JP6487668B2 - 水素ステーション及び水素充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、水素ステーション及び水素充填方法に関する。

従来の水素ステーションとしては、例えば特許文献１に記載されているように、水素を高圧で貯蔵する蓄圧器と、外部から供給される水素を昇圧して蓄圧器に充填する圧縮機と、蓄圧器の水素を車両に充填するためのディスペンサと、を備えたものが知られている。この特許文献１に記載された水素ステーションでは、安全性や作業性を向上させるべく、各種機器をキャビネット内に適宜配置することが図られている。

特開２０１３−１６７２８８号公報

ここで、水素ステーションで複数の充填対象に水素を充填する場合、充填対象ごとに、仕上げ充填時の条件が異なる場合があった。従って、安定した条件で水素の充填を行うことができる水素ステーションが求められていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、安定した条件で水素の充填を行うことができる水素ステーション、及び水素充填方法を提供することを目的とする。

本発明による水素ステーションは、水素を貯蔵する蓄圧部と、水素を昇圧する昇圧部と、充填対象に水素を充填するためのディスペンサと、を備え、蓄圧部は、第１の蓄圧器と、一定の圧力に維持される第２の蓄圧器とを少なくとも備え、第２の蓄圧器は、一の充填対象に対する仕上げ充填を行った後、少なくとも、他の充填対象に仕上げ充填を行うまでに、昇圧部によって一定の圧力に維持される。

本発明に係る水素充填方法は、水素を貯蔵する蓄圧部と、水素を昇圧する昇圧部と、充填対象に水素を充填するためのディスペンサと、を備える水素ステーションでの水素充填方法であって、蓄圧部が第１の蓄圧器と、一定の圧力に維持される第２の蓄圧器とを少なくとも備え、第１の蓄圧器、及び昇圧部の少なくとも一方によって、一の充填対象に水素を充填する第１の充填工程と、一の充填対象の充填圧力が、第１の充填工程によって所定の圧力に達した後に、第２の蓄圧器によって、一の充填対象に対する仕上げ充填を行う第２の充填工程と、第２の充填工程の後、少なくとも、第２の蓄圧器が他の充填対象に仕上げ充填を行うまでに、昇圧部が第２の蓄圧器を一定の圧力に維持する蓄圧工程と、を備える。

このような水素ステーション及び水素充填方法では、蓄圧部が、第１の蓄圧器に加えて、仕上げ充填を行うための第２の蓄圧器を備えている。第２の蓄圧器は、一定の圧力（例えば常用圧力）に維持されるものであり、一の充填対象に対する仕上げ充填を行った後、少なくとも、他の充填対象に仕上げ充填を行うまでに、昇圧部によって一定の圧力に維持される。すなわち、第２の蓄圧器は、仕上げ充填を複数回行うごとに徐々に圧力が低下してゆくものではなく、一の充填対象に対して、常に一定の圧力に維持された状態にて仕上げ充填を行うことができる。従って、それぞれの充填対象に対して、安定した条件下で仕上げ充填を行うことが可能となる。以上により、安定した条件で水素の充填を行うことができる。

また、本発明に係る水素ステーションにおいて、蓄圧部は、複数の第２の蓄圧器を備えてよい。このような構成により、一の第２の蓄圧器が仕上げ充填を行った後に蓄圧を行っている最中であっても、別の充填対象に対して他の第２の蓄圧器が仕上げ充填を行うことができる。これによって、効率よく水素の充填を行うことができる。

本発明によれば、安定した条件で水素の充填を行うことにより、残圧、気温等の影響を受けず、充填対象に対して満充填に近い状態まで充填を行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る水素ステーションを示すシステム構成図である。 図２は、図１の水素ステーションの要部を示すシステム構成図である。 図３は、図１に示す水素ステーションにおける水素充填方法を含む動作を示すフローチャートである。 図４は、図１に示す水素ステーションにおける水素充填方法を含む動作を示すフローチャートである。 図５は、変形例に係る水素ステーションを示すシステム構成図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る水素ステーション１００を示すシステム構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る水素ステーション１００は、充填対象に水素を供給するための設備である。ここでの水素ステーション１００では、水素ステーションとは別の施設で水素を精製してトレーラ（移動体）Ｔで運び込む所謂オフサイト型が採用されている。充填対象としては、例えば燃料電池自動車（Fuel Cell Vehicle）等の水素燃料自動車、燃料電池フォークリフト及び燃料電池バイク等が挙げられる。

