(57)【要約】【課題】車載用水素充填タンクへの水素の充填作業を安全に効率よく行うことができる水素供給ステーション及びその使用方法を提供すること。【解決手段】水素を貯蔵する水素供給タンク１０と、車載用水素充填タンク９との間の水素の供給経路を形成する水素供給ライン３とを有してなる。水素供給タンク１０は、圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンク１１〜１７により構成されていると共に、水素供給ライン３に接続する備蓄タンク１１〜１７を切り替える切り替え装置４に連結されている。複数の備蓄タンク１１〜１７のうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンク１１には、外部の水素供給源に接続される供給口６１が設けられており、第１タンク１１以外の備蓄タンク１２〜１７には、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して導入する昇圧導入路６２が接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された車載用水素充填タンクに対して水素を供給するための水素供給ステーションであって、
上記車載用水素充填タンクに供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンクと、該水素供給タンクと上記車載用水素充填タンクとの間の水素の供給経路を形成する水素供給ラインとを有してなり、
上記水素供給タンクは、備蓄する水素圧力のレベルを示す圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクにより構成されていると共に、上記水素供給ラインに接続する上記備蓄タンクを切り替える切り替え装置に連結されており、
かつ、上記複数の備蓄タンクのうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンクには、外部の水素供給源に接続される供給口が設けられており、上記第１タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して導入する昇圧導入路が接続されていることを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項２】
請求項１において、上記複数の備蓄タンクのうち最も上段の圧力ステージに属する最高圧タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ上段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を補う補給路が接続されていることを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記各備蓄タンクには、上記水素供給ラインに連結される水素回収路が接続されており、上記水素供給ライン内又は上記切り替え装置内の余剰の水素を上記備蓄タンクに回収可能に構成されていることを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記複数の圧力ステージのうち最も利用率の高い圧力ステージに属する上記備蓄タンクの容積を、他の圧力ステージに属する上記備蓄タンクの容積よりも大きくしてあることを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記複数の圧力ステージのうち最も利用率の高い圧力ステージよりも下段の圧力ステージ間の圧力差が、上記最も利用率の高い圧力ステージよりも上段の圧力ステージ間の圧力差よりも小さいことを特徴とする水素供給ステーション。
【請求項６】
車両に搭載された車載用水素充填タンクに供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンクを有し、該水素供給タンクが、備蓄する水素圧力のレベルを示す圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクにより構成されている水素供給ステーションを使用する方法であって、
該水素供給ステーションに水素を充填するに当たっては、上記複数の備蓄タンクのうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンクに外部の水素供給源を接続して、該第１タンクに上記水素供給源から水素を充填し、
上記第１タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して供給し充填することを特徴とする水素供給ステーションの使用方法。
【請求項７】
