JP2010265945A - Gas supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス供給対象に所定のガスを供給するガス供給システムに関する。 The present invention relates to a gas supply system that supplies a predetermined gas to a gas supply target.
ガス供給システムとして、圧縮機ユニット、蓄圧器ユニット、ディスペンサー、水素ガス配管及び吸収式冷凍機を備え、圧縮機ユニットとディスペンサーとの間の水素ガス配管の一部を吸収式冷却機の蒸発器に導いて水素ガス配管内を流れる水素ガスを冷却するものがある(例えば、特許文献1参照)。 The gas supply system includes a compressor unit, a pressure accumulator unit, a dispenser, a hydrogen gas pipe, and an absorption chiller. A part of the hydrogen gas pipe between the compressor unit and the dispenser is used as an evaporator of the absorption chiller. There is one that guides and cools the hydrogen gas flowing in the hydrogen gas pipe (see, for example, Patent Document 1).
上記のように、ガス供給システムにおいては、ガスを冷却することにより、充填時のガスの温度上昇を抑制し、高速充填を可能とするのが一般的である。
しかしながら、冷却手段の下流側に残留しているガスは、次回の充填時までに外気温によって暖められ、冷却手段による冷却効果が低減されてしまう。特に、外気温が高い場所や季節では、冷却効果が大きく低減してしまう。
As described above, in a gas supply system, it is common to suppress a temperature rise of a gas at the time of filling by cooling the gas to enable high-speed filling.
However, the gas remaining on the downstream side of the cooling means is heated by the outside air temperature until the next filling, and the cooling effect by the cooling means is reduced. Especially in places and seasons where the outside air temperature is high, the cooling effect is greatly reduced.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、充填開始時から十分に冷却したガスを充填することが可能なガス供給システムを提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the gas supply system which can be filled with the gas cooled enough from the time of a filling start.
上記目的を達成するために、本発明のガス供給システムは、ガス供給源と、前記ガス供給源からのガスを冷却する冷却部と、前記冷却部で冷却されたガスを放出してガス供給対象へ充填する放出部とを備えたガス供給システムであって、前記冷却部と前記放出部との間の流路または前記放出部に設けられた切替弁と、前記切替弁から分岐する分岐流路と、前記切替弁の駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記切替弁を駆動させることにより、前記冷却部からの流路を前記分岐流路に連通させて前記分岐流路へガスを流した後に、前記冷却部からの流路を前記放出部に連通させるものである。 In order to achieve the above object, a gas supply system of the present invention includes a gas supply source, a cooling unit that cools the gas from the gas supply source, and a gas supply target by discharging the gas cooled by the cooling unit. A gas supply system including a discharge unit that fills a flow path between the cooling unit and the discharge unit, a switching valve provided in the discharge unit, and a branch flow channel that branches from the switching valve And a control unit that controls the driving of the switching valve, and the control unit drives the switching valve to connect the flow path from the cooling unit to the branch flow path. After the gas flows, the flow path from the cooling unit communicates with the discharge unit.
かかる構成によれば、制御部が、冷却部からの流路を分岐流路に連通させてこの分岐流路へガスを流した後に、切替弁を駆動させて冷却部からの流路を放出部に連通させるので、充填開始時から冷却部によって十分に冷却されたガスをガス供給対象へ充填することができる。 According to such a configuration, the control unit causes the flow path from the cooling unit to communicate with the branch flow path and flow the gas to the branch flow path, and then drives the switching valve to release the flow path from the cooling unit to the discharge unit. Therefore, gas sufficiently cooled by the cooling unit from the start of filling can be filled into the gas supply target.
また、本発明のガス供給システムにおいて、前記制御部は、前記冷却部から送り込まれるガスの温度が所定の第1充填開始閾値以下となった際に、前記切替弁を駆動させて前記冷却部からの流路を前記放出部に連通させるものでも良い。 Further, in the gas supply system of the present invention, the control unit drives the switching valve to remove the cooling unit from the cooling unit when the temperature of the gas fed from the cooling unit becomes a predetermined first filling start threshold value or less. The channel may be communicated with the discharge portion.
また、本発明のガス供給システムにおいて、前記制御部は、前記冷却部からのガスの送り込み時間が予め設定しておいた所定の第2充填開始閾値以上となった際に、前記切替弁を駆動させて前記冷却部からの流路を前記放出部に連通させるものでも良い。 In the gas supply system of the present invention, the control unit drives the switching valve when the gas feeding time from the cooling unit is equal to or greater than a predetermined second filling start threshold value set in advance. The flow path from the cooling part may be communicated with the discharge part.