図１に示すように、水素ステーション１００は、外部より水素を受容する水素受容部１と、前段側で水素を昇圧する第１の昇圧部２と、前段側で水素を貯蔵する第１の蓄圧部３と、後段側で水素を昇圧する第２の昇圧部４と、後段側で水素を貯蔵する第２の蓄圧部６と、水素を充填対象に充填するためのディスペンサ７Ａ，７Ｂと、を備えている。なお、本実施形態では、充填対象として水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２を例示する。

水素受容部１は、例えば、トレーラＴに積載された水素容器バンクと接続され、当該水素輸送容器バンクに貯蔵されている水素を受容する。なお、水素受容部１は、トレーラＴの水素輸送容器バンクに限られず、水素カードル容器、水素製造装置、外部水素供給のパイプラインなどから水素を受容してもよい。水素受容部１は、ラインＬ１を介して第１の昇圧部２に接続されている。

第１の昇圧部２は、水素を圧縮する圧縮機によって構成されている。第１の昇圧部２は、第２の昇圧部４の圧縮機（詳細は後述）よりも圧縮の圧力が低い低圧圧縮機によって構成されている。第１の昇圧部２を構成する圧縮機は、例えば水素を２０〜４５ＭＰａに圧縮することができ、１００〜３００Ｎｍ^３／ｈｒで水素を圧送することができる。第１の昇圧部２は、ラインＬ２を介して第１の蓄圧部３の蓄圧バンク８（詳細は後述）に接続されている。

第１の蓄圧部３は、水素を貯蔵する蓄圧バンク８によって構成されている。蓄圧バンク８の最大充填圧力は７０〜９５ＭＰａに設定されている。蓄圧バンク８は、複数又は単一の容器によって構成されている。なお、図１では、第１の蓄圧部３は、一つの蓄圧バンク８を備えているが、複数の蓄圧器を備えていてもよい。第１の蓄圧部３を構成する蓄圧バンク８は、ラインＬ３を介して第２の昇圧部４に接続されている。これにより、第１の蓄圧部３の蓄圧バンク８に貯蔵された水素は、ラインＬ３を介して接続された第２の昇圧部４によって昇圧される。なお、第１の昇圧部２とラインＬ３とを接続するラインＬ４を設けることにより、水素受容部１で受容された水素が、第１の昇圧部２で昇圧されてラインＬ４及びラインＬ３を介して直接的に第２の昇圧部４へ供給されてもよい。

第２の昇圧部４は、水素を圧縮する圧縮機によって構成されている。第２の昇圧部４は、第１の昇圧部２の圧縮機よりも高圧に水素を圧縮可能な高圧圧縮機によって構成されている。第２の昇圧部４を構成する圧縮機は、例えば水素を７０〜９５ＭＰａに圧縮することができ、３００〜１２００Ｎｍ^３／ｈｒの水素を圧送することができる。

第２の蓄圧部６は、水素を貯蔵する複数の蓄圧バンク９によって構成されている。蓄圧バンク９の最大充填圧力は７０〜９５ＭＰａに設定されている。蓄圧バンク９は、複数又は単一の容器によってそれぞれ構成されている。なお、第２の蓄圧部６は、図１に示す数量に限定されない。

第２の昇圧部４には、各蓄圧バンク９へ水素を分配するためのラインＬ５が接続されている。また、ラインＬ５からはラインＬ６、ラインＬ７、及びラインＬ８が分岐しており、各蓄圧バンク９の入口にそれぞれ接続されている。また、各蓄圧バンク９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）の出口からはラインＬ１０、ラインＬ１１、及びラインＬ１２がそれぞれ引き出されており、各蓄圧バンク９からの水素を通過させるラインＬ１３に接続されている。

