(57)【要約】個別に取り外せ、各自別個の接続ポートのセットを有する、電解および電源モジュールを有するモジュール電源システムが開示される。電解モジュールの接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電源モジュールと通信可能であるよう適応され、電源モジュールの接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電解モジュールと通信可能であるよう適応される。
2005523568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール電源システムであって、
電解モジュールと制御信号の通信を行うよう適応された通信ポートを備える第一接続ポートセットを有する電解モジュールと、
第二接続ポートセットを有する電源モジュールと、
を備え、
第一接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電源モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
第二接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電解モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
電解モジュールおよび電源モジュールのうち少なくとも一つが、モジュール電源システムから個別に取り外せることを特徴とするモジュール電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
水貯蔵モジュールと水素貯蔵モジュールのうち少なくとも一つを更に備え、
第一接続ポートセットは、水貯蔵モジュール、水素貯蔵モジュール、および電源モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
第二接続ポートセットは、水貯蔵モジュール、水素貯蔵モジュール、および電解モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
水貯蔵モジュールおよび水素貯蔵モジュールのうち少なくとも一つが、モジュール電源システムから個別に取り外せることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
電源モジュールが水素燃料電池および水素発電機の内少なくとも一つを備えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項２に記載のシステムであって、
水貯蔵モジュールの形状が水素貯蔵モジュールの形状と一致し、一体型の水・水素貯蔵モジュールを提供することを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
電解および電源モジュールはそれぞれキャビネット内に配置され、第一および第二接続ポートセットが各キャビネットに配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、
第一および第二接続ポートのそれぞれが、水接続ポート、水素接続ポート、電源接続ポート、および通信接続ポートの内少なくとも一つを備えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、
キャビネットは、第一キャビネットの第一コネクタが第二キャビネットの第二コネクタに収容されるように、第一および第二コネクタを更に備え、
それにより、第一電解モジュールおよび第一電源モジュールの内少なくとも一つが、第一および第二コネクタを介して、第二電解モジュールおよび第二電源モジュールの内少なくとも一つと着脱可能に接続でき、それによりモジュール電源システムの出力を増大させることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
第一および第二接続ポートセットの内少なくとも一つと接続されるよう適応されることにより、電解モジュールおよび電源モジュールの内少なくとも一つとの通信を可能にするコミュニケーションバスを有するコントローラモジュールを更に備え、コントローラモジュールはモジュール電源システムから個別に取り外すことができることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項２に記載のシステムであって、
水素貯蔵モジュールと電解モジュールおよび電源モジュールのそれぞれとの間に配置される配管網を更に備え、配管網は電解モジュールから水素貯蔵モジュールへ、および水素貯蔵モジュールから電源モジュールへの水素ガスの流通を行うよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、
配管網は、
電解モジュールおよび電源モジュールの両方に共用される少なくとも一つの配管部と、
共用配管部の水素ガスの流れと連通関係にあり、それを制御するよう適応された少なくとも一つの弁と、を更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、
電解モジュールおよび電源モジュールの内少なくとも一つを収容するよう適応され、側面から第一および第二接続ポートセットにアクセスできる、筐体、支持材および棚の内少なくとも一つを更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項２に記載のシステムであって、
水貯蔵モジュールは伸縮水貯蔵モジュールを更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、
伸縮水貯蔵モジュールは、
第一開口端を有する第一部と、
第一および第二部が調整可能な容量を有する室内を定義するように第一開口端に収容される第二開口端を有する第二部と、
室内に配置される折り畳み容器と、
容量を減少させるように第一部と第二部を付勢させるよう配置された付勢装置と、を備え、
それにより、伸縮水貯蔵モジュールは、折り畳み容器に注水された結果容量を増加させ、折り畳み容器から排水された結果容量を減少させることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項２に記載のシステムであって、
水および水素貯蔵モジュールが水・水素貯蔵モジュールに一体化され、水・水素貯蔵モジュールは、
可動仕切りによって分割された水貯蔵領域および水素貯蔵領域を備え、
可動仕切りは、水素貯蔵領域の容量の減少に伴って水貯蔵領域の容量を増加させ、水素貯蔵領域の容量の増加に伴って水貯蔵領域の容量を減少させ、水貯蔵領域の容量の減少に伴って水素貯蔵領域の容量を増加させ、水貯蔵領域の容量の増加に伴って水素貯蔵領域の容量を減少させるように、位置を変えることが可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
モジュール電源システムのための装置であって、
モジュール電源システムのモジュールを収容するように構成されたキャビネットを備え、キャビネットにはアクセス面と接続ポートセットが配置され、接続ポートセットはモジュールと制御信号の通信を行うよう適応された通信ポートを備え、
モジュールは電解モジュール、燃料電池モジュール、水素発電機モジュール、またはコントローラモジュールを備え、
接続ポートセットはモジュールと通信可能であることを特徴とするモジュール電源システムのための装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、
接続ポートセットは水接続ポート、水素接続ポート、電源接続ポート、および通信接続ポートの内少なくとも一つを有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置であって、
キャビネットは多面体構造を形成するよう配置された複数のパネルを有し、
少なくとも一つのパネルが少なくとも他の一つのパネルに対して傾斜し、
アクセス面が傾斜したパネルと一体化し、
