JP2019044784A - Temperature control system having gas tank - Google Patents

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智徳 金子
Tomonori Kaneko
智徳 金子
祐 内田
Yu Uchida
祐 内田
眞禎 和田
Masayoshi Wada
眞禎 和田
寅史 西原
Tsuyoshi Nishihara
寅史 西原
克弥 松岡
Katsuya Matsuoka
克弥 松岡
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Abstract

To provide a temperature control system having a gas tank which suppresses the lowering of the tensile strength of a resin constituting a liner by suppressing the lowering of a liner temperature resulting from the adiabatic expansion of a gas at the discharge of the gas, and as a result, can prevent the damage of the liner.SOLUTION: A temperature control system 1 having a gas tank 10 comprises the gas tank 10 which is coated with a carbon fiber reinforced resin 14 at an outer face of a resin-made liner 11 which is filled with a gas. The temperature control system 1 further comprises: a pair of electrode parts 31, 31 which are arranged at the carbon fiber reinforced resin 14 so that a current flows to the carbon fiber reinforced resin 14; a power supply part 32 for carrying a current between a pair of the electrode parts 31, 31; a temperature measurement part 33 for measuring a temperature of the gas in the gas tank; and a control part 34 for controlling the power supply part 32 so that the current is carried between a pair of the electrode parts 31, 31 when the gas temperature measured by the temperature measurement part 33 reaches a prescribed temperature or lower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスタンクを備えた温度制御システムに関する。   The present invention relates to a temperature control system provided with a gas tank.

たとえば、ガスが高圧で充填されるガスタンクとして、以下のガスタンクが提案されている。このガスタンクは、樹脂製のガスが充填されるライナーと、ライナーの外面に形成されている炭素繊維強化樹脂製の補強層と、補強層の表面に形成されているガラス繊維などの繊維強化樹脂製の保護層を備えている(例えば、特許文献1を参照)。   For example, the following gas tanks have been proposed as gas tanks filled with gas at high pressure. This gas tank is made of a liner filled with resin gas, a reinforcing layer made of carbon fiber reinforced resin formed on the outer surface of the liner, and a fiber reinforced resin such as glass fiber formed on the surface of the reinforcing layer (See, for example, Patent Document 1).

特開2017−72244号公報JP, 2017-72244, A

しかしながら、上述したガスタンクでは、タンク内に充填されたガスを放出した時に、ガスの断熱膨張により、タンク内部の温度が低下する。ライナーには炭素繊維強化樹脂層(以下、「CFRP層」)が被覆されているので、タンク外部との熱伝導性は低く、低下したガス温度は低温状態で維持される。このような低温状態のガスにライナーが曝されることでライナーの温度は低下し、これにより、ライナーが収縮すると、ライナーとCFRP層との間に隙間が形成される。   However, in the gas tank described above, when the gas filled in the tank is released, the adiabatic expansion of the gas lowers the temperature inside the tank. Since the liner is coated with a carbon fiber reinforced resin layer (hereinafter, "CFRP layer"), the thermal conductivity with the outside of the tank is low, and the lowered gas temperature is maintained at a low temperature. Exposure of the liner to such low temperature gases lowers the temperature of the liner, which causes a gap to be formed between the liner and the CFRP layer as the liner shrinks.

このように隙間が形成された状態で、ガスタンクにガスを充填した場合、断熱圧縮によるガスの温度上昇の前に(すなわち、ライナーが温度上昇する前に)、ライナーにガス圧力が作用してしまう。ライナーを構成する樹脂は温度が低下すると引張強度が低下する。そのため、CFRP層との間に隙間を生じていると、ライナーは、ガス圧力をライナーのみで受けることになり、ライナーが損傷することが想定される。   When the gas tank is filled with gas in such a state that a gap is formed, the gas pressure acts on the liner before the temperature rise of the gas by adiabatic compression (that is, before the temperature rise of the liner). . The tensile strength of the resin constituting the liner decreases as the temperature decreases. Therefore, if there is a gap between the liner and the CFRP layer, the liner is subjected to gas pressure only by the liner, and it is assumed that the liner is damaged.

本発明では、ガス放出時のガスの断熱膨張に起因したライナー温度の低下を抑制することで、ライナーを構成する樹脂の引張強度の低下を抑え、結果としてライナーの損傷を防止することができるガスタンクを備えた温度制御システムを提供する。   In the present invention, by suppressing the decrease in liner temperature caused by the adiabatic expansion of gas at the time of gas release, it is possible to suppress the decrease in tensile strength of the resin that constitutes the liner, and as a result, prevent the liner from being damaged. To provide a temperature control system.

