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JP3566352B2 - Gas supply device - Google Patents
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JP3566352B2 - Gas supply device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はガス供給装置に係り、特にガス充填前に被充填タンクの残留圧力を推定するよう構成したガス供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、天然ガスを圧縮した圧縮天然ガス(CNG)等を別のタンクに供給するガス供給装置としては、実開平4−64699号公報にみられるような装置がある。当該公報の装置は、圧縮されたガスを急速充填する方式が採用されており、圧縮機により所定圧以上に昇圧されたガスをガス供給タンクに一旦貯めておき、そしてガス供給タンクに貯められたガスを自動車の燃料タンク(被充填タンク)に注入して燃料タンク内が所定圧に達するまで充填されるようになっている。
【0003】
自動車の燃料タンクへのガス供給量は流量計により計測されており、燃料タンクに充填された総流量を知ることができ、燃料タンクに充填された圧力は圧力に応じた信号を出力する圧力伝送器により検出できる。又、装置本体から引き出されたガス充填ホースの先端には、燃料タンクの接続部(例えばクイックカプラ等よりなる)に接続される接続部材(例えばクイックカプラ等よりなる)が設けられており、この接続部材はガス供給前に自動車の燃料タンクに接続され、ガス充填完了後に燃料タンクから外される。
【0004】
ところが、接続部材内の圧力が高圧になっていると接続部材を燃料タンクの接続部から外すことができないため、ガス充填完了後に接続部材を燃料タンクから外す際は、作業者がガス充填ホースに設けられた手動式の三方弁を切り換えて接続部材内の残留ガスを低圧タンクに回収させて接続部材内を大気圧に減圧させていた。そして、作業者は、三方弁を切り換える前に、燃料タンクに充填されたガスが低圧タンクに流出することを防止するため、燃料タンクの接続部に設けられた開閉弁を閉弁させる。
【0005】
従って、作業者は、接続部材内を大気圧に減圧する前に燃料タンクの接続部に設けられた開閉弁が閉弁されていることを確認して、三方弁を切り換えて接続部材内に残留する高圧ガスを低圧タンクに回収させて接続部材内を減圧する。
【0006】
上記接続部材内の減圧操作が終了すると、上記接続部材は燃料タンクの接続部から軽い力で外すことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記構成のガス供給装置では、燃料タンクに満タン充填を行う場合、燃料タンクの残留圧力に関係なくガスを充填できるので、燃料タンクに残留している圧力を測定する必要がない。従って、満タン充填の場合、上記接続部材を燃料タンクの接続部に接続した後、圧力制御弁の圧力制御動作により段階的にガス供給圧力を高めるようにしてガスを充填し、燃料タンクが目標の所定圧力に達するまでのガス充填量を流量計により計測していた。
【0008】
ところが、満タン充填ではなく顧客に指定された一定量のみをプリセット充填する場合、燃料タンクに残留している圧力とガス供給圧力との圧力差が大きいと、燃料タンクの供給流量が急激に上昇して指定された一定量以上のガスを充填してしまうことがあり、圧力制御弁の圧力制御動作を燃料タンクに残留している圧力に基づいて行わなければならない。
【0009】
そのため、被充填タンクへの充填前、ガス供給開閉弁を開弁させてガス供給管路内を所定圧力に保持し、ガス供給管路を被充填タンクの接続部に接続した後、圧力検出手段により検出された圧力値により充填前の被充填タンクの残留圧力を推定することが考えられている。
【0010】
ところが、このように被充填タンクへの充填前、ガス供給開閉弁を開弁させてガス供給管路内を所定圧力(例えば200kgf/cm程度)に保持する必要があるため、ガス充填ホース内も所定圧力に保持されており、可撓性のガス充填ホースが内部圧力により剛性を有することになる。従って、ガス充填作業時にガス充填ホースの先端に設けられた接続部材を被充填タンクの接続部に接続する際、ガス充填ホースがかなり固くなるので、作業者は接続作業がやりにくく思うように作業できない。
【0011】
又、ガス充填時以外もガス供給管路及びガス充填ホース内を所定圧力に昇圧させるため、可撓性のガス充填ホースにかなりの高圧がかかり、ホース端部の接続箇所に負担がかかり過ぎるといった心配がある。
【0012】
しかも、被充填タンクへの充填前にガス供給管路及びガス充填ホース内を所定圧力に昇圧させるまでに時間がかかるため、前回のガス充填作業終了した後に昇圧するまで待ち時間が必要になり、ガス充填作業を連続で行うことができない。
【0013】
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。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧縮されたガスを貯蔵するガス供給タンクと、
該ガス供給タンクに接続され、前記ガス供給タンクから供給されたガスを被充填タンクへ導くガス供給管路と、
該ガス供給管路に配設されたガス供給開閉弁と、
前記ガス供給管路の圧力を制御する圧力制御弁と、
記ガス供給開閉弁の下流に位置するよう前記ガス供給管路に配設され、前記ガス供給管路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
一端が前記ガス供給管路の下流側端部に接続され、他端が前記被充填タンクの逆止弁を有する被充填側管路に接続されるガス充填ホースと、
該ガス充填ホースの端部が前記被充填タンクに接続された後、前記ガス供給開閉弁を開弁するとともに前記圧力制御弁の弁開度を微少にして微少流量のガスを前記ガス充填ホースを介して前記被充填タンクに供給するガス充填供給開始手段と、
該ガス充填供給開始手段による微少流量のガスを供給している際に前記圧力検出手段により検出された圧力値から前記ガス供給管路内の圧力変化率を検出する圧力変化検出手段と、
該圧力変化検出手段により検出された圧力上昇率が低下したことが検出されたときに、前記圧力検出手段により検出された圧力値に基づいて前記被充填タンクの残留圧力を推定する圧力推定手段と、
前記圧力推定手段により前記被充填タンクの残留圧力が推定された場合に、当該推定された残留圧力に基づき前記圧力制御弁の弁開度を調節することにより前記被充填タンクに供給するガスの充填圧力を制御する充填圧力制御手段と、
よりなることを特徴とする。
【0015】
【作用】
本発明によれば、ガス充填ホースの端部が被充填タンクに接続された後、ガス供給開閉弁を開弁するとともに圧力制御弁の弁開度を微少にして微少流量のガスをガス充填ホースを介して被充填タンクに供給し、且つ圧力変化検出手段により検出された圧力上昇率が低下したことが検出されたときに、圧力検出手段により検出された圧力値に基づいて被充填タンクの残留圧力を推定し、当該推定された残留圧力に基づき圧力制御弁の弁開度を調節することにより被充填タンクに供給するガスの充填圧力を制御する。そのため、被充填タンクに逆止弁が設けられた場合に逆止弁の開弁による圧力上昇率が低下したタイミングで被充填タンクの残留圧力を推測し、残留圧力に応じた供給圧力により被充填タンクへのガス充填を行うことができる。よって、顧客に指定された一定量のみをプリセット充填する場合でも、燃料タンクへの供給流量が急激に上昇することを防止して指定された一定量のガスを正確に充填しうる。
【0016】
【実施例】
図1乃至図4に本発明になるガス供給装置の一実施例を示す。
【0017】
各図中、ガス供給装置1は、例えば自動車2の燃料タンク(被充填タンク)3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。
【0018】
ガス供給装置1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4と、圧力発生ユニット4により圧縮されたガスを燃料タンク3に供給するためのディスペンサユニット5と、よりなる。
【0019】
