WO2000036335A1

WO2000036335A1 - Systeme pour stocker du gaz dissous a base de methane

Info

Publication number: WO2000036335A1
Application number: PCT/JP1999/007010
Authority: WO
Inventors: Kouetsu Hibino; Nobutaka Honma; Yukio Terashima; Tamio Shinozawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2000-06-22
Also published as: AR021688A1; EP1148289A4; BR9916213A; CN1114784C; JP4127970B2; BR9916213B1; EP1148289A1; US20030094002A1; RU2224171C2; US6584780B2; CN1330750A

Description

明細書メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム技術分野

本発明は、メタンを主成分とする気体を他の炭化水素（有機溶媒）と混合して貯蔵する、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの改良に関する。背景技術

従来より、メタンあるいは天然ガス等のメタンを主成分とする気体を貯蔵する方法には種々のものがあり、たとえば、高圧に圧縮して貯蔵したり、吸着材に吸着させて貯蔵する方法等が考えられる。さらに、メタンをプロパンやブタン等の炭化水素の混合溶媒に溶解させて液体状態で貯蔵する方法も提案されている。たとえば、 U S P 5 3 1 5 0 5 4号公報にも、このようなメタンの溶解貯蔵方法が開示されている。

しかし、上記従来のメタンの溶解貯蔵方法においては、単にメタンを炭化水素溶媒に溶解して貯蔵できる旨の開示があるのみであり、メタンをさらに高い貯蔵密度で貯蔵するためには、開示内容が不十分である。

また、貯蔵容器から、燃料となるメタンあるいはメタンを主成分とする気体を一定組成で取り出す方法も開示されていない。貯蔵容器から取り出すガスあるいは液の組成が一定でないと、の燃焼性が変化し、内燃機関等での燃焼が不安定になるという不都合が考えられる。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、メタンを高い貯蔵密度で貯蔵することができ、貯蔵容器から一定組成で貯蔵物を取り出せる、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムを提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明は、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵容器内に貯蔵し、その貯蔵容器内から貯蔵物を取り出して使用するメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムであって、取り出された貯蔵物の組成を一定に維持する組成調整手段を備えることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、組成調整手段は貯蔵容器内の組成比を一定に維持するものであることを特徴とする。また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭化水素溶媒は常温で液状の炭化水素であることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭化水素溶媒は常温で液化しにくい炭化水素と常温で液状の炭化水素との混合溶媒であることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭化水素溶媒はへキサンであることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭化水素溶媒はガソリンまたは軽油であることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭化水素溶媒はジメチルェ一テルであることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、少なくとも貯蔵物の取り出し初期においては、貯蔵容器内は超臨界状態であることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内の組成比は、炭素数 3以上の炭化水素が？〜 4 5 %であり、炭素数 2以下の炭化水素が 9 3〜5 5 %であることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内の組成比は、炭素数 3以上の炭化水素が 7〜 6 5 %であり、炭素数 2以下の炭化水素が 9 3〜3 5 %であることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭素数 3 以上の炭化水素の主成分はブタンであることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭素数 3 以上の炭化水素の主成分はプロパンであることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器は内部の超臨界状態を維持すべく温度調節されることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内の炭化水素の組成比と炭化水素量とを検出する貯蔵容器内状態検出手段と、この検出結果に基づきメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との貯蔵容器への供給比を算出して供給する供給比制御手段と、を備えることを特徴とする。また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、供給比制御手段はメタンを主成分とする気体の供給量に基づき供給比を算出することを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内状態検出手段は、貯蔵容器内の圧力と温度と溶媒液量とを検出し、これらから炭化水素の組成比と炭化水素量とを求めることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から取り出される炭化水素は、内燃機関において燃焼させるものであり、貯蔵容器内状態検出手段は、この内燃機関に設けられた空燃比検出手段の出力に基づき炭化水素の組成比を求めることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器の上部に設けられた気相取出口と、貯蔵容器内の炭化水素溶媒の液量を検出する液量検出装置と、が設けられ、貯蔵容器の貯蔵物は、専ら気相取出口から気相部のみが取り出され、再充填時の炭化水素溶媒供給量は、液量検出装置の検出結果に基づき算出されることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から残存炭化水素を回収する回収容器が設けられ、先に炭化水素溶媒が供給された後、回収された炭化水素とメタンを主成分とする気体とが供給されることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器には一時充填容器が接続されており、メタンを主成分とする気体に先立って炭化水素溶媒がこの一時充填容器に供給され、その後メタンを主成分とする気体とともに貯蔵容器に供給されることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器の上方に位置し、貯蔵容器と並列に接続されてその連通を制御する手段を備えた配管を介して溶媒専用一時充填容器が設けられ、この溶媒専用一時充填容器に連通を遮断した状態で炭化水素溶媒が充填され、その後連通遮断が解除されて貯蔵容器に炭化水素溶媒が落とし込まれることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器は移動体上に設けられ、さらに移動体上の前記貯蔵容器には炭化水素溶媒のみを貯蔵する炭化水素溶媒専用貯蔵容器が接続されていることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器の貯蔵物を気相部から気体として取り出し、取り出した気体から炭化水素溶媒を液層として分離し、貯蔵容器に戻すことを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器の貯蔵物を液層部から液体として、実質的に貯蔵容器の圧力変化を生じさせない程度の少量を取り出し、液体からメタンを主成分とする気体を気化させた後この液体を貯蔵容器に戻すことを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器の上部からの気相炭化水素と下部からの液層炭化水素とを一定比率で取り出すことを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器には液量検出装置が設けられていることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から取り出される貯蔵物は、内燃機関において燃焼させるものであり、内燃機関に設けられた空燃比検出手段の出力に基づき貯蔵容器内の組成を一定に維持することにより取り出された貯蔵物の組成を一定に維持することを特徴とする。また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、取り出された気相炭化水素と液層炭化水素とは、加熱混合されることを特徴とする。また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、取り出された液層炭化水素を気化させた後、取り出された気相炭化水素と混合することを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器へのメタンを主成分とする気体の供給の際には、貯蔵容器を冷却することを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器には、互いに離間した位置に複数の充填口が設けられ、メタンを主成分とする気体の充填途中で、充填口を変えることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器に設けられたメタンを主成分とする気体の充填口に接続され、貯蔵容器内部に延在する熱伝導手段が設けられていることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器には、互いに離間した位置に複数の充填口が設けられ、複数の充填口から同時に充填されることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器に設けられた充填口から内部に延在する延長通路部材が設けられ、延長通路部材の長手方向に亘つて貯蔵容器の内壁から離間する位置に複数の放出口が設けられていることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器に設けられた充填口の内部出口の放出口が、斜め方向を向いていることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内の溶媒貯留域の最遠方に充填口が配置されたことを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内に多孔質体を装填したことを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、気体充填途中から、貯蔵容器下部に設けられた充填口から充填することを特徴とする。また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、メタンを主成分とする気体の充填前に、炭化水素溶媒の一部を気化させて貯蔵容器外へ放出させることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内部または表面に減圧通路を介して貯蔵容器外へ貯蔵物を放出することを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、減圧通路に蓄冷材を付設したことを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、メタンを主成分とする気体の充填前に、冷却された炭化水素溶媒を充填することを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器は攪拌手段を備えることを特徴とする。

また、上記メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、緊急時には貯蔵容器から炭化水素溶媒を取り出して使用できることを特徴とする。

また、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器内の貯蔵物の組成を検出する組成情報検出手段と、この検出結果を前記貯蔵容器へのメ夕ンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給側に送信する送信手段とを備えることを特徴とする。

また、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メ夕ンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器内の残存炭化水素を回収する回収容器と、回収容器内の炭化水素の組成を検出する検出手段と、この検出結果に基づいて前記貯蔵容器へのメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給比を制御する供給比制御手段とを備えることを特徴とする。

また、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器の前段に、貯蔵容器との連通を制御する手段を介して溶媒専用一時充填容器が設けられていることを特徴とする。

また、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給源が、一時貯蔵タンクにそれぞれ制御手段を介して接続され、一時貯蔵タンクは、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器に接続されていることを特徴とする。

また、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器と、炭化水素溶媒のみを貯蔵し、貯蔵容器に制御手段を介して接続された炭化水素溶媒専用貯蔵容器とを備えることを特徴とする。

また、メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器の上部に設けられ、気体状の貯蔵物を取り出す気相取り出し口と、その気体状の貯蔵物から液を分離する気液分離器と、気液分離器で分離された液を貯蔵容器に戻す還流通路とを備えることを特徴とする図面の簡単な説明

図 1は、プロパンとメタンとの 3 8 °Cにおける気液平衡特性を示す図である。図 2は、ブタンとメタンとの 7 1 °Cにおける気液平衡特性を示す図である。図 3は、へキサンとメタンとの 1 0 0 °Cにおける気液平衡特性を示す図である。図 4は、プロパンにへキサンを 1 0 %加えた溶液とメタンとの 3 8 °Cにおける気液平衡特性を示す図である。

図 5は、ブタンにへキサンを 1 0 %加えた溶液とメタンとの 7 1 °Cにおける気液平衡特性を示す図である。

図 6は、ガソリンとメタンとの 7 1 °Cにおける気液平衡特性を示す図である。図 7は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 3を実施するための装置の断面図である。

図 8は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 4を実施するための装置の断面図である。

図 9は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 5を実施するための装置の断面図である。

図 1 0は、メタンとプロパンとの各混合割合における温度一圧力曲線を示す図である。

図 1 1は、 3 0 °Cにおけるメタンとプロパンとの混合液体中のメタンの貯蔵密度を示す図である。

図 1 2は、メタン濃度を 8 0 %とした各種炭化水素溶液の液相線を示す図である。

図 1 3は、図 1 2に示された各種炭化水素溶液の臨界点におけるメタンの貯蔵密度を示す図である。

図 1 4は、図 1 2に示された各種炭化水素溶液の 3 5 °Cにおけるメタンの貯蔵密度を示す図である。

図 1 5は、メタンを溶解した 2成分系及び 3成分系溶液の温度一圧力曲線を示す図である。

図 1 6は、メタン一プロパンの相図である。

図 1 7は、メタン一ブタンの相図である。

図 1 8は、メタン一ペンタンの相図である。

図 1 9は、メタン一へキサンの相図である。

図 2 0は、プロパン溶媒にメタンを加えていった場合のメタン密度及びプロパン密度を示す図である。

図 2 1は、図 2 0の場合において、メタンのモル割合及びエネルギ密度の変化を示す図である。

図 2 2は、ブタン溶媒にメタンを加えていった場合のメタン密度とブタン密度とを示す図である。

図 2 3は、図 2 2の場合においてメタンのモル割合及びエネルギ密度を示す図である。

図 2 4は、炭素数 3以上の炭化水素にメタンを混合するための貯蔵容器の例を示す図である。

図 2 5は、貯蔵容器から移動体側貯蔵容器にメタン含有炭化水素を充填する場合の例を示す図である。

図 2 6は、貯蔵容器を冷却する方法の例を示す図である。

図 2 7は、貯蔵容器の液相及び気相の両方からメタン含有炭化水素を取り出す例を示す図である。

図 2 8は、図 2 7の変形例を示す図である。

図 2 9は、図 2 7の他の変形例を示す図である。

図 3 0は、図 2 7のさらに他の変形例を示す図である。図 3 1は、図 2 7のさらに他の変形例を示す図である。

図 3 2は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 3 3は、縦型のメタン貯蔵容器の例を示す図である。

図 3 4は、横型の貯蔵容器の例を示す図である。

図 3 5は、図 3 4に使用される撹拌翼の例を示す図である。

図 3 6は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの例を示す図である。

図 3 7は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例を示す図である。

図 3 8は、メタンとブタンとの混合物の相図である。

図 3 9は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにより貯蔵したメ夕ン含有ブタンを改質するための工程を示す図である。

図 4 0は、天然ガスを定置発電に使用した場合と、 C N Gとして燃料電池に供給した場合、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにより貯蔵したメタン含有炭化水素として燃料電池に供給した場合との効率の比較を示す図である。

図 4 1は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、炭素数 3以上の炭化水素を低圧で貯蔵容器に充填する方法を示す図である。図 4 2は、貯蔵容器内が超臨界状態と気液混相状態の場合の気相部組成を示す図である。

図 4 3は、図 4 2の気液混相状態における気相部組成で貯蔵容器を充填した場合の、貯蔵容器内が超臨界状態及び気液混相状態における気相部組成を示す図である。

図 4 4は、貯蔵容器内にブタン：メタン = 8 0 ： 2 0の割合で貯蔵し、超臨界状態で取り出した場合と気液混相状態の気相部から取り出した場合とのメタンの組成割合を示す図である。

図 4 5は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 1 7の構成例を示す図である。図 4 6は、図 4 5に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例を示す図である。

図 4 7は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 1 8の構成例を示す図である。

図 4 8は、図 4 7に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例を示す図である。

図 4 9は、図 4 7に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの他の変形例を示す図である。

図 5 0は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 1 9の構成例を示す図である。

図 5 1は、図 5 0に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例を示す図である。

図 5 2は、図 5 0に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの他の変形例を示す図である。

図 5 3は、図 5 0に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムのさらに他の変形例を示す図である。

図 5 4は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 2 0の構成例を示す図である。

図 5 5は、図 5 4に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例を示す図である。

図 5 6は、図 5 4に示されたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの他の変形例を示す図である。

図 5 7は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 2 1の構成例を示す図である。

図 5 8は、貯蔵容器から超臨界状態と気液混相状態とで貯蔵物を取り出した場合の炭化水素溶媒の組成割合を示す図である。

図 5 9は、図 5 7に示された気液分離器の出口における炭化水素溶媒の組成割合を示す図である。

図 6 0は、図 5 7に示された気液分離器の例を示す図である。図 6 1は、図 5 7に示された気液分離器の他の例を示す図である。

図 6 2は、図 5 7に示された気液分離器のさらに他の例を示す図である。図 6 3は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から貯蔵物を取り出すための構成例を示す図である。

図 6 4は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から貯蔵物を取り出すための構成例を示す図である。

図 6 5は、貯蔵容器の気相部から貯蔵物取り出す際の貯蔵容器内に残る液体量と取り出されるガス中のメタンのモル濃度との関係を示す図である。

図 6 6は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から貯蔵物を取り出すための構成例を示す図である。

図 6 7 ( a ) は、ボンべ型の貯蔵容器に C N Gを充填した際の様子を示す図でめ。

図 6 7 ( b ) は、ボンべ型の貯蔵容器に C N Gを充填した際の様子を示す図である。

図 6 8は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 6 9は、図 6 8に示された貯蔵容器の変形例を示す図である。

図 7 0は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 7 1は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 7 2は、図 7 1に示された貯蔵容器の変形例を示す図である。

図 7 3は、図 7 1に示された貯蔵容器の他の変形例を示す図である。

図 7 4は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 7 5は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 7 6は、図 7 5に示された貯蔵容器の変形例を示す図である。

図 7 7は、図 7 5に示された貯蔵容器の他の変形例を示す図である。図 7 8は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 7 9は、図 7 8に示された貯蔵容器の変形例を示す図である。

図 8 0は、図 7 8に示された貯蔵容器の他の変形例を示す図である。

図 8 1は、図 7 8に示された貯蔵容器のさらに他の変形例を示す図である。図 8 2は、図 7 8に示された貯蔵容器のさらに他の変形例を示す図である。図 8 3は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 8 4は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。

図 8 5は、図 8 4に示された貯蔵容器の変形例を示す図である。

図 8 6は、図 8 4に示された貯蔵容器の他の変形例を示す図である。

図 8 7は、図 8 4に示された貯蔵容器のさらに他の変形例を示す図である。図 8 8は、図 8 4に示された貯蔵容器のさらに他の変形例を示す図である。図 8 9は、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。実施形態 1 .

