(57)【要約】【課題】多段式圧縮機の各段の加圧部ごとの故障判定を早期、かつ高精度に行うことができる圧縮装置、および圧縮装置の故障判定方法を提供する。【解決手段】複数の加圧部４，５，６を有し、各加圧部４，５，６にて段階的に圧力を高めて吐出する多段式圧縮機３と、各加圧部４，５，６の前後に配置された複数の圧力センサＳ１〜Ｓ４と、圧力センサＳ１〜Ｓ４からの信号に基づいて、各加圧部４，５，６の圧縮比を算定する圧縮比算定部３１と、圧縮比算定部３１により算定された圧縮比に基づいて、各加圧部４，５，６の故障判定を行う故障判定部３２とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加圧部を有し、各加圧部にて段階的に圧力を高めて吐出する多段式圧縮機と、
各加圧部の前後に配置された複数の圧力センサと、
前記圧力センサからの信号に基づいて、各加圧部の圧縮比を算定する圧縮比算定手段と、
前記圧縮比算定手段により算定された圧縮比に基づいて、各加圧部の故障判定を行う故障判定手段とを備えたことを特徴とする圧縮装置。
【請求項２】
前記故障判定手段による故障判定は、
前記圧縮比が１以上の所定値を下回った場合に、特定の前記加圧部を故障と判断することを特徴とする請求項２に記載の圧縮装置。
【請求項３】
前記多段式圧縮機に設定されている最終吐出圧力が所定の閾値以下のとき、少なくとも最高圧段となる加圧部での前記故障判定を実施しないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮装置。
【請求項４】
複数の加圧部にて段階的に圧力を高めて吐出する多段式圧縮機の各加圧部の前後に、それぞれ圧力センサを設け、これら圧力センサを用いて前記多段式圧縮機の故障判定を行う圧縮装置の故障判定方法であって、
前記圧力センサからの信号に基づいて、各加圧部の圧縮比を算定する圧縮比算定工程と、
前記圧縮比算定工程により算定された圧縮比に基づいて、特定の加圧部を故障と判断する故障判定工程とを備えたことを特徴とする圧縮装置の故障判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、燃料電池車両に用いられる水素を昇圧して圧力容器に貯蔵するための圧縮装置、および圧縮装置の故障判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、都市ガスなどを改質して生成した水素を圧縮機で昇圧して圧力容器に貯蔵しておき、この圧力容器に貯蔵された水素を燃料電池車両に供給する場合がある。
圧力容器内の圧力は、水素の充填過程において、低圧から高圧へと大きく変化する。このため、圧縮機としては複数段の加圧部（例えば、シリンダ）を有する所謂多段式圧縮機を用いる場合が多い。そして、各段の加圧部の吐出圧力は一定ではなく、最終吐出圧力に応じて変化する。
【０００３】
ここで、圧縮機の異常運転を検出するために、さまざまな技術が開示されている。例えば、加圧部の吐出圧力、および吐出温度に所定の閾値を持たせ、圧縮機の運転時に閾値を超えたら加圧部が故障していると判断するものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、予め異常運転の指標となるマップを設け、加圧部の吐出圧力、および吐出流量に基づいてマップを参照し、圧縮機が異常運転しているか否かを判断するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２３５８６号公報
【特許文献２】特開平４−５０５００号公報
【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、上述の従来技術にあっては、単段式圧縮機では異常運転を検出することができるものの多段式圧縮機では最終段の加圧部の吐出圧力のみで異常運転であるか否かを判断することになる。つまり、複数段の加圧部のうち、何段目の加圧部が故障しているか否かを判断することが困難であるという課題がある。
