KR20160122814A - 가스 공급 시스템 및 수소 스테이션 - Google Patents

가스 공급 시스템 및 수소 스테이션 Download PDF

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KR20160122814A
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gas
housing
accumulator
cooling
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KR1020167025420A
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겐지 나구라
데츠야 가키우치
다카시 오쿠노
고지 노이시키
아키토시 후지사와
신이치 미우라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

가스 공급 시스템(2)은, 압축기 유닛(21)과, 축압기 유닛(23)과, 프리쿨링 시스템(24)과, 하우징(4)을 구비한다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 하우징(4) 내에서 압축기 유닛(21)이 상하 방향을 향한 상태에서 배치됨과 함께, 프리쿨링 시스템(24)이 축압기 유닛(23)의 상방에 배치된다. 압축기 유닛(21)과 축압기 유닛(23)을 하나의 직육면체 형상의 하우징(4)으로 덮는다.

Description

가스 공급 시스템 및 수소 스테이션 {GAS SUPPLY SYSTEM AND HYDROGEN STATION}
본 발명은 가스 공급 시스템 및 수소 스테이션에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 수소 스테이션에 사용되는 수소 압축 장치가 개시된다. 수소 압축 장치는, 코먼 베이스 상에 수소 압축 장치 본체, 압축기 구동 모터, 가스 쿨러 등이 설치되어 있다. 수소 압축 장치에서 소정의 압력까지 단계적으로 승압된 수소 가스는, 일단 축압기 유닛에 저장된다. 승압된 수소 가스를 연료 전지차에 공급하기 위해, 연료 전지차의 공급구에 적합한 어댑터를 구비한 디스펜서가, 축압기 유닛에 접속되어 있다.
특허문헌 2에 개시되는 수소 스테이션은, 제1 지지대와, 압축기와, 제1 축압기와, 디스펜서와, 디스펜서에 공급된 수소 가스를 냉각하는 열교환기와, 제1 확장 유닛 접속용 분기 라인을 갖는다. 압축기, 제1 축압기, 열교환기 및 디스펜서는, 제1 지지대에 배치된다. 제1 확장 유닛 접속용 분기 라인은, 제1 확장용 축압기 유닛(확장용 축압기 유닛)을 구성하는 제2 축압기와 접속되어 있다.
그런데, 특허문헌 1에 개시되는 수소 압축 장치에서는, 수평 방향으로 연장되는 실린더가 설치되어 있고, 수소 압축기의 점유 면적이 크다. 또한, 비교적 대형의 가스 쿨러가 이용되고 있다. 그 결과, 수소 압축 장치가 대형화되어 버린다. 또한, 수소 압축 장치 및 축압기 유닛이 별체로 설치되어 있다는 점에서, 수소 스테이션 전체가 대형화되어 버린다. 특허문헌 2에서는, 압축기, 제1 축압기, 열교환기 및 디스펜서가 제1 지지대 상에 배치되어 있기 때문에, 제1 지지대의 설치 면적이 커져 버린다.
일본 특허 공개 제2011-132876호 공보 일본 특허 공개 제2013-57384호 공보
본 발명의 목적은, 가스 공급 시스템의 설치 면적을 작게 하는 것이다.
본 발명은 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며, 구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과, 복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과, 상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과, 상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비하고, 상기 하우징 내에 있어서, 상기 압축부가 상기 구동부의 상측에 위치한 상태에서 상기 압축기 유닛이 배치되고, 또한 상기 압축기 유닛의 측방에 있어서 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 상기 축압기 유닛의 상방에 배치되는 가스 공급 시스템이다.
또한, 본 발명은 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며, 구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과, 복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과, 상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과, 상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비하고, 상기 압축기 유닛의 측방에 상기 축압기 유닛이 위치하고, 상기 축압기 유닛의 하방 또는 상기 압축기 유닛의 상방 중 적어도 한쪽에 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 위치하는 가스 공급 시스템이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템을 갖는 수소 스테이션을 도시하는 도면이다.
도 2는 가스 냉각부를 도시하는 도면이다.
도 3은 가스 쿨러를 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 플레이트의 평면도이다.
도 5는 제2 플레이트의 평면도이다.
도 6은 냉동기를 도시하는 도면이다.
도 7은 가스 공급 시스템의 측면도이다.
도 8은 가스 공급 시스템의 측면도이다.
도 9는 다른 예에 관한 수소 스테이션을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태의 다른 예에 관한 수소 스테이션을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태의 다른 예에 관한 가스 공급 시스템을 도시하는 도면이다.
도 14는 제2 실시 형태의 다른 예에 관한 가스 공급 시스템을 도시하는 도면이다.
도 15는 제2 실시 형태의 다른 예에 관한 가스 공급 시스템의 측면도이다.
도 16은 제2 실시 형태의 다른 예에 관한 가스 공급 시스템의 측면도이다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수소 스테이션(10)을 도시하는 도면이다. 수소 스테이션(10)은, 가스 공급 시스템(2)과, 충전 설비인 디스펜서(11)를 구비한다. 가스 공급 시스템(2)은, 디스펜서(11)에 수소 가스를 공급한다. 디스펜서(11)는, 수소 가스를 탱크 탑재 장치인 차량(9)에 충전한다. 차량(9)은 예를 들어 연료 전지차이다. 가스 공급 시스템(2)은, 가스 유로(20)와, 압축기 유닛(21)과, 가스 냉각부(22)와, 축압기 유닛(23)과, 프리쿨링 시스템(24)과, 이점쇄선으로 나타내는 하우징(4)과, 제어부(29)를 구비한다. 압축기 유닛(21), 가스 냉각부(22)의 일부, 및 축압기 유닛(23)이 가스 유로(20) 상에 배치된다. 가스 유로(20) 내에는 디스펜서(11)를 향하여 수소 가스가 흐른다. 제어부(29)는 압축기 유닛(21), 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 시스템(24)을 제어한다. 하우징(4) 내에는 가스 공급 시스템(2)의 기기의 대부분이 수용된다(상세에 대해서는 후술함).
압축기 유닛(21)은 왕복 이동 압축기이며, 구동부(211)와 압축부(212)를 구비한다. 압축부(212)는 피스톤과 실린더를 갖고, 구동부(211)의 동력에 의해 피스톤이 구동되어 실린더 내에서 가스가 압축된다. 본 실시 형태에서는, 압축부(212)의 수는 5이다. 가스 냉각부(22)는 압축부(212)로부터 토출된 수소 가스를 냉각한다.
도 2는 가스 냉각부(22)의 구성을 도시하는 도면이다. 가스 냉각부(22)는, 냉각 유체인 냉각수가 충전된 냉각수 유로(220)와, 냉각수 펌프(221)와, 가스 쿨러(222)와, 배열부(223)를 구비한다. 가스 쿨러(222)는 마이크로 채널식 열교환기이다. 가스 쿨러(222)에는 도 1 및 도 2에 도시하는 가스 유로(20)가 접속된다. 배열부(223)는 열교환기(223a)와 팬(223b)을 구비한다. 냉각수 유로(220)에는, 냉각수 펌프(221), 가스 쿨러(222) 및 배열부(223)의 열교환기(223a)가 배치된다. 가스 냉각부(22)에서는, 가스 쿨러(222)에 있어서 압축부(212)의 토출부로부터 토출된 수소 가스와 냉각수가 열교환함으로써 가스 유로(20) 내의 수소 가스가 냉각된다. 열을 흡수한 냉각수는 배열부(223)의 열교환기(223a)에 유입되고, 팬(223b)에서 발생한 에어의 흐름에 의해 냉각된다. 냉각된 냉각수는, 냉각수 펌프(221)에 의해 다시 가스 쿨러(222)로 보내진다.
도 3은 가스 쿨러(222)의 개략도이다. 도 3에서는 냉각수 및 수소 가스의 유입부 및 유출부의 도시를 생략하고 있다. 가스 쿨러(222)는, 복수의 제1 플레이트(224)와, 복수의 제2 플레이트(225)를 구비한다. 가스 쿨러(222)는, 제1 플레이트(224) 및 제2 플레이트(225)가 교대로 적층된 적층체이다. 서로 인접하는 플레이트(224, 225)는, 확산 접합에 의해 접합된다.
