(57)【要約】【課題】水素製造装置を効率よく運転させる。【解決手段】高圧水素製造システム１１０は、水素製造装置２１０と、圧縮機２３０と、圧縮機によって昇圧された水素を貯留する高圧蓄圧器２４０および可変圧蓄圧器２５０と、高圧蓄圧器の圧力が第１閾値以上になると、圧縮機によって昇圧された水素を可変圧蓄圧器に貯留させ、高圧蓄圧器の圧力が第１閾値未満になると、水素製造装置から出力された水素および可変圧蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、圧縮機によって昇圧させて、高圧蓄圧器に貯留させ、可変圧蓄圧器の圧力が、停止処理期間に出力される水素量に基づいて設定された第２閾値を上回ると、水素製造装置を制御して出力低下処理を開始させ、可変圧蓄圧器の圧力が第２閾値より小さい値である第３閾値未満であると、水素製造装置を制御して出力増加処理を遂行させる制御部２７０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を製造して出力するとともに、水素の出力を増加させる出力増加処理と、水素の出力を低下させる出力低下処理とを少なくとも遂行する水素製造装置と、
前記水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、
前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させ、該第２の蓄圧器の圧力が第２閾値を上回ると、前記出力低下処理を開始させ、該第２の蓄圧器の圧力が該第２閾値より小さい値である第３閾値未満であると、該水素製造装置を制御して、前記出力増加処理を遂行させる制御部と、
を備え、
前記第２の蓄圧器は、停止状態から所定の出力まで水素の出力を増加させる開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と該開始処理が遂行される期間に出力される水素量との差分、および、前記停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量であり、
前記第２閾値は、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定され、
前記第３閾値は、前記開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と、該開始処理が遂行される期間に出力される水素量とに基づいて設定されることを特徴とする高圧水素製造システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の蓄圧器の圧力が前記第２閾値を上回ると、前記水素製造装置を制御し、前記停止処理を開始させることを特徴とする請求項１に記載の高圧水素製造システム。
【請求項３】
水素を製造して出力するとともに、水素の出力を低下させる出力低下処理を少なくとも遂行する水素製造装置と、
前記水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、
前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させる制御部と、
を備え、
前記第２の蓄圧器は、停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量であり、
前記制御部は、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定された第２閾値を上回ると、該第２の蓄圧器の圧力に応じて該水素製造装置による水素の出力を調整することを特徴とする高圧水素製造システム。
【請求項４】
前記水素製造装置は、水素の出力を増加させる出力増加処理を遂行し、
前記制御部は、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記第２閾値より小さい第３閾値になると、前記水素製造装置を制御して、前記出力増加処理を遂行させることを特徴とする請求項３に記載の高圧水素製造システム。
【請求項５】
前記第３閾値は、停止状態から所定の出力まで水素の出力を増加させる開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と、該開始処理が遂行される期間に出力される水素量とに基づいて設定されることを特徴とする請求項４に記載の高圧水素製造システム。
【請求項６】
水素を製造して出力するとともに、水素の出力を増加させる出力増加処理と、水素の出力を低下させる出力低下処理とを少なくとも遂行する水素製造装置と、該水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、該圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、を備え、該第２の蓄圧器は、停止状態から所定の出力まで水素の出力を増加させる開始処理が遂行される期間に該第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と該開始処理が遂行される期間に出力される水素量との差分、および、該停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量である高圧水素製造システムの運転方法であって、
前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になったか否かを判定し、
前記第１の蓄圧器の圧力が前記第１閾値以上になったと判定すると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になったと判定すると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させ、
前記第２の蓄圧器の圧力が、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定される第２閾値を上回ったか否かを判定し、
前記第２の蓄圧器の圧力が前記第２閾値を上回ったと判定すると、前記水素製造装置を制御して、前記出力低下処理を開始させ、
前記第２の蓄圧器の圧力が、前記開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と、該開始処理が遂行される期間に出力される水素量とに基づいて設定される、前記第２閾値より小さい第３の閾値未満であるか否かを判定し、
前記第２の蓄圧器の圧力が前記第３閾値未満であると判定すると、前記水素製造装置を制御して、前記出力増加処理を遂行させることを特徴とする高圧水素製造システムの運転方法。
【請求項７】
