KR101693083B1 - 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 가스 충전 장치에 의한 축압기로의 가스 충전 제어가 번잡해지는 것을 억제하는 것이다.
가스 충전 장치(10)는 가스 공급원(25)을 접속 가능한 유입 단부(16e)와, 축압기(12a)를 접속 가능한 유출 단부(16h)를 갖는 가스 유통로(16)와, 압축기(18)와, 저류부(20)와, 운전 제어부(22a)를 구비한다. 운전 제어부(22a)는 유입 단부(16e)에 접속된 가스 공급원(25)으로부터 공급된 가스를 압축기(18)에 의해 압축하여 유출 단부(16h)로부터 유출시키는 제1 압축 충전 운전과, 저류부(20)에 저류된 가스를 압축기(18)에 의해 압축하여 유출 단부(16h)로부터 유출시키는 제2 압축 충전 운전을 행한다. 운전 제어부(22a)는 유출 단부(16h)에서의 가스 압력이 소정 압력으로 될 때까지 제1 압축 충전 운전을 행하여, 소정 압력에 도달하면 제2 압축 충전 운전으로 전환하는 제어를 실행한다.

Description

가스 충전 장치 및 가스 충전 방법{GAS-FILLING APPARATUS AND METHOD FOR FILLING GAS}
본 발명은 가스 충전 장치 및 가스 충전 방법에 관한 것이다.
종래, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 축압기에 대해 가스를 공급하는 가스 충전 장치가 알려져 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 특허문헌 1에 개시된 가스 충전 장치에는 압축기(61), 완충 용기(62) 및 개폐 밸브 V61이 설치된 가스 유통 회로(63)가 설치되어 있다. 이 가스 유통 회로(63)에 가스의 공급원(65)이 접속됨으로써, 가스 공급원(65)으로부터의 가스의 공급이 가능해진다. 또한, 가스 유통 회로(63)에는 탱크 탑재 장치(차량 등)(66)가 접속 가능하게 되어 있고, 가스 유통 회로(63)를 통해 탱크 탑재 장치(66)의 탱크에 가스를 공급할 수 있다. 구체적으로는, 탱크 탑재 장치(66)의 탱크에 가스를 공급할 때에는 완충 용기(62)에 저류된 가스를 탱크에 공급하여(압력 평형화), 그것과 동시에, 가스의 공급원(65)으로부터 공급된 가스를 압축기(61)로 압축하고, 이 압축된 가스를 완충 용기(62)에 통과시키는 일 없이 탱크에 공급한다. 이와 같이, 완충 용기(62)로부터의 공급과 압축기(61)를 통한 가스 공급원(65)으로부터의 공급을 동시에 행함으로써, 신속한 가스 충전을 가능하게 하고 있다.
일본 특허 출원 제5248607호 공보
상기 특허문헌 1에 개시된 가스 충전 장치에서는 2계통으로부터의 가스 공급을 동시에 행하므로, 신속한 가스 충전이 가능하게 되어 있다. 그러나, 2계통으로부터의 동시 공급에서는, 탱크 내의 가스 압력 및 완충 용기(62) 내의 가스 압력이 변화되는 것에 수반하여, 압축기(61)에 의한 가스 압축 용량을 조정하거나, 완충 용기(62)로부터 방출되는 가스의 유량을 조정할 필요가 있으므로, 가스 충전 장치에 의한 탱크로의 충전 제어가 번잡해진다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 가스 충전 장치에 의한 축압기로의 충전 제어가 번잡해지는 것을 억제하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 가스의 공급원을 접속 가능한 유입 단부와, 축압기를 접속 가능한 유출 단부를 갖는 가스 유통로와, 상기 가스 유통로에 접속된 압축기와, 상기 가스 유통로에 접속된 저류부와, 상기 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 공급된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제1 압축 충전 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제2 압축 충전 운전을 행하는 제어를 실행 가능한 운전 제어부를 구비하고, 상기 운전 제어부는 상기 유출 단부에서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 압력이 소정의 압력으로 될 때까지 상기 제1 압축 충전 운전을 행하여, 소정의 압력에 도달하면 상기 제2 압축 충전 운전으로 전환하는 제어를 실행하도록 구성되어 있는 가스 충전 장치이다.
본 발명에서는 제1 압축 충전 운전이 행해진 후에 제2 압축 충전 운전으로 전환된다. 즉, 축압기로의 가스의 공급을 행하는 데 있어서, 가스의 공급원으로부터의 가스 공급을 행하면 저류부로부터의 가스 공급을 동시에 행하는 일이 없다. 이로 인해, 가스 충전 장치에 의한 축압기로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 유출 단부에서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 압력이 소정 압력에 도달할 때까지 제1 압축 충전 운전을 행하고, 그 후, 제2 압축 충전 운전으로 전환하므로, 압축기에 있어서의 승압 폭을 억제할 수 있다. 이로 인해, 압축기의 소형화를 도모할 수 있다. 즉, 압축기의 압축실의 단수를 억제할 수 있으므로, 보다 소형의 압축기를 채용할 수 있다.
여기서, 상기 운전 제어부는 상기 제2 압축 충전 운전에 있어서, 상기 저류부 내의 가스 압력에 대한 상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력의 비, 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력 중 어느 하나에 기초하여, 상기 비 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력이, 각각에 있어서 미리 설정된 임계값에 기초하는 조건을 만족하고 있는 경우에, 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행해도 된다.
이 형태에서는 저류부로부터 축압기로의 가스 공급을 행하는 제2 압축 충전 운전에 있어서, 가스 공급에 수반하여 저류부의 가스 압력이 저하된 경우에 저류 운전이 행해진다. 이로 인해, 저류부 내의 가스 압력을 소정값 이상으로 확보할 수 있다. 따라서, 압축기에서의 압축비를 낮게 억제하는 것이 가능해져, 압축기의 소형화를 도모할 수 있다. 즉, 압축기의 압축실의 단수를 억제할 수 있어, 보다 소형의 압축기를 채용할 수 있다.
상기 가스 유통로는, 제1 개폐 밸브가 설치되어, 상기 유입 단부와 상기 압축기의 흡입부를 접속하는 제1 유로와, 제2 개폐 밸브가 설치되어, 상기 압축기의 토출부와 상기 저류부를 접속하는 제2 유로와, 제3 개폐 밸브가 설치되어, 상기 제2 유로와 상기 유출 단부를 접속하는 제3 유로와, 제4 개폐 밸브가 설치되어, 상기 저류부와 상기 압축기의 흡입부를 연통시키는 제4 유로를 가져도 된다. 이 경우, 상기 운전 제어부는 상기 제2 압축 충전 운전을 행할 때에, 상기 제4 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄해도 된다.
본 발명은 가스의 공급원을 접속 가능한 유입 단부와, 축압기를 접속 가능한 유출 단부를 갖는 가스 유통로와, 상기 가스 유통로에 접속된 압축기와, 상기 가스 유통로에 접속된 저류부를 구비하고, 상기 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 압축 충전 운전을 행하고, 상기 차압 충전 운전 후에 상기 압축 충전 운전으로 이행하는 가스 충전 장치이다.
본 발명에서는 차압 충전 운전이 행해진 후에 압축 충전 운전으로 전환된다. 그리고, 압축기에 의해 가스를 압축하면서 유출 단부로부터 가스를 유출시킨다. 즉, 축압기로의 가스의 공급을 행하는 데 있어서, 압력차를 이용한 가스 공급과 압축기에 의한 압축을 행하는 가스 공급을 동시에 행하는 일이 없다. 이로 인해, 가스 충전 장치에 의한 축압기로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 저류부 내의 가스 압력과 축압기 내의 가스 압력의 압력차를 이용한 차압 충전 운전을 행한 후에 압축기에 의한 압축을 이용한 압축 충전 운전을 행하므로, 저류부 내의 가스 압력에 가까운 압력 또는 그 이상의 압력 가스를, 간단한 압축기 제어를 행하면서 공급할 수 있다. 또한, 저류부에 저류되어 있던 가스를 압축기로 압축하기 위해, 압축기에 있어서의 승압 폭을 억제할 수 있다. 이로 인해, 압축기의 소형화를 도모할 수 있다. 즉, 압축기의 압축실의 단수를 억제할 수 있으므로, 보다 소형의 압축기를 채용할 수 있다.
상기 가스 유통로에 있어서, 상기 압축기와 병렬로 배열되는 다른 압축기를 더 구비해도 된다. 이 경우, 상기 차압 충전 운전 및 상기 압축 충전 운전에 있어서, 상기 공급원으로부터 보내진 가스를 상기 다른 압축기로 압축하여 상기 저류부에 저류하는 보급 운전 제어를 실행하고, 상기 저류 운전에 있어서, 상기 공급원으로부터 공급된 가스를 상기 다른 압축기 및 상기 압축기의 각각에 의해 압축하여 상기 저류부에 저류해도 된다.
