JP6276160B2 - ガス供給システムおよび水素ステーション - Google Patents

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Description

本発明は、ガス供給システムおよび水素ステーションに関する。
特許文献1には水素ステーションに用いられる水素圧縮装置が開示される。水素圧縮装置は、コモンベース上に水素圧縮装置本体、圧縮機駆動モータ、ガスクーラなどが設置されている。水素圧縮装置で所定の圧力まで段階的に昇圧された水素ガスは、一旦、蓄圧器ユニットに貯蔵される。昇圧された水素ガスを燃料電池車に供給するために、燃料電池車の供給口に適合するアダプターを備えたディスペンサーが、蓄圧器ユニットに接続されている。
特許文献2に開示される水素ステーションは、第1の支持台と、圧縮機と、第1の蓄圧器と、ディスペンサーと、ディスペンサーに供給された水素ガスを冷却する熱交換器と、第1の拡張ユニット接続用分岐ラインと、を有する。圧縮機、第1の蓄圧器、熱交換器およびディスペンサーは、第1の支持台に配置される。第1の拡張ユニット接続用分岐ラインは、第1の拡張用蓄圧器ユニット(拡張用蓄圧器ユニット)を構成する第2の蓄圧器と接続されている。
特開2011−132876号公報 特開2013−57384号公報
ところで、特許文献1では、水素圧縮装置および蓄圧器ユニットが別体にて設けられていることから、水素ステーション全体が大型化してしまう。また、比較的大型のガスクーラが利用されており、水素圧縮装置がより大型化してしまう。特許文献2では、圧縮機、第1の蓄圧器、熱交換器およびディスペンサーが第1支持台上に配置されているため、第1支持台の設置面積が大きくなってしまう。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ガス供給システムの設置面積を小さくすることを目的としている。
前記目的を達成するため、本発明の1つの側面に係るガス供給システムは、タンク搭載装置へガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、駆動部、および、前記駆動部に駆動されてガスを圧縮する圧縮部を有する圧縮機ユニットと、複数の蓄圧器を有し、前記圧縮機ユニットから吐出されたガスを貯留する蓄圧器ユニットと、前記蓄圧器ユニットから前記充填設備に流入したガスを冷却するプレクールシステムと、前記プレクールシステムの少なくとも一部、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットを収容し、上部、底部および4つの側部を有する筐体と、を備え、前記圧縮機ユニットの側方に前記蓄圧器ユニットが位置し、前記蓄圧器ユニットの下方、または、前記圧縮機ユニットの上方の少なくとも一方に前記プレクールシステムの前記少なくとも一部が位置し、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットが防爆仕様であり、前記筐体に設けられた非防爆部に前記プレクールシステムの少なくとも一部が配置され、前記少なくとも一部は非防爆仕様である。
本発明によれば、ガス供給システムの設置面積を小さくすることができる。
本発明の他の1つの側面に係るガス供給システムは、タンク搭載装置へガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、駆動部、および、前記駆動部に駆動されてガスを圧縮する圧縮部を有する圧縮機ユニットと、複数の蓄圧器を有し、前記圧縮機ユニットから吐出されたガスを貯留する蓄圧器ユニットと、前記蓄圧器ユニットから前記充填設備に流入したガスを冷却するプレクールシステムと、前記プレクールシステムの少なくとも一部、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットを収容し、上部、底部および4つの側部を有する筐体と、を備え、前記蓄圧器ユニットが前記圧縮機ユニットの上方に位置し、前記蓄圧器ユニットおよび前記圧縮機ユニットが前記筐体の前記4つの側部のうちの一の側部に沿い、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットが防爆仕様であり、前記筐体に設けられた非防爆部に前記プレクールシステムの少なくとも一部が配置され、前記少なくとも一部は非防爆仕様である
これにより、ガス供給システムの設置面積を小さくすることができる。
ガス供給システムでは、前記蓄圧器ユニットが前記筐体の前記底部よりも上側に位置し、前記複数の蓄圧器がそれぞれ前記筐体の前記側部から突出する突出部を有し、前記筐体は前記突出部を覆うカバー部材を備えてもよい。これにより、ガス供給システムの設置面積を抑えつつ蓄圧器の容積を確保することができる。
ガス供給システムでは、前記カバー部材の上面が前記筐体の上面と面一とされてもよい。これにより、ガス供給システムの上部の面積を広くすることができる。
ガス供給システムでは、水平面内において前記複数の蓄圧器が並列に配列されてもよい。これにより、ガス供給システムの高さを抑えつつ多くの蓄圧器を設けることができる。
