JPH08100887A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、周囲の温度変化にかかわらず被充
填タンクに充填可能な圧力又は充填量を正確に充填でき
るよう構成したガス供給装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 ガス供給装置１は、圧力発生ユニット４と、
圧縮されたガスを燃料タンク３に供給するためのディス
ペンサユニット５と、制御装置４７とよりなる。制御装
置４７は、温度センサ３５により測定された現在の温度
に基づいて燃料タンク３に充填すべき圧力を演算し、演
算された目標圧力が燃料タンク３に充填されたことが２
次圧力伝送器３３により検出されたときガス供給開閉弁
２９を閉弁させることにより、周囲の温度変化を考慮し
て燃料タンク３にガスを充填し、充填終了後に気温が変
化してもタンク内圧力が温度上昇により最高規定圧力を
越えることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス供給装置に係り、特
に周囲の温度変化にかかわらず被充填タンクに充填可能
な圧力又は充填量を正確に充填できるよう構成したガス
供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、天然ガスを圧縮した圧縮天然ガ
ス（ＣＮＧ）等を別のタンクに供給するガス供給装置と
しては、実開平４−６４６９９号公報にみられるような
装置がある。当該公報の装置は、圧縮されたガスを急速
充填する方式が採用されており、圧縮機により所定圧以
上に昇圧されたガスをガス供給タンクに一旦貯めてお
き、そしてガス供給タンクに貯められたガスを自動車の
燃料タンク（被充填タンク）に注入して燃料タンク内が
所定圧に達するまで充填（満タン充填）されるようにな
っている。

【０００３】自動車の燃料タンクへのガス供給量は流量
計により計測されており、燃料タンクに充填された総流
量を知ることができ、燃料タンクに充填された圧力はガ
ス供給管路に設けた圧力伝送器により検出できる。

【０００４】一般に燃料に天然ガスを利用する自動車用
のガス供給装置では、供給側の蓄ガス圧力は２５０kgf/
cm² 程度で、自動車の燃料タンクに充填された満タン時
の充填圧力が２００kgf/cm² の圧力で充填動作が完了と
なる。ところが、気温の変化により燃料タンクに充填さ
れたガスの圧力が変動するため、例えば寒冷地等におい
ては冬の朝の気温が−２０〜−３０°Ｃ程度まで下が
り、昼間になると気温が１０〜２０°Ｃ程度まで上が
る。

【０００５】そのため、寒冷地等で冬の朝、燃料タンク
にガスを充填する場合、圧縮されたガスの温度が低いた
め、より多くのガスを充填することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
に寒冷地で気温の低い朝にガスを充填した場合、圧縮さ
れたガスの温度が低いため、ガス充填時は満タン時の充
填圧力が２００kgf/cm²であっても、昼間になって太陽
光が照射されて気温が上昇すると、燃料タンク内のガス
は温度が上昇して膨張するため、次第に燃料タンク内の
圧力が上昇してしまい最高規定圧力を越えてしまうこと
があるといった課題がある。

【０００７】一般に燃料に天然ガスを利用する自動車用
の燃料タンクでは、３５°Ｃにおいて最高規定圧力が２
００kgf/cm² と決められており、例えば寒冷地の朝気温
が−１０〜−２０°Ｃで燃料タンクに２００kgf/cm² の
ガスを充填しそのまま放置した場合、昼間になって気温
が１０〜２０°Ｃ程度まで上がると、燃料タンクの圧力
が最高規定圧力である２００kgf/cm² を越えてしまう。

【０００８】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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
圧縮されたガスを供給する圧力源と、一端が該圧力源に
接続されたガス供給管路と、該ガス供給管路に設けられ
たガス供給開閉弁と、前記ガス供給管路に配設され、前
記ガス供給管路を介して前記被充填タンクに充填された
ガス充填圧力を検出する圧力検出手段と、周囲の温度を
測定する温度測定手段と、該温度測定手段により測定さ
れた現在の温度に基づいて前記被充填タンクに充填すべ
き圧力を演算する充填可能圧力演算手段と、該充填可能
圧力演算手段により演算された目標圧力まで前記被充填
タンクに充填されたことが前記圧力検出手段により検出
されたとき前記ガス供給開閉弁を閉弁させる制御手段
と、よりなることを特徴とする。

【００１０】又、請求項２の発明は、圧縮されたガスを
供給する圧力源と、一端が該圧力源に接続されたガス供
給管路と、該ガス供給管路に設けられたガス供給開閉弁
と前記ガス供給管路に配設され、前記ガス供給管路を介
して前記被充填タンクに充填されたガス充填圧力を検出
する圧力検出手段と、前記ガス供給管路に配設され、前
記ガス供給管路を介して前記被充填タンクに充填された
ガス充填量を計測する流量計と、周囲の温度を測定する
温度測定手段と、該温度測定手段により測定された現在
の温度に基づいて前記被充填タンクに充填すべきガス充
填量を演算する充填可能量演算手段と、該充填可能量演
算手段により演算された目標充填量が前記被充填タンク
に充填されたことを前記流量計により検出されたとき前
記ガス供給開閉弁を閉弁させる制御手段と、よりなるこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記請求項１によれば、充填可能圧力演算手段
が温度測定手段により測定された現在の温度に基づいて
被充填タンクに充填すべき圧力を演算し、充填可能圧力
演算手段により演算された目標圧力まで被充填タンクに
充填されたことが圧力検出手段により検出されたときガ
ス供給開閉弁を閉弁させることにより、周囲の温度変化
を考慮して被充填タンクにガスを充填し、充填終了後に
気温が変化してもタンク内圧力が温度上昇により最高規
定圧力を越えることを防止する。

