WO2017081754A1 - 水素システム用コンテナ組合体 - Google Patents

Abstract

　実施の形態による水素システム用コンテナ組合体は、第１コンテナと、第２コンテナと、を備えている。このうち第１コンテナに水素貯蔵装置が収容され、第２コンテナに、水素発生装置および燃料電池発電装置のうちの少なくとも一つが収容されている。第１コンテナと第２コンテナとは水素配管によって接続されている。水素配管は、第１コンテナ内の水素貯蔵装置と、第２コンテナ内の水素発生装置または燃料電池発電装置との間で受け渡される水素を流す。水素配管は、第１コンテナおよび第２コンテナに、水素配管用コネクタ接続部を介して接続されている。

Description

水素システム用コンテナ組合体

　本発明の実施の形態は、水素システム用コンテナ組合体に関する。

　一般に、災害による停電が発生した場合、非常用の小型電源を用いて、停電が発生した災害地域に電力が供給される。小型電源としては、例えば、小型のディーゼルエンジンを用いた発電機や、蓄電池などが使用され得る。

　このうちディーゼルエンジンを用いた発電機は、外部から燃料を供給することにより発電が行われる。このことにより、燃料が十分に備蓄されていない場合や、災害によって交通網が途絶えて燃料の調達ができない場合には、燃料が無くなり、発電を行うことができない。このため、災害地域に電力を継続的に供給することができなくなる。

　蓄電池は、充電された電力を供給（放電）可能な時間が短いという問題がある。また、蓄電池は、放電が起りやすいため、平常時に充電された電力を維持することが困難となり得る。

　上述したディーゼルエンジンや蓄電池の代替えとして、燃料電池を非常用の電源として用いることが考えられる。しかしながら、燃料電池は、発電を行うために水素等の燃料を用いている。このため、この水素等の燃料が十分に備蓄されていない場合や、調達できない場合には、水素が無くなるという問題が起り、災害地域に電力を継続的に供給することができなくなる。

　そこで、燃料電池と、燃料電池で燃料として使用される水素を貯蔵する水素貯蔵装置とを、災害地域に輸送することが検討されている。ここでは、燃料電池と水素貯蔵装置とが別々に輸送されて、災害地域に到着した後に、水素配管や電気配線によって、燃料電池と水素貯蔵装置とが互いに接続される。ボルト等を用いる接続方式（例えば、配管のフランジ接続構造や、配線の圧着端子接続構造など）を採用している場合には、災害地域での設置工事に時間を要し、災害地域への電力の迅速な供給が困難になり得る。

　また、水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置に貯蔵される水素を発生させる水素発生装置とを、災害地域に輸送する場合も考えられる。しかしながら、この場合においても、水素貯蔵装置と水素発生装置とが別々に輸送されて、災害地域で、水素配管や電気配線によって互いに接続される。このため、この場合においても、災害地域での設置工事に時間を要するという問題がある。

特開２００５－２９０９０８号公報

　本発明が解決しようとする課題は、継続的な電力供給を可能にする水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる水素システム用コンテナ組合体を提供することである。

　実施の形態による水素システム用コンテナ組合体は、第１コンテナと、第２コンテナと、を備えている。このうち第１コンテナに、水素を貯蔵する水素貯蔵装置が収容されている。第２コンテナに、水素を発生させる水素発生装置、および水素を用いて発電を行う燃料電池発電装置のうちの少なくとも一つが収容されている。第１コンテナと第２コンテナとは、水素配管によって接続されている。水素配管は、第１コンテナ内の水素貯蔵装置と、第２コンテナ内の水素発生装置または燃料電池発電装置との間で受け渡される水素を流す。水素配管は、第１コンテナおよび第２コンテナに、水素配管用コネクタ接続部を介して接続されている。

図１は、本実施の形態における水素システムを示すブロック図である。 図２は、本実施の形態における水素システム用コンテナ組合体を示す概略図である。 図３は、図２の第１コンテナを示す上面図であって、内部構成を概略的に示す図である。 図４は、図２の第２コンテナを示す上面図であって、内部構成を概略的に示す図である。 図５は、図２の水素システム用コンテナ組合体におけるコネクタ接続部を示す概略図である。 図６は、図５の変形例を示す概略図である。 図７は、図５の他の変形例を示す概略図である。 図８は、図２の変形例を示す概略図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

　図１乃至図５を用いて、本実施の形態における水素システム用コンテナ組合体について説明する。水素システム用コンテナ組合体は、水素システム（電力供給システムとも言う）を構成する装置の一部が収容された複数のコンテナを組み合わせて得られる組合体である。ここでは、まず、水素システムについて説明する。

