(57)【要約】【課題】安全性が高い低圧域の水素ガスを効率的かつ安価に利用することが可能な水素ガス移動体システムを提供する【解決手段】１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給できる水素ガス供給手段と、水素ガスをエネルギー源として使用する移動体から成る水素ガス移動体システムであって、移動体は、水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器と燃料電池ユニットを備え、水素吸蔵合金内蔵容器は、容器内部に設けた配管に冷却水を流すことにより、容器内の水素吸蔵合金を冷却し減圧して水素吸蔵合金に、水素ガス供給手段から水素ガスを吸着させ蓄積し、燃料電池ユニットからの排熱を利用した温水を、容器内部に設けた配管に流すことにより、容器内の水素吸蔵合金を加温し昇圧して水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスを放出して、燃料電池ユニットに１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給する。【選択図】図１
2019007609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給できる水素ガス供給手段と、
水素ガスをエネルギー源として使用する移動体、から成る水素ガス移動体システムであって、
前記移動体は、
水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器と燃料電池ユニットを備え、
前記水素吸蔵合金内蔵容器は、
前記容器内部又は外部に設けた配管に冷却水を流すことにより、前記容器内の水素吸蔵合金を冷却し減圧して水素吸蔵合金に、前記水素ガス供給手段から水素ガスを吸着させて蓄積し、前記燃料電池ユニットからの排熱を利用した温水を、前記配管に流すことにより、前記容器内の水素吸蔵合金を加温し昇圧して水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスを放出して、前記燃料電池ユニットに１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給し、
システム内で、水素ガスを高圧域乃至中圧域に昇圧することなく、低圧域の水素ガスを使用して、前記移動体へ水素ガスを充填する際のエネルギー効率を向上させたことを特徴とする水素ガス移動体システム。
【請求項２】
前記水素ガス供給手段は、
水素ガス発生手段と、発生した水素ガスの蓄ガス手段と、蓄ガスされた水素ガスを流量調整して前記水素吸蔵合金内蔵容器に供給する供給手段とから構成され、
前記水素ガス発生手段は、
水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属系水酸化物、又は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属系水酸化物の少なくとも何れかを含む水溶液に、少なくとも１つのアルミニウム片、少なくとも１枚のシート状アルミニウム又は少なくとも１枚の前記シート状アルミニウムを複数回巻回したロール状アルミニウムを浸漬させることにより、水素ガスを発生させる反応容器である、ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項３】
前記水素ガス供給手段は、
水素ガス発生手段と、発生した水素ガスの蓄ガス手段と、蓄ガスされた水素ガスを流量調整して前記水素吸蔵合金内蔵容器に供給する供給手段とから構成され、
前記水素ガス発生手段は、
カルシウムアルミネート水酸化物を、水素中で熱処理、又は、空気中で熱処理することにより得られるマイエナイトに更に水素中で熱処理して得られる水素分子が吸着されたマイエナイトに対して、マイクロ波又はレーザー光を照射することにより、水素ガスを発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項４】
前記水素ガス供給手段は、
水素ガス発生手段と、発生した水素ガスの蓄ガス手段と、蓄ガスされた水素ガスを流量調整して前記水素吸蔵合金内蔵容器に供給する供給手段とから構成され、
前記水素ガス発生手段は、
太陽光、水力、風力の何れかの自然エネルギーを用いて発電した電力により、水を電気分解することで水素ガスを発生させる反応容器である、
ことを特徴とする請求項１に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項５】
前記水素ガス供給手段において、
前記蓄ガス手段は、低圧域の水素ガスを貯蔵し得る水素ガス蓄圧ボンベであり、
前記供給手段は、前記ボンベからの出口流量調整弁である、
ことを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の水素ガス移動体システム。
【請求項６】
