特許 6077566 水素ステーション及び水素供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6077566

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】水素ステーション及び水素供給方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 5/06 20060101AFI20170130BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20170130BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20170130BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20170130BHJP

   H01M 8/04701 20160101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   F17C5/06

   H01M8/06 R

   H01M8/04 A

   H01M8/04 J

   H01M8/04 G

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-549854(P2014-549854)

(86)(22)【出願日】2013年11月27日

(86)【国際出願番号】JP2013081877

(87)【国際公開番号】WO2014084244

(87)【国際公開日】20140605

【審査請求日】2015年12月14日

(31)【優先権主張番号】特願2012-258794(P2012-258794)

(32)【優先日】2012年11月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004444

【氏名又は名称】ＪＸエネルギー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100114591

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 英文

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100154298

【弁理士】

【氏名又は名称】角田 恭子

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100161001

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 篤司

(74)【代理人】

【識別番号】100179154

【弁理士】

【氏名又は名称】児玉 真衣

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 順二

(72)【発明者】

【氏名】蓑田 愛

【審査官】 種子島 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−９９４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４９５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０９９８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ ５／０６

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／０４７０１

Ｈ０１Ｍ ８／０４７４６

Ｈ０１Ｍ ８／０６０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素供給源内の水素を昇圧して蓄圧器に充填し、該蓄圧器から水素を放出して水素燃料タンクに供給可能な水素ステーションであって、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記所定温度より高い場合に比べて、前記蓄圧器内の水素減少又は圧力低下を抑制するように制御して行う、水素ステーション。

【請求項2】

前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記蓄圧器に水素充填しながら行う、請求項１に記載の水素ステーション。

【請求項3】

前記水素供給源から供給された水素を昇圧する昇圧装置と、
該昇圧装置と前記蓄圧器との間に介装された第１開閉弁と、
前記蓄圧器から放出された水素を前記水素燃料タンクに供給するディスペンサーと、
前記蓄圧器と前記ディスペンサーとの間に介装された第２開閉弁と、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出する温度検知部と、
前記昇圧装置、第１開閉弁、及び前記第２開閉弁の作動を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度より高い場合には、前記第１開閉弁を閉じた状態で、前記第２開閉弁を開いて前記蓄圧器からの水素放出を行い、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開くと共に前記昇圧装置を作動させて前記蓄圧器に水素を充填しながら前記蓄圧器からの水素放出を行う、請求項２に記載の水素ステーション。

【請求項4】

前記水素供給源からの水素を、前記蓄圧器をバイパスして前記水素燃料タンクに供給することが可能であり、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記水素供給源から前記蓄圧器をバイパスして前記水素燃料タンクへ水素を供給しながら行う、請求項１に記載の水素ステーション。

【請求項5】

前記水素供給源から供給された水素を昇圧する昇圧装置と、
該昇圧装置と前記蓄圧器との間に介装された第１開閉弁と、
前記蓄圧器から放出された水素又は前記水素供給源からの水素を前記水素燃料タンクに供給するディスペンサーと、
前記蓄圧器をバイパスして前記水素供給源からの水素を前記ディスペンサーに供給するバイパス管と、
前記蓄圧器とディスペンサーとの間に介装された第２開閉弁と、
前記バイパス管に介装された第３開閉弁と、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出する温度検知部と、
前記昇圧装置、第１開閉弁、前記第２開閉弁、及び第３開閉弁の作動を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度より高い場合には、前記第１開閉弁及び第３開閉弁を閉じた状態で、前記第２開閉弁を開いて前記蓄圧器から水素を放出し、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、前記第１開閉弁を閉じた状態で、前記第２開閉弁及び第３開閉弁を開き、前記水素供給源からの水素を前記水素燃料タンクへ供給しながら前記蓄圧器からの水素放出を行う、請求項４に記載の水素ステーション。

【請求項6】

前記蓄圧器は、複数の蓄圧器によって構成され、
前記複数の蓄圧器の切り替えを行って前記水素燃料タンクに水素を供給可能であり、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合には、前記複数の蓄圧器の切り替えを行って前記蓄圧器からの水素放出を行う、請求項１に記載の水素ステーション。