【００１２】又、請求項２によれば、充填可能量演算手
段が温度測定手段により測定された現在の温度に基づい
て被充填タンクに充填すべき充填量を演算し、充填可能
量演算手段により演算された目標充填量が被充填タンク
に充填されたことを流量計により検出されたときガス供
給開閉弁を閉弁させることにより、周囲の温度変化を考
慮して被充填タンクにガスを充填し、充填終了後に気温
が変化してもタンク内圧力が温度上昇により最高規定圧
力を越えることを防止する。

【００１３】

【実施例】図１乃至図３に本発明になるガス供給装置の
第１実施例を示す。

【００１４】各図中、ガス供給装置１は、例えば自動車
２の燃料タンク（被充填タンク）３に都市ガスを所定圧
力に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス供
給ステーションなどに設置されている。尚、燃料タンク
３は、温度が３５°Ｃにおいて充填可能圧力が２００kg
f/cm² に設定されており、換言すれば燃料タンク３は最
大圧力２００kgf/cm² に耐えられるように製作されてい
る。

【００１５】ガス供給装置１は、大略、都市ガスを所定
圧力に圧縮し加圧されたガスを生成する圧力発生ユニッ
ト４と、圧力発生ユニット４により圧縮されたガスを燃
料タンク３に供給するためのディスペンサユニット５
と、よりなる。

【００１６】圧力発生ユニット４は、都市ガス等が家庭
に分岐される前の中圧管路１０に接続された分岐管路１
１に、ガスを圧縮する多段式のコンプレッサ１２が配設
されている。コンプレッサ１２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１
０から供給されたガスを段階的に圧縮する。

【００１７】さらに、コンプレッサ１２から引き出され
た高圧管路１３には、コンプレッサ１２により生成され
たガスの逆流を防止する逆止弁１４と、電磁弁よりなる
開閉弁１７と、圧力伝送器１８と、が配設されている。
さらに、高圧管路１３から分岐した分岐管路１５の端部
には、高圧ガス蓄圧器（圧力源）１６が接続されてい
る。尚、高圧ガス蓄圧器１６は、一般に文献等では蓄ガ
ス器とも呼ばれている。

【００１８】上記コンプレッサ１２は開閉弁１７が閉弁
された状態で駆動されると、コンプレッサ１２により圧
縮された高圧ガスが高圧ガス蓄圧器１６に供給される。
尚、本実施例では、コンプレッサ１２は高圧ガス蓄圧器
１６が２５０kgf/cm² に昇圧するまで圧縮されたガスを
供給する。

【００１９】上記圧力伝送器１８は、内部に高圧管路１
３を流れるガスの圧力を検出する圧力センサが設けられ
ており、ガスの圧力に応じた検出信号を制御回路１９及
び制御装置４７に送信する。

【００２０】従って、コンプレッサ１２により圧縮され
たガスが高圧ガス蓄圧器１６へ供給される工程では、制
御装置４７からの指令により開閉弁１７が閉弁される。
そして、高圧ガス蓄圧器１６内の圧力が所定圧力に達す
ると、圧力発生ユニット４は充填作業可能な待機状態と
なる。

【００２１】又、圧力発生ユニット４とディスペンサユ
ニット５との間は、ガス供給管路２８を介して接続され
ている。

【００２２】そして、ディスペンサユニット５内に延在
するガス供給管路２８には、電磁弁よりなりガス供給管
路２８を連通又は遮断するガス供給開閉弁２９と、圧力
発生ユニット４から供給されたガスの１次圧力を検出す
る１次圧力伝送器３０と、ガス供給管路２８を流れるガ
スの供給量を計測する質量流量計３１と、下流側へ給送
されるガス圧力を所定圧力に制御する圧力制御弁３２
と、圧力制御弁３２により制御された２次圧力を検出す
る２次圧力伝送器３３と、所定以上の力で引っ張られた
とき分離する緊急離脱カプラ３４と、が配設されてい
る。

【００２３】又、ディスペンサユニット５には、周囲の
気温を測定する温度センサ（温度測定手段）３５が設け
られている。この温度センサ３５により測定された温度
測定値は、後述するようにガス充填時の気温により燃料
タンク３に充填されるガス充填量が増減するため、例え
ば気温が低いときにはガス充填量を減少させ、あるいは
気温が高いときには通常のガス充填量を充填するように
制御する際のパラメータとなる。

