JP2024053122A

JP2024053122A - Hydrogen flow control device

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Publication number: JP2024053122A
Application number: JP2024037543A
Authority: JP
Inventors: 訓範津田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2024-03-11
Publication date: 2024-04-12
Also published as: JP2022171698A; JP2018120281A; JP2021119525A

Abstract

【課題】水素ガスの流量を適切な量に制御するとともに、異常を検知した場合に水素ガスの供給を停止することが可能な、水素流量制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】水素ガス供給路と、水素ガス供給路における水素ガスの流量を検知する流量検知手段と、水素ガス供給路に設置され、水素ガスの流量の調整が可能な流量調整手段と、水素ガス供給路に設置され、水素ガスの供給の閉止が可能な開閉弁と、流量調整手段による水素ガスの流量の調整、及び、開閉弁の開閉を制御する制御手段とを備えた水素流量制御装置。【選択図】図１[Problem] To provide a hydrogen flow control device that can control the flow rate of hydrogen gas to an appropriate amount and can stop the supply of hydrogen gas if an abnormality is detected. [Solution] A hydrogen flow control device comprising a hydrogen gas supply passage, a flow rate detection means for detecting the flow rate of hydrogen gas in the hydrogen gas supply passage, a flow rate adjustment means installed in the hydrogen gas supply passage and capable of adjusting the flow rate of hydrogen gas, an on-off valve installed in the hydrogen gas supply passage and capable of stopping the supply of hydrogen gas, and a control means for adjusting the flow rate of hydrogen gas by the flow rate adjustment means and for controlling the opening and closing of the on-off valve. [Selected drawing] Figure 1

Description

本発明は、水素ガスを安全に無駄なく供給するための水素流量制御装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen flow control device for safely and efficiently supplying hydrogen gas.

近年、水素ガスを活用した燃料電池や発電システムなどの開発が進んでいる。例えば、水素ガスを充填したガスボンベ等から燃料電池やエンジンへ水素ガスを供給し、発電することが行われている。このような場合に、電力の需要量に応じて、適正な量の水素ガスを供給することが求められる。また、燃料電池や発電システムに異常等が発生した場合に、水素ガスが過剰に供給されると、事故につながるおそれがあり、緊急時に、確実に水素の供給を停止することが求められる。 In recent years, the development of fuel cells and power generation systems that utilize hydrogen gas has progressed. For example, hydrogen gas is supplied from a gas cylinder filled with hydrogen gas to a fuel cell or engine to generate electricity. In such cases, it is necessary to supply an appropriate amount of hydrogen gas according to the demand for electricity. Furthermore, if an abnormality occurs in the fuel cell or power generation system and an excessive supply of hydrogen gas occurs, this could lead to an accident, so it is necessary to reliably stop the supply of hydrogen in an emergency.

本発明は、水素ガスの流量を適切な量に制御するとともに、異常を検知した場合に水素ガスの供給を停止することが可能な、水素流量制御装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a hydrogen flow control device that can control the flow rate of hydrogen gas to an appropriate amount and stop the supply of hydrogen gas if an abnormality is detected.

上記目的は、以下により達成することができる。 The above objectives can be achieved by:

［１］水素ガス供給路と、水素ガス供給路における水素ガスの流量を検知する流量検知手段と、水素ガス供給路に設置され、水素ガスの流量の調整が可能な流量調整手段と、水素ガス供給路に設置され、水素ガスの供給の閉止が可能な開閉弁と、流量調整手段による水素ガスの流量の調整、及び、開閉弁の開閉を制御する制御手段とを備えた水素流量制御装置。 [1] A hydrogen flow control device comprising a hydrogen gas supply passage, a flow rate detection means for detecting the flow rate of hydrogen gas in the hydrogen gas supply passage, a flow rate adjustment means installed in the hydrogen gas supply passage and capable of adjusting the flow rate of hydrogen gas, an on-off valve installed in the hydrogen gas supply passage and capable of stopping the supply of hydrogen gas, and a control means for adjusting the flow rate of hydrogen gas by the flow rate adjustment means and controlling the opening and closing of the on-off valve.

［２］さらに、計時手段とを備え、制御手段が、時間に応じて、水素ガスの流量を調整するように流量調整手段を制御する、前記［１］の水素流量制御装置。 [2] The hydrogen flow control device of [1] further includes a timing means, and the control means controls the flow rate adjustment means to adjust the flow rate of hydrogen gas according to time.

［３］水素ガス供給路から水素ガスの供給を受ける水素ガス供給先において水素を用いて発電を行う場合に、制御手段が、発電された電力の使用量に応じて、水素ガスの流量を調整するように流量調整手段を制御する、前記［１］または［２］の水素流量制御装置。 [3] A hydrogen flow control device according to [1] or [2], in which when power is generated using hydrogen at a hydrogen gas supply destination that receives hydrogen gas from a hydrogen gas supply line, the control means controls the flow rate adjustment means to adjust the flow rate of hydrogen gas according to the amount of generated electricity used.

