JP2016223589A - Hydrogen station - Google Patents

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明彦 福永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen station capable of effectively using hydrogen gas discharged for purpose other than charging to a fuel tank, and enhancing safety.SOLUTION: A hydrogen station 1A that charges a fuel tank 20a mounted on a vehicle 20 with hydrogen, has a fuel battery stack 11 that generates power with hydrogen discharged for purpose other than charging to the fuel tank 20, such as hydrogen gas discharged from a hydrogen gas discharge pipe 8, as fuel. Then, power generated in the fuel battery stack 11 is supplied to an electric load EL or a power storage device 14 in the hydrogen station 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両（例えば燃料電池車）に搭載された燃料タンクに水素を充填するための水素ステーションに関する。   The present invention relates to a hydrogen station for filling a fuel tank mounted on a vehicle (for example, a fuel cell vehicle) with hydrogen.

近年、ガソリン車に代わる環境負荷の小さい自動車として、水素を燃料とする燃料電池車が注目されている。前記燃料電池車の燃料タンクへの水素の供給は、通常、水素ステーションにおいて行われる。前記水素ステーションには、他の場所で製造された水素が輸送されるオフサイト型水素ステーションと、その場で水素を製造するオンサイト型ステーションがある。また、オフサイト型とオンサイト型の両方の機能を備えた水素ステーションも知られている（例えば特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art In recent years, fuel cell vehicles using hydrogen as fuel have attracted attention as vehicles that have a low environmental impact instead of gasoline vehicles. Hydrogen is normally supplied to the fuel tank of the fuel cell vehicle at a hydrogen station. The hydrogen station includes an off-site type hydrogen station that transports hydrogen produced at other locations and an on-site type station that produces hydrogen on the spot. A hydrogen station having both off-site and on-site functions is also known (see, for example, Patent Document 1).

特開２００８−２０２６１９号公報JP 2008-202619 A

ところで、前記水素ステーションの多くは、高圧水素ガスを貯蔵する蓄圧器を有し、前記燃料タンクに装着される充填ノズルを用いて前記蓄圧器に貯蔵された水素ガスを前記燃料タンクに充填するように構成されている。そして、このような水素ステーションにおいては、前記燃料タンクへの水素ガスの充填後、前記充填ノズルを前記燃料タンクから取り外す前に、いわゆる脱圧が行われて所定量の水素ガスが大気中に放出される。   By the way, most of the hydrogen stations have a pressure accumulator for storing high-pressure hydrogen gas, and the fuel tank is filled with the hydrogen gas stored in the pressure accumulator using a filling nozzle attached to the fuel tank. It is configured. In such a hydrogen station, after filling the fuel tank with hydrogen gas and before removing the filling nozzle from the fuel tank, so-called depressurization is performed and a predetermined amount of hydrogen gas is released into the atmosphere. Is done.

前記脱圧は前記燃料タンクに水素ガスを充填する毎に行われるため、大気中に放出される水素ガスの量は少なくない。このため、前記脱圧時に放出される水素ガスを有効に利用することが求められている。また、水素ガスは可燃性ガスであるため、放出される水素ガスの量（濃度）はできるだけ少ない（低い）ほうが好ましい。なお、これらのことは、前記脱圧時に放出される水素ガスに限るものではなく、前記水素ステーションにおいて大気中に放出される水素ガス（水素を主成分とする、いわゆる水素リッチガスを含む）について共通するものである。   Since the depressurization is performed every time the fuel tank is filled with hydrogen gas, the amount of hydrogen gas released into the atmosphere is not small. For this reason, it is required to effectively use the hydrogen gas released during the depressurization. Further, since hydrogen gas is a combustible gas, the amount (concentration) of the released hydrogen gas is preferably as small as possible (low). Note that these are not limited to the hydrogen gas released at the time of depressurization, but are common to the hydrogen gas released into the atmosphere at the hydrogen station (including so-called hydrogen-rich gas containing hydrogen as a main component). To do.

そこで、本発明は、このような課題に対処し得る水素ステーションを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydrogen station that can cope with such problems.

本発明の一側面によると、車両に搭載された燃料タンクに水素を充填する水素ステーションは、前記燃料タンクへの充填以外の目的で放出される水素ガスを燃料に用いて発電する燃料電池を有し、前記燃料電池で発電した電力が前記水素ステーションにおける電気負荷又は蓄電装置に供給されるように構成されている。   According to one aspect of the present invention, a hydrogen station that fills a fuel tank mounted on a vehicle with hydrogen has a fuel cell that generates power using hydrogen gas released for the purpose other than filling the fuel tank. The electric power generated by the fuel cell is supplied to an electric load or a power storage device in the hydrogen station.

前記水素ステーションによれば、前記燃料タンクへの充填以外の目的で放出される水素ガスの有効利用が図れると共に、前記水素ステーションの安全性をより高めることができる。   According to the hydrogen station, hydrogen gas released for purposes other than filling the fuel tank can be effectively used, and safety of the hydrogen station can be further enhanced.

本発明の一実施形態による水素ステーションの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hydrogen station by one Embodiment of this invention. 第１変形例による水素ステーションの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hydrogen station by a 1st modification. 第２変形例による水素ステーションの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the hydrogen station by a 2nd modification.

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による水素ステーション１Ａの概略構成を示している。本実施形態による水素ステーション１Ａは、主に燃料電池車２０などの水素を燃料とする車両に搭載された燃料タンク２０ａに水素ガスを充填するための設備である。水素ステーション１Ａは、いわゆるオンサイト型水素ステーション及びオフサイト型ステーションのいずれでもあり得る。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a hydrogen station 1A according to an embodiment of the present invention. The hydrogen station 1A according to the present embodiment is a facility for filling hydrogen gas into a fuel tank 20a mounted on a vehicle that mainly uses hydrogen such as the fuel cell vehicle 20. The hydrogen station 1A may be a so-called on-site type hydrogen station or off-site type station.

