JP2016196929A - 水素ステーション - Google Patents

Abstract

【課題】 水素ステーションの機能性向上を図る。【解決手段】 燃料電池車に水素を補給するための水素ステーションであって、ステーションを制御するための制御手段と、第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管を有する水素ガスタンクと、該水素ガスタンクに貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池と、が備えられ、第一水素ガス供給管が水素ガス補給手段に連通され且つ第二水素ガス供給管が燃料電池に備えられた燃料電池本体に連通された構成を採用する。【選択図】図1

Description

本発明は、水素ステーションに関し、より詳しくは、水素ステーションに付設される窒素ガス発生装置及びバックアップ用電源に関するものである。

内燃機関の出力で走行する自動車は、ＣＯ２排出の問題が存する。前記問題を解決するため、電動機の出力で走行する自動車が提案されている。電動機の出力で走行する自動車としては、燃料電池の電力によって電動機を出力させる燃料電池車と、バッテリーの電力によって電動機を出力させる電気自動車とが存している。

燃料電池車は、自ら燃料電池で消費される水素を発生させる手段を搭載していない。これは、燃料電池車で消費される量を供給可能な水素発生装置が比較的大型であることに起因する。そのため、前記燃料電池車が必要とする水素を供給するための設備が要されている。前記設備としては、水素ステーションが代表的に挙げられる。

同じように、電気自動車のバッテリーに電力を充電させる設備としては充電スタンドが存する。

つまり、燃料電池車も電気自動車も、内燃機関の出力で動作する自動車がガソリンや軽油などを給油するためにガソリンスタンドを要するのと同じように、自動車外部にエネルギーを供給するための設備を要する点は、同じである。

水素ステーションで自動車に補給される水素は、極めて爆発性の高いガスである。したがって、それらを取り扱う設備や施設は防爆性が高いものでなければならない。また、設備を制御もしくは監視するための装置に供給される電力は、商用電源だけではなく、バックアップ電源も提供されていることが望ましい。

また、水素ステーションは、内燃機関の出力によって走行する自動車へ燃料を供給するためのいわゆる「ガソリンスタンド」の代替的な設備であるため、それが有していた役割も必要とされる。すなわち、水素ステーションは、軽整備を提供可能なことが要されることがある。

水素ステーションにおいて提供され得る軽整備において重要なものとしては、タイヤへのガス充てんが挙げられる。タイヤには、大気である空気を充てんすることが標準的とされるが、窒素ガスを充てんすると、タイヤ内部より該タイヤに充てんされたガスが抜けにくい。

水素ステーションにおいて、タイヤへの窒素ガス供給システムとしては、特許文献１にかかる技術提案が公知である。しかしながら、特許文献１かかる技術提案においては、水素ステーションにおけるバックアップ用の電源をその技術内容とはしておらず、後述の第一乃至第三の課題を有している。

すなわち、前記第一の課題として、水素ステーションのシステムを制御もしくは監視するために必要なバックアップ電源が存していないという点が挙げられる。

前記第二の課題として、水素の貯蔵設備などに対する防爆性の担保方法が存していないという点が挙げられる。

前記第一及び第二の課題は、システムの安全稼動もしくは安全停止への担保性が提供されていないということに尽きる。

さらに、前記第三の課題として、あくまで燃料電池車への水素補給専用の設備であったため、設備の利用効率に改善の余地が存するものである。

本出願人は、前記第一乃至第三の課題に鑑みて、水素ステーションにおける機能性向上を図るべく、本発明における「水素ステーション」の提案に至るものである。

特開２００８−２２２１８９号公報

本発明は、上記技術背景に鑑み、機能性やコスト性、環境負荷性、危険回避性能を向上可能な水素ステーションを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、燃料電池車に水素を補給するための水素ステーションであって、ステーションを制御するための制御手段と、第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管を有する水素ガスタンクと、該水素ガスタンクに貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池と、が備えられ、第一水素ガス供給管が水素ガス補給手段に連通され且つ第二水素ガス供給管が燃料電池に備えられた燃料電池本体に連通された構成を採用する。

また、本発明は、少なくとも前記水素ガスタンクと前記燃料電池とが外気より遮蔽されて成る構成を採用し得る。

また、本発明は、前記第一水素ガス供給管及び前記第二水素ガス供給管において、それぞれ配管の所定中間箇所に水素の供給を停止可能なバルブが備えられて成る構成を採用し得る。