ラインＬ１３は、ラインＬ１４を介してディスペンサ７Ａに接続される。なお、第２の昇圧部４から圧送された水素を蓄圧バンク９を介さずにディスペンサ７Ａへ供給するラインとして、ラインＬ５とラインＬ１４とを接続するラインＬ９がさらに設けられている。

また、ラインＬ１０からはラインＬ２２が引き出され、ラインＬ１１からはラインＬ２３が引き出され、ラインＬ１２からはラインＬ２４が引き出される。ラインＬ２２，Ｌ２３，Ｌ２４は、ラインＬ１５を介してディスペンサ７Ｂに接続される。なお、第２の昇圧部４から圧送された水素を蓄圧バンク９を介さずにディスペンサ７Ｂへ供給するラインとして、ラインＬ９とラインＬ１５とを接続するラインＬ２７がさらに設けられている。

ここで、図１に示す三つの蓄圧バンク９のうち、蓄圧バンク９Ａは高い圧力で水素の充填を行うための蓄圧器（以下、説明のために「高圧バンク９Ａ」と称する）として機能し、蓄圧バンク９Ｃは高圧バンク９Ａより低い圧力で水素の充填を行うための蓄圧器（以下、「低圧バンク９Ｃ」と称する）として機能し、蓄圧バンク９Ｂは高圧バンク９Ａと低圧バンク９Ｃとの間の圧力で水素の充填を行うための蓄圧器（以下、「中圧バンク」と称する）として機能する。水素ステーション１００の稼働中において、高圧バンク９Ａの水素の残圧は、少なくとも中圧バンク９Ｂ及び低圧バンク９Ｃの残圧以上の圧力に維持される。中圧バンク９Ｂの水素の残圧は、少なくとも低圧バンク９Ｃの残圧以上の圧力に維持される。

以上のような構成により、水素ステーション１００の前段側においては、水素受容部１で受容された水素は、第１の昇圧部２で昇圧されて、第１の蓄圧部３の蓄圧バンク８に貯蔵される。第１の蓄圧部３の蓄圧バンク８に貯蔵された水素は、ラインＬ３介して水素ステーション１００の後段側の第２の昇圧部４へ供給される。あるいは、第１の昇圧部２とラインＬ３とを接続するラインＬ４を設けることにより、水素受容部１で受容された水素が、第１の昇圧部２で昇圧されてラインＬ４を介して直接的に水素ステーション１００の後段側の第２の昇圧部４へ供給されてもよい。更に、ラインＬ３及びラインＬ４の両方から同時に水素が第２の昇圧部４へ供給されてもよい。

水素ステーション１００の後段側においては、第２の昇圧部４から圧送された水素は、第２の蓄圧部６の各蓄圧バンク９に貯蔵される。ここで、高圧バンク９Ａ、中圧バンク９Ｂ、低圧バンク９Ｃの順で残圧を高く維持しておく必要がある。従って、第２の昇圧部４から圧送された水素は、まず高圧バンク９Ａへ供給され、高圧バンク９Ａが満杯（最大充填圧力に達する）になった後、中圧バンク９Ｂへ供給され、中圧バンク９Ｂが満杯になった後、低圧バンク９Ｃへ供給される。

また、ディスペンサ７Ａ，７Ｂが水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に水素を充填する場合、第２の蓄圧部６のいずれかの蓄圧バンク９に貯蔵された水素が、ディスペンサ７Ａ，７Ｂを介して水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に充填される。なお、低圧バンク９Ｃ、あるいは中圧バンク９Ｂの水素が水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に充填された後、不足分を補うための充填として、高い圧力に維持されている高圧バンク９Ａの水素が水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に充填される。更に、所定の圧力に到達した後、第２の昇圧部４から圧送された水素が、ラインＬ９，Ｌ２７を通過して、直接的に水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２へ充填される。

