JP4774634B2 - Gas storage system - Google Patents

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏れの点検を効率的に行うことができる気体貯蔵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両への燃料電池システムの搭載が検討されている。燃料電池は、水素と酸素との電気化学反応によって発電する装置である。発電に使用される水素は、例えば、水素を高圧で貯蔵する水素タンクから供給される。かかる燃料電池システムでは、複数の水素タンクが併用される場合がある。
【０００３】
図２は複数の水素タンクを直列的に接続した水素貯蔵システムを示す説明図である。この構成では、４つの水素タンクＴｋ１〜Ｔｋ４が配管Ｔｕ１〜Ｔｕ５によって直列的に接続されている。各水素タンクＴｋ１〜Ｔｋ４には、タンクに水素を供給するための供給バルブＶａ１〜Ｖａ４と、タンクから水素を排出するための排出バルブＶａ５〜Ｖａ８とが備えられている。各タンクに貯蔵された水素は、配管Ｔｕ１〜Ｔｕ５を介して燃料電池ＦＣに供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
水素貯蔵システムでは、配管と水素タンクとの結合部および配管自体から、水素の漏れが生じないことを点検する必要がある。しかし、従来のシステムでは、配管Ｔｕ１から水素が供給されるから、配管Ｔｕ５など下流側の配管における漏れの点検を行うためには、上流側の水素タンクＴｋ１〜Ｔｋ４に水素が充填されている必要があった。従って、従来のシステムは、点検時に大量のガスおよび時間が必要とされており、非効率的であった。
【０００５】
かかる弊害は、水素を貯蔵するシステムに限らず、何らの気体を貯蔵するシステムに共通の課題であった。本発明は、漏れの点検を効率的に行うことができる気体貯蔵システムを提供すること目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では、気体貯蔵システムにおいて以下の構成を適用した。
【０００７】
本発明の気体貯蔵システムは、気体を貯蔵するためのタンクを備える。このタンクには、気体の供給口および排出口が設けられている。供給口には供給側バルブが設けられ、排出口には排出側バルブが設けられている。供給側バルブにはタンクに気体を供給するための供給管が接続され、排出側バルブにはタンクから気体を排出するための排出管が接続されている。排出管には、排出側バルブよりも下流に、気体の排出を停止するための排出停止バルブが設けられている。更に、排出側バルブと排出停止バルブとの間には、排出管に漏洩点検用の気体を供給する点検用供給口が設けられている。
【０００８】
本発明では、タンクの供給側バルブを閉じて、供給管から気体を供給することにより、供給管とタンクとの接合部および供給管自体についての漏れ点検を行うことができる。また、タンクの排出側バルブを閉じて、点検用供給口から気体を供給することにより、排出管とタンクとの接合部および排出管自体についての漏れ点検を行うことができる。いずれの点検においても、タンクを気体で充填する必要性は生じない。従って、本発明のシステムによれば、非常に効率的に漏れ点検を行うことができる。
【０００９】
本発明では、各タンクにおいて、供給口と排出口とを個別に備えるものとした。こうすることにより、供給口および排出口の少なくとも一方に、気体の逆流を防止するための逆止弁を設けることができる。従って、気体の貯蔵および排出を安定的に行うことができる利点がある。
【００１０】
本発明の気体貯蔵システムは、単一のタンクを備えるものであってもよいが、供給管および排出管に複数のタンクが並列に接続されるシステムとして構成する場合に、特に有用性が高い。
【００１１】
本発明の気体貯蔵システムにおいて、複数のタンクが備えられている場合、点検用供給口は、構造の簡素化を図る観点から、いずれのタンクよりも下流側に設けることが望ましい。
【００１２】
本発明は、タンクが高圧ガス容器である場合に有用性が高い。かかる場合には、漏れ点検が特に重要となるからである。
【００１３】
本発明は、種々の気体を貯蔵するシステムに適用可能であるが、水素を貯蔵するシステムとして構成する場合に特に有用性が高い。水素は、非常に漏れが生じやすいため、漏れ点検の重要性が高いからである。
【００１４】
本発明は、車両に搭載されるシステムとして構成する場合に有用性が高い。地上に固定されたシステムに比して、車両では振動などの要因によって漏れが生じやすいため、特に漏れ点検の重要性が高いからである。もちろん、車両に拘わらず、種々の移動体に搭載するシステムとして構成することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は実施例としての水素貯蔵システムを示す説明図である。４つの水素タンク１０〜４０を並列的に接続したシステム例を示した。各水素タンク１０〜４０は、２０〜３５Ｍｐａという高圧で水素を貯蔵する高圧ガス容器として構成されている。
