(57)【要約】【課題】水素供給の停止を防ぐ。【解決手段】水素を燃料として使用する車両へ水素を供給する水素ステーションであって、炭化水素原料を水蒸気改質反応させて水素を生成する水素製造装置と、水素が第１の圧力で充填された貯留用容器と、水素製造装置または貯留用容器から供給された水素の圧力を第１の圧力より高い第２の圧力に昇圧する圧縮器と、圧縮器で前記第２の圧力に昇圧された水素を蓄圧する蓄圧器と、蓄圧器で蓄圧された水素を、前記車両へ供給する水素供給手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を燃料として使用する車両へ水素を供給する水素ステーションであって、
炭化水素原料を水蒸気改質反応させて水素を生成する水素製造装置と、
水素が第１の圧力で充填された貯留用容器と、
前記水素製造装置または前記貯留用容器から供給された水素の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に昇圧する圧縮器と、
前記圧縮器で前記第２の圧力に昇圧された水素を蓄圧する蓄圧器と、
前記蓄圧器で蓄圧された水素を、前記車両へ供給する水素供給手段と、
を備える水素ステーション。
【請求項２】
前記水素製造装置から供給される水素と前記貯留用容器から供給される水素のいずれか一方を前記圧縮器に供給するよう流路を切り替える切替弁
を更に備える請求項１に記載の水素ステーション。
【請求項３】
前記切替弁を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記水素製造装置が故障した場合、または前記水素製造装置への前記炭化水素原料の供給が停止した場合、前記貯留用容器から前記圧縮器へ水素を供給するよう前記切替弁を制御する
請求項１に記載の水素ステーション。
【請求項４】
前記圧縮器の放出口は、前記貯留用容器の充填口に配管で接続されており、
前記圧縮器は、前記水素製造装置から供給された水素の圧力を前記第１の圧力より高い前記第３の圧力に昇圧し、前記第３の圧力に昇圧した水素を前記貯留用容器へ供給する
請求項１から３のいずれか一項に記載の水素ステーション。
【請求項５】
前記第３の圧力は、前記第２の圧力より低い
請求項４に記載の水素ステーション。
【請求項６】
前記圧縮器は、前記水素製造装置から供給された水素の圧力を基準圧力から前記第３の圧力に昇圧し、その後に前記第２の圧力に昇圧する
請求項４または５に記載の水素ステーション。
【請求項７】
前記蓄圧器の放出口は、前記貯留用容器の充填口に配管で接続されており、
前記蓄圧器は、前記貯留用容器に水素を供給する
請求項１から６のいずれか一項に記載の水素ステーション。
【請求項８】
前記水素製造装置は、複数種類の炭化水素原料それぞれを個別に水蒸気改質反応させて前記水素を生成する
請求項１から７のいずれか一項に記載の水素ステーション。
【請求項９】
前記炭化水素原料は、液化石油ガス、天然ガス、または灯油である
請求項８に記載の水素ステーション。
【請求項１０】
前記水素ステーションには、前記貯留用容器を輸送する輸送車両の留め置き場所に設置された輸送車両、またはカードル設置場所に設置されたカードルが設けられており、
前記貯留用容器は、前記輸送車両に設けられた容器または前記カードルを構成する容器である
請求項１から９のいずれか一項に記載の水素ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を燃料として使用する燃料電池自動車の開発が進められている。このような燃料電池自動車の普及を図るためには、燃料電池や車両自体の性能向上とともに、インフラの面においても、水素を燃料電池自動車へ供給可能な水素ステーション（例えば、特許文献１参照）を多くの場所に設置することが望まれる。
【０００３】
水素ステーションには、オンサイトステーションと、オフサイトステーションとがある。オンサイトステーションでは、水素原料となる天然ガス、液化石油ガス（以下、ＬＰＧという）あるいは有機ハイドライドなどを水素ステーションに輸送し、水素ステーションで水素を取り出し、水素を燃料電池自動車へ供給する。一方、オフサイトステーションでは、水素を製造場所から高圧水素や液化水素の形で輸送し、水素ステーションで昇圧し、燃料電池自動車へ供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３３０７０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、オンサイトステーションで、水素製造装置に不具合があった場合、または災害等で水素原料の供給が停止した場合、水素の供給が停止してしまう問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、水素供給の停止を防ぐことを可能とする水素ステーション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】
【０００７】
本発明の一態様に係る水素ステーションは、
水素を燃料として使用する車両へ水素を供給する水素ステーションであって、
炭化水素原料を水蒸気改質反応させて水素を生成する水素製造装置と、
水素が第１の圧力で充填された貯留用容器と、
前記水素製造装置または前記貯留用容器から供給された水素の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力に昇圧する圧縮器と、