圧力発生ユニット4は、都市ガス等が家庭に分岐される前の中圧管路10に接続された分岐管路11に、ガスを圧縮する多段式のコンプレッサ12が配設されている。コンプレッサ12は、例えばガスを圧縮するためのシリンダが複数(3個または4個)設けられ、前段のシリンダで圧縮されたガスを次段のシリンダでさらに高い圧力に加圧するようになっており、中圧管路10から供給されたガスを段階的に圧縮する。
【0020】
さらに、コンプレッサ12から引き出された高圧管路13には、コンプレッサ12により生成されたガスの逆流を防止する逆止弁14と、電磁弁よりなる開閉弁17と、圧力伝送器18と、が配設されている。さらに、高圧管路13から分岐した分岐管路15の端部には、高圧ガス蓄圧器16が接続されている。尚、高圧ガス蓄圧器16は、一般に文献等では蓄ガス器とも呼ばれている。
【0021】
上記コンプレッサ12は開閉弁17が閉弁された状態で駆動されると、コンプレッサ12により圧縮された高圧ガスが高圧ガス蓄圧器16に供給される。尚、本実施例では、コンプレッサ12は高圧ガス蓄圧器16が250kgf/cmに昇圧するまで圧縮されたガスを供給する。
【0022】
上記圧力伝送器18は、内部に高圧管路13を流れるガスの圧力を検出する圧力センサが設けられており、ガスの圧力に応じた検出信号を制御回路19及び制御装置47に送信する。
【0023】
従って、コンプレッサ12により圧縮されたガスが高圧ガス蓄圧器16へ供給される工程では、制御装置47からの指令により開閉弁17が閉弁される。そして、高圧ガス蓄圧器16内の圧力が所定圧力に達すると、圧力発生ユニット4は充填作業可能な待機状態となる。
【0024】
又、圧力発生ユニット4とディスペンサユニット5との間は、ガス供給管路28を介して接続されている。そして、ディスペンサユニット5内に延在するガス供給管路28には、電磁弁よりなりガス供給管路28を連通又は遮断するガス供給開閉弁29と、圧力発生ユニット4から供給されたガスの1次圧力を検出する1次圧力伝送器30と、ガス供給管路28を流れるガスの供給量を計測する質量流量計31と、下流側へ給送されるガス圧力を所定圧力に制御する圧力制御弁32と、圧力制御弁32により制御された2次圧力を検出する2次圧力伝送器33と、手動式の三方弁34と、所定以上の力で引っ張られたとき分離する緊急離脱カプラ35と、が配設されている。
【0025】
質量流量計31は、センサチューブと呼ばれる管路を振動させ、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コリオリ式の質量流量計である。従って、質量流量計31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)を制御装置47に出力する。
【0026】
又、圧力制御弁32は、制御装置47からの指令により充填圧力を制御して燃料タンク3へ供給されるガス供給量(流量は圧力×時間により求まる)を制御するとともに、充填開始時及び充填終了時には充填圧力が徐々に変化(増圧、減圧)するように圧力を制御して各機器が急激な圧力変化により破損することを防止する。
【0027】
又、ガス供給開閉弁29は、圧力発生ユニット4の元弁として機能するもので制御装置47からの指令により自動的に開弁または閉弁する。尚、ガス供給開閉弁29は、電磁弁の代わりに手動式の開閉弁を使用しても良い。
【0028】
1次圧力伝送器30と2次圧力伝送器33とは、それぞれの取り付け位置で検出した圧力に応じた検出信号を制御装置47に送信する。
【0029】
三方弁34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、充填ポートbと排気ポートcとが連通されて流入ポートaが遮断されている。又、ガス充填時は、流入ポートaと充填ポートbとが連通するとともに排気ポートcが遮断するように切り換え操作される。
【0030】
さらに、緊急離脱カプラ35には、高圧ガスに耐えうるガス充填ホース37の一端が接続され、ガス充填ホース37の他端にはガス充填管路39が接続されている。
【0031】
ガス充填管路39の端部には、着脱可能な着脱カプラ40が設けられている。着脱カプラ40は、ディスペンサユニット5の筐体側面に設けられたカプラ掛止部36に掛止されている。又、カプラ掛止部36には、着脱カプラ40が掛止されるとオンになり、着脱カプラ40が外されるとオンからオフに切り換わるカプラ収納スイッチ36aが設けられている。
【0032】
三方弁34の排気ポートcは、ガス供給終了後、着脱カプラ40の離脱操作を可能にするため、着脱カプラ40内の残留ガスを外部に逃がす低圧管路41に接続されている。この低圧管路41は、大気開放もしくは着脱カプラ40内の残留ガスを回収するガス回収経路に連通されている。
【0033】
又、緊急離脱カプラ35は、万が一着脱カプラ40が燃料タンク3側の着脱カプラ42に接続されたまま自動車2が発車した場合に連結を解除するとともに、緊急離脱カプラ35内部に設けられた逆止弁(図示せず)が閉弁してガス漏れを防止する。
【0034】
尚、上記着脱カプラ40と着脱カプラ42とは、それぞれ内部に逆止弁(図示せず)が設けられており、互いに連結されていないときは逆止弁が閉弁し、着脱カプラ40と着脱カプラ42とが連結されると各逆止弁が開弁位置に変位して相互に連通状態となる。
【0035】
43は表示器で、燃料タンク3に充填されたガス充填量及び充填圧力を表示する。
【0036】
上記制御装置47は、上記各機器と接続されるとともに、スタート釦51,表示器52,アラーム装置53,充填表示ランプ54,ガス放出ランプ55,停止釦56が接続されている。
【0037】
制御装置47のメモリ(ROM)48には、燃料タンク3にガスを充填するガス充填プログラムと、着脱カプラ40が燃料タンク3の着脱カプラ42に接続されたとき、2次圧力伝送器33により検出された圧力値により燃料タンク3の残留圧力を推定する圧力推定プログラムと、ガス充填開始時の供給圧力が推定された燃料タンク3の残留圧力よりも予め設定された所定値だけ高い圧力となるように圧力制御弁32の設定圧力を調整する圧力調整プログラムと、が格納されている。
【0038】
従って、制御装置47は、上記各プログラムに基づいて質量流量計31から出力された流量パルスを積算して流量を算出するとともに、ガス供給開閉弁29,1次圧力伝送器30,質量流量計31,圧力制御弁32,2次圧力伝送器33の動作制御及び質量流量計31により計測された流量計測値の流量補正を実行する。尚、制御装置47と上記制御回路19とは、相互に各制御信号を受け渡しを行っており、互いに協働して各機器の制御を行う。
【0039】
又、高圧ガスが充填される自動車2の燃料タンク3に接続された管路44には、上流側より上記ディスペンサユニット5の着脱カプラ40が結合される着脱カプラ42と、ガスを充填する際手動操作により開弁される手動開閉弁45と、燃料タンク3に充填されたガスが逆流することを防止する逆止弁46とが配設されている。
【0040】
次に上記構成になるガス供給装置1におけるガス充填作業について説明する。
【0041】
上記自動車2の燃料タンク3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5のカプラ掛止部36から着脱カプラ40を外して自動車2の着脱カプラ42に結合させる。そして、自動車2の手動開閉弁45を開弁させるとともに、三方弁34の流入ポートaと充填ポートbとが連通するように切り換える。
【0042】
次に、作業者がスタート釦51をオンに操作すると、制御装置47は開閉弁17を開弁させるとともに、ガス供給開閉弁29を開弁させる。これにより、高圧ガス蓄圧器16に蓄圧された高圧ガスは、ガス供給管路28,ガス充填ホース37,着脱カプラ40,42,ガス充填管路39,管路44を介して燃料タンク3に充填される。
【0043】
充填開始直後は、ガス供給管路28に配設された圧力制御弁32の弁開度がやや絞られており、高圧ガス蓄圧器16からのガスにより各機器が受ける圧力の上昇を緩和して各機器を高圧ガスから保護する。そして、所定時間(例えば5秒程度)が経過すると圧力制御弁32の弁開度を徐々に開いてガス充填流量を増加させる。
【0044】
このようにして燃料タンク3にガスが充填されて満タン状態になると、燃料タンク3の圧力はほぼ200kgf/cmとなる。
【0045】