請求項６において、上記車載用水素充填タンクに対して水素を供給することにより特定の上記備蓄タンク内における水素圧力が所定圧力以下に低下した場合には、当該備蓄タンクよりも１つ下段の圧力ステージに属する上記備蓄タンク内の水素を昇圧して補充することを特徴とする水素供給ステーションの使用方法。
【請求項８】
請求項６において、上記車載用水素充填タンクに対して水素を供給することにより特定の上記備蓄タンク内における水素圧力が所定圧力以下に低下した場合には、当該備蓄タンクよりも１つ上段の圧力ステージに属する上記備蓄タンク内の水素を減圧して補充することを特徴とする水素供給ステーションの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに水素を供給するための水素供給ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題に対応する車両として、水素を燃料とした自動車、具体的には燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの開発が活発に行われている。このような水素を燃料とする車両の普及を促進するには、車両に搭載される車載用水素充填タンクに対して、安定して効率よく水素を供給する機能を備えた水素供給ステーションを開発する必要がある。
【０００３】
これまでに提案されている技術としては、次のようなものがある。
例えば、特許文献１、２は、水素吸蔵合金ＭＨタンクヘの充填に関するものであって、そこには、水素供給の経路の他に、熱媒体が通る２つの通路を設け、熱媒体によりＭＨタンクと供給ステーション間の熱輸送を促進する方法が示されている。この方法は、ＭＨ吸蔵に伴う発熱、放出に伴う吸熱を供給管を介して一部相殺することを狙ったものである。
【０００４】
特許文献３は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、タンク圧力に応じた水素充填速度調整機構が示されている。そして、タンク内部圧力の低い状態では低流量で供給し、タンク内部圧力の上昇に伴い流量を増加していくことが示されている。
特許文献４は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、高圧タンクに設置したサブコンテナの温度管理によりタンクヘの充填・放出をスムーズに行うものが示されている。そして、高速充填時には、サブコンテナに冷却水を供給し、タンク内圧力が低下したことにより水素充填の必要性が出た場合には、自動的に冷却水をサブコンテナに供給することが示されている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術は、いずれも基本的に高圧ＭＨタンクあるいは高圧ボンベヘの高速充填達成を目的としたものであるが、次のような問題点が存在する。
即ち、上記特許文献１、２、４においては、車両側タンクと供給側タンク間の熱交換を達成するために、車両側タンク内に比較的複雑な構造の熱交換器構成を必要とする。そのため、従来の上記車載用水素充填タンクは、構造が複雑、軽量化が困難、製造コストが高くなるなどの問題がある。
また、特許文献３においては、内部圧力および温度マップを参考に水素充填速度を調整するものであって、穏やかに水素充填を行うので、高速充填を達成することができない。
【特許文献１】特開２０００−１２８５０２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４０９５号公報
【特許文献３】特開２００１−３５５７９５号公報
【特許文献４】特開２００２−８９７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、車載用水素充填タンクへの水素の充填作業を安全に効率よく行うことができる水素供給ステーション及びその使用方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、車両に搭載された車載用水素充填タンクに対して水素を供給するための水素供給ステーションであって、
上記車載用水素充填タンクに供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンクと、該水素供給タンクと上記車載用水素充填タンクとの間の水素の供給経路を形成する水素供給ラインとを有してなり、
上記水素供給タンクは、備蓄する水素圧力のレベルを示す圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクにより構成されていると共に、上記水素供給ラインに接続する上記備蓄タンクを切り替える切り替え装置に連結されており、
かつ、上記複数の備蓄タンクのうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンクには、外部の水素供給源に接続される供給口が設けられており、上記第１タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して導入する昇圧導入路が接続されていることを特徴とする水素供給ステーションにある（請求項１）。
