JP2017207094A - 水素充填装置及び水素充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水素ガス充填終了時の圧力測定が可能であるとともに、水素ガス充填終了時から水素ガス放散終了時までの測定値の誤差を小さくすることが可能な、水素充填装置及び水素充填方法を提供する。
【解決手段】水素ガスの供給対象となる容器に水素ガスを供給する水素ガス供給経路１２と、水素ガス供給経路１２に設けられた第１開閉弁２４と、水素ガス供給経路１２の第１開閉弁２４の二次側で分岐する水素ガス放散経路１５と、水素ガス放散経路１５に設けられた第２開閉弁２９と、水素ガス供給経路１２の第１開閉弁２４の二次側に設けられた第１及び第２圧力計２６，２７と、を備え、第１圧力計２６が水素ガスの最大供給圧力まで測定可能であり、第２圧力計２７が第１圧力計２６よりも精度が高い、水素充填装置１を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素充填装置及び水素充填方法に関する。

従来、高圧の水素ガスをＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle：燃料電池自動車）に充填するための水素充填装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。水素充填装置では、水素ガスの供給配管の先端に設けられたカプラとＦＣＶの車載タンクとを接続し、上記供給配管に設けられた開度調節弁によって水素ガスの流量を制御しつつ、ＦＣＶの車載タンクに充填するものである。

そして、ＦＣＶの車載タンクへの水素ガスの充填が終了すると、カプラをＦＣＶの車載タンクから外すために、供給配管内の水素ガスを放散する。そのため、一般的な水素充填装置では、供給配管に設けられた遮断弁と、供給配管において遮断弁の二次側から枝分かれした放散配管と、放散配管に設けられた遮断弁とが備えられている。

また、一般的な水素充填装置では、供給配管内の水素ガスを放散する場合、まず、ＦＣＶの車載タンクへの充填が終了した際に、ＦＣＶに設けられた弁及び供給配管に設けられた弁をそれぞれ閉じ、ＦＣＶの車載タンクと供給配管との間、及び供給配管のカプラから上流側に設けられた遮断弁との間をそれぞれ遮断する。次に、放散配管に設けられた遮断弁を開き、規定の圧力となるまで供給配管内の水素ガスを放散する。その後、供給配管内の圧力が規定の圧力に達すると、放散配管に設けられた遮断弁を閉じて、供給配管内の水素ガスの放散を終了する。

特開２０１０−１４４７７１号公報

水素充填装置において、水素ガスの供給配管内の圧力の測定には、圧力計が用いられる。従来の水素充填装置では、同一の圧力計によって、ＦＣＶの車載タンクへの充填時において終了圧力の測定と、供給配管内の水素ガス放散時の終了圧力の測定とが行われていた。なお、圧力計の精度は、一般的に、圧力レンジ（圧力範囲、圧力スパンともいう）のフルスケール（測定可能な最大値、以下、「Ｆ．Ｓ．」ということもある）に対して、±a％（この場合、表記は「±ａ％Ｆ．Ｓ．」）のように規定されている。したがって、圧力レンジのフルスケールが同じ場合、圧力計の精度が高いほど、測定値の誤差は小さくなる。

ところで、近年、ＦＣＶの車載タンクへの水素ガスの充填圧力は、より高い圧力となっている。これに伴い、充填終了圧を測定するため、圧力計としては、より高い圧力まで測定できるように、より高いフルスケールのものを用いる必要があった。

