JP7177604B2 - 水素ステーションパッケージユニットとそのメンテナンス方法並びに簡易型水素ステーション - Google Patents

Description

本発明は、水素ステーションパッケージユニットとその水素ステーションパッケージユニットを使用した簡易型水素ステーションに関する。

近年、ガソリン車に代わる環境負荷の小さい自動車として、水素を燃料とする燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）が注目されている。燃料電池自動車は、含酸素の空気と燃料ガスである水素ガスとを燃料電池に供給し、これによって発電した電力を利用して電動機を駆動することにより走行するので、ガソリン車のように二酸化炭素（ＣＯ_２）、ＮＯＸ、ＳＯＸ等の排出がなく水を排出するだけであり、環境にやさしい自動車とされている。

燃料電池自動車では、車内の水素タンクに予め十分な量の水素ガスを貯蔵しておき、走行には水素タンク内の水素ガスを利用するものが主流であり、燃料電池自動車の水素タンクへの水素ガスの供給は、通常のガソリン自動車と同様に、水素ガスを充填する水素ステーションにおいて行われる。このため、燃料電池自動車の普及を図るためには、燃料電池や車両自体の性能向上とともに、インフラの面においても、水素ガスを燃料電池自動車へ供給する水素ステーションを多くの場所に設置することが必要となる。

水素ステーションの整備を加速させるため、官民を挙げて各種取組が推進されているが、水素ステーションの建設には多額の費用と広い敷地が必要となるため、１日に１台程度の需要しかない郊外や、土地の確保で制約が生じ易い大都市については、水素ステーションの小型化とコストダウン、設置規制の見直しが求められている。

水素ステーションを小型化するための機材としては、例えば特許文献１及び特許文献２には、水素ガス圧縮する圧縮機ユニット、圧縮された水素ガスを貯留する蓄圧器、蓄圧器からディスペンサーに供給する水素ガスを冷却するプレクールシステム等の水素ステーションに必要な機器を筐体内に収納し、コンパクトにパッケージ化したガス供給システム（パッケージユニット）が開示されている。

特許文献１及び特許文献２のパッケージユニットは、水素ステーションに必要な機器をコンパクトにパッケージ化して設置面積を小さくしているため、これらのガス供給システムを利用すると水素ステーションの設置に必要な敷地面積を大幅に削減することができるので、街中の狭小地や従来のガソリンステンドにも水素ステーションを設置することができる。

その一方で、特許文献１及び特許文献２に開示されたパッケージユニットは、コンパクトにパッケージ化して設置面積を小さくすることを優先した結果、筐体内部で各種機器が立体的かつ複雑に配置し、これらの機器を配管で接続しているため、施工性及び整備性に欠ける問題がある。

また、特許文献１及び特許文献２のパッケージユニットを含む従来の水素ステーション用の機器では、７０ＭＰａ級の高圧に対応するためニードルバルブを使用しているが、二―ドルバルブはＣｖ値が小さいために圧力損失が大きく、開閉速度も遅いという問題がある。

本発明者等は、これらの問題を解決するため、水素ガスを供給・遮断又は制御するための各種バルブ類や配管を支持部材に搭載して集積化したバルブユニットを用いることにより、水素ガスを供給・遮断又は制御するための各種バルブ類や配管の配置を簡単かつ明確にし、施工性及び整備性に優れる小型の水素ステーションを開発した。

また、この水素ステーションでは、従来の水素ステーションで使用しているニードルバルブに比べてＣｖ値が大幅に大きい高圧水素用のボールバルブを使用したので、バルブの水素流量が大幅に増加する結果、水素ステーションから燃料電池自動車への水素供給に要する時間を短縮することができる特長がある。

特許第６２７６０６０号公報 特許第６２７６１６０号公報 米国特許第３３６２７３１号公報

本発明者等が開発した水素ステーションは、前述したように、従来の水素ステーションには無い特長を有するものであるが、さらなる改善の余地も有している。一般に、水素ステーションでは、８２ＭＰａの超高圧水素ガスを取り扱うため、継手部には耐圧性と高い信頼性が要求されるので、配管とバルブとの接続、配管同士の接続には、特許文献３に記載されているコーン・スレッド継手構造が広く使用されており、本発明者等が開発した水素ステーションでもこのコーン・スレッド継手構造を使用している。

コーン・スレッド継手は、先端をテーパ状に加工したチューブ（配管）にグランドナットを通した状態で先端ネジ部にカラーを取付けた後、チューブと共にグランドナットを継手（バルブ）ボデーに設けたソケット内に挿入し、継手ボデーに設けたソケットにグランドナットを螺着することによってカラー後方の肩部をソケットにより押し込み、チューブ先端のテーパ部とソケット底部のテーパ付き座部とを強く係合させてチューブと継手ボデーを接続するように構成されている。

コーン・スレッド継手はこのように構成されているため、継手ボデーに設けたソケットからグランドナットを取り外してもソケット内にチューブの先端部が残るので、ソケット内からチューブを引き抜かないと継手ボデーを取り外すことができない。また、近年では、引抜きスペースを小さくできるタイプの継手として、配管の端部同士をガスケットを介して突き合わせた状態で外側から固定するメタルガスケット形式の継手も開発されている。しかし、そのような継手であっても、配管の接合部にはガスケットが内包されているため、そのままでは継手を配管の垂直方向にずらすように取り外すことはできない。このように、いずれの形式の継手であっても、取り外しのためには、チューブ（配管）の引抜きスペースが必要である。

従って、整備や交換のためにバルブユニットからバルブを脱着する場合には、例え脱着するバルブが１台であっても複数個所の継手部を分解し、バルブの一次側及び二次側の継手部からチューブを引き抜くためのスペースを確保しなければならない。脱着するバルブ周辺の複数の継手部を分解する作業は面倒であるだけでなく、水素ステーションパッケージユニットのような限られた筐体内でチューブを移動させるスペースを確保するのは容易ではないので、より簡単にバルブの脱着作業が行えるようにバルブユニットの構成を改善する必要がある。

また、バルブの脱着作業の簡単化だけでなく、水素ステーションパッケージユニットの更なる小型化と施工性の向上を図るためには、筐体内の各種機器の配置状況に対応させて各種バルブ類や配管を集積化するようにバルブユニットの構成を改善する必要がある。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、バルブの脱着作業を簡単化できるように構成されるとともに、筐体内の各種機器の配置に対応して各種バルブ類や配管を集積化させたバルブユニットを設け、メンテナンス性と施工性が向上した水素ステーションパッケージユニットとそのメンテナンス方法、並びにその水素ステーションパッケージユニットを使用した簡易型水素ステーションを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筐体内に少なくとも圧縮機ユニットと、複数の水素用の蓄圧器と、水素ガスを供給、遮断又は制御するための各種の配管とバルブ類とを備える水素ステーションパッケージユニットであって、バルブ類として、少なくとも、圧縮機ユニットから蓄圧器への水素を制御する第１バルブと、蓄圧器から水素ガス出口への水素を制御する第２バルブとを有するとともに、第１バルブを含む第１の流路、及び第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つには、それらの流路との接続部から略同一平面にて略正反対方向に転回される流路ラインが接続され、前記流路ラインの少なくとも一部の配管を取り外した状態で前記接続部の配管引抜きスペースを付与したことを特徴とする水素ステーションパッケージユニットである。

請求項２に係る発明は、流路ラインの両端部の少なくとも一方側の接続部の配管と第１の流路又は第２の流路の一次側又は二次側の接合部とが接合されている水素ステーションパッケージユニットである。

請求項３に係る発明は、流路ラインは、第１バルブを含む第１の流路、及び第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つに、それらの流路との接続部から２つの直角エルボ継手を介してコの字形に引き回されたコ字形流路部である水素ステーションパッケージユニットである。

