JP2005038832A - Boil-off gas treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイルオフガスの処理システムに関し、詳しくは、自動車に搭載される液体燃料から発生するボイルオフガスを電気エネルギーに変換して回収するものである。 The present invention relates to a boil-off gas processing system, and more particularly, to recover boil-off gas generated from liquid fuel mounted on an automobile by converting it into electric energy.
近年、電気自動車やハイブリッド自動車では液体燃料を用いて燃料電池等で電力を発生させ、自動車のモータを駆動する電力源としている。
この種の液体燃料としては、通常、液体水素や液化メタン等が使用されており、燃料電池車においては、この液体燃料をタンク内に貯蔵して車両に搭載している。
液体燃料を燃料タンク内に貯蔵する場合、貯蔵中に外部の熱がタンク内へ伝わり内部の液体燃料が気化して生じたガス、すなわちボイルオフガスがタンク内に充満することがある。このボイルオフガスをそのままにしておくとタンク内の気圧が上昇して危険であるため、ボイルオフガスを除去することが必要である。
In recent years, electric vehicles and hybrid vehicles use liquid fuel to generate electric power in a fuel cell or the like, and serve as an electric power source for driving an automobile motor.
As this type of liquid fuel, liquid hydrogen, liquefied methane, or the like is usually used. In a fuel cell vehicle, the liquid fuel is stored in a tank and mounted on the vehicle.
When liquid fuel is stored in a fuel tank, external heat is transferred into the tank during storage, and gas generated by vaporization of the internal liquid fuel, that is, boil-off gas, may fill the tank. If this boil-off gas is left as it is, it is dangerous because the pressure inside the tank rises, so it is necessary to remove the boil-off gas.
このような燃料電池搭載車両におけるボイルオフガスの処理装置については、例えば、特開2003−56799号(特許文献1)において、水素吸蔵合金を収容した水素吸蔵合金タンクを車両に設け、燃料タンク内で発生したボイルオフガスを水素吸蔵合金に吸蔵させた後、水素吸蔵合金を加熱して水素を分離し高圧下で貯蔵して、必要に応じて燃料電池に燃料として供給することで、燃料タンク内のボイルオフガスを処理する技術が開示されている。
しかしながら、上記のようなボイルオフガス処理装置では、ボイルオフガスを吸着させる水素吸蔵合金タンクや、水素吸蔵合金を加熱する手段、および水素吸蔵金から分離した水素を高圧下で一時的に貯蔵するための加圧手段が必要となる。限られたスペースしかない車両において加熱手段や加圧手段を設けた場合には、車両の小型化・軽量化は困難になるという問題がある。 However, in the boil-off gas processing apparatus as described above, the hydrogen storage alloy tank that adsorbs the boil-off gas, the means for heating the hydrogen storage alloy, and the hydrogen separated from the hydrogen storage gold are temporarily stored under high pressure. A pressurizing means is required. When heating means and pressurizing means are provided in a vehicle having a limited space, there is a problem that it is difficult to reduce the size and weight of the vehicle.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、液体燃料を搭載する車両において液体燃料から発生するボイルオフガスを処理するボイルオフガス処理装置の小型化および軽量化を図ることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to reduce the size and weight of a boil-off gas processing apparatus that processes boil-off gas generated from liquid fuel in a vehicle equipped with liquid fuel.
上記課題を解決するため、第1の発明として、車両に搭載される燃料電池用の液体燃料から発生するボイルオフガスの処理システムであって、
車両に搭載される液体燃料タンク内部あるいは/および燃料電池以外の機器へ冷媒として上記液体燃料タンクから液体燃料を循環させる経路で発生するボイルオフガスを上記燃料電池へ供給し、該燃料電池で反応させて発電させていることを特徴とするボイルオフガスの処理システムを提供している。
In order to solve the above problems, as a first invention, there is provided a processing system for boil-off gas generated from liquid fuel for a fuel cell mounted on a vehicle,
A boil-off gas generated in a path for circulating the liquid fuel from the liquid fuel tank as a refrigerant to the inside of the liquid fuel tank mounted on the vehicle and / or equipment other than the fuel cell is supplied to the fuel cell and allowed to react with the fuel cell. The present invention provides a boil-off gas processing system characterized by generating electricity.
上記構成によれば、液体燃料タンク内で発生したボイルオフガスあるいは/および他の機器に冷媒として供給する経路で発生するボイルオフガスを燃料電池に供給し、反応させてボイルオフガスを電気エネルギーに変換することができるので、エネルギーとして回収を行うことができる。このボイルオフガスを利用することにより、燃料電池で発電される電力は自動車走行駆動用として利用できる。 According to the above configuration, the boil-off gas generated in the liquid fuel tank or / and the boil-off gas generated in the path for supplying the refrigerant to other equipment as a refrigerant are supplied to the fuel cell and reacted to convert the boil-off gas into electric energy. Can be recovered as energy. By using this boil-off gas, the electric power generated by the fuel cell can be used for driving an automobile.
