WO2021210206A1 - 蓄圧器の寿命判定方法を用いた水素ステーションの運転方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of operating a hydrogen station using a method of determining the life of an accumulator.
- the stress amplitude ⁇ acting on the accumulator during gas filling is acquired, the stress amplitude is divided into a plurality of groups ⁇ i, and the number of fracture repetitions Ni and ⁇ i corresponding to each group are obtained from ni.
- a method for determining the life of the accumulator is known (see, for example, Patent Document 1).
- the present invention obtains the fatigue level of the accumulator based on the pressure amplitude of the gas of the accumulator and the number of times of one guaranteed fracture repetition in the accumulator of any specifications. It is possible to count and integrate the degree of fatigue to obtain fatigue state information regarding the fatigue state of the accumulator, and based on this fatigue state information, make the best use of a plurality of accumulators until the life of the accumulator. It is an object of the present invention to provide a method of operating a hydrogen station using a method of determining the life of a pressure accumulator.
- a gas station is a gas station for filling a vehicle-mounted container with a predetermined gas.
- a pressure accumulator including a plurality of accumulators for storing the gas, A pressure detector that detects the pressure of the gas in the plurality of accumulators, and The pressure of the gas in the accumulator, which has been decompressed by releasing the gas to fill the vehicle-mounted container of the vehicle from the accumulator, is set in advance by replenishing the accumulator with the pressurized gas.
- a booster that restores pressure to the maximum working pressure value The difference between the decompression pressure value in the accumulator when the pressure is reduced by the release of gas in the accumulator and the maximum working pressure value which is the pressure value in the accumulator when the pressure is restored by the pressurizing unit.
- a fatigue degree calculation unit for calculating the fatigue degree of the accumulator based on a relational expression defining the relationship between the pressure amplitude and the fatigue life of the accumulator is provided. The fatigue degree calculation unit Using the above relational expression, each time the pressure in the accumulator is restored by the booster, the pressure is restored once based on the pressure amplitude obtained from the pressure detected by the pressure detection unit.
- the integrated value L of the fatigue degree is represented by the following formula (2), and is predetermined when the integrated value L represented by the formula (2) satisfies the condition represented by the following formula (3).
- N is the guaranteed number of repeated breaks of the accumulator when a pressure amplitude in the range of the maximum working pressure value and the lower limit pressure value is received
- Th is A coefficient (0 ⁇ Th ⁇ 1) that determines the alarm display timing.
- L ⁇ ⁇ Li (1 ⁇ i ⁇ R) ⁇ ⁇ ⁇ (2) L ⁇ N ⁇ Th ⁇ ⁇ ⁇ (3) It is characterized by that.
- a display unit for displaying the alarm is further provided.
- the pressure in the accumulator is lower than the first pressure and the second pressure. It is characterized by classifying into a medium pressure bank in which the gas stored until the pressure drops to a third pressure higher than the pressure of.
- the in-vehicle container of the vehicle of the preset standard filling number is filled with gas, or classified.
- the feature is that the classification of the plurality of accumulators is rotated every time a preset reference period elapses after filling the in-vehicle container of the first vehicle with the plurality of accumulators. do.
- the accumulator classified in the low pressure bank is classified into the high pressure bank, and the accumulator classified in the high pressure bank is classified into the medium pressure bank. It is characterized in that the accumulator, which has been classified into the medium pressure bank, is executed so as to be classified into the low pressure bank.
- the fatigue degree calculation unit of the plurality of accumulators the accumulator classified into the low pressure bank is filled with gas in the order of the accumulator classified into the high pressure bank to the in-vehicle container of the vehicle, and then the accumulator classified into the low pressure bank.
- the degree of fatigue of the accumulator classified in the low-pressure bank is calculated based on the pressure amplitude when the pressure of the vessel is restored to the maximum working pressure by the booster.
- the accumulator classified in the low pressure bank is classified into the high pressure bank, and the accumulator classified in the high pressure bank is classified into the medium pressure. It is characterized in that the classification of the plurality of accumulators is rotated so as to classify the accumulators classified into banks and classify the accumulators classified into the medium pressure banks into the low pressure banks.
- the number of accumulators classified into the low-pressure bank is larger than the number of accumulators classified into the high-pressure bank or the medium-pressure bank.
- the accumulator is characterized by having the same structure made of the same material.
- the plurality of accumulators are characterized by having the same capacity.
- the gas is characterized by being hydrogen.
- a direct filling pipe connected between the boosting section and the filling section and supplying the gas boosted by the boosting section from the boosting section to the filling section without going through the accumulator.
- the direct filling control valve provided in the direct filling pipe for controlling the supply of the gas is further provided.
- the control unit supplies the gas from the boosting section to the filling section via the direct filling pipe, and also supplies the gas from the accumulator to the filling section. It is characterized in that the gas is supplied at the same time.
- a plurality of accumulators can be fully utilized until the life of the accumulator.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the gas station 100 according to the first embodiment.
- FIG. 2 shows an example of a flow of a method for determining the life of the accumulator for acquiring fatigue state information of the accumulator and outputting a predetermined alarm based on the fatigue state information at the gas station 100 shown in FIG. It is a figure which shows.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi and the cycle increase ratio Ni / Nbase in the partial filling cycle test.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of a pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the upper limit pressure of the pressure amplitude is constant when the gas station 100 is a hydrogen station.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of a pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the average pressure of the pressure amplitude is constant.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of a pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the lower limit pressure of the pressure amplitude is constant.
- FIG. 7A is a diagram showing an example of a sequence in which the classification of the high-voltage bank, the medium-pressure bank, and the low-voltage bank is rotated for each filling of 1,000 vehicles.
- FIG. 7B is a diagram showing an example of fatigue of accumulators classified into a high pressure bank, a medium pressure bank, and a low pressure bank in the sequence shown in FIG. 7A.
- FIG. 8A is a diagram showing an example of a sequence in which the classification of the high-pressure bank, the medium-pressure bank, and the low-pressure bank is rotated so that the accumulator is depressurized after the three units are continuously filled and depressurized.
- FIG. 8B is a diagram showing an example of fatigue of accumulators classified into a high pressure bank, a medium pressure bank, and a low pressure bank in the sequence shown in FIG. 8A.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a sequence for rotating the classification of the high-voltage bank, the medium-pressure bank, and the low-voltage bank.
- FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the gas station 200 according to the second embodiment. In FIG.
- the high-voltage bank, the medium-pressure bank, and the low-pressure bank are classified so that the number of accumulators classified into the low-voltage bank is larger than the number of accumulators classified into the high-voltage bank or the medium-pressure bank.
- FIG. 12A the classification of the high pressure bank, the medium pressure bank, and the low pressure bank is made so that the number of accumulators classified into the low pressure bank is larger than the number of accumulators classified into the high pressure bank or the medium pressure bank.
- FIG. 12A shows an example of the sequence of rotation for every filling of 1,000 vehicles.
- FIG. 12B is a diagram showing an example of fatigue of accumulators classified into a high pressure bank, a medium pressure bank, and a low pressure bank in the sequence shown in FIG. 12A.
- FIG. 13 is a diagram showing an example of the number of FCVs that can be filled in a gas station to which the present invention is applied.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the gas station 100 according to the first embodiment.
- a booster (compressor) W for example, as shown in FIG. 1, a booster (compressor) W, a pressure accumulator B, an input side control valve G1, a first input side pipe H11, and a second Input side piping H12, third input side piping H13, output side control valve G2, first output side piping H21, second output side piping H22, third output side piping H23, and direct filling piping H0.
- a filling unit (dispenser) D, a pressure detecting unit E, a fatigue degree calculating unit (fatigue degree calculating device) C, a display unit Z, and a control unit CNT are provided.
- the accumulator B includes a plurality of accumulators (first accumulator B1, second accumulator B2, third accumulator B3) for storing gas.
- the gas is hydrogen.
- the plurality of accumulators (first accumulator B1, second accumulator B2, third accumulator B3) of the accumulator B have, for example, the same structure made of the same material. That is, each accumulator is, for example, a composite container or a steel container. In addition, each accumulator is a composite container of the same type or a steel container of the same type (steel container: type 1, steel composite container: type 2, metal liner composite container: type 3, resin liner composite container: In the case of the same type in Type 4), the same relational expression (coefficient A, multiplier k) can be used even for accumulators having different specifications. When different types of accumulators are mixedly mounted, it is necessary to use the relational expressions (coefficient A, multiplier k) described later for each type.
- the plurality of accumulators (first accumulator B1, second accumulator B2, third accumulator B3) of the accumulator B have the same capacity when used in rotation as described later. However, the capacity may be different if necessary.
- the first input side pipe H11 is connected between the booster W and the first accumulator B1, and the gas boosted by the booster W is supplied to the first accumulator B1.
- the first input side control valve G11 of the input side control valve G1 is provided in the first input side pipe H11 to control the supply of gas from the booster W to the first accumulator B1.
- the second input side pipe H12 is connected between the booster W and the second accumulator B2, and the gas boosted by the booster W is supplied to the second accumulator B2.
