JP2023082225A - 蓄圧器の寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用する。【解決手段】車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、蓄圧器から車両の車載容器に対するガスの充てんのためにガスを放出することにより減圧した蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを蓄圧器に補充することで、復圧する昇圧部と、蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの蓄圧器内の減圧圧力値と昇圧部により復圧されたときの蓄圧器内の圧力値との差である圧力振幅と、使用が制限される蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備える【選択図】図１

Description

本発明は、蓄圧器の寿命判定方法に関する。

従来、例えば、ガス充てん時の蓄圧器に作用する応力振幅△σを取得し、その応力振幅を複数のグループ△σｉに分け、各グループに対応する破壊繰返し回数Ｎｉと△σｉ の取得数ｎｉから蓄圧器の寿命を判定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記従来技術において寿命判定の精度を上げるためには、より多くのグループ分けが必要となる。

その結果、グループ毎の破壊繰返し回数Ｎｉと、圧力振幅を応力振幅に変換する変換式に関して、予めデータを取得する必要があり、多くの準備を要するとともに判定が複雑であった。

また、それらのデータは蓄圧器の仕様が変わる（例えば、蓄圧器の製造メーカ等が異なる）毎に取得する必要があり、汎用性にも問題があった。

つまり、簡便性と汎用性を兼ね備えた、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することのできる水素ステーションの運転方法は、存在しなかった。

特許６３８９４４０号公報

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、どのような仕様の蓄圧器においても、蓄圧器のガスの圧力振幅と１つの保証破壊繰返し回数とに基づいて蓄圧器の疲労度を取得し、当該疲労度をカウントして積算して蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得し、この疲労状態情報に基づいて、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することが可能な蓄圧器の寿命判定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施形態に従ったガスステーションは、
車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、
前記ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、
前記複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、
前記蓄圧器から車両の車載容器に対する前記ガスの充てんのために前記ガスを放出することにより減圧した前記蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを前記蓄圧器に補充することで、復圧する昇圧部と、
前記蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの前記蓄圧器内の減圧圧力値と前記昇圧部により復圧されたときの前記蓄圧器内の圧力値との差である圧力振幅と、前記蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、前記蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備え、
前記疲労度算出部は、
前記関係式を用いて、前記蓄圧器内の圧力が前記昇圧部により復圧される毎に、前記圧力検知部が検知した圧力から得られた前記圧力振幅に基づいて、１回の復圧による前記蓄圧器の疲労度を算出し、
前記昇圧部により復圧した回数分の前記疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得する
ことを特徴とする。

前記ガスステーションにおいて、
第ｉ回目の復圧による前記蓄圧器の前記疲労度△Ｌｉを示す前記関係式は、以下の式（１）より表され、前記式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第ｉ回目の復圧による圧力振幅を示し、Ｐｍａｘは前記蓄圧器に予め設定された最大使用圧力であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは前記蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数である
△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／Ｐｍａｘ)^ｋ・・・（１）
ことを特徴とする。

前記ガスステーションにおいて、
前記複数の蓄圧器は、同じ素材で構成された同じ構造を有することを特徴とする。

前記ガスステーションにおいて、
前記疲労度算出部が取得した前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする。

前記ガスステーションにおいて、
前記圧力検知部、前記疲労度算出部、前記表示部、及び、前記昇圧部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係るガスステーションによれば、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することができる。

図１は、実施例１に係るガスステーション１００の構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示すガスステーション１００において、蓄圧器の疲労状態情報を取得するとともに、当該疲労状態情報に基づいて所定のアラームを出力するための蓄圧器の寿命判定方法のフローの一例を示す図である。 図３は、部分充てんサイクル試験の圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉとサイクル増加比Ｎｉ／Ｎｍａｘとの関係の一例を示す図である。 図４は、ガスステーション１００が水素ステーションである場合に、圧力振幅の上限圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す図である。 図５は、圧力振幅の平均圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す図である。 図６は、圧力振幅の下限圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す図である。 図７Ａは、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類を、１，０００台の車両への充てん毎に、ローテーションするシーケンスの一例を示す図である。 図７Ｂは、図７Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。 図８Ａは、３台連続して充てんして減圧した後に蓄圧器を復圧するように、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類をローテーションするシーケンスの一例を示す図である。 図８Ｂは、図８Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。 図９は、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類を、ローテーションするシーケンスの一例を示す図である。 図１０は、本発明を適用したガスステーションにおけるＦＣＶの充てん可能な台数の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、ガスステーションの一実施形態として、水素ステーションを例に説明するが、本発明に係るガスステーションは、水素以外の天然ガス等を供給するガスステーションに関しても適用することができる。