第2の発明として、車両に搭載される液体水素からなる液体燃料より発生するボイルオフガスの処理システムであって、
車両に搭載される液体水素タンク内部あるいは/および機器の冷媒用として上記液体水素タンクから液体水素を循環させる冷媒経路で発生する気体水素からなるボイルオフガスを水素エンジンに供給し、該水素エンジンで発電機を稼働させていること特徴とするボイルオフガス処理システムを提供している。
A second invention is a processing system for boil-off gas generated from liquid fuel made of liquid hydrogen mounted on a vehicle,
A boil-off gas made of gaseous hydrogen generated in a refrigerant path for circulating liquid hydrogen from the liquid hydrogen tank is supplied to the hydrogen engine inside the liquid hydrogen tank mounted on the vehicle and / or for the refrigerant of the equipment, and the hydrogen engine generates electric power. The boil-off gas processing system is characterized by operating the machine.
即ち、第2の発明は、電力発生装置として燃料電池ではなく、水素エンジンと該水素エンジンで稼動される発電機を備えたもので、よって、燃料電池として液体水素を用い、該液体水素を冷媒として用いて循環させた場合、該循環経路および水素燃料タンク内部で気化したボイルオフガスを前記第1の発明と同様に回収して電力発生装置の水素エンジンに供給して、有効利用を図っている。 That is, the second invention is not a fuel cell as a power generator, but a hydrogen engine and a generator operated by the hydrogen engine. Therefore, liquid hydrogen is used as a fuel cell, and the liquid hydrogen is used as a refrigerant. When it is used and circulated, the boil-off gas vaporized in the circulation path and in the hydrogen fuel tank is recovered and supplied to the hydrogen engine of the power generation device in the same manner as in the first aspect of the invention for effective use. .
上記燃料電池あるいは水素エンジンで稼働される発電機で発生させた余剰電力を二次電池の充電用としている。
このように、余剰に発電されると、燃料電池に接続した二次電池に充電用として供給して貯蔵しておくため、ボイルオフガスのエネルギーを有効に利用することができる。
従って、ボイルオフガスをガスの形態で貯蔵しておく必要がなく、従来のような加圧手段や貯蔵していたガスを取り出すための加熱手段が不要になる。
上記二次電池の種類としては、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等、従来公知の二次電池のうち、適宜選択して使用することができる。
The surplus power generated by the generator operated by the fuel cell or the hydrogen engine is used for charging the secondary battery.
In this way, when excessive power is generated, the secondary battery connected to the fuel cell is supplied and stored for charging, so that the energy of the boil-off gas can be used effectively.
Therefore, it is not necessary to store the boil-off gas in the form of a gas, and a conventional pressurizing unit and a heating unit for taking out the stored gas become unnecessary.
As the type of the secondary battery, a known secondary battery such as a lead battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery can be appropriately selected and used.
上記車両の駆動用モータとして、モータに超電導コイルを用いた超電導モータを用い、該超電導モータを上記燃料電池あるいは水素エンジンで稼動される発電機から供給される電力で駆動している一方、該超電導モータを冷媒循環ジャケット内に収容し、該冷媒循環ジャケットに上記液体燃料タンク内の液体燃料の一部を冷媒として循環させる冷媒経路を設けると共に該冷媒経路にボイルオフガス供給路を分岐させて接続し、該ボイルオフガス供給路を通して上記燃料電池あるいは水素エンジンへボイルオフガスを供給している。 A superconducting motor using a superconducting coil is used as a motor for driving the vehicle, and the superconducting motor is driven by electric power supplied from a generator operated by the fuel cell or the hydrogen engine. The motor is accommodated in a refrigerant circulation jacket, and a refrigerant path for circulating a part of the liquid fuel in the liquid fuel tank as a refrigerant is provided in the refrigerant circulation jacket and a boil-off gas supply path is branched and connected to the refrigerant path. The boil-off gas is supplied to the fuel cell or the hydrogen engine through the boil-off gas supply path.
超電導モータは超電導線材からなるコイルで構成され、該コイルを超電導状態とするためには、コイルを超電導状態になる温度(「超電導温度」と称する)まで冷却する必要がある。この冷却用の冷媒として、上記液体燃料タンクから液体燃料の一部を冷媒経路を介して冷媒循環ジャケットに供給した場合には、特別な冷却手段を設ける必要がなく、超電導モータを超電導状態に冷却することができる。 A superconducting motor is composed of a coil made of a superconducting wire, and in order to place the coil in a superconducting state, it is necessary to cool the coil to a temperature at which the coil is in a superconducting state (referred to as “superconducting temperature”). When a part of the liquid fuel is supplied from the liquid fuel tank to the refrigerant circulation jacket as the cooling refrigerant, there is no need to provide a special cooling means, and the superconducting motor is cooled to the superconducting state. can do.
