特許ウォッチ

公開番号2025015176
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118398
出願日2023-07-20
発明の名称水素貯蔵システム
出願人清水建設株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F24V 30/00 20180101AFI20250123BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】水素貯蔵システムにおいて、水素放出時においてより小さな消費エネルギーで水素吸蔵合金を加熱することができるようにする。
【解決手段】内部に封入された水素吸蔵合金と熱交換する熱媒体が通る合金タンク10と、外部からの補給水を加熱して温水を製造する加熱部30と、合金タンクからの熱媒体と加熱部への供給前の補給水との熱交換を行う第一熱交換部41と、温水と合金タンクからの熱媒体との熱交換を行う第二熱交換部42と、第二熱交換部において加熱された熱媒体を合金タンクに再度導入する再導入経路部R10と、水素吸蔵時に、第一熱交換部における合金タンクからの熱媒体と補給水との熱交換を許容し、かつ、水素放出時に、第二熱交換部における温水と熱媒体との熱交換を許容する制御装置50と、を備える水素貯蔵システム1を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素を吸蔵可能な水素吸蔵合金を封入するとともに前記水素吸蔵合金と熱交換する熱媒体が通る合金タンクと、
外部からの補給水を加熱して温水又は蒸気を製造する加熱設備を含む加熱部と、
前記合金タンクから排出された前記熱媒体と前記加熱設備に供給される前の前記補給水との熱交換を行う第一熱交換部と、
前記加熱設備において製造された前記温水又は前記蒸気と前記合金タンクから排出された前記熱媒体との熱交換を行う第二熱交換部と、
前記第二熱交換部において加熱された前記熱媒体を前記合金タンクに再度導入する再導入経路部と、
前記水素吸蔵合金に水素が吸蔵される水素吸蔵時に、前記第一熱交換部における前記合金タンクから排出された前記熱媒体と前記加熱設備に供給される前の前記補給水との熱交換を許容し、かつ、前記水素吸蔵合金から水素が放出される水素放出時に、前記第二熱交換部における前記温水又は前記蒸気と前記熱媒体との熱交換を許容する制御装置と、を備える水素貯蔵システム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記水素吸蔵時に、前記第二熱交換部における前記温水又は前記蒸気と前記熱媒体との熱交換を阻止する請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記水素放出時に、前記第一熱交換部における前記熱媒体と前記加熱設備に供給される前の前記補給水との熱交換を阻止する請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項４】
前記合金タンクから排出された前記熱媒体の温度を測定する第三温度測定部と、
前記第一熱交換部に向かう前記補給水の温度を測定する第四温度測定部と、を備え、
前記制御装置は、
前記水素吸蔵時において、前記第三温度測定部によって測定された前記熱媒体の温度が前記第四温度測定部によって測定された前記補給水の温度以上である場合に前記合金タンクから排出された前記熱媒体の前記第一熱交換部への導入を許容し、
前記水素吸蔵時において、前記第三温度測定部によって測定された前記熱媒体の温度が前記第四温度測定部によって測定された前記補給水の温度よりも低い場合に前記合金タンクから排出された前記熱媒体の前記第一熱交換部への導入を阻止する請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項５】
前記合金タンクに導入される前記熱媒体が通る導入経路部と、
前記合金タンクから排出された前記熱媒体が通る排出経路部と、
前記導入経路部から分岐して前記排出経路部に接続されるバイパス経路部と、
前記バイパス経路部との分岐点の手前において前記導入経路部を通る前記熱媒体の温度を測定する第一温度測定部と、
前記合金タンクの温度を測定する第二温度測定部と、を備え、
前記制御装置は、
前記水素吸蔵時において、前記第一温度測定部によって測定された前記熱媒体の温度が前記第二温度測定部によって測定された前記合金タンクの温度以下である場合に、前記熱媒体を前記合金タンクに通し、
前記水素吸蔵時において、前記第一温度測定部によって測定された前記熱媒体の温度が前記第二温度測定部によって測定された前記合金タンクの温度よりも高い場合に前記熱媒体を前記バイパス経路部に通し前記熱媒体の前記合金タンクへの導入を阻止する請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項６】
前記合金タンク内の圧力を測定する圧力測定部を備え、
前記制御装置は、前記水素吸蔵時において、前記圧力測定部によって測定された前記合金タンク内の圧力が所定の閾値未満となるように、前記合金タンクの温度以下である前記熱媒体を前記合金タンクに通して前記水素吸蔵合金を冷却する請求項５に記載の水素貯蔵システム。
【請求項７】
前記合金タンクに導入される前記熱媒体が通る導入経路部と、
前記合金タンクから排出された前記熱媒体が通る排出経路部と、
前記導入経路部から分岐して前記排出経路部に接続されるバイパス経路部と、
前記バイパス経路部との分岐点の手前において前記導入経路部を通る前記熱媒体の温度を測定する第一温度測定部と、
