JP2007149398A - Fuel gas supply system, and fuel gas supply control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガスを貯蔵し、貯蔵した燃料ガスを所定の供給先に供給する燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給制御方法に関し、特に、燃料電池車両に搭載可能な燃料電池システムに適用される燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給制御方法に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply system and a fuel gas supply control method for storing fuel gas and supplying the stored fuel gas to a predetermined supply destination, and more particularly to a fuel cell system that can be mounted on a fuel cell vehicle. The present invention relates to a fuel gas supply system and a fuel gas supply control method.
近年、燃料電池の燃料極(水素極)に水素を多量に含む燃料ガスを供給するとともに、空気極に酸化剤ガスとしての空気を供給し、所定の電解質膜を介してこれら水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電電力を得る燃料電池システムが知られている。このような燃料電池システムは、例えば車両の動力源等としての実用化に大きな期待が寄せられており、現在、実用化に向けての研究開発が盛んに行われている。 In recent years, a fuel gas containing a large amount of hydrogen is supplied to a fuel electrode (hydrogen electrode) of a fuel cell, and air as an oxidant gas is supplied to an air electrode, and these hydrogen and oxygen are supplied through a predetermined electrolyte membrane. 2. Description of the Related Art Fuel cell systems that generate generated power through electrochemical reaction are known. Such a fuel cell system is highly expected to be put into practical use, for example, as a power source for vehicles, and research and development for practical use are being actively conducted.
燃料電池システムに用いられる燃料電池としては、例えば車両に搭載する上で好適なものとして、固体高分子タイプのものが知られている。この固体高分子タイプの燃料電池は、水素極と空気極との間に電解質膜として固体高分子電解質膜が設けられたものである。この固体高分子タイプの燃料電池においては、水素極にて水素ガスが水素イオンと電子とに分離する反応が生じ、空気極にて酸素ガスと水素イオンと電子とから水を生成する反応が行われる。このとき、固体高分子電解質膜がイオン伝導体として機能し、水素イオンは固体高分子電解質膜を空気極に向かって移動することになる。 As a fuel cell used in a fuel cell system, for example, a solid polymer type cell is known as a suitable cell for mounting in a vehicle. In this solid polymer type fuel cell, a solid polymer electrolyte membrane is provided as an electrolyte membrane between a hydrogen electrode and an air electrode. In this polymer electrolyte fuel cell, the hydrogen gas undergoes a reaction that separates hydrogen ions and electrons at the hydrogen electrode, and the air electrode undergoes a reaction that produces water from oxygen gas, hydrogen ions, and electrons. Is called. At this time, the solid polymer electrolyte membrane functions as an ionic conductor, and hydrogen ions move through the solid polymer electrolyte membrane toward the air electrode.
このような燃料電池システムを動力源として用いる燃料電池車両においては、燃料ガスとしての水素を高圧貯蔵タンクから燃料電池を含む発電装置に供給する。ここで、燃料電池車両においては、高圧貯蔵タンクに貯蔵された水素の圧力が当該燃料電池車両に要求される圧力よりも高いことから、そのまま使用することができない。そこで、燃料電池車両においては、減圧弁を用いて高圧貯蔵タンクから供給される水素の圧力を所定の圧力に減圧制御することが行われている(例えば、特許文献1乃至特許文献4等参照。)。
ところで、減圧弁は、燃料ガスの流量に応じて当該燃料ガスの供給圧力が変動する特性を有する。一般には、燃料ガスの供給圧力は、当該燃料ガスの流量を0から増加させると急激に減少した後、略一定を保ち、さらに当該燃料ガスの流量が所定値を超えると、急激に減少する傾向にある。また、この供給圧力の変動量は、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで異なり、ヒステリシスを有している。 Incidentally, the pressure reducing valve has a characteristic that the supply pressure of the fuel gas varies according to the flow rate of the fuel gas. In general, the supply pressure of the fuel gas decreases rapidly when the flow rate of the fuel gas is increased from 0 and then remains substantially constant, and further decreases rapidly when the flow rate of the fuel gas exceeds a predetermined value. It is in. Further, the fluctuation amount of the supply pressure differs depending on whether the flow rate of the fuel gas is increased or decreased, and has hysteresis.
ここで、燃料電池車両のように高圧気体を燃料とする車両においては、当該車両を加減速するためにアクセル開度の操作が行われ、このアクセル開度に応じて、燃料の使用量が変動する。したがって、かかる車両においては、燃料ガスの流量に応じて供給圧力が変動する減圧弁を使用する場合には、燃料電池のような発電装置に供給される当該燃料ガスの圧力が安定せず、固体高分子電解質膜の耐圧性も上げる必要があり、コストの高騰と発電能力の低下とを招来するという問題があった。 Here, in a vehicle that uses high-pressure gas as fuel, such as a fuel cell vehicle, an accelerator opening is operated to accelerate or decelerate the vehicle, and the amount of fuel used varies depending on the accelerator opening. To do. Therefore, in such a vehicle, when a pressure reducing valve whose supply pressure varies according to the flow rate of the fuel gas is used, the pressure of the fuel gas supplied to the power generator such as a fuel cell is not stable, The pressure resistance of the polymer electrolyte membrane also needs to be increased, and there has been a problem that the cost increases and the power generation capacity decreases.
また、燃料電池車両の出力は、燃料電池を含む発電装置によって発電されるが、その発電に必要な燃料ガスの供給量は、減圧弁の下流に設置され、流路の断面積を変化させることができる電気式圧力調整弁によって制御される。ここで、燃料電池車両においては、電気式圧力調整弁の上流における圧力、すなわち、減圧弁の下流における圧力が変動すると、流路断面積と燃料ガスの流量とを対応させていることから、当該電気式圧力調整弁の制御安定性を得ることができない。このように、燃料電池車両においては、燃料ガスの供給量が圧力制御であるとともに、供給圧力の変動量がヒステリシスを有することから、当該燃料ガスの流量変動が大きい場合には、目標とする当該燃料ガスの制御圧力に対して、制御したい流量にばらつきが生じ、燃費を悪化させる要因となっている。 The output of the fuel cell vehicle is generated by a power generation device including the fuel cell. The amount of fuel gas necessary for the power generation is installed downstream of the pressure reducing valve to change the cross-sectional area of the flow path. It can be controlled by an electric pressure regulating valve. Here, in the fuel cell vehicle, when the pressure upstream of the electric pressure regulating valve, that is, the pressure downstream of the pressure reducing valve fluctuates, the flow path cross-sectional area corresponds to the flow rate of the fuel gas. The control stability of the electric pressure regulating valve cannot be obtained. Thus, in the fuel cell vehicle, the supply amount of the fuel gas is pressure control, and the fluctuation amount of the supply pressure has hysteresis. The flow rate to be controlled varies with respect to the control pressure of the fuel gas, which causes a deterioration in fuel consumption.
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、安定した圧力で燃料ガスを発電装置に供給することができ、コストの低下と発電能力及び燃費の向上とを図ることができる燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and can supply fuel gas to a power generation device at a stable pressure, thereby reducing costs and improving power generation capacity and fuel consumption. An object of the present invention is to provide a fuel gas supply system and a fuel gas supply control method.
本発明にかかる燃料ガス供給システムは、所定の基準圧に基づいて、燃料ガスを高圧で貯蔵するタンクの供給口から供給されて燃料供給流路を流れる燃料ガスの圧力を減圧弁によって所定圧力に減圧し、減圧弁の下流に設けられた電気式圧力調整弁によって燃料供給流路の断面積を変化させて燃料ガスの供給量を制御し、減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御することにより、上述の課題を解決する。 The fuel gas supply system according to the present invention controls the pressure of the fuel gas supplied from a supply port of a tank that stores fuel gas at a high pressure and flowing through the fuel supply flow path to a predetermined pressure by a pressure reducing valve based on a predetermined reference pressure. The amount of fluctuation in the supply pressure of the fuel gas downstream of the pressure reducing valve is controlled by changing the cross-sectional area of the fuel supply flow path with an electric pressure regulating valve provided downstream of the pressure reducing valve. Is controlled so as to be constant between when the flow rate of the fuel gas is increased and when it is decreased.
また、本発明にかかる燃料ガス供給制御方法は、外部から充填された燃料ガスを高圧でタンクに貯蔵し、所定の基準圧に基づいて、タンクの供給口から供給されて燃料供給流路を流れる燃料ガスの圧力を減圧弁によって所定圧力に減圧し、減圧弁の下流に設けられた電気式圧力調整弁によって燃料供給流路の断面積を変化させて燃料ガスの供給量を制御し、減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御することにより、上述の課題を解決する。 The fuel gas supply control method according to the present invention stores fuel gas filled from the outside in a tank at a high pressure, and is supplied from the supply port of the tank and flows through the fuel supply flow path based on a predetermined reference pressure. The pressure of the fuel gas is reduced to a predetermined pressure by a pressure reducing valve, and the amount of fuel gas supplied is controlled by changing the cross-sectional area of the fuel supply flow path by an electric pressure adjusting valve provided downstream of the pressure reducing valve. The above-mentioned problem is solved by controlling the fluctuation amount of the supply pressure of the fuel gas downstream of the fuel gas so as to be constant when the flow rate of the fuel gas is increased and when it is decreased.