이 형태에서는, 저류부에 도입되는 가스를 압축하는 다른 압축기와, 저류부로부터 유출된 가스를 압축하는 압축기가 설치되므로, 저류부의 가스를 축압기에 충전하는 운전을 행하면서, 가스의 공급원으로부터 저류부에 가스를 공급하는 운전을 행할 수 있다. 이로 인해, 저류부의 용량이 큰 경우나, 축압기로부터의 충전 요구가 많은 경우에도 가스 충전 장치의 연속 운전을 행할 수 있다.
상기 가스 충전 장치는 상기 저류부 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 압력을 검출하는 제1 압력 검출기와, 상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 압력을 검출하는 제2 압력 검출기를 구비해도 된다. 이 경우, 상기 운전 제어부는 상기 제2 압력 검출기에 의한 검출값과 상기 제1 압력 검출기에 의한 검출값으로부터 얻어지는 압력차가, 미리 정해진 소정값 이하로 되면 상기 압축기의 회전수를 상승시킨 상태에서 상기 압축 충전 운전으로 이행해도 된다.
이 형태에서는 유출 단부에 있어서의 가스 압력을 검출하는 제2 압력 검출기에 의한 검출값과, 저류부 내의 가스 압력을 검출하는 제1 압력 검출기에 의한 검출값으로부터 얻어지는 압력차가 소정값 이하로 된 경우에, 압축기의 회전수를 상승시킴으로써, 압축기로부터 토출되는 가스의 압력(또는 유량)이 약간 증대한다. 이에 의해, 축압기로의 가스의 공급에 관하여, 충전 시간과 목표 압력(또는 목표 유량)의 관계가 정해져 있는 경우에 차압 충전 운전으로부터 압축 충전 운전으로의 이행 시에, 축압기로의 가스의 공급압(또는 공급량)이 목표 압력(또는 목표 유량)을 하회해 버리는 것이 방지된다.
본 발명은 가스의 공급원을 접속 가능한 유입 단부와, 축압기를 접속 가능한 유출 단부를 갖는 가스 유통로와, 상기 가스 유통로에 접속된 압축기와, 상기 가스 유통로에 접속된 저류부와, 상기 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전을 행하는 제어를 실행 가능한 운전 제어부를 구비하고, 상기 운전 제어부는 상기 저류 운전에 있어서, 상기 공급원으로부터 상기 압축기를 통해 상기 저류부에 가스를 저류하는 제1 저류 운전과, 상기 제1 저류 운전에 의해 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기로 보내고 상기 압축기로 압축하여 상기 저류부에 저류하는 제2 저류 운전을 행하는 제어를 실행하도록 구성되어 있는 가스 충전 장치이다.
이 형태에서는 저류 운전이 제1 저류 운전과 제2 저류 운전으로 나뉘어져 있다. 이로 인해, 우선, 제1 저류 운전에 의해 제1 소정 압력까지 저류부 내의 가스 압력을 승압시키고, 그 후, 제2 저류 운전에 의해 저류부 내의 가스 압력을 제1 소정 압력으로부터 제2 소정 압력까지 승압시킬 수 있다. 따라서, 저류부 내의 가스 압력을 직접 소정 압력(제2 소정 압력에 상당하는 압력)까지 승압시키는 것에 비해, 압축기에서의 승압 폭을 억제할 수 있다. 또한, 차압 충전에 의해 축압기에 가스가 충전되므로, 가스 충전 장치에 의한 축압기로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 상기 저류부는 제1 탱크부와 제2 탱크부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 운전 제어부는 상기 제2 저류 운전에 있어서, 상기 제1 탱크부에 저류되어 있던 가스를 상기 압축기로 압축하여 상기 제2 탱크부에 저류하는 제어를 실행하도록 구성되어 있어도 된다.
이 형태에서는 저류부에 저류되어 있던 가스를 압축기로 압축하여, 저류부로 복귀시키는 경우에, 압축된 가스를 효과적으로 저류할 수 있다.
본 발명은 압축기 및 저류부가 접속된 가스 유통로의 유출 단부에 접속된 축압기에 가스를 공급하는 방법이며, 상기 가스 유통로의 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 공급된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제1 압축 충전 운전을 행하는 스텝과, 상기 제1 압축 충전 운전을 행하는 스텝 후에 행해져, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제2 압축 충전 운전을 행하는 스텝을 포함하는 가스 충전 방법이다.
상기 제2 압축 충전 운전을 행하는 스텝에 있어서, 상기 저류부 내의 가스 압력에 대한 상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력의 비, 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력 중 어느 하나에 기초하여, 상기 비 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력이, 각각에 있어서 미리 설정된 임계값에 기초하는 조건을 만족하고 있는 경우에, 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행해도 된다.
본 발명은 압축기 및 저류부가 접속된 가스 유통로의 유출 단부에 접속된 축압기에 가스를 공급하는 방법이며, 상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전을 행하는 스텝과, 상기 차압 충전 운전을 행하는 스텝 후에 행해져, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 압축 충전 운전을 행하는 스텝을 포함하는 가스 충전 방법이다.
상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 압력을 검출하는 제2 압력 검출기에 의한 검출값과, 상기 저류부 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 압력을 검출하는 제1 압력 검출기에 의한 검출값으로부터 얻어지는 압력차가, 미리 정해진 소정값 이하로 되면, 상기 압축기의 회전수를 상승시키면서 상기 압축 충전 운전을 행하는 상기 스텝으로 이행해도 된다.
상기 가스 충전 방법은 상기 가스 유통로의 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는 스텝을 포함해도 된다.
본 발명은 압축기 및 저류부가 접속된 가스 유통로의 유출 단부에 접속된 축압기에 가스를 공급하는 방법이며, 상기 가스 유통로의 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는 스텝과, 상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출되는 차압 충전 운전을 행하는 스텝을 포함하고, 상기 저류 운전을 행하는 스텝은 상기 공급원으로부터 상기 압축기를 통해 상기 저류부에 가스를 저류하는 제1 저류 운전을 행하는 스텝과, 상기 제1 저류 운전에 의해 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기로 보내고 상기 압축기로 압축하여 상기 저류부에 저류하는 제2 저류 운전을 행하는 스텝을 포함하는 가스 충전 방법이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가스 충전 장치에 의한 축압기로의 충전 제어가 번잡해지는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 가스 충전 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 상기 가스 충전 장치에 의한 가스 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 가스 충전 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 가스 충전 장치에 의한 저류 운전, 차압 충전 운전 및 압축 충전 운전의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 상기 가스 충전 장치에 의한 보급 운전의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 그 밖의 동작예에 의한 저류 운전, 차압 충전 운전 및 압축 충전 운전의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 가스 충전 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 상기 가스 충전 장치에 의한 저류 운전 및 차압 충전 운전의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 본 발명의 그 밖의 실시 형태에 관한 가스 충전 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 10은 종래의 가스 충전 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 가스 충전 장치(10)는, 예를 들어 수소 가스의 공급 스탠드로서의 수소 스테이션에 설치된 축압기(12a, 12b)에 수소 가스를 충전하기 위한 것이다. 축압기(12a, 12b)에는 미리 정해진 소정의 압력의 수소 가스가 저류된다. 축압기(12a, 12b)에는 도시하지 않은 디스펜서가 접속되어 있고, 축압기(12a, 12b)에 저류된 수소 가스는 이 디스펜서를 통해, 탱크 탑재 장치인 연료 전지차에 설치된 탱크에 공급된다.
가스 충전 장치(10)는 수소 가스를 유통시키기 위한 가스 유통로(16)와, 가스 유통로(16)에 접속된 압축기(18)와, 가스 유통로(16)에 접속된 저류부(20)와, 컨트롤러(22)를 구비하고 있다. 저류부(20)는 1개 또는 복수의 용기로 구성된다.
가스 유통로(16)는 제1 유로(16a)와 제2 유로(16b)와 제3 유로(16c)와 제4 유로(16d)를 갖는다.
제1 유로(16a)의 상류 단부에는 가스 공급원(25)을 접속 가능한 유입 단부(16e)가 설치되어 있다. 제1 유로(16a)의 하류 단부는 압축기(18)의 흡입부에 접속되어 있다. 즉, 제1 유로(16a)는 유입 단부(16e)와 압축기(18)의 흡입부를 접속하고 있다. 제1 유로(16a)에는 제1 개폐 밸브 V1 및 역지 밸브(26)가 설치되어 있다. 역지 밸브(26)는 유입 단부(16e)로부터 압축기(18)의 흡입부[또는 저류부(20)]를 향하는 방향의 흐름만을 허용한다.
