JP2005069330A - 水素供給ステーション - Google Patents

Abstract

【課題】車載タンクへの水素の充填作業を安全に効率よく行うことができる水素供給ステーションを提供すること。
【解決手段】水素供給タンクと、水素供給タンクと車載タンクとの間の水素供給経路を形成する供給ラインと、供給ラインと車載タンクの接続口とを接続する接続ユニット４とを有してなる。接続ユニット４は、充填パス４１と充填バス用開閉弁４１３とを内蔵している。第１空間４５１には第１リリースポート４６１を開口させてあり、これには吸引経路４６０が接続されている。吸引経路４６０は、吸引したものを回収して分解処理する処理装置に接続されていることが好ましい。接続ユニット４は、放出パス４２と放出パス用開閉弁４２３を内蔵しており、第２空間４５２には第２リリースポート４６２を開口させてあり、これには吸引経路４６０が接続されていることが好ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの水素を燃料として走行する車両に搭載される車載タンクに水素を供給するための水素供給ステーション、特にその接続ユニットに関する。

近年の環境問題に対応する車両として、水素を燃料とした自動車、具体的には燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの開発が活発に行われている。このような水素を燃料とする車両の普及を促進するには、車両に搭載される車載タンクに対して、安定して効率よく水素を供給する機能を備えた水素供給ステーションを開発する必要がある。

これまでに提案されている技術としては、次のようなものがある。
例えば、特許文献１、２は、水素吸蔵合金ＭＨタンクヘの充填に関するものであって、そこには、水素供給の経路の他に、熱媒体が通る２つの通路を設け、熱媒体によりＭＨタンクと供給ステーション間の熱輸送を促進する方法が示されている。この方法は、ＭＨ吸蔵に伴う発熱、放出に伴う吸熱を供給管を介して一部相殺することを狙ったものである。

特許文献３は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、タンク圧力に応じた水素充填速度調整機構が示されている。そして、タンク内部圧力の低い状態では低流量で供給し、タンク内部圧力の上昇に伴い流量を増加していくことが示されている。
特許文献４は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、高圧タンクに設置したサブコンテナの温度管理によりタンクヘの充填・放出をスムーズに行うものが示されている。そして、高速充填時には、サブコンテナに冷却水を供給し、タンク内圧力が低下したことにより水素充填の必要性が出た場合には、自動的に冷却水をサブコンテナに供給することが示されている。

しかしながら、上記従来の技術は、いずれも基本的に高圧ＭＨタンクあるいは高圧ボンベヘの高速充填達成を目的としたものであるが、次のような問題点が存在する。
即ち、上記特許文献１、２、４においては、車両側タンクと供給側タンク間の熱交換を達成するために、車両側タンク内に比較的複雑な構造の熱交換器構成を必要とする。そのため、従来の上記車載タンクは、構造が複雑、軽量化が困難、製造コストが高くなるなどの問題がある。
また、特許文献３においては、内部圧力および温度マップを参考に水素充填速度を調整するものであって、穏やかに水素充填を行うので、高速充填を達成することができない。
特開２０００−１２８５０２号公報 特開２００１−３２４０９５号公報 特開２００１−３５５７９５号公報 特開２００２−８９７９３号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、車載タンクへの水素の充填作業を安全に効率よく行うことができる水素供給ステーションを提供しようとするものである。

本発明は、車両に搭載された車載タンクに対して水素を供給するための水素供給ステーションであって、
上記車載タンクに供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンクと、該水素供給タンクと上記車載タンクとの間の水素供給経路を形成する供給ラインと、該供給ラインと上記車載タンクの接続口とを接続する接続ユニットとを有してなり、
該接続ユニットは、上記車載タンクに水素を送る通路である充填パスと、その連通状態を制御する充填バス用開閉弁とを内蔵しており、
上記接続ユニットにおける上記充填パスの開口部と上記充填パス用開閉弁との間の第１空間には、第１リリースポートを開口させてあり、該第１リリースポートには上記第１空間の内部を吸引するための吸引経路が接続されていることを特徴とする水素供給ステーションにある（請求項１）。