本発明にかかる燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給制御方法においては、減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御することから、安定した圧力で燃料ガスを発電装置に供給することができ、コストの低下と発電能力及び燃費の向上とを図ることができる。 In the fuel gas supply system and the fuel gas supply control method according to the present invention, the fluctuation amount of the supply pressure of the fuel gas downstream of the pressure reducing valve is made constant when the flow rate of the fuel gas is increased and when it is decreased. Therefore, the fuel gas can be supplied to the power generation device at a stable pressure, and the cost can be reduced and the power generation capacity and fuel consumption can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施の形態は、例えば燃料電池車両に搭載され、当該車両を走行させるための駆動トルクを発生させる燃料電池システムにおいて、燃料ガスとしての水素を貯蔵し、貯蔵した水素を、燃料電池スタックを含む発電装置に供給する燃料ガス供給システムとしての高圧水素貯蔵システムである。 This embodiment is, for example, a fuel cell system that is mounted on a fuel cell vehicle and generates a driving torque for running the vehicle. The fuel cell system stores hydrogen as a fuel gas, and the stored hydrogen includes a fuel cell stack. This is a high-pressure hydrogen storage system as a fuel gas supply system for supplying power to a power generation device.
[第1の実施の形態]
[高圧水素貯蔵システムの構成]
高圧水素貯蔵システムは、図1に示すように、充填カプラ1を介して図示しない水素ステーションから充填された水素を高圧で貯蔵するタンク2を備える。このタンク2には、充填カプラ1から延在する水素供給流路が接続される充填口に逆止弁3が取り付けられるとともに、図示しない燃料電池スタックを含む発電装置への水素供給流路が接続される供給口に遮断弁4が取り付けられている。高圧水素貯蔵システムにおいては、逆止弁3によって充填水素の逆流が防止されるとともに、遮断弁4によって閉止されることにより、タンク2の内部に例えば35MPa程度の高圧で水素が貯蔵される。また、高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2の内部に貯蔵された水素温度が高温になる事態が発生したときに当該タンク2の破裂を防止するために、所定温度で溶解する溶栓弁5を当該タンク2に取り付けている。
[First Embodiment]
[Configuration of high-pressure hydrogen storage system]
As shown in FIG. 1, the high-pressure hydrogen storage system includes a
このようなタンク2の内部に貯蔵された水素は、コントローラ20の制御のもとに、発電装置への水素供給流路に設けられた遮断弁4,6を開弁することによって発電装置に供給される。ここで、高圧水素貯蔵システムにおいては、これら遮断弁4,6の間に減圧弁7を設けている。
The hydrogen stored in the
減圧弁7は、大気圧を基準圧としたゲージ圧制御を行う機械式の構造とすることができる。例えば、減圧弁7としては、図2に示すように、大気導入口から大気が導入される大気圧導入室と水素供給流路とをダイアフラム31によって分離するとともに、大気圧導入室に設けられたバネ32によって上下方向に移動可能な弁体33を水素供給流路に介在するように設け、大気圧に晒されたバネ32の付勢力と水素の供給圧力とに基づいて弁体33の位置を調整するダイアフラム式のものを用いることができる。
The
また、減圧弁7としては、図3に示すように、大気導入口から導入される大気圧に晒されたバネ41の付勢力と水素の供給圧力とに基づいて上下方向に移動可能なピストン42と、水素供給流路に介設された弁体43とを用いて構成されるピストン式のものを用いることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the
このような減圧弁7を備える高圧水素貯蔵システムにおいては、図1に示すように、コントローラ20の制御のもとに、大気導入流路に設けられた遮断弁8を開弁することによって大気導入口から大気を導入し、水素供給流路を流れる水素の圧力を例えば0.9MPa程度の所定圧力に減圧した上で、減圧弁7の下流に設けられた電気式圧力調整弁9を介して水素を発電装置に供給する。このとき、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、電気式圧力調整弁9を作動させて水素供給流路の断面積を変化させることによって流路抵抗を変化させ、必要な流量の水素を発電装置に供給する。なお、高圧水素貯蔵システムにおいては、減圧弁7の上流側及び下流側のそれぞれに圧力センサ10,11を設け、コントローラ20によって当該減圧弁7の上流側及び下流側における水素の供給圧力を検出している。
In the high-pressure hydrogen storage system including such a
また、高圧水素貯蔵システムは、減圧弁7の大気導入口に、コンプレッサモータ12によって駆動されて大気を取り込んで圧縮空気を吐出するコンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路を接続し、当該コンプレッサ13の空気吐出側における正圧と、当該コンプレッサ13の吸気側における負圧とを利用する構成とされる。すなわち、高圧水素貯蔵システムにおいては、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路に遮断弁14,15を設け、コントローラ20の制御のもとに、減圧弁7の変動に応じて遮断弁14,15を作動させて必要圧力を当該減圧弁7に導入することにより、当該減圧弁7の下流における水素の供給圧力を制御する。このとき、高圧水素貯蔵システムにおいては、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路に設けられた圧力センサ16,17によって検出される空気圧力をコントローラ20によって監視することにより、遮断弁14,15を制御する。
In addition, the high-pressure hydrogen storage system supplies air supplied from the air discharge side and the intake side of the compressor 13 which is driven by the compressor motor 12 to take in the air and discharges the compressed air to the air inlet of the
なお、コンプレッサ13としては、酸化剤ガスとしての空気を燃料電池スタックを含む発電装置に供給するために燃料電池システムの空気供給系に設けられるものを用いることができる。また、高圧水素貯蔵システムにおいては、コンプレッサ13の運転流量の変動を平坦化するために、必要に応じて、コンプレッサ13の空気吐出側から延在する空気供給流路にオリフィス18を設けてもよい。 In addition, as the compressor 13, what is provided in the air supply system of a fuel cell system in order to supply the air as oxidant gas to the electric power generating apparatus containing a fuel cell stack can be used. Further, in the high-pressure hydrogen storage system, an orifice 18 may be provided in the air supply passage extending from the air discharge side of the compressor 13 as necessary in order to flatten fluctuations in the operation flow rate of the compressor 13. .
