JP2010053882A - ガス供給装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数台のディスペンサユニット間で、充填開始スイッチが操作されたタイミングでガスの充填を順次完了させることが可能で、且つディスペンサユニットの追加が容易なガス供給装置を提供する。
【解決手段】ディスペンサユニットの1次圧力に基づき他のディスペンサユニットが充填中であるか否かが判定され、この判定結果に基づきカウンタのカウントアップあるいはカウントダウンが開始される。そして、カウンタのカウント値が0に到達することでガスの充填が開始される。したがって、複数台のディスペンサユニット間で、充填開始スイッチが操作されたタイミングでガスの充填を順次完了させることができる。また、新規ディスペンサユニットの出力信号をとる必要がないので、ディスペンサユニットの追加が容易である。
【選択図】図4

Description

本発明は、複数台のディスペンサユニットを有するガス供給装置に関する。
引用文献1には、車両の燃料タンクにCNG(Compressed natural gass)を供給するガス供給装置の開示がある。このガス供給装置を使用して複数台の車両にCNG(以下、ガスという)を供給する場合、ガス蓄圧器に連通するガス供給路を、例えば、第1ガス供給路、第2ガス供給路(分岐路)に分岐させ、分岐させた各ガス供給路にそれぞれ第1ディスペンサユニット、第2ディスペンサユニットを設けてガス供給装置を構成する。例えば、第1ディスペンサユニットを使用して車両(以下、第1車両という)へのガスの充填を開始し、第1車両へのガスの充填中、第2ディスペンサユニットを使用して別の車両(以下、第2車両という)へのガスの充填を開始した場合、ガス供給路を流通するガスが、第2車両の燃料タンク内の圧力に誘引される。
なお、第2車両へのガスの供給を開始した時点では、第1車両の燃料タンク内の圧力は、第2車両の燃料タンク内の圧力よりも十分に高いものとする。これにより、第1車両へのガスの充填は、当該第1車両の燃料タンク内の圧力と第2車両の燃料タンク内の圧力とが平衡するまで停止する。その結果、第1車両は、第2車両よりも先にガスの充填を開始したにも拘らず、第2車両と略同時にガスの充填を終えることになる。言い換えると、第2車両への充填を開始したことにより、第1車両への充填に要する時間が延長されるといった問題が発生する。
そこで、一方のディスペンサユニットの充填開始スイッチが操作された時に、他方のディスペンサユニットが充填中である場合、一方のディスペンサユニットを充填待機状態へ移行させ、他方のディスペンサユニットの充填が完了した時点で一方のディスペンサユニットの充填を開始するようにガス供給装置を構成することが考えられる。これにより、ディスペンサユニット間で優先順位を付与することができ、上述した問題点、すなわち、後から充填を開始することにより先に充填を開始した車両への充填時間が延長される問題を解消することが可能になる。
しかしながら、上記のように構成するには、ディスペンサユニット間で充填開始信号、充填完了信号等の信号の授受を行うか、あるいは、各ディスペンサユニットを統括する制御システムが必要になり、製造コストが増大するだけでなく、ディスペンサユニットを追加する場合、新規ディスペンサユニットの出力信号も得る必要があることから、追加は容易ではない。
特開2007−120605号公報
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数台のディスペンサユニット間で、充填開始スイッチが操作されたタイミングでガスの充填を順次完了させることが可能で、且つディスペンサユニットの追加が容易なガス供給装置を提供することを課題としてなされたものである。
上記課題を解決するために、本発明のガス供給装置は、圧縮されたガスを蓄圧するガス蓄圧手段と、該ガス蓄圧手段に連通されるガス供給路と、該ガス供給路を下流で分岐させて形成された各分岐路と、各分岐路に配設されて被充填タンクにガスを充填するディスペンサユニットと、各分岐路に設けられて各ディスペンサユニットの1次側のガスの圧力を測定する測定手段と、各分岐路に設けられて各分岐路のガスの流通を制御する制御弁と、を有するガス供給装置であって、各ディスペンサユニットは、前記測定手段の測定結果に基づき1次側のガスの圧力変化率を算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に基づき他のディスペンサユニットが充填中であるか否かを判定する判定手段と、該判定手段が充填中と判断している場合には前記制御弁の閉弁状態を保持し、該判定手段が充填中でないと判断した場合には前記制御弁を開弁させてガスの充填を開始させる充填開始制御手段と、を有することを特徴とする。