しかしながら、高いフルスケールの圧力計を用いて、水素ガス充填終了時から水素ガス放散終了時までの供給配管内の水素ガスの圧力を測定する場合、測定値の誤差が従来よりも大きくなるため、水素充填装置に求められる精度等級が下がるという問題があった。したがって、水素ガス放散時の測定値の誤差を小さく維持するため、水素充填装置に用いる圧力計には、より高い精度が必要となるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、水素ガス充填終了時の圧力測定が可能であるとともに、水素ガス充填終了時から水素ガス放散終了時までの測定値の誤差を小さくすることが可能な、水素充填装置及び水素充填方法を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（１） 水素ガスの供給対象となる容器と接続可能に設けられ、前記容器に水素ガスを供給する水素ガス供給経路と、前記水素ガス供給経路に設けられた第１開閉弁と、前記水素ガス供給経路の前記第１開閉弁の二次側で分岐する水素ガス放散経路と、前記水素ガス放散経路に設けられた第２開閉弁と、前記水素ガス供給経路の前記第１開閉弁の二次側に設けられた第１圧力計及び第２圧力計と、を備え、前記第１圧力計は、前記容器への水素ガスの最大供給圧力まで測定可能であるとともに、前記第２圧力計は、前記第１圧力計よりも精度が高い、水素充填装置。
（２） 前記第２圧力計の測定可能な最大値が、前記第１圧力計の測定可能な最大値よりも小さい、前項１に記載の水素充填装置。
（３） 前記水素ガス供給経路の前記第１開閉弁の二次側で分岐する枝管と、前記枝管に設けられた第３開閉弁と、をさらに備え、前記枝管に前記第２圧力計を設けるとともに、前記第３開閉弁を前記第２圧力計の一次側に設ける、前項１又は２に記載の水素充填装置。
（４） 前記第３開閉弁は、前記水素ガス供給経路内の圧力が前記第２圧力計の測定可能な最大値を超える場合に閉止状態とする弁である、前項３に記載の水素充填装置。
（５） 前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁のうち、いずれか１つ以上の開閉弁の開閉を制御する制御装置を備える、前項３又は４に記載の水素充填装置。

（６） 水素ガスの供給対象となる容器と水素ガス供給経路とを接続して前記容器に水素ガスを供給するとともに、前記容器への水素ガスの供給が終了した後、前記水素ガス供給経路内を減圧して圧力が規定値以下となった際に前記容器と前記水素ガス供給経路との接続を解除する水素充填方法であって、前記容器への水素ガスの供給時、及び前記水素ガス供給経路内の減圧を開始する際、当該容器への水素ガスの最大供給圧力まで測定可能な第１圧力計を用いて当該水素ガス供給経路内の圧力を測定するとともに、前記水素ガス供給経路内の圧力が所要の圧力以下となった際に、前記第１圧力計よりも精度が高い第２圧力計を用いて前記水素ガス供給経路内の圧力を前記規定値となるまで測定する、水素充填方法。

本発明の水素充填装置及び水素充填方法によれば、供給対象となる容器に水素ガスを供給する水素ガス供給経路に、容器への水素ガスの最大供給圧力まで測定可能な第１圧力計と、第１圧力計よりも精度が高い第２圧力計とが設けられており、容器への水素ガスの供給時、及び水素ガス供給経路内の減圧を開始する際に第１圧力計を用いて当該水素ガス供給経路内の圧力を測定するとともに、水素ガス供給経路内の圧力が所要の圧力以下となった際に第２圧力計を用いて水素ガス供給経路内の圧力を測定することができるため、水素ガス充填終了時の圧力測定が可能であるとともに、水素ガス充填終了時から水素ガス放散終了時までの測定値の誤差を小さくすることができる。

本発明を適用した一実施形態である水素充填装置の構成を模式的に示す系統図である。 本発明の水素充填装置の、水素ガス放散時における水素ガス供給経路内の圧力変化を示す図である。 従来の水素充填装置の、水素ガス放散時における水素ガス供給経路内の圧力変化を示す図である。

以下、本発明を適用した一実施形態である水素充填装置及び水素充填方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

＜水素充填装置＞
先ず、本発明を適用した一実施形態である水素充填装置の構成の一例について説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態である水素ガス充填システム（水素充填装置）１の構成を模式的に示す系統図である。本実施形態の水素ガス充填システム１は、ＦＣＶ３の車載タンク（容器）内に水素ガスを充填（供給）するためのシステムである。なお、水素ガス充填システム１では、蓄圧器内と車載タンク内との差圧によって、高圧の水素ガス（以下、「水素ガス」という）を車載タンク内に充填する。具体的には、例えば、水素ガス充填システム１としては、水素ステーションなどが挙げられる。なお、ＦＣＶ３は、水素ガスと酸素ガスとの化学反応によって発生した電力を動力源として走行する燃料電池自動車である。

