知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 日産自動車株式会社の特許一覧 ▶ ルノー エス．ア．エス．の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022119089
(43)【公開日】2022-08-16
(54)【発明の名称】燃料ガスの吸着貯蔵システム
(51)【国際特許分類】
F17C 11/00 20060101AFI20220808BHJP
【ＦＩ】
F17C11/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021016083
(22)【出願日】2021-02-03
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】507308902
【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．
【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】屋 隆了
(72)【発明者】
【氏名】末廣 眞人
【テーマコード（参考）】
3E172
【Ｆターム（参考）】
3E172AA02
3E172AA09
3E172AB04
3E172AB13
3E172BA01
3E172BD03
3E172DA90
3E172EA10
3E172EA35
3E172EB02
3E172FA07
3E172FA09
3E172FA11
3E172FA24
3E172FA27
3E172KA02
3E172KA03
3E172KA22
3E172KA23
(57)【要約】
【課題】簡易な熱交換を実現するとともにシステムの重量化を回避する燃料ガスの吸着貯蔵システムを提供する。
【解決手段】本発明の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００によれば、二酸化炭素を吸着・放出可能な第１吸着材（吸着材１１）が充填された第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、燃料ガス及び二酸化炭素を吸着・放出可能な第２吸着材（吸着材１１）が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、を含み、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、は熱的に互いに接続され、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００によれば、二酸化炭素を吸着・放出可能な第１吸着材（吸着材１１）が充填された第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、燃料ガス及び二酸化炭素を吸着・放出可能な第２吸着材（吸着材１１）が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、を含み、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、は熱的に互いに接続され、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
二酸化炭素を吸着・放出可能な第１吸着材が充填された第１ガス貯蔵部と、
燃料ガス及び二酸化炭素を貯蔵・放出可能な第２吸着材が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部と、を含み、
前記第１ガス貯蔵部と、前記第２ガス貯蔵部と、は熱的に互いに接続され、
前記第２ガス貯蔵部は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である燃料ガスの吸着貯蔵システム。
燃料ガス及び二酸化炭素を貯蔵・放出可能な第２吸着材が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部と、を含み、
前記第１ガス貯蔵部と、前記第２ガス貯蔵部と、は熱的に互いに接続され、
前記第２ガス貯蔵部は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項2】
前記第１ガス貯蔵部及び前記第２ガス貯蔵部の間を冷媒が循環するように配置された冷媒流路と、前記冷媒を循環させるポンプと、を含み、
前記第１ガス貯蔵部と前記第２ガス貯蔵部は、前記冷媒流路により直列に接続されている請求項１に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第１ガス貯蔵部と前記第２ガス貯蔵部は、前記冷媒流路により直列に接続されている請求項１に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項3】
請求項２に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システムであって、燃料ガスを消費して二酸化炭素を排出する燃料利用機器に接続された燃料ガスの吸着貯蔵システムにおいて、
前記第１ガス貯蔵部は、前記燃料利用機器の二酸化炭素の導入側に連通しており、
前記第２ガス貯蔵部は、前記燃料利用機器の燃料ガスの導入側と、前記燃料利用機器の二酸化炭素の排気側に連通している請求項２に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第１ガス貯蔵部は、前記燃料利用機器の二酸化炭素の導入側に連通しており、
前記第２ガス貯蔵部は、前記燃料利用機器の燃料ガスの導入側と、前記燃料利用機器の二酸化炭素の排気側に連通している請求項２に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項4】
前記第１ガス貯蔵部の二酸化炭素の導入側に配置された第１仕切弁と、
前記第２ガス貯蔵部の燃料ガスの放出側に配置された第２仕切弁と、
前記第２ガス貯蔵部の二酸化炭素の放出側に配置された第３仕切弁と、
前記第１仕切弁、前記第２仕切弁、前記第３仕切弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
燃料ガスの充填された複数の前記第２ガス貯蔵部のうち最初に燃料ガスを放出する前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、前記第１仕切弁を開放する請求項３に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第２ガス貯蔵部の燃料ガスの放出側に配置された第２仕切弁と、
前記第２ガス貯蔵部の二酸化炭素の放出側に配置された第３仕切弁と、
前記第１仕切弁、前記第２仕切弁、前記第３仕切弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
燃料ガスの充填された複数の前記第２ガス貯蔵部のうち最初に燃料ガスを放出する前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、前記第１仕切弁を開放する請求項３に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項5】
前記燃料利用機器から排出された二酸化炭素を昇圧して前記第１ガス貯蔵部及び前記第２ガス貯蔵部に供給する昇圧器を備え、
前記制御部は、前記ポンプ、及び前記昇圧器を制御可能とされ、
前記冷媒の温度が所定の温度となるように、前記ポンプの出力、及び／又は、前記昇圧器の出力を調整する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記制御部は、前記ポンプ、及び前記昇圧器を制御可能とされ、
前記冷媒の温度が所定の温度となるように、前記ポンプの出力、及び／又は、前記昇圧器の出力を調整する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項6】
前記燃料利用機器から排出された二酸化炭素を昇圧して前記第１ガス貯蔵部及び前記第２ガス貯蔵部に供給する昇圧器を備え、
前記制御部は、前記ポンプ、及び前記昇圧器を制御可能とされ、
前記第２ガス貯蔵部が放出する燃料ガスの放出圧力が所定圧力以上となるように前記ポンプの出力を増加させる、及び／又は、前記昇圧器の出力を調整する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記制御部は、前記ポンプ、及び前記昇圧器を制御可能とされ、
前記第２ガス貯蔵部が放出する燃料ガスの放出圧力が所定圧力以上となるように前記ポンプの出力を増加させる、及び／又は、前記昇圧器の出力を調整する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項7】
前記冷媒流路にはヒータが配置され、
前記制御部は前記ヒータを制御可能とされ、燃料ガスの放出圧力が所定圧力以上となるように前記ヒータの出力を調整する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記制御部は前記ヒータを制御可能とされ、燃料ガスの放出圧力が所定圧力以上となるように前記ヒータの出力を調整する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項8】
前記制御部は
前記第２ガス貯蔵部から燃料ガスを放出する際の前記冷媒の温度を、前記第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填するときの前記冷媒の温度よりも高く設定する請求項５に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第２ガス貯蔵部から燃料ガスを放出する際の前記冷媒の温度を、前記第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填するときの前記冷媒の温度よりも高く設定する請求項５に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項9】
前記制御部は、
燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を閉止するともに、次に燃料ガスを放出する前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放し、
燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放する請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を閉止するともに、次に燃料ガスを放出する前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放し、
燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放する請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項10】
前記制御部は、
前記第３仕切弁が開放された前記第２ガス貯蔵部において、前記第３仕切弁を一時的に閉止し、前記第３仕切弁を閉止している間に前記第２仕切弁を一時的に開放する請求項９に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第３仕切弁が開放された前記第２ガス貯蔵部において、前記第３仕切弁を一時的に閉止し、前記第３仕切弁を閉止している間に前記第２仕切弁を一時的に開放する請求項９に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項11】
前記制御部は、
燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を閉止したのち、燃料ガスが充填された残余の前記第２ガス貯蔵部のうちの一つを選択して当該第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放し、且つ燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放する制御を逐次的に実行する請求項９又は請求項１０に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を閉止したのち、燃料ガスが充填された残余の前記第２ガス貯蔵部のうちの一つを選択して当該第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放し、且つ燃料ガスの放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放する制御を逐次的に実行する請求項９又は請求項１０に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項12】
前記第２仕切弁を介して前記第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填する場合において、
前記制御部は、
最後に燃料ガスを放出した前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、次に燃料ガスを充填する前記第２ガス貯蔵部を選択して当該第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放し、
二酸化炭素の放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を閉止して当該第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、その次に燃料ガスを充填する前記第２ガス貯蔵部を選択して前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放する制御を繰り返し、
最後に選択された前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を閉止して当該第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、前記第１仕切弁を開放する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記制御部は、
最後に燃料ガスを放出した前記第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、次に燃料ガスを充填する前記第２ガス貯蔵部を選択して当該第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放し、
二酸化炭素の放出が完了した前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を閉止して当該第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、その次に燃料ガスを充填する前記第２ガス貯蔵部を選択して前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放する制御を繰り返し、
最後に選択された前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を閉止して当該第２ガス貯蔵部の前記第２仕切弁を開放するとともに、前記第１仕切弁を開放する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項13】
前記第２仕切弁を介して前記第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填する場合において、
前記制御部は、
