专利名称：气体填充装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及向使用气体燃料的车辆和各种装置等的储气箱中填充燃料用气体的气体填充装置。
以前的这种气体填充装置是将压缩燃料用气体的压缩机和驱动该压缩机的电动马达放置在一个箱体中。
在这种以前的气体填充装置中，压缩机的气体吸入口被连接到气体供给源上，同时通过填充用软管将气体排出口连接到车辆和各种装置等的储气箱上，用电动马达驱动压缩机，将气体压送到上述储气箱中，进行填充。
可是，上述构成的以往的气体填充装置存在下述问题填充后期填充压力增大，向车辆的储气箱内填充的气体量(填充流量)难以增大，填充完成所需的时间加长。
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可提高气体的填充效率，可在短时间内填充气体的气体填充装置。
为实现上述目的，本发明的气体填充装置在压缩机和储气箱之间的气体填充系统中，设有检测气体压力的传感器，同时还具有控制装置，该控制装置根据该传感器检测出的气体压力超过所定压力以上的部分，根据气体压力检测值增大的程度，或者气体压力检测值与预定的最终填充压力之差的减小，逐渐降低压缩机的转速。
采用本发明可根据储气箱侧气体压力的升高，减小气体压力的上升率，缓和气体的温度上升。
权利要求2所述的本发明的气体填充装置在压缩机和储气箱之间的气体填充系统中，设有检测气体压力的传感器，同时根据该传感器检测出的气体压力与预定的最终填充压力之差的减小，增大前述气体冷却器的冷却能力。
采用本发明可随着储气箱侧气体压力的升高，减小气体温度的上升率。
权利要求3所述的本发明的气体填充装置是在权利要求1所述的气体填充装置中，还具有用作控制装置的引擎输出可变机构，随着气体压力检测值的增大，或者前述差的缩小，可减小引擎的输出。
采用本发明，由于随着储气箱侧气体压力的升高引擎的输出减小，压缩机的转速下降，因此可减小从压缩机向储气箱填充的气体压力的上升率，缓和气体的温度上升。
权利要求4所述的本发明的气体填充装置是在权利要求3所述的气体填充装置中，还设有引擎转速检测机构和存储对应前述气体压力检测值的目标引擎转速数值的存储机构，与目标引擎转速和检测引擎转速之差相对应地增减节流阀的开度，同时随着气体压力检测值的增大，或者前述差的减小，减小目标引擎转速值地进行补正，使目标引擎转速值变小地进行设定。
采用本发明，由于随着储气箱侧气体压力的升高，目标引擎转速减小，因此压缩机的转速降低，从压缩机向储气箱填充的气体压力的上升率减小，使气体的温度上升得以缓和。
权利要求5所述的气体填充装置是权利要求1所述的气体填充装置中，在引擎和压缩机之间还具有用作控制装置的可变变速装置，随着气体压力检测值的增大，或者前述差的缩小，将减小由压缩机的转速除以引擎转速的变速比。
采用本发明，由于随着储气箱侧气体压力的升高，变速比减小，压缩机的转速降低，因此从压缩机向储气箱填充的气体压力的上升率减小，缓和气体的温度上升。
图1是表示本发明气体填充装置的构成的图。
图2是表示除湿器构成的配管图。
图3(a)和(b)是说明三相阀的切换动作的图。
图4是表示控制系统的构成的框图。
图5是表示气体的填充压力和引擎转速之间关系的曲线图。
图6是说明本发明的气体填充装置的动作的流程图。
图7是表示发明的另一个气体填充装置的一个实施形态的构成图。
图8是表示填充压力和主换气扇10的转速之间关系的曲线图。
图9(a)和(b)是分别表示另两个实施形态的气体填充装置的构成图。
第一实施形态下面参照图1-图6详细说明本发明的气体填充装置的一种实施形态。
图1是表示本发明的气体填充装置的构成的图，图2是表示除湿器的构成的管路图，图3是用于说明三相阀的切换动作的图，图4是表示控制系统的构成的框图，框图，图5是表示气体的填充压力和引擎转数之间关系的曲线图，图6是用于说明本发明的气体填充装置的动作的流程图。
上述图中用符号1表示该实施形态中的气体填充装置。该气体填充装置1用于压缩从图1中用符号2表示的气体吸入口供给的例如天然气(以下简称气体)，填充到图中未示出的车辆和各种装置的储气箱中，该气体填充装置1将后述的引擎4、压缩机5、气体冷却器6等放置在一个箱体3中。另外3A表示容纳腔室。
