JP2018185032A - Tank mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タンク搭載装置に関する。 The present invention relates to a tank mounting device.
特許文献1には、第1タンクと第1タンクよりも容量の小さい第2タンクとの燃料ガスのトータルの充填量を確保するために、第1タンク内の温度が第2タンクよりも低下するように第1タンクからの燃料ガスを優先的に使用して、第1タンク内の温度を第2タンクよりも低下した状態で第1及び第2タンクへの燃料ガスの充填を開始するタンク搭載装置が記載されている。このような装置では、第1及び第2タンクから燃料ガスを供給先に供給するための供給通路には、第1タンクからの燃料ガスの供給又は停止を切り替える第1主止弁と、第2タンクからの燃料ガスの供給又は停止を切り替える第2主止弁と、が設けられている。
In
上述したように容量の大きい第1タンク内の温度が容量の小さい第2タンクよりも低下している状態では、第1タンクの内圧は第2タンクよりも低下している。従って、例えば燃料ガスの使用時に第1主止弁が閉じ第2主止弁が開いて第2タンクから供給先に燃料ガスが供給されている最中では、第1主止弁には第1タンクからの燃料ガスの圧力に加え、上述した供給通路を介して第1タンク側からの圧力よりも大きい圧力を第2タンク側から受ける。ここで、上述したように第1主止弁は第1タンクからの燃料ガスの供給又は停止を切り替える。このため、第1主止弁は第1タンク側から大きな圧力を受けることは想定されているが、第2タンク側から大きな圧力を受けることは想定されておらず、その耐久性に影響を与える可能性がある。このように、特許文献1の技術では、第1及び第2タンクでの燃料ガスのトータルの充填量は確保できるが、第1主止弁の耐久性に影響を与える可能性がある。
As described above, in the state where the temperature in the first tank having a large capacity is lower than that in the second tank having a small capacity, the internal pressure of the first tank is lower than that in the second tank. Therefore, for example, when the fuel gas is used, the first main stop valve is closed and the second main stop valve is opened and the fuel gas is supplied from the second tank to the supply destination. In addition to the pressure of the fuel gas from the tank, a pressure larger than the pressure from the first tank side is received from the second tank side through the supply passage described above. Here, as described above, the first main stop valve switches the supply or stop of the fuel gas from the first tank. For this reason, although it is assumed that the first main stop valve receives a large pressure from the first tank side, it is not assumed that the first main stop valve receives a large pressure from the second tank side, which affects its durability. there is a possibility. As described above, in the technique of
同様に、第2タンクの内圧が第1タンクよりも低下している状態で第2主止弁が閉じ第1主止弁が開いて第1タンクから供給先に燃料ガスが供給されている最中においては、第2主止弁は、第2タンク側からの圧力よりも大きい圧力を第1タンク側から受ける。このため、第2主止弁の耐久性にも影響を与える可能性がある。このように第1及び第2タンク間の内圧差が大きいと、第1及び第2主止弁の耐久性が低下する可能性がある。 Similarly, when the internal pressure of the second tank is lower than that of the first tank, the second main stop valve is closed, the first main stop valve is opened, and fuel gas is supplied from the first tank to the supply destination. Inside, the 2nd main stop valve receives the pressure larger than the pressure from the 2nd tank side from the 1st tank side. For this reason, the durability of the second main stop valve may be affected. Thus, if the internal pressure difference between the first and second tanks is large, the durability of the first and second main stop valves may be reduced.
また、上述したように特許文献1では第1タンクからの燃料ガスを優先的に使用することにより第1タンク内の温度を第2タンクよりも低下させるが、燃料ガスの使用量が十分ではない場合には、第1及び第2タンク間の温度差が十分に生じずに、トータルの充填量が確保できない可能性がある。
Further, as described above, in
そこで、第1及び第2タンクの内圧差の増大を抑制しつつ燃料ガスのトータルの充填量を確保するタンク搭載装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object is to provide a tank mounting device that secures a total filling amount of fuel gas while suppressing an increase in the internal pressure difference between the first and second tanks.