上記課題を解決するために、本発明に係るガスタンクを備えた温度制御システムは、ガスが充填される樹脂製のライナーの外面に、炭素繊維強化樹脂層が被覆されたガスタンクを備えた温度制御システムである。前記温度制御システムは、前記炭素繊維強化樹脂層に電流が流れるように、前記炭素繊維強化樹脂層に配置された一対の電極部と、前記一対の電極部間に前記電流を通電する電源部と、前記ガスタンク内のガス温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定されたガス温度が、所定の温度以下になったときに、前記一対の電極部間に電流を通電するように前記電源部を制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a temperature control system comprising a gas tank according to the present invention comprises a gas tank in which a carbon fiber reinforced resin layer is coated on the outer surface of a resin liner filled with gas. It is. The temperature control system includes a pair of electrode units disposed on the carbon fiber reinforced resin layer, and a power supply unit configured to apply the current between the pair of electrode units so that the current flows through the carbon fiber reinforced resin layer. A temperature measurement unit that measures the gas temperature in the gas tank, and a current is supplied between the pair of electrode units when the gas temperature measured by the temperature measurement unit becomes equal to or lower than a predetermined temperature And a control unit configured to control the power supply unit.

本発明によれば、ガスタンク内のガス温度が所定の温度以下になった場合に、炭素繊維強化樹脂層に配置された一対の電極部間に電流を通電することで、炭素繊維強化樹脂層を発熱させることができる。これにより、炭素繊維強化樹脂層に外面が被覆されたライナーを加熱することができるため、ガス放出時のガスの断熱膨張によるガス温度の低下に起因したライナー温度の低下を抑制することができる。このためライナーを構成する樹脂の引張強度の低下が抑えられることにより、ライナーとCFRP層との間に隙間が形成されたとしても、ガスタンクにガスを充填する際の、ライナーの損傷を防止できる。   According to the present invention, when the gas temperature in the gas tank becomes equal to or lower than the predetermined temperature, the carbon fiber reinforced resin layer is formed by supplying a current between the pair of electrode parts disposed in the carbon fiber reinforced resin layer. It can cause fever. Thus, the liner whose outer surface is covered with the carbon fiber reinforced resin layer can be heated, so that it is possible to suppress the decrease in liner temperature caused by the decrease in gas temperature due to the adiabatic expansion of the gas at the time of gas release. For this reason, the reduction in the tensile strength of the resin constituting the liner can be suppressed, so that even if a gap is formed between the liner and the CFRP layer, damage to the liner when the gas tank is filled with gas can be prevented.

本実施形態に係るガスタンクを備えた温度制御システムの模式的な構成を説明する図である。It is a figure explaining a typical composition of a temperature control system provided with a gas tank concerning this embodiment. (a)は、図1に示すガスタンクの第1の口金近傍の模式的な拡大断面図である。(b)は、図1に示すガスタンクの第2の口金近傍の模式的な拡大断面図である。(A) is a typical expanded sectional view near the 1st nozzle of a gas tank shown in FIG. (B) is a typical expanded sectional view of the 2nd nozzle cap vicinity of a gas tank shown in FIG. (a)は、本実施形態および従来のガスタンクに係るガス放出時のガス圧力の変化を示すグラフである。(b)は、本実施形態に係る温度制御を行う場合のガスタンクのガス温度の変化と、温度制御を行わない従来のガスタンクのガス温度の変化と、を示すグラフである。(A) is a graph which shows the change of the gas pressure at the time of the gas discharge which concerns on this embodiment and the conventional gas tank. (B) is a graph which shows change of gas temperature of a gas tank in the case of performing temperature control concerning this embodiment, and change of gas temperature of the conventional gas tank which does not perform temperature control. 本実施形態のガスタンクを備えた温度制御システムに係る温度制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the temperature control process which concerns on the temperature control system provided with the gas tank of this embodiment.

以下に、図1〜4を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。   An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

1.ガスタンク10を備えた温度制御システム1の構成について
図1は、本実施形態に係るガスタンク10を備えた温度制御システム1の模式的な構成を説明する図である。なお、図中、ガスタンク10は、ガスタンク10を長手方向の中心軸CXを含む面で切断した側方断面構造を示しており、第1の口金12の開口部に嵌合しているバルブ20の部分を断面で表している。また、図2の(a)および(b)は、それぞれ第1の口金12および第2の口金13近傍付近の模式的な拡大断面図である。
1. Configuration of Temperature Control System 1 Having Gas Tank 10 FIG. 1 is a view for explaining a schematic configuration of the temperature control system 1 having the gas tank 10 according to the present embodiment. In the drawing, the gas tank 10 shows a side cross-sectional structure in which the gas tank 10 is cut along a plane including the central axis CX in the longitudinal direction, and the gas tank 10 is fitted in the opening of the first mouthpiece 12. The part is shown in cross section. Further, (a) and (b) of FIG. 2 are schematic enlarged cross-sectional views in the vicinity of the first base 12 and the second base 13, respectively.

図1に示すように、本実施形態に係る温度制御システム1は、ガスタンク10を少なくとも備えている。このような温度制御システム1は、ガスタンク10を備えた燃料電池システムや、その燃料電池システムを搭載した車両等に利用することができる。   As shown in FIG. 1, the temperature control system 1 according to the present embodiment includes at least a gas tank 10. Such a temperature control system 1 can be used for a fuel cell system provided with the gas tank 10, a vehicle equipped with the fuel cell system, or the like.

