JP2017137926A - Mobile hydrogen station - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素ガス使用設備に所定の圧力で高純度水素を供給する水素ガス充填システムに関するもので、特に、燃料電池自動車や燃料電池フォークリフト等の小型移動体などの高圧水素ガスの水素ガス使用設備に、高圧水素ガスを供給する移動式の水素ステーションに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen gas filling system that supplies high-purity hydrogen to a hydrogen gas use facility at a predetermined pressure, and in particular, the use of hydrogen gas of high-pressure hydrogen gas such as a small mobile body such as a fuel cell vehicle or a fuel cell forklift. The present invention relates to a mobile hydrogen station that supplies high-pressure hydrogen gas to equipment.
近年、エネルギーの自給率を高め、環境改善のためのクリーンなエネルギー源として、水素を利用した燃料電池自動車などが急速に実用化されている。燃料電池自動車の普及には、水素供給インフラとなる水素ステーションの整備が不可欠である。
しかしながら、水素ステーションが普及する以前には、小規模な充填設備や水素ガス欠時の緊急用充填設備が不可欠である。その際、十分な保安距離を有した充填設備の設置場所が非常に限定されており、従来の設計思想で小規模の水素ステーションを設計した場合、設備コストが高価になることが予想される。
In recent years, fuel cell vehicles using hydrogen have been rapidly put into practical use as a clean energy source for improving the self-sufficiency of energy and improving the environment. For the spread of fuel cell vehicles, it is indispensable to develop a hydrogen station as a hydrogen supply infrastructure.
However, before hydrogen stations become widespread, small-scale filling facilities and emergency filling facilities in the event of hydrogen gas shortage are essential. At that time, the installation location of the filling equipment having a sufficient safety distance is very limited, and when a small hydrogen station is designed by the conventional design concept, the equipment cost is expected to be high.
従来の水素ステーションの場合、コンプレッサー(圧縮機)を用いて、蓄圧器に高圧水素ガスを予め充填させて、蓄圧器から燃料電池自動車に水素ガスを充填している(例えば、特許文献1を参照)。
通常、従来の水素ステーションに用いられる蓄圧器は、水素ガスを高圧で貯蔵するため、多くの本数が必要になる。また、従来の水素ステーションでは、水素ガスを圧縮する圧縮機が必要になる。さらに、燃料電池自動車に高圧の水素ガスを充填する場合において、直接燃料タンクに供給すると、高圧ガスの温度を安全性の基準温度80℃以下にすることが困難となるため、燃料タンクに供給する前に冷却が必要で、そのための冷却設備(プレクーラ)を設けることから、水素ガス充填装置の大型化は避けられない。しかし、水素ステーションあるいは各種プロセスにおける設置場所には厳しい制限があり、こうした条件下での水素ガス充填装置の大型化は大きな課題である。
さらに、近年では、多様な場所での水素ガス供給の必要性が高まっており、移動可能な水素ステーションの存在が求められている。
In the case of a conventional hydrogen station, a compressor (compressor) is used to pre-fill the accumulator with high-pressure hydrogen gas, and the fuel cell vehicle is filled with hydrogen gas from the accumulator (see, for example, Patent Document 1). ).
Usually, many accumulators used in conventional hydrogen stations are required to store hydrogen gas at a high pressure. Moreover, in the conventional hydrogen station, the compressor which compresses hydrogen gas is needed. Furthermore, when the fuel cell vehicle is filled with high-pressure hydrogen gas, if it is directly supplied to the fuel tank, it becomes difficult to set the temperature of the high-pressure gas to a safety reference temperature of 80 ° C. or lower. Since cooling is necessary in advance and a cooling facility (precooler) is provided for that purpose, an increase in the size of the hydrogen gas filling device is inevitable. However, there are severe restrictions on the installation location in the hydrogen station or various processes, and the enlargement of the hydrogen gas filling apparatus under such conditions is a major issue.
Furthermore, in recent years, the necessity of supplying hydrogen gas at various places has been increasing, and the existence of a movable hydrogen station has been demanded.
上記状況に鑑みて、本発明は、比較的単純な構成で、水素ガスを水素ガス使用設備に充填することが可能で、小型化、省エネ化を実現する移動式の水素ステーションを提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention provides a mobile hydrogen station that can be filled with hydrogen gas in equipment using hydrogen gas with a relatively simple configuration, and that achieves downsizing and energy saving. Objective.
上記課題を解決するため、本発明の移動式水素ステーションは、水素ガスを所定の圧力で水素ガス使用設備に供給する差圧充填方式による水素ガス充填装置であって、水素ガスを圧縮した状態で蓄える水素ガス蓄圧器と、水素ガス蓄圧器へ水素ガスを充填する蓄ガス器ユニットと、水素ガス蓄圧器に蓄えられた水素ガスを定量吐出して水素ガス使用設備へ充填するディスペンサーとから成り、水素ガス蓄圧器,蓄ガス器ユニットおよびディスペンサーは、牽引車による牽引が可能なトレーラに搭載され、ディスペンサーは、トレーラから取外し可能な構成である。
水素ガス蓄圧器,蓄ガス器ユニットおよびディスペンサーから構成されるコンパクトな構成であり、他の牽引車に引かれるトレーラにこれらの装置を搭載して容易に移動させることができる。また、ディスペンサーは、トレーラから取外し可能な構造であるため、ディスペンサーを取り外して、トレーラを移動させることも可能である。
In order to solve the above-mentioned problems, the mobile hydrogen station of the present invention is a hydrogen gas filling device by a differential pressure filling method for supplying hydrogen gas to a facility using hydrogen gas at a predetermined pressure, in a state where the hydrogen gas is compressed. It consists of a hydrogen gas pressure accumulator that stores, a gas accumulator unit that fills the hydrogen gas pressure accumulator with hydrogen gas, and a dispenser that quantitatively discharges the hydrogen gas stored in the hydrogen gas pressure accumulator to fill the hydrogen gas using equipment, The hydrogen gas pressure accumulator, the gas accumulator unit, and the dispenser are mounted on a trailer that can be pulled by a towing vehicle, and the dispenser is configured to be removable from the trailer.
It is a compact configuration composed of a hydrogen gas pressure accumulator, a gas accumulator unit, and a dispenser, and can be easily moved by mounting these devices on a trailer pulled by another towing vehicle. Further, since the dispenser has a structure that can be detached from the trailer, the trailer can be moved by removing the dispenser.
また、本発明の移動式水素ステーションにおいて、トレーラは、台座部を覆うハウジングを有し、ハウジングには、換気用の通気孔および水素ガス蓄圧器のメインバルブを手動で開閉するためのメインバルブ操作扉が設けられ、メインバルブ操作扉は、ハウジングを台座部に設置した状態において、手動でのメインバルブの開閉を可能とする位置に設けられることが好ましい。換気用の通気孔が設けられることで、ガス漏れ等の際にハウジング内に水素ガスが充満することを防止できる。また、ハウジングを台座部に設置した状態において水素ガス蓄圧器のメインバルブを開閉できることにより、水素ガス蓄圧器の使用時の利便性を高める。
ハウジング内にガスセンサを設け、換気用の通気孔の開閉をガスセンサからの信号により自動制御で行うものでもよい。
Further, in the mobile hydrogen station of the present invention, the trailer has a housing that covers the pedestal portion, and the housing has a main valve operation for manually opening and closing the ventilation vent and the main valve of the hydrogen gas pressure accumulator. A door is provided, and the main valve operation door is preferably provided at a position where the main valve can be manually opened and closed in a state where the housing is installed on the pedestal. By providing the ventilation hole, it is possible to prevent the housing from being filled with hydrogen gas in the event of a gas leak or the like. In addition, since the main valve of the hydrogen gas pressure accumulator can be opened and closed in a state where the housing is installed on the pedestal, the convenience during use of the hydrogen gas pressure accumulator is enhanced.
A gas sensor may be provided in the housing, and the ventilation hole may be opened and closed automatically by a signal from the gas sensor.
本発明の移動式水素ステーションにおける上記台座部に、更に燃料電池ユニットが搭載され、水素ガス蓄圧器の残留水素ガスの圧力が所定閾値以下の低圧に達した場合、残留水素ガスが燃料電池ユニットに供給され、燃料電池ユニットが水素ガス充填装置の非常用電源あるいは節電用電源として用いられることであってもよい。
従来は、水素ガスボンベ内に残留する水素ガスの圧力が0.05〜1MPa程度の低圧状態になると、不要なガスボンベとして回収されていた。しかし、0.05〜1MPa程度の低圧の水素ガスであっても、燃料電池ユニットに供給する水素ガスに用いることは可能である。そこで、残留水素ガスの圧力が0.05〜1MPa程度の低圧のガスボンベを回収せずに、残留水素ガスを燃料電池ユニットに供給するガスボンベとして使用し、残留する低圧(0.05〜1MPa)の水素ガスを燃料電池ユニットに使用する。そして、燃料電池ユニットを水素ガス充填装置の非常用電源あるいは節電用電源として用いることで、水素ガス充填装置の省エネ化を実現するのである。
When the fuel cell unit is further mounted on the pedestal portion in the mobile hydrogen station of the present invention and the residual hydrogen gas pressure of the hydrogen gas accumulator reaches a low pressure below a predetermined threshold, the residual hydrogen gas is transferred to the fuel cell unit. The supplied fuel cell unit may be used as an emergency power source or a power saving power source for the hydrogen gas filling device.
Conventionally, when the pressure of the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas cylinder becomes a low pressure state of about 0.05 to 1 MPa, it is recovered as an unnecessary gas cylinder. However, even low-pressure hydrogen gas of about 0.05 to 1 MPa can be used for hydrogen gas supplied to the fuel cell unit. Therefore, the residual hydrogen gas is used as a gas cylinder for supplying the residual hydrogen gas to the fuel cell unit without recovering the low-pressure gas cylinder whose pressure is about 0.05 to 1 MPa, and the residual low-pressure (0.05 to 1 MPa) is used. Hydrogen gas is used for the fuel cell unit. Then, by using the fuel cell unit as an emergency power source or a power saving power source for the hydrogen gas filling device, energy saving of the hydrogen gas filling device is realized.
また、上記台座部に圧縮機が更に設けられ、該圧縮機が移動可能でありトレーラの台座部から分離取外し自在である、或は、圧縮機がトレーラの台座部に固定され、圧縮機が水素ガス蓄圧器に水素ガスを圧縮充填することでもよい。水素ガス蓄圧器の圧力が下がってくると、差圧充填方式による水素ガス充填が困難になる。そこで、圧力が下がってきても、圧縮機を用いて、水素ガスボンベから水素ガス蓄圧器に水素ガスを圧縮充填することにより、差圧充填が継続して行えるようにする。 Further, the pedestal portion is further provided with a compressor, the compressor is movable and can be separated and removed from the pedestal portion of the trailer, or the compressor is fixed to the pedestal portion of the trailer, and the compressor is The gas accumulator may be compressed and filled with hydrogen gas. When the pressure of the hydrogen gas accumulator decreases, it becomes difficult to fill the hydrogen gas by the differential pressure filling method. Therefore, even if the pressure decreases, the differential pressure filling can be continuously performed by compressing and filling the hydrogen gas from the hydrogen gas cylinder to the hydrogen gas accumulator using the compressor.