上述箱体3在上端部形成朝向图1左右方向的中央部容纳室3A的外气入口7的同时，在左侧端部形成排气口8。该排气口8通过在箱体3内上下方向延伸的排气管9与箱体3内连通。在排气管9的上游侧端部(下端部)即容纳室3A的主排气口9A处设置主换气扇10，在排气管9中途的副排气口9B处设置副换气扇11。该副换气扇11连接电动马达12，其结构可将箱体3内上部的空气排出到排气管9内。
上述引擎4是水冷式四冲程四汽缸型引擎，曲轴13的轴线方向与图1的左右方向相平行地架设，在汽缸盖14位于上侧的状态下，在箱体下方安装曲轴13。该引擎4的点火火花塞用符号15表示。
在曲轴13的图1左侧端部上，连接有上述主换气扇10。即，引擎运转过程中由引擎4的动力驱动主换气扇10旋转。曲轴13的中途设置有皮带轮16，利用皮带连接发电机17。该发电机17通过充电回路与图1中用符号18表示的蓄电池连接。
该蓄电池18设置在与箱体3内的通风空间隔绝而形成的管路室19中。
引擎4的吸气系统的结构为从汽缸盖14开始在箱体3内向上延伸，在上述外气入口7附近形成开口。即，其结构可使吸气总管22将从位于箱体3内上部的滤气器21吸入的空气分配到各汽缸。在吸气总管22中途安装节流阀23，并在节流阀23的上游侧设置Venturi部以及由设置在Venturi部的燃料出口构成的混合器24。
上述节流阀23由节流阀开关驱动马达25驱动。上述混合器24的燃料出口通过燃料气体供给用配管26连接到后述压缩机入口管27上。即，该引擎4以经由该气体填充装置1压缩、供给车辆等的天然气为燃料。燃料气体供给用配管26中途安装有减压调节阀28和燃料气体流量控制阀29，其中减压调节阀28用于进行减压控制，使供给引擎4的燃料气体的压力接近大气压。
燃料气体流量控制阀29控制引擎启动准备过程中及运转过程中的开度，调节控制送往各汽缸的混合气的A/F。燃料气体流量控制阀29在引擎停止过程中还要求全闭，但在引擎停止过程中照旧打开的情况下，可在燃料气体供给配管26中途设置引擎停止过程中全闭的开关阀。
引擎4的排气系统带有排气腔室31和消音器32，其中的排气腔室31通过安装在汽缸盖14处的排气总管30将每个汽缸的排气集合在引擎4一侧，消音器32连接在该排气腔室31的下游侧。上述消音器32设置在箱体3内图1的左侧端部，连接向上方延伸的排气管33。排气管33的下游端部贯穿箱体的上壁，向上方突出。
引擎4的冷却系统由带有散热器34口电动式冷却水泵35的循环回路构成。散热器34设置在与箱体3内上述外气入口7相对应的位置上。此外，在前述循环回路中途通过线性三相阀37连接有分流散热器34的旁通路36。该实施形态中采用由引擎冷却水同时冷却压缩机5的结构。
线性三相阀37根据引擎的温度，当引擎温度增高时，控制流向散热器34的引擎冷却水的分流量增加，而且启动之后引擎处于过冷却状态时，线性三相阀37象早期的暖机那样，使引擎冷却水在散热器34中迂回，通过压缩机5的水套管。也可以在曲轴13上设置驱动皮带轮，设置用皮带与该驱动皮带轮连接的引擎驱动式冷却水泵代替电动式冷却水泵35。
压缩机5采用带有4处压缩部的容积型压缩机，其输入轴5a通过电磁离合器41连接到引擎4的曲轴13的与主换气扇10相反侧的端部上，与引擎4邻接地搭载在箱体3下部。该压缩机5借助于上述输入轴5a的旋转，在压缩机入口管27处压缩从箱体下部的气体吸入口2供给的气体，排出到压缩机出口管42中。
上述压缩机入口管27与上述气体吸入口2和压缩机5的气体入口连接，中途安装气体供给阀43、全部气体流量计44、单向阀45、后述除湿装置46和吸入截止阀47，同时该压缩机入口管27与检测供给气体的压力的第一压力传感器48和前述燃料气体供给用配管26相连。
压缩机5的前述4个压缩部，即压缩部#1～压缩部#4的压缩比各不相同，气体通路呈直列连接。虽然整个压缩部#1～#4相同，但压缩部#1的压缩比最大，压缩部#2～#4的压缩比依次减小。
另外，各压缩部#1～#4之间的气体通路与压缩部#4的出口侧的气体通路通向前述气体冷却器6，其结构使压缩后的气体的温度降低。即，图1中压缩部#1～压缩部#4的出口A～G分别连接气体冷却器的出口A～G。
该气体冷却器6是空冷式冷却器，气体流动的管路中，设有图中未示出的冷却扇的热交换部6a被放置在带有空气入口、出口的壳体中。气体冷却器6设置在箱体3内上部，使空气入口与上方的散热器34的空气出口相对，从箱体3的外气入口7流入的外气经过散热器34，通过前述热交换部6a，一边从出口冷却压缩机5、引擎4的外周，一边从主换气扇10被排出。