- the second input side control valve G12 of the input side control valve G1 is provided in the second input side pipe H12 to control the supply of gas from the booster W to the second accumulator B2.
- the third input side pipe H13 is connected between the booster unit W and the third accumulator B3, and the gas boosted by the booster unit W is supplied to the third accumulator B3.
- the third input side control valve G13 of the input side control valve G1 is provided in the third input side pipe H13 to control the supply of gas from the booster W to the third accumulator B3.
- first output side pipe H21 is connected between the first accumulator B1 and the filling portion D, and supplies the gas stored in the first accumulator B1 to the filling portion D. ..
- the first output side control valve G21 of the output side control valve G2 is provided in the first output side pipe H21 to control the supply of gas (differential pressure filling) from the first accumulator B1 to the filling portion D. It has become.
- the second output side pipe H22 is connected between the second accumulator B2 and the filling portion D, and supplies the gas stored in the second accumulator B2 to the filling portion D. ..
- the second output side control valve G22 of the output side control valve G2 is provided in the second output side pipe H22 to control the supply of gas (differential pressure filling) from the second accumulator B2 to the filling portion D. It has become.
- the third output side pipe H23 is connected between the third accumulator B3 and the filling portion D, and supplies the gas stored in the third accumulator B3 to the filling portion D. ..
- the third output side control valve G23 of the output side control valve G2 is provided in the third output side pipe H23 to control the supply of gas (differential pressure filling) from the third accumulator B3 to the filling portion D. It has become.
- the direct filling pipe H0 is connected between the boosting section W and the filling section D, and the gas boosted by the boosting section is filled from the boosting section W without passing through the first to third accumulators B1 to B3. It is designed to supply to D.
- the direct filling control valve G0 of the input side control valve G1 is provided in the direct filling pipe H0 to control the gas supply (direct filling).
- control unit CNT can control the supply of gas (direct filling) from the boosting unit W to the filling unit D via the direct filling pipe H0 by controlling the direct filling control valve G0. ..
- the filling unit D fills the in-vehicle container of the vehicle (not shown) that has arrived at the gas station 100 with gas according to the operation of the user.
- the pressure detection unit E detects the pressure of the gas in the plurality of accumulators (first accumulator B1, second accumulator B2, third accumulator B3), respectively.
- the pressure detection unit E includes, for example, a first detector E1, a second detector E2, and a third detector E3, as shown in FIG.
- the first detector E1 detects the pressure of the gas in the first accumulator B1.
- the second detector E2 is designed to detect the pressure of the gas in the second accumulator B2.
- the third detector E3 detects the pressure of the gas in the third accumulator B3.
- the booster unit W decompresses the pressure of the gas in the accumulator by releasing the gas from the first to third accumulators B1 to B3 for filling the in-vehicle container of the vehicle (not shown) with the gas.
- the reference value is the maximum working pressure value, which is the maximum used value of the gas pressure in the accumulator.
- control unit CNT controls the input side control valve G1, the output side control valve G2, the pressure detection unit E, the fatigue degree calculation unit C, the display unit Z, and the booster unit W.
- control unit CNT controls the first to third input side control valves G11 to G13, so that the first to third pressure accumulators are accumulated from the booster unit W via the first to third input side pipes H11 to H13.
- the supply of gas to the vessels B1 to B3 is controlled.
- control unit CNT controls the first to third output side control valves G21 to G23 from the first to third accumulators B1 to B3 via the first to third output side pipes H21 to H23.
- the supply of gas to the filling unit D (differential pressure filling) is controlled.
- the differential pressure filling from the first to third accumulators B1 to B3 and the direct filling from the booster W are used in combination. It has become like.
- the control unit CNT controls the first to third input side control valves G11 to G13 and the first to third output side control valves G21 to G23 to control the first to third pressure accumulators.
- the vessels B1 to B3 are classified into a high-pressure bank, a medium-pressure bank, or a low-pressure bank, which will be described later, and gas is supplied from the first to third accumulators B1 to B3 to the filling portion D. There is. Information on this classification is also shared with the fatigue degree calculation unit C.
- control unit CNT reduces the pressure in the accumulator from the maximum working pressure to the second pressure (low pressure) when the vehicle-mounted container of the vehicle is first filled with gas in any of the plurality of accumulators B1 to B3.
- the fatigue degree calculation unit C calculates the fatigue degree of the first to third accumulators B1 to B3, and based on the integrated value obtained by integrating the fatigue degree, the first to third accumulators B1 The fatigue state information regarding the fatigue state of B3 is acquired.
- the fatigue degree calculation unit C sets the decompression pressure value in the first to third accumulators B1 to B3 when the pressure is reduced by the release of gas in the first to third accumulators B1 to B3 of the vehicle. Based on the relational expression described later that defines the relationship between the pressure amplitude, which is the difference from the maximum working pressure value when the pressure is restored, and the fatigue life in which the use of the first to third accumulators B1 to B3 is restricted. , The degree of fatigue of the first to third accumulators B1 to B3 is calculated.
- the maximum working pressure value is the pressure value in the first to third accumulators B1 to B3 when the pressure is restored by the booster W.
- the decompression pressure value and the maximum working pressure value of the pressure accumulator are defined by the operation of the gas station 100, and are detected by the pressure detection unit E.
- the fatigue degree calculation unit C has, for example, as shown in FIG. 1, a storage unit M that stores information related to a relational expression for calculating the fatigue degree of the accumulator.
- the display unit Z displays (outputs) fatigue state information regarding the fatigue state of the accumulator acquired by the fatigue degree calculation unit C.
- the display unit Z displays (outputs) an alarm regarding information such as satisfying a predetermined condition, discontinuing use of the accumulator, or stipulating replacement.
- FIG. 2 shows an example of a flow of a method for determining the life of the accumulator for acquiring fatigue state information of the accumulator and outputting a predetermined alarm based on the fatigue state information at the gas station 100 shown in FIG. It is a figure which shows.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi and the cycle increase ratio Ni / Nbase in the partial filling cycle test.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of a pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the upper limit pressure of the pressure amplitude is constant when the gas station 100 is a hydrogen station.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi and the cycle increase ratio Ni / Nbase in the partial filling cycle test.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of a pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the upper
- FIG. 5 is a diagram showing an example of the pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the average pressure of the pressure amplitude is constant.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of the pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi when the lower limit pressure of the pressure amplitude is constant.
- the pressure detection unit E has a plurality of pressure accumulators (first accumulator B1, second accumulator B2, third accumulator) when the vehicle-mounted container of the vehicle is filled with gas.
- the pressure of the gas in the vessel B3) is detected respectively.
- the fatigue degree calculation unit C was depressurized by releasing the gas in the first to third accumulators B1 to B3 when the in-vehicle container of the vehicle was filled with gas.
- the pressure amplitude which is the difference between the decompression pressure value in the first to third accumulators B1 to B3 and the maximum working pressure value, and the fatigue life in which the use of the first to third accumulators B1 to B3 is restricted.
- the degree of fatigue of the first to third accumulators B1 to B3 is calculated based on the relational expression that defines the relationship between.
- the fatigue degree calculation unit C uses the relational expression stored in the storage unit M to reduce the pressure in the first to third accumulators B1 to B3 each time the pressure is restored by the booster unit W. Based on the pressure amplitude obtained from the pressure detected by the detection unit E, the degree of fatigue ⁇ Li of the first to third accumulators B1 to B3 due to the first (ith) pressure recovery is calculated.
- ⁇ Pi indicates the pressure amplitude due to the i-th recompression of the accumulator
- ⁇ Pbase is the maximum working pressure width preset in the accumulator
- A is preset. Is a coefficient
- k is a preset multiplier for calculating the degree of fatigue of the accumulator.
- the coefficient A and the multiplier k of the equation (1) for obtaining the fatigue degree ⁇ Li are respectively.
- the degree of fatigue is calculated using the relational expressions that are set separately and set for each.
- the inventor of the present application estimates that the stress amplitude due to the decompression of the accumulator and the pressure amplitude are proportional to each other, and the accumulator a having different specifications as shown in FIG. Regarding b and c, the relationship between the pressure amplitude ratio ⁇ Pbase / ⁇ Pi and the cycle increase ratio Ni / Nbase in the partial filling cycle test is such that the upper limit pressure of the pressure amplitude is constant in the gas station as shown in FIG. 4, for example. It has been found that the pressure amplitude ratio is similar to the above equation (1) on the premise that the pressure amplitude ratio is ⁇ Pbase / ⁇ Pi.
- Ni is the number of times the accumulator is repeatedly destroyed in the pressure amplitude ⁇ Pi
- Nbase is the number of times the accumulator is repeatedly destroyed in the maximum working pressure width ⁇ Pbase. Then, the reciprocal of the cycle increase ratio Ni / Nbase corresponds to the degree of fatigue Li.
- the fatigue degree of the accumulator can be obtained based on the pressure amplitude of the gas of the accumulator and the number of times of one guaranteed fracture repetition in the accumulator of any specification, and the fatigue degree is obtained. Can be counted and integrated to obtain fatigue state information regarding the fatigue state of the accumulator.
