JP5063945B2

JP5063945B2 - ガス供給装置

Info

Publication number: JP5063945B2
Application number: JP2006192699A
Authority: JP
Inventors: 太 ▲高▼橋; 茂櫻井
Original assignee: トキコテクノ株式会社
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP2008019996A

Description

本発明はガス供給装置に係り、特に大容量の被充填タンクにガスを高速で充填できるように構成されたガス供給装置に関する。

自動車の排気ガス対策としてガソリンや軽油等の燃料を燃焼させて走行するエンジンが搭載された自動車に代わってＣＮＧ等の圧縮ガスを燃料とする自動車の開発が進められている。これに伴って自動車の燃料タンクに圧縮ガスを充填するガス供給装置の開発も進められている。
この種のガス供給装置は、圧縮機により圧縮されたガスを供給するガス供給経路に連通されたガス供給ノズルを燃料タンクの充填口に結合し、ガス供給経路の制御弁の弁開度を制御して燃料タンクに供給されるガスの供給量を計測し、目標充填量に達するとガス供給を停止するように構成されている(例えば、特許文献１参照)。

また、ガス供給装置では、ガス供給経路に設けられた制御弁や流量計を含めた配管抵抗やガス供給ノズルの流路径等によって充填速度が決まり、自動車に搭載された燃料タンクに残留された残量によって目標圧力に達する満充填になるまでの充填時間が異なる。
特開２００４-２５７５２６号公報

しかしながら、バス等の大型車のように燃料タンクが大容量である場合には、満充填になるまでに多くの時間を要することになり、充填時間の短縮化が要望されている。

一方、ガス充填速度を高速化する方法として、ガス供給経路や制御弁、流量計、ガス供給ノズルなどの流路を大径化することが考えられる。この方法では、各機器が特殊仕様となるため、コストが高価になるばかりか、普通自動車の燃料タンクにガス充填する場合に圧力が急激に上昇することになるため、普通自動車には適さないので、普通自動車が充填所で順番待ちしている状態のときに大型車が来ない場合には、ガス供給装置を十分に活用することができない。

また、ガス充填速度を高速化する方法として、複数のガス供給経路を並列に設け、複数のガス供給経路から同一のガス供給ノズル（燃料タンク）にガスを供給する構成のガス供給装置も考えられる。この方法では、大型車へのガス充填を行なう際は、複数のガス供給経路から同時にガスが供給されて高速充填が可能になるが、普通自動車の燃料タンクにガス充填する場合には、一つのガス供給経路から燃料タンクヘガスを供給することになり、他のガス供給経路が使用されず、複数のガス供給経路を有するのにも拘わらず、複数の自動車が到着した場合にも一台の自動車に対してしかガス供給を行うことができない。

また、この方法は、供給バンク（供給源）にガスが十分に貯蔵されでいるとき有効であり、車への連続充填時などで供給バンクの貯蔵量が十分でないときは、複数のガス供給経路（複数系統）でも一のガス供給経路（単独系統）でも充填時間の差は生じない。しかしながら、供給流量が少ないにもかかわらず、複数のガス供給経路が使用される。そして、上述したように供給流量が少なくてこの状態で充填速度の向上の観点からは実際には作動不要とされるガス供給経路（前記一以外のガス供給経路）も作動されてしまっていることになる。このため、上述したように作動不要とされるガス供給経路に配置された弁部材などの機器について、不要な作動が行なわれてしまっており、この分、前記機器の寿命低下を招くことになる。

また、ガス供給装置では、ガス供給源と被充填タンクの圧力差により被充填タンクヘの圧縮ガスの充填が進められ、その供給制御に際し、被充填タンクの残容量を求める、いわゆる残量演算を行なう充填方式が採用されることがある。そして、この場合、ガス供給源と被充填タンクとを繋ぐガス供給経路内の圧縮ガスの初期圧力を検出するようにしている。このため、充填開始後、初期圧力を検出するまではできるだけ低流量で充填することが肝要となっている。しかし、上記充填方法においては、このよう対策がなされておらず、改善が望まれている。

