(57)【要約】【課題】高圧ガスを被充填タンクに充填する際に、被充填タンク内での温度上昇を抑制すると共に、充填される高圧ガスの有する圧力エネルギ等を回収する。【解決手段】高圧ガス充填システムである水素充填システム１０ａは、水素充填ステーション１２ａに設けられる水素貯蔵タンク１４から、燃料電池車両１６ａに設けられる水素タンク１８に高圧の水素ガスを充填するシステムである。また、水素充填システム１０ａにおける水素貯蔵タンク１４から水素タンク１８へと水素ガスが流通する流路の途中には、該流通する水素ガスの圧力エネルギ等により駆動されるタービン４２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス貯蔵源に貯蔵されている高圧ガスを被充填タンクに充填する高圧ガス充填システムであって、
前記高圧ガスが充填される際に流通する前記高圧ガス貯蔵源から前記被充填タンクまでの流路の途中にタービンを設けたことを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項２】
請求項１記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記タービンにより回転駆動される発電機を備えていることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項３】
請求項２記載の高圧ガス充填システムにおいて、
前記被充填タンクが、車両に備えられ、
前記高圧ガス貯蔵源が、前記車両の前記被充填タンクに対して高圧ガスを充填する高圧ガス充填ステーションに備えられている際に、
前記タービン及び前記発電機は、前記車両又は前記高圧ガス充填ステーションに配置されていることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項４】
請求項３記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記被充填タンク内の情報を前記高圧ガス充填ステーションに送信する制御手段を備え、
前記発電機により発電された電力を前記制御手段の動作用の電源とすることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項５】
請求項３記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記車両は蓄電装置を備え、
前記発電機により発電された電力を前記蓄電装置に供給して蓄電することを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項６】
請求項３記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記高圧ガス充填ステーションは蓄電装置を備え、
前記発電機により発電された電力を前記蓄電装置に供給して蓄電することを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項７】
請求項１記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記タービンにより回転駆動される空気圧縮機を備えていることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項８】
請求項７記載の高圧ガス充填システムにおいて、
前記被充填タンクが、車両に備えられ、
前記高圧ガス貯蔵源が、前記車両の前記被充填タンクに対して高圧ガスを充填する高圧ガス充填ステーションに備えられている際に、
前記タービン及び前記空気圧縮機は、前記車両又は前記高圧ガス充填ステーションに配置されていることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項９】
請求項８記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記被充填タンク内のガスと前記熱媒体とを熱交換させる第１の熱交換器と、前記熱媒体を冷却する第２の熱交換器とが順次接続されて、前記被充填タンク内を冷却する冷却回路を備え、
前記空気圧縮機により作られた圧縮空気により前記第２の熱交換器を冷却することを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項１０】
請求項８記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記被充填タンク内のガスと前記熱媒体とを熱交換させる第１の熱交換器と、前記熱媒体を冷却する第２の熱交換器とが順次接続されて、前記被充填タンク内を冷却する冷却回路を備え、
前記循環ポンプには、該循環ポンプを回転駆動するポンプ駆動用タービンが連結されており、
前記空気圧縮機により作られた圧縮空気により前記ポンプ駆動用タービンを回転駆動させることで、前記循環ポンプを駆動させることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項１１】
請求項８記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記流路における前記タービンの出口側に設けられ、前記被充填タンクへ充填される高圧ガスを冷却するための冷凍機と、
前記冷凍機に連結され、該冷凍機を駆動する冷凍機駆動用タービンと、を備え、
前記空気圧縮機により作られた圧縮空気により前記冷凍機駆動用タービンを回転駆動させることで、前記冷凍機を駆動させることを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項１２】
請求項８記載の高圧ガス充填システムにおいて、
前記車両は、燃料電池を搭載した燃料電池車両であり、
前記空気圧縮機により作られた圧縮空気により前記燃料電池を冷却することを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項１３】
請求項８記載の高圧ガス充填システムにおいて、
前記車両は、燃料電池を搭載した燃料電池車両であり、
該燃料電池車両は、熱媒体を循環させる循環ポンプと、前記熱媒体を冷却する熱交換器とが順次接続されて、前記燃料電池を冷却する冷却回路を備え、
前記空気圧縮機により作られた圧縮空気により前記熱交換器を冷却することを特徴とする高圧ガス充填システム。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の高圧ガス充填システムにおいて、
さらに、前記タービンを選択的にバイパス可能なバイパス流路を設けたことを特徴とする高圧ガス充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス貯蔵源に貯蔵されている高圧ガスを被充填タンクに充填する高圧ガス充填システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水素と酸素の電気化学反応により発電する燃料電池においては、燃料としての水素ガスは、水素タンクに高圧で貯蔵されて前記燃料電池の近傍に配置される。このような水素タンクの水素充填量が低下した場合には、前記水素タンクは、該水素タンクよりも高圧の水素ガスが貯蔵されている水素貯蔵タンクに接続されて水素が充填（補充）される。