【０００８】
本発明の水素供給ステーションは、上記のごとく、圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクを有しており、上記切り替え装置によって、水素供給ラインに接続する備蓄タンクを切り替えることができるように構成されている。そのため、水素の供給先である車載用水素充填タンクの種類や充填状態に応じて使用する備蓄タンクを変更することができる。また、使用する備蓄タンクの変更によって、供給すべき水素の圧力を容易に変更することができる。それ故、接続された車載用水素充填タンクごとに、最適な供給条件を容易に実現することができ、車載用水素充填タンクへの安全で効率のよい水素充填作業を行うことができる。
【０００９】
また、上記水素供給ステーションは、上記のごとく、上記第１タンクに外部の水素供給源に接続される供給口を設けてあり、かつ、上記第１タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ下段の（低い）圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して導入する昇圧導入路が接続されている。
この構成を備えることにより、後述する第２発明の方法を確実に実行することができる。
【００１０】
さらには、ある特定の圧力ステージに属する備蓄タンク内の水素備蓄量が大きく減少した場合に、その備蓄タンクよりも圧力ステージが低い備蓄タンクから昇圧して水素を補給することができる。それ故、外部からの水素供給を行うことができない場合でも、ある程度は特定の備蓄タンクに対して水素の補給を行うことができる。
なお、上記昇圧導入路としては、例えば、昇圧装置及び各種の開閉弁を含む流路によって構成することができる。
【００１１】
第２の発明は、車両に搭載された車載用水素充填タンクに供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンクを有し、該水素供給タンクが、備蓄する水素圧力のレベルを示す圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンクにより構成されている水素供給ステーションを使用する方法であって、
該水素供給ステーションに水素を充填するに当たっては、上記複数の備蓄タンクのうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンクに外部の水素供給源を接続して、該第１タンクに上記水素供給源から水素を充填し、
上記第１タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して供給し充填することを特徴とする水素供給ステーションの使用方法にある（請求項６）。
【００１２】
本発明の水素供給ステーションの使用方法においては、上記のごとく、圧力ステージの異なる複数の備蓄タンクに水素を充填する場合に、最も低い圧力ステージに属する上記第１タンクに外部の水素供給源を接続して行う。そして、他の備蓄タンクには、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して供給する。このような方法を採用することにより、外部の水素供給源との接続は上記第１タンクだけでよく、その接続作業を簡素化することができる。また、各備蓄タンクへの水素の供給が１つ下段の圧力ステージの備蓄タンクから行われるので、水素を昇圧する際に、その圧力差分だけ昇圧すればよく昇圧量を小さく抑えることができる。
そして、このような水素供給タンクへの水素の充填作業を容易化することによって、上記水素供給ステーションをより有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上記第１の発明の水素供給ステーションにおいては、上記複数の備蓄タンクのうち最も上段の圧力ステージに属する最高圧タンク以外の上記備蓄タンクには、１つ上段の（高い）圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を補う補給路が接続されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、ある特定の圧力ステージに属する備蓄タンク内の水素備蓄量が大きく減少した場合には、その備蓄タンクよりも圧力ステージが高い備蓄タンクから水素を補給することができる。それ故、外部からの水素供給を行うことができない場合でも、ある程度は特定の備蓄タンクに対して水素の補給を行うことができる。
【００１４】