제2 유로(16b)의 일단부는 압축기(18)의 토출부에 접속되고, 제2 유로(16b)의 타단부는 저류부(20)에 접속되어 있다. 즉, 제2 유로(16b)는 압축기(18)의 토출부와 저류부(20)를 접속하고 있다. 제2 유로(16b)에는 제2 개폐 밸브 V2가 설치되어 있다. 또한, 수소 가스의 역류를 방지하기 위해 제2 유로(16b)에 역지 밸브 등이 설치되어도 된다. 제3 유로(16c) 및 제4 유로(16d)에 있어서도 마찬가지이다. 이하의 다른 실시 형태에 있어서의 각 유로에 있어서도 마찬가지이다.
제3 유로(16c)의 일단부는 제2 유로(16b)에 있어서의 제2 개폐 밸브 V2보다도 상류측의 부위에 접속되어 있다. 제3 유로(16c)는 그 도중에 복수(도시예에서는 2개)의 유로(16f, 16g)로 분기되어 있다. 각 분기 유로(16f, 16g)의 하류 단부에는 각각 축압기(12a, 12b)를 접속 가능한 유출 단부(16h)가 설치되어 있다. 즉, 제3 유로(16c)의 타단부에는 축압기(12a, 12b)를 접속 가능한 유출 단부(16h)가 설치되어 있다. 분기 유로(16f, 16g)에는 각각 제3 개폐 밸브 V3이 설치되어 있다.
또한, 제3 유로(16c)는 그 도중에 분기되어 있는 구성으로 한정되지 않는다. 제3 유로(16c)는 분기되지 않고 연장되어 있고, 1개의 유출 단부(16h)가 설치된 구성으로 해도 된다. 이 경우에는 1개의 제3 개폐 밸브 V3이 설치된 구성으로 된다.
축압기(12a, 12b)에는, 각각 예를 들어 90㎫의 수소 가스가 저류된다. 또한, 제1 축압기(12a)와 제2 축압기(12b)에 다른 압력의 수소 가스가 축적되는 구성이어도 된다.
제4 유로(16d)의 일단부는 저류부(20)에 접속되어 있고, 제4 유로(16d)의 타단부는 제1 유로(16a)에 있어서의 제1 개폐 밸브 V1[또는 유입 단부(16e)]과 압축기(18)의 흡입부 사이의 부위에 접속되어 있다. 즉, 제4 유로(16d)는 저류부(20)와 압축기(18)의 흡입부를 연통하고 있다. 제4 유로(16d)에는 제4 개폐 밸브 V4가 설치되어 있다.
가스 공급원(25)으로서는, 수소 가스가 봉입된 가스 봄베, 수소 가스의 제조 시스템, 수소 가스를 분배하는 가스 파이프 등을 들 수 있다. 가스 공급원(25)으로부터는, 예를 들어 1㎫ 이하의 수소 가스가 공급된다.
압축기(18)는 도시 생략의 모터의 구동에 의해 도시 생략의 크랭크축을 회전시켜 피스톤을 왕복 이동시키는 왕복 이동 압축기에 의해 구성되어 있다. 또한, 압축기(18)는 왕복 이동 압축기로 한정되는 것은 아니고, 이것 이외의 타입의 압축기에 의해 구성되어 있어도 된다.
컨트롤러(22)에는 저류부(20) 내의 가스 압력을 검출하는 제1 센서(제1 압력 검출기)(31)로부터 출력된 신호와, 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력을 검출하는 제2 센서(제2 압력 검출기)(32)로부터 출력된 신호가 입력된다.
컨트롤러(22)는 가스 충전 장치(10)의 운전 제어를 실행하는 프로그램이 기억되어 있고, 프로그램을 실행함으로써, 소정의 기능을 발휘한다. 컨트롤러(22)의 기능에는 적어도 운전 제어부(22a)와 전환 제어부(22b)가 포함되어 있다.
운전 제어부(22a)는 가스 공급원(25)으로부터 수소 가스의 공급을 받아 저류부(20)에 수소 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는 제어를 실행한다. 저류 운전은 가스 공급원(25)으로부터 도입된 수소 가스를 압축기(18)로 압축하면서 저류부(20)에 저류하는 운전이고, 제1 개폐 밸브 V1 및 제2 개폐 밸브 V2가 개방되는 한편, 제3 개폐 밸브 V3 및 제4 개폐 밸브 V4가 폐쇄된다.
또한, 운전 제어부(22a)는 압축기(18)에 의한 수소 가스의 압축을 행하면서 수소 가스를 축압기(12a, 12b)에 공급하는 충전 운전을 행하는 제어를 실행한다. 충전 운전에는 일부의 축압기(12a, 12b)에만 수소 가스를 공급하는 경우와, 모든 축압기(12a, 12b)에 수소 가스를 공급하는 경우가 있다. 일부의 축압기(12a, 12b)에만 수소 가스를 공급하는 경우에는, 한쪽의 제3 개폐 밸브 V3이 개방되는 한편, 다른 쪽의 제3 개폐 밸브 V3이 폐쇄된다. 모든 축압기(12a, 12b)에 수소 가스를 공급하는 경우에는, 모든 제3 개폐 밸브 V3이 개방된다. 이하의 제3 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
충전 운전에는 제1 압축 충전 운전과 제2 압축 충전 운전이 포함되어 있다. 제1 압축 충전 운전은 유입 단부(16e)에 접속된 가스 공급원(25)으로부터 공급된 수소 가스를 압축기(18)에 의해 압축하여 유출 단부(16h)로부터 유출시키는 운전이고, 제1 개폐 밸브 V1이 개방되는 한편, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4가 폐쇄된다. 제2 압축 충전 운전은 저류부(20)에 저류된 수소 가스를 압축기(18)에 의해 압축하여 유출 단부(16h)로부터 유출시키는 운전이고, 제4 개폐 밸브 V4가 개방되는 한편, 제1 개폐 밸브 V1 및 제2 개폐 밸브 V2가 폐쇄된다.
전환 제어부(22b)는 제1 압축 충전 운전으로부터 제2 압축 충전 운전으로 전환하는 지령을 운전 제어부(22a)에 부여한다. 구체적으로는, 전환 제어부(22b)는 제1 센서(31)에 의한 검출값과 제2 센서(32)에 의한 검출값을 검출하고 있고, 제2 센서(32)에 의한 검출값이 미리 정해진 소정값 이상으로 되면 제1 압축 충전 운전으로부터 제2 압축 충전 운전으로 전환하기 위한 지령을 운전 제어부(22a)에 부여한다. 이 소정값은, 예를 들어 25 내지 45㎫ 정도(도 2의 예에서는, 45㎫)로 설정되어 있다. 운전 제어부(22a)는 전환 제어부(22b)로부터의 지령을 받으면 제1 압축 충전 운전으로부터 제2 압축 충전 운전으로 전환하는 제어를 실행한다.
또한, 전환 제어부(22b)는 제2 압축 충전 운전에 있어서, 저류부(20) 내의 가스 압력에 대한 유출 단부(16h)에서의 가스 압력의 비가 미리 설정된 값 이상으로 되면, 제2 압축 충전 운전을 중단하여 저류 운전을 행하기 위한 전환 지령을 운전 제어부(22a)에 부여한다. 구체적으로는, 제1 센서(31)에 의한 검출값 P1에 대한 제2 센서(32)의 검출값 P2의 비 P2/P1이, 압축비 한계 Pr 이상의 값으로 되면 전환 지령을 낸다. 이 압축비 한계 Pr은 압축기(18)를 설계할 때에 설정된 압축비의 한계값이며, 목표 압력(예를 들어, 90㎫ 정도)까지 압축할 때에 허용되는 압축비에 기초하여 설정되어 있다. 따라서, 저류부(20)의 가스 압력의 수소 가스를 압축기(18)에 의해 압축비 한계 Pr 내에서 목표 압력까지 압축할 수 있을 때에는, 제2 압축 충전 운전이 행해진다. 한편, 압축기(18)로 압축되었다고 해도, 압축비 한계 Pr 미만의 압축비로 목표 압력에 도달할 수 없을 정도로 저류부(20)의 가스 압력이 저하되었을 때에는, 전환 제어부(22b)가 전환 지령을 출력한다. 운전 제어부(22a)는 전환 지령을 받으면, 제2 압축 충전 운전을 중단하고, 가스 공급원(25)으로부터 공급된 수소 가스를 저류부(20)에 저류하는 저류 운전을 행한다.