【０００３】
ところで、一般に、高圧ガス（水素ガス）を高圧ガス貯蔵源（水素貯蔵タンク）から被充填タンク（水素タンク）に充填する際には、充填されたガスが被充填タンク内で発熱することが知られている。
【０００４】
例えば、水素ガスを水素タンクに充填する場合には、水素充填終了直後の水素タンク内温度は外気温度よりも高く、＋７０℃以上にもなることがある。この場合、水素充填終了直後の水素タンク内の水素圧力は、上記のような温度上昇後の高温状態での圧力である。このため、その後、水素タンク内の温度が大気温度程度まで低下すると、水素タンク内の水素圧力も水素充填終了直後に比べて低下することになる。
【０００５】
従って、上記のように、高圧ガス充填時に温度上昇が生じると、被充填タンクへのガスの充填量が不足する。また、このような温度上昇を避けるために充填流量（充填速度）を低下させると、充填終了までに多くの時間を費やしてしまうことになる。
【０００６】
そこで、上記のような水素ガス充填時における水素タンク内の温度上昇を抑制する方法として、特許文献１には、充填された水素ガスとの熱交換を行う内部熱交換フィン組立体を水素タンク内に備え、該内部熱交換フィン組立体と水素タンク外面に備えられる放熱フィンとを熱伝達可能に接続することにより、水素ガス充填時の容器内での温度変化や温度ムラを低減する技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、水素ガスが充填される水素タンク内部に、水素吸蔵合金を収容する吸熱ユニットを配置することで、前記水素吸蔵合金が水素を放出する際の吸熱反応によって、水素ガス充填時の水素タンク内での温度上昇を低減させる技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１８１２９５号公報
【特許文献２】特開２００４−１６２８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような従来の構成では、高圧ガスが充填される被充填タンク自体の構造が複雑なものとなってしまう懸念がある。また、充填時の高圧ガスが有する圧力エネルギ等が、水素タンク内での熱交換（放熱）により捨てられることになり、エネルギの有効利用という観点からは不十分なものであった。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、高圧ガスを被充填タンクに充填する際に、被充填タンク内での温度上昇を低減することで充填量を十分に確保しながら、充填される高圧ガスの有する圧力エネルギ等を有効に回収して利用することを可能とする高圧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】
【００１１】
本発明の高圧ガス充填システムは、高圧ガス貯蔵源に貯蔵されている高圧ガスを被充填タンクに充填する高圧ガス充填システムであって、前記高圧ガスが充填される際に流通する前記高圧ガス貯蔵源から前記被充填タンクまでの流路の途中にタービンを設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、高圧ガスを被充填タンクに充填する際に、該高圧ガスの圧力エネルギや運動エネルギをタービンにより回収することができる。このため、充填される高圧ガスの冷却が可能となり、また、回収した圧力エネルギ等を有効に利用できるようになる。
【００１３】
さらに、前記タービンにより回転駆動される発電機を備えていると、タービンにより回収した高圧ガスの圧力エネルギ等を電気エネルギとして有効に利用することができる。
【００１４】
また、前記タービンにより回転駆動される空気圧縮機を備えていると、タービンにより回収した高圧ガスの圧力エネルギ等により圧縮空気を製造し、該圧縮空気を有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高圧ガスを被充填タンクに充填するための流路の途中にタービンを設けることにより、充填される高圧ガスの圧力エネルギや運動エネルギを回収して、有効に利用することが可能となる。さらに、充填される高圧ガスが前記タービンにより冷却されるため、被充填タンク内での温度上昇が低減されて、被充填タンクへの充填量を十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の高圧ガス充填システムについての好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１０ａを示す概略構成図である。なお、図１中、二重線は水素ガスが流通する配管を、実線は電力ラインを、二点鎖線は信号線を示しており、以下で説明する図４〜図１６においても同様である。
【００１８】
この第１の実施形態では、水素充填ステーション１２ａ（高圧ガス充填ステーション）に備えられている水素貯蔵タンク１４（高圧ガス貯蔵源）内の高圧ガスである水素ガスを、燃料電池車両１６ａ（車両）に搭載されている水素タンク１８（被充填タンク）に充填する水素充填システム１０ａを例示して本発明を説明する。ここで、図１の水素充填システム１０ａにおいて、一点鎖線により囲まれる部分は、燃料電池車両１６ａに備えられている構成要素を示し、それ以外は、前記水素充填ステーション１２ａに備えられている構成要素を示すものとして、以下の図４〜図１６においても同様とする。
【００１９】
図１に示すように、水素充填システム１０ａにおいて、水素充填ステーション１２ａには、水素ガスが高圧で貯蔵されている水素貯蔵タンク１４と、水素貯蔵タンク１４からの配管２０が接続されるディスペンサ２２と、ディスペンサ２２に電力ライン２４を介して接続される大型バッテリ２６とが設けられている。
【００２０】
さらに、水素充填ステーション１２ａには、ノズル３４が設けられている。ノズル３４は、一端がディスペンサ２２に配管２８、電力ライン３０及び信号線３２により接続されている。また、ノズル３４の他端が充填コネクタ３４ａ、３４ｂにより燃料電池車両１６ａの接続部３６に連結されることで、燃料電池車両１６ａ側に水素ガスを供給すると共に、水素充填ステーション１２ａと燃料電池車両１６ａとの間で電力や通信データの伝達を行うことが可能となる。
【００２１】
このような水素充填ステーション１２ａにおいて、水素貯蔵タンク１４としては、例えば、複数のタンクがカスケードに接続されたものや水素カードルを用いてもよい。
【００２２】
ディスペンサ２２は、燃料電池車両１６ａに供給する水素ガスの充填速度や充填流量等を制御する制御部２２ａを有し、充填量等の情報を図示しない表示部に表示可能である。
【００２３】
蓄電装置である大型バッテリ２６は、ディスペンサ２２等に電力を供給するものであり、アース２６ａが設けられている。
【００２４】
また、ノズル３４は、通常時にはディスペンサ２２に取り付けられており、充填時には操作者（充填者）がディスペンサ２２から取り外し、燃料電池車両１６ａの接続部３６（燃料口）に接続することにより、水素ガスの充填を行うものである。
【００２５】
一方、図１に示すように、水素充填システム１０ａにおいて、燃料電池車両１６ａには、水素貯蔵タンク１４から接続部３６を介して供給される水素ガスが充填される水素タンク１８と、接続部３６から水素タンク１８に至る配管３８及び配管４０を連結するように設けられ、水素タンク１８へと充填される水素ガスの圧力エネルギや運動エネルギにより駆動（回転）されるタービン４２と、駆動軸４４によりタービン４２と同軸で連結されるジェネレータ４６（発電機）とが設けられている。
