JP4606045B2

JP4606045B2 - 水素貯蔵体ステーションおよび水素貯蔵体交換システム

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Publication number: JP4606045B2
Application number: JP2004079475A
Authority: JP
Inventors: 豊之窪川
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP2005265071A

Description

本発明は、移動体の水素貯蔵体タンク内の水素貯蔵体を交換する水素貯蔵体ステーションおよび水素貯蔵体交換システムに関する。

従来から、燃料電池自動車等の移動体に水素を供給する水素ステーションの水素貯蔵方法として、高圧ガスとして貯蔵する方法（たとえば、特許文献１〜特許文献３）や、水素吸蔵合金等の粉体系水素貯蔵体に吸蔵させて貯蔵する方法（たとえば、特許文献４または特許文献５）が知られている。そのような水素ステーションでは、水素貯蔵体のタンクを搭載する自動車に水素を供給する場合には、水素ステーションの貯蔵部から自動車のタンクへ水素ガスを圧送することにより供給する方式が採られている。
特開２０００−０９５０２０号公報特開２００２−３３７９９９号公報特開２００３−１１８５４８号公報特開２０００−１１２７９６号公報特開平７−１２８５０２号公報

しかしながら、水素ガスを高圧ガスとして貯蔵する場合には、貯留容器の容積が大きくなり、現在のガソリン自動車と同程度の頻度で燃料電池自動車が水素ステーションで水素の補給を行なうとすれば、燃料電池自動車に供給するのに十分な水素量を現実的な大きさの水素ステーションの敷地内で貯蔵することは困難である。

また、水素ステーションの種類によらず、高圧ガスボンベを搭載する自動車に水素を供給する場合に高圧水素ガスの充填時間が５〜１０分程度なのに比べて、水素貯蔵体のタンクを搭載する自動車に水素を供給する場合には、多くの時間を必要とし、このような方式を採用するのは現実的ではない。たとえば燃料電池自動車に搭載される水素貯蔵体タンクは、走行中に約５時間程度で約５ｋｇの水素を放出するが、この放出速度を考慮すると、水素の再吸蔵の際に約１０分という水素放出速度の３０〜６０倍程度の速度を達成することは非常に難しいと考えられる。

本発明は、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる水素貯蔵体ステーションおよび水素貯蔵体交換システムを提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明に係る水素貯蔵体ステーションは、水素を吸蔵または放出する機能を有する水素貯蔵体を移動体に供給する水素貯蔵体ステーションであって、水素を吸蔵した水素貯蔵体を貯留する第１の貯留部と、前記第１の貯留部から前記水素を吸蔵した水素貯蔵体を前記移動体へ移送する第１の移送部と、を供えることを特徴としている。

これにより、水素を放出した水素貯蔵体を排出した移動体のタンクに、水素を吸蔵した水素貯蔵体を供給することができる。その結果、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースを省くことができる。また、移動体に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

（２）また、水素貯蔵体ステーションは、水素を放出した水素貯蔵体を貯留する第２の貯留部を更に備え、前記第１の移送部は、前記移動体から前記水素を放出した水素貯蔵体を前記第２の貯留部へ移送することが好適である。これにより、水素を放出した水素貯蔵体を移動体のタンクから排出し、代わりに水素を吸蔵した水素貯蔵体を移動体のタンクに供給することができる。その結果、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースを省くことができる。また、移動体に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

（３）また、水素貯蔵体ステーションは、前記第１の移送部は、前記移動体に搭載されたタンクに連結可能であり、前記タンクから前記水素を放出した水素貯蔵体を前記第２の貯留部へ移送する排出管と、前記移動体に搭載されたタンクに連結可能であり、前記第１の貯留部から前記水素を吸蔵した水素貯蔵体を前記タンクに移送する供給管と、を備えることが好適である。これにより、水素貯蔵体を密封してその劣化を防止しつつ、重力またはスクリューポンプ、コンプレッサ若しくは真空ポンプの動力等により、水素貯蔵体を移送することができる。

（４）また、水素貯蔵体ステーションは、前記第１の移送部は、前記第１の貯留部から前記タンクへ向かう方向に前記水素を吸蔵した水素貯蔵体を送り出す粉粒体移送装置、または前記タンクから前記第２の貯留部へ向かう方向に前記水素を放出した水素貯蔵体を送り出す粉粒体移送装置を備えることが好適である。これにより、水素貯蔵体の交換に必要な時間が短縮され、さらに短時間で燃料を供給することできる。また、粉粒体移送装置の移送能力の大きさによって、第１または第２の貯留部の位置について、任意に決めることができる。

