JP2017155806A - Tank system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のタンクを備えたタンクシステムに関する。 The present invention relates to a tank system including a plurality of tanks.
燃料電池車両は、反応ガスである燃料ガスと酸化ガスの供給を受け、この燃料ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池を備えている。この燃料電池で発電させる燃料電池システムには、燃料電池に供給される燃料ガスが高圧に圧縮されて貯留される複数のタンクを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 A fuel cell vehicle is provided with a fuel cell that receives supply of a reaction gas, a fuel gas and an oxidizing gas, and generates electric power through an electrochemical reaction of the fuel gas. As a fuel cell system for generating electric power with this fuel cell, one having a plurality of tanks in which fuel gas supplied to the fuel cell is compressed and stored at a high pressure is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、複数のタンクには、車両の充填口から供給される燃料ガスが充填されるが、それぞれのタンクへの燃料ガスの充填経路長に大きな差が生じると、充填時における充填経路での燃料ガスの圧損によって各タンクへの充填率に差が生じ、各タンク間に圧力差が発生するおそれがある。 By the way, the fuel gas supplied from the filling port of the vehicle is filled in the plurality of tanks. However, if there is a large difference in the filling path length of the fuel gas to each tank, the fuel in the filling path at the time of filling There is a possibility that a difference in the filling rate of each tank occurs due to the pressure loss of the gas, and a pressure difference is generated between the tanks.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、圧力差を抑制しつつ複数のタンクにガスを充填することが可能なタンクシステムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a tank system capable of filling a plurality of tanks with gas while suppressing a pressure difference.
上記目的を達成するために、本発明のタンクシステムは、
筒状の胴体部を有する複数のタンクを備え、車両に搭載されて前記タンクに対してガスの充填が行われるとともに前記タンクからのガスの供給を行うタンクシステムであって、
長手方向が前記車両の前後方向に沿うように配置された第1のタンクと、
長手方向が前記車両の左右方向に沿うように前記第1のタンクの一方の端部側に配置された第2のタンクと、を備え、
前記第1のタンクの口金は、前記第2のタンク側の一方の端部に配置され、
前記第2のタンクの口金は、前記胴体部の周面における前記第1のタンクの近傍に配置されている。
In order to achieve the above object, the tank system of the present invention comprises:
A tank system comprising a plurality of tanks having a cylindrical body part, mounted on a vehicle and filled with gas to the tank and supplying gas from the tank,
A first tank arranged in a longitudinal direction along the longitudinal direction of the vehicle;
A second tank disposed on one end side of the first tank so that a longitudinal direction thereof is along a left-right direction of the vehicle,
The base of the first tank is disposed at one end on the second tank side,
The base of the second tank is disposed in the vicinity of the first tank on the peripheral surface of the body portion.
この構成のタンクシステムによれば、第1のタンクと第2のタンクのそれぞれの口金を互いに近い位置に配置することで、これらの第1のタンク及び第2のタンクに繋がるガスの充填経路長の差を縮小することができる。これにより、第1のタンクと第2のタンクとの圧力差の発生を抑制できる。
また、互いに近い位置に配置された第1のタンクの口金及び第2のタンクの口金を一つのバルブに接続することが可能となり、バルブ及びバルブに接続する配管を削減することができ、また、複数のバルブへのガスの分岐及び複数のバルブからのガスの合流を行うためのマニホールドを不要にできる。これにより、コストの抑制及び車両への搭載性の向上が図れる。
According to the tank system having this configuration, the lengths of the gas filling paths connected to the first tank and the second tank can be reduced by disposing the caps of the first tank and the second tank close to each other. Can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the pressure difference of a 1st tank and a 2nd tank can be suppressed.
In addition, it becomes possible to connect the base of the first tank and the base of the second tank arranged close to each other to one valve, and the piping connected to the valve and the valve can be reduced. A manifold for branching the gas to the plurality of valves and merging the gases from the plurality of valves can be eliminated. Thereby, cost reduction and improvement in mountability to the vehicle can be achieved.
