JP2008275075A - Gas supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス供給システムに関する。 The present invention relates to a gas supply system.
従来より、電気化学反応により発電を行う燃料電池に反応ガス(燃料ガス及び酸化ガス)を供給するガス供給システムが提案され、実用化されている。かかるガス供給システムには、通常、高圧の燃料ガスを貯留する燃料供給源と、燃料供給源からの燃料ガスの供給状態を制御するための開閉弁と、が設けられている。 Conventionally, a gas supply system for supplying a reaction gas (fuel gas and oxidizing gas) to a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction has been proposed and put into practical use. Such a gas supply system is usually provided with a fuel supply source for storing high-pressure fuel gas and an on-off valve for controlling the supply state of the fuel gas from the fuel supply source.
現在においては、システムを制御する制御部からの制御信号に基づいて、所定量又は所定時間だけ燃料ガスを燃料電池側に供給する開閉弁が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、近年においては、このような開閉弁として、ソレノイドコイル等の電磁駆動力により弁体の駆動を制御するインジェクタが採用されている。インジェクタは、通常、弁体の先端又は弁座面に設けられた弾性材料からなるシール部を備えており、シール部の弾性によって弁部分のシール性を確保している。
ところで、燃料ガスは、高圧の燃料供給源から低圧の燃料供給流路内に放出され拡散する際に、急速に温度が低下する。従って、燃料電池が高負荷で運転されて燃料ガスの供給量が多くなると、燃料供給流路内への低温ガスの放出が続くことにより燃料供給流路内の燃料ガスの温度が急速に低下し、開閉弁が低温の燃料ガスによって冷却される。この結果、開閉弁のシール部が過度に冷却されて弾力性が失われ、シール性が損なわれるおそれがある。 By the way, when the fuel gas is discharged from the high-pressure fuel supply source into the low-pressure fuel supply passage and diffuses, the temperature rapidly decreases. Therefore, when the fuel cell is operated at a high load and the supply amount of the fuel gas increases, the temperature of the fuel gas in the fuel supply channel rapidly decreases due to the continuous release of the low temperature gas into the fuel supply channel. The on-off valve is cooled by the low temperature fuel gas. As a result, the sealing part of the on-off valve is excessively cooled, the elasticity is lost, and the sealing performance may be impaired.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ガス供給源からのガス供給状態を制御する開閉弁を備えるガス供給システムにおいて、開閉弁のシール部の過冷却を抑制し、シール性の低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a gas supply system including an on-off valve that controls a gas supply state from a gas supply source, it is possible to suppress overcooling of a seal portion of the on-off valve, and to provide a sealing property. The purpose is to suppress the decrease.
前記目的を達成するため、本発明に係る第1のガス供給システムは、ガス供給源と、このガス供給源からガス消費部へとガスを供給するためのガス供給流路と、このガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する開閉弁と、を備えるガス供給システムにおいて、ガス供給源から放出されるガスの温度を推定するガス温度推定手段と、このガス温度推定手段で推定されるガス温度が所定温度を上回るように開閉弁の開閉動作を制御する制御手段と、を備えるものである。 In order to achieve the above object, a first gas supply system according to the present invention includes a gas supply source, a gas supply channel for supplying gas from the gas supply source to a gas consuming unit, and the gas supply flow. A gas supply system comprising: an on-off valve that adjusts the gas state on the upstream side of the passage and supplies the gas to the downstream side, and gas temperature estimation means for estimating the temperature of the gas released from the gas supply source, and the gas temperature estimation Control means for controlling the opening / closing operation of the on-off valve so that the gas temperature estimated by the means exceeds a predetermined temperature.
また、本発明に係る第2のガス供給システムは、ガス供給源と、このガス供給源からガス消費部へとガスを供給するためのガス供給流路と、このガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する開閉弁と、を備えるガス供給システムにおいて、ガス供給源から放出されるガスの温度を検出するガス温度検出手段と、このガス温度検出手段で検出されるガス温度が所定温度を上回るように開閉弁の開閉動作を制御する制御手段と、を備えるものである。 The second gas supply system according to the present invention includes a gas supply source, a gas supply channel for supplying gas from the gas supply source to the gas consumption unit, and an upstream side of the gas supply channel. In a gas supply system comprising an on-off valve that adjusts the gas state and supplies the gas downstream, a gas temperature detection means for detecting the temperature of the gas discharged from the gas supply source, and the gas temperature detection means Control means for controlling the opening / closing operation of the on-off valve so that the gas temperature exceeds a predetermined temperature.
