(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材から水素ガスを放出させる水素放出設備を備えた水素消費装置と、粉粒状の水素吸蔵材に水素ガスを吸蔵させる水素吸蔵設備とが、相対的に移動自在に構成されて、
前記水素吸蔵設備が、水素ガスを予め吸蔵させた粉粒状の水素吸蔵材を貯蔵しておく貯蔵容器を備え、
水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材を前記水素吸蔵設備の貯蔵容器から水素放出設備へ搬送ガスによるガス輸送で搬送して供給する供給搬送パイプが、前記水素放出設備に対して着脱自在に構成され、
水素ガスを放出した粉粒状の水素吸蔵材を前記水素放出設備から水素吸蔵設備へ搬送ガスによるガス輸送で搬送して回収する回収搬送パイプが、前記水素放出設備に対して着脱自在に構成され、
前記供給搬送パイプと回収搬送パイプが、前記水素放出設備に対して同時に接続自在に構成されている水素吸蔵材の使用システム。
【請求項２】
前記水素消費装置が、水素ガスを駆動源として走行する自動車である請求項１に記載の水素吸蔵材の使用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、水素ガスを駆動源として走行する自動車に対して、粉粒状の水素吸蔵材を媒介としてステーション側から水素ガスを供給する際などに使用される水素吸蔵材の使用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなシステムでは、従来、水素ガスを駆動源とする自動車の場合であれば、水素消費装置である自動車に粉粒状の水素吸蔵材から水素ガスを放出させる水素放出設備と水素吸蔵材に水素を吸蔵させる水素吸蔵設備とを搭載したものが知られている。
具体的には、水素消費装置である自動車に水素吸蔵材を収容した容器を搭載し、その容器内の水素吸蔵材を加熱することによって、水素ガスを吸蔵した水素吸蔵材から水素ガスを放出させて駆動源として走行し、水素ガスを供給する際には、自動車に搭載した容器内にステーションから水素ガスを供給しながら、その容器内の水素吸蔵材を冷却して、水素吸蔵材に水素ガスを吸蔵させるように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構成では、水素消費装置に水素ガスを供給するに際し、ステーション側から水素消費装置側に冷媒を供給して水素吸蔵材を収容する容器を冷却しながら、同時に水素ガスを供給して粉粒状の水素吸蔵材に水素ガスを吸蔵させる必要があるため、水素消費装置側への水素ガスの供給にかなりの時間を要する欠点があった。
その上、水素消費装置に搭載したひとつ容器内において粉粒状の水素吸蔵材を冷却して水素ガスを吸蔵させた後、再び同じ容器内において水素吸蔵材を加熱して水素ガスを放出させる必要があり、換言すると、いったん冷却した容器を加熱する必要があり、加熱効率が悪くなってランニングコストが高価になる欠点もあった。
さらに、水素吸蔵材に水素ガスを吸蔵させた後、つぎに水素吸蔵材から水素ガスを放出させて駆動源として使用する場合、いったん冷却した容器を加熱しなければならないので、水素ガスの放出までに時間を要し、水素ガス供給後、直ちに水素を消費することができず、この点にも問題があった。
例えば、水素消費装置が、水素ガスを駆動源として走行する自動車のようなものであると、水素ガス供給後、走行できるようになるまでに時間を要し、かつ、水素吸蔵材を加熱する加熱装置に加えて、水素吸蔵材を冷却する冷却装置も搭載しなければならず重量化を招くおそれもあった。
【０００４】
本発明の目的は、水素消費装置に対して水素ガスを迅速に供給することができ、しかも、水素ガスを供給した後、比較的短時間のうちに水素ガスを放出させてその水素ガスを消費することができ、かつ、ランニングコストも安価な水素吸蔵材の使用システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の発明の特徴構成は、図１に例示するごとく、水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材Ｍから水素ガスを放出させる水素放出設備１を備えた水素消費装置Ｖと、粉粒状の水素吸蔵材Ｍに水素ガスを吸蔵させる水素吸蔵設備２とが、相対的に移動自在に構成されて、前記水素吸蔵設備２が、水素ガスを予め吸蔵させた粉粒状の水素吸蔵材Ｍを貯蔵しておく貯蔵容器９，１０を備え、水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材Ｍを前記水素吸蔵設備２の貯蔵容器９，１０から水素放出設備１へ搬送ガスＣＧによるガス輸送で搬送して供給する供給搬送パイプ１７が、前記水素放出設備１に対して着脱自在に構成され、水素ガスを放出した粉粒状の水素吸蔵材Ｍを前記水素放出設備１から水素吸蔵設備２へ搬送ガスＣＧによるガス輸送で搬送して回収する回収搬送パイプ１９が、前記水素放出設備１に対して着脱自在に構成され、前記供給搬送パイプ１７と回収搬送パイプ１９が、前記水素放出設備１に対して同時に接続自在に構成されているところにある。