【００２４】又、圧力制御弁３２は、制御装置４７から
の指令により充填圧力を制御して燃料タンク３へ供給さ
れるガス供給量を制御するとともに、充填開始時及び充
填終了時には充填圧力が徐々に変化（増圧、減圧）する
ように圧力を制御して各機器が急激な圧力変化により破
損することを防止する。

【００２５】又、ガス供給開閉弁２９は、圧力発生ユニ
ット４の元弁として機能するもので制御装置４７からの
指令により自動的に開弁または閉弁する。尚、ガス供給
開閉弁２９は、電磁弁の代わりに手動式の開閉弁を使用
しても良い。

【００２６】１次圧力伝送器３０と２次圧力伝送器３３
とは、それぞれの取り付け位置で検出した圧力に応じた
検出信号を制御装置４７に送信する。

【００２７】さらに、緊急離脱カプラ３４には、高圧ガ
スに耐えうるガス充填ホース３７の一端が接続され、ガ
ス充填ホース３７の他端は三方弁３８の流入ポートａに
接続されている。さらに、三方弁３８の充填ポートｂに
は、ガス充填管路３９が接続されている。

【００２８】このガス充填管路３９の端部には、着脱可
能な着脱カプラ４０が設けられている。着脱カプラ４０
は、ディスペンサユニット５の筐体側面に設けられたカ
プラ掛止部３６に掛止されている。又、カプラ掛止部３
６には、着脱カプラ４０が掛止されるとオンになり、着
脱カプラ４０が外されるとオンからオフに切り換わるカ
プラ収納スイッチ３６ａが設けられている。

【００２９】三方弁３８の排気ポートｃは、ガス供給終
了後、着脱カプラ４０の離脱操作を可能にするため、着
脱カプラ４０内の残留ガスを外部に逃がす低圧管路４１
に接続されている。この低圧管路４１は、大気開放もし
くは着脱カプラ４０内の残留ガスを回収するガス回収経
路に連通されている。

【００３０】尚、三方弁３８は手動操作により切り換え
られる構成であり、ガス充填前及びガス充填後は、充填
ポートｂと排気ポートｃとが連通されて流入ポートａが
遮断されている。又、ガス充填時は、流入ポートａと充
填ポートｂとが連通するとともに排気ポートｃが遮断す
るように切り換え操作される。

【００３１】又、緊急離脱カプラ３４は、万が一着脱カ
プラ４０が燃料タンク３側の着脱カプラ４２に接続され
たまま自動車２が発車した場合に連結を解除するととも
に、緊急離脱カプラ３４内部に設けられた逆止弁（図示
せず）が閉弁してガス漏れを防止する。

【００３２】尚、上記着脱カプラ４０と着脱カプラ４２
とは、それぞれ内部に逆止弁（図示せず）が設けられて
おり、互いに連結されていないときは逆止弁が閉弁し、
着脱カプラ４０と着脱カプラ４２とが連結されると各逆
止弁が開弁位置に変位して相互に連通状態となる。

【００３３】４３は表示器で、燃料タンク３に充填され
たガス充填量及び充填圧力を表示する。

【００３４】上記制御装置４７は、上記各機器と接続さ
れとともに、スタート釦５１，表示器５２，アラーム装
置５３，充填表示ランプ５４，ガス放出ランプ５５が接
続されている。

【００３５】制御装置４７のメモリ（ＲＯＭ）４８に
は、燃料タンク３にガスを充填するガス充填プログラム
と、周囲の気温に基づいてガス充填圧力を補正する圧力
補正プログラムと、周囲の気温に基づいてガス充填量を
補正する充填量補正プログラムと、が格納されている。

【００３６】従って、制御装置４７は、上記各プログラ
ムに基づいて質量流量計３１から出力された流量パルス
を積算して流量を算出するとともに、ガス供給開閉弁２
９，１次圧力伝送器３０，質量流量計３１，圧力制御弁
３２，２次圧力伝送器３３の動作制御を実行する。尚、
制御装置４７と上記制御回路１９とは、相互に各制御信
号を受け渡しを行っており、互いに協働して各機器の制
御を行う。

【００３７】又、高圧ガスが充填される自動車２の燃料
タンク３に接続された管路４４には、上流側より上記デ
ィスペンサユニット５の着脱カプラ４０が結合される着
脱カプラ４２と、ガスを充填する際手動操作により開弁
される手動開閉弁４５と、燃料タンク３に充填されたガ
スが逆流することを防止する逆止弁４６とが配設されて
いる。

【００３８】次に上記構成になるガス供給装置１におけ
るガス充填作業について説明する。

【００３９】上記自動車２の燃料タンク３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５のカ
プラ掛止部３６から着脱カプラ４０を外して自動車２の
着脱カプラ４２に結合させる。そして、自動車２の手動
開閉弁４５を開弁させるとともに、三方弁３８の流入ポ
ートａと充填ポートｂとが連通するように切り換える。