【００２６】
また、接続部３６と水素タンク１８との間には、タービン４２をバイパスするバイパス管４８（バイパス流路）が設けられており、バイパス管４８の入口側である配管３８からの分岐点には、バイパス管４８への水素ガスの流通を切換制御する三方自動弁５０が設けられている。
【００２７】
さらに、燃料電池車両１６ａには、ジェネレータ４６で発電された電力が電力ライン５２を介して供給される分電器５４と、分電器５４に電力ライン５６、５８を介して接続される小型バッテリ６０（蓄電装置）及びメインバッテリ６２（蓄電装置）が設けられている。さらに、分電器５４には、接続部３６へと接続される電力ライン６４が接続されている。なお、メインバッテリ６２は、例えば、キャパシタ等のエネルギストレージに代替可能である。すなわち、上記のような蓄電装置としては、例えば、リチウムイオンバッテリ等の２次電池やキャパシタ等を用いることができる。
【００２８】
このような燃料電池車両１６ａにおいて、水素タンク１８は、燃料電池１９（ＦＣ）のアノード電極側に水素ガスを供給するためのものであり、水素ガスの充填口（図示しない遮断弁等が配設されている口金部分）には、水素タンク１８内の圧力や温度等の各種情報を計測する計測部１８ａが設けられている。
【００２９】
接続部３６は、上記のように、ディスペンサ２２に設けられているノズル３４と接続される部分であり、ノズル３４と接続部３６とが接続されることにより、水素充填ステーション１２ａと燃料電池車両１６ａとの間で、水素ガスの充填の他、電力や通信データ等の伝達が可能となる。また、接続部３６には、ノズル３４の接続の有無を検知する検知部３６ａが設けられている。検知部３６ａとしては、例えば、リミットスイッチ等が用いられるが、フォトインタラプタ等の電気的な接続を検知する構成としてもよい。
【００３０】
タービン４２は、水素タンク１８へ充填される水素ガスから圧力エネルギや運動エネルギを回収することにより、該水素ガスを冷却する機能を果たす。すなわち、水素ガスはタービン４２を回転させることにより断熱膨張されて冷却される。タービン４２としては、水素ガスの流通により回転可能なものであれば特に限定されず、例えば、ラジアル式（羽根車式）やスクロール式（容積式）等が挙げられる。
【００３１】
また、タービン４２と駆動軸４４により同軸で連結されるジェネレータ４６は、駆動軸４４の駆動力により回転駆動されて発電を行う発電機である。すなわち、燃料電池車両１６ａでは、充填される水素ガスの圧力エネルギ等がタービン４２により回収され、ジェネレータ４６にて電気エネルギへと変換される一方、圧力エネルギ等の一部を回収された水素ガス自身は冷却されて、水素タンク１８へと充填されることになる。
【００３２】
三方自動弁５０は、タービン４２又はバイパス管４８に選択的に水素ガスを流通させる切換手段として機能する。
【００３３】
分電器５４は、ジェネレータ４６で発電された電力を小型バッテリ６０やメインバッテリ６２、さらに、接続部３６を介して、水素充填ステーション１２ａの大型バッテリ２６に分電する機能を果たす。
【００３４】
小型バッテリ６０は、後述する監視システム６６の動力電源として用いられるものである。また、メインバッテリ６２は、燃料電池車両１６ａに搭載される燃料電池１９の起動用、走行用モータ等への電力補完用や各種機器の電力供給用の電源として用いられる。
【００３５】
そして、燃料電池車両１６ａには、小型バッテリ６０を動作用の電源とする判断回路６８（制御手段）が搭載されており、水素タンク１８の計測部１８ａ、接続部３６の検知部３６ａ、三方自動弁５０、分電器５４、小型バッテリ６０及びメインバッテリ６２が、判断回路６８に対して通信線により接続されることで、これらは水素充填システム１０ａにおける水素ガス充填やバッテリ充電の際の監視システム６６として機能することになる。
【００３６】
なお、監視システム６６は、上記のように、小型バッテリ６０を動力電源として運転されるものであり、燃料電池車両１６ａの主回路とは独立したシステムである。従って、監視システム６６は、燃料電池車両１６ａのイグニッションがＯＦＦとされて燃料電池１９等が停止されている場合であっても、例えば、検知部３６ａによるノズル３４と接続部３６との接続をトリガとして起動され、水素ガス充填やバッテリ充電の状態を監視することができる。
【００３７】
次に、基本的には以上のように構成される水素充填システム１０ａにおいて、水素貯蔵タンク１４から水素タンク１８へ水素ガスを充填する際の制御方法について、図２及び図３を参照して説明する。
【００３８】
図２は、水素充填ステーション１２ａと燃料電池車両１６ａとで相互に情報（例えば、水素タンク１８の温度や圧力等）を授受しながら水素ガスの充填を行う、コミュニケーション充填制御を示すフローチャートである。また、図３は、水素ガス充填時、ジェネレータ４６により発電された電力により小型バッテリ６０やメインバッテリ６２等を充電する充電制御を示すフローチャートである。なお、図２及び図３における記号Ａ〜Ｅが付与された点線矢印は、図２のコミュニケーション充填制御と図３の充電制御との間での相関関係を示すものである。
【００３９】
先ず、図１及び図２を参照して、水素貯蔵タンク１４から水素タンク１８へと水素ガスを充填する際のコミュニケーション充填制御について説明する。
【００４０】
図２におけるステップＳ１において、先ず、水素タンク１８を搭載する燃料電池車両１６ａが水素充填ステーション１２ａに到着し、所定位置（水素ガス充填位置）に停車される。そして、燃料電池車両１６ａのイグニッションがＯＦＦとされ、燃料電池１９等の運転が全て停止される。
【００４１】
次に、ステップＳ２において、操作者（充填者）が、ノズル３４をディスペンサ２２から取り外し、ノズル３４の充填コネクタ３４ａ、３４ｂを燃料電池車両１６ａの接続部３６に接続する。すると、ディスペンサ２２の制御部２２ａや接続部３６の検知部３６ａにより、充填コネクタ３４ａ、３４ｂが接続されたことが検知される。
【００４２】
次いで、ステップＳ３では、上記ステップＳ２における充填コネクタ３４ａ、３４ｂの接続の検知結果から、今回の充填作業時、水素充填ステーション１２ａと燃料電池車両１６ａとの間でコミュニケーション充填制御が実行可能かどうか判断される。ここで、コミュニケーション充填制御が実行不可能、例えば、制御部２２ａにより燃料電池車両１６ａには監視システム６６等が搭載されていないと判断された場合には、次に、ステップＳ４が実行される。
【００４３】
ステップＳ４では、いわゆるノンコミュニケーション充填が行われる。このノンコミュニケーション充填とは、例えば、ディスペンサ２２にて水素タンク１８への充填量や充填圧力等を制御しながら、水素タンク１８内に所定量の水素ガスが充填されるまで充填作業を行う方法である。このようなノンコミュニケーション充填では、実質的に水素充填ステーション１２ａと燃料電池車両１６ａとの間での通信データ等の授受はなく、換言すれば、既存のガソリンスタンドにてガソリン自動車に給油を行う場合と略同様である。
【００４４】