ガス供給システムでは、前記蓄圧器ユニットが、前記複数の蓄圧器のそれぞれに設けられる接続部をさらに備え、前記複数の蓄圧器のそれぞれが前記接続部を介して他の蓄圧器に接続可能とされてもよい。これにより、ガスの貯留量を増大することができる。
ガス供給システムでは、前記圧縮部に固定され、前記圧縮部から吐出されたガスと冷却流体とを熱交換させるガスクーラをさらに備え、前記ガスクーラが、ガスが流れる複数のガス流路と、前記冷却流体が流れる複数の冷却流路とが交互に積層された積層体とされてもよい。これにより、設置面積をより小さくすることができる。
ガス供給システムでは、前記筐体の上部に配置され、エアの流れにより前記冷却流体を冷却する排熱部が設けられてもよい。これにより、設置面積をより小さくすることができる。
ガス供給システムでは、前記プレクールシステムが、ブラインを用いて前記充填設備を流れるガスを冷却するブライン回路と、ブラインを冷却する冷凍機と、を備え、前記冷凍機が、冷媒を蒸発させてブラインを冷却する蒸発部と、前記蒸発部から流出した冷媒を圧縮する冷媒圧縮部と、エアの流れにより前記冷媒圧縮部にて圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮部と、前記凝縮部から流出した冷媒を膨張させる膨張部と、を備え、前記蒸発部、前記冷媒圧縮部及び前記膨張部が前記筐体内に配置され、前記凝縮部が前記筐体の上部に配置されてもよい。凝縮部が空冷により冷媒を凝縮させる構造であるため、凝縮部を筐体の上部に配置することができ、設置面積をより小さくすることができる。
ガス供給システムでは、前記複数の蓄圧器が、前記4つの側部のうち、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットが並ぶ方向である配置方向に略垂直な面を有する前記筐体の側部に沿って延びてもよい。これにより、設置面積をより小さくすることができる。
ガス供給システムでは、前記筐体の上部が開口を有し、上下方向において前記圧縮機ユニットが前記開口と重なってもよい。これにより、圧縮機ユニットのメンテナンスを容易に行うことができる。
ガス供給システムでは、前記複数の蓄圧器の数が3であり、前記充填設備が前記タンク搭載装置にガスを充填する際に、前記タンク搭載装置内のタンクの低圧領域において前記複数の蓄圧器のうち1つが使用され、中圧領域において他の1つが使用され、高圧領域においてさらに他の1つが使用されてもよい。これにより、タンク搭載装置へのガス供給を効率よく行うことができる。
ガス供給システムでは、前記筐体の前記非防爆部に配置され、前記圧縮機ユニット、前記蓄圧器ユニットおよび前記プレクールシステムを制御する制御部をさらに備えてもよい。これにより、制御部およびプレクールシステムを小型化することができるとともに、コストを削減することができる。
ガス供給システムでは、前記圧縮部に吸入されるガスを外部から受け入れる受け入れユニットを備えており、前記充填設備が、前記蓄圧器の長手方向において、前記圧縮機ユニットに対して、前記受け入れユニットと反対側に配置されていてもよい。これにより、受け入れユニット及び圧縮機ユニットを接続する配管と、充填設備及び圧縮機ユニットを接続する配管とについて、配管長が長くなることを防止できる。
本発明の他の1つの側面に係る水素ステーションは、充填設備と、前記充填設備に水素ガスを供給するガス供給システムと、を備え、前記充填設備が水素ガスをタンク搭載装置に充填する。
前記水素ステーションでは、前記充填設備が前記筐体の前記4つの側部のうちの1つの側部に隣接して配置されてもよい。これにより、ガス供給システムと充填設備を含む機器全体の設置面積をより小さくすることができる。
本発明によれば、ガス供給システムの設置面積を小さくすることができる。
本発明の第1実施形態に係るガス供給システムを有する水素ステーションを示す図である。 ガス冷却部を示す図である。 ガスクーラを示す図である。 第1プレートの平面図である。 第2プレートの平面図である。 冷凍機を示す図である。 ガス供給システムの側面図である。 ガス供給システムの側面図である。 他の例に係る水素ステーションを示す図である。 他の例に係るガス供給システムを示す図である。 第2実施形態に係るガス供給システムを示す図である。 第3実施形態に係るガス供給システムの側面図である。 第3実施形態に係るガス供給システムの側面図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る水素ステーション10を示す図である。水素ステーション10は、ガス供給システム2と、充填設備であるディスペンサ11とを備える。ガス供給システム2は、ディスペンサ11に水素ガスを供給する。ディスペンサ11は、水素ガスをタンク搭載装置である車両9に充填する。車両9は例えば燃料電池車である。ガス供給システム2は、ガス流路20と、圧縮機ユニット21と、ガス冷却部22と、蓄圧器ユニット23と、プレクールシステム24と、二点鎖線にて示す筐体4と、制御部29とを備える。圧縮機ユニット21、ガス冷却部22の一部、および、蓄圧器ユニット23がガス流路20上に配置される。ガス流路20内にはディスペンサ11に向かって水素ガスが流される。制御部29は、圧縮機ユニット21、蓄圧器ユニット23およびプレクールシステム24を制御する。筐体4内にはガス供給システム2の機器の大部分が収容される(詳細については後述する)。
