JP2010127374A - Hydrogen storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素貯蔵材料が内装された水素タンクを備える水素貯蔵システムに関する。 The present invention relates to a hydrogen storage system including a hydrogen tank in which a hydrogen storage material is installed.
従来より、複数の水素タンクの内圧を検出し、最も高い内圧と最も低い内圧の差圧が設定された値以下になるように水素タンク内の水素を水素消費装置に排出する水素貯蔵システムが知られている(特許文献1参照)。
一般に、水素吸蔵材料や水素吸着材料等の水素貯蔵材料が内装された水素タンクは水素充填時に発熱する。そして発熱によって水素タンク内が高温になると、水素貯蔵材料が水素を貯蔵できなくなることから水素タンクの内圧が上昇する。このため上述の従来の水素貯蔵システムによれば、水素充填時、水素タンク内の水素が水素貯蔵材料に十分に貯蔵される前に排出されることにより、水素タンクの水素充填量が減少することがある。 Generally, a hydrogen tank equipped with a hydrogen storage material such as a hydrogen storage material or a hydrogen adsorption material generates heat when filled with hydrogen. When the temperature of the hydrogen tank becomes high due to heat generation, the hydrogen storage material cannot store hydrogen, so the internal pressure of the hydrogen tank increases. For this reason, according to the conventional hydrogen storage system described above, the hydrogen filling amount of the hydrogen tank is reduced by filling the hydrogen tank before the hydrogen in the hydrogen tank is sufficiently stored in the hydrogen storage material. There is.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は水素タンクの内圧が上昇することによって水素タンクの水素充填量が減少することを抑制可能な水素貯蔵システムを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the hydrogen storage system which can suppress that the hydrogen filling amount of a hydrogen tank reduces by the internal pressure of a hydrogen tank rising.
本発明に係る水素貯蔵システムは、水素タンクの内圧に応じて水素タンク内への水素の供給/停止を断続的に繰り返すことにより水素タンク内に水素を充填する。 The hydrogen storage system according to the present invention fills the hydrogen tank with hydrogen by intermittently repeating supply / stop of hydrogen into the hydrogen tank in accordance with the internal pressure of the hydrogen tank.
本発明に係る水素貯蔵システムによれば、水素タンク内に供給された水素が水素貯蔵材料に吸蔵されるのを待って水素タンク内に水素を再度供給するので、水素タンクの内圧が上昇することによって水素タンクの水素充填量が減少することを抑制できる。 According to the hydrogen storage system according to the present invention, the hydrogen supplied to the hydrogen tank waits for the hydrogen storage material to be occluded, and the hydrogen is supplied again to the hydrogen tank, so that the internal pressure of the hydrogen tank increases. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the hydrogen filling amount of the hydrogen tank.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる水素貯蔵システムについて説明する。 Hereinafter, a hydrogen storage system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔水素貯蔵システムの構成〕