また、最終吐出圧が正常である場合にあっては、例えば中間段の加圧部が故障していても圧縮機が正常運転していると判断されてしまう虞がある。さらに、最終吐出圧の設定値に応じて各段の加圧部の吐出圧が大きく変化するので、閾値やマップの正常運転範囲が大きくなり、実際は圧縮不良であるにも関わらず、正常運転と判断されてしまう虞がある。このため、多段式圧縮機の加圧部の故障検出を正確に行いにくいという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、多段式圧縮機の各段の加圧部ごとの故障判定を早期、かつ高精度に行うことができる圧縮装置、および圧縮装置の故障判定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、複数の加圧部（例えば、実施形態における加圧部４，５，６）を有し、各加圧部にて段階的に圧力を高めて吐出する多段式圧縮機（例えば、実施形態における多段式圧縮機３）と、各加圧部の前後に配置された複数の圧力センサ（例えば、実施形態における圧力センサＳ１〜Ｓ４）と、前記圧力センサからの信号に基づいて、各加圧部の圧縮比を算定する圧縮比算定手段（例えば、実施形態における圧縮比算定部３１）と、前記圧縮比算定手段により算定された圧縮比に基づいて、各加圧部の故障判定を行う故障判定手段（例えば、実施形態における故障判定部３２）とを備えたことを特徴とする。
このように構成することで、多段式圧縮機に設けられた各段の加圧部ごとの故障を検出することができる。このため、最終吐出圧のみ検出する場合と比較して、異常個所の早期発見を行うことができる。また、最終吐出圧が正常である場合でも各段の圧縮比を算定することにより、例えば中間段の加圧部の故障判定を行うことができる。このため、故障判定の精度を向上させることが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、前記故障判定手段による故障判定は、前記圧縮比が１以上の所定値を下回った場合に、特定の前記加圧部を故障と判断することを特徴とする。
このように構成することで、多段式圧縮機の設定圧に関わらず、所定の値に基づいて加圧部の故障判定を行うことができる。このため、故障判定の精度をさらに向上させることができると共に、複雑な制御を必要とせず、故障判定を行うための特殊なセンサも必要ないので、安価な圧縮装置を提供することが可能になる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、前記多段式圧縮機に設定されている最終吐出圧力が所定の閾値以下のとき、少なくとも最高圧段となる加圧部での前記故障判定を実施しないことを特徴とする。
このように構成することで、例えば、多段式圧縮機の設定圧が低圧であっても故障判定手段による誤判定を回避することができる。このため、信頼性の高い圧縮装置を提供することが可能になる。
【００１０】
請求項４に記載した発明は、複数の加圧部にて段階的に圧力を高めて吐出する多段式圧縮機の各加圧部の前後に、それぞれ圧力センサを設け、これら圧力センサを用いて前記多段式圧縮機の故障判定を行う圧縮装置の故障判定方法であって、前記圧力センサからの信号に基づいて、各加圧部の圧縮比を算定する圧縮比算定工程と、前記圧縮比算定工程により算定された圧縮比に基づいて、特定の加圧部を故障と判断する故障判定工程とを備えたことを特徴とする。
このような故障判定方法とすることで、多段式圧縮機の各段の加圧部ごとの故障判定を早期、かつ高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、多段式圧縮機に設けられた各段の加圧部ごとの故障を検出することができる。このため、最終吐出圧のみ検出する場合と比較して、異常個所の早期発見を行うことができる。また、最終吐出圧が正常である場合でも各段の圧縮比を算定することにより、例えば中間段の加圧部の故障判定を行うことができる。このため、故障判定の精度を向上させることが可能になる。
【００１２】
また、多段式圧縮機の設定圧に関わらず、所定の値に基づいて加圧部の故障判定を行うことができる。このため、故障判定の精度をさらに向上させることができると共に、複雑な制御を必要とせず、故障判定を行うための特殊なセンサも必要ないので、安価な圧縮装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における水素充填装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態における圧縮装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態における最終吐出圧が高圧に設定されている圧縮装置の正常運転時の様子を示し、（ａ）は圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は圧縮比の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態における圧縮装置の動作フローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における最終吐出圧が高圧に設定されている圧縮装置の異常運転時の様子を示し、（ａ）は圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