JP2018076891A - ガス供給システム、車両及び水素供給設備 - Google Patents

ガス供給システム、車両及び水素供給設備 Download PDF

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Abstract

【課題】大型化又は複雑化を抑制することができ、かつ高い供給速度で水素を供給できるガス供給システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のガス供給システムは、水素吸蔵合金が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンクと、このタンクに付設され、上記水素吸蔵合金を加熱又は冷却する熱媒体が流通可能に構成される熱媒体流通部とを有する車両に水素を供給するためのガス供給システムであって、水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵する貯蔵部と、上記車両に接続され、この車両が有するタンクに上記貯蔵部の水素を供給する水素流路と、冷却用熱媒体を貯蔵する冷媒貯蔵部と、上記車両に接続され、この車両が有する熱媒体流通部に熱媒体を流通させる熱媒体流路とを備え、上記水素流路及び上記熱媒体流路が、少なくとも車両に接続される先端部位において一体化されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス供給システム、車両及び水素供給設備に関する。
近年、燃料電池自動車に水素を充填するための水素供給設備を有する水素ステーションが開発されている。燃料電池自動車向けの水素充填方式は、高圧で水素を充填する方式が採用されており、実用化が進められている。燃料電池自動車向けの水素充填においては、車載タンクの温度上昇を抑制するために、水素供給設備側で冷却された高圧水素が車載タンクに充填される方式が用いられている（特許文献１）。また、これらを水素ステーションで実現するために、圧縮機や冷凍機をパッケージ化した機器が開発されている（特許文献２）。
特許第４０７１６４８号公報 特開２０１６−９００４３号公報
水素ステーションの水素供給設備においては、車両の燃料タンクに短時間で水素を充填することが求められている。このため水素の充填速度を高めるためには、より水素の供給圧力を高めることが考えられる。しかしながら、高圧ガスを取り扱う装置は、耐圧構造を必要とするなど大型化又は複雑化するおそれがある。したがって、水素の供給圧力を高めずに車両の燃料タンクに短時間で水素を充填するためには、水素を供給する側のシステム及び車両の双方について新たな工夫が要求される。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、大型化又は複雑化を抑制することができ、かつ高い供給速度で水素を供給できるガス供給システム、車両及び水素供給設備を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた発明は、水素吸蔵合金が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンクと、このタンクに付設され、上記水素吸蔵合金を加熱又は冷却する熱媒体が流通可能に構成される熱媒体流通部とを有する車両に水素を供給するためのガス供給システムであって、水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵する貯蔵部と、上記車両に接続され、この車両が有するタンクに上記貯蔵部の水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で供給する水素流路と、冷却用熱媒体を貯蔵する冷媒貯蔵部と、上記車両に接続され、この車両が有する熱媒体流通部に熱媒体を流通させる熱媒体流路とを備え、上記水素流路及び上記熱媒体流路が、少なくとも車両に接続される先端部位において一体化されている。