請求項４に係る発明は、流路ラインは、第１バルブを含む第１の流路、及び第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つに、それらの流路との接続部から２つの二方継手を介して接続された流路部である水素ステーションパッケージユニットである。

請求項５に係る発明は、接続部又は接合部は、コーン・スレッド継手構造である水素ステーションパッケージユニットである。

請求項６に係る発明は、流路ラインの少なくとも一部の配管を取り外した後に、第１バルブ又は第２バルブの接合部の配管の引き抜きスペースを生じさせ、次いで、第１バルブ又は第２バルブの接合部から配管を取り外し、当該バルブのメンテナンスを可能とした水素ステーションパッケージユニットのメンテナンス方法である。

請求項７に係る発明は、バルブ類はボールバルブである水素ステーションパッケージユニットである。

請求項８に係る発明は、水素ステーションパッケージユニットを用いて水素ステーションを構成したことを特徴とする簡易型水素ステーションである。

請求項１に係る発明によると、第１バルブを含む第１の流路、及び第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つには、それらの流路との接続部から略同一平面にて略正反対方向に転回される流路ラインが接続されているので、この流路ラインを容易に取り外すことができる。コーン・スレッド継手等の高圧用の継手は、配管の端部に対し配管と同軸方向に固定又は取り外しを行うことが通常である。本発明における流路ラインは、略同一平面にて略正反対方向に転回されているので、両端付近の配管部は互いに略平行の位置関係となる。したがって、その両端に固定された継手も、略平行の位置関係で配管位固定されているため、それらの両方の固定を解除し配管の軸方向に移動させることによって、一緒に取り外すことが可能となる。そして、この流路ライン部の取外しにより、第１の配管又は第２の配管に配管の引抜スペースを生じさせることができる。

請求項２に係る発明によると、流路ラインの両端部の少なくとも一方側の接続部の配管と第１バルブ又は第２バルブの一次側又は二次側の接合部とが接合されているので、流路ラインの取り外しにより生じた配管引抜スペースを利用して、この流路ラインに接続されていた配管部品やバルブの取り外しが容易となる。

請求項３に係る発明によると、流路ラインは、第１バルブを含む第１の流路の少なくとも一つ、及び、第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つに、それぞれ、それらの流路との接続部から２つの直角エルボ継手を介してコの字形に引き回されたコ字形流路部であるので、このコ字形配管部を容易に取り外すことができるだけでなく、このコ字形配管部の取外しにより、第１の流路又は第２の流路に配管の引抜スペースを生じさせることができる。

請求項４に係る発明によると、流路ラインは、第１バルブを含む第１の流路の少なくとも一つ、及び、第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つに、それぞれ、それらの流路との接続部から２つの二方継手を介して接続された流路部であるので、この流路部の取外しにより、第１の流路又は第２の流路に配管の引抜スペースを生じさせることができる。

請求項５に係る発明によると、接続部又は接合部はコーン・スレッド継手構造であるので、高圧水素ガスの漏れを生じさせることなく、バルブと配管との間及び配管と配管との間を簡単かつ確実に接続して水素ステーションパッケージユニットを構成することができる。また、バルブ類のメンテナンスにあたっては、接続部及び接合部を簡単に分解してバルブユニットからバルブを取り外すことができる。

請求項６に係る発明によると、流路ラインの両端部に位置している接続部を取り外して第１バルブ又は第２バルブの接合部の配管の引抜スペースを生じさせ、次いで、第１バルブ又は第２バルブの接合部から配管を取り外して第１バルブ又は第２バルブを取り外すようにしているので、筐体の限られた空間内であっても、配管の引抜スペースを順次確保することができるとともに、バルブを取り外すための継手部の分解個所を最小限とすることにより、バルブのメンテナンスを簡単化することができる。

請求項７に係る発明によると、第１バルブ、第２バルブ等のバルブ類は、ボールバルブであるので、従来のニードルバルブに比べてバルブのＣｖ値が大幅に大きくなり、バルブの水素流量が大幅に増加し、水素ステーションから燃料電池自動車への水素供給に要する時間を短縮することができる。これに加え、バルブのＣｖ値が大きいために配管での若干の圧力損失を十分にカバーすることができるので、配管の設計の自由度が増し、製造性やメンテナンス性を向上させた配管設計を採用することができる。

請求項８に係る発明によると、本発明に係る水素ステーションパッケージユニットを用いて水素ステーションを構成したので、水素ステーションに最小限必要な機能をパッケージ化して小型の筐体に収納して設置することができるため、水素ステーションの設置に必要な敷地面積を大幅に削減することができる。特に、オフサイト方式で水素ステーションを建設する場合には、郊外、大都会の狭小地や従来のガソリンスタンドにも簡易型水素ステーションを設置することができる。

また、配管やバルブがバルブユニットに集積化されているため、水素ステーションの配管部材やバルブのメンテナンスの際には略バルブユニットを対象にすれば良く、水素ステーション全体としてのメンテナンス性や稼働率を向上させることができる。

本発明における水素ステーションパッケージユニットを使用した簡易型水素ステーションの構成を説明する図面である。 本発明における水素ステーションパッケージユニットの構成を模式的に説明する図面である。 流路ラインをコ字形流路部に構成した場合のバルブユニットでの配管及びバルブの支持部材への取付け状態を模式的に示す図面である。 コーン・スレッド継手構造の接続状況を自動ボールバルブを例として説明する図面である。 図３に示す実装状態のバルブユニットで、コ字形配管部を取り外した状況を模式的に示す図面である。 流路ラインを２つの二方継手により構成した場合のバルブユニットでの配管及びバルブの支持部材への取付け状態を模式的に示す図面である。 本発明における水素ステーションパッケージユニット内の機器の配置を正面方向から見た状態を示す図面である。 本発明における水素ステーションパッケージユニット内の機器の配置を上方から見た状態を示す図面である。 本発明における水素ステーションパッケージユニット内の機器の配置を右側面方向から見た状態を示す図面である。 本発明における水素ステーションパッケージユニットの下部収納室内の蓄圧器の配置状況を説明する図面である。

以下に、本発明における水素ステーションパッケージユニットと簡易型水素ステーションの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明における水素ステーションパッケージユニットを使用した簡易型水素ステーションの構成を示している。図１において、簡易型水素ステーション１１は、いわゆるオフサイト方式の簡易型水素ステーションであり、Ｈ_２受入ユニット１２と、水素ステーションパッケージユニット１３と、ディスペンサーユニット１４と、パージ用Ｎ_２ユニット１５と、冷凍機ユニット１６により構成されている。

Ｈ_２受入ユニット１２は、既存の工業プラント等で大規模に製造され、大型のボンベを束ねたトレーラー、或いはカードルにより水素ステーションに輸送されてきた水素ガスを受領し、水素ステーションパッケージユニット１３に供給する。

水素ステーションパッケージユニット１３は、筐体１７内に、圧縮機ユニット１８と、蓄圧器ユニット１９と、バルブユニット２０とをパッケージ化して設けている。圧縮機ユニット１８と蓄圧器ユニット１９との間はバルブユニット２０を介して充填配管２１で接続されており、蓄圧器ユニット１９とディスペンサーユニット１４との間はバルブユニット２０を介して供給配管２２で接続されている。

ディスペンサーユニット１４は、水素ステーション用パッケージユニット１３内の蓄圧器ユニット１９から供給される高圧水素ガスを流量弁制御弁（図示せず）により流量制御しながら、充填用ノズル（図示せず）を介して燃料電池自動車に水素を供給する。また、ディスペンサーユニット１４には、燃料電池自動車に供給する水素を所定温度（例えば、－４０℃）に冷却するプレクーラー（熱交換器）（図示せず）を備えている。これは、燃料電池自動車のタンクに水素ガスを急速に充填すると断熱圧縮により温度が上昇するので、タンク温度が上がり過ぎないように予め水素を十分に冷やすためである。