　図１に示すように、水素システム１は、自然エネルギー発電装置１０と、パワーコンディショナ装置２０（電力調整装置）と、貯水装置３０と、水素発生装置４０と、水素貯蔵装置５０と、燃料電池発電装置６０と、制御装置７０と、を備えている。一般的には電力系統２（商用電源）から、電力を消費する電気機器を備えた負荷部３に電力が供給されるが、この水素システム１は、電力系統２とは別に負荷部３に電力を供給するように構成されている（図１の実線の矢印参照）。また、負荷部３は、温水利用機器を備えており、水素システム１は、水を加熱することによって温水（または熱媒）を作り、温水を負荷部３に供給するようにも構成されている（図１の一点鎖線の矢印参照）。ここで、図１では、実線の矢印が電力の流れを示しており、破線の矢印が水素の流れを示している。また、一点鎖線の矢印が水の流れを示しており、二点鎖線の矢印が信号の流れを示している。以下に、水素システム１の構成について、より詳細に説明する。

　自然エネルギー発電装置１０は、自然エネルギーを利用して発電を行う発電装置である。例えば、自然エネルギー発電装置１０は、太陽光発電（ＰＶ）装置とすることができる。太陽光発電装置は、太陽電池パネルを含んでおり、太陽光を太陽電池パネルで受光し、受光した太陽光が光電変換されて発電を行うように構成されている。なお、自然エネルギー発電装置１０は、太陽光発電装置に限られることなく、風力発電装置、太陽熱発電装置、地熱発電装置、またはバイオマス発電装置であってもよい。

　パワーコンディショナ装置２０は、自然エネルギー発電装置１０が発電した電力を調整し、調整された電力を負荷部３に供給するように構成されている。すなわち、パワーコンディショナ装置２０には、自然エネルギー発電装置１０から電力が供給されるようになっており、その供給された電力が、負荷部３において利用可能な電力となるように調整される。また、調整された電力は、水素発生装置４０にも供給されるようになっている。

　貯水装置３０は、水を貯蔵し、貯蔵された水を、後述する水配管９６を介して水素発生装置４０に供給するように構成されている。また、貯水装置３０は、貯蔵された水を、後述する水配管９７を介して燃料電池発電装置６０にも供給するようになっている。

　具体的には、貯水装置３０は、給水タンク（図示せず）を含んでおり、既設の水道設備を介して供給された水を給水タンクに貯蔵する。給水タンクに貯蔵された水は、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０に、ポンプ（図示せず）を介してそれぞれ供給される。なお、このようなポンプを用いることなく、水頭圧によって、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０に水を供給するように構成されていてもよい。

　また、貯水装置３０は、燃料電池発電装置６０に供給された水が戻るように構成されている。すなわち、燃料電池発電装置６０に供給された水が、燃料電池発電装置６０において加熱されて温水（熱媒）となり、この温水が貯水装置３０に戻される場合がある。このようにして戻される温水は、給水タンクで貯蔵されるようにしてもよい。

　水素発生装置４０は、水素を発生させるように構成されている。水素発生装置４０には、パワーコンディショナ装置２０から電力が供給される。より具体的には、水素発生装置４０は、自然エネルギー発電装置１０が発電した電力と、電力系統２から供給された電力の少なくとも一方を用いて、水の電気分解を行い、水素を製造する。

　水素貯蔵装置５０は、水素発生装置４０により発生した水素を貯蔵するように構成されている。

　燃料電池発電装置６０は、水素貯蔵装置５０に貯蔵された水素を用いて発電を行い、その発電によって発生した電力を負荷部３に出力するように構成されている。また、燃料電池発電装置６０は、発電で生じた熱を用いて、貯水装置３０から供給された水を加熱し温水を生成するように構成されていてもよい。そして、生成された温水を負荷部３（温水消費先）に供給するように構成されている。

　パワーコンディショナ装置２０に組み込まれた制御装置７０は、水素システム１を構成する各装置を制御するように構成されている。制御装置７０は、図示しない演算器およびメモリを含んでおり、メモリが記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、各装置の制御を行う。

　制御装置７０には、各装置の計測機器により計測されたデータがデータ信号として入力される。また、制御装置７０には、負荷部３において使用される電力の使用量がデータ信号として入力される。例えば、予め定められた時間（３０分間）において負荷部３で使用された電力の使用量のデータ信号が、制御装置７０に入力される。また、制御装置７０には、電力系統２から供給される電力の供給量、負荷部３において使用される温水の使用量、自然エネルギー発電装置１０から出力される電力の出力量、パワーコンディショナ装置２０に含まれる蓄電池２０２（後述）の蓄電量、燃料電池発電装置６０から出力される電力の出力量、貯水装置３０が貯蔵している水の貯蔵量、水素貯蔵装置５０が貯蔵している水素の貯蔵量、燃料電池発電装置６０に貯蔵された温水の貯蔵量などのデータが、データ信号として入力される。そして、制御装置７０は、入力されたデータ信号に基づいて演算を行い、制御信号を水素システム１の各装置に出力する。このようにして、制御装置７０が水素システム１の各装置の動作を制御し、最適な運転となるように制御を行う。

　図２に示すように、上述した水素システム１を構成する装置のうち、パワーコンディショナ装置２０、水素発生装置４０、水素貯蔵装置５０および燃料電池発電装置６０は、２つのコンテナに収容されている。これらの２つのコンテナが組み合わされて本実施の形態における水素システム用コンテナ組合体８０が構成されている。