尚、ガス供給管路28を通過したガス充填量は、質量流量計31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装置47に出力される。制御装置47は、2次圧力伝送器33により検出された供給圧力と、質量流量計31からの流量計測値を積算して、燃料タンク3に充填されたガス充填量を表示器43に表示する。
【0046】
燃料タンク3へのガス充填が完了すると、作業者は、三方弁34の充填ポートbと排気ポートcとを連通させるとともに流入ポートaを遮断させる。排気ポートcは、低圧管路41を介してガス充填ホース37,着脱カプラ40,42内及びガス充填管路39内に残留するガスを排気して減圧することにより着脱カプラ40の離脱操作を可能にする。これにより、作業者は、ガス充填ホース37を軽い力で引き回すことが可能になり、充填作業の効率化が図れる。
【0047】
さらに、作業者は、自動車2側の手動開閉弁45を閉弁させた後、ディスペンサユニット5の着脱カプラ40を自動車2の着脱カプラ42から分離させ、カプラ掛止部36に掛止させる。そして、停止釦56がオンに操作されると、一連のガス充填作業が完了する。
【0048】
ここで、上記構成になるガス供給装置1の制御装置47が実行する処理につき図2、図3を参照して説明する。
【0049】
尚、図2はガス充填開始又は停止処理のフローチャートである。又、図3はガス充填作業時に所定時間間隔で実行される処理のフローチャートである。
【0050】
作業者は、ガス充填ホース37の先端に設けられた着脱カプラ40を燃料タンク3の着脱カプラ42に接続し、その後自動車2に設けられた手動開閉弁45を開弁操作する。その際、ガス充填ホース37内には高圧ガスが残留していないため軽くガス充填ホース37を引き回すことができ、着脱カプラ40の接続作業が容易に行える。
【0051】
そして、作業者は、スタート釦51をオンに操作してガス充填を開始する。
【0052】
図2中、ステップS1(以下「ステップ」を省略する)では、入力待ちのループであり、スタート釦51又は停止釦56がオンに操作されてスタート信号又は停止信号が入力されるまで待機している。
【0053】
S2では、スタート釦51がオンに操作されたかどうかをチェックしており、もし作業者がスタート釦51をオンに操作してスタート信号が入力されると、S3に進み、動作状態比フラグを「初期測定」に設定してS1に戻る。
【0054】
しかし、S2でスタート釦51がオンに操作されなかったときは、S4に進み、停止釦56がオンに操作されたかどうかをチェックする。従って、作業者が停止釦56をオンに操作して停止信号が入力されると、S5に進み、動作状態比フラグを「待ち」に設定してS1に戻る。
【0055】
図3の処理は例えば10msec毎にタイマ割り込みで起動する。
【0056】
図3中、S11では2次圧力伝送器33により検出された圧力値が充填目標値(本実施例では、燃料タンク3の規定圧力値が200kgf/cm)以下であるかどうかをチェックする。S11において、2次圧力伝送器33により検出された圧力値が充填目標値(規定値)に達していないときはS12に進み、2次圧力伝送器33により検出された圧力値が充填目標値(規定値)に達しているときはS19に進む。
【0057】
S12では、動作状態比フラグが「初期測定」に設定されているかどうかをチェックする。もし、S12において、前述したようにスタート釦51がオンに操作されて動作状態比フラグが「初期測定」に設定されているときは、S13に進む。しかし、S12において、動作状態比フラグが「初期測定」に設定されていないときは、S16に進む。
【0058】
S13では、初期測定開始時からの圧力上昇率と「初期測定開始時からの積算流量÷配管容量」とを比較する。もし、S13において、圧力上昇率の方が小さいときは、そのときの2次圧力伝送器33により検出された圧力値を燃料タンク3の初期圧力(残留圧力)としてS14に進む。しかし、S13において、圧力上昇率の方が大きいときは、S15に進む。
【0059】
S14では、動作状態比フラグを「初期測定」から「充填」に変更する。又、S15では、圧力制御弁32の弁開度を絞り微少流量でガスを燃料タンク3に充填する。従って、微少流量でのガス充填が行われてガス供給管路28,ガス充填ホース37,着脱カプラ40,42,ガス充填管路39,管路44内の圧力が徐々に上昇する。
【0060】
ここで、管路44に設けられた逆止弁46の閉止力は、弁体を閉弁方向に付勢するバネ力に燃料タンク3の残留圧力を加算した大きさとなる。そのため、逆止弁46より上流の圧力(ガス供給管路28,ガス充填ホース37,着脱カプラ40,42,ガス充填管路39,管路44内の圧力)が逆止弁46の閉止力より大になった時点で管路44のガスが逆止弁46を開弁させて燃料タンク3に流入する。
【0061】
その際、圧力制御弁32の弁開度が絞られて微少流量によりガスが充填されているため、ガス供給管路28の2次圧力の圧力上昇率が低下する。このとき、2次圧力伝送器33により検出された圧力値は、図4に示すように変化する。そして、ガス供給管路28の2次圧力は、燃料タンク3に残留した圧力と平衡状態となる。よって、ガス供給管路28の2次圧力は、燃料タンク3の圧力とほぼ同一となる。
【0062】
即ち、微少流量によるガス充填が開始されてから最初に圧力上昇率が低下した時点で燃料タンク3の直前に設けられた逆止弁46が開弁したものと判断し、その時点での2次圧力伝送器33により検出された圧力値を読み込む。そして、そのときの圧力値が燃料タンク3の残留圧力であると推測することができる。
【0063】
従って、S13において、逆止弁46が開弁して圧力上昇率が「初期測定開始時からの積算流量÷配管容量」より小さくなったときは、2次圧力伝送器33により検出された圧力値を燃料タンク3の初期圧力(残留圧力)としてS14に進み、動作状態比フラグを「充填」に設定する。
【0064】
S16では、動作状態比フラグが「充填」に設定されているかどうかをチェックする。もし、S16において、動作状態比フラグが「充填」に設定されているときはS17に進み、ガス供給量及びガス供給圧力を最適制御により燃料タンク3へのガス充填を行う。
【0065】
即ち、S17では、上記のようにして推定された燃料タンク3の残留圧力に基づいて、ガス充填開始時の供給圧力が推定された燃料タンク3の残留圧力よりも予め設定された所定値だけ高い圧力となるように圧力制御弁32の設定圧力を調整する。従って、充填開始当初のガス供給圧力を燃料タンク3の残留圧力よりも若干高い圧力に設定し、その後所定時間経過毎に弁開度を段階的に大きくして燃料タンク3の圧力を徐々に増加させるようにして最適圧力でガス充填を行う。
【0066】
又、S16において、動作状態比フラグが「充填」に設定されていないときはS18に進み、全ての電磁弁、即ち開閉弁17,ガス供給開閉弁29,圧力制御弁32を閉弁させる。
【0067】
前述したS11において、2次圧力伝送器33により検出された圧力値が充填目標値(規定値)に達したときは、燃料タンク3の圧力が200kgf/cmに達して燃料タンク3へのガス充填が終了したため、S19に進み、動作状態比フラグが「待ち」に設定する。そして、S20で全ての電磁弁、即ち開閉弁17,ガス供給開閉弁29,圧力制御弁32を閉弁させる。
【0068】
このように、燃料タンク3へのガス充填を開始する前に微少流量を供給して燃料タンク3の残留圧力を推定することができるため、充填開始時にガス供給圧力が燃料タンク3の残留圧力に対して大きくなり過ぎることがなく、燃料タンク3の圧力が急激に増加することが防止される。これにより、例えば顧客に指定された一定量のみを燃料タンク3に充填する場合、燃料タンク3への供給流量が急激に上昇して指定された一定量以上のガス量を充填してしまうことを防止でき、指定された一定量のガス量を正確に充填することができる。
【0069】
しかも、従来のように充填開始時のガス供給圧力が燃料タンク3の残留圧力よりも大き過ぎて、圧力制御弁32より下流に配設された2次圧力伝送器33,三方弁34,着脱カプラ40,42,開閉弁45,逆止弁46等の各弁部を破損させてしまうことを防止できる。又、充填開始時のガス供給圧力が燃料タンク3の残留圧力よりも低くてガス充填が行われないといった不都合も防止できる。
【0070】
さらに、燃料タンク3の圧力が目標圧力になるまで充填する場合だけでなく、顧客に指定された一定量のみをプリセット充填する場合でも、充填開始時に燃料タンク3への供給流量が急激に上昇することを防止して指定された一定量のガスを正確に充填することができる。
