JP2016094948A - 水素貯蔵システム及び水素貯蔵装置 - Google Patents
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Abstract
Description
水素貯蔵システム10は、水素製造装置1と、圧力調整部2、水素貯蔵装置3と、圧力調整部4と、水素供給装置5と、撮像装置6と、制御装置7と、表示装置8とを備える。
水素供給装置5は、貯蔵された水素を外部へ供給する。例えば、水素供給装置5は、貯蔵された水素を燃料電池自動車13または水素を貯蔵するタンクを積んだトレーラ14に供給する。トレーラは、水素の需要がある場所へ移動し、その移動先で充填された水素を供給することで、需要を満たすことができる。なお、水素供給装置5は、貯蔵された水素を発電装置に供給してもよい。
水素貯蔵タンク31は、導管11を介して供給された水素を貯蔵する。
圧力検出部33は、水素貯蔵タンク31内に設けられ、水素貯蔵タンク31内の圧力を検出し、検出して得た圧力信号を制御装置7へ出力する。
制御装置7は、通信部71と、記憶部72と、制御部73とを備える。
通信部71は、外部の端末装置と通信する。この通信は、有線であっても無線であってもよい。
記憶部72は、情報を記憶する媒体であり、撮像装置6で撮像されて得られた画像データが記憶される。
制御部73は、通信部71を制御し、記憶部72に情報を記憶させる。
開閉部32は、水素貯蔵タンク31の外側表面且つ上記開口部OPの近傍に設置されている。そして、開閉部32は、空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入する流入口INと、流入した不活性ガスを放出する排出口とが設けられ、内部に空間を有するベース部321を備える。この排出口は複数設けられ、例えば、図2に示すように、開口部OPを囲むように設けられている。ここで、空気より酸素含有度が低い不活性ガスは、例えば、窒素または燃料電池のカソード排気ガスなどである。
更に、開閉部32は、カバー部322を備える。水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、カバー322が閉じられて、カバー322がベース部321の上面に被さることで、ベース部321の排出口が塞がれる。
水素貯蔵タンク31の外側表面に設置されたベース部321は、一端部に電磁石42を有する。具体的には、電磁石42は、コイル43を有し、コイル43に制御装置7から電流Iが供給される。
カバー部322は、一端部と他端部とを有し、一端部は磁力によって引力が生じる金属44を有し、他端部がベース部321の他端部と弾性体41で接続されている。
コイル43に電流Iが流れている間は、金属44にコイル43の方向への引力が生じ、図3の(A)に示すように、ベース部321の上にカバー部322が接する。このように、電磁石42を構成するコイル43に電流が流れる間、コイル43と金属44との間に引力が生じてベース部321の上にカバー部322が接することにより、開口部OPが密閉されている。これにより、開口部OPから水素が排出されないようにすることができる。
あるいは、開口部OPの代わりに水素貯蔵装置3の外殻の一部を薄くする、あるいは一定の構造歪や温度上昇により亀裂や破損を生じる部材を用いて構成しても良い。市販のラプチャーディスクでは開放口の大きさが限られるが、上記の方法では簡便な構成で大量の水素を放出することが可能である。
なお、本実施形態では、水素貯蔵装置3は、開口部OPを一つ備える例について説明したが、これに限らず、開口部OPを複数備えてもよい。
カバー部322が動作したことを感知する方法は、特に制限されるものではないが、水素貯蔵タンク31内の水素圧を検知してもよいし、カバー部322を固定する電磁石の通電状況を監視してもよい。また、この異常通知信号の発信または受信を契機として、制御部73は、水素貯蔵システム10周辺の画像の記憶部72への記録、システム動作状況に関するデータの記憶部72への記録を開始してもよいし、もしくは、恒常的に記憶部72に記録しているデータの収集レートを上げてもよい。これにより、記憶部72は、異常の発生した要因を検討するための情報を蓄積することができる。
このように、水素貯蔵タンク31の外殻、及び/または水素貯蔵タンク31の外郭の開口部OP近傍に導電層51が形成されており、この導電層51が接地に接続されていてもよい。これにより、着火源となる静電気の帯電を防止することができ、水素排出時の着火の確率を低減することができる。
図6に示すように、水素貯蔵システム10は、導電層51の電位を計測する電圧計9を更に備える。そして、制御部73は、例えば、計測された電位が予め決められた閾値を超えて変化した場合、水素貯蔵タンク31の内部と外部とを通気する制御、及び異常を報知する制御のうち少なくとも一方を実行してもよい。
なお、ベース部321が導電材料からなる場合、電圧計9はこのベース部321の電位を計測してもよい。
また、この炎色反応層が接地に接続されていることが好ましい。これにより、着火の確率を低減するとともに、仮に着火した場合でも水素の燃焼の状況を目視で確認することができる。
図7に示すように、水素貯蔵タンク31は、水素貯蔵タンク31の内側を構成する内側層61と、水素貯蔵タンク31の外側を構成する外側層63と、内側層61と外側層63との間に配置され、且つ炎色反応を示す金属から構成された炎色反応層62と、を有してもよい。これにより、水素が燃焼した場合、炎色反応層62で色を呈するので、水素の燃焼状況を把握することができる。
また、図8に示すように、水素貯蔵タンク31cの外殻と不活性ガスタンク71の内殻との間の空洞部分の圧力変動を監視する第2の圧力検出部35を設けても良い。これにより、不活性ガスタンク71の内殻及び水素貯蔵タンク31cの外殻の変動が閾値に達する前に、状況を事前に検出し、事前に必要な対応をとることができる。またこれにより、緊急時にもシステムの自立運用が可能になる。
例えば、水素貯蔵装置3が屋内に設置されている場合、圧力検出部33により検出された圧力が予め決められた規定割合よりも急激に低下した場合、制御部73は、屋内に空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入するよう弁63を制御してもよい。これにより、迅速な換気をすることができ、着火の確率を低減することができる。
これにより、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、大容量の水素を安全に保管することができる。一方、水素貯蔵タンク31の外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、大容量の水素を大気中に放出することができるので、水素に着火する確率を低減することができる。