一般的な高圧水素方式により水素が供給される場合、水素は数十ＭＰａ程度の高圧下で車両に供給される。一方、当該ガス供給システムは、水素吸蔵合金が充填されたタンクを有する車両に対し、０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で水素を供給する。このため当該ガス供給システムは、耐圧部材や水素脆化対応部材を使用する必要性を低減することができ、大型化又は複雑化を抑制できる。また、当該ガス供給システムは、車両に対し、水素とともに冷却用熱媒体を供給できるので、冷却用熱媒体で水素吸蔵合金を冷却しながらタンクに水素を供給できる。水素吸蔵合金が水素を吸蔵する反応は発熱反応であるので、水素吸蔵合金を冷却することで水素吸蔵反応を促すことができる。つまり、当該ガス供給システムは、車両側の水素吸蔵合金を冷却しながら高い供給速度で車両に水素を供給できる。さらに、当該ガス供給システムは、車両のタンクに水素を供給する水素流路と、この車両の熱媒体流通部に冷却用熱媒体を流通させる熱媒体流路とが、少なくとも車両に接続される先端部位において一体化されているので、水素流路及び熱媒体流路と車両との接続が簡単に行える。
当該ガス供給システムが、上記車両と着脱可能に接続されるカプラーを備え、上記カプラーにおいて上記水素流路及び上記熱媒体流路が一体化されているとよい。一つのカプラーが車両に接続されることによって、水素流路及び熱媒体流路と車両との接続が簡単に行える。
当該ガス供給システムが、上記車両が有する熱媒体流通部に−４０℃以上０℃以下の上記冷却用熱媒体を流通させるとよい。冷却用熱媒体が車両の水素吸蔵合金を適切な温度範囲に冷却することで水素吸蔵合金の水素吸蔵反応を促すことができるので、当該ガス供給システムが、高い供給速度で車両に水素を供給できる。
上記車両が有する熱媒体流通部に加熱用熱媒体を送出する熱媒体送出装置をさらに備えるとよい。水素充填直後は車両の水素吸蔵合金が冷却されており、水素吸蔵合金の水素を放出する能力が低下している。このため、熱媒体送出装置が車両の熱媒体流通部に加熱用熱媒体を送出することで直ちに熱媒体流通部を加熱し、水素吸蔵合金が水素を放出するのを促すことができる。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、水素吸蔵合金が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンクと、このタンクに付設され、上記水素吸蔵合金を加熱又は冷却する熱媒体が外部から流通可能に構成される熱媒体流通部とを有し、上記水素吸蔵合金の−１５℃での水素平衡圧が０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満の車両である。
当該車両は、水素吸蔵合金を加熱又は冷却する熱媒体が外部から流通可能に構成される熱媒体流通部を有するので、当該車両自身が冷却装置を備えていなくても、外部から流通する冷却用熱媒体により水素吸蔵合金が冷却されて水素吸蔵合金の水素吸蔵反応が促される。つまり、当該車両は、水素吸蔵合金の水素吸蔵反応が促されることにより高い供給速度で水素の供給を受けることができる。また、当該車両のタンクに充填された水素吸蔵合金は、−１５℃における水素平衡圧が低い構成である。このため低い圧力下で当該車両へ水素が供給されることが可能となり、当該車両へ水素を供給するガス供給システムの大型化又は複雑化を抑制できる。
当該車両が、荷役装置をさらに有するとよい。荷役装置を有する車両、例えば燃料電池フォークリフト等の水素により駆動する荷役車両は、荷役装置を有する必要があることなどから、燃料電池自動車とは車体の設計自由度が異なり、自身が冷却装置を備えることが困難である。一方、当該車両は、外部から流通する冷却用熱媒体により水素吸蔵合金が冷却されて水素吸蔵合金の水素吸蔵反応が促されるので、当該車両自身が水素吸蔵合金を冷却する冷却装置を備える必要性をなくすことができる。
上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該ガス供給システムを備え、当該車両に水素を供給する水素供給設備である。
