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技術 タンク搭載装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 荒木康藤田敬祐
出願日 2017年9月22日 (3年3ヶ月経過) 出願番号 2017-182982
公開日 2019年4月18日 (1年8ヶ月経過) 公開番号 2019-060349
状態 未査定
技術分野 気密性の調査・試験 ガス貯蔵容器;ガスの充填・放出
主要キーワード 低圧仕様 高圧仕様 充填通路 水素燃料エンジン 方向電磁弁 ガス充填中 予冷却 外部タンク
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年4月18日)のものです。
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図面 (6)

課題

ガス充填中に生じたガス通路のリークを早期に発見すること。

解決手段

燃料電池に供給する水素ガス貯留するタンク34a及び34bと、ガスステーション10のノズル20に接続されるレセプタクル42と、タンクとレセプタクルとを連通する充填通路36と、充填通路からの水素ガスの漏れを判定する制御ユニット60と、を備え、レセプタクルは、充填通路からの水素ガスの逆流を抑制する逆止弁41を内蔵し、制御ユニットは、ガスステーションから氷点下に冷却された水素ガスがレセプタクル及び充填通路を介してタンクに供給されて充填が終了した後で、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、且つ充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で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、充填通路の圧力の単位時間当たりの低下量に基づいて充填通路からの水素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

概要

背景

タンク搭載装置に備わるタンクへのガス充填は、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)。

概要

ガス充填中に生じたガス通路のリークを早期に発見すること。燃料電池に供給する水素ガス貯留するタンク34a及び34bと、ガスステーション10のノズル20に接続されるレセプタクル42と、タンクとレセプタクルとを連通する充填通路36と、充填通路からの水素ガスの漏れを判定する制御ユニット60と、を備え、レセプタクルは、充填通路からの水素ガスの逆流を抑制する逆止弁41を内蔵し、制御ユニットは、ガスステーションから氷点下に冷却された水素ガスがレセプタクル及び充填通路を介してタンクに供給されて充填が終了した後で、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、且つ充填通路を開閉する全ての弁が閉じた状態で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、充填通路の圧力の単位時間当たりの低下量に基づいて充填通路からの水素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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ガス消費機器に供給するガス貯留するタンクと、ガス供給設備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

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

技術分野

0001

本発明は、タンク搭載装置に関する。

背景技術

0002

タンク搭載装置に備わるタンクへのガス充填は、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)。

先行技術

0003

特開2014−55600号公報
特開2010−266023号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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遅れてしまう。

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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。

0007

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。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

発明の効果

0013

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。

図面の簡単な説明

0014

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。

0015

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

0016

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。

0017

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操作パネル16aが設けられている。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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の起動禁止するようにしてもよい。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

実施例

0053

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。

0054

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

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