図１に示すように、水素ガス充填システム１は、複数の蓄圧器２０−１〜２０−Ｎ（Ｎは２以上の整数）と、上記蓄圧器２０−１〜２０−Ｎにそれぞれ接続された枝管１１−１〜１１−Ｎと、上記枝管１１−１〜１１−Ｎにそれぞれ設けられた圧力計２１−１〜２１−Ｎ、及び遮断弁２２−１〜２２−Ｎと、上記枝管１１−１〜１１−Ｎとそれぞれ接続された供給配管（水素ガス供給経路）１２と、制御装置１０と、上記供給配管１２に設けられた調節弁２３、及び遮断弁（第１開閉弁）２４と、上記供給配管１２の上記遮断弁２４の二次側に設けられた第１圧力計２６及び第２圧力計２７と、遮断弁（第３開閉弁）２５と、放散配管１５（水素ガス放散経路）と、遮断弁（第２開閉弁）２９と、カプラ２８とを備えて、概略構成されている。

なお、以降の説明において、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎについて、特に区別しない場合には、蓄圧器２０と記載する。また、遮断弁２２−１〜２２−Ｎについて、特に区別しない場合には、遮断弁２２と記載する。また、枝管１１−１〜１１−Ｎについて、特に区別しない場合には、枝管１１と記載する。

制御装置１０は、圧力計２１−１〜２１−Ｎ、圧力計２６及び圧力計２７と電気的に接続されており、各圧力計から測定値を受信する。また、制御装置１０は、遮断弁２２−１〜２２−Ｎ、遮断弁２４、遮断弁２５及び遮断弁２９と電気的に接続されており、各遮断弁に対して開閉を制御する信号を送信する。また、制御装置１０は、調節弁２３と電気的に接続されており、調節弁２３に対して開度を調節する信号を送信する。したがって、制御装置１０による制御によって遮断弁２２−１〜２２−Ｎのいずれかが開放されると、開放された遮断弁２２−１〜２２−Ｎに接続されている蓄圧器２０−１〜２０−Ｎから水素ガスが対応する枝管１１に供給される。

蓄圧器２０−１〜２０−Ｎは、圧縮機（不図示）によって圧縮された高圧の水素ガスを貯留する容器である。また、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎは、高圧の水素ガスを蓄圧することができれば、材質や形状に特に限定されるものではない。一般的に、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎとしては、一般複合容器などを用いることができる。

圧力計２１−１〜２１−Ｎは、それぞれ、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎと遮断弁２２−１〜２２−Ｎとの間の枝管１１−１〜１１−Ｎにそれぞれ設けられており、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎ内の水素ガスの圧力をそれぞれ検出する。また、圧力計２１−１〜２１−Ｎは、制御装置１０に測定値をそれぞれ送信することができる。

遮断弁２２−１〜２２−Ｎは、それぞれの蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに対応する枝管１１−１〜１１−Ｎに設けられている。遮断弁２２−１〜２２−Ｎは、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスの、当該遮断弁２２の二次側への供給を遮断可能な弁である。遮断弁２２−１〜２２−Ｎが閉じられている場合には、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスの、当該遮断弁２２の二次側への供給が遮断される。遮断弁２２−１〜２２−Ｎが開放されている場合には、蓄圧器２０−１〜２０−Ｎに貯留されている水素ガスが枝管１１から後段に供給される。遮断弁２２−１〜２２−Ｎは、制御装置１０からの制御信号に応じて開閉される。

枝管１１は、水素ガスの流路となる配管である。枝管１１の配管サイズとしては、特に限定されるものではないが、例えば、外径６．３５ｍｍ〜９．５３ｍｍとすることができる。また、枝管１１の材質としては、特に限定されるものではないが、配管内が高圧の水素ガスの流路となることから、金属製であることが望ましい。一般的には、耐水素劣化特性を有するステンレス製の鋼管が用いられる。

供給配管１２は、上述した枝管１１と同様に、水素ガスの流路となる配管である。具体的には、供給配管１２の一端（基端）は、全ての枝管１１の下流側の他端と結合されている。また、供給配管１２の他端（先端）には、カプラ２８が設けられている。全ての枝管１１と供給配管１２との内部が連通されることにより、蓄圧器２０からカプラ２８への水素ガスの流路が形成される。なお、供給配管１２の配管サイズ、及び材質は、上述した枝管１１と同様とすることができる。

