JP2015132329A - Fuel gas tank loading device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガスタンク搭載装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel gas tank mounting device.
水素ガス等の燃料ガスを用いる、燃料電池車等の燃料ガスタンク搭載装置の開発が進められている。燃料ガスタンク搭載装置には、容量の異なる複数の燃料ガスタンクが備えられることがある。 Development of a fuel gas tank mounting device such as a fuel cell vehicle using a fuel gas such as hydrogen gas is underway. A fuel gas tank mounting device may be provided with a plurality of fuel gas tanks having different capacities.
特許文献1には、複数のタンクのうち最も放熱性の良い第1のタンクの温度情報に基づいて、第1のタンクの充填率が充填率規定値を超えないように燃料ガスの供給が制御されるタンク搭載装置が開示されている(請求項5)。
特許文献1に記載のタンク搭載装置では、充填時において温度上昇の最も小さい第1のタンクの温度情報に基づいてその充填率が算出され、この充填率を基に複数のタンクの充填が制御される。
タンクの充填率は、タンクの温度と充填されるガスの圧力で決まり、タンクの温度が低いほど高く、ガスの圧力が高いほど高い。従って、放熱性が最も良い第1のタンクの充填率が最も早く高くなる(段落0031)。そこで、特許文献1に記載のタンク搭載装置では、放熱性の最も良い第1のタンクの充填率を監視し、その充填率が100%となった時点で充填を完了する(段落0030)。
In Patent Document 1, the supply of fuel gas is controlled based on the temperature information of the first tank having the best heat dissipation among the plurality of tanks so that the filling rate of the first tank does not exceed the specified filling rate. A tank mounting device is disclosed (claim 5).
In the tank mounting device described in Patent Document 1, the filling rate is calculated based on the temperature information of the first tank with the smallest temperature rise during filling, and filling of a plurality of tanks is controlled based on this filling rate. The
The filling rate of the tank is determined by the temperature of the tank and the pressure of the gas to be filled, and is higher as the temperature of the tank is lower and higher as the gas pressure is higher. Therefore, the filling rate of the first tank having the best heat dissipation becomes the fastest (paragraph 0031). Therefore, in the tank mounting apparatus described in Patent Document 1, the filling rate of the first tank with the best heat dissipation is monitored, and filling is completed when the filling rate reaches 100% (paragraph 0030).
上記したように、特許文献1に記載のタンク搭載装置では、放熱性が最も良い第1のタンクの充填率が100%となった時点で充填を完了する。このとき、第1のタンクよりも放熱性が良くない他のタンクは、第1のタンクとの温度差分だけ充填率が目減りする。
ここで、放熱性が最も良い第1のタンクの容量が最も小さい場合、他のタンクの充填率の目減り分が大きく、トータルの充填量が減少する。
たとえば、容量5kgのタンクAと容量1kgのタンクBとを例として、説明する。充填終了時のタンクAとタンクBとの温度差を20℃とする。この温度差による充填率の目減りを5%とする。
タンクAが放熱性が最も良い第1のタンクである場合、充填終了時のタンクA、Bのトータルの充填量は、5+1×0.95=5.95kgとなる。
タンクBが放熱性が最も良い第1のタンクである場合、充填終了時のタンクA、Bのトータルの充填量は、1+5×0.95=5.75kgとなる。
タンクAとタンクBとの充填終了時の温度差が同じ条件であれば、容量の小さいタンクが目減りする方が、トータルの充填量を多くできる。
As described above, in the tank mounting device described in Patent Document 1, the filling is completed when the filling rate of the first tank with the best heat dissipation becomes 100%. At this time, the filling rate of other tanks that are less heat radiating than the first tank is reduced by the temperature difference from the first tank.
Here, when the capacity of the first tank having the best heat dissipation is the smallest, the decrease in the filling rate of the other tanks is large, and the total filling amount is reduced.
For example, a tank A having a capacity of 5 kg and a tank B having a capacity of 1 kg will be described as an example. The temperature difference between tank A and tank B at the end of filling is 20 ° C. The reduction in filling factor due to this temperature difference is set to 5%.
