JP2008106731A - Cooling system of hydrate fuel tank for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料をハイドレート状態で貯蔵する車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システムに関する。 The present invention relates to a cooling system for a hydrate fuel tank for a vehicle that stores fuel in a hydrate state.
近年、天然ガスや水素ガス等のガス燃料をハイドレート状態にして貯蔵・運搬する技術が開発されている。ハイドレートは、水分子のつくるクラスター(かご構造)の中にメタンや水素等のガスが取り込まれた構造を有するものであり、ガスの高圧圧縮による液化を要しないため、コスト・取扱い上の利点が多い。 In recent years, techniques for storing and transporting gas fuels such as natural gas and hydrogen gas in a hydrate state have been developed. Hydrate has a structure in which gases such as methane and hydrogen are taken into a cluster (cage structure) made of water molecules, and it does not require liquefaction by high-pressure compression of gas, so it has advantages in cost and handling. There are many.
このようなハイドレート燃料を自動車等の車両に適用し、ガスエンジンの燃料や燃料電池の水素供給源として用いる技術が従来から各種提案されている。例えば、特許文献1には、燃料タンクに貯蔵したハイドレートから分解して得られる燃料をエンジン燃料や燃料電池の水素源とする共に、ハイドレートの分解により生成される冷熱を冷凍庫や車内冷房用の冷熱源とする技術が開示されている。
車両の燃料タンクにハイドレート燃料を貯蔵する場合、外部から独立した状態で、ハイドレート状態を長時間維持する必要がある。特許文献1に開示されるような従来の技術では、エンジン排熱を利用してハイドレート燃料を溶融させながらガスを取出すことや、ハイドレートが溶融する際の冷熱を利用することのみに着目しており、外部から冷却用エネルギーを供給することなく独立して燃料のハイドレート状態を適切に維持・管理することは考慮されていなかった。
When hydrate fuel is stored in a fuel tank of a vehicle, it is necessary to maintain the hydrate state for a long time in a state independent from the outside. In the conventional technology as disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃料タンクに貯蔵したハイドレート燃料を冷却するエネルギー源として自己のハイドレート燃料を用い、完結したシステム内において燃料のハイドレート状態を維持可能とする車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses the hydrate fuel of its own as an energy source for cooling the hydrate fuel stored in the fuel tank, so that the hydrate state of the fuel can be maintained in a complete system. It aims at providing the cooling system of the hydrate fuel tank for vehicles.
上記目的を達成するため、本発明による車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システムは、車両に搭載され、ハイドレート状態の燃料を貯蔵する燃料タンクと、上記燃料タンクに連設され、上記燃料タンク内のハイドレート燃料を冷却する冷却手段と、上記冷却手段を駆動する駆動エネルギーを、上記燃料タンク内のハイドレート燃料を用いて生成する冷却駆動エネルギー生成手段と、上記燃料タンク内のハイドレート燃料の温度に基づいて、上記冷却駆動エネルギー生成手段で生成した駆動エネルギーによる上記冷却手段の作動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a cooling system for a hydrate fuel tank for a vehicle according to the present invention is mounted on a vehicle, stores a fuel in a hydrated state, is connected to the fuel tank, and is provided in the fuel tank. Cooling means for cooling the hydrate fuel, cooling drive energy generating means for generating drive energy for driving the cooling means using the hydrate fuel in the fuel tank, and hydrate fuel in the fuel tank And a control means for controlling the operation of the cooling means by the drive energy generated by the cooling drive energy generating means based on the temperature.
本発明による車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システムは、燃料タンクに貯蔵したハイドレート燃料を、自己のハイドレート燃料をエネルギー源として冷却することができ、外部からエネルギーを供給することなく、完結したシステム内で燃料のハイドレート状態を良好に維持することが可能となる。 The cooling system for a hydrate fuel tank for a vehicle according to the present invention can cool the hydrate fuel stored in the fuel tank using its own hydrate fuel as an energy source, and is completed without supplying energy from the outside. It is possible to maintain a good fuel hydrate state in the system.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1及び図2は本発明の実施の一形態に係り、図1は燃料システムの全体構成図、図2は燃料冷却制御ルーチンのフローチャートである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall configuration diagram of a fuel system, and FIG. 2 is a flowchart of a fuel cooling control routine.
