(57)【要約】【課題】配管を敷設するための大規模な工事を行うことなく移動体に水素を供給可能な技術を提供する。【解決手段】水素供給システムは、線路の近傍に設置され、燃料電池を電力源として駆動される移動体に水素を供給するための水素ステーションと、水素タンクを有し、線路を走行して水素ステーションに水素を運搬する列車と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素供給システムであって、
線路の近傍に設置され、燃料電池を電力源として駆動される移動体に水素を供給するための水素ステーションと、
水素タンクを有し、前記線路を走行して前記水素ステーションに水素を運搬する列車と、
を備える水素供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水素供給システムであって、
前記列車は、前記水素ステーションにおいて、前記移動体に水素を供給するディスペンサを備える、水素供給システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水素供給システムであって、
前記移動体は、予め定められた路線を走行する定期運行車両であり、前記列車の前記水素ステーションへの停車時間にあわせて、前記水素ステーションに到着するように運行予定が設定されている、水素供給システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の水素供給システムであって、
前記列車は、前記列車が前記線路を走行する電力源として燃料電池を備える、水素供給システム。
【請求項５】
水素タンクと、
前記水素タンクから、燃料電池を電力源として駆動される移動体に水素を供給するディスペンサと、
を備える列車。
【請求項６】
請求項５に記載の列車であって、更に、
燃料電池と、
前記燃料電池によって発電された電力によって駆動される線路走行用モータと、
を備える列車。
【請求項７】
水素供給方法であって、
線路の近傍に設置された水素ステーションに、前記線路を走行し、水素タンクを有する列車が水素を運搬する工程と、
前記水素ステーションにおいて、燃料電池を電力源として駆動される移動体に水素を供給する工程と、
を備える水素供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素供給システム、列車、および、水素供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高速道路等の架構等を利用して水素製造所からガソリンスタンドまで水素供給用の配管を敷設することにより、ガソリンスタンドを定置式水素ステーションとして活用することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された定置式水素ステーションを実現するには、水素製造所からガソリンスタンドまで配管を敷設する必要があり、大規模な工事が必要であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、水素供給システムが提供される。この水素供給システムは、線路の近傍に設置され、燃料電池を電力源として駆動される移動体に水素を供給するための水素ステーションと、水素タンクを有し、前記線路を走行して前記水素ステーションに水素を運搬する列車と、を備える。
このような形態の水素供給システムであれば、列車によって水素ステーションまで水素を運搬できるので、配管を敷設するための大規模な工事を行う必要がない。
（２）上記形態の水素供給システムにおいて、前記列車は、前記水素ステーションにおいて、前記移動体に水素を供給するディスペンサを備えてもよい。このような形態であれば、水素ステーションにディスペンサを設置することなく列車から移動体に水素を供給できるので、水素ステーションの設備を簡素化できる。
（３）上記形態の水素供給システムにおいて、前記移動体は、予め定められた路線を走行する定期運行車両であり、前記列車の前記水素ステーションへの停車時間にあわせて、前記水素ステーションに到着するように運行予定が設定されてもよい。このような形態であれば、水素を効率的に移動体に供給できる。
（４）上記形態の水素供給システムにおいて、前記列車は、前記列車が前記線路を走行する電力源として燃料電池を備えてもよい。このような形態であれば、架空電車線が設けられていない地域の水素ステーションに対しても水素を運搬できる。