ここで、本実施形態の水素ステーション１００の要部について、図２を参照しつつ具体的に説明する。

図２は、図１の水素ステーション１００の要部を示すシステム構成図である。水素ステーション１００は、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２の充填圧力を検出する圧力検出部１１、水素の流量を調整する流量調整弁１２、及び制御部２０を備えている。圧力検出部１１及び流量調整弁１２はディスペンサ７Ａ，７Ｂの内部に設けられている。なお、水素ステーション１００の各ラインには、水素の流れを制御するために、図示されないバルブが適宜設けられている。圧力検出部１１は、ディスペンサ７Ａ，７Ｂにて水素を充填するときに、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に貯蔵された水素の充填圧力を検出するものであり、圧力伝送器などによって構成されている。この圧力検出部１１は、検出結果を制御部２０へ出力する。なお、圧力検出部１１の構成は特に限定されず、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２の充填圧力を検出できれば様々なものを用いることができる。例えば、水素燃料自動車に少量の水素を供給し、停止したときの配管の残圧を圧力検出部１１によって測定してもよい。

また、第２の蓄圧部６は、上述の高圧バンク９Ａ、中圧バンク９Ｂ、低圧バンク９Ｃと、常用圧力（一定の圧力）に維持される仕上げバンク（第２の蓄圧器）９Ｄと、を備えている。第２の蓄圧部６は、複数の仕上げバンク９Ｄを備えている。複数の容器からなる仕上げバンク９Ｄのそれぞれ１本の容器が、一台の水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に対する仕上げ充填を行うように準備されている。この仕上げバンク９Ｄのそれぞれの容器は、一台分の仕上げ充填を行える程度の水素を貯蔵していればよいので、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃよりも低容量であってよい。仕上げバンク９Ｄは、一台の水素燃料自動車に対する仕上げ充填を行った後、少なくとも、次の水素燃料自動車に仕上げ充填を行うまでに、第２の昇圧部４によって常用圧力に再度昇圧される。図２では、三本の仕上げバンク９Ｄが記載されており、それぞれラインＬ１６，Ｌ１７，Ｌ１８を介して第２の昇圧部４と接続されている。

制御部２０は、充填対象である水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２への水素の充填を制御するものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータにより構成されている。

具体的には、制御部２０は、蓄圧バンク９による差圧充填、及び第２の昇圧部４による直充填の少なくとも一方によって、一台の水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に水素を充填する制御を行う。また、制御部２０は、一台の水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２の充填圧力が、前述の充填工程によって中間目標圧（所定の圧力）に達した後に、仕上げバンク９Ｄのうちの１本の容器を用いて、一台の水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に対する仕上げ充填を行う制御を行う。中間目標圧力は少なくとも最終目標圧より５〜１０ＭＰａ低い圧力であって、例えば６０〜８０ＭＰａの範囲で任意に選択してよい。中間目標圧は、仕上げ充填を高圧バンクのみで行っていた従来の水素ステーションにおいて、中圧バンクや低圧バンクによる充填から、高圧バンクによる仕上げ充填に切り替えるときの圧力よりも低く設定してよい。中間目標圧として、例えば６０ＭＰａとしてよい。また、制御部２０は、仕上げバンク９Ｄによる仕上げ充填の後、少なくとも、その仕上げバンク９Ｄの容器が次の水素燃料自動車に仕上げ充填を行うまでに、第２の昇圧部４を用いて最高使用圧力まで復起するように制御する。なお、本実施形態に係る水素ステーション１００は、複数の仕上げバンク９Ｄの容器を備えているので、一の仕上げバンク９Ｄの容器が仕上げ充填を行ったら、次の水素燃料自動車に対しては他の仕上げバンク９Ｄの容器が仕上げ充填を行い、その間に第２の昇圧部４が先の仕上げバンク９Ｄの容器の蓄圧を行う。第２の昇圧部４は、仕上げバンク９Ｄ、高圧バンク９Ａ、中圧バンク９Ｂ、及び低圧バンク９Ｃの順に蓄圧を行うことにより、ほぼ常時、いずれかの蓄圧バンクに水素を供給し続ける。

