JP4782435B2 - Gas supply device - Google Patents
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Description
本発明はガス供給装置に係り、特に蓄圧器に貯留されたガスを被充填タンクに供給するガス供給装置に関する。 The present invention relates to a gas supply device, and more particularly to a gas supply device that supplies gas stored in a pressure accumulator to a tank to be filled.
近年、水素を燃料とする燃料電池車の開発が進められている。これに伴って、高圧に圧縮された水素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も進められている。 In recent years, development of fuel cell vehicles using hydrogen as fuel has been promoted. Along with this, a gas supply device that supplies hydrogen compressed to a high pressure to a fuel tank of an automobile has been put into practical use.
この種のガス供給装置では、圧縮された水素をガス蓄圧器に貯蔵しておき、ガス充填ホースの接続カップリングを自動車側の接続カップリングに接続し、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水素を自動車の燃料タンク(被充填タンク)に充填するように構成されている。 In this type of gas supply device, the compressed hydrogen is stored in a gas pressure accumulator, the connection coupling of the gas filling hose is connected to the connection coupling on the automobile side, and communicated with the tip of the gas filling hose. The fuel tank (filled tank) of the automobile is filled with hydrogen stored in the gas accumulator by switching the three-way valve.
この種のガス供給装置では、上記ガス蓄圧器から燃料タンクへのガス供給は、流量及び圧力を制御する制御弁を開弁させてガス蓄圧器の圧力と燃料タンクの充填圧力との圧力差により行なわれるため、圧力差が縮まるに連れて供給されるガスの瞬時流量が減少することになる(例えば、特許文献1参照)。 In this type of gas supply device, the gas supply from the gas accumulator to the fuel tank is performed by opening a control valve for controlling the flow rate and pressure by the pressure difference between the gas accumulator pressure and the fuel tank filling pressure. As a result, the instantaneous flow rate of the supplied gas decreases as the pressure difference decreases (see, for example, Patent Document 1).
また、上記ガス供給装置では、ガスを供給する供給元として可変圧ガス蓄圧器、高圧ガス蓄圧器が設けられており、当初は可変圧ガス蓄圧器から燃料タンクにガスを供給し、ガスの流量が所定流量以下に低下した時点で高圧ガス蓄圧器から燃料タンクに供給するように切り換えて燃料タンクの圧力が目標圧力に達したときガス供給を停止させる。
上記従来のガス供給装置において、ガス蓄圧器から燃料タンクにガスを供給している間は瞬時流量がなるべく大きくとれるように制御弁の弁開度をなるべく大きく開けており、当該ガス蓄圧器からの流量が所定以下に減少したときに制御弁を閉弁するように制御していた。 In the above conventional gas supply device, while supplying gas from the gas pressure accumulator to the fuel tank, the valve opening of the control valve is opened as large as possible so that the instantaneous flow rate can be as large as possible. The control valve is controlled to close when the flow rate decreases below a predetermined value.
そのため、従来は、ガスの供給の終了前である瞬時流量が低下している際にも制御弁の弁開度は大きく開けられていることになるので、この状態においてガスの瞬時流量を低下させるべく制御弁の弁開度を小さく絞っていったとしても瞬時流量を低下させる弁開度になるまで時間がかかり、この結果、瞬時流量の調整が遅れてしまうという問題点があった。 Therefore, conventionally, since the valve opening of the control valve is greatly opened even when the instantaneous flow rate before the end of the gas supply is reduced, the instantaneous flow rate of the gas is reduced in this state. Even if the valve opening of the control valve is reduced as much as possible, there is a problem that it takes time to reach a valve opening for reducing the instantaneous flow rate, and as a result, the adjustment of the instantaneous flow rate is delayed.
また、上記従来のガス供給装置においては、可変圧ガス蓄圧器から燃料タンクにガスを供給しているときの流量を監視しており、流量が所定値以下に低下すると、燃料タンクへのガスの供給源を可変圧ガス蓄圧器から高圧ガス蓄圧器に切り換えることになる。 In the conventional gas supply device, the flow rate when the gas is supplied from the variable pressure gas accumulator to the fuel tank is monitored, and when the flow rate falls below a predetermined value, the gas flow to the fuel tank is monitored. The supply source is switched from the variable pressure gas accumulator to the high pressure gas accumulator.