- the fatigue degree calculation unit C integrates the fatigue degree ⁇ Li for the number of times the pressure is restored by the booster unit W (1 ⁇ i ⁇ R), and the integrated value L is obtained.
- L ⁇ ⁇ Li (1 ⁇ i ⁇ R) ⁇ ⁇ ⁇ (2)
- the lower limit pressure value is the lower limit pressure value of ⁇ Pbase in FIGS. 4 to 6, and the minimum value can be up to 0.
- the display unit Z displays (outputs) fatigue state information regarding the fatigue state of the accumulator acquired by the fatigue degree calculation unit C.
- the display unit Z issues an alarm regarding information such as the fact that the integrated value L (number of times) of the target accumulator satisfies the condition represented by the formula (3) and that the accumulator is discontinued or replaced. It may be displayed (output).
- an employee or the like of the gas station 100 confirms the display of this alarm to discontinue or replace the accumulator.
- FIG. 7A is a diagram showing an example of a sequence in which the classification of the high-voltage bank, the medium-pressure bank, and the low-voltage bank is rotated for each filling of 1,000 vehicles.
- FIG. 7B is a diagram showing an example of the fatigue degree of the accumulator classified into the high pressure bank, the medium pressure bank, and the low pressure bank in the sequence shown in FIG. 7A.
- control unit CNT classifies any of the plurality of accumulators B1 to B3 into a high-pressure bank, a medium-pressure bank, or a low-pressure bank.
- the control unit CNT is preset after filling the in-vehicle container of the first (first) vehicle with a plurality of (three) pressure accumulators B1 to B3 classified.
- the in-vehicle container of the specified standard filling number of vehicles is filled with gas, or by using a plurality of classified accumulators B1 to B3, the in-vehicle container of the first (first) vehicle is filled with gas.
- the preset reference period elapses, the classification of the plurality of accumulators B1 to B3 is rotated.
- the accumulators classified into the low pressure banks are classified into the high pressure banks
- the accumulators classified into the high pressure banks are classified into the medium pressure banks, and the medium pressure is used.
- the accumulator, which was classified as a bank, is executed so as to be classified as a low pressure bank (Fig. 9).
- the maximum working pressure width ⁇ Pbase 52 MPa
- the pressure amplitude ⁇ Pi of the high pressure bank 4 MPa
- the pressure amplitude ⁇ Pi of the medium pressure bank 9 MPa
- the pressure amplitude ⁇ Pi of the low pressure bank 24 MPa.
- the cycle increase ratio Ni / Nbase is shown in FIG. 7B from FIG.
- the fatigue level of the low-voltage bank is 0.079.
- Degree ⁇ Li (Nbase / Ni) 0.326.
- FIG. 8A is a diagram showing an example of a sequence in which the classification of the high-pressure bank, the medium-pressure bank, and the low-pressure bank is rotated so that the accumulator is decompressed after the three units are continuously filled and depressurized.
- FIG. 8B is a diagram showing an example of the fatigue degree of the accumulator classified into the high pressure bank, the medium pressure bank, and the low pressure bank in the sequence shown in FIG. 8A.
- control unit CNT and the fatigue degree calculation unit C are from a plurality of (three) pressure accumulators B1 to B3, from a pressure accumulator classified into a low pressure bank (for example, a third pressure accumulator B3).
- a pressure accumulator classified into a low pressure bank for example, a third pressure accumulator B3.
- the medium pressure bank for example, the second accumulator B2
- the accumulator classified into the high pressure bank for example, the first accumulator B1
- the pressure of the accumulator classified into the low pressure bank in this case, the third accumulator B3 is restored to the maximum working pressure by the booster to the low pressure bank.
- the degree of fatigue of the classified accumulator is calculated.
- the accumulator classified in the low pressure bank is classified into the high pressure bank, and the accumulator classified in the high pressure bank is classified into the medium pressure bank.
- the classification of the plurality of accumulators B1 to B3 is rotated so that the accumulators classified into the medium pressure banks are classified into the low pressure banks (FIG. 9).
- the maximum working pressure width ⁇ Pbase 52 MPa
- the pressure amplitude ⁇ Pi of each bank 37 MPa.
- the fatigue level ⁇ Li (Nbase / Ni) of each bank is 0.611.
- FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the gas station 200 according to the second embodiment.
- the gas station 200 has the fourth accumulator B4 of the accumulator B and the fourth accumulator B4 as compared with the gas station 100 shown in FIG. 1 of the first embodiment described above.
- a fourth detector E4 is further provided.
- the fourth input side pipe H14 is connected between the booster W and the fourth accumulator B4, and the gas boosted by the booster W is supplied to the fourth accumulator B4.
- the fourth input side control valve G14 of the input side control valve G1 is provided in the fourth input side pipe H14 to control the supply of gas from the booster W to the fourth accumulator B4.
- the fourth output side pipe H24 is connected between the fourth accumulator B4 and the filling portion D, and supplies the gas stored in the fourth accumulator B4 to the filling portion D. ..
- the fourth output side control valve G24 of the output side control valve G2 is provided in the fourth output side pipe H24 to control the supply of gas (differential pressure filling) from the fourth accumulator B4 to the filling portion D. It has become.
- the pressure detection unit E measures the pressure of the gas in the plurality of accumulators (first accumulator B1, second accumulator B2, third accumulator B3, fourth accumulator B4), respectively. It is designed to detect.
- the 4th detector E4 detects the pressure of the gas in the 4th accumulator B4.
- the other configuration of the gas station 200 according to the second embodiment is the same as the configuration of the first gas station 100 shown in FIG.
- FIG. 11 shows that the classification of the high-voltage bank, the medium-pressure bank, and the low-voltage bank is such that the number of accumulators classified into the low-voltage bank is larger than the number of accumulators classified into the high-voltage bank or the medium-pressure bank. It is a figure which shows an example of the rotation sequence.
- FIG. 12A shows that the high-voltage bank, the medium-pressure bank, and the low-pressure bank are classified so that the number of accumulators classified into the low-voltage bank is larger than the number of accumulators classified into the high-voltage bank or the medium-pressure bank. It is a figure which shows an example of the sequence of rotation for every filling of 1,000 vehicles.
- FIG. 12B is a diagram showing an example of the fatigue degree of the accumulator classified into the high pressure bank, the medium pressure bank, and the low pressure bank in the sequence shown in FIG. 12A.
- control unit CNT classifies any of the plurality of accumulators B1 to B3 into a high-pressure bank, a medium-pressure bank, or a low-pressure bank.
- control unit CNT is preset after filling the in-vehicle container of the first (first) vehicle with a plurality of (four) pressure accumulators B1 to B4 classified. Each time the in-vehicle container of the standard filling number of vehicles is filled with gas, or after filling the in-vehicle container of the first (first) vehicle with gas using a plurality of classified accumulators B1 to B4. Each time the preset reference period elapses, the classification of the plurality of accumulators B1 to B4 is rotated.
- the accumulators classified in the low pressure bank (low 1) are classified into the low pressure bank (low 2).
- Accumulators classified as low pressure bank (low 2) are classified as high pressure bank (high)
- accumulators classified as high pressure bank (high) are classified as medium pressure bank (medium)
- medium pressure bank (medium pressure bank) It is executed so that the accumulator classified in (middle) is classified in the low pressure bank (low 1).
- the number of accumulators classified into the low pressure bank is set to be larger than the number of accumulators classified into the high pressure bank or the medium pressure bank.
- the valves G1 and G2 that open and close the two low-voltage banks (low 1 and low 2) receive the same open / close control by the control unit CNT.
- the pressure amplitude of the low-voltage bank is approximately 1/2 that of the case where there is one low-voltage bank.
- the maximum working pressure width ⁇ Pbase 52 MPa
- the pressure amplitude of one high-pressure bank ⁇ Pi 4 MPa
- the pressure amplitude of one medium-pressure bank: ⁇ Pi 9 MPa
- the pressure amplitude of the low pressure bank: ⁇ Pi 12 MPa.
- the fatigue degree ⁇ Li (Nbase / Ni) 0.079
- the fatigue degree ⁇ Li (Nbase / Ni) of the low-voltage bank 0.119
- the cycle increase ratio Ni / Nbase is shown in FIG. 12B from FIG.
- FCVs Fluel Cell Vehicles
- FIG. 13 is a diagram showing an example of the number of FCVs that can be filled in a gas station to which the present invention is applied.
- FCV in-vehicle containers are used. Filling is possible. The above are all the effects of the present invention when the FCV is filled only by differential pressure filling.
- the number of FCVs that can be filled can be greatly increased as compared with the prior art.
- the number of FCVs that can be filled can be significantly increased as compared with the prior art.
- the fatigue degree of the accumulator is acquired based on the pressure amplitude of the gas of the accumulator and the number of times of one guaranteed fracture repetition, and the fatigue degree is counted and integrated to be the accumulator. It is possible to provide a method for determining the life of a pressure accumulator that can acquire fatigue state information related to the fatigue state of the above-mentioned fatigue state and make maximum use of a plurality of accumulators until the life of the accumulator based on the fatigue state information. can.
