Dme燃料充填系统的制作方法

专利名称：Dme燃料充填系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在贮存DME燃料的燃料罐中充填DME燃 料的DME燃料充填系统。
背景技术：
例如，近几年，随着汽车等车辆的废气排放的严格控制，以低公 害为目的使用液化气燃料的车辆有增加的倾向。作为此液化气燃料， 一般都所知的是液化石油气(以下，称为LPG)燃料，但作为替代柴 油发动机的柴油也关注于二曱醚(以下，称为DME)燃料。此DME 燃料，相对柴油，具有能使PM或NOx的排出量变得极少的优点，作 为低公害对策也期望很高。
但是，贮存上述LPG燃料或DME燃料的燃料罐中，都知道规定 了充填在燃料罐内的燃料的最大充填量，并知道是安装有用于充填不 超过此最大充填量的过充填防止装置的构成。作为此过充填防止装置， 例如，如专利文献l所示，建议配备有随着贮存在燃料罐中的燃料液 面高度而浮动的浮标、与浮标连结得凸轮机构和通过凸轮机构开闭向 燃料罐内流入燃料的流入口的开闭阀，设定为如该浮标达到燃料罐的 最大充填量的液面高度位置，开闭阀便关闭流入口从而强制停止燃料 的充填。
另外，例如，在专利文献2中，建议一种用于在贮藏设备中充填 LPG燃料的系统。此构成，是在充填LPG燃料时，测出充填在贮藏 设备内的LPG燃料的充填量，其设定为如达到规定的充填量，便改变 LPG燃料的充填速度，在充填开始阶段以低速充填，至第l设定液量 为止以高速充填，从第l设定液量至第2设定液量为止以低速充填， 在第2设定液量充填停止。像这样通过改变LPG燃料的充填速度，可防止骤然停止LPG燃料的充填。由此，可减低由于骤然充填停止所发 生的水击作用(水锤现象water-hammering),从而可防止对泵，配管， 过充填防止装置等产生过分的负荷。
[专利文献l日本特开2007-155046号^^艮
[专利文献2日本特开2003-148690号公报
但是，上述的DME燃料，因其能量密度比柴油低，在应用于汽 车时，为了获得充分的行驶距离而倾向于增大燃料罐的容量。为了使 在如此大容量的燃料罐中充填DME燃料的所要充填时间达到和柴油 时同样的充填时间，要求高速充填该DME燃料。但是，由上述的水 击作用产生的压力，理论上，因与充填速度成比例地增强，所以由于 随着充填速度的高速化而增强的水击作用，给泵，配管，过充填防止 装置等带来强大的负荷。因此，DME燃料时，要求充填速度高速化的 同时，也要求充分减低随着此高速化产生的强大水击作用。
并且，通过上述以往专利文献2的构成应用于DME燃料的充填， 可抑制水击作用。但是，在DME燃料时，如上述那样因要求使充填 速度高速化，所以随着使此充填速度高速化，与可充分减低水击作用 的低速充填速度之间的速度差变大。因此，从高速变换成低速时，随 着速度差变大就容易发生比较大的水击作用的问题。并且，如上述那 样DME燃料罐为比较大容量时，将充填速度从高速变换成低速的时 点开始，至最大充填量充填为止的液量变多。因此，至此最大充填量 为止的液量，如以低速充填，此充填所要时间变长，所以通常燃料充 填时间的减低效果产生界限。其随着燃料罐的容量变大而变得明显。 因此，不能充分达成DME燃料所睾求的充填时间的缩短化。

发明内容
本发明，作为用于在燃料罐中充填DME燃料的系统，建议一种 可通过较高的速度充填来缩短充填时间、同时可抑制水击作用的DME 燃料充填系统。
本发明，其是用于在贮存DME燃料的燃料罐中将DME燃料充填至预先所设定的最大充填量为止的DME燃料充填系统，其特征在 于，在燃料罐内设置检测贮存在燃料罐内的DME燃料的液面高度的 检测机构和加注有关燃料罐容器形状的容器信息的容器识别机构，同 时；具备有燃料充填控制装置，该燃料充填控制装置具备在燃料罐 的充填阀所安装的可装拆的充填管嘴且用于通过充填管嘴压送DME 燃料到燃料罐的燃料充填机，用于从容器识别机构取得容器信息的容 器信息取得机构，取得由液面高度检测机构所检测的液面高度信息的 液面高度取得机构，和充填速度控制机构，该充填速度控制机构由基 于按照容器信息取得机构取得的容器信息，设定限界液面高度和低于 该限界液面高度位置的减速液面高度，再计算从该减速液面高度至限 界液面高度为止的控制液量，由液面高度取得机构取得液面高度信息， 到达减速液面高度为止，以预先所设定的高速充填速度充填来驱动控 制燃料充填机，如达到减速液面高度，至达到限界液面高度为止，基 于控制液量，以从高速充填速度减速来驱动控制燃料充填机。
在此，DME燃料的燃料罐，例如搭载于汽车时，从小型汽车至大 型巴士或卡车，其车辆尺寸范围很广，因此以配合各车辆尺寸而设定 尺寸形状不同的容器形状。而且，容器形状如不同，各自所贮存的液 量和其液面高度之间的关系也各自不同。因此，即使设定燃料的充填
速度和容器形状没有关系，在所有的容器形状中，也不能获得燃料充 填所要的充填时间的缩短化或水击作用的减低效果。尤其DME燃料 的燃料罐，如上述那样，因相比于柴油的燃料罐倾向于大容量化，所 以对于每个燃料罐的容器形状更难发挥充填时间缩短化或水击作用的
减低效果。本发明，即使在像这样的各种容器形状的燃料罐中，也能 达成上述的水击作用的减低或充填时间的缩短化。
本发明的构成中，每个燃料罐中配设加注表示其容器形状的容器 信息的容器识别机构，充填燃料时，从该容器识别机构读取容器信息， 并根据此容器信息，对应各燃料罐的容器形状调整控制燃料的充填速 度。在此，限界液面高度，减速液面高度，控制液量，根据燃料罐的 容器形状而求出，从高速充填速度减速的控制，基于控制液量而执行。也就是，从减速液面高度至限界液面高度的充填速度，对应容器形状 而控制。
