KR20230130753A - 가스 충전 장치 - Google Patents

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KR20230130753A
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pressure
tank
charged
charging
increase rate
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KR1020237028972A
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신지 오시마
다츠야 렘부츠
Original Assignee
에네오스 가부시키가이샤
토키코 시스템 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

가스 충전 장치(1)는, 제1 가스 공급 관로(7)와 제2 가스 공급 관로(8)와 종합 제어반(9)을 구비하고 있다. 제1 가스 공급 관로(7)는, 다단 축압기(2)로부터 제1 차량(51)에 탑재된 제1 피충전 탱크(53)에 수소 가스를 공급한다. 제2 가스 공급 관로(8)는, 다단 축압기(2)로부터 제1 차량(51)과는 다른 제2 차량(52)에 탑재된 제2 피충전 탱크(54)에 수소 가스를 공급한다. 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 충전할 때에, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 압력차에 따라서, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을, 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다.

Description

가스 충전 장치
본 개시는, 예를 들어 차량의 피충전 탱크에 수소 가스 등의 연료 가스를 충전(공급)하는 가스 충전 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 충전 장치의 충전 노즐과 축압기를 접속하는 충전 경로(가스 공급 경로)를 구비하고, 충전 노즐을 통해 축압기 내의 연료 가스(수소 가스)를 차량의 탱크(피충전 탱크)로 충전(공급)하는 연료 가스 충전 제어 시스템이 기재되어 있다. 특허문헌 1의 연료 가스 충전 제어 시스템은, 연료 가스를 차량의 탱크로 충전할 때에, 그때의 차량 탱크 압력에 따라서 설정된 목표 종료 압력이 되도록 연료 가스의 압력 상승률을 제어한다. 또한, 특허문헌 2, 3에는, 복수의 축압기에 의해 구성된 다단 축압기를 구비한 수소 공급 시스템이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2019-190621호 공보 일본 특허 공개 제2018-084328호 공보 일본 특허 공개 제2018-084329호 공보
연료 가스 충전 제어 시스템으로서, 복수의 피충전 탱크로 연료 가스를 충전 할 수 있도록 구성하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 연료 가스 충전 제어 시스템으로서, 예를 들어 복수의 충전 경로를 구비함과 함께, 이 복수의 충전 경로에서 축압기를 공유하는 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 「제1 충전 경로」 및 「제1 충전 경로에 접속된 제1 충전 노즐」과, 「제1 충전 경로로부터 분기된 제2 충전 경로」 및 「제2 충전 경로에 접속된 제2 충전 노즐」을 구비하는 구성으로 한다. 그리고, 제1 충전 경로 및 제2 충전 경로에서 축압기를 공유하여 복수의 피충전 탱크로 병행하여 연료 가스를 충전할 수 있도록 구성한다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 충전 경로를 통과하여 제1 피충전 탱크로 연료 가스의 충전을 행하고 있을 때에, 제2 충전 경로를 통과하여 제2 피충전 탱크로 연료 가스의 충전을 행할 수 있다. 그러나, 이 경우, 예를 들어 양쪽의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 충전을 개시했을 때의 압력에 따라서는, 압력이 높은 측(고압측)의 탱크의 압력이 상승되기 어려워질 가능성이 있다. 즉, 연료 가스의 충전을 개시했을 때의 축압기 압력과 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 관계에 따라서는, 압력이 높은 측(고압측)의 탱크의 압력이 상승되기 어려워질 가능성이 있다. 이에 의해, 고압측의 탱크의 충전 완료까지의 시간이 길어지거나, 또는 충전이 도중에 종료되어 버릴 가능성이 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 목적은, 축압기로부터 복수의 탱크에 연료 가스를 충전(공급)할 때에, 고압측의 탱크의 충전 완료까지의 시간이 길어지는 것, 또는 충전이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있는 가스 충전 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 형태는, 연료 가스가 축압된 축압기로부터 제1 피충전 탱크로 연료 가스를 공급하는 제1 가스 공급 경로와, 상기 축압기로부터 제2 피충전 탱크로 연료 가스를 공급하는 제2 가스 공급 경로와, 상기 제1 가스 공급 경로를 통과하여 상기 제1 피충전 탱크 내에 공급되는 연료 가스의 압력 상승률을 제어하고, 상기 제2 가스 공급 경로를 통과하여 상기 제2 피충전 탱크 내에 공급되는 연료 가스의 압력 상승률을 제어하는 제어기를 구비한 가스 충전 장치에 있어서, 상기 제어기는, 상기 축압기로부터 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 압력차에 따라서, 상기 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 또는 상기 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을, 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 축압기로부터 복수의 피충전 탱크(제1 피충전 탱크, 제2 피충전 탱크)에 연료 가스를 공급(충전)할 때에, 고압측의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급(충전)이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 연료 가스의 공급(충전)이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 가스 충전 장치를 축압기, 압축기 등과 함께 나타내는 모식적인 전체 구성도이다.
도 2는 도 1 중의 가스 충전 장치를 모식적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 1 중의 종합 제어반(제어기)에 의해 행해지는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3 중의 「A」, 「B」에 이은 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도 4 중의 「C」, 「D」에 이은 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 도 4 중의 S21의 「협조 제어」의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 도 5 중의 S41의 「협조 복귀」의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 의한 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 시간 변화의 일례를 나타내는 특성 선도(線圖)이다.
도 9는 제2 실시 형태에 의한 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 시간 변화의 일례를 나타내는 특성 선도이다.
도 10은 제3 실시 형태에 의한 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 시간 변화의 일례를 나타내는 특성 선도이다.
도 11은 변형예에 의한 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 시간 변화의 일례를 나타내는 특성 선도이다.
이하, 실시 형태에 의한 가스 충전 장치로서, 차량의 피충전 탱크에 수소 가스를 충전하는 수소 가스 충전 장치를 예로 들어, 첨부 도면에 따라서 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 7에 도시한 흐름도의 각 스텝은, 각각 「S」라는 표기를 사용한다(예를 들어, 스텝 1=「S1」로 함).
도 1 내지 도 8은, 제1 실시 형태를 나타내고 있다. 도 1 및 도 2에 있어서, 수소 가스 충전 장치(1)는, 예를 들어 연료 전지 자동차(FCV) 등의 차량(51, 52)(도 2)의 피충전 탱크(53, 54)(도 2)에, 압축 상태의 수소 가스(수소 연료)를 충전한다. 수소 가스 충전 장치(1)는, 예를 들어 수소 가스 공급 스테이션(수소 스테이션)이라고 불리는 설비(연료 공급소)에 설치되어 있다. 수소 가스 충전 장치(1)는, 가스 축압기인 다단 축압기(2) 등과 함께, 수소 연료 공급 시스템(3)의 일부를 구성하고 있다.
즉, 수소 연료 공급 시스템(3)은, 수소 가스 충전 장치(1)와, 다단 축압기(2)와, 압축기(4)를 포함하여 구성되어 있다. 수소 가스 충전 장치(1)는, 차량(51, 52)의 연료 탱크가 되는 피충전 탱크(53, 54)에 수소 가스(연료 가스)를 충전한다. 다단 축압기(2)는, 고압으로 압축된 수소 가스를 축압한다. 압축기(4)는, 수소 가스를 압축한다. 수소 가스 충전 장치(1)는, 충전 기구로서의 디스펜서 유닛(5)과, 가스 공급 관로(7, 8)와, 제어기로서의 종합 제어반(9)을 포함하여 구성되어 있다. 디스펜서 유닛(5)은, 다단 축압기(2)의 수소 가스를 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 충전한다. 가스 공급 관로(7, 8)는, 다단 축압기(2)로부터 디스펜서 유닛(5)의 디스펜서 하우징(6) 내에 걸쳐 연장된다. 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 공급(충전)의 제어를 행한다.
실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 공급(충전)의 제어를 행하는 것에 추가하여, 후술하는 수소 공급원으로부터 다단 축압기(2)로의 수소 가스의 공급(축압)의 제어도 행한다. 즉, 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 공급(충전)의 제어(차량 충전 제어)와, 도시하지 않은 수소 공급원으로부터 다단 축압기(2)에 대한 수소 가스의 공급(축압)의 제어(축압 제어)를 행한다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 차량 충전 제어를 행하는 제어반(충전용 제어기, 충전 제어부)과 축압 제어를 행하는 제어반(축압용 제어기, 축압기 제어부)을 별도로 구성하고, 이들 제어반(제어기)을 통신선으로 접속하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 차량 충전 제어를 행하는 제어반(충전용 제어기, 충전 제어부)을 디스펜서 하우징(6) 내에 마련해도 된다.
다단 축압기(2)는, 고압으로 압축된 수소 가스를 저장하는 수소 가스 공급원(연료 가스 공급원)이다. 즉, 다단 축압기(2)에는, 연료 가스가 되는 수소 가스가 축압되어 있다. 다단 축압기(2)는, 가스 공급 관로(7, 8)에 의해 디스펜서 유닛(5)에 접속되어 있다. 다단 축압기(2)는, 가스 공급 관로(7, 8)의 상류측에서, 고압으로 압축된 수소 가스를 저장하는 가스 저장부를 구성하고 있다. 다단 축압기(2)는, 사용 하한 압력을 다단으로 한 복수의 축압기(2A, 2B, 2C), 예를 들어 제1 축압기(2A), 제2 축압기(2B), 제3 축압기(2C)에 의해 구성되어 있다. 제1 축압기(2A), 제2 축압기(2B), 제3 축압기(2C)는, 각각 가스 봄베(가스 용기, 가스 실린더)에 의해 구성되어 있다.
실시 형태에서는, 제1 축압기(2A)는, 사용 하한 압력이 가장 낮아질 때까지 사용하는 저압 뱅크(1st.BNK, 저압 축압기)에 대응한다. 제2 축압기(2B)는, 사용 하한 압력이 중간의 중압 뱅크(2nd.BNK, 중간 축압기)에 대응한다. 제3 축압기(2C)는, 사용 하한 압력이 높은 고압 뱅크(3rd.BNK, 고압 축압기)에 대응한다. 또한, 실시 형태에서는, 다단 축압기(2)로서, 3개의 축압기(2A, 2B, 2C)를 구비한 구성으로 하고 있지만, 2개, 또는 4개 이상의 축압기에 의해 구성해도 된다. 또한, 복수의 축압기(2A, 2B, 2C)를 구비한 다단 축압기(2)가 아니라, 1개의 축압기로 해도 된다.
다단 축압기(2)는, 도시하지 않은 수소 공급원으로부터 압축기(4)를 통해 고압의 수소 가스가 공급된다. 즉, 다단 축압기(2)는, 압축기(4)를 통해 수소 공급원에 접속되어 있다. 수소 공급원의 토출측과 압축기(4)의 사이를 접속하는 관로에는, 도시하지 않은 개폐 밸브, 역지 밸브 등이 마련되어 있다. 수소 공급원은, 예를 들어 수소 가스가 충전된 가스 용기(실린더)의 집합체인 카들, 수소 가스를 저류하는 용적이 큰 중간 축압기, 수소 가스를 제조하는 수소 제조 장치, 및/또는 수소를 충전하여 배송하는 수소 트레일러에 대응한다. 다단 축압기(2)에는, 수소 공급원의 수소 가스가 압축기(4)로 승압되어 축압된다.
컴프레서(승압기)인 압축기(4)는, 예를 들어 왕복동 압축기에 의해 구성되어 있다. 압축기(4)는, 예를 들어 복수단에서 수소 가스를 압축하는 다단식 압축기로서 구성할 수 있다. 압축기(4)의 토출측은, 다단 축압기(2)의 제1 축압기(2A)와 제1 관로(10)에 의해 접속되어 있다. 제1 관로(10)에는, 제1 개폐 밸브(13)가 마련되어 있다. 또한, 압축기(4)의 토출측은, 다단 축압기(2)의 제2 축압기(2B)와 제2 관로(11)에 의해 접속되어 있다. 제2 관로(11)에는, 제2 개폐 밸브(14)가 마련되어 있다. 또한, 압축기(4)의 토출측은, 다단 축압기(2)의 제3 축압기(2C)와 제3 관로(12)에 의해 접속되어 있다. 제3 관로(12)에는, 제3 개폐 밸브(15)가 마련되어 있다. 제1 개폐 밸브(13), 제2 개폐 밸브(14) 및 제3 개폐 밸브(15)는, 종합 제어반(9)으로부터의 제어 신호에 기초하여 개폐된다. 이에 의해, 제1 개폐 밸브(13), 제2 개폐 밸브(14) 및 제3 개폐 밸브(15)는, 각각의 관로(10, 11, 12) 내에서 수소 가스의 유통을 허용 또는 차단한다.
수소 공급원의 수소 가스는, 예를 들어 도시하지 않은 레귤레이터에 의해 저압(예를 들어, 0.6MPa)으로 감압된 상태에서 압축기(4)의 흡입측에 공급된다. 압축기(4)는, 종합 제어반(9)과 접속되어 있다. 압축기(4)는, 종합 제어반(9)으로부터의 지령에 기초하여, 수소 공급원으로부터 저압으로 공급되는 수소 가스를 압축하면서 다단 축압기(2)의 각 축압기(2A, 2B, 2C)에 공급한다. 압축기(4)는, 다단 축압기(2)의 각 축압기(2A, 2B, 2C) 내가 소정의 고압(예를 들어, 82MPa)이 될 때까지 압축한다. 다시 말해, 압축기(4)는, 토출측의 압력이 소정의 고압(예를 들어, 82MPa)이 될 때까지 압축한다. 압축기(4)로부터 축압기(2A, 2B, 2C) 중 어느 것에 수소 가스를 공급할지는, 종합 제어반(9)에 의해 개폐 밸브(13, 14, 15)의 개폐를 제어함으로써 결정된다. 이 경우, 압축기(4)로부터 1개의 축압기에 수소 가스를 공급하도록 제어해도 되고, 2개 이상의 축압기에 동시에 수소 가스를 공급하도록 제어해도 된다.