［４］制御手段が、水素ガス供給路から水素ガスの供給を受ける水素ガス供給先からの警告信号を受信した場合に、水素ガスの供給を閉止するように開閉弁を制御する、前記［１］～［３］のいずれかの水素流量制御装置。 [4] A hydrogen flow control device according to any one of [1] to [3], in which the control means controls the on-off valve to shut off the supply of hydrogen gas when a warning signal is received from a hydrogen gas supply destination that receives hydrogen gas from the hydrogen gas supply line.

本発明にかかる水素流量制御装置によれば、水素ガスの流量を適切な量に制御するとともに、異常を検知した場合に水素ガスの供給を停止することができる。 The hydrogen flow control device of the present invention can control the flow rate of hydrogen gas to an appropriate amount and can stop the supply of hydrogen gas if an abnormality is detected.

本発明にかかる水素流量制御システムの構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of a hydrogen flow rate control system according to the present invention. 本発明にかかる水素流量制御装置の側面方向から視た断面図の一例を表す図である。1 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of a hydrogen flow rate control device according to the present invention as viewed from the side. 本発明にかかる水素ガスの流量制御処理のフローチャートの一例を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a flowchart of a hydrogen gas flow rate control process according to the present invention. 本発明にかかる水素ガスの流量制御処理のフローチャートの一例を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a flowchart of a hydrogen gas flow rate control process according to the present invention. 本発明にかかる発電システムの構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a configuration of a power generation system according to the present invention.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明は図面及び実施形態に限定されるものではない。 Below, an embodiment of the present invention will be described using the drawings, but the present invention is not limited to the drawings and embodiments.

以下、水素流量制御装置について、説明をする。水素流量制御装置は、水素ガス流量計と開閉弁を制御し、燃料電池やエンジンなどの水素ガスの供給先に適切な圧力の水素ガスを供給することができる。図１は、本発明の実施の形態にかかる水素流量制御装置の一例を表す図である。水素流量制御装置１は、水素ガス供給路２、制御部３、水素ガス流量計４及び開閉弁５から構成される。 The hydrogen flow control device will be described below. The hydrogen flow control device controls a hydrogen gas flow meter and an on-off valve, and can supply hydrogen gas at an appropriate pressure to a hydrogen gas supply destination such as a fuel cell or an engine. Figure 1 is a diagram showing an example of a hydrogen flow control device according to an embodiment of the present invention. The hydrogen flow control device 1 is composed of a hydrogen gas supply line 2, a control unit 3, a hydrogen gas flow meter 4, and an on-off valve 5.

水素ガスは、複数の水素ガスボンベを有するカードル６ａ～６ｃから、水素ガス供給路２ａ～２ｃに供給される。水素ガス供給路２ａ～２ｃのそれぞれには、水素ガス流量計４ａ～４ｃと、開閉弁５ａ～５ｃが設けられている。水素ガス流量計４は、開閉弁５よりも水素ガスの供給もとであるカードル側に設置され、開閉弁５が水素ガス供給先７側に設置されていることが好ましい。 Hydrogen gas is supplied to hydrogen gas supply lines 2a-2c from curdles 6a-6c, which have multiple hydrogen gas cylinders. Each of the hydrogen gas supply lines 2a-2c is provided with a hydrogen gas flow meter 4a-4c and an on-off valve 5a-5c. It is preferable that the hydrogen gas flow meter 4 is installed closer to the curdle, which is the source of hydrogen gas supply, than the on-off valve 5, and that the on-off valve 5 is installed on the hydrogen gas supply destination 7 side.

水素ガス流量計４ａ～４ｃと、開閉弁５ａ～５ｃを通過した水素ガスは、それぞれ、水素ガス供給先７ａ～７ｃに供給される。水素ガス供給先７は、水素ガスを使用する設備であれば特に限定されないが、例えば、燃料電池や、エンジンと発電機を備えた発電システムなどがあげられる。また、水素ガス供給先７は、同じ用途ではなく、異なる用途であってもよい。例えば、水素ガス供給先７ａが燃料電池であり、水素ガス供給先７ｂ、７ｃが発電システムであってもよい。 The hydrogen gas that passes through the hydrogen gas flow meters 4a to 4c and the on-off valves 5a to 5c is supplied to hydrogen gas supply destinations 7a to 7c, respectively. The hydrogen gas supply destination 7 is not particularly limited as long as it is a facility that uses hydrogen gas, but examples include a fuel cell and a power generation system equipped with an engine and a generator. Furthermore, the hydrogen gas supply destinations 7 do not have to be for the same purpose, and may be for different purposes. For example, the hydrogen gas supply destination 7a may be a fuel cell, and the hydrogen gas supply destinations 7b and 7c may be power generation systems.

また、図１では、１つの水素ガス供給路２に対して、１つの開閉弁５が対応して設けられていたが、例えば、水素ガス供給路２ａと２ｂが、水素ガス流量計４ａと４ｂの先で連結され、さらにその先に１つの開閉弁５が設置されるような構成としてもよい。 In addition, in FIG. 1, one on-off valve 5 is provided for one hydrogen gas supply line 2, but for example, the hydrogen gas supply lines 2a and 2b may be connected at the ends of the hydrogen gas flow meters 4a and 4b, and one on-off valve 5 may be installed at the ends of the connected hydrogen gas flow meters.

