JP6848784B2 - タンク搭載装置 - Google Patents

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Description

本発明は、タンク搭載装置に関する。
タンク搭載装置に備わるタンクへのガスの充填は、ガス供給設備からガスが供給されることで行われる。この際に、ガスの充填に先立って、ガス供給設備からタンクに供給されるガスが流れるガス通路のリーク検査を行うことが提案されている（例えば、特許文献１、２）。
特開２０１４−５５６００号公報 特開２０１０−２６６０２３号公報
しかしながら、特許文献１、２に記載のリーク検査はガス充填の前に行われるため、ガス充填中に不具合が生じてガス通路にリークが発生した場合では、次回のガス充填までリーク検査が行われないためにリークの発見が遅れてしまう。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ガス充填中にガス通路に生じたリークを早期に発見することを目的とする。
本発明は、ガス消費機器に供給するガスを貯留するタンクと、ガス供給設備のガス供給ノズルに接続されるレセプタクルと、前記タンクと前記レセプタクルとを連通する充填通路と、前記充填通路からの前記ガスの漏れを判定する判定部と、を備え、前記レセプタクルは、前記充填通路からの前記ガスの逆流を抑制する逆止弁を内蔵し、前記判定部は、前記ガス供給設備から氷点下に冷却された前記ガスが前記レセプタクル及び前記充填通路を介して前記タンクに供給されて充填が終了した後で、前記レセプタクルの温度が水分の凍結しない所定温度以上で、且つ前記充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で前記充填通路の圧力が大気圧よりも高い第１の圧力よりも高いときに、前記充填通路の圧力の単位時間当たりの低下量に基づいて前記充填通路からの前記ガスの漏れを判定するように構成される、タンク搭載装置である。
上記構成において、前記タンクに接続され、前記タンクから前記ガス消費機器に供給される前記ガスが流れる供給通路と、一端が前記充填通路に接続され、他端が前記供給通路に接続された連絡通路と、前記連絡通路に設置され、前記タンクから前記供給通路に供給された前記ガスを貯留するバッファタンクと、前記充填通路と前記バッファタンクとの連通及び非連通を切替える第１の弁と、前記第１の弁を制御する弁制御部と、を備え、前記弁制御部は、前記ガス供給設備から氷点下に冷却された前記ガスが前記レセプタクル及び前記充填通路を介して前記タンクに供給されて充填が終了した後で、前記レセプタクルの温度が前記所定温度以上で、且つ前記充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で前記充填通路の圧力が前記第１の圧力以下の場合に、前記バッファタンクから前記充填通路に前記ガスが供給されるように前記第１の弁を制御して前記充填通路と前記バッファタンクを連通させ、前記充填通路の圧力が前記第１の圧力よりも高くなった後に、前記第１の弁を制御して前記充填通路と前記バッファタンクを非連通にするように構成される構成とすることができる。
上記構成において、前記供給通路と前記バッファタンクとの連通及び非連通を切替える第２の弁を備える構成とすることができる。
上記構成において、前記連絡通路の前記他端は、前記供給通路に設置された圧力調整弁よりも下流側で前記供給通路に接続される構成とすることができる。
上記構成において、前記連絡通路の前記他端と前記バッファタンクとの間の前記連絡通路に設置された流量調整部を備え、前記連絡通路の前記他端は、前記供給通路に設置された圧力調整弁よりも上流側で前記供給通路に接続される構成とすることができる。
上記構成において、一端が充填通路に接続され、他端がガスを貯留する外部タンクに接続可能な外部接続部に接続された引出通路と、前記充填通路と前記外部接続部との連通及び非連通を切替える弁と、前記弁を制御する弁制御部と、を備え、前記弁制御部は、前記ガス供給設備から氷点下に冷却された前記ガスが前記レセプタクル及び前記充填通路を介して前記タンクに供給されて充填が終了した後で、前記レセプタクルの温度が前記所定温度以上で、且つ前記充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で前記充填通路の圧力が前記第１の圧力以下である場合に、前記外部タンクから前記充填通路に前記ガスが供給されるように前記弁を制御して前記充填通路と前記外部接続部を連通させ、前記充填通路の圧力が前記第１の圧力よりも高くなった後に、前記弁を制御して前記充填通路と前記外部接続部を非連通にするように構成される構成とすることができる。
上記構成において、前記ガス消費機器として燃料電池を備え、前記タンクが貯留する前記ガスである燃料ガスが前記燃料電池に供給される構成とすることができる。
本発明によれば、ガス充填中にガス通路に生じたリークを早期に発見することができる。