（５）本発明の他の形態によれば、列車が提供される。この列車は、水素タンクと、前記水素タンクから、燃料電池を電力源として駆動される移動体に水素を供給するディスペンサと、を備える。このような形態であれば、大規模な配管工事を行うことなく、移動体に水素を供給できる。
（６）上記形態の列車は、燃料電池と、前記燃料電池によって発電された電力によって駆動される線路走行用モータと、を備えてもよい。このような形態であれば、架空電車線が設けられていない地域に水素を運搬できる。
（７）上記形態の水素供給システムは、更に、前記移動体に水素の充填を行う水素ステーションおよび前記移動体に水素の充填を行う時間を表す予約情報の入力を受け付ける入力装置を備える端末装置と、前記端末装置と通信可能であり、前記端末装置から前記予約情報を受信する受信部と、受信した前記予約情報を予約データベースに記録する記録部と、を有する予約サーバと、前記予約データベースに記録された前記予約情報を表示する表示装置と、を備えてもよい。このような形態であれば、所望の水素ステーションにおいて所望の時間に水素の充填を行うことができる。
本発明は、上述した水素供給システムや列車としての形態以外にも、水素供給方法など、種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態における水素供給システムの説明図である。
【図２】第１実施形態における水素供給方法を示す工程図である。
【図３】第２実施形態における水素供給システムの説明図である。
【図４】第２実施形態における水素供給方法を示す工程図である。
【図５】第３実施形態における水素供給システムの説明図である。
【図６】第３実施形態における水素供給方法を示す工程図である。
【図７】第４実施形態における水素供給システムの説明図である。
【図８】第５実施形態における水素供給システムの説明図である。
【図９】予約システムにおける予約処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における水素供給システム１００の説明図である。水素供給システム１００は、水素ステーション１０と列車２０とを含む。図１には、各部の概略的な配置を上面視で示している。
【０００９】
水素ステーション１０は、線路３０の近傍に設置されている。本明細書において、水素ステーション１０とは、燃料電池を電力源として駆動される移動体５０に水素が供給される場所を意味する。燃料電池を電力源として駆動される移動体５０としては、例えば、燃料電池バス、燃料電池タクシー、自家用の燃料電池自動車が挙げられる。本実施形態において、水素ステーション１０は、駅４０に併設されていることが好ましい。駅４０には、上述した燃料電池バスや燃料電池タクシーなどが集まりやすく、効率的に水素を供給できるからである。
【００１０】
本実施形態における水素ステーション１０は、オフサイト型のステーションである。本実施形態では、水素ステーション１０は、圧縮機１１と、蓄圧器１２と、ディスペンサ１３とを備える。圧縮機１１は、列車２０によって水素製造所５から運搬された水素を圧縮する。蓄圧器１２は、圧縮機１１によって圧縮された水素を蓄える。ディスペンサ１３は、蓄圧器１２に蓄えられた水素を移動体５０に充填するための装置である。ディスペンサ１３には、移動体５０に充填する水素を充填前に冷却するプレクーラが接続されてもよい。なお、圧縮機１１や蓄圧器１２、ディスペンサ１３以外にも、水素ステーション１０には、防火壁や障壁など、法規上、必要とされる構造体が設けられている。
【００１１】
列車２０は、水素タンク２１を有しており、線路３０を走行して水素ステーション１０に水素を運搬する。水素タンク２１としては、例えば、シリンダ、カードル、ローダなどの種々の形態のタンクを採用可能である。運搬する水素は、気体の状態であってもよいし、液化した状態であってもよい。また、有機ハイドライド方式等を用いて水素を他の物質に変換して運搬してもよい。本実施形態における列車２０は、架空電車線方式の列車、あるいは、ディーゼルエンジン等の内燃機関を動力源とする列車である。
【００１２】
水素タンク２１は、列車２０から水素ステーション１０に荷下ろしされて圧縮機１１に接続される。そして、水素ステーション１０において空き状態となった水素タンク２１は、荷下ろしされた水素タンク２１に代えて列車２０に積み込まれる。
