JP2019086083A - Hydrogen charging device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水素充填装置に係り、特に産業車両用の水素充填装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen filling apparatus, and more particularly to a hydrogen filling apparatus for industrial vehicles.
近年、燃料電池システムの実用化が進められている。一般的な燃料電池システムでは、燃料電池スタック(FCスタック)に水素と酸素が供給され、これら水素と酸素がFCスタック内で化学反応を起こすことによって、電気エネルギーが生成される。また、燃料電池システムをフォークリフト等の産業車両に搭載したものも既に実用化されている。 In recent years, commercialization of a fuel cell system has been promoted. In a general fuel cell system, hydrogen and oxygen are supplied to a fuel cell stack (FC stack), and electrical energy is generated by causing a chemical reaction between the hydrogen and oxygen in the FC stack. Also, a fuel cell system mounted on an industrial vehicle such as a forklift has already been put to practical use.
燃料電池自動車や燃料電池産業車両に対して、水素ガスを充填する必要があるが、燃料電池自動車と燃料電池産業車両では、充填する際の水素の圧力が異なる(燃料電池自動車70MPa、燃料電池産業車両35MPa)。このため、誤充填を防止する必要がある。なお、特許文献1には、燃料電池自動車用の水素充填装置の一例が記載されている。 Fuel cell vehicles and fuel cell industry vehicles need to be filled with hydrogen gas, but fuel cell vehicles and fuel cell industry vehicles have different hydrogen pressures when filling (fuel cell vehicles 70 MPa, fuel cell industry Vehicle 35MPa). For this reason, it is necessary to prevent erroneous filling. Patent Document 1 describes an example of a hydrogen filling device for a fuel cell vehicle.
しかしながら、燃料電池自動車用の水素充填装置では、水素充填装置と車両の間で通信を行いながら水素充填が行われるため、燃料電池自動車用の水素充填装置で燃料電池産業車両を充填するという誤充填は防止される。一方、産業車両用の水素充填装置では、充填の際に通信を行わないものが多い。そのため、産業車両用の水素充填装置においては通信以外の方法で、燃料電池自動車への誤充填を防止する方策が必要となる。 However, in the hydrogen filling apparatus for fuel cell vehicles, since hydrogen filling is performed while communicating between the hydrogen filling apparatus and the vehicle, the fuel cell industrial vehicle is erroneously filled with the hydrogen filling apparatus for fuel cell vehicles Is prevented. On the other hand, many hydrogen filling devices for industrial vehicles do not communicate at the time of filling. Therefore, in the hydrogen filling apparatus for industrial vehicles, it is necessary to take measures to prevent erroneous filling of fuel cell vehicles by a method other than communication.
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、燃料電池自動車への誤充填を確実に防止することができる、産業車両用の水素充填装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide a hydrogen filling device for industrial vehicles, which can surely prevent a fuel cell vehicle from being erroneously filled.
上記の課題を解決するために、この発明に係る水素充填装置は、水素ガスを充填する水素充填手段と、排水が流入可能な第1の接続手段と、第1の接続手段を経由して排水に関する状態を検知する検知手段と、水素充填手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、検知手段によって排水が行われ得る状態又は排水が行われている状態が検知される場合にのみ、水素充填手段による水素ガスの充填を開始する。
ここで、「排水が行われ得る状態」とは、排水ノズルが接続された状態など、産業車両内の生成水の排水が可能となった状態(排水の準備ができた状態)を指す。
In order to solve the above-mentioned problems, the hydrogen filling apparatus according to the present invention comprises a hydrogen filling means for filling hydrogen gas, a first connection means through which drainage can flow, and drainage via the first connection means. And control means for controlling the hydrogen filling means, the control means only if the detection means is capable of draining or if drainage is detected. The filling of hydrogen gas by the hydrogen filling means is started.
Here, “a state in which drainage can be performed” indicates a state in which drainage of generated water in an industrial vehicle is possible (a state in which drainage is ready) such as a state in which a drainage nozzle is connected.
検知手段は、第1の接続手段に、当該第1の接続手段に適合する第2の接続手段が接続されていることを検知する接続検知手段を含んでいてもよい。 The detection means may include connection detection means for detecting that the first connection means is connected with the second connection means adapted to the first connection means.
