JP6122722B2

JP6122722B2 - ガス供給装置

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Publication number: JP6122722B2
Application number: JP2013151060A
Authority: JP
Inventors: 櫻井　茂; 茂櫻井; 晃夫粕谷
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Measurement Ltd
Current assignee: Tokico System Solutions Co Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP2015021573A

Description

本発明は、燃料タンクに燃料ガスを充填するガス供給装置に係り、特に、ガス供給路の先端に設けられた充填カップリングを燃料自動車の燃料タンクの接続口に結合接続し、加圧された水素ガスや天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料ガス（以下、これらを総称して燃料ガスという）を自動車に充填するガス供給装置に関する。

圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃料にして走行するＣＮＧ車、水素ガスを燃料にして走行する燃料電池車等といった自動車に圧縮天然ガス、水素ガス等といった燃料ガスを充填するガス充填所がある。ガス充填所には、充填対象となる自動車の燃料タンクに燃料ガスを充填するガス供給装置が設置される。ガス供給装置は、ガス蓄圧器（蓄ガス器）に高圧に加圧されて貯留されている燃料ガスを、ディスペンサユニットを用いて自動車の燃料タンクに充填する構成になっている。

ガス供給装置において、ディスペンサユニットは、特許文献１、特許文献２に記載されているように、ディスペンサ筐体内に、充填対象への燃料ガスのガス充填量を計測する流量計、燃料ガスの供給／遮断を行う遮断弁、燃料ガスの充填流量や充填圧力を制御する制御弁等の機器を収容し、ディスペンサ筐体からは、先端に充填カップリングを備えた充填ホースを延設した構成になっている。

ガス充填作業では、充填ホース先端の充填カップリングを充填対象の燃料タンクの接続口（充填口）に結合接続することによって、充填カップリング、燃料タンクの接続口それぞれに設けられている常閉の弁を開弁させた後、遮断弁、制御弁を開弁することによって、充填対象の燃料タンクに燃料ガスを充填する。また、充填対象へのガス充填量、ガス充填圧力、単価等といったガス充填作業に関する情報は、ディスペンサ筐体に設けられた表示器に表示され、確認できる。

特開２００２−３７２１９２号公報特開２００８−２３２４１８号公報

ところで、上述したようなディスペンサユニットを有したガス供給装置にあっては、ディスペンサ筐体内には、ガス蓄圧器に貯留されている高圧に加圧された燃料ガスを充填ホースに供給するガス供給管路が配設されているとともに、このガス供給管路には、流量計、遮断弁、制御弁といった機器に加え、ガス蓄圧器から供給される高圧に加圧された燃料ガスの供給ガス圧を検出する１次圧力センサ、充填カップリングが結合接続された充填対象の燃料タンクに充填されている燃料ガスの充填ガス圧を検出する２次圧力センサが配設されている。ガス供給装置では、ディスペンサユニットは、ガス充填作業中、１次圧力センサ、２次圧力センサそれぞれの検出出力を随時取り込みながら、遮断弁、制御弁等といった機器を制御して、充填対象の燃料タンクへの燃料ガスのガス充填を行う。

そのため、ガス供給装置では、ディスペンサユニットの１次圧力センサ、２次圧力センサといった充填制御のための情報を提供する圧力センサに異常・故障が生じた場合は、ディスペンサユニットで正常な充填作業が行えなくなってしまう、という問題点があった。

例えば、１次圧力センサに異常・故障が生じ、１次圧力センサが実際の燃料ガスの供給ガス圧よりも高い値で検出するようになると、ガス蓄圧器から実際に供給される燃料ガスの供給ガス圧が予め設定された設計圧力（例えば、７５ＭＰａ）よりも低いにもかかわらず、１次圧力センサはこの設計圧力（７５ＭＰａ）で検出するようになってしまい、制御弁の弁開量に対応した本来の燃料ガスの供給がなされず、充填時間の増大を招く。また、１次圧力センサが実際の燃料ガスの供給ガス圧よりも低い値で検出するようになると、ガス蓄圧器から実際に供給される燃料ガスの供給ガス圧が設計圧力（７５ＭＰａ）よりも高いにもかかわらず、１次圧力センサはこの設計圧力（７５ＭＰａ）で検出するようになってしまい、制御弁の弁開量に対応した本来の燃料ガスの供給よりも過分な供給がなされ、過充填を生じさせてしまう。

同様に、２次圧力センサに異常・故障が生じ、２次圧力センサが実際の燃料ガスの充填ガス圧よりも高い値で検出するようになると、実際に燃料タンクに充填されている燃料ガスの充填ガス圧が燃料タンクにおける燃料ガスの充填最高圧力（例えば、７０ＭＰａ）よりも低いにもかかわらず、２次圧力センサはこの充填最高圧力（７０ＭＰａ）で検出するようになってしまい、充填対象への燃料ガスの充填不足を生じさせてしまう。また、２次圧力センサが実際の燃料ガスの充填ガス圧よりも低い値で検出するようになると、実際に燃料タンクに充填されている燃料ガスの充填ガス圧が充填最高圧力（７０ＭＰａ）よりも高いにもかかわらず、２次圧力センサはこの充填最高圧力以下の値で検出するようになってしまい、充填対象への燃料ガスの過充填を生じさせてしまう。