図1に示す燃料システムは、水素ガスや天然ガス等をハイドレート化した燃料を、走行駆動用エネルギー源や電力発生用エネルギー源等に利用する車両に搭載されるものであり、燃料タンク1を冷却して燃料のハイドレート状態を適正に維持可能な冷却システムを含んでいる。本形態においては、燃料タンク1に貯蔵されるハイドレート燃料2は、メタン等の天然ガスをハイドレート化した燃料(NGH)であるものとして、ハイドレート燃料2から分離したガスを、走行駆動用のパワーユニット(P/U)としてのガスエンジン3に供給すると共に、水素と酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池4に供給する例を主として説明する。
The fuel system shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle that uses a fuel obtained by hydrating hydrogen gas, natural gas, or the like as an energy source for driving driving or an energy source for generating electric power. It includes a cooling system that can cool and maintain the fuel hydrate properly. In this embodiment, the
燃料タンク1に充填バルブ1aを介して補給・貯蔵されるハイドレート燃料2は、一定の温度に維持・管理され、コントロールバルブ5を介してガスエンジン3及び燃料電池4に供給される。コントロールバルブ5は、ハイドレートの溶融によって上昇するンク内の圧力を調整する圧力調整弁、溶融・分解したハイドレート燃料から水分を分離する分離器、燃料供給の際にハイドレートの溶融を促進するための加熱器等を一体的に備えるものであり、水分排出用の排出管6と、燃料ガスを供給するための燃料供給管7とが接続されている。ハイドレート燃料2から分離された水分は、排出管6を介して外部に排出或いは所定の容器に貯留され、ハイドレート燃料2から分離された燃料ガスは、燃料供給管7を介してガスエンジン3に供給される共に、天然ガスを水素ガスに改質する改質器8を介して燃料電池4に供給される。
Hydrate
尚、燃料タンク1に貯蔵されるハイドレート燃料2が水素ガスのハイドレートである場合には、改質器8は不要である。また、ガスエンジン3に代えて電動モータをP/Uとする電気自動車の場合には、燃料供給管7を、P/Uに接続することなく、直接的に(水素ガスの場合)或いは改質器8を介して(天然ガスの場合)、燃料電池4に接続する。
When the
燃料電池4は、ガスエンジン3や各種機器の電源、及び、燃料タンク1の冷却システムの電源として用いられる。燃料タンク1の冷却システムは、燃料タンク1(ハイドレート燃料2)を冷却する冷却手段としての冷却機系、この冷却機系を駆動する駆動エネルギーを、ハイドレート燃料を用いて生成する冷却駆動エネルギー生成手段としての燃料電池4、制御手段としての電子制御装置(ECU)20を主として構成されている。
The
冷却機系は、本形態においては、高圧蒸気の冷媒を液化する凝縮器10と、高圧冷媒を減圧する膨張弁11と、燃料タンク1に連設され、冷媒を蒸発させて熱交換する蒸発器12と、蒸発した冷媒を高圧に圧縮して凝縮器10に圧送する電動コンプレッサ(CP)13とを主として構成される冷媒サイクル系によって構成されており、電動コンプレッサ13は、ハイドレート燃料を用いて発電する燃料電池4からの電力によって駆動される。すなわち、燃料タンク1の冷却システムは、外部からエネルギーを供給することなく作動させることのできる完結した自己冷却システムとして構成されている。
In this embodiment, the cooler system is connected to the
尚、冷媒サイクル系の電動コンプレッサ13は、ガスエンジン3によって機械的に駆動されるコンプレッサとすることも可能である。その場合には、燃料タンク1内のハイドレート燃料2で運転されるガスエンジン3の動力の一部が、冷媒サイクル系を駆動する駆動エネルギーとなる。更に、冷却機系として冷媒サイクル系を用いることなく、ペルチェ素子等を用いた電子冷却により、冷却機系を構成しても良い。
Note that the refrigerant cycle system
冷媒サイクル系の作動は、マイクロコンピュータ等からなる電子制御装置(ECU)20によって制御される。ECU20は、燃料電池4から供給される電源で動作し、燃料電池4の発電を制御する共に、燃料タンク1に取付けられてタンク内温度(ハイドレート燃料の温度)を検出する温度センサ21からの信号に基づいて、電動コンプレッサ13及び電動コンプレッサ13の電源ラインに介装されたリレーRY1,RY2のON,OFFを制御する。
The operation of the refrigerant cycle system is controlled by an electronic control unit (ECU) 20 comprising a microcomputer or the like. The ECU 20 operates from a power source supplied from the
リレーRY1は、電動コンプレッサ13とリレーRY2との間に介装される1回路開閉型のリレーである。また、リレーRY2は、リレーRY1に直列的に接続され、リレーRY1と燃料電池4とを接続する回路と、リレーRY1と、車両外の外部電源30を接続可能な接続手段としての外部電源用コネクタ22とを接続する回路とを切換える2回路切換型のリレーである。
The relay RY1 is a one-circuit open / close type relay interposed between the
すなわち、リレーRY1の接点を閉じた状態において、リレーRY2の接点を燃料電池4側に切換えると、燃料電池4からの電力によって電動コンプレッサ13が駆動可能となる。一方、リレーRY2の接点を外部電源用コネクタ22側に切換えると、電動コンプレッサ13が外部電源用コネクタ22を介して外部電源30に接続可能となり、自己の保有するハイドレート燃料2を消費することなく、車両外の電源によって電動コンプレッサ13を駆動することができる。
That is, when the contact of the relay RY1 is switched to the
外部電源用コネクタ22は、ECU20によって接続状態が監視されており、車両を自宅の家庭用電源等の外部電源30を確保可能な場所に駐車し、外部電源用コネクタ22を外部電源30に接続すると、その接続状態がECU20によって検出される。外部電源用コネクタ22の外部電源30への接続を検出したECU20は、リレーRY1,RY2を制御し、電動コンプレッサ13の駆動電源を自己の燃料電池4から外部電源30に自動的に切換える。これにより、電動コンプレッサ13の駆動電源として自己の燃料電池4以外の電源を選択的に使用することができ、燃料節約が可能となる。
The connection state of the external
