JP2017145903A - Method for operating gas supply system - Google Patents

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Akira Kawase
暁 河瀬
航一 加藤
Koichi Kato
航一 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of sensors as small as possible and simplify the control.SOLUTION: A method for operating a hydrogen gas supply system 10 detects temperature of a second hydrogen tank 14b while a first solenoid valve 20a and a second solenoid valve 20b are open, and closes the first solenoid valve 20a or second solenoid valve 20b when it is determined that detected temperature of the second hydrogen tank 14b exceeds a lower limit threshold temperature or determined that the temperature exceeds an upper limit threshold temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスを貯留するとともに、前記ガスの移動による温度変化特性が異なる複数のガスタンクを備えるガス供給システムの運転方法に関する。   The present invention relates to a method for operating a gas supply system that stores a gas and includes a plurality of gas tanks having different temperature change characteristics due to the movement of the gas.

例えば、燃料電池車両に搭載されるガス供給システムでは、複数本の燃料タンク(ガスタンク)を備え、各燃料タンクから燃料電池スタックに燃料ガスを供給する場合がある。   For example, a gas supply system mounted on a fuel cell vehicle may include a plurality of fuel tanks (gas tanks) and supply fuel gas from each fuel tank to the fuel cell stack.

この種のガス供給システムでは、各燃料タンクのタンク圧を検出する複数の圧力センサを設ける必要がなく、装置構成に要する費用及び装置重量の削減を図るため、特許文献1に開示されている高圧ガスシステムが提案されている。この高圧ガスシステムは、複数の高圧ガスタンクを備え、各高圧ガスタンクには、遮断弁及び温度センサが設けられている。   In this type of gas supply system, there is no need to provide a plurality of pressure sensors for detecting the tank pressure of each fuel tank, and the high pressure disclosed in Patent Document 1 is intended to reduce the cost and the weight of the device. Gas systems have been proposed. The high-pressure gas system includes a plurality of high-pressure gas tanks, and each high-pressure gas tank is provided with a shut-off valve and a temperature sensor.

そして、開弁要求に応じて複数の遮断弁を開弁した後、いずれかの温度センサから出力される温度信号の温度が、所定温度を超えた場合に、該温度信号を出力する高圧ガスタンク以外の別の高圧ガスタンクの遮断弁が閉弁されている。   And after opening a plurality of shut-off valves in response to the valve opening request, when the temperature of the temperature signal output from any of the temperature sensors exceeds a predetermined temperature, other than the high pressure gas tank that outputs the temperature signal Another high pressure gas tank shut-off valve is closed.

これにより、各高圧ガスタンクに温度センサを備えるだけでよく、特に各高圧ガスタンクに圧力センサを備える必要がなく、装置構成に要する費用が嵩むことを防止し、装置重量が増大することを防ぐことができる、としている。   Accordingly, it is only necessary to provide a temperature sensor for each high-pressure gas tank, and it is not particularly necessary to provide a pressure sensor for each high-pressure gas tank, preventing an increase in the cost required for the device configuration and preventing an increase in the weight of the device. It can be done.

特開2013−253672号公報JP2013-253672A

本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、センサ数を可及的に削減させることができるとともに、制御の簡素化を図ることが可能なガス供給システムの運転方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in connection with this type of technology, and provides a method for operating a gas supply system capable of reducing the number of sensors as much as possible and simplifying control. The purpose is to do.

本発明に係る運転方法が適用されるガス供給システムは、ガスを貯留するとともに、前記ガスの移動による温度変化特性が異なる複数のガスタンクと、前記複数のガスタンクから供給される前記ガスを流通させるガス流路とを備えている。各ガスタンクには、各ガスタンクとガス流路との間でガスの流れを許容及び遮断する遮断弁が設けられている。少なくともガスの移動による温度変化が最も大きなガスタンクを測定用ガスタンクとし、前記測定用ガスタンクには、温度センサが設けられている。   A gas supply system to which an operation method according to the present invention is applied includes a plurality of gas tanks that store gas and have different temperature change characteristics due to movement of the gas, and a gas that circulates the gas supplied from the plurality of gas tanks And a flow path. Each gas tank is provided with a shut-off valve that allows and blocks gas flow between each gas tank and the gas flow path. A gas tank having the greatest temperature change due to gas movement is used as a measurement gas tank, and a temperature sensor is provided in the measurement gas tank.

この運転方法は、各ガスタンクに設けられた遮断弁が開弁された状態で、測定用ガスタンクの温度を検知する工程を有している。そして、この運転方法は、検知された測定用ガスタンクの温度が、所定値以上変化したと判断された際、あるいは所定の閾値に至ったと判断された際、該測定用ガスタンク又は他のガスタンクに設けられた遮断弁を閉弁させる工程を有している。   This operation method includes a step of detecting the temperature of the measurement gas tank in a state in which the shutoff valve provided in each gas tank is opened. This operation method is provided in the measurement gas tank or another gas tank when it is determined that the detected temperature of the measurement gas tank has changed by a predetermined value or more, or when it is determined that the temperature reaches a predetermined threshold. A step of closing the shut-off valve provided.

また、各ガスタンクには、ガスが出入りする口元部にシール部材が設けられていることが好ましい。その際、検知された測定用ガスタンクの温度が、シール部材のシール特性に基づいた下限閾値温度を下回ったと判断された際、該測定用ガスタンクに設けられた遮断弁を閉弁させる工程を有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that each gas tank is provided with a sealing member at a mouth portion through which gas enters and exits. At that time, when it is determined that the detected temperature of the gas tank for measurement is lower than the lower limit threshold temperature based on the seal characteristics of the seal member, the process has a step of closing the shut-off valve provided in the gas tank for measurement. Is preferred.

