JP2009127853A - Fuel gas supply system, and fuel gas supply method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに燃料ガスを補給する燃料ガス補給システム及び燃料ガス補給方法に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply system and a fuel gas supply method for supplying fuel gas to a fuel gas tank of a fuel gas consuming apparatus.
近年、エンジンに換えて燃料ガス（例えば、水素ガス）と酸化ガス（例えば、空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギー源として搭載した燃料電池車両の開発が進められている。燃料電池車両には、燃料ガスタンクが搭載され、その燃料ガスタンクに対しては、水素ステーションなどの燃料ガス補給システムから燃料ガスが補給されている。 2. Description of the Related Art In recent years, development of a fuel cell vehicle in which a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas (for example, hydrogen gas) and an oxidizing gas (for example, air) is used as an energy source instead of an engine has been promoted. The fuel cell vehicle is equipped with a fuel gas tank, and the fuel gas tank is supplied with fuel gas from a fuel gas supply system such as a hydrogen station.
燃料ガス補給システムは、通常充填ノズルを車両に接続し、当該充填ノズルから高圧の燃料ガスを噴出して、車両の燃料ガスタンクに燃料ガスを補給している。この補給時の燃料ガス温度が高いと、このときの燃料ガスの状態変化の熱力学過程から、燃料ガスタンクに充填される燃料ガスの量が減少し、燃料ガスの充填効率が低下することがわかっている。このため、充填前に燃料ガスの温度を十分に下げておく必要がある（特許文献１参照）。 The fuel gas replenishment system normally connects a filling nozzle to a vehicle, ejects high-pressure fuel gas from the filling nozzle, and replenishes the fuel gas tank of the vehicle. If the fuel gas temperature at the time of replenishment is high, the amount of fuel gas filled in the fuel gas tank is reduced from the thermodynamic process of the change in the state of the fuel gas at this time, and the filling efficiency of the fuel gas is reduced. ing. For this reason, it is necessary to sufficiently lower the temperature of the fuel gas before filling (see Patent Document 1).
このため、燃料ガス補給システムでは、例えば図８に示すように燃料ガス補給流路２００上の畜ガス器２０１と充填機２０２との間に熱交換器２０３を設け、畜ガス器２０１内の高圧の燃料ガスを、熱交換器２０３で冷却し、その後充填機２０２から車両２０３の燃料ガスタンク２０４に充填するようにしている。 For this reason, in the fuel gas supply system, for example, as shown in FIG. 8, a heat exchanger 203 is provided between the livestock gas unit 201 and the filling machine 202 on the fuel gas supply channel 200, and The fuel gas is cooled by the heat exchanger 203, and then the fuel gas tank 204 of the vehicle 203 is filled from the filling machine 202.
しかしながら、上記燃料ガス補給システムにおいても、熱交換器２０３で冷却された燃料ガスが、管路を通じて充填機２０２に送られ、その後その充填機２０２のホース等を通じて車両２０３側に供給される。このように、燃料ガスは、冷却された後に常温の管路を通るので、最終的に燃料ガスタンク２０４に充填される際には、燃料ガスの温度が上昇している。このため、その分燃料ガスタンク２０４に充填される燃料ガス量が減少し、燃料ガスの充填効率が下がっている。 However, also in the fuel gas replenishment system, the fuel gas cooled by the heat exchanger 203 is sent to the filling machine 202 through a pipe line and then supplied to the vehicle 203 side through the hose of the filling machine 202 or the like. As described above, since the fuel gas passes through the normal temperature pipe line after being cooled, when the fuel gas tank 204 is finally filled, the temperature of the fuel gas rises. For this reason, the amount of fuel gas filled in the fuel gas tank 204 is reduced correspondingly, and the fuel gas filling efficiency is lowered.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、燃料ガスを低温に維持した状態で、燃料電池車両などの燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに燃料ガスを補給できる燃料ガス補給システム及び燃料ガス補給方法を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a fuel gas supply system and a fuel gas capable of supplying fuel gas to a fuel gas tank of a fuel gas consuming device such as a fuel cell vehicle while maintaining the fuel gas at a low temperature. Its purpose is to provide a supply method.
上記目的を達成するための本発明は、燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに燃料ガスを補給する燃料ガス補給システムであって、燃料ガスを冷却する冷却部と、前記冷却部から供給された燃料ガスを燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに充填する充填部とを上流側からこの順で備えた燃料ガス補給流路と、前記燃料ガス補給流路の充填部から分岐し、前記燃料ガス補給流路内の燃料ガスを流出させる分岐流路と、前記燃料ガス補給流路から分岐流路への燃料ガスの流出を許容するバルブと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel gas supply system for supplying fuel gas to a fuel gas tank of a fuel gas consuming apparatus, a cooling unit for cooling the fuel gas, and a fuel gas supplied from the cooling unit A fuel gas replenishing passage provided in this order from the upstream side and a filling portion for filling the fuel gas tank of the fuel gas consuming device in this order, and the fuel gas replenishing passage branching from the filling portion. And a valve that allows the fuel gas to flow out from the fuel gas supply channel to the branch channel.
