JP2006156320A - Stopping method of gas consumption apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス消費機器の停止方法にかかり、特に、ガス消費機器に燃料ガスを供給するためのガス配管に遮断弁が設けられたガス消費機器の停止方法に関する。 The present invention relates to a method for stopping a gas consuming device, and more particularly to a method for stopping a gas consuming device in which a shutoff valve is provided in a gas pipe for supplying fuel gas to the gas consuming device.
ガス消費機器としては例えば燃料電池が知られている。燃料電池のアノード極、カソード極にそれぞれガス配管を介して水素タンクとエアコンプレッサが連結され、水素および酸素の供給を受けて電気化学反応により燃料電池が発電を行う。水素は貯蔵効率を高めるため通常、加圧された状態で水素タンクに貯蔵され、そこから高圧で水素が供給される。このため、ガス配管には減圧弁を設け、所定の圧力にまで減圧した水素を供給することになる。このようなガス供給装置は例えば特許文献1で開示された技術などが知られている。
これは、ガス配管に設けた弁減圧弁が故障時に、加圧された燃料ガスが十分に減圧されない状態で下流側に供給されてしまったときのガス消費機器の停止および再起動方法で、ガス配管における減圧弁の上流および下流に遮断弁を設け、下流側の遮断弁を上流側の遮断弁よりも先に開弁させることで、異常停止を回避する技術である。
This is a method of stopping and restarting the gas consuming equipment when the pressurized fuel gas is supplied to the downstream side without being fully decompressed when the valve pressure reducing valve provided in the gas pipe fails. This is a technique for avoiding an abnormal stop by providing shut-off valves upstream and downstream of the pressure reducing valve in the piping and opening the shut-off valve on the downstream side before the shut-off valve on the upstream side.
燃料電池はさまざまな用途が考えられる。例えば電気自動車に搭載して燃料電池電気自動車として使用した場合、低温環境での使用があり得る。しかしながら、従来の技術のようにガス配管に遮断弁を設けた場合には、低温慣環境下の遮断弁のシール特性は期待できず、このため、低温環境で燃料電池電気自動車を使用した場合に、遮断弁などのシール性が低下し、水素が下流側にリークするといった問題があった。
本発明は、前記従来の問題点に鑑み、遮断弁のシール性を向上させ、低温環境下でも燃料ガスのリークを抑えることのできるガス消費機器の停止方法を提供することを課題とする。There are various uses for fuel cells. For example, when it is mounted on an electric vehicle and used as a fuel cell electric vehicle, it can be used in a low temperature environment. However, when a shut-off valve is provided in the gas pipe as in the prior art, the sealing characteristics of the shut-off valve under a low-temperature inertial environment cannot be expected. For this reason, when a fuel cell electric vehicle is used in a low-temperature environment. As a result, the sealing performance of the shut-off valve and the like deteriorated, and hydrogen leaked downstream.
An object of the present invention is to provide a method for stopping a gas consuming device capable of improving the sealing performance of a shut-off valve and suppressing the leakage of fuel gas even in a low temperature environment in view of the conventional problems.
そのため、請求項1に記載の発明は、ガス消費機器の停止方法であって、前記ガス消費機器に燃料ガスを供給するガス配管が接続され、前記ガス配管には前記燃料ガスの流通を遮断する遮断弁が配設され、前記ガス消費機器を停止する際には、前記遮断弁を閉弁させ、前記ガス配管における前記遮断弁の上流と下流との圧力差が所定値になるまで前記ガス配管内の燃料ガスを消費させた後、前記ガス消費機器を停止させるものとした。
これによって、ガス消費機器を停止したときに、前記遮断弁の上流と下流に所定値以上の圧力差を生成させることができる。Therefore, the invention according to claim 1 is a method for stopping a gas consuming device, wherein a gas pipe for supplying fuel gas to the gas consuming device is connected, and the fuel gas is shut off from the gas pipe. When shutting down the gas consuming device, the shutoff valve is closed, and the gas pipe until the pressure difference between the upstream and downstream of the shutoff valve in the gas pipe reaches a predetermined value. After the fuel gas inside was consumed, the gas consuming device was stopped.
