(57)【要約】【課題】高効率に電力を供給可能な移動発電システムを提供すること。【解決手段】移動発電システムは、例えば、自走式車両（移動体）１０と、自走式車両１０に搭載され、自走式車両１０の移動に伴って移動可能なコンテナ２０とを備える。コンテナ２０内には、ＬＰＧを貯蔵するＬＰＧ貯蔵部（燃料貯蔵部）１００と、ＬＰＧ貯蔵部１００のＬＰＧを燃料として電気を生成する燃料リサイクル型燃料電池（燃料リサイクル再生型燃料電池）２００と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部の燃料を用いて電気を生成する燃料リサイクル型燃料電池と、
前記燃料貯蔵部と、前記燃料リサイクル型燃料電池とを移動させる移動体と、
を備える移動発電システム。
【請求項２】
前記燃料リサイクル型燃料電池は、燃料リサイクル再生型燃料電池である請求項１に記載の移動発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体により移動可能なコンテナに発電設備が設置された移動発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
イベント会場や地震の被災地等、電力の確保が困難な屋外において電力を使用する場合や停電工事を行う場合等に、移動電源車が使用されることがある。移動電源車は、荷台にコンテナが搭載され、このコンテナの中に発電設備が設置されている。移動電源車の発電設備から供給される電力は、工事用機械、照明設備、冷暖房装置等の電気機器に用いられる。
【０００３】
特許文献１には、移動電源車のコンテナに設置される発電設備から生じる熱を加熱源として利用し、水を温水にする給湯設備を設けることが開示されている。また、発電設備として燃料電池を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０６５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、給湯設備により加熱された水の温度が所定の温度以上になると、加熱された水の熱は熱放出器によって外部へと放出されてしまう。また、熱放出器は、電動モータで駆動する冷却用電動ファンによって冷却されるため、加熱された水の熱を外部へ放出する際に電力を消費する。したがって、特許文献１に記載の従来技術では、発電設備から生じる熱により加熱された水の温度が所定の温度以上になった場合は、電力を消費して生成した熱を外部へ放出するため、発電に使用する燃料の利用効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の従来技術では、移動電源車のコンテナに給湯設備が設けられているため、電力の生成に伴って温水が生成されてしまう。そのため、電力のみを必要とし、温水を必要としない状況下では、電力の生成に伴って生成された温水が無駄になってしまっていた。
【０００７】
このように、特許文献１に記載の従来技術では、燃料により生成されたエネルギーが熱として無駄に放出されることになり、発電に使用する燃料の利用効率が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、高効率に電力を供給可能な移動発電システムを提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の移動発電システムは、燃料貯蔵部と、前記燃料貯蔵部の燃料を用いて電気を生成する燃料リサイクル型燃料電池と、前記燃料貯蔵部と、前記燃料リサイクル型燃料電池とを移動させる移動体と、を備える。
【００１０】
前記燃料リサイクル型燃料電池は、燃料リサイクル再生型燃料電池であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高効率に電力を供給可能なコンテナおよび移動発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における移動電源車の概略構成図である。
【図２】燃料リサイクル型燃料電池（燃料リサイクル再生型燃料電池）の概略構成図である。
【図３】第２の実施形態における移動発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における移動電源車１の概略構成図である。移動電源車（移動発電システム）１は、トラック等の自走式車両（移動体）１０と、自走式車両１０に搭載されたコンテナ２０とを有する。自走式車両１０は、荷台１０ａを有しており、荷台１０ａにコンテナ２０を積載することができる。そのため、自走式車両１０は、コンテナ２０を移動させることができる。
【００１５】
コンテナ２０は、その内部に、ＬＰＧ貯蔵部（燃料貯蔵部）１００と、燃料リサイクル型燃料電池２００と、電力供給部３００とを備える。ＬＰＧ貯蔵部１００は、例えば、ＬＰＧボンベであり、ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas：液化石油ガス）を貯蔵することができる。燃料リサイクル型燃料電池２００は、ＬＰＧ貯蔵部１００のＬＰＧを燃料として電気（電力）を生成することができる。
