JP2007113641A - Fuel gas supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス燃料を貯蔵する燃料ガスタンクを複数備える燃料ガス供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply apparatus including a plurality of fuel gas tanks for storing gas fuel.
燃料電池システムに供給される燃料ガスは、複数の燃料ガスタンクに分散して貯蔵されていることが多い。燃料ガスタンクから燃料電池システムの燃料電池スタックに供給される燃料ガスは、各燃料ガスタンクに対応して設けられたレギュレータによって圧力が調整される。 The fuel gas supplied to the fuel cell system is often distributed and stored in a plurality of fuel gas tanks. The pressure of the fuel gas supplied from the fuel gas tank to the fuel cell stack of the fuel cell system is adjusted by a regulator provided corresponding to each fuel gas tank.
各レギュレータには、予め調整後の燃料ガスの圧力が設定されており、各レギュレータは、燃料ガスタンクから供給される水素の圧力を設定されている圧力に調整する。しかし、各レギュレータの設定圧力として同一の圧力が設定されていても、各レギュレータの特性差により実際に出力される燃料ガスの圧力(以降、調整圧力と呼ぶ)には誤差が発生する。複数の燃料ガスタンクが設置されている場合、実際の調整圧力が僅かでも高いレギュレータと接続されている燃料ガスタンクから優先的に燃料ガスが消費されてしまう。これを抑制するために全ての燃料ガスタンクに燃料ガスタンクの内圧を測定する圧力センサを設け、測定圧力を利用して各燃料ガスタンクの燃料ガス供給口に設置されているシャットバルブの開閉を制御することにより、各燃料ガスタンクに貯蔵されている燃料ガスを均等に消費するという技術が開示されている。 In each regulator, the adjusted fuel gas pressure is set in advance, and each regulator adjusts the pressure of hydrogen supplied from the fuel gas tank to the set pressure. However, even if the same pressure is set as the set pressure of each regulator, an error occurs in the pressure of the fuel gas that is actually output (hereinafter referred to as adjustment pressure) due to the characteristic difference between the regulators. When a plurality of fuel gas tanks are installed, the fuel gas is preferentially consumed from the fuel gas tank connected to the regulator whose actual adjustment pressure is slightly high. In order to suppress this, a pressure sensor that measures the internal pressure of the fuel gas tank is provided in every fuel gas tank, and the opening and closing of the shut valve installed at the fuel gas supply port of each fuel gas tank is controlled using the measured pressure. Thus, a technique for evenly consuming fuel gas stored in each fuel gas tank is disclosed.
しかしながら、従来の技術では、全ての燃料ガスタンク内に圧力センサを設けなければならないためコストがかかるという問題があった。また、燃料ガスタンクの内圧を監視しながら遮断弁の開閉を制御しなければならず、煩雑であるという問題もあった。 However, the conventional technique has a problem in that it is expensive because pressure sensors must be provided in all the fuel gas tanks. In addition, the opening and closing of the shut-off valve must be controlled while monitoring the internal pressure of the fuel gas tank, and there is a problem that it is complicated.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、複数の燃料ガスタンクを用いて燃料ガスを供給する際に、燃料ガスタンク内の圧力の監視や、特別な制御を伴わず、燃料ガスが全ての燃料ガスタンクから均等に消費することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and when supplying fuel gas using a plurality of fuel gas tanks, the fuel gas is not monitored without monitoring the pressure in the fuel gas tank or special control. The objective is to consume evenly from all fuel gas tanks.
