(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量の計量方法であって、
予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、
前記計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する計量ボンベ充填工程と、
前記計量ボンベ充填工程の後に、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する水素ガス供給工程と、を有し、
前記車載ボンベ内の水素ガス圧が所定の圧力に到達するまで、前記計量ボンベ充填工程と前記水素ガス供給工程とを繰り返し行い、
前記計量ボンベ充填工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧と、前記水素ガス供給工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出することを特徴とする水素ガス計量方法。
【請求項２】
車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量の計量方法であって、
予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、
前記計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第１計量ボンベ充填工程と、
前記第１計量ボンベ充填工程後に、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第1水素ガス供給工程と、
前記第1水素ガス供給工程後に、前記第1水素ガス供給工程において計測された水素ガス圧に応じて、充填する水素ガス圧を決定し、決定された水素ガス圧まで前記計量ボンベに水素ガスを充填する、第２計量ボンベ充填工程と、
前記第２計量ボンベ充填工程後に、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第２水素ガス供給工程と、を有し、
前記第1計量ボンベ充填工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第1水素ガス供給工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧との差分、及び、前記第２計量ボンベ充填工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第２水素ガス供給工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出することを特徴とする水素ガス計量方法。
【請求項３】
前記計量ボンベ準備工程において、予め前記車載ボンベ内の水素ガス圧の値を計測し、車載ボンベ残留水素ガス圧として記録する残留水素ガス圧記録工程を備え、
計量ボンベ充填工程において前記計量ボンベに充填する水素ガスの圧力を、前記車載ボンベ残留水素ガス圧に応じて決定し、当該決定された水素ガス圧まで前記計量ボンベに水素ガスを充填することを特徴とする請求項1又は２に記載の水素ガス計量方法。
【請求項４】
前記車載ボンベ残留水素ガス圧は、前記車両に備えられた圧力計から入手することを特徴とする請求項３に記載の水素ガス計量方法。
【請求項５】
車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量の計量方法であって、
予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する第1の計量ボンベ及び第２の計量ボンベを含む複数の計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、
前記第１の計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の前記第１の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第1計量ボンベ充填工程と、
前記第1計量ボンベ充填工程後に、前記第1の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記第１の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第1水素ガス供給工程と、
前記第1水素ガス供給工程後に、前記第1水素ガス供給工程において計測された水素ガス圧に応じて、充填する水素ガス圧を決定し、決定された水素ガス圧まで前記第２の計量ボンベに水素ガスを充填する第２計量ボンベ充填工程と、
前記第２計量ボンベ充填工程後に、前記第２の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記第２の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第２水素ガス供給工程と、を有し、
前記第1計量ボンベ充填工程において計測した前記第1の計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第1水素ガス供給工程において計測した前記第1の計量ボンベ内の水素ガス圧との差分、及び、前記第２計量ボンベ充填工程において計測した前記第２の計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第２水素ガス供給工程において計測した前記第２の計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出することを特徴とする水素ガス計量方法。
【請求項６】
前記計量ボンベの容積が、前記車載ボンベの容積の２倍以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水素ガス計量方法。
【請求項７】
車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量を計量するための水素ガス計量装置であって、
水素ガスを貯蔵するための蓄圧器に接続され、所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベと、
前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給するための水素ガス供給配管と、
前記蓄圧器と前記計量ボンベの間に配置された水素ガス開閉弁と、
前記計量ボンベと前記車載ボンベの間に配置された水素ガス供給弁と、を備え、
前記計量ボンベは、当該前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測するための圧力計を有しており、
前記水素ガス開閉弁を開いて、前記計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、
前記計量ボンベに充填後に、前記水素ガス開閉弁を閉じた後に前記水素ガス供給弁を開いて、前記水素ガス供給配管を用いて前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、
前記車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧の差分から、前記車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されていることを特徴とする水素ガス計量装置。
【請求項８】
車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量を計量するための水素ガス計量装置であって、
水素ガスを貯蔵するための蓄圧器に接続され、予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する第1の計量ボンベ及び第２の計量ボンベを含む複数の計量ボンベと、
前記複数の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給するための水素ガス供給配管と、
前記蓄圧器と前記複数の計量ボンベの間に配置された水素ガス開閉弁と、