かかる構成を採用すると、ガス供給源から放出されるガス温度を推定又は検出し、このガス温度が所定温度を上回るように開閉弁の開閉動作を制御することができる。従って、ガス供給源から放出されるガスによる開閉弁のシール部の過冷却を抑制することができるので、開閉弁のシール性の低下を抑制することが可能となる。 When such a configuration is adopted, the temperature of the gas discharged from the gas supply source can be estimated or detected, and the opening / closing operation of the on-off valve can be controlled so that the gas temperature exceeds a predetermined temperature. Therefore, since the overcooling of the seal part of the on-off valve due to the gas released from the gas supply source can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in the sealing performance of the on-off valve.
前記第1のガス供給システムにおいて、ガス供給源として高圧タンクを採用することができる。かかる場合、高圧タンクの内部のガス圧に基づいてガスの温度を推定するガス温度推定手段を採用することができる。 In the first gas supply system, a high-pressure tank can be adopted as a gas supply source. In such a case, gas temperature estimation means for estimating the gas temperature based on the gas pressure inside the high-pressure tank can be employed.
かかる構成を採用すると、高圧タンクの内圧監視用に設けられた圧力センサの検出情報をガス温度の推定に利用することができる。よって、ガス温度センサを設ける必要がないため、システムの製造コストを節減することが可能となる。 When such a configuration is adopted, detection information of a pressure sensor provided for monitoring the internal pressure of the high-pressure tank can be used for estimation of the gas temperature. Therefore, since it is not necessary to provide a gas temperature sensor, the manufacturing cost of the system can be reduced.
また、前記ガス供給システムにおいて、推定又は検出されるガス温度が所定温度以下である場合に、開閉弁からのガス噴射量を低減させ、かつ、ガス温度が所定温度を上回るまでガス噴射量の低減を継続する制御手段を採用することができる。 In the gas supply system, when the estimated or detected gas temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, the gas injection amount from the on-off valve is reduced, and the gas injection amount is reduced until the gas temperature exceeds the predetermined temperature. It is possible to employ control means for continuing the above.
また、前記ガス供給システムにおいて、弁座及び/又は弁体に設けられたシール部を有する開閉弁を採用することができる。かかる場合、シール部が硬化する温度を所定温度として採用することができる。また、シール部をゴム材料から構成し、このゴム材料のガラス転移温度を所定温度として採用することができる。 Moreover, in the said gas supply system, the on-off valve which has a seal part provided in the valve seat and / or the valve body can be employ | adopted. In such a case, the temperature at which the seal portion is cured can be adopted as the predetermined temperature. Further, the seal portion can be made of a rubber material, and the glass transition temperature of the rubber material can be adopted as the predetermined temperature.
また、前記ガス供給システムにおいて、開閉弁としてインジェクタを採用することができる。 In the gas supply system, an injector can be employed as the on-off valve.
かかる構成を採用すると、ガス供給流路の上流側のガス状態(ガス流量やガス圧力)を高精度に調整して下流側に供給することができる。 When such a configuration is adopted, the gas state (gas flow rate or gas pressure) on the upstream side of the gas supply channel can be adjusted with high accuracy and supplied to the downstream side.
また、本発明に係るガス供給システムは、燃料電池車両に搭載される燃料電池システム(ガス供給源としての水素タンクを備え、ガス消費部としての燃料電池へと燃料ガスを供給するもの)に適用されることができる。 In addition, the gas supply system according to the present invention is applied to a fuel cell system (which includes a hydrogen tank as a gas supply source and supplies fuel gas to a fuel cell as a gas consumption unit) mounted on a fuel cell vehicle. Can be done.
