JP3628752B2

JP3628752B2 - Gas supply device

Info

Publication number: JP3628752B2
Application number: JP09555795A
Authority: JP
Inventors: 一男金井; 明文小林; 学服部; 時男吉田; 拓也松本; 一洋小原; 信治熊谷
Original assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JPH08291898A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガス供給装置に係り、特に小容量から大容量まで被充填タンクの容量に応じて被充填タンクへガス充填時間の短縮を図ると共にガス充填精度の向上を図るよう構成したガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等を別のタンクに供給するガス供給装置としては、実開平４−６４６９９号公報にみられるような装置がある。当該公報の装置は、圧縮されたガスを急速充填する方式が採用されており、圧縮機により所定圧力以上に昇圧されたガスをガス供給タンクに一旦貯めておき、そしてガス供給タンクに貯められたガスを自動車の燃料タンク（被充填タンク）に注入して燃料タンク内が所定圧力に達するまで充填されるようになっている。
【０００３】
上記装置では、圧力上昇率が一定になるように制御弁の弁開度を制御する一定圧力上昇制御、あるいはガス供給量が一定になるように制御弁の弁開度を制御する一定流量制御により燃料タンクへのガス充填を行っていた。
一定圧力上昇制御でガス充填を行う場合、燃料タンクに供給される供給圧力が一定の割合で上昇することになり、ガス充填により燃料タンクの圧力が上昇するとともに制御弁によりガス供給圧力を上昇させて燃料タンクの充填圧力が目標充填圧力になるようにしていた。そのため、一定圧力上昇制御では、燃料タンクの充填前の残量又は残留圧力に関係なく、ガス供給タンクからのガスを制御弁により目標充填圧力となるまで圧力を一定に上昇させて充填していた。
【０００４】
また、一定流量でガス充填を行う一定流量制御により燃料タンクへのガス充填制御を行う場合、燃料タンクの容量に関係なく、ガス供給タンクからのガス供給流量を一定にしたまま目標充填圧力となるまで充填していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の装置では、乗用車の燃料タンクにガスを一定圧力上昇制御を行う場合と同じ制御則で乗用車のおよそ１０倍の容量を有するバスの燃料タンクにガスを充填していた。そのため、従来は、ガス供給系路の流量制限による圧力損失が生じて、燃料タンクに充填された充填圧力がガス供給装置側に設けられた圧力センサにより検出された圧力よりも小となり、その分燃料タンクに充填された充填圧力が目標圧力よりも小さくなってしまい、ガス充填精度が低下するといった問題があった。
【０００６】
そして、ガス供給装置では、装置内の圧力センサにより検出された圧力値に基づいてガス供給開閉弁を閉弁させるため、実際には燃料タンク内が満タン充填圧力に達しないままガス充填を終了してしまうことがある。
また、一定流量でガス充填を行う一定流量充填制御により燃料タンクへのガス充填制御を行った場合、一定圧力上昇制御の場合のように圧力損失の影響を受けずに目標圧力になるように正確にガス充填が行える反面、タンク容量が大きいバスの燃料タンク等にガスを充填する場合には、制御流量が少ないと燃料タンクが満タン（目標圧力）になるまでの充填時間が乗用車等に比べてかなり長時間となってしまい、制御流量が多過ぎると充填開始当初急激な圧力上昇が生じてしまうことになるといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題を解決したガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被充填タンクに接続され、圧縮されたガスを該被充填タンクに供給するガス供給管路と、
該ガス供給管路に設けられガスの流れを制御する制御弁と、
前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填される圧力を検出する圧力検出手段と、
前記ガス供給管路に設けられ、前記被充填タンクに充填される流量を測定する流量計と、
前記被充填タンクへの充填開始後、前記被充填タンクの圧力が前記被充填タンクの容量に応じた所定圧力に上昇するまで前記制御弁の弁開度を前記被充填タンクの容量に応じた一定圧力上昇となるように前記圧力検出手段からの信号により一定圧力上昇制御を行い、該所定圧力に達した時点で前記流量計により計測された流量が一定流量となるように前記制御弁の弁開度を一定流量制御に切り換えて前記被充填タンクに目標圧力を充填する制御手段と、
よりなることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、被充填タンクへの充填開始後、被充填タンクの圧力が被充填タンクの容量に応じた所定圧力に上昇するまで制御弁の弁開度を被充填タンクの容量に応じた一定圧力上昇となるように圧力検出手段からの信号により一定圧力上昇制御を行い、所定圧力に達した時点で流量計により計測された流量が一定流量となるように制御弁の弁開度を一定流量制御に切り換えて被充填タンクに目標圧力を充填するため、目標圧力を正確に充填することができ、ガス充填精度を高めることができる。
【００１０】
【実施例】
図１に本発明になるガス供給装置の一実施例を示す。尚、図１はガス供給装置の概略構成を示す構成図である。
ガス供給装置１は、例えば自動車２の燃料タンク（被充填タンク）３に都市ガスを所定圧力に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス供給ステーションなどに設置されている。
【００１１】
ガス供給装置１は、大略、都市ガスを所定圧力に圧縮し加圧されたガスを生成する圧力発生ユニット４と、圧力発生ユニット４により圧縮されたガスを燃料タンク３に供給するためのディスペンサユニット５と、これら圧力発生ユニット４，ディスペンサユニット５の各機器を制御する制御装置６とよりなる。
【００１２】
圧力発生ユニット４は、都市ガス等が家庭に分岐される前の中圧管路（図示せず）に接続された分岐管路１１に、ガスを圧縮する多段式のコンプレッサ１２が配設されている。コンプレッサ１２は、例えばガスを圧縮するためのシリンダが複数（３個または４個）設けられ、前段のシリンダで圧縮されたガスを次段のシリンダでさらに高い圧力に加圧するようになっており、中圧管路から供給されたガスを段階的に圧縮する。
【００１３】
さらに、コンプレッサ１２には可変圧管路１３と高圧管路１４とが並列に接続され、可変圧管路１３，高圧管路１４は、夫々可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６が接続されている。尚、可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６は、一般に文献等では蓄ガス器とも呼ばれている。
【００１４】
本実施例においては、上記燃料タンク３の最高圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２とした場合、可変圧ガス蓄圧器１５及び高圧ガス蓄圧器１６の最高圧力は２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２に設定される。従って、コンプレッサ１２は中圧管路から供給された都市ガス（約５〜８ｋｇｆ／ｃｍ^２）を圧縮して可変圧ガス蓄圧器１５及び高圧ガス蓄圧器１６の圧力を上記設定圧力にする。
【００１５】
また、上記可変圧管路１３，高圧管路１４には、電磁弁よりなる上流側開閉弁１９，２０が配設され、上記可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６からのガスを吐出するための吐出管路１７，１８には、電磁弁よりなる下流側開閉弁２１，２２と、圧力伝送器２３，２４と、が配設されている。
【００１６】
上記圧力伝送器２３，２４は、内部にガスの圧力を検出する圧力センサが設けられており、ガスの圧力に応じた検出信号を制御装置６に送信する。また、制御装置６からの指令により上流側開閉弁１９が開弁されると、コンプレッサ１２により圧縮されたガスが可変圧ガス蓄圧器１５に供給され、上流側開閉弁２０が開弁されると、コンプレッサ１２により圧縮されたガスが高圧ガス蓄圧器１６に供給される。
【００１７】
そして、可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６の圧力が所定圧（本実施例では、２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）に達すると、各上流側開閉弁１９，２０が閉弁されて、圧力発生ユニット４は充填作業可能な待機状態となる。