前記複数の計量ボンベと前記車載ボンベの間に配置された水素ガス供給弁と、を備え、
前記複数の計量ボンベは、開閉弁を介して並列に接続されており、
前記複数の計量ボンベのそれぞれは、当該前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測するための圧力計を有しており、
前記水素ガス開閉弁を開いて、前記第１の計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、前記第1の計量ボンベに充填後に、前記水素ガス開閉弁を閉じた後に前記水素ガス供給弁を開いて、前記水素ガス供給配管を用いて前記第１の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、前記車載ボンベに水素ガスを供給後に、前記第１の計量ボンベ内の水素圧力を計測し、計測された水素ガス圧に応じて、前記第２の計量ボンベに充填する水素ガス圧を決定し、前記水素ガス開閉弁を開いて、決定された水素ガス圧まで前記第２の計量ボンベに水素ガスを充填し、前記第２の計量ボンベに充填後に、前記水素ガス開閉弁を閉じた後に前記水素ガス供給弁を開いて、前記水素ガス供給配管を用いて前記第２の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、前記第１の計量ボンベから前記車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧の差分、及び前記第２の計量ボンベから前記車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧の差分から、前記車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されていることを特徴とする水素ガス計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス計量方法、及び水素ガス計量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本のエネルギー資源として、水素ガスへの関心は高い。水素ガスはＬＰＧからの分離、褐炭からの分離、石炭からの分解、都市ガスからの分離、水の電気分解など様々な製造法で得られ、液化水素にして貯蔵されて液化水素基地へ輸送される。
【０００３】
液化水素基地から供給スタンドへの搬送には、液化水素か、主には高圧水素ガスのボンベに入れたカードルで行われる。
【０００４】
供給スタンドでは高圧水素ガスのボンベを集結したカードルに貯蔵され圧縮された約２０ＭＰａの水素ガスが、高圧圧縮機で昇圧されて８０―１００ＭＰａの高圧水素ガスとして数本のボンベで構成された蓄圧器に保存される。
【０００５】
蓄圧器の最高充填圧力は１００ＭＰａが実用化されているが、将来はさらに高い圧力になる。これから車載ボンベに供給される。
【０００６】
一方車載ボンベにおいては容積が１４０−１５０リッターの、最高充填圧力３５ＭＰａ及び７０ＭＰａのボンベが使われており、将来的にはさらに高性能のボンベも使われ得る。現在は７０ＭＰａの最大充填圧力が主流になりつつある。
現在のボンベ容積の主流は１４０リッターである。技術の進歩に伴いさまざまの容積が生まれ得るが、車輛の大きさの制限があるので１４０リッターから１５０リッターが普及すると考える。これの２台または３台を車載する場合もある。
【０００７】
車載ボンベにおいて最高充填圧力以上の充填は禁止され、また、危険であり、絶対に行ってはいけないという使用条件がある。一方顧客は満圧充填を望み、供給スタンドに来るとき、車載ボンベは空ではなく、残量不明の水素ガスが残っていることになる。
その上で満圧充填を含む様々な充填量の要求が生まれる。また、供給スタンドにおいては、その供給は短時間に行うことが求められ、なお計量が正確であることが求められる。
【０００８】
車載ボンベの最高充填圧力は７０ＭＰａか３５ＭＰａとされている。容積が事前に判る時が多いが、判らない時もあり得る。また、供給スタンドに来た時の、車載ボンベの水素ガスの残量は車載の圧力計で概略は判るものの、信頼できる値は供給スタンド側では不明であることになる。このような車載残量圧が不明であることの多い条件の中での水素ガス供給である。
【０００９】
水素ガスの供給時に計量するためには、色々の技術がある。特許文献１には、蓄圧器を早く満圧にするために２台の蓄圧器を用い、その中の1台を選択して早く高圧を作る方法が示されている。特許文献２は超音波を使用したドプラー効果で流量を計測する方法である。特許文献３は重量変化で計測する方法である、特許文献４は最も普及に近いコリオリ流量計の活用がある。
従来の技術  の主要なものとして、以下の特許文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−２０５４３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７４９４号公報
【特許文献３】特開平６−１５９５９４号公報
【特許文献４】特表２０１８−５０７４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の充填法の場合、コリオリ流量計などの流量計を使い、流量調整弁を使用して流量を調整し、車載ボンベが目的の圧力になる時点で開閉弁を閉じることが行われていたが、圧力が変化し、流速が変化する中で流量を計測するという方法には計量誤差が生まれやすく、また、流量を絞っていないと開閉弁の動作で正確に流れの停止が出来ないため、短時間の充填には不向きであるという問題があった。
【００１２】
車載ボンベは車載ボンベの最高充填圧力を越えてはいけないうえ、消費者は満圧充填を短時間で行うことを望む。さらに、その計量は正確でなければならない。このような条件内での充填を行うために、車載ボンベの容積と最高充填圧力は車種から判断できる時もあるが、容積につては不明である場合もある。充填時に車載ボンベに残っている水素ガスの残量は、車載の圧力計の数値で知ることができる場合もあるが、必ずしもこの車載の圧力計の数値が正しく、又は正確であるとは限らない。
【００１３】
流量計での充填量の計測には、主に使用されているコリオリ流量計のほかに、超音波によるドプラー効果を利用した流量計もある。これによりガソリンなどの液体を詰めるが如く、水素ガス供給ホースにより車載ボンベに水素ガスの充填を行うのである。
【００１４】
上記の特許文献１〜４に開示された計量方法では、計測の正確さと、車載ボンベの最高充填圧力を越えずに急速に満充填を行うことは難しかった。
【００１５】
コリオリ流量計においては原理は優れているが、高圧の水素ガスが高速でＵ字パイプを流れる時に発生するコリオリ力による微小なねじれの歪量を測るのであり、コリオリ流量計の方法には計量の精度が悪いという問題が残っている。現状の精度は４〜８パーセントであり、1パーセントを目標に研究は続けられているが、未だ届いていないのである。
【００１６】
コリオリ流量計の流量計測の精度が悪くなることは、変化する流量の大きさに対して歪量が小さくて検知が正確に行えないことに加え、蓄圧器から高圧水素ガスを送り出すとき、蓄圧器の内部の圧力が減増することと、その減圧による流速の変化と、断熱膨張の温度変化のために、流量調整弁があるものの流量が変動し、これで流量計の計測値が流量と正しく比例しないことにあると思われる。
【００１７】
水素燃料電池自動車の普及初期である現状では、顧客の車輛が続けて供給スタンドを訪れるという充填はされておらず、その供給と供給の間に蓄圧器の昇圧がされるので、圧力変化による問題が出にくいが、将来、燃料電池自動車が普及すると、供給スタンドで水素供給を必要とする車両台数が増えて、供給スタンドでの供給頻度が多くなる。それに従い蓄圧器の圧力変化も大きくなることが考えられる。高圧圧縮機にはそれぞれ固有の能力があるが、いずれも昇圧には時間を要するからである。
【００１８】