本発明においては、上記接続ユニットの上記第１空間に上記第１リリースポートを開口させ、かつ、これを上記吸引経路に接続してある。そのため、上記接続ユニットを車載タンクの接続口に接続した後水素供給を開始する前の装着時、あるいは水素供給が終了してから接続ユニットを上記接続口から外す前の脱着時において、上記第１空間の内部を上記吸引経路を介して吸引することができる。これにより、第１空間にあるものを外部へ導き出すことができ、危険回避などのメリットを得ることができる。

すなわち、上記装着時においては、上記第１空間を減圧状態とすることにより、これらの空間内の空気が除去されると共に、異物が除去される。そのため、その後水素の充填および放出を開始した際に、上記第１空間から車載タンクへ異物が混入することを抑制することができる。さらには、空気の存在による水素の酸化発熱が生じる危険を回避することもできる。
また、上記脱着時においては、上記第１空間に残存する高圧の水素ガスを吸引除去することができる。そのため、上記接続ユニットを外した際に開放される上記第１空間から水素が空気中に放出されて空気と触れて酸化発熱する危険を回避することができる。

このように、本発明の水素供給ステーションは、上記構成の接続ユニットを備えることにより、車載タンクとの接続作業を非常に安全に行うことができる。したがって、上記水素供給ステーションを用いることにより、車載タンクへの水素の充填作業を安全に効率よく行うことができるのである。

本発明の水素供給ステーションにおいて、上記吸引経路は、吸引したものを回収して分解処理する処理装置に接続されていることが好ましい（請求項２）。この場合には、上記第１空間から吸引したガス又は異物をそのまま放出して環境を悪化させることを防止することができる。上記分解処理する処理装置としては、例えば、吸引したものを燃焼して分解する処理装置などを適用することができる。

また、上記接続ユニットは、上記車載タンクから放出された水素を通す放出パスと、その連通状態を制御する放出パス用開閉弁を内蔵しており、上記接続ユニットにおける上記放出パスの開口部と上記放出パス用開閉弁との間の第２空間には、第２リリースポートを開口させてあり、該第２リリースポートには上記吸引経路が接続されていることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記放出パスを設けた場合に、上記第２空間のガス又は異物を除去することができ、上述した第１空間のガス又は異物を除去する効果と同様の効果を得ることができる。

また、上記充填パスに加えて上記放出パスを設けることによって、水素供給ステーションから車載タンクへの水素の充填作業をより効率よくより安全に行うことができる。
すなわち、上記車載タンクの接続口にも上記充填パスに通ずる通路と放出パスに通ずる通路とを設けておき、この接続口と接続ユニットとを接続することにより、車載タンクと水素供給ステーションとの間に２つの水素通路を連通させることができる。そして、充填パスから車載タンクに水素を高速で供給する。このとき、車載タンク内に進入した水素は、体積や圧力の変化によって急激に発熱する。そこで、上記放出パスからは、車載タンク内の一部の水素をタンク外に放出する。これにより、車載タンク内の熱は、水素自体が熱媒体となって外部に放出され、車載タンクの温度上昇および圧力上昇を抑制することができる。そのため、上記充填パスからの水素の充填作業を、効率よく安全に行うことができる。
また、車載タンクから上記のようにして熱を放出することができるので、車載タンク内部などに複雑な構造の熱交換器を設けたりすることを不要にすることもできる。

