KR20120050510A - 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법 - Google Patents

가스 충전 장치 및 가스 충전 방법 Download PDF

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Abstract

가스 공급원(10)과, 가스 공급원(10)에 접속되고, 각각의 가스 탱크(101, 102)에 연료 가스를 충전하는 연료 가스 충전 라인(L)과, 가스 탱크(102) 내의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득부와, 가스 탱크(101, 102) 내의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득부와, 미리 취득된 가스 탱크(101, 102)의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 당해 가스 탱크(101, 102) 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 데이터를 취득하는 관계 데이터 취득부(47)와, 상기 온도 정보에 의해, 복수의 가스 탱크(101, 102) 중, 상기 내부 온도가 가장 고온인 가스 탱크(101)와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 탱크(102)의 온도차를 산출하는 온도차 산출부(52)와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 탱크(102)의 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되고, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었을 때에, 상기 연료 가스의 충전을 정지하도록 제어하는 제어부(55)를 구비하는 가스 충전 장치 및 당해 충전 장치를 사용한 충전 방법이다.

Description

가스 충전 장치 및 가스 충전 방법{GAS CHARGING APPARATUS AND GAS CHARGING METHOD}
본 발명은, 연료 피공급체의 가스 저류(貯留) 용기에 접속되고, 연료 가스 공급원으로부터 공급된 연료 가스를 상기 가스 저류 용기에 충전하는 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법에 관한 것이다.
종래부터, 연료 가스(예를 들면, 수소 가스나 압축 천연 가스)와 산화 가스(예를 들면, 공기)의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료전지를 에너지원으로서 탑재한 연료전지 자동차의 개발이 진행되고 있다. 이 연료전지 자동차에는, 연료 가스 탱크(가스 저류 용기)가 탑재되어 있고, 이 연료 가스 탱크에 대해서는, 가스 충전 장치(연료 가스 스테이션) 등의 연료 가스 공급 시스템으로부터 연료 가스가 공급되고 있다. 이 가스 충전 장치는, 통상, 압축된 연료 가스를 저장하는 축압기에 접속된 충전 노즐을 연료전지 자동차의 연료 가스 탱크에 접속하고, 고압의 연료 가스를 상기 연료 가스 탱크에 충전하지만, 연료전지 자동차가 복수의 연료 가스 탱크를 구비하고 있는 경우, 어느 하나의 연료 가스 탱크의 압력, 온도를 모니터링하고, 이 모니터링 결과로부터 당해 연료 가스 탱크의 충전율(SoC : State of Charge)을 판단하여, 연료 가스의 충전 종료를 제어하는 것이 행하여지고 있다.
또, 연료전지 자동차에 탑재된 복수의 연료 가스 탱크마다 접속되는 충전 밸브와, 상기 복수의 연료 가스 탱크마다 접속되는 방출 밸브와, 상기 충전 밸브 사이에 접속된 충전 배관과, 상기 방출 밸브 사이에 접속된 방출 배관과, 상기 복수의 연료 가스 탱크마다의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서와, 상기 연료 가스 탱크마다의 압력을 검출하는 복수의 압력 센서와, 이들 온도 센서 및 압력 센서의 검출 결과에 의거하여 상기 충전 밸브 및 상기 방출 밸브의 제어를 행하는 제어 유닛을 구비한 가스 충전 장치도 소개되어 있다.(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 제2004-84808호
그런데, 연료 가스 탱크에 대한 연료 가스의 충전은, 충전율(SoC)이 100%가 되고, 또한, 가능한 한 단시간에 충전이 행하여지는 것이 요망되고 있지만, 이를 위해서는, 연료 가스 탱크 내의 압력이 87.5MPa, 온도가 85℃가 되도록 충전 제어하는 것이 최적임이 알려져 있다. 또한, 현재, 연료 가스 탱크의 내구성 등을 고려하여, 연료 가스 충전 시의 연료 가스 탱크 내부 온도의 상한값이 규정되어 있고, 그 규정값은 일반적으로 약 85℃이며, 통상, 연료 가스 탱크 내부 온도가 85℃를 넘으면, 연료 가스의 충전이 정지되게 되어 있다.
또, 복수의 연료 가스 탱크가 탑재되어 있는 연료전지 자동차에서는, 각각의 연료 가스 탱크끼리의 체격의 차이 등에 의해, 당해 각각의 연료 가스 탱크의 방열성(방열성=탱크의 표면적/탱크의 내용적)에 차이가 생기고, 1대의 연료전지 자동차에 있어서, 온도가 올라가기 쉬운(방열성이 낮은) 연료 가스 탱크와, 온도가 올라가기 어려운(방열성이 높은) 연료 가스 탱크가 혼재하는 경우가 있다.
여기서, 방열성이 다른 연료 가스 탱크가 혼재하고 있을 때에, 복수의 연료 가스 탱크 중, 온도가 올라가기 어려운 연료 가스 탱크 내의 압력 및 온도를 모니터링하고, 이 모니터링 결과로부터 당해 연료 가스 탱크의 충전율(SoC)을 판단하여, 연료 가스의 충전 종료를 제어하는 경우, 연료 가스 탱크 내의 압력이 87.5MPa, 온도가 85℃에서, 충전율(SoC)이 100%가 되면, 온도가 올라가기 쉬운 연료 가스 탱크는, 이미 내부 온도가 85℃를 넘고 있고, 연료 가스 탱크 내부 온도가 85℃를 넘으면, 연료 가스의 충전이 정지되기 때문에, 충전율(SoC)이 100%가 되기 전에, 연료 가스의 충전이 정지되게 된다. 한편, 복수의 연료 가스 탱크 중, 온도가 올라가기 쉬운 연료 가스 탱크 내의 압력 및 온도를 모니터링한 경우, 이 연료 가스 탱크 내의 압력이 87.5MPa, 온도가 85℃에서, 충전율(SoC)이 100%가 되면, 온도가 올라가기 어려운 연료 가스 탱크는, 내부 온도가 85℃까지 상승하지 않고, 충전율(SoC)이 100%를 넘어버리게 된다. 따라서, 연료전지 자동차가 복수의 연료 가스 탱크를 구비하고 있는 경우, 어느 1개의 연료 가스 탱크의 압력, 온도를 모니터링하고, 이 모니터링 결과로부터 당해 연료 가스 탱크의 충전율(SoC)을 판단하여, 연료 가스의 충전 종료를 제어하는 방법에서는, 모든 연료 탱크에 충분히 연료 가스를 충전하는 것이 곤란하다.