当該水素供給設備は、当該車両の水素吸蔵合金を冷却しながら高い供給速度で車両に水素を充填できる。また、当該水素供給設備は、高圧の水素ガスを取り扱わないので、耐圧部材や水素脆化対応部材を使用する必要性を低減でき、大型化又は複雑化を抑制できる。
ここで、「水素平衡圧」とは、ＪＩＳ−Ｈ７２０１（２００７）に準拠し得られた水素吸蔵合金の圧力−組成等温線（ＰＣＴ線）において、水素濃度（Ｈ／Ｍ）が０．５である場合の圧力を指す。
本発明のガス供給システム、車両及び水素供給設備は、大型化又は複雑化を抑制することができ、かつ高い供給速度で水素を供給できる。
本発明の一実施形態の水素供給設備及び車両を概略的に示す概略構成図である。 ＬａＮｉ５系の水素吸蔵合金の圧力−組成等温線を説明するための模式図であり、縦軸は平衡水素圧を示し、横軸は水素濃度を示す。また、中実の印は水素吸蔵時の値を示し、中空の印は水素放出時の値を示す。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
［水素供給設備］
図１に示す本発明の一実施形態の水素供給設備は、ガス供給システム１を備え、車両２に水素を供給する。ガス供給システム１及び車両２は、ガス供給システム１側の接続部１０と車両２側の接続部２０とが接続されて水素の供給及び熱媒体の流通が可能となっている。水素の供給及び熱媒体の流通については詳しく後述する。
＜ガス供給システム＞
ガス供給システム１は、水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵する貯蔵部１１と、車両２に接続され、この車両２が有するタンク２１に貯蔵部１１の水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で供給する水素流路３１ａと、冷却用熱媒体１２ａを貯蔵する冷媒貯蔵部１２と、車両２に接続され、この車両２が有する熱媒体流通部２３に熱媒体を流通させる熱媒体流路３２ａ及び３５とを備えている。また、ガス供給システム１は、熱媒体流路３６を通過する冷却用熱媒体１２ａを冷却する熱交換器１３と、車両２が有する熱媒体流通部２３に加熱用熱媒体を送出する熱媒体送出装置１４とをさらに備えている。
（貯蔵部）
貯蔵部１１は、水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵するタンクである。このタンクは、水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵するので、耐圧部材又は水素脆化対応材料を用いずに形成したものを採用することができる。タンクの材質としては、例えばステンレス合金、アルミニウム合金等が挙げられる。貯蔵部１１には、図示しない貯蔵部１１に水素を供給する流路と、貯蔵部１１内の水素を車両２へ向けて送出するための水素流路３１ａとが接続されている。水素流路３１ａの途中には開閉可能なバルブが設けられており、水素流路３１ａの貯蔵部１１に接続されていない側は、接続部１０に通じている。
貯蔵部１１に貯蔵される水素の圧力の上限と、貯蔵部１１から車両２が有するタンク２１に供給する水素の圧力の上限とは、３．０ＭＰａ未満であることが好ましく、１．０ＭＰａ未満であるとより好ましい。一方、当該水素の圧力の下限は、０．２ＭＰａ以上であることが好ましく、０．４ＭＰａ以上であるとより好ましい。当該水素の圧力が上記上限以上であると、耐圧性能を持たせるために耐圧部材や水素脆化対応部材を使用する必要性が生じるおそれがある。一方、当該水素の圧力が上記下限未満であると、車両２への水素供給速度が低下し、水素供給時間が過大となるおそれがある。特に、１．０ＭＰａを超える圧力のガスを貯蔵する設備又は当該ガスを取り扱う設備は、現在の日本では高圧ガス保安法の規制対象となるので取り扱いが複雑になるので、貯蔵部１１に貯蔵される水素の圧力が、１．０ＭＰａ未満であると当該高圧ガス保安法の規制対象とはならない上にコストダウンにも繋がる。
（冷媒貯蔵部）