このように、蓄圧器を切り換える場合にも、制御弁によるガスの瞬時流量の調整を行うことになるが、このガスの供給源を可変圧ガス蓄圧器から高圧ガス蓄圧器に切り換える直前においても前述のガス供給の終了直前の状態と同様に制御弁の弁開度は大きく開けられていることになるので、この状態においてガスの瞬時流量を低下させるべく制御弁の弁開度を小さく絞っていったとしても瞬時流量を低下させる弁開度になるまで時間がかかり、この結果、瞬時流量の調整が遅れてしまうという問題点があった。 As described above, even when the pressure accumulator is switched, the instantaneous flow rate of the gas is adjusted by the control valve. However, immediately before the gas supply source is switched from the variable pressure gas accumulator to the high pressure gas accumulator, the above-described operation is performed. As in the state immediately before the end of gas supply, the valve opening of the control valve is wide open.In this state, the valve opening of the control valve is reduced to reduce the instantaneous gas flow rate. Even if this is the case, it takes time to reach a valve opening that reduces the instantaneous flow rate. As a result, the adjustment of the instantaneous flow rate is delayed.
そこで、本発明は上記課題を解決したガス供給装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the gas supply apparatus which solved the said subject.
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。 In order to solve the above problems, the present invention has the following means.
本発明は、圧縮されたガスを貯留するガス蓄圧器と、
該ガス蓄圧器に貯蔵されているガスを被充填タンクに供給するための連結器と、
該連結器と前記ガス蓄圧器とを連通するガス供給経路と、
該ガス供給経路の途中に設けられた制御弁と、
積算流量及び充填圧力が予め定められた充填終了の目標値になるように前記制御弁の動作を制御する制御手段と、を備えたガス供給装置において、
前記ガス供給経路内前記制御弁よりも下流側の圧力を検出するための圧力検出手段と、
前記被充填タンクへガスを供給している際に前記圧力検出手段で時系列的に検出される圧力値より求めた圧力上昇率と、その後において求められた圧力上昇率との差が所定の規定値よりも小さいときは、前記制御弁の弁開度を絞らず、当該圧力上昇率の差が当該所定の規定値よりも大きいときは前記制御弁の弁開度を所定量分絞る弁開度制御手段と、
を有することを特徴とする。
The present invention includes a gas accumulator for storing compressed gas,
A connector for supplying the gas stored in the gas accumulator to the tank to be filled;
A gas supply path communicating the connector and the gas accumulator;
A control valve provided in the middle of the gas supply path;
In the gas supply apparatus and a that control means control the operation of the control valve as the integrated flow rate and filling pressure becomes the target value of a predetermined end-of-fill,
Pressure detecting means for detecting a pressure downstream of the control valve in the gas supply path;
The difference between the pressure increase rate obtained from the pressure value detected in time series by the pressure detecting means when the gas is supplied to the filling tank and the pressure increase rate obtained thereafter is a predetermined regulation. When the valve opening of the control valve is not reduced, the valve opening of the control valve is reduced by a predetermined amount when the difference in the pressure increase rate is larger than the predetermined specified value. Control means;
It is characterized by having.
本発明によれば、被充填タンクへガスを供給している際に圧力検出手段で時系列的に検出される圧力値より求めた圧力上昇率と、その後において求められた圧力上昇率との差が所定の規定値よりも小さいときは、制御弁の弁開度を絞らず、当該圧力上昇率の差が当該所定の規定値よりも大きいときは制御弁の弁開度を所定量分絞るため、被充填タンクへのガス供給の時間の経過に伴う流量の減少に比例するように制御弁の弁開度を絞ることができ、瞬時流量を目標とする瞬時流量に低下させる際の制御弁の弁開度を調整するための時間を短くすることが可能になり、例えば、制御弁を全閉するための閉弁所要時間を短縮することができ、また、蓄圧器の切り替え時に要する所要時間を短縮することができる。
According to the present invention, when the gas is supplied to the tank to be filled, the difference between the pressure increase rate obtained from the pressure value detected in time series by the pressure detecting means and the pressure increase rate obtained thereafter. Is less than the predetermined specified value, the valve opening of the control valve is not reduced, and when the difference in the pressure increase rate is larger than the predetermined specified value, the valve opening of the control valve is reduced by a predetermined amount. The valve opening of the control valve can be throttled to be proportional to the decrease in the flow rate with the passage of time to supply the gas to the tank to be filled, and the control valve when reducing the instantaneous flow rate to the target instantaneous flow rate. It is possible to shorten the time for adjusting the valve opening, for example, it is possible to reduce the valve closing time for fully closing the control valve, and to reduce the time required for switching the accumulator. It can be shortened.
