JP2017129224A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時において圧縮機の運転を安定化させることができるガス供給装置を提供する。
【解決手段】ガス供給装置２は、ガス製造装置１２から供給されるガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機２２と、圧縮機２２において生成された圧縮ガスを貯留する蓄圧ユニット２４と、蓄圧ユニット２４の圧縮ガスをディスペンサ１１へ供給する供給路２６１と、圧縮機２２の起動時において、蓄圧ユニット２４の圧縮ガスを圧縮機２２へ供給する供給ユニット２８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス供給装置に関するものである。

近年、燃料電池自動車や水素自動車等の水素ガスを利用する車両の開発が行われており、これに伴って当該車両のタンクに水素ガスを充填するための水素ガス供給装置の開発も進められている。このような水素ガス供給装置の一例として、特許文献１には、水素ガスを受け入れるバッファタンクと、当該バッファタンクから供給される水素ガスを圧縮する圧縮機と、当該圧縮機において圧縮された水素ガスを貯留する水素蓄圧器と、を備えた水素発生装置が記載されている。特許文献１の水素発生装置では、外部の水素電解装置において生成した水素ガスをバッファタンクに受け入れ、当該バッファタンク内の水素ガスを圧縮して水素蓄圧器に貯留することにより、当該水素蓄圧器から車両のタンク等へ水素ガスを供給することができる。

特開２００４−１２４１４８号公報

ところで、従来の圧縮機は回転数が定格化されており、当該定格の下限を下回る回転数にて圧縮機を駆動することは困難である。このため、圧縮機は定格の回転数にて駆動させる必要があるが、当該定格の回転数に対応する所定流量の水素ガスが水素発生装置から圧縮機の吸込側へと供給されていない状態では、当該圧縮機の駆動に応じて吸込圧力が小さくなってしまい、当該圧縮機の運転が不安定となる。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機の運転を安定化させることができるガス供給装置を提供することにある。

本発明に係るガス供給装置は、ガス製造装置から供給されるガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機と、前記圧縮機において生成された前記圧縮ガスを貯留する蓄圧ユニットと、前記蓄圧ユニットに貯留された前記圧縮ガスをディスペンサへ供給する供給路と、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、前記蓄圧ユニットの前記圧縮ガスを前記圧縮機の吸込側へ供給する供給ユニットと、を備える。

上記のガス供給装置では、ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に蓄圧ユニットから圧縮機の吸込側へ圧縮ガスを供給する供給ユニットが設けられている。このため、例えば圧縮機の起動直後等においてガス製造装置から圧縮機へ供給されるガスの供給流量が少なくなる場合に、蓄圧ユニットの圧縮ガスを圧縮機の吸込側へと供給することにより、当該圧縮機へのガスの供給流量を十分確保することができる。このため、圧縮機の運転を安定化させることができる。しかも、ディスペンサへと供給する圧縮ガスを貯留するために必要な蓄圧ユニットから圧縮機の吸込側へと圧縮ガスを供給するため、ガスを貯留するための追加設備が不要である。このため、ガス供給装置の大型化を防止することができる。

なお、上記のガス供給装置における所定流量とは、例えば圧縮機の回転数によって定まる流量である。すなわち、所定流量とは、所定の回転数にて駆動される圧縮機が本来吸い込むべきガスの流量であって、ガス製造装置から圧縮機の吸込側へ供給される流量が当該所定流量に満たない場合に、不足分のガスが供給ユニットを通じて蓄圧ユニットから圧縮機の吸込側へ供給されることになる。

上記のガス供給装置は、前記蓄圧ユニットは、複数の蓄圧器を含み、前記供給ユニットは、前記各蓄圧器を圧縮機に繋ぐ複数の流路と、前記各流路に取り付けられるとともに当該各流路を開閉可能な複数の弁部材と、を含み、前記各蓄圧器内の圧力を検知する複数の圧力センサと、前記圧縮機の起動制御および前記弁部材の開閉制御を行う制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が前記所定流量未満である場合に、前記各蓄圧器のうち前記各圧力センサにおいて検知された圧力が予め設定された閾値以下である蓄圧器を除く他の蓄圧器から前記圧縮機の吸込側に前記圧縮ガスを供給するように、前記各弁部材の開閉制御を行うことが好ましい。

上記のガス供給装置では、各圧力センサにおいて検知した圧力値が閾値以下であるか否かを判断することにより、各蓄圧器における圧縮ガスの貯留量が十分であるか否かを判断可能である。そして、ガス製造装置から圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、前記圧力値が閾値以下である蓄圧器を除く他の蓄圧器から圧縮機に圧縮ガスを供給するように各弁部材の開閉を行うことにより、圧縮ガスを十分に貯留した蓄圧器から当該圧縮ガスを供給することができる。

前記供給ユニットは、前記圧縮機の吸込圧力に応じて前記蓄圧ユニットから前記圧縮機へのガスの供給流量を調整する減圧弁を含むことが好ましい。

上記のガス供給装置では、減圧弁の設定圧力が圧縮機の吸込圧力に応じた圧力に設定されており、これにより圧縮機の吸込みに応じた量の圧縮ガスが蓄圧ユニットから圧縮機へ流れ込む。このため、圧縮機の吸込圧力に応じたガスの供給流量のうち、ガス製造装置から供給されるガスでは賄いきれない不足分のみを蓄圧ユニットから供給することができる。そのため、圧縮機の起動時において蓄圧ユニットから圧縮機の吸込側へと供給する圧縮ガスの供給流量を最適化することができる。