将来いずれは、これらの問題は克服されるはずだが、水素ガスの流量を計るということに対する消費者の計量に対する信頼性が必要であるので、さらに優れた計量の方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る水素ガス計量方法は、車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量の計量方法であって、予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、前記計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する計量ボンベ充填工程と、前記計量ボンベ充填工程の後に、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する水素ガス供給工程とを有し、前記計量ボンベ充填工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧と、前記水素ガス供給工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る水素ガス計量方法では、計量ボンベ充填工程において所定の容積を有する計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、次に、水素ガス供給工程において計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給し、計量ボンベ充填工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧と、水素ガス供給工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されている。このため、車載ボンベに供給した水素ガス量を正確に、かつ安全に算出することができる。
【００２１】
本発明に係る水素ガス計量方法では、前記車載ボンベ内の水素ガス圧が所定の圧力に到達するまで、前記計量ボンベ充填工程と前記水素ガス供給工程とを繰り返し行うことを特徴としてもよい。これにより、車載ボンベに水素ガスを供給して、車載ボンベ内の圧力を所定の圧力とすることができる。
【００２２】
また、本発明に係る水素ガス計量方法は、車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量の計量方法であって、予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、前記計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第１計量ボンベ充填工程と、前記第１計量ボンベ充填工程後に、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第1水素ガス供給工程と、前記第1水素ガス供給工程後に、前記第1水素ガス供給工程において計測された水素ガス圧に応じて、充填する水素ガス圧を決定し、決定された水素ガス圧まで前記計量ボンベに水素ガスを充填する第２計量ボンベ充填工程と、前記第２計量ボンベ充填工程後に、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第２水素ガス供給工程とを有することができる。さらに、前記第1計量ボンベ充填工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第1水素ガス供給工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧との差分、及び、前記第２計量ボンベ充填工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第２水素ガス供給工程において計測した前記計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出することを特徴としてもよい。
【００２３】
本発明に係る水素ガス計量方法では、第1水素ガス供給工程後に、第1水素ガス供給工程において計測された水素ガス圧に応じて、充填する水素ガス圧を決定し、決定された水素ガス圧まで計量ボンベに水素ガスを充填する第２計量ボンベ充填工程を含み、第２計量ボンベ充填工程後に、計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給するように構成されているので、短時間で効率よく所望の圧力まで車載ボンベに水素ガスを供給することができると同時に、短時間で計量作業を完了することができる。
【００２４】
また、本発明に係る水素ガス計量方法では、前記計量ボンベ準備工程において、予め前記車載ボンベ内の水素ガス圧の値を計測し、車載ボンベ残留水素ガス圧として記録する残留水素ガス圧記録工程を備え、計量ボンベ充填工程において前記計量ボンベに充填する水素ガスの圧力を、前記車載ボンベ残留水素ガス圧に応じて決定し、当該決定された水素ガス圧まで前記計量ボンベに水素ガスを充填することを特徴としてもよい。予め計量ボンベ準備工程において車載ボンベ残留水素ガス圧を計測し、車載ボンベ残留水素ガス圧に応じて計量ボンベに充填する水素ガスの圧力を決定し、当該決定された水素ガス圧まで計量ボンベに水素ガスを充填するので、短時間で効率よく所望の圧力まで車載ボンベに水素ガスを供給することができると同時に、短時間で計量作業を完了することができる。
【００２５】
また、本発明に係る水素ガス計量方法では、前記車載ボンベ残留水素ガス圧は、前記車両に備えられた圧力計から入手することを特徴としてもよい。
【００２６】
また、本発明に係る水素ガス計量方法は、車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量の計量方法であって、予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する第1の計量ボンベ及び第２の計量ボンベを含む複数の計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、前記第１の計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の前記第１の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第1計量ボンベ充填工程と、前記第1計量ボンベ充填工程後に、前記第1の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記第１の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第1水素ガス供給工程と、前記第1水素ガス供給工程後に、前記第1水素ガス供給工程において計測された水素ガス圧に応じて、充填する水素ガス圧を決定し、決定された水素ガス圧まで前記第２の計量ボンベに水素ガスを充填する第２計量ボンベ充填工程と、前記第２計量ボンベ充填工程後に、前記第２の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の前記第２の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する第２水素ガス供給工程とを有することができる。
さらに、前記第1計量ボンベ充填工程において計測した前記第1の計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第1水素ガス供給工程において計測した前記第1の計量ボンベ内の水素ガス圧との差分、及び、前記第２計量ボンベ充填工程において計測した前記第２の計量ボンベ内の水素ガス圧と前記第２水素ガス供給工程において計測した前記第２の計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出することを特徴としてもよい。
【００２７】
本発明に係る水素ガス計量方法では、第1の計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給する第1水素ガス供給工程後に、第1水素ガス供給工程において計測された水素ガス圧に応じて、充填する水素ガス圧を決定し、決定された水素ガス圧まで、第1の計量ボンベと異なる第２の計量ボンベに水素ガスを充填する第２計量ボンベ充填工程を備えており、第２計量ボンベ充填工程後に、第２の計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給するので、第1の計量ボンベに繰り返し充填して車載ボンベに水素ガスを供給する方法よりも、さらに短時間で効率よく所望の圧力まで車載ボンベに水素ガスを供給することができる。合わせて、短時間で計量作業を完了することができる。