全ての前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放し、
二酸化炭素の放出が完了した全ての前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を閉止して前記第２仕切弁を開放する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記制御部は、
全ての前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を開放し、
二酸化炭素の放出が完了した全ての前記第２ガス貯蔵部の前記第３仕切弁を閉止して前記第２仕切弁を開放する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項14】
前記燃料利用機器の二酸化炭素の排出側と前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁とを連通する第１流路と、
前記第１流路に配置された昇圧器と、
前記第１流路の前記昇圧器と前記第１ガス貯蔵部及び前記第２ガス貯蔵部との間に配置された第１遮断弁と、
前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁に対して前記第１流路と並列に接続され、前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁を外部に連通する第２流路と、
前記第２流路に配置された第２遮断弁と、
前記第２流路の前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁と前記第２遮断弁との間から分岐して前記第１流路の前記昇圧器よりも二酸化炭素の上流側となる位置で前記第１流路に合流する第１分岐流路と、
前記第１分岐流路に配置された第３遮断弁と、
前記第１流路の前記昇圧器と前記第１遮断弁の間となる位置から分岐して前記第２流路の前記第２遮断弁よりも二酸化炭素の下流となる位置に合流する第２分岐流路と、
前記第２分岐流路に配置された第４遮断弁と、を備え、
前記制御部は、
前記第１遮断弁、前記第２遮断弁、前記第３遮断弁、及び前記第４遮断弁を制御可能とされ、
前記第１ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填する又は前記第１ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出するときに前記第１仕切弁を開放し、
前記第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填する又は前記第２ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出するときに前記第３仕切弁を開放し、
前記第１ガス貯蔵部又は前記第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填するときに前記第１遮断弁を開放して前記第２遮断弁、前記第３遮断弁、及び前記第４遮断弁を閉止するとともに前記昇圧器を駆動し、
前記第１ガス貯蔵部又は前記第２ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出するときに前記第１遮断弁を閉止して前記第２遮断弁、前記第３遮断弁、及び前記第４遮断弁を開放するとともに前記昇圧器を駆動する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第１流路に配置された昇圧器と、
前記第１流路の前記昇圧器と前記第１ガス貯蔵部及び前記第２ガス貯蔵部との間に配置された第１遮断弁と、
前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁に対して前記第１流路と並列に接続され、前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁を外部に連通する第２流路と、
前記第２流路に配置された第２遮断弁と、
前記第２流路の前記第１仕切弁及び前記第３仕切弁と前記第２遮断弁との間から分岐して前記第１流路の前記昇圧器よりも二酸化炭素の上流側となる位置で前記第１流路に合流する第１分岐流路と、
前記第１分岐流路に配置された第３遮断弁と、
前記第１流路の前記昇圧器と前記第１遮断弁の間となる位置から分岐して前記第２流路の前記第２遮断弁よりも二酸化炭素の下流となる位置に合流する第２分岐流路と、
前記第２分岐流路に配置された第４遮断弁と、を備え、
前記制御部は、
前記第１遮断弁、前記第２遮断弁、前記第３遮断弁、及び前記第４遮断弁を制御可能とされ、
前記第１ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填する又は前記第１ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出するときに前記第１仕切弁を開放し、
前記第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填する又は前記第２ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出するときに前記第３仕切弁を開放し、
前記第１ガス貯蔵部又は前記第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填するときに前記第１遮断弁を開放して前記第２遮断弁、前記第３遮断弁、及び前記第４遮断弁を閉止するとともに前記昇圧器を駆動し、
前記第１ガス貯蔵部又は前記第２ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出するときに前記第１遮断弁を閉止して前記第２遮断弁、前記第３遮断弁、及び前記第４遮断弁を開放するとともに前記昇圧器を駆動する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【請求項15】
前記第２仕切弁を介して前記第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填する場合において、
前記第２仕切弁を外部の燃料供給設備に連通する第３流路と、
前記第３流路に配置された第５遮断弁と、
前記第２仕切弁に対して前記第３流路と並列に接続され、前記第２仕切弁を燃料利用機器の燃料ガスの導入側に連通する第４流路と、
前記第４流路を遮断する第６遮断弁と、
前記第３流路の前記第５遮断弁と前記第２仕切弁の間となる位置に配置され前記第３流路内のガスの圧力又はガスの種類を検知するセンサと、を備え、
前記制御部は、
前記第５遮断弁と前記第６遮断弁を閉止した状態で前記第２仕切弁を一つずつ所定時間開放し、前記第２仕切弁の開放時に前記センサを介して前記圧力又は前記種類を検知する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
前記第２仕切弁を外部の燃料供給設備に連通する第３流路と、
前記第３流路に配置された第５遮断弁と、
前記第２仕切弁に対して前記第３流路と並列に接続され、前記第２仕切弁を燃料利用機器の燃料ガスの導入側に連通する第４流路と、
前記第４流路を遮断する第６遮断弁と、
前記第３流路の前記第５遮断弁と前記第２仕切弁の間となる位置に配置され前記第３流路内のガスの圧力又はガスの種類を検知するセンサと、を備え、
前記制御部は、
前記第５遮断弁と前記第６遮断弁を閉止した状態で前記第２仕切弁を一つずつ所定時間開放し、前記第２仕切弁の開放時に前記センサを介して前記圧力又は前記種類を検知する請求項４に記載の燃料ガスの吸着貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料ガスの吸着貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、燃料ガス（天然ガス）を吸着・放出可能な吸着材が充填されたタンクを備え、当該タンクから供給された燃料ガスを燃料として駆動する車両において、燃料ガスが吸着材から放出される際に発生する吸熱反応により燃料ガスの放出能力が低下することを防止するため、エンジン用の冷却水を用いてタンクを加熱する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０００－１４６０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１等の従来の車両では、タンクは車両後方に配置され、エンジン及びラジエータは車両前方に配置されることが一般的である。よって、タンクを加熱する場合、冷却水の配管を車両前方から車両後方まで延伸させる必要があり、熱交換システムが複雑になるだけでなく、冷却水を含めたシステムの重量が増加するという問題がある。
【0005】
そこで、本発明は、簡易な熱交換を実現するとともにシステムの重量化を回避する燃料ガスの吸着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】
【0006】
本発明の一態様における燃料ガスの吸着貯蔵システムは、二酸化炭素を吸着・放出可能な第１吸着材が充填された第１ガス貯蔵部と、燃料ガス及び二酸化炭素を貯蔵・放出可能な第２吸着材が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部と、を含み、第１ガス貯蔵部と、第２ガス貯蔵部と、は熱的に互いに接続され、第２ガス貯蔵部は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である。
【発明の効果】
【0007】
上記態様であれば、燃料ガスを第２吸着材に吸着させると吸着熱（発熱）が発生するが、これが燃料ガスの吸着能力を低下させる。また、燃料ガスを第２吸着材から放出させると放出熱（吸熱）が発生するが、これが燃料ガスの放出能力を低下させる。一方、二酸化炭素を第１吸着材（第２吸着材）に吸着させると吸着熱（発熱）が発生し、二酸化炭素を第１吸着材（第２吸着材）から放出させると放出熱（吸熱）を発生させる。よって、最初に選択された第２ガス貯蔵部から燃料ガスを放出する際に第１ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填することで、第２ガス貯蔵部で発生した放出熱と第１ガス貯蔵部で発生した吸着熱との熱交換が可能である。また次に選択された第２ガス貯蔵部から燃料ガスを放出する際に、燃料ガスの放出が完了した第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填することで、燃料ガスを放出中の第２ガス貯蔵部で発生した放出熱と二酸化炭素を充填中の第２ガス貯蔵部で発生した吸着熱との熱交換が可能である。一方、最後に燃料ガスを放出した第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填する際に、次に燃料ガスを充填する第２ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出することで、燃料ガスを充填中の第２ガス貯蔵部で発生した吸着熱と二酸化炭素を放出中の第２ガス貯蔵部で発生した放出熱との熱交換が可能である。また、最後に選択された第２ガス貯蔵部に燃料ガスを充填する際に、第１ガス貯蔵部から二酸化炭素を放出することで、最後に選択された第２ガス貯蔵部で発生した吸着熱と第１ガス貯蔵部で発生した放出熱との熱交換が可能である。ところで、第１ガス貯蔵部及び第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を供給する流路が必要となるが、二酸化炭素が流れる流路は、冷却水が流れる流路よりも冷却水がない分軽量となる。以上より、簡易な熱交換を実現するとともにシステムの重量化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図6】図６は、燃料ガスをガス貯蔵部から放出する際に発生する放出熱を外部から供給する場合のエネルギー収支であって、二酸化炭素の回収率を変数として二酸化炭素が充填中のガス貯蔵部から燃料ガスを放出中のガス貯蔵部に供給可能な熱量と車速に依存した関係を示すグラフと、二酸化炭素の吸着熱と昇圧器の消費電力との割合を示す円グラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0010】
［本実施形態の概要］
図１は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００における燃料ガスの放出の動作を簡易に説明するための図である。図２は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００における燃料ガスの充填の動作を簡易に説明するための図である。
図１は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００における燃料ガスの放出の動作を簡易に説明するための図である。図２は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００における燃料ガスの充填の動作を簡易に説明するための図である。
【0011】
本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００（以後、吸着貯蔵システム１００と称す。）を構成するガス貯蔵タンク１は、複数（個数は任意）に分割された分割室を備え、当該分割室に吸着材１１（図９Ａ、図９Ｂ参照）が充填されることで複数のガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ９を形成している。
【0012】
ガス貯蔵部ＳＴ１は二酸化炭素（ＣＯ2）を吸着・放出可能な構成（図３、図９Ａ、図９Ｂ参照）となっている。ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９は、二酸化炭素を吸着・放出し、また燃料ガス（天然ガス）を吸着・放出可能な構成（図３、図９Ａ、図９Ｂ参照）となっている。
【0013】
ここで、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ９は、互いに隣接するものの間で分割室を形成する壁面を通じて熱交換が可能である（図９Ａ、図９Ｂ参照）。さらに、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ９内には冷媒が循環しており（図３参照）、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ９の間で冷媒を介して熱交換が可能となっている。
【0014】
なお、後述のように、二酸化炭素及び燃料ガスはそれぞれ所定の圧力でガス貯蔵タンク１に供給されるものとする。
【0015】
図１を用いて、ガス貯蔵タンク１から燃料ガスを放出する場合について説明する。図１（ａ）に示す初期状態において、ガス貯蔵部ＳＴ１には二酸化炭素（Ｃ）は充填されておらず、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９には燃料ガス（Ｆ）が充填されているものとする。
【0016】
例えば、ガス貯蔵部ＳＴ２の吸着材１１から燃料ガスを放出（図１において「Ｆ↑」と表記）させると、ガス貯蔵部ＳＴ２の吸着材１１において放出熱（吸熱）が発生し、外部との熱交換が無い場合はガス貯蔵部ＳＴ２の温度が低下して燃料ガスの放出効率が低下する。
【0017】
よって、ガス貯蔵部ＳＴ２から燃料ガスを放出する際は、燃料ガスが吸着材１１から放出する際に発生する放出熱を相殺するための熱量を外部から供給する必要がある。
【0018】
【0019】
ところで、ガス貯蔵部ＳＴ１に二酸化炭素を充填すると、ガス貯蔵部ＳＴ１の吸着材１１において吸着熱（発熱）が発生し、外部との熱交換が無い場合はガス貯蔵部ＳＴ１の温度が上昇して二酸化炭素の吸着効率が低下する。
【0020】
