(57)【要約】【課題】蓄圧器内のガス圧力が低下することを抑制し、蓄圧器内のガス圧力を回復させる時間を短縮する。【解決手段】ガス供給装置１０は、水素ガスを圧縮する第１圧縮機２２と、第１圧縮機２２の下流に配置され、車両１４へ水素ガスを充填するディスペンサ１２へ水素ガスを供給する蓄圧器３０と、第１圧縮機２２、蓄圧器３０及びディスペンサ１２を繋ぐガス流通路１６とを備え、ガス流通路１６が、蓄圧器３０へ水素ガスを導入する導入ライン１８ａと、蓄圧器３０から水素ガスを導出する導出ライン１８ｂとを備え、第１圧縮機２２から導入ライン１８ａを介して水素ガスを蓄圧器３０に導入可能な状態とし、かつ、蓄圧器３０から導出ライン１８ｂを介してディスペンサ１２に水素ガスを導出可能な状態とする。【選択図】図１
2015152091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の下流に配置され、タンク搭載装置へガスを充填する充填設備へガスを供給する蓄圧器と、
前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐガス流通路と、
を備え、
前記ガス流通路が、
前記蓄圧器へガスを導入する導入ラインと、
前記蓄圧器からガスを導出する導出ラインと、
を備え、
前記圧縮機から前記導入ラインを介してガスを前記蓄圧器に導入可能な状態とし、かつ、前記蓄圧器から前記導出ラインを介して前記充填設備にガスを導出可能な状態とする、ガス供給装置。
【請求項２】
前記蓄圧器内の圧力またはこれに相当する圧力を検出する圧力検出部を備え、
前記圧縮機が前記ガス流通路へガスを送出する際に、前記圧力検出部の検出結果に基づきガスの圧力が所定圧力に維持されるように前記圧縮機の回転数を制御する、請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記ガス流通路が、
前記導入ライン及び前記導出ラインを含み、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐメイン流路と、
前記導入ラインと前記導出ラインとを短絡する短絡路と、
を備え、
前記圧力検出部と前記充填設備に設けられた他の圧力検出部との間の圧力変化に基づいて前記導入ラインを閉じて前記圧縮機から前記蓄圧器へのガスの流れを遮断し、
前記他の圧力検出部の検出結果に基づき前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記短絡路を介して前記圧縮機から前記充填設備へとガスを送る、請求項２に記載のガス供給装置。
【請求項４】
前記ガス流通路が、
前記導入ライン及び前記導出ラインを含み、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐメイン流路と、
前記導入ラインと前記導出ラインとを短絡する短絡路と、
を備え、
前記充填設備におけるガスの目標圧力に対する前記充填設備に設けられた他の圧力検出部の検出値の変化に基づいて前記導入ラインを閉じて前記圧縮機から前記蓄圧器へのガスの流れを遮断し、
前記他の圧力検出部の検出結果に基づき前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記短絡路を介して前記圧縮機から前記充填設備へとガスを送る、請求項２に記載のガス供給装置。
【請求項５】
前記圧縮機が前記導入ラインにガスを送出可能な状態となる前に、前記蓄圧器から前記充填設備へガスの送出を行う、請求項１ないし４の何れかに記載のガス供給装置。
【請求項６】
ガス供給源のガスを圧縮する他の圧縮機と、
前記他の圧縮機から吐出されたガスを貯留する貯留タンクと、
をさらに備え、
前記圧縮機が、前記貯留タンクのガスを吸入する請求項１ないし５の何れか１項に記載のガス供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１項に記載のガス供給装置と、
前記ガス供給装置の流出端に接続された充填設備と、を備え、
前記充填設備が前記ガス供給装置から供給された水素ガスを前記タンク搭載装置に充填する水素ステーション。
【請求項８】
ガス供給装置によるガス供給方法であって、
前記ガス供給装置が、
ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の下流に配置され、タンク搭載装置へガスを充填する充填設備へガスを供給する蓄圧器と、