1−1.ガスタンク10について
ガスタンク10は、中心軸CXを中心とする中空の容器であり、水素ガス、及び、CNG(圧縮天然ガス)等の各種圧縮ガス、LNG(液化天然ガス)、LPG(液化石油ガス)等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質を充填するための圧力容器である。
1-1. Gas Tank 10 The gas tank 10 is a hollow container centered on the central axis CX, and is a hydrogen gas, and various compressed gases such as CNG (compressed natural gas), LNG (liquefied natural gas), LPG (liquefied petroleum gas) Etc., and other various pressurized substances.

ガスタンク10は、ライナー11の外面にCFRP層(炭素繊維強化樹脂層)14が被覆されて構成され、その両端に第1の口金12および第2の口金13が設けられている。ライナー11は、適宜なガスバリア性を有する樹脂で構成されている。樹脂の材料として、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いることができる。ライナー11は、円筒状の筒部11bと、その中心軸CXに沿った方向の両側に球面形状のドーム部11a、11aと、を備え、ガスを貯蔵するための内部空間15を備えている。   The gas tank 10 is configured such that the outer surface of the liner 11 is coated with a CFRP layer (carbon fiber reinforced resin layer) 14, and a first base 12 and a second base 13 are provided at both ends thereof. The liner 11 is made of a resin having appropriate gas barrier properties. A thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used as a resin material. The liner 11 includes a cylindrical tubular portion 11b and spherical dome portions 11a and 11a on both sides in the direction along the central axis CX, and includes an internal space 15 for storing gas.

図1および図2に示すように、CFRP層14は、ライナー11の外面および第1の口金12の内部空間15側付近の外面を被覆するフープ層14aと、フープ層14aの外面を被覆するヘリカル層14bと、で構成されている。フープ層14aはライナー11の周回りに巻かれている層であり、一方、ヘリカル層14bは、中心軸CXに沿って、フープ層14aの上に、一方のドーム部11a側から他方のドーム部11a側にわたって巻かれている層である。なお、フープ層14aとヘリカル層14bとは、炭素繊維が強化繊維として配向され、炭素繊維を結合するマトリクス樹脂として、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸された層である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the CFRP layer 14 includes a hoop layer 14a covering the outer surface of the liner 11 and the outer surface near the inner space 15 side of the first base 12, and a helix covering the outer surface of the hoop layer 14a. And a layer 14b. The hoop layer 14a is a layer wound around the circumference of the liner 11, while the helical layer 14b is placed on the hoop layer 14a along the central axis CX from the one dome portion 11a side to the other dome portion It is a layer wound over 11a side. The hoop layer 14a and the helical layer 14b are layers in which a carbon fiber is oriented as a reinforcing fiber and a thermosetting resin or a thermoplastic resin is impregnated as a matrix resin for bonding the carbon fiber.

第1の口金12および第2の口金13は、アルミニウムまたはその合金等の金属で形成され、それぞれ、ライナー11のドーム部11a、11aに設けられている。第1の口金12の開口部は、ガスタンク10の内部空間15と連通しており、この開口部に、ガスの放出および流入を行うバルブ20が取り付けられている。一方、第2の口金13の開口部は内部空間15と遮蔽されており、第2の口金13は内部空間15を密閉する。   The first mouthpiece 12 and the second mouthpiece 13 are formed of a metal such as aluminum or an alloy thereof, and provided on the dome portions 11 a and 11 a of the liner 11 respectively. The opening of the first mouthpiece 12 communicates with the internal space 15 of the gas tank 10, and a valve 20 for discharging and flowing the gas is attached to the opening. On the other hand, the opening of the second base 13 is shielded from the inner space 15, and the second base 13 seals the inner space 15.

バルブ20は、ガスの放出および流入を行う電磁弁(図示せず)を備えている。また、バルブ20には、バルブ20から内部空間15の方向に延びるノズル22が設けられている。ノズル22は、バルブ20内の配管を介してガス放出口21に接続されており、内部空間15に貯蔵されているガスを外部に排出する。なお、ガス放出口21は、ガス放出後にガスを内部空間15に充填するためのガス充填口として使用してよく、あるいはバルブ20にガスを充填するためのガス充填系流路を別途設けても良い。   The valve 20 is provided with a solenoid valve (not shown) for releasing and flowing gas. Further, the valve 20 is provided with a nozzle 22 extending from the valve 20 in the direction of the internal space 15. The nozzle 22 is connected to the gas discharge port 21 via a pipe in the valve 20, and discharges the gas stored in the internal space 15 to the outside. Note that the gas discharge port 21 may be used as a gas filling port for filling the gas into the internal space 15 after gas release, or even if a separate gas filling system flow path for filling the gas into the valve 20 is provided. good.

