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公開番号2025040689
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147632
出願日2023-09-12
発明の名称水素貯蔵システム及び水素吸蔵放出方法
出願人清水建設株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F17C 11/00 20060101AFI20250317BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】水素貯蔵システムにおいて、水素の常時供給や常時受け入れを可能とする。
【解決手段】それぞれ水素を吸蔵可能な水素吸蔵合金を封入するとともに、冷熱媒及び温熱媒が通る複数の合金タンク10と、外部から水素を受け入れる受入口21、及び、水素を外部に供給する供給口22を有し、複数の合金タンクそれぞれの接続先を、受入口と供給口とに切り換え可能な水素吸蔵放出部20と、冷熱媒を複数の合金タンクに供給するための冷熱系統30と、温熱媒を複数の合金タンクに供給するための温熱系統40と、複数の合金タンクと冷熱系統及び温熱系統との間に設けられ、複数の合金タンクそれぞれの接続先を、冷熱系統と温熱系統とに切り換え可能な熱媒供給切換部50と、水素吸蔵放出部及び熱媒供給切換部の動作を制御する制御装置60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】
それぞれ水素を吸蔵可能な水素吸蔵合金を封入するとともに、前記水素吸蔵合金を冷却する冷熱媒及び前記水素吸蔵合金を加温する温熱媒が通る複数の合金タンクと、
外部から水素を受け入れるための受入口、及び、水素を外部に供給するための供給口を有し、前記複数の合金タンクそれぞれの接続先を、少なくとも前記受入口と前記供給口とに切り換え可能な水素吸蔵放出部と、
前記冷熱媒を前記複数の合金タンクに供給するための冷熱系統と、
前記温熱媒を前記複数の合金タンクに供給するための温熱系統と、
前記複数の合金タンクと前記冷熱系統及び前記温熱系統との間に設けられ、前記複数の合金タンクそれぞれの接続先を、少なくとも前記冷熱系統と前記温熱系統とに切り換え可能な熱媒供給切換部と、
前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作を制御する制御装置と、を備える水素貯蔵システム。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記水素吸蔵放出部は、
前記複数の合金タンクのうち第一合金タンクから延びて前記水素が流通する第一タンク水素経路と、
前記複数の合金タンクのうち第二合金タンクから延びて前記水素が流通する第二タンク水素経路と、
前記受入口と前記第一タンク水素経路とを接続する第一水素受入経路と、
前記供給口と前記第一タンク水素経路とを接続する第一水素供給経路と、
前記受入口と前記第二タンク水素経路とを接続する第二水素受入経路と、
前記供給口と前記第二タンク水素経路とを接続する第二水素供給経路と、
を有し、
前記制御装置は、
前記第一合金タンクに前記水素を導入する場合に、前記第一水素受入経路及び前記第一タンク水素経路を開放し、かつ、前記第一水素供給経路を閉塞し、
前記第一合金タンクから前記水素を放出する場合に、前記第一水素受入経路を閉塞し、かつ、前記第一タンク水素経路及び前記第一水素供給経路を開放し、
前記第二合金タンクに前記水素を導入する場合に、前記第二水素受入経路及び前記第二タンク水素経路を開放し、かつ、前記第二水素供給経路を閉塞し、
前記第二合金タンクから前記水素を放出する場合に、前記第二水素受入経路を閉塞し、かつ、前記第二タンク水素経路及び前記第二水素供給経路を開放する請求項１に記載の水素貯蔵システム。
【請求項３】
前記熱媒供給切換部は、
前記複数の合金タンクのうち第一合金タンクと前記冷熱系統とを接続する第一冷熱導入経路及び第一冷熱排出経路と、
前記第一合金タンクと前記温熱系統とを接続する第一温熱導入経路及び第一温熱排出経路と、
前記複数の合金タンクのうち第二合金タンクと前記冷熱系統とを接続する第二冷熱導入経路及び第二冷熱排出経路と、
前記第二合金タンクと前記温熱系統とを接続する第二温熱導入経路及び第二温熱排出経路と、
を有し、
前記制御装置は、
前記第一合金タンクに前記水素を導入する場合に、前記第一冷熱導入経路及び前記第一冷熱排出経路を開放し、かつ、前記第一温熱導入経路及び前記第一温熱排出経路を閉塞し、
前記第一合金タンクから前記水素を放出する場合に、前記第一冷熱導入経路及び前記第一冷熱排出経路を閉塞し、かつ、前記第一温熱導入経路及び前記第一温熱排出経路を開放し、
前記第二合金タンクに前記水素を導入する場合に、前記第二冷熱導入経路及び前記第二冷熱排出経路を開放し、かつ、前記第二温熱導入経路及び前記第二温熱排出経路を閉塞し、
前記第二合金タンクから前記水素を放出する場合に、前記第二冷熱導入経路及び前記第二冷熱排出経路を閉塞し、かつ、前記第二温熱導入経路及び前記第二温熱排出経路を開放する請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵システムによる水素吸蔵放出方法であって、