一方、ステップＳ３において、コミュニケーション充填制御が実行可能と判断されると、燃料電池車両１６ａでは小型バッテリ６０を動力電源として監視システム６６が起動され、次にステップＳ５が実行される。なお、上記のように、燃料電池車両１６ａでは、イグニッションがＯＦＦの状態で燃料電池１９等が運転停止状態であっても、小型バッテリ６０により監視システム６６を独立回路として起動可能である。
【００４５】
ステップＳ５において、制御手段である判断回路６８により、燃料電池車両１６ａにおける判断回路６８や水素タンク１８の計測部１８ａに設けられる図示しないメモリ等に記録されている情報、例えば、水素タンク１８の容量（容積）、充填可能圧力及びタンク種別（例えば、タイプＩＩＩやタイプＩＶ等）等が通信データとして水素充填ステーション１２ａ側に送信される。さらに、現在の水素タンク１８内の温度や圧力等の情報も通信データとして水素充填ステーション１２ａ側に送信される。
【００４６】
次いで、ステップＳ６において、上記ステップＳ５での各種情報に基づき、水素貯蔵タンク１４から水素タンク１８への水素ガスの充填が開始される。この際、水素貯蔵タンク１４からの高圧の水素ガスは、ディスペンサ２２、ノズル３４及び接続部３６を経由すると、三方自動弁５０に到達する。そして、三方自動弁５０での切換制御により、水素ガスがタービン４２へと流通されると、該水素ガスは、タービン４２にて断熱膨張して冷却され、配管４０を介して水素タンク１８内に充填される。この場合、タービン４２では、流通する水素ガスの圧力エネルギや運動エネルギを回収し、該回収された圧力エネルギ等は駆動軸４４を介してジェネレータ４６に伝達され、ここで電力へと変換されることになる。
【００４７】
一方、三方自動弁５０での切換制御により、水素ガスがバイパス管４８へと流通されると、該水素ガスはタービン４２にて冷却されることなく、直接水素タンク１８内に充填される。従って、例えば、水素タンク１８内に水素ガスを急速に充填する必要がある場合や、水素ガスの充填開始直後等であって水素タンク１８内での温度が比較的低温の場合等に、バイパス管４８へと水素ガスを流通させることで、充填時間を短縮可能である。
【００４８】
そして、ステップＳ７に示すように、コミュニケーション充填制御における水素ガスの充填時には、水素タンク１８内の各種情報は、判断回路６８により、リアルタイムで水素充填ステーション１２ａ側に送信される。同様に、ステップＳ８に示すように、水素充填ステーション１２ａ側では、上記のように送信された通信データに基づいて、例えば、制御部２２ａにより、水素タンク１８内の各種情報を常時監視する。
【００４９】
次いで、ステップＳ９において、上記ステップＳ８における制御部２２ａによる監視中に、水素タンク１８での異常や水素ガスのリーク等が検出された場合には、次に、ステップＳ１０が実行される。すなわち、ステップＳ１０において、水素ガスの充填作業が緊急停止される。
【００５０】
一方、上記ステップＳ９において、特に異常等が検出されず、水素タンク１８へ所定量の水素ガスが充填されると、水素タンク１８への充填が完了することになる（ステップＳ１１）。
【００５１】
本実施形態に係る水素充填システム１０ａでは、以上のようなコミュニケーション充填制御が行われることで、水素タンク１８へと水素ガスが充填される。
【００５２】
次に、図１及び図３を参照して、水素貯蔵タンク１４から水素タンク１８へと水素ガスを充填する際にジェネレータ４６により発電された電力を小型バッテリ６０やメインバッテリ６２等に充電する充電制御について説明する。
【００５３】
図３におけるステップＳ２１において、上記コミュニケーション充填制御におけるステップＳ１と同様に、水素タンク１８を搭載する燃料電池車両１６ａが水素充填ステーション１２ａに到着し、所定位置（水素ガス充填位置）に停車される。そして、燃料電池車両１６ａのイグニッションがＯＦＦとされ、燃料電池１９等の運転が全て停止される。
【００５４】
次に、ステップＳ２２において、操作者（充填者）が、ノズル３４をディスペンサ２２から取り外し、ノズル３４の充填コネクタ３４ａ、３４ｂを燃料電池車両１６ａの接続部３６に接続する。すると、ディスペンサ２２の制御部２２ａや接続部３６の検知部３６ａにより、充填コネクタ３４ａ、３４ｂが接続されたことが検知される。
【００５５】
次いで、ステップＳ２３において、燃料電池車両１６ａでは、上記のように、検知部３６ａにて充填コネクタ３４ａ、３４ｂの接続が検知されると、小型バッテリ６０を動力電源として監視システム６６が起動される。なお、上記のように、監視システム６６は独立回路であり、燃料電池１９等が運転停止状態であっても、小型バッテリ６０により起動可能である。
【００５６】
ステップＳ２４において、燃料電池車両１６ａの判断回路６８では、小型バッテリ６０やメインバッテリ６２の電力残量等を測定し、これらの情報を通信データとして準備する。さらに、判断回路６８では、上記のような水素タンク１８の容量、充填可能圧力及びタンク種別等の情報や、現在の水素タンク１８内の温度や圧力等の情報も通信データとして準備する。
【００５７】
そして、ステップＳ２５において、判断回路６８は、上記のような各種情報を含む通信データを水素充填ステーション１２ａ側に送信する。すなわち、燃料電池車両１６ａの各種情報が水素充填ステーション１２ａ側、例えば、ディスペンサ２２の制御部２２ａに送信される。
【００５８】
次に、ステップＳ２６において、上記ステップＳ２５での燃料電池車両１６ａ側から送信された各種情報に基づき、水素貯蔵タンク１４から水素タンク１８への水素ガスの充填が開始される。なお、水素ガスの充填が開始されると、上記コミュニケーション充填制御におけるステップＳ７及びステップＳ８にて説明したように、水素タンク１８内の各種情報がリアルタイムで水素充填ステーション１２ａ側に送信される。同時に、水素充填ステーション１２ａ側では、例えば、制御部２２ａにより、水素タンク１８内の各種情報を常時監視する。
【００５９】
また、このように充填が開始されると、水素貯蔵タンク１４からの高圧の水素ガスは、ディスペンサ２２、ノズル３４及び接続部３６を経由した後、三方自動弁５０に到達する。ここで、三方自動弁５０がタービン４２側に水素ガスを流通させるように切換られている場合には、水素ガスはタービン４２を回転させることになる。
【００６０】
すなわち、ステップＳ２７において、タービン４２へと流通される水素ガスの圧力エネルギや運動エネルギがタービン４２により回収され、タービン４２が回転する。このため、駆動軸４４を介してジェネレータ４６も回転駆動されることで発電が行われる。また、このとき、タービン４２を回転させた水素ガスは、タービン４２にて冷却された後、水素タンク１８内に充填されることになる。
【００６１】
そして、上記のようにジェネレータ４６による発電が開始されると、判断回路６８の制御下に、ステップＳ２８が実行される。
【００６２】
ステップＳ２８において、判断回路６８は分電器５４を切換制御して、先ず、ジェネレータ４６により発電された電力を小型バッテリ６０に供給し、小型バッテリ６０の充電を行う。これにより、水素ガス充填時、小型バッテリ６０が完全に放電して、監視システム６６がＯＦＦされてしまう不具合を未然に防止できる。
【００６３】
次いで、ステップＳ２９において、判断回路６８により小型バッテリ６０の充電状況（残量）を監視する。そして、小型バッテリ６０が満充電であると判断されると、次に、ステップＳ３０を実行する。