制御部３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、通信インターフェイスなどから構成される。制御部３は、格納された所定のプログラムを実行し、水素ガス流量計４及び開閉弁５の制御を実行する。制御部３は、通信インターフェイスを介して、水素ガス流量計４及び開閉弁５と有線又は無線により通信接続されており、相互に情報を送受信しながら、水素ガス流量計４及び開閉弁５の制御を行う。また、制御部３は時間を計時する内部タイマを備えている。ＲＡＭは、ＣＰＵのワークエリアである。ＨＤＤは、プログラムやデータを保存するための記憶領域である。また、制御部３は、コントロールパネルにより手動で操作することも可能である。 The control unit 3 is composed of a CPU, RAM, HDD, communication interface, etc. The control unit 3 executes a predetermined stored program and controls the hydrogen gas flow meter 4 and on-off valve 5. The control unit 3 is connected to the hydrogen gas flow meter 4 and on-off valve 5 via the communication interface by wired or wireless communication, and controls the hydrogen gas flow meter 4 and on-off valve 5 while sending and receiving information between them. The control unit 3 also has an internal timer that keeps time. The RAM is the work area of the CPU. The HDD is a storage area for saving programs and data. The control unit 3 can also be operated manually via a control panel.

制御部３は、水素ガス流量計４ａ～４ｃのそれぞれを制御することで、水素ガス供給路２ａ～２ｃの水素ガスの流量を調整することができる。例えば、制御部３は、内部タイマにより計時した時間に応じて、水素ガスの流量を調整する。例えば、深夜など、所定の時間帯は、他の時間帯よりも、水素ガスの流量を低く抑えて、水素ガスの供給量を少なくすることができる。この場合、水素ガスの流量の上限値は、時間帯ごとに、所定の値が定められている。この場合、水素ガス供給路２ごとに、その流量の設定は異なるものとすることができる。例えば、水素ガス流量計４ａは、８時００分～１９時５９分と、２０時００分～翌７時５９分とで、水素ガスの流量を異なるものとして設定し、水素ガス流量計４ｂは、７時００分～２１時５９分と、２２時００分～翌６時５９分とで、水素ガスの流量を異なるものとして設定することができる。 The control unit 3 can adjust the flow rate of hydrogen gas in the hydrogen gas supply lines 2a to 2c by controlling each of the hydrogen gas flow meters 4a to 4c. For example, the control unit 3 adjusts the flow rate of hydrogen gas according to the time measured by an internal timer. For example, the flow rate of hydrogen gas can be kept lower during a certain time period, such as late at night, than during other time periods, thereby reducing the amount of hydrogen gas supplied. In this case, a predetermined upper limit value for the flow rate of hydrogen gas is set for each time period. In this case, the flow rate can be set differently for each hydrogen gas supply line 2. For example, the hydrogen gas flow meter 4a can set different hydrogen gas flow rates for 8:00 to 19:59 and 20:00 to 7:59 the next day, and the hydrogen gas flow meter 4b can set different hydrogen gas flow rates for 7:00 to 21:59 and 22:00 to 6:59 the next day.

また、季節単位で、水素ガスの流量を調整することも可能である。例えば、電力の使用量が多くなる季節（例えば、夏場など）は、燃料電池やエンジンへの水素ガスの供給量を多くし、電力の使用量が少なくなる季節は、水素ガスの供給量を少なくするなどの制御を行うことができる。 It is also possible to adjust the flow rate of hydrogen gas on a seasonal basis. For example, the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell and engine can be increased during seasons when electricity usage is high (such as summer), and reduced during seasons when electricity usage is low.

このように、時間帯や季節に応じて水素ガスの供給量を調整することで、水素ガスが必要以上に消費されるといったことを防ぐことができる。 In this way, by adjusting the amount of hydrogen gas supplied depending on the time of day and season, it is possible to prevent more hydrogen gas than necessary from being consumed.

制御部３は、水素ガス供給路から水素ガスの供給を受ける水素ガス供給先において水素を用いて発電を行う場合に、発電された電力の使用量に応じて、水素ガスの流量を調整することも可能である。例えば、工場や病院などの事業設備に、本発明にかかる、水素流量制御装置を含む発電システムを導入したような場合に、事業設備において使用される単位時間当たりの電力量に応じて、水素ガスの流量を調整することができる。 When generating electricity using hydrogen at a hydrogen gas supply destination that receives hydrogen gas from the hydrogen gas supply line, the control unit 3 can also adjust the flow rate of hydrogen gas according to the usage of the generated electricity. For example, when a power generation system including a hydrogen flow control device according to the present invention is introduced to a business facility such as a factory or hospital, the flow rate of hydrogen gas can be adjusted according to the amount of electricity used per unit time in the business facility.

