JP7076694B2 - 充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、水素等の気体燃料（圧縮天然ガス等も含む）を、燃料電池自動車（ＦＣＶ）等に充填するための充填装置に関する。

近年、ガソリン等の化石燃料に代えて、例えば水素を用いる燃料電池自動車が注目されている。その様な燃料電池自動車に水素を充填する水素充填装置及び水素充填方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
そして燃料電池自動車の車両タンクへのプリセット水素充填方法には、予め設定された質量の水素を追加する方法と、予め設定した金額分の水素を充填する方法とがある。何れの方法においても、充填前の車両の水素質量に拘らず、決められた質量の水素を追加している。

しかし、従来技術に係る水素充填技術では、車両タンク内の水素質量は均一（或いはゼロ）ではない燃料電池自動車に水素を充填して、全ての燃料電池自動車の車両タンク内の水素質量を均一にすることは不可能である。
例えば燃料電池自動車の製造現場では、燃料電池自動車の車両タンク内に充填される水素を均一な状態にして出荷したいという要請が存在する。そして、いわゆる「空」の状態の車両タンクに対して一定質量の水素を充填することは、従来の充填装置でも可能である。しかしながら、燃料電池自動車を製造現場から出荷する場合、出荷前に水素を充填した燃料電池自動車には、製造ラインから水素充填装置に送られて車両タンク内に水素が充填されていない（車両タンク内の水素質量がゼロの）燃料電池自動車と、走行テスト後で車両タンク内に既に水素が充填されている（車両タンク内の水素質量がゼロではない）燃料電池自動車が存在する。すなわち、水素充填装置に送られる燃料電池自動車の車両タンク内の水素質量は均一（或いはゼロ）ではない。
そして、充填されている水素質量が均一でない燃料電池自動車に対して新たに水素を充填して、全ての燃料電池自動車の車両タンク内の水素質量を均一にすることは、決められた質量の水素を追加することしかできない従来の水素充填方法では不可能である。

また、均一な状態で出荷したいという要請に応えるため、燃料電池自動車の車両タンク内の水素質量ではなく、圧力を均一にすることも考えられる。
しかし、仮に圧力を均一にしたと仮定しても、圧力は温度変化による影響が大きいため、当該均一な状態を保持することは困難である。
上述した問題は水素のみではなく、ＣＮＧその他の気体燃料の場合にも生じ得る問題である。

特開２０１６－１６９８６９号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、充填前の車両タンク内の水素質量が定量ではなく不均一であっても、充填終了後の車両タンク内の気体燃料（例えば水素）の質量を一定にすることが出来る充填装置の提供を目的としている。

本発明の充填装置（１００）は、車両（２０）からの情報を受信して充填制御を行う充填装置（１００）において、
制御装置（１０）を含み、当該制御装置（１０）は、
車両（２０）からの情報（例えば、車両タンク容量Ｖ、車両タンク圧力Ｐ、車両タンク温度Ｔ）に基づいて充填前の車両タンク（２１）内の質量（例えば、水素質量）を算出する第１の質量算出手段（１０Ａ）と、
充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値（目標充填後質量）と第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量との差異を、車両タンク（２１）内に充填するべき質量として算出する第２の質量算出手段（１０Ｄ）と、
車両タンク内の質量が目標充填後質量となると充填終了と判断する機能を有する手段（１０Ｆ：充填制御信号発信手段）と、
車両（２０）からの情報に含まれる車両タンク容量（Ｖ）と、車両タンク容量ごとに定められた目標充填後質量に基づいて、充填対象である燃料電池自動車（その時点で充填されている燃料電池自動車）の目標充填後質量を設定する設定手段（１０Ｂ）を含み、
前記設定手段（１０Ｂ）は目標充填後質量判定手段（１０Ｂ１）及びタンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）を有し、
前記設定手段（１０Ｂ）は目標充填後質量判定手段（１０Ｂ１）及びタンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）を有し、
前記タンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）はタンク容量と目標充填後質量との関係を記憶する機能を有し、
前記目標充填後質量判定手段（１０Ｂ１）は、充填対象である燃料電池自動車のタンク容量（Ｖ）を取得する機能と、前記タンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）に記憶されているタンク容量と目標充填後質量との関係を用いて取得したタンク容量（Ｖ）から目標充填後質量を決定する機能を有しているを特徴としている。
本明細書において、「目標充填後質量」は、充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値であって、例えば出荷された燃料電池自動車の車両タンク（２１）内に充填しておきたい水素質量である。

或いは、本発明の充填装置（１００）は、車両（２０）からの情報を受信して充填制御を行う充填装置（１００）において、
制御装置（１０）を含み、当該制御装置（１０）は、
車両（２０）からの情報（例えば、車両タンク容量Ｖ、車両タンク圧力Ｐ、車両タンク温度Ｔ）に基づいて充填前の車両タンク（２１）内の質量（例えば、水素質量）を算出する第１の質量算出手段（１０Ａ）と、
充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値（目標充填後質量）と第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量との差異を、車両タンク（２１）内に充填するべき質量として算出する第２の質量算出手段（１０Ｄ）と、
車両タンク内の質量が目標充填後質量となると充填終了と判断する機能を有する手段（１０Ｆ：充填制御信号発信手段）を有しており、
前記充填装置（１００）は、作業者が目標充填後質量を設定する態様に切り替える入力装置としての機能を有する目標充填後質量切替部（１０Ｂ３）を含むことを特徴としている。
さらに、本発明の充填装置（１００）は、車両（２０）からの情報を受信して充填制御を行う充填装置（１００）において、
制御装置（１０）を含み、当該制御装置（１０）は、
車両（２０）からの情報（例えば、車両タンク容量Ｖ、車両タンク圧力Ｐ、車両タンク温度Ｔ）に基づいて充填前の車両タンク（２１）内の質量（例えば、水素質量）を算出する第１の質量算出手段（１０Ａ）と、
充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値（目標充填後質量）と第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量との差異を、車両タンク（２１）内に充填するべき質量として算出する第２の質量算出手段（１０Ｄ）と、
車両タンク内の質量が目標充填後質量となると充填終了と判断する機能を有する手段（１０Ｆ：充填制御信号発信手段）を有しており、
前記充填装置（１００）は、前記充填装置（１００）の販売時点情報管理システム（ＰＯＳ）或いは（制御盤等の）後方設備で設定した目標充填後質量の情報を中継する機能を有する目標充填後質量切替部（１０Ｂ３）を含むことを特徴としている。

