度開始することを特徴とする請求項１記載の気体燃料充填装置。
3. 前記第２の値は、前記貯蔵容器に気体燃料が充填される回数に応じて変更されることを特徴とする請求項２記載の気体燃料充填装置。
4. 前記第２の値は、前記貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が予め定められた第３の値に達すると増加されることを特徴とする請求項３記載の気体燃料充填装置。
5. 前記第２の値は、前記貯蔵容器への気体燃料の充填が停止される状態で前記貯蔵容器内の圧力が前記第１の値から所定値低下するまでの時間に応じて変更されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の気体燃料充填装置。
6. 前記第２の値は、前記貯蔵容器内の圧力が前記第１の値から前記所定値低下するまでの時間が予め定められた第４の値よりも長くなると増加されることを特徴とする請求項５記載の気体燃料充填装置。
7. 前記制御手段は、前記貯蔵容器内の圧力が第１の値になると、前記貯蔵容器内の圧力の低下率が予め定められた第５の値になるまで前記圧縮充填手段による前記貯蔵容器への気体燃料の充填を停止し、前記貯蔵容器内の圧力の低下率が前記第５の値になると、前記圧縮充填手段による前記貯蔵容器への気体燃料の充填を再度開始することを特徴とする請求項１記載の気体燃料充填装置。
8. 前記制御手段は、前記貯蔵容器内の圧力が第１の値になると、所定時間が経過するまで前記圧縮充填手段による前記貯蔵容器への気体燃料の充填を停止し、前記所定時間が経過すると、前記圧縮充填手段による前記貯蔵容器への気体燃料の充填を再度開始することを特徴とする請求項１記載の気体燃料充填装置。
9. 前記所定時間は、前記貯蔵容器に気体燃料が充填される回数に応じて変更されることを特徴とする請求項８記載の気体燃料充填装置。
10. 前記制御手段は、前記貯蔵容器に気体燃料が充填される期間の間隔が予め定められた時間よりも長くなると、それ以降は前記貯蔵容器に気体燃料が充填されないように前記圧縮充填手段を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の気体燃料充填装置。
11. 前記制御手段は、前記貯蔵容器に気体燃料が充填される回数が予め定められた第６の値に達すると、それ以降は前記貯蔵容器に気体燃料が充填されないように前記圧縮充填手段を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の気体燃料充填装置。
12. 前記圧縮充填手段の周囲を取り囲む筐体と、
    前記筐体内の雰囲気を前記筐体の外部に導く雰囲気導出機構とをさらに備え、
    前記制御手段は、前記貯蔵容器への気体燃料の充填の開始時点よりも所定時間前の時点から前記貯蔵容器への気体燃料の充填の停止時点よりも所定時間後の時点まで前記筐体内の雰囲気が前記筐体の外部に導かれるように前記雰囲気導出機構を制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の気体燃料充填装置。
13. 気体燃料を吸着材に吸着させて貯蔵する貯蔵容器に気体燃料を充填するための気体燃料充填方法であって、
    圧縮充填手段により気体燃料を前記貯蔵容器に圧縮して充填する工程と、
    検出手段により前記貯蔵容器内の圧力を検出する工程と、
    前記検出手段により検出される前記貯蔵容器内の圧力の変化に応じて間欠的に前記貯蔵容器に気体燃料が充填されるように前記圧縮充填手段を制御手段により制御する工程とを備えることを特徴とする気体燃料充填方法。

Images