液化ガス充填システム
【課題】本発明は液化ガスの充填終了時のウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくすることを課題とする。
【解決手段】制御回路９０の充填制御部１４０は、開弁制御手段１４１と、液面位置判別手段１４２と、閉弁制御手段１４３とを有する。開弁制御手段１４１は、充填開始信号により第１の開閉弁Ｖ１、第３の開閉弁Ｖ５及び第２の開閉弁Ｖ４を開弁させて燃料タンク３０への液化ガス充填を開始する。液面位置判別手段１４２は、液面検出手段１９０により検出された液面検出データを受信し、液面検出データに基づく燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置に達したか否かを判別する。閉弁制御手段１４３は、燃料タンクの液面が前記所定位置に達したと判別された場合には、第１の開閉弁Ｖ１または第２の開閉弁Ｖ４の弁開度を閉弁側に絞り、または閉弁して燃料タンク３０への充填流量を減少させる。
【解決手段】制御回路９０の充填制御部１４０は、開弁制御手段１４１と、液面位置判別手段１４２と、閉弁制御手段１４３とを有する。開弁制御手段１４１は、充填開始信号により第１の開閉弁Ｖ１、第３の開閉弁Ｖ５及び第２の開閉弁Ｖ４を開弁させて燃料タンク３０への液化ガス充填を開始する。液面位置判別手段１４２は、液面検出手段１９０により検出された液面検出データを受信し、液面検出データに基づく燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置に達したか否かを判別する。閉弁制御手段１４３は、燃料タンクの液面が前記所定位置に達したと判別された場合には、第１の開閉弁Ｖ１または第２の開閉弁Ｖ４の弁開度を閉弁側に絞り、または閉弁して燃料タンク３０への充填流量を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液化ガス充填システムに係り、特に液化ガスを燃料タンクに効率良く充填する液化ガス充填システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両用燃料として使用される液化ガスとして、例えば、ブタン・プロパンなどを主成分とするＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ）、酸素含有率が高く黒煙が出ないディーゼル燃料として使用されるＤＭＥ（ジメチルエーテル）がある。この種の液化ガスは、気体燃料を圧縮することにより液化できるため、タンク内においては、液相領域と気相領域とが併存する。
【０００３】
上記液化ガスを充填するための液化ガス充填システムとしては、液化ガスの貯蔵元である液化ガス貯槽と被充填容器との間を充填ラインと均圧化ラインの２つの配管経路で連通して効率良く液化ガスを充填する方式が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、従来の充填方式を用いた液化ガス充填システムの系統図である。尚、図１に示す均圧充填方式は、特にプロパンやＤＭＥのような温度上昇に伴う飽和蒸気圧力の上昇が大きい液化ガスを充填する場合に適した充填方式である。
【０００５】
図１に示されるように、液化ガス充填システム１０は、液化ガス貯槽２０と、液化ガス充填配管経路（充填ライン）４０と、気相領域均圧配管経路（均圧化ライン）５０とを有する。液化ガス貯槽２０は、液化ガスを貯蔵する容量の大きい大型タンクである。
【０００６】
液化ガス充填配管経路４０は、一端が液化ガス貯槽２０の液相領域に接続され、他端が液化ガスを充填される燃料タンク３０の液相側接続口３２に接続される充填用接続カップリング３４を有する。気相領域均圧配管経路５０は、一端が液化ガス貯槽２０の気相領域に接続され、他端が燃料タンク３０の気相側接続口３６に接続される均圧用接続カップリング３８を有する。
【０００７】
また、液化ガス充填配管経路４０は、ディスペンサ６０を介して燃料タンク３０に接続されている。液化ガス貯槽２０とディスペンサ６０との間を連通する部分には、液化ガスを圧送する加圧手段としてのポンプ７０が設けられている。上記液化ガス充填配管経路４０と気相領域均圧配管経路５０を用いた均圧充填方式の液化ガス充填システムでは、液化ガスが液化ガス充填配管経路４０から燃料タンク３０内に充填されると共に、燃料タンク３０内の上部空間（気相領域）のベーパを気相領域均圧配管経路５０から液化ガス貯槽２０の気相領域に充填することにより、液化ガスを大流量で充填することが可能になる。
【０００８】
また、燃料タンク３０には、液面上昇による過充填を防止するため、液面が所定高さ位置に達した時点で閉弁するフロート弁からなる過充填防止弁３１が設けられている。この過充填防止弁３１は、液化ガス充填配管経路４０の先端に接続されており、燃料タンク３０の液面が満充填となる所定高さ位置（過充填防止位置）に達した場合に閉弁する。
【０００９】
また、ディスペンサ６０の筐体内部には、セパレータ６２と、容積式流量計６４と、背圧弁６６と、電磁弁からなる第１の開閉弁Ｖ１（充填用開閉弁）とが設けられている。セパレータ６２は、液化ガス充填配管経路４０により充填される液化ガスから気泡を分離する気液分離装置である。
【００１０】
容積式流量計６４は、液化ガス充填配管経路４０により充填される液化ガスの流量を計測し、計測した容積流量に応じた流量パルスを出力する。また、容積式流量計６４は、所謂ピストン式流量計とも呼ばれる流量計であり、例えば、特開平８−９４４０８号公報にみられるように４つのピストンが９０°の位相差で往復動し、各ピストンの往復動に伴う回転力が回転軸に伝達され、回転軸の回転角に応じた容積分（ピストンの移動により押し出された液化ガスの体積）に比例する流量パルスを生成する流量パルス生成部を有する。従って、回転軸の回転角に応じてピストンによって吐出された容積分の体積流量に比例する流量パルスを積算することにより液化ガスの充填量を演算することが可能になる。
【００１１】
充填用接続カップリング３４は、ディスペンサ６０から引き出された液化ガス充填配管経路４０を構成する充填ホース４２の先端（他端）に設けられている。また、均圧用接続カップリング３８は、ディスペンサ６０から引き出された気相領域均圧配管経路５０を構成する均圧ホース５２の先端（他端）に設けられている。そして、燃料タンク３０が搭載された車両８０には、液相側接続口３２を開または閉とする手動式の開閉弁Ｖ２と、気相側接続口３６を開または閉とする手動式の開閉弁Ｖ３とが設けられている。
【００１２】
ここで、接続口３２、３６は、接続カップリング３４、３８が接続口３２、３６に接続されたとき、内部通路を開とし、一方、接続カップリング３４、３８が離脱されたときには、内部通路（開口部）を閉とする弁機構を有する。
【００１３】
背圧弁６６は、気相領域均圧配管経路５０から分岐された背圧管６８を介して気相領域の均圧化された圧力が背圧として導入されており、均圧化された圧力よりポンプ７０により加圧された液圧が大きくなったときに開弁するように構成されている。
【００１４】
すなわち、背圧弁６６は、液化ガス充填配管経路４０により充填される液化ガスが容積式流量計６４において気化しないように、ポンプ７０により加圧された充填圧力が液化ガスの飽和蒸気圧力よりも上回る設定値以上になったとき開弁するように設定されている。
【００１５】
ここで、上記のように構成された液化ガス充填システム１０による液化ガスの充填終了後の流量演算について説明する。
【００１６】
充填終了に伴い作業員がディスペンサ６０に設けられた充填停止スイッチ釦９６を押してオンにする。制御回路９０は、充填停止信号によりポンプ７０を停止し、第１の開閉弁Ｖ１を閉弁する。次いで、制御回路９０は、容積式流量計６４より出力された流量パルスを読み込むことで燃料タンク３０に充填された液化ガス（液）の流量を充填量として演算し、演算結果の充填量を記憶すると共に、流量表示器９２に充填量を表示する。
【００１７】
この液化ガス充填システム１０においては、充填開始前に液化ガス貯槽２０の気相領域と燃料タンク３０の気相領域との間が気相領域均圧配管経路５０により連通されるため、液化ガス貯槽２０と燃料タンク３０との圧力差がなくなり、ポンプ７０の吐出圧力を充填するための圧力として有効に活かせる。
【００１８】
また、ポンプ７０の吐出圧力により液充填が行われると共に、充填量に等しい体積の燃料タンク３０内のベーパが気相領域均圧配管経路５０を介して液化ガス貯槽２０に移動する。そのため、燃料タンク３０の気相領域におけるベーパの液化は発生せず、ベーパの液化潜熱による内圧上昇は発生しない。従って、液化ガス貯槽２０内の液化ガスを燃料タンク３０に充填する過程における充填流量の低下は、防止されることになる。