冷媒貯蔵部１２は、冷却用熱媒体１２ａを冷却した状態で貯蔵するタンクである。冷媒貯蔵部１２は、冷却用熱媒体１２ａを冷却した状態で保持するタンクであればよく、特に限定されないが、例えば、冷却用熱媒体１２ａを冷却する冷却装置を備えた断熱構造を有するタンクを採用することができる。冷却用熱媒体１２ａとしては、特に限定されないが、例えば油、不凍液、空気等を用いることができ、好ましくは熱容量が大きく熱輸送性能に優れ、かつ粘度が低く送液動力が低い流体が用いられる。このような流体としては、例えばショーワ株式会社製コールドブラインＦＰ−４０Ｒ等が挙げられる。冷媒貯蔵部１２の下流には、車両２へ向けて冷却用熱媒体１２ａを送出する熱媒体流路３５が接続されており、冷媒貯蔵部１２の上流には、車両２から戻ってきた冷却用熱媒体１２ａを受け入れる熱媒体流路３６及び３７が接続されている。
熱媒体流路３５の途中には、冷媒貯蔵部１２から車両２へ向けて冷却用熱媒体１２ａを送出するポンプ１２ｂが接続されている。また、熱媒体流路３６の途中には、戻ってきた冷却用熱媒体１２ａを冷却するように熱交換器１３が付設されている。熱交換器１３としては、特に限定されないが、冷却用のプレート式熱交換器が用いられる。熱交換器１３において冷却用熱媒体１２ａを冷却するための冷媒としては、特に限定されないが、例えばフッ素系冷媒Ｒ−４０４Ａを用いることができる。
冷却用熱媒体１２ａを車両２側に送出する際の冷却用熱媒体１２ａの温度の上限は、０℃であることが好ましく、−１０℃であることがより好ましい。一方、上記温度の下限は、−４０℃であることが好ましく、−２０℃であることがより好ましい。上記冷却用熱媒体１２ａの温度が上記上限を超えると、車両２の水素吸蔵合金２２を低温まで冷却できなくなるので、水素平衡圧が低い水素吸蔵合金２２を採用することになる。この結果、水素放出時には、水素平衡圧を高めるために水素吸蔵合金２２を加熱する装置が必要となる。一方、上記冷却用熱媒体１２ａの温度が上記下限未満であると、冷却用熱媒体１２ａを冷却するためのエネルギーが過大となる。上記冷却用熱媒体１２ａの温度が−４０℃以上０℃以下であれば、ガス供給システム１は、車両２が有する熱媒体流通部２３に−４０℃以上０℃以下の冷却用熱媒体１２ａを流通させることができる。
（熱媒体送出装置）
熱媒体送出装置１４は、加熱用熱媒体を熱媒体流路３４に送出する。特に限定されないが、加熱用熱媒体としては例えば空気が用いられ、熱媒体送出装置１４としては例えば電動エアーポンプが用いられる。
（熱媒体流路）
ガス供給システム１は、熱媒体流路３２ａと、熱媒体流路３３ａと、熱媒体流路３４と、熱媒体流路３５と、熱媒体流路３６と、熱媒体流路３７とを備える。また、ガス供給システム１は、熱媒体流路３２ａ及び熱媒体流路３４、又は熱媒体流路３２ａ及び熱媒体流路３５を選択的に接続する切り替えバルブ４０ａと、熱媒体流路３３ａ及び熱媒体流路３６、又は熱媒体流路３３ａ及び熱媒体流路３７を選択的に接続する切り替えバルブ４０ｂとを備える。熱媒体流路３２ａの途中及び熱媒体流路３３ａの途中には、それぞれ開閉可能なバルブが設けられている。熱媒体流路３２ａ及び３３ａの車両２側の先端部位は、後述する接続部１０に通じている。
（接続部）
水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａは、少なくとも車両２に接続される先端部位において一体化されている。具体的には、水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａの先端側に接続部１０が接続されており、この接続部１０において３本の上記流路が束となり一体化されている。より具体的には、ガス供給システム１は、ディスペンサを備え、このディスペンサは、ディスペンサから延出するホース、充填ノズル及び接続部１０としてのカプラーを有している。そして、水素流路３１ａが、ディスペンサを経由してカプラーに接続され、熱媒体流路３２ａ及び３３ａがカプラーに接続されることで、水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａがカプラーにおいて束となる構造となっている。つまり、ガス供給システム１は、車両２と着脱可能に接続されるカプラーを備え、カプラーにおいて水素流路３１ａ及び熱媒体流路３２ａ及び３３ａが一体化されている。
