JP2017129221A - Gas supply device and gas supply method - Google Patents

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彰利 藤澤
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宏一郎 橋本
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Shota Harada
正太 原田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the volume of a gas to be supplied to a dispenser and concurrently prevent enlargement of a gas supply device.SOLUTION: A gas supply device 30 includes: a compressor 31 which compresses a gas; a cylinder 33 having a piston 44 for partitioning a gas chamber GS and in which the gas compressed by the compressor 31 is introduced into the gas chamber GS; and an operation control part 35b which performs controlling for causing the piston 44 to operate so that volumetric capacity in the gas chamber GS becomes small in response to the gas in the gas chamber GS flowing out toward the dispenser 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガス供給装置及びガス供給方法に関するものである。   The present invention relates to a gas supply device and a gas supply method.

例えば、特許文献１には、水素ステーションに用いられるガス供給装置が開示されている。特許文献１のガス供給装置は、圧縮機と、蓄圧器とを備えている。この水素ステーションにおいては、圧縮機がガス（水素）を圧縮して蓄圧器に供給する。そして蓄圧器に蓄えられたガスがディスペンサに供給され、ディスペンサは、車載タンクに接続された充填ノズルを介して燃料電池自動車の車載タンクにガスを充填する。   For example, Patent Document 1 discloses a gas supply device used for a hydrogen station. The gas supply device of Patent Document 1 includes a compressor and a pressure accumulator. In this hydrogen station, the compressor compresses gas (hydrogen) and supplies it to the pressure accumulator. Then, the gas stored in the pressure accumulator is supplied to the dispenser, and the dispenser fills the vehicle tank of the fuel cell vehicle with the gas via the filling nozzle connected to the vehicle tank.

特開２０１１−１３２８７６号公報JP 2011-132976 A

前記特許文献１に開示されたガス供給装置では、蓄圧器の内圧とディスペンサでのガス圧力との差圧によって、蓄圧器内のガスがディスペンサに供給される。このため、蓄圧器に貯留されたガスがディスペンサに向けて流れるのに従って、差圧が次第に小さくなり、単位時間当たりに流れるガス流量が次第に小さくなってしまう。このため、供給できるガス量に限界があるという問題がある。一方、差圧がなるべく小さくならないようにするには、蓄圧器を大型化させなければならず、ガス供給装置として大型化することに帰結する。   In the gas supply device disclosed in Patent Document 1, the gas in the pressure accumulator is supplied to the dispenser by the differential pressure between the internal pressure of the pressure accumulator and the gas pressure in the dispenser. For this reason, as the gas stored in the pressure accumulator flows toward the dispenser, the differential pressure gradually decreases and the gas flow rate flowing per unit time gradually decreases. For this reason, there is a problem that the amount of gas that can be supplied is limited. On the other hand, in order to keep the differential pressure as small as possible, the pressure accumulator must be increased in size, resulting in an increase in size as a gas supply device.

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス供給装置が大型化することを防止しつつ、ディスペンサに向けて供給できるガス量を確保できるようにすることにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above prior art, and the object of the present invention is to ensure the amount of gas that can be supplied to the dispenser while preventing the gas supply device from becoming large. Is to make it.

前記の目的を達成するため、本発明は、ガスを圧縮する圧縮機と、ガス室を区画するピストンを有し、前記ガス室に前記圧縮機によって圧縮されたガスが導入されるシリンダと、前記ガス室内のガスがディスペンサに向けて流出するのに応じて、前記ガス室内の容積が小さくなるように前記ピストンを動作させるための制御を行う動作制御部と、を備えているガス供給装置である。   In order to achieve the above object, the present invention provides a compressor for compressing a gas, a cylinder for partitioning a gas chamber, and a cylinder into which the gas compressed by the compressor is introduced into the gas chamber, An operation control unit that performs control for operating the piston so that the volume in the gas chamber decreases as the gas in the gas chamber flows out toward the dispenser. .

本発明では、シリンダ内からガスが流出する際に、ガス室からシリンダの外方へガスが流出するのに合わせて、ガス室内の容積が小さくなるようにピストンが動作する。すなわち、シリンダは、ピストンが動作することによってガス室内の容積を減少させる。このため、ガスがガス室から流出する際に、シリンダ内のガス圧力が低下する割合を小さくすることができる。したがって、一定の容積を有する圧力容器によって構成された従来の蓄圧器に比べて、ガス圧力が下がり難くなるため、ガス供給量を増やすことができる。このため、ディスペンサに向けて供給できるガス量を確保することができる。しかも、一定の容積を有する圧力容器によって構成された従来の蓄圧器と異なり、シリンダが大型化しない。したがって、ガス供給装置が大型化することを防止することができる。   In the present invention, when the gas flows out from the cylinder, the piston operates so that the volume in the gas chamber decreases as the gas flows out of the cylinder from the gas chamber. That is, the cylinder reduces the volume in the gas chamber by operating the piston. For this reason, when the gas flows out of the gas chamber, the rate at which the gas pressure in the cylinder decreases can be reduced. Therefore, compared with the conventional pressure accumulator comprised by the pressure vessel which has a fixed volume, since a gas pressure becomes difficult to fall, gas supply amount can be increased. For this reason, the gas quantity which can be supplied toward a dispenser is securable. In addition, the cylinder does not increase in size unlike a conventional accumulator constituted by a pressure vessel having a constant volume. Therefore, it is possible to prevent the gas supply device from becoming large.