圧縮機ユニット21は往復動圧縮機であり、駆動部211と、圧縮部212とを備える。圧縮部212はピストンとシリンダとを有し、駆動部211の動力によりピストンが駆動されてシリンダ内にて水素ガスが圧縮される。本実施形態では、圧縮部212の数は5である。ガス冷却部22は圧縮部212から吐出された水素ガスを冷却する。
図2はガス冷却部22の構成を示す図である。ガス冷却部22は、冷却流体である冷却水が充填された冷却水流路220と、冷却水ポンプ221と、ガスクーラ222と、排熱部223とを備える。ガスクーラ222はマイクロチャネル式熱交換器である。ガスクーラ222には図1および図2に示すガス流路20が接続される。排熱部223は熱交換器223aとファン223bとを備える。冷却水流路220には、冷却水ポンプ221、ガスクーラ222および排熱部223の熱交換器223aが配置される。ガス冷却部22では、ガスクーラ222において圧縮部212の吐出部から吐出された水素ガスと冷却水とが熱交換することによりガス流路20内の水素ガスが冷却される。熱を吸収した冷却水は排熱部223の熱交換器223aに流入し、ファン223bにて発生したエアの流れにより冷却される。冷却された冷却水は、冷却水ポンプ221により再びガスクーラ222へと送られる。
図3はガスクーラ222の概略図である。図3では冷却水および水素ガスの流入部および流出部の図示を省略している。ガスクーラ222は、複数の第1プレート224と、複数の第2プレート225とを備える。ガスクーラ222は、複数の第1プレート224および複数の第2プレート225が交互に積層された積層体である。互いに隣り合うプレート224,225は、拡散接合によって接合される。
図4は第1プレート224の平面図である。第1プレート224には、水素ガスが流れる複数のガス流路224aが形成される。図5は第2プレート225の平面図である。第2プレート225には、冷却水が流れる複数の冷却流路225aが形成される。冷却流路225aに冷却水が流れることにより、ガス流路224aを流れる水素ガスが冷却される。
図1に示す蓄圧器ユニット23は同じ設計圧力の3つの蓄圧器231を備える。各蓄圧器231には圧縮機ユニット21から吐出された水素ガスが貯留される。
プレクールシステム24は、冷凍機3とブライン回路5とを備える。図1では冷凍機3の蒸発部31以外の機器を1つの矩形にて示している。ブライン回路5は、ブライン流路240と、ブラインポンプ241と、マイクロチャネル式熱交換器であるプレクール熱交換器242とを備える。なお、ブライン回路5にはブラインを貯留する図略のブラインタンクが設けられてもよい。ブライン流路240にはブラインが充填されるとともに、ブラインポンプ241、プレクール熱交換器242および冷凍機3の蒸発部31が配置される。
ブライン回路5では、プレクール熱交換器242において水素ガスとブラインとが熱交換することによりディスペンサ11から車両9へ充填される直前の水素ガスが冷却される。熱を吸収したブラインは冷凍機3に流入して冷却される。冷却されたブラインはブラインポンプ241により再びプレクール熱交換器242へと送られる。
図6は冷凍機3の構成を示す図である。冷凍機3は冷媒流路30と、蒸発部31と、冷媒圧縮部32と、凝縮部33と、膨張部34とを備える。冷媒流路30には、冷媒が充填されるとともに蒸発部31、冷媒圧縮部32、凝縮部33および膨張部34が配置される。蒸発部31は図1および図6に示すブライン流路240に接続される。蒸発部31では、ブラインと冷媒とが熱交換することにより、ブラインが冷却されるとともに冷媒が蒸発する。図6に示す冷媒圧縮部32は、蒸発部31から流出した冷媒を圧縮する。凝縮部33は冷媒が流れる熱交換器331と、ファン332とを備える。冷媒圧縮部32から熱交換器331へ流入した冷媒は、ファン332にて発生したエアの流れにより放熱されて凝縮される。膨張部34は凝縮部33から流出した冷媒を膨張させ、膨張した冷媒は蒸発部31に流入する。このようにプレクールシステム24では、いわゆるヒートポンプサイクルによりブラインが冷却される。
図1に示す車両9に水素ガスが充填される際には、予め、図示省略のガス供給源から送られた水素ガスが圧縮機ユニット21にて圧縮され、ガス冷却部22にて冷却されつつ蓄圧器ユニット23に貯留される。
そして、車両9が水素ステーション10に搬入されると、蓄圧器ユニット23からディスペンサ11に水素ガスが供給されるとともに、ディスペンサ11が所定の充填プロトコルに従って車両9へ水素ガスを充填する。
このとき、蓄圧器ユニット23では、まず1つ目の蓄圧器231(例えば、図1の上側の蓄圧器231)から水素ガスが送出される。以下の説明では、当該蓄圧器を他の蓄圧器と区別する場合には符号「231a」を付す。ディスペンサ11は、車両9内の圧力を間接的に測定し、車両9と蓄圧器231aとの間の圧力差が所定値以下となったと判断すると、ガス供給システム2に対して蓄圧器231aからの水素ガスの送出を停止する指示を送る。