［ガスステーションの構成］
まず、図を参照して、実施例１に係る車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションについて説明する。
図１は、実施例１に係るガスステーション１００の構成の一例を示す図である。

実施例１に係るガスステーション１００は、例えば、図１に示すように、昇圧部（圧縮機）Ｗと、蓄圧部Ｂと、入力側制御弁Ｇ１と、第１入力側配管Ｈ１１と、第２入力側配管Ｈ１２と、第３入力側配管Ｈ１３と、出力側制御弁Ｇ２と、第１出力側配管Ｈ２１と、第２出力側配管Ｈ２２と、第３出力側配管Ｈ２３と、直充てん配管Ｈ０と、充てん部（ディスペンサ）Ｄと、圧力検知部Ｅと、疲労度算出部（疲労度算出装置）Ｃと、表示部Ｚと、制御部ＣＮＴと、を備える。

［蓄圧部］
蓄圧部Ｂは、ガスを貯留する複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）を含む。なお、既述のように、本実施例では、ガスは、水素である。

この蓄圧部Ｂの複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）は、例えば、同じ素材で構成された同じ構造を有する。すなわち、各蓄圧器は、例えば、複合容器又は鋼製容器である。なお、各蓄圧器が、同じタイプの複合容器又は同じタイプの鋼製容器（鋼製容器：タイプ１、鋼製複合容器：タイプ２、金属ライナー製複合容器：タイプ３、樹脂ライナー製複合容器：タイプ４における同じタイプ）の場合は、異なる仕様の蓄圧器であっても同じ前記関係式（係数Ａ、乗数ｋ）を使用することが可能である。異なるタイプの蓄圧器を混載する場合は、それぞれのタイプにおける後述の関係式（係数Ａ、乗数ｋ）を使用する必要がある。

さらに、この蓄圧部Ｂの複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）は、後述のようにローテーションして使用する場合には、同じ容量を有することが好ましいが、必要に応じてその容量が異なっていてもよい。

［配管及び制御弁］
また、第１入力側配管Ｈ１１は、昇圧部Ｗと第１蓄圧器Ｂ１との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第１蓄圧器Ｂ１に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第１入力側制御弁Ｇ１１は、第１入力側配管Ｈ１１に設けられ、昇圧部Ｗから第１蓄圧器Ｂ１へのガスの供給を制御するようになっている。

また、第２入力側配管Ｈ１２は、昇圧部Ｗと第２蓄圧器Ｂ２との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第２蓄圧器Ｂ２に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第２入力側制御弁Ｇ１２は、第２入力側配管Ｈ１２に設けられ、昇圧部Ｗから第２蓄圧器Ｂ２へのガスの供給を制御するようになっている。

また、第３入力側配管Ｈ１３は、昇圧部Ｗと第３蓄圧器Ｂ３との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第３蓄圧器Ｂ３に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第３入力側制御弁Ｇ１３は、第３入力側配管Ｈ１３に設けられ、昇圧部Ｗから第３蓄圧器Ｂ３へのガスの供給を制御するようになっている。

また、第１出力側配管Ｈ２１は、第１蓄圧器Ｂ１と充てん部Ｄとの間に接続され、第１蓄圧器Ｂ１が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第１出力側制御弁Ｇ２１は、第１出力側配管Ｈ２１に設けられ、第１蓄圧器Ｂ１から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。

また、第２出力側配管Ｈ２２は、第２蓄圧器Ｂ２と充てん部Ｄとの間に接続され、第２蓄圧器Ｂ２が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第２出力側制御弁Ｇ２２は、第２出力側配管Ｈ２２に設けられ、第２蓄圧器Ｂ２から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。

また、第３出力側配管Ｈ２３は、第３蓄圧器Ｂ３と充てん部Ｄとの間に接続され、第３蓄圧器Ｂ３が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第３出力側制御弁Ｇ２３は、第３出力側配管Ｈ２３に設けられ、第３蓄圧器Ｂ３から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。