尚、燃料タンク３へのガス充填を行う際は、当初、下流側開閉弁２１を開弁させて可変圧ガス蓄圧器１５のガスを燃料タンク３に充填した後、下流側開閉弁２２を開弁させて高圧ガス蓄圧器１６のガスを燃料タンク３に充填して燃料タンク３の圧力を段階的に上昇させるようにする。
【００１８】
また、吐出管路１７，１８の下流側端部は、ガス供給管路２８に連通しており、圧力発生ユニット４の可変圧ガス蓄圧器１５，高圧ガス蓄圧器１６はガス供給管路２８を介して上記燃料タンク３に接続される。
そして、ディスペンサユニット５内に延在するガス供給管路２８には、電磁弁よりなるガス供給開閉弁２９と、圧力発生ユニット４から供給された１次圧力を検出する１次圧力伝送器３０と、ガス供給管路２８を流れるガス流量を計測するコリオリ式の質量流量計３１と、下流側へ給送されるガスの圧力を所定圧力に制御する制御弁３２と、制御弁３２により設定されたガスの２次圧力を検出する２次圧力伝送器３３と、所定以上の力で引っ張られたとき分離する緊急離脱カプラ３４と、が配設されている。
【００１９】
ガス供給開閉弁２９は、燃料タンク３にガスを充填開始するときに開弁され、ガス充填完了と共に閉弁される。
質量流量計３１は、ガスが通過するセンサチューブを振動させてコリオリ力による流入側と流出側との位相差に応じた計測信号を出力する振動式質量流量計である。また、質量流量計３１は、比較的高圧のガスの流量を正確に計測するよう構成されており、その流量計測信号（流量パルス）を制御装置６に送信する。
【００２０】
制御弁３２は、制御装置６からの指令により燃料タンク３の推定容量に応じた設定圧力になるように弁開度が制御される。本実施例では、当初燃料タンク３のタンク容量に応じた圧力上昇率になるように制御弁３２の弁開度が一定圧力上昇制御される。
【００２１】
この一定圧力上昇制御は、燃料タンク３のタンク圧力がタンク容量に応じた設定圧力になるまで行われ、それ以降は燃料タンク３が満タンとなるまでガス供給流量が所定の流量になるように制御弁３２の弁開度が制御されて一定流量充填制御が行われる。本実施例では、このように制御弁３２の弁開度を制御することにより燃料タンク３への供給圧力あるいは供給流量を所定値に制御する。そのため、ガス供給装置１では、ガス充填精度が高められ、より正確なガス充填を行うことができる。
【００２２】
１次圧力伝送器３０及び２次圧力伝送器３３は、それぞれの取り付け位置で検出した圧力に応じた検出信号を制御装置６に送信する。
また、緊急離脱カプラ３４には、高圧ガスに耐えうるガス充填ホース３７の一端が接続され、ガス充填ホース３７の他端は三方弁３８の流入ポートａに接続されている。さらに、三方弁３８の充填ポートｂには、ガス供給管路３９が接続され、ガス供給管路３９の先端には着脱カプラ４０が設けられている。
【００２３】
着脱カプラ４０は、ガス充填前に燃料タンク３側の着脱カプラ４２に接続され、燃料タンク３へのガス充填完了後に着脱カプラ４２から離間される。
三方弁３８の排気ポートｃは、ガス充填完了後、着脱カプラ４０の離脱操作を可能にするため、着脱カプラ４０内の残留ガスを外部に逃がすための低圧管路４１に接続されている。そして、三方弁３８は、ガス充填時に流入ポートａと充填ポートｂとが連通されるとともに排気ポートｃが遮断されるように切換操作される。そして、三方弁３８は、ガス充填後作業者の手動操作により、充填ポートｂと排気ポートｃとが連通されるとともに、流入ポートａが遮断されるように切り換わる。
【００２４】
また、緊急離脱カプラ３４は、万が一着脱カプラ４０が燃料タンク３側の着脱カプラ４２に接続されたまま自動車２が発車した場合に連結を解除するとともに、緊急離脱カプラ３４内部に設けられた逆止弁（図示せず）が閉弁してガス漏れを防止する。
【００２５】
上記着脱カプラ４０と着脱カプラ４２とは、それぞれ内部に逆止弁（図示せず）が設けられており、互いに連結されていないときは逆止弁が閉弁し、着脱カプラ４０と着脱カプラ４２とが連結されると各逆止弁が開弁位置に変位して相互に連通状態となる。
【００２６】
４３は表示器で、燃料タンク３に充填されたガスの流量及び供給圧力を表示する。
制御装置６のメモリ４４には、２次圧力伝送器３３により検出された圧力値に基づいて燃料タンク３の容量を推定する容量推定プログラムと、推定された燃料タンク３の容量に応じた圧力上昇率で一定圧力上昇制御を行い充填可能なタンク容量が所定容量以下になった時点で一定流量制御に切り換える制御プログラムと、が格納されている。
【００２７】
制御装置６は、予め登録された各プログラムに基づいて１次圧力伝送器３０，２次圧力伝送器３３により検出された圧力値を読み込むと共に、質量流量計３１から出力された流量パルスを積算して流量を算出する。そして、制御装置６は、検出された圧力及び流量計測値に基づいて制御弁３２の各弁開度を制御する。
【００２８】
また、自動車２において、高圧ガスが充填される燃料タンク３に接続された管路４５には、上流側より上記ディスペンサユニット５の着脱カプラ４０が結合される着脱カプラ４２と、ガスを充填する際手動操作により開弁される手動開閉弁４６と、燃料タンク３に充填されたガスが逆流することを防止する逆止弁４７とが配設されている。
【００２９】
次に、制御装置６が実行する処理を説明する前に、上記構成になるガス供給装置１におけるガス充填作業について説明する。
上記自動車２の燃料タンク３にガスを充填する際、作業者は、先ず、ディスペンサユニット５の着脱カプラ４０を自動車２の着脱カプラ４２に結合させる。そして、作業者は、自動車２の手動開閉弁４６を開弁させるとともに、三方弁３８の流入ポートａと充填ポートｂとが連通するように切換操作する。
【００３０】
次に充填開始のスタート釦（図示せず）がオンに操作されると、制御装置６は可変ガス蓄圧器１５の開閉弁２１を開弁させるとともに、ガス供給開閉弁２９を開弁させる。これにより、可変ガス蓄圧器１５に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給管路２８，ガス充填ホース３７，着脱カプラ４０，４２，管路４５を介して燃料タンク３に充填される。
【００３１】
そして、燃料タンク３に充填された圧力が上昇すると共に可変ガス蓄圧器１５の圧力が低下して１次圧力と２次圧力との差が小さくなると、可変ガス蓄圧器１５の開閉弁２１が閉弁された後、高圧ガス蓄圧器１６の開閉弁２２が開弁されてさらにガス充填が行われる。
【００３２】
燃料タンク３が満タン状態に達した時点で、高圧ガス蓄圧器１６の開閉弁２２が閉弁されるとともに、ガス供給開閉弁２９が閉弁される。ガス供給管路２８を通過したガス充填量は、質量流量計３１により計測され、ガス充填量に応じた流量パルスが制御装置６に出力される。
【００３３】
これにより、制御装置６は、２次圧力伝送器３３により検出された供給圧力と、質量流量計３１からの流量パルス数に基づいて、燃料タンク３に充填されたガス充填量を算出して表示器４３に表示する。
燃料タンク３へのガス充填が完了すると、作業者は自動車２側の手動開閉弁４６を閉弁させた後、三方弁３８を充填ポートｂと排気ポートｃとが連通するとともに流入ポートａが遮断するように切換操作する。即ち、三方弁３８は、低圧管路４１を介して着脱カプラ４０，４２内及び充填ホース３９内に残留するガスを外部に逃がして減圧し、着脱カプラ４０の離脱操作を可能にする。
【００３４】
その後、作業者はディスペンサユニット５の着脱カプラ４０を自動車２の着脱カプラ４２から分離させる。これで、一連のガス充填作業が完了する。
ここで、上記構成になるガス供給装置１の制御装置６が実行する処理につき説明する。
【００３５】
図２はガス充填作業時に制御装置６が実行するメインフローチャートであり、図３はメインフローチャートの充填制御のサブルーチンである。
作業者は、前述したようにガス供給管路２８の先端に設けられた着脱カプラ４０を燃料タンク３の着脱カプラ４２に接続し、その後手動式の開閉弁４６を開弁操作する。そして、作業者は、スタート釦をオンに操作する。
【００３６】
制御装置６は、スタート釦がオンに操作されると図２の処理を実行する。ステップＳ１（以下「ステップ」を省略する）では、可変ガス蓄圧器１５の開閉弁２１を開弁させ、次のＳ２ではディスペンサユニット５のガス供給開閉弁２９を開弁させる。
【００３７】
続いて、Ｓ３では、制御弁３２の弁開度を制御して燃料タンク３に充填される圧力の上昇率を一定にする。そして、満タン直前まで燃料タンク３のタンク容量に応じた圧力上昇率で一定圧力上昇制御を行い、ガス充填可能なタンク容量が所定値以下になった時点で制御弁３２の弁開度を制御して一定流量制御に切り換わり燃料タンク３が満タンとなるまでガス供給流量を一定流量に制御する。
【００３８】