【００６４】
ステップＳ３０において、判断回路６８は分電器５４を小型バッテリ６０側からメインバッテリ６２側へと切換制御して、今度は、ジェネレータ４６により発電された電力をメインバッテリ６２に供給し、メインバッテリ６２の充電を行う。
【００６５】
次いで、ステップＳ３１において、上記ステップＳ２９と同様に、判断回路６８によりメインバッテリ６２の充電状況（残量）を監視しつつ、満充電であると判断されると、次に、ステップＳ３２を実行する。
【００６６】
ステップＳ３２において、判断回路６８は分電器５４をメインバッテリ６２側から水素充填ステーション１２ａ側（接続部３６側）へと切換制御して、今度は、ジェネレータ４６により発電された電力を水素充填ステーション１２ａの大型バッテリ２６に供給し、大型バッテリ２６の充電を行う。
【００６７】
以上のように、判断回路６８では、ジェネレータ４６での発電時、該発電された電力の供給先を分電器５４を介して切換制御することで、小型バッテリ６０、メインバッテリ６２、次いで、大型バッテリ２６の順に充電する。そして、このような充電時、水素タンク１８へ所定量の水素ガスが充填されると、水素タンク１８への充填が完了し、上記のような各バッテリへの充電も停止されることになる（ステップＳ３３）。
【００６８】
また、水素タンク１８への水素ガスの充填が完了した後、操作者はノズル３４を接続部３６から取り外し、ディスペンサ２２の所定位置に戻すことになる。このとき、ノズル３４が接続部３６から取り外されると、充填コネクタ３４ａ、３４ｂの接続部３６への接続が切断されることになり、これにより、監視システム６６がＯＦＦとなる（ステップＳ３４）。
【００６９】
本実施形態に係る水素充填システム１０ａでは、以上のような充電制御が行われ、タービン４２及びジェネレータ４６により発電された電力が各バッテリの充電に有効に利用される。また、タービン４２により水素タンク１８へ充填される水素ガスを冷却することができるため、特に水素ガスを急速充填する場合等に、水素タンク１８内の温度が大幅に上昇することで充填量が不足するような事態を防止して、水素タンク１８への充填量を十分に確保することができる。
【００７０】
また、水素充填システム１０ａでは、タービン４２やジェネレータ４６等が燃料電池車両１６ａに搭載（車載）されているため、水素充填ステーション１２ａの設備に依存することなく、水素ガス充填時における水素タンク１８内での温度上昇を抑制することができる。
【００７１】
なお、上記充電制御では、小型バッテリ６０、メインバッテリ６２及び大型バッテリ２６の順に充電を行うものとしたが、この充電する順番は、水素充填システム１０ａの使用条件等により変更することもできる。また、必ずしも全てのバッテリに対して充電を行う必要はなく、例えば、小型バッテリ６０、メインバッテリ６２又は大型バッテリ２６だけに充電を行うようにしてもよい。
【００７２】
本実施形態に係る水素充填システム１０ａでは、以上のようにしてコミュニケーション充填制御及び充電制御が実行されるが、これら２つの制御は、通常、同時に実行されるものであって相関関係にある。すなわち、上記のように、図２及び図３において、互いの制御の進行と共に、夫々が関連し合う制御ステップが、記号Ａ〜Ｅが付与された点線矢印により示されている。
【００７３】
次に、本発明の第２の実施形態につき、図４を参照して説明する。図４は、この第２の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１０ｂの概略構成図である。なお、図４において、図１に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして、その詳細な説明を省略して、以下の図５〜図１６においても同様とする。
【００７４】
本第２の実施形態に係る水素充填システム１０ｂは、図１に示す水素充填システム１０ａと比べて、水素充填ステーション１２ａの替わりに水素充填ステーション１２ｂが設けられ、燃料電池車両１６ａの替わりに燃料電池車両１６ｂが設けられている点が相違する。この場合、タービン４２及びジェネレータ４６は、燃料電池車両１６ｂ側ではなく、水素充填ステーション１２ｂ側に設けられている。
【００７５】
従って、図４に示すように、水素充填システム１０ｂにおける水素充填ステーション１２ｂ（高圧ガス充填ステーション）では、水素貯蔵タンク１４からの配管２０に、三方自動弁５０とタービン４２とが順次接続され、タービン４２の出口側（２次側）の配管７０がディスペンサ２２に接続されている。さらに、上記水素充填システム１０ａと同様に、配管２０に設けられている三方自動弁５０からタービン４２をバイパスするバイパス管４８が、タービン４２の出口側の配管７０に接続されている。
【００７６】
また、水素充填ステーション１２ｂでは、ジェネレータ４６からの電力ライン７２が分電器７４に接続されることで、タービン４２及びジェネレータ４６の駆動により発電された電力が燃料電池車両１６ｂ側や大型バッテリ２６へと供給される。すなわち、分電器７４からの電力ライン７６、７８が、夫々ディスペンサ２２及び大型バッテリ２６へと接続されている。これにより、分電器７４からの電力は、電力ライン７６からディスペンサ２２、ノズル３４及び接続部３６を介して、燃料電池車両１６ｂへと供給可能である。
【００７７】
一方、燃料電池車両１６ｂ（車両）は、タービン４２及びジェネレータ４６等を搭載していないことから、接続部３６から供給される水素ガスは、配管８０により直接水素タンク１８へと充填されることになる。
【００７８】
なお、このように構成される水素充填システム１０ｂにおいても、水素ガスの充填時、図２及び図３に示すようなコミュニケーション充填制御や充電制御が実行されるが、これらは上記水素充填システム１０ａの場合と略同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
以上のように、本第２の実施形態に係る水素充填システム１０ｂによれば、水素充填ステーション１２ｂにタービン４２及びジェネレータ４６等が設けられる。このため、タービン４２やジェネレータ４６等を燃料電池車両１６ｂに備えておく必要がなく、燃料電池車両１６ｂの構造の簡略化や軽量化が可能となる。換言すると、水素充填システム１０ｂによれば、例えば、タービン４２やジェネレータ４６等を備える燃料電池車両１６ａと、これらを備えていない燃料電池車両１６ｂとが混在して水素充填ステーション１２ｂによる水素ガスの充填サービスを受ける場合であっても、いずれの燃料電池車両１６ａ、１６ｂに対しても上記コミュニケーション充填制御や上記充電制御を適用した水素ガス充填を行うことが可能となる。
【００８０】
次に、本発明の第３の実施形態につき、図５を参照して説明する。図５は、この第３の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１００ａの概略構成図である。なお、図５中、点線は空気が流通する配管を示しており、以下の図６〜図１６においても同様とする。
【００８１】
本第３の実施形態に係る水素充填システム１００ａは、図１に示す水素充填システム１０ａと比べて、水素充填ステーション１２ａの替わりに水素充填ステーション８２ａが設けられ、燃料電池車両１６ａの替わりに燃料電池車両８４ａが設けられている点が相違する。
【００８２】
