水素供給ステーション
【課題】乗物への水素ガス充填効率を向上させ、信頼性の向上を図ること。
【解決手段】水素供給ステーションは、水素製造装置１と、製造された水素ガスを圧縮する第１の圧縮機２と、圧縮された水素ガスを蓄える蓄ガス器３と、蓄ガス器３に蓄えられた水素ガスを燃料電池自動車４に充填するディスペンサ５とを備える。加えて、このステーションは、水素ガスを保有する水素トレーラ８と、そのトレーラ８に保有された水素ガスを圧縮する第２の圧縮機９とを備え、必要に応じて第２の圧縮機９により圧縮された水素ガスを蓄ガス器３に補給するようになっている。また、水素製造装置１により製造された水素ガスを減圧する第１の減圧弁７と、水素トレーラ８から出た水素ガスを減圧する第２の減圧弁９とを備え、第１の減圧弁７の二次圧力が第２の減圧弁１０の二次圧力より高く設定される。
【解決手段】水素供給ステーションは、水素製造装置１と、製造された水素ガスを圧縮する第１の圧縮機２と、圧縮された水素ガスを蓄える蓄ガス器３と、蓄ガス器３に蓄えられた水素ガスを燃料電池自動車４に充填するディスペンサ５とを備える。加えて、このステーションは、水素ガスを保有する水素トレーラ８と、そのトレーラ８に保有された水素ガスを圧縮する第２の圧縮機９とを備え、必要に応じて第２の圧縮機９により圧縮された水素ガスを蓄ガス器３に補給するようになっている。また、水素製造装置１により製造された水素ガスを減圧する第１の減圧弁７と、水素トレーラ８から出た水素ガスを減圧する第２の減圧弁９とを備え、第１の減圧弁７の二次圧力が第２の減圧弁１０の二次圧力より高く設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池自動車等の乗物へ水素を供給する水素供給ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載された水素供給ステーションがある。この水素供給ステーションは、水素製造装置と、水素製造装置で製造された水素ガスを昇圧する圧縮機と、圧縮機で圧縮された水素ガスを貯める蓄ガス器と、蓄ガス器からの水素ガスを燃料電池自動車等の車両に充填するディスペンサと、ディスペンサや蓄ガス器の状況に基づいて水素製造装置や圧縮機を監視し制御する監視制御装置とを備えている。この水素供給ステーションでは、複数台の車両に水素ガスを充填することで蓄ガス器の水素ガス保有量が減り、所定値を下回った場合に、水素製造装置を起動させ、製造した水素ガスを圧縮機で昇圧させて蓄ガス器に補給するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６５４４号公報（請求項１及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された水素供給ステーションでは、蓄ガス器の容量に制約があり、一般的に車両がいつ水素ガス充填のためにステーションに来るのか分からないため、以下のような問題があった。すなわち、水素製造装置や圧縮機の起動・停止の回数が頻繁になり、水素製造装置の起動・停止に係る負荷変動に時間がかかることから、車両に対する水素ガスの充填効率が悪くなるおそれがあった。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、乗物に対する水素ガスの充填効率を向上させ、信頼性の向上を図ることを可能とした水素供給ステーションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、水素ガスを製造するための水素製造装置と、水素製造装置により製造された水素ガスを圧縮するための第１の圧縮機と、第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを蓄えるための蓄ガス器と、蓄ガス器に蓄えられた水素ガスを乗物に充填するためのディスペンサとを備えた水素供給ステーションであって、水素ガスを保有するガス保有器と、ガス保有器に保有された水素ガスを圧縮するための第２の圧縮機とを備え、第２の圧縮機により圧縮された水素ガスを蓄ガス器に補給することを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、蓄ガス器に蓄えられた水素ガスが不足すると、ディスペンサから乗物へ十分な水素ガスを充填できなくなる。この場合、水素製造装置を起動させても水素ガスを直ちに製造することができず、蓄ガス器に十分な水素ガスを速やかに補給することができない。このとき、第２の圧縮機を運転させることにより、ガス保有器に保有された水素ガスが高圧に圧縮されて蓄ガス器に速やかに補給される。従って、ディスペンサにより十分な水素ガスを速やかに乗物へ充填できるようになる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、水素製造装置により製造された水素ガスを減圧するための第１の減圧弁と、ガス保有器から流出した水素ガスを減圧するための第２の減圧弁とを備え、第１の減圧弁の二次圧力を第２の減圧弁の二次圧力より高く設定したことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、第１の減圧弁の二次圧力が第２の減圧弁の二次圧力より高く設定されるので、第１の減圧弁で減圧される水素ガス、すなわち水素製造装置により製造された水素ガスが、第２の減圧弁で減圧される水素ガス、すなわちガス保有器から流出する水素ガスよりも優先的に蓄ガス器に蓄えられることになる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、水素製造装置による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機を制御するための第１の制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、水素製造装置による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機が第１の制御手段により制御されるので、水素製造装置による水素ガス製造量が変動しても、蓄ガス器に所要の圧力で水素ガスを補給することが可能となる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを第１の圧縮機の入口へ戻すためのリターンラインと、リターンラインを流れる水素ガスを減圧するための第３の減圧弁とを備え、第３の減圧弁の二次圧力を第１の減圧弁及び第２の減圧弁の二次圧力より低く設定したことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、第１の圧縮機と蓄ガス器との間の水素ガスは、第３の減圧弁により減圧されてリターンラインを通じて第１の圧縮機の入口へ戻され、第１の圧縮機にて再び圧縮される。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、蓄ガス器における水素ガスの圧力に応じて水素製造装置による水素ガス製造レートを制御するための第２の制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、蓄ガス器における水素ガスの圧力に応じて水素製造装置による水素ガス製造レートが第２の制御手段により制御されるので、蓄ガス器における水素ガスの不足状態に応じて水素製造装置が運転されることになり、水素製造装置が無駄に運転されることがない。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、蓄ガス器で余った水素ガスをガス保有器へ回収するための回収ラインと、回収ラインにおける水素ガスを減圧するための第４の減圧弁とを備えたことを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の作用に加え、蓄ガス器で余った水素ガスが、第４の減圧弁で減圧され、回収ラインを通じてガス保有器に回収される。