特許 5740688 ガス供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5740688

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】ガス供給装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 5/06 20060101AFI20150604BHJP

   F17C 13/02 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   F17C5/06

   F17C13/02 301Z

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-281883(P2011-281883)

(22)【出願日】2011年12月22日

(65)【公開番号】特開2013-130278(P2013-130278A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2014年3月17日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構よりの委託研究（水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発／システム技術開発／７０ＭＰａ級水素ガス充填対応ステーション機器システム技術に関する研究開発）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000110099

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズメジャメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 茂

【審査官】 藤井 眞吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１０９９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３４３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１００８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５７５２５５２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ ５／０６

Ｆ１７Ｃ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被充填タンクにガスを供給するガス供給経路と、該ガス供給経路に圧縮したガスを供給するコンプレッサと、前記コンプレッサから前記被充填タンクに供給されるガスの流量を制御する制御弁と、前記ガス供給経路の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出値に基づいて前記制御弁の弁開度を制御する制御手段と、を備えたガス供給装置において、
前記ガス供給経路に連通された圧力調整タンクと、
前記ガス供給経路から分岐され前記圧力調整タンクとの間を連通する経路を開または閉とする開閉弁と、
前記圧力検出器により検出された前記被充填タンクの圧力値が目標圧力に近い所定圧力値に達したか否かを判断する判断手段と、
前記コンプレッサが圧縮したガスを前記被充填タンクに充填する際に、前記判断手段により前記被充填タンクの圧力値が目標圧力に近い所定圧力値に達していないと判断されている場合には、前記開閉弁を閉弁した状態で前記コンプレッサにより圧縮されたガスを前記ガス供給経路を介して前記被充填タンクに充填させ、前記判断手段により前記ガス供給経路の圧力が所定圧力値に昇圧したと判断された場合には、前記開閉弁を開弁させることにより前記コンプレッサにより圧縮されたガスの一部を前記圧力調整タンクに逃がしながら前記被充填タンクに充填させる圧力調整手段と、
を備えたことを特徴とするガス供給装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記被充填タンクへのガス充填開始時、前記圧力調整タンクに貯留されたガスを前記被充填タンクに供給した後、前記コンプレッサからのガスを前記被充填タンクに供給するようにガス供給源を切替える切替制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載のガス供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はガス供給装置に係り、特にコンプレッサにより圧縮されたガスを被充填タンクに充填するように構成されたガス供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のガス供給装置では、予めコンプレッサにより圧縮されたガスをガス蓄圧器に貯留させておき、当該ガス蓄圧器の圧力を被充填タンクに充填する目標圧力以上の圧力値に昇圧させ、ガス蓄圧器と被充填タンクとの圧力差を利用して被充填タンクにガスを充填するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
近年、コンプレッサの容量を大容量化することで、コンプレッサから吐出された圧縮ガスをガス蓄圧器を介さずに直接的に被充填タンクに充填する充填方法が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２１４５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようにコンプレッサから吐出されたガスを直接的に被充填タンクに充填する方法では、例えばガス供給経路に配された制御弁を一定弁開度に制御して被充填タンクに供給されるガスの流量を制御することが可能になるが、制御弁を弁開としたときに急加圧による圧力変動が生じるおそれがある。このような問題を解消する方法として、充填開始時に弁開度を微小に絞ってから一定量、あるいは一定時間充填して被充填タンクの残量を推測し、容器容量から残量を差し引いて充填可能量を演算した後、制御弁を一定の弁開度で演算された充填可能量を充填する制御方法が検討されている。

【0005】

しかしながら、コンプレッサの大容量化に伴い加圧されたガスの供給量が増大しており、充填終了前に設定した圧力で段階的に制御弁の弁開度を絞る場合、コンプレッサからの供給圧力が高すぎて制御弁の弁開度を絞っても被充填タンクに供給されるガスを一定流量に制御することが難しいという問題があった。