本発明は、上述した問題点を鑑みなされたものであって、ガス供給装置のディスペンサユニットにおいて、充填制御のための情報を提供する１次圧力センサ及び／又は２次圧力センサの異常・故障を容易かつ確実に検出でき、正常な充填作業を実行可能なガス供給装置を提供すること目的とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、ガス供給装置のディスペンサユニットにおいて、充填ホース先端の充填カップリングが充填対象の燃料タンクの接続口に接続されておらず、充填カップリングから燃料ガスが放出されない、燃料タンクの接続口との非接続状態で、予め定められたセンサ確認指示の入力により、充填カップリングを充填対象の燃料タンクの接続口に接続した後に入力される予め定められた充填開始指示が入力されなくても、充填ホースに燃料ガスを供給するガス供給管路が配設された遮断弁、制御弁を開弁状態にし、その際における１次圧力センサによる検出圧力の値と２次圧力センサによる検出圧力の値とが同等（等しい又は略等しい）になっているか否かに基づいて、１次圧力センサ及び／又は２次圧力センサの異常・故障を判別するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ガス供給装置のディスペンサユニットにおいて、充填制御のための情報を提供する１次圧力センサ及び／又は２次圧力センサの異常・故障を容易かつ確実に検出でき、充填対象への燃料ガスの充填不足、過充填、充填時間の増大、等といった問題を未然に防ぎ、正常な充填作業を実行可能にする。

上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態に係るガス供給装置のシステム構成図である。図１にシステム構成を示したガス供給装置のディスペンサユニットによるガス充填作業、並びにセンサ確認作業の一実施例のフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態に係るガス供給装置について、自動車としての燃料電池車に燃料ガスとして水素ガスを充填するガス供給装置を例に、図面に基づいて説明する。なお、本発明に係るガス供給装置については、燃料電池車に水素ガスを充填するガス供給装置に限らず、例えば、ＣＮＧ車に圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を充填するガス供給装置等、自動車に燃料ガスを充填するガス供給装置であるならば、適用可能である。

図１は、本実施の形態に係るガス供給装置のシステム構成図である。
ガス供給装置１０は、ガス供給ステーション（ガス充填所）９０に設置され、ディスペンサユニット３０によって、ガス蓄圧器（蓄ガス器）２２に貯留されている水素ガス（燃料ガス）を、充填対象の燃料電池車（自動車）８０の燃料タンク８１に充填する。

ガス蓄圧器２２は、その流入口が圧縮機２１の吐出ポートと連通され、圧縮機２１から、逆止弁２３を介して、予め設定された設計圧力（例えば、７５ＭＰａ）の水素ガスの供給を受ける。ガス蓄圧器２２は、ガス供給源として、この設計圧力（７５ＭＰａ）の水素ガスを貯留する。この場合、設計圧力（７５ＭＰａ）は、充填対象の燃料タンク８１における水素ガスの充填最高圧力（例えば、７０ＭＰａ）よりも高くなるように、予め設定されている。

圧縮機２１には、例えば多段式圧縮機が用いられる。図示の例では、圧縮機２１は、図示せぬガス蓄圧器に貯留されている低圧の水素ガスを加圧して、ガス蓄圧器２２に貯留する設計圧力（７５ＭＰａ）の水素ガスを生成し、ガス供給源であるガス蓄圧器２２に貯留する。圧縮機２１は、その一段目の吸入ポートが、前述の低圧の水素ガスを貯留するガス蓄圧器（図示せず）に接続されている。圧縮機２１は、この低圧の水素ガスを段階的に圧縮して、設計圧力（７５ＭＰａ）の水素ガスを生成する。

通常、圧縮機２１やガス蓄圧器２２は、ガス充填作業を受ける燃料電池車８０への安全面等の理由から、燃料電池車８０の進入・退出やガス充填作業の邪魔にならない、ディスペンサユニット３０とは離れたガス供給ステーション９０の敷地内適所に、圧力発生ユニット２０として設置される。そのため、ガス蓄圧器２２に貯留されている水素ガスは、敷地面地下を延設されたガス供給配管９１を介して、ガス充填作業エリアのディスペンサユニット３０に供給されるようになっている。

ディスペンサユニット３０は、ガス蓄圧器２２から水素ガスの供給を受け、これを燃料電池車８０の燃料タンク８１に充填する。ガス蓄圧器２２は、少なくとも１台以上の燃料電池車８０に充填可能な水素ガスを貯留可能になっており、ディスペンサユニット３０に対するガス供給源になる。

ディスペンサユニット３０は、先端に充填カップリング（充填ノズル）５２を備えた充填ホース５１が、途中に緊急離脱カップリング（安全接手）５３を配して、ディスペンサ筐体３１から延設された構成になっている。

充填カップリング５２は、ガス充填作業時に、ガス充填作業を受ける燃料電池車８０の燃料タンク８１の接続口である充填口カップリング８２に接続される。充填カップリング５２及び充填口カップリング８２には、それぞれ内部に常閉の弁（図示せず）が内蔵されており、両カップリング５２、８２が結合接続された接続状態では、各弁が開弁して両カップリング５２、８２間は連通状態になり、両カップリング５２、８２が切り離された接続解除状態では、各弁が閉弁した状態になり、両カップリング５２、８２それぞれは燃料ガスが放出されない閉状態になり、ガスの流出が防止される。ガス充填作業が行われていない待機時は、充填カップリング５２は、充填口カップリング８２から切り離されて、通常、ディスペンサ筐体３１に設けられた収納部３３に掛止保持されている。一方、燃料電池車８０の充填口カップリング８２は、逆止弁８３を介して、燃料タンク８１に連通接続されている。