前記蓄ガス手段は、水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器であることを特徴とする請求項５に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項７】
前記蓄ガス手段から前記移動体への水素ガスの供給の際に、前記移動体からの排熱を、前記蓄ガス手段からの水素ガスの放出に利用することを特徴とする請求項６に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項８】
前記水素ガス発生手段において、前記反応容器における温度を制御するための反応容器温度制御手段が更に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項９】
前記水素ガス発生手段において、性能劣化原因となる水などの不純物を除去するための不純物除去装置が更に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の水素ガス移動体システム。
【請求項１０】
前記移動体には、前記水素ガス供給手段が搭載されたことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の水素ガス移動体システム。
【請求項１１】
前記移動体は、工場施設内で稼働するフォークリフトを含む産業用車両、燃料電池列車又は、船舶であることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の水素ガス移動体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧の水素ガスをエネルギー源として用いる移動体に関する技術であり、特に、フォークリフトなどの移動体において、エネルギー効率を高める技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工場や倉庫内で使用されることの多いフォークリフトとして、エンジンを使用しない電動のフォークリフトが多く利用されている。これは、電動のフォークリフトが工場や倉庫内の空気を汚すことなく使用でき、従業者の健康や環境に配慮したものであるからである。
しかしながら、一般的な電動フォークリフトでは、１回の充電に６〜８時間かかるため、充電が煩雑であるという問題があった。そこで、これまでは、バッテリ交換方式或は急速充電方式が多く採用されてきた。
しかし、例えばバッテリ交換方式とすると、充電設備とそれに伴う大量の充電用バッテリが必要となり、広大な保管・充電用スペースが必要になるという問題があった。
【０００３】
ところで近年、エネルギーの自給率を高め、環境改善のためのクリーンなエネルギー源として、水素を利用した燃料電池自動車などが急速に実用化されている。燃料電池は有害物質が排出されないため、工場や倉庫内で使用されることの多いフォークリフトのエネルギー源としては、特に有用であるといえる。また、一般的な燃料電池の水素充填時間は約３分と短く、電動フォークリフトにおける充電時間の長さといった問題は生じない。
しかしながら、燃料電池をフォークリフトのエネルギー源として用いるためには、水素供給インフラとなる水素ステーションの整備が不可欠である。
【０００４】
従来の燃料電池自動車用の水素ステーションの場合、コンプレッサー（圧縮機）を用いて、蓄圧器に高圧水素ガスを予め充填させて、蓄圧器から燃料電池自動車に水素ガスを充填している（例えば、特許文献１を参照。）。
通常、従来の水素ステーションに用いられる蓄圧器は、水素ガスを高圧で貯蔵するため、多くの本数が必要になる。また、従来の水素ステーションでは、水素ガスを圧縮する圧縮機が必要になる。さらに、燃料電池自動車に高圧の水素ガスを充填する場合において、直接燃料タンクに供給すると、高圧ガスの温度を安全性の基準温度８０℃以下にすることが困難となるため、燃料タンクに供給する前に冷却が必要で、そのための冷却設備を設けることから、水素ガス充填装置の大型化は避けられない。
【０００５】
また、水素源として高圧ボンベを利用すると、法令規制により設置場所が制約されてしまうという問題もある。そのため、従来の水素ステーションでは、設置や運用のためのコストが高くなるという問題があった。
【０００６】
一方、燃料電池フォークリフト等の移動体に設けられる水素ガス蓄圧器としては、低圧域のガスでは、蓄圧器内に充分な量のガスが充填されないことから、従来は、高圧域の水素が充填された蓄圧器により充填を行っていた。そのため、蓄圧器に充填する際に、高圧域にするためのコストが余分にかかっていた。
また、水素吸蔵合金を用いた水素ガス蓄圧器であれば、低圧域の水素ガスを充填することも可能であるが、その場合は別途、水素吸蔵合金を加温冷却できるシステムが必要となる。
しかしながら、例えば、フォークリフトのような機器においては、燃料電池に使用する際の水素ガスの圧力は０．１ＭＰａ程の低圧域でも可能である。そうだとすれば、加温冷却の際の温度変化が比較的小さな範囲であっても、蓄圧器に水素吸蔵合金を利用することは可能である。
【０００７】