符号7A表示将通过散热器34及气体冷却器6的外气导入引擎4和压缩机5。本实施形态中外气入口7设置在箱体3的上面，但是在箱体3的正面、背面或与主换气扇10相对的右侧面上设置一个或多个外气入口7也可以。
前述压缩机出口管42贯穿箱体3，向箱体3外导出，并将填充联接插口51接到前端部。通过将该填充联接插口51连接到图中未示出的车辆油箱侧的联接插口，可连通压缩机5和车辆的储气箱。填充联接插口51还设有检测出与储气箱侧的联接插口相互连接情况的用于确认填充管连接的传感器52。
压缩机出口管42的中途装有图1中用符号53表示的排出流量计、滤油器54，与用于检测出填充压力的第二压力传感器55连接。该实施形态中，滤油器54和流量计53之间通过高压放气阀56与高压放气腔57连接。
高压放气腔57在填充开始时即填充联接插口51连接到车辆上之前，将压缩系统中残存的气体排出，降低气体填充系统的压力。即，通过打开高压放气阀56，降低压缩机5内的残存压力，可通过手工简单地将填充联接插口51连接到储气箱侧的联接插口中。
该实施形态中，高压放气腔57被连接到压缩机入口管27的吸入截止阀47的下游部。通过采用上述结构，高压放气腔57可实现气体供给系统的缓冲腔的功能。在引擎4运转过程中吸入截止阀47打开时，高压放气腔57内的压力不会异常增高，在打开高压放气阀56、使高压放气腔57内的压力异常增高的情况下，打开卸压阀58，气体从放气口59溢出到外部。另外由于高压放气腔57的容积十分大，可防止压力异常，在这种情况下卸压阀58和放气口59也可以不要。
前述除湿装置46用于除去气体中的水分，如图2所示，前述除湿装置由与压缩机入口管27并列设置的两个除湿器#A，#B、加热除湿器#A、#B的加热装置61以及切换机构62构成，其中切换装置是在除湿器#A、#B中选择一个除湿器与气体通路连接，并使前述加热装置61连接到从气体通路断开的除湿器上。
前述除湿器#A、#B捕捉液态水分，其结构为在内部装填一旦加热该水分就会蒸发分离的过滤材料(图中未示出)。过滤材料也可以是在一定温度以下吸收冷凝水和水蒸气，在一定温度以上分离冷凝水和水蒸气。
前述加热装置61的结构使该加热装置61在将加热的空气供给除湿器侧的同时，将除湿器排出的空气导入引擎4的吸气系统。该加热装置61的加热源是引擎4的排气。如图1所示，该加热装置61带有将引擎4的排气腔室31与上游侧端部连通的空气加热管63和将节流阀下游侧的吸气通道与下游端部连接的吸引管64。连接到前述空气加热管62的上游端的用符号65表示的是箱体3内带有空气吸入口的空气净化器。
前述切换机构62由与除湿器#A、#B的气体入口侧连接的两个三相阀66、67以及与气体出口侧连接的两个三相阀68、69构成。
如图3(a)所示，前述上游侧的两个三相阀66、67采用的结构为在连通出口a和出口b(连通除湿器#A、#B的上游侧和气体吸入口侧)的气体供给状态和连通出口b和出口c(连通除湿器#A、#B的上游侧和空气加热管63)的复原状态之间进行切换。
如图3(b)所示，下游侧的两个三相阀68、69采用的结构为在连通出口a和出口b(连通除湿器#A、#B的下游侧和压缩机5侧)的气体供给状态和连通出口a和出口c(连通除湿器#A、#B的下游侧和吸引管64)的复原状态之间进行切换。
该除湿装置通过在引擎运转时例如使除湿器#A的上游侧的三相阀66和下游侧的三相阀68处于前述气体供给状态，除湿器#B的上游侧的三相阀67和下游侧的三相阀69处于前述复原状态，可除去除湿器#A中气体中的水分，并向除湿器#B中供给热风，使水分蒸发(复原)。两个除湿器#A、#B中除湿和复原的切换在该气体填充装置1中的气体填充流量q的累计值达到预定量时才进行。
如该实施形态所示地构成除湿装置46，从而除湿器#A、#B复原时与水蒸气一起运动的除湿器#A、#B中的气体(天然气)可在引擎4中燃烧，可防止由于气体向大气直接排放而对环境产生恶劣影响。由于借助于吸气负压可向除湿器#A、#B供给加热用空气，因此实现上述效果不需要泵。
吸引管64连接在吸气通路22的哪个位置，加热空气都可和运转过程中的吸气流一起被导入引擎，如果如图1所示连接在节流阀23的下游位置，则不管节流阀23的开度，都可有效地进行除湿器#A、#B的加热复原，如果连接在节流阀23的上游位置，减小节流阀23的开度，在低速运转时，通过调整节流阀23的开度可减少对运转的响应性所产生的影响。