また、本発明に係るガス供給システムは、圧縮天然ガス車両に搭載される天然ガス供給システム(ガス供給源としての天然ガスタンクを備え、ガス消費部としての内燃機関へと天然ガスを供給するもの)に適用されることができる。 The gas supply system according to the present invention is a natural gas supply system mounted on a compressed natural gas vehicle (including a natural gas tank as a gas supply source and supplying natural gas to an internal combustion engine as a gas consumption unit). Can be applied to.
本発明によれば、ガス供給源からのガス供給状態を制御する開閉弁を備えるガス供給システムにおいて、開閉弁のシール部の過冷却を抑制し、シール性の低下を抑制することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the gas supply system provided with the on-off valve which controls the gas supply state from a gas supply source, it becomes possible to suppress the overcooling of the sealing part of an on-off valve, and to suppress a sealing performance fall. .
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るガス供給システムについて説明する。本実施形態においては、ガス供給システムの例として、燃料電池車両に搭載される燃料電池システム1を挙げて説明することとする。 Hereinafter, a gas supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a fuel cell system 1 mounted on a fuel cell vehicle will be described as an example of the gas supply system.
まず、本実施形態に係る燃料電池システム1の構成について説明する。 First, the configuration of the fuel cell system 1 according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る燃料電池システム1は、燃料電池2と、燃料電池2に酸化ガス(空気)を供給するための酸素ガス配管系3と、燃料電池2に燃料ガス(水素ガス)を供給するための燃料ガス配管系4と、システム全体を統括制御する制御部5と、を備えている。
A fuel cell system 1 according to this embodiment supplies a
燃料電池2は、本発明におけるガス消費部に相当するものであり、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単電池を積層したスタック構造を備えている。燃料電池2の単電池は、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガス(水素ガス)が供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガス(空気)が供給され、このガス供給により燃料電池2は電力を発生する。
The
酸素ガス配管系3は、酸化ガスを燃料電池10に供給するための空気供給流路11と、燃料電池2から排出された酸化オフガスを外部に導くための空気排出流路12と、を備えている。空気供給流路11には、大気中の酸化ガスを取り込んで燃料電池2側へと圧送する図示していないエアコンプレッサが設けられている。
The oxygen
燃料ガス配管系4は、水素供給源21と、水素供給源21から燃料電池2に供給される水素ガスが流れる水素供給流路22と、燃料電池2から排出された水素オフガスを水素供給流路22の合流部A1に戻すための循環流路23と、循環流路23内の水素オフガスを水素供給流路22に圧送する水素ポンプ24と、循環流路23に分岐接続された排気排水流路25と、を有している。
The fuel
水素供給源21は、本発明におけるガス供給源に相当するものであり、本実施形態においては水素ガスが充填された高圧タンク(水素タンク)を採用している。高圧タンクは、所定圧力(例えば35MPa又は70MPa)の高圧水素ガスを貯留可能に構成されている。後述する遮断弁26を開くと、水素供給源21から水素供給流路22内に水素ガスが放出される。水素ガスは、後述するレギュレータ27やインジェクタ28により最終的に例えば200kPa程度まで減圧されて、燃料電池2に供給される。
The
水素供給源21には、内部のガス圧を検出する圧力センサ21aが設けられている。圧力センサ21aで検出されたタンク内のガス圧に係る情報は、後述するインジェクタ28の開閉制御に用いられる。なお、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、から水素供給源21を構成してもよい。また、水素吸蔵合金により水素供給源21を構成してもよい。
The
