×この技術を簡単クリック査定この機能をご利用いただくには、会員登録(無料)が必要です。出願した特許の牽制数、引用された数などを知る事ができます。気になる技術や特許をブックマークしておけば、いつでも後から読むことができます。後で印刷するために、公報をPDFでダウンロードできます。会員登録してastamuseを使えば、もっと簡単に便利にお使いいただけます。会員登録(無料)「astamuse」は世界中の挑戦したい社会課題に挑戦し、未来を創る人のプラットフォームです。ガス充填装置この技術は特許登録された実績があります。※この項目の情報は公開日時点(2005年4月21日)のものです。本発明はガス充填制御をより高精度に行うことを課題とする。解決手段ガス充填装置10の制御部58は、燃料タンク14の残充填量が設定量Aに達したときは、そのときの流量Q1を記憶した後、制御弁34の弁開度を絞ることにより、流量が減少する流量制御可能領域になったことを検知して制御弁34の弁開度を維持し、燃料タンク14の残充填量が設定量B(<A)に達したときは、制御弁34の弁開度を制御して小流量Q2の定流量制御を行う。そのため、制御弁34の弁開度制御により流量を制御しながら燃料タンク14が目標圧力または目標充填量に達した時点で正確にガス供給を停止させることが可能になる。よって、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に流量が流量制御可能領域に入るように流量調整することができ、流量を減少させた状態で流量制御しながらガス充填を終了させてより高精度にガスを充填できる。天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス(CNG)を燃料にして走行する自動車(CNG車)の開発と共に圧縮天然ガスを自動車の燃料タンクに供給するガス供給装置の実用化が進められている。この種のガス供給装置では、圧縮されたガスをガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス充填ホースの接続カプラをCNG車の接続カプラに接続し、ガス充填ホースの先端部に連通された三方弁を切り替え操作することによりガス蓄圧器に貯蔵されたガスをCNG車の燃料タンクに充填するように構成されている。従来のガス供給装置では、充填側カプラと被充填側カプラとを連通させた後、ガス充填ホースのホース容量以上の流量のガスを被充填タンクに供給し、そのときの圧力値をガス充填前の初期圧力値として記憶し、この初期圧力値に基づいて被充填タンクの容量を演算することにより、被充填タンクの容量を推定してガス充填を行っている(例えば、特許文献1参照)。ガス充填制御をより高精度に行うことを課題とする。ガス充填装置10の制御部58は、燃料タンク14の残充填量が設定量Aに達したときは、そのときの流量Q1を記憶した後、制御弁34の弁開度を絞ることにより、流量が減少する流量制御可能領域になったことを検知して制御弁34の弁開度を維持し、燃料タンク14の残充填量が設定量B(<A)に達したときは、制御弁34の弁開度を制御して小流量Q2の定流量制御を行う。そのため、制御弁34の弁開度制御により流量を制御しながら燃料タンク14が目標圧力または目標充填量に達した時点で正確にガス供給を停止させることが可能になる。よって、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に流量が流量制御可能領域に入るように流量調整することができ、流量を減少させた状態で流量制御しながらガス充填を終了させてより高精度にガスを充填できる。配置され、前記流量計により計測された流量計測値及び前記圧力検出器によって検出された圧力計測値に基づいて前記制御弁の弁開度を制御して被充填タンクにガスを充填するガス充填装置において、前記制御弁を開弁させて前記被充填タンクへのガス充填を開始した後、前記制御弁の弁開度を絞り、弁開度を絞った状態で前記被充填タンクへのガスの充填を行なう制御手段を備えたことを特徴とするガス充填装置。請求項2前記制御手段は、前記流量計により計測される流量計測値が前記制御弁の弁開度を絞る前に前記流量計により計測された流量計測値から予め設定された任意の流量を差し引いた流量値となるまで前記制御弁の弁開度を絞ることを特徴とする請求項1記載のガス充填装置。