複数台のディスペンサユニット間でそれぞれのディスペンサが充填中であるのか否かの通信を行なうことなく、充填開始スイッチが操作されたタイミングでガスの充填を順次完了させることが可能で、且つディスペンサユニットの追加が容易なガス供給装置を提供することができる。
本発明の一実施形態を図1〜図5に基いて説明する。本実施形態では、図1に示されるように、ガス蓄圧部2(ガス蓄圧手段)に連通するガス供給路3を分岐部4で、第1ガス供給路5、第2ガス供給路6、第3ガス供給路7(分岐路)に分岐させ、分岐させた各ガス供給路5、6、7にそれぞれ第1ディスペンサユニット8、第2ディスペンサユニット9、第3ディスペンサユニット10を設けてガス供給装置1が構成される。また、本実施形態では、車両の燃料タンク11にCNG(以下、単にガスという)を充填させる場合を説明する。さらに、各ディスペンサユニット8、9、10の構造は同一であることから、第1ディスペンサユニット8の構造のみを詳細に説明し、第2ディスペンサユニット9および第3ディスペンサユニット10の構造の詳細な説明を省略する。なお、各ディスペンサユニット8、9、10間で同一の構成には同一の名称および符号を付与する。
図2に示されるように、ガス蓄圧部2は、可変圧ガス蓄圧器12および高圧ガス蓄圧器13を有する。可変圧ガス蓄圧器12および高圧ガス蓄圧器13には、コンプレッサ14により圧送された高圧のガスが蓄圧される。コンプレッサ14は、充填圧力が目標値(車両のタンクにガスの充填を完了した際における当該タンク内の圧力)よりも高い圧力のガスが可変圧ガス蓄圧器12および高圧ガス蓄圧器13に蓄圧されるまで作動する。そして、充填開始当初は、開閉弁15が開弁されて可変圧ガス蓄圧器12から供給されたガスによる車両の燃料タンク11への充填が行われる。燃料タンク11の充填圧力が目標値に到達した場合、高圧ガス蓄圧器13のガスを供給することなくガスの供給が停止される。
ガス供給装置1では、前回のガスの供給から今回のガスの供給までの時間間隔、前回のガス供給開始から前回のガス供給停止までのガス供給時間、前回のガス供給停止から今回のガス供給開始までのコンプレッサ14の運転時間、のいずれかを予め設定された規定値と比較してガス蓄圧器12、13の切換えタイミングを遅延させることで、可変圧ガス蓄圧器12によるガスの供給を可能な限り延長させる。そして、燃料タンク11の充填圧力が目標値に到達しないまま車両のタンクに供給しているガスの供給量(流量)が低下した場合、開閉弁16が開弁されて高圧ガス蓄圧器13から供給されたガスによる車両の燃料タンク11への充填が、燃料タンク11の充填圧力が目標値に到達するまで行われる。このように、ガスの供給源として可能な限り可変圧ガス蓄圧器12を選択し、高圧ガス蓄圧器13の使用頻度を減らすことで、コンプレッサ14による高圧ガス蓄圧器13へのガスの補給時間が短縮される。
図2に示されるように、第1ディスペンサユニット8(以下、ディスペンサユニット8という)の分岐路5(以下、ガス供給路5という)には、1次圧力計17、1次圧力センサ18、流量計19、開閉弁20、制御弁21、温度センサ22、2次圧力センサ23、2次圧力計24、安全弁25が配設される。また、ガス供給路5のディスペンサユニット8よりも下流(図2における右側)には、緊急離脱カップリング26を介して充填ホース27が接続される。充填ホース27の先端には、燃料タンク11の被充填側カップリング28に結合される充填側カップリング29が設けられる。さらに、燃料タンク11と被充填側カップリング28との間には、燃料タンク11に充填されたガスの逆流を阻止する逆止弁30が設けられる。
可変圧ガス蓄圧器12および高圧ガス蓄圧器13は、コンプレッサ14により圧縮されたガスが蓄圧され、コンプレッサ14の吐出口に連通された上流側のガス供給路31、32を介して圧縮されたガスが供給される。各ガス供給路31、32には、それぞれ電磁開閉弁33、34および逆止弁35、36が配設される。コンプレッサ14は、多段圧縮式の圧縮機であり、吸込み口が吸込み経路37を介して都市ガスの中圧配管38に連通される。コンプレッサ14により圧縮されたガスは、電磁開閉弁33あるいは電磁開閉弁34のうち開弁された方のガス供給路31あるいはガス供給路32を介して可変圧ガス蓄圧器12あるいは高圧ガス蓄圧器13に供給される