2 圧力調整部
3 水素貯蔵装置
31 水素貯蔵タンク
32 開閉部
33 圧力検出部
34 検出部
35 第2の圧力検出部
4 圧力調整部
5 水素供給装置
6 撮像装置
7 制御装置
71 通信部
72 記憶部
73 制御部
8 表示装置
9 電圧計
10 水素貯蔵システム
11、12 導管
13 燃料電池自動車
14 トレーラ
Claims (15)
- 水素を製造する水素製造装置と、
前記製造された水素を貯蔵する水素貯蔵装置と、
前記貯蔵された水素を供給する水素供給装置と、
を備え、
前記水素貯蔵装置は、
前記水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部との通気を遮断し、一方、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する開閉部と、
を備える水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンクは、外殻の一部に開口部を有し、
前記開閉部は、前記水素貯蔵タンクの外側表面且つ前記開口部の近傍に設置されており、
空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入する流入口と、前記流入した不活性ガスを放出する排出口とが設けられ、内部に空間を有するベース部を備える
請求項1に記載の水素貯蔵システム。 - 前記ベース部は導電材料からなり、前記ベース部が接地に接続されている
請求項2に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンクの外殻、及び/または前記水素貯蔵タンクの外郭の開口部近傍に導電層が形成されており、前記導電層が接地に接続されている
請求項2に記載の水素貯蔵システム。 - 外部の端末装置と通信する通信部と、
前記導電材料からなるベース部または前記導電層の電位を計測する電圧計と、
前記電位が予め決められた閾値を超えて変化した場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する制御、及び異常を報知する制御のうち少なくとも一方を実行する制御部と、
を備える請求項3または4に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンクの外郭の開口部近傍の表面または前記開口部の断面の少なくとも一部に、炎色反応を示す金属を含む炎色反応層が設けられている
請求項1から5のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。 - 前記ベース部の上に前記炎色反応を示す金属を含む炎色反応層が形成されている
請求項6に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンクは、
前記水素貯蔵タンクの内側を構成する内側層と、
前記水素貯蔵タンクの外側を構成する外側層と、
前記内側層と前記外側層との間に配置され、且つ炎色反応を示す金属から構成された炎色反応層と、
を有する請求項6に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵装置は、
前記水素貯蔵タンクを覆い、空気より酸素含有度が低い不活性ガスを貯蔵する不活性ガスタンクを更に有する請求項1から8のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンクは、外殻の一部に開口部を有しており、
前記開閉部は、
前記水素貯蔵タンクの外側表面に設置され、一端部に電磁石を有するベース部と、
一端部と他端部とを有し、前記一端部は磁力によって引力が生じる金属を有し、前記他端部が前記ベース部の他端部と弾性体で接続されたカバー部と、
を備え、
前記電磁石を構成するコイルに電流が流れる間、前記コイルと前記金属との間に引力が生じて前記ベース部の上に前記カバー部が接することにより、前記カバー部によって前記開口部が密閉されている
請求項1に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみを検出する検出部と、
前記検出部により検出された検出信号が予め決められた範囲を外れる場合、前記コイルに流れる電流を停止させることにより、前記カバー部による前記開口部を解放させる制御部と、
を備える請求項10に記載の水素貯蔵システム。 - 外部の端末装置と通信する通信部と、
前記水素貯蔵タンクの外殻の一部が開口した場合、前記水素貯蔵タンクの異常を報知するよう制御し、前記異常を知らせる異常通知信号を前記通信部から前記外部の端末装置へ送信する制御部と、
を備える請求項1から11のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。 - 当該水素貯蔵システムの周辺を撮像する撮像装置と、
前記水素貯蔵タンクの外殻の一部が開口した場合、前記撮像装置により撮像されて得られた当該水素貯蔵システム周辺の画像の記録の開始、当該水素貯蔵システムの動作状況に関するデータの記録の開始、または予め記録しているデータの収集レートの上昇の少なくとも一つを実行する制御部と、
を備える請求項1から12のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。 - 前記水素貯蔵タンク内の圧力を検出する圧力検出部と、
屋内への不活性ガスの流入量を調節する弁と、
前記水素貯蔵装置が屋内に設置されている場合、前記圧力検出部により検出された圧力が予め決められた規定割合よりも急激に低下した場合、前記屋内に空気より酸素含有度が低い不活性ガスが流入するよう前記弁を制御する制御部と、
を備える請求項1から13のいずれか一項に記載の水素貯蔵システム。 - 水素を貯蔵する水素貯蔵タンクと、
前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲内の場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部との通気を遮断し、一方、前記水素貯蔵タンクの外殻の振動、熱、温度あるいはひずみが所定の範囲から外れた場合、前記水素貯蔵タンクの内部と外部とを通気する開閉部と、
を備える水素貯蔵装置。
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