[高圧水素貯蔵システムの動作]
このような高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20により、減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御する。すなわち、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20によって減圧弁7における大気圧導入室の圧力を制御することにより、図4に示すように、水素流量を減少させる場合における減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量曲線P+と、水素流量を増加させる場合における減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量曲線P−とが、ともに、変動量曲線Pとなるように制御する。換言すれば、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20によって大気圧P0と圧力センサ11によって検出される減圧弁7の下流における圧力とを監視し、P+−P又はP−P−を0に近付けるように、減圧弁7における大気圧導入室の圧力を制御する。
[Operation of high-pressure hydrogen storage system]
In such a high-pressure hydrogen storage system, the
具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、図5に示すような一連の手順にしたがった処理を行い、電気式圧力調整弁9の流量指令値に基づいて、予測した減圧弁7における大気圧導入室の圧力を決定するフィードフォワード制御を行う。
Specifically, in the high-pressure hydrogen storage system, processing according to a series of procedures as shown in FIG. 5 is performed under the control of the
まず、コントローラ20は、同図に示すように、ステップS1において、当該高圧水素貯蔵システムを起動すると、ステップS2において、遮断弁8を開弁することによって減圧弁7における大気導入口から大気を導入させる。
First, as shown in the figure, when starting the high-pressure hydrogen storage system in Step S1, the
続いて、コントローラ20は、ステップS3において、車両の走行に要求される水素量を取得すると、ステップS4において、取得した水素量に基づいて、減圧弁7の下流における圧力センサ11によって検出される圧力値P2を予測する。
Subsequently, when the
そして、コントローラ20は、ステップS5において、ΔP=(P++P0)−(P−P0)における右辺第1項におけるP0を変化させてΔP→0としたときの圧力値Pと、予測した圧力値P2とを比較する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP<P2である場合には、ステップS6において、値|P−P2|が所定の第1の値と略等しいか、第1の値よりも小さい第2の値と略等しいかを判定した上でステップ8へと処理を移行し、減圧弁7における大気導入室の圧力過不足量と、圧力センサ16,17によって検出される圧力値とに基づいて、遮断弁8,14,15についての必要な開閉時間やタイミングを算出する。
Then, the
一方、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP>P2である場合には、ステップS7において、値|P−P2|が所定の第1の値と略等しいか、第1の値よりも小さい第2の値と略等しいかを判定した上でステップ8へと処理を移行し、減圧弁7における大気導入室の圧力過不足量と、圧力センサ16,17によって検出される圧力値とに基づいて、遮断弁8,14,15についての必要な開閉時間やタイミングを算出する。
On the other hand, if the relationship between the pressure values P and P2 is P> P2, the
コントローラ20は、ステップS6にて値|P−P2|が第1の値と略等しいと判定した上でステップS8へと処理を移行した場合には、遮断弁8,14,15についての必要な開閉時間やタイミングを算出すると、ステップS9において、減圧弁7における大気導入室の圧力を高めるために、遮断弁14を開弁するとともに、遮断弁8を閉弁し、ステップS13へと処理を移行する。
If the
また、コントローラ20は、ステップS6にて値|P−P2|が第2の値と略等しいと判定した上でステップS8へと処理を移行した場合には、遮断弁8,14,15についての必要な開閉時間やタイミングを算出すると、ステップS10において、遮断弁8は開弁したまま遮断弁14を開弁し、ステップS13へと処理を移行する。
On the other hand, when the
さらに、コントローラ20は、ステップS7にて値|P−P2|が第1の値と略等しいと判定した上でステップS8へと処理を移行した場合には、遮断弁8,14,15についての必要な開閉時間やタイミングを算出すると、ステップS11において、減圧弁7における大気導入室の圧力を下げるために、遮断弁15を開弁するとともに、遮断弁8を閉弁し、ステップS13へと処理を移行する。
Further, when the
さらにまた、コントローラ20は、ステップS7にて値|P−P2|が第2の値と略等しいと判定した上でステップS8へと処理を移行した場合には、遮断弁8,14,15についての必要な開閉時間やタイミングを算出すると、ステップS12において、遮断弁8は開弁したまま遮断弁15を開弁し、ステップS13へと処理を移行する。
Furthermore, when the
そして、コントローラ20は、ステップS13において、圧力値P,P2が略等しくなったか否かを判定する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなっていないと判定した場合には、ステップS14において、値|P−P2|と第1の値及び第2の値との大小関係を再度求めた上で、ステップS5からの処理を繰り返す。
Then, in step S13, the
一方、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなったと判定した場合には、ステップS15へと処理を移行し、遮断弁14,15を閉弁するとともに、遮断弁8を開弁する。
On the other hand, when the
そして、コントローラ20は、ステップS16において、車両の停止要求があったか否かを判定する。コントローラ20は、車両の停止要求がない場合には、ステップS2からの処理を繰り返す一方で、車両の停止要求があった場合には、ステップS17において、当該高圧水素貯蔵システムを停止させ、一連の処理を終了する。
Then, in step S16, the
高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、このような一連の処理を行うことにより、減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とすることができる。
In the high-pressure hydrogen storage system, by performing such a series of processes under the control of the
[第1の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20により、減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御することから、安定した圧力で水素を発電装置に供給することができ、水素の過剰消費を抑制し、コストの低下と発電能力及び燃費の向上とを図ることができる。
[Effect of the first embodiment]
As described in detail above, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment, the
具体的には、この高圧水素貯蔵システムにおいて、減圧弁7は、大気圧を基準圧としたゲージ圧制御を行う機械式の構造とすることができる。そして、コントローラ20は、減圧弁7における大気圧導入室の圧力を制御して、当該減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御すればよい。
Specifically, in this high-pressure hydrogen storage system, the
また、この高圧水素貯蔵システムにおいて、減圧弁7に大気を導入する大気導入口には、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路が接続される。そして、コントローラ20は、空気供給流路に設けられた遮断弁14,15を制御して、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから必要圧力を減圧弁7に導入し、当該減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御する。これにより、高圧水素貯蔵システムにおいては、コンプレッサ13の空気吐出側における正圧と、当該コンプレッサ13の吸気側における負圧とを利用する簡便な構成のもとに制御を行うことができる。
In this high-pressure hydrogen storage system, air supply passages extending from the air discharge side and the intake side of the compressor 13 are connected to the air introduction port for introducing the air to the
なお、コンプレッサ13としては、水素の供給先としての発電装置に酸化剤ガスとしての空気を供給するものを用いることができる。これにより、高圧水素貯蔵システムにおいては、専用のコンプレッサを設ける必要がなく、システムの大幅な小型化を図ることができる。 In addition, as the compressor 13, what supplies the air as oxidant gas to the electric power generation apparatus as a hydrogen supply destination can be used. Thereby, in the high-pressure hydrogen storage system, it is not necessary to provide a dedicated compressor, and the system can be greatly reduced in size.
[第2の実施の形態]
つぎに、本発明の第2の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Second Embodiment]
Next, a high-pressure hydrogen storage system shown as a second embodiment of the present invention will be described.
この第2の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおける減圧弁の構成を異なるものとしたものである。したがって、第2の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成及び処理については、同一符号及び同一ステップ番号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the second embodiment is different in the configuration of the pressure reducing valve in the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment. Therefore, in description of 2nd Embodiment, about the structure and process which are common in the high pressure hydrogen storage system shown as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol and the same step number.
[高圧水素貯蔵システムの構成]
高圧水素貯蔵システムは、図6に示すように、減圧弁7の駆動を、所定のモータ52によって駆動されるスクリューアクチュエータ51によって行うように構成される。
[Configuration of high-pressure hydrogen storage system]
As shown in FIG. 6, the high-pressure hydrogen storage system is configured such that the
具体的には、減圧弁7は、先に図2に示したダイアフラム式のものを用いる場合には、例えば図7に示すように、大気圧導入室に設けられたバネ32にスクリューアクチュエータ51が取り付けられ、コントローラ20の制御のもとに、バネ32のバネ定数が、スクリューアクチュエータ51を駆動させることによって可変に構成される。なお、減圧弁7においては、先に図3に示したピストン式のものを用いる場合には、特に図示しないが、バネ41にスクリューアクチュエータ51が取り付けられることになる。
Specifically, when the diaphragm type valve shown in FIG. 2 is used as the
すなわち、高圧水素貯蔵システムにおいては、スクリューアクチュエータ51を駆動して減圧弁7のバネ32のバネ定数を変化させることにより、当該減圧弁7の下流における水素の供給圧力の調整を行う。
That is, in the high pressure hydrogen storage system, the
このような高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、先に図5に示した一連の処理のうち、ステップS9乃至ステップS12における処理を、遮断弁の制御ではなく、スクリューアクチュエータ51の制御とすればよい。 In such a high-pressure hydrogen storage system, the control in step S9 to step S12 in the series of processes shown in FIG. The control of 51 may be performed.
これにより、高圧水素貯蔵システムにおいては、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムのように、遮断弁8,14,15、コンプレッサモータ12、コンプレッサ13、圧力センサ16,17、及びオリフィス18等を設ける必要がなく、大幅な小型化を図ることができるとともに、コントローラ20による制御も簡易なものとなる。
As a result, in the high-pressure hydrogen storage system, as in the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment, the
[第2の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第2の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムは、減圧弁7における大気圧導入室に設けられたバネのバネ定数を変化させるように駆動するスクリューアクチュエータ51を備える。そして、コントローラ20は、スクリューアクチュエータ51を駆動してバネのバネ定数を変化させ、減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御する。これにより、この高圧水素貯蔵システムにおいては、システムの大幅な小型化を図ることができるとともに、簡易な制御体系で、安定した圧力で水素を発電装置に供給することができ、水素の過剰消費を抑制し、コストの低下と発電能力及び燃費の向上とを図ることができる。
[Effect of the second embodiment]
As described above in detail, the high-pressure hydrogen storage system shown as the second embodiment includes the
[第3の実施の形態]
つぎに、本発明の第3の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Third Embodiment]
Next, a high-pressure hydrogen storage system shown as a third embodiment of the present invention will be described.