【0071】
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、プロパン等のガスを供給するのにも適用できるのは勿論である。
【0072】
又、上記実施例では、自動車2の燃料タンク3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。
【0073】
又、上記実施例では、都市ガス等が家庭に分岐される前の中圧管路10からの都市ガスを圧縮する構成としたが、これに限らず、例えば中圧管路10から分岐された家庭の管路からガスを取り出すようにしても良い。
【0074】
【発明の効果】
上述の如く、本発明になるガス供給装置は、ガス充填ホースの端部が被充填タンクに接続された後、ガス供給開閉弁を開弁するとともに圧力制御弁の弁開度を微少にして微少流量のガスを被充填タンクに供給し、且つ圧力変化検出手段により検出された圧力上昇率が低下したことが検出されたときに、圧力検出手段により検出された圧力値に基づいて被充填タンクの残留圧力を推定し、当該推定された残留圧力に基づき圧力制御弁の弁開度を調節することにより被充填タンクに供給するガスの充填圧力を制御することができる。そのため、被充填タンクに逆止弁が設けられた場合に逆止弁の開弁による圧力上昇率が低下したタイミングで被充填タンクの残留圧力を推測し、残留圧力に応じた最適な供給圧力により被充填タンクへのガス充填を行うことができ、ガス充填時間の短縮化が図れるとともに、過大な圧力供給により下流側の各機器が破損することを防止できる。さらに、顧客に指定された一定量のみをプリセット充填する場合でも、充填開始時に燃料タンクへの供給流量が急激に上昇することを防止して指定された一定量のガスを正確に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるガス供給装置の一実施例の概略構成図である。
【図2】制御回路の入力待ち状態で実行する処理のフローチャートである。
【図3】制御回路がガス充填完了時に実行する処理のフローチャートである。
【図4】ガス充填開始時の圧力変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ガス供給装置
3 燃料タンク
4 圧力発生ユニット
5 ディスペンサユニット
12 コンプレッサ
16 高圧ガス蓄圧器
18 圧力伝送器
19 制御回路
17 開閉弁
28 ガス供給管路
29 ガス供給開閉弁
30 1次圧力伝送器
31 流量計
32 圧力制御弁
33 2次圧力伝送器
34 三方弁
37 ガス充填ホース
40,42 着脱カプラ
47 制御回路
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a gas supply device, and more particularly to a gas supply device configured to estimate a residual pressure of a tank to be charged before gas filling.
[0002]
[Prior art]
For example, as a gas supply device for supplying compressed natural gas (CNG) obtained by compressing natural gas to another tank, there is a device as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-64699. The apparatus of this publication employs a method of rapidly filling the compressed gas, in which the gas pressurized to a predetermined pressure or more by the compressor is temporarily stored in a gas supply tank, and then stored in the gas supply tank. Gas is injected into a fuel tank (a tank to be filled) of an automobile, and the fuel tank is filled until a predetermined pressure is reached.
[0003]
The amount of gas supplied to the fuel tank of the car is measured by a flow meter, so that the total flow rate filled in the fuel tank can be known, and the pressure filled in the fuel tank outputs a signal corresponding to the pressure. Can be detected by a detector. A connecting member (for example, a quick coupler or the like) connected to a connecting portion (for example, a quick coupler or the like) of the fuel tank is provided at a tip of the gas filling hose drawn from the apparatus main body. The connecting member is connected to the fuel tank of the vehicle before gas supply, and is removed from the fuel tank after gas filling is completed.
[0004]
However, if the pressure inside the connecting member is high, the connecting member cannot be removed from the connecting portion of the fuel tank. By switching the provided manual three-way valve, the residual gas in the connection member is collected in the low-pressure tank, and the pressure in the connection member is reduced to the atmospheric pressure. Then, before switching the three-way valve, the operator closes the on-off valve provided at the connection part of the fuel tank in order to prevent the gas filled in the fuel tank from flowing out to the low-pressure tank.
[0005]
Therefore, the operator confirms that the on-off valve provided at the connection portion of the fuel tank is closed before reducing the pressure in the connection member to the atmospheric pressure, and switches the three-way valve to remain in the connection member. The high-pressure gas to be recovered is collected in a low-pressure tank, and the inside of the connection member is depressurized.