よって、ガス貯蔵部ＳＴ１に二酸化炭素を充填する際は、ガス貯蔵部ＳＴ１の吸着材１１で発生する吸着熱を外部から取り出す必要がある。しかし、ガス貯蔵部ＳＴ１とガス貯蔵部ＳＴ２は熱交換が可能であり、当該吸着熱をガス貯蔵部ＳＴ２の放出熱により取り出すことができ、同時に当該放出熱を相殺するための熱量を当該吸着熱により賄うことができる。
【0021】
従って、ガス貯蔵部ＳＴ２で発生した放出熱をガス貯蔵部ＳＴ１で発生した吸着熱により相殺することができ、ガス貯蔵部ＳＴ２からの燃料ガスの放出、及びガス貯蔵部ＳＴ１への二酸化炭素の充填をそれぞれ効率的に行うことができる。図１（ｃ）では、ガス貯蔵部ＳＴ２からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ１への二酸化炭素の充填が完了している。
【0022】
図１（ｄ）に示すように、次に、ガス貯蔵部ＳＴ３から燃料ガスを放出する場合は、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴ２に二酸化炭素を充填する。これにより、図１（ｅ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ３からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ２への二酸化炭素の充填を完了することができる。
【0023】
上記により、本実施形態では、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）（ｋ＝１、２、３、・・・８）から燃料ガスを放出する場合は、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴｋに二酸化炭素を充填する、という制御を順に実行する。
【0024】
図１（ｆ）に示すように、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴ８に二酸化炭素を充填しつつガス貯蔵部ＳＴ９から燃料ガスを放出する。これにより、図１（ｇ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ９からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ８への二酸化炭素の充填を完了することができる。
【0025】
以上より、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９において燃料ガスを効率的に放出することができる。
【0026】
図２により、ガス貯蔵タンク１に燃料ガスを充填する場合について説明する。図２（ａ）に示す初期状態において、ガス貯蔵部ＳＴ９には燃料ガス（Ｆ）及び二酸化炭素（Ｃ）は充填されておらず、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ８には二酸化炭素（Ｃ）が充填されているものとする。
【0027】
例えば、ガス貯蔵部ＳＴ９に燃料ガスを充填（図２において「Ｆ↓」と表記）させると、ガス貯蔵部ＳＴ９の吸着材１１において吸着熱（発熱）が発生し、外部との熱交換が無い場合はガス貯蔵部ＳＴ９の温度が上昇して燃料ガスの吸着効率が低下する。
【0028】
従って、ガス貯蔵部ＳＴ９に燃料ガスを充填する際は、燃料ガスが吸着材１１に吸着する際に発生する吸着熱を外部から取り出す必要がある。
【0029】
そこで、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ９に燃料ガスを充填するとともに、次に燃料ガスを充填する例えばガス貯蔵部ＳＴ８の吸着材１１から二酸化炭素を放出（図２において「Ｃ↑」と表記）させる。
【0030】
ところで、ガス貯蔵部ＳＴ８から二酸化炭素を放出させると、ガス貯蔵部ＳＴ８の吸着材１１において放出熱（吸熱）が発生し、外部との熱交換が無い場合はガス貯蔵部ＳＴ９の温度が低下して二酸化炭素の放出効率が低下する。
【0031】
よって、ガス貯蔵部ＳＴ８から二酸化炭素を放出する際は、ガス貯蔵部ＳＴ８の吸着材１１で発生する放出熱を相殺するための熱量を外部から供給する必要がある。しかし、ガス貯蔵部ＳＴ８はガス貯蔵部ＳＴ９と熱交換が可能であり、当該放出熱はガス貯蔵部ＳＴ９で発生した吸着熱により賄うことができ、同時に当該吸着熱を当該放出熱により取り出すことができる。
【0032】
従って、ガス貯蔵部ＳＴ９で発生した吸着熱をガス貯蔵部ＳＴ８で発生した放出熱により相殺することができ、ガス貯蔵部ＳＴ９への燃料ガスを充填、及びガス貯蔵部ＳＴ８からの二酸化炭素の放出をそれぞれ効率的に行うことができる。図２（ｃ）では、ガス貯蔵部ＳＴ９への燃料ガスの充填の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ８からの二酸化炭素の放出が完了している。
【0033】
図２（ｄ）に示すように、次に、ガス貯蔵部ＳＴ８に燃料ガスを充填する場合は、ガス貯蔵部ＳＴ７から二酸化炭素を放出する。これにより、図２（ｅ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ８への燃料ガスの充填の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ７からの二酸化炭素の放出が完了している。
【0034】
上記により、本実施形態では、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）（ｋ＝８、７、６、・・・１）に燃料ガスを充填する場合は、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ）から二酸化炭素を放出する、という制御を順に実行する。
【0035】
図２（ｆ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ２に燃料ガスを充填しつつガス貯蔵部ＳＴ１から二酸化炭素を放出する。これにより、図２（ｇ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ２への燃料ガスの充填の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ１からの二酸化炭素の放出が完了している。
【0036】
以上より、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９において燃料ガスを効率的に充填することができる。
【0037】
本実施形態の吸着貯蔵システム１００は、車両に搭載され、車両に付属する燃料利用機器９（図３参照）に燃料ガスを供給する。燃料利用機器９は、燃料ガスを消費して二酸化炭素を包含する排ガスを排出する。
【0038】
そこで、燃料ガスを充填・放出する際に必要となる二酸化炭素を燃料利用機器９の排気ガスから回収した二酸化炭素で賄うことができるか否か検討する。
【0039】
ガス貯蔵部ＳＴ１に用いる吸着材１１（第１吸着材）と、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９に用いる吸着材１１（第２吸着材）は同じものを適用できる。
【0040】
吸着材１１としては、例えば金属有機構造体（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ，ＭＯＦ、規則性多孔質金属錯体）や、多孔性配位高分子（Ｐｏｒｏｕｓ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ，ＰＣＰ）、活性炭、ゼオライト等のガス吸着材が適用される。なお、吸着材１１の構造については後述する。
【0041】
二酸化炭素の１モル当たりの吸着熱／放出熱が、メタン等の天然ガスの吸着熱／放出熱に比して高くなる吸着材１１としては、ＭＯＦ、活性炭、ゼオライト等の材料が上げられる。Ｂａｓｏｌｉｔｅ Ｃ－３００（登録商標）等の一般的に入手可能なＭＯＦの多くは、メタン及び二酸化炭素の双方に高い吸着容量を有し、二酸化炭素の吸着熱も高い特性を有しており、システム全体の小型化を可能とする点からのその適用が好ましい。
【0042】
例えば、吸着材１１としてＭＯＦを適用した場合、メタンの吸着熱／放出熱は１２．５［ｋＪ／ｍｏｌ］であり、二酸化炭素の吸着熱／放出熱は１５［ｋＪ／ｍｏｌ］である。また、１モルのメタンを燃焼すると１モルの二酸化炭素が生成される。従って、１モルのメタンの吸着熱／放出熱を１モルの二酸化炭素の放出熱／吸着熱により賄うことができる。また、第１吸着材と第２吸着材とを同一材料（例えばＭＯＦ）とすることで、コストを抑制することができる。
【0043】
燃料ガス（天然ガス）は、その大部分がメタンにより構成されるが、その他エタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素もわずかに含まれる。例えば、ブタン（ｎブタン）の吸着熱は、３６［ｋＪ／ｍｏｌ］であるが、ブタンを燃焼すると４モルの二酸化炭素が生成される。従って、１モルのブタンの吸着熱／放出熱（３６［ｋＪ／ｍｏｌ］）を、４モルの二酸化炭素の放出熱／吸着熱（１５×４＝６０［ｋＪ／ｍｏｌ］）により賄うことができる。なお、上記の二酸化炭素、メタン、ブタン（ｎブタン）の吸着熱／放出熱の値は、非特許文献（"Heats of Adsorption for Seven Gases in Three Metal - Organic Frameworks: Systematic Comparison of Experiment and Simulation", David Farrusseng etc, Langmuir 2009, 25(13), 7383-7388, Published on Web 06/04/2009）から引用した。
【0044】
メタン及びブタンの吸着熱／放出熱を考慮すると、エタンの吸着熱／放出熱は約２０［ｋＪ／ｍｏｌ］、プロパンの吸着熱／放出熱は約２８［ｋＪ／ｍｏｌ］となる。また、１モルのエタンを燃焼すると２モルの二酸化炭素が生成され、１モルのプロパンを燃焼すると３モルの二酸化炭素が生成される。
【0045】
従って、１モルのエタンの吸着熱／放出熱（約２０［ｋＪ／ｍｏｌ］）を、２モルの二酸化炭素の放出熱／吸着熱（１５×２＝３０［ｋＪ／ｍｏｌ］）により賄うことができ、１モルのプロパンの吸着熱／放出熱（約２８［ｋＪ／ｍｏｌ］）を、３モルの二酸化炭素の放出熱／吸着熱（１５×３＝４５［ｋＪ／ｍｏｌ］）により賄うことができる。
【0046】
燃料利用機器９としては燃料電池、エンジンが適用される。燃料電池では燃料ガス（天然ガス）を改質ガスに変換し、これを発電反応に用いることで二酸化炭素と水蒸気との混合ガスが排出される。よって、排気ガスから二酸化炭素を回収する構成としては、例えば当該混合ガスを凝集器に供給し水蒸気を取り除くことで二酸化炭素を回収する構成があげられる。特に、燃料電池では高い回収率で二酸化炭素を回収することができるので、ガス貯蔵タンク１に効率的に二酸化炭素を供給することができる。
【0047】
一方、エンジンでは、燃料ガス（天然ガス）を直接燃焼して二酸化炭素を含む排気ガスが排出される。よって、排気ガスから二酸化炭素を回収する構成としては、例えばリーン吸収液、アルカリ金属炭酸塩の溶液等の捕捉剤を備えた装置に排気ガスを供給し排気ガスを捕捉剤に吹き付けて二酸化炭素を吸収させ、その後当該装置において捕捉剤を加熱することで二酸化炭素を回収する構成が挙げられる。なお、捕捉剤としては、冷媒等として使用されるハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）（例えば、ＵＳ９２６７４１５Ｂ２参照）も適用できる。また、排気ガスから二酸化炭素を回収する他の構成としては、二酸化炭素分離用のＦＴポリマー（例えば、特開２０１５－５３６８１４号公報参照）に排気ガスを供給して二酸化炭素を排気ガスから分離する構成も適用できる。
【0048】
前記のようにメタンの吸着熱／放出熱は１２．５［ｋＪ／ｍｏｌ］であり、二酸化炭素の吸着熱／放出熱は１５［ｋＪ／ｍｏｌ］である。天然ガス中のメタンの割合は９０［％］程度あるが、すべてメタンと仮定しても二酸化炭素の回収率が（１２．５［ｋＪ／ｍｏｌ］）／（１５［ｋＪ／ｍｏｌ］）×１００＝８３．３［％］以上であれば、メタンの吸着熱／放出熱を二酸化炭素の放出熱／吸着熱により賄うことができる。
【0049】
なお、天然ガス中のメタンと比べて、より低い圧力でメタンと同モル数の二酸化炭素の吸着容量を実現できるように第１吸着材と第２吸着材の材料を適宜選択することも好ましい。これによっても、昇圧器３２１（図３）の負担（消費電力）を削減できる。
【0050】
［本実施形態の主要構成］
図３は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００の主要構成を示すブロック図である。本実施形態の吸着貯蔵システム１００は、前記のように、燃料ガス（天然ガス）を燃料として駆動する車両に搭載される。車両には燃料利用機器９（燃料電池、エンジン）、バッテリ（不図示）、モータ（不図示）が搭載される。燃料利用機器９は発電をしてバッテリに充電するが、エンジンである場合は、燃料ガスを燃焼して駆動力を発生させ、当該駆動力を駆動輪（駆動軸）に伝達することもできる。
図３は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００の主要構成を示すブロック図である。本実施形態の吸着貯蔵システム１００は、前記のように、燃料ガス（天然ガス）を燃料として駆動する車両に搭載される。車両には燃料利用機器９（燃料電池、エンジン）、バッテリ（不図示）、モータ（不図示）が搭載される。燃料利用機器９は発電をしてバッテリに充電するが、エンジンである場合は、燃料ガスを燃焼して駆動力を発生させ、当該駆動力を駆動輪（駆動軸）に伝達することもできる。
【0051】
本実施形態の吸着貯蔵システム１００は、ガス貯蔵タンク１を備えている。ガス貯蔵タンク１は、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４を備えている。
【0052】
ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ＳＴ４は、それぞれ吸着材１１が充填され且つ独立して気密を保つ構成を有している。
【0053】
ガス貯蔵部ＳＴ１（第１ガス貯蔵部）には、バルブＶ－１Ｃ（第１仕切弁）が接続されている。ガス貯蔵部ＳＴ１はバルブＶ－１Ｃを介して二酸化炭素の充填・放出を行うことができる。
【0054】
ガス貯蔵部ＳＴ２（第２ガス貯蔵部）には、バルブＶ－２Ｃ（第３仕切弁）及びバルブＶ－２Ｆ（第２仕切弁）が接続されている。ガス貯蔵部ＳＴ２はバルブＶ－２Ｃを介して二酸化炭素の充填・放出を行うことができ、バルブＶ－２Ｆを介して燃料ガスの充填・放出を行うことができる。
【0055】
ガス貯蔵部ＳＴ３（第２ガス貯蔵部）には、バルブＶ－３Ｃ（第３仕切弁）及びバルブＶ－３Ｆ（第２仕切弁）が接続されている。ガス貯蔵部ＳＴ３はバルブＶ－３Ｃを介して二酸化炭素の充填・放出を行うことができ、バルブＶ－３Ｆを介して燃料ガスの充填・放出を行うことができる。
【0056】
ガス貯蔵部ＳＴ４（第２ガス貯蔵部）には、バルブＶ－４Ｃ（第３仕切弁）及びバルブＶ－４Ｆ（第２仕切弁）が接続されている。ガス貯蔵部ＳＴ４はバルブＶ－４Ｃを介して二酸化炭素の充填・放出を行うことができ、バルブＶ－４Ｆを介して燃料ガスの充填・放出を行うことができる。
【0057】
バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆは、バスライン２１（第３流路）により並列に接続されている。
【0058】
バスライン２１の一端は、燃料ガスを蓄える外部供給設備とガス貯蔵タンク１側とを連通する燃料供給流路２２（第３流路）に接続され、燃料供給流路２２には燃料ガスの上流側から順に調圧弁ＰＲ１、バルブＶＦ１（第５遮断弁）が配置されている。
【0059】