接続部１０は、後述する車両２側の接続部２０と着脱可能に接続できる構成となっている。また、接続部１０が車両２側の接続部２０と接続された際に、水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａが、車両２側の水素流路３１ｂ、熱媒体流路３２ｂ及び３３ｂとそれぞれ接続されるように構成されている。
＜車両＞
車両２は、水素吸蔵合金２２が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンク２１と、このタンク２１に付設され、水素吸蔵合金２２を加熱又は冷却する熱媒体が外部から流通可能に構成される熱媒体流通部２３とを有している。また、車両２は、タンク２１に充填された水素を燃料として駆動する駆動装置２４を有している。車両２は、燃料電池自動車であってもよいし、荷役装置を有する燃料電池荷役車両であってもよい。車両２を燃料電池荷役車両とする場合、例えば、フォークリフト、クレーン車、ショベルカー等の車両型の建設機械を当該車両とすることができる。
（タンク）
タンク２１は、タンク本体を有しており、このタンク本体内に水素吸蔵合金２２が充填されている。タンク２１には、駆動装置２４へ水素を送出する流路２４ａと、ガス供給システム１から送出された水素をタンク２１内に導くための水素流路３１ｂの一端とが接続されている。流路２４ａの途中及び水素流路３１ｂの途中には、開閉可能なバルブがそれぞれ設けられている。また、水素流路３１ｂの水素をタンク２１に接続されていない側は、接続部２０に接続されている。
（水素吸蔵合金）
水素吸蔵合金２２は、圧力又は温度を制御することで水素を吸蔵及び放出できる合金である。本実施形態の車両２は、水素吸蔵合金２２としてＬａＮｉ５系の水素吸蔵合金を用いる。図２に示すように、ＬａＮｉ５系の水素吸蔵合金は、水素濃度（Ｈ／Ｍ）が０．２（未充填状態）から０．８（満充填状態）の範囲においてほぼ一定の平衡水素圧（ＭＰａ）を示す。また、当該水素吸蔵合金は、高温である場合に比べて低温である場合の方が平衡水素圧は低いという性質を示す。また、当該水素吸蔵合金の水素吸蔵反応は発熱反応であり、水素放出反応は吸熱反応である。つまり、水素吸蔵時は水素吸蔵合金２２を低い温度とし、水素放出時は水素吸蔵合金２２を高い温度とする必要がある。
水素吸蔵時に水素吸蔵合金の水素吸蔵速度を高めるためには、圧力差を大きくし得るように平衡水素圧が低いＬａＮｉ５系の水素吸蔵合金を採用することが好適である。一方、加熱することなく又は少量の加熱で水素吸蔵合金から水素を放出させるためには、常温で十分な平衡水素圧を示すＬａＮｉ５系の水素吸蔵合金を採用することが好適である。このような特性を示す水素吸蔵合金２２としては、特に限定されないが、例えばＬａ０．７Ｃｅ０．３Ｎｉ４．７Ｃｏ０．６等のＬａＣｅＮｉＣｏ系の４元系合金を採用することができる。
水素吸蔵合金２２の−１５℃での水素平衡圧の上限としては、０．５ＭＰａが好ましく、０．４ＭＰａがより好ましく、０．３ＭＰａがさらに好ましい。一方、上記−１５℃での水素平衡圧の下限としては、０．０５ＭＰａが好ましく、０．０６ＭＰａがより好ましく、０．０７ＭＰａがさらに好ましい。水素吸蔵合金２２の−１５℃での水素平衡圧が上記上限より高いと、冷却した状態の水素吸蔵合金２２に十分な吸蔵速度で水素を吸蔵させることができないおそれがある。また、水素吸蔵合金２２の−１５℃での水素平衡圧が上記下限より低いと、水素吸蔵後の水素吸蔵合金２２が水素を放出するまでに時間がかかり、水素充填後における燃料電池への水素供給が不十分となるおそれがある。
水素吸蔵合金２２の２０℃での水素平衡圧の上限としては、３ＭＰａが好ましく、２．５ＭＰａがより好ましく、２ＭＰａがさらに好ましい。一方、上記２０℃での水素平衡圧の下限としては、０．２ＭＰａが好ましく、０．３ＭＰａがより好ましく、０．４ＭＰａがさらに好ましい。水素吸蔵合金２２の２０℃での水素平衡圧が上記上限より高いと、タンク２１内が高圧となり、装置の大型化又は複雑化を抑制することができないおそれがある。また、水素吸蔵合金２２の２０℃での水素平衡圧が上記下限より低いと、水素吸蔵合金２２が水素を放出する放出速度が不十分となるおそれがある。