ディスペンサ筐体３１内には、一端側がガス供給配管９１との接続部になり、他端側が充填ホース５１の基端側との接続部になったガス供給管路４１が設けられている。図示の例では、ガス供給管路４１は、一端側から他端側に、１次圧力センサ４２、流量計４３、流量調整弁４４、遮断弁４５、冷却器４６、２次圧力センサ４７、燃料温度センサ４８が順次配設された構成になっている。

１次圧力センサ４２は、ガス蓄圧器２２から供給される水素ガスの供給ガス圧を検出する。そのため、１次圧力センサ４２は、流量調整弁４４並びに遮断弁４５に対して上流側（ガス蓄圧器側）のガス供給管路４１に設けられている。

流量計４３は、燃料タンク８１に供給された水素ガスのガス供給量を計測する。流量計４３には、例えば、センサチューブと呼ばれる管路を振動させるコリオリ式質量流量計が適用される。コリオリ式質量流量計は、振動する管路内を流れる水素ガスのガス流量に応じたコリオリ力による管路の流入側と流出側との位相差が流量に比例することを基にして、ガス供給管路４１を流れる水素ガスの質量流量を計測する。

流量調整弁４４は、燃料タンク８１に供給される水素ガスの流量を制御する。図示の例では、流量調整弁４４は、弁体を開閉調整する駆動媒体に圧縮空気を利用した空圧作動式の開閉調整弁からなる。流量調整弁４４は、圧縮空気による作動圧室の加圧状態に応じて弁開度を変化させ、水素ガスの流量（通過流量）を調整する構成になっている。

図示の例では、アクチュエータとしての作動圧室は、パイロット４４ｐ１を介して、圧縮空気供給源９３と連通される一方、パイロット４４ｐ２を介して、大気圧開放された構成になっている。パイロット４４ｐ１は、電動式の切換弁からなり、アクチュエータとしての作動圧室を圧縮空気供給源９３又は大気圧雰囲気のいずれか一方に対して選択的に連通させる。また、パイロット４４ｐ２は、電動式の可変開閉弁からなり、アクチュエータの作動圧室と大気圧雰囲気との間の連通状態を、可変開閉弁の弁開量（全開〜全閉）に応じて調整する。

このようなパイロット４４ｐ１，４４ｐ２を備えた流量調整弁４４では、パイロット４４ｐ１を圧縮空気供給源９３に連通させた圧縮空気の供給状態で、パイロット４４ｐ２の弁開状態が全閉状態に調整されていると、アクチュエータの作動圧室の圧力状態は、圧縮空気供給源９３からの圧縮空気の供給圧力に対応した最大加圧状態になり、流量調整弁４４の弁開量は最大（例えば、全開）となり、水素ガスの流量は最大になる。また、パイロット４４ｐ１を圧縮空気供給源９３に連通させた圧縮空気の供給状態で、パイロット４４ｐ２の弁開状態が適宜開弁状態に調整されていると、アクチュエータの作動圧室からはパイロット４４ｐ２の弁開量に応じて圧縮空気供給源９３から供給された圧縮空気が大気圧雰囲気へ放出され、アクチュエータの作動圧室の圧力状態は、この圧縮空気の放出量に応じた、最大加圧状態に対して減圧調整された圧力状態になる。この結果、流量調整弁４４の弁開量は、アクチュエータの作動圧室の減圧状態に応じて絞られ、水素ガスの流量が調整される。また、パイロット４４ｐ１を大気圧雰囲気に連通させた、圧縮空気供給源９３から圧縮空気が供給されない大気圧開放状態では、アクチュエータの作動圧室の圧力状態は大気圧状態に減圧され、流量調整弁４４の弁開量は最小（例えば、全閉）になり、水素ガスの流量は最小（０も含む）になる。このように、流量調整弁４４は、その弁開状態をアクチュエータの作動圧室の圧力状態に応じて調整することができ、水素ガスの流量を最大及び最小からなる流量範囲で任意調整することができる。

遮断弁４５は、ガス供給管路４１を連通／遮断する。図示の例では、遮断弁４５も、弁体を開閉するアクチュエータの駆動媒体に圧縮空気を利用した空圧作動式の開閉弁からなる。パイロット４５ｐは、電動式の切換弁からなり、アクチュエータとしての作動圧室を圧縮空気供給源９３又は大気圧雰囲気のいずれか一方に対して選択的に連通させる。遮断弁４５は、パイロット４５ｐの切り換えに応じて、アクチュエータの作動圧室が圧縮空気の供給状態又は大気圧開放状態になり、弁体が開弁状態（水素ガス供給状態）又は閉弁状態（水素ガス遮断状態）になる。

これに伴い、空圧作動式の流量調整弁４４及び遮断弁４５を備えた図示のディスペンサユニット３０では、ディスペンサ筐体３１内に、流量調整弁４４、遮断弁４５それぞれに駆動媒体である圧縮空気を供給するための圧縮空気管路４９が配設されている。圧縮空気管路４９は、一端側が圧縮空気供給源９３からの圧縮空気供給配管９２との接続部になり、他端側は分岐端となって、流量調整弁４４のパイロット４４ｐ１、遮断弁４５のパイロット４５ｐそれぞれの圧縮空気流入ポートに接続されている。圧縮空気供給配管９２は、ガス供給ステーション９０に備えられている圧縮空気供給源９３で生成した乾燥圧縮空気を、ディスペンサユニット３０の流量調整弁４４及び遮断弁４５に供給するために、敷地内に配設された配管である。

