JP4077900B2

JP4077900B2 - Gas supply device

Info

Publication number: JP4077900B2
Application number: JP10779797A
Authority: JP
Inventors: 拓也松本; 一洋小原; 耕一田代
Original assignee: トキコテクノ株式会社
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: JPH10297447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス供給装置に係り、特に圧縮したガスを被充填タンクに供給するよう構成されたガス供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料にして走行する自動車（ＣＮＧ車）の開発と共に圧縮天然ガスを自動車の燃料タンクに供給するガス供給装置の実用化が進められている。この種のガス供給装置では、圧縮されたガスをガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス蓄圧器に貯蔵されたガスをＣＮＧ車の燃料タンクに供給するように構成されている。
【０００３】
従来のガス供給装置では、圧縮天然ガスが供給されるガス供給管路に逆止弁、コンプレッサ、開閉弁、圧力センサ等が配設されている。また、ガス供給管路の下流側端部は、緊急離脱カプラを介してガス供給ホースに連通されており、ガス供給ホースの先端には被充填タンクとして燃料タンクの接続口に接続される接続カプラが接続されている。
【０００４】
ＣＮＧ車に燃料補給する際は、ガス供給ホースを伸ばして接続カプラをＣＮＧ車の燃料タンク（図示せず）に接続する。そして、ガス供給開始釦を押圧操作して開閉弁を開弁させると、コンプレッサにより圧縮されたガスが燃料タンクに供給開始される。
このように圧縮されたガスをＣＮＧ車の燃料タンクに供給するシステムでは、ガスの流量と２次側圧力とを基に制御弁を調整し、燃料タンクへのガス供給量を制御している。このとき、制御弁の弁開度制御は、実験により予め求められた平均的なパラメータを用いた制御弁特性を基に行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、制御弁の開度とＣＶ値の関係には制御弁固有の固体差による違いがあり、製品毎に制御弁特性が安定しない。つまり、制御弁を組み立てる際に手作業で制御弁の弁開度に対する流量特性を調整しており、組み立て完了した制御弁は個々の流量特性が相違している。また、制御弁が配設された管路の曲げ数等により管路の圧力損失が異なり、顧客の要望により種々の機器が装着された場合、管路が他の機器と干渉しないように曲げる必要があるので、各制御弁の流量特性がほぼ一定に調整されていても各装置毎に管路抵抗が相違して各制御弁の流量特性が変化してしまうことが多い。
【０００６】
そのため、以下のような問題がある。
▲１▼ 制御弁によって流れ始めるタイミングが違うため、供給開始時の流量特性が安定しない。
▲２▼ 制御弁を予め設定された固定弁開度で切り替えるため、各制御弁の特性の違いから切替時の流量変化が大きくなる。
▲３▼ 制御弁個体差や配管の違いにより流量／元圧−弁開度特性にバラツキが生じる。
【０００７】
また、従来の装置では、各機器の経年変化や管路に異物が進入して設置当初の流量−弁開度特性が変化してしまい制御弁の開閉動作速度を変更しないと所定のガス供給量を供給することができなくなるといった問題がある。
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】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
上記請求項１の発明は、圧縮されたガスを貯蔵するガス蓄圧器と、一端が該ガス蓄圧器に接続され他端がホースの一端に接続されたガス供給管路と、該ガス供給管路の途中に設けられ、該ガス蓄圧器から被充填タンクへ供給されたガスの流量を計測する流量計、及び前記ガス蓄圧器から吐出されるガスの流量制御又は圧力制御を行う制御弁と、前記ガス供給管路の前記制御弁が設けられた位置よりも下流側に設けられ、当該ガス供給管路内のガスの圧力を計測する圧力計と、前記制御弁の開度を制御する制御装置とを有し、前記制御弁の開閉動作により圧縮されたガスを被充填タンクへ供給するガス供給装置において、
前記流量計により計測されたガスの流量、前記圧力計により計測された圧力、及び前記制御弁の開度により弁開度−流量特性データを記憶する記憶手段と、
前記流量計により計測されたガスの流量変化が少なく、且つ、前記制御弁の弁開度の変化が少ないか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が前記流量計により計測されたガスの流量変化が少なく、且つ、前記制御弁の弁開度の変化が少ないと判定したとき、当該流量計により今回のガス供給によって計測されたガスの流量、前記圧力計により計測された圧力、及び前記制御弁の開度により弁開度−流量特性データを作成するデータ作成手段と、
前記記憶手段に記憶された前記弁開度−流量特性データに前記データ作成手段により作成された弁開度−流量特性データを書き換えるデータ書き換え手段と、を備え、
前記制御装置は、前記記憶手段に記憶された弁開度−流量特性データに基づき、前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、上記請求項１の発明によれば、制御弁が組み込まれた状態での弁開度−流量特性データが自動的に作成され、記憶手段に記憶されている弁開度−流量特性データを書き換えるので、制御弁固有の個体差や顧客毎に異なる配管による弁開度と流量の関係のバラツキを吸収できる。さらに、流量計により計測されたガスの流量変化が少なく、且つ、前記制御弁の弁開度の変化が少ないと判定したとき弁開度−流量特性データを作成し、記憶手段のデータを更新するため、供給開始時の流量制御が安定し、ガス蓄圧器の切替え時の流量変化が小さくなり、供給制御が安定する。
【００１２】
また、請求項２の発明は、前記請求項１記載のガス供給装置であって、前記制御弁は、前記被充填タンクへの充填初期において、前記データ作成手段により作成された弁開度−流量特性データに基づき、所定の弁開度に開弁することにより、当該被充填タンクに対してガスの供給を開始することを特徴とするものである。
従って、上記請求項２の発明によれば、被充填タンクへの充填初期に弁開度−流量特性データに基づき、所定の弁開度に開弁するため、制御弁固有の個体差や顧客毎に異なる配管による弁開度と流量の関係のバラツキを吸収できる。そのため、供給開始時の流量制御が安定し、ガス蓄圧器の切替え時の流量変化が小さくなり、供給制御が安定し、弁開度−流量特性データに基づく流量制御の信頼性を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例を説明する。尚、図１は本発明になるガス供給装置の構成図である。
ガス供給装置１１は、コンプレッサ１２により圧縮されたガスを並列に配されたガス蓄圧器１３Ａ、１３Ｂに貯溜させ、ガス蓄圧器１３Ａ、１３Ｂのガスをガス供給管路１４Ａ〜１４Ｃを介してＣＮＧ車の燃料タンクに充填するよう構成されている。尚、ガス蓄圧器１３Ａ、１３Ｂは、文献等で「蓄ガス器」とも呼ばれている。ガス供給管路１４Ａ、１４Ｂは、コンプレッサ１２の吐出側に配設された第１の開閉弁１５Ａ、１５Ｂと、ガス蓄圧器１３Ａ、１３Ｂの上流側に配設された第２の開閉弁１６Ａ、１６Ｂとを有する。
【００２０】
さらに、ディスペンサ本体１７内に延在されたガス供給管路１４には、第３の開閉弁１８、流量計１９、制御弁２０、圧力計２１が配設されている。第１の開閉弁１５Ａ、１５Ｂ、第２の開閉弁１６Ａ、１６Ｂ、第３の開閉弁１８は、夫々電磁弁よりなり、後述するように制御信号により開弁又は閉弁動作する。
そして、ガス供給管路１４の端部は、ホース２２を介して三方弁２３のａポートに接続されている。また、三方弁２３のｂポートには、被充填タンクとしてＣＮＧ車の燃料タンク（図示せず）に接続されるカプラ２４が連通され、三方弁２３のｃポートには、脱圧用ホース２５が連通されている。
【００２１】
ディスペンサ本体１７は側面に非充填中のカプラ２４を掛止するカプラ掛け２６が設けられており、カプラ掛け２６はカプラ２４が掛止されたときオン状態に切り換わるカプラ掛けスイッチ２７を有する。