【００１６】
各水素タンク１０〜４０には、供給口および排出口が個別に設けられている。供給口には、手動で開閉可能な手動式供給側バルブ１１，２１，３１，４１がそれぞれ設けられている。供給口には、また、供給管５０側に水素が逆流するのを防ぐための逆止弁１３，２３，３３，４３が設けられている。排出口には、手動で開閉可能な手動式排出側バルブ１２，２２，３２，４２、および電気式のソレノイドバルブで構成されたシャットバルブ１４，２４，３４，４４がそれぞれ設けられている。なお、手動式供給側バルブ１１，２１，３１，４１および手動式排出側バルブ１２，２２，３２，４２は、閉鎖状態で組み付けられる。
【００１７】
手動式供給側バルブ１１，２１，３１，４１は、供給管５０に並列に接続されている。供給管５０の一端には、充填口５１が設けられている。充填口５１は、逆止弁を伴う気体供給用のバルブである。水素は、充填口５１から圧入され、供給管５０および手動式供給側バルブ１１，２１，３１，４１を介して各水素タンク１０〜４０に充填される。
【００１８】
シャットバルブ１４，２４，３４，４４および手動式排出側バルブ１２，２２，３２，４２は、燃料電池１００に水素を供給するための排出管６０に並列に接続されている。水素は、各水素タンク１０〜４０から、これらのバルブを介して排出管６０に排出される。排出管６０には、これらの水素タンク１０〜４０よりも下流側に、手動で開閉可能な遮断弁６２が設けられている。また、水素タンク１０〜４０と遮断弁６２との間には、リークチェックポイント６１が設けられている。リークチェックポイント６１は、逆止弁を伴う気体供給用のバルブである。
【００１９】
水素貯蔵システムには、排出される圧力を一定に保つための高圧レギュレータ、タンク内の過剰な圧力を放出するためのリリーフバルブなどが設けられているが、これらについては図示を省略した。
【００２０】
本実施例の水素貯蔵システムにおける各バルブの開閉状態について説明する。水素タンク１０〜４０に水素を充填する際には、手動式供給側バルブ１１，２１，３１，４１および手動式排出側バルブ１２，２２，３２，４２が開放され、シャットバルブ１４，２４，３４，４４を含む残りのバルブが閉鎖される。この状態で、充填口５１から高圧で水素を印加することにより、水素の充填を行うことができる。
【００２１】
水素を排出する際には、手動式供給側バルブ１１，２１，３１，４１、手動式排出側バルブ１２，２２，３２，４２、シャットバルブ１４，２４，３４，４４および遮断弁６２が開放される。こうすることにより、各水素タンク１０〜４０から排出された水素が燃料電池１００に供給される。
【００２２】
水素貯蔵システムにおける水素漏れの点検時は、充填口５１およびリークチェックポイント６１を除く全バルブが閉鎖される。シャットバルブ１４，２４，３４，４４については閉鎖してもよいし、開放しても構わない。漏れ点検は、供給系統と排出系統で個別に行われる。供給系統については、充填口から点検用の気体を高圧、例えば２０〜３５Ｍｐａで供給する。点検用の気体は、水素を用いてもよいし、水素と分子量が近い不活性ガスを用いるものとしてもよい。かかる不活性ガスとしては、例えば、ヘリウムを用いることができる。
【００２３】
全バルブが閉鎖されているため、供給された気体は、水素タンク１０〜４０には流入しない。通常、漏れは、供給管５０とバルブとの接合部（図中の領域Ａなど）、および供給管の枝分かれ部（図中の領域Ｂなど）で生じる。従って、点検用の気体に応じた検出センサを、これらの漏れが生じやすい部分に、外部から接近させることで、漏れの有無を検出することができる。漏れが生じやすい部分に、石けん水などの液体を塗布し、漏れの有無を検出する方法を採ることもできる。充填口５１または供給管５０のいずれかの部分に圧力センサを設け、圧力低下の有無によって漏れの有無を検出するものとしてもよい。先に説明した通り、水素の充填および排出時には、手動供給側バルブ１１，２１，３１，４１および手動排出側バルブ１２，２２，３２，４２は開放状態に維持されるから、水素漏れの点検が完了した時点でこれらのバルブは開放される。
【００２４】
排出系統の漏れ点検時には、点検用の気体を、リークチェックポイント６１から高圧で供給する。点検用の気体は、図中に破線の矢印で示す方向に流入する。手動式排出側バルブ１２，２２，３２，４２および遮断弁６２が閉鎖されているため、点検用の気体は、水素タンク１０〜４０および燃料電池１００には流入しない。供給系統の点検時と同様、漏れが生じやすい箇所（図中の領域Ｃ，Ｄなど）に、点検用の気体に応じた検出センサを、外部から接近させることで、漏れの有無を検出することができる。液体の塗布、圧力変動などによって漏れの有無を検出することも可能である。
【００２５】
以上で説明した本実施例の水素貯蔵システムによれば、水素タンク１０〜４０を充填するまでなく、漏れ点検を効率的に行うことができる。また、供給口と排出口とを個別に設けることにより、水素の供給および排出を安定的に行うことができる。
【００２６】
