JP6077566B2 - 水素ステーション及び水素供給方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態による水素ステーションの構成を示している。
図1に示すように、水素ステーション1は、水素を昇圧する昇圧装置としての圧縮機2と、圧縮機2で昇圧された水素を貯蔵可能な蓄圧ユニット3と、ディスペンサー4と、制御装置5と、バイパス管7と、このバイパス管7に設けられた第3開閉弁8及び逆止弁9と、を有する。
図2において、ステップS1では、水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されているか否かを判定する。燃料電池自動車(FCV)が到来し車載タンクへの水素補給の要求により、例えばオペレータにより前記水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されていればステップS2に進み、前記水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されていなければ、水素供給指令の入力を待機する。
第1実施形態による水素ステーションにおいて、蓄圧器は、水素を充填する水素充填口と水素を放出する水素放出口とが共通であり、蓄圧器への水素の充填と蓄圧器からの水素の放出とを同時に行えない。これに対し、第2実施形態による水素ステーションでは、蓄圧器における前記水素充填口と前記水素放出口が別々に設けられており、蓄圧器への水素の充填と蓄圧器からの水素の放出とを同時に行えるという点で第1実施形態による水素ステーションとは相違している。尚、以下の説明において、第1実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、その機能も同じであるものとする。
図3に示すように、第2実施形態による水素ステーション10は、水素を昇圧する圧縮機2と、圧縮機2で昇圧された水素を貯蔵可能な蓄圧ユニット30と、ディスペンサー4と、制御装置50と、を有する。
図4において、ステップS11〜S13は、図2のステップS1〜S3と同様である。即ち、ステップS11で、水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されているか否かを判定して水素供給指令が入力されていれば、ステップS12で、蓄圧器温度Taを読み込み、ステップS13で、蓄圧器温度Taが所定温度Td以下であるか否かを判定する。ステップS13において、蓄圧器温度Taが所定温度Td以下であれば水素放出による温度低下が蓄圧器31に対して悪影響を及ぼすと判断してステップS14に進み、蓄圧器温度Taが所定温度Tdより高ければステップS17に進む。
図5は、第3実施形態による水素ステーションの構成を示している。
図5に示すように、第1実施形態による水素ステーション1との主な相違は、第3実施形態による水素ステーション20においては、バイパス管7が設けられていないこと、及び蓄圧ユニット30が複数(ここでは、二つ)の蓄圧器31a,31bを有していることである。ここで、蓄圧器31aが第1蓄圧器に相当し,蓄圧器31bが第2蓄圧器に相当する。そして、各蓄圧器31a,31bに対応させて開閉弁及び逆止弁が設けられている。即ち、蓄圧器31aは、第1開閉弁群33の開閉弁33aを介して圧縮機2に接続され、第2開閉弁群34の開閉弁34aを介してディスペンサー4が接続される。蓄圧器31bは、第1開閉弁群33の開閉弁33bを介して圧縮機2に接続され、第2開閉弁群34の開閉弁34bを介してディスペンサー4が接続される。ここで、本実施形態において、開閉弁33aが第1開閉弁に相当し、開閉弁33bが第2開閉弁に相当し、開閉弁34aが第3開閉弁に相当し、開閉弁34bが第4開閉弁に相当する。逆止弁32aは、蓄圧器31aから圧縮機2に向かって水素が流れることを防止し、逆止弁32bは、蓄圧器31bから圧縮機2に向かって水素が流れることを防止する。また、逆止弁35aは、ディスペンサー4から蓄圧器31aに向かって水素が流れることを防止し、逆止弁35bは、ディスペンサー4から蓄圧器31bに向かって水素が流れることを防止する。尚、圧力センサ51及び温度センサ52もそれぞれの蓄圧器31a,31bに対応させて設けられている。それ以外の構成については第1実施形態による水素ステーション1と同様である。
例えば、水素ステーションが複数の蓄圧ユニットを含み、各蓄圧ユニットが複数の蓄圧器を有してもよい。この場合であっても各蓄圧器に対して上述の処理を適用することができる。また、蓄圧器に水素を充填したり、水素燃料タンクへ水素を供給したりするための構成(特に弁機構)は、蓄圧ユニットの構成や蓄圧器の構造等に応じて適宜設定することができる。更に、上記各実施形態では、前記水素供給源からの水素を昇圧する手段として圧縮機2を用いているが、これに限るものではない。蓄圧器31に充填可能な状態に水素を昇圧できる昇圧装置であればよく、圧縮機2に代えて又は加えて、昇圧ポンプ及び気化器等を設けてもよい。また、蓄圧器から放出した水素をディスペンサーによって水素燃料タンクに供給しているが、水素供給手段(配管や開閉弁等)によって、水素を使用する又は必要とする水素使用装置(例えば、併設の燃料電池システム)に供給するようにしてもよい。この場合、蓄圧器内の水素温度、蓄圧器温度、又は蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における蓄圧器からの水素放出は、蓄圧器に水素を充填しながら行うように水素ステーションを構成してもよい。
Claims (9)