また、本発明は、前記第二水素ガス供給管の前記バルブと前記燃料電池との所定中間箇所に、水素ガス流量確認手段が備えられて成る構成を採用し得る。

また、本発明は、前記燃料電池が排出する窒素リッチガスが貯留される窒素リッチガスタンクと、前記窒素リッチガスタンクの後段に接続され且つ窒素リッチガスを圧縮する圧縮機、前記圧縮機が圧縮する窒素リッチガスを窒素ガスとするための窒素ガス発生装置本体、並びに前記窒素ガス発生装置本体において発生する窒素ガスが貯留される窒素ガスタンクを有する窒素ガス発生装置と、前記窒素ガスタンクに貯留される窒素ガスの送気方向を切替える窒素ガス送気方向切替手段と、が備えられた構成を採用し得る。

また、本発明は、前記窒素ガス送気方向切替手段に、用途用送気管と非常パージ用窒素ガス送気管とが備えられて成る構成を採用し得る。

また、本発明は、前記用途用送気管が、タイヤへ窒素ガスを充てんするための装置に連通されている構成を採用し得る。

また、本発明は、少なくとも前記水素ガスタンクと前記燃料電池に、水素濃度、温度、煙、震度、もしくは圧力の異常を危険として検知する危険検知センサが備えられ、前記制御手段は、前記危険検知センサの危険検知信号を受信すると、少なくとも前記燃料電池、前記バルブ、前記窒素ガス送気方向切替手段、並びに水素ガス補給手段へ非常信号を送出するとともに、前記バルブが閉弁される構成を採用し得る。

また、本発明は、前記非常パージ用窒素ガス送気管が、少なくとも外気と遮蔽された前記水素ガスタンク及び燃料電池に連通され、前記窒素ガス送気方向切替手段は、前記非常信号を受信すると、前記窒素ガスタンクに貯留される窒素ガスを用途用送気管よりパージ用送気管へと送気方向を切替える構成を採用し得る。

また、本発明は、前記燃料電池で発生する直流電力を交流電力とするインバーターと、該インバーターの後段に接続されるとともに用途用送電路と非常用送電路とを切替えるための電力方向切替手段と、が備えられる構成を採用し得る。

また、本発明は、前記用途用送電路の後段に電気自動車を充電するための充電手段が備えられる構成を採用し得る。

また、本発明は、外部より商用電源を受電し且つ監視する機能、水素ステーション内部の電力を要する機器に商用電源を内部電源として分配する機能、並びに該商用電源が停止すると商用電源停止信号を送出する機能を有する商用電源監視手段が備えられ、前記制御手段は、該商用電源停止信号を受信すると、前記電力方向切替手段へ停電信号を送出する構成を採用し得る。

また、本発明は、前記停電信号を受信すると、前記電力方向切替手段は、送電方向を用途用送電路より非常用送電路へと切替え、内部電源を要する機器に交流電力を供給する構成を採用し得る。

また、本発明は、前記電力方向切替手段が、前記用途用送電路に送電し且つ前記充電手段に電気自動車が接続されていない場合に、該用途用送電路の電力を外部に送電可能な構成を採用し得る。

本発明は、以下記載の第一乃至第八の効果を奏する。

すなわち、本発明は、第一の効果として、水素ステーションへ燃料電池を設置することにより、水素ステーション自身のバックアップ用電源を得ることが可能なため、水素ステーションの信頼性の向上が実現可能である。さらに、水素ガスタンクに第二水素ガス供給管を備えることによって、別に水素ガスタンクを設けることなく容易に燃料電池に必要量の水素を得ることが可能なため、水素ステーションの機能性の向上が実現可能である。

また、本発明は、第二の効果として、燃料電池より排気される窒素リッチガスを窒素ガス発生装置に向けて送気することで、窒素ガス発生装置の消費エネルギー量を削減可能なため、水素ステーションのコスト性及び環境負荷性の向上を実現可能である。

また、本発明は、第三の効果として、窒素ガスが通過する用途用送気管とタイヤへ窒素ガスを充てんさせるための装置とが連通されているので、低コストに軽整備に要する窒素ガスを入手可能であって、水素ステーションの機能性向上が実現可能である。

また、本発明は、第四の効果として、危険検知センサの反応によって、少なくとも前記燃料電池、前記バルブ、前記窒素ガス送気方向切替手段、並びに水素ガス補給手段へ非常信号が送出され、さらに、第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管のバルブが閉弁されるので、水素ステーションの非常時の危険回避性能の向上を実現可能である。

