JP6600430B1 - 水素ガスディスペンサーの検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記流量計によって測定されたガス流量測定値と実際に供給される水素ガスの流量に誤差があれば、自動車に供給される水素ガスの充填量が過多又は過少となる。そのため、水素ガスディスペンサーの流量計のガス流量、即ち、水素ガスディスペンサーからの充填量は、定期的に、充填量検査装置を用いて検査されている。
例えば、特許文献1には、水素ガスディスペンサーが備える内蔵ガス流量計のガス流量測定値を広範囲に亘って高精度で評価できる検査装置が開示され、この検査装置は、水素タンクと校正及び値付けされた評価用ガス流量計とを備えている。
この圧力上昇率が所定の範囲で作動しているか否かについても、圧力上昇率検査装置を用いて定期的に検査されている。圧力上昇率検査装置は、水素タンクと圧力計及び温度計とを備えている。
また、充填量検査装置及び圧力上昇率検査装置には、それぞれ水素タンクが具備されており、各水素タンクに、排気ガス(測定後の水素ガス)が充填されるようになっている。しかしながら、各検査装置が水素タンクを具備しているので、装置を小型化し難い上、コスト高となる。
本発明の第2の目的は、水素ガスディスペンサーの充填量及び圧力上昇率を検査でき、比較的小型で且つ安価な検査装置を提供することである。
好ましくは、前記燃料電池車の水素タンク内の圧力情報を取得する通信部と、前記水素タンクの圧力情報と前記検査部で測定される水素ガスの圧力とを対比する判別部と、をさらに有する。
また、本発明の好ましい検査装置は、既存の燃料電池車の水素タンクを利用するので、小型化でき、さらに安価に提供できる。
本明細書において、水素ガスディスペンサーは、燃料電池車の水素タンクに水素ガスを供給する装置をいう。水素ガスディスペンサーは、適宜な期間を開けて又は誤差発生の可能性が疑われた際に、本発明の検査装置によって検査される。
本明細書において、燃料電池車は、水素タンク及び燃料電池を具備する車両をいい、代表的には、燃料電池の電力によって駆動する車両(燃料電池の電力による駆動方式のみの車両の他、燃料電池の電力による駆動方式及びガソリンなどを用いた他の駆動方式を併用する車両)をいう。燃料電池車としては、例えば、燃料電池自動車、燃料電池バス、燃料電池トラックのような燃料電池貨物車、燃料電池フォークリフトのような燃料電池荷役車、燃料電池列車などが挙げられる。燃料電池は、供給される水素と空気中などの酸素の電気化学反応によって発電する電池をいう。
水素ガスディスペンサーは、そのノズルを水素タンクのレセプタクルに取り付けた際に、前記赤外線通信(通信手段)によって水素タンク内の圧力情報及び温度情報を受け取り、その時点の水素タンク内の圧力及び温度を認識し、所定のプロトコルに従って水素ガスを水素タンクに供給する。前記プロトコルは、圧縮水素充填技術基準 JPEC−S 0003に規定されている。水素ガスディスペンサーは、外気温並びに水素タンク内の温度及び圧力の値を基に、プロトコルに従った適正な圧力上昇率で水素ガスを燃料電池車に充填していくようになっている。
なお、前記圧縮水素充填技術基準 JPEC−S 0003は、順次改定されているので、前記プロトコルはその最新版が用いられる。現時点では、JPEC−S 0003(2014)(一般財団法人石油エネルギー技術センター、平成26年10月10日改正)が用いられている。
図1を参照して、本発明の検査装置Aは、水素ガスディスペンサーCの水素ガスを受入れるガス受入れ側流通部1と、前記ガス受入れ側流通部1からの水素ガスの圧力上昇率を検査する圧力上昇率検査部2及び前記水素ガスの充填量を検査する充填量検査部3を含む検査部と、検査部の下流側に設けられたガス排出側流通部4と、燃料電池車の水素タンク内の少なくとも圧力情報を取得する通信部51と、水素タンクの圧力情報と測定した水素ガスの圧力とを対比する判別部を含む制御部52と、様々な情報を表示するディスプレイ53と、を有する。必要に応じて、検査装置Aは、プリンター(図示せず)をさらに有していてもよい。
