JP3323604B2 - 給水素スタンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水素を燃料として走行さ
れる自動車つまり水素エンジンを塔載した自動車に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の自動車においては、排気ガスによ
る環境汚染を防止するため、また燃料の多様化のため、
水素を燃料として走行される自動車、つまり水素を燃料
として作動される水素エンジンを塔載した自動車が提案
されている（特開昭６２−２７９２６４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水素自動車
を広く普及させる前提として、全国各地の多数箇所に、
水素自動車に対して水素を充填するための給水素設備を
装備した給水素スタンド、つまりガソリンスタンドに相
当するものを設置する必要がある。この給水素スタンド
を設置する際には、水素の特性からして、防爆という点
が極めて強く要求されることになり、この点において何
等かの対策が必要になる。

【０００４】したがって、本発明の目的は、防爆という
点を十分高め得るようにした給水素スタンドを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明はその構成として次のようにしてある。すな
わち、特許請求の範囲における請求項１に記載のよう
に、水素を燃料として走行される自動車に対して水素を
充填するための給水素設備が装備された給水素スタンド
であって、水素を貯留した水素貯留タンクが、第１貯留
タンクと第２貯留タンクとから構成され、前記第１貯留
タンクが、内部に水素吸蔵合金が充填されて該水素吸蔵
合金に水素を吸蔵させた状態で水素を貯留しており、前
記第２貯留タンクが、前記第１貯留タンクから放出され
た水素ガスを貯留しており、前記第２貯留タンクの最大
水素貯留量が、前記第１貯留タンクの最大水素貯留量よ
りも十分小さく設定されており、前記第２貯留タンク
に、自動車に対して水素ガスを供給する水素供給ノズル
が接続されている、ような構成としてある。このような
構成とすることにより、危険性の高い水素ガスは自動車
に供給するために当座必要な必要最少限の量として、防
爆上好ましいものとなる

【０００６】前記構成を前提として、次のような各種の
構成を採択することができる。すなわち、特許請求の範
囲における請求項２に記載のように、第２貯溜タンクが
第１貯溜タンクよりも上方に位置されている、ように構
成することができる。これにより、水素ガスを極力低い
位置に存在させないようにする上で好ましいものとな
る。

【０００７】特許請求の範囲における請求項３に記載の
ように、第１貯溜タンクと第２貯溜タンクとを収納した
収納室が、給水素空間としての停車スペースに対して上
下方向に伸びる隔壁によって画成され、前記収納室を覆
う屋根が、前記隔壁から離れるにしたがって徐々に高く
なるように傾斜して形成されている、ようにすることが
できる。これにより、貯溜タンクから収納室に漏れ出た
水素ガスが停車スペース側へ向けて移動するのを防止す
る上で好ましいものとなる。

【０００８】特許請求の範囲における請求項４に記載の
ように、給水素空間としての停車スペースを覆う屋根の
上に、前記第１貯溜タンクおよび第２貯溜タンクが配設
されている、ようにすることができる。これにより、貯
溜タンクから漏れ出た水素ガスが停車スペース側に移動
するのを防止する上で好ましいものとなる。

【０００９】特許請求の範囲における請求項５に記載の
ように、前記停車スペースを覆う屋根が傾斜するによう
に形成されており、前記第１貯溜タンクが、前記傾斜す
る屋根に沿って傾斜して配設され、前記第１貯溜タンク
には、前記屋根の傾斜の高い位置において水素吸蔵合金
の導入口が形成されると共に、該屋根の傾斜の低い位置
において水素吸蔵合金の取出し口が形成されている、よ
うにすることができる。これにより、傾斜を利用して水
素吸蔵合金を第１貯溜タンク内でスムーズに移動させる
ことができる。また、第１貯溜タンクへの水素吸蔵合金
の導入を高い位置で行うことにより、漏れ出た水素ガス
をすみやかに上方へ拡散させることができる。なお、水
素吸蔵合金の取出しは低い位置で行われるが、取り出さ
れるときの水素吸蔵合金は水素吸蔵量が減少しているの
で問題はない。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、大量の水素の貯留を水
素吸蔵合金に吸蔵させるという安定した状態で行ないつ
つ、危険性の高い水素ガスは自動車に供給するために当
座必要な必要最少限の量として、防爆上好ましいものと
なる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１において、給水素スタンドＳは、水素
自動車１が複数台停車される余裕のある停車スペ−ス２
を有し、この停車スぺ−ス２の路面上方空間が給水素空
間となる。