【００２８】
本発明に係る水素ガス計量方法では、前記計量ボンベの容積が、前記車載ボンベの容積の２倍以下であることを特徴としてもよい。計量ボンベの容積を、車載ボンベの容積の２倍以下とすることで、計量ボンベ充填工程と水素ガス供給工程との計量ボンベ内の水素ガス圧の変化を精度よく検知することができるので、車載ボンベに供給した水素ガス量をより正確に算出することができる。
【００２９】
また、本発明に係る水素ガス計量装置は、車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量を計量するための水素ガス計量装置であって、水素ガスを貯蔵するための蓄圧器に接続され、所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベと、前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給するための水素ガス供給配管と、前記蓄圧器と前記計量ボンベの間に配置された水素ガス開閉弁と、前記計量ボンベと前記車載ボンベの間に配置された水素ガス供給弁とを備える。また、前記計量ボンベは、当該前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測するための圧力計を有している。さらに、前記水素ガス開閉弁を開いて、前記計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、前記計量ボンベに充填後に、前記水素ガス開閉弁を閉じた後に前記水素ガス供給弁を開いて、前記水素ガス供給配管を用いて前記計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給し、前記車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧の差分から、前記車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されている。
【００３０】
本発明に係る水素ガス計量装置では、計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、計量ボンベに充填後に、水素ガス開閉弁を閉じた後に水素ガス供給弁を開いて、水素ガス供給配管を用いて計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給し、車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の計量ボンベ内の水素ガス圧の差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されているので、車載ボンベに供給した水素ガス量を正確に、かつ安全に算出することができる水素ガス計量装置を提供することができる。
【００３１】
また、本発明に係る水素ガス計量装置は、車両に搭載された車載ボンベに供給する水素ガス量を計量するための水素ガス計量装置であって、水素ガスを貯蔵するための蓄圧器に接続され、予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する第
1の計量ボンベ及び第２の計量ボンベを含む複数の計量ボンベと、前記複数の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給するための水素ガス供給配管と、前記蓄圧器と前記複数の計量ボンベの間に配置された水素ガス開閉弁と、前記複数の計量ボンベと前記車載ボンベの間に配置された水素ガス供給弁とを備えることができる。
また、前記複数の計量ボンベは、開閉弁を介して並列に接続されており、前記複数の計量ボンベのそれぞれは、当該前記計量ボンベ内の水素ガス圧を計測するための圧力計を有している。さらに、前記水素ガス開閉弁を開いて、前記第１の計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、前記第1の計量ボンベに充填後に、前記水素ガス開閉弁を閉じた後に前記水素ガス供給弁を開いて、前記水素ガス供給配管を用いて前記第１の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給することができる。また、前記車載ボンベに水素ガスを供給後に、前記第１の計量ボンベ内の水素圧力を計測し、計測された水素ガス圧に応じて、前記第２の計量ボンベに充填する水素ガス圧を決定し、前記水素ガス開閉弁を開いて、決定された水素ガス圧まで前記第２の計量ボンベに水素ガスを充填し、前記第２の計量ボンベに充填後に、前記水素ガス開閉弁を閉じた後に前記水素ガス供給弁を開いて、前記水素ガス供給配管を用いて前記第２の計量ボンベから前記車載ボンベに水素ガスを供給することができる。前記第１の計量ボンベから前記車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧の差分、及び前記第２計量ボンベから前記車載ボンベへの水素ガスの供給前と供給後の前記計量ボンベ内の水素ガス圧の差分から、前記車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されていることを特徴としてもよい。
【００３２】
本発明に係る水素ガス計量装置では、第１の計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給後に、第１の計量ボンベ内の水素圧力を計測し、計測された水素ガス圧に応じて、第２の計量ボンベに充填する水素ガス圧を決定し、水素ガス開閉弁を開いて、決定された水素ガス圧まで第１の計量ボンベと異なる第２の計量ボンベに水素ガスを充填し、第２の計量ボンベに充填後に、水素ガス開閉弁を閉じた後に水素ガス供給弁を開いて、水素ガス供給配管を用いて第２の計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給するように構成されているので、第1の計量ボンベに繰り返し充填して車載ボンベに水素ガスを供給する場合よりも、さらに短時間で効率よく所望の圧力まで車載ボンベに水素ガスを供給できる水素ガス計量装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る水素ガス計量方法では、計量ボンベ充填工程において所定の容積を有する計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、次に、水素ガス供給工程において計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給し、計量ボンベ充填工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧と、水素ガス供給工程において計測した計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するように構成されている。このため、車載ボンベに供給した水素ガス量を正確に、かつ安全に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、第1の実施形態に係る水素ガス計量装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る水素ガス計量装置において、複数の計量ボンベを持つ場合の装置を概略的に示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る水素ガス計量方法の装置を備えた水素ガス供給システムを概略的に示す図である。
【図４】図４は、計量ボンベへの充填圧力を車載ボンベの最高充填圧力以下にした場合の、水素ガス計量方法の各工程を示すフローチャートを示す図である。
【図５】図５は、本発明の方法の準備工程で車載残量圧を知り、或いは1回目の供給工程で車載残量圧を計測し、１回目の充填工程或いは２回目の充填工程に必要な水素ガス圧を知り、それを反映させて行う工程を示すフローチャートの図である。
【図６】図６は、計量ボンベ充填工程における水素ガス計量装置の開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す図である。
