JP2020091021A - Hydrogen filling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素運搬容器に水素を充填する水素充填装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen filling device that fills a hydrogen carrier with hydrogen.
燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)の普及に伴い、将来的に水素ステーションの稼動率の増加が見込まれる。水素ステーションは、水素製造装置を備えるオンサイト型と、水素製造装置を備えないオフサイト型(例えば、特許文献1)とに大別される。 With the spread of fuel cell vehicles (FCVs), the operating rate of hydrogen stations is expected to increase in the future. Hydrogen stations are roughly classified into an on-site type that includes a hydrogen production apparatus and an off-site type that does not include a hydrogen production apparatus (for example, Patent Document 1).
オンサイト型の水素ステーションにおいて、水素製造装置にトラブルが生じたり、想定を超える容量の水素を燃料電池自動車に供給したりする場合がある。また、オフサイト型の水素ステーションにおいて、水素貯蔵タンクが空になる場合がある。これらの場合、他の水素供給設備から水素ステーションに水素を持ち込む必要が生じる。 At an on-site hydrogen station, there may be a problem with the hydrogen production device, or hydrogen exceeding the expected capacity may be supplied to the fuel cell vehicle. Further, in the off-site hydrogen station, the hydrogen storage tank may become empty. In these cases, it becomes necessary to bring hydrogen from another hydrogen supply facility to the hydrogen station.
しかし、水素供給設備は、水素の出荷設備を備えない場合がある。そこで、水素の出荷設備を備えない水素供給設備から容易に水素を取り出すことができる技術の開発が希求されている。 However, the hydrogen supply facility may not have a hydrogen shipping facility. Therefore, there has been a demand for the development of a technique capable of easily extracting hydrogen from a hydrogen supply facility that does not have a hydrogen shipping facility.
本発明は、水素の出荷設備を備えない水素供給設備から容易に水素を取り出すことが可能な水素充填装置を提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a hydrogen filling device that can easily take out hydrogen from a hydrogen supply facility that does not have a hydrogen shipping facility.
上記課題を解決するために、本発明の水素充填装置は、上流側タンクに吸入側が接続される圧縮機と、圧縮機の吐出側に接続される下流側タンクと、下流側タンクに接続され、水素運搬容器に接続可能な供給部と、圧縮機および下流側タンクが設けられる車両と、を備える。 In order to solve the above problems, the hydrogen filling device of the present invention is a compressor whose suction side is connected to an upstream side tank, a downstream side tank connected to the discharge side of the compressor, and a downstream side tank, The vehicle includes a supply unit connectable to the hydrogen carrier, and a vehicle provided with a compressor and a downstream tank.
また、上流側タンクは、車両に設けられてもよい。 Further, the upstream side tank may be provided in the vehicle.
また、水素充填装置は、上流側タンクの圧力が所定圧力以上となるように圧縮機を制御する圧力制御部を備えてもよい。 In addition, the hydrogen filling device may include a pressure control unit that controls the compressor so that the pressure of the upstream tank becomes equal to or higher than a predetermined pressure.
また、上流側タンクは、水素ステーションに設けられたクッションタンクであってもよい。 Further, the upstream tank may be a cushion tank provided in the hydrogen station.
また、水素充填装置は、水素運搬容器の温度が所定温度未満となるように圧縮機を制御する温度制御部を備えてもよい。 In addition, the hydrogen filling device may include a temperature control unit that controls the compressor so that the temperature of the hydrogen transport container becomes lower than a predetermined temperature.
本発明によれば、水素の出荷設備を備えない水素供給設備から容易に水素を取り出すことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily take out hydrogen from a hydrogen supply facility that does not have a hydrogen shipping facility.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified. In this specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals to omit redundant description, and elements not directly related to the present invention are omitted. To do.