本発明の実施形態となる水素貯蔵システムは、図1に示すように、水素貯蔵材料が内装された2つの水素タンクA,Bと、水素タンクA,Bから供給された水素を消費する燃料電池スタック等の水素消費装置2を備える。図1に示す実線の矢印は冷媒流路を示し、水素タンクA,B内の水素貯蔵材料を冷却することにより昇温された冷媒は水素タンクA,Bからラジエータ3に送られて冷却される。ラジエータ3により冷却された冷媒は水素消費装置2の放熱のために水素消費装置2に送られた後に、水素貯蔵材料を冷却するために再び水素タンクA,Bに供給される。ラジエータ3と水素消費装置2間の冷媒流路には開閉弁4と循環ポンプ5が設置され、開閉弁4と循環ポンプ5により冷媒流量が制御される。図1に示す一点破線の矢印は水素流路を示し、図示しない水素供給源から供給された水素はこの水素流路を通り水素タンクA,Bと水素消費装置2に供給される。水素タンクA,Bと水素流路の接続位置には水素タンクA,Bからの水素の流入出を制御するためのシャットバルブ6a,6bが設けられている。
[Configuration of hydrogen storage system]
As shown in FIG. 1, a hydrogen storage system according to an embodiment of the present invention includes two hydrogen tanks A and B in which hydrogen storage materials are housed, and a fuel cell that consumes hydrogen supplied from the hydrogen tanks A and B. A
〔制御系の構成〕
上記水素貯蔵システムは、水素タンクA,Bへの水素充填処理を制御するコントローラ7と、冷媒流路の上流側に位置する水素タンクBに流入する冷媒の温度Tw・MHinを検出する温度センサX1と、冷媒流路の下流側に位置する水素タンクAから流出する冷媒の温度Tw・MHoutを検出する温度センサX2と、ラジエータ3に流入する冷媒の温度Tw・Rinを検出する温度センサX3と、ラジエータ3から流出する冷媒の温度Tw・Routを検出する温度センサX4と、水素消費装置2に流入する冷媒の温度Tw・Sinを検出する温度センサX5と、水素消費装置2から流出する冷媒の温度Tw・Soutを検出する温度センサX6と、水素タンクAの内圧を検出する圧力センサY1と、水素タンクBの内圧を検出する圧力センサY2を有する。
[Control system configuration]
The hydrogen storage system includes a
〔水素充填処理〕
上記水素貯蔵システムでは、コントローラ7が以下に示す水素充填処理を実行することにより、水素タンクA,Bの内圧が上昇することによって水素タンクA,Bの水素充填量が減少することを抑制しながら水素タンクA,Bに水素を充填する。以下、図2に示すフローチャートを参照して、この水素充填処理を実行する際のコントローラ7の動作について説明する。図2に示すフローチャートは、コントローラ7に水素タンクA,Bへの水素の充填指令が入力されたタイミングで開始となり、水素充填処理はステップS1の処理に進む。なお水素充填処理の開始時にはシャットバルブ6a,6bは共に閉状態にあるものとする。
[Hydrogen filling treatment]
In the hydrogen storage system, the
ステップS1の処理では、コントローラ7が、圧力センサY1,Y2の出力を参照して水素タンクA,Bの内圧を検出する。これにより、ステップS1の処理は完了し、水素充填処理はステップS2の処理に進む。
In step S1, the
ステップS2の処理では、コントローラ7が、ステップS1の処理により検出された水素タンクA,Bの内圧が内装されている水素貯蔵材料の平衡圧(例えばプラトー圧)以下であるか否かを判別する。判別の結果、内圧が平衡圧以下でない場合、コントローラ7は水素充填処理をステップS12の処理に進める。一方、内圧が平衡圧以下である場合には、コントローラ7は水素充填処理をステップS3の処理に進める。
In the process of step S2, the
ステップS3の処理では、コントローラ7が、水素充填処理のループ回数を計数するためのプログラムカウンタnの値を1に設定する。これにより、ステップS3の処理は完了し、水素充填処理はステップS4の処理に進む。
In the process of step S3, the
ステップS4の処理では、コントローラ7が、水素タンクAのシャットバルブ6aを開放することにより水素タンクA内に水素を供給する。これにより、ステップS4の処理は完了し、水素充填処理はステップS5の処理に進む。
In the process of step S4, the
ステップS5の処理では、コントローラ7が、圧力センサY1の出力を参照して水素タンクAの内圧が設定圧Pnup(n=1,…,N)に到達したか否かを判別する。なお設定圧Pnupは図3に示すようにnの値の増加に伴い水素タンクAに水素がフル充填された際の水素タンクAの内圧(例えば35MPa)付近に漸近する値に設定されている。そしてコントローラ7は、水素タンクAの内圧が設定圧Pnupに到達したタイミングで水素充填処理をステップS6の処理に進める。
In step S5, the
ステップS6の処理では、コントローラ7が、水素タンクAのシャットバルブ6aを遮断するのと同時に水素タンクBのシャットバルブ6bを開放することにより、水素タンクA内への水素の供給を停止するのと同時に水素タンクB内への水素の供給を開始する。これにより、ステップS6の処理は完了し、水素充填処理はステップS7の処理に進む。
In the process of step S6, the
ステップS7の処理では、コントローラ7が、圧力センサY2の出力を参照して水素タンクBの内圧がステップS5の処理において用いた設定圧Pnupに到達したか否かを判別する。なお本実施形態では水素タンクBに対して用いる設定圧Pnupを水素タンクAに対して用いる設定圧Pnupと同じであるとしたが、図3に示すように、水素タンクBに対して用いる設定圧Pnupを水素タンクAに対して用いる設定圧Pnupと異ならせてもよい。また図4に示すように、1回目(n=1)の水素充填処理において一方の水素タンク(この場合は水素タンクA)に優先的に水素を設定圧(図4に示す例では30[MPa])まで充填するようしてもよいし、図5に示すように、1回目(n=1)の水素充填処理において両方の水素タンクに同時に水素を設定圧(図5に示す例では30[MPa])まで充填するようにしてもよい。そしてコントローラ7は、内圧が設定圧Pnupに到達したタイミングで水素充填処理をステップS8の処理に進める。