この第3の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおける減圧弁の構成を異なるものとしたものである。したがって、第3の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成については、同一符号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the third embodiment is different from the configuration of the pressure reducing valve in the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment. Therefore, in description of 3rd Embodiment, about the structure which is common in the high pressure hydrogen storage system shown as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[高圧水素貯蔵システムの構成]
高圧水素貯蔵システムは、先に図1に示した構成とされる。ここで、高圧水素貯蔵システムにおいては、先に図4に示したように、コントローラ20によって大気圧P0と圧力センサ11によって検出される減圧弁7の下流における圧力とを監視し、P+−P又はP−P−を0に近付けるように、減圧弁7における大気圧導入室の圧力を制御する際に、その応答性及び追従性を向上させる。
[Configuration of high-pressure hydrogen storage system]
The high-pressure hydrogen storage system has the configuration shown in FIG. Here, in the high-pressure hydrogen storage system, as shown in FIG. 4, the
具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、減圧弁7を制御する際の応答性及び追従性を向上させるために、減圧弁7における弁体の位置を計測するためのレーザ距離計を当該減圧弁7に設ける。
Specifically, in the high-pressure hydrogen storage system, a laser rangefinder for measuring the position of the valve body in the
例えば、減圧弁7としては、先に図2に示したダイアフラム式のものにレーザ距離計を設けた場合には、図8(a)、(b)に示すように、バネ32が設けられた大気圧導入室の上面にレーザ距離計61を設ければよい。これにより、レーザ距離計61は、大気圧導入室の上面から底面に向けてレーザ光を出射し、当該底面によって反射された反射光を受光することにより、当該大気圧導入室の高さ、すなわち、弁体33の位置を計測することができる。
For example, as the
また、減圧弁7としては、先に図3に示したピストン式のものにレーザ距離計を設けた場合には、図9に示すように、ピストン42の移動距離を計測可能な位置にレーザ距離計61を設ければよい。これにより、レーザ距離計61は、ピストン42の底面に向けてレーザ光を出射し、当該底面によって反射された反射光を受光することにより、ピストン42の位置、すなわち、弁体43の位置を計測することができる。
As the
[高圧水素貯蔵システムの動作]
このような減圧弁7を備える高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、減圧弁7の下流における水素の供給圧力について、予め既知である電気式圧力調整弁9の開閉による圧力センサ11による圧力値P2への影響に基づいて、当該減圧弁7における大気導入口の圧力を制御する。このとき、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、レーザ距離計61によって検出される弁体の位置と移動時間とによって求められる当該弁体の稼働速度に基づいて、水素の供給圧力が追従するように減圧弁7における大気導入口に正圧又は負圧を導入するように制御する。
[Operation of high-pressure hydrogen storage system]
In such a high-pressure hydrogen storage system including the
また、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、遮断弁14,15の開時間を圧力センサ16,17によって検出される圧力値P3,P4に応じて算出することにより、当該遮断弁14,15の制御を行う。具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、図10に示すような一連の手順にしたがった処理を行い、電気式圧力調整弁9の流量指令値に基づいて、予測した減圧弁7における大気圧導入室の圧力を決定するフィードフォワード制御を行う。
In the high-pressure hydrogen storage system, the open time of the
まず、コントローラ20は、同図に示すように、ステップS21において、当該高圧水素貯蔵システムを起動すると、ステップS22において、遮断弁8を開弁することによって減圧弁7における大気導入口から大気を導入させる。
First, as shown in the figure, when starting the high-pressure hydrogen storage system in step S21, the
また、コントローラ20は、ステップS23において、車両の走行に要求される水素量を取得するとともに、ステップS24において、レーザ距離計61による検出結果に基づく減圧弁7における弁体の稼働速度を取得し、さらに、ステップS25において、車両の走行に要求される水素量に基づく電気式圧力調整弁9の開閉速度を求める。そして、コントローラ20は、ステップS26において、現在の圧力センサ11によって検出される圧力値P2に基づいて、その変動値及び変動速度を算出する。
In step S23, the
なお、圧力センサ11によって検出される圧力値P2と電気式圧力調整弁9の開閉速度との関係は、マップM1のように表され、圧力センサ11によって検出される圧力値P2の変動速度と減圧弁7の弁体の稼働速度との関係は、マップM2のように表され、減圧弁7の弁体の稼働速度とレーザ距離計61によって検出される距離の変動速度との関係は、マップM3のように表される。コントローラ20は、図示しないROM(Read Only Memory)等に記憶されたこのようなマップM1,M2,M3を参照することにより、ステップS24乃至ステップS26の処理を行う。
The relationship between the pressure value P2 detected by the
続いて、コントローラ20は、ステップS27において、ΔP=(P++P0)−(P−P0)における右辺第1項におけるP0を変化させてΔP→0としたときの圧力値Pと、予測した圧力値P2とを比較する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP<P2である場合には、ステップS28において、遮断弁8を閉弁した上で、ステップS29において、圧力センサ16によって検出される圧力値P3に応じた遮断弁14の開時間を算出し、ステップS30において、算出した開時間だけ当該遮断弁14を開弁し、ステップS34へと処理を移行する。一方、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP>P2である場合には、ステップS31において、遮断弁8を閉弁した上で、ステップS32において、圧力センサ17によって検出される圧力値P4に応じた遮断弁15の開時間を算出し、ステップS33において、算出した開時間だけ当該遮断弁15を開弁し、ステップS34へと処理を移行する。
Subsequently, the
なお、遮断弁14の開時間と減圧弁7の弁体の稼働速度との関係は、マップM4のように表され、遮断弁15の開時間と減圧弁7の弁体の稼働速度との関係は、マップM5のように表される。コントローラ20は、図示しないROM等に記憶されたこのようなマップM4,M5を参照することにより、ステップS29又はステップS32の処理を行う。
The relationship between the opening time of the shutoff valve 14 and the operating speed of the valve body of the
そして、コントローラ20は、ステップS34において、圧力値P,P2が略等しくなったか否かを判定する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなっていないと判定した場合には、ステップS35において、値|P−P2|と所定の第1の値及びこの第1の値よりも小さい第2の値との大小関係を再度求めた上で、ステップS27からの処理を繰り返す。
Then, in step S34, the
一方、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなったと判定した場合には、ステップS36へと処理を移行し、遮断弁14,15を閉弁するとともに、遮断弁8を開弁する。
On the other hand, if the
そして、コントローラ20は、ステップS37において、車両の停止要求があったか否かを判定する。コントローラ20は、車両の停止要求がない場合には、ステップS26からの処理を繰り返す一方で、車両の停止要求があった場合には、ステップS38において、当該高圧水素貯蔵システムを停止させ、一連の処理を終了する。
Then, in step S37, the
高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、このような一連の処理を行うことにより、減圧弁7における大気圧導入室の圧力を、良好な応答性及び追従性のもとに、減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とすることができる。
In the high-pressure hydrogen storage system, by performing such a series of processes under the control of the
[第3の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第3の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいて、減圧弁7には、当該減圧弁7における弁体の位置を計測するためのレーザ距離計61が設けられる。そして、コントローラ20は、レーザ距離計61によって検出される弁体の位置と移動時間とによって求められる当該弁体の稼働速度に基づいて、水素の供給圧力が追従するように減圧弁7に大気を導入する大気導入口に正圧又は負圧を導入するように制御する。これにより、この高圧水素貯蔵システムにおいては、水素の供給圧力の応答性及び追従性を向上させた上で、安定した圧力で水素を発電装置に供給することができることから、使用する水素量の過不足を低減することができ、水素の過剰消費を抑制し、コストの低下と発電能力及び燃費の向上とを図ることができる。
[Effect of the third embodiment]
As described in detail above, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the third embodiment, the
また、この高圧水素貯蔵システムにおいて、減圧弁7に大気を導入する大気導入口には、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路が接続される。そして、コントローラ20は、空気供給流路に設けられた遮断弁14,15の開時間を、当該空気供給流路を流れる空気圧力に応じて算出し、当該遮断弁14,15を制御する。これにより、高圧水素貯蔵システムにおいては、コンプレッサ13の空気吐出側における正圧と、当該コンプレッサ13の吸気側における負圧とを利用する簡便な構成のもとに制御を行うことができる。
In this high-pressure hydrogen storage system, air supply passages extending from the air discharge side and the intake side of the compressor 13 are connected to the air introduction port for introducing the air to the
[第4の実施の形態]
つぎに、本発明の第4の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Fourth Embodiment]
Next, a high-pressure hydrogen storage system shown as a fourth embodiment of the present invention will be described.
この第4の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第3の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおけるコンプレッサの空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路に設けられた遮断弁の代わりに、スピードコントローラを設けたものである。したがって、第4の実施の形態の説明においては、第3の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成及び処理については、同一符号及び同一ステップ番号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the fourth embodiment is provided in air supply passages extending from the air discharge side and the intake side of the compressor in the high-pressure hydrogen storage system shown as the third embodiment. Instead of the shut-off valve, a speed controller is provided. Therefore, in description of 4th Embodiment, about the structure and process which are common in the high pressure hydrogen storage system shown as 3rd Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol and the same step number.