本発明の実施に際して、前記充填装置（１００）は、充填終了後の車両タンク（２１）内の目標充填後質量を表示する部分（７Ａ）と、前記充填装置（１００）により充填された質量を表示する部分（７Ｂ）と、車両タンク（２１）内の温度（℃）を表示する部分（７Ｃ１）と、車両タンク（２１）内の圧力（ＭＰａ）が表示される部分（７Ｃ２）と、充填開始からの充填質量（表示部分７Ｂに表示される）に充填開始時に車両タンク（２１）内に存在した水素質量を加えた質量ある車両タンク内質量（ｋｇ）が表示される部分（７Ｄ）を備えた表示器（７）を含むことが好ましい。
それに加えて、前記表示器（７）には、充填状況を表示する表示手段（７Ｅ：例えば、目標充填後質量に対する充填量の割合を棒状グラフで表示する機構：バータイプの表示手段）を設けることが出来る。

また本発明の実施に際して、車両情報は燃料電池自動車（２０）から直接取得しても良いし、或いは、その他のシステム（例えば車載通信機）を介して取得しても良い。
それに加えて、本発明の充填装置（１００）には脱圧弁（６）が設けられているのが好ましい。ここで、充填装置（１００）或いは充填装置（１００）を具備する設備における構成等に基づいて、脱圧弁（６）は常開であっても常閉であっても良い。
常閉の脱圧弁（６）の場合には、充填開始時に脱圧弁（６）は閉鎖しており、充填終了後に脱圧弁（６）を開放した後、一定時間が経過し且つ圧力が所定値（例えば１ＭＰａ）以下になると脱圧弁（６）を閉鎖して、気体燃料の充填を終了する。一方、常開の脱圧弁（６）の場合には、充填時には脱圧弁（６）を閉鎖し、非充填時或いは緊急時には脱圧弁（６）を開放する。

上述の構成を具備する本発明によれば、充填前に車両タンク（２１）内に既に充填されている気体燃料（例えば水素）の質量が充填対象である燃料電池車毎に異なっていても、（制御装置１０における）第１の質量算出手段（１０Ａ）によって充填前の車両タンク（２１）内の気体燃料質量（既に車両タンク２１内に充填されている水素質量）を算出することが出来る。例えば、車両情報から車両タンク容量（Ｖ）、車両タンク圧力（Ｐ）、車両タンク温度（Ｔ）が出力されれば、既存の技術により、車両タンク（２１）内に実際に充填されている気体燃料の質量が算出或いは演算される。
そして、第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量と目標充填後質量に基づいて、第２の質量算出手段（１０Ｄ）により、車両タンク（２１）内に充填するべき質量を算出することが出来る。そして算出された充填質量だけ気体燃料を充填することにより、車両タンク（２１）内に目標充填後質量を均一に充填し、充填後には車両タンク（２１）内の質量を一定にすることが出来る。

充填後の車両タンク（２１）内の質量が一定なので、燃料電池自動車製造工場からの出荷時には、均一の状態（車両タンク２１内に充填されている水素質量が全車両で一定な状態）の燃料電池自動車（２０：車両）を提供することが出来る。
その結果、出荷時における車両タンク（２１）内への燃料ガスの充填における重大なミスを事前に防止して、燃料電池自動車出荷に関する信用を向上させることが出来る。

本発明において、車両（２０）からの情報に含まれる車両タンク容量（Ｖ）と、車両タンク容量ごとに定められた目標充填後質量に基づいて、充填対象である燃料電池自動車（２０：その時点で充填されている燃料電池自動車）の目標充填後質量を（作業員によることなく）自動的に設定する設定手段（１０Ｂ）を有していれば、燃料電池自動車（２０）に充填する度毎に作業員が目標充填後質量を設定しなくても、前記設定手段（１０Ｂ）により自動的に目標充填後質量を設定することが出来る。そのため、充填作業を行う作業員の労力を軽減することが出来て、作業員による目標充填後質量の設定ミスが防止される。

また本発明において、目標充填後質量を表示する表示部分（７Ａ）を設けた表示器（７）を設ければ、充填対象となる燃料電池自動車（２０）ごとに異なる目標充填後質量が表示器（７）に表示されるので、表示された目標充填後質量を視認することにより、充填するべき燃料電池自動車（２０）の目標充填後質量を容易に確認することが出来る。
ここで表示器（７）に、充填質量を表示する表示部分（７Ｂ）と、車両情報を表示する表示部分（７Ｃ）を設ければ、表示された車両情報を視認することにより、充填時における車両（２０）の状況を確認して、安全に充填されていることを把握出来る。
或いは表示器（７）に、充填状況を表示する表示手段（７Ｅ）を設ければ、表示手段（７Ｅ）に表示された充填状況を視認して、充填中の経過情報や収量を視覚的に理解することが出来る。

本発明の実施形態を示す説明図である。 実施形態で用いられる制御装置の機能ブロック図である。 目標充填後質量を設定する態様を機能ブロック様に示した説明図である。 車両情報授受の態様を示すブロック図である。 実施形態による目標充填後質量を設定する手順を示すフローチャートである。 実施形態による水素充填における制御を示すフローチャートである。 図６に連続する制御を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図示の実施形態では、燃料電池自動車に水素を充填する水素充填装置を例示している。
最初に図１を参照して本発明の実施形態に係る充填装置を説明する。
図１において、全体を符号１００で表す充填装置は、水素供給配管１、流量計２、流量調整弁３、ガス管路冷却部４、遮断弁５、脱圧弁６、表示器７、制御装置１０を有している。
水素供給配管１の上流側は図示しない水素供給源（例えば蓄圧器）に連通しており、水素供給配管１の下流側は、充填ホース８、図示しない充填ノズルを介して燃料電池自動車の車両タンク２１に接続されている。図１では車両タンク２１、充填ホース８のみが模式的に図示され、燃料電池自動車は図示されていない。
水素供給配管１には、流量計２、流量調整弁３、ガス管路冷却部４、遮断弁５、脱圧弁６が介装されている。脱圧弁６は放散管１９に連通している。
図示しない水素供給源に貯蔵されている水素は、水素供給配管１を流過し、流量計２、流量調整弁３、ガス管路冷却部４、遮断弁５を経由して充填ホース８を流れ、充填ノズルを介して車両タンク２１内に充填、供給される。