前記ガス供給装置は、前記ガス室内のガスの圧力又は前記シリンダの下流側でのガスの圧力を検出する圧力検出器を備えていてもよい。この場合、前記動作制御部は、前記圧力検出器による検出圧力の値が維持されるように、前記ピストンを動作させるための制御を行うように構成されていてもよい。   The gas supply device may include a pressure detector that detects a gas pressure in the gas chamber or a gas pressure downstream of the cylinder. In this case, the operation control unit may be configured to perform control for operating the piston so that the value of the pressure detected by the pressure detector is maintained.

この態様では、シリンダ内のガスがディスペンサに向けて流出するときに圧力検出器によってガス圧力が検出されており、動作制御部は、この検出圧力の値が維持されるようにピストンを動作させる。このため、シリンダ内のガス圧力とディスペンサでのガス圧力との間の差圧が維持されるため、ディスペンサに向けて流れるガスの流量を維持することができる。   In this aspect, the gas pressure is detected by the pressure detector when the gas in the cylinder flows out toward the dispenser, and the operation control unit operates the piston so that the value of the detected pressure is maintained. For this reason, since the differential pressure between the gas pressure in the cylinder and the gas pressure at the dispenser is maintained, the flow rate of the gas flowing toward the dispenser can be maintained.

前記シリンダ内には、前記ピストンを駆動するための液体が封入されていてもよい。この場合、前記シリンダは、前記液体の圧力によって前記ピストンを動作させるように構成されていてもよい。   A liquid for driving the piston may be sealed in the cylinder. In this case, the cylinder may be configured to operate the piston by the pressure of the liquid.

この態様では、シリンダ内に封入された液体を押圧することによって、ピストンが動作する。このため、液体への押圧力を調整することよってピストンの移動量を調整することができる。したがって、ピストンの移動量を精度よく調整することができる。   In this aspect, the piston is operated by pressing the liquid sealed in the cylinder. For this reason, the movement amount of the piston can be adjusted by adjusting the pressing force to the liquid. Therefore, the movement amount of the piston can be adjusted with high accuracy.

前記シリンダは、前記ピストンの移動時においても前記シリンダ内における液室と前記ガス室とがオーバーラップしないように構成されていてもよい。   The cylinder may be configured such that the liquid chamber and the gas chamber in the cylinder do not overlap even when the piston moves.

この態様では、ガスに液体が接触することを防止することができる。したがって、ディスペンサに向けて流出するガスに液体が混ざることを防止することができる。   In this aspect, the liquid can be prevented from coming into contact with the gas. Therefore, it is possible to prevent the liquid from being mixed with the gas flowing out toward the dispenser.

前記シリンダには、前記液室に前記液体を流入させ、前記液室から前記液体を流出させる出入ポートが設けられていてもよい。この態様では、出入ポートを通じて液体が出入りし、これにより、ピストンをストロークさせることができる。   The cylinder may be provided with an inlet / outlet port through which the liquid flows into the liquid chamber and out of the liquid chamber. In this aspect, liquid enters and exits through the access port, thereby allowing the piston to stroke.

前記シリンダは、前記液室が前記ガス室の下になる姿勢で配置されていてもよい。この態様では、ガスにピストンの自重がかかることを防止することができる。   The cylinder may be arranged so that the liquid chamber is below the gas chamber. In this aspect, it is possible to prevent the piston from applying its own weight to the gas.

本発明は、圧縮機から吐出されたガスをシリンダのガス室内に導入し、前記ガス室内のガスがディスペンサに向けて流出するのに応じて、前記ガス室内の容積が小さくなるようにピストンを動作させるガス供給方法である。   The present invention introduces the gas discharged from the compressor into the gas chamber of the cylinder, and operates the piston so that the volume in the gas chamber decreases as the gas in the gas chamber flows out toward the dispenser. This is a gas supply method.

前記ガス供給方法において、前記ガス室内のガスの圧力又は前記シリンダの下流側でのガスの圧力を検出し、前記ガス室内のガスを前記ディスペンサに向けて流出させる際に、前記ガスの検出圧力が維持されるように前記ピストンを動作させてもよい。   In the gas supply method, when the gas pressure in the gas chamber or the gas pressure on the downstream side of the cylinder is detected, and the gas in the gas chamber flows out toward the dispenser, the detected pressure of the gas is The piston may be operated so that it is maintained.

前記ガス供給方法において、圧縮機を駆動しながら、前記ガス室内の容積が大きくなる方向に前記ピストンが動作する際に、検出された前記ガス室内の圧力が維持されるように前記ピストンを動作させてもよい。これにより、圧縮機の吐出圧力を一定に保つことができ、圧縮機の機械効率の向上を図ることができる。   In the gas supply method, the piston is operated so that the detected pressure in the gas chamber is maintained when the piston operates in a direction in which the volume in the gas chamber increases while driving the compressor. May be. Thereby, the discharge pressure of the compressor can be kept constant, and the mechanical efficiency of the compressor can be improved.

前記ガス供給方法において、圧縮機から吐出されたガスを前記ガス室に供給する際に、前記ガス室内の容積が大きくなる方向に前記ピストンを動作させてもよい。これにより、圧縮機の吐出圧力を下げることができるとともに、吐出後のガス温度を低く抑えることができる。また、プレクーラの負荷低下、アフタークーラの小型化や省略が可能となる。   In the gas supply method, when the gas discharged from the compressor is supplied to the gas chamber, the piston may be operated in a direction in which the volume of the gas chamber increases. As a result, the discharge pressure of the compressor can be lowered, and the gas temperature after discharge can be kept low. Further, the load on the precooler can be reduced, and the aftercooler can be downsized or omitted.