例えば、圧力上昇率検査部2及び充填量検査部3を含む検査部、通信部51及びディスプレイ53は少なくとも、1つのケース体8の中に設置されており、好ましくは、ガス受入れ側流通部1も前記ケース体8の中に設置されている。本発明の検査装置Aは、前記圧力上昇率検査部2及び充填量検査部3などが纏まりのある1台の装置となっているものであり、例えば、使用者が持ち運びできる程度の大きさ及び重量とすることも可能である。
なお、本明細書において「下流側」及び「上流側」は、検査装置中に流れる水素ガスを基準にした方向性を意味し、下流側は、水素ガスが流れていく側を指し、上流側は、その反対側(水素ガスが入ってくる側)を指す。
ガス受入れ側流通部1は、水素ガスが流通する配管1aの上流側端部に設けられ且つ水素ガスディスペンサーCのノズルC1に接続可能なレセプタクル11と、前記配管1aの途中に設けられた開閉バルブ12と、を有する。ガス受入れ側流通部1には、必要に応じて、逆止弁13が設けられていてもよい。
ガス受入れ側流通部1のレセプタクル11には、水素ガスディスペンサーCのノズルC1に情報を送る送信手段(図示せず)が具備されている。例えば、前記レセプタクル11には、検査対象である水素ガスディスペンサーCのノズルC1の赤外線受信機に赤外線を送信する赤外線送信機(図示せず)が具備されている。
検査部は、水素ガスが流通する主配管2aと、前記主配管2aの途中に設けられた圧力上昇率検査部2及び充填量検査部3と、を有し、必要に応じて、水素ガスをサンプリングするための抽出部6をさらに有する。
ここで、本発明の水素ガスディスペンサーの検査装置Aに用いられている全ての計器類(温度計や圧力計など)は、全て正確な(信頼性のある)ものであることを前提とする。例えば、本発明の検査装置Aの計器類は、JCSS(計量法に基づく計量法トレーサビリティ制度)の校正認定による標準器によって校正されているものを用いることができる。
抽出部6は、前記主配管2aから分岐した副配管6aに設けられた減圧弁61と、圧力計62と、サンプリング用の水素ガスを収容するためのボンベ7を取り付けるためのコネクター63と、を有する。ボンベ7は、前記コネクター63に着脱可能である。前記主配管2aと減圧弁61の間、及び、圧力計62とコネクター63の間には、それぞれ開閉バルブ64,65が介在されている。
ガス排出側流通部4は、前記水素ガスが流通する配管4aと、その配管の下流側端部に設けられ且つ水素タンクに接続可能なノズル41と、を有する。前記ノズル41は、例えば、燃料電池車の水素タンクのレセプタクルに接続可能とされている。前記配管4aの上流側端部は、前記検査部の主配管2aの下流側端部に接続されている。ガス排出側流通部4の配管4aは、燃料電池車の水素タンクのレセプタクルに接続し易くするために、フレキシブルな管が用いられている。
ガス受入れ側流通部1の配管1a、検査部の主配管2a及び副配管6aは、いずれも鋼管などの硬質の管(容易に曲がらない管)が用いられているが、これらの配管についても、フレキシブルな管を用いてもよい。なお、前記各配管は、何れも高圧ガスに対する耐圧性に優れた管である。
前記水素タンク内の情報は、少なくとも水素タンク内の圧力情報及び温度情報を含む。前記情報には、水素タンクの容積などのその他の情報が含まれていてもよい。
通信部51は、前記ガス排出側流通部4のノズル41に具備された赤外線受信機(受信手段)によって取得した、水素タンク内の情報を受け取り、その情報をそのままガス受入れ側流通部1のレセプタクル11に送る。
また、通信部51は、前記水素タンク内の情報をメモリに記憶し、必要に応じて、その情報をディスプレイ53にリアルタイムで表示する。
検査装置Aのディスプレイ53には、各種の情報が表示される。また、後述する検査を実行するため、検査装置Aには制御部52が具備されている。
制御部52には、水素タンクの圧力情報と測定した水素ガスの圧力とを対比する判別部が含まれている。判別部の機能については、後述する。制御部52は、計測器などから得られた圧力などの情報を処理し、装置を適切に動作させるプログラムを含んでいる。
第1実施形態の検査装置Aは、検査時に水素ガスディスペンサーCから取り出される水素ガスを回収するタンクを有さない代わりに、燃料電池車の水素タンクを利用するものである。このように既存の燃料電池車の水素タンクを検査装置Aに利用するにあたって、既存の燃料電池車の中には、水素ガスディスペンサーの検査に影響を与え、正しい検査を行えないものが含まれているおそれがある。本発明においては、水素ガスディスペンサーの検査に利用する燃料電池車の水素タンクの適否を判定する。