本発明によれば、燃料ガス補給流路の冷却部で冷却された燃料ガスを、当該冷却部の下流側に流し、燃料ガス補給流路の充填部の分岐流路から流出させて、冷却部の下流側の燃料ガス補給流路を冷却することができる。これにより、燃料ガスの補給時に、冷却部で冷却された燃料ガスが燃料ガス補給流路内で温められることがなく、低温を維持したまま燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに充填される。この結果、燃料ガスタンクへの燃料ガスの充填量が増加し、燃料ガスの充填効率を向上できる。 According to the present invention, the fuel gas cooled in the cooling portion of the fuel gas supply passage is caused to flow downstream from the cooling portion, and is allowed to flow out from the branch flow passage of the filling portion of the fuel gas supply passage. The fuel gas supply passage on the downstream side can be cooled. Thus, when the fuel gas is replenished, the fuel gas cooled by the cooling unit is not warmed in the fuel gas replenishment flow path, and is filled in the fuel gas tank of the fuel gas consuming device while maintaining a low temperature. As a result, the amount of fuel gas filling the fuel gas tank increases, and the fuel gas filling efficiency can be improved.
上記燃料ガス補給システムにおける前記充填部は、燃料ガス消費装置側に対し燃料ガスを供給する充填ノズルと、その充填ノズルを先端に備えた充填ホースと、その充填ホースの後端が連結された連結部と、を有し、前記分岐流路は、前記充填ホースの連結部から分岐していてもよい。 The filling portion in the fuel gas replenishment system includes a filling nozzle for supplying fuel gas to the fuel gas consuming device side, a filling hose provided with the filling nozzle at the tip, and a rear end of the filling hose connected to each other. And the branch flow path may be branched from the connecting portion of the filling hose.
前記充填部は、燃料ガス消費装置側に対し燃料ガスを供給する充填ノズルと、その充填ノズルが先端に接続された充填ホースと、その充填ホースの後端が連結された連結部と、を有し、前記分岐流路は、前記充填ノズルから分岐していてもよい。かかる場合、充填ノズルまでの流路を冷却できるので、燃料ガスをより低温に維持し易くなる。 The filling portion has a filling nozzle for supplying fuel gas to the fuel gas consuming device side, a filling hose with the filling nozzle connected to the tip, and a connecting portion to which the rear end of the filling hose is connected. And the said branch flow path may be branched from the said filling nozzle. In this case, since the flow path to the filling nozzle can be cooled, the fuel gas can be easily maintained at a lower temperature.
前記分岐流路の終端は、前記燃料ガス補給流路における前記冷却部よりも上流側に接続されていてもよい。かかる場合、分岐流路から流出された燃料ガスを燃料ガス流路に戻し、循環させて、再利用できる。このため、燃料ガスの消費量を低減し、低コスト化を図ることができる。 The end of the branch channel may be connected to the upstream side of the cooling part in the fuel gas supply channel. In such a case, the fuel gas flowing out from the branch flow path can be returned to the fuel gas flow path and circulated for reuse. For this reason, consumption of fuel gas can be reduced and cost reduction can be achieved.
前記分岐流路の前記冷却部の上流側には、燃料ガスを圧縮するガス圧縮部と、その圧縮された燃料ガスを貯蔵するガス貯蔵部が上流側からこの順で設けられており、前記分岐流路の終端は、前記燃料ガス補給流路における前記ガス圧縮部の上流側に接続されていてもよい。かかる場合、分岐流路から燃料ガス補給流路に戻された燃料ガスが再度圧縮されて、ガス貯蔵部や冷却部に送られるので、燃料ガスの循環を好適に行うことができる。 A gas compression unit that compresses fuel gas and a gas storage unit that stores the compressed fuel gas are provided in this order from the upstream side on the upstream side of the cooling unit of the branch flow path. The end of the flow path may be connected to the upstream side of the gas compression section in the fuel gas supply flow path. In such a case, since the fuel gas returned from the branch channel to the fuel gas supply channel is compressed again and sent to the gas storage unit and the cooling unit, the fuel gas can be circulated suitably.
前記分岐流路は、燃料ガスを排気する排気ラインになっていてもよい。かかる場合、燃料ガス補給システムの配管構成が簡素化される。 The branch flow path may be an exhaust line for exhausting fuel gas. In this case, the piping configuration of the fuel gas supply system is simplified.
前記燃料ガス補給システムは、前記燃料ガス補給流路の冷却部の下流側の配管温度を検出する配管温度センサと、前記配管温度センサによる配管温度の検出結果に基づいて、前記バルブによる分岐流路側への燃料ガスの流出を許容する制御部と、をさらに有するようにしてもよい。かかる場合、分岐流路側に燃料ガスを流して行う燃料ガス補給流路の冷却を十分かつ確実に行うことができる。 The fuel gas replenishment system includes a pipe temperature sensor that detects a pipe temperature downstream of the cooling portion of the fuel gas replenishment flow path, and a branch flow path side by the valve based on a pipe temperature detection result by the pipe temperature sensor. And a control unit that allows the fuel gas to flow out to the tank. In such a case, it is possible to sufficiently and reliably cool the fuel gas replenishment flow path performed by flowing the fuel gas to the branch flow path side.
また、前記燃料ガス補給システムは、前記燃料ガス補給流路の冷却部の下流側の燃料ガス温度を検出するガス温度センサと、前記ガス温度センサによる燃料ガス温度の検出結果に基づいて、前記バルブによる分岐流路側への燃料ガスの流出を許容する制御部と、をさらに有するようにしてもよい。かかる場合、分岐流路側に燃料ガスを流して行う燃料ガス補給流路の冷却を十分かつ確実に行うことができる。 The fuel gas replenishment system includes: a gas temperature sensor that detects a fuel gas temperature downstream of a cooling portion of the fuel gas replenishment flow path; and a valve that is based on a detection result of the fuel gas temperature by the gas temperature sensor. And a controller that allows the fuel gas to flow out to the branch flow path side. In such a case, it is possible to sufficiently and reliably cool the fuel gas replenishment flow path performed by flowing the fuel gas to the branch flow path side.