前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐガス流通路と、
を備え、
前記ガス流通路が、
前記蓄圧器へガスを導入する導入ラインと、
前記蓄圧器からガスを導出する導出ラインと、
を備え、
前記導入ラインを介して前記圧縮機から前記蓄圧器にガスを導入可能な状態とし、かつ、前記導出ラインを介して前記蓄圧器から前記充填設備にガスを導出可能な状態とする、ガス供給方法。
【請求項９】
前記ガス流通路が前記圧縮機よりも下流に配置される圧力検出部を備え、
前記圧縮機が前記ガス流通路へガスを送出する際に、前記圧力検出部の検出結果に基づきガスの圧力が所定圧力に維持されるように前記圧縮機の回転数を制御する、請求項８に記載のガス供給方法。
【請求項１０】
前記ガス流通路が、
前記導入ライン及び前記導出ラインを含み、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐメイン流路と、
前記導入ラインと前記導出ラインとを短絡する短絡路と、
を備え、
前記圧力検出部と前記充填設備に設けられた他の圧力検出部との間の圧力変化に基づいて前記導入ラインを閉じて前記圧縮機から前記蓄圧器へのガスの流れを遮断し、
前記他の圧力検出部の検出結果に基づき前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記短絡路を介して前記圧縮機から前記充填設備へとガスを送る、請求項９に記載のガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給装置、水素ステーション及びガス供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示される水素ステーションでは、水素製造装置から供給されたガスを一時的に貯留し、この貯留されたガスをディスペンサに供給するガス供給装置が知られている。具体的に、この種のガス供給装置では、配管に水素圧縮機及び蓄圧器が設けられている。そして、水素製造装置から導入されたガスは水素圧縮機で圧縮され、この水素圧縮機で圧縮されたガスが蓄圧器に貯留される。蓄圧器に貯留されたガスは、蓄圧器のガス圧力とディスペンサ側でのガス圧力との差圧によってディスペンサに供給される（差圧充填運転）。このため、差圧充填運転中は、蓄圧器内のガス圧力は次第に低下する。そして、差圧充填運転後に、蓄圧器内のガス圧力が低ければ、貯留運転を行うことによって蓄圧器内のガス圧力を回復させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４０６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
差圧充填運転後に貯留運転を行って蓄圧器内のガス圧力を回復させる構成では、以下の問題がある。すなわち、ディスペンサからの供給指令が頻繁に出される場合や、蓄圧器の数が少ない場合には、蓄圧器内のガスが短期間で消費されてしまう。そして、蓄圧器内のガス圧力が大きく低下してしまうことにより蓄圧器を設定圧力に戻すまでに時間を要し、車両への水素充填を速やかに再開することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄圧器内のガス圧力が低下することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明は、ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の下流に配置され、タンク搭載装置へガスを充填する充填設備へガスを供給する蓄圧器と、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐガス流通路と、を備え、前記ガス流通路が、前記蓄圧器へガスを導入する導入ラインと、前記蓄圧器からガスを導出する導出ラインと、を備え、前記圧縮機から前記導入ラインを介してガスを前記蓄圧器に導入可能な状態とし、かつ、前記蓄圧器から前記導出ラインを介して前記充填設備にガスを導出可能な状態とする、ガス供給装置である。
【０００７】
本発明では、圧縮機が蓄圧器に直列に接続されることにより、蓄圧器へのガスの導入が可能とされ、かつ、蓄圧器から充填設備へのガスの導出が可能とされる。圧縮機がガスを供給することにより、ガス供給装置の運転中に蓄圧器内の圧力の低下を抑えることができる。その結果、蓄圧器のリカバリ時間を短縮することができ、次のタンク搭載装置へのガスの充填を速やかに開始することができる。