여기서, 제1 실시 형태에 관한 가스 충전 장치(10)의 동작 제어에 대해 설명한다. 가스 충전 장치(10)가 이하와 같이 동작함으로써, 축압기(12a, 12b)에 가스를 충전하기 위한 가스 충전 방법이 실시된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 가스 충전 방법에는 저류 운전을 행하는 스텝(스텝 ST1, ST7)과, 제1 압축 충전 운전을 행하는 스텝(스텝 ST2)과, 제2 압축 충전 운전을 행하는 스텝(스텝 ST4)이 포함된다. 저류 운전에서는 가스 충전 장치(10)에 의한 축압기(12a, 12b)로의 수소 가스를 공급하는 동작의 개시 전에 저류부(20)로 수소 가스를 공급하는 개시 전 저류 운전(ST1)과, 축압기(12a, 12b)로의 수소 가스의 공급 개시 후에 있어서, 수소 가스의 공급을 일시 중단하여 저류부(20)로 수소 가스를 공급하는 개시 후 저류 운전을 포함한다.
스텝 ST1의 개시 전 저류 운전에서는 제1 개폐 밸브 V1 및 제2 개폐 밸브 V2가 개방되는 한편, 제3 개폐 밸브 V3 및 제4 개폐 밸브 V4가 폐쇄되어, 압축기(18)가 구동된다. 그리고, 제1 유로(16a)의 유입 단부(16e)에 접속된 가스 공급원(25)으로부터 가스 유통로(16)에 도입된 수소 가스는 제1 유로(16a)로부터 압축기(18)에 흡입되고, 압축기(18)로 압축되어 승압된다. 압축기(18)로 압축된 수소 가스는 제2 유로(16b)를 통해 저류부(20)에 도입된다. 제1 센서(31)에 의해 검출된 압력(검출값 P1)이 미리 정해진 소정 압력(예를 들어, 45㎫)에 도달하면, 개시 전 저류 운전을 종료한다.
디스펜서로부터 공급 지령을 받으면 축압기(12a, 12b)에 수소 가스를 공급하기 위한 제1 압축 충전 운전을 개시한다(스텝 ST2). 제1 압축 충전 운전에서는 공급 지령에 따라서, 한쪽의 축압기(12a, 12b)에 수소 가스를 공급하는 경우와, 양 축압기(12a, 12b)에 수소 가스를 공급하는 경우가 있다. 여기서는, 제1 축압기(12a)에 수소 가스를 공급하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우의 제1 압축 충전 운전에서는 제1 축압기(12a)가 접속된 제1 분기 유로(16f)에 설치된 제3 개폐 밸브 V3이 개방되는 한편, 제2 축압기(12b)가 접속된 제2 분기 유로(16g)에 설치된 제3 개폐 밸브 V3이 폐쇄된다.
제1 압축 충전 운전에서는 압축기(18)가 구동된다. 또한, 제1 압축 충전 운전에서는 제1 개폐 밸브 V1이 개방되는 한편, 제4 개폐 밸브 V4 및 제2 개폐 밸브 V2가 폐쇄된다. 따라서, 가스 공급원(25)으로부터 가스 유통로(16)에 도입된 수소 가스는 제1 유로(16a)를 통해 압축기(18)에 흡입된다. 압축기(18)로 압축된 수소 가스는 제3 유로(16c)의 유출 단부(16h)로부터 유출되어 제1 축압기(12a)에 충전된다.
제1 압축 충전 운전에 있어서는 제2 센서(32)에 의해 유출 단부(16h)의 압력이 감시되고 있다(스텝 ST3). 그리고, 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력[제2 센서(32)의 검출값 P2]이 미리 설정된 소정값(도시예에서는, 45㎫)에 도달하였는지 여부가 판단된다. 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력이 소정값에 도달하면, 제2 압축 충전 운전으로 이행한다(스텝 ST4). 또한, 이 소정값으로서는, 목표 압력을 압축비 한계 Pr로 제산한 값인 하한값 Pmin 이상의 값이 채용되어 있는 것이 바람직하다.
제2 압축 충전 운전에서도 제1 축압기(12a)가 접속된 제1 분기 유로(16f)에 설치된 제3 개폐 밸브 V3이 개방되어 있는 한편, 제2 축압기(12b)가 접속된 제2 분기 유로(16g)에 설치된 제3 개폐 밸브 V3이 폐쇄되어 있다. 또한, 제2 압축 충전 운전에서는 제4 개폐 밸브 V4가 개방되는 한편, 제1 개폐 밸브 V1 및 제2 개폐 밸브 V2가 폐쇄된다. 따라서, 저류부(20)로부터 제4 유로(16d) 및 제1 유로(16a)를 통해 압축기(18)에 흡입된 수소 가스는 압축기(18)로 압축된다. 이 수소 가스는 압축기(18)로부터 토출되어 제3 유로(16c)를 통해 제1 축압기(12a)에 충전된다.
제2 압축 충전 운전에 있어서는, 제1 센서(31)에 의해, 저류부(20) 내의 가스 압력이 검출됨과 함께, 제2 센서(32)에 의해, 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력이 검출되어 있다. 그리고, 제1 센서(31)의 검출값 P1[압축기(18)의 흡입측 압력에 상당하는 압력]에 대한 제2 센서(32)의 검출값 P2[압축기(18)의 토출측 압력에 상당하는 압력]의 비 P2/P1이, 저류 개시 임계값(본 실시 형태에서는, 압축비 한계 Pr)보다도 낮은지 여부가 판단되어 있고(스텝 ST5), 저류 개시 임계값 미만이면 스텝 ST6으로 이행한다.
스텝 ST6에 있어서, 제2 센서(32)에 의해 유출 단부(16h)의 압력이 감시되고 있고, 제2 센서(32)의 검출값 P2가 목표 압력에 상당하는 소정값(도시예에서는, 90㎫)으로 되면, 제2 압축 충전 운전을 종료한다.
상기한 스텝 ST5에 있어서, 제1 센서(31)의 검출값 P1에 대한 제2 센서(32)의 검출값 P2의 비 P2/P1이 저류 개시 임계값 이상으로 되면 스텝 ST7로 이행하고, 제2 압축 충전 운전을 중단하고, 개시 후 저류 운전을 행한다. 이 개시 후 저류 운전은 스텝 ST1의 개시 전 저류 운전과 동일한 운전이고, 제1 유로(16a)의 유입 단부(16e)에 접속된 가스 공급원(25)으로부터 도입된 수소 가스를 압축기(18)로 압축하여 저류부(20)에 저류하는 운전이다. 이 개시 후 저류 운전에 있어서, 저류부(20) 내의 압력이 검출되어 있고, 제1 센서(31)의 검출값 P1이 미리 설정된 소정값인 하한값 Pmin(도시예에서는, 45㎫)에 도달하였는지 여부가 판단된다(스텝 ST8). 그리고, 검출값 P1이 하한값 Pmin 이상의 값에 도달하면, 개시 후 저류 운전을 종료하고, 제2 압축 충전 운전을 재개한다(스텝 ST4). 이와 같이 하여, 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력이 목표 압력으로 될 때까지, 제2 압축 충전 운전이 행해진다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에서는 제1 압축 충전 운전이 행해진 후에 제2 압축 충전 운전으로 전환된다. 즉, 축압기(12a, 12b)로의 가스의 공급을 행하는 데 있어서, 가스 공급원(25)으로부터의 가스 공급과 저류부(20)로부터의 가스 공급을 동시에 행하는 일이 없다. 이로 인해, 가스 충전 장치(10)에 의한 축압기(12a, 12b)로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 유출 단부(16h)에서의 가스 압력이 소정 압력에 도달할 때까지 제1 압축 충전 운전을 행하고, 그 후, 제2 압축 충전 운전으로 전환하므로, 압축기(18)에 있어서의 승압 폭을 억제할 수 있다. 이로 인해, 압축기(18)의 소형화를 도모할 수 있다. 즉, 압축기(18)의 압축실의 단수를 억제할 수 있으므로, 보다 소형의 압축기를 채용할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 여기서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 가스 충전 장치(10)는 가스 유통로(16)를 구비하고 있고, 가스 유통로(16)는 제1 유로(16a)와, 제2 유로(16b)와, 제3 유로(16c)와, 제6 유로(16j)와, 제7 유로(16k)를 갖고 있다.
제1 유로(16a)의 상류 단부에는 가스 공급원(25)을 접속 가능한 유입 단부(16e)가 설치되어 있다. 제1 유로(16a)의 하류 단부는 압축기(18)의 흡입부에 접속되어 있다. 제1 유로(16a)에는 역지 밸브(26) 및 유량 조정 밸브(27)가 설치되어 있다. 유량 조정 밸브(27)는 개방도 조정 가능한 전동 밸브에 의해 구성되어 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는 제1 개폐 밸브 V1이 생략되어 있다. 또한, 컨트롤러(22)에서는 전환 제어부(22b)가 생략되어 있다.
제7 유로(16k)의 일단부는 저류부(20)의 유출측부에 접속되어 있고, 제7 유로(16k)의 타단부는 제1 유로(16a)에 있어서의 유입 단부(16e)[또는 역지 밸브(26)]와 압축기(18)의 흡입부 사이의 부위에 접속되어 있다. 따라서, 저류부(20)로부터 유출된 수소 가스는 제7 유로(16k)를 흐른 후, 제1 유로(16a)를 통해 압축기(18)에 도입된다. 제7 유로(16k)에는 제7 개폐 밸브 V7이 설치되어 있다.