다단 축압기(2)는, 2개의 가스 공급 관로(7, 8), 즉, A 계통(제1 가스 공급 경로)에 대응하는 제1 가스 공급 관로(7) 및 B 계통(제2 가스 공급 경로)에 대응하는 제2 가스 공급 관로(8)에 접속되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 가스 공급 관로(7, 8)는, 다단 축압기(2)로부터 디스펜서 유닛(5)을 향해서 연장되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 관로(7, 8)는, 디스펜서 유닛(5)의 디스펜서 하우징(6) 내에 배치되어 있다. 가스 공급 관로(7, 8)는, 디스펜서 유닛(5)의 충전 노즐(26A, 26B)을 통해 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 접속된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 다단 축압기(2)의 각 축압기(2A, 2B, 2C)는, 모두, 제1 가스 공급 관로(7)와 제2 가스 공급 관로(8)의 양쪽에 접속되어 있다. 이 경우, 제1 축압기(2A)는, 제4 개폐 밸브(16)를 통해 제1 가스 공급 관로(7)와 접속되어 있고, 제5 개폐 밸브(17)를 통해 제2 가스 공급 관로(8)와 접속되어 있다. 제2 축압기(2B)는, 제6 개폐 밸브(18)를 통해 제1 가스 공급 관로(7)와 접속되어 있고, 제7 개폐 밸브(19)를 통해 제2 가스 공급 관로(8)와 접속되어 있다. 제3 축압기(2C)는, 제8 개폐 밸브(20)를 통해 제1 가스 공급 관로(7)와 접속되어 있고, 제9 개폐 밸브(21)를 통해 제2 가스 공급 관로(8)와 접속되어 있다. 실시 형태에서는, 수소 가스를 축압하는 축압기는, 복수의 축압기(2A, 2B, 2C)에 의해 구성되고, 또한 제1 가스 공급 관로(7)와 제2 가스 공급 관로(8)의 양쪽에 접속된 공통의 다단 축압기(2)로 되어 있다.
또한, 제1 가스 공급 관로(7) 및 제2 가스 공급 관로(8)에는, 디스펜서 유닛(5) 측으로부터의 직충전 요구에 기초하여, 압축기(4)에서 승압된 수소를 직접 디스펜서 유닛(5) 측으로 공급할 수 있도록, 직충전 관로(22)가 접속되어 있다. 제1 가스 공급 관로(7) 및 제2 가스 공급 관로(8)는, 다단 축압기(2)를 우회하는 직충전 관로(22)를 통과하여 압축기(4)와 직접적으로 접속되어 있다. 직충전 관로(22)는, 제10 개폐 밸브(23)를 통해 제1 가스 공급 관로(7)와 접속되어 있고, 제11 개폐 밸브(24)를 통해 제2 가스 공급 관로(8)와 접속되어 있다.
이와 같이, 실시 형태에서는, 다단 축압기(2) 및 압축기(4)로부터 디스펜서 유닛(5)의 A 계통(제1 가스 공급 관로(7)) 및 B 계통(제2 가스 공급 관로(8))에 개별로 수소를 공급할 수 있는 구성으로 되어 있다. 즉, 실시 형태의 수소 가스 공급 스테이션에서는, 복수의 가스 공급 관로(7, 8)에서 다단 축압기(2) 및 압축기(4)를 공유하는 설비로 되어 있다. 또한, 실시 형태의 디스펜서 유닛(5)은, 2 계통을 일체로 한 더블형의 디스펜서 유닛으로서 구성되어 있다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 1 계통마다 독립된 싱글형의 디스펜서 유닛을 2대 구비한 구성, 즉, A 계통의 디스펜서 유닛과 B 계통의 디스펜서 유닛을 구비한 구성으로 해도 된다.
여기서, 다단 축압기(2)로부터 디스펜서 유닛(5)의 A 계통(제1 가스 공급 관로(7))을 통과하여 차량(51)의 피충전 탱크(53)에 수소 가스를 공급(충전)할 때의 각 축압기(2A, 2B, 2C)의 전환에 대하여 설명한다. 후술하는 바와 같이, 차량(51)의 피충전 탱크(53)에 충전 노즐(26A)이 접속된 상태에서, 다단 축압기(2)로부터 차량(51)의 피충전 탱크(53)에 대하여 수소 가스의 공급이 개시된다. 이때, 예를 들어 모든 개폐 밸브(13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24)가 밸브 폐쇄된 상태로부터 제4 개폐 밸브(16)가 밸브 개방됨으로써, 저압 뱅크(저압 축압기)가 되는 제1 축압기(2A)로부터 피충전 탱크(53)에 수소 가스의 공급이 개시된다. 제4 개폐 밸브(16)가 밸브 개방되면, 제1 축압기(2A)와 피충전 탱크(53)의 차압에 기초하여, 제1 축압기(2A) 내에 축압된 수소 가스가 피충전 탱크(53) 측으로 이동하여, 피충전 탱크(53)의 압력이 점차 상승한다. 이에 따라서, 제1 축압기(2A) 내의 압력이 점차 저하된다.
도 8 중의 특성선(61)은, 차량(51)의 피충전 탱크(53)의 압력의 시간 변화의 일례를 나타내고 있다. 피충전 탱크(53)의 압력이 점차 상승하여, 소정의 압력(예를 들어, 도 8 중의 A점)에 도달하면, 제4 개폐 밸브(16)가 밸브 폐쇄됨과 함께 제6 개폐 밸브(18)가 밸브 개방된다. 이에 의해, 제1 축압기(2A)로부터의 수소 가스의 공급이 정지함과 함께, 중압 뱅크(중간 축압기)가 되는 제2 축압기(2B)로부터 피충전 탱크(53)에 수소 가스의 공급이 개시된다. 즉, 피충전 탱크(53)에 수소 가스를 공급하는 축압기가, 제1 축압기(2A)로부터 제2 축압기(2B)로 전환된다. 도 8 중의 「△」는, 피충전 탱크(53)와 접속되는 축압기(2A, 2B, 2C)의 전환이 행해지는 점에 대응한다.
제6 개폐 밸브(18)가 밸브 개방되면, 제2 축압기(2B)와 피충전 탱크(53)의 차압에 기초하여, 제2 축압기(2B) 내에 축압된 수소 가스가 피충전 탱크(53) 측으로 이동하여, 피충전 탱크(53)의 압력 상승이 계속된다. 이에 수반하여, 제2 축압기(2B) 내의 압력이 점차 저하된다. 그리고, 피충전 탱크(53)의 압력이 소정의 압력(예를 들어, 도 8 중의 B점)에 도달되면, 제6 개폐 밸브(18)가 밸브 폐쇄됨과 함께 제8 개폐 밸브(20)가 밸브 개방된다. 이에 의해, 제2 축압기(2B)로부터의 수소 가스의 공급이 정지됨과 함께, 고압 뱅크(고압 축압기)가 되는 제3 축압기(2C)로부터 피충전 탱크(53)로 수소 가스의 공급이 개시된다. 즉, 피충전 탱크(53)에 수소 가스를 공급하는 축압기가, 제2 축압기(2B)로부터 제3 축압기(2C)로 전환된다.
제8 개폐 밸브(20)가 밸브 개방되면, 제3 축압기(2C)와 피충전 탱크(53)의 차압에 기초하여, 제3 축압기(2C) 내에 축압된 수소 가스가 피충전 탱크(53) 측으로 이동하여, 피충전 탱크(53)의 압력이 더 상승한다. 이에 수반하여, 제3 축압기(2C) 내의 압력이 점차 저하된다. 그리고, 피충전 탱크(53)의 압력이 수소 가스의 공급을 정지하는 목표 종료 압력(Pe)에 도달되면, 제8 개폐 밸브(20)가 밸브 폐쇄되어, 제3 축압기(2C)로부터의 수소 가스의 공급이 정지한다. 이에 의해, 다단 축압기(2)로부터 차량(51)의 피충전 탱크(53)에 대한 수소 가스의 공급이 종료된다. 이와 같이, 수소 가스의 공급에 사용하는 축압기(2A, 2B, 2C)를 순차 전환하는 구성을 채용한 경우에는, 축압기(2A, 2B, 2C)의 압력과 차량(51)의 피충전 탱크(53)의 압력의 차를 크게 유지할 수 있다. 이에 의해, 수소 가스의 공급 완료까지의 시간을 짧게 할 수 있다.
다음으로, 디스펜서 유닛(5)에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 2에서는, 2대의 차량(51, 52)에 수소 가스를 공급(충전)하고 있는 상태를 나타내고 있다. 즉, 도 2에서는, A 계통(제1 가스 공급 관로(7))에 의해 차량(51)의 피충전 탱크(53)에 수소 가스를 공급(충전)하고, 또한 B 계통(제2 가스 공급 관로(8))에 의해 차량(52)의 피충전 탱크(54)에 수소 가스를 공급(충전)하고 있는 상태를 나타내고 있다. 실시 형태의 디스펜서 유닛(5)은, 2 계통의 가스 공급 경로(연료 공급 경로)를 갖고 있다. 이 때문에, 실시 형태의 디스펜서 유닛(5)은, 2대의 차량(51, 52)에서 이용할 수 있고, 1대의 차량(51)(또는 차량(52))에서 이용할 수도 있다.
또한, 이하의 설명에서는, A 계통(제1 가스 공급 관로(7))을 통과하여 수소 가스가 공급되는 차량(51)을 제1 차량(51)이라 하고, B 계통(제2 가스 공급 관로(8))을 통과하여 수소 가스가 공급되는 차량(52)을 제2 차량(52)이라 한다. 이것은, 단순히, 2개의 계통 중 한쪽의 계통(예를 들어, A 계통)을 편의적으로 「제1」이라 하고, 다른 쪽의 계통(예를 들어, B 계통)을 편의적으로 「제2」라 하는 것뿐이다. 이 때문에, 예를 들어 한쪽의 계통을 B 계통(제2)이라 하고, 다른 쪽의 계통을 A 계통(제1)이라 해도 된다. 또한, 후술하는 도 3 내지 도 7의 흐름도에서는, 「DSP-A」는, A 계통(제1)에 대응하고, 「DSP-B」는, B 계통(제2)에 대응한다. 「DSP」는, 「디스펜서」의 약칭이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 디스펜서 유닛(5)은, 디스펜서 하우징(6), 충전 호스(25A, 25B), 충전 노즐(26A, 26B), 유량 조정 밸브(27A, 27B), 차단 밸브(28A, 28B), 냉각기(29)(열교환기(29A, 29B)), 유량계(30A, 30B), 1차 압력 센서(31A, 31B), 2차 압력 센서(32A, 32B), 온도 센서(33A, 33B), 탈압 밸브(34A, 34B), 노즐 걸림구(35A, 35B), 외기온 센서(36)를 포함하여 구성되어 있다. 도 2에서는, 디스펜서 유닛(5) 내에 마련된 부재 중, A 계통(제1 가스 공급 관로(7))에 관한 부재(기기)에는 부호의 첨자로서 「A」를 붙이고 있으며, B 계통(제2 가스 공급 관로(8))에 관한 부재(기기)에는 부호의 첨자로서 「B」를 붙이고 있다. 또한, 도시는 생략하였지만, 디스펜서 유닛(5)은, 충전의 개시, 정지의 조작을 행하기 위한 스위치, 즉, A 계통용 충전 개시 스위치 및 충전 정지 스위치와, B 계통용 충전 개시 스위치 및 충전 정지 스위치를 구비하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 디스펜서 하우징(6)은, 디스펜서 유닛(5)의 외형을 이루는 건물을 구성한다. 디스펜서 하우징(6)은, 예를 들어 상하 방향으로 긴 직육면체상으로 형성되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 디스펜서 하우징(6) 내에는, 가스 공급 관로(7, 8), 유량 조정 밸브(27A, 27B), 차단 밸브(28A, 28B), 냉각기(29)(열교환기(29A, 29B)), 1차 압력 센서(31A, 31B), 2차 압력 센서(32A, 32B), 온도 센서(33A, 33B) 등이 수용되어 있다. 디스펜서 하우징(6)에는, 수소 가스의 충전 작업을 행하는 작업자(계원) 또는 이용자(고객)가 시인하기 쉬운 위치에, 액정 모니터, 액정 터치 패널 등의 표시부(37)(도 1)가 마련되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 디스펜서 하우징(6)의 외부에는, 제1 충전 노즐(26A)이 분리 가능하게 걸림 고정되는 제1 노즐 걸림구(35A)와, 제2 충전 노즐(26B)이 분리 가능하게 걸림 고정되는 제2 노즐 걸림구(35B)가 마련되어 있다. 노즐 걸림구(35A, 35B)는, 충전 노즐(26A, 26B)을 보유 지지하는 보유 지지부에 상당한다. 실시 형태에서는, 1개의 디스펜서 유닛(5)에 복수(보다 구체적으로는 2개)의 충전 노즐(26A, 26B)을 갖는 구성(더블형의 디스펜서 유닛)을 예로 들어 설명하지만, 예를 들어 1개의 디스펜서 유닛에 1개의 충전 노즐을 갖는 구성(싱글형의 디스펜서 유닛)으로 해도 된다. 또한, 예를 들어 1개의 디스펜서 유닛에 3개 이상의 충전 노즐을 갖는 구성으로 해도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 관로(7, 8)는, 디스펜서 하우징(6) 내에 배치되어 있다. 가스 공급 관로(7, 8)는, 가압 상태의 수소 가스를 다단 축압기(2)로부터 충전 호스(25A, 25B) 측을 향해 공급한다. 이 때문에, 가스 공급 관로(7, 8)는, 상류측이 다단 축압기(2)에 접속되어 있으며, 하류측이 디스펜서 하우징(6)의 외부로 연장되는 충전 호스(25A, 25B)에 접속되어 있다. 즉, 가스 공급 관로(7, 8)는, 다단 축압기(2) 측이 상류측으로 되고, 충전 호스(25A, 25B) 측이 하류측으로 되어 있다. 충전 호스(25A, 25B)는, 가요성을 갖는 내압 호스가 사용되고 있다. 실시 형태에서는, 제1 가스 공급 관로(7) 및 제1 충전 호스(25A)가 제1 가스 공급 경로(A 계통)에 대응하고, 제2 가스 공급 관로(8) 및 제2 충전 호스(25B)가 제2 가스 공급 경로(B 계통)에 대응한다.
충전 호스(25A, 25B)는, 기단측이 가스 공급 관로(7, 8)의 하류측에 접속되어 있다. 즉, 제1 충전 호스(25A)는, 기단측이 제1 가스 공급 관로(7)의 하류측에 접속되어 있고, 제2 충전 호스(25B)는, 기단측이 제2 가스 공급 관로(8)의 하류측에 접속되어 있다. 제1 충전 호스(25A)의 선단에는, 제1 차량(51)에 탑재된 제1 피충전 탱크(53)에 연결되는 제1 충전 노즐(26A)이 마련되어 있다. 제2 충전 호스(25B)의 선단에는, 제2 차량(52)에 탑재된 제2 피충전 탱크(54)에 연결되는 제2 충전 노즐(26B)이 마련되어 있다. 충전 호스(25A, 25B)는, 가스 공급 관로(7, 8)와 함께, 수소 가스 충전 경로(연료 가스 충전 경로)를 구성하고 있다. 수소 가스 충전 경로는, 수소 가스를 연료로서 주행하는 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 수소 가스를 충전하기 위한 경로(관로)이다.
충전 노즐(26A, 26B)은, 충전 호스(25A, 25B)를 통해 가스 공급 관로(7, 8)의 하류측에 접속되어 있다. 충전 노즐(26A, 26B)은, 충전 호스(25A, 25B)의 선단측에 기밀 상태로 접속되어 있으며, 소위 충전 커플링을 구성하고 있다. 충전 노즐(26A, 26B)은, 충전 호스(25A, 25B)를 통해 디스펜서 하우징(6)(보다 구체적으로는, 가스 공급 관로(7, 8))과 접속되어 있다. 충전 노즐(26A, 26B)의 내부에는, 예를 들어 수소 가스의 유통을 허가하는 「개방 위치」와 수소 가스의 유통을 차단하는 「폐쇄 위치」로 전환되는 밸브부가 마련되어 있다.