上述した課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の燃料ガス供給装置において、燃料ガスを貯蔵する第1の燃料ガス貯蔵容器と、燃料ガスを貯蔵する第2の燃料ガス貯蔵容器と、前記第1の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第1の流入口、前記第2の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第1の基準圧室、前記第1の基準圧室に流入する燃料ガスの圧力により閉弁方向に付勢され、前記第1の流入口に流入した燃料ガスの圧力を調整する第1の調圧弁、および、前記圧力が調整された燃料ガスが流出する第1の流出口を有する第1の圧力調整手段と、前記第2の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第2の流入口、前記第1の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第2の基準圧室、前記第2の流入口に流入する燃料ガスの圧力で閉弁方向に付勢され、前記第2の流入口に流入した燃料ガスの圧力を調整する第2の調圧弁、および、前記圧力が調整された燃料ガスが流出する第2の流出口を有する第2の圧力調整手段と、前記第2の燃料ガス貯蔵容器と前記第1の基準圧室とを接続する第1の中継ガス配管と、前記第1の燃料ガス貯蔵容器と前記第2の基準圧室とを接続する第2の中継ガス配管と、を備えることを要旨とする。 In order to solve at least a part of the problems described above, in the fuel gas supply device of the present invention, a first fuel gas storage container that stores fuel gas, a second fuel gas storage container that stores fuel gas, and A first inflow port through which fuel gas flows from the first fuel gas storage container, a first reference pressure chamber into which fuel gas flows from the second fuel gas storage container, and a first reference pressure chamber flow into. A first pressure regulating valve that adjusts the pressure of the fuel gas that is urged in the valve closing direction by the pressure of the fuel gas and flows into the first inflow port, and the first that the fuel gas whose pressure is adjusted flows out. A first pressure adjusting means having a second outlet, a second inlet through which fuel gas flows from the second fuel gas storage container, and a second inlet through which fuel gas flows from the first fuel gas storage container Reference pressure chamber, fuel flowing into the second inlet A second pressure regulating valve that adjusts the pressure of the fuel gas that is urged in the valve closing direction by the pressure of the gas and that flows into the second inflow port; and the second that the fuel gas whose pressure has been adjusted flows out A second pressure adjusting means having an outlet; a first relay gas pipe connecting the second fuel gas storage container and the first reference pressure chamber; the first fuel gas storage container; The gist is to include a second relay gas pipe connecting the second reference pressure chamber.
本発明の燃料ガス供給装置によれば、第1の調圧弁を閉弁方向に付勢する力は、第2の燃料ガス貯蔵容器の内圧の低下に伴って徐々に小さくなり、第1の調圧弁が開かれ第1の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが使用される。また、第2の調圧弁を閉弁方向に付勢する力は、第1の燃料ガス貯蔵容器の内圧の低下に伴って徐々に小さくなり、第2の調圧弁が開かれ第2の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが消費される。従って、中継ガス配管で接続されている燃料ガスタンクの内圧に応じて調圧弁を開閉することができるため、各燃料ガスタンクの内圧を監視する必要なく、また各燃料ガスタンクに貯蔵されている燃料ガスの供給に際して特別な制御を必要とせずに、燃料ガスを各燃料ガスタンクから均等に消費することができる。 According to the fuel gas supply device of the present invention, the force for urging the first pressure regulating valve in the valve closing direction gradually decreases as the internal pressure of the second fuel gas storage container decreases, and the first pressure regulating valve decreases. The pressure valve is opened and fuel gas is used from the first fuel gas storage container. In addition, the force for urging the second pressure regulating valve in the valve closing direction gradually decreases as the internal pressure of the first fuel gas storage container decreases, and the second pressure regulating valve is opened to open the second fuel gas. Fuel gas is consumed from the storage container. Therefore, since the pressure regulating valve can be opened and closed according to the internal pressure of the fuel gas tank connected by the relay gas pipe, there is no need to monitor the internal pressure of each fuel gas tank, and the fuel gas stored in each fuel gas tank The fuel gas can be evenly consumed from each fuel gas tank without requiring any special control during supply.
本発明の燃料ガス貯蔵容器において、更に、前記第1の燃料ガス貯蔵容器と前記第1の流入口とを接続する第1のガス配管と、前記第2の燃料ガス貯蔵容器と前記第2の流入口とを接続する第2のガス配管とを備え、前記第1の中継ガス配管は、前記第2のガス配管と前記第1の基準圧室とを接続し、前記第2の中継ガス配管は、前記第1のガス配管と前記第2の基準圧室とを接続してもよい。 In the fuel gas storage container of the present invention, a first gas pipe connecting the first fuel gas storage container and the first inlet, the second fuel gas storage container, and the second fuel gas storage container are further provided. A second gas pipe connected to the inflow port, wherein the first relay gas pipe connects the second gas pipe and the first reference pressure chamber, and the second relay gas pipe. May connect the first gas pipe and the second reference pressure chamber.
