JP2020094657A - 水素消費量計測システム - Google Patents

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Abstract

【課題】自動車に水素を供給する水素ボンベの質量を容易かつ安全に測定し自動車の水素消費量を計測する。【解決手段】水素ボンベを支持するボンベトレイ56を、昇降可能な昇降ラック55に、当該昇降ラック55に設けた貫通孔552に上方より挿入して載せ置く。精密天秤58を、ボンベトレイ56の真下に配置し(c1)、昇降ラック55を、ボンベトレイ56が精密天秤58の上面に載置され(c2)、ボンベトレイ56と昇降ラック55と分離する高さまで(c3)下降する。そして、精密天秤58で、ボンベトレイ56とボンベトレイ56に支持されたボンベの質量を計測する。【選択図】図5

Description

本発明は、水素をエネルギー源とする自動車の水素の消費量を計測する技術に関するものである。
燃料電池車やガソリンに代えて水素を燃焼させる自動車などの水素をエネルギー源とする自動車の水素の消費量を計測する技術としては、外部の水素ボンベから所定の配管システムを介して自動車に水素を供給しながら、自動車の試験運転を行うと共に、試験運転前後の水素ボンベの質量変化から水素の消費量を算定する質量法の技術が知られている(非特許文献1第42頁から第43頁)。
この技術では、水素ボンベの質量を精密天秤で計測した後に、水素ボンベを配管システムに連結して自動車の試験運転を行い、その後、水素ボンベを配管システムから取り外して、再度、質量を精密天秤で計測することにより試験前後の水素ボンベの質量変化を計測している。
NEDO:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、平成14年度成果報告書 NEDO 52002005-0-1、"「自動車用固体高分子形燃料電池システム普及基盤整備」性能試験方法の標準化提案"
上述した技術によれば、自動車の試験運転の度に、水素ボンベを配管システムから脱着したり、水素ボンベを配管システムと精密天秤の間を運搬したり、水素ボンベを精密天秤に載せ降ろしするなどの煩雑で負担の大きい作業が必要となる。
また、可燃性の水素を貯蔵した水素ボンベの移動は、転倒によるガス漏れなどの安全上のリスクを低減する上でできるだけ少なくすることが望ましい。
また、水素ボンベの移動は、移動前後で水素ボンベの状態、条件が変化して計測に影響を与える可能性がある。
本発明は、自動車に水素を供給する水素ボンベの質量変化から、自動車の水素の消費量を計測する水素消費量計測システムにおいて、より容易かつ安全に水素ボンベの質量を計測することを課題とする。
前記課題達成のために、本発明は、水素をエネルギー源とする自動車の、外部の水素ボンベから供給した水素の消費量を計測する水素消費量計測システムに、前記水素ボンベが載せ置かれるボンベ支持部材と、上下方向に延びる貫通孔を備えたステージと、前記ボンベ支持部材の真下に配置可能な質量計測器とを有し、前記ステージを少なくとも所定の上方位置と所定の下方位置との間で昇降する昇降機構とを備えたものである。ここで、前記ステージが前記上方位置にあるときに、前記ボンベ支持部材は、当該ボンベ支持部材の少なくとも一部が前記貫通孔に上方より挿入された形態で、前記ステージによって下方から支持されるように当該ステージに載置されると共に、当該ステージに載置された前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下面が、当該ボンベ支持部材の真下に配置された質量計測器の上面より上方の位置となり、前記上方位置から前記下方位置への前記ステージの下降に伴って、当該ステージに載置された前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下面が当該ボンベ支持部材の真下に配置された前記質量計測器の上面に当接し、前記ステージが前記下方位置にあるときに、前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下面が、当該ボンベ支持部材の真下に配置された前記質量計測器の上面に載置され、前記ステージの前記ボンベ支持部材に対する相対的な位置が、当該ステージが前記上方位置にあるときよりも下方の位置である形態で、前記ボンベ支持部材は前記質量計測器の上面によってのみ支持され、前記質量計測器は、前記ステージが前記下方位置にあるときに上面上の質量を計測する。