충전 노즐(26A, 26B)의 선단측은, 접속 커플러로 되어 있으며, 피충전 탱크(53, 54)의 접속구가 되는 충전구(53A, 54A)에 착탈 가능하게 접속된다. 즉, 충전 노즐(26A, 26B)의 접속 커플러는, 충전 노즐(26A, 26B) 내의 관로(도시생략)를 통과하여 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 수소 가스를 공급할 때에, 피충전 탱크(53, 54)의 충전구(53A, 54A)에 기밀 상태로 착탈 가능하게 접속된다. 또한, 충전 노즐(26A, 26B)은, 피충전 탱크(53, 54)의 충전구(53A, 54A)에 대하여 걸림 이탈 가능하게 잠금되는 로크 기구(도시생략)를 구비하고 있다. 이에 의해, 충전 노즐(26A, 26B)은, 수소 가스의 충전 시에 충전구(53A, 54A)로부터 뜻하지 않게 이탈하는 것을 억제할 수 있다.
다단 축압기(2) 내의 고압의 수소 가스는, 충전 노즐(26A, 26B)이 피충전 탱크(53, 54)의 충전구(53A, 54A)에 대하여 로크 기구에 의해 잠금된 상태에서, 가스 공급 관로(7, 8), 충전 호스(25A, 25B) 및 충전 노즐(26A, 26B)을 통과하여 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 충전된다. 즉, 수소 가스 충전 장치(1)는, 충전 노즐(26A, 26B)을 구비하고 있다. 수소 가스 충전 장치(1)는, 충전 노즐(26A, 26B)을 사용하여 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로 수소 가스를 충전한다. 충전 노즐(26A, 26B)은, 충전 작업이 행해지지 않을 때에, 노즐 걸림구(35A, 35B)에 보유 지지된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 공급 관로(7, 8)의 도중에는, 가스 공급 관로(7, 8)를 흐르는 연료의 유량을 조정 가능하게 제어하는 제어 밸브로서의 유량 조정 밸브(27A, 27B)가 마련되어 있다. 또한, 가스 공급 관로(7, 8)의 도중에는, 유량 조정 밸브(27A, 27B)보다도 하류측에 위치하여 차단 밸브(28A, 28B)가 마련되어 있다. 유량 조정 밸브(27A, 27B) 및 차단 밸브(28A, 28B)는, 가스 공급 관로(7, 8)를 흐르는 수소 가스의 유량 및 압력을 제어하는 제어 기기를 구성하고 있다. 유량계(30A, 30B), 1차 압력 센서(31A, 31B), 2차 압력 센서(32A, 32B) 및 온도 센서(33A, 33B)는, 가스 공급 관로(7, 8)를 흐르는 수소 가스의 유량, 압력 및 온도를 계측하는 계측 기기를 구성하고 있다. 또한, 가스 공급 관로(7, 8)의 상류측으로부터 하류측을 향해 마련되어 있는 유량계(30A, 30B), 유량 조정 밸브(27A, 27B), 차단 밸브(28A, 28B)의 배치(순번)는, 도 2 중에 도시한 순번에 한정되지는 않는다.
유량 조정 밸브(27A, 27B)는, 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 유통을 제어한다. 유량 조정 밸브(27A, 27B)는, 예를 들어 공기 압력 작동식의 밸브 장치이며, 에어의 공급으로 밸브 개방되고, 제어 신호로 제어압(에어압)을 제어하여 밸브 개방도가 조정된다. 유량 조정 밸브(27A, 27B)는, 제어 장치인 종합 제어반(9)의 제어 프로그램에 기초하는 지령에 의해 임의의 밸브 개방도로 제어되어, 가스 공급 관로(7, 8) 내를 흐르는 수소 가스의 유량, 수소 가스압을 가변하도록 제어한다. 차단 밸브(28A, 28B)는, 가스 공급 관로(7, 8)의 도중 부위(예를 들어, 열교환기(29A, 29B)와 2차 압력 센서(32A, 32B)의 사이)에 마련된 전자식 또는 공기 압력 작동식 밸브 장치이다. 차단 밸브(28A, 28B)는, 종합 제어반(9)으로부터의 제어 신호에 기초하여 개폐됨으로써, 가스 공급 관로(7, 8) 내로 수소 가스(연료 가스, 충전 가스)의 유통을 허용 또는 차단한다. 또한, 제어 장치는, 각 기기의 제어를 종합하여 행함으로써 제한하지는 않는다. 예를 들어, 디스펜서 하우징 내에 마련되어 충전에 관한 제어를 행하는 충전 제어부, 축압기의 개폐 밸브 제어를 행하는 축압기 제어부 등의 복수의 제어부(제어기)를 구비하고, 또한 당해 복수의 제어부(제어기)를 제어 장치로 종합 제어하도록 해도 된다.
종합 제어반(9)은, 충전 노즐(26A, 26B)을 통해 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 수소 가스를 충전할 때, 또는 수소 가스의 충전을 정지(종료)할 때에, 유량 조정 밸브(27A, 27B) 및 차단 밸브(28A, 28B)의 개폐 밸브 제어를 행한다. 유량 조정 밸브(27A, 27B) 및 차단 밸브(28A, 28B)는, 가스 공급 관로(7, 8)의 도중에 마련되어 있고, 밸브 개방됨으로써 다단 축압기(2) 내의 수소 가스를 충전 노즐(26A, 26B)에 공급하는 공급 제어 밸브에 상당한다.
냉각기(29)는, 가스 공급 관로(7, 8) 내를 흐르는 수소 가스를 냉각시키기 위한 냉각 장치이다. 냉각기(29)는, 피충전 탱크(53, 54)에 충전되는 수소 가스의 온도 상승을 억제하기 위해서, 가스 공급 관로(7, 8)의 도중 위치에서 수소 가스를 냉각한다. 냉각기(29)는, 유량 조정 밸브(27A, 27B)와 차단 밸브(28A, 28B)의 사이에 위치하여 가스 공급 관로(7, 8)의 도중 부위에 마련된 열교환기(29A, 29B)와, 열교환기(29A, 29B)에 냉매 관로를 통해 접속되고, 예를 들어 컴프레서, 펌프 등의 구동 기구를 구비한 칠러 유닛(도시생략)을 포함하여 구성되어 있다.
냉매 관로는, 칠러 유닛과 열교환기(29A, 29B)의 사이에서 냉매(예를 들어, 에틸렌글리콜 등을 포함한 액체)를 유통시킨다. 칠러 유닛은, 냉매 관로를 통해 열교환기(29A, 29B)의 사이에 냉매를 순환시킨다. 이에 의해, 냉각기(29)의 열교환기(29A, 29B)는, 가스 공급 관로(7, 8) 내를 흐르는 수소 가스와 냉매의 사이에서 열교환을 행하여, 충전 호스(25A, 25B)를 향해 공급되는 수소 가스의 온도를 규정 온도(예를 들어, -33 내지 -40℃)까지 저하시킨다.
디스펜서 하우징(6) 내에는, 가스 공급 관로(7, 8)의 도중에 위치하고 코리올리식 유량계(30A, 30B)가 마련되어 있다. 유량계(30A, 30B)는, 가스 공급 관로(7, 8) 내를 유통하는 피측 유체의 질량 유량을 계측한다. 유량계(30A, 30B)는, 예를 들어 1차 압력 센서(31A, 31B)와 유량 조정 밸브(27A, 27B)의 사이에서 가스 공급 관로(7, 8) 내를 흐르는 수소 가스의 유량(질량 유량)을 계측하고, 계측 결과에 대응하는 신호(유량 펄스)를 종합 제어반(9)으로 출력한다. 종합 제어반(9)은, 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 충전량을 연산하고, 수소 가스 연료의 불출량(급유량에 상당)을 표시부(37) 등으로 표시한다. 이에 의해, 예를 들어 고객 등에 표시 내용을 통보한다.
1차 압력 센서(31A, 31B)는, 유량계(30A, 30B) 및 유량 조정 밸브(27A, 27B)보다도 상류측에 위치하여 가스 공급 관로(7, 8)에 마련되어 있다. 1차 압력 센서(31A, 31B)는, 다단 축압기(2)로부터 가스 공급 관로(7, 8) 내에 공급되는 수소 가스의 가스 압력을 검출한다. 1차 압력 센서(31A, 31B)는, 종합 제어반(9)과 접속되어 있다. 1차 압력 센서(31A, 31B)는, 다단 축압기(2) 측으로 가스 공급 관로(7, 8) 내의 압력을 측정하고, 측정한 압력에 따른 검출 신호를 종합 제어반(9)으로 출력한다.
2차 압력 센서(32A, 32B)는, 차단 밸브(28A, 28B)보다도 하류측(즉, 충전 노즐(26A, 26B) 측)에 위치하여 가스 공급 관로(7, 8)에 마련되어 있다. 2차 압력 센서(32A, 32B)는, 다단 축압기(2)로부터 공급되는 수소 가스의 압력, 보다 구체적으로는, 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)의 압력, 또는 피충전 탱크(53, 54) 내의 압력에 거의 상당하는 관로 도중의 압력을 검출한다. 2차 압력 센서(32A, 32B)도, 종합 제어반(9)과 접속되어 있다. 2차 압력 센서(32A, 32B)는, 충전 노즐(26A, 26B)의 근방에서 가스 공급 관로(7, 8) 내의 압력(즉, 피충전 탱크(53, 54)의 압력)을 측정하고, 측정한 압력에 따른 검출 신호를 종합 제어반(9)으로 출력한다.
온도 센서(33A, 33B)는, 2차 압력 센서(32A, 32B)보다도 충전 노즐(26A, 26B) 측에 위치하여 가스 공급 관로(7, 8)의 도중에 마련되어 있다. 온도 센서(33A, 33B)는, 가스 공급 관로(7, 8) 내를 흐르는 수소 가스의 온도를 검출한다. 온도 센서(33A, 33B)도, 종합 제어반(9)과 접속되어 있다. 온도 센서(33A, 33B)는, 가스 공급 관로(7, 8) 중의 수소 가스의 온도를 측정하고, 측정한 온도에 따른 검출 신호를 종합 제어반(9)으로 출력한다. 또한, 온도 센서(33A, 33B)와 2차 압력 센서(32A, 32B)의 배치 관계는, 도 2에 도시한 배치에 한정되지 않고, 예를 들어 서로 반대가 되는 배치로 해도 된다.
외기온 센서(36)는, 디스펜서 하우징(6) 내에 마련되고, 디스펜서 하우징(6)의 주위 온도를 검출한다. 외기온 센서(36)도, 종합 제어반(9)과 접속되어 있다. 외기온 센서(36)는, 환경 온도가 되는 주위의 온도를 측정하고, 측정한 온도에 따른 검출 신호를 종합 제어반(9)으로 출력한다. 외기온 센서(36)의 검출값(외기 온도)은, 예를 들어 수소 가스를 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 공급할 때의 압력 상승률(기준 압력 상승률: APRR.A, APRR.B), 목표 종료 압력(Pe) 등의 설정에 사용된다.
도시는 생략하였지만, 디스펜서 하우징(6)의 전방면측에는, 디스펜서 유닛(5)의 조작부가 되는 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치(보다 구체적으로는, A 계통용 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치와, B 계통용 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치)가 마련되어 있다. 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치는, 예를 들어 연료 공급소(수소 스테이션)의 작업자가 수동 조작 가능한 스위치이다. 충전 개시 스위치는, 수소 가스의 충전을 개시할 때에 조작된다. 충전 정지 스위치는, 수소 가스의 충전 중에 가스의 충전을 정지할 때에 조작된다. 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치는, 조작 상태에 따른 신호를 종합 제어반(9)으로 각각 출력한다. 이에 의해, 종합 제어반(9)은, 이들 신호에 따라서 차단 밸브(28A, 28B)를 밸브 개방하거나 또는 밸브 폐쇄시킨다. 또한, POS 등의 외부 기기(도시생략)와 종합 제어반(9)은 접속되고, 당해 외부 기기에 마련된 프리셋 스위치에 의해 피충전 탱크(53, 54)에 충전하는 수소 가스의 충전량의 설정이 이루어진다.
가스 공급 관로(7, 8)의 차단 밸브(28A, 28B)보다도 하류측에는, 예를 들어 충전 호스(25A, 25B) 측으로부터 가스 압력을 탈압하기 위한 탈압 관로(38A, 38B)가 분기되어 마련되어 있다. 탈압 관로(38A, 38B)의 도중에는, 예를 들어 전자식 또는 공기 압력 작동식 밸브 장치인 탈압 밸브(34A, 34B)가 마련되어 있다. 탈압 밸브(34A, 34B)는, 충전 호스(25A, 25B)(충전 노즐(26A, 26B))를 사용한 수소 가스의 충전 작업이 완료되고, 차단 밸브(28A, 28B)가 밸브 폐쇄했을 때에, 종합 제어반(9)으로부터의 신호에 기초하여 밸브 개방이 제어된다.
충전 노즐(26A, 26B)(의 접속 커플러)을 피충전 탱크(53, 54)의 충전구(53A, 54A)로부터 분리하는 경우에는, 충전 호스(25A, 25B) 내의 압력을 대기압 레벨까지 감압할 필요가 있다. 이 때문에, 가스 충전 작업의 완료 시에는, 탈압 밸브(34A, 34B)를 일시적으로 밸브 개방하여 탈압 관로(38A, 38B)의 선단측을 대기에 개방시킨다. 이에 의해, 충전 호스(25A, 25B) 측의 수소 가스는, 외부로 방출되어 충전 호스(25A, 25B) 내의 압력이 대기압 레벨까지 감압된다. 이 결과, 충전 노즐(26A, 26B)은, 피충전 탱크(53, 54)의 충전구(53A, 54A)로부터 분리 가능해진다.
도 1에 도시한 바와 같이, 표시부(37)는, 디스펜서 하우징(6)의 전방면측에 마련되어 있다. 표시부(37)는, 수소 가스의 충전 작업을 행하는 작업자가 시인하기 쉬운 높이 위치에 배치되고, 수소 가스의 충전 작업에 필요한 정보 표시를 행한다. 표시부(37)는, 예를 들어 액정 모니터, 액정 터치 패널 등에 의해 구성되어 있다. 표시부(37)는, 종합 제어반(9)이 충전 프로토콜에 준거한 충전 제어를 행하고 있을 때에, 종합 제어반(9)으로부터의 제어 신호에 의해, 예를 들어 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 충전 상태(수소 가스 공급량, 이상 발생 등)를 표시한다. 표시부(37)가 액정 터치 패널인 경우, 조작부가 되는 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치 및 프리셋 스위치를 표시부(37)에 의해 구성해도 된다.