この場合、制御部３は、事業設備と通信により接続されており、該単位時間当たりの電力量に関する情報をリアルタイム或いは所定の時間ごとに受信する。事業設備において使用される単位時間当たりの電力量が少なければ、それにあわせて、水素ガスの供給量が少なくなるように、水素ガス流量計４を制御し、単位時間当たりの電力量が多くなれば、それにあわせて、水素ガスの供給量が多くなるように、水素ガス流量計４を制御する。 In this case, the control unit 3 is connected to the business equipment via communication and receives information regarding the amount of electricity per unit time in real time or at predetermined intervals. If the amount of electricity per unit time used in the business equipment is small, the hydrogen gas flow meter 4 is controlled to accordingly reduce the amount of hydrogen gas supplied, and if the amount of electricity per unit time is large, the hydrogen gas flow meter 4 is controlled to accordingly increase the amount of hydrogen gas supplied.

制御部３は、水素ガス流量計４をそれぞれ別々に制御することができ、例えば、水素ガス供給先７ａと水素ガス供給先７ｂとで、水素ガスの使用量が異なる場合、水素ガス供給路２ａと、水素ガス供給路２ｃの水素ガスの流量も異なるものとなるように、水素ガス流量計４ａと４ｂを制御することができる。 The control unit 3 can control each of the hydrogen gas flow meters 4 separately. For example, if the amount of hydrogen gas used differs between hydrogen gas supply destination 7a and hydrogen gas supply destination 7b, the control unit 3 can control the hydrogen gas flow meters 4a and 4b so that the flow rates of hydrogen gas in hydrogen gas supply path 2a and hydrogen gas supply path 2c are also different.

このように、水素ガス供給先７における水素ガスの使用量に応じて水素ガスの供給量を調整することで、水素ガスが必要以上に消費されるといったことを防ぐことができる。 In this way, by adjusting the amount of hydrogen gas supplied depending on the amount of hydrogen gas used at the hydrogen gas supply destination 7, it is possible to prevent hydrogen gas from being consumed more than necessary.

制御部３は、水素ガス供給先７から警告信号を受信した場合、水素ガスの供給を閉止するように開閉弁５を制御することもできる。例えば、燃料電池などで、何らかの異常が発生したような場合に、警告信号が燃料電池から制御部３へ発信される。制御部３にて警告信号を受信すると、開閉弁５を閉止するよう制御することで、燃料電池への水素ガスの供給を止め、危険を回避することができる。 When the control unit 3 receives a warning signal from the hydrogen gas supply destination 7, it can also control the on-off valve 5 to close the supply of hydrogen gas. For example, if some abnormality occurs in a fuel cell, a warning signal is sent from the fuel cell to the control unit 3. When the control unit 3 receives a warning signal, it can control the on-off valve 5 to close, thereby stopping the supply of hydrogen gas to the fuel cell and avoiding danger.

その他、例えば、エンジンを利用した発電機において水素を使用するような場合、エンジンの温度や回転数が所定の範囲外となった場合などに異常が発生したとみなし、エンジン及び発電機を備える発電システムから制御部３へと、警告信号が発信されるような構成とすることもできる。制御部３にて警告信号を受信すると、開閉弁５を閉止するよう制御することで、エンジンへの水素ガスの供給が停止される。 In addition, for example, when hydrogen is used in a generator that utilizes an engine, if the engine temperature or RPM falls outside a predetermined range, it is deemed that an abnormality has occurred, and a warning signal is sent from the power generation system equipped with the engine and generator to the control unit 3. When the control unit 3 receives the warning signal, it controls the on-off valve 5 to close, thereby stopping the supply of hydrogen gas to the engine.

制御部３は、開閉弁５ａ～５ｃについて、それぞれ個別に制御することができる。例えば、水素ガス供給先７ａから警告信号が発信された場合、水素ガス供給先７ａに対応する水素ガス供給路２ａに設置された開閉弁５ａのみを閉止することができる。 The control unit 3 can individually control the on-off valves 5a to 5c. For example, when a warning signal is sent from the hydrogen gas supply destination 7a, it can close only the on-off valve 5a installed in the hydrogen gas supply path 2a corresponding to the hydrogen gas supply destination 7a.

また、制御部３は、水素ガス供給先７のメンテナンス時や水素ガスボンベの交換時に、開閉弁５を閉止するよう制御することもできる。この場合、制御部３に接続されたコントロールパネルを操作することにより、開閉弁５を閉止するように制御する。 The control unit 3 can also control the on-off valve 5 to close during maintenance of the hydrogen gas supply destination 7 or when replacing the hydrogen gas cylinder. In this case, the on-off valve 5 is controlled to close by operating a control panel connected to the control unit 3.

また、カードル６の水素ガスボンベが空になった場合は、水素ガス流量計４で、水素ガスの供給量（圧力）が低くなったことを検知し、制御部３へ通知される。制御部３は、水素ガスの供給量が低くなったことが通知されると、開閉弁５を閉止することで、水素ガス供給先７への水素ガスの供給を停止する。水素ガスボンベが新たなものと交換されれば、開閉弁５を制御して、水素ガスの供給が再開される。 In addition, when the hydrogen gas cylinder in the cylinder 6 becomes empty, the hydrogen gas flow meter 4 detects that the amount (pressure) of hydrogen gas supply has decreased, and notifies the control unit 3. When the control unit 3 is notified that the amount of hydrogen gas supply has decreased, it closes the on-off valve 5 to stop the supply of hydrogen gas to the hydrogen gas supply destination 7. When the hydrogen gas cylinder is replaced with a new one, it controls the on-off valve 5 to resume the supply of hydrogen gas.