また、液体燃料の一部を液体燃料タンクから上記冷媒経路を流通させる際にボイルオフガスが発生し易く、特に、超電導モータの冷却に利用されて加熱される液体燃料はボイルオフガスとなり易く、上記冷媒経路の復路ではボイルオフガスが発生する。循環経路に流入させた場合、超電導モータの冷却により液体燃料からボイルオフガスが発生する。よって、このボイルオフガスを冷媒経路に接続したボイルオフガス供給路を通して燃料電池あるいは水素エンジンへ供給すると、無駄なくボイルオフガスのエネルギーを有効に利用できる。 Further, boil-off gas is likely to be generated when a part of the liquid fuel is circulated from the liquid fuel tank through the refrigerant path. In particular, the liquid fuel that is heated and used for cooling the superconducting motor is likely to be boil-off gas. Boil-off gas is generated on the return path. When flowing into the circulation path, boil-off gas is generated from the liquid fuel by cooling the superconducting motor. Therefore, when this boil-off gas is supplied to the fuel cell or the hydrogen engine through the boil-off gas supply path connected to the refrigerant path, the energy of the boil-off gas can be used effectively without waste.
また、走行駆動用モータとして超電導モータを用いると、従来のモータと比較して高トルクを実現でき、車両発進時や坂道走行時においてスムーズな加速が実現できる。かつ、減速機も不要となり、モータ回転による銅損も生じず耐久性に優れたものとなる。
また、ボイルオフガスを利用して燃料電池あるいは水素エンジンと発電機とで発電した後に、二次電池に充電しておく電力を上記超電導モータの動力として有効利用することができる。
In addition, when a superconducting motor is used as a driving motor, a higher torque can be realized as compared with a conventional motor, and smooth acceleration can be realized when starting a vehicle or traveling on a slope. In addition, a reduction gear is not required, copper loss due to motor rotation does not occur, and durability is excellent.
In addition, after the boil-off gas is used to generate power with the fuel cell or the hydrogen engine and the generator, the power charged in the secondary battery can be effectively used as the power of the superconducting motor.
上記ボイルオフガス供給路は、上記液体燃料タンクから上記燃料電池あるいは水素エンジンへのガス供給経路に合流させ、該ガス供給経路を介して液体燃料タンク内で発生したボイルオフガスと共に上記冷媒経路で発生したボイルオフガスを上記燃料電池あるいは水素エンジンへ供給してもよい。
上記構成とすると、液体燃料タンク内で発生するボイルオフガスと冷媒として利用する液体燃料から発生するボイルオフガスの両方を燃料電池あるいは水素エンジンに供給することで、ボイルオフガスの処理機構を簡単に構成することができる。
The boil-off gas supply path joins the gas supply path from the liquid fuel tank to the fuel cell or the hydrogen engine, and is generated in the refrigerant path together with the boil-off gas generated in the liquid fuel tank via the gas supply path. Boil-off gas may be supplied to the fuel cell or the hydrogen engine.
With the above configuration, the boil-off gas processing mechanism is simply configured by supplying both the boil-off gas generated in the liquid fuel tank and the boil-off gas generated from the liquid fuel used as the refrigerant to the fuel cell or the hydrogen engine. be able to.
上記ボイルオフガス供給路内の圧力が設定値に達すると開閉する開閉弁を設けることが好ましい。
具体的にはボイルオフガス供給路内に圧力センサーを設け、該圧力センサーで検出した圧力が設定値に達すると流路開閉弁を開作動し、設定値以下となると流路を閉じるようにしている。
上記構成とすると、ボイルオフガス供給路内にボイルオフガスが充満した時に、流路が開いて燃料電池へとボイルオフガスが供給され、言わば、ボイルオフガス供給路のガス抜きを図ることができる。
It is preferable to provide an on-off valve that opens and closes when the pressure in the boil-off gas supply path reaches a set value.
Specifically, a pressure sensor is provided in the boil-off gas supply path, and the flow path opening / closing valve is opened when the pressure detected by the pressure sensor reaches a set value, and the flow path is closed when the pressure falls below the set value. .
With the above configuration, when the boil-off gas is filled in the boil-off gas supply path, the flow path is opened and the boil-off gas is supplied to the fuel cell. In other words, the boil-off gas supply path can be degassed.
上記車両に液体燃料タンク内の液体燃料を冷却する冷却機を搭載し、車両の駐停車時に外部固定電源から上記冷却機に電力を供給して稼動させ、上記液体燃料タンク内の液体燃料を気化させない構成としていることが好ましい。 The vehicle is equipped with a cooler that cools the liquid fuel in the liquid fuel tank, and when the vehicle is parked or stopped, power is supplied to the cooler from an external fixed power source to operate, and the liquid fuel in the liquid fuel tank is vaporized. It is preferable that the configuration is not allowed.