パージ用Ｎ_２ユニット１５は、水素ステーションパッケージユニット１３の配管内、バルブ内に残留する水素の他、空気等の不純物を除去するパージ用の窒素（Ｎ_２）ガスを貯蔵し、必要によりＨ_２受入ユニット１２を介して水素ステーションパッケージ１３に窒素を供給し、配管内に残留する水素ガス等をパージする。

冷凍機ユニット１６は、ディスペンサーユニット１４のプレクーラーに冷媒を循環供給し、燃料電池自動車に供給する水素を所定温度（例えば、－４０℃）に冷却している。

次いで、図２により水素ステーションパッケージユニット１３の構成を説明する。図２に模式的に示すように、水素ステーションパッケージユニット１３は、筐体１７内に、圧縮機ユニット１８と、蓄圧器ユニット１９と、バルブユニット２０とをパッケージ化して設けている。

圧縮機ユニット１８は、圧縮機（ガスコンプレッサー）２５と、遮断弁として機能する自動ボールバルブ２６、２７と、逆止弁２８とを備え、Ｈ_２受入ユニット１２から供給される水素を昇圧（圧縮）し、充填配管２１を介して蓄圧器ユニット１９に充填している。圧縮機は、吐出圧力が８０Ｐａ超程度の高圧水素圧縮機であれば、往復動圧縮機(レシプロコンプレッサー)やダイヤフラム型圧縮機等の適宜の方式の圧縮機を使用することができるが、水素ステーションパッケージ１３を小型に構成するためには、水素ステーションの水素供給能力に対応した小型の圧縮機を選定することが好ましい。

本実施例では、圧縮機として油圧駆動式ブースターにより水素ガスを圧縮する油圧駆動式水素昇圧装置を使用しているが、このタイプの圧縮機では、水素の昇圧を担う油圧駆動式ブースターが装置の上部に配置されるので、圧縮された水素ガスを外部に供給する水素ガス出口２９は、圧縮機ユニット１８の上部に設けられている。

なお、図２には図示していないが、圧縮機２５で水素ガスを圧縮する際に断熱圧縮により水素ガスの温度が上昇するので、圧縮後の水素ガスを冷却するためのクーラーを圧縮機ユニット１８に設けることが好ましい。

蓄圧器ユニット１９は、圧縮機ユニット１８で昇圧した高圧（８０ＭＰａ超）の水素ガスを貯留する機能を有し、容量３００Ｌの長尺タンク形状の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを４本備えている。

高圧の蓄圧器を使用して燃料電池自動車に水素ガスを供給する差圧式の水素ステーションでは、低圧バンク、中圧バンク、及び高圧バンクの組み合わせによるバンク切り替えが効率的であると考えられている。そのため、本実施例では、２本の蓄圧器３０ａ、３０ｂで低圧のバンク１を、蓄圧器３０ｃで中圧のバンク２を、蓄圧器３０ｄで高圧のバンク３を構成し、低圧のバンク１、中圧のバンク２、高圧のバンク３の順で蓄圧器内に貯留した高圧水素ガスを燃料電池自動車に供給するようにしている。低圧のバンク１は、燃料電池自動車に水素ガスを供給する際に最も水素ガスの供給量が多くなるので、２本の蓄圧器３０ａ、３０ｂを使用し、供給量を確保するようにしている。ただし、蓄圧器の数は、簡易型水素ステーション１１に求める水素供給能力に応じ、適宜、増減することができる。また、本実施例では、蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄはいずれも同じ容量としたが、必要に応じ、サイズが異なる蓄圧器を組み合わせてもよい。

また、蓄圧器への水素ガスの充填と取出しのため、バンク１には配管３１ａが、バンク２には配管３１ｂが、バンク３には配管３１ｃが接続されている。なお、バンク１は２本の蓄圧器３０ａ、３０ｂで構成されているため、配管３１ａは蓄圧器３０ａ、３０ｂの直前で分岐して蓄圧器３０ａ、３０ｂに各々接続されている。

バルブユニット２０は、圧縮機ユニット１８で昇圧した水素ガスの蓄圧器ユニット１９内の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄへの充填と、蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに貯留した水素ガスの取出しを制御する。このため、バルブユニット２０には、分岐配管２１が着脱可能な水素ガスの流入口３３と、供給配管２２が着脱可能な水素ガスの流出口３４とを設けるとともに、蓄圧ユニット１９の３本の配管３１ａ、３１ｂ、３１ｃを着脱可能な水素ガスの出入口３５ａ、３５ｂ、３５ｃを設けている。

充填配管２１は、バルブユニット２０内でバンク１に水素ガスを供給する分岐配管２１ａと、バンク２に水素ガスを供給する分岐配管２１ｂと、バンク３に水素ガスを供給する分岐配管２１ｃに分岐し、分岐配管２１ａは水素ガスの出入口３５ａに、分岐配管２１ｂは水素ガスの出入口３５ｂに、分岐配管２１ｃは水素ガスの出入口３５ｃに接続されている。

また、蓄圧器ユニット１９内の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄからディスペンサーユニット１４へ水素ガスを供給するため、バンク１から水素ガスを取出す支配管２２ａ、バンク２から水素ガスを取出す支配管２２ｂ、バンク３から水素ガスを取出す支配管２２Ｃを設け、支配管２２ａと水素ガスの出入口３５ａ、支配管２２ｂと水素ガスの出入口３５ｂ、支配管２２ｃと水素ガスの出入口３５ｃとを接続するとともに、バルブユニット２０内で支配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃを集合させて供給配管２２を構成している。

なお、図２に示すように、分岐配管２１ａと支配管２２ａ、分岐配管２１ｂと支配管２２ｂ、分岐配管２１ｃと支配管２２ｃは、蓄圧器ユニット１９とバルブユニット２０との間では配管の一部を共用しているが、分岐配管と支配管を個別に蓄圧器ユニット１９とバルブユニット２０との間に設けるようにしても良い。

このように、バルブユニット２０は、蓄圧器ユニット１９よりも手前で分岐し、蓄圧器ユニット１９よりも後ろで集合する並列した複数の配管を有している。

分岐配管２１ａには自動ボールバルブ３７ａと逆止弁３８ａを、分岐配管２１ｂには自動ボールバルブ３７ｂと逆止弁３８ｂを、分岐配管２１ｃには自動ボールバルブ３７ｃと逆止弁３８ｃを設けている。これら自動ボールバルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、圧縮機ユニット１８から蓄圧器ユニット１９への水素ガスの供給を開閉する第１バルブである。これにより、圧縮機ユニット１８から蓄圧器ユニット１９への水素ガスの供給を制御するとともに、水素ガスの逆流を防止している。

また、支配管２２ａには自動ボールバルブ３９ａと逆止弁４０ａを、支配管２２ｂには自動ボールバルブ３９ｂと逆止弁４０ｂを、支配管２２ｃには自動ボールバルブ３９ｃと逆止弁４０ｃを設けている。これら自動ボールバルブ３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、蓄圧器ユニット１９から水素ガスの流出口３４まで水素ガスの供給を開閉する第２バルブである。これにより、蓄圧器ユニット１９から水素ガスの流出口３４への水素ガスの供給を制御するとともに、水素ガスの逆流を防止している。

支配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃが集合した供給配管２２には、逆止弁４３と自動ボールバルブ４４を設け、水素ガスの逆流防止とディスペンサーユニット１４に供給する水素ガスの供給を制御している。