圧縮空気供給源９３も、圧力発生ユニット２０と同様に、燃料電池車８０の進入・退出やガス充填作業の邪魔にならない、ディスペンサユニット３０とは離れたガス供給ステーション９０の敷地内適所に設置される。圧縮空気供給源９３は、ディスペンサユニット３０の流量調整弁４４及び遮断弁４５を含む、ガス供給ステーション９０内の各装置の圧縮空気利用機器それぞれに駆動媒体として供給する乾燥圧縮空気を生成する。圧縮空気供給源９３は、例えば、エアードライヤーが付設された圧縮機を含み、供給先の装置の圧縮空気利用機器でドレンを生じさせない、乾燥圧縮空気を生成する。

冷却器４６は、充填直前のガスを氷点下（例えば、−２０℃）に冷却して、燃料タンク８１の温度がガス充填作業に伴って上昇することを防止する。冷却器４６は、遮断弁４５と２次圧力センサ４７との間でガス供給管路４１に設けられた熱交換器と、熱交換器に接続され、例えばコンプレッサ、ポンプ等の駆動機構が搭載されたチラーユニットとによって構成されている。チラーユニットは、通電によるその作動時には、例えばエチレングリコール等を含んだ冷却液を熱交換器との間に循環させる。

２次圧力センサ４７は、充填カップリング５２が結合接続された充填対象の燃料タンク８１に充填されている燃料ガスの充填ガス圧を検出する。燃料温度センサ４８は、燃料タンク８１に供給される水素ガスの供給温度を検出する。そのため、２次圧力センサ４７は、流量調整弁４４並びに遮断弁４５に対して下流側（充填カップリング側）のガス供給管路４１に設けられている。

ディスペンサ筐体３１の筐体面の作業者が操作し易い位置には、充填開始スイッチ６２、充填停止スイッチ６３、プリセットスイッチ６４が備えられた操作部６１が設けられている。充填開始スイッチ６２は、ガス充填作業において、作業者によって充填カップリング５２が燃料タンク８１の充填口カップリング８２に接続された後、流量調整弁４４、遮断弁４５を開弁させて燃料タンク８１への水素ガスの充填を開始する際に、作業者によって操作される操作スイッチである。これに対し、充填停止スイッチ６３は、ガス充填作業において、ガス充填中で開弁状態になっている流量調整弁４４、遮断弁４５を閉弁させて燃料タンク８１への水素ガスの充填を終了させるため、作業者によってに操作される操作スイッチである。プリセットスイッチ６４は、水素ガスの充填を開始する前に、予めガス充填量又はガス充填圧をプリセット値として設定入力するための操作スイッチである。

さらに、ディスペンサ筐体３１には、これら充填開始スイッチ６２、充填停止スイッチ６３、プリセットスイッチ６４に加えて、センサ確認スイッチ１００が設けられている。センサ確認スイッチ１００は、例えばガス供給装置１０のメンテナンス時等に、１次圧力センサ４２、２次圧力センサ４７それぞれの検出出力に異常・故障があるか否かを確認する際、その確認指示を行う操作スイッチである。そのため、センサ確認スイッチ１００は、充填開始スイッチ６２や充填停止スイッチ６３のように充填作業を行う度に作業者によって毎回操作されるものではないので、図示の例では、操作部６１とは別のディスペンサ筐体３１の箇所に配置されている。例えば、ディスペンサ筐体３１の筐体面に形成された、ロック機構付きの扉で閉塞されている収納部に配置されている。また、ディスペンサ筐体３１の視認し易い筐体面位置には、充填対象へのガス充填量、ガス充填圧力、単価等といったガス充填に関する情報を表示する表示器６５が設けられている。

制御装置７０は、電源回路、メモリ，ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ等を含んで構成され、外部電源９４から電源ライン９５を介して電力供給を受け、ディスペンサユニット３０の各部の作動を制御する。

そのため、制御装置７０には、操作部６１における充填開始スイッチ６２、充填停止スイッチ６３、プリセットスイッチ６４それぞれの操作信号、センサ確認スイッチ１００の操作信号、１次圧力センサ４２からのガス蓄圧器２２から供給される水素ガスの供給ガス圧の検出出力、流量計４３からの燃料タンク８１に供給されている水素ガスの質量流量の計測出力、２次圧力センサ４７からの充填カップリング５２が結合接続された充填対象の燃料タンク８１に充填されている水素ガスの充填ガス圧、燃料温度センサ４８からの燃料タンク８１に供給される水素ガスの供給温度の検出出力が、それぞれ入力される。

制御装置７０は、これら操作信号、検出出力、及び計測出力の入力に基づいて、流量調整弁４４、遮断弁４５、冷却器４６、及び表示器６５を作動制御して、ディスペンサユニット３０による燃料電池車８０の燃料タンク８１に対するガス充填作業、並びに１次圧力センサ４２及び／又は２次圧力センサ４７に異常・故障があるか否かを確認するセンサ確認作業を、次のようにして実行制御する。