제6 유로(16j)의 일단부는 제1 유로(16a)에 있어서의 유입 단부(16e)에 접속되어 있고, 제6 유로(16j)의 타단부는 저류부(20)의 유입측부에 접속되어 있다.
제6 유로(16j)에는 압축기(18)보다도 저압의 토출압으로 수소 가스를 토출하는 다른 압축기(35)가 설치되어 있다. 이하, 본 실시 형태에서는 압축기(18)를 「제1 압축기(18)」라고 하고, 압축기(35)를 「제2 압축기(35)」라고 한다. 제1 압축기(18) 및 제2 압축기(35)는 가스 유통로(16)의 유입 단부(16e)와 저류부(20)를 연결하는 경로[즉, 제1 유로(16a), 제2 유로(16b) 및 제6 유로(16j)]에 있어서 서로 병렬로 배열된다.
제6 유로(16j)에 있어서의 제2 압축기(35)보다도 상류측에는 스로틀 밸브 V6이 설치되어 있다. 스로틀 밸브 V6은 가스 공급원(25)으로부터 공급되는 수소 가스가 소정값 이상의 고압인 경우에, 제2 압축기(35)에 흡입되기 전에 감압하기 위한 밸브이다.
제2 유로(16b)의 일단부는 제1 압축기(18)의 토출부에 접속되고, 제2 유로(16b)의 타단부는 제6 유로(16j)에 있어서의 제2 압축기(35)의 하류측의 부위에 접속되어 있다. 또한, 제2 유로(16b)의 타단부는 저류부(20)에 직접 접속되어 있어도 된다.
제3 유로(16c)의 일단부는 제2 유로(16b)에 있어서의 제2 개폐 밸브 V2보다도 상류측의 부위에 접속되어 있다. 제3 유로(16c)의 타단부에는 축압기(12a)를 접속 가능한 유출 단부(16h)가 설치되어 있다. 또한, 도 3에는 1개의 축압기(12a)가 접속된 구성을 도시하고 있지만, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 복수의 축압기가 접속된 구성으로 해도 된다. 이 경우, 제3 유로(16c)는 그 도중에 복수의 유로로 분기된 구성으로 된다.
저류부(20)는 복수의 용기를 갖고 있다. 따라서, 저류부(20)에 도입된 수소 가스는 순차적으로 각 용기에 저류되게 된다.
운전 제어부(22a)는 저류부(20)에 수소 가스를 저류하는 저류 운전 및 축압기(12a)로 수소 가스를 충전하는 충전 운전을 행하는 제어를 실행 가능하다.
저류 운전에서는 가스 공급원(25)으로부터 도입된 수소 가스를 제1 압축기(18) 및 제2 압축기(35)의 각각이 압축하면서 저류부(20)에 저류한다. 특히, 제2 압축기(35)는 오로지 저류부(20)에 공급되는 가스를 압축하기 위해 사용된다. 가스 공급원(25)으로부터 공급되는 수소 가스의 압력은, 예를 들어 20 내지 40㎫이다.
충전 운전은 저류부(20)의 수소 가스를 축압기(12a)와의 사이의 압력차에 의해 축압기(12a)에 충전하는 운전과, 저류부(20)에 저류되어 있는 수소 가스를 제1 압축기(18)로 압축하여 축압기(12a)에 충전하는 운전을 포함한다. 이하, 이 2개의 운전을 구별하기 위해, 저류부(20)와 축압기(12a) 사이의 압력차를 이용한 충전 운전을 「차압 충전 운전」이라고 칭하고, 제1 압축기(18)에 의한 수소 가스의 압축을 이용한 충전 운전을 「압축 충전 운전」이라고 칭한다.
차압 충전 운전 및 압축 충전 운전에서는 어느 것에 있어서도, 제7 개폐 밸브 V7 및 제3 개폐 밸브 V3이 개방되는 한편, 제2 개폐 밸브 V2가 폐쇄된다. 즉, 차압 충전 운전 및 압축 충전 운전 중 어느 것이든, 저류부(20)로부터 유출된 수소 가스가 제1 압축기(18)를 통과하지만, 차압 충전 운전에 있어서는, 제1 압축기(18)에 있어서 수소 가스가 실질적으로 압축되는 일은 없고, 압축 충전 운전에 있어서는, 제1 압축기(18)에 있어서 압축된다. 또한, 차압 충전 운전 중에도 제1 압축기(18)는 구동되고 있지만, 차압 충전 운전에 있어서는, 흡입측의 압력이 토출측의 압력보다도 높은 상태에서의 운전으로 되기 때문에, 수소 가스가 실질적으로 압축되지 않는 상태에서의 운전으로 된다.
여기서, 제2 실시 형태에 관한 가스 충전 장치(10)의 동작 제어에 대해 설명한다. 가스 충전 장치(10)가 이하와 같이 동작함으로써, 축압기(12a)에 가스를 충전하기 위한 가스 충전 방법이 실시된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 가스 충전 방법은 도 2의 스텝 ST2 내지 ST4를 제외하고 도 2와 마찬가지이다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에서는 보급 운전을 행하는 스텝(ST24)이 포함된다.
우선, 개시 전 저류 운전에서는, 가스 공급원(25)으로부터 제6 유로(16j)에 도입된 수소 가스가 스로틀 밸브 V6에 의해 압력이 조정되면서 제2 압축기(35)에 흡입되고, 압축되어 저류부(20)에 도입된다. 동시에, 제1 유로(16a)에 도입된 수소 가스가 제1 압축기(18)로 압축되어, 제2 유로(16b)를 통해 저류부(20)에 도입된다. 또한, 제3 개폐 밸브 V3 및 제7 개폐 밸브 V7은 폐쇄되어 있다. 저류 운전 중에는 제1 센서(31)에 의해 저류부(20) 내의 가스 압력이 검출되어 있다. 제1 센서(31)에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 제1 소정 압력(예를 들어, 45㎫)에 도달하면, 개시 전 저류 운전을 종료한다.
그 후, 디스펜서로부터의 공급 지령을 받으면, 차압 충전 운전을 개시한다(스텝 ST21). 차압 충전 운전에서는 제3 개폐 밸브 V3 및 제7 개폐 밸브 V7이 개방되는 한편, 제2 개폐 밸브 V2가 폐쇄된다. 제1 압축기(18)에서는, 실린더(도시 생략)의 흡입 밸브 및 토출 밸브가 개방된 상태로 되어 있고, 제1 유로(16a) 내의 수소 가스가 실질적으로 압축되지 않고 축압기(12a)에 충전된다. 차압 충전 운전에 있어서는, 유량 조정 밸브(27)의 개방도가 조정되어 있다. 또한, 실제로는, 차압 충전 운전에 있어서도, 제1 압축기(18)는 소정의 회전수로 구동하고 있다.
그런데, 상술한 차압 충전 운전에 병행하여, 가스 공급원(25)으로부터 공급된 수소 가스를 제2 압축기(35)에 있어서 승압하여 저류부(20)로 충전하는 보급 운전이 행해진다(도 5:스텝 ST24). 후술하는 제1 압축기(18)에 의한 압축 충전 운전에 있어서도 보급 운전이 계속된다. 보급 운전에서는 제1 센서(31)에 의해 검출된 압력 P1이 미리 정해진 소정 압력(예를 들어, 45㎫)에 도달하였는지 여부가 판정되어 있고(스텝 ST12), 소정 압력에 도달한 경우에는 보급 운전을 종료한다. 저류부(20) 내의 가스 압력이 저하된 경우에는 다시 보급 운전이 행해진다.
가스 충전 장치(10)에서는 수소 가스를 축압기(12a)에 충전하는 운전에 병행하여 보급 운전을 행함으로써, 저류부(20)의 용량이 작은 경우나, 축압기(12a)로부터의 충전 요구량이 많은 경우에도 저류부(20) 내의 가스량이 급준하게 저하되어 버리는 것이 억제되어, 가스 충전 장치(10)의 연속 운전 시간을 길게 할 수 있다.
제1 압축기(18)의 흡입측의 압력보다도 토출측의 압력이 커지면, 실린더의 흡입 밸브 및 토출 밸브가 폐쇄되므로, 차압 충전 운전으로부터 압축 충전 운전으로 이행한다(스텝 ST22).
압축 충전 운전에서는 수소 가스가 저류부(20)로부터 제7 유로(16k)를 통해 제1 압축기(18)에 흡입되어 압축된다. 제1 압축기(18)로부터 토출된 수소 가스는 제3 유로(16c)를 통해 축압기(12a)에 충전된다.