前記合金タンクの温度を測定する第二温度測定部と、を備え、
前記制御装置は、
前記水素放出時において、前記第一温度測定部によって測定された前記熱媒体の温度が前記第二温度測定部によって測定された前記合金タンクの温度以上である場合に、前記熱媒体を前記合金タンクに通し、
前記水素放出時において、前記第一温度測定部によって測定された前記熱媒体の温度が前記第二温度測定部によって測定された前記合金タンクの温度よりも低い場合に前記熱媒体を前記バイパス経路部に通し前記熱媒体の前記合金タンクへの導入を阻止する請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項８】
前記合金タンク内の圧力を測定する圧力測定部を備え、
前記制御装置は、前記水素放出時において、前記圧力測定部によって測定された前記合金タンク内の圧力が所定の閾値以上となるように、前記合金タンクの温度以上である前記熱媒体を前記合金タンクに通して前記水素吸蔵合金を加熱する請求項７に記載の水素貯蔵システム。
【請求項９】
前記合金タンクと前記第一熱交換部及び前記第二熱交換部との間に設けられ、前記合金タンクにおいて加熱されて排出された前記熱媒体を貯留し、貯留された前記熱媒体を前記第一熱交換部及び前記第二熱交換部に供給するための温水タンクを備える請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記水素吸蔵時において前記合金タンクから排出された前記熱媒体の前記温水タンクへの導入を許容し、かつ、前記水素放出時において前記温水タンクに貯留された前記熱媒体が前記合金タンクに直接導入されることを許容する請求項９に記載の水素貯蔵システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
水素の貯蔵方法として水素吸蔵合金による貯蔵が知られている。水素吸蔵合金に水素を吸蔵する際には発熱反応が生じ、水素吸蔵合金から水素を放出する場合は吸熱反応が生じる。
【０００３】
特許文献１には、水素吸蔵合金を利用した給湯器が開示されている。当該給湯器では、水素吸蔵合金に水素を吸蔵する際に発生する熱を利用して出湯を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－２６２３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水素吸蔵合金から水素を放出するためには、吸熱反応による温度低下を抑え、放出速度を維持するために、水素吸蔵合金を加熱する必要がある。水素放出時における水素吸蔵合金の加熱は、より小さな消費エネルギーで行われることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、水素放出時においてより小さな消費エネルギーで水素吸蔵合金を加熱することが可能な水素貯蔵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、水素を吸蔵可能な水素吸蔵合金を封入するとともに前記水素吸蔵合金と熱交換する熱媒体が通る合金タンクと、外部からの補給水を加熱して温水又は蒸気を製造する加熱設備を含む加熱部と、前記合金タンクから排出された前記熱媒体と前記加熱設備に供給される前の前記補給水との熱交換を行う第一熱交換部と、前記加熱設備において製造された前記温水又は前記蒸気と前記合金タンクから排出された前記熱媒体との熱交換を行う第二熱交換部と、前記第二熱交換部において加熱された前記熱媒体を前記合金タンクに再度導入する再導入経路部と、前記水素吸蔵合金に水素が吸蔵される水素吸蔵時に、前記第一熱交換部における前記合金タンクから排出された前記熱媒体と前記加熱設備に供給される前の前記補給水との熱交換を許容し、かつ、前記水素吸蔵合金から水素が放出される水素放出時に、前記第二熱交換部における前記温水又は前記蒸気と前記熱媒体との熱交換を許容する制御装置と、を備える水素貯蔵システムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水素放出時においてより小さな消費エネルギーで水素吸蔵合金を加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第一実施形態に水素貯蔵システムを示す概略ブロック図である。
本発明の第二実施形態に水素貯蔵システムを示す概略ブロック図である。
本発明の第三実施形態に水素貯蔵システムを示す概略ブロック図である。
本発明の第四実施形態に水素貯蔵システムを示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔第一実施形態〕
以下、図１を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１に示すように、第一実施形態に係る水素貯蔵システム１は、合金タンク１０と、温水タンク２０と、加熱部３０と、第一熱交換部４１と、第二熱交換部４２と、制御装置５０と、を備える。また、水素貯蔵システム１は、上記した各部に適宜接続され、後述する熱媒体や補給水、温水が通る複数の経路部（Ｒ１～Ｒ１０、Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ２４）、及び、これら複数の経路部のうち所定の経路部を開閉するバルブＶ１～Ｖ１２と、温度測定部Ｔ１～Ｔ４、Ｔ６と、圧力測定部ＰＭ１と、水位測定部Ｗ１、Ｗ２と、を備える。制御装置５０は、主にバルブＶ１～Ｖ１２の開閉を制御する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許