[0006]
When the decompression operation in the connection member is completed, the connection member can be detached from the connection portion of the fuel tank with a small force.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the gas supply device having the above-described configuration, when the fuel tank is filled with the fuel tank, the gas can be filled irrespective of the residual pressure in the fuel tank. Therefore, it is not necessary to measure the pressure remaining in the fuel tank. Therefore, in the case of full filling, after connecting the connecting member to the connecting portion of the fuel tank, the gas is filled by gradually increasing the gas supply pressure by the pressure control operation of the pressure control valve. Was measured by a flow meter until the predetermined pressure was reached.
[0008]
However, when prefilling only a certain amount specified by the customer instead of filling up the tank, the pressure difference between the pressure remaining in the fuel tank and the gas supply pressurelargeWhen the supply flow rate of the fuel tank rises rapidly and fills more than a specified amount of gas, the pressure control operation of the pressure control valve is performed based on the pressure remaining in the fuel tank. There must be.
[0009]
Therefore, before filling the tank to be filled, the gas supply opening / closing valve is opened to maintain the inside of the gas supply line at a predetermined pressure, and after connecting the gas supply line to the connection portion of the tank to be filled, the pressure detection means It has been considered to estimate the residual pressure of the tank to be filled before filling from the pressure value detected by the method.
[0010]
However, before filling the tank to be filled in this way, the gas supply on-off valve is opened and the inside of the gas supply pipe is set to a predetermined pressure (for example, 200 kgf / cm).2), The inside of the gas-filled hose is also held at a predetermined pressure, and the flexible gas-filled hose has rigidity due to the internal pressure. Therefore, when connecting the connecting member provided at the tip of the gas filling hose to the connection portion of the tank to be filled during the gas filling operation, the gas filling hose becomes considerably hard, and the worker works in such a way that the connection operation is difficult to perform. Can not.
[0011]
In addition, since the pressure inside the gas supply pipe and the gas filling hose is increased to a predetermined pressure even when the gas is not charged, a considerably high pressure is applied to the flexible gas filling hose, so that the connection portion at the end of the hose is overloaded. I am worried.
[0012]
Moreover, since it takes time to increase the pressure in the gas supply pipe and the gas filling hose to a predetermined pressure before filling the tank to be filled, a waiting time is required until the pressure is increased after the previous gas filling operation is completed. Gas filling operation cannot be performed continuously.
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to provide a gas supply device that solves the above-mentioned problems.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a gas supply tank for storing compressed gas,
A gas supply pipe connected to the gas supply tank and guiding the gas supplied from the gas supply tank to the tank to be filled;
A gas supply opening / closing valve disposed in the gas supply line;
A pressure control valve for controlling the pressure of the gas supply line,
PreviousNotePressure detection means disposed in the gas supply pipe so as to be located downstream of the gas supply on-off valve, and detecting a pressure in the gas supply pipe,
A gas-filled hose having one end connected to the downstream end of the gas supply pipe and the other end connected to a fill-side pipe having a check valve of the tank to be filled;
After the end of the gas filling hose is connected to the tank to be filled, the gas supply opening / closing valve is opened, and the valve opening of the pressure control valve is made very small so that the gas at a small flow rate is supplied to the gas filling hose. Gas filling supply start means for supplying to the tank to be filled through,
Pressure change detecting means for detecting a pressure change rate in the gas supply pipe from a pressure value detected by the pressure detecting means while supplying a small flow rate of gas by the gas filling supply starting means,
Pressure estimating means for estimating the residual pressure of the tank to be filled based on the pressure value detected by the pressure detecting means when it is detected that the pressure rise rate detected by the pressure change detecting means has decreased; ,
When the pressure estimating means estimates the residual pressure in the tank to be filled, the valve opening of the pressure control valve is adjusted based on the estimated residual pressure to fill the gas to be supplied to the tank to be filled. Filling pressure control means for controlling pressure,
It is characterized by comprising.
[0015]
[Action]
According to the present invention, after the end of the gas filling hose is connected to the tank to be filled, the gas supply opening / closing valve is opened, and the valve opening of the pressure control valve is made very small, so that a gas with a small flow rate is supplied to the gas filling hose. When the pressure change rate detected by the pressure change detecting means is detected to be lower than the pressure change rate detected by the pressure change detecting means, the residual pressure in the filled tank is determined based on the pressure value detected by the pressure detecting means. Estimate pressureThe filling pressure of the gas supplied to the filling tank is controlled by adjusting the valve opening of the pressure control valve based on the estimated residual pressure.I do. Therefore, when a check valve is provided in the tank to be filled, the residual pressure in the tank to be filled is estimated at the timing when the rate of pressure rise due to the opening of the check valve is reduced, and the supply pressure is determined by the supply pressure according to the residual pressure. Gas filling of the tank can be performed. Therefore, even when only a predetermined amount specified by the customer is pre-filled, a sudden increase in the supply flow rate to the fuel tank can be prevented and the specified amount of gas can be accurately filled.
[0016]
【Example】
1 to 4 show an embodiment of a gas supply device according to the present invention.
[0017]
In each figure, a gas supply device 1 is installed at a gas supply station that supplies compressed natural gas (CNG) obtained by compressing city gas to a predetermined pressure to a fuel tank (filled tank) 3 of an automobile 2, for example.
[0018]
The gas supply device 1 generally includes a pressure generation unit 4 that compresses city gas to a predetermined pressure to generate a pressurized gas, and a dispenser unit that supplies the gas compressed by the pressure generation unit 4 to the fuel tank 3. 5 and more.
[0019]
In the pressure generating unit 4, a multi-stage compressor 12 for compressing gas is disposed in a branch line 11 connected to a medium-pressure line 10 before city gas or the like is branched to homes. The compressor 12 is provided with, for example, a plurality of (three or four) cylinders for compressing gas, and pressurizes the gas compressed by the previous cylinder to a higher pressure by the next cylinder. The gas supplied from the medium pressure line 10 is compressed stepwise.
[0020]
Further, a check valve 14 for preventing backflow of gas generated by the compressor 12, an on-off valve 17 composed of an electromagnetic valve, and a pressure transmitter 18 are arranged in the high-pressure pipe 13 drawn from the compressor 12. Is established. Further, a high-pressure gas accumulator 16 is connected to an end of a branch pipe 15 branched from the high-pressure pipe 13. The high-pressure gas accumulator 16 is generally called a gas accumulator in literatures and the like.
[0021]
When the compressor 12 is driven with the on-off valve 17 closed, the high-pressure gas compressed by the compressor 12 is supplied to the high-pressure gas accumulator 16. In this embodiment, the compressor 12 has a high pressure gas accumulator 16 of 250 kgf / cm.2The compressed gas is supplied until the pressure increases.
[0022]
The pressure transmitter 18 is provided with a pressure sensor for detecting the pressure of the gas flowing through the high-pressure pipe 13, and transmits a detection signal corresponding to the gas pressure to the control circuit 19 and the control device 47.
[0023]
Therefore, in the step where the gas compressed by the compressor 12 is supplied to the high-pressure gas accumulator 16, the on-off valve 17 is closed by a command from the control device 47. Then, when the pressure in the high-pressure gas accumulator 16 reaches a predetermined pressure, the pressure generating unit 4 enters a standby state in which a filling operation can be performed.