【請求項7】

前記蓄圧器が、第１蓄圧器と第２蓄圧器を備え、
前記水素供給源から供給された水素を昇圧する昇圧装置と、
該昇圧装置と前記第１蓄圧器との間に介装された第１開閉弁と、
該昇圧装置と前記第２蓄圧器との間に介装された第２開閉弁と、
前記第１蓄圧器から放出された水素又は前記第２蓄圧器から放出された水素を前記水素燃料タンクに供給するディスペンサーと、
前記第１蓄圧器と前記ディスペンサーとの間に介装された第３開閉弁と、
前記第２蓄圧器と前記ディスペンサーとの間に介装された第４開閉弁と
前記第１及び第２蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出する温度検知部と、
前記昇圧装置、第１開閉弁、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁、及び第４開閉弁の作動を制御する制御装置と、
を含み、
前記制御装置は、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度より高い場合には、前記第１開閉弁及び第２開閉弁を閉じた状態で、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁の少なくとも一方を開いて前記第１蓄圧器及び前記第２蓄圧器の少なくとも一方からの水素放出を行い、
前記温度検知部における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、第１開閉弁及び第４開閉弁を閉じた状態で、前記第２開閉弁及び第３開閉弁を開くと共に前記昇圧装置を作動させて前記第２蓄圧器へ水素充填を行いながら第１蓄圧器からの水素放出を行い、又は、第２開閉弁及び第３開閉弁を閉じた状態で、前記第１開閉弁及び第４開閉弁を開くと共に前記昇圧装置を作動させて前記第１蓄圧器へ水素充填を行いながら第２蓄圧器からの水素放出を行う、請求項６に記載の水素ステーション。

【請求項8】

前記蓄圧器の温度は、前記蓄圧器を配置した状態での下部の表面温度である請求項１に記載の水素ステーション。

【請求項9】

水素ステーションにおける水素燃料タンクへの水素供給方法であって、
前記水素ステーションは、水素供給源内の水素を昇圧して蓄圧器に充填し、該蓄圧器から水素を放出して水素燃料タンクに供給可能であって、
前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出し、検出温度が所定温度以下の場合における前記水素燃料タンクへの水素放出は、前記所定温度より高い場合に比べて、前記蓄圧器内の水素減少又は圧力低下を抑制するように制御して行う、水素供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池自動車（ＦＣＶ）の車載タンク等の水素燃料タンクに水素を供給するための水素ステーションに関する。また、水素ステーションにおいて燃料電池自動車（ＦＣＶ）の車載タンク等の水素燃料タンクへ水素を供給する水素供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池自動車の普及を図るため、或いは、燃料電池自動車の普及に伴って、今後、水素ステーションの設置数が増加すると考えられる。このような、燃料電池自動車（ＦＣＶ）に搭載される水素燃料タンクに水素を供給するための水素ステーションは、水素を昇圧する圧縮機と、圧縮機で昇圧された水素を貯蔵する蓄圧器とを有しており、蓄圧器から差圧を利用して燃料電池自動車の水素燃料タンクへ水素を供給するようになっている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２０２６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、水素燃料タンクへの水素供給により、蓄圧器から高圧の水素が放出されて蓄圧器内の水素量が減少し蓄圧器内の圧力が低下すると、蓄圧器内の温度が過剰に低下する。近年、蓄圧器として炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製の容器が用いられており、過剰な温度低下は蓄圧器の耐久性等を低下させる虞れがある。

【0005】

そこで、本発明は、水素燃料タンクへ水素を供給する際に、蓄圧器からの水素放出によって蓄圧器温度が過剰に低下してしまうこと防止することができる水素ステーション及び水素供給方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このため、本発明の水素ステーションは、水素供給源内の水素を昇圧して蓄圧器に充填し、該蓄圧器から水素を放出して水素燃料タンクに供給可能な水素ステーションであって、前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における前記蓄圧器からの水素放出は、前記所定温度より高い場合に比べて、前記蓄圧器内の水素減少又は圧力低下を抑制するように制御して行う構成としたことを特徴とする。

【0007】

本発明の水素供給方法は、水素ステーションにおける水素燃料タンクへの水素供給方法であって、前記水素ステーションは、水素供給源内の水素を昇圧して蓄圧器に充填し、該蓄圧器から水素を放出して水素燃料タンクに供給可能であって、前記蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温を検出し、検出温度が所定温度以下の場合には、前記所定温度より高い場合に比べて、前記蓄圧器内の水素減少又は圧力低下を抑制するように前記水素燃料タンクへの水素供給を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の水素ステーション及び水素供給方法によれば、蓄圧器内の水素温度、前記蓄圧器の温度、又は前記蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下の場合における蓄圧器からの水素放出が、前記所定温度より高い場合に比べて、蓄圧器内の水素減少又は圧力低下が抑制されるので、蓄圧器温度が過剰に低下してしまうことを防止でき、これにより、蓄圧器の耐久性等の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態による水素ステーションの構成を示す図である。