（熱媒体流通部）
熱媒体流通部２３は、タンク２１に付設されている。熱媒体流通部２３の上流には、ガス供給システム１から送出された熱媒体を受け入れる熱媒体流路３２ｂが接続されており、熱媒体流通部２３の下流には、ガス供給システム１へ向けて熱媒体を送り返す熱媒体流路３３ｂが接続されている。熱媒体流路３２ｂの途中及び熱媒体流路３３ｂの途中には、それぞれ開閉可能なバルブが設けられている。熱媒体流路３２ｂの先端部位及び熱媒体流路３３ｂの先端部位は、接続部２０に接続されている。水素吸蔵時には、冷却用熱媒体１２ａが熱媒体流通部２３を流通することで、タンク２１内の水素吸蔵合金２２から熱が除去される。
（接続部）
水素流路３１ｂ、熱媒体流路３２ｂ及び３３ｂは、少なくともガス供給システム１に接続される先端部位において一体化されている。具体的には、水素流路３１ｂ、熱媒体流路３２ｂ及び３３ｂの先端側に接続部２０が接続されており、この接続部２０において３本の上記流路が束となり一体化されている。接続部２０は、ガス供給システム１側の接続部１０であるカプラーと着脱可能に接続できる構成となっている。
（利点）
当該ガス供給システム１は、車両２のタンク２１に水素を供給する水素流路３１ａと、この車両の熱媒体流通部に冷却用熱媒体を流通させる熱媒体流路３２ａ及び３３ａとを備えるので、冷却用熱媒体１２ａで水素吸蔵合金２２を冷却しながらタンク２１に水素を供給することができる。つまり、当該ガス供給システム１は、車両２側の水素吸蔵合金２２を冷却しながら高い供給速度で車両２に水素を供給することができる。
また、当該ガス供給システム１は、水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵し、０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で車両２に水素を供給するので、耐圧部材や水素脆化対応部材を使用する必要性を低減することができ、大型化又は複雑化を抑制することができる。
さらに、当該ガス供給システム１は、水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａが、接続部１０において一体化されているので、水素流路３１ａ及び熱媒体流路３２ａ及び３３ａと、車両２の水素流路３１ｂ、熱媒体流路３２ｂ及び３３ｂとの接続が簡単に行える。
当該車両２は、水素吸蔵合金２２を加熱又は冷却する熱媒体が流通可能に構成される熱媒体流通部２３を有するので、外部から流通する冷却用熱媒体１２ａで水素吸蔵合金２２を冷却しながらタンク２１に水素を充填することができる。特に、水素吸蔵合金２２の−１５℃での水素平衡圧が０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満であるので、水素吸蔵合金２２が高い吸蔵速度で水素を吸蔵することができる。また、水素吸蔵合金２２の２０℃での水素平衡圧が０．２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下であるので、水素吸蔵合金２２は、加熱されることなく又は少量の加熱で容易に水素を放出することができる。つまり、当該車両２は、車両２自体に水素吸蔵合金２２を冷却するための冷却装置を備える必要がなく、水素吸蔵合金２２を高温まで加熱するための加熱装置を備える必要もない。
［水素供給設備における水素の供給手順］
当該ガス供給システム１を備える水素供給設備における水素の供給手順について詳説する。
まず、当該ガス供給システム１の接続部１０と車両２の接続部２０とが接続される。このとき、切り替えバルブ４０ａは、熱媒体流路３２ａ及び熱媒体流路３５を接続し、切り替えバルブ４０ｂは、熱媒体流路３３ａ及び熱媒体流路３６を接続する。また、熱媒体流路のバルブが開放される。