【0006】

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したガス供給装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、被充填タンクにガスを供給するガス供給経路と、該ガス供給経路に圧縮したガスを供給するコンプレッサと、前記コンプレッサから前記被充填タンクに供給されるガスの流量を制御する制御弁と、前記ガス供給経路の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出値に基づいて前記制御弁の弁開度を制御する制御手段と、を備えたガス供給装置において、
前記ガス供給経路に連通された圧力調整タンクと、
前記ガス供給経路から分岐され前記圧力調整タンクとの間を連通する経路を開または閉とする開閉弁と、
前記圧力検出器により検出された前記被充填タンクの圧力値が目標圧力に近い所定圧力値に達したか否かを判断する判断手段と、
前記コンプレッサが圧縮したガスを前記被充填タンクに充填する際に、前記判断手段により前記被充填タンクの圧力値が目標圧力に近い所定圧力値に達していないと判断されている場合には、前記開閉弁を閉弁した状態で前記コンプレッサにより圧縮されたガスを前記ガス供給経路を介して前記被充填タンクに充填させ、前記判断手段により前記ガス供給経路の圧力が所定圧力値に昇圧したと判断された場合には、前記開閉弁を開弁させることにより前記コンプレッサにより圧縮されたガスの一部を前記圧力調整タンクに逃がしながら前記被充填タンクに充填させる圧力調整手段と、
を備えたことを特徴とする。
（２）本発明の前記制御手段は、前記被充填タンクへのガス充填開始時、前記圧力調整タンクに貯留されたガスを前記被充填タンクに供給した後、前記コンプレッサからのガスを前記被充填タンクに供給するようにガス供給源を切替える切替制御手段を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ガス供給経路の圧力が目標圧力に近い所定圧力値に昇圧したと判断された場合、コンプレッサにより圧縮されたガスの一部を圧力調整タンクに逃がすため、ガス供給経路に供給されるガスの圧力が減圧されて制御弁による流量調整が可能となり、被充填タンクへの供給量（充填量）及び目標圧力の充填精度を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明によるガス供給装置の一実施例を示す概略構成図である。

【図2】制御弁の弁開度の制御による流量変化パターンを示すグラフである。

【図3】制御装置が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。

【図4】変形例の概略構成図である。

【図5】変形例の制御装置が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

【実施例1】

【0011】

〔ガス供給装置の構成〕
図１は本発明になるガス供給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、ガス供給装置１０は、例えば自動車１１の燃料タンク（被充填タンク）１２に圧縮したガス（例えば、水素ガス）を供給するガス供給ステーションなどに設置されている。尚、供給されるガスとしては、水素に限らず、高圧に圧縮されて使用される他のガスを含む。

【0012】

ガス供給装置１０は、大略、高圧に圧縮されたガスを貯蔵するガス貯蔵部１４と、ガス貯蔵部１４からのガスを燃料タンク１２に供給するためのディスペンサユニット１５と、ガス貯蔵部１４及びディスペンサユニット１５に配された各弁の開閉または弁開度を制御する制御装置１６とよりなる。

【0013】

ガス貯蔵部１４は、コンプレッサ７０より供給された高圧のガスが貯蔵される可変ガス蓄圧器６２と高圧ガス蓄圧器６４とを有する。また、可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４は、燃料タンク１２の目標圧力よりも高い圧力のガスが蓄圧されており、直充填モード（コンプレッサ７０からの圧縮ガスを直接的に充填するモード）が選択されていない場合、燃料タンク１２への充填を行うガス供給源であり、直充填モードが選択された場合には圧力調整タンクとして機能する。

【0014】

直充填モードが選択されない場合は、変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４による通常方式のガス充填が行われる。通常方式の充填開始当初は、可変ガス蓄圧器６２の元弁６６が開弁されて燃料タンク１２へのガス充填が行われる（第１工程）。そして、燃料タンク１２の充填圧力が目標圧力に達する直前に可変ガス蓄圧器６２の元弁６６が閉弁されると共に、高圧ガス蓄圧器６４の元弁６８を開弁して燃料タンク１２の充填圧力を目標圧力まで充填する（第２工程）。

【0015】

このように、燃料タンク１２へのガスの供給元を可変ガス蓄圧器６２から高圧ガス蓄圧器６４に切り替えることにより、可変ガス蓄圧器６２のガスのみを用いて目標圧力に達するまでガス充填を行う方法に比べてその充填時間を短縮することができるようになっている。