또, 특허문헌 1에 기재된 가스 충전 장치는, 모든 연료 가스 탱크에 온도 센서 및 압력 센서를 배치하여 설치하고, 모든 연료 가스 탱크 내의 온도 및 압력을 모니터링하여, 먼저 연료 가스(수소)량이 적은 연료 가스 탱크로, 다른 연료 가스량이 많은 연료 가스 탱크로부터 연료 가스를 이송하는 방법을 취하고 있기 때문에, 비용이 듦과 함께, 제어가 복잡하다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 온도가 올라가기 쉬운(방열성이 낮은) 가스 저류 용기와, 온도가 올라가기 어려운(방열성이 높은) 가스 저류 용기가 혼재되어 있는 복수의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전할 때이어도, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 고충전율로 충전하는 것이 가능한 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 연료 피공급체에 탑재된 복수의 가스 저류 용기에 접속되고, 당해 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 가스 충전 장치로서, 압축된 연료 가스를 공급하는 가스 공급원과; 상기 가스 공급원에 접속되고, 상기 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 연료 가스 충전 라인과; 상기 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득부와; 상기 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득부와; 미리 취득된 가스 저류 용기의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 당해 가스 저류 용기 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 데이터를 취득하는 관계 데이터 취득부와; 상기 온도 정보에 의해, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 상기 내부 온도가 가장 고온인 가스 저류 용기와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도차를 산출하는 온도차 산출부와; 상기 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되고, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었을 때에, 상기 연료 가스의 충전을 정지하도록 제어하는 제어부를 구비하여 이루어지는 가스 충전 장치를 제공하는 것이다.
이 구성을 구비한 가스 충전 장치는, 온도가 올라가기 쉬운 가스 저류 용기와, 온도가 올라가기 어려운 가스 저류 용기가 혼재하고 있는 복수의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 경우이어도, 온도가 가장 올라가기 쉬운 가스 저류 용기의 내부 온도가, 미리 결정되어 있는 상한 온도를 넘지 않고, 온도가 올라가기 어려운 가스 저류 용기의 연료 가스 충전율이 100%를 넘지 않도록 제어할 수 있다. 따라서, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 효율적이면서 또한 고충전율로 충전할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 장치는, 상기 온도 정보로부터 구한 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되었는지의 여부를 판정하는 온도 판정부와, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었는지의 여부를 판정하는 압력 판정부를 더 구비할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명과 관련되는 가스 충전 장치의 일 양태로서는, 상기 온도 정보 취득부는, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하고, 상기 압력 정보 취득부는, 상기 복수의 가스 저류 용기 내 중, 적어도 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하며, 상기 온도차 산출부는, 미리 취득된 상기 각각의 가스 저류 용기의 방열성 데이터에 의거하여, 상기 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기와, 방열성이 가장 낮은 가스 저류 용기의 연료 가스 충전 시에 있어서의 온도차를 산출하도록 구성할 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 상기 복수의 가스 저류 용기의 방열성이 달라도, 복수의 가스 저류 용기 중, 1개의 가스 저류 용기, 즉, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 압력 정보 및 온도 정보를 취득함으로써, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 고충전율로 충전할 수 있다.
그리고 또한, 이 구성의 경우, 상기 온도 정보 취득부는, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내에 미리 배치하여 설치되어서 이루어지는 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득할 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 연료 가스를 충전할 때에, 상기 온도 검출기로부터 검출되는 검출 온도를 모니터함으로써, 상기 각각의 가스 저류 용기의 방열성을 비교하지 않고, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 온도를 검출할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 장치의 다른 양태로서는, 상기 온도 정보 취득부는, 상기 모든 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득할 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 모든 가스 저류 용기의 내부의 온도 정보를 취득할 수 있기 때문에, 내부 온도가 가장 고온인 가스 저류 용기와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도차를 더욱 간단하면서 또한 신속하게 산출할 수 있고, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 고충전율로 충전할 수 있다.
또한, 이 구성의 경우, 상기 온도 정보 취득부는, 모든 가스 저류 용기 내에 미리 배치하여 설치되어서 이루어지는 각각의 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 장치는, 상기 온도 정보로부터 구한 온도와, 상기 압력 정보로부터 구한 압력에 의하여 결정되는 연료 가스의 충전 유량을 나타내는 데이터를 취득하는 충전 유량 데이터 취득부를 더 구비할 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 가스 저류 용기 내의 온도 및 압력에 따라, 항상 적절한 충전 유량(승압 속도)으로, 각 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전할 수 있다.
또한, 상기 온도 상한값은, 가스 저류 용기의 내구성 등을 고려하여, 연료 가스 충전 시의 가스 저류 용기 내부 온도의 상한값으로서 규정되어 있는 약 85℃로 설정할 수 있다.
그리고 또한, 압력 정보 취득부는, 상기 연료 가스 충전 라인의 하류에 배치하여 설치되어 있는 압력 검출기로부터 압력 정보를 취득할 수 있다. 이렇게 구성함으로써, 상기 가스 저류 용기의 내부에 압력 검출기를 배치하여 설치하지 않고, 당해 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득할 수 있다.
또, 본 발명은, 연료 피공급체에 탑재된 복수의 가스 저류 용기에 접속되고, 당해 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 가스 충전 방법으로서, 압축된 연료 가스를 공급하는 가스 공급원으로부터 연료 가스 충전 라인을 거쳐서 상기 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 충전 공정과; 상기 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득 공정과; 상기 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득 공정과; 미리 취득된 가스 저류 용기의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 당해 가스 저류 용기 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 데이터를 취득하는 관계 데이터 취득 공정과; 상기 온도 정보에 의해, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 내부 온도가 가장 고온인 가스 저류 용기와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도차를 산출하는 온도차 산출 공정과; 상기 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되고, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었을 때에, 상기 연료 가스의 충전을 정지하도록 제어하는 제어 공정을 구비하여 이루어지는 가스 충전 방법을 제공하는 것이다.