前述三相阀66～69的切换和其它电子部件的控制是由图1中用符号71表示的控制装置实施的。
如图4所示，控制装置71在输入侧连接各种传感器，同时在输出侧连接阀和马达等的致动器。
传感器的种类有检测供给气体的压力的第一压力传感器48、用于检测填充压力的第二压力传感器55、用于切换运转模式的运转切换转换器72(参照图1)、吸入流量计44、排出流量计53、用于检测外气温度的第一温度传感器73、用于检测出箱体3内温度的第二温度传感器74、用于检测引擎冷却水的引擎出口处温度的第三温度传感器75、用于检测压缩机5的温度的第四温度传感器76、用于检测从压缩机5排出的气体温度的第五温度传感器77、设置在箱体3内上部的气体检测器78、引擎转速传感器79、节流阀开度传感器80、用于确认填充管连接的传感器52等。
致动器有用于控制引擎4的点火时间的点火控制回路81、节流阀开闭驱动马达25、燃料控制阀29、卸压阀58、高压放气阀56、吸入截止阀47、用于除湿装置的三相阀66～69、与主换气扇10连接的发电机17、安装在引擎4和压缩机5之间的电磁离合器41、冷却水泵35、用于冷却水的线性三相阀37、气体供给阀43、用于驱动副换气扇11的电动马达12等。
该控制装置71及各电子部件的电源为前述的蓄电池18，即使在引擎4停止的状态下，驱动前述致动器，也可实现后述各种控制。另外蓄电池18在引擎4运转的状态下通过发电机17充电。
该控制装置71的结构使其可通过前述运转切换转换器72切换引擎4的运转模式。运转模式有(1)运转停止模式、(2)低速填充模式、(3)通常填充模式、(4)急速填充模式。气体填充时，求出每种前述运转模式预定的目标引擎转速R1和实际引擎转速R2之间的差，根据该转速的差以反馈控制方式控制节流阀的开度。目标引擎转速存储在图4中用符号82表示的存储器中。
如图5所示，该控制装置71的结构使其可减小气体的实际填充压力和预定的最终填充压力(目标压力)之差，将引擎的转速逐渐降低到预定的转速(可驱动压缩机5的最低转速)。
为了降低引擎的转速，达到预定的阈值，减小节流阀的开度。该阈值除了用比例阈值之外，也可以用相阈值。
参照图6所示的流程图，将控制装置71的更详细的说明和该气体填充装置1的动作合在一起说明。
图6的步骤S1中，一旦通过运转切换转换器72选择低速填充模式、通常填充模式、急速填充模式中任何一种运转模式，控制装置71即可在步骤S2～S3中，在引擎启动之前通过后述第一种传感器群的各传感器检测出。第一种传感器群的传感器有用于检测出气体的供给压P1的第一压力传感器48、气体检测器78、用于确认填充管连接的传感器52。
通过这些传感器检测出的结果即使有1个异常的情况下，在步骤S4中，将在设置在箱体外部的显示盘(图中未示出)上显示警告信息，同时亮起警告灯。气体检测器78检测出气体时，在步骤S5中，仅在预定的时间驱动副换气扇11。判定在步骤S3中异常的情况有第一压力传感器48检测出的气体供给源侧的气体的压力P1比预定值小，气体检测器78检测出气体，用于确认填充管连接的传感器52未检测出连接。
在步骤S5中，驱动副换气扇11后，控制装置71在步骤S6中判定气体检测器78是否再次检测气体，在异常状态持续时，控制装置71中止全部控制。属于气体检测以外的异常时，即确认填充管连接的传感器52未测得处于连接状态时等情况下，在一定时间的警告显示后，结束流程(END)。
在通过驱动副换气扇11消除异常的情况和前述步骤S3中判定为异常的情况下，进入步骤S7，控制装置71进行各阀的初始设定。
在下一个步骤S8中，控制装置71从存储器82中读出与运转模式相对应的节流阀的开度，控制节流阀开闭驱动马达25，设定节流阀的开度。此后，在步骤S9中，控制装置71判定气体填充流量q的累计值是否小于预定的设定值。前述累计值是以排出流量计53或者整个气体流量计44检测出的流量为基础求出的，存储在前述存储器82中。
在步骤S9中，当判定为NO时，即气体填充流量q的累计值超过设定值时，在步骤S10中，通过除湿装置46的切换机构62对使用的除湿器#A、#B进行切换。此时前述累计值的数值被清除掉。
另外，为了气体填充用户付费和向气体供给源支付气体费用，清除的数据，特别是排出流量累计值和整个气体流量累计值被积累保存在存储器82以外的其它存储区域中。