具体的に、制御部２０は、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２の充填圧力を判定する圧力判定部２１と、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に対する水素充填を制御する充填制御部２２と、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄに対する蓄圧を制御する蓄圧制御部２３と、を備えている。ちなみに、後述するように、本実施形態の水素ステーション１００は、制御部２０を備えない構成を採用することもできる。

次に、上述した水素ステーション１００において、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２に水素を充填する水素充填方法を含む動作（制御部２０による動作）の一例について、図２〜図４を参照して説明する。

図３は、図１及び図２に示す水素ステーション１００における水素充填方法を含む動作を示すフローチャートである。ここでは、水素燃料自動車Ｍ１に対してディスペンサ７Ａが水素の充填を行う場合を例にして説明する。まず、低圧バンク９Ｃによる差圧充填によって水素の充填を行う場合の処理について、図２及び図３を参照して説明する。まず、低圧バンク９Ｃによる差圧充填が実行される（ステップＳ１０：第１の充填工程）。Ｓ１０では、充填制御部２２が、各バルブの開閉を制御する。これによって、低圧バンク９Ｃに貯蔵された水素がディスペンサ７Ａを介して水素燃料自動車Ｍ１に供給される。充填制御部２２は、ディスペンサ７Ａの流量調整弁（バルブ）を徐々に開くことによって、目標昇圧率もしくは流量になるよう、低圧バンク９Ｃと水素燃料自動車Ｍ１のバンクとの間の差圧によって水素を充填する（ステップＳ２０）。次に、流量調整弁が１００％開となった時に圧力判定部２１は、圧力検出部１１の検出結果に基づいて、水素燃料自動車Ｍ１の充填圧力Ｐｓｔａが予め設定された中間目標圧より低いか否かを判定する（ステップＳ３０：充填圧力判定工程）。

Ｓ３０において充填圧力Ｐｓｔａが中間目標圧より低いと判定された場合、中圧バンク９Ｂによる差圧充填が実行される（ステップＳ４０：第１の充填工程）。Ｓ４０では、充填制御部２２が、各バルブの開閉を制御する。これによって、中圧バンク９Ｂに貯蔵された水素がディスペンサ７Ａを介して水素燃料自動車Ｍ１に供給される。充填制御部２２は、ディスペンサ７Ａの流量調整弁（バルブ）１２を一旦所定開度まで閉めた後、徐々に開くことによって、中圧バンク９Ｂと水素燃料自動車Ｍ１のバンクとの間の差圧によって水素を充填する（ステップＳ５０）。次に、流量調整弁１２が１００％開となった時に、圧力判定部２１は、圧力検出部１１の検出結果に基づいて、水素燃料自動車Ｍ１の充填圧力Ｐｓｔａが予め設定された中間目標圧より低いか否かを判定する（ステップＳ６０：充填圧力判定工程）。Ｓ６０において充填圧力Ｐｓｔａが中間目標圧より低いと判定された場合、高圧バンク９Ａによる差圧充填が行われる（ステップＳ７０）。Ｓ７０では、充填制御部２２が、各バルブの開閉を制御する。これによって、高圧バンク９Ａに貯蔵された水素がディスペンサ７Ａを介して水素燃料自動車Ｍ１に供給される。充填制御部２２は、ディスペンサ７Ａの流量調整弁（バルブ）１２を一旦所定開度まで閉めた後、徐々に開くことによって、高圧バンク９Ａと水素燃料自動車Ｍ１のバンクとの間の差圧によって水素を充填する（ステップＳ８０）。次に、流量調整弁１２が１００％開となった時に、圧力判定部２１は、圧力検出部１１の検出結果に基づいて、水素燃料自動車Ｍ１の充填圧力Ｐｓｔａが予め設定された中間目標圧より低いか否かを判定する（ステップＳ１１０：充填圧力判定工程）。Ｓ１１０において充填圧力Ｐｓｔａが中間目標圧より低いと判定された場合、第２の昇圧部４による直充填後、仕上げバンク９Ｄの容器１本分による差圧充填によって、水素燃料自動車Ｍ１の充填圧力Ｐｓｔａが最終目標圧に達する（ステップＳ１２０）。