さらに、支配管２２ａから分岐させた配管４５ａには自動ボールバルブ４６ａを、支配管２２ｂから分岐させた配管４５ｂには自動ボールバルブ４６ｂを、支配管２２ｃから分岐させた配管４５ｃには自動ボールバルブ４６ｃを設けている。これらの自動ボールバルブ４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、配管内の水素ガスのベントを開閉するベントバルブである。

以上のように、水素ステーションパッケージユニット１３は構成されているので、Ｈ_２受入ユニット１２から供給された水素ガスを圧縮機ユニット１８で昇圧（圧縮）して蓄圧ユニット１９に充填、貯留し、所要に応じてディスペンサーユニット１４に供給することができる。そして、蓄圧ユニット１９への水素ガスの充填、及び蓄圧ユニット１９からの水素ガスの取出しは、バルブユニット２０内に設けた複数の自動ボールバルブを開閉することにより制御される。

次に、バルブユニット２０での配管、バルブの実装状態を説明する。バルブユニット２０では、水素ガスの供給を開閉したり、水素ガスのベントを開閉したりするための各種のバルブが支持部材５０に集積化した状態で搭載されている。また、圧縮機ユニットから蓄圧器への水素を制御する第１バルブを含む第１の流路、及び蓄圧器から水素ガス出口への水素を制御する第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つには、それらの流路との接続部から略同一平面にて略正反対方向、例えば角度１８０度に転回される流路ラインが接続されている。ここで、「略同一平面にて転回される」とは、流路ラインを構成している配管を側方から見たときに、転回された配管がほぼ重なって見える状態を意味するが、完全に重なっている必要はなく、当該配管の外径の幅程度の範囲であれば重なっていなくても構わない。

先ず、流路ラインが、２つの直角エルボ継手を介してコの字形に引き回されたコ字形流路部で構成された場合について説明する。図３は。水素パッケージユニット１３を正面側から見たときの支持部材５０への配管及びバルブの取付け状態を模式的に示す図面である。

図３に示すように、支持部材５０には、複数の配管が直角エルボ継手及びチーズ継手により接続され、水平方向及び垂直方向に水素ガスの流路が設けられている。水素ステーションでは、高圧の水素ガスを取り扱うために耐圧性と高い信頼性が要求されるので、配管と直角エルボ継手、配管とチーズ継手、配管とバルブ、配管と逆止弁の接続には、従来からの使用実績があるコーン・スレッド継手構造を使用している。

また、圧縮機ユニット１８の水素ガス出口２９から充填配管２１を介して供給される圧縮された高圧水素ガスをバルブユニット２０に受け入れる水素ガスの流入口３３は、支持部材５０の上方部に設けられ、バルブユニット２０から供給配管２２を介して蓄圧器ユニット１９に高圧水素ガスを供給する水素ガスの流出口３４は、支持部材５０の下方部に設けられており、水素ガスの流入口３３と水素ガスの出入口３５の位置関係は、長方形状の支持部材５０の略対角線上に、支持部材５０の中心に対して略点対称に設けている。

このように、支持部材５０の上方部に水素ガスの流入口３３を設けることにより、圧縮機ユニット１８の水素ガス出口２９と水素ガスの流入口３３との距離を最短とし、両者を接続する管路を最短に設けることができる。また、支持部材５０の下方部に水素ガスの出入口３５を設けることにより、水素ガスの出入口３５と蓄圧器の元弁８３との距離を最短とし、両者を接続する管路を最短に設けることができる。

圧縮機ユニット１８から水素ガスの流入口３３を介してバルブユニット２０に水平に引き込まれた充填配管２１は、直角エルボ継手５２ａにより下向き垂直方向に向きを変え、水素ガス供給先のバンクス数に合わせ、チーズ継手５３ａにより分岐配管２１ｃに、チーズ継手５３ｂにより分岐配管２１ｂに、直角エルボ継手５２ｂにより分岐配管２１ａに分岐される。３本の流路に分岐された分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃは平行を維持して、分岐配管２１ａは水素ガスの出入口３５ａに、分岐配管２１ｂは水素ガスの出入口３５ｂに、分岐配管２１ｃは水素ガスの出入口３５ｃに接続されている。

これら分岐配管２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、圧縮機ユニット１８から蓄圧器ユニット１９へ供給される水素ガスを制御する第１バルブを含む第１の流路であり、それらの流路との継手の接続部から２つの直角エルボ継手を介し、流路ラインとしてコの字状に引き回されたコ字形流路部が接続されている。

すなわち、分岐配管２１ａでは、チーズ継手５３ｇの接続部とチーズ継手５３ｈとの間に、直角エルボ継手５２ｇと直角エルボ継手５２ｈを介してコ字形流路部５５を、分岐配管２１ｂでは、チーズ継手５３ｅの接続部とチーズ継手５３ｆとの間に、直角エルボ継手５２ｄと直角エルボ継手５２ｅを介してコ字形流路部５６を、分岐配管２１ｃでは、チーズ継手５３ｂの接続部とチーズ継手５３ｃとの間に、直角エルボ継手５２ｂと直角エルボ継手５２ｃを介してコ字形流路部５７を設けている。

蓄圧器ユニット１９からバルブユニット２０の水素ガス出口３４に水素ガスを供給する流路は、水素ガス供給元のバンクス数に合わせ、支配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃの３本の流路を有し、支配管２２ａは直角エルボ継手５２ｌにより、支配管２２ｂはチーズ継手５３ｊにより、支配管２２ｃはチーズ継手５３ｉにより供給配管２２に合流している。

なお、支配管２２ａの水素ガスの出入口３５ａとチーズ継手５３ｇとの間は分岐配管２１ａと共用し、支配管２２ｂの水素ガスの出入口３５ｂとチーズ継手５３ｅとの間は分岐配管２１ｂと共用し、支配管２２ｃの水素ガスの出入口３５ｃとチーズ継手５３ｂとの間は分岐配管２１ｃと共用している。

蓄圧器ユニット１９からバルブユニット２０の水素ガス流出口（出口）３４へ供給する水素ガスを制御する第２バルブを含む第２の流路である供給配管２２にも、流路との継手の接続部から２つの直角エルボ継手を介し、流路ラインとしてコの字状に引き回されたコ字形流路部が接続されている。

すなわち、供給配管２２は、チーズ継手５３ｉの接続部と直角エルボ継手５２ｏとの間に、直角エルボ継手５２ｍと直角エルボ継手５２ｎを介してコ字形流路部５８を設けている。

また、分岐配管２１ａ（支配管２２ａ）の水素ガスの出入口３５ａと直角エルボ継手５２ｈとの間にチーズ継手５３ｈを設けて配管４５ａを分岐させ、分岐配管２１ｂ（支配管２２ｂ）の水素ガスの出入口３５ｂと直角エルボ継手５２ｅとの間にチーズ継手５３ｆを設けて配管４５ｂを分岐させ、分岐配管２１ｃ（支配管２２ｃ）の水素ガスの出入口３５ｃと直角エルボ継手５２ｃとの間にチーズ継手５３ｃを設けて配管４５ｃを分岐させている。

図３に示すように、圧縮機ユニット１８から蓄圧器ユニット１９への水素ガスの供給を開閉する第１バルブである自動ボールバルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃからなる第１バルブ群６１と、蓄圧器ユニット１９から水素ガスの流出口３４への水素ガスの供給を開閉する第２バルブである自動ボールバルブ３９ａ、３９ｂ、３９ｃからなる第２バルブ群６２と、配管内の水素ガスのベントを開閉する第３バルブである自動ボールバルブ４６ａ、４６ｂ、４６ｃからなるベントバルブ群６３は、それぞれバルブユニット２０内の異なる所定領域内に集積化された状態で配置されている。