【０００８】
前記ガス供給装置は、前記蓄圧器内の圧力またはこれに相当する圧力を検出する圧力検出部を備えてもよい。この場合、前記圧縮機が前記ガス流通路へガスを送出する際に、前記圧力検出部の検出結果に基づきガスの圧力が所定圧力に維持されるように前記圧縮機の回転数を制御してもよい。
【０００９】
この態様では、蓄圧器内の圧力の低下をより抑えることができる。その結果、充填設備から車両へのガスの供給制御がより容易となる。
【００１０】
前記ガス流通路が、前記導入ライン及び前記導出ラインを含み、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐメイン流路と、前記導入ラインと前記導出ラインとを短絡する短絡路と、を備えてもよい。この場合、前記圧力検出部と前記充填設備に設けられた他の圧力検出部との間の圧力変化に基づいて前記導入ラインを閉じて前記圧縮機から前記蓄圧器へのガスの流れを遮断してもよい。また、前記他の圧力検出部の検出結果に基づき前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記短絡路を介して前記圧縮機から前記充填設備へとガスを送ってもよい。
【００１１】
この態様では、圧縮機から蓄圧器へのガス流入を遮断した状態で、圧縮機から充填設備へのガス供給を直接的に行う（直接充填運転）。これにより、圧縮機から送出されたガスの全量が充填設備に供給されることとなり、充填設備からタンク搭載装置に充填されるガスの流量（あるいは圧力）が確保される。
【００１２】
前記ガス流通路が、前記導入ライン及び前記導出ラインを含み、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐメイン流路と、前記導入ラインと前記導出ラインとを短絡する短絡路と、を備えてもよい。この場合、前記充填設備におけるガスの目標圧力に対する前記充填設備に設けられた他の圧力検出部の検出値の変化に基づいて前記導入ラインを閉じて前記圧縮機から前記蓄圧器へのガスの流れを遮断してもよい。また、前記他の圧力検出部の検出結果に基づき前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記短絡路を介して前記圧縮機から前記充填設備へとガスを送ってもよい。
【００１３】
この態様では、圧縮機から蓄圧器へのガス流入を遮断した状態で、圧縮機から充填設備へのガス供給を直接的に行う（直接充填運転）。これにより、圧縮機から送出されたガスの全量が充填設備に供給されることとなり、充填設備からタンク搭載装置に充填されるガスの流量（あるいは圧力）が確保される。
【００１４】
前記圧縮機が前記導入ラインにガスを送出可能な状態となる前に、前記蓄圧器から前記充填設備へガスの送出を行ってもよい。この態様では、充填設備へ速やかにガスを供給することができる。
【００１５】
ガス供給装置は、ガス供給源のガスを圧縮する他の圧縮機と、前記他の圧縮機から吐出されたガスを貯留する貯留タンクと、をさらに備えてもよい。この場合、前記圧縮機が、前記貯留タンクのガスを吸入してもよい。
【００１６】
この態様では、他の圧縮機から吐出されたガスを貯留タンクに貯留し、この貯留されたガスを圧縮機において圧縮する。このため、圧縮機における圧縮比を抑制することができる。したがって、圧縮機を小型化することができる。
【００１７】
本発明は、前記ガス供給装置と、前記ガス供給装置の流出端に接続された充填設備と、を備え、前記充填設備が前記ガス供給装置から供給された水素ガスを前記タンク搭載装置に充填する水素ステーションである。
【００１８】
本発明は、ガス供給装置によるガス供給方法であって、前記ガス供給装置が、ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の下流に配置され、タンク搭載装置へガスを充填する充填設備へガスを供給する蓄圧器と、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐガス流通路と、を備え、前記ガス流通路が、前記蓄圧器へガスを導入する導入ラインと、前記蓄圧器からガスを導出する導出ラインと、を備え、前記導入ラインを介して前記圧縮機から前記蓄圧器にガスを導入可能な状態とし、かつ、前記導出ラインを介して前記蓄圧器から前記充填設備にガスを導出可能な状態とする、ガス供給方法である。