[高圧水素貯蔵システムの構成]
高圧水素貯蔵システムは、図11に示すように、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路にスピードコントローラ71,72を設け、コントローラ20の制御のもとに、減圧弁7における弁体の稼働速度に応じて、大気の導入流量速度を変動させるように構成される。
[Configuration of high-pressure hydrogen storage system]
As shown in FIG. 11, the high-pressure hydrogen storage system is provided with
[高圧水素貯蔵システムの動作]
具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、図12に示すような一連の手順にしたがった処理を行い、電気式圧力調整弁9の流量指令値に基づいて、予測した減圧弁7における大気圧導入室の圧力を決定するフィードフォワード制御を行う。
[Operation of high-pressure hydrogen storage system]
Specifically, in the high-pressure hydrogen storage system, processing according to a series of procedures as shown in FIG. 12 is performed under the control of the
まず、コントローラ20は、同図に示すように、ステップS21乃至ステップS27の処理を行い、ΔP=(P++P0)−(P−P0)における右辺第1項におけるP0を変化させてΔP→0としたときの圧力値Pと、予測した圧力値P2とを比較する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP<P2である場合には、ステップS28において、遮断弁8を閉弁した上で、ステップS41において、求めた開速度でスピードコントローラ71を開弁し、ステップS34へと処理を移行する。一方、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP>P2である場合には、ステップS31において、遮断弁8を閉弁した上で、ステップS42において、求めた開速度でスピードコントローラ72を開弁し、ステップS34へと処理を移行する。
First, as shown in the figure, the
なお、スピードコントローラ71の開速度と減圧弁7の弁体の稼働速度との関係は、マップM6のように表され、スピードコントローラ72の開速度と減圧弁7の弁体の稼働速度との関係は、マップM7のように表される。コントローラ20は、図示しないROM等に記憶されたこのようなマップM6,M7を参照することにより、ステップS41又はステップS42の処理を行う。
The relationship between the opening speed of the speed controller 71 and the operating speed of the valve body of the
そして、コントローラ20は、ステップS34において、圧力値P,P2が略等しくなったか否かを判定する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなっていないと判定した場合には、ステップS35において、値|P−P2|と所定の第1の値及びこの第1の値よりも小さい第2の値との大小関係を再度求めた上で、ステップS27からの処理を繰り返す。
Then, in step S34, the
一方、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなったと判定した場合には、ステップS43へと処理を移行し、スピードコントローラ71,72を閉弁するとともに、遮断弁8を開弁する。
On the other hand, if the
そして、コントローラ20は、ステップS37及びステップS38の処理を行い、一連の処理を終了する。
And the
高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、このような一連の処理を行うことにより、減圧弁7における大気圧導入室の圧力を、良好な応答性及び追従性のもとに、減圧弁7の下流における水素の供給圧力の変動量を、水素流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とすることができる。
In the high-pressure hydrogen storage system, by performing such a series of processes under the control of the
[第4の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第4の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいて、減圧弁7には、当該減圧弁7における弁体の位置を計測するためのレーザ距離計61が設けられる。そして、コントローラ20は、レーザ距離計61によって検出される弁体の位置と移動時間とによって求められる当該弁体の稼働速度に基づいて、水素の供給圧力が追従するように減圧弁7に導入する大気の導入流量速度を変動させるように制御する。これにより、この高圧水素貯蔵システムにおいては、水素の供給圧力の応答性及び追従性を向上させた上で、安定した圧力で水素を発電装置に供給することができることから、使用する水素量の過不足を低減することができ、水素の過剰消費を抑制し、コストの低下と発電能力及び燃費の向上とを図ることができる。
[Effect of the fourth embodiment]
As described in detail above, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the fourth embodiment, the
また、この高圧水素貯蔵システムにおいて、減圧弁7に大気を導入する大気導入口には、コンプレッサ13の空気吐出側及び吸気側のそれぞれから延在する空気供給流路が接続される。そして、コントローラ20は、空気供給流路に設けられたスピードコントローラ71,72の開速度を、当該空気供給流路を流れる空気圧力に応じて算出し、当該スピードコントローラ71,72を制御する。これにより、高圧水素貯蔵システムにおいては、コンプレッサ13の空気吐出側における正圧と、当該コンプレッサ13の吸気側における負圧とを利用する簡便な構成のもとに制御を行うことができる。
In this high-pressure hydrogen storage system, air supply passages extending from the air discharge side and the intake side of the compressor 13 are connected to the air introduction port for introducing the air to the
[第5の実施の形態]
つぎに、本発明の第5の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Fifth Embodiment]
Next, a high-pressure hydrogen storage system shown as the fifth embodiment of the present invention will be described.
この第5の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムを改良し、水素の供給圧力のみならず水素の流量も制御するものである。したがって、第5の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成については、同一符号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the fifth embodiment improves the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment, and controls not only the supply pressure of hydrogen but also the flow rate of hydrogen. Therefore, in description of 5th Embodiment, about the structure which is common in the high pressure hydrogen storage system shown as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[高圧水素貯蔵システムの構成]
高圧水素貯蔵システムは、先に図1に示した構成とされる。ここで、高圧水素貯蔵システムは、特に図示しないが、タンク2の内部の圧力を検出する圧力センサと、当該タンク2の内部の温度を検出する温度センサとを備える。
[Configuration of high-pressure hydrogen storage system]
The high-pressure hydrogen storage system has the configuration shown in FIG. Here, the high-pressure hydrogen storage system includes a pressure sensor that detects the pressure inside the
[高圧水素貯蔵システムの動作]
このような高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、タンク2の内部の圧力から当該タンク2の容積を換算して求め、状態方程式を利用して水素流量を算出する。そして、高圧水素貯蔵システムにおいては、減圧弁7の水素の供給圧力の変動量が有するヒステリシスにおける流量変動を抑制するために、コントローラ20によって算出した水素流量を制御することにより、水素の供給圧力及び流量をともに制御する。
[Operation of high-pressure hydrogen storage system]
In such a high-pressure hydrogen storage system, the volume of the
すなわち、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20によって水素流量を制御することにより、図13に示すように、同図破線で示す水素の供給圧力の変動量曲線Pを、同図実線で示す略線形の変動量曲線P’とし、流量に対する供給圧力の変動量を最小化する。
That is, in the high-pressure hydrogen storage system, by controlling the hydrogen flow rate by the
具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、図14に示すような一連の手順にしたがった処理を行う。
Specifically, in the high-pressure hydrogen storage system, processing according to a series of procedures as shown in FIG. 14 is performed under the control of the
まず、コントローラ20は、同図に示すように、ステップS51において、当該高圧水素貯蔵システムを起動すると、ステップS52において、遮断弁8を開弁することによって減圧弁7における大気導入口から大気を導入させる。
First, as shown in the figure, when starting the high-pressure hydrogen storage system in step S51, the
また、コントローラ20は、ステップS53において、車両の走行に要求される水素量を取得するとともに、ステップS54において、水素流量を算出し、さらに、ステップS55において、圧力センサ11によって検出される圧力値P2を取得する。
In step S53, the
ここで、コントローラ20は、図15に示すような一連の手順にしたがって、水素流量を算出する。
Here, the
すなわち、コントローラ20は、同図に示すように、ステップS71において、タンク2の内部の温度予測計算を開始し、ステップS72において、現在の状態が、水素ステーションからの水素の充填であるのか、発電装置への水素の供給であるのかを判定する。ここで、コントローラ20は、水素の充填時である場合には、ステップS73において、図示しないROM等に記憶されている充填時の温度予測式を使用するモードへと移行する一方で、水素の供給時である場合には、ステップS74において、図示しないROM等に記憶されている供給時の温度予測式を使用するモードへと移行する。
That is, as shown in the figure, the
また、コントローラ20は、ステップS75において、ステップS71の処理を開始した時刻からの経過時間τを取得するとともに、ステップS76において、タンク2の内部の圧力P、ステップS77において、当該タンク2の内部の温度を取得する。さらに、コントローラ20は、ステップS78において、タンク2の内部の圧力又はその圧力による歪みεを取得すると、ステップS79において、これら圧力又は歪みεに基づいて、当該タンク2の正確な容積Vを換算して求める。なお、歪みεに基づいてタンク2の正確な容積Vを求める方法については、第8の実施の形態にて説明する。
In step S75, the
そして、コントローラ20は、水素の充填時である場合には、ステップS73からステップS80へと処理を移行し、ステップS75乃至ステップS79にて取得した経過時間τ、タンク2の内部の圧力P、当該タンク2の内部の温度T、及び当該タンク2の容積Vに基づいて、状態方程式から導かれる温度Tについての関数ψ(q,P,V,τ)と、水素の充填時における水素流量とタンク2の内部の温度との関係を表す関数J(T0,q)との連立方程式を解く。ここで、qは、タンク2の内部の水素質量mを用いてm/τで表されるパラメータ、すなわち、流量であり、T0は、タンク2の内部の初期温度である。
Then, in the case of hydrogen filling, the
一方、コントローラ20は、水素の供給時である場合には、ステップS74からステップS81へと処理を移行し、ステップS75乃至ステップS79にて取得した経過時間τ、タンク2の内部の圧力P、当該タンク2の内部の温度T、及び当該タンク2の容積Vに基づいて、状態方程式から導かれる温度Tについての関数ψ(q,P,V,τ)と、水素の供給時における水素流量とタンク2の内部の温度との関係を表す関数H(T0,q,τ)との連立方程式を解く。
On the other hand, if it is during the supply of hydrogen, the