続いて、ガス供給システム2が他の蓄圧器231(例えば、図1の上から2番目の蓄圧器231)を開放し、ディスペンサ11に水素ガスが送出される。以下、当該2番目の蓄圧器を他の蓄圧器と区別する場合は符号「231b」を付す。これによりディスペンサ11(あるいは蓄圧器231b)と車両9との間の圧力差が回復し、車両9へ充填される水素ガスの流量が確保される。車両9内のタンクの圧力が上昇し、蓄圧器231bと車両9との間の圧力差が所定値以下となったとディスペンサ11が判断すると、ガス供給システム2は蓄圧器231bからの水素ガスの送出を停止するとともに、さらに他の蓄圧器(図1の下側に位置する蓄圧器)を開放して水素ガスが送出される。これにより、ディスペンサ11と車両9との間の圧力差が確保され、十分な量の水素ガスが充填される。車両9内のタンクの圧力が設定値となったと判断されると、ガス供給システム2からの水素ガスの供給が停止される。
以上のように、蓄圧器ユニット23では、車両9のタンクの低圧領域(例えば0MPa〜40MPa)において3つの蓄圧器231のうち1つが使用され、中圧領域(40MPa〜60MPa)において他の1つが使用され、高圧領域(60MPa〜70MPa)においてさらに他の1つが使用される。ガス供給システム2が車両9の3つの圧力領域に応じて蓄圧器231を切り替えることによりディスペンサ11が充填プロトコルに従って効率よく水素ガスを充填することが可能となる。
次に、ガス供給システム2の各機器の位置関係について説明する。ガス供給システム2では、二点鎖線にて示す筐体4内に、圧縮機ユニット21および蓄圧器ユニット23が収容される。さらに、筐体4にはプレクール熱交換器242および冷凍機3の凝縮部33(図6参照)を除くプレクールシステム24の各種機器、並びに、図2に示す排熱部223を除くガス冷却部22の各種機器も収容される。
図7はガス供給システム2の側面図である。図8はガス供給システム2を図7の左側から見た図である。図7および図8では、筐体4を二点鎖線にて示している。また、ガス供給システム2の主要機器についてのみ図示しており、配管等の周辺部材の図示は省略している。図7および図8では、図1に示すプレクールシステム24のブラインポンプ241、並びに、冷凍機3の蒸発部31、図6に示す冷媒圧縮部32および膨張部34を1つの矩形にて示し、当該矩形に符号24を付している。
筐体4は直方体形状である。筐体4の上部42には開口421が形成され、開閉可能な蓋部422にて閉塞されている。筐体4内では、Y方向(すなわち、図7の左右方向であり、図8の紙面に垂直な方向)において、蓄圧器ユニット23およびプレクールシステム24の一部が圧縮機ユニット21の側方に隣接して配置される。蓄圧器ユニット23は筐体4の底部よりも上側に位置し、蓄圧器ユニット23の下方にはプレクールシステム24が位置する。以下の説明では、圧縮機ユニット21および蓄圧器ユニット23が配置されるY方向を「配置方向」と呼ぶ。X方向は水平面内において配置方向に垂直な方向(すなわち、図7の紙面に垂直な方向であり、図8の左右方向)である。Z方向は重力方向であり、X方向およびY方向に垂直である。以下、Z方向を「上下方向」という。
圧縮機ユニット21および蓄圧器ユニット23は防爆仕様とされる。以下、筐体4の内部のうち圧縮機ユニット21および蓄圧器ユニット23が配置される部位491を「防爆部491」と呼ぶ。なお、防爆部491では圧縮機ユニット21や蓄圧器ユニット23に付帯する電気機器や計装品も防爆仕様とされる。一方、プレクールシステム24は非防爆仕様とされる。以下、筐体4の内部のうちプレクールシステム24が配置される部位492を「非防爆部492」と呼ぶ。図8に示すように、非防爆部492には制御部29が配置される。非防爆部492ではプレクールシステム24および制御部29に付帯する電気機器や計装品も非防爆仕様である。図7および図8に示す防爆部491および非防爆部492内には図示省略のガス検知センサが配置され、筐体4内の水素ガスの漏洩が管理される。
圧縮機ユニット21は、いわゆる縦置き型であり、上下方向において圧縮部212が駆動部211の上側に位置した状態で筐体4内に配置される。すなわち、圧縮部212では、シリンダ内においてピストンが上下方向に往復動する。圧縮機ユニット21では、上下方向において圧縮部212全体が開口421と重なる。これにより、圧縮機ユニット21をメンテナンスする際に、蓋部422を開けて開口421から圧縮部212等の部位を筐体4の外部に容易に取り出すことができる。なお、排熱部223および凝縮部33は開口421から離間している。ガス供給システム2では、圧縮機ユニット21の所望の部位を取り出すことができるのであれば、圧縮部212の一部のみが開口421と上下方向に重なってもよく、駆動部211を含む圧縮機ユニット21全体が開口421と重なってもよい。
蓄圧器ユニット23では、水平面内において3つの蓄圧器231が配置方向に並列して配列される。各蓄圧器231は、設置面に対して垂直に立ち上がる筐体4の4つの側部411,412のうち、配置方向に対して略垂直な面、すなわち、法線の延びる方向が配置方向に平行である面を有する側部411に沿って延びる。以下、側部411を「第1側部411」という。また、配置方向に平行な面、すなわち、蓄圧器231の延びる方向に垂直な面を有する2つの側部412を「第2側部412」という。
