JP5907476B2 - ガス充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、天然ガス自動車や燃料電池自動中に圧縮天然ガスや水素ガスを供給するガス充填装置に関する。

ガス充填装置は、圧縮機により所定圧力以上に加圧されたガスを充填ホースの先端に設けた充填カップリングを自動車の燃料タンクに通じる充填口に連結してタンクの圧力が所定圧力に達するまで充填する装置である。

そして充填後に充填カップリングを自動車から分離するには、充填カップリングと充填口内のガスを大気中に放出したり、元のガスタンクに戻す必要がある。
大気中に放出させて脱圧する場合には流量計を通過して計測されたものであるにもかかわらず、自動車には充填されないため、実充填量に誤差が生じる。

そのため、特許文献１に見られるように脱圧時のガスを、充填量を計測した流量計に逆流させて機械的に減算することも提案されている。これによれば真の充填量を計測できるはずであるが、流量計の逆転を伴うため、バックラッシュによるカットオフ値や零点の設定に微妙で複雑な調整作業が必要になるなどの問題がある。

特開平9-178099号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは流量計の微妙で複雑な調整作業を要することなく真の充填量を算出できるガス充填装置を提供することである。

このような課題を達成するために本発明は、ガス供給経路に遮断弁、前記ガス供給経路のガスを排出させるための脱圧弁、流量計、充填ホース、充填カップリングが相互に連通され、前記充填カップリングを被充填タンクに接続して圧縮ガスを充填するガス充填装置において、前記ガス供給経路により充填される充填量を計測する計測手段と、充填終了後に前記充填カップリング、前記脱圧弁、及び前記脱圧弁の間と容積と、前記遮断弁、及び前記流量計との間の容積との容積比により脱圧量を検出する脱圧量検出手段と、前記充填量から前記脱圧量を減算する制御手段とを備えた。

充填量と脱圧量とをそれぞれ計測して充填量から脱圧量を減算するため、流量計の微妙で複雑な調整作業を不要として真の充填量、つまり実充填量に課金することができる。

本発明の給油装置の一実施例を示す構成図である。 同上装置の脱圧経路を模式的に示す流路構成図である。 同上装置の動作を示すフローチャートである。 同上装置における制御装置の実施例を示す構成図である。 本発明の第二の実施例を脱圧経路の構成で示す流路構成図である。 第二の実施例の制御装置を示す構成図である。 本発明の第三の実施例を脱圧経路の構成で示す流路構成図である。 第三二の実施例の制御装置を示す構成図である。 本発明の第四の実施例を脱圧経路の構成で示す流路構成図である。 第四の実施例の制御装置を示す構成図である。

そこで以下に本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。
図１、及び図２は本発明の第一の実施例を示すものであって、ガス充填機構は、遮断弁１、第１の流量計２、充填ホース３、充填カップリング４を備えるとともに、流量計２と充填ホース３を接続する供給管路５に圧力計６を、また管路５には脱圧弁７及び第２の流量計８を経由させて脱圧ライン９を接続して構成されている。
なお、符号１０は冷却装置を示す。

制御装置１１は、流量に対応して流量パルスを出力する流量計２、遮断弁１及び圧力計６、スタート釦１２、終了釦１３からの信号を受け、また遮断弁１、及び脱圧弁７、充填量表示器１４、脱圧量表示器１５に信号を出力して、後述する動作を実行する。また制御装置１０はＰＯＳ１６にも接続されている。

そこで上述の実施例の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。
ガスを充填すべく充填カップリング４を充填口に接続してスタート釦１２が押されると（ステップ１）、制御装置１１は計数手段を帰零するとともに遮断弁１を開放する（ステップ２）。

ガスがタンクに流れ込んで第１の流量計２から流量パルスが出力すると（ステップ３）、これを計数手段が積算しつつ充填量表示器に表示する（ステップ４）。所定量の充填が終了した時点で、オペレータは終了釦１３を押圧する（ステップ５）。

制御装置１１は、遮断弁１を閉弁し、ついで脱圧弁７を開弁する（ステップ６）。これにより遮断弁１から充填カップリング４までの流路に溜まっているガスが脱圧ライン９から放出される。同時に脱圧により排出されたガスの量は第２の流量計８で計量される（ステップ７）。

このようにして圧力計６によりほぼ大気圧となったことが検出された時点で（ステップ８）、脱圧弁７を閉弁すると共に、充填量から脱圧量を減算して実充填量を算出してＰＯＳ１６に送信する（ステップ９）。
これにより、充填量表示器に表示されている充填量の如何にかかわりなく真の充填量に課金することができる。