【００１９】
液化ガスの充填は、燃料タンク３０内に設けられた過充填防止弁３１の所定充填量検知による弁閉止により終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−２９１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記従来の液化ガス充填システムでは、液化ガスの充填により、燃料タンク３０の過充填防止弁３１が液面上昇により閉弁動作した場合、所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が発生することにより、液化ガス充填配管経路４０に配された充填制御を行なう各機器の故障を引き起こすおそれがある。
【００２２】
このような所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を緩和する方法としては、例えば、過充填防止弁３１が閉弁する前に液化ガスの充填流量を減少させることが考えられるが、燃料タンク３０の液面位置が残量と充填流量との関係からどのように変化するのか分からないので、どのタイミングで液化ガスの充填流量を絞ると良いのかが不明である。例えば、充填流量を絞るタイミングが遅れると、所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を解消することができなくなり、充填流量を絞るタイミングが速すぎると、小流量による充填時間が長くなって燃料タンク３０への充填完了が遅れるという問題が生じる。
【００２３】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した液化ガス充填システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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、液化ガスが充填される燃料タンクと、該燃料タンクの液面位置が過充填防止位置に達したときに閉弁する過充填防止弁と、前記燃料タンクの液面高さ位置を検出する液面検出手段と、該液面検出手段により検出された液面検出データを送信する送信手段とを有する車両と、液化ガスが貯蔵された液化ガス貯槽と、一端が該液化ガス貯槽の液相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの液相領域に接続される液化ガス充填経路と、一端が前記液化ガス貯槽の気相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの気相領域に接続される気相領域均圧化経路と、前記液化ガスを加圧することにより前記液化ガス貯槽内の液化ガスを前記液化ガス充填経路を介して前記燃料タンクへ供給する加圧手段と、前記液化ガス充填経路に配された充填用開閉弁と、前記気相領域均圧化経路に配された均圧用開閉弁と、前記送信手段により送信された液面検出データを受信する受信手段と、前記液化ガス貯槽の液化ガスを前記燃料タンクへ充填開始する際に操作される充填開始操作部と、前記燃料タンクに充填される液化ガスの充填量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記充填開始操作部からの充填開始信号により前記充填用開閉弁及び前記均圧用開閉弁を開弁させて前記燃料タンクへの液化ガス充填を開始する開弁制御手段と、前記液面検出手段により検出された液面検出データを受信し、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクの液面が前記過充填防止位置よりも低い所定位置に達したか否かを判別する液面位置判別手段と、前記液面位置判別手段により前記燃料タンクの液面が前記所定位置に達したと判別された場合には、前記充填用開閉弁と前記均圧用開閉弁とのうち少なくとも何れか一方の弁開度を閉弁側に絞り、前記燃料タンクへの充填流量を減少させる閉弁制御手段と、を有することを特徴とする。
（２）前記閉弁制御手段は、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクへの充填可能量が所定値未満になったとき、前記均圧用開閉弁を閉弁することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、液面検出手段により検出された液面検出データを受信し、液面検出データに基づく燃料タンクの液面が過充填防止位置よりも低い所定位置に達したと判別された場合には、充填開閉弁と均圧開閉弁とのうち少なくとも何れか一方の弁開度を閉弁側に絞り、燃料タンクへの充填流量を減少させるため、燃料タンクの過充填防止弁の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくして充填制御を行なう各機器が受ける衝撃による影響を軽減することが可能になる。
【００２６】
また、本発明によれば、燃料タンクへの充填可能量が所定未満になったとき、均圧用開閉弁を閉弁するため、液充填と共に気相領域の圧力が徐々に上昇することにより、液充填を停止する場合よりも弁開度を制御することなく充填流量が徐々に減少することになり、所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくできると共に、弁制御を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の充填方式を用いた液化ガス充填システムの系統図である。
【図２】本発明による液化ガス充填システムの一実施例を示す系統図である。
【図３】制御回路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】
【００２８】
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】
【００２９】
図２は本発明による液化ガス充填システムの一実施例を示す系統図である。尚、図２において、前述した図１に示す部分と共通部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図２に示されるように、液化ガス充填システム１００は、ディスペンサ６０の内部に配された液化ガス充填配管経路４０に、容積式流量計６４に流入する液化ガスの温度Ｔ１を検知する温度検知器１１０と、第１の開閉弁Ｖ１（充填用開閉弁）の上流側と下流側とをバイパスするバイパス管路４４に配された電磁弁からなる第３の開閉弁Ｖ５（充填用開閉弁）とを有する。
【００３０】
また、第１の開閉弁Ｖ１と第３の開閉弁Ｖ５は、液化ガス充填配管経路４０に並列接続されており、時間差をもって個別に開弁または閉弁するように開閉制御される。また、第３の開閉弁Ｖ５の流路（口径）は、第１の開閉弁Ｖ１よりも小径であるので、充填可能な流量Ｑ５が第１の開閉弁Ｖ１の流量Ｑ１よりも少ない（Ｑ５＜Ｑ１）。
【００３１】
そのため、燃料タンク３０への液化ガスの充填開始時は、第３の開閉弁Ｖ５のみが開弁されて小流量Ｑ５で充填され、所定時間経過後に第１の開閉弁Ｖ１に開弁すると流量が（Ｑ５＋Ｑ１）に増大し、最大流量による充填が行なわれる。また、充填停止時は、第１の開閉弁Ｖ１が先に閉弁されて充填流量が最大流量（Ｑ５＋Ｑ１）から小流量Ｑ５に減少され、所定時間経過後に第３の開閉弁Ｖ５が閉弁されることで充填流量がゼロになる。よって、第１の開閉弁Ｖ１と第３の開閉弁Ｖ５の開弁及び閉弁のタイミングを所定時間ずつずらすことにより、段階的に充填流量を増大または減少させる二段開閉弁と同様な流量制御が行なわれる。
【００３２】
また、車両８０の燃料タンク３０には、液面センサからなる液面検出手段１９０が設けられている。液面検出手段１９０により計測された液面検出データは、例えば、無線装置（送信手段）２００により無線信号で送信される。本実施例では、燃料タンク３０の全容積に対して充填率８５％が最大充填量である。そのため、液面検出手段１９０は、充填率７５％に達したときに液面検出信号Ｌを出力し、充填率８５％に達したときに液面検出信号Ｈを出力する。すなわち、液面検出手段１９０は、燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置（充填率７５％）に達したときに液面検出信号Ｌを出力し、燃料タンク３０の液面が過充填防止位置（充填率８５％）に達したときに液面検出信号Ｈを出力する。
【００３３】