【図2】第１実施形態による水素ステーションにおける水素燃料タンクへの水素供給処理を示すフローチャートである。

【図3】本発明の第２実施形態による水素ステーションの構成を示す図である。

【図4】第２実施形態による水素ステーションにおける水素燃料タンクへの水素供給処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第３実施形態による水素ステーションの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による水素ステーションの構成を示している。
図１に示すように、水素ステーション１は、水素を昇圧する昇圧装置としての圧縮機２と、圧縮機２で昇圧された水素を貯蔵可能な蓄圧ユニット３と、ディスペンサー４と、制御装置５と、バイパス管７と、このバイパス管７に設けられた第３開閉弁８及び逆止弁９と、を有する。

【0011】

圧縮機２は、水素供給源としての水素貯蔵容器６０から供給された水素を昇圧して蓄圧ユニット３へと供給する。水素貯蔵容器６０は、主として他の場所で水素が充填されて水素ステーション１に搬送されてきたものであり、例えば、水素トレーラー、水素カードル、水素タンクが該当する。但し、これに限るものではなく、圧縮機２は、オンサイトで製造されて水素供給管等を介して供給された水素を昇圧して蓄圧ユニット３に供給してもよい。圧縮機２の作動は、制御装置５によって制御される。

【0012】

蓄圧ユニット３は、圧縮機２で昇圧された水素（高圧水素）を貯蔵する例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製で水素充填口と水素放出口が共通の蓄圧器３１と、蓄圧ユニット３の入口部３ａと蓄圧器３１の間に設けられた逆止弁３２及び第１開閉弁（電磁弁）３３と、蓄圧器３１と蓄圧ユニット３の出口部３ｂの間に設けられた第２開閉弁（電磁弁）３４及び逆止弁３５と、を有する。入口部３ａは、接続管を介して圧縮機２に接続されており、蓄圧器３１は第１開閉弁３３を介して圧縮機２と接続する。出口部３ｂは、接続管を介してディスペンサー４に接続されている。逆止弁３２は、蓄圧器３１から圧縮機２に向かって水素が流れることを防止する。第１開閉弁３３は、圧縮機２で昇圧された水素の蓄圧器３１への充填を許容し又は停止する。第２開閉弁３４は、蓄圧器３１からの水素の放出を許容し又は停止する。逆止弁３５は、ディスペンサー４から蓄圧器３１に向かって水素が流れることを防止する。第１開閉弁３３及び第２開閉弁３４の作動は、制御装置５によって制御される。

【0013】

ディスペンサー４は、蓄圧器３１に貯蔵された水素、より具体的には蓄圧器３１から放出された水素を、燃料電池自動車（ＦＣＶ）の車載タンク等の水素燃料タンクに供給することのできる装置であり、前記水素燃料タンクに装着されるノズル部（図示省略）を有している。また、ディスペンサー４には、前記燃料電池自動車（ＦＣＶ）等から前記水素燃料タンクに関する情報（内圧、最高使用圧力等）が入力されるようになっている。

【0014】

バイパス管７は、水素貯蔵容器６０と水素燃料タンクとを、蓄圧器３１をバイパスして接続して水素貯蔵容器６０内の水素を直接的に水素燃料タンクに供給するためのものであり、具体的には、水素貯蔵容器６０内の水素が圧縮機２及び蓄圧ユニット３を迂回してディスペンサー４に供給される。第３開閉弁８は、バイパス管７を介した水素貯蔵容器６０内の水素の水素燃料タンクへの直接供給を許容し又は停止する。逆止弁９は、ディスペンサー４から水素貯蔵容器６０に向かって水素が流れることを防止する。

【0015】

制御装置５は、圧力センサ５１等の圧力検知部によって検知された蓄圧器内の圧力（蓄圧器内圧）Ｐａ、温度センサ５２等の温度検知部によって検知された蓄圧器温度Ｔａ、前記水素燃料タンクに関する情報等の各種情報を入力する。そして、制御装置５は、入力された各種情報やオペレータによる動作指令に基づいて、圧縮機２、第１開閉弁３３、第２開閉弁３４及び第３開閉弁８を適宜制御する。例えば、オペレータが、ディスペンサー４の前記ノズル部を前記水素燃料タンクに装着した後に、当該水素燃料タンクへの水素供給指令を入力すると、制御装置５は、第２開閉弁３４を開いて蓄圧器３１から水素を放出させるか、又は第２開閉弁３４と第３開閉弁８を開いてバイパス管７から水素燃料タンクに水素を供給しながら蓄圧器３１から水素を放出させる。そして、蓄圧器３１から放出された水素、又は蓄圧器３１から放出された水素とバイパス管７を介した水素貯蔵容器６０内の水素がディスペンサー４を介して前記水素燃料タンクへと供給される。