水素吸蔵合金を利用した技術としては、水素吸蔵合金を内蔵する蓄圧器、加圧手段及び減圧手段が備えられた水素ガス充填装置が知られている（特許文献２を参照）。これは、比較的単純な構成で、水素ガスを安全に水素ガス使用設備に充填することを可能としたものである。
しかしながら、上記特許文献２に開示された水素ガス充填装置では、フォークリフトのように、燃料電池に使用する際の水素ガスの圧力が低圧域でもよい機器の場合に、安全性を維持しつつ、より低コスト化を図り得る構成については、開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３８３３２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１０９２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記状況に鑑みて、本発明は、安全性が高い低圧域の水素ガスを効率的かつ安価に利用することが可能な水素ガス移動体システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、移動体に備えられた冷却システムを、水素吸蔵合金内蔵容器の加温冷却システムに利用することで、効率的に、水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵合金内蔵容器の加温冷却を行い得ることの知見を得た。
【００１１】
すなわち、上記課題を解決すべく、本発明の水素ガス移動体システムは、１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給できる水素ガス供給手段と、水素ガスをエネルギー源として使用する移動体から成る水素ガス移動体システムである。移動体は、水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器と燃料電池ユニットを備え、水素吸蔵合金内蔵容器は、容器内部又は外部に設けた配管に冷却水を流すことにより、容器内の水素吸蔵合金を冷却し減圧して水素吸蔵合金に、水素ガス供給手段から水素ガスを吸着させて蓄積する。また、燃料電池ユニットからの排熱を利用した温水を、容器内部又は外部に設けた配管に流すことにより、容器内の水素吸蔵合金を加温し昇圧して水素吸蔵合金に吸蔵された水素ガスを放出して、燃料電池ユニットに１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給する。そして、システム内で、水素ガスを高圧域乃至中圧域に昇圧することなく、低圧域の水素ガスを使用して、移動体へ水素ガスを充填する際のエネルギー効率を向上させる。
【００１２】
上記構成の水素ガス移動体システムでは、圧縮機を用いることなく、水素ガスを容器内の水素吸蔵合金に吸着させて容器に充填する。また、燃料電池ユニットを稼動する際には、燃料電池ユニットからの排熱を有効利用して、容器内の水素吸蔵合金を加温し、容器から燃料電池ユニットへと水素ガスを供給する。
これにより、圧縮機の設置や運用に関するコストを削減できるだけでなく、排熱利用により、省エネが図れ、加温のためのコストも削減できる。
【００１３】
燃料電池ユニットからの排熱を利用した温水とは、燃料電池ユニットの周囲を流れてユニットを冷却する冷却液が燃料電池ユニットを冷却する際に温められた温水のことである。この冷却水は、常温の循環水であっても構わない。冷却液が燃料電池ユニットを経由せずに、容器の内部又は外部を流れる仕組みとすれば、容器内の水素吸蔵合金の冷却液として利用することも可能である。例えば、バルブ等を開閉して冷却液の流路を調整することにより、容器内を減圧するための冷却水として利用したり、容器内を昇圧するための温水として利用することが可能となる。
なお、冷却液としては、水やエチレングリコール、又は、水に凍結防止剤（エチレングリコール，プロピレングリコールなどの有機物、食塩，塩化カルシウムなど）を添加したものが使用できる。
【００１４】
ここで、水素吸蔵合金には、既に公知の水素吸蔵合金を用いることができ、例えば、希土類元素、ニオブ、ジルコニウムに対して触媒効果を持つ遷移元素（ニッケル、コバルト、アルミニウムなど）を含む合金（ＡＢ５型）、チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケルなどの遷移元素の基合金（ＡＢ２型）、マグネシウム基合金（Ｍｇ合金）やバナジウム基合金（Ｖ系合金）、チタン−鉄系の金属間化合物の基合金（Ｔｉ−Ｆｅ系）などを用いることができる。
【００１５】
水素吸蔵合金は、一般的な１４．７ＭＰａ程度の産業用ガスボンベと比較して、大容量の水素ガスを蓄積することが可能であるため、移動体の航続距離を増加させることができ、また、省スペース性を高めることもできる。したがって、容器の本数は、１本に限られず、移動体の種類や大きさ等に応じて、２本以上設けられていてもよい。
【００１６】
本発明の水素ガス移動体システムにより、移動体へ水素ガスを充填する際のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１７】