【図７】図７は、計量ボンベ充填工程における水素ガス計量装置の水素ガス供給ホース内に水素ガスを満たして供給量算出の初期圧を計測する方法の、開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す図である。
【図８】図８は、水素ガス供給工程における水素ガス計量装置の開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す図である。
【図９】図９は、水素ガス供給工程における水素ガス計量装置の２回目の供給工程のための２回目の計量ボンベ充填工程を行う、開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す図である。
【図１０】図１０は、計量ボンベ準備工程において、車載ボンベの車載残量圧を初回計量ボンベ充填工程の前に計測する方法における、開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す図である。
【図１１】図１１は、計量ボンベの圧力と車載ボンベの圧力が、計量ボンベ準備工程、計量ボンベ充填工程、水素ガス供給工程を通して、変化する過程を示した図である。
【図１２】図１２は、車載ボンベの水素ガスの残量を計量ボンベ準備工程で入手した場合に、計量ボンベの圧力と車載ボンベの圧力が、変化する過程を示した図である。
【図１３】図１３は、水素ガス計量方法における水素ガス供給により、車載ボンベの圧力が変化する状況を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
いくつかの実施形態に係わる水素ガス計量方法、及び水素ガス計量装置について、図面を参照しつつ説明する、以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付ける。
【００３６】
[第１の実施形態]
図１、及び図２に、第1の実施形態に係る水素ガス計量装置を概略的に示す。また、図３は、水素ガス計量装置１を含む水素ガス計量システムを説明するための図である。
【００３７】
本実施形態に係わる水素ガス計量装置１について説明する前に、水素ガス計量装置１を含む水素ガス計量システムについて説明する。図３を参照すると、本実施形態に係わる水素ガス計量装置１を含む水素ガス供給システムが示されている、図３において、通常、供給スタンドには水素ガスを充填した複数のボンベを集結したカードル１１が搬入される。これからいくつかの開閉弁ｖ１３、ｖ１４、を経由して、高圧圧縮機９により３００リッターボンベを数台使用した大容積で約１００ＭＰａの最高充填圧力を持った蓄圧器８に開閉弁ｖ２を経由して送られる。蓄圧器８からは、開閉弁ｖ３、流量調整弁５ａ、プレクーラー７とフィルター６ｂ、開閉弁ｖ８（又は、開閉弁ｖ８、ｖ９、ｖ１０）を経て、本実施形態に係わる水素ガス計量装置１に入る。本実施形態において、開閉弁ｖ３、及び開閉弁ｖ８（又は、開閉弁ｖ８、ｖ９、ｖ１０）が、水素ガス開閉弁に相当する。
次に本実施形態の水素ガス計量装置１ついて以下に説明する。
【００３８】
図1の水素ガス計量装置１は、蓄圧器８から車載ボンベ１４に供給する水素ガスの流路にあるものである。計量を流量方式で行う場合は、蓄圧器８から車載ボンベ１４への流路の中に流量計があるが、本方法の場合は流量計を置かず、それに代えて計量ボンベを置くのである。
計量は液体においては体積で行うが、水素ガスの場合は体積と比例する水素ガス圧の計測で行うのであり、まず水素ガスを計量ボンベに入れて水素ガス圧を計測し、出して水素ガス圧を計測して、その差圧を知って計量するのである。
【００３９】
この水素ガス計量装置1の流路の構成は、機器の配置と、供給スタンドのデザインで変わり得るので、原理を表すように図示する。各機器は今後進歩するが、その機器を組み込む場合も同じである。
【００４０】
図１の蓄圧器８にはその入側にある高圧圧縮機９から開閉弁ｖ２を経由して水素ガスの流路がつながっている。また、出側にある開閉弁ｖ３の後の流路にはフィルター６ａ、流量調整弁５ａ、プレクーラー７とフィルター６ｂ、開閉弁ｖ８があり、計量ボンベ２ａが1台ある。
【００４１】
計量ボンベ２ａにはその元バルブになる開閉弁ｖ５の直近に、圧力計３ａと温度計４ａを備える。供給路の途中には貯留槽１０につながる安全弁１９と、流量調整弁５ｂと圧力計３ｄとが設けられている。また、計量ボンベ２ａから車載ボンベ１４に接続するための配管の途中にある、流量調整弁５ｂと圧力計３ｄと車載ボンベ１４との間は、水素ガス供給ホース１６により接続されている。また、水素ガス供給ホース１６の車載ボンベ１４側には、開閉弁ｖ１１と充填カプラーホース側１２が設けられている。車載ボンベ１４の開閉弁ｖ１２にある充填カプラー車載側１３があり。水素ガス供給工程ｓ１０３においては、充填カプラー車載側１３と充填カプラーホース側１２が接続される。
【００４２】
また、図２の如く複数の計量ボンベを持つ場合は、各計量ボンベに各工程の分担ができ、準備時間を減らすことが出来る、或いは開閉弁を介して並列に接続された計量ボンベを用いることで、後述するように、計量ボンベ充填工程と水素ガス供給工程の組み合わせの自由度が増し、車載ボンベへの好適な水素ガスの供給が可能になる。さらに、充填と供給の速度が速くなり、また、様々な工程内での手順の選択が可能で、これも全体の効率に寄与する。なお、本実施形態において、開閉弁ｖ５（又は、開閉弁ｖ５、ｖ６、ｖ７）が、水素ガス供給弁に相当する。
【００４３】
次に、水素ガス計量方法について、いくつかの実施形態を用いて詳細に説明する。
【００４４】
[第２の実施形態]
上記の図1及び図２の水素ガス計量装置１を用いて、車輛に搭載された車載ボンベ１４に供給し、供給された水素ガス量を計測するための方法について、図４を用いて説明する。図４は、第２の実施形態の水素ガス計量方法を説明するためのフローチャートを示している。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態の水素ガス計量方法は、計量ボンベ準備工程と、計量ボンベ充填工程と、水素ガス供給工程と、車載ボンベ１４に供給した水素ガス量を算出する供給量算出工程とを有する。
以下、各工程について詳細に説明する。
【００４６】
（計量ボンベ準備工程）
計量ボンベ準備工程ｓ１０１（以下、準備工程と言う）は、例えば容積１４０リッターの計量ボンベ２（計量ボンベ２ａ）を準備する。計量ボンベ２の最高充填圧力は、例えば、７０ＭＰａ及び１００ＭＰａとすることができる。
【００４７】
本実施形態において、計量ボンベ２の最高充填圧力は、車載ボンベの最高充填圧力とほぼ同じか、又は車載ボンベの最高充填圧力値より大きい値から車載ボンベの最高充填圧力の約１．５倍以下の範囲に設定されている。また、前記計量ボンベの容積は、車載ボンベの容積の２倍以下とすることができる。
【００４８】
本実施形態においては、計量ボンベ充填工程での充填圧力は、常に車載ボンベの最高充填圧力を越えないので、車載ボンベ１４の水素ガスの残量の圧力（以下、車載残量圧と言う）や車載ボンベ１４の容積を知る必要はない。
【００４９】
（計量ボンベ充填工程）
次に、計量ボンベ充填工程ｓ１０２（以下、充填工程ｓ１０２と言う）について説明する。
【００５０】
充填工程ｓ１０２は、計量ボンベに定めた圧力の水素ガスを充填する工程である。
通常、車載ボンベ１４の車載残量圧は、不明であるので、計量ボンベに充填する水素ガス圧力は、車載ボンベ１４の最高充填圧力（例えば、７０ＭＰａ）とほぼ同じ圧力、又は、車載ボンベ１４の最高充填圧力以下とすることが好ましい。
【００５１】
図６に、充填工程ｓ１０２において行われる水素ガス計量装置１の開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す。図６において、充填工程ｓ１０２における、開閉弁ｖ３とｖ８の操作と流量調整弁５ａと、それで出来る水素ガスの流路を、開閉弁の開の記号と流路に白線を入れた黒太線で示す。図６は蓄圧器８から開閉弁ｖ３、フィルター６ａ、流量調整弁５ａ、プレクーラー７、フィルター６ｂ、開閉弁ｖ８を経て計量ボンベ２ａ、に水素ガスが送られる状況を示している。
【００５２】