さらに、測定用ガスタンクに設けられた遮断弁を閉弁させた後、該測定用ガスタンクの温度が、所定値以上上昇した際、該測定用ガスタンクに設けられた前記遮断弁を開弁させることが好ましい。   Further, after closing the shut-off valve provided in the measurement gas tank, when the temperature of the measurement gas tank rises above a predetermined value, the shut-off valve provided in the measurement gas tank may be opened. preferable.

さらにまた、検知された測定用ガスタンクの温度が、シール部材のシール特性に基づいた上限閾値温度を上回ったと判断された際、他のガスタンクに設けられた遮断弁を閉弁させることが好ましい。   Furthermore, when it is determined that the detected temperature of the measurement gas tank exceeds the upper threshold temperature based on the sealing characteristics of the seal member, it is preferable to close the shutoff valves provided in the other gas tanks.

また、他のガスタンクに設けられた遮断弁を閉弁させた後、測定用ガスタンクの温度が、所定値以上下降した際、該他のガスタンクに設けられた前記遮断弁を開弁させることが好ましい。   In addition, after closing the shut-off valve provided in another gas tank, when the temperature of the measurement gas tank drops by a predetermined value or more, it is preferable to open the shut-off valve provided in the other gas tank. .

さらに、温度センサによる温度検知が不能である際、測定用ガスタンクに設けられた遮断弁を閉弁させることが好ましい。   Furthermore, when temperature detection by the temperature sensor is impossible, it is preferable to close the shut-off valve provided in the measurement gas tank.

本発明によれば、各ガスタンクに設けられた遮断弁が開弁された状態で、測定用ガスタンクの温度を検知している。そして、検知された測定用ガスタンクの温度が、所定値以上変化したと判断された際、あるいは所定の閾値に至ったと判断された際、該測定用ガスタンク又は他のガスタンクに設けられた遮断弁が閉弁されている。   According to the present invention, the temperature of the gas tank for measurement is detected in a state where the shut-off valve provided in each gas tank is opened. When it is determined that the detected temperature of the measurement gas tank has changed by a predetermined value or more, or when it is determined that the temperature has reached a predetermined threshold, a shut-off valve provided in the measurement gas tank or another gas tank is provided. The valve is closed.

このため、複数のガスタンクの中、ガスの移動による温度変化が最も大きなガスタンクである測定用ガスタンクの温度を検知すればよい。従って、センサ数を可及的に削減することができるとともに、制御の簡素化を図ることが可能になる。   For this reason, it is only necessary to detect the temperature of the measurement gas tank, which is the gas tank having the largest temperature change due to the movement of the gas among the plurality of gas tanks. Therefore, the number of sensors can be reduced as much as possible, and the control can be simplified.

本発明の第1の実施形態に係る運転方法が適用される水素ガス供給システムの概略構成説明図である。It is a schematic structure explanatory view of a hydrogen gas supply system to which an operation method concerning a 1st embodiment of the present invention is applied. 前記運転方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the said driving | running method. 前記運転方法において、第2水素タンクから第1水素タンクに水素ガスが移動する際の圧力と温度との関係説明図である。In the said operation method, it is explanatory drawing of the relationship between the pressure and temperature at the time of hydrogen gas moving from a 2nd hydrogen tank to a 1st hydrogen tank. 前記運転方法において、前記第1水素タンクから前記第2水素タンクに水素ガスが移動する際の圧力と温度との関係説明図である。In the said operation method, it is explanatory drawing of the relationship between the pressure and temperature at the time of hydrogen gas moving from the said 1st hydrogen tank to the said 2nd hydrogen tank. 本発明の第2の実施形態に係る水素ガス供給システムの概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing of the hydrogen gas supply system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る水素ガス供給システムの概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing of the hydrogen gas supply system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係る運転方法が適用される水素ガス供給システム(ガス供給システム)10は、燃料電池スタック12に接続されて、例えば、燃料電池電気自動車に搭載される。   As shown in FIG. 1, a hydrogen gas supply system (gas supply system) 10 to which an operation method according to the first embodiment of the present invention is applied is connected to a fuel cell stack 12, for example, a fuel cell electric vehicle. Mounted on.

燃料電池スタック12は、図示しないが、複数の発電セルが積層される。燃料電池スタック12には、水素ガス供給システム10から燃料ガスとして水素ガスが供給されるとともに、図示しないエアポンプ(コンプレッサ)から酸化剤ガス(圧縮空気)が供給される。   Although the fuel cell stack 12 is not shown, a plurality of power generation cells are stacked. The fuel cell stack 12 is supplied with hydrogen gas as a fuel gas from the hydrogen gas supply system 10 and with an oxidant gas (compressed air) from an air pump (compressor) (not shown).

水素ガス供給システム10は、水素ガスを貯留するとともに、前記水素ガスの移動による温度変化特性が異なる複数、例えば、2つの高圧ガスタンクである第1水素タンク14a及び第2水素タンク14bを備える。第1水素タンク14aは、容量の大きな大タンクを構成する一方、第2水素タンク14bは、前記第1水素タンク14aよりも容量の小さな小タンクを構成する。   The hydrogen gas supply system 10 includes a plurality of first hydrogen tanks 14a and second hydrogen tanks 14b that are, for example, two high-pressure gas tanks that store hydrogen gas and have different temperature change characteristics due to movement of the hydrogen gas. The first hydrogen tank 14a constitutes a large tank having a large capacity, while the second hydrogen tank 14b constitutes a small tank having a smaller capacity than the first hydrogen tank 14a.

第2水素タンク14bは、水素ガスの移動による温度変化が最も大きなガスタンクであり、以下、測定用水素タンク14sともいう。   The second hydrogen tank 14b is a gas tank having the largest temperature change due to the movement of hydrogen gas, and is hereinafter also referred to as a measurement hydrogen tank 14s.

