(57)【要約】【課題】  タンクに十分な高圧水素ガスを効率的に充填することができるサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムを提供する。【解決手段】  サイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムにおいて、複数の高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２を２つのブロックＡ，Ｂに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、供給側の移動式充填設備４から前記２つのブロックＡ，Ｂ中の第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２へ高圧水素ガスを供給し、前記第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２から前記２つのブロックＡ，Ｂ中の第２のブロックＢの高圧水素ガスタンクＢ１，Ｂ２へ前記高圧水素ガスを配管移送し、この配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２と前記供給側の移動式充填設備４との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２に前記高圧水素ガスを更に充填する。【選択図】  図１
2011033146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の高圧水素ガスタンクを複数のブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、
（ｂ）供給側の移動式充填設備から前記複数のブロック中の第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、
（ｃ）前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから前記複数のブロック中の第２のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、
（ｄ）該配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填することを特徴とするサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システム。
【請求項２】
（ａ）複数の高圧水素ガスタンクを複数のブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、
（ｂ）供給側の移動式充填設備から第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、
（ｃ）前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから第２のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、
（ｄ）該配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填をすることを特徴とするサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システム。
【請求項３】
（ａ）複数の高圧水素ガスタンクを４つのブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、
（ｂ）供給側の移動式充填設備から第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、
（ｃ）前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから第２のブロックの前記高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、
（ｄ）該配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填し、
（ｅ）前記供給側の移動式充填設備から前記第１及び第２ブロックと直列に配置された第３のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを供給し、
（ｆ）前記第３のブロックの高圧水素ガスタンクから前記第１及び第２ブロックと直列に配置された第４のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、
（ｇ）該配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第３のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第３のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填することを特徴とするサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧水素ガス充填システムは、以下のように構成されている。
図５は従来の高圧水素ガス充填システムの模式図である。
図５において、１００は供給側の移動式充填設備であり、この移動式充填設備１００は、第１の水素カードル〜第３の水素カードル１０１〜１０３と、これらの第１の水素カードル１０１，第２の水素カードル１０２，第３の水素カードル１０３にそれぞれ接続される第１のバルブＶ１，第２のバルブＶ２，第３のバルブＶ３を備えている。２００はユーザー側のガス充填回路であり、このガス充填回路２００には、高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２及び逆流防止バルブＲＶ１〜ＲＶ４と第４のバルブ（水素燃料供給バルブ）Ｖ４を備えている。
【０００３】
移動式充填設備１００の第１の水素カードル１０１の第１のバルブＶ１を開けて高圧水素タンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に水素ガスを供給する。このとき高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は温度が上昇する。
第１の水素カードル１０１と高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が同圧になるとそれ以上の水素ガスを供給することはできなくなる。そこで、第１の水素カードル１０１の第１のバルブＶ１を閉め、続けて第２の水素カードル１０２の第２のバルブＶ２を開けて高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に水素ガスを供給する。そして、同様に第２の水素カードル１０２と高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２が同圧になるまで水素ガスを供給できたら第２のバルブＶ２を閉め、第３の水素カードル１０３の第３のバルブＶ３を開けて高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に水素ガスを供給する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】大村大士  外４名，「自動車用圧縮水素容器の急速充電における容器内温度挙動」，日本自動車研究所  自動車研究  第３０巻  第６号（２００８年６月）．ｐｐ．２７５−２７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の高圧水素ガス充填システムでは、高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は４０ＭＰａ供給できるようにとなっているにもかかわらず、移動式充填設備１００が４０ＭＰａのガスを持ってきても、高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２には２０数ＭＰａしか供給できないといった問題があった。
