JP7447524B2

JP7447524B2 - 水素ステーション

Info

Publication number: JP7447524B2
Application number: JP2020021429A
Authority: JP
Inventors: 智志吉田; 弘幸藤森
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: JP2021127781A

Description

本発明は、水素ステーションに関する。

従来、特許文献１に記載の水素ステーションが知られている。
上記水素ステーションは、水素が貯留された水素供給源としての水素ガスタンクと、燃料電池と、充填対象に水素を供給する水素供給装置としての水素ガス補給手段と、を備えている。水素ステーションは、水素ガスタンクと燃料電池とを接続する供給用水素ガス配管としての第１水素ガス供給管を備えている。第１水素ガス供給管は、水素ガスタンクに貯留された水素を燃料電池に供給するための配管である。水素ステーションは、水素ガスタンクと水素ガス補給手段とを接続する電池用水素ガス配管としての第２水素ガス供給管を備えている。第２水素ガス供給管は、水素ガスタンクに貯留された水素を水素ガス補給手段に供給するための配管である。水素ステーションは、第１水素ガス供給管に設けられるバルブを備えている。当該バルブは、電力が供給されているときに第１水素ガス供給管を開状態とし、電力が供給されていないときに第１水素ガス供給管を閉状態とする電磁バルブである。水素ステーションは、第２水素ガス供給管に設けられるバルブを備えている。当該バルブは、電力が供給されているときに第２水素ガス供給管を開状態とし、電力が供給されていないときに第２水素ガス供給管を閉状態とする電磁バルブである。なお、電磁バルブ及び水素ガス補給手段には、商用電源の電力が供給されている。

特開２０１６－１９６９２９号公報

ところで、停電等により商用電源が喪失したとき、電磁バルブが閉状態となり、水素ガス補給手段に水素が供給されなくなることに加え、水素ガス供給手段が停止する。また商用電源が喪失したときは、水素ガス補給手段も機能が停止する。そのため、商用電源の喪失時には、充填対象に水素が供給できなくなり、水素ガスタンクに蓄えられている水素を有効活用できない。

本発明の目的は、商用電源の喪失時に充填対象に水素を供給できる水素ステーションを提供することにある。

上記課題を解決する水素ステーションは、水素が貯留された水素供給源と、燃料電池と、充填対象に水素を供給する水素供給装置と、前記水素供給源に貯留された水素を前記水素供給装置に供給するための配管である供給用水素ガス配管と、前記水素供給源に貯留された水素を前記燃料電池に供給するための配管である電池用水素ガス配管と、前記供給用水素ガス配管に設けられ、電力が供給されているときに前記供給用水素ガス配管を開状態とし、電力が供給されていないときに前記供給用水素ガス配管を閉状態とするバルブである供給用電磁バルブと、前記電池用水素ガス配管に設けられ、電力が供給されているときに前記電池用水素ガス配管を開状態とし、電力が供給されていないときに前記電池用水素ガス配管を閉状態とするバルブである電池用電磁バルブと、を備える水素ステーションであって、前記供給用水素ガス配管に接続されるとともに前記供給用水素ガス配管の水素の供給方向において、前記供給用電磁バルブの上流と下流とを接続する配管である供給用バイパス配管と、前記電池用水素ガス配管に接続されるとともに前記電池用水素ガス配管の水素の供給方向において、前記電池用電磁バルブの上流と下流とを接続する配管である電池用バイパス配管と、前記供給用バイパス配管に設けられ、前記供給用バイパス配管を手動で開閉する供給用手動バルブと、前記電池用バイパス配管に設けられ、前記電池用バイパス配管を手動で開閉する電池用手動バルブと、商用電源の喪失時に前記燃料電池を発電可能にさせる稼働源と、前記燃料電池と前記水素供給装置とを電気的に接続可能に構成され、商用電源の喪失時に前記燃料電池で発電された電力を少なくとも前記水素供給装置に供給する臨時供給装置と、を備える。

これによれば、商用電源の喪失時に供給用水素ガス配管及び電池用水素ガス配管が閉状態になったとしても供給用手動バルブ及び電池用手動バルブを手動で操作して、供給用バイパス配管及び電池用バイパス配管を開状態にすることにより水素供給装置及び燃料電池に水素を供給できる。また、商用電源の喪失時には稼働源により燃料電池を稼働させることができ、燃料電池で発電された電力を臨時供給装置から水素供給装置に供給し、水素供給装置を稼働させることができる。したがって、商用電源の喪失時に充填対象に水素を供給できる。

上記の水素ステーションにおいて、前記水素供給源の水素を圧縮した状態で送出する圧縮機と、前記圧縮機から送出された水素を貯留する蓄圧機と、を備え、前記供給用水素ガス配管は、前記水素供給源に貯留された水素を前記圧縮機に供給するための第１配管と、前記圧縮機から送出される水素を前記蓄圧機に供給するための第２配管と、前記蓄圧機に貯留された水素を前記水素供給装置に供給するための第３配管と、を有し、前記供給用電磁バルブは、前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管それぞれに設けられ、前記供給用バイパス配管は、前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管それぞれに接続されるとともに前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管の水素の供給方向において、前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管それぞれに設けられた前記供給用電磁バルブの上流と下流とを接続しているとよい。