第1水素タンク14aは、水素ガスが出入りする第1口元部16aを有し、前記第1口元部16aには、第1シール部材18aを介装して第1電磁弁(遮断弁)20aが設けられる。第2水素タンク14bは、水素ガスが出入りする第2口元部16bを有し、前記第2口元部16bには、第2シール部材18bを介装して第2電磁弁(遮断弁)20bが設けられる。   The first hydrogen tank 14a has a first mouth portion 16a through which hydrogen gas enters and exits, and a first electromagnetic valve (shutoff valve) 20a is interposed in the first mouth portion 16a via a first seal member 18a. Provided. The second hydrogen tank 14b has a second mouth portion 16b through which hydrogen gas enters and exits, and a second electromagnetic valve (shutoff valve) 20b is interposed in the second mouth portion 16b via a second seal member 18b. Provided.

第1電磁弁20aには、第1流路部22aの一端が接続されるとともに、第2電磁弁20bには、第2流路部22bの一端が接続される。第1流路部22aの他端と第2流路部22bの他端とは、合流して水素ガス流路22が設けられるとともに、前記水素ガス流路22は、燃料電池スタック12の燃料ガス(水素ガス)供給系(図示せず)に接続される。水素ガス流路22の途上には、圧力センサ24とレギュレータ26とが、水素ガスの供給流れ方向に沿って、順次、配置される。   One end of the first flow path portion 22a is connected to the first electromagnetic valve 20a, and one end of the second flow path portion 22b is connected to the second electromagnetic valve 20b. The other end of the first flow path portion 22 a and the other end of the second flow path portion 22 b merge to provide a hydrogen gas flow path 22, and the hydrogen gas flow path 22 is a fuel gas of the fuel cell stack 12. It is connected to a (hydrogen gas) supply system (not shown). In the middle of the hydrogen gas flow path 22, the pressure sensor 24 and the regulator 26 are sequentially arranged along the hydrogen gas supply flow direction.

第1水素タンク14aには、前記第1水素タンク14a内の水素温度を検知する第1温度センサ28aが設けられる。第2水素タンク14b(測定用水素タンク14s)には、前記第2水素タンク14b内の水素温度を検知する第2温度センサ28bが設けられる。   The first hydrogen tank 14a is provided with a first temperature sensor 28a for detecting the hydrogen temperature in the first hydrogen tank 14a. The second hydrogen tank 14b (measuring hydrogen tank 14s) is provided with a second temperature sensor 28b for detecting the hydrogen temperature in the second hydrogen tank 14b.

第1温度センサ28a及び第2温度センサ28bは、制御部30に接続される。制御部30は、第2温度センサ28bから出力される第2水素タンク14b内の水素温度(温度信号)を受けて、第1電磁弁20a及び第2電磁弁20bの開閉制御を行う。   The first temperature sensor 28 a and the second temperature sensor 28 b are connected to the control unit 30. The control unit 30 receives the hydrogen temperature (temperature signal) in the second hydrogen tank 14b output from the second temperature sensor 28b, and performs opening / closing control of the first electromagnetic valve 20a and the second electromagnetic valve 20b.

このように構成される水素ガス供給システム10の動作について、以下に説明する。   The operation of the hydrogen gas supply system 10 configured as described above will be described below.

燃料電池スタック12に水素ガスを供給する際には、制御部30からの制御信号により、第1電磁弁20a及び第2電磁弁20bが開弁される。このため、第1水素タンク14a内の水素ガスは、第1流路部22aから水素ガス流路22に供給される。同様に、第2水素タンク14b内の水素ガスは、第2流路部22bから水素ガス流路22に供給される。   When supplying hydrogen gas to the fuel cell stack 12, the first electromagnetic valve 20a and the second electromagnetic valve 20b are opened by a control signal from the control unit 30. For this reason, the hydrogen gas in the first hydrogen tank 14a is supplied from the first flow path portion 22a to the hydrogen gas flow path 22. Similarly, the hydrogen gas in the second hydrogen tank 14b is supplied to the hydrogen gas passage 22 from the second passage portion 22b.

従って、第1流路部22a及び第2流路部22bから合流して水素ガス流路22を流通する水素ガスは、レギュレータ26により圧力調整された後、燃料電池スタック12の燃料ガス供給系に供給される。一方、燃料電池スタック12の酸化剤ガス供給系には、酸化剤ガスとして圧縮空気が供給される。これにより、各発電セルでは、供給される燃料ガスと供給される酸化剤ガスとが、電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Accordingly, the hydrogen gas that merges from the first flow path portion 22a and the second flow path portion 22b and flows through the hydrogen gas flow path 22 is adjusted in pressure by the regulator 26, and then is supplied to the fuel gas supply system of the fuel cell stack 12. Supplied. On the other hand, the oxidant gas supply system of the fuel cell stack 12 is supplied with compressed air as the oxidant gas. Thereby, in each power generation cell, the supplied fuel gas and the supplied oxidant gas are consumed by the electrochemical reaction to generate power.

ところで、上記の水素ガス供給システム10では、第1水素タンク14a又は第2水素タンク14bが新たな(空の)タンクと交換される際、前記第1水素タンク14aと前記第2水素タンク14bとの間に水素ガスによる圧力差が発生する場合がある。   In the hydrogen gas supply system 10 described above, when the first hydrogen tank 14a or the second hydrogen tank 14b is replaced with a new (empty) tank, the first hydrogen tank 14a and the second hydrogen tank 14b There may be a pressure difference due to hydrogen gas during the period.