（５）また、水素貯蔵体ステーションは、前記第１の貯留部は、給気部を備えると共に、前記第２の貯留部は、排気部を備えることが好適である。これにより、水素貯蔵体が給気部により圧送され、水素貯蔵体が排気部により吸引されることにより、短時間で水素放出後の水素貯蔵体を供給または排出できる。その結果、さらに短時間で水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に燃料を供給することできる。また、給気または排気にコンプレッサや真空ポンプを用いる場合には、その能力の大きさによって、第１または第２の貯留部の位置について、任意に決めることができる。

（６）また、水素貯蔵体ステーションは、前記排出管および前記供給管は、一定の長さにわたって１本の集合管を形成するように結合されていることが好適である。これにより、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体は、集合管との連結口を一つ有する構造を有すれば十分に水素貯蔵体の交換を行なうことができるため、移動体を簡単な構造とすることができる。また、水素貯蔵体ステーションで移動体に燃料を補給する際に扱う管が一つになり、補給作業を効率よく行なうことができる。

（７）また、水素貯蔵体ステーションは、ガスホルダから供給される燃料用ガスを原料として水素を生成する水素生成部と、水素を放出した水素貯蔵体に対して、前記水素生成部で生成された水素を吸蔵させる水素吸蔵部と、前記第２の貯留部から水素を放出した水素貯蔵体を前記水素吸蔵部へ移送する一方、前記水素吸蔵部で水素を吸蔵した水素貯蔵体を前記第１の貯留部へ移送する第２の移送部と、をさらに備えることが好適である。

これにより、水素放出後の水素貯蔵体にステーション内で水素を吸蔵させて、再び移動体に供給することができる。したがって、水素の再吸蔵のためにタンクローリー等により、水素貯蔵体を輸送する手間を省くことができる。その結果、水素の流通過程を合理化することができ、コストを下げることができる。

（８）また、水素貯蔵体交換システムは、上記の水素貯蔵体ステーションと、水素を放出した水素貯蔵体に対して水素の再吸蔵を行なう水素吸蔵ステーションと、前記水素貯蔵体ステーションの前記第２の貯留部から水素を放出した水素貯蔵体を搬出し、前記水素吸蔵ステーションまで運搬する一方、前記水素吸蔵ステーションから水素を吸蔵した水素貯蔵体を運搬し、前記水素貯蔵体ステーションの前記第１の貯留部に搬入する移動体と、を供えることが好適である。

これにより、上記の水素貯蔵体ステーションの機能を十分に発揮させることができ、水素貯蔵体ステーションにおいて、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、水素貯蔵体ステーションの貯蔵スペースを省くことができる。また、移動体に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、水素を放出した水素貯蔵体を排出した移動体のタンクに、水素を吸蔵した水素貯蔵体を供給することができる。その結果、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースを省くことができる。また、移動体に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

また、本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、水素を放出した水素貯蔵体を移動体のタンクから排出し、代わりに水素を吸蔵した水素貯蔵体を移動体のタンクに供給することができる。その結果、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースを省くことができる。また、移動体に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

また、本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、水素貯蔵体を密封してその劣化を防止しつつ、重力またはスクリューポンプ、コンプレッサ若しくは真空ポンプの動力等により、水素貯蔵体を移送することができる。

また、本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、水素貯蔵体の交換に必要な時間が短縮され、さらに短時間で燃料を供給することできる。また、粉粒体移送装置の移送能力の大きさによって、第１または第２の貯留部の位置について、任意に決めることができる。

また、本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、第１の貯留部から水素貯蔵体を移動体のタンクへ供給する工程では、水素貯蔵体が給気部により圧送されることにより、短時間で水素吸蔵後の水素貯蔵体を供給できる。また、移動体のタンクから水素貯蔵体を第２の貯留部へ排出する工程では、水素貯蔵体が排気部により吸引されることにより、短時間で水素放出後の水素貯蔵体を排出できる。その結果、さらに短時間で水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に燃料を供給することできる。また、給気または排気にコンプレッサや真空ポンプを用いる場合には、その能力の大きさによって、第１または第２の貯留部の位置について、任意に決めることができる。