別の観点による本発明は、燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに燃料ガスを補給する燃料ガスの補給方法であって、燃料ガス補給流路において、冷却部により燃料ガスを冷却し、充填部によりその燃料ガスを燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに充填する充填工程と、前記充填工程の前に、前記燃料ガス補給流路の冷却部で冷却された燃料ガスを、当該冷却部の下流側に流し、前記燃料ガス補給流路の充填部に接続された分岐流路から流出させて、前記冷却部の下流側の燃料ガス補給流路を冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel gas replenishment method for replenishing a fuel gas tank of a fuel gas consuming apparatus, wherein the fuel gas is cooled by a cooling unit in a fuel gas replenishment flow path, A filling step of filling the fuel gas tank of the fuel gas consuming device with the fuel gas, and before the filling step, the fuel gas cooled in the cooling portion of the fuel gas replenishment passage is caused to flow downstream of the cooling portion, And a cooling step of cooling the fuel gas supply passage on the downstream side of the cooling portion by flowing out from the branch flow passage connected to the filling portion of the fuel gas supply passage.
本発明によれば、燃料ガスの補給時に、冷却部で冷却された燃料ガスが燃料ガス補給流路内で温められることがなく、当該燃料ガスを低温のまま燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに充填できる。この結果、燃料ガスの充填量が増加し、燃料ガスの充填効率を向上できる。 According to the present invention, at the time of fuel gas replenishment, the fuel gas cooled by the cooling unit is not heated in the fuel gas replenishment flow path, and the fuel gas is filled in the fuel gas tank of the fuel gas consuming device while keeping the temperature low. it can. As a result, the amount of fuel gas filling increases, and the fuel gas filling efficiency can be improved.
前記燃料ガス補給方法において、前記分岐流路から流出された燃料ガスを前記燃料ガス補給流路の冷却部の上流側に戻し、循環させるようにしてもよい。 In the fuel gas supply method, the fuel gas flowing out from the branch flow path may be returned to the upstream side of the cooling portion of the fuel gas supply flow path and circulated.
また、前記分岐流路から流出された燃料ガスを、前記燃料ガス補給流路の冷却部の上流側に設けられたガス圧縮部の上流側に戻すようにしてもよい。 The fuel gas flowing out from the branch flow path may be returned to the upstream side of the gas compression section provided on the upstream side of the cooling section of the fuel gas supply flow path.
また、前記分岐流路から流出された燃料ガスを排気するようにしてもよい。 Further, the fuel gas flowing out from the branch flow path may be exhausted.
前記冷却工程は、燃料ガス補給流路の冷却部の下流側の配管温度を検出し、当該配管温度が予め設定された閾値を超えた場合に行われるようにしてもよい。 The cooling step may be performed when the pipe temperature on the downstream side of the cooling portion of the fuel gas supply passage is detected and the pipe temperature exceeds a preset threshold.
また、前記冷却工程は、燃料ガス補給流路の冷却部の下流側の燃料ガス温度を検出し、当該燃料ガス温度が予め設定された閾値を超えた場合に行われるようにしてもよい。 The cooling step may be performed when a fuel gas temperature downstream of the cooling portion of the fuel gas supply passage is detected and the fuel gas temperature exceeds a preset threshold value.
本発明によれば、燃料ガスの温度を低温に維持した状態で、燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに燃料ガスを充填できるので、燃料ガスタンクへの燃料ガスの充填量が増加し、燃料ガスの充填効率を向上できる。 According to the present invention, since the fuel gas tank of the fuel gas consuming apparatus can be filled with the fuel gas while the temperature of the fuel gas is maintained at a low temperature, the amount of fuel gas filled in the fuel gas tank is increased and the fuel gas filling is performed. Efficiency can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る燃料ガス補給システム１の構成の概略を示す説明図である。本実施の形態では、燃料電池を搭載した燃料ガス消費装置としての車両１００（移動体）の燃料ガスタンク１０１に、燃料ガスを補給する場合を例に採って説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a fuel gas supply system 1 according to the present embodiment. In the present embodiment, a case in which fuel gas is supplied to a fuel gas tank 101 of a vehicle 100 (moving body) as a fuel gas consuming apparatus equipped with a fuel cell will be described as an example.
なお、車両１００は、燃料ガスタンク１０１から燃料電池に燃料ガスとしての水素ガスを供給し、当該水素ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電させ、それを動力として駆動するものである。 The vehicle 100 supplies hydrogen gas as a fuel gas from the fuel gas tank 101 to the fuel cell, generates electric power by an electrochemical reaction between the hydrogen gas and the oxidizing gas, and drives it as power.
燃料ガス補給システム１は、例えば燃料ガス補給流路１０上に、水素ガスを圧縮するガス圧縮部としてのコンプレッサ１１と、圧縮された水素ガスが貯蔵されるガス貯蔵部としての蓄ガス器１２と、蓄ガス器１２から供給された水素ガスを冷却する冷却部としての熱交換器１３と、熱交換器１３から供給された水素ガスを車両１００の燃料ガスタンク１０１に充填する充填部としての充填機１４を、上流側からこの順で備えている。なお、燃料ガス補給流路１０の最上流部には、図示しない水素ガス供給源が接続されている。 The fuel gas supply system 1 includes, for example, a compressor 11 as a gas compression unit that compresses hydrogen gas on a fuel gas supply channel 10, and a gas storage device 12 as a gas storage unit that stores the compressed hydrogen gas. , A heat exchanger 13 as a cooling unit that cools the hydrogen gas supplied from the gas storage unit 12, and a filling machine as a filling unit that fills the fuel gas tank 101 of the vehicle 100 with the hydrogen gas supplied from the heat exchanger 13 14 in this order from the upstream side. A hydrogen gas supply source (not shown) is connected to the most upstream portion of the fuel gas supply passage 10.