そして、コントローラ20は、ステップS82において、タンク2の内部の水素質量mを求め、一連の処理を終了する。ここで、タンク2の内部の水素質量mは、タンク2の内部の圧力Pをパラメータとしたとき、当該タンク2の内部の温度T及び当該タンク2の容積Vを用いて、例えば図16に示すようなマップとして表される。コントローラ20は、このようにして水素質量mを求め、経過時間τで除すことにより、水素流量qを算出することができる。
In step S82, the
さて、コントローラ20は、図14に示すように、ステップS56において、図示しないROM等に記憶されている水素流量と値P−P2との関係を示すマップM8を参照し、求めた水素流量に対応する値P−P2を求め、さらに、図示しないROM等に記憶されている値P−P2と減圧弁7における弁体の気口圧力値P’との関係を示すマップM9を参照し、求めた値P−P2に対応する弁体の気口圧力値P’を求める。
As shown in FIG. 14, the
そして、コントローラ20は、ステップS57において、ΔP=(P++P0)−(P−P0)における右辺第1項におけるP0を変化させてΔP→0としたときの圧力値Pと、予測した圧力値P2とを比較する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2の関係がP<P2である場合には、ステップS58において、減圧弁7における大気導入室の圧力を高めるために、遮断弁14を開弁するとともに、遮断弁8を閉弁する。そして、コントローラ20は、ステップS59において、圧力値P2と弁体の気口圧力値P’とを比較し、これら圧力値P2,P’が等しくなっていないと判定した場合には、ステップS58からの処理を繰り返す一方で、圧力値P2,P’が等しくなったと判定した場合には、ステップS62へと処理を移行する。
Then, the
一方、コントローラ20は、ステップS57において、圧力値P,P2の関係がP>P2である場合には、ステップS60において、減圧弁7における大気導入室の圧力を下げるために、遮断弁15を開弁するとともに、遮断弁8を閉弁する。そして、コントローラ20は、ステップS61において、圧力値P2と弁体の気口圧力値P’とを比較し、これら圧力値P2,P’が等しくなっていないと判定した場合には、ステップS60からの処理を繰り返す一方で、圧力値P2,P’が等しくなったと判定した場合には、ステップS62へと処理を移行する。
On the other hand, if the relationship between the pressure values P and P2 is P> P2 in step S57, the
続いて、コントローラ20は、ステップS62において、圧力値P,P2が略等しくなったか否かを判定する。ここで、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなっていないと判定した場合には、ステップS63において、値|P−P2|と所定の第1の値及びこの第1の値よりも小さい第2の値との大小関係を再度求めた上で、ステップS56からの処理を繰り返す。
Subsequently, in step S62, the
一方、コントローラ20は、圧力値P,P2が略等しくなったと判定した場合には、ステップS64へと処理を移行し、遮断弁14,15を閉弁するとともに、遮断弁8を開弁する。
On the other hand, if the
そして、コントローラ20は、ステップS65において、車両の停止要求があったか否かを判定する。コントローラ20は、車両の停止要求がない場合には、ステップS56からの処理を繰り返す一方で、車両の停止要求があった場合には、ステップS66において、当該高圧水素貯蔵システムを停止させ、一連の処理を終了する。
Then, in step S65, the
高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、このような一連の処理を行うことにより、水素の供給圧力及び流量をともに制御することができ、流量に対する供給圧力の変動量を最小化することができる。
In the high-pressure hydrogen storage system, by performing such a series of processes under the control of the
[第5の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第5の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、圧力センサによって検出されるタンク2の内部の圧力Pから当該タンク2の容積Vを換算して求め、状態方程式を利用して水素流量を算出し、減圧弁7の下流における水素の供給圧力とともに、算出した当該水素流量を制御する。これにより、この高圧水素貯蔵システムにおいては、発電装置に水素を過不足なく供給することが可能となるため、水素の過剰消費を抑制し、燃費を向上させることが可能となる。
[Effect of Fifth Embodiment]
As described above in detail, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the fifth embodiment, the
[第6の実施の形態]
つぎに、本発明の第6の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Sixth Embodiment]
Next, a high-pressure hydrogen storage system shown as the sixth embodiment of the present invention will be described.
この第6の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムを改良し、水素供給流路における水素の漏れを検出するものである。したがって、第6の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成については、同一符号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the sixth embodiment improves the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment, and detects hydrogen leakage in the hydrogen supply flow path. Therefore, in the description of the sixth embodiment, the same reference numerals are given to the same components as the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[高圧水素貯蔵システムの動作]
高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2から下流の発電装置に対する水素の供給量が過大とならないように、所定の燃料過流防止装置を設置することが保安基準によって義務付けられている。ここで、従来の燃料過流防止装置の種類としては、a)機械式過流防止弁による機械的燃料遮断を行うもの、b)圧力検出装置によって検出される圧力降下速度に基づく間接測定を行って過流検出時に燃料遮断を行うもの、c)流量計測装置による過流検出時に燃料遮断を行うものの3方法が提案されている。
[Operation of high-pressure hydrogen storage system]
In the high-pressure hydrogen storage system, it is obliged by safety standards to install a predetermined fuel overflow prevention device so that the supply amount of hydrogen to the power generation device downstream from the
しかしながら、a)及びb)に示す方法は、誤差が大きいことから、過流であるとする設定値を下限値に設定しなければならず、また、広範囲で検出可能な過流検出装置を必要とすることから、コストの高騰を招来するという問題がある。また、c)に示す方法は、高精度の過流検出装置のサイズが大きく、質量も大きいことから、車両に搭載するのが困難であり、実用化されていない。 However, since the methods shown in a) and b) have large errors, it is necessary to set the lower limit value to the set value that is assumed to be overflow, and an overflow detection device that can detect a wide range is required. Therefore, there is a problem that the cost increases. Further, the method shown in c) is difficult to mount in a vehicle because the size and mass of the high-precision overflow detection device are large, and has not been put into practical use.
そこで、第6の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2から供給される水素量と電気式圧力調整弁9の指令値との差異を検出し、タンク2から発電装置までの水素供給流路における水素漏れを検出する。
Therefore, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the sixth embodiment, the difference between the amount of hydrogen supplied from the
具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、図17に示すような一連の手順にしたがった処理を行う。
Specifically, in the high-pressure hydrogen storage system, processing according to a series of procedures as shown in FIG. 17 is performed under the control of the
まず、コントローラ20は、同図に示すように、起動指令を受信すると、ステップS91において、タンク2の内部の水素残量を取得するとともに、ステップS92において、前回停止時における当該タンク2の内部の水素残量を取得する。
First, as shown in the figure, when receiving a start command, the
続いて、コントローラ20は、ステップS93において、ステップS91及びステップS92にて取得した水素残量の差分値を求め、水素の漏洩量が規定の閾値以内であるか否かを判定する。
Subsequently, in step S93, the
ここで、コントローラ20は、水素の漏洩量が規定の閾値以内でない場合には、タンク2から発電装置までの水素供給流路における水素漏れが生じている可能性があることから、ステップS94において、所定の警報を出力した上で、ステップS95において、モータのみでの走行を行うEVモードへと運転モードを切り替え、当該高圧水素貯蔵システムを停止する。一方、コントローラ20は、水素の漏洩量が規定の閾値以内である場合には、ステップS96において、当該高圧水素貯蔵システムを起動した上で、ステップS97において、タンク2の内部の水素残量の減少速度が、車両の走行に要求される水素量よりも小さいか否かを判定する。
Here, if the amount of hydrogen leakage is not within the prescribed threshold value, the
コントローラ20は、タンク2の内部の水素残量の減少速度が、車両の走行に要求される水素量よりも小さい場合には、ステップS93からの処理を繰り返す。一方、コントローラ20は、タンク2の内部の水素残量の減少速度が、車両の走行に要求される水素量以上である場合には、タンク2から発電装置までの水素供給流路における水素漏れが生じている可能性があることから、ステップS98において、所定の警報を出力した上で、ステップS99において、モータのみでの走行を行うEVモードへと運転モードを切り替え、さらにステップS100において、水素の供給を遮断し、当該高圧水素貯蔵システムを停止する。
The
高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、このような一連の処理を行うことにより、タンク2から発電装置までの水素供給流路における水素漏れを検出することができる。
In the high-pressure hydrogen storage system, hydrogen leakage in the hydrogen supply flow path from the
なお、この第6の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムの水素漏れ検出、水素漏れを検出した場合の水素の供給遮断を行う構成並びに制御手法は、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムだけではなく、第2乃至第5の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システム、後述する第8の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムにおいても適用することができる。 The configuration and control method for detecting hydrogen leakage in the high-pressure hydrogen storage system shown in the sixth embodiment and shutting off the supply of hydrogen when a hydrogen leak is detected are the same as the high-pressure shown in the first embodiment. The present invention can be applied not only to the hydrogen storage system but also to the high-pressure hydrogen storage system shown as the second to fifth embodiments and the high-pressure hydrogen storage system shown as the eighth embodiment to be described later.