【００４０】次に、作業者がスタート釦５１をオンに操
作すると、制御装置４７は開閉弁１７を開弁させるとと
もに、ガス供給開閉弁２９を開弁させる。これにより、
高圧ガス蓄圧器１６に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給
管路２８，ガス充填ホース３７，着脱カプラ４０，４
２，ガス充填管路３９，管路４４を介して燃料タンク３
に充填される。

【００４１】充填開始直後は、ガス供給管路２８に配設
された圧力制御弁３２の弁開度がやや絞られており、高
圧ガス蓄圧器１６からのガスにより各機器が受ける圧力
の上昇を緩和して各機器を高圧ガスから保護する。そし
て、所定時間（例えば５秒程度）が経過すると圧力制御
弁３２の弁開度を徐々に開いてガス充填流量を増加させ
る。

【００４２】このようにして燃料タンク３にガスが充填
されて満タン状態になると、燃料タンク３の圧力はほぼ
２００kgf/cm² となる。

【００４３】尚、ガス供給管路２８を通過したガス充填
量は、質量流量計３１により計測され、ガス充填量に応
じた流量計測信号が制御装置４７に出力される。制御装
置４７は、２次圧力伝送器３３により検出された供給圧
力と、質量流量計３１からの流量計測値により、燃料タ
ンク３に充填されたガス充填量を算出して表示器４３に
表示する。

【００４４】燃料タンク３へのガス充填が完了すると、
作業者は、三方弁３８の充填ポートｂと排気ポートｃと
を連通させるとともに流入ポートａを遮断させる。排気
ポートｃは、低圧管路４１を介して着脱カプラ４０，４
２内及びガス充填管路３９内に残留するガスを排気して
減圧することにより着脱カプラ４０の離脱操作を可能に
する。

【００４５】さらに、作業者は、自動車２側の手動開閉
弁４５を閉弁させた後、ディスペンサユニット５の着脱
カプラ４０を自動車２の着脱カプラ４２から分離させ、
カプラ掛止部３６に掛止させる。これで、一連のガス充
填作業が完了する。

【００４６】ここで、上記構成になるガス供給装置１の
制御装置４７が実行する処理につき説明する。

【００４７】図２及び図３は制御装置４７が実行するメ
インフローチャートであり、所定時間毎に繰り返し実行
される。

【００４８】作業者は、ガス供給管路２８の先端に設け
られた着脱カプラ４０を燃料タンク３の着脱カプラ４２
に接続し、その後手動式の開閉弁４５を開弁操作する。
そして、作業者は、三方弁３８の流入ポートａと充填ポ
ートｂとが連通するように切り換えてスタート釦５１を
オンに操作する。

【００４９】図３中、制御装置４７は、ステップＳ１
（以下「ステップ」を省略する）で２次圧力伝送器３３
からの圧力値を読み取り、ガス充填ホース３７の他端に
連通する接続カプラ４０が自動車２の接続カプラ４２に
接続されていることを確認する。即ち、接続カプラ４
０，４２が正常に接続され、自動車２の手動式開閉弁４
５が開弁しているときは、燃料タンク３の残留圧が検出
されることになる。もし、接続カプラ４０，４２が接続
不良であるときは、接続カプラ４０から空気が導入され
るため大気圧が検出されることになり、その場合アラー
ム装置５３よりアラームを発するとともに表示器５２に
例えば「カプラ接続不良」といったメッセージを表示し
て装置を停止状態にする。

【００５０】次に全ての電磁弁、即ち開閉弁１７，ガス
供給開閉弁２９，圧力制御弁３２，が閉弁している初期
状態であることを確認し（Ｓ２）、開閉弁１７を開弁さ
せる（Ｓ３）。これにより、高圧ガス蓄圧器１６に蓄圧
されたガスが管路１５を介してガス供給管路２８に供給
される。

【００５１】Ｓ４では、１次圧力伝送器３０により検出
された供給圧Ｐ_inと２次圧力伝送器３３により検出され
た燃料タンク３の充填圧Ｐ_out （尚、充填圧Ｐ_out は燃
料タンク３の圧力と同等と考えられる）との差（Ｐ_in−
Ｐ_out ）が予め設定された規定値以上であるかどうかを
チェックする。

【００５２】つまり、Ｐ_in−Ｐ_out が予め設定された規
定値以上である場合は燃料タンク３の圧力が低いので充
填可能と判断する。

【００５３】従って、上記Ｓ４において、Ｐ_in−Ｐ_out
が予め設定された規定値以上である場合には、Ｓ５に進
み、充填表示ランプ５４を点灯させて充填可能であるこ
とを作業者に知らせる。続いて、ガス供給開閉弁２９を
開弁させ（Ｓ６）、圧力制御弁３２を開弁させる（Ｓ
７）。これで、高圧ガス畜圧器１６に畜圧されたガスが
ガス供給管路２８，ガス充填ホース３７，着脱カプラ４
０，４２，ガス充填管路３９，管路４４を介して燃料タ
ンク３に充填される。