それにより、接続ポートセットは、二つ以上のモジュールの接続を可能にするよう、少なくとも二方向からアクセスできることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の装置であって、
キャビネットは多面体構造を形成するよう配置された複数のパネルを有し、
少なくとも一つのパネルが、キャビネットの一方から他方へと延びる凹型チャネルを有し、
アクセス面が凹型チャネルと一体化し、
それにより、一つのモジュールの接続ポートセットを他のモジュールに接続する接続用ハードウェアが、凹型チャネル内の少なくとも一部分に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の装置であって、
キャビネットは、第一キャビネットの第一コネクタが第二キャビネットの第二コネクタに収容されるように、第一および第二コネクタを更に備え、
それにより、第一電解モジュールおよび第一電源モジュールの内少なくとも一つが、第一および第二コネクタを介して、第二電解モジュールと第二電源モジュールの内少なくとも一つと着脱可能に接続でき、それによりモジュール電源システムの出力を増大させることを特徴とする装置。
【請求項２０】
モジュール電源システムのための装置であって、
水素貯蔵モジュールと一体化し、水・水素貯蔵モジュールを提供する水貯蔵モジュールと、
モジュール電源システムとの流体通信を促進する接続ポートを有する水・水素貯蔵モジュールと、
を備えることを特徴とするモジュール電源システムのための装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、
水貯蔵モジュールの形状が水素貯蔵モジュールの形状と一致し、一体型の水・水素貯蔵モジュールを提供することを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置であって、
水貯蔵モジュールは水貯蔵領域を有し、
水素貯蔵モジュールは水素貯蔵領域を有し、
水および水素貯蔵領域は可動仕切りによって分割され、
可動仕切りは、水素貯蔵領域の容量の減少に伴って水貯蔵領域の容量を増加させ、水素貯蔵領域の容量の増加に伴って水貯蔵領域の容量を減少させ、水貯蔵領域の容量の減少に伴って水素貯蔵領域の容量を増加させ、水貯蔵領域の容量の増加に伴って水素貯蔵領域の容量を減少させるように、位置を変えることが可能であることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の装置であって、
水貯蔵モジュールは水素貯蔵容器を収容するポケットを有し、水貯蔵モジュールの表面が水素貯蔵容器の外面と一致することを特徴とする装置。
【請求項２４】
モジュール電源システムを維持する方法であって、
第一モジュールの、第一モジュールと制御信号の通信を行うよう適応された接続ポートを備える接続ポートセットの接続をモジュール電源システムから切断し、第一モジュールを取り外すステップと、
第一モジュールを同様の種類の第二モジュールと交換し、第二モジュールの接続ポートセットをモジュール電源システムに接続するステップと、
を含むことを特徴とするモジュール電源システムを維持する方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、
第一および第二モジュールのそれぞれが、電解モジュール、水素燃料電池モジュール、水素発電機モジュール、水素貯蔵モジュール、水貯蔵モジュール、水・水素貯蔵モジュール、またはコントローラモジュールであることを特徴とする方法。
【請求項２６】
モジュール電源システムをアップグレードする方法であって、
第一モジュールの、第一モジュールと制御信号の通信を行うよう適応された接続ポートを備える接続ポートセットの接続をモジュール電源システムから切断するステップと、
第二モジュールをモジュール電源システムに追加し、第一および第二モジュールの接続ポートセットをモジュール電源システムに接続するステップと、
を含むことを特徴とするモジュール電源システムを維持する方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
第一および第二モジュールのそれぞれが、電解モジュール、水素燃料電池モジュール、水素発電機モジュール、水素貯蔵モジュール、水貯蔵モジュール、水・水素貯蔵モジュール、またはコントローラモジュールであることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、モジュール電源システムに関し、特に、モジュール電源システムが収容される筐体内（enclosure）の空間を有効に使用しつつ、柔軟かつアクセスしやすいシステムを構成するモジュール構成部品を有するモジュール電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
個別分散型電源システムは、例えば、電気通信インフラ等の高価な業務用設備の非常用電源や、商業用および住居用建築物の非常用および主電源を含む多くの用途に利用されている。典型的な主電源システムは、ディーゼルまたはガソリンで駆動される発電機等の電源、燃料貯蔵タンク、およびエネルギーを蓄積するバッテリ一式を含むこともある。電気通信設備の非常用電源を含む用途においては、バッテリは、政府の規定により要求される一定の期間、設備の運転の維持のみに使用される。バッテリは、一般的に標準的な大きさの筐体内の棚に取付けられ、それによりシステムの設置や維持が容易になる。電気通信の用途においては、容易に設置でき、かつメンテナンスが低コストであることが必要とされる。電気通信の用途において、システムオペレータが所定の領域に設置された何百ものバッテリ筐体の全てを定期的にメンテナンスし、信頼できるサービスを確保しなければならないためである。
【０００３】
バッテリに関する問題（例えばバッテリの寿命等）に対して、フライホイールや燃料電池等のいくつもの技術が、バッテリ型電源システムに替わるものとして提案されてきた。しかし、電源システムの筐体内の空間的制約から、非平面的な物体、例えば、円筒形状のフライホイール等の使用に対する問題が生じる。一般的に電源システムの筐体は、パネルが多面体の筐体を形成するよう配置されて構成されることから、非平面的な物体の使用は、空間の非効率的な使用に繋がり得る。また、特注された筐体がしばしば用いられるが、そのことによってユーザ、例えば固定的設備のしっかりとした基盤を持つ電気通信会社等による新しい電源システム技術の導入が困難になり、かつ費用がかかることになり得る。
【０００４】
既存の電源システムは、その意図した目的に適しているが、それでも改良の必要性は残っている。特に、システムの各種構成部品へのアクセスが容易でありながら、既存のシステムの筐体内に後付けできる柔軟な電源システム、また、システムの筐体内の空間を節約できる電源システムに対する必要性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態では、個別に取り外せ、各自別個の接続ポートのセットを有する、電解および電源モジュールを有するモジュール電源システムが開示される。電解モジュールの接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電源モジュールと通信可能であるよう適応され、電源モジュールの接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電解モジュールと通信可能であるよう適応される。
【０００６】
別の実施形態では、モジュール電源システムのための装置は、接続ポートのセットを有するアクセス面を有するキャビネットを含む。キャビネットはモジュールを収容するように構成され、モジュールは電解モジュール、燃料電池モジュール、水素発電機モジュール、またはコントローラモジュールを含み得る。接続ポートセットはモジュールと通信可能である。
【０００７】
更に別の実施形態では、モジュール電源システムの装置は、水素貯蔵モジュールと一体化し、水・水素貯蔵モジュールを提供する水貯蔵モジュールを含む。水・水素貯蔵モジュールは接続ポートを有し、それによりモジュール電源システムとの連通関係が促進される。
【０００８】