図１は、実施例１に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。 図２は、実施例１におけるリーク検査の一例を示したフローチャートである。 図３は、実施例１の変形例１に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。 図４は、実施例２に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。 図５は、実施例３に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１は、実施例１に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。図１のように、ガス充填システムは、燃料ガスを用いて発電する燃料電池３２の発電電力により走行する車両３０と、車両３０のタンク３４ａ及び３４ｂに燃料ガスを充填するガスステーション（ガス供給設備）１０と、を含む。車両３０はタンクを備えたタンク搭載装置の一例である。実施例２から実施例４においても同様である。また、実施例１から実施例４では、２つのタンク３４ａ及び３４ｂを備える場合を例に示すが、１つのタンクを備える場合でもよいし、３つ以上のタンクを備える場合でもよい。
まず、ガスステーション１０について説明する。ガスステーション１０は、蓄圧器１２、冷却器１４、ディスペンサ１６、充填ホース１８、ノズル２０、通信機２２、及び制御ユニット２４を備える。蓄圧器１２には、不図示の水素カードルから圧縮機により所定圧力まで昇圧された水素ガスが蓄えられている。冷却器１４は、蓄圧器１２からの水素ガスを予冷却する。ディスペンサ１６は、冷却器１４からの水素ガスを、ディスペンサ１６に接続された充填ホース１８に送り出す。なお、ディスペンサ１６には、ユーザーにより車両３０のタンク３４ａ及び３４ｂに充填される水素ガスの所望の目標充填量又は目標充填圧力の設定を受け付ける操作パネル１６ａが設けられている。
ノズル２０は、充填ホース１８の先端に取り付けられている。制御ユニット２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びメモリを備えたマイクロコンピュータである。制御ユニット２４は、冷却器１４及び通信機２２に電気的に接続されており、ガスステーション１０全体の動作を制御する。
次に、車両３０について説明する。車両３０は、燃料電池３２、タンク３４ａ及び３４ｂ、充填通路３６、供給通路３８、連絡通路４０、レセプタクル４２、通信機４４、逆止弁４６ａ及び４６ｂ、弁４８、圧力調整弁５０、弁５２、バッファタンク５４、逆止弁５６、弁５８、圧力センサ７２及び７４、温度センサ７６、並びに制御ユニット６０を備える。燃料電池３２は、供給される酸化剤ガスと、タンク３４ａ及び３４ｂから供給通路３８を介して供給される水素ガスとにより発電する。タンク３４ａ及び３４ｂは、高圧の水素ガスを充填可能である。
充填通路３６は、ガスステーション１０から供給される水素ガスをタンク３４ａ及び３４ｂへ導く。レセプタクル４２は、充填通路３６の先端と連通していて、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填の際にノズル２０が接続される部分であって、例えば車両３０のリッドボックスに設けられている。レセプタクル４２は、充填通路３６からの水素ガスの逆流を抑制する逆止弁４１を内蔵する。モータＭは、燃料電池３２から供給される電力により駆動し、車両３０の前輪及び後輪の少なくとも一方にその動力が伝えられる車両３０の走行用のモータである。
逆止弁４６ａ及び４６ｂは、レセプタクル４２からタンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの移動を許容する一方、タンク３４ａ及び３４ｂからレセプタクル４２への水素ガスの移動を抑制する。弁４８は、二方向電磁弁であり、開閉によってタンク３４ａ及び３４ｂと供給通路３８との間の連通及び非連通を切替える。圧力センサ７２は、充填通路３６内の圧力値を検出する。圧力センサ７４は、タンク３４ａ及び３４ｂと弁４８との間の通路内の圧力値を検出する。圧力センサ７４で検出される圧力値は、タンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力値と略同じである。温度センサ７６は、レセプタクル４２の温度を検出する。
ガスステーション１０からタンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填中は、ガスステーション１０側の方がタンク３４ａ及び３４ｂよりも圧力が高いために逆止弁４６ａ及び４６ｂは開いてタンク３４ａ及び３４ｂとレセプタクル４２とが連通し、弁４８は閉じてタンク３４ａ及び３４ｂと供給通路３８とは非連通となる。このため、通常、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填中及び充填終了直後においては、圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値と圧力センサ７４が示すタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力値とは略同じになる。