　本実施の形態による水素システム用コンテナ組合体８０は、２つのコンテナによって構成されており、第１コンテナ８１と第２コンテナ８２とを備えている。第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、図３および図４に示すように、それぞれ直方体状に形成されている。

　図１乃至図３に示すように、第１コンテナ８１には、水素貯蔵装置５０が収容されている。より具体的には、図３に示すように、第１コンテナ８１内には、水素貯蔵装置５０を構成する水素貯蔵タンク５０１、電磁弁５０２および安全弁５０３が収容されている。これらの構成部品は、配管等によって互いに接続されている。

　電磁弁５０２は、水素貯蔵タンク５０１への水素の流入および流出を制御するためのものである。このようにして、水素貯蔵タンク５０１には、水素発生装置４０によって製造された水素が、電磁弁５０２を介して供給されるようになっている。供給された水素は、水素貯蔵タンク５０１に貯蔵される。なお、安全弁５０３は、圧力上昇時に水素貯蔵タンク５０１に貯蔵された水素の一部を放出するためのものである。

　水素貯蔵装置５０は、ガスセンサ、圧力計、流量計などの計測機器（図示せず）を更に含んでいる。これらの計測機器によって計測されたデータは、データ信号として制御装置７０に出力される。

　第２コンテナ８２に、パワーコンディショナ装置２０、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０が収容されている。本実施の形態においては、パワーコンディショナ装置２０は、第２コンテナ８２の長手方向において一端側に位置し、水素発生装置４０は、第２コンテナ８２の長手方向において他端側に位置している。そして、燃料電池発電装置６０は、第２コンテナ８２の長手方向において中央側、すなわちパワーコンディショナ装置２０と水素発生装置４０との間に配置されている。パワーコンディショナ装置２０の蓄電池２０２と水素発生装置４０とは、電力用配線７５によって電気的に接続されており、パワーコンディショナ装置２０から水素発生装置４０に電力が供給されるようになっている。また、パワーコンディショナ装置２０内に組み込まれた制御装置７０と、水素発生装置４０とが、信号用配線７６によって電気的に接続されており、制御装置７０と水素発生装置４０との間で電気信号が受け渡されるようになっている。同様に、パワーコンディショナ装置２０の蓄電池２０２と燃料電池発電装置６０とは、電力用配線７７によって電気的に接続されており、燃料電池６０１から蓄電池２０２に電力が供給されるようになっている。また、パワーコンディショナ装置２０内に組み込まれた制御装置７０と、燃料電池発電装置６０とが、信号用配線７８によって電気的に接続されており、制御装置７０と燃料電池発電装置６０との間で電気信号が受け渡されるようになっている。

　図４に示すように、第２コンテナ８２内には、パワーコンディショナ装置２０を構成する第１コンバータ２０１ａ、インバータ２０１、第２コンバータ２０２ａおよび蓄電池２０２が収容されている。これらの構成部品は、配線等によって互いに接続されている。

　第１コンバータ２０１ａには、自然エネルギー発電装置１０から後述する第２電気配線９３を介して直流電力が供給されるようになっており、第１コンバータ２０１ａは、供給された電力を、所定の電圧幅内に収まるように調整する。インバータ２０１は、第１コンバータ２０１ａによって調整された直流電力を交流電力に変換する。第２コンバータ２０２ａは、インバータ２０１で変換された交流電力を、所定の電圧幅内に収まるように調整する。蓄電池２０２は、第２コンバータ２０２ａによって調整された交流電力を蓄電する。このようにして、自然エネルギー発電装置１０によって発電された電力が、蓄電池２０２に蓄電される。蓄電された電力は、第２コンバータ２０２ａおよびインバータ２０１を介してパワーコンディショナ装置２０から出力され、負荷部３または水素発生装置４０に供給されるようになっている。なお、蓄電池２０２は、例えば、リチウムイオン二次電池とすることができる。

　パワーコンディショナ装置２０には、自然エネルギー発電装置１０以外にも、燃料電池発電装置６０から発電された電力が供給され、蓄電池２０２に蓄電されるようになっている。また、パワーコンディショナ装置２０には、電力系統２から電力が供給されるようになっている。この電力系統２から供給される電力を用いて、パワーコンディショナ装置２０は動作するように構成されている。

　本実施の形態においては、図１に示すように、パワーコンディショナ装置２０内に、上述した制御装置７０が組み込まれている。

　また、第２コンテナ８２内には、水素発生装置４０を構成する純水製造装置４０１ａ、水電解装置４０１、コンプレッサ４０２およびチラーユニット４０３が収容されている。これらの構成部品は、配管等で接続されている。

　純水製造装置４０１ａには、貯水装置３０から水が供給され、純水製造装置４０１ａは、供給された水から不純物を除去する。水電解装置４０１は、不純物が除去された水（純水）に電気を流し、水を水素と酸素に電気分解する。このようにして、水素が製造される。製造された水素は、水素貯蔵装置５０に供給されて貯蔵される。一方、水電解装置４０１において生成された酸素は、大気に放出される。なお、水電解装置４０１は、例えば、固体高分子型（ＰＥＭ）水電解装置とすることができるが、これ以外にも、例えば、ＳＯＥＣ（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ　Ｃｅｌｌ）による高温水蒸気電解装置としてもよい。