ここで、この水素消費量計測システムにおいて、前記ボンベ支持部材は、前記ステージが前記上方位置にあって、当該ボンベ支持部材が前記ステージに載置されている状態で、前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下端が前記ステージの下方に突出するように設けてよい。
また、以上の水素消費量計測システムに、各々異なる前記水素ボンベが載せ置かれる複数のボンベ支持部材を設け、前記ステージに、前記ステージが前記上方位置にあるときに、各々異なるボンベ支持部材の少なくとも一部が挿入される複数の前記貫通孔を設けると共に、当該水素消費量計測システムに、前記質量計測器を、各ボンベ支持部材の真下となる各位置の間で移動する移動機構を備えてもよい。
また、以上の水素消費量計測システムに、各々異なる前記水素ボンベが載せ置かれる複数のボンベ支持部材を設け、前記ステージに、前記ステージが前記上方位置にあるときに、各々異なるボンベ支持部材の少なくとも一部が挿入される複数の前記貫通孔を設けると共に、当該水素消費量計測システムに、前記ステージを、各ボンベ支持部材が前記質量計測器の真上となる各位置の間で移動する移動機構を備えてもよい。
また、以上の水素消費量計測システムにおいて、前記ボンベ支持部材は、前記水素ボンベの下部を収める窪みを上面に有するものとしてよい。
また、以上の水素消費量計測システムにおいて、前記ボンベ支持部材の、前記貫通孔の内周面と当接する面の少なくとも一部は、下方に向けて径が小さくなるテーパ形状としてよい。
以上のような水素消費量計測システムによれば、ステージを昇降するだけで、ボンベをボンベ支持部材と共に、質量計測器の上面に載せ置いて、その質量を計測できる。
よって、ボンベの運搬等の作業が必要なくなり、容易かつ安全に水素ボンベの質量を計測することができる。
本発明によれば、自動車に水素を供給する水素ボンベの質量変化から、自動車の水素の消費量を計測する水素消費量計測システムにおいて、より容易かつ安全に水素ボンベの質量を計測できる。
本発明の実施形態に係る水素消費量計測システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る水素供給システムの構成を示す系統図である。 本発明の実施形態に係る質量計測システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る質量計測システムのボンベトレイと昇降ラックの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る質量計測システムの動作を示す図である。 本発明の実施形態に係る水素供給設備室を示す図である。 本発明の実施形態に係る質量計測システムの他の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る質量計測システムの他の構成例を示す図である。
以下、本発明に係る水素消費量計測システムの実施形態について説明する。
本実施形態に係る水素消費量計測システムは、燃料電池車や、ガソリンに代えて水素を燃焼させる自動車などの水素をエネルギー源とする自動車を試験車両として、試験車両を試験運転し試験車両による水素の消費量を計測するものである。
図1に、水素消費量計測システムの構成を示す。
図示するように、水素消費量計測システムは、試験車両100に対して、路面や走行抵抗を模擬するシャシダイナモメータ1、所定の試験モードに従ってシャシダイナモメータ1の動作を制御する試験制御装置2、試験用ボンベ群3、水素供給システム4、質量計測システム5、供給動作制御装置6、補助ボンベ群7を備えている。
ここで、本実施形態では、試験用ボンベ群3を、試験車両100の試験運転時に水素を供給する試験用水素ボンベAと試験用水素ボンベBとより構成し、補助ボンベ群7を、試験車両100の暖機運転用の水素を供給する暖機用水素ボンベW、窒素ボンベNより構成した場合を示している。
水素供給システム4は、試験用水素ボンベAと試験用水素ボンベBと暖機用水素ボンベWの水素を試験車両100に供給するシステムである。また、窒素ボンベNは、試験用水素ボンベA、試験用水素ボンベB、暖機用水素ボンベWの水素供給システム4からの取り外し時に、水素供給システム4のボンベ連結部分の水素をパージするための窒素を供給するものである。
また、質量計測システム5は、試験用ボンベ群3の試験用水素ボンベAと試験用水素ボンベBの質量を計測するシステムであり、供給動作制御装置6は、水素供給システム4の動作を制御する。
