JP2005207561A - Fuel gas station and fuel gas supply method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガススタンド及び燃料ガス供給方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel gas station and a fuel gas supply method.
車両用燃料として、これまでのガソリン、軽油等の石油燃料に対して、燃料ガス、特に水素は、水素エンジンや燃料電池へ供給するときに、その生成物がクリーン（例えば、水素と酸素とから水を生成する。）であることから、環境への配慮、省資源という点で代替燃料として注目されている。
水素は、水素スタンドから車両に供給されることになると考えられるが、水素スタンドでの好ましい水素の貯蔵形態や供給方法の検討が進められている。
As a fuel for vehicles, fuel gas, especially hydrogen, compared to conventional petroleum fuels such as gasoline and light oil, the product is clean when supplied to hydrogen engines and fuel cells (for example, from hydrogen and oxygen). Because it produces water), it is attracting attention as an alternative fuel in terms of environmental considerations and resource saving.
Hydrogen is considered to be supplied to the vehicle from the hydrogen stand, but studies are being made on a preferred hydrogen storage form and supply method at the hydrogen stand.
従来の燃料ガススタンドとして、車両に水素を供給する水素サービスステーションが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１の図１を以下の図８で説明する。なお、符号は振り直した。
図８は従来の燃料ガススタンドを示す構成図であり、各水素サービスステーション１０１，１０２，１０３は、水素販売に関する情報、即ち、営業場所、営業時間、水素貯蔵量、水素充填方式等を送信する機能を有し、走行中の水素自動車１０５は、各水素サービスステーション１０１〜１０３から送信された上記情報を受信して、自車の位置、水素充填方式、残留水素量、要補給水素量、支払い方法等を各水素サービスステーション１０１〜１０３に送信し、水素補給に最適な水素サービスステーションを決定する。
FIG. 1 of Patent Document 1 will be described with reference to FIG. In addition, the code | symbol was reassigned.
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional fuel gas station. Each
例えば、各水素サービスステーション１０１，１０２，１０３に、水素を充填した高圧貯蔵タンクを備え、水素自動車１０５に高圧車載タンクを備え、水素を高圧貯蔵タンクから高圧車載タンクへ充填する水素供給方法が考えられる。
For example, a hydrogen supply method may be considered in which each
高圧貯蔵タンクに水素を充填するには、例えば、製造した水素を圧縮機で圧縮する必要があり、圧縮機のモータを回す電力、即ちエネルギーが必要となる。このエネルギーは水素の販売価格を決める大きな要素であり、より小さくすることが望ましい。 In order to fill the high-pressure storage tank with hydrogen, for example, it is necessary to compress the produced hydrogen with a compressor, and electric power, that is, energy to rotate the motor of the compressor is required. This energy is a major factor in determining the selling price of hydrogen, and it is desirable to make it smaller.
また、高圧貯蔵タンクと高圧車載タンクとの圧力が異なれば、水素を高圧貯蔵タンクから高圧車載タンクへ充填するときに昇圧又は減圧する必要があり、そのための装置を準備しなければならないため、コストアップを招く。 In addition, if the pressure of the high-pressure storage tank and the high-pressure on-vehicle tank are different, it is necessary to increase or decrease the pressure when filling hydrogen from the high-pressure storage tank to the high-pressure on-vehicle tank. Invite up.
本発明の目的は、燃料ガススタンド及び燃料ガス供給方法を改良することで、燃料ガスを燃料ガススタンドの貯蔵用ガスタンクへ充填するとともに車載用ガスタンクに供給するエネルギーをより小さくし、また、貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクへ燃料ガスを充填するためのコストを低減することにある。 An object of the present invention is to improve the fuel gas stand and the fuel gas supply method, thereby filling the fuel gas in the storage gas tank of the fuel gas stand and reducing the energy supplied to the in-vehicle gas tank. The object is to reduce the cost for filling the fuel gas from the gas tank to the in-vehicle gas tank.
請求項１に係る発明は、車載用ガスタンクを備えた車両に燃料ガスを充填する燃料ガススタンドにおいて、この燃料ガススタンドに、燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵用ガスタンクと、これらの貯蔵用ガスタンクに燃料ガスを充填するために燃料ガスを昇圧する圧縮機とを備え、燃料ガスを、貯蔵用ガスタンクのそれぞれに異なる圧力で貯蔵することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel gas stand that fills a vehicle with a vehicle-mounted gas tank with fuel gas. The fuel gas stand includes a plurality of storage gas tanks for storing fuel gas, and the storage gas tanks. And a compressor for boosting the fuel gas to fill the fuel gas, and the fuel gas is stored in each of the storage gas tanks at different pressures.
燃料ガスを、貯蔵用ガスタンクのそれぞれに異なる圧力で貯蔵することで、各貯蔵用ガスタンクに圧縮機で燃料ガスを充填するときに、貯蔵用ガスタンクによって圧縮機の消費電力が異なってくる。即ち、貯蔵用ガスタンクの内圧が小さければ、圧縮機の消費電力は小さく、貯蔵用ガスタンクの内圧が大きければ、圧縮機の消費電力は大きい。また、内圧違いの貯蔵用ガスタンクを燃料ガススタンドに備えることで、貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクへ圧力調整なしに直接に燃料ガスを供給することが可能になる。 By storing the fuel gas in each of the storage gas tanks at different pressures, the power consumption of the compressor varies depending on the storage gas tank when each storage gas tank is filled with the fuel gas with the compressor. That is, if the internal pressure of the storage gas tank is small, the power consumption of the compressor is small, and if the internal pressure of the storage gas tank is large, the power consumption of the compressor is large. Further, by providing the fuel gas stand with a storage gas tank having a different internal pressure, the fuel gas can be directly supplied from the storage gas tank to the in-vehicle gas tank without pressure adjustment.