【００１２】停車スぺ−ス２に隣接して２つの収納室
３、４が形成され、停車スぺ−ス２と収納室３、４と
は、上下方向に伸びる隔壁５によって画成されている。
収納室３と４とは上下方向に画成されており、その水平
方向に伸びる隔壁が符号６で示される。下方に位置する
収納室３には、第１水素貯留タンク１１が収納され、上
方に位置する収納室４には第２水素貯留タンク１２が収
納されている。

【００１３】第１水素貯留タンク１１は、内部に水素吸
蔵合金が充填されて、この水素吸蔵合金に水素を吸蔵さ
せた状態で水素を貯留している。また、第２水素貯留タ
ンク１２は、水素ガスを貯留するもので、第１貯留タン
ク１１から放出される水素ガスを貯留するものとなって
いる。第２水素貯留タンク１２は、容量的には大きなも
のとなっているが、これは安全上低圧状態で水素ガスを
貯留するためであり、第２水素貯留タンク１２の最大水
素貯留量は、第１水素貯留タンク１１の最大水素貯留量
に比して十分小さいものとなっている。より具体的に
は、第１水素貯留タンク１１の最大水素貯留量は、５０
〜１００台分の水素自動車１に対する水素を貯留可能と
されているのに対して、第２水素貯留タンク１２は、給
水素スタンドＳに停車可能な台数つまり同時に給水素可
能な台数（例えば４台）分程度の水素を貯留できる程度
のものとされている。

【００１４】第２水素貯留タンク１２からは、停車スぺ
−ス２に向けて水素ガスの供給配管１３が伸び、この供
給配管１３に対して、流量計１４、給水素ホ−ス１５を
介して、給水素ノズル１６が接続されている。給水素ノ
ズル１６は、水素自動車１の燃料タンクに接続されるも
のである。なお、供給配管１３には、営業開始時に開か
れ、閉店時に閉じられる開閉弁１７が接続されている。

【００１５】第１水素貯留タンク１１と第２水素貯留タ
ンク１２とは、制御弁１８を介して接続されており、こ
の制御弁１８は、第２水素貯留タンク１２内の圧力が所
定圧力範囲となるように自動開閉されるものである。す
なわち、第２水素貯留タンク内の圧力が低下すると制御
弁１８が開かれて、第１水素貯留タンク１１から第２水
素貯留タンクへ水素ガスが補充され、第１水素貯留タン
ク１２内の圧力が所定圧にまで高まると制御弁１８は閉
じられる。

【００１６】停車スぺ−ス２の脇には、保管ボックス２
１が配設されている。この保管ボックス２１は、カ−ト
リッジ式の燃料タンク２２を多数（例えば１０〜２０本
程度）収納しているもので、水素自動車１が、複数のカ
−トリッジ式燃料タンク２２を交換可能に塔載している
場合に利用されるものである。すなわち、カ−トリッジ
式燃料タンク２２を塔載した水素自動車１に給水素する
場合は、空のカ−トリッジ式燃料タンク２２を取外し、
代りに、既に充填済みのカ−トリッジ式燃料タンク２２
を水素自動車１に塔載することによって給水素が行なわ
れる。そして、作業の暇な時期に、空のカ−トリッジ式
燃料タンク２２に対して、給水素ノズル１６から水素が
充填されて、次の給水素に備えることになる。このカ−
トリッジ式燃料タンク２２は、実施例では、内部に水素
吸蔵合金が充填されて、水素が水素吸蔵合金に吸蔵され
た状態で貯留されるものとなっている。

【００１７】第１貯留タンク１１は、水素を水素吸蔵合
金により安定して吸蔵させるための冷却状態と、第２水
素貯留タンク１２に対して水素ガスを放出させるための
加温度状態とが切換えられる。また、保管ボックス２１
（内のカ−トリッジ式燃料タンク２２）が、冷却状態に
保持される。この冷却と加温のために、地下に、冷却ユ
ニット３１と加温ユニット３２とが配設されている。各
ユニット３１と３２とは水道水を伝熱媒体として利用し
ており、このため、水道水が、切換弁３３を介して、各
ユニット３１、３２のいずれか一方に選択的に供給され
る。