前記圧縮器で前記第２の圧力に昇圧された水素を蓄圧する蓄圧器と、
前記蓄圧器で蓄圧された水素を、前記車両へ供給する水素供給手段と、
を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記水素製造装置から供給される水素と前記貯留用容器から供給される水素のいずれか一方を前記圧縮器に供給するよう流路を切り替える切替弁
を更に備える。
【０００９】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記切替弁を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記水素製造装置が故障した場合、または前記水素製造装置への前記炭化水素原料の供給が停止した場合、前記貯留用容器から前記圧縮器へ水素を供給するよう前記切替弁を制御する。
【００１０】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記圧縮器の放出口は、前記貯留用容器の充填口に配管で接続されており、
前記圧縮器は、前記水素製造装置から供給された水素の圧力を前記第１の圧力より高い前記第３の圧力に昇圧し、前記第３の圧力に昇圧した水素を前記貯留用容器へ供給する。
【００１１】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記第３の圧力は、前記第２の圧力より低い。
【００１２】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記圧縮器は、前記水素製造装置から供給された水素の圧力を基準圧力から前記第３の圧力に昇圧し、その後に前記第２の圧力に昇圧する。
【００１３】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記蓄圧器の放出口は、前記貯留用容器の充填口に配管で接続されており、
前記蓄圧器は、前記貯留用容器に水素を供給する。
【００１４】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記水素製造装置は、複数種類の炭化水素原料それぞれを個別に水蒸気改質反応させて前記水素を生成する。
【００１５】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記炭化水素原料は、液化石油ガス、天然ガス、または灯油である。
【００１６】
本発明の一態様に係る前記水素ステーションにおいて、
前記水素ステーションには、前記貯留用容器を輸送する輸送車両の留め置き場所に設置された輸送車両、またはカードル設置場所に設置されたカードルが設けられており、
前記貯留用容器は、前記輸送車両に設けられた容器または前記カードルを構成する容器である。
【発明の効果】
【００１７】
従って、本発明に係る水素ステーションは、水素製造装置に不具合があった場合、または災害等で水素原料の供給が停止した場合であっても、貯留用容器に充填された水素を昇圧して車両へ提供することができる。これにより、水素製造装置に不具合があった場合、または災害等で水素原料の供給が停止した場合であっても、水素の供給の停止を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態に係る水素ステーション１の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る圧縮器ＣＰの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。本実施形態に係る水素ステーションは、オンサイトステーションにオフサイトステーションの機能を持たせたものである。
【００２０】
まず、図１を用いて本実施形態に係る水素ステーション１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る水素ステーション１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る水素ステーション１は、水素を燃料として使用する車両ＦＣＶへ水素を供給する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係る水素ステーション１は、ＬＰＧが液体原料として蓄えられたＬＰＧタンクＬＴ、ＬＰＧタンクＬＴからＬＰＧの供給を受ける第１の弁Ｂ１、第１の弁Ｂ１を介してＬＰＧが流入する水素製造装置ＲＦを備える。
【００２２】
第１の弁Ｂ１は、ＬＰＧタンクＬＴから水素製造装置ＲＦへの流路を開閉する。これにより、ＬＰＧタンクＬＴから水素製造装置ＲＦへのＬＰＧの供給を開始したり停止したりする。
【００２３】
水素製造装置ＲＦは、例えば一部に改質器を有し、炭化水素原料を水蒸気改質反応させて水素を生成する。本実施形態では、炭化水素原料は、例えば、液化石油ガス（ＬＰＧ）である。そして、水素製造装置ＲＦは、例えば、ＬＰＧを水蒸気改質反応させて水素含有ガスを生成する。なお、炭化水素原料は、天然ガス、または灯油などであってもよい。
【００２４】
更に、水素ステーション１は、水素が充填された貯蓄用容器を輸送する輸送車両の留め置き設置場所に設置された輸送車両ＴＵを備える。本実施形態では、この輸送車両ＴＵは、例えばトレーラである。この輸送車両ＴＵは、水素が第１の圧力（例えば、０．９ＭＰａ）で充填された貯蓄用容器Ｔ１〜Ｔ６を有する。