水素を製造して出力するとともに、水素の出力を低下させる出力低下処理を少なくとも遂行する水素製造装置と、該水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、該圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、を備え、該第２の蓄圧器は、停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量である高圧水素製造システムの運転方法であって、
前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になったか否かを判定し、
前記第１の蓄圧器の圧力が前記第１閾値以上になったと判定すると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になったと判定すると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させ、
前記第２の蓄圧器の圧力が、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定される第２閾値を上回ったか否かを判定し、
前記第２の蓄圧器の圧力が前記第２閾値を上回ったと判定すると、該第２の蓄圧器の圧力に応じて該水素製造装置による水素の出力を調整することを特徴とする高圧水素製造システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧水素を製造して燃料電池自動車等の供給先に供給する高圧水素製造システム、および、高圧水素製造システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池を搭載した自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle、以下、「燃料電池自動車」と称する。）が開発されている。燃料電池自動車では、水素と酸素（空気）とを化学反応させて電力を生成する燃料電池を動力源としているため、燃料電池自動車には水素を供給する必要がある。つまり、ガソリンエンジンを動力源とするガソリン自動車に対するガソリンが、燃料電池自動車に対する水素に相当する。したがって、燃料電池自動車は、ガソリン自動車用のガソリンスタンドに相当する、燃料電池自動車用の水素ステーションで水素の受け入れを行い、水素ステーションから供給された水素は、燃料電池自動車に設けられた水素タンクに貯留されることとなる。
【０００３】
上記水素ステーションは、水素製造装置（例えば、特許文献１）と、水素製造装置によって製造された水素を貯留する蓄圧器とを含んで構成され、蓄圧器に貯留された水素が燃料電池自動車に供給されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３２１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記水素ステーションでは、水素の消費量（燃料電池自動車に供給される水素量、つまり、燃料電池自動車が訪れる数）が変動するため、水素の消費量に応じて水素製造装置を停止したり、起動したりする必要がある。水素製造装置は、停止や起動を繰り返す頻度が高いと不具合が生じるおそれがあるため、水素製造装置の効率的な運転制御の開発が希求されている。
【０００６】
本発明は、水素製造装置を効率よく運転させることが可能な高圧水素製造システム、および、高圧水素製造システムの運転方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の高圧水素製造システムは、水素を製造して出力するとともに、水素の出力を増加させる出力増加処理と、水素の出力を低下させる出力低下処理とを少なくとも遂行する水素製造装置と、前記水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、前記圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させ、該第２の蓄圧器の圧力が第２閾値を上回ると、前記出力低下処理を開始させ、該第２の蓄圧器の圧力が該第２閾値より小さい値である第３閾値未満であると、該水素製造装置を制御して、前記出力増加処理を遂行させる制御部と、を備え、前記第２の蓄圧器は、停止状態から所定の出力まで水素の出力を増加させる開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と該開始処理が遂行される期間に出力される水素量との差分、および、前記停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量であり、前記第２閾値は、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定され、前記第３閾値は、前記開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と、該開始処理が遂行される期間に出力される水素量とに基づいて設定されることを特徴とする。
【０００８】
また、前記制御部は、前記第２の蓄圧器の圧力が前記第２閾値を上回ると、前記水素製造装置を制御し、前記停止処理を開始させるとしてもよい。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の高圧水素製造システムは、水素を製造して出力するとともに、水素の出力を低下させる出力低下処理を少なくとも遂行する水素製造装置と、前記水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、前記圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させる制御部と、を備え、前記第２の蓄圧器は、停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量であり、前記制御部は、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定された第２閾値を上回ると、該第２の蓄圧器の圧力に応じて該水素製造装置による水素の出力を調整することを特徴とする。
【００１０】
また、前記水素製造装置は、水素の出力を増加させる出力増加処理を遂行し、前記制御部は、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記第２閾値より小さい第３閾値になると、前記水素製造装置を制御して、前記出力増加処理を遂行させるとしてもよい。
【００１１】