Thus, when the gas consuming device is stopped, a pressure difference of a predetermined value or more can be generated upstream and downstream of the shutoff valve.
請求項2に記載の発明は、前記遮断弁を閉弁させた状態で、前記遮断弁の上流と下流との圧力差が所定値になるまで前記ガス配管内の燃料ガスを消費する消費時間を所定時間として予め設定し、前記遮断弁を閉弁させた後、前記設定した所定時間で前記ガス配管内の燃料ガスを消費させた後、前記ガス消費機器を停止させるものとした。
これによって、遮断弁を閉弁させた後、時間の経過を確認するだけで、ガス消費機器を停止させることができる。According to the second aspect of the present invention, the consumption time for consuming fuel gas in the gas pipe until the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the cutoff valve reaches a predetermined value with the cutoff valve closed. A predetermined time is set in advance, and after closing the shut-off valve, the fuel gas in the gas pipe is consumed for the set predetermined time, and then the gas consuming device is stopped.
Thereby, after closing the shut-off valve, the gas consuming device can be stopped only by checking the passage of time.
請求項3に記載の発明は、前記ガス配管における前記遮断弁の下流側には燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁が配設され、前記所定時間は前記減圧弁の制御圧力に応じて設定されたものとした。
これによって、減圧弁が動作時の制御圧力に応じて、最短の時間でガス消費機器を停止させることができる。According to a third aspect of the present invention, a pressure reducing valve for reducing the pressure of the fuel gas is disposed downstream of the shutoff valve in the gas pipe, and the predetermined time is set according to a control pressure of the pressure reducing valve. It was assumed.
Accordingly, the gas consuming device can be stopped in the shortest time according to the control pressure when the pressure reducing valve is operated.
請求項4に記載の発明は、前記ガス消費機器は燃料電池であるとし、前記遮断弁を閉弁させた後、前記燃料ガスと酸素とを反応させる、または前記燃料電池内の水分を除去するためのパージを行うことによって前記ガス配管内の燃料ガスを消費するものとした。
これによって、ガス消費機器が燃料電池の場合であっても、遮断弁の上流と下流に所定値以上の圧力差を生成させることができる。According to a fourth aspect of the present invention, the gas consuming device is a fuel cell, and after the shut-off valve is closed, the fuel gas reacts with oxygen or moisture in the fuel cell is removed. For this reason, the fuel gas in the gas pipe is consumed by purging.
Thereby, even when the gas consuming device is a fuel cell, a pressure difference of a predetermined value or more can be generated upstream and downstream of the shutoff valve.
本発明によれば、燃料電池などのガス消費機器を停止したときに、遮断弁の上流と下流に所定値以上の圧力差が生成され、その結果、燃料ガスの流通を遮断する遮断弁内の弁体に作用する力を強め、遮断弁のシール性を向上させることができる。したがって、低温によりシール性が低下したとしても、ガス消費機器が停止している間に、遮断弁から燃料ガスが下流側にリークすることが有効に防止される。 According to the present invention, when a gas consuming device such as a fuel cell is stopped, a pressure difference of a predetermined value or more is generated upstream and downstream of the shutoff valve, and as a result, the shutoff valve in the shutoff valve that shuts off the flow of fuel gas is generated. The force acting on the valve body can be strengthened and the sealing performance of the shutoff valve can be improved. Therefore, even if the sealing performance is lowered due to the low temperature, the fuel gas is effectively prevented from leaking downstream from the shutoff valve while the gas consuming device is stopped.
以下、ガス消費装置について燃料電池電気自動車に搭載される燃料電池により説明を行う。図1は、燃料電池電気自動車搭載の燃料電池システムの構成を示す図である。
燃料電池1のアノード極の入口にガス配管10を介してタンク11が接続されている。ガス配管10にはタンク11からの順でタンク遮断弁12、1次遮断弁13、1次減圧弁14、リリーフ弁15、2次遮断弁16、2次減圧弁17、エゼクタ18が順次に設けられる。Hereinafter, the gas consuming apparatus will be described using a fuel cell mounted on a fuel cell electric vehicle. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system mounted on a fuel cell electric vehicle.