압축 충전 운전에 있어서는, 제1 센서(31)에 의해, 저류부(20) 내의 가스 압력이 검출됨과 함께, 제2 센서(32)에 의해, 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력이 검출되어 있고, 제1 센서(31)의 검출값 P1에 대한 제2 센서(32)의 검출값 P2의 비 P2/P1이, 저류 개시 임계값(본 실시 형태에서는 압축비 한계 Pr)보다도 낮은지 여부가 판단된다(스텝 ST5). 비 P2/P1이 저류 개시 임계값 미만이면 스텝 ST6으로 이행한다.
스텝 ST6에 있어서, 제2 센서(32)의 검출값 P2가 목표 압력에 상당하는 소정값(도시예에서는, 90㎫)으로 되면, 압축 충전 운전을 종료한다.
한편, 상기한 스텝 ST5에 있어서, 비 P2/P1이 저류 개시 임계값 이상으로 되면 스텝 ST7로 이행하여, 압축 충전 운전을 중단하고, 개시 후 저류 운전을 행한다. 이 개시 후 저류 운전은 스텝 ST1의 개시 전 저류 운전과 동일한 운전이고, 공급원(25)으로부터 도입된 수소 가스가 제2 압축기(35) 및 제1 압축기(18)의 각각에 의해 압축되어, 저류부(20)로 공급된다. 이와 같이, 제2 압축기(35)에 의한 보급 운전만으로는 저류부(20)로의 수소 가스의 도입량이 부족해져 버리는 경우에, 제1 압축기(18)로부터도 수소 가스가 도입된다. 그리고, 제1 센서(31)의 검출값 P1이 미리 설정된 소정값인 하한값 Pmin(도시예에서는, 45㎫)에 도달하였는지 여부가 판단된다(스텝 ST8). 검출값 P1이 하한값 Pmin 이상의 값에 도달하면, 개시 후 저류 운전을 종료하고, 압축 충전 운전을 재개한다(스텝 ST4). 이와 같이 하여, 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력이 목표 압력으로 될 때까지, 압축 충전 운전이 행해진다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태에서는, 저류 운전에 있어서 제2 압축기(35) 및 제1 압축기(18)에 의해 저류부(20)로의 수소 가스의 공급이 행해짐으로써, 제2 압축기(35)에 의해서만 수소 가스를 공급하는 경우에 비해 저류 운전의 시간을 단축할 수 있다. 특히, 제1 압축기(18)로서, 토출 유량이 제2 압축기(35)보다도 큰 것이 이용됨으로써, 저류 운전의 시간을 보다 단축할 수 있다. 또한, 오버 홀 등의 점검 시에 저류부(20)의 용기를 비운 상태로 해도, 점검 후에 빠르게 저류부(20)에 수소 가스를 충전할 수 있다.
제2 실시 형태에서는 축압기(12a)로의 가스의 공급을 행하는 데 있어서, 압력차를 이용한 가스 공급과 제1 압축기(18)에 의한 압축을 행하는 가스 공급을 동시에 행하는 일이 없으므로, 가스 충전 장치(10)에 의한 축압기(12a)로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가스 충전 장치(10)에서는 압축 충전 운전만을 행하는 경우에 비해 제1 압축기(18)에 있어서의 승압 폭을 억제할 수 있어, 제1 압축기(18)의 소형화를 도모할 수 있다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 가스 충전 장치(10)의 다른 동작예를 도시하는 도면이다. 축압기(12a)에는 수소 가스의 공급에 관하여, 충전 시간과 목표 압력(또는 목표 유량)의 관계가 정해져 있는 경우가 있다[예를 들어, 축압기(12a)가 연료 전지차의 탱크인 경우]. 축압기(12a)에 수소 가스를 충전할 때에, 차압 충전 운전으로부터 압축 충전 운전으로의 이행 시에 있어서, 저류부(20)로부터 축압기(12a)로의 수소 가스의 공급량이 저하됨으로써, 목표 압력(또는 목표 유량)을 하회해 버릴 가능성이 있다.
이에 대해, 가스 충전 장치(10)에서는 스텝 ST21의 차압 충전 운전 시에 제1 센서(31) 및 제2 센서(32)에 의해 제1 압축기(18)의 흡입측 및 토출측의 압력이 반복해서 검출되어 있고, 제1 센서(31)에 의한 검출값으로부터 제2 압력 센서에 의한 검출값을 뺀 압력차 △P가, 미리 정해진 소정값(도시예에서는, 5㎫) 이하로 되면(스텝 ST23), 제1 압축기(18)의 회전수를 상승시키는 제어를 행한다. 제1 압축기(18)의 회전수를 올림으로써, 제1 압축기(18)로부터 토출되는 수소 가스의 압력(또는 유량)이 약간 증대한다. 그 결과, 차압 충전 운전으로부터 압축 충전 운전으로의 이행 시에, 축압기(12a)로의 수소 가스의 공급압(또는 공급량)이 목표 압력(또는 목표 유량)을 하회해 버리는 것이 방지된다. 그리고, 제1 센서(31)의 검출값보다도 제2 센서(32)의 검출값이 커지면, 제1 압축기(18)의 토출 밸브 및 흡입 밸브가 폐쇄된 상태에서 수소 가스의 압축이 행해진다(스텝 ST23). 또한, 제1 압축기(18)의 회전수를 상승시키는 상기 제어는 압축 충전 운전의 일부라고 파악할 수도 있고, 차압 충전 운전의 일부라고 파악할 수도 있다.
(제3 실시 형태)
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시하는 도면이다. 제3 실시 형태에서는 저류부(20)가, 제1 탱크부(20a)와, 제1 탱크부(20a)보다도 고압의 가스를 저류하는 제2 탱크부(20b)를 갖는 구성으로 되어 있다. 제3 실시 형태에서는 제2 탱크부(20b)로부터의 차압 충전 운전에 의해서만 축압기(12a, 12b)로의 수소 가스의 충전이 행해진다. 여기서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.
제1 유로(16a)에는 유량 조정 밸브(27)가 설치되어 있다. 유량 조정 밸브(27)는 개방도 조정 가능한 전동 밸브에 의해 구성되어 있다.
제1 탱크부(20a)는 제2 유로(16b)의 단부에 접속됨과 함께, 제4 유로(16d)의 단부에도 접속되어 있다. 제2 탱크부(20b)는 일단부가 제2 유로(16b)에 접속된 제8 유로(16l)의 단부에 접속됨과 함께, 일단부가 제4 유로(16d)에 접속된 제9 유로(16m)의 단부에 접속되어 있다. 제8 유로(16l)에는 제8 개폐 밸브 V8이 설치되고, 제9 유로(16m)에는 제9 개폐 밸브 V9가 설치되어 있다.
제1 탱크부(20a)에는 제1 탱크부(20a) 내의 가스 압력을 검출하는 제1 센서(31)가 설치되어 있고, 제2 탱크부(20b)에는 제2 탱크부(20b) 내의 가스 압력을 검출하는 제3 센서(33)(제1 압력 검출기)가 설치되어 있다. 제1 탱크부(20a)에는, 예를 들어 45㎫ 정도의 수소 가스가 저류되고, 제2 탱크부(20b)에는, 예를 들어 90㎫ 정도의 수소 가스가 저류된다.
제3 실시 형태에서의 저류 운전에는 제1 저류 운전과 제2 저류 운전이 포함되어 있다. 제1 저류 운전은 가스 공급원(25)으로부터 도입된 수소 가스를 압축기(18)로 압축하면서 저류부(20)의 제1 탱크부(20a)에 저류하는 운전이고, 제1 개폐 밸브 V1 및 제2 개폐 밸브 V2가 개방되는 한편, 제3 개폐 밸브 V3, 제4 개폐 밸브 V4, 제8 개폐 밸브 V8 및 제9 개폐 밸브 V9가 폐쇄된다. 제2 저류 운전은 제1 탱크부(20a)에 저류된 수소 가스를 압축기(18)로 보내고 상기 압축기(18)로 압축하여, 저류부(20)의 제2 탱크부(20b)에 저류하는 운전이다. 제2 저류 운전에서는 제4 개폐 밸브 V4 및 제8 개폐 밸브 V8이 개방되는 한편, 제1 개폐 밸브 V1, 제2 개폐 밸브 V2, 제3 개폐 밸브 V3 및 제9 개폐 밸브 V9가 폐쇄된다.
차압 충전 운전은 압축기(18)에 의한 수소 가스의 압축을 행하지 않고, 저류부(20)의 제2 탱크부(20b)에 저류되어 있는 수소 가스를 축압기(12a, 12b)에 공급하는 운전이다.
차압 충전 운전에서는 제9 개폐 밸브 V9 및 제3 개폐 밸브 V3이 개방되는 한편, 제1 개폐 밸브 V1, 제2 개폐 밸브 V2, 제4 개폐 밸브 V4 및 제8 개폐 밸브 V8이 폐쇄된다.