連絡通路４０の一端は充填通路３６に接続して連通し、他端は供給通路３８に接続されている。連絡通路４０の他端は、供給通路３８に設置された三方向電磁弁である弁５２の１つのポートに接続されている。弁５２の残りの２つのポートには供給通路３８が接続されている。弁５２は、通常、非通電状態でタンク３４ａ及び３４ｂと燃料電池３２とを連通させる状態になっているが、通電状態になるとタンク３４ａ及び３４ｂと連絡通路４０に設置されたバッファタンク５４とを連通させる状態になる。これにより、弁５２を通電状態にすることで、タンク３４ａ及び３４ｂから供給通路３８に供給された水素ガスをバッファタンク５４に貯留させることができる。
圧力調整弁５０は、供給通路３８に設置されていて、タンク３４ａ及び３４ｂから供給通路３８に供給される水素ガスの圧力が適正な圧力になるように調整する。例えば、圧力調整弁５０は、減圧弁であり、タンク３４ａ及び３４ｂから供給通路３８に供給される高圧の水素ガスを適正な圧力になるように減圧する。弁５２は、圧力調整弁５０よりも下流側で供給通路３８に設置されている。このため、バッファタンク５４には、適正な圧力に調整（例えば減圧）された水素ガスが供給される。
弁５８は、２方向電磁弁であり、バッファタンク５４と充填通路３６との間の連絡通路４０に設置されている。このため、弁５８の開閉によって、バッファタンク５４と充填通路３６との連通及び非連通が切替る。バッファタンク５４と弁５８との間の連絡通路４０には、充填通路３６からバッファタンク５４への水素ガスの流入を抑えるための逆止弁５６が設置されている。
制御ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びメモリを備えたマイクロコンピュータであり、入力される信号に基づき、車両３０全体の動作を制御する。制御ユニット６０は、通信機４４、弁４８、５２、及び５８、圧力センサ７２及び７４、並びに温度センサ７６に電気的に接続されている。制御ユニット６０は、詳しくは後述するが、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填が終了した後に、充填通路３６のリーク検査を実行する。リーク検査は、制御ユニット６０のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びメモリにより機能的に実現される判定部及び弁制御部により実現される。
ガスステーション１０の制御ユニット２４と車両３０の制御ユニット６０とは、通信機２２及び４４を介して所定の情報を通信可能である。通信機２２及び４４は、互いに赤外線通信などの無線通信を可能とする。制御ユニット２４は、通信機２２及び４４を介して、車両３０の制御ユニット６０からタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力やガス温度などの情報を取得する。また、制御ユニット２４は、タンク３４ａ及び３４ｂの充填可能量やタンク３４ａ及び３４ｂの許容圧力などの情報を取得してもよい。制御ユニット２４は、車両３０側から取得したこれらの情報や、ディスペンサ１６の操作パネル１６ａで受け付けた水素ガスの目標充填量などの情報に基づいて、ガスステーション１０にある各機器を制御して、車両３０への水素ガスの充填速度や充填量を制御する。なお、通信機２２及び４４は、それぞれノズル２０及びレセプタクル４２の近傍に設けられており、ノズル２０及びレセプタクル４２が接続した状態で通信可能な状態となる。
図２は、実施例１におけるリーク検査の一例を示したフローチャートである。図２のように、制御ユニット６０は、ステップＳ１０において、水素ガスの充填が開始されたか否かを判断する。例えば、通信機２２及び４４が通信可能な状態となった又は圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値の上昇が検出されたことをもって、水素ガスの充填が開始されたものと判定される。水素ガスの充填が開始されていない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、本処理は終了する。なお、水素ガスの充填が開始されることで、レセプタクル４２とタンク３４ａ及び３４ｂとが連通するように逆止弁４６ａ及び４６ｂは開かれた状態となる。