また、本発明は、第五の効果として、危険検知センサの反応によって窒素ガスの送気方向が非常パージ用窒素ガス送気管に切替えられ、遮蔽された燃料電池及び水素ガスタンクが窒素ガスで満たされるため、水素ステーションの危険回避性能の向上を実現可能である。

また、本発明は、第六の効果として、商用電源監視手段と電力方向切替手段とを備えることによって、商用電源が停電した場合に、燃料電池が出力する電力を、非常用としてバックアップ電源以外の用途にも使用できるため、水素ステーションの機能性とコスト性の向上が実現可能である。

また、本発明は、第七の効果として、用途用送電路に充電手段が接続されることによって、水素ステーションが電気自動車のエネルギー供給所としても機能可能となるため、水素ステーションの機能性向上を実現可能である。

また、本発明は、第八の効果として、燃料電池の出力する電力が、用途用送電路に向けて出力され、且つ充電手段に電気自動車が接続されていない場合は、水素ステーション外部にも送電可能であるため、水素ステーションの機能性向上を実現可能である。

本発明にかかる水素ステーションの実施形態を示すシステム構成概略図である。

本発明にかかる水素ステーションは、ステーションを制御するための制御手段と、第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管を有する水素ガスタンクと、該水素ガスタンクに貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池と、が備えられ、第一水素ガス供給管が水素ガス補給手段に連通され且つ第二水素ガス供給管が燃料電池に備えられた燃料電池本体に連通される構成を採用したことを最大の特徴とする。
以下、本発明にかかる水素ステーションの実施形態、すなわち、システム構成と動作とを、図面に基づいて説明する。

なお、本発明にかかる水素ステーションは、以下に述べる実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、すなわち同一の作用効果を発揮できる機器や該機器の素材もしくは形状などに関して適宜変更することができる。

図１は、本発明にかかる水素ステーションの実施形態を示すシステム構成概略図である。
本発明にかかる水素ステーション１は、主要な構成として、ステーションを制御するための制御手段８０と、第一水素ガス供給管２２及び第二水素ガス供給管２３を有する水素ガスタンク２０と、該水素ガスタンク２０に貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段１００と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池１０と、が備えられ、第一水素ガス供給管２２が水素ガス補給手段１００に連通され且つ第二水素ガス供給管２３が燃料電池１０に備えられた燃料電池本体１１に連通される構成となっている。

水素ステーション１は、燃料電池車に水素ガスを補給するための補給所である。燃料電池車に補給される水素は、水素ガスタンク２０内部に充てんされ、第一水素ガス供給管２２、水素の計量機能を有する水素ガス補給手段１００、補給者が手に持つ水素ガス補給ハンドル１０１を介して燃料電池車へと送気・充てんされる。

水素ガスタンク２０は、水素ガスを貯留する目的で備えられる。水素ガスタンク２０は、安全性向上の目的で遮蔽されており、内部に水素ガスタンク本体２１を有する。水素ガスタンク本体２１は、最終的に燃料電池車へ水素を供給するための第一水素ガス供給管２２と、燃料電池へ水素を供給するための第二水素ガス供給管２３を有する。水素ガスタンク本体２１に第一水素ガス供給管２２と第二水素ガス供給管２３を備えることによって、必要とする２つの用途へ水素を供給可能である。

水素ガスタンク２０は、安全装置として、バルブ２４、危険検知センサ２５、非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃも併せて有する。危険検知センサ２５は、水素ガス濃度、圧力、温度、煙の有無などの異常を検知すると、制御手段８０へ危険検知信号２５ｂを送信する。危険検知信号２５ｂを受信した制御手段８０は、第一水素ガス供給管２２及び第二水素ガス供給管２３の所定中間箇所に備えられたバルブ２４に非常信号８２ｂを送出し、非常信号８２ｂを受信したバルブ２４は閉弁する。このバルブ２４の閉弁と併せて、非常信号８２ｂは窒素ガス送気方向切換手段５０にも送出され、窒素ガスの送気方向が非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃへと切替えられる。これにより、窒素ガスタンク４４内部に貯留された窒素ガスが、外気と遮蔽されている水素ガスタンク２０内部に非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃを介して送気される。つまり、水素ガスタンク２０は、水素ガス濃度、圧力、温度、煙の有無などに異常があると、水素ガスタンク本体２１内部に貯留されている水素の外部送気を遮断すると共に、内部が窒素ガスで充満されることとなる。したがって、水素ガスタンク２０は、非常時における防爆への安全性が向上する。