液体燃料タンク内の液体燃料は車両の駐停車時、特に夏季等の炎天下において、気化されやすいが、上記構成とすると、液体燃料タンク内の液体燃料を冷却して液体燃料の気化を防止しているため、液体燃料を超電導モータ等の機器を冷却する冷媒として常時用いることができる。かつ、超電導モータ等の機器を冷却することにより気化したボイルオフガスを上記燃料電池の燃料あるいは水素エンジンの燃料としても用いることができ、液体燃料を効率良く利用することができる。
また、液体燃料が気化することによりタンク内の気圧が上昇する危険性を防止することができる。
The liquid fuel in the liquid fuel tank is easily vaporized when the vehicle is parked or stopped, especially in hot weather such as in summer, but with the above configuration, the liquid fuel in the liquid fuel tank is cooled to prevent vaporization of the liquid fuel. Therefore, liquid fuel can always be used as a refrigerant for cooling equipment such as a superconducting motor. In addition, the boil-off gas vaporized by cooling a device such as a superconducting motor can be used as the fuel for the fuel cell or the fuel for the hydrogen engine, and the liquid fuel can be used efficiently.
Further, it is possible to prevent a risk that the pressure in the tank increases due to the vaporization of the liquid fuel.
上記冷却機として上記液体燃料タンクに貼り付けたペルチェ素子もしくはコンプレッサ(圧縮機)を利用した冷却機を用いることが好ましい。
上記ペルチェ素子を冷却機として用いれば、冷却機構を簡単なものとすることができると共に消費電力を低減できる。
It is preferable to use a cooler using a Peltier element or a compressor (compressor) attached to the liquid fuel tank as the cooler.
If the Peltier element is used as a cooler, the cooling mechanism can be simplified and the power consumption can be reduced.
上記外部固定電源から上記冷却機への電力供給は、上記外部固定電源の出力部と車両側の入力部とを非接触で行なう誘導給電により行う構成とすることが好ましい。
例えば、駐車場等の駐車スペースに外部固定電源を設け、該外部固定電源側に誘導給電を行なう1次コイルを設けておく一方、車両側に2次コイルを搭載しておき、車両を上記駐車スペースに所要箇所に駐車して、外部固定電源側の出力部に車両側の入力部を対向近接配置すると、上記1次コイルと2次コイルにより誘導給電が生じ冷却機に電力が供給される構成としている。
上記構成とすると、外部固定電源に車両を電線を介して接続しないため、給電忘れの状態で車両を発進させても問題が発生しない。
It is preferable that power supply from the external fixed power source to the cooler is performed by induction power feeding in which the output unit of the external fixed power source and the input unit on the vehicle side are contactless.
For example, an external fixed power source is provided in a parking space such as a parking lot, and a primary coil that performs induction feeding is provided on the external fixed power source side, while a secondary coil is mounted on the vehicle side, and the vehicle is parked as described above. When a vehicle is parked in a required place in a space and an input unit on the vehicle side is disposed in close proximity to the output unit on the external fixed power source side, induction power is generated by the primary coil and the secondary coil, and power is supplied to the cooler. It is said.
With the above configuration, since the vehicle is not connected to the external fixed power source via an electric wire, no problem occurs even if the vehicle is started in a state where power is forgotten.
一方、上記外部固定電源から上記冷却機への電力供給を電力線を介して行う場合には、該電力線による接続状態で車両の発進を停止する手段を設けておくことが、安全上の点から好ましい。
例えば、上記電力線を介して接続された状態では、該状態を検知する検出手段を設け、検知時には車両のエンジンがかからないようにしている。
上記構成とすると、車両への電力供給時の発車によって電力線が無理に引き抜かれるのを防止して、外部固定電源、電源線及び車両側の電力入力部の損傷を防止することができる。
On the other hand, when power is supplied from the external fixed power source to the cooler via a power line, it is preferable from a safety point to provide a means for stopping the start of the vehicle in a connected state by the power line. .
For example, in a state of being connected via the power line, a detecting means for detecting the state is provided so that the vehicle engine is not started at the time of detection.
With the above configuration, it is possible to prevent the power line from being forcibly pulled out due to departure when power is supplied to the vehicle, and to prevent damage to the external fixed power source, the power line, and the power input unit on the vehicle side.
上記液体燃料はボイルオフガスを水素エンジンに供給する場合は液体水素に限定されるが、ボイルオフガスを燃料電池に供給する場合には、液体水素以外の一酸化炭素、メタンなどの炭化水素類など、常温で気体となり、燃料電池反応が可能であって、低温で液化する単体物質または化合物であればよい。 The liquid fuel is limited to liquid hydrogen when supplying boil-off gas to a hydrogen engine, but when supplying boil-off gas to a fuel cell, carbon monoxide other than liquid hydrogen, hydrocarbons such as methane, etc. It may be a simple substance or compound that becomes a gas at normal temperature, enables a fuel cell reaction, and liquefies at a low temperature.