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成は、図１に例示するごとく、前記水素消費装置Ｖが、水素ガスを駆動源として走行する自動車である。
【０００９】
なお、上述のように、図面との対象を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【００１０】
〔作用および効果〕
請求項１の発明の特徴構成によれば、水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材から水素ガスを放出させる水素放出設備を備えた水素消費装置と、粉粒状の水素吸蔵材に水素ガスを吸蔵させる水素吸蔵設備とが、相対的に移動自在に構成されているので、換言すると、水素放出設備と水素吸蔵設備とが各別に構成されて、水素消費装置には、水素放出設備のみが設けられているので、水素消費装置においては、水素吸蔵材を加熱する装置のみを備えれば足りる。
そして、水素吸蔵設備が、水素ガスを予め吸蔵させた粉粒状の水素吸蔵材を貯蔵しておく貯蔵容器を備え、水素ガスを吸蔵した粉粒状の水素吸蔵材を水素吸蔵設備の貯蔵容器から水素放出設備へ搬送ガスによるガス輸送で搬送して供給する供給搬送パイプが、水素放出設備に対して着脱自在に構成されているので、水素吸蔵設備側において水素ガスを吸蔵させた水素吸蔵材を水素消費装置の水素放出設備に搬送ガスによるガス輸送で搬送しさえすれば、水素消費装置への水素ガスの供給が完了するので、水素消費装置への水素ガスの供給をきわめて迅速に行うことができ、その後、水素消費装置側においてその水素吸蔵材を加熱することで水素ガスを放出させることができ、水素ガス供給完了後、比較的短時間のうちに水素ガスを消費することができるとともに、ランニングコストも安価となる。
【００１１】
さらに、請求項１の発明の特徴構成によれば、水素ガスを放出した粉粒状の水素吸蔵材を水素放出設備から水素吸蔵設備へ搬送ガスによるガス輸送で搬送して回収する回収搬送パイプが、水素放出設備に対して着脱自在に構成され、供給搬送パイプと回収搬送パイプが、水素放出設備に対して同時に接続自在に構成されているので、水素消費装置に水素ガスを供給するに際し、水素消費装置の水素放出設備に残された使用済みの水素吸蔵材、つまり、水素ガスを放出した後の水素吸蔵材を確実、迅速に回収することができ、水素消費装置への水素ガスの供給をより迅速に行うことができる。
【００１２】
また、請求項１の発明の特徴構成によれば、水素吸蔵設備が、水素ガスを予め吸蔵させた粉粒状の水素吸蔵材を貯蔵しておく貯蔵容器を備えているので、水素放出設備に対して水素ガスを吸蔵させた水素吸蔵材を直ちに供給することができ、水素消費装置への水素ガスの供給をより一層能率的に行うことができる。
【００１３】
請求項２の発明の特徴構成によれば、水素消費装置が、水素ガスを駆動源として走行する自動車であるから、水素ガス供給後、比較的短時間のうちに走行可能となり、しかも、その自動車に水素ガス吸蔵のための冷却装置などを搭載する必要もなく、自動車の軽量化による燃費の節約を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明による水素吸蔵材の使用システムにつき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
この水素吸蔵材の使用システムは、例えば、水素ガスを駆動源として走行する自動車と水素吸蔵材を媒介として水素ガスを供給するステーションとの間で使用されるもので、図１に示すように、水素消費装置の一例である自動車Ｖには、水素ガスを吸蔵した水素吸蔵材としての水素吸蔵合金Ｍから水素ガスを放出させる水素放出設備１が搭載されている。