水素供給流路22は、本発明におけるガス供給流路に相当するものである。水素供給流路22には、水素供給源21からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁26と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ27と、インジェクタ28と、が設けられている。インジェクタ28の上流側には、水素供給源21から放出される水素ガスの圧力及び温度を検出する一次側の圧力センサ41及び温度センサ42が設けられている。また、インジェクタ28の下流側であって水素供給流路22と循環流路23との合流部A1の上流側には、二次側の圧力センサ43が設けられている。温度センサ42や圧力センサ43等で検出された水素ガスのガス状態(温度、圧力)に係る情報は、後述するインジェクタ28の開閉制御に用いられる。なお、温度センサ42は、本発明におけるガス温度検出手段に相当する。
The
遮断弁26は、高圧タンクに対応して設けられており、例えば、水素供給源21として高圧タンクが複数設けられている場合には、遮断弁26はその各々に対応して設けられる。なお、遮断弁26を高圧タンクと一体に設けた構成としてもよい。例えば、遮断弁26としてインタンク式の電磁開閉弁を採用することもできる。
The shut-off
遮断弁26を開くと、高圧の水素ガスが水素供給流路22内に高速で放出されて拡散する。これにより、水素供給流路22内に所定の一次圧の水素ガスが供給される。水素ガスは、拡散時の圧力低下に伴って温度が低下する。温度低下後の水素ガスのガス温度は、前記した温度センサ42により検出される。また、水素供給流路22内に放出される際の水素ガスの温度と高圧タンク内のガス圧との間には、所定の対応関係がある。このため、水素供給流路22内に放出される水素ガスのガス温度と高圧タンク内におけるガス圧との対応関係を例えばマップや関係式で表すことができる。
When the shut-off
レギュレータ27は、その上流側圧力(一次圧)を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。本実施形態においては、一次圧を減圧する機械式の減圧弁をレギュレータ27として採用している。なお、インジェクタ28の上流側にレギュレータ27を複数配置すれば、インジェクタ28の上流側圧力を効果的に低減させることも可能である。このようにすると、インジェクタ28の機械的構造(弁体、筺体、流路、駆動装置等)の設計自由度を高めることができる。また、インジェクタ28の上流側圧力と下流側圧力との差圧の増大に起因してインジェクタ28の弁体が移動し難くなることを抑制することができる。従って、インジェクタ28の下流側圧力の可変調圧幅を広げることができるとともに、インジェクタ28の応答性の低下を抑制することができる。
The
インジェクタ28は、弁体52を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることによりガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である(図2)。インジェクタ28は、水素供給流路22と循環流路23との合流部A1より上流側に配置されている。また、水素供給源21として複数の高圧タンクを採用する場合には、各高圧タンクから供給される水素ガスが合流する部分よりも下流側にインジェクタ28を配置するようにする。なお、インジェクタ28の具体的な構成及び制御態様については、図2を用いて後述することとする。
The
循環流路23には、気液分離器30及び排気排水弁31を介して、排気排水流路25が接続されている。気液分離器30は、水素オフガスから水分を回収するものである。排気排水弁31は、制御部5からの指令によって作動することにより、気液分離器30で回収した水分と、循環流路23内の不純物を含む水素オフガス(燃料オフガス)と、を外部に排出(パージ)するものである。また、循環流路23には、循環流路23内の水素オフガスを加圧して水素供給流路22側へ送り出す水素ポンプ24が設けられている。
An exhaust /
制御部5は、図示していない車両のアクセル信号(要求負荷)等の制御情報を受けて、システム内の各種機器の動作を制御する。なお、制御部5は、図示していないコンピュータシステムによって構成されている。かかるコンピュータシステムは、CPU、ROM、RAM、HDD、入出力インタフェース及びディスプレイ等を備えるものであり、ROMに記録された各種制御プログラムをCPUが読み込んで実行することにより、各種制御動作が実現される。 The control unit 5 receives control information such as an accelerator signal (required load) of a vehicle (not shown) and controls the operation of various devices in the system. The control unit 5 is configured by a computer system (not shown). Such a computer system includes a CPU, ROM, RAM, HDD, input / output interface, display, and the like, and various control operations are realized by the CPU reading and executing various control programs recorded in the ROM. .