本実施形態から実施形態 9までは、本発明にかかるメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、メタンあるいは天然ガス等のメタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させ、貯蔵容器内にメタンを高い貯蔵密度で貯蔵する技術に関するものである。

図 1には、プロパンとメタンとの混合液体の 3 8 °Cにおける気液平衡特性が示される。図 1において、上部の線が液相線であり、下部の線が気相線である。図 1からわかるように、プロパンとメタンとの混合液体は、メタンのモル割合が 4 0 %程度までは液体状態で存在している。しかし、メタンのモル割合がこの範囲を超え、液体状態で存在できなくなると、気体状態となるので、メタンの貯蔵密度が低下する。従って、広い温度範囲でメタンを高い密度で貯蔵するためには、この液体状態で存在できる範囲がなるべく広い方が好ましい。

図 2には、 7 1 °Cにおけるブタンとメタンとの混合液体の気液平衡特性が示される。この場合には、混合液体中のメタンのモル割合が 6 0 %程度まで液体状態が維持されることがわかる。

さらに、図 3には、 1 0 0 °Cにおけるへキサンとメタンとの混合液体の気液平衡特性が示される。この場合には、混合液体中のメタンのモル割合が 7 0 %程度まで液体状態で存在できることがわかる。

このように、炭素数の多い炭化水素、すなわち常温で液状の炭化水素の方が、メタンを溶解させた場合にも、広い温度範囲で液体状態を維持できる。この性質は、へキサンのような常温で液状の炭化水素を、上述したプロパンやブタンのような常温で液化しにくい炭化水素と混合した場合にも維持される。

図 4には、プロパンにへキサンを 1 0 %加えた炭化水素溶媒にメタンを溶解させた場合の 3 8 °Cにおける気液平衡特性が示される。図 4に示されるょゔに、メタンのモル割合が 5 5 %程度まで液体状態が維持されていることがわかる。これを、図 1に示された、プロパンが 1 0 0 %の炭化水素溶媒を使用した場合と比較すると、メタンを溶解していった場合に液体状態として存在できる範囲が広くなつており、また一定のメタン濃度の場合には、へキサンを混合した炭化水素溶媒 (図 4 ) の方が圧力も低いことがわかる。これは、常温で液状の炭化水素であるへキサンが、メタンとプロパンを安定化させているためと考えられる。

同様にして、図 5にはブタンにへキサンを 1 0 %加えた炭化水素溶媒にメタンを溶解した場合の 7 1 °Cにおける気液平衡特性が示される。この場合には、メタンのモル割合が 7 0 %程度まで液体状態が維持されることがわかる。図 2に示されたブタン 1 0 0 %の炭化水素溶媒を使用した場合と比較すると、液体状態で存在できるメタンのモル割合の範囲が広くなり、また同じメタン濃度の場合の圧力も低くなつている。従って、ブタン 1 0 0 %の炭化水素溶媒の場合よりも、へキサンを 1 0 %加えた方が液としての安定性が向上していることがわかる。

このように、へキサンのような常温で液状の炭化水素を含む炭化水素溶媒を使用することにより、より広い温度範囲でかつより広いメタンのモル割合で液体状態を維持できる。このため、メタンの貯蔵密度を向上することができ、メタンの貯蔵量を増加させることができる。この結果、例えば車載用途等で、広い温度範囲で使用される場合にも、安定してかつ多量のメタンを貯蔵することができる。なお、以上の説明では、 2成分系の炭化水素溶媒を述べたが、これを 3成分系以上とするのも好適である。また、常温で液化しにくい炭化水素の例としては、上述したプロパン、ブタンに限られるものではなく、例えばジメチルエーテル等も使用できる。実施形態 2 .

本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムを車載用途に使用する場合には、通常燃料として使用されるガソリンあるいは軽油等をメタンを溶解するための炭化水素溶媒として使用できれば、インフラが整っている点、ェンジンを搭載したバイフユーエル車において、ガソリンゃ軽油を燃料としても使用できる点において優れている。ガソリンは C 5〜C 8程度の炭化水素の混合液体であり、軽油は C 7〜C 1 2の炭化水素の混合液体である。本発明者らは、環境温度範囲において、ガソリンあるいは軽油が液体であり、メタンを十分に溶解できることを確認した。

図 6には、ガソリンにメタンを溶解した場合の 7 1 °Cにおける気液平衡特性が示される。図 6からわかるように、メタンのモル割合として 8 0 %程度まで液体状態が維持されることがわかる。このため、メタンを溶解貯蔵させるための炭化水素溶媒として、ガソリンあるいは軽油は極めてすぐれているものと考えられる。

実施形態 3 .

図 7には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 3を実施するための装置の断面図が示される。図 7において、貯蔵容器 1 0 には気相部 1 2からメタンを取り出すための気相取出口 1 4と、液相部 1 6から炭化水素溶媒を取り出すための液相取出口 1 8とが設けられている。液相取出口 1 8は、貯蔵容器 1 0の下部に設けられている。図 7に示される液相部 1 6には、炭化水素溶媒であるガソリンまたは軽油が収容され、これにメタンが溶解貯蔵される構成となっている。このため、ガソリンまたは軽油とメタンとを同時に貯蔵でき、貯蔵容器 1 0のエネルギ密度を高く維持することができるとともに、燃料を貯蔵する貯蔵容器 1 0が 1つですむので、車載用途等に使用する場合に有利である。

本実施形態においては、メタンをガソリンまたは軽油に溶解させて貯蔵するので、メタンを液相状態で貯蔵することができ、例えば天然ガスを圧縮ガスの状態 ( C N G ) で貯蔵する場合よりも低い圧力で貯蔵することができる。したがって、圧縮天然ガス（C N G ) の日本での規定圧力が 2 0 O M P aであるが、同じ圧力であれば本実施形態の方法によった方が貯蔵密度を高くでき、貯蔵量を多くすることができる。

本実施形態において貯蔵容器 1 0に貯蔵されたメタンを使用する場合には、気相取出口 1 4から貯蔵容器 1 0の気相部 1 2に存在しているメタンが 9 0 %程度の組成がほぼ一定のガスを取り出して使用する。メタンは炭化水素溶媒である液相部 1 6に溶解しているので、気相部 1 2からガスを取り出すと、溶解しているメタンが気相部 1 2に気化蒸発してくる。液相部 1 6に溶解しているメタンを使い終わると、気相部 1 2からメタンを吹き込み、メタンの再充填を行う。

本実施形態において特徴的な点は、液相部 1 6の炭化水素溶媒を液相取出口 1 8から取り出せる構成となっている点である。これにより、緊急的にガソリンあるいは軽油を燃料として使用することができ、燃料の種類に柔軟性を持たせることができる。実施形態 4 .

図 8には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 4を実施するための装置の断面図が示される。図 8において、貯蔵容器 1 0 には、気相部 1 2にメタンを吹き込むためのメタン導入口 2 0と、液相部 1 6に炭化水素溶媒を導入するための溶媒導入口 2 2とが設けられている。また、液相部 1 6を攪拌するための攪拌器 2 4も設けられている。

貯蔵容器 1 0の中に溶媒導入口 2 2から炭化水素溶媒を導入し液相部 1 6を形成した後、気相部 1 2にメタン導入口 2 0からメタンを導入すると、メタンは炭化水素溶媒である液相部 1 6に溶解していく。しかし、単にメタンの圧力を増加させただけでは、液相部 1 6への溶解が十分には行われない。この溶解度を上げるためには、例えば液相部 1 6からメタンを吹き込みパブリングすることも考えられるが、実験の結果これでも十分な溶解度を得られないことがわかった。以上より、本実施形態においては、貯蔵容器 1 0に攪拌器 2 4を設け、メタン導入口 2 0からメタンを導入する際に、この攪拌器 2 4により液相部 1 6の炭化水素溶媒を攪拌できることとした。これによりメタンの溶解度を著しく向上させることができた。

表 1には、本実施形態に係る方法により攪拌しながらメタンを吹き込んだ場合及び攪拌せずにメタンを吹き込んだ場合（液上方から導入）及び液相部 1 6中にメタンを吹き込みバブリングさせた場合のメタンの溶解度の結果がそれぞれ示される。表 1

表 1からわかるように、本実施形態の方法により、液相部 1 6を攪拌器 2 4で攪拌しながらメタンを吹き込んだ場合の炭化水素溶媒へのメ夕ン溶解度が著しく向上されていることがわかる。

例えば、実施形態 3においてガソリンまたは軽油にメタンを溶解させる場合にも、本実施形態のように貯蔵容器 1 0に攪拌器 2 4を設け、液相部 1 6を攪拌しながら溶解させればよりメタンの貯蔵量を増加させることができる。実施形態 5 .

図 9には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 5を実施するための装置の断面図が示される。

図 9において、貯蔵容器 1 0の内部には、有機多孔質材料 2 6が収容されている。この有機多孔質材料 2 6は、有機材料で構成されたスポンジである。本実施形態においては、このような有機多孔質材料 2 6が収容された貯蔵容器 1 0に、溶媒導入口 2 2から炭化水素溶媒を導入し、ここにメタン導入口 2 0からメタンを導入する。貯蔵容器 1 0の気相部 1 2及び液相部 1 6には、有機多孔質材料 2 6が存在しており、この作用により、より少ない炭化水素溶媒でより多くのメタンを溶解貯蔵できる。これは、以下のような理由によると考えられる。すなわち、メタンが炭化水素溶媒に溶解し、液化する理由は、溶媒となる炭化水素の分子にメタンの分子が引き寄せられるためであるが、貯蔵容器 1 0内に有機多孔質材料 2 6を収容すると、この有機多孔質材料 2 6の分子にもメタン分子が引き寄せられる。このため、メタンの液化が容易となり、その結果として炭化水素溶媒の量を減らすことができる。

なお、図 9に示した例では、貯蔵容器 1 0内のすべての空間に有機多孔質材料 2 6が満たされているが、これを炭化水素溶媒の収容空間である液相部 1 6の部分のみに有機多孔質材料 2 6を配置する構成とすることも好適である。

例えば、炭化水素溶媒としてブタンを使用し、これにメタンを 1 4 0気圧、 5 °Cの条件で溶解させると、混合溶液中のブタンのモル割合が 2 0 %程度となる。しかし、上述した有機多孔質材料 2 6を貯蔵容器 1 0内に配置すると、同じ条件でブタンのモル割合を 1 4 %程度まで減少させることができる。実施形態 6 .

以上に述べた各実施形態においては、プロパン、ブタン、ペンタン、へキサン、ガソリン、ジメチルエーテル（D M E ) 等の炭化水素溶媒にメタンを溶解させて貯蔵する方法が採用されている。このように、メタンを各種炭化水素溶媒に溶解する場合に、メタンと炭化水素溶媒との溶液が超臨界状態となるようにメ夕ンを溶解させれば、メ夕ンの貯蔵密度をさらに向上させることができる。図 1 0には、メタンとプロパンとを各種割合で混合した液体の温度一圧力曲線が示される。図 1 0において、例えば温度が 3 0 °Cの状態でプロパンの液体にメタンを吹き込んで溶解させ、このメタンの圧力を上昇させていくと、 9 3気圧程度で臨界軌跡を超え、超臨界状態となる。図 1 1には、この場合の、各圧力に対するメタンの貯蔵密度が示される。メタンの貯蔵密度は、メタンとプロパンとの混合液体中のメタンの溶解量として示されている。図 1 1からわかるように、臨界圧力付近でいったん貯蔵密度が下がるが、ほぼ圧力の増加に伴ってメタンの貯蔵密度も上昇している。従って、図 1 0，図 1 1においてメタンをより高圧まで吹き込み、超臨界状態で溶解させた方がメタンの貯蔵密度を向上できることがわかる。

次に、メタンを炭化水素溶媒に吹き込む際の温度の影響について述べる。図 1 2には、各種炭化水素にメタンを 8 O m o 1 %溶解させた液体の液相線が示される。各曲線の高温側の端点がそれぞれの臨界点を示している。図 1 2からわかるように、炭化水素の炭素数が増加するにつれて臨界点が高温かつ高圧側へシフトしている。図 1 3には、上記各臨界点におけるメタンの貯蔵密度が示される。図 1 3においては、炭素数の増加とともにメタンの貯蔵密度が減少しているように見えるが、これは、各臨界点における温度が異なるためである。

そこで、メタンの溶解度を調節し、 3 5 °Cの一定温度で比較した結果が図 1 4 に示される。この場合、ェ夕ンはメタンの溶解量を減少させても液として存在できないので、記載していない。図 1 4からわかるように、ペンタン及びへキサンを使用した場合のメ夕ンの貯蔵密度が他に比べて高くなつていることがわかる。これは、ペンタン及びへキサンの臨界温度がプロパン及びブ夕ンの臨界温度よりも高いため、 3 5 °Cの状態でもほぼ臨界状態におけるメタンの貯蔵密度を維持できているからである。このように、一定温度、特に 0 °C以上の実用上有用な温度範囲においては、ペンタンやへキサンのような臨界温度の高い炭化水素を使用した方がメタンの貯蔵密度を上げることができる。すなわち、使用温度と臨界温度との差が小さいかあるいは臨界温度の方が使用温度よりも高いような炭化水素を使用することが、メタンの貯蔵密度を増加させるうえで有利である。

なお、以上は、いずれも 2成分系で考えているが、これを 3成分系あるいはそれ以上の系とすることもできる。

図 1 5には、ブタン 2 0 %、メタン 8 0 %の混合液体と、ブタン 2 0 %、エタン 1 6 %、メタン 6 4 %の混合液体との温度—圧力曲線が示される。図 1 5からわかるように、 3成分系であるエタンを 1 6 %添加した液体の方が、臨界温度が高くなつている。このように、混合する炭化水素の種類に応じて混合液体の特性を変化させることができるので、用途に応じて柔軟に対応することができる。実施形態 7 .