도 4는 제1 플레이트(224)의 평면도이다. 제1 플레이트(224)에는, 수소 가스가 흐르는 복수의 가스 유로(224a)가 형성된다. 도 5는 제2 플레이트(225)의 평면도이다. 제2 플레이트(225)에는, 냉각수가 흐르는 복수의 냉각 유로(225a)가 형성된다. 냉각 유로(225a)에 냉각수가 흐름으로써, 가스 유로(224a)를 흐르는 수소 가스가 냉각된다.
도 1에 도시하는 축압기 유닛(23)은 동일한 설계 압력의 4개의 축압기(231)를 구비한다. 각 축압기(231)에는 압축기 유닛(21)으로부터 토출된 수소 가스가 저류된다.
프리쿨링 시스템(24)은 냉동기(3)와 브라인 회로(5)를 구비한다. 도 1에서는 냉동기(3)의 증발부(31) 이외의 기기를 하나의 직사각형으로 도시하고 있다. 브라인 회로(5)는, 브라인 유로(240)와, 브라인 펌프(241)와, 마이크로 채널식 열교환기인 프리쿨링 열교환기(242)를 구비한다. 또한, 브라인 회로(5)에는 브라인을 저류하는 도시 생략의 브라인 탱크가 설치되어도 된다. 브라인 유로(240)에는 브라인이 충전됨과 함께, 브라인 펌프(241), 프리쿨링 열교환기(242) 및 냉동기(3)가 배치된다.
브라인 회로(5)에서는, 프리쿨링 열교환기(242)에 있어서 수소 가스와 브라인이 열교환함으로써 디스펜서(11)로부터 차량(9)으로 충전되기 직전의 수소 가스가 냉각된다. 열을 흡수한 브라인은 냉동기(3)에 유입되어 냉각된다. 냉각된 브라인은 브라인 펌프(241)에 의해 다시 프리쿨링 열교환기(242)로 보내진다.
도 6은 냉동기(3)의 구성을 도시하는 도면이다. 냉동기(3)는 냉매 유로(30)와, 증발부(31)와, 냉매 압축부(32)와, 응축부(33)와, 팽창부(34)를 구비한다. 냉매 유로(30)에는, 냉매가 충전됨과 함께 증발부(31), 냉매 압축부(32), 응축부(33) 및 팽창부(34)가 배치된다. 증발부(31)는 도 1 및 도 6에 도시하는 브라인 유로(240)에 접속된다. 증발부(31)에서는, 브라인과 냉매가 열교환함으로써, 브라인이 냉각됨과 함께 냉매가 증발한다. 도 6에 도시하는 냉매 압축부(32)는, 증발부(31)로부터 유출된 냉매를 압축한다. 응축부(33)는 냉매가 흐르는 열교환기(331)와, 팬(332)을 구비한다. 냉매 압축부(32)로부터 열교환기(331)로 유입된 냉매는, 팬(332)에서 발생한 에어의 흐름에 의해 방열되어 응축된다. 팽창부(34)는 응축부(33)로부터 유출된 냉매를 팽창시키고, 팽창된 냉매는 증발부(31)에 유입된다. 이와 같이 프리쿨링 시스템(24)에서는, 소위 히트 펌프 사이클에 의해 브라인이 냉각된다.
도 1에 도시하는 차량(9)에 수소 가스가 충전될 때에는, 미리, 도시 생략의 가스 공급원으로부터 보내진 수소 가스가 압축기 유닛(21)에서 압축되고, 가스 냉각부(22)에서 냉각되면서 축압기 유닛(23)에 저류된다.
그리고, 차량(9)이 수소 스테이션(10)에 반입되면, 축압기 유닛(23)으로부터 디스펜서(11)로 수소 가스가 공급됨과 함께, 디스펜서(11)가 소정의 충전 프로토콜에 따라 차량(9)으로 수소 가스를 충전한다.
이때, 축압기 유닛(23)에서는, 우선 2개의 축압기(231)(예를 들어, 도 1의 상측의 2개의 축압기(231))로부터 수소 가스가 송출된다. 이하의 설명에서는, 당해 2개의 축압기를 다른 축압기와 구별하는 경우에는 부호 「231a」를 붙인다. 디스펜서(11)는 차량(9) 내의 압력을 간접적으로 측정하고, 차량(9)과 2개의 축압기(231a)의 사이의 압력차가 소정값 이하로 되었다고 판단하면, 가스 공급 시스템(2)에 대하여 축압기(231a)로부터의 수소 가스의 송출을 정지하는 지시를 보낸다.
계속해서, 가스 공급 시스템(2)이 다른 축압기(231)(예를 들어, 도 1의 위에서부터 3번째 축압기(231))를 개방한다. 이에 의해, 당해 축압기(231)로부터 디스펜서(11)로 수소 가스가 송출된다. 이하, 당해 3번째 축압기를 다른 축압기와 구별하는 경우에는 부호 「231b」를 붙인다. 이에 의해 디스펜서(11)(혹은 축압기(231b))와 차량(9)의 사이의 압력차가 회복되고, 차량(9)에 충전되는 수소 가스의 유량이 확보된다. 차량(9) 내의 탱크의 압력이 상승하고, 축압기(231b)와 차량(9)의 사이의 압력차가 소정값 이하로 되었다고 디스펜서(11)가 판단하면, 가스 공급 시스템(2)은 축압기(231b)로부터의 수소 가스의 송출을 정지함과 함께, 또 다른 축압기(도 1의 하측에 위치하는 축압기)를 개방한다. 이에 의해, 당해 다른 축압기로부터 수소 가스가 송출된다. 이에 의해, 디스펜서(11)와 차량(9)의 사이의 압력차가 확보되고, 충분한 양의 수소 가스가 충전된다. 차량(9) 내의 탱크의 압력이 설정값으로 되었다고 판단되면, 가스 공급 시스템(2)으로부터의 수소 가스의 공급이 정지된다.
이상과 같이, 축압기 유닛(23)에서는, 차량(9)의 탱크의 저압 영역(예를 들어 0MPa 내지 40MPa)에 있어서 4개의 축압기(231) 중 2개의 축압기(231a)가 사용되고, 중압 영역(40MPa 내지 60MPa)에 있어서 다른 하나의 축압기(231b)가 사용되고, 고압 영역(60MPa 내지 70MPa)에 있어서 또 다른 하나의 축압기가 사용된다. 가스 공급 시스템(2)이 차량(9)의 3개의 압력 영역에 따라 축압기(231)를 전환함으로써 디스펜서(11)가 충전 프로토콜에 따라 효율적으로 수소 가스를 충전하는 것이 가능하게 된다. 또한, 중압 영역 및 고압 영역보다 수소 가스의 요구 유량이 많은 저압 영역에 있어서 2개의 축압기(231a)가 사용됨으로써, 하나의 축압기만이 사용되는 경우에 비하여 수소 가스의 유량이 확보된다. 이로 인해, 축압기(231a)를 소형으로 해도 차량(9)에 대한 수소 가스의 충전을 효율적으로 행할 수 있다.
이어서, 가스 공급 시스템(2)의 각 기기의 위치 관계에 대하여 설명한다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 이점쇄선으로 나타내는 하우징(4) 내에, 압축기 유닛(21) 및 축압기 유닛(23)이 수용된다. 또한, 하우징(4)에는, 프리쿨링 열교환기(242) 및 냉동기(3)의 응축부(33)(도 6 참조)를 제외한 프리쿨링 시스템(24)의 각종 기기와, 도 2에 도시하는 배열부(223)를 제외한 가스 냉각부(22)의 각종 기기도 수용된다.