上記のガス供給装置は、前記ガス製造装置のガスと同一の主成分のガスを貯留するカードルユニットをさらに備え、前記カードルユニットは、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、当該カードルユニットに貯留されたガスを前記圧縮機の吸込側へ供給することが好ましい。

上記のガス供給装置では、ガス製造装置から圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、供給ユニットに加えてカードルユニットも圧縮機の吸込側へガスを供給することができるため、より安定して圧縮機を運転することができる。

本発明に係るガス供給装置は、ガス製造装置から供給されるガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機と、前記圧縮機において生成された前記圧縮ガスを貯留する蓄圧ユニットと、前記蓄圧ユニットに貯留された前記圧縮ガスをディスペンサへ供給する供給路と、前記ガス製造装置から供給されるガスと同一の主成分のガスを貯留するカードルユニットと、を備え、前記カードルユニットは、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、当該カードルユニットに貯留されたガスを前記圧縮機の吸込側へ供給する。

上記のガス供給装置では、ガス製造装置から圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に当該ガスと同一の主成分のガスを圧縮機へ供給するカードルユニットを備えている。このため、例えば圧縮機の起動直後等においてガス製造装置から圧縮機へ供給されるガスの供給流量が少なくなる場合に、カードルユニットのガスを圧縮機の吸込側へと供給することにより、当該圧縮機へのガスの供給流量を十分確保することができる。このため、圧縮機の運転を安定化させることができる。

前記カードルユニットは、前記圧縮機の吸込圧力に応じて当該カードルユニットから前記圧縮機の吸込み側へのガスの供給流量を調整する減圧弁を含むことが好ましい。

上記のガス供給装置では、減圧弁の設定圧力が圧縮機の吸込圧力に応じた圧力に設定されており、これにより圧縮機の吸込みに応じた量のガスがカードルユニットから圧縮機へ流れ込む。このため、圧縮機の吸込圧力に応じたガスの供給流量のうち、ガス製造装置から供給されるガスでは賄いきれない不足分のみをカードルユニットから供給することができる。そのため、圧縮機の起動時において圧縮機へと供給するガスの供給流量を最適化することができる。

上記のガス供給装置は、前記圧縮機を迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉可能なように前記バイパス流路に設けられた遮断弁と、を有するスピルバック機構をさらに備えることが好ましい。

上記のガス供給装置では、圧縮機の起動時においてスピルバック機構により圧縮機の下流側の流路から上流側の流路へと圧縮ガスを供給することにより、供給ユニットあるいはカードルユニットから圧縮機へと供給するガスの供給流量を少なくすることができる。これにより、供給ユニットあるいはカードルユニットを通じて圧縮機の吸込側へガスを供給する時間を短縮することができる。このため、ガス製造装置から供給されるガスのみによってガス供給装置を安定的に運転させることができるようになるまでの時間を短縮することができる。

上記のガス供給装置は、前記圧縮機の吸込圧力を調整するように当該圧縮機の回転数制御を行う回転数制御部をさらに備えることが好ましい。

上記のガス供給装置では、圧縮機の起動時において圧縮機の回転数制御を行うことにより、圧縮機の吸込圧力を小さくし、これにより供給ユニットあるいはカードルユニットから圧縮機の吸込側へと供給するガスの供給流量を少なくすることができる。これにより、供給ユニットあるいはカードルユニットを通じて圧縮機の吸込側へガスを供給する時間を短縮することができる。このため、ガス製造装置から供給されるガスのみによってガス供給装置を安定的に運転させることができるようになるまでの時間を短縮することができる。

以上説明したように、本発明によれば、圧縮機の運転を安定化させることができるガス供給装置を提供することができる。

第１の実施形態に係るガス供給装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係るガス供給装置の駆動手順を示すフロー図である。 ガス製造装置からのガス供給流量と圧縮機の起動からの時間との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係るガス供給装置の構成を示す概略図である。 第３の実施形態に係るガス供給装置の構成を示す概略図である。 第４の実施形態に係るガス供給装置における圧縮機の回転数と吐出圧力との関係を示すグラフである。 第５の実施形態に係るガス供給装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本実施形態に係る水素ステーション１０の構成要素のうち主要な構成要素のみを簡略化して示したものである。したがって、本実施形態に係る水素ステーション１０は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成要素を備え得る。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る水素ステーション１０の構成の概略を示す図である。水素ステーション１０は、ガス供給装置２と、充填設備であるディスペンサ１１と、を備える。

図１に示すように、ガス供給装置２は、ガス製造装置１２において製造された水素ガス圧縮して圧縮ガスを生成し、当該圧縮ガスをディスペンサ１１へ供給する。

なお、本実施形態では、ガス供給装置２が水素ステーション１０の構成要素である例を示すため、ガス製造装置１２は水素ガスを製造しガス供給装置２へ供給するものであるが、これに限らない。ガス製造装置１２は、水素ガス以外の液化ガスを製造しガス供給装置２へ供給するものであってもよい。

また、本実施形態では、ガス製造装置１２は、水素ステーション１０とは独立した装置であるが、これに限らない。水素ステーション１０がガス製造装置１２を備えていてもよい。

ディスペンサ１１は、ガス供給装置２からに供給される水素ガスを受け入れる設備である。水素ステーション１０に搬入された車両１３のタンクには、ディスペンサ１１を通じて水素ガスが充填される。車両１３は、例えば燃料電池車である。

ガス供給装置２は、ガス流路ユニット２１と、圧縮機２２と、接続路ユニット２３と、蓄圧ユニット２４と、圧力センサユニット２５と、供給路ユニット２６と、クーラーユニット２７と、供給ユニット２８と、制御部２９と、を備えている。