次に、ポンプ１２ｂが駆動し、冷媒貯蔵部１２から熱媒体流路３５へ冷却用熱媒体１２ａを送出する。熱媒体流路３５へ送出された冷却用熱媒体１２ａは、熱媒体流路３２ａ及び熱媒体流路３２ｂを経由して熱媒体流通部２３に至る。冷却用熱媒体１２ａは、熱媒体流通部２３において水素吸蔵合金２２と熱交換を行い、タンク２１内の水素吸蔵合金２２から熱を除去する。熱媒体流通部２３から排出された冷却用熱媒体１２ａは、熱媒体流路３３ｂ、熱媒体流路３３ａ、及び熱媒体流路３６を経由して冷媒貯蔵部１２へ送り返される。この途中の熱媒体流路３６には、送り返された冷却用熱媒体１２ａを冷却するように熱交換器１３が付設されているので、冷媒貯蔵部１２に送り返された冷却用熱媒体１２ａは再び冷却された状態となる。このように冷却用熱媒体１２ａが当該ガス供給システム１及び車両２を循環することで車両２の水素吸蔵合金２２が冷却される。
また、水素吸蔵合金２２の冷却を開始するタイミングに合わせて、又は水素吸蔵合金２２の冷却を開始した後に、水素流路のバルブが開放され、貯蔵部１１から水素流路３１ａへ水素が送出される。水素流路３１ａへ送出された水素は、水素流路３１ｂを経由してタンク２１に導かれる。貯蔵部１１から水素流路３１ｂへの水素の送出は、０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で行われる。タンク２１に導かれた水素は、タンク本体内に充填されている水素吸蔵合金２２によって吸蔵される。水素吸蔵合金２２による水素の吸蔵は、タンク２１に十分な量の水素が充填されるまで継続される。
タンク２１への水素の充填が完了すると、水素流路のバルブが閉鎖される。また、ポンプ１２ｂが停止されて冷却用熱媒体１２ａの循環が終了する。次に、切り替えバルブ４０ａが、熱媒体流路３２ａ及び熱媒体流路３４を接続するように切り替えられ、切り替えバルブ４０ｂが、熱媒体流路３３ａ及び熱媒体流路３７を接続するように切り替えられる。そして、熱媒体送出装置１４から熱媒体流路３４へ加熱用熱媒体が送出される。熱媒体流路３４へ送出された加熱用熱媒体は、熱媒体流路３２ａ及び熱媒体流路３２ｂを経由して熱媒体流通部２３に至る。加熱用熱媒体は、熱媒体流通部２３において残存する冷却用熱媒体１２ａを熱媒体流通部２３から排出するとともに、水素吸蔵合金２２と熱交換を行って水素吸蔵合金２２を加熱する。熱媒体流通部２３から排出された冷却用熱媒体１２ａは、熱媒体流路３３ｂ、熱媒体流路３３ａ及び熱媒体流路３７を経由して冷媒貯蔵部１２へ加熱用熱媒体とともに送り返される。水素吸蔵合金２２が加熱用熱媒体によって加熱されると、熱媒体送出装置１４からの加熱用熱媒体の送出が停止される。最後に、熱媒体流路のバルブが閉鎖され、接続部１０及び接続部２０の接続が解除される。
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
上記実施形態では、水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａが、少なくとも車両２に接続される先端部位において一体化されているものについて説明したが、これに限定されない。例えば、水素流路３１ａ、熱媒体流路３２ａ及び３３ａが別々に形成され、これらが別々に車両２に接続されるものであってもよい。
上記実施形態では、ガス供給システム１が、車両２が有する熱媒体流通部２３に加熱用熱媒体を送出する熱媒体送出装置１４と備えているものについて説明したが、これに限定されない。例えば、車両２が、駆動装置２４からの排熱を受け取った熱媒体を媒体流通部２３に流通させる流路を備えるものであってもよい。
上記実施形態では、車両２が、水素吸蔵合金２２が充填されたタンク２１を有するものについて説明したが、タンク２１の形状は、例えば、円筒型、直方体型、角錐型、角柱型、円盤型等、任意の形状とすることができる。特に、水素吸蔵合金２２が充填されたタンク２１は、水素を高圧ガス状態で保持する高圧水素容器に比べて低い圧力で水素を保持することが可能であるので、タンク２１の形状を円筒型以外の形状とすることができ、車体の形状に合わせたタンクの実装が可能である。
