JP4672388B2

JP4672388B2 - ガス供給装置

Info

Publication number: JP4672388B2
Application number: JP2005045963A
Authority: JP
Inventors: 誠大菊; 茂櫻井
Original assignee: トキコテクノ株式会社
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: JP2006234007A

Description

本発明はガス供給装置に係り、特に被充填タンクの充填圧力が目標圧力に達するまでガスを供給し、そのガス供給量を計測しながらガス充填制御を行なうよう構成されたガス供給装置に関する。

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、ガス充填ホースの接続カップリングをＣＮＧ車の接続カップリングに接続し、ガス充填ホースの先端部に連通された三方弁を切り替え操作することによりガス蓄圧器に貯蔵されたガスをＣＮＧ車の燃料タンクに充填するように構成されている。

そして、従来のガス供給装置では、充填側カップリングと被充填側カップリングとを結合させた後、ガス充填ホースを介して所定圧力のガスを被ガス供給体（燃料タンク）との圧力差を利用して被ガス供給体に供給し、圧力検出器により計測された圧力計測値が予め設定された目標圧力値に達したとき制御弁を閉弁させてガス充填を完了している（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、例えば、天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等を別の被ガス供給体（燃料タンク）に供給する際、圧縮機により所定圧力以上（例えば、２５ＭＰａ）に昇圧されたガスをガス蓄圧器に一旦貯めておき、そして、ガス蓄圧器に貯められたガスを自動車の燃料タンクに充填し、燃料タンクの圧力が所定圧力（例えば、２０ＭＰａ）に達するまで充填するように構成されている。
特開平９−７９４９６号公報

車両に登載された燃料タンクは、大きさ（容積）が各車両によって異なり、各車両の走行性能に応じて所定距離走行可能なガス充填量を充填可能な容積となるように作られており、例えば、バスなどの大型車両の場合には燃料タンクも大きくなり、燃料タンクの本数も多い。そのため、ガス充填所では、大型車両へのガス充填を行なう際には、ガス蓄圧器の貯蔵量が急速に減少するため、連続して車両へのガス充填を行なう場合には、供給元の圧力が低下して被充填タンクへのガス供給量が不足するおそれがある。

しかしながら、燃料タンクへのガス充填作業を行なう作業員は、ガス供給時間が通常よりも長くかかる場合の原因がガス充填装置の故障によるものなのか、あるいはガス充填所の設備（圧縮機の能力不足、ガス蓄圧器の容量不足など）が原因なのかが分からないので、充填時間を短縮するための対処が分からないという問題があった。

そこで、本発明は上記課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。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

請求項１記載の発明は、被充填タンクにガスを供給するガス供給手段と、該ガス供給手段により供給されたガスの供給量を計測する供給量計測手段と、前記被充填タンク内のガス充填圧力を計測する圧力計測手段と、を有するガス供給装置において、前記供給量計測手段により計測された当該被充填タンクに供給されたガス供給量と当該ガス供給量が計測される際に前記圧力計測手段により計測された当該被充填タンクに充填されたガス充填圧力とを対応付けて記憶し、さらに過去に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを蓄積する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記出力手段は、前記記憶手段に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該被充填タンクの前記ガス供給量とガス充填圧力との対応関係をグラフで表示する表示手段を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記記憶手段は、今回充填された当該被充填タンクに対する前記ガス供給量及び前記ガス充填圧力を記憶する第１の記憶部と、過去に充填された前記ガス供給量及び前記ガス充填圧力を記憶する第２の記憶部と、前記第１の記憶部に記憶された今回充填された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを前記第２の記憶部に記憶された過去のデータとを比較した比較データを記憶する第３の記憶部と、を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記記憶手段に記憶された過去に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータに基づいて前記被充填タンクの容積に応じたガス充填特性を分析する分析手段と、を有し、前記出力手段は、前記分析手段により分析された分析結果を出力することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記分析手段は、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて正常にガス充填された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示す相関係数を演算する第１の対応関係演算手段と、前記記憶手段により記憶された今回供給されたガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示す相関係数を演算する第２の対応関係演算手段と、前記第１の対応関係演算手段により演算された正常時相関係数と前記第２の対応関係演算手段により演算された今回の相関係数とを比較して異常の有無を判定する判定手段と、を有し、前記出力手段は、前記判定手段の判定結果を出力することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記分析手段は、前記記憶手段に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該被充填タンクの前記ガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すグラフを作成するグラフ作成手段と、前記グラフ作成手段により作成されたグラフの傾きに基づいてガス供給系統の異常の有無を判定する判定手段と、を有し、前記出力手段は、前記判定手段の判定結果を出力することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された過去のデータに対応するマーカの夫々をグラフ上の各座標位置に分布させ、該グラフ上の分布傾向に基づいてガス供給系統の異常の有無を判定することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、前記判定手段は、前記グラフ上の分布傾向に基づいて前記ガス供給手段のガス供給能力不足の有無を判定することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、前記出力手段は、外部に設置されたコンピュータに前記記憶手段に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを出力することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、前記出力手段は、外部に設置されたコンピュータに前記判定手段の判定結果を出力することを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、被充填タンクに供給されたガス供給量と当該被充填タンクに充填されたガス充填圧力とを対応付けて記憶し、出力するため、充填された被充填タンクに対するガス供給量とガス充填圧力との対応関係を容易に確認することができ、例えば、ガス充填時間が長くかかる場合にガス漏れが原因か、あるいは充填所設備の能力不足が原因かをガス供給量とガス充填圧力との対応関係から認識することが可能になる。