調圧弁ＰＲ１は、外部供給設備が供給する燃料ガスの圧力（例えば２０［Ｍｐａ］）を所定の圧力（例えば３．５［Ｍｐａ］）に調圧してガス貯蔵タンク１側に供給する。
【0060】
バスライン２１の他端は、燃料利用機器９の燃料ガスの導入側とガス貯蔵タンク１側とを連通する燃料放出流路２３（第４流路）に接続され、燃料放出流路２３には燃料ガスの上流側からバルブＶＦ２（第６遮断弁）、調圧弁ＰＲ２が配置されている。
【0061】
調圧弁ＰＲ２は、ガス貯蔵タンク１から放出された燃料ガスの圧力（例えば０．２－３．５［Ｍｐａ］）を所定の圧力（例えば０．２［Ｍｐａ］）に調圧して燃料利用機器９の燃料ガスの導入側に供給する。
【0062】
バルブＶ－１Ｃ、バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃは、バスライン３１（第１流路）により並列に接続されている。
【0063】
バスライン３１の一端は、燃料利用機器９（分離装置）の二酸化炭素の排出側とガス貯蔵タンク１側とを連通する回収流路３２（第１流路）に接続され、回収流路３２には二酸化炭素の上流側から順にバルブＶＣ１、昇圧器３２１、バルブＶＣ２（第１遮断弁）が配置されている。
【0064】
昇圧器３２１は、燃料利用機器９（分離装置）の二酸化炭素の排出側から供給された二酸化炭素を所定の圧力（例えば、０．３［Ｍｐａ］）に昇圧してガス貯蔵タンク１側に供給する。
【0065】
バスライン３１の他端は、外部とガス貯蔵タンク１側とを連通する排出流路３３（第２流路）が接続され、排出流路３３にはバルブＶＣ３（第２遮断弁）が配置されている。
【0066】
バスライン３１の中央部からは第１分岐流路３４が延出し、第１分岐流路３４は回収流路３２のバルブＶＣ１と昇圧器３２１との間となる位置で回収流路３２に接続している。また第１分岐流路３４にはバルブＶＣ４が配置されている。
【0067】
回収流路３２の昇圧器３２１とバルブＶＣ２との間からは第２分岐流路３５が延出し、第２分岐流路３５は、排出流路３３のバルブＶＣ３よりも二酸化炭素の下流側となる位置で排出流路３３に接続される、或いは端部が外部に開放している。第２分岐流路３５にはバルブＶＣ５が配置されている。
【0068】
ガス貯蔵タンク１には、冷媒流路４が流通しており、冷媒流路４は、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４を、ガス貯蔵部ＳＴ１、ガス貯蔵部ＳＴ２、ガス貯蔵部ＳＴ３、ガス貯蔵部ＳＴ４の順に直列接続するように配置されている。
【0069】
冷媒流路４には、冷媒（水、又はオイル）を蓄えるタンク４１、冷媒を循環させるポンプ４２、冷媒を加熱するヒータ４３が配置されている。ポンプ４２によりタンク４１から吸引された冷媒は、ガス貯蔵部ＳＴ１、ガス貯蔵部ＳＴ２、ガス貯蔵部ＳＴ３、ガス貯蔵部ＳＴ４を回り、タンク４１に戻される。また、冷媒は、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４と熱交換を行う。すなわち、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４は冷媒を介して互いに熱交換が可能となっている。
【0070】
圧力センサＰ１は、バスライン２１内の燃料ガスの圧力を検知する。
【0071】
圧力センサＰ２は、バスライン３１内の二酸化炭素の圧力を検知する。
【0072】
温度センサＴ１は、冷媒流路４のガス貯蔵部ＳＴ１とガス貯蔵部ＳＴ２の間となる位置において冷媒の温度を検知する。
【0073】
温度センサＴ２は、冷媒流路４のガス貯蔵部ＳＴ４よりも下流となる位置において冷媒の温度を検知する。
【0074】
制御部５は、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）から構成されるコンピュータである。制御部５は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００を構成し、システムを実行するプログラムを備えた構成要素である。また、制御部５は吸着貯蔵システム１００を構成する構成要素の制御が可能であるとともに、燃料利用機器９のオン・オフ及びその出力制御も可能であり、また車両全体を制御するＥＣＵ等からの指令により動作することもできる。
【0075】
［燃料ガス放出時の制御フロー］
図４は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００において燃料ガスをガス貯蔵タンク１から放出する際のフロー図である。
図４は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００において燃料ガスをガス貯蔵タンク１から放出する際のフロー図である。
【0076】
初期状態において、全バルブは閉止し、昇圧器３２１、ポンプ４２も停止している。また、ガス貯蔵部ＳＴ１には二酸化炭素は充填されておらず、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４には燃料ガスが充填されている。
【0077】
図４（及び後述の図７）において、バルブＶ－１Ｃ乃至バルブＶ－４Ｃは、パラメータｍ（整数）を用いてバルブＶ－ｍＣと表記し、バルブＶ－２Ｆ乃至バルブＶ－４Ｆも、パラメータｋを用いてバルブＶ－（ｋ＋１）Ｃと表記し、パラメータｍ及びパラメータｋにより各バルブを選択するようにしている。
【0078】
これにより、パラメータｍを用いて、二酸化炭素が充填されるガス貯蔵部ＳＴｍと、パラメータｋを用いて燃料ガスを放出するガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）を選択できる。なお、ガス貯蔵部ＳＴｍと、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の数値が一致する場合、例えばガス貯蔵部ＳＴｍ（ｍ＝１）とガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）（ｋ＝１）の場合は、同じガス貯蔵部ＳＴ２を指すものとする。
【0079】
なお、パラメータｍ及びパラメータｋは「１」を初期値とするが、後述の処理によりインクリメントされ、最終値「３」まで増加する。又は、パラメータｍ及びパラメータｋを「１」、「３」、「２」という順番で選択することも可能である。
【0080】
ステップＳ１０１において、制御部５は、バルブＶＦ２を開放する。ステップＳ１０２において、制御部５は、バルブＶ－（ｋ＋１）Ｆを開放する。
【0081】
パラメータｋが初期値「１」のとき、制御部５はバルブＶ－２Ｆを開放する。これにより、ガス貯蔵部ＳＴ２の吸着材１１から燃料ガスが放出し、燃料ガスは、バルブＶＦ２及び調圧弁ＰＲ２を介して燃料利用機器９に供給される。このとき、ガス貯蔵部ＳＴ２の吸着材１１からの燃料ガスの放出により当該吸着材１１には放出熱が発生する。
【0082】
ステップＳ１０３において、制御部５は、圧力センサＰ１の圧力が所定の目標圧力Ｐ１ｔ（例えば、０．２［Ｍｐａ］）以上であるか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０４に移行し、ＮＯであればステップＳ１２０に移行する。
【0083】
ステップＳ１０４において、制御部５は、燃料利用機器９を起動する。これにより燃料利用機器９は供給された燃料ガスを消費して二酸化炭素を包含する排ガスを排出する。
【0084】
ステップＳ１０５において、制御部５は、バルブＶＣ１及びバルブＶＣ２を開放する。ステップＳ１０６において、制御部５は、バルブＶ－ｍＣを開放する。パラメータｍが初期値「１」のとき、制御部５は、バルブＶ－１Ｃを開放する。
【0085】
ステップＳ１０７において、制御部５は昇圧器３２１を起動する。これにより、燃料利用機器９から回収した二酸化炭素が昇圧器３２１で昇圧されてバルブＶ－１Ｃを経由してガス貯蔵部ＳＴ１に供給され吸着材１１が二酸化炭素を吸着することでガス貯蔵部ＳＴ１に充填させる。このときガス貯蔵部ＳＴ１の吸着材１１は二酸化炭素の吸着により吸着熱（発熱）を発生させる。
【0086】
ステップＳ１０８において、制御部５は、ポンプ４２を所定の出力で起動する。これにより、冷媒が冷媒流路４を循環し、ガス貯蔵部ＳＴ１とガス貯蔵部ＳＴ２との間で冷媒を介した熱交換が可能となる。ガス貯蔵部ＳＴ１とガス貯蔵部ＳＴ２とが互いに接触している場合は、冷媒に関わらずガス貯蔵部ＳＴ１とガス貯蔵部ＳＴ２との間で両者を仕切る壁面を介して熱交換が可能となる。ここでは、ガス貯蔵部ＳＴ２で発生した放出熱とガス貯蔵部ＳＴ１で発生した吸着熱とを相殺する熱交換が冷媒及び壁面を介して行われる。
【0087】
ステップＳ１０９において、制御部５は、パラメータｋが「３」（最終値）であるか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１１１に移行し、ＮＯであればステップＳ１１０に移行する。
【0088】
ステップＳ１１０において、制御部５は、バルブＶ－ｍＣを閉止し、バルブＶ－ｋＦを開放し、短時間（例えば１［ｓ］）経過後にバルブＶ－ｋＦを閉止し、バルブＶ－ｍＣを開放する制御を実行する。燃料ガスの放出が完了したのち二酸化炭素が充填されているガス貯蔵部ＳＴｍでは、二酸化炭素が充填されることで吸着材１１が局所的に温度上昇して燃料ガスが吸着材１１から再び放出され始める。
【0089】
このように、ガス貯蔵部ＳＴｍにおいてバルブＶ－ｍＣを一時的に閉止し、バルブＶ－ｋＦを開放することで、ガス貯蔵部ＳＴｍにおいて気化した燃料ガスをバルブＶ－ｋＦから放出することができ、その分、二酸化炭素の吸着量を増加させることができる。
【0090】
ステップＳ１１１において、制御部５は、温度センサＴ１が検知する温度［Ｔ１］、及び温度センサＴ２が検知する温度［Ｔ２］が、それぞれ目標温度Ｔｔ（例えば２０［℃］）とほぼ一致するか否か判断し、ＹＥＳであれば、ステップＳ１１２に移行し、ＮＯであればステップＳ１２３に移行する。
【0091】
ステップＳ１１２において、制御部５は、燃料利用機器９の駆動を継続するか否か判断し、ＹＥＳであれば、ステップＳ１０３に移行し、ＮＯであればステップＳ１１３に移行する。ここで、燃料利用機器９（燃料電池、エンジン）の駆動を停止する場合は、例えばバッテリのＳＯＣ（充電率）が所定の上限値に到達して発電を停止させる場合がある。また車両がアイドリングストップするとき、又は完全停止させるときに燃料利用機器９（エンジン）を停止させる場合がある。
【0092】
ステップＳ１１３において、制御部５は、燃料利用機器９を停止する。これにより燃料利用機器９において燃焼ガスの消費が停止し、二酸化炭素を包含する排ガスの放出も停止する。
【0093】
ステップＳ１１４において、制御部５は、バルブＶ－（ｋ＋１）Ｆを閉止する。ステップＳ１１５において、制御部５はバルブＶＦ２を閉止する。これにより、燃料利用機器９への燃料ガスの供給も停止する。
【0094】
ステップＳ１１６において、制御部５は、昇圧器３２１を停止する。ステップＳ１１７において、制御部５は、バルブＶＣ１及びバルブＶＣ２を閉止する。
【0095】
ステップＳ１１８において、制御部５は、パラメータｋが「３」（最終値）の場合において、ヒータ４３を停止し、ステップＳ１１９において、制御部５はポンプ４２を停止する。
【0096】
ステップＳ１２０において、制御部５は、パラメータｋが「３」（最終値）であるか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１２１に移行し、ＮＯであればステップＳ１２２に移行する。
【0097】
ステップＳ１２１において、制御部５は、ガス貯蔵タンク内の燃料が不足したと判断してＦｕｅｌランプ（警告表示）を点灯する。
【0098】
ステップＳ１２２において、制御部５は、バルブＶ－（ｋ＋１）Ｆを閉止し、パラメータｋに「１」を加算してステップＳ１０２に移行する。例えば、パラメータｋが「１」であった場合は、パラメータｋに１が加算されて「２」となり、ステップＳ１０２においてパラメータｋは「２」が適用される。
【0099】
ステップＳ１２３において、制御部５は、圧力センサＰ２が検知する圧力［Ｐ２］が所定の目標圧力Ｐ２ｔ以下であるか否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０７に移行し、ＮＯであれば、ステップＳ１２４に移行する。
【0100】
ステップＳ１２４において、制御部５は、パラメータｍが「３」（最終値）であるか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１２６に移行し、ＮＯであればステップＳ１２５に移行する。
【0101】
ステップＳ１２５において、制御部５は、バルブＶ－ｍＣを閉止し、パラメータｍに「１」を加算してステップＳ１０６に移行する。例えば、パラメータｍが「１」の場合、制御部５は、バルブＶ－１Ｃを閉止し、ステップＳ１０６においてバルブＶ－２Ｃを開放する。
【0102】
ステップＳ１２６において、制御部５は、二酸化炭素が供給されているガス貯蔵部ＳＴｍ（ｍ＝３）において二酸化炭素の吸着材１１への吸着量が低下し、燃料ガスを放出しているガス貯蔵部ＳＴ４（ｋ＝３）の吸着材１１で発生する吸着熱を相殺する熱量を賄えないと判断してヒータ４３をＯＮにし、冷媒を例えば４０［℃］となるように加熱する。
【0103】
上記フローにおいて、ステップＳ１１１とステップＳ１２３の処理を行うことにより、ステップＳ１１４の処理とステップＳ１２５の処理はほぼ同時に実行される。
【0104】
また、ステップＳ１２４に関して、パラメータｍが「３」（最終値）ではない（例えば「１」）場合は、ヒータ４３を加熱してガス貯蔵部ＳＴ２から引き続き燃料ガスの放出を促すよりは、次に燃料ガスを放出するガス貯蔵部ＳＴ３から燃料ガスを放出し、最後に燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴ２に二酸化炭素を充填した方が効率的となる。従って、ステップＳ１２４でＮＯの場合はステップＳ１２５を実行し、ステップＳ１０６に移行するフローを適用している。
【0105】
［燃料ガスの放出圧力と充填量］
図５は、燃料ガス及び二酸化炭素の放出圧力と吸着材１１への充填量との関係を示すグラフである。例えばガス貯蔵部ＳＴ４から燃料ガスを放出し、且つガス貯蔵部ＳＴ３に二酸化炭素を充填する場合であって、ガス貯蔵部ＳＴ４とガス貯蔵部ＳＴ３で熱交換が行われ、双方の温度が室温（２０［℃］）を維持している場合を考える。
図５は、燃料ガス及び二酸化炭素の放出圧力と吸着材１１への充填量との関係を示すグラフである。例えばガス貯蔵部ＳＴ４から燃料ガスを放出し、且つガス貯蔵部ＳＴ３に二酸化炭素を充填する場合であって、ガス貯蔵部ＳＴ４とガス貯蔵部ＳＴ３で熱交換が行われ、双方の温度が室温（２０［℃］）を維持している場合を考える。
【0106】
この場合、ガス貯蔵部ＳＴ４内の燃料ガス（天然ガス）は初期的には目標圧力Ｐ１ｔ（圧力センサＰ１が検知する圧力（Ｐ１）とガス貯蔵部ＳＴ４内の圧力に等しいと考える）以上の圧力を有し、図５に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ４内の燃料ガスの圧力と充填量は、図５の座標（圧力、充填量）において、［２０［℃］＿ＦＵＥＬ（ＣＨ4）］のラインに従って座標の原点に向かって移動する。
【0107】
また、ガス貯蔵部ＳＴ３の二酸化炭素は初期的には大気圧（ＡＰ：１０１．３ｋＰａ）とほぼ同じ圧力を有するが、ガス貯蔵部ＳＴ３に二酸化炭素が充填されることでガス貯蔵部ＳＴ３内の二酸化炭素の圧力と充填量は、図５の座標（圧力、充填量）において、［２０［℃］＿ＣＯ2］のラインに従って座標の原点から遠ざかる方向に移動する特性を有する。
【0108】
ここで、図４のステップＳ１２４がＹＥＳであってステップＳ１２６を実行しない場合、ガス貯蔵部ＳＴ２内の燃料ガスの圧力が図５に示すＰ１ｔよりも小さくなり得る。この場合、燃料利用機器９において定格運転は実行できなくなるが、定格運転よりも効率の低い運転は引き続き実行できる。しかし、ガス貯蔵部ＳＴ４内の燃料ガスの圧力と充填量が最終的に［２０［℃］＿ＦＵＥＬ（ＣＨ4）］のライン上の座標（ＡＰ、Ａ２）まで低下すると、これ以燃料ガスを取り出すことはできず、燃料利用機器９への供給も不可能となる。
