JP2015158257A - ガス充填システム、ガス充填方法、および制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水素充填システム1は、水素ガスを圧縮する圧縮機11に対してそれぞれ並列に設けられ、圧縮機11により圧縮された水素ガスを貯留可能な蓄圧器B1〜B4と、圧縮機11から蓄圧器B1〜B4それぞれに流入する水素ガスの有無を調節する遮断弁J1〜J4と、蓄圧器B1〜B4それぞれから外部のタンクTへの水素ガスの流出の有無を調節する遮断弁K1〜K4と、蓄圧器B1〜B4において充填が完了していない蓄圧器について、残圧が高い順に圧縮機11からの水素ガスを流入させるよう遮断弁J1〜J4の調節を制御する制御部19とを備える。
【選択図】図1
Description
差圧式水素充填装置は、蓄圧器に一旦水素ガスを蓄圧させることにより、圧縮機の出力流量が前記の規定流量に達していなくても、規定の昇圧率で水素ガスを水素自動車に充填できる。例えば、特許文献1には、複数の蓄ガス手段に充填された水素を水素自動車の車載タンクに移送する水素充填装置が開示されている。この水素充填装置は、複数の蓄ガス手段のうち、圧力の低い蓄ガス手段から充填を開始し、当該蓄ガス手段による充填が完了してから、次に圧力が高い蓄ガス手段からの充填を開始するものである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、できるだけ多くのタンクに燃料ガスを充填することができる、ガス充填システム、ガス充填方法、および制御装置を提供することを目的とする。
[2]上記のガス充填システムの前記制御部は、残圧が高い順に前記圧縮機からの前記燃料ガスを流入させるようにする前記第1の開閉部の調整と、前記蓄圧器から前記外部のタンクへ前記燃料ガスを流出させるようにする前記第2の開閉部の調整と、を並行して行うように構成されてもよい。
図1は、本実施形態である水素充填システム(ガス充填システム)、および充填対象である水素自動車の構成の例を示す図である。同図に示すように、水素充填システム1は、差圧式水素充填システム(差圧式水素ガス供給システム)である。すなわち、水素充填システム1は、4台の蓄圧器B1〜B4を並列に備え、これらの蓄圧器B1〜B4のうちいずれかの蓄圧器から、ガス供給ラインL1を経由して、充填対象である水素自動車2のタンクT(車載タンク)に燃料ガスを充填する。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスである。また、水素充填システム1は、水素ガスの供給元である外部の水素タンクから供給される水素ガスを圧縮機11で昇圧させ、昇圧された水素ガスを、ガス補充ラインL2を経由して蓄圧器B1〜B4のうち補充対象である蓄圧器に補充する。
なお、本実施形態では、蓄圧器の台数を4台とするが、蓄圧器の台数は4台に限られず複数であればよい。
また、ガス供給ラインL1には、蓄圧器B2と調節弁14の入力端との間の配管系に、遮断弁K2と逆止弁D2とが直列に設けられている。遮断弁K2は、弁を開状態と閉状態とで遷移させることにより、蓄圧器B2から調節弁14に向けた水素ガスの送出の有無を変化させる。逆止弁D2は、蓄圧器B2から調節弁14の方向に水素ガスを流通させる一方、その逆流を防止する。
また、ガス供給ラインL1には、蓄圧器B3と調節弁14の入力端との間の配管系に、遮断弁K3と逆止弁D3とが直列に設けられている。遮断弁K3は、弁を開状態と閉状態とで遷移させることにより、蓄圧器B3から調節弁14に向けた水素ガスの送出の有無を変化させる。逆止弁D3は、蓄圧器B3から調節弁14の方向に水素ガスを流通させる一方、その逆流を防止する。