本発明は、上記状況に鑑みて、タンクに十分な高圧水素ガスを充填することができるサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システム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】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕サイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムにおいて、複数の高圧水素ガスタンクを複数のブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、供給側の移動式充填設備から前記複数のブロック中の第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから前記複数のブロック中の第２のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、この配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填することを特徴とする。
【０００７】
〔２〕サイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムにおいて、複数の高圧水素ガスタンクを２つのブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、供給側の移動式充填設備から第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから第２のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、この配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填をすることを特徴とする。
【０００８】
〔３〕サイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムにおいて、複数の高圧水素ガスタンクを４つのブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、供給側の移動式充填設備から第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから第２のブロックの前記高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、この配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを充填し、前記供給側の移動式充填設備から前記第１及び第２ブロックと直列に配置された第３のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを供給し、前記第３のブロックの高圧水素ガスタンクから前記第１及び第２ブロックと直列に配置された第４のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、この配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第３のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第３のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高圧水素ガスが充填された設備からユーザー側高圧水素タンクに、効率よく高圧水素ガスを充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例を示すサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムの模式図である。
【図２】本発明のサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムの概略動作フローチャートである。
【図３】本発明のサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムの詳細な動作フローチャートである。
【図４】本発明の第２実施例を示すサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムの模式図である。
【図５】従来の高圧水素ガス充填システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムは、複数の高圧水素ガスタンクを複数のブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を備え、供給側の移動式充填設備から前記複数のブロック中の第１のブロックの高圧水素ガスタンクへ高圧水素ガスを供給し、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクから前記複数のブロック中の第２のブロックの高圧水素ガスタンクへ前記高圧水素ガスを配管移送し、この配管移送によるサイモン膨張により温度・圧力が下がった前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクと前記供給側の移動式充填設備との間に発生した差圧に応じて、前記第１のブロックの高圧水素ガスタンクに前記高圧水素ガスを更に充填する。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示すサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムの模式図である。
供給側である移動式充填設備４としては、第１の水素カードル１、第２の水素カードル２、第３の水素カードル３、及びこれらの水素カードル１，２，３にそれぞれ接続される第１のバルブＶ１，第２のバルブＶ２，第３のバルブＶ３を備えており、従来の供給側の移動式充填設備と同様である。このように、本発明では、供給側の移動式充填設備４ではなくユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を工夫した。
【００１３】
移動式充填設備から高圧水素ガスを移送（法令用語で製造という）する時間は２時間以内と決められて、また、ユーザー側の高圧水素ガスタンクに充填できる圧力は３５ＭＰａまでとされている（高圧ガス法技術基準による）。さらに、使用温度は−４０℃〜８５℃と決められている。
こうした制約の中で如何に効率的に多くの高圧水素ガスを高圧水素ガスタンクに供給できるかということで本発明の高圧水素ガスの充填回路方式を提案する。