また、上記請求項２の発明によれば、記憶手段に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該被充填タンクのガス供給量とガス充填圧力との対応関係をグラフで表示するため、ガス供給量とガス充填圧力との対応関係を視覚的に確認することができる。

また、上記請求項３の発明によれば、今回充填されたガス供給量及びガス充填圧力を記憶する第１の記憶部と、過去に充填されたガス供給量及びガス充填圧力を記憶する第２の記憶部と、第１の記憶部に記憶されたデータを第２の記憶部に記憶された過去のデータとを比較した比較データを記憶する第３の記憶部とを有するため、各データを整理された状態に格納することができるので、要求されたデータを短時間で出力することができる。

また、上記請求項４の発明によれば、記憶手段に記憶された過去に記憶されたガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すデータに基づいて被充填タンクの容積に応じたガス充填特性を分析するため、ガス充填特性を容易に確認することができる。

また、上記請求項５の発明によれば、正常時相関係数と今回の相関係数とを比較して異常の有無を判定するため、より正確に異常の有無を確認することができる。

また、上記請求項６の発明によれば、記憶手段に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該被充填タンクのガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すグラフを作成し、グラフの傾きに基づいてガス供給系統の異常の有無を判定するため、異常の有無の判定処理を効率良く行うことができる。

また、上記請求項７の発明によれば、記憶手段に記憶された過去のデータに対応するマーカの夫々をグラフ上の各座標位置に分布させ、グラフ上の分布傾向に基づいてガス供給系統の異常の有無を判定するため、多数のデータに基づく判定結果をより精度良く導き出すことができる。

また、上記請求項８の発明によれば、グラフ上の分布傾向に基づいてガス供給手段のガス供給能力不足の有無を判定するため、例えば、ガス充填所の設備が能力不足か否かを報知することが可能になる。

また、上記請求項９の発明によれば、外部に設置されたコンピュータに記憶手段に記憶されたガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すデータを出力するため、例えば、センタに設置されたホストコンピュータやサーバでも同様に各ガス充填所の状況を確認することが可能になる。

また、上記請求項１０の発明によれば、外部に設置されたコンピュータに判定手段の判定結果を出力するため、例えば、センタに設置されたホストコンピュータやサーバでも各ガス充填所の判定結果を共有することができ、センタ側から各ガス充填所に対して異常の有無や設備の能力不足などを知らせることも可能になる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明になるガス供給装置の一実施例を示す概略構成図である。図１に示されるように、ガス供給装置１１は、例えば自動車１２の燃料タンク（被充填タンク）１３に都市ガスを所定圧力に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス充填所などに設置されている。尚、上記圧縮天然ガスは一例であり、ガス供給装置１１が扱うガスは、これに限らず大気圧から２０ＭＰａ程度の高圧の範囲で圧縮されて使用される他のガスを含む。

ガス供給装置１１は、大略、都市ガスを所定圧力に昇圧する圧力発生ユニット１４と、圧力発生ユニット１４により圧縮されたガスを燃料タンク１３に供給するためのディスペンサユニット１５と、これら圧力発生ユニット１４，ディスペンサユニット１５の各機器を制御する制御装置１６とよりなる。また、制御装置１６は、充填制御装置８２とガス充填所の通信回線（ＬＡＮ）８４を介してデータ通信可能に接続されており、後述するように、ガス充填を行なう際に当該燃料タンク１３に供給されたガス供給量とガス充填圧力との対応関係を記憶手段６０に記憶し、記憶されたガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すデータを出力する。

これにより、充填所の係員は、充填された当該燃料タンク１３に対するガス供給量とガス充填圧力との対応関係を容易に確認することができ、例えば、ガス充填時間が長くかかる場合にガス漏れが原因か、あるいは充填所設備の能力不足が原因かをガス供給量とガス充填圧力との対応関係から認識することが可能になる。

圧力発生ユニット１４は、都市ガスが中圧（家庭で使用される圧力よりも高い圧力）で給送される中圧管路（図示せず）及び上流管路１７を介して多段式のコンプレッサ１８に供給して圧縮する。このコンプレッサ１８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。

さらに、コンプレッサ１８の吐出口には、ガス供給管路１９が接続され、ガス供給管路１９には圧縮されたガスがコンプレッサ１８に逆流することを防止する逆止弁２０が配設されている。又、ガス供給管路１９は、ガス蓄圧器２１に接続されている。尚、ガス蓄圧器２１は、一般に文献等では「蓄ガス器」とも呼ばれている。

本実施例においては、上記燃料タンク３の最高圧力が２０ＭＰａとした場合、ガス蓄圧器１３の最高圧力は２５ＭＰａに設定される。従って、コンプレッサ１８は中圧管路から供給された都市ガス（約０．５〜０．８ＭＰａ）を圧縮してガス蓄圧器２１の圧力を上記設定圧力にする。