次のＳ４では、１次圧力伝送器３０及び２次圧力伝送器３３により検出された１次圧力と２次圧力とを読み込み、１次圧力と２次圧力との差が予め設定された所定値以下に小さくなったかどうかをチェックする。即ち、Ｓ４においては、可変ガス蓄圧器１５のガスが燃料タンク３に充填されて燃料タンク３の圧力が可変ガス蓄圧器１５の圧力に近い圧力まで上昇したことを確認しており、１次圧力と２次圧力との差が大きい場合には、Ｓ５に進み、燃料タンク３の圧力、即ち２次圧力伝送器３３により検出された２次圧力が目標圧力（本実施例では、２００ｋｇｆ／ｃｍ^２）になったかどうかをチェックする。
【００３９】
尚、上記Ｓ５において、燃料タンク３の圧力が目標圧力に達したときは、後述するＳ９に進み、開弁された全ての弁を閉弁させてガス充填処理を終了する。
そして、燃料タンク３の圧力が目標圧力以下であるときは、Ｓ３〜Ｓ５の処理を繰り返す。しかし、Ｓ４において、１次圧力と２次圧力との差が予め設定された所定値以下に小さくなったときは、Ｓ６に進み、可変ガス蓄圧器１５の開閉弁２１を閉弁させる。
【００４０】
次のＳ７では、高圧ガス蓄圧器１６の開閉弁２２を開弁して高圧ガス蓄圧器１６のガスを燃料タンク３に充填する。そして、Ｓ８で実行される充填制御は、前述したＳ３と同様な一定圧力上昇制御及び一定流量制御を行う。このＳ８では、燃料タンク３の圧力、即ち２次圧力伝送器３３により検出された２次圧力が目標圧力（本実施例では、２００ｋｇｆ／ｃｍ^２）になるまでガスの充填が行われる。
【００４１】
そして、Ｓ８において、燃料タンク３の圧力が目標圧力に達したときは、燃料タンク３へのガス充填が終了したものと判断してＳ９に進み、高圧ガス蓄圧器１６の開閉弁２２を閉弁させると共に、ガス供給開閉弁２９を閉弁させる。
次に上記Ｓ８で実行される充填処理について図３を参照して詳しく説明する。
【００４２】
Ｓ１１においては、燃料タンク３の残留圧力、即ちガス充填前に２次圧力伝送器３３が検出した２次圧力を読み込みメモリ４４に記憶させる。続いて、Ｓ１２で、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であるかどうかをチェックする。もし、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であるときは、Ｓ１３に進み、制御弁３２の弁開度を制御して燃料タンク３に充填される圧力を一定の圧力上昇率（１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２／ｓｅｃ）で上昇させる。
【００４３】
次のＳ１４においては、充填開始前に２次圧力伝送器３３が検出した２次圧力を基準値として、この充填開始前の２次圧力から予め設定された所定圧力（本実施例では、３０ｋｇｆ／ｃｍ^２とする）まで上昇したかどうかをチェックする。つまり、本実施例では、ガス充填開始から２次圧力が３０ｋｇｆ／ｃｍ^２だけ上昇するまで１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２／ｓｅｃの圧力上昇率で燃料タンク３にガスを充填する。
【００４４】
しかし、上記Ｓ１２において、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上に達したときは、Ｓ１５に移行して制御弁３２の弁開度を微少流量となるように制御して一定流量（例えば、２ｋｇ／ｍｉｎ）のガスを燃料タンク３に充填させる。
さらに、Ｓ１６に進み、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまでＳ１６の一定流量制御を継続し、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したとき目標圧力の充填が完了したため前述したＳ９に移行して図３の処理を終了する。
【００４５】
また、Ｓ１４において、２次圧力が３０ｋｇｆ／ｃｍ^２上昇すると、Ｓ１７に進み、制御弁３２の弁開度を制御して燃料タンク３に充填される流量を一定値に保つようにする。ここでは、例えば３ｋｇ／ｍｉｎの一定流量で１０秒間だけガスを燃料タンク３に充填するようにする。
【００４６】
その後、Ｓ１８に進み、質量流量計３１からの流量パルスを積算して燃料タンク３へ充填されるガスの積算流量を求めるとともに、２次圧力伝送器３３により検出された２次圧力の上昇率により燃料タンク３の容量を演算する。即ち、Ｓ１８においては、積算流量÷上昇圧力の演算を行って燃料タンク３の容量を推定すると共にメモリ４４に記憶させる。
【００４７】
Ｓ１９以降では、このように演算された燃料タンク３の推定容量に基づいて最適なガス充填制御を行う。即ち、Ｓ１９において、燃料タンク３の容量が２０リットル以下かどうかをチェックしており、燃料タンク３の容量が２０リットル以下である場合は、Ｓ２０に進み、制御弁３２の弁開度を微少流量となるように制御して一定流量（例えば、２ｋｇ／ｍｉｎ）のガスを燃料タンク３に充填させる。
【００４８】
さらに、Ｓ２１に進み、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまでＳ２０の一定流量制御を継続し、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したとき目標圧力の充填が完了したため前述したＳ９に移行して図３の処理を終了する。このように、タンク容量が２０リットル以下の場合、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまで一定流量制御を行うことにより、例えばスクータやバイク等のようにタンク容量の小さい車両の場合でも最適な流量でガス充填を行うことができ、満タン充填時のガス充填量を正確に計測して充填精度を高めることができる。
【００４９】
また、Ｓ１９において、燃料タンク３の容量が２０リットル以下でない場合には、Ｓ２２に進み、燃料タンク３の容量が１００リットル以下かどうかをチェックする。燃料タンク３の容量が２０〜１００リットルである場合は、Ｓ２３に進み、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になったかどうかをチェックする。もし、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であるときは、Ｓ２４に進み、制御弁３２の弁開度を制御して燃料タンク３に充填される圧力を一定の圧力上昇率（２ｋｇｆ／ｃｍ^２／ｓｅｃ）で上昇させる。
【００５０】
そして、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２に達するまでＳ２４の一定圧力上昇制御が行われる。Ｓ２３において、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２に達すると、Ｓ２５に進み、制御弁３２の弁開度を微少流量となるように制御して一定流量（例えば、２ｋｇ／ｍｉｎ）のガスを燃料タンク３に充填させる。
【００５１】
さらに、Ｓ２６では、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したかどうかをチェックしている。Ｓ２６において、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であるときは、上記Ｓ２３に戻り、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であるか否かをチェックする。これは、一端圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になっても温度低下等の環境変化により圧力が低下することがあるため、再度圧力を確認する必要があるからである。
【００５２】
ここで、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満に低下していた場合には、Ｓ２４に進み、再度一定圧力上昇制御を行う。しかし、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であるときは、Ｓ２５に進み、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまで一定流量制御を継続する。そして、Ｓ２６において、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したときは、目標圧力の充填が完了したため前述したＳ９に移行して図３の処理を終了する。
【００５３】
このように、タンク容量が１００リットル以下の場合、燃料タンク３の圧力が満タン直前の圧力１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまでは一定圧力上昇制御を行ってガス充填時間をできるだけ短縮できると共に、燃料タンク３の圧力が１９０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２までは一定流量制御を行うことにより、例えば軽乗用車等のようにタンク容量が小型の車両の場合でも最適な圧力、流量でガス充填を行うことができ、満タン充填時のガス充填量を正確に計測して充填精度を高めることができる。