また、上記接続ユニットは、上記充填パス及び上記放出パスを通過する水素を冷却するための熱交換器を内蔵していることが好ましい（請求項４）。この場合には、記充填パスを通る充填用の水素は充填直前に冷却されてから車載タンクに充填されるので、車載タンクの温度上昇をさらに抑制することができる。また、上記のごとく、放出パスも備えられている場合には、車載タンクから放出された水素は、接続ユニット内において上記熱交換器によってすぐに冷却される。そのため、放出された水素が運んできた熱を、当該水素の回収先または循環先に持ち込むことを抑制することができる。それ故、水素供給ステーションと車載タンクとの間の水素流路全体から不要な熱を排除することができ、より安全な水素充填作業を実現することができる。

また、上記接続ユニットは、その内部において上記放出パスを上記充填パスに接続して循環ルートを形成していることが好ましい（請求項５）。この場合には、上記車載タンクから熱媒体として放出した水素を、上記接続ユニット内部において冷却し、その直後に上記充填パスに戻すことができる。そのため、圧力損失の少ない短い循環ルートをとることができ、効率のよい水素の循環を実現することができる。

また、上記水素供給タンクは、備蓄する水素の圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクにより構成されていると共に、上記供給ラインに接続する上記備蓄タンクを切り替える切り替え装置に連結されていることが好ましい（請求項６）。ここで、上記圧力ステージは、備蓄タンクに備蓄する水素の圧力のレベルを示すものである。そして、複数段の圧力ステージとしては、例えば、第１の備蓄タンクを５ＭＰａの圧力ステージのもの、第２の備蓄タンクを１０ＭＰａの圧力ステージのもの、、、というような順次圧力レベルを高めた設定にすることができる。

この場合には、上記のごとく、圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクを有しており、上記切り替え装置によって、供給ラインに接続する備蓄タンクを切り替えることができる。そのため、水素の供給先である車載タンクの種類や充填状態に応じて使用する備蓄タンクを変更することができる。また、使用する備蓄タンクの変更によって、供給すべき水素の圧力を容易に変更することができる。それ故、接続された車載タンクごとに、最適な供給条件を容易に実現することができ、車載タンクへの安全で効率のよい水素充填作業を行うことができる。

本発明の実施例に係る水素供給ステーションにつき、図１〜図７を用いて説明する。
本例の水素供給ステーション１は、車両に搭載された車載タンク９に対して水素を供給するための水素供給ステーションである。
水素供給ステーション１は、図１、図２に示すごとく、車載タンク９に供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンク１０（図２）と、該水素供給タンク１０と車載タンク９との間の水素供給経路３１を形成する供給ライン３と、該供給ライン３と車載タンク９の接続口９０とを接続する接続ユニット４とを有してなる。
該接続ユニット４は、車載タンク９に水素を送る通路である充填パス４１と、その連通状態を制御する充填バス用開閉弁４１３とを内蔵している。
図４に示すごとく、接続ユニット４における充填パス４１の開口部４１０と充填パス用開閉弁４１３との間の第１空間４５１には、第１リリースポート４６１を開口させてあり、該第１リリースポート４６１には、第１空間４５１の内部を吸引するための吸引経路４６０が接続されている。

また、接続ユニット４は、図１、図４に示すごとく、上記充填パス４１に加えて、車載タンク９から放出された水素を通す放出パス４２と、その連通状態を制御する放出パス用開閉弁４２３を内蔵している。そして、接続ユニット４における放出パス４２の開口部４２０と放出パス用開閉弁４２３との間の第２空間４５２には、第２リリースポート４６２を開口させてあり、該第２リリースポート４６２には上記吸引経路４６０が接続されている。
そして、吸引経路４６０は、吸引ポンプ８９を介して、吸引したものを回収して分解処理する処理装置８に接続されている。本例の処理装置８は、吸引したものを燃焼して分解するように構成されている。

また、本例の接続ユニット４は、図１に示すごとく、上記充填パス４１と放出パス４２を内蔵していると共に、上記熱交換器４９を内蔵しており、さらに、その内部において放出パス４２を充填パス４１に三方弁７１を介して接続して循環ルートを形成している。
また、同図に示すごとく、接続ユニット４は、車載タンク９から放出する水素の流量を制御する放出水素量制御装置４８としてのポンプを放出パス４２内に有している。