【0109】
一方、図４のステップＳ１２４がＹＥＳであってステップＳ１２６を実行し、例えばガス貯蔵部ＳＴ４（燃料ガス）の温度が４０度になったとすると、ガス貯蔵部ＳＴ４内の燃料ガスはその圧力を維持しつつ放出され充填量を下げていく。すなわち、ガス貯蔵部ＳＴ４内の燃料ガスの圧力と充填量は、［２０［℃］＿ＦＵＥＬ（ＣＨ4）］のライン上の座標（Ｐ１ｔ、Ａ３）から縦軸方向に下がり、最終的に［４０［℃］＿ＦＵＥＬ（ＣＨ4）］のライン上の座標（Ｐ１ｔ、Ａ１）にまで移動する。従って、その移動する間において燃料ガスをＰ１ｔの圧力で放出し、燃料利用機器９において引き続き定格運転が可能となる。
【0110】
燃料ガスの圧力及び充填量が座標（Ｐ１ｔ、Ａ１）に到達すると車両は走行（燃料利用機器９の運転）を停止する。その際バルブＶ－４Ｆ、バルブＶＦ２を閉止しヒータ４３も停止するので、燃料ガスの温度は室温（２０［℃］）に戻るとともに、例えば燃料ガスの圧力も大気圧以下の値（Ｐ１ｎ＜ＡＰ）となる。すなわち、ガス貯蔵部ＳＴ４内の燃料ガスの圧力と充填量は、［２０［℃］＿ＦＵＥＬ（ＣＨ4）］のライン上の座標（Ｐ１ｎ、Ａ１）にまで移動する。
【0111】
従って、図４のステップＳ１２６を実行することで、ステップＳ１２６を実行しない場合において燃料利用機器９の定格運転が可能な燃料ガスの充填率の最小値Ａ３、及びステップＳ１２６を実行しない場合において燃料ガスの定格流量の供給が可能な燃料ガスの充填率の最小値Ａ２よりも低い充填量Ａ１になるまで燃料ガスを定格運転に使用することができ、これにより燃料ガスの使用量を増加させ、車両の走行距離を延ばすことができる。
【0112】
［燃料ガス放出時のエネルギー収支］
図６は、燃料ガスをガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）から放出する際に発生する放出熱を外部から供給する場合のエネルギー収支であって、二酸化炭素の回収率を変数として二酸化炭素を充填中のガス貯蔵部ＳＴｍから燃料ガスを放出中のガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に供給可能な熱量と車速に依存した関係を示すグラフと、二酸化炭素の吸着熱と昇圧器３２１の消費電力との割合を示す円グラフである。
図６は、燃料ガスをガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）から放出する際に発生する放出熱を外部から供給する場合のエネルギー収支であって、二酸化炭素の回収率を変数として二酸化炭素を充填中のガス貯蔵部ＳＴｍから燃料ガスを放出中のガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に供給可能な熱量と車速に依存した関係を示すグラフと、二酸化炭素の吸着熱と昇圧器３２１の消費電力との割合を示す円グラフである。
【0113】
前記のように、二酸化炭素の回収率が近似的に＝８３．３［％］以上であれば、メタンの吸着熱／放出熱を二酸化炭素の放出熱／吸着熱により賄うことができる。よって、熱収支という観点でいえば、二酸化炭素の回収率が前記の値以上であれば、例えば、ガス貯蔵部ＳＴ４から燃料ガスを放出する際にガス貯蔵部ＳＴ４で発生する放出熱をガス貯蔵部ＳＴ３に二酸化炭素に充填する際にガス貯蔵部ＳＴ３で発生する吸着熱により賄うことが可能である。
【0114】
しかし、消費電力を含むエネルギー収支という観点でいえば、例えば二酸化炭素をガス貯蔵部ＳＴ３に充填する際に、昇圧器３２１による二酸化炭素の昇圧（昇圧器３２１の消費電力）とポンプ４２の出力（消費電力）を除いて考える必要がある。
【0115】
また、燃料ガスの放出中は、車両が走行しているが、車速が上がると、燃料ガスの流量、すなわち、燃料ガスが吸着材１１から放出する際の放出熱が増加する。これに対応して昇圧器３２１の消費電力が増加し、二酸化炭素が吸着材１１に吸着する際の吸着熱が増加する。
【0116】
また、車速が上がると、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給すべき熱量（放出熱）が増加するのに伴いガス貯蔵部ＳＴ３で発生する吸着熱も増加するがガス貯蔵部ＳＴ３の吸着材１１に対する二酸化炭素の吸着効率の低下を抑制するためにガス貯蔵部ＳＴ３から取り出すべき熱量も増加する。このため、双方の熱バランスをとる（ガス貯蔵部ＳＴ４の温度とガス貯蔵部ＳＴ３の温度を近づける）必要があり、冷媒の流量すなわちポンプ４２の出力（消費電力）が増加する。
【0117】
以上より、燃料ガスをガス貯蔵部ＳＴ４から放出し、且つ二酸化炭素をガス貯蔵部ＳＴ３に充填する際のエネルギー収支を計算すると以下のようになる。なお、ポンプ４２の消費電力は昇圧器３２１の消費電力よりも十分小さいので、図６ではポンプ４２の影響を無視している。
【0118】
図６に示すように、エネルギー収支を示す線は。車速が増加するほどマイナス方向に増加している。α＝０の線は、二酸化炭素の吸着熱を全く利用しない場合のエネルギー収支を示すものであり、例えば車速が１８０ｋｍ／ｈの位置では－５６７［Ｗ］である。しかし、この場合は昇圧器３２１を使用しないことと同義であり、昇圧器３２１の消費電力をゼロとすることができる。また、この場合、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給すべき熱量を全てヒータ４３（図３）で賄う場合は、ヒータ４３が５６７［Ｗ］消費することになる。
【0119】
例えば、二酸化炭素の回収率α＝０．５であって時速１８０ｋｍ／ｈにおけるエネルギー収支は－３９１［Ｗ］であり、これにより、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給できる正味の熱量は－３９１－（－５６７）＝１７６［Ｗ］と算出される。一方、昇圧器３２１の消費電力は１６４［Ｗ］と算出される。よって、図６の円グラフ（中央）に示すように、昇圧器３２１の消費電力（Ｃｏｍｐ）よりもガス貯蔵部ＳＴ４に供給する正味の熱量（Ｈｅａｔ）の方が上回っている。
【0120】
また、この場合、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給すべき熱量のうち、ヒータ４３（図３）が賄う分は３９１［Ｗ］であり、全てヒータ４３が賄う場合よりも（（５６７－３９１）／５６７）×１００＝３１［％］削減できる。
【0121】
例えば、二酸化炭素の回収率α＝０．９であって時速１８０ｋｍ／ｈにおけるエネルギー収支は－２５０［Ｗ］であり、これにより、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給できる正味の熱量は－２５０－（－５６７）＝３１７［Ｗ］と算出される。一方、昇圧器３２１の消費電力は２９５［Ｗ］と算出される。よって、図６の円グラフ（右）に示すように、昇圧器３２１の消費電力（Ｃｏｍｐ）よりもガス貯蔵部ＳＴ４に供給する正味の熱量（Ｈｅａｔ）の方が上回っている。
【0122】
また、この場合、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給すべき熱量のうち、ヒータ４３が賄う分は３９１［Ｗ］であり、全てヒータ４３が賄う場合よりも（（５６７－２５０）／５６７）×１００＝５６［％］削減できる。
【0123】
例えば、二酸化炭素の回収率α＝０であって時速２０ｋｍ／ｈにおけるエネルギー収支は－６３［Ｗ］である。また二酸化炭素の回収率α＝０．５であって時速２０ｋｍ／ｈにおけるエネルギー収支は－４３［Ｗ］である。これにより、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給できる正味の熱量は－４３－（－６３）＝２０［Ｗ］と算出される。一方、昇圧器３２１の消費電力は１８［Ｗ］と算出される。よって、図６の円グラフ（左）に示すように、昇圧器３２１の消費電力（Ｃｏｍｐ）よりもガス貯蔵部ＳＴ４に供給する正味の熱量（Ｈｅａｔ）の方が上回っている。
【0124】
また、この場合、ガス貯蔵部ＳＴ４に供給すべき熱量のうち、ヒータ４３が賄う分は４３［Ｗ］であり、全てヒータ４３が賄う場合（６３［Ｗ］）よりも（（６３－４３）／６３）×１００＝３２［％］削減できる。従って、いずれの場合でもヒータ４３等で二酸化炭素を直接加熱する場合よりもエネルギー収支が向上し、またエネルギー消費も削減できることがわかる。
【0125】
なお、図４のフローでは、ガス貯蔵部ＳＴ４の燃料ガスの放出圧力が目標圧力Ｐ１ｔよりも低くなるとヒータ４３を駆動させていたが、ガス貯蔵部ＳＴ２、ガス貯蔵部ＳＴ３の放出圧力が目標圧力Ｐ１ｔよりも低くなった場合でもヒータ４３を駆動可能である。この場合であっても、上記同様のエネルギー収支を実現できる。
【0126】
［燃料ガス充填時の制御フロー］
図７は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００において燃料ガスをガス貯蔵タンク１に充填する際のフロー図である。
図７は、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００において燃料ガスをガス貯蔵タンク１に充填する際のフロー図である。
【0127】
初期状態において、全バルブは閉止し、昇圧器３２１、ポンプ４２も停止している。また、ガス貯蔵部ＳＴ４には燃料ガス及び二酸化炭素は充填されておらず、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ３には二酸化炭素が充填されている。また、パラメータｍ及びパラメータｋは、ｍ，ｋ＝３，２，１の順に選択する。
【0128】
ステップＳ２０１において、制御部５はバルブＶ－ｍＣを開放する。パラメータｍが初期値「３」である場合、制御部５はバルブＶ－３Ｃを開放する。これにより、ガス貯蔵部ＳＴ３の吸着材１１から二酸化炭素が放出されガス貯蔵部ＳＴから二酸化炭素が放出される。その際、吸着材１１から二酸化炭素が放出されることで吸着材１１において放出熱が発生する。
【0129】
ステップＳ２０２において、制御部５はバルブＶＣ３を所定の開度で開放する。
【0130】
ステップＳ２０３において、制御部５はポンプ４２を所定の出力で起動する。これにより、冷媒流路４において冷媒が循環し、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４の間で熱交換が可能となる。
【0131】
ステップＳ２０４において、制御部５はバルブＶ－（ｋ＋１）Ｆを開放する。パラメータｋが初期値「３」の場合、制御部５はバルブＶ－４Ｆを開放する。
【0132】
ステップＳ２０５において、制御部５は、バルブＶＦ１を所定の開度で開放する。これにより、パラメータｋが初期値「３」である場合、ガス貯蔵部ＳＴ４に燃料ガスが供給され、燃料ガスがガス貯蔵部ＳＴ４の吸着材１１に吸着することで、ガス貯蔵部ＳＴ４の吸着材１１において吸着熱が発生する。しかし、ガス貯蔵部ＳＴｍ（ｍ＝３）で発生した放出熱により、冷媒を介してガス貯蔵部ＳＴ４で発生した吸着熱を取り出すことができる。
【0133】
ステップＳ２０６において、制御部５は、温度センサＴ１が検知する温度［Ｔ１］が所定の温度範囲内にあるか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０７に移行し、ＮＯであれば、ステップＳ２１７に移行する。温度［Ｔ１］の温度範囲としては、例えば下限値Ｔ１ｍｉｎが１５［℃］で上限値Ｔ１ｍａｘが２５［℃］とし、Ｔ１ｍｉｎ＜Ｔ１＜Ｔ１ｍａｘの関係を満たすか否かを判断する。ここで、Ｔ１ｍａｘは、少なくともヒータ４３が駆動しているときの冷媒の温度（例えば４０［℃］）よりも低い温度に設定される。これにより、燃料ガスの充填効率の低下を抑制することができる。
【0134】
ステップＳ２０７において、制御部５は、圧力センサＰ１が検知する圧力［Ｐ１］が所定の上限値Ｐ１ｍａｘ（例えば３．５［Ｍｐａ］）よりも低いか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０８に移行し、ＮＯであればステップＳ２１９に移行する。
【0135】
ステップＳ２０８において、制御部５は、圧力センサＰ２が検知する圧力［Ｐ２］が所定の下限値Ｐ２ｍｉｎ１（例えば０．１［Ｍｐａ］）よりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０６に移行し、ＮＯであればステップＳ２０９に移行する。
【0136】
ステップＳ２０９において、制御部５は、パラメータｍが「１」（最終値）であるか否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ２２１に移行し、ＮＯであればステップＳ２１０に移行する。
【0137】
ステップＳ２１０において、制御部５は、バルブＶＣ４及びバルブＶＣ５を開放する。ステップＳ２１１において、制御部５は、バルブＶＣ２及びバルブＶＣ３を閉止する。これにより、ガス貯蔵部ＳＴｍは昇圧器３２１のガスの導入側に連通する。
【0138】
ステップＳ２１２において、制御部５は、昇圧器３２１を起動する。これにより、ガス貯蔵部ＳＴｍの内部が昇圧器３２１により掃気され二酸化炭素の放出が促される。
【0139】
ステップＳ２１３において、ステップＳ２１３において、制御部５は、圧力センサＰ２が検知する圧力［Ｐ２］が所定の下限値Ｐ２ｍｉｎ２（例えば、Ｐ２ｍｉｎ１よりも低い任意の値、又は圧力センサＰ２が測定可能な圧力の下限値）に到達したか否かを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２１４に移行し、ＮＯであればステップＳ２１３に移行する。
【0140】
ステップＳ２１４において、制御部５は、昇圧器３２１を停止する。ステップＳ２１５において、制御部５は、バルブＶＣ４（第３遮断弁）及びバルブＶＣ５（第４遮断弁）を閉止する。ステップＳ２１６において、制御部５は、バルブＶ－ｍＣを閉止する。パラメータｍが「３」のときは、バルブＶ－３Ｃを閉止する。またこのとき、制御部５は、パラメータｍの値を一つ減算して、ステップＳ２０１に移行する。
【0141】
ステップＳ２１７において、制御部５は、温度センサＴ２が検知する温度［Ｔ２］から温度センサＴ１が検知する温度［Ｔ１］を差し引いた差分がΔＴ（例えば５［℃］）よりも低いから否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ２１８に移行し、ＮＯであればステップＳ２０５に移行する。
【0142】
ステップＳ２１８において、制御部５は、温度センサＴ１が検知する温度［Ｔ１］が所定の下限値Ｔ１ｍｉｎ（例えば１５度［℃］）よりも低いか否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０５に移行し、ＮＯであれば温度センサＴ１が検知する温度［Ｔ１］が所定の上限値Ｔ１ｍａｘよりも高いと判断してステップＳ２０２に移行する。
【0143】
ステップＳ２１９において、制御部５は、パラメータｋが「１」（最終値）であるか否か判断し、ＹＥＳであればステップＳ２２１に移行し、ＮＯであればステップＳ２１０に移行する。
【0144】
ステップＳ２２０において、制御部５は、バルブＶ－（ｋ＋１）Ｆを閉止する。パラメータｋが「３」である場合、制御部５は、バルブＶ－４Ｆを閉止する。このとき、制御部５は、パラメータｋから「１」を減じてステップＳ２０４に移行する。
【0145】
ステップＳ２２１において、制御部５は、バルブＶ－２Ｆ及びバルブＶＦ１を閉止する。これにより、ガス貯蔵部ＳＴ４、ガス貯蔵部ＳＴ３、ガス貯蔵部ＳＴ２への燃料ガスの供給が完了する。
【0146】
ステップＳ２２２において、制御部５は、バルブＶ－１Ｃ及びバルブＶＣ３を閉止する。ステップＳ２２３において、制御部５は、ポンプ４２を停止する。
