DE102018119588A1

DE102018119588A1 - Mit einem tank ausgestattetes gerät

Info

Publication number: DE102018119588A1
Application number: DE102018119588.5A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Fujita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2018-08-13
Publication date: 2019-03-21
Also published as: JP6834880B2; US20190084414A1; CN109532469B; JP2019056438A; CN109532469A; US10894475B2

Abstract

Ein mit einem Tank ausgestattetes Gerät hat: den mit einem Brennstoffgas zu füllenden Tank; einen in dem Tank bereitgestellten Ventilmechanismus; eine Aufnahme, mit der eine Düse eines Brennstoffgasfüllgeräts verbunden werden kann; einen ersten Füllpfad, wobei ein stromaufwärts liegendes Ende des ersten Füllpfads mit der Aufnahme in Verbindung ist; einen zweiten Füllpfad, wobei ein stromabwärts liegendes Ende des zweiten Füllpfads mit dem Tank durch den Ventilmechanismus in Verbindung ist; und einen Speicherbehälter, der hermetisch zwischen einem stromabwärts liegenden Ende des ersten Füllpfads und einem stromaufwärts liegenden Ende des zweiten Füllpfads verbindet, und in dem Brennstoffgas enthaltene Fremdstoffe speichert, wobei der Speicherbehälter vertikal oberhalb des stromabwärts liegenden Endes des ersten Füllpfads positioniert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem Tank ausgestattetes Gerät.
In einem mit einem Tank ausgestatteten Gerät ist der Tank mit einem Brennstoffgas von einem Brennstoffgasfüllgerät gefüllt. Es gibt ein bekanntes Brennstoffgasfüllgerät mit einem Behälter, der eine Feuchtigkeit von dem Brennstoffgas trennt (siehe zum Beispiel die Druckschrift JP 2011-149541 A ).
Um den Tank mit dem Brennstoffgas zu füllen, sind eine Düse des Brennstoffgasfüllgeräts und eine Aufnahme des mit dem Tank ausgestatteten Geräts miteinander verbunden, und das Brennstoffgas wird durch einen Füllpfad in den Tank gefüllt, der zwischen der Aufnahme und dem Tank verbindet. Hierin können sich oft Fremdstoffe, wie zum Beispiel Wasser und Staub, an die Düse und die Aufnahme anhaften. Wenn in diesem Fall die Düse und die Aufnahme miteinander verbunden sind, und das Brennstoffgas in den Tank gefüllt wird, können sich die an die Düse oder die Aufnahme anhaftenden Fremdstoffe zusammen mit dem Brennstoffgas durch den Füllpfad bewegen, und dann können sich die Fremdstoffe an einen Ventilmechanismus des Tanks anhaften. Falls sich zum Beispiel Staub an den Ventilmechanismus anhaftet, oder falls sich Wasser daran anhaftet und gefriert, kann der Ventilmechanismus eine Fehlfunktion aufweisen. Abhängig von der Konfiguration des Ventilmechanismus können die Fremdstoffe, die sich an den Ventilmechanismus angehaftet haben, in den Tank eingebracht werden, oder können sich zusammen mit dem Brennstoffgas zu der Brennstoffzelle bewegen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät bereitzustellen, das mit einem Tank ausgestattet ist, das unterdrückt, dass Fremdstoffe sich an einen in dem Tank bereitgestellten Ventilmechanismus anhaften.
Die voranstehend beschriebene Aufgabe wird durch ein Gerät gelöst, das mit einem Tank ausgestattet ist, mit: dem mit einem Brennstoffgas zu füllenden Tank; einem in dem Tank bereitgestellten Ventilmechanismus; einer Aufnahme, mit der eine Düse eines Brennstoffgasfüllgeräts verbindbar ist; einem ersten Füllpfad, wobei ein stromaufwärts liegendes Ende des ersten Füllpfads mit der Aufnahme in Verbindung ist; einem zweiten Füllpfad, wobei ein stromabwärts liegendes Ende des zweiten Füllpfads mit dem Tank durch den Ventilmechanismus in Verbindung ist; und einem Speicherbehälter, der hermetisch zwischen einem stromabwärts liegenden Ende des ersten Füllpfads und einem stromaufwärts liegenden Ende des zweiten Füllpfads verbindet, und in dem Brennstoffgas enthaltene Fremdstoffe speichert, wobei der Speicherbehälter vertikal oberhalb des stromabwärts liegenden Endes des ersten Füllpfads positioniert ist. Mit der voranstehend beschriebenen Konfiguration wird das Brennstoffgas durch den Speicherbehälter so in den Tank gefüllt, dass die Fremdstoffe in dem Speicherbehälter gespeichert werden, ohne den Ventilmechanismus zu erreichen. Außerdem ist das stromaufwärts liegende Ende des zweiten Füllpfads vertikal oberhalb des stromabwärts liegenden Endes des ersten Füllpfads positioniert, so dass die in dem Speicherbehälter gespeicherten Fremdstoffe von dem stromaufwärts liegenden Ende des zweiten Füllpfads beabstandet sind, was unterdrückt, dass die Fremdstoffe sich an das stromaufwärts liegende Ende des zweiten Füllpfads anhaften und den Ventilmechanismus erreichen. Deswegen ist unterdrückt, dass die Fremdstoffe sich an den Ventilmechanismus anhaften.
Ein Abgabemechanismus, der die in dem Speicherbehälter gespeicherten Fremdstoffe nach außen abgibt, kann vorhanden sein.
Eine Länge des ersten Füllpfads kann kleiner als die des zweiten Füllpfads sein.
Eine Richtung einer Achse einer Öffnung des stromabwärts liegenden Endes des ersten Füllpfads kann eine vertikale Richtung schneiden, und ein Winkel einer vertikal oberen Seite zwischen der Richtung der Achse der Öffnung des stromabwärts liegenden Endes des ersten Füllpfads und einer inneren Oberfläche eines Wandabschnitts des Speicherbehälters, der die Achse schneidet, kann gleich wie oder größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad sein.
Eine Öffnung des stromaufwärts liegenden Endes des zweiten Füllpfads kann in eine horizontale Richtung oder eine vertikale Richtung nach oben mit Bezug auf die horizontale Richtung gerichtet sein.
Der Speicherbehälter kann einen blockierenden Wandabschnitt haben, und der blockierende Wandabschnitt kann an einer inneren Oberfläche des Speicherbehälters nach innen vorragen, kann vertikal oberhalb eines Abschnitts positioniert sein, der an einer vertikal untersten Seite des Speicherbehälters positioniert ist, und kann vertikal unterhalb des stromaufwärts liegenden Endes des zweiten Füllpfads positioniert sein.
Ein Umgehungspfad, der den Speicherbehälter umgeht und mit den ersten und zweiten Füllpfaden in Verbindung ist, ein Schaltmechanismus, der einen Verbindungszustand, in dem die ersten und zweiten Füllpfade miteinander durch den Speicherbehälter ohne den Umgehungspfad in Verbindung sind, und einen Umgehungszustand, in dem die ersten und zweiten Füllpfade miteinander durch den Umgehungspfad ohne den Speicherbehälter in Verbindung sind, umschaltet, und eine Schaltsteuerung, die konfiguriert ist, den Schaltmechanismus zu steuern, in einem Verbindungszustand zu sein, bis ein vorbestimmter Zeitraum seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem begonnen wurde, das Brennstoffgas in den Tank zu füllen, und konfiguriert ist, den Schaltmechanismus zu steuern, in dem Umgehungszustand zu sein, bis das Füllen des Brennstoffgases vollendet ist, nachdem der vorbestimmte Zeitraum verstrichen ist, kann vorhanden sein.
Der Schaltmechanismus kann ein Drei-Wege-Ventil sein, das zwischen dem ersten oder dem zweiten Füllpfad und dem Umgehungspfad bereitgestellt ist.
Der Abgabemechanismus kann haben: einen Abgabepfad, der mit dem Speicherbehälter in Verbindung ist; und ein elektrisch gesteuertes Ventil, das den Abgabepfad öffnet und schließt, und einen Bestimmer (Bestimmungseinrichtung), der konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Innendruck von zumindest einem aus dem ersten Füllpfad, dem zweiten Füllpfad und dem Speicherbehälter niedriger als ein vorbestimmter Wert ist; und eine Abgabesteuerung, die konfiguriert ist, vorübergehend das elektrisch gesteuerte Ventil zu öffnen, wenn bestimmt ist, dass der Innendruck niedriger als der vorbestimmte Wert ist.