ここで、図3(a)および(b)を参照して、まず、ガス放出時における従来のガスタンク10のガス圧力および温度変化について説明する。
図3(a)は、本実施形態および従来のガスタンク10に係るガス放出時のガス圧力の変化を示すグラフである。このグラフにおいて、X軸およびY軸は、それぞれ内部空間15に充填されているガスの放出時間およびその圧力を示す。
Here, with reference to FIGS. 3A and 3B, first, the gas pressure and temperature change of the conventional gas tank 10 at the time of gas release will be described.
FIG. 3A is a graph showing a change in gas pressure at the time of gas release according to the present embodiment and the conventional gas tank 10. In this graph, the X axis and the Y axis respectively indicate the release time of the gas filled in the internal space 15 and its pressure.

図3(b)は、本実施形態に係る温度制御を行う場合のガスタンク10のガス温度の変化と、温度制御を行わない従来のガスタンク10のガス温度の変化と、を示すグラフである。このグラフにおいて、X軸およびY軸は、それぞれ内部空間15に充填されているガスの放出時間およびその圧力を示す。また、実線L1および破線L2は、それぞれ温度制御を行う場合および温度制御を行わない場合のガス温度のグラフであり、図3(b)に示す時刻0〜時刻T1までは、実線L1と破線L2とは重なっている。   FIG. 3B is a graph showing a change in gas temperature of the gas tank 10 when temperature control is performed according to the present embodiment and a change in gas temperature of the conventional gas tank 10 without temperature control. In this graph, the X axis and the Y axis respectively indicate the release time of the gas filled in the internal space 15 and its pressure. The solid line L1 and the broken line L2 are graphs of the gas temperature when temperature control is performed and when the temperature control is not performed, respectively, and from time 0 to time T1 shown in FIG. And overlap.

ガスタンク10からノズル22、バルブ20、およびガス放出口21を介して外部へガスが放出されると、図3(a)に示すように、ガスの放出開始時間(時刻0)からガス放出完了時間(時刻T2)まで、徐々にガス圧力が低下する。   When the gas is released from the gas tank 10 to the outside through the nozzle 22, the valve 20, and the gas release port 21, as shown in FIG. 3A, the gas release start time (time 0) to the gas release completion time The gas pressure gradually decreases until (time T2).

このようなガス圧力の減少に起因した、ガスタンク10内のガスの断熱膨張により、図3(b)に破線L2で示されるように、従来のガスタンクでは、ガス放出開始時間(時刻0)からガス温度も低下し始める。ガス温度の低下に伴い、ライナー11を構成する樹脂の引張強度が低下するとともに、ライナー11が収縮して、ライナー11とCFRP層14との間に、隙間が形成されてしまう。これにより、放出完了後再度、ガスタンク10にガスを短時間で充填する際には、断熱膨張によるガスの温度上昇前に、ライナー11がガス圧力を直接受けてしまい、ライナー11が損傷してしまう。   With the adiabatic expansion of the gas in the gas tank 10 caused by such a decrease in gas pressure, as shown by the broken line L2 in FIG. 3B, in the conventional gas tank, the gas is released from the gas release start time (time 0) The temperature also begins to fall. While the tensile strength of resin which comprises the liner 11 falls with the fall of gas temperature, the liner 11 shrink | contracts and a clearance gap will be formed between the liner 11 and the CFRP layer 14. As a result, when the gas tank 10 is filled with the gas again in a short time after the discharge is completed, the liner 11 directly receives the gas pressure before the temperature rise of the gas due to the adiabatic expansion, and the liner 11 is damaged. .

特に、ガス温度がライナー11を構成する樹脂の温度が、ガラス転移温度(Tg)より低くなった場合、ライナー11が脆化し易く、ライナー11が破損する可能性がさらに高まる。   In particular, when the gas temperature is lower than the glass transition temperature (Tg) of the resin that constitutes the liner 11, the liner 11 tends to become brittle and the possibility of breakage of the liner 11 further increases.

そこで、このようなライナー11の損傷を回避すべく、後述する温度制御を行うために、本実施形態の温度制御システム1は、一対の電極部31、31と、電源部32と、温度測定部33と、制御部34と、をさらに備えている。以下に、各部の詳細を説明する。   Therefore, the temperature control system 1 according to the present embodiment includes the pair of electrode units 31 and 31, the power supply unit 32, and the temperature measurement unit in order to perform temperature control described later in order to avoid such damage to the liner 11. And 33 and a control unit 34. Below, the detail of each part is demonstrated.

1−2.一対の電極部31、31について
本実施形態では、CFRP層14に電流が流れるように、CFRP層14には一対の電極部31、31が配置されている。図2(a)および(b)に示すように、一対の電極部31、31はヘリカル層14bの内部に配置されていることが好ましい。ヘリカル層14bでは、ライナー11の両側に炭素強化繊維をわたすように、炭素強化繊維が巻かれているため、ヘリカル層14bに各電極部31を設けることにより、後述する電源部32による通電時にライナー11の全体をより均一に加熱することができる。
1-2. About a pair of electrode parts 31 and 31 In this embodiment, a pair of electrode parts 31 and 31 are arranged on the CFRP layer 14 so that current flows in the CFRP layer 14. As shown in FIGS. 2A and 2B, the pair of electrode portions 31, 31 is preferably disposed inside the helical layer 14b. In the helical layer 14b, since carbon reinforced fibers are wound so as to pass the carbon reinforced fiber on both sides of the liner 11, providing the respective electrode portions 31 on the helical layer 14b enables the liner to be energized when the power supply unit 32 described later is energized. The whole of 11 can be heated more uniformly.