また、第1電磁弁20a又は第2電磁弁20bに開弁故障が惹起して水素が消費され、あるいは、閉弁故障が惹起して水素消費が行われない場合がある。このため、第1水素タンク14aと第2水素タンク14bとの間に圧力差が発生してしまう。   Further, there is a case where a valve opening failure occurs in the first electromagnetic valve 20a or the second electromagnetic valve 20b and hydrogen is consumed, or a valve closing failure occurs and hydrogen consumption is not performed. For this reason, a pressure difference will generate | occur | produce between the 1st hydrogen tank 14a and the 2nd hydrogen tank 14b.

そこで、水素ガス供給システム10に対して、本発明の第1の実施形態に係る運転方法が適用される。この運転方法について、図2に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。   Therefore, the operation method according to the first embodiment of the present invention is applied to the hydrogen gas supply system 10. This operation method will be described below along the flowchart shown in FIG.

まず、燃料電池スタック12の運転(発電)が開始される際、第1電磁弁20a及び第2電磁弁20bが開弁される(ステップS1)。制御部30では、第2水素タンク(測定用水素タンク14s)14bに設けられた第2温度センサ28bからの温度信号を受ける。制御部30は、第2水素タンク14bの温度を検知すると(ステップS2中、YES)、ステップS3に進んで、検知温度が下降しているか否かが判断される。   First, when the operation (power generation) of the fuel cell stack 12 is started, the first electromagnetic valve 20a and the second electromagnetic valve 20b are opened (step S1). The control unit 30 receives a temperature signal from the second temperature sensor 28b provided in the second hydrogen tank (measurement hydrogen tank 14s) 14b. When the control unit 30 detects the temperature of the second hydrogen tank 14b (YES in step S2), the control unit 30 proceeds to step S3 and determines whether or not the detected temperature is lowered.

検知温度が下降していると判断されると(ステップS3中、YES)、ステップS4に進んで、温度下降量(−ΔTd)が、下限閾値温度差、例えば、−20℃〜−30℃を超えるか否かが判断される。検知温度が下降している場合、例えば、図3に示すように、第1水素タンク14aの圧力及び温度と第2水素タンク14bの圧力及び温度とが変動する。制御部30は、第2水素タンク14bの温度のみを検知し、開始温度から下降温度までの温度差、すなわち、温度下降量(−ΔTd)を検知している。   If it is determined that the detected temperature is decreasing (YES in step S3), the process proceeds to step S4, where the temperature decrease amount (−ΔTd) is a lower threshold temperature difference, for example, −20 ° C. to −30 ° C. It is determined whether or not it exceeds. When the detected temperature is decreasing, for example, as shown in FIG. 3, the pressure and temperature of the first hydrogen tank 14a and the pressure and temperature of the second hydrogen tank 14b vary. The control unit 30 detects only the temperature of the second hydrogen tank 14b, and detects the temperature difference from the start temperature to the descending temperature, that is, the temperature descending amount (−ΔTd).

第2水素タンク14bの検知温度が下降する現象は、前記第2水素タンク14bから第1水素タンク14aに水素ガスが移動している場合に現れる。具体的には、第1電磁弁20a又は第2電磁弁20bに閉弁不良や開弁不良が惹起し、又は、空の第1水素タンク14aと交換されたことにより、第2水素タンク14bが前記第1水素タンク14aよりも高圧になっている場合である。   The phenomenon that the detected temperature of the second hydrogen tank 14b decreases appears when hydrogen gas is moved from the second hydrogen tank 14b to the first hydrogen tank 14a. Specifically, when the first electromagnetic valve 20a or the second electromagnetic valve 20b is caused to fail to close or open, or is replaced with an empty first hydrogen tank 14a, the second hydrogen tank 14b is This is a case where the pressure is higher than that of the first hydrogen tank 14a.

このため、第1電磁弁20a及び第2電磁弁20bは、不具合を解消して開弁されると、高圧な第2水素タンク14bから低圧な第1水素タンク14aに水素ガスが流動する。従って、第2水素タンク14bは、水素ガスが放出されることによって内部温度及び内部圧力が低下する。その際、第2水素タンク14bの第2口元部16bには、第2シール部材18bが設けられており、前記第2シール部材18bは、シール保証下限温度が設定されている。例えば、外気温が−30℃のとき、シール保証下限温度が−40℃である。   For this reason, when the first electromagnetic valve 20a and the second electromagnetic valve 20b are opened after solving the problem, hydrogen gas flows from the high-pressure second hydrogen tank 14b to the low-pressure first hydrogen tank 14a. Accordingly, the internal temperature and the internal pressure of the second hydrogen tank 14b are reduced by releasing the hydrogen gas. At that time, a second seal member 18b is provided in the second mouth portion 16b of the second hydrogen tank 14b, and a seal guarantee lower limit temperature is set for the second seal member 18b. For example, when the outside air temperature is −30 ° C., the seal guarantee lower limit temperature is −40 ° C.

これにより、第2水素タンク14bの温度下降量(−ΔTd)が、下限閾値温度差を超えると判断されると(ステップS4中、YES)、ステップS5に進んで、第2電磁弁20bが閉弁される。このため、第2水素タンク14bからの水素ガスの放出が停止され、第2シール部材18bを保護することができる。   Accordingly, when it is determined that the temperature decrease amount (−ΔTd) of the second hydrogen tank 14b exceeds the lower limit threshold temperature difference (YES in step S4), the process proceeds to step S5, and the second electromagnetic valve 20b is closed. To be spoken. For this reason, the release of hydrogen gas from the second hydrogen tank 14b is stopped, and the second seal member 18b can be protected.

第2電磁弁20bが閉弁された後、ステップS6に進んで、第2水素タンク14bの温度が、所定値以上上昇したか否かが判断される。第2水素タンク14bの温度が、所定値以上上昇したと判断されると(ステップS6中、YES)、ステップS7に進んで、第2電磁弁20bが再度開弁される。   After the second electromagnetic valve 20b is closed, the routine proceeds to step S6, where it is determined whether or not the temperature of the second hydrogen tank 14b has increased by a predetermined value or more. When it is determined that the temperature of the second hydrogen tank 14b has increased by a predetermined value or more (YES in step S6), the process proceeds to step S7, and the second electromagnetic valve 20b is opened again.