また、充填終了時は、極力、圧縮ガスを燃料タンク（被充填タンク）に車両最高充填圧力まで充填することが望まれるため、終了前流量をできるだけ低流量にする必要がある。しかし、複数のガス供給経路（複数系統）を通して圧縮ガスを車両最高充填圧力まで継続して充填すると、一のガス供給経路（単独系統）のみで充填を行なう場合に比べて供給流量が複数倍となる。そして、この場合には、何らの措置も施さなければ、圧縮ガスを燃料タンク（被充填タンク）に車両最高充填圧力まで充填することは、容易には行なえない。なお、圧縮ガスを燃料タンク（被充填タンク）に車両最高充填圧力まで充填するために、例えば、配管の圧力損失を考慮し、車両最高充填圧力に達する前に充填終了することが考えられるが不便であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数のガス供給路を用いて行なう高速充填において機器の寿命低下を抑制できるガス供給装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、残量演算の充填方式をスムーズに実行できるガス供給装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、充填終了時における被充填タンクに対する所望充填圧力の圧縮ガス充填を良好に行なうことができるガス供給装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、一端が圧縮ガスの供給源に接続され、前記圧縮ガスを被充填タンクに供給するための複数のガス供給経路と、該複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流量を計測する流量計と、前記複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流通を制御する制御弁と、前記複数のガス供給経路の他端に接続された複数のガス供給ホースと、該複数のガス供給ホースの夫々に設けられたガス供給ノズルと、前記複数のガス供給経路についてその他端側で相互に連通させる合流経路と、該合流経路に設けられた合流開閉弁と、前記ガス供給ノズルの夫々に対応して設けられ、当該ガス供給ノズルを用いてガスの供給の際に操作されるガス供給開始スイッチと、前記合流開閉弁の開弁指示を行なうため開弁指示手段と、を有し、前記合流開閉弁を開弁することにより主となるガス供給経路に接続された一のガス供給ノズルに対して、前記複数のガス供給経路及び前記合流経路を通して圧縮ガスを供給可能とする高速充填を行なうガス供給装置において、前記複数のガス供給経路を通したガス充填制御を、前記複数のガス供給経路毎に独立して行なう制御装置を有し、前記高速充填を開始後、始めに前記主となるガス供給経路を通してガス充填を行ない、該ガス充填から所定時間経過後に、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき、前記主以外である副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始し、更に、前記副となるガス供給経路における前記制御弁の配置部分に、前記制御弁をバイパスするバイパス管路を設け、該バイパス管路にバイパス開閉弁を設け、前記副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始した後、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき前記バイパス開閉弁を開弁することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、一端が圧縮ガスの供給源に接続され、他端側が共通に連通されて一のガス供給ホースに接続されて前記圧縮ガスを被充填タンクに供給するための複数のガス供給経路と、前記ガス供給ホースに設けられたガス供給ノズルと、該複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流量を計測する流量計と、前記複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流通を制御する制御弁と、前記複数のガス供給経路と前記ガス供給ノズルとの選択的な連通を行なうように前記複数のガス供給経路の夫々に設けられたガス供給経路開閉弁と、を有し、前記複数のガス供給経路を通して前記ガス供給ノズルに圧縮ガスを供給可能とする高速充填を行なうガス供給装置において、前記複数のガス供給経路を通したガス充填制御を、前記複数のガス供給経路毎に独立して行なう制御装置を有し、前記高速充填を開始後、始めに前記主となるガス供給経路を通してガス充填を行ない、該ガス充填から所定時間経過後に、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき、前記主以外である副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始し、更に、前記副となるガス供給経路における前記制御弁の配置部分に、前記制御弁をバイパスするバイパス管路を設け、該バイパス管路にバイパス開閉弁を設け、前記副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始した後、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき前記バイパス開閉弁を開弁することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、大容量の被充填タンクにガスを供給する場合には、複数のガス供給経路よりの圧縮ガスを一つのガス供給ノズルに供給して高速充填により充填時間を短縮することができ、比較的容量の小さい被充填タンクにガスを供給する場合には、複数のガス供給経路からのガスを夫々のガス供給ノズルに供給して複数の被充填タンクに対して同時にガス供給することができる。従って、被充填タンクの容積に応じて複数のガス供給経路を切り換えることが可能であるので、複数のガス供給経路を効率良く使用できると共に、大容量の被充填タンクヘの高速充填を可能して充填時間の短縮化を促進することもできる。

また、請求項１記載の発明によれば、充填開始から一定時間経過後に主となるガス供給経路の流量が所定流量以上であるか否かの判定を行ない、主となるガス供給経路の流量が所定流量以上である場合に、主となるガス供給経路に加えて副となるガス供給経路も用いて圧縮ガスを充填する合算充填動作を行ない、前記判定で、主となるガス供給経路の流量が所定流量未満である場合には、副となるガス供給経路の使用を回避できる。このため、供給源の供給能力に応じて、主となるガス供給経路及び副となるガス供給経路を共に用いて圧縮ガスを供給する合算制御を行なうかどうかを判断することができ、不必要な弁の開閉動作などの種々の機器の作動を避けることができるので、弁のメンテナンス期間を延命する効果もある。

また、請求項２記載の発明によれば、大容量の被充填タンクにガスを供給する場合には、複数のガス供給経路よりの圧縮ガスをガス供給ノズルに供給して高速充填により充填時間を短縮することができ、比較的容量の小さい被充填タンクにガスを供給する場合には、一のガス供給経路を選択して当該一のガス供給経路からのガスをガス供給ノズルに供給して被充填タンクに対してガス供給することができる。従って、被充填タンクの容積に応じて、ガス供給経路を効率良く使用できると共に、大容量の被充填タンクヘの高速充填を可能して充填時間の短縮化を促進することもできる。