は圧縮比の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における最終吐出圧が低圧に設定されている圧縮装置の正常運転時の様子を示し、（ａ）は圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は圧縮比の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態における最終吐出圧が中間圧に設定されている圧縮装置の正常運転時の様子を示し、（ａ）は圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は圧縮比の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（水素充填装置）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る圧縮装置１が適用された水素充填装置１００の一例を示す構成図である。
同図に示すように、水素充填装置１は、燃料電池車両（以下、車両）ＦＣＶに搭載された圧力水素タンク１５０に水素を充填するものである。
水素充填装置１００は、改質燃料供給源１０２から供給される改質燃料（例えば、都市ガスやガソリンなど）を改質してガス状の水素を生成する改質器（水素供給装置）１０３と、改質器１０３から流出する水素ガスに含まれる不純物（ＣＯ２やＮ２など）を除去する水素浄化器１０４と、水素浄化器１０４により不純物を除去された水素を加圧貯蔵する水素供給タンク１０５と、改質器１０３により改質されたガスを水素浄化器１０４に圧送するポンプ１０６と、水素浄化器１０４により不純物を除去された水素を昇圧して水素供給タンク１０５に供給する圧縮装置１を主要構成としている。
【００１５】
都市ガス等の改質燃料は改質燃料供給源１０２から燃料流路１２１を介して改質器１０３に供給され、改質器１０３で改質されたガスはポンプ１０６によりガス流路１２２を介して水素浄化器１０４に供給される。
水素浄化器１０４で不純物を除去された水素はガス流路１２３を介して圧縮装置１に供給され、この圧縮装置１によって昇圧される。圧縮装置１によって昇圧された水素は、ガス流路１２４を介して水素供給タンク１０５に供給可能になっている。
【００１６】
水素供給タンク１０５に貯蔵された水素は、ガス流路１２５を介してディスペンサユニット１０９に供給可能になっている。ディスペンサユニット１０９は、ガス流路１２６と図示しないコネクタを介して車両ＦＣＶの圧力水素タンク５０に接続可能にされている。ディスペンサユニット１０９に供給された水素は、圧力水素タンク５０に充填可能になっている。
【００１７】
また、水素供給タンク１０５の上流、および下流には、バルブＶ１，Ｖ２が設けられていると共に、ディスペンサユニット１０９の下流にはバルブＶ３が設けられている。
ポンプ１０６、圧縮装置１、バルブＶ１〜Ｖ３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２により制御されている（詳細は後述する）。
【００１８】
（圧縮装置）
図２は、圧縮装置１の構成図である。
同図に示すように、圧縮装置１は、３つの加圧部４，５，６を有する３段式の往復動圧縮機（以下、単に多段式圧縮機という）３と、各加圧部４，５，６の前後にそれぞれ配置された４つの圧力センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と、これら圧力センサＳ１〜Ｓ４の検出結果に基づいて多段式圧縮機３の駆動制御を行う電子制御ユニット２とを有している。
１段目の加圧部４は、略有底筒状のシリンダ７内にピストン８が摺動可能に嵌装されたものであって、シリンダ７の底面７ａとピストン８の先端８ａとの間に形成された空隙を圧縮室９として構成している。
また、２段目の加圧部５、および３段目の加圧部６も１段目の加圧部４と同様に、略有底筒状のシリンダ１０，１３内にそれぞれピストン１１，１４が摺動可能に嵌装されている。各シリンダ１０，１３の底面１０ａ，１３ａと、これに対応するピストン１１，１４の先端１１ａ，１４ａとの間に形成された空隙は、それぞれ圧縮室１２，１５として構成されている。
【００１９】
１段目の加圧部４のシリンダ７には、底面７ａにガス流路１２３を介して水素浄化器１０４（図１参照）に連通する吸入口１６が設けられている。ガス流路１２３には、４つの圧力センサＳ１〜Ｓ４のうちの第１圧力センサＳ１が取り付けられている。また、第１圧力センサＳ１と吸入口１６との間には、ガス流路１２３上に吸入弁１７が取り付けられている。