【0016】

ここで、前記水素燃料タンクへの水素供給は、主に蓄圧器３１と前記水素燃料タンクの差圧を利用して行われる。前記水素燃料タンクへの水素供給によって蓄圧器３１内から水素が放出されると、蓄圧器３１内の水素量の減少により蓄圧器３１内の圧力が低下し、蓄圧器３１内で高圧の水素が断熱的に膨張し、蓄圧器３１内の温度が急激に低下する。そこで、制御装置５は、蓄圧器３１内の水素を水素燃料タンクへ供給する際に、水素放出による温度低下が蓄圧器３１に対して悪影響を及ぼすような条件下では、蓄圧器３１内の水素の水素減少又は圧力低下を抑制するよう水素燃料タンクへの水素供給を行う処理（水素燃料タンクへの水素供給処理）を実施する。具体的には、制御装置５は、図２のフローチャートに示すように、温度センサ５２の検知した蓄圧器温度Ｔａが所定温度以下の場合に、第１開閉弁３３を閉じた状態で、第２開閉弁３４及び第３開閉弁７を開き、蓄圧器３１への水素充填を停止し水素貯蔵容器６０からバイパス管７を介して水素燃料タンクへの水素供給を行いながら蓄圧器３１から水素燃料タンクへの水素供給を行うよう、第１開閉弁３３、第２開閉弁３４及び第３開閉弁８を制御し、蓄圧器３１と水素貯蔵容器６０の両方から水素燃料タンクへ水素を供給することにより、蓄圧器３１内の水素の減少量を少なくし、以て、蓄圧器３１内の圧力の低下を小さくする。

【0017】

図２は、制御装置５によって実施される水素燃料タンクへの水素供給処理を示すフローチャートである。
図２において、ステップＳ１では、水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されているか否かを判定する。燃料電池自動車（ＦＣＶ）が到来し車載タンクへの水素補給の要求により、例えばオペレータにより前記水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されていればステップＳ２に進み、前記水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されていなければ、水素供給指令の入力を待機する。

【0018】

ステップＳ２では、蓄圧器温度Ｔａを読み込む。蓄圧器温度Ｔａは、蓄圧器３１の温度と相関のある温度であればよく、特に制限されないが、本実施形態においては、蓄圧器３１の表面温度（特に、蓄圧器３１の下部の表面温度）を蓄圧器温度Ｔａとしている。

【0019】

ステップＳ３では、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下であるか否かを判定する。そして、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下であれば、水素放出による温度低下が蓄圧器３１に対して悪影響を及ぼすと判断してステップＳ４に進み、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高ければステップＳ７に進む。所定温度Ｔｄは、水素ステーション１において使用される蓄圧器３１に応じて任意に設定可能であり、例えば、蓄圧器３１の許容下限温度よりも数度高い温度とすることができる。

【0020】

ステップＳ４では、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合の水素燃料タンクへの通常の水素供給（ステップ７で実施する）に比べて、蓄圧器３１内の水素の減少又は圧力低下を抑制するように、前記水素燃料タンクに対して蓄圧器３１からの水素供給を実施すると共に、水素貯蔵容器６０からの水素供給も実施して、蓄圧器３１内の水素の減少量を抑制する。即ち、第１開閉弁３３を閉じた状態で第２開閉弁３４を開いて蓄圧器３１から水素を放出させると共に、第３開閉弁８を開いて水素貯蔵容器６０からバイパス管７を介して水素を供給する。

【0021】

ステップＳ５では、前記水素燃料タンクが満タンになったか否かを判定し、満タンになるまで水素の供給を継続し、前記水素燃料タンクが満タンになればステップ６に進む。例えば、図示省略した流量センサなどによって蓄圧器３１から前記水素燃料タンクに向かう水素の流れをモニタし、当該水素の流れがほとんどなくなった場合に前記水素燃料タンクは満タンと判定する。

【0022】

ステップ６では、前記水素燃料タンクへの水素供給を終了する。即ち、第２開閉弁３４と第３開閉弁８を閉じる。

【0023】

ステップＳ７では、前記水素燃料タンクへの通常の水素供給を行う。即ち、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合には、第３開閉弁８を閉じて水素貯蔵容器６０からの水素供給は行わず、第１開閉弁３３を閉じた状態で第２開閉弁３４を開いて蓄圧器３１への水素充填は行わず蓄圧器３１からだけ水素を放出して前記水素燃料タンクへ水素を供給する。そして、ステップ５で前記水素燃料タンクが満タンと判定されれば、ステップ６に進み、前述のようにして水素燃料タンクへの水素供給を終了する。