本実施形態では、一対の電極部31、31のうち一方の電極部31は、第1の口金12近傍のヘリカル層14bに設置され、第1の口金12に沿わせてガスタンク10の外表面に露出している(図2(a)を参照)。一方、他方の電極部31は第2の口金13近傍のヘリカル層14bに設置され、第2の口金13に沿わせてガスタンク10の外表面に露出している(図2(b)を参照)。   In the present embodiment, one electrode portion 31 of the pair of electrode portions 31 is disposed on the helical layer 14 b in the vicinity of the first mouthpiece 12 and along the first mouthpiece 12 on the outer surface of the gas tank 10. Exposed (see Fig. 2 (a)). On the other hand, the other electrode portion 31 is disposed on the helical layer 14b in the vicinity of the second mouthpiece 13 and exposed along the second mouthpiece 13 on the outer surface of the gas tank 10 (see FIG. 2B) .

図には示していないが、第1の口金12の表面にはアルマイト処理をして形成された絶縁層を有する。このように、第1の口金12の表面に絶縁層を設けることにより、第1の口金12からバルブ20内の配管を介して、バルブ20の電磁弁等に電流が流れることを抑え、電磁弁の動作不良等を回避することができる。   Although not shown in the drawings, the surface of the first base 12 has an insulating layer formed by alumite treatment. As described above, by providing the insulating layer on the surface of the first mouthpiece 12, it is possible to suppress the flow of current from the first mouthpiece 12 to the solenoid valve of the valve 20 through the piping in the valve 20, Malfunctions and the like can be avoided.

なお、タンク10に配置される一対の電極部31、31の位置は、CFRP層14を発熱させてライナー11を充分加熱できる位置であればよく、上述した図2(a)および(b)の位置に限定されない。   The positions of the pair of electrode portions 31 disposed in the tank 10 may be any positions at which the liner 11 can be sufficiently heated by causing the CFRP layer 14 to generate heat, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). It is not limited to the position.

1−3.電源部32について
本実施形態では、電源部32は、制御部34の制御信号を受けて、一対の電極部31、31間に対して電流の通電または非通電を行うものである。電源部32がこの通電を行う場合、CFRP層14の炭素繊維に電流が流れるとともに炭素繊維が発熱して、結果としてCFRP層14が発熱する。これにより、ライナー11を加熱することができる。なお、電源部32は、CFRP層14を発熱させることができるのであれば、直流電源または交流電源のいずれであってもよい。
1-3. Regarding the Power Supply Unit 32 In the present embodiment, the power supply unit 32 receives a control signal from the control unit 34 to perform current conduction or non-current conduction between the pair of electrode units 31. When the power supply unit 32 performs this energization, the current flows to the carbon fibers of the CFRP layer 14 and the carbon fibers generate heat, and as a result, the CFRP layer 14 generates heat. Thereby, the liner 11 can be heated. The power supply unit 32 may be either a DC power supply or an AC power supply as long as it can generate heat in the CFRP layer 14.

通電する電流の大きさは、CFRP層14の外部へ放熱されるエネルギーと、CFRP層14を加熱するためのエネルギーと、ライナー11を加熱するためのエネルギーと、を加味して決定することが好ましい。ここで、過度の大きさの電流を通電しないように、ライナー11を加熱するためのエネルギーは、断熱膨張によるガス温度低下により、ライナー11の温度低下を補うエネルギーであることが好ましい。   The magnitude of the current to be supplied is preferably determined in consideration of the energy radiated to the outside of the CFRP layer 14, the energy for heating the CFRP layer 14, and the energy for heating the liner 11. . Here, the energy for heating the liner 11 is preferably energy that compensates for the temperature decrease of the liner 11 due to the gas temperature decrease due to the adiabatic expansion so as not to pass a current of excessive magnitude.

1―4.温度測定部33について
温度測定部33は、ガスタンク10内のガス温度を検出するセンサーであり、その検出した温度の信号を制御部34に送信する。本実施形態では、温度測定部33として、温度センサーがバルブ20の内部空間15側に配置されている。これにより、放出されるガスに応じて変化する温度を常時検出することができる。なお、温度測定部33を配置する位置は、内部空間15のガスの温度を常時検出できる位置であれば、特に限定されない。
1-4. About Temperature Measurement Unit 33 The temperature measurement unit 33 is a sensor that detects the gas temperature in the gas tank 10, and transmits a signal of the detected temperature to the control unit 34. In the present embodiment, a temperature sensor is disposed on the side of the internal space 15 of the valve 20 as the temperature measurement unit 33. Thus, it is possible to constantly detect the temperature that changes in accordance with the released gas. In addition, the position which arrange | positions the temperature measurement part 33 will not be specifically limited if it is a position which can always detect the temperature of the gas of the internal space 15. FIG.