【0016】

ディスペンサユニット１５には、ガス貯蔵部１４に連通されたガス供給経路１８が設けられており、ガス供給経路１８には、１次圧力計２０、流量計２２、ガス供給開閉弁２４、制御弁２６、温度センサ２８、圧力センサ３０（圧力検出器）、２次圧力計３２、安全弁３４が配設されている。圧力センサ３０は、制御弁２６から吐出されたガスの圧力を検出し、その圧力検出信号を制御装置１６に出力する。

【0017】

さらに、ガス供給経路１８の下流には、緊急離脱カップリング４２を介して充填ホース４４が接続されている。そして、充填ホース４４の先端には、燃料タンク１２の充填口１２ａに連結される充填ノズル４６が設けられている。また、燃料タンク１２と充填口１２ａとの間には、逆流を防止する逆止弁１３が設けられている。

【0018】

流量計２２は、コリオリ式質量流量計からなり、供給されたガスの質量に応じた信号を制御装置１６に出力する。

【0019】

ガス供給開閉弁２４は、電磁弁からなり、制御装置１６からの開弁信号のオン、オフにより開弁または閉弁する。

【0020】

制御弁２６は、充填開始と共に、制御装置１６の指令により任意の弁開度に調整され、予め設定された制御則に基づいてガスの圧力または流量を制御するように動作する。尚、制御弁２６は、制御装置１６からの制御信号が入力されても構造上の動作遅れがあるため、弁開度を変更して流量計測値が所定流量に達するのに所定の時間がかかり、燃料タンク１２に充填されるガスの流量を徐々に変化させる。

【0021】

また、ディスペンサユニット１５には、充填ノズル４６が燃料タンク１２の充填口１２ａに結合されて操作される充填開始スイッチ５０と、充填を停止する充填停止スイッチ５２と、直充填モード選択スイッチ５４が設けられている。

【0022】

可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４は、コンプレッサ７０により圧縮されたガスを蓄圧する容器であり、通常モードが選択された場合、コンプレッサ７０の吐出口に連通されたガス供給経路７１，７５を介して圧縮されたガスが供給される。ガス供給経路７１，７５には、夫々電磁弁からなる開閉弁７２，７６と、逆流を防止する逆止弁７４，７８とが設けられている。また、コンプレッサ７０は、従来のものよりも高圧のガスを生成することが可能な多段圧縮方式の圧縮機であり、吸い込み口が吸い込み経路７９を介して都市ガスの中圧配管８０に連通されている。

【0023】

可変ガス蓄圧器６２の下流側に配されたガス供給経路６７には、電磁弁からなる元弁６６と、逆流を防止する逆止弁６９とが設けられている。また、高圧ガス蓄圧器６４の下流側に配されたガス供給経路７７には、電磁弁からなる元弁６８と、逆流を防止する逆止弁７８とが設けられている。

【0024】

さらに、コンプレッサ７０の吐出側から分岐された第１分岐経路８１には、絞り８２と、電磁弁からなる開閉弁８３とが設けられている。また、第１分岐経路８１の下流側端部は、可変ガス蓄圧器６２に連通されている。

【0025】

さらに、コンプレッサ７０の吐出側から分岐された第２分岐経路８５には、絞り８６と、電磁弁からなる開閉弁８７とが設けられている。第２分岐経路８５の下流側端部は、高圧ガス蓄圧器６４に連通されている。

【0026】

直充填モード選択スイッチ５４のオン操作により、コンプレッサ７０からの圧縮ガスを直接的に充填する直充填モードが選択された場合、制御弁２６の弁開度を段階的に制御して燃料タンク１２へのガス供給流量を制御する。燃料タンク１２の圧力が目標圧力に近づくと、先ず第１段階として、開閉弁８７が開弁されて、コンプレッサ７０からのガスの一部が絞り８６により流量が絞られながら第２分岐経路８５を介して高圧ガス蓄圧器６４に逃がされる。さらに、第２段階として、開閉弁８３が開弁されて、コンプレッサ７０からのガスの一部が絞り８２により流量が絞られながら第１分岐経路８１を介して可変ガス蓄圧器６２に逃がされる。