【００２５】
更に、水素ステーション１は、水素製造装置ＲＦからの水素の供給を受け、輸送車両ＴＵからの水素の供給を受け、制御部ＣＯＮと配線で接続された切替弁ＳＢを有する。
【００２６】
切替弁ＳＢは、水素製造装置ＲＦから供給される水素と貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から供給される水素のいずれか一方を圧縮器ＣＰに供給するよう流路を切り替える。切替弁ＳＢは、電気的に駆動する三方弁であり、例えば、三方電磁弁である。
【００２７】
制御部ＣＯＮは、切替弁ＳＢを制御する。
【００２８】
更に、水素ステーション１は、切替弁ＳＢから供給される水素を受ける圧縮器ＣＰを備える。
【００２９】
更に、水素ステーション１は、圧縮器ＣＰから放出された、第１の圧力より高い第２の圧力（例えば、８０ＭＰａ）の水素の供給を受ける蓄圧器ユニットＲＵを備える。蓄圧器ユニットＲＵは、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２を備える。
【００３０】
圧縮器ＣＰは、水素製造装置ＲＦまたは貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から供給された水素の圧力を第１の圧力より高い第２の圧力に昇圧し、昇圧した水素を蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給する。また、圧縮器ＣＰは、水素製造装置ＲＦから供給された水素の圧力を第１の圧力より高い第３の圧力（例えば、４５ＭＰａ）に昇圧し、第３の圧力に昇圧した水素を貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ供給する。この第３の圧力は、第２の圧力より低い。
【００３１】
蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２は、圧縮器ＣＰで第２の圧力に昇圧された水素を蓄圧する。
【００３２】
更に、水素ステーション１は、蓄圧器ユニットＲＵが有する蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２から供給される水素を受け取るディスペンサ（水素供給手段）ＤＰを備える。
【００３３】
ディスペンサＤＰは、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２で蓄圧された水素を、水素を燃料として使用する車両ＦＣＶへ供給する。
【００３４】
更に、水素ステーション１は、一端が圧縮器ＣＰの放出口Ｒ１に配管で接続され、他端が貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６の充填口Ｆ１に接続された第３の弁Ｂ３を備える。すなわち、圧縮器ＣＰの放出口Ｒ１は、第３の弁Ｂ３を介して貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６の充填口Ｆ１に配管で接続されている。
【００３５】
第３の弁Ｂ３は、圧縮器ＣＰの放出口Ｒ１から放出された第３の圧力の水素の貯蓄用容器Ｔ１〜Ｔ６への充填を調節する。
【００３６】
更に、水素ステーション１は、一端が蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２の放出口Ｒ２に配管で接続され、他端が貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６の充填口Ｆ１に接続された第４の弁Ｂ４を備える。すなわち、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２の放出口Ｒ２は、第４の弁Ｂ４を介して貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６の充填口Ｆ１に配管で接続されている。
【００３７】
第４の弁Ｂ４は、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２の放出口Ｒ２から放出された第２の圧力の水素の貯蓄用容器Ｔ１〜Ｔ６への充填を調節する。
【００３８】
続いて、図２を用いて本実施形態に係る圧縮器ＣＰの構成について説明する。図２は、本実施形態に係る圧縮器ＣＰの構成の一例を示す図である。図２に示すように、圧縮器ＣＰは、切替弁ＳＢと配管で接続された第１の圧縮部ＣＰ１、流入口が第１の圧縮部ＣＰ１の放出口と配管で接続された第２の圧縮部ＣＰ２、流入口が第２の圧縮部ＣＰ２の放出口と配管で接続された第３の圧縮部ＣＰ３、及び流入口が第３の圧縮部ＣＰ３の放出口と配管で接続された第４の圧縮部ＣＰ４を備える。
【００３９】
第１の圧縮部ＣＰ１は、例えば、切替弁ＳＢから供給された水素の圧力を基準圧力（例えば、０．９ＭＰａ）から所定の圧力（例えば、３ＭＰａ）へ昇圧する。
【００４０】
第２の圧縮部ＣＰ２は、例えば、第１の圧縮部ＣＰ１から供給された水素の圧力を第２の所定圧力（例えば、９ＭＰａ）へ昇圧する。
【００４１】