図8に示すように、各蓄圧器231は筐体4の2つの第2側部412から突出する2つの突出部232を有する。筐体4の2つの第2側部412にはそれぞれ突出部232を覆うカバー部材40が取り付けられる。なお、カバー部材40は筐体4の一部と捉えてもよい。カバー部材40の上面401は筐体4の上面420と面一である。筐体4では、一方または両方のカバー部材40の下側に図示省略の作業扉が設置され、作業扉を開放することによりプレクールシステム24や圧縮機ユニット21のメンテナンスが行われる。
図7および図8に示すように、ガス冷却部22のガスクーラ222は防爆部491内にて圧縮機ユニット21の圧縮部212に固定される。また、図7および図8では図示を省略しているが、冷却水ポンプ221(図2参照)も防爆部491内に配置される。ガスクーラ222および冷却水ポンプ221は防爆仕様である。排熱部223は筐体4の上部42に配置される。ガス供給システム2では、空冷式の排熱部223が利用されるため、水冷式のものに比べて設置場所の自由度が向上し、筐体4の上部42を有効に利用することができる。
プレクールシステム24では図1に示すブラインポンプ241並びに冷凍機3の蒸発部31、図6に示す冷媒圧縮部32および膨張部34が、図7および図8に示す非防爆部492内に配置される。これらの機器は蓄圧器ユニット23の下方に位置する。ブライン回路5にブラインタンクが設けられる場合は筐体4内にて蓄圧器ユニット23の下方に配置されてもよい。凝縮部33は筐体4の上部42に配置される。ガス冷却部22の排熱部223と同様に凝縮部33も空冷式であるため設置場所の自由度が向上し、筐体4の上部42を有効に利用することができる。図1に示すブライン回路5のプレクール熱交換器242は筐体4外にてディスペンサ11近傍に配置される。なお、プレクール熱交換器242をディスペンサ11内に配置することも可能である。
以上のように、圧縮機ユニット21、ガス冷却部22、蓄圧器ユニット23およびプレクール熱交換器242を除くプレクールシステム24の各機器が筐体4内部または筐体4の上部42に設けられる。
以上、本発明の第1実施形態に係るガス供給システム2を有する水素ステーション10について説明したが、ガス供給システム2では、主要機器である圧縮機ユニット21、蓄圧器ユニット23およびプレクールシステム24(ただし、プレクール熱交換器242および凝縮部33を除く)が筐体4内に配置され、かつ、筐体4内において蓄圧器ユニット23の下方にプレクールシステム24が配置される。これにより、ガス供給システム2の設置面積を小さくすることができ、水素ステーション10の小型化を図ることができる。筐体4内にて圧縮機ユニット21が上下方向を向いた状態で配置されることにより、設置面積をより小さくすることができる。
プレクール熱交換器242がマイクロチャネル式熱交換器であることから水素ガスの冷却効率を確保しつつプレクール熱交換器242を小型化することができ、その結果、プレクールシステム24の他の機器の小型化も可能となる。これにより、筐体4内に多くのプレクールシステム24の機器を配置することができ、ガス供給システム2の設置面積をより小さくすることができる。
また、ガスクーラ222も小型のマイクロチャネル式熱交換器であるためガスクーラ222を圧縮機ユニット21の圧縮部212に直接的に固定することにより、ガス供給システム2の設置面積をより小さくすることができる。ガス冷却部22の排熱部223および冷凍機3の凝縮部33が筐体4の上部42に配置されるため、これらの部材が筐体4以外の場所に配置される場合に比べてガス供給システム2の設置面積をより小さくすることができる。
蓄圧器ユニット23では、3つの蓄圧器231が配置方向に並列に配列されることにより、ガス供給システム2の高さを抑えつつ蓄圧器231を設置することができる。蓄圧器231の長手方向が筐体4の第1側部411に沿うことから筐体4の配置方向の幅が不必要に大きくなることが防止され、ガス供給システム2の設置面積をより小さくすることができる。また、蓄圧器231が並列に配列されることにより、蓄圧器231の温度が上昇した際に全ての蓄圧器231に効率よく散水を行うことができる。
ガス供給システム2では蓄圧器231が突出部232を有することにより、ガス供給システム2の設置面積を大きくすることなく蓄圧器231の容積を確保することができる。
カバー部材40の上面401が筐体4の上面420と面一であることにより筐体4の上部42の面積が大きくなり、凝縮部33および排熱部223の設置面積を大きくすることができ、作業スペースも広くすることができる。
ガス供給システム2では、メンテナンスの頻度が蓄圧器ユニット23に比べて高いプレクールシステム24がガス供給システム2の下側の部分に配置されるため、作業者の作業負荷が低減される。
筐体4ではプレクールシステム24および制御部29が非防爆部492に設けられるため、これらの機器が防爆仕様とされることによるガス供給システム2の大型化が防止され、コストも大幅に低減される。