メタンと炭素数が 3以上の炭化水素、たとえばプロパン、ブタン、ペンタン、へキサン等（C 3〜C 6 ) とを混合すると、炭化水素の凝集力によりメタンが溶解液化する。メタンと上記各炭化水素とを混合した場合のメタンの各割合における相図が図 1 6〜図 1 9に示される。各図に示されるように、メ夕ンの各混合割合毎に超臨界状態、すなわち圧力を上昇させても液化しない状態が存在する。本発明者らは、上記超臨界状態でメタンを貯蔵すると、メタン単体で圧縮ガス ( C N G ) として貯蔵する場合よりもメタンの貯蔵密度を高くできることを見いだした。これは、炭化水素を混合することにより、この炭化水素原子がメタン原子同士の反発を緩和し、緩衝材として作用するためと考えられる。

図 2 0には、 3 5 °Cにおいてプロパン溶媒にメタンを加えていき、そのときのメタン密度及びプロパン密度を測定した結果が示される。また、この場合の混合物のエネルギ密度とメタンのモル割合（％) との関係が図 2 1に示される。図 2

0及び図 2 1において、プロパン溶媒にメタンを加えていくと圧力が上昇していくが、 8 0気圧まではメタンとプロパンとの混合物に液相が存在した。さらにメタンを加え、圧力が 8 0気圧を超えると液相はなくなり、超臨界状態となった。 8 0気圧の状態における液相でのメタンのモル割合は 3 5 %であった。また、メタンを加えることにより圧力が 8 0気圧〜 1 0 0気圧まで上昇する領域では、メタンとプロパンとの混合物が液相から超臨界状態への遷移状態であって、不安定な領域であった。

図 2 0に示されるように、上記各段階におけるメタンの貯蔵密度は、 9 0気圧まで増加するが、完全な超臨界状態となった 1 0 0気圧の段階では一旦低下する。その後はメ夕ンの混合割合の増加とともに圧力が上昇し、メ夕ンの貯蔵密度も増加する。さらにメタンを加えていき、 2 0 0気圧となった段階では、メタンの貯蔵密度が体積割合として V/V (大気圧下での貯蔵気体体積/貯蔵体積） = 2 2 0となり、プロパンの貯蔵密度が V/V = 5 0となった。 C N Gの場合には、 2 0 0気圧において貯蔵密度 V/V = 2 0 0であるので、超臨界状態で貯蔵した方がメ夕ンの貯蔵密度を高くできることがわかった。

また、図 2 1に示されるように、プロパン溶媒にメタンを加えていき、混合物中のメタンのモル割合が 3 5 %となったときから、すなわち 8 0気圧となったときから超臨界状態への遷移が始まり、この遷移状態でメタンのモル割合が急激に増加し、圧力が 1 0 0気圧となり完全な超臨界状態となったときのメタンのモル割合は 5 5 %となった。さらにメタンを加えると、メタンのモル割合も増加し、圧力も増加していく。上述した圧力が 2 0 0気圧の状態までメタンを加えた場合には、メタンのモル割合が 8 1 . 5 %、プロパンのモル割合が 1 8 . 5 %となつた。また、この場合の混合物のエネルギ密度の変化も図 6に示されており、超臨界状態に遷移すると液相状態よりもエネルギ密度が低下することがわかる。しかし、超臨界状態となった後は、ほぼ圧力に対して一定である（微増している）。しかし、この場合のエネルギ密度は、圧縮天然ガス（C N G ) の状態のメタンと比べると約 1 . 6倍となっている。これは、メタンの他にプロパンが混合しているためである。

以上の現象は、プロパン以外の炭素数が 3以上の炭化水素を用いても同様である。また、エタンはメタンに近いので、メタンを主成分とするメタンとェタンとの混合物と炭素数が 3以上の炭化水素とを用いた場合にも同様のことが言える。したがって、メタンあるいはメタンを主成分とする炭素数 2以下の炭化水素の混合割合が 9 3〜3 5 %であり、プロパン、ブタン等の炭素数 3以上の炭化水素の混合割合が 7〜 6 5 %となるように炭素数 3以上の炭化水素とメタンとを混合し、超臨界状態で貯蔵することにより上述したメタンの貯蔵密度及びエネルギ密度を向上させることができる。ただし、炭素数 3以上の炭化水素にメタンを加えていつて超臨界状態に遷移させる際に遷移状態では超臨界状態が不安定であるので、望ましくは超臨界状態が安定する組成範囲、すなわち炭素数 3以上の炭化水素の混合割合が？〜 4 5 %であり、メタンあるいはメタンを主成分とする炭素数 2以下の炭化水素の混合割合が 9 3〜5 5 %であるこどが望ましい。以上のような組成により超臨界状態で貯蔵することにより、メタンの貯蔵密度及びエネルギ密度の両方を増加させることができる。実施形態 8 .

本実施形態においては、炭素数 3以上の炭化水素としてブタンが使用されている。図 2 2には、 2 1 °Cにおいてブタン溶媒にメタンを加えていった場合のメタン密度とブタン密度とが示される。また、この場合のメタンとブタンとの混合物のエネルギ密度とメタンのモル割合とが図 2 3に示される。ブタン溶媒にメタンを加えていくと、 1 2 0気圧までは液相が存在する。さらにメタンを加えると、液相から超臨界状態への遷移状態となり、不安定な領域となる。この遷移状態は 1 3 0気圧程度まで続く。図 2 2に示されるように、ブタン溶媒にメタンを加えていった場合、液相から遷移状態、遷移状態から超臨界状態への相変化にはあまり影響されず、圧力の上昇とともにメタンの貯蔵密度も増加していく。超臨界状態となつた後、さらにメタンを加え、メタンとブタンとの混合物の圧力が 2 0 0 気圧となった時点でメタンの貯蔵密度 V/V = 3 0 0となり、このときのブタンの貯蔵密度 V/V = 5 5となった。

また、図 2 3に示されるように、メタンとブタンとの混合物の圧力が 1 2 0気圧の時点では、液相が存在し、このときのメタンのモル割合が 5 5 %であった。さらにメタンを加え、圧力が 1 3 0気圧となった段階で超臨界状態となり、このときのメタンのモル割合が 7 3 %となった。また、超臨界状態となると系内の状態も安定する。このように、ブタンを溶媒とした場合にも、プロパンを溶媒として使用した場合と同様に、超臨界状態になった時点でメタンのモル割合が急激に上昇し、天然ガスのメタンのモル割合に近づく。

また、メタンとブタンの混合物のエネルギ密度は、図 2 3に示されるように、超臨界状態となったときに液相状態よりも低下するが、超臨界状態となつた後は、圧力の上昇によらずほぼ一定の値となっている。 2 0 0気圧までメタンを加えた場合のメタンのモル割合は 8 4 . 5 %であり、ブタンのモル割合が 1 5 . 5 %となった。この場合のエネルギ密度を圧縮天然ガス（C N G ) と比較すると、 C N Gの約 2 . 1倍となった。

このように、ブタンを溶媒として使用した場合にも、超臨界状態として貯蔵すると、メタンの貯蔵密度及びエネルギ密度を向上させることができる。実施形態 9 .

本実施形態においては、炭素数 3以上の炭化水素としてプロパンが使用されている。メタンをプロパンに溶解した場合の相図は図 1 6に示されている。図 1 6 からわかるように、プロパンのモル割合が 8 0 %の場合、温度が 1 5 °C以上となると、圧力によらず露点曲線と接しなくなる。このため、どのような圧力でも液化することなく超臨界状態あるいは気体状態として一定組成で貯蔵容器から取り出すことができる。

このように、炭素数 3以上の炭化水素としてプロパンを使用した場合には、常温でも液化しない状態で燃料を使用することができる。実施形態 1 0 .

本実施形態以降は、本発明にかかるメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器内から貯蔵物を取り出して使用する場合に、取り出ざれた貯蔵物の組成を一定に維持する技術に関するものである。

上述した実施形態 7〜実施形態 9において、メタンを炭素数 3以上の炭化水素と混合する場合には、たとえば図 2 4に示されるように、貯蔵容器 1 0に炭化水素とメタンとを投入する。すなわち、まず貯蔵容器 1 0に充填用配管 2 8からプ口パン、ブタン、ペンタン等の炭素数 3以上の炭化水素を投入し、次に充填用配管 2 8からメタンを吹き込む。この場合には、図 2 4に示されるように充填用配管 2 8が貯蔵容器 1 0の底部に接続されているので、始めに投入された液体状態の炭化水素中をメタンがパブリングされることになる。これにより撹拌効果が生じ、速やかに超臨界状態へ移行させることができる。また、パブリングのみならず、撹拌機 3 0を設け、これによつて貯蔵容器 1 0内の貯蔵物すなわちメタン含有炭化水素を撹拌するのも好適である。当初貯蔵容器 1 0内には液相部 1 6と気相部 1 2とが存在しているが、上記のようにして、炭素数 3以上の炭化水素中にメタンを吹き込むことにより、超臨界状態に移行すると液相部 1 6が消失する。超臨界状態に移行すると貯蔵容器 1 0 内の組成は一定になり、取り出される貯蔵物の組成を一定にすることができる。したがって、以上に述べた貯蔵容器 1 0内を超臨界状態にする手段が、本発明にかかるメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおける組成調整手段の一例である。

図 2 5には、図 2 4に示された方法により製造された超臨界状態のメタン含有炭化水素を自動車等の移動体に搭載された移動体側貯蔵容器に充填する場合の例が示される。図 2 5において、炭素数 3以上の炭化水素が充填された炭化水素槽 3 2から混合器 3 4に炭化水素を投入する。次に、昇圧機 3 6で 2 0 0〜2 5 0 気圧程度まで昇圧され、メタン蓄圧槽 3 8に蓄圧されているメタンを混合器 3 4 に吹き込む。図には示されていないが、混合器 3 4には所定の撹拌装置が設けられている。このようにして、メタンと炭素数が 3以上の炭化水素とを混合し、 2 0 0気圧程度で超臨界状態としたメタン含有炭化水素を混合ガス蓄圧ボンべ 4 0 に蓄える。混合ガス蓄圧ボンべ 4 0に蓄えられた超臨界状態のメタン含有炭化水素は、充填機 4 2により移動体側貯蔵容器に充填される。

なお、一般の充填所には 1 3 A (ゥォッべ指数 1 2 6 0 0〜 1 3 8 0 0 ( k c a 1 /m ³ ) 、燃焼速度 3 5〜4 7 ( c m/ s e c ) 、例メタン 8 8 %、ェタン 6 %、プロパン 4 %、 i—ブタン 0 . 8 %、 n—ブタン 1 . 2 % ) 等の都市ガスが配管されているので、メタンの代わりにこれら都市ガスを使用することも好適である。

前述した図 2 4に示される貯蔵容器 1 0に、メタンを主成分とする気体と炭素数 3以上の炭化水素とを混合したメタン含有炭化水素を充填してゆくと、貯蔵容器 1 0の温度が上昇してくる。貯蔵容器 1 0の温度が上昇すると、実質的な充填率が低下することになるので貯蔵容器 1 0を冷却する必要がある。

図 2 6は、貯蔵容器 1 0を冷却する方法の例が示される。図 2 6において、貯蔵容器 1 0には、冷却用配管 4 4が卷かれており、この冷却用配管 4 4には、冷却液供給配管 4 6から冷却液が供給される。たとえば、貯蔵容器 1 0として 1 0 0 1のタンクを使用し、これにメタン 8 3 %、ブタン 1 7 %の組成のガスを充填した場合、環境温度が 2 5 °Cで、冷却液温度を 1 0 °Cとすると、タンクの内側温度が 3 0 °Cとなった。すなわち、環境温度に対して 5 °C程度の温度上昇にとどまつた。これに対して、同様の条件で圧縮天然ガス（C N G ) を充填した場合には、タンクの内側温度が 5 0 °C程度となり、環境温度から 2 5 °C程度温度が上昇していた。

このように、本発明に係るメタン含有炭化水素の方が冷却効果が大きいのは、低圧において液相が存在し、高圧になるにしたがって超臨界状態となっていく性質があるので、超臨界状態に移行する前の低圧状態ではタンク内に存在する液相を冷却することになり、冷却効果が高いためと考えられる。実施形態 1 1 .

ブタン溶媒にメタンを加えていった場合の相図は、前述した図 1 7に示される。図 1 7に示されるように、メタンのモル割合が 8 0 %の場合には、常温たとえば 1 5 °C程度の温度で露点曲線を横切る圧力が存在する。このため、当初貯蔵容器内に超臨界状態で貯蔵されていても、メタンの使用とともに容器内の圧力が低下していくとある圧力で液化することになる。上記組成の場合には、露点曲線を横切らないための温度は 6 0 °C以上であり、一般的な使用環境の条件では、圧力が低下すると液化してしまうことがわかる。

上述のとおり、貯蔵容器 1 0内に気相と液相とが存在する場合、これらの各相におけるメタンの濃度は異なった値となる。すなわち、気相はメタンがリッチであり、液相ではブタンがリッチとなっている。したがって、貯蔵容器 1 0から超臨界状態でメタン含有炭化水素を取り出す場合と同じ組成のメタン含有炭化水素を取り出すためには、気相及び液相の双方から一定比率で同時に取り出し、これを混合して使用する必要がある。このように、液相及び気相の両方から取り出すようにすれば、貯蔵容器 1 0内全体としてメタン割合は超臨界状態のときと変化していないので、超臨界状態の場合と同様の組成の燃料を得ることができる。以上のような、貯蔵容器 1 0内の貯蔵物を気相及び液相の双方から同時に取り出し、これを混合する手段は、本発明にかかる組成調整手段の一例である。このような手段の例を、以下に説明する。

図 2 7には、貯蔵容器 1 0の液相部 1 6及び気相部 1 2の両方からメタン含有炭化水素を取り出す例が示される。この場合、液相部 1 6の密度は気相部 1 2の密度よりも高いので、そのぶん液相部 1 6側からの取り出し配管 4 8の径を気相部 1 2側からの取り出し配管 4 8の径よりも細くしておく。このようにして液相部 1 6及び気相部 1 2から取り出したメタン含有炭化水素は、取り出し配管 4 8 中で混合され、圧力調整器 5 0で圧力を調整されて燃料使用側に供給される。たとえば、ブタンのモル割合 1 7 %、メタンのモル割合 8 3 %の混合物であるメタン含有炭化水素は、 2 1 °C、 1 3 0気圧程度で気液の分離が生じる。この場合、液相部 1 6側からの取り出し配管 4 8の径を気相部 1 2側からの取り出し配管 4 8の径の 2 / 3程度とすると、貯蔵容器 1 0から取り出されるメタン含有炭化水素の組成が、超臨界状態で取り出される場合の組成とほぼ同一となる。なお、取り出し配管 4 8には、取り出した燃料が貯蔵容器 1 0に逆流することを防止するための逆止弁 4 9が設けられている。

図 2 8には、貯蔵容器 1 0からのメタン含有炭化水素の取り出し方法の変形例が示される。図 2 8において、取り出し配管 4 8の途中に、撹拌機 5 2が設けられている。これにより、液相部 1 6及び気相部 1 2からそれぞれ取り出したメタン含有炭化水素の混合をより十分にでき、均一な燃料を得ることができる。撹拌機 5 2としては、たとえば、ボールベアリングの軸部分に翼を設けたもの等が考えられる。このような撹拌機は、メタン含有炭化水素の圧力により回転し、撹拌を行うので、特に新たなエネルギ源は必要としない。

図 2 9には、貯蔵容器 1 0からのメタン含有炭化水素の取り出し方法の他の変形例が示される。図 2 9においては、取り出し配管 4 8の途中に加熱室 5 4が設けられている。この加熱室 5 4で、貯蔵容器 1 0の液相部 1 6及び気相部 1 2から取り出され、混合されたメタン含有炭化水素の加熱混合が行われる。これにより、メタン含有炭化水素中に含まれる液滴を完全に気化することができる。したがって、メタン含有炭化水素の混合状態を良好にでき、その組成の均一性を向上させることができる。

上記加熱室 5 4は、圧力調整器 5 0の上流側でも下流側でもよい。この加熱室 5 4の熱源としては、たとえば、エンジンの冷却水等を使用することができる。これにより、加熱室 5 4内の温度が 4 0〜6 0 °C程度になるように設定するのが好適である。

図 3 0には、貯蔵容器 1 0からのメタン含有炭化水素の取り出し方法のさらに他の変形例が示される。図 3 0において、液相部 1 6から取り出した液状のメタン含有炭化水素を加熱室 5 4に導入して気化させ、このガスと気相部 1 2から取り出した気体状のメタン含有炭化水素とを一定量ずつ混合することにより、一定組成の燃料をエンジン等の使用側に供給することができる。この場合、加熱室 5 4から発生するガスと、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2から取り出した気体状のメタン含有炭化水素との混合比は、必ずしも 1 ： 1ではなく、組成比を考慮して適宜混合比を決定する。これにより、さらにメタン含有炭化水素の組成を安定させることができる。

貯蔵容器 1 0の液相部 1 6から取り出された液状のメタン含有炭化水素は、弁 5 6で取り出し量が調整されつつ、逆止弁 4 9を介して加熱室 5 4に導入される。加熱室 5 4は、エンジンの冷却水等を使用して 4 0〜6 0 °C程度の温度に設定されており、導入された液状のメタン含有炭化水素を気化する。加熱室 5 4で気化したメタン含有炭化水素は、圧力調整器 5 0で圧力調整されつつ、気相部 1 2から取り出され同じく圧力調整器 5 0で圧力調整された気体状のメ夕ン含有炭化水素と混合される。この場合、上述したように、加熱室 5 4から発生するガスの圧力調整器 5 0と、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2から取り出したガスの圧力調整器 5 0とにより適宜圧力調整しつつ、貯蔵容器 1 0内の全体の組成と同一組成のメタン含有炭化水素ガスを得るように制御する。なお、取り出し配管 4 8の途中に、撹拌機 5 2を設けておけば、さらに組成を均一化することができる。