本発明の移動式水素ステーションにおけるディスペンサーは、水素ガス入力口から水素ガス出力口に至るまでの主系統に配管が無く継手だけで構成されている、或は、主系統の一部に配管が残っている構成で配管数が継手総数の20%以下であることが好ましい。
これにより小型化を実現し、トレーラへの搭載を容易にすることができる。主系統に配管が無く継手だけで構成されているのが好ましいが、主系統の一部に配管が残っていても構わない。但し、ディスペンサーのコンパクト化を図るために、配管は極力少ない方が良く、主系統の一部に配管が残っている構成であっても、配管数は継手総数の20%以下、すなわち、継手の個数が10個の場合、配管は1個または2個にする。
The dispenser in the mobile hydrogen station of the present invention has no piping in the main system from the hydrogen gas input port to the hydrogen gas output port, and is composed of only joints, or the piping remains in a part of the main system. In the configuration, the number of pipes is preferably 20% or less of the total number of joints.
As a result, downsizing can be realized and mounting on a trailer can be facilitated. Although it is preferable that the main system has no piping and only the joint is used, the piping may remain in a part of the main system. However, in order to make the dispenser compact, the number of pipes should be as small as possible. Even if the pipe remains in a part of the main system, the number of pipes is 20% or less of the total number of joints, that is, the number of joints. If the number is 10, use 1 or 2 pipes.
ここで、継手とは、2つの機械部分をつなぐ部品を言うが、従来、水素ガスが流れる配管とそれらの配管をつなぐ管継手が多く用いられていた。本発明ではディスペンサーのコンパクト化を図るために、できるだけ配管を無くし、或は、一部分のみに配管を用いるようにし、管継手ではなく、直接的に弁と弁、弁と計器、計器とオリフィスを繋ぐ継手部品を用いることにした。この継手部品の構成、すなわち、第1の弁等と第2の弁等を繋ぐ継手部品の構成として、例えば、第1の弁等を繋ぐ第1継手と、第2の弁等を繋ぐ第2継手と、第1継手と第2継手の突き合わせ部を覆い結合させるクランプ部材と、クランプ部材を締め付けるボルトとナットが挙げられる。 Here, the joint refers to a component that connects two mechanical parts. Conventionally, a pipe through which hydrogen gas flows and a pipe joint that connects these pipes have been often used. In the present invention, in order to make the dispenser compact, pipes are eliminated as much as possible, or only a part of the pipes are used, and instead of pipe joints, valves and valves, valves and gauges, gauges and orifices are directly connected. We decided to use joint parts. As the structure of this joint part, that is, the structure of the joint part that connects the first valve and the like to the second valve and the like, for example, the first joint that connects the first valve and the like, and the second that connects the second valve and the like Examples include a joint, a clamp member that covers and joins the butted portions of the first joint and the second joint, and a bolt and a nut that tighten the clamp member.
本発明の移動式水素ステーションにおける水素ガス蓄圧器は、蓄圧器内部に蓄圧された水素ガスを冷却する冷却手段を備え、差圧充填方式による水素ガス充填装置のプレクーラとして機能するものであることが好ましい。
上記構成によれば、別途プレクーラを設置するよりも、より小型化を図ることができ、トレーラへの搭載を容易にする。
The hydrogen gas pressure accumulator in the mobile hydrogen station of the present invention includes a cooling means for cooling the hydrogen gas accumulated in the pressure accumulator, and functions as a precooler of a hydrogen gas filling device by a differential pressure filling method. preferable.
According to the said structure, size reduction can be achieved rather than installing a precooler separately, and the mounting to a trailer is made easy.
本発明の移動式水素ステーションにおける水素ガス蓄圧器は、蓄圧器内の水素ガスの圧力および温度を測定することにより、水素ガス使用設備に充填する水素ガスの流量および充填量を算定するものであることが好ましい。
これによると、コリオリ方式等の高価な流量計を用いることなく充填量を計測できることから、装置全体のコスト削減に貢献できる。圧力計および温度計は、より正確に圧力と温度を測定するために、蓄圧器の中の温度と圧力を測定できるコネクタを設置する。このコネクタには、開閉弁付きと開閉弁無しの場合がある。また、蓄圧器の出口付近に圧力計を設置して水素ガスの圧力を計測し、蓄圧器の外面に温度計を設置することにより蓄圧器の温度を測定することでも良い。あるいは、上述の両方のやり方をそれぞれ行い、圧力計および温度計を設置する場合もある。そして、測定結果に基づいて、水素ガス使用設備に充填する水素ガスの流量および充填量を算定する。
なお、蓄圧器が複数ある場合、各々の蓄圧器内の水素ガスの圧力および温度を測定して、測定された各々の充填量を合算することができる。
The hydrogen gas pressure accumulator in the mobile hydrogen station of the present invention calculates the flow rate and amount of hydrogen gas to be filled in the facility using hydrogen gas by measuring the pressure and temperature of the hydrogen gas in the pressure accumulator. It is preferable.
According to this, since the filling amount can be measured without using an expensive flow meter such as the Coriolis method, it is possible to contribute to the cost reduction of the entire apparatus. Pressure gauges and thermometers are equipped with connectors that can measure the temperature and pressure in the accumulator to measure pressure and temperature more accurately. This connector may or may not have an on-off valve. Alternatively, a pressure gauge may be installed near the outlet of the accumulator to measure the pressure of hydrogen gas, and a thermometer may be installed on the outer surface of the accumulator to measure the temperature of the accumulator. Alternatively, both of the above-described methods may be performed, and a pressure gauge and a thermometer may be installed. And based on a measurement result, the flow volume and filling amount of the hydrogen gas with which hydrogen gas using equipment is filled are calculated.
When there are a plurality of pressure accumulators, the pressure and temperature of the hydrogen gas in each pressure accumulator can be measured, and the measured filling amounts can be added together.
蓄圧器の最終充填量は、充填前の圧力と温度と充填後の圧力と温度から計算した重量の差から計算をする。その際、充填後の蓄圧器内の温度が安定するまで内部温度をモニターする。通常5秒から60秒程度待った後、安定した温度に基づいて計算する。さらに、より高精度な充填量を求められる場合、蓄圧器から流量制御弁との間の残留水素による計算誤差を補正するために、その部分の容量、残圧と温度から計算した数値を用い補正することにより、より正確な充填量を計算する。 The final filling amount of the accumulator is calculated from the difference in weight calculated from the pressure and temperature before filling and the pressure and temperature after filling. At that time, the internal temperature is monitored until the temperature in the pressure accumulator after filling is stabilized. Usually, after waiting for about 5 to 60 seconds, calculation is performed based on a stable temperature. Furthermore, when a more accurate filling amount is required, in order to correct the calculation error due to residual hydrogen between the accumulator and the flow control valve, correction is made using numerical values calculated from the capacity, residual pressure and temperature of that part. To calculate a more accurate filling amount.
また、算定した流量情報は、水素ガス使用設備に充填する水素ガスの流量制御用に設置した複数のオリフィスの選択や、或はオリフィスの替わりに用いる流量制御弁の制御に利用する。また、水素ガス使用設備の充填量の計算などに利用する。 The calculated flow rate information is used to select a plurality of orifices installed for controlling the flow rate of hydrogen gas filled in the hydrogen gas use facility or to control a flow rate control valve used in place of the orifices. It is also used for calculating the filling amount of equipment using hydrogen gas.
本発明の移動式水素ステーションにおける水素ガス蓄圧器は、水素吸蔵合金を内蔵しており、水素吸蔵合金を加熱して水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスを放出し水素ガス圧力を上昇させる加圧手段と、水素吸蔵合金を冷却して水素ガス吸蔵を促し水素ガス圧力を減圧させる減圧手段を備えるものでもよい。 The hydrogen gas pressure accumulator in the mobile hydrogen station of the present invention has a built-in hydrogen storage alloy, and pressurizes the hydrogen storage alloy by heating the hydrogen storage alloy and releasing the hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy to increase the hydrogen gas pressure. Means and pressure reducing means for cooling the hydrogen storage alloy to promote hydrogen gas storage and reduce the hydrogen gas pressure may be provided.
上記構成によれば、比較的単純な構成で、高純度な水素ガスを安全に水素ガス使用設備に充填することができ、小型化、省エネ化、サイレンス化を実現でき、トレーラへの搭載を容易にする。
水素ガス充填装置側の蓄圧器が、水素吸蔵合金を内蔵していることで、水素吸蔵合金に水素ガスを吸着させた後、冷却して、未吸着の不純物を放出し除去して水素ガスを精製でき、水素吸着された水素吸蔵合金を加熱することにより水素ガスを放出して蓄圧器内の水素ガス圧力を上昇できる。すなわち、圧縮機を用いることなく、高圧の水素ガスを蓄圧器内に充填できることになる。その後、蓄圧器内の高圧水素ガスを水素ガス使用設備に充填する。
According to the above configuration, high-purity hydrogen gas can be safely filled in hydrogen gas-using equipment with a relatively simple configuration, and can be reduced in size, saved in energy, and silenced, and easily mounted on trailers. To.
Since the pressure accumulator on the hydrogen gas filling device side incorporates a hydrogen storage alloy, the hydrogen storage alloy is allowed to adsorb hydrogen gas, and then cooled to release and remove unadsorbed impurities to remove the hydrogen gas. By purifying and heating the hydrogen-absorbing hydrogen-absorbing alloy, hydrogen gas can be released to increase the hydrogen gas pressure in the pressure accumulator. That is, high pressure hydrogen gas can be filled in the accumulator without using a compressor. Thereafter, the hydrogen gas use facility is filled with the high-pressure hydrogen gas in the accumulator.
蓄圧器の周囲には、加熱手段および冷却手段が設けられる。加熱手段は、蓄圧器の周囲を加熱し、蓄圧器に内蔵された水素吸蔵合金を加熱する。そして、水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスを放出させて、蓄圧器内の水素ガス圧力を上昇させる。加熱手段は、蓄圧器内の水素ガスの加圧手段として機能することになる。一方、冷却手段は、蓄圧器の周囲を冷却し、蓄圧器に内蔵された水素吸蔵合金を冷却する。そして、水素吸蔵合金に対して水素ガス吸蔵を促して、蓄圧器内の水素ガス圧力を減圧させる。冷却手段は、蓄圧器内の水素ガスの減圧手段として機能することになる。なお、加熱手段と冷却手段は、一体化されて加熱冷却手段であってもよい。 A heating unit and a cooling unit are provided around the accumulator. A heating means heats the circumference | surroundings of a pressure accumulator and heats the hydrogen storage alloy incorporated in the pressure accumulator. Then, the hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy is released, and the hydrogen gas pressure in the pressure accumulator is increased. The heating means functions as a pressurizing means for hydrogen gas in the pressure accumulator. On the other hand, a cooling means cools the circumference | surroundings of a pressure accumulator and cools the hydrogen storage alloy incorporated in the pressure accumulator. And hydrogen gas occlusion is promoted with respect to a hydrogen storage alloy, and the hydrogen gas pressure in an accumulator is reduced. The cooling means functions as a pressure reducing means for hydrogen gas in the pressure accumulator. The heating means and the cooling means may be integrated and may be a heating and cooling means.
また、加熱手段は、水素ガス使用設備から出る排熱を用いてもよい。また、冷却手段は、装置が寒冷地に設置される場合は、外気による自然空冷を用いてもよい。水素ガス使用設備に応じて、要求される水素ガスの圧力や供給速度が異なることから、それらの要求を満足できるような温度制御が可能な手段を選ぶようにする。 Further, the heating means may use exhaust heat from the hydrogen gas use facility. The cooling means may use natural air cooling by outside air when the apparatus is installed in a cold region. Since the required pressure and supply speed of the hydrogen gas differ depending on the hydrogen gas use facility, a means capable of temperature control that satisfies these requirements is selected.