さらに、１段目の加圧部４のシリンダ７には、底面７ａに第１中間ガス流路１２７を介して２段目の加圧部５に連通する吐出口１８が設けられている。第１中間ガス流路１２７には、４つの圧力センサＳ１〜Ｓ４のうちの第２圧力センサＳ２が取り付けられている。また、第２圧力センサＳ２と吐出口１８との間には、中間ガス流路１２７上に吐出弁１９が取り付けられている。
【００２０】
また、２段目の加圧部５のシリンダ１０には、底面１０ａに第１中間ガス流路１２７に連結されている吸入口２０が設けられている。第２圧力センサＳ２と吸入口２０との間には、中間ガス流路１２７上に吸入弁２１が取り付けられている。
さらに、２段目の加圧部５のシリンダ１０には、底面１０ａに第２中間ガス流路１２８を介して３段目の加圧部６に連通する吐出口２２が設けられている。第２中間ガス流路１２８には、４つの圧力センサＳ１〜Ｓ４のうちの第３圧力センサＳ３が取り付けられている。そして、第３圧力センサＳ３と吐出口２２との間には、第２中間ガス流路１２８上に吐出弁２３が取り付けられている。
【００２１】
また、３段目の加圧部６のシリンダ１３には、底面１３ａに第２中間ガス流路１２８に連結されている吸入口２４が設けられている。第３圧力センサＳ３と吸入口２４との間には、第２中間ガス流路１２８上に吸入弁２５が取り付けられている。
さらに、３段目の加圧部６のシリンダ１３には、底面１３ａにガス流路１２４を介して水素供給タンク１０５（図１参照）に連通する吐出口２６が設けられている。ガス流路１２４には、４つの圧力センサＳ１〜Ｓ４のうちの第４圧力センサＳ４が取り付けられている。そして、第４圧力センサＳ４と吐出口２６との間には、ガス流路１２４上に吐出弁２７が取り付けられている。
【００２２】
各ピストン８，１１，１４の基端８ｂ，１１ｂ，１４ｂ側には、それぞれコンロッド４１，４２，４３の先端が回動自在に連結されている。各コンロッド４１，４２，４３の基端は、クランク軸２９に回転自在に連結されている。クランク軸２９の一端は、電動モータ等で構成される駆動源３０に連結されており、この駆動源３０が駆動することによりクランク軸２９が回転する。クランク軸２９が回転すると、各コンロッド４１，４２，４３を介してピストン８，１１，１４がシリンダ７，１０，１３内を往復動する。
【００２３】
このような構成のもと、各ピストン８，１１，１４がそれぞれ圧縮室９，１２，１５の容積を大きくする方向に向かってスライド移動すると、各吸入弁１７，２１，２５を介して圧縮室９，１２，１５に水素が吸入される。一方、各ピストン８，１１，１４がそれぞれ圧縮室９，１２，１５の容積を小さくする方向に向かってスライド移動すると圧縮室９，１２，１５に吸入された水素が圧縮され、昇圧された水素が各吐出弁１９，２３，２７を介してそれぞれ第１中間ガス流路１２７、第２中間ガス流路１２８、およびガス流路１２４に吐出される。
なお、各ピストン８，１１，１４の外周面には、不図示のピストンリングが装着されており、各圧縮室９，１２，１５内の機密性を確保できるようになっている。
【００２４】
ここで、電子制御ユニット２には、各圧力センサＳ１〜Ｓ４からの圧力検出信号に基づいて圧力センサＳ１，Ｓ２間の圧縮比、圧力センサＳ２，Ｓ３間の圧縮比、および圧力センサＳ３，Ｓ４間の圧縮比を算定する圧縮比算定部３１を有している。すなわち、圧縮比算定部３１は、各段の加圧部４，５，６の圧縮比を算定する。
また、電子制御ユニット２には、圧縮比算定部３１の算定結果に基づいて、各段の加圧部４，５，６の故障判定を行う故障判定部３２を有している。
【００２５】
故障判定部３２には、予め所定の圧縮比が設定されており、この圧縮比を閾値として記録してある。そして、圧縮比算定部３１により算定された各段の加圧部４，５，６と故障判定部３２に記憶されている閾値とを比較し、圧縮比算定部３１により算定された圧縮比が閾値を下回った場合、この圧縮比が算定された加圧部４，５，６を故障と判定するようになっている。
【００２６】
なお、閾値は、約１．１〜１．２程度に設定することが望ましい。しかしながら、この閾値は、シリンダ７，１０，１３やピストン８，１１，１４の大きさ、製造精度等に基づいて設定してもよいし、圧縮試験等の結果に基づいて閾値を都度閾値を設定するようにしてもよく、少なくとも１以上の所定値であればよい。
【００２７】
（故障判定方法）
次に、図１、図２、図３〜図７に基づいて、圧縮装置１の動作、および故障判定部３２による故障判定方法についてより詳細に説明する。
まず、圧縮装置１の最終吐出圧が高圧に設定されている場合について説明する。