【0027】

これにより、コンプレッサ７０から制御弁２６に供給されるガスの圧力が減圧されるため、制御弁２６の弁開度による微小流量調整が可能になる。すなわち、本実施例における可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４は、制御弁２６による微小流量調整時の圧力調整タンクとして機能する。

【0028】

また、コンプレッサ７０の吐出口から分岐された第３分岐経路９１には、電磁弁からなる直充填用の開閉弁９２が設けられている。第３分岐経路９１の下流側端部は、ガス供給経路１８に連通されている。そのため、直充填モードが選択された場合、コンプレッサ７０で生成された圧縮されたガスは、開閉弁９２が開弁されると共に、第２分岐経路９１及びガス供給経路１８を介して燃料タンク１２に直接的に充填される。

【0029】

コンプレッサ７０から吐出されたガスは、従来のものよりも高圧であるので、開閉弁９２の開弁により、直接的に燃料タンク１２に充填することができる。また、直充填モードが選択されていない場合は、通常モードが実行されて開閉弁７２，７６の開弁により可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４に供給され、可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４に蓄圧されたガスが燃料タンク１２に充填される。

【0030】

制御装置１６のメモリ４８には、例えばコンプレッサ７０により圧縮されたガスが燃料タンク１２に直充填される直充填モードが選択された場合、圧力センサ３２により検出された圧力値が目標圧力に近い所定値以上に昇圧したか否かを判断する判断手段と、直充填中にガス供給経路１８の圧力が目標圧力に近い所定圧力値に昇圧したと判断された場合、コンプレッサ７０により圧縮されたガスの一部を圧力調整タンクとしての可変ガス蓄圧器６２及び高圧ガス蓄圧器６４に逃がすように開閉弁８３、８７を開弁させる圧力調整手段等の各制御プログラムが格納されている。

【0031】

制御装置１６は、メモリ４８に格納された各制御プログラムにしたがって燃料タンク１２へのガス充填制御を行う。
〔制御弁の弁開度制御による流量変化について〕
図２は制御弁２６の弁開度の制御による流量変化パターンを示すグラフである。尚、図２において、横軸が時間（ｓｅｃ）で、縦軸が質量流量（ｋｇ／ｓｅｃ）をあらわしており、グラフＩで囲まれた領域の面積が燃料タンク１２に充填された充填量Ｖ（ｋｇ）に相当する。

【0032】

図２のグラフＩに示されるように、燃料タンク１２に充填されるガスの流量は、制御装置１６による制御弁２６の弁開度制御により、時間Ｔ０〜Ｔ８の経過と共に制御される。
（ａ）時間Ｔ０〜Ｔ１は、充填開始スイッチ５０がオンに操作されて制御弁２６が開弁（例えば弁開度が２０％）され、流量計２２により計測された流量計測値が所定微小流量Ｆ２に達する。
（ｂ）時間Ｔ１〜Ｔ２は、安定した微小流量Ｆ２のガスが燃料タンク１２に供給されることにより、ガス供給経路１８の圧力が燃料タンク１２の圧力と同一になる。そして、制御装置１６において、微小流量Ｆ２を供給するのに伴う燃料タンク１２の圧力を圧力センサ３０により検出し、当該検出圧力の変化率に基づいて燃料タンク１２の充填可能容量（体積）を演算する。
（ｃ）時間Ｔ２〜Ｔ３は、制御弁２６の弁開度を全開（８０％〜１００％）にして燃料タンク１２へ供給されるガスの流量を増大させる。
（ｄ）時間Ｔ３〜Ｔ４は、制御弁１６の全開により最大流量Ｆ３でガスを燃料タンク１２に充填し、充填時間を短縮する。このガス充填により燃料タンク１２の圧力が昇圧して目標圧力に近づく。
（ｅ）時間Ｔ４〜Ｔ５は、制御弁２６の弁開度を絞り（例えば２０％）、燃料タンク１２へ供給される流量を微小流量Ｆ２に減少させる。
（ｆ）時間Ｔ５〜Ｔ６は、圧力センサ３０により検出された圧力値を読み込み、燃料タンク１２の圧力が目標圧力Ｐｅに近づいたことを確認する。
（ｇ）時間Ｔ６〜Ｔ７は、制御弁２６の弁開度をさらに絞り（例えば１０％）、燃料タンク１２へ供給される流量を微小流量Ｆ１に減少させる。
（ｈ）時間Ｔ７〜Ｔ８は、圧力センサ３０により検出された圧力値が充填圧力に達した時点で、制御弁１６及び各開閉弁を閉弁させる。このように、段階的に流量を減少させることにより、燃料タンク１２に充填される目標圧力Ｐｅ及び充填量Ｖ（質量流量）の充填精度が高められる。
〔ガス充填制御処理〕
ここで、制御装置１６が実行するガス充填制御処理について図３のフローチャートを参照して説明する。作業員は、ガス充填を受ける自動車１１が到着すると、充填ノズル４６を燃料タンク１２の充填口１２ａに連結させた後、充填開始スイッチ５０をオンに操作する。