制御装置１０は、入力信号ラインＳｉ１を介して流量計２の計測結果を取得すると共に、制御信号ラインＳｏ１を介して流量調整弁３に制御信号を送信する。ガス管路冷却部４は従来公知の構造を具備しており、車両タンク２１に充填される水素の温度を低下させる機能を有している。
制御装置１０は、充填を終了或いは中止する際に、流量調整弁３、遮断弁５、脱圧弁６に対して、それぞれ制御信号ラインＳｏ１、Ｓｏ２、Ｓｏ３を介して制御信号を送信し、流量調整弁３、遮断弁５を閉鎖し、脱圧弁６を開放或いは閉鎖する。充填終了時或いは中止時の制御については、図６、図７を参照して後述する。

車両タンク２１の内部には、圧力Ｐを計測する圧力センサ（図示しない）及び温度Ｔを計測する温度センサ（図示しない）を備えており、車両タンク２１内の圧力Ｐ、温度Ｔ及び車両タンク２１の容量Ｖの車両情報は、制御装置１０に（刻々と）送信されている。車両情報の授受については、図４を参照して後述する。
充填装置１００は、上述の車両情報（車両タンク２１内の圧力Ｐ、車両タンク２１内の温度Ｔ、車両タンク２１の容量Ｖ）に基づいて、充填前の車両タンク２１内の水素質量が定量ではなく不均一であっても、目標充填後質量（充填後の車両タンク２１内の水素質量の目標値）とする様に充填制御して、充填終了後の車両タンク２１内の水素質量が一定値（均一な水素質量）となるように制御している。充填制御については図６、図７を参照して後述する。

図１で示す様に、表示器７は、表示部分７Ａ、７Ｂ、７Ｃ１、７Ｃ２、７Ｄと表示手段７Ｅを備えており、制御装置１０から制御信号ラインＳｏ４を介して制御信号を取得し、各種パラメータを表示する機能を有している。
表示器７の表示部分７Ａには、充填終了後の車両タンク２１内の目標充填後質量（ｋｇ）が表示され、図１では２．０（ｋｇ）を例示している。目標充填後質量は、例えば出荷された燃料電池自動車の車両タンク（２１）内に充填しておきたい水素質量であり、充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値である。
表示部分７Ｂには充填質量（ｋｇ：充填機により充填された質量：充填開始からの充填質量）が表示され、図１では０．６（ｋｇ）が例示されている。

表示部分７Ｃは車両情報の表示部分であって、図示の実施形態では、表示部分７Ｃ１には車両タンク２１内の温度（℃）、表示部分７Ｃ２には車両タンク２１内の圧力（ＭＰａ）が表示される。図１では、車両タンク２１内の温度として１６．０℃、車両タンク２１内の圧力として６０．０ＭＰａが例示されている。
表示部分７Ｄには車両タンク内質量（ｋｇ）が表示される。車両タンク内質量は、充填開始からの充填質量（表示部分７Ｂに表示される）に、充填開始時に車両タンク２１内に存在した水素質量（例えば、０．２ｋｇ）を加えた質量である。
表示手段７Ｅは充填状況を表示している。図１の例では、車両タンク２１内の目標充填後質量に対する車両タンク内質量の割合を表示バーによりアナログに表示している。充填終了後の車両タンク２１内の目標充填後質量が２．０ｋｇであり、車両タンク内質量が０．８ｋｇであるので、図１の例では、車両タンク２１内の目標充填後質量に対する車両タンク内質量の割合４０％（＝０．８ｋｇ／２．０ｋｇ）である。充填状況としては表示バーのみならず、デジタル表示として「％」を示しても良いし、目標充填後質量とするための残り時間を表示しても良い。

図１において、水素充填装置１００の水素供給配管１には供給配管入口側圧力センサ１１、供給配管出口側圧力センサ１２が介装され、それぞれ水素供給配管１内の入口側圧力と出口側圧力を計測し、計測結果は、入力信号ラインＳｉ２、Ｓｉ３を介して制御装置１０に送信する。
また、水素供給配管１には供給配管温度センサ１３が介装され、水素供給配管１内の温度を計測し、入力信号ラインＳｉ４を介して計測結果を制御装置１０に送信する機能を有している。

図１において、水素充填装置１００にはスイッチ部１４が設けられ、スイッチ部１４は、水素充填の開始時に操作される充填開始スイッチ１４Ａ、水素充填が終了し充填を停止させる時に操作される充填停止スイッチ１４Ｂ、緊急停止時に操作される緊急停止スイッチ１４Ｃを備えている。スイッチ１４Ａ～１４Ｃが操作されたことを示す操作信号は、入力信号ラインＳｉ５を介して制御装置１０に送信される。
また水素充填装置１００には、複数個所にガス検知器１５が配置されており、水素ガスの漏洩を検知している。ガス検知器１５による検知結果は、入力信号ラインＳｉ６を介して制御装置１０に送信される。

水素充填装置１００には報知器１６が設けられ、報知器１６は、制御装置１０から制御信号ラインＳｏ５を介して送信させる制御信号により作動して、例えば警報を発して異常を報知する機能を有している。異常報知については図７で後述するが、例えば、所定量まで充填することが出来ない充填異常や、ガス検知器１５により検知されるガス漏洩等がある。
さらに、水素充填装置１００は制御盤９を備えており、制御盤９への入力された情報は、入力信号ラインＳｉ１７を介して制御装置１０に送信される。

