特許 6389440 ガス供給システムおよびそれを備えた水素ステーション、蓄圧器の寿命判定方法、並びにガス供給システムの使用方法

(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】6389440

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】ガス供給システムおよびそれを備えた水素ステーション、蓄圧器の寿命判定方法、並びにガス供給システムの使用方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/02 20060101AFI20180903BHJP

【ＦＩ】

   F17C13/02 301Z

【請求項の数】14

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-50744(P2015-50744)

(22)【出願日】2015年3月13日

(65)【公開番号】特開2016-169824(P2016-169824A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】大久野 孝史

(72)【発明者】

【氏名】名倉 見治

【審査官】 矢澤 周一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７４９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９３７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１９８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３２０５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ １／００−１３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンク搭載装置のタンクへガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、
少なくとも１個の蓄圧器を有し、ガスを貯留する蓄圧器ユニットと、
ガスを前記蓄圧器ユニットに送出するガス送出部と、
前記蓄圧器ユニットと前記ガス送出部との間を連通する導入流路を開閉する第１弁部材と、
前記蓄圧器ユニットと前記充填設備との間を連通する導出流路を開閉する第２弁部材と、
前記第１弁部材が閉じ且つ前記第２弁部材が開いた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力と前記第１弁部材が開き且つ前記第２弁部材が閉じた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力との間の応力振幅を繰り返し取得する取得部と、
前記応力振幅を複数のグループに分類する分類部と、
各グループ毎の応力振幅の取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、前記蓄圧器の寿命を判定する判定部と
を備えているガス供給システム。

【請求項2】

前記蓄圧器ユニットは、第１蓄圧器と、第２蓄圧器とを含んでおり、
前記判定部は、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のそれぞれの残存寿命を前記疲労寿命から求め、
前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものが、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用され、前記タンクの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に、前記残存寿命が短いものが使用される、
請求項１に記載のガス供給システム。

【請求項3】

低圧域または当該低圧域よりも高い圧力の高圧域の少なくとも一方に、少なくとも２個の蓄圧器が使用され、
前記少なくとも２個の蓄圧器のうち温度が低い蓄圧器が使用されるように、蓄圧器の温度に基づいて、使用する蓄圧器を切り換える切換部をさらに備えている、
請求項１または２に記載のガス供給システム。

【請求項4】

前記蓄圧器ユニットは、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用される第１蓄圧器と、前記タンクの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に使用される第２蓄圧器とを備え、
前記第１蓄圧器は、鋼製容器であり、
前記第２蓄圧器は、鉄鋼材料とは異なる複合材料にて形成される複合容器である、
請求項１から３のいずれか１項に記載のガス供給システム。

【請求項5】

前記第２蓄圧器は、前記第１蓄圧器の上方に配置されている、
請求項４に記載のガス供給システム。

【請求項6】

前記第１蓄圧器を囲む第１フレームと、
前記第２蓄圧器を囲む第２フレームとをさらに備え、
前記第２フレームは、前記第１フレームの上方に分離可能に積層されている、
請求項４または５に記載のガス供給システム。

【請求項7】

前記蓄圧器ユニットは、前記タンクの圧力が前記低圧域と前記高圧域との間の圧力の範囲である中圧域である場合に使用される第３蓄圧器をさらに備える、請求項４から６のいずれか１項に記載のガス供給システム。

【請求項8】

前記蓄圧器ユニットに他の蓄圧器ユニットが接続されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載のガス供給システム。

【請求項9】

タンク搭載装置のタンクへガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、
ガスを貯留する蓄圧器ユニットと、
ガスを前記蓄圧器ユニットに送出するガス送出部と、
を備えており、
前記蓄圧器ユニットは、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用される第１蓄圧器と、前記タンクの圧力が、前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に使用される第２蓄圧器とを備え、
前記第１蓄圧器は、鋼製容器であり、
前記第２蓄圧器は、鉄鋼材料とは異なる複合材料にて形成される複合容器である、
ことを特徴とするガス供給システム。

【請求項10】

充填設備と、
前記充填設備に水素ガスを供給する請求項１から９のいずれか１項に記載のガス供給システムと、
を備え、
前記充填設備が水素ガスをタンク搭載装置である車両に充填する水素ステーション。

【請求項11】

タンク搭載装置のタンクへガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであり、ガス送出部と、少なくとも１個の蓄圧器を有し、前記ガス送出部から吐出されたガスを貯留する蓄圧器ユニットと、前記蓄圧器ユニットと前記ガス送出部との間を連通する導入流路を開閉する第１弁部材と、前記蓄圧器ユニットと前記充填設備との間を連通する導出流路を開閉する第２弁部材とを有するガス供給システムにおける蓄圧器の寿命を判定する方法であって、
前記第１弁部材が閉じ且つ前記第２弁部材が開いた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力と前記第１弁部材が開き且つ前記第２弁部材が閉じた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力との間の応力振幅を繰り返し取得する工程と、
前記応力振幅を複数のグループに分類する工程と、
各グループ毎の応力振幅の取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、前記蓄圧器の寿命を判定する工程と
を含む蓄圧器の寿命判定方法。

【請求項12】

前記蓄圧器の寿命を判定する工程では、前記疲労度合いが所定の閾値以上になった場合に、その蓄圧器の寿命であると判定する、
請求項１１に記載の蓄圧器の寿命判定方法。

【請求項13】

請求項１に記載のガス供給システムの使用方法であって、
前記蓄圧器ユニットは、第１蓄圧器と、第２蓄圧器とを含んでおり、
前記判定部は、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のそれぞれの残存寿命を前記疲労寿命から求め、
前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものを、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用し、前記タンクの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に、前記残存寿命が短いものを使用する、
ことを特徴とするガス供給システムの使用方法。

【請求項14】

請求項１に記載のガス供給システムの使用方法であって、
低圧域または当該低圧域よりも高い圧力の高圧域の少なくとも一方に、少なくとも２個の蓄圧器が使用され、
前記少なくとも２個の蓄圧器のうち温度が低い蓄圧器が使用されるように、蓄圧器の温度に基づいて、使用する蓄圧器を切り換える、
ことを特徴とするガス供給システムの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス供給システムおよび水素ステーション、蓄圧器の寿命判定方法、並びにガス供給システムの使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、燃料電池車等の車両に水素を充填するための水素ステーションが開発されている。水素ステーションは、特許文献１に記載されるように、水素ガスを圧縮状態で蓄える蓄圧器を備えた蓄圧器ユニットと、当該蓄圧器に連通し、蓄圧器に水素ガスを圧送する水素圧縮装置と、当該蓄圧器に連通し、蓄圧器に蓄えられた水素ガスを燃料電池車に供給するディスペンサとを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１３２８７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水素ステーションにて利用される蓄圧器の疲労寿命を判定する手法の研究は、最近進められている。当該手法の一例として、蓄圧器に作用する圧力変動の回数（応力振幅が測定された回数）が破壊繰り返し数に達した場合に疲労寿命に達したと判定することが考えられる。