上記ガス蓄圧器２１からのガスを吐出するための吐出管路２２には、電磁弁よりなる開閉弁２３が配設されている。吐出管路２２は、ガス供給管路２４に連通しており、ガス蓄圧器２１はガス供給管路２４を介して上記燃料タンク１３に接続される。

又、ガス供給管路２４には、ガス蓄圧器２１から供給される供給ガス圧を検出する１次圧力伝送器２５と、燃料タンク１３に供給されたガス供給量を計測する質量流量計２６と、電磁弁よりなるガス供給開閉弁２７と、燃料タンク１３に供給されるガス圧を所定圧に調整する圧力制御弁２８と、燃料タンク１３に供給された供給ガス圧を計測する２次圧力伝送器（圧力検出器）２９と、手動脱圧弁３０とが配設されている。

手動脱圧弁３０は、メンテナンス時あるいは他の機器で異常が発生した場合に手動操作により、開弁操作されてガス供給管路２４のガスを低圧管路４７へ排出してガス供給管路２４の圧力を減圧することができる。

ガス充填経路５１は、ホース脱圧用三方弁３３と、充填ホース３５と、充填ノズル４９とから構成されている。充填ノズル４９は、手動三方弁３６と、接続カップリング３７とを有する。

ホース脱圧用三方弁３３は、充填管路３１の端部が連通されるａポートと、充填ホース３５の端部が連通されるｂポートと、低圧管路４７の端部が連通されるｃポートとを有する。また、ホース脱圧用三方弁３３は、制振装置１６からの制御信号により切替動作するように構成されており、ａ，ｂポートを連通する充填モード、またはａ，ｃポートを連通する脱圧モードの何れか一方に切り替わるように動作する。尚、低圧管路４７は、ガス回収容器あるいは大気に連通されており、充填完了後にホース脱圧用三方弁３３が脱圧側へ切り替ると、充填ホース３５に残留するガスを低圧側へ回収して充填ホース３５内の圧力を減圧する。

充填ノズル４９に設けられた手動三方弁３６は、充填ホース３５の端部が連通されるａポートと、接続カップリング３７が連通されるｂポートと、大気放出管路４２の一端が連通されるｃポートとを有する。また、手動三方弁３６は、充填開始時に作業者が手動操作用のハンドルを回動操作すると、切り替わるように構成されており、ａ，ｂポートを連通する充填モード、またはａ，ｃポートを連通する脱圧モードの何れか一方に切り替わるように動作する。尚、大気放出管路４２は、他端が大気に連通されており、充填完了後に手動三方弁３６が脱圧操作されると、充填ノズル４９に残留するガスを低圧側へ回収して充填ノズル４９内の圧力を減圧する。

また、充填ノズル４９の接続カップリング３７は、自動車１２の燃料タンク１３に連通された充填管路３９の車両側接続カップリング３８に結合される。この接続カップリング３７，３８は、内部に弁（図示せず）が内蔵されており、結合により各弁が開弁されて連通状態に保持され、結合が解除されることにより各弁が閉止してガスの流出を防止する。

また、自動車１２の充填管路３９には、手動式の開閉弁４０及び逆止弁４１が設けられている。手動式の開閉弁４０は、ガス充填操作を行う際に開弁される。逆止弁４１は、燃料タンク１３に充填されたガスが逆流することを防止しており、充填されるガス圧力が燃料タンク１３の圧力以上になったとき、ガス充填が行えるように開弁する。

上記制御装置１６は、上記各機器と接続されるとともに、カードリーダ５３、表示器５４、充填スタートスイッチ５５、充填停止スイッチ５６、緊急停止スイッチ５７が接続されている。制御装置１６は、記憶手段６０を有しており、記憶手段６０には、後述するように、今回充填された当該被充填タンクに対する前記ガス供給量及び前記ガス充填圧力を記憶する第１の記憶部６０ａと、過去に充填された前記ガス供給量及び前記ガス充填圧力を記憶する第２の記憶部６０ｂと、前記第１の記憶部に記憶された今回充填された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを前記第２の記憶部に記憶された過去のデータとを比較した比較データを記憶する第３の記憶部６０ｃとを有する。そのため、各データを整理された状態に格納することができるので、要求されたデータを短時間で出力することができる。

ここで、ディスペンサユニット１５の外観形状の一例について説明する。図２はディスペンサユニット１５の正面図である。図２に示されるように、ディスペンサユニット１５は、縦型の筐体６２の右側面６２ａには、充填ホース３５及び充填ノズル４９が設けられている。さらに、筐体６２の右側面６２ａには、充填ノズル４９を掛止するためのノズル掛止部６４が取り付けられている。

さらに、筐体６２の正面６２ｂは、充填量を表示する表示器５４、充填スタートスイッチ５５、充填停止スイッチ５６、緊急停止スイッチ５７が配置されている。

次に上記構成になるガス供給装置１１におけるガス充填作業について説明する。上記自動車１２の燃料タンク１４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１５のノズル掛止部６４から充填ノズル４９を外して接続カップリング３７を自動車１２の接続カップリング３８に結合させる。そして、作業者は、三方弁３６の流入ポートａと充填ポートｃとが連通するように切り換え操作する。