なお、第一水素ガス供給管２２及び第二水素ガス供給管２３のそれぞれの所定中間箇所に、水素ガス冷却手段が配設される態様が考えられる。これは、水素ガスが、急激に送気されると熱を帯びるためであり、安全性や効率を考えると配設される態様とすることが望ましい。

さらに、第二水素ガス供給管２３の所定中間箇所であって、バルブ２４と燃料電池１０との所定中間箇所に水素ガス流量確認手段２６が配設される構成が考えられる。バルブ２４が閉弁しているにもかかわらず、水素ガスの流量が確認される事態を検知することで、よりシステムの安全性を高めることが可能だからである。また、そのような態様を採用することで、水素ガスタンク本体２１の水素が空となっていることも同時に判別可能である。
上記態様において、水素ガス流量確認手段２６は、水素ガスの流量が確認できている場合に制御手段８０へその旨の信号を送出する構成とし、バルブ２４の閉弁状態（非常信号８２ｂ）とＸＮＯＲ（排他的論理和の否定）するなどして、適宜論理処理すれば実現可能である。

また、水素ガスタンク本体２１に貯留される水素は、外部より水素ガスとして供給されるものと、水素ステーション１内部において、天然ガス（ＮＧ）、ＬＰガス、メタノール、ＧＴＬ、脱硫ガソリン、ナフサ、水などの原料より製造されたものとが考えられる。一般に前者をオフサイト型、後者をオンサイト型と称されるが、どちらでも構わない。ただし、燃料電池本体１１の電極や触媒などに硫黄など不要成分が付着・堆積しない態様とすることが肝要である。

さらに、バルブ２４は、外部の信号によって閉弁可能な態様であることが望ましく、さらには、電源喪失時には閉弁している態様がより望ましい。そのようなものには、ノルマルクローズのタイプの電磁弁、ダイヤフラム弁などが考えられる。

燃料電池１０は、第二水素ガス供給管２３を介して水素ガスタンク２０より供給される水素と大気（空気）中に存する酸素との電気化学反応によって直流電力を得る目的と、窒素リッチガスを得る目的とで備えられる。燃料電池１０は、安全性向上のために外気と遮蔽されており、内部に、燃料電池本体１１、危険検知センサ１３、非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃ、内部電源９１を有し、さらに、インバーター１２を装置内外に有する。

燃料電池１０は、内部の燃料電池本体１１が直流電力を出力し、インバーターで交流電力に変換する。燃料電池本体１１が水素と酸素との反応によって直流電力を出力する過程で、剰余物もしくは廃棄物として、水と該反応によって減少する酸素濃度の分だけ大気より相対的に濃度が高くなった窒素を含む窒素リッチガスとを発生させる。前記窒素リッチガスは、後段の窒素リッチガスタンク３０へと送気される。

危険検知センサ１３は、水素ガス濃度、圧力、温度、煙の有無などの異常を検知すると、制御手段８０へ危険検知信号１３ｂを送信する。危険検知信号１３ｂを受信した制御手段８０は、窒素ガス送気方向切換手段５０へ非常信号８２ｂを送出し、窒素ガスの送気方向が非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃへと切替えられる。これにより、窒素ガスタンク４４内部に貯留された窒素ガスが、外気と遮蔽されている燃料電池１０内部に非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃを介して送気される。つまり、燃料電池１０は、水素ガス濃度、圧力、温度、煙の有無などに異常があると、内部が窒素ガスで充満されることとなり、水素の爆発の危険性が低下する。したがって、燃料電池１０は、非常時における防爆への安全性向上が実現される。

燃料電池１０が出力する直流電力は、インバーター１２によって交流電力に変換され、電力方向切替手段６０によって商用電源９０のバックアップ用電源として（内部電源９１の代替として）、また、平時用途として充電手段１１０を介して電気自動車の充電用電源や商用電源９０として使用される。

窒素リッチガスタンク３０は、燃料電池本体１１が排気する窒素リッチガスを冷却、貯留、並びに減圧する目的で備えられる。燃料電池本体１１から排気される窒素リッチガスは、高温と圧力とを有するので、後段の圧縮機の効率低下や動作不能を引き起こす。したがって、一度、冷却と除圧を行うことで、後段機器の効率低下や動作不能の問題は解決される。