従って、余った水素ガスを有効に利用して、ガス保有器に水素ガスを補給することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、乗物に対する水素ガスの充填効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしての信頼性を向上させることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、水素製造装置により製造された水素ガスを優先的に蓄ガス器に補給することができ、ガス保有器に保有された水素ガスの無駄な使用を防止することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、蓄ガス器における水素ガスの圧力を安定化することができ、蓄ガス器から乗物へ充填される水素ガスの圧力を安定化することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、水素製造装置や第１の圧縮機を低ロードで運転させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、水素製造装置の運転効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしてのランニングコストを抑えることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の効果に加え、１台のガス保有器をより長期にわたり使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の水素供給ステーションを具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態の水素供給ステーションを概略構成図により示す。この水素供給ステーションは、水素ガスを製造するための水素製造装置１と、この水素製造装置１により製造された水素ガスを圧縮するための第１の圧縮機２と、この第１の圧縮機２により圧縮された水素ガスを蓄えるための蓄ガス器３と、この蓄ガス器３に蓄えられた水素ガスを乗物である燃料電池自動車（この実施形態では「バス」に具体化される。）４に充填するためのディスペンサ５と、これらの構成機器１〜３，５の間を接続する配管とを備える。水素製造装置１と第１の圧縮機２との間の配管には、製品水素タンク６と第１の減圧弁７が直列に設けられる。製品水素タンク６は、水素製造装置１により製造された水素ガスを所定の圧力で一旦貯めるようになっている。第１の減圧弁７は、製品水素タンク６からの水素ガス、すなわち、水素製造装置１により製造された水素ガスを減圧するようになっている。
【００２６】
加えて、この水素供給ステーションは、水素ガスを保有するガス保有器としての水素トレーラ８と、この水素トレーラ８に保有された水素ガスを圧縮するための第２の圧縮機９と、これらの構成機器８，９の間、並びに第２の圧縮機９と蓄ガス器３との間を接続する配管とを備え、第２の圧縮機９により圧縮された水素ガスを必要に応じて蓄ガス器３に補給するようになっている。水素トレーラ８と第２の圧縮機９との間の配管には、水素トレーラ８から流出した水素ガスを減圧するための第２の減圧弁１０が設けられる。
【００２７】
更に、この水素供給ステーションは、第１の圧縮機２により圧縮された水素ガスを第１の圧縮機２の入口へ戻すための配管より構成されるリターンライン１１と、このリターンライン１１を流れる水素ガスを減圧するための第３の減圧弁１２とを備える。
【００２８】
また、この水素供給ステーションは、蓄ガス器３で余った水素ガスを、水素トレーラ８へ回収するための配管より構成される回収ライン１３と、この回収ライン１３における水素ガスを減圧するための第４の減圧弁１４とを備える。この回収ライン１３の一端は、第２の減圧弁１０の上流側に接続される。
【００２９】
ここで、水素製造装置１には、都市ガス（天然ガス）の供給を受けて水素ガスを製造する都市ガス改質方式（オンサイト方式）が採用される。この装置１は、都市ガス（天然ガス）を改質炉で高温水蒸気により改質し、高純度の水素ガスに精製することで、水素ガスを製造するようになっている。水素製造装置１は、この実施形態では、最大で、例えば「１００Ｎｍ3／ｈ」の能力で水素ガスを製造するようになっている。水素製造装置１は、この実施形態では、例えば「４０％ロード〜１００％ロード」の範囲でロード制御可能となっている。
【００３０】
製品水素タンク６は、水素製造装置１により製造された水素ガスを一旦貯めることで水素ガスの脈流を防止することができる。このタンク６には、タンク内の圧力を「製品水素タンク圧力」として検出するための第１の圧力センサ２１が設けられる。
【００３１】
第１の減圧弁７は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「０．５５ＭＰａ」に設定される。第１の圧縮機２は、インバータ制御により駆動し、この実施形態では、例えば「５５〜１００Ｎｍ3／ｈ」の範囲で水素ガスの吐出流量を制御可能となっている。この圧縮機２によれば、例えば「０．５ＭＰａ」の水素ガスを「４０ＭＰａ」も昇圧することができる。
【００３２】
蓄ガス器３は、第１の圧縮機２により圧縮され昇圧された水素ガスを蓄えるために、複数のバンクにより構成される。蓄ガス器３は、この実施形態では、「２４００Ｎｍ3」の容量を有し、各圧縮機２，９により昇圧された水素ガスを「４０ＭＰａ」の圧力で蓄えることができる。蓄ガス器３には、その容器圧力を「蓄ガス器圧力」として検出するための第２の圧力センサ２２が設けられる。
【００３３】
ディスペンサ５は、この実施形態では、蓄ガス器３に蓄えられた「４０ＭＰａ」の水素ガスを、燃料電池自動車４の要求圧力である「３５ＭＰａ」に減圧して同自動車４のタンクに充填するようになっている。ここでは、燃料電池自動車４に対する水素ガスの充填について説明するが、充填相手となる乗物は、燃料電池自動車４には限られず、水素ガスを燃料として使用する乗物であれば、あらゆる種類の乗物が該当する。
【００３４】
水素トレーラ８は、水素ガスを保有するタンク１５を備える。この水素トレーラ８は、タンク１５内の水素ガスが残り少なくなったときに、水素供給ステーションから移動して水素ガスを満杯にした水素トレーラと入れ替えることができる。水素トレーラ８は、この実施形態では、例えば「２６００Ｎｍ3」の容量を有し、水素ガスを、例えば「２０ＭＰａ」の圧力で蓄えることができる。
【００３５】
第２の減圧弁１０は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「０．５０ＭＰａ」に設定される。従って、この実施形態では、第１の減圧弁７の二次圧力が、第２の減圧弁１０の二次圧力よりも高く設定される。第２の圧縮機９は、この実施形態では、例えば「５０Ｎｍ3／ｈ」の流量で水素ガスを吐出可能となっている。この圧縮機９によれば、例えば「０．５ＭＰａ」の水素ガスを「４０ＭＰａ」まで昇圧することができる。
【００３６】
第３の減圧弁１２は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「０．４７ＭＰａ」に設定される。従って、この実施形態では、第３の減圧弁１２の二次圧力が、第１の減圧７弁及び第２の減圧弁１０の二次圧力よりも低く設定される。第４の減圧弁１４は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「２０ＭＰａ」に設定される。これにより、蓄ガス器３で余った「４０ＭＰａ」の水素ガスが、第４の減圧弁１４により「２０ＭＰａ」まで減圧されて水素トレーラ８のタンク１５に回収可能となっている。
【００３７】