図 3 1には、貯蔵容器 1 0からのメタン含有炭化水素の取り出し方法のさらに他の変形例が示される。図 3 1において、貯蔵容器 1 0の内部に液相部 1 6が生じた場合には、フロート 5 8により液相部 1 6の発生を検出できる構成となっている。フロート 5 8は生じた液相部 1 6の液面に位置しているので、この高さを検知すれば、貯蔵容器 1 0内に生じている液量を検出することができる。このフロート § 8の位置は、位置検出センサ 6 0により検出され、この出力が演算部 6 2に入力される。ここで、フロート 5 8、位置検出センサ 6 0、演算部 6 2により本発明に係る液量検出装置が構成される。

また、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2から気体状のメタン含有炭化水素を取り出すための気相部ノズル 6 4には、圧力センサ 6 6が設けられている。この圧力センサ 6 6の出力も演算部 6 2に入力される。

以上のようにして、フロート 5 8の位置により液相部 1 6が発生したことを検出した場合には、位置検出センサ 6 0からの出力に基づき演算部 6 2が、生じた液量を算出する。同時に、圧力センサ 6 6により気相部 1 2の圧力を検出し、図示しない温度計によって検出された温度とともに演算部 6 2で液相部 1 6におけるメタン含有炭化水素の量を演算する。これにより、貯蔵容器 1 0内の残量を正確に知ることができる。なお、あらかじめ貯蔵容器 1 0内の初期の燃料組成はわかっているので、測定時の温度がわかれば液相部 1 6及び気相部 1 2の組成も算出することができる。

このようにして求めた液相部 1 6及び気相部 1 2の組成に基づき、気相部ノズル 6 4及び液相部ノズル 6 8から所定の割合で気体状及び液体状のメタン含有炭化水素を取り出し、これらを混合することにより、超臨界状態で取り出す場合と同一組成の燃料を得ることができる。

なお、以上は、貯蔵容器 1 0からメタン含有炭化水素を取り出すことにより、貯蔵容器 1 0の圧力が低下し、これにより超臨界状態が崩れて液相部 1 6が生じることを前提としている。しかし、たとえば図 1 7、図 1 8、図 1 9に示されるように、所定の割合でメタンを混合した炭化水素の場合には、それぞれ所定の温度より高ければ液相が生じない。したがって、たとえば図 2 6に示された、貯蔵容器 1 0の冷却用配管 4 4に、エンジンの冷却水等を供給し、これによつて貯蔵容器 1 0を加熱すれば、貯蔵容器 1 0内の圧力が低下しても超臨界状態を維持することができる。これにより、液相部 1 6、気相部 1 2から別々にメタン含有炭化水素を取り出す必要がなくなり、超臨界状態で一定組成のメタン含有炭化水素を取り出すことができる。このように、貯蔵容器 1 0の内部を超臨界状態に維持するように温度調節するには、上述したようにェンジン冷却水を利用すればよい。このエンジン冷却水は通常 9 0 °C程度で供給されるので、たとえば炭化水素としてブタンを使用した場合には、メタンのモル割合が 7 0〜8 0 %程度としておけば、液相部 1 6を生じない状態でメタン含有炭化水素の取り出しが可能となる。この場合の冷却用配管 4 4も、本発明にかかる組成調整手段の一例である。実施形態 1 2 .

図 3 2には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器 1 0の例が示される。図 3 2において、所定の炭化水素とメタンとを混合する場合には、貯蔵容器 1 0の底部に設けられた充填用配管 2 8から炭化水素及びメタンを供給する。この場合、充填用配管 2 8が貯蔵容器 1 0の底部に設けられているので、まず液状の炭化水素を供給し、そこにメタンまたはメタンを主成分とする気体を吹き込めばバブリングにより撹拌効果が生じ、超臨界状態への移行が容易となる。この場合、充填用配管 2 8の貯蔵容器 1 0への接合部分に撹拌翼 7 0を設け、メタンまたはメタンを主成分とする気体を吹き込む際にその圧力により回転する構成とすれば、より撹拌効果を高めることができる。図 3 3には、このようなメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 3 3の例では、貯蔵容器 1 0は縦型の構成となっている。これにより、メタンを溶解するための炭化水素液を貯蔵容器 1 0に入れた場合に、その液面が高くなり、メタンの吹き込み時によりパブリングしやすくなる。この場合、充填用配管 2 8の貯蔵容器 1 0への接合部には、図 3 2と同様に撹拌翼 7 0を設ける構成としてもよい。

以上の充填用配管 2 8あるいは撹拌翼 7 0が、本発明にかかる攪拌手段の例である。

また、充填用配管 2 8は、貯蔵容器 1 0の下部に設けられており、液相部 1 6 側の取り出し配管 4 8としても機能する。また、貯蔵容器 1 0の上部には、気相部 1 2側の取り出し配管 4 8も設けられている。したがって、貯蔵容器 1 0内に超臨界状態で貯蔵されていたメタン含有炭化水素の圧力が低下し、液相部 1 6が生じた場合には、これらの上部の取り出し配管 4 8と下部の取り出し配管 4 8の双方からメタン含有炭化水素を取り出すことができ、前述した実施形態 1 1の方法によりこれらを混合して、均一な組成のメ夕ン含有炭化水素を得ることができる。

本実施形態のように、貯蔵容器 1 0を縦型とすると、たとえば車載用途に使用する場合等にスペース効率を向上させることができる。

図 3 4には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の他の例が示される。図 3 4においては、貯蔵容器は横型の夕ンクとなっている。この貯蔵容器 1 0には、図 3 1の例と同様に、貯蔵容器 1 0 内に液相部 1 6が生じたときに、この液相部 1 6から液状のメタン含有炭化水素を取り出すための液相部ノズル 6 8と、気相部 1 2から気体状のメタン含有炭化水素を取り出すための気相部ノズル 6 4とが設けられている。この気相部ノズル

6 4が図 3 3の上部の取り出し配管 4 8に、液相部ノズル 6 8が図 3 3の下部の取り出し配管 4 8にそれぞれ対応している。このようにして、超臨界状態が崩れ、液相部 1 6が生じた場合には、気相部ノズル 6 4と液相部ノズル 6 8とからそれそれ気体状、液体状のメタン含有炭化水素を取り出すことができ、これらを適宜混合すれば、超臨界状態の場合と同じ組成のメタン含有炭化水素を得ることができる。

本例における貯蔵容器 1 0に、炭化水素及びメタンを充填する場合には、液相部ノズル 6 8からそれぞれの投入を行う。この場合、まず所定の炭化水素液を液相部ノズル 6 8から貯蔵容器 1 0に投入し、続いて気体状のメタンを液相部ノズル 6 8から吹き込む。この液相部ノズル 6 8には、炭化水素及びメタンの吹き出し口に撹拌翼 7 0が設けられている。これにより、液状の炭化水素中に気体のメタンが吹き込まれる際には、この撹拌翼 7 0がメタンの圧力により回転し、撹拌効果を高めることができ、超臨界状態への移行が容易となる。このような撹拌翼

7 0は、図 3 4に示されるように複数設けるのが好適である。

図 3 5には、図 3 4に示された撹拌翼 7 0の例が示される。図 3 5において、撹拌翼 7 0はボールべァリング型となっており、アウターレース 7 2とィンナーレース Ί 4との間にボールべァリング 7 6が設けられてそれぞれが相対的に回転できるような構成となっている。また、インナーレ一ス 7 4の内部には、羽 7 8 が設けられており、メタンの吹き込み時ここにメタンガスが当たってィンナーレース 7 4とともに回転する構成となっている。このように、インナーレ一ス 7 4 の中に設けられた羽 7 8がメタンの圧力で回転することにより、貯蔵容器 1 0内の液体を効率よく撹拌することができる。また、この回転力は、メタンの圧力から得られるので、特別な回転用の動力は不要である。実施形態 1 3 .

図 3 6には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の貯蔵システムの一実施形態の構成が示される。図 3 6において、固定側貯蔵容器 8 0には、炭素数 3以上の炭化水素とメタンまたはメタンを主成分とする炭素数 2以下の炭化水素とが超臨界状態で貯蔵されている。この固定側貯蔵容器 8 0は、メタン含有炭化水素を移動体に供給するための固定ステーションに設置されている。

固定側貯蔵容器 8 0には、充填機 4 2が接続されており、この充填機 4 2から自動車等の移動体に搭載された移動側貯蔵容器 8 4に臨界状態のメタン含有炭化水素を充填する。これにより、移動側貯蔵容器 8 4にも超臨界状態でメタン含有炭化水素を充填することができる。

このようにして移動側貯蔵容器 8 4にメタン含有炭化水素を充填していくと、固定側貯蔵容器 8 0内の圧力が低下していく。前述した図 1 6〜図 1 9に示されるように、各種炭化水素にメタンを混合させて得たメタン含有炭化水素は、各メタンのモル割合に応じた温度と圧力で液化する場合がある。すなわち、所定温度において超臨界状態から圧力が下がっていくと、ある温度で露点曲線に交わりこの点で液相が発生する。たとえば、ブタンにメタンを混合させた場合、メタンのモル割合が 8 0 %のメタン含有炭化水素では、 2 0 °Cにおいて 1 4 0気圧以上では超臨界状態であるが、この圧力より低くなると超臨界状態が崩れて液相が発生する。

したがって、固定側貯蔵容器 8 0内を常に超臨界状態に保っためには、移動側貯蔵容器 8 4にメタン含有炭化水素を充填した後で、不足した分を再充填しておく必要がある。本実施形態に係る固定ステーションには、この固定側貯蔵容器 8 0への充填のための、混合器 3 4及びピストン 8 6が設置されている。ピストン 8 6には、それぞれメタン供給配管 8 8及びブタン供給配管 9 0が接続されている。なお、ブタン供給配管 9 0は、ブタンに限られるものではなく、炭素数 3以上の所定の炭化水素を供給できる構成であればよい。また、混合器 3 4には、撹拌機 9 2が設けられている。

これらの混合器 3 4及びピストン 8 6で固定側貯蔵容器 8 0に超臨界状態のメタン含有炭化水素を供給する場合には、まずビストン 8 6にメタン供給配管 8 8 及びブタン供給配管 9 0からそれぞれメタンとブタンとを供給し、これを混合器 3 4にピストン 8 6によって押し込む。この動作を繰り返すことにより、混合器 3 4の圧力をメタンとブタンとの混合物が超臨界状態となる圧力まで続け、同時に撹拌機 9 2によって撹拌して混合器 3 4内を超臨界状態とする。次に、混合器 3 4内で超臨界状態としたメタン含有炭化水素を固定側貯蔵容器 8 0に供給する。なおこの場合、ブタン以外の炭素数 3以上の炭化水素を使用することももちろん可能である。

固定側貯蔵容器 8 0の圧力としては、移動側貯蔵容器 8 4の貯蔵圧力を 2 0 0 気圧程度とすると、 2 5 0気圧程度に維持する必要がある。したがって、混合器 3 4からメタン含有炭化水素の不足分を固定側貯蔵容器 8 0に供給し、上記圧力を維持しておく。

図 3 7には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の貯蔵システムの変形例が示される。図 3 7において、混合器 3 4とピストン 8 6とは一体的に構成されている。この場合、撹拌機 9 2は通常時混合器 3 4の外に配置されており、必要に応じて混合器 3 4の中に挿入され、混合器 3 4の内部を撹拌する構成となつている。撹拌機 9 2が混合器 3 4の外に出されている場合には、撹拌機 9 2の投入口はシャツ夕一 9 4により閉鎖される。固定側貯蔵容器 8 0にメタン含有炭化水素を供給する場合には、混合器 3 4にメタン供給配管' 8 8及びブタン供給配管 9 0からそれぞれメタンとブタンとを供給し、撹拌機 9 2により撹拌した後、撹拌機 9 2を混合器 3 4の外に引き出して、超臨界状態のメタン含有炭化水素をピストン 8 6で固定側貯蔵容器 8 0に押し込む。なお、炭素数 3以上の炭化水素としては、ブタンに限られるものではなく、他の炭化水素を使用することが可能である。本変形例においても、固定側貯蔵容器 8 0の圧力は 2 5 0気圧程度に維持される。

以上のように、メタン含有炭化水素をビストン 8 6で圧縮して圧力を上げる場合には、途中で露点曲線を横切って液相が生じる場合がある。図 3 8には、メタンとブタンとを混合させた場合の相図が示される。この相図は図 1 7に示したものと同じである。図 3 8において、たとえばメタンのモル割合が 8 0 %、ブタンのモル割合が 2 0 %の場合には、温度 3 0 °Cにおいて圧力を上げていった場合、 2 0気圧の圧力と 1 4 0気圧の圧力で露点曲線と交わる。したがって、この温度では 2 0気圧以上 1 4 0気圧以下の範囲で液相が存在することになる。このため、メタンとブタンとの混合物ガスを 2 0気圧以下、たとえば図 3 8の A点から 1 4 0気圧以上たとえば図 3 8の B点まで一気に圧縮し、さらに B点から 2 5 0気圧まで 2段階以上で圧縮すれば、メ夕ン含有炭化水素の液化の影響を小さくすることができる。このように、メタン含有炭化水素の圧縮を 2段階以上とすることにより、より容易に高圧まで圧縮することができる。このためには、たとえば固定側貯蔵容器 8 0にメタン含有炭化水素を供給するラインに複数のビストン 8 6を設けることにより実現することができる。

図 3 6、図 3 7に示された移動体 8 2に搭載された移動側貯蔵容器 8 4にメタン含有炭化水素を充填する場合には、充填量を計量しながら行う必要がある。しかし、たとえば図 3 8に示されるように、メタン含有炭化水素はある温度及び圧力で液化する可能性があるので、正確に計量するためには液相が生じない状態すなわち超臨界状態で計量する必要がある。このため、充填機 4 2の部分で液相が生じないように、その温度及び圧力を制御することが望ましい。圧力は固定側貯蔵容器 8 0と同じ圧力とすることができるので、この圧力が多少下がった場合にも超臨界状態が維持できるように、充填機 4 2に図示しない加熱設備を設けるのがよい。

なお以上に述べたビストン 8 6及び混合器 3 4が本発明に係る圧入装置を構成する。実施形態 1 4 .

以上に述べたメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにより超臨界状態で貯蔵されたメタンは、たとえば燃料電池に供給するために使用することができる。上述したように、本発明に係るメタンの貯蔵方法によれば、メタンの貯蔵密度を高くすることができるので、たとえば燃料電池式の自動車に応用することにより、メタンを貯蔵するためのタンク容量を小さぐすることができ、燃料電池式自動車の燃料系統の軽量化、小型化を図ることができる。

図 39には、ブタンにメタンを溶解させた場合のメタン含有炭化水素（メタン含有ブタン）を燃料電池に使用するために改質する工程が示される。図 39において、改質器ではメタンとブタンとがそれぞれ分解され、水素が取り出される。ここで、燃料電池式自動車で、たとえば 500 Km走行するためには、水素 4K gが必要となる。メタン lmo lからは 4mo lの水素が、ブタン 1 m o 1からは 13 mo 1の水素がそれぞれ得られるので、図 39に示された混合割合（メタン V/V= 3 10、ブタン V/V= 70) のメタン含有ブタンの場合には、 4K gの水素を得るのに、 2 1 L (リットル）の超臨界状態でのメタン含有ブタンが必要となる。

同様にして、メタノールについても、 500 Km走行するための必要量を算出すると、以下の表 2のようになる。表 2 搭載燃料のタンク比較

500 K m走行

燃料および貯蔵法備考

里里容量

Kg L 改メ夕ノール 4 1 4 1 改質効率は

理論値

メタン溶解貯蔵 19 2 1 表 2に示されるように、メタノールを使用した場合には、 5 0 0 K m走行するために 4 1 リットル必要となる。これに較べ、メタンをブタンに溶解させたメタン含有ブタンを超臨界状態で貯蔵したものを燃料電池の燃料として使用した場合には、 2 1 リヅトルで 5 0 0 K mの走行が可能となり、燃料貯蔵用のタンクを小型化することができる。

また、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいては、メタンがプロパン、ブタン等の炭素数 3以上の炭化水素とともに貯蔵されている。これらのプロパン、ブタン等は、メタンよりも分解されやすいので、水素を取り出すための改質反応をより低い温度で行うことができる。たとえば、メタンを水蒸気改質するには、 9 0 0 °C程度の温度が必要であるが、ブタンにメタンを溶解させ、超臨界状態で貯蔵したものは、改質のための分解温度を 7 0 0 °C程度とすることができる。このため、水素の熱ロスが減少でき、改質効率を向上することができる。

また、上述したように、本発明に係るメタンを主成分とする気体貯蔵システムにより貯蔵したメタン含有炭化水素では、水蒸気改質の温度を低くできるので、改質に使用した水を回収することが容易となり、水蒸気改質のための水の補給量を大幅に減少させることができる。

図 4 0には、天然ガスを原料として、火力発電所において火力発電を行わせる、いわゆる定置発電の場合と、天然ガスを C N G (圧縮天然ガス）とし、これを改質した後、燃料電池（F C ) に供給する場合と、天然ガスを本発明に係る貯蔵方法により超臨界状態で貯蔵したものを改質し燃料電池に供給する場合との 3つの場合についての総合的な発電効率の比較が示される。図 4 0に示されるように、本発明に係るメタンの貯蔵方法により貯蔵した超臨界状態のメタン含有炭化水素を燃料電池に供給する場合が最も総合効率を高くすることができる。これは、上述のように、本発明に係るメ夕ン含有炭化水素の改質効率を高くすることができるからである。実施形態 1 5 .