【００１９】
本発明では、圧縮機が蓄圧器に直列に接続されることにより、蓄圧器へのガスの導入が可能とされ、かつ、蓄圧器から充填設備へのガスの導出が可能とされる。圧縮機がガスを供給することにより、ガス供給装置の運転中に蓄圧器内の圧力の低下を抑えることができる。その結果、蓄圧器のリカバリ時間を短縮することができ、次のタンク搭載装置へのガスの充填を速やかに開始することができる。
【００２０】
前記ガス流通路が前記圧縮機よりも下流に配置される圧力検出部を備えてもよい。この場合、前記ガス供給方法は、前記圧縮機が前記ガス流通路へガスを送出する際に、前記圧力検出部の検出結果に基づきガスの圧力が所定圧力に維持されるように前記圧縮機の回転数を制御してもよい。
【００２１】
この態様では、蓄圧器内の圧力の低下をより抑えることができる。その結果、充填設備から車両へのガスの供給制御がより容易となる。
【００２２】
前記ガス流通路が、前記導入ライン及び前記導出ラインを含み、前記圧縮機、前記蓄圧器及び前記充填設備を繋ぐメイン流路と、前記導入ラインと前記導出ラインとを短絡する短絡路と、を備えてもよい。この場合、前記ガス供給方法は、前記圧力検出部と前記充填設備に設けられた他の圧力検出部との間の圧力変化に基づいて前記導入ラインを閉じて前記圧縮機から前記蓄圧器へのガスの流れを遮断してもよい。また、前記他の圧力検出部の検出結果に基づき前記圧縮機の回転数を制御するとともに、前記短絡路を介して前記圧縮機から前記充填設備へとガスを送ってもよい。
【００２３】
この態様では、圧縮機から蓄圧器へのガス流入を遮断した状態で、圧縮機から充填設備へのガス供給を直接的に行う（直接充填運転）。これにより、圧縮機から送出されたガスの全量が充填設備に供給されることとなり、充填設備からタンク搭載装置に充填されるガスの流量（あるいは圧力）が確保される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、蓄圧器内のガス圧力が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るガス供給装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】前記ガス供給装置によるガス供給方法を説明するためのフローを示す図である。
【図３】前記ガス供給装置によるガス供給時のディスペンサ側でのガス圧力の推移を説明するための図である。
【図４】他の例に係るガス供給装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図５】ガス供給装置の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係るガス供給装置１０は、例えば水素ガスの供給スタンドとしての水素ステーションに設けられるものであり、充填設備であるディスペンサ１２からの充填指令に応じてディスペンサ１２側へ水素ガスを供給するものである。すなわち、水素ステーションは、ガス供給装置１０と、ガス供給装置１０の流出端に接続されたディスペンサ１２と、を備えている。ディスペンサ１２は、車両１４（タンク搭載装置）に設けられたタンクに水素ガスを充填する。車両１４は例えば燃料電池車である。
【００２８】
ガス供給装置１０は、第１圧縮機２２と、第２圧縮機２４と、貯留タンク２６と、蓄圧器３０と、ガス流通路１６と、コントローラ５８とを備える。ガス流通路１６は、メイン流路１６１と、短絡路１６２とを備えている。メイン流路１６１はガス供給源２０、第２圧縮機２４、第１圧縮機２２、蓄圧器３０及びディスペンサ１２を繋ぐ。短絡路１６２は、蓄圧器３０を経由することなく第１圧縮機２２とディスペンサ１２とを繋ぐ。メイン流路１６１の上流端には、ガス供給源２０を接続可能な流入端１６ａが設けられており、下流端には、ディスペンサ１２を接続可能な流出端１６ｂが設けられている。
【００２９】
第１圧縮機２２は、図略のモータの駆動により図略のクランク軸を回転させてピストンを往復動させる往復動圧縮機によって構成されている。第１圧縮機２２では、水素ガスが圧縮されてシリンダ（圧縮室）内の圧力が吐出側のガス流通路１６の圧力以上になると図略の吐出弁が開いて水素ガスが吐出される。なお、第１圧縮機２２は、往復動圧縮機に限られるものではなく、これ以外のタイプの圧縮機によって構成されていてもよい。
【００３０】