【００５４】
また、Ｓ２２において、燃料タンク３の容量が１００リットル以下でない場合はＳ２７に進み、燃料タンク３の容量が３００リットル以下かどうかをチェックする。燃料タンク３の容量が１００〜３００リットルである場合は、Ｓ２８に進み、燃料タンク３の圧力が１９５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になったかどうかをチェックする。そして、Ｓ２８〜Ｓ３１では、上記Ｓ２３〜Ｓ２６と同様に、燃料タンク３の圧力が１９５ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であるときは、Ｓ２９で一定の圧力上昇率（３ｋｇｆ／ｃｍ^２／ｓｅｃ）でガスを充填し、１９５ｋｇｆ／ｃｍ^２に達するとＳ３０の一定流量（３ｋｇ／ｍｉｎ）のガスを燃料タンク３に充填させる。
【００５５】
また、Ｓ３１において、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であるときは、上記Ｓ２８に戻る。そして、燃料タンク３の圧力が１９０ｋｇｆ／ｃｍ^２未満に低下していた場合には、Ｓ２９で再度一定圧力上昇制御を行う。しかし、燃料タンク３の圧力が１９５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であるときは、Ｓ３０で燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまで一定流量制御を継続する。そして、Ｓ３１において、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したときは、目標圧力の充填が完了したため前述したＳ９に移行して図３の処理を終了する。
【００５６】
このように、タンク容量が３００リットル以下の場合、燃料タンク３の圧力が満タン直前の圧力１９５ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまでは一定圧力上昇制御を行ってガス充填時間をできるだけ短縮できると共に、燃料タンク３の圧力が１９５〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２までは一定流量制御を行うことにより、例えば普通乗用車等のようにタンク容量が中型の車両の場合でも最適な圧力、流量でガス充填を行うことができ、満タン充填時のガス充填量を正確に計測して充填精度を高めることができる。
【００５７】
また、Ｓ２７において、燃料タンク３の容量が３００リットル以上であるときはＳ３２に進み、燃料タンク３の圧力が１９８ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になったかどうかをチェックする。そして、Ｓ３２〜Ｓ３５では、上記Ｓ２３〜Ｓ２６及びＳ２８〜Ｓ３１と同様に、燃料タンク３の圧力が１９８ｋｇｆ／ｃｍ^２未満であるときは、Ｓ３３で一定の圧力上昇率（３ｋｇｆ／ｃｍ^２／ｓｅｃ）でガスを充填し、１９８ｋｇｆ／ｃｍ^２に達するとＳ３４で一定流量（３ｋｇ／ｍｉｎ）のガスを燃料タンク３に充填させる。
【００５８】
そして、Ｓ３５において、燃料タンク３の圧力が２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に達したときは、目標圧力の充填が完了したため前述したＳ９に移行して図３の処理を終了する。
このように、タンク容量が３００リットルを越える大型車両の場合、燃料タンク３の圧力が満タン直前の圧力１９８ｋｇｆ／ｃｍ^２になるまでは一定圧力上昇制御を行ってガス充填時間をできるだけ短縮できると共に、燃料タンク３の圧力が１９８〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２までは一定流量制御を行うことにより、例えばバス等のようにタンク容量が大型の車両の場合でも最適な圧力、流量でガス充填を行うことができ、満タン充填時のガス充填量を正確に計測して充填精度を高めることができる。
【００５９】
従って、燃料タンク３のタンク容量を推定し、そのタンク容量の大きさに応じてガス充填制御則、つまり一定流量制御で充填するのか、あるいは一定圧力上昇制御で充填するのかを判断し、さらに、一定圧力上昇制御を行う場合には、タンク容量の大きさに応じた圧力上昇率を設定して最適なガス充填制御を行うことができる。しかも、一定圧力上昇制御を行っていても満タン直前になると一定流量制御に切り換えるため、小容量から大容量まで被充填タンクの容量に応じて被充填タンクへガス充填時間の短縮を図ることができるとともに、圧力損失の影響を受けずに燃料タンク３が満タン状態になるまでガスを充填することができ、ガス充填精度をより高めることができる。
【００６０】
尚、上記実施例では、タンク容量を２０リットル、１００リットル、３００リットルといった容量に分類してガス充填制御則を選択的に変更するようにしたが、これに限らず、上記実施例よりさらにタンク容量を細分化してきめ細かいガス充填制御を行うようにしても良いのは勿論である。
【００６１】
また、上記実施例では、２次圧力伝送器３３により検出された圧力値に基づいて燃料タンク３の容量を推定し、推定された燃料タンク３の容量に応じた圧力上昇率で一定圧力上昇制御を行い充填可能なタンク容量が所定容量以下になった時点で一定流量制御に切り換えるようにしたが、これに限らず、例えば燃料タンク３の容量を予め測定したり、あるいは燃料タンク３の容量を推定する装置が別個に設けられている構成のガス供給装置にも適用することができる。
【００６２】
また、上記実施例では、都市ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給する場合を一例として挙げたが、これに限らず、例えばブタン、プロパン等のガスを供給するのにも適用できるのは勿論である。
また、上記実施例では、自動車２の燃料タンク３に圧縮されたガスを充填する場合を一例として挙げたが、これに限らず、他の容器等に圧縮されたガスを供給する装置にも適用でき、あるいは単に圧縮されたガスを他の場所に給送するための管路途中に設置する構成の装置にも適用できるのは勿論である。
【００６３】
また、上記実施例では、都市ガス等が家庭に分岐される前の中圧管路１０からの都市ガスを圧縮する構成としたが、これに限らず、例えば中圧管路１０から分岐された家庭の管路からガスを取り出すようにしても良い。
【００６４】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、被充填タンクへの充填開始後、被充填タンクの圧力が被充填タンクの容量に応じた所定圧力に上昇するまで制御弁の弁開度を被充填タンクの容量に応じた一定圧力上昇となるように圧力検出手段からの信号により一定圧力上昇制御を行い、所定圧力に達した時点で流量計により計測された流量が一定流量となるように制御弁の弁開度を一定流量制御に切り換えて被充填タンクに目標圧力を充填するため、小容量から大容量まで被充填タンクの容量に応じて被充填タンクへガス充填時間の短縮を図ることができるとともに、圧力損失の影響を受けずに被充填タンクが目標圧力になるまでガスを充填することができ、ガス充填精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるガス供給装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】制御装置が実行する処理のメインフローチャートである。
【図３】充填制御の処理を詳細に説明するためのサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ガス供給装置
３燃料タンク
４圧力発生ユニット
５ディスペンサユニット
６制御装置
１５可変圧ガス蓄圧器
１６高圧ガス蓄圧器
２８ガス供給管路
２９ガス供給開閉弁
３０１次圧力伝送器
３１質量流量計
３２制御弁
３３２次圧力伝送器
３８三方弁
４０，４２着脱カプラ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a gas supply device, and more particularly, to a gas supply device configured to reduce gas filling time to a filled tank from a small capacity to a large capacity according to the capacity of the filled tank and to improve gas filling accuracy. .