図 4 1には、本実施形態に係る貯蔵容器 1 0及びこの貯蔵容器 1 0に炭素数 3 以上の炭化水素とメタンあるいはメタンを主成分とする炭素数 2以下の炭化水素とを供給する装置の例が示される。図 4 1において、貯蔵容器 1 0には、逆止弁 4 9を介して小室 9 6が接続されており、この小室 9 6には炭素数 3以上の炭化水素を供給する溶媒供給配管 9 8及びメタンあるいはメタンを主成分とする炭素数 2以下の炭化水素を供給するメタン供給配管 1 0 0とが接続されている。貯蔵容器 1 0からエンジン、燃料電池等のユーザ側にメタン含有炭化水素を供給すると、貯蔵容器 1 0内のメタンと炭素数 3以上の炭化水素とがともに減少していく。したがって、貯蔵容器 1 0には、メタン及び炭素数 3以上の炭化水素の両方を補給する必要がある。この場合、メタンあるいはメタンを主成分とする炭素数 2以下の炭化水素では、その圧力が高いので、貯蔵容器 1 0内を超臨界状態に維持するためにたとえば 2 0 0気圧程度の圧力としていても、十分に貯蔵容器 1 0に充填することができる。これに対して、炭素数 3以上の炭化水素の場合にも、その圧力を高くすれば、貯蔵容器 1 0への充填は可能である。しかし、通常炭素数の多い炭化水素の圧力を高くするのは、液化等の問題もあり、困難をともなう。

このため、本実施形態においては、まず小室 9 6に、低い圧力で炭素数 3以上の炭化水素を溶媒供給配管 9 8から所定量供給する。その後、メタン供給配管 1 0 0から高圧のメタンを、小室 9 6を介して貯蔵容器 1 0に充填する。これにより、メタンが貯蔵容器 1 0に充填される際に、小室 9 6にあらかじめ注入しておいた炭素数 3以上の炭化水素も同伴されるので、炭素数 3以上の炭化水素の圧力を高くしなくても、容易に貯蔵容器 1 0に充填することができる。

上記小室 9 6が本発明にかかる一時充填容器に相当する。 · 実施形態 1 6 .

炭素数 3以上の炭化水素としてブタンを使用し、これに 1 3 A等の天然ガスを溶解させて超臨界状態にした場合、その組成は図 4 2に超臨界状態の領域として示されるような割合になる。したがって、貯蔵容器 1 0から取り出すガスの組成も同様となる。次に、この状態から超臨界状態が崩れ、気相と液相とが混在する状態となった場合（図の液相 +気相の領域）、ブタンは液相により多く含まれることになるので、気相部のガス組成は、メタンの割合が高くなり、ブタンの割合が低くなる。図 4 2に示された例では、温度 2 1 °Cの気液混相状態であり、この場合の n—ブタンの割合は 7 %程度で安定している。そこで、当初から貯蔵容器内の n—ブタンの割合を 7 %程度となるように調整した場合、図 4 3に示されるように、気液混相の場合の気相部も、超臨界状態の場合にもほぼ一定の組成を維持できることがわかった。すなわち、貯蔵容器 1 0内へ充填するメタン含有炭化水素の成分組成を、貯蔵容器内を気液混相状態とした場合の気相部の組成と同じにすれば、気液混相状態の気相部から、あるいは超臨界状態の下で、貯蔵容器 1 0からほぼ一定の組成のメタン含有炭化水素を取り出すことができる。

図 4 3に示された例では、〇：《₄が8 2 . 2 %、 C ₂ H ₆が 6 %、 C ₃ H ₈が 4 %、 :1ー（ ₄11 ₁。が0 . 8 %、 n— C H i。が 7 %の組成であった。これにより、貯蔵容器 1 0内の状態が超臨界状態状態であるか、気液混相状態であるかを問わず、貯蔵容器 1 0から抜き出される貯蔵物の組成をほぼ一定に維持することができ、エンジン等のユーザ側の燃焼特性に悪影響を及ぼすことを防止できる。実施形態 1 7 .

図 4 4には、貯蔵容器 1 0内にブタンとメタンとを、ブタン：メタン = 2 0 ： 8 0の割合で貯蔵した場合に、車両等の使用側に超臨界状態で燃料を供給する場合と、気液混相状態の気相部 1 2から燃料であるメタン含有炭化水素を供給する場合の、供給される燃料中のメタンの組成割合が示される。超臨界状態で供給される場合には、貯蔵容器 1 0から抜き出される貯蔵物のメタンの組成割合は一定であるので、貯蔵容器 1 0に残存するメタン含有炭化水素の割合も一定に維持される。

これに対して、圧力、温度状態が変化し超臨界状態が崩れて気液混相状態となつた場合に、その気相部 1 2から貯蔵容器 1 0の貯蔵物を供給した場合には、図 4 4に示されるように、メタンの組成割合が高くなる。その結果として貯蔵容器 1 0に残存するメタン含有炭化水素のメタンの組成割合も変化してしまう。従つて、このようにメタンの組成割合が変化した貯蔵容器 1 0にブタン：メタン = 2 0 ： 8 0の一定の組成割合の燃料を充填しても、貯蔵容器 1 0内の燃料組成は当初の組成割合とずれたものとなってしまう。このため、燃料使用側に供給される燃料のメタンの組成割合も一定に維持できず、かつ貯蔵容器 1 0内に最適な組成でメタンを高密度で貯蔵することもできなくなるという問題が生じる。

そこで、貯蔵容器 1 0内に残存するメタン含有炭化水素（燃料）量及びその組成割合を測定し、その測定データに基づいて燃料供給側であるガスステーションから貯蔵容器 1 0内の組成割合を初期と同一となるようにブ夕ン等の炭化水素溶媒及び天然ガス等のメタンを主成分とする気体を供給する必要がある。

図 4 5には、このようなメタン及び炭化水素溶媒の貯蔵容器 1 0への供給を可能とする本実施形態に係る構成例が示される。図 4 5において、燃料供給側から車両側の貯蔵容器 1 0への燃料供給時に、貯蔵容器 1 0に設けた貯蔵容器内状態検出手段 1 0 2により貯蔵容器 1 0内の貯蔵物であるメタン含有炭化水素の組成比と炭化水素溶媒量とを計測し、その計測値を燃料供給側の供給比制御手段 1 1 4に送信する。このように、貯蔵容器内状態検出手段 1 0 2は、貯蔵容器 1 0内の貯蔵物の組成と炭化水素溶媒量とを検出する組成情報検出手段と、この検出結果を貯蔵容器 1 0へのメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給側に送信する送信手段とを備える。供給比制御手段 1 1 4では、この送信データの内容に基づいて、メタンを主成分とする気体である C N G (圧縮天然ガス）と炭化水素溶媒との貯蔵容器 1 0への供給比を算出する。この算出結果により、供給比制御手段 1 1 4が C N G供給源 1 0 4及び溶媒供給源 1 0 6のバルブ開度を調整し、その車両にあった割合の C N G及び炭化水素溶媒を一時貯蔵タンク 1 0 8に供給して一時貯留する。その後、車両側の貯蔵容器 1 0に供給する。

なお、この場合、一時貯蔵タンク 1 0 8は、まず炭化水素溶媒を充填した後 C N Gを充填する。 C N Gは通常約 2 O M P aの高圧であるが、先に C N Gを一時貯留タンク 1 0 8に充填すると、液体である炭化水素溶媒が充填しにくくなるためである。

上記貯蔵容器内状態検出手段 1 0 2には、貯蔵容器 1 0の圧力、温度、液量が入力される。この圧力、温度により貯蔵容器 1 0内のガス容量が検出できる。また、貯蔵容器 1 0内の炭化水素溶媒量は図示しないフロートあるいは貯蔵容器 1 0の静電容量の測定とにより検出できる。さらに、貯蔵容器 1 0の圧力、温度から、予め作成した組成割合テーブルにより現在の貯蔵容器 1 0内の組成比を算出することができる。

さらに、貯蔵容器 1 0の貯蔵物は、エンジン 1 1 0等の内燃機関を有する燃料使用側で燃焼される。そこで、この燃料使用側において空燃比（A/ F ) 検出手段 1 1 2により空燃比を測定し、エンジン 1 1 0で燃焼された燃料組成を算出すれぱ、エンジンへの燃料供給量を算出することができる。これにより、消費された燃料組成及び燃料量（炭化水素量）を求め、そのデータを溶媒供給側に送信するという構成も好適である。これにより、貯蔵容器 1 0の貯蔵物の組成をほぼ一定に維持でき、エンジン 1 1 0に供給される燃料組成を一定にできる。

図 4 6には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例が示される。図 4 6において、一時貯蔵タンク 1 0 8は燃料供給側ではなく車両側に設けられている。現状のガスステーション等の燃料供給側に一時貯蔵タンク 1 0 8を設けることは困難を伴うが、本変形例のように車両側に一時貯蔵タンク 1 0 8を設けることは比較的容易である。これにより、燃料供給側に新たな設備を設けることなくメタンを主成分とする気体及び炭化水素溶媒の車両への充填が容易に行えるようになる。

なお、以上の例では、貯蔵容器 1 0に満杯まで充填することが前提になっている。これに対し、満杯量未満の所定量を再充填することも考えられる。このため、本実施形態における供給比制御手段 1 1 4は、メタンを主成分とする気体の供給量に基づいて C N Gと炭化水素溶媒との供給比を算出することもできる。これにより、車両の貯蔵容器 1 0に満杯まで充填せず、満杯量未満の所定量の再充填を容易に行うことができる。実施形態 1 8 .

図 4 7には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 1 8の構成が示される。図 4 7において、車両側に設けられた貯蔵容器 1 ◦の貯蔵物は、貯蔵容器 1 0の上部に設けられた気相取り出し口 1 4から専ら気相部 1 2のみが取り出される。また、貯蔵容器 1 0内の炭化水素溶媒の液量は、液量検出装置 1 1 6により検出される。このように、貯蔵容器 1 0の上部に設けられた気相取り出し口 1 4により気相部 1 2のみを燃料として取り出せば、取り出された貯蔵容器 1 0の貯蔵物の組成は、ほぼ一定の値に維持することができる。従って、本実施形態に係る気相取り出し口 1 4は、本発明に係る組成調整手段の一例となる。また、本実施形態では、貯蔵容器 1 0からその気相部 1 2のみを取り出すため、メタンを使用していっても、このメタンを溶解している炭化水素溶媒の消費量を少なく抑えることができる。

以上のように、燃料供給側から貯蔵容器 1 0に燃料を補給する際には、通常は C N G供給源 1 0 4から C N Gのみを供給する。また、この際に貯蔵容器 1 0に設けられた液量検出装置 1 1 6により貯蔵容器 1 0の液量の減少が検出された場合には、溶媒供給源 1 0 6から適宜炭化水素溶媒も供給する。この場合、上述の通り、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2から取り出される炭化水素溶媒量は少ないので、液量検出装置 1 1 6により貯蔵容器 1 0の液量のみを検出しておけば、妥当な炭化水素溶媒の補充量を把握することができる。

図 4 8には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例が示される。図 4 8においては、気相取り出し口 1 4の途中に溶媒回収手段 1 1 8が設けられている。この溶媒回収手段 1 1 8は、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2から取り出される気体中に含まれる微量の炭化水素溶媒を回収し、これを貯蔵容器 1 0に戻すものである。これにより、貯蔵容器 1 0内の炭化水素溶媒の減少をさらに抑制でき、貯蔵容器 1 0内の炭化水素の組成比を安定させることができる。

図 4 9には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの他の変形例が示される。図 4 9において、貯蔵容器 1 0は車両側すなわち移動体上に設けられており、この貯蔵容器 1 0には、炭化水素溶媒のみを貯蔵する炭化水素溶媒専用貯蔵容器 1 2 0が接続されている。貯蔵容器 1 0と炭化水素溶媒専用貯蔵容器 1 2 0との間には、例えば制御弁等の制御手段が設けられる。これにより、大量に消費しない炭化水素溶媒は、移動体上に設けられた炭化水素溶媒専用貯蔵容器 1 2 0に貯蔵しておくことにより、貯蔵容器 1 0への炭化水素溶媒の補給をこの炭化水素溶媒専用貯蔵容器 1 2 0から行うことができる。これにより、ガスステーション等の燃料供給側から車両側への炭化水素溶媒の再充填頻度を低下させることができる。実施形態 1 9 .

図 5 0には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 1 9の構成例が示される。図 5 0において、貯蔵容器 1 0には、その底部から残存する燃料を回収するための回収容器 1 2 2が接続されている。本実施形態において、貯蔵容器 1 0に炭化水素溶媒及び C N Gを充填する場合には、まず上記回収容器 1 2 2に貯蔵容器 1 0内の残存燃料を回収し、回収容器 1 2 2に設けられた貯蔵容器内状態検出手段 1 0 2により回収された燃料の量と組成とを検出して再充填に必要な炭化水素溶媒と C N Gとの量を算出する。このようにして算出された炭化水素溶媒を炭化水素溶媒供給源 1 0 6から一時貯留容器 1 2 4に供給する。次に、回収容器 1 2 2内に回収しておいた残存燃料も一時貯留容器 1 2 4に供給する。この後 C N G供給源 1 0 4から C N Gを前述した所定量だけ一時貯留容器 1 2 4に導入して、一時貯留容器 1 2 4の圧力を昇圧する。その後一時貯留容器 1 2 4から貯蔵容器 1 0へ一時貯留容器 1 2 4の貯蔵物を供給する。以上のような構成とすれば、貯蔵容器 1 0内の圧力が高い場合にも、炭化水素溶媒を容易に貯蔵容器 1 0に充填することができる。

図 5 1には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例が示される。図 5 1において、 C N Gは一時貯留容器 1 2 4ではなく回収容器 1 2 2に供給される構成となっている。これは、貯蔵容器 1 0から回収容器 1 2 2に残存燃料が回収された状態では、貯蔵容器 1 0内の圧力は低下しているので、 C N Gの圧力によらなくても炭化水素溶媒を直接貯蔵容器 1 0に充填することができる。このため、炭化水素溶媒のみが一時貯留容器 1 2 4に供給され、一時貯留容器 1 2 4から貯蔵容器 1 0に供給される構成となっている。他方、 C N Gは回収容器 1 2 2に供給され、回収容器 1 2 2に回収されていた残存燃料と共に貯蔵容器 1 0に充填される。なお、残存燃料は、回収容器 1 2 2から一時貯留容器 1 2 4に供給され、炭化水素溶媒と共に貯蔵容器 1 0に供給してもよい。図 5 2は、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの他の変形例が示される。図 5 2において、回収容器 1 2 2は、燃料供給側ではなく車両側に設けられている。これにより、燃料供給側に新たに設備を設置するという困難を解消することができる。

本変形例においては、回収容器 1 2 2に回収された貯蔵容器 1 0の残存燃料の組成は、図 5 0と同様に貯蔵容器内状態検出手段 1 0 2によって検出される。この検出結果は、燃料供給側の供給比制御手段 1 1 4に送られ、供給比制御手段 1 1 4によって貯蔵容器 1 0内の組成を一定にするために必要な C N Gと炭化水素溶媒との供給比を算出する。この算出結果に基づいて C N G供給源 1 0 4及び炭化水素溶媒供給源 1 0 6からそれぞれ所定量の C N Gと炭化水素溶媒とが貯蔵容器 1 0に供給される。

また、回収容器 1 2 2に回収されていた残存燃料は、ポンプ 1 2 6により貯蔵容器 1 0に戻される。

図 5 3には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムのさらに他の変形例が示される。本変形例においても、回収容器 1 2 2は車両側に設けられている。ただし、回収容器 1 2 2に回収された残存燃料は、 C N Gが回収容器 1 2 2に供給されることにより、 C N Gの圧力で貯蔵容器 1 0に戻されるので、図 5 2と異なりポンプ 1 2 6が不要となる。実施形態 2 0 .