【0147】
ステップＳ２１７（ＮＯ）は、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）において温度勾配が発生し、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の吸着材１１において燃料ガスの吸着量に位置的なムラが発生していることを示している。従って、ステップＳ２１７（ＮＯ）の後、ステップＳ２０３において、制御部５は、ポンプ４２の出力を所定量増加させる。これにより、冷媒の循環流量を増加させることでガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）とガス貯蔵部ＳＴｍとの熱交換量を増やし、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度勾配を低減させることができる。
【0148】
ステップＳ２１８（ＹＥＳ）は、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）で発生する吸着熱がガス貯蔵部ＳＴｍで発生する放出熱よりも小さく、ガス貯蔵部ＳＴｍの吸着材１１の二酸化炭素の吸着効率が低下する虞があることを示している。また、ステップＳ２１８（ＹＥＳ）は、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に対してより多くの流量の燃料ガスを供給可能であることも示している。
【0149】
従って、ステップＳ２１８（ＹＥＳ）の後、ステップＳ２０５において、制御部５は、バルブＶＦ１の開度を所定量増加させる。これにより、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に供給する燃料ガスの流量を増加させることで、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）で発生する吸着熱とガス貯蔵部ＳＴｍで発生する吸着熱との熱バランスを取ることができる。
【0150】
ステップＳ２１８（ＮＯ）は、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）で発生する吸着熱がガス貯蔵部ＳＴｍで発生する放出熱よりも大きくなっており、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）における燃料ガスの吸着効率が低下するおそれがあることを示している。従って、ステップＳ２１８（ＮＯ）の後、ステップＳ２０２において、制御部５は、バルブＶＣ３の開度を所定量増加させる。これにより、ガス貯蔵部ＳＴｍから放出される二酸化炭素の流量が増加することでガス貯蔵部ＳＴｍの放出熱を増加させ、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）で発生する吸着熱とガス貯蔵部ＳＴｍで発生する吸着熱との熱バランスを取ることができる。
【0151】
上記のフローにおいて、ステップＳ２０６，ステップＳ２０７，ステップＳ２１７，ステップＳ２１８等を実行することで、ステップＳ２１６とステップＳ２２０はほぼ同時に実行される。すなわち、ガス貯蔵部ＳＴ４への燃料ガスの充填とガス貯蔵部ＳＴ３からの二酸化酸素の放出がほぼ同時に終了し、ガス貯蔵部ＳＴ３への燃料ガスの充填とガス貯蔵部ＳＴ２からの二酸化酸素の放出がほぼ同時に終了する。
【0152】
また上記同様の理由により、ステップＳ２０９（ＹＥＳ）とステップＳ２１９（ＹＥＳ）がほぼ同時に終了する。これにより、ガス貯蔵部ＳＴ２への燃料ガスの充填とガス貯蔵部ＳＴ１からの二酸化酸素の放出もほぼ同時に終了する。
【0153】
ところで、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４では、燃料ガスの充填時の圧力が３．５［Ｍｐａ］となっており、二酸化炭素の充填時の圧力が０．３［Ｍｐａ］となっている。よって、例えば、燃料ガスをガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４に充填する前に、ＶＦ１を閉止した状態でバルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆを順次開放して圧力センサＰ１において圧力［Ｐ１］を測定し、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の圧力［Ｐ１］がほぼ３．５［Ｍｐａ］に近い値であればガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）には燃料ガスが充填され、０．５［Ｍｐａ］に近い値であればガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）には二酸化炭素が充填されていると判断することができる。
【0154】
従って、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４に燃料ガスを充填する前に、すでに燃料ガスが充填されたガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）を除外して燃料ガスを充填する制御を行うことも可能である。また、圧力センサＰ１の代わりにガスセンサ（不図示）をバスライン２１に配置し、ＶＦ１を閉止した状態でバルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆを順次開放して、各バルブの開放時にガスセンサがガスの種類（燃料ガス、又は二酸化炭素）を検知するように構成してもよい。
【0155】
また、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４に燃料ガスを充填する際には以下のような制御も可能である。
（１）ポンプ４２を起動して冷媒を循環させる。
（２）バルブＶＣ３，バルブＶ－１Ｃ、バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃを同時に開放してガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ３内の二酸化炭素を放出する。
（３）バルブＶ－４Ｃを開放しつつステップＳ２１０－ステップＳ２１５を実行してガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４内を掃気する。
（４）掃気後はバルブＶＣ３，バルブＶ－１Ｃ、バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃを閉止する。
（５）バルブＶＦ１、バルブＶ－２Ｆ，バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆを同時に開放して、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４に同時に燃料ガスを充填する。
（１）ポンプ４２を起動して冷媒を循環させる。
（２）バルブＶＣ３，バルブＶ－１Ｃ、バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃを同時に開放してガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ３内の二酸化炭素を放出する。
（３）バルブＶ－４Ｃを開放しつつステップＳ２１０－ステップＳ２１５を実行してガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ４内を掃気する。
（４）掃気後はバルブＶＣ３，バルブＶ－１Ｃ、バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃを閉止する。
（５）バルブＶＦ１、バルブＶ－２Ｆ，バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆを同時に開放して、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４に同時に燃料ガスを充填する。
【0156】
上記の制御では、（２）において冷媒が十分に冷却されるので、（５）の充填工程において、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４を十分に冷却して吸着材１１の燃料ガスの吸着効率の低下を抑制することができる。また、上記の制御によれば、充填時間を短くすることができるので、車両を運転するドライバーへの負担を軽減できる。
【0157】
［燃料ガスの急速充填と二酸化炭素の回収率との関係］
図８は、燃料ガスを一つのガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に充填する際に当該ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）から取り出すべき熱量を二酸化炭素の回収率を変数としたときの二酸化炭素を放出する他のガス貯蔵部ＳＴｍで発生する放出熱により賄う場合であって、燃料ガスの充填量、燃料ガスの充填時間、及び燃料ガスを充填するガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度の関係を示すグラフである。
図８は、燃料ガスを一つのガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に充填する際に当該ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）から取り出すべき熱量を二酸化炭素の回収率を変数としたときの二酸化炭素を放出する他のガス貯蔵部ＳＴｍで発生する放出熱により賄う場合であって、燃料ガスの充填量、燃料ガスの充填時間、及び燃料ガスを充填するガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度の関係を示すグラフである。
【0158】
図８では、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に燃料ガスを短時間（例えば１０分）で急速充填する場合を想定し、その時間内において燃料ガスが吸着材１１に急速に吸着可能な上限温度（例えば４０［℃］）超えないようにするための二酸化炭素の回収率を検討した。なお、回収率は、前記のように燃料利用機器９からの二酸化炭素の回収率を表すが、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に充填する燃料ガスの流量と、ガス貯蔵部ＳＴｍから放出する二酸化炭素の流量のモル比と同義となる。また、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度の演算に際してはガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）から外部への放熱分を考慮している。
【0159】
回収率α＝０、すなわち、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）に燃料ガスを充填する場合に、ガス貯蔵部ＳＴｍとの間で熱交換を全く行わない場合、充填開始から約１分後、充填率が約１０［％］となった段階でガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度が上限温度（例えば４０［℃］）に到達し、これ以上の急速充填は困難になることがわかる。
【0160】
回収率α＝０．７５の場合、充填開始から約５分後、約５０［％］充填が完了した段階でガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度が上限温度（例えば４０［℃］）に到達し、これ以上の急速充填は困難になることがわかる。
【0161】
回収率α＝０．８０の場合、充填開始から約９分後、約９０［％］充填が完了した段階でガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度が上限温度（例えば４０［℃］）に到達し、これ以上の急速充填は困難になることがわかる。
【0162】
回収率α＝０．９０の場合、充填を開始した直後からガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度がゆるやかながら単調に減少する。そして充填開始から約１０分後、約１００［％］充填が完了した段階でもガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）の温度が上限温度（例えば４０［℃］）を超えることはない。従って、回収率α＝０．９０であれば急速充填は十分に可能であることがわかる。
【0163】
なお、前記のように、二酸化炭素の回収率が８３．３［％］以上であれば、図８に示す曲線が充填時間とともに単調増加することはなく、急速充填が可能と考える。
【0164】
［本実施形態の効果］
本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００によれば、二酸化炭素を吸着・放出可能な第１吸着材（吸着材１１）が充填された第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、燃料ガス及び二酸化炭素を吸着・放出可能な第２吸着材（吸着材１１）が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、を含み、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、は熱的に互いに接続され、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である。
本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００によれば、二酸化炭素を吸着・放出可能な第１吸着材（吸着材１１）が充填された第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、燃料ガス及び二酸化炭素を吸着・放出可能な第２吸着材（吸着材１１）が充填され、燃料ガスの吸着・放出と、二酸化炭素の吸着・放出と、を交互に実行可能な第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、を含み、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）と、は熱的に互いに接続され、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）は、複数配置されるとともに、燃料ガスの吸着・放出、及び二酸化炭素の吸着・放出を個別に実行可能である。
【0165】