これによれば、商用電源の喪失時に第３配管に接続される供給用バイパス配管を供給用手動バルブにより開状態にすることにより蓄圧機から水素供給装置に水素を供給することができる。よって、商用電源の喪失時に圧縮機が停止して、水素供給源から圧縮機を介して蓄圧機に水素が供給されなくても蓄圧機に充填されていた高圧の水素を水素供給装置に供給することができる。

上記の水素ステーションにおいて、前記稼働源は、前記燃料電池に搭載される蓄電装置であるとよい。
これによれば、蓄電装置には燃料電池で発電された電力をあらかじめ充電させることができる。そのため、停電等による商用電源の喪失時に蓄電装置の電力を使用して迅速に燃料電池を稼働することができる。

この発明によれば、商用電源の喪失時に充填対象に水素を供給できる。

水素ステーションの概略図。

以下、水素ステーションを具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。
図１に示すように、水素ステーション１は、充填対象Ｔとしての燃料電池式のフォークリフト等の産業車両や、燃料電池車両に水素を補給するための補給所である。水素ステーション１は、水素が貯留された水素供給源１０と、燃料電池としての定置型燃料電池２０と、充填対象Ｔに水素を供給する水素供給装置としてのディスペンサ３０とを備えている。水素供給源１０は、例えば複数の水素ガスボンベを集合させることにより形成されるカードルである。水素供給源１０に貯留された水素の圧力は、２０ＭＰａ程度である。

定置型燃料電池２０は、複数の燃料電池セルをスタック化したスタック体２１と、蓄電装置２２とを搭載している。定置型燃料電池２０は、スタック体２１と、蓄電装置２２とを有する燃料電池ユニットである。燃料電池セルとは、例えば、固体高分子型燃料電池である。スタック体２１は、燃料ガスとしての水素と、酸化剤ガスとしての空気中の酸素との電気化学反応により発電を行う。スタック体２１で発電される電力は、直流電力である。

蓄電装置２２は、スタック体２１で発電された電力の一部を蓄える。蓄電装置２２は、例えばリチウムイオン二次電池である。本実施形態では、定置型燃料電池２０で発電された電力は、水素ステーション１の敷地の外に位置するコンビニや工場等の施設２５２の電源として使用されている。施設２５２は、定置型燃料電池２０で発電された電力を交流電力に変換させるためのパワーコンディショナーを有している。なお、定置型燃料電池２０は、スタック体２１と、スタック体２１に空気を供給するコンプレッサや、蓄電装置２２に蓄えられた電力を用いてスタック体２１を稼働させるための稼働部等の構成が含まれている。また、定置型燃料電池２０で発電された電力は、後述する商用電源２５１のバックアップ電源としても使用可能であり、電気自動車の充電用電源としても使用可能である。

水素ステーション１は、水素供給源１０とディスペンサ３０とを接続する供給用水素ガス配管４０と、水素供給源１０と定置型燃料電池２０のスタック体２１とを接続する電池用水素ガス配管５０と、を備えている。水素ステーション１は、供給用水素ガス配管４０に設けられる３つの供給用電磁バルブ６１と、電池用水素ガス配管５０に設けられる１つの電池用電磁バルブ６２と、を備えている。水素ステーション１は、供給用水素ガス配管４０に設けられる圧縮機１０１と、供給用水素ガス配管４０に設けられる蓄圧機１０２とを備えている。なお、３つの供給用電磁バルブ６１それぞれを第１電磁バルブ６１ａ、第２電磁バルブ６１ｂ、及び第３電磁バルブ６１ｃとする。

供給用水素ガス配管４０は、第１配管４１と、第２配管４２と、第３配管４３とを有している。第１配管４１は、水素供給源１０と圧縮機１０１とを接続している。第１配管４１は、水素供給源１０に貯留された水素を圧縮機１０１に供給するための配管である。圧縮機１０１は、水素供給源１０の水素を圧縮した状態で送出するコンプレッサである。第１配管４１は、第１上流配管４１ａと、第１下流配管４１ｂとを有している。第１上流配管４１ａの一方の端部は、水素供給源１０に接続され、第１上流配管４１ａの他方の端部は、第１電磁バルブ６１ａに接続されている。第１下流配管４１ｂの一方の端部は、第１電磁バルブ６１ａに接続され、第１下流配管４１ｂの他方の端部は、圧縮機１０１に接続されている。第１電磁バルブ６１ａは、第１配管４１に設けられている。

第２配管４２は、圧縮機１０１と蓄圧機１０２とを接続している。第２配管４２は、圧縮機１０１から送出される水素を蓄圧機１０２に供給するための配管である。蓄圧機１０２は、圧縮機１０１から送出された水素を貯留している。蓄圧機１０２は、圧縮機１０１から送出される圧縮された水素を、その圧力を保持した状態で貯留している。蓄圧機１０２に貯留された水素の圧力は、水素供給源１０の圧力よりも高い圧力である。第２配管４２は、第２上流配管４２ａと、第２下流配管４２ｂとを有している。第２上流配管４２ａの一方の端部は、圧縮機１０１に接続され、第２上流配管４２ａの他方の端部は、第２電磁バルブ６１ｂに接続されている。第２下流配管４２ｂの一方の端部は、第２電磁バルブ６１ｂに接続され、第２下流配管４２ｂの他方の端部は、蓄圧機１０２に接続されている。第２電磁バルブ６１ｂは、第２配管４２に設けられている。