ここで、水素吸蔵合金には、既に公知のマグネシウム基合金やバナジウム基合金、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケルなどの遷移元素の基合金、希土類元素、ニオブ、ジルコニウムに対して触媒効果を持つ遷移元素(ニッケル、コバルト、アルミニウムなど)を含む合金、チタン−鉄系の金属間化合物の基合金などを用いることができる。 Here, the hydrogen storage alloys include the already known magnesium-based alloys and vanadium-based alloys, base alloys of transition elements such as titanium, manganese, zirconium and nickel, transition elements having a catalytic effect on rare earth elements, niobium and zirconium. An alloy containing (nickel, cobalt, aluminum, etc.), a base alloy of a titanium-iron intermetallic compound, or the like can be used.
本発明の移動式水素ステーションにおいて、水素ガス使用設備に供給する水素量を制御する流量制御手段は、オリフィスによる円形管路の絞り機構であることが好ましい。また異なる充填圧の蓄圧器から水素ガス使用設備に水素ガスを供給できるように、異なる径のオリフィスを並列に設けることが好ましい。水素量を制御する流量制御手段として、オリフィスを用いることで、設備がシンプルになり、簡便に水素ガスの流量を制御できる。 In the mobile hydrogen station of the present invention, it is preferable that the flow rate control means for controlling the amount of hydrogen supplied to the facility using hydrogen gas is a throttle mechanism for a circular pipe using an orifice. In addition, it is preferable to provide orifices of different diameters in parallel so that hydrogen gas can be supplied from a pressure accumulator with different filling pressures to the facility using hydrogen gas. By using an orifice as a flow rate control means for controlling the amount of hydrogen, the equipment becomes simple and the flow rate of hydrogen gas can be easily controlled.
本発明の移動式水素ステーションにおけるディスペンサーは、ディスペンサー内の制御用機器に使う窒素を供給する小型の制御用窒素供給容器を備える。この小型の制御用窒素供給容器(N2ヘッダー)は、ディスペンサー外部に設けられる窒素ボンベであって、制御用窒素供給容器よりも大容量の窒素ボンベから窒素を定期的もしくは窒素圧力が低下した場合に充填できるものである。
N2ヘッダーをディスペンサー内に設けることにより、ディスペンサーの小型化を可能にしている。N2ヘッダーは、ディスペンサー内の制御用機器(エア作動弁等)に使う窒素を供給するものであり、ディスペンサー外部の窒素ボンベから窒素を定期的に充填することにより、ディスペンサー内に窒素ボンベ等のスペースの確保が不要となり、ディスペンサーの小型化を実現するのである。N2ヘッダーには、窒素を容易に充填するためにクイックカプラが設けられており、窒素圧力が低下した際に迅速に窒素充填を可能にしている。
なお、N2ヘッダーに用いる窒素は、窒素以外にもアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスでも代用可能である。また、制御用として用いるのではなく、計装用のみとして用いる場合は、空気でも代用可能である。
The dispenser in the mobile hydrogen station of the present invention includes a small control nitrogen supply container that supplies nitrogen used for control equipment in the dispenser. Control nitrogen supply container of this small (N 2 header) is a nitrogen cylinder provided to the dispenser outside, if the regular or nitrogen pressure nitrogen from the nitrogen gas cylinder of large capacity lower than control nitrogen supply vessel Can be filled.
By providing the N 2 header in the dispenser, the dispenser can be miniaturized. The N 2 header supplies nitrogen used for control devices (such as air-operated valves) in the dispenser. By periodically filling nitrogen from a nitrogen cylinder outside the dispenser, the dispenser can be filled with a nitrogen cylinder or the like. It is not necessary to secure space, and the dispenser can be downsized. The N 2 header is provided with a quick coupler for easily filling with nitrogen, so that it can be quickly filled with nitrogen when the nitrogen pressure is lowered.
Nitrogen used for the N 2 header can be replaced with an inert gas such as argon or helium in addition to nitrogen. Further, when it is used not only for control but only for instrumentation, air can be substituted.
本発明の移動式水素ステーションにおける蓄ガス器ユニットには、水素ガス使用設備からガスを抜き出すためのガス抜きコネクタが設けられたことが好ましい。例えば、水素ガス使用設備が燃料電池自動車(FCV)である場合、自動車検査登録の際に自動車から水素ガスを抜き取る必要がある。そこで、蓄ガス器ユニットにガス抜きコネクタを設け、必要に応じて水素ガス使用設備から、水素ガスを抜き取ることを可能にしたものである。 The gas storage unit in the mobile hydrogen station of the present invention is preferably provided with a gas vent connector for extracting gas from the hydrogen gas using facility. For example, when the hydrogen gas use facility is a fuel cell vehicle (FCV), it is necessary to extract hydrogen gas from the vehicle at the time of vehicle inspection registration. Therefore, a gas vent connector is provided in the gas accumulator unit so that the hydrogen gas can be extracted from the hydrogen gas use facility as required.
本発明の移動式水素ステーションにおける水素ガス蓄圧器とディスペンサーの間には、水素ガスを等エンタルピー断熱膨張させる断熱膨張用チャンバーが設けられ、水素ガス蓄圧器に蓄圧された水素ガスが断熱膨張用チャンバーに移動することにより、水素ガスが膨張して平均分子間距離が大きくなり、ファンデルワールス引力に起因するポテンシャルエネルギーを増加させた分だけ分子の平均運動エネルギーが減少し、水素ガスの温度を降下させることが好ましい。断熱膨張用チャンバーが設けられることにより、水素ガス蓄圧器からディスペンサーへと水素ガスが送られる際に、水素ガスを予め冷却することができ、水素ガス使用設備への充填時における急激な温度上昇を抑制するためのプレクーラとして断熱膨張用チャンバーを利用することができる。 Between the hydrogen gas accumulator and the dispenser in the mobile hydrogen station of the present invention, an adiabatic expansion chamber for adiabatic expansion of hydrogen gas is provided, and the hydrogen gas accumulated in the hydrogen gas accumulator is adiabatic expansion chamber The hydrogen gas expands and the average intermolecular distance increases, and the average kinetic energy of the molecule decreases and the temperature of the hydrogen gas decreases by increasing the potential energy caused by van der Waals attraction. It is preferable to make it. By providing a chamber for adiabatic expansion, when hydrogen gas is sent from the hydrogen gas pressure accumulator to the dispenser, the hydrogen gas can be cooled in advance, and the temperature rises rapidly when filling the hydrogen gas using equipment. An adiabatic expansion chamber can be used as a precooler for suppression.
本発明の移動式水素ステーションにおけるディスペンサーから出力した水素ガスを水素ガス使用設備に充填する際に水素ガスの流れを表示するインジケータが設けられ、インジケータは、水素ガスの流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置されたピストンである。
第1の観点のピストンは、流路を横貫する方向の水素ガス充填装置側から第1の圧力を受ける第1の受圧端面と、流路を横貫する方向の水素ガス使用設備の側から第2の圧力を受ける第2の受圧端面を備える。第1の観点のピストンにおいて、第1の受圧端面の面積は、第2の受圧端面の面積より小さく、第1の受圧端面から第2の受圧端面にかけて貫通孔が設けられている。
When the hydrogen gas output from the dispenser in the mobile hydrogen station of the present invention is filled in the hydrogen gas use facility, an indicator for displaying the flow of the hydrogen gas is provided, and the indicator moves in a direction crossing the flow path of the hydrogen gas. It is a piston arranged in a possible state.
The piston according to the first aspect includes a first pressure receiving end surface that receives a first pressure from the hydrogen gas filling device side in a direction traversing the flow path, and a second from the side of the hydrogen gas using facility in a direction traversing the flow path. A second pressure-receiving end face that receives the pressure of the first pressure. In the piston of the first aspect, the area of the first pressure receiving end face is smaller than the area of the second pressure receiving end face, and a through hole is provided from the first pressure receiving end face to the second pressure receiving end face.
そして、第1の受圧端面が水素ガス充填装置側、第2の受圧端面が水素ガス使用設備側になるようにピストンが配置される。
充填中には、高圧側となる水素ガス充填装置側と低圧側となる水素ガス使用設備側の圧力差により、ピストンが水素ガス使用設備側に移動する。一方、充填完了時には、水素ガス充填装置側と水素ガス使用設備側が同圧となり、ピストンが水素ガス充填装置側に移動する。これによって、外部から見える表示が変化する。
The piston is disposed so that the first pressure receiving end face is on the hydrogen gas filling device side and the second pressure receiving end face is on the hydrogen gas using facility side.
During filling, the piston moves to the hydrogen gas using equipment side due to the pressure difference between the hydrogen gas filling device side on the high pressure side and the hydrogen gas using equipment side on the low pressure side. On the other hand, when the filling is completed, the hydrogen gas filling device side and the hydrogen gas using equipment side have the same pressure, and the piston moves to the hydrogen gas filling device side. As a result, the externally visible display changes.
これは、充填中における高圧側(水素ステーション側)と低圧側(水素使用設備)の圧力差を利用し、インジケータとなるピストンが機械的かつ自動的に動作するようにしたものである。
このようなインジケータが設けられることにより、水素ステーションからFCV等の水素使用設備に水素ガスを充填する際、水素ガスが充填中であるのか、或は、充填完了しているのかを可視化することができる。また、コンパクトな装置であるため、移動式水素ステーションのコンパクト化にも貢献する。上記の構成は、オリフィスを用いる場合に特に有効である。
インジケータは、外部から見える表示が変化するものであれば良く、例えば、表示ラインが見え隠れしたり、表示窓が設けられたりするものであっても良い。
This utilizes a pressure difference between the high-pressure side (hydrogen station side) and the low-pressure side (hydrogen-using facility) during filling so that the piston serving as an indicator operates mechanically and automatically.
By providing such an indicator, it is possible to visualize whether hydrogen gas is being filled or has been filled when hydrogen gas is charged from a hydrogen station to a hydrogen-using facility such as FCV. it can. In addition, since it is a compact device, it contributes to the compactness of mobile hydrogen stations. The above configuration is particularly effective when an orifice is used.
The indicator may be any indicator as long as the display visible from the outside changes. For example, the indicator may be one in which a display line is visible or hidden or a display window is provided.
また、本発明の移動式水素ステーションにおけるディスペンサーから出力した水素ガスを水素ガス使用設備に充填する際に水素ガスの流れを表示するインジケータが設けられ、インジケータは、水素ガスの流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置されたピストンである。
第2の観点のピストンは、流路を横貫する方向の水素ガス充填装置側から第1の圧力を受ける第1の受圧端面と、流路を横貫する方向の水素ガス使用設備の側から第2の圧力を受ける第2の受圧端面を備える。第2の観点のピストンにおいて、第1の受圧端面の面積は、第2の受圧端面の面積と等しく、第1の受圧端面から第2の受圧端面にかけて貫通孔が設けられている。
In addition, an indicator for displaying the flow of the hydrogen gas when the hydrogen gas output from the dispenser in the mobile hydrogen station according to the present invention is filled in the hydrogen gas use facility is provided, and the indicator extends in the direction crossing the hydrogen gas flow path. It is the piston arrange | positioned in the state which can be moved to.