In the process of step S7, the
ステップS8の処理では、コントローラ7が、水素タンクBのシャットバルブ6bを遮断することにより、水素タンクB内への水素の供給を停止する。これにより、ステップS8の処理は完了し、水素充填処理はステップS9の処理に進む。
In the process of step S8, the
ステップS9の処理では、コントローラ7が、プログラムカウンタnの値が所定値Nであるか否かを判別する。判別の結果、プログラムカウンタnの値が所定値Nである場合、コントローラ7は、水素タンクA,Bの内圧は水素タンクA,Bに水素がフル充填された際の水素タンクA,Bの内圧に近い値になっていると判断し、水素充填処理をステップS12の処理に進める。一方、プログラムカウンタnの値が所定値Nでない場合には、コントローラ7は、水素タンクA,B内に水素がまだ十分に充填されていないと判断し、水素充填処理をステップS10の処理に進める。
In the process of step S9, the
ステップS10の処理では、コントローラ7が、圧力センサY1,Y2の出力を参照して水素タンクA,B内の水素貯蔵材料が水素を貯蔵することにより水素タンクA,Bの内圧が設定圧Pnupより低い設定圧Pndown(n=1,…,N)に到達したか否かを判別する。なお設定圧Pndownも設定圧Pnupと同様、図3に示すようにnの値の増加に伴い水素タンクAに水素がフル充填された際の水素タンクAの内圧(例えば35MPa)付近に漸近する値に設定されている。また本実施形態では水素タンクAと水素タンクBとで設定圧Pndownを同じとしたが、図3に示すように、水素タンクAと水素タンクBとで設定圧Pndownを異ならせてもよい。また水素タンクAの内圧が設定圧Pndownに到達したか否かの判断はステップS7〜S9の処理の間に完了し、水素タンクBの内圧が設定圧Pndownに到達したか否かの判断はステップS6の処理を実行する前のタイミングで完了するようにしてもよい。そしてコントローラ7は、水素タンクA,Bの内圧が設定圧Pndownに到達したタイミングで水素充填処理をステップS11の処理に進める。なお水素タンクAの内圧が水素タンクBの内圧よりも先に設定圧Pndownに到達した場合には、コントローラ7は水素充填処理をステップS11の処理に進めることにより水素タンクA内への水素供給を開始することが望ましい。
In the process of step S10, the
ステップS11の処理では、コントローラ7が、プログラムカウンタnの値を1増数する。これにより、ステップS11の処理は完了し、水素充填処理はステップS4の処理に戻る。
In the process of step S11, the
ステップS12の処理では、コントローラ7が、水素タンクA,Bのシャットバルブ6a,6bを開放することにより水素タンクA,B内に水素を供給する。なおこの際、水素の充填に伴い水素タンクA,B内の温度が上昇し、結果として水素貯蔵材料の平衡圧が増加して水素タンクA,B内の圧力が急激に上昇した場合には、コントローラ7は水素充填処理をステップS4の処理に戻すようにしてもよい。これにより、ステップS12の処理は完了し、水素充填処理はステップS13の処理に進む。
In the process of step S12, the
ステップS13の処理では、コントローラ7が、圧力センサY1,Y2の出力を参照して水素タンクA,Bの内圧が所定の水素充填自動停止圧(A/S圧,例えば水素がフル充填された際の水素タンクの内圧)に到達したか否かを判別する。そして水素タンクA,Bの内圧が所定の水素充填自動停止圧になったタイミングで水素充填処理をステップS14の処理に進める。
In the process of step S13, the
ステップS14の処理では、コントローラ7が、水素タンクA,Bのシャットバルブ6a,6bを遮断することにより水素タンクA,Bへの水素の供給を停止する。これにより、ステップS14の処理は完了し、一連の水素充填処理は終了する。
In the process of step S14, the
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる水素貯蔵システムでは、コントローラ7が、水素タンクA,Bの内圧に応じて水素タンクA,B内への水素の供給/停止を断続的に繰り返すことにより、水素タンクA,B内に水素を充填する。具体的には、コントローラ7は、水素タンクA,Bに水素を所定圧まで供給した後に水素の供給を停止し、水素貯蔵材料が水素を貯蔵することにより水素タンクA,Bの内圧が所定圧まで減少した段階で再び水素を供給する。そしてこのような構成によれば、水素タンクA,B内に供給された水素が水素貯蔵材料に吸蔵されるのを待って水素タンクA,B内に水素が再度供給されるので、水素タンクA,Bの内圧が上昇することによって水素タンクA,Bの水素充填量が減少することを抑制できる。
As is apparent from the above description, in the hydrogen storage system according to the embodiment of the present invention, the
また本発明の実施形態となる水素貯蔵システムでは、コントローラ7が、水素タンクA(又は水素タンクB)内への水素供給を停止している間、水素タンクB(又は水素タンクA)内に水素を供給することにより水素を継続して供給する。そしてこのような構成によれば、圧力や水素の供給量に応じて水素の供給を自動的に停止する装置が水素供給装置に設けられている場合であっても水素供給装置は連続して水素を供給することができるので、水素を速やかに充填することができる。
In the hydrogen storage system according to the embodiment of the present invention, while the