ノズル41をレセプタクルB1に接続すると、水素タンクの圧力情報及び温度情報などの情報が、通信部51に入り、それが検査装置Aのメモリに記憶されると共にディスプレイ53に表示される。なお、通信部51と燃料電池車Bとの通信は、所定間隔で逐次行われ、水素タンクからの圧力情報などの情報が、所定間隔で更新されていくようになっている。
なお、通信部51と水素ガスディスペンサーCとの通信は、前記水素タンクからの情報が更新される毎に更新されるようになっている。つまり、通信部51は、水素タンクから新しい情報を取得したときには、その情報を水素ガスディスペンサーCにリアルタイムで送るので、検査装置Aと水素ガスディスペンサーCにおける水素タンクの情報は、同じ内容である。
なお、水素ガスディスペンサーCを検査装置Aに接続した後に、燃料電池車Bに検査装置Aを接続してもよく、両接続を同時に行ってもよい。
上記圧縮水素充填技術基準(JPEC−S 0003)のプロトコルによれば、85℃以上の水素タンクに水素ガスを供給してはならないことになっている。なお、所定温度の上限は、前記の通り85℃であるが、下限は、−40℃である。従って、前記所定温度の範囲としては、現状のプロトコルでは−40℃〜85℃である。このため、検査装置Aに接続する水素タンクが前記所定温度の範囲外になっている場合(特に上限温度を越えている場合)には、水素ガスディスペンサーCから水素ガスを検査装置Aに流しても、前記プロトコルに従う水素ガスディスペンサーCのガス供給に関して正確な検査ができない。
よって、水素タンクの温度の観点から、前記検査装置Aによって使用不可と判定された水素タンクを備える燃料電池車Bを取り外し、別の燃料電池車に取り替える。
水素ガスディスペンサーCから供給された水素ガスは、ガス受入れ側流通部1の配管1a、検査部の主配管2a及びガス排出側流通部4の配管4aを通じて、燃料電池車Bの水素タンク内に充填される。
予備的な供給により、検査装置Aの主配管2a内及び水素タンク内に水素ガスが充填され、主配管2aの水素ガスの圧力及び温度が、検査部の圧力計21及び温度計22を介して測定される。必要に応じて、検査部で測定された主配管2a内の水素ガスの圧力及び温度は、ディスプレイ53に表示される。
水素タンクの圧力が経時的に変化する可能性もあるので、約2秒間〜5秒間程度、静置状態を維持し、継続的に前記関係を満たしているか否かを判定する。
前記関係を満たさない場合としては、燃料電池車Bに具備された圧力計の異常、水素タンク又はレセプタクルB1のガス漏れ、その他の予期しない異常などが考えられる。
前記関係を満たしていないと判定したときには、検査装置Aは、その燃料電池車Bの水素タンクは使用できないものと判定する。このように判定したときには、検査装置Aは、ディスプレイ53に表示する、警告ブザーを鳴らす、警告ランプを点灯するなどの所望の警告方法で警告するようになっている。
よって、水素タンクの圧力の観点から、前記判別部を備える検査装置Aによって使用不可と判定された水素タンクを備える燃料電池車Bを取り外し、別の燃料電池車Bに取り替える。
この検査装置Aに接続されている水素ガスディスペンサーCから水素ガスを流し、水素ガスディスペンサーCの検査を開始する。検査に要する水素ガスの供給は、例えば、3分間〜5分間程度で行えばよい。供給される水素ガスは、ガス受入れ側流通部1の配管1a、検査部の主配管2a及びガス排出側流通部4の配管4aを通じて、燃料電池車Bの水素タンク内に充填される。
また、検査が終了した後、検査装置Aから水素ガスディスペンサーC及び燃料電池車Bを取り外すが、必要に応じて、水素ガスのサンプリングを行ってもよい。
具体的には、検査終了後、燃料電池車Bを取り外し、抽出部6のコネクター63に真空状態のボンベ7を取り付け、開閉バルブ64,65を開けた後、水素ガスディスペンサーCから少量の水素ガスを供給することにより、水素ガスが副配管6aを流れ、減圧弁61を通過してボンベ7に収容される。なお、図1の白抜き矢印は、ボンベ7にサンプリングする水素ガスの流れる方向を示す。このボンベ7に収容された水素ガスは、品質検査用のサンプルとして使用される。