Ein Drucksensor, der den Innendruck erfasst, kann vorhanden sein, wobei der Bestimmer konfiguriert sein kann, zu bestimmen, ob der Innendruck niedriger als der vorbestimmte Wert ist, auf einer Basis eines Erfassungswerts des Drucksensors.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Gerät bereitzustellen, das mit einem Tank ausgestattet ist, das unterdrückt, dass sich Fremdstoffe an einen in dem Tank bereitgestellten Ventilmechanismus anhaften.
Figurenliste

1 ist eine erläuternde Ansicht eines Gasfüllsystems;
2 ist eine erläuternde Ansicht einer Tankstelle und eines Fahrzeugs;
3A ist eine externe perspektivische Ansicht eines Speicherbehälters, und 3B ist eine Ansicht, die eine innere Struktur des Speicherbehälters darstellt;
4A bis 4C sind erläuternde Ansichten von Speicherbehältern gemäß Variationen;
5 ist eine erläuternde Ansicht eines Systems gemäß einer Variation;
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltsteuerung darstellt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Schaltsteuerung darstellt;
8 ist eine erläuternde Ansicht eines Systems gemäß einer Variation;
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Abgabesteuerung darstellt; und
10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Abgabesteuerung darstellt.

Die 1 ist die erläuternde Ansicht eines Gasfüllsystems (Gaseinfüllsystems) 1 (im Folgenden einfach als ein System 1 bezeichnet). Das System 1 hat: ein Fahrzeug 20, das durch eine in einer Brennstoffzelle 21, die elektrische Leistung erzeugt und ein Brennstoffgas verwendet, erzeugte elektrische Leistung angetrieben ist; und eine Tankstelle 10, die einen Tank 22 des Fahrzeugs 20 mit einem Brennstoffgas füllt. Wasserstoffgas wird als das Brennstoffgas verwendet. Die 2 ist eine erläuternde Ansicht der Tankstelle 10 und des Fahrzeugs 20.
Zuerst wird die Tankstelle 10 beschrieben. Die Tankstelle 10 hat einen Druckspeicher 3, einen Kühler 5, einen Verteiler 11, einen Füllschlauch 12, eine Düse 13, einen Drucksensor 14, einen Kommunikator (Kommunikationseinrichtung) 15, eine Steuerung 16, und einen Strömungsratensensor 17. Der Speicher 3 speichert ein Wasserstoffgas, das durch einen Verdichter auf einen vorbestimmten Druck mit Druck beaufschlagt ist, und von einer nicht dargestellten Wasserstoffkartusche (hydrogen curdle) zugeführt wird. Der Kühler 5 kühlt das von dem Speicher 3 zugeführte Wasserstoffgas vor. Der Verteiler 11 führt das Wasserstoffgas von dem Kühler 5 zu dem Füllschlauch 12 zu, der mit dem Verteiler 11 verbunden ist. Der Verteiler 11 ist mit einem Betätigungspaneel 11a zum Empfangen einer Einstellung einer gewünschten Sollfüllmenge des in den Tank 22 des Fahrzeugs 20 zu füllenden Wasserstoffgases durch einen Benutzer bereitgestellt. Die Düse 13 ist an einem Ende des Füllschlauchs 12 angebracht. Der Drucksensor 14 und der Strömungsratensensor 17 sind nahe der Düse 13 bereitgestellt, und erfassen entsprechend den Druck und die Strömungsrate des durch die Düse 13 durchtretenden Wasserstoffgases. Der Drucksensor 14 und der Strömungsratensensor 17 können innerhalb des Verteilers 11 bereitgestellt sein, solange der Drucksensor 14 und der Strömungsratensensor 17 entsprechend den Druck und die Strömungsrate innerhalb eines Pfads zwischen dem Verteiler 11 und der Düse 13 erfassen. Der Kommunikator 15 wird später beschrieben. Die Steuerung 16 ist ein Mikrorechner mit einer Zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Arbeitsspeicher (RAM) und einem Speicher. Die Steuerung 16 ist elektrisch mit dem Kühler 5, dem Drucksensor 14, dem Kommunikator 15 und dem Strömungsratensensor 17 verbunden, und steuert den gesamten Betrieb der Tankstelle 10.
Als Nächstes wird das Fahrzeug 20 beschrieben. Das Fahrzeug 20 hat die Brennstoffzelle 21, den Tank 22, eine Aufnahme 25, einen Kommunikator (Kommunikationseinrichtung) 26, eine Steuerung 28, einen Speicherbehälter 30, einen Temperatursensor 41, einen Drucksensor 42, einen Strömungsratensensor 43, einen ersten Füllpfad 52, einen zweiten Füllpfad 53, einen Zufuhrpfad 56, einen Motor M, Vorderräder FW und Hinterräder RW. Die Brennstoffzelle 21 erzeugt ausgehend von einem zugeführten Sauerstoffgas und einem von dem Tank 22 zugeführten Wasserstoffgas eine elektrische Leistung. Der Tank 22 kann mit einem Hochdruck-Wasserstoffgas gefüllt werden. Der erste Füllpfad 52 und der zweite Füllpfad 53 führen das von der Tankstelle 10 zugeführte Wasserstoffgas zu dem Tank 22. Der zweite Füllpfad 52 ist stromabwärts des ersten Füllpfads 52 liegend positioniert. Hinsichtlich des ersten Füllpfads 52 ist ein stromaufwärts liegendes Ende 521 mit der Aufnahme 25 in Verbindung, und ein stromabwärts liegendes Ende 522 ist mit dem Speicherbehälter 30 in Verbindung. Hinsichtlich des zweiten Füllpfads 53 ist ein stromaufwärts liegendes Ende 531 mit dem Speicherbehälter 30 in Verbindung, und ein stromabwärts liegendes Ende 532 ist mit einem Ventilmechanismus 23 des später beschriebenen Tanks 22 in Verbindung. Der Speicherbehälter 30 wird später beschrieben. Der Zufuhrpfad 56 ist mit dem Ventilmechanismus 23 des Tanks 22 in Verbindung und führt das Wasserstoffgas von dem Tank 22 zu der Brennstoffzelle 21 zu. Die Aufnahme 25 ist mit dem stromaufwärts liegenden Ende 521 des ersten Füllpfads 52 in Verbindung, wie voranstehend beschrieben wurde, und ist ein Abschnitt, mit dem die Düse 13 zu der Zeit verbunden ist, zu der das Wasserstoffgas in den Tank 22 eingefüllt wird. Die Aufnahme 25 ist in zum Beispiel einem Deckelkasten des Fahrzeugs 20 bereitgestellt. Der Kommunikator 26 und die Steuerung 28 werden später beschrieben. Der Motor M zum Fahren des Fahrzeugs 20 wird durch die von der Brennstoffzelle 21 zugeführte elektrische Leistung angetrieben, und die Antriebskraft des Motors M zu zumindest einem Paar aus den Vorderrädern FW und den Hinterrädern RW übertragen. Der Temperatursensor 41 erfasst eine Gastemperatur, die die Temperatur des Wasserstoffgases innerhalb des Tanks 22 ist. Der Drucksensor 42 und der Strömungsratensensor 43 sind in dem zweiten Füllpfad 53 bereitgestellt, und erfassen entsprechend den Druck und die Strömungsrate des durch den zweiten Füllpfad 53 durchtretenden Wasserstoffgases. Zumindest eines aus dem Drucksensor 42 und dem Strömungsratensensor 43 kann in dem ersten Füllpfad 52 oder in dem Speicherbehälter 30 bereitgestellt sein. Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem zumindest eines aus dem Drucksensor 42 und dem Strömungsratensensor 43 in dem Speicherbehälter 30 bereitgestellt sind, dieses erwünschter Weise in dem Speicherbehälter 30 an einer Position bereitgestellt, an der es unwahrscheinlich ist, dass sich später beschriebene und in dem Speicherbehälter 30 gespeicherte Fremdstoffe anhaften.