請求項２に係る発明は、燃料ガスを、水素としたことを特徴とする。
燃料ガスを水素とすることで、例えば、燃料ガススタンドを水素エンジン車両、燃料電池車両への水素供給源として利用することができる。
The invention according to claim 2 is characterized in that the fuel gas is hydrogen.
By using hydrogen as the fuel gas, for example, the fuel gas stand can be used as a hydrogen supply source for hydrogen engine vehicles and fuel cell vehicles.
請求項３に係る発明は、燃料ガススタンドに備える複数の貯蔵用ガスタンクから車両に備える車載用ガスタンクに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法であって、複数の貯蔵用ガスタンクは、それぞれに燃料ガスを異なる圧力で貯蔵しており、車載用ガスタンクの燃料ガス圧力よりも高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンクのうちの燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを供給する第１ステップと、車載用ガスタンクの燃料ガス圧力が上昇して、供給していた貯蔵用ガスタンクの燃料ガス圧力と同圧になった場合、供給していた貯蔵用ガスタンクよりも燃料ガス圧力が高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンクのうちで燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを供給する第２ステップと、車載用ガスタンクの燃料ガス目標圧力まで第２ステップを繰り返す第３ステップと、から構成したことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is a fuel gas supply method for supplying fuel gas from a plurality of storage gas tanks provided in a fuel gas stand to an in-vehicle gas tank provided in a vehicle, wherein each of the plurality of storage gas tanks is a fuel gas. The first step of supplying the fuel gas to the in-vehicle gas tank from the one having the lowest fuel gas pressure among the plurality of storage gas tanks; When the fuel gas pressure of the in-vehicle gas tank rises and becomes the same as the fuel gas pressure of the supplied storage gas tank, the fuel gas pressure is higher than the supplied storage gas tank, and a plurality of A second step of supplying fuel gas to the vehicle gas tank from the storage gas tank having the lowest fuel gas pressure, and the vehicle gas tank Wherein the third step of repeating the second step until the fuel gas target pressure, that was formed from.
車載用ガスタンクに、複数の貯蔵用ガスタンクのうちの燃料ガス圧力が低いものから高いものに順に切り替えながら燃料ガスを充填することで、車載用ガスタンクの燃料ガス目標圧力まで燃料ガスを圧力調整なしにスムーズに供給することができ、また、複数の貯蔵用ガスタンクのうち、燃料ガス圧力の低いものは、それへの燃料ガス充填時に、充填に要するエネルギーが小さかったものであるから、例えば、一つの高圧の貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに燃料ガス目標圧力まで燃料ガスを供給するのに比べて、本発明では、供給する燃料ガスの一部を、充填に要するエネルギーの小さかった貯蔵用ガスタンクで賄うことができるため、貯蔵用ガスタンク及び車載用ガスタンクへ充填するための全エネルギーをより小さくすることができる。 By filling the in-vehicle gas tank with the fuel gas while switching the fuel gas pressure from the lowest to the highest one among the multiple storage gas tanks, the fuel gas can be adjusted to the fuel gas target pressure of the in-vehicle gas tank without pressure adjustment. It is possible to supply smoothly, and among the plurality of storage gas tanks, those with low fuel gas pressure are those that require a small amount of energy when filling with fuel gas. Compared to supplying fuel gas from a high-pressure storage gas tank to a fuel gas target pressure to a vehicle gas tank, in the present invention, part of the supplied fuel gas is covered by a storage gas tank that requires less energy for filling. Can reduce the total energy required to fill the storage gas tank and the vehicle gas tank. Kill.
請求項４に係る発明は、燃料ガススタンドに備える複数の貯蔵用ガスタンクから車両に備える車載用ガスタンクに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法であって、複数の貯蔵用ガスタンクは、それぞれに燃料ガスを異なる圧力で貯蔵しており、車載用ガスタンクの燃料ガス圧力よりも高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンクのうちの燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを所定量だけ供給する第１ステップと、供給していた貯蔵用ガスタンクよりも燃料ガス圧力が高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンクのうちで燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを所定量だけ供給する第２ステップと、車載用ガスタンクの燃料ガス目標量まで第２ステップを繰り返す第３ステップと、から構成したことを特徴とする。 The invention according to claim 4 is a fuel gas supply method for supplying fuel gas from a plurality of storage gas tanks provided in a fuel gas stand to an in-vehicle gas tank provided in a vehicle, wherein each of the plurality of storage gas tanks is a fuel gas. Are stored at different pressures, and the fuel gas pressure is higher than the fuel gas pressure of the in-vehicle gas tank, and the fuel gas pressure of the lowest one of the plurality of storage gas tanks is supplied to the in-vehicle gas tank by a predetermined amount. A second step of supplying a predetermined amount of fuel gas from the one having the lowest fuel gas pressure among the plurality of storage gas tanks to the in-vehicle gas tank; And a third step that repeats the second step up to the target fuel gas amount of the in-vehicle gas tank. .