도 7은 가스 공급 시스템(2)의 측면도이다. 도 8은 가스 공급 시스템(2)을 도 7의 좌측에서 본 도면이다. 도 7 및 도 8에서는, 하우징(4)을 이점쇄선으로 도시하고 있다. 또한, 가스 공급 시스템(2)의 주요 기기에 대해서만 도시하고 있고, 배관 등의 주변 부재의 도시는 생략하고 있다. 도 7 및 도 8에서는, 도 1에 도시하는 프리쿨링 시스템(24)의 브라인 펌프(241)와, 냉동기(3)의 증발부(31), 도 6에 도시하는 냉매 압축부(32) 및 팽창부(34)를 하나의 직사각형으로 도시하고, 당해 직사각형에 부호 24를 붙이고 있다.
하우징(4)은 직육면체 형상이다. 하우징(4)의 상부(42)에는 개구(421)가 형성되어 있다. 개구(421)는, 개폐 가능한 덮개부(422)로 폐색되어 있다. 하우징(4) 내에 있어서, 축압기 유닛(23)은 압축기 유닛(21)의 Y 방향(즉, 도 7의 좌우 방향이며, 도 8의 지면에 수직인 방향)에서의 측방에 인접하여 배치된다. 프리쿨링 시스템(24)의 일부는 축압기 유닛(23)의 상방에 배치된다. 이하의 설명에서는, 압축기 유닛(21) 및 축압기 유닛(23)이 배치되는 Y 방향을 「배치 방향」이라고 칭한다. X 방향은, 수평면 내에 있어서 배치 방향에 수직인 방향(즉, 도 7의 지면에 수직인 방향이며, 도 8의 좌우 방향)이다. Z 방향은, X 방향 및 Y 방향에 수직이고, 중력 방향과 일치한다. 이하, Z 방향을 「상하 방향」이라고 한다.
압축기 유닛(21) 및 축압기 유닛(23)은 방폭 사양으로 된다. 이하, 하우징(4)의 내부 중 압축기 유닛(21) 및 축압기 유닛(23)이 배치되는 부위(491)를 「방폭부(491)」라고 칭한다. 또한, 방폭부(491)에서는 압축기 유닛(21)이나 축압기 유닛(23)에 부대되는 전기 기기나 계장품도 방폭 사양으로 된다. 한편, 프리쿨링 시스템(24)은 비방폭 사양으로 된다. 이하, 하우징(4)의 내부 중 프리쿨링 시스템(24)이 배치되는 부위(492)를 「비방폭부(492)」라고 칭한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 비방폭부(492)에는 제어부(29)가 배치된다. 비방폭부(492)에서는 프리쿨링 시스템(24) 및 제어부(29)에 부대되는 전기 기기나 계장품도 비방폭 사양이다. 도 7 및 도 8에 도시하는 방폭부(491) 및 비방폭부(492) 내에는 도시 생략의 가스 검지 센서가 배치되고, 하우징(4) 내의 수소 가스의 누설이 관리된다.
압축기 유닛(21)은, 소위 종 배치형이며, 상하 방향에 있어서 압축부(212)가 구동부(211)의 상측에 위치한 상태에서 하우징(4) 내에 배치된다. 즉, 압축부(212)에서는, 실린더 내에 있어서 피스톤이 상하 방향으로 왕복 이동한다. 상하 방향에 있어서 압축부(212) 전체는 개구(421)와 겹친다. 이에 의해, 압축기 유닛(21)을 메인터넌스할 때, 덮개부(422)를 열어 개구(421)로부터 압축부(212) 등의 부위를 하우징(4)의 외부로 용이하게 취출할 수 있다. 또한, 배열부(223) 및 응축부(33)는 개구(421)로부터 이격되어 있다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 압축기 유닛(21)의 원하는 부위를 취출할 수 있는 것이면, 압축부(212)의 일부만이 개구(421)와 상하 방향으로 겹쳐도 되고, 압축기 유닛(21) 전체가 개구(421)와 겹쳐도 된다.
축압기 유닛(23)에서는, 4개의 축압기(231) 중 2개의 축압기(231)가 배치 방향으로 배치됨과 함께, 나머지 2개의 축압기(231)가 상기 2개의 축압기(231)와 상하 방향으로 겹쳐진다. 각 축압기(231)는, 설치면에 대하여 수직으로 상승하는 하우징(4)의 4개의 측부(411, 412) 중, 배치 방향에 대하여 대략 수직인 면, 즉 법선이 연장되는 방향이 배치 방향에 평행인 면을 갖는 측부(411)를 따라 연장된다. 이하, 측부(411)를 「제1 측부(411)」라고 한다. 또한, 배치 방향에 평행인 면, 즉 축압기(231)가 연장되는 방향에 수직인 면을 갖는 2개의 측부(412)를 「제2 측부(412)」라고 한다.
가스 냉각부(22)의 가스 쿨러(222)는 방폭부(491) 내에서 압축기 유닛(21)의 압축부(212)에 고정된다. 또한, 냉각수 펌프(221)(도 2 참조)도 방폭부(491) 내에 배치된다. 가스 쿨러(222) 및 냉각수 펌프(221)는 방폭 사양이다. 배열부(223)는 하우징(4)의 상부(42)에 배치된다.
프리쿨링 시스템(24)에서는 도 1에 도시하는 브라인 펌프(241)와, 냉동기(3)의 증발부(31), 도 6에 도시하는 냉매 압축부(32) 및 팽창부(34)가 비방폭부(492) 내에 배치된다. 응축부(33)는 하우징(4)의 상부(42)에 배치된다. 또한, 프리쿨링 열교환기(242)는 도 1의 디스펜서(11) 근방에 배치된다. 프리쿨링 열교환기(242)는 디스펜서(11) 내에 배치되어도 된다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 공냉식 배열부(223) 및 응축부(33)가 이용되기 때문에 수냉식인 것에 비하여 설치 장소의 자유도가 향상되고, 하우징(4)의 상부(42)를 유효하게 이용할 수 있다.
이상과 같이, 압축기 유닛(21), 가스 냉각부(22), 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 열교환기(242)를 제외한 프리쿨링 시스템(24)의 각 기기가 하우징(4) 내부 또는 하우징(4)의 상부(42)에 설치되기 때문에, 가스 공급 시스템(2)을 소형으로 할 수 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템(2)을 갖는 수소 스테이션(10)에 대하여 설명하였다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 하우징(4) 내에서 압축기 유닛(21)이 상하 방향을 향한 상태에서 배치됨과 함께, 프리쿨링 시스템(24)이 축압기 유닛(23)의 상방에 배치된다. 압축기 유닛이 수평면 내에 배치되는, 소위 횡 배치형 가스 공급 시스템에 비하여 압축기 유닛(21)의 점유 면적을 작게 할 수 있다. 압축기 유닛(21)과 축압기 유닛(23)을 하나의 직육면체 형상의 하우징(4)으로 덮음으로써, 축압기 유닛(23)의 상방에 공간(본 실시 형태에서는 비방폭부(492))이 형성되기 때문에, 당해 공간 내에 프리쿨링 시스템(24)의 적어도 일부를 배치할 수 있다. 이에 의해, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 작게 할 수 있고, 수소 스테이션(10)의 소형화를 도모할 수 있다.
특히, 프리쿨링 열교환기(242)가 마이크로 채널식 열교환기라는 점에서 수소 가스의 냉각 효율을 확보하면서 프리쿨링 열교환기(242)를 소형화할 수 있고, 그 결과, 프리쿨링 시스템(24)의 다른 기기의 소형화도 가능하게 된다. 이에 의해, 하우징(4) 내에 많은 프리쿨링 시스템(24)의 기기를 배치할 수 있고, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
또한, 가스 쿨러(222)도 소형의 마이크로 채널식 열교환기이기 때문에 가스 쿨러(222)를 압축기 유닛(21)의 압축부(212)에 직접적으로 고정함으로써, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다. 가스 냉각부(22)의 배열부(223) 및 냉동기(3)의 응축부(33)가 하우징(4)의 상부(42)에 배치되기 때문에, 이들 부재가 하우징(4) 이외의 장소에 배치되는 경우에 비하여 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
축압기 유닛(23)에서는, 4개의 축압기(231)가 상단 및 하단에 2개씩 배치된다. 4개의 축압기(231)가 측방에 병렬 배치되는 경우에 비하여 축압기 유닛(23)의 배치 방향의 폭을 억제할 수 있고, 4개의 축압기(231)가 상하 방향으로 배치되는 경우에 비하여 상하 방향의 높이를 억제할 수 있다. 이와 같이 가스 공급 시스템(2)에서는, 축압기(231)의 크기를 억제하면서 축압기(231)의 수를 확보할 수 있다. 또한, 축압기(231)의 길이 방향이 하우징(4)의 제1 측부(411)를 따른다는 점에서 하우징(4)의 배치 방향의 폭이 불필요하게 커지는 것이 방지되고, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
하우징(4)에서는 비방폭부(492)가 형성된다. 이에 의해, 프리쿨링 시스템(24) 및 제어부(29)를 방폭 사양으로 하는 것이 불필요하게 되고, 이들 기기의 대형화를 방지할 수 있음과 함께 비용도 대폭 억제할 수 있다.