また、請求項２記載の発明によれば、充填開始から一定時間経過後に主となるガス供給経路の流量が所定流量以上であるか否かの判定を行ない、主となるガス供給経路の流量が所定流量以上である場合に、主となるガス供給経路に加えて副となるガス供給経路も用いて圧縮ガスを充填する合算充填動作を行ない、前記判定で、主となるガス供給経路の流量が所定流量未満である場合には、副となるガス供給経路の使用を回避できる。このため、供給源の供給能力に応じて、主となるガス供給経路及び副となるガス供給経路を共に用いて圧縮ガスを供給する合算制御を行なうかどうかを判断することができ、不必要な弁の開閉動作などの種々の機器の作動を避けることができるので、弁のメンテナンス期間を延命する効果もある。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明によるガス供給装置の一実施例を示すシステム系統図である。図１に示されるように、ガス供給装置１０は、例えば自動車の燃料タンク(被充填タンク)１２に圧縮したガス(例えば、ＣＮＧ)を供給するガス供給ステーション(ガス充填所)などに設置されている。

ガス供給装置１０は、大略、圧縮されたガスを貯蔵するガス貯蔵部２０と、ガス貯蔵部２０からのガスを自動車の燃料タンク１２に供給するためのディスペンサユニット３０と、ディスペンサユニット３０の各機器を制御する制御部４０（制御装置）とよりなる。

ガス貯蔵部２０は、圧縮機２２により圧縮されたガスを貯蔵する可変圧ガス蓄圧器２４と高圧蓄圧器２６とを有する。また、圧縮機２２は、入口側の元弁２１または元弁２３の何れか一方を開弁することで、可変圧蓄圧器２４または高圧蓄圧器２６に燃料タンク１２に充填される目標充填圧力よりも高い圧力のガスを蓄圧するまで圧縮ガスを補給する。

充填開始当初は、可変圧蓄圧器２４の元弁２５Ａ，２５Ｂが開弁されて燃料タンク１２へのガス充填が行われる。そして、燃料タンク１２の充填圧力が目標圧力に達する直前に高圧蓄圧器２６の元弁２７Ａ，２７Ｂを開弁して燃料タンク１２の充填圧力を目標圧力まで充填する。尚、元弁２５Ａ，２５Ｂは、可変圧蓄圧器２４に圧縮ガスを補給する際は、閉弁されており、燃料タンク１２のガス供給開始時に開弁される。また、元弁２７Ａ，２７Ｂも高圧蓄圧器２６に圧縮ガスを補給する際は、閉弁されており、充填中、可変圧蓄圧器２４のガス量が低下したときに開弁される。

ディスペンサユニット３０には、ガス貯蔵部２０に連通された第１のガス供給経路５０Ａ（主となるガス供給経路）と第２のガス供給経路５０Ｂ（副となるガス供給経路）とが並列に設けられている。ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂには、流量計５２Ａ，５２Ｂ、開閉弁５４Ａ，５４Ｂ（ガス供給経路開閉弁）、制御弁５６Ａ，５６Ｂ、圧力センサ５８Ａ，５８Ｂが配設されている。さらに、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂの下流側端部には、充填ホース５９Ａ，５９Ｂ、三方弁６０Ａ，６０Ｂ、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂが連通されている。本実施形態では、ガス供給ノズル６２Ａが一のガス供給ノズルを構成している。
ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂに対応して、各ノズル６２Ａ，６２Ｂを掛止するためのノズル掛け(図示せず)及び図示しないスイッチ（以下、ノズル掛け第１、第２スイッチという。）が夫々設けられている。ノズル掛け第１、第２スイッチは、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂがノズル掛けから外れている場合にはオフとなっており、ノズル掛けに掛止されている場合、これを検出してオンとなる。

また、制御部４０は、第１のガス供給経路５０Ａの各機器を制御する第１の制御装置４２Ａと、第２のガス供給経路５０Ｂの各機器を制御する第２の制御装置４２Ｂと、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂの２系統から供給されたガスを充填する場合に２系統のガス供給量を合算すると共に、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂとの間を連通する合流経路７０に設けられた合流開閉弁７２を開閉制御する第３の制御装置４２Ｃとを有する。

制御装置４２Ａ，４２Ｂは、夫々、流量計５２Ａ，５２Ｂ、開閉弁５４Ａ，５４Ｂ、制御弁５６Ａ，５６Ｂ、圧力センサ５８Ａ，５８Ｂ及び流量表示器６４Ａ，６４Ｂ、ガス供給開始スイッチ６６Ａ，６６Ｂ、高速充填スイッチ(充填速度切り換えスイッチ)６８と接続されている。第３の制御装置４２Ｃは、他の制御装置４２Ａ，４２Ｂと相互に通信可能に接続されており、高速充填スイッチ６８が操作されて２系統のガス供給量を合算する場合には、合算したガス供給量を流量表示器６４Ｃに表示させる。

制御装置４２Ａ，４２Ｂは、係員の入力操作に応じてガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを個別に用いて、これらに夫々対応する各ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂからガス供給を行なわせる個別制御モード（図５）を実行する。また、制御装置４２Ｃはガス供給経路５０Ａ，５０Ｂの両者を通してガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂの何れか一方へのガス供給を可能とする合算制御モード（図２〜図４）を実行する。