此后，在步骤S11中，控制装置71启动图中未示出的启动马达，从而启动引擎4，在步骤S12中，通过后述第二种传感器群的各传感器检测出运转状态。第二种传感器群的传感器有检测出引擎4的实际转速R2的引擎转速传感器79、用于检测出气体的填充压力P2的第二压力传感器55、排出流量计53、第1～第5温度传感器73～77。
一旦启动引擎4，通过主换气扇10的旋转，外气从箱体3的外气吸入口7流入箱体3内，在箱体3内流动，从排气口8被排出。在箱体3内，前述外气流入时，散热器34、气体冷却器6等热交换器被冷却。
如上所述通过各种传感器检测出运转状态后，在步骤S13中，控制装置71从存储器82中读出与运转模式相对应的目标引擎转速R1，在步骤S15中，求出目标引擎转速R1和实际引擎转速R2之差。接着，在步骤S17中，控制装置71将上述R1、R2之差全部消除，根据反馈控制开闭节流阀23。即如果实际的引擎转速R2比目标引擎转速R1大，控制装置71则向关闭方向转动节流阀23，如果实际的引擎转速R2比目标引擎转速R1小，控制装置71则向打开方向转动节流阀23。
在步骤S14中，控制装置71使目标引擎转速R1与填充压力P2与最终填充压力之差相对应地进行补正，在步骤S17中，将控制信号送往节流阀开闭驱动马达25。从而对应于气体的填充压力P2地设定节流阀23的开度。前述目标引擎的转速R1的补正是使填充压力P2与最终填充压力之差减小，而且减小目标引擎转速R1来实施的。为了实现上述补正，采用上述比例阈值和相阈值。
设置用于算出节流阀开闭速度补正值的步骤S16，该节流阀开闭速度补正值用于快速或慢速地补正节流阀的旋转开度，也可以在步骤S17中，以该经过补正的节流阀开闭速度完成节流阀的动作。此时算出节流阀开闭速度补正值是基于各种传感器检测值，采用比例阈值和相阈值等算出的。
通过上述补正目标引擎转速R1，在填充末期填充压力P2与最终压力之差减小，而且引擎转速逐渐降低。其结果，车辆储气箱侧的气体压力升高，同时气体压力的上升率减小，由于气体的温度上升被缓和，可保证从压缩机5排出的气体的密度高。
接着，在步骤S12和步骤S13及以前的流程中，在步骤S21中，控制装置71基于各种传感器的检测值，向其它致动器送出控制信号。此时，在图7所示的第二实施形态中，例如减小气体填充压力P2和最终填充压力之差，并且增大主换气扇10的转速。如果如上所述地增大主换气扇10的转速，在箱体3内流动的空气量增大，由于可以提高气体冷却器6的冷却性能，因此在提高储气箱侧的气体压力的同时，降低了气体温度的上升率。其结果，与降低引擎转速时一样，气体填充末期，气体的温度平缓上升，可保证从压缩机5排出的气体的密度高。
当箱体3内的温度超过预定温度时，驱动用于副换气扇的电动马达12。通过使副换气扇11旋转，可增大在箱体3内流动的空气的量，因此可起到与增大主换气扇10的转速时同样的效果，在气体填充末期，气体的温度平缓上升，可保证从压缩机5排出的气体的密度高。
如上所述对其它致动器进行控制之后，在步骤S19中，控制装置71算出填充压力P2的上升率dp2/dt，在步骤S20中基于排出流量计53的检测值，求出气体填充流量q的累计值。在步骤S19中的上升率dp2/dt用于下一个流程中的步骤S14和步骤S16等中。
在步骤S21中，控制装置71通过各种传感器检测出运转状态，在步骤S22中判定运转是否停止了。在步骤S21中使用的传感器有第一压力传感器48、气体检测器78、用于确认填充管连接的传感器52、第二压力传感器55、运转切换转换器72、用于检测出箱体3内的温度的第二温度传感器74、用于检测出引擎冷却水在引擎出口处的温度的第三温度传感器75、用于检测出压缩机5的温度的第四温度传感器76、用于检测出从压缩机5排出的气体温度的第五温度传感器77等。
在步骤S22中，判定运转停止的情况有通过第一压力传感器48检测出的气体吸入口2侧的气体压力P1小于预定值时、气体检测器78检测出气体时、用于确认填充管连接的传感器52检测出未连接时、在步骤S19中求出的填充压力P2的上升率dp2/dt异常时(例如，填充压力P2急速下降时)、通过运转切换转换器72选择了运转停止模式时、温度传感器74～77检测出的温度高于预定的上限温度时。
在步骤S22中，判定运转停止时，在步骤S23中在显示盘上显示警告的同时亮起警告灯，在步骤S24中，使引擎4停止运转。另外，通过运转切换转换器72选择了运转停止模式时，不用前述显示盘和警告灯进行警告显示，而使引擎4停止运转。