水素ガス供給手段が、１ＭＰａ未満の低圧域の水素ガスを供給できることにより安全性が向上する。また、高圧ガス保安法における圧力容器に該当しないため、同法による制約は受けないこととなる。しかも、水素吸蔵合金を使用すれば、１ＭＰａ未満の低圧域で充填したとしても、結果的に、３５ＭＰａ相当の圧力の水素を貯蔵することが可能であり、移動体を使用する際の発電性能についても問題ないといえる。
【００１８】
本発明の水素ガス移動体システムにおいて、水素ガス供給手段は、水素ガス発生手段と、発生した水素ガスの蓄ガス手段と、蓄ガスされた水素ガスを流量調整して水素吸蔵合金内蔵容器に供給する供給手段とから構成される。
そして、水素ガス発生手段は、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属系水酸化物、又は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属系水酸化物の少なくとも何れかを含む水溶液に、少なくとも１つのアルミニウム片、少なくとも１枚のシート状アルミニウム、又は、少なくとも１枚のシート状アルミニウムを複数回巻回したロール状アルミニウムを浸漬させることにより、水素ガスを発生させる反応容器であることが好ましい。
アルミニウムを用いることにより、容易に水素ガスを発生させることが可能となり、低コスト化を図ることができる。アルミニウム片には、廃アルミなどのリサイクル品を用いることも可能であり、リサイクルされたアルミニウムを用いることにより水素ガス発生コストを更に低減化できる。また、シート状又はロール状のアルミニウムが用いられるのは、粉末状アルミニウムよりも表面積が小さく、短時間で大量の水素ガスが発生してしまうことを防止でき、継続的な発生に好適だからである。
アルカリ金属系水酸化物やアルカリ土類金属系水酸化物としては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが用いられ、特に、水酸化カルシウムが好適に用いられる。
【００１９】
本発明の水素ガス移動体システムにおいて、水素ガス供給手段は、水素ガス発生手段と、発生した水素ガスの蓄ガス手段と、蓄ガスされた水素ガスを流量調整して水素吸蔵合金内蔵容器に供給する供給手段とから構成され、水素ガス発生手段は、カルシウムアルミネート水酸化物（Ｃａ３Ａｌ２（ＯＨ）１２）を、水素中で熱処理、又は、空気中で熱処理することにより得られるマイエナイト（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）に更に水素中で熱処理して得られる水素分子が吸着されたマイエナイトに対して、マイクロ波又はレーザー光を照射することにより、水素ガスを発生させるものであってもよい。マイクロ波又はレーザー光を照射する際に、触媒を添加することにより、水素発生量を制御することが可能である。
【００２０】
本発明の水素ガス移動体システムにおいて、水素ガス供給手段は、水素ガス発生手段と、発生した水素ガスの蓄ガス手段と、蓄ガスされた水素ガスを流量調整して水素吸蔵合金内蔵容器に供給する供給手段とから構成され、水素ガス発生手段は、太陽光、水力、風力の何れかを含む自然エネルギーを用いて発電した電力により、水を電気分解することで水素ガスを発生させる反応容器であることでもよい。
例えば、太陽光パネルで発電した電力を利用して、水を電気分解することで発生した水素ガスを蓄積する場合、発生した水素ガスが低圧域のガスであることから、これまではガスボンベに充填するために、複数台の圧縮機を用いて高圧域の水素ガスとしていた。しかしながら、本発明の水素ガス移動体システムにおいては、低圧域の水素ガスをそのまま充填することが可能であるため、環境に配慮した自然エネルギーを有効に利用することが可能である。また電気としてではなく、水素ガスとして貯蔵することにより、エネルギーロスの少ない効率的な貯蔵が可能となる。
【００２１】
上記の水素ガス供給手段において、蓄ガス手段は、低圧域の水素ガスを貯蔵し得る水素ガス蓄圧ボンベであり、供給手段は、ボンベからの出口流量調整弁であることでもよい。
比較的安価な低圧域のボンベを利用できることにより、低コスト化を図ることができる。また、低圧域の水素ガスを充填すればよいため、圧縮機を用いる必要がなく、かかる点においても低コスト化を図ることができる。
【００２２】
そして、上記の蓄ガス手段は、水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器であることが好ましい。水素吸蔵合金が内蔵されることにより、大容量の水素ガスを蓄積できるため、蓄ガス手段の小型化を実現し、幅広い場所に設置することが可能となる。
【００２３】
上記の蓄ガス手段が、水素吸蔵合金が内蔵される場合、蓄ガス手段から移動体への水素ガス供給の際に、移動体からの排熱を、蓄ガス手段からの水素ガスの放出に利用することができる。水素ガス供給手段と移動体のいずれにも水素吸蔵合金が内蔵される場合、水素ガス供給手段側水素吸蔵合金内蔵容器から移動体側水素吸蔵合金内蔵容器へ充填する際は、充填元となる水素ガス供給手段側水素吸蔵合金内蔵容器においては水素を放出する際に吸熱し、充填先となる移動体側水素吸蔵合金内蔵容器においては水素を吸着する際に発熱することとなる。そこで、発熱の際の熱を、水素ガス供給手段側水素吸蔵合金内蔵容器の水素放出に利用することにより排熱を有効利用するのである。