The piston according to the second aspect includes a first pressure receiving end surface that receives a first pressure from the hydrogen gas filling device side in a direction traversing the flow path, and a second from the side of the hydrogen gas using facility in a direction traversing the flow path. A second pressure-receiving end face that receives the pressure of the first pressure. In the piston of the second aspect, the area of the first pressure receiving end face is equal to the area of the second pressure receiving end face, and a through hole is provided from the first pressure receiving end face to the second pressure receiving end face.
そして、第1の受圧端面が水素ガス充填装置側、第2の受圧端面が水素ガス使用設備側に配置される。
充填中には、高圧側となる水素ガス充填装置側と低圧側となる水素ガス使用設備側の圧力差により、ピストンが水素ガス使用設備側に移動する。一方、充填完了時には、水素ガス充填装置側と水素ガス使用設備側が同圧となり、ピストンに取付けられた弾性体の弾性力により、ピストンが水素ガス充填装置側に移動する。これによって、外部から見える表示が変化する。
The first pressure receiving end face is disposed on the hydrogen gas filling device side, and the second pressure receiving end face is disposed on the hydrogen gas using facility side.
During filling, the piston moves to the hydrogen gas using equipment side due to the pressure difference between the hydrogen gas filling device side on the high pressure side and the hydrogen gas using equipment side on the low pressure side. On the other hand, when the filling is completed, the hydrogen gas filling device side and the hydrogen gas using equipment side have the same pressure, and the piston moves to the hydrogen gas filling device side by the elastic force of the elastic body attached to the piston. As a result, the externally visible display changes.
第2の観点のピストンでは、第1の受圧端面の面積を、第2の受圧端面の面積と等しくすることで、ピストンの形状が簡易となり、製造を容易にし、製造コストを下げることができる。ここで、ピストンに取付けられた弾性体は、充填完了時にその弾性体の弾性力により、ピストンが水素ガス充填装置側に移動するものであれば良く、例えば、スプリングが好適に用いることができる。 In the piston according to the second aspect, by making the area of the first pressure receiving end face equal to the area of the second pressure receiving end face, the shape of the piston is simplified, the manufacturing is facilitated, and the manufacturing cost can be reduced. Here, the elastic body attached to the piston is not particularly limited as long as the piston moves to the hydrogen gas filling apparatus side by the elastic force of the elastic body when the filling is completed. For example, a spring can be used preferably.
本発明の移動式水素ステーションによれば、比較的単純な構成で、水素ガスを水素ガス使用設備に充填でき、小型化、省エネ化を実現すると共に、移動可能で、様々な場所での水素ガス供給を可能にするといった効果がある。 According to the mobile hydrogen station of the present invention, hydrogen gas can be filled in the hydrogen gas use facility with a relatively simple configuration, realizing miniaturization and energy saving, movable, and hydrogen gas in various places. There is an effect of enabling supply.
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and many changes and modifications can be made.
図1は、実施例1の移動式水素ステーションのシステム構成図を示している。
図1に示されるように、水素カードル2は、蓄ガス器ユニット6、蓄圧器3およびディスペンサー1に接続されており、ディスペンサー1に設けられた充填カプラ19から水素ガス使用設備(FCV)4に水素ガスが充填される。蓄ガス器ユニット6、蓄圧器3及びディスペンサー1は、トレーラ7上に搭載されている。
蓄ガス器ユニット6には、バルブ(33,34)が設けられており、バルブ34を閉じた状態でバルブ33を開けることで、水素カードル2から蓄圧器3へ水素ガスを充填することが可能である。また、充填バルブ33を閉じた状態でバルブ34を開けることで、蓄圧器3から水素ガス使用設備4へ水素ガスを充填することができる。メインバルブ46は手動で開閉することが可能であり、閉じておくことで、水素ガスのガス漏れを防止することが可能である。
FIG. 1 shows a system configuration diagram of the mobile hydrogen station of the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the hydrogen curdle 2 is connected to the gas accumulator unit 6, the pressure accumulator 3, and the dispenser 1, and from the filling coupler 19 provided in the dispenser 1 to the hydrogen gas use facility (FCV) 4. Filled with hydrogen gas. The gas accumulator unit 6, the pressure accumulator 3 and the dispenser 1 are mounted on a trailer 7.
The gas accumulator unit 6 is provided with valves (33, 34). By opening the valve 33 with the valve 34 closed, it is possible to fill the accumulator 3 with hydrogen gas from the hydrogen curdle 2. It is. In addition, by opening the valve 34 with the filling valve 33 closed, the hydrogen gas can be filled from the pressure accumulator 3 to the hydrogen gas using equipment 4. The main valve 46 can be manually opened and closed, and by closing it, it is possible to prevent hydrogen gas from leaking.
図2は、実施例1の移動式水素ステーションの系統ブロック図を示している。
蓄ガス器ユニット6は、水素カードル2に充填されている水素ガスを蓄圧器3に充填する。
蓄ガス器ユニット6は、バルブ(33,34)、ストレーナー76および圧力弁77から成る。また、図示しないが、蓄ガス器ユニット6にはN2ヘッダーが設けられており、蓄ガス器ユニット6の内部に残存する水素ガス等を放出する役割を果たしている。蓄圧器3にはメインバルブ46が設けられており、水素カードル2からの水素ガスの充填や、水素ガス使用設備4への水素ガスの充填を行う際には、メインバルブ46を開放して使用する。水素カードル2から蓄圧器3への水素ガスの充填は、バルブ34を閉じた状態でバルブ33を開けることによって行う。また、蓄圧器3から水素ガス使用設備4への水素ガスの充填は、バルブ33を閉じた状態でバルブ34を開けることによって行う。
蓄圧器3から送られた水素ガスは、ディスペンサー1に設けられた水素ガス入力口1aから水素ガス出力口1bへと送られ、離脱カプラ18、充填カプラ19を順に通って、水素ガス使用設備4に充填される。
なお、本実施例では、蓄圧器3には水素吸蔵合金が内蔵されているため、圧縮機36を設けない構成となっているが、図2に示すように、水素カードル2と蓄ガス器ユニット6の間に圧縮機36を設けてもよい。
FIG. 2 shows a system block diagram of the mobile hydrogen station of the first embodiment.
The gas accumulator unit 6 fills the pressure accumulator 3 with hydrogen gas filled in the hydrogen curdle 2.
The gas storage unit 6 includes a valve (33, 34), a strainer 76 and a pressure valve 77. Although not shown, the gas storage unit 6 is provided with an N2 header, and plays a role of releasing hydrogen gas remaining in the gas storage unit 6. The accumulator 3 is provided with a main valve 46, and is used by opening the main valve 46 when filling the hydrogen gas from the hydrogen curdle 2 or filling the hydrogen gas using equipment 4 with the hydrogen gas. To do. Filling the pressure accumulator 3 with hydrogen gas from the hydrogen curdle 2 is performed by opening the valve 33 with the valve 34 closed. Further, the hydrogen gas filling from the pressure accumulator 3 to the hydrogen gas using equipment 4 is performed by opening the valve 34 with the valve 33 closed.
The hydrogen gas sent from the pressure accumulator 3 is sent from the hydrogen gas input port 1a provided in the dispenser 1 to the hydrogen gas output port 1b, and passes through the separation coupler 18 and the filling coupler 19 in this order, and the hydrogen gas using equipment 4 Filled.
In the present embodiment, since the pressure accumulator 3 contains a hydrogen storage alloy, the compressor 36 is not provided. However, as shown in FIG. 2, the hydrogen curdle 2 and the gas accumulator unit are provided. A compressor 36 may be provided between the six.
図2において、水素ガス入力口1aから水素ガス出力口1bまで直線で表示される系統は、ディスペンサー1における主系統を示している。
水素ガス入力口1aは、継手51を介して、水素1次側圧力計11と接続されている。水素1次側圧力計11は、継手52を介して、遮断弁12と接続されている。遮断弁12は、継手53を介して、ストレーナー13と接続されている。ストレーナー13は、継手54を介して、水素減圧弁14と接続されている。水素減圧弁14は、継手55を介して、オリフィス15と接続されている。オリフィス15は、継手56を介して、逆止弁16と接続されている。逆止弁16は、継手57を介して、水素2次側圧力計17と接続されている。水素2次側圧力計17は、継手58を介して、水素ガス出力口1bへと接続されている。
上記のように、ディスペンサー1の主系統においては、配管は無く継手だけで構成されるコンパクトな設計となっている。
In FIG. 2, a system displayed in a straight line from the hydrogen gas input port 1 a to the hydrogen gas output port 1 b indicates a main system in the dispenser 1.
The hydrogen gas input port 1 a is connected to the hydrogen primary pressure gauge 11 through a joint 51. The hydrogen primary pressure gauge 11 is connected to the shutoff valve 12 through a joint 52. The shut-off valve 12 is connected to the strainer 13 via a joint 53. The strainer 13 is connected to the hydrogen pressure reducing valve 14 via a joint 54. The hydrogen pressure reducing valve 14 is connected to the orifice 15 through a joint 55. The orifice 15 is connected to the check valve 16 through a joint 56. The check valve 16 is connected to the hydrogen secondary pressure gauge 17 via a joint 57. The hydrogen secondary pressure gauge 17 is connected to the hydrogen gas output port 1b through a joint 58.
As described above, the main system of the dispenser 1 has a compact design including only joints without piping.
水素ガス出力口1bと水素ガス使用設備4とをつなぐメタルフレキシブルホースには、離脱カプラ18と充填カプラ19が設けられ、充填カプラ19を水素ガス使用設備4に差し込んで水素ガスを充填する。メタルフレキシブルホースの長さは略4mである。 The metal flexible hose connecting the hydrogen gas output port 1b and the hydrogen gas using equipment 4 is provided with a detaching coupler 18 and a filling coupler 19, and the filling coupler 19 is inserted into the hydrogen gas using equipment 4 and filled with hydrogen gas. The length of the metal flexible hose is approximately 4 m.
次に、ディスペンサー1の補助系統を説明する。
遮断弁12は、補助系統として、セレクタスイッチ22と接続されている。同じく、セレクタスイッチ22は、窒素ヘッダー圧力計21が接続されたN2ヘッダー20に接続されている。セレクタスイッチ22は、遮断弁23へと接続されている。この遮断弁23は、継手58と接続されている。継手58は、手動弁24と安全弁25に接続されている。遮断弁23及び手動弁24は、排気用オリフィス26へと接続され、排気用圧力計27、背圧弁28、逆止弁29が順に接続され排気口1cへと導かれ、フレームアレスター30に接続される。安全弁25は、逆止弁29へと接続されている。
Next, the auxiliary system of the dispenser 1 will be described.
The shutoff valve 12 is connected to a selector switch 22 as an auxiliary system. Similarly, the selector switch 22 is connected to the N 2 header 20 to which the nitrogen header pressure gauge 21 is connected. The selector switch 22 is connected to the cutoff valve 23. This shut-off valve 23 is connected to a joint 58. The joint 58 is connected to the manual valve 24 and the safety valve 25. The shut-off valve 23 and the manual valve 24 are connected to an exhaust orifice 26, and an exhaust pressure gauge 27, a back pressure valve 28, and a check valve 29 are sequentially connected to the exhaust port 1 c and connected to a frame arrester 30. The The safety valve 25 is connected to a check valve 29.