調節弁２３は、供給配管１２に設けられている。調節弁２３は、本体部がニードル弁で構成されており、開度調節可能な弁である。調節弁２３の開度が調節されることにより、当該調節弁２３の二次側における供給配管１２内の水素ガスの流量が制御される。調節弁２３は、制御装置１０からの制御信号に応じて開度が調節される。

遮断弁２４は、供給配管１２の上記調節弁２３の二次側（下流側）に設けられている。遮断弁２４は、充填終了時に、当該遮断弁２４の二次側における供給配管１２内への水素ガスの供給を遮断するための開閉弁である。遮断弁２４が閉じられている場合には、ＦＣＶ３の車載タンクへの水素ガスの供給が遮断される。遮断弁２４が開放されている場合には、ＦＣＶ３の車載タンクへ水素ガスが供給される。遮断弁２４は、制御装置１０からの制御信号に応じて開閉される。

第１圧力計２６は、供給配管１２の遮断弁２４の二次側に設けられている。具体的には、第１圧力計２６は、供給配管１２において遮断弁２４と充填カプラ２８との間で分岐する枝管１３の先端に設けられており、遮断弁２４の下流側の水素ガスの圧力を測定する。第１圧力計２６によって検出された水素ガスの圧力値は、制御装置１０に送信される。

第１圧力計２６としては、ＦＣＶ３の車載タンクへの水素ガスの供給終了時の圧力（すなわち、車載タンクへの水素ガスの最大供給圧力）が測定できる圧力レンジを有するものであれば、特に限定されるものではなく、任意の圧力レンジ及び精度の圧力計を適宜選択することができる。

具体的には、本実施形態の水素ガス充填システム１を構成する第１圧力計２６として、例えば、圧力レンジが「０〜１００ＭＰａＧ」、精度が「±１％Ｆ．Ｓ．」の、防爆仕様の圧力トランスミッターを用いることができる。

第２圧力計２７は、供給配管１２の遮断弁２４の二次側に設けられている。具体的には、第２圧力計２７は、供給配管１２において遮断弁２４と充填カプラ２８との間で分岐する枝管１４の先端に設けられており、遮断弁２４の下流側の水素ガスの圧力を測定する。また、第２圧力計２７は、上述した第１圧力計２６と近接する位置に設けることが好ましい。第２圧力計２７によって検出された水素ガスの圧力値は、制御装置１０に送信される。

第２圧力計２７としては、所要の圧力（上述した最大供給圧力未満であって、後述する水素ガス放散終了時の圧力以上の圧力）まで測定できるとともに、上述した第１圧力計２６よりも測定値の誤差が小さいものであれば、特に限定されるものではなく、任意の圧力レンジ及び精度の圧力計を適宜選択することができる。

具体的には、本実施形態の水素ガス充填システム１では、上述した第１圧力計２６よりも測定値の誤差が小さい第２圧力計２７として、例えば、圧力レンジが「０〜３５ＭＰａＧ」、精度が「±１％Ｆ．Ｓ．」の、防爆仕様の圧力トランスミッターを用いることができる。

ところで、圧力計の圧力レンジが「０〜Ａ（ＭＰａＧ）」である場合、フルスケール（Ｆ．Ｓ．）は、「Ａ（ＭＰａＧ）」である。したがって、第１圧力計２６のフルスケールが「Ａ（ＭＰａＧ）」、精度が「±ａ％」である場合、第１圧力計２６よりも第２圧力計２７の測定値の誤差を小さくするには、下記（１）〜（３）の方法が挙げられる。

（１）第２圧力計２７の精度が「±ａ％」である場合
第２圧力計２７のフルスケールを「Ｂ（ＭＰａＧ）」として、第１圧力計２６のフルスケール「Ａ（ＭＰａＧ）」よりも小さいものを選択する（Ｂ＜Ａ）。
（２）第２圧力計２７の精度が「±ｂ％」（但し、ｂ＞ａ）である場合
第２圧力計２７のフルスケールを「Ｂ（ＭＰａＧ）」として、「ｂ」と「Ｂ」との積が「ａ」と「Ａ」との積よりも小さくなるものを選択する（Ｂ＜ａ×Ａ／ｂ）。
（３）第２圧力計２７の精度が「±ｃ％」（但し、ａ＞ｃ）である場合
第２圧力計２７のフルスケールを「Ｂ（ＭＰａＧ）」として、「ｃ」と「Ｂ」との積が「ａ」と「Ａ」との積よりも小さくなるものを選択する（Ｂ＜ａ×Ａ／ｃ）。