　コンプレッサ４０２は、空気を圧縮して水電解装置４０１に供給する。チラーユニット４０３は、冷却水を水電解装置４０１に供給する。

　さらに、水素発生装置４０は、ガスセンサ、圧力計、流量計などの計測機器（図示せず）を更に含んでいる。これらの計測機器によって計測されたデータは、データ信号として制御装置７０に出力される。

　さらに、第２コンテナ８２内には、燃料電池発電装置６０を構成する燃料電池６０１、インバータ６０２、貯湯タンク６０３およびラジエータ６０４が収容されている。これらの構成部品は、配線や配管等によって互いに接続されている。

　燃料電池６０１には、水素貯蔵装置５０から水素が供給されるようになっており、燃料電池６０１は、供給された水素を用いて発電を行う。なお、燃料電池６０１は、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）とすることができる。インバータ６０２は、燃料電池６０１によって発電された電力を、負荷部３で利用可能な電力に変換する。

　貯湯タンク６０３は、燃料電池６０１の発電で生じた熱を用いて生成された温水を貯蔵し、貯蔵した温水を負荷部３に供給する。ラジエータ６０４は、燃料電池６０１の発電で生じた熱を放熱するように構成されている。より具体的には、ラジエータ６０４は、貯湯タンク６０３から負荷部３に供給される温水の供給量が、負荷部３において使用される温水の使用量よりも多くなる場合に、燃料電池６０１の発電で生じた熱を放熱する。

　燃料電池発電装置６０は、ガスセンサ、圧力計、流量計などの計測機器を更に含んでいる。これらの計測機器によって計測されたデータは、データ信号として制御装置７０に出力される。

　図２に示すように、第１コンテナ８１と第２コンテナ８２に、水素配管８３が接続されている。この水素配管８３は、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０と、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０との間で受け渡される水素を流すように構成されている。水素配管８３は、水素発生装置４０の水電解装置４０１において発生した水素を、水素貯蔵装置５０の水素貯蔵タンク５０１に供給する第１水素配管８３ａと、水素貯蔵タンク５０１に貯蔵された水素を燃料電池発電装置６０の燃料電池６０１に供給する第２水素配管８３ｂと、を有している。

　図５に示すように、第１水素配管８３ａおよび第２水素配管８３ｂの各々は、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２の各々に、水素配管用コネクタ接続部８４を介して接続されている。ここで、水素配管用コネクタ接続部８４は、オス側のコネクタハウジングと、メス側のコネクタハウジングとを、ボルト等を用いることなく、取り外し可能に取り付ける構造部を意味する。後述する第１配線用コネクタ接続部８８、第２配線用コネクタ接続部９４および水配管用コネクタ接続部９８も同様である。

　図５に示す形態では、第１水素配管８３ａ用の各水素配管用コネクタ接続部８４は、第１水素配管８３ａの端部に設けられたオス側コネクタ８４ａ（配管側コネクタ）と、第１コンテナ８１または第２コンテナ８２に設けられたメス側コネクタ８４ｂ（コンテナ側コネクタ）と、を有している。各オス側コネクタ８４ａが、対応するメス側コネクタ８４ｂに取り外し可能に取り付けられている。第１コンテナ８１に取り付けられたメス側コネクタ８４ｂは、図２および図５に示すように、水素貯蔵タンク５０１に内部水素配管８５ａを介して接続されており、第２コンテナ８２に取り付けられたメス側コネクタ８４ｂは、水電解装置４０１に内部水素配管８６ａを介して接続されている。

　また、第２水素配管８３ｂ用の各水素配管用コネクタ接続部８４は、第２水素配管８３ｂの端部に設けられたオス側コネクタ８４ｃ（配管側コネクタ）と、第１コンテナ８１または第２コンテナ８２に設けられたメス側コネクタ８４ｄ（コンテナ側コネクタ）と、を有している。各オス側コネクタ８４ｃが、対応するメス側コネクタ８４ｄに取り外し可能に取り付けられている。第１コンテナ８１に取り付けられたメス側コネクタ８４ｄは、水素貯蔵タンク５０１に内部水素配管８５ｂを介して接続されており、第２コンテナ８２に取り付けられたメス側コネクタ８４ｄは、燃料電池発電装置６０に内部水素配管８６ｂを介して接続されている。

　なお、水素配管８３ａ、８３ｂの両端部にオス側コネクタ８４ａ、８４ｃが設けられ、コンテナ８１、８２の側にメス側コネクタ８４ｂ、８４ｄが設けられることに限られることはなく、水素配管８３ａ、８３ｂの両端部にメス側コネクタが設けられ、コンテナ８１、８２の側にオス側コネクタが設けられるようにしてもよい。