図２は、制御装置によって実行制御されるディスペンサユニットによるガス充填作業、並びにセンサ確認作業の一実施例のフローチャートである。

制御装置７０は、外部電源９４からの電源供給を受け、ディスペンサユニット３０の稼動中、燃料温度センサ４８の検出出力を随時読み込み、充填対象に供給される燃料ガスの温度が所定設定温度（例えば、−２０℃）より上昇しないように、冷却器４６を作動制御している。

その上で、充填カップリング５２がディスペンサ筐体３１に設けられた収納部３３に掛止保持されているガス充填作業の待機時は、充填カップリング５２が収納部３３から取り外されて燃料電池車８０の充填口カップリング８２に結合接続され、操作部６１の充填開始スイッチ６２が操作されて、ガス充填作業の開始が指示されたか否か（ステップＳ１０）、及び、操作部６１とは別に配置されたセンサ確認スイッチ１００が操作されて、センサ確認作業の開始が指示されたか否か（ステップＳ２０）を、制御装置７０は、充填開始スイッチ６２、センサ確認スイッチ１００のそれぞれ操作信号の入力を基に監視している。

制御装置７０は、このステップＳ１０，Ｓ２０による監視中に、ステップＳ１０でガス充填作業の開始の指示を検出すると、ステップＳ１１〜Ｓ１３に示したガス充填作業の実行制御を行う一方、ステップＳ２０でセンサ確認作業の開始の指示を検出すると、ステップＳ２１〜Ｓ２８に示したセンサ確認作業の実行制御を行うようになっている。

したがって、ガス供給装置１０のディスペンサユニット３０では、制御装置７０がステップＳ１１〜Ｓ１３に示したガス充填作業の実行制御中に、センサ確認スイッチ１００が操作されても、実行中のガス充填作業が妨げられることがないとともに、制御装置７０がステップＳ２１〜Ｓ２８に示したセンサ確認作業の実行制御中、操作部６１の充填開始スイッチ６２が操作されても、実行中のセンサ確認作業が妨げられることがないようになっている。

＜ガス充填作業＞
ガス充填作業では、制御装置７０は、ステップＳ１０で、充填開始スイッチ６２の操作に基づくガス充填作業の開始指示を検出すると、操作部６１の充填開始スイッチ６２の操作と併せてプリセットスイッチ６４の操作によりガス充填量又はガス充填圧のプリセット値が予め設定されているか否かを確認し、プリセット値が設定されている場合にはこの設定されたプリセット値を記憶した上で、流量調整弁４４のパイロット４４ｐ１，４４ｐ２、遮断弁４５のパイロット４５ｐをそれぞれ作動制御して、それぞれのアクチェータの作動圧室へ圧縮空気供給源９３から乾燥圧縮空気を供給することによって流量調整弁４４、遮断弁４５を開弁作動し、充填対象の燃料電池車８０の燃料タンク８１への水素ガスの充填を開始する（ステップＳ１１）。

そして、制御装置７０は、上述した冷却器４６の作動制御に加え、随時、１次圧力センサ４２、２次圧力センサ４７の検出出力、及び流量計４３、燃料温度センサ４８の計測出力を取り込み、これらに基づき、流量調整弁４４による水素ガスの流量制御、表示器６５に表示する充填対象へのガス充填量等の演算表示制御を行っている。

例えば、制御装置７０は、これら検出出力や計測出力を監視しつつ、流量調整弁４４の弁開度等を予め設定された制御方式で調整することにより、ガス供給管路４１を介して燃料電池車８０の燃料タンク８１に供給される水素ガスの圧力、流量を適切な状態に制御する。この場合、予め設定された制御方式としては、例えば、定圧上昇制御方式や定流量制御方式等が該当する。

定圧上昇制御方式では、ガス充填時、２次圧力センサ４７により検出された圧力値から得られる、充填対象の燃料タンク８１側の圧力上昇率が、予め設定された所定の圧力上昇率に一致するようにパイロット４４ｐ１，４４ｐ２を作動制御して、流量調整弁４４の弁開度を制御する。一方、定流量制御方式では、ガス充填時、流量計４３より計測された単位時間当たりの流量が、予め設定された所定の流量に一致するようにパイロット４４ｐ１，４４ｐ２を作動制御して、流量調整弁４４の弁開度を制御する。

そして、これら流量調整弁４４による水素ガスの流量制御とともに、制御装置７０は、ガス充填量等の演算表示制御として、流量計４３からの計測出力である流量パルスを積算して水素ガスの充填量（体積）を演算し、この演算された充填量を、２次圧力センサ４７により検出された、充填カップリング５２が結合接続された充填対象の燃料タンク８１に充填されている燃料ガスのガス充填圧力等とともに、表示器６５に表示制御する。

さらに、制御装置７０は、これら水素ガスの流量制御、ガス充填量等の演算表示制御とともに、水素ガスの充填開始後は、ガス充填量等の演算表示制御で演算された充填量が予め操作部６１のプリセットスイッチ６４の操作により設定されたプリセット値に達したか否か、操作部６１の充填停止スイッチ６３の操作信号が入力されたか否か、２次圧力センサ４７により検出された圧力値が燃料タンク８１の上限圧力である水素ガスの充填最高圧力（７０ＭＰａ）に達したか否かを随時監視することによって、水素ガスの充填を終了させるか否かを監視している（ステップＳ１２）。