ェンジン等の内燃機関によつて貯蔵容器 1 0内のメ夕ン含有炭化水素を燃料として使用していく場合、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2からのみ貯蔵容器 1 0の貯蔵物を取り出しても、少量の炭化水素溶媒はエンジン側に供給されてしまう。従つて、貯蔵容器 1 0には、主な燃料であるメタンを主成分とする気体の他、これを溶解するための炭化水素溶媒も供給する必要がある。これにより、貯蔵容器 1 0 内の貯蔵物の組成が一定に維持され、結果的に貯蔵容器 1 0から取り出された貯蔵物の組成も一定に維持することができる。

このように、貯蔵容器 1 0に炭化水素溶媒を補給する場合には、炭化水素溶媒の平衡圧力が低いため、貯蔵容器 1 0に入れにくいことが問題となる。この問題を解決する方法としては、例えば予め C N Gと炭化水素溶媒とを混合した混合物を貯蔵容器 1 0に充填する方法も考えられるが、燃料供給側でこのような混合物を準備するのは、インフラ等の関係から困難な場合もある。

図 5 4には、このような問題を解決するための、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 2 0の構成例が示される。図 5 4において、貯蔵容器 1 0の上方には、溶媒専用一時充填容器 1 2 8が設けられている。貯蔵容器 1 0に炭化水素溶媒を補給するためには、まずバルブ aを介して、不足分の炭化水素溶媒を溶媒専用一時充填容器 1 2 8に補給する。この場合、溶媒専用一時充填容器 1 2 8内は常圧にしておく。次に、上記バルブ aを閉じ、溶媒専用一時充填容器 1 2 8と貯蔵容器 1 0との連通を制御するバルブ bを開とし、両方の容器の内部圧力を同じにする。

図 5 4に示されるように、溶媒専用一時充填容器 1 2 8は、貯蔵容器 1 0の前段として、貯蔵容器 1 0よりも高い位置にあるので、その液相部 1 6も溶媒専用一時充填容器 1 2 8の方が貯蔵容器 1 0よりも高くなる。このように、両方の容器でその液相部 1 6に液面差が生じるので、両容器の内部圧力が同じとなった場合には、重力により溶媒専用一時充填容器 1 2 8から貯蔵容器 1 0に炭化水素溶媒が移動する。

以上の工程により、溶媒専用一時充填容器 1 2 8中の炭化水素溶媒は、貯蔵容器 1 0に供給される。なお溶媒専用一時充填用 1 2 8中には、炭化水素溶媒のガスが残っている。このガスは、エンジン作動時にバルブ cを開とし、優先的に使用して、溶媒専用一時充填容器 1 2 8内の圧力を下げておく。これにより、溶媒専用一時充填容器 1 2 8に再度炭化水素溶媒を充填することが可能となる。

なお、貯蔵容器 1 0に C N Gを充填する場合には、バルブ dを開として貯蔵容器 1 0に供給する。また、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2からエンジンに貯蔵物であるメタン含有炭化水素を供給する場合には、バルブ e及び f を開として供給する。図 5 5には、本実施形態に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの変形例が示される。図 5 5においては、メタンを主成分とする気体である C N Gがバルブ dを介して、溶媒専用一時充填容器 1 2 8に炭化水素溶媒を供給するラインに接続されている。この構成により、溶媒専用一時充填容器 1 2 8に補給された炭化水素溶媒は、 C N Gの圧力により貯蔵容器 1 0に移動することができる。

なお、本変形例において C N Gを貯蔵容器 1 0に充填する場合には、溶媒専用一時充填容器 1 2 8を介して充填することになる。

以上に述べた本実施形態では、溶媒専用一時充填容器 1 2 8は全て車両側に設けられている構成となっていた。これに対して、図 5 6には、このような溶媒専用一時充填容器 1 2 8を燃料供給側に設けた変形例が示される。図 5 6において、貯蔵容器 1 0に供給する炭化水素溶媒は、燃料供給側に設けられた溶媒専用一時充填容器 1 2 8に補給され、この炭化水素溶媒を逆止弁 4 9を介して供給される C N Gと共に車両側に搭載された貯蔵容器 1 0に送り込む構成となっている。通常、貯蔵容器 1 0からエンジン側に同伴される炭化水素溶媒の量は少ないので、一回の充填で貯蔵容器 1 0に補給される炭化水素溶媒の量も多くはなく、溶媒専用一時充填容器 1 2 8の容量も小さいもので十分である。このため、燃料供給側に溶媒専用一時充填容器 1 2 8を設けても大幅なコス卜がかかる等の問題はないと考えられる。また、本変形例によれば、車両側に複雑なシステムを組む必要がなくなるという効果もある。実施形態 2 1 .

図 5 7には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムの実施形態 2 1の構成例が示される。図 5 7において、貯蔵容器 1 0には、炭化水素溶媒としてブタンあるいはガソリンを使用し、これにメタンを主成分とする気体として天然ガスが溶解貯蔵されている。この場合、炭化水素溶媒としてガソリンを使用すると、常温で天然ガスを吹き込み、貯蔵容器 1 0内の圧力が 1 7 M P a 程度まで上昇すると貯蔵容器 1 0内は超臨界状態となる。また、炭化水素溶媒としてブタンを使用した場合には、天然ガスの吹き込みにより 1 5 M P a程度の圧力となると貯蔵容器 1 0内が超臨界状態となる。このように、貯蔵容器 1 0内が超臨界状態となった場合には、前述したようにメタンの貯蔵密度が向上できるほか、貯蔵容器 1 0から取り出される貯蔵物の組成が一定に維持されるという効果がある。また、貯蔵容器 1 0内が超臨界状態となった場合には、理論的には液相は存在しないはずである。しかし、ガソリンには、その構成物質として種々のものが混在しており、貯蔵容器 1 0内が超臨界状態となった後にも、芳香族物質やアンチノック剤等が液層として貯蔵容器 1 0内に残ってしまう。従って、このような状態で貯蔵容器 1 0 から貯蔵物を取り出し燃料として使用していくと、次第に貯蔵容器 1 0内に上記液層が増加していく。このため、図 5 7に示されるように、貯蔵容器 1 0内の圧力が低下して超臨界状態が崩れ、気相部 1 2と液相部 1 6とに分離した場合には、液相部 1 6を構成しているガソリンの組成が初期のものと異なってしまう。このため、かかる液相部 1 6を取り出しても初期のガソリンと組成が異なってしまい、エンジン作動に支障が生じる可能性があるという問題が起こる。

また、図 5 8には、超臨界状態と気液混相状態とで貯蔵容器 1 0から貯蔵物を取り出した場合の、炭化水素溶媒の組成割合がそれぞれ示される。なお、気液混相の場合には、気相部 1 2から貯蔵物を取り出している。図 5 8に示されるように、超臨界状態では、取り出された貯蔵物中の炭化水素溶媒の割合は約 2 0 %程度であるのに対し、気液混相状態の気相部 1 2から取り出された貯蔵物中の炭化水素溶媒の割合は約 8 %程度まで低下している。このため、貯蔵容器 1 0内が超臨界状態であるか気液混相状態であるかによって取り出される貯蔵物の組成が大きく変動してしまう。

そこで、図 5 7に示されるように、貯蔵容器 1 0の上部に設けられた気相取り出し口 1 4から貯蔵容器 1 0の貯蔵物を気体状で取り出すこととし、この取り出された貯蔵物からは、気液分離器 1 3 0により液状の炭化水素溶媒を分離して回収する構成となっている。この気液分離器 1 3 0で回収された炭化水素溶媒は、逆止弁 4 9を備える還流通路 1 3 1を介して貯蔵容器 1 0に戻される。これにより、貯蔵容器 1 0内の炭化水素溶媒の量の減少を抑制することができる。このため、貯蔵容器 1 0内の超臨界状態が崩れ、気液混相状態となった場合に、その液相部 1 6から貯蔵容器 1 0の貯蔵物を取り出した場合にも、初期の組成がほぼ維持されたガソリンとして取り出すことができる。

また、貯蔵容器 1 0内が気液混相状態となった場合にも、気相取り出し口 1 4 から気相部 1 2を取り出し、同様の気液分離器 1 3 0により含まれている炭化水素溶媒を分離して貯蔵容器 1 0に戻す。これにより、さらに貯蔵容器 1 0内の炭化水素溶媒の減少を抑制できる。

なお、気液分離器 1 3 0によって炭化水素溶媒が分離されたガスは、 C N G (天然ガス）がリッチな状態となっており、これを燃料として使用する。この C N Gリッチのガスは、貯蔵容器 1 0内に溶解貯蔵された天然ガスの組成とほぼ一致し、常にその組成が安定化されている。図 5 9には、気液分離器 1 3 0の出口における炭化水素溶媒の組成割合が示される。図 5 9では、貯蔵容器 1 0内が超臨界状態である場合と気液混相である場合のそれぞれについて組成割合が示されている。図 5 9からわかるように、いずれの状態においても、貯蔵容器 1 0から取り出された貯蔵物中の炭化水素溶媒の組成割合はほぼ一定となっている。このため、取り出された貯蔵物の残部である天然ガスの割合もほぼ一定となっている。以上より、本実施形態に係る気液分離器 1 3 0は、本発明にかかる組成調整手段の一例となる。

図 6 0には、図 5 7に示された気液分離器 1 3 0の例が示される。図 6 0において、貯蔵容器 1 0から気液分離器 1 3 0に入った貯蔵物は、冷却器 1 3 2により冷却され、低沸点物質である炭化水素溶媒を液化させてより回収効率の向上を図っている。なお、冷却器 1 3 2の冷媒としては、自動車用のエアコンの冷媒を使用することができる。

図 6 1には、図 5 7に示された気液分離器 1 3 0の他の例が示される。図 6 1 において、貯蔵容器 1 0から取り出された貯蔵物は、気液分離器 1 3 0に入る前にレギユレ一夕 1 3 4により圧力が低下される。圧力が低下することにより、貯蔵容器 1 0中で超臨界状態となっていた貯蔵物は気液分離されるので、気液分離器 1 3 0での気液分離をより促進することができる。これにより、炭化水素溶媒の回収効率を向上できる。

図 6 2には、図 5 7に示された気液分離器 1 3 0のさらに他の例が示される。図 6 2において、レギユレ一夕 1 3 4は気液分離器 1 3 0の内部に設けられている。レギユレ一夕 1 3 4では、断熱膨張により貯蔵容器 1 0から取り出された貯蔵物の圧力が下がるので、レギユレ一夕 1 3 4の温度も低下する。このため、レギユレ一夕 1 3 4を気液分離器 1 3 0の内部に設けることにより、気液分離器 1 3 0に入った貯蔵物を冷却することができ、炭化水素溶媒の回収効率をより向上することができる。実施形態 2 2 .

図 6 3には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から貯蔵物を取り出すための構成例が示される。図 6 3において、貯蔵容器 1 0には、メタンを主成分とする気体を導入するためのメタン導入口 2 0と、メタンを主成分とする気体を溶解させるための炭化水素溶媒を導入する溶媒導入口 2 2とが設けられている。また、貯蔵容器 1 0には、その貯蔵物である、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させた溶液 1 3 8を取り出すための溶液取り出し口 1 3 6も設けられている。なお、炭化水素溶媒としては、例えばブタン、ペンタン、へキサン、ガソリン等が使用される。

貯蔵容器 1 0から上記溶液 1 3 8を取り出す際に、単に溶液取り出し口 1 3 6 から溶液 1 3 8を取り出したのでは、貯蔵容器 1 0内に気相部が生じ、この気相部に揮発性の高いメタンが蒸発するので、溶液取り出し口 1 3 6から取り出される溶液 1 3 8の組成が徐々に変化し、メタンの含有量が減少していく。このように、溶液取り出し口 1 3 6からメタンを炭化水素溶媒に溶解させた溶液 1 3 8を取り出す際に、その溶液 1 3 8の組成が変化すると、この溶液 1 3 8を燃料として使用した場合にその燃焼性が変化する。このため、これを燃料として使用する内燃機関の燃焼が不安定になるおそれがある。

従って、本実施形態においては、貯蔵容器 1 0内の溶液 1 3 8を、貯蔵容器 1 0の内部圧力を一定に維持した状態で取り出せるように、ピストン 1 4 0が設けられている。すなわち、このビストン 1 4 0により、貯蔵容器 1 0内の溶液 1 3 8を、貯蔵容器 1 0の内部圧力が一定となるように押し出すことにより、貯蔵容器 1 0内に気相部が生ずることを防止できる。これにより、貯蔵容器 1 0内の組成比を一定に維持でき、溶液取り出し口 1 3 6から取り出される溶液 1 3 8の組成も一定に維持することができる。この場合、貯蔵容器 1 0の圧力は、図示しない圧力計により検知し、その検知圧力が一定となるようにビストン 1 4 0を押し込むように制御する。

以上のように、本実施形態のピストン 1 4 0は、本発明にかかる組成調整手段の例である。実施形態 2 3 .

図 6 4には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から貯蔵物を取り出すための構成例が示される。図 6 4において、貯蔵容器 1 0には、メタンを導入するためのメタン導入口 2 0と、ブタン、ペンタン、へキサン、ガソリン等のメタンを主成分とする気体を溶解させるための炭化水素溶媒を導入する溶媒導入口 2 2とが設けられている。また、本実施形態においては、貯蔵容器 1 0の気相部から、メタンを主成分とするガスを取り出して燃料として使用するので、そのためのガス取り出し口 1 4 2も設けられている。図 6 5には、ブタンにメタンを 8 2 m o 1 %溶解させた溶液 1 3 8を貯蔵物として貯蔵容器 1 0に収容し、この気相部からガスを取り出した場合の、貯蔵容器 1 0内に残る溶液 1 3 8の割合と、気相部から取り出されるガス中のメタンのモル濃度との関係が示される。図 6 5に示されるように、貯蔵容器 1 0内に残る溶液 1 3 8が、 6 0 %程度となるまで、気相部から取り出されるガス中のメタンのモル濃度は一定であることがわかる。このため、本実施形態では、貯蔵容器 1 0 の溶液 1 3 8の残量を監視し、その量が 6 0 %となるまでガス取り出し口 1 4 2 から燃料とするメタンガスを取り出すこととする。

以上のようにして、貯蔵容器 1 0から組成が一定であるメタンを主成分とする気体を取り出すことができ、内燃機関等で使用する際にその燃焼を不安定とすることを防止できる。また、本実施形態では、燃料として使用するのは、主としてメタンであるので、埋蔵量の少ない炭化水素溶媒は、消費量を低く抑えることができ、再使用することが可能となる。

ただし、メタンが溶液 1 3 8から気化する際には、炭化水素溶媒も一部同伴されるので、その減少分は貯蔵容器 1 0にメタンを供給する前に補給する必要がある実施形態 2 4 .