A
タンク11には約35MPaの高圧水素が貯蔵されている。発電時にはタンク11から水素が供給され、供給された水素は、1次減圧弁14で1次減圧され、2次減圧弁17で2次減圧されて所定の圧力となって燃料電池1のアノード極に供給される。1次減圧弁14の設定圧力は1MPaで、2次減圧弁17の設定圧力は0.5MPaである。
したがって、ガス配管10は、1次減圧弁14、2次減圧弁17を境に、それぞれ圧力の異なるラインに分割されることとなる。1次減圧弁14の上流側が最大約35MPaの高圧が生成される高圧ライン10aで、1次減圧弁14と2次減圧弁17の間が1MPaの中圧が生成される中圧ライン10bで、2次減圧弁17と燃料電池1の間は0.5MPa以下の低圧が生成される低圧ライン10cである。The
Accordingly, the
ガス配管10では、1次遮断弁13が高圧ライン10aに位置し、その両側に1次側の圧力を検出する第1圧力センサ21、2次側の圧力を検出する第2圧力センサ22が設けられている。
リリーフ弁15は中圧ライン10bに位置し、その動作圧力は、中圧ライン10bの仕様圧力である1MPaより高く設定される。したがって中圧ライン10bに仕様圧力以上の圧力が生じた場合は、リリーフ弁15が開弁することによって、水素が放出され中圧ライン10bの圧力を下げることができる。このリリーフ弁15には中圧ライン10bの圧力を検出する中圧センサ23が設けられている。In the
The
エゼクタ18は低圧ライン10cに位置し、その一端がアノード極の出口に接続された循環用のガス配管20と接続され、アノード極から排出された未反応ガスを戻すようにしている。ガス配管20には燃料電池1内で生成された生成水などを排出するためのパージ弁19が設けられている。
タンク11から燃料電池1のアノード極に至るガス配管10、20およびその関連部品は以上のように構成されるが、燃料電池1のカソード極側には図示しないガス配管とエアコンプレッサが接続され、燃料電池1のカソード極に空気を供給できるようになっている。燃料電池1では、アノード極に供給される水素とカソード極に供給される空気中の酸素とを電気化学反応させて発電が行われる。The ejector 18 is located in the low-
The
この燃料電池1に接続される負荷50として走行用モータ以外に前記したエアコンプレッサのような補機などが含まれる。また、負荷50および1次遮断弁13、2次遮断弁16、パージ弁19、第1圧力センサ21、第2圧力センサ22、中圧センサ23が制御装置40に接続されている。制御装置40は燃料電池1を制御するために、車両側からイグニッションスイッチ信号が入力されるようになっている。 The
図2は、1次遮断弁の構成を示す図で、図2の(a)は断面図、(b)は(a)におけるA部の拡大図である。
1次遮断弁13は、電磁力で駆動する弁で、円筒状のコイル31の中心にプランジャ32が設けられている。なお、この1次遮断弁13は、いわゆるキックパイロット式の電磁弁であり、1次側と2次側の圧力差が大きい場合にでも比較的小さな電磁力で開弁できるものとしている。このため、1次側と2次側の差圧の関係で、差圧が大きい場合は、1次遮断弁13は、コイル31の電磁力により一度に開弁することはせず、2段階で開弁するように構成されている。以下、この1次遮断弁13の構成及び作用を説明する。2A and 2B are diagrams showing the configuration of the primary shut-off valve. FIG. 2A is a cross-sectional view, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion A in FIG.