窒素リッチガスタンク３０は、安全弁３１と減圧弁３２とを併せて有する。安全弁３１は、窒素リッチガスタンク３０の圧力上昇を所定範囲内に収めるために配設される。これは、燃料電池本体１１の稼働率が制御の想定範囲を超えてしまうなどの不測時に、窒素リッチガスも規定以上排出され、窒素リッチガスタンク３０の内部圧力が上昇し得るからである。減圧弁３２は、後段の圧縮機４２へ、吸込可能圧力まで減圧する目的と常に同圧で窒素リッチガスを送気する目的とで配設される。

窒素ガス発生装置４０は、窒素リッチガスより窒素ガスを製造する目的で備えられる。窒素ガス発生装置は、窒素ガス発生装置本体４１、圧縮機４２、フィルタ４３、並びに窒素ガスタンク４４を併せて有する。

窒素リッチガスは、圧縮機４２で圧縮され、フィルタで除塵された後、窒素ガス発生装置本体４１によって窒素ガスとなる。製造された窒素ガスは、窒素ガスタンク４４に貯留される。

ここで、窒素ガス発生装置本体４１は、ＰＳＡ方式と膜式分離方式とが考えられるがどちらでも使用可能である。
ＰＳＡ方式は、活性炭の一種である分子篩炭を内部に充てんした槽によって、圧縮された大気（空気）中の窒素以外のガスを吸着させて窒素ガスを得る方式である。
膜式分離方式は、ガスが分離膜を透過する速度差を利用して、圧縮された大気（空気）中の窒素以外のガスを排気して窒素ガスを得る方式である。
どちらの方式も、圧縮された大気（空気）を利用する点で、同じであり、且つ圧力と流量によって効率が変化する点でも同じである。窒素リッチガスを窒素ガス発生装置本体４１に入気させると、窒素濃度が大気より相対的に高いので、同圧・同流量において効率上昇が実現可能である。したがって、少なくとも窒素ガス発生装置本体４１における効率上昇分は、圧縮機４２の吐出圧低下が可能であり、圧縮機４２の電動機出力を減少させることが実現可能である。

窒素ガス発生装置本体４１の効率低下を招くものとしては、塵埃の内部付着が考えられ、それを防ぐ目的でフィルタ４３は、配設される。

窒素ガス送気方向切換手段５０は、窒素ガスの送気方向を用途用送気管５０ｂと非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃとに切替える目的で備えられる。

用途用送気管５０ｂは、タイヤに窒素ガスを充てんするための装置に連通させることで、水素ステーションにおいてタイヤのガス充てんという軽整備を行うことが可能となり、利便性の向上が実現される。

窒素ガス送気方向切換手段５０は、制御手段８０が非常信号８２ｂを送出すると、用途用送気管５０ｂより非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃへと窒素ガスの送気方向を切替える。その時、非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃは、少なくとも水素ガスタンク２０、燃料電池１０へと連通しており、窒素ガスタンク４４内部に貯留された窒素ガスをそれらに送気することで、非常時の安全性を向上させる。

窒素ガス送気方向切換手段５０は、外部の信号によって開弁方向切換可能な態様であることが望ましく、さらには、電源喪失時には非常パージ用窒素ガス送気管５０ｃに切替っている態様がより望ましい。そのようなものには、多方向電磁弁、多方向ダイヤフラム弁などが考えられる。

電力方向切替手段６０は、インバーター１２が出力する交流電源の送電先について用途用送電路６０ｂもしくは非常用送電路６０ｃへと切換えを行う目的で備えられる。

電力方向切替手段６０は、商用電源９０に停電が発生し、制御手段が送信する停電信号８２ｃを受信すると、用途用送電路６０ｂより非常用送電路６０ｃへ送電路を切換える。非常用送電路６０ｃは内部電源９１に接続されているため、停電が発生しても、燃料電池１０が電力を出力している限り内部電源９１が失われることがない。すなわち、燃料電池１０が出力する電力は、インバーター１２、電力方向切替手段６０を介して非常用送電路６０ｃより内部電源９１として使用可能であるため、水素ステーションのバックアップ用電源でもあると言える。

電力方向切替手段６０は、平時においては、インバーター１２が出力する交流電源の送電先について用途用送電路６０ｂとしている。用途用送電路６０ｂに電気自動車を充電するための充電手段１１０を接続させると、平時においても燃料電池１０の出力する電力を無駄にすることなく、且つ水素ステーションの利便性向上及び用途拡大を実現可能である。

また、充電手段１１０に電気自動車が接続されていない場合については、用途用送電路が商用電源９０に向けて送電されている態様を採ることで、燃料電池１０の出力する電力は、余すことなく使用可能である。