第３の圧縮部ＣＰ３は、例えば、第２の圧縮部ＣＰ２から供給された水素の圧力を第３の圧力（例えば、２７ＭＰａ）へ昇圧する。第３の圧縮部ＣＰ３は、昇圧後の水素を第４の弁Ｂ４を介して貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ供給する。一方、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ水素を充填する場合、第３の圧縮部ＣＰ３は、昇圧後の水素を放出口Ｒ１及び第３の弁Ｂ３を介して、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ供給する。
【００４２】
第４の圧縮部ＣＰ４は、例えば、第３の圧縮部ＣＰ３から供給された水素の圧力を第２の圧力（例えば、８０ＭＰａ）へ昇圧する。第４の圧縮部ＣＰ４は、昇圧後の水素を蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給する。
【００４３】
このように、圧縮器ＣＰは、水素製造装置ＲＦから供給された水素を段階的に昇圧するように構成され、水素の圧力を基準圧力から第３の圧力に昇圧し、その後に第２の圧力に昇圧する。
【００４４】
以下、水素ステーション１の動作について、説明する。
【００４５】
前提として、第１の弁Ｂ１が開き、第３の弁Ｂ３、及び第４の弁Ｂ４が閉じており、切替弁ＳＢが水素製造装置ＲＦから供給された水素を蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給するように流路が切り替えられているものとする。
【００４６】
その場合、ＬＰＧタンクＬＴから第１の弁Ｂ１を介して、ＬＰＧが水素製造装置ＲＦへ供給される。水素製造装置ＲＦは、ＬＰＧを水蒸気改質反応させて水素を生成する。生成された水素は、水素製造装置ＲＦから切替弁ＳＢを介して圧縮器ＣＰへ供給される。圧縮器ＣＰは供給された水素の圧力を第２の圧力に昇圧する。この第２の圧力の水素は、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給され蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２で蓄圧される。そして、ディスペンサＤＰは、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２で蓄圧された水素を、車両ＦＣＶへ供給する。
【００４７】
（水素製造装置ＲＦが故障した場合の動作）
続いて、水素製造装置ＲＦが故障した場合の水素ステーション１の動作について説明する。
【００４８】
制御部ＣＯＮは、水素製造装置ＲＦが故障した場合（例えば、水素製造装置ＲＦから切替弁ＳＢへの水素の供給が停止した場合）、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から圧縮器ＣＰへ水素を供給するよう切替弁ＳＢを制御する。これにより、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から圧縮器ＣＰへ水素が供給される。圧縮器ＣＰは供給された水素の圧力を第２の圧力に昇圧する。この第２の圧力の水素は、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給され蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２で蓄圧される。そして、ディスペンサＤＰは、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２で蓄圧された水素を、車両ＦＣＶへ供給する。
【００４９】
（水素製造装置ＲＦへの炭化水素原料の供給が停止した場合の動作）
なお、水素製造装置ＲＦへの炭化水素原料の供給が停止した場合にも、制御部ＣＯＮは、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から圧縮器ＣＰへ水素を供給するよう切替弁ＳＢを制御してもよい。ここで、水素製造装置ＲＦへの炭化水素原料の供給が停止した場合とは、例えば、ＬＰＧタンクＬＴからのＬＰＧの供給が停止した場合である。
【００５０】
（圧縮器ＣＰから貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ水素を充填する場合の動作）
続いて、圧縮器ＣＰから貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ水素を充填する場合の水素ステーション１の動作について説明する。
【００５１】
前提として、第１の弁Ｂ１及び第３の弁Ｂ３が開き、第４の弁Ｂ４が閉じており、切替弁ＳＢが水素製造装置ＲＦから供給された水素を蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給するように流路が切り替えられているものとする。
【００５２】
その場合、ＬＰＧタンクＬＴから第１の弁Ｂ１を介して、ＬＰＧが水素製造装置ＲＦへ供給される。水素製造装置ＲＦは、ＬＰＧを水蒸気改質反応させて水素を生成する。生成された水素は、水素製造装置ＲＦから切替弁ＳＢを介して圧縮器ＣＰへ供給される。圧縮器ＣＰは供給された水素の圧力を第３の圧力に昇圧する。この第３の圧力の水素は、第３の弁Ｂ３を介して貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ充填される。