なお、ステップS4で、第2水素タンク14bの温度下降量(−ΔTd)が、下限閾値温度差を超えていないと判断されると(ステップS4中、NO)、ステップS8に進む。ステップS8では、所定時間を経過しても温度下降量(−ΔTd)が、下限閾値温度差を超えていないと判断すると(ステップS8中、YES)、制御が終了される。   If it is determined in step S4 that the temperature decrease amount (−ΔTd) of the second hydrogen tank 14b does not exceed the lower limit threshold temperature difference (NO in step S4), the process proceeds to step S8. If it is determined in step S8 that the temperature decrease amount (−ΔTd) does not exceed the lower limit threshold temperature difference even after a predetermined time has elapsed (YES in step S8), the control is terminated.

また、ステップS4では、上記の温度下降量(−ΔTd)の検知に代えて、検知温度が下限閾値に至ったか否かを判断してもよい。判断基準である下限閾値は、下限閾値温度にセンサ誤差のマージンを載せた値である。そして、検知温度が下限閾値に至った際、ステップS5に進む一方、前記下限閾値に至らなかった際、ステップS8に進む。   Further, in step S4, it may be determined whether or not the detected temperature has reached the lower limit threshold value instead of detecting the temperature decrease amount (−ΔTd). The lower limit threshold, which is a determination criterion, is a value obtained by placing a margin for sensor error on the lower limit threshold temperature. When the detected temperature reaches the lower limit threshold, the process proceeds to step S5. On the other hand, when the detected temperature does not reach the lower limit threshold, the process proceeds to step S8.

一方、ステップS3において、第2温度センサ28bによる検知温度が下降していないと判断されると(ステップS3中、NO)、ステップS9に進んで、検知温度が上昇しているか否かが判断される。   On the other hand, if it is determined in step S3 that the temperature detected by the second temperature sensor 28b has not decreased (NO in step S3), the process proceeds to step S9 to determine whether or not the detected temperature has increased. The

検知温度が上昇していると判断されると(ステップS9中、YES)、ステップS10に進んで、温度上昇量(ΔTi)が、上限閾値温度差、例えば、40℃〜50℃を超えるか否かが判断される。検知温度が上昇している場合、例えば、図4に示すように、第1水素タンク14aの圧力及び温度と第2水素タンク14bの圧力及び温度とが変動する。制御部30は、第2水素タンク14bの温度のみを検知し、開始温度から上昇温度までの温度差、すなわち、温度上昇量(ΔTi)を検知している。   If it is determined that the detected temperature has increased (YES in step S9), the process proceeds to step S10, and whether or not the temperature increase amount (ΔTi) exceeds an upper threshold temperature difference, for example, 40 ° C to 50 ° C. Is judged. When the detected temperature is rising, for example, as shown in FIG. 4, the pressure and temperature of the first hydrogen tank 14a and the pressure and temperature of the second hydrogen tank 14b vary. The control unit 30 detects only the temperature of the second hydrogen tank 14b, and detects the temperature difference from the start temperature to the rising temperature, that is, the temperature increase amount (ΔTi).

検知温度が上昇している場合、例えば、図4に示すように、第1水素タンク14aの圧力及び温度と第2水素タンク14bの圧力及び温度が変動する。制御部30は、第2水素タンク14bの温度のみを検知し、開始温度から上昇温度までの温度差、すなわち、温度上昇量(ΔTi)を検知している。   When the detected temperature is rising, for example, as shown in FIG. 4, the pressure and temperature of the first hydrogen tank 14a and the pressure and temperature of the second hydrogen tank 14b vary. The control unit 30 detects only the temperature of the second hydrogen tank 14b, and detects the temperature difference from the start temperature to the rising temperature, that is, the temperature increase amount (ΔTi).

第2水素タンク14bの検知温度が上昇する現象は、第1水素タンク14aから前記第2水素タンク14bに水素ガスが移動している場合に現れる。具体的には、第1電磁弁20a又は第2電磁弁20bに閉弁不良や開弁不良が惹起し、又は、空の第2水素タンク14bと交換されたことにより、第1水素タンク14aが前記第2水素タンク14bよりも高圧になっている場合である。   The phenomenon that the detected temperature of the second hydrogen tank 14b rises appears when hydrogen gas moves from the first hydrogen tank 14a to the second hydrogen tank 14b. Specifically, when the first electromagnetic valve 20a or the second electromagnetic valve 20b is caused to have a poor closing or a poor opening, or is replaced with an empty second hydrogen tank 14b, the first hydrogen tank 14a This is a case where the pressure is higher than that of the second hydrogen tank 14b.

このため、第1電磁弁20a及び第2電磁弁20bは、不具合を解消して開弁されると、高圧な第1水素タンク14aから低圧な第2水素タンク14bに水素ガスが流動する。従って、第2水素タンク14bは、水素ガスが供給されることによって内部温度及び内部圧力が上昇する。   For this reason, when the first solenoid valve 20a and the second solenoid valve 20b are opened after solving the problem, the hydrogen gas flows from the high-pressure first hydrogen tank 14a to the low-pressure second hydrogen tank 14b. Accordingly, the internal temperature and the internal pressure of the second hydrogen tank 14b are increased by supplying the hydrogen gas.