図３は、最終吐出圧が高圧に設定されている圧縮装置１の正常運転時の様子を示し、（ａ）は、縦軸を圧力とし、横軸を各圧力センサＳ１〜Ｓ４での計測値とした場合の圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は、縦軸を圧縮比とし、横軸を各段の圧縮比とした場合の圧縮比の変化を示すグラフである。図４は、圧縮装置１の動作フローチャートである。
【００２８】
図１、図２、図４に示すように、まず、使用者が水素充填装置１００を駆動させたり、圧力水素タンク１５０への水素充填量が低下し、電子制御ユニット２から圧縮装置１に対する駆動信号が出力されたりすると、圧縮装置１が駆動を開始する（図４におけるＳＴ１）。
続いて、第１圧力センサＳ１により第１加圧部４の吸入圧力値Ｐ１を検出し、第２圧力センサＳ２により第１加圧部４の吐出圧力値Ｐ２を検出し、第３圧力センサＳ３により第２加圧部５の吐出圧力値Ｐ３を検出し、第４圧力センサＳ４により第３加圧部６の吐出圧力値Ｐ４を検出する（図４におけるＳＴ２）。
【００２９】
ここで、図２、図３（ａ）に示すように、圧縮装置１の多段式圧縮機３は、所定の最終吐出圧まで水素の圧力を高めるべく、各段の加圧部４，５，６により段階的に水素を圧縮していく。このため、各圧力値Ｐ１〜Ｐ４は、
Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４・・・（１）
を満たす。
【００３０】
各圧力センサＳ１〜Ｓ４により検出された圧力値Ｐ１〜Ｐ４は、信号として電子制御ユニット２の圧縮比算定部３１に出力される。圧縮比算定部３１は、入力された圧力値Ｐ１〜Ｐ４に基づいて、各段の加圧部４，５，６の圧縮比を以下のように算定する（圧縮比算定工程、図４におけるＳＴ３）。
すなわち、１段目の加圧部４の圧縮比△Ｐ１は、
△Ｐ１＝Ｐ２／Ｐ１・・・（２）
２段目の加圧部５の圧縮比△Ｐ２は、
△Ｐ２＝Ｐ３／Ｐ２・・・（３）
３段目の加圧部５の圧縮比△Ｐ３は、
△Ｐ３＝Ｐ４／Ｐ３・・・（４）
により算定される。
【００３１】
続いて、使用者による水素充填装置１００の停止操作、または電子制御ユニット２からの停止信号が圧縮装置１に入力され、圧縮装置１を停止するか否かの判断を行う（ＳＴ４）。
ＳＴ４における判断がＹｅｓ、つまり、圧縮装置１に停止信号が入力された場合、圧縮装置１を停止し、圧縮装置１の動作を完了する（ＳＴ６）。
【００３２】
一方、ＳＴ４における判断がＮｏ、つまり、圧縮装置１に停止信号が入力されていない場合、式（２）、式（３）、および式（４）基づいて算定された圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３を信号として故障判定部３２に出力する。故障判定部３２では、ここに記憶されている閾値を参照し、入力された圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３が閾値を下回っているか否かの判断を行う（故障判定工程、図４におけるＳＴ５）。
【００３３】
ここで、図３（ｂ）に示すように、各段の加圧部４，５，６のシリンダ７，１０，１３やピストン８，１１，１４に異常がない場合にあっては、式（２）、式（３）、および式（４）により算定された圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３は、閾値（図３（ｂ）に閾値ラインで示す）以上の値となる。
このため、ＳＴ５における判断がＮｏ、つまり、圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３が故障判定部３２の閾値以上である場合、各段の加圧部４，５，６は、故障していないと判断される。そして、再びＳＴ２における判断を行う。
【００３４】
一方、ＳＴ５における判断がＹｅｓ、つまり、圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３のうちの何れかが故障判定部３２の閾値を下回っている場合、その閾値を下回った圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３に対応する加圧部４，５，６が故障していると判断し、電子制御ユニット２により圧縮装置１が停止される（図４におけるＳＴ６）。
【００３５】
ここで、例えば、最終吐出圧、つまり、第３加圧部６の吐出圧力値Ｐ４が正常な値を示しているにも関わらず、２段目の加圧部５が故障している場合について、具体的に説明する。
図５は、最終吐出圧が高圧に設定されている圧縮装置１の異常運転時の様子を示し、（ａ）は、縦軸を圧力とし、横軸を各圧力センサＳ１〜Ｓ４での計測値とした場合の圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は、縦軸を圧縮比とし、横軸を各段の圧縮比とした場合の圧縮比の変化を示すグラフである。