次に図２を参照して、制御装置１０について詳細に説明する。
図２において、制御装置１０は、第１の質量算出手段１０Ａ、目標充填後質量設定手段１０Ｂ、第２の質量算出手段１０Ｄ、充填質量算出手段１０Ｅ、及び充填制御信号発信手段１０Ｆを有している。
第１の質量算出手段１０Ａは、充填前の車両２０から入力信号ラインＳｉ７を介して車両情報を取得し、充填前の車両タンク２１内の水素質量を算出する機能を有している。車両情報は、例えば車両タンク２１の容量Ｖ、車両タンク２１内の圧力Ｐ、車両タンク２１内の温度Ｔであり、容量Ｖ、圧力Ｐ、温度Ｔから既存の技術を用いて、充填前の車両タンク２１内に充填されている水素質量が演算・算出される。
第１の質量算出手段１０Ａの算出結果、すなわち充填前の車両タンク２１内の水素質量は、入力信号ラインＳｉ８を介して第２の質量算出手段１０Ｄに送信される。

目標充填後質量設定手段１０Ｂは、車両２０から、入力信号ラインＳｉ９を介して車両情報として車両タンク２１の容量Ｖを取得し、或いは図示しない入力手段を介して出荷時に車両タンクに充填されているべき水素ガス質量を取得し、目標充填後質量（充填後の車両タンク２１内の水素質量の目標値）を設定する機能を有している。
目標充填後質量設定の具体的な手法については、図３を参照して後述する。
目標充填後質量設定手段１０Ｂで設定した目標充填後質量は、入力信号ラインＳｉ１０（Ｓｉ１５）を介して第２の質量算出手段１０Ｄに送信される。
なお、図３を参照して後述するように、目標充填後質量は目標充填後質量切替部１０Ｂ３から入力信号ラインＳｉ１５を介して第２の質量算出手段１０Ｄに送信される場合もある。

第２の質量算出手段１０Ｄでは、第１の質量算出手段１０Ａから取得した充填前の車両タンク２１内の水素質量と、目標充填後質量設定手段１０Ｂから取得した目標充填後質量との差から、車両タンク２１内に充填するべき水素質量（設定質量）を算出する機能を有している。換言すると、第２の質量算出手段１０Ｄにおいて、車両タンク２１内に充填するべき水素質量（設定質量）は、目標充填後質量から充填前の車両タンク２１内の水素質量を減算した値に相当する。

第２の質量算出手段１０Ｄの算出結果（設定質量：車両タンク２１内に充填するべき水素質量）は、入力信号ラインＳｉ１２を介して充填制御信号発信手段１０Ｆに送信される。
なお、図示はされていないが、第１の質量算出手段１０Ａと第２の質量算出手段１０Ｄとの間に比較手段を配置することも可能である。

充填質量算出手段１０Ｅは、充填開始後の流量計２から入力信号ラインＳｉ１を介して流量計測値（質量）を取得し、充填開始後から車両タンク２１内に充填された水素質量（の積算値）である充填質量を算出する機能を有している。流量計２の計測結果である充填質量（水素質量）と実際に車両タンク２１内に充填される充填質量の誤差（水素供給配管系の容積に起因する誤差）は、充填質量算出手段１０Ｅにおいて、例えば予め経験的に決定されている態様により解消されている。
充填質量算出手段１０Ｅの算出結果（充填質量：充填開始後から車両タンク２１内に充填された水素質量）は、入力信号ラインＳｉ１３を介して充填制御信号発信手段１０Ｆに送信される。

充填制御信号発信手段１０Ｆでは、充填質量算出手段１０Ｅから取得した充填開始後から車両タンク２１内に充填された充填質量と、第２の質量算出手段１０Ｄから取得した車両タンク２１内に充填するべき設定質量との差異を演算し、演算された差異に基づいて、充填を継続するか或いは終了するかを判断する機能を有している。そして、制御信号ラインＳｏ１を介して流量調整弁３の開度制御を行う機能を有している。それと共に、制御信号ラインＳｏ２を介して遮断弁５を開閉制御する機能と、制御信号ラインＳｏ３を介して脱圧弁６を開閉制御する機能を有している。
図示の実施形態においては、車両タンク２１内に充填された充填質量（水素質量）が充填するべき設定質量（水素質量）に到達する以前の過程で、水素流量を段階的に絞っている。

図示の実施形態では、設定質量（車両タンク２１内に充填するべき水素質量）と充填質量（車両タンク２１内に充填された水素質量）との差が第１の所定値ｗ１以下になった時と、設定質量と充填質量との差が第２の所定値ｗ２以下になった時に、それぞれ流量調整弁３の弁開度を充填当初に対して絞り、第１の所定開度割合、第２の所定開度割合に制御して充填している。
図示の実施形態では、第１の所定値ｗ１は１５０ｇ、第２の所定値ｗ２は５０ｇである。そして、第１の所定開度割合は７００ｇ／ｍｉｎ、第２の所定開度割合は３００ｇ／ｍｉｎである。
充填質量が設定質量に達した時に、充填制御信号発信手段１０Ｆは水素充填を終了する旨を判断して、流量調整弁３を完全に閉鎖し、遮断弁５を閉鎖する。

また、充填制御信号発信手段１０Ｆは、流量調整弁３、遮断弁５の閉鎖完了を確認後、制御信号ラインＳｏ３を介して脱圧弁６に制御信号を送信して開放（或いは閉鎖）する機能を有している。流量調整弁３、遮断弁５の閉鎖完了の確認は、例えば流量調整弁３、遮断弁５への制御信号の送信後に一定時間が経過したか否かで判断し、或いはその他の公知技術に基づいて判断しても良い。
流量調整弁３により車両タンク２１への供給流量を段階的に絞りながら流量調整弁３、遮断弁５を閉鎖し、さらに脱圧弁６を開放（或いは閉鎖）する制御については、図６、図７のフローチャートを参照して後述する。