引擎停止，向点火控制回路81送出控制信号，通过断开供给点火火花塞15的电力来实现。在步骤S24中，代替使引擎4停止运转，也可以使引擎4和压缩机5之间的电磁离合器41从连接状态切换为切断状态。
在步骤S22中，判定运转继续时，进入步骤S25，判断填充压力P2是否到达最大压力P2max(最终填充压力)，即判断气体的填充是否已经结束。气体填充未结束时，回到步骤S13，重复上述控制，气体填充已经结束时，在步骤S26中在显示盘上显示填充结束，在步骤S24中使引擎4停止运转。
如上所述构成的气体填充装置1由于采用的结构使压缩机5和车辆的储气箱之间的气体填充系统的填充压力P2与预定的最终填充压力之差减小，而且逐渐将引擎的转速降至预定的转速，因此可降低压缩机的转速，提高储气箱侧的气体压力，同时减小气体压力的上升率，使气体的温度上升得以缓和。
因此，在气体填充末期，气体的温度上升被缓和，可保证从压缩机排出的气体的密度高，因而可提高气体的填充效率。
如果采用的结构可同时减小填充压力P2和预定的最终填充压力之差，而且能增大气体冷却器6的冷却能力，则可提高储气箱侧的气体压力，并减小气体温度的上升率。
因此在气体填充末期，可使气体温度平缓上升，可保证从压缩机排出的气体的密度高。
而且如果采用该实施形态中的气体填充装置，在填充末期可降低引擎的转速，即压缩机的转速，两者相辅相成，进一步提高填充效率。
另外，直到填充压力P2超过预定压力(例如，每个车辆和每种装置的最终填充压力之内的最小压力值的约60％，或者80％的压力)，作为与运转模式相对应的目标引擎转速，当填充压力P2超过预定的一定压力时，根据填充压力超过的程度，设定目标引擎转速，使其小于与运转模式相对应的目标引擎转速，也可以在运转中补正目标引擎转速。
或者从填充压力P2超过预定的一定压力时开始，通过目标引擎转速中止反馈控制，从填充压力P2到达预定的一定压力时的节流阀的开度逐渐向全闭位置关闭节流阀也可以。或者，拧动燃料控制阀29的开度，将点火时刻定为比与该引擎转速、节流阀开度相对应的最合适的点火时刻延迟一个滞后角也可以。这样可降低引擎的输出，减少压缩机的转速。
该实施形态所示的气体填充装置1将压缩气体，并填充到车辆的储气箱中的压缩机5和驱动该压缩机5的引擎4装在一个箱体3中，在该箱体3上形成换气用的外气吸入口7和排气口8，并通过设置在排气口8的附近的引擎驱动式主换气扇10的动作，在空气流动的部位设置冷却从前述压缩机5排出的气体、并供给储气箱的气体冷却器6的热交换部6a，由此可通过引擎4的动力产生空气的流动，在气体冷却器6中冷却气体。
另外在箱体3的排气口8侧设置由电动马达12驱动的副换气扇11，通过副换气扇11的动作，引擎的转速即使一定，也可以增加通过气体冷却器6的空气量。或者，通过副换气扇11的动作，即使在引擎停止过程中也可以换气。
第二实施形态下面参照图7和图8详细说明发明的另一气体填充装置。
图7是表示发明的另一气体填充装置的一个实施形态的构成图，图8是表示填充压力和主换气扇的转速之间关系的曲线图。这些图中与前述图1至图6中说明的部件相同的部件用同一符号表示，并省略其详细说明。
该实施形态中气体填充装置1的气体冷却器6采用水冷式的冷却器。气体冷却器6的热交换部6a安装在引擎冷却水系统中散热器的下游侧，其结构使得通过散热器34，被冷却的引擎冷却水可冷却气体。在该实施形态中，散热器34设置在箱体3的排气口8处。冷却水泵35使用由引擎4驱动的水泵。
由于如上所述构成的气体填充装置1利用水冷式引擎4的引擎冷却水可以冷却气体，与使用空冷式的气体冷却器时相比，可增大气体冷却器6在箱体3内配置位置的自由度。因此可在箱体3内形成的盲区中设置气体冷却器6。
在曲轴13上，风扇驱动轴111通过端部单向离合器110与用于驱动冷却水泵35的皮带轮连接，在风扇驱动轴111上设置相对于引擎转速，使风扇转速可变的变速装置112、以及与兼作发电机和电动马达的旋转机构113通过皮带连接的皮带轮114。
引擎4在运转过程中，引擎动力的一部分经过单向离合器110传递到变速装置112和皮带轮114，旋转机构113在完成发电机功能的同时，以适合变速装置112的要求冷却性能的变速比驱动主换气扇10。