When the tank A is the first tank with the best heat dissipation, the total filling amount of the tanks A and B at the end of filling is 5 + 1 × 0.95 = 5.95 kg.
When the tank B is the first tank with the best heat dissipation, the total filling amount of the tanks A and B at the end of filling is 1 + 5 × 0.95 = 5.75 kg.
If the temperature difference at the end of filling between the tank A and the tank B is the same, the total filling amount can be increased by reducing the number of tanks with a small capacity.
特許文献1に記載のタンク搭載装置では、複数のタンクの容量を考慮せずに最も放熱性の良い第1のタンクを基準としているので、放熱性が最も良い第1のタンクの容量が他のタンクより小さい場合、トータルの充填量が小さくなってしまう。 In the tank mounting apparatus described in Patent Document 1, the first tank with the best heat dissipation is used as a reference without considering the capacity of a plurality of tanks. If it is smaller than the tank, the total filling amount becomes small.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のタンクへの燃料ガスの充填の制御が容易で、かつ、複数のタンクの容量に関係なく、燃料ガスの充填終了時に燃料ガスのトータルの充填量をより多くすることが可能な燃料ガスタンク搭載装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is easy to control the filling of the fuel gas into the plurality of tanks, and the total amount of the fuel gas at the end of the filling of the fuel gas irrespective of the capacity of the plurality of tanks. An object of the present invention is to provide a fuel gas tank mounting device capable of increasing the filling amount of the fuel gas.
本発明の燃料ガスタンク搭載装置は、
容量の異なる複数の燃料ガスタンクを備えた燃料ガスタンク搭載装置であって、
燃料ガスの使用時には、前記複数の燃料ガスタンクのうち容量の最も大きい最大容量タンクの温度が最も低くなるように、前記複数の燃料ガスタンクにおける前記燃料ガスの使用量をそれぞれ制御し、前記燃料ガスの充填時には、少なくとも前記最大容量タンクの温度に基づいて算出された当該最大容量タンクの充填率に基づいて、前記複数の燃料ガスタンクへの前記燃料ガスの充填を制御する制御装置を備えたものである。
The fuel gas tank mounting device of the present invention is
A fuel gas tank mounting device comprising a plurality of fuel gas tanks having different capacities,
When the fuel gas is used, the amount of the fuel gas used in the plurality of fuel gas tanks is controlled so that the temperature of the largest capacity tank having the largest capacity among the plurality of fuel gas tanks becomes the lowest. At the time of filling, there is provided a control device that controls filling of the fuel gas into the plurality of fuel gas tanks based on at least the filling rate of the maximum capacity tank calculated based on the temperature of the maximum capacity tank. .
本発明によれば、複数のタンクへの燃料ガスの充填の制御が容易で、かつ、複数のタンクの容量に関係なく、燃料ガスの充填終了時に燃料ガスのトータルの充填量をより多くすることが可能な燃料ガスタンク搭載装置を提供することができる。 According to the present invention, it is easy to control the filling of the fuel gas into the plurality of tanks, and the total filling amount of the fuel gas is increased at the end of the filling of the fuel gas regardless of the capacity of the plurality of tanks. It is possible to provide a fuel gas tank mounting device capable of supporting the above.
「燃料ガスタンク搭載装置」
図1を参照して、本発明に係る一実施形態の燃料ガスタンク搭載装置の構成について説明する。図1は、燃料ガス充填装置2から燃料ガスタンク搭載装置1に燃料ガスを充填している様子を示している。
"Fuel gas tank mounting device"
With reference to FIG. 1, the structure of the fuel gas tank mounting apparatus of one Embodiment which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 1 shows a state in which the fuel gas is filled into the fuel gas tank mounting device 1 from the fuel gas filling device 2.
燃料ガスとしては、水素ガス等が挙げられる。
燃料ガスタンク搭載装置1としては、燃料電池車等が挙げられる。
燃料ガス充填装置2としては、水素ガスステーション等が挙げられる。
Examples of the fuel gas include hydrogen gas.