【００２４】
上記の水素ガス発生手段において、特に、アルミニウムを用いた水素ガス発生手段には、反応容器における温度を最適な温度に制御するための反応容器温度制御手段が更に設けられたことが好ましい。反応容器温度制御手段が設けられることにより、効率的に水素を発生させることができ、また、安全性も向上させることができる。水素ガス発生手段において水素ガス発生時に発生した熱を有効利用することも可能である。
例えば、アルミニウムを用いた水素ガス発生手段の場合、５０℃程度が反応を進める温度として適温である。
【００２５】
上記の水素ガス発生手段において、性能劣化原因となる不純物である水などを除去するための不純物除去装置が更に設けられたことが好ましい。水などを除去する不純物除去装置としては、例えば、ゼオライト、シリカゲルなどを用いることができる。不純物除去装置が設けられることで、純度の高い水素を水素吸蔵合金内蔵容器に充填することができ、水素吸蔵合金内蔵容器の性能劣化を防止することが可能となる。
【００２６】
本発明の水素ガス移動体システムにおいて、移動体に、上述の水素ガス供給手段が搭載されたことでも構わない。移動体に水素ガス供給手段が搭載されることにより、移動体の航続距離を更に増加させることができる。また、移動体に搭載する水素吸蔵合金内蔵容器を小型のものとすることができる。
【００２７】
ここで、移動体は、工場施設内で稼働するフォークリフトを含む産業用車両、燃料電池列車又は船舶である。例えば、フォークリフトは、工場や倉庫等、屋内で利用されることが多く、有害ガスが排出されない燃料電池は有用であるからである。また、フォークリフトは、車体の安定性を高めるために、重石が設けられる必要があるところ、比較的重量の重い水素吸蔵合金が内蔵された水素吸蔵合金内蔵容器は、重石としての役割を果たすことにもなるからである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、低圧域の水素ガスを効率的かつ安価に利用することが可能であるといった効果がある。また、安全性が高く、法的規制が少ない仕様であるため、幅広い場所で利用可能であるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の水素ガス移動体システムのシステム構成図
【図２】実施例１の燃料電池フォークリフトの説明図
【図３】実施例１の水素ガス発生装置のイメージ図
【図４】実施例１の水素ガス移動体システムのシステム構成図
【図５】水素吸蔵時の水素吸蔵合金内蔵容器の冷却イメージ図
【図６】水素放出時の水素吸蔵合金内蔵容器の加温イメージ図
【図７】実施例２の燃料電池フォークリフトの説明図
【図８】実施例３の水素ガス移動体システムのシステム構成図
【図９】実施例４の水素ガス移動体システムのシステム構成図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【実施例１】
【００３１】
図１は、実施例１の水素ガス移動体システムのシステム構成図を示している。図１に示すように、水素ガス移動体システム１は、水素ガス供給手段１４及び燃料電池フォークリフト５から成る。水素ガス供給手段１４は、水素ガスボンベ６、ディスペンサー７及び水素ガス発生装置９から成る。水素ガス発生装置９には、不純物除去装置９ａ及び温度コントロールデバイス９ｂが設けられている。水素ガスボンベ６から燃料電池フォークリフト５への水素ガスの充填は、ディスペンサー７に設けられた充填カプラ７ａを用いて行う。
【００３２】
温度コントロールデバイス９ｂは、水素ガス発生装置９において水素を発生させる際に、反応容器を、水素ガスを発生させるための最適な温度に保つための機器である。これにより、安全かつ効率的に水素ガスを発生させることが可能となる。温度コントロールデバイス９ｂは、水素ガス発生装置９に外付けされているが、水素ガス発生装置９に内蔵されていてもよい。
【００３３】
水素ガス発生装置９と水素ガスボンベ６の間には、不純物除去装置９ａが設けられている。不純物除去装置９ａは、水素ガス発生装置９において発生した水素ガスから水などの不純物を取り除き、純度の高い水素ガスを水素ガスボンベ６へと供給する役割を果たしている。これにより、燃料電池フォークリフト５に設けられた水素吸蔵合金内蔵容器２の性能劣化を防止することができる。
【００３４】
水素ガス移動体システム１において、水素ガスボンベ６に水素ガスを充填する際は、温度コントロールデバイス９ｂを用いつつ、水素ガス発生装置９において水素を発生させ、不純物除去装置９ａにより不純物を取り除いた後、水素ガスボンベ６に水素ガスを充填する。水素ガスを燃料電池フォークリフト５に供給する際は、ディスペンサー７に設けられた充填カプラ７ａを燃料電池フォークリフト５に接続し、ディスペンサー７を操作して、供給を行う。