なお、図１では、水素流量制御装置１に、複数の水素ガス供給路２を設け、水素ガス供給路２のそれぞれに水素ガス流量計４及び開閉弁５を設ける構成としたが、水素流量制御装置１に設ける水素ガス供給路２の数は、特に限定されない。したがって、制御部３は、１つの水素ガス供給路２に設置された、１つの水素ガス流量計４及び開閉弁５を制御するような構成とすることもできる。 In FIG. 1, the hydrogen flow control device 1 is configured to have multiple hydrogen gas supply paths 2, each of which is provided with a hydrogen gas flow meter 4 and an on-off valve 5; however, the number of hydrogen gas supply paths 2 provided in the hydrogen flow control device 1 is not particularly limited. Therefore, the control unit 3 can also be configured to control one hydrogen gas flow meter 4 and on-off valve 5 installed in one hydrogen gas supply path 2.

水素ガス流量計４は、水素ガス供給路における水素ガスの流量を検知する機能と、水素ガスの流量を調整する機能を有している。水素ガス流量計４は、１０．０ＭＰａ以上の圧力で水素ガスボンベに充填された水素ガスを、燃料電池やエンジンなどの水素ガス供給先７で使用するのに最適な圧力に減圧するとともに、水素ガス供給先７に供給する水素ガスの流量を、適切な流量に調整する。水素ガス流量計４と制御部３は通信接続されており、検知した水素ガスの流量などの情報を制御部３に送信するとともに、制御部３から流量を制御するための信号を受信する。 The hydrogen gas flow meter 4 has the function of detecting the flow rate of hydrogen gas in the hydrogen gas supply path and the function of adjusting the flow rate of hydrogen gas. The hydrogen gas flow meter 4 reduces the pressure of hydrogen gas filled in the hydrogen gas cylinder at a pressure of 10.0 MPa or more to an optimum pressure for use in the hydrogen gas supply destination 7 such as a fuel cell or engine, and adjusts the flow rate of hydrogen gas supplied to the hydrogen gas supply destination 7 to an appropriate flow rate. The hydrogen gas flow meter 4 and the control unit 3 are connected by communication, and transmit information such as the detected hydrogen gas flow rate to the control unit 3, and receive a signal from the control unit 3 to control the flow rate.

開閉弁５は、水素ガスの供給と停止（遮断）を行う部品で、内蔵された電磁弁にて制御を行う。水素ガス供給先７にて何らかの異常が発生した場合に、制御部３が水素ガス供給先７から警告信号を受信すると、開閉弁５が閉止される。また、水素流量制御装置１や水素ガス供給先７のメンテナンス時、水素ガスボンベの交換時などに、開閉弁５を閉じることにより、外部に水素ガスが流出するのを防ぐことができる。 The on-off valve 5 is a component that starts and stops (shuts off) the supply of hydrogen gas, and is controlled by a built-in solenoid valve. If an abnormality occurs at the hydrogen gas supply destination 7 and the control unit 3 receives a warning signal from the hydrogen gas supply destination 7, the on-off valve 5 is closed. In addition, by closing the on-off valve 5 during maintenance of the hydrogen flow control device 1 or the hydrogen gas supply destination 7, or when replacing the hydrogen gas cylinder, hydrogen gas can be prevented from leaking to the outside.

図２は、本発明にかかる水素流量制御装置の側面方向から視た断面図の一例を表す図である。水素流量制御装置１は、制御部３を内蔵したケースの上面に、水素ガス流量計４と開閉弁５、水素流量制御装置１内へ水素ガスを供給するためのバルブ８、水素ガス供給先７へ水素を供給するためのバルブ９を搭載したユニットが設計されている。水素ガスボンベから供給された水素ガスは、バルブ８を介して水素ガス供給路内２へ供給され、水素ガス流量計４を通過する。水素ガス流量計４を通過した水素ガスは、開閉弁５を通過して、バルブ９から水素ガス供給先７へ供給される。燃料電池やエンジンなど水素ガス供給先７への供給量に応じて水素ガス流量が変動するため、水素流量制御装置１の筐体のサイズは、水素ガスの供給量に応じて、その都度、設計することが好ましい。 Figure 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of the hydrogen flow control device according to the present invention as viewed from the side. The hydrogen flow control device 1 is designed with a unit mounted with a hydrogen gas flow meter 4, an on-off valve 5, a valve 8 for supplying hydrogen gas into the hydrogen flow control device 1, and a valve 9 for supplying hydrogen to a hydrogen gas supply destination 7 on the upper surface of a case containing a control unit 3. Hydrogen gas supplied from a hydrogen gas cylinder is supplied to the hydrogen gas supply passage 2 via the valve 8 and passes through the hydrogen gas flow meter 4. Hydrogen gas that has passed through the hydrogen gas flow meter 4 passes through the on-off valve 5 and is supplied from the valve 9 to the hydrogen gas supply destination 7. Since the hydrogen gas flow rate varies depending on the amount of hydrogen gas supplied to the hydrogen gas supply destination 7, such as a fuel cell or an engine, it is preferable to design the size of the housing of the hydrogen flow control device 1 each time depending on the amount of hydrogen gas supplied.