２８は制御装置で、予めセットされた制御システムに基づいて上記各機器を制御する。２９はメモリで、ガス充填処理の制御システムの制御プログラムと、ＣＮＧ車の燃料タンク（被充填タンク）へ供給されるガスの流量、及び制御弁２０の開度により弁開度−流量特性データを作成するデータ作成プログラム（データ作成手段）とが記憶されている。また、メモリ２９は、弁開度に対する流量特性のデータを記憶する流量特性記憶エリア２９ａ（２９ａ₁〜２９ａ_n）を有する。
【００２２】
そのため、制御弁が組み込まれた状態での弁開度−流量特性データが自動的に作成されるので、制御弁２０の固有の個体差や顧客毎に異なる配管抵抗による弁開度と流量の関係のバラツキを吸収できる。よって、供給開始時の流量制御が安定し、ガス蓄圧器の切替え時の流量変化が小さくなり、供給制御が安定する。
３０は液晶パネルよりなる表示装置で、ガス充填を行う際の情報（充填量、充填時間、充填圧力等）を表示する。
【００２３】
３１は充填開始スイッチ釦、３２は充填停止スイッチ釦、３３は非常停止スイッチ釦である。
非充填中、コンプレッサ１２は制御装置２８からの制御信号により起動されて天然ガス（ＣＮＧ）を２４．５ＭＰａの圧力まで圧縮する。そのとき、第１の開閉弁１５Ａ又は１５Ｂが開弁され、且つ第２の開閉弁１６Ａ、１６Ｂが閉弁されているため、コンプレッサ１２から吐出された圧縮ガスは、ガス蓄圧器１３Ａ、１３Ｂに供給される。
【００２４】
尚、コンプレッサ１２は２つの圧力スイッチ（図示せず）を有しており、起動時に圧縮した圧力値を検出して制御装置２８に出力することができる。
カプラ２４がＣＮＧ車の燃料タンクに接続された後、三方弁２３のａポートとｂポートとが連通されるように切り換え操作されて充填開始スイッチ釦３１がオンに操作されると、第３の開閉弁１８が開弁されるため、ガス蓄圧器１３Ａ、１３Ｂのガスはガス供給管路１４Ａ〜１４Ｃ、ホース２２、三方弁２３、カプラ２４を介してＣＮＧ車の燃料タンクに充填される。
【００２５】
その際、流量計１９により流量（瞬時流量、積算流量）が計測されると共に、制御弁２０により供給圧力及び流量が所定値に制御され、圧力計２１により充填圧力が計測される。
そして、ＣＮＧ車の燃料タンクに目標圧力が充填されると、第３の開閉弁１８が閉弁されてガス充填が終了する。
【００２６】
以下、制御装置２８が実行する処理につき図２乃至図５を併せ参照して説明する。
図２は制御装置２８が実行する制御処理の基本動作のＰＡＤである。
図２において、ステップＳ６０（以下「ステップ」を省略する）は永久ループであり、制御装置２８は電源が遮断されるまで以下の処理を実行する。
【００２７】
Ｓ１において、ガス供給装置１１がガス充填中かどうかを判断する。この場合の判断方法は、「充填中フラグ」がオンになっているかどうかでガス充填中か否かを判定する。また、Ｓ１でガス充填中であるとき、すなわちスイッチ「充填中フラグ」がオンになっているときは、Ｓ２に進む。また、Ｓ１でガス充填中でないとき、すなわちスイッチ「充填中フラグ」がオフになっているときは、後述するＳ２１に進む。
【００２８】
Ｓ２において、ガス供給開始から所定時間（本実施例では、３０秒）経過しているかどうかを判断する。Ｓ２でこの経過時間が３０秒以下であればＳ３に進み、経過時間が３０秒以上であればＳ６に進む。
また、Ｓ３において、制御弁２０の弁開度をチェックし、ガスが流れ始める所定の弁開度になっているかどうかを判断する。ここで、流れ始める所定弁開度は、制御弁２０の流量特性（後述するＳ２０にて取得）から求める。但し、初期設定は、予め実験により求められた平均的な値が設定されている。
【００２９】
このＳ３で制御弁２０の弁開度がガスが流れ始める所定弁開度以下の場合は、Ｓ４に進み、流量計１９によりガス供給開始による流量が測定されるまで制御弁２０の弁開度を開方向に駆動させる。その後、後述するＳ１１に移行する。
また、Ｓ３で制御弁２０の弁開度がガスが流れ始める所定弁開度以上の場合は、Ｓ５に進み、被充填タンクとしての燃料タンクに１５ｋＰａ／秒でガス供給が行われるように制御弁２０の弁開度を制御する。その後、後述するＳ１１に進む。
【００３０】
Ｓ６において、ガスが充填される燃料タンクの容器容量の演算が終了しているか否かを判定する。ここで、燃料タンクの容器容量は、次式により求まる。
容器容量＝係数×（現在の圧力−初期圧力）／積算流量 … （１）
このＳ６で燃料タンクの容器容量の演算が終了している場合は、Ｓ７に進み、流量計１９により計測された流量が所定流量（本実施例では、３kg/min）以下であるか否かを判定する。
【００３１】
また、Ｓ７において、流量計１９により計測された流量が３kg/min以下である場合は、Ｓ８に進み、燃料タンクの容器容量を演算する。しかし、流量が３kg/minを越える場合は、Ｓ９に進み、制御弁２０を徐々に閉めてガス供給流量を下げる。
また、上記Ｓ６において、演算が終了していない場合は、Ｓ１０に進み、燃料タンクの容量演算結果を基に容量に応じた最適なガス供給量となるように制御弁２０の弁開度を制御して満タン（燃料タンクの圧力が目標充填圧力）になるまでガス充填を行う。
【００３２】
上記Ｓ２〜Ｓ１０の処理が終了すると、Ｓ１１に進み、ガス蓄圧器１３Ａに貯蔵されたガスを供給する際の流量が１２kg/min以下、且つ制御弁２０の弁開度が１００％であるか否かを判断する。このＳ１１において、流量が１２kg/min以下の場合、Ｓ１２に進み、燃料タンクに供給されるガス供給流量を記憶する。
その後、Ｓ１３でガス蓄圧器１３Ａ，１３Ｂのうち高圧側（例えばガス蓄圧器１３Ａからガス蓄圧器１３Ｂへ切り替える）へ切り替える際に生じてしまう圧力上昇（ハンチング）を抑えるために上記Ｓ１２で記憶したガス供給流量となるように制御弁２０の弁開度を制御する。ここで、制御弁２０の弁開度は、ガス蓄圧器１３Ａ，１３Ｂの最大充填圧力２４．５ＭＰａ時の開度を選択するように制御される。
【００３３】
その後、Ｓ１４でガス蓄圧器１３Ａの第２開閉弁１６Ａを閉弁させる。続いて、Ｓ１５でガス蓄圧器１３Ｂの第２開閉弁１６Ｂを閉弁させる。
また、上記Ｓ１１において、流量が１２kg/minを越える場合、Ｓ１６に進み、２次側圧力（圧力計２１の指示値）が満タン圧力（本実施例では、１９．６ＭＰａ）に達しているか否かを判定する。
【００３４】
Ｓ１６において、圧力計２１により測定された２次側圧力が満タン圧力に達しているときは、Ｓ１７に進み、全ての開閉弁１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ，１８を閉弁させる。続いて、Ｓ１８に進み、制御弁２０を閉弁させる。そして、Ｓ１９で「充填中フラグ」をオフにして、Ｓ２０で制御弁２０の流量特性、すなわち弁開度に対するガス供給流量の変化特性（弁開度−流量特性データ）を作成してメモリ２９の流量特性記憶エリア２９ａ（２９ａ₁〜２９ａ_n）に記憶させる。
【００３５】
また、Ｓ１６において、圧力計２１により測定された２次側圧力が満タン圧力に達していないときは、Ｓ０に戻る。
Ｓ２１において、充填開始スイッチ釦３１がオンに操作されたか否かを判定する。このＳ２１で充填開始スイッチ釦３１がオンに操作された場合は、Ｓ２２に進み、ガス蓄圧器１３Ａの第２開閉弁１６Ａを閉弁させる。その後、Ｓ２３で第３の開閉弁１８を開弁させてガス供給開始に備える。続いて、Ｓ２４で「充填中フラグ」をオンにする。
【００３６】
図３は上記Ｓ２０で実行された流量特性取得方法を説明するためのＰＡＤである。
図３中、Ｓ２６において、メモリ２９のなかの流量特性を記憶する流量特性記憶エリア２９ａを「−１」で初期化する。尚、メモリ２９の流量特性記憶エリア２９ａは、制御弁２０の弁開度の分解能に対応した数の複数の領域を有しており、制御弁２０が全閉から全開までの流量特性を順に記憶する。
【００３７】
次のＳ２７では、単位時間毎に収集した充填データの個数分の回数だけ、演算ループを繰り返す。ここで、充填データのなかには、ガス充填中における単位時間毎の圧力値、流量、制御弁開度等の各データが含まれる。
Ｓ２８では、流量変化が少なく、且つ制御弁２０の弁開度の変化が少ないかどうかを判定する（判定手段）。このＳ２８の条件を満たしていれば、Ｓ２９に進み、制御弁２０が充填データの弁開度のときの流量特性を演算する。この流量特性は、次式により求まる。
【００３８】
流量特性＝瞬時流量／圧力×定数 … （２）
次のＳ３０では、Ｓ２９で演算した流量特性が既に演算済みの同開度の流量特性よりも大きいかどうかを判断している。尚、流量特性記憶エリア２９ａは、「−１」で初期化されているので、ある弁開度の初めてのデータの場合は、必ず流量特性を記憶し直す。また、同じ弁開度で２つ以上の流量特性が取得された場合、制御弁２０の開け過ぎを防止するため、多く流れる方の流量特性を記憶し直す。従って、既に演算済みの流量特性を記憶する記憶エリアが「−１」で初期化されているため、今回の弁開度の流量特性を初めて演算した場合は必ず条件を満たす。