図3〜5は、実施例1のトレーラの説明図であり、図3は正面図、図4は平面図、図5は右側面図を示している。図3,図5に示すように、トレーラ7は、台座部8およびハウジング9から成り、路面45上に置かれている。図3において、トレーラ7は、移動時には右から左へとトラクタ等の牽引車により牽引されて移動する。台座部8には、固定部37,連結器38,後輪40およびバンパ41が設けられ、連結器38には、前輪39が設けられている。また、図4,5に示すように、ハウジング9の内部には固定部37上に蓄圧器3が設置され、台座部8上にディスペンサー1および蓄ガス器ユニット6が設置されている。蓄圧器3と蓄ガス器ユニット6の結合部にはメインバルブ46が設けられており、メインバルブ46は手動で開閉可能である。メインバルブ46を閉めることにより、水素ガスのガス漏れを防止することが可能である。図3〜5に示すように、蓄ガス器ユニット6は、配管が20%以下であり、残りは継ぎ手だけで構成されるコンパクトな仕様となっている。
また、図示しないが、蓄ガス器ユニット6とディスペンサー1は、フレキシブル配管等で結合されている。
3-5 is explanatory drawing of the trailer of Example 1, FIG. 3 is a front view, FIG. 4 is a top view, FIG. 5 has shown the right view. As shown in FIGS. 3 and 5, the trailer 7 includes a pedestal portion 8 and a housing 9, and is placed on a road surface 45. In FIG. 3, the trailer 7 moves by being pulled by a towing vehicle such as a tractor from right to left during movement. The pedestal portion 8 is provided with a fixing portion 37, a coupler 38, a rear wheel 40 and a bumper 41, and the coupler 38 is provided with a front wheel 39. 4 and 5, the pressure accumulator 3 is installed on the fixed portion 37 inside the housing 9, and the dispenser 1 and the gas accumulator unit 6 are installed on the pedestal portion 8. A main valve 46 is provided at the joint between the pressure accumulator 3 and the gas accumulator unit 6, and the main valve 46 can be manually opened and closed. By closing the main valve 46, it is possible to prevent gas leakage of hydrogen gas. As shown in FIGS. 3 to 5, the gas storage unit 6 has a compact specification in which the piping is 20% or less and the rest is composed only of the joints.
Moreover, although not shown in figure, the gas storage unit 6 and the dispenser 1 are couple | bonded by the flexible piping etc.
図6は、実施例1のトレーラの外観正面図を示している。図6に示すように、台座部8にハウジング9を被せた状態では、台座部8上の蓄圧器,ディスペンサーおよび蓄ガス器ユニットは、全てハウジング9によって覆われている。また、台座部8およびハウジング9は、金属板等で形成されている。また、トレーラ7にはバンパ41が設けられているため、衝撃にも耐えられる構造となっている。ハウジング9には、通気孔(42a,42b)およびバルブ操作扉43が設けられている。通気孔42aは下向きに設けられており、また、通気孔42bは横向きに設けられているため、雨等の浸入は防止可能な構造である。 FIG. 6 is an external front view of the trailer according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the pressure accumulator, dispenser, and gas accumulator unit on the pedestal portion 8 are all covered with the housing 9 in a state where the pedestal portion 8 is covered with the housing 9. The pedestal portion 8 and the housing 9 are formed of a metal plate or the like. Further, since the trailer 7 is provided with a bumper 41, the trailer 7 has a structure capable of withstanding an impact. The housing 9 is provided with vent holes (42a, 42b) and a valve operation door 43. Since the vent hole 42a is provided downward and the vent hole 42b is provided laterally, the structure can prevent intrusion of rain or the like.
図7は、実施例1のトレーラのハウジング取外し時の正面図を示している。図7に示すように、ハウジング9は、台座部8から取外すことが可能である。ハウジング9を取外すことで、ハウジング9内部の点検等を行うことが可能である。また、図示しないが、ハウジング9には、開閉窓が設けられており、ハウジング9を取外すことなくディスペンサーおよび蓄ガス器ユニットを操作することが可能である。フレーム50は、蓄圧器3を保護するためのものであり、強度の高い素材で形成され、衝撃にも強い構造となっている。 FIG. 7 is a front view of the trailer according to the first embodiment when the housing is removed. As shown in FIG. 7, the housing 9 can be detached from the pedestal portion 8. By removing the housing 9, the inside of the housing 9 can be inspected. Although not shown, the housing 9 is provided with an opening / closing window, and the dispenser and the gas storage unit can be operated without removing the housing 9. The frame 50 is for protecting the pressure accumulator 3, and is formed of a high-strength material and has a structure that is resistant to impact.
図8は、実施例1のトレーラの外観平面図を示している。図8に示すように、ハウジング9には、蓄ガス器ユニットを操作するための操作扉49aと、ディスペンサーを操作するための操作扉49bが設けられている。水素ガスの充填等を行う際は、操作扉(49a,49b)を開けて蓄ガス器ユニットおよびディスペンサーを操作して行う。これに対して、例えばトレーラ7を移動させる際には、操作扉(49a,49b)を閉じて移動させる。また、ハウジング9の内部には、水素ガスのガス漏れ発生を検知する水素ガス検知器のセンサが設けられてもよい。 FIG. 8 is an external plan view of the trailer according to the first embodiment. As shown in FIG. 8, the housing 9 is provided with an operation door 49a for operating the gas storage unit and an operation door 49b for operating the dispenser. When filling with hydrogen gas or the like, the operation door (49a, 49b) is opened and the gas storage unit and the dispenser are operated. On the other hand, for example, when the trailer 7 is moved, the operation doors (49a, 49b) are closed and moved. In addition, a hydrogen gas detector sensor that detects the occurrence of hydrogen gas leak may be provided inside the housing 9.
図9は、実施例1のトレーラの外観右側面図を示している。図9に示すように、ハウジング9には、バルブ操作扉43が設けられており、バルブ操作扉43を開けて、外部から、内部に設けられたメインバルブを開閉することが可能である。 FIG. 9 is an external right side view of the trailer according to the first embodiment. As shown in FIG. 9, the housing 9 is provided with a valve operation door 43. The valve operation door 43 can be opened to open and close the main valve provided inside from the outside.
図10は、実施例1のトレーラのトラクタへの取付例を示している。図10に示すように、トレーラ7は、連結器38を介して、トラクタ44に連結されている。トラクタ44を操縦して、トレーラ7を輸送し、到着先で、水素カードルから蓄圧器へ水素ガスを充填し、或は、蓄圧器から水素ガス使用設備へ水素ガスを充填することが可能である。トレーラ7をトラクタ44に連結した際は、前輪39は折り畳んで使用する。 FIG. 10 shows an example of attachment of the trailer of Example 1 to the tractor. As shown in FIG. 10, the trailer 7 is connected to the tractor 44 via a connector 38. It is possible to steer the tractor 44, transport the trailer 7, and fill hydrogen gas from the hydrogen curl to the pressure accumulator at the arrival destination, or charge hydrogen gas from the pressure accumulator to the hydrogen gas using equipment. . When the trailer 7 is connected to the tractor 44, the front wheel 39 is folded and used.
実施例1のディスペンサーの外観図と内部構造図を、それぞれ図11と図12に示す。それぞれの図において、(1)は正面図、(2)は側面図を示している。
図11(1)に示されるように、ディスペンサー1の筐体部101の前面には扉部101aが設けられ、正面から見て左側面には水素ガス入力口1a、右側面には水素ガス出力口1bがそれぞれ設けられ、水素ガス出力口1bにはフローインジケータ87が取り付けられている。図11(2)に示されるように、筐体部101の前面上部は斜面となっており、斜面にはパネル部101cが設けられている。
パネル部101cには、水素1次側圧力計11、計装圧力計91、排気圧力計88、水素2次側圧力計17、セレクタスイッチ22が設けられている。
The external view and internal structure figure of the dispenser of Example 1 are shown in FIG. 11 and FIG. 12, respectively. In each figure, (1) is a front view and (2) is a side view.
As shown in FIG. 11 (1), a door 101a is provided on the front surface of the casing 101 of the dispenser 1, and a hydrogen gas input port 1a is provided on the left side as viewed from the front, and a hydrogen gas output is provided on the right side. A port 1b is provided, and a flow indicator 87 is attached to the hydrogen gas output port 1b. As shown in FIG. 11 (2), the front upper part of the housing part 101 is a slope, and a panel part 101c is provided on the slope.
The panel portion 101c is provided with a hydrogen primary pressure gauge 11, an instrumentation pressure gauge 91, an exhaust pressure gauge 88, a hydrogen secondary pressure gauge 17, and a selector switch 22.
実施例1のディスペンサーの主系統および補助系統について、図12を参照して説明する。
先ず、主系統について説明する。水素ガス入力口1aは、継手59を介して、水素1次側圧力計11と接続されている。水素1次側圧力計11は、継手60を介して、エア作動弁81と接続されている。エア作動弁81は、継手61を介して、ストレーナー13と接続されている。ストレーナー13は、継手(62,63,64)を介して、水素減圧弁14と接続されている。水素減圧弁14は、継手65を介して、オリフィス83と接続されている。オリフィス83は、継手(66,67,68)を介して、逆止弁16と接続されている。逆止弁16は、継手(69,71)を介して配管93と接続されている。配管93は、継手70を介して、水素2次側圧力計17と接続されている。水素2次側圧力計17は、継手72を介して、フローインジケータ87と接続され、水素ガス出力口1bへと接続されている。
The main system and auxiliary system of the dispenser of Example 1 will be described with reference to FIG.
First, the main system will be described. The hydrogen gas input port 1 a is connected to the hydrogen primary pressure gauge 11 via a joint 59. The hydrogen primary pressure gauge 11 is connected to an air operating valve 81 through a joint 60. The air operating valve 81 is connected to the strainer 13 via the joint 61. The strainer 13 is connected to the hydrogen pressure reducing valve 14 via joints (62, 63, 64). The hydrogen pressure reducing valve 14 is connected to the orifice 83 via a joint 65. The orifice 83 is connected to the check valve 16 through joints (66, 67, 68). The check valve 16 is connected to the pipe 93 via a joint (69, 71). The pipe 93 is connected to the hydrogen secondary pressure gauge 17 through the joint 70. The hydrogen secondary pressure gauge 17 is connected to a flow indicator 87 via a joint 72 and connected to the hydrogen gas output port 1b.
次に、補助系統について説明する。主系統における継手(69,71)は、継手73を介して、エア作動弁82と接続されている。また、継手(69,71)は、継手74を介して、パージ弁85とも接続されている。さらに、継手(69,71)は、継手75を介して、安全弁86とも接続されている。また、エア作動弁82とパージ弁85は、オリフィス84と背圧弁89を介し、さらに、逆止弁90を介して、排気口1cへと接続されている。また、安全弁86は、オリフィス84と背圧弁89を介さずに、逆止弁90を介して、排気口1cへと接続されている。
このように、ディスペンサーの主系統には一部しか配管は無く、基本的に、弁、計器、オリフィスなどの機器同士は継手のみで接続されている。本実施例のディスペンサーの幅Wは540mm、高さHは690mm、奥行きDは330mmである。
Next, the auxiliary system will be described. The joints (69, 71) in the main system are connected to the air operation valve 82 via the joint 73. The joints (69, 71) are also connected to the purge valve 85 via the joint 74. Further, the joints (69, 71) are also connected to the safety valve 86 via the joint 75. The air operating valve 82 and the purge valve 85 are connected to the exhaust port 1c via the orifice 84 and the back pressure valve 89, and further via the check valve 90. Further, the safety valve 86 is connected to the exhaust port 1 c via the check valve 90 without passing through the orifice 84 and the back pressure valve 89.