노즐 걸림구(35A, 35B)는, 예를 들어 디스펜서 하우징(6)의 측면측에 마련되어 있다. 제1 노즐 걸림구(35A)에는, 제1 충전 노즐(26A)이 분리 가능하게 걸림 고정된다. 제2 노즐 걸림구(35B)에는, 제2 충전 노즐(26B)이 분리 가능하게 걸림 고정된다. 노즐 걸림구(35A, 35B)에는, 수소 가스의 비충전 시(즉, 충전 작업의 대기 시간)에 충전 노즐(26A, 26B)이 걸림 고정된다. 수소 가스를 충전할 때는, 충전 작업의 작업자에 의해 노즐 걸림구(35A, 35B)로부터 충전 노즐(26A, 26B)이 분리된다. 노즐 걸림구(35A, 35B)는, 디스펜서 하우징(6)의 측면측에 충전 노즐(26A, 26B)을 수용하는 노즐 수용부에 상당한다.
수소 가스를 연료로 해서 주행 구동되는 차량(51, 52)은, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같은 4륜 자동차(승용차)에 의해 구성되어 있다. 차량(51, 52)은, 예를 들어 연료 전지와 전동 모터를 포함하여 구성되는 구동 장치(도시생략), 도 2 중에 점선으로 나타내는 피충전 탱크(53, 54) 등을 구비하고 있다. 피충전 탱크(53, 54)는 수소 가스가 충전되는 내압 구조를 갖는 용기로서 구성되며, 예를 들어 차량(51, 52)의 후방부측에 탑재되어 있다. 또한, 피충전 탱크(53, 54)는 차량(51, 52)의 후방부측에 한정되지 않고, 전방부측 또는 중앙부측에 마련하는 구성으로 해도 된다.
피충전 탱크(53, 54)에는, 충전 노즐(26A, 26B)의 접속 커플러가 착탈 가능하게 설치되는 충전구(53A, 54A)(리셉터클)가 마련되어 있다. 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54) 내에는, 충전 노즐(26A, 26B)이 충전구(53A, 54A)에 기밀하게 연결(접속)된 상태에서 수소 가스의 충전이 행해진다. 이때, 충전 노즐(26A, 26B)은, 로크 기구에 의해 충전구(53A, 54A)에 대하여 뜻하지 않게 이탈하는 일이 없도록 잠금된다. 디스펜서 유닛(5)은, 냉각된 수소 가스를 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 차압을 이용하여 충전한다. 또한, 충전구(53A, 54A)에는 내부에 역지 밸브가 마련되어, 충전 노즐(26A, 26B)로부터 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 유통을 허용하고, 피충전 탱크(53, 54)로부터 충전 노즐(26A, 26B)로의 수소 가스의 유통을 저지한다.
종합 제어반(9)은, 압축기(4), 개폐 밸브(13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24), 유량 조정 밸브(27A, 27B), 차단 밸브(28A, 28B), 탈압 밸브(34A, 34B) 등을 제어하는 제어기(컨트롤러, 컨트롤 유닛)를 구성하고 있다. 종합 제어반(9)은, 압축기(4), 개폐 밸브(13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24), 유량 조정 밸브(27A, 27B) 및 차단 밸브(28A, 28B)의 제어를 행함으로써, 충전 대상이 되는 피충전 탱크(53, 54)로의 연료 공급을 제어한다. 특히, 종합 제어반(9)은, 공급 제어 밸브가 되는 개폐 밸브(16, 17, 18, 19, 20, 21), 유량 조정 밸브(27A, 27B) 및 차단 밸브(28A, 28B)를 개폐 제어함으로써, 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 공급을 제어하는 충전 제어 수단을 구성하고 있다.
종합 제어반(9)은, 예를 들어 CPU, 메모리 등을 구비한 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성되어 있다. 종합 제어반(9)의 입력측은, 유량계(30A, 30B), 1차 압력 센서(31A, 31B), 2차 압력 센서(32A, 32B), 온도 센서(33A, 33B), 외기온 센서(36), 충전 개시 스위치, 충전 정지 스위치 등이 접속되어 있다. 한편, 종합 제어반(9)의 출력측은 압축기(4), 개폐 밸브(13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24), 유량 조정 밸브(27A, 27B), 차단 밸브(28A, 28B), 탈압 밸브(34A, 34B), 표시부(37) 등과 접속되어 있다. 또한, 종합 제어반(9)에 한정되지 않고, 예를 들어 디스펜서 하우징 내에 마련된 충전 제어부에 유량계(30A) 등이 접속되어도 된다.
종합 제어반(9)은, 「차량(51)의 피충전 탱크(53)」 및/또는 「차량(52)의 피충전 탱크(54)」에 「충전 노즐(26A)」 및/또는 「충전 노즐(26B)」을 접속한 상태에서, 충전 개시 스위치가 조작되었을 때에, 「개폐 밸브(16, 18, 20) 중 어느 것과 유량 조정 밸브(27A)와 차단 밸브(28A)」 및/또는 「개폐 밸브(17, 19, 21) 중 어느 것과 유량 조정 밸브(27B)와 차단 밸브(28B)」에 개방 밸브 신호를 출력하여 개방하여야 할 밸브를 밸브 개방시킨다. 이에 의해, 다단 축압기(2) 내의 수소 가스를 피충전 탱크(53) 내 및/또는 피충전 탱크(54) 내에 공급하는 가스 충전 작업이 개시된다.
또한, 종합 제어반(9)은, 예를 들어 유량계(30A, 30B), 1차 압력 센서(31A, 31B), 2차 압력 센서(32A, 32B) 및 온도 센서(33A, 33B)의 측정 결과를 감시하면서, 「개폐 밸브(16, 17, 18, 19, 20, 21)의 개폐」 및 「유량 조정 밸브(27A, 27B)의 개방도」를 소정의 제어 방식(예를 들어, 정압 상승 제어 방식 또는 정류량 제어 방식)으로 조정한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 예를 들어 수소 가스의 충전 시에 2차 압력 센서(32A, 32B)에 의해 검출된 압력값으로부터 얻어지는 압력 상승률(승압율)이 소정의 압력 상승률에 일치하도록 개폐 밸브(16, 17, 18, 19, 20, 21)의 개폐 및 유량 조정 밸브(27A, 27B)의 개방도를 제어한다.
이에 의해, 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54) 내에 공급되는 수소 가스의 압력, 유량을 적절한 상태로 제어할 수 있다. 이때, 종합 제어반(9)은, 유량계(30A, 30B)로부터의 유량 펄스를 적산하여 연료의 충전량(질량)을 연산하고, 2차 압력 센서(32A, 32B)에 의해 검출된 수소 가스의 압력값이 목표 종료 압력(Pe)에 도달했을 때에, 개방 밸브 중의 밸브를 밸브 폐쇄시켜서 연료의 충전을 정지한다.
또한, 수소 가스의 충전 중에 충전 정지 스위치가 조작된 경우에는, 예를 들어 수소 가스의 충전량이나 압력값이 목표에 도달하여 있지 않아도, 충전 동작을 강제적으로 정지하기 위해 개방 밸브 중의 밸브가 종합 제어반(9)으로부터의 신호에 의해 밸브 폐쇄된다. 그 후, 종합 제어반(9)은, 탈압 밸브(34A, 34B)를 밸브 개방시켜서 차단 밸브(28A, 28A)보다도 하류측의 수소 가스를, 탈압 관로(38A, 38B)에 방출시키고, 충전 노즐(26A, 26B)을 감압한 후에 탈압 밸브(34A, 34B)를 밸브 폐쇄한다.
종합 제어반(9)의 메모리는, 예를 들어 불휘발성 메모리, RAM, ROM 등에 의해 구성되어 있다. 종합 제어반(9)의 메모리에는, 예를 들어 후술하는 도 3 내지 도 7에 도시한 처리 흐름을 실행하기 위한 처리 프로그램, 즉, 충전 제어 처리용 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 메모리에는, 기준 압력 상승률(APRR.A, APRR.B) 및 목표 종료 압력(Pe)을 결정하기 위해서 사용되는 룩업 테이블(Lookup table) 등의 충전 제어 맵이 저장되어 있다.
충전 제어 맵은, 충전 압력 구분(예를 들어, 70MPa급, 35MPa급 등), 공급 연료 온도 구분(예를 들어, -40℃, -20℃ 등), 및 피충전 탱크(53, 54)의 용량 구분에 따라서, 기준 압력 상승률, 목표 종료 압력 등이, 외기온 센서(36)의 검출값(외기온)과 피충전 탱크(53, 54)의 초기 압력에 대응하여 설정되어 있다. 따라서, 기준 압력 상승률, 목표 종료 압력 등은, 외기온 센서(36)에 의해 검출된 외기온(환경 온도)과 피충전 탱크(53, 54)의 초기 압력으로부터, 대응하는 구분의 충전 제어 맵을 참조함으로써 얻을 수 있다.
이와 같이, 실시 형태의 수소 연료 공급 시스템(3)은, 가스 충전 장치(1)를 구비하고 있다. 가스 충전 장치(1)는, 제1 가스 공급 경로로서의 제1 가스 공급 관로(7)(및 제1 충전 호스(25A))와, 제2 가스 공급 경로로서의 제2 가스 공급 관로(8)(및 제2 충전 호스(25B))와, 제어기로서의 종합 제어반(9)을 구비하고 있다. 제1 가스 공급 관로(7)는, 다단 축압기(2)로부터 제1 차량(51)에 탑재된 제1 피충전 탱크(53)에 수소 가스를 공급한다. 제2 가스 공급 관로(8)는, 다단 축압기(2)로부터 제1 차량(51)과는 다른 제2 차량(52)에 탑재된 제2 피충전 탱크(54)에 수소 가스를 공급한다. 다단 축압기(2)에는, 연료 가스가 되는 수소 가스가 축압되어 있다.
다단 축압기(2)는, 복수의 축압기(2A, 2B, 2C)에 의해 구성되고, 또한 제1 가스 공급 관로(7)와 제2 가스 공급 관로(8)의 양쪽에 접속되어 있다. 즉, 다단 축압기(2)는, 제1 가스 공급 관로(7)와 제2 가스 공급 관로(8)의 공통의 축압기이다. 종합 제어반(9)은, 제1 가스 공급 관로(7)를 통과하여 제1 피충전 탱크(53) 내에 공급되는 수소 가스의 압력 상승률을 제어한다. 또한, 종합 제어반(9)은, 제2 가스 공급 관로(8)를 통과하여 제2 피충전 탱크(54) 내에 공급되는 수소 가스의 압력 상승률을 제어한다. 이 경우, 종합 제어반(9)은, 예를 들어 유량 조정 밸브(27A, 27B)의 개방도를 조정함으로써　압력 상승률을 제어할 수 있다.
그런데, 복수의 축압기를 공용하는 복수의 디스펜서에 있어서, 동일한 축압기로부터 수소 가스(수소 연료)의 공급을 받아서 복수의 탱크에 동시에 충전을 행할 때에, 각각의 탱크의 압력(충전 압력)이 다른 경우가 있다. 이와 같은 경우, 압력이 낮은 측의 탱크에만 수소 가스가 공급되는 경향으로 되어, 압력이 높은 측의 탱크로의 수소 가스의 유량이, 충전을 정지하는 임계값(유량 하한) 이하로 될 가능성이 있다. 이에 의해, 압력이 높은 측의 탱크로의 충전이 목표 종료 압력(예를 들어, 만탱크의 압력)에 도달하기 전에 종료되어 버릴 가능성이 있다. 이와 같은 현상은, 축압기와 차량의 탱크 압력차가 작아지는 충전 시, 보다 구체적으로는, 고압 뱅크(고압 축압기)에 의한 충전을 행하고 있을 때, 또는 직충전 경로를 통과하여 충전을 행하고 있을 때에 발생한다.
여기서, 예를 들어 압력이 높은 측의 탱크 충전을 계속할 수 있도록, 고압 충전 시에 사용하기 위한 예비 축압기를 구비하는 구성으로 하는 것이 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 예비 축압기가 필요하게 되는 만큼, 예비 축압기가 없는 구성과 비교해서 비용이 증가할 가능성이 있다. 또한, 예를 들어 1대째의 차량(압력이 높은 측의 차량)의 충전 중에 2대째의 차량(압력이 낮은 측의 차량)의 충전을 개시할 때에, 이 개시의 타이밍을 늦추는 것이 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 2대째의 차량의 충전 개시의 조작을 행했을 때에, 이 조작을 행했음에도 불구하고 충전이 개시되지 않게 된다. 이 결과, 수소 가스의 충전 작업을 행하는 작업자에게 위화감, 불쾌감(초조감)을 줄 가능성이 있다.
이에, 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)(제1 차량(51))와 제2 피충전 탱크(54)(제2 차량(52))의 양쪽에 수소 가스를 충전(공급)할 때에, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 압력차에 따라서, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을, 기준 압력 상승률(APRR.A, APRR.B)보다도 낮게 한다. 이 경우, 기준 압력 상승률(APRR.A, APRR.B)은, 예를 들어 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54) 중 어느 한쪽의 피충전 탱크[53(54)]에만 수소 가스를 충전할 때의 한쪽의 피충전 탱크[53(54)]의 압력 상승률에 대응한다.
도 8은, 제1 실시 형태에 의한 제1 피충전 탱크(53)의 압력과 제2 피충전 탱크(54)의 압력의 시간 변화의 일례를 나타내고 있다. 도 8 중, 실선의 특성선(61)은, 제1 차량(51)(FCV1)의 제1 피충전 탱크(53)의 압력의 시간 변화를 나타내고 있으며, 파선의 특성선(62)은, 제2 차량(52)(FCV2)의 제2 피충전 탱크(54)의 압력의 시간 변화를 나타내고 있다. 실시 형태에서는, 선행하여 수소 가스가 충전되는 선행 차량을 제1 차량(51)이라 하고, 제1 차량(51)에 대하여 후에 수소 가스가 충전되는 후속 차량을 제2 차량(52)이라 하고 있다. 또한, 후속 차량이 되는 제2 차량(52)의 충전이 개시될 때의 제1 피충전 탱크(53)의 압력을 PA0이라 하고, 제2 피충전 탱크(54)의 압력을 PB0이라 한 경우에, PA0>PB0으로 하고 있다.
즉, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스의 충전을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크(즉, 고압측 피충전 탱크)를 제1 피충전 탱크(53)라 하고 있다. 또한, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스의 충전을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크(즉, 저압측 피충전 탱크)를 제2 피충전 탱크(54)라 하고 있다. 그리고, 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)로의 수소 가스의 충전을 정지하는 압력을 목표 종료 압력 Pe라 하고 있다. 또한, 선행 차량을 제2 차량이라 하고, 후속 차량을 제1 차량이라 해도 된다. 또한, 고압측 피충전 탱크를 제2 피충전 탱크라 하고, 저압측 피충전 탱크를 제1 피충전 탱크라 해도 된다. 또한, 제1 피충전 탱크(53)의 목표 종료 압력 Pe와 제2 피충전 탱크(54)의 목표 종료 압력 Pe가 다른 값이어도 된다. 또한, 도 8 중의 「△」는, 피충전 탱크(53)와 접속되는 축압기(2A, 2B, 2C)의 전환이 행해지는 점에 대응한다. 후술하는 도 9의 「△」에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 피충전 탱크(54)도 마찬가지이다.