目標充填後質量設定手段１０Ｂについて、図３を参照して説明する。
図示の実施形態では、目標充填後質量の設定は第１～第３の態様で実行している。
第１の態様では、目標充填後質量設定手段１０Ｂにより車両タンク容量Ｖに対応して自動的に設定し、第２の態様では作業者の手作業により目標充填後質量を設定し、第３の態様ではＰＯＳや制御盤や後方設備により目標充填後質量を設定する。
図３では、第１～第３の態様が単一の図面において、機能ブロックの様な状態で示されている。

図３において、第１の態様では、目標充填後質量設定手段１０Ｂは、目標充填後質量判定手段１０Ｂ１とタンク容量－目標充填後質量対照記憶部１０Ｂ２を有する。タンク容量－目標充填後質量記憶部１０Ｂ２にはタンク容量－目標充填後質量対照表が記憶されており、タンク容量－目標充填後質量対照表には、例えばタンク容量Ｖが１００Ｌ（リットル）であれば目標充填後質量は１ｋｇ、タンク容量Ｖが２００Ｌであれば目標充填後質量は２ｋｇ、タンク容量Ｖが４００Ｌであれば目標充填後質量は４ｋｇとなっており、タンク容量Ｖに対して目標充填後質量が一義的に決定されている。
目標充填後質量判定手段１０Ｂ１は、入力信号ラインＳｉ９を介して車両タンク２１の容量Ｖを取得し、車両タンク２１の容量Ｖから、信号ラインＳｉ１４を介してタンク容量－目標充填後質量記憶部１０Ｂ２に記憶されるタンク容量－目標充填後質量対照表を参照して、目標充填後質量を決定する。
目標充填後質量判定手段１０Ｂ１で決定された目標充填後質量は、入力信号ラインＳｉ１０を介して制御装置１０の第２の質量算出手段１０Ｄに送信される。

図３において、第２の態様では、目標充填後質量設定手段１０Ｂは、目標充填後質量切替部１０Ｂ３を有している。目標充填後質量の設定に際して、作業者は目標充填後質量切替部１０Ｂ３の図示しない操作ボタンを操作することにより、目標充填後質量を設定する。その際、目標充填後質量切替部１０Ｂ３は入力装置として機能する。
目標充填後質量切替部１０Ｂ３の操作ボタンは、例えば目標充填後質量が１ｋｇであれば１番ボタン、目標充填後質量が２ｋｇであれば２番ボタン、目標充填後質量が３ｋｇであれば３番ボタン、・・・・、目標充填後質量が５ｋｇであれば５番ボタン、・・・の様に設定され、作業者の判断により操作すべきボタンを選択し、操作する。
目標充填後質量切替部１０Ｂ３における作業者のボタン選択（操作）結果は、入力信号ラインＳｉ１５を介して第２の質量算出手段１０Ｄに送信される。

図３において、第３の態様では、第２の態様と同様に、図示しないＰＯＳ（販売時点情報管理システム）や制御盤９（図１）等の後方設備の操作ボタン等を操作することにより、予め目標充填後質量を設定する。換言すれば、第３の態様において目標充填後質量切替部１０Ｂ３は、ＰＯＳや制御盤等の後方設備による目標充填後質量の情報を中継する機能を有している。
第３の態様については、図５を参照して後述する。
目標充填後質量の設定における第１～第３の態様は、実機においては、何れか１つの態様のみが実行される。

車両情報（車両タンク２１内の圧力Ｐ、車両タンク２１内の温度Ｔ、車両タンク２１の容量Ｖ）は、車両２０から水素充填装置１００の制御装置１０における第１の質量算出手段１０Ａ及び目標充填後質量設定手段１０Ｂに送信されるが、その送信の第１の態様及び第２の態様が図４に示されている。
第１の態様では、車両情報を燃料電池自動車２０の車両タンク２１から、充填ホース８に沿って設けられている信号回線１７（有線）を介して、車両タンク２１内の圧力Ｐ、車両タンク２１内の温度Ｔ、車両タンク２１の容量Ｖの情報が、車載制御装置２２、充填用コネクタ２３、充填ホース８に沿設された信号回線１７（有線）を経由して水素充填装置１００に送信される。

図４において、水素充填装置１００において、流量計２から制御装置１０への入力信号ラインＳｉ１、制御装置１０から流量調整弁３、遮断弁５への制御信号ラインＳｏ１、Ｓｏ２が図示されている。ここで、図４では図示の煩雑を回避するため、流量調整弁３、遮断弁５を１つの弁として示している。

図４において、車両情報を車両２０から水素充填装置１００に送信する第２の態様では、車両情報は無線通信により水素充填装置１００に取得される。
第２の態様において、車両情報である車両タンク２１内の圧力Ｐ、温度Ｔ、容量Ｖのデータは、車載制御装置２２を介して車両側送受信装置２４から送信され、水素充填装置１００側の送受信装置１８により受信され、水素充填装置１００内の制御装置１０の第１の質量算出手段１０Ａ及び目標充填後質量設定手段１０Ｂに送信される。
車両情報の送信に際しては、第１及び第２の態様の何れか１つが選択される。

図示の実施形態の制御について、主として図５～図７を参照して説明する。
図５は、目標充填後質量をＰＯＳや制御盤９（図１）等により設定する態様（図３における第３の態様）で実行する場合を示している。
作業者の手作業により目標充填後質量を設定する態様（図３における第２の態様）の場合には、図６のフローチャートにおけるステップＳ３（車両情報が入力されたか否かを判断する論理回路）以前の段階で、作業者の手作業により目標充填後質量が設定される。
また、目標充填後質量設定手段１０Ｂにより、車両タンク容量Ｖに対応して目標充填後質量を自動的に設定する態様（図３における第１の態様）であれば、図６のフローチャートにおけるステップＳ４以前の段階で、目標充填後質量設定手段１０Ｂにより、車両タンク容量Ｖに対応して目標充填後質量が自動的に設定される。