【００３９】
Ｓ２９で演算した流量特性が既に演算済みの同開度の流量特性よりも大きい場合、この条件が満たされているので、Ｓ３１に進み、演算した流量特性をＳ２６で初期化した記憶エリアに記憶する（データ書き換え手段：図４のグラフを参照）。また、Ｓ３０で上記条件が満たされないときは、Ｓ２７に戻る。Ｓ３２〜Ｓ３９では、上記Ｓ２６〜Ｓ３１で取得できなかった弁開度の流量特性を取得した流量特性で補間している。このとき、制御弁２０を開けているにも拘わらず、流量特性が小さくなっているようなデータは異常値であるので無視している。
【００４０】
すなわち、Ｓ３２では、上記Ｓ２６〜Ｓ３１で取得できなかった制御弁２０の弁開度の分解能を補間する。次のＳ３３では、制御弁２０の弁開度がｉのとき流量特性が「−１」以外かどうかを判定する。そして、Ｓ３３において、弁開度がｉのときの流量特性が「−１」以外であるときは、Ｓ３４に進み、制御弁２０の弁開度がｉのときの流量特性と前回の流量特性が「−１」だったときの差を演算する。
【００４１】
続いて、Ｓ３５で弁開度がｉのときの流量特性と前回の流量特性との差が「０」以下かどうかを判定する。これは、制御弁２０を開けたにも拘わらず、流量特性上流量が減ることは無い（但し、流量が一定で変わらないことはある）。そこで、制御弁２０を開けても流量が減るような流量特性を取得してしまった場合、今回の流量特性が異常値であるので、流量特性を変更しないようにする。
【００４２】
上記Ｓ３５において、弁開度がｉのときの流量特性と前回の流量特性との差が「０」以下かであるときは、Ｓ３６に進み、制御弁２０の弁開度がｉのときの流量特性を前回流量特性が「−１」以外だったときの流量特性とする。
また、Ｓ３７では、前に流量特性が「−１」以外だったときからの制御弁２０の弁開度の差を演算する。そして、Ｓ３８では、Ｓ３７で演算された弁開度の差が２以上かどうかを判定する。
【００４３】
Ｓ３８において、弁開度の差が２以上であるときは、Ｓ３９に進み、制御弁２０の弁開度がｉのときから前回流量特性が「−１」以外だったときの間の流量特性を直線補間する（図５、図６のグラフを参照）。そのため、流量特性の一部が欠落していても上記のようにして流量特性の欠落部分が補間されるので、制御弁２０の弁開度を安定に制御することができる。
【００４４】
Ｓ４０，Ｓ４１では、今まで記憶していた流量特性に今回取得した流量特性を加えている。本実施例では、２０％分だけ書き換え、次回充填時の流量特性としている。すなわち、Ｓ４０において、取得できなかった制御弁２０の弁開度の分解能をチェックする。そして、Ｓ４１で弁開度ｉのときの流量特性を次式から求める。
弁開度ｉのときの流量特性＝（今までの弁開度ｉのときの流量特性×４＋今回取得の弁開度ｉのときの流量特性）／５ … （３）
このように弁開度ｉのときの流量特性を前回の流量特性に対し今回取得した流量特性の２０％分だけ書き換えるため、今回取得した流量特性が異常値であっても８０％は前回の流量特性のデータが含まれているので、流量特性のデータが異常値となることを防止できる。
【００４５】
図７は前述したＳ１０で実行する充填制御の詳細を示すＰＡＤである。
図７中、Ｓ４３では、上記Ｓ６で演算された燃料タンクの容量の大きさに応じて流量を下げ始める圧力を演算する。次のＳ４４では、Ｓ４３で流量を下げるかどうかを判定しており、流量を下げ始める圧力になったときは、Ｓ４５に進み、３kg/minで定流量充填制御を実行する。また、Ｓ４４で流量を下げ始める圧力に達していないときは、Ｓ４６に進み、規定圧力上昇率３０kPa/秒で定圧力充填制御を実行する。
【００４６】
図８は前述したＳ４５で実行する定流量充填制御の詳細を示すＰＡＤである。
図８中、Ｓ４７では、現在の制御弁２０の弁開度に対する流量特性のグラフの傾きを取得する。続いて、Ｓ４８に進み、「係数×（３kg/min−現在の流量）÷流量特性の傾き」を演算する。そして、Ｓ４９では、制御弁２０の弁開度を上記Ｓ４８の演算値分だけ駆動させる。
【００４７】
図９は前述したＳ４６で実行する定圧力充填制御の詳細を示すＰＡＤである。
図９中、Ｓ５０では、現時点の目標圧力を演算する。ここで、目標圧力は、目標圧力＝初期圧力＋充填時間×圧力上昇率により求まる。続いて、Ｓ５１では、「係数×（目標圧力−現在の圧力）×現在の流量÷流量特性の傾き」を演算する。そして、Ｓ５２では、制御弁２０の弁開度を上記Ｓ５１の演算値分だけ駆動させる。
【００４８】
このように上記Ｓ６で演算された燃料タンクの容量の大きさに応じて制御弁２０の弁開度が調整されて定流量充填制御又は定圧力充填制御が行われるので、燃料タンクの容量に対応した最適な流量又は圧力でガスが充填される。
次に設置現場で試運転（テスト運転）しているときに制御装置２８が実行する制御処理の変形例について説明する。
【００４９】
以下、制御装置２８が実行する制御処理の変形例につき図３乃至図１１を併せ参照して説明する。
本実施例では、制御装置２８の制御処理をアイドラ処理とサンプリング処理に分けて説明する。アイドラ処理では、充填開始やパラメータ設定等の動作モードの変更を行う。サンプリング処理は、０．０１秒毎のタイマ割り込みによって定期的に起動されると共に、ガス充填制御を行う。従って、制御装置２８はアイドラ処理を行うアイドラ部と、サンプリング処理を行うサンプラ部とを有している。
【００５０】
図１０はアイドラ処理のＰＡＤである。
図１０において、Ｓ６０は永久ループであり、制御装置２８は電源が遮断されるまで以下の処理を実行する。
Ｓ６１において、カプラ掛けスイッチ２７が外れていて、且つ充填開始スイッチ釦３１がオンに操作されたかを判断する。そして、Ｓ６１において、上記条件が満たしていたら、Ｓ６２に進み、「カプラＳＷフラグ」の有無を判断する。この「カプラＳＷフラグ」は、カプラ２４がカプラ掛け２６に掛止されてカプラ掛けスイッチ２７がオンのときはオンになっており、カプラ２４がカプラ掛け２６に掛止されていないときはカプラ掛けスイッチ２７がオフであるので「カプラＳＷフラグ」もオフになっている。これは、ガス供給装置１１が有する設定モード機能により変更することができる。
【００５１】
また、「カプラＳＷフラグ」がオンである場合は、Ｓ６４へ進む。また、「カプラＳＷフラグ」がオフの場合は、Ｓ６３へ進む。
そして、Ｓ６３において、カプラ掛けスイッチ２７がオフの場合には、表示装置３０の積算流量をクリアし、ガス充填に備える。
Ｓ６４において、「充填フラグ」をオンにして、ガス充填を開始したことをサンプラ部に伝える。
【００５２】
Ｓ６５は、「充填フラグ」がオフになるまで、すなわち燃料タンクへのガス充填が終了するまで待機している。このとき、充填側の圧力、すなわち圧力計２１の検出値が満タン圧力または設定圧力になったとき、また充填中に異常がなかった場合には充填制御を終了し、「正常終了フラグ」をオンにする。そして、サンプラ部が「充填フラグ」をオフにしたらＳ６６に進む。
【００５３】
Ｓ６６において、流量計１９が計測した積算流量値、すなわち充填量が例えば５ｋｇ以上であり、且つＳ６５において「正常終了フラグ」がオンである場合は、Ｓ６７の制御弁特性の値を書き換える。制御弁特性の更新機能については、前述した方法（図３参照）を使用する。
このように、規定以上のガス量を燃料タンクへ供給したとき、弁開度−流量特性データを作成するため、例えば設置現場で試運転させた場合でも特別なスイッチ操作をせずに規定以上のガス量を燃料タンクへ供給することにより工場で設定した弁開度−流量特性データが作成される。よって、試運転終了後、制御弁固有の個体差や顧客毎に異なる配管による弁開度と流量の関係のバラツキを吸収できる。そのため、試運転のときに様々な流量特性データが作成されても、簡単に元の弁開度−流量特性データを設定することができる。
【００５４】
Ｓ６８において、カプラ掛けスイッチ２７がオフになったかどうかを判定する。これは、カプラ掛けスイッチ２７があるシステムのみ条件を満たすことができる。そして、条件が満たされたときは、Ｓ６９に進み、条件が満たされないときはＳ６０のループに戻る。
Ｓ６９において、カプラ掛け２６からカプラ２４が外されてカプラ掛けスイッチ２７がオフになると、表示装置３０の積算流量をクリアし、これからのガス充填に備える。そして、Ｓ６０のループへ戻る。
【００５５】
図１１はサンプラ部の処理を説明するためのＰＡＤである。
図１１中、Ｓ７０において、流量計１９により計測された瞬時流量値と圧力計２１により検出された圧力値とをＡ／Ｄ変換してメモリ２９のデータ領域である流量特性記憶エリア２９ａ（２９ａ₁〜２９ａ_n）に記憶された流量特性のデータを読み込む。
【００５６】