本発明のガス供給システムによれば、充填開始時から十分に冷却したガスを充填することが可能となる。 According to the gas supply system of the present invention, it is possible to fill a sufficiently cooled gas from the start of filling.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るガス供給システムについて説明する。このガス供給システムは、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行なう燃料電池が搭載された燃料電池車両に対して燃料ガスである水素ガスを供給するガスステーションに適用されるものである。 Hereinafter, a gas supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This gas supply system is applied to a gas station that supplies hydrogen gas, which is a fuel gas, to a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas. .
図1及び図2に示すように、ガス供給システム1は、ガス供給対象である車両Sに水素ガスを供給するガスステーション10内に設けられており、水素を貯蔵する水素カードル2(ガス供給源)と、水素ガスを供給対象である車両Sに搭載されている貯蔵タンクである車載水素容器に向け放出して充填するノズル3(放出部)と、これらを結ぶガス供給流路4とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ガス供給流路4には、水素カードル2側から順に、水素カードル2からの水素ガスを圧縮して吐出する圧縮機6と、圧縮機6によって所定圧力まで昇圧された水素ガスを蓄えておく蓄圧器7と、ガス供給流路4を流れる水素ガスを冷却するプレクーラ(冷却部)8と、所定流量の水素ガスをノズル3へ送り出すディスペンサ部9とが設けられている。
In the
ディスペンサ部9は、電磁式の切替弁11を備えている。この切替弁11は、ガス供給流路4に設けられており、この切替弁11には、圧縮機6の上流側に繋がる回収ライン12が接続されている。
The
この切替弁11は、制御ユニット(制御部)13に接続されており、この制御ユニット13内の駆動信号生成部にて生成されて当該制御ユニット13内の送信部から送信される駆動信号によって当該切替弁11が駆動されることにより、切替弁11とプレクーラ8との間の配管4aが、切替弁11の下流側の配管4bあるいは回収ライン12のいずれかに連通される。また、切替弁11とプレクーラ8との間の配管4aには、温度センサ14が設けられており、この温度センサ14の検出信号は、制御ユニット13内の受信部にて受信される。
The switching valve 11 is connected to a control unit (control unit) 13, and is generated by a drive signal generation unit in the
上記のガス供給システム1では、ノズル3を車両Sの車載水素容器の充填口に接続した状態にてディスペンサ部9を作動させると、水素カードル2から圧縮機6で圧縮され蓄圧器7に溜められていた水素ガスが、プレクーラ8によって予め冷却されてノズル3から車両Sの車載水素容器内へ充填される。
In the
ところで、プレクーラ8の下流側の水素ガスは、次回の充填時までの間に外気温によって暖められてしまう。すると、水素ガスの充填開始時に、プレクーラ8による冷却効果が低減された状態の水素ガスが車両Sの車載水素容器へ充填されることとなる。
このため、ガスステーション10である上記ガス供給システム1では、水素ガスの充填時に、水素ガスの温度に基づく温度モニタ制御を行っている。
By the way, the hydrogen gas on the downstream side of the
For this reason, in the
次に、ガス供給システム1における温度モニタ制御について、図3に示すフローチャートに沿って説明する。
Next, temperature monitor control in the
まず、充填作業者がノズル3を車両Sの充填口に接続し(ステップS01)、ガスステーション10側のディスペンサ部9を作動して水素ガスの充填開始操作を行う(ステップS02)。
First, the filling operator connects the
このようにすると、制御ユニット13は、切替弁11に所定の駆動信号を送信することによってガス供給流路4のプレクーラ8の下流側の配管4aと回収ライン12とを連通させ、これにより、配管4a内の水素ガスを回収ライン12へ送り込み、圧縮機6の上流側へ戻す。このように、圧縮機6の上流側へ戻された水素ガスは、圧縮機6によって再び圧縮されて蓄圧器7へ送り込まれる(ステップS03)。
In this way, the
制御ユニット13内の判定部は、温度センサ14からの検出信号に基づいて、プレクーラ8から供給される水素ガスの温度Tが予め設定されている閾値(第1充填開始閾値)以下であるかを判定し(ステップS04)、水素ガスの温度Tがこの閾値以下でない場合(ステップS04で「NO」)は、切替弁11の状態をそのまま保持し、水素ガスの回収ライン12への送り込みを継続する。
Based on the detection signal from the
ここで、この閾値の温度は、ノズル3から車両Sの車載水素容器へ水素ガスを円滑に高速充填できる温度であり、プレクーラ8から切替弁11までの配管4aの径及び長さ、切替弁11の下流側の配管4bの径及び長さ、設置場所あるいは季節などに応じて設定される。例えば、プレクーラ8での設定冷却温度が−20℃である場合は、その温度よりは高めの−15℃程度に設定される。
Here, the threshold temperature is a temperature at which hydrogen gas can be smoothly and rapidly charged from the
この温度判定の結果、水素ガスの温度Tが閾値以下であると判定部が判定したら(ステップS04で「YES」)、制御ユニット13は、切替弁11に所定の駆動信号を送信して当該切替弁11を駆動させ、ガス供給流路4のプレクーラ8の下流側の配管4aをノズル3側へ切り替えることにより、プレクーラ8を介して送り込まれる水素ガスをノズル3へ送り込む。これにより、車両Sの車載水素容器へ水素ガスが充填される(ステップS05)。