第２圧縮機２４は、メイン流路１６１における第１圧縮機２２よりも上流側に配置されている。第２圧縮機２４として、第１圧縮機２２よりも小型の圧縮機が用いられていてもよい。貯留タンク２６は、メイン流路１６１における第２圧縮機２４と第１圧縮機２２との間の部位に接続された接続路２８を通してガス流通路１６に接続されている。ガス供給装置１０では、ガス供給源２０の低圧の水素ガスが第２圧縮機２４にて圧縮され、第２圧縮機２４から吐出されたガスが貯留タンク２６に貯留される。貯留タンク２６内の水素ガスは第１圧縮機２２に吸入される。なお、実際には、貯留タンク２６と第１圧縮機２２との間、及び、貯留タンク２６と第２圧縮機２４との間に図示省略の各種弁が設けられており、貯留タンク２６への水素ガスの導入と貯留タンク２６からの水素ガスの導出とが制御される。
【００３１】
メイン流路１６１における第１圧縮機２２と流出端１６ｂとの間の部位には、蓄圧器３０が設けられる。蓄圧器３０は、水素ガスを一時的に貯留しておくためのものであり、第１圧縮機２２で圧縮された水素ガスを貯留する。蓄圧器３０には予め第１圧縮機２２により水素ガスが補充されており、圧力は設定圧力（例えば８２ＭＰａ）となっている。図１では蓄圧器３０の数は１であるが、２以上であってもよい。
【００３２】
以下、メイン流路１６１のうち第１圧縮機２２から第１圧縮機２２の下流側に位置する蓄圧器３０へ水素ガスを導入する部位を「導入ライン１８ａ」と呼び、蓄圧器３０からディスペンサ１２に水素ガスを導出する部位を「導出ライン１８ｂ」と呼ぶ。導入ライン１８ａには、逆止弁３３と、導入側の弁部材である導入側弁３４と、第１開閉弁４１とが設けられている。導入側弁３４は、開度の切り替えのみを行うエア駆動弁によって構成されている。逆止弁３３は、蓄圧器３０に向かう流れのみを許容し、蓄圧器３０から流れ出る向きの流れを阻止する。なお、導入側弁３４はエア駆動弁以外でもよい。第１開閉弁４１は、第１圧縮機２２と逆止弁３３及び導入側弁３４との間に配置される。
【００３３】
導出ライン１８ｂには、逆止弁３７と、導出側の弁部材である導出側弁３８と、第２開閉弁４２とが設けられている。導出側弁３８は、エア駆動弁によって構成されている。逆止弁３７は蓄圧器３０から流れ出る向きの流れのみを許容し、蓄圧器３０へ向かう流れを阻止する。第２開閉弁４２は、ディスペンサ１２と逆止弁３７及び導出側弁３８との間に配置されている。
【００３４】
ガス流通路１６の短絡路１６２は、導入ライン１８ａの第１開閉弁４１と逆止弁３３及び導入側弁３４との間の部位、及び、導出ライン１８ｂの第２開閉弁４２と逆止弁３７及び導出側弁３８との間の部位を短絡する。
【００３５】
ガス流通路１６には、戻し流路４５が接続されている。戻し流路４５の一端部は、第１圧縮機２２の吐出部と第１開閉弁４１との間の部位に接続され、他端部は、第１圧縮機２２の吸込部と接続路２８の接続個所との間の部位に接続されている。戻し流路４５には、戻し弁４６が設けられている。戻し弁４６が開放されると、第１圧縮機２２から吐出された水素ガスの一部又は全部が第１圧縮機２２の上流側に戻される。
【００３６】
ガス供給装置１０は、圧力検出部である第１圧力センサ４８を備えている。第１圧力センサ４８は、短絡路１６２に配置されている。第１圧力センサ４８により測定される水素ガスの圧力は蓄圧器３０内の圧力に相当する。
【００３７】
コントローラ５８は第１圧縮機２２、第２圧縮機２４の駆動を制御するとともに、第１開閉弁４１、第２開閉弁４２、導入側弁３４、導出側弁３８及び戻し弁４６の開閉の制御を行う。
【００３８】
ディスペンサ１２には、アダプタ５１と、アダプタ５１及びガス流通路１６の流出端１６ｂを接続する供給路５２と、供給路５２に設けられた流量制御弁５３と、圧力検出部である第２圧力センサ５４とが設けられている。アダプタ５１は、水素ガスの供給時に車両１４のガス供給口に取り付けられる。流量制御弁５３は、エア駆動弁によって構成されている。なお、エア駆動弁以外の流量制御弁が用いられてもよい。ディスペンサ１２には図略のコントローラが設けられ、当該コントローラは、第２圧力センサ５４に基づき流量制御弁５３の開度を制御する。以下の説明では、ディスペンサ１２の流量制御弁５３よりも下流域及び車両１４をまとめて説明する場合は「需要部」という。
【００３９】