　また、図２および図５に示すように、第１コンテナ８１と第２コンテナ８２に、第１電気配線８７が接続されている。この第１電気配線８７は、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０の電磁弁５０２および安全弁５０３と、第２コンテナ８２内の制御装置７０とを電気的に接続している。第１電気配線８７は、制御装置７０と、電磁弁５０２および安全弁５０３の各々とを接続するために、複数の信号用配線８７ａを含んでいる。さらに、第１電気配線８７は、第１コンテナ８１と第２コンテナ８２とを接続するアース線８７ｂを含んでいることが好適である。この場合、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２のうちの一方を接地することにより、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２の他方を接地することが可能となる。なお、図５においては、図面を明瞭にするために、２つの信号用配線８７ａを示しているが、信号用配線８７ａの個数はこれに限られることはない。

　図５に示すように、第１電気配線８７は、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２の各々に、第１配線用コネクタ接続部８８を介して接続されている。図５に示す形態では、各第１配線用コネクタ接続部８８は、第１電気配線８７の端部に設けられたオス側コネクタ８８ａ（第１配線側コネクタ）と、第１コンテナ８１または第２コンテナ８２に設けられたメス側コネクタ８８ｂ（コンテナ側コネクタ）と、を有している。各オス側コネクタ８８ａが、対応するメス側コネクタ８８ｂに取り外し可能に取り付けられている。第１コンテナ８１に取り付けられたメス側コネクタ８８ｂは、電磁弁５０２および安全弁５０３に内部電気配線８９を介して接続されており、第２コンテナ８２に取り付けられたメス側コネクタ８８ｂは、制御装置７０に内部電気配線９０を介して接続されている。

　図５に示すように、第１水素配管８３ａ、第２水素配管８３ｂおよび第１電気配線８７は、一体化されている。より具体的には、第１水素配管８３ａ、第２水素配管８３ｂおよび第１電気配線８７が、共通配管９０に収容されて一体化されている。

　また、水素配管用コネクタ接続部８４および第１配線用コネクタ接続部８８が、一体化されている。より具体的には、各オス側コネクタ８４ａ、８４ｃ、８８ａが、対応する共通オス側コネクタ９２ａに組み込まれて一体化されており、各メス側コネクタ８４ｂ、８４ｄ、８８ｂが、対応する共通メス側コネクタ（図示せず）に組み込まれて一体化されている。これらの共通オス側コネクタ９２ａと対応する共通メス側コネクタとにより、共通コネクタ接続部９２がそれぞれ構成されている。このようにして、共通配管９０が、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２の各々に、共通コネクタ接続部９２を介して接続されている。

　この共通コネクタ接続部９２は、共通オス側コネクタ９２ａが共通メス側コネクタに取り付けられている状態では、脱離防止のためのロック機構が設けられていることが好適である。この場合、ロック機構によるロックを解除するためのロック解除機構が設けられていることが好ましい。このような機能を持たせるために、共通コネクタ接続部９２は、カプラージョイント構造を有していることが好適である。

　また、本実施の形態においては、図２に示すように、自然エネルギー発電装置１０と第２コンテナ８２に、第２電気配線９３が接続されている。この第２電気配線９３は、自然エネルギー発電装置１０において発電された電力を、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０に供給する。より具体的には、自然エネルギー発電装置１０において発電された電力を、第２コンテナ８２内のパワーコンディショナ装置２０に供給するようになっており、このパワーコンディショナ装置２０から、水素発生装置４０に供給される。この第２電気配線９３によって供給された電力は、パワーコンディショナ装置２０の蓄電池２０２に蓄電されるようにもなっている。

　この第２電気配線９３は、第２コンテナ８２に、第２配線用コネクタ接続部９４を介して接続されている。すなわち、第１配線用コネクタ接続部８８と同様に、第２配線用コネクタ接続部９４は、第２電気配線９３の第２コンテナ８２の側の端部に設けられたオス側コネクタ９４ａ（第２配線側コネクタ）と、第２コンテナ８２に設けられた図示しないメス側コネクタ（コンテナ側コネクタ）と、を有している。このオス側コネクタ９４ａが、メス側コネクタに取り外し可能に取り付けられている。メス側コネクタは、パワーコンディショナ装置２０に内部電気配線９５を介して接続されている。なお、第２配線用コネクタ接続部９４は、カプラージョイント構造を有していることが好適である。

　なお、自然エネルギー発電装置１０と同様に、電力系統２が、図示しない電気配線を介して第２コンテナ８２に接続され、この電気配線がコネクタ接続部を介して第２コンテナ８２に接続されるようにしてもよい。

　さらに、本実施の形態においては、貯水装置３０と第２コンテナ８２に、水配管９６、９７が接続されている。このうち一方の水配管９６は、貯水装置３０から、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０に水を供給するようになっており、他方の水配管９７は、貯水装置３０から、燃料電池発電装置６０に水を供給するようになっている。