本発明の燃料ガス供給装置によれば、簡易な構成で、第1の燃料ガス貯蔵容器に貯蔵されている燃料ガスを第2の基準圧室に導くことができ、第2の燃料ガス貯蔵容器に貯蔵されている燃料ガスを第1の基準圧室に導くことができる。 According to the fuel gas supply device of the present invention, the fuel gas stored in the first fuel gas storage container can be guided to the second reference pressure chamber with a simple configuration, and the second fuel gas storage container The fuel gas stored in can be guided to the first reference pressure chamber.
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。 In the present invention, the various aspects described above can be applied by appropriately combining or omitting some of them.
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
A.実施例:
A1.システム概要:
図1は、本実施例における水素供給装置の概略構成を例示する説明図である。本実施例の水素供給装置は、水素と空気の電気化学反応によって発電する燃料電池システムの一部として構成される。燃料電池システムには、水素と空気の電気化学反応によって発電するセルの積層体である燃料電池スタックが設けられている。燃料電池スタックの各セルは電解質膜を挟んで燃料極(以下、アノードと称する)と空気極(以下、カソードと称する)とを配置した構成となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Example:
A1. System overview:
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a hydrogen supply apparatus in the present embodiment. The hydrogen supply apparatus according to this embodiment is configured as a part of a fuel cell system that generates electric power by an electrochemical reaction between hydrogen and air. The fuel cell system is provided with a fuel cell stack that is a stack of cells that generate power by an electrochemical reaction between hydrogen and air. Each cell of the fuel cell stack has a configuration in which a fuel electrode (hereinafter referred to as an anode) and an air electrode (hereinafter referred to as a cathode) are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween.
水素供給装置100は、水素タンク10、水素タンク11、ガス配管40,ガス配管50,ガス配管51とガス中継配管55,ガス中継配管56と、レギュレータ30,レギュレータ31とを備える。まず、水素タンク10および水素タンク10に関連する部品について説明する。水素タンク10の出入口にはシャットバルブ20が設けられており、シャットバルブ20とレギュレータ30とはガス配管50を介して接続されている。レギュレータ30とガス配管51とはガス中継配管55を介して接続されている。ガス配管50とガス配管40はレギュレータ30を介して接続されている。同様に、水素タンク11の出入口にはシャットバルブ21が設けられている。シャットバルブ21とレギュレータ31とはガス配管51を介して接続されている。レギュレータ31とガス配管50とはガス中継配管56を介して接続されている。ガス配管51とガス配管40はレギュレータ31を介して接続されている。すなわち、レギュレータ30とレギュレータ31とはガス配管40を介して繋がっている。ガス配管40は図示しない燃料電池スタックのアノードと繋がっている。
The hydrogen supply apparatus 100 includes a