この他、この水素供給ステーションは、水素製造装置１、第１の圧縮機２及び第２の圧縮機９を制御するための制御装置３０を備える。この制御装置３０には、水素製造装置１、第１の圧縮機２、第２の圧縮機９、第１の圧力センサ２１及び第２の圧力センサ２２がそれぞれ接続される。制御装置３０は、例えば、シーケンサを含む回路等を備えて構成され、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。また、制御装置３０は、蓄ガス器３における水素ガスの圧力（蓄ガス器圧力）に応じて水素製造装置１による水素ガス製造レートを制御するようになっている。この実施形態で、制御装置３０は、本発明における第１の制御手段及び第２の制御手段に相当する。
【００３８】
次に、制御装置３０が実行する制御内容の一例について説明する。図２に、制御プログラムをフローチャートにより示す。制御装置３０は、このルーチンを所定間隔毎に周期的に実行する。
【００３９】
先ず、ステップ１００で、制御装置３０は、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が４０ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１０１で、第１の圧縮機２を停止し、ステップ１０２で、水素製造装置１の運転を待機させる。
【００４０】
ステップ１００の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１１０で、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が３９ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１１１で、水素製造装置１を４０％ロードで運転させ、ステップ１１２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。すなわち、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。
【００４１】
ステップ１１０の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１２０で、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が３８ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１２１で、水素製造装置１を７０％ロードで運転させ、ステップ１１２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。すなわち、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。
【００４２】
ステップ１２０の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１３０で、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が３１ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１３１で、水素製造装置１を１００％ロードで運転させ、ステップ１３２で、第２の圧縮機９を停止させ、ステップ１１２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。すなわち、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。
【００４３】
ステップ１３０の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１４０で、水素製造装置１を１００％ロードで運転させ、ステップ１４１で、第２の圧縮機９を運転させ、ステップ１４２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。
【００４４】
ここで、上記制御の結果による各種パラメータの挙動を、図３にタイムチャートにより示す。図３は、ディスペンサ５による水素ガスの充填量（ディスペンサ充填量）、水素トレーラ８における水素ガスの残量（トレーラ水素残量）、各圧縮機２，９により圧縮される水素ガス流量（圧縮水素ガス流量）及び蓄ガス器圧力の挙動を示す。このタイムチャートで、横軸の数値「９，１２，１５，１８，２１」は、一日の時刻を意味する。例えば「９」は午前９時を、「１５」は午後３時をそれぞれ意味する。
【００４５】
このタイムチャートにおいて、時刻ｔ１（午前９時）で、蓄ガス器圧力が「４０ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ２で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３６ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を開始すると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を行う。これにより蓄ガス器圧力が少しずつ上昇する。
【００４６】
その後、時刻ｔ３で、蓄ガス器圧力が「３７ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ４で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３３ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続けると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続ける。これにより蓄ガス器圧力が少しずつ上昇する。
【００４７】
その後、時刻ｔ５で、蓄ガス器圧力が「３４ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ６で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３０ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続けると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続ける。加えて、時刻ｔ６で、第２の圧縮機９が運転を開始し、時刻ｔ７で、その運転が停止する。これにより蓄ガス器圧力が少しずつ上昇する。この段階では、トレーラ水素残量が若干減少する。
【００４８】
その後、時刻ｔ８で、蓄ガス器圧力が「３４ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ９で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３０ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続けると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続ける。加えて、時刻ｔ９で、第２の圧縮機９が運転を開始し、時刻ｔ１０で、その運転が停止する。これにより蓄ガス器圧力が「３１ＭＰａ」まで上昇する。この段階では、トレーラ水素残量が再び若干減少する。
【００４９】
その後、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続け、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続けると、時刻ｔ１１で、蓄ガス器圧力が「３８ＭＰａ」まで回復し、水素製造装置１が「７０％ロード」の運転へ移行し、第１の圧縮機２が「７０％」の運転へ移行する。
【００５０】
その後、時刻ｔ１２で、蓄ガス器圧力が「３９ＭＰａ」まで回復すると、水素製造装置１が「４０％ロード」の運転へ移行し、第１の圧縮機２が「５５％」の運転へ移行する。これにより、第３の減圧弁１２を介し一部の水素ガスが戻りライン１１を通じて、第１の圧縮機２の入口へ戻される。