Ｓ１２０が終了すると、各バンクに対する第２の昇圧部４の蓄圧運転が実行される（ステップＳ１３０）。この工程では、第２の昇圧部４が、高圧バンク９Ａ、中圧バンク９Ｂ、及び低圧バンク９Ｃに対してこの順序で水素を圧送することによって、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃに水素を蓄圧させる。例えば、第２の昇圧部４が８２ＭＰａに高圧圧縮可能な圧縮機で構成されている場合、Ｓ１３０の蓄圧運転により、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃの充填圧力は８２ＭＰａとなる。Ｓ１３０が終了したら、図３の処理が終了する。ただし、Ｓ１３０の蓄圧運転は、１台の水素燃料自動車に対する充填が終了するたびに行う必要はなく、複数台の水素燃料自動車に対して充填を行い、各バンク９Ａ，９Ｂの残圧が低下したタイミングで行ってよい。例えば、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｂに対して閾値を設けておき、閾値を下回ったタイミングで蓄圧運転を行うようにしてもよい。このように、１台の水素燃料自動車への充填が終了するたびに蓄圧運転を行わなくてよい点が、１台充填毎に常用圧力に復起する必要のある仕上げバンク９Ｄに対する蓄圧運転とは異なっている。

一方、Ｓ３０、Ｓ６０又はＳ１１０において充填圧力Ｐｓｔａが中間目標圧に達したと判定された場合、仕上げバンク９Ｄによる仕上げ充填が実行される（ステップＳ９０：第２の充填工程）。Ｓ９０では、充填制御部２２が、各バルブの開閉を制御する。これによって、仕上げバンク９Ｄに貯蔵された水素がディスペンサ７Ａを介して水素燃料自動車Ｍ１に供給される。仕上げバンク９Ｄによる差圧充填によって、水素燃料自動車Ｍ１の充填圧力Ｐｓｔａが最終目標圧に達する。Ｓ９０が終了すると、仕上げ充填を終えた仕上げバンク９Ｄを常用圧力に維持するために、第２の昇圧部４の蓄圧運転が実行される（ステップＳ１００：蓄圧工程）。図２に示す例において、ディスペンサ７Ａで充填を行っている場合、仕上げバンク９Ｄの容器の水素がラインＬ２０を通過してディスペンサ７Ａを介して水素燃料自動車Ｍ１へ充填される。仕上げ充填の後、当該仕上げバンク９Ｄを常用圧力に戻すための蓄圧運転が行われるが、その間にディスペンサ７Ｂで水素燃料自動車Ｍ２の充填を行っている場合、他の仕上げバンク９Ｄの容器の水素がラインＬ１９を通過してディスペンサ７Ｂを介して水素燃料自動車Ｍ２へ充填される。また、水素燃料自動車Ｍ１，Ｍ２以外の三台目の水素燃料自動車が水素ステーション１００へ来た場合は、更に他の仕上げバンク９Ｄの容器の水素がラインＬ２１を通過して、いずれかのディスペンサを介して三台目の水素燃料自動車へ充填される。