ガス流路ユニット２１は、ガス製造装置１２において製造された水素ガスが流入する流路である。ガス流路ユニット２１は、ガス流路２１１と、弁部材２１２と、を有する。ガス流路２１１は、ガス製造装置１２と後述する圧縮機２２の圧縮部２２２における吸入側とを繋ぐ。弁部材２１２は、ガス流路２１１に取り付けられている。弁部材２１２は、例えば減圧弁である。したがって、圧縮機２２の吸入側の圧力を一定に維持することができる。ガス製造装置１２からガス供給装置２へと水素ガスを供給する際には、弁部材２１２によって水素ガスを所定の圧力に減圧することにより、ガス流路２１１を通じて圧縮機２２の圧縮部２２２へと水素ガスが流入する。

圧縮機２２は、モータの回転数に応じた吸込圧力にて吸込み側の水素ガスを圧縮する圧縮機である。圧縮機２２は、駆動部と圧縮部を有しており、駆動部の動力によって圧縮部が駆動される。これにより、ガス流路２１１を流れる水素ガスが圧縮されて圧縮ガスが生成される。本実施形態では、圧縮機２２の駆動源は、ｒ_ｍｉｎからｒ_ｍａｘまでの間を定格とする回転数（ｒｐｍ）にて回転可能に設定されている。なお、圧縮機２２は、スクリュー圧縮機等の他のタイプの圧縮機であってもよい。この場合、圧縮機２２は、ピストンおよびシリンダによって構成される。

接続路ユニット２３は、圧縮機２２において生成した水素ガスの圧縮ガスを後述する蓄圧ユニット２４へ送る。接続路ユニット２３は、共通路２３１と、個別路２３２ａ〜２３２ｄと、弁部材２３３ａ〜２３３ｄと、を有している。共通路２３１は、圧縮機２２の吐出側に繋がっている。個別路２３２ａ〜２３２ｄは、共通路２３１と後述する蓄圧ユニット２４の第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４とをそれぞれ繋いでいる。弁部材２３３ａ〜２３３ｄは、個別路２３２ａ〜２３２ｄのそれぞれに取り付けられており、当該個別路２３２ａ〜２３２ｄを開閉可能である。圧縮機２２において生成された圧縮ガスは、共通路２３１へと流出し、弁部材２３３ａ〜２３３ｄの開閉状況に応じて個別路２３２ａ〜２３２ｄのいずれかを通じて蓄圧ユニット２４の第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４に供給される。

蓄圧ユニット２４は、圧縮ガスを内部に収容可能な複数の蓄圧器を有している。本実施形態では、図１に示すように、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４の４つの蓄圧器を有している。第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４には、圧縮機２２において生成された圧縮ガスが貯留される。第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４は、それぞれ同じ設計圧力（例えば８２ＭＰａ）に設計されている。

圧力センサユニット２５は、蓄圧ユニット２４内の圧縮ガスの圧力を検知可能な複数の圧力センサを有している。本実施形態では、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のそれぞれに第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４が取り付けられているため、圧力センサユニット２５は、４つの圧力センサを有している。第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４は、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のそれぞれの内部に貯留された圧縮ガスの圧力を検知する。第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のそれぞれの内部の圧力は、当該第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４に貯留された圧縮ガスの残量に対応する。

供給路ユニット２６は、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４に貯留された圧縮ガスをディスペンサ１１へ送る。供給路ユニット２６は、供給路２６１と、弁部材２６２ａ〜２６２ｄと、を有している。供給路２６１は、個別路２３２ａ〜２３２ｄのうち圧縮ガスの流れ方向における弁部材２３３ａ〜２３３ｄよりも下流側の部位に繋がる複数の個別路と、当該各個別路が繋がるとともにディスペンサ１１へ延びる共通路と、を含む。弁部材２６２ａ〜２６２ｄは、供給路２６１の各個別路に取り付けられており、当該各個別路を開閉可能である。第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４に貯留された圧縮ガスは、弁部材２６２ａ〜２６２ｄの開閉状況に応じて供給路２６１における個別路のいずれかを通じてディスペンサ１１へと供給される。

クーラーユニット２７は、ディスペンサ１１に供給された圧縮ガスを冷却する。クーラーユニット２７は、冷凍機２７１と、ブライン流路２７２と、熱交換器２７３と、を有する。なお、図１では、冷凍機２７１内の図示は省略し、矩形にて示す。本実施形態では、図１に示すように、熱交換器２７３がディスペンサ１１に内蔵されており、ブライン流路２７２が冷凍機２７１と熱交換器２７３とを通過するように構成されている。供給路２６１を通じてディスペンサ１１へと供給された圧縮ガスは、熱交換器２７３においてブライン流路２７２を流れる冷媒によって冷却される。そして、圧縮ガスとの熱交換によって昇温した冷媒は、冷凍機において冷却されることになる。

供給ユニット２８は、ガス製造装置１２から圧縮機２２への供給流量が足りない場合に、蓄圧ユニット２４に貯留された圧縮ガスを圧縮機２２の吸込側に供給することが可能である。特に、本実施形態では、供給ユニット２８は、圧縮機２２の起動時において、蓄圧ユニット２４に貯留された圧縮ガスを圧縮機２２の吸込側に供給することが可能である。供給ユニット２８は、流路２８１と、弁部材２８２ａ〜２８２ｅと、を有している。