도 9는 제1 실시 형태의 다른 예에 관한 수소 스테이션(10a)의 일부를 도시하는 도면이다. 디스펜서(11)는, 하우징(4)의 배치 방향에 평행인 면을 갖는 제2 측부(412)의 한쪽에 설치된다. 프리쿨링 시스템(24)의 프리쿨링 열교환기(242)는 디스펜서(11) 내에 배치된다. 도 9에 도시하는 구조에서는, 디스펜서(11)가 가스 공급 시스템(2)에 설치됨으로써, 수소 스테이션(10a) 전체를 보다 소형화할 수 있다. 수소 스테이션(10a)에서는, 디스펜서(11)가 제2 측부(412)에 인접하여 배치되는 것이면, 제2 측부(412)에 대하여 약간 이격되어도 된다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 제1 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 여러가지 변경이 가능하다.
도 9에 도시하는 수소 스테이션(10a)에 있어서, 프리쿨링 열교환기(242)는 하우징(4) 내에 배치되어도 된다. 또한, 도 1에 도시하는 가스 공급 시스템(2)에 있어서도, 프리쿨링 열교환기(242)를 하우징(4) 내에 배치하는 것이 가능하다. 이 경우, 압축기 유닛(21), 가스 냉각부(22), 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 시스템(24)의 모든 기기가 하우징(4) 내 또는 하우징(4)의 상부(42)에 배치되게 된다. 상부(42)에 배열부(223) 및 응축부(33)를 덮는 커버를 설치하고, 모든 기기가 하우징(4) 내에 배치되는 구성으로 되어도 된다.
가스 쿨러(222)는 압축부(212)에 직접적으로 고정되는 것이면, 마이크로 채널식 열교환기 이외의 플레이트식 열교환기여도 된다. 축압기 유닛(23)에서는, 반드시 축압기(231)의 수는 4일 필요가 있는 것은 아니며, 차량(9)의 탱크의 저압 영역에 있어서 수소 가스의 유량이 그다지 요구되지 않는 경우에는 축압기(231)의 수는 3으로 되어도 된다. 또한, 방폭부(491) 내에 배치 스페이스가 확보되는 경우에는, 축압기(231)의 수는 5 이상이어도 된다. 길이가 짧은 축압기(231)가 이용되는 경우에는, 복수의 축압기(231)에서 하나의 축압기군을 형성하고, 복수의 축압기군이 축압기(231)의 길이 방향, 즉 수평면 내에 있어서 배치 방향에 수직인 방향으로 배치되어도 된다.
가스 냉각부(22)에서는 물 이외의 냉각 유체가 사용되어도 된다. 냉각수 펌프(221)는 하우징(4)의 상부(42)에 배치되어도 된다. 수소 스테이션(10a)에서는, 디스펜서(11)가 제1 측부(411)에 인접하여 배치되어도 된다.
가스 공급 시스템(2)은 차량 이외의 탱크 탑재 장치에 대한 수소 가스의 충전에 이용되어도 된다. 가스 공급 시스템(2)은 수소 가스 이외의 가스의 공급에 사용되어도 된다.
여기서, 상기 제1 실시 형태에 대하여 개략적으로 설명한다.
제1 실시 형태는, 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며, 구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과, 복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과, 상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과, 상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비하고, 상기 하우징 내에 있어서, 상기 압축부가 상기 구동부의 상측에 위치한 상태에서 상기 압축기 유닛이 배치되고, 또한 상기 압축기 유닛의 측방에 있어서 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 상기 축압기 유닛의 상방에 배치되는 가스 공급 시스템이다.
본 가스 공급 시스템에서는, 설치 면적을 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템의 상기 복수의 축압기가, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 배치되는 방향인 배치 방향에 대략 수직인 면을 갖는 상기 하우징의 측부를 따라 연장되어도 된다. 이 형태에서는, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템은, 상기 압축부에 고정되고, 상기 압축부로부터 토출된 가스와 냉각 유체를 열교환시키는 가스 쿨러를 더 구비해도 된다. 이 경우, 상기 가스 쿨러가, 가스가 흐르는 복수의 가스 유로와, 상기 냉각 유체가 흐르는 복수의 냉각 유로가 교대로 적층된 적층체여도 된다. 이 형태에서는, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에는, 상기 하우징의 상부에 배치되고, 에어의 흐름에 의해 상기 냉각 유체를 냉각하는 배열부가 설치되어도 된다. 이 형태에서는, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 프리쿨링 시스템이, 브라인을 사용하여 상기 충전 설비를 흐르는 가스를 냉각하는 브라인 회로와, 브라인을 냉각하는 냉동기를 구비해도 된다. 또한, 상기 냉동기가, 냉매를 증발시켜 브라인을 냉각하는 증발부와, 상기 증발부로부터 유출된 냉매를 압축하는 냉매 압축부와, 에어의 흐름에 의해 상기 냉매 압축부로 압축된 냉매를 응축시키는 응축부와, 상기 응축부로부터 유출된 냉매를 팽창시키는 팽창부를 구비해도 된다. 또한, 상기 증발부, 상기 냉매 압축부 및 상기 팽창부가 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 응축부가 상기 하우징의 상부에 배치되어도 된다. 이 형태에서는, 응축부가 공냉에 의해 냉매를 응축시키는 구조이기 때문에, 응축부를 하우징의 상부에 배치할 수 있고, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템의 상기 하우징의 상부가 개구를 가져도 되며, 이 경우, 상하 방향에 있어서 상기 압축기 유닛이 상기 개구와 겹쳐도 된다. 이 형태에서는, 압축기 유닛의 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템의 상기 축압기 유닛이 상단 및 하단에 2개씩 배치되는 4개의 축압기로 형성되어도 된다. 이 형태에서는, 축압기 유닛의 크기를 억제하면서 축압기의 수를 확보할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 충전 설비가 상기 탱크 탑재 장치에 가스를 충전할 때, 상기 탱크 탑재 장치 내의 탱크의 저압 영역에 있어서 상기 4개의 축압기 중 2개가 사용되고, 중압 영역에 있어서 다른 하나가 사용되고, 고압 영역에 있어서 또 다른 하나가 사용되어도 된다. 이 형태에서는, 탱크 탑재 장치에 대한 가스 공급을 효율적으로 행할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템은, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 방폭 사양이고, 상기 프리쿨링 시스템이 비방폭 사양이고, 상기 하우징의 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 비방폭부에 배치되어도 된다. 또한, 상기 압축기 유닛, 상기 축압기 유닛 및 상기 프리쿨링 시스템을 제어하는 제어부를 더 구비해도 된다. 이 형태에서는, 제어부 및 프리쿨링 시스템을 소형화할 수 있음과 함께, 비용을 삭감할 수 있다.
제1 실시 형태는, 충전 설비와, 상기 충전 설비에 수소 가스를 공급하는 가스 공급 시스템을 구비하고, 상기 충전 설비가 수소 가스를 탱크 탑재 장치에 충전하는 수소 스테이션이다.