【００３６】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、例えば、最終吐出圧（圧力値Ｐ４）が所定圧力に達していても２段目の加圧部５が故障している場合、各圧力値Ｐ１〜Ｐ４は式（１）を満たす。しかしながら、式（３）により算定された圧縮比△Ｐ２は、故障判定部３２の閾値を下回る。このため、故障判定部３２により２段目の加圧部５が故障していると判断される。
【００３７】
次に、圧縮装置１における多段式圧縮機３の最終吐出圧が低圧に設定されている場合について説明する。
図６は、最終吐出圧が低圧に設定されている圧縮装置１の正常運転時の様子を示し、（ａ）は、縦軸を圧力とし、横軸を各圧力センサＳ１〜Ｓ４での計測値とした場合の圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は、縦軸を圧縮比とし、横軸を各段の圧縮比とした場合の圧縮比の変化を示すグラフである。
図２、図６（ａ）に示すように、多段式圧縮機３は、最終吐出圧が低圧に設定されている場合、例えば、各段の加圧部４〜６での圧縮率は小さくなり、とりわけ最終高圧段である３段目の加圧部６と、最終高圧段から１つ前の段である２段目の加圧部５の圧縮率は小さくなる。
【００３８】
このため、図６（ｂ）に示すように、圧縮比算定部３１で式（２）、式（３）、および式（４）により算定された圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３のうち、２段目の加圧部５の圧縮比△Ｐ２、および３段目の加圧部６の圧縮比△Ｐ３が故障判定部３２に記憶されている閾値（図６（ｂ）における閾値ライン参照）を下回ってしまう。
そこで、多段式圧縮機３の最終吐出圧が予め設定された最終吐出圧閾値よりも低い低圧に設定されている場合にあっては、故障判定部３２において、２段目の加圧部５の圧縮比△Ｐ２、および３段目の加圧部６の圧縮比△Ｐ３の故障判定を実施せず、１段目の加圧部４の圧縮比△Ｐ１についてのみ故障判定を実施する。
【００３９】
次に、圧縮装置１における多段式圧縮機３の最終吐出圧が低圧と高圧との間の中間圧に設定されている場合について説明する。
図７は、最終吐出圧が中間圧に設定されている圧縮装置１の正常運転時の様子を示し、（ａ）は、縦軸を圧力とし、横軸を各圧力センサＳ１〜Ｓ４での計測値とした場合の圧力の変化を示すグラフ、（ｂ）は、縦軸を圧縮比とし、横軸を各段の圧縮比とした場合の圧縮比の変化を示すグラフである。
図２、図７（ａ）に示すように、多段式圧縮機３は、最終吐出圧が中間圧に設定されている場合、例えば、各段の加圧部４〜６での圧縮率は小さくなり、とりわけ最終高圧段である３段目の加圧部６の圧縮率は小さくなる。
【００４０】
このため、図７（ｂ）に示すように、圧縮比算定部３１で式（２）、式（３）、および式（４）により算定された圧縮比△Ｐ１，△Ｐ２，△Ｐ３のうち、３段目の加圧部６の圧縮比△Ｐ３が故障判定部３２に記憶されている閾値（図７（ｂ）における閾値ライン参照）を下回ってしまう。
そこで、多段式圧縮機３の最終吐出圧が予め設定された最終吐出圧閾値よりも低い中間圧に設定されている場合にあっては、故障判定部３２において、３段目の加圧部６の圧縮比△Ｐ３の故障判定を実施せず、１段目の加圧部４の圧縮比△Ｐ１、および２段目の加圧部５の圧縮比△Ｐ２についてのみ故障判定を実施する。
なお、最終吐出圧に基づく故障判定を行う加圧部４，５，６の具体的な特定は、各加圧部４，５，６の圧縮室９，１２，１５の容積や圧縮試験等の試験結果に基づいて決定する。
【００４１】
したがって、上述の実施形態によれば、多段式圧縮機３の故障判定を行うにあたって、圧縮比△Ｐ１〜△Ｐ４に基づいて各段の加圧部４，５，６ごとの故障を検出することができる。このため、従来のように、最終吐出圧のみ検出する場合と比較して、異常個所、つまり、どの加圧部４，５，６が故障しているのか否かの早期発見が可能になる。
また、多段式圧縮機３の最終吐出圧が正常である場合であっても、例えば２段目の加圧部５の故障判定を行うことができる（図５参照）。よって、故障判定の精度を向上させることが可能になる。
【００４２】
さらに、故障判定部３２に予め所定の圧縮比が設定されており、この圧縮比を閾値として記録してあるので、多段式圧縮機の設定圧に関わらず、閾値に基づいて各加圧部４，５，６の故障判定を行うことができる。つまり、多段式圧縮機３の運転速度等に応じて閾値を変化させることなく、各加圧部４，５，６の故障判定を行うことができる。このため、故障判定の精度をさらに向上させることができると共に、複雑な制御を必要とせず、故障判定を行うための特殊なセンサも必要ないので、安価な圧縮装置１を提供することが可能になる。