制御回路９０は、ディスペンサ６０の上部に設けられた無線装置（受信手段）２１０により車両８０の無線装置２００から送信された燃料タンク３０の液面検出データを受信し、受信した液面検出データに基づいて各開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５の弁開度を調節し、開弁または閉弁させる制御をすべく制御信号を出力する。
【００３４】
制御回路９０は、例えば、磁気ディスク装置あるいはＩＣメモリなどの記憶手段を有する記憶部１８０に接続されており、記憶部１８０に格納された各制御プログラム及び各データやパラメータを読み込み、演算処理を行なう。
【００３５】
また、制御回路９０は、充填用開閉弁としての第１の開閉弁Ｖ１、第３の開閉弁Ｖ５及び均圧用開閉弁としての第２の開閉弁Ｖ４を開閉制御することにより燃料タンク３０への液化ガスの充填制御を行う充填制御部１４０と、容積式流量計６４から出力される流量パルスを積算して燃料タンク３０に充填された液化ガスの充填量を演算する充填量演算部１５０とを有する。
【００３６】
さらに、充填制御部１４０は、開弁制御手段１４１と、液面位置判別手段１４２と、閉弁制御手段１４３とを有する。開弁制御手段１４１は、充填開始スイッチ釦９４（充填開始操作部）からの充填開始信号により第１の開閉弁Ｖ１、第３の開閉弁Ｖ５（充填用開閉弁）及び第２の開閉弁Ｖ４（均圧用開閉弁）を段階的に開弁させて燃料タンク３０への液化ガス充填を開始し、ガス充填流量を小流量から大流量に切替える。液面位置判別手段１４２は、液面検出手段１９０により検出された液面検出データを受信すると共に、当該液面検出データに基づく燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置（充填率７５％）に達したか否かを判別する。
【００３７】
閉弁制御手段１４３は、液面位置判別手段１４２により燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置（充填率７５％）に達したと判別された場合には、第１の開閉弁Ｖ１または第２の開閉弁Ｖ４の弁開度を閉弁側に絞り、または閉弁するための制御信号を出力し、燃料タンク３０への充填流量を減少させる。このように、燃料タンク３０への充填流量を減少させることにより、燃料タンク３０の液面が過充填防止位置に（充填率８５％）に達したときの過充填防止弁３１の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくできる。
【００３８】
また、閉弁制御手段１４３は、液面検出データに基づく燃料タンク３０への充填可能量が所定値未満（充填率７５％）になったとき、均圧用の第２の開閉弁Ｖ４を閉弁するための制御信号を出力する。このように、燃料タンク３０の充填率７５％で第２の開閉弁Ｖ４が閉弁することにより、燃料タンク３０の気相領域のベーパが排出されなくなる。このため、この後の燃料タンク３０においては、液化ガスの充填により液相領域の液面が上昇するのにつれて気相領域の圧力が徐々に上昇するため、燃料タンク３０の圧力上昇によって液化ガスの充填圧力との圧力差が次第に減少する。よって、液化ガスの充填流量が徐々に減少するため、過充填防止弁３１の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を緩和することができる。
【００３９】
ここで、液化ガス充填システム１００において、燃料タンク３０へ液化ガスを充填する際の操作手順及び制御処理について説明する。
【００４０】
車両８０への液化ガスを充填する際の作業としては、まず、作業員が充填用接続カップリング３４を燃料タンク３０の液相側接続口３２に接続し、さらに均圧用接続カップリング３８を燃料タンク３０の気相側接続口３６に接続する。そして、作業員は、開閉弁Ｖ２，Ｖ３を開弁操作する。これで、液化ガス充填開始前の準備作業が終わり、異常がないことを確認してディスペンサ６０の充填開始スイッチ釦９４をオンに操作する。
【００４１】
次に、ディスペンサ６０の制御回路９０が実行する液化ガス充填制御処理について説明する。図３はディスペンサ６０の制御回路９０が実行する液化ガス充填制御処理を説明するためのフローチャートである。尚、制御回路９０では、車両８０の液面検出手段１９０によって検出された液面検出データの受信処理も並行して行なっているが、その説明は省略する。
【００４２】
図３に示されるように、制御回路９０は、Ｓ１１において、ディスペンサ６０の充填開始スイッチ釦９４がオンに操作されると、Ｓ１２に進み、第２の開閉弁Ｖ４（均圧用開閉弁）を開弁する（開弁制御手段）。続いて、Ｓ１３に進み、ポンプ７０を起動すると共に、液化ガス貯槽２０の液化ガスを加圧して液化ガス充填配管経路４０への液化ガス充填可能状態にする。
【００４３】
さらに、Ｓ１４では、充填用副開閉弁としての第３の開閉弁Ｖ５を開弁する（開弁制御手段）。この第３の開閉弁Ｖ５は、流路が小径であるので、第３の開閉弁Ｖ５の開弁により燃料タンク３０に対して小流量による液化ガスの充填が開始される。
【００４４】
次のＳ１５では、充填開始からの経過時間が予め設定された所定時間に達したか否かをチェックする。Ｓ１５において、充填開始からの経過時間が予め設定された所定時間に達していないときは、Ｓ１６に進み、車両８０の液面検出手段１９０により検出された充填率７５％（燃料タンク３０の容積に対する充填量の比率）の液面検出信号Ｌが無線装置２００，２１０を介して入力されたか否かをチェックする（液面位置判別手段）。Ｓ１６において、液面検出手段１９０により充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されないときは、上記Ｓ１５の処理に戻り、Ｓ１５、Ｓ１６の処理を繰り返す。
【００４５】
また、Ｓ１５において、充填開始からの経過時間が予め設定された所定時間に達したときは、Ｓ１７に進み、充填用主開閉弁としての第１の開閉弁Ｖ１を開弁する（開弁制御手段）。これにより、燃料タンク３０への充填流量が増大し、大流量による液化ガスの充填が行なわれる。
【００４６】
続いて、Ｓ１８では、車両８０の液面検出手段１９０により検出された充填率７５％の液面検出信号Ｌが無線装置２００，２１０を介して入力されたか否かをチェックする（液面位置判別手段）。Ｓ１８において、充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されるまで、大流量による液化ガスの充填が行なわれ、Ｓ１７，Ｓ１８の処理を繰り返す。
【００４７】
また、Ｓ１８において、充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されると、Ｓ１９に進み、均圧用の第２の開閉弁Ｖ４を閉弁する（閉弁制御手段）。このように燃料タンク３０の充填率７５％で第２の開閉弁Ｖ４を閉弁することにより、燃料タンク３０の気相領域のベーパが排出されなくなるため、この後の燃料タンク３０においては、液化ガスの充填により液相領域の液面が上昇するのにつれて気相領域の圧力が徐々に上昇する。そのため、燃料タンク３０の圧力上昇によって液化ガスの充填圧力との圧力差が次第に減少することになり、液化ガスの充填流量が徐々に絞られる。よって、充填率の上昇と共に、液化ガスの充填流量は自動的に減少する。また、上記Ｓ１９において、第２の開閉弁Ｖ４の弁開度を閉弁側に絞る（例えば、弁開度を１００％から２０％〜５％に変更する）ように切替えても良い。
【００４８】
また、前述したＳ１６において、充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されたときは、第３の開閉弁Ｖ５のみによる小流量での充填により液面が所定充填位置（充填率７５％の液面位置）に達したため、上記Ｓ１７，Ｓ１８の処理を省略してＳ１９の処理を行なう。すなわち、燃料タンク３０に残留していた液化ガスの液面位置が所定充填位置（充填率７５％の液面位置）に近い場合には、第３の開閉弁Ｖ５のみによる充填でも充填率７５％の液面検出信号Ｌが液面検出手段１９０より検出される。この場合も、前述したＳ１８の場合と同様に、第２の開閉弁Ｖ４を閉弁することにより、燃料タンク３０の気相領域のベーパが排出されなくなる。そのため、燃料タンク３０においては、液化ガスの充填により液相領域の液面が上昇するのにつれて気相領域の圧力が徐々に上昇して液化ガスの充填圧力との圧力差が次第に減少することになり、液化ガスの充填流量が徐々に絞られる。よって、充填率の上昇と共に、液化ガスの充填流量は自動的に減少する。
【００４９】
次のＳ２０では、燃料タンク３０の充填可能量が燃料タンク３０の全容積に対する残りの充填率１０％（燃料タンク３０の最大充填率を８５％とした場合の充填可能な残りの充填量）に低下したので、第１の開閉弁Ｖ１を閉弁とする（閉弁制御手段）。これにより、充填率７５％から満充填となる充填率８５％まで、第３の開閉弁Ｖ５のみの小流量による充填が行なわれる。