이러한 공정을 구비한 가스 충전 방법은, 온도가 올라가기 쉬운 가스 저류 용기와, 온도가 올라가기 어려운 가스 저류 용기가 혼재하고 있는 복수의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 경우이어도, 온도가 가장 올라가기 쉬운 가스 저류 용기의 내부 온도가, 미리 결정되어 있는 상한 온도를 넘지 않고, 온도가 올라가기 어려운 가스 저류 용기의 연료 가스 충전율이 100%를 넘지 않도록 제어할 수 있다. 따라서, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 효율적이면서 또한 고충전율로 충전할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 방법은, 상기 온도 정보로부터 구한 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되었는지의 여부를 판정하는 온도 판정 공정과, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었는지의 여부를 판정하는 압력 판정 공정을 더 포함할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 방법의 일 양태로서는, 상기 온도 정보 취득 공정은, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 공정을 포함하고, 상기 압력 정보 취득 공정은, 상기 복수의 가스 저류 용기 내 중, 적어도 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하는 공정을 포함하며, 상기 온도차 산출 공정은, 미리 취득된 상기 각각의 가스 저류 용기의 방열성 데이터에 의거하여, 상기 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기와, 방열성이 가장 낮은 가스 저류 용기의 연료 가스 충전 시에 있어서의 온도차를 산출하는 공정을 포함할 수 있다.
이 가스 충전 방법에 의하면, 상기 복수의 가스 저류 용기의 방열성이 달라도, 복수의 가스 저류 용기 중, 1개의 가스 저류 용기, 즉, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 압력 정보 및 온도 정보를 취득함으로써, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 고충전율로 충전할 수 있다.
그리고 또한, 상기 온도 정보 취득 공정은, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내에 배치하여 설치되어 있는 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득하는 공정을 포함할 수 있다. 이 공정에 의해, 상기 각각의 가스 저류 용기의 방열성을 비교하지 않고, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 방법의 다른 양태로서는, 상기 온도 정보 취득 공정은, 상기 모든 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 공정을 포함할 수 있다.
이 가스 충전 방법에 의하면, 모든 가스 저류 용기의 내부의 온도 정보를 취득할 수 있기 때문에, 내부 온도가 가장 고온인 가스 저류 용기와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도차를 더욱 간단하면서 또한 신속하게 산출할 수 있고, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 고충전율로 충전할 수 있다.
그리고 또한, 상기 온도 정보 취득 공정은, 모든 가스 저류 용기 내에 미리 배치하여 설치되어 있는 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득하는 공정을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명과 관련되는 가스 충전 방법은, 가스 저류 용기의 내구성 등을 고려하여, 상기 온도 상한값을 연료 가스 충전 시의 가스 저류 용기 내부 온도의 상한값으로서 규정되어 있는 약 85℃로 설정할 수 있다.
그리고 또한, 상기 압력 정보 취득 공정은, 상기 연료 가스 충전 라인의 하류에 배치하여 설치되어 있는 압력 검출기로부터 압력 정보를 취득하는 공정을 포함할 수 있다. 이 공정에 의해, 상기 가스 저류 용기의 내부에 압력 검출기를 배치하여 설치하지 않고, 당해 가스 저류 용기 내의 압력을 검출할 수 있다.
본 발명과 관련되는 가스 충전 장치에 의하면, 온도가 올라가기 쉬운 가스 저류 용기와, 온도가 올라가기 어려운 가스 저류 용기가 혼재하고 있는 복수의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전할 때이어도, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 효율적이면서 또한 고충전율로 충전할 수 있다.
또, 본 발명과 관련되는 가스 충전 방법에 의하면, 온도가 올라가기 쉬운 가스 저류 용기와, 온도가 올라가기 어려운 가스 저류 용기가 혼재하고 있는 복수의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전할 때이어도, 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 효율적이면서 또한 고충전율로 충전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 가스 충전 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 가스 충전 장치의 구성 요소인 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 가스 충전 장치에 있어서, 가스 탱크(가스 저류 용기)의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 가스 탱크 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 가스 충전 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 가스 탱크(가스 저류 용기) 내의 온도와 압력의 관계에 의한 가스 탱크의 충전율을 나타내는 표이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 가스 충전 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 나타내는 가스 충전 장치의 구성 요소인 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 가스 탱크(가스 저류 용기) 내의 온도와 압력에 의하여 결정되는 연료 가스의 충전 유량(승압 속도)을 나타내는 표이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 가스 충전 장치에 있어서, 가스 탱크(가스 저류 용기)의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 가스 탱크 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 가스 충전 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 기재되는 실시 형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명을 이들 실시 형태에만 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 한, 여러가지 형태로 실시할 수 있다.
(실시 형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 가스 충전 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면, 도 2는, 도 1에 나타내는 가스 충전 장치의 구성 요소인 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 실시 형태 1에서는, 연료 피공급체가, 연료 가스(예를 들면, 수소 가스나 압축 천연 가스 등)와 산화 가스(예를 들면, 공기)의 전기 화학 반응에 의해 발전하는 연료전지를 에너지원으로서 탑재한 연료전지 자동차[이하, FC 차량(100)이라고 한다]인 경우에 대하여 설명한다.
이 FC 차량(100)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 연료 가스를 저류하는 복수의 가스 탱크[실시 형태 1에서는, 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)]를 구비하고 있다. 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)는, FC 차량(100)의 제조 단계에서 각각의 방열성 데이터가 미리 취득되어 있고, 이 데이터는, FC 차량(100)에 탑재되어 있는 도시 생략한 기억부에 기억되어 있다. 또한, 제2 가스 탱크(102)는, 제1 가스 탱크(101)보다 방열성이 높고, 온도가 올라가기 어려운 특성을 가지고 있으며, 제2 가스 탱크(102) 내에는, 제2 가스 탱크(102) 내의 온도(T)를 측정하는 온도 검출기로서의 온도계(103)가 미리 배치되어 설치되어 있다. 이 온도계(103)는, 검출한 온도(T)를 온도 정보로서, 나중에 상세히 설명하는 가스 충전 장치(1)의 온도 정보 취득부(48)에, 통신에 의해 송신 가능하게 되어 있다.