【００５１】
そして、時刻ｔ１３で、蓄ガス器圧力が「４０ＭＰａ」まで回復すると、水素製造装置１が待機運転へ移行し、第１の圧縮機２が運転を停止する。その後、蓄ガス器圧力は「４０ＭＰａ」の状態が保たれる。
【００５２】
以上説明したこの実施形態の水素供給ステーションによれば、蓄ガス器３に蓄えられた水素ガスが不足すると、ディスペンサ５から燃料電池自動車４へ十分な水素ガスを充填できなくなる。この場合、水素製造装置１を起動させても水素ガスを直ちに製造することができず、蓄ガス器３に十分な水素ガスを速やかに補給することができない。このとき、第２の圧縮機９を運転することにより、水素トレーラ８に保有された水素ガスが高圧に圧縮されて蓄ガス器３に速やかに補給される。従って、ディスペンサ５により十分な水素ガスを速やかに燃料電池自動車４へ充填することが可能となる。このため、燃料電池自動車４に対する水素ガスの充填効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしての信頼性を向上させることができる。
【００５３】
すなわち、この水素供給ステーションによれば、蓄ガス器３の容量に制約があり、燃料電池自動車４などの乗物がいつ水素ガス充填のためにステーションに来るのか分からない状況にあっても、水素トレーラ８に保有された水素ガスを第２の圧縮機９を運転することで蓄ガス器３に補給することにより、蓄ガス器３における水素ガス不足に対処することができる。このため、水素製造装置１や第１の圧縮機２につき、その起動・停止の回数増加を抑えることができる。このため、燃料電池自動車４などの乗物に対する水素ガスの充填効率を向上させることができ、水素製造装置１の運転効率をも向上させることができる。
【００５４】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、第１の減圧弁７の二次圧力が第２の減圧弁１０の二次圧力より高く設定されるので、第１の減圧弁７で減圧される水素ガス、すなわち水素製造装置１により製造された水素ガスが、第２の減圧弁１０で減圧される水素ガス、すなわち水素トレーラ８から流出する水素ガスよりも優先的に蓄ガス器３に蓄えられることになる。このため、水素製造装置１により製造された水素ガスを優先的に蓄ガス器３に補給することができ、水素トレーラ８に保有された水素ガスの無駄な使用を防止することができる。この結果、１台の水素トレーラ８を比較的長期にわたり使用することができる。
【００５５】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて、すなわち、製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２が制御装置３０により制御される。例えば、水素製造装置１の負荷変動が大きい場合や、水素製造装置１の起動・停止による水素ガス製造レート変更時には、その水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２の能力をインバータ制御により追従させる。従って、水素製造装置１による水素ガス製造量が変動しても、蓄ガス器３には、所要の圧力で水素ガスを補給することが可能となる。このため、蓄ガス器圧力を安定化することができ、蓄ガス器３から燃料電池自動車４へ充填される水素ガスの圧力を安定化することができる。
【００５６】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、第１の圧縮機２と蓄ガス器３との間の水素ガスは、第３の減圧弁１２により減圧されてリターンライン１１を通じて第１の圧縮機２の入口へ戻され、第１の圧縮機２にて再び圧縮されることになる。このため、水素製造装置１や第１の圧縮機２を比較的低ロードで運転させることができる。また、水素製造装置１や水素トレーラ８により供給される水素ガスを無駄に廃棄する必要がなくなり、水素ガスを有効に使用することができる。
【００５７】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、蓄ガス器圧力に応じて水素製造装置１による水素ガス製造レート、すなわち水素製造装置１の運転ロードが制御装置３０により制御される。従って、蓄ガス器３における水素ガスの不足状態に応じて水素製造装置１が運転されることになり、水素製造装置１が無駄に運転されることがない。このため、水素製造装置１の運転効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしてのランニングコストを抑えることができる。
【００５８】
この水素供給ステーションによれば、蓄ガス器３で余った水素ガスが、第４の減圧弁１４で減圧され、回収ライン１３を通じて水素トレーラ８に回収される。従って、余った水素ガスを有効に利用して、水素トレーラ８に水素ガスを補給することが可能となる。この意味でも、１台の水素トレーラ８を比較的長期にわたり使用することができる。
【００５９】
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００６０】
例えば、前記実施形態では、蓄ガス器圧力の変化に応じて第２の圧縮機９を運転することで蓄ガス器３に水素トレーラ８から水素ガスを補給するようにした。これに対し、制御装置３０に学習機能を持たせて月日、曜日又は時刻等に応じた来車パターン（燃料電池自動車４がステーションに来る頻度パターン）を記憶させ、その来車パターンに基づき予め水素製造装置１、各圧縮機２，９を起動・停止させるなどの機能を持たせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】水素供給ステーションを示す概略構成図。
【図２】制御プログラムを示すフローチャート。
【図３】各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６２】
１ 水素製造装置
２ 第１の圧縮機
３ 蓄ガス器
４ 燃料電池自動車（乗物）
５ ディスペンサ
７ 第１の減圧弁
８ 水素トレーラ（ガス保有器）
９ 第２の圧縮機
１０ 第２の減圧弁
１１ リターンライン
１２ 第３の減圧弁
１３ 回収ライン
１４ 第４の減圧弁
３０ 制御装置（第１の制御手段、第２の制御手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池自動車等の乗物へ水素を供給する水素供給ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載された水素供給ステーションがある。この水素供給ステーションは、水素製造装置と、水素製造装置で製造された水素ガスを昇圧する圧縮機と、圧縮機で圧縮された水素ガスを貯める蓄ガス器と、蓄ガス器からの水素ガスを燃料電池自動車等の車両に充填するディスペンサと、ディスペンサや蓄ガス器の状況に基づいて水素製造装置や圧縮機を監視し制御する監視制御装置とを備えている。この水素供給ステーションでは、複数台の車両に水素ガスを充填することで蓄ガス器の水素ガス保有量が減り、所定値を下回った場合に、水素製造装置を起動させ、製造した水素ガスを圧縮機で昇圧させて蓄ガス器に補給するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６５４４号公報（請求項１及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載された水素供給ステーションでは、蓄ガス器の容量に制約があり、一般的に車両がいつ水素ガス充填のためにステーションに来るのか分からないため、以下のような問題があった。すなわち、水素製造装置や圧縮機の起動・停止の回数が頻繁になり、水素製造装置の起動・停止に係る負荷変動に時間がかかることから、車両に対する水素ガスの充填効率が悪くなるおそれがあった。