以上説明したように、本発明によれば、ガス供給装置が大型化することを防止しつつ、ディスペンサに向けて供給できるガス量をすることが確保できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to ensure the amount of gas that can be supplied to the dispenser while preventing the gas supply device from becoming large.

本発明の実施形態に係るガス供給装置の全体構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly the whole gas supply device composition concerning the embodiment of the present invention. 本発明のその他の実施形態に係るガス供給装置の要部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principal part of the gas supply apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 前記ガス供給装置によるガス供給方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the gas supply method by the said gas supply apparatus. 本発明のその他の実施形態に係るガス供給装置の全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the whole structure of the gas supply apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１に示すように、本実施形態に係るガス供給装置３０は、水素ステーションにおいて使用されるものであり、水素ステーションに設けられたディスペンサ１１に向けて水素ガス（以下、単にガスという）を供給する。ディスペンサ１１は、アダプタ１１ａを有しており、このアダプタ１１ａを介して、ガス供給装置３０から供給されたガスを、タンク搭載装置である車両ＢのタンクＣに充填する充填設備である。車両Ｂは、例えば燃料電池車である。   As shown in FIG. 1, a gas supply device 30 according to this embodiment is used in a hydrogen station, and supplies hydrogen gas (hereinafter simply referred to as gas) to a dispenser 11 provided in the hydrogen station. To do. The dispenser 11 has an adapter 11a, and is a filling facility that fills the tank C of the vehicle B, which is a tank mounting device, with the gas supplied from the gas supply device 30 via the adapter 11a. The vehicle B is a fuel cell vehicle, for example.

ディスペンサ１１には、プレクールシステム１３が設けられている。プレクールシステム１３は、冷凍機１４とブライン回路１５とを備える。ブライン回路１５は、ブライン流路１５ａと、ブラインポンプ１５ｂと、プレクール熱交換器１５ｃとを備える。ブライン流路１５ａには、ブラインが封入されており、ブラインポンプ１５ｂ、プレクール熱交換器１５ｃおよび冷凍機１４の一部（熱交換器）が配置される。   The dispenser 11 is provided with a precool system 13. The precool system 13 includes a refrigerator 14 and a brine circuit 15. The brine circuit 15 includes a brine flow path 15a, a brine pump 15b, and a precool heat exchanger 15c. Brine is enclosed in the brine flow path 15a, and the brine pump 15b, the precool heat exchanger 15c, and a part of the refrigerator 14 (heat exchanger) are arranged.

ブライン回路１５では、プレクール熱交換器１５ｃにおいてガスとブラインとが熱交換することによりディスペンサ１１から車両ＢのタンクＣへ充填される直前のガスが冷却される。プレクール熱交換器１５ｃにおいてガスから熱を吸収したブラインは、冷凍機１４に流入して冷却される。冷却されたブラインはブラインポンプ１５ｂにより再びプレクール熱交換器１５ｃへと送られる。   In the brine circuit 15, the gas just before being charged from the dispenser 11 to the tank C of the vehicle B is cooled by heat exchange between the gas and the brine in the precool heat exchanger 15 c. The brine that has absorbed heat from the gas in the precool heat exchanger 15c flows into the refrigerator 14 and is cooled. The cooled brine is sent again to the precool heat exchanger 15c by the brine pump 15b.

ディスペンサ１１には、流量調整弁１１ｂが設けられている。流量調整弁１１ｂは、開度調整を行うことによってディスペンサ１１内を流れるガスの流量を調整する。流量調整弁１１ｂの開度調整は、所定のプロトコルに従って、規定の昇圧速度でガス充填圧力が昇圧するように行われる。   The dispenser 11 is provided with a flow rate adjusting valve 11b. The flow rate adjustment valve 11b adjusts the flow rate of the gas flowing through the dispenser 11 by adjusting the opening degree. The opening degree of the flow rate adjusting valve 11b is adjusted so as to increase the gas filling pressure at a specified pressure increase speed according to a predetermined protocol.

ガス供給装置３０は、圧縮機３１と、シリンダ３３と、コントローラ３５とを備えている。圧縮機３１は、例えば図外の貯蔵タンクに貯留されている液体水素から蒸発したボイルオフガスを吸引するように構成されていてもよく、あるいは、水素製造装置で製造された水素ガスを吸引するように構成されていてもよい。圧縮機３１は、ガス吸引して圧縮し、圧縮されたガスを吐出する。   The gas supply device 30 includes a compressor 31, a cylinder 33, and a controller 35. For example, the compressor 31 may be configured to suck the boil-off gas evaporated from the liquid hydrogen stored in a storage tank (not shown), or so as to suck the hydrogen gas produced by the hydrogen production apparatus. It may be configured. The compressor 31 sucks and compresses the gas, and discharges the compressed gas.

圧縮機３１の吐出口には、接続路３７の一端部が接続されている。接続路３７の他端部は、シリンダ３３の流入口４３ａに接続されている。接続路３７には、逆止弁３８が設けられている。逆止弁３８は、圧縮機３１からシリンダ３３に向かうガスの流れを許容する一方、シリンダ３３から圧縮機３１に向かうガスの流れを阻止する。   One end of a connection path 37 is connected to the discharge port of the compressor 31. The other end of the connection path 37 is connected to the inlet 43 a of the cylinder 33. A check valve 38 is provided in the connection path 37. The check valve 38 allows a gas flow from the compressor 31 toward the cylinder 33 while blocking a gas flow from the cylinder 33 toward the compressor 31.