検知手段は、第1の接続手段を経由して流入する排水を検知する排水検知手段を含んでいてもよい。 The detection means may include drainage detection means for detecting the inflowing drainage through the first connection means.
検知手段は、第1の接続手段が所定の収納位置から取り外されていることを検知する取り外し検知手段を含んでいてもよい。 The detection means may include removal detection means for detecting that the first connection means has been removed from the predetermined storage position.
この発明に係る水素充填装置によれば、産業車両用の水素充填装置による燃料電池自動車への誤充填を確実に防止することができる。 According to the hydrogen filling device according to the present invention, it is possible to reliably prevent erroneous filling of the fuel cell vehicle by the hydrogen filling device for industrial vehicles.
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the attached drawings.
Embodiment 1
この発明の実施の形態1に係る水素充填装置10について説明する。図1には、産業車両に水素ガスを充填するための水素充填装置10と、当該水素充填装置10によって水素ガスを充填される産業車両の一例として、燃料電池システム31を搭載したフォークリフト30とが示されている。なお、以降の説明では、産業車両としてフォークリフトを例にとって説明するが、本願発明の適用可能な範囲はこれに限定されるものではなく、他の種類の産業車両であってもよい。
A
水素充填装置10によってフォークリフト30に水素ガスを充填する際には、水素充填装置10の水素充填ノズル16がフォークリフト30の水素レセプタクル35に接続される。そして、ユーザによって水素充填装置10の水素充填開始ボタン23が押下されると、水素充填装置10から水素ホース15を経由して、フォークリフト30の燃料電池システム31に水素ガスが充填される。
When the
また、フォークリフト30は、燃料電池システム31の発電の際に生成される水を貯留するための貯水タンク47を備えている。燃料電池自動車では、発電の際に生成される水はそのまま路上に捨てられるが、工場等の屋内で使用されることの多い産業車両では、屋内の床を汚さないために、発電の際に生成される水を貯留する貯水タンクを備えている。
Further, the
そのため、産業車両用の水素充填装置10は、フォークリフト30への水素ガスの充填に際して、フォークリフト30の貯水タンク47内に貯留されている水を併せて吸引し、外部の排水溝に捨てる機能を備えている。具体的には、水素充填装置10の排水レセプタクル20がフォークリフト30の排水ノズル49に接続され、フォークリフト30の貯水タンク47内に貯留されている水が排水ホース48、19を経由して水素充填装置10に吸引され、外部の排水溝に捨てられる。なお、燃料電池自動車の場合には、貯水タンクや排水ノズルは備えられていない。
Therefore, the
また、水素充填装置10は、ユーザに向けて各種の情報を表示するためのモニタ24と、未使用時に水素充填ノズル16を収納しておくための収納ホルダ25と、同じく未使用時に排水レセプタクル20を収納しておくための収納ホルダ26とを備えている。以下、水素充填装置10およびフォークリフト30の構成の詳細について、図2、3を参照して順に説明していく。
The
まず、水素充填装置10の構成について、図2を参照して説明する。水素充填装置10は、水素ガスを圧縮して昇圧する圧縮機11と、昇圧された水素ガスを貯留する蓄圧器12とを備えている。蓄圧器12の下流には、減圧弁13および電磁式の開閉弁14が設けられており、開閉弁14の下流には水素ホース15が接続されている。水素ホース15の先端には水素充填ノズル16が取り付けられており、この水素充填ノズル16は、フォークリフト30の水素レセプタクル35に着脱可能に接続することができる。
First, the configuration of the