次に、ディスペンサ７Ｂが水素燃料自動車Ｍ２に対し、第２の昇圧部４による直充填によって水素の充填を行う場合の処理について、図２及び図４を参照して説明する。まず、第２の昇圧部４である高圧圧縮機を起動させることによって直充填を行うと共に、低圧バンク９Ｃによる補助充填が実行される（ステップＳ１１５：第１の充填工程）。Ｓ１１５では、充填制御部２２が、第２の昇圧部４及び各バルブの開閉を制御する。これによって、第２の昇圧部４から圧送された水素がラインＬ９及び低圧バンク９Ｃ下流のラインＬ１２からの水素と合流後ディスペンサ７Ｂを介して水素燃料自動車Ｍ２に供給される。また、充填制御部２２は、ディスペンサ７Ｂの流量調整弁（バルブ）１２を徐々に開くことによって、第２の昇圧部４の圧力によって、また低圧バンク９Ｃと水素燃料自動車Ｍ１のバンクとの間の差圧によって水素を充填する（ステップＳ１２５）。次に、圧力判定部２１は、ディスペンサ７Ｂの流量調整弁１２が１００％開となった時、圧力検出部１１の検出結果に基づいて、水素燃料自動車Ｍ１の充填圧力Ｐｓｔａが予め設定された中間目標圧より低いか否かを判定する（ステップＳ１３５：充填圧力判定工程）。なお、Ｓ１３５以降は、中圧バンクによる直充填（ステップＳ１４０）、流量調整弁の制御（ステップＳ１５０）、充填圧力判定（ステップＳ１６０）、高圧バンクによる差圧充填（ステップＳ１７０）、各バンクへの蓄圧運転（ステップＳ１８０）、仕上げバンク９Ｄによる仕上げ充填（ステップＳ１９０）、仕上げバンク９Ｄを常用圧力に維持する蓄圧運転（ステップＳ２００）が実行される。Ｓ１３５〜Ｓ２００の処理は、図３で説明したＳ３０〜Ｓ１００の処理と同趣旨の処理が実行されるため、説明を省略する。

次に、本実施形態に係る水素ステーション１００の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る水素ステーション１００及び水素充填方法では、第２の蓄圧部６が、高圧バンク９Ａ、中圧バンク９Ｂ、低圧バンク９Ｃに加えて、仕上げ充填を行うための仕上げバンク９Ｄを備えている。仕上げバンク９Ｄは、常用圧力に維持されるものであり、一台の水素燃料自動車に対する仕上げ充填を行った後、少なくとも、他の水素燃料自動車に仕上げ充填を行うまでに、第２の昇圧部４によって常用圧力に維持される。すなわち、仕上げバンク９Ｄは、仕上げ充填を複数回行うごとに徐々に圧力が低下してゆくものではなく、一台の水素燃料自動車に対して、常に常用圧力に維持された状態にて仕上げ充填を行うことができる。従って、バンク９Ｂ，９Ｃによる差圧充填や第２の昇圧部４による直充填によって中間目標圧まで充填しておき、常用圧力に維持された仕上げバンク９Ｄで仕上げ充填することで、全ての水素燃料自動車に対して安定した水素充填を行うことができ、充填上限圧力に近い充填も可能になる。従って、それぞれの充填対象に対して、安定した条件下で仕上げ充填を行うことが可能となる。以上により、安定した条件で水素の充填を行うことができる。

また、本実施形態に係る水素ステーション１００において、第２の蓄圧部６は、複数の仕上げバンク９Ｄを備えている。このような構成により、一の仕上げバンク９Ｄが仕上げ充填を行った後に蓄圧（Ｓ１００）を行っている最中であっても、別の水素燃料自動車に対して他の仕上げバンク９Ｄが仕上げ充填を行うことができる。これによって、効率よく水素の充填を行うことができる。

また、例えば、８２ＭＰａの常用圧力の蓄圧器で差圧充填を行う場合、中間目標圧を低い圧力である６０ＭＰａに設定すると、７０ＭＰａに設定する場合に比して差圧を大きくとることができる。従って、バンク９Ｂ，９Ｃの残圧が低くなっていても、安定的に充填を行うことができる。なお、高圧バンク９Ａで仕上げ充填を行う場合に、中間目標圧を低く設定すると、高圧バンク９Ａに対する負荷が大きくなる。しかしながら、仕上げバンク９Ｄを用いて仕上げ充填を行うので、高圧バンク９Ａの負荷を大きくすることなく、中間目標圧を低く設定することができる。以上より、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃの負荷を低減することが可能となる。また、各バンク９Ａ，９Ｂ，９Ｃの負荷を低減し、余裕を持たせることが可能となるので、全体の蓄圧器の本数を減らすことも可能となる。このように、蓄圧器本数を低減することにより、マルチディスペンサーを用いた水素ステーション１００であっても、３バンクで水素の供給を行うことが可能となる。