以下、図面と共に本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a gas supply apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the gas supply device 10 is installed, for example, in a gas supply station that supplies compressed gas (for example, hydrogen gas) to a fuel tank (filled tank) 12 of an automobile. The supplied gas is not limited to hydrogen and includes other gases that are compressed to high pressure.
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、これらディスペンサユニット15の各機器を制御する制御装置16とよりなる。
The gas supply device 10 generally includes a
ガス貯蔵部14は、圧力源として可変ガス蓄圧器(第1圧力源)62と高圧ガス蓄圧器(第2圧力源)64とを有する。可変ガス蓄圧器62及び高圧ガス蓄圧器64には後述のコンプレッサ70より供給された高圧のガスが貯蔵される。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の目標充填圧力よりも高い圧力のガスが蓄圧されるまでコンプレッサ70よりガスが供給されるようになっている。
The
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)。
At the beginning of filling, the
このように、燃料タンク12へのガスの供給元を、今までのガスの供給に伴ってガスの圧力が低下してきた可変ガス蓄圧器62から高圧ガス蓄圧器64に切り換えることにより、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。
In this way, by switching the gas supply source to the
また、上述のように、燃料タンク12へのガス充填の際には、まず、可変ガス蓄圧器62内のガスを燃料タンク12へ供給し、燃料タンク12内のガスの圧力がある程度高圧になった時点で燃料タンク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に切り換えるようになっている。このため、燃料タンク12へのガス充填が頻繁に行われる場合には可変ガス蓄圧器62のガスの圧力は低下し、この結果、可変ガス蓄圧器62内のガスの圧力は燃料タンク12の目標充填圧力よりも低下することになる。
As described above, when the
また、可変ガス蓄圧器62のガス供給経路67には、元弁66と逆流を防止する逆止弁69が設けられている。
The gas supply path 67 of the variable gas accumulator 62 is provided with a check valve 69 that prevents a back flow from the
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(圧力検出手段)30、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から供給された圧力を検出し、その圧力検出信号を制御装置16に出力する。
The dispenser unit 15 is provided with a gas supply path 18 that communicates with the
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(連結器)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。
Furthermore, a
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とが設けられている。
Further, the dispenser unit 15 is provided with a
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、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を供給される。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が設けられている。また、コンプレッサ70は、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。
The variable gas pressure accumulator 62 and the high pressure gas pressure accumulator 64 are containers for accumulating the gas compressed by the
コンプレッサ70により圧縮されたガスは、開閉弁72,76のうち開弁された方の経路を介して可変ガス蓄圧器62または高圧ガス蓄圧器64の何れかに供給される。
The gas compressed by the
制御装置16のメモリ48には、圧力検出手段としての圧力センサ30により検出された圧力値より得られる圧力上昇率の低下の大きさに応じて制御弁26の弁開度を絞るように制御する制御プログラム(弁開度制御手段)が格納されている。
The
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。
The
図2は制御装置16に接続された各機器を示すブロック図である。図2に示されるように、制御装置16は、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、メモリ48、充填開始スイッチ50、充填停止スイッチ52、開閉弁72,76、元弁66,68と接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing each device connected to the
また、流量計22は、コリオリ式質量流量計からなり、供給されたガスの流量に応じた信号を制御装置16に出力する。
The
また、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。
The gas supply opening / closing
また、制御弁26は、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。
The