図１に示すように、水素ステーション１Ａは、圧縮機２と、蓄圧器３と、圧縮機２と蓄圧器３とを接続する接続管４と、充填ノズル５と、一端が蓄圧器３に接続されると共に他端が充填ホース６を介して充填ノズル５に接続された水素ガス供給管７と、水素ガス供給管７の途中から分岐した水素ガス放出管８と、制御装置９と、を有する。   As shown in FIG. 1, the hydrogen station 1 </ b> A includes a compressor 2, an accumulator 3, a connecting pipe 4 that connects the compressor 2 and the accumulator 3, a filling nozzle 5, and one end connected to the accumulator 3. And a hydrogen gas supply pipe 7 whose other end is connected to the filling nozzle 5 via a filling hose 6, a hydrogen gas discharge pipe 8 branched from the middle of the hydrogen gas supply pipe 7, and a control device 9. .

圧縮機２は、図示省略した水素供給源から供給される水素ガスを所定圧力に昇圧する。圧縮機２は、その稼働時に、接続管４に配設された第１開閉弁３１及び第２開閉弁３２が開かれることによって高圧水素ガスを蓄圧器３に供給する。前記水素供給源は、圧縮機２に水素ガスを供給できるものであればよく、特に制限されないが、例えば、水素ガスを貯蔵した水素ガス貯蔵容器、水素ガスを製造する水素製造装置、液体水素を気化させて供給する水素供給装置である。前記水素ガス貯蔵容器は、水素カードルや水素トレーラーなどであり得る。前記水素製造装置は、脱硫ガソリンやエタノールなどの燃料を改質して水素を製造する改質装置やメチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライドから水素を取り出す脱水素装置などの水素製造装置などであり得る。前記水素供給装置は、例えば液体水素を貯蔵する液体水素貯蔵容器（タンク）と気化器とを有して構成される。   The compressor 2 boosts the hydrogen gas supplied from a hydrogen supply source (not shown) to a predetermined pressure. The compressor 2 supplies high-pressure hydrogen gas to the pressure accumulator 3 by opening the first on-off valve 31 and the second on-off valve 32 disposed in the connection pipe 4 during operation. The hydrogen supply source is not particularly limited as long as it can supply hydrogen gas to the compressor 2. For example, a hydrogen gas storage container that stores hydrogen gas, a hydrogen production apparatus that produces hydrogen gas, and liquid hydrogen It is a hydrogen supply device that is supplied after being vaporized. The hydrogen gas storage container may be a hydrogen curdle or a hydrogen trailer. The hydrogen production apparatus may be a hydrogen production apparatus such as a reformer that produces hydrogen by reforming a fuel such as desulfurized gasoline or ethanol, or a dehydrogenation apparatus that extracts hydrogen from an organic hydride such as methylcyclohexane. The hydrogen supply device includes, for example, a liquid hydrogen storage container (tank) that stores liquid hydrogen and a vaporizer.

蓄圧器３は、圧縮機２で昇圧されて接続管４を介して供給される水素ガス（高圧水素ガス）を貯蔵する。なお、図１には、蓄圧器３が一つしか示されていないが、水素ステーション１Ａが複数の蓄圧器３を有してもよいことはもちろんである。   The pressure accumulator 3 stores hydrogen gas (high-pressure hydrogen gas) that is boosted by the compressor 2 and supplied via the connection pipe 4. Although only one pressure accumulator 3 is shown in FIG. 1, it is a matter of course that the hydrogen station 1 </ b> A may have a plurality of pressure accumulators 3.

充填ノズル５は、燃料タンク２０ａに着脱可能に構成されている。充填ノズル５は、燃料タンク２０ａに水素ガスを充填する際に燃料タンク２０ａに装着されて、蓄圧器３から水素ガス供給管７及び充填ホース６を介して供給される水素ガスを燃料タンク２０ａに充填する。   The filling nozzle 5 is configured to be detachable from the fuel tank 20a. The filling nozzle 5 is attached to the fuel tank 20a when the fuel tank 20a is filled with hydrogen gas, and the hydrogen gas supplied from the pressure accumulator 3 through the hydrogen gas supply pipe 7 and the filling hose 6 is supplied to the fuel tank 20a. Fill.

水素ガス供給管７は、主に蓄圧器３内の高圧水素ガスを充填ノズル４に供給するための配管である。水素ガス供給管７には、蓄圧器３に接続される前記一端から前記他端（充填ホース６との接続端）に向かって、換言すれば、水素ガス供給方向における上流側から順に、第３開閉弁３３、流量調整弁３４、ガス流量計３５、第４開閉弁３６、プレクーラー３７及び第５開閉弁３８が配設されている。プレクーラー３７は、水素ガス供給管７を流通する水素ガスを冷却する装置であり、例えば、水素ガス供給管７を流通する水素ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換器３７ａと、前記冷媒を冷却して循環させる冷凍機３７ｂとを含む。したがって、燃料タンク２０ａに充填される水素ガスは、プレクーラー３７によってあらかじめ冷却される。   The hydrogen gas supply pipe 7 is a pipe for mainly supplying the high-pressure hydrogen gas in the pressure accumulator 3 to the filling nozzle 4. In the hydrogen gas supply pipe 7, from the one end connected to the pressure accumulator 3, toward the other end (connection end with the filling hose 6), in other words, in order from the upstream side in the hydrogen gas supply direction, the third An on-off valve 33, a flow rate adjusting valve 34, a gas flow meter 35, a fourth on-off valve 36, a precooler 37, and a fifth on-off valve 38 are provided. The precooler 37 is a device that cools the hydrogen gas flowing through the hydrogen gas supply pipe 7, and for example, a heat exchanger 37a that performs heat exchange between the hydrogen gas flowing through the hydrogen gas supply pipe 7 and the refrigerant, and the refrigerant And a refrigerator 37b for cooling and circulating the air. Accordingly, the hydrogen gas filled in the fuel tank 20 a is cooled in advance by the precooler 37.