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、乗物に対する水素ガスの充填効率を向上させ、信頼性の向上を図ることを可能とした水素供給ステーションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、水素ガスを製造するための水素製造装置と、水素製造装置により製造された水素ガスを圧縮するための第１の圧縮機と、第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを蓄えるための蓄ガス器と、蓄ガス器に蓄えられた水素ガスを乗物に充填するためのディスペンサとを備えた水素供給ステーションであって、水素ガスを保有するガス保有器と、ガス保有器に保有された水素ガスを圧縮するための第２の圧縮機とを備え、第２の圧縮機により圧縮された水素ガスを蓄ガス器に補給することを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、蓄ガス器に蓄えられた水素ガスが不足すると、ディスペンサから乗物へ十分な水素ガスを充填できなくなる。この場合、水素製造装置を起動させても水素ガスを直ちに製造することができず、蓄ガス器に十分な水素ガスを速やかに補給することができない。このとき、第２の圧縮機を運転させることにより、ガス保有器に保有された水素ガスが高圧に圧縮されて蓄ガス器に速やかに補給される。従って、ディスペンサにより十分な水素ガスを速やかに乗物へ充填できるようになる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、水素製造装置により製造された水素ガスを減圧するための第１の減圧弁と、ガス保有器から流出した水素ガスを減圧するための第２の減圧弁とを備え、第１の減圧弁の二次圧力を第２の減圧弁の二次圧力より高く設定したことを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、第１の減圧弁の二次圧力が第２の減圧弁の二次圧力より高く設定されるので、第１の減圧弁で減圧される水素ガス、すなわち水素製造装置により製造された水素ガスが、第２の減圧弁で減圧される水素ガス、すなわちガス保有器から流出する水素ガスよりも優先的に蓄ガス器に蓄えられることになる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、水素製造装置による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機を制御するための第１の制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、水素製造装置による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機が第１の制御手段により制御されるので、水素製造装置による水素ガス製造量が変動しても、蓄ガス器に所要の圧力で水素ガスを補給することが可能となる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを第１の圧縮機の入口へ戻すためのリターンラインと、リターンラインを流れる水素ガスを減圧するための第３の減圧弁とを備え、第３の減圧弁の二次圧力を第１の減圧弁及び第２の減圧弁の二次圧力より低く設定したことを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、第１の圧縮機と蓄ガス器との間の水素ガスは、第３の減圧弁により減圧されてリターンラインを通じて第１の圧縮機の入口へ戻され、第１の圧縮機にて再び圧縮される。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、蓄ガス器における水素ガスの圧力に応じて水素製造装置による水素ガス製造レートを制御するための第２の制御手段を備えたことを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、蓄ガス器における水素ガスの圧力に応じて水素製造装置による水素ガス製造レートが第２の制御手段により制御されるので、蓄ガス器における水素ガスの不足状態に応じて水素製造装置が運転されることになり、水素製造装置が無駄に運転されることがない。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、蓄ガス器で余った水素ガスをガス保有器へ回収するための回収ラインと、回収ラインにおける水素ガスを減圧するための第４の減圧弁とを備えたことを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の作用に加え、蓄ガス器で余った水素ガスが、第４の減圧弁で減圧され、回収ラインを通じてガス保有器に回収される。従って、余った水素ガスを有効に利用して、ガス保有器に水素ガスを補給することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、乗物に対する水素ガスの充填効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしての信頼性を向上させることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、水素製造装置により製造された水素ガスを優先的に蓄ガス器に補給することができ、ガス保有器に保有された水素ガスの無駄な使用を防止することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、蓄ガス器における水素ガスの圧力を安定化することができ、蓄ガス器から乗物へ充填される水素ガスの圧力を安定化することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、水素製造装置や第１の圧縮機を低ロードで運転させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、水素製造装置の運転効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしてのランニングコストを抑えることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の効果に加え、１台のガス保有器をより長期にわたり使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の水素供給ステーションを具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１に、本実施形態の水素供給ステーションを概略構成図により示す。この水素供給ステーションは、水素ガスを製造するための水素製造装置１と、この水素製造装置１により製造された水素ガスを圧縮するための第１の圧縮機２と、この第１の圧縮機２により圧縮された水素ガスを蓄えるための蓄ガス器３と、この蓄ガス器３に蓄えられた水素ガスを乗物である燃料電池自動車（この実施形態では「バス」に具体化される。）４に充填するためのディスペンサ５と、これらの構成機器１〜３，５の間を接続する配管とを備える。水素製造装置１と第１の圧縮機２との間の配管には、製品水素タンク６と第１の減圧弁７が直列に設けられる。製品水素タンク６は、水素製造装置１により製造された水素ガスを所定の圧力で一旦貯めるようになっている。第１の減圧弁７は、製品水素タンク６からの水素ガス、すなわち、水素製造装置１により製造された水素ガスを減圧するようになっている。
【００２６】
加えて、この水素供給ステーションは、水素ガスを保有するガス保有器としての水素トレーラ８と、この水素トレーラ８に保有された水素ガスを圧縮するための第２の圧縮機９と、これらの構成機器８，９の間、並びに第２の圧縮機９と蓄ガス器３との間を接続する配管とを備え、第２の圧縮機９により圧縮された水素ガスを必要に応じて蓄ガス器３に補給するようになっている。水素トレーラ８と第２の圧縮機９との間の配管には、水素トレーラ８から流出した水素ガスを減圧するための第２の減圧弁１０が設けられる。