　これらの水配管９６、９７は、第２コンテナ８２に、水配管用コネクタ接続部９８を介して接続されている。すなわち、水素配管用コネクタ接続部８４と同様に、水配管用コネクタ接続部９８は、水配管９６、９７の第２コンテナ８２の側の端部に設けられたオス側コネクタ９８ａ（配管側コネクタ）と、第２コンテナ８２に設けられた図示しないメス側コネクタ（コンテナ側コネクタ）と、を有している。このオス側コネクタ９８ａが、メス側コネクタに取り外し可能に取り付けられている。水配管９６に対応するメス側コネクタは、水素発生装置４０の純水製造装置４０１ａに、内部水配管９９ａを介して接続されている。水配管９７に対応するメス側コネクタは、燃料電池発電装置６０に、内部水配管９９ｂを介して接続されている。なお、水配管用コネクタ接続部９８は、カプラージョイント構造を有していることが好適である。

　ところで、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、例えば、運搬用として規格化されたコンテナの大きさで形成されており、運搬可能な大きさとなっている。特に、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、規格化された２０フィートコンテナまたは１２フィートコンテナの大きさで形成されていることが好適である。２０フィートコンテナは、ＩＳＯ規格で規定されており、長さＷが６０９６ｍｍ、幅Ｄが２４３８ｍｍ、高さＨが２５９１ｍｍである。また、１２フィートコンテナも同様にＩＳＯ規格で規定されており、長さＷが３６００ｍｍ、幅Ｄが２４３８ｍｍ、高さＨが２５９１ｍｍである。

　次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、水素システム１を設置する方法について説明する。

　まず、第１コンテナ８１に水素貯蔵装置５０が収容される。この場合、水素貯蔵装置５０が、第１コンテナ８１に設けられたメス側コネクタ８４ｂ、８４ｄ、８８ｂに、内部水素配管８５ａ、８５ｂおよび内部電気配線８９を介して接続される。同様にして、第２コンテナ８２に、制御装置７０が組み込まれたパワーコンディショナ装置２０、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０が収容される。この場合、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０が、第２コンテナ８２に設けられたメス側コネクタ８４ｂ、８４ｄに、内部水素配管８６ａ、８６ｂを介して接続される。また、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０が、制御装置７０に各配線７６、７８等によって接続されるとともに、制御装置７０が、第２コンテナ８２に設けられたメス側コネクタ８８ｂに、内部電気配線９０を介して接続される。

　続いて、水素貯蔵装置５０が収容された第１コンテナ８１と、パワーコンディショナ装置２０、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０が収容された第２コンテナ８２とが、別々に運搬される。

　ここで、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、運搬用として規格化されていることから、例えば、鉄道を利用して運搬することができる。あるいは、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、フォークリフトを利用して運搬することができ、船を利用して運搬することもできる。更には、これらのコンテナ８１、８２は、トレーラを利用して運搬することもできる。

　このようにして、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、陸上輸送および海上輸送によって容易に運搬することができ、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２の運搬先に制約が課されることを防止できる。また、災害が発生した場合であっても、適切な運搬方法を選択して、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２を所望の設置場所に迅速かつ容易に運搬することができる。このため、水素システム１の設置場所に制約が課されることを防止できる。

　第１コンテナ８１および第２コンテナ８２は、設置場所に運搬された後、当該設置場所に設置される。この場合、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２が、例えばコンクリートの基礎上に設置される。

　第１コンテナ８１および第２コンテナ８２が基礎上に設置された後、第１コンテナ８１と、第２コンテナ８２が、水素配管８３および第１電気配線８７によって互いに接続される。本実施の形態では、図５に示すように、共通配管９０の共通オス側コネクタ９２ａの一方が第１コンテナ８１の共通メス側コネクタに取り付けられるとともに、他方の共通オス側コネクタ９２ａが、第２コンテナ８２の共通メス側コネクタに取り付けられる。このことにより、第１水素配管８３ａおよび第２水素配管８３ｂのオス側コネクタ８４ａ、８４ｃの各々が、第１コンテナ８１の対応するメス側コネクタ８４ｂ、８４ｄおよび第２コンテナ８２の対応するメス側コネクタ８４ｂ、８４ｄにそれぞれ取り付けられる。また、第１電気配線８７のオス側コネクタ８８ａが、第１コンテナ８１のメス側コネクタ８８ｂおよび第２コンテナ８２のメス側コネクタ８８ｂにそれぞれ取り付けられる。このため、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０と、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０とが第１水素配管８３ａによって接続され、水素貯蔵装置５０と、第２コンテナ８２内の燃料電池発電装置６０とが第２水素配管８３ｂによって接続される。また、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０の電磁弁５０２および安全弁５０３と、第２コンテナ８２内の制御装置７０とが第１電気配線８７によって接続される。

　また、自然エネルギー発電装置１０が第２コンテナ８２に第２電気配線９３によって互いに接続される。より具体的には、第２電気配線９３のオス側コネクタ９４ａが、第２コンテナ８２のメス側コネクタに取り付けられる。このことにより、自然エネルギー発電装置１０と、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０とが第２電気配線９３およびパワーコンディショナ装置２０を介して接続される。