請求項3前記制御手段は、前記流量計により計測された流量計測値が減少したことが検出されるまで前記制御弁の弁開度を絞ることを特徴とする請求項1記載のガス充填装置。技術分野0001本発明はガス充填装置に係り、特に流量計により計測された流量計測値及び圧力検出器によって検出された圧力計測値に基づいて制御弁の弁開度を制御して被充填タンクにガスを充填するガス充填装置に関する。背景技術0002天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス(CNG)を燃料にして走行する自動車(CNG車)の開発と共に圧縮天然ガスを自動車の燃料タンクに供給するガス供給装置の実用化が進められている。この種のガス供給装置では、圧縮されたガスをガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス充填ホースの接続カプラをCNG車の接続カプラに接続し、ガス充填ホースの先端部に連通された三方弁を切り替え操作することによりガス蓄圧器に貯蔵されたガスをCNG車の燃料タンクに充填するように構成されている。0003そして、従来のガス供給装置では、充填側カプラと被充填側カプラとを連通させた後、ガス充填ホースのホース容量以上の流量のガスを被充填タンクに供給し、そのときの圧力値をガス充填前の初期圧力値として記憶し、この初期圧力値に基づいて被充填タンクの容量を演算することにより、被充填タンクの容量を推定してガス充填を行っている(例えば、特許文献1参照)。発明が解決しようとする課題0004しかしながら、ガス充填装置においては、急速且つ満圧までガス充填することが要求される一方、被充填タンクへの充填圧力は、装置内部の圧力検出器によって計測するため、被充填タンクの充填圧力を直接計測することができない。0005そのため、被充填タンクの圧力が充填可能な圧力(満圧値)に達するまで充填するには、充填圧力が満圧の直前値まで上昇した時点で流量を減少させ、被充填タンクの充填圧力と圧力検出器により計測された圧力計測値との差を小さくすることにより、充填精度を高めることが必要になる。0006そして、ガスを急速充填する能力は、充填装置だけでなく、ガスを供給するガス供給源の能力の影響もあり、制御弁の弁開度を最大にして充填しても大流量で一気に充填することはできない。ところが、ガス充填により被充填タンクの充填圧力が満圧に近づくに連れて、供給圧力と被充填タンクの充填圧力との差が小さくなるため、制御弁の弁開度を例えば、100%から50%に絞っても流量は流量制御不能領域に入っているため減少しない。0007また、ガス充填装置においては、充填圧力が満圧に達した場合、あるいは定量設定値(プリセット値)に達した場合に充填終了となるので、流量が流量制御不能領域に入っている状態で制御弁の弁開度を制御すると、過充填やオーバーフローになるという問題があった。0008また、このような問題を解消するため、制御弁の動作感度を高めると、流量が急激に変化して制御可能領域でハンチングが発生してしまう。0009また、制御弁の動作開始タイミングを現状よりも早めると、低流量による充填時間が増加して結果的に充填開始から充填終了までに要する充填時間が延長してしまう。0010そこで、本発明は上記課題を解決したガス充填装置を提供することを目的とする。配置され、前記流量計により計測された流量計測値及び前記圧力検出器によって検出された圧力計測値に基づいて前記制御弁の弁開度を制御して被充填タンクにガスを充填するガス充填装置において、前記制御弁を開弁させて前記被充填タンクへのガス充填を開始した後、前記制御弁の弁開度を絞り、弁開度を絞った状態で前記被充填タンクへのガスの充填を行なう制御手段を備えたことを特徴とする。0012請求項2記載の発明は、前記制御手段が、前記流量計により計測される流量計測値が前記制御弁の弁開度を絞る前に前記流量計により計測された流量計測値から予め設定された任意の流量を差し引いた流量値となるまで前記制御弁の弁開度を絞ることを特徴とする。0013請求項3記載の発明は、前記制御手段が、前記流量計により計測された流量計測値が減少したことが検出されるまで前記制御弁の弁開度を絞ることを特徴とする。