本発明のタンクシステムによれば、圧力差を抑制しつつ複数のタンクにガスを充填することができる。 According to the tank system of the present invention, it is possible to fill a plurality of tanks with gas while suppressing a pressure difference.
以下、本実施形態に係るタンクシステムについて、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るタンクシステムを燃料供給源系として備えた燃料電池システムを模式的に示す構成図である。図2は、車両におけるタンクの配置を示す車両の上方から視た模式図である。
Hereinafter, the tank system according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell system including a tank system according to an embodiment of the present invention as a fuel supply source system. FIG. 2 is a schematic diagram showing the arrangement of the tank in the vehicle as viewed from above the vehicle.
図1に示すように、本実施形態に係るタンクシステムは、燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の車載発電システムとして用いられる燃料電池システム1に適用されている。本実施形態では、タンクシステムは、燃料電池システム1の燃料供給源系5を構成する。
As shown in FIG. 1, the tank system according to the present embodiment is applied to a
燃料電池システム1は、反応ガスである酸化ガスおよび燃料ガス(高圧ガス)の供給を受けて電気化学反応により電力を発生する燃料電池2と、酸化ガスとしての空気を燃料電池2に供給する酸化ガス配管系3と、燃料ガスとしての水素を燃料電池2に供給する水素ガス配管系4と、システム全体を統括制御する制御部6とを有する。
The
燃料電池2は、例えば、高分子電解質型の燃料電池であり、多数の単セルを積層したスタック構造となっている。単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面にカソード極(空気極)を有し、他方の面にアノード極(燃料極)を有し、さらにカソード極およびアノード極を両側から挟み込むように一対のセパレータを有する構造となっている。この場合、一方のセパレータの水素ガス流路に水素ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、これらの反応ガスが化学反応することで電力が発生する。 The fuel cell 2 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and has a stack structure in which a large number of single cells are stacked. The single cell has a cathode electrode (air electrode) on one surface of an electrolyte made of an ion exchange membrane, an anode electrode (fuel electrode) on the other surface, and further sandwiches the cathode electrode and anode electrode from both sides. It has the structure which has a pair of separator. In this case, hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas flow path of one separator, oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas flow path of the other separator, and electric power is generated by the chemical reaction of these reaction gases.
酸化ガス配管系3は、大気中の酸化ガスを取り込んで圧縮してから送出するコンプレッサ31と、酸化ガスを燃料電池2に供給するための空気供給流路32と、燃料電池2から排出された酸化オフガスを排出するための空気排出流路33とを有する。空気供給流路32および空気排出流路33には、コンプレッサ31から圧送された酸化ガスを燃料電池2から排出された酸化オフガスを用いて加湿する加湿器34が設けられている。この加湿器34で水分交換等された酸化オフガスは、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