【0033】

制御装置１６は、Ｓ１１で充填開始スイッチ５０がオンに操作されたか否かをチェックしており、充填開始スイッチ５０がオンに操作されると、Ｓ１２に進み、直充填モードスイッチ５４の操作により直充填モードが選択されたか否かをチェックする。

【0034】

Ｓ１２において、直充填モードが選択されていない場合、Ｓ１３に進み、各蓄圧器６２、６４による充填が行われる（特開２００６−２１４５６４号公報を参照）。

【0035】

また、Ｓ１２において、直充填モードスイッチ５４の操作により直充填モードが選択された場合、Ｓ１４に進み、第３分岐経路９１に配された直充填用の開閉弁９２、及びガス供給開閉弁２４を開弁させる。尚、Ｓ１４において、詳細には、ガス供給開閉弁２４を先に開弁し、数秒後に直充填用の開閉弁９２を開弁させる。続いて、Ｓ１５では、コンプレッサ７０を駆動する。

【0036】

次のＳ１６において、制御弁２６の弁開度を所定弁開度（例えば弁開度２０％）に制御する（図２中、時間Ｔ０〜Ｔ１）。この制御弁２６の弁開度が所定弁開度（例えば弁開度２０％）に制御されると共に、コンプレッサ７０で生成された圧縮ガスが第３分岐経路９１及びガス供給経路１８、充填ノズル４６などを介して燃料タンク１２に供給される。続いて、Ｓ１７に進み、燃料タンク１２に供給された際の流量計２２により計測された流量計測値（瞬時流量Ｆｘ）を読み込み、流量計２２により計測された瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定の微小流量Ｆ１以上か否かをチェックする。

【0037】

Ｓ１７において、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定の微小流量Ｆ１未満の場合（ＮＯの場合）、Ｓ１８に進み、燃料タンク１２への充填量Ｖｘが予め設定された所定充填量Ｖ１以上か否かをチェックする。

【0038】

Ｓ１８において、燃料タンク１２への充填量Ｖｘが予め設定された所定充填量Ｖ１未満の場合（ＮＯの場合）、Ｓ１９に進み、充填時間Ｔｘ（充填開始スイッチ５０がオンに操作されてからの経過時間）が予め設定された所定充填時間Ｔ１に達したか否かをチェックする。

【0039】

Ｓ１９において、充填時間Ｔｘが予め設定された所定充填時間Ｔ１に達していないときは（ＮＯの場合）、Ｓ１６の処理に戻り、Ｓ１６〜Ｓ１９の処理を繰り返す。

【0040】

制御弁２６は、構造上の動作遅れがあるため、上記Ｓ１６〜Ｓ１９の処理を繰り返すことにより、弁開度を変更する制御信号が出力されてから流量計測値が所定流量に達するのを待つ。従って、Ｓ１７において、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定流量Ｆ１未満の場合（Ｆｘ＜Ｆ１の場合）、制御弁２６の弁開度制御によるガス供給量が安定するまでの間は、充填量Ｖ１、または充填時間Ｔ１に達するまで、待機状態となる。

【0041】

また、上記Ｓ１７において、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定の微小流量Ｆ１以上の場合（ＹＥＳの場合）、あるいはＳ１８において、燃料タンク１２への充填量Ｖｘが予め設定された所定充填量Ｖ１以上の場合（ＹＥＳの場合）、あるいはＳ１９において、充填時間Ｔｘが予め設定された所定充填時間Ｔ１に達したときは（ＹＥＳの場合）、制御弁２６から供給されるガス流量が安定したため、Ｓ２０に進む。