引擎4停止，进行换气动作时，例如气体泄漏检测器78检测出气体时，旋转机构113接受来自图中未示出的蓄电池的电力供给，起到电动马达的作用，通过变速装置112驱动主换气扇10。此时通过单向离合器110，电动马达的旋转力不会传递到负荷大的曲轴13一侧。
为了增大该水冷式气体冷却器6的冷却性能，使主换气扇10的转速比引擎的转速高地控制变速装置112，使散热器34的放热量增大。这样，通过提高气体冷却器6的冷却性能，可在气体填充末期使气体的温度平缓上升，保证从压缩机5排出的气体密度高。
图8表示上述内容。压缩机5将由第一压力传感器48检测出的大致一定的气体供给源的压力升至第二压力传感器55检测出的排出压力。即，在进行填充时总的压缩比增加，发热量增大，排出压力即填充压力增加，主换气扇的转速增加，防止了填充效率的下降。
图7中，安装在引擎冷却水系统中的用符号91表示的是自动温度调节阀。连接在气体冷却器6的冷却水出口附近的、用符号92表示的是用于冷却水的备用储气箱。
该实施形态中的气体填充装置1的除湿装置46以吸收引擎4发出热量的引擎冷却水为加热装置61的热源。详细地说就是，在引擎冷却水系统即引擎出口与散热器入口之间，安装其结构可用相对高温的引擎冷却水加热除湿装置46的用于空气加热的管子63的热交换器93。
该实施形态中，在高压放气腔57中，压缩机5的压缩部#2～#4分别通过安全阀94与压缩机出口管42连通。另外在填充联接插口51的上游侧安装紧急分离联结器95。
压缩机5采用向负荷最大的压缩部#4的机构部分压送汽油的结构。油泵用符号96表示，滤油器用符号97表示，汽油用压力调节阀用符号98表示。
符号120和121表示一旦高压放气阀56打开时，与之同时打开的、使滤油器54捕捉到的汽油在高压放气腔57中循环的汽油排放阀。
由于该实施形态中的气体填充装置1可利用水冷式引擎4的引擎冷却水来冷却气体，与使用空冷式的气体冷却器时相比较，可增大气体冷却器6在箱体3内配置位置的选择自由度。因此可将气体冷却器6设置在箱体3内形成的盲区中。
第一和第二实施形态所示的气体填充装置1的动力源是引擎4，由于可通过引擎驱动式的发电机向电子部件供给电力，因此不需要外部电源。
另外，加热装置61通过切换机构62连接到两个除湿器#A、#B上，由于采用了可将从气体吸入口2供给的气体中的水分除去的结构，可向车辆的储气箱中填充高质量的气体。另外，由于除湿器#A、#B的干燥仅通过切换机构62断开气体流通的除湿器即可实现，因此无需中断气体的填充作业。
而且由于以引擎4的排气和引擎冷却水作为加热装置61的热源，因此不需要专门加热除湿器#A、#B的热源，可达到降低成本的目的。
特别是，如第一实施形态所示，将用于加热空气的管子63插入排气腔室31内，该管子63的结构为其上游侧向大气开放，同时其下游侧通过切换机构62连接到除湿器#A、#B上，用于加热空气的管子63内的空气经过排气而加热，供给除湿器#A、#B，因此可以用简单的结构产生加热用空气。另外通过排气腔室31、消音器32、排气管33等的排气，采用使空气加热用管子63直接或者通过传热用材料接触被加热部件的外表面的结构，也可以起到同样的效果。
另外，第二实施形态中，在引擎4和主换气扇10之间安装的单向离合器16也可以是电磁离合器。
第三和第四实施形态图9(a)和(b)显示了第三和第四实施形态的气体填充装置。这些图中表示的气体填充装置的气体吸入系统、排出系统、向引擎4供给燃料的供给系统及排气系统等，完全与第一实施形态的相同，故省略其说明，图9(a)和(b)简单显示了引擎4的引擎冷却水系统及气体冷却器6的冷却系统。
图9(a)表示的第三实施形态的气体填充装置中，在箱体3中设置仅在检测出气体泄漏时才工作的图中未示出的电动式换气装置，为此除换气入口和出口以外为密闭结构。引擎冷却系统的散热器34是与由电动或者引擎4驱动的冷却水泵201抽吸上来的外部冷却水200进行热交换的类型，在引擎冷却系统中途配置冷却器6。由此可利用外部冷却水间接地冷却气体。
使用作为外部冷却水的地下水等温度变化小的东西，比较稳定地冷却经过压缩而温度升高的气体，可提高气体填充效率。此时，根据气体填充压力的上升增加冷却水泵201的转速。