また、前記第３閾値は、停止状態から所定の出力まで水素の出力を増加させる開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と、該開始処理が遂行される期間に出力される水素量とに基づいて設定されるとしてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の高圧水素製造システムの運転方法は、水素を製造して出力するとともに、水素の出力を増加させる出力増加処理と、水素の出力を低下させる出力低下処理とを少なくとも遂行する水素製造装置と、該水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、該圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、を備え、該第２の蓄圧器は、停止状態から所定の出力まで水素の出力を増加させる開始処理が遂行される期間に該第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と該開始処理が遂行される期間に出力される水素量との差分、および、該停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量である高圧水素製造システムの運転方法であって、前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になったか否かを判定し、前記第１の蓄圧器の圧力が前記第１閾値以上になったと判定すると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になったと判定すると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させ、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定される第２閾値を上回ったか否かを判定し、前記第２の蓄圧器の圧力が前記第２閾値を上回ったと判定すると、前記水素製造装置を制御して、前記出力低下処理を開始させ、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記開始処理が遂行される期間に前記第１の蓄圧器から送出される水素量の最大値と、該開始処理が遂行される期間に出力される水素量とに基づいて設定される、前記第２閾値より小さい第３の閾値未満であるか否かを判定し、前記第２の蓄圧器の圧力が前記第３閾値未満であると判定すると、前記水素製造装置を制御して、前記出力増加処理を遂行させることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の高圧水素製造システムの運転方法は、水素を製造して出力するとともに、水素の出力を低下させる出力低下処理を少なくとも遂行する水素製造装置と、該水素製造装置から出力された水素を昇圧する圧縮機と、該圧縮機によって昇圧された水素を貯留する第１の蓄圧器および第２の蓄圧器と、を備え、該第２の蓄圧器は、停止状態に至るまで水素の出力を低下させる停止処理が遂行される期間に出力される水素量を少なくとも貯留可能な容量である高圧水素製造システムの運転方法であって、前記第１の蓄圧器の圧力が第１閾値以上になったか否かを判定し、前記第１の蓄圧器の圧力が前記第１閾値以上になったと判定すると、前記水素製造装置から出力された水素であって前記圧縮機によって昇圧された水素を前記第２の蓄圧器に貯留させ、該第１の蓄圧器の圧力が該第１閾値未満になったと判定すると、該水素製造装置から出力された水素および該第２の蓄圧器に貯留された水素のいずれか一方または双方を、該圧縮機によって昇圧させて、該第１の蓄圧器に貯留させ、前記第２の蓄圧器の圧力が、前記停止処理が遂行される期間に出力される水素量に基づいて設定される第２閾値を上回ったか否かを判定し、前記第２の蓄圧器の圧力が前記第２閾値を上回ったと判定すると、該第２の蓄圧器の圧力に応じて該水素製造装置による水素の出力を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水素製造装置を効率よく運転させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】水素ステーションを説明するための図である。
【図２】高圧水素製造システムを説明するための図である。
【図３】水素製造装置の具体的な構成を説明するための図である。
【図４】停止状態においても水素を製造している水素製造装置における、通常運転時、停止処理期間、および、開始処理期間の水素の出力量を説明するための図である。
【図５】停止状態において水素の製造を停止する水素製造装置における、通常運転時、停止処理期間、および、開始処理期間の水素の出力量を説明するための図である。
【図６】水素製造装置の制御基準となる可変圧蓄圧器の圧力の設定について説明するための図である。
【図７】水素製造装置の制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】圧縮機の制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図９】バルブの制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１７】
（水素ステーション１００）
図１は、水素ステーション１００を説明するための図である。図１に示すように、水素ステーション１００は、高圧水素製造システム１１０と、プレクーラー１２０と、ディスペンサー１３０とを含んで構成される。なお、図１中、水素の流れを実線の矢印で示す。
【００１８】
図１に示すように、高圧水素製造システム１１０は、水素を製造し、製造した水素を、例えば、８２ＭＰａに昇圧して貯留する。高圧水素製造システム１１０に貯留された水素は、プレクーラー１２０によって冷却され（例えば、−４０℃）、ディスペンサー１３０の充填制御弁を介して、燃料電池自動車に設けられた水素タンクに供給（差圧充填）される。ここで、高圧水素製造システム１１０から燃料電池自動車の水素タンクへ水素が供給される際に断熱圧縮によって水素が加熱されるため、水素の温度が水素タンクの耐熱温度に達しないように、プレクーラー１２０が設けられている。以下、高圧水素製造システム１１０の具体的な構成について説明する。
【００１９】
（高圧水素製造システム１１０）
図２は、高圧水素製造システム１１０を説明するための図である。図２に示すように、高圧水素製造システム１１０は、水素製造装置２１０と、サクションタンク２２０と、圧縮機２３０と、高圧蓄圧器２４０（第１の蓄圧器）と、可変圧蓄圧器２５０（第２の蓄圧器）と、圧力測定部２６０と、制御部２７０と、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３と、減圧弁ＲＶとを含んで構成される。なお、図２中、水素の流れを実線で示し、信号の流れを破線の矢印で示す。
【００２０】
水素製造装置２１０は、例えば、都市ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ：Liquefied Petroleum Gas）等の化石燃料から純度の高い水素を製造して出力する。また、水素製造装置２１０を、水電解装置で構成することもできる。
【００２１】