上記目的は、第1タンクと、燃料ガスの充填中での温度上昇率が前記第1タンクよりも小さい第2タンクと、共用路、前記共用路から前記第1タンク内に連通した第1分岐路、及び前記共用路から前記第2タンク内に連通した第2分岐路、を含み、前記第1及び第2タンクに前記燃料ガスを充填する充填通路と、前記第1分岐路に設けられた遮断弁と、前記第1及び第2タンク内にそれぞれ連通した第1及び第2供給路、及び前記第1及び第2供給路が合流した合流路、を含み、前記第1及び第2タンクに充填された前記燃料ガスを供給先に供給する供給通路と、前記第1タンクから前記第1供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第1主止弁と、前記第2タンクから前記第2供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第2主止弁と、前記燃料ガスの前記充填通路への充填が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する判定部と、前記燃料ガスの充填が開始されてから前記所定時間が経過したと判定された場合に、前記遮断弁の開度を前記所定時間が経過する前よりも増大させる制御部と、を備えたタンク搭載装置によって達成できる。 The object is to provide a first tank, a second tank whose rate of temperature increase during filling of fuel gas is smaller than that of the first tank, a common path, and a first branch communicating from the common path into the first tank. And a second branch passage that communicates from the shared passage into the second tank, and a filling passage that fills the first and second tanks with the fuel gas, and is provided in the first branch passage. Including a shutoff valve, first and second supply passages communicating with the first and second tanks, respectively, and a merge passage where the first and second supply passages merge. A supply passage for supplying the filled fuel gas to a supply destination, a first main stop valve for switching supply or stop of the fuel gas from the first tank to the first supply path, and from the second tank Switching the supply or stop of the fuel gas to the second supply path A second main stop valve, a determination unit for determining whether or not a predetermined time has elapsed since the filling of the fuel gas into the filling passage was started, and the predetermined time after the filling of the fuel gas was started And a control unit that increases the opening degree of the shut-off valve more than before the predetermined time has elapsed.
第1及び第2タンクの内圧差の増大を抑制しつつ燃料ガスのトータルの充填量を確保するタンク搭載装置を提供できる。 It is possible to provide a tank mounting device that secures a total filling amount of fuel gas while suppressing an increase in the internal pressure difference between the first and second tanks.
図1は、ガスステーション10及び車両20の説明図である。車両20は、燃料ガスである水素ガスを充填した複数のタンクTa〜Tcと、水素ガスを用いて発電する燃料電池21とが搭載され、燃料電池21の発電電力により走行する。ガスステーション10は、車両20に搭載されたタンクTa〜Tcに水素ガスを充填する。タンクTa〜Tcのうち、タンクTaは容量が最も大きく、タンクTcは容量が最も小さく、タンクTbはタンクTaよりも容量は小さいがタンクTcよりは容量が大きい。車両20は、容量の異なるタンクTa〜Tcが搭載されたタンク搭載装置の一例である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the
最初に、ガスステーション10について説明する。ガスステーション10は、蓄圧器3、冷却器5、ディスペンサ11、充填ホース12、ノズル13、圧力センサ14、通信機15、及び制御ユニット16、及び流量センサ17を備える。蓄圧器3には、不図示の水素カードルから圧縮機により所定圧力まで昇圧された水素ガスが蓄えられている。冷却器5は、蓄圧器3からの水素ガスを予備冷却する。ディスペンサ11は、冷却器5からの水素ガスを、ディスペンサ11に接続された充填ホース12に送り出す。尚、ディスペンサ11には、ユーザーにより車両20のタンクTa〜Tcに充填される水素ガスの所望の目標充填量又は目標充填圧力の設定を受け付ける操作パネル11aが設けられている。ノズル13は、充填ホース12の先端に取り付けられている。圧力センサ14及び流量センサ17は、ディスペンサ11の近傍に設けられており、ノズル13を通過する水素ガスの圧力及び流量をそれぞれ検出する。尚、圧力センサ14及び流量センサ17は、それぞれディスペンサ11からノズル13までの間の経路内の圧力及び流量を検出できればよく、ノズル13の近傍にあってもよい。通信機15については後述する。制御ユニット16は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及びメモリを備えたマイクロコンピュータである。制御ユニット16は、冷却器5、圧力センサ14、通信機15、及び流量センサ17に電気的に接続されており、ガスステーション10全体の動作を制御する。
First, the