水素ガス放出管８は、水素ガス供給管７内の水素ガスを外部に放出するための配管である。本実施形態において、水素ガス放出管８は、水素ガス供給管７の第５開閉弁３８と前記他端（充填ホース６との接続端）との間の部位から分岐している。また、水素ガス放出管８には水素ガスを放出する際に開弁される放出弁３９が配設されている。   The hydrogen gas discharge pipe 8 is a pipe for discharging the hydrogen gas in the hydrogen gas supply pipe 7 to the outside. In the present embodiment, the hydrogen gas discharge pipe 8 is branched from a portion between the fifth on-off valve 38 of the hydrogen gas supply pipe 7 and the other end (connection end to the filling hose 6). The hydrogen gas discharge pipe 8 is provided with a discharge valve 39 that is opened when hydrogen gas is discharged.

制御装置９は、水素ステーション１Ａの主な構成要素、例えば、圧縮機２、第１〜５開閉弁３１〜３３，３６，３８、流量制御弁３４、プレクーラー３７（冷凍機３７ｂ）、放出弁３９を制御する。   The control device 9 includes main components of the hydrogen station 1A, such as the compressor 2, the first to fifth on-off valves 31 to 33, 36 and 38, the flow control valve 34, the precooler 37 (the refrigerator 37b), and the release valve. 39 is controlled.

水素ステーション１Ａにおいて燃料電池車２０の燃料タンク２０ａに水素ガスを充填する場合には、まずオペレータ等が充填ノズル５を燃料タンク２０ａに装着し、その後、充填ノズル５の近傍に配置された図示省略の入力部、例えば、充填ノズル５を含むディスペンサーの入力部に充填開始指令を入力する。すると、制御装置９は、前記充填開始指令に基づいて第３〜第５開閉弁３３，３６，３８を開く。これにより、蓄圧器３内の（高圧の）水素ガスが蓄圧器３と燃料タンク２０ａとの差圧によって水素ガス供給管７、充填ホース６及び充填ノズル５を介して燃料タンク２０ａに充填される。その際、制御装置９は、流量制御弁３４を制御して水素ガス供給管７を流通する水素ガスの流量を調整することができる。その後、制御装置９は、例えばガス流量計３５の出力が所定値以下となると、燃料タンク２０ａへの水素ガスの充填が終了したと判断する。   In the hydrogen station 1A, when filling the fuel tank 20a of the fuel cell vehicle 20 with hydrogen gas, an operator or the like first attaches the filling nozzle 5 to the fuel tank 20a, and then the illustration is omitted, which is disposed in the vicinity of the filling nozzle 5. For example, a filling start command is input to an input unit of the dispenser including the filling nozzle 5. Then, the control device 9 opens the third to fifth on-off valves 33, 36, and 38 based on the filling start command. As a result, the (high pressure) hydrogen gas in the pressure accumulator 3 is filled into the fuel tank 20a via the hydrogen gas supply pipe 7, the filling hose 6 and the filling nozzle 5 by the differential pressure between the pressure accumulator 3 and the fuel tank 20a. . At that time, the control device 9 can control the flow rate control valve 34 to adjust the flow rate of the hydrogen gas flowing through the hydrogen gas supply pipe 7. Thereafter, for example, when the output of the gas flow meter 35 becomes a predetermined value or less, the control device 9 determines that the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 20a is completed.

制御装置９は、燃料タンク２０ａへの水素ガスの充填が終了したと判断すると、主に充填ノズル５を燃料タンク２０ａから安全に取り外すため、充填ノズル５の前記水素ガス供給方向における上流側を減圧する脱圧処理を実施する。具体的には、制御装置９は、第３〜第５開閉弁３３，３６，３８を閉じると共に放出弁３９を開く。これにより、第５開閉弁３８から充填ノズル４までの間に滞留している水素ガス、すなわち、水素ガス供給管７及び充填ホース６に残留した水素ガスが、水素ガス放出管８から外部に放出され、充填ノズル５の前記水素ガス供給方向における上流側が減圧される。そして、制御装置９は、例えば放出弁３９を開いてから（前記脱圧処理の開始から）所定時間が経過すると、放出弁３９を閉じる。これにより、前記脱圧処理が終了する。   When the control device 9 determines that the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 20a is completed, the upstream side of the filling nozzle 5 in the hydrogen gas supply direction is depressurized mainly in order to safely remove the filling nozzle 5 from the fuel tank 20a. Perform the depressurization process. Specifically, the control device 9 closes the third to fifth on-off valves 33, 36, and 38 and opens the discharge valve 39. As a result, the hydrogen gas remaining between the fifth on-off valve 38 and the filling nozzle 4, that is, the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas supply pipe 7 and the filling hose 6 is discharged to the outside from the hydrogen gas discharge pipe 8. The upstream side of the filling nozzle 5 in the hydrogen gas supply direction is depressurized. The control device 9 closes the discharge valve 39 when a predetermined time elapses after the release valve 39 is opened (from the start of the depressurization process), for example. Thereby, the said depressurization process is complete | finished.