【0024】

尚、前記水素燃料タンクへの水素供給が終了した後は、速やかに蓄圧器３１へ水素を充填する。即ち、第２開閉弁３４を閉じ、第１開閉弁３３を開くことによって圧縮機２で昇圧された水素を蓄圧器３１に充填する。これにより、蓄圧器内圧Ｐａが所定圧力以上の蓄圧器を常時準備し、燃料電池自動車（ＦＣＶ）の到来に備える。これにより、燃料電池自動車（ＦＣＶ）が到来したときに、蓄圧器３１内の圧力不足により水素供給ができないという事態を回避できる。

【0025】

以上の水素供給処理により、前記水素燃料タンクへの水素供給を行う際に、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下の場合に、蓄圧器３１からだけではなく水素貯蔵容器６０からも水素供給を行うことにより、蓄圧器３１単独で水素燃料タンクへ水素を供給する通常の水素供給（蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合に実施する）の場合に比べて、蓄圧器３１から放出される水素量を抑制でき、蓄圧器３１内の圧力低下を抑制できる。これにより、水素燃料タンクへの水素供給に伴う蓄圧器３１内の水素減少量が抑制され、蓄圧器３１内の圧力低下が抑制されて蓄圧器温度Ｔａの過剰な温度低下を防止しつつ、水素燃料タンクへの水素供給を行うことができる。

【0026】

このように、本実施形態による水素ステーション１は、水素燃料タンクに水素を供給するときに、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下である場合には、蓄圧器３１から水素を放出して水素燃料タンクへ供給すると共に、水素貯蔵容器６０からも水素供給を行う。これにより、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合の通常の水素供給処理に比べて、水素燃料タンクへの水素供給による蓄圧器３１内の水素の減少が抑制されることとなり、蓄圧器３１内の圧力低下が抑制されて蓄圧器温度Ｔａが過剰に低下して蓄圧器３１の耐久性等が低下してしまうことを防止できる。

【0027】

尚、上述の実施形態では、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下である場合に、前記水素燃料タンクへの水素供給を蓄圧器３１と水素貯蔵容器６０から行っている。しかし、これに限るものではなく、蓄圧器３１内の水素温度や蓄圧器３１周囲の外気温（例えば、蓄圧器３１周囲の雰囲気温度）が所定温度Ｔｄ２（≦Ｔｄ）以下である場合に、前記水素燃料タンクへの水素供給を蓄圧器３１と水素貯蔵容器６０から行うようにしてもよい。この場合であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0028】

また、上述の実施形態では、水素貯蔵容器６０から水素燃料タンクへ圧縮機２を迂回して直接的に水素を供給しているが、バイパス管７を圧縮機２と蓄圧ユニット３との間の接続管に接続し、水素貯蔵容器６０の水素を圧縮機２で昇圧して水素燃料タンクへ供給するようにしてもよい。

【0029】

また、上述の実施形態では、蓄圧ユニット３が一つの蓄圧器３１を有しているが、複数の蓄圧器３１を有してもよいことはもちろんである。この場合には、各蓄圧器３１に対して上述の処理が実施されることになる。

【0030】

次に、本発明の第２実施形態による水素ステーションを説明する。
第１実施形態による水素ステーションにおいて、蓄圧器は、水素を充填する水素充填口と水素を放出する水素放出口とが共通であり、蓄圧器への水素の充填と蓄圧器からの水素の放出とを同時に行えない。これに対し、第２実施形態による水素ステーションでは、蓄圧器における前記水素充填口と前記水素放出口が別々に設けられており、蓄圧器への水素の充填と蓄圧器からの水素の放出とを同時に行えるという点で第１実施形態による水素ステーションとは相違している。尚、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、その機能も同じであるものとする。

【0031】

図３は、第２実施形態による水素ステーションの構成を示している。
図３に示すように、第２実施形態による水素ステーション１０は、水素を昇圧する圧縮機２と、圧縮機２で昇圧された水素を貯蔵可能な蓄圧ユニット３０と、ディスペンサー４と、制御装置５０と、を有する。

【0032】

蓄圧ユニット３０は、圧縮機２で昇圧された水素を貯蔵する水素充填口と水素放出口が別々に設けられた蓄圧器３１と、蓄圧ユニット３０の入口部３０ａと蓄圧器３１の水素充填口の間に設けられた逆止弁３２及び第１開閉弁３３と、蓄圧器３１の水素放出口と蓄圧ユニット３０の出口部３０ｂの間に設けられた第２開閉弁３４及び逆止弁３５と、を有する。入口部３０ａは、接続管を介して圧縮機２に接続されており、蓄圧器３１が第１開閉弁３３を介して圧縮機２に接続される。出口部３０ｂは、接続管を介してディスペンサー４に接続されており、ディスペンサー４が第２開閉弁３４を介して蓄圧器３１に接続される。