【００１８】冷却ユニット３１で冷却された冷媒の供給
経路が符号３５で示され、冷媒の戻り経路が符号３６で
示され、供給経路３５には供給ポンプ３７が接続されて
いる。また、加温ユニット３２で冷却された熱媒の供給
経路が符号３８で示され、熱媒の戻り経路が符号３９で
示され、供給経路３８には供給ポンプ４０が接続されて
いる。

【００１９】第１水素貯留タンク１１に対する冷媒ある
いは熱媒の伝熱媒体の供給経路が符号４１で示され、戻
り経路が符号４２で示される。また、保管ボックス２１
に対する伝熱媒体（実施例では冷媒のみ）の供給経路が
符号４３で示され、その戻り経路が符号４４で示され
る。

【００２０】前述した各経路３５、３６、３８、３９、
４１〜４４は、切換弁４５を介してその接続関係が切換
えられる。すなわち、第１水素貯留タンク１１について
は、制御弁１８が開いて水素ガスを放出させるときは、
その各経路４１、４２が加温ユニット３２の経路３８、
３９と接続されて、加温ユニット３２からの熱媒が第１
水素貯留タンク１１を流れた後再び加温ユニット３２に
戻る経路が構成される。逆に、制御弁１８が閉じて第１
水素貯留タンク１１を冷却するときは、第１水素貯留タ
ンク１１の経路４１、４２が冷却ユニット３１の経路３
５、３６と接続されて、冷却ユニット３１からの冷媒が
第１水素貯留タンク１１を流れた後再び冷却ユニット３
１に戻る経路が構成される。なお、実施例では、前述し
たように、保管ボックス２１は、冷却ユニット３１に対
してのみ接続されて、常時冷却されている状態とされ
る。

【００２１】なお、第１水素貯留タンク１１に充填され
ている水素吸蔵合金を、吸蔵温度の比較的高いもの、例
えば１０〜２０度Ｃ程度の吸蔵温度とされるものを用い
れば、別途冷却ユニット３１を用いることなく、水道水
をそのまま利用して第１水素貯留タンク１１の冷却を行
なうこともできる。

【００２２】ここで、停車スぺ−ス２の上方は、屋根５
１により覆われている。この屋根５１は、隔壁５の上端
から停車スぺ−ス２の方向に伸びているが、もっとも低
い位置となる隔壁５の上端から離れるにしたがって徐々
に高くなるように、全体的に傾斜して形成され、もっと
も高い位置となる部分はそのまま大気に開放されている
（大気開放部の設定）。これにより、屋根５１の下面
は、隔壁５から離れるにしたがって徐々に高くなるよう
に傾斜されることになるが、屋根５１の下面は、傾斜方
向に沿っては大きな凹凸を有しないように極力平担面と
して形成されている。これにより、万一、停車スぺ−ス
２において水素ガスが漏れ出たとき、極めて軽い水素ガ
スは、即座に上方へ移動して屋根５１の下面に到達し、
その後、屋根５１の下面に沿って高い位置へと移動し
て、大気に拡散、開放されることになる。

【００２３】なお、屋根の傾斜を利用して水素ガスを大
気へ開放する場合、屋根を図１に示すような片流れ式の
屋根５１とする場合に限らず、例えば屋根の中央部に大
気に開放された大気開放部を形成して、屋根の下面をこ
の大気開放部へ向けて徐々に高くなるように傾斜させた
形式として構成するようにしてもよい。この場合、大気
開放部を頂点とする山形形状として屋根（の下面）が形
成されるが、この大気開放部の数は、１つに限らず２つ
以上形成することもできる。この大気開放部から雨水の
侵入を防止する要請がある場合は、大気開放部の上方位
置に、少なくともその下面が所定位置から徐々に高くな
るように傾斜された覆い部材を別途配設すればよい。図
５には、上記大気開放部を２つ有する場合で、かつ上記
覆い部材を有する屋根の一例を示してあり、図中５７が
屋根、５８が大気開放部、５９が覆い部材を示し、覆い
部材５９は図示を略すステ−等を利用して屋根５７に固
定、保持される。