前記脱圧処理が終了すると、制御装置９は、その旨をオペレータ等に知らせるため、充填ノズル５の近傍に配置された図示省略の表示部、例えば前記ディスペンサーの表示部に燃料タンク２０ａへの水素ガスの充填が完了したことを表示する。そして、オペレータ等は、前記表示部によって燃料タンク２０ａへの水素ガスの充填が完了したことを確認して充填ノズル５を燃料タンク２０ａから取り外す。   When the depressurization process is completed, the control device 9 informs the operator and the like of the fact that the hydrogen to the fuel tank 20a is displayed on a display unit (not shown) disposed near the filling nozzle 5, for example, the display unit of the dispenser. Displays that gas filling is complete. Then, the operator or the like confirms that the filling of the hydrogen gas into the fuel tank 20a is completed by the display unit, and removes the filling nozzle 5 from the fuel tank 20a.

また、制御装置９は、例えば蓄圧器３内の水素ガスの圧力を検出する圧力センサ（図示省略）の出力に基づき蓄圧器３に対する水素ガスの充填を行う。例えば、制御装置９は、前記圧力センサの出力が第１所定値以下となると、前記水素供給源から圧縮機２への水素ガスの供給を開始し、圧縮機２を駆動し、第１開閉弁３１及び第２開閉弁３２を開く。これにより、圧縮機２で昇圧された（高圧の）水素ガスが蓄圧器３に充填される。そして、制御装置９は、例えば前記圧力センサの出力が第２所定値（＞前記第１所定値）を超えると、前記水素供給源から圧縮機２への水素ガスの供給を終了し、圧縮機２を停止させ、第１開閉弁３１及び第２開閉弁３２を閉じる。これにより、蓄圧器３に対する水素ガスの充填が終了する。   Further, the control device 9 fills the accumulator 3 with hydrogen gas based on the output of a pressure sensor (not shown) that detects the pressure of the hydrogen gas in the accumulator 3, for example. For example, when the output of the pressure sensor becomes equal to or lower than a first predetermined value, the control device 9 starts supplying hydrogen gas from the hydrogen supply source to the compressor 2, drives the compressor 2, and starts the first on-off valve 31 and the second on-off valve 32 are opened. Thereby, the accumulator 3 is filled with hydrogen gas (high pressure) that has been pressurized by the compressor 2. Then, for example, when the output of the pressure sensor exceeds a second predetermined value (> the first predetermined value), the control device 9 ends the supply of hydrogen gas from the hydrogen supply source to the compressor 2, and the compressor 2 is stopped, and the first on-off valve 31 and the second on-off valve 32 are closed. Thereby, the filling of the hydrogen gas into the pressure accumulator 3 is completed.

ところで、水素ステーション１Ａにおいては、上述のように、燃料タンク２０ａに水素ガスを充填する毎に実施される前記脱圧処理によって、所定量の水素ガスが水素ガス放出管８から放出される。そこで、本実施形態において、水素ステーション１Ａは、前記脱圧処理時に放出される水素ガスを有効に利用すると共に、水素ステーション１における安全性をより高めるため、さらに燃料電池ユニット１０を有している。   By the way, in the hydrogen station 1A, as described above, a predetermined amount of hydrogen gas is released from the hydrogen gas discharge pipe 8 by the depressurization process performed each time the fuel tank 20a is filled with hydrogen gas. Therefore, in the present embodiment, the hydrogen station 1A further includes a fuel cell unit 10 in order to effectively use the hydrogen gas released during the depressurization process and further enhance safety in the hydrogen station 1. .

本実施形態において、燃料電池ユニット１０は、燃料電池スタック１１と、燃料ガス供給管１２と、空気供給装置１３と、蓄電装置１４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５と、インバータ１６と、ユニットコントローラ１７と、を含む。なお、ここで説明される燃料電池ユニット１０の構成は一例にすぎず、燃料電池ユニット１０の構成は適宜変更し得る。   In the present embodiment, the fuel cell unit 10 includes a fuel cell stack 11, a fuel gas supply pipe 12, an air supply device 13, a power storage device 14, a DC-DC converter 15, an inverter 16, and a unit controller 17. ,including. The configuration of the fuel cell unit 10 described here is merely an example, and the configuration of the fuel cell unit 10 can be changed as appropriate.

燃料電池スタック１１は、水素ガスを燃料に用いて発電する発電装置である。本実施形態においては、水素ガス放出管８から放出される水素ガス（燃料ガス）が燃料ガス供給管１２を介して燃料電池スタック１１に供給されると共に、空気供給装置１３によって空気（酸化剤ガス）が燃料電池スタック１１に供給されるように構成されている。すなわち、燃料電池スタック１１は、水素ガス放出管８から放出される水素ガスを燃料に用いて発電するように構成されている。なお、ここでは水素ガス放出管８が燃料ガス供給管１２に接続されているが、水素ガス放出管８が燃料ガス供給管１２を構成してもよい。   The fuel cell stack 11 is a power generator that generates power using hydrogen gas as fuel. In the present embodiment, hydrogen gas (fuel gas) released from the hydrogen gas discharge pipe 8 is supplied to the fuel cell stack 11 via the fuel gas supply pipe 12 and air (oxidant gas) is supplied by the air supply device 13. ) Is supplied to the fuel cell stack 11. That is, the fuel cell stack 11 is configured to generate power using the hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe 8 as fuel. Although the hydrogen gas discharge pipe 8 is connected to the fuel gas supply pipe 12 here, the hydrogen gas discharge pipe 8 may constitute the fuel gas supply pipe 12.