Examples of the fuel gas tank mounting device 1 include a fuel cell vehicle.
Examples of the fuel gas filling device 2 include a hydrogen gas station.
本実施形態の燃料ガスタンク搭載装置1は、容量の異なる複数の燃料ガスタンクを備える。
図示する例では、容量の異なる複数の燃料ガスタンクとして、相対的に容量の大きい大容量タンク10と、相対的に容量の小さい小容量タンク20とを備えている。
ここでは、大容量タンク10が最大容量タンクである。
The fuel gas tank mounting device 1 of the present embodiment includes a plurality of fuel gas tanks having different capacities.
In the illustrated example, as a plurality of fuel gas tanks having different capacities, a
Here, the
大容量タンク10には、燃料ガス出入口を開閉するバルブ主止弁11と、タンク温度を測定する温度センサ等の温度測定手段T1とが設けられている。同様に、小容量タンク20には、燃料ガス出入口を開閉するバルブ主止弁21と、タンク温度を測定する温度センサ等の温度測定手段T2とが設けられている。
The large-
ガスタンク搭載装置1には、燃料ガス充填装置2から燃料ガスが充填される燃料ガス充填口30が設けられている。
燃料ガス充填口30に燃料ガス流路41が接続されている。燃料ガス流路41は燃料ガス流路42と燃料ガス流路43とに分岐され、それぞれ大容量タンク10、小容量タンク20に接続されている。
大容量タンク10には、燃料ガスの使用時にタンクから流出する燃料ガスが流下する燃料ガス流路44が接続されている。同様に、小容量タンク20には、燃料ガスの使用時にタンクから流出する燃料ガスが流下する燃料ガス流路45が接続されている。燃料ガス流路44、45は燃料ガス流路46に合流接続されている。
The gas tank mounting device 1 is provided with a fuel
A
A fuel
燃料ガス流路41の分岐点には、燃料ガスの充填時に、大容量タンク10、小容量タンク20、および燃料ガス流路41〜43内の燃料ガスの圧力を測定する圧力計P1が設けられている。
燃料ガス流路44、45の合流点には、燃料ガスの使用時に、大容量タンク10、小容量タンク20、および燃料ガス流路44〜46内の燃料ガスの圧力を測定する圧力計P1が設けられている。
A pressure gauge P1 for measuring the pressure of the fuel gas in the large-
A pressure gauge P1 that measures the pressure of the fuel gas in the large-
ガスタンク搭載装置1には、燃料ガスの充填と使用を制御する制御装置50が搭載されている。
制御装置50には、燃料ガスの充填時において、温度測定手段T1、T2、および圧力計P1の測定データが提供される。
制御装置50にはまた、燃料ガスの使用時において、温度測定手段T1、T2、および圧力計P2の測定データが提供される。
制御装置50はこれらデータに基づいて、大容量タンク10、小容量タンク20のバルブ主止弁11、22の開閉を制御し、燃料ガスの充填と使用を制御する。
制御装置50には、燃料ガス充填装置2に充填制御情報を送信する赤外線送信機60が接続されている。制御装置50は、赤外線送信機60を用いた赤外線通信によって、燃料ガス充填装置2からの燃料ガスの供給と停止を制御する。
The gas tank mounting device 1 is equipped with a
The
The
Based on these data, the
An
燃料ガス充填装置2には、燃料ガス貯蔵部71、ガスタンク搭載装置1の燃料ガス充填口30に接続される接続部72、燃料ガス貯蔵部71と接続部72とを接続する燃料ガス流路73、および、ガスタンク搭載装置1の赤外線送信機60からの充填制御情報を受信する赤外線受信機74が備えられている。
The fuel gas filling device 2 includes a fuel
本実施形態において、例えば、空状態から燃料ガスを充填したときの充填時間とタンク温度との関係が図2に示すものであったとする。
この例では、大容量タンク10および小容量タンク20のうち、小容量タンク20の方が放熱性が良く、温度上昇が小さい。タンクの充填率は、タンク温度と充填されるガスの圧力で決まり、タンク温度が低いほど高く、ガス圧力が高いほど高い。したがって、特段の工夫をしなければ、小容量タンク20の充填速度が最も速くなる。
「背景技術」の項に挙げた特許文献1では、小容量タンク20が所望値になった時点で充填を完了する。小容量タンク20の充填終了時の大容量タンク10と小容量タンク20との温度差をΔTとすると、大容量タンク10の充填率は、充填終了時のタンク温度差ΔT分、目減りする。そして、「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、容量の大きいタンクが目減りする方がトータルの充填率は低下する。
In this embodiment, for example, it is assumed that the relationship between the filling time and the tank temperature when the fuel gas is filled from an empty state is as shown in FIG.