本発明によれば、1台の検査装置Aによって、水素ガスディスペンサーの充填量及び圧力上昇率を検査できる。上述のように1度の検査作業で、水素ガスディスペンサーの充填量及び圧力上昇率を同時に検査できるので、簡易であり且つ検査時間も短縮化できる。また、1台の検査装置Aであれば、その管理も簡易となる。
さらに、本発明の検査装置Aは、検査時の水素ガスを既存の燃料電池車の水素タンクに収容していくので、検査装置Aにタンクを具備させる必要性がない。このため、装置の小型化及び低価格化を実現できる。なお、水素タンクに充填された検査済みの水素ガスは、燃料電池車Bの駆動に使用できるので、ガスを無駄なく消費できる。
さらに、本発明の検査装置Aは、上述のように、燃料電池車の水素タンクを利用するにあたって、その水素タンクが検査用に適合しているか否かの判別(水素ガスディスペンサーの検査に影響を与えないものであるか否かの判別)を行うので、水素ガスディスペンサーを正確に検査できる。
図2は、第2実施形態の水素ガスディスペンサーの検査装置Aを示す概略図である。
第2実施形態の検査装置Aは、パージ部9が設けられている点を除いて、上記第1実施形態の検査装置Aと同様である。このため、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略し、用語及び符号をそのまま使用する。
図2において、パージ部9は、開閉バルブ64と減圧弁61の間の副配管6aから分岐した配管9aに設けられた開閉バルブ91と、レセプタクル92と、減圧弁61と開閉バルブ65の間の副配管6aから分岐した配管9aに設けられた開閉バルブ93と、を有する。開閉バルブ93の下流側は、ベント用に開放されているか、或いは、回収ボンベに接続されている。
第2実施形態の検査装置Aは、水素ガスディスペンサーの検査を行う初期の段階で、検査装置内の主配管2aなどを水素ガスでパージできる。
具体的には、図2に示す検査装置Aにおいて、ガス排出側流通部4のノズル41をパージ部9のレセプタクル92に接続する。開閉バルブ64,65を閉じ、開閉バルブ12,91,93を開いた状態で、水素ガスディスペンサーCのノズルC1をレセプタクル11に接続し、水素ガスディスペンサーCから水素ガスを少量供給する。水素ガスは、主配管2a及び配管4aからパージ部9の配管9aに入り、減圧弁61にて減圧された後、開閉バルブ93から外部にベントされる(又は回収ボンベに回収される)。検査前にパージを行うことにより、検査の信頼性を高めることができる。図2の細矢印は、パージの際の水素ガスの流れを示す。
パージ後、上記第1実施形態の検査装置Aと同様にして、水素ガスディスペンサーCを検査する。
上記第1及び第2実施形態の検査装置Aは、検査時に、既存の燃料電池車の水素タンクを利用するものであるが、これに限られず、検査装置そのものが水素ガスディスペンサーからの水素ガスを受入れる水素タンクを具備していてもよい(図示せず)。
B 燃料電池車
B1 燃料電池車の水素タンクのレセプタクル
C 水素ガスディスペンサー
C1 水素ガスディスペンサーのノズル
1 ガス受入れ側流通部
2 圧力上昇率検査部
3 充填量検査部
4 ガス排出側流通部
51 通信部
52 制御部
Claims (3)
- 水素ガスディスペンサーのノズルに接続可能なレセプタクルを含むガス受入れ側流通部と、
前記水素ガスディスペンサーからの水素ガスの圧力上昇率を検査する圧力上昇率検査部及び前記水素ガスの充填量を検査する充填量検査部を含む検査部と、
を有する、水素ガスディスペンサーの検査装置。 - 前記検査部の下流側に設けられたガス排出側流通部であって、燃料電池車の水素タンクのレセプタクルに接続可能なノズルを有するガス排出側流通部をさらに有し、
前記検査部を通過した水素ガスが、前記ガス排出側流通部から燃料電池車の水素タンクに供給される、請求項1に記載の水素ガスディスペンサーの検査装置。 - 前記燃料電池車の水素タンク内の圧力情報を取得する通信部と、
前記水素タンクの圧力情報と前記検査部で測定される水素ガスの圧力とを対比する判別部と、をさらに有する、請求項2に記載の水素ガスディスペンサーの検査装置。
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