水素吸蔵合金Ｍは、一般に、ＬａＮｉ5 で代表されるＡＢ5 型、ＴｉＭｎ2 で代表されるＡＢ2 型、ＴｉＦｅで代表されるＡＢ型、Ｍｇ2 Ｎｉで代表されるＡ2 Ｂ型、Ｖ系合金で代表されるＢＣＣ固溶体型と呼ばれる水素吸蔵合金などであり、粉末そして／または粒状である粉粒状のものが使用され、ステーションＳには、その粉粒状の水素吸蔵合金Ｍに水素ガスを吸蔵させる水素吸蔵設備２が設置されている。
【００１５】
自動車Ｖは、例えば、燃料電池を備えたモータ３を搭載していて、水素放出設備１からの水素ガスを燃料電池に供給してモータ３を作動することで走行するように、つまり、水素ガスを駆動源として走行するように構成されている。
自動車Ｖに搭載の水素放出設備１は、粉粒状の水素吸蔵合金Ｍを収容する水素放出容器４を備え、その水素放出容器４内には、水素吸蔵合金Ｍを加熱することによって吸蔵した水素ガスを放出させるための放出用熱交換器５が配設されている。
水素放出容器４の上部と図外の燃料電池とは、水素供給ダクト６により接続され、さらに、水素放出容器４の上部には、仕切弁７ａを備えた供給パイプ７が、また、水素放出容器４の下部には、仕切弁８ａを備えた回収パイプ８が連通接続されている。
【００１６】
ステーションＳに設置の水素吸蔵設備２は、粉粒状の水素吸蔵合金Ｍを収容する第１水素吸蔵容器９と第２水素吸蔵容器１０を備え、第１水素吸蔵容器９内には第１吸蔵用熱交換器１１が、第２水素吸蔵容器１０内には第２吸蔵用熱交換器１２がそれぞれ配設されていて、後述するように、各水素吸蔵容器９，１０内において、各吸蔵用熱交換器１１，１２により水素吸蔵合金Ｍを冷却しながら水素ガスを接触させることによって、その水素吸蔵合金Ｍに水素ガスを吸蔵させるように構成されている。
第１水素吸蔵容器９の下部には仕切弁１３ａを備えた第１供給パイプ１３が、上部には仕切弁１４ａを備えた第１回収パイプ１４が連通接続され、同様に、第２水素吸蔵容器１０にも、仕切弁１５ａを備えた第２供給パイプ１５と仕切弁１６ａを備えた第２回収パイプ１６が連通接続されている。
【００１７】
第１と第２の供給パイプ１３，１５は、第１と第２の水素吸蔵容器９，１０内の水素吸蔵合金Ｍを自動車Ｖの水素放出設備１へ搬送して供給する供給搬送手段として機能するフレキシブルな供給搬送パイプ１７に対して並列に接続され、その供給搬送パイプ１７の一端部は、仕切弁１８ａを介して第１のファンあるいはコンプレッサ１８の吐出口に接続され、供給搬送パイプ１７の他端部は、自動車Ｖに搭載の水素放出容器４の供給パイプ７に対して着脱自在に構成されていて、その他端部と両供給パイプ１３，１５の接続箇所との間には仕切弁１７ａが設けられている。
第１と第２の回収パイプ１４，１６は、自動車Ｖに搭載の水素放出容器４内の水素吸蔵合金Ｍを第１水素吸蔵容器９または第２水素吸蔵容器１０へ搬送して回収する回収搬送手段として機能するフレキシブルな回収搬送パイプ１９に対して並列に接続され、その遊端部が水素放出容器４の回収パイプ８に着脱自在に構成され、かつ、その回収搬送パイプ１９の中間部には、仕切弁２０ａを介して第２のファンあるいはコンプレッサ２０の吐出口が接続されている。
【００１８】
この供給搬送パイプ１７と回収搬送パイプ１９による両水素吸蔵容器９，１０と水素放出容器４間での水素吸蔵合金Ｍの搬送は、水素ガスや水素含有ガスを搬送ガスＣＧとするガス輸送によって行われ、そのため、供給搬送パイプ１７へは第１のファンあるいはコンプレッサ１８により搬送ガスＣＧを供給できるように、また、回収搬送パイプ１９へは第２のファンあるいはコンプレッサ２０により搬送ガスＣＧを供給できるように構成されて、供給搬送パイプ１７と回収搬送パイプ１９が、水素放出設備１の水素放出容器４に対して同時に接続自在に構成されている。
そして、第１水素吸蔵容器９の上部には仕切弁２１ａを備えた第１循環ダクト２１が、第２水素吸蔵容器１０の上部には仕切弁２２ａを備えた第２循環ダクト２２が連通接続されていて、それら循環ダクト２１，２２が、第１のファンあるいはコンプレッサ１８の吐出側に接続可能に構成されている。
【００１９】
つぎに、このシステムの作動について説明する。
ステーションＳでは、通常、第１水素吸蔵容器９そして／または第２水素吸蔵容器１０に水素ガスを吸蔵させた粉粒状の水素吸蔵合金Ｍを貯蔵しており、したがって、これら両水素吸蔵容器９，１０は、水素ガスを予め吸蔵させた粉粒状の水素吸蔵合金Ｍを貯蔵する貯蔵容器を兼用することになる。
粉粒状の水素吸蔵合金Ｍに水素ガスを吸蔵させるには、第１水素吸蔵容器９であれば、第１供給パイプ１３の仕切弁１３ａ、第１循環ダクト２１の仕切弁２１ａ、および、第１のファンあるいはコンプレッサ１８の仕切弁１８ａを開けて、第１のファンあるいはコンプレッサ１８により第１水素吸蔵容器９内へ水素ガスあるいは水素含有ガスを供給して循環させ、第１水素吸蔵容器９内の水素吸蔵合金Ｍに接触させる。