本実施例では、水素を貯蔵するものとしたが、貯蔵する気体の種類はこれに限定されるものではない。本発明は、高圧で気体を貯蔵する場合に限らず、低い圧力で気体を貯蔵するシステムにも適用可能である。貯蔵システムに用いられるタンク数は４つに限定されるものではなく、１つであってもよい。リークチェックポイント６１は、４つの水素タンク１０〜４０よりも下流側に設けられているが、排出管６０のいずれの部分に設けても良い。
【００２７】
本実施例のシステムは、車両に搭載することが好ましい。複数の水素タンクを並列的に用いることにより、タンク配置に自由度が生じ、システム全体の小型化を図ることができる。車両では、振動などによって漏れが生じることがあるが、本実施例のシステムは、漏れ点検を効率的に行うことができる点で有用性が高い。
【００２８】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としての水素貯蔵システムを示す説明図である。
【図２】複数の水素タンクを直列的に接続した水素貯蔵システムを示す説明図である。
【符号の説明】
１０…水素タンク
１１，２１，３１，４１…手動式供給側バルブ
１２，２２，３２，４２…手動式排出側バルブ
１３，２３，３３，４３…逆止弁
１４，２４，３４，４４…シャットバルブ
５０…供給管
５１…充填口
６０…排出管
６１…リークチェックポイント
６２…遮断弁
１００…燃料電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas storage system that can efficiently check for leaks.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the mounting of a fuel cell system on a vehicle has been studied. A fuel cell is a device that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Hydrogen used for power generation is supplied from, for example, a hydrogen tank that stores hydrogen at high pressure. In such a fuel cell system, a plurality of hydrogen tanks may be used in combination.
[0003]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a hydrogen storage system in which a plurality of hydrogen tanks are connected in series. In this configuration, four hydrogen tanks Tk1 to Tk4 are connected in series by pipes Tu1 to Tu5. Each of the hydrogen tanks Tk1 to Tk4 is provided with supply valves Va1 to Va4 for supplying hydrogen to the tanks and discharge valves Va5 to Va8 for discharging hydrogen from the tanks. The hydrogen stored in each tank is supplied to the fuel cell FC via the pipes Tu1 to Tu5.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the hydrogen storage system, it is necessary to check that hydrogen does not leak from the joint between the pipe and the hydrogen tank and the pipe itself. However, in the conventional system, since hydrogen is supplied from the pipe Tu1, in order to check for leakage in the downstream pipe such as the pipe Tu5, the upstream hydrogen tanks Tk1 to Tk4 need to be filled with hydrogen. was there. Therefore, the conventional system is inefficient because a large amount of gas and time are required at the time of inspection.