水素の供給元としては、複数の水素ガスボンベを搭載したカードル式を採用することができる。カードル６は、複数の水素ガスボンベを連結管で接続したものである。カードル６を用いることで、フォークリフトなどで輸送することができ、また、より多くの水素ガスを一度に運ぶことができる。カードル６内の水素ガスボンベは、連結管により結合されており、一つの配管として外部と接続できる構造を有している。 A curdle type equipped with multiple hydrogen gas cylinders can be used as the hydrogen supply source. Curdle 6 is made up of multiple hydrogen gas cylinders connected by connecting pipes. By using curdle 6, it can be transported by forklift, etc., and more hydrogen gas can be carried at one time. The hydrogen gas cylinders inside curdle 6 are connected by connecting pipes, and have a structure that allows them to be connected to the outside as a single pipe.

次に、上で述べた、時間に応じて水素ガスの流量を調整する場合における、水素ガスの流量制御処理について説明する。図３は、制御部における水素ガスの流量制御処理についてのフローチャートの一例を表す図である。 Next, we will explain the hydrogen gas flow rate control process when adjusting the hydrogen gas flow rate according to time as described above. Figure 3 is a diagram showing an example of a flowchart for the hydrogen gas flow rate control process in the control unit.

まず、水素ガスの流量変更の開始時間となったか否かが判定される（ステップＳ１）。水素ガスの流量変更の開始時間になったと判定された場合は（ステップＳ１においてＹＥＳ）、制御部３から水素ガス流量計４へ水素ガスの流量の調整を要求する信号が発信される（ステップＳ２）。水素ガス流量計４にて信号を受信すると、水素ガスの流量が所定の値となるように調整される。水素ガスの流量が調整されると、ステップＳ１へ戻り、一連の処理が繰り返される。 First, it is determined whether it is time to start changing the flow rate of hydrogen gas (step S1). If it is determined that it is time to start changing the flow rate of hydrogen gas (YES in step S1), a signal is sent from the control unit 3 to the hydrogen gas flow meter 4 requesting adjustment of the flow rate of hydrogen gas (step S2). When the hydrogen gas flow meter 4 receives the signal, it adjusts the flow rate of hydrogen gas to a predetermined value. Once the flow rate of hydrogen gas has been adjusted, the process returns to step S1 and the series of processes is repeated.

一方、水素ガスの流量変更の開始時間になっていないと判定された場合は（ステップＳ１においてＮＯ）、水素ガスの流量変更の終了時間となったか否かが判定される（ステップＳ３）。水素ガスの流量変更の終了時間になったと判定された場合は（ステップＳ３においてＹＥＳ）、制御部３から水素ガス流量計４へ水素ガスの流量を変更前に戻すように要求する信号が発信される（ステップＳ４）。水素ガスの流量が変更前に戻されると、ステップＳ１へ戻り、一連の処理が繰り返される。水素ガスの流量変更の終了時間になったと判定された場合は（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ１へ戻り、一連の処理が繰り返される。 On the other hand, if it is determined that the start time for the hydrogen gas flow rate change has not yet arrived (NO in step S1), it is determined whether the end time for the hydrogen gas flow rate change has arrived (step S3). If it is determined that the end time for the hydrogen gas flow rate change has arrived (YES in step S3), a signal is sent from the control unit 3 to the hydrogen gas flow meter 4 requesting that the hydrogen gas flow rate be restored to the state before the change (step S4). When the hydrogen gas flow rate is restored to the state before the change, the process returns to step S1 and the series of processes is repeated. If it is determined that the end time for the hydrogen gas flow rate change has arrived (NO in step S3), the process returns to step S1 and the series of processes is repeated.

次に、上で述べた、発電された電力の使用量に応じて、水素ガスの流量を調整する場合における、水素ガスの流量制御処理について説明する。図４は、制御部における水素ガスの流量制御処理についてのフローチャートの一例を表す図である。 Next, we will explain the hydrogen gas flow rate control process when adjusting the hydrogen gas flow rate according to the usage amount of generated electricity as described above. Figure 4 is a diagram showing an example of a flowchart for the hydrogen gas flow rate control process in the control unit.