図9は他の例にかかる水素ステーション10aの一部を示す図である。ディスペンサ11は、筐体4の配置方向に平行な面を有する第2側部412の一方に取り付けられる。プレクールシステム24のプレクール熱交換器242はディスペンサ11内に配置される。図9に示す構造では、ディスペンサ11がガス供給システム2に取り付けられることにより、水素ステーション10a全体をより小型化することができる。水素ステーション10aでは、ディスペンサ11が第2側部412に隣接して配置されるのであれば、第2側部412に対して僅かに離間してもよい。
図10はガス供給システム2の他の例を示す図である。蓄圧器ユニット23は、蓄圧器231の後方部(すなわち、水素ガスの吐出部とは反対側の端部)に取り付けられた接続部233を備える。接続部233は取出配管233aと閉止弁233bとを備え、筐体4内に配置される。蓄圧器231は接続部233を介して増設用の他の蓄圧器81に直列に接続可能とされる。以下、蓄圧器81を「増設用蓄圧器81」という。接続部233は図8に示すカバー部材40内に設けられる。増設用蓄圧器81はカバー部材40の下方に配置されることが好ましい。これにより、蓄圧器231と増設用蓄圧器81との間の距離を短くすることができる。図10に示すように、増設用蓄圧器81がガス供給システム2に接続されると、蓄圧器231内の水素ガスの量が低下した場合に増設用蓄圧器81内の水素ガスが、対応する蓄圧器231へと送られる。
ガス供給システム2では、接続部233が設けられることにより蓄圧器81を容易に増設することができ、水素ステーション10における水素ガスの貯留量を増大することができる。その結果、多くの車両9により速やかに水素ガスを供給することができる。増設用蓄圧器81が蓄圧器231に直列に接続されることにより、増設用蓄圧器81が蓄圧器231とディスペンサ11(図1参照)との間の流路途上に接続される場合に比べて、水素ガスの流量制御が複雑となることが防止される。
図11は第2実施形態に係るガス供給システム2aを示す図である。ガス供給システム2aでは、蓄圧器ユニット23が圧縮機ユニット21aの上方に位置し、圧縮機ユニット21aのY方向における側方にプレクールシステム24が位置する。圧縮機ユニット21aは、いわゆる横置き型であり、図11では駆動部211よりも紙面奥側に圧縮部が配置されている。ガス供給システム2aの他の構造は第1実施形態に係るガス供給システム2と同様であり、同様の構成には同符号を付して説明する。
蓄圧器ユニット23および圧縮機ユニット21aは筐体4の図11の右側の第1側部411に沿って配置される。より正確には、蓄圧器ユニット23の蓄圧器231の長手方向、および、圧縮機ユニット21aの駆動部211から圧縮部へと向かう方向が第1側部411の面に略平行である。
ガス供給システム2aでは、蓄圧器ユニット23が圧縮機ユニット21aの上方に位置することにより、ガス供給システム2aの設置面積を小さくすることができ、水素ステーション10の小型化を図ることができる。上下方向の高さが低い圧縮機ユニット21aが利用されることにより、筐体4の高さが高くなってしまうことが防止される。なお、圧縮機ユニットとしてダイヤフラム式の圧縮機ユニットが利用されてよく、ダイヤフラム式の圧縮機ユニットは、ピストン式に比べて上下方向の高さが抑えられるため縦型とされてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
図9に示す水素ステーション10aでは、プレクール熱交換器242が筐体4内に配置されてもよい。また、図1に示すガス供給システム2においても、プレクール熱交換器242を筐体4内に配置することが可能である。この場合、圧縮機ユニット21、ガス冷却部22、蓄圧器ユニット23およびプレクールシステム24の全ての機器が筐体4内または筐体4の上部42に配置されることとなる。上部42に排熱部223および凝縮部33を覆うカバーを取り付け、全ての機器が筐体4内に配置される構成とされてもよい。図11のガス供給システム2aにおいても同様である。
上記第1実施形態では、第2実施形態と同様に、横置き型のピストン式の圧縮機ユニットが利用されてもよく、ダイヤフラム式の圧縮機ユニットが利用されてもよい。この場合、圧縮機ユニット21の上方のスペースが確保されるため冷凍機3の蒸発部31、冷媒圧縮部32および膨張部34が当該スペースに配置されてよい。冷凍機3に比べより高頻度にてメンテナンスが行われる圧縮機ユニット21が冷凍機3の下方に配置されることにより、メンテナンスを行う際の作業負荷を低減することができる。さらに、ブライン回路5にブラインタンクが設けられる場合には、蓄圧器ユニット23の下方に配置されてよい。このように、ガス供給システム2では、蓄圧器ユニット23の下方、または、圧縮機ユニット21の上方の一方または両方に筐体4内に配置されたプレクールシステムの各種機器が配置されてよい。
上記実施形態では、ガスクーラ222は圧縮部212に直接的に固定されるのであれば、マイクロチャネル式熱交換器以外のプレート式熱交換器であってもよい。蓄圧器ユニット23では、蓄圧器231の数が3以外の数とされてもよい。ガス冷却部22では、水素ガスを冷却する冷却流体として水以外のものが用いられてよい。冷却水ポンプ221は筐体4の上部42に配置されてもよい。ガス供給システム2,2aは車両以外のタンク搭載装置への水素ガスの充填に利用されてよい。ガス供給システム2,2aは水素ガス以外のガスの供給に用いられてもよい。