このように、水素ガス移動体システム１は、予め発生した水素ガスを運び、水素吸蔵合金内蔵容器に充填するものとは異なり、水素ガスを供給するその場所で水素ガスを発生させて充填するものである。
【００３５】
図２は、実施例１の燃料電池フォークリフトの説明図を示している。図２に示すように、燃料電池フォークリフト５には、水素吸蔵合金内蔵容器２、燃料電池ユニット３及び加温冷却ユニット４が設けられている。
水素吸蔵合金内蔵容器２の内部には、図示しないが、水素吸蔵合金が設けられており、水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金を加温すると、水素吸蔵合金内蔵容器２の内部は昇圧し、逆に、水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金を冷却すると、水素吸蔵合金内蔵容器２の内部は減圧する構造となっている。水素吸蔵合金内蔵容器２には、約６０リットルのサイズの容器に約１ｋｇの水素ガスが充填可能である。水素吸蔵合金内蔵容器２は、少なくとも１つ設けられればよいが、必要に応じて２つ以上搭載することも可能である。
【００３６】
次に、水素ガス発生装置の構造について説明する。図３は、実施例１の水素ガス発生装置のイメージ図を示している。図３に示すように、水素ガス発生装置９は、反応容器１０、アルミ箔１１及び水酸化カルシウム１２から成る。
反応容器１０は、上部に開閉式の蓋部１０ａが設けられた箱状を呈しており、反応容器１０の内部には、アルミ箔１１及び水酸化カルシウム１２が備えられている。図３に示すように、蓋部１０ａを開けた状態で容器１３ａから水１３ｂを流し込み、蓋部１０ａを閉じて化学反応を起こし、水素ガスを発生させる構造である。このように、反応容器１０に給水するだけで水素ガスを発生させることができるので、操作が容易である。
反応容器１０の側部には排出孔１０ｂが設けられており、発生した水素ガスを排出することができる。
【００３７】
図３においては、アルミ箔１１は１枚備えられているのみであるが、複数備えられていてもよい。ここで、アルミニウム粉末ではなくアルミ箔１１を用いるのは、アルミ箔がアルミニウム粉末よりも表面積が小さく、水素ガスの発生をコントロールしやすいため、長時間継続的に水素ガスを発生させるのに適しているからである。
【００３８】
また、アルミニウム粉末の場合、目開きが１５０μｍの網ふるいを５０％以上通過するものは、粉塵爆発の危険性が高く、消防法上の第２類危険物に該当することになるが、その点、アルミ箔は第２類危険物に該当せず、安全性が高いという利点もある。したがって、水素ガス発生装置９を使用する水素ガス移動体システム１は、幅広い場所で設置・運用が可能である。
【００３９】
さらに、アルミ箔１１の厚みは１１〜１２μｍであり、これは家庭用に用いられる一般的なアルミ箔と同じ厚みであるため、入手が容易であり、低コストで水素ガス発生装置９を製造することができるという利点もある。
【００４０】
このように、水素ガス発生装置９は化学反応によりその場で水素ガスを安定発生させる構造であるため、安全性が高く、移動可能な装置として設計することも可能である。したがって、例えば、トレーラ上に設置して可搬型の水素ステーションとすることも可能である。また、二酸化炭素が発生しない水素発生源であるため、環境にも配慮した装置であるといえる。
なお、水素ガス発生装置９において発生する水素ガスの圧力は１ＭＰａ未満であり、かつ、１時間以内に１００（ＮＬ；ノルマルリットル）の水素ガスを発生させて、安定的に水素吸蔵合金に貯めることができる仕様となっている。なお、１時間で１ＮＬとは、基準状態（圧力０．１０１３ＭＰａ、温度０℃、湿度０％）の空気が１時間で１リッター発生することを意味する。
供給先の移動体は燃料電池フォークリフト５であり、燃料電池フォークリフト５は燃料電池自動車等とは異なり、一般に、工場や倉庫等の限られた範囲内の場所で使用されるものであるから、発生する水素ガスの圧力は１ＭＰａ未満であっても問題はないといえる。
【００４１】
図４は、実施例１の水素ガス移動体システムのシステム構成図を示している。図４に示すように、水素ガスボンベ６に蓄えられた水素ガス８は、ディスペンサー７によって、燃料電池フォークリフト５に設けられた水素吸蔵合金内蔵容器２へと充填される。燃料電池フォークリフト５を稼動する際には、水素吸蔵合金内蔵容器２から燃料電池ユニット３へと水素ガス８が供給され発電が行われる。加温冷却ユニット４は、燃料電池ユニット３から発生する熱を冷却するために用いられるだけではなく、水素吸蔵合金内蔵容器２を加温冷却するためにも用いられる。具体的には、水素ガスボンベ６から水素吸蔵合金内蔵容器２へ水素ガス８を充填する際には、加温冷却ユニット４を冷却手段として用いる。これに対して、水素吸蔵合金内蔵容器２から燃料電池ユニット３へ水素ガス８を供給する際には、加温冷却ユニット４を加温手段として用いる。
【００４２】
加温冷却ユニット４を加温手段及び冷却手段として用いる仕組みについて、図５及び図６を参照しながら説明する。