Der Tank 22 hat einen Hauptkörper 221, eine Abdeckung 222, die an einem Ende des Hauptkörpers 221 in dessen Längsrichtung angebracht ist, und den Ventilmechanismus 23, der an der Öffnung der Abdeckung 222 bereitgestellt ist. Der Ventilmechanismus 23 schaltet zwischen einem Zustand, in dem der Tank 22 mit dem Wasserstoffgas gefüllt ist, und einem Zustand, in dem das Wasserstoffgas von dem Tank 22 zu der Brennstoffzelle 21 freigegeben wird, um. Insbesondere hat der Ventilmechanismus 23 ein Sperrventil 233 und ein Öffnungs-Schließ-Ventil 234. Der Ventilmechanismus 23 ist mit einem Pfad bereitgestellt, der zwischen dem stromabwärts liegenden Ende 532 des zweiten Füllpfads 53 und dem Inneren des Tanks 22 verbindet, und das Sperrventil 233 ist auf diesem Pfad bereitgestellt. Das Sperrventil 233 ermöglicht es, dass das Wasserstoffgas von dem zweiten Füllpfad 53 zu dem Tank 22 strömt, verhindert aber, dass das Wasserstoffgas von dem Tank 22 zu dem zweiten Füllpfad 53 strömt. Außerdem ist der Ventilmechanismus 23 mit einem Pfad bereitgestellt, der zwischen dem Inneren des Tanks 22 und dem Zufuhrpfad 56 verbindet, und das Öffnungs-Schließ-Ventil 234 ist auf diesem Pfad bereitgestellt. In Erwiderung auf das Öffnen und Schließen des Öffnungs-Schließ-Ventils 234 wird das mit einem hohen Druck in dem Tank 22 gespeicherte Wasserstoffgas durch den Zufuhrpfad 56 zu der Brennstoffzelle 21 zugeführt. Eine Temperatur in dem Tank 22 wird durch den Temperatursensor 41 erfasst.
Die Steuerung 28 ist ein Mikrorechner mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einem Speicher, und steuert ausgehend von eingegebenen Sensorsignalen den gesamten Betrieb des Fahrzeugs 20. Die Steuerung 28 ist elektrisch mit dem Kommunikator 26, dem Temperatursensor 41, dem Drucksensor 42, dem Strömungsratensensor 43 und dem Öffnungs-Schließ-Ventil 234 verbunden.
Die Steuerung 16 der Tankstelle 10 und die Steuerung 28 des Fahrzeugs 20 sind in der Lage, über die Kommunikatoren 15 und 26 vorbestimmte Informationen zu kommunizieren. Die Kommunikatoren 15 und 26 sind in der Lage, wechselweise eine Funkverbindung wie auch eine Infrarotverbindung zu erlangen. Die Steuerung 16 erhält von der Steuerung 28 des Fahrzeugs 20 über die Kommunikatoren 15 und 26 eine Information wie zum Beispiel einen Druck und eine Gastemperatur in dem Tank 22. Außerdem kann die Steuerung 16 eine Information, wie zum Beispiel eine in den Tank 22 einfüllbare Menge und einen zulässigen Druck des Tanks 22, erhalten. Die Steuerung 16 steuert jedes Gerät in der Tankstelle 10 ausgehend von einer derartigen Information, die von dem Fahrzeug 20 erhalten wurde, und einer Information, wie zum Beispiel einer Solleinfüllmenge des Wasserstoffgases, die von dem Betätigungspaneel 11a des Verteilers 11 empfangen wurde, und steuert eine Füllrate und eine Füllmenge des Wasserstoffgases zu dem Fahrzeug 20. Die Kommunikatoren 15 und 26 sind entsprechend nahe der Düse 13 und der Aufnahme 25 bereitgestellt, so dass die Kommunikation mit den miteinander verbundenen Düse 13 und Aufnahme 25 erlangt wird.
Als Nächstes wird die Tankstelle 10 im Detail beschrieben. Die Tankstelle 10 ist ein Beispiel eines Brennstoffgasfüllgeräts, das die Füllgeschwindigkeit des Wasserstoffgases in den Tank 22 reduziert, bevor die Füllmenge des Wasserstoffgases in dem Tank 22 die Sollfüllmenge erreicht, und das das Füllen des Wasserstoffgases in den Tank 22 vollendet. Insbesondere reduziert die Steuerung 16 der Tankstelle 10 weiter schrittweise oder kontinuierlich die Strömungsrate des Wasserstoffgases von dem Verteiler 11 zu dem Tank 22, wenn eine tatsächliche Füllmenge in den Tank 22 bei Füllbeginn näher an der Sollfüllmenge liegt.
Als Nächstes wird der Speicherbehälter 30 beschrieben. Die 3A ist eine externe perspektivische Ansicht des Speicherbehälters 30. Die 3B ist eine Ansicht, die eine innere Struktur des Speicherbehälters 30 darstellt. Der Speicherbehälter 30 hat einen Bodenwandabschnitt 31, einen Seitenwandabschnitt 33 und einen oberen Wandabschnitt 35. Der Seitenwandabschnitt 33 hat eine abgeschrägte Form derart, dass sich sein Innendurchmesser allmählich von dem oberen Wandabschnitt 35 zu dem Bodenwandabschnitt 31 verringert, ist aber nicht darauf begrenzt. In dem Speicherbehälter 30 ist der Bodenwandabschnitt 31 vertikal unter dem Seitenwandabschnitt 33 und dem oberen Wandabschnitt 35 positioniert. Der erste Füllpfad 52 hat: einen horizontalen Abschnitt 523, der sich im Wesentlichen horizontal von dem stromaufwärts liegenden Ende 521 erstreckt; und einen vertikalen Abschnitt 524, der sich kontinuierlich stromabwärts von dem horizontalen Abschnitt 523 in der im Wesentlichen vertikalen Richtung nach unten erstreckt. Ähnlich hat der zweite Füllpfad 53: einen vertikalen Abschnitt 533, der sich im Wesentlichen vertikal von dem stromaufwärts liegenden Ende 531 nach oben erstreckt; und einen horizontalen Abschnitt 534, der sich kontinuierlich von dem vertikalen Abschnitt 533 in der im Wesentlichen horizontalen Richtung stromabwärts erstreckt. Der vertikale Abschnitt 524 und der vertikale Abschnitt 533 dringen durch entsprechende Bohrungen durch, die in dem oberen Wandabschnitt 35 ausgebildet sind. Ein Spalt zwischen dem vertikalen Abschnitt 524 und der Bohrung, durch die der vertikale Abschnitt 524 durchdringt, ist hermetisch durch ein Dichtelement, wie zum Beispiel einen O-Ring, abgedichtet. Ähnlich ist ein Spalt zwischen dem vertikalen Abschnitt 533 und der Bohrung, durch die der vertikale Abschnitt 533 durchdringt, hermetisch abgedichtet. Der Bodenwandabschnitt 31 ist so angebracht, dass eine Öffnung einer unteren Seite des Seitenwandabschnitts 33 hermetisch abgedichtet ist. Deswegen sind der erste Füllpfad 52 und der zweite Füllpfad 53 hermetisch mit dem Speicherbehälter 30 in Verbindung. Zusätzlich ist der Bodenwandabschnitt 31 mit einem unteren Ende des Seitenwandabschnitts 33 in Gewindeeingriff, und der Bodenwandabschnitt 31 ist von dem Seitenwandabschnitt 33 durch Drehen des Bodenwandabschnitts 31 abnehmbar. Außerdem ist die Konfiguration nicht auf die voranstehend beschriebene Konfiguration begrenzt, solange der Bodenwandabschnitt 31 in der Lage ist, den Seitenwandabschnitt 33 zu öffnen und zu schließen. Zum Beispiel kann ein Scharniermechanismus den Bodenwandabschnitt 31 mit dem Seitenwandabschnitt 33 derart verbunden sein, dass der Seitenwandabschnitt 33 geöffnet und geschlossen werden kann. Darüber hinaus kann der Spalt zwischen dem vertikalen Abschnitt 524 und der Bohrung, durch die der vertikale Abschnitt 524 durchdringt, und der Spalt zwischen dem vertikalen Abschnitt 533 und der Bohrung, durch die der vertikale Abschnitt 533 durchdringt, zum Beispiel durch Schweißen oder Ähnliches hermetisch abgedichtet sein.