次にＳ７１に進み、「充填フラグ」の変化を監視する。このＳ７１において、前回サンプラ実行時の「充填フラグ」がオフで、且つ今回のサンプラ実行時の「充填フラグ」がオンであるときは、今、ガス供給が開始されたものと判断してＳ７２に進む。
Ｓ７２〜Ｓ７４において、各開閉弁１５Ａ，１６Ａ又は１５Ｂ，１６Ｂ、及び１８を開いてガス充填制御の準備を整える。すなわち、Ｓ７２で開閉弁１８を開弁させる。次にＳ７３でガスを供給するガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂの出口側の第２開閉弁１６Ａ又は１６Ｂを開弁させる。そして、Ｓ７４でガスを供給しない側の第２開閉弁１６Ｂ又は１６Ａを閉弁させる。
【００５７】
次のＳ７５では、「充填フラグ」のオン・オフを判断する。このＳ７５において、「充填フラグ」がオンであるときは、Ｓ７６に進み、「充填フラグ」がオフであるときは、Ｓ８５に進む。
Ｓ７６において、充填終了の条件を満たしているかを判断する。充填終了の条件は、充填側の圧力、すなわち圧力計２１の検出値が満タン圧力になったとき、あるいは充填停止スイッチ釦３２がオンに操作されたとき、あるいはガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂの圧力が低下して規定の流量でガスを供給できなくなったとき、すなわち「充填不可能」と判断した場合の３条件である。
【００５８】
この終了条件を満たしていれば、Ｓ７７に進む。しかし、終了条件を満たしていないときはＳ８０に移行する。このＳ８０においては、前述した一連のガス充填処理が正常に終わったことを受けて「正常終了フラグ」を発行する。
次のＳ８１では、ガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂへの切替条件を満たしているかどうかを判定する。このＳ８１において、切替条件を満たしていればＳ８２に進む。このときの切替条件は、制御弁２０の弁開度が規定値、例えば６０％よりも大きく、このときの流量が例えば２kg/min以下のときとする。この条件を満たしていなければ、Ｓ８５の処理を実行する。
【００５９】
また、Ｓ８２において、切り替えるべきガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂの有無を判定する。今までガスを供給していたガス蓄圧器とは異なる他のガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂの圧力が充填可能な規定圧力であるときは、切り替え可能であると判断する。
そして、Ｓ８２において、切り替えるべきガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂがあるときは（他方のガス蓄圧器の圧力が規定圧力以上であるとき）、Ｓ８３に進み、ガス蓄圧器の切替えを行う。また、Ｓ８２において、切り替えるべきガス蓄圧器１３Ａ又は１３Ｂがないときは（他方のガス蓄圧器の圧力が燃料タンクの圧力以下でガス供給不可能のあるとき）、ガス蓄圧器の切替えを行わずにＳ８４に進み、ガス充填制御を行う関数をメモリ２９から読み込み、この読み込まれた関数に基づいて制御弁２０の弁開度を制御してガス供給を行う。
【００６０】
また、前述したＳ８１において、上記切替条件を満たしていなければＳ８５に進み、Ｓ８４と同様、ガス充填制御を行う関数をメモリ２９から読み込み、この読み込まれた関数に基づいて制御弁２０の弁開度を制御してガス供給を行う。
そして、Ｓ８６では、上記Ｓ８４，Ｓ８５でのガス充填制御において、流量計１９により計測された流量値、圧力計２１により検出された圧力値を表示装置３０に表示させる。
【００６１】
図１２は設置現場で試運転しているときに流量特性を取得する場合の変形例を説明するためのＰＡＤである。
図１２中、前述したＳ６６の処理の代わりにＳ８７，Ｓ８８の処理を実行する。Ｓ８７では、ガス供給装置１１に設けられたディップスイッチ（図示せず）が操作されると、Ｓ８８で制御弁２０の流量特性を取得して更新する。
【００６２】
この場合、ディップスイッチを操作するだけで制御弁２０の流量特性を更新することができるので、例えばガス供給装置１１が設置された現地でどのような試運転をしても工場で調整された最良の制御弁特性が保持される。
図１３は設置現場で試運転しているときに流量特性を取得する場合の別の変形例を説明するためのＰＡＤである。
【００６３】
図１３中、前述したＳ６６，Ｓ６７の処理の代わりにＳ８９〜Ｓ９１の処理を実行する。すなわち、Ｓ８９で充填回数カウンタが１０回以下であるときは、Ｓ９０に進み、制御弁２０の流量特性を取得して更新する。
そして、Ｓ９０で流量特性を更新した後、Ｓ９１に進み、充填回数カウンタをインクリメントしてカウント値を＋１加算する。
【００６４】
従って、試運転しているときは、充填回数が１０回まで流量特性を取得することができ、充填回数が１０回を越えると、試運転が終了して通常のモードに戻る。従って、ガス供給装置１１が設置された現地でどのような試運転をしても充填回数を１０回繰り返すことにより工場で調整された最良の制御弁特性に自動的に戻る。
【００６５】
尚、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、ＣＮＧ車の燃料タンク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。
【００６６】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１の発明によれば、制御弁が組み込まれた状態での弁開度−流量特性データが自動的に作成され、記憶手段に記憶されている弁開度−流量特性データを書き換えるので、制御弁固有の個体差や顧客毎に異なる配管による弁開度と流量の関係のバラツキを吸収できる。さらに、流量計により計測されたガスの流量変化が少なく、且つ、前記制御弁の弁開度の変化が少ないと判定したとき弁開度−流量特性データを作成し、記憶手段のデータを更新するため、供給開始時の流量制御が安定し、ガス蓄圧器の切替え時の流量変化が小さくなり、供給制御が安定し、弁開度−流量特性データに基づく流量制御の信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、請求項２の発明によれば、被充填タンクへの充填初期に弁開度−流量特性データに基づき、所定の弁開度に開弁するため、制御弁固有の個体差や顧客毎に異なる配管による弁開度と流量の関係のバラツキを吸収できる。そのため、供給開始時の流量制御が安定し、ガス蓄圧器の切替え時の流量変化が小さくなり、供給制御が安定する。
【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制御処理の基本動作のＰＡＤである。
【図３】Ｓ２０で実行された流量特性取得方法を説明するためのＰＡＤである。
【図４】弁開度−流量特性のグラフである。
【図５】流量特性の一部が欠落した状態を示す弁開度−流量特性のグラフである。
【図６】流量特性を直線補間した状態を示す弁開度−流量特性のグラフである。
【図７】Ｓ１０で実行する充填制御の詳細を示すＰＡＤである。
【図８】定流量充填制御の詳細を示すＰＡＤである。
【図９】Ｓ４６で実行する定圧力充填制御の詳細を示すＰＡＤである。
【図１０】設置現場で試運転（テスト運転）しているときに制御装置が実行するアイドラ処理のＰＡＤである。
【図１１】設置現場で試運転（テスト運転）しているときに制御装置が実行するサンプラ部の処理を説明するためのＰＡＤである。
【図１２】設置現場で試運転しているときに流量特性を取得する場合の変形例を説明するためのＰＡＤである。
【図１３】設置現場で試運転しているときに流量特性を取得する場合の別の変形例を説明するためのＰＡＤである。
【符号の説明】
１１ガス供給装置
１２コンプレッサ
１３Ａ，１３Ｂガス蓄圧器
１４Ａ，１４Ｂガス供給管路
１５Ａ，１５Ｂ第１の開閉弁
１６Ａ，１６Ｂ第２の開閉弁
１８第３の開閉弁
１９流量計
２０制御弁
２１圧力計
２３三方弁
２４カプラ
２６カプラ掛け
２７カプラ掛けスイッチ
２８制御装置
２９メモリ
２９ａ（２９ａ₁〜２９ａ_n）流量特性記憶エリア
３０表示装置
３１充填開始スイッチ釦
３２充填停止スイッチ釦[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas supply device, and more particularly to a gas supply device configured to supply compressed gas to a tank to be filled.