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乃至図5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。
Here, the gas filling control process executed by the
図3に示されるように、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どうかをチェックする。S11において、充填開始スイッチ50がオンに操作されたときはS12に進み、可変ガス蓄圧器62の元弁66、ガス供給開閉弁24、制御弁26を開弁し、予め決められた所定流量による制御則(定流量充填制御)に基づいて制御弁26の弁開度を制御してガス供給を開始する。
As shown in FIG. 3, the
次のS13では、メモリ48に予め設定された充填開始圧力及び初期積算流量を読み込む。続いて、S14に進み、充填開始スイッチ50がオンに操作されてから所定時間経過したかどうかをチェックする。S14において、所定時間が経過していないときは、燃料タンク12に充填されたガスの充填量がまだ充分ではないので、上記S12に戻り、定流量充填制御を行なう。
In next S13, the filling start pressure and the initial integrated flow rate preset in the
また、S14において、所定時間が経過したときは、S15に進み、上記積算流量と充填圧力との関係に基づいて被充填タンクとしての燃料タンク12の容量(空の状態での容積)から燃料タンク12に充填されたガスの充填量を差し引いた残容量を演算する。尚、燃料タンク12の容量(容積)を演算する演算方法は、燃料タンク12にガスを充填し所定の圧力上昇値に達した場合における当該圧力上昇値と、当該圧力上昇値に達するのに要した燃料タンク12へのガスの充填量とを用い、当該ガスの充填量を前記圧力上昇値で割ることにより得た値に係数を掛けることにより求まる。
In S14, when a predetermined time has elapsed, the process proceeds to S15, and the fuel tank is determined from the capacity of the
次のS16では、燃料タンク12の残容量が予め設定された所定量未満かどうかをチェックする。そして、S16において、燃料タンク12の残容量が予め設定された所定量未満であるときは、S17に進み、予め決められた所定流量による制御則(定流量充填制御)に基づいて制御弁26の弁開度を制御してガス供給を行なう。
In next S16, it is checked whether or not the remaining capacity of the
次のS18では、燃料タンク12の充填量及び充填圧力が目標充填量及び目標充填圧力に達し、燃料タンク12の残容量がゼロになったかどうかをチェックする。S18において、燃料タンク12の残容量がゼロであるときは、S19に進み、元弁66、ガス供給開閉弁24、制御弁26を閉弁し、充填終了制御を行なう。
In next S18, it is checked whether or not the filling amount and the filling pressure of the
上記S16において、燃料タンク12の残容量が予め設定された所定量未満でないときは、S20(図4に示す)に進み、予め設定された所定上昇率による制御則(定圧上昇充填制御)に基づいて制御弁26の弁開度を制御してガス供給を行なう。次のS21では、制御弁26の弁開度が一定または開弁側に変更されたかどうかをチェックする。
In S16, when the remaining capacity of the
S21において、制御弁26の弁開度が一定または開弁側に変更されないときは、定圧上昇充填制御が行なわれていないので、上記S15に戻り、S15,S16,S20,S21の処理を繰り返す。また、S21において、制御弁26の弁開度が一定または開弁側であるときは、定圧上昇充填制御が行なわれているので、S22に進み、圧力検出値P1a(1回目の検出値)をメモリ48に記憶する。
In S21, when the valve opening degree of the
次のS23では、所定時間経過したかどうかをチェックする。S23において、所定時間が経過していないときは、上記S22に戻り、圧力センサ30により検出された圧力検出値P1b(2回目の検出値)を読み込み、メモリ48に記憶する。これによりメモリ48には、1回目の検出値P1aと2回目の検出値P1bとが記憶されることになる。更に、S23において所定時間が経過されると判断されるまではS22の処理が繰り返されることとなり、この結果、S23において所定時間が経過したと判断された際にはn回分の圧力検出値がメモリ48に記憶されていることになる。
In the next S23, it is checked whether or not a predetermined time has elapsed. In S23, when the predetermined time has not elapsed, the process returns to S22, and the pressure detection value P1b (second detection value) detected by the
次に、S23において、所定時間が経過したときは、S24に進み、メモリ48に記憶されたn回分の検出値P1a〜P1nを読込み、これらのn回分の検出値P1a〜P1nから所定時間内における平均圧力上昇率α1を演算してメモリ48に記憶する。
Next, in S23, when the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S24, and the n detection values P1a to P1n stored in the
次のS25では、圧力センサ30により検出された圧力検出値P2a(1回目の検出値)を読み込み、メモリ48に記憶する。次のS26では、所定時間経過したかどうかをチェックする。S26において、所定時間が経過していないときは、上記S25に戻り、圧力センサ30により検出された圧力検出値P2b(1回目の検出値)を読み込み、メモリ48に記憶する。
In next S 25, the pressure detection value P 2 a (first detection value) detected by the
これによりメモリ48には1回目の検出値P2aと2回目の検出値P2bとが記憶されることになる。更に、S26において所定時間が経過されると判断されるまではS25の処理が繰り返されることとなり、この結果、S26において所定時間が経過したと判断された際にはn回分の圧力値がメモリ48に記憶されていることになる。
As a result, the