因通过其构成，至达到燃料罐所规定的最大充填量为止，可以充 分减速充填速度来控制，所以达到此最大充填量时即使骤然停止燃料 充填，也可抑制此停止时发生的水击作用。而且，因基于控制液量(容 器形状)进行从高速充填速度减速的控制，此减速时的速度差充分变 小，所以也可抑制充填速度减速肘发生的水击作用。由此，因即使将 至减速液面高度为止的高速充填速度设定为比较高的速度，也可充分 减低充填速度的减速时或充填停止时发生的水击作用，所以可抑制由 于该水击作用给泵，配管，过充填防止装置等带来的负荷，从而可发 挥所需的耐久性。
并且，至减速液面高度为止，通过高速充填速度充填，其后，因
以对应容器形状的控制液量减速，所以即使在贮存DME燃料的比较 大容量的燃料罐中，也可尽可能地缩短燃料充填所要的时间。并且， 作为高速充填速度，为了成为和柴油的充填时间同水准，而以充分缩 短DME燃料的充填时间为目的，将其设定在柴油的充填速度以上。
果，因在达到减速液面高度后对应容器形状进行减速控制，所以即使 在各种容器形状的燃料罐中，也可起到同样效果。而且，如DME燃 料的燃料罐那样，在比以往的柴油燃料罐大容量化的燃料罐中，显著 发挥本发明的作用效果。
并且，本构成中，作为通过充填速度控制机构所设定的限界液面 高度，也可设定为和每个燃料罐所规定的最大充填量的液面高度同样 的高度位置，也可设定为低于或高于最大充填量的液面高度位置。并 且，在减速液面高度，要设定为低于达到最大充填量的液面高度位置。
并且，作为容器识别机构所加注的容器信息，可釆用能认定容器 种类或形状的品号，或用于认定容器形状的必须的主要尺寸等。再有， 也可将表示按容器形状所定的贮存量和液面之间关系的函数，或表示 充填燃料的流量和液面高度之间关系的函数等的其常数值加注为容器
7信息。
上述的DME燃料充填系统中，燃料充填控制装置的充填速度控 制机构，建议一种将从减速液面高速至限界液面高度之间减速的充填 速度按照减速函数设定，如达到减速液面高度，按照减速函数以从高 速充填速度减速来驱动控制燃料充填机的构成。
其构成中，按照基于容器形状设定的减速函数进行从高速充填速 度的减速控制。在此，减速函数，例如，可设定为按照充填速度和液 面高度(贮存量)的关系所表示的函数。也就是，按照随充填而增加 的液面高度，进行减速充填速度的控制。通过以能充分减低达到燃料 罐的最大充填量时的水击作用的充填速度，且可尽量缩短达到最大充 填量所要时间来设定此减速函数，可稳定发挥抑制上述水击作用的作 用效果和缩短燃料充填时间的作用效果。
上述的DME燃料充填系统中，燃料充填控制装置的充填速度控 制机构，建议一种如达到减速液面高度，以达到在限界液面高度不发 生水击作用的规定的低速充填速度，从高速充填速度减速来进行驱动 控制燃料充填机的构成。
在此，本构成中所谓的不发生水击作用，是指在停止燃料的流动 时，不仅仅是水击作用不发生，也包含非常小的水击作用不发生。也 就是，即使发生微小的水击作用时，如在不影响有关本发明的系统的 范围内，也包含在不发生本构成的水击作用的情况内。
像这样以达到在限界液面高度不发生水击作用的低速充填速度， 通过从高速充填速度减少，可适当发挥上述本发明的减低水击作用的 作用效果。并且，将限界液面高度设定为与燃料罐最大充填量的液面 高度相同时，或设定为低于最大充填量的液面高度位置时，即使在达 到最大充填量时骤然强制停止燃料充填，也不发生水击作用。并且， 即使将限界液面高度设定为高于最大充填量的位置时，在最大充填量 的液面高度，因可减速至可充分抑止水击作用的充填速度，所以可减 低充填停止时发生的水击作用。
并且，上述的DME燃料充填系统中，所建议的构成为燃料充填控制装置的充填速度控制机构，如达到减速液面高度，以使燃料充 填机在限界液面高度充填停止进行从高速充填速度减速的驱动控制。
其构成中，因设定为如达到限界液面高度便充填停止，所以必须 将此限界液面高度设定为最大充填量的液面高度以上。例如，将限界 液面高度设定为最大充填量的液面高度，如燃料充填至最大充填量， 通过充填速度控制机构，可进行此充填停止的控制，此时，通过驱动 控制燃料充填机可执行充填不超过最大充填量。
并且，本构成中，可在限界液面高度，以充填速度达到零进行减 速控制，也可以减速至规定的充填速度为止的状态对燃料充填机进行 驱动停止的控制。
上述的DME燃料充填系统中，所建议的构成为燃料罐中所设 置的液面高度检测机构具备贮存在燃料罐内的DME燃料的液面浮动 的浮标，和当达到该燃料罐内所预先设定的减速液面高度时根据浮标 而进行ON动作(接通动作)的减速位置开关，燃料充填控制装置的 液面高度取得机构，根据减速位置开关的ON动作，以达到减速液面 高度的情况作为液面高度信息取得。
其构成中，为直接检测每个燃料罐的减速液面高度，如达到减速 液面高度则根据浮标使减速位置开关ON动作，此ON动作作为液面 高度信息通过燃料充填控制装置所取得。由此，DME燃料的充填时， 可迅速正确地检测实际达到了减速液面高度的情况，基于此液面高度 信息，即使为各种各样的容器形状也可稳定进行从高速充填速度减速 的控制。
并且，作为燃料充填控制装置的液面高度取得机构，可为取得根 据减速位置开关的ON动作的电信号的构成。例如，可为和燃料罐中 所设置的液面高度检测机构可装拆安装的有线式的构成，或可为通过 无线可收发前述电信号的无线式的构成等。
上述的构成中，所建议的构成为燃料罐中所设置的液面高度检 测机构具备当达到该燃料罐中所设定的最大充填量时根据浮标而ON 动作的最大位置开关，燃料充填控制装置的充填速度控制机构,当取得最大位置开关的ON动作的液面高度信息时，对燃料充填进行驱动 停止的控制。
其构成中，为直接检测达到最大充填量的液面高度，可迅速且正 确地检测实际达到最大充填量的情况。而且，最大位置开关如ON动 作，便通过充填速度控制机构对燃料充填机进行驱动停止控制。由此， 可在最大充填量正确且稳定并充填停止，并可确切防止充填不超过该 最大充填量。