Während des Füllens des Tanks 22 mit dem Wasserstoffgas wird das Wasserstoffgas vorübergehend von dem stromabwärts liegenden Ende 522 des ersten Füllpfads 52 in den Speicherbehälter abgegeben, und dann wird das Wasserstoffgas in das stromaufwärts liegende Ende 531 des zweiten Füllpfads 53 innerhalb des Speicherbehälters 30 eingebracht, was den Tank 22 mit dem Wasserstoffgas füllt. Hierin sind in dem Füllen des Tanks 22 mit dem Wasserstoffgas, wie voranstehend beschrieben wurde, die Düse 13 und die Aufnahme 25 miteinander verbunden. Da Öffnungsendoberflächen der Düse 13 und der Aufnahme 25 der Außenluft ausgesetzt sind, haften oft Fremdstoffe daran an, wie zum Beispiel Wasser und Staub. Wenn das Wasserstoffgas in einem solchen Fall eingefüllt wurde, bewegen sich die Fremdstoffe zusammen mit dem Wasserstoffgas durch den ersten Füllpfad 52. Da das stromabwärts liegende Ende 522 und das stromaufwärts liegende Ende 531 voneinander beabstandet sind, werden die Fremdstoffe von dem stromabwärts liegenden Ende 522 abgegeben und dann auf der oberen Oberfläche des Bodenwandabschnitts 31 innerhalb des Speicherbehälters 30 gespeichert. Deswegen ist unterdrückt, dass die Fremdstoffe von dem stromaufwärts liegenden Ende 531 in den zweiten Füllpfad 53 eindringen und sich an den Ventilmechanismus 23 des Tanks 22 anhaften. Außerdem ist das spezifische Gewicht der Fremdstoffe, wie zum Beispiel der Feuchtigkeit, größer als das des Brennstoffgases. Deswegen werden die von dem stromabwärts liegenden Ende 522 des ersten Füllpfads 52 in den Speicherbehälter 30 abgegebenen Fremdstoffe nahe des Bodenwandabschnitts 31 gespeichert, und lediglich das Brennstoffgas ist innerhalb des Speicherbehälters 30 um das stromaufwärts liegende Ende 531 des zweiten Füllpfads 53 herum vorhanden. Somit wird lediglich das Brennstoffgas innerhalb des Speicherbehälters 30 in das stromaufwärts liegende Ende 531 des zweiten Füllpfads 53 eingebracht, und das Brennstoffgas, von dem die Fremdstoffe entfernt wurden, strömt in den Tank 22. Außerdem können die in dem Speicherbehälter 30 gespeicherten Fremdstoffe durch Abnehmen des Bodenwandabschnitts 31 von dem Seitenwandabschnitt 33 nach außen abgegeben werden. Der Bodenwandabschnitt 31 ist ein Beispiel eines Abgabemechanismus zum Abgeben von in dem Speicherbehälter 30 gespeicherten Fremdstoffen nach außen.
Obwohl das stromabwärts liegende Ende 522 des ersten Füllpfads 52 und das stromaufwärts liegende Ende 531 des zweiten Füllpfads 53 hierin zu dem Bodenwandabschnitt 31 gerichtet sind, ist das stromaufwärts liegende Ende 531 im Vergleich zu dem stromabwärts liegenden Ende 522 vertikal von dem Bodenwandabschnitt 31 beabstandet. Insbesondere ist das stromabwärts liegende Ende 522 näher als der obere Wandabschnitt 35 an dem Bodenwandabschnitt 31 positioniert, und das stromaufwärts liegende Ende 531 ist näher als der Bodenwandabschnitt 31 an dem oberen Wandabschnitt 35 positioniert. Sogar wenn Fremdstoffe, die auf der oberen Oberfläche des Bodenwandabschnitts 31 gespeichert sind, zum Beispiel durch das strömende Wasserstoffgas innerhalb des Speicherbehälters 30 weggeblasen werden, ist deswegen unterdrückt, dass die Fremdstoffe von dem stromaufwärts liegenden Ende 531 in den zweiten Füllpfad 53 eindringen. Außerdem sind das stromabwärts liegende Ende 522 und das stromaufwärts liegende Ende 531 in der vertikalen Richtung und in der horizontalen Richtung voneinander beabstandet. Deswegen ist zum Beispiel unterdrückt, dass die von dem stromabwärts liegenden Ende 522 abgegebenen Fremdstoffe sich an das stromaufwärts liegende Ende 531 anhaften.
Obwohl die in dem Speicherbehälter 30 gespeicherten Fremdstoffe durch Abnehmen des Bodenwandabschnitts 31 von dem Seitenwandabschnitt 33 nach außen abgegeben werden können, wie voranstehend beschrieben wurde, ist eine Wartung erforderlich, bevor die Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30 das stromabwärts liegende Ende 522 bedecken. Hierin ist der Innendurchmesser des Seitenwandabschnitts 33 ausgebildet, zumindest größer als jeder Innendurchmesser des ersten Füllpfads 52 und des zweiten Füllpfads 53 innerhalb des Speicherbehälters 30 zu sein. Dies stellt ein inneres Volumen eines Raums sicher, der vertikal unterhalb des stromabwärts liegenden Endes 522 des ersten Füllpfads 52 innerhalb des Speicherbehälters 30 positioniert ist. Es ist daher möglich, mehr Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30 zu speichern, ohne das stromabwärts liegende Ende 522 des ersten Füllpfads 52 zu bedecken, und eine Wartungsfrequenz zu reduzieren.
Eine Länge des ersten Füllpfads 52 ist kleiner als eine Länge des zweiten Füllpfads 53. Mit anderen Worten ist der Speicherbehälter 30 in einer derartigen Position bereitgestellt, dass ein derartiges Verhältnis zwischen den Längen hergestellt ist. Zum Beispiel ist es in einem zu der vorliegenden Ausführungsform ungleichen Fall möglich, in dem die Länge des ersten Füllpfads 52 größer als die des zweiten Füllpfads 53 ist, dass die folgenden Probleme auftreten. Das durch den Kühler vorgekühlte Wasserstoffgas wird in den Tank 22 gefüllt. Direkt nach dem Beginn des Füllens (Einfüllens) des Wasserstoffgases wird ein ungekühltes Wasserstoffgas, das an der stromabwärts liegenden Seite des Kühlers 5 liegt, anfangs in den Tank 22 gefüllt. Deswegen ist die Temperatur innerhalb des ersten Füllpfads 52 direkt nach dem Beginn des Füllens des Abgases relativ hoch. Nachdem ein gegebener Zeitraum verstrichen ist, strömt das durch den Kühler 5 durchtretende Wasserstoffgas in den ersten Füllpfad 52, und dann fällt die Temperatur in dem ersten Füllpfad 52 unter die Gefriertemperatur. Wenn in diesem Fall zum Beispiel Wasser in den ersten Füllpfad 52 eindringt, könnte das durch den Kühler 5 durchgeführte und abgekühlte Wasserstoffgas dabei in den ersten Füllpfad eintreten, bevor das Wasser von dem stromabwärts liegenden Ende 522 abgegeben wird. Somit könnte das Wasser innerhalb des ersten Füllpfads 52 frieren, und dies könnte einen Druckverlust des durch den ersten Füllpfad 52 strömenden Wasserstoffgases erhöhen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge des ersten Füllpfads 52 kleiner als die Länge des zweiten Füllpfads 53, wie voranstehend beschrieben wurde, so dass das in den ersten Füllpfad 52 eintretende Wasser früh in dem Speicherbehälter 30 gespeichert werden kann, wodurch unterdrückt ist, dass das Wasser in dem ersten Füllpfad 52 gefriert, wie voranstehend beschrieben wurde. Unter Berücksichtigung des voranstehend beschriebenen Punkts ist die Länge des ersten Füllpfads 52 bevorzugt klein.