まず、対象となる事業設備における単位時間当たりの電力量に関する情報を、盛業部３において事業設備から受信する（ステップＳ１１）。次に、受信した電力量に応じた水素ガスの流量を算定する（ステップＳ１２）。算定した流量に応じて、制御部３から水素ガス流量計４へ水素ガスの流量の調整を要求する信号が発信される（ステップＳ１３）。ステップＳ１１～Ｓ１３の一連の処理が、繰り返し実行される。 First, the operation unit 3 receives information about the amount of electricity per unit time in the target business facility from the business facility (step S11). Next, the flow rate of hydrogen gas is calculated according to the received amount of electricity (step S12). According to the calculated flow rate, the control unit 3 transmits a signal to the hydrogen gas flowmeter 4 requesting adjustment of the flow rate of hydrogen gas (step S13). The series of processes from steps S11 to S13 are executed repeatedly.

次に、本発明の水素流量制御装置を適用した発電システムについて説明をする。図５は、本発明にかかる発電システムの構成の一例を示すブロック図である。発電システムは、水素流量制御装置１、カードル６、発電機ユニット１０及び電力合成器１６を備える。カードル６には、発電機ユニット１０の燃料として水素流量制御装置１に供給される水素ガスが封入されている。 Next, a power generation system to which the hydrogen flow control device of the present invention is applied will be described. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of a power generation system according to the present invention. The power generation system comprises a hydrogen flow control device 1, a curdle 6, a generator unit 10, and a power combiner 16. The curdle 6 contains hydrogen gas that is supplied to the hydrogen flow control device 1 as fuel for the generator unit 10.

水素流量制御装置１内の制御部３、カードル６の交換時に、開閉弁５を閉止するよう制御することができる。水素流量制御装置１は、複数のカードル６と接続しているため、カードル６ａを交換している間も、カードル６ｂ～６ｄによって水素ガスを水素流量制御装置１に供給できる。そのため、カードル６の交換中も、電力を継続的に供給することができる。水素流量制御装置１は、発電機ユニット１０に対して、適切なタイミングで適切な量の水素ガスを供給する。 The control unit 3 in the hydrogen flow control device 1 can control the on-off valve 5 to close when the curdle 6 is replaced. Because the hydrogen flow control device 1 is connected to multiple curdles 6, hydrogen gas can be supplied to the hydrogen flow control device 1 through the curdles 6b to 6d even while the curdle 6a is being replaced. Therefore, electricity can be supplied continuously even while the curdle 6 is being replaced. The hydrogen flow control device 1 supplies an appropriate amount of hydrogen gas to the generator unit 10 at the appropriate time.

発電機ユニット１０は、エンジン１１、発電機１２、整流器１３、バッテリー１４、又はインバータ１５によって構成される。発電機ユニット１０は発電システム内に複数設けられているため、発電機ユニット１０ａをメンテナンスしているときでも、発電機ユニット１０ｂ及び１０ｃを稼働して、電力供給を継続的に行うことができる。また、発電機ユニット１０ａをメンテナンスしているときに、商用電源を補助的に活用して電力供給を行ってもよい。この場合、水素流量制御装置１内の制御部３は、稼動している発電機ユニットの数に応じて、水素ガスの流量を調整することができる。 The generator unit 10 is composed of an engine 11, a generator 12, a rectifier 13, a battery 14, or an inverter 15. Since multiple generator units 10 are provided in the power generation system, even when the generator unit 10a is undergoing maintenance, the generator units 10b and 10c can be operated to continuously supply power. In addition, when the generator unit 10a is undergoing maintenance, a commercial power source may be used as an auxiliary source to supply power. In this case, the control unit 3 in the hydrogen flow control device 1 can adjust the flow rate of hydrogen gas according to the number of generator units that are operating.

エンジン１１では、水素流量制御装置１から供給された水素ガスが燃焼され、ピストンが運動する。エンジン１１の温度や回転数が所定の範囲外となった場合、発電機ユニット１０から水素流量制御装置１内の制御部へ警告信号が発信され、開閉弁が制御されることにより、発電機ユニット１０への水素ガスの供給が停止される。 In the engine 11, hydrogen gas supplied from the hydrogen flow control device 1 is burned, causing the piston to move. If the temperature or rotation speed of the engine 11 falls outside a predetermined range, a warning signal is sent from the generator unit 10 to the control unit in the hydrogen flow control device 1, and the supply of hydrogen gas to the generator unit 10 is stopped by controlling the opening and closing valve.

発電機１２では、エンジン１１におけるピストンによって得られた運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。発電機１２においても、アース線を設けたり、火花が散らないようにしたりするなど、防爆処理を施しておくことが望ましい。 In the generator 12, the kinetic energy obtained by the pistons in the engine 11 is converted into electrical energy. It is also desirable to provide explosion-proofing measures for the generator 12, such as providing an earth wire and preventing sparks from scattering.

整流器１３は、発電機１２から出力された交流電力を直流電力に整流し、整流した直流電力をバッテリー１４又はインバータ１５に出力する。バッテリー１４は、整流器１３から出力された直流電力を蓄電する。蓄電された電力は、発電機１２における発電量が低下した場合などに、必要に応じてインバータ１５に出力される。 The rectifier 13 rectifies the AC power output from the generator 12 into DC power, and outputs the rectified DC power to the battery 14 or the inverter 15. The battery 14 stores the DC power output from the rectifier 13. The stored power is output to the inverter 15 as needed, for example, when the amount of power generated by the generator 12 decreases.