[0002]
[Prior art]
For example, as a gas supply device for supplying compressed natural gas (CNG) or the like obtained by compressing natural gas to another tank, there is a device as shown in Japanese Utility Model Publication No. 4-64699. The apparatus of this publication employs a method of rapidly filling compressed gas, and the gas whose pressure has been increased to a predetermined pressure or higher by the compressor is temporarily stored in the gas supply tank and then stored in the gas supply tank. Gas is injected into a fuel tank (filled tank) of an automobile so that the fuel tank is filled until a predetermined pressure is reached.
[0003]
In the above-described device, either by a constant pressure increase control for controlling the valve opening of the control valve so that the rate of pressure increase is constant, or by a constant flow control for controlling the valve opening of the control valve so that the gas supply amount is constant. The fuel tank was filled with gas.
When gas filling is performed with constant pressure increase control, the supply pressure supplied to the fuel tank will rise at a constant rate, and the fuel tank pressure will rise due to gas filling and the gas supply pressure will be raised by the control valve. Therefore, the filling pressure of the fuel tank is set to the target filling pressure. Therefore, in the constant pressure increase control, the gas from the gas supply tank is filled with the pressure constantly increased until the target filling pressure is reached by the control valve regardless of the remaining amount or residual pressure before filling the fuel tank. .
[0004]
In addition, when performing gas filling control to the fuel tank by constant flow control that performs gas filling at a constant flow rate, the target filling pressure is maintained while keeping the gas supply flow rate from the gas supply tank constant regardless of the capacity of the fuel tank. It was filled up to.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional apparatus, the gas is filled into the fuel tank of the bus having a capacity approximately 10 times that of the passenger car according to the same control rule as when the constant pressure increase control is performed on the fuel tank of the passenger car. Therefore, conventionally, a pressure loss due to the flow restriction in the gas supply system occurs, and the filling pressure filled in the fuel tank becomes smaller than the pressure detected by the pressure sensor provided on the gas supply device side. There has been a problem that the filling pressure filled in the fuel tank becomes smaller than the target pressure, and the gas filling accuracy is lowered.
[0006]
In the gas supply device, the gas supply on / off valve is closed based on the pressure value detected by the pressure sensor in the device, so the gas filling is actually finished without reaching the full tank filling pressure. May end up.
In addition, when gas filling control to the fuel tank is performed by constant flow rate filling control that performs gas filling at a constant flow rate, the target pressure is not affected by pressure loss as in the case of constant pressure increase control. However, when filling gas into a fuel tank of a bus with a large tank capacity, the filling time until the fuel tank becomes full (target pressure) is smaller than that of a passenger car. If the control flow rate is too high, there will be a problem that a sudden pressure increase will occur at the beginning of filling.
[0007]
Then, an object of this invention is to provide the gas supply apparatus which solved the said problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a gas supply line connected to a tank to be filled and supplying compressed gas to the tank to be filled.
A control valve provided in the gas supply pipe for controlling the flow of gas;
Pressure detecting means provided in the gas supply pipe for detecting the pressure charged in the tank to be filled;
A flow meter that is provided in the gas supply line and measures a flow rate filled in the tank to be filled;
After the filling of the filling tank is started, the pressure of the filling tank is Depending on the capacity of the tank to be filled The valve opening of the control valve is increased until the pressure increases to a predetermined pressure. Depending on the capacity of the tank to be filled A constant pressure increase control is performed by a signal from the pressure detecting means so as to achieve a constant pressure increase, and when the predetermined pressure is reached, the flow rate measured by the flow meter becomes a constant flow rate. Control means for switching the opening degree to a constant flow rate control and filling the target tank with the target pressure;
It is characterized by comprising.
[0009]
[Action]
According to the present invention, after the filling of the filling tank is started, the pressure of the filling tank is reduced. Depending on the capacity of the tank to be filled Adjust the valve opening until the pressure rises to the specified pressure. Depending on the capacity of the tank to be filled A constant pressure increase control is performed by a signal from the pressure detection means so that a constant pressure increase is achieved, and the valve opening of the control valve is constant so that the flow rate measured by the flow meter becomes a constant flow rate when the predetermined pressure is reached. Since the target pressure is filled in the tank to be filled by switching to the flow rate control, the target pressure can be filled accurately and the gas filling accuracy can be improved.
[0010]
【Example】
FIG. 1 shows an embodiment of a gas supply apparatus according to the present invention. In addition, FIG. 1 is a block diagram which shows schematic structure of a gas supply apparatus.
The gas supply device 1 is installed, for example, in a gas supply station that supplies compressed natural gas (CNG) obtained by compressing city gas to a predetermined pressure into a fuel tank (filled tank) 3 of an automobile 2.
[0011]
The gas supply device 1 is roughly composed of a pressure generating unit 4 that generates compressed gas by compressing city gas to a predetermined pressure, and a dispenser unit that supplies the gas compressed by the pressure generating unit 4 to the fuel tank 3. 5 and a control device 6 for controlling each device of the pressure generating unit 4 and the dispenser unit 5.
[0012]
In the pressure generating unit 4, a multistage compressor 12 for compressing gas is disposed in a branch line 11 connected to an intermediate pressure line (not shown) before city gas or the like is branched into a home. . The compressor 12 is provided with, for example, a plurality of (3 or 4) cylinders for compressing gas, and pressurizes the gas compressed in the previous stage cylinder to a higher pressure in the next stage cylinder. The gas supplied from the intermediate pressure line is compressed stepwise.
[0013]
Further, a variable pressure line 13 and a high pressure line 14 are connected in parallel to the compressor 12, and a variable pressure gas pressure accumulator 15 and a high pressure gas pressure accumulator 16 are connected to the variable pressure line 13 and the high pressure line 14, respectively. Has been. Note that the variable pressure gas accumulator 15 and the high pressure gas accumulator 16 are generally also called gas accumulators in the literature.
[0014]
In this embodiment, the maximum pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² The maximum pressure of the variable pressure gas accumulator 15 and the high pressure gas accumulator 16 is 250 kgf / cm. ² Set to Therefore, the compressor 12 is supplied with city gas (about 5 to 8 kgf / cm) supplied from the intermediate pressure line. ² ) To adjust the pressures of the variable pressure gas accumulator 15 and the high pressure gas accumulator 16 to the set pressure.
[0015]
The variable pressure line 13 and the high pressure line 14 are provided with upstream side open / close valves 19 and 20 made of electromagnetic valves, and discharge gas from the variable pressure gas pressure accumulator 15 and high pressure gas pressure accumulator 16. Discharge pipes 17 and 18 are provided with downstream open / close valves 21 and 22 made of electromagnetic valves, and pressure transmitters 23 and 24, respectively.
[0016]
The pressure transmitters 23 and 24 are each provided with a pressure sensor for detecting the gas pressure, and transmit a detection signal corresponding to the gas pressure to the control device 6. When the upstream side opening / closing valve 19 is opened in response to a command from the control device 6, the gas compressed by the compressor 12 is supplied to the variable pressure gas accumulator 15, and the upstream side opening / closing valve 20 is opened. The gas compressed by the compressor 12 is supplied to the high pressure gas accumulator 16.
[0017]
The pressures of the variable pressure gas accumulator 15 and the high pressure gas accumulator 16 are predetermined pressures (in this embodiment, 250 kgf / cm ² ), The upstream side open / close valves 19 and 20 are closed, and the pressure generating unit 4 enters a standby state in which a filling operation can be performed.
When filling the fuel tank 3 with gas, initially the downstream on-off valve 21 is opened to fill the fuel tank 3 with the gas of the variable pressure gas accumulator 15, and then the downstream on-off valve 22 is opened. The fuel tank 3 is filled with the gas of the high-pressure gas accumulator 16 to increase the pressure of the fuel tank 3 stepwise.