水素ガスの充填が開始された後（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御ユニット６０は、ステップＳ１２に移行し、水素ガスの充填が終了したか否かを判断する。例えば、圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値が一定値になったか否かに基づいて判断される。水素ガスの充填が終了していない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、再度ステップＳ１２の処理が実行される。一方、水素ガスの充填が終了した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ガスステーション１０側とタンク３４ａ及び３４ｂ側とが略同じ圧力となるため、逆止弁４６ａ及び４６ｂは閉じてレセプタクル４２とタンク３４ａ及び３４ｂとが非連通となり、ステップＳ１４に移行する。なお、ガスステーション１０の制御ユニット２４は、水素ガスの充填開始からのタンク３４ａ及び３４ｂへの実際の充填量が目標充填量に到達したか否かを判定し、目標充填量に到達した場合には、ディスペンサ１６と充填ホース１８との接続箇所に設けられた電磁弁を閉じる。
次いで、制御ユニット６０は、ステップＳ１４において、圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値が、圧力センサ７４が示すタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力値以上であるか否かを判断する。上述したように、水素ガスの充填中及び充填直後においては、通常、充填通路３６内の圧力とタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力とは略同じになる。このため、充填通路３６内の圧力がタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力より小さくなる原因として以下の原因が考えられる。１つ目の原因は、レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結して正常に動作せず、充填通路３６内の水素ガスがレセプタクル４２からガスステーション１０側に逆流したことによるものである。すなわち、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填が終了した際にガスステーション１０においてノズル２０から充填ホース１８側に向かって水素ガスを引き込むことが行われるが、レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結して正常に動作していない場合、充填通路３６内の水素ガスがガスステーション１０側に吸い込まれることがあるためである。レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結するのは、ガスステーション１０から供給される水素ガスは、タンク３４ａ及び３４ｂの温度上昇を抑制するために、冷却器１４にて所定の低温（例えば−２０℃〜−４０℃）に冷却されて供給されるためである。２つ目の原因は、充填通路３６に亀裂などの異常が生じてリークが発生したことによるものである。このように、充填通路３６内の圧力がタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力よりも低い場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、充填通路３６にリークが発生している可能性があるため、ステップＳ１６に移行する。一方、充填通路３６内の圧力がタンク３４ａ及び３４ｂ内の圧力以上である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、通常の圧力状態であって充填通路３６にリークが発生していないと考えられるため、制御ユニット６０は、ステップＳ３０に移行して充填通路３６にリークは発生していないと判断し、処理を終了する。
制御ユニット６０は、ステップＳ１６において、温度センサ７６が示すレセプタクル４２の温度が、水分の凍結しない所定温度以上であるか否かを判断する。例えば、温度センサ７６が示すレセプタクル４２の温度が０℃以上であるか否かを判断する。レセプタクル４２の温度が水分の凍結しない所定温度以上であるか否かを判断するのは以下の理由によるものである。すなわち、レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結していると正常に動作しないことから、充填通路３６内の水素ガスがレセプタクル４２からガスステーション１０側に逆流してしまうことがある。このような状態では、充填通路３６に生じた亀裂などの異常によるリークによって充填通路３６内の圧力が低くなっているのか、レセプタクル４２内の逆止弁が凍結して正常に動作しないために充填通路３６内の圧力が低くなっているのかの判断が難しいためである。
レセプタクル４２の温度が所定温度より低い場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結していることが考えられるため、再度ステップＳ１６の処理が実行される。一方、レセプタクル４２の温度が所定温度以上である場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、レセプタクル４２内の逆止弁４１は凍結してなくて正常に動作する状態にあると考えられるため、ステップＳ１８に移行する。レセプタクル４２内の逆止弁４１が正常に動作することで、充填通路３６を開閉する全ての弁（逆止弁４６ａ、４６ｂ、及び４１並びに弁５８が閉じた状態となる。