并且，本构成中，例如，不配设上述以往构成的过充填防止装置， 也能使充填不超过最大充填量。
并且，上述的DME燃料充填系统中，所建议的构成为通过充 填速度控制机构所设定的限界液面高度，可设定为如达到燃料罐中所 设定的最大充填量为了停止DME燃料的充填所配设的过充填防止装 置动作的高度位置。
其构成中，为具备过充填防止装置，且是将限界液面高度设定为 达到最大充填量的液面高度的构成。如上述那样，至限界液面高度为 止以从高度充填速度减速而控制，所以至该限界液面高度为止可充分 减速充填速度。为此，达到最大充填量时即使通过过充填防止装置骤 然且强制充填停止时，也可抑制此时所发生的水击作用。因而，可适 当起到上述本发明的抑制水击作用并发挥所需耐久性的作用效果。
上述的DME燃料充填系统中，建议燃料罐中所设置的容器识别 机构，由加注容器信息的条形码所构成，同时燃料充填控制装置的容 器信息取得机构，由从条形码读取容器信息的条形码读取装置所构成。
其构成中，在DME燃料的充填开始前，通过使用条形码读取装 置读取燃料罐的罐表面所配设的条形码，燃料充填控制装置的充填速 度控制装置可容易且正确取得其容器信息。由此，可稳定且准确地执 行基于每个燃料罐的容器信息的设定处理，计算处理，驱动控制处理 等，从而适当起到上述本发明的作用效果。
发明的效果
本发明，如上述那样，在DME燃料的燃料罐中，设置有液面高度检测机构和加注了容器信息的容器识别机构，燃料充填控制装置， 通过其充填速度控制机构，基于由容器信息取得机构取得的容器信息， 设定限界液面高度和减速液面高度，并计算从该减速液面高度至限界 液面高度为止的控制液量，再通过液面高度取得机构取得液面高度信 息，至达到减速液面高度为止，以高速充填速度充填，达到减速液面 高度时至达到限界液面高度为止，基于控制液量，以从高速充填速度 减速来驱动控制燃料充填机。其构成中，因从减速液面高度至限界液 面高度为止，基于从容器信息计算的控制液量进行减速控制，所以至 到达每个燃料罐所规定的最大充填量的液面高度为止，因能充分减速 充填速度，从而能充分减低因在该最大充填量充填停止发生的水击作 用。再有，能充分抑制从高速充填速度减速时发生的水击作用。并且， 从高速充填速度减速的控制，因基于容器形状所执行，所以能尽量缩
短至最大充填量为止所要的充填时间。因而，如DME燃料的燃料罐 那样，即使和以往的柴油燃料罐相比为大容量，对于各种各样的容器
果:、5,' 、，…、日，
上述构成的DME燃料充填系统中，燃料充填控制装置的充填速 度控制机构，按照减速函数设定从减速液面高度至限界液面高度为止 之间减速的充填速度，如达到减速液面高度，在以按照减速函数从高 速充填速度减速的构成中，按照基于容器形状设定的减速函数，通过 进行从高速充填速度减速的控制，可稳定发挥上述本发明的作用效果。
上述构成的DME燃料充填系统中，燃料充填控制装置的充填速 度控制机构，如达到减速液面高度，以达到在限界液面高度不发生水 击作用的规定的低速充填速度，对燃料充填机进行从高速充填速度减 速的驱动控制的构成中，上述本发明的减低由于达到最大充填量时骤 然且强制停止充填而发生的水击作用的作用效果进一步提高。
上述构成的DME燃料充填系统中，燃料充填控制装置的充填速 度控制机构，如达到减速液面高度，以在限界液面高度停止充填，对 燃料充填机进行从高速充填速度减速的驱动控制的构成中，由于将限界液面高度设定为达到最大充填量的液面高度，通过驱动控制燃料充 填机，能使充填不超过燃料罐的最大充填量。
上述构成的DME燃料充填系统中，液面高度检测机构具备贮存 在燃料罐内的DME燃料的液面浮动的浮标和达到该燃料罐内所预先 设定的减速液面高度时根据浮标而ON动作的减速位置开关，液面高 度取得机构，根据减速位置开关的ON动作，以达到减速液面高度的 情况作为取得液面高度信息的构成中，在DME燃料的充填时，因可 迅速且正确检测实际达到减速液面高度的情况，所以基于此液面高度 信息可稳定进行从高速充填速度减速的控制。
在此，液面高度检测机构具备如达到该燃料罐中所设定的最大充 填量则根据浮标而ON动作的最大位置开关，燃料充填控制装置的充 填速度控制机构，在如取得最大位置开关的ON动作的液面高度信息, 便对燃料充填机进行驱动停止控制的构成中，因可迅速且正确检测实 际达到最大充填量的情况，所以能在该最大充填量稳定地充填停止。
上述构成的DME燃料充填系统中，通过充填速度控制机构所设 定的限界液面高度，在定为如达到燃料罐中所设定的最大充填量为了 停止DME燃料的充填所配设的过充填防止装置动作的高度位置的构 成中，因至限界液面高度为止可充分减速充填速度，所以达到最大充 填量时即使通过过充填防止装置骤然且强制充填停止，也能抑制由于 该充填停止所发生的水击作用，从而能适当发挥上述本发明的作用效 果。
上述构成的DME燃料充填系统中，燃料罐中所设置的容器识别 机构，由加注容器信息的条形码所构成，同时燃料充填控制装置的容 器信息取得机构，由从条形码读取容器信息的条形码读取装置所构成， 因可通过条形码读取装置读取条形码，正确取得其容器信息，所以基 于该容器信息的设定处理，计算处理，驱动控制处理等能够稳定并正 确执行。


图1是表示有关实施例1的DME燃料充填系统1的概念图。 图2是燃料罐5的截面图。
图3是表示配设在燃料罐5中的过充填防止装置30的(A )可充 填状态，(B )充填完成状态的说明图。
图4是以三次函数将表示实施例1容器形状的充填量Q和液面高 度h之间关系近似的说明图。
图5是从容器信息设定的减速函数k ( h )的说明图。
图6是表示有关实施例2的DME燃料充填系统51的概念图。
附图标记+兌明
1, 51 DME燃料充填系统
2， 52 燃料充填控制装置
5, 55 燃料罐
6, 56 液面高度检测装置(液面高度检测机构) 7 条形码(容器识别机构)