[0018]
The downstream ends of the discharge pipes 17 and 18 communicate with the gas supply pipe 28. The variable pressure gas accumulator 15 and the high pressure gas accumulator 16 of the pressure generating unit 4 are connected to the gas supply pipe 28. To the fuel tank 3.
A gas supply pipe 28 extending into the dispenser unit 5 includes a gas supply opening / closing valve 29 made of an electromagnetic valve, and a primary pressure transmitter 30 for detecting the primary pressure supplied from the pressure generating unit 4. The Coriolis mass flow meter 31 for measuring the flow rate of the gas flowing through the gas supply line 28, the control valve 32 for controlling the pressure of the gas fed to the downstream side to a predetermined pressure, and the control valve 32 are set. A secondary pressure transmitter 33 that detects the secondary pressure of the gas and an emergency release coupler 34 that separates when pulled by a force greater than a predetermined force are provided.
[0019]
The gas supply opening / closing valve 29 is opened when gas filling of the fuel tank 3 is started, and is closed when gas filling is completed.
The mass flow meter 31 is a vibrating mass flow meter that vibrates a sensor tube through which gas passes and outputs a measurement signal corresponding to the phase difference between the inflow side and the outflow side due to Coriolis force. The mass flow meter 31 is configured to accurately measure the flow rate of a relatively high pressure gas, and transmits a flow rate measurement signal (flow rate pulse) to the control device 6.
[0020]
The valve opening degree of the control valve 32 is controlled so as to be a set pressure corresponding to the estimated capacity of the fuel tank 3 according to a command from the control device 6. In this embodiment, the valve opening degree of the control valve 32 is controlled to increase at a constant pressure so that the pressure increase rate according to the tank capacity of the fuel tank 3 is initially obtained.
[0021]
This constant pressure increase control is performed until the tank pressure of the fuel tank 3 becomes a set pressure corresponding to the tank capacity, and thereafter, the gas supply flow rate becomes a predetermined flow rate until the fuel tank 3 becomes full. The valve opening degree of the control valve 32 is controlled, and constant flow rate filling control is performed. In the present embodiment, the supply pressure or supply flow rate to the fuel tank 3 is controlled to a predetermined value by controlling the valve opening degree of the control valve 32 in this way. Therefore, in the gas supply device 1, the gas filling accuracy is improved, and more accurate gas filling can be performed.
[0022]
The primary pressure transmitter 30 and the secondary pressure transmitter 33 transmit a detection signal corresponding to the pressure detected at each mounting position to the control device 6.
One end of a gas filling hose 37 that can withstand high-pressure gas is connected to the emergency disconnection coupler 34, and the other end of the gas filling hose 37 is connected to the inflow port a of the three-way valve 38. Furthermore, a gas supply line 39 is connected to the filling port b of the three-way valve 38, and a detachable coupler 40 is provided at the tip of the gas supply line 39.
[0023]
The detachable coupler 40 is connected to the detachable coupler 42 on the fuel tank 3 side before gas filling, and is separated from the detachable coupler 42 after gas filling to the fuel tank 3 is completed.
The exhaust port c of the three-way valve 38 is connected to a low-pressure pipe 41 for releasing the residual gas in the detachable coupler 40 to the outside so that the detachable coupler 40 can be detached after the gas filling is completed. The three-way valve 38 is switched so that the inflow port a and the filling port b communicate with each other and the exhaust port c is shut off during gas filling. The three-way valve 38 is switched so that the filling port b and the exhaust port c are communicated with each other and the inflow port a is blocked by a manual operation by an operator after gas filling.
[0024]
In addition, the emergency disconnection coupler 34 releases the connection when the automobile 2 departs while the attachable / detachable coupler 40 is connected to the attachable / detachable coupler 42 on the fuel tank 3 side. A valve (not shown) closes to prevent gas leakage.
[0025]
The detachable coupler 40 and the detachable coupler 42 are each provided with a check valve (not shown), and when not connected to each other, the check valve is closed, and the detachable coupler 40 and the detachable coupler 42 are connected. Are connected to each other so that the check valves are displaced to the open position and are in communication with each other.
[0026]
43 is a display which displays the flow rate and supply pressure of the gas filled in the fuel tank 3.
In the memory 44 of the control device 6, a capacity estimation program for estimating the capacity of the fuel tank 3 based on the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33, and a pressure increase corresponding to the estimated capacity of the fuel tank 3 And a control program that performs constant pressure increase control at a rate and switches to constant flow rate control when the fillable tank capacity falls below a predetermined capacity.
[0027]
The control device 6 reads the pressure values detected by the primary pressure transmitter 30 and the secondary pressure transmitter 33 based on each program registered in advance and integrates the flow rate pulses output from the mass flow meter 31. To calculate the flow rate. And the control apparatus 6 controls each valve opening degree of the control valve 32 based on the detected pressure and flow volume measurement value.
[0028]
In the automobile 2, the pipe 45 connected to the fuel tank 3 filled with the high-pressure gas is filled with a detachable coupler 42 to which the detachable coupler 40 of the dispenser unit 5 is coupled from the upstream side and the gas. A manual open / close valve 46 that is opened by manual operation and a check valve 47 that prevents the gas filled in the fuel tank 3 from flowing backward are provided.
[0029]
Next, the gas filling operation in the gas supply device 1 configured as described above will be described before the processing executed by the control device 6 is described.
When filling the fuel tank 3 of the automobile 2 with gas, the operator first couples the detachable coupler 40 of the dispenser unit 5 to the detachable coupler 42 of the automobile 2. Then, the operator opens the manual opening / closing valve 46 of the automobile 2 and performs a switching operation so that the inflow port a and the filling port b of the three-way valve 38 communicate with each other.
[0030]
Next, when a start button (not shown) for starting filling is turned on, the control device 6 opens the on-off valve 21 of the variable gas accumulator 15 and opens the gas supply on-off valve 29. As a result, the high pressure gas accumulated in the variable gas accumulator 15 is filled into the fuel tank 3 via the gas supply line 28, the gas filling hose 37, the detachable couplers 40 and 42, and the line 45.
[0031]
When the pressure charged in the fuel tank 3 increases and the pressure of the variable gas accumulator 15 decreases and the difference between the primary pressure and the secondary pressure decreases, the on-off valve 21 of the variable gas accumulator 15 is closed. After being valved, the on-off valve 22 of the high-pressure gas accumulator 16 is opened, and further gas filling is performed.
[0032]
When the fuel tank 3 reaches a full state, the on-off valve 22 of the high-pressure gas accumulator 16 is closed and the gas supply on-off valve 29 is closed. The gas filling amount that has passed through the gas supply line 28 is measured by the mass flow meter 31, and a flow rate pulse corresponding to the gas filling amount is output to the control device 6.
[0033]
Thus, the control device 6 calculates and displays the gas filling amount filled in the fuel tank 3 based on the supply pressure detected by the secondary pressure transmitter 33 and the number of flow pulses from the mass flow meter 31. Displayed on the instrument 43.
When the gas filling to the fuel tank 3 is completed, the operator closes the manual opening / closing valve 46 on the automobile 2 side, and then connects the three-way valve 38 to the filling port b and the exhaust port c and shuts off the inflow port a. Changeover operation is performed as follows. That is, the three-way valve 38 allows the gas remaining in the attachment / detachment couplers 40 and 42 and the filling hose 39 to be discharged to the outside via the low-pressure pipe 41 to reduce the pressure, and enables the attachment / detachment coupler 40 to be detached.
[0034]
Thereafter, the operator separates the detachable coupler 40 of the dispenser unit 5 from the detachable coupler 42 of the automobile 2. This completes a series of gas filling operations.
Here, the process performed by the control device 6 of the gas supply device 1 having the above-described configuration will be described.
[0035]
FIG. 2 is a main flowchart executed by the control device 6 during the gas filling operation, and FIG. 3 is a filling control subroutine of the main flowchart.