[0002]
[Prior art]
Along with the development of automobiles (CNG cars) that run using compressed natural gas (CNG) compressed with natural gas as fuel, gas supply devices that supply compressed natural gas to the fuel tanks of automobiles are being put into practical use. This type of gas supply device is configured to store the compressed gas in a gas pressure accumulator and supply the gas stored in the gas pressure accumulator to the fuel tank of the CNG vehicle.
[0003]
In a conventional gas supply device, a check valve, a compressor, an on-off valve, a pressure sensor, and the like are arranged in a gas supply line to which compressed natural gas is supplied. Further, the downstream end of the gas supply line is connected to a gas supply hose via an emergency disconnection coupler, and a connection coupler connected to the connection port of the fuel tank as a filling tank at the tip of the gas supply hose Is connected.
[0004]
When refueling a CNG vehicle, the gas supply hose is extended to connect the connecting coupler to a fuel tank (not shown) of the CNG vehicle. When the gas supply start button is pressed to open the on-off valve, the gas compressed by the compressor is started to be supplied to the fuel tank.
In the system for supplying the gas compressed in this way to the fuel tank of the CNG vehicle, the control valve is adjusted based on the gas flow rate and the secondary pressure to control the gas supply amount to the fuel tank. At this time, the valve opening degree control of the control valve is performed based on the control valve characteristic using an average parameter obtained in advance by experiments.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the relationship between the opening degree of the control valve and the CV value varies depending on the individual difference inherent to the control valve, and the control valve characteristics are not stable for each product. That is, when assembling the control valve, the flow characteristics with respect to the valve opening of the control valve are adjusted manually, and the individual flow characteristics of the control valves that have been assembled are different. Also, when the pressure loss of the pipe line varies depending on the number of bends of the pipe line where the control valve is installed, and various devices are installed according to customer requirements, it is necessary to bend the pipe line so that it does not interfere with other equipment. Therefore, even if the flow characteristics of each control valve are adjusted to be substantially constant, the flow resistance characteristics of each control valve often change due to differences in pipe resistance for each device.
[0006]
Therefore, there are the following problems.
(1) The flow characteristics at the start of supply are not stable because the timing at which flow starts depends on the control valve.
(2) Since the control valve is switched at a preset fixed valve opening, the flow rate change at the time of switching increases due to the difference in the characteristics of each control valve.
(3) Variations in flow rate / source pressure-valve opening characteristics occur due to individual control valve differences and piping differences.
[0007]
In addition, in the conventional apparatus, a predetermined gas supply amount is required unless the control valve opening / closing operation speed is changed because the aging of each device or a foreign substance enters the pipeline and the initial flow rate-valve opening characteristic changes. There is a problem that it becomes impossible to supply.
Then, an object of this invention is to provide the gas supply apparatus which solved the said problem.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
  The invention of claim 1 comprises a gas pressure accumulator for storing compressed gas, a gas supply line having one end connected to the gas pressure accumulator and the other end connected to one end of a hose, and the gas supply line A flow meter for measuring the flow rate of the gas supplied from the gas pressure accumulator to the filled tank, and a control valve for controlling the flow rate or pressure of the gas discharged from the gas pressure accumulator, A pressure gauge that is provided downstream of the position where the control valve is provided in the gas supply pipe, measures the pressure of the gas in the gas supply pipe, and a control device that controls the opening of the control valve; A gas supply device for supplying gas compressed by the opening and closing operation of the control valve to the tank to be filled,
  Storage means for storing valve flow rate-flow rate characteristic data according to the flow rate of gas measured by the flow meter, the pressure measured by the pressure meter, and the opening of the control valve;
  A determination means for determining whether or not a change in the flow rate of the gas measured by the flow meter is small and whether a change in the valve opening of the control valve is small;
  When the determination means determines that the change in the flow rate of the gas measured by the flow meter is small and the change in the valve opening of the control valve is small, theBy flow meterWith this gas supplyData creation means for creating valve opening-flow rate characteristic data based on the measured gas flow rate, the pressure measured by the pressure gauge, and the opening of the control valve;
  Data rewriting means for rewriting the valve opening-flow rate characteristic data created by the data creation means to the valve opening-flow rate characteristic data stored in the storage means,
  The controller isStored in the storage meansThe valve opening degree of the control valve is controlled based on the valve opening degree-flow rate characteristic data.
[0009]
  Therefore, according to the first aspect of the present invention, the valve opening degree-flow rate characteristic data with the control valve incorporated is automatically created., Rewrite the valve opening-flow rate characteristic data stored in the storage meansTherefore, it is possible to absorb individual differences inherent in the control valve and variations in the relationship between the valve opening and the flow rate due to different piping for each customer.Further, when it is determined that there is little change in the flow rate of the gas measured by the flow meter and there is little change in the valve opening of the control valve, valve opening-flow rate characteristic data is created and the data in the storage means is updated.Therefore, the flow rate control at the start of supply is stabilized, the change in flow rate when the gas accumulator is switched is reduced, and the supply control is stabilized.
[0012]
  Claims2The present invention is the gas supply device according to claim 1, wherein the control valve isIn the initial stage of filling the tank to be filled, gas is supplied to the tank to be filled by opening the valve to a predetermined valve opening based on the valve opening-flow rate characteristic data created by the data creating means. TheIt is characterized by starting.
  Therefore, the above claims2According to the invention ofAt the initial stage of filling the tank to be filled, the valve opens to a predetermined valve opening based on the valve opening-flow rate characteristic data.Therefore, individual differences inherent to the control valve and variations in the relationship between the valve opening and the flow rate due to different pipes for each customer can be absorbed. Therefore, the flow control at the start of supply is stable, the flow rate change at the time of gas accumulator switching is small, and the supply control is stableTherefore, the reliability of flow control based on the valve opening-flow characteristic data can be improved.The
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a gas supply apparatus according to the present invention.
The gas supply device 11 stores the gas compressed by the compressor 12 in gas accumulators 13A and 13B arranged in parallel, and the gas in the gas accumulators 13A and 13B is stored in the CNG vehicle via the gas supply lines 14A to 14C. The fuel tank is configured to be filled. The gas pressure accumulators 13A and 13B are also called “gas accumulators” in the literature. The gas supply lines 14A and 14B include first on-off valves 15A and 15B disposed on the discharge side of the compressor 12, and second on-off valves 16A disposed on the upstream side of the gas pressure accumulators 13A and 13B. 16B.
[0020]
Further, a third on-off valve 18, a flow meter 19, a control valve 20, and a pressure gauge 21 are disposed in the gas supply line 14 that extends into the dispenser body 17. The first on-off valves 15A and 15B, the second on-off valves 16A and 16B, and the third on-off valve 18 are each composed of an electromagnetic valve, and are opened or closed by a control signal as will be described later.
The end of the gas supply line 14 is connected to the a port of the three-way valve 23 via the hose 22. A coupler 24 connected to a fuel tank (not shown) of a CNG vehicle as a tank to be filled is communicated with the b port of the three-way valve 23, and a depressurization hose 25 is communicated with the c port of the three-way valve 23. Has been.
[0021]
The dispenser main body 17 is provided with a coupler hook 26 for hooking the unfilled coupler 24 on the side surface, and the coupler hook 26 has a coupler hook switch 27 that is turned on when the coupler 24 is hooked.
Reference numeral 28 denotes a control device that controls each of the above devices based on a preset control system. Reference numeral 29 denotes a memory which stores valve opening / flow rate characteristic data based on the control program of the gas filling process control system, the flow rate of the gas supplied to the fuel tank (filled tank) of the CNG vehicle, and the opening degree of the control valve 20. A data creation program (data creation means) to be created is stored. The memory 29 also has a flow rate characteristic storage area 29a (29a) for storing flow rate characteristic data with respect to the valve opening.₁~ 29a_n).
[0022]
Therefore, since the valve opening-flow rate characteristic data in a state where the control valve is incorporated is automatically created, the relationship between the valve opening degree and the flow rate due to the individual difference of the control valve 20 or the pipe resistance that differs for each customer. Can absorb the variation. Therefore, the flow rate control at the start of supply is stabilized, the change in the flow rate when the gas accumulator is switched is reduced, and the supply control is stabilized.
Reference numeral 30 denotes a display device composed of a liquid crystal panel, which displays information (filling amount, filling time, filling pressure, etc.) when performing gas filling.
[0023]
31 is a filling start switch button, 32 is a filling stop switch button, and 33 is an emergency stop switch button.