As described above, the main system of the dispenser has only a part of piping, and basically, devices such as valves, meters, and orifices are connected only by joints. The dispenser of this embodiment has a width W of 540 mm, a height H of 690 mm, and a depth D of 330 mm.
図14は、実施例2のトレーラの正面図を示している。図14に示すように、実施例1とは異なり、トレーラ7の台座部8には後輪(40a,40b)が設けられている。これにより、より重い重量に耐えることが可能である。そこで、フレーム50に正面視上6つの蓄圧器3が固定されている。図示しないが、蓄圧器3は奥に向かって3列並べられているため、計18本の蓄圧器3が設置されている。フレーム50は、実施例1と同様に、強度の高い素材で形成されており、衝撃にも強い構造となっている。また、蓄圧器3の本数に従って、バルブ操作扉43も同数設けられている。図14に示すように、蓄圧器3は、ハウジング外部からでもメインバルブ46の操作が可能となるように、メインバルブ46が外側となるように設置されている。このように、トレーラ7の仕様によっては、多数の蓄圧器3を配備することが可能である。
また、蓄圧器3の本数だけではなく、充填量や充填圧力を増減させることも可能である。ここで、例えば、充填圧力は20〜40MPaの範囲で増減させることが可能である。
複数の蓄圧器を配備した場合に、水素ガス使用設備へ水素ガスを充填する際は、複数の蓄圧器を同時に使用するのではなく、1つずつ使用して充填を行う。これにより、蓄圧器の高圧の部分を有効に利用することができる。
また、図示しないが、通気孔等の実施例1に示した機構を備えていてもよい。
FIG. 14 is a front view of the trailer according to the second embodiment. As shown in FIG. 14, unlike Example 1, the pedestal portion 8 of the trailer 7 is provided with rear wheels (40a, 40b). This can withstand heavier weights. Therefore, six pressure accumulators 3 are fixed to the frame 50 in front view. Although not shown, since the pressure accumulators 3 are arranged in three rows toward the back, a total of 18 pressure accumulators 3 are installed. Similar to the first embodiment, the frame 50 is made of a material having high strength and has a structure that is resistant to impact. Further, the same number of valve operation doors 43 are provided according to the number of the pressure accumulators 3. As shown in FIG. 14, the pressure accumulator 3 is installed so that the main valve 46 is on the outside so that the main valve 46 can be operated even from the outside of the housing. In this way, depending on the specifications of the trailer 7, a large number of pressure accumulators 3 can be provided.
Further, not only the number of the pressure accumulators 3 but also the filling amount and the filling pressure can be increased or decreased. Here, for example, the filling pressure can be increased or decreased in the range of 20 to 40 MPa.
When a plurality of pressure accumulators are provided, when filling hydrogen gas into the hydrogen gas use facility, the plurality of pressure accumulators are not used at the same time, but are filled one by one. Thereby, the high voltage | pressure part of an accumulator can be utilized effectively.
Further, although not shown, the mechanism shown in the first embodiment such as a vent may be provided.
図14は、実施例3の移動式水素ステーションのシステム構成図を示している。
本実施例の移動式水素ステーションにおける水素ガス充填装置は、実施例1の構成に加えて、更に燃料電池ユニット10および圧縮機3を備えている。水素カードル2の残留水素ガスの圧力が所定閾値以下の低圧(0.05〜1MPa)に達した場合、残留水素ガスは、燃料電池ユニット10に供給される。これにより、燃料電池ユニット10を水素ガス充填装置の非常用電源あるいは節電用電源として用いることができるのである。ここで、燃料電池ユニット10への電力供給は、蓄圧器3から供給されるものであってもよい。
圧縮機36は、燃料電池ユニット10からの電力供給を受けて、水素カードル2から送られる水素ガスを圧縮して蓄圧器3へ送る。水素カードル2は、トレーラ7上には搭載されないので、トレーラ7が到着した場所で、水素カードル2に接続して使用する。
残留水素ガスを用いて燃料電池ユニット10で発電された電力は、電源供給ケーブル35を介して、圧縮機36だけではなく、ディスペンサー1にも供給される。また、かかる電力により、緊急遮断弁を動かすこともできる。
FIG. 14 shows a system configuration diagram of the mobile hydrogen station of the third embodiment.
In addition to the configuration of the first embodiment, the hydrogen gas filling device in the mobile hydrogen station of the present embodiment further includes a fuel cell unit 10 and a compressor 3. When the pressure of the residual hydrogen gas in the hydrogen curd 2 reaches a low pressure (0.05 to 1 MPa) that is a predetermined threshold value or less, the residual hydrogen gas is supplied to the fuel cell unit 10. Thereby, the fuel cell unit 10 can be used as an emergency power source or a power saving power source of the hydrogen gas filling device. Here, the power supply to the fuel cell unit 10 may be supplied from the accumulator 3.
The compressor 36 receives power supply from the fuel cell unit 10, compresses the hydrogen gas sent from the hydrogen curdle 2, and sends it to the pressure accumulator 3. Since the hydrogen curdle 2 is not mounted on the trailer 7, it is used by connecting to the hydrogen curdle 2 at the place where the trailer 7 arrives.
The electric power generated by the fuel cell unit 10 using the residual hydrogen gas is supplied not only to the compressor 36 but also to the dispenser 1 via the power supply cable 35. Further, the emergency shutoff valve can be moved by the electric power.
ディスペンサーや蓄ガス器ユニットには、表示操作用のタッチパネルと、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)が搭載されてもよい。タッチパネルの表示および操作は、トレーラ上に搭載された燃料電池ユニットからバッテリーに供給された電力を利用して行われる。燃料電池ユニットの構成は、上述の実施例2における場合と同様である。
水素ガス蓄圧器内には温度センサと圧力センサが設けられ、蓄圧器の温度と圧力を計測して、タッチパネル上に水素ガスの充填量を表示できる。
タッチパネル方式を採用することで、ワンタッチで、蓄圧器から水素使用設備へ水素ガスを充填し、充填完了後は自動で停止する、といった自動制御が可能となる。
A touch panel for display operation and a programmable logic controller (PLC) may be mounted on the dispenser or the gas storage unit. The display and operation of the touch panel are performed using electric power supplied to the battery from the fuel cell unit mounted on the trailer. The configuration of the fuel cell unit is the same as that in the second embodiment.
A temperature sensor and a pressure sensor are provided in the hydrogen gas accumulator, and the temperature and pressure of the accumulator can be measured to display the hydrogen gas filling amount on the touch panel.
By adopting the touch panel method, it is possible to perform automatic control such that hydrogen gas is charged from the pressure accumulator to the hydrogen using facility with one touch and automatically stops after the filling is completed.
図15は、実施例5の移動式水素ステーションのシステム構成図を示している。図15に示すように、水素カードル2は、蓄ガス器ユニット6、蓄圧器3およびディスペンサー1に接続されており、ディスペンサー1に設けられた充填カプラ19から水素ガス使用設備4に水素ガスが充填される。蓄ガス器ユニット6および蓄圧器3は、トレーラ7上に搭載されている。ディスペンサー1はトレーラ7上には搭載されていないが、搭載することも可能な構造である。また、ディスペンサー1はトレーラ7から取外し自在な構造であってもよい。
図18は、実施例5のトレーラの平面図を示している。図18に示すように、トレーラ7には、ディスペンサーは搭載されていない。トレーラ7にディスペンサーが搭載されていなくても、水素ガス使用設備への水素ガスの充填場所にディスペンサーが配備されていれば、充填場所で蓄圧器3とディスペンサーを接続して水素ガス使用設備へ水素ガスを充填することは可能である。また、これによりシステムの軽量化が図られ、トレーラ7の移動が容易となる。
FIG. 15 shows a system configuration diagram of the mobile hydrogen station of the fifth embodiment. As shown in FIG. 15, the hydrogen curdle 2 is connected to the gas accumulator unit 6, the pressure accumulator 3 and the dispenser 1, and the hydrogen gas use facility 4 is filled with hydrogen gas from the filling coupler 19 provided in the dispenser 1. Is done. The gas accumulator unit 6 and the pressure accumulator 3 are mounted on a trailer 7. The dispenser 1 is not mounted on the trailer 7, but can be mounted. Further, the dispenser 1 may have a structure that can be detached from the trailer 7.
FIG. 18 is a plan view of the trailer according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 18, the trailer 7 is not equipped with a dispenser. Even if the dispenser is not mounted on the trailer 7, if the dispenser is installed at the hydrogen gas filling facility in the hydrogen gas using facility, the accumulator 3 and the dispenser are connected at the filling location to the hydrogen gas using facility. It is possible to fill with gas. In addition, this reduces the weight of the system and facilitates movement of the trailer 7.
図16は、実施例6の移動式水素ステーションのシステム構成図を示している。図16に示すように、水素カードル2は、蓄ガス器ユニット6、蓄圧器3およびディスペンサー1に接続されている。蓄ガス器ユニット6には、水素ガス使用設備4から水素ガスを抜き取るためのガス抜きコネクタ47が設けられている。
蓄ガス器ユニット6には、バルブ(33,34,48)が設けられており、バルブ(34,48)を閉じた状態でバルブ33を開けることで、水素カードル2から蓄圧器3へ水素ガスを充填することが可能である。また、充填バルブ(33,48)を閉じた状態でバルブ34を開けることで、蓄圧器3から水素ガス使用設備4へ水素ガスを充填することができる。さらに、充填バルブ(33,34)を閉じた状態でバルブ48を開けることで、水素ガス使用設備4から水素ガスを抜き取ることも可能である。
FIG. 16 shows a system configuration diagram of the mobile hydrogen station of the sixth embodiment. As shown in FIG. 16, the hydrogen curdle 2 is connected to the gas accumulator unit 6, the pressure accumulator 3 and the dispenser 1. The gas storage unit 6 is provided with a gas vent connector 47 for extracting hydrogen gas from the hydrogen gas using facility 4.
The gas accumulator unit 6 is provided with valves (33, 34, 48). By opening the valve 33 with the valves (34, 48) closed, hydrogen gas is transferred from the hydrogen curd 2 to the pressure accumulator 3. Can be filled. Further, by opening the valve 34 with the filling valves (33, 48) closed, the hydrogen gas can be filled from the pressure accumulator 3 to the hydrogen gas using equipment 4. Furthermore, it is possible to extract hydrogen gas from the hydrogen gas use facility 4 by opening the valve 48 with the filling valves (33, 34) closed.