図12及び図13は、第3実施形態に係るガス供給システム2bを示している。このガス供給システム2bでは、ディスペンサ11及び水素受け入れユニット28も筐体4内に配置されている。したがって、第3実施形態のガス供給システム2bは、ディスペンサ11及び水素受け入れユニット28も含めて1つのパッケージとして構成されている。
第3実施形態のガス供給システム2bでは、第1実施形態のガス供給システム2と同様に、圧縮機ユニット21が、筐体4内において、X方向(蓄圧器231の長手方向)の一方の端に寄せられて配置されている。筐体4には、X方向の両側にカバー部材40が設けられているが、圧縮機ユニット21に近い側のカバー部材40の下側には、ディスペンサ11を配置するための設置部46が設けられている。言い換えると、筐体4は、一対の第2側部412間の本体部44と、第2側部412の上側の部位に隣接するカバー部材40と、一方のカバー部材4の下側に位置する設置部46とを有するとも言える。設置部46は、カバー部材40の外端部から下方に延びる垂直部46aと、垂直部46aの下端部から第2側部412に向かってX方向に延びる底部46bとを有する。ディスペンサ11は、蓄圧器ユニット23の下側に位置するとともに底部46b上に配置されている。
一方、図13に示すように、X方向において、水素受け入れユニット28は、圧縮機ユニット21に対してディスペンサ11とは反対側に配置される。より具体的には、水素受け入れユニット28は、本体部44内において、圧縮機ユニット21から遠い側の第2側部412に近接して配置されている。なお、水素受け入れユニット28は、図12に示すように、Y方向においては、ディスペンサ11及び蓄圧器ユニット23からずれたところに位置している。
水素受け入れユニット28は、図略の減圧弁や各種計装器を備えている。減圧弁は、外部からガス流路20を通して圧縮部212に水素ガスを受け入れるべく水素ガスを減圧するものであり、ガス流路20における圧縮部212の吸入側に配置される。
この構成では、水素受け入れユニット28及び圧縮機ユニット21を接続する配管と、ディスペンサ11及び圧縮機ユニット21を接続する配管とについて、配管長が長くなることを防止できる。
2,2a ガス供給システム
3 冷凍機
4 筐体
5 ブライン回路
9 車両
10,10a 水素ステーション
11 ディスペンサ
21 圧縮機ユニット
23 蓄圧器ユニット
24 プレクールシステム
28 水素受け入れユニット
29 制御部
31 蒸発部
32 冷媒圧縮部
33 凝縮部
34 膨張部
40 カバー部材
42 (筐体の)上部
211 駆動部
212 圧縮部
222 ガスクーラ
223 排熱部
224a ガス流路
225a 冷却流路
231 蓄圧器
232 突出部
233 接続部
411 第1側部
412 第2側部
421 開口
491 防爆部
492 非防爆部

Claims (16)

  1. タンク搭載装置へガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、
    駆動部、および、前記駆動部に駆動されてガスを圧縮する圧縮部を有する圧縮機ユニットと、
    複数の蓄圧器を有し、前記圧縮機ユニットから吐出されたガスを貯留する蓄圧器ユニットと、
    前記蓄圧器ユニットから前記充填設備に流入したガスを冷却するプレクールシステムと、
    前記プレクールシステムの少なくとも一部、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットを収容し、上部、底部および4つの側部を有する筐体と、
    を備え、
    前記圧縮機ユニットの側方に前記蓄圧器ユニットが位置し、前記蓄圧器ユニットの下方または前記圧縮機ユニットの上方の少なくとも一方に前記プレクールシステムの前記少なくとも一部が位置し、
    前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットが防爆仕様であり、前記筐体に設けられた非防爆部に前記プレクールシステムの少なくとも一部が配置され、前記少なくとも一部は非防爆仕様である、ガス供給システム。
  2. タンク搭載装置へガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、
    駆動部、および、前記駆動部に駆動されてガスを圧縮する圧縮部を有する圧縮機ユニットと、
    複数の蓄圧器を有し、前記圧縮機ユニットから吐出されたガスを貯留する蓄圧器ユニットと、
    前記蓄圧器ユニットから前記充填設備に流入したガスを冷却するプレクールシステムと、
    前記プレクールシステムの少なくとも一部、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットを収容し、上部、底部および4つの側部を有する筐体と、
    を備え、