【0042】

Ｓ２０では、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定微小流量Ｆ２となるように制御弁２６の弁開度を制御する（図２中、時間Ｔ１〜Ｔ２）。すなわち、Ｓ１７においては、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定流量Ｆ１以上の場合には、Ｆｘ≧Ｆ２である可能性があるので、Ｓ２０では制御弁１６の弁開度を絞り、燃料タンク１２に供給される流量を減少させる。また、Ｓ１７においては、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定の微小流量Ｆ１未満の場合には、Ｆｘ＜Ｆ２であるので、Ｓ２１では制御弁１６の弁開度を開き、燃料タンク２に供給される流量を増大させる。これにより、燃料タンク１２には、安定した微小流量Ｆ２のガスが供給されるため、ガス供給経路１８と燃料タンク１２の圧力が同一圧力になり、圧力センサ３０による燃料タンク１２の圧力検出が可能になる。

【0043】

次のＳ２１では、燃料タンク１２への充填量Ｖｘが予め設定された所定充填量Ｖ２以上か否かをチェックする。尚、所定充填量Ｖ２は、所定充填量Ｖ１よりも多い充填量である（Ｖ２＞Ｖ１）。

【0044】

Ｓ２１において、燃料タンク１２への充填量Ｖｘが予め設定された所定充填量Ｖ２未満の場合（ＮＯの場合）、Ｓ２２に進み、充填時間Ｔｘ（充填開始スイッチ５０がオンに操作されてからの経過時間）が予め設定された所定充填時間Ｔ２に達したか否かをチェックする。Ｓ２２において、充填時間Ｔｘが予め設定された所定充填時間Ｔ２に達していないときは（ＮＯの場合）、Ｓ２１の処理に戻り、Ｓ２１〜Ｓ２２の処理を繰り返す。

【0045】

また、Ｓ２１において、燃料タンク１２への充填量Ｖｘが予め設定された所定充填量Ｖ２以上の場合（ＹＥＳの場合）、あるいはＳ２２において充填時間Ｔｘが予め設定された所定充填時間Ｔ２に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ２３に進む。

【0046】

Ｓ２３では、燃料タンク１２に残っている残量を予測し、燃料タンク１２の容量（容積）から残量を差し引いた充填可能量を演算する。この演算方法は、周知の技術であり、一定のガス充填量Ｖ２を燃料タンク１２に充填したときの初期圧力と、充填開始から現時点までの圧力上昇値と、流量計測値との関係から残充填量を演算し、当該燃料タンク１２の容積（容量）から演算した残充填量を差し引いて充填可能量を推測する。

【0047】

次のＳ２４では、制御弁２６の弁開度をほぼ全開（弁開度９０％〜１００％）に制御する（図２中、時間Ｔ２〜Ｔ４）。これにより、燃料タンク１２へ充填される瞬時流量Ｆｘが最大流量Ｆ３となる。

【0048】

続いて、Ｓ２５に進み、圧力センサ３０により検出された燃料タンク１２の圧力値Ｐｘが予め設定された所定圧力値Ｐ１（目標圧力値Ｐｅより若干小さい圧力値）以上か否かをチェックする。Ｓ２５において、圧力センサ３０により検出された燃料タンク１２の圧力値Ｐｘが予め設定された所定圧力値Ｐ１以上になった場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ２６に進み、制御弁２６の弁開度を例えば２０％に制御する（図２中、時間Ｔ４〜Ｔ５）。これにより、制御弁２６の弁開度が絞られて燃料タンク１２に充填される流量が所定流量Ｆ２に調整される。

【0049】

次のＳ２７では、第２分岐経路８５の開閉弁８７を開弁する（圧力調整手段）。これにより、コンプレッサ７０から吐出された圧縮ガスの一部が絞り８６及び開閉弁８７により流量を絞られて高圧ガス蓄圧器６４にも供給されるため、制御弁２６に供給される圧力が減圧され、制御弁２６による微小流量制御が可能になる（図２中、時間Ｔ５〜Ｔ６）。