[第1の実施形態:水素充填装置100]
図1は、第1の実施形態にかかる水素充填装置100を説明する図である。なお、図1中、実線の矢印は水素の流れを示し、破線の矢印は信号の流れを示す。
[First Embodiment: Hydrogen filling device 100]
FIG. 1 is a diagram illustrating a
図1に示すように、水素充填装置100は、車両110と、車両110に設けられた(積載された)水素充填機構120とを含む。水素充填機構120は、第1圧縮機(圧縮機)122と、下流側タンク124と、供給部126と、温度測定部128と、中央制御部130とを含む。
As shown in FIG. 1, the
第1圧縮機122は、後述する水素ステーション200(水素供給設備)を構成するサクションタンク230に吸入側(入口)が接続され、下流側タンク124に吐出側(出口)が接続される。第1圧縮機122は、サクションタンク230から水素を吸引し、例えば、20MPaに圧縮(昇圧)する。つまり、本実施形態において、サクションタンク230は、上流側タンクとして機能する。水素ステーション200については、後に詳述する。
In the
下流側タンク124は、クッションタンク(バッファタンク)である。下流側タンク124は、第1圧縮機122から吐出された水素の圧力変動を吸収する。
The
供給部126は、ホースで構成される。供給部126は、下流側タンク124に接続され、先端は水素運搬容器HCに接続可能な形状となっている。水素運搬容器HCは、例えば、水素トレーラーに積載された貯留タンクや、カードル、シリンダーである。水素充填装置100によって水素が充填された水素運搬容器HCは、水素が不足している水素ステーションに運搬される。
The
温度測定部128は、水素運搬容器HCの温度を測定する。本実施形態において、温度測定部128は、紐またはワイヤで構成された保持部140によって、供給部126の先端に保持される。また、温度測定部128には、不図示の磁石が設けられており、水素運搬容器HCの外面に着脱自在となっている。
The temperature measuring
中央制御部130は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部130は、ROMからCPU自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部130は、ワークエリアとしてのRAMや他の電子回路と協働して水素充填装置100全体を管理および制御する。
The
本実施形態において、中央制御部130は、温度制御部として機能する。中央制御部130は、温度制御部として機能する場合、温度測定部128によって測定された水素運搬容器HCの温度が所定温度未満となるように第1圧縮機122を制御する。所定温度は、水素運搬容器HCの許容上限温度未満であり、例えば、40℃である。
In the present embodiment, the
[水素ステーション200]
続いて、上記水素ステーション200について説明する。水素ステーション200は、燃料電池自動車10や船舶、飛行機等に搭載されたタンクに水素を供給する。なお、本実施形態では、燃料電池自動車10のタンクに水素を供給する構成を例に挙げて説明する。また、燃料電池自動車10は、燃料電池を搭載した車両であり、例えば、乗用車、バス、トラック、バイク(二輪車)である。なお、本実施形態では、オンサイト型の水素ステーション200を例に挙げる。
[Hydrogen station 200]
Next, the
図1に示すように、水素ステーション200は、水素製造装置210と、第2圧縮機220と、サクションタンク230と、可変圧蓄圧器240と、高圧蓄圧器250と、ディスペンサー260とを含む。
As shown in FIG. 1, the
水素製造装置210は、例えば、都市ガス、液化石油ガス(LPG:Liquefied Petroleum Gas)等の化石燃料から純度の高い水素を製造して出力する。また、水素製造装置210は、水電解装置であってもよい。
The
水素製造装置210は、第1配管212を介してサクションタンク230に接続されている。サクションタンク230は、クッションタンクである。サクションタンク230は、水素製造装置210から出力された水素の圧力変動を吸収する。サクションタンク230は、第2配管214を介して第2圧縮機220の吸入側(入口)に接続されている。第2配管214には、第2配管214を開閉するバルブV1が設けられている。
The
第2圧縮機220の吐出側(出口)は、第3配管222を介して可変圧蓄圧器240に接続されている。第3配管222には、第3配管222を開閉するバルブV2が設けられている。
The discharge side (outlet) of the
可変圧蓄圧器240は、水素製造装置210から出力され、第2圧縮機220によって昇圧された水素(例えば、82MPa)を貯留する。なお、本実施形態において、可変圧蓄圧器240の常用圧力(最大許容圧力)は、例えば、40MPaである。
The
また、可変圧蓄圧器240は、第4配管242を介して第2圧縮機220の吸入側に接続されている。第4配管242には、第4配管242を開閉するバルブV3が設けられている。なお、本実施形態において、第4配管242は、一端が可変圧蓄圧器240に接続され、他端が第1配管212におけるバルブV1と第2圧縮機220の吸入側との間に接続される。
The
また、第2圧縮機220の吐出側は、第5配管224を介して高圧蓄圧器250に接続されている。第5配管224には、第5配管224を開閉するバルブV4が設けられている。なお、本実施形態において、第5配管224は、第3配管222(第3配管222における第2圧縮機220の吐出側とバルブV2との間)から分岐されており、他端が高圧蓄圧器250に接続される。