また、直充てん配管Ｈ０は、昇圧部Ｗと充てん部Ｄとの間に接続され、昇圧部が昇圧したガスを、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を介さずに昇圧部Ｗから充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の直充てん用制御弁Ｇ０は、直充てん配管Ｈ０に設けられ、ガスの供給（直充てん）を制御するようになっている。

そして、制御部ＣＮＴは、直充てん用制御弁Ｇ０を制御することにより、直充てん配管Ｈ０を介して昇圧部Ｗから充てん部Ｄへのガスの供給（直充てん）を制御できるようになっている。

［充てん部］
また、充てん部Ｄは、当該ガスステーション１００に到来した車両（図示せず）の車載容器に、ユーザの操作に応じて、ガスを充てんするようになっている。

［圧力検知部］
また、圧力検知部Ｅは、複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）内のガスの圧力をそれぞれ検知するようになっている。

ここで、この圧力検知部Ｅは、例えば、図１に示すように、第１検知器Ｅ１と、第２検知器Ｅ２と、第３検知器Ｅ３と、を含む。

そして、第１検知器Ｅ１は、第１蓄圧器Ｂ１内のガスの圧力を検知するようになっている。

また、第２検知器Ｅ２は、第２蓄圧器Ｂ２内のガスの圧力を検知するようになっている。

また、第３検知器Ｅ３は、第３蓄圧器Ｂ３内のガスの圧力を検知するようになっている。

［昇圧部］
また、昇圧部Ｗは、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から車両（図示せず）の車載容器に対するガスの充てんのためにガスを放出することにより減圧した蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３に補充することで、予め設定された基準値まで復圧するようになっている。なお、当該基準値は、蓄圧器内のガスの圧力の使用される最大値である最大使用圧力値である。

［制御部］
また、制御部ＣＮＴは、入力側制御弁Ｇ１、出力側制御弁Ｇ２、圧力検知部Ｅ、疲労度算出部Ｃ、表示部Ｚ、及び、昇圧部Ｗを制御するようになっている。

例えば、この制御部ＣＮＴは、第１ないし第３入力側制御弁Ｇ１１～Ｇ１３を制御することにより、第１ないし第３入力側配管Ｈ１１～Ｈ１３を介して昇圧部Ｗから第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３へのガスの供給を制御するようになっている。

そして、制御部ＣＮＴは、第１ないし第３出力側制御弁Ｇ２１～Ｇ２３を制御することにより、第１ないし第３出力側配管Ｈ２１～Ｈ２３を介して第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。

このように、当該ガスステーション１００では、車両の車載容器へのガス充てんにおいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３からの差圧充てんと、昇圧部Ｗからの直充てんを併用して実施するようになっている。

ここで、制御部ＣＮＴは、上述のように、第１ないし第３入力側制御弁Ｇ１１～Ｇ１３及び第１ないし第３出力側制御弁Ｇ２１～Ｇ２３を制御することにより、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を、後述の高圧バンク、中圧バンク、又は、低圧バンクに分類するようにして、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から充てん部Ｄへのガスの供給するようになっている。なお、この分類に関する情報は、疲労度算出部Ｃにも共有されている。

例えば、制御部ＣＮＴは、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の何れかを、車両の車載容器への最初のガスの充てん時に蓄圧器内の圧力が最大使用圧力から第２圧力（低圧）に低下するまで貯留するガスが放出される低圧バンク、車両の車載容器へのガスの２番目の充てん時に蓄圧部内の圧力が第２の圧力よりも高い第３圧力（中圧）に低下するまで貯留するガスが放出される中圧バンク、又は、車両の車載容器へのガスの最後の充てん時に蓄圧器内の圧力が当該第３圧力（中圧）よりも高い第１圧力（高圧）に低下するまで貯留するガスが放出される高圧バンク、に分類するようになっている。

［疲労度算出部］
また、疲労度算出部Ｃは、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出し、この疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労状態に関する疲労状態情報を取得するようになっている。

より詳しくは、疲労度算出部Ｃは、車両の第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内のガスの放出により減圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の減圧圧力値と最大使用圧力値との差である圧力振幅と、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の使用が制限される疲労寿命との関係を規定した後述の関係式に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出するようになっている。

なお、当該最大使用圧力値は、昇圧部Ｗにより復圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の圧力値である。そして、当該蓄圧部の減圧圧力値及び最大使用圧力値とは、当該ガスステーション１００の運転で規定されているものであり、圧力検知部Ｅにより検出される。