【0050】

続いて、Ｓ２８では、圧力センサ３０により検出された燃料タンク１２の圧力値Ｐｘが予め設定された所定圧力値Ｐ２以上か否かをチェックする（判断手段）。尚、所定圧力値Ｐ２は、燃料タンク１２の目標圧力値Ｐｅに近い値である（Ｐｅ＞Ｐ２＞Ｐ１）。

【0051】

Ｓ２８において、圧力センサ３０により検出された燃料タンク１２の圧力値Ｐｘが予め設定された所定圧力値Ｐ２以上になった場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ２９に進み、制御弁２６の弁開度を例えば１０％に制御する（図２中、時間Ｔ６〜Ｔ７）。これにより、制御弁２６の弁開度がさらに絞られて燃料タンク１２に充填される流量が微小流量Ｆ１に調整される。

【0052】

次のＳ３０では、第１分岐経路８１の開閉弁８３を開弁する（圧力調整手段）。これにより、コンプレッサ７０から吐出された圧縮ガスの一部が絞り８２、開閉弁８３を介して可変ガス蓄圧器６２に供給され、制御弁２６に供給されるガスの圧力がさらに減圧される。尚、可変ガス蓄圧器６２の圧力は、高圧ガス蓄圧器６４よりも低い圧力に蓄圧されている。

【0053】

次のＳ３１では、圧力センサ３０により検出された燃料タンク１２の圧力値Ｐｘが予め設定された目標圧力値Ｐｅ以上か否かをチェックする（判断手段）。

【0054】

Ｓ３１において、圧力センサ３０により検出された燃料タンク１２の圧力値Ｐｘが予め設定された目標圧力値Ｐｅに達した場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ３２に進み、ガス供給開閉弁２４及び制御弁２６閉弁してガス充填を停止する（図２中、時間Ｔ８）。続いて、Ｓ３３で開閉弁８３、８７，９２を閉弁し、Ｓ３４において、コンプレッサ７０を停止させる。

【0055】

このように、充填終了直前の制御弁２６による流量制御において、コンプレッサ７０からの吐出された圧縮ガスの一部を高圧ガス蓄圧器６４、可変ガス蓄圧器６２に逃がすことにより、制御弁２６に供給されるガスの圧力を低下させることできる。そのため、制御弁２６による微小流量の制御が可能になり、燃料タンク１２の圧力が目標圧力値Ｐｅに達した時点で精度良くガス充填を終了させることができる。
〔変形例〕
図４は変形例の概略構成図である。図４において、前述した図１と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

【0056】

図４に示されるように、変形例のガス供給装置１０Ａでは、ガス貯蔵部１４Ａに比較的容量の小さい圧力調整タンク１００が設けられている。圧力調整タンク１００は、目標圧力値Ｐｅに達する直前の流量制御時にコンプレッサ７０から吐出されたガスを供給されて制御弁２６へ供給される圧力を減圧し、燃料タンク１２へのガス充填開始時には、貯留されたガスを燃料タンク１２に供給するガス蓄圧器として機能する。

【0057】

尚、変形例のガス供給装置１０Ａは、直充填専用であるので、直充填選択スイッチ５４は設けられていない。また、変形例のガス供給装置１０Ａにおける作業員の操作手順は、上記実施例と同様であり、異なる点は直充填選択スイッチ５４を操作しなくても直充填モードが実行される点である。

【0058】

図５は変形例の制御装置が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。図５において、制御装置１６は、Ｓ４１で充填開始スイッチ５０がオンに操作されたか否かをチェックしており、充填開始スイッチ５０がオンに操作されると、Ｓ４２に進み、圧力調整タンク１００の開閉弁６６及びガス供給開閉弁２４を開弁させる。尚、Ｓ４２において、詳細には、ガス供給開閉弁２４を先に開弁し、数秒後に圧力調整タンク１００の開閉弁６６を開弁させる。

【0059】

次のＳ４３では、瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定微小流量Ｆ１となるように制御弁２６の弁開度を制御する（図２中、時間Ｔ１〜Ｔ２）。これにより、圧力調整タンク１００に貯留されたガスが燃料タンク１２に供給される。