更に別の実施形態では、モジュール電源システムを維持する方法が開示される。第一モジュールの接続ポートセットの接続をモジュール電源システムから切り離し、第一モジュールが取り外される。第一モジュールを同様の種類の第二モジュールと交換し、第二モジュールの接続ポートセットをモジュール電源システムに接続する。
【０００９】
更に別の実施形態では、モジュール電源システムをアップグレードする方法が開示される。第一モジュールの接続ポートセットの接続をモジュール電源システムから切り離し、第二モジュールが第一および第二モジュールの接続ポートセットをモジュール電源システムに接続することにより追加される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、各種動作モジュールによって定義される柔軟な電源システムにおけるモジュール電源を供給するための方法と装置を提供するものである。
【００１１】
図１は、再生電気化学セルモジュール電源システム（ＭＰＳ）１００の好適な実施形態であり、電解モジュール（ＥＬＭ）２００、電源モジュール（ＰＷＭ）３００、水貯蔵モジュール（ＷＳＭ）４００、水素貯蔵モジュール（ＨＳＭ）５００、コントローラモジュール（ＣＴＭ）６００を有する。ＣＴＭ６００は、コミュニケーションバス１１０とローカルコントローラ（ＬＣＣ）２１０、３１０、４１０、５１０を介して、各電源システムモジュール２００、３００、４００、５００と、通信可能である。電源システムモジュール２００、３００、４００、５００は、下記に詳細に説明するとおり、配管網１２０を介して互いに連通関係にある。配管網１２０の連通関係では、水素を双方向に連通させてもよく、それによりＭＰＳ筐体１３０の範囲内の空間をより効果的に使用できる。実施形態では、ＰＷＭ３００には、燃料電池等の水素から電気を生成する技術、あるいは発電機（例えば内燃機関、水力、風力、太陽光などにより駆動される）が組み込まれている。ここに説明するようにＰＷＭ３００が燃料電池として構成されている場合には、燃料電池モジュール（ＦＣＭ）３００とも称されてもよい。
【００１２】
ここで図２〜３を参照して、ＥＬＭ２００とＰＷＭ３００の実施形態に採用されているエネルギー変換電気化学セルについて述べる。水素、酸素、および水を用いたプロトン交換膜電気化学セルを備えた電気化学電源システムに関する実施形態が、下記に開示されるが、他のタイプの、リン酸等を含むがそれに限定されない電気化学セルおよび／または電解質を使用してもよい。水素、臭素、酸素、大気、塩素、ヨウ素を含むがそれに限定されない各種反応物を使用することも可能である。異なる反応物および／または異なる電解質を適用することにより、特定のタイプの電気化学セルに関して一般に理解されているように、その流れや反応は、適宜変化する。電気化学セルは下記に説明するとおり、電解セルまたは燃料電池として構成されてもよい。
【００１３】
ここで図２を参照すると、陽極供給電解セル７０２として構成された電気化学セルが、酸素極（陽極）７１０と水素極（陰極）７１５との間に配置されたプロトン交換膜（ＰＥＭ）７０５を有する断面図に描かれている。陽極供給電解セル７０２は、一つまたはそれ以上のスタック（stack）で形成され、ＥＬＭ２００の実施形態に採用される電解装置７００を形成してもよい。電解セル７０２は、水素発生装置として機能し、プロセス用水７２０を電気化学的に分解して水素ガス７２５と酸素ガス７３０を生成する。プロセス用水７２０は、陽極７１０において電解セル７０２に供給され、酸素ガス７３０、電子、および水素イオン（プロトン）７３５を形成する。化学反応は、陽極７１０に接続された電源７４０の正端子と、陰極７１５に接続された電源７４０の負端子と、によって促進される。電源７４０は、ＥＬＭ２００の内部にあっても外部にあってもよく、またバッテリを有していても外部電源に接続されていてもよい。酸素ガス７３０と水の第一部分７４５は、電解セル７０２から排出される一方、プロトン７３５と水の第二部分７５０はＰＥＭ７０５を越えて陰極７１５へ移動する。陰極７１５では、水素ガス７２５が除去され、通常はガス排気ラインへと送られる（図１に図示のとおり）。除去された水素ガス７２５は、その他無数の用途に適用することが可能である。水の第二部分７５０もまた陰極７１５から除去される。
【００１４】
ＥＬＭ２００は、個々の電解セル７０２をスタック状に配置し、スタック構造（stack structure）の中に形成された入力および出力導管を介して、セル間をプロセス用水７２０が流れるように導いてもよい。スタック状の電解セル７０２は、連続して配置されており、それぞれのセル７０２が陰極７１５と陽極７１０の間に配置されたプロトン交換膜７０５によって定義される膜電極接合体（ＭＥＡ）を有する。陰極７１５、または陽極７１０、もしくはその両方がプロトン交換膜７０５へのガス拡散を促進するガス拡散電極であってもよい。各膜電極接合体は、膜電極接合体に隣接する流場（flow field）と連通関係にあり、各電解セル７０２内の流体の移動と膜の水和化を促進する構成により定義される。
【００１５】
電解セル７０２の陰極側７１５から排出された水７５０は、水素ガスと伴に運ばれるが、層分離機２１５（図１参照）に供給され、水７５０から水素ガス７２５を分離させてもよい。それによって、水素ガスの発生量が増大し、電解セル７０２全体としての効率の向上に繋がる。除去された水素ガス７２５は、乾燥機２２０に供給され微量の水分を取り除いてもよく、シリンダ、水槽、または同様の格納容器であるＨＳＭ５００に供給されてもよく、または直接燃料として使用されるように、例えばＦＣＭ３００（図１参照）に供給されてもよい。
【００１６】
図２に示される構成と同じ構成を使用する別のタイプの水電解セル（図示せず）は、陰極供給セルである。陰極供給セルにおいて、プロセス用水は水素極側から供給される。水の一部分は膜を越えて陰極から陽極へと移動する。陽極と陰極を接続する電源により、水素イオンと酸素ガスを生成する化学反応が促進される。過剰なプロセス用水は膜を通過することなく電解セルの陰極側から除去される。
【００１７】
典型的な燃料電池システム８００（図１に図示）もまた、図２に電解セルとして図示される図２の電気化学セルと同じ、通常のＭＥＡ構成を使用している。燃料電池システム８００の構成において、水素ガス７２５は、水素極７１５（燃料電池システム８００における陽極）に採り入れられ、その一方、酸素７３０または大気等の酸素を含むガスは酸素極７１０（燃料電池システム８００における陰極）に採り入れられる。燃料電池を駆動するための水素ガスは、純水素源、炭化水素、メタノール、図２を参照し上記に説明したような電解セル７０２、または燃料電池の駆動に適する純度の水素を供給するその他の任意の水素源、から発生させることができる。水素ガス７２５は、陽極７１５において電気化学的に反応し、プロトン７３５と電子を生成し、電子は電気的に接続された外部負荷を介して陽極から流れ、プロトン７３５がプロトン交換膜７０５を超えて陰極７１０へと移動する。陰極７１０において、プロトンと電子が酸素７３０と反応し、生成水７５０を生成する。
【００１８】
燃料電池システム８００において、図２のＭＥＡは燃料電池８０２として構成されてもよく、図３を参照するとよく分かるように、スタック構造に組み込まれていてもよい。一般的に、燃料電池システム８００は、一つまたはそれ以上でスタック状に配置された個別の燃料電池８０２を有し、スタック構造内に形成された入力および出力導管を介して、セル間を動作流体が流れるように導かれる。燃料電池８０２はプロトン交換膜（ＰＥＭ）８０５によって定義されるＭＥＡを備え、ＰＥＭ８０５は、ＰＥＭ８０５の対向する面に配置された第一電極（陽極）８１０と第二電極（陰極）８１５とを有する。陽極８１０と陰極８１５の面と隣接し、かつ境を接する領域によって、流場８２０と８２５がそれぞれ定義される。
【００１９】
ＭＥＡの陽極側において、流場支持部材８３０が陽極８１０に隣接して配置され、それにより、ＰＥＭ８０５の水和および／またはＰＥＭ８０５への流体の移動が促進されることもある。流場支持部材８３０は、フレーム８３５とセル隔離板８４０によって流場８２０内に保持されている。フレーム８３５とセル隔離板８４０の間に、ガスケット８４５が任意に配置され、それにより流場８２０が効果的に密封される。