可変圧ガス蓄圧器12の下流側のガス供給路39には、開閉弁15と逆止弁40とが配設される。また、高圧ガス蓄圧器13の下流側のガス供給路42には、開閉弁16が設けられる。そして、ガス蓄圧部2の開閉弁15、16ならびにディスペンサユニット8の開閉弁20、制御弁21は、燃料タンク11へのガスの充填が開始されることで開弁され、ガスの充填が停止されることで閉弁されることに基づき、各弁15、16、20、21の開弁から閉弁までの前回のガス供給時間、あるいは、各弁15、16、20、21の前回の閉弁から開弁までの時間間隔を演算することにより、可変圧ガス蓄圧器12から供給されるガスの供給量を推測して可変圧ガス蓄圧器12によるガスの供給を可能な限り延長させることができる。
図3に示されるように、ディスペンサユニット8は、マイクロコンピュータによって構成される制御装置43を有する。制御装置43は、1次圧力センサ18(測定手段)によって単位時間毎(例えば、1秒毎)に測定されるガス供給路5(分岐路)の1次圧力の測定結果PTに基づき当該1次圧力の圧力変化を検出する検出部49と、該検出部49によって1次圧力の圧力変化が検出されることで設定時間(後述する圧力変化判定時間)内の1次圧力の変化率を算出する算出部44(算出手段)と、該算出部44の算出結果PRに基づき他のディスペンサユニット9、10が充填中であるか否かを判定する判定部45(判定手段)と、充填開始制御手段の一部を構成する該判定部45の判定結果に基づき作動するカウンタ46と、各種データが格納される記憶部47(メモリ)を有する。
本実施形態では、判定部45の判定結果に基づき他のディスペンサユニット9、10の充填開始を判知することでカウンタ46のカウントアップが開始され、また、カウンタ46のカウントアップ中に充填開始スイッチ48が操作されることでカウンタ46のカウント値が保持され、さらに、判定部45の判定結果に基づき他のディスペンサユニット9、10の充填完了を判知することでカウンタ46のカウントダウンが開始される。そして、カウンタ46のカウント値が0に到達することで開閉弁20、及び制御弁21が開弁され、これにより、燃料タンク11へのガスの充填が開始される。
なお、制御装置43は、判定部45の判定結果に基づき、他のディスペンサユニット9、10が待機状態から充填状態へ移行したことを検知することで他のディスペンサユニット9、10の充填開始を判知し、また、他のディスペンサユニット9、10が充填状態から待機状態へ移行したことを検知することで他のディスペンサユニット9、10の充填完了を判知する。
次に、ディスペンサユニット8における制御の流れを図4に示されるフローチャート図に基づき説明する。なお、各ディスペンサユニット9、10においても制御の流れは同一である。
制御装置43が起動されると、圧力変化判定時間、すなわち、算出部44(算出手段)がガス供給路5(分岐路)の1次圧力の変化率を算出するに際して当該1次圧力を見る時間が設定される(図4のステップ1)。さらに、判定部45(判定手段)が算出部44(算出手段)の算出結果PRと比較する後述する圧力変化率PS(以下、設定値PSという)が設定される(図4のステップ2)。次に、1次圧力の監視が開始、すなわち、1次圧力センサ18(測定手段)により単位時間毎に1次圧力PTが測定される(図4のステップ3)。
そして、1次圧力センサ18による測定結果PTに基づき検出部49によって1次圧力に圧力変化が監視される(図4のステップ4)。ここで、1次圧力に圧力変化がない場合(図4のステップ4のN)、カウンタ46がリセットされる(図4のステップ5)。次に、充填開始スイッチ48が操作されているか否かが判定され(図4のステップ6)、充填開始スイッチ48が操作されていると判定された場合(図4のステップ6のY)、即ち、他のディスペンサユニット8でガスの充填が行なわれていない状態で充填開始スイッチ48が操作された場合には開閉弁20、及び制御弁21が開弁されて燃料タンク11へのガスの充填が開始される(図4のステップ7)。なお、ステップ6において充填開始スイッチ48が操作されていないと判定された場合(図4のステップ6のN)、ステップ4へ戻り、1次圧力の圧力変化の監視が継続される。
一方、ステップ4において1次圧力の圧力変化が検出された場合(図4のステップ4のY)、判定部45による、算出部44により算出された1次圧力の変化率PRの判定が開始される(図4のステップ8)。まず、カウンタ46が0であるか否か、すなわち、当該ディスペンサユニット8が充填待機中であるか否かが判定される(図4のステップ9)。ここで、カウンタ46が0である、すなわち、当該ディスペンサユニット8が待機中でないと判定された場合(図4のステップ9のY)、カウンタ46のカウントアップが開始される(図4のステップ10)。次に、ステップ1で設定された圧力変化判定時間が経過したか否かが判定され(図4のステップ11)、圧力変化判定時間が経過したと判定された場合(図4のステップ11のY)、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PSよりも大きいか否か、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中であるか否かが判定される(図4のステップ12)。