上記構成により、燃料ガスを第２吸着材（吸着材１１）に吸着させると吸着熱（発熱）が発生するが、これが燃料ガスの吸着能力を低下させる。また、燃料ガスを第２吸着材（吸着材１１）から放出させると放出熱（吸熱）が発生するが、これが燃料ガスの放出能力を低下させる。一方、二酸化炭素を第１吸着材（吸着材１１）に吸着させると吸着熱（発熱）が発生し、二酸化炭素を第１吸着材（吸着材１１）から放出させると放出熱（吸熱）を発生させる。よって、最初に選択された第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２）から燃料ガスを放出する際に第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）に二酸化炭素を充填することで、第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２）で発生した放出熱と第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）で発生した吸着熱との熱交換が可能である。また次に選択された第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ３）から燃料ガスを放出する際に、燃料ガスの放出が完了した第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２）に二酸化炭素を充填することで、燃料ガスを放出中の第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ３）で発生した放出熱と二酸化炭素を充填中の第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２）で発生した吸着熱との熱交換が可能である。一方、最後に燃料ガスを放出した第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填する際に、次に燃料ガスを充填する第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ３）から二酸化炭素を放出することで、燃料ガスを充填中の第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ４）で発生した吸着熱と二酸化炭素を放出中の第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ３）で発生した放出熱との熱交換が可能である。また、最後に選択された第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２）に燃料ガスを充填する際に、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）から二酸化炭素を放出することで、最後に選択された第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２）で発生した吸着熱と第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）で発生した放出熱との熱交換が可能である。ところで、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に二酸化炭素を供給する流路が必要となるが、二酸化炭素が流れる流路は、冷却水が流れる流路よりも冷却水がない分軽量となる。以上より、簡易な熱交換を実現するとともにシステムの重量化を回避することができる。
【0166】
本実施形態において、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）の間を冷媒が循環するように配置された冷媒流路４と、冷媒を循環させるポンプ４２と、を含み、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）は、冷媒流路４により直列に接続されている。これにより、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）と第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）との熱交換を容易に行うことができる。
【0167】
本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００であって、燃料ガスを消費して二酸化炭素を排出する燃料利用機器９に接続された燃料ガスの吸着貯蔵システム１００において、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）は、燃料利用機器９の二酸化炭素の導入側に連通しており、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）は、燃料利用機器９の燃料ガスの導入側と、燃料利用機器９の二酸化炭素の排気側に連通している。これにより、燃料ガスを放出する際に必要となる二酸化炭素を、当該燃料ガスを消費して排出された排ガスに含まれる二酸化炭素により賄うことができる。
【0168】
本実施形態において、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）の二酸化炭素の導入側に配置された第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）と、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）の燃料ガスの放出側に配置された第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、Ｖ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）と、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）の二酸化炭素の放出側に配置された第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）と、第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、Ｖ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）、第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）を制御する制御部５と、を備え、制御部５は、燃料ガスの充填された複数の第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）のうち最初に燃料ガスを放出する第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ）を開放するとともに、第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）を開放する。
【0169】
これにより、最初に選択された第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）から燃料ガスを放出する際に第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）に二酸化炭素を充填することで、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）で発生した放出熱と第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）で発生した吸着熱との熱交換を行う制御を容易に実行可能である。
【0170】
本実施形態において、燃料利用機器９から排出された二酸化炭素を昇圧して第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に供給する昇圧器３２１を備え、制御部５は、ポンプ４２、及び昇圧器３２１を制御可能とされ、冷媒の温度が所定の温度となるように、ポンプ４２の出力、及び／又は、昇圧器３２１の出力を調整する。これにより例えば第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）の二酸化炭素の吸着量を安定化させることができる。
【0171】
本実施形態において、燃料利用機器９から排出された二酸化炭素を昇圧して第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に供給する昇圧器３２１を備え、制御部５は、ポンプ４２、及び昇圧器３２１を制御可能とされ、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）が放出する燃料ガスの放出圧力が所定圧力以上となるようにポンプ４２の出力を増加させる、及び／又は、昇圧器３２１の出力を調整する。これにより、簡易な構成で、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）が放出する燃料ガスの放出圧力を安定化させることができる。
【0172】
本実施形態において、冷媒流路４にはヒータ４３が配置され、制御部５はヒータ４３を制御可能とされ、燃料ガスの放出圧力が所定圧力以上となるようにヒータ４３の出力を調整する。これにより、簡易な構成で燃料ガスの放出圧力を制御することができる。
【0173】
本実施形態において、制御部５は第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から燃料ガスを放出する際の冷媒の温度（例えば４０［℃］）を、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填するときの冷媒の温度（例えば２０［℃］）よりも高く設定する。これにより、燃料ガスの放出効率の低下を低減できる。
【0174】
本実施形態において、制御部５は、燃料ガスの放出が完了した第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ）を閉止するともに、次に燃料ガスを放出する第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３）の第２仕切弁（バルブＶ－３Ｆ）を開放し、燃料ガスの放出が完了した第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ）を開放する。これにより、燃料ガスを放出している第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３）で発生する放出熱を相殺するための熱量を二酸化炭素が充填されている第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）で発生した吸着熱により賄うことができる。
【0175】
本実施形態において、制御部５は、第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ）が開放された第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２、ガス貯蔵部ＳＴ３）において、第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ）を一時的に閉止し、第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ）を閉止している間に第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ，バルブＶ－３Ｆ）を一時的に開放する。これにより、二酸化炭素を充填途中の第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２、ガス貯蔵部ＳＴ３）において、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ，バルブＶ－３Ｆ）を一時的に開放することで第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２、ガス貯蔵部ＳＴ３）内に残留した燃料ガスを放出して、二酸化炭素の吸着量を高めることができる。
【0176】
本実施形態において、制御部５は、燃料ガスの放出が完了した第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ）を閉止したのち、燃料ガスが充填された残余の第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３、又はガス貯蔵部ＳＴ４）のうちの一つを選択して当該第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３、又はガス貯蔵部ＳＴ４）の第２仕切弁（バルブＶ－３Ｆ、又はバルブＶ－４Ｆ）を開放し、且つ燃料ガスの放出が完了した第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第３仕切弁（バルブＶ－３Ｃ）を開放する制御を逐次的に実行する。これにより、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）において、全ての第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から燃料ガスを放出するとともに、燃料ガスを放出後の第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２及びガス貯蔵部ＳＴ３）に二酸化炭素を充填することができる。
【0177】
本実施形態において、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）を介して第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填する場合において、制御部５は、最後に燃料ガスを放出した第２ガス貯蔵部（例えばガス貯蔵部ＳＴ４）の第２仕切弁（バルブＶ－４Ｆ）を開放するとともに、次に燃料ガスを充填する第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３）を選択して当該第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３）の第３仕切弁（バルブＶ－３Ｃ）を開放し、二酸化炭素の放出が完了した第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３）の第３仕切弁（バルブＶ－３Ｃ）を閉止して当該第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ３）の第２仕切弁（バルブＶ－３Ｆ）を開放するとともに、その次に燃料ガスを充填する第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）を選択して当該第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ）を開放する制御を繰り返し、最後に選択された第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ）を閉止して当該第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２）の第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ）を開放するとともに、第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）を開放する。これにより、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から二酸化炭素を放出するとともに、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に二酸化炭素を充填することができる。
【0178】
本実施形態において、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ，バルブＶ－４Ｆ）を介して第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填する場合において、制御部５は、全ての第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）の第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）を開放し、二酸化炭素の放出が完了した全ての第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）の第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）を閉止して第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ，バルブＶ－４Ｆ）を開放する。