これにより、圧縮機ユニットから蓄圧器への水素ガスの流れを考慮して効率よく集積化して配置することができ、コンパクト性を向上させつつ、製造性やメンテナンス性を向上させることができる。すなわち、製造時には、同じ種類のバルブを所定領域内で同時に支持部材５０に取付けることができるので、製造性を向上させることができる。また、水素ステーションパッケージユニットのメンテナンス時には、同じ種類のバルブを同時に点検、整備することができるので、メンテナンス性を向上させることができる。

このように支持部材５０に配管を取付けるため、配管の配置が簡単かつ明解となり、製造時には配管作業が容易となって製造性を向上させることができるとともに、配管ミスが発生しにくい。また、水素ステーションパッケージユニットの点検・整備時には、目視点検を行い易くなり、かつ異常も発見しやすいので、メンテナンス性を向上させることができる。

このような配管方法では、最短距離で配管を連接するよりも配管長が増して圧力損失が増えることになるが、本実施例の水素ステーションパッケージユニットでは、ニードルバルブよりもＣｖ値が格段に大きいボールバルブを使用しているので、配管長が増すことにより生じる圧力損失の増加を補い、配管を簡潔にした効果を十分に得ることができる。また、最短距離で配管を連接しようとすると筐体内で配管が直線的で複雑にならざるを得ず、全体として大型化してしまうが、本実施例のような集積化によれば、大幅なコンパクト化が達成される。

以上のように、バルブユニット２０の支持部材５０に各種のバルブ群６１、６２、６３や配管を搭載して集積化しているので、バルブユニット２０の組立ては工場で行い、水素ステーションの施工現場では、工場で組立てたバルブユニット２０を水素ステーションパッケージユニット１３内の所定の場所に取付けた後、圧縮機ユニット１８とバルブユニット２０との間、バルブユニット２０と蓄圧器ユニット１９との間で最小限の配管の接続作業をすれば良いので、施工性が著しく向上するとともに、施工時の配管ミスを防止することができる。

また、バルブユニットを工場で組立てることにより、支持部材５０への配管作業やバルブの取付け作業は治具等を使用して正確に行うことができるとともに、試験機材を使用して厳密に漏洩検査等を実施することができるので、水素ステーションパッケージユニット１３の信頼性及び安全性を向上させることができる。

これに加え、バルブユニット２０では配管やバルブを支持部材５０に集積化して搭載しているため、水素ステーションの整備の際には、概ねバルブユニット２０を中心に点検等を行えば良いので、水素ステーションのメンテナンス性を向上させることができる。

さらには、バルブユニット２０では、支持部材５０に適宜に配管を配管することができるので、複数の配管を蓄圧器から水素ガスを供給する順に短く設けたり、略同じ長さに設けたりすることが容易となり、蓄圧器等の機器の特性に対応させて配管を構成することができる。なお、本発明におけるバルブユニットは、上述した例に限定されず、適宜構成を変更可能である。例えば、ベントバルブが設けられている配管４５ａ、４５ｂ及び４５ｃとは別に、これらと並列な配管を設け、そこに手動のベントバルブを設置するなどして、自動ボールバルブ４６ａ、４６ｂ、４６ｃに異常が生じたときにも確実にベントを行うことができる配管設計としても良い。また、配管の必要箇所に安全弁を設けたり、第２バルブ群６２と自動ボールバルブ４４との間の配管を脱圧するための配管を設けたりするなど、必要なバルブや配管を設置することができる。

本発明の水素ステーションパッケージユニットのバルブユニット２０では、前述したように、配管と直角エルボ継手、配管とチーズ継手、配管とバルブ、配管と逆止弁の接続には、従来からの使用実績があるコーン・スレッド継手構造を使用している。コーン・スレッド継手構造を使用した場合、バルブや継手のボデーに設けたソケット（接合部）からグランドナットを取り外しても接合内にチューブの先端部（接続部）が残るので、接合部内からチューブの接続部を引き抜かないとバルブや継手のボデーを取り外すことができない。

この状況をパッケージユニット２０で使用している自動ボールバルブを例にして、図４により具体的に説明する。自動ボールバルブ３７、３９、４４、４６のボデー６３に設けた接合部６４には、グランドナット６５とカラー６６によりチューブ（配管）６７の接続部６８が接続され、コーン・スレッド継手６９を構成している。図４に示すように、接合部６４からグランドナット６５を取り外しても、チューブ６７の接続部６８は接合部６４内に残っている。このため、単に１次側と２次側のグランドナット６５、６５を取り外しただけでは自動ボールバルブを取り外すことができない。自動ボールバルブを支持部材５０から取り外すためには、１次側と２次側のチューブ６７、６７の接続部６８、６８を完全にグランドナット６５、６５の外部に引き出す必要があり、少なくともそれぞれ距離Ｌだけ１次側と２次側のチューブ６７、６７を配管方向に沿って平行移動させて引き出さなくてはならない。

以上は自動ボールバルブを例にして説明したが、直角エルボ継手であっても、チーズ継手であっても、また逆止弁であっても同じコーン・スレッド継手構造を使用しているため、これらのボデーの接合部とチューブの接続部は同じ関係にある。

従って、メンテナンス等のためにバルブユニット２０から自動ボールバルブを取り外す際には、１次側と２次側のチューブ６７、６７の接続部６８、６８を完全にグランドナット６５、６５の外部に引き出すため、チューブ６７、６７を流路方向にそれぞれ距離Ｌだけ引き出すスペースを作り出す必要がある。そのためには、１次側と２次側のチューブ６７、６７に接続されている継手や逆止弁等を取り外す必要があるが、それらの継手や逆止弁等を取り外すためには、さらに継手や逆止弁に接続されているチューブを取り外す作業が連鎖的に発生し、結局は複数の継手部を分解する面倒な作業となる。これに加え、サイズを可能な限り切り詰めた水素ステーションパッケージユニットの筐体内で、チューブを移動させるスペースを確保するのは容易ではない。

しかしながら、本発明の水素ステーションパッケージのバルブユニットでは、第１バルブを設けた第１に配管である分岐配管２１ａにはコ字形配管部５５が、分岐配管２１ｂにはコ字形配管部５６が、分岐配管２１ｃにはコ字形配管部５８が接続されており、第２バルブを設けた第２の配管である供給配管２２にはコ字形配管部５９が接続されているので、第１バルブ群６１、第２バルブ群６２、第３バルブ群６３の自動ボールバルブを取り外す際に、これらのコ字形配管部５５、５６、５７、５８を活用して従来よりも簡単にバルブの取外し作業を行うことができる。

例えば、第１バルブ群６１の自動ボールバルブ３７ｃを支持部材５０から取り外す場合について説明する。図５に示すように、チーズ継手５３ｂとチーズ継手５３ｃの接合部に上方側から接続されている分岐配管２１ｃ、２１ｃの外周に設けたグランドナットを緩めると、分岐配管２１ｃ、２１ｃの接続部をチーズ継手５３ｂとチーズ継手５３ｃの接合部から上方に引き抜き、太線示したコ字形配管部５７を支持部材５０の上方方向に平行移動させることができる。

チーズ継手５３ｂの接合部に下方側から接続されている支配管２２ｃを取外し、自動ボールバルブ３７ｃの１次側と２次側の接合部に接合されている分岐配管２１ｃ、２１ｃの外周に取付けたグランドナットを緩めると、自動ボールバルブ３７Ｃの２次側の接合部に接続されていた分岐配管２１ｃと逆止弁３８ｃとチーズ継手５３ｂを一体に分岐配管２１ｂ側に移動させることができる。すなわち、コ字形配管部５７を上方に平行移動させたことにより、チーズ継手５３ｂの分岐配管２１ｂ側に、配管引抜きスペースが付与される。

