JP7101441B2 - ユニット型電力自動生成装置及び該電力自動生成装置つき移動手段 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、商用電源に頼ることがなく、またガソリンなど化石燃料を主たる燃料とせず、１つのユニットボックスにまとめて収納でき、ユニットとして持ち運び及び移動可能に構成したユニット型電力自動生成装置及び当該電力自動生成装置を搭載して、発電された電力を走行用や内部の負荷に利用できる鉄道車両、自動車車両、航空機あるいは船舶など移動手段に関するものである。

近年、環境汚染に対する取り組みが真摯に行われており、石油など化石燃料に頼らないクリーンエネルギーによる電力生成技術が脚光を浴びている。
その一手段として、水素を燃料にした電力生成法が注目されている。ここで、近年、燃料としての水素をそのまま水素として貯蔵、運搬するのではなく、一旦有機ハイドライドとして貯蔵、運搬することが近年盛んに行われている。有機ハイドライドは安全性が高く、また水素への変換率がきわめて高いからである。有機ハイドライドには数百倍の水素変換率があると言われている。

しかしながら、有機ハイドライドから水素に変換して生成し、生成した当該水素を燃料電池に送入して発電し、発電した電力を鉄道車両、自動車車両、航空機あるいは船舶など移動手段の燃料として使用する技術は未だ確立されていないのが現状である。

さらに、近年、大きな地震や津波あるいはその他の自然災害があった場合、その後のＢＣＰ対策を万全にしておく必要があり、特に陸上交通手段である鉄道車両や自動車車両が被災した場合、その車内に乗り合わせた乗客に対する安全やライフラインを確保しておく必要がある。

そこで、前記陸上交通手段において、例えば、商用電源からの電力供給がストップし、しかも移動が不可能であるとき、単に名目上非常用発電機が前記陸上交通手段内に搭載されていたとしても、電力遮断が数日間に亘って行われたときには前記従来からの非常用発電機での電力生成は不充分で、前記移動手段のライフラインも途絶えてしまうこととなる。

しかも、従来の非常用発電機はガソリンなどの化石燃料で稼働させるものであり、クリーンエネルギーが要望されている近年、社会の動向に一致しているとは言えない。

そこで、前記ユニット化された電力自動生成装置をセットものとして構成しておき、当該ユニット化された電力自動生成装置を搭載した移動手段とすれば、たとえ自然災害に被災して移動が不可能になったとしても、充分にＢＣＰ対策が実行できる鉄道車両、自動車車両、航空機あるいは船舶など移動手段が提供出来るものとなる。

特開２０１７－８１７９３号公報

かくして、本発明は、前記従来からの要請、従来なされた提案、近年の社会動向に鑑みて創案されたものであって、有機ハイドライドから水素に変換して生成し、生成した当該水素を燃料電池に送入して発電し、発電した電力を鉄道車両、自動車車両、航空機あるいは船舶など移動手段の燃料として使用し、あるいは内部の負荷に使用する技術を確立し、さらには、近年、大きな地震や津波あるいはその他の自然災害があった場合で移動が不可能になったとき、その後のＢＣＰ対策を万全にすることが出来、特に陸上交通手段に乗り合わせて移動が不可能なときの乗客に対する安全、ライフラインを確保すべく、地上において、例えば、商用電源からの電力供給がストップして移動が不可能になったとき、前記移動手段の走行燃料やライフラインも途絶えてしまう恐れがなく、しかも、クリーンエネルギーが要望されている社会の動向に一致し、移動可能な１つの収納ボックスに収納された電力自動生成装置を配置しておけば充分にＢＣＰ対策も行えるユニット化された電力自動制生成装置の提供及び当該ユニット化された電力自動生成装置つき移動手段を提供することを目的とするものである。