The discharge side of the
高圧蓄圧器250は、第2圧縮機220によって昇圧された水素(例えば、82MPa)を貯留する。つまり、高圧蓄圧器250の常用圧力(最大許容圧力)は、例えば、82MPaである。高圧蓄圧器250は、第6配管252を介してディスペンサー260に接続されている。第6配管252には、第6配管252を開閉するバルブV5が設けられている。バルブV5は、燃料電池自動車10への水素の供給開始に伴って開弁される。
The
したがって、高圧蓄圧器250に貯留された水素は、第6配管252を介してディスペンサー260に供給される。そして、水素は、ディスペンサー260によって、燃料電池自動車10に設けられた水素タンクに供給される。
Therefore, the hydrogen stored in the
以上説明したように、本実施形態にかかる水素充填装置100は、車両110に第1圧縮機122および下流側タンク124が設けられる。このため、水素充填装置100は、車両110によって、出荷設備を持たない水素ステーション200(一般高圧ガス保安規則第七条の三に規定される水素ステーション)に仮設されたり、水素ステーション200まで移動したりすることができる。したがって、水素充填装置100は、水素ステーション200において、必要な場合にのみ、出荷設備として機能することができる。このため、出荷設備が常設された水素ステーションと比較して、水素充填装置100は、水素の出荷設備を備えない水素ステーション200から容易に水素を取り出すことが可能となる。こうして、水素充填装置100によって取り出された水素は、水素運搬容器HCに充填され、他の水素ステーションへ運搬される。
As described above, in the
また、上記したように水素充填装置100の第1圧縮機122は、水素ステーションのサクションタンク230に接続される。つまり、水素充填装置100は、圧力が所定値に維持されたサクションタンク230から水素を吸引する。このため、水素充填装置100は、供給元の水素ステーション200の本来の機能を損なうことなく、安定して水素を取り出すことが可能となる。
Further, as described above, the
また、上記したように水素充填装置100は、温度測定部128および中央制御部130を備える。これにより、水素充填装置100は、水素運搬容器HCの温度を許容上限温度未満に維持することができる。したがって、水素充填装置100は、水素運搬容器HCの劣化を防止して、水素を水素運搬容器HCに充填することが可能となる。
Further, as described above, the
[第2の実施形態:水素充填装置300]
図2は、第2の実施形態にかかる水素充填装置300を説明する図である。なお、図2中、実線の矢印は水素の流れを示し、破線の矢印は信号の流れを示す。
[Second Embodiment: Hydrogen filling device 300]
FIG. 2 is a diagram illustrating a
図2に示すように、水素充填装置300は、車両110と、車両110に搭載された水素充填機構320とを含む。水素充填機構320は、上流側タンク322と、第1圧縮機(圧縮機)122と、下流側タンク124と、供給部126と、温度測定部128と、圧力測定部324と、中央制御部330と、を含む。なお、上記水素充填装置100と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the
上流側タンク322は、水素供給設備350に接続される。水素供給設備350は、例えば、水素製造工場、または、オフサイト型水素ステーションに設置された水素トレーラーである。水素トレーラーは、圧縮された水素が充填された貯留タンクを積載する。
The
圧力測定部324は、上流側タンク322の圧力を測定する。
The
中央制御部330は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部330は、ROMからCPU自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部330は、ワークエリアとしてのRAMや他の電子回路と協働して水素充填装置300全体を管理および制御する。
The
本実施形態において、中央制御部330は、温度制御部および圧力制御部として機能する。中央制御部330は、温度制御部として機能する場合、上記第1の実施形態と同様に、温度測定部128によって測定された水素運搬容器HCの温度が所定温度未満となるように第1圧縮機122を制御する。
In the present embodiment, the
また、中央制御部330は、圧力制御部として機能する場合、圧力測定部324によって測定された上流側タンク322の圧力が所定圧力以上となるように第1圧縮機122を制御する。所定圧力は、水素供給設備350から水素充填装置300に出力しても水素供給設備350の本来の機能が損なわれない圧力に設定される。
Further, when the
以上説明したように、第2の実施形態にかかる水素充填装置300は、上流側タンク322と、圧力測定部324とを備える。これにより、水素供給設備350にタンクがない場合であっても、水素充填装置300は、水素供給設備350の本来の機能を損なうことなく、安定して水素を取り出すことが可能となる。
As described above, the
[第3の実施形態:水素充填装置400]