そして、制御装置７０は、充填量のプリセット値への到達、充填停止スイッチ６３の操作、又は燃料タンク８１の上限圧力への到達の中のいずれ１つが生じたのを検出することにより、ステップＳ１２でガス充填の終了を検出すると、流量調整弁４４については、パイロット４４ｐ１を圧縮空気供給源９３からの圧縮空気の供給状態からアクチュエータの作動圧室内の大気圧開放状態に切り換えて、アクチュエータの作動圧室に供給され、かつ貯留されている既存の乾燥圧縮空気が大気圧開放されて流量調整弁４４が閉弁する状態にし、遮断弁４５についても、パイロット４５ｐを圧縮空気供給源９３からの圧縮空気の供給状態からアクチュエータの作動圧室内の大気圧開放状態に切り換えることにより、アクチュエータの作動圧室に貯留されている既存の乾燥圧縮空気が大気圧開放されて遮断弁４５が閉弁する状態にする。すなわち、制御装置７０は、流量調整弁４４、遮断弁４５それぞれのアクチュエータの作動圧室に貯留されている既存の乾燥圧縮空気を大気圧開放し、作動圧室の圧力状態を大気圧状態にすることによって、遮断弁４５、流量調整弁４４を閉弁する。これにより、燃料電池車８０の燃料タンク８１への水素ガスの充填を終了させる（ステップＳ１３）。

このガス充填の終了後、燃料電池車８０の充填口カップリング８２に結合接続されていた充填カップリング５２は、作業者により取り外され、ディスペンサ筐体３１に設けられた収納部３３に掛止保持されて戻される。

＜センサ確認作業＞
一方、センサ確認作業では、制御装置７０は、センサ確認スイッチ１００の操作に基づくセンサ確認作業の開始指示を検出すると、流量調整弁４４のパイロット４４ｐ１，４４ｐ２、遮断弁４５のパイロット４５ｐをそれぞれ作動制御して、それぞれのアクチェータの作動圧室へ圧縮空気供給源９３からの乾燥圧縮空気を供給することによって流量調整弁４４、遮断弁４５を開弁作動させる（ステップＳ２１）。

ここで、制御装置７０は、前述したステップＳ１０，Ｓ２０により、センサ確認作業とガス充填作業は排他的にかつ選択的に実行するようになっているので、流量調整弁４４、遮断弁４５を開弁作動しても、充填カップリング５２は充填口カップリング８２から切り離されて充填カップリング５２の弁は閉弁状態になっているので、充填カップリング５２から燃料ガスは放出されず、ガス供給管路４１及び充填ホース５１からなるガス供給路は閉塞状態になっている。

そのため、燃料タンク８１に供給される水素ガスの供給ガス圧を計測するため、ガス供給管路４１の、流量調整弁４４及び遮断弁４５の下流側位置、図示の例では冷却器４６の下流側位置に配置された２次圧力センサ４７は、ガス供給管路４１及び充填ホース５１からなるガス供給路が充填対象の燃料タンク８１との連通が断たれ、ガス供給管路４１及び充填ホース５１からなるガス供給路の容量は、充填対象の燃料タンク８１が連通されている場合よりも小さくなり、その検出出力は、短時間で、充填対象の燃料タンク８１における水素ガスの充填最高圧力（７０ＭＰａ）よりも高くなり、ガス蓄圧器２２に貯留された水素ガスの設計圧力（７５ＭＰａ）近傍に上昇して安定することになる。

これに基づき、制御装置７０には、流量調整弁４４及び遮断弁４５が開弁されてからこの閉塞された流量調整弁４４及び遮断弁４５の下流側のガス供給管路４１及び充填ホース５１に水素ガスが充満（飽和）するのに要する所定時間が、この流量調整弁４４及び遮断弁４５の下流側のガス供給管路４１及び充填ホース５１からなるガス供給路の容量、及びガス蓄圧器２２に貯留された水素ガスの設計圧力（７５ＭＰａ）等を基に演算され、予め記憶されている。

そこで、制御装置７０は、ステップＳ２１で流量調整弁４４及び遮断弁４５が開弁してから、この所定時間が経過したか否かを監視し（ステップＳ２２）、所定時間が経過した場合には、２次圧力センサ４７により検出された検出信号の大きさに基づく圧力値Ｐ２が、１次圧力センサ４２からの検出信号の大きさに対応する、ガス蓄圧器２２から供給される水素ガスの供給ガスの圧力値Ｐ１（１次圧力センサ４２に異常・故障が無い場合は、７５ＭＰａ）と略等しくなっているか否かを比較確認する（ステップＳ２３）。

そして、制御装置７０は、この比較確認の結果、２次圧力センサ４７により検出された圧力値が１次圧力センサ４２により検出された圧力値と同等（等しい又は略等しい）の関係になっている場合は、１次圧力センサ４２及び２次圧力センサ４７はいずれも正常であると判断して、表示器６５の表示、又は図示せぬスピーカから音声発声等を用いて、１次圧力センサ４２及び２次圧力センサ４７が正常で、ディスペンサユニット３０による正常な充填作業が保障されていることを、所定時間の間、報知し続けた上で（ステップＳ２４〜Ｓ２６）、ガス供給装置１０のディスペンサユニット３０を用いた新たなガス充填作業の実施を許容する。