【００２７】
更に、この水素供給ステーションは、第１の圧縮機２により圧縮された水素ガスを第１の圧縮機２の入口へ戻すための配管より構成されるリターンライン１１と、このリターンライン１１を流れる水素ガスを減圧するための第３の減圧弁１２とを備える。
【００２８】
また、この水素供給ステーションは、蓄ガス器３で余った水素ガスを、水素トレーラ８へ回収するための配管より構成される回収ライン１３と、この回収ライン１３における水素ガスを減圧するための第４の減圧弁１４とを備える。この回収ライン１３の一端は、第２の減圧弁１０の上流側に接続される。
【００２９】
ここで、水素製造装置１には、都市ガス（天然ガス）の供給を受けて水素ガスを製造する都市ガス改質方式（オンサイト方式）が採用される。この装置１は、都市ガス（天然ガス）を改質炉で高温水蒸気により改質し、高純度の水素ガスに精製することで、水素ガスを製造するようになっている。水素製造装置１は、この実施形態では、最大で、例えば「１００Ｎｍ3／ｈ」の能力で水素ガスを製造するようになっている。水素製造装置１は、この実施形態では、例えば「４０％ロード〜１００％ロード」の範囲でロード制御可能となっている。
【００３０】
製品水素タンク６は、水素製造装置１により製造された水素ガスを一旦貯めることで水素ガスの脈流を防止することができる。このタンク６には、タンク内の圧力を「製品水素タンク圧力」として検出するための第１の圧力センサ２１が設けられる。
【００３１】
第１の減圧弁７は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「０．５５ＭＰａ」に設定される。第１の圧縮機２は、インバータ制御により駆動し、この実施形態では、例えば「５５〜１００Ｎｍ3／ｈ」の範囲で水素ガスの吐出流量を制御可能となっている。この圧縮機２によれば、例えば「０．５ＭＰａ」の水素ガスを「４０ＭＰａ」も昇圧することができる。
【００３２】
蓄ガス器３は、第１の圧縮機２により圧縮され昇圧された水素ガスを蓄えるために、複数のバンクにより構成される。蓄ガス器３は、この実施形態では、「２４００Ｎｍ3」の容量を有し、各圧縮機２，９により昇圧された水素ガスを「４０ＭＰａ」の圧力で蓄えることができる。蓄ガス器３には、その容器圧力を「蓄ガス器圧力」として検出するための第２の圧力センサ２２が設けられる。
【００３３】
ディスペンサ５は、この実施形態では、蓄ガス器３に蓄えられた「４０ＭＰａ」の水素ガスを、燃料電池自動車４の要求圧力である「３５ＭＰａ」に減圧して同自動車４のタンクに充填するようになっている。ここでは、燃料電池自動車４に対する水素ガスの充填について説明するが、充填相手となる乗物は、燃料電池自動車４には限られず、水素ガスを燃料として使用する乗物であれば、あらゆる種類の乗物が該当する。
【００３４】
水素トレーラ８は、水素ガスを保有するタンク１５を備える。この水素トレーラ８は、タンク１５内の水素ガスが残り少なくなったときに、水素供給ステーションから移動して水素ガスを満杯にした水素トレーラと入れ替えることができる。水素トレーラ８は、この実施形態では、例えば「２６００Ｎｍ3」の容量を有し、水素ガスを、例えば「２０ＭＰａ」の圧力で蓄えることができる。
【００３５】
第２の減圧弁１０は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「０．５０ＭＰａ」に設定される。従って、この実施形態では、第１の減圧弁７の二次圧力が、第２の減圧弁１０の二次圧力よりも高く設定される。第２の圧縮機９は、この実施形態では、例えば「５０Ｎｍ3／ｈ」の流量で水素ガスを吐出可能となっている。この圧縮機９によれば、例えば「０．５ＭＰａ」の水素ガスを「４０ＭＰａ」まで昇圧することができる。
【００３６】
第３の減圧弁１２は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「０．４７ＭＰａ」に設定される。従って、この実施形態では、第３の減圧弁１２の二次圧力が、第１の減圧７弁及び第２の減圧弁１０の二次圧力よりも低く設定される。第４の減圧弁１４は、この実施形態において、二次圧力が、例えば「２０ＭＰａ」に設定される。これにより、蓄ガス器３で余った「４０ＭＰａ」の水素ガスが、第４の減圧弁１４により「２０ＭＰａ」まで減圧されて水素トレーラ８のタンク１５に回収可能となっている。
【００３７】
この他、この水素供給ステーションは、水素製造装置１、第１の圧縮機２及び第２の圧縮機９を制御するための制御装置３０を備える。この制御装置３０には、水素製造装置１、第１の圧縮機２、第２の圧縮機９、第１の圧力センサ２１及び第２の圧力センサ２２がそれぞれ接続される。制御装置３０は、例えば、シーケンサを含む回路等を備えて構成され、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。また、制御装置３０は、蓄ガス器３における水素ガスの圧力（蓄ガス器圧力）に応じて水素製造装置１による水素ガス製造レートを制御するようになっている。この実施形態で、制御装置３０は、本発明における第１の制御手段及び第２の制御手段に相当する。
【００３８】
次に、制御装置３０が実行する制御内容の一例について説明する。図２に、制御プログラムをフローチャートにより示す。制御装置３０は、このルーチンを所定間隔毎に周期的に実行する。
【００３９】
先ず、ステップ１００で、制御装置３０は、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が４０ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１０１で、第１の圧縮機２を停止し、ステップ１０２で、水素製造装置１の運転を待機させる。
【００４０】
ステップ１００の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１１０で、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が３９ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１１１で、水素製造装置１を４０％ロードで運転させ、ステップ１１２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。すなわち、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。
【００４１】
ステップ１１０の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１２０で、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が３８ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１２１で、水素製造装置１を７０％ロードで運転させ、ステップ１１２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。すなわち、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。
【００４２】
ステップ１２０の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１３０で、第２の圧力センサ２２により検出される蓄ガス器圧力が３１ＭＰａ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、制御装置３０は、ステップ１３１で、水素製造装置１を１００％ロードで運転させ、ステップ１３２で、第２の圧縮機９を停止させ、ステップ１１２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。すなわち、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２を制御するようになっている。