図 6 6には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、貯蔵容器から貯蔵物を取り出すための構成例が示される。図 6 6において、貯蔵容器 1 0には、貯蔵容器 1 0の液相部から取り出された溶液 1 3 8を受け入れ、その中に含まれるメタンを主成分とする気体を取り出すメタン脱気室 1 4 4 が接続されている。

メタン脱気室 1 4 4では、その内部圧力が低くなつているので、貯蔵容器 1 0 から取り出された溶液 1 3 8中からメタンを主成分とする気体を脱気することができる。この場合、メタンの気化熱のため、メタン脱気室 1 4 4内の溶液 1 3 8 の温度が低下するので、炭化水素溶媒のメタンを主成分とする気体への同伴は抑制される。従って、メタン脱気室 1 4 4に残る溶液中の炭化水素溶媒量は、ほぼ貯蔵容器 1 0から取り出されたときの量を維持することができる。このように、メタン脱気室 1 4 4でメタンを主成分とする気体を脱気する際に溶液 1 3 8の温度を十分に低下させるために、メタン脱気室 1 4 4の容積は、貯蔵容器 1 0に比ベて十分小さくしておく必要がある。その容積としては、それに見合う量の溶液 1 3 8を取り出しても、実質的に貯蔵容器 1 0の内部圧力変化を生じさせない程度の少量であるのがよい。

メタン脱気室 1 4 4で脱気されたメタンを主成分とする気体は内燃機関等へ燃料として送られ、残った炭化水素溶媒は溶媒用タンク 1 4 6にいつたん貯蔵される。このように、貯蔵容器 1 0から溶液 1 3 8を取り出し、メタン脱気室 1 4 4 でメタンを主成分とする気体を取り出した後、残った溶媒を溶媒用タンク 1 4 6 に貯蔵しておく工程を繰り返し、貯蔵容器 1 0内に貯蔵されたメタンを主成分とする気体を燃料として使用することができる。このため、埋蔵量の少ない炭化水素溶媒の再使用率を向上させることができる。例えば、ブタンにメタンを溶解させた場合、メ夕ン脱気室 1 4 4を使用しない場合に比べ、ブタンの残存量を 3 0 %ほど向上させることができた。

以上の通り、本実施形態の方法によれば、貯蔵容器 1 0から取り出される貯蔵物の組成を一定に維持することができる。このように、メタン脱気室 1 4 4、溶媒用タンク 1 4 6は、本発明にかかる組成調整手段の例となる。

なお、貯蔵容器 1 0内の液体がなくなった場合に、貯蔵容器 1 0内のガスも取り出して燃料として使用した後、まず溶媒用タンク 1 4 6から溶媒導入口 2 2を介して炭化水素溶媒を貯蔵容器 1 0に還流し、ここに再びメタン導入口 2 0からメタンを導入してメタンを炭化水素溶媒に溶解貯蔵させる。実施形態 2 5 .

以上に述べた実施形態 2 3及び実施形態 2 4では、貯蔵容器 1 0の気相部からメタンを主成分とする気体を取り出すか、あるいはメタン脱気室 1 4 4でメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒とを分離する方法が取られるが、これらの方法によっても、ある程度メタンを主成分とする気体に炭化水素溶媒が同伴することは避けられない。このため、貯蔵容器 1 0内に貯蔵された炭化水素溶媒は、メタンを主成分とする気体の使用とともに少しずつ減少していく。したがって、貯蔵容器 1 0には炭化水素溶媒を補給する必要がある。しかし、このためには、溶媒となる炭化水素を液化する必要があるが、このために炭化水素溶媒のタンクを冷却する必要があるので、容易に行うことはできない。また、 C N G等メタンを主成分とする気体とは別に炭化水素溶媒も用意しておくのは、供給ステーションにとつても負担が大きくなる。

そこで、本実施形態においては、あらかじめ、炭化水素溶媒の減少量を見込んでおき、その分をメタンを主成分とする気体に添加しておき、メタンを主成分とする気体を貯蔵容器 1 0に供給する際に、炭化水素溶媒も同時に補給されるようにする。これにより、炭化水素溶媒をメタンと別に貯蔵容器 1 0に供給する必要がなく、上述したような不都合を解消することができる。

例えば、ブタンにメタンを 1 4 0気圧で溶解させた場合、再使用できるブタンは当初タンク内に注入したブタン量の 7 0 %程度と見積もられる。従って、この減少分を補うために、再充填するメタンにブタンを 5 %添加すれば、上記減少量を補給することができる。実施形態 2 6 .

貯蔵容器 1 0に天然ガス（C N G ) 等のメタンを主成分とする気体を充填していくと、貯蔵容器 1 0内で天然ガスが圧縮されるために圧縮熱が生じる。貯蔵容器 1 0の容積をたとえば 5 0 1程度とした場合に、この圧縮熱により貯蔵容器 1 0内の温度は環境温度から約 60°C高い温度まで達する。

図 67 (a) , (b) には、貯蔵容器 10としてボンべ型の容器を使用した場合に、これに CNGを充填した際の様子が示される。図 67 (a) において、貯蔵容器 10にメタン導入口 20から CNGを充填した場合には、貯蔵容器 10のメタン導入口 20の反対側の部分で発熱が生じる。このように、貯蔵容器 10内で熱が発生すると、気体の熱膨張のために貯蔵容器 10内に貯蔵できる CNGの量が低下する。

他方、貯蔵容器 10のメタン導入口 20の付近では、導入される CNGの断熱膨張のために温度が低下する。このため、図 67 (a) ， (b) に示されるように、貯蔵容器 10として使用されるボンベに、 2つのメタン導入口 20を設けておき、この 2つのメタン導入口 20を互いに離間した位置たとえばボンベの上下両端に設けておく。このようなボンベに CNGを充填する際に、まず図 67 (a) に示されるように、貯蔵容器 10の上部に配置されたメタン導入口 20から CN Gを導入し、充填途中で、使用するメタン導入口 20を貯蔵容器 10の下部すなわち最初に使用したメタン導入口 20の反対側に配置されたメタン導入口 20から CNGを充填する。これにより、当初発熱していた部分が、 CNGの断熱膨張により冷却される。また、あとから CNGを導入することにより発熱する部分については、最初に CNGを導入していたときに断熱膨張により温度が下がっているために、温度上昇が抑制される。

以上のような構成により、貯蔵容器 10の全体として温度上昇が抑制されるので、 CNGの貯蔵密度を向上させることができる。また、これにより貯蔵容器 1 0内の温度むらも抑制でき、貯蔵容器 10内の貯蔵物の密度を安定できるので、貯蔵容器 10から取り出される貯蔵物の組成の安定化を行いやすくすることができる。このため、貯蔵容器 10から取り出された貯蔵物の組成を一定に維持することが容易となる。実施形態 27.

図 68には、本発明にかかるメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 68において、貯蔵容器 10の内部には、メタン導入口 2 0に接続され、貯蔵容器 1 0の内部に延在する熱伝導手段 1 4 8 が設けられている。この熱伝導手段 1 4 8としては、例えば銅箔やアルミニウム等の熱伝導性のよい材料が示される。

このように、貯蔵容器 1 0の内部に熱伝導手段 1 4 8を設けることにより、貯蔵容器 1 0にメタン導入口 2 0から C N Gを導入する際に発生する高温部と低温部との間の熱伝達性を向上させ、貯蔵容器 1 0内の温度の均一化を図ることができる。これによつて、貯蔵容器 1 0内の温度むらをなくすことができ、貯蔵密度の向上等、貯蔵物の組成の安定化を図ることができる。

図 6 9には、本実施形態に使用される貯蔵容器 1 0の変形例が示される。図 6 9においても貯蔵容器 1 0の内部に熱伝導手段 1 4 8が設けられている。本変形例では、この熱伝導手段 1 4 8に加え、貯蔵容器 1 0の、メタン導入口 2 0の反対側にヒートパイプ 1 5 0も設けられている。これにより、貯蔵容器 1 0内で発生した熱は、ヒートパイプ 1 5 0から外部に放出されるので、貯蔵容器 1 0の冷却性がより向上できる。実施形態 2 8 .

図 7 0には、本発明にかかるメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 7 0において、貯蔵容器 1 0の両端側には、 2つのメタン導入口 2 0が設けられている。本実施形態においては、貯蔵容器 1 0に C N G等のメタンを主成分とする気体を充填する場合には、 2つのメタン充填口 2 0から同時に充填を行う。これにより、貯蔵容器 1 0内で発熱する部分と冷却される部分とが互い'に重なり合うことになるので、貯蔵容器 1 0内の温度上昇が抑制され、貯蔵物の密度を安定させることができる。実施形態 2 9 .

図 7 1には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 7 1において、貯蔵容器 1 0には、 1つのメタン導入口 2 0が設けられており、このメタン導入口 2 0から貯蔵容器 1 0の内部に延在する延長通路部材 1 5 2が設けられている。この延長通路部材 1 5 2 は、メタン導入口 2 0から導入された C N Gを貯蔵容器 1 0内に放出するための放出口 1 5 4が多数設けられている。この放出口 1 5 4の径を小さくしておけば、 C N Gが吹き出る際に断熱膨張が生じ、これによつて貯蔵容器 1 0内の貯蔵物を冷却することができる。

この際、放出口 1 5 4のうち最も貯蔵容器 1 0の内壁に近い側のものと内壁との距離をある程度離すことにより（図 7 1で距離 Xとして表示）、放出口 1 5 4 から放出される C N Gの断熱膨張によって発生した低温を貯蔵容器 1 0の壁に伝わり難くできる。これにより、低温により貯蔵容器 1 0内の貯蔵物を直接、有効に冷却することができる。

また、上述した放出口 1 5 4を多数設けることにより、冷却箇所が多くなるので、貯蔵容器 1 0内の貯蔵物全体の発熱を効率よく抑制することができる。

図 7 2には、図 7 1に示された貯蔵容器 1 0の変形例が示される。図 7 2においては、延長通路部材 1 5 2が、メタン導入口 2 0の反対側の端まで延び、貯蔵容器 1 0の壁に固定されている。これにより、貯蔵容器 1 0が振動した際にも延長通路部材 1 5 2にひび割れ等が生ずることを防止できる。

図 7 3には、図 7 1に示された貯蔵容器の他の変形例が示される。図 7 3において、延長通路部材 1 5 2は、そのほぼ中央部分で 2分割され、かつ一方の径を他方の径よりも小さくして、径の小さいほうの延長通路部材の端を、径の大きな延長通路部材の端に挿入した挿入部分 1 5 6を形成している。このような構成により、貯蔵容器 1 0と延長通路部材 1 5 2との熱変位が異なる場合にも、貯蔵容器 1 0に余分な応力が加わることを防止できる。実施形態 3 0 .

図 7 4には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 7 4において、貯蔵容器 1 0には、メタン導入口 2 0に接続されて、気体を放出する内部出口である放出口 1 5 4が設けられており、この放出口 1 5 4が斜め方向を向いている。これにより、貯蔵容器 1 0にメタン導入口 2 0から C N Gを導入した場合には、放出口 1 5 4から放出される C N Gのガス流が貯蔵容器 1 0内で、図 7 4に示されるように螺旋状に回転するようになる。これにより、貯蔵容器 1 0内が攪拌され、貯蔵容器 1 0内の温度分布が均一化される。これにより、貯蔵容器内の貯蔵物の組成調製の精度を向上させることができる。実施形態 3 1 .

図 7 5には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 7 5において、貯蔵容器 1 0内には、揮発性がある炭化水素溶媒が導入され、液相部 1 6を構成している。また、貯蔵容器 1 0の上記液相部 1 6すなわち溶媒貯留域の最遠方にはメタン導入口 2 0が設けられている。このような構成で、メタン導入口 2 0から C N Gを導入すると、溶媒貯留域である液相部 1 6で C N Gの圧縮による熱が発生し、この熱により液相部 1 6の炭化水素溶媒が蒸発する。このときの気化潜熱で貯蔵容器 1 0内の温度上昇を抑制することができる。これにより、貯蔵容器内の温度むらを抑制でき、貯蔵物の密度が安定化でき、その組成調製精度を向上することができる。

なお、上記炭化水素溶媒としては、ジェチルエーテル等のエーテル類、プロパン、ブタン、ペンタン、へキサン、ヘプタン等のパラフィン系炭化水素類、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール等のアルコール類あるいはこれらの混合物が好ましい。混合物の例としては、例えば L P G、ガソリン、軽油等が考えられる。

図 7 6には、図 7 5に示された貯蔵容器 1 0の変形例が示される。図 7 6においては、貯蔵容器 1 0が横置きで使用される。これにより、液相部 1 6の面積が増加するので、炭化水素溶媒が気化しやすくなり、冷却効果をより大きくすることができる。

図 7 7には、図 7 5に示された貯蔵容器 1 0の他の変形例が示される。図 7 7 では、貯蔵容器 1 0が斜め置きにされている。これにより、メタン導入口 2 0からの C N Gの導入時に発熱しゃすい箇所により多くの炭化水素溶媒を配置することができ、気化潜熱による冷却効果を高めることができる。実施形態 3 2 . 図 7 8には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 7 8において、貯蔵容器 1 0内には、多孔質体 1 5 8が装填されている。この多孔質体 1 5 8には、図 7 5で説明したような炭化水素溶媒が吸着されている。このような状態でメタン導入口 2 0から C N Gを導入すると、多孔質体 1 5 8に吸着された液体の表面積は大きくなつているので、より気化しやすくなり、貯蔵容器 1 0内をより効率的に冷却することができる。これにより、貯蔵容器 1 0内の温度むらの抑制効果を大きくすることができ、組成調整精度をさらに向上することができる。

図 7 9には、図 7 8に示された貯蔵容器 1 0の変形例が示される。図 7 9においては、多孔質体 1 5 8として金属繊維体が使用されている。金属繊維体では、これに吸われた炭化水素溶媒の表面積を大きくできると共に、高い熱伝導性により、さらに冷却効果を向上させることができる。

このような金属繊維体の材料としては、例えば銅、アルミニウム等の繊維が考えられる。

図 8 0には、図 7 8に示された貯蔵容器 1 0の他の変形例が示される。図 8 0 においては、多孔質体 1 5 8に通気孔 1 6 0が設けられている。このような構成により、特に貯蔵容器 1 0内の C N Gの圧力が高くなつた場合に、 C N Gと多孔質体 1 5 8に吸われた炭化水素溶媒との接触面積をより多くすることができる。これにより、炭化水素溶媒が気化しやすくなり、貯蔵容器 1 0内の冷却効果を向上することができる。

図 8 1には、図 7 8に示された貯蔵容器 1 0のさらに他の変形例が示される。図 8 1において、多孔質体 1 5 8は、金属繊維体 1 6 2と樹脂多孔質体 1 6 4とで構成されている。この樹脂多孔質体 1 6 4としては例えばスポンジが考えられる。このように、金属繊維体 1 6 2と樹脂多孔質体 1 6 4を積層して多孔質体 1 5 8を構成することにより、熱伝達は金属繊維体 1 6 2で行い、吸い込まされた炭化水素溶媒の気化は樹脂多孔質体 1 6 4で行う。これにより、多孔質体 1 5 8 の軽量化を図ることができる。

図 8 2には、図 7 8に示された貯蔵容器 1 0のさらに他の変形例が示される。図 8 2においては、貯蔵容器 1 0内に装填される多孔質体 1 5 8が、形状記憶合金 1 6 6によって構成されている。この形状記憶合金 1 6 6の径は、当初貯蔵容器 1 0のメタン導入口 2 0の径よりも小さい径（1 ) とされており、貯蔵容器 1 0内への挿入が容易である。この形状記憶合金 1 6 6を貯蔵容器 1 0内に挿入した後、加熱することにより、形状記憶合金 1 6 6が貯蔵容器 1 0内で広がり、貯蔵容器 1 0の内面に付勢力を作用して固定される。このような構成により、多孔質体 1 5 8を貯蔵容器 1 0の製造後に入れることができるので、貯蔵容器 1 0の製造工程を簡略化することができる。実施形態 3 3 .