ガス供給装置１０では、メイン流路１６１において第１圧縮機２２及び蓄圧器３０が直列に接続されている。導入側弁３４及び導出側弁３８が開放されることにより、ガス供給装置１０は、第１圧縮機２２から導入ライン１８ａを介して蓄圧器３０に水素ガスが導入可能な状態となり、かつ、蓄圧器３０から導出ライン１８ｂを介してディスペンサ１２へ水素ガスが導出可能な状態となる。以下、蓄圧器３０への水素ガスの導入及び蓄圧器３０からの水素ガスの導出の両方を可能とするガス供給装置１０の運転モードを「直列差圧充填運転」と呼ぶ。
【００４０】
さらに、ガス供給装置１０は、短絡路１６２を介して（すなわち、蓄圧器３０を経由することなく）ディスペンサ１２に接続されていることから、導入側弁３４及び導出側弁３８を閉じることにより、第１圧縮機２２から吐出される水素ガスの全量をディスペンサ１２に直接的に送出することができる。以下、蓄圧器３０を介在することなく第１圧縮機２２からディスペンサ１２へ水素ガスを送出するガス供給装置１０の運転モードを「直接充填運転」と呼ぶ。
【００４１】
また、ガス供給装置１０は、第１圧縮機２２から蓄圧器３０への水素ガスの送出を停止した状態で、蓄圧器３０からディスペンサ１２へ水素ガスを供給する運転を行うこともできる。以下、この運転モードを上述の直列差圧充填運転と区別して「差圧充填運転」と呼ぶ。
【００４２】
ガス供給装置１０のコントローラ５８は、直列差圧充填運転、直接充填運転及び差圧充填運転を切り替え可能である。
【００４３】
図３は、需要部における水素ガスの圧力と時間との関係を例示する図である。実線にて示す直線９２，９３が需要部における水素ガスの圧力の時間的推移を例示しており、破線にて示す直線９１が水素ガスの目標圧力の時間的推移を示している。なお、図３では車両１４への水素の充填開始時刻を原点としている。図示の都合上、直線９１〜９３の傾きが同じ部分を上下にずらして示している。
【００４４】
水素ステーションでは、需要部内の水素ガスの圧力が図３中の直線９１で示す目標圧力に従って増大するように制御され、車両１４のタンクは所定時間ｔｓ（例えば、３分）で最終圧力Ｐｔ（例えば７０ＭＰａ）に達する。
【００４５】
ここで、本実施形態に係るガス供給装置１０の動作制御について図２を参照しつつ説明する。ガス供給装置１０が以下のように動作することにより、ディスペンサ１２に水素ガスを供給するガス供給方法が実施される。なお、第２圧縮機２４による貯留タンク２６への水素ガスの貯留作業は、貯留タンク２６内の水素ガスの圧力に基づいて断続的に行われる。以下の説明では、ガス供給装置１０の第２圧縮機２４及び貯留タンク２６よりも下流側の機器の動作に注目して説明する。
【００４６】
ディスペンサ１２へのガス供給は、ディスペンサ１２からガス供給装置１０へガス供給指令が出されると開始される。まず、第１圧縮機２２が起動される。第１圧縮機２２がスタンバイ状態、すなわち、ガス流通路１６の導入ライン１８ａへと水素ガスを送出可能な状態となるまで第１開閉弁４１が閉じられ、戻し弁４６が開放される。水素ガスは第１圧縮機２２により実質的に圧縮されることなく、第１圧縮機２２と戻し流路４５との間を循環する。第１圧縮機２２がスタンバイ状態となるまでの間、ガス供給装置１０は導出側弁３８及び第２開閉弁４２を開放して差圧充填運転を行う（ステップＳＴ１１）。なお、このとき導入側弁３４は閉鎖されている。ディスペンサ１２では、第２圧力センサ５４の検出結果が目標圧力となるように流量制御弁５３の開度が制御される。したがって、図３の直線９２に示すように需要部内の水素ガスの圧力が直線９１に示す目標圧力に従って漸次増大する。
【００４７】
第１圧縮機２２がスタンバイ状態となると、第１開閉弁４１及び導入ライン１８ａの導入側弁３４が開放され、かつ、戻し弁４６が閉じられてガス供給装置１０の運転が直列差圧充填運転に移行する（ステップＳＴ１２）。第１圧縮機２２はガス流通路１６の導入ライン１８ａへと水素ガスを送出する。なお、戻し弁４６は完全に閉じられる必要はなく、その開度が調整されることにより第１圧縮機２２から送出される水素ガスの流量が調整されてもよい。
【００４８】
メイン流路１６１の第１圧縮機２２よりも下流側の部位および短絡路１６２（以下、まとめて「下流部１６１ａ」という。）、並びに、蓄圧器３０を１つの系と捉えると、当該系と需要部との間の圧力差により水素ガスがディスペンサ１２へ供給される。また、流量制御弁５３により水素ガスの流量が制御されることにより、需要部の水素ガスの圧力（図３の直線９２参照）は目標圧力に従って漸次増大する。
【００４９】