图9(b)所示的第四实施形态的气体填充装置中，在箱体3中安装引擎驱动的主换气扇10和图中未示出的电动式换气装置，为此在换气入口处配置引擎冷却系统的散热器34。将自来水300导入气体冷却器6，经过引擎冷却水和热交换器301，从外部排出口302排放到箱体3外部。该实施形态是直接冷却气体冷却器6。流量控制阀303根据气体填充压力的上升增加开度，增加冷却水量地进行控制。该实施形态中配置了热交换器301，而不与引擎冷却水进行热交换，在气体冷却器6中升温的冷却水如前所述地被排到外部也可以。
另外，也可以在第一实施形态的离合器41和压缩机5之间、第二实施形态的引擎4和压缩机5之间配置变速比可变机构，该变速比可变机构使压缩机转速除以引擎转速的变速比可变。此时，可实现与运转模式相应的最佳燃油经济性区域运转地维持引擎转速和节流阀的开度，同时用目标压缩机转速R1，的数值代替目标引擎转速，减小目标压缩机转速R1，与由图中未示出的压缩机转速检测机构检测出的压缩机转速R2，的检测值之差，代替步骤S12～S17，转而控制变速比也可以。此时，也可以根据填充压力接近预定的最终填充压力，减小目标压缩机的转速。或者，从填充压力P2超过预定的一定压力时开始，根据目标压缩机的转速中止反馈控制，也可以从填充压力P2达到预定的一定压力时的变速比开始，逐渐减小变速比。此时进一步拧动节流阀的开度也可以。
如上所述采用权利要求1所述的发明，可在气体填充末期使气体的温度平缓上升，可保证从压缩机排出的气体密度高。
因此该气体填充装置即使在填充末期也可维持气体的高填充效率，可缩短气体的填充时间。
采用权利要求2所述的发明可在气体填充末期使气体的温度平缓上升，可保证从压缩机排出的气体密度高。因此该气体填充装置即使在填充末期也可维持气体的高填充效率，可缩短气体的填充时间。
采用权利要求3所述的发明，由于储气箱侧的气体压力升高，引擎的输出减小，降低了压缩机的转速，从压缩机向储气箱填充的气体压力的上升率减小，气体的温度平缓上升。
采用权利要求4所述的发明，由于随着储气箱侧气体压力的升高，目标引擎转速减小，压缩机的转速也降低，从压缩机向储气箱填充的气体压力的上升率减小，气体的温度平缓上升。
采用权利要求5所述的发明，由于储气箱侧的气体压力升高，变速比减小，降低了压缩机的转速，因而从压缩机向储气箱填充的气体压力的上升率减小，气体的温度平缓上升。
权利要求
1.一种气体填充装置，它具有由引擎驱动的容积型压缩机，通过前述压缩机压缩从气体供给源供给的气体，填充到储气箱中，其特征在于，前述压缩机和储气箱之间的气体填充系统中，设有检测气体压力的传感器，同时还具有控制装置，该控制装置根据该传感器检测出的气体压力超过所定压力以上的部分，气体压力检测值增大的程度，或者气体压力检测值与预定的最终填充压力之差的减小，逐渐降低压缩机的转速。
2.一种气体填充装置，它具有由引擎驱动的容积型压缩机和冷却从前述压缩机排出的气体的气体冷却器，通过前述压缩机压缩从气体供给源供给的气体，填充到储气箱中，其特征在于，前述压缩机和储气箱之间的气体填充系统中，设有检测气体压力的传感器，根据该传感器检测出的气体压力与预定的最终填充压力之差的减小，增大前述气体冷却器的冷却能力。
3.如权利要求1所述的气体填充装置，其特征在于，它具有用作控制装置的引擎输出可变机构，随着气体压力检测值的增大，或者前述差的缩小，将会减小引擎的输出。
4.如权利要求3所述的气体填充装置，其特征在于，该装置中设有引擎转速检测机构和存储对应前述气体压力检测值的目标引擎转速数值的存储机构，与目标引擎转速和检测引擎转速之差相对应地增减节流阀的开度，同时随着气体压力检测值的增大，或者前述差的减小，减小目标引擎转速值地进行补正，使目标引擎转速值变小地进行设定。
5.如权利要求1所述的气体填充装置，其特征在于，在引擎和压缩机之间具有用作控制装置的可变变速装置，随着气体压力检测值的增大，或者前述差的缩小，减小压缩机转速除以引擎转速的变速比。
全文摘要
本发明提供一种气体填充效率高,可在短时间内填充气体的气体填充装置。在压缩机5和储气箱之间的气体填充系统中设置检测填充气体压力的第二压力传感器55。所述气体填充装置还具有控制装置72,该控制装置在由该压力传感器55检测出的气体压力超过所定数值以上的压力中,根据气体压力检测值增大的程度,或者气体压力检测值和预定的最终填充压力之差的减小,逐渐降低压缩机的转速。
文档编号F17C5/00GK1266966SQ00104878
公开日2000年9月20日 申请日期2000年2月8日 优先权日1999年2月8日
发明者菅野学享, 猿田雅已, 岸田肇 申请人:雅马哈发动机株式会社