第３配管４３は、蓄圧機１０２とディスペンサ３０とを接続している。第３配管４３は、蓄圧機１０２に貯留された水素をディスペンサ３０に供給するための配管である。第３配管４３は、第３上流配管４３ａと、第３下流配管４３ｂとを有している。第３上流配管４３ａの一方の端部は、蓄圧機１０２に接続され、第３上流配管４３ａの他方の端部は、第３電磁バルブ６１ｃに接続されている。第３下流配管４３ｂの一方の端部は、第３電磁バルブ６１ｃに接続され、第３下流配管４３ｂの他方の端部は、ディスペンサ３０に接続されている。第３電磁バルブ６１ｃは、第３配管４３に設けられている。

３つの供給用電磁バルブ６１、圧縮機１０１、及びディスペンサ３０は、図１の矢印Ａで示すように商用電源２５１から電力が供給されることにより稼働する。商用電源２５１は、例えば水素ステーション１に電力を供給する契約電力であり、交流電源である。第１電磁バルブ６１ａ、第２電磁バルブ６１ｂ、及び第３電磁バルブ６１ｃそれぞれは、電力が供給されているときに第１配管４１、第２配管４２、及び第３配管４３それぞれを開状態とし、電力が供給されていないときに第１配管４１、第２配管４２、及び第３配管４３それぞれを閉状態とするバルブである。ここで、第１配管４１の開状態とは、第１上流配管４１ａと第１下流配管４１ｂとを連通させた状態を示し、第１配管４１の閉状態とは、第１上流配管４１ａと第１下流配管４１ｂとを遮断した状態を示している。第２配管４２の開状態とは、第２上流配管４２ａと第２下流配管４２ｂとを連通させた状態を示し、第２配管４２の閉状態とは、第２上流配管４２ａと第２下流配管４２ｂとを遮断した状態を示している。第３配管４３の開状態とは、第３上流配管４３ａと第３下流配管４３ｂとを連通させた状態を示し、第３配管４３の閉状態とは、第３上流配管４３ａと第３下流配管４３ｂとを遮断した状態を示している。すなわち、３つの供給用電磁バルブ６１は、電力が供給されているときに供給用水素ガス配管４０を開状態とし、電力が供給されていないときに供給用水素ガス配管４０を閉状態とするバルブである。供給用水素ガス配管４０の開状態とは、水素供給源１０とディスペンサ３０と連通している状態を示し、供給用水素ガス配管４０の閉状態とは、水素供給源１０とディスペンサ３０とが連通せず、水素供給源１０からディスペンサ３０に水素が供給されない状態を示している。

３つの供給用電磁バルブ６１に電力が供給されているとき、供給用水素ガス配管４０は、開状態となるため、水素供給源１０に貯留された水素は、圧縮機１０１に吸引され、圧縮機１０１により圧縮された状態で蓄圧機１０２に供給される。蓄圧機１０２に供給された水素は、その圧力が保持された状態で貯留されるとともにディスペンサ３０に供給される。

ディスペンサ３０は、水素の流量を調整する調整機構を有している。ディスペンサ３０は、蓄圧機１０２から供給された水素の流量を調整機構により調整した上で充填対象Ｔに水素を充填する。よって、供給用水素ガス配管４０は、水素供給源１０とディスペンサ３０とを接続し、水素供給源１０に貯留された水素をディスペンサ３０に供給するための配管である。

電池用水素ガス配管５０は、第１接続配管５１と、第２接続配管５２とを有している。第１接続配管５１の一方の端部は、第１上流配管４１ａに接続され、第１接続配管５１の他方の端部は、電池用電磁バルブ６２に接続されている。第２接続配管５２の一方の端部は、電池用電磁バルブ６２に接続され、第２接続配管５２の他方の端部は、定置型燃料電池２０のスタック体２１に接続されている。電池用電磁バルブ６２は、電池用水素ガス配管５０に設けられている。なお、第１接続配管５１の一方の端部は、水素供給源１０に接続されてもよい。

電池用電磁バルブ６２には、図１の矢印Ａで示すように商用電源２５１から電力が供給されている。電池用電磁バルブ６２は、電力が供給されているときに電池用水素ガス配管５０を開状態とし、電力が供給されていないときに電池用水素ガス配管５０を閉状態とするバルブである。電池用水素ガス配管５０の開状態とは、第１接続配管５１と第２接続配管５２とが連通している状態を示し、電池用水素ガス配管５０の閉状態とは、第１接続配管５１と第２接続配管５２とを遮断した状態を示している。

電池用電磁バルブ６２に電力が供給されているとき、電池用水素ガス配管５０は、開状態となるため、水素供給源１０に貯留された水素は、第１接続配管５１、電池用電磁バルブ６２、及び第２接続配管５２を通じて定置型燃料電池２０に供給される。よって、電池用水素ガス配管５０は、水素供給源１０に貯留された水素を定置型燃料電池２０に供給するための配管である。なお、定置型燃料電池２０は、３つの供給用電磁バルブ６１、圧縮機１０１、及びディスペンサ３０に電力が供給され、常に充填対象Ｔに水素を充填できる状況において、同時に稼働しており、発電された電力は施設２５２に供給される。