車載用ガスタンクに、複数の貯蔵用ガスタンクのうちのガス燃料圧力が低いものから高いものに順に切り替えながら各所定量ずつ燃料ガスを充填することで、車載用ガスタンクの燃料ガス目標量まで燃料ガスを圧力調整なしにスムーズに供給することができ、また、複数の貯蔵用ガスタンクのうち、燃料ガス圧力の低いものは、それへの燃料ガス充填時に、充填に要するエネルギーが小さかったものであるから、例えば、一つの高圧の貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに燃料ガス目標量まで燃料ガスを供給するのに比べて、本発明では、供給する燃料ガスの一部を、充填に要するエネルギーの小さかった貯蔵用ガスタンクで賄うことができるため、貯蔵用ガスタンク及び車載用ガスタンクへ充填するための全エネルギーをより小さくすることができる。 By filling the in-vehicle gas tank with a predetermined amount of fuel gas while switching in order from low to high gas fuel pressure of the plurality of storage gas tanks, the fuel gas is pressurized to the fuel gas target amount of the in-vehicle gas tank It can be supplied smoothly without adjustment, and among the plurality of storage gas tanks, those having a low fuel gas pressure are those that require a small amount of energy when filling the fuel gas. Compared to supplying fuel gas from a single high-pressure storage gas tank to the vehicle gas tank up to the target amount of fuel gas, in the present invention, a part of the supplied fuel gas requires less energy for filling. Since it can be covered by gas tanks, the total energy required to fill storage gas tanks and in-vehicle gas tanks is reduced. It is possible.
請求項５に係る発明は、燃料ガスを、水素としたことを特徴とする。
燃料ガスを水素とすることで、例えば、燃料ガススタンドを水素エンジン車両、燃料電池車両の水素供給源として利用することができる。
The invention according to claim 5 is characterized in that the fuel gas is hydrogen.
By using hydrogen as the fuel gas, for example, the fuel gas stand can be used as a hydrogen supply source for hydrogen engine vehicles and fuel cell vehicles.
請求項１に係る発明では、燃料ガスを、貯蔵用ガスタンクのそれぞれに異なる圧力で貯蔵するため、各貯蔵用ガスタンクに圧縮機で燃料ガスを充填するときに、各貯蔵用ガスタンク毎の圧縮機の消費電力を異ならせることができる。 In the invention according to claim 1, in order to store the fuel gas at different pressures in the storage gas tanks, when the storage gas tank is filled with the fuel gas by the compressor, the compressor of each storage gas tank The power consumption can be varied.
従って、例えば、一つの高圧の貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに燃料ガスを充填する場合に、貯蔵用ガスタンクに燃料ガスを圧縮機で充填するのに大きな消費電力が必要なのに比べて、本発明では、貯蔵用ガスタンクへの燃料ガスの充填に要する消費電力を小さくすることができ、貯蔵用ガスタンクへの燃料ガスの充填をより小さいエネルギーで行うことができる。 Therefore, for example, in the case where fuel gas is charged from one high-pressure storage gas tank to an in-vehicle gas tank, in the present invention, a large amount of power is required to fill the storage gas tank with the compressor. The power consumption required for filling the storage gas tank with the fuel gas can be reduced, and the fuel gas can be filled into the storage gas tank with less energy.
また、内圧違いの貯蔵用ガスタンクを燃料ガススタンドに備えることで、貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクへ圧力調整なしに直接に燃料ガスを供給することができ、圧力調整のための装置が不要になり、貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクへの燃料ガスの充填に要するコストを低減することができる。 In addition, by providing a fuel gas stand with a storage gas tank with different internal pressures, fuel gas can be supplied directly from the storage gas tank to the in-vehicle gas tank without pressure adjustment, eliminating the need for a pressure adjustment device. Further, the cost required for filling the fuel gas from the storage gas tank to the in-vehicle gas tank can be reduced.
請求項２に係る発明では、燃料ガスを水素とすることで、例えば、燃料ガススタンドを水素エンジン車両、燃料電池車両の水素供給源として利用することができ、水素エンジン車両、燃料電池車両の普及に貢献することができる。 In the invention according to claim 2, by using hydrogen as the fuel gas, for example, the fuel gas stand can be used as a hydrogen supply source for hydrogen engine vehicles and fuel cell vehicles. Can contribute.
請求項３に係る発明では、車載用ガスタンクに、複数の貯蔵用ガスタンクのうちのガス燃料圧力が低いものから高いものに順に切り替えながら燃料ガスを充填することで、車載用ガスタンクの燃料ガス目標圧力まで燃料ガスを圧力調整なしにスムーズに供給することができ、また、供給する燃料ガスの一部を、充填に要するエネルギーの小さかった貯蔵用ガスタンクで賄うことができるため、貯蔵用ガスタンク及び車載用ガスタンクへ充填するための全エネルギーをより小さくすることができる。 In the invention according to claim 3, the fuel gas target pressure of the in-vehicle gas tank is obtained by filling the in-vehicle gas tank with the fuel gas while switching the gas fuel pressure among the plurality of storage gas tanks from the lowest to the highest one. Fuel gas can be supplied smoothly without pressure adjustment, and part of the supplied fuel gas can be covered with a storage gas tank that requires less energy for filling. The total energy for filling the gas tank can be made smaller.