ここで、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PSよりも大きい(PR>PS)、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中であると判定された場合(図4のステップ12のY)、充填開始スイッチ48が操作されたか否かが判定される(図4のステップ13)。そして、充填開始スイッチ48が操作されたと判定された場合(図4のステップY)、記憶部47に充填開始が記憶された後(図4のステップ14)、カウンタ46が保持される(図4のステップ15)。
なお、ステップ9においてカウンタ46が0でない、すなわち、当該ディスペンサユニット8が待機中であると判定された場合(図4のステップ9のN)、ステップ15へ進みカウンタ46が保持される。また、ステップ11において圧力変化判定時間が経過していないと判定された場合(図4のステップ11のN)、ステップ10へ戻りカウンタ46のカウントアップが継続される。さらに、ステップ12において、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PS以下である(PR≦PS)、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中でないと判定された場合(図4のステップ12のN)、ステップ5へ進みカウンタ46がリセットされる。そして、ステップ13において充填開始スイッチ48が操作されていないと判定された場合(図4のステップ13のN)、ステップ10へ戻りカウンタ46のカウントアップが継続される。
次に、圧力変化判定時間が経過したか否かが判定され(図4のステップ16)、圧力変化判定時間が経過したと判定された場合(図4のステップ16のY)、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PSよりも大きいか否か、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中であるか否かが判定される(図4のステップ17)。ここで、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PS以下である(PR≦PS)、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中でないと判定された場合(図4のステップ17のN)、カウンタ46のカウントダウンが開始される(図4のステップ18)。
なお、ステップ16において圧力変化判定時間が経過していないと判定された場合(図4のステップ16のN)、ステップ15へ戻りカウンタ46が保持される。また、ステップ17において、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PSよりも大きい(PR>PS)、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中であると判定された場合(図4のステップ17のY)、ステップ15へ戻りカウンタ46が保持される。
次に、圧力変化判定時間が経過したか否かが判定され(図4のステップ19)、圧力変化判定時間が経過したと判定された場合(図4のステップ19のY)、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PSよりも大きいか否か、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中であるか否かが判定される(図4のステップ20)。ここで、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PS以下である(PR≦PS)、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中でないと判定された場合(図4のステップ20のN)、カウンタ46が0であるか否か、すなわち、当該ディスペンサユニット8が充填待機中であるか否かが判定される(図4のステップ21)。ここで、カウンタ46が0であると判定された場合(図4のステップ21のY)、開閉弁20、及び制御弁21が開弁されて燃料タンク11へのガスの充填が開始される(図4のステップ22)。