13 浮标
14 减速位置开关
21 燃料充填机
22 充填控制装置(充填速度控制装置) 25 充填管嘴
29 条形码读取装置(容器信息取得机构)
30 过充填防止装置 46 充填阀
64 最大位置开关
P 最大液面高度(达到最大充填量的液面高度)
T 限界液面高度
W 减速液面高度
具体实施例方式
以下，详细说明本发明的实施例1~3。
13实施例l， 2中，如图1， 6所示，是具备向横放配设在汽车上的 燃料罐5， 55中充填DME燃料的燃料充填装置2, 52的DME燃料 充填系统l, 51。此时，燃料充填控制装置2， 52，通常配设在DME 燃料的供给站。实施例3中，也和实施例l， 2—样，为具备横放的燃 料罐和燃料充填控制装置的DME燃料充填系统。
实施例1
例如，作为横放配设在卡车上的燃料罐5，如图2所示，由圆筒 形状的筒部5a,和与在该筒部5a的两侧开口接合的半球形状的筒盖 部5b， 5b所构成。此燃料罐5，由固定部件(图示省略)固定在车辆 上，在其一个筒盖部5b上配设有配备充填阀46和开闭该充填阀46 的充填阀开闭手柄47的阀门装置45。而且，在此充填阀46上，设置 有可装拆后述充填管嘴25的快速偶联器48 (quick-coupling),充填 DME燃料时，在快速偶联器48上安装充填管嘴25并充填燃料。
并且，在燃料罐5内，配设有连通上述充填阀46的气体充填管 49。而且，此气体充填管49，其前端设置在燃料罐5内的上部，并在 此前端连接有过充填防止装置30。作为此过充填防止装置30，在图3 中表示其机械方式。在此，在图3(A)中，表示过充填防止装置30 处于能流入燃料的充填状态，在图3 ( B )中，表示过充填防止装置 30处于不能流入燃料的充填完毕状态。此机械式的过充填防止装置 30，配备连通气体充填管49和燃料罐5内的连通路33，同时配备有 开闭设置在该连通路33上的流入口 32的过充填防止阀31。此过充填 防止阀31，顺着关闭流入口 32的方向被施力地配i殳，在过充填防止 阀31的上方，可转动地设置有使该过充填防止阀31变换为打开位置 (参照图3(A))和关闭位置(参照图3(B))的凸轮部件34。此 凸轮部件34上，经由臂35接续有浮标36，通过该浮标36随着ji&存 在燃料罐5内的DME燃料的液面高度而浮动，凸轮部件34转动，从 而使过充填防止阀31在打开位置和关闭位置变换。
像这样的过充填防止装置30，当贮存在燃料罐5内的DME燃料 少于该燃料罐5中可贮存的最大充填量时，如图3 (A)所示，浮标
1436在其DME燃料的液面浮动，并通过凸轮部件34使过充填防止阀 31抵着作用力保持在开放位置。过充填防止阀31保持在开放位置时， DME燃料可从所开放的流入口 32流入到燃料罐5内。然而，充填DME 燃料时，随着液面高度位置上升，浮标36浮起，该DME燃料如达到 最大充填量，则如图3(B)所示，浮标36到达表示该最大充填量的 液面高度。随此，由凸轮部件34将过充填防止阀31顺着其作用力变 换到关闭位置，由于关闭流入口 32强制停止DME燃料的充填，而使 DME燃料不会超过最大充填量而流入。
并且，如图2所示，在燃料罐5的筒部5a上还配设有液面表示装 置40。此液面表示装置40，配备有随着贮存在燃料罐5内的DME燃 料液面高度而浮动的浮标41,按照此浮标41的浮动位置，表示DME 燃料的液面高度。并且，此液面表示装置40，可采用和贮存LPG燃 料的燃料罐中所使用的同样构成，有关其详细说明省略。
接着，说明本发明的主要部分。
上述的燃料罐5中，如图2所示，在低于达到最大充填量的最大 液面高度P的位置，预先设定有减速液面高度W，并配设有用于检测 减速液面高度W的液面高度检测装置6。此液面高度检测装置6中， 在燃料罐5的筒部5a上部配设固定部11,从该固定部11向该燃料罐 5内以向垂直方向垂下的方式支持有导向杆12。在此导向杆12上，沿 着液面高度支持有可滑动的浮标13，同时配设有当浮标13到达前述 减速液面高度而ON动作的减速位置开关14。此减速位置开关14，每 次检测浮标13都重复ON / OFF动作(接通/断开动作)，并连接于固 定部11内所设置的输出线路(无图示)，根据ON/OFF动作的信号 向输出线路输出。并且，在固定部11上配设有插头15，输出线路和 插头15连接。然后，根据减速位置开关14的ON动作从输出线路输 出的电信号，设定表示减速液面高度W的液面高度信息。
在燃料罐5的外表面，粘贴有条形码7。此条形码7上加注有表 示该燃料罐5容器形状的容器信息。作为此容器信息，设定可认定燃 料罐5容器形状的信息。本实施例l中，以高次函数表示贮存在燃料罐5中的充填量和液面高度之间的关系，并将规定此高次函数的信息 设定为容器信息。
在此，作为表示上述贮存量和液面高度之间关系的高次函数，例 如，可从燃料罐5的设计数据中算出。
作为具体例，本实施例1的燃料罐5中，贮存在其内部的充填量 Q，为圆筒形状的筒部5a中的充填量Q1和半球形状的筒盖部5b、 5b 中的充填量Q2的合计。而且，筒部5a的充填量Ql中，可按照任意 液面高度h的截面面积f (h)，和其微小液面高度dh,表示为下述的 公式(1)。并且，半球形状的筒盖部5b， 5b因左右对称，所以其充 填量Q2中，可使一个筒盖部5b的充填量为2倍进行表示，和前述充 填量Q1 —样，可按照任意液面高度h处的一个筒盖部5b的截面面积 g(h)，和其微小液面高度dh，表示为下述的公式(2)。而且，燃料 罐5的充填量Q，为下述的公式(3)。还有，对于筒部5a的截面面积 f (h)，可求出作为筒部5a的长度和任意液面高度h处的宽度之间的 累计函数。在此，因筒部5a的长度为一定，所以通过液面高度h中的 宽度作为液面高度h的函数从圆筒形状的直径尺寸中求出，可设定截 面面积f(h)。同样，g(h)也可根据设计尺寸求出。有关这些f(h)， g (h)的算出方法省略。