特に、この疲労度算出部Ｃは、例えば、図１に示すように、当該蓄圧器の疲労度を算出するための関係式に関する情報を記憶する記憶部Ｍを有する。

また、表示部Ｚは、疲労度算出部Ｃが取得した蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を表示（出力）するようになっている。また、この表示部Ｚは、所定の条件を満たす旨、当該蓄圧器の使用中止又は交換等を則す旨等の情報に関するアラームを表示（出力）するようになっている。

［蓄圧器の寿命判定方法］
次に、以上のような構成を有するガスステーション１００において、蓄圧器の疲労状態情報を取得するとともに、当該疲労状態情報に基づいて所定のアラームを出力するための蓄圧器の寿命判定方法のフローの一例について説明する。

図２は、図１に示すガスステーション１００において、蓄圧器の疲労状態情報を取得するとともに、当該疲労状態情報に基づいて所定のアラームを出力するための蓄圧器の寿命判定方法のフローの一例を示す図である。また、図３は、部分充てんサイクル試験の圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉとサイクル増加比Ｎｉ／Ｎｍａｘとの関係の一例を示す図である。また、図４は、ガスステーション１００が水素ステーションである場合に、圧力振幅の上限圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す図である。また、図５は、圧力振幅の平均圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す図である。また、図６は、圧力振幅の下限圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す図である。

まず、図２のステップＳ１に示すように、圧力検知部Ｅは、車両の車載容器へのガスの充てん時において、複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）内のガスの圧力をそれぞれ検知する。車両の車載容器へのガスの充てん時において、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内のガスの放出により減圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の減圧圧力値と最大使用圧力値とを検出する。

そして、図２のステップＳ２に示すように、疲労度算出部Ｃは、車両の車載容器へのガスの充てん時において、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内のガスの放出により減圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の減圧圧力値と最大使用圧力値との差である圧力振幅と、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の使用が制限される疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出する。

すなわち、この疲労度算出部Ｃは、記憶部Ｍに記憶された当該関係式を用いて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の圧力が昇圧部Ｗにより復圧される毎に、圧力検知部Ｅが検知した圧力から得られた圧力振幅に基づいて、１回（第ｉ回目）の復圧による第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度ΔＬｉを算出する。

なお、第ｉ回目の復圧による蓄圧器の疲労度△Ｌｉを示す当該関係式は、以下の式（１）より表される。そして、この式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第i回目の復圧による圧力振幅を示し、Ｐｍａｘは蓄圧器の最大使用圧力であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数である。

△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／Ｐｍａｘ)^ｋ・・・（１）
なお、蓄圧部Ｂの複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３として複合容器と鋼製容器とを混合して適用する場合には、疲労度ΔＬｉを求めるための式（１）の係数Ａと乗数ｋがそれぞれ別々に設定され、それぞれ設定された関係式を用いて疲労度が算出されることとなる。

ここで、本出願の発明者は、上記関係式を得るために、蓄圧器の復圧による応力振幅と圧力振幅とは比例すると推定して、図３に示すような異なる仕様の蓄圧器ａ、ｂ及びｃに関して、部分充てんサイクル試験の圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉとサイクル増加比Ｎｉ／Ｎｍａｘとの関係が、例えば図４に示すようなガスステーションが水素ステーションにおいて圧力振幅の上限圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉであることを前提に、上述の式（１）に近似されることを、見出している。なお、Ｎｉは、圧力振幅△Ｐｉにおける蓄圧器の破壊繰返し回数であり、Ｎｍａｘは、圧力振幅△Ｐｍａｘ（＝最大使用圧力値－０）における蓄圧器の破壊繰返し回数である。そして、サイクル増加比Ｎｉ／Ｎｍａｘの逆数は、疲労度Ｌｉに対応するものとする。

すなわち、当該関係式を用いることで、どのような仕様の蓄圧器においても、蓄圧器のガスの圧力振幅と１つの保証破壊繰返し回数とに基づいて蓄圧器の疲労度を取得し、当該疲労度をカウントして積算して蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得できるものである。

なお、図５に示すような圧力振幅の平均圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す場合や、図６に示す圧力振幅の下限圧力が一定である場合における圧力振幅比Ｐｍａｘ／△Ｐｉの一例を示す場合においても、上述の式（１）を適用することは可能である。