【0005】

しかし、上述の手法では、応力振幅が測定された回数は、応力振幅の大きさに関らず、応力振幅の発生ごとに１回ずつカウントされるため、蓄圧器の運用状況によっては、圧力変動が小さい状態が続いても応力振幅が取得された取得数がカウントされる。そのため、蓄圧器の実際の疲労寿命よりも早く蓄圧器を交換してしまう可能性がある。その結果、蓄圧器の交換頻度を低減することが難しく、これにより、水素ステーションの管理コストの低減が困難である。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、蓄圧器の寿命を適切に管理することを主たる目的としており、蓄圧器の長寿命化を図ることも目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の請求項１に係るガス供給システムは、タンク搭載装置のタンクへガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、少なくとも１個の蓄圧器を有し、ガスを貯留する蓄圧器ユニットと、ガスを前記蓄圧器ユニットに送出するガス送出部と、前記蓄圧器ユニットと前記ガス送出部との間を連通する導入流路を開閉する第１弁部材と、前記蓄圧器ユニットと前記充填設備との間を連通する導出流路を開閉する第２弁部材と、前記第１弁部材が閉じ且つ前記第２弁部材が開いた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力と前記第１弁部材が開き且つ前記第２弁部材が閉じた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力との間の応力振幅を繰り返し取得する取得部と、前記応力振幅を複数のグループに分類する分類部と、各グループ毎の応力振幅の取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、前記蓄圧器の寿命を判定する判定部とを備えていることを特徴とする。

【0008】

本発明のガス供給システムでは、蓄圧器に作用する応力の応力振幅の大きさに着目し、応力振幅の大きさごとに応力振幅の取得数を求めて蓄圧器の寿命判定に用いる。すなわち、蓄圧器におけるガスの貯留時および充填設備への供給時に当該蓄圧器に作用する応力の応力振幅を分類部によってその大きさによって複数のグループに分類し、判定部が、各グループ毎の応力振幅の取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、前記蓄圧器の寿命を判定する。これにより、蓄圧器に作用する応力の大きい応力振幅に起因する疲労寿命と小さい応力振幅に起因する疲労寿命とをそれぞれ個別に考慮しながら、蓄圧器の寿命をより適切に管理することができ、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。その結果、水素ステーションの管理コストを低減することができる。

【0009】

前記蓄圧器ユニットは、第１蓄圧器と、第２蓄圧器とを含んでおり、前記判定部は、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のそれぞれの残存寿命を前記疲労寿命から求め、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものが、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用され、前記タンクの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に、前記残存寿命が短いものが使用されるのが好ましい。

【0010】

タンク搭載装置のタンクの圧力が低圧域内である場合には、蓄圧器から多くのガスが充填設備に送出されるため蓄圧器に作用する応力振幅が大きくなり、蓄圧器が疲労しやすい。そこで、上記のように、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものが、上記低圧域にて使用される蓄圧器とされる。一方、タンクの圧力が上記高圧域内である場合には、蓄圧器から充填設備へのガスの送出量が相対的に低減することから、蓄圧器に作用する応力振幅が小さくなり、前記残存寿命が短いものが高圧域にて使用される蓄圧器とされる。その結果、蓄圧器の寿命を平滑化することができる。そして、蓄圧器の交換期間を長くすることができ、水素ステーションの管理コストをより低減することができる。

【0011】

低圧域または当該低圧域よりも高い圧力の高圧域の少なくとも一方に、少なくとも２個の蓄圧器が使用され、前記少なくとも２個の蓄圧器のうち温度が低い蓄圧器が使用されるように、蓄圧器の温度に基づいて、使用する蓄圧器を切り換える切換部をさらに備えているのが好ましい。

【0012】

蓄圧器への貯留／送出サイクルが頻繁になってきたときに、貯留工程時に高温となった水素が、十分に冷却されることなく、ガス供給システムからディスペンサなどの充填設備へ送出されてしまう可能性がある。そこで、上記のように低圧域または高圧域のいずれか一方の同じ圧力域で用いられる少なくとも２個の蓄圧器のうち、温度が低いものが使用されるようにすれば、蓄圧器ユニットから送出されるガスの温度の上昇を抑制できる。これによって、ガスを充填設備に導入する前の予備冷却（プレクール）する場合のガスの冷却負荷を低減することができる。蓄圧器にガスの貯留および充填設備への供給が高頻度で行われる水素ステーションにおいて特に有効になる。

【0013】

前記蓄圧器ユニットは、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用される第１蓄圧器と、前記タンクの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に使用される第２蓄圧器とを備え、前記第１蓄圧器は、鋼製容器であり、前記第２蓄圧器は、鉄鋼材料とは異なる複合材料にて形成される複合容器であるのが好ましい。

【0014】

タンク搭載装置におけるタンクの圧力が低圧域内である場合には、蓄圧器から多くのガスが充填設備に送出されるため蓄圧器に作用する応力振幅が大きくなり、蓄圧器の疲労寿命が短くなり易い。一方、タンクの圧力が上記高圧域内である場合には、蓄圧器から充填設備へのガスの送出量が相対的に低減することから、蓄圧器に作用する応力振幅が小さくなり、蓄圧器の疲労寿命が短くなり難い。そこで、低圧域で使用される第１蓄圧器として、高耐久性を有する鋼製容器が用いられることにより、第１蓄圧器の長寿命化を図ることができる。また、高圧域で使用される第２蓄圧器として、鋼製容器よりも安価である複合容器が用いられることにより、蓄圧器ユニットのコストの増大を抑制することができる。また、鋼製容器および複合容器を併用することにより、第１および第２蓄圧器の寿命の平滑化を図ることができ、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。

【0015】

前記第２蓄圧器は、前記第１蓄圧器の上方に配置されているのが好ましい。

【0016】

かかる構成によれば、鋼製容器よりも比較的寿命が短い複合容器である第２蓄圧器を第１蓄圧器よりも上方に配置しておくことにより、第２蓄圧器を交換する必要が生じた場合であっても、作業者が第２蓄圧器に容易にアクセスして交換作業を行うことができる。

【0017】

前記第１蓄圧器を囲む第１フレームと、前記第２蓄圧器を囲む第２フレームとをさらに備え、前記第２フレームは、前記第１フレームの上方に分離可能に積層されているのが好ましい。

【0018】

かかる構成によれば、第２蓄圧器を囲む第２フレームが第１蓄圧器を囲む第１フレームに対して分離可能に積層されているので、当該第２蓄圧器を第２フレームに囲まれた状態で容易に取り外すことができる。また、クレーン等を使って第２蓄圧器を第１蓄圧器の上方から取り外すことができるため、例えば第２蓄圧器を水平方向にスライドさせて取り外す場合に比べて、作業スペースを小さくすることができる。

【0019】

前記蓄圧器ユニットは、前記タンクの圧力が前記低圧域と前記高圧域との間の圧力の範囲である中圧域である場合に使用される第３蓄圧器をさらに備えるのが好ましい。

【0020】

かかる構成によれば、３つの異なる圧力域で使用される３つの蓄圧器を用いて迅速なガスの供給が可能になる。

【0021】

前記蓄圧器ユニットに他の蓄圧器ユニットが接続されているのが好ましい。

【0022】

かかる構成によれば、大型の蓄圧器を用意する場合に比べてガスの需要量に応じて蓄えられるガスの量を容易に調整することができる。

【0023】

本発明の請求項９に係るガス供給システムは、タンク搭載装置のタンクへガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであって、ガスを貯留する蓄圧器ユニットと、ガスを前記蓄圧器ユニットに送出するガス送出部と、を備えており、前記蓄圧器ユニットは、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用される第１蓄圧器と、前記タンクの圧力が、前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に使用される第２蓄圧器とを備え、前記第１蓄圧器は、鋼製容器であり、前記第２蓄圧器は、鉄鋼材料とは異なる複合材料にて形成される複合容器であることを特徴とする。