請求項４に係る発明では、車載用ガスタンクに、複数の貯蔵用ガスタンクのうちのガス燃料圧力が低いものから高いものに順に切り替えながら各所定量ずつ燃料ガスを充填することで、車載用ガスタンクの燃料ガス目標量まで燃料ガスを圧力調整なしにスムーズに供給することができ、また、供給する燃料ガスの一部を、充填に要するエネルギーの小さかった貯蔵用ガスタンクで賄うことができるため、貯蔵用ガスタンク及び車載用ガスタンクへ充填するための全エネルギーをより小さくすることができる。 In the invention according to claim 4, the fuel gas in the vehicle-mounted gas tank is filled into the vehicle-mounted gas tank by filling each predetermined amount with the fuel gas while sequentially switching the gas fuel pressure of the plurality of storage gas tanks from low to high. The fuel gas can be supplied smoothly to the target gas amount without adjusting the pressure, and part of the supplied fuel gas can be covered by the storage gas tank that requires less energy for filling. And the total energy for filling the gas tank for vehicle mounting can be made smaller.
請求項５に係る発明では、燃料ガスを水素とすることで、例えば、燃料ガススタンドを水素エンジン車両、燃料電池車両の燃料ガス供給源として利用することができ、水素エンジン車両、燃料電池車両の普及に貢献することができる。 In the invention according to claim 5, by using hydrogen as the fuel gas, for example, the fuel gas stand can be used as a fuel gas supply source for hydrogen engine vehicles and fuel cell vehicles. Can contribute to popularization.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る燃料ガススタンドを示す構成図であり、燃料ガススタンドとしての水素スタンド１０は、製造した燃料ガスとしての水素を取込む取込み口１１と、この取込み口１１に接続することで水素を圧縮する圧縮機１２と、この圧縮機１２に分配用のバルブ１３を介して接続した貯蔵用ガスタンク１５，１６，１７と、これらの貯蔵用ガスタンク１５〜１７に分配用のバルブ１８を介して接続した流量計２１と、この流量計２１の出口側に接続したバルブ２２と、このバルブ２２の出口側に設けることで車両２５に搭載した車載用ガスタンク２６に水素を充填するための供給口２７とを備える。なお、３１は水素スタンド１０の供給口２７を接続するために車載用ガスタンク２６の入口側に設けた充填口である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel gas stand according to the present invention. A
圧縮機１２は、図示せぬポンプ及びこのポンプを駆動するモータを備える。
貯蔵用ガスタンク１５〜１７は、それぞれ異なる圧力の水素を貯えるものであり、水素を圧縮機１２で昇圧して、例えば、貯蔵用ガスタンク１５の水素圧力、即ちタンク内圧を２０ＭＰａ、貯蔵用ガスタンク１６のタンク内圧を３０ＭＰａ、貯蔵用ガスタンク１７のタンク内圧を４０ＭＰａとした高圧タンクである。
The
The
バルブ１３は、圧縮機１２から貯蔵用ガスタンク１５〜１７へ供給する水素の供給流路を切り替えるものである。
バルブ１８は、貯蔵用ガスタンク１５〜１７と流量計２１との間の水素の排出流路を切り替えるものである。
バルブ２２は、車載用ガスタンク２６に水素を充填するときに開けるバルブである。
The
The
The
以上に述べた水素スタンド１０での燃料ガス供給方法、即ち水素供給方法を次に説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る水素供給方法（第１実施形態）を示す第１作用図である。
（ａ）において、貯蔵用ガスタンク１５〜１７に圧縮機１２（図１参照）で水素をそれぞれ２０ＭＰａ、３０ＭＰａ、４０ＭＰａに充填した状態で、車両２５の充填口３１に水素スタンド１０の供給口２７を接続する。このとき、車両２５の車載用ガスタンク２６の内圧は２０ＭＰａ未満、例えば１０ＭＰａである。ここで、図中の黒丸は充填口３１と供給口２７との接続部を示す。（以下の図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ），（ｄ）についても同じ。）
The fuel gas supply method in the
FIGS. 2A to 2C are first operational views showing a hydrogen supply method (first embodiment) according to the present invention.
In (a), the
次に、バルブ１８を切り替え、バルブ２２（図１参照）を開けて、内圧が２０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。なお、太線は水素充填経路を示す。（以下同じ。）
Next, the
ここで、貯蔵用ガスタンク１５の容積は、車載用ガスタンク２６に対して十分に大きいので、充填による貯蔵用ガスタンク１５の内圧の低下は無視できる。但し、貯蔵用ガスタンク１５の内圧が低下した場合は、速やかに水素を供給し、２０ＭＰａを維持させる必要がある。これは、貯蔵用ガスタンク１６，１７も同様である。
Here, since the volume of the
（ｂ）において、車載用ガスタンク２６の内圧が２０ＭＰａとなって、貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６への水素の供給が停止したら、バルブ１８を切り替えて、内圧が３０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１６から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。
In (b), when the internal pressure of the in-
（ｃ）において、車載用ガスタンク２６の内圧が３０ＭＰａとなって、貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６への水素の供給が停止したら、バルブ１８を切り替えて、内圧が４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１７から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。車載用ガスタンク２６の内圧が４０ＭＰａとなったら、バルブ２２（図１参照）を閉じて充填を終了する。
In (c), when the internal pressure of the in-
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る水素供給方法（第２実施形態）を示す第２作用図である。
（ａ）において、貯蔵用ガスタンク１５〜１７に圧縮機１２（図１参照）で水素をそれぞれ２０ＭＰａ、３０ＭＰａ、４０ＭＰａに充填した状態で、車両２５の充填口３１に水素スタンド１０の供給口２７を接続する。このとき、車両２５の車載用ガスタンク２６の内圧は、例えば２５ＭＰａである。
そして、バルブ１８を切り替え、バルブ２２（図１参照）を開けて、内圧が３０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１６から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。
FIGS. 3A and 3B are second operation diagrams showing the hydrogen supply method (second embodiment) according to the present invention.