制御装置４２Ａ，４２Ｂは、流量計５２Ａ，５２Ｂから出力された流量パルスを積算してガス供給量を演算すると共に、流量表示器６４Ａ，６４Ｂにガス供給量を表示する。さらに、制御装置４２Ｃは、ＰＯＳ装置８０と通信可能に接続されており、各制御モードによって供給されたガス供給量をＰＯＳ装置８０へ送信する。ＰＯＳ装置８０は、ガス供給ステーション(ガス充填所)に設置された各機器を管理しており、各ガス供給装置の制御装置４２Ｃから送信されたガス供給量を集計すると共に、各ガス供給量を時系列的に集計したガス供給リストを作成する。
ＰＯＳ装置８０は、ガス供給開始スイッチ６６Ａ、ガス供給開始スイッチ６６Ｂ、高速充填スイッチ６８がオン操作された際、所定の条件が満たされている場合、以下の内容のノズル充填第１、第２、第３許可信号を、第１、第２、第３の制御装置４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃに出力する。

（i）ノズル充填第１許可信号: 第１の制御装置４２Ａは、ノズル充填第１許可信号の入力を受けることを一つの条件として、Ａ系の充填処理を進行することができる。
（ii）ノズル充填第２許可信号: 第２の制御装置４２Ｂは、ノズル充填第２許可信号の入力を受けることを一つの条件として、Ｂ系の充填処理を進行することができる。
（iii）ノズル充填第３許可信号: 第３の制御装置４２Ｃは、ノズル充填第３許可信号の入力を受けることを一つの条件として、Ａ系、Ｂ系の充填処理（本実施形態では、図３及び図４に示すＡ系の充填処理）を進行することができる。

なお、制御弁５６Ｂの配管部分には、高速充填時のみに使用するバイパス管路７３Ｂおよび開閉弁（以下、バイパス開閉弁という。）７４Ｂが設けられている。
制御装置４２Ａ〜４２Ｃは、図示しないメモリに格納された制御プログラムを読み込んで、各制御モードに応じた制御処理を実行する。図２〜図４に、制御装置４２Ｃが実行する制御内容を示している。図５に制御装置４２Ａが実行する制御内容の一部を示している。

ガス供給ステーション(ガス充填所)の係員は、ガス充填を受ける顧客の自動車が到着すると、空いているディスペンサユニット３０に誘導し、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂの何れか一方を自動車の燃料タンク１２の充填口に結合させ、三方弁６０Ａ，６０Ｂをガス充填状態に切り換える。その後、当該自動車が普通乗用車等のような小型の容量(容積)を有する燃料タンク１２を搭載されている場合は、当該燃料タンク１２に結合されたガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂに対応するガス供給開始スイッチ６６Ａ，６６Ｂの何れか一方をオンに操作する。

これで、オン操作されたガス供給開始スイッチ６６Ａ(又は６６Ｂ)に対応する制御装置４２Ａ(又は４２Ｂ)は、開閉弁５４Ａ(又は５４Ｂ)を開弁し、制御弁５６Ａ(又は５６Ｂ)の弁開度を制御しながら燃料タンク１２ヘガス供給量を制御する。そして、燃料タンク１２の圧力が目標充填圧力（目標圧力ともいう。）に達して充填終了すると、開閉弁５４Ａ(又は５４Ｂ)、制御弁５６Ａ(又は５６Ｂ)を閉弁させて当該燃料タンク１２に対するガス充填を終了する。尚、燃料タンク１２へのガス供給量または充填圧力を設定する場合には、ガス供給開始スイッチ６６Ａ，６６Ｂを操作する前に各設定値の入力操作を行なう。

また、高速充填スイッチ６８がオン操作された場合、制御装置４２Ｃからの指示により制御装置４２Ａ，４２Ｂは、開閉弁５４Ａ，５４Ｂを夫々開弁し、制御弁５６Ａ，５６Ｂの弁開度を含めガス供給経路５０Ａの各機器及びガス供給経路５０Ｂの各機器を並行して制御しながら燃料タンク１２ヘガス供給量を制御する。そして、燃料タンク１２の圧力が目標充填圧力に達して充填終了すると、開閉弁５４Ａ，５４Ｂ、制御弁５６Ａ，５６Ｂを閉弁させて当該燃料タンク１２に対するガス充填を終了する。

従って、ガス充填を受ける顧客の自動車が燃料タンク１２の容量が大きい大型車の場合には、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂの何れか一方を自動車の燃料タンク１２の充填口に結合させた後に、高速充填スイッチ６８をオンに操作してから当該燃料タンク１２に結合されたガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂに対応するガス供給開始スイッチ６６Ａ，６６Ｂの何れか一方をオンに操作する。尚、この場合、２つのガス供給経路５０Ａ，５０Ｂから供給されたガスを燃料タンク１２に供給することで高速充填を行なうため、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂのうち燃料タンク１２に結合されなかった他方は、ガス供給を行なわない不使用状態となる。