図3は、第3の実施形態にかかる水素充填装置400を説明する図である。なお、図3中、実線の矢印は水素の流れを示し、破線の矢印は信号の流れを示す。
[Third Embodiment: Hydrogen filling device 400]
FIG. 3 is a diagram illustrating a
図3に示すように、水素充填装置400は、車両110と、車両110に搭載された水素充填機構420とを含む。水素充填機構420は、第1圧縮機(圧縮機)122と、下流側タンク124と、供給部126と、温度測定部128と、中央制御部330と、圧力測定部324とを含む。つまり、水素充填装置400は、水素充填装置300と比較して、上流側タンク322を備えない点が、水素充填装置300と相違する。なお、上記水素充填装置300と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 3,
水素充填装置400において、第1圧縮機122は、水素供給設備450に設けられたタンク452に接続される。つまり、水素供給設備450に設けられたタンク452が上流側タンクとして機能する。水素供給設備450は、例えば、水素製造工場である。
In the
そして、本実施形態において、圧力測定部324は、タンク452の圧力を測定する。
Then, in the present embodiment, the
以上説明したように、第3の実施形態にかかる水素充填装置400は、圧力測定部324を備えるため、水素供給設備450の本来の機能を損なうことなく、安定して水素を取り出すことができる。
As described above, since the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope described in the claims, and naturally, these also belong to the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上記実施形態において、供給部126が車両110に設けられる構成を例に挙げた。しかし、供給部126は、水素運搬容器HCに設けられていてもよい。
For example, in the above embodiment, the configuration in which the
また、上記実施形態において、水素充填装置100、300、400の中央制御部130、330が温度制御部として機能する場合を例に挙げた。しかし、中央制御部130、330は、温度制御部として機能せずともよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上記第2および第3の実施形態において、水素充填装置300、400の中央制御部330が圧力制御部として機能する場合を例に挙げた。しかし、中央制御部330は、圧力制御部として機能せずともよい。
Further, in the above-described second and third embodiments, the case where the
また、水素充填装置100、300、400は、水素運搬容器HCに散水する散水装置を備えてもよい。散水装置を備える場合、中央制御部130、330は、水素運搬容器HCの温度が所定温度未満となるように、散水装置を制御する。これにより、水素充填装置100、300、400は、水素運搬容器HCの温度を許容上限温度未満に維持することができる。したがって、水素充填装置100、300、400は、水素運搬容器HCの劣化を防止して、水素を水素運搬容器HCに充填することが可能となる。
Further, the
本発明は、水素運搬容器に水素を充填する水素充填装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the hydrogen filling apparatus which fills hydrogen into a hydrogen carrier.
HC 水素運搬容器
100、300、400 水素充填装置
110 車両
122 第1圧縮機(圧縮機)
124 下流側タンク
126 供給部
130 中央制御部(温度制御部)
200 水素ステーション
230 サクションタンク(上流側タンク、クッションタンク)
322 上流側タンク
330 中央制御部(圧力制御部)
452 タンク(上流側タンク)
124
200
322
452 tank (upstream side tank)
Claims (5)
前記圧縮機の吐出側に接続される下流側タンクと、
前記下流側タンクに接続され、水素運搬容器に接続可能な供給部と、
前記圧縮機および前記下流側タンクが設けられる車両と、
を備える水素充填装置。 A compressor whose suction side is connected to the upstream side tank,
A downstream side tank connected to the discharge side of the compressor,
A supply unit that is connected to the downstream side tank and is connectable to a hydrogen carrying container,
A vehicle provided with the compressor and the downstream tank,
A hydrogen filling device provided with.
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