【００１６】
通常の燃料電池では、１段目の反応の排出物（Ｈ２やＣＯ）を燃焼し、１段目の反応熱に加え、その燃焼熱によって温水を生成している。
【００１７】
一方、燃料リサイクル型燃料電池は、１段目の反応の排出物（Ｈ２やＣＯ）を燃焼させずに、２段目の燃料とする。このような２段構成により、通常の燃料電池よりもＨ２やＣＯの燃焼量を少なくすることができる。また、Ｈ２やＣＯの燃焼量を少なくした分だけ発電量を増やすことができる。換言すれば、このような２段構成を有する燃料リサイクル型燃料電池は、燃料リサイクル型燃料電池から生じる熱の発生量を抑えて、その分、電気の生成量を増加させることができる。そのため、通常の燃料電池よりも高効率に電気を生成することができる。したがって、２段構成を有する燃料リサイクル型燃料電池は、単独の発電システムとして適している。
【００１８】
特に、燃料リサイクル型燃料電池のうちでも、燃料リサイクル再生型燃料電池（ＨＥＳＯ：特許第６０６１９６９号参照）は、１段目の反応の排出物（Ｈ２やＣＯ）からＨ２とＣＯを分離して２段目で反応させるため、発電効率を６５％ＬＨＶより大きくすることができる。ここで、燃料リサイクル再生型燃料電池とは、１段目の反応の排出物（アノードオフガス）から、Ｈ２およびＣＯを分離するとともに、Ｈ２ＯまたはＣＯ２、もしくはその両方を分離（除去）する燃料リサイクル型燃料電池のことである。したがって、燃料リサイクル再生型燃料電池は、ＬＰＧ貯蔵部１００のＬＰＧから高効率に電気を生成することができる。そのため、燃料リサイクル型燃料電池２００として燃料リサイクル再生型燃料電池を適用することが好ましい。第１の実施形態では、燃料リサイクル型燃料電池２００として燃料リサイクル再生型燃料電池を用いる例を挙げて説明する。
【００１９】
図２は、燃料リサイクル型燃料電池（燃料リサイクル再生型燃料電池）２００の概略構成図である。図２に示すように、燃料リサイクル型燃料電池２００は、脱硫器２０１と、改質器２０２と、第１燃料電池２０３と、除去部２０４と、第２燃料電池２０５と、燃焼部２０６と、熱交換器２０７と、燃料供給経路２０８ａ、酸素供給経路２０８ｂ、排気経路２０８ｃとを有する。
【００２０】
脱硫器２０１は、燃料供給経路２０８ａに導入されたＬＰＧ中の硫黄分を除去する。脱硫器２０１内には、例えば、活性炭、銀ゼオライト、銅−亜鉛系あるいはニッケル−亜鉛系の収着剤などが充填されている。
【００２１】
改質器２０２は、脱硫器２０１で脱硫されたＬＰＧを、水素を含有する改質ガスに改質する。この際、改質器２０２に、脱硫されたＬＰＧの他に、例えば、水が導入される。
【００２２】
第１燃料電池２０３は、改質器２０２から供給された改質ガスを用いて発電を行う。第１燃料電池２０３は、アノード（燃料極）２０３ａ、電解質２０３ｂ、および、カソード（空気極）２０３ｃを備え、アノード２０３ａには燃料供給経路２０８aを介して改質ガスが供給され、カソード２０３ｃには酸素供給経路２０８ｂを介して酸素を含むガス（空気）が供給される。
【００２３】
第１燃料電池２０３を固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）とする場合、カソード２０３ｃに酸素を含むガスが供給されることにより、カソード２０３ｃにおいて酸素が電子を受け取り、酸素イオンとなる。カソード２０３ｃで生成された酸素イオンは、電解質２０３ｂの内部を移動し、アノード２０３ａに到達する。また、アノード２０３ａに水素とＣＯを含有する改質ガスが供給されることにより、水素とＣＯが、電解質２０３ｂを移動する酸素イオンと反応し、電子が生成されることになる。アノード２０３ａで生成された電子は、外部回路を通じてカソード２０３ｃに移動する。このように、電子がアノード２０３ａからカソード２０３ｃに移動することにより、第１燃料電池２０３で発電が行われる。
【００２４】
除去部２０４は、第１燃料電池２０３のアノード２０３ａから排出された未反応の改質ガスを含むアノードオフガスが導入される。除去部２０４は、導入されたアノードオフガスからＨ２Ｏ（水）およびＣＯ２（二酸化炭素）を除去する。ただし、除去部２０４は、水および二酸化炭素のうち少なくとも一方を除去するものであってもよい。
【００２５】
第２燃料電池２０５は、第１燃料電池２０３（および除去部２０４）の下流に設けられ、Ｈ２ＯおよびＣＯ２が除去されたアノードオフガスを用いて発電を行う。第２燃料電池２０５は、アノード（燃料極）２０５ａ、電解質２０５ｂ、および、カソード（空気極）２０５ｃを備える。アノード２０５ａには燃料供給経路２０８ａを介してＨ２ＯおよびＣＯ２が除去されたアノードオフガスが供給され、カソード２０５ｃには酸素供給経路２０８ｂを介して酸素を含むガス（空気）が供給される。これにより、第２燃料電池２０５では、第１燃料電池２０３と同様に、発電が行われる。
【００２６】