図2に水素供給システム4の構成を示す。
図示するように、水素供給システム4は、個別ラインLN、LW、LA、LB、共通ラインML、試験車両100への水素供給ラインSLを備えている。
水素供給システム4内において、補助ボンベ群7の窒素ボンベNは、減圧弁NRV、バルブINVを介して個別ラインLNに連結され、補助ボンベ群7の暖機用水素ボンベWは、減圧弁WRV、バルブIWVを介して個別ラインLWに連結される。また、試験用ボンベ群3の試験用水素ボンベAは、減圧弁ARV、バルブIAV、クイックカプラACを介して個別ラインLAに連結され、試験用ボンベ群3の試験用水素ボンベBは、減圧弁BRV、バルブIBV、クイックカプラBCを介して個別ラインLBに連結される。
また、水素供給システム4内において、個別ラインLNはバルブONVを介して共通ラインMLに連結し、個別ラインLWはバルブOWVを介して共通ラインMLに連結し、個別ラインLAはバルブOAVを介して共通ラインMLに連結し、個別ラインLBはバルブOBVを介して共通ラインMLに連結している。
そして、水素供給システム4内において、共通ラインMLは、流量計FM、バルブOVを介して、水素供給ラインSLに連結している。また、共通ラインMLには圧力を計測する圧力計Pと温度を計測する温度計Tが設けられている。
また、水素供給システム4内において、個別ラインLNは、バルブNWVを介して個別ラインLWに、バルブNAVを介して個別ラインLAに、バルブNBVを介して個別ラインLBに連結している。また、個別ラインLNは、バルブENV、逆止弁NCVを介して排気ラインExに連結し、個別ラインLWは、バルブEWV、逆止弁WCVを介して排気ラインExに連結し、個別ラインLAは、バルブEAV、逆止弁ACVを介して排気ラインExに連結し、個別ラインLBは、バルブEBV、逆止弁BCVを介して排気ラインExに連結している。そして、共通ラインMLは、バルブEMV、逆止弁MCVを介して排気ラインExに連結していると共に、安全弁MSCVを介して排気ラインExに連結している。
また、水素供給システム4内において、個別ラインLWは、バルブHAVを介して個別ラインLAに、バルブHBVを介して個別ラインLBに連結している。
このような構成において、バルブINV、バルブIWV、バルブIAV、バルブIBVは、手動のバルブであり、各ボンベの水素供給システム4との連結中は、これらバルブ、及び、窒素ボンベNに付属する元バルブCVN、暖機用水素ボンベWに付属する元バルブCVW、試験用水素ボンベAに付属する元バルブCVA、試験用水素ボンベBに付属する元バルブCVBは、各ボンベの水素供給システム4との連結中は常に開状態に設定される。
また、水素供給システム4のバルブINV、バルブIWV、バルブIAV、バルブIBV以外のバルブは、供給動作制御装置6の制御によって、電動バルブ等の自動開閉可能なバルブである。
そして、供給動作制御装置6は、試験車両100の暖機運転を行うときには、バルブOWV、バルブOVを開き、他のバルブ全てを閉じた状態とすることにより、暖機用水素ボンベWの水素を試験車両100に供給する。また、試験用水素ボンベAの水素を用いた試験運転を行うときには、バルブOAV、バルブOVを開き、他のバルブ全てを閉じた状態とすることにより、試験用水素ボンベAの水素を試験車両100に供給し、試験用水素ボンベBの水素を用いた試験運転を行うときには、バルブOBV、バルブOVを開き、他のバルブ全てを閉じた状態とすることにより、試験用水素ボンベBの水素を試験車両100に供給する。
また、窒素ボンベNと水素供給システム4との連結を解除する場合には、窒素ボンベN付属の元バルブCVNを閉じ、バルブINVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、バルブENVを開いて、個別ラインLNを大気圧とした上で、窒素ボンベNの口金から水素供給システム4の配管を取り外す。
また、暖機用水素ボンベWと水素供給システム4との連結を解除する場合には、暖機用水素ボンベW付属の元バルブCVWを閉じ、バルブINVとバルブIWVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、最初にバルブEWVを開き、個別ラインLWを大気圧としたうえでバルブEWVを閉じ、その後バルブNWV開、バルブNWV閉、バルブEWV開、バルブEWV閉を数回繰り返し、個別ラインLWを窒素で置換した上でバルブIWVを閉じ、暖機用水素ボンベWの口金から水素供給システム4の配管を取り外す。