次に、作業者が充填開始スイッチ釦５５をオンに操作すると、制御装置１６は遮断弁２７を開弁させるとともに、制御弁２８を開弁させる。これにより、ガス蓄圧器２１に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給管路２４、流量計２６、遮断弁２７、制御弁２８、ガス充填ホース３５、三方弁３６、接続カップリング３７，３８を介して燃料タンク１４に充填される。

充填開始直後は、燃料タンク１３の容器容量を演算するため、制御弁２８の弁開度がやや絞られており、燃料タンク１３への供給量が例えば、３kg/minに抑えられている。そして、燃料タンク１３の容量が求まると、その容量に応じた制御則（一定圧力制御あるいは一定流量制御）により燃料タンク１３へのガス充填を開始する。

このようにして燃料タンク１３にガスが充填されて燃料タンク１３のガス充填圧力が２０ＭＰａに達すると、燃料タンク１３は満タン状態になる。

尚、ガス供給管路２４を通過したガス充填量は、流量計２６により計測され、流量計測信号が制御装置１６に出力される。そして、制御装置１６は、流量計２６からの流量パルスを積算して、燃料タンク１３に充填されたガス充填量を表示器５４に表示する。

また、燃料タンク１３へのガス充填が完了すると、作業者は、三方弁３６の排気ポートｂと充填ポートｃとを連通させるとともに流入ポートａを遮断させるように切り換え操作する。三方弁３６と自動車１２に設けられた逆流防止弁４１との間に残留するガスは、排気ポートｂから低圧管路４７へ排出され、接続カップリング３７，３８内の圧力が大気圧に減圧される。これにより、作業者は、軽い力で接続カップリング３７，３８を分離させることが可能になる。

その後、作業者は、充填ノズル４９の接続カップリング３７を自動車１２の接続カップリング３８から分離させ、ノズル掛止部６４に掛止させることで、一連のガス充填作業が完了する。

図３は各ガス充填所の制御装置１６とエリア管理サーバ及びセンタとを接続を示す系統図である。図３に示されるように、地域７１Ａに設置された各ガス充填所７０_１〜７０ｎの充填制御装置８２は、その地域７１Ａを管理するエリア管理サーバ７２Ａと通信回線７４Ａを介してデータ通信可能に接続されている。また、地域７１Ｂに設置された各ガス充填所７０_１〜７０ｎは、その地域７１Ｂを管理するエリア管理サーバ７２Ｂと通信回線７４Ｂを介してデータ通信可能に接続されている。さらに、各エリア管理サーバ７２Ａ、７２Ｂはセンタ７６のホストコンピュータと通信回線７８を介してデータ通信可能に接続されている。

従って、各ガス充填所７０_１〜７０ｎの制御装置１６からは、１回のガス充填で計測されたガス充填量及びガス充填圧力を一つのデータとして充填制御装置８２に転送されて充填制御装置６２の記憶装置（図示せず）に記憶される。さらに、充填制御装置６２から転送されたデータ（ガス充填量及びガス充填圧力）は各エリア管理サーバ（外部コンピュータ）７２Ａ，７２Ｂを経由してセンタ７６のホストコンピュータ（外部コンピュータ）に転送し、各コンピュータの記憶装置（図示せず）に格納される。そのため、センタ７６に設置されたホストコンピュータや各エリア管理サーバ７２Ａ，７２Ｂでも各ガス充填所の判定結果を共有することができ、センタ７６側から各ガス充填所に対して異常の有無や設備の能力不足などを知らせることも可能になる。

ここで、制御装置１６が実行するガス充填制御処理について図４のフローチャートを参照して説明する。図４に示されるように、制御装置１６は、Ｓ１１において、充填スタートスイッチ５５がオンに操作されると、Ｓ１２に進み、表示器５４の表示をゼロリセットする。

次のＳ１３では、遮断弁２７、制御弁２８を開弁して燃料タンク１３へのガス充填を開始する。続いて、Ｓ１４に進み、流量計２６により計測されたガス供給量を表示器５４に表示する。次のＳ１５では、２次圧力伝送器２９により計測された計測圧力Ｐ_１を読み込む。そして、Ｓ１６に進み、計測圧力Ｐ_１が予め設定された目標圧力Ｐａに達したかどうかを確認する。

上記Ｓ１６で計測圧力Ｐ_１が目標圧力Ｐａに達していないときは、燃料タンク１３へのガス充填が完了していないので、上記Ｓ１４に戻り、ガス充填を継続する。

また、Ｓ１６において、計測圧力Ｐ_１が予め設定された目標圧力Ｐａに達したときは、Ｓ１７に進み、遮断弁２７、制御弁２８を閉弁させてガス充填を停止させる。そして、次のＳ１８では、今回の充填量（ガス供給量）及び充填圧力（目標圧力Ｐａ）を記憶手段６０に記憶し、さらにガス充填所のＰＯＳとして機能する充填制御装置８２（図３参照）に転送する（出力手段）。

図５は記憶手段６０に記憶された充填データ用テーブル８０を模式的に示した図である。図５に示されるように、充填データ用テーブル８０には、ガス充填を行なった年月日、充填終了時刻、充填時間、充填量（ガス供給量）、充填開始圧力、充填終了圧力、最大流量、平均流量などの数値データが各項目別に格納される。従って、充填データ用テーブル８０に対してデータ要求を行なう際には、例えば、日付を入力すると、当該日付でガス充填が行なわれたデータが抽出されて出力される。また、充填データ用テーブル８０は、記憶手段６０の第２の記憶部６０ｂに格納されている。