ここで、制御装置４２Ａ〜４２Ｃが実行する各制御処理について説明する。まず、本願発明の特徴である２つのガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを合流させて高速充填制御する（前記合算制御モードを実行する）場合の制御処理について図２〜４のフローチャートを参照して説明する。その後、制御装置４２Ａ，４２Ｂが各ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを個別に制御する（前記個別制御モードを実行する）場合の制御処理についてガス供給経路５０Ａを対象にして示した図５のフローチャートを参照して説明する。また、以下のフローチャートにおいて、ガス供給経路５０ＡをＡ系、ガス供給経路５０ＢをＢ系として図示している。なお、高速充填制御する場合（図２〜４）については、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂのうちガス供給ノズル６２Ａを自動車の燃料タンク１２の充填口に結合させた場合を例にして説明する。

まず、高速充填における動作を説明する。この高速充填では、上述したように、Ａ系（ガス供給経路５０Ａ）を対象にした処理（以下、高速充填Ａ系処理という。）及びＢ系（ガス供給経路５０Ｂ）を対象にした処理（以下、高速充填Ｂ系処理という。）が略並行して実行される。
高速充填Ａ系処理は、ガス供給ノズル６２が自動車の燃料タンク１２の充填口に結合された後に、高速充填スイッチ６８がオン操作されることにより開始され、まず、ＰＯＳ装置８０からノズル充填第３許可信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＹＥＳと判定すると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ガス供給ノズル６２Ａがノズル掛けから外れており、かつガス供給ノズル６２Ｂがノズル掛けに掛止されている（ガス供給ノズル６２Ａ用のノズル掛け第１スイッチがオフ、かつガス供給ノズル６２Ｂ用のノズル掛け第２スイッチがオン）か否かを判定する。

ステップＳ２で、ＹＥＳと判定すると、高速充填Ａ系処理を進行できる体制が整えられたことを示すための確認信号をＰＯＳ装置８０に送信する（ステップＳ３）。
次に、ガス供給開始スイッチ６６Ａがオン（ＯＮ）されたか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４でＹＥＳと判定すると、合流開閉弁７２の開弁（ステップＳ５）、並びに開閉弁５４Ａの開弁及び可変圧蓄圧器２４の元弁２５Ａの開弁（ステップＳ６）を順次行なう。

ステップＳ６に続いて、図３に示されるように、Ａ系充填開始信号を出力する（ステップＳ７）。高速充填Ａ系処理のステップＳ７の処理に対応して、図４に示すように、高速充填Ａ系処理と並行して実行される高速充填Ｂ系処理（後述する）が開始される。まず、高速充填Ａ系処理では、制御弁５６Ａの弁開度を制御して定流量制御を行なう（ステップＳ８）。ステップＳ８に続いて、ステップＳ９、Ｓ１０、Ｓ１１を順次実行する。ステップＳ９では、初期積算流量を流量計５２Ａから取り込むと共に、圧カセンサ５８Ａから充填開始圧力値を取り込む。ステップＳ１０では、初期積算流量及び充填開始圧力値と現時点における積算流量値と圧力値とを用いての燃料タンク１２の残容量（燃料タンク１２にこれから供給可能なガスの量）の演算を開始する。なお、この残容量の演算は、燃料タンク１２へのガスの充填が完了するまで繰り返し行われる。ステップＳ１１では、予め設定された所定の圧力上昇率による定圧上昇制御則に基づいて制御弁５６Ａの弁開度を制御してガス充填を行なう。

次に、ステップＳ１２において、制御弁開度が所定値以上かつ流量が所定値以下になったか否か（バンク切替条件が成立したか否か）が判断され、バンク切替条件が成立した場合には、変圧蓄圧器２４のガスの残量が不足したものと判断し、変圧蓄圧器２４の元弁２５Ａを閉弁し、かつ高圧蓄圧器２６の元弁２７Ａを開弁してガス供給をそれまでの可変圧蓄圧器２４に代えて高圧蓄圧器２６で行なうようにし（ステップＳ１４）、前述のステップＳ１１の処理に移行する。