直列差圧充填運転では、第１圧力センサ４８の検出値に基づき下流部１６１ａ及び蓄圧器３０の水素ガスの圧力が設定圧力（例えば、８２ＭＰａ）となるように第１圧縮機２２の回転数が制御される。なお、第１圧力センサ４８の検出値を加工したデータが第１圧縮機２２の回転数の制御に用いられてもよい。これにより、事前に差圧充填運転が行われても蓄圧器３０内の圧力が速やかに上昇し、下流部１６１ａ及び蓄圧器３０の圧力が一定に維持される。ただし、ディスペンサ１２から要求される水素ガスの流量（以下、「要求量」という。）が、第１圧縮機２２から送出可能な流量の上限（以下、「上限量」という。）を超えた場合には、要求量と上限量との差分が蓄圧器３０からディスペンサ１２へと導出されることとなり、蓄圧器３０及び下流部１６１ａ内の圧力が低下する。このように、第１圧縮機２２から送出される水素ガスの流量とディスペンサ１２が要求する要求量との関係に応じて蓄圧器３０内の水素ガスの圧力（換言すれば、水素ガスの量）が増減する。
【００５０】
そして、車両１４内のタンクが最終圧力Ｐｔ（図３参照）に達した場合には、ディスペンサ１２から車両１４への水素ガスの充填が停止され、ガス供給装置１０からディスペンサ１２への水素ガスの供給も停止される。なお、車両１４のタンクの大きさによっては後述する直接充填運転が行われる。
【００５１】
以上に説明したように、ガス供給装置１０にて直列差圧充填運転が行われることにより、差圧充填運転のみを行う場合に比べて蓄圧器３０の圧力の低下が抑制される。これにより、蓄圧器３０を設定圧力まで昇圧させるのに要する時間、いわゆる、リカバリ時間を短縮することができ、次の車両１４への水素ガスの充填を速やかに開始することができる。
【００５２】
ところで、既述のように、車両１４への水素ガスの充填途上においてディスペンサ１２からの要求量が第１圧縮機２２の上限量を超えた場合には、下流部１６１ａ及び蓄圧器３０の圧力が低下してしまう。特に、タンクの容量が大きい車両１４の場合、多量の水素ガスが必要となるため、下流部１６１ａ及び蓄圧器３０の圧力が大きく低下してしまう。下流部１６１ａ及び蓄圧器３０の圧力が低下した状態で、車両１４のタンクの圧力が最終圧力（満充填時の圧力）近傍まで上昇すると、下流部１６１ａ及び蓄圧器３０と需要部との間の圧力差が過度に小さくなってしまう。このため、図３の直線９３に示すように、需要部における水素ガスの圧力が目標圧力を大きく下回ってしまう虞がある。
【００５３】
そこで、第１圧力センサ４８の検出値Ｐ１と第２圧力センサ５４の検出値Ｐ２との差分ΔＰ（すなわち、圧力差）が設定値Ａ以下となった場合に（ステップＳＴ１３）、導入側弁３４が閉じられて蓄圧器３０への水素ガスの流入が遮断され、ガス供給装置１０の運転が直接充填運転に移行する（ステップＳＴ１４）。これにより、短絡路１６２を介して第１圧縮機２２からディスペンサ１２へと水素ガスの全量が送出される。第１圧縮機２２では、第２圧力センサ５４の検出値が目標圧力となるように回転数が制御される。したがって、需要部における水素ガスの圧力が目標圧力に従って増大する。なお、第２圧力センサ５４の検出値を加工したデータが目標圧力と比較されて第１圧縮機２２の回転数制御が行われてもよい。
【００５４】
車両１４内のタンクが最終圧力Ｐｔに達した場合には、ディスペンサ１２から車両１４への水素ガスの充填が停止される。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、ガス供給装置１０ではメイン流路１６１において第１圧縮機２２が蓄圧器３０に直列に接続される。導入側弁３４及び導出側弁３８が開放されることにより、第１圧縮機２２から蓄圧器３０へ水素ガスが導入可能とされ、かつ、蓄圧器３０からディスペンサ１２へ水素ガスが導出可能とされる。これにより、差圧充填運転のみを行うガス供給装置に比べてガス供給装置１０の駆動中における蓄圧器３０内の圧力の低下を抑えることができる。その結果、蓄圧器３０のリカバリ時間を短縮することができ、次の車両１４への水素ガスの充填を速やかに開始することができる。
【００５６】
直列差圧充填運転では、第１圧力センサ４８の検出結果に基づき下流部１６１ａの水素ガスの圧力が設定圧力に維持されるように第１圧縮機２２の回転数が制御されるため、下流部１６１ａ及び蓄圧器３０における水素ガスの圧力の低下がより抑制される。さらに、ディスペンサ１２の上流側に位置する下流部１６１ａ及び蓄圧器３０の圧力が一定に維持されることにより、流量制御弁５３による水素ガスの圧力（あるいは流量）の制御が容易となる。
【００５７】