【００５０】
このように充填流量が小流量に減少しているので、例えば、第３の開閉弁Ｖ５のみの小流量による充填中に過充填防止弁３１が閉弁動作しても所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が緩和される。また、Ｓ２０において、第１の開閉弁Ｖ１の弁開度を閉弁側に絞る（例えば、弁開度を１００％から２０％〜５％に変更する）ように切替えても良い。
【００５１】
続いて、Ｓ２１では、車両８０の液面検出手段１９０により検出された充填率８５％（燃料タンク３０の容積に対する満充填量）の液面検出信号Ｈが無線装置２００，２１０を介して入力されたか否かをチェックする。Ｓ２１において、液面検出手段１９０により検出された充填率８５％の液面検出信号Ｈが入力されるまで、液化ガスの充填を行なう。尚、燃料タンク３０には、過充填防止弁３１が設けられており、液面高さが充填率８５％の液面に達すると共に、過充填防止弁３１は閉弁動作する。この場合には、燃料タンク３０への充填流量が既に絞られているので、過充填防止弁３１の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が緩和される。
【００５２】
そして、Ｓ２１において、充填率８５％の液面検出信号Ｈが入力されると、当該燃料タンク３０の充填率が最大値に達したため、Ｓ２２に進み、満充填完了と判断して第３の開閉弁Ｖ５を閉弁して小流量による充填を完了する（閉弁制御手段）。尚、過充填防止弁３１がまだ閉弁動作していないときは、過充填防止弁３１より第３の開閉弁Ｖ５が先に閉弁することになる。この場合でも燃料タンク３０への充填流量が既に絞られているので、第３の開閉弁Ｖ５の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が緩和される。
【００５３】
このように、燃料タンク３０の液面が充填率８５％の過充填防止位置に達して過充填防止弁３１または第３の開閉弁Ｖ５を閉弁するときには、既に均圧用の第２の開閉弁Ｖ４が閉弁して充填流量が徐々に減少された状態であるので、過充填防止弁３１または第３の開閉弁Ｖ５を閉弁させたときの所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が抑制され、充填制御を行なう各機器が受ける衝撃による影響を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
上記実施例では、ポンプによって液化ガスを加圧して燃料タンクに充填する充填方式を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、ポンプ以外の加圧手段（例えば、液化ガス貯槽２０を高所に設置して位置エネルギを利用する方法や液化ガス貯槽２０を加熱して気相領域の圧力を上昇させて圧力差により充填する充填方式など）を用いても良いのは勿論である。
【００５５】
また、上記実施例では、液面検出手段１９０は、充填率７５％に達したときに液面検出信号Ｌを出力し、充填率８５％に達したときに液面検出信号Ｈを出力するものを採用しており、制御回路９０は液面検出手段１９０より液面検出信号Ｌが入力されると、各開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５の弁開度を制御することにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしているが、本発明の液面検出手段１９０を充填率に応じた液面検出信号を出力するものに代えるとともに、制御回路９０では液面検出手段１９０より入力される液面検出信号から充填率を判断し、この充填率が７５％及び８５％に達したと判断した時点で各開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５の弁開度を制御することにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしてもよい。
【００５６】
また、上記実施例では、液面検出手段１９０で検出された充填率が７５％に達した時点で均圧用の第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１とを閉弁或いは弁開度を絞ることにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしているが、第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１との何れか一方を閉弁或いは弁開度を絞るようにしても良い。
【００５７】
更に、上記実施例では、液面検出手段１９０で検出された充填率が７５％に達した時点で均圧用の第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１とを閉弁或いは弁開度を絞ることにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしているが、例えば充填率が６５％に達した時点で燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしても良く、要は、燃料タンク３０内へのガス充填が終了する際（燃料タンク３０の液面が充填率８５％の過充填防止位置に達して過充填防止弁３１または第３の開閉弁Ｖ５を閉弁する際）の流量が所望の流量以下に低下するようになるように均圧用の第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１とを閉弁或いは弁開度を絞るタイミングを調節するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
３０ 燃料タンク
３２ 液相側接続口
３６ 気相側接続口
４０ 液化ガス充填配管経路
４４ バイパス管路
５０ 気相領域均圧配管経路
６０ ディスペンサ
６４ 容積式流量計
６６ 背圧弁
７０ ポンプ
８０ 車両
９０ 制御回路
９４ 充填開始スイッチ釦
１００ 液化ガス充填システム
１８０ 記憶部
１９０ 液面検出手段
２００ 無線装置（送信手段）
２１０ 無線装置（受信手段）
１４１ 開弁制御手段
１４２ 液面位置判別手段
１４３ 閉弁制御手段
１４０ 充填制御部
１５０ 充填量演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は液化ガス充填システムに係り、特に液化ガスを燃料タンクに効率良く充填する液化ガス充填システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両用燃料として使用される液化ガスとして、例えば、ブタン・プロパンなどを主成分とするＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ）、酸素含有率が高く黒煙が出ないディーゼル燃料として使用されるＤＭＥ（ジメチルエーテル）がある。この種の液化ガスは、気体燃料を圧縮することにより液化できるため、タンク内においては、液相領域と気相領域とが併存する。
【０００３】
上記液化ガスを充填するための液化ガス充填システムとしては、液化ガスの貯蔵元である液化ガス貯槽と被充填容器との間を充填ラインと均圧化ラインの２つの配管経路で連通して効率良く液化ガスを充填する方式が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、従来の充填方式を用いた液化ガス充填システムの系統図である。尚、図１に示す均圧充填方式は、特にプロパンやＤＭＥのような温度上昇に伴う飽和蒸気圧力の上昇が大きい液化ガスを充填する場合に適した充填方式である。
【０００５】
図１に示されるように、液化ガス充填システム１０は、液化ガス貯槽２０と、液化ガス充填配管経路（充填ライン）４０と、気相領域均圧配管経路（均圧化ライン）５０とを有する。液化ガス貯槽２０は、液化ガスを貯蔵する容量の大きい大型タンクである。
【０００６】
液化ガス充填配管経路４０は、一端が液化ガス貯槽２０の液相領域に接続され、他端が液化ガスを充填される燃料タンク３０の液相側接続口３２に接続される充填用接続カップリング３４を有する。気相領域均圧配管経路５０は、一端が液化ガス貯槽２０の気相領域に接続され、他端が燃料タンク３０の気相側接続口３６に接続される均圧用接続カップリング３８を有する。
【０００７】