상기 수소 스테이션에서는, 상기 충전 설비가 상기 하우징의 측부에 인접하여 배치되어도 된다. 이 형태에서는, 가스 공급 시스템과 충전 설비를 포함하는 기기 전체의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템(2)에 대하여 설명한다. 여기서는, 제1 실시 형태와 상이한 구성에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 도 1 내지 도 6은, 제2 실시 형태에 관한 공급 시스템을 도시하는 도면으로서도 사용된다.
도 10은 가스 공급 시스템(2)의 측면도이다. 도 11은 가스 공급 시스템(2)을 도 10의 좌측에서 본 도면이다. 도 10 및 도 11에서는, 하우징(4)을 이점쇄선으로 도시하고 있다. 또한, 가스 공급 시스템(2)의 주요 기기에 대해서만 도시하고 있고, 배관 등의 주변 부재의 도시는 생략하고 있다. 도 10 및 도 11에서는, 도 1에 도시하는 프리쿨링 시스템(24)의 브라인 펌프(241)와, 냉동기(3)의 증발부(31), 도 6에 도시하는 냉매 압축부(32) 및 팽창부(34)를 하나의 직사각형으로 도시하고, 당해 직사각형에 부호 24를 붙이고 있다.
하우징(4)은 직육면체 형상이다. 하우징(4)의 상부(42)에는 개구(421)가 형성되고, 개폐 가능한 덮개부(422)로 폐색되어 있다. 하우징(4) 내에서는, Y 방향(즉, 도 10의 좌우 방향이며, 도 11의 지면에 수직인 방향)에 있어서, 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 시스템(24)의 일부가 압축기 유닛(21)의 측방에 인접하여 배치된다. 축압기 유닛(23)은 하우징(4)의 저부보다 상측에 위치하고, 축압기 유닛(23)의 하방에는 프리쿨링 시스템(24)이 위치한다.
축압기 유닛(23)에서는, 수평면 내에 있어서 3개의 축압기(231)가 배치 방향으로 병렬하여 배열된다. 각 축압기(231)는, 설치면에 대하여 수직으로 상승하는 하우징(4)의 4개의 측부(411, 412) 중, 배치 방향에 대하여 대략 수직인 면, 즉 법선이 연장되는 방향이 배치 방향에 평행인 면을 갖는 측부(411)를 따라 연장된다. 이하, 측부(411)를 「제1 측부(411)」라고 한다. 또한, 배치 방향에 평행인 면, 즉 축압기(231)가 연장되는 방향에 수직인 면을 갖는 2개의 측부(412)를 「제2 측부(412)」라고 한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 각 축압기(231)는 하우징(4)의 2개의 제2 측부(412)로부터 돌출되는 2개의 돌출부(232)를 갖는다. 하우징(4)의 2개의 제2 측부(412)에는 각각 돌출부(232)를 덮는 커버 부재(40)가 설치된다. 또한, 커버 부재(40)는 하우징(4)의 일부로 파악해도 된다. 커버 부재(40)의 상면(401)은 하우징(4)의 상면(420)과 동일 평면을 이룬다. 하우징(4)에서는, 한쪽 또는 양쪽의 커버 부재(40)의 하측에 도시 생략의 작업 도어가 설치된다. 작업 도어를 개방함으로써 프리쿨링 시스템(24)이나 압축기 유닛(21)의 메인터넌스가 행해진다.
도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 가스 냉각부(22)의 가스 쿨러(222)는 방폭부(491) 내에서 압축기 유닛(21)의 압축부(212)에 고정된다. 또한, 도 10 및 도 11에서는 도시를 생략하고 있지만, 냉각수 펌프(221)(도 2 참조)도 방폭부(491) 내에 배치된다. 가스 쿨러(222) 및 냉각수 펌프(221)는 방폭 사양이다. 배열부(223)는 하우징(4)의 상부(42)에 배치된다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 공냉식 배열부(223)가 이용되기 때문에, 수냉식인 것에 비하여 설치 장소의 자유도가 향상되고, 하우징(4)의 상부(42)를 유효하게 이용할 수 있다.
프리쿨링 시스템(24)에서는 도 1에 도시하는 브라인 펌프(241)와, 냉동기(3)의 증발부(31), 도 6에 도시하는 냉매 압축부(32) 및 팽창부(34)가, 도 10 및 도 11에 도시하는 비방폭부(492) 내에 배치된다. 이들 기기는 축압기 유닛(23)의 하방에 위치한다. 브라인 회로(5)에 브라인 탱크가 설치되는 경우에는 하우징(4) 내에서 축압기 유닛(23)의 하방에 배치되어도 된다. 응축부(33)는 하우징(4)의 상부(42)에 배치된다. 가스 냉각부(22)의 배열부(223)와 마찬가지로 응축부(33)도 공냉식이기 때문에 설치 장소의 자유도가 향상되고, 하우징(4)의 상부(42)를 유효하게 이용할 수 있다. 도 1에 도시하는 브라인 회로(5)의 프리쿨링 열교환기(242)는 하우징(4) 밖에서 디스펜서(11) 근방에 배치된다. 또한, 프리쿨링 열교환기(242)를 디스펜서(11) 내에 배치하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 압축기 유닛(21), 가스 냉각부(22), 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 열교환기(242)를 제외한 프리쿨링 시스템(24)의 각 기기가 하우징(4) 내부 또는 하우징(4)의 상부(42)에 설치된다.
이상, 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템(2)을 갖는 수소 스테이션(10)에 대하여 설명하였다. 가스 공급 시스템(2)에서는, 주요 기기인 압축기 유닛(21), 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 시스템(24)(단, 프리쿨링 열교환기(242) 및 응축부(33)를 제외함)이 하우징(4) 내에 배치되고, 또한 하우징(4) 내에 있어서 축압기 유닛(23)의 하방에 프리쿨링 시스템(24)이 배치된다. 이에 의해, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 작게 할 수 있고, 수소 스테이션(10)의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 하우징(4) 내에서 압축기 유닛(21)이 상하 방향을 향한 상태에서 배치됨으로써, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
축압기 유닛(23)에서는, 3개의 축압기(231)가 배치 방향으로 병렬로 배열됨으로써, 가스 공급 시스템(2)의 높이를 억제하면서 축압기(231)를 설치할 수 있다. 축압기(231)의 길이 방향이 하우징(4)의 제1 측부(411)를 따른다는 점에서 하우징(4)의 배치 방향의 폭이 불필요하게 커지는 것이 방지되고, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다. 또한, 축압기(231)가 수평 방향으로 병렬 배열됨으로써, 축압기(231)의 온도가 상승하였을 때 모든 축압기(231)에 효율적으로 살수를 행할 수 있다.
가스 공급 시스템(2)에서는 축압기(231)가 돌출부(232)를 가짐으로써, 가스 공급 시스템(2)의 설치 면적을 크게 하지 않고 축압기(231)의 용적을 확보할 수 있다.
커버 부재(40)의 상면(401)이 하우징(4)의 상면(420)과 동일 평면을 이룸으로써 하우징(4)의 상부(42)의 면적이 커지고, 응축부(33) 및 배열부(223)의 설치 면적을 크게 할 수 있고, 작업 스페이스도 넓게 할 수 있다.
가스 공급 시스템(2)에서는, 메인터넌스의 빈도가 축압기 유닛(23)에 비하여 높은 프리쿨링 시스템(24)이 가스 공급 시스템(2)의 하측의 부분에 배치되기 때문에, 작업자의 작업 부하가 저감된다.
하우징(4)에서는 프리쿨링 시스템(24) 및 제어부(29)가 비방폭부(492)에 설치되기 때문에, 이들 기기가 방폭 사양으로 됨에 따른 가스 공급 시스템(2)의 대형화가 방지되고, 비용도 대폭 저감된다.
