JP6794004B2 - 水素消費量計測システム - Google Patents

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。