また、液化ガス充填配管経路４０は、ディスペンサ６０を介して燃料タンク３０に接続されている。液化ガス貯槽２０とディスペンサ６０との間を連通する部分には、液化ガスを圧送する加圧手段としてのポンプ７０が設けられている。上記液化ガス充填配管経路４０と気相領域均圧配管経路５０を用いた均圧充填方式の液化ガス充填システムでは、液化ガスが液化ガス充填配管経路４０から燃料タンク３０内に充填されると共に、燃料タンク３０内の上部空間（気相領域）のベーパを気相領域均圧配管経路５０から液化ガス貯槽２０の気相領域に充填することにより、液化ガスを大流量で充填することが可能になる。
【０００８】
また、燃料タンク３０には、液面上昇による過充填を防止するため、液面が所定高さ位置に達した時点で閉弁するフロート弁からなる過充填防止弁３１が設けられている。この過充填防止弁３１は、液化ガス充填配管経路４０の先端に接続されており、燃料タンク３０の液面が満充填となる所定高さ位置（過充填防止位置）に達した場合に閉弁する。
【０００９】
また、ディスペンサ６０の筐体内部には、セパレータ６２と、容積式流量計６４と、背圧弁６６と、電磁弁からなる第１の開閉弁Ｖ１（充填用開閉弁）とが設けられている。セパレータ６２は、液化ガス充填配管経路４０により充填される液化ガスから気泡を分離する気液分離装置である。
【００１０】
容積式流量計６４は、液化ガス充填配管経路４０により充填される液化ガスの流量を計測し、計測した容積流量に応じた流量パルスを出力する。また、容積式流量計６４は、所謂ピストン式流量計とも呼ばれる流量計であり、例えば、特開平８−９４４０８号公報にみられるように４つのピストンが９０°の位相差で往復動し、各ピストンの往復動に伴う回転力が回転軸に伝達され、回転軸の回転角に応じた容積分（ピストンの移動により押し出された液化ガスの体積）に比例する流量パルスを生成する流量パルス生成部を有する。従って、回転軸の回転角に応じてピストンによって吐出された容積分の体積流量に比例する流量パルスを積算することにより液化ガスの充填量を演算することが可能になる。
【００１１】
充填用接続カップリング３４は、ディスペンサ６０から引き出された液化ガス充填配管経路４０を構成する充填ホース４２の先端（他端）に設けられている。また、均圧用接続カップリング３８は、ディスペンサ６０から引き出された気相領域均圧配管経路５０を構成する均圧ホース５２の先端（他端）に設けられている。そして、燃料タンク３０が搭載された車両８０には、液相側接続口３２を開または閉とする手動式の開閉弁Ｖ２と、気相側接続口３６を開または閉とする手動式の開閉弁Ｖ３とが設けられている。
【００１２】
ここで、接続口３２、３６は、接続カップリング３４、３８が接続口３２、３６に接続されたとき、内部通路を開とし、一方、接続カップリング３４、３８が離脱されたときには、内部通路（開口部）を閉とする弁機構を有する。
【００１３】
背圧弁６６は、気相領域均圧配管経路５０から分岐された背圧管６８を介して気相領域の均圧化された圧力が背圧として導入されており、均圧化された圧力よりポンプ７０により加圧された液圧が大きくなったときに開弁するように構成されている。
【００１４】
すなわち、背圧弁６６は、液化ガス充填配管経路４０により充填される液化ガスが容積式流量計６４において気化しないように、ポンプ７０により加圧された充填圧力が液化ガスの飽和蒸気圧力よりも上回る設定値以上になったとき開弁するように設定されている。
【００１５】
ここで、上記のように構成された液化ガス充填システム１０による液化ガスの充填終了後の流量演算について説明する。
【００１６】
充填終了に伴い作業員がディスペンサ６０に設けられた充填停止スイッチ釦９６を押してオンにする。制御回路９０は、充填停止信号によりポンプ７０を停止し、第１の開閉弁Ｖ１を閉弁する。次いで、制御回路９０は、容積式流量計６４より出力された流量パルスを読み込むことで燃料タンク３０に充填された液化ガス（液）の流量を充填量として演算し、演算結果の充填量を記憶すると共に、流量表示器９２に充填量を表示する。
【００１７】
この液化ガス充填システム１０においては、充填開始前に液化ガス貯槽２０の気相領域と燃料タンク３０の気相領域との間が気相領域均圧配管経路５０により連通されるため、液化ガス貯槽２０と燃料タンク３０との圧力差がなくなり、ポンプ７０の吐出圧力を充填するための圧力として有効に活かせる。
【００１８】
また、ポンプ７０の吐出圧力により液充填が行われると共に、充填量に等しい体積の燃料タンク３０内のベーパが気相領域均圧配管経路５０を介して液化ガス貯槽２０に移動する。そのため、燃料タンク３０の気相領域におけるベーパの液化は発生せず、ベーパの液化潜熱による内圧上昇は発生しない。従って、液化ガス貯槽２０内の液化ガスを燃料タンク３０に充填する過程における充填流量の低下は、防止されることになる。
【００１９】
液化ガスの充填は、燃料タンク３０内に設けられた過充填防止弁３１の所定充填量検知による弁閉止により終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−２９１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記従来の液化ガス充填システムでは、液化ガスの充填により、燃料タンク３０の過充填防止弁３１が液面上昇により閉弁動作した場合、所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が発生することにより、液化ガス充填配管経路４０に配された充填制御を行なう各機器の故障を引き起こすおそれがある。
【００２２】
このような所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を緩和する方法としては、例えば、過充填防止弁３１が閉弁する前に液化ガスの充填流量を減少させることが考えられるが、燃料タンク３０の液面位置が残量と充填流量との関係からどのように変化するのか分からないので、どのタイミングで液化ガスの充填流量を絞ると良いのかが不明である。例えば、充填流量を絞るタイミングが遅れると、所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を解消することができなくなり、充填流量を絞るタイミングが速すぎると、小流量による充填時間が長くなって燃料タンク３０への充填完了が遅れるという問題が生じる。
【００２３】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した液化ガス充填システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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、液化ガスが充填される燃料タンクと、該燃料タンクの液面位置が過充填防止位置に達したときに閉弁する過充填防止弁と、前記燃料タンクの液面高さ位置を検出する液面検出手段と、該液面検出手段により検出された液面検出データを送信する送信手段とを有する車両と、液化ガスが貯蔵された液化ガス貯槽と、一端が該液化ガス貯槽の液相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの液相領域に接続される液化ガス充填経路と、一端が前記液化ガス貯槽の気相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの気相領域に接続される気相領域均圧化経路と、前記液化ガスを加圧することにより前記液化ガス貯槽内の液化ガスを前記液化ガス充填経路を介して前記燃料タンクへ供給する加圧手段と、前記液化ガス充填経路に配された充填用開閉弁と、前記気相領域均圧化経路に配された均圧用開閉弁と、前記送信手段により送信された液面検出データを受信する受信手段と、前記液化ガス貯槽の液化ガスを前記燃料タンクへ充填開始する際に操作される充填開始操作部と、前記燃料タンクに充填される液化ガスの充填量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記充填開始操作部からの充填開始信号により前記充填用開閉弁及び前記均圧用開閉弁を開弁させて前記燃料タンクへの液化ガス充填を開始する開弁制御手段と、前記液面検出手段により検出された液面検出データを受信し、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクの液面が前記過充填防止位置よりも低い所定位置に達したか否かを判別する液面位置判別手段と、前記液面位置判別手段により前記燃料タンクの液面が前記所定位置に達したと判別された場合には、前記充填用開閉弁と前記均圧用開閉弁とのうち少なくとも何れか一方の弁開度を閉弁側に絞り、前記燃料タンクへの充填流量を減少させる閉弁制御手段と、を有することを特徴とする。