제1 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 고압측 피충전 탱크(제1 피충전 탱크(53))가 목표 종료 압력 Pe에 도달하는 시간에 대하여 소정 시간 TL 지연되어 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))가 목표 종료 압력 Pe에 도달하도록, 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률 APRR2.B를 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 낮게 한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 유량 조정 밸브(27B)의 개방도를 조정함으로써, 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률(변화율)을, 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 작은 압력 상승률 APRR2.B(<APRR.B)로 한다.
소정 시간 TL(지연 시간 TL)은, 예를 들어 양쪽의 피충전 탱크(53, 54)에 수소 가스의 충전을 행해도, 고압측 피충전 탱크(제1 피충전 탱크(53))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로 유지할 수 있는 것이 가능한 시간(예를 들어, 60초)으로서 설정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 소정 시간 TL은, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 공급할 때에, 다단 축압기(2)의 고압 축압기가 되는 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되지 않는 압력 상승률을 얻을 수 있는 시간으로서 설정할 수 있다. 이와 같은 소정 시간 TL은, 미리 실험, 계산, 시뮬레이션 등에 의해 구한다.
또한, 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스의 충전을 개시할 때에, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력 PA0과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력 PB0에 따라서 압력 상승률의 변경 유무를 판정한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt보다도 큰 경우, 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 낮게 한다. 이에 반하여, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하인 경우, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A인 채로 하고, 또한 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B로 한다.
소정의 값 Pt는, 양쪽의 피충전 탱크(53, 54)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B로 수소 가스의 충전을 계속할 수 있는지 여부의 판정값으로서 설정할 수 있다. 즉, 소정의 값 Pt는, 양쪽의 피충전 탱크(53, 54)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B로 수소 가스의 충전을 행하면, 고압측 피충전 탱크에 대한 수소 가스의 공급(충전)이 완료될 때까지의 시간이 길어지는지 여부의 임계값(경계값), 또는 수소 가스의 공급(충전)이 도중에 종료되어 버릴지 여부의 임계값(경계값)으로서 설정할 수 있다. 구체적으로는, 소정의 값 Pt는, 양쪽의 피충전 탱크(53, 54)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B로 수소 가스의 충전을 행하면, 다단 축압기(2)의 고압 축압기가 되는 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되는 상태로 되는지 여부의 임계값(경계값)으로서 설정할 수 있다. 이와 같은 소정의 값 Pt는 미리 실험, 계산, 시뮬레이션 등에 의해 구한다.
또한, 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54) 중 한쪽의 피충전 탱크가 되는 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B로부터 저하시킨 경우, 다른 쪽의 피충전 탱크가 되는 고압측 피충전 탱크(제1 피충전 탱크(53))에 대한 수소 가스의 충전이 종료되면, 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B로 한다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률은, 압력 PBc의 점에서 변화하고 있다. 이 경우, 고압측 피충전 탱크(제1 피충전 탱크(53))의 충전이 종료될 때까지는, 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 기울기가 작은 압력 상승률 APRR2.B로 저압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))에 수소 가스가 충전된다. 고압측 피충전 탱크(제1 피충전 탱크(53))의 충전이 종료되면, 이 시점까지의 압력 상승률 APRR2.B보다도 기울기가 큰 기준 압력 상승률 APRR.B로 압측 피충전 탱크(제2 피충전 탱크(54))에 수소 가스가 충전된다.
이와 같이, 실시 형태의 수소 연료 공급 시스템(3)은, 수소 가스가 축압된 복수(예를 들어, 3개)의 축압기(2A, 2B, 2C)로 이루어지는 다단 축압기(2)와, 다단 축압기(2)로부터 수소 가스의 공급을 받아서 연료 전지 자동차(FCV)에 수소 가스를 충전하는 디스펜서 유닛(5)을 구비한 설비로 되어 있다. 디스펜서 유닛(5)은, 다단 축압기(2)를 공용하는 복수(예를 들어, 2개)의 가스 공급 관로(7, 8)를 갖고 있으며, 이 복수의 가스 공급 관로(7, 8)를 통과하여 복수(예를 들어, 2대)의 연료 전지 자동차(제1 차량(51), 제2 차량(52))에 충전할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 디스펜서 유닛(5)은, 제1 가스 공급 관로(7)에 의해 제1 차량(51)에 대한 수소 가스의 충전 중에, 제2 가스 공급 관로(8)에 의해 제1 차량(51)에 대한 수소 가스의 충전을 개시하는 것(복수대 동시 충전)이 가능하게 되어 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 우선, 제1 차량(51)의 제1 피충전 탱크(53)에 대한 충전이 개시된다. 이때, 미리 정해진 규격인 충전 프로토콜에 의해 결정되는 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로 한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 충전의 개시에 따라 기준 압력 상승률 APRR.A를 결정한다. 또한, 종합 제어반(9)은, 아울러, 목표 종료 압력 Pe도 결정한다. 기준 압력 상승률 APRR.A 및 목표 종료 압력 Pe는, 충전을 개시할 때의 제1 피충전 탱크(53)의 초기 압력과 외기온(환경 온도)으로 결정된다.
이 때문에, 종합 제어반(9)에는, 충전 제어 맵, 즉, 초기 압력과 외기온과 압력 상승률과 종료 압력의 대응 관계가 미리 저장되어 있다. 종합 제어반(9)은, 충전 제어 맵을 사용하여 충전 개시 시의 초기 압력과 외기온(환경 온도)에 대응하는 압력 상승률 및 종료 압력을 구하고, 이 구한 압력 상승률 및 종료 압력을 기준 압력 상승률 APRR.A 및 목표 종료 압력 Pe로 한다. 기준 압력 상승률 APRR.A는, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)에만 수소 가스를 충전할 때에 설정되는 압력 상승률에 대응한다. 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 압력이 압력 상승률 APRR.A로 상승하도록 유량 조정 밸브(27A)의 개방도를 조정한다.
다음으로, 제2 차량(52)의 제2 피충전 탱크(54)에 대한 충전이 개시된다. 이에 의해, 2대 동시 충전이 개시된다. 이때, 종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 초기 압력 PB0과 외기온(환경 온도)으로부터 충전 제어 맵을 사용하여 기준 압력 상승률 APRR.B 및 목표 종료 압력 Pe를 산출한다. 이와 함께, 종합 제어반(9)은, 각각의 피충전 탱크(53, 54)의 압력을 비교한다. 이때의 압력, 즉, 동시 충전 개시 시의 제1 피충전 탱크(53)의 압력을 PA0이라 하고, 동시 충전 개시 시의 제2 피충전 탱크(54)의 압력(=제2 피충전 탱크(54)의 초기 압력)을 PB0이라 한다. 실시 형태에서는, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0 및 제2 피충전 탱크의 압력 PB0은, 디스펜서 유닛(5)의 토출측의 압력 센서인 2차 압력 센서(32A, 32B)의 검출값(또는, 이 검출값으로부터 연산되는 추정값)을 이용한다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 차량측의 압력 센서, 예를 들어 피충전 탱크에 마련된 압력 센서의 검출값(또는, 이 검출값으로부터 연산되는 추정값)을 이용해도 된다.
종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0과 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0에 따라서 압력 상승률의 변경 유무를 판정한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 압력차(|PA0-PB0|)가 소정의 압력 Pt보다도 큰지 여부를 판정한다. 종합 제어반(9)은, 압력차(|PA0-PB0|)가 소정의 압력 Pt보다도 크다고 판정한 경우, 동시 충전 개시 시에 압력이 낮은 측인 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 변경한다. 이 경우, 종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.B로 충전하였다고 가정한 경우에, 미리 설정된 지연 시간 TL로 충전 종료 압력 Pe가 되는 압력 PBc를 구한다. 즉, 다음의 수 1 식으로부터, 압력 PBc를 산출한다. 또한, 기준 압력 상승률 APRR은 환경 온도에 따라 결정되므로, APRR.A≒APRR.B로 된다.
[수 1]
종합 제어반(9)은, 동시 충전 개시 시에 압력이 높은 측인 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료될 때까지의 시간 TA, 즉, 제1 피충전 탱크(53)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.A로 충전을 행하였다고 가정한 경우에 제1 피충전 탱크(53)의 압력이 목표 종료 압력 Pe에 도달할 때까지의 시간 TA를 구한다. 즉, 다음의 수 2 식으로부터, 시간 TA를 산출한다.
[수 2]
종합 제어반(9)은, 수 2 식의 시간 TA와 수 1 식의 압력 PBc로부터 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률 APRR2.B를 산출한다. 구체적으로는, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료될 때까지의 시간 TA로, 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 동시 충전 개시 시의 압력 PB0으로부터 수 1 식의 압력 PBc가 되는 압력 상승률 APRR2.B를 구한다. 즉, 다음의 수 3 식으로부터, 압력 상승률 APRR2.B를 산출한다.
[수 3]
종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 압력 상승률 APRR2.B로 행한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 압력 상승률 APRR2.B로 상승하도록 유량 조정 밸브(27B)의 개방도를 조정한다. 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료되면, 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 기준 압력 상승률 APRR.B로 행한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료되면, 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 압력 상승률 APRR2.B로 상승하도록 유량 조정 밸브(27B)의 개방도를 조정한다. 이에 의해, 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 소정 시간 TL 늦출 수 있다.
소정 시간 TL은, 다단 축압기(2)의 고압 축압기인 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되지 않도록 설정한다. 또한, 예를 들어 충전의 마지막에 직충전 관로(22)를 통과하여 직충전을 행하는 구성의 경우에는, 소정 시간 TL은, 직충전 관로(22)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되지 않도록 설정한다.
이와 같이, 종합 제어반(9)은, 복수대 동시 충전을 행하고 있을 때에, 충전 압력이 낮은 측의 차량이 되는 제2 차량(52)의 충전 종료 시간을, 충전 압력이 높은 측의 차량이 되는 제1 차량(51)의 충전 종료 시간으로부터 미리 설정된 시간 TL분만큼 늦춘다. 이때, 종합 제어반(9)은, 제2 차량(52)의 충전 속도(압력 상승률)로서, 미리 설정된 시간 TL분만큼 충전 종료를 늦출 수 있는 지연 충전 속도(지연 압력 상승률 APRR2.B)를 산출한다. 종합 제어반(9)은, 동시 충전 중, 제2 차량(52)에 대하여 지연 충전 속도(지연 압력 상승률 APRR2.B)로 충전한다. 종합 제어반(9)은, 동시 충전이 종료되면, 즉, 제1 차량(51)의 충전이 종료되면, 제2 차량(52)에 대하여 기준 충전 속도(기준 압력 상승률 APRR.B)로 충전한다.
다음으로, 종합 제어반(9)에서 행해지는 제어 처리(수소 가스의 충전 제어 처리)에 대하여, 도 3 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 3 내지 도 7의 제어 처리는, 예를 들어 종합 제어반(9)에 통전하고 있는 동안, 소정의 제어 주기(예를 들어, 10ms)로 반복해서 실행된다. 또한, 도 3 내지 도 5에서는, A 계통(제1 가스 공급 관로(7))에 관한 처리를 「DSP-A」라 함과 함께 스텝 번호의 첨자로서 「(A)」를 붙이고 있으며, B 계통(제2 가스 공급 관로(8))에 관한 처리를 「DSP-B」라 함과 함께 스텝 번호의 첨자로서 「(B)」를 붙이고 있다.
예를 들어, 앞으로 충전을 행할 차량(제1 차량(51))이 A 계통(제1 가스 공급 관로(7) 측)의 정차 위치에 도착하면, 도 3 내지 도 5의 「DSP-A」에 관한 처리, 즉, 스텝 번호에 첨자(A)가 붙여진 처리가 개시된다. 또한, 예를 들어 앞으로 충전을 행할 차량(제2 차량(52))이 B 계통(제2 가스 공급 관로(8) 측)의 정차 위치에 도착하면, 도 3 내지 도 5의 「DSP-B」에 관한 처리, 즉, 스텝 번호에 첨자(B)가 붙여진 처리가 개시된다. 이하, A 계통(제1 가스 공급 관로(7) 측)의 처리인 「DSP-A」의 처리를 주로 하여 설명한다. 「DSP-B」에 관한 처리에 대해서는, B 계통(제2 가스 공급 관로(8) 측)의 처리인 점이 상이한 것 이외에, 「DSP-A」의 처리와 마찬가지이기 때문에, 중복되는 설명은 생략한다.
S1(A)에서는, 충전 노즐(26A)이 노즐 걸림구(35A)로부터 이탈되어, 충전 노즐(26A)이 차량(51)의 피충전 탱크(53)의 충전구(53A)에 접속되었는지 여부를 판정한다. S1(A)에서, 충전 노즐(26A)이 충전구(53A)에 접속되었다고 판정된 경우에는, S2(A)로 진행한다. S2(A)에서는, 차량(51)의 정보를 수신한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 차량(51)과 무선 통신 등을 행하여, 차량(51)의 정보, 예를 들어 피충전 탱크(53)의 용량 등의 정보를 취득한다. 계속되는 S3(A)에서는, 충전 개시의 조작이 되었는지 여부를 판정한다. 즉, S3(A)에서는, A 계통용 충전 개시 스위치가 조작되었는지 여부를 판정한다. S3(A)에서, A 계통용 충전 개시 스위치가 조작되었다고 판정된 경우에는, S4(A)로 진행한다.
S4(A)에서는, DSP 정보를 계측한다. 즉, S4(A)에서는, 충전 제어 맵을 사용하여 기준 압력 상승률, 목표 종료 압력 등을 구하기 위해서 필요한 상태량, 구체적으로는, 환경 온도(외기온)와 피충전 탱크(53)의 압력(초기 압력)을 계측한다. 환경 온도(외기온)는, 외기온 센서(36)에 의해 계측(검출)하고, 피충전 탱크(53)의 압력(초기 압력)은, 2차 압력 센서(32A, 32B)에 의해 계측(검출)한다. 이 경우, 피충전 탱크(53)의 압력(초기 압력)은, S4(A)에 이은 S5(A)의 초기압 측정 충전 처리를 행했을 때에 계측한다. 즉, S5(A)에서는, 피충전 탱크(53)의 압력(초기 압력)을 계측하기 위해서, 피충전 탱크(53)에 소량의 가스 공급을 행한다. 종합 제어반(9)은, 그때의 가스 유량과 2차 압력 센서(32A, 32B)의 압력 등에 기초하여 피충전 탱크(53)의 압력(초기 압력)을 계측(연산)한다.