【００１３】
図２は、第１実施形態における水素供給方法を示す工程図である。まず、水素製造所５において列車２０の水素タンク２１に水素が充填され、列車２０により水素が水素ステーション１０まで運搬される（工程Ｐ１０）。水素ステーション１０では、圧縮機１１により水素タンク２１から蓄圧器１２に水素が補充される（工程Ｐ２０）。水素ステーション１０では、移動体５０に水素が供給される（工程Ｐ３０）。
【００１４】
以上で説明した第１実施形態の水素供給システム１００によれば、列車２０によって水素を水素ステーション１０まで運搬することができるので、水素製造所５から水素ステーション１０まで配管を敷設するための大規模な工事を行うことなく、水素ステーション１０を設置できる。また、本実施形態では、移動体５０が集まりやすい駅４０の近傍に水素ステーション１０が設置されているため、水素を効率的に移動体５０に供給できる。更に、本実施形態では、列車２０によって水素を運搬するため、トラック等の車両によって水素を運搬するよりも大量の水素を運搬できる。また、列車２０によって水素を運搬するため、交通渋滞の影響を受けずに水素を計画的に水素ステーション１０に運搬できる。
【００１５】
なお、本実施形態では、水素タンク２１が列車２０から水素ステーション１０に荷下ろしされるものとした。これに対して、水素タンク２１が列車２０に搭載された状態で、水素タンク２１と圧縮機１１とが配管によって接続されて、水素タンク２１から蓄圧器１２に水素が補給されてもよい。
【００１６】
Ｂ．第２実施形態：
図３は、第２実施形態における水素供給システム１００Ｂの説明図である。本実施形態においても、水素供給システム１００Ｂは、水素ステーション１０Ｂと列車２０Ｂとを含む。
【００１７】
本実施形態における水素ステーション１０Ｂは、第１実施形態とは異なり、圧縮機１１や蓄圧器１２、ディスペンサ１３を備えていない。本実施形態では、列車２０Ｂにディスペンサ１３Ｂが備えられ、列車２０Ｂに搭載された蓄圧器としての水素タンク２１から、列車２０Ｂに設けられたディスペンサ１３Ｂを通じて、直接的に移動体５０に水素が供給される。ただし、水素ステーション１０Ｂには、第１実施形態と同様に、防火壁や障壁など、法規上、必要とされる構造体は設けられている。
【００１８】
図４は、第２実施形態における水素供給方法を示す工程図である。図４の工程図には、図２における工程と同じ内容の工程には同じ工程番号を付している。まず、水素製造所５において列車２０の水素タンク２１に水素が充填され、列車２０により水素が水素ステーション１０まで運搬される（工程Ｐ１０）。水素ステーション１０では、列車２０に備えられたディスペンサ１３Ｂにより、水素タンク２１から移動体５０に水素が供給される（工程Ｐ３０）。
【００１９】
以上で説明した第２実施形態の水素供給システム１００Ｂによれば、列車２０Ｂに水素タンク２１とディスペンサ１３Ｂとが備えられているので、大規模な配管工事を行うことなく、移動体５０に水素を供給できる。また、水素ステーション１０Ｂに圧縮機１１や蓄圧器１２、ディスペンサ１３を配置する必要がないので、水素ステーション１０Ｂの設備を大幅に簡略化することができる。また、列車２０Ｂから水素ステーション１０Ｂへの水素タンク２１の荷下ろしを行う必要もなく、水素タンク２１から蓄圧器１２へ水素を補充する必要もない。従って、水素ステーション１０Ｂの建設コストを大幅に削減することができるとともに、水素ステーション１０Ｂを低コストに運営することができる。
【００２０】
なお、本実施形態において、水素タンク２１とディスペンサ１３Ｂとは、図３に示すように列車２０Ｂの異なる車両に搭載されていてもよいし、同一の車両に搭載されていてもよい。列車２０Ｂに複数のディスペンサ１３Ｂが備えられていれば、複数の移動体５０に対して同時に水素の供給を行うことができる。
【００２１】
Ｃ．第３実施形態：
図５は、第３実施形態における水素供給システム１００Ｃの説明図である。上記第１実施形態では、水素ステーション１０は、圧縮機１１と蓄圧器１２とディスペンサ１３とを備えている。これに対して、本実施形態では、水素ステーション１０Ｃは、これらのうちディスペンサ１３のみを備えている。本実施形態では、列車２０Ｃが駅４０に停車している間に、ディスペンサ１３が、列車２０Ｃの蓄圧器としての水素タンク２１に接続される。