本発明は、
燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段とを方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置を形成してなり、
前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
前記ボックス内でのメチルシクロヘキサンの設置区画と加熱装置の設置区画はボックスの両端側に設け、該ボックスの両端部から前記メチルシクロヘキサン及び加熱装置あるいは加熱装置の燃料を取り替え可能、交換可能とした、
ことを特徴とし、
または、
燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置してユニット型電力自動生成装置としてなり、
前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
ことを特徴とし、
または、
燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置としてなり、
前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
ことを特徴とし、
または、
前記ボックス内には、メチルシクロヘキサンの設置区画と少なくとも脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間、加熱装置と前記脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間にボックス長手方向に移動可能な仕切り壁が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段とを方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置とし、該電力自動生成装置を移動手段に搭載してなり、
前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
前記ボックス内でのメチルシクロヘキサンの設置区画と加熱装置の設置区画はボックスの両端側に設け、該ボックスの両端部から前記メチルシクロヘキサン及び加熱装置あるいは加熱装置の燃料を取り替え可能、交換可能とした、
ことを特徴とし、
または、
燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置してユニット型電力自動生成装置とし、該ユニット型電力自動生成装置を移動手段に搭載してなり、
前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
ことを特徴とし、
または、
燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置とし、該電力自動生成装置を移動手段に搭載してなり、
前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
ことを特徴とし、
または、
前記ボックス内には、メチルシクロヘキサンの設置区画と少なくとも脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間、加熱装置と前記脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間にボックス長手方向に移動可能な仕切り壁が設けられた、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、有機ハイドライドから水素に変換して生成し、生成した当該水素を燃料電池に送入して発電し、発電した電力を鉄道車両、自動車車両、航空機あるいは船舶など移動手段の燃料や内部の負荷に使用する技術を確立でき、さらには、大きな地震や津波あるいはその他の自然災害に前記移動手段が被災して移動が不可能になったとき、その後のＢＣＰ対策が万全に行え、たとえ乗客が被災したとしてもその乗客に対する安全管理、及びライフラインを確保でき、電力遮断が数日間に亘って行われたときにも前記移動手段の走行燃料やライフラインが途絶えてしまう恐れがなく、しかも、移動可能なユニット化された電力自動生成装置を構成して、当該電力自動生成装置が搭載された移動手段であれば、充分にＢＣＰ対策が行えるとの優れた効果を奏する。

本発明による電力自動生成装置の構成を説明する構成説明図である。 本発明の全体構成を説明する全体構成説明図である。 制御装置と外部サイトとの送受信状態を説明する説明図である。 制御装置の構成を説明する構成説明図である。 演算制御部の構成を説明する構成説明図である。 ユニット型電力自動生成装置を搭載したトラックで、横型風車を搭載した実施例の構成説明図（１）である。 ユニット型電力自動生成装置を搭載したトラックで、横型風車を搭載した実施例の構成説明図（２）である。

以下、本発明の実施例につき図を参照して説明する。
図１において符号１は、電力自動生成のために使用する装置を１セットのユニットにまとめて構成した本発明のユニット化された電力自動生成装置を示す。

該電力自動生成装置１は、燃料電池２と脱水素装置３と該脱水素装置３内の反応器に流入させ、反応器内に取り付けられた白金などの触媒１８と反応させるメチルシクロヘキサン４と、該脱水素装置３内の触媒１８を加熱し、脱水素装置３を起動させる加熱装置５と各種の制御を行う制御装置７とを有して構成されている。

前記加熱装置５による触媒１８の加熱であるが、その加熱方法については何ら限定されない。例えば、電磁誘導を利用して加熱する方法で高周波誘導加熱、電磁誘導加熱とも呼ばれる加熱方法でも構わない。

交流電源に接続されたコイルに電流を流すと、その周りには磁力線が発生する。コイルの中あるいはその近くに電気を通す金属を置くと、金属内には磁束の変化を妨げる方向に“うず電流”が流れる。金属には電気抵抗があるため、ジュール熱が発生して金属が加熱される。この現象を誘導加熱という。

この方式は被加熱物に電流を流す直接加熱方式であり、被加熱物が導電体であることが条件となる。絶縁体の触媒１８を誘導加熱する場合は、導電性のケースなどを用い、該ケースなどに触媒１８を入れ、前記ケースなどを誘導加熱して熱伝達させる。

尚、誘導加熱では、周波数の選定が極めて重要であり、加熱効率ひいてはその経済性に大きな影響を与える。触媒１８が小さいほど高い周波数が、また、触媒１８が大きい場合には比較的低い周波数が必要となる。