この後、自動ボールバルブ３７ｃの１次側の接合部から分岐配管２１ｃの接続部が抜け出すように、自動ボールバルブ３７ｃを分岐配管２１ｂ側（図では右方側）に距離Ｌ以上配管方向に平行移動させると、自動ボールバルブ３７ｃの１次側と２次側の接合部内に分岐配管（チューブ）２１ｃ、２１ｃの接続部が係合しない状態となり、自動ボールバルブ３７ｃを取り外すことができる。

なお、太線で示したコ字形配管部５７を上方に平行移動させると、図４に示すように、自動ボールバルブ３７ｃだけでなく、第３バルブ群６３の自動ボールバルブ４６ｃについても同様に、チーズ継手５３ｃの（図に向かって）右方側に配管引抜きスペースが付与されるので、前述の自動ボールバルブ３７ｃの場合と同様に方法により、配管４５ｃとチーズ継手５３ｃを一体の状態で配管引抜スペースへ平行移動させ、自動ボールバルブ４６を取り外すことができる。

以上と同様に、太線で示したコ字形配管部５６を上方に平行移動させた場合には、第１バルブ群６１の自動ボールバルブ３７ｂと第３バルブ群６２の自動ボールバルブ４６ｂを、太線で示したコ字形配管部５５を上方に平行移動させた場合には、第１バルブ群６１の自動ボールバルブ３７ａと第３バルブ群６２の自動ボールバルブ４６ａを取り外すことができる。なお、メンテナンスの際には、必ずしもコ字状配管部（流路ライン）の全体を取り外す必要はなく、コ字状配管部の一部を取り外すようにしてもよい。自動ボールバルブ３７ｃを取り外す場合の例で言えば、コ字状配管部５７のうち、直角エルボ継手５２ｂ、直角エルボ継手５２ｃ及びこれらの間の分岐配管２１ｃ、２２ｃを上方に取り外すこともできる。この場合、直角エルボ継手５２ｂに下方側から接続されている支配管２２ｃを取り外すようにすれば、その後は上記と同様に自動ボールバルブ３７ｃを取り外すことができる。

次に、第２バルブ群６２の自動ボールバルブを取り外す場合について説明する。この場合には、チーズ継手５３ｉの接合部に上方から接続されている供給配管２２の接続部の外周に取付けたグランドナットを緩めるとともに、直角エルボ継手５２ｏの２次側に接続されている供給配管２２の外周に取付けたグランドナットを緩めると、太線で示したコ字形配管部５８を左方側へ移動させて、配管の引抜スペースを付与することができる。

この後は、前述のコ字形配管部５５、５６、５７を移動させた場合と同様の方法により、第２バルブ群６２の自動ボールバルブ３９ａ、３９ｂ、３９ｃを個別に、又は順番に支持部材５０から取り出すことができる。第２バルブ群６２の自動ボールバルブを取り外す場合も、コ字状配管部５８の全体を取り外すのではなく、一部を取り外すようにしてもよい。すなわち、直角エルボ継手５２ｍ、直角エルボ継手５２ｎ及びこれらの間の供給配管２２を上方に取り外すようにすれば、同様に配管の引抜きスペースを付与することが可能となる。

このように、本発明の水素ステーションパッケージユニット及びメンテナンス方法によれば、第１バルブを含む第１の流路、及び第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つには、それらの流路との接続部から２つの直角エルボを介してコの字状に引き回されたコ字形流路部を設け、またこのコ字形流路部を利用して自動ボールバルブを取り外すようにしているので、従来に比べ大幅に少ない工数で自動ボールバルブの接合部から配管を取外し、自動ボールバルブを取り外してメンテナンスすることができる。

次いで、流路ラインが、第１バルブを含む第１の流路、及び第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一に、それらの流路との接続部から２つの二方継手を介して接続された流路部で構成された場合の一例について説明する。図６は、水素パッケージユニット１３を正面側から見たときの支持部材５０への配管及びバルブの取付け状態を模式的に示す図面である。なお、図３と同一の部分については、同じ符号を使用して説明を省略する。

図６のバルブユニットでは、図３のバルブユニットで使用していた直角エルボ継手５２ｇを二方継手７１ａに、直角エルボ継手５２ｈを二方継手７１ｂに置き換えるとともに、コ字形配管７２の両端の接続部を二方継手７１ａと二方継手７１ｂの接合部に接続して流路ライン７６を形成し、分岐配管２１ａ及び支配管２２ａの一部を構成している。

また、直角エルボ継手５２ｄを二方継手７１ｃに、直角エルボ継手５２ｅを二方継手７１ｄに置き換えるとともに、コ字形配管７３の両端の接続部を二方継手７１ｃと二方継手７１ｄの接合部に接続して流路ライン７７を形成し、分岐配管２１ｂ及び支配管２２ｂの一部を構成するとともに、直角エルボ継手５２ｂを二方継手７１ｅに、直角エルボ継手５２ｃを二方継手７１ｆに置き換えるとともに、コ字形配管７４の両端の接続部を二方継手７１ｅと二方継手７１ｆの接合部に接続して流路ライン７８を形成し、分岐配管２１ｃ及び支配管２２ｃの一部を構成している。

この他の配管及びバルブの構成は図３のバルブユニットと同じであり、同様の作用及び効果を奏することができる。従って、第１バルブ群６１、第３バルブ群６３の自動ボールバルブを取り外す際には、チーズ継手５３ｂとチーズ継手５３ｃの接合部に上方側から接続されている分岐配管２１ｃ、２１ｃの外周に設けたグランドナットを緩め、分岐配管２１ｃ、２１ｃの接続部をチーズ継手５３ｂとチーズ継手５３ｃの接合部から引き抜くことにより、流路ライン７８を上方に平行移動させて、配管の引抜スペースを生じさせることができる。また、二方継手７１ｅと二方継手７１ｆの接合部に上方側から接続されているコ字形配管７４の両端の外周に設けたグランドナットを緩め、コ字形配管７４の接続部を二方継手７１ｅと二方継手７１ｆの接合部から引き抜くようにしてもよい。なお、流路ライン７７、７６を上方に平行移動させて引き抜く場合についても、同様に行うことができる。

以上の説明においては、二方継手７１ａと二方継手７１ｂとの間、二方継手７１ｃと二方継手７１ｄとの間、二方継手７１ｅと二方継手７１ｆとの間を、コ字形配管７２、７３、７４で接続しているが、供給配管２２でチーズ継手５３ｉと直角エルボ継手５２ｏとの間を直接Ｕ字状曲線配管で接続して流路ライン７９を形成しているように、曲線状の管路によりこれらの二方継手同士を接続することもできる。

続いて、水素ステーションパッケージユニット１３内の機器の配置について図面に基づいて説明する。図７は正面方向から、図８は上面方向から、及び図９は右側面方向から見た水素ステーションパッケージユニット１３内の機器の配置状況を示す図面である。

図７乃至図９に示すように、水素ステーションパッケージユニット１３の筐体１７は直方体形状を有しており、この筐体１７の下部収納室８１に蓄圧器ユニット１９を構成する４本の長尺タンク形状の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを並置した状態で配置している。図９は、下部収納室８１内に４本の長尺タンク形状の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを並置した状態を示している。このように蓄圧器を並列に配置したことにより、下部収納室８１の短尺方向の幅を狭くするようにしている。

下部収納室８１に収納された蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、固定金具８２によって下部収納室８１の床部に固定されているが、図１０に示すように、隣接する固定金具８２同士が接触しないように互い違いに配置するようにした結果、蓄圧器同士をより近づけて配置することができるようになり、下部収納室８１の短尺方向の幅をより狭くすることができるようにしている。

このように、下部収納室８１の短尺方向の幅を狭くすることに努めた結果、本実施例では、筐体１７の短尺方向の幅を２．５ｍ以内に収めることができた。筐体１７の幅が２．５ｍを超えると、車両に積載して道路輸送する際には、道路交通法による制限外積載許可を申請して許可を得るか、或いは構成機器単位に分解して輸送した後、再度組み立てることが必要になる。本実施例では、筐体１７の幅が２．５ｍ以内であるので、制限外積載許可申請や分解は不要であり、組立てた状態の水素ステーションパッケージユニット１３をそのまま車両輸送することができるので、極めて施工性に優れている。