In (a), the
Then, the
（ｂ）において、車載用ガスタンク２６の内圧が３０ＭＰａとなって、貯蔵用ガスタンク１６から車載用ガスタンク２６への水素の供給が停止したら、バルブ１８を切り替えて、内圧が４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１７から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。車載用ガスタンク２６の内圧が４０ＭＰａとなったら、バルブ２２（図１参照）を閉じて充填を終了する。
In (b), when the internal pressure of the in-
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る水素供給方法（第３実施形態）を示す第３作用図である。
（ａ）において、貯蔵用ガスタンク１５〜１７に圧縮機１２（図１参照）で水素をそれぞれ２０ＭＰａ、３０ＭＰａ、４０ＭＰａに充填した状態で、車両２５の充填口３１に水素スタンド１０の供給口２７を接続する。このとき、車両２５の車載用ガスタンク２６の内圧は２０ＭＰａ未満、例えば５ＭＰａである。
FIGS. 4A and 4B are third operation diagrams showing the hydrogen supply method (third embodiment) according to the present invention.
In (a), the
そして、バルブ１８を切り替え、バルブ２２（図１参照）を開けて、内圧が２０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。
（ｂ）において、車載用ガスタンク２６の内圧が２０ＭＰａとなって、貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６への水素の供給が停止したら、バルブ１８を切り替えて、内圧が４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１７から車載用ガスタンク２６に水素を充填する。車載用ガスタンク２６の内圧が４０ＭＰａとなったら、バルブ２２（図１参照）を閉じて充填を終了する。
Then, the
In (b), when the internal pressure of the in-
図５（ａ）〜（ｃ）は水素供給方法を比較する第４作用図であり、（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例、即ち第４実施形態を示し、（ｄ）は比較例を示す。
（ａ）の実施例１において、貯蔵用ガスタンク１５〜１７に圧縮機１２（図１参照）で水素をそれぞれ２０ＭＰａ、３０ＭＰａ、４０ＭＰａに充填した状態で、車両２５の充填口３１に水素スタンド１０の供給口２７を接続する。このとき、車両２５の車載用ガスタンク２６の内圧は２０ＭＰａ未満、例えば０．３ＭＰａである。
FIGS. 5A to 5C are fourth operation diagrams for comparing hydrogen supply methods. FIGS. 5A to 5C show an example of the present invention, that is, a fourth embodiment, and FIG. An example is shown.
In Example 1 of (a), the
そして、バルブ１８を切り替え、バルブ２２（図１参照）を開けて、内圧が２０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６に水素を２０Ｎｍ３（ノルマル立米：温度０℃、圧力１ａｔｍの標準状態での体積）だけ充填する。
Then, the
（ｂ）において、バルブ１８を切り替えて、内圧が３０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１６から車載用ガスタンク２６に水素を１０Ｎｍ３だけ充填する。
In (b), the
（ｃ）において、バルブ１８を切り替えて、内圧が４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンク１７から車載用ガスタンク２６に水素を１０Ｎｍ３だけ充填する。これで車載用ガスタンク２６には水素目標量である重量として４０Ｎｍ３の充填が終了したので、バルブ２２（図１参照）を閉じて充填を完了する。
In (c), the
（ｄ）の比較例において、貯蔵用ガスタンク１１１に圧縮機で水素を４０ＭＰａに充填した状態で、車両１１２の充填口１１３に水素スタンドの供給口１１４を接続し、車両１１２の車載用ガスタンク１１６（この内圧は、例えば０．３ＭＰａである。）へ貯蔵用ガスタンク１１１から水素を４０Ｎｍ３充填する。
In the comparative example of (d), the hydrogen
図６は本発明に係る貯蔵用ガスタンクに水素を充填するときの圧縮機の消費電力を示すグラフであり、縦軸は１Ｎｍ３の水素を充填するときの圧縮機の消費電力Ｅ（単位はｋＷｈ／Ｎｍ３）、横軸は貯蔵用ガスタンクのタンク内圧Ｐ（単位はＭＰａ）を表す。図中の黒丸は実測値を示す。
タンク内圧Ｐが増加するにつれて、圧縮機の消費電力はほぼ直線的に増加する。タンク内圧Ｐが２０ＭＰａでは消費電力Ｅは０．３３ｋＷｈ、内圧Ｐが３０ＭＰａでは消費電力Ｅは０．４２ｋＷｈ、内圧Ｐが４０ＭＰａでは消費電力Ｅは０．５２ｋＷｈとなる。
FIG. 6 is a graph showing the power consumption of the compressor when the storage gas tank according to the present invention is filled with hydrogen, and the vertical axis indicates the power consumption E of the compressor when filled with 1 Nm 3 of hydrogen (unit: kWh). / Nm 3 ), the horizontal axis represents the tank internal pressure P (unit: MPa) of the storage gas tank. Black circles in the figure indicate actual measurement values.
As the tank internal pressure P increases, the power consumption of the compressor increases almost linearly. When the tank internal pressure P is 20 MPa, the power consumption E is 0.33 kWh, when the internal pressure P is 30 MPa, the power consumption E is 0.42 kWh, and when the internal pressure P is 40 MPa, the power consumption E is 0.52 kWh.