また、ガス供給ラインL1には、蓄圧器B4と調節弁14の入力端との間の配管系に、遮断弁K4と逆止弁D4とが直列に設けられている。遮断弁K4は、弁を開状態と閉状態とで遷移させることにより、蓄圧器B4から調節弁14に向けた水素ガスの送出の有無を変化させる。逆止弁D4は、蓄圧器B4から調節弁14の方向に水素ガスを流通させる一方、その逆流を防止する。
調節弁14は、流通する水素ガスの流量を調整する。
流量計15は、流通する水素ガスの流量を計測し、その流量値を制御部19(制御装置)に供給する。
予冷機16は、流通する水素ガスの温度を所定温度以下に下げるよう冷却する。
カプラ18は、水素自動車2のタンクTの流入口に着脱可能な高圧水素充填用の継手カプラである。
また、ガス補充ラインL2には、逆止弁12の出力端と蓄圧器B2との間の配管系に、逆止弁C2と遮断弁J2とが直列に設けられている。逆止弁C2は、圧縮機11から蓄圧器B2の方向に水素ガスを流通させる一方、その逆流を防止する。遮断弁J2は、弁を開状態と閉状態とで遷移させることにより、圧縮機11から蓄圧器B2に向けた水素ガスの送出の有無を変化させる。
また、ガス補充ラインL2には、逆止弁12の出力端と蓄圧器B3との間の配管系に、逆止弁C3と遮断弁J3とが直列に設けられている。逆止弁C3は、圧縮機11から蓄圧器B3の方向に水素ガスを流通させる一方、その逆流を防止する。遮断弁J3は、弁を開状態と閉状態とで遷移させることにより、圧縮機11から蓄圧器B3に向けた水素ガスの送出の有無を変化させる。
また、ガス補充ラインL2には、逆止弁12の出力端と蓄圧器B4との間の配管系に、逆止弁C4と遮断弁J4とが直列に設けられている。逆止弁C4は、圧縮機11から蓄圧器B4の方向に水素ガスを流通させる一方、その逆流を防止する。遮断弁J4は、弁を開状態と閉状態とで遷移させることにより、圧縮機11から蓄圧器B4に向けた水素ガスの送出の有無を変化させる。
なお、第1の開閉部に、逆止弁C1〜C4を含めてもよい。同様に、第2の開閉部に、逆止弁D1〜D4を含めてもよい。
また、蓄圧器B2の流入出口近傍には、圧力計P2が設けられる。圧量計P2は、蓄圧器B2からタンクTへの水素ガスの移送時に蓄圧器B2が流出させる水素ガスの圧力、および、圧縮機11から蓄圧器B2への水素ガスの補充時に蓄圧器B2に流入させる水素ガスの圧力を計測する。圧力計P2は、計測により得た圧力値を制御部19に供給する。
また、蓄圧器B3の流入出口近傍には、圧力計P3が設けられる。圧量計P3は、蓄圧器B3からタンクTへの水素ガスの移送時に蓄圧器B3が流出させる水素ガスの圧力、および、圧縮機11から蓄圧器B3への水素ガスの補充時に蓄圧器B3に流入させる水素ガスの圧力を計測する。圧力計P3は、計測により得た圧力値を制御部19に供給する。
また、蓄圧器B4の流入出口近傍には、圧力計P4が設けられる。圧量計P4は、蓄圧器B4からタンクTへの水素ガスの移送時に蓄圧器B4が流出させる水素ガスの圧力、および、圧縮機11から蓄圧器B4への水素ガスの補充時に蓄圧器B4に流入させる水素ガスの圧力を計測する。圧力計P4は、計測により得た圧力値を制御部19に供給する。
また、タンクTへの水素ガスの移送中において、蓄圧器B1〜B4のうち水素ガスを移送中の蓄圧器を除く蓄圧器であって充電が完了していない蓄圧器について、制御部19は、圧力計P1〜P4による圧力値に応じて、残圧が高い順に圧縮機11からの水素ガスを流入させるよう遮断弁J1〜J4の調節を制御する。