流路２８１は、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４にそれぞれ繋がる流路２８１ａ〜２８１ｄと、当該流路２８１ａ〜２８１ｄとガス流路２１１とを繋ぐ流路２８１ｅと、を有している。弁部材２８２ａ〜２８２ｄは、流路２８１ａ〜２８１ｄにそれぞれ取り付けられている。本実施形態では、弁部材２８２ａ〜２８２ｄは、開閉弁によって構成されている。また、弁部材２８２ｅは、流路２８１ｅのうち流路２８１ａ〜２８１ｄとの接続点よりもガス流路２１１側の部位に取り付けられている。

本実施形態では、弁部材２８２ｅは、減圧弁によって構成されている。この弁部材２８２ｅの設定圧力は、弁部材２１２の設定圧力と同じであって、圧縮機２２の吸込圧力に応じて設定されている。具体的には、弁部材２８２ｅの設定圧力は、圧縮機２２の吸込側の圧力が、当該圧縮機２２を定格の回転数にて駆動させた際における当該回転数に対応する吸込圧力となるように設定されている。これにより、供給ユニット２８は、ガス製造装置１２からガス流路２１１へのガスの供給流量が所定流量よりも少ない場合、すなわち圧縮機２２を定格の回転数にて駆動させた際における当該回転数に対応する吸込圧力よりも圧縮機２２の吸込側の圧力が低い場合に、蓄圧ユニット２４から圧縮機２２の吸込側へと圧縮ガスを供給することになる。

ガス供給装置２では、弁部材２８２ａ〜２８２ｄの開閉状況あるいはガス流路２１１側の圧力に応じて、流路２８１ａ〜２８１ｄのいずれかを通じて蓄圧ユニット２４に貯留された圧縮ガスをガス流路２１１に供給することが可能である。

制御部２９は、ガス製造装置１２における各種機器の起動制御や弁の開閉制御等を行う部位である。制御部２９は、例えば図略のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ 等からなるＭＰＵ等を備えており、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、上記の各種制御を行う。なお、図１では、説明の便宜上、制御部２９を１つの矩形にて示すが、制御部２９の機能を実現する手段は任意であって、１つの構成要素によって制御部２９の全ての機能が実現されるものではない。

制御部２９は、弁部材２３３ａ〜２３３ｄおよび弁部材２６２ａ〜２６２ｄのそれぞれの開閉制御を行うことにより、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のいずれかからディスペンサ１１へと圧縮ガスを供給する。なお、ディスペンサ１１は、当該ディスペンサ１１が有する流量調整弁の開度調整によって車両１３のタンクに圧縮ガス（水素ガス）を供給することになる。

また、制御部２９は、第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４のそれぞれが検知した圧力値を受けて、当該圧力値と予め制御部２９において設定された閾値とを比較することにより、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のうち圧縮ガスの残量が少ない蓄圧器を判定する。

また、制御部２９は、上記の判定結果に基づいて、圧縮機２２の起動制御を行うとともに、弁部材２８２ａ〜２８２ｄの開閉制御を行うことにより、ガス製造装置１２から圧縮機２２へと水素ガスを流入させるとともに第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のいずれかから圧縮機２２へと圧縮ガスを流入させる。

ここで、図１に加えて、図２を参照しながら、ガス供給装置２の起動手順について説明する。

図２に示す開始時点においては、ガス供給装置２は、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４の全てに圧縮ガスが充填された状態である。このため、この時点においては、ガス製造装置１２から圧縮機２２への水素ガスの供給は停止しており、圧縮機２２の駆動も停止している。このとき、弁部材２３３ａ〜２３３ｄおよび弁部材２６２ａ〜２６２ｄは閉じられているものとする。

水素ステーション１０に車両１３が搬入されると、当該車両１３のタンクをディスペンサ１１に繋ぐことにより、当該タンクへの水素ガスの供給を開始する（ステップＳＴ１）。具体的に、制御部２９は、弁部材２６２ａ〜２６２ｄの開制御を行うことにより、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のいずれかからディスペンサ１１へと圧縮ガスの供給を開始する。例えば、第１蓄圧器２４１からディスペンサ１１へと圧縮ガスの供給を開始する場合であれば、制御部２９は、弁部材２６２ａを開く制御を行うことにより、第１蓄圧器２４１に貯留された圧縮ガスを供給路２６１からディスペンサ１１へと供給する。このとき、ディスペンサ１１が当該ディスペンサ１１に含まれる流量調整弁の開度調整制御を行うことにより、当該ディスペンサ１１から車両１３へと所定のプロトコルに従った圧縮ガスの供給が行われる。

ところで、制御部２９は、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のそれぞれに取り付けられた第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４における圧力値の検知結果を逐次受け付けている。そして、第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４におけるそれぞれの圧力値を受け付けた制御部２９は、当該制御部２９において予め設定された閾値と比較し、当該圧力値が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。この閾値は、貯留された圧縮ガスが補充の必要な程度まで減った場合における貯留器内の圧力値と同程度の値に設定される。

第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４における圧力値の検知結果がいずれも閾値を超えていると判定した制御部２９は（ステップＳＴ２にてＮｏ）、第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４には十分な圧縮ガスが貯留されていると判断し、圧縮機２２を起動することなく車両１３への水素ガスの供給を続ける。

一方、第１〜第４圧力センサ２５１〜２５４における圧力値の検知結果のうちいずれかの値が閾値以下であると判定した制御部２９は（ステップＳＴ２にてＹｅｓ）、当該閾値以下の圧力値を示す圧力センサに対応する蓄圧器に圧縮ガスを補充すべきと判断し、圧縮機２２の起動制御を行うための前準備を行う（ステップＳＴ３〜ステップＳＴ５）。例えば、ステップＳＴ１にて第１蓄圧器２４１からディスペンサ１１へと圧縮ガスの供給を開始した場合、当該第１蓄圧器２４１内の圧縮ガスが減少するため、第１圧力センサ２５１において検知される圧力値が徐々に小さくなる。そして、第１圧力センサ２５１において検知される圧力値が閾値以下となった時点で、制御部２９は、第１蓄圧器２４１に圧縮ガスを補充するために、圧縮機２２の起動制御とその前準備としての弁開閉制御等を行う。