また、上記各備蓄タンクには、上記水素供給ラインに連結される水素回収路が接続されており、上記水素供給ライン内又は上記切り替え装置内の余剰の水素を上記備蓄タンクに回収可能に構成されていることが好ましい（請求項３）。水素供給ステーションから車載用水素充填タンクへの水素供給が完了した時点などには、上記水素供給ライン内に余剰の水素が残存する場合がある。この場合に、上記水素回収路を利用することにより、可能な限り上記備蓄タンクのいずれかに上記余剰の水素を戻すことができる。具体的な水素回収路としては、複数の開閉弁あるいは切替弁によってすべての備蓄タンクに接続された構造とすることが好ましい。この場合には、残存している余剰水素の圧力に応じて、回収が容易な備蓄タンクを選択することができる。
【００１５】
また、上記複数の圧力ステージのうち最も利用率の高い圧力ステージに属する上記備蓄タンクの容積を、他の圧力ステージに属する上記備蓄タンクの容積よりも大きくしてあることが好ましい（請求項４）。この場合には、最も利用率の高い圧力ステージの備蓄タンクが早期に空になることを抑制し、外部からの水素補充を行う間隔を長くして、より安定した水素供給ステーションの使用状態を得ることができる。
なお、上記の最も利用率の高い圧力ステージは、例えば、車載用水素充填タンクの種類とその割合などのデータを基にしてシミュレーションを行う方法や、実際に運営して統計的に求める方法によって求めることが可能である。
【００１６】
また、上記複数の圧力ステージのうち最も利用率の高い圧力ステージよりも下段の圧力ステージ間の圧力差が、上記最も利用率の高い圧力ステージよりも上段の圧力ステージ間の圧力差よりも小さいことが好ましい（請求項５）。この場合には、車載用水素充填タンクへの水素供給時に、最も圧力ステージの小さい上記第１タンクから順次高圧の備蓄タンクに切り替える際に、よりきめ細かく早期に圧力設定を行うことができる。それ故、より効率的に水素充填作業を行うことができる。
【００１７】
次に、上記第２の発明においては、上記車載用水素充填タンクに対して水素を供給することにより特定の上記備蓄タンク内における水素圧力が所定圧力以下に低下した場合には、当該備蓄タンクよりも１つ下段の圧力ステージに属する上記備蓄タンク内の水素を昇圧して補充することが好ましい（請求項７）。この場合には、最も圧力差の小さい１つ下段の備蓄タンクからその圧力差分だけ昇圧して補充することができ、比較的容易に特定の備蓄タンクに水素補充を行うことができる。昇圧は、例えば昇圧ポンプなどによって行うことができる。
【００１８】
また、上記車載用水素充填タンクに対して水素を供給することにより特定の上記備蓄タンク内における水素圧力が所定圧力以下に低下した場合には、当該備蓄タンクよりも１つ上段の圧力ステージに属する上記備蓄タンク内の水素を減圧して補充することことも好ましい（請求項８）。この場合には、最も圧力差の小さい１つ上段の備蓄タンクからその圧力差分だけ減圧して補充することができ、比較的容易に特定の備蓄タンクに水素補充を行うことができる。この場合の減圧は、例えば減圧弁などを用いて行うことができる。
また、上述した１つ下段の備蓄タンクからの補充と、上記１つ上段の備蓄タンクからの補充とを組み合わせることによって、よりきめ細かい水素分配を行うことができ、外部から水素供給ステーションへの水素補給がない期間においても安定した運用を実現することができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例に係る水素供給ステーションにつき、図１を用いて説明する。
本例の水素供給ステーション１は、図１に示すごとく、車両に搭載された車載用水素充填タンク９に対して水素を供給するための水素供給ステーションである。
上記車載用水素充填タンク９に供給すべき水素を貯蔵する水素供給タンク１０と、該水素供給タンク１０と車載用水素充填タンク９との間の水素の供給経路を形成する水素供給ライン３とを有してなる。
水素供給タンク１０は、備蓄する水素圧力のレベルを示す圧力ステージを複数段に異ならせた複数の備蓄タンク１１〜１７により構成されていると共に、水素供給ライン３に接続する備蓄タンク１１〜１７を切り替える切り替え装置４に連結されている。
また、複数の備蓄タンク１１〜１７のうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンク１１には、外部の水素供給源に接続される供給口６１が設けられており、上記第１タンク１１以外の上記備蓄タンクには、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して導入する昇圧導入路６２がそれぞれ接続されている。
【００２０】
以下、さらに詳説する。
本例の水素供給ステーション１は、図１に示すごとく、水素供給タンク１０として、７つの備蓄タンク１１〜１７、すなわち、第１タンク１１、第２タンク１２、．．．第７タンク１７を有している。第１タンク１１が最も低い最下段の圧力ステージに属するものであり、順次、第２タンク１２、第３タンク１３と所定値ずつ圧力を高めた上段の圧力ステージに属し、第７タンク１７が最も高い最上段の圧力ステージに属する備蓄タンクである。