次に、S26において、所定時間が経過したときは、S27に進み、メモリ48に記憶されたn回分の検出値P2a〜P2nを読込み、これらのn回分の検出値P2a〜P2nから所定時間内における平均圧力上昇率α2を演算してメモリ48に記憶する。
Next, in S26, when a predetermined time has elapsed, the process proceeds to S27, in which the n detection values P2a to P2n stored in the
続いて、S28では、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きいかどうかをチェックする。S28において、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きくないときは、平均圧力上昇率α1と平均圧力上昇率α2との差が所定の規定値(しきい値)より小さく制御弁26の弁開度が流量に応じた状態であるので、前述したS15に戻り、S15以降の処理を再度実行する。また、S28において、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きいときは、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2との差が所定の規定値(しきい値)より大きく制御弁26の弁開度が流量よりも余分に開いた状態であるので、S29に進み、制御弁26の弁開度を1段絞り、例えば、弁開度100%を弁開度95%に変更する(弁開度制御手段)。
Subsequently, in S28, it is checked whether or not the average pressure increase rate α1 is sufficiently larger than the average pressure increase rate α2. In S28, when the average pressure increase rate α1 is not sufficiently larger than the average pressure increase rate α2, the difference between the average pressure increase rate α1 and the average pressure increase rate α2 is smaller than a predetermined specified value (threshold value). Since the valve opening of 26 is in a state corresponding to the flow rate, the process returns to S15 described above, and the processes after S15 are executed again. In S28, when the average pressure increase rate α1 is sufficiently larger than the average pressure increase rate α2, the difference between the average pressure increase rate α1 and the average pressure increase rate α2 is controlled to be larger than a predetermined specified value (threshold value). Since the valve opening degree of the
次のS30では、流量計22により計測された流量計測値を読み込み、燃料タンク12に供給されるガスの流量が予め設定された所定流量以下かどうかをチェックする。S30において、燃料タンク12に供給されるガスの流量が予め設定された所定流量以下のときは、S31に進み、燃料タンク12へのガス充填により燃料タンク12の充填圧力と可変ガス蓄圧器62の供給圧力との圧力差が小さくなって供給流量が減少したものと推定してガス蓄圧器の切り換えを行なう。すなわち、ガス蓄圧器の切り換え工程では、制御弁26を閉弁(全閉)した後、可変ガス蓄圧器62の元弁66を閉弁して高圧ガス蓄圧器64の元弁68を開弁させ、この後制御弁26を開弁(全開)させる。
In next S30, the flow rate measurement value measured by the
その後、前述したS17〜S19の処理を行い、高圧ガス蓄圧器64に貯留されたガスを燃料タンク12へ供給する。
Thereafter, the processes of S17 to S19 described above are performed, and the gas stored in the high pressure gas accumulator 64 is supplied to the
また、上記S30において、燃料タンク12に供給されるガスの流量が予め設定された所定流量以下でないときは、燃料タンク12の充填圧力と可変ガス蓄圧器62の供給圧力との圧力差が充分に大きいので供給流量が所定流量以上あるものと推定してS32(図5に示す)に進む。
In S30, when the flow rate of the gas supplied to the
S32では、上記積算流量と充填圧力との関係に基づいて被充填タンクとしての燃料タンク12の容量(空の状態での容積)から燃料タンク12に充填されたガスの充填量を差し引いた残容量を演算する。次のS33では、燃料タンク12の残容量が予め設定された所定量未満かどうかをチェックする。そして、S33において、燃料タンク12の残容量が予め設定された所定量未満であるときは、S34に進み、制御弁26の弁開度が一定または開弁側に変更されたかどうかをチェックする。
In S32, the remaining capacity obtained by subtracting the filling amount of the gas filled in the
S34において、制御弁26の弁開度が一定または開弁側に変更されないときは、定圧上昇充填制御が行なわれていないので、上記S32に戻り、S32以降の処理を繰り返す。また、S34において、制御弁26の弁開度が一定または開弁側であるときは、定圧上昇充填制御が行なわれているので、S35に進み、圧力検出値P1a(1回目の検出値)をメモリ48に記憶する。
In S34, when the valve opening degree of the
次のS36では、所定時間経過したかどうかをチェックする。S36において、所定時間が経過していないときは、上記S35に戻り、圧力センサ30により検出された圧力検出値P1b(2回目の検出値)を読み込み、メモリ48に記憶する。これによりメモリ48には、1回目の検出値P1aと2回目の検出値P1bとが記憶されることになる。更に、S36において所定時間が経過されると判断されるまではS35の処理が繰り返されることとなり、この結果、S36において所定時間が経過したと判断された際にはn回分の圧力検出値がメモリ48に記憶されていることになる。