During unfilling, the compressor 12 is activated by a control signal from the controller 28 to compress natural gas (CNG) to a pressure of 24.5 MPa. At that time, since the first on-off valve 15A or 15B is opened and the second on-off valves 16A and 16B are closed, the compressed gas discharged from the compressor 12 is supplied to the gas accumulators 13A and 13B. Supplied.
[0024]
The compressor 12 has two pressure switches (not shown), and can detect a pressure value compressed at the time of activation and output it to the control device 28.
After the coupler 24 is connected to the fuel tank of the CNG vehicle, the switching start operation is performed so that the a port and the b port of the three-way valve 23 communicate with each other, and the filling start switch button 31 is turned on. Since the on-off valve 18 is opened, the gas from the gas accumulators 13A and 13B is filled into the fuel tank of the CNG vehicle via the gas supply lines 14A to 14C, the hose 22, the three-way valve 23, and the coupler 24.
[0025]
At that time, the flow meter 19 measures the flow rate (instantaneous flow rate, integrated flow rate), the control valve 20 controls the supply pressure and flow rate to predetermined values, and the pressure gauge 21 measures the filling pressure.
When the target pressure is filled in the fuel tank of the CNG vehicle, the third on-off valve 18 is closed and gas filling is completed.
[0026]
Hereinafter, processing executed by the control device 28 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a PAD of the basic operation of the control process executed by the control device 28.
In FIG. 2, step S <b> 60 (hereinafter, “step” is omitted) is an endless loop, and the control device 28 executes the following processing until the power is shut off.
[0027]
In S1, it is determined whether or not the gas supply device 11 is filling the gas. The determination method in this case is to determine whether or not the gas is being charged depending on whether or not the “charging flag” is on. If the gas is being filled in S1, that is, if the switch “filling flag” is on, the process proceeds to S2. Further, when the gas is not being filled in S1, that is, when the switch “filling flag” is turned off, the process proceeds to S21 described later.
[0028]
In S2, it is determined whether or not a predetermined time (30 seconds in this embodiment) has elapsed since the start of gas supply. If this elapsed time is 30 seconds or less in S2, the process proceeds to S3, and if the elapsed time is 30 seconds or more, the process proceeds to S6.
In S3, the valve opening degree of the control valve 20 is checked to determine whether or not the predetermined valve opening degree at which gas starts to flow is obtained. Here, the predetermined valve opening degree at which the flow starts is obtained from the flow rate characteristic of the control valve 20 (obtained in S20 described later). However, as an initial setting, an average value obtained in advance by experiments is set.
[0029]
If the valve opening of the control valve 20 is equal to or smaller than the predetermined valve opening at which gas starts flowing in S3, the process proceeds to S4, and the valve opening of the control valve 20 is set until the flow rate due to the start of gas supply is measured by the flow meter 19. Drive in the opening direction. Thereafter, the process proceeds to S11 described later.
When the valve opening of the control valve 20 is equal to or greater than the predetermined valve opening at which gas starts flowing in S3, the process proceeds to S5, and the control valve is configured so that gas is supplied to the fuel tank as the filling tank at 15 kPa / sec. 20 valve openings are controlled. Then, it progresses to S11 mentioned later.
[0030]
In S6, it is determined whether or not the calculation of the container capacity of the fuel tank filled with the gas has been completed. Here, the container capacity of the fuel tank is obtained by the following equation.
Container capacity = coefficient × (current pressure−initial pressure) / integrated flow rate (1)
When the calculation of the container capacity of the fuel tank is completed in S6, the process proceeds to S7, and it is determined whether or not the flow rate measured by the flow meter 19 is equal to or less than a predetermined flow rate (3 kg / min in this embodiment). judge.
[0031]
In S7, when the flow rate measured by the flow meter 19 is 3 kg / min or less, the process proceeds to S8 and the container capacity of the fuel tank is calculated. However, if the flow rate exceeds 3 kg / min, the process proceeds to S9 where the control valve 20 is gradually closed to lower the gas supply flow rate.
If the calculation is not completed in S6, the process proceeds to S10, and the valve opening degree of the control valve 20 is controlled so that the optimum gas supply amount corresponding to the capacity is obtained based on the fuel tank capacity calculation result. Then, gas filling is performed until the tank is full (the fuel tank pressure is the target filling pressure).
[0032]
When the processing of S2 to S10 is completed, the process proceeds to S11, and whether or not the flow rate when supplying the gas stored in the gas pressure accumulator 13A is 12 kg / min or less and the valve opening of the control valve 20 is 100%. Determine whether. In S11, when the flow rate is 12 kg / min or less, the process proceeds to S12 to store the gas supply flow rate supplied to the fuel tank.
Thereafter, in S13, the gas stored in S12 in order to suppress the pressure rise (hunting) that occurs when switching from the gas accumulator 13A, 13B to the high pressure side (for example, switching from the gas accumulator 13A to the gas accumulator 13B). The valve opening degree of the control valve 20 is controlled so as to be the supply flow rate. Here, the valve opening degree of the control valve 20 is controlled so as to select the opening degree of the gas accumulators 13A and 13B when the maximum filling pressure is 24.5 MPa.
[0033]
Thereafter, in S14, the second on-off valve 16A of the gas pressure accumulator 13A is closed. Subsequently, in S15, the second on-off valve 16B of the gas pressure accumulator 13B is closed.
If the flow rate exceeds 12 kg / min in S11, the process proceeds to S16, and whether the secondary pressure (indicated value of the pressure gauge 21) has reached the full tank pressure (19.6 MPa in this embodiment). Determine whether.
[0034]
In S16, when the secondary side pressure measured by the pressure gauge 21 reaches the full tank pressure, the process proceeds to S17, and all the on-off valves 15A, 15B, 16A, 16B, 18 are closed. Then, it progresses to S18 and the control valve 20 is closed. In S19, the “filling flag” is turned off, and in S20, the flow characteristic of the control valve 20, that is, the change characteristic of the gas supply flow rate with respect to the valve opening (valve opening-flow characteristic data) is created. Flow rate characteristic storage area 29a (29a₁~ 29a_n).
[0035]
In S16, when the secondary side pressure measured by the pressure gauge 21 does not reach the full tank pressure, the process returns to S0.
In S21, it is determined whether or not the filling start switch button 31 has been turned on. When the filling start switch button 31 is turned on in S21, the process proceeds to S22, and the second on-off valve 16A of the gas pressure accumulator 13A is closed. Thereafter, in S23, the third on-off valve 18 is opened to prepare for gas supply start. Subsequently, in S24, the “filling flag” is turned on.
[0036]
FIG. 3 is a PAD for explaining the flow rate characteristic acquisition method executed in S20.
In FIG. 3, in S26, the flow rate characteristic storage area 29a for storing the flow rate characteristic in the memory 29 is initialized with “−1”. The flow rate characteristic storage area 29a of the memory 29 has a plurality of areas corresponding to the resolution of the valve opening degree of the control valve 20, and the flow rate characteristic from the fully closed to fully opened state of the control valve 20 is sequentially stored. To do.
[0037]
  In the next S27, the calculation loop is repeated as many times as the number of filling data collected per unit time. Here, the filling data includes data such as a pressure value per unit time during gas filling, a flow rate, and a control valve opening degree.
  In S28, the flow rate change is small and the valve opening of the control valve 20 is small.change ofTo determine if there are few(SizeFixed means). If the condition of S28 is satisfied, the process proceeds to S29, and the flow rate characteristic when the control valve 20 is the valve opening of the filling data is calculated. This flow rate characteristic is obtained by the following equation.
[0038]
  Flow rate characteristics = instantaneous flow rate / pressure x constant (2)
  In next S30, it is determined whether or not the flow rate characteristic calculated in S29 is larger than the already calculated flow rate characteristic of the same opening degree.TheSince the flow characteristic storage area 29a is initialized with “−1”, the flow characteristic is always re-stored for the first data of a certain valve opening. Further, when two or more flow rate characteristics are acquired with the same valve opening, the flow rate characteristic of the more flowing direction is re-stored in order to prevent the control valve 20 from being opened too much. Therefore, since the storage area for storing the already calculated flow rate characteristic is initialized with “−1”, the condition is always satisfied when the flow rate characteristic of the current valve opening is calculated for the first time.
[0039]
  When the flow rate characteristic calculated in S29 is larger than the already calculated flow characteristic of the same opening degree, this condition is satisfied, so that the process proceeds to S31 and the calculated flow rate characteristic is stored in the storage area initialized in S26. (Data rewriting means:(See graph in FIG. 4). If the above condition is not satisfied in S30, the process returns to S27. In S32 to S39, the flow rate characteristic of the valve opening that could not be acquired in S26 to S31 is interpolated with the acquired flow rate characteristic. At this time, although the control valve 20 is opened, data with a small flow rate characteristic is an abnormal value and is ignored.