冷却器5は、水素ガスが車両20のタンクTa〜Tcに充填される際に断熱圧縮によって加熱されて水素ガスの温度がタンクTa〜Tcの耐熱温度を超えないようにするために設けられている。冷却器5は、水素ガスを例えば−40℃程度までに冷却する。冷却器5は、具体的には水素ガスとブラインとを熱交換することにより水素ガスを冷却する熱交換器である。このブラインを冷却器5と蒸発器との間で循環されるブライン設備が設けられている。また、この蒸発器と、膨張弁、アキュムレータ、圧縮機等を循環する冷凍設備が設けられている。蒸発器でブラインと冷媒とが熱交換され、ブラインは冷却される。
The
また、水素ガスが車両20のタンクTa〜Tcに填される際には、冷却器5とディスペンサ11との間の通路に充満している水素ガスから車両20側に供給され、その後に冷却器5を通過した後の水素ガスが供給される。このため、充填開始直後での水素ガスの温度は所望の温度まで低下しておらず、所望の温度にまで低下した水素ガスが車両20側に供給されるまでには所定の時間を要する。
Further, when the hydrogen gas is filled in the tanks Ta to Tc of the
次に、車両20について説明する。車両20は、燃料電池21、タンクTa〜Tc、充填通路23、供給通路24、レセプタクル25、通信機26、制御ユニット28、温度センサ41a〜41c、圧力センサ42、モータMを備える。燃料電池21は、供給される酸化剤ガスと、タンクTa〜Tcから供給される水素ガスとにより発電する。タンクTa〜Tcは、高圧の水素ガスを充填可能であり、詳細は後述する。充填通路23は、ガスステーション10から供給される水素ガスをタンクTa〜Tcへ導く。供給通路24は、タンクTa〜Tcから水素ガスを燃料電池21に供給する。レセプタクル25は、充填通路23の先端と連通しており、タンクTa〜Tcへの水素ガスの充填の際にノズル13が接続される部分であって、例えば車両20のリッドボックスに設けられる。通信機26及び制御ユニット28については後述する。モータMは、燃料電池21から供給される電力により駆動し、車両20の駆動輪にその動力が伝えられる。温度センサ41a〜41cは、それぞれタンクTa〜Tc内の温度、即ち水素ガスの温度を検出する。圧力センサ42は、充填通路23を通過する水素ガスの圧力を検出する。
Next, the
充填通路23は、共用路23A、共用路23AからタンクTaに連通した分岐路23a、共用路23AからタンクTbに連通した分岐路23b、及び共用路23AからタンクTcに連通した分岐路23cを含む。また、分岐路23a及び23bには、それぞれ遮断弁Va及びVbが設けられているが、分岐路23cには設けられていない。供給通路24は、タンクTa〜Tcにそれぞれ連通した供給路24a〜24c、及び供給路24a〜24cが合流した合流路24Aを含む。合流路24Aは、燃料電池21に接続されている。
The filling passage 23 includes a
タンクTa〜Tcは、それぞれ、タンク本体Ma〜Mc、逆止弁Ca〜Cc、及び主止弁Da〜Dcを有している。逆止弁Ca及び主止弁Daは、タンク本体Maの一端側に設けられている。逆止弁Caは、分岐路23aからタンク本体Ma内への水素ガスの流通は許容するが逆方向への水素ガスの流通は規制する。主止弁Daは、タンク本体Maから供給路24aへの水素ガスの供給又は停止を切り替える。同様に、逆止弁Cb及び主止弁Dbは、タンク本体Mbの一端側に設けられている。逆止弁Cbは、分岐路23bからタンク本体Mb内への水素ガスの流通は許容するが逆方向への水素ガスの流通は規制する。主止弁Dbは、タンク本体Mbから供給路24bへの水素ガスの供給又は停止を切り替える。逆止弁Cc及び主止弁Dcは、タンク本体Mcの一端側に設けられている。逆止弁Ccは、分岐路23cからタンク本体Mc内への水素ガスの流通は許容するが逆方向への水素ガスの流通は規制する。主止弁Dcは、タンク本体Mcから供給路24cへの水素ガスの供給又は停止を切り替える。尚、上述したように容量は、タンク本体Maが最も大きくタンク本体Mcが最も小さい。
The tanks Ta to Tc have tank main bodies Ma to Mc, check valves Ca to Cc, and main stop valves Da to Dc, respectively. The check valve Ca and the main stop valve Da are provided on one end side of the tank body Ma. The check valve Ca allows the flow of hydrogen gas from the
タンクTa〜Tcへの水素ガスの充填時には、遮断弁Va及びVbが開弁状態の場合には水素ガスは共用路23Aから分岐路23a〜23cへと流れる。また、タンクTa〜Tcの何れかから燃料電池21への水素ガスが供給される場合には、主止弁Da〜Dcの何れか又は全てが開弁することにより実現される。
When the tanks Ta to Tc are filled with hydrogen gas, if the shutoff valves Va and Vb are open, the hydrogen gas flows from the
制御ユニット28は、CPU、ROM、RAM、及びメモリを備えたマイクロコンピュータであり、入力される各センサ信号に基づき、車両20全体の動作を制御する。制御ユニット28は、通信機26、温度センサ41a〜41c、及び圧力センサ42と電気的に接続されている。また、制御ユニット28は、遮断弁Va及びVbと主止弁Da〜Dcと電気的に接続されており、それぞれの開閉状態を制御する。制御ユニット28は、ガスステーション10からタンクTa〜Tcへの水素ガスの充填を制御する充填制御を実行する。充填制御は、制御ユニット28のCPU、ROM、RAM、及びメモリにより機能的に実現される判定部、及び制御部により実現される。詳しくは後述する。
The
ガスステーション10の制御ユニット16と車両20の制御ユニット28とは、通信機15及び26を介して所定の情報を通信可能である。具体的には、通信機26から通信機15へ赤外線通信等の無線通信を可能とする。制御ユニット16は、通信機15及び26を介して、車両20の制御ユニット28からタンクTa〜Tc内での圧力やガス温度等の情報を取得する。また、制御ユニット16は、タンクTa〜Tcの充填可能量やタンクTa〜Tcの許容圧力等の情報を取得してもよい。制御ユニット16は、車両20側から取得したこれらの情報や、ディスペンサ11の操作パネル11aで受け付けた水素ガスの目標充填量等の情報に基づいて、ガスステーション10にある各機器を制御して、車両20への水素ガスの充填速度や充填量を制御する。尚、通信機15及び26は、それぞれノズル13及びレセプタクル25の近傍に設けられており、ノズル13及びレセプタクル25が接続した状態で通信可能な状態となる。
The