図５は、水素吸蔵時の水素吸蔵合金内蔵容器の冷却イメージ図を示している。図５に示すように、加温冷却ユニット４は、水素吸蔵合金内蔵容器２の内部及び燃料電池ユニット３の周囲を矢印（４１，４２）に示す循環方向に冷却液が流れる構造となっている。加温冷却ユニット４内を流れる冷却液は、矢印（４１，４２）に示す循環方向いずれの場合にも、同じ冷却液が用いられており、図示しないバルブを開閉することで、流路を変更することができる。
【００４３】
具体的には、図５に示すように、水素吸蔵合金内蔵容器２に水素ガス８を充填する場合、水素吸蔵合金内蔵容器２の内部の水素吸蔵合金を冷却し減圧する必要がある。この場合、燃料電池ユニット３の周囲を経由するためのバルブを閉じ、矢印４１に示す循環方向に冷却液を循環させる。バルブを閉じた状態で加温冷却ユニット４を稼動すると、冷却液が循環し、水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金が冷却される。水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金が冷却されると、水素吸蔵合金内蔵容器２内部が減圧され、水素ガス８が水素吸蔵合金に吸着されやすくなる。これにより、水素吸蔵合金内蔵容器２への水素ガス８の充填がなされる。
ここで、外部に（図示しない）恒温槽を設け、矢印４１に示す循環方向の冷却液の循環配管の一部の周囲を取り囲む配管に、恒温槽から一定温度の水を流れ込ませることにより、冷却温度を制御することも可能である。例えば、恒温槽が２種類の温度（５０℃、１０℃）の水を排出できる場合、５０℃の温水ならば、冷却液の温度が上昇し、反対に、１０℃の冷水ならば、冷却液の温度が更に下降することになる。このように、恒温槽から一定温度の水を流れ込ませることにより、冷却温度を制御できる。
【００４４】
図６は、水素放出時の水素吸蔵合金内蔵容器の加温イメージ図を示している。図６に示すように、水素吸蔵合金内蔵容器２から燃料電池ユニット３へ水素ガス８を供給する場合、水素吸蔵合金内蔵容器２の内部の水素吸蔵合金を加温し昇圧する必要がある。この場合、燃料電池ユニット３の周囲を経由するためのバルブを開け、矢印４２に示す循環方向に、燃料電池ユニット３の周囲及び水素吸蔵合金内蔵容器２の内部を冷却液が循環するようにする。バルブを開けた状態で加温冷却ユニット４を稼動すると、水素吸蔵合金内蔵容器２の内部の水素吸蔵合金だけではなく、燃料電池ユニット３の周囲も冷却液が循環するため、燃料電池ユニット３が稼動する際に発生する熱を冷却液が吸収し、冷却液の温度が上昇し、暖かい循環液となって水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金を加温することとなる。水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金が加温されると、水素吸蔵合金内蔵容器２内部が昇圧し、水素ガス８が放出されやすくなる。これにより、水素吸蔵合金内蔵容器２から燃料電池ユニット３への水素ガス８の供給がなされる。上記の構成によると、燃料電池ユニット３からの排熱を、水素吸蔵合金内蔵容器２内の水素吸蔵合金の加温手段として、有効に利用することができる。
ここで、矢印４２に示す循環方向の循環液の循環配管の一部であって、水素吸蔵合金内蔵容器２の入口付近に、循環液の温度調整用のラジエータ（液体の熱を放熱する装置）を設けてもよい。水素吸蔵合金内蔵容器２の内部の水素吸蔵合金の温度を調整し、水素ガス８の放出速度を調整する。
【００４５】
このように、燃料電池ユニット３からの排熱を利用するものであるが、水素吸蔵合金内蔵容器２を加温手段により加温した場合の温度と、冷却手段により冷却した場合の温度差を利用して、燃料電池フォークリフト５を稼動するための燃料電池ユニット３への水素ガスの供給のためには、０．１ＭＰａ程度の圧力があればよいため、問題はないといえる。
なお、上記の加温冷却機能は、水素吸蔵合金内蔵容器２への水素ガス８の充填と、燃料電池ユニット３への水素ガス８の供給のスイッチ（図示せず）の切り替えによって容易に行うことが可能である。
【実施例２】
【００４６】
図７は、実施例２の燃料電池フォークリフトの説明図を示している。図７に示すように、実施例１とは異なり、燃料電池フォークリフト５０には、水素ガス発生装置９及びバッファタンク１５が搭載されている。水素ガス発生装置９においては、水素ガスの発生・停止のコントロールが難しいため、発生した水素ガス８を一旦バッファタンク１５に貯め込み、必要なときに、バッファタンク１５から水素吸蔵合金内蔵容器２へ水素ガス８を充填する構造となっている。
水素吸蔵合金内蔵容器２の内部に貯められた水素ガスが少なくなってきた場合には、外部から水素ガスを供給することなく、燃料電池フォークリフト５０の内部で発生させた水素ガス８を水素吸蔵合金内蔵容器２へと充填することができる。したがって、水素ガス発生装置９及びバッファタンク１５が備えられていない燃料電池フォークリフト５よりも、航続距離が長くなっている。