制御ユニット６０は、ステップＳ１８において、圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値が大気圧（１０１３ｈＰａ）よりも高い第１の圧力よりも高いか否かを判断する。ここで、第１の圧力とは、リーク検査を実施するのに十分な程度に大気圧よりも高い値であり、特に限定されないが例えば１５００ｈＰａである。レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結して正常に動作しない状態があることで、充填通路３６内の水素ガスがガスステーション１０側に逆流して、充填通路３６内の圧力が第１の圧力以下になる場合がある。このような場合では、充填通路３６にリークが発生していたとしても、充填通路３６から外部に充填通路３６内の水素ガスが放出される速度が遅く、単位時間当たりの圧力の低下量が小さいため、充填通路３６のリーク検査が難しい。そこで、充填通路３６内の圧力が第１の圧力以下である場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、ステップＳ２０に移行する。一方、充填通路３６内の圧力が第１の圧力よりも高い場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２６に移行する。
制御ユニット６０は、ステップＳ２０において、連絡通路４０に設置された弁５８を開いて、バッファタンク５４と充填通路３６とを連通させる。バッファタンク５４には、予め、タンク３４ａ及び３４ｂから供給通路３８に供給された水素ガスが貯留されている。このため、弁５８を開いてバッファタンク５４と充填通路３６とを連通させることで、バッファタンク５４から充填通路３６に水素ガスが供給されるようになる。バッファタンク５４への水素ガスの貯留は、例えば車両３０の減速時やアイドリング時などの燃料電池３２の出力電流が０Ａ（アンペア）であるときに弁５２を通電状態にすることで予め行っておく。バッファタンク５４への水素ガスの貯留は、燃料電池３２の運転トリップである１トリップ中に少なくとも１回行うことが好ましく、複数回行うことがより好ましい。また、車両３０に搭載したＧＰＳ（Global Positioning System）からガスステーション１０に到着したことを検知し、ガスステーション１０に到着して燃料電池３２が停止したときに、弁５２を通電状態にすることで行ってもよい。
次いで、制御ユニット６０は、ステップＳ２２において、圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値が第１の圧力よりも高くなったか否かを判断する。充填通路３６内の圧力が未だ第１の圧力以下である場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）には、弁５８を開き続けて、バッファタンク５４から充填通路３６に水素ガスが供給され続けられるようにする。一方、バッファタンク５４から充填通路３６に水素ガスが供給されることで充填通路３６内の圧力が第１の圧力よりも高くなった場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御ユニット６０は、ステップＳ２４で弁５８を閉じてバッファタンク５４と充填通路３６とを非連通にした後、ステップＳ２６に移行する。弁５８を閉じることで、充填通路３６を開閉する全ての弁（逆止弁４６ａ、４６ｂ、及び４１並びに弁５８）が再び閉じた状態となる。
制御ユニット６０は、ステップＳ２６において、圧力センサ７２が示す充填通路３６内の圧力値の単位時間当たりの低下量が所定値以上か否かを判断する。この所定値は、充填通路３６にリークが発生しているか否かの判断が可能な値であり、予め設定されている値である。充填通路３６内の圧力の単位時間当たりの低下量が所定値より小さい場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、充填通路３６にリークが発生していないと考えられるため、制御ユニット６０は、ステップＳ３０に移行して充填通路３６にリークは発生していないと判断し、処理を終了する。
一方、充填通路３６内の圧力の単位時間当たりの低下量が所定値以上である場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、充填通路３６は、逆止弁４６ａ、４６ｂ、及び４１並びに弁５８の全てが閉じられていることから、充填通路３６にリークが発生しているために圧力低下していると考えられる。このため、制御ユニット６０は、ステップＳ２８に移行して充填通路３６にリークが発生していると判断し、処理を終了する。ステップＳ２８にて、制御ユニット６０は、車両３０の運転手及び／又はガスステーション１０の作業員に充填通路３６にリークが発生していることを伝える警報を発するようにしてもよい。例えば、車両３０のメーターパネルに警告灯を表示したり、クラクションを鳴らしたりしてもよい。また、燃料電池３２の起動を禁止するようにしてもよい。