水素製造装置２１０は、後述する制御部２７０による制御指令に応じて、通常運転処理、出力低下処理、出力増加処理を遂行する。ここで、通常運転処理は、所定の出力（例えば、最大出力（１００％出力））で水素を製造する処理（ロードキープ）である。また、出力低下処理は、水素の出力を低下させる処理（ロードダウン）である。なお、出力低下処理のうち、特に、停止状態に至るまで水素の出力を低下させる処理、すなわち、水素の出力を所定の出力（ここでは、最小出力）まで低下させ、所定の出力に至った後に出力を停止する処理を停止処理と称する。また、出力増加処理は、水素の出力を増加させる処理（ロードアップ）である。なお、出力増加処理のうち、特に、停止状態から所定の出力（例えば、最大出力（１００％出力））まで水素の出力を増加させる処理を開始処理と称する。また、停止状態は、外部に水素を出力しない状態（水素の出力停止中）を指す。
【００２２】
サクションタンク２２０は、水素製造装置２１０と圧縮機２３０との間に設けられ、クッションタンクとして機能する。
【００２３】
圧縮機２３０は、水素製造装置２１０によって製造された水素（０．７ＭＰａ）を圧縮して、例えば、８２ＭＰａに昇圧する。
【００２４】
高圧蓄圧器２４０は、圧縮機２３０によって昇圧された水素（８２ＭＰａ）を貯留する。そして、高圧蓄圧器２４０に貯留された水素は、プレクーラー１２０によって冷却され、ディスペンサー１３０によって、燃料電池自動車に設けられた水素タンクに供給（充填）される（図１参照）。
【００２５】
可変圧蓄圧器２５０は、圧縮機２３０によって昇圧された水素を貯留する。また、高圧蓄圧器２４０の圧力が低下した場合に、可変圧蓄圧器２５０からサクションタンク２２０を経由して圧縮機２３０へ水素が払い出され、払い出された水素は、圧縮機２３０によって圧縮され、高圧蓄圧器２４０に送出される。なお、本実施形態において、可変圧蓄圧器２５０の上限圧力（最大許容圧力）は、高圧蓄圧器２４０の上限圧力（８２ＭＰａ）と異なってもよく、例えば、４０ＭＰａとしてもよい。
【００２６】
圧力測定部２６０は、サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃ、高圧蓄圧器２４０の圧力Ｐｈｐａ、および、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａを測定する。
【００２７】
制御部２７０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して高圧水素製造システム１１０全体を管理および制御する。
【００２８】
本実施形態において制御部２７０は、圧縮機２３０を制御する。具体的に説明すると、制御部２７０は、圧縮機２３０の入口の圧力（ここでは、サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃ）が目標値ＴＧｓ（例えば０．５５ＭＰａ）となるように圧縮機２３０の起動停止や圧縮容量を制御する。
【００２９】
また、制御部２７０は、水素製造装置２１０の駆動制御（出力制御）、および、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉制御を実行する。なお、バルブＶ１は、圧縮機２３０と高圧蓄圧器２４０とを接続する配管に設けられ、バルブＶ２は、圧縮機２３０と高圧蓄圧器２４０とを接続する配管における圧縮機２３０とバルブＶ１との間から可変圧蓄圧器２５０に分岐された配管に設けられ、バルブＶ３は、可変圧蓄圧器２５０とサクションタンク２２０とを接続する配管に設けられる。なお、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は開閉弁で構成される。
【００３０】
また、バルブＶ３とサクションタンク２２０とを接続する配管には、減圧弁ＲＶが設けられる。なお、減圧弁ＲＶは、可変圧蓄圧器２５０とバルブＶ３とを接続する配管に設けてもよい。減圧弁ＲＶの設定圧力は、サクションタンク２２０の目標値ＴＧｓよりも高い圧力とし、例えば０．６ＭＰａとする。かかる水素製造装置２１０の駆動制御、圧縮機２３０の駆動制御、および、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉制御に関しては後述する高圧水素製造システム１１０の運転方法において詳述する。
【００３１】
（高圧蓄圧器２４０および可変圧蓄圧器２５０の容量の設計）
続いて、高圧蓄圧器２４０および可変圧蓄圧器２５０の容量の設計について説明する。ここでは、まず、上記水素製造装置２１０の具体的な構成、および、水素製造装置２１０の水素出力量について説明し、次に、高圧水素製造システム１１０における高圧蓄圧器２４０および可変圧蓄圧器２５０の容量の設計について説明する。
【００３２】
（１．水素製造装置２１０の具体的な構成）
図３は、水素製造装置２１０の具体的な構成を説明するための図である。図３（ａ）に示すように、水素製造装置２１０は、反応器２１２と、反応器２１２を所定の温度（例えば、８００℃）に維持する加熱炉２１４と、反応器２１２において生成された混合ガスから水素を精製する精製器２１６とを含んで構成される。
【００３３】
反応器２１２は、例えば、都市ガス、液化石油ガス等の化石燃料および水蒸気（以下、化石燃料および水蒸気を「原料ガス」と称する。）を触媒反応させて水素を含む混合ガスを生成する水蒸気改質容器と、当該混合ガス中の一酸化炭素と水蒸気を反応させて水素を生成するシフト反応容器とを含んで構成される。精製器２１６は、反応器２１２によって生成された、水素を含む混合ガスから水素を精製する水素分離膜や、圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ：Pressure Swing Adsorption）を含んで構成される。水素製造装置２１０によって製造される水素（精製器２１６から出力される水素）の圧力は、例えば、０．７ＭＰａである。
【００３４】
水素製造装置２１０は、通常運転処理を遂行している期間（最大出力（１００％出力）での運転時）のみならず、出力低下処理を遂行している期間（停止処理を遂行している期間を含む）、および、出力増加処理を遂行している期間（開始処理を遂行している期間を含む）においても水素を製造している。以下、通常運転処理を遂行している期間を「通常運転時」、出力低下処理を遂行している期間を「出力低下処理期間」、停止処理を遂行している期間を「停止処理期間」、出力増加処理を遂行している期間を「出力増加処理期間」、開始処理を遂行している期間を「開始処理期間」と称する。
【００３５】