具体的には、制御部5は、燃料電池2の運転状態及び要求発電量に基づいて、燃料電池2で消費される水素ガスの量(水素消費量)を算出するとともに、インジェクタ28の下流位置における水素ガスの目標圧力値(燃料電池2への目標ガス供給圧)を算出する。また、制御部5は、算出した目標圧力値と、二次側の圧力センサ43で検出したインジェクタ28の下流位置の検出圧力値と、の偏差に基づいてフィードバック補正流量を算出し、水素消費量とフィードバック補正流量とを加算することにより、インジェクタ28の噴射流量を算出する。そして、制御部5は、算出した噴射流量を実現させるための制御信号を出力することにより、インジェクタ28のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御して、燃料電池2に供給される水素ガスの流量及び圧力を調整する。
Specifically, the control unit 5 calculates the amount of hydrogen gas consumed by the fuel cell 2 (hydrogen consumption amount) based on the operating state of the
次に、図2を用いて、インジェクタ28の具体的な構成及び制御態様について説明する。
Next, a specific configuration and control mode of the
インジェクタ28は、図2に示すように、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を有する弁座50を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディ51と、ノズルボディ51に対して軸線方向(気体流れ方向)に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体52と、を備えている。本実施形態においては、インジェクタ28の弁体52は電磁駆動装置であるソレノイドによって駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口面積(開度)を2段階又は多段階に切り替えることができるようになっている。制御部5から出力される制御信号によってインジェクタ28のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。インジェクタ28は、弁(弁座50及び弁体52)を電磁駆動力で直接開閉駆動するものであり、その駆動周期が高応答の領域まで制御可能であるため、高い応答性を有する。
As shown in FIG. 2, the
インジェクタ28は、その下流に要求されるガス流量を供給するために、弁の開度(噴射口の開口面積)及び開放時間の少なくとも一方を変更することにより、下流側(燃料電池2側)に供給されるガス流量(又は水素モル濃度)を調整する。インジェクタ28の弁の開閉により、ガス流量が調整されるとともに下流側のガス圧が上流のガス圧よりも減圧される。このため、インジェクタ28を調圧弁(減圧弁、レギュレータ)と解釈することもできる。また、インジェクタ28は、ガス要求に応じて所定の圧力範囲の中で要求圧力に一致するようにインジェクタ28の上流ガス圧の調圧量(減圧量)を変化させることが可能な可変調圧弁としても機能する。このように、インジェクタ28は、その上流側のガス状態(ガス流量やガス圧力)を調整して下流側に供給するものである。
The
また、インジェクタ28は、弁体52の先端に設けられたシール部53を有している。シール部53は、弁体52と弁座50の当接部に配置されている。シール部53は、例えばEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)等の耐衝撃性、耐候性等に優れたゴム材料で構成することができる。弁を閉鎖する時には、シール部53が弁座50に密着し、弁座50に設けられた噴射孔を密閉する。すなわち、シール部53の弾性により、弁(弁体52及び弁座50)のシール性が良好となる。
The
本実施形態のインジェクタ28においては、水素ガスの噴射に伴い、水素供給流路22内に高速で放出されて低温となった水素ガスが弁体52及び弁座50まわりを流れる。よって、低温水素ガスによってシール部53が冷却される。冷却温度が所定温度以下となると、シール部53が硬化して弁のシール性が低下する。例えば、シール部53としてEPDMを用いた場合には、ガス温度がEPDMのガラス転移温度である約−40℃以下になると、過度な冷却によりシール部53が硬化して弁のシール性が低下する。そこで、制御部5は、弁体52及び弁座50まわりを流れる水素ガスのガス温度が、シール部53が硬化する温度(例えばEPDMのガラス転移温度)を上回るように、インジェクタ28のガス流量の調整を行う。
In the
このような調整が必要となるのは、高負荷運転等によりインジェクタ28のガス流量が多くなった場合である。高圧タンク内から水素供給流路22内への水素ガス放出量が多くなると、低温の水素ガスの連続放出により、水素供給流路22内のガス温度が急激に下がり、EPDMのガラス転移温度(約−40℃)を下回ることが想定される。そこで、制御部5は、水素供給流路22内のガス温度の検出又は推定を行う。前記したように、水素供給流路22内のガス温度は、一次側の温度センサ42を用いて直接的に検出することができる。また、圧力センサ21aで検出した水素供給源21内のガス圧に基づいて水素供給流路22内のガス温度を推定することもできる。制御部5は、高圧タンク内のガス圧と水素供給流路22内のガス温度との対応関係を規定したマップや関係式と、圧力センサ21aで検出された高圧タンク内のガス圧と、に基づいて、水素供給流路22内に放出される水素ガスのガス温度を推定する。すなわち、制御部5及び圧力センサ21aは、本発明におけるガス温度推定手段を構成する
Such adjustment is necessary when the gas flow rate of the
そして、制御部5は、検出又は推定した水素供給流路22内のガス温度がEPDMのガラス転移温度以下になった場合には、この温度を上回るようにガス流量(ガス噴射量)を低減させる制御を行う。制御部5は、このようなガス流量を低減させる制御を、水素供給流路22内のガス温度がガラス転移温度を上回るまで継続し、ガラス転移温度を上回る温度までガス温度が上昇した段階で、通常の制御に戻る。インジェクタ28の開閉動作を制御してガス流量を低減させることにより、高圧タンク内から水素供給流路22内への低温の水素ガスの放出を抑制して、水素供給流路22内の水素ガス温度の低下を抑制することができる。すなわち、制御部5は、本発明における制御手段としても機能する。