【００２０】
それによって、粉粒状の水素吸蔵合金Ｍが、水素ガスを吸蔵するのであり、水素ガスの吸蔵に伴って発生する反応熱は、第１吸蔵用熱交換器１１による冷却により除去され、不純物リッチとなった水素含有ガスは系外に排出される。
水素吸蔵合金Ｍが十分に水素ガスを吸蔵した時点で、第１供給パイプ１３の仕切弁１３ａを閉じるとともに、さらに第１水素吸蔵容器９内に水素ガスを供給して、第１水素吸蔵容器９内の圧力を所定の圧力にまで昇圧し、その後、他の仕切弁２１ａ，１８ａを閉じ、第１のファンあるいはコンプレッサ１８を停止して待機する。
なお、説明は省略するが、第２水素吸蔵容器１０においても、同様の作動によって粉粒状の水素吸蔵合金Ｍに水素ガスを吸蔵させる。
【００２１】
自動車Ｖの水素放出設備１に水素吸蔵合金Ｍを供給する際には、供給搬送パイプ１７を水素放出設備１における水素放出容器４の供給パイプ７に接続し、かつ、回収搬送パイプ１９を水素放出容器４の回収パイプ８に接続し、回収パイプ８の仕切弁８ａと第２のファンあるいはコンプレッサ２０の仕切弁２０ａを開けるとともに、両水素吸蔵容器９，１０のいずれか一方の回収パイプ１４，１６の仕切弁１４ａまたは１６ａも開けて、第２のファンあるいはコンプレッサ２０の作動によって搬送ガスＣＧを供給する。
それによって、水素放出容器４内の水素吸蔵合金Ｍ、つまり、水素ガスが放出された後の水素吸蔵合金Ｍは、搬送ガスＣＧによるガス輸送で水素放出容器４から両水素吸蔵容器９，１０のいずれか一方へと搬送されて水素吸蔵設備２へ回収される。
【００２２】
その後、供給搬送パイプ１７の仕切弁１７ａと水素放出容器４の供給パイプ７の仕切弁７ａを開け、供給搬送パイプ１７や水素放出容器４をパージして不純物を除去し、両水素吸蔵容器９，１０のいずれか一方の供給パイプ１３，１５の仕切弁１３ａまたは１５ａとその他の仕切弁１８ａも開けて、第１のファンあるいはコンプレッサ１８の作動によって供給搬送パイプ１７に搬送ガスＣＧを供給する。
それによって、両水素吸蔵容器９，１０のいずれか一方の水素ガスを吸蔵した水素吸蔵合金Ｍは、搬送ガスＣＧによるガス輸送で水素放出容器４へと搬送されて、自動車Ｖの水素放出設備１へ供給され、その後、必要な仕切弁を閉じるとともに、供給搬送パイプ１７と回収搬送パイプ１９を自動車Ｖ側から取り外して、水素吸蔵合金Ｍを媒介とする水素ガスの供給が完了する。
自動車Ｖにおいては、放出用熱交換器５により水素吸蔵合金Ｍを加熱することによって水素ガスが放出されるので、その水素ガスを駆動源としてモータ３により走行することになる。
【００２３】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、水素消費装置の一例として自動車Ｖを示したが、水素消費装置としては、船舶や航空機などは勿論のこと、建築現場などで使用する機械類や遊園地における各種の乗り物なども含むものである。
さらに、各種の工場における装置類、つまり、水素ガスを駆動源とする設置式の装置にも適用することができ、その場合には、水素吸蔵設備２側を移動させて、設置式の水素消費装置に対して水素ガスを吸蔵した水素吸蔵合金Ｍを供給することになる。
要するに、このシステムは、水素放出設備１を備えた水素消費装置Ｖと水素吸蔵設備２との間において、いずれか一方あるいは両方が移動するものに適用することができる。
また、水素ガスを駆動源とする駆動装置としては、燃料電池を備えたモータ３以外にも、水素ガスを燃料として駆動するタービンやエンジンなど、各種の駆動装置が含まれる。
【００２４】
（２）先の実施形態では、水素吸蔵材の一例として水素吸蔵合金Ｍを示したが、水素吸蔵合金Ｍに代えて、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバと呼ばれる水素を吸蔵・放出する特性を有する炭素化合物の粉粒体を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素吸蔵材の使用システムを示す概略構成図
【符号の説明】
１        水素放出設備
２        水素吸蔵設備
９，１０  貯蔵容器
１７      供給搬送パイプ
１９      回収搬送パイプ
Ｍ        粉粒状の水素吸蔵材
Ｖ        水素消費装置としての自動車
ＣＧ 搬送ガス
【図１】
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