実施例１によれば、制御ユニット６０は、図２のように、氷点下に冷却された水素ガスのタンク３４ａ及び３４ｂへの充填が終了した後に充填通路３６のリーク判定を行う。そして、このリーク判定を、レセプタクル４２の温度が水分の凍結しない所定温度以上で且つ充填通路３６を開閉する全ての弁（逆止弁４６ａ、４６ｂ、及び４１並びに弁５８）が閉じた状態で充填通路３６の圧力が第１の圧力よりも高いときに、充填通路３６内の圧力の単位時間当たりの低下量に基づいて行う。これにより、レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結せずに正常に動作している状態で充填通路３６のリーク検査を行うことができるため、充填通路３６にリークが発生しているか否かを適切に判定することができる。タンク３４ａ及び３４ｂへのガスの充填が終了した後にこのような方法で充填通路３６のリーク判定を行っていることから、ガスの充填中に充填通路３６に発生したリークを早期に発見することができる。
また、実施例１によれば、図１のように、車両３０は、タンク３４ａ及び３４ｂから燃料電池３２に供給される水素ガスが流れる供給通路３８と、一端が充填通路３６に接続され、他端が供給通路３８に接続された連絡通路４０と、を備える。連絡通路４０には、タンク３４ａ及び３４ｂから供給通路３８に供給された水素ガスを貯留するバッファタンク５４と、充填通路３６とバッファタンク５４との連通及び非連通を切替える弁５８と、が設置されている。そして、制御ユニット６０は、図２のように、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填が終了した後で、レセプタクル４２の温度が所定温度以上で且つ充填通路３６の圧力が第１の圧力以下の場合に、バッファタンク５４から充填通路３６に水素ガスが供給されるように弁５８を制御して充填通路３６とバッファタンク５４を連通させる。その後、充填通路３６の圧力が第１の圧力よりも高くなった後に、弁５８を制御して充填通路３６とバッファタンク５４を非連通にする。これにより、レセプタクル４２内の逆止弁４１が凍結して充填通路３６内の水素ガスがガスステーション１０側に逆流したことによって充填通路３６内の圧力が第１の圧力以下になった場合でも、充填通路３６内の圧力を第１の圧力よりも高くすることができる。よって、このような場合でも、充填通路３６のリーク検査を行うことが可能となる。
また、車両３０が連絡通路４０、バッファタンク５４、及び弁５８を備えることで、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填直後に限らず、その他の場合においても充填通路３６のリーク検査が可能となる。例えばディーラーにおいて、弁５８を開いてバッファタンク５４から充填通路３６に水素ガスを供給することで、充填通路３６のリーク検査を行うことが可能となる。
また、実施例１によれば、図１のように、供給通路３８とバッファタンク５４との連通及び非連通を切替える弁５２を備える。これにより、通常はタンク３４ａ及び３４ｂに貯留された水素ガスを燃料電池３２に供給し、状況に応じて水素ガスをバッファタンク５４に供給することが可能となり、燃費の悪化を抑制できる。
また、実施例１によれば、連絡通路４０は、図１のように、供給通路３８に設置された圧力調整弁５０よりも下流側で供給通路３８に接続されている。これにより、連絡通路４０には、圧力調整弁５０によって適正な圧力に調整された水素ガスが流入するため、連絡通路４０内の圧力が過剰に高くなることを抑制できる。よって、バッファタンク５４及び逆止弁５６には低圧仕様の部品を用いることができる。なお、バッファタンク５４から充填通路３６に供給する水素ガスは高圧ガスでなくても第１の圧力よりも高い圧力を有していればよいことから、連絡通路４０を圧力調整弁５０よりも下流側で供給通路３８に接続させる構成を用いることができる。なお、逆止弁５６に高圧仕様の部品を用いることで、弁５８に不具合が生じた場合にフェールセーフを実現することができる。
図３は、実施例１の変形例１に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。図３のように、弁５２は、連絡通路４０に設けられた二方向電磁弁である場合でもよい。弁５８は、１つのポートに連絡通路４０の一端が接続され、残りの２つのポートに充填通路３６が接続された３方向電磁弁である場合でもよい。弁５８は、非通電状態で弁５８の上流側（レセプタクル４２側）と下流側（タンク３４ａ及び３４ｂ側）との充填通路３６を連通させる状態になり、通電状態になると連絡通路４０と弁５８の下流側（タンク３４ａ及び３４ｂ側）の充填通路３６とを連通させる状態になるようにしてもよい。