1−5.制御部34について
制御部34は温度測定部33から取得したガス温度に基づいて、電源部32に対して通電制御または非通電制御を行う。本実施形態では、制御部34は、ガス温度が所定の温度(予め設定された設定温度)以下であると判定した場合、電源部32に制御信号を出力することにより、電源部32が一対の電極部31、31間に電流を通電するように電源部32を制御する。
1-5. Regarding Control Unit 34 Based on the gas temperature acquired from the temperature measurement unit 33, the control unit 34 performs energization control or non-energization control on the power supply unit 32. In the present embodiment, when the control unit 34 determines that the gas temperature is equal to or lower than a predetermined temperature (preset temperature set in advance), the control unit 34 outputs a control signal to the power supply unit 32 to make the power supply unit 32 a pair. The power supply unit 32 is controlled so that a current flows between the electrode units 31.

一方、制御部34は、ガス温度が所定の温度を超えていると判定した場合には、電源部32に制御信号を出力することにより、電源部32が一対の電極部31、31間に電流を通電しないように電源部32を制御する。   On the other hand, when the control unit 34 determines that the gas temperature exceeds the predetermined temperature, the control unit 34 outputs a control signal to the power supply unit 32 so that the power supply unit 32 generates a current between the pair of electrode units 31. The power supply unit 32 is controlled so as not to supply power.

ここで、設定温度は、ライナー11を構成する樹脂のTg以上の温度であることが好ましい。これにより、後述する制御部34で、ライナー11の温度が、Tg以上の温度で通電を開始することができる。この結果、ライナー11の温度がTgを下回る前に加熱し、これを維持することができるため、ライナー11を構成する樹脂の引張強度に起因したライナー11の損傷をより好適に回避できる。   Here, the set temperature is preferably a temperature equal to or higher than the Tg of the resin constituting the liner 11. Thereby, in the control part 34 mentioned later, the temperature of the liner 11 can start electricity supply at the temperature more than Tg. As a result, heating can be performed before the temperature of the liner 11 falls below Tg, and this can be maintained, so damage to the liner 11 caused by the tensile strength of the resin constituting the liner 11 can be avoided more preferably.

制御部34は、RAM、ROMなどの記憶装置(図示せず)と、CPUなどの演算装置(図示せず)を、ハードウェアとして備えている。たとえば、記憶装置は、キーボード等の入力装置を介して、上述した設定温度を入力することにより、この設定温度を記憶する。演算装置は、たとえば、ソフトウェアとして、記憶装置で記憶された設定温度と、温度測定部33で測定したガス温度との大きさを比較し、測定したガス温度等に基づいて電源部32により通電する電流の大きさなどを演算し、これを制御信号として、電源部32に出力する。   The control unit 34 includes, as hardware, a storage device (not shown) such as a RAM and a ROM, and an arithmetic device (not shown) such as a CPU. For example, the storage device stores the set temperature by inputting the set temperature described above via an input device such as a keyboard. The arithmetic device compares, for example, the set temperature stored in the storage device as software with the magnitude of the gas temperature measured by the temperature measurement unit 33, and the power supply unit 32 supplies power based on the measured gas temperature or the like. The magnitude of the current or the like is calculated, and this is output to the power supply unit 32 as a control signal.

2.本実施形態に係る温度制御処理について
以上説明した本実施形態の構成を踏まえて、図4を参照して本実施形態のガスタンク10を備えた温度制御システム1に係る温度制御処理のフローを説明する。図4は、本実施形態のガスタンク10を備えた温度制御システム1に係る温度制御処理を示すフローチャートである。以下、図4の各ステップに沿って説明する。
2. Regarding Temperature Control Processing According to the Present Embodiment Based on the configuration of the present embodiment described above, the flow of temperature control processing according to the temperature control system 1 including the gas tank 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. . FIG. 4 is a flowchart showing temperature control processing according to the temperature control system 1 including the gas tank 10 of the present embodiment. Hereinafter, description will be made along each step of FIG.

図4に示すステップS1では、内部空間15に充填されたガスがノズル22、バルブ20の配管、ガス放出口21を通って外部へ排出される。次にステップS2に進む。   In step S1 shown in FIG. 4, the gas filled in the internal space 15 is discharged to the outside through the nozzle 22, the piping of the valve 20, and the gas discharge port 21. Next, the process proceeds to step S2.

ステップS2では、制御部34は、常時ガス温度を検出している温度測定部33からガス温度を取得し、取得したガス温度が設定温度(所定の温度)以下か否かを判定する。制御部34が、設定温度を超えていると判定した場合にはステップS3へ進み、設定温度以下と判定した場合にはステップS4へ進む。   In step S2, the control unit 34 acquires the gas temperature from the temperature measurement unit 33 which constantly detects the gas temperature, and determines whether the acquired gas temperature is equal to or lower than a set temperature (predetermined temperature). If the control unit 34 determines that the set temperature is exceeded, the process proceeds to step S3. If the control unit 34 determines that the set temperature is equal to or less than the set temperature, the process proceeds to step S4.