図17は、実施例7の移動式水素ステーションのシステム構成図を示している。図17に示すように、水素カードル2は、蓄ガス器ユニット6、蓄圧器3およびディスペンサー1に接続されており、ディスペンサー1に設けられた充填カプラ19から水素ガス使用設備(FCV)4に水素ガスが充填される。蓄ガス器ユニット6、蓄圧器3およびディスペンサー1は、トレーラ7上に搭載されている。蓄圧器3とディスペンサー1の間には、水素ガスを等エンタルピー断熱膨張させる断熱膨張用チャンバー48が設けられている。また、図示しないが、蓄圧器3から断熱膨張用チャンバー48への入力口にはオリフィスが設けられている。蓄圧器3に蓄圧された水素ガスが断熱膨張用チャンバー48に移動することにより、水素ガスが膨張して平均分子間距離が大きくなる。その際、内部エネルギーが一定であるので、ファンデルワールス引力に起因するポテンシャルエネルギーが増加すると、その増加分だけ分子の平均運動エネルギーが減少する。すなわち、水素ガスの温度を降下させることになる。そのため、断熱膨張用チャンバー48は、断熱膨張機能を利用したプレクーラとして利用することができる。蓄圧器3から断熱膨張用チャンバー48へ送られた水素ガスは、熱膨張により温度が上昇するが、断熱膨張用チャンバー48に設けられた機構により放熱され、冷却される。このように、断熱膨張用チャンバー48が設けられることで、水素ガス使用設備4への水素ガス充填時の水素ガスの急激な温度上昇を抑制することができる。
なお、熱力学における示量性状態量であるエンタルピー(H)は、 内部エネルギー(U)、圧力(P)、体積(V)を用いて、H=U+PV で定義される。水素ガスを、等エンタルピー断熱膨張をさせると、膨張後の気体の温度が変化する。水素の場合、膨張に伴う温度の上昇と下降が入れ替わる温度(逆転温度)は、約−80℃であり、常温付近であれば、水素ガスの圧力変化に対する温度降下の割合であるジュール−トムソン係数は負の値であり、水素ガスが膨張して圧力が下がると温度が上昇する(ジュール−トムスン効果)。しかし、このジュール−トムソン効果による温度上昇の寄与は僅かであり、断熱膨張により内部エネルギーを失って温度が降下するのが顕著であるため、水素ガスの温度を降下させることになる。
FIG. 17 shows a system configuration diagram of the mobile hydrogen station of the seventh embodiment. As shown in FIG. 17, the hydrogen curdle 2 is connected to the gas accumulator unit 6, the pressure accumulator 3, and the dispenser 1, and hydrogen is supplied from the filling coupler 19 provided in the dispenser 1 to the hydrogen gas use facility (FCV) 4. Filled with gas. The gas accumulator unit 6, the pressure accumulator 3 and the dispenser 1 are mounted on a trailer 7. Between the pressure accumulator 3 and the dispenser 1, an adiabatic expansion chamber 48 for adiabatic expansion of hydrogen gas is provided. Although not shown, an orifice is provided at the input port from the pressure accumulator 3 to the adiabatic expansion chamber 48. When the hydrogen gas accumulated in the pressure accumulator 3 moves to the adiabatic expansion chamber 48, the hydrogen gas expands and the average intermolecular distance increases. At that time, since the internal energy is constant, when the potential energy resulting from van der Waals attraction increases, the average kinetic energy of the molecule decreases by the increase. That is, the temperature of the hydrogen gas is lowered. Therefore, the adiabatic expansion chamber 48 can be used as a precooler that utilizes the adiabatic expansion function. Although the temperature of the hydrogen gas sent from the pressure accumulator 3 to the adiabatic expansion chamber 48 increases due to thermal expansion, it is dissipated and cooled by a mechanism provided in the adiabatic expansion chamber 48. Thus, by providing the chamber 48 for adiabatic expansion, it is possible to suppress a rapid temperature rise of the hydrogen gas when the hydrogen gas use facility 4 is filled with the hydrogen gas.
Note that the enthalpy (H), which is the amount of state in thermodynamics, is defined as H = U + PV using internal energy (U), pressure (P), and volume (V). When hydrogen gas is subjected to isoenthalpy adiabatic expansion, the temperature of the expanded gas changes. In the case of hydrogen, the temperature (reversal temperature) at which the rise and fall associated with expansion are interchanged is approximately −80 ° C. If it is near room temperature, the Joule-Thomson coefficient, which is the ratio of the temperature drop to the change in hydrogen gas pressure Is a negative value, and the temperature rises when hydrogen gas expands and the pressure decreases (Joule-Thomson effect). However, the contribution of the temperature rise due to the Joule-Thomson effect is small, and it is remarkable that the temperature is lowered due to the loss of internal energy due to adiabatic expansion, so that the temperature of the hydrogen gas is lowered.
図19は、実施例8の充填カプラの断面図を示している。(1)は充填完了時であり、(2)は充填時のものである。
充填カプラ19の内筒部19aの内部には、ピストン6が配置され、出力側には差込部材19bが設けられ、差込面19cを水素ガス使用設備(FCV)4の入力部(図示せず)に差し込んで、水素ガスを充填する構造となっている。ピストン106は、水素ガスの流路を横貫する方向、すなわち図19で示すところの左右に、移動可能な状態で配置されている。
また、ピストン106は、流路を横貫する方向の水素ガス充填装置側から第1の圧力を受ける第1の受圧端面106aと、流路を横貫する方向の水素ガス使用設備側から第2の圧力を受ける第2の受圧端面106bを備える。ここで、ピストン6における第1の受圧端面106aの面積D1は、第2の受圧端面106bの面積D2より小さく、第1の受圧端面106aから第2の受圧端面106bにかけて貫通孔106cが設けられている。
FIG. 19 shows a cross-sectional view of the filled coupler of the eighth embodiment. (1) is when filling is completed, and (2) is when filling.
The piston 6 is disposed inside the inner cylindrical portion 19a of the filling coupler 19, and an insertion member 19b is provided on the output side. The insertion surface 19c is connected to an input portion (not shown) of the hydrogen gas using facility (FCV) 4. To be filled with hydrogen gas. The piston 106 is arranged in a movable state in a direction transverse to the hydrogen gas flow path, that is, on the left and right as shown in FIG.
The piston 106 has a first pressure receiving end surface 106a that receives a first pressure from the hydrogen gas filling device side in a direction that traverses the flow path, and a second pressure from the hydrogen gas using facility side that traverses the flow path. And a second pressure receiving end face 106b. The area D 1 of the first pressure-supporting end face 106a of the piston 6 is smaller than the area D 2 of the second pressure-supporting end face 106b, the through hole 106c is provided from the first pressure-supporting end face 106a toward the second pressure-supporting end face 106b It has been.
内筒部19aには、開口部19eが設けられ、開口部19eには、ピストン106の側周面の中央部に取り付けられた接合部材107が、ピストン106の軸方向と垂直方向に設けられ、接合部材107の他端には外筒部108が設けられている。このように、外筒部108は接合部材107を介してピストン106と接続されているため、ピストン106が右に移動すれば外筒部108も右に移動し、ピストン106が左に移動すれば外筒部108も左に移動する構造となっている。 The inner cylinder portion 19a is provided with an opening portion 19e. The opening portion 19e is provided with a joining member 107 attached to the central portion of the side peripheral surface of the piston 106 in a direction perpendicular to the axial direction of the piston 106. An outer cylinder portion 108 is provided at the other end of the joining member 107. Thus, since the outer cylinder part 108 is connected to the piston 106 via the joining member 107, if the piston 106 moves to the right, the outer cylinder part 108 also moves to the right, and if the piston 106 moves to the left. The outer cylinder part 108 is also structured to move to the left.
図20は、実施例8の充填カプラの外観図を示している。
本実施例では、図20(1)に示されるように、内筒部19aには、表示ライン(141,142)が、例えば、充填時には青色、充填完了時には赤色が表示されるという形で、色分けされて設けられている。
水素ガス充填中には、図19(2)に示されるように、高圧側となる水素ガス充填装置側と低圧側となる水素ガス使用設備側の圧力差により、ピストンが水素ガス使用設備側に移動し、青色の表示ライン141が外部から見える状態となり、充填中であることを確認できる。
水素ガス充填完了時には、図19(1)に示されるように、水素ガス充填装置側と水素ガス使用設備側が同圧となり、ピストンが水素ガス充填装置側に移動することにより、赤色の表示ライン142が外部から見える状態となり、充填完了を確認できる。
FIG. 20 shows an external view of the filling coupler of the eighth embodiment.
In this embodiment, as shown in FIG. 20 (1), the display line (141, 142) is displayed on the inner cylinder portion 19a, for example, blue when filling, and red when filling is completed. It is provided with different colors.
During the hydrogen gas filling, as shown in FIG. 19 (2), the piston is moved to the hydrogen gas using equipment side by the pressure difference between the hydrogen gas filling device side on the high pressure side and the hydrogen gas using equipment side on the low pressure side. It moves and the blue display line 141 can be seen from the outside, and it can confirm that it is filling.
When the hydrogen gas filling is completed, as shown in FIG. 19 (1), the hydrogen gas filling device side and the hydrogen gas using equipment side have the same pressure, and the piston moves to the hydrogen gas filling device side, whereby the red display line 142 Can be seen from the outside, and the completion of filling can be confirmed.
本実施例では図20(1)のように、外筒部材の外側に位置する所に表示ライン(141,142)が設けられているが、インジケータは、外部から見える表示が変化するものであれば良く、図20(2)に示されるように、表示窓145の下に表示ライン(143,144)が設けられるものであっても良い。 In this embodiment, as shown in FIG. 20 (1), display lines (141, 142) are provided at positions outside the outer cylinder member. However, the indicator may change the display visible from the outside. 20 (2), display lines (143, 144) may be provided below the display window 145.
本発明は、FCVなどの水素ステーションや水素燃料電池の水素充填装置に有用である。 The present invention is useful for hydrogen stations such as FCV and hydrogen filling devices for hydrogen fuel cells.