【００２０】
ＭＥＡの陰極側において、流場支持部材８５０が陰極８１５に隣接して配置され、それによりＰＥＭ８０５の水和および／またはＰＥＭ８０５への流体の移動が更に促進されることもある。陰極側も、フレーム８５５、セル隔離板８６０、およびガスケット８６５から成る同様の配置を有する。圧力パッド８７０は、流場支持部材８５０とセル隔離板８６０との間に配置されていてもよい。圧力パッド８７０は、膜８０５の片方に位置していても、または両方に位置していてもよく、また、流場支持部材８３０、８５０の片方または両方の代わりに、流場８２０、８２５内の片方に位置していても、または両方に位置していてもよい。一つ以上の圧力板８７５を圧力パッド８７０に隣接して任意に配置し、それにより圧力パッド８７０に加わる圧力を分散し、セル内環境の圧力を上昇させてもよい。流場支持部材８５０と圧力パッド８７０（任意の圧力板８７５も同様）は、フレーム８５５とセル隔離板８６０によって流場８２５内に保持されている。上述したように、フレーム８５５とセル隔離板８６０との間にガスケット８６５が任意に配置され、それにより流場８２５が効果的に密封される。燃料電池８０２の構成部品、特にフレーム８３５、８５５、セル隔離板８４０、８６０、およびガスケット８４５、８６５は、燃料電池８０２内の流体の流通を促進するために適切な集合体またはその他導管によって形成される。
【００２１】
燃料電池８０２は、図示のとおり“ex-situ”システムとして駆動されても、または“in-situ”システムとして駆動されてもよい。“ex-situ”システムにおいて、圧力パッド８７０は、流場８２５と圧力パッド８７０の間に配置された圧力パッド隔離板８８０によって、燃料電池８０２の化学的現象から隔離されている。圧力パッド隔離板８８０は、圧力パッド８７０とＭＥＡ間の流体の流通を効果的に防止する。“in-situ”システムにおいて、圧力パッド８７０は、好ましくはセル環境に適合した材料から製造され、また、燃料電池８０２は圧力パッド隔離板８８０なしで運転され、それにより圧力パッド８７０と例えば流場８２５の水素環境との連通関係が維持される。
【００２２】
ここで図４を参照すると、各種モジュール２００、３００、４００、５００、および６００（図１に図示）、特にＥＬＭ２００とＰＷＭ３００は、それぞれキャビネット９００内に配置されてもよい。キャビネット９００は、傾斜面または凹面９０５を有し、その上にインタフェースポート（複数の接続ポートの集まりまたは接続ポートセット）９１０が配置されてもよく、それによりモジュール間の流体の流通と電気的（電力と通信）接続が促進され、またオペレータが制御信号を介してモジュールを運用し、監視することもできる。それぞれのキャビネット９００内の各モジュールは、次に筐体、棚または支持材９５０内に入れられるが、図５を参照するとよく分かるように、筐体を配置するとＭＰＳ１００が耐候性となり、棚または支持材を配置すると支持されるＭＰＳ１００がコンパクトになり、少なくとも一方向、例えば正面または上部等から容易にアクセスできるようになり、メンテナンスと監視が容易になる。ＭＰＳ１００の筐体９５０内の空間を有効に使用するために、変則的な形を持つ典型的な水素貯蔵容器を収容するよう構成された水貯蔵モジュール４００は、水素貯蔵モジュール５００と一体化されてもよい。当該の一体化された配置については図９に図示され、下記に説明する。更に、水貯蔵モジュール４００は調整可能、格納可能または伸縮可能に構成されてもよく、それによってＷＳＭ４００が水量の変化に対応することが可能になる。水量は、気温の変化により水が凍結したり融解したりした場合、ＦＣＭ３００から水貯蔵モジュール４００に注水する場合、または、水貯蔵モジュール４００からＥＬＭ２００へ排水する場合、などに変化する。当該の調整可能、格納可能、または伸縮可能なＷＳＭ４００は図１７〜１９に図示され、下記に説明する。
【００２３】
ここで図５を参照すると、ＭＰＳ１００の実施形態が図示されており、ＭＰＳ１００は、キャビネット９００内のＥＬＭ２００と、キャビネット９００内のＦＣＭ３００と、キャビネット９００内のコントローラ６００を有し、各キャビネット９００は、傾斜面９０５を有し、接続の際に正面と上部の両方からアクセスできるようになっている。好適な実施形態では、傾斜面９０５は、エッジ９０６を有し、エッジ９０６は、筐体９５０が配向されている地面に対して水平配向されている。しかし、エッジ９０６は、図７を参照して下記に述べるとおり、水平以外の方向に配向していてもよい。図示のとおり、ＷＳＭ４００とＨＳＭ５００は、ＭＰＳ１００内において、図９を参照して下記に述べるような方法で、一体化されて配置されている。あるいは、ＷＳＭ４００とＨＳＭ５００は、ここに述べたようにキャビネット９００内に構成されて設置されてもよい。各キャビネット９００は、ローラまたはトラック等９６０の上に配置されるスライド式引出し９５５上に配置されてもよく、それにより出し入れが容易になる。ＭＰＳ１００は、収容されるモジュールを一式にするのが好ましいが、モジュールの構成部品の大きさや定格によって、モジュールの内いくつかを筐体９５０の外部に配置する必要がある場合がある。どちらの場合の配置でも、ＭＰＳ１００によれば、必要に応じて「プラグイン」式のモジュールを単に追加するだけでシステム容量の拡大が可能である、という柔軟性をオペレータに与える。例えば、システム容量の拡大は、ＰＷＭ３００を直列に追加して出力電圧を拡大することにより、または、ＰＷＭ３００を並列に追加して出力電流を拡大することにより実現され、いずれの場合も出力電力は拡大する。モジュールのキャビネット９００は、個別に取り外し、保守点検やアップグレード等を行い、その後システムに戻し入れることができる。
【００２４】
ＭＰＳ１００の一般的な働きとしては、ＷＳＭ４００からＥＬＭ２００に水を送り出し、そこで水が電解されて水素および酸素ガスを生成する。水素ガスは、ＥＬＭ２００からＨＳＭ５００へと送られ、そこから定期的に取り出されてＦＣＭ３００へと送られる。ＦＣＭ３００にて受け取られた水素ガスは、酸素と反応し、電子と水を生成する。接続された負荷（図示せず）を介して電子が流れるよう導くことによってＭＰＳ１００から電力が分配される。過剰な水分は、ＷＳＭ４００へと戻される。ＭＰＳ１００の運用、管理と電力の分配は、コントローラ６００とプログラムソフトウェアによって制御される。
【００２５】
図５に示される好適なＭＰＳ１００は、電気通信アプリケーションにおける非常用電源を供給するために使用されてもよく、その寸法としては、およそ高さ１．２メートル（ｍ）、幅０．７４ｍ、奥行き０．８１ｍである。この構成によれば、ＥＬＭ２００、ＰＷＭ３００、およびコントローラ６００は、モジュール２００、３００、６００を支持し、アクセスを可能にする筐体９５０内のスライド式引出し９５５上に配置される。筐体９５０内の第二のコンパートメントは、ＨＳＭ５００（例えば２つの貯蔵用シリンダ）のための空間を提供する。仕切り壁９６５によりモジュール２００、３００、６００がＨＳＭ５００から分離され、コントローラ６００の電子機器回路からＨＳＭ５００を隔離する。筐体９５０に嵌め込まれるために、各モジュール２００、３００、６００の外寸は高さ０．３５ｍ、幅０．３０ｍ、奥行き０．６７ｍとなっている。この好適なシステムは、わずか１キロワット時（ｋＷ−ｈｒ）の電力を提供することを目的としているので、ＥＬＭ２００で必要とされる水素を生成するためには、層分離機２１５に貯蔵されている水で十分であるため、ＷＳＭ４００を分離させる必要がない。ＥＬＭ２００またはＦＣＭ３００の運転中に失われた水の補充は、外部水源（図示せず）からＥＬＭ２００のキャビネット９００の傾斜面９０５上のポート９１０への配管を介して給水源に補給することで実現される。
【００２６】
ＭＰＳ１００のモジュール２００、３００、６００のキャビネット９００上の傾斜面９０５により、接続ポート９１０への二方向からのアクセスが可能となり、接続ポート９１０と筐体９５０の内壁との間の隙間次第では、一つのモジュールの傾斜面９０５と次のモジュールとの間を接続することが可能になる。正面からの各種モジュールの相互接続が可能になれば、棚に取付けられてからのモジュールの接続性が向上する。側面、上部、または、下部からモジュールを相互接続する必要がないため、メンテナンスが容易になり、システムのダウンタイムが減少する。