[0024]
The pressure generating unit 4 and the dispenser unit 5 are connected via a gas supply pipe 28. The gas supply line 28 extending into the dispenser unit 5 is provided with a gas supply opening / closing valve 29 composed of an electromagnetic valve for communicating or blocking the gas supply line 28, and a gas supply / discharge valve 1. A primary pressure transmitter 30 for detecting a secondary pressure, a mass flow meter 31 for measuring a supply amount of gas flowing through a gas supply line 28, and a pressure control for controlling a gas pressure supplied to a downstream side to a predetermined pressure. A valve 32, a secondary pressure transmitter 33 for detecting a secondary pressure controlled by the pressure control valve 32, a manual three-way valve 34, and an emergency disconnecting coupler 35 for separating when pulled by a predetermined force or more. , Are arranged.
[0025]
The mass flow meter 31 vibrates a pipe called a sensor tube, and the phase difference between the inflow side and the outflow side of the pipe due to Coriolis force corresponding to the gas flow rate flowing in the vibrating pipe is proportional to the flow rate. It is a Coriolis type mass flow meter that measures a flow rate by using a mass spectrometer. Therefore, the mass flow meter 31 can accurately measure the mass flow rate of the gas compressed to a high pressure, and controls the flow rate measurement value per unit time (or the number of flow rate pulses per unit time) during the gas filling operation. Output to the device 47.
[0026]
The pressure control valve 32 controls the gas supply amount (the flow rate is determined by pressure × time) to be supplied to the fuel tank 3 by controlling the filling pressure in accordance with a command from the control device 47, as well as at the start of filling and at the time of filling. At the end, the pressure is controlled so that the filling pressure gradually changes (increases or decreases in pressure) to prevent each device from being damaged by a sudden change in pressure.
[0027]
The gas supply opening / closing valve 29 functions as a main valve of the pressure generating unit 4 and automatically opens or closes in response to a command from the control device 47. The gas supply on-off valve 29 may be a manual on-off valve instead of an electromagnetic valve.
[0028]
The primary pressure transmitter 30 and the secondary pressure transmitter 33 transmit a detection signal corresponding to the pressure detected at each mounting position to the control device 47.
[0029]
The three-way valve 34 is configured to be switched by a manual operation. Before and after gas filling, the filling port b and the exhaust port c are communicated, and the inflow port a is shut off. Further, at the time of gas filling, switching operation is performed so that the inflow port a and the filling port b communicate with each other and the exhaust port c is shut off.
[0030]
Further, one end of a gas filling hose 37 that can withstand high-pressure gas is connected to the emergency disconnecting coupler 35, and a gas filling pipe 39 is connected to the other end of the gas filling hose 37.
[0031]
An attachable / detachable coupler 40 is provided at an end of the gas filling pipe 39. The detachable coupler 40 is hooked on a coupler hook 36 provided on the side surface of the housing of the dispenser unit 5. The coupler retaining portion 36 is provided with a coupler housing switch 36a that is turned on when the detachable coupler 40 is engaged, and is switched from on to off when the detachable coupler 40 is detached.
[0032]
The exhaust port c of the three-way valve 34 is connected to a low-pressure pipe 41 that allows the residual gas in the detachable coupler 40 to escape to the outside so that the detachable coupler 40 can be detached after the gas supply is completed. The low-pressure pipe 41 is connected to a gas recovery path that opens to the atmosphere or recovers residual gas in the coupler 40.
[0033]
In addition, the emergency disconnect coupler 35 releases the connection when the vehicle 2 starts while the detachable coupler 40 is still connected to the detachable coupler 42 on the fuel tank 3 side, and a check provided inside the emergency disconnect coupler 35. A valve (not shown) closes to prevent gas leakage.
[0034]
The detachable coupler 40 and the detachable coupler 42 are each provided with a check valve (not shown) inside. When not connected to each other, the check valve closes, and the detachable coupler 40 is detached from the detachable coupler 40. When the coupler 42 is connected, each check valve is displaced to the valve-opening position to be in a mutually communicating state.
[0035]
Reference numeral 43 denotes a display, which displays the gas filling amount and the filling pressure filled in the fuel tank 3.
[0036]
The control device 47 is connected to each of the above-described devices, and is also connected to a start button 51, a display 52, an alarm device 53, a filling display lamp 54, a gas release lamp 55, and a stop button 56.
[0037]
The memory (ROM) 48 of the control device 47 has a gas filling program for filling the fuel tank 3 with gas, and the secondary pressure transmitter 33 detects when the detachable coupler 40 is connected to the detachable coupler 42 of the fuel tank 3. A pressure estimating program for estimating the residual pressure of the fuel tank 3 based on the set pressure value, and a supply pressure at the start of gas filling is set to a pressure higher than the estimated residual pressure of the fuel tank 3 by a predetermined value. And a pressure adjustment program for adjusting the set pressure of the pressure control valve 32.
[0038]
Accordingly, the control device 47 calculates the flow rate by integrating the flow rate pulses output from the mass flow meter 31 based on each of the programs, and also controls the gas supply on-off valve 29, the primary pressure transmitter 30, the mass flow meter 31 , The pressure control valve 32, the operation control of the secondary pressure transmitter 33, and the flow rate correction of the flow rate measurement value measured by the mass flow meter 31. The control device 47 and the control circuit 19 exchange control signals with each other, and control each device in cooperation with each other.
[0039]
A pipe 44 connected to the fuel tank 3 of the automobile 2 filled with the high-pressure gas has a detachable coupler 42 to which the detachable coupler 40 of the dispenser unit 5 is coupled from the upstream side, and a manual coupler for filling the gas. A manual opening / closing valve 45 that is opened by operation and a check valve 46 that prevents the gas filled in the fuel tank 3 from flowing back are provided.
[0040]
Next, a gas charging operation in the gas supply device 1 having the above configuration will be described.
[0041]
When filling the fuel tank 3 of the vehicle 2 with gas, an operator first removes the detachable coupler 40 from the coupler engaging portion 36 of the dispenser unit 5 and connects the detachable coupler 40 to the detachable coupler 42 of the vehicle 2. Then, the manual opening / closing valve 45 of the automobile 2 is opened, and switching is performed so that the inflow port a and the filling port b of the three-way valve 34 communicate with each other.
[0042]
Next, when the operator operates the start button 51 to turn on, the control device 47 opens the on-off valve 17 and opens the gas supply on-off valve 29. Accordingly, the high-pressure gas stored in the high-pressure gas accumulator 16 is charged into the fuel tank 3 via the gas supply line 28, the gas filling hose 37, the detachable couplers 40 and 42, the gas filling line 39, and the line 44. Is done.
[0043]
Immediately after the start of filling, the valve opening of the pressure control valve 32 disposed in the gas supply line 28 is slightly narrowed, and the pressure from the high-pressure gas accumulator 16 to each device is reduced by the gas from the high-pressure gas accumulator 16. Protect each device from high pressure gas. Then, when a predetermined time (for example, about 5 seconds) elapses, the valve opening of the pressure control valve 32 is gradually opened to increase the gas charging flow rate.