水素ステーション１は、３つの供給用バイパス配管７０と、１つの電池用バイパス配管８０と、３つの供給用手動バルブ９１と、１つの電池用手動バルブ９２とを備えている。３つの供給用バイパス配管７０それぞれは、第１配管４１、第２配管４２、及び第３配管４３それぞれに接続されている。３つの供給用バイパス配管７０それぞれを第１バイパス配管７１、第２バイパス配管７２、及び第３バイパス配管７３とする。第１バイパス配管７１は、第１上流バイパス配管７１ａと、第１下流バイパス配管７１ｂとを有している。第２バイパス配管７２は、第２上流バイパス配管７２ａと、第２下流バイパス配管７２ｂとを有している。第３バイパス配管７３は、第３上流バイパス配管７３ａと、第３下流バイパス配管７３ｂとを有している。また、３つの供給用手動バルブ９１それぞれを第１手動バルブ９１ａ、第２手動バルブ９１ｂ、及び第３手動バルブ９１ｃとする。

以下、第１配管４１に接続される第１バイパス配管７１について説明する。
第１上流バイパス配管７１ａの一方の端部は、第１上流配管４１ａに接続され、第１上流バイパス配管７１ａの他方の端部は、第１手動バルブ９１ａに接続されている。第１上流バイパス配管７１ａの一方の端部は、第１上流配管４１ａにおいて第１接続配管５１が接続されている部分よりも圧縮機１０１寄りの部分に接続されている。第１下流バイパス配管７１ｂの一方の端部は、第１手動バルブ９１ａに接続され、第１下流バイパス配管７１ｂの他方の端部は、第１下流配管４１ｂに接続されている。第１バイパス配管７１は、第１電磁バルブ６１ａを跨ぐように第１配管４１に接続されている。第１バイパス配管７１は、第１配管４１の水素の供給方向において、第１電磁バルブ６１ａの上流と下流とを接続する配管である。

第１手動バルブ９１ａは、第１バイパス配管７１に設けられている。第１手動バルブ９１ａは、第１バイパス配管７１を手動で開閉する機能を有している。第１バイパス配管７１の開状態とは、第１上流バイパス配管７１ａと第１下流バイパス配管７１ｂとを連通させた状態を示し、第１バイパス配管７１の閉状態とは、第１上流バイパス配管７１ａと第１下流バイパス配管７１ｂとを遮断した状態を示している。

次に、第２配管４２に接続される第２バイパス配管７２について説明する。
第２上流バイパス配管７２ａの一方の端部は、第２上流配管４２ａに接続され、第２上流バイパス配管７２ａの他方の端部は、第２手動バルブ９１ｂに接続されている。第２下流バイパス配管７２ｂの一方の端部は、第２手動バルブ９１ｂに接続され、第２下流バイパス配管７２ｂの他方の端部は、第２下流配管４２ｂに接続されている。第２バイパス配管７２は、第２電磁バルブ６１ｂを跨ぐように第２配管４２に接続されている。第２バイパス配管７２は、第２配管４２の水素の供給方向において、第２電磁バルブ６１ｂの上流と下流とを接続する配管である。

第２手動バルブ９１ｂは、第２バイパス配管７２に設けられている。第２手動バルブ９１ｂは、第２バイパス配管７２を手動で開閉する機能を有している。第２バイパス配管７２の開状態とは、第２上流バイパス配管７２ａと第２下流バイパス配管７２ｂとを連通させた状態を示し、第２バイパス配管７２の閉状態とは、第２上流バイパス配管７２ａと第２下流バイパス配管７２ｂとを遮断した状態を示している。

次に、第３配管４３に接続される第３バイパス配管７３について説明する。
第３上流バイパス配管７３ａの一方の端部は、第３上流配管４３ａに接続され、第３上流バイパス配管７３ａの他方の端部は、第３手動バルブ９１ｃが接続されている。第３下流バイパス配管７３ｂの一方の端部は、第３手動バルブ９１ｃに接続され、第３下流バイパス配管７３ｂの他方の端部は、第３下流配管４３ｂに接続されている。第３バイパス配管７３は、第３電磁バルブ６１ｃを跨ぐように第３配管４３に接続されている。第３バイパス配管７３は、第３配管４３の水素の供給方向において、第３電磁バルブ６１ｃの上流と下流とを接続する配管である。

第３手動バルブ９１ｃは、第３バイパス配管７３に設けられている。第３手動バルブ９１ｃは、第３バイパス配管７３を手動で開閉する機能を有している。第３バイパス配管７３の開状態とは、第３上流バイパス配管７３ａと第３下流バイパス配管７３ｂとを連通させた状態を示し、第３バイパス配管７３の閉状態とは、第３上流バイパス配管７３ａと第３下流バイパス配管７３ｂとを遮断した状態を示している。

３つの供給用手動バルブ９１それぞれは、３つの供給用バイパス配管７０それぞれに設けられている。なお、３つの供給用手動バルブ９１は、商用電源２５１が交流電力を供給し続けている場合、常に供給用バイパス配管７０を閉状態としている。