【００５３】
（蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２から貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ水素を充填する場合の動作）
続いて、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２から貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ水素を充填する場合の水素ステーション１の動作について説明する。
【００５４】
前提として、第１の弁Ｂ１及び第４の弁Ｂ４が開き、第３の弁Ｂ３が閉じており、切替弁ＳＢが水素製造装置ＲＦから供給された水素を蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２へ供給するように流路が切り替えられているものとする。
【００５５】
その場合、ＬＰＧタンクＬＴから第１の弁Ｂ１を介して、ＬＰＧが水素製造装置ＲＦへ供給される。水素製造装置ＲＦは、ＬＰＧを水蒸気改質反応させて水素を生成する。生成された水素は、水素製造装置ＲＦから切替弁ＳＢを介して圧縮器ＣＰへ供給される。圧縮器ＣＰは供給された水素の圧力を第２の圧力に昇圧する。この第２の圧力の水素が蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２に充填される。そして、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２に充填された第２の圧力の水素が、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２から第４の弁Ｂ４を介して貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６へ充填される。このようにして、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２は、貯留用容器ＲＳ１〜ＲＳ２に水素を供給する。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係る水素ステーション１は、水素を燃料として使用する車両ＦＣＶへ水素を供給する水素ステーション１であって、炭化水素原料を水蒸気改質反応させて水素を生成する水素製造装置ＲＦと、水素が第１の圧力で充填された貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６と、水素製造装置ＲＦまたは貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から供給された水素の圧力を第１の圧力より高い第２の圧力に昇圧する圧縮器ＣＰと、圧縮器ＣＰで第２の圧力に昇圧された水素を蓄圧する蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２と、蓄圧器ＲＳ１〜ＲＳ２で蓄圧された水素を、車両ＦＣＶへ供給するディスペンサＤＰと、を備える。
【００５７】
従って、本実施形態に係る水素ステーション１によれば、水素製造装置ＲＦに不具合があった場合、または災害等で水素原料の供給が停止した場合であっても、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６に充填された水素を昇圧して車両ＦＣＶへ提供することができる。これにより、水素製造装置ＲＦに不具合があった場合、または災害等で水素原料の供給が停止した場合であっても、水素の供給の停止を防ぐことができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から圧縮器ＣＰへ水素を供給するよう切替弁ＳＢを制御したが、これに限ったものではない。その代わりに、操作者が手動で切替弁ＳＢを切り替えられるように構成されていてもよい。すなわち、水素製造装置ＲＦが故障した場合、または水素製造装置ＲＦへの炭化水素原料の供給が停止した場合、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６から圧縮器ＣＰへ水素を供給するよう切替弁ＳＢが切り替え可能に構成されていてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、貯留用容器Ｔ１〜Ｔ６は、輸送車両に設けられたが、これに限らず、水素ステーション１内に設けられたカードル設置場所に設置されたカードルを構成する容器であってもよい。
【００６０】
なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。
【符号の説明】
【００６１】
１  水素ステーション
ＬＴ  ＬＰＧタンク
Ｂ１  第１の弁
ＲＦ  水素製造装置
ＴＵ  輸送車両
Ｔ１〜Ｔ６  貯留用容器
ＳＢ  切替弁
ＣＯＮ  制御部
ＣＰ  圧縮器
ＣＰ１  第１の圧縮部
ＣＰ２  第２の圧縮部
ＣＰ３  第３の圧縮部
ＣＰ４  第４の圧縮部
Ｂ３  第３の弁
ＲＵ  蓄圧器ユニット
ＲＳ１、ＲＳ２  蓄圧器
Ｂ４  第４の弁
ＤＰ  ディスペンサ（水素供給手段）
ＦＣＶ  車両
【図１】
2015190514.tif 000003
【図２】
2015190514.tif 000004