図６は充填データ用テーブル８０から抽出された充填量（供給量）と充填終了圧力をグラフ上に示したグラフ表示例を示す図である。図６に示すグラフ９０は、横軸が充填量、縦軸がガス充填圧力であり、ガス充填が終了する度に充填データ用テーブル８０から抽出された充填量（供給量）と充填終了圧力とが交差する位置（座標位置）にマーカ８２（点で示す）を表示する。このグラフ９０の表示データは、記憶手段６０の第３の記憶部６０ｃに格納されている。

なお、本実施例においては、一回の充填が完了した時点でガスの充填量と充填圧力とを記憶手段６０に記憶させるようにしているが、これに限らず、一回の充填において上述のように一回だけ記憶させるのではなく、例えば、一回の充填の経過途中の所定時間毎にガスの充填量と充填圧力とを記憶手段６０に記憶させ、即ち、一回の充填において複数回ガスの充填量と充填圧力とを記憶手段６０に記憶蓄積するようにしても良い。このように一回の充填過程でガスの充填量と充填圧力とを複数回記憶することにより、充填完了まで待たずに充填途中に異常も検出或いは判定することもできる。

また、グラフ９０によって、グラフ９０上に表示されたマーカ８２の分布からグループＡ〜Ｄの４つのグループに分類されることが視覚的に分かる。さらに、各グループＡ〜Ｄごとの傾向から夫々異なる傾きの分布パターン線９２ａ〜９２ｄとして表せる。この分布パターン線９２ａ〜９２ｄは、夫々燃料タンク１３の容積に対応して分布することが分かった。すなわち、比較的容積の小さい軽車両の場合には分布パターン線９２ａの近傍にマーカ８２が分布し、軽車両よりも大きい燃料タンク１３が登載された普通車両の場合には分布パターン線９２ｂの近傍にマーカ８２が分布する。さらに、普通車両よりも大きい燃料タンク１３が登載されたトラック車両の場合には分布パターン線９２ｃの近傍にマーカ８２が分布し、普通トラックよりも大きい燃料タンク１３が登載された大型車両（バスやトレーラなど）の場合には分布パターン線９２ｄの近傍にマーカ８２が分布する。

従って、燃料タンク１３の大きさ（容積）に応じてガス充填圧力と充填量との対応関係を分類することが可能になり、例えば、ガス充填を行なった車両が軽車両である場合、充填終了後に記憶されたガス充填圧力と充填量とが交差するマーカ位置が分布パターン線９２ａの近傍に表示されれば、正常なガス充填が行なわれたと判定することが可能になる。

また、ガス充填を行なった車両が軽車両である場合、充填終了後に記憶されたガス充填圧力と充填量とが交差するマーカ位置が分布パターン線９２ａから離間したグループＢの分布パターン線９２ｂ近傍に表示されれば、何らかの原因でガス漏れが発生した推測することができ、異常と判定することが可能になる。

また、上記グループＡ〜Ｄに密集するマーカ８２の数（点表示密度）を比較することにより、当該ガス充填所７０では、例えば、軽車両、普通車、普通トラックへの充填回数が多く、それに比べて大型車両への充填回数が少ないことが分かる。大型車両へのガス充填を行なうと、供給元であるガス蓄圧器２１の圧力が急速に低下するため、それ以降充填される車両に対する充填時間が長くかかることになる。そのため、大型車両への充填回数が多い場合には、当該ガス充填所７０の現状では他の車両への充填時間が長くなるおそれがあり、設備の能力不足と判定することが可能になる。そして、設備の能力不足と判定された場合には、当該ガス充填所７０に対して設備の増設、具体的にはガス蓄圧器２１を増やすなどを示唆する設備診断結果を報知することも可能になる。

なお、上記例においてはグループＡ〜Ｄに密集するマーカ８２の数（点表示密度）を比較することにより、設備の能力不足を判定しているが、上記マーカ８２の数の比較を容易にするために、上記以外の形態のグラフ、例えば、横軸をグループＡ〜Ｄの夫々の項目とし、縦軸をグループＡ〜Ｄ夫々に密集するマーカ８２の数とした棒グラフや円グラフなどを用いて分析すれば、設備の能力不足の判定をより容易に行うことができる。

図７は質量流量計２６の下流のガス供給系統で漏れが生じた場合の推移を示す実験結果である。図７に示されるように、例えば、質量流量計２６の下流のガス供給系統で１０％の漏れが生じた場合には、▲で示すマーカで表示され、質量流量計２６の下流で３０％の漏れが生じた場合には、○で示すマーカで表示され、質量流量計２６の下流で５０％の漏れが生じた場合には、×で示すマーカで表示される。尚、質量流量計２６の上流でガス漏れが生じた場合には、充填量の計測値が増加しないため、ガス漏れを判定することはできない。