【0033】

制御装置５０は、第１実施形態の制御装置５と同様に、蓄圧器内圧Ｐａ、蓄圧器温度Ｔａ及び前記水素燃料タンクに関する情報等の各種情報を入力する。そして、制御装置５０は、入力された各種情報やオペレータによる動作指令に基づいて、圧縮機２、第１開閉弁３３と第２開閉弁３４を適宜制御して、前記水素燃料タンクへの水素供給や蓄圧器３１への水素充填を行う。具体的には、制御装置５は、蓄圧器３１内の水素を水素燃料タンクへ供給する際に、水素放出による温度低下が蓄圧器３１に対して悪影響を及ぼすような条件下、即ち、温度センサ５２の検知した蓄圧器温度Ｔａが所定温度以下の場合には、図４のフローチャートに示すように、蓄圧器３１から水素燃料タンクへの水素供給を行いながら蓄圧器３１への水素充填を行うように第１開閉弁３３と第２開閉弁３４を制御することにより、蓄圧器３１内の水素の減少量を抑制し、以て、蓄圧器３１内の圧力低下を抑制する。即ち、温度センサ５２における検出温度が、前記所定温度以下である場合には、第１開閉弁３３及び第２開閉弁３４を開くと共に圧縮機２を作動させて蓄圧器３１に水素を充填しながら蓄圧器３１からの水素送出を行う。一方、前記所定温度より高い場合には、第１開閉弁３３を閉じた状態で、第２開閉弁３４を開いて蓄圧器３１からの水素放出を行う。

【0034】

図４は、制御装置５０によって実施される水素燃料タンクへの水素供給処理を示すフローチャートである。
図４において、ステップＳ１１〜Ｓ１３は、図２のステップＳ１〜Ｓ３と同様である。即ち、ステップＳ１１で、水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されているか否かを判定して水素供給指令が入力されていれば、ステップＳ１２で、蓄圧器温度Ｔａを読み込み、ステップＳ１３で、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下であるか否かを判定する。ステップＳ１３において、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下であれば水素放出による温度低下が蓄圧器３１に対して悪影響を及ぼすと判断してステップＳ１４に進み、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高ければステップＳ１７に進む。

【0035】

ステップＳ１４では、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合の水素燃料タンクへの通常の水素供給（ステップ１７で実施する）に比べて、蓄圧器３１内の水素減少又は圧力低下を抑制するように、蓄圧器３１から水素を放出して前記水素燃料タンクへ水素供給を行うと同時に、前記蓄圧器３１への水素充填を行う。即ち、第２開閉弁３４を開いて蓄圧器３１から水素燃料タンクに水素を供給すると共に、圧縮機２を稼動し第１開閉弁３３を開いて、圧縮機２で昇圧した水素を蓄圧器３１に充填する。

【0036】

ステップＳ１５では、図２のステップＳ５と同様に、前記水素燃料タンクが満タンになったか否かを判定し、満タンになるまで水素の供給を継続し、前記水素燃料タンクが満タンになればステップ１６に進む。

【0037】

ステップＳ１６では、前記水素燃料タンクへの水素供給と蓄圧器３１への水素充填を終了する。即ち、第２開閉弁３４を閉じると共に、圧縮器２を停止し第１開閉弁３３を閉じる。

【0038】

ステップＳ１７では、前記水素燃料タンクへの通常の水素供給を行う。即ち、第１開閉弁３３を閉じた状態で第２開閉弁３４を開いて、蓄圧器３１への水素充填は行わずに蓄圧器３１から水素を放出して前記水素燃料タンクへ供給する。

【0039】

ステップ１８では、ステップ１５と同様に前記水素燃料タンクが満タンになったか否かを判定し、満タンになるまで水素の供給を継続し、前記水素燃料タンクが満タンになればステップ１９に進む。

【0040】

ステップ１９では、前記水素燃料タンクへの水素供給を終了する。即ち、第２開閉弁３４を閉じる。尚、前記水素燃料タンクへの水素供給が終了した後は、速やかに蓄圧器３１へ水素を充填することは第１実施形態と同様である。

【0041】

以上の水素供給処理により、前記水素燃料タンクへの水素供給を行う際に、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下の場合に、蓄圧器３１からの水素燃料タンクへの水素供給と同時に蓄圧器３１への水素充填を行うことにより、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合に実施するステップ１７の通常の水素供給の場合に比べて蓄圧器３１から放出される水素量を抑制できる。これにより、水素燃料タンクへの水素供給に伴う蓄圧器３１内の水素減少量が抑制され、蓄圧器３１内の圧力低下が抑制されて蓄圧器温度Ｔａの過剰な温度低下を防止しつつ、水素燃料タンクへの水素供給を行うことができる。