ステップＳＴ２にてＹｅｓの場合、圧力センサにおける圧力値の検知結果が閾値以下と判定された蓄圧器に対して圧縮ガスが流入可能となるように接続路ユニット２３の調整を行う（ステップＳＴ３）。具体的には、制御部２９は、ステップＳＴ２にて圧力センサにおける圧力値が閾値以下であると判定した蓄圧器にのみ圧縮ガスが流入可能となるように、弁部材２３３ａ〜２３３ｄおの開制御を行う。例えば、制御部２９は、ステップＳＴ１にて第１蓄圧器２４１からディスペンサ１１への圧縮ガスの供給を開始し、ステップＳＴ２にて第１圧力センサ２５１における圧力値が閾値以下になったと判定した場合、圧縮機２２が駆動された際に圧縮ガスが共通路２３１および個別路２３２ａを通じて第１蓄圧器２４１に流入可能となるように、弁部材２３３ａを開く制御を行う。

次に、ガス製造装置１２から圧縮機２２へと水素ガスが流入可能となるようにガス流路ユニット２１の調整を行う（ステップＳＴ４）。具体的には、制御部２９は、ガス製造装置１２において製造された水素ガスが所定の圧力にてガス流路２１１に流入可能となるように弁部材２１２の開閉制御等を行う。これにより、圧縮機２２が駆動された際にガス製造装置１２において製造された水素ガスがガス流路２１１を通じて圧縮機２２に吸い込まれることになる。なお、弁部材２１２が減圧弁によってのみ構成されており圧縮機２２の吸込みに応じてガス製造装置１２から水素ガスを圧縮機２２に流入させる場合には、ステップＳＴ４は省略可能である。

次に、圧力センサにおける圧力値の検知結果が閾値を超えていると判定された蓄圧器からガス流路２１１へ圧縮ガスが流入可能となるように、供給ユニット２８の調整を行う（ステップＳＴ５）。具体的には、制御部２９は、ステップＳＴ２にて圧力センサにおける圧力値の検知結果が閾値以下と判定された蓄圧器以外の蓄圧器からガス流路２１１へと流入可能になるように弁部材２８２ａ〜２８２ｄにおける開閉弁の開閉制御を行う。ステップＳＴ２にて第１圧力センサ２５１の圧力値の検知結果が閾値以下であると判定された場合であれば、制御部２９は、第１蓄圧器２４１以外の第２〜第４蓄圧器２４２〜２４４のいずれか（本実施形態では第２蓄圧器２４２）からガス流路２１１へ圧縮ガスが流入可能となるように、弁部材２８２ａ，２８２ｃ，２８２ｄを閉じるとともに、弁部材２８２ｂを開く制御を行う。

次に、圧縮機２２の起動を開始する（ステップＳＴ６）。具体的には、制御部２９は、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ５を行った後、圧縮機２２の起動制御を行う。これにより、圧縮機２２は、所定の回転数にて駆動を開始し、当該回転数に応じた吸込圧力にて圧縮機２２の上流側のガスを吸い込む。この際、弁部材２１２および弁部材２８２ｅの設定圧力が圧縮機２２の吸込圧力に応じた値に設定されているため、ガス製造装置１２から供給される水素ガスの不足分だけ蓄圧ユニット２４に貯留された圧縮ガスが圧縮機２２へ吸い込まれる。これにより、圧縮機２２には、水素ガスとその圧縮ガスが流入し、当該圧縮機２２にて圧縮ガスが生成される。そして、生成された圧縮ガスは、補充が必要な蓄圧器へ供給されることになる。

なお、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ５は、異なる順序にて行われてもよい。また、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ６は、同時に行われてもよい。

以上説明した本実施形態に係るガス供給装置２では、ガス製造装置１２から圧縮機２２へ供給されるガスの供給流量が所定流量未満となる圧縮機２２の起動時において、圧縮機２２の運転を安定化させることができる。具体的には以下のとおりである。

図３には、ステップＳＴ４にてガス製造装置１２からの水素ガスの供給を開始した際における当該水素ガスの供給流量（Ｎｍ^３／ｈｒ）と当該供給開始から経過した時間（ｍｉｎ）との関係を示すグラフである。本実施形態では、圧縮機２２が定格の回転数にて駆動された場合において当該圧縮機２２に吸い込まれるガスの定格流量がＡ_１であるとする。

図３に示すように、ステップＳＴ４にてガス製造装置１２からの水素ガスの供給を開始した直後は、当該水素ガスの供給流量が定格流量Ａ_１に満たず、時間が経つにつれて定格流量Ａ_１に近づくことになる。本実施形態では、０分〜７５分の期間は水素ガスの供給流量が定格流量Ａ_１に満たない。このため、供給ユニット２８が存在せず、ガス製造装置１２からの水素ガスのみを圧縮機２２が吸い込む場合、前記期間においては減圧弁の２次側の圧力が設定圧力よりも低くなってしまう。この場合、圧縮機２２の運転が不安定となる。そこで、本実施形態に係るガス供給装置２では、蓄圧ユニット２４の圧縮ガスを圧縮機２２へ供給する供給ユニット２８が設けられている。これにより、ガス製造装置１２からガス流路２１１への水素ガスの供給流量が不足している０分〜７５分の期間において、供給ユニット２８を通じて当該ガス流路２１１へ圧縮ガスを供給することができる。そのため、圧縮機２２の運転が不安定となる可能性を低減できる。

