JP6977655B2 - 燃料ガス充填システム - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る燃料電池システム100の概略図である。燃料電池システム100は、燃料電池スタック20と、燃料ガス給排機構50と、酸化剤ガス給排機構60と、冷媒循環機構70と、制御部80と、記憶部82と、を備える。燃料電池システム100は、燃料ガス(アノードガス)と酸化剤ガス(カソードガス)との反応によって発電する。本実施形態において、燃料ガスは水素ガスであり、酸化剤ガスは空気である。本実施形態において、燃料電池システム100は、燃料電池車両に搭載され、駆動用モータを駆動させる発電装置として用いられる。
第2実施形態に係る燃料ガス充填システム400は、閉区間322において昇温した燃料ガスを高圧タンク202〜206に充填する際の、第2の開閉弁302の開閉動作において第1実施形態と異なる。以下において、第2実施形態に係る燃料ガス充填システム400の構成のうち第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図6は、第3実施形態に係る燃料ガス充填システム700の構成を示すブロック図である。第3実施形態に係る燃料ガス充填システム700おいて、昇温機構724は、閉区間322に近傍に外気を流通させる外気流通機構726を有する点で、第1実施形態および第2実施形態に係る燃料ガス充填システム400と異なる。本実施形態において、外気流通機構726は、外気を取り込む為の取込口728と外気を排出するための排出口729とを有している。取込口728と排出口729との少なくとも一方には、外気の流通を補助するための送風機が設けられていてもよい。
図7は、第4実施形態に係る燃料ガス充填システム800の構成を示すブロック図である。第4実施形態に係る燃料ガス充填システム800おいて、昇温機構824は、閉区間322に隣接して設けられた冷媒流路826を有する点で、第1実施形態から第3実施形態に係る燃料ガス充填システム400、700と異なる。本実施形態において、冷媒流路826は、燃料電池スタック20の温度を調整するための冷媒循環機構70から延長された流路である。冷媒流路826内を流通する冷媒は、燃料電池スタック20の冷却に用いられることによって昇温されている。
E1.第1の他の実施形態
上記実施形態における燃料ガス充填処理(図3)では、低流量での充填処理(ステップS121〜ステップS129)を実行するか否かの判断(ステップS102)に、高圧タンク202〜206の内部温度と圧力との両方を用いている。しかし、ステップS102の処理は、これに限定されない。制御部80は、高圧タンク202〜206の内部温度と圧力とのうち内部温度のみを用いて、低流量での充填処理(ステップS121〜ステップS129)を実行するか否かの判断をしてもよい。具体的には、例えば、第2の温度センサ93によって取得される高圧タンク202〜206の内部温度が予め定められた基準温度以上であるか否かを判定し、基準温度以上である場合には、通常の充填処理(ステップS110)を実行してもよい。また、基準温度未満である場合には、低流量での充填処理(ステップS121〜ステップS129)を実行してもよい。この場合であっても、上記実施形態と同様に、充填される燃料ガスの温度が低いことによる高圧タンク202〜206への負担を低減できる。
上記実施形態において、燃料ガス充填システム400、700、800では、第1の温度センサ91と第1の圧力センサ92とによって取得される、閉区間322の温度と圧力とを用いて、第1の開閉弁301と第2の開閉弁302との制御を行っている。しかし、これに限定されない。例えば、第1の圧力センサ92によって取得される圧力値を用いずに、制御部80は、第1の開閉弁301と第2の開閉弁302とを制御してもよい。具体的には、図3のステップS123の処理において、制御部80は、燃料ガス充填流路32への燃料ガスの供給を実行した時間に応じて、燃料ガスの供給の停止及び第1の開閉弁301の閉弁を実行するか否かを判定してもよい。この場合には、第1の圧力センサ92は、備えられていなくてもよい。また、この場合には、図3のステップS125の処理において、制御部80は、燃料ガスの供給を停止してから経過した時間に応じて、第2の開閉弁302を開弁するか否かを判定してもよい。この場合には、第1の温度センサ91は、備えられていなくてもよい。これらの場合であっても、上記実施形態と同様に、充填される燃料ガスの温度が低いことによる高圧タンク202〜206への負担を低減できる。
上記実施形態において、図3のステップS122の処理での燃料ガスの供給される速度は、ステップS110の処理における供給の速度より小さくてもよい。この場合には、閉区間322を構成する配管への負担を低減することができる。また、この場合であっても、上記実施形態と同様に、充填される燃料ガスの温度が低いことによる高圧タンク202〜206への負担を低減できる。