前記制御装置による前記水素吸蔵放出部の動作制御により、前記複数の合金タンクのうち所定の合金タンクを前記供給口に接続するとともに、前記複数の合金タンクのうち別の合金タンクを前記受入口に接続し、かつ、前記制御装置による前記熱媒供給切換部の動作制御により、前記所定の合金タンクを前記温熱系統に接続するとともに、前記別の合金タンクを前記冷熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記所定の合金タンクからの前記水素の放出が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記別の合金タンクへの前記水素の導入が促進される第一状態において、前記所定の合金タンクにおける水素の貯蔵量が所定値以下となった際に、
前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作を制御して、前記別の合金タンクを前記供給口及び前記温熱系統に接続することで、前記複数の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記複数の合金タンクからの前記水素の放出が促進される第二状態とし、
前記第二状態の後に、前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作をさらに制御して、前記所定の合金タンクを前記受入口及び前記冷熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記所定の合金タンクへの前記水素の導入が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記別の合金タンクからの前記水素の放出が促進される第三状態とする水素吸蔵放出方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵システムによる水素吸蔵放出方法であって、
前記制御装置による前記水素吸蔵放出部の動作制御により、前記複数の合金タンクのうち所定の合金タンクを前記受入口に接続するとともに、前記複数の合金タンクのうち別の合金タンクを前記供給口に接続し、かつ、前記制御装置による前記熱媒供給切換部の動作制御により、前記所定の合金タンクを前記冷熱系統に接続するとともに、前記別の合金タンクを前記温熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記所定の合金タンクへの前記水素の導入が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記別の合金タンクからの前記水素の放出が促進される第一状態において、前記所定の合金タンクにおける水素の貯蔵量が所定値以上となった際に、
前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作を制御して、前記別の合金タンクを前記受入口及び前記冷熱系統に接続することで、前記複数の合金タンクが前記温熱媒によって冷却され、前記複数の合金タンクへの前記水素の導入が促進される第二状態とし、
前記第二状態の後に、前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作をさらに制御して、前記所定の合金タンクを前記供給口及び前記温熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記所定の合金タンクからの前記水素の放出が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記別の合金タンクへの前記水素の導入が促進される第三状態とする水素吸蔵放出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵システム及び水素吸蔵放出方法に関する。
続きを表示（約 2,700 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。このため、水素吸蔵合金に水素を吸蔵する際には水素吸蔵合金を冷却する必要がある。一方、水素吸蔵合金から水素を放出する際には水素吸蔵合金を加温する必要がある。水素吸蔵合金を合金タンクの内部に封入し、合金タンク内に熱媒（冷熱媒、温熱媒）を流して合金タンク内の水素吸蔵合金を冷却あるいは加温することで、水素吸蔵合金に対する水素の吸蔵あるいは放出を実現できる。
【０００３】
特許文献１，２には、２つの合金タンクを有する水素貯蔵システム（水素供給施設）が開示されている。特許文献１，２の水素貯蔵システムでは、一方の合金タンク内の水素吸蔵合金が水素を吸蔵する場合に、一方の合金タンクの発熱を別の合金タンクの加温に利用して、別の合金タンク内の水素吸蔵合金から水素の放出を促す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－２１９１５２号公報
特開２０１９－１８９５１１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、水素吸蔵合金を有する水素貯蔵システムには、水素を常時供給可能であること、及び／又は、水素を常時受け入れ可能であることが望まれている。しかしながら、特許文献１，２の水素貯蔵システムにおいては、水素を常時供給したり、水素を常時受け入れたりすることはできない。