その際、第2水素タンク14bの第2口元部16bには、第2シール部材18bが設けられており、前記第2シール部材18bは、シール保証上限温度が設定されている。例えば、外気温が40℃のとき、シール保証上限温度が85℃である。   At that time, a second seal member 18b is provided in the second mouth portion 16b of the second hydrogen tank 14b, and a seal guarantee upper limit temperature is set for the second seal member 18b. For example, when the outside air temperature is 40 ° C., the seal guarantee upper limit temperature is 85 ° C.

これにより、第2水素タンク14bの温度上昇量(ΔTi)が、上限閾値温度差を超えると判断されると(ステップS10中、YES)、ステップS11に進んで、第1電磁弁20aが閉弁される。このため、第1水素タンク14aからの水素ガスの放出が停止され、第2シール部材18bを保護することができる。   Accordingly, when it is determined that the temperature increase amount (ΔTi) of the second hydrogen tank 14b exceeds the upper limit threshold temperature difference (YES in step S10), the process proceeds to step S11, and the first electromagnetic valve 20a is closed. Is done. For this reason, the release of hydrogen gas from the first hydrogen tank 14a is stopped, and the second seal member 18b can be protected.

第1電磁弁20aが閉弁された後、ステップS12に進んで、第2水素タンク14bの温度が、所定値以上下降したか否かが判断される。第2水素タンク14bの温度が、所定値以上下降したと判断されると(ステップS12中、YES)、ステップS13に進んで、第1電磁弁20aが再度開弁される。   After the first electromagnetic valve 20a is closed, the routine proceeds to step S12, where it is determined whether or not the temperature of the second hydrogen tank 14b has dropped by a predetermined value or more. When it is determined that the temperature of the second hydrogen tank 14b has dropped by a predetermined value or more (YES in step S12), the process proceeds to step S13, and the first electromagnetic valve 20a is opened again.

なお、ステップS10で、第2水素タンク14bの温度上昇量(ΔTi)が、上限閾値温度差を超えていないと判断されると(ステップS10中、NO)、ステップS14に進む。ステップS14では、所定時間を経過しても温度上昇量(ΔTi)が、上限閾値温度差を超えていないと判断すると(ステップS14中、YES)、制御が終了される。   If it is determined in step S10 that the temperature increase amount (ΔTi) of the second hydrogen tank 14b does not exceed the upper limit threshold temperature difference (NO in step S10), the process proceeds to step S14. In step S14, if it is determined that the temperature rise amount (ΔTi) does not exceed the upper limit threshold temperature difference even after a predetermined time has elapsed (YES in step S14), the control is terminated.

ところで、ステップS10では、上記の温度上昇量(ΔTi)の検知に代えて、検知温度が上限閾値に至ったか否かを判断してもよい。判断基準である上限閾値は、上限閾値温度にセンサ誤差のマージンを載せた値であり、検知温度が前記上限閾値に至った際、ステップS11に進む一方、前記上限閾値に至らなかった際、ステップS14に進む。   By the way, in step S10, it may be determined whether or not the detected temperature has reached the upper limit threshold value instead of the detection of the temperature increase amount (ΔTi). The upper limit threshold that is a criterion is a value obtained by putting a margin of sensor error on the upper limit threshold temperature. When the detected temperature reaches the upper limit threshold, the process proceeds to step S11, but when the detected temperature does not reach the upper limit threshold, Proceed to S14.

また、ステップS2において、第2温度センサ28bによる温度検知が不能であると判断されると(ステップS2中、NO)、ステップS15に進んで、第2電磁弁20bが閉弁される。   If it is determined in step S2 that temperature detection by the second temperature sensor 28b is impossible (NO in step S2), the process proceeds to step S15, and the second electromagnetic valve 20b is closed.

この場合、第1の実施形態では、第1電磁弁20a及び第2電磁弁20bが開弁された状態で、測定用水素タンク14sである第2水素タンク14bの温度を検知している。そして、検知された第2水素タンク14bの温度下降量(−ΔTd)が、下限閾値温度差を超えると判断された際、あるいは温度上昇量(ΔTi)が、上限閾値温度差を超えると判断された際、第1電磁弁20a又は第2電磁弁20bが閉弁されている。又は、第2水素タンク14bの検知温度が、下限閾値に至ったと判断された際、あるいは上限閾値に至ったと判断された際、第1電磁弁20a又は第2電磁弁20bが閉弁されている。   In this case, in the first embodiment, the temperature of the second hydrogen tank 14b, which is the measurement hydrogen tank 14s, is detected with the first electromagnetic valve 20a and the second electromagnetic valve 20b opened. Then, when it is determined that the detected temperature decrease amount (−ΔTd) of the second hydrogen tank 14b exceeds the lower limit threshold temperature difference, or the temperature increase amount (ΔTi) is determined to exceed the upper limit threshold temperature difference. In this case, the first electromagnetic valve 20a or the second electromagnetic valve 20b is closed. Alternatively, when it is determined that the detected temperature of the second hydrogen tank 14b has reached the lower limit threshold value, or when it is determined that the detected temperature has reached the upper limit threshold value, the first electromagnetic valve 20a or the second electromagnetic valve 20b is closed. .

このため、複数のガスタンクである第1水素タンク14a及び第2水素タンク14bの中、ガスの移動による温度変化が最も大きな前記第2水素タンク(測定用水素タンク14s)14bの温度を検知すればよい。従って、第2水素タンク14bのみを監視すればよく、センサ数を可及的に削減することができるとともに、制御部30による制御の簡素化を容易に図ることが可能になる。   For this reason, if the temperature of the second hydrogen tank (measurement hydrogen tank 14s) 14b having the largest temperature change due to gas movement is detected among the first hydrogen tank 14a and the second hydrogen tank 14b, which are a plurality of gas tanks. Good. Therefore, only the second hydrogen tank 14b needs to be monitored, the number of sensors can be reduced as much as possible, and the control by the control unit 30 can be easily simplified.