If the determination unit determines that the temperature T of the hydrogen gas is equal to or lower than the threshold as a result of the temperature determination (“YES” in step S04), the
車両Sの車載水素容器が使用圧力になると、ノズル3の遮断弁が閉じ、水素ガスの充填が終了する(ステップS06)。
When the on-vehicle hydrogen container of the vehicle S reaches the working pressure, the shutoff valve of the
以上に述べた実施形態に係るガス供給システム1によれば、制御ユニット13が切替弁11を駆動することによって、プレクーラ8からの配管4aを回収ライン12に連通させて回収ライン12へ水素ガスを流した後に、プレクーラ8からの配管4aをノズル3に連通させているので、充填開始時からプレクーラ8によって十分に冷却された水素ガスをガス供給対象である車両Sの車載水素容器へ充填することができる。
According to the
これにより、プレクーラ8の下流側にて外気温によって暖まった水素ガスを車両Sの車載水素容器へ充填することによる冷却効果の低減を極力抑えることができる。
Thereby, the reduction of the cooling effect by filling the in-vehicle hydrogen container of the vehicle S with the hydrogen gas heated by the outside air temperature downstream of the
特に、制御ユニット13が、プレクーラ8から送り込まれる水素ガスの温度Tが所定の閾値以下となった際に、切替弁11を駆動させてプレクーラ8からの配管4aをノズル3に連通させるので、良好なタイミングにて円滑に流路の切替を行うことができ、充填開始操作から充填開始までに係る時間を極力抑えつつ充填開始時から十分に冷却された水素ガスをガス供給対象である車両Sの車載水素容器へ充填することができる。
Particularly, when the temperature T of the hydrogen gas fed from the
なお、上記実施形態では、制御ユニット13による充填時の制御を水素ガスの温度に基づいて行ったが、経過時間によって制御することもできる。
この経過時間制御では、切替弁11を駆動させてガス供給流路4のプレクーラ8の下流側の配管4aをノズル3側へ切り替えるタイミングを、制御ユニット13内のタイマによって計時される充填開始後の経過時間に基づいて制御する。
In the above embodiment, the control at the time of filling by the
In this elapsed time control, the timing at which the switching valve 11 is driven to switch the
具体的には、図4に示すように、制御ユニット13は、充填作業者がノズル3を車両Sの充填口に接続し(ステップS01)、ディスペンサ部9を作動して水素ガスの充填開始操作を行うと(ステップS02)、内蔵しているタイマに基づいて充填開始操作からの時間をカウントする。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
そして、回収ライン12へ水素ガスを流した経過時間が予め設定されている閾値(第2充填開始閾値)以上であるかが判定部によって判定され(ステップS14)、その判定の結果、経過時間がこの閾値以上でない場合(ステップS14で「NO」)は、切替弁11の状態がそのまま保持され、水素ガスの回収ライン12への送り込みが継続される。
And it is determined by the determination part whether the elapsed time which flowed hydrogen gas to the
ここで、この閾値の時間は、例えば、プレクーラ8から切替弁11までの配管4aの径及び長さ、切替弁11の下流側の配管4bの径及び長さ、設置場所あるいは季節などから設定されるもので、これらプレクーラ8から切替弁11までの配管4a内の水素ガスが、プレクーラ8から送り込まれる水素ガスと十分に入れ替わり、ノズル3から車両Sの車載水素容器へ水素ガスを円滑に高速充填可能な温度まで冷却されていることが保証できる程度の時間に設定される。
Here, the threshold time is set based on, for example, the diameter and length of the
そして、この経過時間判定の結果、充填開始操作後の経過時間が閾値以上である場合(ステップS14で「YES」)には、制御ユニット13は、切替弁11に所定の駆動信号を送信して当該切替弁11を駆動させ、ガス供給流路4のプレクーラ8の下流側の配管4aをノズル3側へ切り替えることにより、プレクーラ8を介して送り込まれる水素ガスをノズル3へ送り込む。これにより、車両Sの車載水素容器へ水素ガスが充填される(ステップS05)。
If the elapsed time after the filling start operation is equal to or greater than the threshold as a result of the elapsed time determination (“YES” in step S14), the
なお、前述と同様に、車両Sの車載水素容器が使用圧力になると、ノズル3の遮断弁が閉じ、水素ガスの充填が終了する(ステップS06)。
Similarly to the above, when the on-vehicle hydrogen container of the vehicle S reaches the working pressure, the shutoff valve of the
以上説明したとおり、この経過時間に基づく制御を行うガス供給システム1の場合も、制御ユニット13が、切替弁11を駆動させることによって、プレクーラ8からの配管4aを回収ライン12に連通させて回収ライン12へ水素ガスを流した後に、プレクーラ8からの配管4aをノズル3に連通させるので、充填開始時からプレクーラ8によって十分に冷却された水素ガスをガス供給対象である車両Sの車載水素容器へ充填することができる。
As described above, also in the case of the
これにより、プレクーラ8の下流側にて外気温によって暖まった水素ガスを車両Sの車載水素容器へ充填することによる冷却効果の低減を極力抑えることができる。