この実験結果は、例えば、容積の小さい燃料タンク１３が登載された軽車両にガス充填を行なった場合であり、同じガス充填圧力に達するのに漏れが多いほど充填量が増加することが分かる。すなわち、図７の実験結果から容積の小さい燃料タンク１３にガス充填を行なう際、図６に示す分布パターン線９２ａよりも充填量が大きく増加した場合には、ガス供給系統で漏れが発生しているものと判定することができる。

すなわち、質量流量計２６の下流でガス漏れが発生した場合は、ガス漏れが無い場合よりも多くのガスが充填されるため、ガス漏れ量の増加に従って、マーカの分布位置（座標）が図７中右方に移動することが分かる。

このことより、ガス充填におけるガス充填圧力と充填量（供給量）との対応関係を図６に示すような表示例のようにグラフ化してディスプレイに表示することで、ガス充填所の係員が月単位、日単位、年単位等の所定期間単位で比較を行なうことが可能になる。そのため、ガス充填所の係員は、正常なグラフ（図６参照）と異常なグラフ（図７参照）を比較すると、各マーカの分布範囲が異なることが視覚的に判別でき、ガス供給系統のガス漏れの有無を容易に判定することが可能になる。

また、上記分布パターン線９２ａ〜９２ｄの傾きを異常判定データとして記憶手段６０に記憶させる。例えば、月単位で分布パターン線９２ａ〜９２ｄの傾きを求めて記憶させると共に、前月との比較で分布パターン線９２ａ〜９２ｄの傾きの差がある値以上になったとき、異常ありと判定する。このように、記憶手段６０に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該燃料タンク１３のガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示す分布パターン線９２ａ〜９２ｄを作成し、分布パターン線９２ａ〜９２ｄの傾きに基づいてガス供給系統の異常の有無を判定することも可能である。

ここで、上記マーカの分布状態を数値化することでガス供給系統の異常発生を検出する方法について以下説明する。

図６に示す分布パターン線９２ａ〜９２ｄから充填量とガス充填圧力との間には、線形性がみられることから、マーカ分布の傾向を示す値として相関係数ｒを用いる。

相関係数ｒは、上記数式（１）で示されるように、複数回の充填量Ｑ及びガス充填圧力Ｐから演算することができるので、本実施例ではガス充填終了時に得られる充填量及びガス充填圧力を記憶手段６０に記憶し、前述した充填データ用テーブル８０をデータベース化する。

図８は充填終了時に過去５０回（１日の充填回数に相当）の充填データを元に算出した相関係数ｒを時系列的に表示したグラフである。図８に示すグラフより、相関係数ｒは０．６〜０．８の間で推移しており、相関係数ｒこの範囲に入っているときは正常な充填が行なわれたものと判定することが可能になる。このことから、この図８のグラフをディスプレイなどに表示することで、マーカ分布の変動や傾向を数値的に把握することができる。また、過去のデータから算出された相関係数のグラフ（例えば、図８のグラフ）をディスプレイに表示し、このグラフに対して現在算出された相関係数を比較することによって蓄積された過去のデータとの比較が容易になり、現在の状況を視覚的に判定することも可能になる。

尚、本実施例では、過去５０回のデータをサンプリングしたが、この回数は５０回以上でも構わない。また、回数の代わりに各日、各月単位で相関係数ｒを算出し、各日、各月単位で相関係数ｒを過去の値と比較しても良い。

図９は月単位で蓄積された充填データから算出された相関係数ｒと回数との関係を示すグラフである。図９のグラフによりどの月でも５０回以上の充填回数になると相関係数ｒが０．６〜０．８の間で推移することが分かる。従って、制御装置１６で演算処理を行なう際は、相関係数ｒのしきい値を０．６〜０．８と設定することにより、異常の有無を正確に判定することが可能になる。

ここで、上記相関係数ｒを用いた判定制御処理１について図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０に示されるように、制御装置１６は、Ｓ２１で充填データ用テーブル８０から過去５０回分の充填データ（充填量、ガス充填圧力）を読み込む。次のＳ２２では、数式（１）に過去５０回分の充填データ（充填量、ガス充填圧力）を代入して相関係数ｒを算出する。

続いて、Ｓ２３に進み、上記Ｓ２２で算出された相関係数ｒが０．６〜０．８の範囲に入っているか否かをチェックする。このＳ２３において、相関係数ｒが０．６〜０．８の範囲に入っているときは、正常にガス充填が行なわれているので、Ｓ２４に進み、ガス供給系統が正常であることを充填制御装置８２に出力すると共に、充填所の事務所に設置されたＰＯＳのディスプレイに正常であることを示すメッセージやアイコンなどを表示させる。また、充填制御装置８２からガス供給系統が正常であることを示すコマンドを各エリア管理サーバ７２Ａ、７２Ｂ及びセンタ７６のホストコンピュータに転送させる。

上記Ｓ２３において、相関係数ｒが０．６〜０．８の範囲外であるときは、ガス漏れが発生しており、ガス供給系統に異常があるため、Ｓ２５に進み、アラーム（警報）を発すると共に、ガス供給系統に異常があることを充填制御装置６２に出力する。そして、充填所の事務所に設置されたＰＯＳのディスプレイに異常であることを示すメッセージやアイコンなどを表示させる。また、ガス供給系統に異常があることを示すコマンドを充填制御装置８２を介して各エリア管理サーバ７２Ａ、７２Ｂ及びセンタ７６のホストコンピュータに転送させる。