Als Nächstes wird eine Mehrzahl von Variationen beschrieben. In der Beschreibung der Variationen werden die gleichen Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Wiederholung der Beschreibung wird ausgelassen. Die 4A bis 4C sind erläuternde Ansichten von Speicherbehältern 30a, 30b beziehungsweise 30c gemäß den Variationen. Die 4A bis 4C entsprechen der 3B. Zuerst wird der Speicherbehälter 30a beschrieben. Innerhalb des Speicherbehälters 30a ist ein blockierender Wandabschnitt 36 bereitgestellt, um mit einem vorbestimmten Abstand davon zu dem stromaufwärts liegenden Ende 531 gerichtet zu sein. Der blockierende Wandabschnitt 36 ragt innerhalb von der inneren Seitenoberfläche des Seitenwandabschnitts 33 des Speicherbehälters 30a vor, ist vertikal oberhalb der inneren Oberfläche des Bodenwandabschnitts 31 positioniert, der in der vertikal untersten Seite innerhalb des Speicherbehälters 30a positioniert ist, und ist vertikal unterhalb des stromaufwärts liegenden Endes 531 des zweiten Füllpfads 53 positioniert. Da der blockierende Wandabschnitt 36 zwischen dem stromaufwärts liegenden Ende 531 und dem Bodenwandabschnitt 31 positioniert ist, haften die Fremdstoffe sogar, wenn das von dem stromabwärts liegenden Ende 522 abgegebene Wasserstoffgas die auf der oberen Oberfläche des Bodenwandabschnitts 31 gespeicherten Fremdstoffe wegbläst, an den blockierenden Wandabschnitt 36 an, aber es ist unterdrückt, dass diese sich an die innere Seite des stromaufwärts liegenden Endes 531 anhaften. Entsprechend ist unterdrückt, dass die Fremdstoffe von dem stromaufwärts liegenden Ende 531 in den zweiten Füllpfad 53 eindringen. Zusätzlich ist der blockierende Wandabschnitt 36 an einer Position bereitgestellt, die horizontal von dem vertikalen Abschnitt 524 des ersten Füllpfads 52 beabstandet ist, um damit nicht in Berührung zu sein. Der blockierende Wandabschnitt 36 weist eine Form einer dünnen Scheibe auf. Die Form, die Größe und das Material des blockierenden Wandabschnitts 36 sind nicht begrenzt, aber der blockierende Wandabschnitt ist bevorzugt klein, um einen Anstieg des Druckverlusts des Wasserstoffgases zu unterdrücken.
Als Nächstes wird der Speicherbehälter 30b beschrieben. Hinsichtlich des Speicherbehälters 30b ist ein oberer Wandabschnitt 35a mit einer Bohrung bereitgestellt, durch die lediglich ein erster Füllpfad 52a durchdringt, und ein Seitenwandabschnitt 33a ist mit einer Bohrung bereitgestellt, mit der ein zweiter Füllpfad 53a in Verbindung ist. Zusätzlich zu dem vertikalen Abschnitt 524 hat der erste Füllpfad 52a einen horizontalen Abschnitt 525, der sich stromabwärts und kontinuierlich von dem vertikalen Abschnitt 524 in der im Wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Ein Ende des horizontalen Abschnitts 525 ist ein stromabwärts liegendes Ende 522a. Die 4B stellt eine Achse A1 einer Öffnung des stromabwärts liegenden Endes 522a dar. Die Richtung der Achse A1 erstreckt sich in der im Wesentlichen horizontalen Richtung, mit anderen Worten, sie schneidet die vertikale Richtung. Ein Winkel D der vertikal oberen Seite zwischen der Richtung der Achse A1 und der inneren Oberfläche des Seitenwandabschnitts 33a des Speicherbehälters 30b, die die Achse A1 schneidet, ist gleich wie oder größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad. Deswegen wird unterdrückt, dass das meiste des Wasserstoffgases, das von dem stromabwärts liegenden Ende 522a abgegeben wird, entlang der inneren Oberfläche des Seitenwandabschnitts 33a vertikal nach unten strömt, nämlich zu den auf der oberen Oberfläche des Bodenwandabschnitts 31 gespeicherten Fremdstoffen strömt. Deswegen ist unterdrückt, dass die Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30 weggeblasen werden, und es ist unterdrückt, dass die Fremdstoffe von einem stromaufwärts liegenden Ende 531a in den zweiten Füllpfad 53 eindringen. Außerdem schneidet die Achse A1 nicht den Bodenwandabschnitt 31, sondern den Seitenwandabschnitt 33a. Mit anderen Worten ist das stromabwärts liegende Ende 522a nicht zu dem Bodenwandabschnitt 31 sondern zu dem Seitenwandabschnitt 33a gerichtet. Somit ist unterdrückt, dass das von dem stromabwärts liegenden Ende 522a abgegebene Wasserstoffgas direkt zu den Fremdstoffen geblasen wird. In der vorliegenden Variation ist die Richtung der Achse A1 nicht auf die horizontale Richtung begrenzt, sondern kann eine beliebige sein, die die vertikale Richtung schneidet. Der Winkel D ist nicht auf den in 4B dargestellten Winkel begrenzt. Außerdem kann die innere Oberfläche des Wandabschnitts, der die Achse A1 schneidet, zum Beispiel die innere Oberfläche des Bodenwandabschnitts sein, die mit Bezug auf die horizontale Richtung geneigt ist.
Ungleich zu der voranstehend beschriebenen Ausführungsform und Variation hat der zweite Füllpfad 53a den vertikalen Abschnitt 533 nicht, der sich vertikal erstreckt, und der horizontale Abschnitt 534, der sich im Wesentlichen horizontal erstreckt, ist mit dem Seitenwandabschnitt 33a hermetisch verbunden. Deswegen ist ein Ende des horizontalen Abschnitts 534 das stromaufwärts liegende Ende 531a. Die 4B stellt eine Achse A2 der Öffnung des stromaufwärts liegenden Endes 531a dar. Eine Öffnung des stromaufwärts liegenden Endes 531a ist horizontal gerichtet, und die Achse A2 liegt parallel zu der horizontalen Richtung. Sogar wenn die auf der oberen Oberfläche des Bodenwandabschnitts 31 gespeicherten Fremdstoffe innerhalb des Speicherbehälters 30 zum Beispiel durch auf das Fahrzeug 20 aufgebrachte Schwingungen weggeblasen werden, ist deswegen unterdrückt, dass die Fremdstoffe sich an das Innere des stromaufwärts liegenden Endes 531a anhaften. Zusätzlich schneidet die Achse A2 den nicht Bodenwandabschnitt 31 sondern den Seitenwandabschnitt 33a. Mit anderen Worten ist das stromaufwärts liegende Ende 531a nicht zu dem Bodenwandabschnitt 31 gerichtet, sondern es ist zu dem Seitenwandabschnitt 33a gerichtet. Die Öffnung des stromaufwärts liegenden Endes 531a könnte auch mit Bezug auf die horizontale Richtung horizontal oder vertikal nach oben gerichtet sein. In diesem Fall ist ebenfalls weiterhin unterdrückt, dass die Fremdstoffe sich an das Innere des stromaufwärts liegenden Endes 531a anhaften.
Als Nächstes wird ein Speicherbehälter 30c beschrieben. Eine Öffnung ist in einem oberen Wandabschnitt 35b des Speicherbehälters 30c ausgebildet. Eine obere Seitenwand 37, die eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, ist um die Öffnung herum ausgebildet. Ein oberer vorspringender Wandabschnitt 38, der eine obere Öffnung der oberen Seitenwand 37 schließt, ist ausgebildet. Ein durch die obere Seitenwand 37 umgebener Raum und ein durch den Seitenwandabschnitt 33 umgebener Raum sind miteinander in Verbindung. Der obere vorspringende Wandabschnitt 38 ist hermetisch mit dem vertikalen Abschnitt 524 des ersten Füllpfads 52a verbunden. Eine horizontale Größe der oberen Seitenwand 37 ist kleiner als die des Seitenwandabschnitts 33. Die Seitenoberfläche der oberen Seitenwand 37 ist mit dem horizontalen Abschnitt 534 eines zweiten Füllpfads 53b verbunden, nämlich ist hermetisch mit einem stromaufwärts liegenden Ende 531b verbunden. Zusätzlich hat der obere Wandabschnitt 35b einen vorspringenden Abschnitt 35b1, der von der inneren Oberfläche der oberen Seitenwand 37 nach innen vorragt und vertikal unterhalb des stromaufwärts liegenden Endes 531b positioniert ist. Somit funktioniert der vorspringende Abschnitt 35b1, der ein Teil des oberen Wandabschnitts 35b ist, in der gleichen Weise wie der blockierende Wandabschnitt 36, der voranstehend beschrieben wurde, und unterdrückt, dass Fremdstoffe sich an das stromaufwärts liegende Ende 531b anhaften.
Anstelle des ersten Füllpfads 52, der in den 3A, 3B und 4A dargestellt ist, kann der erste Füllpfad 52a verwendet werden, der in den 4B und 4C dargestellt ist. Der blockierende Wandabschnitt 36, der in der 4A dargestellt ist, kann in den Speicherbehältern 30b beziehungsweise 30c bereitgestellt sein, die in den 4B und 4C dargestellt sind. Anstelle des zweiten Füllpfads 53, der in den 3A und 3B dargestellt ist, kann der zweite Füllpfad 53a verwendet werden, der in der 4B dargestellt ist. Anstelle des oberen Wandabschnitts 35 und des zweiten Füllpfads 53, die in den 3A, 3B und 4A dargestellt sind, können der obere Wandabschnitt 35b, die obere Seitenwand 37, der obere vorspringende Wandabschnitt 38 und der zweite Füllpfad 53b verwendet werden.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsform und Variationen ist der Speicherbehälter derart angeordnet, dass der Bodenwandabschnitt parallel zu der horizontalen Ebene liegt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf begrenzt. Der Bodenwandabschnitt kann nämlich so angeordnet sein, dass er innerhalb eines Winkelbereichs von 45 Grad mit Bezug auf die horizontale Ebene geneigt ist. Außerdem kann der Bodenwandabschnitt eine gekrümmte Form aufweisen, um vertikal nach oben ausgespart zu sein.