The primary shut-off
プランジャ32は、バネ35によって下方へ付勢されている。プランジャ32は、その下部に弁体33の上部が内挿されるプランジャ孔(支持孔)32aを備えている。プランジャ孔32aの下方には段部32bが設けてあり、プランジャ32が上方に移動した場合、弁体33の小径部33bの下部と段部32bの上部とが係合するように構成されている。なお、プランジャ孔32aの上部(天面)と段部32bの上部との距離は、前記した2段階の開弁を実現するため、コイル31の電磁力によりプランジャ32が上下する移動距離よりも小さく設定されている。 The
弁体33は、大径部33aと小径部33bを上下に所定間隔を置いて備え、大径部33aが弁孔30によってスライド自在に支持され、小径部33bがプランジャ32の下端部に形成されたプランジャ孔32aによってスライド自在に支持されている。大径部33a及び小径部33bはそれぞれ通路33d,33eを備えており、1次側の配管口とプランジャ孔32aの上部とを連通している。また、弁体33は、1次側と2次側の差圧が大きい場合の1段階目の開弁で機能して、1次側(プランジャ孔32aの上部)と2次側とを連通する小径の貫通孔33cを備えている。この貫通孔33cは、閉弁時には、プランジャ32の下部に設けられたシール32cにより塞がれ、1次側と2次側とを遮断している。なお、1次遮断弁13の弁座30Aには2次側に連通する2次側連通孔30aを備えているが、この2次側連通孔30aの孔径は、貫通孔33cの孔径に比べて大径にしてある。
大径部33aの下端面にはリング状のシート34が設けてある。一方、弁座30Aには、2次側連通孔30aの外周を所定距離置いて取り囲むリング状の突起が設けてある。このシート34と弁座30Aの突起とでシールが行われ、1次側と2次側とを遮断している。The
A ring-shaped
(1次遮断弁の開弁)
1次遮断弁13は以上のように構成されていることから、1次側と2次側に圧力差がある状態でコイル31に通電すると、電磁力によってプランジャ32がまず引き上げられる。このとき、1次側は高圧が加えられている場合、貫通孔33cの部分に加わる差圧による力がプランジャ32の上方への移動を阻止しようとする。しかし、貫通孔33cの孔径は2次側連通孔30aの孔径よりも小径で狭いことから、差圧による力(プランジャ32の上方への移動を阻止する力)は電磁力(プランジャ32を上方へ移動させようとする力)よりも小さく、プランジャ32が上方に移動する。これにより、1次側のガスが、貫通孔33cの狭い通路を通して徐々に2次側に流れ込み始める(1段階目の開弁)。(Opening the primary shut-off valve)
Since the primary shut-off
次に、プランジャ32はさらに上方へ移動するが、やがて小径部33bの下部と段部32bの上部とが係合する。コイル31は発生した電磁力によりプランジャ32と共に弁体33を上方へ移動させようとするが(引き上げようとするが)、弁体33には、貫通孔33cの孔径よりも大径の2次側連通孔30a(シート34の内径分)による大きな差圧の力が作用しているため、プランジャ32の上方への移動は停止する。 Next, the
このプランジャ32の上方への移動が停止している間も、狭い連通孔33cを通して1次側から2次側へとガスが流れ込んでおり、1次側と2次側の差圧は徐々に小さくなっている。やがて、差圧の力が電磁力よりも小さくなると、弁体33が弁孔30をスライドしてプランジャ32により上方へ引き上げられる。これにより、1次遮断弁13が完全に開弁して1次側と2次側とを連通させ、完全開弁状態となる(2段階目の開弁)。 While the upward movement of the
(1次遮断弁の閉弁)
コイル31への通電が遮断されたとき、バネ35の付勢力でプランジャ32が下がり(下方に移動し)、弁体33は弁座30Aに押し付けられ、シート34の変形によって1次側と2次側の連通が遮断される。このとき、小径部33bの貫通孔33cもプランジャ32の支持孔32aの端面に設けられたシール32cによって塞がれ、1次遮断弁13が閉弁状態になる。
このように、1次遮断弁13が閉弁したとき、弁体33がバネ35の付勢力で、弁座30Aに押し付けられるが、低温下ではシート34の変性で、バネ35の付勢力ではシート34が十分に変形せず、その結果水素ガスが2次側にリークしてしまうことがある。(Primary shut-off valve closed)
When the energization of the coil 31 is interrupted, the
As described above, when the primary shut-off
ちなみに、バネ35の付勢力を大きくすれば、シート34によるシール性は良好になるが、開弁の際に大きな電磁力が必要となり、コイル31による消費電力が大きくなって好ましくない。
ここで、1次側と2次側に圧力差を生じさせれば、その圧力差によってバネ35の付勢力に加えて弁体33を押し付ける力を強めることができる。これによって、シール性の向上を実現することができる。Incidentally, if the urging force of the
Here, if a pressure difference is generated between the primary side and the secondary side, in addition to the urging force of the
次に、制御装置40における燃料電池1の発電停止時の制御の流れについて説明する。
図3は、発電停止時の制御の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートは車両側からイグニッションスイッチのオフ信号が入力されたときに実行するものとする。
車両側からイグニッションスイッチオフ信号が入力されると、ステップS1において、1次遮断弁13に閉弁信号を出力して閉弁させる。
ステップS2において、第1圧力センサ21によって検出された1次側の圧力P1を入力する。
ステップS3において、1次側の圧力P1によってタンク11内の圧力が5MPa以上であるか否かを判断する。以上である場合、ステップS4へ進み、ここで、2次側にある第2圧力センサ22によって検出された2次側の圧力P2を入力する。Next, the control flow when the fuel cell 1 stops generating power in the
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of control when power generation is stopped. This flowchart is executed when the ignition switch OFF signal is input from the vehicle side.