次に、制御ユニット28が実行する充填制御について説明する。図2は、充填制御の一例を示したフローチャートである。充填制御は、制御ユニット28により所定の期間毎に繰り返し実行される。図3は、充填制御の一例を示したタイミングチャートである。図3では、タンクTa〜Tc内のそれぞれの温度Tma〜Tmc、遮断弁Va及びVbの状態、及び充填される水素ガスの温度Tmgを示している。尚、図3には、温度Tma´についても示しているが、詳しくは後述する。ここで、水素ガスの充填中での温度上昇率は、タンクTaが最も高く、タンクTcが最も小さい。タンクTa〜Tc間での温度上昇率の順序は、予め実験により取得され制御ユニット28のROM又はメモリに記憶されている。温度上昇率の相違は、各タンクの容量に加え、材質等に起因する放熱性や、各タンクへの充填経路の圧損も影響するからである。尚、この温度上昇率の順序は、各タンクTa〜Tcへの水素ガス充填中での各温度センサ41a〜41cの検出値に基づいて制御ユニット28が判定してもよい。
Next, filling control executed by the
まず図2に示すように、水素ガスの充填が開始されたか否かが判定される(ステップS1)。具体的には、通信機15及び26が通信可能な状態となったことや、リッドボックスのフューエルカバーが開いたこと、又は圧力センサ42が示す充填通路23の圧力値の上昇が検知されたことをもって、水素ガスの充填が開始されたものと判定される。ステップS1で否定判定の場合には、本制御は終了する。
First, as shown in FIG. 2, it is determined whether or not the filling of hydrogen gas is started (step S1). Specifically, the
ステップS1で肯定判定の場合、遮断弁Va及びVbは全閉に制御される(ステップS3)。これにより、車両20に搭載されたタンクTa〜Tcのうち最も水素ガスの充填中での温度上昇率が小さいタンクTcにのみ水素ガスが充填される。
If the determination in step S1 is affirmative, the shutoff valves Va and Vb are controlled to be fully closed (step S3). Thereby, hydrogen gas is filled only into tank Tc with the smallest temperature increase rate during filling of hydrogen gas among tanks Ta-Tc mounted in the
図3に示すようにタンクTa〜Tc内のそれぞれの温度Tma〜Tmcが略同じであり遮断弁Va及びVbが全開の状態において時刻t1で水素ガスの充填が開始されると、遮断弁Va及びVbは全閉に制御される。このため、温度Tma及びTmbは変化しないが、タンクTcでの水素ガスの充填量が増大するにつれて温度Tmcが上昇する。また、時刻t1では冷却器5よりも下流側の水素ガスから充填されるため、水素ガスの温度Tmgは高い状態にある。
As shown in FIG. 3, when charging of hydrogen gas is started at time t1 in a state where the temperatures Tma to Tmc in the tanks Ta to Tc are substantially the same and the shutoff valves Va and Vb are fully open, the shutoff valves Va and Vb is controlled to be fully closed. For this reason, although the temperatures Tma and Tmb do not change, the temperature Tmc increases as the filling amount of the hydrogen gas in the tank Tc increases. At time t1, since hydrogen gas is charged from the downstream side of the
次に、図2に示すように充填が開始された時刻t1から所定時間tbが経過したか否かが判定される(ステップS5)。この所定時間tbは、予め実験により取得され制御ユニット28のメモリに記憶されている。否定判定の場合には再度ステップS5の処理が実行される。肯定判定の場合には、遮断弁Vbが全開に制御される(ステップS7)。これにより、タンクTcに加え、タンクTbにも水素ガスが充填され始める。ステップS5の処理は、水素ガスの充填通路23への充填が開始されてから所定時間tbが経過したか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。また、ステップS7の処理は、水素ガスの充填が開始されてから所定時間tbが経過したと判定された場合に、遮断弁Vbの開度を所定時間tbが経過する前よりも増大させる制御部が実行する処理の一例である。尚、本実施例では上述したように遮断弁Vbが全開に制御される。
Next, as shown in FIG. 2, it is determined whether or not a predetermined time tb has elapsed since time t1 when filling was started (step S5). This predetermined time tb is acquired in advance by experiments and stored in the memory of the
図3に示すように、時刻t1から所定時間tbが経過した時刻t2で遮断弁Vbが全開に制御されると、タンクTbでの水素ガスの充填量が増大するにつれて温度Tmbが上昇する。温度Tmbの上昇率が温度Tmcよりも高い理由については後述する。また、時刻t2以降では、水素ガスの温度Tmgの低下率は時間の経過と共に徐々に緩やかになり、水素ガスの温度Tmgは上述した−40℃に近づく。 As shown in FIG. 3, when the shutoff valve Vb is controlled to be fully opened at a time t2 when a predetermined time tb has elapsed from the time t1, the temperature Tmb increases as the filling amount of the hydrogen gas in the tank Tb increases. The reason why the increase rate of the temperature Tmb is higher than the temperature Tmc will be described later. Further, after time t2, the rate of decrease in the temperature Tmg of the hydrogen gas gradually becomes gradually with time, and the temperature Tmg of the hydrogen gas approaches −40 ° C. described above.