以上、本発明の好適な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られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記実施形態では、制御部２０を設け、この制御部２０により充填や蓄圧の制御を行ったが、これに限定されるものではなく、制御部２０は設けられていなくともよい。この場合、例えば作業者が圧力検出部１１の検出結果に基づき各弁の開閉等を適宜制御することにより、上記作用効果を実現することができる。要は、本発明は、第１の蓄圧器、及び昇圧部の少なくとも一方によって、一の充填対象に水素を充填する第１の充填工程と、一の充填対象の充填圧力が、第１の充填工程によって所定の圧力に達した後に、第２の蓄圧器によって、一の充填対象に対する仕上げ充填を行う第２の充填工程と、第２の充填工程の後、少なくとも、第２の蓄圧器が他の充填対象に仕上げ充填を行うまでに、昇圧部が第２の蓄圧器を常用圧力に維持する蓄圧工程と、を実行できればよい。

上述の実施形態では、蓄圧部が高圧バンク９Ａ、中圧バンク９Ｂ及び低圧バンク９Ｃを有するものであった。これに代えて、蓄圧部が低圧バンクと、当該低圧バンクよりも高い圧力に維持されるバンクとの２バンクによって構成されていてもよい。また、ディスペンサの数量や、ラインの構成も特に限定されるものではない。

なお、上記実施形態では図１に示すように水素ステーションがディスペンサを複数有していたが、図５に示すようにディスペンサが１基であってもよい。ディスペンサが１基の場合であっても、本発明によって仕上げバンクを用いて効率よく充填を行うことができる。

４…第２の昇圧部（昇圧部）、６…第２の蓄圧部（蓄圧部）、７Ａ，７Ｂ…ディスペンサ、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…バンク（第１の蓄圧器）、９Ｄ…仕上げバンク（第２の蓄圧器）、１００…水素ステーション、Ｍ１，Ｍ２…水素燃料自動車（充填対象）。

Claims (3)

1. 水素を貯蔵する蓄圧部と、
   水素を昇圧する昇圧部と、
   充填対象に水素を充填するためのディスペンサと、を備え、
   前記蓄圧部は、第１の蓄圧器と、一定の圧力に維持される第２の蓄圧器とを少なくとも備え、
   一の充填対象に対して前記第１の蓄圧器及び前記昇圧部の少なくとも一方によって、予め定められた中間目標圧まで水素が充填され、前記一の充填対象の充填圧力が前記中間目標圧に達した後に、前記第２の蓄圧器によって仕上げ充填が行われ、前記第２の蓄圧器は、前記一の充填対象に対する仕上げ充填を行った後に毎回、少なくとも、他の充填対象に仕上げ充填を行うまでに、前記昇圧部によって前記一定の圧力に維持される、水素ステーション。
2. 前記蓄圧部は、複数の前記第２の蓄圧器を備える、請求項１に記載の水素ステーション。
3. 水素を貯蔵する蓄圧部と、
   水素を昇圧する昇圧部と、
   充填対象に水素を充填するためのディスペンサと、を備える水素ステーションでの水素充填方法であって、
   前記蓄圧部が第１の蓄圧器と、一定の圧力に維持される第２の蓄圧器とを少なくとも備え、
   前記第１の蓄圧器、及び前記昇圧部の少なくとも一方によって、予め定められた中間目標圧まで一の充填対象に水素を充填する第１の充填工程と、
   前記一の充填対象の充填圧力が、前記第１の充填工程によって前記中間目標圧に達した後に、前記第２の蓄圧器によって、前記一の充填対象に対する仕上げ充填を行う第２の充填工程と、
   前記第２の充填工程の後は毎回、少なくとも、前記第２の蓄圧器が他の充填対象に仕上げ充填を行うまでに、前記昇圧部が前記第２の蓄圧器を前記一定の圧力に維持する蓄圧工程と、を備える、水素充填方法。

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