また、本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体は、集合管との連結口を一つ有する構造を有すれば十分に水素貯蔵体の交換を行なうことができるため、移動体を簡単な構造とすることができる。また、水素貯蔵体ステーションで移動体に燃料を補給する際に扱う管が一つになり、補給作業を効率よく行なうことができる。

また、本発明に係る水素貯蔵体ステーションによれば、水素放出後の水素貯蔵体にステーション内で水素を吸蔵させて、再び移動体に供給することができる。したがって、水素の再吸蔵のためにタンクローリー等により、水素貯蔵体を輸送する手間を省くことができる。その結果、水素の流通過程を合理化することができ、コストを下げることができる。

また、本発明に係る水素貯蔵体交換システムによれば、上記の水素貯蔵体ステーションの機能を十分に発揮させることができ、水素貯蔵体ステーションにおいて、水素貯蔵体のタンクを搭載する移動体に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、水素貯蔵体ステーションの貯蔵スペースを省くことができる。また、移動体に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。ただし、これは実施形態の例示であって、本発明がこの実施形態に限定されるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

［実施形態１］
以下に説明する構成をとることにより、水素貯蔵体ステーション１は、自動車のタンクから水素を放出した水素貯蔵体を排出するとともに、自動車のタンクへ水素を吸蔵した水素貯蔵体を供給する。ここで、水素貯蔵体とは、水素を吸蔵または放出する機能を有する固体をいう。たとえば、水素吸蔵合金、リチウム系貯蔵材料、ＮａＡｌＨ_４などアラネート系材料や、カーボンナノチューブなどのカーボン系材料の粉粒体が挙げられる。

図１に示すように、水素貯蔵体ステーション１は、地下に第１の貯留部として水素貯蔵体の貯留容器１０を有している。第１の貯留部とは、水素を吸蔵した水素貯蔵体を貯留する機能を有する部分をいう。水素貯蔵体の劣化を防ぐため、貯留容器１０内の雰囲気は水素雰囲気に保たれている。なお、水素雰囲気以外に、不活性ガスや窒素等であってもよい。貯留容器１０は、給気部としてコンプレッサ１１を含めた給気系を有している。給気系は、図示されない水素供給先から水素を給気する機能を有している。

また、図１に示すように、貯留容器１０は、給気系の反対側において供給管１２に連通しており、貯留容器１０と供給管１２との間にバイパス管１２ａが設けられている。バイパス管には、雰囲気としてのガスの流通を制御するための弁１２ｂが設けられている。さらに供給管１２は、スタンド１３の内部を通り、供給管１４に連通している。図示しないが、スタンド１３には制御盤があり、それにより弁の開閉やコンプレッサ１１等の装置の制御が可能となっている。供給管１４は、移動体としての自動車１５の連結口１６に密封して連結可能なように先端に連結具（図示せず）を有しており、形状は柔軟に変形可能である。移動体とは、燃料により移動可能な物体をいい、車両、船舶および航空機を含む。なお、貯留容器１０は、タンクローリー等が運搬する水素を吸蔵した水素貯蔵体を供給するための水素貯蔵体供給口（図示せず）を有している。

供給管１４は、連結口１６を介して自動車１５内の供給管１７に連通しており、さらに供給管１７はタンク２０にその上部において連通している。供給管１７には、開閉可能であって、閉めているときには、ガスを通すが水素貯蔵体の流通を阻止する機能をもち粉粒体の供給を制御する供給弁（図示せず）が設けられている。連結口１６において、供給管１４と供給管１７とが連結していないときには、連結口１６は連結口用の蓋部材（図示せず）により気密に閉じることが可能となっている。また、供給管１４の先端も、供給管用の蓋部材（図示せず）により気密に閉じることが可能となっている。なお、空気中の酸素と反応することにより、水素貯蔵体の機能が劣化するのを防ぐため、供給管１４および供給管１７には、供給管１４と連結口１６との連結の際に管内に入った空気を除けるような機構が設けられていることが望ましい。タンク２０は、自動車１５に水素を供給する機能を有する。自動車１５は、たとえば燃料電池自動車または水素エンジン自動車であり、走行することにより、水素を消費する。したがって、走行により水素を消費した自動車１５は、タンク２０内の水素を放出した水素貯蔵体を取り出す必要がある。