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、液体燃料を搭載した車両において発生するボイルオフガスを、燃料電池あるいは水素エンジンへ供給し、ボイルオフガスのエネルギーも電気エネルギーへ変換して電力を得るようにしているため、ボイルオフガスのもつエネルギーを車両内に貯蔵して有効利用することができる。従って、ボイルオフガスをガスの形で貯蔵する必要がなく、加圧装置や加熱装置が不要でありボイルオフガス処理装置の小型化・軽量化が図れると同時に、上記のように、ボイルオフガスのエネルギーも電気エネルギーとして無駄なく利用することができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, boil-off gas generated in a vehicle equipped with liquid fuel is supplied to a fuel cell or a hydrogen engine, and the energy of the boil-off gas is also converted into electric energy to generate electric power. Therefore, the energy of the boil-off gas can be stored in the vehicle and used effectively. Therefore, it is not necessary to store the boil-off gas in the form of gas, and no pressurizing device or heating device is required, and the boil-off gas processing device can be reduced in size and weight. It can be used without waste as electric energy.
また、超電導コイルを用いた超電導モータを使用した車両の場合に、液体燃料の一部をコイルの冷却用の冷媒として用いることにより、該冷媒経路において発生するボイルオフガスも燃料電池へと供給することで、該冷媒経路におけるガス圧の上昇を抑制できると共に、このボイルオフガスのエネルギーも燃料電池へ供給し、電気エネルギーへ変換して無駄なく利用することができる。
さらに、液体燃料タンク内の液体燃料を外部固定電力により稼動する冷却機により冷却して気化しないようにすれば、超電導モータ等の機器を冷却する冷媒として用いることができ、かつ、機器を冷却することにより気化したボイルオフガスを上記燃料電池あるいは水素エンジンに供給して燃料として再利用することができ、液体燃料を効率良く利用することができる。
In addition, in the case of a vehicle using a superconducting motor using a superconducting coil, boil-off gas generated in the refrigerant path is also supplied to the fuel cell by using a part of the liquid fuel as a cooling refrigerant for the coil. Thus, an increase in gas pressure in the refrigerant path can be suppressed, and the energy of the boil-off gas can be supplied to the fuel cell and converted to electric energy for use without waste.
Furthermore, if the liquid fuel in the liquid fuel tank is cooled by a cooler operating with external fixed electric power so as not to be vaporized, it can be used as a refrigerant for cooling a device such as a superconducting motor, and the device is cooled. The boil-off gas thus vaporized can be supplied to the fuel cell or the hydrogen engine and reused as fuel, so that liquid fuel can be used efficiently.
本発明の第1実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、ボイルオフガス処理システム10が搭載された燃料電池車20の概略図である。燃料電池車20には、動力としての超電導コイルを使用した超電導モータ11、および該超電導モータ11用の電源としての燃料電池12が搭載されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view of a
上記燃料電池12には、燃料としての水素ガスを液体燃料タンク14から供給する燃料ガス供給路13が接続されている。
上記液体燃料タンク14内で液体水素として貯蔵されている水素は、燃料ガス供給路13内でガス化されて燃料電池12へ供給され、燃料電池12は水素と空気中の酸素を電気化学的に反応させることで発電し、この電力がインバータ15に供給されて直流電流を交流電流に変換して超電導モータ11を駆動させている。
The
The hydrogen stored as liquid hydrogen in the
上記液体燃料タンク14内では気化してボイルオフガスが発生し、液体燃料タンク14内の圧力が設定値以上に達すると、ボイルオフガスを上記燃料ガス供給路13へと導出し、燃料電池12へと供給している。
When the boil-off gas is generated in the
また、燃料電池車20には、燃料電池12と接続した二次電池16を搭載し、燃料電池12で発電された電力が、車両走行時にインバータ15に供給される電力以上に発電された場合には二次電池16に充電用として供給され、蓄電される。
The
上記超電導モータ11は超電導線材からなるコイルを備え、コイルは両端に電圧計を取付けた状態として、冷媒循環ジャケット17内に真空状態で収容されている。冷媒循環ジャケット17と液体燃料タンク14との間に液体水素の一部を冷媒として循環させる冷媒経路18が設けられている。