シリンダ３３の流出口４３ｂには、供給路４０の一端部が接続されている。供給路４０の他端部は、ディスペンサ１１に接続されている。供給路４０には、逆止弁４１が設けられている。逆止弁４１は、シリンダ３３からディスペンサ１１に向かうガスの流れを許容する一方、ディスペンサ１１からシリンダ３３に向かうガスの流れを阻止する。   One end of the supply path 40 is connected to the outlet 43 b of the cylinder 33. The other end of the supply path 40 is connected to the dispenser 11. A check valve 41 is provided in the supply path 40. The check valve 41 allows a gas flow from the cylinder 33 toward the dispenser 11, while preventing a gas flow from the dispenser 11 toward the cylinder 33.

シリンダ３３は、断面積が一定の状態で一方向（図１では上下方向）に延びる形状で、かつ中空状のシリンダ本体４３と、シリンダ本体４３の内側に収容されたピストン４４とを備えている。ピストン４４は、シリンダ本体４３の延びる方向に移動可能な状態でシリンダ本体４３内に配置されている。本実施形態では、ピストン４４は上下方向に移動可能となっている。   The cylinder 33 has a shape that extends in one direction (vertical direction in FIG. 1) with a constant cross-sectional area, and includes a hollow cylinder body 43 and a piston 44 that is accommodated inside the cylinder body 43. . The piston 44 is disposed in the cylinder body 43 so as to be movable in the direction in which the cylinder body 43 extends. In the present embodiment, the piston 44 is movable in the vertical direction.

シリンダ本体４３内の空間は、ピストン４４によってガス室ＧＳと液室ＬＳとに区画されている。ガス室ＧＳにはガスが導入される。液室ＬＳには、送液ポンプ４６との間で行き来可能な状態で液体が封入されている。本実施形態では、ピストン４４の上側の空間がガス室ＧＳとなっていて、ピストン４４の下側の空間が液室ＬＳとなっている。   A space in the cylinder body 43 is partitioned by the piston 44 into a gas chamber GS and a liquid chamber LS. Gas is introduced into the gas chamber GS. Liquid is sealed in the liquid chamber LS so as to be able to go to and from the liquid feed pump 46. In the present embodiment, the space above the piston 44 is the gas chamber GS, and the space below the piston 44 is the liquid chamber LS.

シリンダ本体４３には、ガス室ＧＳに臨むように流入口４３ａ及び流出口４３ｂが設けられている。ガス室ＧＳには、流入口４３ａを通して接続路３７からガスが導入される。ガス室ＧＳ内のガスは、流出口４３ｂを通して供給路４０に導出される。   The cylinder body 43 is provided with an inlet 43a and an outlet 43b so as to face the gas chamber GS. Gas is introduced into the gas chamber GS from the connection path 37 through the inlet 43a. The gas in the gas chamber GS is led to the supply path 40 through the outlet 43b.

また、シリンダ本体４３には、液室ＬＳに臨むように出入ポート４３ｃが設けられている。液室ＬＳは、出入ポート４３ｃを通じて送液ポンプ４６に繋がっている。送液ポンプ４６は、図略のタンクを有していて、タンクに貯留された液を加圧しながら液室ＬＳに送り込む送出動作と、液室ＬＳからタンクに液体を戻す戻し動作とを行うことができる。送液ポンプ４６が送出動作を行うことにより、液室ＬＳ内に液体が送り込まれ、液体の圧力によって、ピストン４４はガス室ＧＳの容積が小さくなる方向に移動する。送液ポンプ４６が戻し動作を行うことにより、液室ＬＳ内の液体が送液ポンプ４６に戻され、これにより、ピストン４４は、ガス室ＧＳの容積が大きくなる方向に移動する。   Further, the cylinder body 43 is provided with an access port 43c so as to face the liquid chamber LS. The liquid chamber LS is connected to the liquid feed pump 46 through the access port 43c. The liquid feed pump 46 has a tank (not shown), and performs a sending operation for sending the liquid stored in the tank to the liquid chamber LS while pressurizing the liquid and a returning operation for returning the liquid from the liquid chamber LS to the tank. Can do. When the liquid feeding pump 46 performs the feeding operation, the liquid is fed into the liquid chamber LS, and the piston 44 moves in the direction in which the volume of the gas chamber GS decreases due to the pressure of the liquid. When the liquid feeding pump 46 performs the returning operation, the liquid in the liquid chamber LS is returned to the liquid feeding pump 46, and thereby the piston 44 moves in a direction in which the volume of the gas chamber GS increases.

ガス室ＧＳ内にはガスが貯留されることから、シリンダ３３を、所定の圧力（例えば８２ＭＰａ）のガスを貯留する蓄圧器として機能させることができる。そして、ガス室ＧＳの容積が最も大きくなる死点位置（図１における下位置）にピストン４４がある状態から、ガス室ＧＳの容積が最も小さくなる死点位置（図１における上位置）までピストン４４が移動することにより、車両ＢのタンクＣを満充填できる量以上のガスがガス室ＧＳから流出する。なお、図２に示すように、互いに並列になるように複数のシリンダ３３が接続された構成にすることにより、各シリンダ３３を小型化することができる。この場合、どのシリンダ３３にガスを供給するかを切り換えることができるように開閉弁４７が設けられている。   Since gas is stored in the gas chamber GS, the cylinder 33 can be made to function as a pressure accumulator that stores gas of a predetermined pressure (for example, 82 MPa). From the state where the piston 44 is located at the dead center position (lower position in FIG. 1) where the volume of the gas chamber GS is the largest, the piston moves from the state where the piston 44 is located to the dead center position (the upper position in FIG. As a result of the movement of the gas 44, the gas exceeding the amount that can fully fill the tank C of the vehicle B flows out from the gas chamber GS. In addition, as shown in FIG. 2, each cylinder 33 can be reduced in size by setting it as the structure with which the some cylinder 33 was connected so that it might mutually become parallel. In this case, an on-off valve 47 is provided so as to switch which cylinder 33 is supplied with gas.