次に、遮断弁Vbが全開に制御された時刻から所定時間taが経過したか否かが判定される(ステップS9)。この所定時間taは、予め実験により取得され制御ユニット28のメモリに記憶されている。否定判定の場合には再度ステップS9の処理が実行される。肯定判定の場合には、遮断弁Vaが全開に制御される(ステップS11)。これによりタンクTb及びTcに加え、タンクTaにも水素ガスが充填され始める。尚、遮断弁Vbが全開に制御された時刻から所定時間taが経過したことは、充填が開始された時刻から、所定時間tbに所定時間taを加算した所定時間(tb+ta)が経過したことを意味する。従って、ステップS9の処理は、水素ガスの充填通路23への充填が開始されてから所定時間(tb+ta)が経過したか否かを判定する判定部が実行する処理の一例である。このため、ステップS9の処理では、充填開始から所定時間(tb+ta)が経過したか否かを判定してもよい。また、ステップS11の処理は、水素ガスの充填が開始されてから所定時間(tb+ta)が経過したと判定された場合に、遮断弁Vaの開度を所定時間(tb+ta)が経過する前よりも増大させる制御部が実行する処理の一例である。尚、本実施例では上述したように遮断弁Vaが全開に制御される。
Next, it is determined whether or not a predetermined time ta has elapsed from the time when the shutoff valve Vb is controlled to be fully opened (step S9). The predetermined time ta is acquired in advance by experiments and stored in the memory of the
図3に示すように、時刻t2から所定時間taが経過した時刻t3で遮断弁Vaが全開に制御されると、タンクTaでの水素ガスの充填量が増大するにつれて温度Tmaが上昇する。ここで、タンクTa〜Tcのそれぞれでの水素ガスの充填が開始された直後の温度Tma〜Tmcの上昇率は、温度Tmaが最も高く、温度Tmcが最も低い。この理由は、タンクTa〜Tcのそれぞれの水素ガスの充填量が増大するにつれタンクTa〜Tcの内圧は増大して温度Tma〜Tmcは上昇するが、上述したように容量、及び充填中での温度上昇率はタンクTaが最も大きくタンクTcが最も小さい。このため、容量の大きいタンクTa内により多くの水素ガスが充填され、タンクTaの温度Tmaの上昇率が最も高くなり、タンクTcの温度Tmcの上昇率が最も小さくなる。このように、温度上昇率の差は容量の差に起因する。また、タンクTcよりタンクTaの内圧が時刻t3において低いことも一因である。 As shown in FIG. 3, when the shut-off valve Va is controlled to be fully opened at time t3 when a predetermined time ta has elapsed from time t2, the temperature Tma rises as the filling amount of hydrogen gas in the tank Ta increases. Here, as for the rate of increase of the temperatures Tma to Tmc immediately after the filling of the hydrogen gas in each of the tanks Ta to Tc is started, the temperature Tma is the highest and the temperature Tmc is the lowest. This is because the internal pressure of the tanks Ta to Tc increases and the temperatures Tma to Tmc rise as the filling amount of the hydrogen gas in each of the tanks Ta to Tc increases. The rate of temperature increase is the largest in the tank Ta and the smallest in the tank Tc. For this reason, the tank Ta having a large capacity is filled with more hydrogen gas, the rate of increase of the temperature Tma of the tank Ta is the highest, and the rate of increase of the temperature Tmc of the tank Tc is the smallest. Thus, the difference in temperature increase rate is due to the difference in capacity. Another reason is that the internal pressure of the tank Ta is lower than the tank Tc at the time t3.