次に、図２のステップＳ３に示すように、疲労度算出部Ｃは、昇圧部Ｗにより復圧した回数分（１≦ｉ≦Ｒ）の疲労度ΔＬｉを積算して得られた積算値Ｌに基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労状態に関する疲労状態情報を取得する。すなわち、第Ｒ回目まで復圧した蓄圧器の疲労度の積算値Ｌ（回数）は、以下の式（２）で表される。

Ｌ＝∫△Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｒ）・・・（２）
そして、この式（２）で表される積算値Ｌ（回数）が以下の式（３）で表される条件を満たした場合に、ガスステーション１００において、所定のアラームを出力する（図２のステップＳ４）。

Ｌ≧Ｎ×Ｔｈ・・・（３）
なお、式（３）において、Ｎは保証破壊繰返し回数であり、最大使用圧力値と圧力ゼロ（大気圧）の範囲の圧力振幅を受けた場合における蓄圧器の破壊繰返し回数Ｎｍａｘよりも小さい回数（Ｎ＝Ｎｍａｘ／Ｓ、Ｓ：安全係数）である。また、Ｔｈはアラームの表示タイミングを決める係数(０＜Ｔｈ≦１)である。

特に、表示部Ｚは、疲労度算出部Ｃが取得した蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を表示（出力）する。この表示部Ｚは、対象の蓄圧器の積算値Ｌ（回数）が式（３）で表される条件を満たす旨、当該蓄圧器の使用中止又は交換等を則す旨等の情報に関するアラームを表示（出力）するようにしてもよい。

そして、例えば、当該ガスステーション１００の従業員等が、このアラームの表示を確認することで、当該蓄圧器の使用中止又は交換等を実施することとなる。

これにより、この疲労状態情報に基づいて、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することが可能となる。

［蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法］
［運転例１］
ここで、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の一例について説明する。

図７Ａは、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類を、１，０００台の車両への充てん毎に、ローテーションするシーケンスの一例を示す図である。また、図７Ｂは、図７Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。

既述のように、車両の車載容器にガスを充てんする場合に、制御部ＣＮＴは、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の何れかを、高圧バンク、中圧バンク、又は低圧バンクに分類する。

例えば、図７Ａの例では、制御部ＣＮＴは、分類された複数（３本）の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を用いて１台目（最初）の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準充てん台数の車両の車載容器にガスを充てんする毎に、又は、分類された複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を用いて１台目（最初）の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準期間を経過する毎に、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の分類をローテーションする。

そして、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の分類のローテーションは、低圧バンクに分類されていた蓄圧器を高圧バンクに分類し、高圧バンクに分類されていた蓄圧器を中圧バンクに分類し、中圧バンクに分類されていた蓄圧器を低圧バンクに分類するように、実行される（図９）。

この図７Ａの例では、最大使用圧力値Ｐｍａｘ ＝ 82ＭＰａであり、高圧バンクの圧力振幅ΔPi ＝ 4ＭＰａであり、中圧バンクの圧力振幅ΔPi ＝ 9ＭＰａであり、低圧バンクの圧力振幅ΔPi ＝ 24ＭＰａとなり、サイクル増加比Ｎｉ／Ｎｍａｘは図３より図７Ｂとなる。

したがって、図７Ｂに示すように、高圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｍａｘ／Ｎｉ）＝ ０．０１３であり、中圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｍａｘ／Ｎｉ）＝ ０．０４１であり、低圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｍａｘ／Ｎｉ）＝ ０．１６８となる。

［運転例２］
次に、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の他の例について説明する。

ここで、図８Ａは、３台連続して充てんして減圧した後に蓄圧器を復圧するように、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類をローテーションするシーケンスの一例を示す図である。また、図８Ｂは、図８Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。

この図８Ａの例では、制御部ＣＮＴは、疲労度算出部Ｃは、複数（３本）の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３のうち、低圧バンクに分類した蓄圧器（例えば、第３蓄圧器Ｂ３）から、中圧バンクに分類した蓄圧器（例えば、第２蓄圧器Ｂ２）、高圧バンクに分類した蓄圧器（例えば、第１蓄圧器Ｂ１）の順にガスを車両の車載容器に充てんする過程から次の車両に充てんするまでの間に、低圧バンクに分類された蓄圧器（この場合、第３蓄圧器Ｂ３）の圧力を昇圧部により最大使用圧力まで復圧した時の圧力振幅に基づいて低圧バンクに分類されていた蓄圧器（この場合、第３蓄圧器Ｂ３）の疲労度を算出する。