도 12는 제2 실시 형태의 다른 예에 관한 수소 스테이션(10a)의 일부를 도시하는 도면이다. 디스펜서(11)는, 하우징(4)의 배치 방향에 평행인 면을 갖는 제2 측부(412)의 한쪽에 설치된다. 프리쿨링 시스템(24)의 프리쿨링 열교환기(242)는 디스펜서(11) 내에 배치된다. 도 12에 도시하는 구조에서는, 디스펜서(11)가 가스 공급 시스템(2)에 설치됨으로써, 수소 스테이션(10a) 전체를 보다 소형화할 수 있다. 수소 스테이션(10a)에서는, 디스펜서(11)가 제2 측부(412)에 인접하여 배치되는 것이면, 제2 측부(412)에 대하여 약간 이격되어도 된다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템(2)의 또 다른 예를 도시하는 도면이다. 축압기 유닛(23)은, 축압기(231)의 후방부(즉, 수소 가스의 토출부와는 반대측의 단부)에 설치된 접속부(233)를 구비한다. 접속부(233)는, 취출 배관(233a)과 폐지 밸브(233b)를 구비하고, 하우징(4) 내에 배치된다. 축압기(231)는 접속부(233)를 통하여 증설용의 다른 축압기(81)에 직렬로 접속 가능하게 된다. 이하, 축압기(81)를 「증설용 축압기(81)」라고 한다. 접속부(233)는 도 11에 도시하는 커버 부재(40) 내에 설치된다. 증설용 축압기(81)는 커버 부재(40)의 하방에 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 축압기(231)와 증설용 축압기(81)의 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 증설용 축압기(81)가 가스 공급 시스템(2)에 접속되면, 축압기(231) 내의 수소 가스의 양이 저하된 경우에 증설용 축압기(81) 내의 수소 가스가, 대응하는 축압기(231)로 보내진다.
가스 공급 시스템(2)에서는, 접속부(233)가 설치됨으로써 축압기(81)를 용이하게 증설할 수 있고, 수소 스테이션(10)에서의 수소 가스의 저류량을 증대시킬 수 있다. 그 결과, 많은 차량(9)에 의해 빠르게 수소 가스를 공급할 수 있다. 증설용 축압기(81)가 축압기(231)에 직렬로 접속됨으로써, 증설용 축압기(81)가 축압기(231)와 디스펜서(11)(도 1 참조)의 사이의 유로 도중에 접속되는 경우에 비하여, 수소 가스의 유량 제어가 복잡해지는 것이 방지된다.
도 14는 제2 실시 형태의 또 다른 예에 관한 가스 공급 시스템(2a)을 도시하는 도면이다. 가스 공급 시스템(2a)에서는, 축압기 유닛(23)이 압축기 유닛(21a)의 상방에 위치하고, 압축기 유닛(21a)의 Y 방향에서의 측방에 프리쿨링 시스템(24)이 위치한다. 압축기 유닛(21a)은, 소위 횡 배치형이며, 도 14에서는 구동부(211)보다 지면 안측에 압축부가 배치되어 있다. 가스 공급 시스템(2a)의 다른 구조는 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템(2)과 마찬가지이며, 마찬가지의 구성에는 동일 부호를 붙여 설명한다.
축압기 유닛(23) 및 압축기 유닛(21a)은 하우징(4)의 도 14의 우측의 제1 측부(411)를 따라 배치된다. 보다 정확하게는, 축압기 유닛(23)의 축압기(231)의 길이 방향, 및 압축기 유닛(21a)의 구동부(211)로부터 압축부로 향하는 방향이 제1 측부(411)의 면에 대략 평행하다.
가스 공급 시스템(2a)에서는, 축압기 유닛(23)이 압축기 유닛(21a)의 상방에 위치함으로써, 가스 공급 시스템(2a)의 설치 면적을 작게 할 수 있고, 수소 스테이션(10)의 소형화를 도모할 수 있다. 상하 방향의 높이가 낮은 압축기 유닛(21a)이 이용됨으로써, 하우징(4)의 높이가 높아져 버리는 것이 방지된다. 또한, 압축기 유닛으로서 다이어프램식 압축기 유닛이 이용되어도 된다. 다이어프램식 압축기 유닛은, 피스톤식에 비하여 상하 방향의 높이가 억제되기 때문에 종형으로 되어도 된다.
이상, 제2 실시 형태 및 그 변형예에 대하여 설명하였지만, 상기 제2 실시 형태에 대하여 여러가지 변경이 가능하다.
도 12에 도시하는 수소 스테이션(10a)에서는, 프리쿨링 열교환기(242)가 하우징(4) 내에 배치되어도 된다. 또한, 도 1 및 도 10에 도시하는 가스 공급 시스템(2)에 있어서도, 프리쿨링 열교환기(242)를 하우징(4) 내에 배치하는 것이 가능하다. 이 경우, 압축기 유닛(21), 가스 냉각부(22), 축압기 유닛(23) 및 프리쿨링 시스템(24)의 모든 기기가 하우징(4) 내 또는 하우징(4)의 상부(42)에 배치되게 된다. 상부(42)에 배열부(223) 및 응축부(33)를 덮는 커버를 설치하고, 모든 기기가 하우징(4) 내에 배치되는 구성으로 되어도 된다. 도 14의 가스 공급 시스템(2a)에 있어서도 마찬가지이다.
상기 제2 실시 형태에서는, 횡 배치형의 피스톤식 압축기 유닛이 이용되어도 되고, 또한 다이어프램식 압축기 유닛이 이용되어도 된다. 이 경우, 압축기 유닛(21)의 상방의 스페이스가 확보되기 때문에 냉동기(3)의 증발부(31), 냉매 압축부(32) 및 팽창부(34)가 당해 스페이스에 배치되어도 된다. 냉동기(3)에 비해 보다 고빈도로 메인터넌스가 행해지는 압축기 유닛(21)이 냉동기(3)의 하방에 배치됨으로써, 메인터넌스를 행할 때의 작업 부하를 저감할 수 있다. 또한, 브라인 회로(5)에 브라인 탱크가 설치되는 경우에는, 축압기 유닛(23)의 하방에 배치되어도 된다. 이와 같이, 가스 공급 시스템(2)에서는, 축압기 유닛(23)의 하방, 또는 압축기 유닛(21)의 상방 중 한쪽 또는 양쪽에 하우징(4) 내에 배치된 프리쿨링 시스템의 각종 기기가 배치되어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 가스 쿨러(222)는 압축부(212)에 직접적으로 고정되는 것이면, 마이크로 채널식 열교환기 이외의 플레이트식 열교환기여도 된다. 축압기 유닛(23)에서는, 축압기(231)의 수가 3 이외의 수로 되어도 된다. 가스 냉각부(22)에서는, 수소 가스를 냉각하는 냉각 유체로서 물 이외의 것이 사용되어도 된다. 냉각수 펌프(221)는 하우징(4)의 상부(42)에 배치되어도 된다. 가스 공급 시스템(2, 2a)은 차량 이외의 탱크 탑재 장치에 대한 수소 가스의 충전에 이용되어도 된다. 가스 공급 시스템(2, 2a)은 수소 가스 이외의 가스의 공급에 사용되어도 된다.
도 15 및 도 16은, 제2 실시 형태의 또 다른 예에 관한 가스 공급 시스템(2b)을 도시하고 있다. 이 가스 공급 시스템(2b)에서는, 디스펜서(11) 및 수소 수납 유닛(28)도 하우징(4) 내에 배치되어 있다. 따라서, 이 변형예의 가스 공급 시스템(2b)은, 디스펜서(11) 및 수소 수납 유닛(28)도 포함시켜 하나의 패키지로서 구성되어 있다.
제2 실시 형태의 다른 예에 관한 가스 공급 시스템(2b)에서는, 제2 실시 형태의 가스 공급 시스템(2)과 마찬가지로, 압축기 유닛(21)이, 하우징(4) 내에 있어서, X 방향(축압기(231)의 길이 방향)의 한쪽 단부에 모여져 배치되어 있다. 하우징(4)에는, X 방향의 양측에 커버 부재(40)가 설치되어 있다. 압축기 유닛(21)에 가까운 측의 커버 부재(40)의 하측에는, 디스펜서(11)를 배치하기 위한 설치부(46)가 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 하우징(4)은, 한 쌍의 제2 측부(412)간의 본체부(44)와, 제2 측부(412)의 상측의 부위에 인접하는 커버 부재(40)와, 한쪽 커버 부재(40)의 하측에 위치하는 설치부(46)를 갖는다고도 할 수 있다. 설치부(46)는, 커버 부재(40)의 외측 단부로부터 하방으로 연장되는 수직부(46a)와, 수직부(46a)의 하측 단부로부터 제2 측부(412)를 향하여 X 방향으로 연장되는 저부(46b)를 갖는다. 디스펜서(11)는, 축압기 유닛(23)의 하측에 위치함과 함께 저부(46b) 상에 배치되어 있다.