水素製造装置２１０は、停止状態においても水素を製造するタイプ（以下、「水素製造装置２１０Ａ」と称する。）と、停止状態において水素の製造を停止するタイプ（以下、「水素製造装置２１０Ｂ」と称する。）とに大別される。以下、図３（ｂ）、（ｃ）を用いて、停止状態における水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂの動作について説明する。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、水素製造装置２１０Ａは、停止状態においても原料ガスが反応器２１２に供給され、水素を含む混合ガスが製造される。そして、水素製造装置２１０Ａは、停止状態において、精製器２１６によって精製された水素を、加熱炉２１４に導入して反応器２１２を加熱するための燃料として利用したり、精製器２１６によって精製せずに、そのまま加熱炉２１４に導入したりする。このため、水素製造装置２１０Ａでは、停止状態において水素の出力量はゼロとなるものの、水素の製造は継続しているため、開始処理の指令を受けると、直ちに定格の純度の水素を出力することができる。
【００３７】
一方、水素製造装置２１０Ｂは、停止状態では、原料ガスの反応器２１２への供給を停止し、水素の製造および出力を停止する装置である。水素製造装置２１０Ｂの場合、停止状態（原料供給を停止した状態）で開始処理の指令を受けても直ちに水素を出力することはできない。より詳細に説明すると、水素製造装置２１０Ｂが停止処理の指令を受けると、水素の出力を徐々に低下させ、最小出力（例えば最大出力の３０％）に至った後に、原料ガスの反応器２１２への供給を停止し、水素の製造および出力を停止する。この際、装置内に残った水分を水素でパージした後に、装置内に残った水素等を装置内に循環しておく例がある。なお、水分をパージしない場合もある。この状態を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）の状態から開始処理の指令を受けた場合、水素の循環を停止し、原料ガスを導入し、水素製造装置２１０Ｂ内の反応器２１２および精製器２１６の運転状態（温度、圧力など）を安定させる動作を行った後、水素の最小出力状態に移行する。このように水素製造装置２１０Ｂは、図３（ｃ）の状態から水素を出力するまで所定の時間（例えば９０分）が必要となる。
【００３８】
（２．水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂにおける、通常運転時、停止処理期間、および、開始処理期間の水素出力量）
水素製造装置２１０（２１０Ａ、２１０Ｂ）は、通常運転時（最大出力（１００％出力）での運転時）のみならず、停止処理期間、および、開始処理期間においても水素を製造している。
【００３９】
図４は、停止状態においても水素を製造している水素製造装置２１０Ａにおける、通常運転時（出力１００％運転時）、停止処理期間、および、開始処理期間の水素の出力量を説明するための図であり、図５は、停止状態において水素の製造を停止する水素製造装置２１０Ｂにおける、通常運転時（出力１００％運転時）、停止処理期間、および、開始処理期間の水素の出力量を説明するための図である。なお、図４（ａ）、図５（ａ）は、出力１００％運転時の水素の出力量を説明するための図であり、図４（ｂ）、図５（ｂ）は、停止処理期間の水素の出力量を説明するための図であり、図４（ｃ）、図５（ｃ）は、開始処理期間の水素の出力量を説明するための図である。
【００４０】
水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂが出力１００％で運転する場合（通常運転時）、例えば、３００Ｎｍ３／ｈで水素を製造して出力するとする。そうすると、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、出力１００％で運転している際に、水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂは、常時３００Ｎｍ３／ｈで水素を製造して出力することになる。
【００４１】
ここで、燃料電池自動車への水素の平均供給量（水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂによって供給可能な水素量の平均）について説明すると、燃料電池自動車への水素の平均供給量（Ｎｍ３／ｈ）は、水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂによる水素の出力能力（Ｎｍ３／ｈ）に依存する。すなわち、本実施形態にかかる水素ステーション１００では、３００Ｎｍ３／ｈで燃料電池自動車に水素を供給することが可能となる。
【００４２】
しかし、燃料電池自動車は必ずしも定期的に水素ステーション１００に訪れる訳ではないため、水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂによる水素の出力量を調整する必要がある。
【００４３】
具体的に説明すると、水素ステーション１００に訪れる燃料電池自動車の数が少ない期間、すなわち、燃料電池自動車への水素の供給量が水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂの水素の出力量よりも少ない期間において、水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂが出力１００％で運転していると、高圧蓄圧器２４０、可変圧蓄圧器２５０において水素を貯留しきれなくなる。そこで、制御部２７０は、高圧蓄圧器２４０、および、可変圧蓄圧器２５０において水素を貯留しきれなくなりそうになると、水素製造装置２１０を制御して停止処理を開始させる。一方、水素製造装置２１０が停止状態になってから水素ステーション１００に燃料電池自動車が多数訪れ、燃料電池自動車に供給するための水素が足りなくなりそうになり、水素製造装置２１０が停止状態であると、制御部２７０は、水素製造装置２１０を制御して開始処理を開始させる。以下、水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂの停止処理期間の水素の出力量、および、開始処理期間の水素の出力量について説明する。
【００４４】
水素製造装置２１０Ａは、停止処理を遂行する場合、図４（ｂ）に示すように、水素の出力を３００Ｎｍ３／ｈから徐々に下げていき、最終的に、例えば、９０Ｎｍ３／ｈとして停止状態に移行することとなる。ここでは、停止処理に１時間を要するものとする。
【００４５】
なお、上述したように、水素製造装置２１０Ａは、停止状態（アイドリング状態）であっても、定格の純度の水素を負荷３０％（９０Ｎｍ３／ｈ）で常時製造しており、停止状態においては、水素製造装置２１０Ａ自体が製造した水素を燃焼させて消費している。つまり、水素製造装置２１０Ａの停止状態においては、水素の出力はない（ゼロである）が、実際には、９０Ｎｍ３／ｈで水素を製造していることとなる。したがって、停止処理を開始してから１時間経過（停止状態に移行）すると、水素の出力は、９０Ｎｍ３／ｈから０Ｎｍ３／ｈになる。
【００４６】