上記第3実施形態及び第4実施形態において、昇温機構724、824は、高圧タンク202〜206の内部温度に応じで、閉区間322内の燃料ガスの昇温速度を調整可能な構成を有していてもよい。例えば、第3実施形態における昇温機構724は、取込口728と排出口729との少なくとも一方に開度を段階的に調整可能な構成を有し、内部温度が低くなるにつれて開度を大きくしてもよい。この場合には、内部温度が低くなるにつれて、外気流通機構726内を流通する外気の量を増加させることができる。これにより、外気からの受熱による閉区間322内の燃料ガスの昇温速度を大きくできる。また、外気流通機構726に送風機が備えられている場合には、送風機の出力を調整することによって、昇温速度を調整してもよい。また例えば、第4実施形態における昇温機構824は、冷媒流路826内を流通する冷媒の量を調整することによって、昇温速度を調整してもよい。この場合には、内部温度が低くなるにつれて、冷媒流路826内を流通する冷媒の量を増加させてもよい。また、冷媒流路826内を流通する冷媒の温度に応じて、冷媒流路826内を流通する冷媒の量を調整してもよい。この場合には、冷媒の温度が低くなるにつれて、冷媒流路826内を流通する冷媒の量を増加させてもよい。
上記実施形態において、第2の開閉弁302は、開度を調整可能な弁機構であってもよい。この場合において、低流量での充填処理(ステップS121〜ステップS129)を実行する際には、通常の充填処理(ステップS110)を実行する際と比べて、第2の開閉弁302の開度が小さくされていてもよい。これにより、低流量での充填処理において、燃料ガスを充填する際の高圧タンク202〜206への負荷をより低減できる。さらに、第2の開閉弁302の開度は、高圧タンク202〜206の内部温度に応じて調整されていてもよい。この場合には、低流量での充填処理において、制御部80は、高圧タンク202〜206の内部温度が高くなるにつれて第2の開閉弁302の開度が大きくなるように第2の開閉弁302を制御してもよい。
30…レセプタクル
32…燃料ガス充填流路
34…燃料ガス供給流路
36…燃料ガス循環流路
44…レギュレータ
45…インジェクタ
46…循環ポンプ
47…気液分離器
48…開閉弁
50…燃料ガス給排機構
60…酸化剤ガス給排機構
61…酸化剤ガス供給流路
62…酸化剤ガス排出流路
63…エアコンプレッサ
70…冷媒循環機構
71…冷媒循環流路
72…ポンプ
80…制御部
82…記憶部
91…第1の温度センサ
92…第1の圧力センサ
93…第2の温度センサ
94…第2の圧力センサ
100…燃料電池システム
202〜206…高圧タンク
301…第1の開閉弁
302…第2の開閉弁
304…通信部
310…継ぎ手
322…閉区間
324…昇温機構
400…燃料ガス充填システム
421〜423…主止弁
432…開閉弁
500…燃料ガス供給装置
502…ノズル
510…燃料ガス供給源
530…通信部
700…燃料ガス充填システム
724…昇温機構
726…外気流通機構
728…取込口
729…排出口
800…燃料ガス充填システム
824…昇温機構
826…冷媒流路
Claims (1)
- 高圧タンクにガスを充填する燃料ガス充填システムであって、
一端部が前記高圧タンクに接続され、前記高圧タンクに充填される前記ガスを流通させる充填流路と、
前記充填流路の他端部に設けられ、前記ガスを前記充填流路に流入させる流入口と、
前記充填流路の途中に配置され、閉弁することによって、前記充填流路に閉区間を形成する2つの開閉弁と、
前記閉区間を昇温する昇温機構と、
前記高圧タンクの温度を取得する温度センサと、
前記取得された温度に応じて前記2つの開閉弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記取得された温度が予め定められた基準温度未満である場合には、
前記2つの開閉弁を閉弁することによって前記閉区間に前記ガスを保持させて、前記昇温機構によって前記閉区間の前記ガスを昇温し、
前記閉区間内の前記ガスが前記昇温機構によって昇温された後に、前記2つの開閉弁のうち前記高圧タンク側に配置された開閉弁を開弁し、前記昇温されたガスを前記高圧タンク側に流通させる、
燃料ガス充填システム。
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JP2018073216A JP6977655B2 (ja) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | 燃料ガス充填システム |
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ID=68340406
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