    前記蓄圧器ユニットが前記圧縮機ユニットの上方に位置し、前記蓄圧器ユニットおよび前記圧縮機ユニットが前記筐体の前記4つの側部のうちの一の側部に沿い、
    前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットが防爆仕様であり、前記筐体に設けられた非防爆部に前記プレクールシステムの少なくとも一部が配置され、前記少なくとも一部は非防爆仕様である、ガス供給システム。
  3. 請求項1または2に記載のガス供給システムであって、
    前記蓄圧器ユニットが前記筐体の前記底部よりも上側に位置し、
    前記複数の蓄圧器がそれぞれ前記筐体の前記側部から突出する突出部を有し、
    前記筐体は前記突出部を覆うカバー部材を備えるガス供給システム。
  4. 請求項3に記載のガス供給システムであって、
    記カバー部材の上面が前記筐体の上面と面一であるガス供給システム。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    水平面内において前記複数の蓄圧器が並列に配列されるガス供給システム。
  6. 請求項1ないし5のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    前記蓄圧器ユニットが、前記複数の蓄圧器のそれぞれに設けられる接続部をさらに備え、
    前記複数の蓄圧器のそれぞれが前記接続部を介して他の蓄圧器に接続可能であるガス供給システム。
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    前記圧縮部に固定され、前記圧縮部から吐出されたガスと冷却流体とを熱交換させるガスクーラをさらに備え、
    前記ガスクーラが、ガスが流れる複数のガス流路と、前記冷却流体が流れる複数の冷却流路とが交互に積層された積層体であるガス供給システム。
  8. 請求項7に記載のガス供給システムであって、
    前記筐体の上部に配置され、エアの流れにより前記冷却流体を冷却する排熱部が設けられるガス供給システム。
  9. 請求項1ないし8のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    前記プレクールシステムが、
    ブラインを用いて前記充填設備を流れるガスを冷却するブライン回路と、
    ブラインを冷却する冷凍機と、
    を備え、
    前記冷凍機が、
    冷媒を蒸発させてブラインを冷却する蒸発部と、
    前記蒸発部から流出した冷媒を圧縮する冷媒圧縮部と、
    エアの流れにより前記冷媒圧縮部にて圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮部と、
    前記凝縮部から流出した冷媒を膨張させる膨張部と、
    を備え、
    前記蒸発部、前記冷媒圧縮部及び前記膨張部が前記筐体内に配置され、前記凝縮部が前記筐体の上部に配置されるガス供給システム。
  10. 請求項1に記載のガス供給システムであって、
    前記複数の蓄圧器が、前記4つの側部のうち、前記圧縮機ユニットおよび前記蓄圧器ユニットが並ぶ方向である配置方向に略垂直な面を有する前記筐体の側部に沿って延びるガス供給システム。
  11. 請求項1または10に記載のガス供給システムであって、
    前記筐体の上部が開口を有し、
    上下方向において前記圧縮機ユニットが前記開口と重なるガス供給システム。
  12. 請求項1ないし11のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    前記複数の蓄圧器の数が3であり、
    前記充填設備が前記タンク搭載装置にガスを充填する際に、前記タンク搭載装置内のタンクの低圧領域において前記複数の蓄圧器のうち1つが使用され、中圧領域において他の1つが使用され、高圧領域においてさらに他の1つが使用されるガス供給システム。
  13. 請求項1ないし12のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    記筐体の前記非防爆部に配置され、前記圧縮機ユニット、前記蓄圧器ユニットおよび前記プレクールシステムを制御する制御部をさらに備えるガス供給システム。
  14. 請求項1ないし13のいずれかに記載のガス供給システムであって、
    前記圧縮部に吸入されるガスを外部から受け入れる受け入れユニットを備えており、
    前記充填設備が、前記蓄圧器の長手方向において、前記圧縮機ユニットに対して、前記受け入れユニットと反対側に配置されているガス供給システム。
  15. 充填設備と、
    前記充填設備に水素ガスを供給する請求項1ないし14のいずれかに記載のガス供給システムと、
    を備え、
    前記充填設備が水素ガスをタンク搭載装置に充填する水素ステーション。
  16. 請求項15に記載の水素ステーションであって、
    前記充填設備が前記筐体の前記4つの側部のうちの1つの側部に隣接して配置される水素ステーション。
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