水素タンク10から燃料電池スタックに供給される水素は、レギュレータ30によって圧力調整される。レギュレータ30は、ガス中継配管55を介して水素タンク11からレギュレータ30に流入する水素の圧力と大気圧とを利用して調圧弁を開閉し、水素タンク10からレギュレータ30に流入する水素の圧力を調整する。レギュレータ31もレギュレータ30と同様の構成であり、ガス中継配管56を介して水素タンク10からレギュレータ31に流入する水素の圧力と大気圧とを利用して調圧弁を開閉し、水素タンク11からレギュレータ31に流入する水素の圧力を調整する。
The pressure of the hydrogen supplied from the
水素タンク10に高圧で貯蔵されている水素は、その出入口に設けられたシャットバルブ20およびレギュレータ30によって圧力が調整され、ガス配管40に供給される。同様に、水素タンク11に高圧で貯蔵された水素は、その出口に設けられたシャットバルブ21およびレギュレータ31によって圧力が調整され、ガス配管40に供給される。圧力調整された水素は、ガス配管40を介して燃料電池スタックのアノードに供給される。レギュレータ30、レギュレータ31の構造および動作について、以下に説明する。
The hydrogen stored in the
A2.レギュレータ構成:
図2(a)はレギュレータ30の構造および動作を説明する断面図である。レギュレータ30は、流入口61、減圧室62、大気室63、流出口64、基準圧室70を備える。減圧室62と大気室63とはダイヤフラム65によって仕切られている。流入口61には、ガス配管51が接続されており、流出口64にはガス配管40が接続される。大気室63は大気入口63aを介して大気と連通しており、その内部にはダイヤフラム65を調圧バルブ67の開弁方向に付勢するスプリング66が設けられている。基準圧室70は、ガス中継配管55と接続されている。基準圧室70と調圧バルブ67との間には支持部材72を介して調圧バルブ67を閉弁する方向に付勢するスプリング71が設けられている。シール68は、調圧バルブ67が閉じられる際に調圧バルブ67と減圧室62との隙間を埋め気密性を補完するシール部材である。スプリング66の付勢力はF1である。スプリング71の付勢力は、無視できる程度に小さい。
A2. Regulator configuration:
FIG. 2A is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of the
図2(b)は、レギュレータ31の構造および動作を説明する断面図である。レギュレータ31は、流入口81、減圧室82、大気室83、流出口84、基準圧室90を備える。減圧室82と大気室83とはダイヤフラム85によって仕切られている。流入口81には、ガス配管50が接続され流出口84にはガス配管40が接続される。大気室83は大気入口83aを介して大気と連通しており、その内部にはダイヤフラム85を調圧バルブ87の開弁方向に付勢するスプリング86が設けられている。基準圧室90は、ガス中継配管56と接続されている。基準圧室90と調圧バルブ87との間には支持部材92を介して調圧バルブ87を閉弁する方向に付勢するスプリング91が設けられている。シール88は、調圧バルブ87が閉じられる際に調圧バルブ87と減圧室82との隙間を埋め気密性を補完するシール部材である。スプリング86の付勢力はF2である。スプリング91の付勢力は、無視できる程度に小さい。
FIG. 2B is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of the
本実施例では、水素タンク10からレギュレータ30に流入する水素の圧力を圧力P1、レギュレータ30の基準圧室70に流入する水素の圧力を基準圧P5、レギュレータ30に設定されている調圧値、すなわち、出力する水素の目標圧力値を目標調圧値Pt、レギュレータ30から流出する水素の実際の圧力を調整圧力P2である。また、水素タンク11からレギュレータ31に流入する水素の圧力を圧力P3、レギュレータ31の基準圧室90に流入する水素の圧力を基準圧P6、レギュレータに設定されている調圧値、すなわち、出力する水素の目標圧力値を目標調圧値Pt、レギュレータ31から流出する水素の実際の圧力を調整圧力P4とする。すなわち、レギュレータ30の目標調圧値とレギュレータ31の目標調圧値とは同値である。また、シャットバルブ20が開かれると、水素タンク10に貯蔵されている水素は、ガス配管50、ガス中継配管55に流入する。従って、圧力P1(水素タンク10の内圧と等圧であり、以降、内圧P1とも呼ぶ)と基準圧P6は同一の値である。同様に、シャットバルブ21が開かれると水素タンク11に貯蔵されている水素は、ガス配管51、ガス中継配管56に流入する。従って、圧力P3(水素タンク11の内圧と等圧であり、以降、内圧P3とも呼ぶ)と基準圧P5は等圧である。従って、水素タンク10の内圧と水素タンク11の内圧とが等しい場合には、以下の式1が成立する。
In this embodiment, the pressure of hydrogen flowing into the
P1=P6=P3=P5 ...式1 P1 = P6 = P3 = P5 ... Formula 1