0014請求項4記載の発明は、前記制御手段が、前記制御弁の弁開度を絞った後、前記制御弁の弁開度を一定に保持して前記被充填タンクへのガスの充填を行なうことを特徴とする。発明の効果0015請求項1記載の発明によれば、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に流量が流量制御可能領域に入るように流量調整することができ、流量を減少させた状態で流量制御しながらガス充填を終了させてより高精度にガスを充填できる。0016請求項2記載の発明によれば、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に、そのときの流量に応じて制御弁の弁開度を絞ることが可能になり、より高精度にガスを充填できる。0017請求項3記載の発明によれば、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に、流量計測値が減少するまで制御弁の弁開度を絞ることにより、より高精度にガスを充填できる。0018請求項4記載の発明によれば、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に、流量を減少させた状態で流量制御しながらガス充填を終了させてより高精度にガスを充填できる。発明を実施するための最良の形態0019以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。0020図1は本発明になるガス充填装置の一実施例を示す概略構成図である。図1に示されるように、ガス充填装置10は、例えば自動車12の燃料タンク(被充填タンク)14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。図10021ガス充填装置10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16と、圧力発生ユニット16により圧縮されたガスを燃料タンク14に供給するためのディスペンサユニット18とよりなる。0022そして、自動車12の走行距離によって前回のガス充填からのガス消費量が異なるため、ガス充填装置10は、ガス充填開始前段階として燃料タンク14の容量(充填可能量)を求める必要がある。自動車12の接続カプラ45と燃料タンク14とを連通する連通管路15には、後述する脱圧操作時の逆流を防止するための逆流防止弁17が設けられている。0023圧力発生ユニット16は、都市ガスの中圧管路(図示せず)から分岐された分岐管路20に配設された多段式のコンプレッサ22と、コンプレッサ22から吐出されたガスが蓄圧されるガス蓄圧器24とが設けられている。0024また、圧力発生ユニット16とディスペンサユニット18との間は、ガス供給管路28を介して接続されている。ディスペンサユニット18内に延在するガス供給管路28には、上流側から順に、ガス供給管路28を流れるガスの供給量を計測する流量計30と、電磁弁よりなりガス供給管路28を連通又は遮断する遮断弁32と、下流側(被充填側)へ給送されるガスを制御する制御弁34と、制御弁34により制御された2次圧力を検出する圧力センサ(圧力検出器)36とが配設されている。0025上記流量計30は、センサチューブと呼ばれる管路を振動させるコリオリ式質量流量計からなり、この振動する管路内を流れるガス流量に応じたコリオリ力による管路の流入側と流出側との位相差が流量に比例することを利用して流量計測を行うように構成されている。従って、流量計30は、高圧に圧縮されたガスの質量流量を正確に計測することができ、ガス充填動作時は単位時間当たりの流量計測値(又は単位時間当たりの流量パルス数)を制御部58に出力する。0026また、遮断弁32は、電磁弁などからなり、制御部58からの指令により自動的に開弁または閉弁する。0027また、制御弁34は、制御部58からの指令により弁開度を調整して充填圧力及び流量を制御して燃料タンク14へ供給されるガス充填量(流量は圧力×時間により求まる)を制御する。まで流量を減少させて燃料タンク14への充填量を満圧モードあるいはプリセットモードに対応させて正確に充填する。0028三方弁40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、排気ポートbと充填ポートcとが連通されて流入ポートaが遮断されている。