ピストン４４の外周面には、シール材が配設されており、シリンダ本体４３の内周面とピストン４４の外周面とはガス密状に摺接している。これにより、万一液が蒸気成分となりガス側に流入したとしても、ガス室ＧＳに液成分が混入することを防ぐことができる。   A sealing material is disposed on the outer peripheral surface of the piston 44, and the inner peripheral surface of the cylinder body 43 and the outer peripheral surface of the piston 44 are in gas-tight sliding contact. As a result, even if the liquid becomes a vapor component and flows into the gas side, the liquid component can be prevented from being mixed into the gas chamber GS.

シリンダ３３は、ピストン４４が上死点位置から下死点位置まで移動したときでも、液室ＬＳがガス室ＧＳにオーバーラップしないように設定されている。すなわち、ガス室ＧＳ側のピストン４４の端面のストローク範囲Ｌｇと、液室ＬＳ側のピストン４４の端面のストローク範囲Ｌｌとは、互いに離間している。このため、シリンダ本体４３の内面に付着した液体がガスに混入するという事態を回避することができる。なお、ピストン４４にワイパーリングを用いて、ガス室ＧＳ側のピストン４４の端面のストローク範囲Ｌｇと、液室ＬＳ側のピストン４４の端面のストローク範囲Ｌｌとが一部オーバーラップする構成とすることも可能である。この場合には、シリンダ本体４３の小型化を図ることができる。   The cylinder 33 is set so that the liquid chamber LS does not overlap the gas chamber GS even when the piston 44 moves from the top dead center position to the bottom dead center position. That is, the stroke range Lg of the end face of the piston 44 on the gas chamber GS side and the stroke range Ll of the end face of the piston 44 on the liquid chamber LS side are separated from each other. For this reason, the situation where the liquid adhering to the inner surface of the cylinder body 43 is mixed into the gas can be avoided. Note that the wiper ring is used for the piston 44 so that the stroke range Lg of the end face of the piston 44 on the gas chamber GS side partially overlaps the stroke range Ll of the end face of the piston 44 on the liquid chamber LS side. Is also possible. In this case, the cylinder body 43 can be downsized.

シリンダ本体４３には、圧力検出器４８が取り付けられている。圧力検出器４８は、ガス室ＧＳ内のガス圧力を検出し、検出圧力に応じた信号を出力する。   A pressure detector 48 is attached to the cylinder body 43. The pressure detector 48 detects the gas pressure in the gas chamber GS and outputs a signal corresponding to the detected pressure.

圧力検出器４８の出力信号は、コントローラ３５に入力される。コントローラ３５は、記憶部、演算部等を有しており、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより、所定の機能を発揮する。コントローラ３５の機能には、圧縮機制御部３５ａと、動作制御部３５ｂとが含まれている。圧縮機制御部３５ａは、圧縮機３１の駆動制御を行う。動作制御部３５ｂは、シリンダ本体４３に設けられた圧力検出器４８からの信号を用いて、検出圧力に応じてピストン４４を動作させるための制御を行う。   An output signal of the pressure detector 48 is input to the controller 35. The controller 35 includes a storage unit, a calculation unit, and the like, and exhibits a predetermined function by executing a program stored in the storage unit. The functions of the controller 35 include a compressor control unit 35a and an operation control unit 35b. The compressor control unit 35 a performs drive control of the compressor 31. The operation control unit 35 b performs control for operating the piston 44 according to the detected pressure, using a signal from the pressure detector 48 provided in the cylinder body 43.

ここで、本実施形態のガス供給装置３０の運転動作について、図３を参照しつつ説明する。ガス供給装置３０が起動すると、圧縮機制御部３５ａは、圧縮機３１を駆動する制御を行う（ステップＳＴ１）。また、圧縮機３１が駆動されるときには、動作制御部３５ｂは、ピストン４４を下死点位置まで移動させる制御を行う（ステップＳＴ２）。すなわち、ガス室ＧＳの容積が大きくなる方向にピストン４４が移動するように、送液ポンプ４６を駆動する。このとき、圧力検出器４８によってガス室ＧＳ内の圧力が検出されていて、動作制御部３５ｂは、この検出圧力が目標圧力（例えば８２ＭＰａ）に維持されるように、ピストン４４を移動させるようにしてもよい。なお、圧縮機制御部３５ａが圧縮機３１を駆動する制御を行うときに、動作制御部３５ｂは、圧力検出器４８の検出圧力によらず、ピストン４４を下死点位置まで移動させるための制御を行うようにしてもよい。この場合、ピストン４４が下死点位置まで移動した状態で、検出圧力が目標圧力（例えば８２ＭＰａ）になると、圧縮機制御部３５ａは圧縮機３１を停止する制御を行う。いずれの場合であっても、ガス室ＧＳ内が目標圧力となった状態で、ピストン４４が下死点位置に位置づけられる。   Here, the operation | movement operation | movement of the gas supply apparatus 30 of this embodiment is demonstrated, referring FIG. When the gas supply device 30 is activated, the compressor control unit 35a performs control to drive the compressor 31 (step ST1). When the compressor 31 is driven, the operation control unit 35b performs control to move the piston 44 to the bottom dead center position (step ST2). That is, the liquid feed pump 46 is driven so that the piston 44 moves in the direction in which the volume of the gas chamber GS increases. At this time, the pressure in the gas chamber GS is detected by the pressure detector 48, and the operation control unit 35b moves the piston 44 so that the detected pressure is maintained at the target pressure (for example, 82 MPa). May be. When the compressor control unit 35a performs control to drive the compressor 31, the operation control unit 35b performs control for moving the piston 44 to the bottom dead center position regardless of the pressure detected by the pressure detector 48. May be performed. In this case, when the detected pressure reaches a target pressure (for example, 82 MPa) with the piston 44 moved to the bottom dead center position, the compressor control unit 35a performs control to stop the compressor 31. In either case, the piston 44 is positioned at the bottom dead center position in a state where the gas chamber GS is at the target pressure.

