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

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、
   前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、
    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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