가스 충전 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, FC 차량(100)에 탑재된 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)에 연료 가스를 충전하는 장치로서, 연료 가스를 공급하는 가스 공급원(10)과, 가스 공급원(10)에 접속되고 또한 가스 공급원(10)으로부터 공급된 연료 가스를 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)에 충전하는 연료 가스 충전 라인(L)을 가지고 있다. 연료 가스 충전 라인(L)에는, 가스 공급원(10) 측으로부터 순서대로, 가스 공급원(10)으로부터 공급된 연료 가스를 압축하는 컴프레서(20)와, 컴프레서(20)로부터 토출된 연료 가스의 유통을 정지할 수 있는 차단 밸브(30)와, 연료 가스 충전 라인(L)을 유통하는 연료 가스의 압력을 측정하는 압력 검출기로서의 압력계(40)가 배치되어 설치되어 있다. 이 압력계(40)는, 검출한 압력(P)을 압력 정보로서, 나중에 상세히 설명하는 가스 충전 장치(1)의 압력 정보 취득부(49)에, 통신에 의해 송신 가능하게 되어 있다.
또, 가스 충전 장치(1)는, 온도계(103), 압력계(40) 및 차단 밸브(30)에 접속되고, 온도계(103)로부터 송신된 온도 정보(온도 : T), 및 압력계(40)로부터 송신된 압력 정보(압력 : P)에 의거하여 차단 밸브(30)의 개폐를 제어하는 제어 장치(50)를 구비하고 있다.
제어 장치(50)는, 특히 도 2에 나타내는 바와 같이, 온도계(103)로 측정된 온도(T : 온도 정보)를 취득하는 온도 정보 취득부(48)와; 압력계(40)로 측정된 압력(P : 압력 정보)을 취득하는 압력 정보 취득부(49)와; 미리 취득된 가스 탱크(가스 저류 용기)의 충전율이 목표 충전율(약 100%)이 될 때의 당해 가스 탱크 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 데이터(도 3 참조)가 기억되어 있는 기억부(51)와; 미리 취득된 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)의 방열성 데이터에 의거하여, 방열성이 가장 높은 가스 탱크[실시 형태 1의 경우에는, 제2 가스 탱크(102)]와, 방열성이 가장 낮은 가스 탱크[실시 형태 1의 경우에는, 제1 가스 탱크(101)]의 연료 가스 충전 시에 있어서의 온도차(ΔT)를 산출하는 온도차 산출부(52)와; 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값(실시 형태 1의 경우에는, 85℃)에서 온도차(ΔT)를 뺀 차감 온도가 되었는지의 여부를 판정하는 온도 판정부(53)와; 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었는지의 여부를 판정하는 압력 판정부(54)와; 상기 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도가 차감 온도가 되고 또한 상기 검출 압력이 상기 대응 압력이 되었을 때에, 차단 밸브(30)를 닫도록 제어하는 제어부(55)를 구비하고 있다.
또한, 연료 가스 충전 라인(L)의 하류단(下流端)에는, 도시 생략한 충전 노즐이 배치되어 설치되어 있고, 이 충전 노즐을 FC 차량(100)의 연료 공급구에 접속함으로써, 연료 가스 충전 개시 가능 상태가 된다.
다음으로, 실시 형태 1과 관련되는 가스 충전 장치(1)의 구체적 동작(즉, 가스 충전 방법)에 대하여 도 4에 나타내는 플로우 차트를 참조하여 설명한다.
FC 차량(100)에 연료 가스를 충전할 때는, 먼저, 가스 충전 장치(1)의 도시 생략한 충전 노즐을 FC 차량(100)의 도시 생략한 연료 공급구에 접속하여, 연료 가스 충전 개시 가능 상태로 한다. 이때, 차단 밸브(30)는 닫혀 있다. 다음으로, 단계 S101로 진행하여, 차단 밸브(30)를 연다(열린 상태로 한다). 이 동작에 의해, 가스 공급원(10)으로부터 공급된 연료 가스는, 연료 가스 충전 라인(L)으로부터 컴프레서(20)로 흘러가고, 컴프레서(20)로부터 토출된 연료 가스는, 하류 측의 연료 가스 충전 라인(L)으로부터 차단 밸브(30)를 거쳐 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)에 충전된다. 그 후, 단계 S102로 진행한다.
단계 S102에서는, 온도차 산출부(52)가, 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)의 방열성 데이터를 FC 차량(100)의 도시 생략한 기억부로부터 취득하고, 이 취득 데이터에 의거하여, 연료 가스 충전 시에 있어서의 제1 가스 탱크(101)와 제2 가스 탱크(102)의 온도차(ΔT)를 산출하여, 단계 S103으로 진행한다. 또한, 실시 형태 1에서는, 제1 가스 탱크(101)와 제2 가스 탱크(102)의 온도차(ΔT)가 10℃라고 한다.
단계 S103에서는, 온도계(103)에 의해 제2 가스 탱크(102) 내의 온도를 검출하고, 온도 정보 취득부(48)가, 이 온도 정보를 통신에 의해 취득하여, 단계 S104로 진행한다. 다음으로, 단계 S104에서는, 온도 판정부(53)가, 가스 탱크 내의 온도 상한값(85℃)으로부터 제1 가스 탱크(101)와 제2 가스 탱크(102)의 온도차(ΔT : 실시 형태 1에서는, 10℃)를 차감하여 얻어지는 차감 온도(실시 형태 1에서는, 75℃)와, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도가 일치하는지의 여부를 판정한다. 차감 온도(75℃)가, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도에 일치한(단계 S104 : YES) 경우에는, 단계 S105로 진행한다. 한편, 차감 온도(75℃)가, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도에 일치하지 않는(단계 S104 : NO) 경우에는, 단계 S103으로 되돌아간다.
단계 S105에서는, 압력 판정부(54)가, 기억부(51)에 기억되어 있는 도 3에 나타내는 온도와 압력의 대응 관계로부터, 가스 탱크 내의 온도가 75℃일 때의 가스 탱크 내 압력(대응 압력)을 취득하여, 단계 S106으로 진행한다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 실시 형태 1에서는, 가스 탱크 내의 온도가 75℃일 때의 대응 압력은 85MPa이다. 즉, 제2 가스 탱크(102)는, 제2 가스 탱크(102) 내의 온도가 75℃이고, 압력이 85MPa일 때에, 연료 가스 충전율은, 도 5에 나타내는 바와 같이 약 100%가 된다. 또, 실시 형태 1에서는, 압력 판정부(54)가, 대응 관계 데이터를 취득하는 관계 데이터 취득부의 역할을 하고 있다.