[0005]
Such an adverse effect is not limited to a system that stores hydrogen, but is a problem common to systems that store any gas. An object of this invention is to provide the gas storage system which can perform the inspection of a leak efficiently.
[0006]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the above problems, in the present invention, the following configuration is applied in the gas storage system.
[0007]
The gas storage system of the present invention includes a tank for storing gas. The tank is provided with a gas supply port and a discharge port. A supply side valve is provided at the supply port, and a discharge side valve is provided at the discharge port. A supply pipe for supplying gas to the tank is connected to the supply side valve, and a discharge pipe for discharging gas from the tank is connected to the discharge side valve. The discharge pipe is provided with a discharge stop valve for stopping the discharge of gas downstream of the discharge side valve. Further, an inspection supply port for supplying a leakage inspection gas to the discharge pipe is provided between the discharge side valve and the discharge stop valve.
[0008]
According to the present invention, the supply side valve of the tank is closed and gas is supplied from the supply pipe, whereby leakage inspection can be performed on the joint between the supply pipe and the tank and the supply pipe itself. Further, by closing the discharge valve of the tank and supplying gas from the inspection supply port, it is possible to perform a leak check on the junction between the discharge pipe and the tank and the discharge pipe itself. In any inspection, there is no need to fill the tank with gas. Therefore, according to the system of the present invention, the leak check can be performed very efficiently.
[0009]
In the present invention, each tank is individually provided with a supply port and a discharge port. By doing so, a check valve for preventing a backflow of gas can be provided in at least one of the supply port and the discharge port. Therefore, there is an advantage that gas can be stored and discharged stably.
[0010]
The gas storage system of the present invention may include a single tank, but is particularly useful when configured as a system in which a plurality of tanks are connected in parallel to a supply pipe and a discharge pipe.
[0011]
In the gas storage system of the present invention, when a plurality of tanks are provided, the inspection supply port is preferably provided on the downstream side of any tank from the viewpoint of simplifying the structure.
[0012]
The present invention is highly useful when the tank is a high-pressure gas container. This is because in such a case, leak inspection is particularly important.
[0013]
The present invention can be applied to a system for storing various gases, but is particularly useful when configured as a system for storing hydrogen. This is because hydrogen is very prone to leak, so leak inspection is very important.
[0014]
The present invention is highly useful when configured as a system mounted on a vehicle. This is because, compared with a system fixed on the ground, leaks are more likely to occur in vehicles due to factors such as vibration, so leak inspection is particularly important. Of course, it can also be configured as a system mounted on various moving objects regardless of the vehicle.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory view showing a hydrogen storage system as an embodiment. The system example which connected the four hydrogen tanks 10-40 in parallel was shown. Each of the hydrogen tanks 10 to 40 is configured as a high-pressure gas container that stores hydrogen at a high pressure of 20 to 35 Mpa.
[0016]
Each of the hydrogen tanks 10 to 40 is individually provided with a supply port and a discharge port. Manual supply side valves 11, 21, 31, 41 that can be manually opened and closed are provided at the supply port, respectively. The supply port is also provided with check valves 13, 23, 33 and 43 for preventing hydrogen from flowing back to the supply pipe 50 side. Manual discharge side valves 12, 22, 32, and 42 that can be manually opened and closed, and shut valves 14, 24, 34, and 44 configured by electric solenoid valves are provided at the discharge port, respectively. The manual supply side valves 11, 21, 31, 41 and the manual discharge side valves 12, 22, 32, 42 are assembled in a closed state.