なお、水素吸蔵合金内蔵容器２への充填は、燃料電池フォークリフト５０の内部に設けられた水素ガス発生装置９によってのみ行われるわけではなく、外部に設けられた水素ガス供給手段による充填も可能である。
【実施例３】
【００４７】
図８は、実施例３の水素ガス移動体システムのシステム構成図を示している。図８に示すように、水素ガス移動体システム１００は、水素ガス供給手段１４０及び燃料電池フォークリフト５から成る。水素ガス供給手段１４０においては、実施例１における水素ガスボンベ６の代わりに、水素吸蔵合金内蔵容器２０が設けられている
また、水素吸蔵合金内蔵容器２０と燃料電池フォークリフト５の間には加温冷却ユニット４０が設けられている。加温冷却ユニット４０は、水素吸蔵合金内蔵容器２０と燃料電池フォークリフト５に搭載されている水素吸蔵合金内蔵容器（図示せず）との間を繋ぎ、水やエチレングリコールなどを循環液として用いて、熱交換を行う。
【００４８】
水素吸蔵合金内蔵容器２０から燃料電池フォークリフト５の水素吸蔵合金内蔵容器への水素ガス８の供給の際には、燃料電池フォークリフト５の水素吸蔵合金内蔵容器内の水素吸蔵合金に水素ガスが吸着することにより熱（排熱）が発生するため、かかる排熱を利用して循環液を加温し、矢印４３に示す循環方向に循環液が流れる。
また一方で、水素吸蔵合金内蔵容器２０から燃料電池フォークリフト５の水素吸蔵合金内蔵容器への水素ガス８の供給の際には、水素吸蔵合金内蔵容器２０内の水素吸蔵合金から水素ガスが放出されることにより、水素吸蔵合金内蔵容器２０の内部は減圧し、水素吸蔵合金内蔵容器２０内の水素吸蔵合金は冷却される。そこで、かかる排熱を利用して循環液を冷却し、矢印４４に示す循環方向に循環液が流れる。
このように、水素吸蔵合金内蔵容器２０からの排熱と、燃料電池フォークリフト５の水素吸蔵合金内蔵容器からの排熱を、循環液を用いて循環させることで、効率的に水素吸蔵合金内蔵容器２０から燃料電池フォークリフト５の水素吸蔵合金内蔵容器への水素ガスの充填を行うことができる。
【実施例４】
【００４９】
図９は、実施例４の水素ガス移動体システムのシステム構成図を示している。図９に示すように、水素ガス移動体システム１０１は、水素ガス供給手段１４１及び燃料電池フォークリフト５から成る。水素ガス供給手段１４１においては、実施例３における加温冷却ユニット４０につき、更に恒温槽１６が接続されている。
恒温槽１６は、２種類の温度（５０℃、１０℃）の水を排出できる構成となっている。配管１６ａは、矢印４３に示す循環方向に流れる循環液の配管（図示せず）の一部の周囲を取り囲むように設けられる。また、配管１６ｂは、矢印４４に示す循環方向に流れる循環液の配管（図示せず）の一部の周囲を取り囲むように設けられる。
すなわち、恒温槽１６から、配管１６ａを通じて５０℃の温水が排出されることにより、矢印４３に示す循環方向に流れる循環液の温度を上昇させることができる。また、恒温槽１６から、配管１６ｂを通じて１０℃の冷水が排出されることにより、矢印４４に示す循環方向に流れる循環液の温度を下降させることができる。このように、恒温槽１６から一定温度の水を流すことにより、加温冷却温度を制御できる。
【００５０】
（その他の実施例）
水素ガス発生装置は、太陽光等の自然エネルギーにより発電した電力により、水を電気分解することで水素ガスを発生させる装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、燃料電池フォークリフトなどの移動体や、移動体に水素ガスを供給するシステムとして有用である。また、災害時の非常用電源としても利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１００，１０１  水素ガス移動体システム
２，２０    水素吸蔵合金内蔵容器
３          燃料電池ユニット
４，４０    加温冷却ユニット
５，５０    燃料電池フォークリフト
６          水素ガスボンベ
７          ディスペンサー
７ａ        充填カプラ
８          水素ガス
９          水素ガス発生装置
９ａ        不純物除去装置
９ｂ        温度コントロールデバイス
１０        反応容器
１０ａ      蓋部
１０ｂ      排出孔
１１        アルミ箔
１２        水酸化カルシウム
１３ａ      容器
１３ｂ      水
１４，１４０，１４１  水素ガス供給手段
１５        バッファタンク
１６        恒温槽
１６ａ，１６ｂ  配管
４１〜４４  矢印
【図１】
2019007609.tif 000003
【図２】
2019007609.tif 000004
【図３】
2019007609.tif 000005
【図４】
2019007609.tif 000006
【図５】
2019007609.tif 000007
【図６】
2019007609.tif 000008
【図７】
2019007609.tif 000009
【図８】
2019007609.tif 000010
【図９】
2019007609.tif 000011