本実施形態では、第１圧縮機２２がスタンバイ状態となる前に蓄圧器３０からディスペンサ１２へ水素ガスの送出が行われる。これにより、水素ステーションに搬入された車両１４に水素ガスの充填を速やかに行うことができる。
【００５８】
ガス流通路１６に短絡路１６２が設けられることにより、直列差圧充填運転から直接充填運転に容易に切り替えることができる。直接充填運転では、第２圧力センサ５４の検出結果に基づき第１圧縮機２２の回転数が制御されるため、需要部の水素ガスの圧力を目標圧力に従って増大させることができる。
【００５９】
ガス供給装置１０では、第１圧縮機２２以外の他の圧縮機である第２圧縮機２４を用いて、ガス供給源２０の水素ガスが圧縮され、貯留タンク２６に貯留される。この貯留されたガスを第１圧縮機２２が利用することにより、第１圧縮機２２における圧縮比（すなわち、吸入側と吐出側との間の圧力比）を抑制することができる。したがって、第１圧縮機２２を小型化することができる。
【００６０】
ガス供給装置１０では、直列差圧充填運転から直接充填運転へ移行する際に、第２圧力センサ５４の検出値Ｐ２に対する第１圧力センサ４８の検出値Ｐ１の比（すなわち、Ｐ１／Ｐ２）が設定値以下となった場合に導入側弁３４を閉じて第１圧縮機２２から蓄圧器３０への水素ガスの流れを遮断してもよい。このように、第１圧力センサ４８と第２圧力センサ５４との間の圧力変化に基づいて直接充填運転に移行するのであれば、導入側弁３４の開閉は種々の演算に基づき行われてよい。
【００６１】
さらに、直列差圧充填運転から直接充填運転へ移行する際の導入側弁３４の開閉制御の他の例として、第２圧力センサ５４の検出値Ｐ１が目標圧力Ｐｍよりも小さい値である設定値Ｐｄとなった場合に、導入側弁３４が閉じられて第１圧縮機２２から蓄圧器３０への水素ガスの流れが遮断されてもよい。また、目標圧力Ｐｍと検出値Ｐ１との差分が設定値となったか否かに基づいて導入側弁３４の開閉が行なわれてもよい。目標圧力Ｐｍに対する検出値Ｐ１の比に基づいて導入側弁３４の開閉が行われてもよい。このように、目標圧力Ｐｍに対する第２圧力センサ５４の検出値の変化に基づいて直接充填運転に移行するのであれば、導入側弁３４の開閉が種々の演算に基づき行われてよい。
【００６２】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、図４に示すように、短絡路１６２が省略されてもよい。この場合であっても、第１圧縮機２２が蓄圧器３０に直列に接続されることから、導入側弁３４及び導出側弁３８が開放されることにより、蓄圧器３０への水素ガスの導入が可能とされ、かつ、蓄圧器３０からディスペンサ１２への水素ガスの導出が可能とされる。その結果、ガス供給装置１０の運転中における蓄圧器３０内の圧力の低下を抑えることができる。
【００６３】
前記実施形態では、車両１４が搬入された時点で第１圧縮機２２がスタンバイ状態である場合には、必ずしも差圧充填運転が行われる必要はない。
【００６４】
前記実施形態では、第１圧力センサ４８がメイン流路１６１の下流部１６１ａ、より具体的には、第１圧縮機２２と第１開閉弁４１との間に配置されてよく、第１圧力センサ４８により、蓄圧器３０の圧力に相当する圧力が測定される。また、第１圧力センサ４８が蓄圧器３０に直接的に取り付けられてもよい。
【００６５】
図５に示すように、導入ライン１８ａ及び導出ライン１８ｂが１つの配管１８で構成されていてもよい。この場合、当該配管１８に開閉弁等の弁部材３９が設けられる。
【００６６】
前記実施形態では、第２圧縮機２４及び貯留タンク２６が設けられた構成としたが、ガス供給源２０から第１圧縮機２２へと直接的に水素ガスが送られてもよい。ガス供給装置１０は車両以外のタンク搭載装置への水素ガスの充填に利用されてもよい。ガス供給装置は水素ガス以外のガスの供給に用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ガス供給装置
１２  ディスペンサ
１６  ガス流通路
１６ａ  流入端
１６ｂ  流出端
１８ａ  導入ライン
１８ｂ  導出ライン
２０  ガス供給源
２２  第１圧縮機
２４  第２圧縮機
２６  貯留タンク
３０  蓄圧器
３４  導入側弁
３８  導出側弁
４８  第１圧力センサ
５４  第２圧力センサ
５３  流量制御弁
５８  コントローラ
【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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