電池用バイパス配管８０は、上流バイパス配管８１と、下流バイパス配管８２とを有している。上流バイパス配管８１の一方の端部は、第１接続配管５１に接続され、上流バイパス配管８１の他方の端部は、電池用手動バルブ９２に接続されている。下流バイパス配管８２の一方の端部は、電池用手動バルブ９２に接続され、下流バイパス配管８２の他方の端部は、第２接続配管５２に接続されている。電池用バイパス配管８０は、電池用電磁バルブ６２を跨ぐように電池用水素ガス配管５０に接続されている。電池用バイパス配管８０は、電池用水素ガス配管５０の水素の供給方向において、電池用電磁バルブ６２の上流と下流とを接続する配管である。電池用手動バルブ９２は、電池用バイパス配管８０に設けられている。電池用手動バルブ９２は、電池用バイパス配管８０を手動で開閉するバルブである。電池用バイパス配管８０の開状態とは、上流バイパス配管８１と下流バイパス配管８２とを連通させた状態を示し、電池用バイパス配管８０の閉状態とは、上流バイパス配管８１と下流バイパス配管８２とを遮断した状態を示している。なお、電池用手動バルブ９２は、商用電源２５１が交流電力を供給し続けている場合、常に電池用バイパス配管８０を閉状態としている。

水素ステーション１は、臨時供給装置２００を備えている。臨時供給装置２００は、切換装置２０４と、電力供給装置２０５とを有している。定置型燃料電池２０と切換装置２０４とは、第１配線２０１により電気的に接続されている。切換装置２０４と電力供給装置２０５とは、第２配線２０２により電気的に接続されている。電力供給装置２０５とディスペンサ３０とは、第３配線２０３により電気的に接続されている。第１配線２０１、第２配線２０２、及び第３配線２０３により定置型燃料電池２０とディスペンサ３０とを電気的に接続する配線をなしている。すなわち、定置型燃料電池２０とディスペンサ３０とは、第１配線２０１、第２配線２０２、第３配線２０３、及び臨時供給装置２００により電気的に接続されている。臨時供給装置２００は、定置型燃料電池２０とディスペンサ３０とを電気的に接続可能に構成されている。

切換装置２０４には、定置型燃料電池２０で発電された電力が供給される。切換装置２０４には、商用電源２５１から供給される交流電力が供給される。切換装置２０４は、定置型燃料電池２０で発電された電力を第２配線２０２に流す第１電路と、商用電源２５１から供給される交流電力を図示しない電力変換装置により直流電力に変換して第２配線２０２に流す第２電路とを切り換える。切換装置２０４は、例えば、手動レバーである。切換装置２０４を操作することにより第１電路及び第２電路のいずれかが第２配線２０２に電気的に接続される。なお、商用電源２５１から交流電力が供給され続けている場合、切換装置２０４の切換機構の手動レバーは、第２電路が第２配線２０２と電気的に接続された状態に維持されている。

電力供給装置２０５は、水素ステーション１の敷地内における設備に電力を供給する制御盤である。電力供給装置２０５は、無停電電源装置２０５ａ（以後、「ＵＰＳ２０５ａ」と呼称）と、制御器２０５ｂとを有している。ＵＰＳ２０５ａは、第２配線２０２と電気的に接続されている。ＵＰＳ２０５ａは、第２配線２０２を介して供給される電力が蓄えられる二次電池２０５ｃと、停電等による商用電源２５１の喪失時に二次電池２０５ｃに蓄えられた電力を交流電力に変換して第３配線２０３に流す電力供給部２０５ｄとを有している。ＵＰＳ２０５ａは、第２配線２０２から電力が供給されなくなると、商用電源２５１の喪失時に、二次電池２０５ｃに蓄えられた電力を電力供給部２０５ｄにより交流電力に変換して第３配線２０３に流す。

制御器２０５ｂは、マイクロコンピュータであり、プログラムが記憶されたメモリと、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵとを有している。プログラムには、ディスペンサ３０に供給される水素の圧力をチェックする圧力保持試験を実施するためのプログラムが含まれている。圧力保持試験は、商用電源２５１の喪失時に作業者により電力供給装置２０５が操作され、実施される試験である。制御器２０５ｂは、圧力保持試験においてディスペンサ３０に供給される水素の圧力が所望の値であったとき、電力供給装置２０５が有するディスプレイにディスペンサ３０の充填作業を許可する充填許可信号を表示させる。

本実施形態の作用を説明する。
水素ステーション１が商用電源２５１から電力を供給されるとき、第１電磁バルブ６１ａ、第２電磁バルブ６１ｂ、及び第３電磁バルブ６１ｃに商用電源２５１から交流電力が供給されるため、供給用水素ガス配管４０が開状態となる。また、圧縮機１０１及びディスペンサ３０にも商用電源２５１から交流電力が供給されるため、水素供給源１０に貯留された水素は、供給用水素ガス配管４０と、圧縮機１０１と、蓄圧機１０２とを介してディスペンサ３０に供給される。そして、ディスペンサ３０が操作されることにより充填対象Ｔに水素を充填することができる。これにより、水素ステーション１が稼働する。

また、水素ステーション１が稼働しているとき、電池用電磁バルブ６２に商用電源２５１から交流電力が供給されるため、電池用水素ガス配管５０が開状態となる。水素供給源１０に貯留された水素は、電池用水素ガス配管５０を介して定置型燃料電池２０に供給される。そして、定置型燃料電池２０が稼働することにより施設２５２に電力が供給され、施設２５２が稼働する。