【0042】

このように、本実施形態による水素ステーション１０は、水素充填口と水素放出口が別々に設けられた蓄圧器３１の場合において、水素燃料タンクに水素を供給するときに、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下である場合には、蓄圧器３１から水素を放出して水素燃料タンクへ水素を供給すると同時に、蓄圧器３１への水素充填を行う。これにより、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合に比べて水素燃料タンクへの水素供給による蓄圧器３１内の水素減少量が抑制されることとなり、蓄圧器３１内の圧力低下が抑制されて蓄圧器温度Ｔａが過剰に低下して蓄圧器３１の耐久性等が低下してしまうことを防止できる。

【0043】

尚、本実施形態による水素ステーション１０においても、第１実施形態による水素ステーション１と同様、蓄圧器３１内の水素温度や蓄圧器３１周囲の外気温（例えば、蓄圧器３１周囲の雰囲気温度）が所定温度Ｔｄ２（≦Ｔｄ）以下である場合に、蓄圧器３１からの水素放出を行って前記水素燃料タンクへ水素を供給すると同時に蓄圧器３１への水素充填を行うようにしてもよい。この場合であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0044】

また、本実施形態による水素ステーション１０においても、第１実施形態による水素ステーション１と同様、バイパス管７を設けて水素貯蔵容器６０から直接的に水素燃料タンクへ水素供給できるようにしてもよい。この場合、水素貯蔵容器６０から水素燃料タンクへの水素供給を併用することで、蓄圧器３１の水素放出に伴う水素減少量を更に抑制でき、蓄圧器３１内の圧力低下を更に抑制することが可能になる。

【0045】

次に、本発明の第３実施形態による水素ステーションを説明する。
図５は、第３実施形態による水素ステーションの構成を示している。
図５に示すように、第１実施形態による水素ステーション１との主な相違は、第３実施形態による水素ステーション２０においては、バイパス管７が設けられていないこと、及び蓄圧ユニット３０が複数（ここでは、二つ）の蓄圧器３１ａ，３１ｂを有していることである。ここで、蓄圧器３１ａが第１蓄圧器に相当し，蓄圧器３１ｂが第２蓄圧器に相当する。そして、各蓄圧器３１ａ，３１ｂに対応させて開閉弁及び逆止弁が設けられている。即ち、蓄圧器３１ａは、第１開閉弁群３３の開閉弁３３ａを介して圧縮機２に接続され、第２開閉弁群３４の開閉弁３４ａを介してディスペンサー４が接続される。蓄圧器３１ｂは、第１開閉弁群３３の開閉弁３３ｂを介して圧縮機２に接続され、第２開閉弁群３４の開閉弁３４ｂを介してディスペンサー４が接続される。ここで、本実施形態において、開閉弁３３ａが第１開閉弁に相当し、開閉弁３３ｂが第２開閉弁に相当し、開閉弁３４ａが第３開閉弁に相当し、開閉弁３４ｂが第４開閉弁に相当する。逆止弁３２ａは、蓄圧器３１ａから圧縮機２に向かって水素が流れることを防止し、逆止弁３２ｂは、蓄圧器３１ｂから圧縮機２に向かって水素が流れることを防止する。また、逆止弁３５ａは、ディスペンサー４から蓄圧器３１ａに向かって水素が流れることを防止し、逆止弁３５ｂは、ディスペンサー４から蓄圧器３１ｂに向かって水素が流れることを防止する。尚、圧力センサ５１及び温度センサ５２もそれぞれの蓄圧器３１ａ，３１ｂに対応させて設けられている。それ以外の構成については第１実施形態による水素ステーション１と同様である。

【0046】

第３実施形態による水素ステーション２０においても、水素燃料タンクへの水素供給指令が入力されたときに、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下である場合には、各蓄圧器３１ａ，３１ｂへの水素充填を行いながら水素燃料タンクへの水素供給を行う。具体的には、以下のようにして制御装置５０により水素燃料タンクへの水素供給を制御することにより、水素供給に伴う各蓄圧器３１ａ，３１ｂ内の水素減少量を抑制し、以て、各蓄圧器３１ａ，３１ｂ内の圧力低下を抑制する。