上記冷媒経路18は、冷媒循環ジャケット17内の冷媒流路18cと、液体水素を液体燃料タンク14から冷媒循環ジャケット17の冷媒流路18cへ供給する冷媒往路18aと、冷媒流路18cから液体燃料タンク14へ戻す冷媒復路18bとからなる。これら冷媒往路18aおよび冷媒復路18bを形成する配管は断熱材を外装しており、特に、冷媒往路18aでは、液体水素が加熱されないように断熱処理している。
The
The
上記冷媒経路18の断熱処理した冷媒往路18aに超低温の液体水素が流通されて、冷媒循環ジャケット17の冷媒流路18cに供給されるが、冷媒往路18aの流通時にもある程度のボイルオフガスは発生する。また、冷媒復路18bには、超電導モータの冷却により加熱された液体水素が流通されるため、ボイルオフガスを大量に含んでいる。このように、冷媒往路18a、冷媒復路18bにはボイルオフガスが発生しているため、ボイルオフガス供給路19を分岐接続し、その先端を上記燃料ガス供給路13に接続し、該燃料ガス供給路13を通して燃料電池12にボイルオフガスが供給される構成としている。
The ultra-low temperature liquid hydrogen is circulated through the refrigerant
上記ボイルオフガス供給路19が冷媒往路18a、冷媒復路18bと連通する位置にはそれぞれ流路開閉弁20A、20Bを設け、冷媒往路18a、冷媒復路18b内に設置した圧力センサー21A、21Bが設定値以上になると、上記流路開閉弁20A、20Bを開いて、ボイルオフガス供給路19にボイルオフガスを導出している。
Channel open /
次に、上記構成からなるボイルオフガス処理システム10によるボイルオフガスを処理方法ついて説明する。
燃料電池車20の走行時には、液体燃料タンク14から液体水素がガス化した状態で燃料ガス供給路13に導出され、燃料電池12に供給され、燃料電池12で発電される。燃料電池12によって発電された電気はインバータ15に供給され、該インバータ15が直流電流を交流電流に変換して上記超電導モータ11を駆動させる。
Next, a boil-off gas processing method by the boil-off
During travel of the
燃料電池車20を走行させるために超電導モータ11が駆動を続けると、超電導モータ11の超電導コイルが高温になっていく。
この超電導モータ11の冷却用として液体燃料タンク14内の液化水素の一部は冷媒経路18の冷媒往路18aを通り、超電導モータ11の冷媒循環ジャケット17内の冷媒流路18cを循環して超電導モータ11を冷却する。従って、走行を続けても超電導モータ11の超電導コイルが過熱することなく、常に超電導温度に保つことができる。
If the
For cooling the
冷媒循環ジャケット17内を循環され、超電導モータ11を冷却した冷媒は、加熱によりボイルオフガスを発生し、このボイルオフガスは冷媒復路18bに流入する。また、冷媒復路18b中のボイルオフガスほど多くはないが冷媒往路18aでもボイルオフガスが発生する。
上記冷媒往路18a、冷媒復路18b内で発生しているボイルオフガスにより圧力が上昇して設定圧以上となると開閉弁20A、20Bが開いて、ボイルオフガス供給路19へとボイルオフガスを導出する。
このボイルオフガスはボイルオフガス供給路19より燃料ガス供給路13を通って燃料電池12へと導入される。
The refrigerant circulated in the
When the pressure rises due to the boil-off gas generated in the refrigerant
The boil-off gas is introduced from the boil-off
車両走行時には、液体燃料タンク14から供給されるガスと共にボイルオフガス供給路19からの導入するボイルオフガスが燃料電池12に供給されることで、該燃料電池12で発電される電力はインバータ15を介して超電導モータ11の駆動用に用いられる。
其の際、水素燃料タンクから直接に供給される気化された水素に加えて、ボイルオフガス供給路19よりボイルオフガス中の水素とからなる多量の水素が燃料電池12に供給された場合でも、すべて電気エネルギーに変換し、余剰電力を二次電池16へ供給している。
When the vehicle travels, the boil-off gas introduced from the boil-off
At that time, in addition to the vaporized hydrogen supplied directly from the hydrogen fuel tank, even when a large amount of hydrogen consisting of hydrogen in the boil-off gas is supplied to the
さらに、車両走行時以外の場合においても、上記冷媒経路の冷媒往復路18a、18b内がボイルオフガスによって圧力が上昇した場合には開閉弁20A、20Bが開いてボイルオフガス供給路19にボイルオフガスが導出されて、燃料電池12に供給される。燃料電池12に供給されて発電で生じた電力は二次電池16に供給して蓄電している。
Further, even when the vehicle is not traveling, when the pressure in the
上記二次電池16に蓄積された電力は、超電導モータ11の駆動用のみならず、駆動電源以外の補器駆動用の電力として必要に応じて利用することができる。
The electric power stored in the
なお、上記ボイルオフガス供給路19は液体燃料タンク14と燃料電池12とを接続する燃料ガス供給路13に接続せずに、図1中に2点鎖線で示すように、燃料電池12に直接導入する構成としてもよい。
The boil-off
図2及び図3は、本発明の第2実施形態を示す。
本実施形態は、上記第1実施形態と略同様の構成としているが、液体燃料タンク14に冷却機30を取り付け、該冷却器30により液体燃料タンク14内の液体水素を冷却して気化するのを防止している点で第1実施形態と相違する。
冷却機30への電力供給は、外部固定電源31に接続された1次コイル32と車両に搭載し冷却機30と接続した2次コイル33による誘導給電により行なっている。
2 and 3 show a second embodiment of the present invention.