また、図４に示すごとく、本例の接続ユニット４に内蔵した充填パス用開閉弁４１３と放出パス用開閉弁４２３とは、一体的に構成され連動するように構成してある。
すなわち、同図に示すごとく、接続ユニット４に設けられた充填パス４１は、充填パス用開閉弁４１３よりも開口部４１０側に位置する第１の充填パス４１ａと、充填パス用開閉弁４１３と供給ライン３との間に位置する第２の充填パス４１ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴４１６を有する隔壁部４１１により仕切られている。
また、接続ユニット４に設けられた放出パス４２は、放出パス用開閉弁４２３よりも開口部４２０側に位置する第１の放出パス４２ａと、放出パス用開閉弁４２３と供給ライン３との間に位置する第２の放出パス４２ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴４２６を有する隔壁部４２１により仕切られている。

上記第１の放出パス４２ａと第２の充填パス４１ｂとは、略同軸上に連続的に設けてあると共に、その同軸上に上記充填パス用開閉弁４１３及び放出パス用開閉弁４２３を配設してある。充填パス用開閉弁４１３は、同図に示すごとく、そのテーパ状の外壁面４１７を充填パス４１ｂのテーパ状の内壁面４１８に当接させることにより通路を遮断し、当接状態を解除することにより通路を開放するようになっている。そして、充填パス用開閉弁４１３から延設された軸部４１４の周囲にはスプリング４１５が配置され、これの付勢力により充填パス用開閉弁４１３の当接状態を維持している。この充填パス開閉弁４１３は、所定の水素圧力がかかった際に、スプリング４１５の付勢力に抗して上記当接状態を解除するように構成されている。

上記放出パス用開閉弁４２３は、上記充填パス用開閉弁４１３から延設された軸部４１４に接続され、上述した隔壁部４１１及び４２１に対して摺動するように配設されている。また、放出パス用開閉弁４２３は、各隔壁部４１１及び４２１にそれぞれ設けた貫通穴４１６、４２６に対面し、摺動位置によってこれを閉塞したり開放したりするように構成されている。また、放出パス用開閉弁４２３は、隔壁部４２１に対面する側面から、第１の放出パス４２ａに向いた先端面まで貫通する連通穴４２４を有している。

そして、放出パス用開閉弁４２３は、上記軸部４１４を介して充填パス用開閉弁４１３と連動して進退するように構成されており、充填パス用開閉弁４１３が上記当接状態にある場合には貫通穴４１６及び４２６を閉塞し、充填パス用開閉弁４１３が上記当接状態を解除した場合には、貫通穴４１６を開放すると共に、貫通穴４２６を連通穴４２４に連通させるようにしてある。

一方、車載タンク９の接続口９０にも、接続ユニット４内とほぼ同じ構造の第１バルブ９１３及び第２バルブ９２３を設けてある。具体的には、図６に示すごとく、接続口９０には、接続ユニット４の充填パス４１に接続される充填パス９１と、接続ユニット４の放出パス４２に接続される放出パス９２とを設けてある。接続口９０に設けられた充填パス９１は、第１バルブ９１３よりもタンク側に位置する第１の充填パス９１ａと、第１バルブ９１３と開口部９１０との間に位置する第２の充填パス９１ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴９１６を有する隔壁部９１１により仕切られている。
また、接続口９０に設けられた放出パス９２は、第２バルブ９２３よりもタンク側に位置する第１の放出パス９２ａと、第２バルブ９２３と開口部９２０との間に位置する第２の放出パス９２ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴９２６を有する隔壁部９２１により仕切られている。そして、上記第１バルブ９１３及び第２バルブ９２３の動作についても、接続ユニット４内の充填パス用開閉弁４１３及び放出パス用開閉弁４２３と同様である。
なお、接続ユニット４および接続口９０に内蔵する弁体の構造としては、上記のごとく一体構造のものの他に、様々な弁体構造を適用することが可能である。