次に、前記メチルシクロヘキサン４は液体タンク６内に貯留され、保存される。

ここで、制御装置７では、メチルシクロヘキサン４の脱水素装置３への導入制御が行われる。すなわち、メチルシクロヘキサン４を脱水素装置３に導入して触媒１８に対し、所定時間の間隔をあけて噴霧する制御などが行われる。触媒１８の温度変化、また触媒１８に噴霧した後の反応状態、すなわち水素とトルエンとの分離状態を連続的に検知し、前記の噴霧する所定時間の決定あるいはメチルシクロヘキサン４の噴霧量などの制御判断が行われる。

また、加熱装置５により触媒１８は高温に加熱されるが、前記触媒１８につきメチルシクロヘキサン４が噴霧されて反応が起こる温度まで達したか否かの判断制御も行われ、前記触媒１８が所定の高温度に達したとき、例えば８００℃程度に達したとき、メチルシクロヘキサン４を触媒１８に噴霧する。すなわち、制御装置７の演算制御部１１には、触媒１８の温度検知部３０が設けられており、該触媒温度検知部３０で検知された温度に基きメチルシクロヘキサン４の噴霧制御がなされる。

さらに、メチルシクロヘキサン４が触媒１８に噴霧後、蒸発して分離した高温（４００℃乃至２００℃）のトルエンは、排出されることなく脱水素装置３内を巡回させる様に構成してある。

高温のトルエンを巡回させ、触媒１８を冷却させずに高熱維持させることにより触媒１８の高温度維持が図れる。ここで、制御装置７は、演算制御部１１にトルエン状態検知部３１が設けられており、該トルエン状態検知部３１によりトルエンの巡回回数や巡回中のトルエンの温度状態などを検知し、巡回するトルエンの触媒１８に対する接触面積、接触時間などの制御を行い、触媒１８がメチルシクロヘキサン４の噴霧により水素とトルエンとの分離反応が効率よく行われるよう構成されている。

そして、トルエンによる触媒１８の加熱制御において、触媒１８の分離反応が効率よく行われるまで加熱しないときは積極的に触媒１８を加熱する制御も行われる。例えば、別途、加熱装置５を起動させ、前記トルエンの巡回操作のみで触媒１８が分離反応できるまで加熱するなどの制御も前記トルエン状態検知部３１の検知信号に従って行われる。

尚、例えば鉄道車両など移動手段に対し、商用電源からの電力供給が可能な場合には、本発明による電力自動生成装置１からの電力供給と共に、商用電源からの電力供給の切り替え制御も行える様に構成する。
すなわち、触媒１８の温度が分離反応を起こす程度の温度にならない場合に商用電源からの電力によっても触媒１８を加熱できるものとしてある。

ところで、例えば、図１に示すように、本発明では、方形体状のボックスをなすコンテナ、キュービクルなどボックス体３２を用意し、該ボックス体３２内に前記燃料電池２と脱水素装置３と、メチルシクロヘキサン４が貯留されている液体タンク６及び加熱装置５、制御装置７などを配置して、移動可能にユニット化された電力自動生成装置１を形成してある。ここで、コンテナやキュービクルなどのボックス体３２内に前記装置類をどのような順番で、どの様な配置でセットするかが重要であり、本発明では高効率で水素が取りだせ、しかも作業効率の良い配置順番などを創案したものである。

すなわち、なるべく少ない量のメチルシクロヘキサン４で、また触媒１８の加熱もなるべく低い温度で、最大限の分離反応が行え、最大限の水素が得られ、しかも作業効率も優れた状態にセットするのが重要だからである。

そのため、コンテナやキュービクルを構成するボックス体３２の壁体３３の素材も重要で、少なくとも断熱性、遮音性、密閉性に優れた素材で前記壁体３３を構成するものとする。

さらに、前記コンテナやキュービクルなどボックス体３２内に仕切り壁３４を設けて、配置する装置類の間を仕切っているが、該仕切り壁３４も断熱性、遮音性、密閉性に優れた素材のものとし、かつ仕切り間隔が自在に調整出来る部材にすることが重要である。なぜなら、メチルシクロヘキサン４を貯留した液体タンク６の本数が多い場合には、その区画は広く取らなければならないし、加熱装置５の種類や大きさにより、加熱装置５を配置する区画も広く変動させる必要があるからである。