The oxidizing
水素ガス配管系4は、燃料供給源としての第1のタンク70及び第2のタンク80を有する燃料供給源系(タンクシステム)5と、第1のタンク70及び第2のタンク80に貯留された高圧の水素ガスからなる燃料ガスを燃料電池2に供給するための水素供給流路41と、燃料電池2から排出された水素オフガスを水素供給流路41に戻すための水素循環流路42とを有する。
The hydrogen
水素循環流路42には、水素循環流路42内の水素オフガスを加圧して水素供給流路41側へ送り出す水素ポンプ44が設けられている。また、水素循環流路42には、気液分離器45および排気排水弁46を介して排出流路47が接続されている。気液分離器45は、水素オフガスから水分を回収する。排気排水弁46は、制御部6からの指令に従って、気液分離器45で回収された水分と水素循環流路42内の不純物を含む水素オフガスとを排出(パージ)する。排気排水弁46から排出された水素オフガスは、希釈器48によって希釈されて空気排出流路33内の酸化オフガスと合流する。
The
制御部6は、燃料電池車両に設けられた加速操作部材(アクセル等)の操作量を検出し、加速要求値(例えば、トラクションモータ等の電力消費装置からの要求発電量)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、電力消費装置には、トラクションモータの他に、例えば、燃料電池2を作動させるために必要な補機装置(例えばコンプレッサ31や水素ポンプ44モータ等)、車両の走行に関与する各種装置(変速機、車輪制御装置、操舵装置、懸架装置等)で使用されるアクチュエータ、乗員空間の空調装置(エアコン)、照明、オーディオ等が含まれる。
The
ここで、制御部6は、物理的には、例えば、CPUと、CPUで処理される制御プログラムや制御データを記憶するROMと、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RAMと、入出力インターフェースとを有する。これらの要素は、互いにバスを介して接続されている。入出力インターフェースには、圧力センサPや温度センサT等の各種センサが接続されているとともに、コンプレッサ31、水素ポンプ44、排気排水弁46および高圧バルブ51等を駆動させるための各種ドライバが接続されている。
Here, the
CPUは、ROMに記憶された制御プログラムに従って、入出力インターフェースを介して各種センサでの検出結果を受信し、RAM内の各種データ等を用いて処理することで、燃料電池システム1における燃料ガス供給処理等の各種処理を制御する。また、CPUは、入出力インターフェースを介して各種ドライバに制御信号を出力することにより、燃料電池システム1全体を制御する。
The CPU receives the detection results of the various sensors via the input / output interface according to the control program stored in the ROM, and processes them using various data in the RAM, thereby supplying the fuel gas in the
図2に示すように、燃料供給源系5の第1のタンク70及び第2のタンク80は、燃料電池システム1を備えた車両Sに搭載されている。第1のタンク70及び第2のタンク80は、それぞれ筒状の胴体部71,81を有するカプセル型のタンクである。第1のタンク70及び第2のタンク80は、例えば、車両Sのフロアパネルの下面等に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
第1のタンク70は、その長手方向が車両Sの前後方向に沿うように配置されている。第1のタンク70は、車両Sの前輪Fwと後輪Rwとの間における幅方向の略中央に配置されている。第2のタンク80は、その長手方向が車両Sの左右方向に沿うように配置されており、車両Sにおける第1のタンク70の後方側の後輪Rwの間に配置されている。これにより、第2のタンク80は、第1のタンク70の一方の端部側に配置されている。したがって、第1のタンク70及び第2のタンク80は、車両Sにおいて、平面視でT字状に配置されている。
The
第1のタンク70には、第2のタンク80側の一方の端部に口金72が設けられている。また、第2のタンク80は、胴体部81の周面に口金82が設けられている。口金82は、第2のタンク80における長手方向の略中央に設けられており、第1のタンク70の近傍に配置されている。第1のタンク70及び第2のタンク80の間には、一つの高圧バルブ51が配置されており、第1のタンク70及び第2のタンク80のそれぞれの口金72,82が高圧バルブ51に接続されている。
The
図1に示すように、燃料供給源系5の第1のタンク70及び第2のタンク80は、一つの高圧バルブ51によって水素供給流路41に接続されている。水素供給路41には、第1のタンク70及び第2のタンク80の下流側に調圧弁43が設けられている。また、燃料供給源系5は、端部に充填口54が設けられた充填路55を有しており、充填路55は、高圧バルブ51によって第1のタンク70及び第2のタンク80に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