【0024】

タンク搭載装置におけるタンクの圧力が低圧域内である場合には、蓄圧器から多くのガスが充填設備に送出されるため蓄圧器に作用する応力振幅が大きくなり、蓄圧器の疲労寿命が短くなり易い。一方、タンクの圧力が上記高圧域内である場合には、蓄圧器から充填設備へのガスの送出量が相対的に低減することから、蓄圧器に作用する応力振幅が小さくなり、蓄圧器の疲労寿命が短くなり難い。そこで、低圧域で使用される第１蓄圧器として、圧力変動に対して疲労しにくい鋼製容器が用いられることにより、第１蓄圧器の長寿命化を図ることができる。また、高圧域で使用される第２蓄圧器として、鋼製容器よりも安価である複合容器が用いられることにより、蓄圧器ユニットのコストの増大を抑制することができる。また、鋼製容器および複合容器を併用することにより、第１および第２蓄圧器の寿命の平滑化を図ることができ、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。

【0025】

本発明の水素ステーションは、充填設備と、前記充填設備に水素ガスを供給する上記のガス供給システムと、を備え、前記充填設備が水素ガスをタンク搭載装置である車両に充填することを特徴とする。

【0026】

かかる構成によれば、水素ガスを蓄圧器ユニットの蓄圧器にあらかじめ貯留しておき、必要に応じて燃料電池車などの車両へ送出して迅速な水素ガスの供給を可能にする。

【0027】

本発明の蓄圧器の寿命判定方法は、タンク搭載装置のタンクへガスを充填する充填設備にガスを供給するガス供給システムであり、ガス送出部と、少なくとも１個の蓄圧器を有し、前記ガス送出部から吐出されたガスを貯留する蓄圧器ユニットと、前記蓄圧器ユニットと前記ガス送出部との間を連通する導入流路を開閉する第１弁部材と、前記蓄圧器ユニットと前記充填設備との間を連通する導出流路を開閉する第２弁部材とを有するガス供給システムにおける蓄圧器の寿命を判定する方法であって、前記第１弁部材が閉じ且つ前記第２弁部材が開いた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力と前記第１弁部材が開き且つ前記第２弁部材が閉じた状態のときに前記蓄圧器に作用する応力との間の応力振幅を繰り返し取得する工程と、前記応力振幅を複数のグループに分類する工程と、各グループ毎の応力振幅の取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、前記蓄圧器の寿命を判定する工程とを含むことを特徴とする。

【0028】

本発明の蓄圧器の寿命判定方法では、蓄圧器に作用する応力の応力振幅の大きさに着目し、応力振幅の大きさごとに応力振幅の取得数を求めて蓄圧器の寿命判定に用いる。すなわち、蓄圧器におけるガスの貯留時および充填設備への供給時に当該蓄圧器に作用する応力の応力振幅をその大きさによって複数のグループに分類し、各グループ毎の応力振幅の取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、前記蓄圧器の寿命を判定する。これにより、蓄圧器に作用する応力の大きい応力振幅に起因する疲労寿命と小さい応力振幅に起因する疲労寿命とをそれぞれ個別に考慮しながら、蓄圧器の寿命をより適切に管理することができ、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。その結果、水素ステーションの管理コストを低減することができる。

【0029】

前記蓄圧器の寿命を判定する工程では、前記疲労度合いが所定の閾値以上になった場合に、その蓄圧器の寿命であると判定するのが好ましい。

【0030】

この寿命判定方法では、疲労度合いが所定の閾値以上になった場合に、その蓄圧器の寿命であると判定する。これにより、蓄圧器の使用環境などを考慮して閾値を適宜設定すれば、蓄圧器の寿命をより一層適切に管理することができ、蓄圧器の交換頻度をより低減することが可能である。

【0031】

本発明の請求項１３に係るガス供給システムの使用方法は、請求項１に記載のガス供給システムの使用方法であって、前記蓄圧器ユニットは、第１蓄圧器と、第２蓄圧器とを含んでおり、前記判定部は、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のそれぞれの残存寿命を前記疲労寿命から求め、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものを、前記タンクの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用し、前記タンクの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に、前記残存寿命が短いものを使用することを特徴とする。

【0032】

この使用方法では、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものが、上記低圧域にて使用される蓄圧器とされる。一方、タンクの圧力が上記高圧域内である場合には、蓄圧器から充填設備へのガスの送出量が相対的に低減することから、蓄圧器に作用する応力振幅が小さくなり、前記残存寿命が短いものが高圧域にて使用される蓄圧器とされる。その結果、蓄圧器の寿命を平滑化することができる。そして、蓄圧器の交換期間を長くすることができ、水素ステーションの管理コストをより低減することができる。

【0033】

本発明の請求項１４に係るガス供給システムの使用方法は、請求項１に記載のガス供給システムの使用方法であって、低圧域または当該低圧域よりも高い圧力の高圧域の少なくとも一方に、少なくとも２個の蓄圧器が使用され、前記少なくとも２個の蓄圧器のうち温度が低い蓄圧器が使用されるように、蓄圧器の温度に基づいて、使用する蓄圧器を切り換えることを特徴とする。

【0034】

この使用方法では、低圧域または高圧域のいずれか一方の同じ圧力域で用いられる少なくとも２個の蓄圧器のうち、温度が低いものが使用されるようにすれば、蓄圧器ユニットから送出されるガスの温度の上昇を抑制できる。これによって、ガスを充填設備に導入する前の予備冷却（プレクール）する場合のガスの冷却負荷を低減することができる。蓄圧器にガスの貯留および充填設備への供給が高頻度で行われる水素ステーションにおいて特に有効になる。

【発明の効果】

【0035】

本発明のガス供給システムおよび蓄圧器の寿命判定方法によれば蓄圧器の寿命を適切に管理することが可能になり、その結果、蓄圧器の長寿命化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の実施形態に係るガス供給システムを有する水素ステーションを示す図である。

【図2】図１の蓄圧器ユニットにおける蓄圧器の配置を示す説明図である。

【図3】図２の蓄圧器の拡大斜視図である。

【図4】蓄圧器の断面図である。

【図5】蓄圧器に作用する応力における応力振幅のグラフである。

【図6】本発明の実施形態に係る蓄圧器の寿命判定方法のフローチャートである。

【図7】本発明の変形例に係るガス供給システムにおける２個の低圧側蓄圧器を切り換えて使用する例を示す図である。

【図8】本発明の他の変形例に係るガス供給システムにおけるガス流路が短絡路を有する例を示す図である。

【図9】本発明のさらに他の変形例に係るガス供給システムにおける中圧側蓄圧器と高圧側蓄圧器が低圧側蓄圧器の上方に並んで配置された例を示す図である。

【図10】本発明のさらに他の変形例に係るガス供給システムにおける複数の蓄圧器ユニットを有する例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながらさらに詳細に説明する。

【0038】

図１は本発明の実施形態に係る水素ステーション１を示す図である。水素ステーション１は、ガス供給システム２と、充填設備であるディスペンサ３とを備える。ガス供給システム２は、ディスペンサ３に水素ガスを供給するシステムである。ディスペンサ３は、水素ガスをタンク搭載装置である車両ＢのタンクＣに充填する充填設備である。車両Ｂは、例えば燃料電池車である。この水素ステーション１では、水素ガスをガス供給システム２における後述の蓄圧器ユニット６の蓄圧器６１〜６３にあらかじめ貯留しておき、必要に応じてディスペンサ３を介して車両Ｂへ送出して迅速な水素ガスの供給を可能にする。