[0040]
That is, in S32, the resolution of the valve opening degree of the control valve 20 that could not be acquired in S26 to S31 is interpolated. In next S33, it is determined whether or not the flow rate characteristic is other than “−1” when the valve opening degree of the control valve 20 is i. In S33, when the flow rate characteristic when the valve opening degree is i is other than “−1”, the process proceeds to S34, and the flow rate characteristic when the valve opening degree of the control valve 20 is i and the previous flow rate characteristic are the same. The difference when it is “−1” is calculated.
[0041]
Subsequently, in S35, it is determined whether or not the difference between the flow rate characteristic when the valve opening is i and the previous flow rate characteristic is “0” or less. This is because the flow rate does not decrease due to the flow characteristics even though the control valve 20 is opened (however, the flow rate is constant and does not change). Therefore, when a flow rate characteristic that reduces the flow rate even when the control valve 20 is opened is acquired, the current flow rate characteristic is an abnormal value, so that the flow rate characteristic is not changed.
[0042]
In S35, when the difference between the flow rate characteristic when the valve opening degree is i and the previous flow characteristic is “0” or less, the process proceeds to S36, and the flow rate when the valve opening degree of the control valve 20 is i. The characteristic is the flow characteristic when the previous flow characteristic is other than “−1”.
In S37, the difference in valve opening of the control valve 20 from when the flow rate characteristic was other than “−1” is calculated. In S38, it is determined whether or not the difference in valve opening calculated in S37 is 2 or more.
[0043]
In S38, when the difference in the valve opening is 2 or more, the process proceeds to S39, and the flow characteristic from when the valve opening of the control valve 20 is i to when the previous flow characteristic is other than “−1” is obtained. Linear interpolation is performed (see the graphs of FIGS. 5 and 6). Therefore, even if a part of the flow characteristic is missing, the missing part of the flow characteristic is interpolated as described above, so that the valve opening degree of the control valve 20 can be controlled stably.
[0044]
In S40 and S41, the flow rate characteristics acquired this time are added to the flow rate characteristics stored so far. In this embodiment, only 20% is rewritten and the flow rate characteristic at the next filling is used. That is, in S40, the resolution of the valve opening degree of the control valve 20 that could not be acquired is checked. In S41, the flow characteristic at the valve opening i is obtained from the following equation.
Flow rate characteristic at valve opening i = (Flow characteristic at current valve opening i × 4 + Flow characteristic at current acquired valve opening i) / 5 (3)
Thus, since the flow rate characteristic at the time of the valve opening i is rewritten by 20% of the flow rate characteristic acquired this time with respect to the previous flow rate characteristic, even if the flow rate characteristic acquired this time is an abnormal value, 80% Since the characteristic data is included, the flow characteristic data can be prevented from becoming an abnormal value.
[0045]
FIG. 7 is a PAD showing details of the filling control executed in S10 described above.
In FIG. 7, in S43, the pressure at which the flow rate starts to be reduced is calculated according to the size of the fuel tank capacity calculated in S6. In next S44, it is determined whether or not the flow rate is to be decreased in S43. When the pressure reaches a pressure at which the flow rate starts to decrease, the process proceeds to S45, and constant flow rate filling control is executed at 3 kg / min. If the pressure at which the flow rate starts to decrease is not reached in S44, the process proceeds to S46, and constant pressure filling control is executed at a specified pressure increase rate of 30 kPa / sec.
[0046]
FIG. 8 is a PAD showing details of the constant flow rate filling control executed in S45 described above.
In FIG. 8, in S47, the slope of the graph of the flow rate characteristic with respect to the current valve opening of the control valve 20 is acquired. Subsequently, the process proceeds to S48, where “coefficient × (3 kg / min−current flow rate) ÷ flow rate characteristic slope” is calculated. In S49, the valve opening of the control valve 20 is driven by the calculated value in S48.
[0047]
FIG. 9 is a PAD showing details of the constant pressure filling control executed in S46 described above.
In FIG. 9, in S50, the current target pressure is calculated. Here, the target pressure is obtained by target pressure = initial pressure + filling time × pressure increase rate. Subsequently, in S51, "coefficient x (target pressure-current pressure) x current flow rate ÷ slope of flow rate characteristic" is calculated. In S52, the valve opening of the control valve 20 is driven by the calculated value in S51.
[0048]
Thus, the valve opening degree of the control valve 20 is adjusted according to the size of the fuel tank capacity calculated in S6, and constant flow rate filling control or constant pressure filling control is performed, so that it corresponds to the fuel tank capacity. The gas is filled at the optimum flow rate or pressure.
Next, a modified example of the control process executed by the control device 28 during a trial operation (test operation) at the installation site will be described.
[0049]
Hereinafter, modified examples of the control process executed by the control device 28 will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the control processing of the control device 28 will be described separately for idler processing and sampling processing. In idler processing, operation modes such as filling start and parameter setting are changed. The sampling process is periodically started by a timer interruption every 0.01 seconds and performs gas filling control. Therefore, the control device 28 includes an idler unit that performs idler processing and a sampler unit that performs sampling processing.
[0050]
FIG. 10 is an idler processing PAD.
In FIG. 10, S60 is an endless loop, and the control device 28 executes the following processing until the power is cut off.
In S61, it is determined whether the coupler hooking switch 27 has been removed and the filling start switch button 31 has been turned on. If the above condition is satisfied in S61, the process proceeds to S62 to determine whether or not the “coupler SW flag” is present. This “coupler SW flag” is on when the coupler 24 is latched on the coupler latch 26 and the coupler latch switch 27 is on, and when the coupler 24 is not latched on the coupler latch 26, the coupler latch is turned on. Since the switch 27 is off, the “coupler SW flag” is also off. This can be changed by the setting mode function of the gas supply device 11.
[0051]
If the “coupler SW flag” is on, the process proceeds to S64. If the “coupler SW flag” is off, the process proceeds to S63.
In S63, when the coupler switch 27 is off, the integrated flow rate of the display device 30 is cleared and prepared for gas filling.
In S64, the “filling flag” is turned on to inform the sampler unit that gas filling has started.
[0052]
S65 stands by until the “filling flag” is turned off, that is, until the gas filling to the fuel tank is completed. At this time, when the pressure on the filling side, that is, when the detected value of the pressure gauge 21 becomes the full tank pressure or the set pressure, or when there is no abnormality during the filling, the filling control is terminated and the “normal end flag” is set. turn on. When the sampler unit turns off the “filling flag”, the process proceeds to S66.
[0053]
In S66, when the integrated flow value measured by the flow meter 19, that is, the filling amount is 5 kg or more and the “normal end flag” is ON in S65, the value of the control valve characteristic in S67 is rewritten. For the control valve characteristic updating function, the above-described method (see FIG. 3) is used.
In this way, when the gas amount exceeding the specified value is supplied to the fuel tank, the valve opening-flow rate characteristic data is created. For example, even when a trial operation is performed at the installation site, the gas exceeding the specified value is not operated without performing a special switch operation. By supplying the amount to the fuel tank, the valve opening-flow rate characteristic data set at the factory is created. Therefore, after the trial run is completed, individual differences inherent to the control valve and variations in the relationship between the valve opening and the flow rate due to different piping for each customer can be absorbed. Therefore, even if various flow rate characteristic data are created during the trial operation, the original valve opening-flow rate characteristic data can be easily set.
[0054]
In S68, it is determined whether or not the coupler switch 27 has been turned off. This can satisfy the condition only in a system having the coupler switch 27. When the condition is satisfied, the process proceeds to S69, and when the condition is not satisfied, the process returns to the loop of S60.
In S69, when the coupler 24 is removed from the coupler hook 26 and the coupler switch 27 is turned off, the integrated flow rate of the display device 30 is cleared and prepared for gas filling in the future. And it returns to the loop of S60.
[0055]
FIG. 11 is a PAD for explaining the processing of the sampler unit.
In FIG. 11, in S 70, the instantaneous flow rate value measured by the flow meter 19 and the pressure value detected by the pressure gauge 21 are A / D converted, and a flow rate characteristic storage area 29 a (29 a) that is a data area of the memory 29.₁~ 29a_n) Read the flow characteristics data stored in (1).
[0056]
Next, in S71, the change of the “filling flag” is monitored. In this S71, when the “filling flag” at the time of the previous sampler execution is off and the “filling flag” at the time of the current sampler execution is on, it is determined that the gas supply has started, and the process proceeds to S72. move on.
In S72 to S74, the on-off valves 15A, 16A or 15B, 16B, and 18 are opened to prepare for gas filling control. That is, the on-off valve 18 is opened at S72. Next, in S73, the second on-off valve 16A or 16B on the outlet side of the gas pressure accumulator 13A or 13B that supplies gas is opened. In S74, the second on-off valve 16B or 16A on the side where no gas is supplied is closed.