また、車両２がバランスウェイトを備える荷役車両である場合、車両２におけるタンク２１の位置が、このバランスウェイトが備えられるべき位置であると好ましい。車両２がこのような構造であれば、水素吸蔵合金２２が充填されたタンク２１がバランスウェイトの役割を果たすので、車両２が他の位置にタンクを有する場合に比べて車体が重量化又は大型化することを抑制できる。
上記実施形態では、貯蔵部１１が水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵するタンクであるものについて説明したが、貯蔵部１１は、水素をガス状態で保持するタンクであってもよいし、水素吸蔵合金が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンクであってもよい。
上記実施形態では、貯蔵部１１へ水素を供給する流路が貯蔵部１１に接続されているものについて説明したが、任意の供給方法を用いて貯蔵部１１に水素を供給することができる。例えば、水電解装置が生成した再生エネルギー由来の水素を貯蔵部１１に供給してもよい。
本発明のガス供給システム、車両及び水素供給設備は、大型化又は複雑化を抑制することができ、かつ高い供給速度で水素を供給できる。
１ ガス供給システム
２ 車両
１０ 接続部
１１ 貯蔵部
１２ 冷媒貯蔵部
１２ａ 冷却用熱媒体
１２ｂ ポンプ
１３ 熱交換器
１４ 熱媒体送出装置
２０ 接続部
２１ タンク
２２ 水素吸蔵合金
２３ 熱媒体流通部
２４ 駆動装置
２４ａ 流路
３１ａ、３１ｂ 水素流路
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４、３５、３６、３７ 熱媒体流路
４０ａ、４０ｂ 切り替えバルブ

Claims (7)

  1. 水素吸蔵合金が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンクと、このタンクに付設され、上記水素吸蔵合金を加熱又は冷却する熱媒体が外部から流通可能に構成される熱媒体流通部とを有する車両に水素を供給するためのガス供給システムであって、
    水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で貯蔵する貯蔵部と、
    上記車両に接続され、この車両が有するタンクに上記貯蔵部の水素を０．２ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満の圧力下で供給する水素流路と、
    冷却用熱媒体を貯蔵する冷媒貯蔵部と、
    上記車両に接続され、この車両が有する熱媒体流通部に熱媒体を流通させる熱媒体流路とを備え、
    上記水素流路及び上記熱媒体流路が、少なくとも車両に接続される先端部位において一体化されているガス供給システム。
  2. 上記車両と着脱可能に接続されるカプラーを備え、
    上記カプラーにおいて上記水素流路及び上記熱媒体流路が一体化されている請求項１に記載のガス供給システム。
  3. 上記車両が有する熱媒体流通部に−４０℃以上０℃以下の上記冷却用熱媒体を流通させる請求項１又は請求項２に記載のガス供給システム。
  4. 上記車両が有する熱媒体流通部に加熱用熱媒体を送出する熱媒体送出装置をさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載のガス供給システム。
  5. 水素吸蔵合金が充填され、水素の吸蔵及び放出を行うタンクと、
    このタンクに付設され、上記水素吸蔵合金を加熱又は冷却する熱媒体が外部から流通可能に構成される熱媒体流通部と
    を有し、
    上記水素吸蔵合金の−１５℃での水素平衡圧が０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ未満である車両。
  6. 荷役装置をさらに有する請求項５に記載の車両。
  7. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス供給システムを備え、
    請求項５又は請求項６に記載の車両に水素を供給する水素供給設備。
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