　さらに、貯水装置３０が、第２コンテナ８２に水配管９６、９７によって互いに接続される。より具体的には、水配管９６、９７のオス側コネクタ９８ａが、第２コンテナ８２のメス側コネクタに取り付けられる。このことにより、貯水装置３０と、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０とが水配管９６、９７によって接続される。

　このようにして、図１に示す本実施の形態による水素システム１が得られる。

　このように本実施の形態によれば、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０と、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０との間で受け渡される水素を流す水素配管８３が、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２に、水素配管用コネクタ接続部８４を介して接続されている。このことにより、水素配管８３の接続作業を簡易化させることができる。このため、水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる。この場合、設置工事に費やされる時間を短縮することができ、災害地域等への電力の迅速な供給が可能となる。また、水素システムの撤去工事や、メンテナンス時に、水素配管８３を取り外したり取り付けたりする場合の作業性を向上させることもできる。さらに、水素配管用コネクタ接続部８４を用いることにより、ボルトを用いることを不要とすることができ、耐震性を向上させるとともに安全性を向上させることができる。

　また、本実施の形態によれば、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０と、第２コンテナ８２内の制御装置７０とを電気的に接続する第１電気配線８７が、第１コンテナ８１および第２コンテナ８２に、第１配線用コネクタ接続部８８を介して接続されている。このことにより、上述した水素配管８３と同様に、第１電気配線８７の接続作業を簡易化させることができ、水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる。

　また、本実施の形態によれば、水素配管用コネクタ接続部８４および第１配線用コネクタ接続部８８は、一体化されている。このことにより、水素配管８３および第１電気配線８７の接続作業をより一層簡易化させることができ、水素システムの設置工事の作業性をより一層向上させることができる。

　また、本実施の形態によれば、自然エネルギー発電装置１０において発電された電力を、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０に供給する第２電気配線９３が、第２コンテナ８２に、第２配線用コネクタ接続部９４を介して接続されている。このことにより、上述した水素配管８３および第１電気配線８７と同様に、第２電気配線９３の接続作業を簡易化させることができ、水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる。

　さらに、本実施の形態によれば、貯蔵タンク３０から、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０に水を供給する水配管９６、９７が、第２コンテナ８２に、水配管用コネクタ接続部９８を介して接続されている。このことにより、上述した水素配管８３および第１電気配線８７と同様に、水配管９６、９７の接続作業を簡易化させることができ、水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる。

　なお、上述した本実施の形態においては、パワーコンディショナ装置２０が蓄電池２０２を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、パワーコンディショナ装置２０は、蓄電池２０２を有していなくてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、水素システム１が貯水装置３０を備えている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、水素システム１は、貯水装置３０を備えていなくてもよい。この場合、水素発生装置４０と燃料電池発電装置６０のそれぞれに、既設の水道設備から直接的に水が供給されるようにすることが好適である。また、水素システム１は、自然エネルギー発電装置１０を備えていなくてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、水素貯蔵装置５０が水素貯蔵タンク５０１を含む例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、水素貯蔵装置５０は、液体状態の水素を貯蔵する構成であってもよく、あるいは水素吸蔵合金を用いて水素を貯蔵する構成であってもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、燃料電池発電装置６０が、ラジエータ６０４を有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、燃料電池発電装置６０は、ラジエータ６０４を有していなくてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、水素システム１が電力系統２に連系され、電力系統２から電力が供給可能に構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、水素システム１には、電力系統２から電力が供給されないように構成されていてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、第１水素配管８３ａおよび第２水素配管８３ｂがフレキシブル性を有し、共通配管９０がフレキシブル性を有していてもよい。この場合、第１コンテナ８１の設置場所と第２コンテナ８２の設置場所が多少ずれた場合であっても、共通配管９０を第１コンテナ８１および第２コンテナ８２に容易に接続することができる。このことにより、第１コンテナ８１の設置場所の位置合わせ作業と第２コンテナ８２の設置場所の位置合わせ作業を簡易化させることができ、水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる。

　また、上述した本実施の形態においては、水素配管８３および第１電気配線８７が一体化されるとともに、水素配管用コネクタ接続部８４および第１配線用コネクタ接続部８８が一体化されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第１水素配管８３ａ、第２水素配管８３ｂ、第１電気配線８７が、別々に構成されるとともに、水素配管用コネクタ接続部８４および第１配線用コネクタ接続部８８が、別々に構成されるようにしてもよい。この場合、図６に示すように、第１水素配管８３ａおよび第２水素配管８３ｂが、フレキシブル性を有していてもよい。なお、図６においては、便宜上、第１水素配管８３ａについて示している。さらに、水配管９６、９７もフレキシブル性を有していてもよい。

　また、第１水素配管８３ａ、第２水素配管８３ｂ、第１電気配線８７が、別々に第１コンテナ８１および第２コンテナ８２に接続される場合には、水素配管用コネクタ接続部８４および第１配線用コネクタ接続部８８は、上述したカプラージョイント構造を有していることが好適である。