図５において、ステップＳ３１では、ＰＯＳや制御盤９等により目標充填後質量の設定が終了したか否かを判断する。
ＰＯＳや制御盤９等により目標充填後質量の設定が終了した場合（ステップＳ３１が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ３２に進み、ＰＯＳや制御盤９等により目標充填後質量の設定が終了していない場合（ステップＳ３１が「Ｎｏ」）、ステップＳ３１に戻る。
ステップＳ３２では、目標充填後質量を出力する。ステップＳ３２で出力されたＰＯＳや制御盤９等により設定された目標充填後質量は、図６のフローチャートにおけるステップＳ４以前の段階で設定される。
目標充填後質量の設定における第１～第３の態様（図３における第１～第３の態様）は、実機においては、何れか１つの態様のみが実行される。

図示の実施形態における水素充填の手順を示す図６において、ステップＳ１（車両２０側）では、車両タンク２１（図４）の図示しない充填口が開いたか否かを、車載制御装置２２（図４）が判断する。
車両タンク２１の充填口が開いていれば（ステップＳ１が「Ｙｅｓ」）ステップＳ２に進み、車両タンク２１の充填口が開いていなければステップＳ１に戻る（ステップＳ１が「Ｎｏ」のループ）。
ステップＳ２（車両タンク２１の充填口が開）では、車載制御装置２２により車両情報（車両タンク２１内の圧力Ｐ、同温度Ｔ、車両タンク２１の容量Ｖ）を水素充填装置１００側に出力する。水素充填装置１００側に出力された車両情報は、制御装置１０の第１の質量算出手段１０Ａ、目標充填後質量設定手段１０Ｂに送信される。そしてステップＳ３に進む。

ステップＳ３（水素充填装置１００側）では、車両２０側（車両タンク２１側）から車両情報が水素充填装置１００側の制御装置１０に入力されたか否かを、制御装置１０が判断する。
車両２０側からの車両情報が水素充填装置１００側に入力されていれば（ステップＳ３が「Ｙｅｓ」）ステップＳ４に進み、車両２０側からの車両情報が水素充填装置１００側に入力されなければステップＳ３に戻る（ステップＳ３が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ４（車両情報が水素充填装置１００側に入力）では、充填前の車両タンク２１内の水素質量を算出する。充填前の車両タンク２１内の水素質量の算出は、第１の質量算出手段１０Ａが、車両情報（車両タンク２１内圧力Ｐ、車両タンク２１内温度Ｔ、車両タンク２１容量Ｖ）に基づき実行する。
そしてステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、第２の質量算出手段１０Ｄにより、目標充填後質量から充填前の車両タンク２１内の水素質量を減算して、車両タンク２１内に充填するべき水素質量（設定質量）を算出する。そしてステップＳ６に進み、水素充填装置１００をリセットし、新たな水素充填を可能にする。そしてステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、制御装置１０が充填開始スイッチ１４Ａの作動信号を、入力信号ラインＳｉ５を介して取得したか否かにより、水素充填装置１００の充填開始スイッチ１４Ａが操作（押下）されたか否かを判断する。
充填開始スイッチ１４Ａが操作された場合（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）ステップＳ８に進み、充填開始スイッチ１４Ａが押下されない場合はステップＳ７に戻る（ステップＳ７が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ８（充填開始スイッチ１４Ａが操作された場合）では、制御装置１０から脱圧弁６、遮断弁５、流量調整弁３に制御信号を送信して、脱圧弁６を閉鎖し、遮断弁５を開放し、流量調整弁３を開放する。これにより、水素充填装置１００から車両タンク２１への水素充填が開始される。当該水素充填に際しては、既存の充填プロトコルに従って実行する。例えば、充填中に温度、圧力が所定のしきい値を超えない様に監視しながら、安全な充填を行う。

続くステップＳ９では、入力信号ラインＳｉ１を介して制御装置１０が流量計２からの流量信号（パルス信号）を取得したか否かを確認する。
ステップＳ９で流量パルスを確認したならば（ステップＳ９が「Ｙｅｓ」）水素充填が行われたと判断して、図７のステップＳ１０に進む。

図７において、ステップＳ１０では、水素充填装置１００の表示部７には目標充填後質量や充填機により充填された質量等の各種数値（計数）が表示される。
当該計数表示は、制御信号ラインＳｏ４を介して制御装置１０から表示器７に送信される制御信号に基づき実行される。そしてステップＳ１１に進む。

ここで図６、図７では、上述した様にステップＳ８以降に水素充填が実行され、水素充填に際しては、流量調整弁３を調整し、各制御サイクルにおける流量（瞬時の流量）が所定値となる様に制御される。
図示の実施形態では効率的且つ安定した水素充填を行うため、水素充填が進行すると流量調整弁３の弁開度を調節し、段階的に水素供給流量を絞っている。そして、車両タンク２１内に充填された水素質量（充填質量）が充填するべき水素質量（設定質量）に達した時、流量調整弁３を完全に閉鎖し、遮断弁５を閉鎖している。
ステップＳ１１では、充填制御信号発信手段１０Ｆにより、設定質量（車両タンク２１内に充填するべき水素質量）と充填質量（車両タンク２１内に充填された水素質量）との差が第１の所定値ｗ１（例えば１５０ｇ）以下になったか否かを判断する。
設定質量と充填質量との差が第１の所定値ｗ１以下になった場合（ステップＳ１１が「Ｙｅｓ」）ステップＳ１２に進み、設定質量と充填質量との差が第１の所定値ｗ１以下にならない場合はステップＳ１３に進む（ステップＳ１１が「Ｎｏ」）。

ステップＳ１２（設定質量と充填質量との差が第１の所定値ｗ１以下）では、流量調整弁３の弁開度を第１の所定開度割合まで減少する（絞る）。第１の所定開度割合は、例えば充填当初の弁開度の５０％（流量が約７００ｇ／ｍｉｎ）に相当する弁開度である。そして、流量調整弁３の弁開度第１の所定開度割合に相当する弁開度となる。流量調整弁３の弁開度の制限は、充填制御信号発信手段１０Ｆから流量調整弁への制御信号に基づき実行される。そしてステップＳ１５に進む。
ステップＳ１３（設定質量と充填質量との差が第１の所定値ｗ１以下ではない場合）では、充填状態が異常であるか否かを判断する。充填異常としては、例えば、目標充填後質量に達することが見込めない事態である。
ステップＳ１３の判断の結果、充填異常がある場合（ステップＳ１３が「Ｙｅｓ」）はステップＳ１４に進み、充填異常がない場合（ステップＳ１３が「Ｎｏ」）は、ステップＳ９、Ｓ１０と同様に、流量計２からの流量信号（パルス信号）を取得したか否かを確認し、流量パルスを確認したならば表示部７に目標充填後質量や充填機により充填された質量等の各種数値（計数）を表示する。そしてステップＳ１１に戻る。
ステップＳ１４（充填異常がある場合）は報知器１６により異常報知を行う。そしてステップＳ２２に進む。