図４は、実施例２に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。図４のように、実施例２の車両３０ａにおいては、連絡通路４０が接続する弁５２は圧力調整弁５０よりも上流側で供給通路３８に設置されている。弁５２とバッファタンク５４との間における連絡通路４０に流量調整部６２が設置されている。流量調整部６２は、例えばオリフィス又はデューティー制御弁などであり、供給通路３８からバッファタンク５４に流れ込む水素ガスの流量を調整する。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。また、実施例２におけるリーク検査方法は、実施例１の図２と同じであるため説明を省略する。
実施例２によれば、連絡通路４０は、供給通路３８に設置された圧力調整弁５０よりも上流側で供給通路３８に接続されている。これにより、水素ガスの漏れの有無の判定時の圧力を高くできるため、リーク検査の精度を向上させることができる。この場合、大流量の水素ガスがバッファタンク５４に流れ込んで燃費の悪化が生じる恐れがあるため、連絡通路４０の供給通路３８との接続点とバッファタンク５４との間に流量調整部６２を設置することが好ましい。これにより、バッファタンク５４に大流量の水素ガスが急激に流れ込むことを抑制できる。なお、連絡通路４０には高圧水素ガスが供給されることから、バッファタンク５４及び逆止弁５６には高圧仕様の部品を用いることが好ましい。
図５は、実施例３に係る車両を含むガス充填システムの説明図である。図５のように、実施例３の車両３０ｂにおいては、連絡通路４０が設けられてなく、これに伴い、連絡通路４０に設置されていたバッファタンク５４、逆止弁５６、及び弁５８も設けられていない。その代わりに、一端が充填通路３６に接続して連通し、他端が水素ガスを貯留する外部タンク８０と連通するように接続可能なアダプタ６６に接続された引出通路６４が設けられている。アダプタ６６は、外部タンク８０に接続可能な外部接続部の一例である。外部タンク８０は、例えば可搬式のタンクであり、一例としてカードルである。引出通路６４には、充填通路３６とアダプタ６６との連通及び非連通を切替える二方向電磁弁である弁６８が設置されている。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。
アダプタ６６には、リーク検査において、外部タンク８０が弁８２を介して接続されたアダプタ８４が接続される。実施例３におけるリーク検査は、実施例１の図２のステップＳ２０及びＳ２４において、連絡通路４０の弁５８を開閉する代わりに、引出通路６４の弁６８を開閉する。引出通路６４の弁６８を開くことで、アダプタ６６に接続された外部タンク８０から充填通路３６に水素ガスが供給されるようになる。
実施例３によれば、車両３０ｂは、一端が充填通路３６に接続され、他端が外部タンク８０と連通するように接続可能なアダプタ６６に接続された引出通路６４を備える。引出通路６４には、充填通路３６とアダプタ６６との連通及び非連通を切替える弁６８が設置されている。そして、制御ユニット６０は、タンク３４ａ及び３４ｂへの水素ガスの充填が終了した後で、レセプタクル４２の温度が水分の凍結しない所定温度以上で且つ充填通路３６内の圧力が大気圧よりも高い第１の圧力以下である場合に、外部タンク８０から充填通路３６にガスが供給されるように弁６８を制御して充填通路３６とアダプタ６６とを連通させる。その後、充填通路３６内の圧力が第１の圧力よりも高くなった後に、弁６８を制御して充填通路３６とアダプタ６６とを非連通にする。これにより、充填通路３６内の圧力が第１の圧力以下になった場合でも、充填通路３６内の圧力を第１の圧力よりも高くすることができ、充填通路３６のリーク検査を行うことが可能となる。また、車両３０ｂ内にバッファタンクなどを搭載しないで済む。
なお、実施例３において、例えばディーラーなどで外部タンク８０を準備していれば、外部タンク８０をアダプタ８４及びアダプタ６６を介して引出通路６４に接続することで、外部タンク８０から充填通路３６に水素ガスを供給して充填通路３６のリーク検査を行うことが可能となる。
なお、実施例３において、外部タンク８０に貯留されるガスは水素ガスの場合に限られず、窒素ガスなどのその他のガスの場合でもよい。また、実施例３においても、弁６８は、実施例１の変形例１の弁５８のように、３方向電磁弁である場合でもよい。
実施例１から実施例３では、レセプタクル４２に設けられた温度センサ７６によってレセプタクル４２の温度を取得しているが、レセプタクル４２の温度に相関する温度を有する部位に温度センサを設けることで、レセプタクル４２の温度を取得してもよい。
実施例１から実施例３では、ガス消費機器として燃料電池の場合を例に示したが、水素燃料エンジンなどの水素ガスを燃料に用いた内燃機関又はＬＰＧ（Liquid Petroleum Gas）を燃料に用いた内燃機関など、その他の場合でもよい。これら内燃機関の場合、タンクに充填されるガスとしては、水素ガスの他に、液化石油ガス、液化天然ガス、圧縮天然ガスなどがある。また、タンク搭載装置として車両の場合を例に示したが、車両以外の場合であってもよく、上記以外のガスが充填される場合でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ ガスステーション