水素充填ステーション８２ａ（高圧ガス充填ステーション）には、上記水素充填ステーション１２ａと略同様に、水素ガスが高圧で貯蔵されている水素貯蔵タンク１４と、ディスペンサ２２と、ノズル３４とが設けられている。
【００８３】
燃料電池車両８４ａ（車両）には、三方自動弁５０と、バイパス管４８と、タービン４２と、水素タンク８６（被充填タンク）とが設けられている。また、燃料電池車両８４ａには、水素タンク８６内を冷却するための冷却回路８８ａが備えられている。
【００８４】
冷却回路８８ａは、循環ポンプ９０により熱媒体である冷却水を循環させることで水素タンク８６内を冷却するように構成されており、水素タンク８６の内部に設けられた熱交換器９２（第１の熱交換器）と、冷却水の熱を大気中に放熱するための熱交換器９４（第２の熱交換器）とを有する。つまり、例えば、水素ガスの充填時、循環ポンプ９０により冷却水（熱媒体）を熱交換器９２に循環させることで水素タンク８６内で発熱する水素ガスを冷却する。そして、水素ガスを冷却したことで温度が上昇した冷却水は、熱交換器９４に循環されて冷却される。なお、上記のような熱媒体としては冷却水以外にも、例えば、エチレングリコール等を希釈したクーラント等を用いることができる。
【００８５】
さらに、燃料電池車両８４ａには、タービン４２と駆動軸４４により同軸で連結される空気圧縮機９６が設けられる。空気圧縮機９６は、タービン４２により回転駆動されることで、外気（空気）を吸入して圧縮した後、配管１０２へと吐出する。この配管１０２には、空気圧縮機９６の出口側（２次側）から順に、気液分離器１０４（フィルタ）と、二方自動弁１０６と、バッファタンク１０８と、背圧弁１１２と、三方自動弁１１４とが接続される。
【００８６】
従って、空気圧縮機９６にて製造された（作られた）圧縮空気は、気液分離器１０４により水分や塵等が除去された後、二方自動弁１０６及び三方自動弁１１４の開閉制御下に、バッファタンク１０８内に貯蔵される。
【００８７】
また、三方自動弁１１４における出口側の一方の配管１１６は大気開放されており、他方の配管１１８は熱交換器９４に圧縮空気を吐出可能な状態で開放されている。このため、背圧弁１１２により所定の圧力に減圧された圧縮空気は、三方自動弁１１４の切換制御により配管１１８へと流通されると、熱交換器９４に向けて吐出され、熱交換器９４内を流通する前記冷却水と熱交換して該冷却水を冷却した後、大気中に放出される。
【００８８】
以上のように、本第３の実施形態に係る水素充填システム１００ａによれば、上記水素充填システム１０ａ等と同様に、水素貯蔵タンク１４から水素タンク８６へと充填される水素ガスをタービン４２により冷却することができる。従って、水素タンク８６での温度上昇を抑制し、十分な量の水素ガスを充填することが可能となる。
【００８９】
また、上記のように充填される水素ガスの圧力エネルギ等がタービン４２により回収され、これにより空気圧縮機９６が回転駆動されることで、圧縮空気を製造することができる。すなわち、水素充填システム１００ａでは、充填される水素ガスの圧力エネルギや運動エネルギを有効に利用して、圧縮空気を得ることができる。このため、該圧縮空気を熱交換器９４に向けて吐出することで、熱交換器９４での冷却水の放熱効率を大幅に向上させることができる。従って、冷却回路８８ａによる水素タンク８６内の冷却効率も向上するため、上記タービン４２による水素ガスの冷却作用と合わせて、より一層水素タンク８６内の温度上昇を抑制して、水素タンク８６への水素ガスの充填量を十分なものものとすることができる。
【００９０】
次に、本発明の第４の実施形態につき、図６を参照して説明する。図６は、この第４の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１００ｂの概略構成図である。
【００９１】
本第４の実施形態に係る水素充填システム１００ｂは、図５に示す水素充填システム１００ａと比べて、水素充填ステーション８２ａの替わりに水素充填ステーション８２ｂ（高圧ガス充填ステーション）が設けられ、燃料電池車両８４ａの替わりに燃料電池車両８４ｂ（車両）設けられている点が相違する。この場合、タービン４２及び空気圧縮機９６等は、水素充填ステーション８２ｂ側に設けられている。
【００９２】
従って、図６に示すように、水素充填システム１００ｂでは、水素貯蔵タンク１４からの配管２０に、三方自動弁５０とタービン４２とが順次接続され、タービン４２の出口側の配管７０がディスペンサ２２に接続されている。さらに、上記水素充填システム１００ａと同様に、配管２０に設けられている三方自動弁５０からタービン４２をバイパスするバイパス管４８が、タービン４２の出口側の配管７０に接続されている。
【００９３】
また、空気圧縮機９６からの配管１０２には、空気圧縮機９６の出口側から順に、気液分離器１０４と、二方自動弁１０６と、バッファタンク１０８と、背圧弁１１２とが接続され、背圧弁１１２とディスペンサ２２との間には二方自動弁１２２が設けられている。
【００９４】
これにより、水素充填システム１００ｂにおいて、空気圧縮機９６にて製造されバッファタンク１０８内に貯蔵された圧縮空気は、二方自動弁１２２が開弁されると、ディスペンサ２２から配管１２４、ノズル３４を介して接続部３６から燃料電池車両８４ｂ側に供給される。そして、燃料電池車両８４ｂ側に供給された圧縮空気は、配管１２６を介して三方自動弁１１４へと到達した後、上記水素充填システム１００ａの場合と同様に、配管１１６により大気開放されるか、配管１１８により熱交換器９４を冷却した後、大気中に放出されることになる。
【００９５】
以上のように、本第４の実施形態に係る水素充填システム１００ｂによれば、水素充填ステーション８２ｂにタービン４２及び空気圧縮機９６等が設けられている。このため、タービン４２、空気圧縮機９６及びバッファタンク１０８等を燃料電池車両８４ｂに備えておく必要がなく、燃料電池車両８４ｂの構造の簡略化や軽量化が可能となる。
【００９６】
次に、本発明の第５の実施形態につき、図７を参照して説明する。図７は、この第５の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１１０ａの概略構成図である。
【００９７】
本第５の実施形態に係る水素充填システム１１０ａは、図５に示す水素充填システム１００ａと比べて、燃料電池車両８４ａの替わりに燃料電池車両１２８ａが設けられている点が相違する。
【００９８】
燃料電池車両１２８ａ（車両）には、ポンプ駆動用タービンとしてのタービン１３２に連結される駆動軸１３４を介して回転駆動される循環ポンプ１３６を有する冷却回路８８ｂが設けられている。この場合、タービン１３２は、三方自動弁１１４から分岐される配管１３８に接続されている。
【００９９】
従って、水素充填システム１１０ａでは、空気圧縮機９６により製造された圧縮空気を配管１３８に流通させることで、タービン１３２を駆動させることができる。このため、タービン１３２により循環ポンプ１３６が駆動されることで、冷却回路８８ｂ内を冷却水が循環する。また、配管１３８からタービン１３２を回転駆動させた圧縮空気は、その後、大気中に放出される。
【０１００】