その後、ディスペンサ１１から車両ＢのタンクＣにガスの充填を開始すると（ステップＳＴ３）、動作制御部３５ｂは、ピストン４４がガス室ＧＳ側に向かってスライドするように、送液ポンプ４６を駆動する（ステップＳＴ４）。すなわち、圧縮機３１が駆動されていない状態で、ガス室ＧＳに設けられた圧力検出器４８の検出圧力が目標圧力よりも低下し始めると、動作制御部３５ｂは、ピストン４４が上死点位置に向けて移動するように送液ポンプ４６を駆動する制御を行う。これにより、ガス室ＧＳの容積が次第に小さくなるため、検出圧力が目標圧力に近づくようになる。したがって、ガス室ＧＳ内のガス圧力と、ディスペンサ１１内におけるガス圧力との差圧によってタンクＣにガス充填を行う場合でも、ガス室ＧＳ内の圧力が維持されるため、蓄圧器を用いた差圧充填に比べて、ガス供給量が低下しないようにすることができる。   Thereafter, when filling of gas from the dispenser 11 to the tank C of the vehicle B is started (step ST3), the operation control unit 35b drives the liquid feed pump 46 so that the piston 44 slides toward the gas chamber GS. (Step ST4). That is, when the detected pressure of the pressure detector 48 provided in the gas chamber GS starts to decrease below the target pressure in a state where the compressor 31 is not driven, the operation control unit 35b causes the piston 44 to move to the top dead center position. The liquid feed pump 46 is controlled so as to move toward the head. Thereby, since the volume of the gas chamber GS is gradually reduced, the detected pressure approaches the target pressure. Therefore, even when the gas is filled in the tank C by the differential pressure between the gas pressure in the gas chamber GS and the gas pressure in the dispenser 11, the pressure in the gas chamber GS is maintained. Compared with pressure filling, the gas supply amount can be prevented from decreasing.

動作制御部３５ｂは、液を送出する方向に送液ポンプ４６を駆動した後は、液を戻す方向に送液ポンプ４６を駆動する（ステップＳＴ５）。これにより、ピストン４４は下死点位置に向けて移動するため、圧力検出器４８の検出圧力が低下し始める。これにより、圧縮機制御部３５ａは、圧縮機３１を起動する（ステップＳＴ６）。そして、ピストン４４が下死点位置に位置づけられた状態で、圧力検出器４８の検出圧力が目標圧力になると、圧縮機制御部３５ａは圧縮機３１を停止する。これによりシリンダ３３内にガスが満充填されて状態となる。   After driving the liquid feed pump 46 in the direction of sending the liquid, the operation control unit 35b drives the liquid feed pump 46 in the direction of returning the liquid (step ST5). Thereby, since the piston 44 moves toward the bottom dead center position, the detected pressure of the pressure detector 48 starts to decrease. Thereby, the compressor control part 35a starts the compressor 31 (step ST6). When the detected pressure of the pressure detector 48 reaches the target pressure with the piston 44 positioned at the bottom dead center position, the compressor controller 35a stops the compressor 31. As a result, the cylinder 33 is fully filled with gas.

以上説明したように、本実施形態では、シリンダ本体４３内からガスが流出する際に、ガス室ＧＳからシリンダ３３の外方へガスが流出するのに合わせて、ガス室ＧＳ内の容積が小さくなるようにピストン４４が動作する。すなわち、シリンダ３３は、ピストン４４が動作することによってガス室ＧＳ内の容積を減少させる。このため、ガスがガス室ＧＳから流出する際に、シリンダ３３内のガス圧力が低下する割合を小さくすることができる。したがって、一定の容積を有する圧力容器によって構成された従来の蓄圧器に比べて、ガス圧力が下がり難くなるため、ガス供給量を増やすことができる。このため、ディスペンサ１１に向けて供給できるガス量を確保することができる。しかも、一定の容積を有する圧力容器によって構成された従来の蓄圧器と異なり、シリンダ３３が大型化しない。したがって、ガス供給装置３０が大型化することを防止することができる。   As described above, in the present embodiment, when the gas flows out from the cylinder main body 43, the volume in the gas chamber GS decreases as the gas flows out from the gas chamber GS to the outside of the cylinder 33. The piston 44 operates as follows. That is, the cylinder 33 reduces the volume in the gas chamber GS by operating the piston 44. For this reason, when the gas flows out from the gas chamber GS, the rate at which the gas pressure in the cylinder 33 decreases can be reduced. Therefore, compared with the conventional pressure accumulator comprised by the pressure vessel which has a fixed volume, since a gas pressure becomes difficult to fall, gas supply amount can be increased. For this reason, the gas quantity which can be supplied toward the dispenser 11 is securable. In addition, the cylinder 33 does not increase in size unlike a conventional accumulator constituted by a pressure vessel having a constant volume. Therefore, it is possible to prevent the gas supply device 30 from increasing in size.