（２）前記閉弁制御手段は、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクへの充填可能量が所定値未満になったとき、前記均圧用開閉弁を閉弁することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、液面検出手段により検出された液面検出データを受信し、液面検出データに基づく燃料タンクの液面が過充填防止位置よりも低い所定位置に達したと判別された場合には、充填開閉弁と均圧開閉弁とのうち少なくとも何れか一方の弁開度を閉弁側に絞り、燃料タンクへの充填流量を減少させるため、燃料タンクの過充填防止弁の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくして充填制御を行なう各機器が受ける衝撃による影響を軽減することが可能になる。
【００２６】
また、本発明によれば、燃料タンクへの充填可能量が所定未満になったとき、均圧用開閉弁を閉弁するため、液充填と共に気相領域の圧力が徐々に上昇することにより、液充填を停止する場合よりも弁開度を制御することなく充填流量が徐々に減少することになり、所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくできると共に、弁制御を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の充填方式を用いた液化ガス充填システムの系統図である。
【図２】本発明による液化ガス充填システムの一実施例を示す系統図である。
【図３】制御回路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】
【００２８】
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】
【００２９】
図２は本発明による液化ガス充填システムの一実施例を示す系統図である。尚、図２において、前述した図１に示す部分と共通部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図２に示されるように、液化ガス充填システム１００は、ディスペンサ６０の内部に配された液化ガス充填配管経路４０に、容積式流量計６４に流入する液化ガスの温度Ｔ１を検知する温度検知器１１０と、第１の開閉弁Ｖ１（充填用開閉弁）の上流側と下流側とをバイパスするバイパス管路４４に配された電磁弁からなる第３の開閉弁Ｖ５（充填用開閉弁）とを有する。
【００３０】
また、第１の開閉弁Ｖ１と第３の開閉弁Ｖ５は、液化ガス充填配管経路４０に並列接続されており、時間差をもって個別に開弁または閉弁するように開閉制御される。また、第３の開閉弁Ｖ５の流路（口径）は、第１の開閉弁Ｖ１よりも小径であるので、充填可能な流量Ｑ５が第１の開閉弁Ｖ１の流量Ｑ１よりも少ない（Ｑ５＜Ｑ１）。
【００３１】
そのため、燃料タンク３０への液化ガスの充填開始時は、第３の開閉弁Ｖ５のみが開弁されて小流量Ｑ５で充填され、所定時間経過後に第１の開閉弁Ｖ１に開弁すると流量が（Ｑ５＋Ｑ１）に増大し、最大流量による充填が行なわれる。また、充填停止時は、第１の開閉弁Ｖ１が先に閉弁されて充填流量が最大流量（Ｑ５＋Ｑ１）から小流量Ｑ５に減少され、所定時間経過後に第３の開閉弁Ｖ５が閉弁されることで充填流量がゼロになる。よって、第１の開閉弁Ｖ１と第３の開閉弁Ｖ５の開弁及び閉弁のタイミングを所定時間ずつずらすことにより、段階的に充填流量を増大または減少させる二段開閉弁と同様な流量制御が行なわれる。
【００３２】
また、車両８０の燃料タンク３０には、液面センサからなる液面検出手段１９０が設けられている。液面検出手段１９０により計測された液面検出データは、例えば、無線装置（送信手段）２００により無線信号で送信される。本実施例では、燃料タンク３０の全容積に対して充填率８５％が最大充填量である。そのため、液面検出手段１９０は、充填率７５％に達したときに液面検出信号Ｌを出力し、充填率８５％に達したときに液面検出信号Ｈを出力する。すなわち、液面検出手段１９０は、燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置（充填率７５％）に達したときに液面検出信号Ｌを出力し、燃料タンク３０の液面が過充填防止位置（充填率８５％）に達したときに液面検出信号Ｈを出力する。
【００３３】
制御回路９０は、ディスペンサ６０の上部に設けられた無線装置（受信手段）２１０により車両８０の無線装置２００から送信された燃料タンク３０の液面検出データを受信し、受信した液面検出データに基づいて各開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５の弁開度を調節し、開弁または閉弁させる制御をすべく制御信号を出力する。
【００３４】
制御回路９０は、例えば、磁気ディスク装置あるいはＩＣメモリなどの記憶手段を有する記憶部１８０に接続されており、記憶部１８０に格納された各制御プログラム及び各データやパラメータを読み込み、演算処理を行なう。
【００３５】
また、制御回路９０は、充填用開閉弁としての第１の開閉弁Ｖ１、第３の開閉弁Ｖ５及び均圧用開閉弁としての第２の開閉弁Ｖ４を開閉制御することにより燃料タンク３０への液化ガスの充填制御を行う充填制御部１４０と、容積式流量計６４から出力される流量パルスを積算して燃料タンク３０に充填された液化ガスの充填量を演算する充填量演算部１５０とを有する。
【００３６】
さらに、充填制御部１４０は、開弁制御手段１４１と、液面位置判別手段１４２と、閉弁制御手段１４３とを有する。開弁制御手段１４１は、充填開始スイッチ釦９４（充填開始操作部）からの充填開始信号により第１の開閉弁Ｖ１、第３の開閉弁Ｖ５（充填用開閉弁）及び第２の開閉弁Ｖ４（均圧用開閉弁）を段階的に開弁させて燃料タンク３０への液化ガス充填を開始し、ガス充填流量を小流量から大流量に切替える。液面位置判別手段１４２は、液面検出手段１９０により検出された液面検出データを受信すると共に、当該液面検出データに基づく燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置（充填率７５％）に達したか否かを判別する。
【００３７】
閉弁制御手段１４３は、液面位置判別手段１４２により燃料タンク３０の液面が過充填防止位置よりも低い所定位置（充填率７５％）に達したと判別された場合には、第１の開閉弁Ｖ１または第２の開閉弁Ｖ４の弁開度を閉弁側に絞り、または閉弁するための制御信号を出力し、燃料タンク３０への充填流量を減少させる。このように、燃料タンク３０への充填流量を減少させることにより、燃料タンク３０の液面が過充填防止位置に（充填率８５％）に達したときの過充填防止弁３１の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を小さくできる。
【００３８】
また、閉弁制御手段１４３は、液面検出データに基づく燃料タンク３０への充填可能量が所定値未満（充填率７５％）になったとき、均圧用の第２の開閉弁Ｖ４を閉弁するための制御信号を出力する。このように、燃料タンク３０の充填率７５％で第２の開閉弁Ｖ４が閉弁することにより、燃料タンク３０の気相領域のベーパが排出されなくなる。このため、この後の燃料タンク３０においては、液化ガスの充填により液相領域の液面が上昇するのにつれて気相領域の圧力が徐々に上昇するため、燃料タンク３０の圧力上昇によって液化ガスの充填圧力との圧力差が次第に減少する。よって、液化ガスの充填流量が徐々に減少するため、過充填防止弁３１の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃を緩和することができる。
【００３９】
ここで、液化ガス充填システム１００において、燃料タンク３０へ液化ガスを充填する際の操作手順及び制御処理について説明する。
【００４０】
車両８０への液化ガスを充填する際の作業としては、まず、作業員が充填用接続カップリング３４を燃料タンク３０の液相側接続口３２に接続し、さらに均圧用接続カップリング３８を燃料タンク３０の気相側接続口３６に接続する。そして、作業員は、開閉弁Ｖ２，Ｖ３を開弁操作する。これで、液化ガス充填開始前の準備作業が終わり、異常がないことを確認してディスペンサ６０の充填開始スイッチ釦９４をオンに操作する。
【００４１】
次に、ディスペンサ６０の制御回路９０が実行する液化ガス充填制御処理について説明する。図３はディスペンサ６０の制御回路９０が実行する液化ガス充填制御処理を説明するためのフローチャートである。尚、制御回路９０では、車両８０の液面検出手段１９０によって検出された液面検出データの受信処理も並行して行なっているが、その説明は省略する。