S5(A)에 이은 S6(A)에서는, S4(A) 및 S5(A)의 처리에서 계측한 환경 온도 및 초기 압력에 기초하여, 기준 충전 속도에 대응하는 기준 압력 상승률 APRR.A 및 목표 종료 압력 Pe를 산출한다. 이 경우, 기준 압력 상승률 APRR.A 및 목표 종료 압력 Pe는, 충전 제어 맵(초기 압력과 외기온과 압력 상승률과 종료 압력의 대응 관계)을 사용하여 산출한다. S6(A)에서 기준 압력 상승률 APRR.A 및 목표 종료 압력 Pe를 산출하면, 도 3의 「A」 및 도 4의 「A」를 통해 도 4의 S7(A)로 진행한다. 도 3의 S6(A)에 이은 도 4의 S7(A)에서는, DSP-B(B 계통)의 충전이 개시되어 있는지 여부를 판정한다. S7(A)에서 「아니오」, 즉, DSP-B(B 계통)의 충전이 개시되지 않았다고 판정된 경우에는, S8(A)로 진행한다. S7(A)에서 「예」, 즉, DSP-B(B 계통)의 충전이 개시되어 있다고 판정된 경우에는, S21의 협조 제어의 처리로 진행한다.
S8(A)에서는, DSP-A(A 계통)에 의한 본 충전 제어를 행한다. 즉, S8(A)에서는, 「S6(A)에서 산출된 기준 압력 상승률 APRR.A」 또는 「S21의 협조 제어 처리(보다 구체적으로는, 도 6의 S32)에서 산출된 압력 상승률 APRR2.A」로 피충전 탱크(53)에 대한 수소 가스의 충전을 행한다. 이때, 종합 제어반(9)은, 피충전 탱크(53)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.A 또는 압력 상승률 APRR2.A로 수소 가스의 충전을 행할 수 있도록, 개폐 밸브(16, 18, 20)의 개폐, 차단 밸브(28A)의 개폐 및 유량 조정 밸브(27A)의 개방도를 제어한다.
S8(A)에 이은 S9(A)에서는, DSP-A(A 계통)에 의한 충전을 종료할지 여부를 판정한다. 즉, S9(A)에서는, 종합 제어반(9)은, 피충전 탱크(53)의 압력이 목표 종료 압력 Pe에 도달하였는지 여부를 판정한다. 여기서, 예를 들어 목표 종료 압력 Pe가 최대 충전 압력(만탱크에 대응하는 압력)인 경우, 피충전 탱크(53)의 압력이 목표 종료 압력 Pe에 도달했을 때에, 피충전 탱크(53)와 다단 축압기(2)의 고압 축압기인 제3 축압기(2C)는, 거의 동일한 압력(목표 종료 압력 Pe)이 된다. 이 때문에, 종합 제어반(9)은, 예를 들어 피충전 탱크(53)에 대한 수소 가스의 충전 속도가 0이 된 경우, 또는 0의 상태가 소정 시간 계속된 경우에, 목표 종료 압력 Pe에 도달하였다고 판정하고, 충전을 종료하도록 할 수 있다. 또한, 여기에서는, 목표 종료 압력 Pe에 도달하였는지 여부로 충전 종료를 판단하고 있지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 연료 가스의 압력과 연료 가스의 온도에 따라서 미리 설정된 연료 가스의 충전율(SOC)이 소정값이 된 경우에, 충전 종료된 것이라고 판단해도 된다. 또한, 고압 축압기(제3 축압기(2C))로부터 충전 시에 피충전 탱크가 목표 종료 압력에 접근하면, 축압기와 탱크의 압력차가 작아져서 유량이 저하되고, 유량이 유량 하한 이하 또는 유량 하한 이하를 소정 시간 계속한 경우, 충전을 종료하거나, 직충전으로 이행해도 된다.
S9(A)에서 「아니오」, 즉, 피충전 탱크(53)의 압력이 목표 종료 압력 Pe에 도달하지 않았다고 판정된 경우에는, S7(A) 이전으로 되돌아가서, S7(A) 이후의 처리를 반복한다. 한편, S9(A)에서 「예」, 즉, 피충전 탱크(53)의 압력이 목표 종료 압력 Pe에 도달하였다고 판정된 경우에는, 도 4의 「C」 및 도 5의 「C」를 통해, 도 5의 S41의 협조 복귀의 처리로 진행한다. 그리고, 후술하는 S41의 협조 복귀 처리를 행하면, S10(A)로 진행하여, 호스 내의 탈압을 행한다.
즉, S10(A)에서는, 탈압 밸브(34A)를 일시적으로 밸브 개방하여 충전 호스(25A) 측의 수소 가스를 방출하여, 충전 호스(25A) 내의 압력을 감압한다. 계속되는 S11(A)에서는, 충전 노즐(26A)이 노즐 걸림구(35A)로 되돌아갔는지 여부를 판정한다. S11(A)에서, 충전 노즐(26A)이 노즐 걸림구(35A)로 되돌아갔다고 판정된 경우에는, S12(A)로 진행한다. S12(A)에서는, 정산을 행한다. 즉, 종합 제어반(9)은, 충전 중에 유량계(30A)로부터의 유량 펄스를 적산함으로써 구한 수소 가스 연료의 불출량(급유량에 상당)이 지불되었는지 여부를 판정한다. S12(A)에서, 정산이 되었다고 판정된 경우에는, DSP-A의 처리를 종료한다. 즉, 도 3의 DSP-A의 처리의 개시를 기다리는 대기 상태로 된다. 또한, 지불되었는지 여부에 대해서는, 외부의 정산기(POS 등)가 판정해도 된다. 예를 들어, 종합 제어반(9)은, 충전량의 정보를 통신에 의해 정산기로 송신하고, 정산기로부터 지불되었는지 여부의 정보를 수신하도록 해도 된다.
다음으로, 도 4의 S21의 처리, 즉, 협조 제어 처리에 대하여 설명한다. 도 4의 S7(A)에서 「예」라고 판정되면, 또는 S7(B)에서 「예」라고 판정되면, S21의 협조 제어 처리로 진행한다. 도 6은, S21의 협조 제어 처리를 나타내고 있다. S21의 처리가 개시되면, S22로 진행한다. S22에서는, 충전 압력 PA0, PB0을 취득한다. 즉, S22에서는, S21로 진행했을 때의 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0과 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0을 취득한다. 이 압력 PA0, PB0은, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 대한 수소 가스의 충전(동시 충전)을 개시할 때의 각각의 피충전 탱크(53, 54)의 압력(충전 압력) 또는 현시점에서의 제어 목표 압력(동시 충전 개시 시점의 목표 압력)이다.
계속되는 S23에서는, 압력 상승률 APRR.A, APRR.B를 취득한다. 즉, S23에서는, 도 3의 S6(A)에서 산출한 기준 압력 상승률 APRR.A 및 S6(B)에서 산출한 기준 압력 상승률 APRR.B를 취득한다. 계속되는 S24에서는, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A 또는 기준 압력 상승률 APRR.B로부터 변경할지 여부를 판정한다. 즉, S24에서는, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차의 절댓값(|PA-PB|)이 소정의 값 Pt보다도 큰지 여부를 판정한다. S24에서 「아니오」, 즉, 압력차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하라고 판정된 경우에는, 「복귀」로 진행한다. 즉, 도 6의 「복귀」를 통해 도 4의 S8(A) 및 S8(B)로 진행한다.
한편, S24에서 「예」, 즉, 압력차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt보다도 크다고 판정된 경우에는, S25로 진행한다. S25에서는, S22에서 취득한 압력 PA0, PB0을 비교한다. 구체적으로는, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0이 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0보다도 큰지 여부를 판정한다. S25에서 「예」, 즉, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0이 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0보다도 크다고 판정된 경우에는, S26으로 진행한다. 이 경우에는, 제1 피충전 탱크(53)가 고압측 피충전 탱크가 되고, 제2 피충전 탱크(54)가 저압측 피충전 탱크가 된다. 그리고, S26 내지 S28의 처리에서, 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률 APRR2.B를 산출한다.
즉, S26에서는, 전술한 수 1 식으로부터, 제2 피충전 탱크(54)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.B로 충전하였다고 가정한 경우에, 미리 설정된 지연 시간 TL로 충전 종료 압력 Pe가 되는 압력 PBc를 구한다. 계속되는 S27에서는, 전술한 수 2 식으로부터, 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료될 때까지의 시간 TA, 즉, 제1 피충전 탱크(53)에 대하여 기준 압력 상승률 APRR.A로 충전을 행한 경우에 제1 피충전 탱크(53)의 압력이 목표 종료 압력 Pe에 도달할 때까지의 시간 TA를 구한다. 계속되는 S28에서는, 전술한 수 3 식으로부터, 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률 APRR2.B, 즉, 시간 TA로 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 동시 충전 개시 시의 압력 PB0으로부터 압력 PBc가 되는 압력 상승률 APRR2.B를 산출한다. 계속되는 S29에서는, 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을, 기준 압력 상승률 APRR.B로부터 S28에서 산출한 압력 상승률 APRR2.B로 변경하고, 「복귀」로 진행한다. 즉, 도 6의 「복귀」를 통해 도 4의 S8(A) 및 S8(B)로 진행한다.
한편, S25에서 「아니오」, 즉, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0이 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0 이하라고 판정된 경우에는, S30으로 진행한다. 또한, S30 내지 S33의 처리는, 고압측 피충전 탱크가 제2 피충전 탱크(54)이며, 저압측 피충전 탱크가 제1 피충전 탱크(53)인 점이 상이한 것 이외에, S26 내지 S29의 처리와 마찬가지이다. 즉, S30 내지 S33의 처리는, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률로서, 기준 압력 상승률 APPR.A보다도 낮은 압력 상승률 APRR2.A를 산출함과 함께, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로부터 S32에서 산출한 압력 상승률 APRR2.A로 변경하는 점이 상이한 것 이외에, S26 내지 S29의 처리와 마찬가지이다. 이 때문에, S30 내지 S33의 처리는 생략한다.
다음으로, 도 5의 S41의 처리, 즉, 협조 복귀 처리에 대하여 설명한다. 협조 복귀 처리에서는, 도 4의 S21의 협조 제어 처리(보다 구체적으로는, 도 6의 S29 또는 S33)로 변경한 압력 상승률을 기준 압력 상승률로 되돌린다. 즉, 도 4의 S9(A)에서 「예」라고 판정되거나, 또는 S9(B)에서 「예」라고 판정되면, 도 5의 S41의 협조 복귀 처리로 진행한다. 도 7은, S41의 협조 복귀 처리를 나타내고 있다. S41의 처리가 개시되면, S42로 진행한다. S42에서는, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt보다도 큰지 여부를 판정한다. S24에서 「아니오」, 즉, 압력차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하라고 판정된 경우에는, S43 내지 S45의 처리를 통하지 않고 「복귀」로 진행한다. 즉, 도 7의 「복귀」를 통해 도 5의 S10(A) 또는 S10(B)로 진행한다. 이 경우, 도 4의 S9(A) 내지 도 5의 S41로 진행했을 때에는 도 5의 S10(A)로 진행하고, 도 4의 S9(B) 내지 도 5의 S41로 진행했을 때에는 도 5의 S10(B)로 진행한다.
한편, S42에서 「예」, 즉, 압력차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt보다도 크다고 판정된 경우에는, S43으로 진행한다. S43에서는, S22에서 취득한 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0이 동일하고 S22에서 취득한 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0보다도 큰지 여부를 판정한다. S43에서 「예」라고 판정된 경우에는, S44에서 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B로 되돌리고, 「복귀」로 진행한다. 이에 의해, 압력 상승률 APRR2.B로 충전 중인 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률이 기준 압력 상승률 APRR.B가 되고, 이 기준 압력 상승률 APRR.B로 제2 피충전 탱크(54)에 대한 충전이 계속된다. S43에서 「아니오」라고 판정된 경우에는, S45에서 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로 되돌리고, 「복귀」로 진행한다. 이에 의해, 압력 상승률 APRR2.A로 충전 중인 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률이 기준 압력 상승률 APRR.A로 되고, 이 기준 압력 상승률 APRR.A로 제1 피충전 탱크(53)에 대한 충전이 계속된다.
이상과 같이, 제1 실시 형태에 의하면, 종합 제어반(9)은, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 충전할 때에, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 PA0과 제2 피충전 탱크(54)의 압력 PB0의 차에 따라서, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B보다도 낮게 한다. 이 때문에, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 충전할 때에, 고압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))에 대한 수소 가스의 충전이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 수소 가스의 충전이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
즉, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 충전할 때에, 예를 들어 제1 피충전 탱크(53)의 압력과 제2 피충전 탱크(54)의 압력의 차가 크고, 또한 고압측의 피충전 탱크의 압력과 다단 축압기(2)의 압력의 차가 작은 경우를 생각하자. 이와 같은 경우, 고압측의 피충전 탱크에 대하여 수소 가스가 충전되기 어려워져, 고압측의 피충전 탱크의 압력이 상승되기 어려워질 가능성이 있다. 보다 상세하게는, 고압측의 피충전 탱크의 압력과 다단 축압기(2)의 고압 축압기인 제3 축압기(2C)의 압력의 차가 작은 경우에, 이 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 공급하면, 고압측의 피충전 탱크에 대하여 수소 가스가 충전되기 어려워져, 고압측의 피충전 탱크의 압력이 상승되기 어려워질 가능성이 있다. 이에 의해, 고압측의 피충전 탱크에 대한 수소 가스의 충전이 완료될 때까지의 시간이 길어지거나, 또는 수소 가스의 충전이 도중에 종료되어 버릴 가능성이 있다.
이에, 제1 실시 형태에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 충전할 때에, 저압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 낮게 한다(APRR2.B라 함). 이에 의해, 고압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로 유지하면서 수소 가스의 충전을 계속할 수 있도록 하고 있다. 이 경우, 도 8에 축압기(2A, 2B, 2C)의 전환점을 「△」로 나타낸 바와 같이, 고압 축압기가 되는 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되지 않도록 하고 있다.
즉, 제1 실시 형태에서는, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))가 목표 종료 압력 Pe에 도달하고 나서 소정 시간 TL 후에 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))가 목표 종료 압력 Pe에 도달하도록 하고 있다. 그리고, 소정 시간 TL을, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로 유지할 수 있는 것이 가능한 시간으로 설정하고 있다. 다시 말해, 소정 시간 TL은, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))가 목표 종료 압력 Pe에 접근했을 때에 다단 축압기(2)의 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 충전되지 않은 시간으로서 설정하고 있다.