空気供給装置１３は、空気供給管１３１、空気圧縮機１３２及び加湿器１３３を含み、外部の空気を空気圧縮機１３１で圧縮（昇圧）し、加湿器１３２で加湿して燃料電池スタック１１に送り込むように構成されている。   The air supply device 13 includes an air supply pipe 131, an air compressor 132, and a humidifier 133. External air is compressed (pressure-increasing) by the air compressor 131, humidified by the humidifier 132, and sent to the fuel cell stack 11. It is configured as follows.

蓄電装置１４は、燃料電池スタック１１で発電した電力を蓄えるための装置である。蓄電装置１４は、特に制限されるものではないが、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などであり得る。   The power storage device 14 is a device for storing the power generated by the fuel cell stack 11. The power storage device 14 is not particularly limited, but may be a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、昇圧機能及び降圧機能を有した双方向性の電力変換装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は、例えば、燃料電池スタック１１の発電電力を蓄電装置１４の充電に適した電圧に調整したり、蓄圧装置１３の出力電圧を水素ステーション１Ａにおける電気負荷ＥＬの駆動に適した電圧に調整したりすることが可能である。ここで、電気負荷ＥＬは、電力で作動する装置等であればよく、特に制限されないが、水素ステーション１Ａの主な構成要素、例えば、圧縮機２、制御装置９、プレクーラー３７、前記水素製造装置及び前記水素供給装置の少なくとも一つや、水素ステーション１Ａに設置された各種の電気機器であり得る。   The DC-DC converter 15 is a bidirectional power conversion device having a step-up function and a step-down function. For example, the DC-DC converter 15 adjusts the generated power of the fuel cell stack 11 to a voltage suitable for charging the power storage device 14 and the output voltage of the pressure accumulator 13 suitable for driving the electric load EL in the hydrogen station 1A. It is possible to adjust the voltage. Here, the electric load EL is not particularly limited as long as it is a device that operates with electric power, but the main components of the hydrogen station 1A, for example, the compressor 2, the control device 9, the precooler 37, and the hydrogen production. It may be at least one of the apparatus and the hydrogen supply apparatus, and various electric devices installed in the hydrogen station 1A.

インバータ１６は、燃料電池スタック１１の発電した電力又は蓄電装置１３から出力された直流電力を交流電流に変換して電気負荷ＥＬに供給する。   The inverter 16 converts the power generated by the fuel cell stack 11 or the DC power output from the power storage device 13 into an AC current and supplies it to the electric load EL.

ユニットコントローラ１７は、通信線（図示省略）を介して制御装置９に接続されている。ユニットコントローラ１７は、主に空気供給装置１３（空気圧縮機１３１，加湿器１３２）、蓄電装置１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５及びインバータ１６を制御する。   The unit controller 17 is connected to the control device 9 via a communication line (not shown). The unit controller 17 mainly controls the air supply device 13 (the air compressor 131 and the humidifier 132), the power storage device 14, the DC-DC converter 15 and the inverter 16.

例えば、ユニットコントローラ１７は、制御装置９から放出弁３９が開かれたこと（すなわち、前記脱圧処理が開始されたこと）を示す信号を受信すると、空気圧縮機１３１及び加湿器１３２を駆動して燃料電池スタック１１に空気を供給する。そして、ユニットコントローラ１７は、制御装置９から放出弁３９が閉じられたこと（すなわち、前記脱圧処理が終了したこと）を示す信号を受信すると、空気圧縮機１３２及び加湿器１３２を停止して燃料電池スタック１１への空気の供給を停止する。また、ここでの詳細な説明は省略するが、ユニットコントローラ１７は、制御装置９から例えば電気負荷ＥＬの動作状態を示す信号や水素ステーション１Ａにおける電力需要を示す信号などを受信して、蓄電装置１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５及び／又はインバータ１６を制御するように構成されてもよい。この場合、水素ステーション１Ａの稼働状況等に応じて、蓄電装置１４の電力が電気負荷ＥＬに供給され及び／又は燃料電池スタック１１の発電電力が調整され得る。   For example, the unit controller 17 drives the air compressor 131 and the humidifier 132 when receiving a signal from the control device 9 indicating that the release valve 39 has been opened (that is, the depressurization process has started). Then, air is supplied to the fuel cell stack 11. When the unit controller 17 receives a signal from the control device 9 indicating that the release valve 39 is closed (that is, the depressurization process is completed), the unit controller 17 stops the air compressor 132 and the humidifier 132. The supply of air to the fuel cell stack 11 is stopped. Although detailed description is omitted here, the unit controller 17 receives, for example, a signal indicating the operating state of the electric load EL or a signal indicating the power demand in the hydrogen station 1A from the control device 9, and the power storage device 14, and may be configured to control the DC-DC converter 15 and / or the inverter 16. In this case, the power of the power storage device 14 can be supplied to the electric load EL and / or the generated power of the fuel cell stack 11 can be adjusted according to the operating status of the hydrogen station 1A.

本実施形態による水素ステーション１Ａは、前記脱圧処理時に水素ガス放出管８から放出される水素ガスを燃料に用いて発電する燃料電池スタック１１を有する。そして、水素ステーション１Ａは、燃料電池スタック１１で発電された電力が水素ステーション１Ａにおける電気負荷ＥＬ又は蓄電装置１４に供給されるように構成されている。このため、前記脱圧処理時に放出される水素ガスの有効利用を図ることができ、また、大気中に放出される水素ガスの量（濃度）が低減されて水素ステーション１Ａの安全性をより高めることができる。ここで、さらに安全性を高めるため、図１中に一点鎖線で示すように、燃料電池スタック１１から排出される燃料オフガスに窒素ガスを混入させるようにしてもよい。   The hydrogen station 1A according to the present embodiment includes a fuel cell stack 11 that generates power using the hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe 8 as a fuel during the depressurization process. The hydrogen station 1A is configured such that the power generated by the fuel cell stack 11 is supplied to the electric load EL or the power storage device 14 in the hydrogen station 1A. For this reason, the hydrogen gas released at the time of the depressurization process can be effectively used, and the amount (concentration) of the hydrogen gas released into the atmosphere is reduced to further improve the safety of the hydrogen station 1A. be able to. Here, in order to further increase safety, nitrogen gas may be mixed into the fuel off-gas discharged from the fuel cell stack 11 as shown by a one-dot chain line in FIG.