なお、精度が高い圧力計ほど、一般的に高価であるため、上記（１）又は（２）の方法によって第１圧力計２６よりも第２圧力計２７の精度を高くことが好ましい。特に、上記（１）において、第２圧力計２７の測定可能な最大値（フルスケール）「Ｂ（ＭＰａＧ）」が第１圧力計２６の測定可能な最大値（フルスケール）「Ａ」よりも可能な限り小さくすることにより、水素ガス充填終了時から水素ガス放散終了時までの測定値の誤差を小さくすることができる。

遮断弁２５は、枝管１４の第２圧力計２７の一次側に設けられている。この遮断弁２５は、第２圧力計２７の元弁として機能する。遮断弁２５が閉じられている場合には、第２圧力計２７は供給配管１２における遮断弁２４の下流側の圧力を測定しない。遮断弁２５が開放されている場合には、第２圧力計２７は供給配管１２における遮断弁２４の下流側の圧力を測定することができる。遮断弁２４は、制御装置１０からの制御信号に応じて開閉される。

放散配管１５は、供給配管１２において遮断弁２４からカプラ２８までの任意の位置から分岐するようにして設けられている。放散配管１５は、ＦＣＶ３への水素ガス充填が終了した後、供給配管１２内を減圧するために当該供給配管１２内から水素ガスを排出するための流路となる配管である。放散配管１５の配管サイズとしては、特に限定されるものではないが、例えば、外径６．３５ｍｍ〜３４．０ｍｍとすることができる。また、放散配管１５の材質としては、上述した枝管１１及び供給配管１２と同様とすることができる。

遮断弁２９は、放散配管１５に設けられている。遮断弁２９は、供給配管１２内の水素ガスの、当該遮断弁２９の二次側への供給（すなわち、放散）を遮断可能な弁である。具体的には、遮断弁２９が閉じられている場合には、当該遮断弁２９の二次側への水素ガスの放散が遮断される。これに対して、遮断弁２９が開放されている場合には、供給配管１２から放散配管１５を介して水素ガスの放散が行われる。

遮断弁２９は、制御装置１０からの制御信号に応じて開閉される。より具体的には、ＦＣＶ３への水素ガス充填が終了した後、供給配管１２内の水素ガスを放散する時に開放される。その後、第２圧力計２７の測定値が、放散終了圧力として予め定められた設定圧力（例えば、０．３ＭＰａＧ）に達した際に閉止される。

カプラ２８は、供給配管１２とＦＣＶ３とを接続するための結合部材であり、供給配管１２の先端に設けられている。このカプラ２８を介して供給配管１２とＦＣＶ３とが接続されることにより、水素ガス充填システム１からＦＣＶ３に水素ガスの供給が可能になる。また、充填終了後は、ＦＣＶ３からカプラ２８が取り外される。

ＦＣＶ３には、充填した水素ガスの漏洩を防止する弁（不図示）が設けられている。この弁は、水素ガスの充填中は開放され、充填終了後に閉止される。

＜水素充填方法＞
次に、本実施形態の水素充填方法（すなわち、上述した水素ガス充填システム１の使用方法）の一例について説明する。
本実施形態の水素充填方法は、水素ガスの供給対象となるＦＣＶ３の車載タンク（容器）と供給配管１２の先端に設けられたカプラ２８とを接続してＦＣＶ３に水素ガスを充填（供給）するとともに、ＦＣＶ３への水素ガスの充填が終了した後、供給配管１２内を減圧して圧力が規定値以下となった際にＦＣＶ３とカプラ２８との接続を解除する際に適用するものである。