【0039】

ガス供給システム２は、蓄圧器ユニット６と、水素ガスを蓄圧器ユニット６に送出するガス送出部である圧縮機ユニット５と、ガス流路７と、弁ユニット８と、圧力検知部９と、制御部１０と、プレクールシステム１１とを備える。

【0040】

圧縮機ユニット５とディスペンサ３とはガス流路７を介して連通される。蓄圧器ユニット６および弁ユニット８は、ガス流路７の途中に配置される。ガス流路７内にはディスペンサ３に向かって水素ガスが流される。プレクールシステム１１は、ディスペンサ３から車両ＢのタンクＣへ充填される直前の水素ガスを冷却する。プレクールシステム１１は、たとえば熱交換器を備えており、水素ガスと冷媒（ブライン等）との間で熱交換することによりディスペンサ３から車両ＢのタンクＣへ充填される直前の水素ガスを冷却する。

【0041】

圧縮機ユニット５は、例えば往復動圧縮機などからなり、駆動部５１と、圧縮部５２とを備える。圧縮部５２はピストンとシリンダとを有し、駆動部５１の動力によりピストンが駆動されてシリンダ内にてガス導入路１３から送られてきた水素ガスが圧縮される。圧縮された水素ガスは、ガス流路７を介して蓄圧器ユニット６へ送出される。

【0042】

図１に示す蓄圧器ユニット６は、３個の蓄圧器（第１蓄圧器６１、第２蓄圧器６２、第３蓄圧器６３）を備える。各蓄圧器６１〜６３には、圧縮機ユニット５から吐出された水素ガスが貯留される。

【0043】

これら３個の蓄圧器６１〜６３については、所定の充填プロトコルに従って燃料電池車ＢのタンクＣに水素ガスを急速充填できるように、タンクＣ内に充填されている水素ガスの圧力の大きさによって使用される蓄圧器が異なっている。

【0044】

すなわち、第１蓄圧器６１は、タンクＣの圧力（すなわち、タンクＣ内に充填されている水素ガスの圧力）が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用される。以下、第１蓄圧器６１を「低圧側蓄圧器６１」と呼ぶ。

【0045】

第２蓄圧器６２は、タンクＣの圧力が、前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に使用される。以下、第２蓄圧器６２を「高圧側蓄圧器６２」と呼ぶ。

【0046】

第３蓄圧器６３は、タンクの圧力が前記低圧域と前記高圧域との間の圧力の範囲である中圧域である場合に使用される。以下、第３蓄圧器６３を「中圧側蓄圧器６３」と呼ぶ。

【0047】

例えば、低圧側蓄圧器６１は、タンクＣの圧力が圧力範囲０〜５０ＭＰａの場合に使用され、中圧側蓄圧器６３は、タンクＣの圧力が圧力範囲５０〜６０ＭＰａの場合に使用され、高圧側蓄圧器６２は、タンクＣの圧力が圧力範囲６０〜７０ＭＰａの場合に使用されるが、これらの圧力範囲は使用条件等を考慮して適宜設定される。

【0048】

各蓄圧器６１〜６３は、例えば、両端が閉じた円筒形状の密閉された耐圧性の高い容器（図３参照）からなる。

【0049】

充填プロトコルに従って水素ガスを車両ＢのタンクＣへ急速に充填するためには、本実施形態のように複数の蓄圧器を利用することが好ましいが、これらの蓄圧器として、鉄鋼材料を含む鋼製容器と比較して安価な複合容器（例えば、炭素繊維およびアルミニウムなどの複数の材料からなる容器）が利用されることが考えられる。しかしながら、車両ＢにおけるタンクＣの圧力が低圧域内である場合には、低圧側蓄圧器６１から多くの水素ガスがディスペンサ３に供給されるため低圧側蓄圧器６１に作用する応力振幅が大きくなり、低圧側蓄圧器６１の疲労寿命が短くなり易い。一方、タンクＣの圧力が上記高圧域内である場合には、高圧側蓄圧器６２からディスペンサ３への水素ガスの供給量が相対的に低減することから、高圧側蓄圧器６２に作用する応力振幅が小さくなり、高圧側蓄圧器６２の疲労寿命が短くなり難い。

【0050】

そこで、本実施形態では、低圧域で用いられる低圧側蓄圧器６１（第１蓄圧器）としては、圧力変動による疲労がしにくい鉄鋼材料からなる鋼製容器が用いられ、当該低圧域よりも高圧の高圧域で用いられる高圧側蓄圧器６２（第２蓄圧器）としては、比較的安価な複合容器が用いられている。また、本実施形態では、タンクＣの圧力が前記低圧域と前記高圧域との間の圧力の範囲である中圧域である場合に使用される中圧側蓄圧器６３（第３蓄圧器）としても、比較的安価な複合容器が用いられている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、中圧側蓄圧器６３として、鋼製容器が用いられてもよい。

【0051】

複合容器は、鉄鋼材料と異なる複数の材料である複合材料を含む容器であり、例えば、上記のように炭素繊維およびアルミニウムのなどの複数の材料からなる安価な耐圧容器である。具体的には、複合容器は、アルミライナ（すなわち、アルミニウム製の容器本体部分）の外周面に炭素繊維が巻かれることによって形成される。

【0052】

図２に示されるように、低圧側蓄圧器６１、中圧側蓄圧器６３、および高圧側蓄圧器６２は、それぞれフレーム６５〜６７に囲まれた状態で、使用される圧力域が低い方から順に下から積層された状態で配置されている。したがって、複合容器からなる中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２は、鋼製容器からなる低圧側蓄圧器６１の上方に位置するように配置される。

【0053】

これらのフレーム６５〜６７は、各蓄圧器６１〜６３をそれぞれ収容可能な矩形断面を有する中空枠体であり、例えば柱状の鋼材を組み合わせて製造される。以下、低圧側蓄圧器６１（第１蓄圧器）を囲むフレームを「低圧側フレーム６５」（第１フレーム）、中圧側蓄圧器６３（第３蓄圧器）を囲むフレームを「中圧側フレーム６７」（第３フレーム）、高圧側蓄圧器６２（第２蓄圧器）を囲むフレームを「高圧側フレーム６６」（第２フレーム）と呼ぶ。

【0054】

中圧側フレーム６７および高圧側フレーム６６は、低圧側フレーム６５から上方に分離可能に当該低圧側フレーム６５の上に積層されている。また、高圧側フレーム６６は、中圧側フレーム６７から上方に分離可能に当該中圧側フレーム６７の上に積層されている。低圧側フレーム６５と中圧側フレーム６７との連結、および中圧側フレーム６７と高圧側フレーム６６との連結は、それぞれボルトおよびナットなどの締結部材を用いて行われる。

【0055】

なお、上記の各蓄圧器６１〜６３は、図３に示されるように、放熱のためにヒートシンク１４が取り付けられていてもよい。ヒートシンク１４は、例えば、熱伝導性の高い複数の金属板が各蓄圧器６１〜６３の外周面に放射状に配置された構成を有するが、放熱性を有していれば他の形態であってもよい。