また、上述したように、図４、図５に示すごとく、接続ユニット４における充填パスの開口部４１０と充填パス用開閉弁４１３との間の第１空間４５１、及び放出パス４２の開口部４２０と放出パス用開閉弁４２３との間の第２空間４５２には、それぞれ第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２を開口させてある。そして、第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２には、上記第１空間４５１及び第２空間４５２の内部を吸引するための吸引経路４６０が接続されている。吸引経路４６０は、図１〜図３に示すごとく、吸引ポンプ８９を介して、吸引したものを回収して分解処理する処理装置８に接続されている。

また、図３に示すごとく、接続ユニット４は、供給ライン３の先端に配設されている。そして、供給ライン３には、接続ユニット４内の充填パス４１に連結される水素供給経路３１と、上記熱交換器４９に循環させる冷媒を通す冷媒通路３９と、放出水素量制御装置４８としてのポンプに供給する駆動用電力を流す動力伝達パス３８と、上記吸引経路４６０とを並列に内蔵させてある。

そして、上記水素供給経路３１、冷媒通路３９、動力伝達パス３８、及び吸引経路４６０を内蔵した供給ライン３は、可撓性を有するフレキシブルパイプより構成されており、その先端に配設された接続ユニットを任意の位置に自由に移動させることができるようにしてある。
なお、水素供給ステーション１における上記水素供給タンク１０を備えた本体部側には、上記供給ライン３に内蔵された各通路に接続される機器が設けられる。具体的には、水素供給ステーション１の本体部において、図２に示すごとく、上記水素供給経路３１は上記切り替え装置５に接続され、冷媒通路３９は冷媒循環装置（図示略）に接続され、動力伝達パス３８は電源装置（図示略）に接続され、吸引経路４６０は上記処理装置８に接続されている。

また、本例の水素供給ステーション１は、図２に示すごとく、水素供給タンク１０として、７つの備蓄タンク１１〜１７、すなわち、第１タンク１１、第２タンク１２、．．．第７タンク１７を有している。第１タンク１１が最も低い最下段の圧力ステージに属するものであり、順次、第２タンク１２、第３タンク１３と所定値ずつ圧力を高めた上段の圧力ステージに属し、第７タンク１７が最も高い最上段の圧力ステージに属する備蓄タンクである。

各備蓄タンク１１〜１７の下流側には、複数のバルブ（図示略）を組み合わせて構成された切り替え装置５が接続され、この切り替え装置５の操作によって供給ライン３に接続される備蓄タンクを選択するようになっている。
また、同図に示すごとく、各備蓄タンク１１〜１７には、供給ライン３に連結される水素回収路３９が、戻り切り替え装置６を介して接続されており、供給ライン３の水素供給経路３１内又は切り替え装置５内の余剰の水素を備蓄タンク１１〜１７に回収可能に構成されている。戻り切り替え装置６は、複数のバルブ（図示略）を組み合わせて構成される。
なお、この水素供給タンク１０の構成は、上記のような複数の圧力ステージに属する不空数の備蓄タンクよりなるものが最も好ましいが、この構成に代えて、１つの備蓄タンクに水素を貯留し、その圧力を増圧又は減圧して供給ライン３に供給するような構成を取ることも可能である。

また、本例では、切り替え装置５の下流側に水素の流量を測定する流量計８１を配置してある。そして、水素供給ステーション１は、流量計８１、三方弁７１、７２、切り替え装置５、及び戻り切り替え装置６等の制御すべき機器を制御するための制御装置を有しており、この制御装置の指示に従って動作するように構成してある。特に、上記切り替え装置５は、流量計８１によって測定される水素流量を基にして接続する上記備蓄タンク１１〜１７を切り替えるよう構成されている。