[0017]
The manual supply side valves 11, 21, 31 and 41 are connected to the supply pipe 50 in parallel. A filling port 51 is provided at one end of the supply pipe 50. The filling port 51 is a gas supply valve with a check valve. Hydrogen is press-fitted from the filling port 51 and filled into the hydrogen tanks 10 to 40 through the supply pipe 50 and the manual supply side valves 11, 21, 31, 41.
[0018]
The shut valves 14, 24, 34, 44 and the manual discharge side valves 12, 22, 32, 42 are connected in parallel to a discharge pipe 60 for supplying hydrogen to the fuel cell 100. Hydrogen is discharged from each of the hydrogen tanks 10 to 40 to the discharge pipe 60 through these valves. The discharge pipe 60 is provided with a shut-off valve 62 that can be manually opened and closed downstream of the hydrogen tanks 10 to 40. A leak check point 61 is provided between the hydrogen tanks 10 to 40 and the shutoff valve 62. The leak check point 61 is a gas supply valve with a check valve.
[0019]
The hydrogen storage system is provided with a high-pressure regulator for keeping the discharged pressure constant, a relief valve for releasing excessive pressure in the tank, etc., but these are not shown.
[0020]
The open / close state of each valve in the hydrogen storage system of the present embodiment will be described. When the hydrogen tanks 10 to 40 are filled with hydrogen, the manual supply side valves 11, 21, 31, 41 and the manual discharge side valves 12, 22, 32, 42 are opened, and the shut valves 14, 24, 34 are opened. , 44 are closed. In this state, hydrogen can be charged by applying hydrogen at a high pressure from the filling port 51.
[0021]
When discharging hydrogen, the manual supply side valves 11, 21, 31, 41, the manual discharge side valves 12, 22, 32, 42, the shut valves 14, 24, 34, 44 and the shutoff valve 62 are opened. The By doing so, hydrogen discharged from the hydrogen tanks 10 to 40 is supplied to the fuel cell 100.
[0022]
When checking for hydrogen leaks in the hydrogen storage system, all the valves except the filling port 51 and the leak check point 61 are closed. The shut valves 14, 24, 34 and 44 may be closed or opened. Leakage inspection is performed separately for the supply system and the discharge system. About a supply system, the gas for an inspection is supplied with a high voltage | pressure, for example, 20-35 Mpa from a filling port. As the inspection gas, hydrogen may be used, or an inert gas having a molecular weight close to that of hydrogen may be used. As such an inert gas, for example, helium can be used.
[0023]
Since all the valves are closed, the supplied gas does not flow into the hydrogen tanks 10-40. In general, leakage occurs at the junction between the supply pipe 50 and the valve (for example, the region A in the drawing) and the branch portion of the supply pipe (for example, the region B in the drawing). Therefore, the presence or absence of leakage can be detected by bringing the detection sensor corresponding to the gas for inspection close to the portion where leakage is likely to occur from the outside. A method of applying a liquid such as soap water to a portion where leakage is likely to occur and detecting the presence or absence of leakage can also be adopted. A pressure sensor may be provided in any part of the filling port 51 or the supply pipe 50 to detect the presence or absence of leakage based on the presence or absence of a pressure drop. As described above, the manual supply side valves 11, 21, 31, 41 and the manual discharge side valves 12, 22, 32, 42 are kept open when hydrogen is charged and discharged. When complete, these valves are opened.
[0024]
At the time of checking the leak of the discharge system, a check gas is supplied from the leak check point 61 at a high pressure. The inspection gas flows in the direction indicated by the dashed arrow in the figure. Since the manual discharge side valves 12, 22, 32, 42 and the shutoff valve 62 are closed, the inspection gas does not flow into the hydrogen tanks 10 to 40 and the fuel cell 100. As in the case of inspection of the supply system, the presence or absence of leakage is detected by bringing a detection sensor corresponding to the inspection gas from the outside to a place where leakage is likely to occur (regions C and D in the figure). Can do. It is also possible to detect the presence or absence of leakage by applying liquid, changing pressure, or the like.