図７（ａ），（ｂ）は水素供給方法の違いによるタンク内圧の変化を比較するグラフであり、（ａ）は図５（ａ）〜（ｃ）に示した実施例（第４実施形態）、（ｂ）は図５（ｄ）に示した比較例を示す。（ａ），（ｂ）共にグラフの縦軸は車載用ガスタンクのタンク内圧Ｐ（単位はＭＰａ）、横軸は時間ｔを表す。
（ａ）の実施例において、時間ｔが０（ゼロ）〜ｔ１の間で２０Ｍｐａの貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに水素を２０Ｎｍ３だけ充填する。時間ｔ１でのタンク内圧はｐ１である。次に、時間ｔがｔ１〜ｔ２の間で３０ＭＰａの貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに水素を１０Ｎｍ３だけ充填する。時間ｔ２でのタンク内圧はｐ２である。次に、時間ｔがｔ２〜ｔ３の間で４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに水素を１０Ｎｍ３だけ充填する。時間ｔ３でのタンク内圧はｐ３である。なお、図中の点Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３における車載用ガスタンクの累計水素量はそれぞれ２０Ｎｍ３、３０Ｎｍ３、４０Ｎｍ３となる。
FIGS. 7A and 7B are graphs for comparing changes in tank internal pressure due to differences in the hydrogen supply method. FIG. 7A is an example (fourth embodiment) shown in FIGS. ), (B) shows a comparative example shown in FIG. In both (a) and (b), the vertical axis of the graph represents the tank internal pressure P (unit: MPa) of the in-vehicle gas tank, and the horizontal axis represents time t.
In the embodiment of (a), hydrogen is filled from the storage gas tank of 20 Mpa into the in-vehicle gas tank by 20 Nm 3 during the time t from 0 (zero) to t1. The tank internal pressure at time t1 is p1. Next, hydrogen is charged from the storage gas tank of 30 MPa to the in-vehicle gas tank by 10 Nm 3 during the time t from t1 to t2. The tank internal pressure at time t2 is p2. Next, hydrogen is charged into the in-vehicle gas tank by 10 Nm 3 from the 40 MPa storage gas tank during the time t between t2 and t3. The tank internal pressure at time t3 is p3. Incidentally, the cumulative amount of hydrogen-vehicle gas tank at point G1, G2, G3 in the figure becomes respectively 20Nm 3, 30Nm 3, 40Nm 3 .
ここで、図６に示した各圧力違いの貯蔵用ガスタンクに充填したときの消費電力に基づいて、貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクへ充填した水素の重量が、消費電力としてどの位に相当するかを求めると、時間０〜ｔ１（即ち、２０ＭＰａの貯蔵用ガスタンクから２０Ｎｍ３の水素充填）では、消費電力Ｅ＝２０Ｎｍ３×０．３３ｋＷｈ／Ｎｍ３＝６．６ｋＷｈとなる。
Here, based on the power consumption when the storage gas tanks of different pressures shown in FIG. 6 are filled, how much the weight of the hydrogen charged from the storage gas tank to the in-vehicle gas tank corresponds to the power consumption? When determining the
時間ｔ１〜ｔ２（即ち、３０ＭＰａの貯蔵用ガスタンクから１０Ｎｍ３の水素充填）では、消費電力Ｅ＝１０Ｎｍ３×０．４２ｋＷｈ／Ｎｍ３＝４．２ｋＷｈとなる。
時間ｔ２〜ｔ３（即ち、４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンクから１０Ｎｍ３の水素充填）では、消費電力Ｅ＝１０Ｎｍ３×０．５２ｋＷｈ／Ｎｍ３＝５．２ｋＷｈとなる。
以上より、トータルの消費電力ＥＴ＝６．６＋４．２＋５．２＝１６．０ｋＷｈとなる。
At time t1 to t2 (that is, 10 Nm 3 hydrogen filling from a 30 MPa storage gas tank), power consumption E = 10 Nm 3 × 0.42 kWh / Nm 3 = 4.2 kWh.
At time t2 to t3 (that is, 10 Nm 3 hydrogen filling from a 40 MPa storage gas tank), power consumption E = 10 Nm 3 × 0.52 kWh / Nm 3 = 5.2 kWh.
From the above, the total power consumption ET = 6.6 + 4.2 + 5.2 = 16.0 kWh.
（ｂ）の比較例において、時間ｔが０（ゼロ）〜ｔ４の間で４０ＭＰａの貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクに水素を４０Ｎｍ３充填する。時間ｔ４でのタンク内圧はｐ４である。 Comparative example (b), the time t is 40 Nm 3 to fill the hydrogen vehicle gas tank from the storage gas tanks of 40MPa between 0 (zero) t4. The tank internal pressure at time t4 is p4.
従って、（ａ）の場合と同様に、貯蔵用ガスタンクから車載用ガスタンクへ充填した水素の重量の消費電力相当分を求めると、消費電力Ｅ＝４０Ｎｍ３×０．５２ｋＷｈ／Ｎｍ３＝２０．８ｋＷｈとなる。 Therefore, as in the In the case of (a), when determining the power consumption equivalent weight of hydrogen filled to vehicle gas tank from the storage gas tanks, power consumption E = 40Nm 3 × 0.52kWh / Nm 3 = 20.8kWh It becomes.
上記した（ａ），（ｂ）より、実施例の消費電力相当分（１６．６ｋＷｈ）は、比較例の消費電力相当分（２０．８ｋＷｈ）より小さくなる。即ち、本発明では水素充填に要するエネルギーをより小さくすることができる。 From the above (a) and (b), the power consumption equivalent (16.6 kWh) of the example is smaller than the power consumption equivalent (20.8 kWh) of the comparative example. That is, in the present invention, the energy required for hydrogen filling can be further reduced.