次に、本例の水素供給ステーション１によって車載タンク９に水素を供給する場合の使用方法につき説明する。
まず、上記接続ユニット４を、車載タンク９の接続口に接続する。このとき、図７に示すごとく、接続ユニット４の充填パス４１及び放出パス４２の開口部４１０及び４２０を、車載タンク９の接続口９０における充填パス９１及び放出パス９２の開口部９１０及び９２０にそれぞれ対面させ、連通させる。

次いで、水素の供給を開始する前に、処理装置８の下流の吸引ポンプ８９を駆動させる。これにより、吸引経路４６０が接続された第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２を介して、第１空間４５１及び第２空間４５２の内部を吸引することができる。これら第１空間４５１及び第２空間４５２は、車載タンク９の接続口９０の第１バルブ９１３及び第２バルブ９２３のところまで延長された空間となっており、その部分も含めて不要なガスや異物が除去される。そして、吸引されたガスや異物は、上記処理装置８内に回収され、燃焼によって分解除去される。

このように、本例では、水素充填作業を開始する前に、上記第１空間４５１及び第２空間４５２を減圧状態としてその内部の空気を除去すると共に異物を除去する。これにより、その後水素の充填および放出を開始した際に、第１空間４５１から車載タンク９へ異物が混入することを抑制することができる。さらには、空気の存在による水素の酸化発熱が生じる危険を回避することもできる。

次に、水素供給ステーション１の各バルブを操作して、水素の供給を開始する。
すなわち、図２に示すごとく、供給ライン３の水素供給経路３１から水素が圧送されてくると、接続ユニット４の充填パス４１において熱交換器４９を通過して冷却された後充填パス用開閉弁４１３まで到達する。そして、図７に示すごとく、水素の圧力により、充填パス用開閉弁４１３がスプリング４１５に抗して当接状態から解かれ、開弁状態となる。これと同時に、放出パス用開閉弁４２３も後退し、貫通穴４１６が開放されると共に、貫通穴４２６が連通穴４２４と連通した状態となる。

これにより、第２の充填パス４１ｂに進入した水素は貫通穴４１６を通って第２の充填パス４１ａに進入して車載タンク９の第２の充填パス９１ｂに進入する。すると、接続口９０の第１バルブ９１３がスプリング９１５に抗して当接状態を解除し、開弁状態となる。これと同時に、第２バルブ９２３も後退し、貫通穴９１６が開放されると共に、貫通穴９２６が連通穴９２４と連通した状態となる。

そのため、接続ユニット４の第２の充填パス４１ｂに進入した水素は、順次貫通穴４１６、第１の充填パス４１ａ、接続口９０の第２の充填パス９１ｂ、貫通穴９１６、及び第１の充填パス９１ａを通って車載タンク９に送られる。
一方、車載タンク９からは、接続口９０の第１の放出パス９２ａ、連通穴９２４、貫通穴９２６、第２の放出パス９２ｂ、接続ユニット４の第１の放出パス４１ａ、貫通穴４２６、及び第２の放出パス４１ｂを通って放出される。
放出された水素は、さらに放出パス４１の熱交換器４９を通って冷却されて三方弁７１に到達し、再び充填パス４１へと導入される。また、充填パス４１においては、放出水素量制御装置４８を備えているので、放出する水素の流量は適宜調整することが可能である。

このような水素の流れを実現することによって、車載タンク９への水素充填作業を効率よく、かつ、安全に行うことができる。
すなわち、充填パス４１、９１から車載タンク９に水素を高速で供給すると、車載タンク９内に進入した水素が、体積や圧力の変化によって急激に発熱する。一方、本例では、放出パス９２、４２から、車載タンク９内の一部の水素をタンク外に放出する。これにより、車載タンク９内の熱は、水素自体が熱媒体となって外部に放出され、車載タンク９の温度上昇および圧力上昇を抑制することができる。そのため、上記充填パス４１、９１からの水素の充填作業を、効率よく安全に行うことができる。
また、車載タンク９から上記のようにして熱を放出することができるので、車載タンク９内部などに複雑な構造の熱交換器を設けたりすることを不要にすることもできる。