図７に示すように、圧縮機ユニット１８とバルブユニット２０は下部収納室８１の上部に配置されており、バルブユニット２０の支持部材５０は、筐体１７を正面方向からみたときに、圧縮機ユニット１８の水素ガス出口２９と圧縮機ユニット１８から遠い側に配置された蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの元弁８３とを結ぶ直線を対角線８４とする長方形のスペースに合わせた略長方形の平面形状を有している。

バルブユニット２０の支持部材５０を上記のような形状に設けたため、図８に示すように、圧縮機ユニット１８とバルブユニット２０は、蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの長手方向に沿って並置する状態で設けることができる。このように、圧縮機ユニット１８とバルブユニット２０とを並列する状態で配置することによっても、筐体１７の短尺方向の幅を狭くするようにしている。

バルブユニット２０の支持部材５０を圧縮機ユニット１８とバルブユニット２０とを並列する状態で配置するとともに、下部収納室８１内の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとバルブユニット２０とを結ぶ配管群３１ａ、３１ｂ、３１ｃを、下部収納７１室に開けた連通穴８５を集積状態に通してバルブユニット２０の配管群２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃと接続しているため、圧縮機ユニット１８の水素ガス出口２９と支持部材５０の水素ガスの流入口３３との間の距離、及び支持部材５０の水素ガスの出入口３５ａ、３５ｂ、３５ｃと蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの元弁８３との間の距離が最短となり、配管作業を簡単化することができる。

このように、本発明のバルブユニット２０の支持部材５０では、筐体内の各種機器の配置に対応して第１、第２、第３バルブ群の各種のバルブ類や配管を集積化させているので、圧縮機ユニットの水素ガス出口とバルブユニットとの間、及びバルブユニットと蓄圧器の元弁との間の配管接続を最短距離で行うことができ、水素ステーションパッケージユニットの施工時における配管作業を容易に行うことができる。

なお、図７に示すように、支持部材５０の上部にバルブユニット２０の水素ガスの流入口３３を設けると、本実施例のように、圧縮機ユニット１８の水素ガス出口２９が圧縮機ユニットの上部に設けられている場合には特に顕著な効果を奏するが、圧縮機ユニットの水素ガス出口が上部以外の下部等に設けられている場合であっても、充填配管２１の長さが若干増すものの、配管の配置は簡単かつ明解となって、施工性には影響を受けない。

本発明の水素ステーションパッケージユニットでは、第１バルブ群、第２バルブ群及び第３バルブ群のバルブには、従来の二―ドルバルブよりもＣｖ値が大きい自動ボールバルブを使用しているので、配管長の増加による圧力損失の増加を補い、配管を簡潔にした効果を十分に得ることができる。

さらに、図８に示すように、バルブユニット２０を筐体１７の内壁面８６近くに配置するようにしたことで、バルブユニット２０の前面付近にスペース８７を設けることができるので、バルブユニット２０の支持部材５０に取り付けられた配管構成の視認が容易となるだけでなく、整備・点検作業が行い易くなり、メンテナンス性が向上する。

また、図示はしていないが、筐体１７の側面に開閉可能な扉を設けると、圧縮機ユニット１８やバルブユニット２０への接近性が向上し、整備作業がさらに容易となる。特に、下部収納室５６の蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの元弁８３側に開閉可能な扉を設けると、蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの整備作業が容易となる他、必要に応じて蓄圧器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの交換等にも対応できるようになり、作業性が向上する。

以上説明したように、本発明の水素ステーションパッケージユニット１３では、筐体１７内に機器を整然と配置することにより、無駄なスペースを削減して筐体１７を小型化するとともに、特にバルブユニット２０の支持部材５０に配管や水素ガスを供給・遮断又は制御するための各種のバルブ群を集結化して整然と取付けることにより、施工性、メンテナンス性の向上を図っている。

本発明の水素ステーションパッケージユニット１３では、水素ステーションに必要とされる水素ガスの貯留と供給に不可欠な機能を有しているので、本発明の水素ステーションパッケージユニット１３を用いることにより、水素ステーションの設置に必要な敷地面積を大幅に削減することができる。特に、オフサイト方式で水素ステーションを建設する場合には、郊外、大都会の狭小地や従来のガソリンステンドにも図１に示すように構成した簡易型水素ステーションを設置することができる。

また、本発明の水素ステーションパッケージユニット１３はメンテナンス性に優れているので、水素ステーションの稼働率の向上にも寄与することができる。なお、本発明の水素ステーションパッケージユニットは、圧縮器ユニット、蓄圧器及びバルブユニットのほかにも、例えばディスペンサーユニットを筐体内に内蔵するなど、全体的なサイズ等に応じて必要な機器を備えることができる。

本発明の水素ステーションパッケージユニットは、少なくとも圧縮機ユニット、複数の蓄圧器及びバルブユニットを搭載するものである。このような水素ステーションパッケージユニットが設置される簡易型水素ステーションは、それが設置される地域によって必要とされる水素供給能力は異なるものである。そこで、その要求能力をちょうど満たすように、圧縮機ユニットの出力、蓄圧器の容量や本数、バルブユニットの配管等の構造を適宜選択して組み合わせることが好ましい。例えば、連続して２台の燃料電池自動車への水素供給を行うことを想定した簡易型水素ステーションにおいては、ちょうど２台に水素充填を行うことが可能な蓄圧器の容量や本数を適用し、それが一定時間以内に必要な水素圧を回復できる能力の圧縮機を組み合わせ、それらに合わせたバルブユニットの配管設計を行う。それによって、必要な水素供給能力を得つつも、最低限の装置構成とすることによるコンパクト化や低コスト化を達成することが可能となる。

以下に、本実施形態における水素ステーションパッケージユニットの水素ガスの充填、貯留及び供給方法を説明する。
既存の工業プラント等で大規模に製造され、大型のボンベを束ねたトレーラー、或いはカードルにより水素ステーションに輸送されてきた水素ガスは、Ｈ_２受入ユニット１２で受領され、水素ステーションパッケージユニット１３に供給される。

この時、圧縮機ユニット１８で、水素ガスは所定の圧力（８０ＭＰａ超）まで昇圧され、バルブユニット２０を介して蓄圧器ユニットの蓄圧器に充填される。この水素ガスの充填は、基本的に、バンク１、バンク２、バンク３の順に行われる。ただし、バンクの切替は、必要に応じ、順番を変えても良い。

先ず、バルブユニット２０内の自動ボールバルブ３７ａのみが開位置となり、他の全ての自動ボールバルブは閉位置となる。これにより、圧縮機ユニット１８で昇圧された水素ガスは、分岐配管２１ａを経由してバンク１を構成する蓄圧器３０ａと蓄圧器３０ｂに充填される。蓄圧器３０ａと蓄圧器３０ｂの内圧が所定の圧力まで上昇すると、自動ボールバルブ３７ａは閉位置となり、蓄圧器３０ａと蓄圧器３０ｂ内に水素ガスが貯留される。

次いで、自動ボールバルブ３７ｂのみが開位置となり、他の全ての自動ボールバルブは閉位置を維持する。これにより、圧縮機ユニット１８で昇圧された水素ガスは、分岐配管２１ｂを経由してバンク２を構成する蓄圧器３０ｃに充填される。蓄圧器３０ｃの内圧が所定の圧力まで上昇すると、自動ボールバルブ３７ｂは閉位置となり、蓄圧器３０ｃ内に水素ガスが貯留される。