In next S36, it is checked whether or not a predetermined time has elapsed. If the predetermined time has not elapsed in S <b> 36, the process returns to S <b> 35, and the pressure detection value P <b> 1 b (second detection value) detected by the
次に、S36において、所定時間が経過したときは、S37に進み、メモリ48に記憶されたn回分の検出値P1a〜P1nを読込み、これらのn回分の検出値P1a〜P1nから所定時間内における平均圧力上昇率α1を演算してメモリ48に記憶する。
Next, in S36, when the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S37, in which the n detection values P1a to P1n stored in the
次のS38では、圧力センサ30により検出された圧力検出値P2a(1回目の検出値)を読み込み、メモリ48に記憶する。次のS39では、所定時間経過したかどうかをチェックする。S39において、所定時間が経過していないときは、上記S38に戻り、圧力センサ30により検出された圧力検出値P2b(1回目の検出値)を読み込み、メモリ48に記憶する。
In next S 38, the pressure detection value P 2 a (first detection value) detected by the
これによりメモリ48には1回目の検出値P2aと2回目の検出値P2bとが記憶されることになる。更に、S39において所定時間が経過されると判断されるまではS38の処理が繰り返されることとなり、この結果、S39において所定時間が経過したと判断された際にはn回分の圧力値がメモリ48に記憶されていることになる。
As a result, the
次に、S39において、所定時間が経過したときは、S40に進み、メモリ48に記憶されたn回分の検出値P2a〜P2nを読込み、これらのn回分の検出値P2a〜P2nから所定時間内における平均圧力上昇率α2を演算してメモリ48に記憶する。
Next, in S39, when the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S40, in which the n detection values P2a to P2n stored in the
続いて、S41では、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きいかどうかをチェックする。S41において、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きくないときは、平均圧力上昇率α1と平均圧力上昇率α2との差が所定の規定値(しきい値)より小さく制御弁26の弁開度が流量に応じた状態であるので、前述したS32に戻り、S32以降の処理を再度実行する。また、S41において、平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きいときは、平均圧力上昇率α1と平均圧力上昇率α2との差が所定の規定値(しきい値)より大きく制御弁26の弁開度が流量よりも余分に開いた状態であるので、前述したS29に戻り、制御弁26の弁開度を1段絞る(例えば、弁開度100%を弁開度95%に変更する)。その後、S29以降の処理を行なう。
Subsequently, in S41, it is checked whether or not the average pressure increase rate α1 is sufficiently larger than the average pressure increase rate α2. In S41, when the average pressure increase rate α1 is not sufficiently larger than the average pressure increase rate α2, the difference between the average pressure increase rate α1 and the average pressure increase rate α2 is smaller than a predetermined specified value (threshold value). Since the valve opening degree of 26 is in a state corresponding to the flow rate, the process returns to S32 described above, and the processes after S32 are executed again. In S41, when the average pressure increase rate α1 is sufficiently larger than the average pressure increase rate α2, the difference between the average pressure increase rate α1 and the average pressure increase rate α2 is controlled to be larger than a predetermined specified value (threshold value). Since the valve opening degree of the
従って、S31でガス蓄圧器の切り換えを行なう前に平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きいときは、上記S29,S30,S32〜S41の処理によって制御弁26の弁開度を段階的に絞るように制御することにより、燃料タンク12に供給されるガスの瞬時流量が減少するのに追従するように制御弁26の弁開度を閉弁側に変更することが可能になる。そのため、例えば、ガス蓄圧器の切り換え工程時の閉弁動作を行なう際は、圧力上昇率の変化に応じて制御弁26の弁開度が絞られているので、制御弁26が全開から全閉するよりも短時間で全閉させることが可能になり、その分切り換え時間、ひいてはガス供給開始からガス供給終了までに要する所要時間を短縮することができる。
Therefore, when the average pressure increase rate α1 is sufficiently larger than the average pressure increase rate α2 before switching the gas accumulator in S31, the valve opening degree of the