また、ステップＳ１２においてバンク切替条件が成立していないと判断された場合にはステップＳ１３の処理に移行し、燃料タンク１２にこれから供給可能なガスの量である残容量（この残容量は前述のステップＳ９で検出した初期積算流量及び充填開始圧力値と、流量計５２Ａ，５２Ｂにより計測された流量より求められる現時点における積算流量値と現時点において圧力センサ５８Ａにより検出された圧力値とを用いて求められる。）が予め定められた所定量以下となった場合には、目標圧力に近づいたものと判断し、ステップＳ１５の処理に移行し、予め設定された所定の流量特性が得られるように制御弁５６Ａの弁開度を制御する定流量制御を行い、次に、圧力センサ５８Ａの検出圧力が目標圧力（前記目標直前圧力３５ＭＰａに対して例えば３５ＭＰａとされる。）以上があるか否かを判定する（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１３において残容量が予め定められた所定量を超えていると判断された場合には前述のステップＳ１１の処理に移行する。
次に、ステップＳ１６でＮＯと判定すると前述のステップＳ１２の処理に移行する。また、ステップＳ１６でＹＥＳと判定すると、開閉弁５４Ａの閉弁、高圧蓄圧器２６の元弁２７Ａの閉弁、合流開閉弁７２の閉弁を行なう（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７に続いて、ガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂが共にノズル掛けに掛止されているか否かを、ノズル掛け第１、第２スイッチが共にオンになっているか否かにより判定する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８でＹＥＳと判定すると、ＰＯＳ装置８０に燃料タンク１２へのガス充填が完了したことを示す充填完了信号を送信して（ステップＳ１９）、当該高速充填処理を終了する（ステップＳ２０）。
ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ１８で夫々、ＮＯと判定すると、当該ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ１８に戻って判定処理を行う。

上述した高速充填Ｂ系処理が開始されると、図４に示されるように、まず、高速充填Ａ系処理のステップＳ７で出力されたＡ系充填開始信号の入力を受けたか否かの判定を行なう（ステップＳ３１）。ステップＳ３１でＮＯと判定すると再度、当該ステップＳ３１を実行する。
ステップＳ３１でＹＥＳと判定すると、ステップＳ６で開始された計時開始時点から所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ３２）、ステップＳ３２でＮＯと判定すると、当該ステップＳ３２を再度実行する。なお、この所定時間は、前述のステップＳ６の処理が行われてからステップＳ１０において残容量の演算が開始されるまでに要する時間以上の時間に設定されている。これにより、ステップＳ１０に移行して演算が開始された際の残容量をある程度正確に演算することができる。

また、ステップＳ３２でＹＥＳと判定すると、流量計５２Ａが計測した流量（以下、Ａ系流量という。）が所定流量以上であるか否かを判定する（ステップＳ３３)。
なお、ガス供給装置では、蓄圧器などのガス供給源の圧力が、燃料タンク１２などの被充填タンクの内圧の差によりガス充填が行なわれて、圧力差に応じて流量が変化する。流量が小さいことは、圧力差が小さいことに相当する。そして、その流量がある値以下になると、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを共に用いても、あるいは一方（例えばガス供給経路５０Ａ）のみを用いても、ガス充填速度に差が生じなくなる。本実施の形態では、この場合の「ある値」を、ステップＳ３３の「所定流量」として採用している。
ステップＳ３３でＮＯと判定する、すなわちＡ系の流量が所定流量未満であると、ステップ４０に進んで、当該高速充填Ｂ系処理を終了する。
ステップＳ３３でＹＥＳと判定すると、開閉弁５４Ｂを開弁し、かつ可変圧蓄圧器２４の元弁２５Ｂを開弁する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４に続いて、制御弁５６Ｂの開度制御による定圧上昇制御を行なう（ステップＳ３５)。

ステップＳ３５に続いてＡ系流量が所定流量以上であるか否かを判定する（ステップＳ３６)。
ステップＳ３６でＮＯと判定すると、バイパス開閉弁７４Ｂを閉じ（ステップＳ３７)、Ａ系流量がゼロ（Ａ系流量＝０）であるかを判定する（ステップＳ３８)。ステップＳ３８でＮＯと判定するとステップＳ３６に戻る。ステップＳ３８でＹＥＳと判定すると、開閉弁５４Ｂを閉弁し、かつ可変圧蓄圧器２４の元弁２５Ｂを閉弁し（ステップＳ３９）、ステップＳ４０に進む。
ステップＳ３６でＹＥＳと判定すると、バイパス開閉弁７４Ｂを開弁し（ステップＳ４1)、ステップＳ３６に戻る。バイパス開閉弁７４Ｂを開弁することにより、制御弁５６Ｂを通過せずに、すなわち制御弁５６Ｂの圧力損失を受けることなく、ガスを燃料タンク１２側に送ることができ、その分、ガス充填の迅速化を図ることができる。

ステップＳ３６の流量判定は、Ａ系及びＢ系の充填動作が継続している際に行なわれるが、ステップＳ３６の流量判定で、ＮＯと判定する、すなわち流量が少なくなった場合、充填終了に近付いているものと判断できる。このため、充填終了前には低流量にすることができ、車両最高充填圧力まで適切に充填することができる。すなわち、複数系統を共に用いた状態での充填を充填圧力まで継続して行なうと、単独系統での充填に比べて流量が複数倍となるため、配管の圧力損失によって車両の最高充填圧力に達する前に充填終了しなければならないが、本実施形態によれば、このような問題を発生せずに、上述したように車両最高充填圧力まで適切に充填することができる。

次に、制御装置４２Ａ，４２Ｂが各ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを個別に制御する場合の制御処理についてＡ系（ガス供給経路５０Ａ）を例にして単独Ａ系制御処理を示す図５のフローチャートを参照して説明する。