また、上述したように水素ガスの温度Tmgは、所定の時間を要して所望の温度にまで低下する。この理由は、上述したように冷却器5の下流側にある水素ガスから充填されて所望の温度の水素ガスが充填されるまでに所定の時間を要するからである。このため、水素ガスの温度Tmgは、タンクTcに水素ガスが充填され始める時刻t1よりもタンクTbに水素ガスが充填され始める時刻t2の方が低く、時刻t2よりもタンクTaに水素ガスが充填され始める時刻t3の方が低い。
Further, as described above, the temperature Tmg of the hydrogen gas takes a predetermined time and decreases to a desired temperature. This is because, as described above, a predetermined time is required until the hydrogen gas at the desired temperature is filled from the hydrogen gas on the downstream side of the
従って、高温になりにくいタンクTcには相対的に高温の水素ガスが充填され、高温になりやすいタンクTaには相対的に低温の水素ガスが充填される。また、高温になりやすさも中程度であるタンクTbには相対的に中程度の温度の水素ガスが充填される。これにより、タンクTa〜Tc間での内部の温度差が抑制され、これに伴ってタンクTa〜Tc間での内圧差も抑制される。 Accordingly, the tank Tc that is unlikely to become high temperature is filled with a relatively high temperature hydrogen gas, and the tank Ta that tends to become high temperature is filled with a relatively low temperature hydrogen gas. Further, the tank Tb, which is likely to be high in temperature, is filled with hydrogen gas having a relatively medium temperature. Thereby, the internal temperature difference between tanks Ta-Tc is suppressed, and the internal pressure difference between tanks Ta-Tc is also suppressed in connection with this.
次に、水素ガスの充填が終了したか否かが判定される(ステップS13)。具体的には、圧力センサ42の検出値が所定値に到達したか否かに基づいて判定される。ステップS13で否定判定の場合には、再度ステップS13の処理が実行される。図3に示すように、時刻t4で温度Tma〜Tmcの何れも上昇は緩やかとなり、タンクTa〜Tcへの水素ガスの充填速度が低下して充填通路23内の圧力が増大し、時刻t5で圧力センサ42の検出値の所定値に到達したとして充填が終了したと判定される。
Next, it is determined whether or not the filling of hydrogen gas has been completed (step S13). Specifically, the determination is made based on whether or not the detection value of the
また、図3に示した温度Tma´は、遮断弁Vaが全開に維持された場合でのタンクTa内の温度を示している。充填開始時である時刻t1で遮断弁Vaが全開の場合、冷却器5の冷却能力が低いまま十分に低温に至っていない水素ガスがタンクTaに充填される。このため、温度の上昇率が高いタンクTaに相対的に高温の水素ガスが充填されるため、温度Tma´は温度Tmaよりも高くなる。従って、温度Tma´及びTmbの差や温度Tma´及びTmcの差が大きくなる。このため、タンクTa及びTb間の内圧差、及びタンクTa及びTc間の内圧差が増大したまま充填が終了する。その後に例えば主止弁Db及びDcが閉じ主止弁Daが開いてタンクTaから水素ガスが供給通路24を介して燃料電池21に供給される場合には、主止弁DbにはタンクTbの内圧よりも高い圧力がタンクTa側から加わり、主止弁DcにはタンクTcの内圧よりも高い圧力がタンクTa側から加わる。このため、主止弁Db及びDcの耐久性が低下する可能性がある。また、図3には示していないが、遮断弁Vbが時刻t1で全開となってタンクTbでの水素ガスの充填が開始されて、充填終了時にタンクTb及びTcの内圧差が増大したまま充填が終了された場合にも同様の問題が生じる可能性がある。即ち、充填終了後で主止弁Da及びDcが閉じ主止弁Dbが開いてタンクTbから水素ガスが供給通路24を介して燃料電池21に供給される場合には、主止弁DcにはタンクTcの内圧よりも高い圧力がタンクTb側から加わり、主止弁Dcの耐久性が低下する可能性がある。
Further, the temperature Tma ′ shown in FIG. 3 indicates the temperature in the tank Ta when the shutoff valve Va is kept fully open. When the shutoff valve Va is fully opened at time t1 when charging is started, the tank Ta is filled with hydrogen gas that has not reached a sufficiently low temperature while the cooling capacity of the
更に、充填終了時にタンクTbの内圧がタンクTaの内圧よりも高い場合に、主止弁Da及びDcが閉じ主止弁Dbが開いてタンクTbから水素ガスが供給通路24を介して燃料電池21に供給される場合には、主止弁DaにはタンクTaの内圧よりも高い圧力がタンクTb側から加わり、主止弁Daの耐久性が低下する可能性がある。