【００４２】
図３に示されるように、制御回路９０は、Ｓ１１において、ディスペンサ６０の充填開始スイッチ釦９４がオンに操作されると、Ｓ１２に進み、第２の開閉弁Ｖ４（均圧用開閉弁）を開弁する（開弁制御手段）。続いて、Ｓ１３に進み、ポンプ７０を起動すると共に、液化ガス貯槽２０の液化ガスを加圧して液化ガス充填配管経路４０への液化ガス充填可能状態にする。
【００４３】
さらに、Ｓ１４では、充填用副開閉弁としての第３の開閉弁Ｖ５を開弁する（開弁制御手段）。この第３の開閉弁Ｖ５は、流路が小径であるので、第３の開閉弁Ｖ５の開弁により燃料タンク３０に対して小流量による液化ガスの充填が開始される。
【００４４】
次のＳ１５では、充填開始からの経過時間が予め設定された所定時間に達したか否かをチェックする。Ｓ１５において、充填開始からの経過時間が予め設定された所定時間に達していないときは、Ｓ１６に進み、車両８０の液面検出手段１９０により検出された充填率７５％（燃料タンク３０の容積に対する充填量の比率）の液面検出信号Ｌが無線装置２００，２１０を介して入力されたか否かをチェックする（液面位置判別手段）。Ｓ１６において、液面検出手段１９０により充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されないときは、上記Ｓ１５の処理に戻り、Ｓ１５、Ｓ１６の処理を繰り返す。
【００４５】
また、Ｓ１５において、充填開始からの経過時間が予め設定された所定時間に達したときは、Ｓ１７に進み、充填用主開閉弁としての第１の開閉弁Ｖ１を開弁する（開弁制御手段）。これにより、燃料タンク３０への充填流量が増大し、大流量による液化ガスの充填が行なわれる。
【００４６】
続いて、Ｓ１８では、車両８０の液面検出手段１９０により検出された充填率７５％の液面検出信号Ｌが無線装置２００，２１０を介して入力されたか否かをチェックする（液面位置判別手段）。Ｓ１８において、充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されるまで、大流量による液化ガスの充填が行なわれ、Ｓ１７，Ｓ１８の処理を繰り返す。
【００４７】
また、Ｓ１８において、充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されると、Ｓ１９に進み、均圧用の第２の開閉弁Ｖ４を閉弁する（閉弁制御手段）。このように燃料タンク３０の充填率７５％で第２の開閉弁Ｖ４を閉弁することにより、燃料タンク３０の気相領域のベーパが排出されなくなるため、この後の燃料タンク３０においては、液化ガスの充填により液相領域の液面が上昇するのにつれて気相領域の圧力が徐々に上昇する。そのため、燃料タンク３０の圧力上昇によって液化ガスの充填圧力との圧力差が次第に減少することになり、液化ガスの充填流量が徐々に絞られる。よって、充填率の上昇と共に、液化ガスの充填流量は自動的に減少する。また、上記Ｓ１９において、第２の開閉弁Ｖ４の弁開度を閉弁側に絞る（例えば、弁開度を１００％から２０％〜５％に変更する）ように切替えても良い。
【００４８】
また、前述したＳ１６において、充填率７５％の液面検出信号Ｌが入力されたときは、第３の開閉弁Ｖ５のみによる小流量での充填により液面が所定充填位置（充填率７５％の液面位置）に達したため、上記Ｓ１７，Ｓ１８の処理を省略してＳ１９の処理を行なう。すなわち、燃料タンク３０に残留していた液化ガスの液面位置が所定充填位置（充填率７５％の液面位置）に近い場合には、第３の開閉弁Ｖ５のみによる充填でも充填率７５％の液面検出信号Ｌが液面検出手段１９０より検出される。この場合も、前述したＳ１８の場合と同様に、第２の開閉弁Ｖ４を閉弁することにより、燃料タンク３０の気相領域のベーパが排出されなくなる。そのため、燃料タンク３０においては、液化ガスの充填により液相領域の液面が上昇するのにつれて気相領域の圧力が徐々に上昇して液化ガスの充填圧力との圧力差が次第に減少することになり、液化ガスの充填流量が徐々に絞られる。よって、充填率の上昇と共に、液化ガスの充填流量は自動的に減少する。
【００４９】
次のＳ２０では、燃料タンク３０の充填可能量が燃料タンク３０の全容積に対する残りの充填率１０％（燃料タンク３０の最大充填率を８５％とした場合の充填可能な残りの充填量）に低下したので、第１の開閉弁Ｖ１を閉弁とする（閉弁制御手段）。これにより、充填率７５％から満充填となる充填率８５％まで、第３の開閉弁Ｖ５のみの小流量による充填が行なわれる。
【００５０】
このように充填流量が小流量に減少しているので、例えば、第３の開閉弁Ｖ５のみの小流量による充填中に過充填防止弁３１が閉弁動作しても所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が緩和される。また、Ｓ２０において、第１の開閉弁Ｖ１の弁開度を閉弁側に絞る（例えば、弁開度を１００％から２０％〜５％に変更する）ように切替えても良い。
【００５１】
続いて、Ｓ２１では、車両８０の液面検出手段１９０により検出された充填率８５％（燃料タンク３０の容積に対する満充填量）の液面検出信号Ｈが無線装置２００，２１０を介して入力されたか否かをチェックする。Ｓ２１において、液面検出手段１９０により検出された充填率８５％の液面検出信号Ｈが入力されるまで、液化ガスの充填を行なう。尚、燃料タンク３０には、過充填防止弁３１が設けられており、液面高さが充填率８５％の液面に達すると共に、過充填防止弁３１は閉弁動作する。この場合には、燃料タンク３０への充填流量が既に絞られているので、過充填防止弁３１の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が緩和される。
【００５２】
そして、Ｓ２１において、充填率８５％の液面検出信号Ｈが入力されると、当該燃料タンク３０の充填率が最大値に達したため、Ｓ２２に進み、満充填完了と判断して第３の開閉弁Ｖ５を閉弁して小流量による充填を完了する（閉弁制御手段）。尚、過充填防止弁３１がまだ閉弁動作していないときは、過充填防止弁３１より第３の開閉弁Ｖ５が先に閉弁することになる。この場合でも燃料タンク３０への充填流量が既に絞られているので、第３の開閉弁Ｖ５の閉弁動作による所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が緩和される。
【００５３】
このように、燃料タンク３０の液面が充填率８５％の過充填防止位置に達して過充填防止弁３１または第３の開閉弁Ｖ５を閉弁するときには、既に均圧用の第２の開閉弁Ｖ４が閉弁して充填流量が徐々に減少された状態であるので、過充填防止弁３１または第３の開閉弁Ｖ５を閉弁させたときの所謂ウォーターハンマ（水撃）現象による衝撃が抑制され、充填制御を行なう各機器が受ける衝撃による影響を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
上記実施例では、ポンプによって液化ガスを加圧して燃料タンクに充填する充填方式を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、ポンプ以外の加圧手段（例えば、液化ガス貯槽２０を高所に設置して位置エネルギを利用する方法や液化ガス貯槽２０を加熱して気相領域の圧力を上昇させて圧力差により充填する充填方式など）を用いても良いのは勿論である。
【００５５】
また、上記実施例では、液面検出手段１９０は、充填率７５％に達したときに液面検出信号Ｌを出力し、充填率８５％に達したときに液面検出信号Ｈを出力するものを採用しており、制御回路９０は液面検出手段１９０より液面検出信号Ｌが入力されると、各開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５の弁開度を制御することにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしているが、本発明の液面検出手段１９０を充填率に応じた液面検出信号を出力するものに代えるとともに、制御回路９０では液面検出手段１９０より入力される液面検出信号から充填率を判断し、この充填率が７５％及び８５％に達したと判断した時点で各開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５の弁開度を制御することにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしてもよい。
【００５６】