なお、ステップ19において圧力変化判定時間が経過していないと判定された場合(図4のステップ19のN)、ステップ18へ戻りカウンタ46のカウントダウンを継続する。また、ステップ20において、判定部45により、算出部44の算出結果PRが設定値PSよりも大きい(PR>PS)、すなわち、他のディスペンサユニット9、10が充填中であると判定された場合(図4のステップ20のY)、ステップ15へ戻りカウンタ46が保持される。さらに、ステップ21においてカウンタ46が0でないと判定された場合(図4のステップ21のN)、ステップ18へ戻りカウンタ46のカウントダウンを継続する。
次に、図5のタイムチャート図に基づき本実施形態の作用を説明する。
t0の時点で各ディスペンサユニット8、9、10を起動させ、t1の時点で第1ディスペンサユニット8の充填開始スイッチ48が操作されると、第1ディスペンサユニット8による車両の燃料タンク11へのガスの充填が開始される。この第1ディスペンサユニット8の充填開始と同時に、各ディスペンサユニット9、10の各カウンタ46のカウントアップが開始される。第1ディスペンサユニット8によるガスの充填中、t2の時点で、第2ディスペンサユニット9の充填開始スイッチ48が操作されることで、第2ディスペンサユニット9のカウンタ46のカウント値C2が保持される。さらに、t3の時点で、第3ディスペンサユニット10の充填開始スイッチ48が操作されることで、第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウント値C3が保持される。
ここで、第2ディスペンサユニット9のカウンタ46のカウント値C2と、第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウント値C3とを比較するとC3>C2であることがわかる。そして、第1ディスペンサユニット8によるガスの充填が完了すると、t4の時点で、各ディスペンサユニット8、10の各カウンタ46のカウントダウンが開始される。t4の時点で、第2ディスペンサユニット9のカウンタ46のカウント値C2が第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウント値よりも小さい(C3>C2)ことから、t5の時点で、第2ディスペンサユニット9のカウンタ46のカウント値が第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウント値に対して先に0に到達する。
そして、t5の時点で、第2ディスペンサユニット9のカウンタ46のカウント値が0に到達することで、第2ディスペンサユニット9によるガスの充填が開始される。この第2ディスペンサユニット9によるガスの充填開始と同時に、第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウント値(C3-C2)が保持されると共に、第1ディスペンサユニット8のカウンタ46のカウントアップが開始される。そして、第2ディスペンサユニット9によるガスの充填が完了すると、t6の時点で、第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウントダウンが開始されると共に、第1ディスペンサユニット8のカウンタ46がリセットされる。
そして、t6の時点で、(C3-C2)に保持されていた第3ディスペンサユニット10のカウンタ46のカウント値がt7の時点で0に到達すると、第3ディスペンサユニット10によるガスの充填が開始される。この第3ディスペンサユニット10によるガスの充填開始と同時に、各ディスペンサユニット8、9の各カウンタ46のカウントアップが開始される。
この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、ディスペンサユニット8は、判定部45(判定手段)の判定結果に基づき他のディスペンサユニット9、10の充填開始を判知することでカウンタ46のカウントアップを開始し、カウンタ46のカウントアップ中、充填開始スイッチ48が操作されることでカウンタ46のカウント値が保持され、さらに、判定部45の判定結果に基づき他のディスペンサユニット9、10の充填完了を判知することでカウンタ46のカウントダウンが開始され、カウンタ46のカウント値が0に到達することで開閉弁20、及び制御弁21が開弁されてガスの充填が開始される。そして、カウンタ46のカウントダウン中、判定部45の判定結果に基づき他のディスペンサユニット9、10の充填開始を判知することでカウンタ46のカウント値が保持され、さらに、判定部45の判定結果に基づき他のディスペンサユニット9、10の充填完了を判知することでカウンタのカウントダウンが再開され、カウンタ46のカウント値が0に到達することで開閉弁20、及び制御弁21が開弁されてガスの充填が開始される。