【００２１】
各備蓄タンク１１〜１７の下流側には、複数のバルブ（図示略）を組み合わせて構成された切り替え装置４が接続され、この切り替え装置４の操作によって水素供給ライン３に接続される備蓄タンクを選択するようになっている。
また、同図に示すごとく、各備蓄タンク１１〜１７には、水素供給ライン３に連結される水素回収路５が、上記昇圧導入路６２を含む戻り切り替え装置６を介して接続されており、水素供給ライン３内又は切り替え装置４内の余剰の水素を備蓄タンク１１〜１７に回収可能に構成されている。戻り切り替え装置６は、複数のバルブ（図示略）を組み合わせて構成される。
【００２２】
また、本例では、同図に示すごとく、水素供給ライン３には、水素供給ライン３に接続される車載用水素充填タンク９に対して水素を送る通路である充填パス３１と、車載用水素充填タンク９から放出される水素を通す通路である放出パス３２とを有している。この放出パス３２と充填パス３１とが繋がることにより、これらの通路は水素が循環する循環パスを構成する。
また、放出パス３２には、流れてきた水素を冷却するための熱交換器３９を設けてあると共に、水素の循環を促すためのポンプ３８も設けてある。熱交換器３９には、別途設けた冷媒流路３８５に接続され、冷媒を循環させるように構成してある。
【００２３】
また、水素供給ライン３は、上記充填パス３１に配設された逆止弁３１３と放出パス３２に配設された逆止弁３２３とを有している。また、車載用水素充填タンク９のバルブ部９０には、上記充填パス３１に対応する通路に配置された逆止弁９１３と、上記放出パス３２に対応する通路に配置された逆止弁９２３とを設けてある。
また、水素供給ライン３における上記充填パス３１と放出パス３２との分岐点には三方弁７１を配置してあり、また、水素供給ライン３から上記水素回収路５が分岐する分岐点にも三方弁７２を配置してある。
【００２４】
また、本例では、切り替え装置４の下流側に水素の流量を測定する流量計８１を配置し、さらに、水素回収路５内にも流量計８２を配置した。これらの流量計８１、８２、三方弁７１、７２、切り替え装置４、及び戻り切り替え装置６は、図示しない制御装置に電気的に接続され、制御装置の指示に従って動作する。特に、上記切り替え装置４は、流量計８１によって測定される水素流量を基にして接続する上記備蓄タンク１１〜１７を切り替えるよう構成されている。
【００２５】
なお、本例では、図１に示すごとく、水素供給ライン３を構成する充填パス３１と放出パス３２とを、車載用水素充填タンク９の異なる端部に分かれたバルブ部９０に接続するよう図示してあるが、車載用水素充填タンク９のバルブ部９０を１箇所にまとめ、その１箇所に充填パス３１と放出パス３２とを接続する構造をとることも可能であり、むしろその方が好ましい。
【００２６】
次に、本例の水素供給ステーション１によって車載用水素充填タンク９に水素を供給する場合の使用方法につき説明する。
本例の水素供給ステーション１に接続された車載用水素充填タンク９に水素を充填するに当たっては、まず、切り替え装置４の操作によって、圧力ステージが最も低い第１タンク１１を水素供給ライン３に接続する。そして、三方弁７１、７２を操作して、第１タンク１１から充填パス３１を用いて車載用水素充填タンク９に水素を圧送する。
【００２７】
また、車載用水素充填タンク９からは放出パス３２を用いて、充填された水素の一部を放出する。これにより、放出される水素は、これ自体が熱媒体となって車載用水素充填タンク９内の熱を外部に導き、車載用水素充填タンク９の急激な温度上昇を抑制する効果を発揮する。また、放出パス３２に放出された水素は、熱交換器３９によって冷却され、ポンプ３８を介して再び三方弁７１から充填パス３１に戻される。
【００２８】
このようにして第１タンク１１からの水素充填が進んでくると、第１タンク１１内の水素圧力と車載用水素充填タンク９内の水素圧力の差異が縮まってくる。これにより、充填される水素の流量が低下し、充填速度が低下する。このことは、流量計８１による水素流量の測定により把握することができる。
本例の水素供給ステーション１では、流量計８１により測定した水素流量が所定値を下回った時点で、切り替え装置４を操作して接続する備蓄タンクを１つ上段の圧力ステージのものに切り替える。
【００２９】
すなわち、本例では、車載用水素充填タンク９に対して水素を供給するに当たっては、最初に上記第１タンク１１を車載用水素充填タンク９に接続して水素の供給を開始し、その後、供給する水素流量が所定値未満の場合には、車載用水素充填タンク９に接続する備蓄タンクを順次１つ上段の圧力ステージに属する備蓄タンクに切り替えて水素の供給を行う。この充填方法を用いることにより、備蓄タンク１１〜１７と車載用水素充填タンク９との間の圧力差を適正に保って効率のよい水素充填作業を実現することができる。
【００３０】