【００２４】前記各収納室３、４には、その高い位置に
おいて、それぞれ換気扇５２あるいは５３が設けられて
いる。収納室３の上壁は、隔壁６により構成されるが、
この隔壁６の高さ付近において換気扇５２が設けられて
いる。また、収納室４は、その上壁が、隔壁５の上端か
ら前記屋根５１とは反対側に伸びる屋根５４により構成
されるが、換気扇５３は、屋根５４の高さ付近に配設さ
れる。そして、換気扇５２、５３は、停車スぺ−ス２と
は反対側の側壁５５部分に位置されている。これによ
り、収納室３あるいは４に万一漏れ出た水素ガスは、換
気扇５２、あるいは５３により即座に大気に拡散される
ことになる。なお、換気扇５２、５３は、防爆上の観点
からブラシレスモ−タやエアモ−タで駆動される。

【００２５】第１水素貯留タンク１１の内部に配設され
た水素吸蔵合金および伝熱媒体の流れ経路の構造を示し
たのものが図２、図３であり、図２、図３に示す構造の
ものが、第１水素貯留タンク１１内に配設される。この
図２、図３において、断熱性の優れた材質からなるケ−
ス６１内に、２つの隔壁部材６２、６３が大きく間隔を
あけて配設されている。隔壁部材６２と６３との間に水
素吸蔵合金が収納される収納空間６４が画成され、隔壁
部材６２とケ−ス６１との間に伝熱媒体の入口室６５が
画成され、隔壁部材６３とケ−ス６１との間に伝熱媒体
の出口室６６が画成される。

【００２６】隔壁部材６１と６２を、収納室６４を横断
する多数の伝熱管６７が貫通しており、この伝熱管６７
によって、伝熱媒体の入口室６５と出口室６６とが連通
されている。各伝熱管６７には、収納室６４内において
伝熱フィン６８が形成されている。また、水素吸蔵合金
を収納した収納室６４からは、、水素ガスの放出管６９
がケ−ス６１外へ向けて導出されている。なお、図３中
７０は、水素吸蔵合金が放出管６９へ流れ出るのを防止
するフィルタである。

【００２７】図４は本発明の他の実施例を示すものであ
り、前記実施例と同一構成要素には同一符号を付してそ
の説明は省略する。本実施例では、停車スぺ−ス２の上
方を覆う屋根８１（図１の５１に相当）が、その一端か
ら他端へ向けて徐々に高くなるように傾斜されている
が、そのもっとも高い位置となる他端が、停車スぺ−ス
２を規制する上下方向に伸びる隔壁８２の上端に連なっ
ている。そして、この屋根８１と隔壁８２とが交差する
部分に、停車スぺ−ス２内の空気を外部へ逃がすための
換気扇８３が配設されている。

【００２８】屋根８１の上方には、自動車の走行路面８
４が構成されている。この走行路面８４は、停車スぺ−
ス２付近の一般道路から登り坂を経て高い位置となるよ
うにして形成されて、屋根８１の上方に位置すると共に
当該屋根８１の傾斜に沿って傾斜された傾斜部分８４ａ
と、傾斜部分８４ａの上端部分から略水平方向に伸びる
水平部分８４ｂを有する、この水平部分８４ｂは、水素
吸蔵合金を塔載した大型トラック８５が停車できる十分
な長さを有する。また、水平部分８４ｂの付近には、水
素ガスを貯留した第２水素貯留タンク９２（図１の１２
に相当）が配設されている。ただし、図４において、ト
ラック８５と第２水素貯留タンク９２とは、紙面直角方
向にかなりずれた位置関係となる。第２水素貯留タンク
９２は、停車スぺ−ス２よりも高い位置にあり、かつ全
体的に大気に露出しているので、万一漏れ出た水素ガス
は即座に大気のはるか高い位置へと移動、拡散されるこ
とになる。

【００２９】屋根８１と傾斜部分８４ａとの間には、水
素吸蔵合金を充填された第１水素貯留タンク９１（図１
の１１に相当）が設けられている。この第１水素貯留タ
ンク９１は、屋根８１の傾斜に沿って傾斜しており、そ
の上端部に上記水平部分に開口可能な水素吸蔵合金の導
入口９１ａが形成され、その下端部に水素吸蔵合金の取
出し口９１ｂが形成されている。勿論、常時はこの２つ
の口９１ａ、９１ｂは施蓋されている。