ステップS3では、制御部34は、一対の電極部31、31への非通電の制御信号を電源部32に出力する。具体的には、一対の電極部31、31に対して、電源部32による通電制御をすでに行っている場合には、ステップS3で、その通電を停止(終了)する制御信号を電源部32に出力する。電源部32がその通電をすでに停止している場合には、非通電を継続するように制御信号を電源部32に出力する。制御信号が入力された電源部32は、一対の電極部31、31に対して通電を行わない。ステップS3が終了するとステップS2へ戻る。   In step S <b> 3, the control unit 34 outputs a control signal of non-energization to the pair of electrode units 31, 31 to the power supply unit 32. Specifically, when the energization control by the power supply unit 32 has already been performed on the pair of electrode units 31, the control signal for stopping (terminating) the energization is sent to the power supply unit 32 in step S3. Output. When the power supply unit 32 has already stopped the energization, the control signal is output to the power supply unit 32 so as to continue the non-energization. The power supply unit 32 to which the control signal is input does not energize the pair of electrode units 31. When step S3 is completed, the process returns to step S2.

ステップS4では、制御部34は、一対の電極部31、31への通電の制御信号を電源部32に出力する。具体的には、一対の電極部31、31に対して、電源部32による通電が行われていない場合には、ステップS3で、その通電を実行(開始)する制御信号を電源部32に出力する。電源部32がその通電をすでに実行(開始)している場合には、通電を継続するように制御信号を電源部32に出力する。制御信号が入力された電源部32は、一対の電極部31、31に対して電流を通電する。ステップS4が終了するとステップS2へ戻る。なお、上述したフローはガス放出完了後に終了してもよい。   In step S4, the control unit 34 outputs, to the power supply unit 32, a control signal for energizing the pair of electrode units 31, 31. Specifically, when the power supply unit 32 does not energize the pair of electrode units 31, 31, in step S3, a control signal to execute (start) the energization is output to the power supply unit 32. Do. When the power supply unit 32 has already performed (started) the energization, the control signal is output to the power supply unit 32 so as to continue the energization. The power supply unit 32 to which the control signal is input passes a current to the pair of electrode units 31. When step S4 is completed, the process returns to step S2. The above-described flow may be ended after the gas release is completed.

3.本実施形態の動作および効果について
図3(a)および(b)を参照して本実施形態の動作および効果について説明する。ここでは、ライナー11の樹脂のTg以上の温度を制御部34が判定する設定温度として説明する。
3. Operation and Effect of this Embodiment The operation and effect of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). Here, a temperature equal to or higher than the Tg of the resin of the liner 11 will be described as a set temperature determined by the control unit 34.

図3(a)に示すように、ガスタンク10からノズル22、バルブ20、およびガス放出口21を介して外部へガスが放出されると(ステップS1を参照)、ガスの放出開始(時刻0)からガス放出完了時間(時刻T2)まで、ガス圧力が徐々に低下する。   As shown in FIG. 3A, when the gas is released from the gas tank 10 to the outside through the nozzle 22, the valve 20, and the gas discharge port 21 (see step S1), the release of the gas is started (time 0). The gas pressure gradually decreases from the time t2 to the time t2 when the gas release is completed.

図3(b)において、温度制御を行う本実施形態のグラフである実線L1で示すように、ガス圧力低下に起因したガスの断熱膨張により、ガス温度も徐々に低下し始める。制御部34は、設定温度に到達する前(時刻T1前)では、温度測定部33から取得したガス温度が設定温度を超えていると判定し、電源部32に対して非通電制御を行う。これにより、電源部32は、一対の電極部31、31へ通電を行わない(図4のステップS2およびステップS3を参照)。そのため、時刻T1前までは、ガス温度の低下にともない、ライナー11の温度も低下し続ける。   In FIG. 3B, as indicated by a solid line L1, which is a graph of the present embodiment in which temperature control is performed, the gas temperature also starts to gradually decrease due to the adiabatic expansion of the gas caused by the gas pressure drop. Before reaching the set temperature (before time T1), the control unit 34 determines that the gas temperature acquired from the temperature measurement unit 33 exceeds the set temperature, and performs non-energization control on the power supply unit 32. As a result, the power supply unit 32 does not energize the pair of electrode units 31 (see step S2 and step S3 in FIG. 4). Therefore, until the time T1, the temperature of the liner 11 continues to decrease as the gas temperature decreases.

ガス温度が設定温度になる時刻T1では、制御部34は、温度測定部33で検出したガス温度を設定温度以下であると判定し、電源部32に対して通電制御を行う。これにより、電源部32は、一対の電極部31、31へ所定の大きさの電流の通電を実行する(図4のステップS2およびステップS4参照)。本実施形態では、Tg以上の温度で通電を開始することにより、ライナー11の温度がTg未満になる前に、CFRP層14が加熱され始め、次いでライナー11が加熱され始める。   At time T1 at which the gas temperature reaches the set temperature, the control unit 34 determines that the gas temperature detected by the temperature measurement unit 33 is equal to or lower than the set temperature, and controls the power supply unit 32 to be energized. Thereby, the power supply unit 32 energizes the pair of electrode units 31 with a current of a predetermined magnitude (see step S2 and step S4 in FIG. 4). In this embodiment, by starting energization at a temperature of Tg or higher, the CFRP layer 14 starts to be heated before the temperature of the liner 11 becomes lower than the Tg, and then the liner 11 starts to be heated.