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Abstract
［課題］複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用する。 ［解決手段］車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、蓄圧器から車両の車載容器に対するガスの充てんのためにガスを放出することにより減圧した蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを蓄圧器に補充することで、復圧する昇圧部と、蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの蓄圧器内の減圧圧力値と昇圧部により復圧されたときの蓄圧器内の圧力値との差である圧力振幅と、使用が制限される蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備える。
Description
本発明は、蓄圧器の寿命判定方法を用いた水素ステーションの運転方法に関する。
従来、例えば、ガス充てん時の蓄圧器に作用する応力振幅△σを取得し、その応力振幅を複数のグループ△σｉに分け、各グループに対応する破壊繰返し回数Ｎｉと△σｉ の取得数ｎｉから蓄圧器の寿命を判定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記従来技術において寿命判定の精度を上げるためには、より多くのグループ分けが必要となる。
その結果、グループ毎の破壊繰返し回数Ｎｉと、圧力振幅を応力振幅に変換する変換式に関して、予めデータを取得する必要があり、多くの準備を要するとともに判定が複雑であった。
また、それらのデータは蓄圧器の仕様が変わる（例えば、蓄圧器の製造メーカ等が異なる）毎に取得する必要があり、汎用性にも問題があった。
つまり、簡便性と汎用性を兼ね備えた、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することのできる水素ステーションの運転方法は、存在しなかった。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、どのような仕様の蓄圧器においても、蓄圧器のガスの圧力振幅と１つの保証破壊繰返し回数とに基づいて蓄圧器の疲労度を取得し、当該疲労度をカウントして積算して蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得し、この疲労状態情報に基づいて、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することが可能な蓄圧器の寿命判定方法を用いた水素ステーションの運転方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る実施形態に従ったガスステーションは、
車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、
前記ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、
前記複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、
前記蓄圧器から車両の車載容器に対する前記ガスの充てんのために前記ガスを放出することにより減圧した前記蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを前記蓄圧器に補充することで、予め設定された最大使用圧力値まで復圧する昇圧部と、
前記蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの前記蓄圧器内の減圧圧力値と前記昇圧部により復圧されたときの前記蓄圧器内の圧力値である前記最大使用圧力値との差である圧力振幅と、前記蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、前記蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備え、
前記疲労度算出部は、
前記関係式を用いて、前記蓄圧器内の圧力が前記昇圧部により復圧される毎に、前記圧力検知部が検知した圧力から得られた前記圧力振幅に基づいて、１回の復圧による前記蓄圧器の疲労度を算出し、
前記昇圧部により復圧した回数分の前記疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得するものであり、
第ｉ回目の復圧による前記蓄圧器の前記疲労度△Ｌｉを示す前記関係式は、以下の式（１）より表され、前記式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第ｉ回目の復圧による圧力振幅を示し、△Ｐｂａｓｅは前記蓄圧器に予め設定された最大使用圧力幅であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは前記蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数であり、
△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／△Ｐｂａｓｅ)ｋ・・・（１）
前記疲労度の積算値Ｌは、以下の式（２）で表され、前記式（２）で表される積算値Ｌが以下の式（３）で表される条件を満たした場合に、所定のアラームを出力するものであり、前記式（３）において、Ｎは、最大使用圧力値と下限圧力値の範囲の圧力振幅を受けた場合における前記蓄圧器の保証破壊繰返し回数であり、Ｔｈはアラームの表示タイミングを決める係数(０＜Ｔｈ≦１)である
Ｌ＝∫△Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｒ）・・・（２）
Ｌ≧Ｎ×Ｔｈ・・・（３）
ことを特徴とする。
車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、
前記ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、
前記複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、
前記蓄圧器から車両の車載容器に対する前記ガスの充てんのために前記ガスを放出することにより減圧した前記蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを前記蓄圧器に補充することで、予め設定された最大使用圧力値まで復圧する昇圧部と、
前記蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの前記蓄圧器内の減圧圧力値と前記昇圧部により復圧されたときの前記蓄圧器内の圧力値である前記最大使用圧力値との差である圧力振幅と、前記蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、前記蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備え、
前記疲労度算出部は、
前記関係式を用いて、前記蓄圧器内の圧力が前記昇圧部により復圧される毎に、前記圧力検知部が検知した圧力から得られた前記圧力振幅に基づいて、１回の復圧による前記蓄圧器の疲労度を算出し、
前記昇圧部により復圧した回数分の前記疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得するものであり、
第ｉ回目の復圧による前記蓄圧器の前記疲労度△Ｌｉを示す前記関係式は、以下の式（１）より表され、前記式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第ｉ回目の復圧による圧力振幅を示し、△Ｐｂａｓｅは前記蓄圧器に予め設定された最大使用圧力幅であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは前記蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数であり、
△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／△Ｐｂａｓｅ)ｋ・・・（１）
前記疲労度の積算値Ｌは、以下の式（２）で表され、前記式（２）で表される積算値Ｌが以下の式（３）で表される条件を満たした場合に、所定のアラームを出力するものであり、前記式（３）において、Ｎは、最大使用圧力値と下限圧力値の範囲の圧力振幅を受けた場合における前記蓄圧器の保証破壊繰返し回数であり、Ｔｈはアラームの表示タイミングを決める係数(０＜Ｔｈ≦１)である
Ｌ＝∫△Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｒ）・・・（２）
Ｌ≧Ｎ×Ｔｈ・・・（３）
ことを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記アラームを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする。
前記アラームを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記複数の蓄圧器の何れかを、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧器内の圧力が最大使用圧力から第１圧力に低下するまで貯留するガスが放出される高圧バンク、又は、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧部内の圧力が前記第１の圧力よりも低い前記第２圧力に低下するまで貯留するガスが放出される低圧バンクに分類する
ことを特徴とする。
前記複数の蓄圧器の何れかを、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧器内の圧力が最大使用圧力から第１圧力に低下するまで貯留するガスが放出される高圧バンク、又は、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧部内の圧力が前記第１の圧力よりも低い前記第２圧力に低下するまで貯留するガスが放出される低圧バンクに分類する
ことを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記複数の蓄圧器の何れかを、前記高圧バンク、前記低圧バンク、又は、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧器内の圧力が前記第１の圧力よりも低く且つ前記第２の圧力よりも高い第３圧力に低下するまで貯留するガスが放出される中圧バンクに分類する
ことを特徴とする。
前記複数の蓄圧器の何れかを、前記高圧バンク、前記低圧バンク、又は、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧器内の圧力が前記第１の圧力よりも低く且つ前記第２の圧力よりも高い第３圧力に低下するまで貯留するガスが放出される中圧バンクに分類する
ことを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
分類された前記複数の蓄圧器を用いて１台目の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準充てん台数の車両の車載容器にガスを充てんする毎に、又は、分類された前記複数の蓄圧器を用いて１台目の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準期間を経過する毎に、前記複数の蓄圧器の分類をローテーションすることを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記複数の蓄圧器の分類のローテーションは、前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記高圧バンクに分類し、前記高圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記中圧バンクに分類し、前記中圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記低圧バンクに分類するように、実行される
ことを特徴とする。