調圧バルブ67、調圧バルブ87に作用している力、調圧バルブの動作について、図2および図3を参照しながら説明する。図3は、本実施例における調圧バルブの動作を説明する模式図である。なお、本実施例では、ダイヤフラム65の大気から圧力を受ける側の受圧面積をSd、減圧室62に面する調圧バルブ67の表面積、すなわち、調整圧力P2を受ける受圧面積をSv、基準圧室70に面する調圧バルブ67の表面積、すなわち、基準圧P5の受圧面積をSvとする。同様に、ダイヤフラム85の大気から圧力を受ける側の受圧面積をSd、減圧室82に面する調圧バルブ87の表面積、すなわち、調整圧力P4を受ける受圧面積をSv、基準圧室70に面する調圧バルブ67の表面積、すなわち、基準圧P5の受圧面積をSvとする。SvはSdに比べて充分に小さい。本実施例では、調圧バルブ67の基準圧室70側の受圧面積と62と減圧室62側の受圧面積を等しいとしたが、異なっていても本発明は成立する。調圧バルブ87の基準圧室90側の受圧面積と減圧室82側の受圧面積が異なっていても、同様に成立する。
The force acting on the
まず、調圧バルブ67について説明する。調圧バルブ67には、スプリング66が調圧バルブ67を開弁方向に付勢する付勢力F1が作用している。
First, the
ダイヤフラム65は、減圧室62内の水素から調整圧力P2の圧力を受ける。ダイヤフラム65が減圧室62内の水素の圧力により受ける力をF65とすると、F65は、以下の式2により表される。なお、F65は、調圧バルブ67を閉弁する方向に働く力である。
The
F65=Sd・P2 ...式2 F65 = Sd · P2 Formula 2
また、調圧バルブ67は、減圧室62内の水素から調整圧力P2の圧力を受ける。調圧バルブ67が減圧室62内の水素の圧力により受ける力をF67とすると、F67は以下の式3により表される。なお、F67は、調圧バルブ67を開弁する方向に働く力である。
Further, the
F67=Sv・P2 ...式3 F67 = Sv · P2 Formula 3
減圧室62に存在する水素の圧力P2が調圧バルブ67に働く力をFp2とすると、Fp2は、上述の式2および式3から以下の式4ように表される。なお、本実施例では、バルブの閉弁方向に働く力を正とする。
Assuming that the force that the pressure P2 of hydrogen existing in the
Fp2=(Sd−Sv)・P2 ...式4 Fp2 = (Sd−Sv) · P2 Equation 4
SdはSvに比べて充分に大きいため、ダイヤフラム65は、調整圧力P2の水素の圧力により押し上げられる結果、調圧バルブ67は減圧室62内の水素の圧力P2により、閉弁方向に付勢される。
Since Sd is sufficiently larger than Sv, the
調圧バルブ67は、F1とFp2との釣り合いによって調圧バルブ67を開閉させることにより、減圧室62に流入する水素の圧力を調整している。
The
また、調圧バルブ67には、基準圧室90に流入する基準圧P5の水素により、調圧バルブ67を閉弁方向に付勢する力Fp5が作用する。Fp5は以下の式5により表される。
Further, a force Fp5 that urges the
Fp5=Sv・P5 ...式5 Fp5 = Sv · P5 ... Formula 5
調圧バルブ67は、基準圧P5により閉弁方向に付勢されているため、調圧バルブ67の位置は、基準圧P5の低下に伴い開弁する方向に移動する。
Since the
続いて、調圧バルブ87について説明する。調圧バルブ87には、スプリング86が調圧バルブ87を開弁方向に付勢する付勢力F2が作用している。
Subsequently, the
また、ダイヤフラム85は、減圧室82内の水素から、調整圧力P4の圧力を受ける。ダイヤフラム85が減圧室82内の水素の圧力により受ける力をF85とすると、F85は、以下の式6により表される。なお、F85は、調圧バルブ87を閉弁する方向に働く力である。
Moreover, the
F85=Sd・P4 ...式6 F85 = Sd · P4 ... Formula 6
また、調圧バルブ87は減圧室82内の水素から、調整圧力P4の圧力を受ける。調圧バルブ87が減圧室82に存在する水素の圧力により受ける力をF87とすると、F87は以下の式7により表される。なお、F87は、調圧バルブ87を開弁する方向に働く力である。
Further, the
F87=Sv・P4 ...式7 F87 = Sv · P4 Equation 7
減圧室82に存在する水素の圧力P4が調圧バルブ87に働く力をFp4とすると、Fp4は、上述の式6および式7から以下の式8ように表される。なお、本実施例では、バルブの閉弁方向に働く力を正とする。
Assuming that the force that the pressure P4 of hydrogen existing in the
Fp4=(Sd−Sv)・P4 ...式8 Fp4 = (Sd−Sv) · P4 Equation 8
SdはSvに比べて充分に大きいため、ダイヤフラム85は、調整圧力P4の水素の圧力により押し上げられる結果、調圧バルブ87は減圧室82内の水素の圧力P4により、閉弁方向に付勢される。