計量ボンベ２ａにはその元バルブ近くに、圧力計３ａと温度計４ａが備わっている。この白線を入れた黒太線で示す流路により計量ボンベ２ａ、に水素ガスが送られ、圧力計３ａの指示により、開閉弁ｖ３とｖ８が閉じられる。これにより、所定の圧力の水素ガスが計量ボンベ２ａに充填される。
【００５３】
なお、計量ボンベ２ａから、水素ガス供給ホース１６を接続して、車載ボンベに、水素ガスを供給するときに、水素ガス供給ホース１６に水素ガスが充填されていない場合や、計量ボンベ２ａに充填された水素ガス圧よりも低い場合は、車載ボンベに、水素ガスを供給する前に、水素ガス供給ホース１６内を、計量ボンベ２ａに充填された水素ガス圧と略同じ圧力の水素ガスを充填しておくことができる。
【００５４】
また、充填工程ｓ１０２の中の、所定の圧力の水素ガスが計量ボンベ２ａに充填された後であって、車載ボンベ１４に水素ガスを供給するための工程（水素ガス供給工程）の前に、水素ガス供給ホース１６内を、計量ボンベ２に充填された水素ガス圧と略同じ圧力の水素ガスに充填することが出来る。以下に、図７を参照しながら、水素ガスを供給する前に、水素ガス供給ホース１６内を、計量ボンベ２に充填された水素ガス圧と略同じ圧力の水素ガスを充填するための方法を説明する。
【００５５】
図７において、充填カプラーホース側１２の開閉弁ｖ１１を閉めた状態で、計量ボンベ２ａの供給側の開閉弁ｖ５を開ける方法である。なお、本実施形態における開閉弁ｖ５が、水素ガス供給弁に相当する。これにより水素ガス供給ホース１６の内部が計量ボンベ２ａと同圧になるので、この供給ホース１６の内部を計量ボンベ２ａ内の圧力と同圧にしたときの圧力を充填工程ｓ１０２の圧力とすることができる。水素ガス供給ホース１６内を、計量ボンベ２ａに充填された水素ガス圧と略同じ圧力の水素ガスを充填する工程は、初めて、又は車載ボンベ１４に低圧に供給したあとに、車載ボンベに水素ガスを供給する場合に行うもので、続けて７０ＭＰａの水素ガス供給工程を行う時は不要である。
【００５６】
（水素ガス供給工程）
次に、車載ボンベ１４に水素ガスを供給するための水素ガス供給工程ｓ１０３（以下、供給工程ｓ１０３と言う）について説明する。
【００５７】
図８は、供給工程ｓ１０３において行われる水素ガス計量装置１の開閉弁の開閉操作とそれによる水素ガスの流路を示す。図８において、開閉弁ｖ５、ｖ１１とｖ１２は開かれ、車載ボンベ１４に水素ガスが供給される。この供給工程ｓ１０３の結果、車載ボンベ１４の水素圧力と計量ボンベ２ａの水素圧力は同圧になる。これに従い、水素ガスを供給した後の車載ボンベ１４の圧力は、計量ボンベ２ａに設けられた圧力計３ａで計測することができる。
【００５８】
供給工程ｓ１０３において、水素ガスが供給された後の車載ボンベ１４の水素ガスの圧力が、所望の圧力に到達した場合は、ここで供給工程は終了する。一方、水素ガスが供給された後の車載ボンベ１４の水素ガスの圧力が、所望の圧力に到達していない場合は、続けて、充填工程ｓ１０２と供給工程ｓ１０３と供給量算出工程ｓ１０４を、車載ボンベ１４の水素ガスの圧力が、所望の圧力に到達するまで行う。必要なら充填工程ｓ１０２と供給工程ｓ１０３と供給量算出工程ｓ１０４を繰り返す。
【００５９】
次に、図１１の（Ａ）部に、本実施形態の水素ガス計量方法を用いて、計量ボンベ２ａから車載ボンベ１４に水素ガスを供給した時の各工程における計量ボンベと車載ボンベの圧力の変化の様子を示す。なお、図１１には、比較のために、後で説明する他の実施形態における車載ボンベの圧力の変化の様子も合わせて記載してある。また、説明を正確にするために、この図１１は計量ボンベと車載ボンベの容積が等しい場合である。
【００６０】
図１１において、（イ）は、計量ボンベの水素ガス圧力、（ロ）は、車載ボンベの水素ガス圧力を示す。また、各棒グラフの縦軸は圧力値、横幅はボンベの容積の値を概略的に表している。また、棒グラフにおいて、工程の前の圧力を斜線の面に、工程の後の圧力を点々の面に塗ってある。太実線の横線は、各工程により出来た圧力値を指している。
【００６１】
なお、図１１の点線で囲んだ領域には、（参考）として、棒グラフを説明するための図を挿入してある。
【００６２】
図１１の（Ａ）部に、本実施形態の水素ガス計量方法を用いて、計量ボンベ２から車載ボンベ１４に水素ガスを供給した時の車載ボンベの圧力の変化の様子を示す。図１１（Ａ）部に示すように、計量ボンベ２ａの最高充填圧が７０ＭＰａでこれの満圧が1回目の充填工程ｓ１０２であり、たまたま車載残量圧が３０ＭＰａであった場合、1回目の供給工程ｓ１０３で車載ボンベ１４と計量ボンベ２ａの圧力が５０ＭＰａになり、さらに２回目の供給工程ｓ１０３を行い車載ボンベ１４の水素ガス圧が６０ＭＰａになる状態を示している
【００６３】
図１３のグラフの折れ線（Ａ）は１回目の供給、２回目の供給、３回目の供給と繰り返すことで。車載ボンベの圧力が、最高充填圧力に近づく様子を示している。次第に最高充填圧力に近づくが、これを越えることはないことを示している。図１３の折れ線（Ａ）は始めの車載ボンベ１４の圧力が３０ＭＰａであった場合、折れ線（Ａ‘）は１０ＭＰａであった場合である。いずれもこの車載ボンベ１４の準備工程ｓ１０１での圧力は1回目の供給工程ｓ１０３が終わるまで解らないものであり、また、この第２の実施形態においては、それを知る必要がないのである。
【００６４】
この第２の実施形態は、第1の実施形態の装置を使用して行う、計量ボンベの充填圧を車載ボンベの最高充填圧力以下とする基本となる方法である。計量ボンベは1台でもよく、ここでは、計量ボンベには、車載ボンベに使用されている最高充填圧力７０ＭＰａ、容積１４０リッターのものと同一規格のボンベを使用するとする。
【００６５】
先ず、準備工程ｓ１０１を経た計量ボンベに１回目の充填工程ｓ１０２として満圧の７０ＭＰａに水素ガスを充填し、圧力計３ａが示す計量ボンベの圧力を計測する。これを1回目の供給工程ｓ１０３として車載ボンベに供給する。ここで車載ボンベの最高充填圧力は７０ＭＰａであり容積は解っているが、車載ボンベに残っている水素ガス量は不明であるが、それは解らなくて良いのである。また、容積が不明の場合も解らなくて良いのである。
【００６６】
車載ボンベ１４への1回目の供給工程が終わると、計量ボンベ２ａから供給された水素ガス量が1回目の充填工程ｓ１０２と1回目の供給工程ｓ１０３で計測された水素ガス圧の差圧から算出される。
1回目の供給工程の後の車載ボンベ１４の水素ガス圧は、７０ＭＰａに届かない。そこで次は２回目の充填工程ｓ１０２と２回目の供給工程ｓ１０３を行い、これの差圧を計測し、これを繰り返す。
【００６７】
充填工程と供給工程を１回目、２回目と、さらに必要な場合は３回目、４回目と繰り返すことによる車載ボンベ１４の圧力変化の過程は、図１１の（Ａ）部と図１３の折れ線（Ａ）に示すとおりである。図１３では、この1回目の充填工程ｓ１０２と１回目の供給工程ｓ１０３を２回目、３回目と繰り返すことにより、車載ボンベ１４の圧力が上昇する状態を示したのが、図１３の折れ線（Ａ）と（Ａ‘）である。図１３の折れ線（Ａ）は1回目供給工程ｓ１０３により車載ボンベ１４の圧力が５０ＭＰａになり、それにより車載残量圧が３０ＭＰａであったと解った場合。図１３の折れ線（Ａ‘）は1回目供給工程ｓ１０３により車載ボンベ１４の圧力が４０ＭＰａになり、それにより車載残量圧が１０ＭＰａであったと解った場合である。
【００６８】
供給は常に７０ＭＰａ以下の計量ボンベの供給圧力から始まるので、計量ボンベと車載ボンベの圧力が平衡になる圧力は常に７０ＭＰａを越えることはなく、２回目の供給工程、３回目の供給工程の繰り返しで、７０ＭＰａに工程ごとに近づくので、希望圧に届いた所で供給の繰り返しをやめる。
全ての工程での水素ガス圧の計測値の差圧の合計を計量値とする。
【００６９】
第２の実施形態は、７０ＭＰａには近づくが、７０ＭＰａにすることは出来ない反面、車載ボンベの最高充填圧力を越える危険が全くない。また、装置が簡便であるという特徴がある。
【００７０】
この第２の実施形態の方法において、計量ボンベの最高充填圧力は７０ＭＰａに拘らず。７０ＭＰａ以上のボンベならいずれでも良い。この第２の実施形態の方法においては、車載ボンベと計量ボンベの容積の差を知る必要もない。充填工程ｓ１０２の後の水素ガス圧と供給工程ｓ１０３の後の水素ガス圧の差圧から車載ボンベの容積は算出できるのである。
【００７１】