[0025]
According to the hydrogen storage system of the present embodiment described above, leak inspection can be efficiently performed without filling the hydrogen tanks 10 to 40. Moreover, hydrogen can be supplied and discharged stably by providing the supply port and the discharge port separately.
[0026]
In the present embodiment, hydrogen is stored, but the type of gas to be stored is not limited to this. The present invention is not limited to the case of storing a gas at a high pressure, but can also be applied to a system for storing a gas at a low pressure. The number of tanks used in the storage system is not limited to four, and may be one. The leak check point 61 is provided on the downstream side of the four hydrogen tanks 10 to 40, but may be provided in any part of the discharge pipe 60.
[0027]
The system of this embodiment is preferably mounted on a vehicle. By using a plurality of hydrogen tanks in parallel, the degree of freedom of the tank arrangement is increased, and the entire system can be reduced in size. In a vehicle, leakage may occur due to vibration or the like. However, the system of the present embodiment is highly useful in that the leakage inspection can be performed efficiently.
[0028]
Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a hydrogen storage system as an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a hydrogen storage system in which a plurality of hydrogen tanks are connected in series.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hydrogen tank 11, 21, 31, 41 ... Manual type supply side valve 12, 22, 32, 42 ... Manual type discharge side valve 13, 23, 33, 43 ... Check valve 14, 24, 34, 44 ... Shut Valve 50 ... Supply pipe 51 ... Filling port 60 ... Discharge pipe 61 ... Leak check point 62 ... Shut-off valve 100 ... Fuel cell

Claims (5)

気体貯蔵システムであって、
気体の供給口および該供給口に設けられた供給側バルブと、気体の排出口および該排出口に設けられた排出側バルブと、を有し、該気体を貯蔵するための複数のタンクと、
前記複数のタンクの該供給側バルブにそれぞれ並列に接続される枝分かれ部を有し、前記複数のタンクのそれぞれに気体を供給するための供給管と、
前記複数のタンクの該排出側バルブにそれぞれ並列に接続される枝分かれ部を有し、前記複数のタンクのそれぞれから気体を排出するための排出管と、
該排出管において、前記排出側バルブよりも下流に設けられ、前記気体の排出を停止するための排出停止バルブと、
前記排出側バルブと前記排出停止バルブとの間に介設され、該排出管に漏洩点検用の気体を供給する点検用供給口と、
を備える、気体貯蔵システム。A gas storage system,
A gas supply port and a supply side valve provided at the supply port ; a gas discharge port; and a discharge side valve provided at the discharge port; a plurality of tanks for storing the gas;
A supply tube for supplying gas to each of the plurality of having the supply-side branching portion that will be connected in parallel to the valve of the tank, said plurality of tanks,
A discharge pipe for discharging gas from said plurality of have exhaust egress branching unit valve Ru is connected in parallel tank, each of said plurality of tanks,
A discharge stop valve provided downstream of the discharge side valve in the discharge pipe for stopping the discharge of the gas;
An inspection supply port interposed between the discharge side valve and the discharge stop valve, for supplying a gas for leakage inspection to the discharge pipe;
Ru with a gas storage system. 請求項１記載の気体貯蔵システムであって、
前記点検用供給口は、前記複数設けられたいずれのタンクよりも下流側に設けられている気体貯蔵システム。The gas storage system according to claim 1,
The inspection supply port is a gas storage system provided downstream of any of the plurality of tanks provided. 前記タンクは、高圧ガス容器である請求項１〜請求項２いずれか記載の気体貯蔵システム。  The gas storage system according to claim 1, wherein the tank is a high-pressure gas container. 前記タンクは、水素タンクである請求項1〜請求項３いずれか記載の気体貯蔵システム。  The gas storage system according to any one of claims 1 to 3, wherein the tank is a hydrogen tank. 車両に搭載されていることを特徴とする請求項１〜請求項４記載の気体貯蔵システム。  The gas storage system according to claim 1, wherein the gas storage system is mounted on a vehicle.
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