また本実施形態では、シリンダ３３内のガスがディスペンサ１１に向けて流出するときに圧力検出器４８によってガス圧力が検出されており、動作制御部３５ｂは、この検出圧力の値が維持されるようにピストン４４を動作させるための制御を行う。このため、シリンダ３３内のガス圧力とディスペンサ１１でのガス圧力との間の差圧が維持されるため、ディスペンサ１１に向けて流れるガスの流量を維持することができる。   In this embodiment, the gas pressure is detected by the pressure detector 48 when the gas in the cylinder 33 flows out toward the dispenser 11, and the operation control unit 35b maintains the value of the detected pressure. Control for operating the piston 44 is performed. For this reason, since the differential pressure between the gas pressure in the cylinder 33 and the gas pressure at the dispenser 11 is maintained, the flow rate of the gas flowing toward the dispenser 11 can be maintained.

また本実施形態では、シリンダ３３内に封入された液体を押圧することによって、ピストン４４が動作する。このため、液体への押圧力を調整することよってピストン４４の移動量を調整することができる。したがって、ピストン４４の移動量を精度よく調整することができる。   In the present embodiment, the piston 44 is operated by pressing the liquid sealed in the cylinder 33. For this reason, the movement amount of the piston 44 can be adjusted by adjusting the pressing force to the liquid. Therefore, the movement amount of the piston 44 can be adjusted with high accuracy.

また本実施形態では、ピストン４４の動作時においても、液室ＬＳとガス室ＧＳとがオーバーラップしないため、ガスに液体が接触することを防止することができる。したがって、ディスペンサ１１に向けて流出するガスに液体が混ざることを防止することができる。   In the present embodiment, even when the piston 44 is in operation, the liquid chamber LS and the gas chamber GS do not overlap, so that the liquid can be prevented from coming into contact with the gas. Therefore, it is possible to prevent the liquid from being mixed with the gas flowing out toward the dispenser 11.

また本実施形態では、シリンダ３３が、液室ＬＳがガス室ＧＳの下になる姿勢で配置されているため、ガスにピストン４４の自重がかかることを防止することができる。   Moreover, in this embodiment, since the cylinder 33 is arrange | positioned with the attitude | position in which the liquid chamber LS is under the gas chamber GS, it can prevent that the self weight of the piston 44 applies to gas.

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、ガスがガス室ＧＳから流出する際にピストン４４を上死点位置に向けて移動させるときに、ガス室ＧＳ内の圧力が目標圧力に維持されるように、動作制御部３５ｂが送液ポンプ４６を駆動制御する構成としたが、これに限られない。圧力検出器４８によってガス室ＧＳ内の圧力を検出することなく、送液ポンプ４６を駆動するようにしてもよい。この場合でも、従来のごとく、蓄圧器を用いた差圧充填に比べれば、ガス供給量を増大させることができる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the operation control is performed so that the pressure in the gas chamber GS is maintained at the target pressure when the piston 44 is moved toward the top dead center position when the gas flows out of the gas chamber GS. Although the part 35b is configured to drive and control the liquid feed pump 46, the present invention is not limited to this. The liquid feed pump 46 may be driven without detecting the pressure in the gas chamber GS by the pressure detector 48. Even in this case, the gas supply amount can be increased as compared with the differential pressure filling using the accumulator as in the conventional case.

また、前記実施形態では、シリンダ本体４３に設けられた圧力検出器４８による検出圧力に基づいて、検出圧力が目標圧力を維持するように送液ポンプ４６を駆動する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、図４に示すように、供給路４０にも圧力検出器５２が設けられていて、動作制御部３５ｂは、ガスがガス室ＧＳから流出するときに、この圧力検出器５２の検出圧力が目標圧力を維持するように送液ポンプ４６を駆動制御する構成であってもよい。   In the above embodiment, the liquid feed pump 46 is driven so that the detected pressure maintains the target pressure based on the pressure detected by the pressure detector 48 provided in the cylinder body 43. It is not something that can be done. For example, as shown in FIG. 4, the pressure detector 52 is also provided in the supply path 40, and the operation control unit 35 b detects the detected pressure of the pressure detector 52 when the gas flows out of the gas chamber GS. The liquid feed pump 46 may be driven and controlled so as to maintain the target pressure.

また、前記実施形態では、ガス室ＧＳがピストン４４の上側に位置して、ピストン４４が最も上の位置に来たときが上死点位置となり、液室ＬＳがピストン４４の下側に位置して、ピストン４４が最も下の位置に来たときが下死点位置となる構成としたが、これに限られるものではない。例えば、シリンダ３３は、ピストン４４が水平方向に移動する姿勢で配設されていてもよい。この場合、ガス室ＧＳの容積が最も小さくなる上死点位置と、ガス室ＧＳの容積が最も大きくなる下死点位置は、水平方向に並ぶことになる。また、シリンダ３３は、ピストン４４の下側の空間がガス室ＧＳとなり、ピストン４４の上側の空間が液室ＬＳとなる姿勢で設置されていてもよい。   In the above-described embodiment, the gas chamber GS is located on the upper side of the piston 44, and when the piston 44 reaches the uppermost position, the top dead center position is obtained, and the liquid chamber LS is located on the lower side of the piston 44. Thus, although the bottom dead center position is set when the piston 44 comes to the lowest position, the present invention is not limited to this. For example, the cylinder 33 may be disposed in a posture in which the piston 44 moves in the horizontal direction. In this case, the top dead center position where the volume of the gas chamber GS is the smallest and the bottom dead center position where the volume of the gas chamber GS is the largest are aligned in the horizontal direction. Further, the cylinder 33 may be installed in such a posture that the space below the piston 44 becomes the gas chamber GS and the space above the piston 44 becomes the liquid chamber LS.