ガス充填時は、流入ポートaと充填ポートcとが連通するとともに排気ポートbが遮断するように切り換え操作される。0029ガス供給管路28の下流側端部には、ガス充填ホース38が連通されており、ガス充填ホース38の下流側端部には、手動式の三方弁40が接続されている。三方弁40は、ガス充填ホース38が接続された流入ポートaと、排気管42が接続された排気ポートbと、接続カプラ44に連通された充填ポートcとを有する。この三方弁40は、ガス充填時流入ポートaと充填ポートcとが連通された状態に操作され、ガス充填完了後の脱圧操作を行う際に排気ポートbと充填ポートcとが連通するように切替えられて接続カプラ44内の圧力を減圧する。0030接続カプラ44は、燃料タンク14の接続カプラ45に接続されて結合されると、燃料タンク14と連通される。接続カプラ44,45は、夫々結合されると開弁する逆流防止弁(図示せず)が内蔵されており、分離された状態では逆流防止弁の閉弁によりガス流出が防止される。0031このように、例えばガス充填終了した後、次のガス充填まで時間がある場合に開弁されて、ガス充填ホース38内のガスを大気中に放出してガス充填ホース38の圧力を満タン圧力以下に減圧する。0032また、ディスペンサユニット18の側面には、接続カプラ44を掛止するカプラ掛止部46が取り付けられており、このカプラ掛止部46には接続カプラ44の有無を検出するカプラ掛けスイッチ48が設けられている。ディスペンサユニット18には、充填開始スイッチ釦50、充填停止スイッチ釦52が配設されている。0033充填開始スイッチ釦50は、接続カプラ44が燃料タンク14の接続カプラ45に接続された後、遮断弁32を開弁させるために操作されるスイッチ釦である。充填停止スイッチ釦52は、ガス充填中に遮断弁32及び制御弁34を閉弁させるために操作されるスイッチ釦である。0034制御ユニット54は、ガス充填に関する情報(例えば、ガス充填量、ガス充填圧力、単価など)を表示する表示器56と、各機器を制御する制御部58とを有する。制御部58は、後述するように、充填開始釦50からの信号により起動し、充填停止釦52からの信号により停止し、流量計30及び圧力センサ36からの信号により燃料タンク14に充填された充填量及び充填圧力を演算する。0035制御部58のメモリ(ROM)には、燃料タンク14へのガス充填が開始された後、ガス供給管路28の供給圧力と燃料タンク14の充填圧力との差が減少して制御弁34の弁開度による流量制御が不能になった状態で制御弁34の弁開度を絞り、流量計30により計測された流量計測値が変化したことにより流量制御が可能になった制御弁34の弁開度を検出する制御プログラム(制御手段)が格納されている。そのため、制御部58は、充填圧力が満圧に達する直前、あるいは定量設定値(プリセット値)に達する直前に流量が流量制御可能領域に入るように制御弁34の弁開度を絞って流量調整することができ、流量を減少させた状態で流量制御しながらガス充填を終了させてより高精度にガスを充填できる。0036次に上記構成になるガス充填装置10におけるガス充填作業について説明する。上記自動車12の燃料タンク14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18のカプラ掛止部46から接続カプラ44を外して自動車12の接続カプラ45に結合させる。作業者は、三方弁40の流入ポートaと充填ポートcとが連通するように切り換え操作する。0037次に、作業者が充填開始スイッチ釦50をオンに操作すると、制御部58は遮断弁32を開弁させるとともに、制御弁34を開弁させる。これにより、ガス蓄圧器24に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給管路28、流量計20、遮断弁32、制御弁34、ガス充填ホース38、三方弁40、接続カプラ44,45を介して燃料タンク14に充填される。0038充填開始直後は、燃料タンク14の容器容量を演算するため、制御弁34の弁開度がやや絞られており、燃料タンク14への供給量が例えば、3kg/minに抑えられている。