インバータ１５は、整流器１３又はバッテリー１４から出力された直流電力を交流電力に変換する。インバータ１５は発電機ユニット１０のそれぞれに設けられており、それぞれのインバータ１５が１つの電力合成器１６に連結されている。電力合成器１６は、複数のインバータ１５から出力される交流電力を１つの電力に合成する。 The inverter 15 converts the DC power output from the rectifier 13 or the battery 14 into AC power. An inverter 15 is provided in each generator unit 10, and each inverter 15 is connected to one power combiner 16. The power combiner 16 combines the AC powers output from the multiple inverters 15 into one power.

電力合成を行うためには、複数のインバータ１５のうちの１つをマスターインバータ１５ａ、それ以外をスレーブインバータ１５ｂ及び１５ｃとして予め任意に選別し、スレーブインバータ１５ｂ及び１５ｃから出力される交流電力の位相を、マスターインバータ１５ａから出力される交流電力の位相と一致させるように制御する。このように電力合成が行われることにより、複数の発電機ユニット１０でそれぞれ発電された交流電力が、互いに打ち消しあうことなく合成され、発電した電力の損失を抑えることができるようになる。 To perform power combining, one of the multiple inverters 15 is arbitrarily selected in advance as the master inverter 15a, and the others as slave inverters 15b and 15c, and the phase of the AC power output from the slave inverters 15b and 15c is controlled to match the phase of the AC power output from the master inverter 15a. By performing power combining in this manner, the AC powers generated by the multiple generator units 10 are combined without canceling each other out, making it possible to reduce loss of generated power.

１水素流量制御装置
２水素ガス供給路
３制御部
４水素ガス流量計
５開閉弁
６カードル
７水素ガス供給先
８バルブ
９バルブ
１０発電機ユニット
１１エンジン
１２発電機
１３整流器
１４バッテリー
１５インバータ
１６電力合成器 REFERENCE SIGNS LIST 1 Hydrogen flow control device 2 Hydrogen gas supply path 3 Control unit 4 Hydrogen gas flow meter 5 Opening/closing valve 6 Curdle 7 Hydrogen gas supply destination 8 Valve 9 Valve 10 Generator unit 11 Engine 12 Generator 13 Rectifier 14 Battery 15 Inverter 16 Power combiner

Claims

A plurality of hydrogen gas supply paths capable of supplying hydrogen gas from a plurality of hydrogen gas supply sources to a plurality of hydrogen gas supply destinations;
a flow meter installed in each of the plurality of hydrogen gas supply paths and capable of adjusting the flow rate of hydrogen gas in the hydrogen gas supply path;
an on-off valve that is installed in each of the plurality of hydrogen gas supply paths and is capable of shutting off the supply of hydrogen gas through the hydrogen gas supply path;
a control unit that adjusts the flow rate of hydrogen gas using a flow meter and controls the opening and closing of an on-off valve;
A single control unit controls a plurality of flow meters and on-off valves,
The control unit:
A timing means is provided,
The control unit controls the flowmeters so as to individually adjust the flow rates of the hydrogen gas for each hydrogen gas supply path according to time.
Hydrogen flow control device.

A control unit is communicatively connected to the flow meter;
The control unit:
a signal transmission means for transmitting a signal to the flowmeter requesting adjustment of the flow rate of hydrogen gas when it is determined that the time measured by the timing means has reached the time to start changing the flow rate of hydrogen gas;
The flow meter,
A signal receiving means for receiving the signal;
and a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the hydrogen gas to a predetermined value in response to receiving the signal.
The hydrogen flow control device according to claim 1 .

when the signal transmitting means determines that the time measured by the timing means has reached the time to end the change in the flow rate of hydrogen gas, the signal transmitting means transmits to the flow meter a signal requesting that the flow rate of hydrogen gas be returned to the state before the change;
A signal receiving means receives the signal,
The flow rate adjusting means adjusts the flow rate of the hydrogen gas to the value before the change in response to receiving the signal.
The hydrogen flow control device according to claim 2 .

A control unit is communicatively connected to the flow meter;
The flow meter,
A detected flow rate transmitting means is provided for detecting the flow rate of hydrogen gas in the installed hydrogen gas supply path and transmitting the detected flow rate to the control unit.
The hydrogen flow rate control device according to any one of claims 1 to 3.

The flow meter reduces the pressure of the hydrogen gas in the hydrogen gas supply line.
The hydrogen flow rate control device according to any one of claims 1 to 4.

The flow meter is disposed in the hydrogen gas supply line so as to be installed at a position closer to the hydrogen gas supply source than the on-off valve.
The hydrogen flow rate control device according to any one of claims 1 to 5.

A first valve for supplying hydrogen gas from a hydrogen gas supply source into the hydrogen flow control device;
a second valve for supplying hydrogen gas from within the hydrogen flow control device to a hydrogen gas supply destination;
connected to a hydrogen gas source via a first valve;
Connected to a hydrogen gas supply destination via a second valve;
The hydrogen flow rate control device according to any one of claims 1 to 6.