分類された前記複数の蓄圧器を用いて１台目の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準充てん台数の車両の車載容器にガスを充てんする毎に、又は、分類された前記複数の蓄圧器を用いて１台目の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準期間を経過する毎に、前記複数の蓄圧器の分類をローテーションすることを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記複数の蓄圧器の分類のローテーションは、前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記高圧バンクに分類し、前記高圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記中圧バンクに分類し、前記中圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記低圧バンクに分類するように、実行される
ことを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記疲労度算出部は、
前記複数の蓄圧器のうち、前記低圧バンクに分類した前記蓄圧器から前記高圧バンクに分類した前記蓄圧器の順にガスを前記車両の車載容器に充てんした後、前記低圧バンクに分類された前記蓄圧器の圧力を前記昇圧部により前記最大使用圧力まで復圧した時の圧力振幅に基づいて前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器の疲労度を算出するものであり、
その後、他の車両の車載容器にガスを充てんする場合に、前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記高圧バンクに分類し、前記高圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記中圧バンクに分類し、前記中圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記低圧バンクに分類するように、前記複数の蓄圧器の分類をローテーションする
ことを特徴とする。
前記疲労度算出部は、
前記複数の蓄圧器のうち、前記低圧バンクに分類した前記蓄圧器から前記高圧バンクに分類した前記蓄圧器の順にガスを前記車両の車載容器に充てんした後、前記低圧バンクに分類された前記蓄圧器の圧力を前記昇圧部により前記最大使用圧力まで復圧した時の圧力振幅に基づいて前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器の疲労度を算出するものであり、
その後、他の車両の車載容器にガスを充てんする場合に、前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記高圧バンクに分類し、前記高圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記中圧バンクに分類し、前記中圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記低圧バンクに分類するように、前記複数の蓄圧器の分類をローテーションする
ことを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記低圧バンクに分類される前記蓄圧器の本数は、前記高圧バンク又は前記中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多い
ことを特徴とする。
前記低圧バンクに分類される前記蓄圧器の本数は、前記高圧バンク又は前記中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多い
ことを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記蓄圧器は、同じ素材で構成された同じ構造を有することを特徴とする。
前記蓄圧器は、同じ素材で構成された同じ構造を有することを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
複数の前記蓄圧器は、同じ容量を有することを特徴とする。
複数の前記蓄圧器は、同じ容量を有することを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記ガスは、水素であることを特徴とする。
前記ガスは、水素であることを特徴とする。
前記ガスステーションにおいて、
前記昇圧部と前記充てん部との間に接続され、前記昇圧部が昇圧したガスを、前記蓄圧器を介さずに前記昇圧部から前記充てん部に供給する直充てん配管と、
前記直充てん配管に設けられ、前記ガスの供給を制御するための直充てん用制御弁と、をさらに備え、
前記制御部は、前記直充てん用制御弁を制御することにより、前記直充てん配管を介して前記昇圧部から前記充てん部への前記ガスの供給をするとともに、前記蓄圧器から前記充てん部への前記ガスの供給を同時に行う
ことを特徴とする。
前記昇圧部と前記充てん部との間に接続され、前記昇圧部が昇圧したガスを、前記蓄圧器を介さずに前記昇圧部から前記充てん部に供給する直充てん配管と、
前記直充てん配管に設けられ、前記ガスの供給を制御するための直充てん用制御弁と、をさらに備え、
前記制御部は、前記直充てん用制御弁を制御することにより、前記直充てん配管を介して前記昇圧部から前記充てん部への前記ガスの供給をするとともに、前記蓄圧器から前記充てん部への前記ガスの供給を同時に行う
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係るガスステーションによれば、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することができる。
以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、ガスステーションの一実施形態として、水素ステーションを例に説明するが、本発明に係るガスステーションは、水素以外の天然ガス等を供給するガスステーションに関しても適用することができる。
［ガスステーションの構成］
まず、図を参照して、実施例１に係る車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションについて説明する。
まず、図を参照して、実施例１に係る車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションについて説明する。
図１は、実施例１に係るガスステーション１００の構成の一例を示す図である。
実施例１に係るガスステーション１００は、例えば、図１に示すように、昇圧部（圧縮機）Ｗと、蓄圧部Ｂと、入力側制御弁Ｇ１と、第１入力側配管Ｈ１１と、第２入力側配管Ｈ１２と、第３入力側配管Ｈ１３と、出力側制御弁Ｇ２と、第１出力側配管Ｈ２１と、第２出力側配管Ｈ２２と、第３出力側配管Ｈ２３と、直充てん配管Ｈ０と、充てん部（ディスペンサ）Ｄと、圧力検知部Ｅと、疲労度算出部（疲労度算出装置）Ｃと、表示部Ｚと、制御部ＣＮＴと、を備える。
［蓄圧部］
蓄圧部Ｂは、ガスを貯留する複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）を含む。なお、既述のように、本実施例では、ガスは、水素である。
蓄圧部Ｂは、ガスを貯留する複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）を含む。なお、既述のように、本実施例では、ガスは、水素である。
この蓄圧部Ｂの複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）は、例えば、同じ素材で構成された同じ構造を有する。すなわち、各蓄圧器は、例えば、複合容器又は鋼製容器である。なお、各蓄圧器が、同じタイプの複合容器又は同じタイプの鋼製容器（鋼製容器：タイプ１、鋼製複合容器：タイプ２、金属ライナー製複合容器：タイプ３、樹脂ライナー製複合容器：タイプ４における同じタイプ）の場合は、異なる仕様の蓄圧器であっても同じ前記関係式（係数Ａ、乗数ｋ）を使用することが可能である。異なるタイプの蓄圧器を混載する場合は、それぞれのタイプにおける後述の関係式（係数Ａ、乗数ｋ）を使用する必要がある。
さらに、この蓄圧部Ｂの複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）は、後述のようにローテーションして使用する場合には、同じ容量を有することが好ましいが、必要に応じてその容量が異なっていてもよい。
［配管及び制御弁］
また、第１入力側配管Ｈ１１は、昇圧部Ｗと第１蓄圧器Ｂ１との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第１蓄圧器Ｂ１に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第１入力側制御弁Ｇ１１は、第１入力側配管Ｈ１１に設けられ、昇圧部Ｗから第１蓄圧器Ｂ１へのガスの供給を制御するようになっている。
また、第１入力側配管Ｈ１１は、昇圧部Ｗと第１蓄圧器Ｂ１との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第１蓄圧器Ｂ１に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第１入力側制御弁Ｇ１１は、第１入力側配管Ｈ１１に設けられ、昇圧部Ｗから第１蓄圧器Ｂ１へのガスの供給を制御するようになっている。
また、第２入力側配管Ｈ１２は、昇圧部Ｗと第２蓄圧器Ｂ２との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第２蓄圧器Ｂ２に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第２入力側制御弁Ｇ１２は、第２入力側配管Ｈ１２に設けられ、昇圧部Ｗから第２蓄圧器Ｂ２へのガスの供給を制御するようになっている。
また、第３入力側配管Ｈ１３は、昇圧部Ｗと第３蓄圧器Ｂ３との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第３蓄圧器Ｂ３に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第３入力側制御弁Ｇ１３は、第３入力側配管Ｈ１３に設けられ、昇圧部Ｗから第３蓄圧器Ｂ３へのガスの供給を制御するようになっている。
また、第１出力側配管Ｈ２１は、第１蓄圧器Ｂ１と充てん部Ｄとの間に接続され、第１蓄圧器Ｂ１が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第１出力側制御弁Ｇ２１は、第１出力側配管Ｈ２１に設けられ、第１蓄圧器Ｂ１から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。
また、第２出力側配管Ｈ２２は、第２蓄圧器Ｂ２と充てん部Ｄとの間に接続され、第２蓄圧器Ｂ２が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第２出力側制御弁Ｇ２２は、第２出力側配管Ｈ２２に設けられ、第２蓄圧器Ｂ２から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。
また、第３出力側配管Ｈ２３は、第３蓄圧器Ｂ３と充てん部Ｄとの間に接続され、第３蓄圧器Ｂ３が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第３出力側制御弁Ｇ２３は、第３出力側配管Ｈ２３に設けられ、第３蓄圧器Ｂ３から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。
また、直充てん配管Ｈ０は、昇圧部Ｗと充てん部Ｄとの間に接続され、昇圧部が昇圧したガスを、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を介さずに昇圧部Ｗから充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の直充てん用制御弁Ｇ０は、直充てん配管Ｈ０に設けられ、ガスの供給（直充てん）を制御するようになっている。
そして、制御部ＣＮＴは、直充てん用制御弁Ｇ０を制御することにより、直充てん配管Ｈ０を介して昇圧部Ｗから充てん部Ｄへのガスの供給（直充てん）を制御できるようになっている。
［充てん部］
また、充てん部Ｄは、当該ガスステーション１００に到来した車両（図示せず）の車載容器に、ユーザの操作に応じて、ガスを充てんするようになっている。
また、充てん部Ｄは、当該ガスステーション１００に到来した車両（図示せず）の車載容器に、ユーザの操作に応じて、ガスを充てんするようになっている。
［圧力検知部］
また、圧力検知部Ｅは、複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）内のガスの圧力をそれぞれ検知するようになっている。
また、圧力検知部Ｅは、複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）内のガスの圧力をそれぞれ検知するようになっている。