また、前記実施形態では、ガス供給装置が水素ガスを供給する例について説明したが、水素ガスに限られるものではない。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which a gas supply apparatus supplies hydrogen gas, it is not restricted to hydrogen gas.

３０ ガス供給装置
３１ 圧縮機
３３ シリンダ
３５ コントローラ
３５ａ 圧縮機制御部
３５ｂ 動作制御部
３７ 接続路
４０ 供給路
４３ シリンダ本体
４３ａ 流入口
４３ｂ 流出口
４３ｃ 出入ポート
４４ ピストン
４６ 送液ポンプ
４８ 圧力検出器
５２ 圧力検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Gas supply apparatus 31 Compressor 33 Cylinder 35 Controller 35a Compressor control part 35b Operation control part 37 Connection path 40 Supply path 43 Cylinder main body 43a Inlet 43b Outlet 43c In / out port 44 Piston 46 Liquid feed pump 48 Pressure detector 52 Pressure Detector

Claims (10)

ガスを圧縮する圧縮機と、
ガス室を区画するピストンを有し、前記ガス室に前記圧縮機によって圧縮されたガスが導入されるシリンダと、
前記ガス室内のガスがディスペンサに向けて流出するのに応じて、前記ガス室内の容積が小さくなるように前記ピストンを動作させるための制御を行う動作制御部と、を備えているガス供給装置。 A compressor for compressing the gas;
A cylinder having a piston defining a gas chamber, and a gas into which the gas compressed by the compressor is introduced into the gas chamber;
A gas supply device comprising: an operation control unit that performs control for operating the piston so that the volume in the gas chamber decreases as the gas in the gas chamber flows out toward the dispenser. 前記ガス室内のガスの圧力又は前記シリンダの下流側でのガスの圧力を検出する圧力検出器を備えており、
前記動作制御部は、前記圧力検出器による検出圧力の値が維持されるように、前記ピストンを動作させるための制御を行うように構成されている請求項１に記載のガス供給装置。 A pressure detector for detecting the pressure of the gas in the gas chamber or the pressure of the gas downstream of the cylinder;
The gas supply device according to claim 1, wherein the operation control unit is configured to perform control for operating the piston so that a value of a pressure detected by the pressure detector is maintained. 前記シリンダ内には、前記ピストンを駆動するための液体が封入されており、
前記シリンダは、前記液体の圧力によって前記ピストンを動作させるように構成されている請求項１又は２に記載のガス供給装置。 In the cylinder, a liquid for driving the piston is enclosed,
The gas supply device according to claim 1, wherein the cylinder is configured to operate the piston by the pressure of the liquid. 前記シリンダは、前記ピストンの移動時においても前記シリンダ内における液室と前記ガス室とがオーバーラップしないように構成されている請求項３に記載のガス供給装置。   The gas supply device according to claim 3, wherein the cylinder is configured such that the liquid chamber and the gas chamber in the cylinder do not overlap even when the piston moves. 前記シリンダには、前記液室に前記液体を流入させ、前記液室から前記液体を流出させる出入ポートが設けられている請求項４に記載のガス供給装置。   The gas supply device according to claim 4, wherein the cylinder is provided with an inlet / outlet port through which the liquid flows into the liquid chamber and flows out of the liquid chamber. 前記シリンダは、前記液室が前記ガス室の下になる姿勢で配置されている請求項４又は５に記載のガス供給装置。   The gas supply device according to claim 4, wherein the cylinder is arranged in a posture in which the liquid chamber is below the gas chamber. 圧縮機から吐出されたガスをシリンダのガス室内に導入し、
前記ガス室内のガスがディスペンサに向けて流出するのに応じて、前記ガス室内の容積が小さくなるようにピストンを動作させるガス供給方法。 The gas discharged from the compressor is introduced into the gas chamber of the cylinder,
A gas supply method for operating a piston so that a volume in the gas chamber decreases as the gas in the gas chamber flows out toward the dispenser. 前記ガス室内のガスの圧力又は前記シリンダの下流側でのガスの圧力を検出し、
前記ガス室内のガスを前記ディスペンサに向けて流出させる際に、前記ガスの検出圧力が維持されるように前記ピストンを動作させる請求項７に記載のガス供給方法。 Detecting the gas pressure in the gas chamber or the gas pressure downstream of the cylinder;
The gas supply method according to claim 7, wherein the piston is operated so that the detected pressure of the gas is maintained when the gas in the gas chamber flows out toward the dispenser. 圧縮機を駆動しながら、前記ガス室内の容積が大きくなる方向に前記ピストンが動作する際に、検出された前記ガス室内の圧力が維持されるように前記ピストンを動作させる請求項８に記載のガス供給方法。   9. The piston according to claim 8, wherein the piston is operated such that the detected pressure in the gas chamber is maintained when the piston is operated in a direction in which the volume in the gas chamber is increased while driving the compressor. Gas supply method. 圧縮機から吐出されたガスを前記ガス室に供給する際に、前記ガス室内の容積が大きくなる方向に前記ピストンを動作させる請求項７又は８に記載のガス供給方法。   The gas supply method according to claim 7 or 8, wherein when the gas discharged from the compressor is supplied to the gas chamber, the piston is operated in a direction in which the volume of the gas chamber increases.
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