商用電源監視手段７０は、商用電源９０の停電を監視する目的と、商用電源９０を内部電源９１とする目的とで備えられる。商用電源監視手段７０は、商用電源９０が停電すると制御手段８０へ商用電源停止信号７０ｂを送出する。商用電源停止信号７０ｂを受信した制御手段８０は、電力方向切替手段６０へ停電信号８２ｃを送出する。

商用電源監視手段７０は、内部に電流センサ（カレントトランスもしくはホール素子）を用いる方法、商用電源９０によってリレーを励磁させておく方法などが考えられるが、停電を監視し商用電源停止信号７０ｂを送出できればそれで事足りる。

内部電源９１は、電路であって、水素ステーション１内部で電力を要する機器（燃料電池１０、水素ガスタンク２０、圧縮機４２、水素ガス補給手段１００など）への電力供給路である。内部電源９１に送電される電力は、商用電源９０が６６００Ｖなどの特別高電圧である場合に、商用電源監視手段７０内部にトランスなどを用いて電力を要する機器が必要とする低電圧に変換されるとよい。

制御手段８０は、水素ステーション１の総合的な制御を行う目的で備えられる。制御手段８０は、内部に信号を送受信するために入力部８１と出力部８２とを有する。

制御手段８０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、論理ゲート、並びにＰＬＣなどが考えられるが、実施例に応じて適宜決定されればよい。

入力部８１には、少なくとも危険検知信号１３ｂ，２５ｂ、並びに商用電源停止信号７０ｂが入力される。

出力部８２は、少なくとも非常信号８２ｂ及び停電信号８２ｃを送出する。

制御手段８０の入力部８１に危険検知信号１３ｂ，２５ｂが入力される事態は、水素濃度、温度、煙、震度、もしくは圧力の異常が認められた場合であり、非常時であるため、出力部より各機器に危険回避動作を行わせる目的で非常信号８２ｂを送出する。
また、制御手段８０の入力部８１に商用電源停止信号７０ｂが入力される事態は、商用電源９０の喪失状態が認められるため、内部電源９１をバックアップ用電源に切替える目的で停電信号８２ｃを送出する。

入力部８１に入力される各センサからの信号（１３ｂ、２５ｂ、７０ｂ）は、それぞれ二重化して、論理積（ＡＮＤ）させれば確実性が増し、排他的論理和（ＸＯＲ）させれば二重化のうちの一方が故障をしていることが分かる。しかし、論理の態様、入力の態様などは、どのようなものであっても、最終的に電子的な論理処理ができ得るものであればそれでよい。

出力部８２は、論理の態様、入力の態様など、どのようなものであっても構わないが、少なくとも電子的な処理を受けて電子・電気的な入力部をもつ機器へ信号送出可能な態様である必要はある。

商用電源９０は、水素ステーション１外部から得る動作エネルギー源であって、交流電力である。内部電源９１は、平時には該商用電源９０から得られるが、当該商用電源９０の喪失時には、燃料電池１０が出力する電力をインバーター１２、電力方向切替手段６０、非常用送電路６０ｃを介して得ることとなる。

水素ガス補給手段１００は、水素ガスタンク２０に貯留された水素を計量しつつ、水素ガス補給ハンドル１０１を介して燃料電池車に水素を補給する目的で備えられる。

充電手段１１０は、電気自動車へ電力を充電させる目的で備えられる。

充電手段１１０は、電気自動車が接続されていない場合に、その旨を示す信号を送出可能な態様であることが望ましい。前記態様を採用することで、用途用送電路６０ｂの電力を水素ステーション１外部へと送電可能だからである。

本発明にかかる水素ステーション１は、以上の構成及び動作態様を有することで、「発明の効果」記載の通り、水素ステーション１として多くの作用効果を奏するものである。
したがって、産業上の利用可能性は大であると思料する。