試験用水素ボンベAと水素供給システム4との連結を解除する場合には、バルブINVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、最初にバルブEAVを開き、個別ラインLAを大気圧としたうえでバルブEAVを閉じ、その後バルブNAV開、バルブNAV閉、バルブEAV開、バルブEAV閉を数回繰り返し、個別ラインLAを窒素で置換した上で、クイックカプラACのプラグとソケットを分離する。また、試験用水素ボンベBと水素供給システム4との連結を解除する場合には、バルブINVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、最初にバルブEBVを開き、個別ラインLBを大気圧としたうえでバルブEBVを閉じ、その後バルブNBV開、バルブNBV閉、バルブEBV開、バルブEBV閉を数回繰り返し、個別ラインLBを窒素で置換した上で、クイックカプラBCのプラグとソケットを分離する。
なお、試験用水素ボンベA、試験用水素ボンベBの双方の水素供給システム4との連結を同時に解除する場合には、バルブINVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、最初にバルブEAVとバルブEBVを開き、個別ラインLAと個別ラインLBを大気圧としたうえで、バルブEAVとバルブEBVを閉じ、その後バルブNAVとバルブNBVを開、バルブNAVとバルブNBVを閉、バルブEAVとバルブEBVを開、バルブEAVとバルブEBV閉を数回繰り返し、個別ラインLAと個別ラインLBにを窒素で置換した上で、クイックカプラACとクイックカプラBCのプラグとソケットを分離するようにしてよい。
次に、窒素ボンベNの水素供給システム4との連結は、窒素ボンベNの口金を水素供給システム4の配管に接続し、窒素ボンベNに付属する元バルブCVNを開き、バルブINV開、バルブINV閉、バルブENV開、バルブENV閉を数回繰り返して個別ラインLNを窒素に置換した後、バルブINV開とすることにより行う。
また、暖機用水素ボンベWの水素供給システム4との連結は、暖機用水素ボンベWの口金を水素供給システム4の配管に接続し、バルブINVとバルブIWVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、バルブNWV開、バルブNWV閉、バルブEWV開、バルブEWV閉を数回繰り返し、個別ラインLWを窒素で置換した上で、暖機用水素ボンベW付属の元バルブCVW開、元バルブCVW閉、バルブEWV開、バルブEWV閉を数回繰り返して、個別ラインLWを水素で置換した上で、後に元バルブCVWを開とすることにより行う。ここで、個別ラインLWがすでに窒素で置換されている場合は、バルブNWV、バルブEWVの操作を省略し、暖機用水素ボンベW付属の元バルブCVW開から始めてもよい。
また、新たな試験用水素ボンベAの水素供給システム4との連結は、クイックカプラACのプラグとソケットを接続し、バルブINVとバルブIAVを開き他の全てのバルブを閉じた状態から、バルブNAV開、バルブNAV閉、バルブEAV開、バルブEAV閉を数回繰り返し、個別ラインLAを窒素で置換した上で、試験用水素ボンベA付属の元バルブCVA開、バルブCVA閉、バルブEAV開、バルブEAV閉を数回繰り返して、個別ラインLAを水素で置換した上で、後にバルブCVAを開とすることにより行う。ここで、個別ラインLAがすでに窒素で置換されている場合は、バルブNAV、バルブEAVの操作を省略し、試験用水素ボンベA付属の元バルブCVA開から始めてもよい。
一方、後述する質量計測のために一時的に水素供給システム4との連結を解除した試験用水素ボンベAの水素供給システム4との連結は、バルブIAVを閉じた状態で、クイックカプラACのプラグとソケットを接続し、バルブHAV開、バルブHAV閉、バルブEAV開、バルブEAV閉を数回繰り返して、個別ラインLAを暖機用水素ボンベWにより水素に置換した上で、バルブHAV開として個別ラインLAの圧力を所定圧力とした後に、バルブHAVを閉じバルブIAVを開とすることにより行う。
新たな試験用水素ボンベBの水素供給システム4との連結や、一時的に水素供給システム4との連結を解除した試験用水素ボンベBの水素供給システム4との連結も、試験用水素ボンベAと同様に行う。
供給動作制御装置6は、ユーザの操作に応じて、試験車両100の暖機運転や試験運転時、ボンベの水素供給システム4との連結時/連結解除時に、上述のようにバルブINV、バルブIWV、バルブIAV、バルブIBV以外の自動開閉可能なバルブの状態が設定または遷移するように、各バルブの開閉を制御する。
以上、水素供給システム4について説明した。
次に、質量計測システム5について説明する。
図3aに質量計測システム5の前面から見た構成を、図3bに質量計測システム5の側面から見た構成を示す。
図示するように、質量計測システム5は、ベース51、ベース51上に起立した安全柵52、安全柵52に掛けられた転倒防止ロープ53、ベース51に支持された昇降機構54、昇降機構54によって支持された昇降ラック55、昇降ラック55上に左右方向に並べて載置された2つのボンベトレイ56、昇降ラック55の下方のベース51の上面に左右方向に延伸させて設けたレール57、レール57上に配置されたレール57によって左右方向に移動が案内される精密天秤58、レール57上の精密天秤58をボールネジ機構等によって左右方向に移動する移動機構59、昇降機構54や移動機構59の動作を制御するとともに、精密天秤58を用いた質量の計測を行う質量計測制御装置510とを備えている。なお、安全柵52はベース51上ではなく、昇降ラック55上に設けてもよい。
そして、2つのボンベトレイ56の上に、それぞれ、試験用ボンベ群3の試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBを載置することにより、各ボンベは質量計測システム5に収容される。
また、昇降機構54は、質量計測制御装置510の制御に従って、昇降ラック55を図3c、dに示すように昇降し、移動機構59は、質量計測制御装置510の制御に従って、精密天秤58を図3cに示すように左右方向に移動する。
次に、図4aに、ボンベトレイ56の構造を示す。
図4a1はボンベトレイ56の上面を、図4a2はボンベトレイ56の前面を、図4a3はボンベトレイ56の下面を、図4a4は図4a1の断面線P-Pによるボンベトレイ56の断面端部を表している。
図示するように、ボンベトレイ56は、円筒形状のボンベ支持部561と、ボンベ支持部561の上端の外周のまわりに設けられた外側に延びる円環状のフランジ562とを備えている。また、フランジ562の下面からボンベ支持部561の外側面まで延びる、下方に向かってボンベ支持部561の外周の径まで径が漸減するテーパ部563が設けられている。
また、ボンベ支持部561には、ボンベ支持部561の上面の中央に開口を有する円形の窪み564を有し、窪み564の底面には下方に貫通する小径の孔565が設けられている。なお、小径の孔565は設けなくても良い。
円形の窪み564の径は、試験用水素ボンベA、試験用水素ボンベBのボンベの底の径より僅かに大きく、窪み564に、ボンベの下端部を収めた形態で、窪み564の底面上にボンベを載置することができる。
次に、図4b1の昇降ラック55の斜視図に示すように、昇降ラック55は、水平に延びるステージ部551を有し、ステージ部551には、左右方向に並べて配置された水平方向の断面が円形の貫通孔552が設けられている。
図4b2に、図4b1の線Q-Qを通る鉛直な面による貫通孔552の断面の端部を示す。貫通孔552の上端の内周面は、下方に向かって径が小さくなるテーパ状の側面を有しており、この側面は、図4b2、図4b3に示すように、ボンベトレイ56のボンベ支持部561を貫通孔552に上方から挿入し、ボンベトレイ56のフランジ562の下面とステージ部551の上面を当接させたときに、ボンベトレイ56のテーパ部563と嵌合する形状を有している。また、貫通孔552の上端のテーパ状の側面より下方の径は、ボンベトレイ56の円筒形状のボンベ支持部561の径より大きく、図4b4の部分拡大図に示すように、ボンベトレイ56のフランジ562の下面とステージ部551の上面を当接させボンベトレイ56のテーパ部563を通孔552の上端のテーパ状の側面と嵌合させたときに、ボンベトレイ56のボンベ支持部561の外側面は、貫通孔552の内周面から隙間を持つように載置される。
そして、ボンベトレイ56のテーパ部563と貫通孔552の上端の内周面の当接と、フランジ562の下面とステージ部551の上面の当接により、ボンベトレイ56がステージ部551上に載置された状態で、ボンベトレイ56がステージ部551によって支持される。
また、図4b3に示すように、ボンベトレイ56がステージ部551によって支持された状態において、ボンベトレイ56の下端が、ステージ部551の下面より下方に突出するように、ボンベトレイ56やステージ部551の貫通孔552の形状やサイズは設定されている。
このようなボンベトレイ56と昇降ラック55を用いて、試験用ボンベ群3の試験用水素ボンベAと試験用水素ボンベBは、質量計測システム5に次のように収容される。
まず、図4c1、c2に示すように、昇降ラック55のステージ部551の各貫通孔552にそれぞれボンベトレイ56を上方より挿入して、ボンベトレイ56をステージ部551にセットする。
次に、図4c3、c4に示すように、昇降機構54により所定の高さとした昇降ラック55のステージ部551にセットされた各ボンベトレイ56の窪み564に、それぞれ、試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBの下端部を挿入して、各ボンベをボンベトレイ56上に載置する。
ここで、ボンベトレイ56のテーパ部563と昇降ラック55のステージ部551に設けられた貫通孔552の内周面の上端部の当接により、ボンベトレイ56は、その中心が貫通孔552の中心に一致するように、ステージ部551にセットされる。
この結果、各ボンベは、その中心が昇降ラック55のステージ部551の貫通孔552の中心に一致するように昇降ラック55のステージ部551上にボンベトレイ56を介して配置される
また、図4c4に示すように、各ボンベに昇降ラック55上にボンベトレイ56を介して配置したときに、ボンベトレイ56の下端は、ステージ部551の下面より下方に突出した状態となる。
次に、質量計測システム5によるボンベの質量計測動作について説明する。
ボンベの質量計測動作は、試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBの各ボンベと水素供給システム4との連結を解除した状態で行う。また、質量計測動作は、精密天秤58が、図3aに示す、昇降ラック55の下方から外れた所定の待機位置にあり、各ボンベをセットした昇降ラック55の高さが、ボンベトレイ56の下端が精密天秤58の上面より上方となる高さとなっている状態において開始する。
質量計測動作において、質量計測制御装置510は、図5aに示すように、移動機構59により、精密天秤58を待機位置から質量を計測するボンベの真下の位置に移動する。
次に、質量計測制御装置510は、図5bに示すように、昇降機構54により昇降ラック55を、所定の計測時高さまで下降する。
ここで、図5c1に示すボンベトレイ56の下端が精密天秤58の上面より上方となる高さから昇降ラック55を下降していくと、やがて、図5c2に示すようにボンベトレイ56の下面が精密天秤58の上面に当接する。さらに、昇降ラック55を下降すると、図5c3に示すように、下面が精密天秤58の上面に当接しているボンベトレイ56は下降せず昇降ラック55のみが下降して、図5dの部分拡大図に示すようにボンベトレイ56と昇降ラック55が分離し、ボンベトレイ56が昇降ラック55に触れずに精密天秤58の上面に載置され、精密天秤58の上面のみで支持された状態となる。このとき、ステージ部551の下面の高さが精密天秤58の上面より上方となって精密天秤58と干渉しないときの昇降ラック55の高さが、上述した計測時高さとなる。
昇降ラック55を計測時高さまで下降したら、精密天秤58にはボンベトレイ56とボンベトレイ56に載置されているボンベとの質量が加わっている状態となるので、質量計測制御装置510は、この質量を精密天秤58で計測する。
そして、質量計測制御装置510は、精密天秤58による計測が完了したら、昇降機構54により昇降ラック55を上昇させて、ボンベトレイ56を昇降ラック55の貫通孔552に挿入して昇降ラック55上にセットすると共に、そのまま昇降ラック55を質量計測動作開始時の、ボンベトレイ56の下端が精密天秤58の上面より上方となる高さまで移動する。
そして、引き続き別のボンベの質量計測を行う場合は、移動機構59により精密天秤58を測定対象のボンベの真下に移動し、上記手順により質量計測を行う。また、質量計測動作を終了する場合には、移動機構59により精密天秤58を待機位置に移動させ、質量計測動作を終了する。
以上、質量計測システム5によるボンベの質量計測動作について説明した。
試験用ボンベ群3、水素供給システム4、質量計測システム5、補助用ボンベ群7は、図6aに示すような水素供給設備室200の内部に設置される。
水素供給設備室200の内部において、水素供給システム4の大部分は、図6bに示すように配置した質量計測システム5の上部の空間201に収容される。ただし、図2に示す水素供給システム4のクイックカプラAC、BCのプラグとソケットの接続部よりボンベ側の部分は、プラグとソケットを分離した状態において、試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBに支持された状態で試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBと共に移動するように設ける。
次に、このような水素消費量計測システムを用いた試験車両100の試験の動作例について説明する。
窒素ボンベN、暖機用水素ボンベWを水素供給システム4に連結した状態において、試験開始に先立って、上述した質量計測動作によって、質量計測システム5に収容した試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBの質量を初期質量として計測する。
次に、クイックカプラAC、BCを用いて、試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBを水素供給システム4に連結する。
そして、水素供給システム4から暖機用水素ボンベWの水素を試験車両100に供給し、試験車両100の暖機運転を行う。
なお、冷機状態から試験、測定を開始する、コールドスタートモードの試験を行う場合には、試験車両100の暖機運転は行わない。
次に、水素供給システム4から試験車両100に供給する水素を試験用水素ボンベAの水素に切り替え、試験制御装置2で第1の試験モードに従ってシャシダイナモメータ1の動作を制御しながら、当該第1の試験モードでの試験車両100の試験運転を行う。
次に、水素供給システム4から試験車両100に供給する水素を試験用水素ボンベBの水素に切り替え、試験制御装置2で第2の試験モードに従ってシャシダイナモメータ1の動作を制御しながら、当該第2の試験モードでの試験車両100の試験運転を行う。
次に、試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBと水素供給システム4の連結を解除し、質量計測システム5において、上述した質量計測動作によって、試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBの質量を試験後質量として計測する。
そして、試験用水素ボンベAの初期質量と試験後質量との差を、第1の試験モードの試験運転で試験車両100により消費された水素の質量として算出し、試験用水素ボンベBの初期質量と試験後質量との差を、第2の試験モードの試験運転で試験車両100により消費された水素の質量として算出する。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上の実施形態では、精密天秤58を左右に移動することにより一つの精密天秤58で複数のボンベの質量を計測できるようにしたが、これは、図7a1に示すように、精密天秤58を試験用水素ボンベAと、試験用水素ボンベBとのそれぞれに対して設け、図7a2に示すように昇降ラック55の下降により各精密天秤58で試験用水素ボンベAの質量と試験用水素ボンベBの質量をそれぞれ計測してもよい。
また、以上の実施形態は、精密天秤58を左右に移動する移動機構59に代えて、図7bに示すように、昇降ラック55を左右に移動する機構を設けて、一つの精密天秤58で複数のボンベの質量を計測してもよい。
また、以上の実施形態では、ボンベトレイ56の下端が、ステージ部551の下面より下方に突出するようにボンベトレイ56を設けたが、これに代えて、図8aに示すようにステージ部551の下降時にボンベトレイ56が載せ置かれる補助部材801を、精密天秤58に設けてもよい。
また、以上の実施形態は、昇降機構54を用いて昇降ラック55を上下に昇降することにより、精密天秤58へのボンベトレイ56の載せ降ろしを行ったが、これは、昇降機構54に代えて、図8bに示すように精密天秤58を昇降する機構802を用いて精密天秤58へのボンベトレイ56の載せ降ろしを行ってもよい。
また、以上の実施形態における試験用水素ボンベの数は1以上の任意の数であってよい。
以上のように本実施形態によれば、昇降ラック55を昇降するだけで、試験用水素ボンベをボンベトレイ56と共に、精密天秤58に載せ置いて、その質量を計測することができる。
よって、ボンベの運搬等の作業が必要なくなり、容易かつ安全に試験用水素ボンベの質量を計測することができる。
1…シャシダイナモメータ、2…試験制御装置、3…試験用ボンベ群、4…水素供給システム、5…質量計測システム、6…供給動作制御装置、7…補助ボンベ群、51…ベース、52…安全柵、53…転倒防止ロープ、54…昇降機構、55…昇降ラック、56…ボンベトレイ、57…レール、58…精密天秤、59…移動機構、100…試験車両、200…水素供給設備室、201…空間、510…質量計測制御装置、551…ステージ部、552…貫通孔、561…ボンベ支持部、562…フランジ、563…テーパ部、564…窪み、565…孔。

Claims (6)

  1. 水素をエネルギー源とする自動車の、外部の水素ボンベから供給した水素の消費量を計測する水素消費量計測システムであって、
    前記水素ボンベが載せ置かれるボンベ支持部材と、
    上下方向に延びる貫通孔を備えたステージと、
    前記ボンベ支持部材の真下に配置可能な質量計測器とを有し、
    前記ステージを少なくとも所定の上方位置と所定の下方位置との間で昇降する昇降機構と、
    前記ステージが前記上方位置にあるときに、前記ボンベ支持部材は、当該ボンベ支持部材の少なくとも一部が前記貫通孔に上方より挿入された形態で、前記ステージによって下方から支持されるように当該ステージに載置されると共に、当該ステージに載置された前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下面が、当該ボンベ支持部材の真下に配置された質量計測器の上面より上方の位置となり、
    前記上方位置から前記下方位置への前記ステージの下降に伴って、当該ステージに載置された前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下面が当該ボンベ支持部材の真下に配置された前記質量計測器の上面に当接し、
    前記ステージが前記下方位置にあるときに、前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下面が、当該ボンベ支持部材の真下に配置された前記質量計測器の上面に載置され、前記ステージの前記ボンベ支持部材に対する相対的な位置が、当該ステージが前記上方位置にあるときよりも下方の位置である形態で、前記ボンベ支持部材は前記質量計測器の上面によってのみ支持され、
    前記質量計測器は、前記ステージが前記下方位置にあるときに上面上の質量を計測することを特徴とする水素消費量計測システム。
  2. 請求項1記載の水素消費量計測システムであって、
    前記ボンベ支持部材は、前記ステージが前記上方位置にあって、当該ボンベ支持部材が前記ステージに載置されている状態において、前記ボンベ支持部材の前記貫通孔に挿入された部分の下端は前記ステージの下方に突出することを特徴とする水素消費量計測システム。
  3. 請求項1または2記載の水素消費量計測システムであって、
    各々異なる前記水素ボンベが載せ置かれる複数のボンベ支持部材を有し、
    前記ステージには、前記ステージが前記上方位置にあるときに、各々異なるボンベ支持部材の少なくとも一部が挿入される複数の前記貫通孔が設けられており、
    当該水素消費量計測システムは、前記質量計測器を、各ボンベ支持部材の真下となる各位置の間で移動する移動機構を有することを特徴とする水素消費量計測システム。
  4. 請求項1または2記載の水素消費量計測システムであって、
    各々異なる前記水素ボンベが載せ置かれる複数のボンベ支持部材を有し、
    前記ステージには、前記ステージが前記上方位置にあるときに、各々異なるボンベ支持部材の少なくとも一部が挿入される複数の前記貫通孔が設けられており、
    当該水素消費量計測システムは、前記ステージを、各ボンベ支持部材が前記質量計測器の真上となる各位置の間で移動する移動機構を有することを特徴とする水素消費量計測システム。
  5. 請求項1、2、3または4記載の水素消費量計測システムであって、
    前記ボンベ支持部材は、前記水素ボンベの下部を収める窪みを上面に有することを特徴とする水素消費量計測システム。
  6. 請求項1、2、3、4または5記載の水素消費量計測システムであって、
    前記ボンベ支持部材の、前記貫通孔の内周面と当接する面の少なくとも一部は、下方に向けて径が小さくなるテーパ形状を有することを特徴とする水素消費量計測システム。
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