As described above, the operator connects the detachable coupler 40 provided at the tip of the gas supply pipe 28 to the detachable coupler 42 of the fuel tank 3, and then opens the manual on-off valve 46. Then, the operator operates the start button to turn on.
[0036]
When the start button is turned on, the control device 6 executes the process of FIG. In step S1 (hereinafter, “step” is omitted), the opening / closing valve 21 of the variable gas accumulator 15 is opened, and in the next S2, the gas supply opening / closing valve 29 of the dispenser unit 5 is opened.
[0037]
Subsequently, in S3, the valve opening degree of the control valve 32 is controlled to make the rate of increase of the pressure filled in the fuel tank 3 constant. Then, a constant pressure increase control is performed at a pressure increase rate corresponding to the tank capacity of the fuel tank 3 until just before the tank is full, and the valve opening of the control valve 32 is controlled when the tank capacity capable of gas filling becomes a predetermined value or less. Then, the control is switched to the constant flow rate control, and the gas supply flow rate is controlled to a constant flow rate until the fuel tank 3 becomes full.
[0038]
In the next S4, the primary pressure and the secondary pressure detected by the primary pressure transmitter 30 and the secondary pressure transmitter 33 are read, and a predetermined value in which the difference between the primary pressure and the secondary pressure is set in advance. Check if it has become smaller below. That is, in S4, it is confirmed that the gas in the variable gas accumulator 15 is filled in the fuel tank 3, and the pressure in the fuel tank 3 has increased to a pressure close to the pressure in the variable gas accumulator 15, and the primary pressure is confirmed. When the difference between the secondary pressure and the secondary pressure is large, the process proceeds to S5, where the pressure in the fuel tank 3, that is, the secondary pressure detected by the secondary pressure transmitter 33 is the target pressure (in this embodiment, 200 kgf / cm ² ) Is checked.
[0039]
In S5, when the pressure in the fuel tank 3 reaches the target pressure, the process proceeds to S9, which will be described later, and all the opened valves are closed to finish the gas filling process.
And when the pressure of the fuel tank 3 is below a target pressure, the process of S3-S5 is repeated. However, when the difference between the primary pressure and the secondary pressure becomes smaller than a predetermined value set in advance in S4, the process proceeds to S6 and the on-off valve 21 of the variable gas accumulator 15 is closed.
[0040]
In next S7, the on-off valve 22 of the high-pressure gas accumulator 16 is opened to fill the fuel tank 3 with the gas of the high-pressure gas accumulator 16. The filling control executed in S8 performs the constant pressure increase control and the constant flow rate control similar to S3 described above. In this S8, the pressure of the fuel tank 3, that is, the secondary pressure detected by the secondary pressure transmitter 33 is the target pressure (in this embodiment, 200 kgf / cm ² The gas is filled until).
[0041]
In S8, when the pressure in the fuel tank 3 reaches the target pressure, it is determined that gas filling into the fuel tank 3 is completed, and the process proceeds to S9, where the on-off valve 22 of the high pressure gas accumulator 16 is closed. And the gas supply opening / closing valve 29 is closed.
Next, the filling process executed in S8 will be described in detail with reference to FIG.
[0042]
In S 11, the residual pressure in the fuel tank 3, that is, the secondary pressure detected by the secondary pressure transmitter 33 before gas filling is read and stored in the memory 44. Subsequently, in S12, the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm. ² Check if this is the case. If the pressure in the fuel tank 3 is 190 kgf / cm ² When it is less than the threshold value, the routine proceeds to S13, where the valve opening degree of the control valve 32 is controlled and the pressure charged in the fuel tank 3 is set to a constant pressure increase rate (1.5 kgf / cm ² / Sec).
[0043]
In the next S14, the secondary pressure detected by the secondary pressure transmitter 33 before the start of filling is used as a reference value, and a predetermined pressure set in advance from the secondary pressure before the start of filling (in this embodiment, 30 kgf / cm ² To see if it has risen. That is, in this embodiment, the secondary pressure is 30 kgf / cm from the start of gas filling. ² 1.5kgf / cm until it rises only ² The fuel tank 3 is filled with gas at a pressure increase rate of / sec.
[0044]
However, in S12, the pressure in the fuel tank 3 is 190 kgf / cm. ² When the above is reached, the process proceeds to S15, where the valve opening degree of the control valve 32 is controlled to be a minute flow rate, and the fuel tank 3 is filled with gas at a constant flow rate (for example, 2 kg / min).
Furthermore, it progresses to S16 and the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² The constant flow rate control of S16 is continued until the pressure reaches 200 kgf / cm. ² Since the filling of the target pressure has been completed when the value reaches, the process proceeds to S9 described above and the process of FIG.
[0045]
In S14, the secondary pressure is 30 kgf / cm. ² If it rises, it will progress to S17 and will control the valve opening degree of the control valve 32, and will keep the flow volume with which the fuel tank 3 is filled at a fixed value. Here, for example, the fuel tank 3 is filled with gas for 10 seconds at a constant flow rate of 3 kg / min.
[0046]
Thereafter, the process proceeds to S18, in which the flow rate pulse from the mass flow meter 31 is integrated to determine the integrated flow rate of the gas filled in the fuel tank 3, and the secondary pressure increase rate detected by the secondary pressure transmitter 33 is used. The capacity of the fuel tank 3 is calculated. That is, in S18, the integrated flow rate / the rising pressure is calculated to estimate the capacity of the fuel tank 3 and store it in the memory 44.
[0047]
After S19, optimal gas filling control is performed based on the estimated capacity of the fuel tank 3 calculated in this way. That is, in S19, it is checked whether or not the capacity of the fuel tank 3 is 20 liters or less. If the capacity of the fuel tank 3 is 20 liters or less, the process proceeds to S20 and the valve opening of the control valve 32 is set to a minute flow rate. The fuel tank 3 is filled with a gas at a constant flow rate (for example, 2 kg / min).
[0048]
Furthermore, it progresses to S21 and the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² The constant flow rate control at S20 is continued until the pressure reaches 200 kgf / cm. ² Since the filling of the target pressure has been completed when the value reaches, the process proceeds to S9 described above and the process of FIG. Thus, when the tank capacity is 20 liters or less, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² By controlling the constant flow rate until it reaches the maximum, gas filling can be performed at an optimum flow rate even in the case of a vehicle with a small tank capacity such as a scooter or a motorcycle. Measurement can increase the filling accuracy.
[0049]
In S19, if the capacity of the fuel tank 3 is not 20 liters or less, the process proceeds to S22 to check whether the capacity of the fuel tank 3 is 100 liters or less. When the capacity of the fuel tank 3 is 20 to 100 liters, the process proceeds to S23 and the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm. ² Check if this is the case. If the pressure in the fuel tank 3 is 190 kgf / cm ² When the pressure is less than the predetermined value, the process proceeds to S24, in which the valve opening degree of the control valve 32 is controlled and the pressure charged in the fuel tank 3 is set at a constant pressure increase rate (2 kgf / cm ² / Sec).
[0050]
The pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm ² The constant pressure increase control in S24 is performed until the pressure reaches. In S23, the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm. ² Then, the process proceeds to S25, where the valve opening degree of the control valve 32 is controlled to be a minute flow rate, and a gas with a constant flow rate (for example, 2 kg / min) is filled in the fuel tank 3.
[0051]
Furthermore, in S26, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² It is checked whether it has reached. In S26, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² When it is below, it returns to said S23 and the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm ² Check if it is above. One end pressure is 190kgf / cm ² This is because it is necessary to check the pressure again because the pressure may decrease due to an environmental change such as a temperature decrease.
[0052]
Here, the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm. ² If it has fallen below, the process proceeds to S24 and the constant pressure increase control is performed again. However, the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm ² When it is above, it progresses to S25 and the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² The constant flow control is continued until In S26, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² When the target pressure is reached, since the filling of the target pressure is completed, the process proceeds to S9 described above, and the process of FIG.