Als Nächstes wird ein System 1c gemäß einer Variation beschrieben. Die 5 ist eine erläuternde Ansicht des Systems 1c gemäß einer Variation. Ein Fahrzeug 20c hat ein Drei-Wege-Ventil 48 und einen Umgehungspfad 54. Der Umgehungspfad 54 umgeht den Speicherbehälter 30 und verbindet zwischen dem ersten Füllpfad 52 und dem zweiten Füllpfad 53. Insbesondere ist der Umgehungspfad 54 mit einem Teilweg des ersten Füllpfads 52 und einem Teilweg des zweiten Füllpfads 53 in Verbindung. Das Drei-Wege-Ventil 48 ist zwischen dem ersten Füllpfad 52 und dem Umgehungspfad 54 bereitgestellt. Das Drei-Wege-Ventil 48 ist elektrisch mit einer Steuerung 28c verbunden und durch diese gesteuert. Das Drei-Wege-Ventil 48 schaltet zwischen einem Zustand, in dem ein stromaufwärts liegender Abschnitt des ersten Füllpfads 52 von dem Drei-Wege-Ventil 48 mit einem stromabwärts liegenden Abschnitt des ersten Füllpfads 52 von dem Drei-Wege-Ventil 48 in Verbindung ist, und der erste Füllpfad 52 mit dem Umgehungspfad 54 nicht in Verbindung ist, und einem Zustand, in dem der stromaufwärts liegende Abschnitt und der stromabwärts liegende Abschnitt, die voranstehend beschriebenen wurden, miteinander nicht in Verbindung sind, und der stromaufwärts liegende Abschnitt mit dem Umgehungspfad 54 in Verbindung ist, um. Der frühere Zustand ist ein Beispiel eines Verbindungszustands, in dem der erste Füllpfad 52 und der zweite Füllpfad 53 miteinander durch den Speicherbehälter 30 und nicht durch den Umgehungspfad 54 in Verbindung sind. Der letztere Zustand ist ein Beispiel eines Umgehungszustands, in dem der erste Füllpfad 52 und der zweite Füllpfad 53 miteinander durch den Umgehungspfad 54 und nicht durch den Speicherbehälter 30 in Verbindung sind. Das Drei-Wege-Ventil kann zwischen dem zweiten Füllpfad 53 und dem Umgehungspfad 54 bereitgestellt sein.
Die Steuerung 28c führt eine Schaltsteuerung aus, um während des Füllens des Wasserstoffgases durch das Drei-Wege-Ventil 48 von dem voranstehend beschriebenen Verbindungszustand zu dem Umgehungszustand umzuschalten. Die Schaltsteuerung wird durch eine Schaltsteuerung (einen Umschaltregler) erlangt, die funktionell durch die CPU, das ROM, das RAM und den Speicher der Steuerung 28c erlangt wird.
Die 6 ist ein Flussdiagramm, die ein Beispiel einer Schaltsteuerung darstellt. Diese Schaltsteuerung wird wiederholt in vorbestimmten Zeitabständen durch die Steuerung 28c ausgeführt. Zuerst wird bestimmt, ob der vorliegende Zustand der direkt davor ist, bevor begonnen wird, ein Wasserstoffgas einzufüllen, oder nicht (Schritt S1). Insbesondere, wenn eine Brennstoffabdeckung des Deckelkastens geöffnet ist, oder wenn die Kommunikatoren 15 und 26 in einen verbindungsfähigen Zustand gebracht sind, ist bestimmt, dass der aktuelle Zustand ein Zustand direkt davor ist, bevor begonnen wird, das Wasserstoffgas einzufüllen. Wenn in dem Schritt S1 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, endet diese Steuerung. Wenn in dem Schritt S1 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, schaltet das Drei-Wege-Ventil 48 von dem Umgehungszustand zu dem Verbindungszustand (Schritt S2). Zusätzlich bleibt der Umgehungszustand mit Ausnahme während des Einfüllens des Wasserstoffgases beibehalten.
Als Nächstes wird bestimmt, ob begonnen wird, das Wasserstoffgas einzufüllen, oder nicht (Schritt S3). Insbesondere wird bestimmt, dass begonnen wurde, das Wasserstoffgas einzufüllen, wenn zumindest eines aus einem Anstieg in dem durch den Drucksensor 42 angezeigten Druckwert in dem zweiten Füllpfad 53, einem Anstieg der durch den Strömungsratensensor 43 angezeigten Strömungsrate des durch den zweiten Füllpfad 53 strömenden Wasserstoffgases und einem durch den Temperatursensor 41 angezeigten Anstieg in der Temperatur innerhalb des Tanks 22 erfasst wird. Wenn in dem Schritt S3 eine negative Bestimmung gemacht wurde, wird die Verarbeitung des Schritts S3 wieder ausgeführt. Wenn in dem Schritt S3 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wurde, wird bestimmt, ob ein vorbestimmter Zeitraum tv seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem bestimmt wurde, dass begonnen wurde, das Wasserstoffgas einzufüllen, oder nicht (Schritt S4). Der vorbestimmte Zeitraum tv ist eingestellt, kürzer als ein Zeitraum zu sein, seitdem begonnen wurde, das Wasserstoffgas einzufüllen, bis das Einfüllen vollständig ist. Wenn in dem Schritt S4 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, wird die Verarbeitung des Schritts S4 wieder ausgeführt. Wenn in dem Schritt S4 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, schaltet das Drei-Wege-Ventil 48 von dem voranstehend beschriebenen Verbindungszustand zu dem Umgehungszustand um (Schritt S5), und die Umschaltsteuerung endet. Die Verarbeitung der Schritte S2 bis S5 ist ein Beispiel der Verarbeitung, die durch eine Schaltsteuerung ausgeführt wird, die konfiguriert ist, das Drei-Wege-Ventil 48 zu steuern, in dem Verbindungszustand zu sein, bis ein vorbestimmter Zeitraum tv seitdem begonnen wurde, das Brennstoffgas in den Tank 22 einzufüllen, verstrichen ist, und konfiguriert ist, das Drei-Wege-Ventil 48 zu steuern, in dem Umgehungszustand zu sein, bis das Einfüllen des Brennstoffgases vollständig ist, nachdem der vorbestimmte Zeitraum tv verstrichen ist.
Die 7 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Umschaltsteuerung darstellt. Die 7 stellt den Druckwert in dem zweiten Füllpfad 53 dar, der ausgehend von dem Erfassungswert des Drucksensors 42 und dem Verbindungszustand oder dem Umgehungszustand berechnet wurde. Wenn bestimmt ist, dass der vorliegende Zustand der Zustand ist, direkt bevor das Einfüllen zu der Zeit t1 beginnt, schaltet das Drei-Wege-Ventil 48 von dem Umgehungszustand zu dem Verbindungszustand. Wenn der Beginn des Einfüllens zu einer Zeit t2 erfasst wird, wird das Wasserstoffgas durch den Speicherbehälter 30 in den Tank 22 gefüllt und der Druckwert steigt steil an. Dies macht es möglich, Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30 zu speichern, die sich an die Düse 13 und die Aufnahme 25 angehaftet haben. Als Nächstes wird zu einer Zeit t3, nachdem der vorbestimmte Zeitraum tv seit der Zeit t2 verstrichen ist, der Verbindungszustand zu dem Umgehungszustand umgeschaltet. Der Umgehungszustand wird nämlich geschaltet, bevor das Einfüllen vollständig ist. Deswegen umgeht das Wasserstoffgas den Speicherbehälter 30 und wird in den Tank 22 eingefüllt. Danach verringert sich allmählich eine Anstiegsrate des Druckwerts. Danach ist der Druckwert im Wesentlichen konstant und das Einfüllen des Wasserstoffgases ist zu der Zeit t4 vollständig.