[第6の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第6の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、タンク2から発電装置までの水素供給流路における水素漏れを検出し、水素漏れを検出した場合には、当該水素の供給を遮断する。これにより、この高圧水素貯蔵システムにおいては、特殊な装置を用いることなく水素の供給を遮断することができ、低コストのもとに、水素の過流防止を図ることができる。
[Effect of the sixth embodiment]
As described in detail above, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the sixth embodiment, under the control of the
[第7の実施の形態]
つぎに、本発明の第7の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Seventh Embodiment]
Next, a high pressure hydrogen storage system shown as a seventh embodiment of the present invention will be described.
この第7の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第1の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムを改良し、タンク内部の温度を検出する温度センサを不要とするものである。したがって、第7の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成については、同一符号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the seventh embodiment is an improvement of the high-pressure hydrogen storage system shown as the first embodiment and eliminates the need for a temperature sensor for detecting the temperature inside the tank. Therefore, in description of 7th Embodiment, about the structure which is common in the high pressure hydrogen storage system shown as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[高圧水素貯蔵システムの構成]
通常、高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2に水素を貯蔵して遮断するために当該タンク2の口元に主止弁が設けられている。そして、高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2の内部の温度を検出するために、主止弁から当該タンク2の内部に電線を挿通して温度センサを設けるため、電線部をシールする必要がある。具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、例えば図18に示すように、シール部をワイヤーパススルーと称されるガスシール構造101を採用し、温度センサ102をタンク2の内部に設置している。
[Configuration of high-pressure hydrogen storage system]
Usually, in a high-pressure hydrogen storage system, a main stop valve is provided at the mouth of the
ここで、近年では、車両に搭載するタンク2の内部における水素圧力は、その貯蔵量を多くするために増大傾向にある。そのため、高圧水素貯蔵システムにおいては、コストの高いシール技術の採用を必要とし、タンク2のコストの高騰を招来している。
Here, in recent years, the hydrogen pressure inside the
そこで、第7の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムにおいては、温度を直接測定せずに、実験式を利用した間接測定を行うことにより、例えば図19に示すように、タンク2の内部に設けるべき温度センサを不要とする。 Therefore, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the seventh embodiment, by performing indirect measurement using an empirical formula without directly measuring the temperature, for example, as shown in FIG. A temperature sensor to be provided is unnecessary.
[高圧水素貯蔵システムの動作]
具体的には、高圧水素貯蔵システムにおいては、例えば図20に示すように、タンク2の容積Vと、当該タンク2の内部の圧力Pとの関係を実験によって求める。ここで、タンク2の内部の圧力Pは、状態方程式から次式(1)に示すように表すことができる。なお、次式(1)において、Aは、実験による補正係数であり、Rは、ガス定数であり、Tは、タンク2の内部の温度であり、Vは、当該タンク2の内部の容積であり、nは、当該タンク2の内部に存在する水素のモル数であり、a,bは、レッドリッチ定数である。
Specifically, in the high-pressure hydrogen storage system, for example, as shown in FIG. 20, the relationship between the volume V of the
ここで、タンク2の内部の水素の質量mは、そのモル数nと水素の分子量mH2とを用いて、m=n×mH2で表すことができる。したがって、タンク2の内部の圧力Pは、関数f(T,m,V)で表すことができる。換言すれば、タンク2の内部の水素の質量mは、関数g(P,T,V)で表すことができる。また、ある時間τの間に流れる水素の流量qは、タンク2の内部の水素の質量mを用いて、q=m/τで表すことができる。したがって、タンク2の内部の温度Tは、関数ψ(q,P,V,τ)で表すことができる。
Here, the mass m of hydrogen inside the
高圧水素貯蔵システムにおいては、かかるT=ψ(q,P,V,τ)を用いて、タンク2の内部の初期温度T0を求める。
In the high-pressure hydrogen storage system, the initial temperature T 0 inside the
また、高圧水素貯蔵システムにおいては、例えば図21に示すように、水素ステーションからの水素の充填時におけるタンク2の内部の温度Tと水素流量qとの関係を実験によって求めておく。具体的には、水素の充填時におけるタンク2の内部の温度Tは、初期温度T0と水素流量qとを用いて、T=T0+αqβ=J(T0,q)で表すことができる。なお、α,βは、定数である。したがって、高圧水素貯蔵システムにおいては、求めた初期温度T0と水素流量qとを用いることにより、水素の充填時におけるタンク2の内部の温度Tを求めることができる。
In the high-pressure hydrogen storage system, for example, as shown in FIG. 21, the relationship between the temperature T inside the
一方、高圧水素貯蔵システムにおいては、例えば図22に示すように、発電装置への水素の供給時におけるタンク2の内部の温度Tと水素流量qとの関係についても実験によって求めておく。具体的には、水素の供給時におけるタンク2の内部の温度Tは、初期温度T0と水素流量qと経過時間τとを用いて、T=T0−φqγτθ=H(T0,q,τ)で表すことができる。なお、φ,γ,θは、定数である。したがって、高圧水素貯蔵システムにおいては、求めた初期温度T0と水素流量qと経過時間τとを用いることにより、水素の供給時におけるタンク2の内部の温度Tを求めることができる。
On the other hand, in the high-pressure hydrogen storage system, for example, as shown in FIG. 22, the relationship between the temperature T inside the
このように、高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2の内部に温度センサを設けることなく、実験式を利用して間接的に求めることができる。
Thus, in the high-pressure hydrogen storage system, it can be obtained indirectly using an empirical formula without providing a temperature sensor inside the
[第7の実施の形態の効果]
以上詳細に説明したように、第7の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、実験式を利用してタンク2の内部の温度Tを求めることから、当該タンク2の内部に温度センサを設ける必要がなく、システムの小型化を図ることができる。
[Effect of the seventh embodiment]
As described above in detail, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the seventh embodiment, the temperature T inside the
[第8の実施の形態]
つぎに、本発明の第8の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムについて説明をする。
[Eighth Embodiment]
Next, a high pressure hydrogen storage system shown as an eighth embodiment of the present invention will be described.
この第8の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムは、第5の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいて、タンク内部の圧力による歪みεに基づいて、当該タンクの正確な容積Vを換算して求める手法を提案するものである。したがって、第8の実施の形態の説明においては、第5の実施の形態として示す高圧水素貯蔵システムと共通する構成については、同一符号を付すことによってその説明を省略する。 The high-pressure hydrogen storage system shown as the eighth embodiment is the same as the high-pressure hydrogen storage system shown as the fifth embodiment, in which the exact volume V of the tank is converted based on the strain ε due to the pressure inside the tank. It proposes a method to find out. Therefore, in description of 8th Embodiment, about the structure which is common in the high pressure hydrogen storage system shown as 5th Embodiment, the description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
高圧水素貯蔵システムにおいては、タンク2の内部に水素が充填され圧力がかかるのに応じて、例えば図23に示すように、当該タンク2の軸方向に所定の引張り荷重が生じ、これにともない、歪みε1が生じる。したがって、タンク2の軸方向長さL1は、図24(a)に示すように、当該タンク2の軸方向歪みε1に応じて変化することになる。また、高圧水素貯蔵システムにおいては、図23に示すように、タンク2の円周方向にも所定の引張り荷重が生じ、これにともない、歪みε2が生じる。したがって、タンク2の円周方向長さL2も、図24(b)に示すように、当該タンク2の円周方向歪みε2に応じて変化することになる。
In the high-pressure hydrogen storage system, as the
これらから、タンク2の容積Vは、一意ではなく、図24(c)に示すように、当該タンク2の軸方向長さL1と円周方向長さL2とに応じて変化することになる。
From these, the volume V of the
そこで、高圧水素貯蔵システムにおいては、例えば図25に示すように、タンク2の軸方向歪みε1を検出する歪みゲージ111と、当該タンク2の円周方向歪みε2を検出する歪みゲージ112とを、当該タンク2の表面に取り付ける。これにより、高圧水素貯蔵システムにおいては、歪みゲージ111,112によって検出された歪みε1,ε2に基づいて、コントローラ20によってタンク2の正確な容積Vを換算して求めることができる。
Therefore, in the high-pressure hydrogen storage system, for example, as shown in FIG. 25, a
このように、第8の実施の形態として示した高圧水素貯蔵システムにおいては、コントローラ20の制御のもとに、タンク2の内部圧力ではなく、歪みゲージ111,112によって検出された当該タンク2の内部圧力によって生じる歪みに基づいて、当該タンク2の容積Vを換算して求める。したがって、この高圧水素貯蔵システムにおいては、極めて簡便な構成のもとに、タンク2の正確な容積Vを求めることができる。
Thus, in the high-pressure hydrogen storage system shown as the eighth embodiment, not the internal pressure of the
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and even if it is a form other than this embodiment, as long as it does not depart from the technical idea according to the present invention, the design and the like Of course, various modifications are possible.