【００２７】
筐体９５０内のＭＰＳ１００の別の実施形態が、図６と図７に図示されている。図６は好適な筐体９５０を図示し、筐体９５０は、下部コンパートメント９７０と上部コンパートメント９７５を有する。下部コンパートメント９７０は、モジュール２００、３００、４００、５００、および６００の棚であり、図９を参照して下記に説明するとおり、ＷＳＭ４００とＨＳＭ５００は、一体化されて配置されている。上部コンパートメント９７５は、補助電源装置、入力／出力ポート、および顧客の操作用機器（図示せず）のための空間を提供する。
【００２８】
筐体９５０の代替案が図７に図示されており、筐体９５０は、モジュール２００、３００、４００、および５００を収容するための第一下部コンパートメント９８０および第二下部コンパートメント９８５と、コントローラ６００を収容するための上部コンパートメント９７５を有する。なお、モジュール２００と３００の実施形態は、キャビネット９００に収容されてもよい。ここで、キャビネット９００は、筐体９５０が配向されている地面に対して垂直配向された傾斜面９０５に、エッジ９０６を有する。これにより、各モジュールのインタフェースポート９１０に対して正面および上部から（引出しを引き出した状態で）アクセスすることができる。上部コンパートメント９７５と、下部コンパートメントの補助モジュール６５０の部分もまた、補助電源装置、入力／出力ポート、顧客の操作用機器（図示せず）のための空間を提供する。垂直エッジ９０６の一方の面は、傾斜面９０５であって、第二面９０７を定義する。第二面９０７自体は、傾斜していても傾斜していなくてもよい。傾斜面９０５と第二面９０７が接合される角度は任意であり、インタフェースポート９１０の接続が可能であればよい。傾斜面９０５と第二面９０７の二つの面のみが図示されているが、その数は任意であり、隣接して位置する面同士であれば任意の組み合わせで接合されてよいものと認識されるべきである。
【００２９】
ここで図８を参照すると、好適なモジュール１０００が図示されており、モジュール１０００は、キャビネット９００と内部構成部品を有し、それが纏めて１１００として図示されている。モジュール１０００は、ＥＬＭ２００，ＰＷＭ３００、ＷＳＭ４００、ＨＳＭ５００、またはそれらを組み合わせたもの、例えば図９を参照して下記に説明するように、一体型の水・水素貯蔵モジュール等でもよい。図１と５〜７に図示されるように、モジュールの組み合わせは電気化学電源システムにおいて使用されるよう構成されてＭＰＳ１００として使用されてもよく、図１に図示され、上記において詳細に説明したとおり、各モジュール１０００は、互いに通信可能であるものとする。モジュール１０００がＥＬＭ２００として機能する好適な実施形態において、ブロック１１１０は水槽と層分離機２１５を、ブロック１１２０は電解装置７００を、ブロック１１３０は電源７４０を、ブロック１１４０は圧力調整器２２５を、ブロック１１５０はフィルタまたは乾燥機２２０を、格子１１６０は換気扇２３０の通風孔を、示してもよい。図１に全体が図示されているＥＬＭ２００のその他の構成部品もまたモジュール１０００のキャビネット９００内に含まれているかもしれないが、図８においては見ることができない。モジュール１０００がＦＣＭ３００として機能する好適な実施形態においては、ブロック１１１０は、ブリッジ電源装置３１５を、ブロック１１２０は燃料電池システム８００を、ブロック１１３０は電源３２０を、ブロック１１４０は層分離機３２５を、ブロック１１５０はローカルコントローラ３１０を、格子１１６０は換気扇３３０の通風孔を、示してもよい。図１に全体が図示されているＦＣＭ３００のその他の構成部品もまたモジュール１０００のキャビネット９００内に含まれているかもしれないが、図８においては見ることができない。ＷＳＭ４００やＨＳＭ５００等のその他モジュールが、モジュールの特定の機能に関するシステム構成部品として示される各種内部構成部品１１００と共に、モジュール１０００のキャビネット９００内に収容されていてもよい。一般的に、キャビネット９００は、多面体構造を形成するよう配置されたパネルによって定義される筐体である。パネルは上面９１５、下面９２０、左側９２５、右側（内部構成部品を示すために省略）、背面（図示せず）、傾斜面９０５、そして第二面９０７を含む外面を定義する。傾斜面９０５と第二面９０７は、エッジ９０６によって線引きされ、傾斜面９０５または第二面９０７、あるいはその両方が、上面９１５または下面９２０に対して傾斜している。実施形態において、各面の一部分は隣接して位置する面に対して直角をなしている。実施形態において、傾斜面９０５上にインタフェースポート（図８には図示されていないが図４に９１０として図示）が配置され、それによりモジュール１０００とその他モジュールとの相互関係が促進され、モジュール１０００の運用管理が容易になる。インタフェースポート９１０は、換気扇２３０、３３０（図１参照）、および９３０（図４参照）、流体接続ポート１４０（図１参照）、および９３５（図４参照）、電気コネクション１４５（図１参照）、および９４０（図４参照）、一般的にコミュニケーションバス１１０（図１参照）、および９４５（図４参照）として図示される通信配線用ポート、などを含んでいてもよいがそれに限定されないものとする。
【００３０】
実施形態では、傾斜面９０５と第二面９０７はエッジ９０６を有する一枚のシートから形成されても、または、別々のシートから形成され、キャビネット９００の枠組構造に固定されていてもよい。傾斜面９０５は第二面９０７からシータの角度をもって傾斜し、それによって図４、５、６、および８に図示されるように水平エッジ９０６を、または図７に図示されるように垂直エッジ９０６を、定義してもよい。角度シータは任意の角度でよく、キャビネット９００が組み込まれる筐体９５０の内面とインタフェースポート９１０の間に充分な隙間が設けられ、インタフェースポート９１０との接続が可能であればよい。モジュール１０００の具体的な寸法は、上記に述べたとおり、モジュール１０００が採用される筐体９５０の大きさと、モジュール１０００の発電量次第である。
【００３１】
ここで図９を参照すると、好適な水・水素貯蔵モジュール（ＷＨＳＭ）１２００が、ＷＳＭ４００とＨＳＭ５００が一体配置されたものとして図示されている。ＷＨＳＭ１２００はＭＰＳ１００内で使用されてもよい。ＷＳＭ４００はＥＬＭ２００の水源として機能し、その一方で、ＨＳＭ５００は、図示されるように６個の水素貯蔵容器１２１０を有し（理解しやすいように、一つの容器１２１０のみが下記に説明される水槽１２２０内に点線で示されている）、生成された水素をＥＬＭ２００から受け取り、続いて水素をＦＣＭ３００に送り出す。
【００３２】
実施形態では、ＷＳＭ４００は水槽１２２０を有し、その内部にポケット１２３０と、ポケット１２３０の開口部に配置された保持接続部材１２４０を有する。ポケット１２３０は水素貯蔵容器１２１０（または複数の水素貯蔵容器１２１０）を収容し、保持し、その形状と大きさが水素貯蔵容器１２１０のそれと略一致するよう構成され、寸法決めされている。実施形態では、水素貯蔵容器１２１０は円筒状の形状であり、その一端に接続ポート１２５０を有し、ＥＬＭ２００とＦＣＭ３００の双方との通信を促進している。水はその容器と同じ形状をとることから、ＷＳＭ４００の実施形態はポケット１２３０を定義する内壁と同じく構成される。それにより、ポケット１２３０の内壁が水素貯蔵容器１２１０の外壁と一致するように、水素貯蔵容器１２１０を収容できる。
【００３３】
ポケット１２３０の開口部に配置される保持部材１２４０は、ポケット１２３０内に水素貯蔵容器１２１０を保持し、オペレータの不在時に、水素貯蔵容器１２１０が不注意によりポケット１２３０から外れるのを防ぐ。実施形態では、保持部材１２４０は、ポケット１２３０の開口部を覆うように取付けられる部材（例えばプレート）を有し、接続ポート１２５０とＥＬＭ２００とＦＣＭ３００との接続を容易にするため、切欠部またはその他の開口を有する。他の好適な実施形態では、保持部材１２４０はポケット１２３０の開口部に取付けられたクリップ（図示せず）を有していてもよく、水素貯蔵容器１２１０を係止し、オペレータの不在時に、それらが外れるのを防ぐ。