第１の制御装置４２Ａは、単独Ａ系制御処理において、まずガス供給開始スイッチ６６Ａがオンに操作されたか否かをチェックする（ステップＳ５１)。ステップＳ５１でＹＥＳと判定すると、ＰＯＳ装置８０からのノズル充填第１許可信号の入力を受けたか否かの判定を行う（ステップＳ５２)。
ステップＳ５２でＹＥＳと判定すると、ノズル掛け第１スイッチがオフであるか否かを判定する（ステップＳ５３)。ステップＳ５１でＮＯと判定した場合、Ｓ５２でＮＯと判定した場合、Ｓ５３でＮＯと判定した場合には、ステップＳ５１に戻る。

ステップＳ５３でＹＥＳと判定すると、開閉弁５４Ａを開弁し（ステップＳ５４)、及び可変圧蓄圧器２４の元弁２５Ａを開弁する（ステップＳ５５）。
ステップＳ５５に続いて、上述したステップＳ１２〜Ｓ１６（図３）と同等の処理を実行し、その後、上述したステップＳ１７、Ｓ１８に代わる次の内容の図示しないステップＳ１７Ａ、Ｓ１８Ａを実行し、その後、上述したステップＳ１９と同等の処理を実行し、単独Ａ系制御処理を終了する（ステップＳ２０）。
ステップＳ１７Ａでは、開閉弁５４Ａの閉弁、高圧蓄圧器２６の元弁２７Ａの閉弁を行なう。
ステップＳ１８Ａでは、ガス供給ノズル６２Ａがノズル掛けに掛止されているか否かを、ノズル掛け第１スイッチがオンになっているか否かにより判定する。

第２の制御装置４２Ｂは、第１の制御装置４２Ａが実行する単独Ａ系制御処理と略同等の単独Ｂ系制御処理を実行して、Ｂ系（ガス供給経路５０Ｂ）のみを用いたガス充填制御を行なう。

上述したように本実施形態によれば、高速充填を行なえる体制（図２及び図３のＡ系高速充填処理が進行し、かつ図４のＢ系高速充填処理が並行して進んでいる状態）になっており、初期段階で、Ａ系の流量が所定流量未満であるか否かの判定（ステップＳ３３）を行い、ステップＳ３３で、Ａ系の流量が所定流量未満であると判定されると、高速充填Ｂ系処理を終了し（ステップＳ４０）、ガス供給経路５０Ｂ（Ｂ系）に配置された開閉弁５４Ｂ、制御弁５６Ｂ等の機器の作動を行なわない状態で、ガス供給経路５０Ａ（Ａ系）のみを用いてガス充填を行なう。

そして、上述したようにＡ系の流量が所定流量未満であり、この状態では、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを共に用いても、一方の経路のみを用いても、充填時間の差は生じない。このため、上記状態においては、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを共に用いた場合における充填時間を維持して、ガス供給経路５０Ｂ（Ｂ系）の使用を停止できる。そして、ガス供給経路５０Ｂ（Ｂ系）の使用停止に伴い、その分、ガス供給経路５０Ｂ（Ｂ系）に配置された各機器の寿命低下を抑制でき、ひいてはメンテナンス期間を延命できる。

本実施形態によれば、大容量の燃料タンク１２（被充填タンク）にガスを供給する場合には、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂ（複数のガス供給経路）よりの圧縮ガスを一つのガス供給ノズルに供給して高速充填により充填時間を短縮することができ、比較的容量の小さい被充填タンクにガスを供給する場合には、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂの夫々からのガスを夫々のガス供給ノズルに供給して２つの燃料タンク１２に対して同時にガス供給することができる。従って、燃料タンク１２の容積に応じてガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを切り換えることが可能であるので、ガス供給経路５０Ａ，５０Ｂを効率良く使用できると共に、大容量の燃料タンク１２ヘの高速充填を可能にして充填時間の短縮化を促進することもできる。

また、本実施形態によれば、ガス供給経路５０Ａ（主となるガス供給経路）の流量低下を検出して（ステップＳ３６）ガス供給経路５０Ｂ（副となるガス供給経路）での充填をバイパス開閉弁７４Ｂを閉じて減少させる（ステップＳ３７）ことで、充填圧力を正確に検出することができ、燃料タンク１２に対して最高充填圧力までの圧縮ガスの充填を適切に果たすことができる。

また、上記実施形態では、２つのガス供給経路５０Ａ，５０Ｂからのガスを合流させて１つのガス供給ノズル、すなわちガス供給ノズル６２Ａから燃料タンク１２に圧縮ガスを供給する構成を例に挙げたが、これに限らず、３つ以上のガス供給経路を合流させて高速充填する方式としても良い。