(2)タンクTの容量および充填圧力は、137L(70MPaGまで充填)とする。
(3)蓄圧器B1〜B4それぞれの容量および補充圧力は、254.5L(93MPaGまで補充)とする。
(4)水素充填システム1の圧縮機11から蓄圧器への補充時間は、7minとする。
(5)水素充填システム1の圧縮機11の能力は、100Nm3/hとする。
(6)水素自動車2への水素ガス充填時の昇圧率は、28.2MPa/minとする。
(7)水素自動車2への水素充填時間は、3minとする。
この構成により、できるだけ多くの水素自動車2のタンクTに、燃料ガスである水素を充填することができる。
圧縮機11から蓄圧器への水素ガスの充填と、蓄圧器からタンクTへの水素ガスの充填とは、同時に並行して実行されてもよい。
例えば、残圧が低い蓄圧器から順にタンクTへの水素ガスの充填を行うのと並行して、残圧が高い蓄圧器から順に圧縮機11による水素ガスの充填を行ってもよい。この場合、タンクTへ水素ガスの充填を行う蓄圧器と、圧縮機11による水素ガスの充填が行われる蓄圧器とは異なる蓄圧器になる。
例えば、残圧が低い蓄圧器から順にタンクTへの水素ガスの充填を行う動作と、残圧が最も高い蓄圧器に対する圧縮機11による水素ガスの充填と、残圧が最も高い蓄圧器によるタンクTへの水素ガスの充填と、が並行して行われてもよい。
いずれの場合にも、蓄圧器への水素ガスの充填と、蓄圧器からタンクTへの水素ガスの充填とが並行して行われるため、より作業効率を高くすることが可能となる。
Claims (4)
- 燃料ガスを圧縮する圧縮機に対してそれぞれ並列に設けられ、前記圧縮機により圧縮された燃料ガスを貯留可能な複数の蓄圧器と、
前記圧縮機から前記複数の蓄圧器それぞれへの燃料ガスの流入の有無を調節する第1の開閉部と、
前記複数の蓄圧器それぞれから外部のタンクへの燃料ガスの流出の有無を調節する第2の開閉部と、
前記複数の蓄圧器において充填が完了していない蓄圧器について、残圧が高い順に前記圧縮機からの燃料ガスを流入させるよう前記第1の開閉部の調節を制御する制御部と、
を備えるガス充填システム。 - 前記制御部は、残圧が高い順に前記圧縮機からの前記燃料ガスを流入させるようにする前記第1の開閉部の調整と、前記蓄圧器から前記外部のタンクへ前記燃料ガスを流出させるようにする前記第2の開閉部の調整と、を並行して行う、請求項1に記載のガス充填システム。
- 燃料ガスを圧縮する圧縮機に対してそれぞれ並列に設けられ、前記圧縮機により圧縮された燃料ガスを貯留可能な複数の蓄圧器と、前記圧縮機から前記複数の蓄圧器それぞれへの燃料ガスの流入の有無を調節する第1の開閉部と、前記複数の蓄圧器それぞれから外部のタンクへの燃料ガスの流出の有無を調節する第2の開閉部と、を備えたガス充填システムにおけるガス充填方法であって、
前記複数の蓄圧器において充填が完了していない蓄圧器について、残圧が高い順に前記圧縮機からの燃料ガスを流入させるよう前記第1の開閉部の調節を制御する制御ステップ、
を有するガス充填方法。 - 燃料ガスを圧縮する圧縮機に対してそれぞれ並列に設けられ、前記圧縮機により圧縮された燃料ガスを貯留可能な複数の蓄圧器と、前記圧縮機から前記複数の蓄圧器それぞれへの燃料ガスの流入の有無を調節する開閉部と、を備えたガス充填システムにおける前記開閉部を制御する制御装置であって、
前記複数の蓄圧器において充填が完了していない蓄圧器について、残圧が高い順に前記圧縮機からの燃料ガスを流入させるよう前記開閉部の調節を制御する制御部、
を備える制御装置。
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