また、上記実施例では、液面検出手段１９０で検出された充填率が７５％に達した時点で均圧用の第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１とを閉弁或いは弁開度を絞ることにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしているが、第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１との何れか一方を閉弁或いは弁開度を絞るようにしても良い。
【００５７】
更に、上記実施例では、液面検出手段１９０で検出された充填率が７５％に達した時点で均圧用の第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１とを閉弁或いは弁開度を絞ることにより燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしているが、例えば充填率が６５％に達した時点で燃料タンク３０への充填流量を絞るようにしても良く、要は、燃料タンク３０内へのガス充填が終了する際（燃料タンク３０の液面が充填率８５％の過充填防止位置に達して過充填防止弁３１または第３の開閉弁Ｖ５を閉弁する際）の流量が所望の流量以下に低下するようになるように均圧用の第２の開閉弁Ｖ４と第１の開閉弁Ｖ１とを閉弁或いは弁開度を絞るタイミングを調節するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
３０ 燃料タンク
３２ 液相側接続口
３６ 気相側接続口
４０ 液化ガス充填配管経路
４４ バイパス管路
５０ 気相領域均圧配管経路
６０ ディスペンサ
６４ 容積式流量計
６６ 背圧弁
７０ ポンプ
８０ 車両
９０ 制御回路
９４ 充填開始スイッチ釦
１００ 液化ガス充填システム
１８０ 記憶部
１９０ 液面検出手段
２００ 無線装置（送信手段）
２１０ 無線装置（受信手段）
１４１ 開弁制御手段
１４２ 液面位置判別手段
１４３ 閉弁制御手段
１４０ 充填制御部
１５０ 充填量演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスが充填される燃料タンクと、該燃料タンクの液面位置が過充填防止位置に達したときに閉弁する過充填防止弁と、前記燃料タンクの液面高さ位置を検出する液面検出手段と、該液面検出手段により検出された液面検出データを送信する送信手段とを有する車両と、
液化ガスが貯蔵された液化ガス貯槽と、
一端が該液化ガス貯槽の液相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの液相領域に接続される液化ガス充填経路と、
一端が前記液化ガス貯槽の気相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの気相領域に接続される気相領域均圧化経路と、
液化ガスを加圧することにより前記液化ガス貯槽内の液化ガスを前記燃料タンクへ供給する加圧手段と、
前記液化ガス充填経路に配された充填用開閉弁と、
前記気相領域均圧化経路に配された均圧用開閉弁と、
前記送信手段により送信された液面検出データを受信する受信手段と、
前記液化ガス貯槽の液化ガスを前記燃料タンクへ充填開始する際に操作される充填開始操作部と、
前記燃料タンクに充填される液化ガスの充填量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記充填開始操作部からの充填開始信号により前記充填用開閉弁及び前記均圧用開閉弁を開弁させて前記燃料タンクへの液化ガス充填を開始する開弁制御手段と、
前記液面検出手段により検出された液面検出データを受信し、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクの液面が前記過充填防止位置よりも低い所定位置に達したか否かを判別する液面位置判別手段と、
前記液面位置判別手段により前記燃料タンクの液面が前記所定位置に達したと判別された場合には、前記充填開閉弁と前記均圧用開閉弁とのうち少なくとも何れか一方の弁開度を閉弁側に絞り、前記燃料タンクへの充填流量を減少させる閉弁制御手段と、
を有することを特徴とする液化ガス充填システム。
【請求項２】
前記閉弁制御手段は、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクへの充填可能量が所定値未満になったとき、前記均圧用開閉弁を閉弁することを特徴とする請求項１に記載の液化ガス充填システム。
【請求項１】
液化ガスが充填される燃料タンクと、該燃料タンクの液面位置が過充填防止位置に達したときに閉弁する過充填防止弁と、前記燃料タンクの液面高さ位置を検出する液面検出手段と、該液面検出手段により検出された液面検出データを送信する送信手段とを有する車両と、
液化ガスが貯蔵された液化ガス貯槽と、
一端が該液化ガス貯槽の液相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの液相領域に接続される液化ガス充填経路と、
一端が前記液化ガス貯槽の気相領域に接続され、他端が前記燃料タンクの気相領域に接続される気相領域均圧化経路と、
液化ガスを加圧することにより前記液化ガス貯槽内の液化ガスを前記燃料タンクへ供給する加圧手段と、
前記液化ガス充填経路に配された充填用開閉弁と、
前記気相領域均圧化経路に配された均圧用開閉弁と、
前記送信手段により送信された液面検出データを受信する受信手段と、
前記液化ガス貯槽の液化ガスを前記燃料タンクへ充填開始する際に操作される充填開始操作部と、
前記燃料タンクに充填される液化ガスの充填量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記充填開始操作部からの充填開始信号により前記充填用開閉弁及び前記均圧用開閉弁を開弁させて前記燃料タンクへの液化ガス充填を開始する開弁制御手段と、
前記液面検出手段により検出された液面検出データを受信し、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクの液面が前記過充填防止位置よりも低い所定位置に達したか否かを判別する液面位置判別手段と、
前記液面位置判別手段により前記燃料タンクの液面が前記所定位置に達したと判別された場合には、前記充填開閉弁と前記均圧用開閉弁とのうち少なくとも何れか一方の弁開度を閉弁側に絞り、前記燃料タンクへの充填流量を減少させる閉弁制御手段と、
を有することを特徴とする液化ガス充填システム。
【請求項２】
前記閉弁制御手段は、前記液面検出データに基づく前記燃料タンクへの充填可能量が所定値未満になったとき、前記均圧用開閉弁を閉弁することを特徴とする請求項１に記載の液化ガス充填システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２５５８０９（Ｐ２０１０−２５５８０９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０９３９７（Ｐ２００９−１０９３９７）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【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）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２０年度地域イノベーション創出研究開発事業「自動車用ＤＭＥ充填装置の研究開発とＤＭＥスタンドの安全性研究」、産業技術力強化法第１９条の適用を受けるもの）
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【出願人】（０００１１００９９）トキコテクノ株式会社 (264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【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）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２０年度地域イノベーション創出研究開発事業「自動車用ＤＭＥ充填装置の研究開発とＤＭＥスタンドの安全性研究」、産業技術力強化法第１９条の適用を受けるもの）
【出願人】（３９１００６４３０）中央精機株式会社 (128)
【出願人】（０００１１００９９）トキコテクノ株式会社 (264)
【Ｆターム（参考）】
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