その後、他の車両（図示せず）の車載容器にガスを充てんする場合に、低圧バンクに分類されていた蓄圧器を高圧バンクに分類し、高圧バンクに分類されていた蓄圧器を中圧バンクに分類し、中圧バンクに分類されていた蓄圧器を低圧バンクに分類するように、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の分類をローテーションする（図９）。

この図８Ａの例では、最大使用圧力値Ｐｍａｘ ＝ 82ＭＰａであり、各バンクの圧力振幅ΔPi ＝ 37ＭＰａである。

したがって、図８Ｂに示すように、各バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｍａｘ／Ｎｉ）＝ ０．３１５となる。

次に、本発明を適用したガスステーションにおけるＦＣＶ（Ｆｕｅｌｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の充てん可能な台数の一例について説明する。

図１０は、本発明を適用したガスステーションにおけるＦＣＶの充てん可能な台数の一例を示す図である。
図１０に示すように、蓄圧器３本をローテーションする既述の従来技術では、１００，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。

これに対して、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法では、一定台数毎にローテーションする例として、図７Ａの蓄圧器３本をローテーションする運転例１では、１，３５４，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となり、図８Ａの蓄圧器３本をローテーションする運転例２では、９５１，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。

このように、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の運転例１～２は、従来技術よりも、充てん可能なＦＣＶの台数を格段に増加させることができる。

以上のように、本発明によれば、蓄圧器のガスの圧力振幅と１つの保証破壊繰返し回数とに基づいて蓄圧器の疲労度を取得し、当該疲労度をカウントして積算して蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得し、この疲労状態情報に基づいて、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することが可能な蓄圧器の寿命判定方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００、２００ ガスステーション
Ｗ 昇圧部（圧縮機）
Ｂ 蓄圧部
Ｇ１ 入力側制御弁
Ｈ１１ 第１入力側配管
Ｈ１２ 第２入力側配管
Ｈ１３ 第３入力側配管
Ｇ２ 出力側制御弁
Ｈ２１ 第１出力側配管
Ｈ２２ 第２出力側配管
Ｈ２３ 第３出力側配管
Ｈ０ 直充てん配管
Ｄ 充てん部（ディスペンサ）
Ｅ 圧力検知部
Ｃ 疲労度算出部（疲労度算出装置）
Ｚ 表示部
ＣＮＴ 制御部

Claims (6)

1. 車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、
   前記ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、
   前記複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、
   前記蓄圧器から車両の車載容器に対する前記ガスの充てんのために前記ガスを放出することにより減圧した前記蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを前記蓄圧器に補充することで、復圧する昇圧部と、
   前記蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの前記蓄圧器内の減圧圧力値と前記昇圧部により復圧されたときの前記蓄圧器内の圧力値との差である圧力振幅と、前記蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、前記蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備え、
   前記疲労度算出部は、
   前記関係式を用いて、前記蓄圧器内の圧力が前記昇圧部により復圧される毎に、前記圧力検知部が検知した圧力から得られた前記圧力振幅に基づいて、１回の復圧による前記蓄圧器の疲労度を算出し、
   前記昇圧部により復圧した回数分の前記疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得する
   ことを特徴とするガスステーション。
2. 第ｉ回目の復圧による前記蓄圧器の前記疲労度△Ｌｉを示す前記関係式は、以下の式（１）より表され、前記式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第ｉ回目の復圧による圧力振幅を示し、Ｐｍａｘは前記蓄圧器に予め設定された最大使用圧力であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは前記蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数である
   △Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／Ｐｍａｘ)^ｋ・・・（１）
   ことを特徴とする請求項１に記載のガスステーション。
3. 前記複数の蓄圧器は、同じ素材で構成された同じ構造を有することを特徴とする請求項１～２のいずれか一項に記載のガスステーション。
4. 前記疲労度算出部が取得した前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のガスステーション。
5. 前記圧力検知部、前記疲労度算出部、前記表示部、及び、前記昇圧部を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のガスステーション。
6. 前記ガスは、水素であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のガスステーション。

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