充填機１４は、例えば水素ガスの流量や圧力の調整等を行う本体部２０と、当該本体部２０と連結部２１を介して接続された充填ホース２２と、充填ホース２２の先端部に接続された充填ノズル２３を備えている。充填ノズル２３は、例えば車両１００の燃料ガスタンク１０１に通じる充填口１０２に連結可能に構成されている。 The filling machine 14 is connected to, for example, a main body 20 that adjusts the flow rate and pressure of hydrogen gas, a filling hose 22 that is connected to the main body 20 via a connecting portion 21, and a front end of the filling hose 22. A filling nozzle 23 is provided. The filling nozzle 23 is configured to be connectable to, for example, a filling port 102 communicating with the fuel gas tank 101 of the vehicle 100.
例えば燃料ガス補給流路１０上における充填機１４の連結部２１には、分岐流路３０が接続されている。分岐流路３０の終端は、例えばコンプレッサ１１の上流側の燃料ガス補給流路１０に接続されている。この分岐流路３０により、コンプレッサ１１、畜ガス器１２、熱交換器１３及び充填機１４を通る水素ガスの循環回路が形成されている。例えば燃料ガス補給流路１０における分岐流路３０の分岐部３０ａには、分岐流路３０側への水素ガスの供給を許容する例えば開閉式のバルブ３１が接続されている。このバルブ３１の動作は、例えば後述の制御装置５０により制御されている。 For example, a branch channel 30 is connected to the connecting portion 21 of the filling machine 14 on the fuel gas supply channel 10. The end of the branch flow path 30 is connected to the fuel gas supply flow path 10 on the upstream side of the compressor 11, for example. The branch flow path 30 forms a hydrogen gas circulation circuit that passes through the compressor 11, the livestock gas unit 12, the heat exchanger 13, and the filling machine 14. For example, an opening / closing type valve 31 that allows supply of hydrogen gas to the branch channel 30 side is connected to the branch portion 30a of the branch channel 30 in the fuel gas supply channel 10. The operation of the valve 31 is controlled by, for example, a control device 50 described later.
また、例えば充填機１４の充填ノズル２３には、その配管（ノズル）自体の温度を検出する配管温度センサ４０と、配管内の水素ガスの温度を検出するガス温度センサ４１が設けられている。 For example, the filling nozzle 23 of the filling machine 14 is provided with a pipe temperature sensor 40 that detects the temperature of the pipe (nozzle) itself and a gas temperature sensor 41 that detects the temperature of hydrogen gas in the pipe.
配管温度センサ４０とガス温度センサ４１の検出結果は、制御装置５０に出力できる。制御装置５０は、当該検出温度に基づいて、バルブ３１の動作を制御する。例えば制御装置５０は、充填ノズル２３の配管温度や充填ノズル２３内の水素ガス温度が、予め設定された閾値より高い場合には、バルブ３１を開放して、燃料ガス補給流路１０内の水素ガスを分岐流路３０側に流すことができる。これにより、熱交換器１３で冷却された水素ガスを、熱交換器１３の下流側の燃料ガス補給流路１０に流すことができるので、当該燃料ガス補給流路１０を冷却できる。また、制御装置５０は、充填ノズル２３の配管温度や充填ノズル２３内の水素ガス温度が所定の閾値以下になった場合には、バルブ３１を閉じて、分岐流路３０への水素ガスの流出を停止できる。 The detection results of the pipe temperature sensor 40 and the gas temperature sensor 41 can be output to the control device 50. The control device 50 controls the operation of the valve 31 based on the detected temperature. For example, when the piping temperature of the filling nozzle 23 or the hydrogen gas temperature in the filling nozzle 23 is higher than a preset threshold value, the control device 50 opens the valve 31 and hydrogen in the fuel gas supply passage 10. Gas can be flowed to the branch flow path 30 side. Thereby, since the hydrogen gas cooled by the heat exchanger 13 can be flowed into the fuel gas supply passage 10 on the downstream side of the heat exchanger 13, the fuel gas supply passage 10 can be cooled. In addition, when the piping temperature of the filling nozzle 23 or the hydrogen gas temperature in the filling nozzle 23 falls below a predetermined threshold value, the control device 50 closes the valve 31 and causes the hydrogen gas to flow into the branch flow path 30. Can be stopped.
なお、制御装置５０は、例えば燃料ガス補給システム１のコンプレッサ１１、畜ガス器１２、熱交換器１３及び充填機１４などのその他の装置の動作も制御している。制御装置５０は、例えば内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、各装置の種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。 In addition, the control apparatus 50 also controls operation | movement of other apparatuses, such as the compressor 11, the livestock gas device 12, the heat exchanger 13, and the filling machine 14, of the fuel gas replenishment system 1, for example. The control device 50 is configured as a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM, for example. The CPU executes a desired calculation according to the control program and performs various processes and controls of each device. The ROM stores control programs and control data processed by the CPU. The RAM is mainly used as various work areas for control processing.
