JP7205888B2 - 排水装置及び排水機能付ディスペンサ - Google Patents
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Description
燃料電池では水素と空気を供給し電気化学反応によって起電力を発生させるが、その際には水が生成される。したがって、燃料電池を搭載した車両では、生成された水を外部に排出する必要がある。
燃料電池自動車のように屋外を走行する車両の場合には、燃料電池において生成された水を走行しながら少しずつ排出しても差し支えないといえる。しかしながら、フォークリフトは一般に工場や倉庫等、屋内において繰り返し使用されることが多いため、限られた空間内で多量の水が排出されることは、安全や環境の面で問題となる。
そこで、フォークリフトにおいては、タンク内に貯められた水を適切な方法で排出することが必要となる。
しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、燃料電池システムの内部に設けられた加圧手段を利用する構成や、外部の加圧手段を利用する構成が示されているが、内部に設けられた加圧手段を利用する構成では、かかる構成が設けられた燃料電池システムでしか利用できないという問題がある。また、外部の加圧手段を利用する構成であっても、配管の先端を連結管に接続するものであるため、加圧手段に設けられた配管の先端を連結管に合わせた仕様とする必要があり、燃料電池システムの仕様によっては利用できないという問題がある。
しかも、タンクからの水抜きを行う際には、安全性に十分配慮する必要もある。
反応性の低い圧縮不活性ガス又は圧縮空気を駆動源とし、電気を使用しないことにより、水素ガスへの着火の心配がなく、安全性の高い構成となっている。圧縮不活性ガスとしては、反応性が低い気体であればよいが、窒素ガスやアルゴンガスが好ましく、より好ましくは窒素ガスである。圧縮空気としては、工場内設備のエアーコンプレッサーなどのエアー圧送装置をエアー源とする圧縮エアーを利用するものでもよい。
ドレンポンプとしては、シャトルバルブ内蔵のダイヤフラム式ポンプを好適に用いることができる。
ボンベ、減圧弁及び開閉弁が排水装置に内蔵された場合でも、ボンベの取替は可能である。減圧弁が設けられることにより、ボンベから供給される圧縮不活性ガスの圧力を減圧弁において調節することができる。また、ボンベ、減圧弁及び開閉弁が排水装置に外付けされた場合には、既存のボンベ、減圧弁及び開閉弁を本発明の排水装置に利用可能となり、低コストで排水装置を作製することができる。
例えば、搬送手段に4つの車輪が設けられる場合には、少なくとも1つの車輪にストッパが設けられていればよく、また、ストッパは、搬送手段に内蔵されるものに限らず、外付けの車止めのようなものでもよい。
また搬送手段には、移動を容易にするためのハンドルが設けられることが好ましい。
排水装置が、搬送手段に収容又は搭載された場合には、移動等に伴う振動等によっても搬送手段から排水装置が脱落しないように固定される構造を有することが好ましいが、ボンベについては取替えを行うことがあるため、脱着自在に固定されることが好ましい。
また本発明の排水装置は、水素ガス使用設備の内部に設けられたタンクに貯留する生成水を排出するものであるため、水素ガス使用設備の中でも、稼働中に生成水を外部に垂れ流すことが問題となる機器において、特に有効である。
水素ステーションのディスペンサに排水装置が設けられることにより、水素ガス使用設備に対して水素ガスを供給すると共に、水素ガス使用設備の内部のタンクに溜まった生成水を外部に取り出す水抜きを行うことが可能となり、水素ガス使用設備の効率的な運用が可能となる。
具体的な構成としては、例えば、水素ガス使用設備の水素タンク内の温度を計測する計測手段(温度計)などが水素ガス使用設備側に設けられ、その計測データ(温度データ)を、通信手段を介して、ディスペンサが取得する構成が考えられる。
上記構成とされることにより、1台のディスペンサで、条件の異なる多様な機種に合わせた充填が可能となる。例えば、通信充填が必要か不要か、充填流量または昇圧速度をモデル毎にディスペンサが認識をして、最適条件で充填が可能である。なお、温度の所定閾値は、85℃であることが好ましいが、85℃に限られず、装置の仕様に合わせて、設定変更可能である。
窒素ガスボンベ3の容量は、約10L×14.7MPa=約1500Lであり、150~200回の使用が可能である。窒素ガスボンベ3とドレンポンプ20は、高圧連結ホース3bで接続されている。
このように、排水装置1は、窒素ガスを駆動源とし、電気を使用しないため、水素ガス使用設備の水素タンクの水素ガスへの着火の心配がなく、安全な装置となっている。なお、排水装置1は、-10℃~+40℃の環境で利用可能である。
収納ボックス2、窒素ガスボンベ3、吸水チューブ4及び排水チューブ5は、台車6上に設けられている。具体的な構造については、図3及び図4を参照して説明する。