Since Sd is sufficiently larger than Sv, the
また、調圧バルブ87には、基準圧室90に流入する基準圧P6の水素により、調圧バルブ87を閉弁方向に付勢する力Fp6が作用する。Fp6は以下の式9により表される。
Further, the force Fp6 that urges the
Fp6=Sv・P6 ...式9 Fp6 = Sv · P6 Equation 9
調圧バルブ87は基準圧P6により閉弁方向に付勢されているため、調圧バルブ87の位置は、基準圧P6の低下に伴い開弁する方向に移動する。
Since the
本実施例では、シャットバルブ20、シャットバルブ21の開弁前において、水素タンク10の内圧P1は水素タンク11の内圧P3と等しい。水素タンク10および水素タンク11の内圧が等しく(P1=P6=P3=P5、すなわち、Fp5=Fp6)、調整圧力P2および調整圧力P4が共に目標調圧値Ptのときには、調圧バルブ67および調圧バルブ87のそれぞれに、開弁・閉弁方向から同一の力が作用するため、調圧バルブ67および調圧バルブ87のバルブ開度は等しくなる。従って、水素タンク10および水素タンク11から同量の水素が消費される。
In this embodiment, the internal pressure P1 of the
しかし、レギュレータ30,31の目標調圧値に同一の値が設定されていても、レギュレータ30,31の特性差により、それぞれのレギュレータから実際に出力される水素の調整圧力P2、調整圧力P4には誤差が発生する。本実施例のように、複数の水素タンク10,11が設置されている場合、実際の調整圧力が僅かでも高いレギュレータと接続されている水素タンクから優先的に水素が消費される。本実施例では、レギュレータ30により調整された水素の圧力がレギュレータ31によって調整された水素の圧力よりも高い、すなわち、調整圧力P2>調整圧力P4である。ただし、調整圧力P2と調整圧力P4との誤差は小さく、調圧バルブの動作に影響を与えない。
However, even if the same value is set as the target pressure regulation value of the
シャットバルブ20が開かれると、水素タンク10から放出された水素はレギュレータ30によって調整圧力P2に圧力が調整されてガス配管40に流れ込む。また、シャットバルブ21が開かれると、水素タンク11から放出された水素はレギュレータ31によって調整圧力P4に圧力が調整されてガス配管40に流れ込む。このように、シャットバルブ20、シャットバルブ21が開かれると水素タンク10、水素タンク11の双方から水素が消費されるが、本実施例では、調整圧力P2>調整圧力P4であるため、水素タンク11に比べて水素タンク10から多くの水素が消費され、時間の経過とともに、「水素タンク10の内圧P1<水素タンク11の内圧P3」となる。水素タンク10の内圧P1<水素タンク11の内圧P3となると、内圧P1、基準圧P5、内圧P3、および基準圧P6の関係は、P1=P6<P3=P5となる。
When the shut
時間の経過とともに、基準圧P6は基準圧P5よりも低くなるため、基準圧P6が調圧バルブ87を閉弁方向に付勢する力Fp6は、基準圧P5が調圧バルブ67を閉弁方向に付勢する力Fp5より小さくなり、調圧バルブ87の開弁方向への移動量は調圧バルブ67の開弁方向への移動量より大きくなる。調圧バルブ87の開弁方向への移動量は調圧バルブ67の開弁方向への移動量より大きくなると、水素タンク11から放出される水素の量が水素タンク10から放出される水素の量よりも多くなり、一定時間経過後には、「水素タンク10の内圧P1=水素タンク11の内圧P3」となる。
Since the reference pressure P6 becomes lower than the reference pressure P5 with time, the reference pressure P6 urges the
「水素タンク10の内圧P1>水素タンク11の内圧P3」となる場合には、基準圧P5が基準圧P6よりも低くなるため、基準圧P5が調圧バルブ67を閉弁方向に付勢する力Fp5は、基準圧P6が調圧バルブ87を閉弁方向に付勢する力Fp6より小さくなり、調圧バルブ67の開弁方向への移動量は調圧バルブ87の開弁方向への移動量より大きくなる。調圧バルブ67の開弁方向への移動量は調圧バルブ87の開弁方向への移動量より大きくなると、水素タンク10から消費される水素の量が水素タンク11から消費される水素の量よりも多くなり、一定時間経過後には、「水素タンク10の内圧P1=水素タンク11の内圧P3」となる。
When “the internal pressure P1 of the
よって、いずれか一方の水素タンクから優先的に水素が消費されることはなく、両水素タンクからほぼ均等に水素が消費される。 Therefore, hydrogen is not preferentially consumed from either one of the hydrogen tanks, and hydrogen is consumed almost equally from both hydrogen tanks.