このように、第２燃料電池２０５は、Ｈ２ＯおよびＣＯ２が除去されたアノードオフガスを用いて発電を行う。そのため、第２燃料電池２０５では、電極間の酸素分圧差に起因する理論電圧が向上するとともに、アノードオフガス中の水蒸気および二酸化炭素に起因する濃度過電圧が低減され、特に高電流密度時に高い性能を発揮することができる。よって、燃料リサイクル再生型燃料電池２００は、通常の燃料電池、および、後段の第２燃料電池にてＨ２ＯおよびＣＯ２が除去されていないアノードオフガスを用いて発電を行う燃料リサイクル型燃料電池と比較して、より高い発電効率を得ることができる。
【００２７】
燃焼部２０６は、第２燃料電池２０５のカソード２０５ｃから酸素供給経路２０８ｂを介して導入される酸素を含むガス（空気）と、第２燃料電池２０５のアノード２０５ａから燃料供給経路２０８ａを介して導入されるアノードオフガスとの混合ガスが導入される。燃焼部２０６は、導入された混合ガスを燃焼させる。燃焼部２０６から排出される排気は、排気経路２０８ｃを介して改質器２０２に導入され、改質器２０２内の改質用触媒を加熱する。燃焼部２０６から排出され、改質器２０２内の改質用触媒を加熱した後の排気は、排気経路２０８ｃを通って不図示の排気孔から排出される。
【００２８】
熱交換器２０７は、改質器２０２より下流にある排気経路２０８ｃおよび酸素供給経路２０８ｂ上に設けられ、排気経路２０８ｃを流通する排気と、酸素供給経路２０８ｂ内を流通する空気との間で熱交換を行う。これにより、排気経路２０８ｃ内を流通する排気は冷却された後に不図示の排気孔から排出され、酸素供給経路２０８ｂ内を流通する空気は、第１燃料電池２０３の作動温度に適した温度に加熱された後に第１燃料電池２０３のカソード２０３ｃに供給される。
【００２９】
本実施形態では、燃焼部２０６から排出される排気により改質器２０２内の改質用触媒および酸素供給経路２０８ｂ内を流通する空気を加熱しているが、第１燃料電池２０３および第２燃料電池２０５から放出される熱を用いてこれらを加熱するようにしてもよい。これにより、燃焼部２０６を省略することもできる。
【００３０】
なお、燃料リサイクル再生型燃料電池２００は、第１燃料電池（燃料電池スタック）２０３および第２燃料電池（燃料電池スタック）２０５を積層し、電気的に直列接続された２段構成の燃料電池としてもよい。電気的に直列接続することで、電気的に並列接続するときよりも、電圧を高くすることができ、パワーコンディショナーの変換効率も高くすることができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータを燃料電池スタックの数だけ必要とせず１つにすることができ、燃料リサイクル再生型燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
【００３１】
燃料リサイクル型燃料電池２００として燃料リサイクル再生型燃料電池を適用した場合、燃料リサイクル再生型燃料電池は、５〜１０ｋＷの発電を行うことができる。また、このような発電量５〜１０ｋＷの燃料リサイクル再生型燃料電池を複数並列につなぐことで、大容量（例えば、９．８ｋＷ、５０ｋＷ、１００ｋＷのいずれか）の発電を行うことができる。
【００３２】
燃料リサイクル型燃料電池（特に、燃料リサイクル再生型燃料電池）は、発電効率が通常の燃料電池より高いため、同じ量の燃料でも通常の燃料電池が生成する電力量と比べて、より多い電力量を生成（供給）することができる。また、燃料リサイクル型燃料電池は、小型の車両や特殊な車両に搭載することができるため、同一の電力を小型の車両や特殊な車両で供給することができる。したがって、災害により大型車両が移動不能な場合であっても、小型の車両や特殊な車両によって被災地に適切に電力を供給することができる。さらにＬＰＧは水素や都市ガスよりもエネルギー密度が高いため、車両の小型化が可能となる。
【００３３】
また、災害時は水も貴重なので、温水が必要な状況が少ない場合がある。加えて、冷却水の確保も必要となる。その点、燃料リサイクル型燃料電池によれば、温水を生成することなく、ＬＰＧによる電力生成を行うことができるため、このような問題を解決できる。
【００３４】
図１に戻って説明すると、燃料リサイクル型燃料電池２００は、ＬＰＧ貯蔵部１００であるＬＰＧボンベと配管１００ａを介して接続されており、ＬＰＧ貯蔵部１００からＬＰＧが供給されるように構成されている。
【００３５】
電力供給部３００は、燃料リサイクル型燃料電池２００で生成された電力を外部に設けられた負荷に供給する。
【００３６】
なお、ＬＰＧは、緊急災害時においても入手（調達）が容易な分散型エネルギーである。例えば、全国には、２２００か所にＬＰＧ充填所があり、このようなＬＰＧ充填所や、全国のＬＰガス加盟店ネットワークから容易に燃料となるＬＰＧを入手（確保）することができる。一方、ガソリン、ディーゼル、灯油は、発電機や車の燃料として使用され不足しがちになり、緊急災害時に入手が困難である。したがって、コンテナ２０に搭載する発電設備の燃料としてガソリン、ディーゼル、灯油ではなく、ＬＰＧ（ＬＰＧボンベ）を採用することにより、緊急災害時においても大容量の電力を比較的容易に供給することができる。