また、上記流量計８１による累積流量を測定することにより、車載用水素充填タンク９への充填量が所定量に達したことを把握することができ、その時点で水素供給タンク１０から車載用水素充填タンク９への水素の供給をタイミングよく停止することができる。そして、水素の供給の停止後は、三方弁７１、７２の操作によって、充填パス３１及び放出パス３２を水素回収路５に連通させる。また、戻り切り替え装置６により、水素回収路５を１つの備蓄タンクに接続する。接続すべき備蓄タンクの選択は、選択時点において供給に使用していた備蓄タンクの１つ下段、あるいはそれよりも低圧の備蓄タンクを選択する。これにより、充填パス３１、放出パス３２等に残っていた残存水素は水素供給タンク１０を構成する備蓄タンク１１〜１７に戻される。なお、上記水素回収路５には、水素を備蓄タンクに送るためのポンプ等を配設することが好ましい。
【００３１】
このように、本例の水素供給ステーション１は、圧力ステージが異なる複数の備蓄タンク１１〜１７を有しており、上記切り替え装置４によって、水素供給ライン３に接続する備蓄タンクを切り替えることができる。そのため、水素の供給先である車載用水素充填タンク９の種類や充填状態に応じて使用する備蓄タンク１１を変更することができる。特に、本例では、上記のごとく第１タンク１１から順次圧力ステージを上げていくので、最適な供給条件を容易に実現することができ、車載用水素充填タンク９への安全で効率のよい水素充填作業を行うことができる。
【００３２】
また、本例の水素供給ステーション１は、上記水素回収路５をも備えているので、水素の有効利用を図ることもできる。
なお、上記のような第１タンク１１から順次圧力ステージを高める充填方法に代えて、車載用水素充填タンク９の仕様、充填状態等に応じて、最初から特定の備蓄タンクに接続する方法をとることも可能である。
【００３３】
次に、水素供給ステーション１に対して外部から水素を供給する方法について簡単に説明する。
本例の水素供給ステーション１に水素を充填するに当たっては、まず、上記複数の備蓄タンク１１〜１７のうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンク１１の供給口６１に外部の水素供給源（図示略）を接続する。そして、この第１タンク１１に上記水素供給源から水素を充填し、第１タンク１１に所定量の水素を所定圧力で備蓄する。
【００３４】
次に、第１タンク１１と第２タンク１２の間の昇圧導入路６２を開通させ、その昇圧導入路６２内に設けられた昇圧手段によって第１タンク１１内の水素を昇圧して第２タンク１２に供給し、充填する。このとき、第１タンク１１には、上記水素供給源から水素を供給し続けることができる。
同様に、第２タンク１２の水素充填量がある程度以上になった時点で、第２タンク１２と第３タンク１３の間の昇圧導入路６２を上記と同様に操作して、第２タンク１２から第３タンク１３への水素の昇圧供給を開始する。このような動作を順次上段の備蓄タンクに施すことによって、すべての備蓄タンク１１〜１７が所定の圧力ステージの水素を備蓄した状態となる。
【００３５】
このように、本例の水素供給ステーション１においては、第１タンク１１に上記供給口６１を設けてあると共に、各備蓄タンク１１〜１７の間にそれぞれ上記昇圧導入路６２を設けてあるので、上記第１タンク１１のみに外部の水素供給源を接続して水素の供給を行うことができる。そのため、水素供給ステーション１と外部の水素供給源との接続作業を簡素化することができる。また、他の備蓄タンク１２〜１７には、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して供給することができるので、その圧力差分だけ昇圧すればよく、昇圧導入路６２における昇圧量を小さく抑えることができる。
そのため、水素供給ステーション１においては、これへの水素の充填作業を容易化することができ、より有効に活用することができる。
【００３６】
（実施例２）
本例は、図２、図３に示すごとく、実施例１の水素供給ステーション１に採用されうる構成をより具体的に示す例である。
まず、図２には、水素供給ステーション１全体の構成を示す。同図に示すごとく、本例では、水素供給タンク１０として、５段階の圧力ステージに対応する５つの備蓄タンク１１〜１５を設けた。圧力ステージが最も低い第１タンク１１には、外部の水素供給源に接続される供給口６１が設けられている。供給口６１には、外部からの水素の導入を開始又は停止させるための開閉弁６１１が配置されている。
【００３７】
また、第１タンク１１以外の備蓄タンク１２〜１５には、１つ下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから水素を昇圧して導入する昇圧導入路６２が接続されている。第１タンク１１から第２タンク１２への昇圧導入路６２は、第１タンク１１から開閉弁６２１、三方弁６２２、昇圧ポンプ６２３、開閉弁６２４、三方弁６２５及び６２６、開閉弁６２７を順次結ぶ流路を介して第２タンク１２に接続されている。また、上記三方弁６２６と三方弁６２２との間は、開閉弁６２８を有するバイパス路によって結ばれている。これは、上段の圧力ステージに属する備蓄タンクである第２タンク１２から第１タンク１１へと水素を補う補給路６３である。