【００５４】尚、上記Ｓ４において、Ｐ_in−Ｐ_out が予
め設定された規定値未満である場合には、Ｓ５以降の処
理を省略して後述するＳ１７に移行する。

【００５５】次のＳ８では、圧力制御弁３２の弁開度を
制御して定圧力上昇制御を行う。又、質量流量計３１
は、ガス充填開始とともに流量計測を行う。

【００５６】従って、Ｓ９では質量流量計３１により計
測された瞬時流量が入力されると、Ｓ１０に進み、温度
センサ３５により測定された温度（本実施例では、気
温）を読み込む。続いて、Ｓ１１では、温度センサ３５
により測定された温度（気温）に基づいて燃料タンク３
に充填される充填可能圧力を演算する。

【００５７】例えば寒冷地の冬の朝に充填を行う場合、
気温が−２０°Ｃの場合、気温が３５°Ｃに上昇しても
燃料タンク３の圧力が最大圧力２００kgf/cm² を越えな
いように充填圧力を下げる必要がある。

【００５８】そのため、Ｓ１１では、次式の演算を行っ
て気温−２０°Ｃにおける充填目標圧力Ｐａを求める。

【００５９】 Ｐａ＝Ｐｂ×（２７３＋Ｔａ）／（２７３＋Ｔｂ） … （１） ＝２００×（２７３−２０）／（２７３＋３５） ＝１６４（kgf/cm² ） 但し、Ｐｂは燃料タンク３の充填可能な最大圧力（本実
施例では２００kgf/cm ² ）、Ｔａは現在の気温（温度セ
ンサ３５の測定温度）、Ｔｂは規定温度（本実施例では
３５°Ｃ）である。

【００６０】従って、上記演算より気温が−２０°Ｃの
ときの充填目標圧力Ｐａは１６４kgf/cm² となる。

【００６１】次のＳ１２では、２次圧力伝送器３３によ
り検出された燃料タンク３への充填圧Ｐ_out を読み込
む。そして、Ｓ１３では、２次圧力伝送器３３で検出さ
れた充填圧Ｐ_out がＳ１１で算出された充填目標圧力Ｐ
ａ（本実施例では、１６４kgf/cm² ）に達したかどうか
をチェックする。もし、充填圧Ｐ_out が１６４kgf/cm²
以下の場合は、Ｓ８に戻りＳ８〜Ｓ１４の処理を繰り返
す。

【００６２】しかし、上記Ｓ１３において、２次圧力伝
送器３３に検出された充填圧Ｐ_outが１６４kgf/cm² に
達した場合、ガス充填完了となり、Ｓ１４に進みガス供
給開閉弁２９を閉弁させる。

【００６３】さらに、Ｓ１５で圧力制御弁３２を閉弁さ
せた後、Ｓ１７で開閉弁１７を閉弁させる。続いて、充
填表示ランプ５４を消灯させて作業者に燃料タンク３へ
のガス充填が完了したことを知らせる（Ｓ１８）。

【００６４】そして、作業者は、充填表示ランプ５４が
消灯したことを確認して自動車２の開閉弁４５を手動で
閉弁操作する。その後、作業者は、三方弁３８を切り換
えて充填ポートｂと排気ポートｃとを連通し、流入ポー
トａを遮断する。

【００６５】これで、着脱カプラ４０，４２及び供給ホ
ース３９に残留するガスが低圧管路４１を介して回収さ
れる。

【００６６】このように、温度センサ３５により測定さ
れた気温に応じた充填目標圧力Ｐａを演算することによ
り、そのときの気温にあった最適な目標圧力が求まり、
燃料タンク３に必要以上のガスを充填することが防止さ
れる。従って、例えばガス充填時に気温が−２０°Ｃで
あって上記Ｓ１１Ｓで演算された充填目標圧力Ｐａ（１
６４kgf/cm² ）が燃料タンク３に充填された場合、充填
終了後に気温が３５°Ｃに上昇したとしても燃料タンク
３内の圧力が２００kgf/cm² を越えることがなく、ガス
充填終了後の安全性が確保される。

【００６７】即ち、ガス供給装置１では、温度センサ３
５により測定された気温に基づいて自動的に充填目標圧
力Ｐａが演算され、燃料タンク３が充填目標圧力Ｐａに
達した時点でガス充填が終了するため、気温の変化に伴
う圧力変動を予め予想して燃料タンク３へのガス充填を
行うことができる。

【００６８】図４乃至図６に本発明の第２実施例の制御
装置４７が実行するフローチャートを示す。

【００６９】先ず、制御装置４７は、ガス充填開始前に
燃料タンク３の残留圧力推定処理を実行する。

【００７０】制御装置４７は、図４のＳ２１において、
ガス充填開始前に作業者がカプラ掛止部３６から着脱カ
プラ４０を外してカプラ収納スイッチ３６ａがオフにな
ると、Ｓ２２に進み、２次圧力伝送器３３により検出さ
れたガス供給管路２８の２次側圧力が２００kgf/cm² 以
下に低下したかどうかをチェックする。