ここで、この圧力検知部Ｅは、例えば、図１に示すように、第１検知器Ｅ１と、第２検知器Ｅ２と、第３検知器Ｅ３と、を含む。
そして、第１検知器Ｅ１は、第１蓄圧器Ｂ１内のガスの圧力を検知するようになっている。
また、第２検知器Ｅ２は、第２蓄圧器Ｂ２内のガスの圧力を検知するようになっている。
また、第３検知器Ｅ３は、第３蓄圧器Ｂ３内のガスの圧力を検知するようになっている。
［昇圧部］
また、昇圧部Ｗは、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から車両（図示せず）の車載容器に対するガスの充てんのためにガスを放出することにより減圧した蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３に補充することで、予め設定された基準値まで復圧するようになっている。なお、当該基準値は、蓄圧器内のガスの圧力の使用される最大値である最大使用圧力値である。
また、昇圧部Ｗは、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から車両（図示せず）の車載容器に対するガスの充てんのためにガスを放出することにより減圧した蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３に補充することで、予め設定された基準値まで復圧するようになっている。なお、当該基準値は、蓄圧器内のガスの圧力の使用される最大値である最大使用圧力値である。
［制御部］
また、制御部ＣＮＴは、入力側制御弁Ｇ１、出力側制御弁Ｇ２、圧力検知部Ｅ、疲労度算出部Ｃ、表示部Ｚ、及び、昇圧部Ｗを制御するようになっている。
また、制御部ＣＮＴは、入力側制御弁Ｇ１、出力側制御弁Ｇ２、圧力検知部Ｅ、疲労度算出部Ｃ、表示部Ｚ、及び、昇圧部Ｗを制御するようになっている。
例えば、この制御部ＣＮＴは、第１ないし第３入力側制御弁Ｇ１１～Ｇ１３を制御することにより、第１ないし第３入力側配管Ｈ１１～Ｈ１３を介して昇圧部Ｗから第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３へのガスの供給を制御するようになっている。
そして、制御部ＣＮＴは、第１ないし第３出力側制御弁Ｇ２１～Ｇ２３を制御することにより、第１ないし第３出力側配管Ｈ２１～Ｈ２３を介して第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。
このように、当該ガスステーション１００では、車両の車載容器へのガス充てんにおいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３からの差圧充てんと、昇圧部Ｗからの直充てんを併用して実施するようになっている。
ここで、制御部ＣＮＴは、上述のように、第１ないし第３入力側制御弁Ｇ１１～Ｇ１３及び第１ないし第３出力側制御弁Ｇ２１～Ｇ２３を制御することにより、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を、後述の高圧バンク、中圧バンク、又は、低圧バンクに分類するようにして、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３から充てん部Ｄへのガスの供給するようになっている。なお、この分類に関する情報は、疲労度算出部Ｃにも共有されている。
例えば、制御部ＣＮＴは、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の何れかを、車両の車載容器への最初のガスの充てん時に蓄圧器内の圧力が最大使用圧力から第２圧力（低圧）に低下するまで貯留するガスが放出される低圧バンク、車両の車載容器へのガスの２番目の充てん時に蓄圧部内の圧力が第２の圧力よりも高い第３圧力（中圧）に低下するまで貯留するガスが放出される中圧バンク、又は、車両の車載容器へのガスの最後の充てん時に蓄圧器内の圧力が当該第３圧力（中圧）よりも高い第１圧力（高圧）に低下するまで貯留するガスが放出される高圧バンク、に分類するようになっている。
［疲労度算出部］
また、疲労度算出部Ｃは、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出し、この疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労状態に関する疲労状態情報を取得するようになっている。
また、疲労度算出部Ｃは、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出し、この疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労状態に関する疲労状態情報を取得するようになっている。
より詳しくは、疲労度算出部Ｃは、車両の第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内のガスの放出により減圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の減圧圧力値と復圧された時の最大使用圧力値との差である圧力振幅と、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の使用が制限される疲労寿命との関係を規定した後述の関係式に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出するようになっている。
なお、当該最大使用圧力値は、昇圧部Ｗにより復圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の圧力値である。そして、当該蓄圧部の減圧圧力値及び最大使用圧力値とは、当該ガスステーション１００の運転で規定されているものであり、圧力検知部Ｅにより検出される。
特に、この疲労度算出部Ｃは、例えば、図１に示すように、当該蓄圧器の疲労度を算出するための関係式に関する情報を記憶する記憶部Ｍを有する。
また、表示部Ｚは、疲労度算出部Ｃが取得した蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を表示（出力）するようになっている。また、この表示部Ｚは、所定の条件を満たす旨、当該蓄圧器の使用中止又は交換等を則す旨等の情報に関するアラームを表示（出力）するようになっている。
［蓄圧器の寿命判定方法］
次に、以上のような構成を有するガスステーション１００において、蓄圧器の疲労状態情報を取得するとともに、当該疲労状態情報に基づいて所定のアラームを出力するための蓄圧器の寿命判定方法のフローの一例について説明する。
次に、以上のような構成を有するガスステーション１００において、蓄圧器の疲労状態情報を取得するとともに、当該疲労状態情報に基づいて所定のアラームを出力するための蓄圧器の寿命判定方法のフローの一例について説明する。
図２は、図１に示すガスステーション１００において、蓄圧器の疲労状態情報を取得するとともに、当該疲労状態情報に基づいて所定のアラームを出力するための蓄圧器の寿命判定方法のフローの一例を示す図である。また、図３は、部分充てんサイクル試験の圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉとサイクル増加比Ｎｉ／Ｎｂａｓｅとの関係の一例を示す図である。また、図４は、ガスステーション１００が水素ステーションである場合に、圧力振幅の上限圧力が一定である場合における圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉの一例を示す図である。また、図５は、圧力振幅の平均圧力が一定である場合における圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉの一例を示す図である。また、図６は、圧力振幅の下限圧力が一定である場合における圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉの一例を示す図である。
まず、図２のステップＳ１に示すように、圧力検知部Ｅは、車両の車載容器へのガスの充てん時において、複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３）内のガスの圧力をそれぞれ検知する。車両の車載容器へのガスの充てん時において、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内のガスの放出により減圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の減圧圧力値と最大使用圧力値とを検出する。
そして、図２のステップＳ２に示すように、疲労度算出部Ｃは、車両の車載容器へのガスの充てん時において、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内のガスの放出により減圧されたときの第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の減圧圧力値と最大使用圧力値との差である圧力振幅と、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の使用が制限される疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度を算出する。
すなわち、この疲労度算出部Ｃは、記憶部Ｍに記憶された当該関係式を用いて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３内の圧力が昇圧部Ｗにより復圧される毎に、圧力検知部Ｅが検知した圧力から得られた圧力振幅に基づいて、１回（第ｉ回目）の復圧による第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労度ΔＬｉを算出する。
なお、第ｉ回目の復圧による蓄圧器の疲労度△Ｌｉを示す当該関係式は、以下の式（１）より表される。そして、この式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第i回目の復圧による圧力振幅を示し、△Ｐｂａｓｅは前記蓄圧器に予め設定された最大使用圧力幅であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数である。
△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／△Ｐｂａｓｅ)ｋ・・・（１）
△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／△Ｐｂａｓｅ)ｋ・・・（１）
なお、蓄圧部Ｂの複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３として複合容器と鋼製容器とを混合して適用する場合には、疲労度ΔＬｉを求めるための式（１）の係数Ａと乗数ｋがそれぞれ別々に設定され、それぞれ設定された関係式を用いて疲労度が算出されることとなる。
ここで、本出願の発明者は、上記関係式を得るために、蓄圧器の復圧による応力振幅と圧力振幅とは比例すると推定して、図３に示すような異なる仕様の蓄圧器ａ、ｂ及びｃに関して、部分充てんサイクル試験の圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉとサイクル増加比Ｎｉ／Ｎｂａｓｅとの関係が、例えば図４に示すようなガスステーションが水素ステーションにおいて圧力振幅の上限圧力が一定である場合における圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉであることを前提に、上述の式（１）に近似されることを、見出している。なお、Ｎｉは、圧力振幅△Ｐｉにおける蓄圧器の破壊繰返し回数であり、Ｎｂａｓｅは、最大使用圧力幅△Ｐｂａｓｅにおける蓄圧器の破壊繰返し回数である。そして、サイクル増加比Ｎｉ／Ｎｂａｓｅの逆数は、疲労度Ｌｉに対応するものとする。
すなわち、当該関係式を用いることで、どのような仕様の蓄圧器においても、蓄圧器のガスの圧力振幅と１つの保証破壊繰返し回数とに基づいて蓄圧器の疲労度を取得し、当該疲労度をカウントして積算して蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得できるものである。
なお、図５に示すような圧力振幅の平均圧力が一定である場合における圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉの一例を示す場合や、図６に示す圧力振幅の下限圧力が一定である場合における圧力振幅比△Ｐｂａｓｅ／△Ｐｉの一例を示す場合においても、上述の式（１）を適用することは可能である。