【0056】

ガス流路７は、各蓄圧器６１〜６３と圧縮機ユニット５との間を連通する導入流路７１と、各蓄圧器６１〜６３とディスペンサ３との間を連通する導出流路７２とを有する。導入流路７１および導出流路７２はそれぞれ、各蓄圧器６１〜６３の近傍で３本に分岐して、各蓄圧器６１〜６３に接続されている。本実施形態では、各蓄圧器６１〜６３がそれぞれ１つの接続口を有し、当該接続口に導入流路７１および導出流路７２が接続されるために、これら導入流路７１および導出流路７２は、各蓄圧器６１〜６３近傍で合流しているが、本発明はこれに限定されるものではない。他の例として、例えば、導入流路７１および導出流路７２は、各蓄圧器６１〜６３に別個に設けられた２つの接続口にそれぞれ接続されてもよい。

【0057】

弁ユニット８は、各蓄圧器６１〜６３ごとに導入側および導出側の流路を個別に開閉するために、複数の第１弁部材８１および第２弁部材８２を備える。具体的には、第１弁部材８１は、導入流路７１における各蓄圧器６１〜６３に接続される分岐部分にそれぞれ配置され、各蓄圧器６１〜６３と圧縮機ユニット５との間を連通する導入流路７１を開閉する。第２弁部材８２は、導出流路７２における各蓄圧器６１〜６３に接続される分岐部分にそれぞれ配置され、各蓄圧器６１〜６３とディスペンサ３との間を連通する導出流路７２を開閉する。

【0058】

また、導入流路７１の第１弁部材８１の上流側（図１の第１弁部材８１に対する右側）には、水素ガスの逆流を阻止する逆止弁１２が設けられている。これにより、導入流路７１から各蓄圧器６１〜６３への水素ガスの導入を許容しながらその逆の流れを規制することが可能である。また、導出流路７２における第２弁部材８２の下流側（図１の第２弁部材８２に対する右側）にも逆止弁１２が設けられているので、各蓄圧器６１〜６３から導出流路７２への水素ガスの導出を許容しながらその逆の流れを規制することが可能である。

【0059】

圧力検知部９は、圧力センサであり、各蓄圧器６１〜６３に接続される水素ガスの流路部分に取り付けられる。圧力検知部９により各蓄圧器６１〜６３の内部の圧力を検知する。なお、圧力検知部として、各蓄圧器６１〜６３の外周面にひずみゲージを貼り付けてもよい。この場合、ひずみゲージで測定された各蓄圧器６１〜６３の外周面のひずみの大きさを用いて、各蓄圧器６１〜６３の圧力振幅を求めることが可能である。

【0060】

制御部１０は、圧縮機ユニット５、弁ユニット８、およびプレクールシステム１１を制御する。また、制御部１０は、各蓄圧器６１〜６３に作用する応力の変動の回数に基づいて蓄圧器６１〜６３の寿命を判定するために、水素ガスの貯留時およびディスペンサ３への供給時に各蓄圧器６１〜６３に作用する応力に関する応力振幅を取得する取得部１０ａと、当該応力振幅を分類する分類部１０ｂと、各蓄圧器６１〜６３の寿命を判定する判定部１０ｃを備える。

【0061】

取得部１０ａは、各蓄圧器６１〜６３からディスペンサ３への水素ガスの供給時に各蓄圧器６１〜６３に作用する応力と各蓄圧器６１〜６３への水素ガスの貯留時に各蓄圧器６１〜６３に作用する応力との間の応力振幅を繰り返し取得する。

【0062】

具体的には、取得部１０ａは、水素ガスの貯留完了時（すなわち、第２弁部材８２が閉状態において第１弁部材８１が開状態から閉状態に移行したとき）から次の水素ガスのディスペンサ３への供給完了時（すなわち、第１弁部材８１が閉状態において第２弁部材８２が開状態から閉状態に移行したとき）までの間にその都度各蓄圧器６１〜６３の応力振幅を取得する。なお、取得部１０ａは、水素ガスの供給完了時から水素ガスの貯留完了時までの間にその都度応力振幅を取得してもよい。

【0063】

分類部１０ｂは、取得された応力振幅をその大きさによって複数のグループに分類する。

【0064】

判定部１０ｃは、各グループ毎に応力振幅が取得された数である取得数をそれぞれ計数し、各グループ毎の当該取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して得られる疲労度合いに基づいて、各蓄圧器６１〜６３の寿命を判定する。

【0065】

以上のように構成された制御部１０は、以下の手順で各蓄圧器６１〜６３の寿命を判定する。まず、取得部１０ａは、以下のようにして、応力振幅を所定の期間内に繰り返し取得する。

【0066】

具体的には、以下のようにして、各蓄圧器６１〜６３の応力振幅Δσ_ｉを圧力変動ΔＰから求める。

【0067】

まず、図４に示されるように、円筒容器からなる各蓄圧器６１〜６３における内部圧力をＰとした場合、圧力変動ΔＰは、以下の式１のように求められる。
ΔＰ＝Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ（式１）
ここで、
Ｐｍａｘ：圧縮機ユニット５から各蓄圧器６１〜６３への貯留が完了した時点における各蓄圧器６１〜６３内部の圧力（すなわち、第２弁部材８２が閉状態において、第１弁部材８１が開状態から閉状態に移行したときの内部圧力）であり、
Ｐｍｉｎ：各蓄圧器６１〜６３からディスペンサ３への供給が完了した時点における各蓄圧器６１〜６３内部の圧力（すなわち、第１弁部材８１が閉状態において、第２弁部材８２が開状態から閉状態に移行したとき内部の圧力）である。

【0068】

一方、各蓄圧器６１〜６３の内径をｄ、外径をＤとした場合、内部圧力Ｐのときの各蓄圧器６１〜６３で発生する最大応力σは、Ｋ（＝Ｄ／ｄ）を用いて表すと、
σ＝（（Ｋ^２＋１）／（Ｋ^２−１）＋１）×Ｐ （式２）
のように表される。

【0069】

この式２のＰに上記の圧力変動ΔＰを適用して、応力振幅Δσ_ｉを求めれば、以下の式３のようになる。
Δσ_ｉ＝（（Ｋ^２＋１）／（Ｋ^２−１）＋１）×ΔＰ （式３）
なお、平均応力を加味した補正項を考慮してΔσ_ｉが決定されてもよい。

【0070】

ついで、分類部１０ｂは、応力振幅Δσ_ｉをその大きさによって複数のグループに分類する。

【0071】

判定部１０ｃは、所定の期間における応力振幅の取得数ｎ_ｉを各グループごとに計数する。

【0072】

ここで、グループの数および各グループに含まれる応力振幅Δσ_ｉの大きさの範囲は、所定の期間の長さや各蓄圧器６１〜６３に作用する圧力変動ΔＰの大きさなどによって適宜設定される。例えば、図５に示されるように、所定の期間Ｔの間に、車両ＢのタンクＣが空の状態から水素ガスの最大の充填量になるまでフル充填した場合にはΔσ_１のように大きな応力振幅が発生する。タンクＣが例えば水素ガスが半分残っている状態から最大の充填量になるまで充填した場合にはΔσ_２のように小さな応力振幅が発生する。判定部１０ｃでは、所定の期間Ｔの間における応力振幅Δσ_１の取得数ｎ_１と応力振幅Δσ_２の取得数ｎ_２を個別に計数する。

【0073】

そして、判定部１０ｃは、各グループ毎の応力振幅Δσ_ｉの取得数ｎ_ｉを当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数Ｎ_ｉで割った数値であるｎ_ｉ／Ｎ_ｉを各グループごとに求める。