When an ignition switch-off signal is input from the vehicle side, a valve closing signal is output to the primary shut-off
In step S <b> 2, the primary pressure P <b> 1 detected by the first pressure sensor 21 is input.
In step S3, it is determined whether or not the pressure in the
ステップS5において、負荷50を制御して燃料電池1を例えばアイドリンク状態で発電させる。これによって、1次遮断弁13の下流側(2次側)にある水素ガスが消費され、下流側の圧力は次第に低下する。
ステップS6において、1次側の圧力P1と2次側の圧力P2との圧力差を演算し、その圧力差が5MPaより大きいか否かを判断する。
圧力差が5MPa以下の場合は、1次遮断弁13の1次側と2次側には十分な圧力差が形成されていないものとして、ステップS5に戻り、発電を継続させる。
ステップS6の判断で圧力差が5MPaより大きい場合には、1次遮断弁13の1次側と2次側に十分な圧力差が形成されたものとしてステップS7へ進む。
ステップS7では、下流側にある2次遮断弁16を閉弁させる。続いてステップS8で負荷50を燃料電池1から切り離して発電を停止させる。発電を停止すると、カソード側のエアコンプレッサも停止される。In step S5, the
In step S6, a pressure difference between the primary pressure P1 and the secondary pressure P2 is calculated, and it is determined whether the pressure difference is greater than 5 MPa.
When the pressure difference is 5 MPa or less, it is assumed that a sufficient pressure difference is not formed between the primary side and the secondary side of the
If it is determined in step S6 that the pressure difference is larger than 5 MPa, it is assumed that a sufficient pressure difference is formed between the primary side and the secondary side of the primary shut-off
In step S7, the
このように、イグニッションスイッチのオフ信号が入力された場合は、制御装置40は、1次遮断弁13を閉弁させた状態で、負荷50を制御して燃料電池1の発電を続けさせたので、1次遮断弁13の1次側と2次側に5MPa以上の圧力差を生成させることができる。したがって、1次遮断弁13においては、弁体33にバネ35(図2参照)の付勢力に加えて、圧力差によって形成された圧力がさらに加えられ、弁体33を弁孔30の端面に押える力を強めることができる。この結果、シート34からリークしやすい低温環境下でもシール性を向上させることができる。 As described above, when the ignition switch OFF signal is input, the
図4は、本発明に係るガス消費機器の停止方法を利用した場合のシール性に関する試験結果を示す図である。
図5は、従来のように閉弁させたと同時に燃料電池の発電を停止させた場合のシール性に関する試験結果を示す図である。
なお、試験の実施条件としては通常の停止方法で水素がリークしやすいマイナス40度に設定した。また、リークを容易に観察するために、1次遮断弁13を閉弁させたときに、タンク11から水素が補充されないようにタンク遮断弁12も閉弁させた。なお、図4、図5は、燃料電池1の発電を停止してからスタートする1次側の圧力P1と2次側の圧力P2を示している。FIG. 4 is a diagram showing a test result regarding sealability when the method for stopping a gas consuming device according to the present invention is used.
FIG. 5 is a diagram showing a test result relating to the sealing performance when the fuel cell is stopped at the same time as the conventional valve closing operation.