次に、以上の燃料ガス補給システム１を用いて行われる水素ガスの補給方法について説明する。図２は、かかる水素ガスの補給方法の概略を示すフローチャートである。 Next, a hydrogen gas replenishing method performed using the above fuel gas replenishment system 1 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an outline of such a hydrogen gas supply method.
先ず、車両１００が燃料ガス補給システム１の所定の補給位置に停止される（ステップＳ１）。次に、燃料ガス補給流路１０の冷却の要否が判定される（ステップＳ２）。このとき、まず、例えば配管温度センサ４０とガス温度センサ４１により、燃料ガス補給流路１０における熱交換器１３の下流側の配管内の水素ガス温度と、配管温度が検出される。制御装置５０は、この検出温度が、予め設定されている閾値より高いか否かを判定する。検出温度が閾値より高い場合には、燃料ガス補給流路１０の冷却が必要と判定し、検出温度が閾値以下であれば、燃料ガス補給流路１０の冷却が不要と判定する。 First, the vehicle 100 is stopped at a predetermined supply position of the fuel gas supply system 1 (step S1). Next, it is determined whether or not the fuel gas supply passage 10 needs to be cooled (step S2). At this time, first, for example, the pipe temperature sensor 40 and the gas temperature sensor 41 detect the hydrogen gas temperature and the pipe temperature in the pipe on the downstream side of the heat exchanger 13 in the fuel gas supply passage 10. The control device 50 determines whether or not the detected temperature is higher than a preset threshold value. If the detected temperature is higher than the threshold value, it is determined that the fuel gas supply passage 10 needs to be cooled. If the detected temperature is equal to or lower than the threshold value, it is determined that cooling of the fuel gas supply passage 10 is unnecessary.
例えば燃料ガス補給流路１０の冷却が必要と判定された場合には、バルブ３１が開放され、燃料ガス補給流路１０の水素ガスが分岐流路３０側に流れるようにする。これにより、図１に示したように熱交換器１３で冷却された水素ガスが、燃料ガス補給流路１０を通って充填機１４に供給され、その水素ガスが充填機１４から分岐流路３０に流出される。その後、水素ガスは、分岐流路３０を通じてコンプレッサ１１の上流側の燃料ガス補給流路１０に戻される。コンプレッサ１１の上流側に戻された水素ガスは、再びコンプレッサ１１、畜ガス器１２を通って熱交換器１３に供給され、循環する。この水素ガスの循環により、熱交換器１３の下流側の燃料ガス補給流路１０が冷却される（冷却工程：ステップＳ３）。 For example, when it is determined that the fuel gas supply passage 10 needs to be cooled, the valve 31 is opened so that the hydrogen gas in the fuel gas supply passage 10 flows toward the branch passage 30. Thereby, as shown in FIG. 1, the hydrogen gas cooled by the heat exchanger 13 is supplied to the filling machine 14 through the fuel gas supply passage 10, and the hydrogen gas is supplied from the filling machine 14 to the branch passage 30. To be leaked. Thereafter, the hydrogen gas is returned to the fuel gas supply passage 10 upstream of the compressor 11 through the branch passage 30. The hydrogen gas returned to the upstream side of the compressor 11 is supplied again to the heat exchanger 13 through the compressor 11 and the livestock gas unit 12 and circulates. Due to the circulation of the hydrogen gas, the fuel gas supply passage 10 on the downstream side of the heat exchanger 13 is cooled (cooling step: step S3).
この冷却工程中は、例えば配管温度センサ４０とガス温度センサ４１により、熱交換器１３の下流域の配管温度と水素ガス温度がモニタリングされ、配管温度及び水素ガス温度が閾値以下になったか否かが監視される。そして、配管温度と水素ガス温度が閾値以下になったときに、バルブ３１が閉じられ、分岐流路３０への水素ガスの流出が停止されて、燃料ガス補給流路１０の冷却が終了する（ステップＳ４）。なお、配管温度及び水素ガス温度が閾値以下になっていないときであっても、車両１００側の充填準備が完了した場合等には、必要に応じて燃料ガス補給流路１０の冷却を途中で終了してもよい。 During this cooling process, for example, the pipe temperature sensor 40 and the gas temperature sensor 41 monitor the pipe temperature and the hydrogen gas temperature in the downstream area of the heat exchanger 13, and whether or not the pipe temperature and the hydrogen gas temperature are below the threshold values. Is monitored. When the pipe temperature and the hydrogen gas temperature are equal to or lower than the threshold value, the valve 31 is closed, the outflow of the hydrogen gas to the branch channel 30 is stopped, and the cooling of the fuel gas supply channel 10 is finished ( Step S4). Even when the pipe temperature and the hydrogen gas temperature are not lower than the threshold values, when the preparation for filling on the vehicle 100 side is completed, the fuel gas supply passage 10 is cooled in the middle if necessary. You may end.
一方、燃料ガス補給流路１０の冷却が不要と判断された場合には、例えば車両１００の充填準備が完了するまで待機する（ステップＳ５）。 On the other hand, if it is determined that cooling of the fuel gas supply passage 10 is not necessary, for example, the vehicle 100 waits until preparation for filling the vehicle 100 is completed (step S5).