燃料タンク14の容量が求まると、その容量に応じた制御則(一定圧力制御あるいは一定流量制御)により燃料タンク14へのガス充填を開始する。0039このようにして燃料タンク14にガスが充填されて満タン状態になると、燃料タンク14の圧力はほぼ200kgf/cm2となる。0040尚、ガス供給管路28を通過したガス充填量は、流量計30により計測され、ガス充填量に応じた電圧値(流入側と流出側との位相差)が流量計測信号として制御部58に出力される。制御部58は、流量計30からの流量パルスを積算して、燃料タンク14に充填されたガス充填量を表示器56に表示する。0041また、燃料タンク14へのガス充填が完了すると、作業者は、三方弁40の排気ポートbと充填ポートcとを連通させるとともに流入ポートaを遮断させるように切り換え操作する。三方弁40と自動車12に設けられた逆流防止弁17との間に残留するガスは、排気ポートbから排気管42へ排出され、接続カプラ44,45内の圧力が大気圧に減圧される。これにより、作業者は、軽い力で接続カプラ44,45を分離させることが可能になる。0042その後、作業者は、ディスペンサユニット18の接続カプラ44を自動車12の接続カプラ45から分離させ、カプラ掛止部46に掛止させることで、一連のガス充填作業が完了する。0043ここで、制御部58が実行する充填処理について図2及び図3を参照して説明する。図2は制御部58が実行する充填処理を説明するためのフローチャートである。図3はガス充填終了直前の制御弁の弁開度及び流量変化を示すグラフである。図2図30044図2に示されるように、制御部58は、S11において、充填開始スイッチ釦50をオンに操作されると、S12に進み、燃料タンク14の容量を演算するため、制御弁34の弁開度を制御して定圧上昇制御を行う(図3に示すグラフIIa,IIIa参照)。制御弁34の弁開度を制御して20kPa/秒の圧力上昇率で30秒間燃料タンク14へガスを充填する。ガス充填が開始されてから所定時間(例えば、30秒間)経過すると、制御弁34の弁開度を絞って流量を3kg/minに減少させる。図2図30045その後、流量が3kg/minに達した時点で、燃料タンク14の容器容量を演算する。容器容量は、ガス充填ホース38の容量分のガス充填が終了してから現在までの圧力上昇分をホース容量分の充填が終了してからの積算流量で割り、係数を掛けることにより求まる。この演算時に使用する値は、全て流量が3kg/minのときのものであり、圧力損失の影響を受けずに演算できる。0046次のS13では、燃料タンク14の残充填量が予め設定された設定量Aに達したかどうかを確認する。S13では、燃料タンク14の充填圧力が予め設定された所定圧力に達したかどうかを確認するようにしても良い。S13において、燃料タンク14の残充填量が設定量Aに達していないときは、上記S12に戻り、定圧上昇制御を行う。S13において、燃料タンク14の残充填量が設定量Aに達したときは、S14に進み、そのときの流量Q1を記憶する。0047続いて、S15では、制御弁34の弁開度を絞る(図3に示すグラフIIb,IIIb参照)。次のS16では、流量計30により計測された流量Qが上記S14で記憶された流量Q1よりも所定流量だけ少ない流量に達したかどうかを確認する(請求項2に相当する)。本実施例では、例えば、上記S14で記憶された流量Q1に対して90%の流量(Q1×0.9)に減少したかどうかを確認する。図30048このように本実施例では流量Q1に対して90%の流量(Q1×0.9)に減少させることは、制御弁の弁開度を流量制御可能領域まで絞ることを意味し、これにより制御不能域からの制御弁動作による制御遅延(過充填)を防止している。流量Q1に対して90%の流量は、前記制御弁の弁開度が流量制御可能領域になったか否かを判定するための流量値である。なったか否かを判定するための流量値は、例えば流量Q1に対して80%としてもよく、このように任意の数値に設定される。0049そして、S16において、流量計30により計測された流量QがQ1×0.9に減少していないときは、上記S15に戻り、制御弁34の弁開度をさらに絞る。S16において、流量計30により計測された流量Qが10%減少してQ1×0.9に達したときは、流量が流量制御可能領域に入ったものと判断し、且つそのときの制御弁34の弁開度を検知し、S17に進み、制御弁34の弁開度制御を停止する(請求項1に相当する)。