1 充填カプラ
2 タンク
3 逆止弁
4,6,8,14,15 遮断弁
5 溶栓弁
7 減圧弁
9 電気式圧力調整弁
10,11,16,17 圧力センサ
12 コンプレッサモータ
13 コンプレッサ
18 オリフィス
20 コントローラ
31 ダイアフラム
32,41 バネ
33,43 弁体
42 ピストン
51 スクリューアクチュエータ
52 モータ
61 レーザ距離計
71,72 スピードコントローラ
101 ガスシール構造
102 温度センサ
111,112 歪みゲージ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
所定の基準圧に基づいて、前記タンクの供給口から供給されて燃料供給流路を流れる燃料ガスの圧力を所定圧力に減圧する減圧弁と、
前記減圧弁の下流に設けられ、燃料供給流路の断面積を変化させることによって燃料ガスの供給量を制御する電気式圧力調整弁と、
前記減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御する制御手段とを備えること
を特徴とする燃料ガス供給システム。 A tank for storing fuel gas filled from outside at high pressure;
A pressure reducing valve for reducing the pressure of the fuel gas supplied from the supply port of the tank and flowing through the fuel supply passage to a predetermined pressure based on a predetermined reference pressure;
An electric pressure regulating valve that is provided downstream of the pressure reducing valve and controls the amount of fuel gas supplied by changing the cross-sectional area of the fuel supply flow path;
Control means for controlling the amount of fluctuation in the supply pressure of the fuel gas downstream of the pressure reducing valve to be constant when the flow rate of the fuel gas is increased and when it is decreased. system.
前記制御手段は、前記減圧弁における大気圧導入室の圧力を制御して、当該減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御すること
を特徴とする請求項1記載の燃料ガス供給システム。 The pressure reducing valve has a mechanical structure that performs gauge pressure control using atmospheric pressure as a reference pressure,
The control means controls the pressure of the atmospheric pressure introduction chamber in the pressure reducing valve to increase or decrease the flow rate of the fuel gas supply pressure downstream of the pressure reducing valve. The fuel gas supply system according to claim 1, wherein the fuel gas supply system is controlled to be constant.
前記制御手段は、前記空気供給流路に設けられた遮断弁を制御して、前記コンプレッサの空気吐出側及び吸気側のそれぞれから必要圧力を前記減圧弁に導入し、当該減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御すること
を特徴とする請求項2記載の燃料ガス供給システム。 An air supply passage that extends from each of the air discharge side and the intake side of the compressor that takes in the air and discharges the compressed air is connected to the air introduction port that introduces air into the pressure reducing valve,
The control means controls a shutoff valve provided in the air supply flow path to introduce necessary pressures from the air discharge side and the intake side of the compressor to the pressure reducing valve, and fuel downstream of the pressure reducing valve. The fuel gas supply system according to claim 2, wherein the fluctuation amount of the gas supply pressure is controlled to be constant when the flow rate of the fuel gas is increased and when the flow rate of the fuel gas is decreased.
を特徴とする請求項3記載の燃料ガス供給システム。 The fuel gas supply system according to claim 3, wherein the compressor supplies air as an oxidant gas to a power generation device as a supply destination of the fuel gas.
前記制御手段は、前記アクチュエータを駆動して前記バネのバネ定数を変化させ、前記減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御すること
を特徴とする請求項1記載の燃料ガス供給システム。 An actuator that drives to change the spring constant of a spring provided in the atmospheric pressure introduction chamber of the pressure reducing valve;
The control means drives the actuator to change the spring constant of the spring to increase or decrease the fuel gas supply pressure fluctuation amount downstream of the pressure reducing valve. The fuel gas supply system according to claim 1, wherein the fuel gas supply system is controlled to be constant.
前記制御手段は、前記距離計測手段によって検出される前記弁体の位置と移動時間とによって求められる当該弁体の稼働速度に基づいて、燃料ガスの供給圧力が追従するように前記減圧弁に大気を導入する大気導入口に正圧又は負圧を導入するように制御すること
を特徴とする請求項1記載の燃料ガス供給システム。 The pressure reducing valve is provided with a distance measuring means for measuring the position of the valve body in the pressure reducing valve,
The control means controls the pressure reducing valve so that the supply pressure of the fuel gas follows the operating speed of the valve body determined by the position and moving time of the valve body detected by the distance measuring means. 2. The fuel gas supply system according to claim 1, wherein control is performed such that a positive pressure or a negative pressure is introduced into an air introduction port through which gas is introduced.
前記制御手段は、前記空気供給流路に設けられた遮断弁の開時間を、当該空気供給流路を流れる空気圧力に応じて算出し、当該遮断弁を制御すること
を特徴とする請求項6記載の燃料ガス供給システム。 An air supply passage that extends from each of the air discharge side and the intake side of the compressor that takes in the air and discharges the compressed air is connected to the air introduction port that introduces air into the pressure reducing valve,
The said control means calculates the open time of the cutoff valve provided in the said air supply flow path according to the air pressure which flows through the said air supply flow path, and controls the said cutoff valve. The fuel gas supply system described.
前記制御手段は、前記距離計測手段によって検出される前記弁体の位置と移動時間とによって求められる当該弁体の稼働速度に基づいて、燃料ガスの供給圧力が追従するように前記減圧弁に導入する大気の導入流量速度を変動させるように制御すること
を特徴とする請求項1記載の燃料ガス供給システム。 The pressure reducing valve is provided with a distance measuring means for measuring the position of the valve body in the pressure reducing valve,
The control means is introduced into the pressure reducing valve so that the supply pressure of the fuel gas follows based on the operating speed of the valve body determined by the position and moving time of the valve body detected by the distance measuring means. 2. The fuel gas supply system according to claim 1, wherein control is performed so as to vary an introduction flow rate of the atmosphere to be changed.
前記制御手段は、前記空気供給流路に設けられたスピードコントローラの開速度を、当該空気供給流路を流れる空気圧力に応じて算出し、当該スピードコントローラを制御すること
を特徴とする請求項8記載の燃料ガス供給システム。 An air supply passage that extends from each of the air discharge side and the intake side of the compressor that takes in the air and discharges the compressed air is connected to the air introduction port that introduces air into the pressure reducing valve,
The said control means calculates the opening speed of the speed controller provided in the said air supply flow path according to the air pressure which flows through the said air supply flow path, and controls the said speed controller. The fuel gas supply system described.
前記制御手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記タンクの内部圧力から当該タンクの容積を換算して求め、状態方程式を利用して燃料ガスの流量を算出し、前記減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力とともに、算出した当該燃料ガスの流量を制御すること
を特徴とする請求項1記載の燃料ガス供給システム。 Pressure detecting means for detecting the internal pressure of the tank;
The control means calculates the volume of the tank from the internal pressure of the tank detected by the pressure detection means, calculates the flow rate of the fuel gas using a state equation, and the fuel downstream of the pressure reducing valve The fuel gas supply system according to claim 1, wherein the flow rate of the calculated fuel gas is controlled together with the gas supply pressure.
を特徴とする請求項10記載の燃料ガス供給システム。 The fuel gas supply system according to claim 10, wherein the control means obtains the internal temperature of the tank using an empirical formula.
前記制御手段は、前記タンクの内部圧力ではなく、前記歪み検出手段によって検出された歪みに基づいて、前記タンクの容積を換算して求めること
を特徴とする請求項10又は請求項11記載の燃料ガス供給システム。 Comprising strain detecting means for detecting strain caused by the internal pressure of the tank;
The fuel according to claim 10 or 11, wherein the control means obtains the volume of the tank based on the strain detected by the strain detection means instead of the internal pressure of the tank. Gas supply system.
を特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の燃料ガス供給システム。 The control means detects a fuel gas leak in a fuel supply flow path from the tank to a fuel gas supply destination, and shuts off the fuel gas supply when a fuel gas leak is detected. The fuel gas supply system according to any one of claims 1 to 12.
所定の基準圧に基づいて、前記タンクの供給口から供給されて燃料供給流路を流れる燃料ガスの圧力を減圧弁によって所定圧力に減圧する工程と、
前記減圧弁の下流に設けられた電気式圧力調整弁によって燃料供給流路の断面積を変化させて燃料ガスの供給量を制御する工程と、
前記減圧弁の下流における燃料ガスの供給圧力の変動量を、燃料ガスの流量を増加させる場合と減少させる場合とで一定とするように制御する工程とを備えること
を特徴とする燃料ガス供給制御方法。 Storing fuel gas filled from the outside in a tank at high pressure;
A step of reducing the pressure of the fuel gas supplied from the supply port of the tank and flowing through the fuel supply passage to a predetermined pressure by a pressure reducing valve based on a predetermined reference pressure;
A step of changing the cross-sectional area of the fuel supply flow path by an electric pressure regulating valve provided downstream of the pressure reducing valve to control the amount of fuel gas supplied;
And a step of controlling the fluctuation amount of the supply pressure of the fuel gas downstream of the pressure reducing valve so as to be constant when the flow rate of the fuel gas is increased and when it is decreased. Method.
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