Ql=Jf(h)dh (1)
Q2 = 2 J g (h) dh (2)
Q = J f (h) dh + 2 J" g (h) dh (3)
从上述的公式(3)求出的高次函数，在本实施例1中以近似三次 函数表示(参照图4)。还有，本实施例1中，相对于完全充满DME 燃料状态的充填率100%，将最大充填量规定为充填率85%。而且， 将上述减速液面高度W设定为达到充填率75%的高度。
像这样因将充填量(充填率)Q和液面高度h之间的关系设定为 三次函数关系，所以本实施例l中，通过将构成该三次函数的四个系 数(三次，二次， 一次的各系数)设定为上述的容器信息，规定每种 容器形状的充填量Q和液面高度h之间的关系(参照图4)。再有，也
16将容器容量设定为容器信息。
另外，在DME燃料的供给站所配设的燃料充填控制装置2中， 如图1所示，具备有燃料充填机21和驱动控制该燃料充填机21的充 填控制装置22。再有，连接线26， 27各自连接于充填控制装置22， 其中一根连接线26的前端上，设有可相对上述燃料罐5的液面高度检 测装置6的插头15装拆的连接器28，而另一根连接线27的前端，设 置有用于读取燃料罐5的条形码7的条形码读取装置29。也就是，充 填控制装置22，通过在液面高度检测装置6的插头15上安装连接器 28，可从该液面高度检测装置6读取上述液面高度信息。并且，通过 条形码读取装置29读取条形码7，充填控制装置22可读取该条形码7 上所加注的容器信息。还有，此条形码读取装置29，可使用以往所采 用的构成。
对于上述的燃料充填机21，经由DME燃料的供给源23和供给管 (无图示)，并通过没有图示的供给用泵从供给源23压送DME燃料。 此燃料充填机21，其构成为具备用于调整从供给源23压送过来的 DME燃料流量的调整阀(图示省略)，或用于计测DME燃料流量的 流量计(图示省略)等。而且，燃料充填机21中，经由充填用软管 24配备有充填管嘴25，并通过在燃料罐5的快速偶联器48上安装此 充填管嘴25,能将由调整阀所调整流量并压送过来的DME燃料充填 到燃料罐5中。
并且，上述的充填控制装置22，为统一控制该燃料充填控制装置 2，并具备没有图示的中央控制处理装置CPU，存储装置ROM, RAM, 连接端口等。在此，连接端口连接有上述的连接线26， 27，由此获得 液面高度信息或容器信息。再有，连接端口上，通过连接线(无图示) 连接有上述的燃料充填机21，从而向该燃料充填机21输出控制用的 电信号。还有，本实施例1中，通过由充填控制装置22动作控制燃料 充填机21的调整阀(图示省略)的开闭动作，控制压送的DME燃料 流量，从而调整控制到燃料罐5的充填速度。
在充填控制装置22的存储装置ROM中，存储保持有用于驱动控制燃料充填机21的程序。而且，按照从上述的连接线26， 27获得的 信息，中央控制处理装置CPU从存储装置ROM读入程序并随时执行。
作为驱动控制燃料充填机21的程序，设定用于基于容器信息掌握 容器形状的形状设定处理内容，以规定的高速充填速度压送DME燃 料至上述减速液面高度W为止的高速充填控制处理内容，和在减速液 面高度W以后从高速充填速度减速的减速充填控制处理内容。
作为上述形状设定处理内容，基于从条形码7读取的容器信息， 设定上述减速液面高度W和高于该减速液面高度W位置的限界液面 高度T ，再计算从减速液面高度W至限界液面高度T为止充填的控制 液量。而且，基于此减速液面高度W，限界液面高度T，和控制液量， 将从减速液面高度W至限界液面高度T为止减速的充填速度S作为 液面高度h的函数设定减速函数k (h)。在此，限界液面高度T和减 速液面高度W，是按照上述公式(3)从容器信息所规定的三次函数 (充填量Q和液面高度h之间的关系)而设定(参照图4)。本实施例 1中，将减速液面高度W设定为达到上述充填率75%的高度，限界液 面高度T设定为高于达到最大充填量(85%)的最大液面高度P的位 置的达到充填率87%的高度。而且，从作为容器信息取得的容器容量 和限界液面高度T和减速液面高度W计算控制液量。
再有，本实施例1中，基于表示充填量Q和液面高度h之间关系 的三次函数、控制液量和充填速度所确定的流量，将从减速液面高度 W至限界液面高度T ，从高度充填速度减速变化的充填速度S设定为 减速函数k(h)。此减速函数k(h)，在本实施例l中，如下述的公 式(4)所示，将充填速度S设定为由对应充填量Q的液面高度h所表 示的高次函数。具体而言，减速函軟k (h)表示图5所示的曲线，设 定为从高速充填速度开始减速时减速比较緩慢，并长时间维持比较高 速状态，其后以渐渐减速的比例变大地按照规定的负加速度减速的函 数。由此，可减低减速过程中所发生的水击作用，同时能尽量缩短充 填时间。还有，此减速函数k(h)，在达到限界液面高度T的充填率 87%中的充填速度S设定为达到不发生水击作用的低速充填速度，上述的过充填防止装置30动作的最大充填量的最大液面高度P中的充 填速度S，以所发生的水击作用对泵、配管、过充填防止装置等不产 生过大负荷的方式，设定为能达到充分抑制该水击作用的速度， S =k (h) (4)
并且，作为上述高速充填控制,处理内容，以能以预先设定的高速 充填速度压送DME燃料，动作控制燃料充填机21的调整阀。在此， 作为高速充填速度，以能尽量缩短DME燃料的充填时间，而设定为 比一般LPG燃料的充填速度高数倍的速度。而且，此高速充填控制处 理内容，从上述的液面高度检测装置6到取得显示达到减速液面高度 W的液面高度信息为止而执行， 一旦取得该液面高度信息，便完成该 高速充填控制处理内容，从而执行上述的减速充填控制处理内容。作 为此减速充填控制处理内容，按照以上述的形状设定处理内容设定的 减速函数k( h )，根据上述公式(4 )以充填速度S随着液面高度h (充 填量Q)的增加而减速(参照图5)的方式来驱动控制燃料充填机21。 也就是，通过动作控制燃料充填机21的调整阀，调整该调整阀的开放 量，按照减速函数k(h)比较平稳减速。