단계 S106에서는, 압력계(40)에 의해, 연료 가스 충전 라인(L)의 하류단 근방을 유통하는 연료 가스의 압력을 검출하고, 이 압력 정보를 압력 정보 취득부(49)에 송신하여, 단계 S107로 진행한다. 다음으로, 단계 S107에서는, 압력 판정부(54)가, 대응 압력(85MPa)과, 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력이 일치하는지의 여부를 판정한다. 대응 압력이 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력에 일치한(단계 S107 : YES) 경우에는, 단계 S108로 진행한다. 한편, 대응 압력이, 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력에 일치하지 않는(단계 S107 : NO) 경우에는, 단계 S106으로 되돌아간다.
단계 S108에서는, 제어부(55)가 차단 밸브(30)를 닫아, 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)에 대한 연료 가스의 충전을 정지시킨다.
또한, 상기 서술하였지만, 실시 형태 1에서는, 제2 가스 탱크(102)는, 제1 가스 탱크(101)보다 방열성이 높고, 온도가 올라가기 어려운 특성을 가지고 있으며, 연료 가스 충전 시에 있어서의 양자의 온도차(ΔT)는 10℃이다. 따라서, 제2 가스 탱크(102) 내의 온도가 75℃가 되었을 때에, 제1 가스 탱크(101) 내의 온도가 85℃가 되지만, 제1 가스 탱크(101) 내의 압력은, 제2 가스 탱크(102) 내와 동일한 85MPa이기 때문에, 연료 가스 충전율은, 도 5에 나타내는 바와 같이 약 98%가 된다.
이와 같이, FC 차량(100)이, 방열성이 다른 제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)를 탑재하고 있어도, 방열성이 가장 높은 제2 가스 탱크(102) 내의 온도 및 압력을 모니터링하는 것만으로, 양 가스 탱크(101, 102)의 연료 가스 충전율을 대략 100% 가까이까지 향상시킬 수 있다.
또, 상기 서술하였지만, 현재, 가스 탱크의 내구성 등을 고려하여, 연료 가스 충전 시의 가스 탱크 내부 온도의 상한값(약 85℃)이 규정되어 있고, 실시 형태 1에서도 제1 가스 탱크(101) 내의 온도 및 제2 가스 탱크(102) 내의 온도가 85℃를 넘은 경우, 연료 가스의 충전이 정지되도록 하고 있다. 구체적으로는, 실시 형태 1에서는, 온도 상한값(85℃)으로부터 온도차(ΔT)를 뺀 차감 온도가, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도에 일치하였을 때에 차단 밸브(30)를 닫는 플래그를 세움으로써 대처하고 있다.
또한, 실시 형태 1에서는, 방열성이 다른 2개의 가스 탱크[제1 가스 탱크(101) 및 제2 가스 탱크(102)]가 탑재된 FC 차량(100)에 연료 가스를 충전하는 경우에 대하여 설명하였는데, 이에 한정하지 않고, 본 발명과 관련되는 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법은, 3개 이상의 가스 탱크가 탑재된 FC 차량(100)에 연료 가스를 충전할 수도 있다. 이 경우, 3개 이상의 가스 탱크 중, 방열성이 가장 높은(온도가 가장 올라가기 어려운) 가스 탱크의 온도를 검출하고, 방열성이 가장 낮은(온도가 가장 올라 쉬운) 가스 탱크와의 온도차(ΔT)를 산출하면 된다.
또, 실시 형태 1에서는, 방열성이 가장 높은 가스 탱크[제2 가스 탱크(102)] 내에 미리 배치하여 설치된 온도계(103)에 의해, 방열성이 가장 높은 가스 탱크 내의 온도를 검출하고, 이 검출 온도를 온도 정보 취득부(48)에 송신하는 경우에 대하여 설명하였기 때문에, 예를 들면, 각각의 가스 탱크의 방열성 데이터를 비교하지 않고, 방열성이 가장 높은 가스 탱크 내의 온도 정보를 취득할 수 있으며, 온도 정보 취득 공정을 간단하게 행할 수 있었지만, 이에 한정하지 않고, 방열성이 가장 높은 가스 탱크 내의 온도는, 예를 들면, FC 차량(100)의 기억부에 기억되어 있는 방열성 데이터에 의거하여, 연료 가스 충전 개시 시에 방열성이 가장 높은 가스 탱크를 선택하고, 선택된 가스 탱크 내에 온도 검출기를, 가스 충전 시에 삽입하는 등으로 검출하는 등, 임의의 방법에 의해 검출해도 된다. 이 경우도, 온도 정보 취득부(48)는, 삽입한 온도 검출기로부터 가스 탱크 내의 온도 정보를 취득할 수 있다.
그리고 또한, 실시 형태 1에서는, 연료 가스 충전 라인(L)의 하류단 근방에 압력계(40)를 배치하여 설치하고, 이 압력계(40)에 의해 연료 가스 충전 라인(L)의 하류단 근방을 유통하는 연료 가스의 압력을 검출함으로써, 제1 가스 탱크(101) 내 및 제2 가스 탱크(102) 내의 압력을 검출하며, 이 검출 압력을 압력 정보 취득부(49)에 송신하는 경우에 대하여 설명하였기 때문에, 예를 들면, 제1 가스 탱크(101) 내 및 제2 가스 탱크(102) 내에 미리 압력 검출기를 배치하여 설치해 둘 필요가 없다는 이점이 얻어지지만, 이에 한정하지 않고, 적어도 방열성이 가장 높은 가스 탱크 내의 압력은, 예를 들면, FC 차량(100)에 탑재되어 있는 도시 생략한 기억부에 기억되어 있는 방열성 데이터에 의거하여, 연료 가스 충전 개시 시에 방열성이 가장 높은 가스 탱크를 선택하고, 선택된 가스 탱크 내에 압력 검출기를 삽입하는 등으로 검출하거나, 혹은, 가스 탱크 내에 미리 배치하여 설치된 압력 검출기에 의해 압력을 검출하는 등, 임의의 방법에 의해 검출해도 된다. 이 경우도, 압력 정보 취득부(49)는, 삽입한 압력 검출기로부터 압력 정보를 취득할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에서는, 단계 S103 및 단계 S104를 행한 후, 단계 S105∼S107을 행한 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 본 발명은, 예를 들면, 단계 S105∼S107을 행한 후, 단계 S103 및 단계 S104를 행해도 되고, 혹은, 단계 S103 및 단계 S104와, 단계 S105∼S107을 병행하여(동시에) 행하고, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도가 차감 온도가 되고 또한 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력이 대응 압력이 되었을 때에, 상기 연료 가스의 충전을 정지하도록 제어해도 된다.