한편, 도 16에 도시하는 바와 같이, X 방향에 있어서, 수소 수납 유닛(28)은, 압축기 유닛(21)에 대하여 디스펜서(11)와는 반대측에 배치된다. 보다 구체적으로는, 수소 수납 유닛(28)은, 본체부(44) 내에 있어서, 압축기 유닛(21)으로부터 먼 측의 제2 측부(412)에 근접하여 배치되어 있다. 또한, 수소 수납 유닛(28)은, 도 15에 도시하는 바와 같이, Y 방향에 있어서는, 디스펜서(11) 및 축압기 유닛(23)으로부터 벗어난 곳에 위치하고 있다.
수소 수납 유닛(28)은, 도시 생략의 감압 밸브나 각종 계장기를 구비하고 있다. 감압 밸브는, 외부로부터 가스 유로(20)를 통하여 압축부(212)에 수소 가스를 받아들이기 위해 수소 가스를 감압하는 것이며, 가스 유로(20)에서의 압축부(212)의 흡입측에 배치된다.
이 구성에서는, 수소 수납 유닛(28) 및 압축기 유닛(21)을 접속하는 배관과, 디스펜서(11) 및 압축기 유닛(21)을 접속하는 배관에 대하여, 배관 길이가 길어지는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 제2 실시 형태에 대하여 개략적으로 설명한다.
상기 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템은, 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며, 구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과, 복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과, 상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과, 상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비한다. 상기 압축기 유닛의 측방에 상기 축압기 유닛이 위치하고, 상기 축압기 유닛의 하방, 또는 상기 압축기 유닛의 상방 중 적어도 한쪽에 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 위치한다.
이 가스 공급 시스템에 따르면, 가스 공급 시스템의 설치 면적을 작게 할 수 있다.
상기 제2 실시 형태에 관한 가스 공급 시스템은, 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며, 구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과, 복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과, 상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과, 상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비한다. 상기 축압기 유닛이 상기 압축기 유닛의 상방에 위치하고, 상기 축압기 유닛 및 상기 압축기 유닛이 상기 하우징의 하나의 측부를 따른다.
이 가스 공급 시스템에 따르면, 가스 공급 시스템의 설치 면적을 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 축압기 유닛이 상기 하우징의 저부보다 상측에 위치해도 되며, 이 경우, 상기 복수의 축압기가 각각 상기 하우징으로부터 돌출되는 돌출부를 가져도 된다. 이에 의해, 가스 공급 시스템의 설치 면적을 억제하면서 축압기의 용적을 확보할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 돌출부를 덮는 커버 부재를 더 구비해도 되며, 이 경우, 상기 커버 부재의 상면이 상기 하우징의 상면과 동일 평면을 이루어도 된다. 이에 의해, 가스 공급 시스템의 상부의 면적을 넓게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 수평면 내에 있어서 상기 복수의 축압기가 병렬로 배열되어도 된다. 이에 의해, 가스 공급 시스템의 높이를 억제하면서 많은 축압기를 설치할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 축압기 유닛이, 상기 복수의 축압기의 각각에 설치되는 접속부를 더 구비해도 되며, 이 경우, 상기 복수의 축압기의 각각이 상기 접속부를 통하여 다른 축압기에 접속 가능하게 되어도 된다. 이에 의해, 가스의 저류량을 증대시킬 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 압축부에 고정되고, 상기 압축부로부터 토출된 가스와 냉각 유체를 열교환시키는 가스 쿨러를 더 구비해도 되며, 이 경우, 상기 가스 쿨러가, 가스가 흐르는 복수의 가스 유로와, 상기 냉각 유체가 흐르는 복수의 냉각 유로가 교대로 적층된 적층체로 되어도 된다. 이에 의해, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 하우징의 상부에 배치되고, 에어의 흐름에 의해 상기 냉각 유체를 냉각하는 배열부가 설치되어도 된다. 이에 의해, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 프리쿨링 시스템이, 브라인을 사용하여 상기 충전 설비를 흐르는 가스를 냉각하는 브라인 회로와, 브라인을 냉각하는 냉동기를 구비하고, 상기 냉동기가, 냉매를 증발시켜 브라인을 냉각하는 증발부와, 상기 증발부로부터 유출된 냉매를 압축하는 냉매 압축부와, 에어의 흐름에 의해 상기 냉매 압축부로 압축된 냉매를 응축시키는 응축부와, 상기 응축부로부터 유출된 냉매를 팽창시키는 팽창부를 구비하고, 상기 증발부, 상기 냉매 압축부 및 상기 팽창부가 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 응축부가 상기 하우징의 상부에 배치되어도 된다. 응축부가 공냉에 의해 냉매를 응축시키는 구조이기 때문에, 응축부를 하우징의 상부에 배치할 수 있고, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 복수의 축압기가, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 배치되는 방향인 배치 방향에 대략 수직인 면을 갖는 상기 하우징의 측부를 따라 연장되어도 된다. 이에 의해, 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 하우징의 상부가 개구를 갖고, 상하 방향에 있어서 상기 압축기 유닛이 상기 개구와 겹쳐도 된다. 이에 의해, 압축기 유닛의 메인터넌스를 용이하게 행할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 복수의 축압기의 수가 3이며, 상기 충전 설비가 상기 탱크 탑재 장치에 가스를 충전할 때, 상기 탱크 탑재 장치 내의 탱크의 저압 영역에 있어서 상기 복수의 축압기 중 하나가 사용되고, 중압 영역에 있어서 다른 하나가 사용되고, 고압 영역에 있어서 또 다른 하나가 사용되어도 된다. 이에 의해, 탱크 탑재 장치에 대한 가스 공급을 효율적으로 행할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 방폭 사양이고, 상기 프리쿨링 시스템이 비방폭 사양이고, 상기 하우징의 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 비방폭부에 배치되어도 된다. 또한, 상기 압축기 유닛, 상기 축압기 유닛 및 상기 프리쿨링 시스템을 제어하는 제어부를 더 구비해도 된다. 이에 의해, 제어부 및 프리쿨링 시스템을 소형화할 수 있음과 함께, 비용을 삭감할 수 있다.
상기 가스 공급 시스템에서는, 상기 압축부에 흡입되는 가스를 외부로부터 받아들이는 수납 유닛을 구비해도 된다. 이 경우, 상기 충전 설비가, 상기 축압기의 길이 방향에 있어서, 상기 압축기 유닛에 대하여, 상기 수납 유닛과 반대측에 배치되어 있어도 된다. 이에 의해, 수납 유닛 및 압축기 유닛을 접속하는 배관과, 충전 설비 및 압축기 유닛을 접속하는 배관에 대하여, 배관 길이가 길어지는 것을 방지할 수 있다.
제2 실시 형태에 관한 수소 스테이션은, 충전 설비와, 상기 충전 설비에 수소 가스를 공급하는 가스 공급 시스템을 구비하며, 상기 충전 설비가 수소 가스를 탱크 탑재 장치에 충전한다.
상기 수소 스테이션에서는, 상기 충전 설비가 상기 하우징의 측부에 인접하여 배치되어도 된다. 이에 의해, 가스 공급 시스템과 충전 설비를 포함하는 기기 전체의 설치 면적을 보다 작게 할 수 있다.