And when the gas temperature in the hydrogen
以上説明した実施形態に係る燃料電池システム1においては、水素供給源21から放出されるガス温度を推定又は検出し、このガス温度が所定温度(例えばEPDMのガラス転移温度)を上回るようにインジェクタ28の開閉動作を制御することができる。従って、水素供給源21から放出されるガスによるインジェクタ28のシール部53の過冷却を抑制することができるので、インジェクタ28のシール性の低下を抑制することが可能となる。
In the fuel cell system 1 according to the embodiment described above, the temperature of the gas discharged from the
なお、以上の実施形態においては、シール部53を弁体52側に設けた例を示したが、弁座50側にシール部を設けた構成を採用することもできる。また、弁座50及び弁体52の双方にシール部を設けてもよい。これらの構成を採用した場合においても、前記実施形態と同様にインジェクタ28の開閉動作を制御することにより、シール部の過冷却を抑制してシール性の低下を抑制することが可能となる。
In the above embodiment, the example in which the seal portion 53 is provided on the
また、以上の実施形態においては、シール部53をゴム材料(例えばEPDM)で構成した例を示したが、ゴム材料以外の弾性材料を用いてシール部を構成することもできる。かかる場合においても、水素供給流路22内のガス温度がシール部の硬化温度を上回るようにインジェクタ28の開閉動作を制御することにより、前記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。
Moreover, although the example which comprised the seal part 53 by the rubber material (for example, EPDM) was shown in the above embodiment, a seal part can also be comprised using elastic materials other than a rubber material. Even in such a case, by controlling the opening / closing operation of the
また、以上の実施形態においては、温度センサ42を用いて水素供給流路22内のガス温度を検出した例を示したが、圧力センサ21aで検出した水素供給源21内のガス圧に基づいて水素供給流路22内のガス温度を推定することもできるため、温度センサ42を省くこともできる。このようにすると、燃料電池システム1の製造コストを節減することが可能となる。
Moreover, in the above embodiment, although the example which detected the gas temperature in the hydrogen
また、以上の実施形態においては、燃料電池車両に搭載される燃料電池システム1に本発明を適用した例を示したが、他の異なる構成を有するガス供給システムに本発明を適用することができる。例えば、圧縮天然ガス(CNG)自動車に搭載されるガス供給システム(ガス供給源としての天然ガスタンクを備え、ガス消費部としての内燃機関へと天然ガスを供給するもの)に本発明を適用することもできる。 Moreover, in the above embodiment, although the example which applied this invention to the fuel cell system 1 mounted in a fuel cell vehicle was shown, this invention is applicable to the gas supply system which has another different structure. . For example, the present invention is applied to a gas supply system (which includes a natural gas tank as a gas supply source and supplies natural gas to an internal combustion engine as a gas consumption unit) mounted on a compressed natural gas (CNG) automobile. You can also.
また、以上の実施形態においては、燃料電池システム(ガス供給システム)を燃料電池車両に搭載した例を示したが、燃料電池車両以外の各種移動体(例えばロボット、船舶、航空機、電車等)に燃料電池システムを搭載することもできる。また、燃料電池システム(ガス供給システム)を、建物(例えば住宅、ビル、工場等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用してもよい。 In the above embodiment, an example in which a fuel cell system (gas supply system) is mounted on a fuel cell vehicle has been described. A fuel cell system can also be installed. Further, the fuel cell system (gas supply system) may be applied to a stationary power generation system used as a power generation facility for a building (for example, a house, a building, or a factory).