これにより、充填所の係員は、ガス供給装置１０においてガス漏れが発生していることを確認することができ、直ちにメンテンス会社などに連絡して点検修理を依頼する。さらに、各エリア管理サーバ７２Ａ、７２Ｂ及びセンタ７６でも各充填所のガス供給装置１０が正常か否かを確認することができる。

ここで、制御装置１６が実行する判定制御処理２について図１１のフローチャートを参照して説明する。尚、図１１に示す判定制御処理は、前述した図１０に示す判定制御処理と並列処理しても良いし、あるいは予め指定された判定制御処理のみを実行するようにすることも可能である。

図１１に示されるように、制御装置１６は、Ｓ３１において、燃料タンク１３のガス充填が終了したか否かをチェックする。Ｓ３１では、充填ノズル４９（図２参照）がノズル掛止部６４に戻されると、ノズル掛止部６４に設けられたノズルスイッチ（図示せず）がオンになるため、ガス充填終了を確認できる。

そして、Ｓ３１において、ガス充填終了が確認されると、Ｓ３２に進み、今回のガス充填で質量流量計２６、２次圧力伝送器２９により計測された充填量（供給量）とガス充填圧力とを読み込み、Ｓ３３でこれらの充填データを記憶手段６０に記憶する。

Ｓ３４では、充填データ用テーブル８０（図５参照）に今回のガス充填終了時の充填量（供給量）、ガス充填圧力等の充填データを日付順の領域に格納する。続いて、Ｓ３５に進み、今回充填された充填データをグラフ化する。すなわち、図６に示すグラフのように充填データ用テーブル８０から抽出された充填量（供給量）と充填終了圧力とが交差する位置（座標位置）にマーカ８２（点で示す）を表示する。

このように、本実施例では、燃料タンク１３に供給されたガス供給量と当該燃料タンク１３に充填されたガス充填圧力とを対応付けて記憶し、出力するため、充填された燃料タンク１３に対するガス供給量とガス充填圧力との対応関係を容易に確認することができ、例えば、ガス充填時間が長くかかる場合にガス漏れが原因か、あるいは充填所設備の能力不足が原因かをガス供給量とガス充填圧力との対応関係から認識することが可能になる。

次のＳ３６では、充填所の係員からグラフ表示要求があるか否かをチェックする。Ｓ３６において、グラフ表示要求があるときは、Ｓ３７に進み、事務所に設置されたＰＯＳのディスプレイに図６に示すグラフを表示させる。このように、ガス供給量とガス充填圧力との対応関係をグラフで表示するため、ガス供給量とガス充填圧力との対応関係を視覚的に確認することができる。また、ガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すデータに基づいて被充填タンクの容積に応じたガス充填特性を分析するため、ガス充填特性を容易に確認することができる。さらに、グラフ表示要求を条件として入力することでガス供給量及びガス充填圧力等の知りたい情報を容易に得ることができ、例えば、所定期間を指定したり、あるいは特定の装置や特定の地域を指定してガス供給量及びガス充填圧力の情報を得ることもできる。

また、Ｓ３６において、グラフ表示要求がないときは、Ｓ３７の処理を省略してＳ３８に進み、過去のデータと比較する。この比較処理は、図６に示すグラフ上で行なわれ、今回入力された充填データのマーカ位置がどのグループＡ〜Ｄの領域に入るかを分析する（分析手段）。

次のＳ３９では、今回入力された充填データのマーカ位置が被充填タンクとしての当該燃料タンク１３の容積に対応する分布パターンに含まれる否かをチェックする（判定手段）。尚、燃料タンク１３の容積は、充填データ用テーブル８０（図５参照）に格納されるガス充填の開始圧、最大流量などのデータに基づいて推測しても良いし、あるいはガス充填開始前に充填所の係員が入力操作するようにしても良い。

上記Ｓ３９において、今回入力された充填データのマーカ位置が当該燃料タンク１３の容積に対応する分布パターンに含まれないと判定された場合には、Ｓ４０に進み、今回入力された充填データのマーカ位置が当該燃料タンク１３の容積に対応する分布パターン以外の他の分布パターンに含まれるか否かをチェックする（判定手段）。

このＳ４０において、今回入力された充填データのマーカ位置が当該燃料タンク１３の容積に対応する分布パターン以外の他の分布パターンに含まれるときは、Ｓ４１に進み、ガス供給系統に異常ありと判定する。このように、記憶手段６０に記憶された過去のデータに対応するマーカの夫々をグラフ上の各座標位置に分布させ、グラフ上の分布傾向に基づいてガス供給系統の異常の有無を判定するため、多数のデータに基づく判定結果をより精度良く導き出すことができる。

また、上記Ｓ３９において、今回入力された充填データのマーカ位置が当該燃料タンク１３の容積に対応する分布パターンに含まれると判定された場合、あるいは、上記Ｓ４０において、今回入力された充填データのマーカ位置が当該燃料タンク１３の容積に対応する分布パターン以外の他の分布パターンに含まれないときは、Ｓ４２に進み、ガス供給系統は正常であると判定する。