【００７１】即ち、作業者は、着脱カプラ４０を自動車
２の着脱カプラ４２に接続し、三方弁３８を切り換えて
ａポートとｂポートとを連通させるとともに、ｃポート
を遮断させる。続いて、作業者は、燃料タンク３の開閉
弁４５を開弁させる。

【００７２】圧力制御弁３２と三方弁３８との間の圧力
は、２００kgf/cm² の圧力に保持されているので、上記
のように着脱カプラ４０の接続作業が行われると、ガス
供給管路２８の２次側圧力がガス充填ホース３７，着脱
カプラ４０，４２，管路４４を介して燃料タンク３に導
入される。そのため、着脱カプラ４０の接続作業により
ガス供給管路２８の２次側圧力が２００kgf/cm² 以下に
低下する。

【００７３】そして、ガス供給管路２８の２次側圧力
は、燃料タンク３に残留した圧力と平衡状態となる。よ
って、ガス供給管路２８の２次側圧力は、燃料タンク３
の圧力とほぼ同一となる。尚、前述したようにガス供給
管路２８のガスは少量であるので、燃料タンク３に流入
したガスは少量であり、燃料タンク３内の圧力変動も極
めて小さい。

【００７４】従って、Ｓ２２において、ガス供給管路２
８の２次側圧力が２００kgf/cm² 以下に低下すると、ガ
ス供給管路２８の２次側圧力が燃料タンク３に導入され
るため、Ｓ２３に進み２次圧力伝送器３３により検出さ
れた２次側圧力、即ち燃料タンク３の残留圧力を読み取
る。

【００７５】続いてＳ２４に進み、温度センサ３５によ
り測定された温度（本実施例では、気温Ｔａ）を読み込
む。続いて、Ｓ２５では、温度センサ３５により測定さ
れた温度（気温Ｔａ）に基づいて燃料タンク３に充填さ
れうる充填可能量を演算する。

【００７６】即ち、Ｓ２３より求められた燃料タンク３
の残留圧力Ｐｒと、温度センサ３５により測定された温
度とに基づいて燃料タンク３に残留しているガスの質量
Ｍｒ及び標準状態換算体積Ｖｒを求める。 Ｖｒ＝｛Ｖ_B ・（Ｐｒ−Ｐ_O ）／Ｐ_O ｝・２７３／（２７３＋Ｔａ）・１／Ｚ₁ … （２） 但し、Ｐ_O は標準状態圧力（本実施例では、１．０３３
２kgf/cm² abs.）、Ｖ _B は燃料タンク３の容積（燃料タ
ンク３の容積は決まっているので予め設定しておく）、
Ｚ₁ は圧縮係数である。

【００７７】 Ｍｒ＝Ｖ_s ／γ … （３） 但し、γは標準状態におけるガスの密度である。

【００７８】そして、次式により燃料タンク３に充填可
能なガスの質量Ｍｂ、及び標準状態のガス量Ｖｂを演算
する。 Ｖｂ＝Ｖ_B ・（Ｐｂ＋Ｐ_O ）／Ｐ_O ・（２７３／２７３＋Ｔ_max ）・１／Ｚ₂ … （４） Ｍｂ＝Ｖｂ／γ … （５） 但し、Ｐｂは燃料タンク３の最高充填圧力（本実施例で
は、２００kgf/cm² ）、Ｔ_max は最高充填圧力が許容さ
れる周囲温度（気温）の最高温度（本実施例では、３５
°Ｃに規定）、Ｚ₂ は圧縮係数である。尚、上記圧縮係
数Ｚ₁ ，Ｚ₂ は圧力に応じた値を選択して予め設定して
おく。

【００７９】次に、次式により今回充填可能なガス質量
Ｍ、及び標準状態の体積Ｖを演算する。

【００８０】 Ｍ＝Ｍｂ−Ｍｒ … （６） Ｖ＝Ｖｂ−Ｖｒ … （７） 従って、Ｓ４１では、現在の温度及び燃料タンク３の残
留圧力、残量に基づいて燃料タンク３への充填可能なガ
ス量が算出される。

【００８１】次に、Ｓ２３で測定した圧力よりも所定値
だけ高い圧力となるように圧力制御弁３２の設定圧力を
調整する。即ち、充填開始当初のガス供給圧力を燃料タ
ンク３の残留圧力よりも若干高い圧力に設定し、その後
所定時間経過毎に弁開度を段階的に大きくして燃料タン
ク３の圧力を徐々に増加させるように設定する。

【００８２】そのため、充填開始時にガス供給圧力が燃
料タンク３の残留圧力に対して大きくなり過ぎることが
なく、燃料タンク３の圧力が急激に増加することが防止
される。

【００８３】次に制御装置４７は、図５及び図６に示す
処理を実行する。尚、Ｓ３１〜Ｓ３７は、前述したＳ１
〜Ｓ７と同じ処理であるので、その説明は省略する。

【００８４】Ｓ３８では、流量が一定の割合で上昇する
ようにガス供給開閉弁２９の弁開度を調整して定流量上
昇制御を行う。よって、ガス充填の流量が安定するた
め、質量流量計３１による流量計測精度が高められ、よ
り正確なガス充填を行うことができる。但し、Ｓ３８で
は、定流量上昇制御の代わりに前述したＳ８と同様に定
圧力上昇制御を行っても良い。