なお、本第５の実施形態に係る水素充填システム１１０ａにおいても、上記第４の実施形態に係る水素充填システム１００ｂと同様、図８に示すように、水素充填ステーション８２ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を備える水素充填ステーション８２ｂに変更し、燃料電池車両１２８ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を有していない燃料電池車両１２８ｂ（車両）に変更して、水素充填システム１１０ｂ（高圧ガス充填システム）を構成することも当然可能である。
【０１０１】
次に、本発明の第６の実施形態につき、図９を参照して説明する。図９は、この第６の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１２０ａの概略構成図である。
【０１０２】
本第６の実施形態に係る水素充填システム１２０ａは、図５に示す水素充填システム１００ａと比べて、燃料電池車両８４ａの替わりに燃料電池車両１４２ａが設けられている点が相違する。この燃料電池車両１４２ａ（車両）では、圧縮空気の配管１０２に設けられる三方自動弁１１４における出口側の一方の配管１４４が冷凍機駆動用タービンとしてのタービン１４６に連結されている。タービン１４６は、駆動軸１４８を介して冷凍機１５２を駆動可能である。
【０１０３】
この冷凍機１５２は、例えば、図示しない圧縮機、放熱器、減圧手段及び蒸発器等を有する冷凍サイクルから構成される。このため、例えば、駆動軸１４８により前記圧縮機を回転駆動することで冷凍機１５２を運転可能である。なお、図９に示すように、冷凍機１５２の冷凍サイクル回路１５４は、水素ガスが水素タンク１８へと充填される配管１５６における熱交換部１５６ａと熱交換可能に配設されている。
【０１０４】
従って、水素充填システム１２０ａによれば、タービン４２及び空気圧縮機９６により製造された圧縮空気により、タービン１４６を介して冷凍機１５２が運転されることで、水素タンク１８へと充填される水素ガスを一層冷却することができる。なお、上記のように、冷凍サイクル回路１５４により熱交換部１５６ａを直接冷却する以外にも、例えば、冷凍機１５２により冷却された熱媒体（２次冷媒）を循環させることで、水素ガスを冷却するようにしてもよい。
【０１０５】
また、本第６の実施形態に係る水素充填システム１２０ａにおいても、上記第４の実施形態に係る水素充填システム１００ｂ等と同様、図１０に示すように、水素充填ステーション８２ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を備える水素充填ステーション８２ｂに変更し、燃料電池車両１４２ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を有していない燃料電池車両１４２ｂ（車両）に変更して、水素充填システム１２０ｂ（高圧ガス充填システム）を構成することも当然可能である。
【０１０６】
次に、本発明の第７の実施形態につき、図１１を参照して説明する。図１１は、この第７の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１３０ａの概略構成図である。
【０１０７】
本第７の実施形態に係る水素充填システム１３０ａは、図５に示す水素充填システム１００ａと比べて、燃料電池車両８４ａの替わりに燃料電池車両１５８ａが設けられている点が相違する。この燃料電池車両１５８ａ（車両）では、三方自動弁１１４における出口側の一方の配管１６０を流通した圧縮空気が燃料電池１９に向けて吐出され、この燃料電池１９を冷却した後、大気中に放出されるように構成されている。なお、この場合、圧縮空気により燃料電池１９が設置されているボックス内の暖気を排出するように構成してもよい。
【０１０８】
このため、例えば、燃料電池車両１５８ａのイグニッションがＯＦＦとされ、燃料電池１９の運転が停止された直後等では、図示しない燃料電池１９の冷却用ファン等も停止されてしまうために、燃料電池１９の温度が急激に上昇する可能性がある。ところが、水素充填システム１３０ａでは、三方自動弁１１４の切換制御により、バッファタンク１０８内に貯蔵している圧縮空気を配管１６０を介して燃料電池１９に対して吐出し、燃料電池１９を冷却することができる。従って、燃料電池１９の温度が過度に上昇してしまうような事態を阻止することが可能となる。
【０１０９】
ところで、水素充填システム１３０ａでは、図１２に示すように、配管１６０の替わりに配管１６１を用いて、この配管１６１を燃料電池１９の図示しないカソード電極（空気極）側に接続するようにしてもよい。このようにすれば、バッファタンク１０８からの圧縮空気を燃料電池１９のカソード電極側に流通させて空冷する燃料電池車両１５８ｂ（車両）を備える水素充填システム１３０ｂ（高圧ガス充填システム）を構成することができる。
【０１１０】
また、本第７の実施形態に係る水素充填システム１３０ａにおいても、上記第４の実施形態に係る水素充填システム１００ｂ等と同様、図１３に示すように、水素充填ステーション８２ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を備える水素充填ステーション８２ｂに変更し、燃料電池車両１５８ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を有していない燃料電池車両１５８ｃ（車両）変更して、水素充填システム１３０ｃ（高圧ガス充填システム）を構成することも当然可能である。
【０１１１】
さらに、このような水素充填システム１３０ｃにおいても、図１４に示すように、配管１６０の替わりに配管１６１を用いて、この配管１６１を燃料電池１９に図示しないカソード電極側に接続するようにしてもよい。このようにすれば、バッファタンク１０８からの圧縮空気を燃料電池１９のカソード電極側に流通させて空冷する燃料電池車両１５８ｄ（車両）を備える水素充填システム１３０ｄ（高圧ガス充填システム）を構成することができる。
【０１１２】
次に、本発明の第８の実施形態につき、図１５を参照して説明する。図１５は、この第８の実施形態に係る高圧ガス充填システムとしての水素充填システム１４０ａの概略構成図である。
【０１１３】
本第８の実施形態に係る水素充填システム１４０ａは、図１１に示す水素充填システム１３０ａと比べて、燃料電池車両１５８ａの替わりに燃料電池車両１６２ａが設けられている点が相違する。
【０１１４】
燃料電池車両１６２ａ（車両）には、燃料電池１９を冷却するための冷却回路１６４が設けられている。冷却回路１６４は、循環ポンプ１６６により熱媒体である冷却水を循環させることで燃料電池１９を冷却するように構成されている。この場合、燃料電池１９を冷却した冷却水は、熱交換器１６８により冷却されながら、冷却回路１６４内を循環する。
【０１１５】
従って、燃料電池車両１６２ａでは、三方自動弁１１４における出口側の一方の配管１７０を流通した圧縮空気が、冷却回路１６４の熱交換器１６８に向けて吐出され、この熱交換器１６８を流通している冷却水を冷却した後、大気中に放出されるように構成されている。
【０１１６】
さらに、図１５に示すように、冷却回路１６４では、循環ポンプ１６６の出口側（２次側）と熱交換器１６８の入口側（１次側）との間に、三方自動弁１７２が設けられている。従って、冷却回路１６４では、三方自動弁１７２の切換制御により、熱交換器１６８をバイパスしながら冷却水を循環させることもできる。このため、例えば、燃料電池１９の運転開始直後等で、燃料電池１９を早期に温める必要がある場合等に、冷却水を熱交換器１６８には流通させずに循環させて、燃料電池１９の運転状態を迅速に安定させることが可能となる。