また、第2水素タンク14bには、水素ガスが出入りする第2口元部16bに第2シール部材18bが設けられている。その際、検知された第2水素タンク14bの温度が、第2シール部材18bのシール特性に基づいた下限閾値温度を下回ったと判断されると、第2電磁弁20bが閉弁されている。これにより、第2シール部材18bのシール機能を確実に保護することができる。   The second hydrogen tank 14b is provided with a second seal member 18b at the second mouth portion 16b through which hydrogen gas enters and exits. At that time, if it is determined that the detected temperature of the second hydrogen tank 14b is lower than the lower limit threshold temperature based on the seal characteristic of the second seal member 18b, the second electromagnetic valve 20b is closed. Thereby, the sealing function of the 2nd sealing member 18b can be protected reliably.

さらに、第2電磁弁20bが閉弁された後、第2水素タンク14bの温度が、所定値以上上昇した際、前記第2電磁弁20bが開弁されている。このため、水素ガス供給システム10が正常に復帰した状態であると判断することができ、不要にメンテナンスや制限を行うことがない。従って、ユーザの利便性が有効に向上する。   Further, after the second electromagnetic valve 20b is closed, the second electromagnetic valve 20b is opened when the temperature of the second hydrogen tank 14b rises by a predetermined value or more. For this reason, it can be determined that the hydrogen gas supply system 10 has returned to normal, and no unnecessary maintenance or restriction is performed. Therefore, user convenience is effectively improved.

さらにまた、検知された第2水素タンク14bの温度が、第2シール部材18bのシール特性に基づいた上限閾値温度を上回ったと判断されると、第1水素タンク14aの第1電磁弁20aが閉弁されている。これにより、第2シール部材18bのシール機能を確実に保護することが可能になる。   Furthermore, when it is determined that the detected temperature of the second hydrogen tank 14b exceeds the upper threshold temperature based on the sealing characteristics of the second seal member 18b, the first electromagnetic valve 20a of the first hydrogen tank 14a is closed. It is spoken. Thereby, it becomes possible to reliably protect the sealing function of the second seal member 18b.

また、第1電磁弁20aが閉弁された後、第2水素タンク14bの温度が、所定値以上下降した際、前記第1電磁弁20aが開弁されている。このため、水素ガス供給システム10が正常に復帰した状態であると判断することができ、不要にメンテナンスや制限を行うことがない。従って、ユーザの利便性が有効に向上する。   In addition, after the first electromagnetic valve 20a is closed, the first electromagnetic valve 20a is opened when the temperature of the second hydrogen tank 14b drops by a predetermined value or more. For this reason, it can be determined that the hydrogen gas supply system 10 has returned to normal, and no unnecessary maintenance or restriction is performed. Therefore, user convenience is effectively improved.

さらに、第2温度センサ28bによる温度検知が不能である際、第2水素タンク14bの第2電磁弁20bが閉弁されている。これにより、第2温度センサ28bに故障が発生しているおそれがあり、予め温度変化の大きな第2水素タンク14bを閉じることによって、前記第2水素タンク14bを保護することが可能になる。   Furthermore, when temperature detection by the second temperature sensor 28b is impossible, the second electromagnetic valve 20b of the second hydrogen tank 14b is closed. Thereby, there is a possibility that a failure has occurred in the second temperature sensor 28b, and it becomes possible to protect the second hydrogen tank 14b by closing the second hydrogen tank 14b having a large temperature change in advance.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る水素ガス供給システム40の概略構成説明図である。なお、第1の実施形態に係る水素ガス供給システム10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a hydrogen gas supply system 40 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same reference number is attached | subjected to the component same as the hydrogen gas supply system 10 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

水素ガス供給システム(ガス供給システム)40は、1つの第1水素タンク14aと2つの第2水素タンク14b1、14b2とを備える。第2水素タンク14b1、14b2には、それぞれ第2電磁弁20b及び第2温度センサ28bが設けられる。   The hydrogen gas supply system (gas supply system) 40 includes one first hydrogen tank 14a and two second hydrogen tanks 14b1 and 14b2. The second hydrogen tanks 14b1 and 14b2 are provided with a second electromagnetic valve 20b and a second temperature sensor 28b, respectively.

このように構成される水素ガス供給システム40では、第2水素タンク14b1、14b2の各温度を検知することにより、上記の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the hydrogen gas supply system 40 configured as described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained by detecting the temperatures of the second hydrogen tanks 14b1 and 14b2.

図6は、本発明の第3の実施形態に係る水素ガス供給システム50の概略構成説明図である。なお、第1の実施形態に係る水素ガス供給システム10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 6 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a hydrogen gas supply system 50 according to the third embodiment of the present invention. In addition, the same reference number is attached | subjected to the component same as the hydrogen gas supply system 10 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

水素ガス供給システム(ガス供給システム)50は、水素ガスの移動による温度変化特性が異なる複数、例えば、3つの高圧ガスタンクである第1水素タンク14a、第2水素タンク14b及び第3水素タンク14cを備える。第1水素タンク14a、第2水素タンク14b及び第3水素タンク14cの順に、容量が小さく設定される。   The hydrogen gas supply system (gas supply system) 50 includes a plurality of, for example, three high-pressure gas tanks, ie, a first hydrogen tank 14a, a second hydrogen tank 14b, and a third hydrogen tank 14c, having different temperature change characteristics due to movement of hydrogen gas. Prepare. The capacity is set smaller in the order of the first hydrogen tank 14a, the second hydrogen tank 14b, and the third hydrogen tank 14c.