In this example, of the large-
In Patent Document 1 listed in “Background Art”, the filling is completed when the small-
本実施形態では、ガスタンク搭載装置1の制御装置50は、燃料ガスの使用時には、複数の燃料ガスタンクのうち容量の最も大きい最大容量タンク(本実施形態では、大容量タンク10)の温度が最も低くなるように、複数の燃料ガスタンクにおける燃料ガスの使用量をそれぞれ制御する。
制御装置50は、図2に示したデータを基に、燃料ガスの使用時に、上記条件となるように、バルブ主止弁11、21の開閉を制御して、複数の燃料ガスタンクにおける燃料ガスの使用量をそれぞれ制御する。
燃料ガス使用時の使用時間とタンク温度との関係の例を図3に示す。
図3に示すように、好ましくは、制御装置50は、燃料ガス使用時において、大容量タンク10の温度が、小容量タンク20の温度より上記温度差ΔTだけ低くなるように、制御する。
In the present embodiment, the
Based on the data shown in FIG. 2, the
An example of the relationship between the usage time and the tank temperature when using fuel gas is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the
上記のように燃料ガスの使用を制御すると、次の燃料ガスの充填開始時には、最大容量タンク(本実施形態では、大容量タンク10)の温度が最も低くなっている。この場合、最大容量タンク(本実施形態では、大容量タンク10)の充填速度が最も速く、充填率が最も速く所望値(100%またはそれに近い値)となる。
そこで、ガスタンク搭載装置1の制御装置50は、燃料ガスの充填時には、最大容量タンク(本実施形態では、大容量タンク10)の温度に基づいて算出された最大容量タンクの充填率に基づいて、複数の燃料ガスタンクへの燃料ガスの充填を制御する。
制御装置50は、大容量タンク10の充填率が所望値(100%またはそれに近い値)となった時点で充填を終了するよう制御する。制御装置50は、大容量タンク10の充填率が所望値となったと判断したとき、バルブ主止弁11、21を閉じ、燃料ガス充填装置2にもその情報を送信して、燃料ガス充填装置2からの燃料ガスの充填を停止させる。
なお、制御装置50は必要に応じて、最大容量タンクの温度だけでなく、他のタンクの温度と充填率を考慮することができる。
When the use of the fuel gas is controlled as described above, the temperature of the maximum capacity tank (in the present embodiment, the large capacity tank 10) is the lowest at the start of the filling of the next fuel gas. In this case, the filling rate of the maximum capacity tank (in this embodiment, the large capacity tank 10) is the fastest, and the filling rate is the fastest to a desired value (a value close to 100%).
Therefore, the
The
Note that the
本実施形態では、初回充填時を除けば、常に、充填開始時に最大容量タンク(本実施形態では、大容量タンク10)の温度を他のタンクの温度より低くし、最大容量タンクの充填率を最も速く所望値(100%またはそれに近い値)にすることができる。充填終了時に、最大容量タンクより容量の小さい他のタンクの充填率は目減りする可能性もあるが、トータルの充填量を多くできる。 In this embodiment, except for the initial filling, the temperature of the maximum capacity tank (in this embodiment, the large capacity tank 10) is always lower than the temperature of other tanks at the start of filling, and the filling rate of the maximum capacity tank is increased. The fastest desired value (100% or close to it) can be achieved. At the end of filling, the filling rate of other tanks having a smaller capacity than the maximum capacity tank may be reduced, but the total filling amount can be increased.