1…燃料電池システム(ガス供給システム)、2…燃料電池(ガス消費部)、5…制御部(ガス温度推定手段、制御手段)、21…水素供給源(ガス供給源、高圧タンク)、21a…圧力センサ(ガス温度推定手段)、22…水素供給流路(ガス供給流路)、28…インジェクタ(開閉弁)、42…温度センサ(ガス温度検出手段)、50…弁座、52…弁体、53…シール部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system (gas supply system), 2 ... Fuel cell (gas consumption part), 5 ... Control part (gas temperature estimation means, control means), 21 ... Hydrogen supply source (gas supply source, high pressure tank), 21a ... Pressure sensor (gas temperature estimation means), 22 ... Hydrogen supply flow path (gas supply flow path), 28 ... Injector (open / close valve), 42 ... Temperature sensor (gas temperature detection means), 50 ... Valve seat, 52 ... Valve Body, 53 ... seal part.
Claims (9)
前記ガス供給源から放出されるガスの温度を推定するガス温度推定手段と、
前記ガス温度推定手段で推定されるガス温度が所定温度を上回るように前記開閉弁の開閉動作を制御する制御手段と、
を備える、
ガス供給システム。 A gas supply source, a gas supply channel for supplying gas from the gas supply source to the gas consuming unit, and an on-off valve for adjusting the gas state upstream of the gas supply channel and supplying the gas downstream In a gas supply system comprising:
Gas temperature estimating means for estimating the temperature of the gas released from the gas supply source;
Control means for controlling the opening / closing operation of the on-off valve so that the gas temperature estimated by the gas temperature estimating means exceeds a predetermined temperature;
Comprising
Gas supply system.
前記ガス温度推定手段は、前記高圧タンクの内部のガス圧に基づいてガスの温度を推定するものである、
請求項1に記載のガス供給システム。 The gas supply source is a high-pressure tank;
The gas temperature estimating means estimates the gas temperature based on the gas pressure inside the high-pressure tank.
The gas supply system according to claim 1.
前記ガス供給源から放出されるガスの温度を検出するガス温度検出手段と、
前記ガス温度検出手段で検出されるガス温度が所定温度を上回るように前記開閉弁の開閉動作を制御する制御手段と、
を備える、
ガス供給システム。 A gas supply source, a gas supply channel for supplying gas from the gas supply source to the gas consuming unit, and an on-off valve for adjusting the gas state upstream of the gas supply channel and supplying the gas downstream In a gas supply system comprising:
Gas temperature detecting means for detecting the temperature of the gas released from the gas supply source;
Control means for controlling the opening / closing operation of the on-off valve so that the gas temperature detected by the gas temperature detection means exceeds a predetermined temperature;
Comprising
Gas supply system.
請求項1から3の何れか一項に記載のガス供給システム。 The control means reduces the gas injection amount from the on-off valve when the estimated or detected gas temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, and controls the gas injection amount until the gas temperature exceeds the predetermined temperature. To continue the reduction,
The gas supply system according to any one of claims 1 to 3.
前記所定温度は、前記シール部が硬化する温度である、
請求項1から4の何れか一項に記載のガス供給システム。 The on-off valve has a seal portion provided on a valve seat and / or a valve body,
The predetermined temperature is a temperature at which the seal portion is cured.
The gas supply system according to any one of claims 1 to 4.
前記所定温度は、前記ゴム材料のガラス転移温度である、
請求項5に記載のガス供給システム。 The seal portion is made of a rubber material,
The predetermined temperature is a glass transition temperature of the rubber material.
The gas supply system according to claim 5.
請求項1から6の何れか一項に記載のガス供給システム。 The on-off valve is an injector;
The gas supply system according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から7の何れか一項に記載のガス供給システム。 A hydrogen tank as the gas supply source is provided, and fuel gas is supplied to the fuel cell as the gas consuming unit.
The gas supply system according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から7の何れか一項に記載のガス供給システム。 A natural gas tank as the gas supply source is provided, and natural gas is supplied to the internal combustion engine as the gas consumption unit.
The gas supply system according to any one of claims 1 to 7.
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