还有，燃料充填控制装置2上，设置有操作者可用手输入的操作 板(图示省略)，表示操作项目或充填量等的显示屏(图示省略)等， 操作板或显示屏和充填控制装置22的连接端口 (图示省略)连接。
本实施例1中，由充填控制装置22构成本发明的充填速度控制机 构。并且，由连接线26和连接器28构成本发明的液面高度取得机构， 由连接线27和条形码读取装置29构成本发明的容器信息取得机构。 并且，由液面高度检测装置6构成本发明的液面高度检测机构，由条 形码7构成本发明的容器识别机构。
接着，说明根据实施例1的DME燃料充填系统1充填DME燃 料的过程。
配设了上述燃料罐5的卡车，在DME燃料的供给站内，停止在 规定位置。并且在此，燃料罐5内的DME燃料的剩余量，为少于减 速液面高度(充填率75% )。将燃料充填控制装置2的连接器28安装于燃料罐5的液面高度检测装置6的插头15。再由条形码读取装置29 读取燃料罐5的条形码7。由此，将写入在条形码7中的容器信息输 入到燃料充填控制装置2的充填控制装置22中。
在此，例如，将燃料罐5例如设定为以规定尺寸形状所设定的135 升容器，基于其容器形状的充填量(充填率)Q和液面高度h之间的 关系，近似于下述公式(5)的三次函数(参照图4)。此三次函数定 在燃料罐5的设计时，作为容器信息，加注了三次函数的三个系数和 容器容量的条形码7粘贴在燃料罐5的外表面。也就是，容器信息为 (一 2.63 x 10.6)， ( 0.0016), (0.136), ( 135)。
Q = ( - 2.63 x 106) h3 + 0.0016h2 + 0.136h ( 5 )
充填控制装置22，如由条形码读取装置29从条形码7读取上述 的容器信息，则基于此容器信息，执行上述的形状设定处理内容。按 照此形状设定处理内容，从上述的公式(5)计算限界液面高度T (充 填率87%),减速液面高度W (充填率75%),控制液量，及减速函 数k(h)，并暂时保存在存储装置RAM。再由充填控制装置22执行 高速充填控制处理内容，并驱动控制燃料充填机21。由此，以达到高 速充填速度的方式加压DME燃料并向充填管嘴25压送。将此充填管 嘴25安装在燃料罐5的快速偶联器48，通过打开充填阀46, DME 燃料以高速充填速度经由过充填防止装置30开始充填到燃料罐5内。
DME燃料一旦充填到燃料罐5内，液面高度上升，随此液面高度 检测装置6的浮标13也上升。而且，如达到减速液面高度W (充填 率75% )，根据在其液面浮动的浮标13减速位置开关14进行ON动 作，从而充填控制装置22经由安装在插头15上的连接器28取得显示 此ON动作的电信号。由此，辨别燃料罐5内实际到达减速液面高度 W的情况，完成上述的高速充填控制处理内容，并开始减速充填控制 处理内容。
减速充填控制处理内容，读入存储在存储装置RAM中的限界液 面高度T (充填率87%),减速液面高度W (充填率75%);控制液 量，及减速函数k(h)，基于这些，执行从减速液面高度W至限界液面高度T从高速充填速度减速的控制处理。作为此控制处理，通过驱 动控制燃料充填机21，按照图5所示的减速函数k (h)，随着液面高 度h (充填量Q )的增加渐渐减速充填速度S。
像这样按照减速充填控制处理内容调整充填速度并充填DME燃 料，如达到显示最大充填量(充填率85%)的最大液面高度P，上述 的过充填防止装置30便动作，并骤然且强制停止充填。此充填停止时， 因根据上述的减速函数k(h)成为充分低速的充填速度，所以充分抑 制由于过充填防止装置30的动作所发生的水击作用。因此，在充填停 止时，能防止由于此水击作用对过充填装置30或DME燃料流动的配 管等产生过大的负荷。
并且，从该减速液面高度W至限界液面高度T为止，如图5所示， 因以按照减速函数k(h)的充填速度S充填，所以如上所述，可使到 最大充填量所要的充填时间尽量缩短。而且，从DME燃料的充填开 始至减速液面高度W为止，和通常的LPG燃料时相比是以设定为高 速的规定高速充填速度充填，所以通常能缩短从充填开始到充填停止 的充填时间，从而能以比较短的时间充填DME燃料。这样，即使将 DME燃料用的燃料罐5设定为比较大的容量时，也能以充分短的时间 充填。
当然，即使除了燃料罐5的容器容量为135升的规定形状以外， 通过从条形码7读取显示各种燃料罐5容器形状的容器信息，也能同 样充填DME燃料。例如，即使是上述的91升，也可将确定显示充填 量和液面高度之间关系的三次函数的各系数和容量设定为容器信息， 并基于此容器信息，通过实施和图5同样的速度调整控制，起到和135 升一样的作用效果。
像这样，在本实施例1的构成中，至减速液面高度W(充填率75% ) 为止，是以规定的高速充填速度充填DME燃料，从减速液面高度W 至限界液面高度T (充填率87%)为止，是按照基于容器信息设定的 减速函数k ( h ) —边渐渐减速充填速度S —边充填。由此，能充分抑 制由于达到最大充填量的最大液面高度P (充填率85%)时充填停止所发生的水击作用，同时也能充分减低充填速度s低速时发生的水击
作用。因此，能防止对过充填防止装置30或DME燃料流动的配管等 产生过大负荷，并能发挥所需的耐久性。并且，能使到最大充填量的 充填时间尽量缩短，即使在比较大容量的燃料罐5中，也能高速充填。
还有，因能如上所述那样高速充填DME燃料，所以和柴油燃料 罐相比即使为大容量的燃料罐5，也能以和柴油同样程度的充填时间 充填DME燃料。并且，因按照减速函数k (h)进行减速，所以即使 将DME燃料的高速充填速度设定为比上述一般LPG燃料的充填速度 高数倍的速度，也能充分抑制水击作用。