このように構成される水素ガス供給システム50では、中タンクである第2水素タンク14b及び小タンクである第3水素タンク14cの温度を検知すればよい。このため、大タンクである第1水素タンク14aには、第1温度センサ28aを設けなくてもよい。   In the hydrogen gas supply system 50 configured as described above, the temperatures of the second hydrogen tank 14b, which is an intermediate tank, and the third hydrogen tank 14c, which is a small tank, may be detected. For this reason, the first temperature sensor 28a may not be provided in the first hydrogen tank 14a which is a large tank.

10、40、50…水素ガス供給システム
12…燃料電池スタック
14a、14b、14b1、14b2、14c…水素タンク
14s…測定用水素タンク 16a、16b…口元部
18a、18b…シール部材 20a、20b…電磁弁
22…水素ガス流路 22a、22b…流路部
24…圧力センサ 26…レギュレータ
28a、28b…温度センサ 30…制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 40, 50 ... Hydrogen gas supply system 12 ... Fuel cell stack 14a, 14b, 14b1, 14b2, 14c ... Hydrogen tank 14s ... Hydrogen tank for measurement 16a, 16b ... Mouth part 18a, 18b ... Sealing member 20a, 20b ... Electromagnetic Valve 22 ... Hydrogen gas flow path 22a, 22b ... Flow path section 24 ... Pressure sensor 26 ... Regulator 28a, 28b ... Temperature sensor 30 ... Control section

Claims (6)

ガスを貯留するとともに、前記ガスの移動による温度変化特性が異なる複数のガスタンクと、
前記複数のガスタンクから供給される前記ガスを流通させるガス流路と、
各ガスタンクに設けられ、各ガスタンクと前記ガス流路との間で前記ガスの流れを許容及び遮断する遮断弁と、
少なくとも前記ガスの移動による温度変化が最も大きなガスタンクを測定用ガスタンクとし、前記測定用ガスタンクに設けられる温度センサと、
を備えるガス供給システムの運転方法であって、
各ガスタンクに設けられた前記遮断弁を開弁させた状態で、前記測定用ガスタンクの温度を検知する工程と、
検知された前記測定用ガスタンクの温度が、所定値以上変化したと判断された際、あるいは所定の閾値に至ったと判断された際、該測定用ガスタンク又は他のガスタンクに設けられた前記遮断弁を閉弁させる工程と、
を有することを特徴とするガス供給システムの運転方法。
A plurality of gas tanks that store gas and have different temperature change characteristics due to movement of the gas,
A gas flow path for circulating the gas supplied from the plurality of gas tanks;
A shut-off valve provided in each gas tank, which allows and shuts off the flow of the gas between each gas tank and the gas flow path;
A gas tank having the largest temperature change due to the movement of the gas as a measurement gas tank, and a temperature sensor provided in the measurement gas tank;
A gas supply system operating method comprising:
A step of detecting the temperature of the gas tank for measurement in a state where the shut-off valve provided in each gas tank is opened;
When it is determined that the detected temperature of the measurement gas tank has changed by a predetermined value or more, or when it is determined that a predetermined threshold value has been reached, the cutoff valve provided in the measurement gas tank or another gas tank is Closing the valve;
A method for operating a gas supply system, comprising:
請求項1記載の運転方法であって、各ガスタンクには、前記ガスが出入りする口元部にシール部材が設けられており、
検知された前記測定用ガスタンクの温度が、前記シール部材のシール特性に基づいた下限閾値温度を下回ったと判断された際、該測定用ガスタンクに設けられた前記遮断弁を閉弁させる工程と、
を有することを特徴とするガス供給システムの運転方法。
The operation method according to claim 1, wherein each gas tank is provided with a seal member at a mouth portion where the gas enters and exits,
Closing the shut-off valve provided in the measurement gas tank when it is determined that the detected temperature of the measurement gas tank is lower than a lower limit threshold temperature based on a seal characteristic of the seal member;
A method for operating a gas supply system, comprising:
請求項2記載の運転方法であって、前記測定用ガスタンクに設けられた前記遮断弁を閉弁させた後、該測定用ガスタンクの温度が、所定値以上上昇した際、該測定用ガスタンクに設けられた前記遮断弁を開弁させることを特徴とするガス供給システムの運転方法。   3. The operation method according to claim 2, wherein after the shutoff valve provided in the measurement gas tank is closed, when the temperature of the measurement gas tank rises by a predetermined value or more, the measurement gas tank is provided with the measurement gas tank. A method for operating a gas supply system, wherein the shut-off valve is opened. 請求項2又は3記載の運転方法であって、検知された前記測定用ガスタンクの温度が、前記シール部材のシール特性に基づいた上限閾値温度を上回ったと判断された際、前記他のガスタンクに設けられた前記遮断弁を閉弁させることを特徴とするガス供給システムの運転方法。   4. The operation method according to claim 2, wherein when it is determined that the detected temperature of the gas tank for measurement exceeds an upper threshold temperature based on a seal characteristic of the seal member, the gas tank is provided in the other gas tank. A method for operating a gas supply system, wherein the shut-off valve is closed. 請求項4記載の運転方法であって、前記他のガスタンクに設けられた前記遮断弁を閉弁させた後、前記測定用ガスタンクの温度が、所定値以上下降した際、該他のガスタンクに設けられた前記遮断弁を開弁させることを特徴とするガス供給システムの運転方法。   5. The operation method according to claim 4, wherein after the shutoff valve provided in the other gas tank is closed, when the temperature of the measurement gas tank drops by a predetermined value or more, the operation is provided in the other gas tank. A method for operating a gas supply system, wherein the shut-off valve is opened. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の運転方法であって、前記温度センサによる温度検知が不能である際、前記測定用ガスタンクに設けられた前記遮断弁を閉弁させることを特徴とするガス供給システムの運転方法。   The operation method according to any one of claims 1 to 5, wherein when the temperature detection by the temperature sensor is impossible, the shut-off valve provided in the measurement gas tank is closed. To operate the gas supply system.
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