【０００６】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、水素の常時供給や常時受け入れを可能とする水素貯蔵システム及び水素吸蔵放出方法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】
本発明の第一の態様は、それぞれ水素を吸蔵可能な水素吸蔵合金を封入するとともに、前記水素吸蔵合金を冷却する冷熱媒及び前記水素吸蔵合金を加温する温熱媒が通る複数の合金タンクと、外部から水素を受け入れるための受入口、及び、水素を外部に供給するための供給口を有し、前記複数の合金タンクそれぞれの接続先を、少なくとも前記受入口と前記供給口とに切り換え可能な水素吸蔵放出部と、前記冷熱媒を前記複数の合金タンクに供給するための冷熱系統と、前記温熱媒を前記複数の合金タンクに供給するための温熱系統と、前記複数の合金タンクと前記冷熱系統及び前記温熱系統との間に設けられ、前記複数の合金タンクそれぞれの接続先を、少なくとも前記冷熱系統と前記温熱系統とに切り換え可能な熱媒供給切換部と、前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作を制御する制御装置と、を備える水素貯蔵システムである。
【０００８】
本発明の第二の態様は、前記水素貯蔵システムによる水素吸蔵放出方法であって、前記制御装置による前記水素吸蔵放出部の動作制御により、前記複数の合金タンクのうち所定の合金タンクを前記供給口に接続するとともに、前記複数の合金タンクのうち別の合金タンクを前記受入口に接続し、かつ、前記制御装置による前記熱媒供給切換部の動作制御により、前記所定の合金タンクを前記温熱系統に接続するとともに、前記別の合金タンクを前記冷熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記所定の合金タンクからの前記水素の放出が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記別の合金タンクへの前記水素の導入が促進される第一状態において、前記所定の合金タンクにおける水素の貯蔵量が所定値以下となった際に、前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作を制御して、前記別の合金タンクを前記供給口及び前記温熱系統に接続することで、前記複数の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記複数の合金タンクからの前記水素の放出が促進される第二状態とし、前記第二状態の後に、前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作をさらに制御して、前記所定の合金タンクを前記受入口及び前記冷熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記所定の合金タンクへの前記水素の導入が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記別の合金タンクからの前記水素の放出が促進される第三状態とする水素吸蔵放出方法である。
【０００９】
本発明の第三の態様は、前記水素貯蔵システムによる水素吸蔵放出方法であって、前記制御装置による前記水素吸蔵放出部の動作制御により、前記複数の合金タンクのうち所定の合金タンクを前記受入口に接続するとともに、前記複数の合金タンクのうち別の合金タンクを前記供給口に接続し、かつ、前記制御装置による前記熱媒供給切換部の動作制御により、前記所定の合金タンクを前記冷熱系統に接続するとともに、前記別の合金タンクを前記温熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記所定の合金タンクへの前記水素の導入が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記別の合金タンクからの前記水素の放出が促進される第一状態において、前記所定の合金タンクにおける水素の貯蔵量が所定値以上となった際に、前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作を制御して、前記別の合金タンクを前記受入口及び前記冷熱系統に接続することで、前記複数の合金タンクが前記温熱媒によって冷却され、前記複数の合金タンクへの前記水素の導入が促進される第二状態とし、前記第二状態の後に、前記制御装置が前記水素吸蔵放出部及び前記熱媒供給切換部の動作をさらに制御して、前記所定の合金タンクを前記供給口及び前記温熱系統に接続することで、前記所定の合金タンクが前記温熱媒によって加温され、前記所定の合金タンクからの前記水素の放出が促進されるとともに、前記別の合金タンクが前記冷熱媒によって冷却され、前記別の合金タンクへの前記水素の導入が促進される第三状態とする水素吸蔵放出方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水素貯蔵システムにおいて、水素の常時供給や常時受け入れが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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