具体的には、水素ガスの供給対象となるＦＣＶ３が水素ガス充填システム１に到着すると、先ず、ＦＣＶ３の車載タンクとカプラ２８とを接続し、当該ＦＣＶ３側の弁を開放する。なお、水素ガス充填システム１の初期状態では、全ての遮断弁が閉状態である。

次に、制御装置１０は、ＦＣＶ３の車載タンク内に水素ガスを充填するために、使用する蓄圧器２０に対応する遮断弁２２、調節弁２３、及び遮断弁２４に開放信号を送信する。これにより、遮断弁２２、調節弁２３、及び遮断弁２４が開放されると、蓄圧器２０に貯留されている水素ガスが差圧充填によって枝管１１及び供給配管１２を介してＦＣＶ３の車載タンクに充填される。この際、調節弁２３の開度は、調節弁２３の二次側（下流側）における供給配管１２内の圧力が目標昇圧率に追従するような値となるように調節される。その後、供給配管１２内及びＦＣＶ３内の圧力が規定圧力（例えば、７０ＭＰａＧ）に達した際、制御装置からの信号によって遮断弁２４、及びＦＣＶ３の弁を閉止して、充填を終了する。

ここで、本実施形態では、充填開始から充填終了まで間、供給配管１２内の圧力を第１圧力計２６によって測定する。したがって、制御装置１０では第１圧力計２６の測定値に応じて、調節弁２３の開度を制御し、上述した規定圧力に達したことを判定する。

次に、ＦＣＶ３への水素ガスの充填が終了した後、ＦＣＶ３から供給配管１２に設けられたカプラ２８を外すために、供給配管１２内の水素ガスを放散することによって当該供給配管１２内の減圧操作を行う。

具体的には、先ず、制御装置１０から信号を送信して遮断弁２９を開き、放散配管１５を介して供給配管１２内の水素ガスを系外に放散する。このとき、遮断弁２５は閉止されており、供給配管１２内の圧力は、引き続き第１圧力計２６で測定する。

次いで、供給配管１２内の圧力が減少して、第１圧力計２６の測定値が予め設定された圧力（第２圧力計２７の圧力レンジ内の圧力、例えば、２５ＭＰａＧ）に達した際、制御装置１０から遮断弁２５に開放信号が送信される。本実施形態では、遮断弁２５の開放と同時に、第２の圧力計２７を用いて供給配管１２内の圧力を測定する。

次に、水素ガスの放散が進んで第２圧力計２７の測定値が、予め設定された圧力（例えば、０．３ＭＰａＧ）に達したとき、水素ガスの放散は終了となり、制御装置１０からの制御信号によって遮断弁２９が閉止される。最後に、カプラ２８がＦＣＶ３から外されて、水素ガスの充填作業が完了する。

以上説明したように、本実施形態の水素ガス充填システム１、及びこれを用いた水素充填方法によれば、水素ガスの供給対象となるＦＣＶ３の車載タンク（容器）とカプラ２８を介して接続される供給配管（水素ガス供給経路）１２に、ＦＣＶ３への水素ガスの最大供給圧力まで測定可能な圧力レンジを有する第１圧力計２６と、第１圧力計２６よりも精度が高い第２圧力計２７とが設けられており、ＦＣＶ３への水素ガスの充填（供給）時、及び供給配管１２内の減圧を開始する際に第１圧力計２６を用いて当該供給配管１２内の圧力を測定するため、水素ガス充填終了時の圧力測定が可能である。

また、供給配管１２内の水素ガスの放散時において、供給配管１２内の圧力が所要の圧力以下となった際に、第１圧力計２６よりも精度が高い第２圧力計２７を用いて当該供給配管１２内の圧力を測定することができるため、水素ガス充填終了時から水素ガス放散終了時までの測定値の誤差を小さくすることができる。したがって、水素ガス充填システム１の水素ガス放散に関する精度等級を向上させることができる。

また、本実施形態の水素ガス充填システム１によれば、供給配管１２内の圧力測定に用いる圧力計に要求される２つの性能（すなわち、幅広い圧力レンジ、及び高い精度）を一つの圧力計に求めるのではなく、２つの圧力計（第１圧力計２６及び第２圧力計２７）にそれぞれ分担させるとともに、当該供給配管１２内の圧力に応じて使い分けることによって、精度が高く高価な圧力計を用いることなく、目的を達成することができる。