このように、水素製造装置２１０Ａでは、停止処理期間においても水素が出力されることとなる。図４（ｂ）に示す例において、水素製造装置２１０Ａによって停止処理期間に製造、出力される水素量、すなわち、停止処理期間において余剰する水素量Ａ（図４（ｂ）中、ハッチングで示す。）は、（３００Ｎｍ３／ｈ＋９０Ｎｍ３／ｈ）／２×１ｈ＝１９５Ｎｍ３となる。以下、理解を容易にするために、停止処理期間において余剰する水素量Ａを、単に、「余剰分Ａ」と称することとする。
【００４７】
水素製造装置２１０Ａの開始処理について説明すると、上述したように、水素製造装置２１０Ａは、停止状態（アイドリング状態）であっても、定格の純度の水素を負荷３０％（９０Ｎｍ３／ｈ）で常時製造している。したがって、水素製造装置２１０Ａの停止状態から開始処理を開始すると、水素製造装置２１０Ａ自体での水素の燃焼を停止し、直ちに、９０Ｎｍ３／ｈで水素の出力を開始することとなる。
【００４８】
水素製造装置２１０Ａは、開始処理を遂行する場合、図４（ｃ）に示すように、水素の出力を９０Ｎｍ３／ｈから徐々に上げていき、最終的に３００Ｎｍ３／ｈとして出力１００％の運転に移行することとなる。ここでは、開始処理に１時間を要するものとする。
【００４９】
このように、開始処理期間において水素が出力されることになるが、出力１００％の運転と比較して、単位時間当たりの出力量が少ない。このため、当該水素ステーション１００における最大供給能力（３００Ｎｍ３／ｈ）での水素供給が必要となる場合に、開始処理期間において水素製造装置２１０によって製造された水素をすべて供給するとしても、水素が不足してしまう。
【００５０】
図４（ｃ）に示す例において、水素製造装置２１０Ａによって開始処理期間に製造、出力される水素量と、開始処理期間において燃料電池自動車に供給される最大の水素量（開始処理期間中に高圧蓄圧器２４０から送出される水素量の最大値）との差分、すなわち、開始処理期間において不足する水素量Ｂ（図４（ｃ）中、クロスハッチングで示す。）は、｛３００Ｎｍ３／ｈ−（３００Ｎｍ３／ｈ＋９０Ｎｍ３／ｈ）／２｝×１ｈ＝１０５Ｎｍ３となる。以下、理解を容易にするために、開始処理期間において不足する水素量Ｂを、単に、「不足分Ｂ」と称することとする。
【００５１】
一方、水素製造装置２１０Ｂは、停止処理を遂行する場合、図５（ｂ）に示すように、水素の出力を３００Ｎｍ３／ｈから徐々に下げていき、最終的に、例えば、９０Ｎｍ３／ｈとなってから停止状態（ホットスタンバイ状態）に移行することとなる。ここでは、停止処理に１時間を要するものとする。
【００５２】
なお、上述したように、水素製造装置２１０Ｂは、停止状態（ホットスタンバイ状態）に移行してから所定時間は、反応器２１２に循環させるための水素を所定量製造するものの、停止状態に移行すると、水素の出力を停止する。したがって、停止処理を遂行すると水素の出力は、９０Ｎｍ３／ｈから０Ｎｍ３／ｈになり、１時間経過すると停止状態に移行する。なお、水素製造装置２１０Ｂは、停止状態に移行してから所定時間が終了すると、すなわち、循環用の水素の製造が完了すると、水素の製造を停止し、所定量の水素を反応器２１２に循環させて、反応器２１２の温度を維持する。
【００５３】
水素製造装置２１０Ａと同様に、水素製造装置２１０Ｂでも、停止処理期間においても水素が出力されることとなる。図５（ｂ）に示す例において、水素製造装置２１０Ｂによって停止処理期間中に出力される水素量、すなわち、余剰分Ａ（図５（ｂ）中、ハッチングで示す。）は、（３００Ｎｍ３／ｈ＋９０Ｎｍ３／ｈ）／２×１ｈ＝１９５Ｎｍ３となる。
【００５４】
水素製造装置２１０Ｂの開始処理について説明すると、上述したように、水素製造装置２１０Ｂは、停止状態（ホットスタンバイ状態）において、水素の製造を停止しているため、図５（ｃ）に示すように、停止状態から開始処理を開始しても、所定時間（ここでは、１．５時間）が経過するまでは、定格の純度の水素を出力できない。したがって、開始処理を開始して所定時間が経過するまでは、水素の出力がゼロであるが、所定時間が経過すると、出力９０Ｎｍ３／ｈで水素の出力を開始することが可能となる。その後、水素製造装置２１０Ｂは、水素の出力を９０Ｎｍ３／ｈから徐々に上げていき、最終的に３００Ｎｍ３／ｈとして出力１００％の運転に移行することとなる。なお、ここでは、開始処理に２．５時間を要するものとする。
【００５５】
このように、水素製造装置２１０Ａと同様に、水素製造装置２１０Ｂでも、開始処理期間において水素が出力されることになるが、出力１００％の運転と比較して、単位時間当たりの出力量が少なく、水素ステーション１００における最大供給能力（３００Ｎｍ３／ｈ）での水素供給が必要となる場合に、水素が不足してしまう。
【００５６】
図５（ｃ）に示す例において、水素製造装置２１０Ｂによって開始処理期間に出力される水素量と、開始処理期間において燃料電池自動車に供給される最大の水素量との差分、すなわち、不足分Ｂ（図５（ｃ）中、クロスハッチングで示す。）は、３００Ｎｍ３／ｈ×２．５ｈ−｛（３００Ｎｍ３／ｈ＋９０Ｎｍ３／ｈ）／２×１ｈ｝＝５５５Ｎｍ３となる。
【００５７】
以上を纏めると、余剰分Ａは、水素製造装置２１０Ａ、２１０Ｂとも１９５Ｎｍ３となる。また、不足分Ｂは、水素製造装置２１０Ａでは１０５Ｎｍ３となり、水素製造装置２１０Ｂでは５５５Ｎｍ３となる。
【００５８】
（３．本実施形態にかかる高圧水素製造システム１１０における高圧蓄圧器２４０および可変圧蓄圧器２５０の容量の設計）
余剰分Ａを廃棄することなく、かつ、不足分Ｂを補うべく、本実施形態では、不足分Ｂおよび余剰分Ａの双方を可変圧蓄圧器２５０で貯留し、可変圧蓄圧器２５０に貯留された水素の量（圧力）に基づいて、水素製造装置２１０を制御して停止処理や開始処理を遂行させることとする。
【００５９】
図６は、水素製造装置２１０の制御基準となる可変圧蓄圧器２５０の圧力の設定について説明するための図である。本実施形態では、不足分Ｂおよび余剰分Ａの双方を可変圧蓄圧器２５０で貯留するため、図６に示すように、可変圧蓄圧器２５０の容量（上限圧力Ｑｍａｘ−下限圧力Ｑｍｉｎ）は、不足分Ｂと余剰分Ａとの合計にバッファ分αを加算した量となる。ここで、バッファ分αは、例えば、７００Ｎｍ３程度（燃料電池自動車１２〜１５台分を満充填できる程度）である。
【００６０】
燃料電池自動車への水素の供給に伴い、可変圧蓄圧器２５０から圧縮機２３０（サクションタンク２２０）へ水素が供給されると、可変圧蓄圧器２５０に貯留された水素が減少する。そして、可変圧蓄圧器２５０内に不足分Ｂしか残っていない状態になり、水素製造装置２１０が停止状態であると、水素製造装置２１０において開始処理を開始する必要がある。そこで、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力が、下限圧力Ｑｍｉｎに不足分Ｂを加算した圧力ＰｔｈＢ未満になったときに、水素製造装置２１０を制御して開始処理を開始させることとする。
【００６１】