タンク２０は、その下部において自動車１５の外部への連結口２１を有し、連結口２１は排出管２２に連通している。連結口２１には、開閉可能であって、閉めているときには、ガスを通すが水素貯蔵体の流通を阻止する機能をもち粉粒体の排出を制御する排出弁（図示せず）が設けられている。連結口２１において、タンク２０と排出管２２とが連結していないときには、連結口２１は連結口用の蓋部材（図示せず）により気密に閉じることが可能となっている。また、排出管１４の先端も、供給管用の蓋部材（図示せず）により気密に閉じることが可能となっている。なお、供給弁や排出弁の制御は、センサにより自動制御を行なう方式を採ってもよいし、自動車１５の外面に蓋付きの制御パネル等を設けてそれにより行なう方式を採ってもよい。

排出管２２は、スタンド内の粉粒体移送装置２３に連通している。これにより、水素貯蔵体の交換に必要な時間が短縮され、さらに短時間で燃料を供給することできる。また、粉粒体移送装置２３の移送能力の大きさによって、第１または第２の貯留部の配置を、任意に決めることができる。なお、粉粒体移送装置２３とは、たとえばスクリューポンプまたはモノポンプ等のような粉粒体を移送する機能を有する装置を指す。また、粉粒体移送装置は水素貯蔵体の供給経路に含まれていてもよい。

粉粒体移送装置２３は、排出管２４を介して第２の貯留部としての貯留容器２５に連通している。第２の貯留部とは、水素を放出した水素貯蔵体を貯留する機能を有する部分をいう。貯留容器１０と同様に貯留容器２５内の雰囲気も、水素貯蔵体の劣化を防ぐため水素雰囲気に保たれている。なお、水素雰囲気以外に、不活性ガスや窒素等であってもよい。貯留容器２５は、排気部として真空ポンプ２６を含めた排気系を有している。

これにより、水素貯蔵体がコンプレッサ１１により圧送され、その一方で、水素貯蔵体が真空ポンプ２６により吸引されることにより、短時間で水素放出後の水素貯蔵体を供給または排出できる。その結果、さらに短時間で自動車１５に燃料を供給することできる。また、コンプレッサ１１や真空ポンプ２６の能力の大きさによって、第１または第２の貯留部の位置について、任意に決めることができる。排気系は、図示されない水素排出先へ水素を排気する機能を有している。なお、貯留容器２５の排気系と貯留容器１０の給気系を接続する構成としてもよい。なお、貯留容器２５は、貯留した水素貯蔵体をタンクローリー等へ移送するための水素貯蔵体排出口（図示せず）を有している。

上記のような構成をとることにより、水素貯蔵体ステーション１は、自動車１５との間で水素を放出した水素貯蔵体と水素を吸蔵した水素貯蔵体とを交換する。これにより、水素を放出した水素貯蔵体を自動車１５のタンク２０から排出し、代わりに水素を吸蔵した水素貯蔵体をタンク２０に供給することができる。その結果、自動車１５に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースを省くことができる。また、自動車１５に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

また、上記のように、第１の移送部は供給管と排出管を備えている。これにより、水素貯蔵体を密封してその劣化を防止しつつ、重力またはスクリューポンプ、コンプレッサ若しくは真空ポンプの動力等により、水素貯蔵体を移送することができる。

次に、水素貯蔵体ステーション１を含む水素貯蔵体交換システムについて説明する。図２では、点線の矢印は、水素を放出した水素貯蔵体の移送経路を示し、実線の矢印は、水素を吸蔵した水素貯蔵体の移送経路を示している。図２に示すように、自動車１５から排出され貯留容器２５に蓄積された水素貯蔵体は、移動体としてのタンクローリー３０により、水素吸蔵ステーション３１に運搬される。水素吸蔵ステーション３１は、タンクローリーまたはパイプラインにより供給される水素ガスを高圧にし、水素貯蔵体に水素を吸蔵させるステーションである。水素吸蔵ステーション３１で水素を吸蔵した水素貯蔵体は、タンクローリー３０により水素貯蔵体ステーション１に運搬され、貯留容器１０内に移送される。貯留容器１０内に蓄積された水素を吸蔵した水素貯蔵体は、自動車１５に供給される。

このような水素貯蔵体交換システムが構築されることにより、上記の水素貯蔵体ステーション１の機能が十分に発揮される。これにより、水素貯蔵体ステーション１において、自動車１５に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、水素貯蔵体ステーションの貯蔵スペースを省くことができる。また、自動車１５に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。