In der voranstehend beschriebenen Weise wird das Wasserstoffgas durch den Speicherbehälter 30 in dem frühen Füllzeitraum in den Tank 22 eingefüllt, und das Wasserstoffgas wird in dem späteren Füllzeitraum in den Tank 22 eingefüllt, ohne durch den Speicherbehälter 30 geführt zu werden. In dem frühen Füllzeitraum können die Fremdstoffe, die sich an die Düse 13 und die Aufnahme 25 angehaftet haben, in dem Speicherbehälter 30 gespeichert werden. Da außerdem die bereits von der Düse 13 und der Aufnahme 25 entfernten Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30 gespeichert sind und sich in einem späteren Zeitraum kaum an den Ventilmechanismus 23 anhaften, umgeht das Wasserstoffgas den Speicherbehälter 30 und wird in den Tank 22 eingefüllt. Somit kann in dem späteren Füllzeitraum ein Anstieg des Druckverlusts aufgrund der Strömung des Wasserstoffgases durch den Speicherbehälter 30 unterdrückt werden, was ebenfalls einen Anstieg des Füllzeitraums aufgrund des Anstiegs des Druckverlusts des Wasserstoffgases unterdrücken kann.
Die 8 ist eine erläuternde Ansicht eines Systems 1d gemäß einer Variation. Ein Bodenwandabschnitt 31d eines Speicherbehälters 30d in einem Fahrzeug 20d des Systems 1d ist nicht konfiguriert, sich zu öffnen und zu schließen, was ungleich zu dem voranstehend beschriebenen Bodenwandabschnitt 31 ist, sondern ein Abgabepfad 59 ist mit dem Bodenwandabschnitt 31d in Verbindung. Außerdem ist ein Abgabeventil 49 zum Öffnen und Schließen des Abgabepfads 59 bereitgestellt. Darüber hinaus ist der Speicherbehälter 30d mit einem Flüssigkeitshöhensensor 49d zum Erfassen der Menge der Fremdstoffe bereitgestellt, die in dem Speicherbehälter 30d gespeichert sind. Das Abgabeventil 49 und der Flüssigkeitshöhensensor 49d sind elektrisch mit einer Steuerung 28d verbunden. Insbesondere ist der Flüssigkeitshöhensensor 49d ein Flüssigkeitshöhensensor zum Erfassen einer Höhe der Flüssigkeitshöhe, die in dem Speicherbehälter 30d gespeichert ist. Die Steuerung 28d führt eine Abgabesteuerung aus, um Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30d durch Öffnung des Abgabeventils 49 ausgehend von dem Erfassungsergebnis des Flüssigkeitshöhensensors 49d nach außen abzugeben. Zusätzlich ist in dem Öffnen des Abgabeventils 49 der Öffnungsgrad des Abgabeventils 49 bevorzugt so eingestellt, um allmählich die Fremdstoffe und das Wasserstoffgas abzugeben, um nicht eine große Menge der Fremdstoffe und eine große Menge des Wasserstoffgases von dem Speicherbehälter 30 auf einmal nach außen abzugeben. Die Steuerung 28d ist mit einem Bestimmer (Bestimmungseinrichtung) und einer Abgabesteuerungseinrichtung bereitgestellt, die funktionell durch die CPU, das ROM, das RAM und den Speicher erlangt werden, wodurch die Abgabesteuerung erlangt wird. Der Abgabepfad 59 und das Abgabeventil 49 sind ein Beispiel eines Abgabemechanismus, der in dem Speicherbehälter 30 gespeicherte Fremdstoffe nach außen abgibt. Das Abgabeventil 49 ist ein Beispiel eines elektrisch gesteuerten Ventils zum Öffnen und Schließen des Abgabepfads 59. Die 8 stellt ein Sperrventil 25a dar, das in der Aufnahme 25 bereitgestellt ist.
Die 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Abgabesteuerung darstellt. Diese Abgabesteuerung wird wiederholt in vorbestimmten Zeiträumen durch die Steuerung 28d ausgeführt. Zuerst wird bestimmt, ob das Einfüllen des Wasserstoffgases vollständig ist, oder nicht (Schritt S11). Es wird ausgehend von zum Beispiel zumindest einer Änderungsrate eines Druckwerts, der durch den Drucksensor 42 angezeigt ist, der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, einer Änderungsrate der Strömungsrate, die durch den Strömungsratensensor 43 angezeigt ist, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, einer Änderungsrate der Temperatur, die durch den Temperatursensor 41 angezeigt ist, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, Schließen der Kraftstoffabdeckung des Deckelkastens und einem nicht verbindungsfähigen Zustand zwischen den Kommunikatoren 15 und 26 bestimmt, dass das Einfüllen des Wasserstoffgases vollständig ist. Wenn in dem Schritt S11 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, endet diese Steuerung.
Wenn eine bestätigende Bestimmung in dem Schritt S11 vorgenommen wird, wird auf Basis des Drucksensors 42 bestimmt, ob der Druckwert in dem zweiten Füllpfad 53 kleiner als ein vorbestimmter Wert α ist, oder nicht (Schritt S12). Da die Aufnahme 25 mit dem Sperrventil 25a bereitgestellt ist, wie voranstehend beschrieben wurde, sind der erste Füllpfad 52, der zweite Füllpfad 53 und der Speicherbehälter 30d, wenn eine bestätigende Bestimmung in dem Schritt S11 vorgenommen wird, mit dem Äußeren nicht in Verbindung, und der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 ist im Wesentlichen der gleiche wie der Innendruck des Speicherbehälters 30d. Aus diesem Grund ist der Drucksensor 42 in dem zweiten Füllpfad 53 bereitgestellt, aber nicht darauf begrenzt, sondern kann in dem ersten Füllpfad 52 oder in dem Speicherbehälter 30d bereitgestellt sein. Wenn in dem Schritt S12 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, wird die Verarbeitung des Schritts S12 wieder ausgeführt. Die Verarbeitung des Schritts S12 ist ein Beispiel einer Verarbeitung, die durch einen Bestimmer (Bestimmungseinrichtung) ausgeführt wird, der konfiguriert ist, zu bestimmen, ob der Innendruck von zumindest einem aus dem ersten Füllpfad 52, dem zweiten Füllpfad 53 und dem Speicherbehälter 30d niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, oder nicht.
Wenn in dem Schritt S12 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, wird ausgehend von dem Flüssigkeitshöhensensor bestimmt, ob die Speichermenge in dem Speicherbehälter 30d gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert β 49d ist, oder nicht (Schritt S13). Wenn in dem Schritt S13 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, endet diese Steuerung. Wenn in dem Schritt S13 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, öffnet sich das Abgabeventil 49 (Schritt S14). Als Nächstes wird auf Basis des Flüssigkeitshöhensensors 49d bestimmt, ob die Speichermenge in dem Speicherbehälter 30d kleiner als ein vorbestimmter Wert γ ist, oder nicht (Schritt S15). Wenn in dem Schritt S15 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, wird wieder die Verarbeitung des Schritts S15 ausgeführt. Wenn in dem Schritt S15 eine bestätigende Bestimmung vorgenommen wird, schließt das Abgabeventil 49 (Schritt S16). Die Verarbeitung der Schritte S14 und S16 ist ein Beispiel einer Verarbeitung, die durch die Abgabesteuerung ausgeführt wird, die konfiguriert ist, vorübergehend das Abgabeventil 49 zu öffnen, wenn es bestimmt ist, dass der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 niedriger als ein vorbestimmter Wert ist.
Die 10 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Abgabesteuerung darstellt. Die 10 stellt den Druckwert in dem zweiten Füllpfad 53 dar, der ausgehend von dem Erfassungswert des Drucksensors 42, dem Öffnungszustand und Schließzustand des Abgabeventils 49 und einer Speichermenge der Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30d berechnet wurde. Wenn die Speichermenge gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert β ist, und das Einfüllen des Wasserstoffgases zu einer Zeit t11 vollständig ist, verringern sich die Druckwerte in dem ersten Füllpfad 52, in dem zweiten Füllpfad 53 und in dem Speicherbehälter 30d allmählich gemäß dem Betreiben der Brennstoffzelle 21. Der Grund dafür ist wie folgt. Die Zufuhr des Wasserstoffgases aus dem Tank 22 zu der Brennstoffzelle 21 verringert den Innendruck des Tanks 22, so dass der Innendruck des Tanks 22 um einen vorbestimmten Wert oder mehr niedriger als der des zweiten Füllpfads 53 ist. Dies öffnet das Sperrventil 233 des Ventilmechanismus 23, um das Wasserstoffgas aus dem zweiten Füllpfad 53, dem ersten Füllpfad 52 und dem Speicherbehälter 30d in den Tank 22 einzubringen, so dass der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 sich verringert. Wenn der Druckwert zu einer Zeit t12 kleiner als der vorbestimmte Druckwert α ist, öffnet das Abgabeventil 49, um die Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30d nach außen abzugeben. Wenn die Speichermenge der Fremdstoffe in dem Speicherbehälter 30d kleiner als der vorbestimmte Wert γ zu der Zeit t13 ist, schließt das Abgabeventil 49.