1 ディスペンサー
1a 水素ガス入力口
1b 水素ガス出力口
1c 排気口
2 水素カードル
3 蓄圧器
4 水素ガス使用設備(FCV)
5a,5b,33,34,48 バルブ
6 蓄ガス器ユニット
7 トレーラ
8 台座部
9 ハウジング
10 燃料電池ユニット
11 水素1次側圧力計
12 遮断弁
13,76 ストレーナー
14 水素減圧弁
15 オリフィス
16 逆止弁
17 水素2次側圧力計
18 離脱カプラ
19 充填カプラ
20 N2ヘッダー
21 窒素ヘッダー圧力計
22 セレクタスイッチ
23 遮断弁
24 手動弁
25 安全弁
26 排気用オリフィス
27 排気用圧力計
28 背圧弁
29 逆止弁
30 フレームアレスター
35 電源供給ケーブル
36 圧縮機
37 固定部
38 連結器
39 前輪
40 後輪
41 バンパ
42 通気孔
43 バルブ操作扉
44 トラクタ
45 路面
46 メインバルブ
47 ガス抜きコネクタ
48 断熱膨張用チャンバー
49a,49b 操作扉
50 フレーム
51〜75 継手
77 圧力弁
81,82 エア作動弁
83,84 オリフィス
85 パージ弁
86 安全弁
87 フローインジケータ
88 排気圧力計
89 背圧弁
90 逆止弁
91 計装圧力計
93 配管
95 N2ヘッダー
97 ベント管
101 筐体部
101a 扉部
101b 取っ手
101c パネル部
106 ピストン
106a 第1の受圧端面
106b 第2の受圧端面
106c 貫通孔
107 接合部材
108 外筒部
141,142,143,144 表示ライン
145 表示窓
1 Dispenser 1a Hydrogen gas input port 1b Hydrogen gas output port 1c Exhaust port 2 Hydrogen curdle 3 Pressure accumulator 4 Hydrogen gas use facility (FCV)
5a, 5b, 33, 34, 48 Valve 6 Gas storage unit 7 Trailer 8 Seat 9 Housing 10 Fuel cell unit 11 Hydrogen primary pressure gauge 12 Shut-off valve 13, 76 Strainer 14 Hydrogen pressure reducing valve 15 Orifice 16 Check valve 17 Hydrogen secondary pressure gauge 18 Detachment coupler 19 Filling coupler 20 N 2 header 21 Nitrogen header pressure gauge 22 Selector switch 23 Shut-off valve 24 Manual valve 25 Safety valve 26 Exhaust orifice 27 Exhaust pressure gauge 28 Back pressure valve 29 Check valve 30 Frame arrester 35 Power supply cable 36 Compressor 37 Fixed part 38 Coupler 39 Front wheel 40 Rear wheel 41 Bumper 42 Vent hole 43 Valve operation door 44 Tractor 45 Road surface 46 Main valve 47 Gas vent connector 48 Thermal expansion chamber 49a, 49b Operation door 5 Frame 51-75 joint 77 pressure valve 81, 82 the air actuated valves 83, 84 orifice 85 purge valve 86 safety valve 87 Flow indicator 88 exhaust pressure gauge 89 the back pressure valve 90 check valve 91 Instrumentation pressure gauge 93 pipe 95 N 2 header 97 vent Pipe 101 Housing portion 101a Door portion 101b Handle 101c Panel portion 106 Piston 106a First pressure receiving end surface 106b Second pressure receiving end surface 106c Through hole 107 Joining member 108 Outer tube portion 141, 142, 143, 144 Display line 145 Display window
Claims (14)
水素ガスを圧縮した状態で蓄える水素ガス蓄圧器と、前記水素ガス蓄圧器へ前記水素ガスを充填する蓄ガス器ユニットと、前記水素ガス蓄圧器に蓄えられた前記水素ガスを定量吐出して水素ガス使用設備へ充填するディスペンサーと、から成り、
前記水素ガス蓄圧器,前記蓄ガス器ユニットおよび前記ディスペンサーは、牽引車による牽引が可能なトレーラの台座部に搭載され、前記ディスペンサーが移動可能であり前記トレーラの台座部から分離取外し自在である、或は、前記ディスペンサーが前記トレーラの台座部に固定されていることを特徴とする移動式水素ステーション。 A hydrogen gas filling device by a differential pressure filling method for supplying hydrogen gas to a facility using hydrogen gas at a predetermined pressure,
Hydrogen gas pressure accumulator that stores hydrogen gas in a compressed state, a gas accumulator unit that fills the hydrogen gas pressure accumulator with the hydrogen gas, and a fixed amount of hydrogen gas accumulated in the hydrogen gas pressure accumulator to discharge hydrogen A dispenser that fills gas-using equipment,
The hydrogen gas pressure accumulator, the gas accumulator unit, and the dispenser are mounted on a pedestal portion of a trailer that can be pulled by a towing vehicle, and the dispenser is movable and can be separated and removed from the pedestal portion of the trailer. Alternatively, the mobile hydrogen station is characterized in that the dispenser is fixed to a pedestal portion of the trailer.
前記ハウジングには、換気用の通気孔および前記水素ガス蓄圧器のメインバルブを手動で開閉するためのメインバルブ操作扉が設けられ、
前記メインバルブ操作扉は、前記ハウジングを前記台座部に設置した状態において、手動での前記メインバルブの開閉を可能とする位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の移動式水素ステーション。 The trailer has a housing that covers the pedestal,
The housing is provided with a ventilation valve and a main valve operation door for manually opening and closing the main valve of the hydrogen gas pressure accumulator,
2. The mobile hydrogen according to claim 1, wherein the main valve operation door is provided at a position that allows the main valve to be manually opened and closed in a state where the housing is installed on the pedestal portion. station.
前記水素ガス蓄圧器の残留水素ガスの圧力が所定閾値以下の低圧に達した場合、残留水素ガスが前記燃料電池ユニットに供給され、
前記燃料電池ユニットが前記水素ガス充填装置の非常用電源あるいは節電用電源として用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載の移動式水素ステーション。 A fuel cell unit is further mounted on the pedestal,
When the pressure of the residual hydrogen gas in the hydrogen gas accumulator reaches a low pressure below a predetermined threshold, the residual hydrogen gas is supplied to the fuel cell unit,
The mobile hydrogen station according to claim 1 or 2, wherein the fuel cell unit is used as an emergency power source or a power saving power source of the hydrogen gas filling device.
或は、
前記主系統の一部に配管が残っている構成で配管数が継手総数の20%以下である、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の移動式水素ステーション。 The dispenser is composed only of a joint without piping in the main system from the hydrogen gas input port to the hydrogen gas output port,
Or
The number of pipes is 20% or less of the total number of joints in a configuration in which pipes remain in a part of the main system,
The mobile hydrogen station according to any one of claims 1 to 4, wherein:
水素吸蔵合金を加熱して水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスを放出し水素ガス圧力を上昇させる加圧手段と、
水素吸蔵合金を冷却して水素ガス吸蔵を促し水素ガス圧力を減圧させる減圧手段を備えることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の移動式水素ステーション。 The hydrogen gas pressure accumulator has a built-in hydrogen storage alloy,
Pressurizing means for heating the hydrogen storage alloy to release the hydrogen gas stored in the hydrogen storage alloy and increasing the hydrogen gas pressure;
The mobile hydrogen station according to any one of claims 1 to 7, further comprising pressure reducing means for cooling the hydrogen storage alloy to promote storage of hydrogen gas and reduce the pressure of hydrogen gas.
前記水素ガスを定量吐出は、オリフィスによる円形管路の絞り機構を用いて行うことを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の移動式水素ステーション。 In the dispenser,
The mobile hydrogen station according to claim 1, wherein the quantitative discharge of the hydrogen gas is performed using a throttle mechanism of a circular pipe line by an orifice.
制御用窒素供給容器は、ディスペンサー外部に設けられる窒素ボンベであって、制御用窒素供給容器よりも大容量の窒素ボンベから窒素を定期的もしくは窒素圧力が低下した場合に充填する、ことを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の移動式水素ステーション。 The dispenser comprises a control nitrogen supply container for supplying nitrogen used for control equipment in the dispenser,
The control nitrogen supply container is a nitrogen cylinder provided outside the dispenser, and is filled with nitrogen periodically or when the nitrogen pressure drops from a nitrogen cylinder having a larger capacity than the control nitrogen supply container. The mobile hydrogen station according to any one of claims 1 to 9.
前記水素ガス蓄圧器に蓄圧された水素ガスが、前記断熱膨張用チャンバーに移動することにより、水素ガスが膨張して平均分子間距離が大きくなり、ファンデルワールス引力に起因するポテンシャルエネルギーを増加させた分だけ分子の平均運動エネルギーが減少し、水素ガスの温度を降下させることを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の移動式水素ステーション。 Between the hydrogen gas pressure accumulator and the dispenser, an adiabatic expansion chamber for adiabatic expansion of hydrogen gas is provided.
When the hydrogen gas accumulated in the hydrogen gas accumulator moves to the adiabatic expansion chamber, the hydrogen gas expands and the average intermolecular distance increases, increasing the potential energy due to van der Waals attraction. The mobile hydrogen station according to any one of claims 1 to 11, wherein the average kinetic energy of the molecules is reduced by a corresponding amount and the temperature of the hydrogen gas is lowered.
前記インジケータは、
水素ガスの流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置されたピストンであって、前記流路を横貫する方向の前記水素ガス充填装置側から第1の圧力を受ける第1の受圧端面と、前記流路を横貫する方向の前記水素ガス使用設備の側から第2の圧力を受ける第2の受圧端面を備えるピストンを備え、
前記ピストンは、
第1の受圧端面の面積は、第2の受圧端面の面積より小さく、
第1の受圧端面から第2の受圧端面にかけて貫通孔が設けられており、
第1の受圧端面が前記水素ガス充填装置側、第2の受圧端面が前記水素ガス使用設備側に配置され、
充填中には、高圧側となる前記水素ガス充填装置側と低圧側となる前記水素ガス使用設備側の圧力差により、前記ピストンが前記水素ガス使用設備側に移動し、
充填完了時には、前記水素ガス充填装置側と前記水素ガス使用設備側が同圧となり、前記ピストンが前記水素ガス充填装置側に移動することにより、外部から見える表示が変化することを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載の移動式水素ステーション。 An indicator for displaying the flow of hydrogen gas when the hydrogen gas output from the dispenser is filled in the hydrogen gas use facility is provided,
The indicator is
A piston arranged in a state movable in a direction traversing a flow path of hydrogen gas, a first pressure receiving end face receiving a first pressure from the hydrogen gas filling device side in a direction traversing the flow path; A piston including a second pressure receiving end face that receives a second pressure from the side of the hydrogen gas using facility in a direction that passes through the flow path;
The piston is
The area of the first pressure receiving end face is smaller than the area of the second pressure receiving end face,
A through hole is provided from the first pressure receiving end surface to the second pressure receiving end surface,
The first pressure receiving end face is disposed on the hydrogen gas filling device side, the second pressure receiving end face is disposed on the hydrogen gas using facility side,
During filling, due to the pressure difference between the hydrogen gas filling device side which is the high pressure side and the hydrogen gas using equipment side which is the low pressure side, the piston moves to the hydrogen gas using equipment side,
When the filling is completed, the hydrogen gas filling device side and the hydrogen gas using equipment side have the same pressure, and the display visible from the outside changes when the piston moves to the hydrogen gas filling device side. The mobile hydrogen station according to any one of 1 to 12.
前記インジケータは、
水素ガスの流路を横貫する方向に移動可能な状態で配置されたピストンであって、前記流路を横貫する方向の前記水素ガス充填装置側から第1の圧力を受ける第1の受圧端面と、前記流路を横貫する方向の前記水素ガス使用設備の側から第2の圧力を受ける第2の受圧端面を備えるピストンを備え、
前記ピストンは、
第1の受圧端面の面積は、第2の受圧端面の面積と等しく、
第1の受圧端面から第2の受圧端面にかけて貫通孔が設けられており、
第1の受圧端面が前記水素ガス充填装置側、第2の受圧端面が前記水素ガス使用設備側に配置され、
充填中には、高圧側となる前記水素ガス充填装置側と低圧側となる前記水素ガス使用設備側の圧力差により、前記ピストンが前記水素ガス使用設備側に移動し、
充填完了時には、前記水素ガス充填装置側と前記水素ガス使用設備側が同圧となり、前記ピストンに取付けられた弾性体の弾性力により、前記ピストンが前記水素ガス充填装置側に移動することにより、外部から見える表示が変化することを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載の移動式水素ステーション。
An indicator for displaying the flow of hydrogen gas when the hydrogen gas output from the dispenser is filled in the hydrogen gas use facility is provided,
The indicator is
A piston arranged in a state movable in a direction traversing a flow path of hydrogen gas, a first pressure receiving end face receiving a first pressure from the hydrogen gas filling device side in a direction traversing the flow path; A piston including a second pressure receiving end face that receives a second pressure from the side of the hydrogen gas using facility in a direction that passes through the flow path;
The piston is
The area of the first pressure receiving end face is equal to the area of the second pressure receiving end face,
A through hole is provided from the first pressure receiving end surface to the second pressure receiving end surface,
The first pressure receiving end face is disposed on the hydrogen gas filling device side, the second pressure receiving end face is disposed on the hydrogen gas using facility side,
During filling, due to the pressure difference between the hydrogen gas filling device side which is the high pressure side and the hydrogen gas using equipment side which is the low pressure side, the piston moves to the hydrogen gas using equipment side,
When the filling is completed, the hydrogen gas filling device side and the hydrogen gas using equipment side have the same pressure, and the piston moves to the hydrogen gas filling device side by the elastic force of the elastic body attached to the piston, so that the external The mobile hydrogen station according to any one of claims 1 to 12, wherein the display visible from the side changes.
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