[0044]
When the fuel tank 3 is filled with gas in this way and becomes full, the pressure of the fuel tank 3 becomes approximately 200 kgf / cm.2It becomes.
[0045]
The gas filling amount that has passed through the gas supply pipe 28 is measured by the mass flow meter 31, and a voltage value (phase difference between the inflow side and the outflow side) according to the gas filling amount is used as a flow rate measurement signal by the controller 47. Is output to The control device 47 integrates the supply pressure detected by the secondary pressure transmitter 33 and the flow measurement value from the mass flow meter 31 and displays the amount of gas filling the fuel tank 3 on the display 43. .
[0046]
When the filling of the fuel tank 3 with the gas is completed, the operator connects the filling port b and the exhaust port c of the three-way valve 34 and shuts off the inflow port a. The exhaust port c exhausts the gas remaining in the gas filling hose 37, the detachable couplers 40 and 42 and the gas filling conduit 39 via the low-pressure conduit 41, and depressurizes the gas. To Thereby, the operator can draw the gas filling hose 37 with a light force, and the efficiency of the filling operation can be improved.
[0047]
Further, after closing the manual opening / closing valve 45 on the vehicle 2 side, the worker separates the detachable coupler 40 of the dispenser unit 5 from the detachable coupler 42 of the vehicle 2 and locks the coupler on the coupler locking portion 36. When the stop button 56 is turned on, a series of gas filling operations is completed.
[0048]
Here, the processing executed by the control device 47 of the gas supply device 1 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
[0049]
FIG. 2 is a flowchart of the gas filling start or stop processing. FIG. 3 is a flowchart of a process executed at predetermined time intervals during a gas filling operation.
[0050]
The operator connects the detachable coupler 40 provided at the tip of the gas filling hose 37 to the detachable coupler 42 of the fuel tank 3 and then opens the manual opening / closing valve 45 provided on the vehicle 2. At this time, since the high-pressure gas does not remain in the gas filling hose 37, the gas filling hose 37 can be drawn lightly, and the connection work of the detachable coupler 40 can be easily performed.
[0051]
Then, the operator turns on the start button 51 to start gas filling.
[0052]
In FIG. 2, step S1 (hereinafter, "step" is omitted) is a loop for waiting for an input, in which the start button 51 or the stop button 56 is turned on to wait until a start signal or a stop signal is input. I have.
[0053]
In S2, it is checked whether or not the start button 51 has been turned on. If the operator has turned on the start button 51 and a start signal has been input, the process proceeds to S3, in which the operation state ratio flag is set to " Set to "Initial measurement" and return to S1.
[0054]
However, if the start button 51 has not been turned on in S2, the process proceeds to S4, and it is checked whether the stop button 56 has been turned on. Therefore, when the worker operates the stop button 56 to turn on and a stop signal is input, the process proceeds to S5, sets the operation state ratio flag to "wait", and returns to S1.
[0055]
The process in FIG. 3 is started by a timer interrupt every 10 msec, for example.
[0056]
In FIG. 3, at S11, the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 is the filling target value (in this embodiment, the specified pressure value of the fuel tank 3 is 200 kgf / cm).2Check if: In S11, when the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 has not reached the filling target value (specified value), the process proceeds to S12, where the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 is changed to the filling target value ( If it has reached the (specified value), the process proceeds to S19.
[0057]
In S12, it is checked whether the operating state ratio flag is set to “initial measurement”. If the start button 51 is turned on and the operating state ratio flag is set to "initial measurement" in S12 as described above, the process proceeds to S13. However, if the operation state ratio flag is not set to “initial measurement” in S12, the process proceeds to S16.
[0058]
In S13, the pressure increase rate from the start of the initial measurement is compared with “the integrated flow rate from the start of the initial measurement ÷ the pipe capacity”. If the pressure increase rate is smaller in S13, the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 at that time is set as the initial pressure (residual pressure) of the fuel tank 3 and the process proceeds to S14. However, if the pressure increase rate is larger in S13, the process proceeds to S15.
[0059]
In S14, the operation state ratio flag is changed from “initial measurement” to “fill”. In S15, the valve opening of the pressure control valve 32 is reduced, and the gas is filled into the fuel tank 3 at a very small flow rate. Accordingly, gas is charged at a very small flow rate, and the pressure in the gas supply line 28, the gas filling hose 37, the detachable couplers 40 and 42, the gas filling line 39, and the line 44 gradually increases.
[0060]
Here, the closing force of the check valve 46 provided in the pipeline 44 has a magnitude obtained by adding the residual pressure of the fuel tank 3 to the spring force for urging the valve body in the valve closing direction. Therefore, the pressure upstream of the check valve 46 (the pressure in the gas supply line 28, the gas filling hose 37, the detachable couplers 40 and 42, the gas filling line 39, and the line 44) is higher than the closing force of the check valve 46. When it becomes large, the gas in the pipeline 44 opens the check valve 46 and flows into the fuel tank 3.
[0061]
At that time, since the valve opening of the pressure control valve 32 is narrowed and the gas is filled with a very small flow rate, the rate of increase in the secondary pressure of the gas supply pipe 28 decreases. At this time, the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 changes as shown in FIG. Then, the secondary pressure of the gas supply line 28 is in equilibrium with the pressure remaining in the fuel tank 3. Therefore, the secondary pressure of the gas supply line 28 is substantially equal to the pressure of the fuel tank 3.
[0062]
That is, it is determined that the check valve 46 provided immediately before the fuel tank 3 is opened when the pressure rise rate first decreases after the gas filling by the minute flow rate is started. The pressure value detected by the pressure transmitter 33 is read. Then, it can be estimated that the pressure value at that time is the residual pressure in the fuel tank 3.
[0063]
Therefore, in S13, when the check valve 46 is opened and the pressure rise rate is smaller than “the integrated flow rate from the start of the initial measurement ÷ the pipe capacity”, the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 To S14 as the initial pressure (residual pressure) of the fuel tank 3, and sets the operating state ratio flag to "fill".
[0064]
In S16, it is checked whether or not the operation state ratio flag is set to “fill”. If the operation state ratio flag is set to "filling" in S16, the process proceeds to S17, and the gas supply to the fuel tank 3 is performed by the optimal control of the gas supply amount and the gas supply pressure.
[0065]
That is, in S17, the supply pressure at the start of gas filling is higher than the estimated residual pressure of the fuel tank 3 by a predetermined value based on the residual pressure of the fuel tank 3 estimated as described above. The set pressure of the pressure control valve 32 is adjusted so as to be a pressure. Therefore, the gas supply pressure at the beginning of filling is set to a pressure slightly higher than the residual pressure in the fuel tank 3, and thereafter the valve opening is gradually increased every predetermined time, and the pressure in the fuel tank 3 is gradually increased. The gas is filled at the optimum pressure.
[0066]
If the operation state ratio flag is not set to "fill" in S16, the process proceeds to S18, and all the solenoid valves, that is, the on-off valve 17, the gas supply on-off valve 29, and the pressure control valve 32 are closed.