【0060】

続いて、Ｓ４４に進み、燃料タンク１２に供給された際の流量計２２により計測された流量計測値（瞬時流量Ｆｘ）を読み込み、流量計２２により計測された瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定流量以上か否かをチェックする。

【0061】

Ｓ４４において、流量計２２により計測された瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定流量以上である場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ４５に進み、圧力センサ３０により検出された圧力値Ｐｘが目標圧力値Ｐｅに達したか否かをチェックする。Ｓ４５において、圧力センサ３０により検出された圧力値Ｐｘが目標圧力値Ｐｅに達している場合（ＹＥＳの場合）、燃料タンク１２が既に満充填状態であるので、Ｓ４６に進み、開閉弁６６及び制御弁２６を閉弁させて、今回のガス充填処理を終了する。

【0062】

また、Ｓ４５において、圧力センサ３０により検出された圧力値Ｐｘが目標圧力値Ｐｅ未満（ＮＯの場合）、燃料タンク１２がガス充填可能な状態であるので、上記Ｓ４３〜Ｓ４５の処理を繰り返す。そして、Ｓ４４において、流量計２２により計測された瞬時流量Ｆｘが予め設定された所定流量未満になった場合（ＮＯの場合）、Ｓ４７に進み、開閉弁６６を閉弁させて圧力調整タンク１００からのガス供給を停止させる。このガス供給処理により圧力調整タンク１００の圧力が減圧される。

【0063】

次のＳ４８では、直充填用の開閉弁９２を開弁させ、Ｓ４９ではコンプレッサ７０を駆動させてコンプレッサ７０で生成された圧縮ガスを直接的に燃料タンク１２に充填する（切替制御手段）。

【0064】

続いて実行されるＳ５０〜Ｓ５９、Ｓ６０〜Ｓ６５は、前述したＳ１６〜Ｓ２５、Ｓ２９〜Ｓ３４の制御処理と同様であるので、その説明を省略する。尚、Ｓ６４では、開閉弁８３、９２を閉弁させる点が上記実施例と異なる。

【0065】

このように、変形例のガス供給装置１０Ａの場合も、充填終了直前の制御弁２６による流量制御において、コンプレッサ７０からの吐出された圧縮ガスの一部を圧力調整タンク１００に逃がすことにより、制御弁２６に供給されるガスの圧力を低下させることできる。そのため、変形例においても、制御弁２６による微小流量の制御が可能になり、燃料タンク１２の圧力が目標圧力値Ｐｅに達した時点で精度良くガス充填を終了させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

上記実施例、変形例では、都市ガスをコンプレッサ７０により圧縮して燃料タンク１２に直接的に充填する方法について説明したが、これに限らず、都市ガス以外のガス（例えば、水素やＬＰＧなど）を充填する場合にも本発明が適用できるのは、勿論である。

【0067】

また、ガスを充填される被充填タンクとしては、上記実施例のような自動車に搭載された燃料タンクに限らず、ガス充填可能な密閉容器、あるいは耐圧構造とされた容器であれば、被充填タンクとして用いることが可能である。

【符号の説明】

【0068】

１０、１０Ａ ガス供給装置
１２ 燃料タンク
１４、１４Ａ ガス貯蔵部
１５ ディスペンサユニット
１６ 制御装置
１８ ガス供給経路
２０ １次圧力計
２２ 流量計
２４ ガス供給開閉弁
２６ 制御弁
３０ 圧力センサ
３２ ２次圧力計
４４ 充填ホース
４６ 充填ノズル
４８ メモリ
５０ 充填開始スイッチ
５２ 充填停止スイッチ
５４ 直充填モード選択スイッチ
６２ 可変ガス蓄圧器
６４ 高圧ガス蓄圧器
６６、６８ 元弁
６９、７４、７８ 逆止弁
７０ コンプレッサ
７１、７５、７７ ガス供給経路
７２、７６、８３、８７，９２ 開閉弁
７９ 吸い込み経路
８０ 中圧配管
８１ 第１分岐経路
８２、８６ 絞り
８５ 第２分岐経路
９１ 第３分岐経路
１００ 圧力調整タンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】