【0074】

ここで、グループを代表する応力振幅としては、例えば、各グループにおける応力振幅の中央値又は平均値が用いられるが、他の基準で代表となる応力振幅を設定してもよい。

【0075】

さらに、判定部１０ｃは、各グループごとに求められた数値ｎ_ｉ／Ｎ_ｉを合計して疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉを求める。疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉの値が所定の閾値以上になった場合には、判定部１０ｃは、各蓄圧器６１〜６３の寿命であると判定する。閾値を例えば１とした場合、以下の式４のようになったときに各蓄圧器６１〜６３の寿命になったと判定する。

【0076】

【数4】

【0077】

応力σ_ｉに対する一定応力振幅試験の寿命がＮ_ｉであるとき、変動応力中でσ_ｉがｎ_ｉ回繰り返されたときのσ_ｉによる疲労損傷の度合いを示す値は、繰り返し数比としてｎ_ｉ／Ｎ_ｉで与えられる。また各応力レベルについての疲労損傷は、各応力レベルごとに独立で、線形に加算されるものとして、そのｎ_ｉ／Ｎ_ｉの合計である疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉによって表される。したがって、式４のように表すことが可能である。この疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉが所定の閾値、たとえば１になったとき、すなわち、Σｎ_ｉ／Ｎ_ｉ＝１になったときに蓄圧器が破断すると考えられる。

【0078】

なお、閾値は、理論的には１になるが、測定条件に応じて閾値は適宜変更してもよく、例えば１未満の値などに設定されてもよい。

【0079】

つぎに、上記の水素ステーション１を用いた車両Ｂへの水素ガスの充填方法を説明する。

【0080】

図１に示す車両ＢのタンクＣに水素ガスが充填される際には、予め、ガス導入路１３を介してガス供給源（図示せず）から送られた水素ガスが圧縮機ユニット５によって圧縮された後、弁ユニット８の第２弁部材８２を閉じた状態で第１弁部材８１を開けることにより、蓄圧器ユニット６に送出され、各蓄圧器６１〜６３にそれぞれの圧力域に応じた圧力に調整された水素ガスが貯留される。具体的には、低圧側蓄圧器６１（圧力範囲０〜５０ＭＰａ）には、５０ＭＰａの圧力で水素ガスが貯留され、中圧側蓄圧器６３（圧力範囲５０〜６０ＭＰａ）には、６０ＭＰａの圧力で水素ガスが貯留され、高圧側蓄圧器６２（圧力範囲６０〜７０ＭＰａ）には、７０ＭＰａの圧力で水素ガスが貯留される。

【0081】

そして、車両Ｂが水素ステーション１に搬入されると、弁ユニット８の第１弁部材８１を閉じた状態で第２弁部材８２を開けることにより、蓄圧器ユニット６からディスペンサ３に水素ガスが供給されるとともに、ディスペンサ３が所定の充填プロトコルに従って車両ＢのタンクＣへ水素ガスを充填する。

【0082】

このとき、蓄圧器ユニット６では、まず低圧側蓄圧器６１（圧力範囲０〜５０ＭＰａ）からディスペンサ３へ水素ガスが供給される。ディスペンサ３は、車両ＢのタンクＣ内の圧力を間接的に測定し、タンクＣと低圧側蓄圧器６１との間の圧力差が所定値以下となったと判断すると、ガス供給システム２に対して低圧側蓄圧器６１からの水素ガスの供給を停止する指示を送る。

【0083】

続いて、ガス供給システム２が中圧側蓄圧器６３（圧力範囲５０〜６０ＭＰａ）を開放し、ディスペンサ３に水素ガスが供給される。これによりディスペンサ３（あるいは中圧側蓄圧器６３）と車両ＢのタンクＣとの間の圧力差が回復し、タンクＣへ充填される水素ガスの流量が確保される。車両ＢのタンクＣの圧力が上昇し、中圧側蓄圧器６３とタンクＣとの間の圧力差が所定値以下となったとディスペンサ３が判断すると、ガス供給システム２は中圧側蓄圧器６３からの水素ガスの供給を停止するとともに、さらに高圧側蓄圧器６３（圧力範囲６０〜７０ＭＰａ）を開放して水素ガスが供給される。これにより、ディスペンサ３とタンクＣとの間の圧力差が確保され、十分な量の水素ガスが充填される。タンクＣの圧力が設定値になったと判断されると、ガス供給システム２からの水素ガスの供給が停止される。

【0084】

以上のように、ガス供給システム２は、車両ＢのタンクＣの３つの圧力領域に応じて低圧側蓄圧器６１（圧力範囲０〜５０ＭＰａ）、中圧側蓄圧器６３（圧力範囲５０〜６０ＭＰａ）、および高圧側蓄圧器６２（圧力範囲６０〜７０ＭＰａ）を切り替えることにより、ディスペンサ３が充填プロトコルに従って効率よく水素ガスをタンクＣに充填することが可能となる。

【0085】

つぎに、各蓄圧器６１〜６３の寿命を判定する方法について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。

【0086】

まず、制御部１０の取得部１０ａは、上記のように、圧力変動ΔＰに基づいて、（式３）に従って、各蓄圧器６１〜６３における応力振幅Δσ_ｉを求める（ステップＳ１）。

【0087】

ついで、分類部１０ｂは、応力振幅Δσ_ｉをその大きさによって複数のグループに分類する（ステップＳ２）。

【0088】

判定部１０ｃは、上記のように所定の期間における各グループごとに応力振幅の取得数ｎ_ｉをカウントする（ステップＳ３）。

【0089】

ついで、判定部１０ｃは、上記のように、各グループ毎の応力振幅Δσ_ｉの取得数ｎ_ｉを当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数Ｎ_ｉで割った数値であるｎ_ｉ／Ｎ_ｉを各グループごとに求める（ステップＳ４）。

【0090】

ついで、判定部１０ｃは、上記のように、ｎ_ｉ／Ｎ_ｉを合計して疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉを求める（ステップＳ５）。

【0091】

その後、判定部１０ｃは、上記のように、Σｎ_ｉ／Ｎ_ｉの値が所定の閾値Ａ以上になったか否かを判定し（ステップＳ６）、Σｎ_ｉ／Ｎ_ｉの値が所定の閾値Ａ以上である場合には、該当する蓄圧器６１〜６３は寿命であると判定し（ステップＳ７）、そうでない場合は一寿命ではないと判定する（ステップＳ８）。

【0092】

以上のようにして、判定部１０ｃは、蓄圧器６１〜６３に作用する応力の応力振幅の大きさごとに疲労寿命の評価値であるｎ_ｉ／Ｎ_ｉを個別に求めた後に当該ｎ_ｉ／Ｎ_ｉを足し合わせて疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉを求めることにより、蓄圧器６１〜６３の寿命を正確に判定することが可能である。