[0053]
Thus, when the tank capacity is 100 liters or less, the pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm just before the tank is full. ² Until the pressure reaches a certain level, the gas filling time can be shortened as much as possible by performing a constant pressure increase control, and the pressure in the fuel tank 3 is 190 to 200 kgf / cm. ² Until a constant flow rate control is performed, gas filling can be performed at an optimal pressure and flow rate even in the case of a vehicle with a small tank capacity such as a light passenger car. It is possible to improve the filling accuracy by measuring the amount.
[0054]
In S22, if the capacity of the fuel tank 3 is not 100 liters or less, the process proceeds to S27 to check whether the capacity of the fuel tank 3 is 300 liters or less. When the capacity of the fuel tank 3 is 100 to 300 liters, the process proceeds to S28, and the pressure of the fuel tank 3 is 195 kgf / cm. ² Check if this is the case. And in S28-S31, the pressure of the fuel tank 3 is 195 kgf / cm similarly to said S23-S26. ² When the pressure is less than S3, a constant pressure increase rate (3 kgf / cm in S29). ² / Sec) and filling with gas, 195 kgf / cm ² Is reached, the fuel tank 3 is filled with gas at a constant flow rate (3 kg / min) of S30.
[0055]
In S31, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² When it is below, the process returns to S28. The pressure of the fuel tank 3 is 190 kgf / cm ² If it has fallen below, the constant pressure increase control is performed again in S29. However, the pressure of the fuel tank 3 is 195 kgf / cm ² When it is above, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm in S30. ² The constant flow control is continued until In S31, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² When the target pressure is reached, since the filling of the target pressure is completed, the process proceeds to S9 described above, and the process of FIG.
[0056]
Thus, when the tank capacity is 300 liters or less, the pressure of the fuel tank 3 is 195 kgf / cm just before the tank is full. ² Until the pressure reaches a certain level, the gas filling time can be shortened as much as possible by performing a constant pressure increase control, and the pressure of the fuel tank 3 is 195 to 200 kgf / cm. ² By performing constant flow rate control, gas filling can be performed at an optimal pressure and flow rate even in the case of a medium-sized vehicle such as a normal passenger car. It is possible to improve the filling accuracy by measuring the amount.
[0057]
In S27, when the capacity of the fuel tank 3 is 300 liters or more, the process proceeds to S32, and the pressure of the fuel tank 3 is 198 kgf / cm. ² Check if this is the case. And in S32-S35, the pressure of the fuel tank 3 is 198 kgf / cm similarly to said S23-S26 and S28-S31. ² When the pressure is less than S3, a constant pressure increase rate (3 kgf / cm in S33). ² / Sec), and 198kgf / cm ² Is reached, the fuel tank 3 is filled with a gas at a constant flow rate (3 kg / min) in S34.
[0058]
In S35, the pressure of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm. ² When the target pressure is reached, since the filling of the target pressure is completed, the process proceeds to S9 described above, and the process of FIG.
Thus, in the case of a large vehicle with a tank capacity exceeding 300 liters, the pressure in the fuel tank 3 is 198 kgf / cm just before the tank is full. ² Until the pressure reaches a certain level, the gas filling time can be shortened as much as possible by performing a constant pressure increase control, and the pressure in the fuel tank 3 is 198 to 200 kgf / cm. ² By performing constant flow rate control, gas filling can be performed at an optimal pressure and flow rate even in the case of a large tank capacity vehicle such as a bus. Measurement can increase the filling accuracy.
[0059]
Accordingly, the tank capacity of the fuel tank 3 is estimated, a gas filling control law is determined according to the size of the tank capacity, that is, whether filling is performed with constant flow rate control or constant pressure increase control, and further, When performing constant pressure increase control, optimal gas filling control can be performed by setting a pressure increase rate according to the tank capacity. In addition, even if constant pressure increase control is being performed, the flow rate is switched to constant flow control immediately before the tank is full, so that it is possible to shorten the gas filling time to the filled tank from small capacity to large capacity depending on the capacity of the filled tank. In addition, the gas can be filled until the fuel tank 3 becomes full without being affected by the pressure loss, and the gas filling accuracy can be further improved.
[0060]
In the above embodiment, the tank capacity is classified into 20 liters, 100 liters, and 300 liters, and the gas filling control law is selectively changed. However, the present invention is not limited to this. Of course, fine gas filling control may be performed by subdividing the capacity.
[0061]
In the above embodiment, the capacity of the fuel tank 3 is estimated based on the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33, and the constant pressure increase control is performed at a pressure increase rate corresponding to the estimated capacity of the fuel tank 3. However, the present invention is not limited to this. For example, the capacity of the fuel tank 3 is measured in advance, or the capacity of the fuel tank 3 is increased. The present invention can also be applied to a gas supply apparatus having a configuration in which an estimation apparatus is provided separately.
[0062]
Moreover, in the said Example, although the case where the compressed natural gas (CNG) which compressed the city gas was supplied was mentioned as an example, it is applicable not only to this but supplying gas, such as butane and propane, for example. Of course.
Moreover, in the said Example, although the case where the compressed gas was filled in the fuel tank 3 of the motor vehicle 2 was mentioned as an example, it is applicable not only to this but the apparatus which supplies the compressed gas to another container etc. Of course, the present invention can also be applied to an apparatus that is configured to be installed in the middle of a pipeline for supplying compressed gas to another place.
[0063]
Moreover, in the said Example, it was set as the structure which compresses the city gas from the intermediate pressure pipe 10 before a city gas etc. are branched to a household, but it is not restricted to this, For example, the household of the branch branched from the intermediate pressure pipe 10 You may make it take out gas from a pipe line.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, after the filling of the filling tank is started, the pressure of the filling tank is reduced. Depending on the capacity of the tank to be filled Adjust the valve opening until the pressure rises to the specified pressure. Depending on the capacity of the tank to be filled A constant pressure increase control is performed by a signal from the pressure detection means so that a constant pressure increase is achieved, and the valve opening of the control valve is constant so that the flow rate measured by the flow meter becomes a constant flow rate when the predetermined pressure is reached. Since the target pressure is filled in the filled tank by switching to the flow rate control, the gas filling time can be shortened to the filled tank from the small capacity to the large capacity according to the capacity of the filled tank, and the effect of pressure loss The gas can be filled until the tank to be filled reaches the target pressure without receiving the gas, and the gas filling accuracy can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a gas supply apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a main flowchart of processing executed by a control device.
FIG. 3 is a flowchart of a subroutine for explaining details of a filling control process;
[Explanation of symbols]
1 Gas supply device
3 Fuel tank
4 Pressure generation unit
5 Dispenser unit
6 Control device
15 Variable pressure gas accumulator
16 High pressure gas accumulator
28 Gas supply line
29 Gas supply on / off valve
30 Primary pressure transmitter
31 Mass flow meter
32 Control valve
33 Secondary pressure transmitter
38 Three-way valve
40, 42 Detachable coupler

Claims

A gas supply line connected to the filling tank for supplying compressed gas to the filling tank;
A control valve provided in the gas supply pipe for controlling the flow of gas;
Pressure detecting means provided in the gas supply pipe for detecting the pressure charged in the tank to be filled;
A flow meter that is provided in the gas supply line and measures a flow rate filled in the tank to be filled;
After the filling of the tank to be filled is started, the valve opening of the control valve is kept constant according to the capacity of the tank to be filled until the pressure of the tank to be filled rises to a predetermined pressure corresponding to the capacity of the tank to be filled. A constant pressure increase control is performed by a signal from the pressure detecting means so as to increase the pressure, and when the predetermined pressure is reached, the control valve is opened so that the flow rate measured by the flow meter becomes a constant flow rate. Control means for switching the degree to a constant flow rate control and filling the target tank with the target pressure;
A gas supply device comprising: