JP2023022359A - 昇圧ポンプの異常判定装置、水素供給システム、及び、昇圧ポンプの異常判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体水素を昇圧するための昇圧ポンプに発生する不具合などの異常を適切に判定することにより、稼働率を向上する。【解決手段】昇圧ポンプは、動力源と、動力を伝達するための動力伝達部材と、液体水素を昇圧するための昇圧室と、を備える。異常判定装置は、少なくとも１つの判定パラメータを検出し、少なくとも１つの判定パラメータに基づいて、昇圧ポンプに異常があるか否かを判定する。少なくとも１つの判定パラメータは、昇圧室内の圧力、昇圧室からの吐出圧力、動力源の消費エネルギ量、動力伝達部材に作用する曲げ荷重、動力伝達部材に作用する圧縮荷重、昇圧室の変位、昇圧室からの液体水素の漏洩量、及び、昇圧ポンプ又は液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む。【選択図】図２

Description

本開示は、昇圧ポンプの異常判定装置、水素供給システム、及び、昇圧ポンプの異常判定方法に関する。

走行用の動力源として、水素を燃料とする燃料電池や水素エンジンを搭載した車両の開発が進められている。この種の車両は、水素を充填した水素充填タンクを備え、水素充填タンクに充填された水素が不足した場合には、水素供給ステーションから適宜補給が行われる。

例えば特許文献１に開示された水素供給ステーションは、水素を貯蔵する複数の備蓄タンクを備えており、水素の供給先である車両に搭載された水素充填タンクの種類や充填状態に応じて、使用する備蓄タンクを変更することや、使用する備蓄タンクを変更することによって車両に供給すべき水素の圧力を容易に変更することができること等、圧力調整等の運用に関する技術が開示されている。

特開２００５－６９３２８号公報

水素供給ステーションのような水素供給システムでは、水素は液体状態で貯蔵されており、主要構成として、液体水素を用途に応じて昇圧するための昇圧ポンプが用いられる。昇圧ポンプは、液体水素の供給先に対して適切な圧力で液体水素を供給するための重要な構成であり、不具合などの異常が生じると、システム全体の稼働停止を招くおそれがある。そのため、昇圧ポンプに生じる異常を適切に判定することが望まれる。上記特許文献１では、このような昇圧ポンプに生じる異常を判定することについて検討がなされていない。

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、液体水素を昇圧するための昇圧ポンプに発生する不具合などの異常を適切に判定することにより、稼働率を向上可能な昇圧ポンプの異常判定装置、水素供給システム、及び、昇圧ポンプの異常判定方法を提供することを目的とする。

本開示の少なくとも一実施形態に係る昇圧ポンプの異常判定装置は、上記課題を解決するために、
動力源と、
前記動力源からの動力を伝達するための動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を介して入力される前記動力によって、前記液体水素を昇圧するための昇圧室と、
を備える昇圧ポンプの異常判定装置であって、
少なくとも１つの判定パラメータを検出するための判定パラメータ検出部と、
前記判定パラメータ検出部によって検出された前記少なくとも１つの判定パラメータに基づいて、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定するための異常判定部と、
を備え、
前記少なくとも１つの判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、前記昇圧室からの吐出圧力、前記動力源の消費エネルギ量、前記動力伝達部材に作用する曲げ荷重、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重、前記昇圧室の変位、前記昇圧室からの前記液体水素の漏洩量、及び、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む。

本開示の少なくとも一実施形態に係る水素供給システムは、上記課題を解決するために、
本開示の少なくとも一実施形態に係る昇圧ポンプの異常判定装置を備える。

本開示の少なくとも一実施形態に係る昇圧ポンプの異常判定方法は、上記課題を解決するために、
動力源と、 前記動力源からの動力を伝達するための動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を介して入力される前記動力によって、前記液体水素を昇圧するための昇圧室と、
を備える昇圧ポンプの異常判定方法であって、
少なくとも１つの判定パラメータを検出する工程と、
前記判定パラメータ検出部によって検出された前記少なくとも１つの判定パラメータに基づいて、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定する工程と、
を備え、
前記少なくとも１つの判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、前記昇圧室からの吐出圧力、前記動力源の消費エネルギ量、前記動力伝達部材に作用する曲げ荷重、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重、前記昇圧室の変位、前記昇圧室からの前記液体水素の漏洩量、及び、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、液体水素を昇圧するための昇圧ポンプに発生する不具合などの異常を適切に判定することにより、稼働率を向上可能な昇圧ポンプの異常判定装置、水素供給システム、及び、昇圧ポンプの異常判定方法を提供することができる。

一実施形態に係る水素供給システムの全体構成を模式的に示す図である。 図１の昇圧ポンプの内部構成を概略的に示す断面図である。 一実施形態に係る異常判定装置の内部構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る異常判定方法を示すフローチャートである。 実施例１における判定パラメータの動作状態パラメータに対する振る舞いを示す検証結果である。 実施例２における判定パラメータの動作状態パラメータに対する振る舞いを示す検証結果である。 実施例３における判定パラメータの動作状態パラメータに対する振る舞いを示す検証結果である。 実施例４における判定パラメータを判定基準とともに示す検証結果である。 実施例５における判定パラメータを示す検証結果である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（水素供給システム）
図１は、一実施形態に係る水素供給システム１００の全体構成を模式的に示す図である。水素供給システム１００は、動力源として燃料電池や水素エンジンを搭載する車両１０２に、燃料である水素ガスを供給（補給）するための、いわゆる水素スタンド施設である。水素供給システム１００は、液体水素を貯槽するコンテナ１０４から供給される液体水素を所定の高圧状態に圧縮する圧縮装置１０６と、圧縮装置１０６で圧縮された高圧の液体水素を気化することで水素ガスを発生させる蒸発装置１０７と、蒸発装置１０７で発生させた水素ガスを車両１０２に充填するディスペンサ１０８と、を含む。
尚、本実施形態では、水素供給システム１００が備える圧縮装置１０６が液体水素を圧縮する場合について説明するが、圧縮装置１０６は水素ガスを圧縮してもよい。

圧縮装置１０６は、駆動モータ１１０と、昇圧ポンプ１１２と、駆動モータ１１０の動力を昇圧ポンプ１１２に伝達する減速機１１４と、を含む。昇圧ポンプ１１２は、往復動式のポンプであって、駆動モータ１１０から伝達された動力でコンテナ１０４から供給される液体水素を昇圧し、この昇圧した液体水素を吐出する。つまり、昇圧ポンプ１１２は、水素供給システム１００に配置された水素昇圧ポンプである。

図２は図１の昇圧ポンプ１１２の内部構成を概略的に示す断面図である。尚、図２では、昇圧ポンプ１１２とともに駆動モータ１１０及び減速機１１４も示されている。

昇圧ポンプ１１２は、動力源として駆動モータ１１０を有する。駆動モータ１１０は、外部から供給される電力によって駆動可能な電動機である。本実施形態では、駆動モータ１１０は、その回転数がインバータ１１１によって制御可能に構成されている。

駆動モータ１１０の出力側には減速機１１４が連結され、駆動モータ１１０からの動力が減速機１１４によって減速される。減速機１１４の出力側には、昇圧ポンプ１１２のクランク機構１２４が設けられる。クランク機構１２４は、減速機１１４の出力側に連結されたクランク軸１１５と、クランク軸１１５のクランクピンに一端をクランクアーム（不図示）を介して連結するとともに他端をピストンロッド１２０に連結するためのクロスヘッド１２９とを備える。

尚、以下ではピストンロッド１２０の延在方向を単に「上下方向」と記載し、ピストンロッド１２０の延在方向一端１２１側を上側、ピストンロッド１２０の延在方向他端１２３側を下側として説明する。また、本開示では、この上下方向に対して直交する方向を「水平方向」とする。

クランク機構１２４は、クランク軸（不図示）の軸中心の周りをクランクピンが回転することで、シリンダ内１１６においてピストン１１８を上下方向に沿って往復運動させる。シリンダ１１６及びピストン１１８は昇圧室１３０を形成する。ピストン１１８はシリンダ１１６内を往復動し、これに伴って昇圧室１３０の容積が周期的に変動する。シリンダ１１６には、下方向に開口する吸入口１１７と、水平方向に開口する吐出口１１９とが形成されている。液体水素は、ピストン１１８が上方に移動する際に吸入口１１７を通って昇圧室１３０内に供給されて昇圧された後、ピストン１１８が下方に移動する際に吐出口１１９を通って昇圧室１３０から吐出される。尚、吸入口１１７及び吐出口１１９には、ピストン１１８の往復運動に連動して開閉可能な弁（不図示）がそれぞれ設けられている。

このような構成を有する昇圧ポンプ１１２には、昇圧ポンプ１１２の動作状態に関する各パラメータを検出するための各種センサが設けられる。本実施形態では、このようなセンサの幾つかの例として、図２に示すように、昇圧ポンプ１１２の回転数Ｒを検出するための回転数センサ１３１、昇圧室１３０（シリンダ１１６）内の圧力Ｐ１を検出するための第１圧力センサ１３２、吐出口１１９に接続された吐出ラインの圧力Ｐ２を検出するための第２圧力センサ１３４、駆動モータ１１０の消費エネルギ量Ｑ（消費電力量）を検出するための消費エネルギセンサ１３６、ピストンロッド１２０に作用する荷重Ｌ（曲げ荷重Ｌ１及び圧縮荷重Ｌ２）を検出するための荷重センサ１３８、シリンダ１１６の変位Ｘ、Ｙを検出するための変位センサ１４０、並びに、昇圧ポンプ１１２及び吐出口１１９に接続された吐出ラインに生じる振動Ｖをそれぞれ検出するための振動センサ１４２，１４４が設けられている。

（異常判定装置）
続いて上記構成を有する昇圧ポンプ１１２の異常判定装置１について説明する。図３は一実施形態に係る異常判定装置１の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、異常判定装置１は、判定パラメータ検出部２と、異常判定部４とを備える。

判定パラメータ検出部２は、少なくとも１つの判定パラメータＰｊを検出するための構成である。本実施形態では、昇圧ポンプ１１２には前述のような各センサが設けられており、判定パラメータ検出部２は、これらのセンサで取得されたパラメータから選択された少なくとも１つの判定パラメータＰｊを検出する。判定パラメータＰｊは、これらのパラメータから１つのみ選択されてもよいし、複数選択されてもよい。

異常判定部４は、判定パラメータ検出部２によって検出された少なくとも１つの判定パラメータＰｊに基づいて、昇圧ポンプ１１２に異常があるか否かを判定するための構成である。具体的には、異常判定部４による判定は、例えば、判定パラメータＰｊと、当該判定パラメータＰｊに対応して設定される判定基準Ｃとを比較することにより行われる。

本実施形態では、少なくとも１つの判定パラメータＰｊは、第１圧力センサ１３２によって検出される昇圧室１３０内の圧力Ｐ１、第２圧力センサ１３４によって検出される昇圧室１３０からの吐出圧力Ｐ２、消費エネルギセンサ１３６によって検出される駆動モータ１１０の消費エネルギ量Ｑ（消費電力量）、荷重センサ１３８によって検出されるピストンロッド１２０に作用する曲げ荷重Ｌ１及び圧縮荷重Ｌ２、変位センサ１４０によって検出されるシリンダ１１６の変位、及び、振動センサ１４２，１４４によって検出される振動の少なくとも１つを含むように選択される。このような判定パラメータＰｊを採用することで、液体水素を昇圧するための昇圧ポンプ１１２の稼働率に影響を与える不具合を招き得る異常を効果的に判定することができる。

また異常判定装置１は、図３に示すように、動作状態パラメータ検出部３を更に備えてもよい。動作状態パラメータ検出部３は、昇圧ポンプ１１２の動作状態に関する動作状態パラメータＰｓを検出するための構成である。昇圧ポンプ１１２には前述のような各センサが設けられており、動作状態パラメータ検出部３は、前述の判定パラメータ検出部２と同様に、これらのセンサで取得されたパラメータから選択される動作状態パラメータＰｓを検出する。動作状態パラメータＰｓは、これらのパラメータから１つのみ選択されてもよいし、複数選択されてもよい。

この場合、異常判定部４では、判定パラメータＰｊとの比較対象である判定基準Ｃが、動作状態パラメータＰｓに基づいて設定される。これにより、昇圧ポンプ１１２の動作状態に対応した判定基準Ｃに基づく精度のよい判定が可能となる。

（異常判定方法）
続いて上記構成を有する異常判定装置１によって実施可能な異常判定方法について説明する。図４は一実施形態に係る異常判定方法を示すフローチャートである。

稼働中の昇圧ポンプ１１２において、判定パラメータ検出部２は、少なくとも１つの判定パラメータＰｊを検出する（ステップＳ１）。ステップＳ１で検出される判定パラメータＰｊは、前述のように、昇圧ポンプ１１２に設けられた各センサのうち、予め判定パラメータＰｊとして採用されたパラメータを取得可能なセンサから検出される。

続いて動作状態パラメータ検出部３は、動作状態パラメータＰｓを検出する（ステップＳ２）。
尚、判定パラメータＰｊの種類によっては、後に実施例として説明するように、異常判定に動作状態パラメータＰｓが不要である場合があり、この場合、ステップＳ２は省略してよい。

続いて異常判定部４は、ステップＳ１で検出された少なくとも１つの判定パラメータＰｊに基づいて、昇圧ポンプ１１２に異常があるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３における異常判定は、ステップＳ１で検出された判定パラメータＰｊを、判定基準Ｃと比較することにより行われる。判定基準Ｃは、ステップＳ２で動作状態パラメータＰｓが検出されている場合は、当該動作状態パラメータＰｓを考慮して設定される。

尚、ステップＳ２における動作状態パラメータＰｓの検出を省略した場合には、ステップＳ３では、判定パラメータＰｊに対応するように予め設定された判定基準Ｃに基づいた異常判定が行われる。

次に、判定パラメータ検出部２によって選択される判定パラメータＰｊの種類ごとに、実施例に基づいて具体的について説明する。

（実施例１）
実施例１では、判定パラメータ検出部２では、判定パラメータＰｊとして、第１圧力センサ１３２から取得される昇圧室１３０（シリンダ１１６）内の圧力Ｐ１、及び、第２圧力センサ１３４から取得される吐出口１１９に接続された吐出ラインの圧力Ｐ２が検出される。この場合、動作状態パラメータ検出部３では動作状態パラメータＰｓとして、回転数センサ１３１で取得される回転数Ｒが検出され、回転数Ｒに基づいて設定される判定基準を用いて上記判定パラメータＰｊによる判定が行われる。

図５は実施例１における判定パラメータ（昇圧室内の圧力Ｐ１、及び、吐出圧力Ｐ２）の動作状態パラメータ（回転数Ｒ）に対する振る舞いを示す検証結果である。この実施例では、異常がない場合に対応するデータが実線で示されており、圧力Ｐ１及びＰ２が一定である場合における回転数Ｒが、判定基準によって規定される所定範囲ΔＲ内にある。それに対して、異常がある場合に対応するデータが破線で示されており、圧力Ｐ１及びＰ２が一定である場合における回転数Ｒが、判定基準によって規定される所定範囲ΔＲ外になっている。このように実施例１では、異常判定部４は、判定パラメータＰｊである圧力Ｐ１及びＰ２が一定である場合における回転数Ｒが判定基準を満たすか否かに基づいて、昇圧ポンプ１１２の異常を好適に判断することができる。

（実施例２）
実施例２では、判定パラメータ検出部２では、判定パラメータＰｊとして、消費エネルギセンサ１３６から取得される駆動モータ１１０の消費エネルギ量Ｑ（消費電力量）が検出される。この場合、動作状態パラメータ検出部３では動作状態パラメータＰｓとして、回転数センサ１３１で取得される回転数Ｒが検出され、回転数Ｒに基づいて設定される判定基準を用いて上記判定パラメータＰｊによる判定が行われる。

図６は実施例２における判定パラメータ（駆動モータ１１０の消費エネルギ量Ｑ（消費電力量））の動作状態パラメータ（回転数Ｒ）に対する振る舞いを示す検証結果である。この実施例では、異常がない場合に対応するデータが実線で示されており、消費エネルギ量Ｑが一定である場合における回転数Ｒが、判定基準によって規定される所定範囲ΔＲ内にある。それに対して、異常がある場合に対応するデータが破線で示されており、消費エネルギ量Ｑが一定である場合における回転数Ｒが、判定基準によって規定される所定範囲ΔＲ外になっている。このように実施例２では、異常判定部４は、判定パラメータＰｊである消費エネルギＱが一定である場合における回転数Ｒが判定基準を満たすか否かに基づいて、昇圧ポンプ１１２の異常を好適に判断することができる。

（実施例３）
実施例３では、判定パラメータ検出部２では、判定パラメータＰｊとして、荷重センサ１３８で取得される曲げ荷重Ｌ１及び圧縮荷重Ｌ２から求められる荷重Ｌが検出される。この場合、動作状態パラメータ検出部３では動作状態パラメータＰｓとして、回転数センサ１３１で取得される回転数Ｒが検出され、回転数Ｒに基づいて設定される判定基準を用いて上記判定パラメータＰｊによる判定が行われる。

尚、荷重センサ１３８は、例えば歪ゲージを検出素子として、力、重量などを電気出力信号に変換して荷重Ｌを検出する。このような荷重センサ１３８は、棒やダイアフラム等の歪みが発生し得る箇所に設置され、その歪み量と荷重の関係を取得することで精度の良い検出が可能となる。昇圧ポンプ１１２では、荷重センサ１３８によってクランク軸１１５からの伝達力からピストンロッド１２０にかかる荷重Ｌを監視しておくことで、異常な（過剰な）荷重が作用していないかを判定することができる。仮に異常な曲げ荷重が発生しているようであれば、ピストン１１８とシリンダ１１６に重接触の疑いが想定され、また、圧縮荷重が想定より小さければ昇圧室１３０内で圧力が生じておらず、規定圧力が発生ず、原因推定として、ピストンリング等のシールからの液体水素漏れが生じている等の異常を判定することができる。

図７は実施例３における判定パラメータ（荷重Ｌ）の動作状態パラメータ（回転数Ｒ）に対する振る舞いを示す検証結果である。この実施例では、異常がない場合に対応するデータが実線で示されており、荷重Ｌが一定である場合における回転数Ｒが、判定基準によって規定される所定範囲ΔＲ内にある。それに対して、異常がある場合に対応するデータが破線で示されており、荷重Ｌが一定である場合における回転数Ｒが、判定基準によって規定される所定範囲ΔＲ外になっている。このように実施例２では、異常判定部４は、判定パラメータＰｊである荷重Ｌが一定である場合における回転数Ｒが判定基準を満たすか否かに基づいて、昇圧ポンプ１１２の異常を好適に判断することができる。

（実施例４）
実施例４では、判定パラメータ検出部２では、判定パラメータＰｊとして、変位センサ１４０から取得されるシリンダ１１６の変位が検出される。この場合、動作状態パラメータ検出部３における動作状態パラメータＰｓの検出は行われず、検出された変位を、予め設定された判定基準（変位のクライテリア）と比較することにより判定が行われる。

図８は実施例４における判定パラメータ（シリンダ１１６の変位）を判定基準とともに示す検証結果である。この実施例では、予め設定された判定基準として変位のクライテリアＣＴが示されている。異常判定部４では、判定パラメータ検出部２で検出された変位に対応するプロットが、実線で示すようにクライテリアＣＴの内側にある場合には異常がないと判定し、破線で示すようにクライテリアＣＴの外側にある場合には異常があると判定する。このように実施例４では、異常判定部４は、判定パラメータＰｊであるシリンダ１１６の変位が、クライテリアＣＴ内にあるか否かに基づいて、昇圧ポンプ１１２の異常を好適に判断することができる。

（実施例５）
実施例５では、判定パラメータ検出部２では、判定パラメータＰｊとして、振動センサ１４２又は１４４から取得される振動が検出される。この場合、動作状態パラメータ検出部３における動作状態パラメータＰｓの検出は行われず、検出された振動を、予め設定された判定基準と比較することにより判定が行われる。尚、異常判定部において、判定パラメータ検出部２で検出された振動を周波数分析し、その結果を判定基準と比較することにより異常判定を行ってもよい。

図９は実施例５における判定パラメータ（振動センサ１４２又は１４４で取得された振動）を示す検証結果である。図９では、振動の振幅の時間変化が示されており、異常がある場合は、異常がない場合に比べて、例えばキャビテーションなどに起因する振幅増加が示されている。異常判定部４では、振動（又は振動の周波数分析結果）の振幅が、判定基準として予め設定された閾値を超えるか否かに基づいて、昇圧ポンプ１１２の異常を好適に判断することができる。

以上説明したように、上記各実施形態によれば、液体水素を昇圧するための昇圧ポンプに発生する不具合などの異常を適切に判定することにより、稼働率を向上可能な昇圧ポンプの異常判定装置、水素供給システム、及び、昇圧ポンプの異常判定方法を提供することができる。

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）一態様に係る昇圧ポンプの異常判定装置は、
動力源（１１０）と、
前記動力源からの動力を伝達するための動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を介して入力される前記動力によって、前記液体水素を昇圧するための昇圧室（１３０）と、
を備える昇圧ポンプの異常判定装置（１）であって、
少なくとも１つの判定パラメータを検出するための判定パラメータ検出部（２）と、
前記判定パラメータ検出部によって検出された前記少なくとも１つの判定パラメータ（Ｐｊ）に基づいて、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定するための異常判定部（４）と、
を備え、
前記少なくとも１つの判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、前記昇圧室からの吐出圧力、前記動力源の消費エネルギ量、前記動力伝達部材に作用する曲げ荷重、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重、前記昇圧室の変位、前記昇圧室からの前記液体水素の漏洩量、及び、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む。

上記（１）の態様によれば、昇圧ポンプに生じる異常は、少なくとも１つの判定パラメータに基づいて判定される。少なくとも１つの判定パラメータは、昇圧ポンプの昇圧室内の圧力、昇圧室からの吐出圧力、動力源の消費エネルギ量、動力伝達部材に作用する曲げ荷重、動力伝達部材に作用する圧縮荷重、昇圧室の変位、昇圧室からの液体水素の漏洩量、及び、昇圧ポンプ又は液体水素が流れる配管に生じる振動を含む。これらの判定パラメータを採用することで、液体水素を昇圧するための昇圧ポンプの稼働率に影響を与える不具合を招き得る異常を効果的に判定することができる。

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記昇圧ポンプの動作状態に関する動作状態パラメータ（Ｐｓ）を検出するための動作状態パラメータ検出部（３）を更に備え、
前記異常判定部は、前記判定パラメータを前記動作状態パラメータに基づいて設定される判定基準と比較することにより、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定する。

上記（２）の態様によれば、異常判定は、判定パラメータを判定基準と比較することにより行われる。判定基準は、動作状態パラメータに基づいて設定することで、昇圧ポンプの動作状態に対応した判定基準に基づく精度のよい判定が可能となる。

（３）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記動作状態パラメータは、前記昇圧ポンプの回転数である。

上記（３）の態様によれば、動作状態パラメータとして昇圧ポンプの回転数を採用することにより、昇圧ポンプの動作状態に対応した判定基準を適切に設定できる。

（４）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力（Ｐ１）、及び、前記昇圧室からの吐出圧力（Ｐ２）を含む。

上記（４）の態様によれば、判定パラメータとして、昇圧室内の圧力、及び、昇圧室からの吐出圧力が採用される。異常判定部は、これらの判定パラメータを、昇圧ポンプの回転数に基づいて設定される判定基準と比較することで、昇圧ポンプの異常を適切に判定できる。これにより、例えば運転中に、昇圧室内の圧力、吐出圧が規定圧に到達していないことを検知した場合、ピストンに設置されたピストンリング、ウェアリングシールの作用（シール機能）が低減している若しくは破損等の異常が想定され、また、吸入弁の動作不良が想定される。このような事象を早期に検知でき、不具合などの異常を適切に判定できる。

（５）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記判定パラメータは、前記動力源の消費エネルギ量（Ｑ）を含む。

上記（５）の態様によれば、判定パラメータとして、昇圧ポンプの消費エネルギ量が採用される。異常判定部は、当該判定パラメータを、昇圧ポンプの回転数に基づいて設定される判定基準と比較することで、昇圧ポンプの異常を適切に判定できる。消費エネルギ量は昇圧ポンプを運転するために必要なモータ電力であり、回転数によって変化する。そのため、電力量が昇圧ポンプに印加される動力となり、規定値以上の電力量であれば、何らかの機器の異常が想定されることが、適切な判定が可能となる。

（６）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記判定パラメータは、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重（Ｌ）を含む。

上記（６）の態様によれば、判定パラメータとして、昇圧ポンプの動力伝達部材に作用する圧縮荷重が採用される。異常判定部は、当該判定パラメータを、昇圧ポンプの回転数に基づいて設定される判定基準と比較することで、昇圧ポンプの異常を適切に判定できる。このような軸方向の圧縮荷重は、シリンダーロッドに昇圧室内に作用する圧力から換算して求めることができる。本態様では、昇圧室内に発生する圧力監視とこのような圧縮力監視の整合を取ることで、異常な圧縮荷重がロッドに作用していないかを監視することができる。

（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
前記判定パラメータは、前記昇圧室の変位を含む。

上記（７）の態様によれば、判定パラメータとして、昇圧ポンプの昇圧室の変位が採用される。異常判定部は、当該判定パラメータを、昇圧ポンプの回転数に基づいて設定される判定基準と比較することで、昇圧ポンプの異常を適切に判定できる。特に本態様では、昇圧室の変位からピストンの水平方向の位置を算出することで、シリンダに対するピストンの異常接触の発生を判定できる。

（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記判定パラメータは、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動を含む。

上記（８）の態様によれば、判定パラメータとして、昇圧ポンプ又は液体水素が流れる配管に生じる振動が採用される。異常判定部は、当該判定パラメータを、昇圧ポンプの回転数に基づいて設定される判定基準と比較することで、昇圧ポンプの異常を適切に判定できる。これにより本態様では、耐久性に影響を及ぼす配管振動を監視することで重大な破損を未然に防ぐことができる。

（９）他の態様では、上記（１）から（８）のいずれか一態様において、
前記動力源は駆動モータ（１１０）であり、
前記動力伝達部材は、前記駆動モータの回転運動を往復運動に変換するためのクランク機構（１２４）を構成するコネクティングロッドであり、
前記昇圧室は、シリンダ、及び、前記コネクティングロッドに接続されたピストンによって形成される。

上記（９）の態様によれば、駆動モータからの動力がコネクティングロッドを介してピストンに伝達されることにより、シリンダ内をピストンが往復動することにより液体水素の昇圧を行う昇圧ポンプにおける異常を好適に判定できる。

（１０）一態様に係る水素供給システムは、
上記（１）から（９）のいずれか一態様に係る昇圧ポンプの異常判定装置を備える。

上記（１０）の態様によれば、水素供給システムは、上述の異常判定装置を有する昇圧ポンプを備えることで、昇圧ポンプの異常を適切に判定し、稼働率を効果的に向上できる。

（１１）一態様に係る昇圧ポンプの異常判定方法は、
動力源（１１０）と、
前記動力源からの動力を伝達するための動力伝達部材と、
前記動力伝達部材を介して入力される前記動力によって、前記液体水素を昇圧するための昇圧室（１３０）と、
を備える昇圧ポンプの異常判定方法であって、
少なくとも１つの判定パラメータ（Ｐｊ）を検出する工程と、
前記判定パラメータ検出部によって検出された前記少なくとも１つの判定パラメータに基づいて、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定する工程と、
を備え、
前記少なくとも１つの判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、前記昇圧室からの吐出圧力、前記動力源の消費エネルギ量、前記動力伝達部材に作用する曲げ荷重、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重、前記昇圧室の変位、前記昇圧室からの前記液体水素の漏洩量、及び、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む。

上記（１１）の態様によれば、昇圧ポンプに生じる異常は、少なくとも１つの判定パラメータに基づいて判定される。少なくとも１つの判定パラメータは、昇圧ポンプの昇圧室内の圧力、昇圧室からの吐出圧力、動力源の消費エネルギ量、動力伝達部材に作用する曲げ荷重、動力伝達部材に作用する圧縮荷重、昇圧室の変位、昇圧室からの液体水素の漏洩量、及び、昇圧ポンプ又は液体水素が流れる配管に生じる振動を含む。これらの判定パラメータを採用することで、液体水素を昇圧するための昇圧ポンプの稼働率に影響を与える不具合を招き得る異常を効果的に判定することができる。

１ 異常判定装置
２ 判定パラメータ検出部
３ 動作状態パラメータ検出部
４ 異常判定部
１００ 水素供給システム
１０２ 車両
１０４ コンテナ
１０６ 圧縮装置
１０７ 蒸発装置
１０８ ディスペンサ
１１０ 駆動モータ
１１１ インバータ
１１２ 昇圧ポンプ
１１４ 減速機
１１５ クランク軸
１１６ シリンダ
１１７ 吸入口
１１８ ピストン
１１９ 吐出口
１２０ ピストンロッド
１２１ 在方向一端
１２３ 在方向他端
１２４ クランク機構
１２９ クロスヘッド
１３０ 昇圧室
１３１ 回転数センサ
１３２ 第１圧力センサ
１３４ 第２圧力センサ
１３６ 消費エネルギセンサ
１３８ 荷重センサ
１４０ 変位センサ
１４２，１４４ 振動センサ

Claims (11)

1. 動力源と、
   前記動力源からの動力を伝達するための動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材を介して入力される前記動力によって、前記液体水素を昇圧するための昇圧室と、
   を備える昇圧ポンプの異常判定装置であって、
   少なくとも１つの判定パラメータを検出するための判定パラメータ検出部と、
   前記判定パラメータ検出部によって検出された前記少なくとも１つの判定パラメータに基づいて、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定するための異常判定部と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、前記昇圧室からの吐出圧力、前記動力源の消費エネルギ量、前記動力伝達部材に作用する曲げ荷重、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重、前記昇圧室の変位、前記昇圧室からの前記液体水素の漏洩量、及び、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む、昇圧ポンプの異常判定装置。
2. 前記昇圧ポンプの動作状態に関する動作状態パラメータを検出するための動作状態パラメータ検出部を更に備え、
   前記異常判定部は、前記判定パラメータを前記動作状態パラメータに基づいて設定される判定基準と比較することにより、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定する、請求項１に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
3. 前記動作状態パラメータは、前記昇圧ポンプの回転数である、請求項２に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
4. 前記判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、及び、前記昇圧室からの吐出圧力を含む、請求項３に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
5. 前記判定パラメータは、前記動力源の消費エネルギ量を含む、請求項３に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
6. 前記判定パラメータは、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重を含む、請求項３に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
7. 前記判定パラメータは、前記昇圧室の変位を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
8. 前記判定パラメータは、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
9. 前記動力源は駆動モータであり、
   前記動力伝達部材は、前記駆動モータの回転運動を往復運動に変換するためのクランク機構を構成するコネクティングロッドであり、
   前記昇圧室は、シリンダ、及び、前記コネクティングロッドに接続されたピストンによって形成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の昇圧ポンプの異常判定装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の昇圧ポンプの異常判定装置を備える、液体水素供給システム。
11. 動力源と、
    前記動力源からの動力を伝達するための動力伝達部材と、
    前記動力伝達部材を介して入力される前記動力によって、前記液体水素を昇圧するための昇圧室と、
    を備える昇圧ポンプの異常判定方法であって、
    少なくとも１つの判定パラメータを検出する工程と、
    前記判定パラメータ検出部によって検出された前記少なくとも１つの判定パラメータに基づいて、前記昇圧ポンプに異常があるか否かを判定する工程と、
    を備え、
    前記少なくとも１つの判定パラメータは、前記昇圧室内の圧力、前記昇圧室からの吐出圧力、前記動力源の消費エネルギ量、前記動力伝達部材に作用する曲げ荷重、前記動力伝達部材に作用する圧縮荷重、前記昇圧室の変位、前記昇圧室からの前記液体水素の漏洩量、及び、前記昇圧ポンプ又は前記液体水素が流れる配管に生じる振動の少なくとも１つを含む、昇圧ポンプの異常判定方法。

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