ボックス体３２は図１から理解されるように、直方体状に構成されている。そして長手方向両端側に液体タンク６と加熱装置５が配置される。両端部側に液体タンク６と加熱装置５を配置することが重要である。左右いずれの方向の端部に液体タンク６や加熱装置５を配置するかは問わない。

しかして、ボックス体３２の長手方向両端部にはそれぞれ搬入口３５が設けられており、該搬入口３５から液体タンク６の入れ替えや、加熱装置５自体の入れ替えあるいは加熱装置５の燃料の交換等が頻繁に行われるものであり、この状況を踏まえて液体タンク６と加熱装置５は長手方向両端部側に簡単に交換できて取り出せやすいように配置した。次に、脱水素装置３、燃料電池２及びこれらの動作を制御する制御装置７はボックス体３２の中央部分に配置する。

尚、ボックス体３２の大きさは複数種類用意されており、発電する電力量に応じてその大きさが決定される。すなわち、発電電力量が大きい場合には大型のボックス体３２が使用され、発電電力量が小さい場合には小型のボックス体３２が使用され、中間程度の場合には中型のボックス体３２が使用される。

さらに前述の様に、仕切り壁３４は長手方向に移動可能になるよう取り付けられており、液体タンク６の本数などを増加させたり、また加熱装置５の大きさや加熱装置５に使用する燃料（燃料用ボンベなど）の本数を増加させる場合に迅速に対応出来るように構成されている。

次に、本発明のボックス体３２は、防水性を有すことが必要である。すなわち、ボックス体３２を構成する壁体３３及び壁体３３と直角に曲がる隣の壁体３３との接合部は防止性ある部材で構成され、外側からの水がボックス体３２内に浸透しないように構成されている。

また、長手方向両端部には搬入口３５が各々設けられているが、これら搬入口３５も防水性を有する扉により、閉扉したときには、外部の水がボックス体３２内部に浸透しないよう構成されている。

ところで、電力自動生成装置１を作動させるには、すでに述べたように前記脱水素装置３内の触媒１８を加熱装置５により反応が起こる温度にまで加熱しなければならない。ここで、加熱装置５の構成にも触媒の加熱手段にも何ら限定はない。移動手段の屋上にソーラーパネル４０を設置し、該ソーラーパネル４０で構成した太陽電池システムからの電力を利用して加熱装置５としても良い。さらに、電力自動生成装置１にセットする加熱装置５として、例えば、ＬＰガスを用いた発電機が考えられる。これら発電機で発電した電力を例えば加熱ヒーターなどの加熱電力、前述した誘導加熱用電力として使用し、触媒１８を加熱するのである。

また、本発明による移動手段の屋上に太陽熱温水器４１を設置し、この温水を利用するバイナリー発電機を前記電力自動生成装置１内に取り付け、発電した電力を前記加熱装置５としても構わないし、バイナリー発電機で発電した電力を移動手段内に取り込み、その電力を移動手段内の負荷に使用するよう構成することも出来る。

本発明によるバイナリー発電機は、その効率性が極めて高く、１００℃程度の温水でなくとも、例えば６０℃程度の温水で充分に発電が行える様構成されている。よって、太陽熱温水器で６０℃程度の温水とされた温水を利用し、これをバイナリー発電機で使用出来るものとなる。これら構成は移動手段が船舶であるときに威力が発揮される。

また、移動手段である鉄道車両、自動車車両、船舶などが移動中には、風力発電機３７の設置が有効である。近年小型で発電効率に優れ、設置場所をとらず、しかも横方向に設置できる風車を使用した風力発電機３７が創案されており、小型であっても大きい発電量が得られる。よって、該風力発電機３７からの電力を前記加熱装置５として使用し、かつ移動手段内部の負荷にも使用することが出来る。