一方、制御装置７０は、この比較確認の結果、２次圧力センサ４７により検出された圧力値が１次圧力センサ４２により検出された圧力値に略等しくならない場合は、１次圧力センサ４２又は２次圧力センサ４７の少なくとも一方に異常・故障があると判断して、表示器６５の表示、又は図示せぬスピーカから音声発声等を用いて、１次圧力センサ４２及び／又は２次圧力センサ４７に異常・故障が生じていることを報知する（ステップＳ２７）ことにより、そのセンサ素子や検出回路等の保守点検作業を実行させる（ステップＳ２８）。

その結果、１次圧力センサ４２及び／又は２次圧力センサ４７に異常・故障が生じている場合はディスペンサユニット３０による正常な充填作業が保障されないので、図示の例では、例えばステップＳ２８に示した保守点検作業が済むまで、制御装置７０はステップＳ１０に示したガス充填作業の開始が指示されたか否かの確認を行わないようにして、ディスペンサユニット３０を用いた、新たなガス充填作業を一時的に実施できないようにしている。

このように、本実施の形態に係るガス供給装置１０のディスペンサユニット３０においては、充填制御のための情報を提供する１次圧力センサ４２及び／又は２次圧力センサ４７の異常・故障を容易かつ確実に検出できるので、充填対象への燃料ガスの充填不足、過充填、充填時間の増大といった問題を未然に防ぎ、正常な充填作業が実行可能である。

なお、本実施の形態に係るガス供給装置１０の各部の具体的な構成は、上述した具体的な構成に限定されない。

例えば、図２に示したセンサ確認作業では、ステップＳ２０でセンサ確認スイッチ１００の操作によるセンサ確認指示の入力によりセンサ確認作業を開始する構成としたが、例えば、収納部３３に設けられた充填カップリング５２が収納されたことを検知する収納検知スイッチの出力による、所定回数の充填カップリング５２の収納検知（すなわち、所定回数のガス充填作業の実施）や、始業時の制御装置７０のパワーオン・リセット等をセンサ確認指示として、センサ確認作業を開始する構成としてもよい。

また、図２に示したセンサ確認作業では、ステップＳ２２で予め設定されている所定時間の経過を待って、ステップＳ２３で２次圧力センサ４７により検出された圧力値と１次圧力センサ４２により検出された圧力値とを比較確認する構成としたが、所定時間の経過によらず、２次圧力センサ４７により検出された圧力値が、流量調整弁４４、遮断弁４５の開弁作動による圧力上昇後、変動しなくなり安定するのを待って、ステップＳ２３で比較確認する構成としてもよい。

また、ガス蓄圧器２２に貯留されている高圧に加圧された燃料ガスが流量調整弁４４及び遮断弁４５の下流側のガス供給管路４１及び充填ホース５１に導入されるのに伴い、加えて、この高圧に加圧された燃料ガスの導入により流量調整弁４４及び遮断弁４５の下流側のガス供給管路４１及び充填ホース５１内における燃料ガスの圧力が増加するのに伴い、流量調整弁４４並びに遮断弁４５に対して上流側（ガス蓄圧器側）のガス供給管路４１に設けられている燃料温度センサ４８による燃料ガスの検出温度も上昇変化するようになる。そして、この燃料温度センサ４８による燃料ガスの検出温度も、流量調整弁４４及び遮断弁４５の下流側のガス供給管路４１及び充填ホース５１内における燃料ガスの圧力変化と同様に、圧力均衡によって燃料ガスの導入がなくなれば安定化する。そこで、２次圧力センサ４７の出力安定の検出に代えて、燃料温度センサ４８の出力安定の検出を検出することも可能である。

また、流量調整弁４４、及び遮断弁４５の構成は、空圧作動式の開閉調整弁や開閉弁に限るものではなく、電動直動式の開閉調整弁や開閉弁であってもよい。

さらに、本発明に係るガス供給装置１０の実施の形態は、図１で点線で示したように、２次圧力センサ４７の下流側のガス供給管路４１に、さらに手動式若しくは自動式の常開の開閉弁１１０を配設した構成であってもよい。

この場合、例えば、手動式の開閉弁１１０を設ける場合は、センサ確認スイッチ１００と同様に、充填作業を行う度に作業者によって毎回操作されるものではなく、センサ確認作業の間だけ閉弁されるものなので、その操作部は、センサ確認スイッチ１００と一緒に収納部に配置されているのが好ましい。また、自動式の常開の開閉弁１１０を設ける場合は、制御装置７０により、例えば図２のステップＳ２１で示した流量調整弁４４、遮断弁４５の開弁作動（すなわち、センサ確認作業の実行開始）とともに又は開弁作動に先立って閉弁され、ステップＳ２６で示した１次圧力センサ４２及び２次圧力センサ４７の正常報知の停止（すなわち、センサ確認作業の実行終了）とともに開弁する構成にすればよい。

このような開閉弁１１０を２次圧力センサ４７の下流側のガス供給管路４１に配設し、センサ確認作業の実行中は開閉弁１１０を手動若しくは自動で閉弁状態にしておくことによって、センサ確認作業中、例えば充填カップリング５２を充填口カップリング８２に結合接続してしまうことによる充填カップリング５２からの燃料ガスの流出や、充填カップリング５２を充填口カップリング８２に結合接続した不適切な状態でのセンサ確認作業の実施を防止することができる。さらに、充填ホース５１を充満させる必要がないので、安定化待ちの時間が短くなり、センサ確認作業時間を短縮できる。