特に、第２圧力計２７として、第１圧力計２６と同等程度の精度「±ａ％」とするとともに、第２圧力計２７のフルスケールを、第１圧力計２６のフルスケールよりも小さいものを選択することにより、第１圧力計２６よりも測定値の誤差を小さくすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。上述した実施形態の水素ガス充填システム１においては、枝管１３，１４を介して第１及び第２圧力計２６，２７をそれぞれ設ける構成を一例として説明したが、これに限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例における水素ガス放散圧の誤差を比較することで、本発明の効果を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例及び比較例の内容に限定されるものではない。

（実施例）
図１に示す水素ガス充填システム１を用いて、水素ガスの放散開始時から放散終了時における供給配管１２内の圧力変化を測定した。図２は、本発明の水素ガス充填システム（水素充填装置）１の、水素ガス放散時における供給配管（水素ガス供給経路）１２内の圧力変化を示す図である。なお、図２中、ｘ軸は圧力計による測定値［ＭＰａＧ］を示しており、ｙ軸は実圧力［ＭＰａＧ］を示している。

図２に示すように、水素ガスの放散開始時の圧力は７０［ＭＰａＧ］であり、放散終了時の圧力は０．３［ＭＰａＧ］である。
したがって、本発明の水素ガス充填システム１において、水素ガス放散圧の理論値は、７０−０．３＝６９．７［ＭＰａ］である。

本発明の水素ガス充填システム１では、供給配管１２内の圧力として、水素ガスの放散開始時（すなわち、７０［ＭＰａＧ］）から２５［ＭＰａＧ］までを第１圧力計２６の測定値を用い、２５［ＭＰａＧ］から放散終了時（すなわち、０．３［ＭＰａＧ］）までを第２圧力計２７の測定値を用いた。

なお、第１圧力計２６は、圧力レンジが「０〜１００ＭＰａＧ」、精度が「±１％Ｆ．Ｓ．」であった。また、第２の圧力計２７は、圧力レンジが「０〜３５ＭＰａＧ」、精度が「±１％Ｆ．Ｓ．」であった。

したがって、本発明の水素ガス充填システム１において、最大の水素ガス放散圧の値は、下記式に示すように、７１．０５［ＭＰａ］となった。
（７０＋１）−（０．３−０．３５）＝７１．０５［ＭＰａ］

よって、本発明の水素ガス充填システム１において、水素ガス放散圧の最大誤差は、下記式に示すように、＋１．９４［％］となった。
（７１．０５−６９．７）／６９．７×１００＝＋１．９４［％］

本発明の水素ガス充填システム１は、水素ガス放散圧の最大誤差が±２．０％以内であることから、水素ガス放散に関する水素充填装置としての精度等級は３であった。

（比較例）
従来の水素ガス充填システムを用いて、水素ガスの放散開始時から放散終了時における供給配管内の圧力変化を測定した。なお、従来の水素ガス充填システムは、図１に示す水素ガス充填システム１において第２圧力計２７を有しない構成となっている。図３は、従来の水素ガス充填システムの、水素ガス放散時における供給配管内の圧力変化を示す図である。なお、図３中、ｘ軸は圧力計による測定値［ＭＰａＧ］を示しており、ｙ軸は実圧力［ＭＰａＧ］を示している。

図３に示すように、水素ガスの放散開始時の圧力は７０［ＭＰａＧ］であり、放散終了時の圧力は０．３［ＭＰａＧ］である。
したがって、従来の水素ガス充填システムにおいて、水素ガス放散圧の理論値は、７０−０．３＝６９．７［ＭＰａ］である。

従来の水素ガス充填システムでは、供給配管内の圧力として、水素ガスの放散開始時（すなわち、７０［ＭＰａＧ］）から放散終了時（すなわち、０．３［ＭＰａＧ］）までを同一の圧力計（図１中に示す第１圧力計２６に対応）を用いて測定した。なお、圧力計は、上述した第１圧力計２６と同じものであり、圧力レンジが「０〜１００ＭＰａＧ」、精度が「±１％Ｆ．Ｓ．」であった。