充填工程においては、高い圧力の蓄圧器８から計量ボンベに定めた圧力に充填する必要があるが、この第２の実施形態の場合は、充填側流量調整弁５ａで流量を絞って時間を掛けて充填できるので、開閉弁ｖ８の開閉の応答により充填の停止を正確に行うことが出来る。一方、車載ボンベ１４に対する供給工程においては、定めた圧力に充填されている計量ボンベからの供給であるので、供給側流量調整弁５ｂで流量を調整して供給工程を行わなくても開閉弁ｖ１１の開閉の応答が遅くても、車載ボンベ１４への供給に支障がないのである。
【００７２】
[第３の実施形態]
再び、図５を用いて、第３の実施形態の水素ガス計量方法を説明する。図５に、第３の実施形態の水素ガス計量方法を説明するためのフローチャートを示す。第２の実施形態で説明した水素ガス計量方法では、水素ガス圧力が所望の圧力に到達するまで1回目の充填工程ｓ１０２と、1回目の供給工程ｓ１０３を２回目、３回目と繰り返し、車載ボンベ１４の圧力を順次高め、最後に車載ボンベに供給した水素ガス量を算出するものである。
【００７３】
一方、本第３の実施形態では、図５のフローチャートのｓ１０７の如く、車載残量圧を車載の圧力計から取得して、それに沿って、計量ボンベ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）への充填工程ｓ１０２の圧力を決め、これにより、繰り返しの回数を少なく供給工程ｓ１０３を行う方法である。
【００７４】
充填工程と、供給工程の繰り返し回数を少なくして一気に最大充填圧力の満圧にする方法である。
【００７５】
これは、車載ボンベ１４の車載残量圧と最大充填圧力との差分の水素ガス量を計量ボンベに７０ＭＰａより多く充填して、1回の初回供給工程で、車載ボンベに目標の満圧を充填しようとするものであり、その例は図１１の（Ｂ）部および（Ｃ）部の如くである。この図１１の棒グラフの読み方は第２の実施形態に記載しているので記述を省略する。
【００７６】
車載残量圧と計量ボンベの最高耐圧強度と車載ボンベ１４の容積によると、図１１の（Ｃ）部の如く、１回目の供給工程で車載ボンベを満圧に出来る場合と、出来ない場合がある。１回目の供給工程で満圧に出来ない場合は図１１の（Ｂ）部の棒グラフの如く２回目の充填工程と２回目の供給工程と繰り返す。
【００７７】
準備工程、1回目の充填工程、１回目の供給工程、２回目の充填工程、２回目の供給工程、さらに繰り返す場合のすべての工程の差圧を全工程の後に合計して供給量を算出する。充填工程と供給工程の繰り返し回数を少なくして一気に最大充填圧力の満圧にする方法である。
【００７８】
図５のｓ１０７に示す如く、準備工程において車載残量圧を車載ボンベの圧力計から知ることが出来ることを利用し、充填工程における水素ガス圧を車載ボンベ１４の最高充填圧力より高めることで行う。この第３の実施形態の場合は車載ボンベの圧力計から得た数値を安全サイドに修正して実施するが、この車載ボンベの圧力計の値が誤っていて、1回目の供給で車載ボンベの最高充填圧力を越える時は、安全弁１９で、最高充填圧力を越えた分を貯留槽１０に逃がす。
【００７９】
第２の実施形態においては、計量ボンベに最高充填圧力が車載ボンベ１４と同じ７０ＭＰａかそれ以上のものを使用すれば十分であったが、第３の実施形態においては計量ボンベの最高充填圧力が９３ＭＰａ或いは１００ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００８０】
図１１の（Ｂ）部と（Ｃ）部に示す棒グラフでは、計量ボンベ２（又は、計量ボンベ２ａ、２ｂ、２ｃ）の最高充填圧力が１００ＭＰａである場合を示している
【００８１】
計量ボンベ２の最高充填圧力がさらに高い、または計量ボンベの容積が大きい、または並列に複数の計量ボンベを使用することにより、1回目の供給で車載ボンベに目的の圧力を供給することが行える。
【００８２】
本水素ガス計量方法は、圧力の高い計量ボンベ２と圧力の低い車載ボンベ１４を流路でつなぐことで、２つの高圧ボンベが等圧になることを基本原理としている。従って、供給工程の前に車載ボンベ１４の車載残量圧が判るならば、供給工程のための充填工程でのボンベへの充填圧力を７０ＭＰａより高くして良いことになる。
【００８３】
燃料電池自動車１５には車載の圧力計があるのでこれを利用できるはずだが、顧客の持つ数値をそのまま信じることには、供給スタンド側として、万が一車載ボンベ１４の最高充填圧力を越えることへの責任がある。水素ガス計量装置には安全弁１９があるので、これにより最高充填圧力を越えることを回避できるが、その場合は貯留槽１０に排出され、圧力の無駄であるばかりか、供給量に加算されてしまうという不都合がある。
【００８４】
図１１の（Ｂ）部の棒グラフに示すように、車載残量圧が１０ＭＰａのように十分に低いと示されるときにこれは使用できるが、図１１の（Ｃ）部の棒グラフのように車載残量圧が４０ＭＰａのように高い時には1回目の供給工程で満圧にすることは避けて、繰り返しを行うこともできる。
【００８５】
[第４の実施形態]
本実施形態では、図５の水素ガス計量方法のフローチャートの計量ボンベ準備工程Ｓ１０８において、車載残量圧を車載ボンベの圧力計によらず、水素ガス計量装置１において計測することにより取得する。
【００８６】
図１０にこれを行う時の開閉弁の開閉と、それにより生まれる流路を示す。この第４の実施形態の方法では、図１又は図３の水素ガス計量装置１及び、図１０にある圧力計３ｄを使用する。充填カプラーホース側１２と充填カプラー車載側１３を接続して後の、車載残量圧計測のための開閉弁の開閉とそれにより生まれる水素ガスの流路は図１０の通りになる。即ち、準備工程で充填カプラー車載側１３と充填カプラーホース側１２が接続された後、開閉弁ｖ５を閉めて、開閉弁ｖ１１とｖ１２を開くことで、車載ボンベ１４と供給スタンドの水素ガスの流路がつながり、圧力計３ｄにより水素ガス計量装置１において車載残量圧を計測することができるのである。
【００８７】
なお、車載残量圧を取得後の工程は、第３の実施形態の水素ガス計量方法と同じであるので、説明を省略するが、車載残量圧を供給スタンド側で計測しているので、1回目の供給工程で車載ボンベ１４を満圧に出来る時、安全弁１９を頼らずに実行できることについては異なるのである。
【００８８】
図１１の（Ｂ）部と（Ｃ）部の棒グラフのように、計量ボンベの最高充填圧力と車載残量圧によると1回目の供給工程で車載ボンベ１４への供給を終わらせることも行い得る。
【００８９】
第４の実施形態は、準備工程において車載ボンベ１４の車載残量圧を圧力計３ｄで計測してそれを使って、１回目の充填工程の圧力を決める方法である。
【００９０】
図１３の折れ線（Ｃ）は、車載残量圧が４０ＭＰａの場合を例にして示した、この第４の実施形態の水素ガス計量方法により供給を行った場合の車載ボンベ１４の圧力変化である。第４の実施形態の場合は、車載残量圧が高い時は、1回目の供給工程で、車載ボンベ１４は７０ＭＰａの満圧になる。計量ボンベの最高充填圧力がさらに高ければ、車載残量圧が低い場合も1回目の充填工程で満圧にすることが行える。また、計量ボンベを複数並列に使用することでも、1回目の充填工程で満圧にすることが行える。
【００９１】
[第５の実施形態]
本実施形態は、1回目の供給工程で計測された水素ガス圧の値を使用して、２回目の充填工程で充填する水素ガス圧を決める方法である。
【００９２】
本実施形態では、図４の水素ガス計量方法のフローチャートの計量ボンベ準備工程ｓ１０１から始める。図５のフローチャートの如く車載残量圧の計測を行わない。図４のフローチャートの如くまず、1回目の充填工程において車載ボンベの最大充填圧力と同じ圧力で充填し、その1回目の供給工程で計測される水素ガス圧により、1回目の供給工程後の車載残量圧を知り、この1回目の供給工程後の車載残量圧に基づいて２回目の充填工程の水素ガス圧を決定する方法である。決定された水素ガス圧に充填された計量ボンベから、車載ボンベに水素ガスを供給するための２回目の供給工程が行われる。なお、本実施形態において、1回目の充填工程が、第１計量ボンベ充填工程に該当し、1回目の供給工程が第1水素ガス供給工程に該当する。また、２回目の充填工程が、第２計量ボンベ充填工程に該当し、２回目の供給工程が第２水素ガス供給工程に該当する。
【００９３】
図１２の棒グラフの（Ｄ）部と（Ｅ）部は、第５の実施形態の一例として計量ボンベ２ａと車載ボンベ１４の圧力変化を示した棒グラフで、グラフの読み方は第２の実施形態に解説を記載したので省略する。