また、本実施形態では、蓄圧器として、可変圧蓄圧器２４及び高圧蓄圧器２６の２つを設けた場合を例にしたが、これに代えて３バンク以上設けてもよい。
また、本案施形態では、２つのガス供給経路５０Ａ，５０Ｂ（２系統）が各々独立したガス供給ノズル６２Ａ，６２Ｂを有し、高速充填時のみ一方のノズル、すなわちガス供給ノズル６２Ａへ合算充填する構成としたが、専ら複数系統から１つのガス供給ノズルへ充填する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、自動車の燃料タンクにガスを充填する場合を一例として挙げたが、自動車以外の車両や装置や設備等に搭載された被充填タンクに圧縮ガスを充填する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
また、上記実施形態では、圧縮ガスとしてＣＮＧを例示したが、これに限らず、ＣＮＧ以外のガス(例えば、ＬＰＧや水素ガスなど)を被充填タンクに充填する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。

本発明の一実施形態の係るガス供給装置を示すシステム系統図である。図1の制御部が実行するＡ系高速充填処理を示すフローチャートである。図２のフローチャートに続くフローチャートである。図1の制御部が、図２及び図３のＡ系高速充填処理と並行して実行するＢ系高速充填処理を示すフローチャートである。図１の第１の制御部が実行するＡ系単独充填処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…ガス供給装置、１２…燃料タンク、３０…ディスペンサユニット、４０…制御部（制御装置）、２４…可変圧蓄圧器、２６…高圧蓄圧器、２５Ａ，２５Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ…元弁、４０…制御部、４２Ａ…第１の制御装置、４２Ｂ…第２の制御装置、４２Ｃ…第３の制御装置、５０Ａ…ガス供給経路（主となるガス供給経路）、５０Ｂ…ガス供給経路（副となるガス供給経路）、５２Ａ，５２Ｂ…流量計、５４Ａ，５４Ｂ…開閉弁（ガス供給経路開閉弁）、５６Ａ，５６Ｂ…制御弁、５８Ａ，５８Ｂ…圧力センサ、６２Ａ…ガス供給ノズル（一のガス供給ノズル）、６２Ｂ…ガス供給ノズル、６６Ａ，６６Ｂ…ガス供給開始スイッチ、６８…高速充填スイッチ、７２…合流開閉弁、７３Ｂ…バイパス管路、７４Ｂ…バイパス開閉弁。

Claims

一端が圧縮ガスの供給源に接続され、前記圧縮ガスを被充填タンクに供給するための複数のガス供給経路と、
該複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流量を計測する流量計と、
前記複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流通を制御する制御弁と、
前記複数のガス供給経路の他端に接続された複数のガス供給ホースと、
該複数のガス供給ホースの夫々に設けられたガス供給ノズルと、
前記複数のガス供給経路についてその他端側で相互に連通させる合流経路と、
該合流経路に設けられた合流開閉弁と、
前記ガス供給ノズルの夫々に対応して設けられ、当該ガス供給ノズルを用いてガスの供給の際に操作されるガス供給開始スイッチと、
前記合流開閉弁の開弁指示を行なうため開弁指示手段と、を有し、
前記合流開閉弁を開弁することにより主となるガス供給経路に接続された一のガス供給ノズルに対して、前記複数のガス供給経路及び前記合流経路を通して圧縮ガスを供給可能とする高速充填を行なうガス供給装置において、
前記複数のガス供給経路を通したガス充填制御を、前記複数のガス供給経路毎に独立して行なう制御装置を有し、
前記高速充填を開始後、始めに前記主となるガス供給経路を通してガス充填を行ない、該ガス充填から所定時間経過後に、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき、前記主以外である副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始し、
更に、前記副となるガス供給経路における前記制御弁の配置部分に、前記制御弁をバイパスするバイパス管路を設け、該バイパス管路にバイパス開閉弁を設け、前記副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始した後、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき前記バイパス開閉弁を開弁することを特徴とするガス供給装置。
一端が圧縮ガスの供給源に接続され、他端側が共通に連通されて一のガス供給ホースに接続されて前記圧縮ガスを被充填タンクに供給するための複数のガス供給経路と、
前記ガス供給ホースに設けられたガス供給ノズルと、
該複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流量を計測する流量計と、
前記複数のガス供給経路の夫々に設けられて圧縮ガスの流通を制御する制御弁と、
前記複数のガス供給経路と前記ガス供給ノズルとの選択的な連通を行なうように前記複数のガス供給経路の夫々に設けられたガス供給経路開閉弁と、を有し、
前記複数のガス供給経路を通して前記ガス供給ノズルに圧縮ガスを供給可能とする高速充填を行なうガス供給装置において、
前記複数のガス供給経路を通したガス充填制御を、前記複数のガス供給経路毎に独立して行なう制御装置を有し、
前記高速充填を開始後、始めに前記主となるガス供給経路を通してガス充填を行ない、該ガス充填から所定時間経過後に、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき、前記主以外である副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始し、
更に、前記副となるガス供給経路における前記制御弁の配置部分に、前記制御弁をバイパスするバイパス管路を設け、該バイパス管路にバイパス開閉弁を設け、前記副となるガス供給経路を通してのガス充填を開始した後、主となるガス供給経路のガス流量が所定流量以上のとき前記バイパス開閉弁を開弁することを特徴とするガス供給装置。