Further, when the internal pressure of the tank Tb is higher than the internal pressure of the tank Ta at the end of filling, the main stop valves Da and Dc are closed, the main stop valve Db is opened, and hydrogen gas is supplied from the tank Tb through the
一方本実施例では上述したように、充填開始からの時間経過と共に徐々に発揮される冷却器5の冷却能力を考慮して、容量及び温度上昇率の小さいタンクから順に充填が開始されることにより、タンクTa〜Tc間での温度差及び内圧差が抑制される。このため、タンクTa〜Tc間の内圧差の増大を抑制しつつタンクTa〜Tcに水素ガスが充填される。従って、上述した主止弁Da〜Dcの耐久性への影響が抑制される。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, in consideration of the cooling capacity of the
また、温度Tma´は時刻t3において、時刻t5での温度Tmaよりも高温となっている。即ち、水素ガスが十分に冷却される前からタンクTaへの充填が開始されると、早い段階でタンクTaの圧力及び温度が増大することを意味している。ここで、上述したように充填の終了の判定は、圧力センサ14又は42の検出値が所定値に到達したことをもって判定される。圧力センサ14又は42は充填通路23内の圧力を検出するが、充填通路23内の圧力は、タンクTa〜Tcの内圧のうちの最も高い内圧に依存する。これらタンクTa〜TcとこれらタンクTa〜Tcよりも上流側にある充填通路23とは、遮断弁Va及びVb及び逆止弁Ca〜Ccを介してはいるが連通しているからである。このため、タンクTa〜Tcの内圧のうちの最も高い内圧が高くなると、そのタンクよりも上流側に位置する充填通路23内の圧力も高くなる。このため、温度Tma´に示したように時刻t3で既にタンクTaの内圧が高い状態にあると、タンクTb及びTcの各充填率が低いにもかかわらずに、圧力センサ14又は42の検出値が所定値に到達したとして充填が終了される可能性がある。例えば図3の例では、時刻t2と時刻t3との間で、圧力センサ14又は42の検出値が所定値に到達したとして充填が終了される可能性がある。
Further, the temperature Tma ′ is higher than the temperature Tma at time t5 at time t3. That is, if the filling of the tank Ta is started before the hydrogen gas is sufficiently cooled, the pressure and temperature of the tank Ta increase at an early stage. Here, as described above, the end of filling is determined when the detection value of the
一方本実施例では、水素ガスの温度がある程度までに低下した段階で遮断弁Vaが全閉から全開となりタンクTaへの充填が開始される。これにより、圧力センサ14又は42の検出値が所定値に到達するまでの時間を確保することができ、その間にタンクTb及びTcへの水素ガスの充填を継続することができる。このため、タンクTb及びTcの各充填率を確保することができる。従って、タンクTa〜Tcでのトータルの充填量を確保することができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the temperature of the hydrogen gas is lowered to a certain extent, the shutoff valve Va is changed from fully closed to fully opened, and filling of the tank Ta is started. Thereby, time until the detection value of the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
上記実施例では、充填開始後に遮断弁Va及びVbを全閉から全開となるように制御したがこれに限定されない。例えば、充填が開始された時刻t1や時刻t1及びt2の間の時点から遮断弁Vbを開弁させて全開以外の所定の開度に維持し、時刻t2で遮断弁Vbの開度を更に増大させてもよい。同様に、充填開始された時刻t1や時刻t1及びt3の間の時点で遮断弁Vaを開弁させて全開以外の所定の開度に維持し、時刻t3で遮断弁Vaの開度を更に増大させてもよい。 In the above embodiment, the shutoff valves Va and Vb are controlled from fully closed to fully opened after the filling is started, but the present invention is not limited to this. For example, the shutoff valve Vb is opened from the time t1 when filling is started or between the time t1 and the time t2 and maintained at a predetermined opening other than the fully open, and the opening of the shutoff valve Vb is further increased at the time t2. You may let them. Similarly, the shut-off valve Va is opened at the time t1 when filling is started or between time t1 and time t3 and maintained at a predetermined opening other than full open, and the opening of the shut-off valve Va is further increased at time t3. You may let them.