図１２にある（Ｄ）部と（Ｅ）部とも、いずれも準備工程では車載ボンベ１４の車載残量圧は不明である。1回目の供給工程の結果の水素ガス圧の計測により始めの車載残量圧が判るもので、ここには計量ボンベ準備工程として車載残量圧が記載されているが、これは1回目の供給工程の結果わかった値であって、２回目の充填工程のために知りたいのは、1回目の供給工程による計測値であり、それにより、次の２回目の充填工程の圧力を決定するのである
【００９４】
図１２にある棒グラフ（Ｄ）部は、計量ボンベ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と車載ボンベ１４の容積が同じ場合を示し。図１２にある棒グラフ（Ｅ）は車載ボンベ１４の容積が、計量ボンベ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）の２倍である時を示している。
【００９５】
[第６の実施形態]
本実施形態は、車載ボンベ１４の容積が大きい場合、または複数台の車載ボンベ１４で容積の総量が大きい場合の方法である。
本実施形態は、図１２の（Ｅ）部（Ｆ）部の如く、車載ボンベ１４の容積が大きい場合である。図１２の（Ｅ）部と（Ｆ）部において、計量ボンベの２倍の容積で記載してあるが、２回目の供給工程と２回目の充填工程の後、３回目、４回目と充填工程と供給工程の繰り返しが多いものの、第２実施形態から第５の実施形態と内容は同様である。
【００９６】
図１２の（Ｅ）部は、本実施形態としての車載ボンベ１４が計量ボンベ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）の２倍の体積であり、それを第５の実施形態の方法で1回目の充填工程と1回目の供給工程を行った場合の圧力変化、図１２の（Ｆ）部は第３、或いは第４の実施形態で準備工程と1回目の充填工程を行った場合の圧力変化である。
【００９７】
図２の如く、計量ボンベを複数台備える水素ガス計量装置の場合には、車載残量圧が解って以降の充填工程と供給工程において、複数台の計量ボンベの中の１台1台を個別の圧力にして使用するほか、複数の計量ボンベを並列にして同時に使用するなども良い。
【００９８】
計量ボンベが３台の場合の活用の方法の一例は、準備工程で車載残量圧を計測し、それに相応しく、２台または計量ボンベ２ａ、２ｂ、２ｃの３台を選び、これを並列にして、1回目の充填工程で相応しい圧力に充填し、これで１回目の供給工程を行う。それで不足の場合は２回目の充填工程と２回目の供給工程と続ける。
【００９９】
他の一例は、同じく車載残量圧が計測されたあと、満圧の計量ボンベ1台または２台を満圧で使用し、他の１台で車載ボンベ１４を満圧にするのに相応しい圧力に充填工程を行い、これで供給工程を行う。
【０１００】
さらに他の一例は、１台の計量ボンベで１回目の充填工程と１回目の供給工程を行い、それで解った車載残量圧に合わせて、複数台の計量ボンベを並列に使用して２回目の充填工程と２回目の供給工程を行うである。
【０１０１】
第２の実施形態から第６の実施形態のように、様々な方法があり、顧客の車載ボンベ１４の状況と顧客の希望と供給スタンドの条件に合わせて、さまざまの手順を行い得るが、その最適手順の選択はコンピューター制御盤にプログラムして行う。
【０１０２】
[第７の実施形態]
本実施形態は、車載ボンベの最高充填圧力が３５ＭＰａの車載ボンベに対応する方法である。
【０１０３】
第２の実施形態から第６の実施形態まで、車載ボンベの最高充填圧力を７０ＭＰａとして記述してきたが、計量ボンベに７０ＭＰａの水素ガスがある時は、これを減圧しなければならない。その時に使用するのが、図１の貯留槽１０である、計量ボンベ２ａが７０ＭＰａである場合、ｖ５、ｖ１５の開閉弁を開くことで計量ボンベから貯留槽１０に水素ガスを回収して計量ボンベの圧力を下げ、再度充填工程と供給工程を行う。
【０１０４】
また、他の方法として、計量ボンベに７０ＭＰａに水素ガスが既に充填されている場合、準備工程で、圧力計３ｄにより車載残量圧を計測し、その値に合わせて、計量ボンベの水素ガス圧を下げて、調整して、1回目の供給工程を行う。
【０１０５】
また、他の方法として、複数台の計量ボンベを備えている場合、1台を３５ＭＰａとして、常時準備し、これで1回目の供給を行い、その供給後の圧力により、他の高圧のボンベからの２回目の供給工程を行う、または1回目の供給を行ったボンベで２回目の充填工程と２回目の供給工程を行うのである。
【０１０６】
[第８の実施形態]
本実施形態は、車載ボンベの容積も車載残量圧も不明の場合の方法である。
稀にだが、車載ボンベの容積が不明の車両が供給スタンドの来ることがあり得る、車載ボンベ１４の容積が不明の場合は、第２の実施形態で充填を行うのが良いが、供給を急ぐ場合は、計量ボンベ準備工程と1回目の供給工程、或いは1回目の供給工程と２回目の供給工程で計測された２回の水素ガス圧計測値の差圧から容積を知ることが出来るので、その容積により次工程を行う
【０１０７】
容積が解って以降の作業は、第２の実施形態から第７の実施形態と同様の工程であるので記述を省略する。
【０１０８】
次に、上記で説明した各実施形態の水素ガス計量方法を用いて、車載ボンベに水素ガスを供給したときの車載ボンベの水素ガス圧の推移について図１３のグラフを用いて説明する。
【０１０９】
図１３において、前述したとおり、折れ線（Ａ）は、第２の実施形態による、図１１の（Ａ）部の圧力推移である。同様に、折れ線（Ａ‘）は、第２の実施形態による圧力推移である（ただし図１１には図示せず）。折れ線（Ｃ）は、第３の実施形態、及び第４の実施形態による図１１の（Ｃ）部の圧力推移である。
【０１１０】
図１３の折れ線（Ｂ）は第３の実施形態、及び第４の実施形態による図１１の（Ｂ）部の圧力推移をグラフ化したものであり、図１３の折れ線（Ｄ）は第５の実施形態による図１２の（Ｄ）部の圧力推移をグラフ化したものである。
【０１１１】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【０１１２】
１：水素ガス計量方法の装置
２：計量ボンベ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）
３：計量ボンベ２の圧力計（３ａ、３ｂ、３ｃ）
３ｄ：供給側流量調整弁出口の圧力計
４：計量ボンベ２の温度計（４ａ、４ｂ、４ｃ）
５ａ：充填側流量調整弁
５ｂ：供給側流量調整弁
６ａ：クーラー前フィルター
６ｂ：クーラー後フィルター
７：プレクーラー
８：蓄圧器
９：高圧圧縮機
１０：貯留槽
１１：高圧水素輸送ボンベのカードル
１２：充填カプラーホース側
１３：充填カプラー車載側
１４：車載ボンベ
１５：燃料電池自動車
１６：水素ガス供給ホース
ｖ１〜ｖ１５：開閉弁（ｖ１、ｖ２、ｖ３、ｖ４、ｖ５、ｖ６、ｖ７、ｖ８、ｖ９、ｖ１０、ｖ１１、ｖ１２、ｖ１３、ｖ１４、ｖ１５）
１７：コンピューター制御盤
１８：水素ガス受入れカプラー
１９：安全弁
【要約】      （修正有）【課題】高圧水素ガスは高圧故に流速が不安定で、その量を流速で測ることは精度面で信頼性に欠ける。計量ボンベ充填工程で計測した計量ボンベ内の水素ガス圧と、水素ガス供給工程で計測した計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を正確に算出する方法を提供する。【解決手段】水素ガス計量方法は、予め所定の容積と所定の耐圧強度を有する計量ボンベを準備する計量ボンベ準備工程と、計量ボンベに所定の圧力まで水素ガスを充填し、充填後の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する計量ボンベ充填工程と、計量ボンベ充填工程の後に、計量ボンベから車載ボンベに水素ガスを供給し、供給後の計量ボンベ内の水素ガス圧を計測する水素ガス供給工程とを有し、計量ボンベ充填工程で計測した計量ボンベ内の水素ガス圧と、水素ガス供給工程で計測した計量ボンベ内の水素ガス圧との差分から、車載ボンベに供給した水素ガス量を算出する。【選択図】図１【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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