【0093】

（作用効果）
（１）
本実施形態のガス供給システム２および蓄圧器の疲労判定方法では、各蓄圧器６１〜６３に作用する応力の応力振幅Δσ_ｉの大きさに着目し、応力振幅Δσ_ｉの大きさごとに応力振幅Δσ_ｉの取得数ｎ_ｉを求めて各蓄圧器６１〜６３の寿命判定に用いる。すなわち、分類部１０ｂは、各蓄圧器６１〜６３における水素ガスの貯留時およびディスペンサ３への供給時に当該蓄圧器６１〜６３に作用する応力の応力振幅Δσ_ｉをその大きさによって複数のグループに分類する。ついで、判定部１０ｃは、各グループ毎の応力振幅Δσ_ｉの取得数と当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数とから得られる値をグループ毎に合計して疲労度合いを求める。疲労度合いは、具体的には、各グループ毎に得られている応力振幅Δσ_ｉの取得数ｎ_ｉを、各グループで代表する応力振幅Δσ_ｉに対応する破壊繰り返し数Ｎ_ｉで割ることによって得られる値ｎ_ｉ／Ｎ_ｉをすべてのグループについて足し合わせて求められる。判定部１０ｃは、疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉに基づいて、各蓄圧器６１〜６３の寿命を判定する。これにより、各蓄圧器６１〜６３に作用する応力の大きい応力振幅に起因する疲労寿命と小さい応力振幅に起因する疲労寿命とをそれぞれ個別に考慮しながら、各蓄圧器６１〜６３の寿命をより適切に管理することができ、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。その結果、水素ステーション１の管理コストを低減することができる。

【0094】

なお、本実施形態では、蓄圧器ユニットが３個の蓄圧器６１〜６３を備えた例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも１個の蓄圧器を有していれば、蓄圧器の寿命を適切に管理して、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。

【0095】

（２）
タンクＣの圧力が低圧域内である場合には、低圧側蓄圧器６１（第１蓄圧器）から多くのガスがディスペンサ３に供給されるため低圧側蓄圧器６１に作用する応力振幅が大きくなり、低圧側蓄圧器６１の疲労寿命が短くなり易い。一方、タンクＣの圧力が上記高圧域内である場合には、高圧側蓄圧器６２（第２蓄圧器）からディスペンサ３への水素ガスの供給量が相対的に低減することから、高圧側蓄圧器６２に作用する応力振幅が小さくなり、高圧側蓄圧器６２の疲労寿命が短くなり難い。そこで、本実施形態のガス供給システム２では、低圧域で使用される低圧側蓄圧器６１（第１蓄圧器）として、高耐久性を有する鋼製容器が用いられることにより、低圧側蓄圧器６１の長寿命化を図ることができる。また、高圧域で使用される高圧側蓄圧器６２（第２蓄圧器）として、鋼製容器よりも安価である複合容器が用いられることにより、蓄圧器ユニット６のコストの増大を抑制することができる。また、鋼製容器および複合容器を併用することにより、低圧側蓄圧器６１および高圧側蓄圧器６２の寿命の平滑化を図ることができ、蓄圧器の交換頻度を低減することが可能である。

【0096】

（３）
本実施形態のガス供給システム２では、蓄圧器ユニット６がタンクＣの圧力が前記低圧域と前記高圧域との間の圧力の範囲である中圧域である場合に使用される中圧側蓄圧器６３（第３蓄圧器）をさらに備えているので、３つの異なる圧力域で使用される蓄圧器、すなわち、低圧側蓄圧器６１、中圧側蓄圧器６３、および高圧側蓄圧器６２を用いて迅速なガスの供給が可能になる。

【0097】

また、中圧側蓄圧器６３として、鋼製容器よりも安価である複合容器が用いられることにより、３つの異なる圧力域で使用される３本の蓄圧器６１〜６３を備えた蓄圧器ユニット６であっても、当該蓄圧器ユニット６コストの増大を抑制することが可能である。

【0098】

なお、上記実施形態では、中圧側蓄圧器６３を備えた蓄圧器ユニット６が示されているが、中圧側蓄圧器６３は省略してもよい。

【0099】

（４）
本実施形態のガス供給システム２では、鋼製容器よりも比較的寿命が短い複合容器である中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２を第１ユニット６０側の低圧側蓄圧器６１よりも上方に配置しておくことにより、仮に複合容器からなる中圧側蓄圧器６３または高圧側蓄圧器６２を交換する必要が生じた場合であっても、作業者はこれらの蓄圧器６２、６３に容易にアクセスして交換作業を行うことができる。

【0100】

（５）
本実施形態のガス供給システム２では、中圧側蓄圧器６３を囲む中圧側フレーム６７（第３フレーム）および高圧側蓄圧器６２を囲む高圧側フレーム６６（第２フレーム）が低圧側蓄圧器６１を囲む低圧側フレーム６５（第１フレーム）の上方に分離可能に積層されているので、中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２をそれぞれフレーム６７、６６に囲まれた状態で容易に取り外すことができる。また、クレーン等を使って中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２を低圧側蓄圧器６１の上方から取り外すことができるため、例えばこれら中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２を水平方向にスライドさせて取り外す場合に比べて、作業スペースを小さくすることができる。

【0101】

（他の実施形態についての説明）
（Ａ）
上記実施形態のガス供給システム２では、蓄圧器ユニット６は、３個の蓄圧器６１〜６３を備え、各蓄圧器６１〜６３が使用される圧力域があらかじめ設定されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0102】

例えば、本発明の他の実施形態として、蓄圧器ユニットが複数の蓄圧器を備え、いずれか１つの蓄圧器が使用される構成を有するガス供給システムにおいて、車両ＢのタンクＣの圧力が低圧域内である場合には、そのときに使用される蓄圧器から多くの水素ガスがディスペンサ３に供給されるため蓄圧器に作用する応力振幅が大きくなり、蓄圧器が疲労しやすい。そこで、本発明の変形例として、例えば、複数の蓄圧器についての残存寿命を上記の蓄圧器の寿命管理法を利用して求め、当該残存寿命に応じて低圧域で用いられる蓄圧器を決定してもよい。具体的には、蓄圧器ユニット６は、複数の蓄圧器として、例えば、第１蓄圧器と、第２蓄圧器とを含み、第１蓄圧器および第２蓄圧器のうちの一方が低圧域に用いられ、他方が当該低圧域よりも高い圧力の高圧域で用いられるようにすればよい。このような変形例では、第１蓄圧器および第２蓄圧器は、例えばすべて同じ複合容器（または鋼製容器）を用いてもよい。

【0103】

この変形例では、判定部１０ｃは、第１蓄圧器および第２蓄圧器のそれぞれのΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉの値を求め、さらに、前記Σｎ_ｉ／Ｎ_ｉの値に基づいて当該第１蓄圧器および第２蓄圧器の残存寿命をそれぞれ求める。そして、第１蓄圧器および第２蓄圧器のうちの残存寿命が長いものが、車両ＢのタンクＣの圧力が所定の低圧の範囲である低圧域内である場合に使用される。一方、タンクＣの圧力が前記低圧域よりも幅が狭い所定の高圧の範囲である高圧域内である場合に、前記残存寿命が短いものが高圧域で使用される。この構成によれば、前記第１蓄圧器および前記第２蓄圧器のうちの前記残存寿命が長いものが、上記低圧域にて使用される蓄圧器とされる。一方、タンクＣの圧力が上記高圧域内である場合には、蓄圧器からディスペンサ３（充填設備）への水素ガスの供給量が相対的に低減することから、蓄圧器に作用する応力振幅が小さくなり、前記残存寿命が短いものが高圧域にて使用される蓄圧器とされる。その結果、蓄圧器の寿命を平滑化することができる。そして、蓄圧器の交換期間を長くすることができ、水素ガスステーション１の管理コストをより低減することができる。

【0104】

（Ｂ）
なお、複数の蓄圧器は、３個以上であってもよく、その場合も、残存寿命が最も長いものが、車両ＢのタンクＣの圧力が低圧域内である場合に使用されるようにすればよい。