その後、燃料ガス補給流路１０が冷やされた状態で、充填ノズル２３が車両１００側の充填口１０２に連結され、燃料ガス補給流路１０を通じて燃料ガスタンク１０１に水素ガスが充填される（充填工程：ステップＳ６）。この充填工程では、コンプレッサ１１で圧縮された水素ガスが、畜ガス器１２から熱交換器１３に送られて冷却され、その後充填機１４に送られて、充填ホース２２及び充填ノズル２３を通じて車両１００側の燃料ガスタンク１０１に充填される。 Thereafter, with the fuel gas supply passage 10 cooled, the filling nozzle 23 is connected to the filling port 102 on the vehicle 100 side, and the fuel gas tank 101 is filled with hydrogen gas through the fuel gas supply passage 10 (filling step). : Step S6). In this filling step, the hydrogen gas compressed by the compressor 11 is sent from the livestock gas unit 12 to the heat exchanger 13 to be cooled, and then sent to the filling machine 14, and the vehicle 100 through the filling hose 22 and the filling nozzle 23. The fuel gas tank 101 on the side is filled.
以上の実施の形態によれば、燃料ガス補給流路１０の充填機１４に分岐流路３０が接続されているので、燃料ガス補給流路１０の熱交換器１３で冷却された水素ガスを、熱交換器１３の下流側に流し、分岐流路３０から流出させて、熱交換器１３の下流側の燃料ガス補給流路１０を冷却することができる。これにより、水素ガスの補給時に、水素ガスが熱交換器１３の下流側で温められることがなく、低温を維持したまま車両１００の燃料ガスタンク１０１に充填される。この結果、燃料ガスタンク１０１への水素ガスの充填量が増加し、水素ガスの充填効率を向上できる。 According to the above embodiment, since the branch flow path 30 is connected to the filling machine 14 of the fuel gas supply flow path 10, the hydrogen gas cooled by the heat exchanger 13 of the fuel gas supply flow path 10 is The fuel gas replenishment flow path 10 on the downstream side of the heat exchanger 13 can be cooled by flowing to the downstream side of the heat exchanger 13 and flowing out from the branch flow path 30. As a result, when the hydrogen gas is replenished, the hydrogen gas is not heated on the downstream side of the heat exchanger 13 and is filled in the fuel gas tank 101 of the vehicle 100 while maintaining a low temperature. As a result, the filling amount of hydrogen gas into the fuel gas tank 101 increases, and the filling efficiency of hydrogen gas can be improved.
また、以上の実施の形態では、分岐流路３０が充填機１４の連結部２１に接続されているので、充填ホース２２などに比べて分岐流路３０やバルブ３１の接続を容易に行うことができる。 Moreover, in the above embodiment, since the branch flow path 30 is connected to the connecting portion 21 of the filling machine 14, the branch flow path 30 and the valve 31 can be easily connected as compared with the filling hose 22 and the like. it can.
また、分岐流路３０の終端が、燃料ガス補給流路１０における熱交換器１３よりも上流側に接続されているので、分岐流路３０から取り出した水素ガスを再び燃料ガス補給流路１０に戻し循環させて再利用することができる。これにより、水素ガスの使用量が低減し、低コスト化できる。また、分岐流路３０の終端は、コンプレッサ１１の上流側に接続されているので、このコンプレッサ１１の圧力を用いて水素ガスの循環を好適に行うことができる。 Further, since the end of the branch flow path 30 is connected to the upstream side of the heat exchanger 13 in the fuel gas supply flow path 10, the hydrogen gas taken out from the branch flow path 30 is returned to the fuel gas supply flow path 10 again. It can be recycled for reuse. Thereby, the usage-amount of hydrogen gas reduces and it can reduce cost. Moreover, since the terminal end of the branch flow path 30 is connected to the upstream side of the compressor 11, the hydrogen gas can be circulated suitably using the pressure of the compressor 11.
燃料ガス補給流路１０には、充填機１４の配管温度を検出する温度センサ４０と、充填機１４の水素ガスの温度を検出するガス温度センサ４１が設けられ、制御装置５０により、当該温度センサ４０、４１による温度検出結果に基づいて、分岐流路３０側への水素ガスの流出を許容するようにしたので、燃料ガス補給流路１０の冷却を十分かつ確実に行うことができる。 The fuel gas supply passage 10 is provided with a temperature sensor 40 for detecting the piping temperature of the filling machine 14 and a gas temperature sensor 41 for detecting the temperature of the hydrogen gas of the filling machine 14. Based on the temperature detection results of 40 and 41, the hydrogen gas is allowed to flow out to the branch channel 30 side, so that the fuel gas supply channel 10 can be sufficiently and reliably cooled.
なお、以上の実施の形態では、燃料ガス補給流路１０の冷却を、２つの温度センサ４０、４１の検出結果に基づいて行っていたが、どちらか一方であってもよい。なお、配管温度センサ４０は、燃料ガス補給流路１０の温度を正確に測定できる点で優れている。また、温度センサ４０、４１は、熱交換器１３の下流側の温度を検出できれば、他の場所に設置されていてもよい。 In the above embodiment, the cooling of the fuel gas supply passage 10 is performed based on the detection results of the two temperature sensors 40 and 41, but either one may be used. The pipe temperature sensor 40 is excellent in that the temperature of the fuel gas supply passage 10 can be accurately measured. Further, the temperature sensors 40 and 41 may be installed in other places as long as the temperature on the downstream side of the heat exchanger 13 can be detected.