また、ディスペンサ３０及び定置型燃料電池２０が稼働しているとき、電力供給装置２０５のＵＰＳ２０５ａには、切換装置２０４により商用電源２５１の交流電力から直流電力に変換された電力が供給されている。ＵＰＳ２０５ａの二次電池２０５ｃには、切換装置２０４から第２配線２０２に供給される電力が蓄えられる。

ところで、災害時のように商用電源２５１が喪失する停電が発生したとき、第１電磁バルブ６１ａ、第２電磁バルブ６１ｂ、第３電磁バルブ６１ｃ、圧縮機１０１、及びディスペンサ３０に供給される交流電力が喪失する。圧縮機１０１及びディスペンサ３０は停止し、第１電磁バルブ６１ａ、第２電磁バルブ６１ｂ、及び第３電磁バルブ６１ｃにより供給用水素ガス配管４０が閉状態となるため、ディスペンサ３０に水素が供給されない状態となる。また、電池用電磁バルブ６２に供給される交流電力が喪失する。電池用電磁バルブ６２により電池用水素ガス配管５０が閉状態となるため、定置型燃料電池２０に水素供給源１０から水素が供給されなくなり、定置型燃料電池２０が停止してしまう。

商用電源２５１の喪失時に作業者は、十分に安全を確認した上で３つの供給用手動バルブ９１を手動操作して３つの供給用バイパス配管７０を開状態とし、水素供給源１０からディスペンサ３０までの水素が流れる経路を確保する。特に、第３配管４３に接続された供給用バイパス配管７０に設けられた供給用手動バルブ９１を手動操作して供給用バイパス配管７０を開状態にすると、蓄圧機１０２に貯留された圧縮された水素がディスペンサ３０に供給される。そのため、商用電源２５１の喪失時にディスペンサ３０は、充填対象Ｔに水素を充填可能な状態となる。

商用電源２５１の喪失時に作業者は、電池用手動バルブ９２を手動操作して電池用バイパス配管８０を開状態とし、水素供給源１０から定置型燃料電池２０までの水素が流れる経路を確保する。また、作業者は、定置型燃料電池２０を蓄電装置２２の電力を使用して再稼働させる。このとき、定置型燃料電池２０に搭載される蓄電装置２２が商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０を発電可能にさせる稼働源となる。商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０で発電された電力は、施設２５２に供給されるとともに第１配線２０１を介して切換装置２０４に供給される。

商用電源２５１の喪失時に作業者は、切換装置２０４の第１電路が第２配線２０２に電気的に接続されるように切換装置２０４を手動操作する。そのため、商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０で発電された電力が第２配線２０２を介してＵＰＳ２０５ａに供給される。商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０から供給される電力は、ＵＰＳ２０５ａの二次電池２０５ｃに蓄えられつつ、二次電池２０５ｃに蓄えられた電力は電力供給部２０５ｄにより交流電力に変換され、第３配線２０３を介してディスペンサ３０に供給される。すなわち、ディスペンサ３０には、停電発生時にＵＰＳ２０５ａの二次電池に蓄えられた電力だけでなく、商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０で発電された電力もＵＰＳ２０５ａを介して供給される。

商用電源２５１の喪失時に作業者は、圧力保持試験を実施する。作業者は、臨時供給装置２００の電力供給装置２０５を操作して、制御器２０５ｂを稼働させる。制御器２０５ｂによりディスペンサ３０に供給されている水素の圧力が所望の値であれば、電力供給装置２０５のディスプレイに充電許可信号が表示される。作業者は、充電許可信号を確認した後、ディスペンサ３０を手動操作して充填対象Ｔに水素を供給する。

本実施形態の効果を説明する。
（１）商用電源２５１の喪失時に供給用水素ガス配管４０及び電池用水素ガス配管５０が閉状態になったとしても供給用手動バルブ９１及び電池用手動バルブ９２を手動で操作して、供給用バイパス配管７０及び電池用バイパス配管８０を開状態にすることによりディスペンサ３０及び定置型燃料電池２０に水素を供給できる。また、商用電源２５１の喪失時には蓄電装置２２により定置型燃料電池２０を稼働させることができ、定置型燃料電池２０で発電された電力を臨時供給装置２００からディスペンサ３０に供給し、ディスペンサ３０を稼働させることができる。したがって、商用電源２５１の喪失時に充填対象Ｔに水素を供給できる。

（２）商用電源２５１の喪失時に第３配管４３に接続される供給用バイパス配管７０を供給用手動バルブ９１により開状態にすることにより蓄圧機１０２からディスペンサ３０に水素を供給することができる。よって、商用電源２５１の喪失時に圧縮機１０１が停止して、水素供給源１０から圧縮機１０１を介して蓄圧機１０２に水素が供給されなくても蓄圧機１０２に充填されていた高圧の水素をディスペンサ３０に供給することができる。

（３）稼働源としてポータブル発電機を使用する場合、商用電源２５１の喪失後に該発電機の始動準備をする必要がある。そのため、時間が掛かるほか利便性が悪い。
その点、本実施形態では、蓄電装置２２には商用電源２５１から交流電力が供給されるときに定置型燃料電池２０で発電された電力をあらかじめ充電させることができる。そのため、停電等による商用電源２５１の喪失時に蓄電装置２２の電力を使用して迅速に定置型燃料電池を稼働することができる。