Note that the test was performed at a minus 40 degree, which is likely to cause hydrogen to leak by a normal stopping method. In order to easily observe the leak, the
図4によれば、燃料電池1の発電を停止させてから、下流側にある1次減圧弁14などのリークにより水素がリークして2次側の圧力P2が時間の経つにつれて下がっていくのに対して、1次側の圧力P1はほぼ一定値を維持している。すなわち、1次側から2次側に水素のリークがないことが認められる。これは、燃料電池1の発電を停止させたとき、1次遮断弁13の1次側と2次側に5MPaの圧力差を生成させたために、弁体33が強く弁孔30(図2参照)の端面に押し付けられ、シート34が十分に変形し低温環境下でも高いシール性を実現したものと考えられる。 According to FIG. 4, after the power generation of the fuel cell 1 is stopped, hydrogen leaks due to leakage of the primary
一方、従来の停止方法を用いる図5では、1次減圧弁14などのリークにより2次側の圧力P2が下がって行くにしたがって、1次側の圧力P1も同じように下がって行くため、リークが発生していると認められる。そして、2次側の圧力P2が下がっていても、1次側の圧力P1も下がるので、時間が経っても大きな圧力差が生成されないので、発電停止中にシール性が向上することはない。 On the other hand, in FIG. 5 using the conventional stopping method, the primary side pressure P1 similarly decreases as the secondary side pressure P2 decreases due to the leakage of the primary
次に、第2の実施の形態について説明する。
前記第1の実施の形態では、1次遮断弁13の1次側と2次側の圧力差を生成するために1次遮断弁13を閉弁させた後も燃料電池1の発電を続け、所定の圧力差が生成されたとき、燃料電池1の発電を停止させる。その圧力差の検出は1次遮断弁13の1次側の第1圧力センサ21と2次側の第2圧力センサ22によって行われたが、第2の実施の形態では、圧力センサの使用を省くようにしている。すなわち、第2の実施の形態は、図1に示す構成から第1圧力センサ21と第2圧力センサ22を省き、圧力差を推定することによって燃料電池1の停止タイミングを図り燃料電池1の発電を停止させる。Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the fuel cell 1 continues to generate power even after the primary shut-off
燃料電池では、発電電流によって水素の消費量を求めることができる。したがって、1次遮断弁13が閉弁している状態では、発電電流と燃料電池1の発電時間を計測すれば、1次遮断弁13の2次側の圧力下降量を求めることができる。ところで、2次側に1次減圧弁14が設けられているため、この1次減圧弁14の制御圧力によって時間差が出る。 In a fuel cell, the amount of hydrogen consumed can be determined from the generated current. Therefore, when the
図6は、減圧弁における制御圧力と流量の特性を示す。
これは、減圧弁が流量増加時と流量減少時とで制御圧力の特性が異なることを示している。減圧弁の特性として、制御圧力は、下流側の消費流量が増加したときはm値で、消費流量が減少したときは一旦n値に制御された後、除々にm値に近づく特性をもっている。減圧弁のバルブは制御圧力がm値のときは開いており、n値およびn値からm値への移行中(図6に示すA1)は閉じている。
このことを利用し、減圧弁の制御圧力がm値にあるときには、減圧弁のバルブが開弁していることから、1次側の水素が2次側へ流出しやすいため、燃料電池の発電時間は比較的に短い時間(例えば1秒)に設定する。また、減圧弁の制御圧力がm値よりも高いn値またはn値からm値への移行中であるときは、減圧弁が閉弁しているため、減圧弁が開弁して2次側に流出するまでの開弁時間が必要になるため、制御圧力がm値であるときと比較して長い時間(例えば20秒)に設定する。FIG. 6 shows characteristics of control pressure and flow rate in the pressure reducing valve.
This indicates that the control valve has different control pressure characteristics when the flow rate is increased and when the flow rate is decreased. As a characteristic of the pressure reducing valve, the control pressure has an m value when the flow rate on the downstream side increases, and once it is controlled to the n value when the flow rate decreases, it gradually approaches the m value. The valve of the pressure reducing valve is open when the control pressure is the m value, and is closed during the transition from the n value and the n value to the m value (A1 shown in FIG. 6).