이 때문에, 고압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))에 대한 수소 가스의 충전이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 수소 가스의 충전이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에서는, 예비 축압기가 필요없기 때문에, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에서는, 충전 개시의 조작을 행해도 충전이 개시되지 않는 경우가 없다(충전하지 않는 상태에서 기다리게 하는 일이 없다). 이 때문에, 수소 가스의 충전 작업을 행하는 작업자에게 위화감, 불쾌감(초조감)을 주는 것을 억제할 수 있다. 또한, 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))로의 충전의 지연을 필요 최소한으로 그칠 수 있어, 충전 시간을 불필요하게 지연하는 것을 억제할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B는, 다단 축압기(2)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54) 중 어느 한쪽의 피충전 탱크[53(54)]에만 수소 가스를 충전할 때의 압력 상승률로 하고 있다. 이 때문에, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스를 충전할 때에, 저압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률 APRR2.B는, 다단 축압기(2)로부터 제2 피충전 탱크(54)만으로 수소 가스를 충전할 때의 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 낮아진다.
제1 실시 형태에서는, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))의 충전이 종료되면 저압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B로 한다. 이 때문에, 저압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 저하시킨 채(APRR2.B로 한 채)의 경우와 비교하여, 저압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))에 대한 수소 가스의 공급이 종료되는 시간을 단축할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 할지 여부를, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력에 따라서 판정한다. 이 때문에, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt보다도 큰 경우에는, 저압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 할 수 있다. 이에 반하여, 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하인 경우에는, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률 및 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B인 채로 할 수 있다.
다음으로, 도 9는, 제2 실시 형태를 나타내고 있다. 제2 실시 형태의 특징은, 고압측의 피충전 탱크가 제1 소정 압력에 도달했을 때에 저압측의 피충전 탱크의 압력이 제1 소정 압력보다도 제2 소정 압력 낮아지도록, 저압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 데 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에서는, 2대 동시 충전이 개시되면, 종합 제어반(9)은, 동시 충전 개시 시에 압력이 높은 측인 제1 피충전 탱크(53)가 미리 설정된 제1 소정 압력 PA1에 도달하는 충전 시간 TA1을 구한다. 즉, 다음의 수 4 식으로부터, 충전 시간 TA1을 산출한다.
[수 4]
종합 제어반(9)은, 동시 충전 개시 시에 압력이 낮은 측인 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을, 수 4 식에서 산출한 충전 시간 TA1 후에 제1 소정 압력 PA1보다도 제2 소정 압력 Pd 낮은 압력 PB1(목표 압력 PB1이라고도 함)이 되는 압력 상승률 APRR2.B를 구한다. 즉, 다음의 수 5 식으로부터, 압력 상승률 APRR2.B를 산출한다.
[수 5]
종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 목표 압력 PB1에 도달할 때까지 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 압력 상승률 APRR2.B로 행한다. 종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 목표 압력 PB1에 도달하면, 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 기준 압력 상승률 APRR.B로 행한다. 또한, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료되면, 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 기준 압력 상승률 APRR.B로 행해도 된다.
즉, 제2 실시 형태에서는, 제2 피충전 탱크(54)의 충전 속도(충전 속도)를, 기준 충전 속도(기준 압력 상승률 APRR.B)보다도 낮게 하여 충전을 행한다. 그리고, 제2 피충전 탱크(54)의 압력이 목표 압력 PB1에 도달한 경우, 또는 제1 피충전 탱크(53)의 충전이 종료된 경우에, 제2 피충전 탱크(54)의 충전 속도(충전 속도)를 기준 충전 속도(기준 압력 상승률 APRR.B)로 되돌린다.
이에 의해, 충전의 종반에서, 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)에 제2 소정 압력 Pd의 압력차를 확보한다. 제1 소정 압력 PA1 및 제2 소정 압력 Pd(즉, 압력차 Pd)는, 다단 축압기(2)의 고압 축압기인 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되지 않도록 설정한다. 또한, 예를 들어 충전의 마지막에 직충전 관로(22)를 통과하여 직충전을 행하는 구성인 경우에는, 제1 소정 압력 PA1 및 제2 소정 압력 Pd(즉, 압력차 Pd)는, 직충전 관로(22)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 공급되지 않도록 설정한다. 예를 들어, 제1 소정 압력 PA1은, 제2 축압기(2B)로부터 제3 축압기(2C)로 전환되는 압력(또는, 직충전 관로(22)에 의한 직충전으로 전환되는 압력)보다도 작은 압력으로 설정할 수 있다. 또한, 제2 소정 압력 Pd는, 이 압력차 Pd가 있으면, 저압측 피충전 탱크에 충전하는 축압기가 제2 축압기(2B)로부터 제3 축압기(2C)로 전환되기 전에 고압측 피충전 탱크의 충전이 종료되는 압력으로 설정할 수 있다.
이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 복수대 동시 충전을 행하고 있을 때에, 충전 압력이 높은 측의 차량이 되는 제1 차량(51)의 충전 압력이, 미리 설정된 제1 소정 압력 PA1이 되는 충전 시간 TA1을 구한다. 또한, 종합 제어반(9)은, 충전 압력이 낮은 측의 차량이 되는 제2 차량(52)의 충전 압력이, 충전 시간 TA1 후에 제1 소정 압력 PA1보다도 미리 설정된 압력차 Pd만큼 낮은 압력 PB1이 되는 제2 충전 속도(압력 상승률 APRR2.B)를 구한다. 종합 제어반(9)은, 동시 충전 중, 제2 차량(52)에 대하여 제2 충전 속도(압력 상승률 APRR2.B)로 충전한다. 종합 제어반(9)은, 충전 시간 TA1 경과하면, 또는 제1 차량(51)의 충전이 종료되면, 제2 차량(52)에 대하여 기준 충전 속도(기준 압력 상승률 APRR.B)로 충전한다.
제2 실시 형태는, 상술한 바와 같이 충전을 행하는 것으로, 그 기본적 작용에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태에 의한 것과 현격한 차이는 없다. 특히, 제2 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))가 제1 소정 압력 PA1에 도달했을 때에 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력이 제1 소정 압력 PA1보다도 제2 소정 압력 Pd 낮아지도록, 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.B보다도 낮게 한다.
이 경우, 제1 소정 압력 PA1 및 제2 소정 압력 Pd(압력차 Pd)를, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A로 유지할 수 있는 것이 가능한 압력으로 설정하고 있다. 다시 말해, 제1 소정 압력 PA1 및 제2 소정 압력 Pd(압력차 Pd)는, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))가 목표 종료 압력 Pe에 접근했을 때에 다단 축압기(2)의 제3 축압기(2C)로부터 제1 피충전 탱크(53)와 제2 피충전 탱크(54)의 양쪽에 수소 가스가 충전되지 않는 시간으로서 설정하고 있다. 이에 의해, 제2 실시 형태도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 고압측의 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))에 대한 수소 가스의 충전이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 수소 가스의 충전이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 도 10은, 제3 실시 형태를 나타내고 있다. 제3 실시 형태의 특징은, 고압측의 피충전 탱크와 저압측의 피충전 탱크가 동시에 목표 종료 압력에 도달하도록, 고압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 데 있다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에서는, 2대 동시 충전이 개시되면, 종합 제어반(9)은, 동시 충전 개시 시에 압력이 낮은 측인 제2 피충전 탱크(54)가 목표 종료 압력 Pe에 도달할 때까지의 충전 시간 TB를 구한다. 즉, 다음의 수 6 식으로부터, 충전 시간 TB를 산출한다.
[수 6]
종합 제어반(9)은, 동시 충전 개시 시에 압력이 높은 측인 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률을, 수 6 식의 충전 시간 TB로 목표 종료 압력 Pe에 도달하는 압력 상승률 APRR2.A를 구한다. 즉, 다음의 수 7 식으로부터, 압력 상승률 APRR2.A를 산출한다.
[수 7]
종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 충전이 개시되면, 제1 피충전 탱크(53)의 충전을 압력 상승률 APRR2.A로 행한다. 종합 제어반(9)은, 제2 피충전 탱크(54)의 충전을 기준 압력 상승률 APRR.B로 행한다. 이에 의해, 종합 제어반(9)은, 제1 피충전 탱크(53)의 압력과 제2 피충전 탱크(54)의 압력을 목표 종료 압력 Pe에 동시에 도달하도록 할 수 있으며, 또한 동시에 충전을 종료할 수 있다. 이와 같은 동시 종료 제어에 의해, 다단 축압기(2)와 피충전 탱크(53, 54)의 압력차가 작아지는 충전, 즉, 고압 축압기가 되는 제3 축압기(2C)에 의한 충전을, 거의 동일한 충전 압력으로 행할 수 있다. 또한, 충전의 마지막에 직충전 관로(22)를 통과하여 직충전을 행하는 구성인 경우에는, 직충전 관로(22)로부터의 직충전을, 거의 동일한 충전 압력으로 행할 수 있다. 그리고, 충전 압력차를 저감시킬 수 있기 때문에, 2대의 차량(51, 52)(2개의 피충전 탱크(53, 54))에 대하여 균등하게 충전할 수 있다.
이와 같이, 제3 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 복수대 동시 충전을 행하고 있을 때에, 충전 압력이 높은 측의 차량이 되는 제1 차량(51)의 충전 속도(압력 상승률)로서, 충전 압력이 낮은 측의 차량이 되는 제2 차량(52)과 제1 차량(51)의 충전이 동시 종료되는 충전 속도(압력 상승률 APRR2.A)를 구한다. 종합 제어반(9)은, 동시 충전 중, 제1 차량(51)에 대하여 구한 충전 속도(압력 상승률 APRR2.A)로 충전하고, 제2 차량(52)에 대하여 기준 충전 속도(기준 압력 상승률 APRR.B)로 충전한다.
제3 실시 형태는, 상술한 바와 같이 충전을 행하는 것으로, 그 기본적 작용에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 의한 것과 현저히 차이는 없다. 특히, 제3 실시 형태에서는, 종합 제어반(9)은, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))와 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))가 동시에 목표 종료 압력 Pe에 도달하도록, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A보다도 낮게 한다.
이 때문에, 제3 실시 형태에서는, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))와 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))가 동시에 목표 종료 압력에 도달한다. 이에 의해, 충전의 종반에, 고압 축압기가 되는 제3 축압기(2C)로부터 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))와 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 양쪽에 대하여 수소 가스의 충전이 행해질 때에, 거의 동일한 압력으로 충전을 행할 수 있다. 즉, 2대의 차량(51, 52)(2개의 피충전 탱크(53, 54))에 대하여 균등하게 충전할 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 동시 충전을 개시할 때의 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하인 경우, 제1 피충전 탱크(53)의 압력 상승률 및 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A, APRR.B로 하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 동시 충전을 개시할 때의 제1 피충전 탱크(53) 내의 압력과 제2 피충전 탱크(54) 내의 압력의 차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하인 경우에, 제3 실시 형태와 같이 해도 된다.
즉, 압력차(|PA-PB|)가 소정의 값 Pt 이하인 경우에, 종합 제어반(9)은, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))와 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))가 동시에 목표 종료 압력 Pe에 도달하도록, 고압측 피충전 탱크(예를 들어, 제1 피충전 탱크(53))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률 APRR.A보다도 낮게 해도 된다. 이 경우에는, 압력 상승률의 조정 폭(압력 상승률을 낮게 하는 정도)을 작게 할 수 있으며, 또한 고압측 피충전 탱크와 저압측 피충전 탱크에 대하여 거의 균등하게 수소 가스를 공급할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서는, 동시 충전의 개시 시점부터 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 도 11에 도시한 변형예와 같이, 동시 충전의 개시부터 소정 시간 Ts 경과한 시점에서 각각의 피충전 탱크(53, 54)의 압력 PA0, PB0을 계측하고, 이 시점으로부터 저압측 피충전 탱크(예를 들어, 제2 피충전 탱크(54))의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 해도 된다. 즉, 압력 상승률이 변경되는 타이밍을 소정 시간 Ts 늦춰도 된다. 이에 의해, 충전 초기의 압력 상승률을 미리 정해진 (기준 압력 상승률)의 상태로 할 수 있고, 수소 가스의 온도(프리 쿨 온도)를 규정 온도(피충전 탱크의 온도 과상승을 억제할 수 있는 온도)로 유지할 수 있다.
즉, 압력 상승률을 낮게 하면, 냉각기(29)(열교환기(29A, 29B))로 냉각되는 수소 가스의 양이 줄어들어, 차량에 공급되는 수소 가스의 온도가 규정 온도까지 냉각되지 않는 경우가 있다. 예를 들어, 압력 상승률을 낮게 하면, 본 충전 개시 30초 후까지 수소 가스의 온도가 규정 온도까지 냉각되지 않는 경우가 있다. 이에 반하여, 동시 충전의 개시부터 소정 시간 Ts 경과 후에 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 경우에는, 피충전 탱크에 공급(충전)되는 수소 가스의 온도를 규정 온도까지 냉각시킬 수 있다. 도 11에 도시한 변형예는, 제2 실시 형태에서 압력 상승률의 변경 타이밍을 소정 시간 Ts 늦춘(구체적으로는, 고압측 피충전 탱크가 소정 압력 PA1에 도달했을 때에, 저압측 피충전 탱크가 고압측 피충전 탱크의 압력에 대하여 Pd 낮은 소정 압력 PB1이 되도록 늦춘) 경우를 나타내고 있지만, 제1 실시 형태 및 제3 실시 형태에 대해서도, 마찬가지로 늦출 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 도 6의 S22에서 취득하는 피충전 탱크(53, 54)의 압력 PA0, PB0, 즉, 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 압력 상승률의 산출을 행할 때에 사용하는 압력으로서, 계측값, 즉, 압력 센서(보다 구체적으로는, 2차 압력 센서(32A, 32B))의 검출값을 이용하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 종합 제어반(9)에서 산출되는 제어 목표값, 또는 센서값으로부터 검출되는 추정값 등을 이용해도 된다. 또한, 피충전 탱크의 압력(충전 압력)은, 디스펜서 유닛의 출구측의 압력을 사용해도 되고, 피충전 탱크 내의 압력(연료 전지 자동차의 용기 압력)을 사용해도 된다. 이것은, 제2 실시 형태, 제3 실시 형태, 변형예에서도 마찬가지이다.
각 실시 형태 및 변형예에서는, 제1 피충전 탱크(53) 또는 제2 피충전 탱크(54)의 압력 상승률을 낮게 한다. 이 낮게 하는 압력 상승률은, 동시 충전을 개시할 때 또는, 압력 상승률을 변경할 때의 피충전 탱크(53, 54)의 압력 PA0, PB0을 사용하여 산출한다. 이때, 산출되는 압력 상승률에 따라서는, 수소 가스의 충전 속도가 미리 설정된 충전을 정지하는 임계값(하한 충전 속도)보다도 작아질 가능성이 있다. 이에, 예를 들어 산출된 압력 상승률(충전 속도)이, 충전을 정지하는 임계값(하한 충전 속도)보다도 작아지는 경우에는, 임계값(하한 충전 속도)을 산출된 압력 상승률보다도 낮은 다른 임계값(하한 충전 속도)으로 한다. 이에 의해, 수소 가스의 충전을 계속할 수 있다.