【0105】

上記実施形態のガス供給システム２では、蓄圧器ユニット６は、使用される圧力域ごとすなわち、低圧側、中圧側、高圧側にそれぞれ１個ずつの蓄圧器を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明のさらに他の実施形態として、図７に示されるように、いずれかの圧力域において複数の蓄圧器（例えば、低圧域において、２個の低圧側蓄圧器６１）を備え、各蓄圧器の温度に応じて使用する蓄圧器を使い分けるようにしてもよい。

【0106】

この図７の例では、各蓄圧器６１の外周面等の温度検知に適した場所には、温度検知部１５が取り付けられている。そして、第１弁部材８１および第２弁部材８２と２個の低圧側蓄圧器６１との間には、２個の低圧側蓄圧器６１のいずれかに水素ガスの流路を切り換える切換部１６が設けられている。切換部１６は、制御部１０によって切換制御される。

【0107】

制御部１０は、複数の蓄圧器６１のうち温度が低い蓄圧器６１が使用されるように、複数の蓄圧器６１の温度に基づいて使用する蓄圧器６１を切り換えるように切換部１６を制御する。具体的には、温度検知部１５が低圧側蓄圧器６１の温度を検知し、制御部１０は、当該２個の低圧側蓄圧器６１のうち温度が低い方へ水素ガスの流路を切り換えるように、切換部１６を制御する。これにより、２つの低圧側蓄圧器６１のうち、温度が低いものが選択されて使用されるので、蓄圧器ユニット６からディスペンサ３に供給されるガスの温度の上昇を抑制するので、プレクールシステム１１における水素ガスの冷却負荷を低減することができる。また、温度が高くなった低圧側蓄圧器６１は、使用されない間に外気へ放熱されて自然冷却され、とくに図３のヒートシンク１４を用いることによって効率よく冷却される。

【0108】

なお、この変形例の場合、低圧側蓄圧器６１は少なくとも２個あればよく、３個以上であってもよい。

【0109】

（Ｃ）
本発明のさらに他の実施形態として、図８に示すように、ガス供給システム２が流路７３を介して圧縮機ユニット５からディスペンサ３へ水素ガスを直接供給できるようにしてもよい。この図８に示されるガス供給システム２では、圧縮機ユニット５からディスペンサ３へ通じる流路７３の途中には、分岐路７４を介して蓄圧器６１が連通する。流路７３における分岐路７４よりも上流側および下流側には、閉鎖弁１７、１８が設けられている。また、分岐路７４の途中にも閉鎖弁８３が設けられている。

【0110】

この図８に示されるガス供給システム２では、圧縮機ユニット５からディスペンサ３への水素ガスの供給が不足しているときは蓄圧器６１から水素ガスが補われ、水素ガスが足りているときは、蓄圧器６１に水素ガスが貯留される。蓄圧器６１内部に水素ガスが十分に貯留されているときは、閉鎖弁８３は閉められる。本システムであっても、寿命判定方法を用いることにより、蓄圧器の寿命管理を適切に行うことが可能である。

【0111】

（Ｄ）
上記実施形態のガス供給システム２では、蓄圧器ユニット６は、図２に示されるように、低圧側蓄圧器６１、中圧側蓄圧器６３、高圧側蓄圧器６２が下から順に積層された３層の積層構造になっているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明のさらに他の実施形態として、図９に示されるように、鋼製容器からなる低圧側蓄圧器６１の上方に、それぞれ複合容器からなる中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２を横に並べて配置してもよい。この場合も、中圧側蓄圧器６３を囲む中圧側フレーム６７および高圧側蓄圧器６２を囲む高圧側フレーム６６は、低圧側蓄圧器６１を囲む低圧側フレーム６５に対して分離可能にボルトなどで連結されていればよい。さらに、中圧側フレーム６７および高圧側フレーム６６も互いに分離可能に連結されていればよい。これにより、当該中圧側蓄圧器６３および高圧側蓄圧器６２の交換が非常に容易になる。

【0112】

（Ｅ）
上記の実施形態のガス供給システム２は、１つの蓄圧器ユニット６を備えた構成になっているが、本発明のさらに他の実施形態として、図１０に示されるように、蓄圧器ユニット６Ａに対して他の蓄圧器ユニット６Ｂが接続されていてもよい。

【0113】

蓄圧器ユニット６Ａ，６Ｂは、上記実施形態と同様に、低圧側蓄圧器６１、中圧側蓄圧器６３、および高圧側蓄圧器６２を備えている。蓄圧器ユニット６Ｂの蓄圧器６１〜６３はそれぞれ、導出流路７２における蓄圧器ユニット６Ａの蓄圧器６１〜６３と第２弁部材８２との間の部位に接続される。なお、図１０では、図１の導入流路７１および第１弁部材８１は簡略化のため省略しているが、蓄圧器ユニット６Ｂの蓄圧器６１〜６３はそれぞれ、導入流路７１における蓄圧器ユニット６Ａの蓄圧器６１〜６３と第１弁部材８１との間の部位に接続される。複数の蓄圧器ユニット６Ａ、６Ｂを用意することにより、大型の１つの蓄圧器ユニットを用意する場合に比べて、水素ガスの需要量に応じて蓄えられる水素ガスの量を容易に調整することができる。

【0114】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0115】

例えば、上記実施形態では、疲労度合いの一例として、各グループ毎に得られている応力振幅Δσ_ｉの取得数ｎ_ｉを、各グループで代表する応力振幅Δσ_ｉに対応する破壊繰り返し数Ｎ_ｉで割ることによって得られる値ｎ_ｉ／Ｎ_ｉをすべてのグループについて足し合わせた疲労度合いΣｎ_ｉ／Ｎ_ｉを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明では、疲労度合いは、各グループ毎の応力振幅Δσ_ｉの取得数ｎ_ｉと当該グループを代表する応力振幅に対応する破壊繰り返し数Ｎ_ｉとから得られる値をグループ毎に合計して得られるものであればよく、他の計算式で得られる疲労度合いであってもよい。例えば、本発明のさらに他の実施形態として、各グループごとに重み付けなどの目的のために所定の係数ｋ_ｉを設定しておき、Σ（ｎ_ｉ／Ｎ_ｉ）×ｋ_ｉを疲労度合いとしてもよい。

【0116】

上記実施形態では、蓄圧器ユニット６にガスを送出するガス送出部の一例として圧縮機ユニット５を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガスを送出できるものであれば種々の装置をガス送出部として用いることが可能である。例えば、水を電気分解して水素ガスを発生させる水電解装置を、ガス送出部として用いることも可能である。さらに、液化水素から水素ガスを生成する装置をガス送出部として用いることも可能である。

【符号の説明】

【0117】

１ 水素ステーション
２ ガス供給システム
３ ディスペンサ（充填設備）
５ 圧縮機ユニット
６ 蓄圧器ユニット
８ 弁ユニット
９ 圧力検知部
１０ 制御部
１０ａ 取得部
１０ｂ 分類部
１０ｃ 判定部
１１ プレクールシステム
６１ 低圧側蓄圧器（第１蓄圧器）
６２ 高圧側蓄圧器（第２蓄圧器）
６３ 中圧側蓄圧器（第３蓄圧器）
６５ 低圧側フレーム（第１フレーム）
６６ 高圧側フレーム（第２フレーム）
６７ 中圧側フレーム（第３フレーム）
８１ 第１弁部材
８２ 第２弁部材
Ｂ 車両
Ｃ タンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】