（４）本実施形態では、特に、災害時にもディスペンサ３０から充填対象Ｔに水素を充填することができる。そのため、例えば、充填対象Ｔとしてのフォークリフトや燃料電池車両に水素を充填し、フォークリフトや燃料電池車両を災害避難用テント等の電気が必要な場所まで自走させることができ、電気が必要な離れた場所においても容易に電力を供給可能となる。

（５）災害時に定置型燃料電池２０を稼働することができるため、施設２５２の稼働を継続することができる。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。

○ 定置型燃料電池２０の稼働源は、蓄電装置２２でなくてもよい。例えば、定置型燃料電池２０の外部に配置されるポータブル発電機等であってもよい。また、稼働源は、定置型燃料電池２０を稼働させるだけの電力を定置型燃料電池２０に供給できる構成であれば、どのように変更してもよい。

○ 臨時供給装置２００は、ＵＰＳ２０５ａと圧縮機１０１とを電気的に接続してもよい。すなわち、商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０で発電された電力をＵＰＳ２０５ａの電力供給部２０５ｄにより交流電力に変換して圧縮機１０１に供給してもよい。商用電源２５１の喪失時に水素供給源１０から蓄圧機１０２を介してディスペンサ３０に水素を供給することができる。よって、商用電源２５１の喪失時であってもディスペンサ３０には、蓄圧機１０２に貯留された水素だけでなく、水素供給源１０に貯留された水素も供給することができるため、充填対象Ｔへの水素の供給を継続し易くなる。

○ 蓄圧機１０２を割愛してもよい。この場合、供給用水素ガス配管４０は、第１配管４１と第２配管４２とにより構成され、第２配管４２の第２下流配管４２ｂの他方の端部は、ディスペンサ３０に接続される。このように変更しても、上記変更例のように、商用電源２５１の喪失時に圧縮機１０１に定置型燃料電池２０で発電された電力をＵＰＳ２０５ａ介して供給することができれば、ディスペンサ３０に水素供給源１０から水素を供給できる。

○ 圧縮機１０１を割愛してもよい。この場合、供給用水素ガス配管４０は、第１配管４１により構成され、第１配管４１の第１下流配管４１ｂの他方の端部は、ディスペンサ３０に接続される。このように変更する場合、蓄圧機１０２はバッファタンクとしての役割を担うことになり、水素供給源１０の交換が必要な時に、水素供給源１０と蓄圧機１０２との間の弁を遮断することで、水素供給源１０の交換とディスペンサ３０による水素充填が可能となる。なお、ディスペンサ３０に供給される水素の圧力は、水素供給源１０に貯留された水素の圧力となるため、充填対象Ｔをフォークリフト等の産業車両や、燃料電池車両とするのであれば、水素供給源１０に貯留された水素の圧力を、本実施形態の蓄圧機１０２に貯留された水素の圧力と同程度となるように変更するとよい。また、水素供給源１０に貯留された水素の圧力を変化させないのであれば、充填対象Ｔを水素供給源１０に貯留された水素の圧力で十分に充填できるユニットとするとよい。

○ 切換装置２０４の第２電路は、商用電源２５１の交流電力を電力に変換して第２配線２０２に流す電路であったが、これに限らない。例えば、第２電路は、商用電源２５１の交流電力をＵＰＳ２０５ａに流す電路であってもよい。このように変更する場合、ＵＰＳ２０５ａの内部に交流電力を電力に変換し、変化した電力を二次電池に蓄える電力変換器を設けるとよい。

○ 臨時供給装置２００は、ＤＣＡＣインバータに変更してもよい。第１配線２０１は、定置型燃料電池２０とＤＣＡＣインバータとを電気的に接続するように変更する。第３配線２０３は、ＤＣＡＣインバータとディスペンサ３０とを電気的に接続するように変更する。ＤＣＡＣインバータは、直流電力を交流電力に変換する電力変換器である。このように変更しても、定置型燃料電池２０で発電された電力によりディスペンサ３０を稼働させることができる。なお、本変更例において、第１配線２０１を第２配線２０２に変更してもよいし、第３配線２０３を第２配線２０２に変更してもよい。

○ 臨時供給装置２００において、上記変更例のＤＣＡＣインバータを定置型燃料電池２０に搭載し、定置型燃料電池２０で発電された電力をＤＣＡＣインバータにより交流電力に変換してもよい。この場合、ＤＣＡＣインバータとディスペンサ３０とが電気的に接続されるように変更する。

このように変更しても、定置型燃料電池２０で発電された電力をディスペンサ３０に供給することができる。なお、本変更例において、ＤＣＡＣインバータは、ディスペンサ３０の内部に配置してもよい。すなわち、定置型燃料電池２０で発電された電力を交流電力に変換するＤＣＡＣインバータは、商用電源２５１の喪失時にディスペンサ３０に交流電力が供給されるのであれば、どの位置に配置してもよい。臨時供給装置２００は、商用電源２５１の喪失時に定置型燃料電池２０で発電された電力をディスペンサ３０に供給できる構成であればよい。