【００３８】
同様な構成の昇圧導入路６２と補給路６３とが、第２タンク１２と第３タンク１３との間、第３タンク１３と第４タンク１４との間、及び第４タンク１４と第５タンク１５との間にも設けられている。
また、各昇圧導入路６２の三方弁６２５には、それぞれ開閉弁５１及び三方弁５２〜５４を介して水素回収路５が接続されている。
【００３９】
また、各備蓄タンク１１〜１５の下流側は、開閉弁４１、三方弁４２〜４５及び開閉弁４６を介して水素供給ライン３の三方弁７１に接続されている。また、第１タンク１１には、これに備蓄する水素を供給する際に用いる昇圧ポンプ４９が配設されている。
また、上記水素供給ライン３における三方弁７１は、開閉弁５９を介して上記の水素回収路５に接続されると共に、充填パス３１と放出パス３２に分岐させる三方弁７２に接続される。
【００４０】
充填パス３１は、上記三方弁７２から熱交換器３９及び逆止弁３１３を介して開口部３１５に通じる通路として構成されている。また、放出パス３２は、開口部３２５から逆止弁３２３、熱交換器３９及びポンプ３２８を介して上記三方弁７２に通ずる通路として構成されている。また、充填パス３１及び放出パス３２の開口部３１５、３２５には、その開口部３１５、３２５に残る不要な水素や異物を除去する排気路３７１、３７２が接続されており、これらの合流路３７０が、開閉弁３７３及びポンプ３７５を介して水素を燃焼除去等する水素処理機３７９に接続されている。本例では、これら逆止弁３１３、３２３及び開口部３１５、３２５を含む部分をユニット化して接続ユニット３０を構成してある。
【００４１】
また、車載用水素充填タンク９には、そのバルブ部９０に充填パス９１及び放出パス９２が設けられており、それぞれ逆止弁９１３、９２３を介して開口部９１５、９２５に通じている。
そして、図３に示すごとく、車載用水素充填タンク９に水素供給ステーション１から水素を供給する際には、車載用水素充填タンク９のバルブ部９０に水素供給ライン３の接続ユニット３０を当接させ、開口部３１５と開口部９１５を対面させると共に開口部３２５と開口部９１５を対面させる。
【００４２】
その後の水素供給の手順は、切り替え装置４を構成する上記開閉弁４１，４３及び三方弁４２，７２の操作を行うことによって、実施例１と同様に行うことができる。
そして、水素供給を停止した後には、排気路３７１，３７２の合流路３７０上にあるポンプ３７５を駆動する。そして、上記接続ユニット３０の開口部３１５，３１５とバルブ部９０の開口部９１５，９２５との間の空間に残った水素を、異物等と共に水素処理機３７９に吸引し、処理する。これにより、水素を外気へ不用意に放出することを防止することができると共に、車載用水素充填タンク９のパルブ部９０及び水素供給ステーション１の接続ユニット３０のそれぞれの接続部分を清潔に保つことができる。
【００４３】
次に、水素供給ステーション１に対して外部から水素を供給する場合には、上述した実施例１と同様に行うことができる。
すなわち、本例の水素供給ステーション１に水素を充填するに当たっては、まず、上記複数の備蓄タンク１１〜１５のうち最も下段の圧力ステージに属する第１タンク１１の供給口６１に外部の水素供給源（図示略）を接続する。そして、開閉弁６１１を開いて第１タンク１１に上記水素供給源から水素を充填し、所定量の水素を所定圧力で備蓄する。
【００４４】
次に、第１タンク１１と第２タンク１２の間の昇圧導入路６２を、開閉弁６２１、６２４、６２７、三方弁６２２、６２５を操作して開通させると共に、昇圧ポンプ６２３を運転させる。これにより、第１タンク１１から水素を昇圧して第２タンク１２に供給し充填する。このとき、第１タンク１１には、上記水素供給源から水素を供給し続けることができる。
同様に、第２タンク１２の水素充填量がある程度以上になった時点で、第２タンク１２と第３タンク１３の間の昇圧導入路６２を上記と同様に操作して、第２タンク１２から第３タンク１３への水素の昇圧供給を開始する。このような動作を順次上段の備蓄タンクに施すことによって、すべての備蓄タンク１１〜１５が所定の圧力ステージの水素を備蓄した状態となる。
【００４５】
次に、車載用水素充填タンク９に対して水素を供給することにより特定の備蓄タンク、例えば第３タンク１３内における水素圧力が所定圧力以下に低下した場合についての対処方法について簡単に説明する。
本例では、第３タンク１３に対して、１つ下段の圧力ステージに属する第２タンク１２から水素を補充する方法と、１つ上段の圧力ステージに属する第３タンク１３から水素を補充する方法とがある。
【００４６】