【0047】

即ち、本実施形態において、水素充填口と水素放出口が共通の蓄圧器３１ａ，３１ｂから水素燃料タンクへ水素を供給する際に、制御装置５０は、温度センサ５２の検知する蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下である場合には、蓄圧器３１ａ，３１ｂを所定の切り替えタイミングで切り替えながら前記水素燃料タンクへの水素供給を行い、水素の供給が終了した蓄圧器側に対して水素充填を行うよう開閉弁３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを制御する。具体的には、温度センサ５２の検出温度が、所定温度以下である場合には、開閉弁３３ａ及び開閉弁３４ｂを閉じた状態で、開閉弁３３ｂ及び開閉弁３４ａを開くと共に圧縮機２を作動させて蓄圧器３１ｂへ水素充填を行いながら蓄圧器３１ａからの水素放出を行い、又は、開閉弁３３ｂ及び開閉弁３４ａを閉じた状態で、開閉弁３３ａ及び開閉弁３４ｂを開くと共に圧縮機２を作動させて蓄圧器３１ａへ水素充填を行いながら蓄圧器３１ｂからの水素放出を行う。そして、蓄圧器３１ａからの水素放出と蓄圧器３１ｂからの水素放出を所定の切替えタイミングで切替える。一方、温度センサ５２の検出温度が、所定温度より高い場合には、開閉弁３３ａ及び開閉弁３３ｂを閉じた状態で、開閉弁３４ａ及び開閉弁３４ｂの少なくとも一方を開いて蓄圧器３１ａ及び蓄圧器３１ｂの少なくとも一方からの水素放出を行う。

【0048】

水素放出を行う蓄圧器３１ａ，３１ｂの切り替えタイミングは、任意に設定することができる。例えば、水素放出を開始してからの経過時間や水素放出に伴う蓄圧器温度の変化量（低下量）に基づいて蓄圧器３１ａ，３１ｂを切り替えるように構成することができる。また、各蓄圧器３１ａ，３１ｂからの水素放出は、対応する開閉弁３４ａ，３４ｂを開くことにより行い、各蓄圧器３１ａ，３１ｂへの水素の充填は、圧縮機２を稼働すると共に、対応する開閉弁３３ａ，３３ｂを開くことにより行う。

【0049】

この第３実施形態による水素ステーションにおいても、水素燃料タンクへの水素供給を行う際に、各蓄圧器３１ａ，３１ｂについて、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄ以下である場合には、蓄圧器温度Ｔａが所定温度Ｔｄより高い場合に実施する１つの蓄圧器で水素供給を行う場合に比べて、各蓄圧器３１ａ，３１ｂの水素放出に伴う水素減少量がそれぞれ抑制されて各蓄圧器３１ａ，３１ｂ内の圧力低下が抑制されることとなり、蓄圧器温度Ｔａが過剰に低下して蓄圧器３１ａ，３１ｂの耐久性等が低下することを防止できる。

【0050】

尚、上述の実施形態においては、複数の蓄圧器を切り替えて水素燃料タンクへの水素供給を行いながら水素供給停止側の蓄圧器に水素を充填するようにしたが、複数の蓄圧器の切り替えによる水素燃料タンクへの水素供給が終了した後に、各蓄圧器へ一斉に水素を充填するようにしてもよい。

【0051】

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、さらなる改良や変更が可能である。
例えば、水素ステーションが複数の蓄圧ユニットを含み、各蓄圧ユニットが複数の蓄圧器を有してもよい。この場合であっても各蓄圧器に対して上述の処理を適用することができる。また、蓄圧器に水素を充填したり、水素燃料タンクへ水素を供給したりするための構成（特に弁機構）は、蓄圧ユニットの構成や蓄圧器の構造等に応じて適宜設定することができる。更に、上記各実施形態では、前記水素供給源からの水素を昇圧する手段として圧縮機２を用いているが、これに限るものではない。蓄圧器３１に充填可能な状態に水素を昇圧できる昇圧装置であればよく、圧縮機２に代えて又は加えて、昇圧ポンプ及び気化器等を設けてもよい。また、蓄圧器から放出した水素をディスペンサーによって水素燃料タンクに供給しているが、水素供給手段（配管や開閉弁等）によって、水素を使用する又は必要とする水素使用装置（例えば、併設の燃料電池システム）に供給するようにしてもよい。この場合、蓄圧器内の水素温度、蓄圧器温度、又は蓄圧器周囲の外気温が所定温度以下である場合における蓄圧器からの水素放出は、蓄圧器に水素を充填しながら行うように水素ステーションを構成してもよい。

【符号の説明】

【0052】

１，１０，２０…水素ステーション、２…圧縮機、３，３０…蓄圧ユニット、４…ディスペンサー、５，５０…制御装置、７…バイパス管、３１，３１ａ，３１ｂ…蓄圧器 ５１…圧力センサ（圧力検知部）、５２…温度センサ（温度検知部）、６０…水素貯蔵容器（水素供給源）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】