以上の図１で説明したように、本発明は第１に、車載用ガスタンク２６を備えた車両２５に燃料ガスを充填する水素スタンド１０において、この水素スタンド１０に、燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７と、これらの貯蔵用ガスタンク１５〜１７に燃料ガスを充填するために燃料ガスを昇圧する圧縮機１２とを備え、燃料ガスを、貯蔵用ガスタンク１５〜１７のそれぞれに異なる圧力で貯蔵することを特徴とする。
As described above with reference to FIG. 1, the present invention firstly relates to a
燃料ガスを、貯蔵用ガスタンク１５〜１７のそれぞれに異なる圧力で貯蔵するため、各貯蔵用ガスタンク１５〜１７に圧縮機１２で燃料ガスを充填するときに、各貯蔵用ガスタンク１５〜１７毎の圧縮機１２の消費電力を異ならせることができる。
Since the fuel gas is stored in the
従って、例えば、図５（ｄ）に示したように、一つの貯蔵用ガスタンク１１１から車載用ガスタンク１１６に燃料ガスを充填する場合に、貯蔵用ガスタンク１１１に燃料ガスを圧縮機で充填するのに大きな消費電力が必要なのに比べて、本発明では、貯蔵用ガスタンク１５〜１７への燃料ガスの充填に要する消費電力を小さくすることができ、貯蔵用ガスタンク１５〜１７への燃料ガスの充填をより小さいエネルギーで行うことができる。
Accordingly, for example, as shown in FIG. 5D, when the fuel gas is filled from one
また、内圧違いの貯蔵用ガスタンク１５〜１７を水素スタンド１０に備えることで、貯蔵用ガスタンク１５〜１７から車載用ガスタンク２６へ圧力調整なしに直接に燃料ガスを供給することができ、圧力調整のための装置が不要になり、貯蔵用ガスタンク１５〜１７から車載用ガスタンク２６への燃料ガスの充填に要するコストを低減することができる。
Further, by providing the
本発明は第２に、燃料ガスを、水素としたことを特徴とする。
燃料ガスを水素とすることで、例えば、水素スタンド１０を水素エンジン車両、燃料電池車両の水素供給源として利用することができ、水素エンジン車両、燃料電池車両の普及に貢献することができる。
Second, the present invention is characterized in that the fuel gas is hydrogen.
By using hydrogen as the fuel gas, for example, the
本発明は第３に、図１及び図２で説明したように、水素スタンド１０に備える複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７から車両２５に備える車載用ガスタンク２６に燃料ガス、即ち、水素を供給する燃料ガス供給方法であって、複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７は、それぞれに燃料ガスを異なる圧力で貯蔵しており、車載用ガスタンク２６の燃料ガス圧力よりも高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７のうちの燃料ガス圧力が最も低い貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６に燃料ガスを供給する第１ステップと、車載用ガスタンク２６の燃料ガス圧力が上昇して、供給していた貯蔵用ガスタンク１５の燃料ガス圧力と同圧になった場合、供給していた貯蔵用ガスタンク１５よりも燃料ガス圧力が高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンク１６，１７のうちで燃料ガス圧力が最も低い貯蔵用ガスタンク１６から車載用ガスタンク２６に燃料ガスを供給する第２ステップと、車載用ガスタンク２６の燃料ガス目標圧力、例えば４０ＭＰａまで第２ステップを繰り返す、即ち、車載用ガスタンク２６の燃料ガス圧力が上昇して、供給していた貯蔵用ガスタンク１６の燃料ガス圧力と同圧になった場合、供給していた貯蔵用ガスタンク１６よりも燃料ガス圧力が高い貯蔵用ガスタンク１７から車載用ガスタンク２６に燃料ガスを供給する第３ステップと、から構成したことを特徴とする。
Thirdly, according to the present invention, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the fuel gas, that is, hydrogen is supplied from the plurality of
車載用ガスタンク２６に、複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７のうちのガス燃料圧力が低いものから高いものに順に切り替えながら燃料ガスを充填することで、車載用ガスタンク２６の燃料ガス目標圧力４０ＭＰａまで燃料ガスを圧力調整なしにスムーズに供給することができ、また、供給する燃料ガスの一部を、充填に要するエネルギーの小さかった貯蔵用ガスタンク１５，１６で賄うことができるため、貯蔵用ガスタンク１５〜１７及び車載用ガスタンク２６へ充填するための全エネルギーをより小さくすることができる。
By filling the
本発明は第４に、図１及び図５（ａ）〜（ｃ）で説明したように、水素スタンド１０に備える複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７から車両２５に備える車載用ガスタンク２６に燃料ガス、即ち、水素を供給する燃料ガス供給方法であって、複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７は、それぞれに燃料ガスを異なる圧力で貯蔵しており、車載用ガスタンク２６の燃料ガス圧力よりも高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７のうちの燃料ガス圧力が最も低い貯蔵用ガスタンク１５から車載用ガスタンク２６に燃料ガスを所定量、例えば２０Ｎｍ３だけ供給する第１ステップと、供給していた貯蔵用ガスタンク１５よりも燃料ガス圧力が高く、且つ複数の貯蔵用ガスタンク１６，１７のうちで燃料ガス圧力が最も低い貯蔵用ガスタンク１６から車載用ガスタンク２６に燃料ガスを所定量、例えば、１０Ｎｍ３だけ供給する第２ステップと、車載用ガスタンク２６の燃料ガス目標量、例えば、４０Ｎｍ３まで第２ステップを繰り返す、即ち、供給していた貯蔵用ガスタンク１６よりも燃料ガス圧力が高い貯蔵用ガスタンク１７から車載用ガスタンク２６に燃料ガスを所定量、例えば、１０Ｎｍ３だけ供給する第３ステップと、から構成したことを特徴とする。
Fourthly, as described in FIG. 1 and FIGS. 5A to 5C, the present invention applies fuel gas from the plurality of
車載用ガスタンク２６に、複数の貯蔵用ガスタンク１５〜１７のうちのガス燃料圧力が低いものから高いものに順に切り替えながら各所定量ずつ燃料ガスを充填することで、車載用ガスタンク２６の燃料ガス目標量４０Ｎｍ３まで燃料ガスを圧力調整なしにスムーズに供給することができ、また、供給する燃料ガスの一部を、充填に要するエネルギーの小さかった貯蔵用ガスタンク１５，１６で賄うことができるため、貯蔵用ガスタンク１５〜１７及び車載用ガスタンク２６へ充填するための全エネルギーをより小さくすることができる。
The fuel gas target amount of the in-
本発明の燃料ガススタンド及び燃料ガス供給方法は、水素エンジン車両及び燃料電池車両への水素供給に好適である。 The fuel gas station and the fuel gas supply method of the present invention are suitable for supplying hydrogen to a hydrogen engine vehicle and a fuel cell vehicle.