【００３４】
ＷＨＳＭ１２００によれば、水素貯蔵容器１２１０の円筒形状のために、筐体９５０内において使用されないままになっていたかもしれない空間を使用することにより、ＭＰＳ１００の筐体９５０内の限られた空間を有効に使用することができる。液体（例えば水）はその容器と同じ形状をとることから、容器の一つの面を不規則的な形状の物体と、および、その対向する面を規則的な形状の物体または別の不規則的な形状の物体のどちらかと一致するように構成することによって、使用されないままになっていたかもしれない空間を有効に使用することができる。図９に図示される好適なＷＨＳＭ１２００の実施形態によると、水槽１２２０のポケット１２３０内に水素貯蔵容器１２１０を保持することにより、更に、水素貯蔵容器１２１０に衝撃吸収能が与えられ、それによりＭＰＳ１００に衝撃が加わった際に水素を守ることができる。
【００３５】
ここで図１０を参照すると、図１において図示されるＭＰＳ１００の配管網１２０の一部分により、ＥＬＭ２００、ＷＨＳＭ１２００、およびＦＣＭ３００間の流体の流通が可能になる。配管網１２０によりＷＨＳＭ１２００への供給を高圧で行い、同じ配管を使用して大幅に低い圧力で排出を行うことが可能になる。実施形態では、ＷＨＳＭ１２００は、上記にて説明したように、水貯蔵漕１２２０に一体化された水素貯蔵容器１２１０を有する。または、図１０に図示されるように、ＷＨＳＭ１２００は独立型の円筒であってもよい。ＷＨＳＭ１２００の水素に加えられる圧力は、一般的に一平方インチあたり（ｐｓｉ）約２０，０００ポンドまでであり、用途によっては約１００ｐｓｉから約４００ｐｓｉが好ましいことも、約２，０００ｐｓｉから約１０，０００ｐｓｉが好ましいこともある。また、容器１２１０には水素を吸収し放出する金属水素化物が含まれていてもよい。
【００３６】
配管網１２０の各種配管は、ＥＬＭ２００からの供給配管１５０とＦＣＭ３００への排出配管１５２がノード１５４において互いに連通関係にあるように配置されてもよい。供給配管１５０は逆止め弁１５６を有し、それにより水素ガスのＥＬＭ２００への逆流を防ぐ。排出配管１５２は、排出作業中以外は閉じられている作動弁１５８を有する。実施形態では、供給作業中は作動弁１５８によりＥＬＭ２００とＦＣＭ３００との連通関係は妨げられ、作動弁１５８の入口側は供給圧力（例えば約２，０００ｐｓｉ）に曝されている。
【００３７】
ノード１５４とＨＳＭ５００との間の連通関係は、配管マニホールド１６０を介して維持されてもよい。配管マニホールド１６０は、入口配管１６２と出口配管１６４を有する。入口配管１６２と出口配管１６４は、図１０に図示されるように、互いに平行な構成になるように配置されてもよい。入口配管１６２は、供給作業中にノード１５４とＨＳＭ５００との間における水素の流れを可能にし（これによりＥＬＭ２００とＨＳＭ５００との間の流体の流通を可能にする）、ノード１５４への水素ガスの逆流を防ぐ逆止弁１６６を有する。出口配管１６４は、排出作業中にＨＳＭ５００とノード１５４との間における水素の流れを可能にし（これによりＨＳＭ５００とＦＣＭ３００との間の流体の流通を可能にする）、ＦＣＭ３００への水素ガスの流れを調整する（例えば降圧する）圧力調整弁１６８を有する。
【００３８】
ノード１５４は、入口配管１６２と出口配管１６４との間の、および、供給配管１５０と排出配管１５２との間の流体の流通を可能にし、水素ガスの流れが両方向に維持されるようにする。配管網１２０が組み込まれる電源システムの物理的な寸法によっては、ＥＬＭ２００、ＦＣＭ３００、およびＨＳＭ５００の間が著しく離れていることもある。よって、ノード１５４が、ＨＳＭ５００、ＦＣＭ３００、およびＥＬＭ２００の流体の流通にも影響を与えるような著しく長い配管や延長されたマニホールドを有することもある。
【００３９】
図１０に図示する実施形態では、配管網１２０によって、共用配管を使用して、ＭＰＳ１００の各種モジュール間の流体の流通、ＨＳＭ５００への高圧での供給、およびＨＳＭ５００からの低圧での調整された排出、が可能になる。そのため、ＨＳＭ５００への供給に使用される一本、ＨＳＭ５００からの排出に使用されるもう一本、というように、二本の個別の配管を維持する必要がない。一本の配管が供給作業と排出作業の両方に使用できることから、システムのメンテナンス間のダウンタイムが減少する。さらに、共用配管システムにおいて使用される配管の数が少なくなることから、空間とコストを大幅に節約することができる。
【００４０】
あるいは、図１１を参照すると、ＷＨＳＭ１２００、ＦＣＭ３００、およびＥＬＭ２００間の通信が、ＷＨＳＭ１２００とＦＣＭ３００間に延びる第一配管１２１と、ＷＨＳＭ１２００とＥＬＭ２００間に延びる第二配管１２２とを介して維持可能になっている。第三配管１２３がＷＨＳＭ１２００と第一および第二配管１２１、１２２とを接続してもよいし、または第一および第二配管１２１、１２２は別々にＷＨＳＭ１２００に接続されてもよい。実施形態では、第一配管１２１は低圧水素ガスを運搬し、第二および第三（存在する場合）配管１２２、１２３は高圧水素ガスを運搬する。
【００４１】
ここで図１２〜１６を参照すると、モジュールキャビネット９００の好適な代替実施形態が参照番号１３００、１４００、および１５００として示されている。キャビネット１３００、１４００、および１５００は（代替キャビネットと総称する）は、ＥＬＭ２００、ＦＣＭ３００、コントローラモジュール６００等であってもよい。
【００４２】
図１２において、代替モジュールキャビネット１３００は面１３０５を有し、面１３０５はそれに対向して位置する背面パネル１３１０と平行の平面関係になるよう配置される。面１３０５は凹部１３１５を有し、そこに流体接続ポート９３５、電気コネクタ９４０、および通信配線用ポート９４５が配置されている。凹部１３１５の凹みは、筐体９５０の隣接する面に妨害されることなく、ポート９３５、９４５およびコネクタ９４０への接続を可能にするために充分な程度であるものとする。さらに凹部１３１５は、接続ポート９３５、電気コネクタ９４０、および／または通信配線用ポート９４５と、隣接して位置するキャビネット（図６に隣接して位置するキャビネット９００として全体を図示）の適宜対応するポートおよび／またはコネクタとの間で、通信機器（例えば、配線、配線用ハーネス、配管、チューブ等を含む接続用ハードウェア）（図示せず）の収容および拡張を容易にするように寸法決めされ、構成されている。換気扇９３０は、図示のとおり面１３０５に配置されていても、または凹部１３１５内に配置されていてもよい。
【００４３】
図１３において、代替モジュールキャビネット１４００は平行配向された凹部（チャネル）１４１５と垂直配向された凹部（チャネル）１４２０を有する面１４０５を有し、それにより、流体接続ポート９３５、電気コネクタ９４０、および通信配線用ポート９４５と、キャビネット１４００の上もしくは横に配置される、隣接して位置するキャビネット（図５と６に隣接して位置するキャビネット９００として全体を図示）の対応するポートおよび／またはコネクタとの間の接続が容易になる。凹部１４１５、１４２０は、ポート９３５、９４５およびコネクタ９４０との接続が妨害されることなく可能である程度に寸法決めされている。図１２のキャビネット１３００に関して、換気扇９３０は図示のとおり面１４０５に配置されていても、または水平配向された凹部１４１５または垂直配向された凹部１４２０内に配置されていてもよい。
【００４４】