【００２２】
図６は、第３実施形態における水素供給方法を示す工程図である。図６の工程図には、図２における工程と同じ内容の工程には同じ工程番号を付している。まず、水素製造所５において列車２０の水素タンク２１に水素が充填され、列車２０により水素が水素ステーション１０まで運搬される（工程Ｐ１０）。水素ステーション１０では、ディスペンサ１３が列車２０に備えられた水素タンク２１に接続される（工程Ｐ２１）。そして、ディスペンサ１３により、水素タンク２１から移動体５０に水素が供給される（工程Ｐ３０）。
【００２３】
以上で説明した第３実施形態の水素供給システム１００Ｃによっても、水素ステーション１０Ｃに圧縮機１１および蓄圧器１２を配置する必要がないので、水素ステーション１０Ｃの設備を簡略化することができる。また、第２実施形態と同様に、列車２０Ｂから水素ステーション１０Ｂへの水素タンク２１の荷下ろしを行う必要もなく、水素タンク２１から蓄圧器１２へ水素を補充する必要もない。従って、水素ステーション１０Ｂの建設コストを大幅に削減することができるとともに、水素ステーション１０Ｂを低コストに運営することができる。
【００２４】
なお、上記第２実施形態および第３実施形態では、移動体５０は、予め定められた路線を走行する定期運行車両であることが好ましく、列車２０Ｂ，２０Ｃの水素ステーション１０Ｂ，１０Ｃへの停車時間にあわせて、水素ステーション１０Ｂ，１０Ｃに到着するように運行予定が設定されていることが好ましい。このような形態であれば、列車２０Ｂ，２０Ｃの水素ステーション１０Ｂ，１０Ｃへの停車時間にあわせて水素を効率的に移動体５０に供給することができる。
【００２５】
Ｄ．第４実施形態：
図７は、第４実施形態における水素供給システム１００Ｄの説明図である。上記第１実施形態では、列車２０は、架空電車線方式の列車、あるいは、ディーゼルエンジン等の内燃機関を動力源とする列車であるものとした。これに対して、本実施形態における列車２０Ｄは、燃料電池２２を電力源として駆動される列車である。列車２０Ｄは、燃料電池２２を備えており、燃料電池２２は、水素タンク２１あるいは発電用に別途搭載された水素タンクから水素の供給を受けるとともに空気の供給を受けて発電を行う。発電された電力は、線路走行用モータ２３の駆動に用いられる。列車２０Ｄは、発電された電力を蓄電するための二次電池を備えてもよい。
【００２６】
以上で説明した第４実施形態の水素供給システム１００Ｃによれば、架空電車線が設けられていない地域の水素ステーション１０に対しても水素を運搬できる。特に、本実施形態では、列車２０Ｄに搭載された水素タンク２１に大量の水素が収容されているため、航続距離を格段に伸ばすことができる。また、燃料電池２２によって列車２０Ｄが駆動されるため、内燃機関によって列車が駆動されるよりも、二酸化炭素の排出が抑制され、格段に環境性能を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、列車２０Ｄが燃料電池２２を備える点を除き、列車２０Ｄの他の部分の構成および水素ステーション１０の構成は、上述した第１〜３実施形態のいずれの構成も適用可能である。例えば、列車２０Ｄは、ディスペンサ１３を備えないものであってもよいし、ディスペンサ１３Ｂを備えるものであってもよい。
【００２８】
Ｅ．第５実施形態：
図８は、第５実施形態における水素供給システム１００Ｅの説明図である。本実施形態の水素供給システム１００Ｅは、予約システム２００を備えている。予約システム２００は、インターネットを介して互いに接続された予約サーバ２１０と端末装置２２０と表示装置１５とを含む。第５実施形態における水素ステーション１０および列車２０の構成は、上述した第１〜４実施形態のいずれの構成も適用可能である。
【００２９】
端末装置２２０は、例えば、移動体５０の運転者が保持する携帯電話やコンピュータ、あるいは、移動体５０に搭載された車載端末である。端末装置２２０は、水素の充填を行う水素ステーション１０および水素の充填を行う時間を表す予約情報の入力を受け付ける入力装置２２２を備える。
【００３０】
予約サーバ２１０は、コンピュータである。予約サーバ２１０は、端末装置２２０と通信可能であり、端末装置２２０から予約情報を受信する受信部２１１と、受信した予約情報を予約データベース２１２に記録する記録部２１４とを有する。予約データベース２１２は、予約サーバ２１０が備える記憶装置に記憶されていてもよいし、予約サーバ２１０がアクセス可能な他の装置に記憶されていてもよい。