なお、上述の実施形態において、燃料電池スタック１１は前記脱圧処理時に水素ガス放出管８から放出される水素ガスを燃料に用いて発電するように構成されている。しかし、これに限るものではない。燃料電池スタック１１は、水素ステーションにおいて前記燃料タンクへの充填以外の目的、例えば安全性の確保や機能低下の抑制のために放出される水素ガスを燃料に用いて発電するように構成されていればよい。以下に上述の実施形態の変形例としていくつか説明する。なお、以下においては上述の実施形態と同じ構成要素については同じ符号を用いてその説明は省略する。   In the above-described embodiment, the fuel cell stack 11 is configured to generate power using the hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe 8 as the fuel during the depressurization process. However, it is not limited to this. The fuel cell stack 11 is configured to generate electricity using hydrogen gas released for the purpose other than filling the fuel tank at the hydrogen station, for example, for ensuring safety and suppressing functional deterioration. That's fine. Several modified examples of the above-described embodiment will be described below. In the following, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

（変形例１）
図２は、第１変形例による水素ステーション１Ｂの概略構成を示している。上述の実施形態による水素ステーション１Ａとの主な相違は、第１変形例による水素ステーション１Ｂにおいては、前記水素供給源として水素製造装置５１が用いられ、水素製造装置５１から放出される水素ガスが燃料ガス供給管５２を介して燃料電池スタック１１に供給されることである。すなわち、第１変形例による水素ステーション１Ｂにおいて、圧縮機２には水素製造装置５１で製造された水素ガスが供給されると共に、燃料電池スタック１１は、調整運転中や運転中の水素製造装置５１から放出される水素ガスを燃料に用いて発電するように構成されている。 (Modification 1)
FIG. 2 shows a schematic configuration of the hydrogen station 1B according to the first modification. The main difference from the hydrogen station 1A according to the above-described embodiment is that, in the hydrogen station 1B according to the first modification, the hydrogen production apparatus 51 is used as the hydrogen supply source, and the hydrogen gas released from the hydrogen production apparatus 51 is This is to be supplied to the fuel cell stack 11 via the fuel gas supply pipe 52. That is, in the hydrogen station 1B according to the first modified example, the hydrogen gas produced by the hydrogen production device 51 is supplied to the compressor 2 and the fuel cell stack 11 is in the hydrogen production device 51 during the adjustment operation or the operation. It is configured to generate electricity using hydrogen gas released from the fuel.

第１変形例による水素ステーション１Ｂにおいては、水素製造装置５１と燃料電池スタック１１とを接続する燃料ガス供給管５２の途中に放出弁５３が配置され、この放出弁５３は例えば水素製造装置５１の制御装置５４によって制御される。制御装置５４は通信線（図示省略）を介してユニットコントローラ１７に接続されている。そして、ユニットコントローラ１７は、例えば制御装置５４から放出弁５３が開かれたことを示す信号を受信すると、空気圧縮機１３１及び加湿器１３２を駆動して燃料電池スタック１１に空気を供給する。その後、ユニットコントローラ１７は、例えば制御装置５４から放出弁５３が閉じられたことを示す信号を受信すると、空気圧縮機１３２及び加湿器１３２を停止して燃料電池スタック１１への空気の供給を停止する。   In the hydrogen station 1B according to the first modified example, a release valve 53 is disposed in the middle of the fuel gas supply pipe 52 that connects the hydrogen production apparatus 51 and the fuel cell stack 11. It is controlled by the control device 54. The control device 54 is connected to the unit controller 17 via a communication line (not shown). For example, when the unit controller 17 receives a signal indicating that the release valve 53 has been opened from the control device 54, the unit controller 17 drives the air compressor 131 and the humidifier 132 to supply air to the fuel cell stack 11. Thereafter, when the unit controller 17 receives, for example, a signal indicating that the release valve 53 is closed from the control device 54, the unit controller 17 stops the air compressor 132 and the humidifier 132 and stops the supply of air to the fuel cell stack 11. To do.

なお、図示省略するが、水素ステーション１Ｂにおいて、水素ガス放出管８から放出される水素ガスと水素製造装置５１から放出される水素ガスとが選択的に燃料電池スタック１１に供給されてもよい。例えば、水素ステーション１Ｂにおいて、水素ガス放出管８が燃料ガス供給管５２に接続されると共にその接続部に管路切替弁が配設され、前記管路切替弁がユニットコントローラ１７によって制御されるように構成する。この場合、燃料電池スタック１１は、前記脱圧処理時においては水素ガス放出管８から放出される水素ガスを燃料に用いて、水素製造装置５１の調整運転中や運転中においては水素製造装置５１から放出される水素ガスを燃料に用いて発電することができる。   Although not shown, the hydrogen gas discharged from the hydrogen gas discharge pipe 8 and the hydrogen gas discharged from the hydrogen production apparatus 51 may be selectively supplied to the fuel cell stack 11 in the hydrogen station 1B. For example, in the hydrogen station 1B, the hydrogen gas discharge pipe 8 is connected to the fuel gas supply pipe 52, and a pipe switching valve is provided at the connection portion, and the pipe switching valve is controlled by the unit controller 17. Configure. In this case, the fuel cell stack 11 uses the hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe 8 as the fuel during the depressurization process, and the hydrogen production device 51 during the adjustment operation or operation of the hydrogen production device 51. It is possible to generate power using hydrogen gas released from the fuel.