図１４から１６において、代替モジュールキャビネット１５００は、背面１５１０と平行に配置された面１５０５を有するが、図４を参照して上記に説明したとおり、傾斜面９０５を有していてもよい。上面１５１５はプラグ収容ポート１５２０（例えばソケットのような穴の集まり）を有し、下面１５２５はプロング１５３０を有する。プロング１５３０とプラグ収容ポート１５２０は、それぞれモジュールを別のモジュールに接続するために使用され得る第一、第二コネクタの例であるが、それに限定されないものとする。図１６に図示されるように、第一モジュールキャビネット１５０１のプロング１５３０は、隣接して位置する第二モジュールキャビネット１５０２のプラグ収容ポート１５２０に収容されてもよく、それによりモジュールキャビネット間（隣接して位置するキャビネット９００として図５に全体を図示）の電気的接続および／または流体の流通の維持が可能になる。必要に応じて、またはＭＰＳ１００の出力要求の変化に応じて、追加モジュールキャビネット１５００を採用してもよい。例えば本来の出力電力要求が１キロワット時であったＭＰＳ１００に、キャビネット１５００を有する第二ＥＬＭ２００をキャビネット１５００を有する第一ＥＬＭ２００にプラグイン式に接続することにより、また、キャビネット１５００を有する第二ＦＣＭ３００をキャビネット１５００を有する第一ＦＣＭ３００にプラグイン式に接続することにより、２キロワット時のＭＰＳ１００にアップグレードすることができる。プラグ収容ポート１５２０とプロング１５３０は、不使用時には封止されている。流体接続ポート９３５、電気コネクタ９４０、通信配線用ポート９４５および／または換気扇９３０は各モジュールキャビネット１５００の面１５０５に配置されてもよい。
【００４５】
ここで図１７と１８を参照すると、ＭＰＳ１００のＷＳＭ４００の代替実施形態が伸縮水貯蔵モジュール（ＥＷＳＭ）１６００として図示されている。ＭＰＳ１００に空間的制約が課せられていることに対応して、ＥＷＳＭ１６００は水量の変化に対応してその容量を変化させられる構成を有し、それにより筐体９５０内の空間をより有効に使用することができる。詳細には、ＥＷＳＭ１６００は、給水に伴い伸張し、排水に伴い収縮するよう構成されている。更に、ＥＬＭ２００に供給される、またはＦＣＭ３００から供給される水の凍結または溶解をもたらす各種環境条件の下、ＥＷＳＭ１６００は水の凍結による膨張と水の溶解による収縮を補正するので、筐体９５０内の空間を柔軟に使用することができる。また、ＥＷＳＭ１６００は、その中に一体化された水素貯蔵モジュール（図示せず）を有していてもよい。
【００４６】
ＥＷＳＭ１６００は、ＭＰＳ１００の筐体９５０への取付けが容易になるように、多面体の形状を有してもよい。またＥＷＳＭ１６００は、一方側１６０６が開口である第一容器１６０５と、一方側１６１１が開口である第二容器１６１０とを有していてもよく、第二容器１６１０は、各容器１６０５、１６１０の開口側が互いに係合することによって室内１６１２を定義するように、第一容器１６０５に配置されてもよい。そして折り畳み容器１６１５が、容器１６０５、１６１０の室内１６１２内において、各容器１６０５、１６１０の係合された開口側の間に配置されてもよい。実施形態では、第二容器１６１０は、第一容器１６０５の開口に収容可能であり、第一容器１６０５から伸縮可能である。容器１６０５、１６１０は、第二容器１６１０が第一容器１６０５内に保持されるように、互いにばね付勢されていてもよい。ばね（またはその他適宜の付勢装置）１６２０は、第二容器１６１０の開口側と、開口側の反対側との片方または両方に配置され、それにより第二容器１６１０を第一容器１６０５に、ばねにより装着してもよい。第二容器１６１０の開口側に近接してばねアンカー１６３０が配置され、ばね１６２０を受け、容器１６０５、１６１０に対するばねの付勢を促進してもよい。第二容器１６１０の、第一容器１６０５内および外への摺動は、各容器１６０５、１６１０の係合面の中間にころ軸受１６２５を配置することにより促進されてもよい。また、その摺動により、筐体９５０において当該伸張を収容可能な面積に対応した寸法だけ、ＥＷＳＭ１６００の伸張が可能になる。
【００４７】
実施形態では、折り畳み容器１６１５が、ＥＬＭ２００に排水し、ＦＣＭ３００から注水されるように配置され、寸法決めされている。折り畳み容器１６１５は弾力性のある材料で製造されており、水の略満水時に、容器１６０５、１６１０が略完全に伸張されている場合、ＥＷＳＭ１６００によって定義される内部形状に近似するよう容器を定義するよう形成される。折り畳み容器１６００が製造される素材は、折り畳み容器１６００が収容する水をＭＰＳ１００が生成する際の圧力下で屈曲するものであれば、任意の素材で構わない。
【００４８】
ＥＷＳＭ１６００の運転は、水量の変化に伴う折り畳み容器１６１５の伸張または収縮によって影響を受ける。水がＦＣＭ３００で生成されると、ＦＣＭ３００から排水される際の圧力によって、折り畳み容器１６１５が屈曲し伸張して水を収容する。折り畳み容器１６１５が伸張すると、第二容器１６１０は、第一容器１６０５から離れるよう付勢される。同様に、水が折り畳み容器１６１５から排水されＥＬＭ２００に送られると、折り畳み容器１６１５内に陰圧が生じ、それにより折り畳み容器１６１５が収縮する。折り畳み容器１６１５が収縮すると、ばね１６２０により第二容器１６１０が第一容器１６０５の開口内に戻るよう付勢される。
【００４９】
または、ここで図１９を参照すると、代替ＥＷＳＭ１６５０は水素ガスと水の両方を収容するように構成されていてもよい。実施形態では、ＥＷＳＭ１６５０は、可動仕切り１６６５によって分割された水素貯蔵領域１６５５と水貯蔵領域１６６０を有する。可動仕切り１６６５は，ＥＷＳＭ１６５０の内壁に配置されたトラック１６７０に沿って、ＥＷＳＭ１６５０の対向する両端の間を移動可能である。ローラ１６７５は、矢印１６８０によって示されるＥＷＳＭ１６５０の長さ方向に沿って、可動仕切り１６６５の動きを促進する。可動仕切り１６６５は、ポート１６８５を介して水素ガスと水が供給、排出される結果として可動仕切り１６６５に加わる圧力の変化に伴って移動する。水素および水貯蔵領域１６５５、１６６０は折り畳み容器（図示されていないが、図１７、１８を参照のうえ上記において説明）を使用してもよく、または他の密封可能な装置であって、圧力の変化の影響で伸張および収縮可能な装置を使用してもよい。
【００５０】
例えばＥＷＳＭ１６００等のように、伸張可能な水貯蔵モジュールを有するＭＰＳ１００の実施形態では、環境条件における変動、特に凍結による水の膨張は補正され得る。たとえ凍結状態が発生しなくても、折り畳み容器１６１５の性質により、空気が全く、または最少量しか液相上に閉じ込まれないように折り畳み容器１６１５を「充填」することが可能である。更に、折り畳み容器１６１５がほとんど空の場合には、充填された容器と容易に交換することができる。
【００５１】
図１、４、５、および８を纏めて参照すると、ＭＰＳ１００の維持においてモジュール１０００を取り外し、交換するためには、取り外すモジュール（第一モジュール１０００）の接続ポートセット９１０の接続をＭＰＳ１００から切断し、第一モジュール１０００を取り外し、第一モジュール１０００を同様の種類の交換モジュール（第二モジュール１０００）と交換し、第二モジュール１０００の接続ポートセット９１０をＭＰＳ１００に接続すればよい。モジュール１０００は通常のメンテナンスのために、またはモジュール１０００の性能に関する理由から取り外され、交換されてもよい。第一および第二モジュール１０００は、電解モジュール２００、電源モジュール３０００（例えば水素燃料電池モジュールまたは水素発電機モジュール）、水貯蔵モジュール４００、水素貯蔵モジュール５００、水・水素貯蔵モジュール１２００、またはコントローラモジュール６００であってもよい。
【００５２】
または、ＭＰＳ１００の出力を増大させるようＭＰＳ１００のアップグレードを行うために、第一モジュール１０００の接続ポートセット９１０の接続をＭＰＳ１００から切断し、ＭＰＳ１００に第二モジュール１０００を追加し、第一および第二モジュール１０００の接続ポートセット９１０をＭＰＳ１０００に接続してもよい。第一および第二モジュール１０００は、上記に説明した内任意のタイプのモジュールでよい。
【００５３】
本発明の実施形態には、以下のうちいくつかの利点を有しているものがある：システムのアップグレードが可能；モジュールの後付けが可能；モジュール接続ポートへのアクセスが容易；コンパクトな水・水素貯蔵装置；水素貯蔵装置の有する衝撃吸収構造；水貯蔵モジュールが水温の変化に対して適応可能；高圧、低圧での水素の流通のためのコンパクトな配管網；高圧での供給と調整された圧力での排出が共に可能な水素貯蔵配管網。