【００４３】
ステップ１３０の判断結果が否定である場合、制御装置３０は、ステップ１４０で、水素製造装置１を１００％ロードで運転させ、ステップ１４１で、第２の圧縮機９を運転させ、ステップ１４２で、第１の圧力センサ２１により検出される製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２をインバータ制御により運転させる。
【００４４】
ここで、上記制御の結果による各種パラメータの挙動を、図３にタイムチャートにより示す。図３は、ディスペンサ５による水素ガスの充填量（ディスペンサ充填量）、水素トレーラ８における水素ガスの残量（トレーラ水素残量）、各圧縮機２，９により圧縮される水素ガス流量（圧縮水素ガス流量）及び蓄ガス器圧力の挙動を示す。このタイムチャートで、横軸の数値「９，１２，１５，１８，２１」は、一日の時刻を意味する。例えば「９」は午前９時を、「１５」は午後３時をそれぞれ意味する。
【００４５】
このタイムチャートにおいて、時刻ｔ１（午前９時）で、蓄ガス器圧力が「４０ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ２で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３６ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を開始すると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を行う。これにより蓄ガス器圧力が少しずつ上昇する。
【００４６】
その後、時刻ｔ３で、蓄ガス器圧力が「３７ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ４で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３３ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続けると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続ける。これにより蓄ガス器圧力が少しずつ上昇する。
【００４７】
その後、時刻ｔ５で、蓄ガス器圧力が「３４ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ６で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３０ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続けると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続ける。加えて、時刻ｔ６で、第２の圧縮機９が運転を開始し、時刻ｔ７で、その運転が停止する。これにより蓄ガス器圧力が少しずつ上昇する。この段階では、トレーラ水素残量が若干減少する。
【００４８】
その後、時刻ｔ８で、蓄ガス器圧力が「３４ＭＰａ」の状態から、ディスペンサ５により燃料電池自動車４への水素ガスの充填を開始する。その後、時刻ｔ９で、水素ガスの充填が終了すると、蓄ガス器圧力が「３０ＭＰａ」まで低下するので、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続けると共に、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続ける。加えて、時刻ｔ９で、第２の圧縮機９が運転を開始し、時刻ｔ１０で、その運転が停止する。これにより蓄ガス器圧力が「３１ＭＰａ」まで上昇する。この段階では、トレーラ水素残量が再び若干減少する。
【００４９】
その後、水素製造装置１が「１００％ロード」で運転を続け、第１の圧縮機２が「１００％」で運転を続けると、時刻ｔ１１で、蓄ガス器圧力が「３８ＭＰａ」まで回復し、水素製造装置１が「７０％ロード」の運転へ移行し、第１の圧縮機２が「７０％」の運転へ移行する。
【００５０】
その後、時刻ｔ１２で、蓄ガス器圧力が「３９ＭＰａ」まで回復すると、水素製造装置１が「４０％ロード」の運転へ移行し、第１の圧縮機２が「５５％」の運転へ移行する。これにより、第３の減圧弁１２を介し一部の水素ガスが戻りライン１１を通じて、第１の圧縮機２の入口へ戻される。
【００５１】
そして、時刻ｔ１３で、蓄ガス器圧力が「４０ＭＰａ」まで回復すると、水素製造装置１が待機運転へ移行し、第１の圧縮機２が運転を停止する。その後、蓄ガス器圧力は「４０ＭＰａ」の状態が保たれる。
【００５２】
以上説明したこの実施形態の水素供給ステーションによれば、蓄ガス器３に蓄えられた水素ガスが不足すると、ディスペンサ５から燃料電池自動車４へ十分な水素ガスを充填できなくなる。この場合、水素製造装置１を起動させても水素ガスを直ちに製造することができず、蓄ガス器３に十分な水素ガスを速やかに補給することができない。このとき、第２の圧縮機９を運転することにより、水素トレーラ８に保有された水素ガスが高圧に圧縮されて蓄ガス器３に速やかに補給される。従って、ディスペンサ５により十分な水素ガスを速やかに燃料電池自動車４へ充填することが可能となる。このため、燃料電池自動車４に対する水素ガスの充填効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしての信頼性を向上させることができる。
【００５３】
すなわち、この水素供給ステーションによれば、蓄ガス器３の容量に制約があり、燃料電池自動車４などの乗物がいつ水素ガス充填のためにステーションに来るのか分からない状況にあっても、水素トレーラ８に保有された水素ガスを第２の圧縮機９を運転することで蓄ガス器３に補給することにより、蓄ガス器３における水素ガス不足に対処することができる。このため、水素製造装置１や第１の圧縮機２につき、その起動・停止の回数増加を抑えることができる。このため、燃料電池自動車４などの乗物に対する水素ガスの充填効率を向上させることができ、水素製造装置１の運転効率をも向上させることができる。
【００５４】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、第１の減圧弁７の二次圧力が第２の減圧弁１０の二次圧力より高く設定されるので、第１の減圧弁７で減圧される水素ガス、すなわち水素製造装置１により製造された水素ガスが、第２の減圧弁１０で減圧される水素ガス、すなわち水素トレーラ８から流出する水素ガスよりも優先的に蓄ガス器３に蓄えられることになる。このため、水素製造装置１により製造された水素ガスを優先的に蓄ガス器３に補給することができ、水素トレーラ８に保有された水素ガスの無駄な使用を防止することができる。この結果、１台の水素トレーラ８を比較的長期にわたり使用することができる。
【００５５】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、水素製造装置１による水素ガス製造量に応じて、すなわち、製品水素タンク圧力が一定になるように第１の圧縮機２が制御装置３０により制御される。例えば、水素製造装置１の負荷変動が大きい場合や、水素製造装置１の起動・停止による水素ガス製造レート変更時には、その水素ガス製造量に応じて第１の圧縮機２の能力をインバータ制御により追従させる。従って、水素製造装置１による水素ガス製造量が変動しても、蓄ガス器３には、所要の圧力で水素ガスを補給することが可能となる。このため、蓄ガス器圧力を安定化することができ、蓄ガス器３から燃料電池自動車４へ充填される水素ガスの圧力を安定化することができる。