- 水素供給源内の水素を昇圧して蓄圧器に充填し、該蓄圧器から水素を放出して水素燃料タンクに供給可能な水素ステーションであって、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記所定温度より高い場合に比べて、前記蓄圧器内の水素減少又は圧力低下を抑制するように制御して行う、水素ステーション。 - 前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記蓄圧器に水素充填しながら行う、請求項1に記載の水素ステーション。
- 前記水素供給源から供給された水素を昇圧する昇圧装置と、
該昇圧装置と前記蓄圧器との間に介装された第1開閉弁と、
前記蓄圧器から放出された水素を前記水素燃料タンクに供給するディスペンサーと、
前記蓄圧器と前記ディスペンサーとの間に介装された第2開閉弁と、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出する温度検知部と、
前記昇圧装置、第1開閉弁、及び前記第2開閉弁の作動を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度より高い場合には、前記第1開閉弁を閉じた状態で、前記第2開閉弁を開いて前記蓄圧器からの水素放出を行い、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、前記第1開閉弁及び前記第2開閉弁を開くと共に前記昇圧装置を作動させて前記蓄圧器に水素を充填しながら前記蓄圧器からの水素放出を行う、請求項2に記載の水素ステーション。 - 前記水素供給源からの水素を、前記蓄圧器をバイパスして前記水素燃料タンクに供給することが可能であり、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記水素供給源から前記蓄圧器をバイパスして前記水素燃料タンクへ水素を供給しながら行う、請求項1に記載の水素ステーション。 - 前記水素供給源から供給された水素を昇圧する昇圧装置と、
該昇圧装置と前記蓄圧器との間に介装された第1開閉弁と、
前記蓄圧器から放出された水素又は前記水素供給源からの水素を前記水素燃料タンクに供給するディスペンサーと、
前記蓄圧器をバイパスして前記水素供給源からの水素を前記ディスペンサーに供給するバイパス管と、
前記蓄圧器とディスペンサーとの間に介装された第2開閉弁と、
前記バイパス管に介装された第3開閉弁と、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出する温度検知部と、
前記昇圧装置、第1開閉弁、前記第2開閉弁、及び第3開閉弁の作動を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度より高い場合には、前記第1開閉弁及び第3開閉弁を閉じた状態で、前記第2開閉弁を開いて前記蓄圧器から水素を放出し、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、前記第1開閉弁を閉じた状態で、前記第2開閉弁及び第3開閉弁を開き、前記水素供給源からの水素を前記水素燃料タンクへ供給しながら前記蓄圧器からの水素放出を行う、請求項4に記載の水素ステーション。 - 前記蓄圧器は、複数の蓄圧器によって構成され、
前記複数の蓄圧器の切り替えを行って前記水素燃料タンクに水素を供給可能であり、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合には、前記複数の蓄圧器の切り替えを行って前記蓄圧器からの水素放出を行う、請求項1に記載の水素ステーション。 - 前記蓄圧器が、第1蓄圧器と第2蓄圧器を備え、
前記水素供給源から供給された水素を昇圧する昇圧装置と、
該昇圧装置と前記第1蓄圧器との間に介装された第1開閉弁と、
該昇圧装置と前記第2蓄圧器との間に介装された第2開閉弁と、
前記第1蓄圧器から放出された水素又は前記第2蓄圧器から放出された水素を前記水素燃料タンクに供給するディスペンサーと、
前記第1蓄圧器と前記ディスペンサーとの間に介装された第3開閉弁と、
前記第2蓄圧器と前記ディスペンサーとの間に介装された第4開閉弁と
前記第1及び第2蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出する温度検知部と、
前記昇圧装置、第1開閉弁、前記第2開閉弁、前記第3開閉弁、及び第4開閉弁の作動を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度より高い場合には、前記第1開閉弁及び第2開閉弁を閉じた状態で、前記第3開閉弁及び前記第4開閉弁の少なくとも一方を開いて前記第1蓄圧器及び前記第2蓄圧器の少なくとも一方からの水素放出を行い、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、第1開閉弁及び第4開閉弁を閉じた状態で、前記第2開閉弁及び第3開閉弁を開くと共に前記昇圧装置を作動させて前記第2蓄圧器へ水素充填を行いながら第1蓄圧器からの水素放出を行い、又は、第2開閉弁及び第3開閉弁を閉じた状態で、前記第1開閉弁及び第4開閉弁を開くと共に前記昇圧装置を作動させて前記第1蓄圧器へ水素充填を行いながら第2蓄圧器からの水素放出を行う、請求項6に記載の水素ステーション。 - 前記蓄圧器の温度は、前記蓄圧器を配置した状態での下部の表面温度である請求項1に記載の水素ステーション。
- 水素ステーションにおける水素燃料タンクへの水素供給方法であって、
前記水素ステーションは、水素供給源内の水素を昇圧して蓄圧器に充填し、該蓄圧器から水素を放出して水素燃料タンクに供給可能であって、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出し、検出温度が所定温度以下の場合における前記水素燃料タンクへの水素放出は、前記所定温度より高い場合に比べて、前記蓄圧器内の水素減少又は圧力低下を抑制するように制御して行う、水素供給方法。
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