(실시 형태 2)
다음으로, 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 2와 관련되는 가스 충전 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면, 도 7은, 도 6에 나타내는 가스 충전 장치의 구성 요소인 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 실시 형태 2에서는, 실시 형태 1에서 설명한 가스 충전 장치와 동일한 부재에는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 또, 실시 형태 2에 있어서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 연료 피공급체가 FC 차량인 경우에 대하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 가스 충전 장치(2)에 의해 연료 가스의 충전이 행하여지는 FC 차량(200)은, 제1 가스 탱크(101), 제2 가스 탱크(102) 및 제3 가스 탱크(105)를 구비하고 있다. 제1 가스 탱크(101) 내에는, 제1 가스 탱크(101) 내의 온도(T1)를 측정하는 온도 검출기로서의 온도계(203A)가 미리 배치되어 설치되어 있고, 제2 가스 탱크(102) 내에는, 제2 가스 탱크(102) 내의 온도(T2)를 측정하는 온도 검출기로서의 온도계(203B)가 미리 배치되어 설치되어 있으며, 제3 가스 탱크(105) 내에는, 제2 가스 탱크(105) 내의 온도(T3)를 측정하는 온도 검출기로서의 온도계(203C)가 미리 배치되어 설치되어 있다. 이들 온도계(203A, 203B, 203C)는, 검출한 온도(T1, T2, T3)를 온도 정보로서, 가스 충전 장치(2)의 온도 정보 취득부(48)에, 통신에 의해 송신 가능하게 되어 있다.
또한, 실시 형태 2에서는, 제2 가스 탱크(102)는, 제1 가스 탱크(101)보다 방열성이 높아, 온도가 올라가기 어려운 특성을 가지고 있고, 제3 가스 탱크(105)는, 제2 가스 탱크(102)보다 방열성이 높아, 온도가 올라가기 어려운 특성을 가지고 있다. 즉, 3개의 가스 탱크의 온도는, 제1 가스 탱크(101), 제2 가스 탱크(102), 제3 가스 탱크(105)의 순으로 저온(T1>T2>T3)이 된다.
또, FC 차량(200)에 탑재된 도시 생략한 기억부에는, 가스 탱크 내의 온도와 압력에 의해 결정되는 연료 가스의 충전 유량(승압 속도)을 나타내는 정보(도 8 참조), 가스 탱크의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 가스 탱크 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 정보(도 9 참조)가 기억되어 있다. 실시 형태 2의 경우, 가스 탱크의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 가스 탱크 내의 온도와 압력의 대응 관계는, 실시 형태 1과 마찬가지로 도 9에 나타내는 대응 관계 데이터에 의해 나타내진다.
가스 충전 장치(2)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, FC 차량(200)에 탑재된 제1 가스 탱크(101), 제2 가스 탱크(102), 제3 가스 탱크(105)에 연료 가스를 충전하는 장치로서, 실시 형태 1과 관련되는 가스 충전 장치(1)와 동일한 가스 공급원(10) 및 연료 가스 충전 라인(L)을 가지고 있고, 연료 가스 충전 라인(L)에는, 컴프레서(20), 차단 밸브(30), 압력계(40)가 배치되어 설치되어 있다. 이 압력계(40)는, 검출한 압력(P)을 압력 정보로서, 가스 충전 장치(2)의 압력 정보 취득부(49)에, 통신에 의해 송신 가능하게 되어 있다.
또, 가스 충전 장치(2)는, 온도계(203A, 203B, 203C), 압력계(40) 및 차단 밸브(30)에 접속되고, 온도계(203A, 203B, 203C)로부터 송신된 온도 정보(온도 : T1, T2, T3), 및 압력계(40)로부터 송신된 압력 정보(압력 : P), FC 차량(200)에 탑재된 도시 생략한 기억부로부터 취득한 정보에 의거하여 차단 밸브(30)의 개폐를 제어하는 제어 장치(250)를 구비하고 있다.
제어 장치(250)는, 특히 도 7에 나타내는 바와 같이, 온도계(203A, 203B, 203C)로 측정된 온도(T1, T2, T3 : 온도 정보)를 취득하는 온도 정보 취득부(48)와; 압력계(40)로 측정된 압력(P : 압력 정보)을 취득하는 압력 정보 취득부(49)와; FC 차량(200)에 탑재된 도시 생략한 기억부에 기억된 대응 관계 데이터(도 9 참조)로부터, 온도 상한값(TMAX)에서 온도차(ΔT)를 뺀 차감 온도(TMAX-ΔT)에 대응하는 압력(P’：압력 목표값)을 취득하는 대응 관계 데이터 취득부(47)와; 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도(T1, T2, T3)로부터, 최고 온도(T1)와 최저 온도(T3)의 온도차(ΔT)를 산출하는 온도차 산출부(52)와; 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값(TMAX)에서 온도차(ΔT)를 뺀 차감 온도가 되었는지의 여부를 판정하는 온도 판정부(53)와; 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서 상기 차감 온도(TMAX-ΔT)에 대응하는 압력(P’）이 되었는지의 여부를 판정하는 압력 판정부(54)와; 상기 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도가 차감 온도(TMAX-ΔT)가 되고 또한 압력계(40)로 측정된 압력(P)이 상기 대응 압력(P’）이 되었을 때에, 차단 밸브(30)를 닫도록 제어하는 제어부(55)와; FC 차량(200)에 탑재된 도시 생략한 기억부에 기억된 연료 가스의 충전 유량을 나타내는 데이터로부터, 온도계(203C)로 측정된 온도(T3)와 압력계(40)로 측정된 압력(P)에 의해 결정되는 연료 가스의 충전 유량을 취득하는 충전 유량 데이터 취득부(56)를 구비하고 있다.