【００５６】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、第１の圧縮機２と蓄ガス器３との間の水素ガスは、第３の減圧弁１２により減圧されてリターンライン１１を通じて第１の圧縮機２の入口へ戻され、第１の圧縮機２にて再び圧縮されることになる。このため、水素製造装置１や第１の圧縮機２を比較的低ロードで運転させることができる。また、水素製造装置１や水素トレーラ８により供給される水素ガスを無駄に廃棄する必要がなくなり、水素ガスを有効に使用することができる。
【００５７】
この実施形態の水素供給ステーションによれば、蓄ガス器圧力に応じて水素製造装置１による水素ガス製造レート、すなわち水素製造装置１の運転ロードが制御装置３０により制御される。従って、蓄ガス器３における水素ガスの不足状態に応じて水素製造装置１が運転されることになり、水素製造装置１が無駄に運転されることがない。このため、水素製造装置１の運転効率を向上させることができ、水素供給ステーションとしてのランニングコストを抑えることができる。
【００５８】
この水素供給ステーションによれば、蓄ガス器３で余った水素ガスが、第４の減圧弁１４で減圧され、回収ライン１３を通じて水素トレーラ８に回収される。従って、余った水素ガスを有効に利用して、水素トレーラ８に水素ガスを補給することが可能となる。この意味でも、１台の水素トレーラ８を比較的長期にわたり使用することができる。
【００５９】
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【００６０】
例えば、前記実施形態では、蓄ガス器圧力の変化に応じて第２の圧縮機９を運転することで蓄ガス器３に水素トレーラ８から水素ガスを補給するようにした。これに対し、制御装置３０に学習機能を持たせて月日、曜日又は時刻等に応じた来車パターン（燃料電池自動車４がステーションに来る頻度パターン）を記憶させ、その来車パターンに基づき予め水素製造装置１、各圧縮機２，９を起動・停止させるなどの機能を持たせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】水素供給ステーションを示す概略構成図。
【図２】制御プログラムを示すフローチャート。
【図３】各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６２】
１ 水素製造装置
２ 第１の圧縮機
３ 蓄ガス器
４ 燃料電池自動車（乗物）
５ ディスペンサ
７ 第１の減圧弁
８ 水素トレーラ（ガス保有器）
９ 第２の圧縮機
１０ 第２の減圧弁
１１ リターンライン
１２ 第３の減圧弁
１３ 回収ライン
１４ 第４の減圧弁
３０ 制御装置（第１の制御手段、第２の制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを製造するための水素製造装置と、
前記水素製造装置により製造された水素ガスを圧縮するための第１の圧縮機と、
前記第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを蓄えるための蓄ガス器と、
前記蓄ガス器に蓄えられた水素ガスを乗物に充填するためのディスペンサと
を備えた水素供給ステーションであって、
水素ガスを保有するガス保有器と、
前記ガス保有器に保有された水素ガスを圧縮するための第２の圧縮機と
を備え、前記第２の圧縮機により圧縮された水素ガスを前記蓄ガス器に補給することを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項２】
前記水素製造装置により製造された水素ガスを減圧するための第１の減圧弁と、
前記ガス保有器から流出した水素ガスを減圧するための第２の減圧弁と
を備え、前記第１の減圧弁の二次圧力を前記第２の減圧弁の二次圧力より高く設定したことを特徴とする請求項１に記載の水素供給ステーション。
【請求項３】
前記水素製造装置による水素ガス製造量に応じて前記第１の圧縮機を制御するための第１の制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素供給ステーション。
【請求項４】
前記第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを前記第１の圧縮機の入口へ戻すためのリターンラインと、
前記リターンラインを流れる水素ガスを減圧するための第３の減圧弁と
を備え、前記第３の減圧弁の二次圧力を前記第１の減圧弁及び前記第２の減圧弁の二次圧力より低く設定したことを特徴とする請求項３に記載の水素供給ステーション。
【請求項５】
前記蓄ガス器における水素ガスの圧力に応じて前記水素製造装置による水素ガス製造レートを制御するための第２の制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の水素供給ステーション。
【請求項６】
前記蓄ガス器で余った水素ガスを前記ガス保有器へ回収するための回収ラインと、
前記回収ラインにおける水素ガスを減圧するための第４の減圧弁と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の水素供給ステーション。
【請求項１】
水素ガスを製造するための水素製造装置と、
前記水素製造装置により製造された水素ガスを圧縮するための第１の圧縮機と、
前記第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを蓄えるための蓄ガス器と、
前記蓄ガス器に蓄えられた水素ガスを乗物に充填するためのディスペンサと
を備えた水素供給ステーションであって、
水素ガスを保有するガス保有器と、
前記ガス保有器に保有された水素ガスを圧縮するための第２の圧縮機と
を備え、前記第２の圧縮機により圧縮された水素ガスを前記蓄ガス器に補給することを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項２】
前記水素製造装置により製造された水素ガスを減圧するための第１の減圧弁と、
前記ガス保有器から流出した水素ガスを減圧するための第２の減圧弁と
を備え、前記第１の減圧弁の二次圧力を前記第２の減圧弁の二次圧力より高く設定したことを特徴とする請求項１に記載の水素供給ステーション。
【請求項３】
前記水素製造装置による水素ガス製造量に応じて前記第１の圧縮機を制御するための第１の制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素供給ステーション。
【請求項４】
前記第１の圧縮機により圧縮された水素ガスを前記第１の圧縮機の入口へ戻すためのリターンラインと、
前記リターンラインを流れる水素ガスを減圧するための第３の減圧弁と
を備え、前記第３の減圧弁の二次圧力を前記第１の減圧弁及び前記第２の減圧弁の二次圧力より低く設定したことを特徴とする請求項３に記載の水素供給ステーション。
【請求項５】
前記蓄ガス器における水素ガスの圧力に応じて前記水素製造装置による水素ガス製造レートを制御するための第２の制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の水素供給ステーション。
【請求項６】
前記蓄ガス器で余った水素ガスを前記ガス保有器へ回収するための回収ラインと、
前記回収ラインにおける水素ガスを減圧するための第４の減圧弁と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の水素供給ステーション。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１００９０６（Ｐ２００７−１００９０６Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９３９６１（Ｐ２００５−２９３９６１）
【出願日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
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