１ 水素ステーション
１０ 燃料電池システム
１１ 燃料電池本体
１２ インバーター
１２ｂ 交流電力
１３ 危険感知センサ
１３ｂ 危険感知信号
２０ 水素ガスタンク
２１ 水素ガスタンク本体
２２ 第一水素ガス供給管
２３ 第二水素ガス供給管
２４ バルブ
２５ 危険感知センサ
２５ｂ 危険感知信号
２６ 水素ガス流量確認手段
３０ 窒素リッチタンク
３１ 安全弁
３２ 減圧弁
４０ 窒素ガス発生装置
４１ 窒素ガス発生手段
４２ 圧縮機
４３ フィルタ
４１ 窒素リッチガスタンク
４１ｂ 安全弁
４２ 減圧弁
４３ フィルタ
４４ 窒素ガスタンク
５０ 窒素ガス送気切替手段
５０ｂ 用途用送気管
５０ｃ 非常パージ用窒素ガス送気管
６０ 電力方向切替手段
６０ｂ 用途用送電路
６０ｃ 非常用送電路
７０ 商用電源監視手段
７０ｂ 商用電源停止信号
８０ 制御手段
８１ 入力部
８２ 出力部
８２ｂ 非常信号
８２ｃ 商用電源停止信号
９０ 商用電源
９１ 内部電源
１００ 水素ガス補給手段
１０１ 水素ガス補給ハンドル
１１０ 充電手段

上記課題を解決するため、本発明は、燃料電池車に水素を補給するための水素ステーションであって、ステーションを制御するための制御手段と、第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管を有する水素ガスタンクと、該水素ガスタンクに貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池と、が備えられ、該第一水素ガス供給管が該水素ガス補給手段に連通され且つ該第二水素ガス供給管が該燃料電池に備えられた燃料電池本体に連通されるとともに、該第一水素ガス供給管及び該第二水素ガス供給管の所定中間箇所に水素の供給を停止可能なバルブが各々備えられた構成を採用する。

また、本発明は、前記燃料電池が排出する窒素リッチガスが貯留される窒素リッチガスタンクと、該窒素リッチガスタンクの後段に接続され且つ窒素リッチガスを圧縮する圧縮機、該圧縮機が圧縮する窒素リッチガスを窒素ガスとするための窒素ガス発生装置本体、並びに該窒素ガス発生装置本体において発生する窒素ガスが貯留される窒素ガスタンクを有する窒素ガス発生装置と、該窒素ガスタンクに貯留される窒素ガスの送気方向を切替える窒素ガス送気方向切替手段と、が備えられた構成を採用し得る。

また、本発明は、少なくとも前記水素ガスタンクと前記燃料電池に、水素濃度、温度、煙、震度、もしくは圧力の異常を危険として検知する危険検知センサが備えられ、前記制御手段は、該危険検知センサの危険検知信号を受信すると、少なくとも該燃料電池、前記バルブ、前記窒素ガス送気方向切替手段、並びに前記水素ガス補給手段へ非常信号を送出するとともに、該バルブが閉弁される構成を採用し得る。

また、本発明は、前記非常パージ用窒素ガス送気管が、少なくとも外気と遮蔽された前記水素ガスタンク及び前記燃料電池に連通され、前記窒素ガス送気方向切替手段は、前記非常信号を受信すると、前記窒素ガスタンクに貯留される窒素ガスを前記用途用送気管より該非常パージ用窒素ガス送気管へと送気方向を切替える構成を採用し得る。

また、本発明は、前記停電信号を受信すると、前記電力方向切替手段は、送電方向を前記用途用送電路より前記非常用送電路へと切替え、内部電源を要する機器に交流電力を供給する構成を採用し得る。

また、本発明は、前記電力方向切替手段が、前記用途用送電路に送電し且つ前記充電手段に前記電気自動車が接続されていない場合に、該用途用送電路の電力を外部に送電可能な構成を採用し得る。

本発明にかかる水素ステーションは、ステーションを制御するための制御手段と、第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管を有する水素ガスタンクと、該水素ガスタンクに貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池と、が備えられ、該第一水素ガス供給管が該水素ガス補給手段に連通され且つ該第二水素ガス供給管が該燃料電池に備えられた燃料電池本体に連通されるとともに、該第一水素ガス供給管及び該第二水素ガス供給管の所定中間箇所に水素の供給を停止可能なバルブが各々備えられた構成を採用したことを最大の特徴とする。
以下、本発明にかかる水素ステーションの実施形態、すなわち、システム構成と動作とを、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明にかかる水素ステーションの実施形態を示すシステム構成概略図である。
本発明にかかる水素ステーション１は、主要な構成として、ステーションを制御するための制御手段８０と、第一水素ガス供給管２２及び第二水素ガス供給管２３を有する水素ガスタンク２０と、該水素ガスタンク２０に貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段１００と、水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池１０と、が備えられ、第一水素ガス供給管２２が水素ガス補給手段１００に連通され且つ第二水素ガス供給管２３が燃料電池１０に備えられた燃料電池本体１１に連通されるとともに、該第一水素ガス供給管２２及び該第二水素ガス供給管２３の所定中間箇所に水素の供給を停止可能なバルブ２４が各々備えられた構成となっている。