【００８５】そして、Ｓ３９に進み、質量流量計３１に
より計測された流量計測値を読み込む。そして、Ｓ４０
で質量流量計３１で計測された流量計測値がＳ２５で算
出された充填可能量Ｍに達したかどうかをチェックす
る。もし、流量計測値が充填可能量Ｍ以下の場合は、Ｓ
３８に戻りＳ３８以降の処理を繰り返すしかし、Ｓ４０
において、流量計測値が充填可能量Ｍに達した場合は、
ガス充填完了となり、Ｓ４１以降の処理を実行する。

【００８６】尚、Ｓ４１〜Ｓ４４に処理は、前述したＳ
１４〜Ｓ１７の処理と同じため、その説明は省略する。

【００８７】このように、温度センサ３５により測定さ
れた気温に応じた充填可能量を演算することにより、そ
のときの気温にあった最適な充填量が求まり、燃料タン
ク３に必要以上のガスを充填することが防止される。従
って、例えばガス充填時に気温がかなり低温であって上
記Ｓ２５で演算された充填可能量が燃料タンク３に充填
された場合、充填終了後に太陽光により気温が３５°Ｃ
に上昇したとしても燃料タンク３内の圧力が２００kgf/
cm² を越えることがなく、ガス充填終了後の安全性が確
保される。

【００８８】即ち、ガス供給装置１では、温度センサ３
５により測定された気温に基づいて自動的に燃料タンク
３へのガス充填量が演算され、燃料タンク３の残量、残
留圧力に応じた充填可能なガス質量Ｍ、及び標準状態の
体積Ｖが充填された時点でガス充填が終了するため、気
温の変化に伴う圧力変動を予め予想して燃料タンク３へ
のガス充填を行うことができる。

【００８９】前述した第１実施例では、設定圧力の変
更、補正により実質的に適正な充填可能圧力の充填を行
う構成であるが、ガス充填開始前には燃料タンク３にも
ともといくらかのガスが残留しており、ガス充填ととも
にこの残留ガスが断熱圧縮されるため、燃料タンク３内
の温度の上昇が一般に発生する。従って、第１実施例の
ように変更、補正した圧力で燃料タンク３に充填したと
しても、そのときの燃料タンク３の温度は周囲温度より
も１０〜２０°Ｃ程度上昇していることが多い。その結
果、この温度上昇に伴うガスの膨張分のガスが充填され
ず、この温度上昇分だけ充填可能な分のガス充填が行わ
れないことになる。

【００９０】これに対し、第２実施例では、ガス充填開
始前に実質的に充填可能なガス量を求め、そのガス量を
質量流量計３１で測定して燃料タンク３に充填するた
め、充填時の一時的な温度上昇に拘わらず充填完了後の
温度低下に伴う圧力低下分を予測して常温における充填
可能なガス量まで完全な充填が行える。この場合、ガス
充填時の温度上昇により燃料タンク３の圧力が一時的に
燃料タンク３の最高規定圧力を越えることがあるが、燃
料タンク３の温度が常温に低下するとともに圧力も最高
規定圧力以下に低下するため、なんら支障はない。

【００９１】尚、上記実施例において、燃料タンク３の
容量は予め設定するとしたが燃料タンク３毎（車両毎）
にタンク容量が記憶されたカードを設け、このカードを
カードリーダに読み込ませることによりタンク容量を制
御装置４７に入力させ、燃料タンク３の残留圧力よりガ
スの残量を求めて充填可能量を算出するようにしても良
い。あるいはガス充填開始当初の圧力上昇率と質量流量
との関係からタンク容量を演算で推定して求める方法を
採用しても良い。

【００９２】又、上記実施例では、高圧ガス蓄圧器１６
を有する構成を一例として説明したが、コンプレッサ１
２から直接充填する構成においても本発明を適用するこ
とができ、その場合も上記実施例と同様な効果を有す
る。

【００９３】又、上記実施例では、温度センサ３５を設
けて周囲温度を測定する構成としたが、これに限らず、
実質的に周囲温度を測定することができるものであれば
良い。例えば、温度センサ３５に代わる他の方法として
は、被測流体の温度を測定する温度センサを内蔵した質
量流量計があり、この種の質量流量計から出力された温
度信号を用いても良い。そして、高圧ガス蓄圧器１６に
貯留されたガスの温度は、周囲温度にほぼ一致してお
り、このガスが質量流量計３１に流入するため、供給さ
れたガスの温度を測定することにより周囲温度の検出を
行うことが可能である。

【００９４】又、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
スを供給するのにも適用できるのは勿論である。

【００９５】又、上記実施例では、自動車２の燃料タン
ク３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。