図４は、前述の制御装置１１の実施例を示すもので、スタート釦１１からの信号により遮断弁１を開閉する遮断弁駆動手段２１、スタート釦１１からの信号をリセット信号として第１の流量計２からの流量パルスの計数を開始する充填量計数手段２２、終了釦１２からの信号により脱圧弁７を開弁する一方、圧力計６からの大気圧検出信号により閉弁する脱圧弁駆動手段２３、終了釦１２からの信号をリセット信号として第２の流量計８からの流量パルスを計数する脱圧量計数手段２４、充填量計数手段２２のデータを充填量表示器１３に表示させる充填量表示器駆動手段２５、充填量計数手段２２と脱圧量計数手段２４のそれぞれのデータを記憶する記憶手段２６、圧力計６からの大気圧検出信号により記憶手段２６に記憶されている充填量と脱圧量とから実充填量を算出する実充填量演算手段２７とから構成されている。なお、図中符号２８は、脱圧量計数手段２４のデータを脱圧量表示器１５に出力する脱圧量表示手段を示す。

この実施例においては充填終了後に終了釦１２が押されて信号が出力されると、遮断弁１を閉弁してガスの供給を停止し、同時に脱圧弁７を開弁して遮断弁１から
充填カップリング４までの流路に溜まっているガスを脱圧ライン９から放出させて流路内の圧力を大気圧まで下げる。脱圧ライン９を流れるガスは第２の流量計８により計測される。

このようにして圧力計６が大気圧を検出した時点で実充填量演算手段２７は圧力計６からの信号をスタート信号として記憶手段２６に記憶されている充填量と脱圧量とから実充填量を算出してそれぞれを充填量表示器１４と、脱圧量表示器１５に表示する。

この実施例によれば、流量計の逆転をともなうことなく実充填量を正確に計測することができる。

図５、及び図６は、第二の実施例を、その脱圧経路と制御装置とにより示すものであって、この実施例は前述の実施例における脱圧ライン９の第２の流量計８を取り外し、代わって脱圧量を管路の容積に基づいて算出するものである。

すなわち、スタート釦１１からの信号によりリセットして流量計２からの流量パルスの計数を開始し、終了釦１２からの信号により計数を停止する計数手段３０と、予め算出されている遮断弁１と流量計２と間の管路の容積と、流量計２と充填カップリング４及び脱圧弁７との間の管路の容積の比のデータを格納した管路容積比記憶手段３１、計数手段３０のデータを格納する記憶手段３２、計数手段３０の計数データに基づいて脱圧量を算出する脱圧量演算手段３３、圧力計６の圧力が充填圧から大気圧に低下したことを検出した時点で記憶手段３２の充填量のデータから脱圧量演算手段３３の脱圧量のデータを減算して実充填量を算出してＰＯＳ１６に送信する実充填量演算手段３４とにより構成されている。

この実施例においては終了釦１２からの信号により脱圧弁７が開放された時点で遮断弁１と流量計２と間の管路に溜まっていた圧縮ガスが流量計２を通過するので、この量を流量計２で計測することができる。つまり遮断弁７を開放した以後に増加する流量は、遮断弁１と流量計２と間の管路に溜まっていたガス量となる。

したがって、前記管路容積比が１対２の場合を例に採ると、管路容積比記憶手段３１には数値１が格納されており、また脱圧弁７の開弁後に流量計２の流量Δが増加した場合には、流量計２より下流側には２Δのガスが脱圧弁７を通って脱圧されることになる。脱圧量演算手段３３は、脱圧量を２Δを算出し、記憶手段３２の充填量から脱圧量２Δを減算して実充填量をＰＯＳ１６に送信する。

この実施例によれば流量計の逆転を伴うことなく実充填量を正確に計測できるという上述の効果に加えて、遮断弁１より下流側、つまり充填カップリング４及び脱圧弁までの管路に蓄積されていた脱圧前のガス量を演算により算出できるため、１台の流量計により実充填量を求めることができ、構造の簡素化とコストの低減を図ることができる。

図７、及び図８は第三の実施例を、その脱圧経路と制御装置により示すものであって、この実施例は第一の実施例における第１の流量計２を供給管路５の脱圧分岐点５’よりも充填カップリング４側に接続したものである。