さらに、本実施形態に係るガス供給装置２では、圧縮機２２の起動時において圧縮機２２へ供給するガスとして蓄圧ユニット２４に貯留された圧縮ガスを用いるため、ガス供給用の貯留タンク等を別個に設ける必要がない。

さらに、本実施形態に係るガス供給装置２では、制御部２９が各圧力センサにおいて検知した圧力値が閾値以下であるか否かを判定し、当該圧力値が閾値以下である蓄圧器にのみ圧縮ガスが流入するように弁部材２３３ａ〜２３３ｄの開閉制御を行う。このため、圧縮機２２の起動時において、複数の第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のうち圧縮ガスの残量が少なくなった蓄圧器に対して効果的に圧縮ガスを供給することができる。

さらに、本実施形態に係るガス供給装置２では、制御部２９は、圧縮機２２の起動制御時において、複数の第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のうち圧力値が閾値以下である蓄圧器を除く他の蓄圧器から圧縮機２２に圧縮ガスを供給するように各弁部材２８２ａ〜２８２ｄの開閉制御を行う。これにより、圧縮ガスを十分に貯留した蓄圧器内の当該圧縮ガスを供給することができる。

さらに、本実施形態に係るガス供給装置２では、制御部２９が蓄圧ユニット２４内の圧力ガスの圧力が予め設定された閾値以下であると判定した場合に圧縮機２２の起動制御を行うため、蓄圧ユニット２４内の圧力ガスが不足する前に当該蓄圧ユニット２４に圧縮ガスを供給することができる。さらに、制御部２９は、ガス製造装置１２から圧縮機２２へとガスを流す流路であるガス流路２１１に対して供給ユニット２８から圧縮ガスが供給されるように起動制御を行うため、圧縮機２２の起動時においてガス流路２１１を通じて圧縮機２２へ水素ガスとその圧縮ガスの双方が流入することになる。このため、圧起動時における圧縮機２２の運転を安定化させることができる。

さらに、本実施形態に係るガス供給装置２では、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４のうちディスペンサ１１へ圧縮ガスを供給することによって内部の圧力が下がった第１圧力センサ２５１に対して圧縮ガスを供給することができる。さらに、圧縮機２２から圧縮ガスを供給する第１蓄圧器２４１とは異なる蓄圧器である第２蓄圧器２４２から供給ユニット２８を通じてガス流路２１１へ圧縮ガスを供給するため、十分に圧縮ガスを貯留した第２蓄圧器２４２内の圧縮ガスを圧縮機２２の吸込側へと送りつつ圧縮ガスが不足した第１蓄圧器２４１に対して効率的に圧縮ガスを供給できる。

さらに、本実施形態に係るガス供給装置２では、減圧弁である弁部材２８２ｅの設定圧力が圧縮機２２の吸込圧力に応じた値の設定されているため、圧縮機２２の吸込みに応じた量の圧縮ガスが蓄圧ユニット２４から圧縮機２２へ流れ込む。このため、圧縮機２２の吸込圧力に応じたガスの供給流量のうち、ガス製造装置１２から供給される水素ガスでは賄いきれない不足分のみを蓄圧ユニット２４から供給することができる。そのため、圧縮機２２の起動時において蓄圧ユニット２４から圧縮機２２へと供給する圧縮ガスの供給流量を最適化することができる。

なお、本実施形態では、圧縮機２２の起動時において、供給ユニット２８を通じて蓄圧ユニット２４から圧縮機２２の吸込側へ圧縮ガスを供給する例について説明したが、これに限らない。例えば、圧縮機２２の起動から十分な時間が経過した場合であっても、ガス製造装置１２から圧縮機２２の吸込側への水素ガスの供給流量が変化し、当該供給流量が所定流量に満たない状態となった場合には、供給ユニット２８を通じて蓄圧ユニット２４から圧縮機２２の吸込側へ圧縮ガスを供給することにより、圧縮機２２の運転を安定化させることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るガス供給装置２について図４を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。

第２の実施形態に係るガス供給装置２は、第１の実施形態に係るガス供給装置２の供給ユニット２８に代えて、カードルユニット３０を備えている。

カードルユニット３０は、カードル３１とカードル流路３２と、弁部材３３と、を有している。カードル３１は、圧縮機２２に供給するためのガスを貯留する貯留設備である。カードル３１には、ガス製造装置１２から圧縮機２２へ供給されるガスと同一の主成分のガスが貯留される。本実施形態では、ガス製造装置１２から圧縮機２２へ水素ガスが供給されるため、カードル３１に貯留されるガスも水素ガスである。カードル流路３２は、カードル３１とガス流路２１１とを繋ぐ。弁部材３３は、カードル流路３２に取り付けられている。弁部材３３は、例えば減圧弁あるいは開閉弁によって構成されている。弁部材３３は、制御部２９によってその開閉を制御される。第２の実施形態では、図２のステップＳＴ５において、制御部２９は、カードル３１に貯留されたガスがカードル流路３２を通じてガス流路２１１に流入可能となるように、弁部材３３の制御を行う。これにより、ステップＳＴ６にて制御部２９が圧縮機２２の起動制御を行った際に、ガス製造装置１２において製造された水素ガスとカードル３１に貯留されたガスとがガス流路２１１を通じて圧縮機２２に吸い込まれることになる。