实施例2
实施例2的构成中，如图6所示，构成为燃料罐55没有设置实 施1的过充填防止装置30，液面高度检测装置56，具备减速位置开关 14，以及如达到显示最大充填量的最大液面高度P则根据浮标13而 ON动作的最大位置开关64。也就是，充填DME燃料，液面高度上 升，如达到最大液面高度P ，则由浮标13使最大位置开关640N动作， 此ON动作经由输出线路(图示省略)，通过燃料充填控制装置52的 充填控制装置22所取得。
并且，充填控制装置22,具备如从上述的液面高度检测装置56 取得显示最大位置开关64的ON动作的液面高度信息、便驱动停止燃 料充填机21的充填停止控制处理内容。也就是，在上述的减速充填控 制处理内容的执行中，如取得显示前述最大位置开关64的ON动作的 液面高度信息，便完成减速充填控制处理内容，执行充填停止控制处 理内容，并停止驱动燃料充填机21，从而强制停止向燃料罐5充填燃 料。像这样，即使构成为不具备过充填防止装置30，也能通过由液面 高度检测装置56和充填控制装置22的控制处理，如达到最大充填量 便迅速充填停止，从而在燃料罐5内充填DME燃料不超过最大充填
上述的燃料罐55，除了不设置过充填防止装置30,和具备设置有 最大位置开关64的液面高度检测装置56以外，其他和上述实施例1为同样构成，同样构成的要素中记述同样的附图标记，其说明省略。
并且，燃料充填控制装置52,除了其充填控制装置22具备充填停止 控制处理内容以外，其他和上述实施例1为同样构成，同样构成的要 素中记述同样的附图标记，其说明省略。还有，即使在此燃料充填控 制装置52中，也因和上述实施例同样执行形状设定处理内容，高度充 填控制处理内容，减速充填控制处理内容，所以和上述实施例1一样， 能起到缩短DME燃料的充填时间，同时抑制水击作用发挥所需耐久 性的本发明的作用效果。 实施例3
实施例3的构成中，构成为将由充填控制装置22所设定的限界 液面高度T设定为低于最大充填量(充填率85%)的最大充填高度的 位置。在此，限界液面高度T,设定为达到充填率83%的位置。而且， 以限界液面高度T (充填率83%)中的充填速度S达到不发生水击作 用的低速充填速度设定减速函数k(h)。再有，限界液面高度T之后， 以保持在该限界液面高度T中的充填速度S地加以控制。还有，本实 施例3中，除了将限界液面高度T设定为达到充填率83%的位置以外， 其他是和上述实施例1同样的构成，同样构成的要素中加以同样的附 图标记，其说明省略。
本实施例3中，和上述实施例l一样，在高速充填控制处理内容 的执行中，如减速位置开关14进行ON动作，便完成高速充填控制处 理内容并开始减速充填控制处理内容。此减速充填控制处理内容，如 上述那样，按照减速函数k(h),从减速液面高度W (充填率75%) 至限界液面高度T (充填率83%)为止渐渐减速充填速度S ，在该限 界液面高度T (充填率83%)，以达到不发生水击作用的低速充填速 度地进行控制。而且，限界液面高度T之后，保持此低速充填速度， 如达到显示最大充填量(85%)的最大液面高度P，便和上述实施例 l一样，过充填防止装置30动作并骤然且强制停止充填。此充填停止 时，因是前述的低速充填速度，所以充分抑制由于过充填防止装置30 的动作而发生的水击作用。像这样，即使在本实施例3，也起到和上述实施例1同样的作用效果。
上述实施例l， 2中，构成为按照由充填控制装置22设定的減 速函数k(h)，将限界液面高度T (充填率87%)中的充填速度S设 定为不发生水击作用的低速充填速度，但作为其他构成，也可在限界 液面高度T (充填率87%)充填速度S设定为零。即使在此时，在达 到最大充填量的最大液面高度P (充填率85%)，其充填速度S，也因 达到能充分抑制水击作用的速度，所以能起到上述本发明的作用效果。
同样，即使在上述实施例3中，由充填控制装置22设定的限界液 面高度T (充填率83%)中的充填速度S也可设定为零。此时，通常 达到最为充填的充填率83%,过充填防止装置30动作之前充填完成。 而且，即使由于何种不良状况导致充填超过燃料罐5内的充填率83%, 通过过充填防止装置30也能在最大充填量(充填率85% )停止充填。
另外，作为上述实施例1~3的其他构成，其可构成为液面高度 检测装置在稍低于最大液面高度P的位置配置停止位置开关，此停止 位置开关如根据浮标13而ON动作，则充填控制装置22停止DME 燃料的充填。再有，上述的过充填防止装置30配设在燃料罐中。在此 构成时，和上述的实施例2 —样，充填控制装置22具备驱动停止燃料 充填机21的充填停止控制处理内容，在执行低速充填控制处理内容的 过程中，如确认停止位置开关的ON动作，便停止该低速充填控制处 理内容执行充填停止控制处理内容。例如，将停止位置开关的高度位 置设置在充填率83%的位置时，通常，此充填率83%达到燃料罐内所 充填的DME燃料的最大量。而且，在停止位置开关等发生何种不良 状况时，即使充填超过充填率83%,通过过充填防止装置30也能在 最大充填量(充填率85% )停止充填。
并且，上述的实施例1 3中，构成为如达到减速液面高度W， 便按照减速函数k (h)平稳减速，但作为其他控制，也可以达到显示 每个规定间隔的减速函数K ( Q )的充填速度S,阶段性减速。并且， 此减速函数，不限定于上述设定(参照图5),可设定为各种各样。并 且再有，也可不设定减速函数k (h)，基于控制液量，以每个规定的
24液面高度(充填量)阶段性减速而控制。