上記したように、好ましくは、制御装置50は、燃料ガス使用時において、大容量タンク10の温度が、小容量タンク20の温度より上記温度差ΔTだけ低くなるように、制御する。この場合、大容量タンク10の充填率が所望値(100%またはそれに近い値)になったときに、小容量タンク20の温度を大容量タンク10の温度と同等レベルにすることができ、小容量タンク20の目減り量を少なくできる。
As described above, the
なお、本実施形態では、空状態から同条件で燃料ガスを充填したときの充填時間とタンク温度との関係において、大容量タンク10の温度上昇が小容量タンク20より大きい場合について説明したが、大容量タンク10の温度上昇が小容量タンク20より小さい場合においても、制御装置50の動作は同様である。
本発明はまた、3以上の燃料ガスタンクを備えた燃料ガスタンク搭載装置にも適用可能である。
In the present embodiment, the case where the temperature increase of the large-
The present invention is also applicable to a fuel gas tank mounting device having three or more fuel gas tanks.
本実施形態では、最大容量タンク(本実施形態では、大容量タンク10)の温度に基づいて燃料ガスの充填制御を行えばよいので、複数のタンクへの燃料ガスの充填の制御が容易である。 In this embodiment, since it is only necessary to perform fuel gas filling control based on the temperature of the maximum capacity tank (in this embodiment, the large capacity tank 10), it is easy to control the filling of fuel gas into a plurality of tanks. .
以上説明したように、本実施形態によれば、複数のタンクへの燃料ガスの充填の制御が容易で、かつ、複数のタンクの容量に関係なく、燃料ガスの充填終了時に燃料ガスのトータルの充填量をより多くすることが可能な燃料ガスタンク搭載装置1を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is easy to control the filling of the fuel gas into the plurality of tanks, and the total amount of the fuel gas at the end of the filling of the fuel gas regardless of the capacity of the plurality of tanks. The fuel gas tank mounting device 1 that can increase the filling amount can be provided.
本発明は、燃料電池車等の燃料ガスタンク搭載装置に好ましく利用できる。 The present invention can be preferably used for a fuel gas tank mounting device such as a fuel cell vehicle.
1 燃料ガスタンク搭載装置
2 燃料ガス充填装置
10 大容量タンク
11 バルブ主止弁
20 小容量タンク
21 バルブ主止弁
30 燃料ガス充填口
41〜46 燃料ガス流路
50 制御装置
60 赤外線送信機
71 燃料ガス貯蔵部
72 接続部
73 燃料ガス流路
74 赤外線受信機
P1、P2 圧力計
T1、T2 温度測定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas tank mounting apparatus 2 Fuel
Claims (1)
燃料ガスの使用時には、前記複数の燃料ガスタンクのうち容量の最も大きい最大容量タンクの温度が最も低くなるように、前記複数の燃料ガスタンクにおける前記燃料ガスの使用量をそれぞれ制御し、前記燃料ガスの充填時には、少なくとも前記最大容量タンクの温度に基づいて算出された当該最大容量タンクの充填率に基づいて、前記複数の燃料ガスタンクへの前記燃料ガスの充填を制御する制御装置を備えた、燃料ガスタンク搭載装置。 A fuel gas tank mounting device comprising a plurality of fuel gas tanks having different capacities,
When the fuel gas is used, the amount of the fuel gas used in the plurality of fuel gas tanks is controlled so that the temperature of the largest capacity tank having the largest capacity among the plurality of fuel gas tanks becomes the lowest. A fuel gas tank comprising a control device that controls filling of the fuel gas into the plurality of fuel gas tanks based on at least a filling rate of the maximum capacity tank calculated based on a temperature of the maximum capacity tank at the time of filling On-board equipment.
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