また、本発明に係るガス供給装置１０の実施の形態は、図１で点線で示したように、２次圧力センサ４７の下流側のガス供給管路４１に、さらに手動式若しくは自動式の常閉の開閉弁１２０を配設した構成であってもよい。

このような脱圧弁１２０を２次圧力センサ４７の下流側のガス供給管路４１に配設し、例えば図２のステップＳ２１で示した流量調整弁４４、遮断弁４５の開弁作動前に、脱圧弁１２０を一端開閉させて２次圧力センサ４７の下流側のガス供給管路４１内の圧力を一旦減圧してから始めることによって、予め設定された設計圧力に対して充填対象の燃料タンクにおける燃料ガスの充填最高圧力が極めて近い関係にあるガス充填作業の終了後でも、センサ確認作業の実施は、流量調整弁４４並びに遮断弁４５に対して下流側（充填カップリング側）の、２次圧力センサ４７側のガス供給管路４１内の圧力を、流量調整弁４４並びに遮断弁４５に対して上流側（ガス蓄圧器側）の、１次圧力センサ４２側の設計圧力に対して差がある状態にしてから行えるので、ステップＳ２３で示した比較確認が容易になり、センサ確認作業の信頼性が一層向上する。

１０ガス供給装置、２０圧力発生ユニット、２１圧縮機、
２２ガス蓄圧器、２３逆止弁、３０ディスペンサユニット、
３１ディスペンサ筐体、３３収納部、４１ガス供給管路、
４２１次圧力センサ、４３流量計、４４流量調整弁、
４５遮断弁、４６冷却器、４７２次圧力センサ、
４８燃料温度センサ、４９圧縮空気管路、５１充填ホース、
５２充填カップリング、５３緊急離脱カップリング、
６１操作部、６２充填開始スイッチ、６３充填停止スイッチ、
６４プリセットスイッチ、６５表示器、７０制御装置、
８０燃料電池車、８１燃料タンク、８２充填口カップリング、
９０ガス供給ステーション、９１ガス供給配管、
９２圧縮空気供給配管、９３圧縮空気供給源、９４外部電源、
９５電源ライン、１００センサ確認スイッチ、１１０開閉弁、
１２０脱圧弁。

Claims

ディスペンサ筐体内に配設され、加圧された燃料ガスがガス蓄圧器から供給されるガス供給管路と、
前記ディスペンサ筐体から延設され、基端側が前記ガス供給管路に連通された充填ホースと、
該充填ホースの先端側に備えられ、充填対象の燃料タンクの接続口との結合接続により開弁し、当該燃料タンクの接続口からの取り外しにより閉弁する内蔵弁を備えた充填カップリングと、
前記ガス供給管路に設けられ、前記充填カップリングが接続口に結合接続された燃料タンクへの燃料ガスの供給／遮断を行う遮断弁と、
前記ガス供給管路に前記遮断弁とともに設けられ、当該燃料タンクに前記遮断弁を介して供給される燃料ガスの流量を調整する流量調整弁と、
前記遮断弁並びに前記流量調整弁に対して前記ガス蓄圧器側の前記ガス供給管路に設けられ、前記ガス蓄圧器から供給される燃料ガスの供給ガス圧を検出する１次圧力センサと、
前記遮断弁並びに前記流量調整弁に対して前記充填カップリング側の前記ガス供給管路に設けられ、前記充填カップリングが充填対象の燃料タンクの接続口との結合接続された状態で、当該燃料タンクに供給された燃料ガスの充填ガス圧を検出する２次圧力センサと、
ガス充填開始の指示入力により、前記遮断弁を供給状態にするとともに前記流量調整弁の弁開度を予め設定された制御方式で調整して、前記充填カップリングが接続口に結合接続された燃料タンクへの燃料ガスの充填を開始し、ガス充填終了の指示入力により、前記遮断弁を遮断状態にして、前記充填カップリングが接続口に結合接続された充填対象の燃料タンクへの燃料ガスの充填を終了させる制御装置と、
１次圧力センサ及び２次圧力センサのセンサ確認指示を制御装置に入力するセンサ確認指示部と、
前記制御装置に設けられ、前記確認指示部からのセンサ確認指示の入力に基づき、前記充填カップリングが充填対象の燃料タンクの接続口との結合接続されていない前記内蔵弁が閉弁している状態で、前記遮断弁及び前記流量調整弁を開弁させた後、前記２次圧力センサによる検出圧力の値が前記１次圧力センサによる検出圧力の値と同等になっている否かに基づいて、前記１次圧力センサ及び／又は前記２次圧力センサの異常・故障を検出する異常検出部と
を備えていることを特徴とするガス供給装置。
前記異常検出部は、前記２次圧力センサによる検出圧力の値が前記１次圧力センサによる検出圧力の値と同等になっている否かの判断を、前記遮断弁及び前記流量調整弁を開弁させた後、前記遮断弁並びに前記流量調整弁に対して前記充填カップリング側の圧力又は温度の安定化を待って行う
ことを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。
前記２次圧力センサの下流側の、前記遮断弁並びに前記流量調整弁に対して前記ガス蓄圧器側の前記ガス供給管路には、前記異常検出部による前記遮断弁及び前記流量調整弁の遮断弁の開弁作動とともに、又は当該開弁作動に先立って閉弁される常開の開閉弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス供給装置。