また、水素充填装置10は、産業車両の排水を一時的に貯留可能な排水タンク17を備えており、排水タンク17の下流は外部の排水溝に連通している。一方、排水タンク17の上流には排水ポンプ18が設けられており、排水ポンプ18の上流には排水ホース19が接続されている。排水ホース19の先端には排水レセプタクル20が取り付けられており、この排水レセプタクル20は、フォークリフト30の排水ノズル49に着脱可能に接続することができる。また、排水レセプタクル20には、当該排水レセプタクル20に排水ノズル49が接続されていることを検知するためのリミットスイッチ21が取り付けられている。
Further, the
さらに、水素充填装置10は、マイクロコンピュータ等によって構成される制御ユニット22を備えている。制御ユニット22は、リミットスイッチ21の検知信号を受信可能であると共に、ユーザによって操作される水素充填開始ボタン23の操作状態を検出することができる。また、制御ユニット22は、開閉弁14の開閉状態および排水ポンプ18の駆動を制御する。
Furthermore, the
次に、フォークリフト30の構成について、図3を参照して説明する。この図に示されるように、フォークリフト30の燃料電池システム31は、燃料電池スタック(FCスタック)32と、水素ガスを供給可能な水素タンク33と、酸素を含む空気を供給可能なエアコンプレッサ34とを備えている。水素タンク33の上流には水素レセプタクル35が設けられており、フォークリフト30の水素レセプタクル35と、先述した水素充填装置10の水素充填ノズル16とは、着脱可能に接続することができる。
Next, the configuration of the
燃料電池システム31では、水素タンク33から供給される水素とエアコンプレッサ34から供給される空気中の酸素とがFCスタック32の内部で化学反応を起こすことによって、発電が行われると共に水が生成される。
In the
また、水素タンク33とFCスタック32との間の水素供給管36の途中には、FCスタック32に供給される水素ガスの流量を調整するためのインジェクタ等から構成される流量調整弁37と、水素還流管38に接続されるエゼクタ39とが設けられており、水素還流管38の途中には電動ポンプ40が設けられている。
Further, in the middle of the
水素タンク33から水素供給管36を経由してFCスタック32に供給される水素ガスは、FCスタック32内の化学反応によって消費される。化学反応に寄与することなく水素排出管41に排出された一部の水素ガスは、気液分離器42によって水分が分離された後、水素還流管38に導かれる。水素還流管38内の水素ガスは、電動ポンプ40の作用によってエゼクタ39に導かれ、再びFCスタック32に供給される。
The hydrogen gas supplied from the
一方、エアコンプレッサ34から空気供給管43を経由してFCスタック32に供給される空気は、FCスタック32内の化学反応によってその一部が消費され、化学反応に寄与しなかった空気は、空気排出管44に排出される。
On the other hand, the air supplied from the
また、気液分離器42によって分離された水は、気液分離器42から水素還流管38に導かれなかった水素ガスと共に希釈器45に流入する。また、FCスタック32から空気排出管44に排出された空気も希釈器45に流入する。これにより、希釈器45内で水素ガスの濃度が希釈されて排気管46を経由して外気に放出されると共に、希釈器45に流入した水が回収されて貯水タンク47内に貯留される。
Further, the water separated by the gas-
貯水タンク47の下流には排水ホース48が接続されており、排水ホース48の先端には排水ノズル49が取り付けられている。フォークリフト30の排水ノズル49と、先述した水素充填装置10の排水レセプタクル20とは、着脱可能に接続することができる。
A
次に、実施の形態1に係る水素充填装置10の動作について説明する。水素充填装置10によってフォークリフト30に水素ガスを充填する際には、ユーザは以下の手順に従って水素充填装置10を操作する。
手順1.水素充填装置10の排水レセプタクル20にフォークリフト30の排水ノズル49を接続する。(これにより、フォークリフト30から水素充填装置10への排水が開始される。)
手順2.水素充填装置10の水素充填ノズル16をフォークリフト30の水素レセプタクル35に接続する。
手順3.水素充填装置10の水素充填開始ボタン23を押下する。(これにより、水素充填装置10からフォークリフト30への水素ガスの充填が開始される。)
Next, the operation of the
Step 1. The
Step 2. The
Step 3. The hydrogen filling
ユーザによって上記の操作が行われる際、水素充填装置10は、図4のフローチャートに示されるように動作する。
When the above operation is performed by the user, the