また、上記接続ユニット４には、上記熱交換器４９を内蔵している。そのため、上記充填パス４１を通る充填用の水素は充填直前に冷却されてから車載タンク９に充填されるので、車載タンクの温度上昇をさらに抑制することができる。
特に、本例では、接続ユニット４の内部において、放出パス４２を充填パス４１に接続して循環ルートを形成しているので、車載タンク９から熱媒体として放出した水素が、熱交換器４９によって冷却された直後に充填パス４１に戻される。そのため、圧力損失の少ない短い循環ルートをとることができ、効率のよい水素の循環を実現することができる。

また、水素供給ステーション１から車載タンク９への水素の充填作業が完了した際には、上記接続ユニット４を車載タンク９の接続口９０から取り外す前に、上記吸引経路４６０にある吸引ポンプ８９を駆動させる。これにより、吸引経路４６０が接続された第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２を介して、第１空間４５１及び第２空間４５２の内部を吸引することができる。これにより、第１空間４５１及び第２空間４５２内にある残存水素が処理装置８内に回収され、燃焼によって分解除去される。
そして、これにより、接続ユニット４を接続口９０から外した際に、開放される第１空間４５１及び第２空間４５２から水素が空気中に放出されて空気と触れて酸化発熱する危険を回避することができる。

次に、本例における水素供給タンク１０の使用方法について簡単に説明する。
本例の水素供給ステーション１に接続された車載タンク９に水素を充填するに当たっては、まず、切り替え装置５の操作によって、圧力ステージが最も低い第１タンク１１を供給ライン３に接続する。そして、三方弁７１、７２を操作して、第１タンク１１から水素供給経路３１及び充填パス４１を用いて車載タンク９に水素を圧送する。

また、車載タンク９からは、放出パス４２を用いて充填された水素の一部を放出する。これにより、上記のごとく、放出される水素は、これ自体が熱媒体となって車載タンク９内の熱を外部に導き、車載タンク９の急激な温度上昇を抑制する効果を発揮する。

このようにして第１タンク１１からの水素充填が進んでくると、第１タンク１１内の水素圧力と車載タンク９内の水素圧力の差異が縮まってくる。これにより、充填される水素の流量が低下し、充填速度が低下する。このことは、流量計８１による水素流量の測定により把握することができる。
本例の水素供給ステーション１では、流量計８１により測定した水素流量が所定値を下回った時点で、切り替え装置５を操作して接続する備蓄タンクを１つ上段の圧力ステージのものに切り替える。

すなわち、本例では、車載タンク９に対して水素を供給するに当たっては、最初に上記第１タンク１１を車載タンク９に接続して水素の供給を開始し、その後、供給する水素流量が所定値未満の場合には、車載タンク９に接続する備蓄タンクを順次１つ上段の圧力ステージに属する備蓄タンクに切り替えて水素の供給を行う。この充填方法を用いることにより、備蓄タンク１１〜１７と車載タンク９との間の圧力差を適正に保って効率のよい水素充填作業を実現することができる。

また、上記流量計８１による累積流量を測定することにより、車載タンク９への充填量が所定量に達したことを把握することができ、その時点で水素供給タンク１０から車載タンク９への水素の供給をタイミングよく停止することができる。そして、水素の供給の停止後は、三方弁７１、７２の操作によって、充填パス４１及び水素供給経路３１を水素回収路３９に連通させる。また、戻り切り替え装置６により、水素回収路３９を１つの備蓄タンクに接続する。これにより、充填パス３１、放出パス３２等に残っていた残存水素は水素供給タンク１０を構成する備蓄タンク１１〜１７に戻される。