【００４３】
そして、多段式圧縮機３の最終吐出圧（圧力値Ｐ４）の設定値に応じて故障判定部３２が故障判定を行う加圧部４，５，６を特定することで、故障判定部３２による誤判定を防止できる。このため、信頼性の高い圧縮装置１を提供することが可能になる。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、多段式圧縮機３として３つの加圧部４，５，６を有する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも２段式の往復動圧縮機であればよい。例えば、多段式圧縮機３としてｎ（ｎは２以上の自然数）段式の往復動圧縮機を用いる場合、Ｎ段目の加圧部の圧縮比△Ｐｎは、
△Ｐｎ＝Ｐｎ＋１／Ｐｎ
により求められる。
そして、圧縮比算定部３１により圧縮比△Ｐ１〜△Ｐｎを算定すると共に、故障判定部３２では、これに記憶されている閾値を参照し、圧縮比算定部３１から入力された圧縮比△Ｐ１〜△Ｐｎが閾値を下回っているか否かの判断を行うようにする。
【００４５】
さらに、上述の実施形態では、各圧力センサＳ１〜Ｓ４により検出された圧力値Ｐ１〜Ｐ４に基づいて、圧縮比算定部３１により圧縮比△Ｐ１〜△Ｐ４を算定すると共に、これら圧縮比△Ｐ１〜△Ｐ４に基づいて故障判定部３２に各加圧部４〜６の故障判定を行う場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各圧力センサＳ１〜Ｓ４により検出された圧力値Ｐ１〜Ｐ４を圧縮装置１の使用者等が目視により確認し、圧力値Ｐ１〜Ｐ４に基づいて、使用者等が各加圧部４〜６の故障判定を行うようにしてもよい。この場合、電子制御ユニット２に圧縮比算定部３１、および故障判定部３２を設ける必要がない。
【００４６】
さらに、上述の実施形態では、多段式圧縮機３として往復動圧縮機を用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、多段式圧縮機３としては、往復動圧縮機に代わってさまざまな多段式の圧縮機を用いることが可能である。例えば、スクリュー圧縮機、ロータリ圧縮機、ケミカル昇圧ポンプなどを用いることができる。
【００４７】
そして、上述の実施形態では、各ガス流路１２３，１２４，１２７，１２８に、それぞれ対応する圧力センサＳ１〜Ｓ４を取り付け、これら圧力センサＳ１〜Ｓ４により検出された圧力値Ｐ１〜Ｐ４に基づいて圧縮比算定部３１で圧縮比△Ｐ１〜△Ｐ３を算定し、その後、故障判定部３２により故障判定を行う場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、圧力センサＳ１〜Ｓ４と共に、温度センサを取り付け、圧力センサＳ１〜Ｓ４と温度センサとを併用してもよい。温度センサを用いることにより、より高精度な故障判定を行うことが可能になる。
【００４８】
また、上述の実施形態では、燃料電池車両（以下、車両）ＦＣＶに搭載された圧力水素タンク１５０に水素を充填する水素充填装置１に圧縮装置１を適用した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、圧縮装置１は、さまざまな充填装置や昇圧装置に適用することが可能である。
さらに、上述の実施形態では、圧縮装置１が水素を圧縮する場合について説明したが、圧縮媒体はこれに限られるものではなく、水素に代わってさまざまなガスや空気などを圧縮する場合であっても、本実施形態の故障判定を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  圧縮装置
２  電子制御ユニット
３  多段式圧縮機
４，５，６ 加圧部
３０  駆動源
３１  圧縮比算定部（圧縮比算定手段）
３２  故障判定部（故障判定手段）
Ｓ１  第１圧力センサ（圧力センサ）
Ｓ２  第２圧力センサ（圧力センサ）
Ｓ３  第３圧力センサ（圧力センサ）
Ｓ４  第４圧力センサ（圧力センサ）
【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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【図６】
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【図７】
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