【００５４】
本発明について好適な実施形態を参照して述べたが、当業者によって種々の変更が可能であり、構成要素を均等物によって代用することが、本発明の範囲内で可能である。更に、本発明の本質から逸脱しない範囲において、本発明から教示される特定な状況や材料に適合させるために、多数の変形が可能である。よって本発明は、本発明を実施するために最良のまたは唯一の形態として開示されている特定の実施形態に限られるものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲に含まれる全ての実施形態を含むものである。また、第一、第二等の単語は重要性の順位を示すものではなく、第一、第二等の単語は、一つの要素を他と区別するために使用するものである。更に、a、an等の単語は数量を限定するものではなく、参照する要素が少なくとも一つ存在するということを示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に従ったモジュール電源システムを示す模式図である。
【図２】図１のシステムで使用される陽極供給電解セルを示す模式図である。
【図３】図１のシステムで使用される燃料電池システムを示す模式図である。
【図４】図１のシステムで使用される好適なキャビネット内の好適なモジュールを示す斜視図である。
【図５】好適な筐体に配置された図１のシステムを示す図である。
【図６】図５の筐体の配置の代替案を示す図である。
【図７】図５の筐体の配置の別の代替案を示す図である。
【図８】図４と類似の好適なモジュール全体を示す図である。
【図９】図１のシステムで使用される一体型の水・水素貯蔵モュールを示す斜視図である。
【図１０】図１のシステムで使用される好適な配管網を示す模式図である。
【図１１】図１０の配管網の代替案を示す模式図である。
【図１２】図４のモジュールの代替案を示す斜視図である。
【図１３】図４のモジュールの代替案を示す斜視図である。
【図１４】プラグイン式の特徴を有する、図４のモジュールの代替案を示す斜視図である。
【図１５】プラグイン式の特徴を有する、図４のモジュールの代替案を示す斜視図である。
【図１６】図１４および１５で示すモジュールの代替案を接続する配置を示す図である。
【図１７】図１のシステムで使用される好適な伸縮水貯蔵モジュールを示す図である。
【図１８】図１７の伸縮水貯蔵モジュールを示す断面図である。
【図１９】図１のシステムで使用される可動仕切りを有する好適な水・水素貯蔵モジュールを示す断面図である。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月17日(2004.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール電源システムであって、
電解モジュールと制御信号の通信を行うよう適応された通信ポートを備える第一接続ポートセットを有する電解モジュールと、
第二接続ポートセットを有する電源モジュールと、
を備え、
第一接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電源モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
第二接続ポートセットは、給水源、水素貯蔵装置、および電解モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
電解モジュールおよび電源モジュールのうち少なくとも一つが、モジュール電源システムから個別に取り外せることを特徴とするモジュール電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
水貯蔵モジュールと水素貯蔵モジュールのうち少なくとも一つを更に備え、
第一接続ポートセットは、水貯蔵モジュール、水素貯蔵モジュール、および電源モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
第二接続ポートセットは、水貯蔵モジュール、水素貯蔵モジュール、および電解モジュールのうち少なくとも一つと通信可能であるよう適応され、
水貯蔵モジュールおよび水素貯蔵モジュールのうち少なくとも一つが、モジュール電源システムから個別に取り外せることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
電解および電源モジュールはそれぞれキャビネット内に配置され、第一および第二接続ポートセットが各キャビネットに配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、
キャビネットは、第一キャビネットの第一コネクタが第二キャビネットの第二コネクタに収容されるように、第一および第二コネクタを更に備え、
それにより、第一電解モジュールおよび第一電源モジュールの内少なくとも一つが、第一および第二コネクタを介して、第二電解モジュールおよび第二電源モジュールの内少なくとも一つと着脱可能に接続でき、それによりモジュール電源システムの出力を増大させることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項２に記載のシステムであって、
水素貯蔵モジュールと電解モジュールおよび電源モジュールのそれぞれとの間に配置される配管網を更に備え、配管網は電解モジュールから水素貯蔵モジュールへ、および水素貯蔵モジュールから電源モジュールへの水素ガスの流通を行うよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
電解モジュールおよび電源モジュールの内少なくとも一つを収容するよう適応され、側面から第一および第二接続ポートセットにアクセスできる、筐体、支持材および棚の内少なくとも一つを更に備えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
モジュール電源システムのための装置であって、
モジュール電源システムのモジュールを収容するように構成されたキャビネットを備え、キャビネットにはアクセス面と接続ポートセットが配置され、接続ポートセットはモジュールと制御信号の通信を行うよう適応された通信ポートを備え、
モジュールは電解モジュール、燃料電池モジュール、水素発電機モジュール、またはコントローラモジュールを備え、
接続ポートセットはモジュールと通信可能であることを特徴とするモジュール電源システムのための装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
キャビネットは多面体構造を形成するよう配置された複数のパネルを有し、
少なくとも一つのパネルが少なくとも他の一つのパネルに対して傾斜し、
アクセス面が傾斜したパネルと一体化し、
それにより、接続ポートセットは、二つ以上のモジュールの接続を可能にするよう、少なくとも二方向からアクセスできることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置であって、
キャビネットは多面体構造を形成するよう配置された複数のパネルを有し、
少なくとも一つのパネルが、キャビネットの一方から他方へと延びる凹型チャネルを有し、
アクセス面が凹型チャネルと一体化し、
それにより、一つのモジュールの接続ポートセットを他のモジュールに接続する接続用ハードウェアが、凹型チャネル内の少なくとも一部分に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置であって、
キャビネットは、第一キャビネットの第一コネクタが第二キャビネットの第二コネクタに収容されるように、第一および第二コネクタを更に備え、
それにより、第一電解モジュールおよび第一電源モジュールの内少なくとも一つが、第一および第二コネクタを介して、第二電解モジュールと第二電源モジュールの内少なくとも一つと着脱可能に接続でき、それによりモジュール電源システムの出力を増大させることを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2005523568.tif 000022