[0057]
In the next S75, it is determined whether the “filling flag” is on or off. In S75, when the “filling flag” is on, the process proceeds to S76, and when the “filling flag” is off, the process proceeds to S85.
In S76, it is determined whether or not the filling end condition is satisfied. The condition for the completion of filling is the pressure on the filling side, that is, when the detected value of the pressure gauge 21 becomes full tank pressure, when the filling stop switch button 32 is turned on, or the pressure of the gas accumulator 13A or 13B. Are the three conditions when it is determined that the gas cannot be supplied at the prescribed flow rate, that is, it is determined that “filling is impossible”.
[0058]
If this end condition is satisfied, the process proceeds to S77. However, when the termination condition is not satisfied, the process proceeds to S80. In S80, a “normal end flag” is issued upon completion of the series of gas filling processes described above.
In next S81, it is determined whether or not the condition for switching to the gas pressure accumulator 13A or 13B is satisfied. In S81, if the switching condition is satisfied, the process proceeds to S82. The switching condition at this time is when the valve opening degree of the control valve 20 is larger than a specified value, for example, 60%, and the flow rate at this time is, for example, 2 kg / min or less. If this condition is not satisfied, the process of S85 is executed.
[0059]
In S82, the presence / absence of the gas accumulator 13A or 13B to be switched is determined. When the pressure of the other gas pressure accumulator 13A or 13B different from the gas pressure accumulator that has supplied gas is a specified pressure that can be filled, it is determined that the gas accumulator can be switched.
In S82, when there is a gas accumulator 13A or 13B to be switched (when the pressure of the other gas accumulator is equal to or higher than the specified pressure), the process proceeds to S83, and the gas accumulator is switched. In S82, when there is no gas accumulator 13A or 13B to be switched (when the pressure of the other gas accumulator is lower than the pressure of the fuel tank and gas cannot be supplied), the gas accumulator is not switched. In S84, a function for performing gas filling control is read from the memory 29, and the gas supply is performed by controlling the valve opening of the control valve 20 based on the read function.
[0060]
If the above switching condition is not satisfied in S81 described above, the process proceeds to S85, and similarly to S84, a function for performing gas filling control is read from the memory 29, and the valve opening degree of the control valve 20 is read based on this read function. To control the gas supply.
In S86, in the gas filling control in S84 and S85, the flow rate value measured by the flow meter 19 and the pressure value detected by the pressure gauge 21 are displayed on the display device 30.
[0061]
FIG. 12 is a PAD for explaining a modified example in the case where the flow rate characteristic is acquired during a trial operation at the installation site.
In FIG. 12, the processes of S87 and S88 are executed instead of the process of S66 described above. In S87, when a dip switch (not shown) provided in the gas supply device 11 is operated, the flow rate characteristic of the control valve 20 is acquired and updated in S88.
[0062]
In this case, since the flow rate characteristic of the control valve 20 can be updated only by operating the dip switch, for example, whatever the trial operation is performed at the site where the gas supply device 11 is installed, the best adjusted at the factory Control valve characteristics are maintained.
FIG. 13 is a PAD for explaining another modified example in the case where the flow rate characteristic is acquired during the trial operation at the installation site.
[0063]
In FIG. 13, the processes of S89 to S91 are executed instead of the processes of S66 and S67 described above. That is, when the filling number counter is 10 or less in S89, the process proceeds to S90, and the flow rate characteristic of the control valve 20 is acquired and updated.
Then, after the flow rate characteristic is updated in S90, the process proceeds to S91, the filling number counter is incremented, and the count value is incremented by +1.
[0064]
Therefore, during the trial run, the flow rate characteristic can be acquired up to 10 times, and when the number of fillings exceeds 10, the trial run ends and the normal mode is restored. Accordingly, whatever the trial operation is performed at the site where the gas supply device 11 is installed, the best control valve characteristic adjusted at the factory is automatically restored by repeating the number of fillings 10 times.
[0065]
In the above-described embodiment, the case where the compressed natural gas (CNG) obtained by compressing the city gas is given as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to supply gas such as butane and propane. Of course.
Further, in the above embodiment, the case where the compressed gas is filled in the fuel tank of the CNG vehicle is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an apparatus for supplying the compressed gas to other containers. Of course, the present invention can also be applied to an apparatus that is installed in the middle of a pipeline for supplying compressed gas to another place.
[0066]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, the valve opening-flow rate characteristic data with the control valve incorporated is automatically created., Rewrite the valve opening-flow rate characteristic data stored in the storage meansTherefore, it is possible to absorb individual differences inherent in the control valve and variations in the relationship between the valve opening and the flow rate due to different piping for each customer.Further, when it is determined that there is little change in the flow rate of the gas measured by the flow meter and there is little change in the valve opening of the control valve, valve opening-flow rate characteristic data is created and the data in the storage means is updated.Therefore, the flow control at the start of supply is stable, the change in flow when switching the gas accumulator is small, and the supply control is stableTherefore, the reliability of flow control based on the valve opening-flow characteristic data can be improved.The
[0068]
  Claims2According to the invention ofAt the initial stage of filling the tank to be filled, the valve opens to a predetermined valve opening based on the valve opening-flow rate characteristic data.Therefore, individual differences inherent to the control valve and variations in the relationship between the valve opening and the flow rate due to different pipes for each customer can be absorbed. Therefore, the flow rate control at the start of supply is stabilized, the change in flow rate at the time of switching the gas accumulator is reduced, and the supply control is stabilized.
[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 PAD of a basic operation of control processing executed by the control device.
FIG. 3 is a PAD for explaining the flow characteristic acquisition method executed in S20.
FIG. 4 is a graph of valve opening degree-flow rate characteristics.
FIG. 5 is a graph of a valve opening degree-flow rate characteristic showing a state in which a part of the flow rate characteristic is missing.
FIG. 6 is a graph of valve opening degree-flow rate characteristics showing a state where the flow rate characteristics are linearly interpolated.
FIG. 7 is a PAD showing details of the filling control executed in S10.
FIG. 8 is a PAD showing details of constant flow rate filling control.
FIG. 9 is a PAD showing details of constant pressure filling control executed in S46.
FIG. 10 is an idler processing PAD executed by the control device during a trial operation (test operation) at the installation site.
FIG. 11 is a PAD for explaining the processing of the sampler unit executed by the control device during a trial operation (test operation) at the installation site.
FIG. 12 is a PAD for explaining a modified example in a case where a flow rate characteristic is acquired during a trial operation at an installation site.
FIG. 13 is a PAD for explaining another modified example in the case of obtaining a flow rate characteristic during a trial operation at an installation site.
[Explanation of symbols]
11 Gas supply device
12 Compressor
13A, 13B gas accumulator
14A, 14B Gas supply line
15A, 15B first on-off valve
16A, 16B Second on-off valve
18 Third on-off valve
19 Flow meter
20 Control valve
21 Pressure gauge
23 Three-way valve
24 coupler
26 Coupler hook
27 Coupler switch
28 Control device
29 memory
29a (29a₁~ 29a_n) Flow characteristics storage area
30 Display device
31 Filling start switch button
32 Filling stop switch button

Claims

A gas pressure accumulator for storing compressed gas; a gas supply line having one end connected to the gas pressure accumulator and the other end connected to one end of the hose; and provided in the middle of the gas supply line. A flow meter for measuring the flow rate of the gas supplied from the pressure accumulator to the tank to be filled, a control valve for controlling the flow rate or pressure of the gas discharged from the gas accumulator, and the control valve for the gas supply line A pressure gauge for measuring the pressure of the gas in the gas supply line, and a control device for controlling the opening of the control valve, In the gas supply device for supplying the gas compressed by the opening / closing operation to the tank to be filled,
Storage means for storing valve flow rate-flow rate characteristic data according to the flow rate of gas measured by the flow meter, the pressure measured by the pressure meter, and the opening of the control valve;
A determination means for determining whether or not a change in the flow rate of the gas measured by the flow meter is small and whether a change in the valve opening of the control valve is small;
When the determination means determines that the gas flow rate change measured by the flow meter is small and the change in the valve opening of the control valve is small, the flow rate of the gas measured by the current gas supply by the flow meter is determined. Data creation means for creating valve opening-flow rate characteristic data based on the flow rate, the pressure measured by the pressure gauge, and the opening of the control valve;
Data rewriting means for rewriting the valve opening-flow rate characteristic data created by the data creation means to the valve opening-flow rate characteristic data stored in the storage means,
The said control apparatus controls the valve opening degree of the said control valve based on the valve opening degree-flow rate characteristic data memorize | stored in the said memory | storage means, The gas supply apparatus characterized by the above-mentioned.

The gas supply device according to claim 1, wherein
The control valve opens at a predetermined valve opening based on the valve opening-flow rate characteristic data created by the data creation means at the initial filling stage of the tank to be filled. A gas supply device, characterized in that gas supply is started.