【００３１】
表示装置１５は、コンピュータによって構成され、予約データベース２１２に記録された予約情報を表示する。
【００３２】
図９は、予約システム２００における予約処理を示すフローチャートである。まず、端末装置２２０は、タッチパネルなどの入力装置２２２を通じて移動体５０の運転者から所定のログイン操作を受け付けて、予約サーバ２１０にアクセスする（ステップＳ１００）。端末装置２２０は、更に、運転者から、入力装置２２２を通じて、水素を充填したい水素ステーション１０と時間を表す予約情報の入力を受け付け、入力された予約情報を予約サーバ２１０に送信する（ステップＳ１１０）。予約サーバ２１０は、端末装置２２０から予約情報を受信して、予約データベース２１２に登録する（ステップＳ１２０）。このとき、予約サーバ２１０は、予約データベース２１２において、予約情報と同じ水素ステーション１０および同じ時間に既に他の予約情報が登録されている場合、他の水素ステーション１０または他の時間を選択するように、端末装置２２０に通知を行ってもよい。また、例えば、上記第２，３実施形態のように、水素タンク２１が列車２０Ｂ，２０Ｃに搭載されたまま、水素タンク２１から水素が移動体５０に供給される場合には、予約サーバ２１０は、列車２０が水素ステーション１０Ｂ，１０Ｃに停車している時間帯にだけ、予約を登録可能としてもよい。
【００３３】
予約データベース２１２に予約情報が登録されると、各水素ステーション１０に配置された表示装置１５は、予約データベース２１２にアクセスして、予約情報を取得し、画面上に表示する（ステップＳ１３０）。水素ステーション１０では、表示装置１５に表示された予約情報に従い、移動体５０への水素供給が行われる。
【００３４】
以上で説明した第５実施形態の水素供給システム１００Ｅによれば、移動体５０の運転者は、予約システム２００を用いることで、所望の水素ステーション１０において所望の時間に水素の充填を行うことができる。
【００３５】
Ｆ．他の実施形態：
（Ｆ−１）上記各実施形態において、水素タンク２１が搭載された車両を複数、列車２０に連結させておき、線路３０に沿って配置された各水素ステーション１０において、各車両の連結が解除されることにより、各水素ステーション１０に水素タンク２１が次々に配送されることとしてもよい。こうすることにより、複数の水素ステーション１０に対して効率的に水素を運搬することができる。この場合、空状態となった水素タンク２１を有する各車両は、動力車あるいは制御電動車を運行し、各水素ステーション１０において、次々に車両を連結させていくことで、効率的に回収することができる。
【００３６】
（Ｆ−２）上記各実施形態において、乗客を乗せる普通列車の一部に水素タンク２１を搭載した車両を連結させておき、特急列車や急行列車との待ち合わせ時間において、その水素タンク２１から、水素ステーション１０あるいは移動体５０に水素を供給してもよい。このように、列車同士の待ち合わせ時間に水素ステーション１０あるいは移動体５０へ水素の供給を行うこととすれば、水素ステーション１０あるいは移動体５０への水素供給のためにダイヤの変更を行う必要がない。
【００３７】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
５…水素製造所、１０…水素ステーション、１１…圧縮機、１２…蓄圧器、１３…ディスペンサ、１５…表示装置、２０…列車、２１…水素タンク、２２…燃料電池、２３…線路走行用モータ、３０…線路、４０…駅、５０…移動体、１００…水素供給システム、２００…予約システム、２１０…予約サーバ、２１１…受信部、２１２…予約データベース、２１４…記録部、２２０…端末装置、２２２…入力装置
【図１】
2020035522.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020035522.tif 000007
【図６】
2020035522.tif 000008
【図７】
2020035522.tif 000009
【図８】
2020035522.tif 000010
【図９】
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