Claims (14)

1. 燃料電池車に水素を補給するための水素ステーションであって、
   ステーションを制御するための制御手段と、
   第一水素ガス供給管及び第二水素ガス供給管を有する水素ガスタンクと、
   該水素ガスタンクに貯留される水素を計量するとともに燃料電池車に補給する水素ガス補給手段と、
   水素と酸素との反応によって直流電力を得る燃料電池と、が備えられ、
   前記第一水素ガス供給管が前記水素ガス補給手段に連通され且つ前記第二水素ガス供給管が前記燃料電池に備えられた燃料電池本体に連通されることを特徴とする水素ステーション。
2. 少なくとも前記水素ガスタンクと前記燃料電池とが外気より遮蔽されて成ることを特徴とする請求項１に記載の水素ステーション。
3. 前記第一水素ガス供給管及び前記第二水素ガス供給管は、それぞれ配管の所定中間箇所に水素の供給を停止可能なバルブが備えられて成ることを特徴とする請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の水素ステーション。
4. 前記第二水素ガス供給管の前記バルブと前記燃料電池との所定中間箇所に水素ガス流量確認手段が備えられて成ることを特徴とする請求項３に記載の水素ステーション。
5. 前記燃料電池が排出する窒素リッチガスが貯留される窒素リッチガスタンクと、
   前記窒素リッチガスタンクの後段に接続され且つ窒素リッチガスを圧縮する圧縮機、前記圧縮機が圧縮する窒素リッチガスを窒素ガスとするための窒素ガス発生装置本体、並びに前記窒素ガス発生装置本体において発生する窒素ガスが貯留される窒素ガスタンクを有する窒素ガス発生装置と、
   前記窒素ガスタンクに貯留される窒素ガスの送気方向を切替える窒素ガス送気方向切替手段と、が備えられて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水素ステーション。
6. 前記窒素ガス送気方向切替手段に、用途用送気管と非常パージ用窒素ガス送気管とが備えられて成ることを特徴とする請求項５に記載の水素ステーション。
7. 前記用途用送気管が、タイヤへ窒素ガスを充てんするための装置に連通されていることを特徴とする請求項６に記載の水素ステーション。
8. 少なくとも前記水素ガスタンクと前記燃料電池に、水素濃度、温度、煙、震度、もしくは圧力の異常を危険として検知する危険検知センサが備えられ、
   前記制御手段は、前記危険検知センサの危険検知信号を受信すると、少なくとも前記燃料電池、前記バルブ、前記窒素ガス送気方向切替手段、並びに水素ガス補給手段へ非常信号を送出するとともに、前記バルブが閉弁されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の水素ステーション。
9. 前記非常パージ用窒素ガス送気管は、少なくとも外気と遮蔽された前記水素ガスタンク及び燃料電池に連通され、前記窒素ガス送気方向切替手段は、前記非常信号を受信すると、前記窒素ガスタンクに貯留される窒素ガスを用途用送気管よりパージ用送気管へと送気方向を切替えることを特徴とする請求項８に記載の水素ステーション。
10. 前記燃料電池で発生する直流電力を交流電力とするインバーターと、
    該インバーターの後段に接続されるとともに用途用送電路と非常用送電路とを切替えるための電力方向切替手段と、が備えられて成ることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の水素ステーション。
11. 前記用途用送電路の後段に、電気自動車を充電するための充電手段が備えられて成ることを特徴とする請求項１０に記載の水素ステーション。
12. 外部より商用電源を受電し且つ監視する機能、水素ステーション内部の電力を要する機器に商用電源を内部電源として分配する機能、並びに該商用電源が停止すると商用電源停止信号を送出する機能を有する商用電源監視手段が備えられ、
    前記制御手段は、該商用電源停止信号を受信すると、前記電力方向切替手段へ停電信号を送出することを特徴とする請求項１０もしくは請求項１１のいずれかに記載の水素ステーション。
13. 前記停電信号を受信すると、前記電力方向切替手段は、送電方向を用途用送電路より非常用送電路へと切替え、内部電源を要する機器に交流電力を供給することを特徴とする請求項１２に記載の水素ステーション。
14. 前記電力方向切替手段が、前記用途用送電路に送電し且つ前記充電手段に電気自動車が接続されていない場合に、該用途用送電路の電力を外部に送電可能なことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の水素ステーション。