또한, 산출된 압력 상승률에 따라서는, 미리 정해진 규격인 충전 프로토콜에 의해 결정되는 당초의 압력 상승률(충전 속도), 즉, 기준 압력 상승률(기준 충전 속도) 이상이 될 가능성도 있다. 이 경우에는, 압력 상승률(충전 속도)을 변경하지 않아도 된다. 예를 들어, 기준 압력 상승률(기준 충전 속도)로 해도 된다. 또한, 동시 충전 개시 시에 제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크 중 적어도 어느 한쪽의 피충전 탱크의 압력이, 미리 설정된 충전 압력 이상인 경우, 충전 속도의 변경을 행하지 않도록 해도 된다.
각 실시 형태 및 변형예에서는, 차량(51, 52)의 피충전 탱크(53, 54)에 압축된 수소 가스를 충전하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 차량 이외의 피충전 탱크(탱크, 용기 등)에 수소 가스를 충전할 때에 사용할 수도 있다. 또한, 수소 가스 충전 장치(1)의 디스펜서 유닛(5)을, 다른 장소에 수소 가스를 급송하기 위한 관로(수소 급송 관로)의 도중에 설치해도 된다. 또한, 연료 가스로서 수소 가스를 예로 들어 설명하였지만, 천연 가스(NG), 프로판 가스(LPG) 등의 수소 가스 이외의 연료 가스를 사용하는 구성(가스 충전 장치)으로 해도 된다.
각 실시 형태 및 변형예에서는, 복수의 가스 공급 경로로서, 제1 가스 공급 관로(7)와 제2 가스 공급 관로(8)를 구비하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 3개 이상의 가스 공급 경로를 구비하는 구성으로 해도 된다. 또한, 각 실시 형태 및 변형예에서는, 3개의 축압기(2A, 2B, 2C)에 의해 구성된 다단 축압기(2)를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 다단 축압기는, 2개의 축압기에 의해 구성해도 되고, 4개 이상의 축압기에 의해 구성해도 된다. 또한, 다단 축압기 대신에, 1개의 축압기를 구비하는 구성, 즉, 1개의 축압기를 복수의 가스 공급 경로(예를 들어, 제1 가스 공급 경로, 제2 가스 공급 경로)에 접속시킨 구성으로 해도 된다.
각 실시 형태 및 변형예는 예시이며, 다른 실시 형태 및 변형예에서 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 물론이다.
이상 설명한 실시 형태 및 변형예에 기초하는 가스 충전 장치로서, 예를 들어 하기에 설명하는 양태의 것이 생각된다.
제1 양태로서는, 연료 가스가 축압된 축압기로부터 제1 피충전 탱크로 연료 가스를 공급하는 제1 가스 공급 경로와, 상기 축압기로부터 제2 피충전 탱크로 연료 가스를 공급하는 제2 가스 공급 경로와, 상기 제1 가스 공급 경로를 통과하여 상기 제1 피충전 탱크 내에 공급되는 연료 가스의 압력 상승률을 제어하고, 상기 제2 가스 공급 경로를 통과하여 상기 제2 피충전 탱크 내에 공급되는 연료 가스의 압력 상승률을 제어하는 제어기를 구비한 가스 충전 장치에 있어서, 상기 제어기는, 상기 축압기로부터 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 압력차에 따라서, 상기 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 또는 상기 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을, 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다.
이 제1 양태에 의하면, 축압기로부터 제1 피충전 탱크(예를 들어, 제1 차량에 탑재된 제1 피충전 탱크)와 제2 피충전 탱크(예를 들어, 제1 차량과는 다른 제2 차량에 탑재된 제2 피충전 탱크)의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 고압측의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 연료 가스의 공급이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 즉, 축압기로부터 제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 예를 들어 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 차가 크고 또한 고압측의 피충전 탱크의 압력과 축압기의 압력의 차가 작은 경우를 생각하자. 이러한 경우, 고압측의 피충전 탱크에 대하여 연료 가스가 공급되기 어려워져, 고압측의 피충전 탱크의 압력이 상승되기 어려워질 가능성이 있다. 이에 의해, 고압측의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 완료될 때까지의 시간이 길어지거나, 또는 연료 가스의 공급이 도중에 종료되어 버릴 가능성이 있다. 이에, 축압기로부터 제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다. 이 때문에, 예를 들어 저압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 함으로써, 고압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률로 유지하면서 연료 가스의 공급을 계속할 수 있다. 이 결과, 고압측의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 연료 가스의 공급이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
제2 양태로서는, 제1 양태에 있어서, 상기 기준 압력 상승률은, 상기 축압기로부터 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크 중 어느 한쪽의 피충전 탱크에만 연료 가스를 공급할 때의 상기 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률이다.
이 제2 양태에 의하면, 축압기로부터 제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을, 어느 한쪽의 피충전 탱크에만 연료 가스를 공급할 때의 압력 상승률(기준 압력 상승률: 단독으로 충전하는 경우의 상승률)보다도 낮게 할 수 있다.
제3 양태로서는, 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 제어기는, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크 중 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률을 상기 기준 압력 상승률로부터 저하시킨 경우, 다른 쪽의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 종료되면, 상기 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률을 상기 기준 압력 상승률로 한다.
이 제3 양태에 의하면, 다른 쪽의 피충전 탱크의 공급이 종료되면 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률로 하기 때문에, 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률을 저하시킨 채의 경우와 비교하여, 한쪽의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 종료되는 시간을 단축할 수 있다.
제4 양태로서는, 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 것에 있어서, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크를 고압측 피충전 탱크라 하고, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크를 저압측 피충전 탱크라 한 경우에, 상기 제어기는, 상기 고압측 피충전 탱크가 연료 가스의 공급을 정지하는 압력으로서의 목표 종료 압력에 도달하는 시간에 대하여 소정 시간 지연되어 상기 저압측 피충전 탱크가 목표 종료 압력에 도달하도록, 상기 저압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다.
이 제4 양태에 의하면, 고압측 피충전 탱크가 목표 종료 압력(연료 가스의 공급을 정지하는 압력)에 도달하고 나서 소정 시간 후에 저압측 피충전 탱크가 목표 종료 압력(연료 가스의 공급을 정지하는 압력)에 도달한다. 이 때문에, 소정 시간을, 예를 들어 「고압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률로 유지할 수 있는 것이 가능한 시간」으로 설정함으로써, 고압측 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 연료 가스의 공급이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
제5 양태로서는, 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 것에 있어서, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크를 고압측 피충전 탱크라 하고, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크를 저압측 피충전 탱크라 한 경우에, 상기 제어기는, 상기 고압측 피충전 탱크가 제1 소정 압력에 도달했을 때에 상기 저압측 피충전 탱크의 압력이 상기 제1 소정 압력보다도 제2 소정 압력 낮아지도록, 상기 저압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다.
이 제5 양태에 의하면, 고압측 피충전 탱크가 제1 소정 압력에 도달했을 때에 저압측 피충전 탱크의 압력이 제1 소정 압력보다도 제2 소정 압력 낮아진다. 이 때문에, 제1 소정 압력 및 제2 소정 압력을, 예를 들어 「고압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률로 유지할 수 있는 것이 가능한 압력」으로 설정함으로써, 고압측 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 연료 가스의 공급이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
제6 양태로서는, 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크를 고압측 피충전 탱크라 하고, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크를 저압측 피충전 탱크라 한 경우에, 상기 제어기는, 상기 고압측 피충전 탱크와 상기 저압측 피충전 탱크가 동시에 연료 가스의 공급을 정지하는 압력으로서의 목표 종료 압력에 도달하도록, 상기 고압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 한다.
이 제6 양태에 의하면, 고압측 피충전 탱크와 저압측 피충전 탱크가 동시에 목표 종료 압력(연료 가스의 공급을 정지하는 압력)에 도달한다. 이 때문에, 예를 들어 제1 피충전 탱크의 압력과 제2 피충전 탱크의 압력의 차가 작은 경우에, 고압측 피충전 탱크와 저압측 피충전 탱크가 동시에 목표 종료 압력에 도달하도록 할 수 있다. 이에 의해, 압력 상승률의 조정 폭(압력 상승률을 낮게 하는 정도)을 작게 할 수 있으며, 또한 고압측 피충전 탱크와 저압측 피충전 탱크에 대하여 거의 균등하게 연료 가스를 공급할 수 있다.
제7 양태로서는, 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 것에 있어서, 상기 제어기는, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에, 상기 제1 피충전 탱크 내의 압력과 상기 제2 피충전 탱크 내의 압력에 따라서 압력 상승률의 변경 유무를 판정한다.
이 제7 양태에 의하면, 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 할지 여부를, 제1 피충전 탱크 내의 압력과 제2 피충전 탱크 내의 압력에 따라서 판정할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 제1 피충전 탱크 내의 압력과 제2 피충전 탱크 내의 압력의 차가 소정의 값보다도 큰 경우에, 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 또는 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하고, 제1 피충전 탱크 내의 압력과 제2 피충전 탱크 내의 압력의 차가 소정의 값 이하인 경우에, 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 및 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률인 채로 할 수 있다. 또한, 제1 피충전 탱크 내의 압력과 제2 피충전 탱크 내의 압력의 차가 소정의 값 이하인 경우에, 양쪽의 피충전 탱크가 동시에 목표 종료 압력에 도달하도록, 고압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 해도 된다.
제8 양태로서는, 제1 양태 내지 제7 양태 중 어느 것에 있어서, 상기 축압기는 복수의 축압기에 의해 구성되고, 또한 상기 제1 가스 공급 경로와 상기 제2 가스 공급 경로의 양쪽에 접속된 공통의 다단 축압기이다.
이 제8 양태에 의하면, 다단 축압기로부터 제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 「다단 축압기의 1개의 축압기」로부터 「제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크의 양쪽」으로 연료 가스가 공급되지 않도록, 저압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 할 수 있다. 특히, 제1 피충전 탱크의 압력 및 제2 피충전 탱크의 압력이 높을 때, 다시 말해, 양쪽의 피충전 탱크의 압력이 목표 종료 압력에 가까울 때에, 다단 축압기의 복수의 축압기 중 1개의 축압기(고압 축압기)로부터 제1 피충전 탱크와 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스가 공급되지 않도록, 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 할 수 있다. 즉, 저압측의 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 함으로써, 1개의 축압기(고압 축압기)로부터 고압측의 피충전 탱크와 저압측의 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스가 공급되지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 고압측의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 완료될 때까지의 시간이 길어지는 것, 또는 연료 가스의 공급이 도중에 종료되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시 양태에 있어서는, 충전 대상을 제1 차량에 마련된 제1 피충전 탱크 및 제2 차량에 마련된 제2 피충전 탱크로 하여 설명하였지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들어 제1 차량(제2 차량)의 차체 내에 제1 피충전 탱크 및 제2 피충전 탱크(복수의 탱크)가 탑재된 것에 적용해도 되는 것은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하여 왔지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상술한 실시 형태는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되지는 않는다. 또한, 실시 형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것이 가능하다.
본원은, 2021년 3월 3일자 출원의 일본 특허 출원 제2021-033609호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2021년 3월 3일자 출원의 일본 특허 출원 제2021-033609호의 명세서, 청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 전체 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체적으로 포함된다.
1: 수소 가스 충전 장치(가스 충전 장치)
2: 다단 축압기(축압기)
3: 수소 연료 공급 시스템
5: 디스펜서 유닛
7: 제1 가스 공급 관로(제1 가스 공급 경로)
8 제2 가스 공급 관로(제2 가스 공급 경로)
9: 종합 제어반(제어기)
25A: 제1 충전 호스(제1 가스 공급 경로)
25B: 제2 충전 호스(제2 가스 공급 경로)
51: 제1 차량
52: 제2 차량
53: 제1 피충전 탱크
54: 제2 피충전 탱크

Claims (8)

  1. 연료 가스가 축압된 축압기로부터 제1 피충전 탱크로 연료 가스를 공급하는 제1 가스 공급 경로와,
    상기 축압기로부터 제2 피충전 탱크로 연료 가스를 공급하는 제2 가스 공급 경로와,
    상기 제1 가스 공급 경로를 통과하여 상기 제1 피충전 탱크 내에 공급되는 연료 가스의 압력 상승률을 제어하고, 상기 제2 가스 공급 경로를 통과하여 상기 제2 피충전 탱크 내에 공급되는 연료 가스의 압력 상승률을 제어하는 제어기
    를 구비한 가스 충전 장치에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 축압기로부터 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스를 공급할 때에, 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 압력차에 따라서, 상기 제1 피충전 탱크의 압력 상승률 또는 상기 제2 피충전 탱크의 압력 상승률을, 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 압력 상승률은, 상기 축압기로부터 상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크 중 어느 한쪽의 피충전 탱크에만 연료 가스를 공급할 때의 상기 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률인 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크 중 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률을 상기 기준 압력 상승률로부터 저하시킨 경우, 다른 쪽의 피충전 탱크에 대한 연료 가스의 공급이 종료되면, 상기 한쪽의 피충전 탱크의 압력 상승률을 상기 기준 압력 상승률로 하는 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크를 고압측 피충전 탱크라 하고,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크를 저압측 피충전 탱크라 한 경우에,
    상기 제어기는,
    상기 고압측 피충전 탱크가 연료 가스의 공급을 정지하는 압력으로서의 목표 종료 압력에 도달하는 시간에 대하여 소정 시간 지연되어 상기 저압측 피충전 탱크가 목표 종료 압력에 도달하도록, 상기 저압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크를 고압측 피충전 탱크라 하고,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크를 저압측 피충전 탱크라 한 경우에,
    상기 제어기는,
    상기 고압측 피충전 탱크가 제1 소정 압력에 도달했을 때에 상기 저압측 피충전 탱크의 압력이 상기 제1 소정 압력보다도 제2 소정 압력 낮아지도록, 상기 저압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 높은 측의 피충전 탱크를 고압측 피충전 탱크라 하고,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에 압력이 낮은 측의 피충전 탱크를 저압측 피충전 탱크라 한 경우에,
    상기 제어기는,
    상기 고압측 피충전 탱크와 상기 저압측 피충전 탱크가 동시에 연료 가스의 공급을 정지하는 압력으로서의 목표 종료 압력에 도달하도록, 상기 고압측 피충전 탱크의 압력 상승률을 기준 압력 상승률보다도 낮게 하는 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1 피충전 탱크와 상기 제2 피충전 탱크의 양쪽에 연료 가스의 공급을 개시할 때에, 상기 제1 피충전 탱크 내의 압력과 상기 제2 피충전 탱크 내의 압력에 따라서 압력 상승률의 변경 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 축압기는, 복수의 축압기에 의해 구성되고, 또한 상기 제1 가스 공급 경로와 상기 제2 가스 공급 경로의 양쪽에 접속된 공통의 다단 축압기인 것을 특징으로 하는, 가스 충전 장치.
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