By utilizing this, when the control pressure of the pressure reducing valve is at m value, since the pressure reducing valve is open, hydrogen on the primary side tends to flow out to the secondary side. The time is set to a relatively short time (for example, 1 second). In addition, when the control pressure of the pressure reducing valve is higher than the m value or when shifting from the n value to the m value, since the pressure reducing valve is closed, the pressure reducing valve is opened and the secondary side is opened. Since the valve opening time until it flows out is required, it is set to a longer time (for example, 20 seconds) than when the control pressure is the m value.
減圧弁がn値にあるか、m値にあるかは、制御圧力を測定することで判定ができるが、別の方法も多数ある。例えば上流側の圧力を検出して、その圧力が遅延することなく下がった場合、減圧弁がm値またはn値からm値へ移行中にあると判定することができ、上流側の圧力が維持された場合は、減圧弁14がn値からm値へ移行中にあると判定することができる。したがって、減圧弁がm値のときとそれ以外のときにそれぞれ異なる発電時間を設定すれば、減圧弁の制御圧力を検出することによって異なる時間を適用して所定の圧力差を生成させながら、最短の時間で発電を停止させることができる。 Whether the pressure reducing valve is at the n value or the m value can be determined by measuring the control pressure, but there are many other methods. For example, when the pressure on the upstream side is detected and the pressure falls without delay, it can be determined that the pressure reducing valve is moving from the m value or the n value to the m value, and the upstream pressure is maintained. When it is determined, it can be determined that the
次に、制御装置40aにおける燃料電池1の発電停止時の制御の流れについて説明する。
図7は、第2の実施の形態における発電停止時の制御の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートもイグニッションスイッチのオフ信号が入力されたときに実行するものとする。
車両側からイグニッションスイッチのオフ信号が入力されると、ステップS11において1次遮断弁13に閉弁信号を出力して閉弁させる。
ステップS12において、前記した方法を利用して1次減圧弁14の制御圧力を判定する。制御圧力判定の結果、1次減圧弁14の制御圧力がm値のとき、ステップS13へ進み、燃料電池を発電させる。Next, a control flow when the fuel cell 1 stops generating power in the
FIG. 7 is a flowchart showing a control flow when power generation is stopped in the second embodiment. This flowchart is also executed when the ignition switch OFF signal is input.
When the ignition switch OFF signal is input from the vehicle side, a valve closing signal is output to the
In step S12, the control pressure of the primary
ステップS14において、1次遮断弁13を閉弁させてから1秒を経過したか、または中圧センサ23の検出値で中圧ライン10bの圧力が700KPa以下になったかを判定する。そのいずれかが満たされれば、ステップS15へ進み、2次遮断弁16を閉弁させる。続いてステップS16で負荷50を切り離して発電を停止させる。両方とも満たされない場合には、ステップS13へ戻り、発電を継続させる。 In step S14, it is determined whether 1 second has elapsed since the primary shut-off
ステップ12で制御圧力がm値よりも高いと判定された場合には、ステップS17において、燃料電池を発電させる。
ステップS18において、1次遮断弁13を閉弁させてから20秒を経過したか、または中圧センサ23の検出値で中圧ライン10bの圧力が700KPa以下になったかを判定する。そのいずれかが満たされれば、ステップS19へ進み、2次遮断弁16を閉弁させ、続きのステップS16で負荷50を切り離して発電を停止させる。両方とも満たされない場合には、ステップS17へ戻り、発電を継続させる。If it is determined in
In step S18, it is determined whether 20 seconds have passed since the primary shut-off
第2の実施の形態によっても、第1の実施の形態と同様にイグニッションスイッチオフ信号が入力された場合は、制御装置40aは、1次遮断弁13を閉弁させた状態で、負荷50を制御して燃料電池1の発電を続けさせたので、1次遮断弁13の1次側(上流側)と2次側(下流側)に5MPa以上の圧力差を生成させることができる。したがって、1次遮断弁13においては、1次遮断弁13を閉弁させたとき、弁体33にバネ35の付勢力に加えて、圧力差によって形成された圧力がさらに加えられ、弁体33を弁孔30の端面に押える力を強め、リークしやすい低温環境下でもシール性を向上させることができる。 Also according to the second embodiment, when an ignition switch-off signal is input as in the first embodiment, the
また、第2の実施の形態では、1次遮断弁13の1次側の圧力と2次側の圧力を検出する圧力センサを省くことができるため、第1の実施の形態に比べると、より低コストで構成できる効果が同時に得られる。
なお、前記各実施の形態では、水素の消費は燃料電池1を発電させることによって行ったが、発電である必要がなく、例えばパージ弁19を開弁させて、燃料電池内の水分を除去するためのパージを行うことで、ガス配管内の水素を排出して消費させることもできる。Further, in the second embodiment, the pressure sensor for detecting the primary side pressure and the secondary side pressure of the primary shut-off
In each of the embodiments described above, the consumption of hydrogen is performed by generating power in the fuel cell 1, but it is not necessary to generate power. For example, the purge valve 19 is opened to remove moisture in the fuel cell. For this purpose, the hydrogen in the gas pipe can be discharged and consumed.