【００１４】
本発明の高圧水素ガス充填システムの概要について説明する。
図２は本発明の高圧水素ガス充填システムの概略動作フローチャートである。
まず、複数の高圧水素ガスタンクを複数のブロックに分割したユーザー側の高圧水素ガスの充填回路を設定する（ステップＳ１）。ここでは、高圧水素ガスタンクＡ１及びＡ２を第１のブロックＡのタンクとし、高圧水素ガスタンクＢ１及びＢ２を第２のブロックＢのタンクとしているが、高圧水素ガスタンクＡ３，Ａ４，Ｂ３，Ｂ4 をさらに並列に配置するようにしてもよい。
【００１５】
次に、供給側の移動式充填設備から前記複数のブロック中の一つの第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１及びＡ２へ高圧水素ガスを供給する（ステップＳ２）。
この第１のブロックＡのタンクＡ１，Ａ２から第２のブロックＢの高圧水素ガスタンクＢ１，Ｂ２へ高圧水素ガスを配管移送する（ステップＳ３）。
この配管移送により第１のブロックタンクのサイモン膨張により冷却され温度・圧力が下がることによって、前記供給側の移動式充填設備と前記第１のブロックタンクとの間に差圧を発生させ、その差圧に応じて第１のブロックタンクに更に高圧水素ガスを更に充填する（ステップＳ４）。
【００１６】
このように、ユーザー側の高圧水素ガス充填回路を工夫することによって、より効率的な高圧水素ガス充填システムを提供することができる。
図３は本発明の本発明の高圧水素ガス充填システムの詳細な動作フローチャートである。
（１）まず、初期状態として第１のバルブＶ１〜第５のＶ５は全て閉としておく（ステップＳ１１）。
【００１７】
（２）次に、第１のバルブＶ１を開けて、第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２に第１の水素カードル１から高圧水素ガスを供給する（ステップＳ１２）。
（３）次に、第１の水素カードル１と第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２が同圧になり高圧水素ガスを充填できなくなったら第１のバルブＶ１を閉め、第２のバルブＶ２を開けて第２のカードル２の高圧水素ガスを第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２に供給する（ステップＳ１３）。
【００１８】
（４）第２のカードル２と第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２が同圧になり高圧水素ガスを充填できなくなったら第２のバルブＶ２を閉め、さらに、第３のバルブＶ３を開けて第３のカードル３の高圧水素ガスを第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２に供給する（ステップＳ１４）。
（５）第３のカードル３と第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２が同圧になり高圧水素ガスを充填できなくなったら第３のバルブＶ３を閉める（ステップＳ１５）。
【００１９】
なお、第３のカードル３からの供給が終わった時点で、カードル内の温度は下がっており、カードル残圧力は第３のカードル３＞第２のカードル２＞第１のカードル１となっている。また、第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２の温度はかなり高くなっている。
（６）次に、第５のバルブＶ５を開けて第１のブロックＡの高圧水素ガスを第２のブロックＢの高圧水素ガスタンクＢ１，Ｂ２に移送する（ステップＳ１６）。
【００２０】
この時、第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２は高圧水素ガスの第２のブロックＢへの移送によってサイモン膨張により温度が下がる。そのため各ブロックの高圧水素ガスタンクの温度は第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２＜第２のブロックの高圧水素ガスタンクＢ１，Ｂ２となる。圧力はＡ＝Ｂである。
（７）第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２の圧力、温度ともに下がったことにより、移動式充填設備のカードル１，２，３と第１のブロックＡの高圧水素ガスタンクＡ１，Ａ２との間に差圧が発生し、その差圧に応じて更に高圧水素ガスを第１のブロックタンクＡ１，Ａ２に更に高圧水素ガスを更に充填する（ステップＳ１７）。
【００２１】
（８）そこで、上記ステップＳ１２〜ステップＳ１７の操作を、供給側の移動式充填設備として認められる時間（２時間）内で繰り返し行い、高圧水素ガスを充填する（ステップＳ１８）。
図４は本発明の第２実施例を示すサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムの模式図である。
【００２２】
この第２実施例では、図４に示すように、第１実施例で示したユーザー側の高圧水素ガス充填回路に、さらに第６のバルブＶ６を介した第３のブロックＣの高圧水素ガスタンクＣ１，Ｃ２と、第７のバルブＶ７を介した第４のブロックＤの高圧水素ガスタンクＤ１，Ｄ２を直列に配置する。
第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７は予め閉めておき、第１実施例のように第１のブロックＡ及び第２のブロックＢの高圧水素ガスタンクに高圧水素ガスを供給した後、第６のバルブＶ６を開いて、第３のブロックＣの高圧水素ガスタンクＣ１，Ｃ２に高圧水素ガスを供給し、その後第６のバルブＶ６を閉めてから第７のバルブＶ７を開いて、第４のブロックＤの高圧水素ガスタンクタンクＤ１，Ｄ２に高圧水素ガスを移送する。
【００２３】
なお、第３のブロックタンクＣの高圧水素ガスタンクはＣ１とＣ２、第４のブロックＤの高圧水素ガスタンクのタンクはＤ１とＤ２としているが、高圧水素ガスタンクＣ３，Ｃ４、Ｄ３，Ｄ４をさらに並列に配置するようにしてもよい。
また、さらに複数のブロック高圧水素ガスタンクタンクを直列に接続するようにしてもよい。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のサイモン膨張による冷却を利用した高圧水素ガス充填システムは、高圧水素ガスタンクに十分な量の高圧水素ガスを効率的に充填するためのツールとして利用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１    第１の水素カードル
２    第２の水素カードル
３    第３の水素カードル
４    供給側である移動式充填設備
Ｖ１    第１のバルブ
Ｖ２    第２のバルブ
Ｖ３    第３のバルブ
Ｖ４    第４のバルブ
Ｖ５    第５のバルブ
Ｖ６    第６のバルブ
Ｖ７    第７のバルブ
Ａ    第１のブロック
Ｂ    第２のブロック
Ｃ    第３のブロック
Ｄ    第４のブロック
Ａ１，Ａ２    第１のブロックの高圧水素ガスタンク
Ｂ１，Ｂ２    第２のブロックの高圧水素ガスタンク
Ｃ１，Ｃ２    第３のブロックの高圧水素ガスタンク
Ｄ１，Ｄ２    第４のブロックの高圧水素ガスタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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