여기서, 제3 실시 형태에 관한 가스 충전 장치(10)의 동작 제어에 대해 도 8을 참조하면서 설명한다. 가스 충전 장치(10)가 이하와 같이 동작함으로써, 축압기(12a, 12b)에 가스를 충전하기 위한 가스 충전 방법이 실시된다.
우선, 제1 저류 운전(스텝 ST31)에서는 제1 개폐 밸브 V1 및 제2 개폐 밸브 V2가 개방되는 한편, 제3 개폐 밸브 V3, 제4 개폐 밸브 V4, 제8 개폐 밸브 V8 및 제9 개폐 밸브 V9가 폐쇄되어, 압축기(18)가 구동된다. 그리고, 수소 가스는 가스 공급원(25)으로부터 제1 유로(16a)를 통해 압축기(18)에 의해 압축되고, 제2 유로(16b)를 통해 제1 탱크부(20a)에 도입된다.
제1 저류 운전 중에는 제1 센서(31)에 의해 제1 탱크부(20a) 내의 가스 압력이 감시되고 있다(스텝 ST32). 제1 센서(31)에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 제1 소정 압력(예를 들어, 45㎫)에 도달하면, 제2 저류 운전으로 이행한다(스텝 ST33).
제2 저류 운전에서는 제4 개폐 밸브 V4 및 제8 개폐 밸브 V8이 개방되는 한편, 제1 개폐 밸브 V1, 제2 개폐 밸브 V2, 제3 개폐 밸브 V3 및 제9 개폐 밸브 V9가 폐쇄된다. 압축기(18)가 구동됨으로써, 제1 탱크부(20a)에 저류된 수소 가스가 제4 유로(16d)로부터 제1 유로(16a)로 흘러 압축기(18)에 흡입된다. 수소 가스는 압축기(18)에 의해 승압되고, 제8 유로를 흘러 제2 탱크부(20b)에 저류된다.
제2 저류 운전 중에는 제3 센서(33)에 의해 제2 탱크부(20b) 내의 가스 압력이 감시되고 있다(스텝 ST34). 제3 센서(33)에 의해 검출된 압력이 미리 정해진 제2 소정 압력(예를 들어, 90㎫)에 도달하면, 제2 저류 운전을 종료한다. 제2 저류 운전이 종료되면, 차압 충전 운전(스텝 ST35)으로 이행한다.
차압 충전 운전에서는, 제2 탱크부(20b)로부터 유출된 수소 가스는 유량 조정 밸브(27)에 의해 유량이 조정되면서 제9 유로(16m), 압축기(18) 및 제3 유로(16c)로 흘러, 축압기(12a, 12b)에 충전된다. 단, 압축기(18)에서는 흡입 밸브 및 토출 밸브가 개방되어 있고, 수소 가스의 압축은 행해져 있지 않다.
차압 충전 운전에서는 제2 센서(32)에 의해 유출 단부(16h)의 압력 P2가 감시되고 있고(스텝 ST36), 제2 센서(32)의 검출값이 소정값(도시예에서는, 90㎫)으로 되면, 차압 충전 운전을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시 형태에서는 차압 충전 운전만이 행해진다. 즉, 축압기(12a, 12b)로의 가스의 공급을 행하는 데 있어서, 압력차를 이용한 가스 공급과 압축기(18)에 의한 압축을 행하는 가스 공급을 동시에 행하는 일이 없다. 이로 인해, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 가스 충전 장치(10)에 의한 축압기(12a, 12b)로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 저류부(20)가 압력이 다른 탱크부(20a, 20b)를 가짐으로써, 1개의 탱크부로 수소 가스를 저류할 때에 압축기(18)에 필요한 승압 폭을 억제할 수 있다. 이로 인해, 저류부(20) 내의 가스 압력을 직접 소정 압력(제2 소정 압력에 상당하는 압력)까지 승압시키는 구성에 비해, 압축기(18)의 압축실의 단수를 억제할 수 있다.
제3 실시 형태에서는 차압 충전 운전을 행하고 있는 도중에 있어서, 제2 탱크부(20b)의 가스 압력이 축압기(12a, 12b)에 있어서의 가스 압력보다도 하회하려고 한 경우, 제2 저류 운전(스텝 ST33)으로 돌아가, 제2 탱크부(20b)에 수소 가스가 다시 저류되어도 된다. 또한, 제2 저류 운전을 행하고 있는 도중에 있어서, 압축기(18)의 압축비가 압축비 한계 Pr을 초과하려고 한 경우, 제1 저류 운전(스텝 ST31)으로 돌아가, 제1 탱크부(20a)에 수소 가스가 다시 저류되어도 된다.
도 9는 제3 실시 형태의 다른 예를 도시하는 도면이다. 가스 충전 장치(10)는 제5 개폐 밸브 V5가 설치된 제5 유로(16i)를 구비하고 있어도 된다. 제5 유로(16i)는 저류부(20)의 제2 탱크부(20b)와 제3 유로(16c)를 접속하고 있다. 한편, 제9 유로(16m)는 생략되어 있다.
상기 제3 실시 형태에서는 차압 충전 운전에 있어서, 제9 개폐 밸브 V9가 개방되는 제어가 행해졌지만, 이 형태에서는 차압 충전 운전에 있어서, 제5 개폐 밸브 V5가 개방되어 수소 가스가 축압기(12a, 12b)로 공급된다. 유량 조정 밸브(27)는 압축기(18)의 흡입측이 아니라, 제5 유로(16i) 또는 제5 유로(16i)보다도 하류측[즉, 축압기(12a, 12b)측]에 설치된다.
도 9에 도시하는 경우에 있어서도, 차압 충전 운전만이 행해짐으로써, 가스 충전 장치(10)에 의한 축압기(12a, 12b)로의 가스 충전 제어가 번잡해져 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제3 유로(16c)에 있어서의 제2 유로(16b) 및 제8 유로(16l)와, 제5 유로(16i) 사이에 개폐 밸브가 설치되는 경우에는, 제2 탱크부(20b)로부터 축압기(12a, 12b)로의 수소 가스의 충전에 병행하여 가스 공급원(25)으로부터 압축기(18)를 통해 제1 탱크부(20a)로의 수소 가스의 저류, 즉 제1 저류 운전이 행해져도 된다.
본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경, 개량 등이 가능하다. 예를 들어, 디스펜서를 통해 차량에 수소 가스를 공급하기 위한 축압기(12a, 12b)에 접속 가능한 구성으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 연료 전지차 등의 탱크 탑재 장치 내에 설치된 탱크가 축압기로서 기능하는 것이어도 된다. 즉, 가스 유통로(16)에 디스펜서가 설치되어 있고, 가스 유통로(16)의 유출 단부(16h)가, 탱크 탑재 장치 내에 설치된 탱크에 연결되는 유로에 접속 가능한 구성이어도 된다.
제2 실시 형태에서는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 공급원(25)으로부터 보내진 수소 가스가 제1 압축기(18)에 의해 압축되고, 축압기(12a)에 충전되는 제1 압축 충전 운전과, 저류부(20)로부터 보내진 수소 가스가 제1 압축기(18)에 의해 압축되어 축압기(12a)에 충전되는 제2 압축 충전 운전이 행해져도 된다. 이 경우, 제1 압축 충전 운전 후에, 제2 압축 충전 운전이 행해진다. 제2 실시 형태에서는 저류부(20)가 대용량의 하나의 용기만으로 구성되어도 된다.
제3 실시 형태에서는 차압 충전 운전의 도중에 있어서, 저류부(20)의 제2 탱크부(20b) 내의 가스압이 크게 저하된 경우에, 압축기(18)에 의해 수소 가스를 압축하여 축압기(12a, 12b)에 충전해도 된다. 즉, 저류부(20)에 저류된 가스를 압력차에 의해 유출 단부(16h)로부터 축압기(12a, 12b)로 유출시키는 차압 충전 운전이 행해진 후에, 저류부(20)에 저류된 가스를 압축기(18)에 의해 압축하여 유출 단부(16h)로부터 유출시키는 압축 충전 운전이 행해져도 된다.
상기 제1 내지 제3 실시 형태에서는 제1 센서(31)가 저류부(20)에 설치되는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 센서(31)는 저류부(20)에 근접한 위치에서 제2 유로(16b) 또는 제4 유로(16d)에 설치되어 있어도 된다.
상기 제1 내지 제3 실시 형태에서는 제2 센서(32)가 유출 단부(16h)에 있어서의 가스 압력을 검출하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 센서(32)가 축압기(12a, 12b) 내의 가스 압력을 검출하는 구성으로 해도 된다.