次のＳ４３では、充填所の係員から判定結果の表示要求があるか否かをチェックする。Ｓ４３において、判定結果の表示要求があるときは、Ｓ４４に進み、事務所に設置されたＰＯＳのディスプレイに判定結果のメッセージを表示させる。

また、上記Ｓ４３において、判定結果の表示要求がないときは、Ｓ４４の処理を省略してＳ４５に進み、上記Ｓ３３で記憶した充填データ、図６に示すグラフ、上記判定結果を外部のコンピュータ（本実施例では、充填制御装置８２を介して各エリア管理サーバ７２Ａ、７２Ｂ及びセンタ７６のホストコンピュータ）に転送させる。

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、あるいは燃料電池車で消費される水素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、自動車の燃料タンク１３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。

本発明になるガス供給装置の一実施例を示す概略構成図である。ディスペンサユニット１５の正面図である。各ガス充填所の制御装置１６とエリア管理サーバ及びセンタとを接続を示す系統図である。制御装置１６が実行するガス充填制御処理を説明するためのフローチャートである。記憶手段６０に記憶された充填データ用テーブル８０を模式的に示した図である。充填データ用テーブル８０から抽出された充填量（供給量）と充填終了圧力をグラフ上に示したグラフ表示例を示す図である。質量流量計２６の下流のガス供給系統で漏れが生じた場合の推移を示す実験結果である。充填終了時に過去５０回（１日の充填回数に相当）の充填データを元に算出した相関係数ｒを時系列的に表示したグラフである。月単位で蓄積された充填データから算出された相関係数ｒと回数との関係を示すグラフである。制御装置１６が実行する判定制御処理１を説明するためのフローチャートである。制御装置１６が実行する判定制御処理２を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１１ガス供給装置
１３燃料タンク
１４圧力発生ユニット
１５ディスペンサユニット
１６制御装置
２１ガス蓄圧器
２５１次圧力伝送器
２６質量流量計
２７ガス供給開閉弁
２８圧力制御弁
２９２次圧力伝送器
４９充填ノズル
５５充填スタートスイッチ
７０_１〜７０ｎガス充填所
７２Ａ，７２Ｂエリア管理サーバ
７６センタ
８０充填データ用テーブル
９０グラフ

Claims

被充填タンクにガスを供給するガス供給手段と、
該ガス供給手段により供給されたガスの供給量を計測する供給量計測手段と、
前記被充填タンク内のガス充填圧力を計測する圧力計測手段と、
を有するガス供給装置において、
前記供給量計測手段により計測された当該被充填タンクに供給されたガス供給量と当該ガス供給量が計測される際に前記圧力計測手段により計測された当該被充填タンクに充填されたガス充填圧力とを対応付けて記憶し、さらに過去に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを蓄積する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするガス供給装置。
前記出力手段は、前記記憶手段に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該被充填タンクの前記ガス供給量とガス充填圧力との対応関係をグラフで表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
前記記憶手段は、今回充填された当該被充填タンクに対する前記ガス供給量及び前記ガス充填圧力を記憶する第１の記憶部と、
過去に充填された前記ガス供給量及び前記ガス充填圧力を記憶する第２の記憶部と、
前記第１の記憶部に記憶された今回充填された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを前記第２の記憶部に記憶された過去のデータとを比較した比較データを記憶する第３の記憶部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
前記記憶手段に記憶された過去に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータに基づいて前記被充填タンクの容積に応じたガス充填特性を分析する分析手段と、を有し、
前記出力手段は、前記分析手段により分析された分析結果を出力することを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
前記分析手段は、
前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて正常にガス充填された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示す相関係数を演算する第１の対応関係演算手段と、
前記記憶手段により記憶された今回供給されたガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示す相関係数を演算する第２の対応関係演算手段と、
前記第１の対応関係演算手段により演算された正常時相関係数と前記第２の対応関係演算手段により演算された今回の相関係数とを比較して異常の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記出力手段は、前記判定手段の判定結果を出力することを特徴とする請求項４に記載のガス供給装置。
前記分析手段は、前記記憶手段に記憶された過去のデータ及び今回ガス充填が行なわれた当該被充填タンクの前記ガス供給量とガス充填圧力との対応関係を示すグラフを作成するグラフ作成手段と、
前記グラフ作成手段により作成されたグラフの傾きに基づいてガス供給系統の異常の有無を判定する判定手段と、を有し、
前記出力手段は、前記判定手段の判定結果を出力することを特徴とする請求項４または５に記載のガス供給装置。
前記判定手段は、前記記憶手段に記憶された過去のデータに対応するマーカの夫々をグラフ上の各座標位置に分布させ、該グラフ上の分布傾向に基づいてガス供給系統の異常の有無を判定することを特徴とする請求項６に記載のガス供給装置。
前記判定手段は、前記グラフ上の分布傾向に基づいて前記ガス供給手段のガス供給能力不足の有無を判定することを特徴とする請求項６に記載のガス供給装置。
前記出力手段は、外部に設置されたコンピュータに前記記憶手段に記憶された前記ガス供給量と前記ガス充填圧力との対応関係を示すデータを出力することを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
前記出力手段は、外部に設置されたコンピュータに前記判定手段の判定結果を出力することを特徴とする請求項５又は６に記載のガス供給装置。