次に、以上の燃料タンク1の自己冷却システムの動作について説明する。燃料タンク1の自己冷却システムは、ECU20で実行される図2の燃料冷却制御ルーチンによって制御される。
Next, the operation of the above self-cooling system of the
図2の燃料冷却制御ルーチンは、所定周期毎或いは所定時間毎に実行されるルーチンであり、先ず、最初のステップS1で温度センサ21からの信号を読込んで燃料タンク1内の温度(ハイドレート燃料の温度)Tを調べ、燃料冷却用の電動コンプレッサ13のON要件が成立するか否かを判断する。電動コンプレッサ13のON要件は、具体的には、燃料タンク1内の温度(ハイドレート燃料の温度)Tが予め設定された温度閾値Tsetを超えている条件である。
The fuel cooling control routine of FIG. 2 is a routine that is executed every predetermined period or every predetermined time. First, in the first step S1, a signal from the
一般に、ハイドレート燃料の分解を完全に止めるには、例えば大気圧下で−80°C程度にまで温度を下げる必要があるが、ハイドレート燃料の特性として、この安定境界条件よりはるかに高温・低圧の不安定な条件下でも見かけ上安定に存在できる自己保存性を有することが知られている。従って、電動コンプレッサ13のON要件を決定する温度閾値Tsetは、このハイドレート燃料の自己保存性を最も効果的に利用できる温度、例えば、−20°Cに設定されている。
In general, in order to completely stop the decomposition of hydrate fuel, it is necessary to lower the temperature to, for example, about −80 ° C. under atmospheric pressure. However, as a characteristic of hydrate fuel, the temperature is much higher than this stable boundary condition. It is known to have a self-preserving property that can exist in an apparently stable state even under unstable conditions at low pressure. Therefore, the temperature threshold value Tset that determines the ON requirement of the
その結果、T≦Tsetである場合には、ハイドレート状態を良好に維持できるものとして、ステップS1からステップS7へ分岐し、リレーRY1をOFF(接点開)として電動コンプレッサ13をOFFとし、ルーチンを抜ける。尚、リレーRY2は、通常、外部電源側を開放して燃料電池4側に接続されており、外部電源用コネクタ22が外部電源30に接続されたことを検出した場合にのみ、外部電源30側に切換えられる。
As a result, if T ≦ Tset, it is assumed that the hydrate state can be maintained satisfactorily, branching from step S1 to step S7, relay RY1 is turned off (contact open),
一方、T>Tsetであり、電動コンプレッサ13のON要件が成立する場合には、ステップS1からステップS2へ進み、外部電源用コネクタ22の接続状態を調べて外部電源30の接続の有無を判断する。そして、外部電源30が接続されていない場合には、ステップS2からステップS3へ進み、燃料電池4の発電を開始させ、電動コンプレッサ13の起動分の電力を発電させる。
On the other hand, if T> Tset and the ON requirement of the
次に、ステップS3からステップS4へ進み、リレーRY2を燃料電池4側に接続した状態でリレーRY1をON(接点閉)し、ステップS6で、電動コンプレッサ13をONしてルーチンを抜ける。この電動コンプレッサ13のONにより、冷媒サイクル系が運転され、蒸発器12を介して燃料タンク1内のハイドレート燃料2が冷却される。
Next, the process proceeds from step S3 to step S4, the relay RY1 is turned on (contact closed) with the relay RY2 connected to the
この燃料電池4を介した自己冷却により、燃料タンク1内のハイドレート燃料2が冷却されて温度が低下し、温度閾値Tsetに達すると、本ルーチンが繰返し実行される過程で電動コンプレッサ13のON要件が成立と判断され(ステップS1)、ステップS7で電動コンプレッサ13の駆動が停止される。この電動コンプレッサ13の駆動停止により、燃料タンク1の燃料冷却も停止される。
When the
一方、ステップS2において、外部電源用コネクタ22が外部電源30に接続されたことが検出されると、ステップS2からステップS5へ進み、リレーRY1をONすると共にリレーRY2を燃料電池4側から外部電源30側に切換える。これにより、外部電源30から電動コンプレッサ13に電源が供給される。
On the other hand, when it is detected in step S2 that the external
そして、ステップS6で電動コンプレッサ13をONして冷媒サイクル系を運転し、蒸発器12を介して燃料タンク1内のハイドレート燃料2を冷却する。この外部電源30による燃料冷却においても、燃料温度が温度閾値Tsetに達すると電動コンプレッサ13が自動的に停止されることは、前述と同様である。
In
以上のように、本実施の形態においては、燃料タンク1のハイドレート燃料2を冷却する冷却システムを、完結した自己冷却システムとして構成し、燃料タンク1内にハイドレート燃料2が残存する限り、自己の保有するハイドレート燃料2を用いて発電した電力で冷媒サイクル系の電動コンプレッサ13を駆動することができる。これにより、外部からエネルギー的に独立した状態下においても、燃料タンク1内の燃料のハイドレート状態を長期間に渡って良好に維持することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the cooling system for cooling the
しかも、本冷却システムの一部に、外部電源用コネクタ22を備えることにより、長期間の駐車時等には、自己の保有するハイドレート燃料2を消費することなく、電動コンプレッサ13を家庭用電源等の外部電源30に接続して駆動することができ、燃費向上を図ることができる。
In addition, by providing the external
1 燃料タンク
2 ハイドレート燃料
4 燃料電池(冷却駆動エネルギー生成手段)
13 電動コンプレッサ(冷却手段)
20 電子制御装置(制御手段)
22 外部電源用コネクタ(接続手段)