또한, 연료 가스 충전 라인(L)의 하류단에는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 도시 생략한 충전 노즐이 배치되어 설치되어 있고, 이 충전 노즐을 FC 차량(100)의 연료 공급구에 접속함으로써, 연료 가스 충전 개시 가능 상태가 된다. 이 충전 노즐 및 연료 공급구는, 통신 기능을 가지고 있고, 상기 서술한 정보의 송수신을 행할 수 있게 되어 있다.
다음으로, 실시 형태 2와 관련되는 가스 충전 장치(2)의 구체적 동작(즉, 가스 충전 방법)에 대하여 도 10에 나타내는 플로우 차트를 참조하여 설명한다.
FC 차량(200)에 연료 가스를 충전할 때는, 먼저, 가스 충전 장치(2)의 도시 생략한 충전 노즐을 FC 차량(200)의 도시 생략한 연료 공급구에 접속하여, 연료 가스 충전 개시 가능 상태로 한다. 이때, 차단 밸브(30)는 닫혀 있다. 다음으로, 단계 S201로 진행하여, 온도 정보 취득부(48)가, FC 차량(200)에 탑재되어 있는 제1 가스 탱크(101), 제2 가스 탱크(102) 및 제3 가스 탱크(105) 내에 각각 배치되어 설치되어 있는 온도계(203A, 203B, 203C)가 측정한 온도(T1, T2, T3)를 통신에 의해 취득한 후, 단계 S202로 진행한다.
단계 S202에서는, 압력 정보 취득부(49)가, 압력계(40)로 측정된 압력(P)을 통신에 의해 취득하고, 단계 S203으로 진행한다.
단계 S203에서는, 충전 유량 데이터 취득부(56)가, FC 차량(200)에 탑재된 도시 생략한 기억부에 기억된 연료 가스의 충전 유량을 나타내는 데이터(도 8 참조)로부터, 온도계(203C)로 측정된 온도(T3)와 압력계(40)로 측정된 압력(P)에 의하여 결정되는 연료 가스의 충전 유량을 취득하고, 단계 S204로 진행한다.
단계 S204에서는, 차단 밸브(30)를 열어, 가스 공급원(10)으로부터 연료 가스 충전 라인(L), 컴프레서(20), 차단 밸브(30)를 거쳐, 단계 S203에서 취득한 충전 유량으로, 제1 가스 탱크(101), 제2 가스 탱크(102) 및 제3 가스 탱크(105)에 연료 가스를 충전한다. 그 후, 단계 S205로 진행한다.
다음으로, 단계 S205에서는, 온도차 산출부(52)가, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도(T1, T2, T3) 중, 최고 온도(T1)와 최저 온도(T3)의 온도차(ΔT)를 산출하고, 단계 S206으로 진행한다.
단계 S206에서는, 단계 S205에서 산출한 온도차(ΔT)를, 미리 결정되어 있는 온도 상한값(TMAX)에서 뺀 차감 온도(TMAX-ΔT)를 산출하고, 단계 S207로 진행한다.
다음으로, 단계 S207에서는, 대응 관계 데이터 취득부(47)가, FC 차량(200)에 탑재된 도시 생략한 기억부에 기억된 대응 관계 데이터(도 9 참조)로부터, 차감 온도(TMAX-ΔT)에 대한 SoC가 100%가 되는 압력(P’）을 취득한다. 그 후, 단계 S208로 진행한다.
단계 S208에서는, 온도 판정부(53)가, 단계 S206에서 산출한 차감 온도(TMAX-ΔT)와, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 최저 온도(T3)가 일치하는지의 여부를 판정한다. 차감 온도(TMAX-ΔT)가, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도에 일치한(단계 S208 : YES) 경우에는, 단계 S209로 진행한다. 한편, 차감 온도(TMAX-ΔT)가, 온도 정보 취득부(48)가 취득한 온도에 일치하지 않는(단계 S208 : NO) 경우에는, 단계 S201로 되돌아간다.
단계 S209에서는, 압력 판정부(54)가, 단계 S207에서 취득한 압력(P’）과, 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력(P)이 일치하는지의 여부를 판정한다. 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력(P)과 압력 정보 취득부(49)가 취득한 압력(P’）이 일치한(단계 S209 : YES) 경우에는, 단계 S210으로 진행한다. 한편, 압력(P)과 압력(P’）이 일치하지 않는(단계 S209 : NO) 경우에는, 단계 S201로 되돌아간다.
단계 S210에서는, 제어부(55)가 차단 밸브(30)를 닫아, 제1 가스 탱크(101), 제2 가스 탱크(102) 및 제3 가스 탱크(105)에 대한 연료 가스의 충전을 정지시킨다.
또한, 제1 가스 탱크(101)와, 제3 가스 탱크(105)의 최종적인 온도차가, 예를 들면, 20℃인 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 공급 정지 시에는, 제1 가스 탱크(101)의 온도가 85℃, 압력 82MPa, 충전율 96%, 제3 가스 탱크(105)의 온도가 65℃, 압력 82MPa, 충전율 100%가 된다.
이와 같이, FC 차량(200)이, 방열성이 다른 복수의 가스 탱크를 탑재하고 있어도, 모든 가스 탱크의 연료 가스 충전율을 대략 100% 가까이까지 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태 2에 있어서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 가스 탱크의 내구성 등을 고려하여, 모든 가스 탱크 내의 온도가, 현재 규정되어 있는 상한값(약 85℃)을 넘은 경우, 연료 가스의 충전이 정지되도록 하고 있다.
또, 실시 형태 2에서는, 방열성이 다른 3개의 가스 탱크가 탑재된 FC 차량(200)에 연료 가스를 충전하는 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 본 발명과 관련되는 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법은, 3개 이상의 가스 탱크가 탑재된 FC 차량(200)에 연료 가스를 충전할 수도 있다.
그리고 또한, 실시 형태 2에서는, FC 차량(200)에 탑재된 가스 탱크에 온도계를 배치하여 설치한 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 가스 충전 장치(2)에 온도계(온도 검출부)를 가지게 하여, 연료 가스 충전 개시 시에, 각각의 가스 탱크의 온도를 검출하고, 이 온도 정보를 온도 정보 취득부(48)가 취득하도록 해도 된다.