次に、図２のステップＳ３に示すように、疲労度算出部Ｃは、昇圧部Ｗにより復圧した回数分（１≦ｉ≦Ｒ）の疲労度ΔＬｉを積算して得られた積算値Ｌに基づいて、第１ないし第３蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の疲労状態に関する疲労状態情報を取得する。すなわち、第Ｒ回目まで復圧した蓄圧器の疲労度の積算値Ｌ（回数）は、以下の式（２）で表される。
Ｌ＝∫△Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｒ）・・・（２）
Ｌ＝∫△Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｒ）・・・（２）
そして、この式（２）で表される積算値Ｌ（回数）が以下の式（３）で表される条件を満たした場合に、ガスステーション１００において、所定のアラームを出力する（図２のステップＳ４）。
Ｌ≧Ｎ×Ｔｈ・・・（３）
Ｌ≧Ｎ×Ｔｈ・・・（３）
なお、式（３）において、Ｎは保証破壊繰返し回数であり、最大使用圧力値と下限圧力値の範囲の圧力振幅を受けた場合における蓄圧器の破壊繰返し回数Ｎｂａｓｅよりも小さい回数（Ｎ＝Ｎｂａｓｅ／Ｓ、Ｓ：安全係数）である。また、Ｔｈはアラームの表示タイミングを決める係数(０＜Ｔｈ≦１)である。ここで、当該下限圧力値は、図４ないし図６における△Ｐｂａｓｅの下限圧力値のことであり、最小値は０まで可能である。
特に、表示部Ｚは、疲労度算出部Ｃが取得した蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を表示（出力）する。この表示部Ｚは、対象の蓄圧器の積算値Ｌ（回数）が式（３）で表される条件を満たす旨、当該蓄圧器の使用中止又は交換等を則す旨等の情報に関するアラームを表示（出力）するようにしてもよい。
そして、例えば、当該ガスステーション１００の従業員等が、このアラームの表示を確認することで、当該蓄圧器の使用中止又は交換等を実施することとなる。
これにより、この疲労状態情報に基づいて、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することが可能となる。
［蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法］
［運転例１］
ここで、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の一例について説明する。
［運転例１］
ここで、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の一例について説明する。
図７Ａは、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類を、１，０００台の車両への充てん毎に、ローテーションするシーケンスの一例を示す図である。また、図７Ｂは、図７Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。
既述のように、車両の車載容器にガスを充てんする場合に、制御部ＣＮＴは、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の何れかを、高圧バンク、中圧バンク、又は低圧バンクに分類する。
例えば、図７Ａの例では、制御部ＣＮＴは、分類された複数（３本）の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を用いて１台目（最初）の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準充てん台数の車両の車載容器にガスを充てんする毎に、又は、分類された複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３を用いて１台目（最初）の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準期間を経過する毎に、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の分類をローテーションする。
そして、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の分類のローテーションは、低圧バンクに分類されていた蓄圧器を高圧バンクに分類し、高圧バンクに分類されていた蓄圧器を中圧バンクに分類し、中圧バンクに分類されていた蓄圧器を低圧バンクに分類するように、実行される（図９）。
この図７Ａの例では、最大使用圧力幅ΔＰｂａｓｅ ＝ ５２ＭＰａであり、高圧バンクの圧力振幅ΔＰｉ ＝ ４ＭＰａであり、中圧バンクの圧力振幅ΔＰｉ ＝ ９ＭＰａであり、低圧バンクの圧力振幅ΔＰｉ ＝ ２４ＭＰａとなり、サイクル増加比Ｎｉ／Ｎｂａｓｅは図３より図７Ｂとなる。
したがって、図７Ｂに示すように、高圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．０２４であり、中圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．０７９であり、低圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．３２６となる。
［運転例２］
次に、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の他の例について説明する。
次に、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の他の例について説明する。
ここで、図８Ａは、３台連続して充てんして減圧した後に蓄圧器を復圧するように、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類をローテーションするシーケンスの一例を示す図である。また、図８Ｂは、図８Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。
この図８Ａの例では、制御部ＣＮＴは、疲労度算出部Ｃは、複数（３本）の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３のうち、低圧バンクに分類した蓄圧器（例えば、第３蓄圧器Ｂ３）から、中圧バンクに分類した蓄圧器（例えば、第２蓄圧器Ｂ２）、高圧バンクに分類した蓄圧器（例えば、第１蓄圧器Ｂ１）の順にガスを車両の車載容器に充てんする過程から次の車両に充てんするまでの間に、低圧バンクに分類された蓄圧器（この場合、第３蓄圧器Ｂ３）の圧力を昇圧部により最大使用圧力まで復圧した時の圧力振幅に基づいて低圧バンクに分類されていた蓄圧器（この場合、第３蓄圧器Ｂ３）の疲労度を算出する。
その後、他の車両（図示せず）の車載容器にガスを充てんする場合に、低圧バンクに分類されていた蓄圧器を高圧バンクに分類し、高圧バンクに分類されていた蓄圧器を中圧バンクに分類し、中圧バンクに分類されていた蓄圧器を低圧バンクに分類するように、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の分類をローテーションする（図９）。
この図８Ａの例では、最大使用圧力幅ΔＰｂａｓｅ ＝ ５２ＭＰａであり、各バンクの圧力振幅ΔＰｉ ＝ 37ＭＰａである。
したがって、図８Ｂに示すように、各バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．６１１となる。
既述の実施例１では、高圧バンク、中圧バンク、又は低圧バンクに分類する蓄圧器の本数が同じである場合について説明した。しかしながら、高圧バンク、中圧バンク、又は低圧バンクに分類する蓄圧器の本数が異なる場合も想定される。そこで、低圧バンクに分類される蓄圧器の本数は、高圧バンク又は中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多くなるように設定された実施例２について、図を参照しつつ説明する。
図１０は、実施例２に係るガスステーション２００の構成の一例を示す図である。
実施例２に係るガスステーション２００は、例えば、図１０に示すように、既述の実施例１の図１に示すガスステーション１００と比較して、蓄圧部Ｂの第４蓄圧器Ｂ４と、第４入力側配管Ｈ１４と、入力側制御弁Ｇ１の第４入力側制御弁Ｇ１４と、第４出力側配管Ｈ２４と、出力側制御弁Ｇ２の第４出力側制御弁Ｇ２４と、圧力検知部Ｅの第４検知器Ｅ４と、をさらに備える。
そして、第４入力側配管Ｈ１４は、昇圧部Ｗと第４蓄圧器Ｂ４との間に接続され、昇圧部Ｗが昇圧したガスを、第４蓄圧器Ｂ４に供給するようになっている。そして、入力側制御弁Ｇ１の第４入力側制御弁Ｇ１４は、第４入力側配管Ｈ１４に設けられ、昇圧部Ｗから第４蓄圧器Ｂ４へのガスの供給を制御するようになっている。
また、第４出力側配管Ｈ２４は、第４蓄圧器Ｂ４と充てん部Ｄとの間に接続され、第４蓄圧器Ｂ４が貯留しているガスを、充てん部Ｄに供給するようになっている。そして、出力側制御弁Ｇ２の第４出力側制御弁Ｇ２４は、第４出力側配管Ｈ２４に設けられ、第４蓄圧器Ｂ４から充てん部Ｄへのガスの供給（差圧充てん）を制御するようになっている。
また、本実施例２では、圧力検知部Ｅは、複数の蓄圧器（第１蓄圧器Ｂ１、第２蓄圧器Ｂ２、第３蓄圧器Ｂ３、第４蓄圧器Ｂ４）内のガスの圧力をそれぞれ検知するようになっている。
そして、第４検知器Ｅ４は、第４蓄圧器Ｂ４内のガスの圧力を検知するようになっている。
なお、この実施例２に係るガスステーション２００のその他の構成は、図１に示す実施例１ガスステーション１００の構成と同様である。
［蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法］
［運転例３］
次に、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の他の例について説明する。
［運転例３］
次に、蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の他の例について説明する。
ここで、図１１は、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類を、低圧バンクに分類される蓄圧器の本数が高圧バンク又は中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多くなるようにして、ローテーションするシーケンスの一例を示す図である。また、図１２Ａは、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクの分類を、低圧バンクに分類される蓄圧器の本数が高圧バンク又は中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多くなるようにして、１，０００台の車両への充てん毎に、ローテーションするシーケンスの一例を示す図である。また、図１２Ｂは、図１２Ａに示すシーケンスにおける、高圧バンク、中圧バンク、及び低圧バンクに分類された蓄圧器の疲労度の一例を示す図である。
既述のように、車両の車載容器にガスを充てんする場合に、制御部ＣＮＴは、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ３の何れかを、高圧バンク、中圧バンク、又は低圧バンクに分類する。
この図１２Ａの例では、制御部ＣＮＴは、分類された複数（４本）の蓄圧器Ｂ１～Ｂ４を用いて１台目（最初）の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準充てん台数の車両の車載容器にガスを充てんする毎に、又は、分類された複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ４を用いて１台目（最初）の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準期間を経過する毎に、複数の蓄圧器Ｂ１～Ｂ４の分類をローテーションする。
特に、図１１に示すように、複数（４本）の蓄圧器Ｂ１～Ｂ４の分類のローテーションは、低圧バンク（低１）に分類されていた蓄圧器を低圧バンク（低２）に分類し、低圧バンク（低２）に分類されていた蓄圧器を高圧バンク（高）に分類し、高圧バンク（高）に分類されていた蓄圧器を中圧バンク（中）に分類し、中圧バンク（中）に分類されていた蓄圧器を低圧バンク（低１）に分類するように、実行される。
このように、低圧バンクに分類される蓄圧器の本数は、高圧バンク又は中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多くなるように設定されている。また、２つの低圧バンク（低１および低２）を開閉する弁Ｇ１・Ｇ２は制御部ＣＮＴにより同じ開閉制御を受ける。この結果、低圧バンクの圧力振幅は低圧バンクが１つの場合の略１／２となる。