0050そして、S18では、上記S17で停止した制御弁34の弁開度及び流量を一定に保つように制御弁34の弁開度を制御する(請求項4に相当する、図3に示すグラフIIc,IIIc参照)。次のS19では、燃料タンク14の残充填量が予め設定された設定量B(<A)に達したかどうかを確認する。図30051S19において、燃料タンク14の残充填量が設定量Bに達していないときは、上記S18に戻り、制御弁34の弁開度及び流量を一定に保つように制御弁34の弁開度を制御する。S19において、燃料タンク14の残充填量が設定量Bに達したときは、S20に進み、制御弁34の弁開度を制御して小流量Q2(例えば、2kg/min)の定流量制御を行う(図3に示すグラフIIe,IIIe参照)。図30052次のS21では、圧力センサ36により計測された圧力が目標値(例えば、20MPa)の直前値か、あるいは充填量が定量設定値の直前値に達したかどうかを確認する。S21において、満圧充填モードの場合には、圧力センサ36により計測された圧力が目標値(例えば、20MPa)の直前値になるまでS20の定流量制御を行う。S21において、プリセット充填モードの場合には、充填量が定量設定値の直前値に達するまでS20の定流量制御を行う。0053そして、S21において、圧力センサ36により計測された圧力が20MPaか、あるいは充填量が定量設定値に達したとき、S22に進み、遮断弁32を閉弁させる(図3に示すグラフIIf,IIIf参照)。図30054このように、上記S13で燃料タンク14の残充填量が設定量Aに達したときは、そのときの流量Q1を記憶した後、制御弁34の弁開度を絞る(図3に示すグラフIIb,IIIb参照)ことにより(第1段階)、流量が減少する流量制御可能領域になったことを検知して制御弁34の弁開度を維持し(図3に示すグラフIIc,IIIc参照)、上記S19で、燃料タンク14の残充填量が設定量B(<A)に達したときは、制御弁34の弁開度を制御(第2段階)して小流量Q2(例えば、2kg/min)の定流量制御を行う(図3に示すグラフIIe,IIIe参照)ため、制御弁34の弁開度制御により流量を制御しながら燃料タンク14が目標圧力または目標充填量に達した時点で正確にガス供給を停止させることが可能になる。図30055従って、従来の弁開度制御(図3に示すグラフI参照)のように、残充填量が設定量Bになるまで制御弁34の弁開度を100%に保ち、残充填量が設定量Bになった時点で制御弁34の弁開度を急激に絞って流量Q1からQ2に減少させようとしても制御弁34の弁開度が流量制御不能領域で調整されることになり、流量制御が行えず、その間もガスが流量Q1で充填されて続けるため、過充填やオーバーフローになる可能性が高かった。図30056しかしながら、本発明では、前述したように、残充填量が設定量Bする前段階の設定量A(>B)に達した時点で制御弁34の弁開度を絞って流量を流量制御可能領域に設定するため、従来のように流量制御不能領域で流量制御することが防止される。0057ここで、変形例について説明する。上記S16の処理の代わりに、流量計30により計測された流量計測値が減少したことが検出されるまで制御弁34の弁開度を絞るように制御することにより、流量が流量制御可能領域に入るように流量調整することができ、流量を減少させた状態で流量制御しながらガス充填を終了させてより高精度にガスを充填できる(請求項3に相当する)。0058尚、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、あるいは燃料電池車で消費される水素ガスを供給するのにも適用できるのは勿論である。0059また、上記実施例では、自動車の燃料タンク14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。図面の簡単な説明0060本発明になるガス充填装置の一実施例を示す概略構成図である。制御部58が実行する充填処理を説明するためのフローチャートである。ガス充填終了直前の制御弁の弁開度及び流量変化を示すグラフである。2019/09/12)【課題】低コストで目地部への熱収縮の集中を低減することができるタンクの防熱構造を提供する。