最後に、自動ボールバルブ３７ｃのみが開位置となり、他の全ての自動ボールバルブは閉位置を維持する。これにより、圧縮機ユニット１８で昇圧された水素ガスは、分岐配管２１ｃを経由してバンク３を構成する蓄圧器３０ｄに充填される。蓄圧器３０ｄの内圧が所定の圧力まで上昇すると、自動ボールバルブ３７ｃは閉位置となり、蓄圧器３０ｃ内に水素ガスが貯留される。

これで水素ステーションパッケージユニット１３内への水素ガスの充填は完了し、水素ガスは、燃料電池自動車に供給されるまでの間、蓄圧器ユニットに貯留される。

ディスペンサーユニット１４の充填用ノズルが燃料電池自動車に接続され、水素ガス充填のスイッチがＯＮとなると、水素ステーションパッケージユニット１３に貯留した水素ガスの供給が開始されるが、この場合も水素ガスの供給は、バンク１、バンク２、バンク３の順に行われる。なお、バンクの切換えに伴い、燃料電池自動車に水素を供給していない蓄圧器に対しては、逐次、水素の圧力を回復させるため圧縮機ユニット１８からの水素供給を行うことができる。

先ずバルブユニット２０内の自動ボールバルブ３９ａのみが開位置となり、他の全ての自動ボールバルブは閉位置を維持する。これにより、バンク１を構成する蓄圧器３０ａと蓄圧器３０ｂに貯留された高圧の水素ガスは、燃料電池自動車の水素ガスタンクとの差圧により、支配管２２ａ、供給経路２２を経由して、ディスペンサーユニット１４を介して燃料電池自動車に供給される。バンク１は低圧バンクであるため、燃料電池自動車の水素タンクの内圧が所定の圧力（５０ＭＰａ程度）に達すると、自動ボールバルブ３９ａは閉位置となる。

次いで、自動ボールバルブ３９ｂのみが開位置となり、他の全ての自動ボールバルブは閉位置を維持する。これにより、バンク２を構成する蓄圧器３０ｃに貯留された高圧の水素ガスは、支配管２２ｂ、供給経路２２を経由して、ディスペンサーユニット１４を介して燃料電池自動車に供給される。バンク２は中圧バンクであるため、燃料電池自動車の水素タンクの内圧が所定の圧力（７０ＭＰａ程度）に達すると、自動ボールバルブ３９ｂは閉位置となる。

最後に、自動ボールバルブ３９ｃのみが開位置となり、他の全ての自動ボールバルブは閉位置を維持する。これにより、バンク３を構成する蓄圧器３０ｄに貯留された高圧の水素ガスは、支配管２２ｃ、供給経路２２を経由して、ディスペンサーユニット１４を介して燃料電池自動車に供給される。バンク３は高圧バンクであるため、燃料電池自動車の水素タンクの内圧が所定の圧力（７５ＭＰａ超）に達すると、自動ボールバルブ３９ｃは閉位置となり、燃料自動車への水素ガスの供給は完了する。

水素ステーションパッケージユニット１３は、上述した水素ガスの充填、貯留、供給のサイクルを繰り返し、燃料電池自動車に水素ガスを供給する。

また、メンテナンスの際に水素ステーションパッケージユニット１３内に残留する水素ガスをパージする際には、バルブユニット２０の自動ボールバルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃを開位置とし、他のバルブを閉位置にした後、パージ用Ｎ_２ユニット１５から窒素を供給し、配管内に窒素で圧を張り、その後、自動ボールバルブ３７ａ、３７ｂ、３７ｃを閉位置にして、自動ボールバルブ４６ａ、４６ｂ、４６ｃを開位置にすると、配管内に残留する水素ガスをパージすることができる。この操作を複数回繰り返すことにより、水素ステーションパッケージユニット１３内に残留する水素等をパージすることができる。なお、この水素等のパージ方法は一例であり、必要に応じ、各種の手法を適用することができる。

なお、以上説明した各ユニットの作動と自動ボールバルブの開閉は、図示しない圧力計等のセンサーからの信号を受信する図示しないＰＬＣ（Programmable Logic Controller）により制御される。

以上、本発明の水素ステーションパッケージユニットをオフサイト方式の水素ステーションに使用した場合について詳述してきたが、本発明の水素ステーションパッケージユニットの使用はオフサイト方式に限られるものではなく、当然にオンサイト方式でも使用することができる。

本発明の水素ステーションパッケージユニットは、小型に構成されて製造性、施工性及び整備性に優れるとともに、この水素ステーションパッケージを用いた簡易型水素ステーションは、郊外、大都会の狭小地や従来のガソリンステンドにも設置することができるので、その利用価値は非常に大きいものがある。

１１ 簡易型水素ステーション
１３ 水素ステーションパッケージユニット
１７ 筐体
１８ 圧縮機ユニット
２０ バルブユニット
２１ 第１の流路（充填配管）
２２ 第２の流路（供給配管）
３０ 蓄圧器
３４ 水素ガス出口
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ 第１バルブ（自動ボールバルブ）
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ 第２バルブ（自動ボールバルブ）
５０ 支持部材
５２ 接続部（直角エルボ継手）
５３ 接続部（チーズ継手）
５５、５６、５７、５８ 流路ライン（コ字形流路部）
６９ コーン・スレッド継手
Ｌ：チューブの引抜距離

Claims (8)

1. 筐体内に少なくとも圧縮機ユニットと、複数の水素用の蓄圧器と、水素ガスを供給、遮断又は制御するための各種の配管とバルブ類とを備える水素ステーションパッケージユニットであって、前記バルブ類として、少なくとも、前記圧縮機ユニットから前記蓄圧器への水素を制御する第１バルブと、前記蓄圧器から水素ガス出口への水素を制御する第２バルブとを有するとともに、前記第１バルブを含む第１の流路、及び前記第２バルブを含む第２の流路の少なくとも一つには、それらの流路との接続部から略同一平面にて略正反対方向に転回される流路ラインが接続され、前記流路ラインの少なくとも一部の配管を取り外した状態で前記接続部の配管引抜きスペースを付与したことを特徴とする水素ステーションパッケージユニット。
2. 前記流路ラインの両端部の少なくとも一方側の接続部の配管と前記第１の流路又は前記第２の流路の一次側又は二次側の接合部とが接合されている請求項１に記載の水素ステーションパッケージユニット。
3. 前記流路ラインは、前記第１バルブを含む前記第１の流路、及び前記第２バルブを含む前記第２の流路の少なくとも一つに、それらの流路との接続部から２つの直角エルボ継手を介してコの字形に引き回されたコ字形流路部である請求項１又は２に記載の水素ステーションパッケージユニット。
4. 前記流路ラインは、前記第１バルブを含む前記第１の流路、及び前記第２バルブを含む前記第２の流路の少なくとも一つに、それらの流路との接続部から２つの二方継手を介して接続された流路部である請求項１又は２に記載の水素ステーションパッケージユニット。
5. 前記接続部又は前記接合部は、コーン・スレッド継手構造である請求項１乃至４の何れか１項に記載の水素ステーションパッケージユニット。
6. 請求項１に記載の水素ステーションパッケージユニットであって、前記流路ラインの少なくとも一部の配管を取り外した後に、前記第１バルブ又は前記第２バルブの接合部の配管の引き抜きスペースを生じさせ、次いで、前記第１バルブ又は前記第２バルブの接合部から配管を取り外し、当該バルブのメンテナンスを可能とした水素ステーションパッケージユニットのメンテナンス方法。
7. 前記バルブ類はボールバルブである請求項１乃至５の何れか１項に記載の水素ステーションパッケージユニット。
8. 請求項７に記載の水素ステーションパッケージユニットを用いて水素ステーションを構成したことを特徴とする簡易型水素ステーション。

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