図3及び図4に示すように、台車6には、キャリーハンドル61、車輪(62,63)が設けられ、キャリーハンドル61を把持して手押し又は牽引することで移動可能な構成となっている。台車6上には、収納ボックス2、窒素ガスボンベ3、吸水チューブ4及び排水チューブ5が設けられている。図4に示すように、窒素ガスボンベ3は、チェーン状の固定部材64を用いて2箇所で固定されている。
図3に示すように、収納ボックス2には、セレクタスイッチ7が設けられており、セレクタスイッチ7の操作によりドレンポンプ20のオンオフの切替えを行う。セレクタスイッチ7は電気式ではなく、防爆対応が不要で安全性が高い構成となっている。セレクタスイッチ7は、例えば、“赤が閉”、“緑が開”というように、開閉の状況でスイッチの上のLEDランプの点灯色が変わる構成としてもよい。セレクタスイッチ7の仕様としては、ドレンポンプ20を作動させる圧縮ガスの配管に設けれらた開閉弁の開閉を行う方式(バルブ式)を利用したものでもよい。また、収納ボックス2には、窓部2aが設けられ、収納ボックス2内の圧力調整弁12に設けられた圧力計(図示せず)の数値等を外部から確認することができる。
なお、図3及び図4においては、吸水チューブ先端部4aに設けられた吸水カプラ41は図示していない。
窒素ガスボンベ3とドレンポンプ20の継手部(図示せず)に漏洩検査液(図示せず)を塗布する(ステップS04)。なお、ガス漏洩が確認された場合は、窒素ガスボンベ3のバルブ3aを閉止し、高圧連結ホース3b内のガスを脱圧後、漏洩箇所を増し締めする。
排水チューブ先端部5aが排水溝9にかかった状態で、ホースリール50に設けられたホースストッパ(図示せず)を作動させ、排水チューブ5の長さを固定する。
セレクタスイッチ7をオンにして、ドレンポンプ20を起動する(ステップS07)。吸引が終了しない場合には、引き続き吸引を行う(ステップS08)。吸引が終了した場合には、セレクタスイッチ7をオフにして、ドレンポンプ20を停止する(ステップS09)。ドレンポンプ20の停止後、タンク8の水排出口8aから吸水カプラ41を取外し、吸水チューブ4を巻取る(ステップS10)。また、排水チューブ5を巻取る(ステップS11)。なお、吸水チューブ4の巻取り(ステップS10)と排水チューブ5の巻取り(ステップS11)は順序が逆でもよい。
なお、排水装置1の使用に当たっては、事前準備として、ストッパによる車輪(62,63)の固定、タンクを搭載する車両の車輪の固定、周囲の安全確認、静電気の除去等を行い、使用後は、ストッパ等の解除、安全確認等を行うが、図5では説明を省略している。
ディスペンサ15は環境温度をモニタリングしており、環境温度に応じた水素充填流量または昇圧率で充填するので、移動体内部の水素タンク温度が規定以上(85℃)にならないように制御される。すなわち、ディスペンサ15は、燃料電池フォークリフト16に水素ガスを充填する際に、ディスペンサ15の周辺環境の温度を計測して安全に水素ガスを充填できるものであり、自律的に充填可否を判断でき、外部からの遠隔操作は不要なものである。水素ガス使用設備の水素タンク周辺の温度を確認しながら水素ガスを充填することにより安全面を向上させる。
上記の排水装置11の吸水カプラ41の接続の際も、ディスペンサ15の周囲温度の計測結果を利用して、カプラ接続可否の判断を行うことが可能である。
水素ステーションのディスペンサ15に排水装置11が備えられることにより、排水機能付ディスペンサ14は、燃料電池フォークリフト16に対して水素ガスを供給すると共に水抜きを行うことが可能となり、時間の無駄が無く、燃料電池フォークリフト16を効率的に運用することが可能となる。
なお、水素ステーションのディスペンサ15は、水素ステーション内の水素ガス蓄圧器と燃料電池と当該燃料電池の発電に必要な水素を水素ガス蓄圧器より供給する配管によって、燃料電池をバックアップ電源として用い、水停電時もディスペンサが作動できる。
ディスペンサ15と燃料電池フォークリフト16が、通信手段18で通信を行い、燃料電池フォークリフト16内の水素タンク(図示せず)に設置した温度計(図示せず)とディスペンサ15を連動させ、燃料電池フォークリフト16内の水素タンクが規定値(85℃)に近づくとディスペンサが燃料電池フォークリフト16への充填を停止する仕組みである。これにより、水素ガスの充填における安全性を向上させることができる。
通信手段18は、有線又は無線の通信のいずれでもよい。例えば、排水機能付ディスペンサ14と燃料電池フォークリフト16を有線のケーブルで接続してもよいし、排水機能付ディスペンサ14に二次元コード読取手段(図示せず)を設け、燃料電池フォークリフト16に設けられた二次元コードを読み取る方式でもよい。
また、ディスペンサ15と通信を行い得る移動体は燃料電池フォークリフト16に限られず、その他の産業用車両、燃料電池を搭載した列車や船舶などを広く含む。
2 収納ボックス
2a 窓部
3 窒素ガスボンベ