以上の実施の形態では、分岐流路３０が燃料ガス補給流路１０のコンプレッサ１１の上流側に接続されていたが、熱交換器１３より上流側であれば、他の場所であってもよい。また、分岐流路３０は、図３に示すように燃料ガス補給流路１０に戻されず、水素ガスを外部に排出する排気ラインになっていてもよい。かかる場合も、燃料ガス補給流路１０の熱交換器１３で冷却された水素ガスを、熱交換器１３の下流側に流し、分岐流路３０から排気することにより、熱交換器１３の下流側の燃料ガス補給流路１０を冷却することができる。また、この場合、燃料ガス補給システム１の配管構造を簡素化できる。 In the above embodiment, the branch flow path 30 is connected to the upstream side of the compressor 11 in the fuel gas supply flow path 10, but may be located elsewhere as long as it is upstream from the heat exchanger 13. . Further, the branch flow path 30 may be an exhaust line that discharges hydrogen gas to the outside without returning to the fuel gas supply flow path 10 as shown in FIG. Also in such a case, the hydrogen gas cooled by the heat exchanger 13 of the fuel gas replenishment flow path 10 flows to the downstream side of the heat exchanger 13 and is exhausted from the branch flow path 30, so that the downstream side of the heat exchanger 13. The fuel gas supply passage 10 can be cooled. In this case, the piping structure of the fuel gas supply system 1 can be simplified.
以上の実施の形態では、分岐流路３０が充填機１４の連結部２１に接続されていたが、他の部分、例えば図４に示すように充填ノズル２３に接続されていてもよい。この場合、充填ノズル２３における分岐流路３０の分岐部３０ａにバルブ３１が設けられる。かかる場合、熱交換器１３で冷却された水素ガスが燃料ガス補給流路１０のより下流側まで流れるので、車両１００側へ供給される直前までのより長い区間の燃料ガス補給流路１０を冷却できる。この結果、車両１００側へ供給される水素ガスをより低温に維持しやすくなり、水素ガスの充填量を増やすことができる。 In the above embodiment, the branch flow path 30 is connected to the connecting portion 21 of the filling machine 14, but may be connected to another portion, for example, the filling nozzle 23 as shown in FIG. In this case, the valve 31 is provided in the branch part 30 a of the branch flow path 30 in the filling nozzle 23. In such a case, since the hydrogen gas cooled by the heat exchanger 13 flows to the downstream side of the fuel gas supply passage 10, the fuel gas supply passage 10 in the longer section until just before being supplied to the vehicle 100 side is cooled. it can. As a result, the hydrogen gas supplied to the vehicle 100 side can be easily maintained at a lower temperature, and the filling amount of the hydrogen gas can be increased.
なお、この例においても、図５に示すように分岐流路３０が燃料ガス補給流路１０に戻されず、排気ラインになっていてもよい。 Also in this example, as shown in FIG. 5, the branch flow path 30 may not be returned to the fuel gas supply flow path 10 but may be an exhaust line.
上述の実施の形態において、例えば図６に示すように畜ガス器１２と充填機１４との間の燃料ガス補給流路１０に減圧弁６０を設けてもよい。かかる場合、例えば燃料ガス補給流路１０の冷却の際に、水素ガスを減圧して分岐流路３０に流すことができる。これにより、例えば分岐流路３０が低圧用の設計でよく、低コストでなおかつ小型化できる。 In the above-described embodiment, for example, as shown in FIG. 6, a pressure reducing valve 60 may be provided in the fuel gas supply passage 10 between the livestock gas unit 12 and the filling machine 14. In such a case, for example, when the fuel gas supply passage 10 is cooled, the hydrogen gas can be depressurized and allowed to flow to the branch passage 30. Thereby, for example, the branch flow path 30 may be designed for low pressure, and the cost can be reduced and the size can be reduced.
また、上述の実施の形態において、例えば図７に示すようにコンプレッサ１１の上流側から畜ガス器１２と熱交換器１３の間まで通じるバイパス流路７０を設けてもよい。かかる場合、例えば燃料ガス補給流路１０の冷却の際に、水素ガスをコンプレッサ１１で圧縮することなく、バイパス流路７０を通して熱交換器１３に送ることができる。こうすることにより、例えば分岐流路３０に低圧の水素ガスを流すことができるので、分岐流路３０が低圧用の設計でよく、低コストでなおかつ小型化できる。 Further, in the above-described embodiment, for example, as shown in FIG. 7, a bypass flow path 70 that leads from the upstream side of the compressor 11 to between the livestock gas unit 12 and the heat exchanger 13 may be provided. In such a case, for example, when the fuel gas supply passage 10 is cooled, the hydrogen gas can be sent to the heat exchanger 13 through the bypass passage 70 without being compressed by the compressor 11. By doing so, for example, low-pressure hydrogen gas can flow through the branch flow path 30, so the branch flow path 30 may be designed for low pressure, and can be reduced in cost and size.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
例えば以上の実施の形態で記載した燃料ガス補給流路１０には、コンプレッサ１１、畜ガス器１２、熱交換器１３及び充填機１４が配置されていたが、当然他の機能を有する装置が配置されていてもよい。また、充填機１４の構成も上記例に限られない。さらに、以上の実施の形態で記載した燃料ガス補給システム１は、燃料ガスとして水素ガスを補給するものであったが、燃料ガスとして他のガスを補給する場合にも本発明は適用できる。燃料ガス消費装置としては、例えば車両，船舶，ロボット，及び携帯端末等を採用することができる。また、燃料ガスタンクは、必ずしも燃料ガス消費装置内に搭載されている必要はない。 For example, in the fuel gas supply passage 10 described in the above embodiment, the compressor 11, the livestock gas unit 12, the heat exchanger 13, and the filling machine 14 are arranged. Of course, devices having other functions are arranged. May be. Further, the configuration of the filling machine 14 is not limited to the above example. Furthermore, although the fuel gas supply system 1 described in the above embodiment supplies hydrogen gas as the fuel gas, the present invention can also be applied to the case of supplying other gas as the fuel gas. As the fuel gas consumption device, for example, a vehicle, a ship, a robot, a portable terminal, and the like can be adopted. Further, the fuel gas tank is not necessarily mounted in the fuel gas consuming apparatus.