　また、上述した本実施の形態においては、図７に示すように、水素配管用コネクタ接続部８４は、オス側コネクタ８４ａ、８４ｃが、対応するメス側コネクタ８４ｂ、８４ｄから取り外された場合に、メス側コネクタ８４ｂ、８４ｄ内の水素流路を遮断する遮断機構１００を有していてもよい。この場合、第１コンテナ８１内の水素貯蔵装置５０、第２コンテナ８２内の水素発生装置４０、および燃料電池発電装置６０から水素が大気に放出されることを防止することができる。このような遮断機構１００は、メス側コネクタ８４ｂ、８４ｄ内に設けられることが好適である。なお、図７においては、便宜上、第１水素配管８３ａに接続された水素配管用接続部８４に設けられた遮断機構１００を示している。また、水配管用コネクタ接続部９６が、上述のような遮断機構１００を有していてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、第２コンテナ８２の一端側にパワーコンディショナ装置２０が位置し、他端側に水素発生装置４０が位置し、パワーコンディショナ装置２０と水素発生装置４０との間に燃料電池発電装置６０が配置されている例について説明した。しかしながら、第２コンテナ８２内の各装置の配置は、これに限られることはなく、任意である。例えば、図８に示すように、第２コンテナ８２の一端側にパワーコンディショナ装置２０が位置し、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０の両方が、第２コンテナ８２の他端側に位置するようにしてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、パワーコンディショナ装置２０に制御装置７０が組み込まれている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、制御装置７０は、水素発生装置４０または燃料電池発電装置６０に組み込まれていてもよい。

　さらに、上述した本実施の形態においては、第２コンテナ８２に、パワーコンディショナ装置２０、水素発生装置４０、および燃料電池発電装置６０が収容されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第２コンテナ８２に、水素発生装置４０および燃料電池発電装置６０のうちの少なくとも一方が収容されていれば、第２コンテナ８２に収容される装置構成は任意である。

　以上説明した少なくとも一つの実施の形態によれば、継続的な電力供給を可能にする水素システムの設置工事の作業性を向上させることができる。

　本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (7)

1. 　水素を貯蔵する水素貯蔵装置が収容された第１コンテナと、
   　水素を発生させる水素発生装置、および水素を用いて発電を行う燃料電池発電装置のうちの少なくとも一つが収容された第２コンテナと、
   　前記第１コンテナと前記第２コンテナとに接続され、前記第１コンテナ内の前記水素貯蔵装置と、前記第２コンテナ内の前記水素発生装置または前記燃料電池発電装置との間で受け渡される水素を流す水素配管と、を備え、
   　前記水素配管は、前記第１コンテナおよび前記第２コンテナに、水素配管用コネクタ接続部を介して接続されていることを特徴とする水素システム用コンテナ組合体。
2. 　前記水素配管用コネクタ接続部は、前記水素配管の端部に設けられた配管側コネクタと、前記第１コンテナまたは前記第２コンテナに設けられたコンテナ側コネクタと、を有し、
   　前記水素配管用コネクタ接続部は、前記配管側コネクタが、対応する前記コンテナ側コネクタから取り外された場合に、前記コンテナ側コネクタ内の水素流路を遮断する遮断機構を有していることを特徴とする請求項１に記載の水素システム用コンテナ組合体。
3. 　前記第２コンテナに、制御装置が収容されており、
   　前記水素システム用コンテナ組合体は、前記第１コンテナと前記第２コンテナとに接続され、前記第１コンテナ内の前記水素貯蔵装置と、前記第２コンテナ内の前記制御装置とを電気的に接続する第１電気配線と、を更に備え、
   　前記第１電気配線は、前記第１コンテナおよび前記第２コンテナに、第１配線用コネクタ接続部を介して接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の水素システム用コンテナ組合体。
4. 　前記水素配管用コネクタ接続部および前記第１配線用コネクタ接続部は、一体化されていることを特徴とする請求項３に記載の水素システム用コンテナ組合体。
5. 　前記第１電気配線は、前記第１コンテナと前記第２コンテナとを接続するアース線を含んでいることを特徴とする請求項３または４に記載の水素システム用コンテナ組合体。
6. 　前記第２コンテナに前記水素発生装置が収容されており、
   　前記水素システム用コンテナ組合体は、
   　自然エネルギー発電装置と、
   　前記自然エネルギー発電装置と前記第２コンテナとに接続され、前記自然エネルギー発電装置において発電された電力を、前記第２コンテナ内の前記水素発生装置に供給する第２電気配線と、を更に備え、
   　前記第２電気配線は、前記第２コンテナに、第２配線用コネクタ接続部を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水素システム用コンテナ組合体。
7. 　水が貯蔵された貯蔵タンクと、
   　前記貯蔵タンクと前記第２コンテナとに接続され、前記貯蔵タンクから、前記第２コンテナ内の前記水素発生装置または前記燃料電池発電装置に水を供給する水配管と、を更に備え、
   　前記水配管は、前記第２コンテナに、水配管用コネクタ接続部を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水素システム用コンテナ組合体。

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