時刻T1以降、ガス放出完了時間(時刻T2)まで、設定温度より低いガス温度が続くため、制御部34は、電源部32による通電制御を継続させ、電源部32から一対の電極部31、31へ所定の大きさの電流の通電が継続される。   After time T1, the gas temperature lower than the set temperature continues until the gas release completion time (time T2), so the control unit 34 continues the energization control by the power supply unit 32, and the power supply unit 32 transmits the pair of electrode units 31, 31. The current supply of a predetermined magnitude is continued.

このような結果、ガスタンク10内のガス温度が設定温度以下になった場合に、CFRP層14に配置された一対の電極部31、31間に電流を通電することで、炭素繊維に電流が流れ、CFRP層14を発熱させることができる。   As a result, when the gas temperature in the gas tank 10 becomes equal to or lower than the set temperature, a current flows in the carbon fiber by supplying a current between the pair of electrode parts 31 disposed in the CFRP layer 14 , And the CFRP layer 14 can generate heat.

これにより、CFRP層14の発熱により、ライナー11を加熱することができるため、ガス放出時のガスの断熱膨張によるガス温度の低下に起因したライナー11の温度の低下を抑制することができる。このため、ライナー11を構成する樹脂の引張強度の低下が抑えられることにより、ライナー11の熱収縮時に起因して、ライナー11とCFRP層14との間に隙間が形成されたとしても、ガス放出完了後、再度ガスタンク10にガスを充填する際に、ガス圧力によるライナー11の損傷を防止できる。   Thereby, since the liner 11 can be heated by the heat generation of the CFRP layer 14, it is possible to suppress the decrease in the temperature of the liner 11 caused by the decrease in the gas temperature due to the adiabatic expansion of the gas at the time of gas release. For this reason, by suppressing the reduction in the tensile strength of the resin constituting the liner 11, even if a gap is formed between the liner 11 and the CFRP layer 14 due to the thermal contraction of the liner 11, gas release After completion, when the gas tank 10 is filled with gas again, damage to the liner 11 due to gas pressure can be prevented.

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記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精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。   As mentioned above, although one embodiment of the present invention was explained in full detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It is a range which does not deviate from the spirit of the present invention indicated in a claim. It is possible to make design changes.

例えば、温度測定部33は、温度センサーのような温度検出するものに限定されず、温度を推定するものでよい。具体的には、温度測定部33は、ガス流量計でガスの放出量を検出して、ガスタンク10内のガス温度を推定してもよく、ガス圧測定器でガスタンク10内のガス圧を測定して、図3(a)に示すようなガスタンク10内の圧力から、ガス温度を推定してもよい。   For example, the temperature measurement unit 33 is not limited to one that detects temperature, such as a temperature sensor, and may estimate temperature. Specifically, the temperature measurement unit 33 may detect the amount of released gas with a gas flow meter to estimate the gas temperature in the gas tank 10, and measure the gas pressure in the gas tank 10 with a gas pressure measuring device. Then, the gas temperature may be estimated from the pressure in the gas tank 10 as shown in FIG. 3 (a).

1:温度制御システム、10:ガスタンク、11:ライナー、14:CFRP層(炭素繊維強化樹脂層)、31:電極部、32:電源部、33:温度測定部、34:制御部 1: Temperature control system 10: Gas tank 11: Liner 14: CFRP layer (carbon fiber reinforced resin layer) 31: electrode unit 32: power supply unit 33: temperature measurement unit 34: control unit

Claims (1)

ガスが充填される樹脂製のライナーの外面に、炭素繊維強化樹脂層が被覆されたガスタンクを備えた温度制御システムであって、
前記温度制御システムは、前記炭素繊維強化樹脂層に電流が流れるように、前記炭素繊維強化樹脂層に配置された一対の電極部と、
前記一対の電極部間に前記電流を通電する電源部と、
前記ガスタンク内のガス温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定されたガス温度が、所定の温度以下になったときに、前記一対の電極部間に電流を通電するように前記電源部を制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とするガスタンクを備えた温度制御システム。
A temperature control system comprising a gas tank having a carbon fiber reinforced resin layer coated on the outer surface of a gas-filled resin liner,
The temperature control system includes a pair of electrode portions disposed on the carbon fiber reinforced resin layer such that current flows through the carbon fiber reinforced resin layer;
A power supply unit for supplying the current between the pair of electrode units;
A temperature measurement unit that measures the gas temperature in the gas tank;
Further comprising: a control unit that controls the power supply unit so that current flows between the pair of electrode units when the gas temperature measured by the temperature measurement unit becomes lower than or equal to a predetermined temperature. A temperature control system with a gas tank that is characterized.
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