したがって、従来の水素ガス充填システムにおいて、最大の水素ガス放散圧の値は、下記式に示すように、７１．７［ＭＰａ］となった。
（７０＋１）−（０．３−１）＝７１．７［ＭＰａ］

よって、従来の水素ガス充填システムにおいて、水素ガス放散圧の最大誤差は、下記式に示すように、＋２．８７［％］となった。
（７１．７−６９．７）／６９．７×１００＝＋２．８７［％］

従来の水素ガス充填システムは、水素ガス放散圧の最大誤差が±４．０％以内であることから、水素ガス放散に関する水素充填装置としての精度等級は５であった。

なお、従来のガス充填システムにおいて、水素ガス放散に関する水素充填装置としての精度等級を３とするには、圧力計の圧力レンジを「０〜１００ＭＰａＧ」とした場合、「±０．６９７％Ｆ．Ｓ．」よりも高い精度が必要となることが確認された。

１…水素ガス充填システム（水素充填装置）
３…ＦＣＶ
１０…制御装置
１１（１１−１〜１１−Ｎ）…枝管
１２…供給配管（水素ガス供給経路）
１３…枝管
１４…枝管
１５…放散配管（水素ガス放散経路）
２０（２０−１〜２０−Ｎ）…蓄圧器
２１（２１−１〜２１−Ｎ）…圧力計
２２（２２−１〜２２−Ｎ）…遮断弁
２３…調節弁
２４…遮断弁（第１開閉弁）
２５…遮断弁（第３開閉弁）
２６…第１圧力計
２７…第２圧力計
２８…カプラ
２９…遮断弁（第２開閉弁）

本発明の水素充填装置、及び水素充填方法は、特に、水素自動車の車載タンク（燃料タンク）等へ水素ガスを充填する設備に利用可能性を有する。

Claims (6)

1. 水素ガスの供給対象となる容器と接続可能に設けられ、前記容器に水素ガスを供給する水素ガス供給経路と、
   前記水素ガス供給経路に設けられた第１開閉弁と、
   前記水素ガス供給経路の前記第１開閉弁の二次側で分岐する水素ガス放散経路と、
   前記水素ガス放散経路に設けられた第２開閉弁と、
   前記水素ガス供給経路の前記第１開閉弁の二次側に設けられた第１圧力計及び第２圧力計と、を備え、
   前記第１圧力計は、前記容器への水素ガスの最大供給圧力まで測定可能であるとともに、
   前記第２圧力計は、前記第１圧力計よりも精度が高い、水素充填装置。
2. 前記第２圧力計の測定可能な最大値が、前記第１圧力計の測定可能な最大値よりも小さい、請求項１に記載の水素充填装置。
3. 前記水素ガス供給経路の前記第１開閉弁の二次側で分岐する枝管と、
   前記枝管に設けられた第３開閉弁と、をさらに備え、
   前記枝管に前記第２圧力計を設けるとともに、
   前記第３開閉弁を前記第２圧力計の一次側に設ける、請求項１又は２に記載の水素充填装置。
4. 前記第３開閉弁は、前記水素ガス供給経路内の圧力が前記第２圧力計の測定可能な最大値を超える場合に閉止状態とする弁である、請求項３に記載の水素充填装置。
5. 前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁のうち、いずれか１つ以上の開閉弁の開閉を制御する制御装置を備える、請求項３又は４に記載の水素充填装置。
6. 水素ガスの供給対象となる容器と水素ガス供給経路とを接続して前記容器に水素ガスを供給するとともに、前記容器への水素ガスの供給が終了した後、前記水素ガス供給経路内を減圧して圧力が規定値以下となった際に前記容器と前記水素ガス供給経路との接続を解除する水素充填方法であって、
   前記容器への水素ガスの供給時、及び前記水素ガス供給経路内の減圧を開始する際、当該容器への水素ガスの最大供給圧力まで測定可能な第１圧力計を用いて当該水素ガス供給経路内の圧力を測定するとともに、
   前記水素ガス供給経路内の圧力が所要の圧力以下となった際に、前記第１圧力計よりも精度が高い第２圧力計を用いて前記水素ガス供給経路内の圧力を前記規定値となるまで測定する、水素充填方法。

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