前記横型風車の風力発電機３７は、鉄道車両や自動車車両であれば、例えば鉄道車両や自動車車両の屋上に設置する。そして、走行方向に向かい風を受けられ、後方に前記風が抜けるよう設置する。すなわち、走行方向と直交する方向である鉄道車両や自動車車両の幅方向に延出させて横型風車を設置するものとなる。

図７はトラック４３の運転席上部に横型風車を設置した例である。横型風車は流線型をなす略弾丸状に形成されたケース４２内に配置され、前記弾丸状をなすケース４２の前面には縦方向に延びる風取り入れ口４４が間隔をあけてトラック４３の幅方向に複数個設けられている。この風取り入れ口４４からの風を受けて横型風車は回転する。流入した風はケース４２の後方上部の排出口４５から排出される。

ケース４２を設けず、そのまま横型風車を運転席上部に設置することも考えられるが、風の抵抗をダイレクトにトラック４３が受けてしまい、長時間の運転には好ましくない。しかし、前記流線型をなす弾丸状のケース４２を設け、該ケース４２内に横型風車を設置すると共に、ケース４２の前面に複数個の風取り入れ口４４を設ければ、該風取り入れ口４４からケース４２内に流入した風はケース４２内でケース４２の長手方向、すなわちトラック４３の幅方向に広がり、効率よく横型風車を回転させることが出来る。しかも、ケース４２の前面は風の抵抗を受けないよう流線型、すなわち弾丸状に形成してある。よって、長時間の運転によっても燃費が上がることがない。
尚、鉄道車両の走行方向に向かい間隔をあけて複数台横型風車を設置しても良い。
また、前記横型風車を使用した風力発電機３７は、船舶にも設置できる。

この様にクリーンエネルギーを利用した発電機を多数搭載するが、発電時の天候（晴れ、曇り、雨など）、気温、あるいは風速などにより、どの発電機を使用して電力を取得するかは選択出来るものとなっている。

すなわち、制御装置７では、移動手段の走行時における天候、気温、あるいは風速などを検知する天候検知部３８を有しており、該天候検知部３８で検知された情報は発電装置選択部３９へ送出される。発電装置選択部３９で前記情報に基づき瞬時に最大限の電力が得られる発電機が選択され、加熱装置５として使用され、かつ内部の負荷に使用される。
なお、複数の発電機からの電力をまとめて取り込んでも構わない。この場合、蓄電池を搭載しておき、該蓄電池に充電しておくことも出来る。

前記触媒１８が加熱装置５により加熱されると、この加熱された高温の触媒１８にメチルシクロヘキサン４が接触して反応を起こし、水素とトルエンとに分離する。そして、この分離された水素を取り出し、前記燃料電池２に燃料として導入する。また、水素ボンベなどに蓄積するなど行う。

図１から理解されるように、符号６はメチルシクロヘキサン４を貯蔵する液体タンクである。メチルシクロヘキサン４は、通常、液体タンク６内に２００リットル貯留される。尚、法律などの改正によって２００リットル以上液体タンクに貯留出来るようになる場合もあり、２００リットル貯留の液体タンク６に限定されない。

脱水素装置３内の反応器には白金などから構成された触媒１８が設けられており、該触媒１８は加熱装置５により加熱され、加熱されて高温になった触媒１８にメチルシクロヘキサン４が接触し、水素とトルエンに分離するものとなる。

ここで、例えば、約８００℃の高温下で触媒１８とメチルシクロヘキサン４との間で反応が起き、それによりトルエンは分離生成される。分離されたトルエンは、２００℃以上の高温になっており、このトルエンの高熱は再度利用出来ることはすでに述べたとおりである。よって、トルエンを排出することなく脱水素装置３内に戻し、巡回させている。すなわち、トルエンの高熱を利用して触媒１８を加熱し、触媒１８の高温状態を維持している。

また、触媒１８自体も連続状態での反応動作により高温度状態が維持されており、２００℃程度の温度であるトルエンでの加熱によっても触媒１８の高温化は保持され、触媒１８とメチルシクロヘキサン４との反応動作を充分に遂行することが出来、もって水素とトルエンの分離は引き続き行えることになる。