１２ 蓄圧器
１４ 冷却器
１６ ディスペンサ
１６ａ 操作パネル
１８ 充填ホース
２０ ノズル
２２ 通信機
２４ 制御ユニット
３０〜３０ｂ 車両
３２ 燃料電池
３４ａ、３４ｂ タンク
３６ 充填通路
３８ 供給通路
４０ 連絡通路
４１ 逆止弁
４２ レセプタクル
４４ 通信機
４６ａ、４６ｂ 逆止弁
４８、５２、５８、６８、８２ 弁
５０ 圧力調整弁
５４ バッファタンク
５６ 逆止弁
６０ 制御ユニット
６２ 流量調整部
６４ 引出通路
６６、８４ アダプタ
７２、７４ 圧力センサ
７６ 温度センサ
８０ 外部タンク

Claims (7)

  1. ガス消費機器に供給するガスを貯留するタンクと、
    ガス供給設備のガス供給ノズルに接続されるレセプタクルと、
    前記タンクと前記レセプタクルとを連通する充填通路と、
    前記充填通路からの前記ガスの漏れを判定する判定部と、を備え、
    前記レセプタクルは、前記充填通路からの前記ガスの逆流を抑制する逆止弁を内蔵し、
    前記判定部は、前記ガス供給設備から氷点下に冷却された前記ガスが前記レセプタクル及び前記充填通路を介して前記タンクに供給されて充填が終了した後で、前記レセプタクルの温度が水分の凍結しない所定温度以上で、且つ前記充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で前記充填通路の圧力が大気圧よりも高い第１の圧力よりも高いときに、前記充填通路の圧力の単位時間当たりの低下量に基づいて前記充填通路からの前記ガスの漏れを判定するように構成される、タンク搭載装置。
  2. 前記タンクに接続され、前記タンクから前記ガス消費機器に供給される前記ガスが流れる供給通路と、
    一端が前記充填通路に接続され、他端が前記供給通路に接続された連絡通路と、
    前記連絡通路に設置され、前記タンクから前記供給通路に供給された前記ガスを貯留するバッファタンクと、
    前記充填通路と前記バッファタンクとの連通及び非連通を切替える第１の弁と、
    前記第１の弁を制御する弁制御部と、を備え、
    前記弁制御部は、前記ガス供給設備から氷点下に冷却された前記ガスが前記レセプタクル及び前記充填通路を介して前記タンクに供給されて充填が終了した後で、前記レセプタクルの温度が前記所定温度以上で、且つ前記充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で前記充填通路の圧力が前記第１の圧力以下の場合に、前記バッファタンクから前記充填通路に前記ガスが供給されるように前記第１の弁を制御して前記充填通路と前記バッファタンクを連通させ、前記充填通路の圧力が前記第１の圧力よりも高くなった後に、前記第１の弁を制御して前記充填通路と前記バッファタンクを非連通にするように構成される、請求項１記載のタンク搭載装置。
  3. 前記供給通路と前記バッファタンクとの連通及び非連通を切替える第２の弁を備える、請求項２記載のタンク搭載装置。
  4. 前記連絡通路の前記他端は、前記供給通路に設置された圧力調整弁よりも下流側で前記供給通路に接続される、請求項２または３記載のタンク搭載装置。
  5. 前記連絡通路の前記他端と前記バッファタンクとの間の前記連絡通路に設置された流量調整部を備え、
    前記連絡通路の前記他端は、前記供給通路に設置された圧力調整弁よりも上流側で前記供給通路に接続される、請求項２または３記載のタンク搭載装置。
  6. 一端が充填通路に接続され、他端がガスを貯留する外部タンクに接続可能な外部接続部に接続された引出通路と、
    前記充填通路と前記外部接続部との連通及び非連通を切替える弁と、
    前記弁を制御する弁制御部と、を備え、
    前記弁制御部は、前記ガス供給設備から氷点下に冷却された前記ガスが前記レセプタクル及び前記充填通路を介して前記タンクに供給されて充填が終了した後で、前記レセプタクルの温度が前記所定温度以上で、且つ前記充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で前記充填通路の圧力が前記第１の圧力以下である場合に、前記外部タンクから前記充填通路に前記ガスが供給されるように前記弁を制御して前記充填通路と前記外部接続部を連通させ、前記充填通路の圧力が前記第１の圧力よりも高くなった後に、前記弁を制御して前記充填通路と前記外部接続部を非連通にするように構成される、請求項１記載のタンク搭載装置。
  7. 前記ガス消費機器として燃料電池を備え、
    前記タンクが貯留する前記ガスである燃料ガスが前記燃料電池に供給される、請求項１から６のいずれか一項記載のタンク搭載装置。
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