또, 실시 형태 2에서는, FC 차량(200)의 기억부가, 가스 탱크 내의 온도와 압력에 의하여 결정되는 연료 가스의 충전 유량(승압 속도)을 나타내는 정보(도 8 참조), 및, 가스 탱크의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 가스 탱크 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 정보(도 9 참조)를 기억하고 있을 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않고, 이들 정보의 적어도 하나를 기억하고 있는 기억부를, 가스 충전 장치(2)가 가지고 있어도 된다.
1, 2 : 가스 충전 장치 10 : 가스 공급원
20 : 컴프레서 30 : 차단밸브
40 : 압력계 47 : 대응 관계 데이터 취득부
48 : 온도 정보 취득부 49 : 압력 정보 취득부
50 : 제어 장치 51 : 기억부
52 : 온도차 산출부 53 : 온도 판정부
54 : 압력 판정부 55 : 제어부
56 : 충전 유량 데이터 취득부 100, 200 : FC 차량
101 : 제1 가스 탱크 102 : 제2 가스 탱크
103, 203A, 203B, 203C : 온도계 105 : 제3 가스 탱크

Claims (17)

  1. 연료 피공급체에 탑재된 복수의 가스 저류 용기에 접속되고, 당해 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 가스 충전 장치로서,
    압축된 연료 가스를 공급하는 가스 공급원과,
    상기 가스 공급원에 접속되고, 상기 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 연료 가스 충전 라인과,
    상기 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득부와,
    상기 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득부와,
    미리 취득된 가스 저류 용기의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 당해 가스 저류 용기 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 데이터를 취득하는 관계 데이터 취득부와,
    상기 온도 정보에 의해, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 상기 내부 온도가 가장 고온인 가스 저류 용기와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도차를 산출하는 온도차 산출부와,
    상기 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되고, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었을 때에, 상기 연료 가스의 충전을 정지하도록 제어하는 제어부를 구비하여 이루어지는 가스 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 정보로부터 구한 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되었는지의 여부를 판정하는 온도 판정부와,
    상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었는지의 여부를 판정하는 압력 판정부를 더 구비하여 이루어지는 가스 충전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득부는, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하고,
    상기 압력 정보 취득부는, 상기 복수의 가스 저류 용기 내 중, 적어도 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하며,
    상기 온도차 산출부는, 미리 취득된 상기 각각의 가스 저류 용기의 방열성 데이터에 의거하여, 상기 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기와, 방열성이 가장 낮은 가스 저류 용기의 연료 가스 충전 시에 있어서의 온도차를 산출하는 가스 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득부는, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내에 미리 배치하여 설치되어서 이루어지는 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득하는 가스 충전 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득부는, 상기 모든 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 가스 충전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득부는, 모든 가스 저류 용기 내에 미리 배치하여 설치되어서 이루어지는 각각의 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득하는 가스 충전 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 정보로부터 구한 온도와, 상기 압력 정보로부터 구한 압력에 의하여 결정되는 연료 가스의 충전 유량을 나타내는 데이터를 취득하는 충전 유량 데이터 취득부를 더 구비하여 이루어지는 가스 충전 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 상한값이 85℃인 가스 충전 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력 정보 취득부는, 상기 연료 가스 충전 라인의 하류에 배치하여 설치되어 있는 압력 검출기로부터 압력 정보를 취득하는 가스 충전 장치.
  10. 연료 피공급체에 탑재된 복수의 가스 저류 용기에 접속되고, 당해 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 가스 충전 방법으로서,
    압축된 연료 가스를 공급하는 가스 공급원으로부터 연료 가스 충전 라인을 거쳐서 상기 각각의 가스 저류 용기에 연료 가스를 충전하는 충전 공정과,
    상기 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득 공정과,
    상기 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하는 압력 정보 취득 공정과,
    미리 취득된 가스 저류 용기의 충전율이 목표 충전율이 될 때의 당해 가스 저류 용기 내의 온도와 압력의 대응 관계를 나타내는 대응 관계 데이터를 취득하는 관계 데이터 취득 공정과,
    상기 온도 정보에 의해, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 내부 온도가 가장 고온인 가스 저류 용기와, 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도차를 산출하는 온도차 산출 공정과,
    상기 내부 온도가 가장 저온인 가스 저류 용기의 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되고, 상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었을 때에, 상기 연료 가스의 충전을 정지하도록 제어하는 제어 공정을 구비하여 이루어지는 가스 충전 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 온도 정보로부터 구한 온도가, 미리 설정되어 있는 온도 상한값에서 상기 온도차를 뺀 차감 온도가 되었는지의 여부를 판정하는 온도 판정 공정과,
    상기 압력 정보로부터 구한 압력이, 상기 대응 관계 데이터에 있어서의 상기 차감 온도에 대응하는 대응 압력이 되었는지의 여부를 판정하는 압력 판정 공정을 더 포함하는 가스 충전 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득 공정은, 상기 복수의 가스 저류 용기 중, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 공정을 포함하고,
    상기 압력 정보 취득 공정은, 상기 복수의 가스 저류 용기 내 중, 적어도 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내의 압력 정보를 취득하는 공정을 포함하며,
    상기 온도차 산출 공정은, 미리 취득된 상기 각각의 가스 저류 용기의 방열성 데이터에 의거하여, 상기 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기와, 방열성이 가장 낮은 가스 저류 용기의 연료 가스 충전 시에 있어서의 온도차를 산출하는 공정을 포함하는 가스 충전 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득 공정은, 방열성이 가장 높은 가스 저류 용기 내에 배치하여 설치되어 있는 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득하는 공정을 포함하는 가스 충전 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득 공정은, 상기 모든 가스 저류 용기 내의 온도 정보를 취득하는 공정을 포함하는 가스 충전 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 온도 정보 취득 공정은, 모든 가스 저류 용기 내에 미리 배치하여 설치되어 있는 온도 검출기로부터 온도 정보를 취득하는 공정을 포함하는 가스 충전 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 상한값이 85℃인 가스 충전 방법.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 정보 취득 공정은, 상기 연료 가스 충전 라인의 하류에 배치하여 설치되어 있는 압력 검출기로부터 압력 정보를 취득하는 공정을 포함하는 가스 충전 장치.
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