すなわち、ＬＰガス発電機、あるいはクリーンエネルギーを利用した発電機などの加熱装置５による前記触媒１８の加熱は当初の脱水素装置３の稼働時（例えば約１時間程度）のみでよく、水素とトルエンとの分離が行われた後は、高温のトルエンが発生するため、該トルエンの熱を加熱装置５の替わりに触媒１８の加熱に使用するのである。

ここで、メチルシクロヘキサン４を使用しての脱水素化反応により水素を生成する場合の手順を要約して説明すると、まず、加熱装置５を用いて白金などの触媒１８を加熱する。次に、液体タンク６のポンプをオンにする。そして液体タンク６内のメチルシクロヘキサン４を脱水素装置３の反応器に向けて送る。例えば、バルブを一定時間毎に開き、噴霧ノズルからメチルシクロヘキサン４を一定時間毎に噴霧する。すると触媒１８の表面にて、噴霧されたメチルシクロヘキサン４の脱水素化反応が生じることにより、水素とトルエンとが分離生成される。高温化したトルエンは排出することなく回収してさらに触媒１８の加熱に使用する。

尚、図２に示すように、熱を有するトルエンの通過路、例えば移動手段の下部に設けたトルエン下部タンク２２に向かう通過路に熱発電機２６を設置し、この熱発電機２６で得られた電力を移動手段内の各種負荷に利用することも考えられる。さらに、この熱発電機２６を前記コンテナやキュービクル内に設置した電力自動生成装置１内に設置することも出来る。

すなわち分離したトルエンの熱を使用して前記熱発電機で発電し、その電力を移動手段内で使用すすることも出来る。
尚、その後、トルエンは冷却して液体化させ、トルエン下部タンク２２へ貯留する。そして、生成した水素は、配管を通って燃料電池２へ送出する。

つぎに、制御装置７は、インターネットなどの回線網８を介して複数の外部サイト９と接続して送受信を行う送受信部１０を有している。
また、各種の演算制御を行う演算制御部１１と、演算制御したデータを格納する記憶部１２と、キーボードあるいはタッチパネルなどから構成される入力部１３及びモニターディスプレイなどの表示部１４を有して構成される。

制御装置７は電力自動生成装置１内に設けられるが、移動できる制御装置７であっても良い。持ち運び可能な制御装置７でも良い。電力自動生成装置１の外部から制御装置７を作動させ、電力自動生成装置１内には、受信部をおいて制御信号を受信するタイプのものを設置することでも構わない。

ここで、制御装置７では、電力自動生成装置１を搭載した移動手段、特に鉄道車両や自動車車両を新規に構築する際、あるいは既存の陸上車両に電力自動生成装置１を導入する際のシステム設計が行えるよう構成されている。

すなわち、制御装置７では、演算制御部１１の走行時近郊エリアにおける浸水高さ取得部１５によって、外部サイト９から、例えば移動手段の走行時において、地震が発生し、津波が予見される場合、走行路における近郊エリアにの浸水高さが取得出来、これによって津波などによる浸水に遭遇しない高さのエリアを取得出来るものとなっている。緊急の場合、津波などによる浸水に遭遇しない高さのエリアに移動するためである。

さらに、地震など自然災害の発生により、津波の発生や火災の発生が懸念されるとき、当該懸念信号が制御装置７内の密閉支持部３６に送出される。

そして、密閉支持部３６では、前記懸念信号に基づき、電力自動生成装置１が設置されているコンテナやキュービクルなどボックス体３２の壁体３３及び搬入口３５などをすべて閉めて密閉する。これにより、電力自動生成装置１内の機材類の水没水浸しや損壊を防止でき、また火災などによる二次災害も防止することも出来る。さらに、本発明のボックス体３２は、水没情報を検知したとき、密閉状態になると共に、設置されている鉄道車両、自動車車両などの移動手段から切り離し状態となり、浸水したときには水面に浮かぶよう構成されている。よって、水面に浮かんだ状態で、緊急の非常電力を発電することが出来る。