一方、燃料電池自動車への水素の供給がなく、水素製造装置２１０から可変圧蓄圧器２５０へ水素が供給されると、可変圧蓄圧器２５０に貯留される水素量が増加する。そして、上限圧力Ｑｍａｘから余剰分Ａを減じた圧力ＰｔｈＡを上回ると、水素製造装置２１０において停止処理を開始する必要がある。そこで、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力が、圧力ＰｔｈＡに相当する圧力を上回ったときに、水素製造装置２１０を制御して停止処理を開始させることとする。
【００６２】
このように、水素製造装置２１０による停止処理の制御基準となる可変圧蓄圧器２５０の圧力（第２閾値、以下、「停止圧力ＰｔｈＡ」と称する。）は、上限圧力Ｑｍａｘから余剰分Ａに相当する圧力を減じた圧力となり、開始処理の制御基準となる可変圧蓄圧器２５０の圧力（第３閾値、以下、「開始圧力ＰｔｈＢ」と称する。）は、不足分Ｂに相当する圧力となる。つまり、開始圧力ＰｔｈＢは、停止圧力ＰｔｈＡより小さい値であり、停止圧力ＰｔｈＡは、可変圧蓄圧器２５０の最大容量と、余剰分Ａ（停止処理期間において出力される水素量）とに基づいて設定され、開始圧力ＰｔｈＢは、不足分Ｂ（開始処理期間において出力される水素量と、開始処理期間において高圧蓄圧器２４０および可変圧蓄圧器２５０のいずれか一方または双方から送出される水素量の最大値との差分）に基づいて設定される。
【００６３】
続いて、高圧蓄圧器２４０の容量の設計について説明すると、上述したように、可変圧蓄圧器２５０において、不足分Ｂおよび余剰分Ａの双方を貯留可能なように可変圧蓄圧器２５０の容量を設計する。このため、水素製造装置２１０Ａを採用した場合であっても、水素製造装置２１０Ｂを採用した場合であっても、高圧蓄圧器２４０は、燃料電池自動車１台分を満充填するための水素量を貯留すればよい。したがって、高圧蓄圧器２４０の容量は、少なくとも燃料電池自動車１台分を満充填するための水素量（例えば、５６Ｎｍ３）があればよいこととなる。
【００６４】
（高圧水素製造システム１１０の運転方法）
続いて、上記高圧水素製造システム１１０の運転方法について説明する。図７は、水素製造装置２１０の制御の流れを説明するためのフローチャートであり、図８は、圧縮機２３０の制御の流れを説明するためのフローチャートであり、図９は、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【００６５】
（水素製造装置２１０の駆動制御）
図７に示すように、制御部２７０は、圧力測定部２６０によって測定された可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡ（第２閾値）を上回るか否かを判定する（Ｓ１１０）。可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡを上回ると判定すると（Ｓ１１０におけるＹＥＳ）、制御部２７０は、水素製造装置２１０を制御して、停止処理を開始させる（Ｓ１１２）。なお、既に停止処理が開始されている場合には、停止処理の遂行を維持する（出力低下処理を遂行する）。
【００６６】
一方、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡ以下である場合（Ｓ１１０におけるＮＯ）、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが開始圧力ＰｔｈＢ（第３閾値）未満であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが開始圧力ＰｔｈＢ未満であると判定すると（Ｓ１１４におけるＹＥＳ）、水素製造装置２１０を制御して、出力増加処理を開始させる（Ｓ１１６）。なお、既に出力増加処理が開始されている場合には、出力増加処理の遂行を維持する。また、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが開始圧力ＰｔｈＢ未満であり（Ｓ１１４におけるＹＥＳ）、かつ、水素製造装置２１０が停止状態である場合、水素製造装置２１０を制御して、開始処理を開始させる。なお、既に開始処理が開始されている場合には、開始処理の遂行を維持する。
【００６７】
可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが開始圧力ＰｔｈＢ以上であると判定すると（Ｓ１１４におけるＮＯ）、制御部２７０は、水素製造装置２１０が通常運転しているか、すなわち、１００％出力で運転しているか否かを判定する（Ｓ１１８）。そして、通常運転していると判定すると（Ｓ１１８におけるＹＥＳ）、制御部２７０は、現在の出力をキープ（維持）する（Ｓ１２０）。一方、制御部２７０は、通常運転していないと判定すると（Ｓ１１８におけるＮＯ）、出力増加処理を遂行し（ロードアップし）て、通常運転を遂行する（Ｓ１２２）。
【００６８】
（圧縮機２３０の駆動制御）
図８に示すように、まず、制御部２７０は、サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃが目標値ＴＧｓと等しいか否かを判定する（Ｓ１３０）。サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃが目標値ＴＧｓと等しいと判定すると（Ｓ１３０におけるＹＥＳ）、制御部２７０は、圧縮機２３０をロード（吸込・吐出量）キープする（Ｓ１３２）。
【００６９】
一方、サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃが目標値ＴＧｓと等しくない場合（Ｓ１３０におけるＮＯ）、制御部２７０は、サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃが目標値ＴＧｓを上回る圧力であるか否かを判定する（Ｓ１３４）。サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃが目標値ＴＧｓを上回る圧力であると判定すると（Ｓ１３４におけるＹＥＳ）、圧縮機２３０をロードアップする（Ｓ１３６）。一方、サクションタンク２２０の圧力Ｐｓｕｃが目標値ＴＧｓを上回る圧力でない、すなわち、目標値ＴＧｓ未満であると判定すると（Ｓ１３４におけるＮＯ）、圧縮機２３０をロードダウンする（Ｓ１３８）。
【００７０】
（バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉制御）
図９に示すように、まず、制御部２７０は、高圧蓄圧器２４０の圧力Ｐｈｐａが第１閾値（例えば、８１．５ＭＰａ）以上になったか否かを判定する（Ｓ１５０）。高圧蓄圧器２４０の圧力Ｐｈｐａが第１閾値以上になったと判定すると（Ｓ１５０におけるＹＥＳ）、制御部２７０はバルブＶ２を開弁し、バルブＶ１、Ｖ３を閉弁する（Ｓ１５２）。こうして、高圧蓄圧器２４０が水素で満たされると、水素製造装置２１０によって製造された水素は、可変圧蓄圧器２５０へ送出されることとなる。