まず、水素充填装置10の制御ユニット22は、ユーザによって水素充填開始ボタン23が押下されたことを検知すると(S401)、排水レセプタクル20に取り付けられているリミットスイッチ21からの検知信号によって、排水レセプタクル20にフォークリフト30の排水ノズル49が接続されているか否かを調べる(S402)。
First, when the
ステップS402において、排水レセプタクル20に排水ノズル49が接続されている場合(S402=YES)には、制御ユニット22は、フォークリフト30への水素ガスの充填を開始する。詳細には、制御ユニット22は、電磁式の開閉弁14を開状態にすることによって水素充填ノズル16から高圧の水素ガスを吐出させ、フォークリフト30の水素タンク33に充填する。
In step S402, when the
一方、ステップS402において、排水レセプタクル20に排水ノズル49が接続されていない場合(S402=NO)には、制御ユニット22は、水素ガスの充填を行うことなく、モニタ24(図1参照)にエラーメッセージを表示する。すなわち、水素充填装置10は、排水レセプタクル20にフォークリフト30の排水ノズル49が接続されていない場合には、水素ガスの充填を行われない。
On the other hand, when the
以上説明したように、実施の形態1に係る水素充填装置10は、排水レセプタクル20にフォークリフト30の排水ノズル49が接続されていることを検知する接続検知手段としてのリミットスイッチ21を備えている。制御ユニット22は、リミットスイッチ21によって排水レセプタクル20に排水ノズル49が接続されていることが検知される場合、すなわちフォークリフト30の排水が行われ得る状態が検知される場合にのみ、水素充填ノズル16による水素ガスの充填を開始する。
As described above, the
先述したように、燃料電池自動車の場合には、発電の際に生成される水を貯留する貯水タンクや排水ノズルは備えられていない。そのため、排水ノズルを接続することがないため、燃料電池自動車が本願発明に係る水素充填装置10を利用することはできない(水素が充填されることがない)。これにより、産業車両用の水素充填装置による燃料電池自動車への誤充填を確実に防止することができる。
As described above, in the case of a fuel cell vehicle, a water storage tank and a drain nozzle for storing water generated during power generation are not provided. Therefore, since the drainage nozzle is not connected, the fuel cell vehicle can not utilize the
また、従来の産業車両用の水素充填装置では、排水ノズル49が接続されていない状態でも水素ガスの充填を行うことができるため、ユーザが水素ガスの充填の際に併せて排水を行うのを忘れてしまい、フォークリフト30の貯水タンク47が満水となってしまう場合があった。本願発明では、排水ノズル49が接続されない限り水素ガスの充填を行うことができないため、ユーザが排水を忘れてしまうことも併せて防止することができる。
Moreover, in the conventional hydrogen filling apparatus for industrial vehicles, since hydrogen gas can be filled even when the
また、従来の産業車両用の水素充填装置では、水素ガスの充填を開始した後、遅れて排水を開始した場合には、水素ガスの充填終了時に排水が終了していない場合があった。本願発明では、水素ガスの充填に先立って排水が確実に開始されるため、水素ガスの充填終了時に排水が終了しないことが防止される。 Moreover, in the conventional hydrogen filling apparatus for industrial vehicles, there is a case where the drainage is not finished when the filling of the hydrogen gas is finished when the drainage is started late after the filling of the hydrogen gas is started. In the present invention, the drainage is reliably started prior to the filling of the hydrogen gas, so that the drainage is not prevented from ending when the filling of the hydrogen gas is completed.