○ 充填対象Ｔは、フォークリフト等の産業車両や、燃料電池車両に限らず、水素の充填が必要な装置、ユニットであればよい。
○水素供給源１０は、カードルであったが、水素が貯留された水素タンクであってもよいし、水素ボンベが搭載されたトレーラーであってもよい。また、水素供給源１０は、ディスペンサ３０に水素を供給するための水素が貯留された第１水素供給源と、定置型燃料電池２０に水素を供給するための水素が貯留された第２水素供給源とを有していてもよい。この場合、第２水素供給源には、定置型燃料電池２０で使用した水素のうち排気されてしまう水素を再回収したボイルオフ水素を貯留するものであってもよいし、水素吸蔵合金を利用したものであってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下追記する。
（１）前記燃料電池と前記圧縮機とが電気的に接続され、前記臨時供給装置は、商用電源の喪失時に前記燃料電池で発電された電力を前記水素供給装置及び前記圧縮機に供給することを特徴とする請求項２に記載の水素ステーション。

これによれば、商用電源の喪失時に第１配管、第２配管、及び前記第３配管それぞれに接続される供給用バイパス配管を供給用手動バルブにより開状態にする。そして、圧縮機が燃料電池で発電される電力により稼働するため、水素供給源から蓄圧機を介して水素供給装置に水素を供給することができる。よって、商用電源の喪失時であっても水素供給装置には、蓄圧機に貯留された水素だけでなく、水素供給源に貯留された水素も供給できるため、充填対象への水素の供給を継続し易くなる。

１…水素ステーション、１０…水素供給源、２０…定置型燃料電池、２２…蓄電装置、３０…ディスペンサ、４０…供給用水素ガス配管、４１…第１配管、４２…第２配管、４３…第３配管、５０…電池用水素ガス配管、６１…供給用電磁バルブ、６２…電池用電磁バルブ、７０…供給用バイパス配管、８０…電池用バイパス配管、９１…供給用手動バルブ、９２…電池用手動バルブ、１０１…圧縮機、１０２…蓄圧機、２００…臨時供給装置、２０１…第１配線、２０２…第２配線、２０３…第３配線、２５１…商用電源、Ｔ…充填対象。

Claims

水素が貯留された水素供給源と、
燃料電池と、
電力が供給されているときに充填対象に水素を供給する水素供給装置と、
前記水素供給源に貯留された水素を前記水素供給装置に供給するための配管である供給用水素ガス配管と、
前記水素供給源に貯留された水素を前記燃料電池に供給するための配管である電池用水素ガス配管と、
前記供給用水素ガス配管に設けられ、電力が供給されているときに前記供給用水素ガス配管を開状態とし、電力が供給されていないときに前記供給用水素ガス配管を閉状態とするバルブである供給用電磁バルブと、
前記電池用水素ガス配管に設けられ、電力が供給されているときに前記電池用水素ガス配管を開状態とし、電力が供給されていないときに前記電池用水素ガス配管を閉状態とするバルブである電池用電磁バルブと、を備える水素ステーションであって、
前記供給用水素ガス配管に接続されるとともに前記供給用水素ガス配管の水素の供給方向において、前記供給用電磁バルブの上流と下流とを接続する配管である供給用バイパス配管と、
前記電池用水素ガス配管に接続されるとともに前記電池用水素ガス配管の水素の供給方向において、前記電池用電磁バルブの上流と下流とを接続する配管である電池用バイパス配管と、
前記供給用バイパス配管に設けられ、前記供給用バイパス配管を手動で開閉する供給用手動バルブと、
前記電池用バイパス配管に設けられ、前記電池用バイパス配管を手動で開閉する電池用手動バルブと、
前記燃料電池と前記水素供給装置とを電気的に接続可能に構成された臨時供給装置と、を備え、
前記燃料電池は、前記燃料電池を発電可能にさせる稼働源に接続されており、商用電源の喪失時に前記稼働源から電力が供給されることにより再稼働されるとともに、前記電池用手動バルブが開状態にされることにより前記水素供給源から水素を供給され、
前記臨時供給装置は、商用電源の喪失時に前記燃料電池で発電された電力を少なくとも前記水素供給装置に供給し、
前記水素供給装置は、商用電源の喪失時に前記臨時供給装置から電力が供給されることにより再稼働されるとともに、前記供給用手動バルブが開状態にされて前記水素供給源から水素が供給されることにより充填対象への水素の供給が可能とされることを特徴とする水素ステーション。
前記水素供給源の水素を圧縮した状態で送出する圧縮機と、
前記圧縮機から送出された水素を貯留する蓄圧機と、を備え、
前記供給用水素ガス配管は、
前記水素供給源に貯留された水素を前記圧縮機に供給するための第１配管と、
前記圧縮機から送出される水素を前記蓄圧機に供給するための第２配管と、
前記蓄圧機に貯留された水素を前記水素供給装置に供給するための第３配管と、を有し、
前記供給用電磁バルブは、前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管それぞれに設けられ、
前記供給用バイパス配管は、前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管それぞれに接続されるとともに前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管の水素の供給方向において、前記第１配管、前記第２配管、及び前記第３配管それぞれに設けられた前記供給用電磁バルブの上流と下流とを接続していることを特徴とする請求項１に記載の水素ステーション。
前記稼働源は、前記燃料電池に搭載される蓄電装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素ステーション。