このように、レギュレータ30は水素タンク11に貯蔵されている水素が使用され内圧が低下することに伴って調圧バルブ67が開かれ、レギュレータ31は水素タンク10に貯蔵されている水素が使用され内圧が低下することに伴って調圧バルブ87が開かれることにより、両水素タンクから均等に水素が消費される。
As described above, the
以上説明した実施例の水素供給装置100によれば、2つの水素タンクのそれぞれに対応するレギュレータにおいて、一方のレギュレータに対応づけられている水素タンクの内圧を他方のレギュレータの基準圧として利用することにより、各水素タンクから均等に水素を使用することができる。従って、特別な装置、例えば、各水素タンクの内圧を測定するセンサ、を設けて水素タンクの内圧を監視することなく、2つの水素タンクに貯蔵されている水素を均等に使用することができる。 According to the hydrogen supply device 100 of the embodiment described above, in the regulator corresponding to each of the two hydrogen tanks, the internal pressure of the hydrogen tank associated with one regulator is used as the reference pressure of the other regulator. Thus, hydrogen can be used evenly from each hydrogen tank. Therefore, the hydrogen stored in the two hydrogen tanks can be used evenly without providing a special device, for example, a sensor for measuring the internal pressure of each hydrogen tank to monitor the internal pressure of the hydrogen tank.
B.変形例:
(1)
上述した実施例では、水素タンクを2つ設け、各水素タンクに対応するレギュレータをそれぞれ設けることとしたがこれに限られない。例えば、水素タンクを3つ以上設け、各水素タンクの容積が異なる場合には、容積の小さい水素タンクを2つ選択し、選択された水素タンクに対応するレギュレータを、上述した実施例のレギュレータにすればよい。容積の小さい水素タンクほど、水素タンク内の水素の圧力の低下が早く水素タンクの内部が低温になりやすいため、本変形例によれば、水素タンクの内部の温度の低下を抑制することができる。
B. Variation:
(1)
In the embodiment described above, two hydrogen tanks are provided and regulators corresponding to the respective hydrogen tanks are provided. However, the present invention is not limited to this. For example, when three or more hydrogen tanks are provided and the volume of each hydrogen tank is different, two hydrogen tanks with small volumes are selected, and the regulator corresponding to the selected hydrogen tank is used as the regulator of the above-described embodiment. do it. The smaller the hydrogen tank, the faster the hydrogen pressure in the hydrogen tank drops, and the temperature inside the hydrogen tank tends to become low. Therefore, according to this modification, the temperature drop inside the hydrogen tank can be suppressed. .
(2)
上述した実施例では、ガス中継配管55、ガス中継配管56をガス配管50、ガス配管51とそれぞれ接続させているがこれに限られない。例えば、各水素タンクのシャットバルブに代えて、レギュレータを各水素タンクの開口部に備え、
(2)
In the embodiment described above, the
(3)
上述した実施例では、燃料電池システムを例に記載したがこれに限られない。ガス燃料により動作するエンジンに対してガス燃料を供給するシステムなどのガス供給システムとして利用できる。
(3)
In the above-described embodiments, the fuel cell system is described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention can be used as a gas supply system such as a system that supplies gas fuel to an engine that operates on gas fuel.
(4)
上述した実施例では、大気圧を利用して調圧バルブを開弁方向に付勢することとしたが、大気圧に限られない。例えば、大気室相当の空間を大気と連通させずに、大気室内を別の気体・液体等を供給しておいてもよい。
(4)
In the embodiment described above, the atmospheric pressure is used to urge the pressure regulating valve in the valve opening direction, but it is not limited to atmospheric pressure. For example, another gas / liquid or the like may be supplied to the atmosphere chamber without communicating a space corresponding to the atmosphere chamber with the atmosphere.
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができることは言うまでもない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments and can take various configurations without departing from the spirit of the present invention.
10,11...水素タンク
20,21...シャットバルブ
30,31...レギュレータ
40,50,51...ガス配管
55,56...ガス中継配管
61...流入口
62...減圧室
63...大気室
63a...大気入口
64...流出口
65...ダイヤフラム
66...スプリング
67...調圧バルブ
68...シール
70...基準圧室
71...スプリング
72...支持部材
73...大気室
77...調圧バルブ
81...流入口
81...スプリング
82...減圧室
83...大気室
83a...大気入口
84...流出口
85...ダイヤフラム
86...スプリング
87...調圧バルブ
90...基準圧室
91...スプリング
92...支持部材
100...水素供給装置
10, 11 ...