さらに、本願発明では、水素充填装置と車両の両方に通信機構を設け、通信を行いながら充填することは必要なく、従来の産業車両用の水素充填装置に対して、排水ノズル49の接続を検知するためのリミットスイッチ21の取り付けと制御プログラムの変更を行うのみでよい。そのため、最小限の追加コストによって、既存の産業車両用水素充填装置に本願発明を実施することができる。
Furthermore, in the present invention, it is not necessary to provide a communication mechanism in both the hydrogen filling device and the vehicle, and do not need to fill while performing communication, and detect the connection of the
なお、排水レセプタクル20に排水ノズル49が接続されていることを検知する接続検知手段としては、リミットスイッチ21の他にも、例えば光センサ等を使用することもできる。また、水素充填開始ボタン23の押下に先立って排水ノズル49の接続検知を行い、排水ノズル49の接続が検知されない限り、水素充填ノズル16を収納ホルダ25(図1参照)から取り外せないようにしてもよい。
In addition to the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る水素充填装置210について説明する。なお、以降の説明において、実施の形態1と同一の部分については、その詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
Next, a
図5に示されるように、実施の形態2に係る水素充填装置210は、実施の形態1におけるリミットスイッチ21に代えて、排水ホース19の途中に設けられた流量センサ227を備えている。流量センサ227は、排水レセプタクル20を経由して流入する排水を検知する排水検知手段として機能する。
As shown in FIG. 5, the
制御ユニット222は、流量センサ227によって排水レセプタクル20を経由して排水が流入することが検知される場合(図6のステップS602=YES)、すなわちフォークリフト30の排水が行われている状態が検知される場合にのみ、水素充填ノズル16による水素ガスの充填を開始する。このように構成しても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
When the
なお、排水レセプタクル20を経由して排水が流入することを検知する排水検知手段としては、流量センサ227の他にも、例えば排水タンク17に水位センサを設けてもよい。
In addition to the
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る水素充填装置310について説明する。図7に示されるように、実施の形態3に係る水素充填装置310は、実施の形態1におけるリミットスイッチ21や、実施の形態2に係る流量センサ227に代えて、排水レセプタクル20の収納ホルダ26に取り付けられたリミットスイッチ328を備えている。リミットスイッチ328は、排水レセプタクル20が所定の収納位置(収納ホルダ26)から取り外されていることを検知する取り外し検知手段として機能する。
Third Embodiment
Next, a
制御ユニット322は、リミットスイッチ328によって排水レセプタクル20が収納ホルダ26から取り外されていることが検知される場合(図8のステップS802=YES)、すなわちフォークリフト30の排水が行われ得る状態が検知される場合にのみ、水素充填ノズル16による水素ガスの充填を開始する。このように構成しても、実施の形態1,2と同様の効果を得ることができる。
The
なお、排水レセプタクル20が収納ホルダ26から取り外されていることを検知する取り外し検知手段としては、リミットスイッチ328の他にも、例えば光センサ等を使用することもできる。
In addition to the
その他の実施の形態.
上記の実施の形態1〜3は任意に組み合わせることもできる。実施の形態1〜3を複数組み合わせることによって、産業車両用の水素充填装置による燃料電池自動車への誤充填をさらに確実に防止することができる。
Other Embodiments
The above first to third embodiments can be arbitrarily combined. By combining a plurality of the first to third embodiments, erroneous filling of a fuel cell vehicle with a hydrogen filling device for industrial vehicles can be further reliably prevented.
10,210,310 水素充填装置、16 水素充填ノズル(水素充填手段)、20 排水レセプタクル(第1の接続手段)、22,222,322 制御ユニット(制御手段)、21 リミットスイッチ(接続検知手段)、227 流量センサ(排水検知手段)、328 リミットスイッチ(取り外し検知手段)、49 排水ノズル(第2の接続手段)。 10, 210, 310 hydrogen filling device, 16 hydrogen filling nozzle (hydrogen filling means), 20 drainage receptacle (first connection means), 22, 222, 322 control unit (control means), 21 limit switch (connection detection means) 227 Flow rate sensor (drainage detection means), 328 limit switch (removal detection means), 49 drainage nozzle (second connection means).
Claims (4)
排水が流入可能な第1の接続手段と、
前記第1の接続手段を経由して排水に関する状態を検知する検知手段と、
前記水素充填手段を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記検知手段によって前記排水が行われ得る状態又は排水が行われている状態が検知される場合にのみ、前記水素充填手段による水素ガスの充填を開始する、水素充填装置。 Hydrogen filling means for filling hydrogen gas;
First connection means through which drainage can flow;
A detection unit that detects a state related to drainage via the first connection unit;
Control means for controlling the hydrogen filling means;
The hydrogen filling device, wherein the control means starts the filling of hydrogen gas by the hydrogen filling means only when the detection means is capable of performing the drainage or the state in which the drainage is being performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017214580A JP2019086083A (en) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | Hydrogen charging device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021028504A (en) * | 2019-08-09 | 2021-02-25 | 株式会社豊田自動織機 | Hydrogen filling system |
JP2021038812A (en) * | 2019-09-04 | 2021-03-11 | 大陽日酸株式会社 | Hydrogen station for fuel cell type forklift |
-
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- 2017-11-07 JP JP2017214580A patent/JP2019086083A/en active Pending
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JP7324652B2 (en) | 2019-08-09 | 2023-08-10 | 株式会社豊田自動織機 | Hydrogen filling system |
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