流量調整弁３の弁開度を第１の所定開度割合まで減少した後、ステップＳ１５において、充填制御信号発信手段１０Ｆにより、設定質量（車両タンク２１内に充填するべき水素質量）と充填質量（車両タンク２１内に充填された水素質量）との差が第２の所定値ｗ２（例えば５０ｇ）以下になったか否かを判断する。
設定質量と充填質量との差が第２の所定値ｗ２以下になった場合（ステップＳ１５が「Ｙｅｓ」）はステップＳ１６に進み、設定質量と充填質量との差が第２の所定値ｗ２以下ではない場合はステップＳ１７（ステップＳ１５が「Ｎｏ」）に進む。
ステップＳ１６（設定質量と充填質量との差が第２の所定値ｗ２以下）では、流量調整弁３の弁開度を第２の所定開度割合まで減少する（絞る）。第２の所定開度割合は、例えば充填当初の弁開度に対して２０％（目標瞬時流量が約３００ｇ／ｍｉｎ）に相当する弁開度である。その後、第２の所定開度割合まで減少された流量調整弁３の弁開度により水素充填を継続し、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１７（設定質量と充填質量との差が第２の所定値ｗ２以下ではない場合）では、充填状態が異常であるか否かを判断する。充填異常があれば（ステップＳ１７が「Ｙｅｓ」）ステップＳ１８に進み、充填異常がなければ（ステップＳ１７が「Ｎｏ」）、ステップＳ９、Ｓ１０と同様に、流量計２からの流量信号（パルス信号）を取得したか否かを確認し、流量パルスを確認したならば表示部７に目標充填後質量や充填機により充填された質量等の各種数値（計数）を表示する。そしてステップＳ１５に戻る。
ステップＳ１８（充填異常）では報知器１６により異常を報知し、そして異常報知後にステップＳ２２に進む。

流量調整弁３の弁開度を第２の所定開度割合まで減少した後、ステップＳ１９で、充填制御信号発信手段１０Ｆにより、設定質量（車両タンク２１内に充填するべき水素質量）と充填質量（車両タンク２１内に充填された水素質量）とが等しくなったか否か判断する。換言すれば、車両タンク２１内の水素質量が目標充填後質量に到達したか否かを判断する。
充填質量が設定質量に達した場合（ステップＳ１９が「Ｙｅｓ」）はステップＳ２２に進み、充填質量が設定質量に達しない場合（ステップＳ１９が「Ｎｏ」）はステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０（充填質量が設定質量に達しない場合）では、充填状態が異常であるか否かを判断する。充填異常がある場合（ステップＳ２０が「Ｙｅｓ」）はステップＳ２１に進み、充填異常がない場合は（ステップＳ２０が「Ｎｏ」）、ステップＳ９、Ｓ１０と同様に、流量計２からの流量信号（パルス信号）を取得したか否かを確認し、流量パルスを確認したならば表示部７に目標充填後質量や充填機により充填された質量等の各種数値（計数）を表示する。そしてステップＳ１９に戻る。
ステップＳ２１（充填異常）では報知器１６により異常を報知し、その後、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、車両タンク２１への水素充填が完了したこと或いは充填異常を検知したことを受けて、充填制御信号発信手段１０Ｆからの制御信号に基づき流量調整弁３（図１）を閉鎖し、遮断弁５（図１）を閉鎖する。ここで、水素充填が完了した場合は充填終了の報知を行う。そしてステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３では、流量調整弁３、遮断弁５の閉鎖確認が完了したか否かを判断する。流量調整弁３、遮断弁５の閉鎖確認が完了した場合（ステップＳ２３が「Ｙｅｓ」）はステップＳ２４に進み、流量調整弁３、遮断弁５の閉鎖確認が完了しない場合はステップＳ２３に戻る（ステップＳ２３が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ２４（流量調整弁３、遮断弁５の閉鎖確認が完了）では、充填制御信号発信手段１０Ｆからの制御信号に基づき、脱圧弁６（図１）を開放し、脱圧する。
図示の実施形態において、脱圧弁６は常開でも常閉でも良い。図示の実施形態では、脱圧弁６は常開であり、充填の際には脱圧弁６を閉鎖し、充填後、脱圧に際して開放する。図示はされていないが、緊急時にも脱圧弁６を開放する。
それに対して常閉の脱圧弁の場合には、充填開始時に脱圧弁は閉鎖しており、充填終了後に脱圧弁を開放した後、一定時間が経過し且つ圧力が所定値（例えば１ＭＰａ）以下になると脱圧弁を閉鎖して、気体燃料の充填を終了する。
図７において、ステップＳ１３が「Ｎｏ」の場合、ステップＳ１７が「Ｎｏ」の場合、ステップＳ２０が「Ｎｏ」の場合に、判断記号とプロセス・処理記号を表示せずに、カッコ内に「ステップＳ９、Ｓ１０と同様」と記載している。図示の煩雑化を防止するためである。

図示の実施形態によれば、充填前に車両タンク２１内に既に充填されている水素（気体燃料）の質量が燃料電池車毎に異なっていても、制御装置１０の第１の質量算出手段１０Ａによって充填前の車両タンク２１内の水素質量（既に車両タンク２１内に充填されている水素質量）を算出することが出来る。
そして、第１の質量算出手段１０Ａで算出された充填前の水素質量と目標充填後質量との差に基づいて、第２の質量算出手段１０Ｄによって車両タンク２１内に充填するべき質量である設定質量を算出している。算出された設定質量に相当する水素を充填することにより、車両タンク２１内に充填された水素の質量を目標充填後質量に等しくして、充填後における車両タンク２１内の水素質量を一定にすることが出来る。