この図１２Ａの例では、最大使用圧力幅ΔＰｂａｓｅ ＝ ５２ＭＰａであり、１本の高圧バンクの圧力振幅ΔＰｉ ＝ ４ＭＰａであり、１本の中圧バンクの圧力振幅：ΔＰｉ ＝ ９ＭＰａであり、２本の低圧バンクの圧力振幅：ΔＰｉ ＝ １２ＭＰａである。
したがって、本運転例では低圧バンクの本数が多くなるように設定しているため、図１２Ｂに示すように、高圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．０２４であり、中圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．０７９であり、低圧バンクの疲労度ΔＬi（Ｎｂａｓｅ／Ｎｉ）＝ ０．１１９となり、サイクル増加比Ｎｉ／Ｎｂａｓｅは図３より図１２Ｂとなる。
次に、本発明を適用したガスステーションにおけるＦＣＶ（Ｆｕｅｌｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の充てん可能な台数の一例について説明する。
次に、本発明を適用したガスステーションにおけるＦＣＶ（Ｆｕｅｌｌ Ｃｅｌｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の充てん可能な台数の一例について説明する。
図１３は、本発明を適用したガスステーションにおけるＦＣＶの充てん可能な台数の一例を示す図である。
図１３に示すように、蓄圧器３本をローテーションする従来技術では、１００，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。
これに対して、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法では、一定台数毎にローテーションする例として、図７Ａの蓄圧器３本をローテーションする運転例１では、１，３５４，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となり、図８Ａの蓄圧器３本をローテーションする運転例２では、９５１，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。
特に、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の図１１Ａの蓄圧器４本をローテーションする運転例３では、２，２６７，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。以上は、いずれも差圧充てんのみでＦＣＶに充てんした場合の本発明の効果である。
差圧充てんと併用して直充てんを行った場合は、効果はさらに増大する。一定台数毎にローテーションする例として、図７Ａの蓄圧器３本をローテーションする運転例１では、２，２４１，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となり、図８Ａの蓄圧器３本をローテーションする運転例２では、１，８６３，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。特に、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の図１１Ａの蓄圧器４本をローテーションする運転例３では、３，４０６，０００台のＦＣＶの車載容器に対して充てんが可能となる。
このように、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の運転例１～３は、従来技術よりも、充てん可能なＦＣＶの台数を大きく増加させることができる。特に、本発明に係る蓄圧器の寿命判定方法を用いたガスステーションの運転方法の運転例３は、従来技術よりも、格段に充てん可能なＦＣＶの台数を増加させることができる。
以上のように、本発明によれば、蓄圧器のガスの圧力振幅と１つの保証破壊繰返し回数とに基づいて蓄圧器の疲労度を取得し、当該疲労度をカウントして積算して蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得し、この疲労状態情報に基づいて、複数の蓄圧器を当該蓄圧器の寿命まで最大限に活用することが可能な蓄圧器の寿命判定方法を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１００、２００ ガスステーション
Ｗ 昇圧部（圧縮機）
Ｂ 蓄圧部
Ｇ１ 入力側制御弁
Ｈ１１ 第１入力側配管
Ｈ１２ 第２入力側配管
Ｈ１３ 第３入力側配管
Ｇ２ 出力側制御弁
Ｈ２１ 第１出力側配管
Ｈ２２ 第２出力側配管
Ｈ２３ 第３出力側配管
Ｈ０ 直充てん配管
Ｄ 充てん部（ディスペンサ）
Ｅ 圧力検知部
Ｃ 疲労度算出部（疲労度算出装置）
Ｚ 表示部
ＣＮＴ 制御部
Ｗ 昇圧部（圧縮機）
Ｂ 蓄圧部
Ｇ１ 入力側制御弁
Ｈ１１ 第１入力側配管
Ｈ１２ 第２入力側配管
Ｈ１３ 第３入力側配管
Ｇ２ 出力側制御弁
Ｈ２１ 第１出力側配管
Ｈ２２ 第２出力側配管
Ｈ２３ 第３出力側配管
Ｈ０ 直充てん配管
Ｄ 充てん部（ディスペンサ）
Ｅ 圧力検知部
Ｃ 疲労度算出部（疲労度算出装置）
Ｚ 表示部
ＣＮＴ 制御部
Claims (12)
- 車両の車載容器に所定のガスを充てんするためのガスステーションであって、
前記ガスを貯留する複数の蓄圧器を含む蓄圧部と、
前記複数の蓄圧器内のガスの圧力をそれぞれ検知する圧力検知部と、
前記蓄圧器から車両の車載容器に対する前記ガスの充てんのために前記ガスを放出することにより減圧した前記蓄圧器内のガスの圧力を、昇圧したガスを前記蓄圧器に補充することで復圧する昇圧部と、
前記蓄圧器内のガスの放出により減圧されたときの前記蓄圧器内の減圧圧力値と前記昇圧部により復圧されたときの前記蓄圧器内の圧力値との差である圧力振幅と、前記蓄圧器の疲労寿命との関係を規定した関係式に基づいて、前記蓄圧器の疲労度を算出する疲労度算出部と、を備え、
前記疲労度算出部は、
前記関係式を用いて、前記蓄圧器内の圧力が前記昇圧部により復圧される毎に、前記圧力検知部が検知した圧力から得られた前記圧力振幅に基づいて、１回の復圧による前記蓄圧器の疲労度を算出し、
前記昇圧部により復圧した回数分の前記疲労度を積算して得られた積算値に基づいて、前記蓄圧器の疲労状態に関する疲労状態情報を取得するものであり、
第ｉ回目の復圧による前記蓄圧器の前記疲労度△Ｌｉを示す前記関係式は、以下の式（１）より表され、前記式（１）において、△Ｐｉは、蓄圧器の第ｉ回目の復圧による圧力振幅を示し、△Ｐｂａｓｅは前記蓄圧器に予め設定された最大使用圧力幅であり、Ａは予め設定された係数であり、ｋは前記蓄圧器の疲労度を算出するために予め設定された乗数であり、
△Ｌｉ＝Ａ×(△Ｐｉ／△Ｐｂａｓｅ)ｋ・・・（１）
前記疲労度の積算値Ｌ（回数）は、以下の式（２）で表され、前記式（２）で表される積算値Ｌが以下の式（３）で表される条件を満たした場合に、所定のアラームを出力するものであり、前記式（３）において、最大使用圧力値と下限圧力値の範囲の圧力振幅を受けた場合における前記蓄圧器の保証破壊繰返し回数であり、Ｔｈはアラームの表示タイミングを決める係数(０＜Ｔｈ≦１)である
Ｌ＝∫△Ｌｉ（１≦ｉ≦Ｒ）・・・（２）
Ｌ≧Ｎ×Ｔｈ・・・（３）
ことを特徴とするガスステーション。 - 前記アラームを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のガスステーション。
- 前記複数の蓄圧器の何れかを、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧器内の圧力が最大使用圧力から第１圧力に低下するまで貯留するガスが放出される高圧バンク、又は、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧部内の圧力が前記第１の圧力よりも低い前記第２圧力に低下するまで貯留するガスが放出される低圧バンクに分類する
ことを特徴とする請求項１～２のいずれか一項に記載のガスステーション。 - 前記複数の蓄圧器の何れかを、前記高圧バンク、前記低圧バンク、又は、前記車両の車載容器へのガスの充てん時に前記蓄圧器内の圧力が前記第１の圧力よりも低く且つ前記第２の圧力よりも高い第３圧力に低下するまで貯留するガスが放出される中圧バンクに分類する
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のガスステーション。 - 分類された前記複数の蓄圧器を用いて１台目の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準充てん台数の車両の車載容器にガスを充てんする毎に、又は、分類された前記複数の蓄圧器を用いて１台目の車両の車載容器にガスを充てんしてから予め設定された基準期間を経過する毎に、前記複数の蓄圧器の分類をローテーションすることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のガスステーション。
- 前記複数の蓄圧器の分類のローテーションは、前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記高圧バンクに分類し、前記高圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記中圧バンクに分類し、前記中圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記低圧バンクに分類するように、実行される、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のガスステーション。
- 前記疲労度算出部は、
前記複数の蓄圧器のうち、前記低圧バンクに分類した前記蓄圧器から前記高圧バンクに分類した前記蓄圧器の順にガスを前記車両の車載容器に充てんする過程から次の車両に充てんするまでの間に、前記低圧バンクに分類された前記蓄圧器の圧力を前記昇圧部により復圧した時の圧力振幅に基づいて前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器の疲労度を算出するものであり、
その後、他の車両の車載容器にガスを充てんする場合に、前記低圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記高圧バンクに分類し、前記高圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記中圧バンクに分類し、前記中圧バンクに分類されていた前記蓄圧器を前記低圧バンクに分類するように、前記複数の蓄圧器の分類をローテーションする
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のガスステーション。 - 前記低圧バンクに分類される前記蓄圧器の本数は、前記高圧バンク又は前記中圧バンクに分類する蓄圧器の本数よりも多い
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のガスステーション。 - 前記蓄圧器は、同じ素材で構成された同じ構造を有することを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のガスステーション。
- 複数の前記蓄圧器は、同じ容量を有することを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のガスステーション。
- 前記ガスは、水素であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のガスステーション。
- 前記昇圧部と前記充てん部との間に接続され、前記昇圧部が昇圧したガスを、前記蓄圧器を介さずに前記昇圧部から前記充てん部に供給する直充てん配管と、
前記直充てん配管に設けられ、前記ガスの供給を制御するための直充てん用制御弁と、をさらに備え、
前記制御部は、前記直充てん用制御弁を制御することにより、前記直充てん配管を介して前記昇圧部から前記充てん部への前記ガスの供給をするとともに、前記蓄圧器から前記充てん部への前記ガスの供給を同時に行う
ことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載のガスステーション。
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| WO (1) | WO2021210206A1 (ja) |
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- 2020-04-17 JP JP2020074235A patent/JP2023082226A/ja active Pending
- 2020-11-05 WO PCT/JP2020/041416 patent/WO2021210206A1/ja active Application Filing
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