このように、第２の実施形態に係るガス供給装置２では、ガス製造装置２から供給されるガスと同一の主成分のガスが貯留されたカードルユニット３０を備えるため、圧縮機２２には、ガス製造装置１２によって製造されたガスとカードルユニット３０に貯留されたガスとを供給可能である。そして、ガス供給装置２の制御部２９が圧縮機２２を起動させるに際してカードルユニット３０からガスが圧縮機２２へ供給されるように起動制御を行うため、当該起動に際して圧縮機２２にガスとガスの双方が供給されることになる。このため、圧縮機２２の起動直後において、当該圧縮機２２に供給されるガスの供給量が少なくなることを抑止でき、これにより起動時における圧縮機２２の運転を安定化させることができる。

なお、第２の実施形態は、第１の実施形態と組み合わされてもよい。具体的には、第１の実施形態に係るガス供給装置２は、第２の実施形態に係るカードルユニット３０を備えていてもよい。この場合、圧縮機２２の吸込側には、供給ユニット２８およびカードルユニット３０の双方からガスを供給可能である。このため、圧縮機２２の運転をより確実に安定化させることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るガス供給装置２について図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。

第３の実施形態に係るガス供給装置２は、圧縮機２２の上流側と下流側との圧力差を調整可能なスピルバック機構４０をさらに備えている。

スピルバック機構４０は、バイパス流路４１と、遮断弁４２と、吐出コントロール弁４３と、を有している。

バイパス流路４１は、圧縮機２２を跨ぐように、ガス流路２１１と共通路２３１とを繋ぐ。遮断弁４２は、バイパス流路４１に取り付けられており、当該バイパス流路４１を開閉可能である。吐出コントロール弁４３は、共通路２３１のうち、バイパス流路４１との接続点よりも蓄圧ユニット２４側に取り付けられており、当該蓄圧ユニット２４側への圧縮ガスの吐出量を調整可能である。遮断弁４２および吐出コントロール弁４３は、制御部２９によって制御される。

第３の実施形態に係るガス供給装置２では、圧縮機２２の起動時においてスピルバック機構４０により圧縮機２２の下流側の流路である共通路２３１から上流側の流路であるガス流路２１１へと圧縮ガスを供給することにより、供給ユニット２８から圧縮機２２の吸込側へと供給する圧縮ガスの供給流量を少なくすることができる。これにより、供給ユニット２８を通じて圧縮機２２へ圧縮ガスを供給する時間を短縮することができる。このため、ガス製造装置２から供給されるガスのみによってガス供給装置２を安定的に運転させることができるようになるまでの時間を短縮することができる。

なお、第３の実施形態は、第１の実施形態に係るガス供給装置２にスピルバック機構４０を設けたものであるが、これに限らず、第２の実施形態に係るガス供給装置２にスピルバック機構４０を設けてもよい。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るガス供給装置２について図６を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。

第４の実施形態に係るガス供給装置２は、制御部２９において圧縮機２２の回転数を制御可能に構成されている。具体的に、第４の実施形態では、圧縮機２２は、回転数（ｒｐｍ）がｒ_ｍａｘ〜ｒ_ｍｉｎの間で変更可能に構成されている。

第４の実施形態では、図２におけるステップＳＴ６の圧縮機２２の起動に際して、制御部２９は、ｒ_ｍｉｎの回転数にて圧縮機２２の起動制御を行う。そして、図６に示すように、一定の時間が経つごとに圧縮機２２の回転数を段階的に増加させる制御を行うことにより、ガス製造装置１２からの水素ガスの供給流量が少ない時点では低回転数にて圧縮機２２を回転させ、当該供給流量が時間の経過とともに増えてくるのに従って、高回転数にて圧縮機２２を回転させる。

第４の実施形態に係るガス供給装置２では、圧縮機２２の起動時において圧縮機２２の回転数制御を行うことにより、圧縮機２２の吸込圧力を小さくし、これにより供給ユニット２８から圧縮機２２の吸込側へと供給する圧縮ガスの供給流量を少なくすることができる。これにより、供給ユニット２８を通じて圧縮機２２の吸込側へ圧縮ガスを供給する時間を短縮することができる。このため、ガス製造装置１２から供給されるガスのみによってガス供給装置２を安定的に運転させることができるようになるまでの時間を短縮することができる。

なお、第４の実施形態では、制御部２９が時間の経過とともに段階的に圧縮機２２の回転数を増やす制御を行う例について説明したが、これに限らず、時間の経過とともに線形状に回転数を増やす制御を行ってもよい。

また、第４の実施形態は、第１の実施形態に係るガス供給装置２の圧縮機２２の起動方法の変形例であるが、これに限らず、第２の実施形態に係るガス供給装置２の圧縮機２２を第４の実施形態に係る方法にて起動してもよい。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係るガス供給装置２について図７を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。

第５の実施形態に係るガス供給装置２では、蓄圧ユニット２４が１つの第１蓄圧器２４１のみによって構成されるとともに、圧力センサユニット２５が１つの第１圧力センサ２５１のみによって構成されている。そして、供給ユニット２８は、流路（個別流路２８１ａと共通流路２８１ｅとが直通の１本の流路）と、減圧弁である弁部材２８２ｅと、によって構成されている。

第５の実施形態では、流路が分岐を有さない直通の流路であるため、弁部材２８２ａ〜２８２ｄのような開閉弁を設ける必要がなく、圧縮機２２の起動に応じて圧縮ガスを当該圧縮機２２の吸込側に供給するに際して、制御部２９が前記開閉弁の開閉制御を行う必要がない。