Wenn in der voranstehenden Weise der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 niedriger als der vorbestimmte Wert α ist, wenn nämlich der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 relativ niedrig ist, öffnet das Abgabeventil 49. Falls zum Beispiel das Abgabeventil 49 zu der Zeit öffnet, zu der der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 hoch ist, könnte das Wasserstoffgas zusammen mit den Fremdstoffen abgegeben werden. Wenn der Innendruck des zweiten Füllpfads 53 relativ niedrig ist, öffnet das Abgabeventil 49, um zu unterdrücken, dass das Wasserstoffgas abgegeben wird.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung variiert oder geändert werden, wie sie beansprucht ist.
In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform und den Variationen wurde ein Brennstoffzellenfahrzeug als ein Beispiel eines Fahrzeugs beschrieben, an dem die Brennstoffzelle 21 montiert ist, aber ein Fahrzeug, an dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug eines sein, auf dem eine Brennkraftmaschine montiert ist, die in der Lage ist, eine Verbrennung mit Wasserstoffgas oder einem kühlenden Brennstoffgas durchzuführen. In diesem Fall kann ein verflüssigtes Petroleumgas, ein verflüssigtes natürliches Gas, ein verdichtetes natürliches Gas und Ähnliches zusätzlich zu Wasserstoffgas als in einen Tank zu füllendes Brennstoffgas verwendet werden. Ein beliebiges Brennstoffgas ist unter eine Gefriertemperatur zu kühlen und dann in den Tank zu füllen.
Ein mit einem Tank ausgestattetes Gerät hat: den mit einem Brennstoffgas zu füllenden Tank; einen in dem Tank bereitgestellten Ventilmechanismus; eine Aufnahme, mit der eine Düse eines Brennstoffgasfüllgeräts (Brennstoffgaseinfüllgeräts) verbunden werden kann; einen ersten Füllpfad, wobei ein stromaufwärts liegendes Ende des ersten Füllpfads mit der Aufnahme in Verbindung ist; einen zweiten Füllpfad, wobei ein stromabwärts liegendes Ende des zweiten Füllpfads mit dem Tank durch den Ventilmechanismus in Verbindung ist; und einen Speicherbehälter, der hermetisch zwischen einem stromabwärts liegenden Ende des ersten Füllpfads und einem stromaufwärts liegenden Ende des zweiten Füllpfads verbindet, und in dem Brennstoffgas enthaltene Fremdstoffe speichert, wobei der Speicherbehälter vertikal oberhalb des stromabwärts liegenden Endes des ersten Füllpfads positioniert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011149541 A [0002]

Claims

Mit einem Tank ausgestattetes Gerät, mit: dem mit einem Brennstoffgas zu füllenden Tank (22); einem in dem Tank (22) bereitgestellten Ventilmechanismus (23); einer Aufnahme (25), mit der eine Düse (13) eines Brennstoffgasfüllgeräts (10) verbindbar ist; einem ersten Füllpfad (52), wobei ein stromaufwärts liegendes Ende (521) des ersten Füllpfads (52) mit der Aufnahme (25) in Verbindung ist; einem zweiten Füllpfad (53), wobei ein stromabwärts liegendes Ende (532) des zweiten Füllpfads (53) durch den Ventilmechanismus (23) mit dem Tank (22) in Verbindung ist; und einem Speicherbehälter (30a, 30b, 30c, 30d), der hermetisch zwischen einem stromabwärts liegenden Ende (522) des ersten Füllpfads (52) und einem stromaufwärts liegenden Ende (531) des zweiten Füllpfads (53) verbindet und in dem Brennstoffgas enthaltene Fremdstoffe speichert, wobei der Speicherbehälter (30a, 30b, 30c, 30d) vertikal oberhalb des stromabwärts liegenden Endes (522) des ersten Füllpfads (52) positioniert ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach Anspruch 1, außerdem mit einem Abgabemechanismus (31, 49, 59), der die in dem Speicherbehälter (30a, 30b, 30c, 30d) gespeicherten Fremdstoffe nach außen abgibt.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Länge des ersten Füllpfads (52) kleiner als die des zweiten Füllpfads (53) ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Richtung einer Achse einer Öffnung des stromabwärts liegenden Endes (522) des ersten Füllpfads (52) eine vertikale Richtung schneidet, und ein Winkel einer vertikal oberen Seite zwischen der Richtung der Achse der Öffnung des stromabwärts liegenden Endes (522) des ersten Füllpfads (52) und einer inneren Oberfläche eines Wandabschnitts des Speicherbehälters (30b), die die Achse schneidet, gleich wie oder größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Öffnung des stromaufwärts liegenden Endes (531) des zweiten Füllpfads (53) in eine horizontale Richtung oder eine vertikale Richtung nach oben mit Bezug auf die horizontale Richtung gerichtet ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Speicherbehälter (30a, 30c) einen blockierenden Wandabschnitt (36, 35b1) hat, und der blockierende Wandabschnitt (36, 35b1) von einer inneren Seitenoberfläche (33, 37) des Speicherbehälters (30a, 30c) nach innen vorragt, vertikal oberhalb eines Abschnitts positioniert ist, der an einer vertikal untersten Seite des Speicherbehälters (30a, 30c) positioniert ist, und vertikal unter dem stromaufwärts liegenden Ende (531) des zweiten Füllpfads (53) positioniert ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, außerdem mit: einem Umgehungspfad (54), der den Speicherbehälter (30) umgeht und mit den ersten und zweiten Füllpfaden (52, 53) in Verbindung ist; einem Umschaltmechanismus (48), der einen Verbindungszustand, in dem die ersten und zweiten Füllpfade (52, 53) miteinander durch den Speicherbehälter (30) ohne den Umgehungspfad (54) in Verbindung sind, und einem Umgehungszustand, in dem die ersten und zweiten Füllpfade (52, 53) miteinander durch den Umgehungspfad (54) ohne den Speicherbehälter (30) in Verbindung sind, umschaltet; und einer Umschaltsteuerung (28), die konfiguriert ist, den Umschaltmechanismus (48) zu steuern, in einem Verbindungszustand zu sein, bis ein vorbestimmter Zeitraum seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem begonnen wurde, das Brennstoffgas in den Tank (22) einzufüllen, und konfiguriert ist, den Umschaltmechanismus (48) zu steuern, in dem Umgehungszustand zu sein, bis das Einfüllen des Kraftstoffgases vollständig ist, nachdem der vorbestimmte Zeitraum verstrichen ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach Anspruch 7, wobei der Umschaltmechanismus (48) ein Drei-Wege-Ventil (48) ist, das zwischen dem ersten Füllpfad (52) oder dem zweiten Füllpfad (53) und dem Umgehungspfad (54) bereitgestellt ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach Anspruch 2, wobei der Abgabemechanismus (49, 59) hat: einen Abgabepfad (59), der mit dem Speicherbehälter (30) in Verbindung ist; und ein elektrisch gesteuertes Ventil (49), das den Abgabepfad öffnet und schließt, außerdem mit: einer Bestimmungseinrichtung (28d), die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob ein Innendruck von zumindest einem aus dem ersten Füllpfad (52), dem zweiten Füllpfad (53) und dem Speicherbehälter (30) niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, oder nicht; und einer Abgabesteuerung (28d), die konfiguriert ist, vorübergehend das elektrisch gesteuerte Ventil (49) zu öffnen, wenn es bestimmt ist, dass der Innendruck niedriger als der vorbestimmte Wert ist.
Mit dem Tank ausgestattetes Gerät nach Anspruch 9, außerdem mit einem Drucksensor (49d), der den Innendruck erfasst, wobei die Bestimmungseinrichtung (28d) konfiguriert ist, ausgehend von einem Erfassungswert des Drucksensors (49d) zu bestimmen, ob der Innendruck niedriger als der vorbestimmte Druck ist, oder nicht.