第２タンク１２から水素を補充する方法では、第２タンク１２と第３タンク１３との間の昇圧導入路６２を開通させると共に昇圧ポンプ６２３を駆動させることにより、第２タンク１２内の水素を昇圧して第３タンク１３に補充する。
また、第４タンク１４から水素を補充する方法では、第３タンク１３と第４タンク１４との間の補給路６３を開閉弁６２８の操作によって開通させる。これにより、圧力ステージが１段高い第４タンク１４内の水素は、低圧の第３タンク１３内に自動的に減圧されて補充される。
【００４７】
このように、本例では、特定の備蓄タンク内の水素が減少した場合に、その上段又は下段の圧力ステージに属する備蓄タンクから緊急的に水素を補充することができ、外部からの水素供給が途絶えた場合における水素供給ステーション１の機能維持を図ることができる。
その他の作用効果は実施例１と同様である。
【００４８】
（実施例３）
本例は、図４に示すごとく、実施例１の水素供給ステーション１を基礎として、水素供給ライン３における放出パス３２を、三方弁７３を介して水素供給タンク１０の戻り切り替え装置６に接続した例である。
この場合には、車載用水素充填タンク９に充填パス３１から水素を供給しながら、放出パス３２から供給した水素を放出する。この水素は、熱交換器３９によって冷却され、戻り切り替え装置６に導かれる。そして、再び、備蓄タンク１１〜１７のいずれかに戻される。このときの備蓄タンクの選択は、車載用水素充填タンク９への水素供給に用いていた備蓄タンクの１つ下段（低圧側）のものを選択することが圧力差が小さく最も好ましい。
その他の構成は実施例１と同様である。
【００４９】
本例の場合には、車載用水素充填タンク９から放出した水素をいったん備蓄タンク１１〜１７に戻すので、備蓄タンク内部の大容量の水素と混合することでガス顕熱の上昇を抑制できる。また、ショートサイクルで循環させる場合に比べ、熱交換器の交換能力を低く設定可能であるという利点が得られる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５０】
（実施例４）
本例は、図５に示すごとく、実施例１の水素供給ステーション１を基にして、水素供給タンク１０を構成する備蓄タンク１１〜１７の容量を変化させた例である。
すなわち、同図に示すごとく、複数の圧力ステージのうち最も利用率の高い圧力ステージに属する第２タンク１２の容積を、他の圧力ステージに属する備蓄タンク１１，１３〜１７の容積よりも大きくした。上記利用率は、例えば、車載用水素充填タンク９の種類と割合等のデータを基にしたシミュレーションにより算出することができる。その他の構成は実施例１と同様である。
【００５１】
この場合には、最も使用率が高い圧力ステージに属する第２タンク１２の容量が最も大きいので、その備蓄タンク１２が早期に空になることを抑制し、外部からの水素補充を行う間隔を長くして、より安定した水素供給ステーションの使用状態を得ることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
（実施例５）
本例は、図６、図７に示すごとく、実施例１の水素供給ステーション１における水素供給タンク１０を構成する備蓄タンク１１〜１７（タンクＮｏ．１〜７）の圧力ステージの組み合わせ例を示すものである。
図６、図７は、横軸に圧力を、縦軸にタンクの種類を示したものである。そして、図６には、第１〜第７タンクまでの圧力ステージを、一定圧力ずつ高めた構成とする例を示してある。また、図７には、圧力ステージが低いほど、圧力差を小さくした例である。
これらの圧力差のバリエーションは、水素供給ステーション１が水素を供給する車載用水素充填タンク９の仕様、割合などに応じて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１における、水素供給ステーションの構成を示す説明図。
【図２】実施例２における、水素供給ステーションの構成を示す説明図。
【図３】実施例２における、水素供給ラインと車載用水素充填タンクとを接続した状態を示す説明図。
【図４】実施例３における、水素供給ステーションの構成を示す説明図。
【図５】実施例４における、水素供給ステーションの構成を示す説明図。
【図６】実施例５における、圧力ステージの圧力変化の一例を示す説明図。
【図７】実施例５における、圧力ステージの圧力変化の別の一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００５４】
１  水素供給ステーション
１０  水素供給タンク
１１〜１７  備蓄タンク（第１タンク〜第７タンク）
３  水素供給ライン
３１  充填パス
３２  放出パス
４  切り替え装置
５  水素回収路
６  戻り切り替え装置
６２  昇圧導入路
６３  補給路
【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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