以上説明した各実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の各実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記の第１〜第４の実施形態では、蓄圧ユニット２４が４つの第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４によって構成されており、第５の実施形態では、蓄圧ユニット２４が１つの第１蓄圧器２４１によって構成されているが、蓄圧ユニット２４に含まれる蓄圧器の数はこれに限定されない。すなわち、蓄圧器の数は任意であって、ガス供給装置２の使用態様に応じて適宜変更することができる。

また、上記の第１〜第４の実施形態では、蓄圧ユニット２４が４つの第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４によって構成される例について説明したが、これに加えて１つ以上の補助蓄圧器を設けてもよい。この補助蓄圧器は、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４と同様に接続路ユニット２３と供給路ユニット２６との間に設けられるものであり、圧縮機２２からの圧縮ガスを貯留可能である。ガス供給装置２では、第１〜第４蓄圧器２４１〜２４４に十分な量の圧縮ガスが供給された時点で圧縮機２２の駆動が停止され、この時点において補助蓄圧器は空の状態である。このような場合、圧縮機２２の起動に際して補助蓄圧器に圧縮ガスを受け入れ可能であるため、素早く起動を行うことが可能となる。

また、上記の第１〜第５の実施形態では、減圧弁である弁部材２８２ｅおよび弁部材３３によって、圧縮機２２の吸込圧力に応じた圧縮ガスが圧縮機の吸込側に供給されるように、当該圧縮ガスの供給量を機械的に制御したが、これに限らない。例えば、流量計あるいは圧力計をガス流路２１１に取り付けるとともに、前記減圧弁に代えて開度調整が可能な流量調整弁を利用することによって、流量情報あるいは圧力情報を受けた制御部２９がガス流路２１１における圧力が一定となるように流量調整弁の開度制御を行ってもよい。

なお、上記の各実施形態以外にも、例えば圧縮機２２における吸込圧力トリップ値を変更することによって、圧縮機２２へ供給すべき水素ガスの供給流量を減らし、これにより圧縮機２２の起動時においても安定的に当該圧縮機２２を運転させる方法も考え得る。

２ ガス供給装置
１１ ディスペンサ
１２ ガス製造装置
２２ 圧縮機
２４ 蓄圧ユニット
２８ 供給ユニット
２９ 制御部（回転数制御部を含む）
３０ カードルユニット
３３ 弁部材（減圧弁）
４０ スピルバック機構
４１ バイパス流路
４２ 遮断弁
２１１ ガス流路
２４１〜２４４ 第１〜第４蓄圧器（複数の蓄圧器）
２５１〜２５４ 第１〜第４圧力センサ（複数の圧力センサ）
２６１ 供給路
２８１ａ〜２８１ｄ 流路
２８２ａ〜２８２ｄ 弁部材
２８２ｅ 弁部材（減圧弁）

Claims (8)

1. ガス製造装置から供給されるガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機と、
   前記圧縮機において生成された前記圧縮ガスを貯留する蓄圧ユニットと、
   前記蓄圧ユニットに貯留された前記圧縮ガスをディスペンサへ供給する供給路と、
   前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、前記蓄圧ユニットの前記圧縮ガスを前記圧縮機の吸込側へ供給する供給ユニットと、を備えるガス供給装置。
2. 前記蓄圧ユニットは、複数の蓄圧器を含み、
   前記供給ユニットは、前記各蓄圧器を圧縮機に繋ぐ複数の流路と、前記各流路に取り付けられるとともに当該各流路を開閉可能な複数の弁部材と、を含み、
   前記各蓄圧器内の圧力を検知する複数の圧力センサと、
   前記圧縮機の起動制御および前記弁部材の開閉制御を行う制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が前記所定流量未満である場合に、前記各蓄圧器のうち前記各圧力センサにおいて検知された圧力が予め設定された閾値以下である蓄圧器を除く他の蓄圧器から前記圧縮機の吸込側に前記圧縮ガスを供給するように、前記各弁部材の開閉制御を行う、請求項１に記載のガス供給装置。
3. 前記供給ユニットは、前記圧縮機の吸込圧力に応じて前記蓄圧ユニットから前記圧縮機の吸込側への前記圧縮ガスの供給流量を調整する減圧弁を含む、請求項１または２に記載のガス供給装置。
4. 前記ガス製造装置のガスと同一の主成分のガスを貯留するカードルユニットをさらに備え、
   前記カードルユニットは、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、当該カードルユニットに貯留されたガスを前記圧縮機の吸込側へ供給する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス供給装置。
5. ガス製造装置から供給されるガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機と、
   前記圧縮機において生成された前記圧縮ガスを貯留する蓄圧ユニットと、
   前記蓄圧ユニットに貯留された前記圧縮ガスをディスペンサへ供給する供給路と、
   前記ガス製造装置から供給されるガスと同一の主成分のガスを貯留するカードルユニットと、を備え、
   前記カードルユニットは、前記ガス製造装置から前記圧縮機の吸込側へのガスの供給流量が所定流量未満である場合に、当該カードルユニットに貯留されたガスを前記圧縮機の吸込側へ供給する、ガス供給装置。
6. 前記カードルユニットは、前記圧縮機の吸込圧力に応じて当該カードルユニットから前記圧縮機の吸込み側へのガスの供給流量を調整する減圧弁を含む、請求項５に記載のガス供給装置。
7. 前記圧縮機を迂回するようバイパス流路と、
   前記バイパス流路を開閉可能なように前記バイパス流路に設けられた遮断弁と、を有するスピルバック機構をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガス供給装置。
8. 前記圧縮機の吸込圧力を調整するように当該圧縮機の回転数制御を行う回転数制御部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガス供給装置。

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