【００７１】
一方、高圧蓄圧器２４０の圧力Ｐｈｐａが第１閾値未満になったと判定すると（Ｓ１５０におけるＮＯ）、バルブＶ２を閉弁し、バルブＶ１、Ｖ３を開弁する（Ｓ１５４）。こうして、高圧蓄圧器２４０の水素量が少なくなると、水素製造装置２１０によって製造された水素および可変圧蓄圧器２５０に貯留された水素のいずれか一方または双方が高圧蓄圧器２４０に送出されることとなる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態にかかる高圧水素製造システム１１０、および、高圧水素製造システム１１０の運転方法によれば、停止処理の制御基準となる停止圧力ＰｔｈＡと、開始処理の制御基準となる開始圧力ＰｔｈＢとを異ならせることで、水素製造装置２１０による停止処理や開始処理の頻度を低減することが可能となる。
【００７３】
停止圧力ＰｔｈＡと開始圧力ＰｔｈＢとを同値にした場合、すなわち、可変圧蓄圧器２５０の容量が不足分Ｂと余剰分Ａとの合計である構成（バッファ分α＝０）を比較例とし、本実施形態の停止圧力ＰｔｈＡと開始圧力ＰｔｈＢとを異ならせ、可変圧蓄圧器２５０の容量が不足分Ｂと余剰分Ａとの合計にバッファ分α３００Ｎｍ３を加算した量である構成と比較した。なお、ここでは、１台／時間で燃料電池自動車に水素を供給した場合についてシミュレーションを行った。その結果、本実施形態では、比較例に比べて、水素製造装置２１０の停止処理の回数および開始処理の回数を１／２程度に削減することができることが確認された。
【００７４】
（第１変形例）
上記実施形態において、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡを上回ると、制御部２７０は、水素製造装置２１０を制御して、停止処理を開始させる場合を例に挙げて説明した。しかし、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡを上回ると、水素製造装置２１０を制御して、水素製造装置２１０による水素の出力を低下させる出力低下処理（ロードダウン）を開始させてもよい。
【００７５】
また、例えば、第２閾値より大きい第４閾値（可変圧蓄圧器２５０の上限圧力Ｑｍａｘ付近の圧力、例えば、３９．５ＭＰａ）を設定し、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが、第２閾値を上回ると、出力低下処理を開始させ、最小出力になった時点で第４閾値未満第２閾値以上であると、水素製造装置２１０を最小出力（例えば、出力３０％）でロードキープさせ、第４閾値以上であると停止処理を開始させるとしてもよい。
【００７６】
（第２変形例）
上記実施形態において、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡを上回ると、制御部２７０は、水素製造装置２１０を制御して、停止処理を開始させる場合を例に挙げて説明した。しかし、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡを上回ると、可変圧蓄圧器２５０の圧力に応じて水素製造装置２１０による水素の出力を調整してもよい。
【００７７】
例えば、可変圧蓄圧器２５０の圧力Ｐｖｐａが停止圧力ＰｔｈＡを上回ると、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力に反比例して水素製造装置２１０の出力を制御してもよい。具体的に説明すると、制御部２７０は、可変圧蓄圧器２５０の圧力が高くなるほど、水素の出力を小さくするように水素製造装置２１０を制御してもよい。
【００７８】
これにより、水素製造装置２１０の出力（負荷）を最適値に維持することができ、水素製造装置２１０による停止処理や開始処理の頻度を大幅に低減することが可能となる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８０】
例えば、上記実施形態において、水素分離膜やＰＳＡを含んで構成される水素製造装置２１０を例に挙げて説明した。しかし、水素製造装置２１０の水素製造技術に限定はなく、既存の様々な技術、例えば、水電解装置を利用することができる。
【００８１】
また、上記実施形態において、減圧弁ＲＶは、下流圧を機械的に一定に保つバネ式の減圧弁であってもよいし、下流圧を一定に保つ電子式の制御弁であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態において、可変圧蓄圧器の上限圧力が、高圧蓄圧器の上限圧力より低い構成を例に挙げて説明した。しかし、可変圧蓄圧器の上限圧力は、高圧蓄圧器の上限圧力より高くてもよいし、高圧蓄圧器の上限圧力と実質的に等しく（例えば、８２ＭＰａ）てもよい。
【００８３】
また、上記第２変形例において、可変圧蓄圧器２５０の容量を、不足分Ｂと余剰分Ａとの合計にバッファ分αを加算した量とし、可変圧蓄圧器２５０の圧力に応じた水素製造装置２１０の制御を開始する圧力（停止圧力ＰｔｈＡ）と、出力増加処理（開始処理）の制御基準となる開始圧力ＰｔｈＢとを異ならせる構成を例に挙げて説明した。しかし、可変圧蓄圧器の容量を、不足分Ｂと余剰分Ａとの合計とし（バッファ分α＝０とし）、可変圧蓄圧器２５０の圧力に応じた水素製造装置２１０の制御を開始する圧力と、開始処理の制御基準となる圧力とを同値（この圧力を以下、「トリガ圧力」と称する。）としてもよい。この場合、制御部は、可変圧蓄圧器の圧力Ｐｖｐａがトリガ圧力を上回ると、可変圧蓄圧器の圧力に応じて水素製造装置２１０による水素の出力を調整する。また、可変圧蓄圧器の圧力Ｐｖｐａがトリガ圧力未満となると、出力増加処理を遂行させる。なお、可変圧蓄圧器の圧力Ｐｖｐａがトリガ圧力未満となり、かつ、水素製造装置２１０が停止状態にある際には、開始処理を開始させる。さらに、制御部は、可変圧蓄圧器の圧力Ｐｖｐａがトリガ圧力と等しいと、水素製造装置２１０の現在の出力をキープ（維持）するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、水素を製造して燃料電池自動車等の供給先に供給する高圧水素製造システム、および、高圧水素製造システムの運転方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１１０  高圧水素製造システム
２１０  水素製造装置
２３０  圧縮機
２４０  高圧蓄圧器（第１の蓄圧器）
２５０  可変圧蓄圧器（第２の蓄圧器）
２６０  圧力測定部
２７０  制御部
【図１】
2016172672.tif 000003
【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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