図 8 3には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 8 3において、貯蔵容器 1 0には予め炭化水素溶媒を充填した後、以上に述べた実施形態 2 6から実施形態 3 2に基づいて貯蔵容器 1 0内に圧力が 1 6〜 1 8 M P a程度になるまで C N Gを導入する。貯蔵容器 1 0内の圧力が 1 6 M P a以上となれば、発熱はほとんど生じないので、貯蔵容器 1 0内の液相部 1 6側のメタン導入口 2 0から C N Gを導入する。このように、気体充填途中から貯蔵容器 1 0の下部に設けられたメタン導入口 2 0から C N Gを充填すると、 C N Gは液相部 1 6中をバブリングしながら貯蔵容器 1 0内に導入されるので、 C N Gの溶解貯蔵密度を上昇させることができる。実施形態 3 4 .

図 8 4には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 8 4において、貯蔵容器 1 0に C N Gを充填する前に、貯蔵容器 1 0内に残存するメタンを主成分とする気体及び炭化水素溶媒の一部を、弁 1 6 8及び減圧チャンバ（減圧通路） 1 7 0を介して貯蔵容器 1 0の外に放出する。これにより、減圧チャンバ 1 7 0中で放出されるガスの断熱膨張による冷却及び貯蔵容器 1 0内の液相部 1 6からの気体状物質の気化潜熱により、液相部 1 6が冷却される。このため、 C N Gの貯蔵密度を高くすることができる。なお、上記放出された貯蔵物は、例えばエンジン等の使用側に供給される。図 8 4に示された例では、主に貯蔵容器 1 0内の気相部 1 2から貯蔵物を放出する構成となっていたが、図 8 5に示されるように、ノズル 1 7 2の先端部を炭化水素溶媒内に位置させれば、主として炭化水素溶媒を放出することができる。これにより、炭化水素溶媒として、例えばガソリン、軽油等を使用した場合には、エンジン等にこれらの燃料を液状で供給できる。

図 8 6には、図 8 4に示された貯蔵容器 1 0の変形例が示される。図 8 6においては、弁 1 6 8と減圧チャンバ 1 Ί 0との間に減圧弁 1 7 4が設けられている。これにより、貯蔵容器 1 0の気相部 1 2から放出されるガスの膨張率を大きくでき、減圧チャンバ 1 7 0における冷却効果をより高めることができる。

図 8 7には、図 8 4に示された貯蔵容器 1 0の他の変形例が示される。図 8 7 において、減圧弁 1 7 4を介して放出されるガスは、貯蔵容器 1 0内を通過せず、貯蔵容器 1 0の周囲に巻かれた冷却管 1 Ί 6を介して放出される。このような構成にすれば、例えば貯蔵容器 1 0をスチールタンクのような熱伝達性の高い材料で形成した場合に、特に貯蔵容器 1 0内の貯蔵物の冷却効果を高めることができる ο

図 8 8には、図 8 4に示された貯蔵容器 1 0のさらに他の変形例が示される。図 8 8において、減圧チャンバ 1 Ί 0の外側部分には、蓄冷材 1 Ί 8が付設されている。このような構成によれば、一旦ガス放出により減圧チャンバ 1 7 0が低温になると、この低温が蓄冷材 1 7 8に保持され、長時間冷却効果を維持することができる。これにより、例えばエンジンが動作中で、貯蔵容器 1 0からガス放出が行われているときのみ貯蔵容器 1 0内が冷却され、エンジン停止時等ガス放出が行わないときには冷却効果が得られないという問題を解消することができる。このため、貯蔵容器 1 0の貯蔵物を低温に維持できるので、エンジン停止後直ちに C N Gの充填を行わず、ある程度時間がたった後に C N G充填を行っても高い貯蔵密度を得ることができる。実施形態 3 5 .

図 8 9には、本発明に係るメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムに使用される貯蔵容器の例が示される。図 8 9において、貯蔵容器 1 0に C N Gを充填する際には、消費された炭化水素溶媒の補充も行うことになるの。そこで、補充される炭化水素溶媒を溶媒冷却器 1 8 0で冷却して貯蔵容器 1 0に供給する。これにより、貯蔵容器 1 0内の貯蔵物の温度を下げることができ、 C N Gの貯蔵密度を高くすることができる。

上述した溶媒冷却器 1 8 0は、例えば車両の内部に設置し、車両用のエアコン冷媒を用いて炭化水素溶媒を冷却する構成とすることができる。これにより、燃料供給側に新たな冷却設備を設ける必要がなく、容易に C N Gの高密度充填が可能となる。

さらに、上述した溶媒冷却器 1 8 0で補充する炭化水素溶媒を冷却する構成に加え、例えば図 8 4に示されたような貯蔵容器 1 0内の貯蔵物の放出による冷却も組み合わせれば、貯蔵容器 1 0の冷却効果をさらに高めることができる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、組成調整手段により貯蔵容器から取り出される貯蔵物の組成が一定に維持され、内燃機関等での燃焼を安定化させることができる。

また、メタンを主成分とする気体は、各種炭化水素溶媒に溶解して貯蔵されるので、メタンの貯蔵密度を向上することができる。

また、メタンを主成分とする気体及び炭化水素溶媒を、超臨界状態として貯蔵容器内に貯蔵すれば、さらにメタンの貯蔵密度を向上させることができる。また、貯蔵容器への再充填を行う際に、貯蔵容器内の組成を把握し、貯蔵容器への供給組成を調整するので、充填後の貯蔵容器内の組成を最適化することができ、メタンの貯蔵密度の向上と、貯蔵容器から取り出されて使用側に供給される貯蔵物の組成を一定に維持することができる。

また、貯蔵容器から使用側に貯蔵物を供給する際に、貯蔵容器の気相部から供給すれば、炭化水素溶媒の使用を少なくできるので、貯蔵容器内の液量のみを検出することにより、妥当な炭化水素溶媒の補充を行うことができる。

また、貯蔵容器に供給する炭化水素溶媒は、移動体上に設けられた炭化水素溶媒専用貯蔵容器から貯蔵容器に供給すれば、燃料供給側から移動体へ炭化水素溶媒を補充する頻度を減らすことができる。

また、貯蔵容器から取り出した気体状の貯蔵物から、炭化水素溶媒を液相として分離し貯蔵容器へ戻せば、さらに貯蔵容器内の炭化水素溶媒の消費量を抑えることができる。

貯蔵容器から使用側に貯蔵物を供給する際に、気相部と液相部の両方から一定比率で取り出せば、貯蔵容器内の組成が一定に維持でき、使用側に供給される貯蔵物の組成も一定に維持できる。

貯蔵容器へのメタンを主成分とする気体の充填時に、貯蔵容器内を冷却すれば、貯蔵容器の貯蔵物の密度が安定し、貯蔵物の組成調整精度を向上させることができる。このため、貯蔵容器から取り出される貯蔵物の組成を一定に維持しやすくなる。

また、貯蔵容器から貯蔵物を取り出す際に、取り出された貯蔵物が貯蔵容器外へ放出される際の断熱膨張及び気化潜熱を利用すれば、効率的に貯蔵容器内を冷却することができる。

また、貯蔵容器内に充填する炭化水素溶媒としてガソリンまたは軽油を使用すれば、緊急時にガソリン又は軽油を燃料として使用することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵容器内に貯蔵し、その貯蔵容器内から貯蔵物を取り出して使用するメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムであって、前記取り出された貯蔵物の組成を一定に維持する組成調整手段を備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 . 請求項 1記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記組成調整手段は前記貯蔵容器内の組成比を一定に維持するものであることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭化水素溶媒は常温で液状の炭化水素であることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭化水素溶媒は常温で液化しにくい炭化水素と常温で液状の炭化水素との混合溶媒であることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

5 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭化水素溶媒はへキサンであることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

6 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭化水素溶媒はガソリンまたは軽油であることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

7 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭化水素溶媒はジメチルエーテルであることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

8 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、少なくとも前記貯蔵物の取り出し初期においては、前記貯蔵容器内は超臨界状態であることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

9 . 請求項 8記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内の組成比は、炭素数 3以上の炭化水素が 7〜4 5 %であり、炭素数 2以下の炭化水素が 9 3〜 5 5 %であることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 0 . 請求項 8記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内の組成比は、炭素数 3以上の炭化水素が？〜 6 5 %であり、炭素数 2以下の炭化水素が 9 3〜 3 5 %であることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 1 . 請求項 8から請求項 1 0のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭素数 3以上の炭化水素の主成分はブタンであることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 2 . 請求項 8から請求項 1 0のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記炭素数 3以上の炭化水素の主成分はプロパンであることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 3 . 請求項 8から請求項 1 2のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器は内部の超臨界状態を維持すべく温度調節されることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 4 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内の炭化水素の組成比と炭化水素量とを検出する貯蔵容器内状態検出手段と、この検出結果に基づきメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との前記貯蔵容器への供給比を算出して供給する供給比制御手段と、を備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 5 . 請求項 1 4記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記供給比制御手段はメタンを主成分とする気体の供給量に基づき供給比を算出することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 6 . 請求項 1 4または請求項 1 5記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内状態検出手段は、前記貯蔵容器内の圧力と温度と溶媒液量とを検出し、これらから炭化水素の組成比と炭化水素量とを求めることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 7 . 請求項 1 4または請求項 1 5記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器から取り出される炭化水素は、内燃機関において燃焼させるものであり、前記貯蔵容器内状態検出手段は、この内燃機関に設けられた空燃比検出手段の出力に基づき炭化水素の組成比を求めることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 8 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器の上部に設けられた気相取出口と、前記貯蔵容器内の炭化水素溶媒の液量を検出する液量検出装置と、が設けられ、前記貯蔵容器の貯蔵物は、専ら前記気相取出口から気相部のみが取り出され、再充填時の炭化水素溶媒供給量は、前記液量検出装置の検出結果に基づき算出されることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

1 9 . 請求項 1 4から請求項 1 8のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器から残存炭化水素を回収する回収容器が設けられ、先に炭化水素溶媒が供給された後、前記回収された炭化水素とメタンを主成分とする気体とが供給されることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 0 . 請求項 1 4から請求項 1 9のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器には一時充填容器が接続されており、メタンを主成分とする気体に先立って炭化水素溶媒がこの一時充填容器に供給され、その後メタンを主成分とする気体とともに前記貯蔵容器に供給されることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 1 . 請求項 1 4から請求項 1 9のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器の上方に位置し、前記貯蔵容器と並列に接続されてその連通を制御する手段を備えた配管を介して溶媒専用一時充填容器が設けられ、この溶媒専用一時充填容器に前記連通を遮断した状態で炭化水素溶媒が充填され、その後連通遮断が解除されて前記貯蔵容器に炭化水素溶媒が落とし込まれることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 2 . 請求項 1 4から請求項 2 1のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器は移動体上に設けられ、さらに移動体上の前記貯蔵容器には炭化水素溶媒のみを貯蔵する炭化水素溶媒専用貯蔵容器が接続されていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 3 . 請求項 1記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器の貯蔵物を気相部から気体として取り出し、取り出した気体から炭化水素溶媒を液層として分離し、前記貯蔵容器に戻すことを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 4 . 請求項 1記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器の貯蔵物を液層部から液体として、実質的に前記貯蔵容器の圧力変化を生じさせない程度の少量を取り出し、前記液体からメタンを主成分とする気体を気化させた後この液体を前記貯蔵容器に戻すことを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 5 . 請求項 1または請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器の上部からの気相炭化水素と下部からの液層炭化水素とを一定比率で取り出すことを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 6 . 請求項 2 5記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器には液量検出装置が設けられていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 7 . 請求項 2 5記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器から取り出される貯蔵物は、内燃機関において燃焼させるものであり、前記内燃機関に設けられた空燃比検出手段の出力に基づき前記貯蔵容器内の組成を一定に維持することにより取り出された貯蔵物の組成を一定に維持することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 8 . 請求項 2 5記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記取り出された気相炭化水素と液層炭化水素とは、加熱混合されることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

2 9 . 請求項 2 5記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記取り出された液層炭化水素を気化させた後、前記取り出された気相炭化水素と混合することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 0 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器へのメタンを主成分とする気体の供給の際には、前記貯蔵容器を冷却することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 1 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器には、互いに離間した位置に複数の充填口が設けられ、メタンを主成分とする気体の充填途中で、充填口を変えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 2 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器に設けられたメタンを主成分とする気体の充填口に接続され、前記貯蔵容器内部に延在する熱伝導手段が設けられていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 3 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器には、互いに離間した位置に複数の充填口が設けられ、前記複数の充填口から同時に充填されることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 4 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器に設けられた充填口から内部に延在する延長通路部材が設けられ、前記延長通路部材の長手方向に亘つて前記貯蔵容器の内壁から離間する位置に複数の放出口が設けられていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 5 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器に設けられた充填口の内部出口の放出口が、斜め方向を向いていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 6 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内の溶媒貯留域の最遠方に充填口が配置されたことを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 7 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内に多孔質体を装填したことを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

3 8 . 請求項 3 1から請求項 3 7のいずれか一項記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、気体充填途中から、前記貯蔵容器下部に設けられた充填口から充填することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵ンスアム。

3 9 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、メタンを主成分とする気体の充填前に、炭化水素溶媒の一部を気化させて前記貯蔵容器外へ放出させることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 0 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器内部または表面に減圧通路を介して前記貯蔵容器外へ貯蔵物を放出することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 1 . 請求項 4 0記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記減圧通路に蓄冷材を付設したことを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 2 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、メタンを主成分とする気体の充填前に、冷却された炭化水素溶媒を充填することを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 3 . 請求項 2記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、前記貯蔵容器は攪拌手段を備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 4 . 請求項 6記載のメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システムにおいて、緊急時には前記貯蔵容器から炭化水素溶媒を取り出して使用できることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵システム。

4 5 . メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器内の貯蔵物の組成を検出する組成情報検出手段と、この検出結果を前記貯蔵容器へのメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給側に送信する送信手段とを備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置。

4 6 . メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器内の残存炭化水素を回収する回収容器と、前記回収容器内の炭化水素の組成を検出する検出手段と、この検出結果に基づいて前記貯蔵容器へのメタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給比を制御する供給比制御手段とを備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置。

4 7 . メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器の前段に、前記貯蔵容器との連通を制御する手段を介して溶媒専用一時充填容器が設けられていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置。

4 8 . メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体と炭化水素溶媒との供給源が、一時貯蔵タンクにそれぞれ制御手段を介して接続され、前記一時貯蔵タンクは、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器に接続されていることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置。

4 9 . メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器と、炭化水素溶媒のみを貯蔵し、前記貯蔵容器に制御手段を介して接続された炭化水素溶媒専用貯蔵容器とを備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置。

5 0 . メタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置であって、メタンを主成分とする気体を炭化水素溶媒に溶解させて貯蔵する貯蔵容器の上部に設けられ、気体状の貯蔵物を取り出す気相取り出し口と、その気体状の貯蔵物から液を分離する気液分離器と、前記気液分離器で分離された液を前記貯蔵容器に戻す還流通路とを備えることを特徴とするメタンを主成分とする気体の溶解貯蔵装置。