上記実施例では、水素ガスの温度Tmgが所望の温度にまで低下する前にタンクTaに充填が開始されたが、これに限定されず、冷却器5により水素ガスの温度Tmgが所望の温度にまで低下した後にタンクTaの充填が開始されてもよい。
In the above embodiment, the filling of the tank Ta was started before the temperature Tmg of the hydrogen gas decreased to the desired temperature. However, the present invention is not limited to this, and the temperature Tmg of the hydrogen gas is set to the desired temperature by the
上記実施例では容量の異なる3つのタンクTa〜Tcが搭載された例を説明したが、これに限定されない。容量の異なる2以上のタンクが搭載されていてもよい。また、容量が同じ複数のタンクのみが搭載されていてもよい。即ち、燃料ガスの充填中での温度上昇率が異なる2以上のタンクが搭載されていればよい。具体的には、同一条件下で2以上のタンクに燃料ガスが充填中の場合での各タンク内の温度上昇率が異なっていればよい。温度上昇率の相違は、タンクの材質等の違いによる放熱性の相違や、各タンクへの充填経路の圧損の相違に起因するからである。尚、同一条件下で2以上のタンクに燃料ガスが充填中の場合とは、タンク搭載装置に搭載された充填通路を介して遮断弁等が全開で2以上のタンクに同時に燃料ガスが充填されている場合である。 In the above embodiment, an example in which three tanks Ta to Tc having different capacities are mounted has been described, but the present invention is not limited to this. Two or more tanks having different capacities may be mounted. Further, only a plurality of tanks having the same capacity may be mounted. That is, it is only necessary that two or more tanks having different temperature rise rates during fuel gas filling are mounted. Specifically, it is only necessary that the rate of temperature increase in each tank differs when two or more tanks are being filled with fuel gas under the same conditions. This is because the difference in the temperature increase rate is caused by the difference in heat dissipation due to the difference in the material of the tank or the like and the difference in the pressure loss of the filling path to each tank. Note that when two or more tanks are being filled with fuel gas under the same conditions, the fuel gas is filled into two or more tanks at the same time with the shut-off valve or the like fully opened via the filling passage mounted on the tank mounting device. It is a case.
上記実施例では、燃料電池21を搭載した車両20をタンク搭載装置の一例として説明したが、本発明を適用できるタンク搭載装置はこれに限定されない。例えば、水素ガス又は冷却燃料ガスにより燃焼可能な内燃機関を搭載した車両であってもよい。この場合、タンクに充填される燃料ガスとしては、水素ガスの他に、液化石油ガス、液化天然ガス、圧縮天然ガス等がある。
In the above embodiment, the
5 冷却器
10 ガスステーション
20 車両
21 燃料電池
23 充填通路
23A 共用路
23a〜23c 分岐路
24 供給通路
24A 合流路
24a〜24c 供給路
28 制御ユニット(判定部、制御部)
41a〜41c 温度センサ
Ta〜Tc タンク
Da〜Dc 主止弁
Va、Vb 遮断弁
DESCRIPTION OF
41a-41c Temperature sensor Ta-Tc Tank Da-Dc Main stop valve Va, Vb Shut-off valve
Claims (1)
燃料ガスの充填中での温度上昇率が前記第1タンクよりも小さい第2タンクと、
共用路、前記共用路から前記第1タンク内に連通した第1分岐路、及び前記共用路から前記第2タンク内に連通した第2分岐路、を含み、前記第1及び第2タンクに前記燃料ガスを充填する充填通路と、
前記第1分岐路に設けられた遮断弁と、
前記第1及び第2タンク内にそれぞれ連通した第1及び第2供給路、及び前記第1及び第2供給路が合流した合流路、を含み、前記第1及び第2タンクに充填された前記燃料ガスを供給先に供給する供給通路と、
前記第1タンクから前記第1供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第1主止弁と、
前記第2タンクから前記第2供給路への前記燃料ガスの供給又は停止を切り替える第2主止弁と、
前記燃料ガスの前記充填通路への充填が開始されてから所定時間が経過したか否かを判定する判定部と、
前記燃料ガスの充填が開始されてから前記所定時間が経過したと判定された場合に、前記遮断弁の開度を前記所定時間が経過する前よりも増大させる制御部と、を備えたタンク搭載装置。 A first tank;
A second tank having a temperature increase rate during fuel gas filling smaller than that of the first tank;
A shared path, a first branch path communicating from the shared path into the first tank, and a second branch path communicating from the shared path into the second tank, the first and second tanks including the first branch path A filling passage for filling the fuel gas;
A shut-off valve provided in the first branch path;
The first and second tanks filled with the first and second tanks, and the first and second tanks filled with the first and second supply paths. A supply passage for supplying fuel gas to a supply destination;
A first main stop valve for switching supply or stop of the fuel gas from the first tank to the first supply path;
A second main stop valve for switching supply or stop of the fuel gas from the second tank to the second supply path;
A determination unit that determines whether or not a predetermined time has elapsed since the filling of the fuel gas into the filling passage was started;
A tank mounted with a control unit that, when it is determined that the predetermined time has elapsed since the start of charging of the fuel gas, the opening degree of the shut-off valve is increased as compared to before the predetermined time has elapsed apparatus.
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