（第２変形例）
図３は、第２変形例による水素ステーション１Ｃの概略構成を示している。上述の実施形態による水素ステーション１Ａとの主な相違は、第２変形例による水素ステーション１Ｃにおいては、前記水素供給源として液体水素貯蔵タンク６１と気化器６２とを有した水素供給装置６３が用いられ、液体水素貯蔵タンク６１から放出される水素ガスが燃料ガス供給管６４を介して燃料電池スタック１１に供給されることである。すなわち、第２変形例による水素ステーション１Ｃにおいて、圧縮機２には気化器６２で気化された水素ガスが供給されると共に、燃料電池スタック１１は、液体水素貯蔵タンク６１内において気化して液体水素貯蔵タンク６１から放出される水素ガスを燃料に用いて発電するように構成されている。 (Second modification)
FIG. 3 shows a schematic configuration of a hydrogen station 1C according to the second modification. The main difference from the hydrogen station 1A according to the above-described embodiment is that a hydrogen supply apparatus 63 having a liquid hydrogen storage tank 61 and a vaporizer 62 is used as the hydrogen supply source in the hydrogen station 1C according to the second modification. The hydrogen gas released from the liquid hydrogen storage tank 61 is supplied to the fuel cell stack 11 through the fuel gas supply pipe 64. That is, in the hydrogen station 1C according to the second modification, the hydrogen gas vaporized in the vaporizer 62 is supplied to the compressor 2 and the fuel cell stack 11 is vaporized in the liquid hydrogen storage tank 61 to be liquid hydrogen. Electricity is generated using hydrogen gas released from the storage tank 61 as fuel.

第２変形例による水素ステーション１Ｃにおいては、液体水素貯蔵タンク６１と燃料電池スタック１１とを接続する燃料ガス供給管６４の途中に放出弁６５が配置され、この放出弁６５は例えば水素供給装置６３の制御装置６６によって制御される。制御装置６６は通信線（図示省略）を介してユニットコントローラ１７に接続されている。そして、ユニットコントローラ１７は、例えば制御装置６６から放出弁６５が開かれたことを示す信号を受信すると、空気圧縮機１３１及び加湿器１３２を駆動して燃料電池スタック１１に空気を供給する。その後、ユニットコントローラ１７は、例えば制御装置６６から放出弁６５が閉じられたことを示す信号を受信すると、空気圧縮機１３２及び加湿器１３２を停止して燃料電池スタック１１への空気の供給を停止する。   In the hydrogen station 1C according to the second modification, a release valve 65 is disposed in the middle of the fuel gas supply pipe 64 that connects the liquid hydrogen storage tank 61 and the fuel cell stack 11, and the release valve 65 is, for example, a hydrogen supply device 63. It is controlled by the controller 66. The control device 66 is connected to the unit controller 17 via a communication line (not shown). For example, when the unit controller 17 receives a signal indicating that the release valve 65 is opened from the control device 66, the unit controller 17 drives the air compressor 131 and the humidifier 132 to supply air to the fuel cell stack 11. Thereafter, when the unit controller 17 receives a signal indicating that the release valve 65 is closed from the control device 66, for example, the unit controller 17 stops the air compressor 132 and the humidifier 132 and stops the supply of air to the fuel cell stack 11. To do.

なお、図示省略するが、水素ステーション１Ｃにおいて、水素ガス放出管８から放出される水素ガスと液体水素貯蔵タンク６１から放出される水素とが選択的に燃料電池スタック１１に供給されてもよい。例えば、水素ステーション１Ｃにおいて、水素ガス放出管８が燃料ガス供給管６４に接続されると共にその接続部に管路切替弁が配設され、前記管路切替弁がユニットコントローラ１７によって制御されるように構成する。この場合、燃料電池スタック１１は、前記脱圧処理時においては水素ガス放出管８から放出される水素ガスを燃料に用いて、液体水素貯蔵タンク６１からの水素ガス放出時においては液体水素貯蔵タンク６１から放出される水素ガスを燃料に用いて発電することができる。   Although not shown, the hydrogen gas discharged from the hydrogen gas discharge pipe 8 and the hydrogen discharged from the liquid hydrogen storage tank 61 may be selectively supplied to the fuel cell stack 11 in the hydrogen station 1C. For example, in the hydrogen station 1 </ b> C, the hydrogen gas discharge pipe 8 is connected to the fuel gas supply pipe 64, and a pipe switching valve is provided at the connection portion, and the pipe switching valve is controlled by the unit controller 17. Configure. In this case, the fuel cell stack 11 uses the hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe 8 as the fuel during the depressurization process, and the liquid hydrogen storage tank when the hydrogen gas is discharged from the liquid hydrogen storage tank 61. Electricity can be generated using the hydrogen gas released from the fuel 61 as a fuel.

また、水素ステーション１Ａ〜１Ｃでは、燃料タンク２０ａに水素ガスを充填するようにしているが、本発明は、液体水素燃料電池車に液体水素を直接供給する水素ステーションにも適用可能である。このような水素ステーションは、通常、液体水素貯蔵タンクを有しているので、第２変形例による水素ステーション１Ｃと同様に、燃料電池スタック１１が前記液体水素貯蔵タンク内において気化して前記液体水素貯蔵タンクから放出される水素ガスを燃料に用いて発電するように構成すればよい。   In the hydrogen stations 1A to 1C, the fuel tank 20a is filled with hydrogen gas. However, the present invention can also be applied to a hydrogen station that directly supplies liquid hydrogen to a liquid hydrogen fuel cell vehicle. Since such a hydrogen station usually has a liquid hydrogen storage tank, as in the hydrogen station 1C according to the second modification, the fuel cell stack 11 is vaporized in the liquid hydrogen storage tank and the liquid hydrogen is stored. What is necessary is just to comprise so that it may generate electric power, using the hydrogen gas discharge | released from a storage tank as a fuel.