【００９６】又、上記実施例では、都市ガス等が家庭に
分岐される前の中圧管路からの都市ガスを圧縮する構成
としたが、これに限らず、例えば中圧管路から分岐され
た家庭の管路からガスを取り出すようにしても良い。

【００９７】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、充
填可能圧力演算手段が温度測定手段により測定された現
在の温度に基づいて被充填タンクに充填すべき圧力を演
算し、充填可能圧力演算手段により演算された目標圧力
が被充填タンクに充填されたことが圧力検出手段により
検出されたときガス供給開閉弁を閉弁させるため、周囲
の温度変化を考慮して被充填タンクにガスを充填し、充
填終了後に気温が変化してもタンク内圧力が温度上昇に
より被充填タンクの強度的限界となる最高規定圧力を越
えることを防止でき、ガス充填終了後の安全性が確保さ
れる。よって、温度測定手段により測定された温度に基
づいて充填目標圧力が演算され、自動的に被充填タンク
が充填目標圧力に達した時点でガス充填が終了するた
め、気温の変化に伴う圧力変動を予め予想して被充填タ
ンクへのガス充填を行うことができるとともにガス充填
作業の信頼性を高めることができる。

【００９８】又、請求項２によれば、充填可能量演算手
段が温度測定手段により測定された現在の温度に基づい
て被充填タンクに充填すべき充填量を演算し、充填可能
量演算手段により演算された目標充填量が被充填タンク
に充填されたことが流量計により検出されたときガス供
給開閉弁を閉弁させるため、周囲の温度変化を考慮して
被充填タンクにガスを充填し、充填終了後に気温が変化
してもタンク内圧力が温度上昇により被充填タンクの強
度的限界となる最高規定圧力を越えることを防止でき、
ガス充填終了後の安全性が確保される。しかも、被充填
タンクの残量に応じた充填可能なガス量を求め、そのガ
ス量を流量計で測定して被充填タンクに充填するため、
充填時に被充填タンクの温度上昇に拘わらず充填可能な
ガス量まで充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるガス供給装置の第１実施例の概略
構成図である。

【図２】制御装置がガス充填作業時に実行する処理を説
明するためのフローチャートである。

【図３】図２の処理に続いて実行される処理のフローチ
ャートである。

【図４】本発明の第２実施例の残留圧力推定処理のフロ
ーチャートである。

【図５】本発明の第２実施例のガス充填作業時に実行す
る処理を説明するためのフローチャートである。

【図６】図５の処理に続いて実行される処理のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ ガス供給装置 ３ 燃料タンク ４ 圧力発生ユニット ５ ディスペンサユニット １２ コンプレッサ １６ 高圧ガス蓄圧器 １８ 圧力伝送器 ２８ ガス供給管路 ２９ ガス供給開閉弁 ３０ １次圧力伝送器 ３１ 質量流量計 ３２ 圧力制御弁 ３３ ２次圧力伝送器 ３５ 温度センサ ３６ カプラ掛止部 ３８ 三方弁 ４０，４２ 着脱カプラ ４３ 表示器 ４７ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003056 トキコ株式会社 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 (72)発明者 金井 一男 千葉県習志野市袖ヶ浦６−９−６ (72)発明者 小林 明文 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 服部 学 愛知県名古屋市昭和区川名本町４−３の７ (72)発明者 吉田 時男 福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号 西部瓦斯株式会社内 (72)発明者 雨森 宏之 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮されたガスを供給する圧力源と、 一端が該圧力源に接続されたガス供給管路と、 該ガス供給管路に設けられたガス供給開閉弁と、 前記ガス供給管路に配設され、前記ガス供給管路を介し
   て前記被充填タンクに充填されたガス充填圧力を検出す
   る圧力検出手段と、 周囲の温度を測定する温度測定手段と、 該温度測定手段により測定された現在の温度に基づいて
   前記被充填タンクに充填すべき圧力を演算する充填可能
   圧力演算手段と、 該充填可能圧力演算手段により演算された目標圧力まで
   前記被充填タンクに充填されたことが前記圧力検出手段
   により検出されたとき前記ガス供給開閉弁を閉弁させる
   制御手段と、 よりなることを特徴とするガス供給装置。
2. 【請求項２】 圧縮されたガスを供給する圧力源と、 一端が該圧力源に接続されたガス供給管路と、 該ガス供給管路に設けられたガス供給開閉弁と前記ガス
   供給管路に配設され、前記ガス供給管路を介して前記被
   充填タンクに充填されたガス充填圧力を検出する圧力検
   出手段と、 前記ガス供給管路に配設され、前記ガス供給管路を介し
   て前記被充填タンクに充填されたガス充填量を計測する
   流量計と、 周囲の温度を測定する温度測定手段と、 該温度測定手段により測定された現在の温度に基づいて
   前記被充填タンクに充填すべきガス充填量を演算する充
   填可能量演算手段と、 該充填可能量演算手段により演算された目標充填量が前
   記被充填タンクに充填されたことを前記流量計により検
   出されたとき前記ガス供給開閉弁を閉弁させる制御手段
   と、 よりなることを特徴とするガス供給装置。