本実施の形態では、ガス消費機器として燃料電池について説明したが、燃料電池に限らず、燃料ガスを燃料とするエンジン自動車でも本発明を適用できることはいうまでもない。また、実施の形態においては、1次遮断弁13のシール性向上について説明したが、タンク遮断弁12、2次遮断弁16にも適用できる。もちろん、各遮断弁単独でも、共同でも適用できる。 In the present embodiment, the fuel cell has been described as the gas consuming device. However, it is needless to say that the present invention can be applied not only to the fuel cell but also to an engine vehicle using fuel gas as fuel. Further, in the embodiment, the improvement in the sealing performance of the
1 燃料電池
10 ガス配管
10a 高圧ライン
10b 中圧ライン
10c 低圧ライン
11 タンク
12 タンク遮断弁
13 1次遮断弁
14 1次減圧弁
15 リリーフ弁
16 2次遮断弁
17 2次減圧弁
18 エゼクタ
19 パージ弁
20 ガス配管
21 第1圧力センサ
22 第2圧力センサ
23 中圧センサ
30 弁孔
31 コイル
32 プランジャ
32a 支持孔
33 弁体
33a 大径部
33b 小径部
33c 貫通孔
34 シート
35 バネ
40、40a 制御装置
50 負荷DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記ガス消費機器に燃料ガスを供給するガス配管が接続され、前記ガス配管には前記燃料ガスの流通を遮断する遮断弁が配設され、
前記ガス消費機器を停止する際には、
前記遮断弁を閉弁させ、
前記ガス配管における前記遮断弁の上流と下流との圧力差が所定値になるまで前記ガス配管内の燃料ガスを消費させた後、前記ガス消費機器を停止させることを特徴とするガス消費機器の停止方法。A method for stopping gas consuming equipment,
A gas pipe for supplying fuel gas to the gas consuming device is connected, and the gas pipe is provided with a shut-off valve for blocking the flow of the fuel gas,
When stopping the gas consuming equipment,
Closing the shutoff valve;
The gas consuming device is characterized in that the gas consuming device is stopped after consuming the fuel gas in the gas piping until the pressure difference between the upstream and downstream of the shutoff valve in the gas piping reaches a predetermined value. How to stop.
前記遮断弁を閉弁させた後、前記設定した所定時間で前記ガス配管内の燃料ガスを消費させた後、前記ガス消費機器を停止させることを特徴とする請求項1に記載のガス消費機器の停止方法。With the shut-off valve closed, a consumption time for consuming fuel gas in the gas pipe is set as a predetermined time in advance until the pressure difference between the upstream and downstream of the shut-off valve reaches a predetermined value.
The gas consuming device according to claim 1, wherein after the shut-off valve is closed, the gas consuming device is stopped after the fuel gas in the gas pipe is consumed for the set predetermined time. How to stop.
前記遮断弁を閉弁させた後、前記燃料ガスと酸素とを反応させる、または前記燃料電池内の水分を除去するためのパージを行うことによって前記ガス配管内の燃料ガスを消費することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガス消費機器の停止方法。The gas consuming device is a fuel cell,
After the shut-off valve is closed, the fuel gas in the gas pipe is consumed by reacting the fuel gas with oxygen or purging to remove moisture in the fuel cell. The method for stopping a gas consuming device according to any one of claims 1 to 3.
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