このように、本例の水素供給ステーション１は、圧力ステージを異ならせた複数の備蓄タンク１１〜１７を有しており、上記切り替え装置５によって、供給ライン３に接続する備蓄タンクを切り替えることができる。そのため、水素の供給先である車載タンク９の種類や充填状態に応じて使用する備蓄タンク１１を変更することができる。特に、本例では、上記のごとく第１タンク１１から順次圧力ステージを上げていくので、最適な供給条件を容易に実現することができ、車載タンク９への安全で効率のよい水素充填作業を行うことができる。

また、本例の水素供給ステーション１は、上記水素回収路３９をも備えているので、水素の有効利用を図ることもできる。
なお、上記のような第１タンク１１から順次圧力ステージを高める充填方法に代えて、車載タンク９の仕様、充填状態等に応じて、最初から特定の備蓄タンクに接続する方法をとることも可能である。

実施例における、接続ユニットの構成を示す説明図。 実施例における、水素供給ステーションの全体構成を示す説明図。 実施例における、接続ユニットの供給ラインの構成を示す説明図。 実施例における、接続ユニットの弁体構造を示す説明図。 図４のＡ−Ａ線矢視断面図。 実施例における、車載タンクの接続口の弁体構造を示す説明図。 実施例における、接続ユニットと車載タンクの接続口を接合して水素を供給している状態を示す説明図。

符号の説明

１ 水素供給ステーション
１０ 水素供給タンク
１１〜１７ 備蓄タンク
３ 供給ライン
３１ 水素供給経路
４ 接続ユニット
４１ 充填パス
４１３ 充填パス用開閉弁
４２ 放出パス
４２３ 放出パス用開閉弁
４５１ 第１空間
４５２ 第２空間
４６０ 吸引経路
４６１ 第１リリースポート
４６２ 第２リリースポート
４８ 放出水素量制御装置
４９ 熱交換器
８ 処理装置
５ 切り替え装置
９ 車載タンク
９０ 接続口

Claims (6)

1. 車両に搭載された車載タンクに対して水素を供給するための水素供給ステーションであって、
   上記車載タンクに供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンクと、該水素供給タンクと上記車載タンクとの間の水素供給経路を形成する供給ラインと、該供給ラインと上記車載タンクの接続口とを接続する接続ユニットとを有してなり、
   該接続ユニットは、上記車載タンクに水素を送る通路である充填パスと、その連通状態を制御する充填バス用開閉弁とを内蔵しており、
   上記接続ユニットにおける上記充填パスの開口部と上記充填パス用開閉弁との間の第１空間には、第１リリースポートを開口させてあり、該第１リリースポートには上記第１空間の内部を吸引するための吸引経路が接続されていることを特徴とする水素供給ステーション。
2. 請求項１において、上記吸引経路は、吸引したものを回収して分解処理する処理装置に接続されていることを特徴とする水素供給ステーション。
3. 請求項１又は２において、上記接続ユニットは、上記車載タンクから放出された水素を通す放出パスと、その連通状態を制御する放出パス用開閉弁を内蔵しており、上記接続ユニットにおける上記放出パスの開口部と上記放出パス用開閉弁との間の第２空間には、第２リリースポートを開口させてあり、該第２リリースポートには上記吸引経路が接続されていることを特徴とする水素供給ステーション。
4. 請求項３において、上記接続ユニットは、上記充填パス及び上記放出パスを通過する水素を冷却するための熱交換器を内蔵していることを特徴とする水素供給ステーション。
5. 請求項３又は４において、上記接続ユニットは、その内部において上記放出パスを上記充填パスに接続して循環ルートを形成していることを特徴とする水素供給ステーション。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、上記水素供給タンクは、備蓄する水素の圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクにより構成されていると共に、上記供給ラインに接続する上記備蓄タンクを切り替える切り替え装置に連結されていることを特徴とする水素供給ステーション。

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