したがって、本実施形態のガス供給装置1は、複数台のディスペンサユニット8、9、10間で、充填開始スイッチ48が操作されたタイミングでガスの充填を順次完了させることができる。また、判定部45(判定手段)は、相対する各ガス供給路5、6、7(分岐路)の1次圧力に基づき他のディスペンサユニット(8、9、10)が充填中であるか否かを判定する(充填開始/充填完了を判知する)ことができるので、例えば、新規にディスペンサユニットを追加する場合であっても、新規ディスペンサユニットの出力信号をとる必要がないので、ディスペンサユニットの追加が容易で、且つ製造コストも安価で済ませることができる。
なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
カウンタ46のカウントアップ速度とカウントダウン速度は同一でなくてもよい。例えば、カウンタ46のカウントダウン速度をカウントアップ速度よりも高く設定することで、ディスペンサユニット8による充填が完了してから次のディスペンサユニット9あるいは10による充填が開始されるまでの時間を短縮することができ、稼働率を向上させることが可能になる。
本実施形態のガス供給装置の全体図である。 本実施形態のガス供給装置の概略構成を示す図である。 本実施形態のガス供給装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態のガス供給装置のディスペンサユニットのフローチャート図である。 本実施形態のガス供給装置のタイムチャート図である。
符号の説明
1 ガス供給装置、2 ガス蓄圧部(ガス蓄圧手段)、3 ガス供給路、4 分岐部、5、6、7 ガス供給路(分岐路)、8、9、10 ディスペンサユニット、18 1次圧力センサ(測定手段)、21 制御弁、44 算出部(算出手段)、45 判定部(判定手段)、46 カウンタ、48 充填開始スイッチ

Claims (3)

  1. 圧縮されたガスを蓄圧するガス蓄圧手段と、該ガス蓄圧手段に連通されるガス供給路と、該ガス供給路を下流で分岐させて形成された各分岐路と、各分岐路に配設されて被充填タンクにガスを充填するディスペンサユニットと、各分岐路に設けられて各ディスペンサユニットの1次側のガスの圧力を測定する測定手段と、各分岐路に設けられて各分岐路のガスの流通を制御する制御弁と、を有するガス供給装置であって、
    各ディスペンサユニットは、
    前記測定手段の測定結果に基づき1次側のガスの圧力変化率を算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に基づき他のディスペンサユニットが充填中であるか否かを判定する判定手段と、
    該判定手段が充填中と判断している場合には前記制御弁の閉弁状態を保持し、該判定手段が充填中でないと判断した場合には前記制御弁を開弁させてガスの充填を開始させる充填開始制御手段と、を有することを特徴とするガス供給装置。
  2. 前記充填開始制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づき作動するカウンタを有し、前記判定手段の判定結果に基づき他のディスペンサユニットの充填開始を判知することで前記カウンタのカウントアップを開始させ、前記カウンタのカウントアップ中に充填開始スイッチが操作されることで前記カウンタのカウント値を保持し、さらに、前記判定手段の判定結果に基づき前記他のディスペンサユニットの充填完了を判知することで前記カウンタのカウントダウンを開始し、前記カウンタのカウント値が0に到達することで前記制御弁を開弁してガスの充填が開始することを特徴とする請求項1に記載のガス供給装置。
  3. 前記充填開始制御手段は、前記カウンタのカウントダウン中、前記判定手段の判定結果に基づき他のディスペンサユニットの充填開始を判知することで前記カウンタのカウント値を保持し、前記判定手段の判定結果に基づき他のディスペンサユニットの充填完了を判知することで前記カウンタのカウントダウンを再開することを特徴とする請求項1または2に記載のガス供給装置。
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