なお、上記水素貯蔵体ステーションでは、第２の貯留部としての貯留容器２５を有し、第１の移送部は供給管および排出管により自動車１５から貯留容器２５に水素貯蔵体を移送する機能を有しているが、貯留容器２５を備えず、第１の移送部は供給管により水素貯蔵体を自動車へ移送する機能のみを有している水素貯蔵体ステーションも実現可能である。

これにより、水素を放出した水素貯蔵体を別の場所で排出し、水素貯蔵体ステーションでは自動車１５のタンク２０に、水素を吸蔵した水素貯蔵体を供給することができる。その結果、自動車１５に短時間で燃料を供給することできる。また、高圧ガスを貯蔵する場合に比べて、貯蔵スペースを省くことができる。また、自動車１５に対して、発熱等を伴う水素の吸蔵工程を行なう必要はなくなり、安全な場所での水素の吸蔵が可能になる。なお、このような水素貯蔵体ステーションを実用化する場合には、自動車１５は、水素を放出した水素貯蔵体を一時的に貯留し、排出のためのステーションで水素を放出した水素貯蔵体を排出するシステムにするのが好適である。

次に、水素貯蔵体ステーション１の使用方法について説明する。まず、供給管１４および連結口１６のそれぞれの蓋部材を取り外し、供給管１４と連結口１６とを連結する。一方、連結口２１および排出管２２のそれぞれの蓋部材を取り外し、連結口２１と排出管２２とを連結し、バイパス管１２ａに設けられた弁１２ｂを開ける。次に、供給管１７に設けられた供給弁および、連結口２１に設けられた排出弁を開けて、粉粒体移送装置２３、コンプレッサ１１および真空ポンプ２６を起動させる。これにより、貯留容器１０の上部からバイパス管１２ａ、供給管１２、供給管１４および供給管１７を通してガスがタンク２０に流れ込み、タンク２０からは水素を放出した水素貯蔵体が排出管２２および排出管２４を通して貯留容器２５に排出される。

自動車１５からの水素貯蔵体の排出が完了したら、次に連結口２１に設けられた排出弁を閉め、バイパス管１２ａに設けられた弁１２ｂを閉めて、貯留容器１０から水素を吸蔵した水素貯蔵体を、供給管１２、供給管１４および供給管１７を通してタンク２０に供給する。一定量を送り込んだら、弁１２ｂを開けて、供給管に残る水素貯蔵体をタンク２０にすべて送り込み、供給管に水素貯蔵体が残留しないようにする。供給がすべて完了したら、供給管１７に設けられた供給弁を閉じる。次に、供給管１４と連結口１６との連結を外し、供給管１４および連結口１６のそれぞれの蓋部材を取り付ける。一方、連結口２１と排出管２２との連結を外し、連結口２１および排出管２２のそれぞれの蓋部材を取り付ける。

［実施形態２］
実施形態１では、第１の移送部は、水素貯蔵体ステーション１のスタンド１３の外では供給管１４と排出管２２という２つの離れた管を有しているが、図３に示すように、スタンド１３の外に出ている部分において、これらを一つの集合管４５としてもよい。これにより、自動車４６は、集合管４５との連結口４７を一つ有する構造を有すれば十分に水素貯蔵体の交換を行なうことができるため、自動車４６を簡単な構造とすることができる。また、水素貯蔵体ステーションで自動車４６に燃料を補給する際に扱う管が一つになり、補給作業を効率よく行なうことができる。水素を吸蔵した水素貯蔵体を自動車４６に供給する供給管４０は連結具４１を介して、水素を放出した水素貯蔵体を自動車４６から排出する排出管４２は連結具４３を介して併合具４４に連結されている。

これら２つの管は、併合具４４により併合され、連結具４４ａを介して集合管４５に連通する。併合具４４が、図４のような構造をとることにより、中心部が排出管で、その外周部が供給管である同心の集合管に２つの管を併合することが可能となる。集合管４５の先端は、内周管と外周管のそれぞれに連結具（図示せず）を有している。一方、自動車４６の連結口４７は、中心部とその外周部に集合管４５の先端と密封して結合し得る同心の連結具を有しており、集合管４５は、自動車４６内の集合管４８に連結している。