図6は制御弁26の弁開度と瞬時流量の変化との関係を示すグラフである。図7は本発明による制御弁26の弁開度の制御パターンを示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the valve opening degree of the
図6のグラフIに示されるように、可変ガス蓄圧器62から燃料タンク12にガスを供給する際の制御弁26に弁開度は、ガス供給開始から時間T1で全開(弁開度100%)となる。そして、従来の制御方式では、制御弁26の弁開度をガス蓄圧器の切り換えを行なうまで全開にしていた。この制御方式によると、流量計22による瞬時流量の流量計測値は、時間T1で最大流量Q1となるが時間の経過と共に、可変ガス蓄圧器62の圧力と燃料タンク12の圧力との差が徐々に小さくなるため、時間T1〜Taになると、瞬時流量はQ1〜Qaに減少する。
As shown in the graph I of FIG. 6, the valve opening degree of the
瞬時流量Qaをガス蓄圧器の切り換えを行なう規定流量(切換条件)とすると、時間Taになったとき、上記S31のガス蓄圧器の切り換え処理が実行される。しかしながら、瞬時流量が徐々に低下しているにも拘わらず、制御弁26の弁開度を100%にしていたため、従来の方式においては、制御弁26の弁開度は100%〜Va%の範囲が流量制御を行なえない不感帯となっていた。すなわち、従来の方式では、制御弁26を全開にした状態から全閉にする過程で上記不感帯が存在するため、制御弁26を絞っても流量が減少せず、その分ガス蓄圧器の切り換え工程に無駄な時間を要していた。
Assuming that the instantaneous flow rate Qa is a specified flow rate (switching condition) for switching the gas pressure accumulator, when the time Ta is reached, the gas pressure accumulator switching process of S31 is executed. However, since the valve opening degree of the
これに対し、本発明では、前述したようにガス蓄圧器の切り換えを行なう前に平均圧力上昇率α1が平均圧力上昇率α2より充分に大きいときは、上記S29,S30,S32〜S41の処理によって制御弁26の弁開度を段階的に絞るように制御するため、図7のグラフIIに示されるように、瞬時流量の変化(流量の減少)に比例するように制御弁26の弁開度を絞ることができ、制御弁26の弁開度は殆ど上記不感帯が存在しない弁開度に調整される。
On the other hand, in the present invention, when the average pressure increase rate α1 is sufficiently larger than the average pressure increase rate α2 before the gas accumulator is switched as described above, the processing of S29, S30, S32 to S41 is performed. In order to control the valve opening of the
そのため、瞬時流量がガス蓄圧器の切り換えを行なう規定流量(切換条件)に減少したときには、制御弁26の弁開度が瞬時流量Qaに対応する弁開度に絞られている。そして、ガス蓄圧器の切り換え時は、制御弁26の弁開度を予め絞られた弁開度Vaから全閉状態に変更することになり、制御弁26を所定弁開度にした状態から全閉にするよりも短い時間(Ta〜Tb)で制御弁26を全閉することが可能になる。
For this reason, when the instantaneous flow rate decreases to a prescribed flow rate (switching condition) for switching the gas accumulator, the valve opening degree of the
また、図7のグラフIIIに示されるように、前述したS31において、時間Tbで制御弁26を閉弁(全閉)した後、可変ガス蓄圧器62の元弁66を閉弁して高圧ガス蓄圧器64の元弁68を開弁させ、この後時間Tc〜Tdで制御弁26を開弁(全開)させる。その後、燃料タンク12の圧力が目標充填圧力に達すると、時間Te〜Tfで制御弁26を閉弁(全閉)させる。
Further, as shown in graph III of FIG. 7, after the
尚、上記実施例では、ガス供給元を可変ガス蓄圧器62から高圧ガス蓄圧器64に切り換える前に制御弁26の弁開度を絞る場合を例に挙げたが、これに限らず、例えば、1個のガス蓄圧器から被充填タンクにガスを供給する場合にも本発明を適用することができるのは勿論である。
In the above embodiment, the case where the valve opening of the
また、上記実施例では、燃料電池車で消費される水素ガスを供給する場合を一例として挙げたが、これに限らず、例えばブタン、プロパン等のガスを供給するのにも適用できるのは勿論である。 In the above embodiment, the case where hydrogen gas consumed in a fuel cell vehicle is supplied is taken as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to supply gas such as butane and propane. It is.
また、上記実施例では、自動車の燃料タンク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。 Moreover, in the above embodiment, the case where the compressed gas is filled in the fuel tank of the automobile is given as an example. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied to an apparatus for supplying the compressed gas to other containers, Of course, the present invention can also be applied to an apparatus configured to be installed in the middle of a pipeline for feeding compressed gas to another place.