高圧バルブ51は、電磁弁61が設けられた流出路62と、フィルタ63及び逆止弁64が設けられた流入路65と、マニュアル弁66が設けられた流出入路67と、安全弁68が設けられた連通路69とを有している。流出路62は、水素供給路41に接続され、流入路65は、充填路55に接続される。これらの流出路62及び流入路65は、流出入路67に接続されている。流出入路67は、連通路69に接続されている。連通路69は、第1のタンク70及び第2のタンク80に接続されており、第1のタンク70及び第2のタンク80は、連通路69によって互いに連通される。流入路65には、第1のタンク70及び第2のタンク80への燃料ガスの充填圧を測定する圧力計Pが設けられている。また、高圧バルブ51には、第1のタンク70及び第2のタンク80の内部の温度をそれぞれ測定する温度センサTが設けられている。
The
燃料供給源系5において、充填口54から充填路55へ流入された燃料ガスは、高圧バルブ51の流入路65、流出入路67及び連通路69を介して第1のタンク70及び第2のタンク80に送り込まれる。また、第1のタンク70及び第2のタンク80内の燃料ガスは、高圧バルブ51の連通路69、流出入路67及び流出路62を介して水素供給流路41へ送り出され、調圧弁43で調圧されて燃料電池2へ供給される。調圧弁43は、第1のタンク70及び第2のタンク80側の一次圧の燃料ガスを、予め設定した二次圧に調圧する。
In the fuel
ここで、参考例に係る燃料供給源系について説明する。
図3は、参考例に係るタンクシステムである燃料供給源系を示す配管図である。
Here, the fuel supply system according to the reference example will be described.
FIG. 3 is a piping diagram showing a fuel supply system that is a tank system according to a reference example.
図3に示すように、参考例に係るタンクシステムである燃料供給源系5Aにおいても、第1のタンク70A及び第2のタンク80Aを備えている。第1のタンク70Aは、その長手方向が車両Sの前後方向に沿うように配置されており、第2のタンク80Aは、その長手方向が車両Sの左右方向に沿うように配置され、車両Sにおける第1のタンク70Aの後方側に配置されている。これにより、第1のタンク70A及び第2のタンク80Aは、車両Sにおいて、平面視でT字状に配置されている。第1のタンク70A及び第2のタンク80Aは、それぞれ一端部に口金72A,82Aを備えており、第1のタンク70Aの口金72Aが設けられた端部は、第2のタンク80A側に配置されている。
As shown in FIG. 3, the
この燃料供給源系5Aでは、第1のタンク70A及び第2のタンク80Aのそれぞれの口金72A,82Aの位置が離れるため、それぞれの口金72A,82Aに高圧バルブ51Aを設けている。
In the fuel
この燃料供給源系5Aでは、水素供給路41及び充填路55に、それぞれマニホールド91,92が接続されている。水素供給路41に接続されているマニホールド91には、流出用配管95を介して各高圧バルブ51Aが接続されており、これにより、第1のタンク70A及び第2のタンク80Aの燃料ガスは、流出用配管95及びマニホールド91を介して水素供給路41へ送り込まれる。また、充填路55に接続されているマニホールド92には、流入用配管96を介して各高圧バルブ51Aが接続されており、これにより、充填口54から充填路55へ流入された燃料ガスは、マニホールド92、流入用配管96及び高圧バルブ51Aを介して第1のタンク70A及び第2のタンク80Aへ送り込まれる。それぞれのマニホールド91,92には、第1のタンク70及び第2のタンク80への燃料ガスの充填圧を測定する圧力計Pが設けられている。また、それぞれの高圧バルブ51には、第1のタンク70及び第2のタンク80の内部の温度を測定する温度センサTが設けられている。
In the fuel
ところで、この参考例に係る燃料供給源系5Aでは、平面視でT字状に配置された第1のタンク70A及び第2のタンク80Aの端部に設けられた口金72A,72Bが離れている。このため、第1のタンク70A及び第2のタンク80Aへの燃料ガスの充填経路のそれぞれの長さ、及び第1のタンク70A及び第2のタンク80Aから燃料電池2への燃料ガスの供給経路のそれぞれの長さに大きな差が生じる。特に、充填経路長に大きな差が生じることで、充填時における充填経路での燃料ガスの圧損によって第1のタンク70A及び第2のタンク80Aへの充填率に差が生じてしまう。
By the way, in the fuel
また、参考例に係る燃料供給源系5Aでは、口金72A,82Aが離れていることで、これらの口金72A,82Aにそれぞれ高圧バルブ51Aを設けなければならず、また、各高圧バルブ51Aに接続する配管が多くなる。しかも、複数の高圧バルブ51Aへの燃料ガスの分岐及び複数の高圧バルブ51Aからの燃料ガスの合流を行うためのマニホールド91,92も必要となる。したがって、部品点数の増大及び配管の複雑化により、コストが嵩んでしまう。
Further, in the fuel