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば本実施形態では、コントローラ7は、水素タンクA,Bの内圧に応じて水素タンクA,B内への水素の供給/停止を断続的に繰り返すこととしたが、水素タンクA,Bの内圧は水素タンクA,B内の温度と相関関係を有するので、水素タンクA,B内に温度センサを設け、温度センサにより検出された水素タンクA,B内の温度に応じて水素タンクA,B内への水素の供給/停止を断続的に繰り返すようにしてもよい。また本実施形態では、水素タンクの本数は水素タンクAと水素タンクBの2本であったが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、3本以上の水素タンクを有する水素貯蔵システムにも適用することができる。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
As mentioned above, although embodiment which applied the invention made by the present inventors was described, this invention is not limited by description and drawing which make a part of indication of this invention by this embodiment. For example, in the present embodiment, the
2:水素消費装置
3:ラジエータ
4:開閉弁
5:循環ポンプ
6a,6b:シャットバルブ
A,B:水素タンク
X1〜X6:温度センサ
Y1,Y2:圧力センサ
2: Hydrogen consuming device 3: Radiator 4: Open / close valve 5:
Claims (2)
前記水素タンクの内圧又は内部温度を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記水素タンク内への水素の供給/停止を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記水素タンクの内圧又は内部温度に応じて前記水素タンク内への水素の供給/停止を断続的に繰り返すことにより水素タンク内に水素を充填すること
を特徴とする水素貯蔵システム。 A hydrogen tank equipped with hydrogen storage materials;
A detection unit for detecting an internal pressure or an internal temperature of the hydrogen tank;
A control unit that controls supply / stop of hydrogen into the hydrogen tank based on a detection result of the detection unit;
The control unit fills the hydrogen tank with hydrogen by intermittently repeating supply / stop of hydrogen into the hydrogen tank in accordance with an internal pressure or an internal temperature of the hydrogen tank. .
前記水素タンクを複数備え、前記制御部は、複数の水素タンクのうち、少なくとも1つの水素タンク内への水素供給を停止している間、他の水素タンクの少なくとも1つの水素タンク内に水素を供給することを特徴とする水素貯蔵システム。 The hydrogen storage system according to claim 1,
A plurality of the hydrogen tanks are provided, and the control unit supplies hydrogen to at least one of the other hydrogen tanks while hydrogen supply to at least one of the plurality of hydrogen tanks is stopped. A hydrogen storage system characterized by supplying.
Priority Applications (1)
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JP2008302190A JP2010127374A (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Hydrogen storage system |
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---|---|---|---|---|
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JP2016503947A (en) * | 2012-12-21 | 2016-02-08 | イナジー・オートモーティブ・システムズ・リサーチ・(ソシエテ・アノニム) | Method and system for generating power on a vehicle |
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2008
- 2008-11-27 JP JP2008302190A patent/JP2010127374A/en active Pending
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