并且，上述的实施例1~3中，将液面高度检测装置6， 65构成为 具备浮标13和减速位置开关14(最大位置开关64 )，但作为其他构成， 例如也可使用通过超音波检测液面高度的构成。此时，作为液面高度 检测装置，将检测液面高度的超音波探测器配设在燃料罐中，燃料充 填时，通过用于从超音波探测器取得液面高度信息的装置，使充填控 制装置22能取得该液面高度信息。并且再有，也可由附加该功能的液 面表示装置构成此液面高度检测装置。并且，实施例1 3中，构成为 液面高度检测装置6， 65和充填控制装置22有线连接，从而充填控制 装置22取得液面高度信息，但作为其他构成，也可构成为以通过无线 取得液面高度信息，而设置发射接收机。
并且，上述的实施例1， 2中，构成为在燃料罐5上粘贴条形码7， 并通过条形码读取装置29读取，但作为其他构成，也可构成为在燃料 罐上粘贴加注容器信息的二元码，并设置读取该二元码的读取装置。
并且再作为其他构成，也可构成为将能认容器形状的制品号码等 作为容器信息，在燃料充填时，通过操作者直接将此容器信息输入到 燃料充填控制装置，取得容器信息。例如，在燃料罐上，粘贴记载制 品号码的标签，或刻印有该制品号码的同时，在燃料充填控制装置上， 设置用于用手输入制品号码的键盘或触摸屏等的输入装置。然后，燃 料充填装置，先存储对应制品号码的容器形状的数据，并进行从输入 的制品号码认定容器形状的控制处理。这样的构成中，也起到和上述 的实施例同样的作用效果。在此，通过记载制品号码的标签或制品号 码的刻印，构成本发明的容器识别机构，并且，通过键盘或触摸屏等 的输入装置，构成容器信息取得机构。
本发明，并不只限定于上述的实施例，也能在本发明的要点范围 内适当使用。
权利要求
1. 一种DME燃料充填系统，是用于在贮存DME燃料的燃料罐中将DME燃料充填至预先所设定的最大充填量为止的DME燃料充填系统，其特征在于，在燃料罐内设置检测贮存在燃料罐内的DME燃料的液面高度的液面高度检测机构，和加注有关燃料罐容器形状的容器信息的容器识别机构；而且，具备燃料充填控制装置，该燃料充填控制装置由以下部分构成具备可装拆地安装在燃料罐的充填阀上的充填管嘴、用于压送DME燃料经由充填管嘴而充填到燃料罐的燃料充填机，用于从容器识别机构取得容器信息的容器信息取得机构，取得由液面高度检测机构所检测的液面高度信息的液面高度取得机构，和充填速度控制机构，该充填速度控制机构基于由容器信息取得机构取得的容器信息，设定限界液面高度和位置低于该限界液面高度的减速液面高度，再计算从该减速液面高度至限界液面高度为止的控制液量，由液面高度取得机构取得液面高度信息，直到到达减速液面高度为止，驱动控制燃料充填机以便以预先设定的高速充填速度进行充填，当达到减速液面高度时，直到达到限界液面高度为止，基于控制液量驱动控制燃料充填机以便从高速充填速度减速。
2. 如权利要求1所述的DME燃料充填系统，其特征在于，燃料 充填控制装置的充填速度控制机构，按照减速函数设定在减速液面高 度至限界液面高度之间减速的充填速度，当达到减速液面高度时，按 照减速函数以从高速充填速度减速的方式驱动控制燃料充填机。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的DME燃料充填系统，其特 征在于，燃料充填控制装置的充填速度控制机构，当达到减速液面高 度时，以达到在限界液面高度不发生水击作用的规定的低速充填速度 的方式，对燃料充填机进行从高速充填速度减速的驱动控制。
4. 如权利要求1或权利要求2所述的DME燃料充填系统，其特 征在于，燃料充填控制装置的充填速度控制机构，当达到减速液面高 度时，以在限界液面高度充填停止的方式，对燃料充填机进行从高速充填速度减速的驱动控制。
5. 如权利要求1至权利要求4中任一项所述的DME燃料充填系 统，其特征在于，燃料罐中所设置的液面高度检测机构具备在燃料 罐内贮存的DME燃料的液面浮动的浮标，和当达到该燃料罐内所预 先设定的减速液面高度时依照该浮标进行接通动作的减速位置开关；燃料充填控制装置的液面高度取得机构，依照减速位置开关的接 通动作，以到达减速液面高度作为液面高度信息进行取得。
6. 如权利要求5所述的DME燃料充填系统，其特征在于，燃料 罐中所设置的液面高度检测机构，具备当达到该燃料罐中所设定的最 大充填量时依照浮标进行接通动作的最大位置开关；燃料充填控制装置的充填速度控制机构，当取得根据最大位置开 关的接通动作的液面高度信息时，进行将燃料充填驱动停止的控制。
7. 如权利要求1至权利要求5中任一项所述的DME燃料充填系 统，其特征在于，由充填速度控制机构设定的限界液面高度，设定为 当达到燃料罐中所设定的最大充填量时用于停止DME燃料的充填所 配设的过充填防止装置动作的高度位置。
8. 如权利要求1至权利要求7中任一项所述的DME燃料充填系 统，其特征在于，燃料罐中所设置的容器识别机构，由加注了容器信 息的条形码构成；而且，燃料充填控制装置的容器信息取得机构，由从条形码读取容器信 息的条形码读取装置构成。
全文摘要
本发明建议在燃料罐充填DME燃料时能抑制由于充填速度变化而发生的水击作用、同时能缩短充填时间的DME燃料充填系统。从燃料罐(5)中设置的容器识别机构取得容器信息，设定限界液面高度(T)和减速液面高度(W)，再计算从减速液面高度(W)至限界液面高度(T)的控制液量，从燃料罐(5)中设置的液面高度检测机构取得液面高度信息，至减速液面高度(W)为止以高速充填速度充填，如达到减速液面高度(W)，则至限界液面高度(T)为止基于控制液量从高速充填速度减速，驱动控制燃料充填机(21)。至达到最大充填量为止，可充分减速充填速度，并能充分抑制由于充填停止而发生的水击作用。并且，能使至最大充填量的充填时间尽量缩短。
文档编号B67D7/02GK101450779SQ20081018332
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月2日 优先权日2007年12月3日
发明者岩月惠司, 稻垣秀幸 申请人:中央精机株式会社