また、制御装置７は、自然災害などによって商用電源の供給が停止されたときで移動手段が移動できない状態となったとき、例えば、鉄道車両などの陸上で商用電源を利用する移動手段内で２４時間（１日）の間、どの程度の電力が必要なのかを計測する必要電力計測部１７を有している。この必要電力計測部１７では、商用電源からの電力供給がストップする緊急時における電力自動生成装置１で生成される電力がどの程度必要なのかの計測を行うものである。

そして、前記必要電力の計測に際しては、移動手段規模情報部２７からのデータが参酌される。すなわち、移動手段規模情報部２７では、該当する移動手段が、どの程度の人数の乗客を乗せた移動手段なのか、また食堂車両がある移動手段なのかなどの情報データが迅速に収集される。そして、これら収集された移動手段規模情報部２７の情報データは必要電力計測部１７に送出され、必要電力計測部１７では前記の情報データに基づき該当移動車両において例えば２４時間（１日）の間、どの程度の電力が必要なのかが計測される。

ここで、所定の脱水素装置３において、２００リットルのメチルシクロヘキサン４からは、約１００ｍ^３の水素が得られ、この１００ｍ^３の水素を燃料にして燃料電池２では１２０ｋＷｈの電力が生成されることが確認されている。

よって、この規模の電力自動生成装置１であれば、約２４時間（約１日）の間に１２０ｋＷｈの電力が使用出来ることになる。しかしてこの電力使用、すなわち２４時間の間に１２０ｋＷｈの電力消費に見合う乗客を乗せた鉄道車両なのかの判断が出来る。

すなわち、鉄道車両内の照明灯用などの電力として、例えば１時間当たり５ｋＷｈの電力が使用されるとして約２４時間提供出来るものとなる。またＢＣＰ対策として、例えば３日間電力供給出来るシステムを構築する場合には、１時間当たり１．５ｋＷｈの電力を供給することが出来る。近年照明灯用などの電力は省電力のＬＥＤが使用されていることが多く、１．５ｋＷｈの電力供給でも充分であると言われている。また、例えば乗客などが所有する携帯電話やパソコンの充電も充分に行えるものとなる。

もし、さらに多数の乗客を乗せた鉄道車両であれば、前記のメチルシクロヘキサン４を収納した液体タンク６の数を数本設置し、燃料となる水素の生成量を増やすことが考えられる。

この様に、２４時間に対応する電力だけではなく、２日分、３日分の消費電力が必要とされる場合にはその必要時間に合わせた液体タンク６の本数を設置することになる。

図２に、本発明の全体構成例を示す。
図２では、電力を自動的に生成する電力生成装置１を備えた移動手段を示している。

この移動手段の下部には、まずメチルシクロヘキサン４を貯留するＭＣＨ下部タンク２１を有している。また電力自動生成装置１の稼働により水素とトルエンが分離生成されるが、分離されたトルエンを貯留するトルエン下部タンク２２を有している。

このシステムでは、電力自動生成装置１のみで移動手段の走行及び移動手段内の電力需要を賄うことが出来る。すなわち、ＭＣＨ下部タンク２１からメチルシクロヘキサン４を吸い上げて脱水素装置３に供給し、水素とトルエンとに分離する。水素は燃料電池２に供給して、発電させ、その電力を移動手段の走行及び移動手段内の負荷に使用する。分離後のトルエンはトルエン下部タンク２２に溜め、定期的に排出するものとなる。また、分離した水素は燃料電池２に送出するのみならず、水素ボンベに貯留しておくことも出来る。

ところで、地震などの自然災害や突発的な事故などが生じ、浸水が予想される場合には、浸水予想部２３からその情報が通知される。

この通知を受けて、浸水しない場所へ速やかに移動することとなる。その場合、ＭＣＨ下部タンク２１とトルエン下部タンク２２と電力自動生成装置１を連結している連結パイプ２４を遮断する必要はない。すなわち、ＭＣＨ下部タンク２１とトルエン下部タンク２２は浸水の恐れがなくなるからである。

しかし、通知を受けて、速やかに浸水しない場所へ移動出来ないことが考えられる。この場合、ＭＣＨ下部タンク２１とトルエン下部タンク２２と電力自動生成装置１を連結している連結パイプ２４を遮断できる構造とする。すなわち、ＭＣＨ下部タンク２１とトルエン下部タンク２２は密閉状態にされて流出の恐れが回避されるのである。尚、図２において、符号２５は各々通気口を示している。