【０１１７】
なお、本第８の実施形態に係る水素充填システム１４０ａにおいても、上記第４の実施形態に係る水素充填システム１００ｂ等と同様、図１６に示すように、水素充填ステーション８２ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を備える水素充填ステーション８２ｂに変更し、燃料電池車両１６２ａをタービン４２や空気圧縮機９６等を有していない燃料電池車両１６２ｂ（車両）に変更して、水素充填システム１４０ｂ（高圧ガス充填システム）を構成することも当然可能である。
【０１１８】
以上、本発明の高圧ガス充填システムについて、上記第１〜第８の実施形態とその変形例を用いて説明したが、これら各実施形態において、タービン４２をバイパスするためのバイパス管４８は必ずしも設ける必要がなく、使用条件等に応じて設置又は非設置とすることができる。なお、上記燃料電池車両１６ａ等のように、バイパス管４８がタービン４２と共に車載されている場合は、例えば、水素充填ステーション側に水素ガスの冷却システムが備えられており、車両側では水素ガスを冷却する必要がない場合に、タービン４２をバイパス管４８によりバイパスさせることで充填速度を向上させることができる。
【０１１９】
以上から、上記各実施形態に係る水素充填システムの各構成要素を整理すると、表１の１階層〜４階層に示すように大別することができる。さらに、この表１に示す各階層ごとの構成要素を、水素充填システムの構成ごとに整理すると、本発明に係る高圧ガス充填システムは、表２に示すように、Ｎｏ．１〜１８として大別することができ、これらはさらに、４階層目、すなわち、タービン４２をバイパスするバイパス管４８の有無により合計３６種類に大別することができる。
【０１２０】
【表１】
2007278467.tif 000003
【０１２１】
【表２】
2007278467.tif 000004
【０１２２】
この場合、表２のＮｏ．１〜５は、例えば、上記水素充填システム１０ａ（図１参照）に相当する。同様に、表２のＮｏ．６〜１０は、例えば、上記水素充填システム１０ｂ（図４参照）に相当する。また、表２のＮｏ．１１は、例えば、上記水素充填システム１００ａ、１４０ａ（図５、図１５参照）に相当し、Ｎｏ．１２は、例えば、上記水素充填システム１１０ａ（図７参照）に相当し、Ｎｏ．１３は、例えば、上記水素充填システム１２０ａ（図９参照）に相当し、Ｎｏ．１４は、例えば、上記水素充填システム１３０ａ、１３０ｂ（図１１、図１２参照）に相当する。さらに、表２のＮｏ．１５は、例えば、上記水素充填システム１００ｂ、１４０ｂ（図６、図１６参照）に相当し、Ｎｏ．１６は、例えば、上記水素充填システム１１０ｂ（図８参照）に相当し、Ｎｏ．１７は、例えば、上記水素充填システム１２０ｂ（図１０参照）に相当し、Ｎｏ．１８は、例えば、上記水素充填システム１３０ｃ、１３０ｄ（図１３、図１４参照）に相当する。
【０１２３】
以上、上記実施形態により本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【０１２４】
例えば、上記各実施形態では、水素ガスを充填する水素充填システムを例示して本発明を説明したが、本発明はこれに限らず、高圧ガス貯蔵源に貯蔵されている高圧ガスを被充填タンクに充填する高圧ガス充填システムであれば適用可能である。この場合の高圧ガスとしては、水素ガス以外に、例えば、天然ガス等が挙げられる。
【０１２５】
また、上記各実施形態では、被充填タンクが搭載される車両として燃料電池車両を例示したが、水素ガス等の高圧ガスを貯蔵する被充填タンクが搭載される車両であれば燃料電池車両に限られるものではないのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図２】前記第１の実施形態に係る水素充填システムでのコミュニケーション充填制御を示すフローチャートである。
【図３】前記第１の実施形態に係る水素充填システムでの充電制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図８】前記第５の実施形態に係る水素充填システムの変形例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図１０】前記第６の実施形態に係る水素充填システムの変形例を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図１２】前記第７の実施形態に係る水素充填システムの一変形例を示す概略構成図である。
【図１３】前記第７の実施形態に係る水素充填システムの他の変形例を示す概略構成図である。
【図１４】前記第７の実施形態に係る水素充填システムのさらに他の変形例を示す概略構成図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態に係る水素充填システムを示す概略構成図である。
【図１６】前記第８の実施形態に係る水素充填システムの変形例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０ａ、１０ｂ、１００ａ、１００ｂ、１１０ａ、１１０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１３０ａ〜１３０ｄ、１４０ａ、１４０ｂ…水素充填システム
１２ａ、１２ｂ、８２ａ、８２ｂ…水素充填ステーション
１４…水素貯蔵タンク
１６ａ、１６ｂ、８４ａ、８４ｂ、１２８ａ、１２８ｂ、１４２ａ、１４２ｂ、１５８ａ〜１５８ｄ、１６２ａ、１６２ｂ…燃料電池車両
１８、８６…水素タンク                １８ａ…計測部
１９…燃料電池                        ２２…ディスペンサ
２６…大型バッテリ                    ３４…ノズル
３４ａ、３４ｂ…充填コネクタ          ３６…接続部
３６ａ…検知部                        ４２、１３２、１４６…タービン
４４、１３４、１４８…駆動軸          ４６…ジェネレータ
４８…バイパス管                      ５０、１１４、１７２…三方自動弁
５４、７４…分電器                    ６０…小型バッテリ
６２…メインバッテリ                  ６６…監視システム
６８…判断回路                        ８８ａ、８８ｂ、１６４…冷却回路
９０、１３６、１６６…循環ポンプ      ９２、９４、１６８…熱交換器
９６…空気圧縮機                      １０４…気液分離器
１０６、１２２…二方自動弁            １０８…バッファタンク
１１２…背圧弁                        １５２…冷凍機
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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