１ 燃料ガス補給システム
１０ 燃料ガス補給流路
１１ コンプレッサ
１２ 畜ガス器
１３ 熱交換器
１４ 充填機
２２ 充填ホース
２３ 充填ノズル
３０ 分岐流路
１００ 車両
１０１ 燃料ガスタンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas replenishment system 10 Fuel gas replenishment flow path 11 Compressor 12 Livestock gas machine 13 Heat exchanger 14 Filling machine 22 Filling hose 23 Filling nozzle 30 Branch flow path 100 Vehicle 101 Fuel gas tank
Claims (14)
燃料ガスを冷却する冷却部と、前記冷却部から供給された燃料ガスを燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに充填する充填部とを上流側からこの順で備えた燃料ガス補給流路と、
前記燃料ガス補給流路の充填部から分岐し、前記燃料ガス補給流路内の燃料ガスを流出させる分岐流路と、
前記燃料ガス補給流路から分岐流路への燃料ガスの流出を許容するバルブと、を有することを特徴とする、燃料ガス補給システム。 A fuel gas supply system for supplying fuel gas to a fuel gas tank of a fuel gas consumption device,
A fuel gas replenishment flow path provided with a cooling part for cooling the fuel gas, and a filling part for filling the fuel gas tank of the fuel gas consuming apparatus with the fuel gas supplied from the cooling part in this order from the upstream side;
A branch flow path that branches off from the filling portion of the fuel gas supply flow path and causes the fuel gas in the fuel gas supply flow path to flow out;
A fuel gas supply system comprising: a valve that allows the fuel gas to flow out from the fuel gas supply channel to the branch channel.
前記分岐流路は、前記充填ホースの連結部から分岐していることを特徴とする、請求項１に記載の燃料ガス補給システム。 The filling portion has a filling nozzle for supplying fuel gas to the fuel gas consuming device side, a filling hose provided with the filling nozzle at the tip, and a connecting portion to which the rear end of the filling hose is connected. ,
The fuel gas supply system according to claim 1, wherein the branch flow path branches off from a connecting portion of the filling hose.
前記分岐流路は、前記充填ノズルから分岐していることを特徴とする、請求項１に記載の燃料ガス補給システム。 The filling portion has a filling nozzle for supplying fuel gas to the fuel gas consuming device side, a filling hose with the filling nozzle connected to the tip, and a connecting portion to which the rear end of the filling hose is connected. And
The fuel gas supply system according to claim 1, wherein the branch channel is branched from the filling nozzle.
前記分岐流路の終端は、前記燃料ガス補給流路における前記ガス圧縮部の上流側に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の燃料ガス補給システム。 On the upstream side of the cooling section of the branch channel, a gas compression section that compresses fuel gas and a gas storage section that stores the compressed fuel gas are provided in this order from the upstream side,
5. The fuel gas supply system according to claim 4, wherein an end of the branch flow path is connected to an upstream side of the gas compression section in the fuel gas supply flow path.
前記配管温度センサによる配管温度の検出結果に基づいて、前記バルブによる分岐流路側への燃料ガスの流出を許容する制御部と、を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の燃料ガス補給システム。 A pipe temperature sensor for detecting a pipe temperature downstream of the cooling portion of the fuel gas supply passage;
A control unit that allows fuel gas to flow out to the branch flow path side by the valve based on a detection result of the pipe temperature by the pipe temperature sensor. The fuel gas supply system described.
前記ガス温度センサによる燃料ガス温度の検出結果に基づいて、前記バルブによる分岐流路側への燃料ガスの流出を許容する制御部と、を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の燃料ガス補給システム。 A gas temperature sensor for detecting a fuel gas temperature downstream of the cooling portion of the fuel gas supply passage;
A control unit that allows fuel gas to flow out to the branch flow path side by the valve based on the detection result of the fuel gas temperature by the gas temperature sensor. The fuel gas supply system described in 1.
燃料ガス補給流路において、冷却部により燃料ガスを冷却し、充填部によりその燃料ガスを燃料ガス消費装置の燃料ガスタンクに充填する充填工程と、
前記充填工程の前に、前記燃料ガス補給流路の冷却部で冷却された燃料ガスを、当該冷却部の下流側に流し、前記燃料ガス補給流路の充填部に接続された分岐流路から流出させて、前記冷却部の下流側の燃料ガス補給流路を冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする、燃料ガス補給方法。 A fuel gas supply method for supplying fuel gas to a fuel gas tank of a fuel gas consuming apparatus,
In the fuel gas replenishment flow path, the filling step of cooling the fuel gas by the cooling unit and filling the fuel gas into the fuel gas tank of the fuel gas consuming device by the filling unit;
Before the filling step, the fuel gas cooled in the cooling portion of the fuel gas supply passage is caused to flow downstream from the cooling portion, and from a branch passage connected to the filling portion of the fuel gas supply passage. And a cooling step of cooling the fuel gas supply passage on the downstream side of the cooling section.
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