3a バルブ
3b 高圧連結ホース
4 吸水チューブ
4a 吸水チューブ先端部
5 排水チューブ
5a 排水チューブ先端部
6 台車
7 セレクタスイッチ
8,108 タンク
8a 水排出口
9,109 排水溝
12 圧力調整弁
13 手動弁
14 排水機能付ディスペンサ
15 ディスペンサ
16 燃料電池フォークリフト
17 充填チューブ
17a 充填カプラ
18 通信手段
20,102 ドレンポンプ
30,40,50 ホースリール
41,141 吸水カプラ
61 キャリーハンドル
62 前輪
63 後輪
64 固定部材
103 圧縮不活性ガス供給手段
104 吸水チューブ
105 排水チューブ
106 搬送手段
108 水素ガス使用設備の生成水の蓄積タンク
140 吸水チューブ調節手段
150 排水チューブ調節手段
Claims (7)
- 燃料電池を搭載した水素ガス使用設備から燃料電池の稼動により生成された生成水を排出する装置であって、
圧縮不活性ガス又は圧縮空気を駆動源とするドレンポンプと、
前記水素ガス使用設備に接続するカプラを一端に有し、他端に前記ドレンポンプが接続され、前記水素ガス使用設備内に貯留する前記生成水を吸引する吸水チューブと、
前記ドレンポンプで吸引された前記生成水を排出する排水チューブ、
を備え、
前記圧縮不活性ガス又は前記圧縮空気が貯蔵されたボンベと、
前記ボンベに接続される配管に設けられた減圧弁及び開閉弁、
が内蔵又は外付けされ、
前記開閉弁は、手動スイッチの操作により前記圧縮不活性ガス又は圧縮空気が供給され駆動源となって、電気を使用することなく弁の開閉操作が可能であることを特徴とする排水装置。 - 燃料電池を搭載した水素ガス使用設備から燃料電池の稼動により生成された生成水を排出する装置であって、
圧縮不活性ガス又は圧縮空気を駆動源とするドレンポンプと、
前記水素ガス使用設備に接続するカプラを一端に有し、他端に前記ドレンポンプが接続され、前記水素ガス使用設備内に貯留する前記生成水を吸引する吸水チューブと、
前記ドレンポンプで吸引された前記生成水を排出する排水チューブ、
を備え、
前記吸水チューブと排水チューブの少なくとも何れかに、チューブの長さ調節を可能とするリールが設けられたことを特徴とする排水装置。 - 燃料電池を搭載した水素ガス使用設備から燃料電池の稼動により生成された生成水を排出する装置であって、
圧縮不活性ガス又は圧縮空気を駆動源とするドレンポンプと、
前記水素ガス使用設備に接続するカプラを一端に有し、他端に前記ドレンポンプが接続され、前記水素ガス使用設備内に貯留する前記生成水を吸引する吸水チューブと、
前記ドレンポンプで吸引された前記生成水を排出する排水チューブ、
を備え、
ストッパ付車輪を有する搬送手段に装置全体が収容又は搭載され、
装置全体の移動を可能とすることを特徴とする排水装置。 - 前記水素ガス使用設備は、工場施設内で稼働するフォークリフトを含む産業用車両、燃料電池を搭載した列車又は、燃料電池を搭載した船舶であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の排水装置。
- 前記水素ガス使用設備に対して水素ガスを供給する水素ステーションのディスペンサであって、前記ディスペンサは、請求項1又は2に記載の排水装置が搭載されたことを特徴とする排水機能付ディスペンサ。
- 水素ガス使用設備に対して水素ガスを供給する水素ステーションのディスペンサであって、
前記ディスペンサは、
圧縮不活性ガス又は圧縮空気を駆動源とするドレンポンプと、
前記水素ガス使用設備に接続するカプラを一端に有し、他端に前記ドレンポンプが接続され、前記水素ガス使用設備内に貯留する生成水を吸引する吸水チューブと、
前記ドレンポンプで吸引された前記生成水を排出する排水チューブ、
を備える排水装置が搭載され、
有線又は無線により前記水素ガス使用設備と通信する通信手段と、
前記水素ガス使用設備内部の水素タンクの温度が所定閾値を超えないように制御する制御手段を備え、
前記温度に応じた水素充填流量又は昇圧率で充填することを特徴とする排水機能付ディスペンサ。 - 水素ガス使用設備に対して水素ガスを供給する水素ステーションのディスペンサであって、
前記ディスペンサは、
圧縮不活性ガス又は圧縮空気を駆動源とするドレンポンプと、
前記水素ガス使用設備に接続するカプラを一端に有し、他端に前記ドレンポンプが接続され、前記水素ガス使用設備内に貯留する生成水を吸引する吸水チューブと、
前記ドレンポンプで吸引された前記生成水を排出する排水チューブ、
を備える排水装置が搭載され、
前記水素ステーションは、水素ガス蓄圧器と、燃料電池と、該燃料電池の発電に必要な水素を前記水素ガス蓄圧器より供給する手段を備え、
該燃料電池をバックアップ電源として用い、停電時も前記ディスペンサが作動し得ることを特徴とする排水機能付ディスペンサ。
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