これに対して、本実施形態に係るタンクシステムである燃料供給源系5によれば、第1のタンク70と第2のタンク80のそれぞれの口金72,82を互いに近い位置に配置することで、これらの第1のタンク70及び第2のタンク80に繋がる燃料ガスの充填経路長の差を縮小することができる。これにより、第1のタンク70と第2のタンク80との圧力差の発生を抑制できる。
On the other hand, according to the fuel
また、互いに近い位置に配置された第1のタンク70の口金72及び第2のタンク80の口金82を一つの高圧バルブ51に接続することが可能となり、高圧バルブ51、高圧バルブ51に接続する配管及び圧力計Pを削減することができ、また、燃料ガスの分岐及び燃料ガスの合流を行うためのマニホールド91,92を不要にできる。これにより、コストの抑制及び車両Sへの搭載性の向上が図れる。
In addition, the
しかも、第1のタンク70及び第2のタンク80への充填経路での熱容量を大幅に低減させることができる。これにより、充填時に予め冷却(プレクール)した燃料ガスを極力短い経路で第1のタンク70及び第2のタンク80へ充填し、燃料ガスの充填時における第1のタンク70及び第2のタンク80の温度上昇を抑制できる。したがって、燃料ガスの充填時間の短縮化が図れる。
In addition, the heat capacity in the filling path to the
なお、上記実施形態では、本発明のタンクシステムを燃料電池車両の燃料電池システムを構成する燃料供給源系に適用した場合を例示して説明したが、本発明のタンクシステムは、タンクを搭載する車両であれば、燃料電池車両に限らない。 In the above embodiment, the case where the tank system of the present invention is applied to the fuel supply source system constituting the fuel cell system of the fuel cell vehicle has been described as an example. However, the tank system of the present invention is equipped with a tank. The vehicle is not limited to a fuel cell vehicle.
5 燃料供給源系(タンクシステム)
70 第1のタンク
71,81 胴体部
72,82 口金
80 第2のタンク
S 車両
5 Fuel supply system (tank system)
70
Claims (1)
長手方向が前記車両の前後方向に沿うように配置された第1のタンクと、
長手方向が前記車両の左右方向に沿うように前記第1のタンクの一方の端部側に配置された第2のタンクと、を備え、
前記第1のタンクの口金は、前記第2のタンク側の一方の端部に配置され、
前記第2のタンクの口金は、前記胴体部の周面における前記第1のタンクの近傍に配置されている
タンクシステム。 A tank system comprising a plurality of tanks having a cylindrical body part, mounted on a vehicle and filled with gas to the tank and supplying gas from the tank,
A first tank arranged in a longitudinal direction along the longitudinal direction of the vehicle;
A second tank disposed on one end side of the first tank so that a longitudinal direction thereof is along a left-right direction of the vehicle,
The base of the first tank is disposed at one end on the second tank side,
The base of the second tank is disposed in the vicinity of the first tank on the peripheral surface of the body portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016038631A JP2017155806A (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Tank system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112797319A (en) * | 2021-03-30 | 2021-05-14 | 河南氢枫能源技术有限公司 | Hydrogenation system and use method |
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- 2016-03-01 JP JP2016038631A patent/JP2017155806A/en active Pending
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