Thereby, the reduction of the cooling effect by filling the in-vehicle hydrogen container of the vehicle S with the hydrogen gas heated by the outside air temperature downstream of the
特に、制御ユニット13が、プレクーラ8からの水素ガスの送り込み経過時間が所定の閾値以上となった際に、切替弁11を駆動させてプレクーラ8からの配管4aをノズル3に連通させるので、良好なタイミングにて円滑に流路の切替を行うことができ、充填開始操作から充填開始までにかかる時間を極力抑えつつ充填開始時から十分に冷却された水素ガスをガス供給対象である車両Sの車載水素容器へ充填することができる。
In particular, the
なお、上記ガス供給システム1では、回収ライン12を圧縮機6の上流側におけるガス供給流路4につないだが、この回収ライン12を水素カードル2に接続し、回収する水素ガスを水素カードル2へ戻すようにしても良い。
In the
また、図5に示すように、回収ライン12に代えてフレームアレスタや水封装置等の逆火防止装置16を備えた大気開放されている放出ライン17を設けても良い。
この場合、充填開始操作後に切替弁11を介して放出ライン17へ送り込まれる水素ガスは、逆火防止装置16を通過した後に大気に放出される。
As shown in FIG. 5, a
In this case, the hydrogen gas sent to the
なお、上記実施形態では、切替弁11をディスペンサ部9におけるプレクーラ8とノズル3との間に設けた例について説明したが、本発明における切替弁11の設置位置は、プレクーラ8の下流側であれば、ノズル3に近ければ近い方が好ましい。
In the above embodiment, an example in which the switching valve 11 is provided between the
したがって、切替弁11は、配管4bの途中やノズル3内に設けてもよく、これらの場合には、プレクーラ8で冷却された水素ガスと、プレクーラ8からノズル3までの配管4a,4b内に残留している水素ガスとの置換量が増大あるいは完全に置換されるので、より一層十分に冷却された水素ガスをガス供給対象である車両Sの車載水素容器へ充填することが可能となる。
Therefore, the switching valve 11 may be provided in the middle of the
1…ガス供給システム、2…水素カードル(ガス供給源)、3…ノズル(放出部)、4a,4b…配管(流路)、8…プレクーラ(冷却部)、11…切替弁、12…回収ライン(分岐流路)、13…制御ユニット(制御部)、17…放出ライン(分岐流路)、S…車両(ガス供給対象)。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記冷却部と前記放出部との間の流路または前記放出部に設けられた切替弁と、
前記切替弁から分岐する分岐流路と、
前記切替弁の駆動を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記切替弁を駆動させることにより、前記冷却部からの流路を前記分岐流路に連通させて前記分岐流路へガスを流した後に、前記冷却部からの流路を前記放出部に連通させるガス供給システム。 A gas supply system comprising: a gas supply source; a cooling unit that cools the gas from the gas supply source; and a discharge unit that discharges the gas cooled by the cooling unit and fills the gas supply target.
A flow path between the cooling unit and the discharge unit or a switching valve provided in the discharge unit;
A branch flow path branched from the switching valve;
A control unit for controlling the drive of the switching valve,
The control unit drives the switching valve to connect the flow path from the cooling unit to the branch flow path and flow a gas to the branch flow path, and then to change the flow path from the cooling unit to the flow path. Gas supply system that communicates with the discharge section.
前記制御部は、前記冷却部から送り込まれるガスの温度が所定の第1充填開始閾値以下となった際に、前記切替弁を駆動させて前記冷却部からの流路を前記放出部に連通させるガス供給システム。 The gas supply system according to claim 1,
The control unit drives the switching valve to connect the flow path from the cooling unit to the discharge unit when the temperature of the gas fed from the cooling unit becomes a predetermined first filling start threshold value or less. Gas supply system.
前記制御部は、前記冷却部からのガスの送り込み時間が所定の第2充填開始閾値以上となった際に、前記切替弁を駆動させて前記冷却部からの流路を前記放出部に連通させるガス供給システム。 The gas supply system according to claim 1,
The control unit drives the switching valve to communicate the flow path from the cooling unit to the discharge unit when the gas feeding time from the cooling unit becomes a predetermined second filling start threshold or more. Gas supply system.
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