１ 電力自動生成装置
２ 燃料電池
３ 脱水素装置
４ メチルシクロヘキサン
５ 加熱装置
６ 液体タンク
７ 制御装置
８ 回線網
９ 外部サイト
１０ 送受信部
１１ 演算制御部
１２ 記憶部
１３ 入力部
１４ 表示部
１５ 浸水高さ取得部
１７ 必要電力計測部
１８ 触媒
２１ ＭＣＨ下部タンク
２２ トルエン下部タンク
２３ 浸水予想部
２４ 連結パイプ
２５ 通気口
２６ 熱発電機
２７ 移動手段規模情報部
３０ 触媒温度検知部
３１ トルエン状態検知部
３２ ボックス体
３３ 壁体
３４ 仕切り壁
３５ 搬入口
３６ 密閉支持部
３７ 風力発電機
３８ 天候検知部
３９ 発電機選択部
４０ ソーラーパネル
４１ 太陽熱温水器
４２ ケース
４３ トラック
４４ 風取り入れ口
４５ 排出口

Claims (8)

1. 燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段とを方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置を形成してなり、
   前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
   前記ボックス内でのメチルシクロヘキサンの設置区画と加熱装置の設置区画はボックスの両端側に設け、該ボックスの両端部から前記メチルシクロヘキサン及び加熱装置あるいは加熱装置の燃料を取り替え可能、交換可能とした、
   ことを特徴とする電力自動生成装置。
   
2. 燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置してユニット型電力自動生成装置としてなり、
   前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
   前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
   ことを特徴とするユニット型電力自動生成装置。
   
3. 燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置としてなり、
   前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
   前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
   ことを特徴とする電力自動生成装置。
   
4. 前記ボックス内には、メチルシクロヘキサンの設置区画と少なくとも脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間、加熱装置と前記脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間にボックス長手方向に移動可能な仕切り壁が設けられた、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のユニット型電力自動生成装置。
   
5. 燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段とを方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置とし、該電力自動生成装置を移動手段に搭載してなり、
   前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
   前記ボックス内でのメチルシクロヘキサンの設置区画と加熱装置の設置区画はボックスの両端側に設け、該ボックスの両端部から前記メチルシクロヘキサン及び加熱装置あるいは加熱装置の燃料を取り替え可能、交換可能とした、
   ことを特徴とする電力自動生成装置つき移動手段。
   
6. 燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置してユニット型電力自動生成装置とし、該ユニット型電力自動生成装置を移動手段に搭載してなり、
   前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
   前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
   ことを特徴とするユニット型電力自動生成装置つき移動手段。
   
7. 燃料電池と、該燃料電池に燃料となる水素を生成して供給する水素生成供給手段と、前記水素生成供給手段を稼働させて、水素生成を行わせる稼働手段と制御装置とを１ユニットとして方形状のボックス内に配置して電力自動生成装置とし、該電力自動生成装置を移動手段に搭載してなり、
   前記電力自動生成装置は、前記水素生成供給手段を、メチルシクロヘキサンと、該メチルシクロヘキサンを触媒と反応させて水素とトルエンとに分離する脱水素反応器とを有する脱水素装置で構成し、前記稼働手段を、前記触媒を加熱する加熱装置により構成し、前記脱水素装置の稼働後は、前記加熱装置に替えて前記分離生成されたトルエンの熱により前記触媒を加熱して水素とトルエンとに分離し、水素を生成して燃料電池の燃料とし、
   前記制御装置は、前記触媒の温度を検知する触媒温度検知部と、水素とトルエンの分離後、前記トルエンの状態を検知するトルエン状態検知部とを有する、
   ことを特徴とする電力自動生成装置つき移動手段。
   
8. 前記ボックス内には、メチルシクロヘキサンの設置区画と少なくとも脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間、加熱装置と前記脱水素装置及び燃料電池の設置区画との間にボックス長手方向に移動可能な仕切り壁が設けられた、
   ことを特徴とする請求項５、請求項６または請求項７記載のユニット型電力自動生成装置つき移動手段。

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