また、上記実施例では、ガスの充填中における圧力上昇率の低下を所定時間内において繰り返しメモリ48に記憶された圧力検出値P1a〜P1nを用いて平均圧力上昇率α1を求め、また、次の所定時間内において繰り返しメモリ48に記憶された圧力検出値P2a〜P2nを用いて平均圧力上昇率α2を求め、これらの二つの平均圧力上昇率α1と平均圧力上昇率α2とから圧力上昇率を求め、この圧力上昇率が所定の圧力上昇率よりも低下した場合に圧力上昇の低下の大きさを検出するようにしている。しかし、圧力上昇の低下の大きさの検出は、この検出の仕方以外でも良い。例えば、ガスの供給中において圧力を検出記憶するとともに、これより所定時間経過後に圧力を検出記憶し、これらの圧力差のみから1回目の圧力上昇率を求め、次の所定時間内において圧力を検出記憶するとともに、これより所定時間経過後に圧力を検出記憶し、これらの圧力差のみから2回目の圧力上昇率を求め、これらの二つの圧力上昇率を比較することにより圧力上昇の低下の大きさを検出するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the average pressure increase rate α1 is obtained using the pressure detection values P1a to P1n stored in the
また、上記実施例では、二つの平均圧力上昇率α1と平均圧力上昇率α2とから圧力上昇率を求め、この圧力上昇率が所定の圧力上昇率よりも低下した場合に圧力上昇の低下の大きさを検出する場合を一例として説明したが、これに限らず、例えば、ガスの供給中において圧力を検出記憶するとともに、これより所定時間経過後に圧力を検出記憶し、これらの圧力と圧力との差から1回目の圧力差を求め、次の所定時間内において2回目の圧力差を求め、1回目の圧力差と2回目の圧力差とを比較することにより圧力上昇の低下の大きさを検出するようにしても良い。 In the above embodiment, the pressure increase rate is obtained from the two average pressure increase rates α1 and α2, and when the pressure increase rate is lower than the predetermined pressure increase rate, the magnitude of the decrease in pressure increase is large. However, the present invention is not limited to this. For example, the pressure is detected and stored during the gas supply, and the pressure is detected and stored after a predetermined time has elapsed. The first pressure difference is obtained from the difference, the second pressure difference is obtained within the next predetermined time, and the magnitude of the decrease in pressure rise is detected by comparing the first pressure difference with the second pressure difference. You may make it do.
10 ガス供給装置
12 燃料タンク
14 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
22 流量計
24 ガス供給開閉弁
26 制御弁
30 圧力センサ
46 充填ノズル
50 充填開始スイッチ
62 可変ガス蓄圧器
64 高圧ガス蓄圧器
66,68 元弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (1)
該ガス蓄圧器に貯蔵されているガスを被充填タンクに供給するための連結器と、
該連結器と前記ガス蓄圧器とを連通するガス供給経路と、
該ガス供給経路の途中に設けられた制御弁と、
積算流量及び充填圧力が予め定められた充填終了の目標値になるように前記制御弁の動作を制御する制御手段と、を備えたガス供給装置において、
前記ガス供給経路内前記制御弁よりも下流側の圧力を検出するための圧力検出手段と、
前記被充填タンクへガスを供給している際に前記圧力検出手段で時系列的に検出される圧力値より求めた圧力上昇率と、その後において求められた圧力上昇率との差が所定の規定値よりも小さいときは、前記制御弁の弁開度を絞らず、当該圧力上昇率の差が当該所定の規定値よりも大きいときは前記制御弁の弁開度を所定量分絞る弁開度制御手段と、
を有することを特徴とするガス供給装置。 A gas pressure accumulator for storing compressed gas;
A connector for supplying the gas stored in the gas accumulator to the tank to be filled;
A gas supply path communicating the connector and the gas accumulator;
A control valve provided in the middle of the gas supply path;
In the gas supply apparatus and a that control means control the operation of the control valve as the integrated flow rate and filling pressure becomes the target value of a predetermined end-of-fill,
Pressure detecting means for detecting a pressure downstream of the control valve in the gas supply path;
The difference between the pressure increase rate obtained from the pressure value detected in time series by the pressure detecting means when the gas is supplied to the filling tank and the pressure increase rate obtained thereafter is a predetermined regulation. When the valve opening of the control valve is not reduced, the valve opening of the control valve is reduced by a predetermined amount when the difference in the pressure increase rate is larger than the predetermined specified value. Control means;
A gas supply device comprising:
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