充填後の車両タンク２１内の水素質量を一定に出来るので、燃料電池自動車製造工場からの出荷時に、均一の状態（車両タンク２１内に充填されている水素質量が全車両で一定な状態）の燃料電池自動車２０（車両）を提供することが出来る。
その結果、出荷時における車両タンク２１内への燃料ガスの充填に関する重大なミスが事前に防止されて、燃料電池自動車出荷に関する信用を向上させることが出来る。

図示の実施形態では、車両２０からの情報に含まれる車両タンク容量Ｖと、車両タンク容量Ｖごとに定められた目標充填後質量に基づいて、充填対象である燃料電池自動車２０（その時点で充填されている燃料電池自動車）の目標充填後質量を設定する設定手段１０Ｂを有しているので、燃料電池自動車２０に充填する度毎に作業員が目標充填後質量を設定しなくても、前記設定手段１０Ｂにより自動的に目標充填後質量を設定することが出来る。そのため、充填作業を行う作業員の労力を軽減することが出来て、作業員による目標充填後質量の設定ミスが防止される。
ただし、目標充填後質量を設定するに際しては、目標充填後質量切替部１０Ｂ３を設け、作業者の手作業により目標充填後質量を設定することも出来る。或いは、ＰＯＳ（販売時点情報管理システム）や制御盤等の後方設備により、目標充填後質量を設定することも出来る。

また図示の実施形態において、目標充填後質量を表示する表示部分７Ａを設けたので、燃料電池自動車２０ごとに異なる目標充填後質量が表示されて、容易に確認することが出来る。
さらに充填質量を表示する表示部分７Ｂと、車両情報（車両タンク２１内の圧力Ｐ、温度Ｔ、その他）を表示する表示部分７Ｃを設けたので、充填時に車両２０の状況を視認して、安全に充填されていることを把握出来る。
或いは表示器７に、充填状況を表示する表示手段７Ｄを設けたので、充填中の経過情報や充填された質量の割合を視覚的に容易に把握することが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、燃料電池自動車に水素を充填する水素充填装置を例示して説明しているが、ＣＮＧその他の水素以外の気体燃料を充填する充填装置にも、本発明を適用することが出来る。

１・・・水素供給配管
２・・・流量計
３・・・流量調整弁
４・・・ガス管路冷却部
５・・・遮断弁
６・・・脱圧弁
７・・・表示器
７Ａ～７Ｅ・・・表示部分
１０・・・制御装置
１０Ａ・・・第１の質量算出手段
１０Ｂ・・・目標充填後質量設定手段
１０Ｄ・・・第２の質量算出手段
２０・・・車両（水素燃料電池自動車）
２１・・・車両タンク
１００・・・水素充填装置

Claims (3)

1. 車両（２０）からの情報を受信して充填制御を行う充填装置（１００）において、
   制御装置（１０）を含み、当該制御装置（１０）は、
   車両（２０）からの情報に基づいて充填前の車両タンク（２１）内の質量を算出する第１の質量算出手段（１０Ａ）と、
   充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値と第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量との差異を、車両タンク（２１）内に充填するべき質量として算出する第２の質量算出手段（１０Ｄ）と、
   車両タンク内の質量が目標充填後質量となると充填終了と判断する機能を有する手段（１０Ｆ）と、
   車両（２０）からの情報に含まれる車両タンク容量（Ｖ）と、車両タンク容量ごとに定められた目標充填後質量に基づいて、充填対象である燃料電池自動車の目標充填後質量を設定する設定手段（１０Ｂ）を含み、
   前記設定手段（１０Ｂ）は目標充填後質量判定手段（１０Ｂ１）及びタンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）を有し、
   前記タンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）はタンク容量と目標充填後質量との関係を記憶する機能を有し、
   前記目標充填後質量判定手段（１０Ｂ１）は、充填対象である燃料電池自動車のタンク容量（Ｖ）を取得する機能と、前記タンク容量－目標充填後質量記憶部（１０Ｂ２）に記憶されているタンク容量と目標充填後質量との関係を用いて取得したタンク容量（Ｖ）から目標充填後質量を決定する機能を有していることを特徴する充填装置。
2. 車両（２０）からの情報を受信して充填制御を行う充填装置（１００）において、
   制御装置（１０）を含み、当該制御装置（１０）は、
   車両（２０）からの情報に基づいて充填前の車両タンク（２１）内の質量を算出する第１の質量算出手段（１０Ａ）と、
   充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値と第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量との差異を、車両タンク（２１）内に充填するべき質量として算出する第２の質量算出手段（１０Ｄ）と、
   車両タンク内の質量が目標充填後質量となると充填終了と判断する機能を有する手段（１０Ｆ）を有しており、
   前記充填装置（１００）は、作業者が目標充填後質量を設定する態様に切り替える入力装置としての機能を有する目標充填後質量切替部（１０Ｂ３）を含むことを特徴とする充填装置。
3. 車両（２０）からの情報を受信して充填制御を行う充填装置（１００）において、
   制御装置（１０）を含み、当該制御装置（１０）は、
   車両（２０）からの情報に基づいて充填前の車両タンク（２１）内の質量を算出する第１の質量算出手段（１０Ａ）と、
   充填後の車両タンク（２１）内の水素質量の目標値と第１の質量算出手段（１０Ａ）で算出された質量との差異を、車両タンク（２１）内に充填するべき質量として算出する第２の質量算出手段（１０Ｄ）と、
   車両タンク内の質量が目標充填後質量となると充填終了と判断する機能を有する手段（１０Ｆ）を有しており、
   前記充填装置（１００）は、前記充填装置（１００）の販売時点情報管理システム或いは後方設備で設定した目標充填後質量の情報を中継する機能を有する目標充填後質量切替部（１０Ｂ３）を含むことを特徴とする充填装置。

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