30 外部電源
DESCRIPTION OF
13 Electric compressor (cooling means)
20 Electronic control device (control means)
22 External power supply connector (connecting means)
30 External power supply
Claims (5)
上記燃料タンクに連設され、上記燃料タンク内のハイドレート燃料を冷却する冷却手段と、
上記冷却手段を駆動する駆動エネルギーを、上記燃料タンク内のハイドレート燃料を用いて生成する冷却駆動エネルギー生成手段と、
上記燃料タンク内のハイドレート燃料の温度に基づいて、上記冷却駆動エネルギー生成手段で生成した駆動エネルギーによる上記冷却手段の作動を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システム。 A fuel tank mounted on the vehicle for storing hydrated fuel;
A cooling means connected to the fuel tank for cooling the hydrate fuel in the fuel tank;
Cooling drive energy generating means for generating drive energy for driving the cooling means using hydrate fuel in the fuel tank;
And a control means for controlling the operation of the cooling means by the drive energy generated by the cooling drive energy generating means based on the temperature of the hydrate fuel in the fuel tank. Tank cooling system.
上記燃料電池で発電した電力を、上記冷却手段の駆動エネルギーとして用いることを特徴とする請求項1記載の車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システム。 The cooling drive energy generating means is constituted by a fuel cell that generates power using hydrate fuel in the fuel tank,
2. The cooling system for a hydrate fuel tank for a vehicle according to claim 1, wherein the electric power generated by the fuel cell is used as driving energy for the cooling means.
上記燃料電池で発電した電力によって上記電動コンプレッサを駆動することを特徴とする請求項2記載の車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システム。 The cooling means comprises a refrigerant cycle system including a refrigerant compression process by an electric compressor,
The cooling system for a hydrate fuel tank for a vehicle according to claim 2, wherein the electric compressor is driven by electric power generated by the fuel cell.
上記接続手段を介して上記燃料電池と上記外部電源とを選択的に切換え、上記電動コンプレッサを駆動制御することを特徴とする請求項4記載の車両用ハイドレート燃料タンクの冷却システム。 The control means includes
5. The cooling system for a hydrate fuel tank for a vehicle according to claim 4, wherein the fuel cell and the external power source are selectively switched through the connection means to drive and control the electric compressor.
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KR101618359B1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-03 | 한국해양과학기술원 | Natural gas hydrate tank containers stacking system capable of self-generation and disposinf boiled off gas |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101618359B1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-03 | 한국해양과학기술원 | Natural gas hydrate tank containers stacking system capable of self-generation and disposinf boiled off gas |
CN107074337A (en) * | 2014-11-27 | 2017-08-18 | 韩国海洋科学技术院 | Can self power generation and handle boil-off gas gas hydrates tank container Load System |
EP3225535A4 (en) * | 2014-11-27 | 2018-05-23 | Korea Institute of Ocean Science and Technology | Natural gas hydrate tank container loading system enabling self-powered power generation and boil-off gas treatment |
US10246166B2 (en) | 2014-11-27 | 2019-04-02 | Korea Institute Of Ocean, Science And Technology | Natural gas hydrate tank container loading system enabling self-powered power generation and boil-off gas treatment |
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