The present embodiment has substantially the same configuration as the first embodiment, but a cooler 30 is attached to the
Electric power is supplied to the cooler 30 by inductive power feeding by a
冷却機30は図3に示すペルチェ素子34を用いた冷却方式を採用している。
即ち、液体水素を貯留している液体燃料タンク14の外面にペルチェ素子34の吸熱面34aを当接させて貼着し、液体燃料タンク14内の液体水素を冷却して気化しないようにしている。
上記ペルチェ素子34はp型とn型半導体からなる熱電素子34c、34dを並列に配置すると共に直列接続して電流を流し、かつ、両面にセラミックス板34e、34fを取り付けた構成からなる。このペルチェ素子34は通電時にペルチェ効果により吸熱面34aと放熱面34bが生成され、吸熱面34aを当接させた液体燃料タンク14内の液体水素が冷却される構成としている。
The cooling
That is, the
The
上記構成とすると、液体燃料タンク14内の液体燃料を冷却して液体燃料の気化を防止しているため、液体燃料の減少を抑制でき、該液体燃料を超電導モータ11を冷却する冷媒として常時用いることができる。また、液体燃料が気化することにより液体燃料タンク14内の気圧が上昇を抑制できる。
With the above configuration, since the liquid fuel in the
図4は、本発明の第3実施形態を示す。
本実施形態では、液体燃料タンク14内の液体水素をコンプレッサ(圧縮機)を利用した冷却機40により冷却しており、該冷却機40は電力線41を介して家庭用電源42と接続可能としている。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
In the present embodiment, liquid hydrogen in the
また、車両に電力線41が接続された状態時には、冷却機40と電力線41の接続状態を検知するセンサ43から燃料電池12と二次電池16の制御手段43に信号が送られ、該信号を受信している間は、燃料電池12と二次電池16から超電導モータ11に電力が供給されないようにしている。これにより、電源線41が車両に接続された状態では、車両を発進することができないようにしている。
Further, when the
図5は、本発明の第4実施形態を示し、冷却機50から突出したコールドヘッド51を液体燃料タンク14内に直接差し込んで、冷却されたコールドヘッド51を液体燃料タンク51内の液体水素に接触させて冷却している。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the
上記構成とすると、液体燃料タンク14内の液体水素に冷却機50のコールドヘッド51を直接接触させて冷却することにより、液体水素を効率良く冷却することができる。
なお、他の構成及び作用効果は第3実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
With the above configuration, the liquid hydrogen can be efficiently cooled by bringing the
In addition, since another structure and an effect are the same as that of 3rd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図6は、本発明の第5実施形態を示し、該第5実施形態の車両は電力発生装置として、燃料電池に代えて、水素エンジンと該水素エンジンで稼働される発電機を用いている。
液体水素燃料タンク14内で発生したボイルオフガスおよび第1実施形態と同様に超電導モータ11の冷却用として液体水素を供給する冷媒通路18中のボイルオフガスを、水素エンジン60に供給し、該水素エンジン60で発電機61を稼働させ、発生した電力で超電導モータ11に供給しで駆動している。超電導モータ11の非駆動時には二次電池16へ供給して蓄電している。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. A vehicle according to the fifth embodiment uses a hydrogen engine and a generator operated by the hydrogen engine as an electric power generation device instead of a fuel cell.
The boil-off gas generated in the liquid
上記第1〜第5実施形態のいずれの場合も液体燃料タンク内で気化したボイルオフガスおよび冷媒経路で気化したボイルオフガスを電力発生装置に送給して電力発生エネルギーとして再利用することができ、液体燃料タンク内の圧力上昇の抑制とボイルオフガスの有効利用とを図ることができる。 In any of the first to fifth embodiments, the boil-off gas vaporized in the liquid fuel tank and the boil-off gas vaporized in the refrigerant path can be sent to the power generation device and reused as power generation energy. It is possible to suppress the pressure rise in the liquid fuel tank and effectively use the boil-off gas.
10 ボイルオフガス処理装置
11 モータ
12 燃料電池
13 燃料ガス供給経路
14 液体燃料タンク
15 インバータ
16 二次電池
17 冷媒循環ジャケット
18 冷媒経路
18a 冷媒往路
18b 冷媒復路
19 ボイルオフガス供給路
20 燃料電池車
30、40、50 冷却機
31 外部固定電源
32 1次コイル
33 2次コイル
34 ペルチェ素子
42 家庭用電源
51 コールドヘッド
60 水素エンジン
61 発電機
DESCRIPTION OF
Claims (10)
車両に搭載される液体燃料タンク内部あるいは/および上記燃料電池以外の機器の冷媒として上記液体燃料タンクから液体燃料を循環させる冷媒経路で発生するボイルオフガスを上記燃料電池へ供給し、該燃料電池で反応させて発電させていることを特徴とするボイルオフガス処理システム。 A processing system for boil-off gas generated from liquid fuel for a fuel cell mounted on a vehicle,
A boil-off gas generated in a refrigerant path for circulating liquid fuel from the liquid fuel tank as a refrigerant in a liquid fuel tank mounted on a vehicle and / or equipment other than the fuel cell is supplied to the fuel cell. A boil-off gas treatment system characterized by generating electricity through reaction.