【００３０】第１水素貯留タンク９１内の水素吸蔵合金
は、その吸蔵水素量が大幅に減少すると、十分に水素を
吸蔵したあらたな水素吸蔵合金と交換される。この交換
の際は、先ず、図示を略すトラックに対して、取出し口
９１ｂから第１水素貯留タンク９１内の水素吸蔵合金が
排出される。この後、前記トラック８５によって水素製
造工場等から運ばれてきた水素が十分充填済された水素
吸蔵合金が、導入口９１ｂより第１水素貯留タンク９１
内へ導入される。

【００３１】なお、第１水素貯留タンク９１内には、モ
−タ９３により駆動される螺旋式コンベア９４が配設さ
れて、水素吸蔵合金のスム−ズな排出、導入が行なえる
ようになっている。

【００３２】以上実施例について説明したが、水素貯留
タンクを地下に埋設して、冷却装置によって埋設された
水素貯留タンクを冷却するようにしてもよい。この場
合、埋設された水素貯留タンク内に貯留される水素は、
水素ガスの状態でもよく、あるいは水素吸蔵合金に吸蔵
させた状態のいずれでもよい。また、水素貯留タンクを
停車スぺ−スよりも高い位置に設置するときは、水素貯
留タンクの周囲には点検等のための作業員以外は、不特
定多数の人間が容易に立ち入れないような状態とするの
が好ましく、このため、やぐら（タワ−）を形成して、
このやぐらの上に水素貯留タンクを設置するようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側面一部断面図。

【図２】水素吸蔵合金が充填される水素貯留タンクの内
部構造の一例を示すもので、図３のＸ２−Ｘ２線断面
図。

【図３】図２のＸ３−Ｘ３線断面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す側面一部断面図。

【図５】傾斜された屋根の別の例を示す側面断面図。

【符号の説明】

１：水素自動車 ２：停車スぺ−ス ３：第１水素貯留タンクの収納室 ４：第２水素貯留タンクの収納室 ５：隔壁 １１：第１水素貯留タンク １２：第２水素貯留タンク １６：給水素ノズル ５４：傾斜した屋根（収納室） ８１：傾斜した屋根（停車スペース） ９１：第１水素貯留タンク ９１ａ：導入口 ９１ｂ：取出し口 ９２：第２水素貯留タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊原 利憲 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 平林 繁文 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−231242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−50301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−125897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−1811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−56014（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−961（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216062（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−223012（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129255（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−183853（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−279264（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−254353（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−46806（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60S 5/02 B67D 5/04 F17C 11/00 F02M 21/02 B60K 15/00 - 15/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水素を燃料として走行される自動車に対し
   て水素を充填するための給水素設備が装備された給水素
   スタンドであって、 水素を貯留した水素貯留タンクが、第１貯留タンクと第
   ２貯留タンクとから構成され、 前記第１貯留タンクが、内部に水素吸蔵合金が充填され
   て該水素吸蔵合金に水素を吸蔵させた状態で水素を貯留
   しており、 前記第２貯留タンクが、前記第１貯留タンクから放出さ
   れた水素ガスを貯留しており、 前記第２貯留タンクの最大水素貯留量が、前記第１貯留
   タンクの最大水素貯留量よりも十分小さく設定されてお
   り、 前記第２貯留タンクに、自動車に対して水素ガスを供給
   する水素供給ノズルが接続されている、 ことを特徴とする給水素スタンド。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記第２貯溜タンクが前記第１貯溜タンクよりも上方に
   位置されている、ことを特徴とする給水素スタンド。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、 前記第１貯溜タンクと第２貯溜タンクとを収納した収納
   室が、給水素空間としての停車スペースに対して上下方
   向に伸びる隔壁によって画成され、 前記収納室を覆う屋根が、前記隔壁から離れるにしたが
   って徐々に高くなるように傾斜して形成されている、 ことを特徴とする給水素スタンド。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２において、 給水素空間としての停車スペースを覆う屋根の上に、前
   記第１貯溜タンクおよび第２貯溜タンクが配設されてい
   る、ことを特徴とする給水素スタンド。
5. 【請求項５】請求項４において、 前記停車スペースを覆う屋根が傾斜するにように形成さ
   れており、 前記第１貯溜タンクが、前記傾斜する屋根に沿って傾斜
   して配設され、 前記第１貯溜タンクには、前記屋根の傾斜の高い位置に
   おいて水素吸蔵合金の導入口が形成されると共に、該屋
   根の傾斜の低い位置において水素吸蔵合金の取出し口が
   形成されている、 ことを特徴とする給水素スタンド。