なお、上述の実施形態及びその変形例において、水素ステーション１Ａ〜１Ｃは燃料電池車２０に搭載された燃料タンク２０ａに水素を充填している。しかし、これに限るものではなく、水素ステーション１Ａ〜１Ｃは、燃料電池車２０だけではなく、水素を燃料とする水素燃料車（レシプロエンジン車やロータリエンジン車などを含む）に搭載された燃料タンクに水素を充填可能であることはもちろんである。   In the above-described embodiment and its modifications, the hydrogen stations 1A to 1C fill the fuel tank 20a mounted on the fuel cell vehicle 20 with hydrogen. However, the present invention is not limited to this, and the hydrogen stations 1A to 1C are not only fuel cell vehicles 20, but also hydrogen fuel vehicles (including reciprocating engine vehicles and rotary engine vehicles) that use hydrogen as fuel. Of course, hydrogen can be charged.

以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上述の実施形態やその変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の改良や変更が可能であることは当然である。   As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification were demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment and its modification, In the range of the invention described in the claim, various Of course, improvements and changes can be made.

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…水素ステーション、２…圧縮機、３…蓄圧器、５…充填ノズル、７…水素ガス供給管、８…水素ガス放出管、９…制御装置、１０…燃料電池ユニット、１１…燃料電池スタック、１２…燃料ガス供給管、１３…空気供給装置、１４…蓄電装置、５１…水素製造装置、３９…放出弁、５２…燃料ガス供給管、５３…放出弁、６１…水素供給装置、６２…液体水素貯蔵タンク、６３…気化器、６４…燃料ガス供給管、６５…放出弁、ＥＬ…電気負荷   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B, 1C ... Hydrogen station, 2 ... Compressor, 3 ... Accumulator, 5 ... Filling nozzle, 7 ... Hydrogen gas supply pipe, 8 ... Hydrogen gas discharge pipe, 9 ... Control apparatus, 10 ... Fuel cell unit, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fuel cell stack, 12 ... Fuel gas supply pipe, 13 ... Air supply apparatus, 14 ... Power storage apparatus, 51 ... Hydrogen production apparatus, 39 ... Release valve, 52 ... Fuel gas supply pipe, 53 ... Release valve, 61 ... Hydrogen supply Device: 62 ... Liquid hydrogen storage tank, 63 ... Vaporizer, 64 ... Fuel gas supply pipe, 65 ... Release valve, EL ... Electric load

Claims (5)

車両に搭載された燃料タンクに水素を充填する水素ステーションであって、
前記燃料タンクへの充填以外の目的で放出される水素ガスを燃料に用いて発電する燃料電池を有し、前記燃料電池で発電した電力が前記水素ステーションにおける電気負荷又は蓄電装置に供給されるように構成された、水素ステーション。 A hydrogen station for filling a fuel tank mounted on a vehicle with hydrogen,
A fuel cell that generates electricity using hydrogen gas released for purposes other than filling the fuel tank, and the power generated by the fuel cell is supplied to an electric load or a power storage device in the hydrogen station. A hydrogen station constructed in 前記水素ステーションは、前記燃料タンクに着脱可能に装着される充填ノズルと、前記充填ノズルに高圧水素ガスを供給するための水素ガス配管と、前記水素ガス配管内の水素ガスを外部に放出するための水素ガス放出管と、を含み、
前記燃料電池は、前記水素ガス放出管から放出される水素ガスを燃料に用いる、
請求項１に記載の水素ステーション。 The hydrogen station is detachably attached to the fuel tank, a hydrogen gas pipe for supplying high-pressure hydrogen gas to the filling nozzle, and a hydrogen gas in the hydrogen gas pipe for releasing the hydrogen gas to the outside. A hydrogen gas discharge pipe, and
The fuel cell uses hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe as fuel,
The hydrogen station according to claim 1. 前記燃料電池は、前記燃料タンクへの水素ガスの充填後に前記充填ノズルの水素ガス供給方向における上流側を減圧するために実施される脱圧処理時に前記水素ガス放出管から放出される水素ガスを燃料に用いる、請求項２に記載の水素ステーション。   The fuel cell receives hydrogen gas released from the hydrogen gas discharge pipe during a depressurization process performed to depressurize the upstream side in the hydrogen gas supply direction of the filling nozzle after filling the fuel tank with hydrogen gas. The hydrogen station according to claim 2, which is used for fuel. 前記水素ステーションは、水素ガスを製造する水素製造装置を含み、
前記燃料電池は、前記水素製造装置から放出される水素ガスを燃料に用いる、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の水素ステーション。 The hydrogen station includes a hydrogen production apparatus for producing hydrogen gas,
The fuel cell uses hydrogen gas released from the hydrogen production apparatus as fuel,
The hydrogen station as described in any one of Claims 1-3. 前記水素ステーションは、液体水素を貯蔵する液体水素貯蔵タンクを含み、
前記燃料電池は、前記液体水素貯蔵タンク内で気化して前記液体水素貯蔵タンクから放出される水素ガスを燃料に用いる、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の水素ステーション。 The hydrogen station includes a liquid hydrogen storage tank for storing liquid hydrogen,
The fuel cell uses, as fuel, hydrogen gas that is vaporized in the liquid hydrogen storage tank and released from the liquid hydrogen storage tank.
The hydrogen station as described in any one of Claims 1-3.
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