Claims (27)

  1. 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며,
    구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과,
    복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과,
    상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과,
    상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비하고,
    상기 하우징 내에 있어서, 상기 압축부가 상기 구동부의 상측에 위치한 상태에서 상기 압축기 유닛이 배치되고, 또한 상기 압축기 유닛의 측방에 있어서 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 상기 축압기 유닛의 상방에 배치되는, 가스 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 축압기가, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 배치되는 방향인 배치 방향에 대략 수직인 면을 갖는 상기 하우징의 측부를 따라 연장되는, 가스 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압축부에 고정되고, 상기 압축부로부터 토출된 가스와 냉각 유체를 열교환시키는 가스 쿨러를 더 구비하고,
    상기 가스 쿨러가, 가스가 흐르는 복수의 가스 유로와, 상기 냉각 유체가 흐르는 복수의 냉각 유로가 교대로 적층된 적층체인, 가스 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하우징의 상부에 배치되고, 에어의 흐름에 의해 상기 냉각 유체를 냉각하는 배열부가 설치되는, 가스 공급 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프리쿨링 시스템이,
    브라인을 사용하여 상기 충전 설비를 흐르는 가스를 냉각하는 브라인 회로와,
    브라인을 냉각하는 냉동기를 구비하고,
    상기 냉동기가,
    냉매를 증발시켜 브라인을 냉각하는 증발부와,
    상기 증발부로부터 유출된 냉매를 압축하는 냉매 압축부와,
    에어의 흐름에 의해 상기 냉매 압축부로 압축된 냉매를 응축시키는 응축부와,
    상기 응축부로부터 유출된 냉매를 팽창시키는 팽창부를 구비하고,
    상기 증발부, 상기 냉매 압축부 및 상기 팽창부가 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 응축부가 상기 하우징의 상부에 배치되는, 가스 공급 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 상부가 개구를 갖고,
    상하 방향에 있어서 상기 압축기 유닛이 상기 개구와 겹치는, 가스 공급 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 축압기 유닛이 상단 및 하단에 2개씩 배치되는 4개의 축압기로 형성되는, 가스 공급 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 충전 설비가 상기 탱크 탑재 장치에 가스를 충전할 때, 상기 탱크 탑재 장치 내의 탱크의 저압 영역에 있어서 상기 4개의 축압기 중 2개가 사용되고, 중압 영역에 있어서 다른 하나가 사용되고, 고압 영역에 있어서 또 다른 하나가 사용되는, 가스 공급 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 방폭 사양이고, 상기 프리쿨링 시스템이 비방폭 사양이고,
    상기 하우징의 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 비방폭부에 배치되고,
    상기 압축기 유닛, 상기 축압기 유닛 및 상기 프리쿨링 시스템을 제어하는 제어부를 더 구비하는, 가스 공급 시스템.
  10. 충전 설비와,
    상기 충전 설비에 수소 가스를 공급하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 가스 공급 시스템을 구비하고,
    상기 충전 설비가 수소 가스를 탱크 탑재 장치에 충전하는, 수소 스테이션.
  11. 제10항에 있어서, 상기 충전 설비가 상기 하우징의 측부에 인접하여 배치되는, 수소 스테이션.
  12. 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며,
    구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과,
    복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과,
    상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과,
    상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비하고,
    상기 압축기 유닛의 측방에 상기 축압기 유닛이 위치하고, 상기 축압기 유닛의 하방 또는 상기 압축기 유닛의 상방 중 적어도 한쪽에 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 위치하는, 가스 공급 시스템.
  13. 탱크 탑재 장치로 가스를 충전하는 충전 설비에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템이며,
    구동부, 및 상기 구동부에 구동되어 가스를 압축하는 압축부를 갖는 압축기 유닛과,
    복수의 축압기를 갖고, 상기 압축기 유닛으로부터 토출된 가스를 저류하는 축압기 유닛과,
    상기 축압기 유닛으로부터 상기 충전 설비로 유입된 가스를 냉각하는 프리쿨링 시스템과,
    상기 프리쿨링 시스템의 적어도 일부, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛을 수용하는 직육면체 형상의 하우징을 구비하고,
    상기 축압기 유닛이 상기 압축기 유닛의 상방에 위치하고, 상기 축압기 유닛 및 상기 압축기 유닛이 상기 하우징의 하나의 측부를 따르는, 가스 공급 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 축압기 유닛이 상기 하우징의 저부보다 상측에 위치하고,
    상기 복수의 축압기가 각각 상기 하우징으로부터 돌출되는 돌출부를 갖는, 가스 공급 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 돌출부를 덮는 커버 부재를 더 구비하고,
    상기 커버 부재의 상면이 상기 하우징의 상면과 동일 평면을 이루는, 가스 공급 시스템.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 수평면 내에 있어서 상기 복수의 축압기가 병렬로 배열되는, 가스 공급 시스템.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 축압기 유닛이, 상기 복수의 축압기의 각각에 설치되는 접속부를 더 구비하고,
    상기 복수의 축압기의 각각이 상기 접속부를 통하여 다른 축압기에 접속 가능한, 가스 공급 시스템.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 압축부에 고정되고, 상기 압축부로부터 토출된 가스와 냉각 유체를 열교환시키는 가스 쿨러를 더 구비하고,
    상기 가스 쿨러가, 가스가 흐르는 복수의 가스 유로와, 상기 냉각 유체가 흐르는 복수의 냉각 유로가 교대로 적층된 적층체인, 가스 공급 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 하우징의 상부에 배치되고, 에어의 흐름에 의해 상기 냉각 유체를 냉각하는 배열부가 설치되는, 가스 공급 시스템.
  20. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 프리쿨링 시스템이,
    브라인을 사용하여 상기 충전 설비를 흐르는 가스를 냉각하는 브라인 회로와,
    브라인을 냉각하는 냉동기를 구비하고,
    상기 냉동기가,
    냉매를 증발시켜 브라인을 냉각하는 증발부와,
    상기 증발부로부터 유출된 냉매를 압축하는 냉매 압축부와,
    에어의 흐름에 의해 상기 냉매 압축부로 압축된 냉매를 응축시키는 응축부와,
    상기 응축부로부터 유출된 냉매를 팽창시키는 팽창부를 구비하고,
    상기 증발부, 상기 냉매 압축부 및 상기 팽창부가 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 응축부가 상기 하우징의 상부에 배치되는, 가스 공급 시스템.
  21. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 복수의 축압기가, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 배치되는 방향인 배치 방향에 대략 수직인 면을 갖는 상기 하우징의 측부를 따라 연장되는, 가스 공급 시스템.
  22. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 하우징의 상부가 개구를 갖고,
    상하 방향에 있어서 상기 압축기 유닛이 상기 개구와 겹치는, 가스 공급 시스템.
  23. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 복수의 축압기의 수가 3이며,
    상기 충전 설비가 상기 탱크 탑재 장치에 가스를 충전할 때, 상기 탱크 탑재 장치 내의 탱크의 저압 영역에 있어서 상기 복수의 축압기 중 하나가 사용되고, 중압 영역에 있어서 다른 하나가 사용되고, 고압 영역에 있어서 또 다른 하나가 사용되는, 가스 공급 시스템.
  24. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 압축기 유닛 및 상기 축압기 유닛이 방폭 사양이고, 상기 프리쿨링 시스템이 비방폭 사양이고,
    상기 하우징의 상기 프리쿨링 시스템의 상기 적어도 일부가 배치되는 부위인 비방폭부에 배치되고, 상기 압축기 유닛, 상기 축압기 유닛 및 상기 프리쿨링 시스템을 제어하는 제어부를 더 구비하는, 가스 공급 시스템.
  25. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 압축부에 흡입되는 가스를 외부로부터 받아들이는 수납 유닛을 구비하고 있고,
    상기 충전 설비가, 상기 축압기의 길이 방향에 있어서, 상기 압축기 유닛에 대하여, 상기 수납 유닛과 반대측에 배치되어 있는, 가스 공급 시스템.
  26. 충전 설비와,
    상기 충전 설비에 수소 가스를 공급하는 제12항 또는 제13항에 기재된 가스 공급 시스템을 구비하고,
    상기 충전 설비가 수소 가스를 탱크 탑재 장치에 충전하는, 수소 스테이션.
  27. 제26항에 있어서, 상기 충전 설비가 상기 하우징의 측부에 인접하여 배치되는, 수소 스테이션.
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