車両に搭載される液体水素タンク内部あるいは/および機器の冷媒用として上記液体水素タンクから液体水素を循環させる冷媒経路で発生する気体水素からなるボイルオフガスを水素エンジンに供給し、該水素エンジンで発電機を稼働させていること特徴とするボイルオフガス処理システム。 A processing system for boil-off gas generated from liquid fuel comprising liquid hydrogen mounted on a vehicle,
A boil-off gas made of gaseous hydrogen generated in a refrigerant path for circulating liquid hydrogen from the liquid hydrogen tank is supplied to the hydrogen engine inside the liquid hydrogen tank mounted on the vehicle and / or for the refrigerant of the equipment, and the hydrogen engine generates electric power. A boil-off gas processing system characterized by operating the machine.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006164942A (en) * | 2004-11-15 | 2006-06-22 | Seiko Instruments Inc | Solid polymer electrolyte fuel cell |
WO2006126629A1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
JP2007018851A (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Mazda Motor Corp | Boil off-gas treatment device of fuel cell automobile |
JP2007042649A (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Samsung Sdi Co Ltd | Fuel cell system and operation method of the same |
JP2009533800A (en) * | 2006-04-07 | 2009-09-17 | ユーティーシー パワー コーポレイション | Fuel cell operation with low temperature hydrogen boil-off during downtime |
WO2014080445A1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-05-30 | 中国電力株式会社 | Bog processing apparatus and bog processing method |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01160356A (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Superconducting rotor |
JPH0286926A (en) * | 1988-09-26 | 1990-03-27 | Hitachi Ltd | Effective processing method for boil-off gas generating out of liquefied natural gas and compound power plant using lng for fuel |
JPH03248995A (en) * | 1990-02-27 | 1991-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Propelling system for ship |
JPH04191191A (en) * | 1990-11-26 | 1992-07-09 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Liquid hydrogen tanker |
JPH09322313A (en) * | 1996-06-03 | 1997-12-12 | Honda Motor Co Ltd | Electric motorcar |
JP2000092627A (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Railway Technical Res Inst | Linear motor car mounting liquid hydrogen cooled superconducting magnet combined with fuel battery |
JP2001167781A (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Fuel cell system |
JP2001169467A (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Charger |
JP2001245434A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Fuji Electric Co Ltd | Cold-insulation device for vehicle mounting |
JP2001258105A (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Honda Motor Co Ltd | Hybrid car |
JP2002272060A (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-20 | Railway Technical Res Inst | Liquid hydrogen cooling system for superconducting magnet |
JP2003056799A (en) * | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Honda Motor Co Ltd | Boil off-gas treating device |
JP2004104925A (en) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cooling structure for motor |
-
2004
- 2004-06-07 JP JP2004169132A patent/JP2005038832A/en active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01160356A (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Superconducting rotor |
JPH0286926A (en) * | 1988-09-26 | 1990-03-27 | Hitachi Ltd | Effective processing method for boil-off gas generating out of liquefied natural gas and compound power plant using lng for fuel |
JPH03248995A (en) * | 1990-02-27 | 1991-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Propelling system for ship |
JPH04191191A (en) * | 1990-11-26 | 1992-07-09 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Liquid hydrogen tanker |
JPH09322313A (en) * | 1996-06-03 | 1997-12-12 | Honda Motor Co Ltd | Electric motorcar |
JP2000092627A (en) * | 1998-09-09 | 2000-03-31 | Railway Technical Res Inst | Linear motor car mounting liquid hydrogen cooled superconducting magnet combined with fuel battery |
JP2001169467A (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Charger |
JP2001167781A (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Fuel cell system |
JP2001245434A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Fuji Electric Co Ltd | Cold-insulation device for vehicle mounting |
JP2001258105A (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-21 | Honda Motor Co Ltd | Hybrid car |
JP2002272060A (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-20 | Railway Technical Res Inst | Liquid hydrogen cooling system for superconducting magnet |
JP2003056799A (en) * | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Honda Motor Co Ltd | Boil off-gas treating device |
JP2004104925A (en) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Cooling structure for motor |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006164942A (en) * | 2004-11-15 | 2006-06-22 | Seiko Instruments Inc | Solid polymer electrolyte fuel cell |
WO2006126629A1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
JP2006331821A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Fuel cell system |
KR100953418B1 (en) * | 2005-05-25 | 2010-04-19 | 도요타 지도샤(주) | Fuel cell system |
US8349506B2 (en) | 2005-05-25 | 2013-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
JP2007018851A (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Mazda Motor Corp | Boil off-gas treatment device of fuel cell automobile |
JP2007042649A (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Samsung Sdi Co Ltd | Fuel cell system and operation method of the same |
US7985508B2 (en) | 2005-08-03 | 2011-07-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | High temperature fuel cell system having cooling apparatus and method of operating the same |
JP2009533800A (en) * | 2006-04-07 | 2009-09-17 | ユーティーシー パワー コーポレイション | Fuel cell operation with low temperature hydrogen boil-off during downtime |
WO2014080445A1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-05-30 | 中国電力株式会社 | Bog processing apparatus and bog processing method |
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