제1 실시 형태에서는 압축비 한계보다도 작은 값을 저류 개시 임계값으로서 설정하고, 이 임계값에 기초하여, 제2 압축 충전 운전이 개시 후 저류 운전으로 전환되어도 된다. 또한, 목표 압력을 압축비 한계 Pr로 나눈 값인 하한값 Pmin 이상의 값을 저류 개시 임계값으로서 설정하고, 제1 센서(31)의 압력 P1에 기초하여 개시 후 저류 운전을 행해도 된다. 제2 실시 형태에 있어서의 압축 충전 운전과 개시 후 저류 운전의 전환에 있어서도 마찬가지이다. 제3 실시 형태에서는 1개 혹은 복수의 탱크부에 있어서, 수소 가스를 제1 소정 압력까지 압축기(18)로 압축하여 저류한 후, 이 수소 가스를 압축기(18)에 의해 제2 소정의 압력까지 압축하여 다시 저류해도 된다.
10 : 가스 충전 장치
12a : 축압기
12b : 축압기
16 : 가스 유통로
16e : 유입 단부
16h : 유출 단부
18 : 압축기(제1 압축기)
20 : 저류부
20a : 제1 탱크부
20b : 제2 탱크부
22 : 컨트롤러
22a : 운전 제어부
22b : 전환 제어부
25 : 가스 공급원
31 : 제1 센서
32 : 제2 센서
33 : 제3 센서
35 : 제2 압축기

Claims (14)

  1. 가스의 공급원을 접속 가능한 유입 단부와, 축압기를 접속 가능한 유출 단부를 갖는 가스 유통로와,
    상기 가스 유통로에 접속된 흡입측과 토출측을 갖는 압축기와,
    상기 가스 유통로에 접속된 저류부와,
    상기 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 공급된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제1 압축 충전 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제2 압축 충전 운전을 행하는 제어를 실행 가능한 운전 제어부를 구비하고,
    상기 운전 제어부는 상기 유출 단부에서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 압력이 소정의 압력으로 될 때까지 상기 제1 압축 충전 운전을 행하여, 소정의 압력에 도달하면 상기 제2 압축 충전 운전으로 전환하는 제어를 실행하도록 구성되어 있는, 가스 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 운전 제어부는 상기 제2 압축 충전 운전에 있어서, 상기 저류부 내의 가스 압력에 대한 상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력의 비 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력 중 어느 하나에 기초하여, 상기 비 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력이, 각각에 있어서 미리 설정된 임계값에 기초하는 조건을 만족하고 있는 경우에, 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는, 가스 충전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 유통로는, 제1 개폐 밸브가 설치되어, 상기 유입 단부와 상기 압축기의 흡입부를 접속하는 제1 유로와, 제2 개폐 밸브가 설치되어, 상기 압축기의 토출부와 상기 저류부를 접속하는 제2 유로와, 제3 개폐 밸브가 설치되어, 상기 제2 유로와 상기 유출 단부를 접속하는 제3 유로와, 제4 개폐 밸브가 설치되어, 상기 저류부와 상기 압축기의 흡입부를 연통시키는 제4 유로를 갖고,
    상기 운전 제어부는 상기 제2 압축 충전 운전을 행할 때에, 상기 제4 개폐 밸브 및 상기 제3 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제1 개폐 밸브 및 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하는, 가스 충전 장치.
  4. 가스의 공급원을 접속 가능한 유입 단부와, 축압기를 접속 가능한 유출 단부를 갖는 가스 유통로와,
    상기 가스 유통로에 접속된 흡입측과 토출측을 갖는 압축기와,
    상기 가스 유통로에 접속된 저류부와,
    상기 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 압축 충전 운전을 행하는 운전 제어부를 구비하고,
    상기 운전 제어부는 상기 차압 충전 운전 후에 상기 압축 충전 운전으로 이행하는, 가스 충전 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스 유통로에 있어서, 상기 압축기와 병렬로 배열되는 다른 압축기를 더 구비하고, 상기 차압 충전 운전 및 상기 압축 충전 운전에 있어서, 상기 공급원으로부터 보내진 가스를 상기 다른 압축기로 압축하여 상기 저류부에 저류하는 보급 운전 제어를 실행하고,
    상기 저류 운전에 있어서, 상기 공급원으로부터 공급된 가스를 상기 다른 압축기 및 상기 압축기의 각각에 의해 압축하여 상기 저류부에 저류하는, 가스 충전 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 저류부 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 흡입측 압력을 검출하는 제1 압력 검출기와,
    상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 압력을 검출하는 제2 압력 검출기를 구비하고,
    상기 운전 제어부는 상기 제2 압력 검출기에 의한 검출값과 상기 제1 압력 검출기에 의한 검출값으로부터 얻어지는 압력차가, 미리 정해진 소정값 이하로 되면 상기 압축기의 회전수를 상승시킨 상태에서 상기 압축 충전 운전으로 이행하는, 가스 충전 장치.
  7. 가스의 공급원을 접속 가능한 유입 단부와, 축압기를 접속 가능한 유출 단부를 갖는 가스 유통로와,
    상기 가스 유통로에 접속된 흡입측과 토출측을 갖는 압축기와,
    상기 가스 유통로에 접속된 저류부와,
    상기 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전과, 상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전을 행하는 제어를 실행 가능한 운전 제어부를 구비하고,
    상기 운전 제어부는 상기 저류 운전에 있어서, 상기 공급원으로부터 상기 압축기를 통해 상기 저류부에 가스를 저류하는 제1 저류 운전과, 상기 제1 저류 운전에 의해 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기로 보내고 상기 압축기로 압축하여 상기 저류부에 저류하는 제2 저류 운전을 행하는 제어를 실행하도록 구성되어 있는, 가스 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 저류부는 제1 탱크부와 제2 탱크부를 갖고,
    상기 운전 제어부는 상기 제2 저류 운전에 있어서, 상기 제1 탱크부에 저류되어 있던 가스를 상기 압축기로 압축하여 상기 제2 탱크부에 저류하는 제어를 실행하도록 구성되어 있는, 가스 충전 장치.
  9. 압축기 및 저류부가 접속된 가스 유통로의 유출 단부에 접속된 축압기에 가스를 공급하는 방법이며,
    상기 가스 유통로의 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 공급된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제1 압축 충전 운전을 행하는 스텝과,
    상기 제1 압축 충전 운전을 행하는 스텝 후에 행해져, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 제2 압축 충전 운전을 행하는 스텝을 포함하는, 가스 충전 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 압축 충전 운전을 행하는 스텝에 있어서, 상기 저류부 내의 가스 압력에 대한 상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력의 비, 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력 중 어느 하나에 기초하여, 상기 비 또는 상기 저류부 내의 상기 가스 압력이, 각각에 있어서 미리 설정된 임계값에 기초하는 조건을 만족하고 있는 경우에, 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는, 가스 충전 방법.
  11. 흡입측과 토출측을 갖는 압축기 및 저류부가 접속된 가스 유통로의 유출 단부에 접속된 축압기에 가스를 공급하는 방법이며,
    상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전을 행하는 스텝과,
    상기 차압 충전 운전을 행하는 스텝 후에 행해져, 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기에 의해 압축하여 상기 유출 단부로부터 유출시키는 압축 충전 운전을 행하는 스텝을 포함하는, 가스 충전 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유출 단부에 있어서의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 압력을 검출하는 제2 압력 검출기에 의한 검출값과, 상기 저류부 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 흡입측 압력을 검출하는 제1 압력 검출기에 의한 검출값으로부터 얻어지는 압력차가, 미리 정해진 소정값 이하로 되면, 상기 압축기의 회전수를 상승시키면서 상기 압축 충전 운전을 행하는 상기 스텝으로 이행하는, 가스 충전 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 가스 유통로의 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는 스텝을 포함하는, 가스 충전 방법.
  14. 흡입측과 토출측을 갖는 압축기 및 저류부가 접속된 가스 유통로의 유출 단부에 접속된 축압기에 가스를 공급하는 방법이며,
    상기 가스 유통로의 유입 단부에 접속된 가스의 공급원으로부터 가스의 공급을 받아 상기 저류부에 가스를 저류하는 저류 운전을 행하는 스텝과,
    상기 저류부에 저류된 가스를, 상기 저류부 내의 가스 압력과 상기 축압기 내의 가스 압력 또는 이에 상당하는 상기 압축기의 토출측 가스 압력의 압력차에 의해 상기 유출 단부로부터 유출시키는 차압 충전 운전을 행하는 스텝을 포함하고,
    상기 저류 운전을 행하는 스텝은 상기 공급원으로부터 상기 압축기를 통해 상기 저류부에 가스를 저류하는 제1 저류 운전을 행하는 스텝과, 상기 제1 저류 운전에 의해 상기 저류부에 저류된 가스를 상기 압축기로 보내고 상기 압축기로 압축하여 상기 저류부에 저류하는 제2 저류 운전을 행하는 스텝을 포함하는, 가스 충전 방법.
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