さらに、集合管４８は、タンク５０に連通している。図５に示すように、集合管４８の外周管５１は連結具５２によりタンク５０の開口部に連結している。一方、内周管５３は、上記の開口部を通じ、タンク５０内に挿入されタンク内の底部に先端が置かれるように、水素貯蔵体５４に潜り込んでいる。図５における矢印Ａは、水素を吸蔵した水素貯蔵体の流れを示している。また、図５における矢印Ｂは、水素を放出した水素貯蔵体の流れを示している。また、開閉可能であって、閉めているときには、ガスを通すが水素貯蔵体の流通を阻止する機能をもち粉粒体の供給を制御する供給弁が供給管５１に設けられ、開閉可能であって、閉めているときには、ガスを通すが水素貯蔵体の流通を阻止する機能をもち粉粒体の排出を制御する排出弁が排出管５３に設けられている。

［実施形態３］
実施形態１では、水素貯蔵体ステーションは、水素貯蔵体の排出経路に粉粒体移送装置２３を備え、貯留容器１０にコンプレッサ１１を含む給気系、貯留容器２５に真空ポンプ２６を含む排気系を備えているが、これらに代えて重力を利用した構成をとることで、水素貯蔵体の供給を行なってもよい。

図６に示すように、水素貯蔵体ステーションの自動車の水素貯蔵体を交換する位置には、停留台６０が設けられている。これにより、自動車のタンクから排出される水素貯蔵体は重力を受けてそれ自身の流動性で排出管を介して貯留容器に流れ込むため、他の動力を不要として自動車から水素貯蔵体を排出することができる。

一方、第１の貯留部としての貯留容器６１は、地上の比較的高い位置に設けられている。これにより、貯留容器６１から供給する水素貯蔵体は、重力を受けてそれ自身の流動性で供給管を介して自動車のタンクに流れ込むため、他の動力を不要として自動車に水素貯蔵体を供給することができる。このようにして、粉粒体移送装置、真空ポンプまたはコンプレッサ等の動力がない場合でも、自動車との間で水素貯蔵体を交換することができる水素貯蔵体ステーションを構築することができる。

［実施形態４］
実施形態１では、水素を保有する水素吸蔵ステーション３１と水素貯蔵体ステーション１との間で、タンクローリー３０により水素貯蔵体を交換していたが、燃料ガスを利用して水素の生成および水素貯蔵体への吸蔵を行なうこととしてもよい。図７では、図２と同様に、点線の矢印は水素を放出した水素貯蔵体の移送経路を示し、実線の矢印は水素を吸蔵した水素貯蔵体の移送経路を示している。図７に示すように、水素貯蔵体ステーション１０１は、水素生成部１０２、水素吸蔵部１０３および第２の移送部１０４を備えている。

水素生成部１０２は、たとえば都市ガス、天然ガス等の燃料ガスを貯留するガスホルダ１１０から、パイプライン１１０を通して得た燃料ガスを原料として水素を生成する機能を有している。水素吸蔵部１０３は、水素生成部１０２で生成され圧送された水素ガスを水素を放出した水素貯蔵体に吸蔵させる機能を有しており、必要に応じ水素ガスの加圧、水素吸蔵体の加熱が可能であることが好ましい。また、第２の移送部１０４は、第２の貯留部に貯留されている水素放出後の水素貯蔵体を水素吸蔵部１０３へ移送するとともに、水素吸蔵部１０３に貯留されている水素吸蔵後の水素貯蔵体を第１の貯留部へ移送する機能を有している。具体的には、第２の移送部１０４は、コンベア、圧送可能なパイプ、スクリューポンプを備えたパイプ等により構成することができる。

このように、水素貯蔵体ステーション１０１は、燃料ガスを利用して水素の生成および水素貯蔵体への吸蔵を行なう。これにより、水素放出後の水素貯蔵体にステーション内で水素を吸蔵させて、再び自動車に供給することができる。したがって、水素の再吸蔵のためにタンクローリー等により、水素貯蔵体を輸送する手間を省くことができる。その結果、水素の流通過程を合理化することができ、コストを下げることができる。