１０…燃料ガススタンド（水素スタンド）、１２…圧縮機、１５，１６，１７…貯蔵用ガスタンク、２５…車両、２６…車載用ガスタンク。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この燃料ガススタンドは、前記燃料ガスを貯蔵する複数の貯蔵用ガスタンクと、これらの貯蔵用ガスタンクに燃料ガスを充填するために燃料ガスを昇圧する圧縮機とを備え、
燃料ガスを、前記貯蔵用ガスタンクのそれぞれに異なる圧力で貯蔵することを特徴とする燃料ガススタンド。 In a fuel gas stand that fills a vehicle with a vehicle gas tank with fuel gas
The fuel gas stand includes a plurality of storage gas tanks for storing the fuel gas, and a compressor for boosting the fuel gas in order to fill the storage gas tank with the fuel gas.
A fuel gas stand for storing fuel gas at different pressures in each of the storage gas tanks.
前記複数の貯蔵用ガスタンクは、それぞれに前記燃料ガスを異なる圧力で貯蔵しており、
前記車載用ガスタンクの燃料ガス圧力よりも高く、且つ前記複数の貯蔵用ガスタンクのうちの燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを供給する第１ステップと、
前記車載用ガスタンクの燃料ガス圧力が上昇して、供給していた前記貯蔵用ガスタンクの燃料ガス圧力と同圧になった場合、前記供給していた貯蔵用ガスタンクよりも燃料ガス圧力が高く、且つ前記複数の貯蔵用ガスタンクのうちで燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを供給する第２ステップと、
車載用ガスタンクの燃料ガス目標圧まで前記第２ステップを繰り返す第３ステップと、
から構成したことを特徴とする燃料ガス供給方法。 A fuel gas supply method for supplying fuel gas from a plurality of storage gas tanks provided in a fuel gas stand to an in-vehicle gas tank provided in a vehicle,
The plurality of storage gas tanks each store the fuel gas at different pressures,
A first step of supplying fuel gas to a vehicle gas tank from a fuel gas pressure higher than the fuel gas pressure of the vehicle gas tank and having the lowest fuel gas pressure among the plurality of storage gas tanks;
When the fuel gas pressure of the in-vehicle gas tank rises and becomes the same pressure as the fuel gas pressure of the storage gas tank that has been supplied, the fuel gas pressure is higher than the storage gas tank that has been supplied, and A second step of supplying the fuel gas from the one having the lowest fuel gas pressure among the plurality of storage gas tanks to the in-vehicle gas tank;
A third step that repeats the second step up to the fuel gas target pressure of the in-vehicle gas tank;
A fuel gas supply method comprising:
前記複数の貯蔵用ガスタンクは、それぞれに前記燃料ガスを異なる圧力で貯蔵しており、
前記車載用ガスタンクの燃料ガス圧力よりも高く、且つ前記複数の貯蔵用ガスタンクのうちの燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを所定量だけ供給する第１ステップと、
供給していた貯蔵用ガスタンクよりも燃料ガス圧力が高く、且つ前記複数の貯蔵用ガスタンクのうちで燃料ガス圧力が最も低いものから車載用ガスタンクに燃料ガスを所定量だけ供給する第２ステップと、
車載用ガスタンクの燃料ガス目標量まで前記第２ステップを繰り返す第３ステップと、
から構成したことを特徴とする燃料ガス供給方法。 A fuel gas supply method for supplying fuel gas from a plurality of storage gas tanks provided in a fuel gas stand to an in-vehicle gas tank provided in a vehicle,
The plurality of storage gas tanks each store the fuel gas at different pressures,
A first step of supplying a predetermined amount of fuel gas to a vehicle gas tank from a fuel gas pressure higher than the fuel gas pressure of the vehicle gas tank and having the lowest fuel gas pressure among the plurality of storage gas tanks;
A second step of supplying a predetermined amount of fuel gas to a vehicle-mounted gas tank from a fuel gas pressure higher than the storage gas tank that has been supplied and having the lowest fuel gas pressure among the plurality of storage gas tanks;
A third step that repeats the second step up to a fuel gas target amount in the in-vehicle gas tank;
A fuel gas supply method comprising:
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