Claims (2)
燃料ガスを貯蔵する第1の燃料ガス貯蔵容器と、
燃料ガスを貯蔵する第2の燃料ガス貯蔵容器と、
前記第1の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第1の流入口、前記第2の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第1の基準圧室、前記第1の基準圧室に流入する燃料ガスの圧力により閉弁方向に付勢され、前記第1の流入口に流入した燃料ガスの圧力を調整する第1の調圧弁、および、前記圧力が調整された燃料ガスが流出する第1の流出口を有する第1の圧力調整手段と、
前記第2の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第2の流入口、前記第1の燃料ガス貯蔵容器から燃料ガスが流入する第2の基準圧室、前記第2の流入口に流入する燃料ガスの圧力で閉弁方向に付勢され、前記第2の流入口に流入した燃料ガスの圧力を調整する第2の調圧弁、および、前記圧力が調整された燃料ガスが流出する第2の流出口を有する第2の圧力調整手段と、
前記第2の燃料ガス貯蔵容器と前記第1の基準圧室とを接続する第1の中継ガス配管と、
前記第1の燃料ガス貯蔵容器と前記第2の基準圧室とを接続する第2の中継ガス配管と、を備える燃料ガス供給装置。 A fuel gas supply device comprising:
A first fuel gas storage container for storing fuel gas;
A second fuel gas storage container for storing fuel gas;
A first inflow port through which fuel gas flows from the first fuel gas storage container, a first reference pressure chamber into which fuel gas flows from the second fuel gas storage container, and an inflow into the first reference pressure chamber A first pressure regulating valve that adjusts the pressure of the fuel gas that is urged in the valve closing direction by the pressure of the fuel gas that flows into the first inflow port, and the fuel gas that has been adjusted in pressure flows out. First pressure adjusting means having one outlet;
A second inlet through which fuel gas flows from the second fuel gas storage container; a second reference pressure chamber through which fuel gas flows from the first fuel gas storage container; and the second inlet. A second pressure regulating valve that adjusts the pressure of the fuel gas that is urged in the valve closing direction by the pressure of the fuel gas and flows into the second inflow port; and the second that the fuel gas whose pressure is adjusted flows out A second pressure adjusting means having a plurality of outlets;
A first relay gas pipe connecting the second fuel gas storage container and the first reference pressure chamber;
A fuel gas supply device comprising: a second relay gas pipe connecting the first fuel gas storage container and the second reference pressure chamber.
前記第1の燃料ガス貯蔵容器と前記第1の流入口とを接続する第1のガス配管と、
前記第2の燃料ガス貯蔵容器と前記第2の流入口とを接続する第2のガス配管とを備え、
前記第1の中継ガス配管は、前記第2のガス配管と前記第1の基準圧室とを接続し、
前記第2の中継ガス配管は、前記第1のガス配管と前記第2の基準圧室とを接続する燃料ガス供給装置。 The fuel gas supply device according to claim 1, further comprising:
A first gas pipe connecting the first fuel gas storage container and the first inlet;
A second gas pipe connecting the second fuel gas storage container and the second inlet,
The first relay gas pipe connects the second gas pipe and the first reference pressure chamber,
The second relay gas pipe is a fuel gas supply device that connects the first gas pipe and the second reference pressure chamber.
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---|---|---|---|
JP2005304357A JP2007113641A (en) | 2005-10-19 | 2005-10-19 | Fuel gas supply device |
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JP2005304357A JP2007113641A (en) | 2005-10-19 | 2005-10-19 | Fuel gas supply device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007113641A true JP2007113641A (en) | 2007-05-10 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100347111C (en) * | 2002-05-20 | 2007-11-07 | 日本特殊陶业株式会社 | Dielectric ceramic |
CN101463945B (en) * | 2007-12-20 | 2010-12-08 | 七宇实业股份有限公司 | Multi-inlet gas regulator |
CN113405020A (en) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 现代自动车株式会社 | Hydrogen storage system and flow regulating valve for same |
-
2005
- 2005-10-19 JP JP2005304357A patent/JP2007113641A/en not_active Withdrawn
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CN100347111C (en) * | 2002-05-20 | 2007-11-07 | 日本特殊陶业株式会社 | Dielectric ceramic |
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