本発明に係る水素貯蔵体ステーションの第１の実施形態を示す概略図である。本発明に係る水素貯蔵体交換システムを示す概略図である。本発明に係る水素貯蔵体ステーションの第２の実施形態を示す概略図である。第２の実施形態の併合具を示す断面図である。第２の実施形態の自動車のタンクを示す断面図である。本発明に係る水素貯蔵体ステーションの第３の実施形態を示す概略図である。本発明に係る水素貯蔵体ステーションの第４の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１水素貯蔵体ステーション
１０貯留容器（第１の貯留部）
１１コンプレッサ（給気部）
１２供給管（第１の移送部）
１４供給管（第１の移送部）
１５自動車（移動体）
２０タンク
２２排出管（第１の移送部）
２３粉粒体移送装置
２４排出管（第１の移送部）
２５貯留容器（第２の貯留部）
２６真空ポンプ（排気部）
３０タンクローリー（移動体）
３１水素吸蔵ステーション
４５集合管
４６自動車（移動体）
５０タンク
１０１水素貯蔵体ステーション
１０２水素生成部
１０３水素吸蔵部
１０４移送部（第２の移送部）
１１０ガスホルダ
１１０パイプライン

Claims

水素を吸蔵または放出する機能を有する粉粒体からなる水素貯蔵体を移動体に供給する水素貯蔵体ステーションであって、
水素を吸蔵した水素貯蔵体を貯留し、前記貯留された水素貯蔵体を圧送する給気部を有する第１の貯留部と、
移動体に搭載されたタンクに連結可能で、前記第１の貯留部に貯留された水素貯蔵体を前記移動体に搭載されたタンクへ移送する、弁により開閉可能な供給管と、
水素を放出した水素貯蔵体を吸引する排気部を備え、前記吸引された水素貯蔵体を貯留する第２の貯留部と、
前記移動体に搭載されたタンクに連結可能で、前記移動体に搭載されたタンクから前記水素を放出した水素貯蔵体を前記第２の貯留部へ移送する、弁により開閉可能な排出管と、
前記第１の貯留部の上部と前記供給管とを連通し、弁により開閉可能なバイパス管と、を備え、
前記バイパス管を開け、前記供給管および前記排出管を開けて、雰囲気ガスを前記第１の貯留部から前記バイパス管、前記供給管を通して前記移動体に搭載されたタンクに送り込むことで、水素を放出した水素貯蔵体を前記移動体に搭載されたタンクから前記排出管を通して第２の貯留部に排出し、
前記移動体からの水素貯蔵体の排出完了後、前記排出管を閉じ、前記バイパス管を閉めて、水素を吸蔵した水素貯蔵体を前記第１の貯留部から前記供給管を通して前記移動体に搭載されたタンクに供給し、
一定量を送り込んだら、前記バイパス管を開けて、前記供給管に残る水素貯蔵体を前記移動体に搭載されたタンクに送り込み、前記供給管内での水素貯蔵体の残留を防止できることを特徴とする水素貯蔵体ステーション。
前記第１の貯留部から前記移動体に搭載されたタンクへ向かう方向に前記貯留された水素貯蔵体を送り出す粉粒体移送装置を更に備えることを特徴とする請求項１記載の水素貯蔵体ステーション。
前記移動体に搭載されたタンクから前記第２の貯留部へ向かう方向に前記水素を放出した水素貯蔵体を送り出す粉粒体移送装置を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水素貯蔵体ステーション。
前記排出管および前記供給管は、一定の長さにわたって１本の集合管を形成するように結合されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の水素貯蔵体ステーション。
ガスホルダから供給される燃料用ガスを原料として水素を生成する水素生成部と、
水素を放出した粉粒体からなる水素貯蔵体に対して、前記水素生成部で生成された水素を吸蔵させる水素吸蔵部と、
前記第２の貯留部から水素を放出した前記水素貯蔵体を前記水素吸蔵部へ移送する一方、前記水素吸蔵部で水素を吸蔵した前記水素貯蔵体を前記第１の貯留部へ移送する第２の移送部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の水素貯蔵体ステーション。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の水素貯蔵体ステーションと、
水素を放出した粉粒体からなる水素貯蔵体に対して水素の再吸蔵を行なう水素吸蔵ステーションと、
前記水素貯蔵体ステーションの前記第２の貯留部から水素を放出した水素貯蔵体を搬出し、前記水素吸蔵ステーションまで運搬する一方、前記水素吸蔵ステーションから水素を吸蔵した水素貯蔵体を運搬し、前記水素貯蔵体ステーションの前記第１の貯留部に搬入する移動体と、を備えることを特徴とする水素貯蔵体交換システム。