すなわち、スタート釦１１からの信号によりリセット後に流量計２’からの流量パルスの計数を開始し、終了釦１２からの信号により計数を停止する計数手段３０と、予め算出
されている遮断弁１と流量計２’と間の管路の容積と、流量計２’と充填カップリング４及び脱圧弁７との間の管路の容積の比のデータを格納した管路容積比記憶手段３１、充填量計数手段２２のデータを格納する記憶手段３２、脱圧量計数手段２４の計数データに基づいて脱圧量を算出する脱圧量演算手段３３、圧力計６の圧力が充填圧から大気圧に低下したことを検出した時点で記憶手段２６のデータと脱圧量演算手段３３のデータとにより実充填量を演算してＰＯＳ１６に送信する実充填量演算手段３４とにより構成されている。

この実施例では、第２の流量計８と脱圧量計数手段２４とで測定された脱圧時のガス量をさらに脱圧時に管路に残留するガス量を予め算出されている遮断弁１と流量計２と間の管路の容積と、流量計２と充填カップリング４及び脱圧弁７との間の管路の容積の比により脱圧ガス量を補正できる。

この実施例によれば、それぞれの流路の容積に蓄積されていた脱圧前のガス量を補正できるため、正確な実充填量を求めることができる。

図９、及び図１０は第四の実施例を、その脱圧経路と制御装置により示すものであって、この実施例は第二の実施例において流量計２の下流側の脱圧分岐点５’よりも充填カップリング４側に圧力計６’及び温度計１７を設けたものである。

すなわち、スタート釦１１からの信号によりリセットして流量計２からの流量パルスの計数を開始し、終了釦１２からの信号により計数を停止する計数手段３０と、予め算出されている遮断弁１と充填カップリング４と脱圧弁７との間の管路の容積のデータを格納した管路容積記憶手段３５、計数手段３０のデータを格納する記憶手段３２、終了釦１２からの信号により圧力計６’と温度計１７と前記管路の容積とにより脱圧量を算出する脱圧量演算手段３３、圧力計６’の圧力が充填圧から大気圧に低下したことを検出した時点で記憶手段３２の充填量のデータから脱圧量演算手段３３の脱圧量のデータを減算して実充填量を算出してＰＯＳ１６に送信する実充填量演算手段３４とにより構成されている。

この実施例においては管路容積記憶手段３５に格納されている容積と、この容積に対応するガス量を圧力計６’と温度計１７のデータに基づいて算出し、この脱圧量を記憶手段３２の充填量から減算して実充填量をＰＯＳ１６に送信する。

この実施例によれば、流量計の逆転が生じないので実充填量を正確に計測することができる効果に加えて、１台の流量計により実充填量を求めることによる構造の簡素化とコストの低減を図ること、及びそれぞれの流路の容積に蓄積されていた脱圧前のガス量を演算して脱圧時のガス量を正確に算出できる。
さらに脱圧時のガス量も温度を加味して脱圧量を算出するため脱圧ライン９の位置に左右されずに正確に検出できる。

１ 遮断弁 ２ 第１の流量計 ３ 充填ホース ４ 充填カップリング ５
供給管路 ６、６’ 圧力計 ７ 脱圧弁 ８ 第２の流量計 ９ 脱圧ライン９ １１ 制御装置 １７ 温度計

Claims (3)

1. ガス供給経路に遮断弁、前記ガス供給経路のガスを排出させるための脱圧弁、流量計、充填ホース、充填カップリングが相互に連通され、前記充填カップリングを被充填タンクに接続して圧縮ガスを充填するガス充填装置において、
   前記ガス供給経路により充填される充填量を計測する計測手段と、充填終了後に前記充填カップリング、前記脱圧弁、及び前記脱圧弁の間と容積と、前記遮断弁、及び前記流量計との間の容積との容積比により脱圧量を検出する脱圧量検出手段と、前記充填量から前記脱圧量を減算する制御手段とを備えたガス充填装置。
2. ガス供給経路に遮断弁、前記ガス供給経路のガスを排出させるための脱圧弁、流量計、充填ホース、充填カップリングが相互に連通され、前記充填カップリングを被充填タンクに接続して圧縮ガスを充填するガス充填装置において、
   前記ガス供給経路により充填される充填量を計測する計測手段と、 前記流量計の下流側の流路に接続された圧力計及び温度計により充填終了後に、脱圧前及び脱圧後の圧力、温度に基づいて脱圧量を算出する脱圧量検出手段と、前記充填量から前記脱圧量を減算する制御手段とを備えたガス充填装置。
3. 前記脱圧量を表示する脱圧量表示器を備えた請求項１または請求項2に記載のガス充填装置。