【００３７】
このように、本実施形態によれば、移動電源車１は、電力を生成するための燃料として、分散型エネルギーであるＬＰＧを使用するため、災害発生時などでも容易に入手することができる。したがって、移動電源車１は、災害発生時の被災地でも十分な電力を効率的に供給することができる。
【００３８】
また、本実施形態の移動電源車１のコンテナ２０には、給湯設備および熱放出器が搭載されていない。そのため、コンテナ２０を小型化することができる。さらに、高効率に電力を生成できるので、同一の電力を生成するのに、ＬＰＧ貯蔵部１００を小型化することもできる。
【００３９】
また、コンテナ２０に給湯設備および熱放出器を搭載しない分、ＬＰＧ貯蔵部１００のスペースを広げることができる。したがって、燃料リサイクル型燃料電池２００の発電量および発電時間を長くすることができる。
【００４０】
このように、本実施形態の移動電源車１によれば、商用電源から電力を受給できないが、大容量の電力が必要な状況下において、高効率に電力を供給することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態における移動発電システム１０００の概略構成図である。本実施形態の構成要素のうち第１の実施形態の構成要素と同じものには第１の実施形態と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４２】
移動発電システム１０００は、災害により陸路が分断され、コンテナ２０を搭載した小型の車両や特殊な車両によっても、被災地に電力を供給できない場合に使用される。
【００４３】
図３に示すように、移動発電システム１０００は、ヘリコプター（移動体）５００と、コンテナ２０とにより構成される。
【００４４】
ヘリコプター５００は、コンテナ２０を保持可能な保持部材５００ａを有する。コンテナ２０は、ヘリコプター５００の保持部材５００ａにより保持され、ヘリコプター５００の下で吊り下げられながら、空路により被災地に輸送される。これにより、災害により陸路が分断される状況下においても、被災地に電力を供給することができる。
【００４５】
このような構成により、本実施形態の移動発電システム１０００でも、上述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
上記実施形態では、燃料リサイクル型燃料電池の燃料としてＬＰＧを使用した例を挙げたが、ＬＰＧに代えて他の燃料を使用してもよい。例えば、他の燃料として、都市ガスや水素ガスを用いることができる。このように、燃料リサイクル型燃料電池は、水素原子を含む水素含有燃料から電気を生成することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、移動体により燃料リサイクル型燃料電池および燃料が設置されたコンテナを移動させたが、これらを分割して移動体により搬送させてもよい。例えば、搬送先の目的地にＬＰＧ、都市ガス、または、水素ガス等の燃料が確保されている場合、コンテナに燃料を搭載せず、燃料リサイクル型燃料電池のみ搭載して移動体により搬送するようにしてもよい。コンテナに燃料（燃料貯蔵部）が搭載されないため、コンテナをより小さく構成することができる。そのため、コンテナを搬送先の目的地で保管する際に、保管に必要な保管スペースを省スペース化することができる。
【００４９】
また、コンテナに搭載する燃料リサイクル型燃料電池を分割して搭載してもよい。すなわち、燃料リサイクル型燃料電池を構成する部材のうち少なくとも１つの燃料リサイクル型燃料電池構成部材を搭載したコンテナを搬送するようにしてもよい。分割された燃料リサイクル型燃料電池の一部の部材（パーツ）と他の部材（パーツ）は、それぞれ異なるコンテナに搭載され、各コンテナは搬送先の目的地に搬送される。コンテナに搭載される燃料リサイクル型燃料電池が分割されているため、コンテナをより小さく構成することができる。そのため、コンテナを搬送先の目的地で保管する際に、保管に必要な保管スペースを省スペース化することができる。分割された燃料リサイクル型燃料電池は、搬送先の目的地で組み立てを行うことで、１の燃料リサイクル型燃料電池にすることができ、搬送先の目的地で発電を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、移動体により移動可能なコンテナに発電設備が設置された移動発電システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１、１０００  移動電源車（移動発電システム）
１０  自走式車両（移動体）
１０ａ  荷台
１００  ＬＰＧ貯蔵部（燃料貯蔵部）
２００  燃料リサイクル型燃料電池
５００  ヘリコプター（移動体）
【図１】
2018190606.tif 000003
【図２】
2018190606.tif 000004
【図３】
2018190606.tif 000005