[0067]
In S11 described above, when the pressure value detected by the secondary pressure transmitter 33 reaches the filling target value (specified value), the pressure of the fuel tank 3 becomes 200 kgf / cm.2Has been reached and the gas filling into the fuel tank 3 has been completed, so the flow proceeds to S19, and the operating state ratio flag is set to “wait”. Then, in S20, all the solenoid valves, that is, the on-off valve 17, the gas supply on-off valve 29, and the pressure control valve 32 are closed.
[0068]
As described above, the residual pressure in the fuel tank 3 can be estimated by supplying a very small flow rate before the gas filling into the fuel tank 3 is started. On the other hand, it does not become too large, and the pressure of the fuel tank 3 is prevented from increasing rapidly. Thus, for example, when filling the fuel tank 3 with only a certain amount specified by the customer, the supply flow rate to the fuel tank 3 rapidly increases, and the gas amount exceeding the specified amount is filled. It is possible to prevent the gas from being charged and to precisely fill the specified fixed amount of gas.
[0069]
In addition, the gas supply pressure at the time of starting the filling is too higher than the residual pressure in the fuel tank 3 as in the conventional case, and the secondary pressure transmitter 33, the three-way valve 34, the detachable coupler It is possible to prevent the valve parts such as 40, 42, on-off valve 45 and check valve 46 from being damaged. Further, it is possible to prevent a disadvantage that the gas supply pressure at the start of the filling is lower than the residual pressure in the fuel tank 3 and the gas is not filled.
[0070]
Furthermore, not only when filling is performed until the pressure in the fuel tank 3 reaches the target pressure, but also when preset filling is performed only with a fixed amount specified by the customer, the supply flow rate to the fuel tank 3 rapidly increases at the start of filling. This prevents the specified amount of gas from being filled accurately.
[0071]
In the above-described embodiment, the case where compressed natural gas (CNG) obtained by compressing city gas is supplied as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to supply gas such as butane and propane. Of course.
[0072]
Further, in the above embodiment, the case where the compressed gas is filled in the fuel tank 3 of the automobile 2 has been described as an example. Of course, it is also possible to apply the present invention to an apparatus configured to be installed in the middle of a pipe for feeding compressed gas to another place.
[0073]
In the above embodiment, the city gas is compressed from the medium-pressure pipe 10 before branching to the home. However, the present invention is not limited to this. The gas may be taken out from the pipe.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, in the gas supply device according to the present invention, after the end of the gas filling hose is connected to the tank to be filled, the gas supply opening / closing valve is opened and the valve opening of the pressure control valve is made small to make the gas supply minute. A gas at a flow rate is supplied to the tank to be filled, and when it is detected that the pressure rise rate detected by the pressure change detecting means has decreased, the pressure of the tank to be filled is determined based on the pressure value detected by the pressure detecting means. Estimate residual pressureThe filling pressure of the gas supplied to the filling tank is controlled by adjusting the valve opening of the pressure control valve based on the estimated residual pressure.can do. Therefore, when a check valve is provided in the tank to be filled, the residual pressure of the tank to be filled is estimated at the timing when the rate of pressure rise due to the opening of the check valve decreases, and the optimum supply pressure according to the residual pressure is used. Gas filling of the tank to be filled can be performed, so that the gas filling time can be shortened, and each device on the downstream side can be prevented from being damaged by excessive pressure supply. Furthermore, even when only a predetermined amount specified by the customer is preset, it is possible to prevent a sudden increase in the supply flow rate to the fuel tank at the start of filling and to accurately fill the specified amount of gas. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a gas supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a process executed in a standby state of an input of a control circuit.
FIG. 3 is a flowchart of a process executed by the control circuit when gas filling is completed.
FIG. 4 is a graph showing a pressure change at the start of gas filling.
[Explanation of symbols]
1 Gas supply device
3 Fuel tank
4 Pressure generating unit
5 Dispenser unit
12 Compressor
16 High pressure gas accumulator
18 Pressure transmitter
19 Control circuit
17 On-off valve
28 Gas supply line
29 Gas supply on-off valve
30 Primary pressure transmitter
31 Flow meter
32 Pressure control valve
33 Secondary pressure transmitter
34 Three-way valve
37 Gas-filled hose
40, 42 Detachable coupler
47 control circuit

Claims (1)

圧縮されたガスを貯蔵するガス供給タンクと、
該ガス供給タンクに接続され、前記ガス供給タンクから供給されたガスを被充填タンクへ導くガス供給管路と、
該ガス供給管路に配設されたガス供給開閉弁と、
前記ガス供給管路の圧力を制御する圧力制御弁と、
記ガス供給開閉弁の下流に位置するよう前記ガス供給管路に配設され、前記ガス供給管路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
一端が前記ガス供給管路の下流側端部に接続され、他端が前記被充填タンクの逆止弁を有する被充填側管路に接続されるガス充填ホースと、
該ガス充填ホースの端部が前記被充填タンクに接続された後、前記ガス供給開閉弁を開弁するとともに前記圧力制御弁の弁開度を微少にして微少流量のガスを前記ガス充填ホースを介して前記被充填タンクに供給するガス充填供給開始手段と、
該ガス充填供給開始手段による微少流量のガスを供給している際に前記圧力検出手段により検出された圧力値から前記ガス供給管路内の圧力変化率を検出する圧力変化検出手段と、
該圧力変化検出手段により検出された圧力上昇率が低下したことが検出されたときに、前記圧力検出手段により検出された圧力値に基づいて前記被充填タンクの残留圧力を推定する圧力推定手段と、
前記圧力推定手段により前記被充填タンクの残留圧力が推定された場合に、当該推定された残留圧力に基づき前記圧力制御弁の弁開度を調節することにより前記被充填タンクに供給するガスの充填圧力を制御する充填圧力制御手段と、
よりなることを特徴とするガス供給装置。
A gas supply tank for storing the compressed gas,
A gas supply pipe connected to the gas supply tank and guiding the gas supplied from the gas supply tank to the tank to be filled;
A gas supply opening / closing valve disposed in the gas supply line;
A pressure control valve for controlling the pressure of the gas supply line,
Disposed in the gas supply line so as to be located downstream of the front Kiga scan feed off valve, a pressure detecting means for detecting the pressure of the gas supply conduit,
A gas-filled hose having one end connected to the downstream end of the gas supply pipe and the other end connected to a fill-side pipe having a check valve of the tank to be filled;
After the end of the gas filling hose is connected to the tank to be filled, the gas supply opening / closing valve is opened, and the valve opening of the pressure control valve is made very small so that the gas at a small flow rate is supplied to the gas filling hose. Gas filling supply start means for supplying to the tank to be filled through,
Pressure change detecting means for detecting a pressure change rate in the gas supply pipe from a pressure value detected by the pressure detecting means while supplying a small flow rate of gas by the gas filling supply starting means,
Pressure estimating means for estimating the residual pressure of the tank to be filled based on the pressure value detected by the pressure detecting means when it is detected that the pressure rise rate detected by the pressure change detecting means has decreased; ,
When the pressure estimating means estimates the residual pressure in the tank to be filled, the valve opening of the pressure control valve is adjusted based on the estimated residual pressure to fill the gas to be supplied to the tank to be filled. Filling pressure control means for controlling pressure,
A gas supply device comprising:
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