【0179】
本実施形態において、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ，バルブＶ－４Ｆ）を介して第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填する場合において、燃料利用機器９の二酸化炭素の排出側と第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）及び第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）とを連通する第１流路（回収流路３２、バスライン３１）と、第１流路（回収流路３２）に配置された昇圧器３２１と、第１流路（回収流路３２）の昇圧器３２１と第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）との間に配置された第１遮断弁（バルブＶＣ２）と、第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）及び第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）に対して第１流路（回収流路３２）と並列に接続され、第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）及び第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）を外部に連通する第２流路（排出流路３３）と、第２流路（排出流路３３）に配置された第２遮断弁（バルブＶＣ３）と、第２流路（排出流路３３）の第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）及び第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）と第２遮断弁（バルブＶＣ３）との間から分岐して第１流路（回収流路３２）の昇圧器３２１よりも二酸化炭素の上流側となる位置で第１流路（回収流路３２）に合流する第１分岐流路３４と、第１分岐流路３４に配置された第３遮断弁（バルブＶＣ４）と、第１流路（回収流路３２）の昇圧器３２１と第１遮断弁（バルブＶＣ２）の間となる位置から分岐して第２流路（排出流路３３）の第２遮断弁（バルブＶＣ３）よりも二酸化炭素の下流となる位置に合流する第２分岐流路３５と、第２分岐流路３５に配置された第４遮断弁（バルブＶＣ５）と、を備え、制御部５は、第１遮断弁（バルブＶＣ２）、第２遮断弁（バルブＶＣ３）、第３遮断弁（バルブＶＣ４）、及び第４遮断弁（バルブＶＣ５）を制御可能とされ、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）に二酸化炭素を充填する又は第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）から二酸化炭素を放出するときに第１仕切弁（バルブＶ－１Ｃ）を開放し、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に二酸化炭素を充填する又は第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から二酸化炭素を放出するときに第３仕切弁（バルブＶ－２Ｃ、バルブＶ－３Ｃ、バルブＶ－４Ｃ）を開放し、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）又は第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に二酸化炭素を充填するときに第１遮断弁（バルブＶＣ２）を開放して第２遮断弁（バルブＶＣ３）、第３遮断弁（バルブＶＣ４）、及び第４遮断弁（バルブＶＣ５）を閉止するとともに昇圧器３２１を駆動し、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）又は第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から二酸化炭素を放出するときに第１遮断弁（バルブＶＣ２）を閉止して第２遮断弁（バルブＶＣ３）、第３遮断弁（バルブＶＣ４）、及び第４遮断弁（バルブＶＣ５）を開放するとともに昇圧器３２１を駆動する。
【0180】
これにより、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）又は第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に二酸化炭素を充填するときに二酸化炭素が昇圧器３２１により昇圧されて第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に供給されるので、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に確実に二酸化炭素を充填できる。また、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）又は第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から二酸化炭素を放出するときに、昇圧器３２１が第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）の内部を吸引（掃気）する配置となるので、第１ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ１）及び第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）から確実に二酸化炭素を放出させることができる。
【0181】
本実施形態において、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）を介して第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填する場合において、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）を外部の燃料供給設備に連通する第３流路（燃料供給流路２２、バスライン２１）と、第３流路（燃料供給流路２２）に配置された第５遮断弁（バルブＶＦ１）と、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）に対して第３流路（燃料供給流路２２）と並列に接続され、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）を燃料利用機器９の燃料ガスの導入側に連通する第４流路（燃料放出流路２３）と、第４流路（燃料放出流路２３）を遮断する第６遮断弁（バルブＶＦ２）と、第３流路（燃料供給流路２２、バスライン２１）の第５遮断弁（バルブＶＦ１）と第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）の間となる位置に配置され第３流路（燃料供給流路２２、バスライン２１）内のガスの圧力又はガスの種類を検知するセンサ（圧力センサＰ１、ガスセンサ）と、を備え、制御部５は、第５遮断弁（バルブＶＦ１）と第６遮断弁（バルブＶＦ２）を閉止した状態で第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）を一つずつ所定時間開放し、第２仕切弁（バルブＶ－２Ｆ、バルブＶ－３Ｆ、バルブＶ－４Ｆ）の開放時にセンサ（圧力センサＰ１、ガスセンサ）を介してガスの圧力又はガスの種類を検知する。これにより、第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填する場合において、すでに燃料ガスが充填された第２ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）を識別して当該ガス貯蔵部（ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ４）に燃料ガスを充填しない制御が可能となる。
【0182】
［ガス貯蔵タンク１の構造］
図９Ａは、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００におけるガス貯蔵タンク１の断面図である。
図９Ａは、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００におけるガス貯蔵タンク１の断面図である。
【0183】
図９Ａに示すように、ガス貯蔵タンク１は、複数（１０個）の直方体の空間の分室に分割されている。そして、各分室に吸着材１１が充填されることで、１０個のガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０が形成されている。
【0184】
ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０には、ガスが流通するガス流路１２と、冷媒が流通する冷媒流路４が形成されている。ガス流路１２及び冷媒流路４はガス貯蔵タンク１の長手方向に延びる流路である。
【0185】
ガス貯蔵部ＳＴ１には、直方体の長手方向の一端（例えば図９Ａの紙面の手前側）に二酸化炭素が流通するバルブＶ－１Ｃ（不図示）が配置され、ガス貯蔵部ＳＴ１に配置されたガス流路１２の長手方向の一端が接続している。
【0186】
ガス貯蔵部ＳＴｊ（ｊ＝２－１０の整数）には、直方体の長手方向の一端（例えば図９Ａの紙面の手前側）に二酸化炭素が流通するバルブＶ－ｊＣ（不図示）が配置され、ガス貯蔵部ＳＴｊに配置されたガス流路１２の長手方向の他端が接続している。
【0187】
ガス貯蔵部ＳＴ１のガス流路１２乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０のガス流路１２には、それぞれバルブＶ－ｍＣ（ｍ＝１－９の整数）を通じて二酸化炭素が供給され、二酸化炭素はガス流路１２の壁面から吸着材１１の隙間を通じて内部に拡散し、吸着材１１に吸着される。また吸着材１１から放出された二酸化炭素は、バルブＶ－ｍＣ（ｍ＝１－９の整数）を通じて外部に放出される。
【0188】
ガス貯蔵部ＳＴ２のガス流路１２乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０のガス流路１２には、それぞれバルブＶ－（ｋ＋１）Ｆ（ｋ＝１－９の整数）を通じて燃料ガスが供給され、燃料ガスはガス流路１２の壁面から吸着材１１の隙間を通じて内部に拡散し、吸着材１１に吸着される。また吸着材１１から放出された燃料ガスは、バルブＶ－（ｋ＋１）Ｆ（ｋ＝１－９の整数）を通じて外部に放出される。
【0189】
冷媒流路４は、例えばガス貯蔵部ＳＴ１の冷媒流路４乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０の冷媒流路４の順に直列に接続されており、タンク４１、ポンプ４２、ヒータ４３に連通している（図３参照）。
【0190】
ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０は直列に接続された冷媒流路４を介して互いに熱交換が可能である。例えばガス貯蔵部ＳＴ１０から燃料ガスを放出することによりガス貯蔵部ＳＴ１０の吸着材１１で発生した放出熱を相殺する熱量を、ガス貯蔵部ＳＴ２から二酸化炭素を放出することによりガス貯蔵部ＳＴ２で発生した吸着熱により賄うことができる。
【0191】
なお、温度センサＴ１は、ガス貯蔵部ＳＴ１の冷媒流路４とガス貯蔵部ＳＴ２の冷媒流路４とが接続する位置に配置し、温度センサＴ２はガス貯蔵部ＳＴ１０よりも冷媒の下流となる位置に配置すればよい。
【0192】
図９Ｂは、本実施形態の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００におけるガス貯蔵タンク１の断面図（変形例）である。図９Ｂに示すガス貯蔵タンク１は、図９Ａと同様にガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０を有しており、ガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０には吸着材１１が充填され且つガス流路１２が形成されている。一方、冷媒流路４は、ガス貯蔵タンク１の金属の外壁、及びガス貯蔵タンク１を仕切る金属の壁面の中に配置されている。冷媒流路４は、全て直列となるように接続してもよいし、一部が並列になるように接続してもよい。
【0193】
温度センサＴ１は、例えば、ガス貯蔵部ＳＴ１に隣接する冷媒流路４であってガス貯蔵部ＳＴ１の隣接位置を最後に通過する冷媒流路４に配置すればよく、例えば図９Ｂにおいてガス貯蔵部ＳＴ１の右下に配置された冷媒流路４と、当該冷媒流路４に接続される次の冷媒流路４と、の間に配置する。
【0194】
温度センサＴ２は、例えば、ガス貯蔵部ＳＴ１０に隣接する冷媒流路４であってガス貯蔵部ＳＴ１０の隣接位置を最後に通過する冷媒流路４に配置すればよく、例えば図９Ｂにおいてガス貯蔵部ＳＴ１０の左下に配置された冷媒流路４よりも冷媒に下流となる位置に配置する。
【0195】
【0196】
吸着材１１は、例えば、前記のように金属有機構造体で形成されているが、図１０に示すように、所定の粒径を持った粒子を凝固させた形状を有している。よって、充填率はあまり高くなく、空隙が存在している。この空隙の容量が大きいほど単位体積当たりの吸着容量は低下する。
【0197】
そこで、図１１Ａに示すように、平均粒径の大きい粒子を面状に充填させ、その隙間に平均粒径の小さな粒子を充填させることで、図１１Ｂに示すように、平均粒径の大きい粒子と平均粒径の小さな粒子を充填させた層を形成し、この層を複数重ね合わせることで充填率の高い吸着材１１を構築することができる。
【0198】
ここで、吸着材１１は、燃料ガス（メタン）の吸着熱／放出熱よりも二酸化炭素の吸着熱／放出熱の方が大きくなるもの、又は燃料ガスの吸着効率よりも二酸化炭素の吸着効率の方が大きくなるものが好適である。これにより、例えばガス貯蔵部ＳＴ１乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０において、二酸化炭素の吸着・放出のみ行うガス貯蔵部ＳＴ１の容積を他のガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ１０よりも小さく設定することができる。例えばガス貯蔵部ＳＴ１の二酸化炭素の吸着熱・放出熱がガス貯蔵部ＳＴ２の燃料ガスの放出熱・吸着熱と等しくなるように設定することが可能である。
【0199】
また吸着材１１としては、燃料ガスの吸着熱／放出熱よりも二酸化炭素の吸着熱／放出熱の方が大きくなる第１吸着材と、二酸化炭素の吸着熱／放出熱よりも燃料ガスの吸着熱／放出熱の方が大きくなる第２吸着材と、を混合した構成を適用してもよい。
【0200】
この構成では、第１吸着材に二酸化炭素が優先的に吸着され、第２吸着材には燃料ガスが優先的に吸着される。よって、例えばガス貯蔵部ＳＴ２から二酸化炭素を放出した後、ガス貯蔵部ＳＴ２に燃料ガスを充填すると、燃料ガスが第２吸着材に吸着することで第２吸着材において吸着熱が発生し、これが第１吸着材に伝達される。すると第１吸着材では残留した二酸化炭素が放出して放出熱を発生し、これが少なくとも吸着熱の一部を相殺する。従って、互いに隣接する第１吸着材と第２吸着材というミクロな範囲で熱交換を行うことが可能であり、冷媒等で熱交換を行う場合よりも熱交換の応答を早くすることができる。
【0201】
［変形例］
図１２は、変形例の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００における燃料ガスの放出の動作を簡易に説明するための図である。
図１２は、変形例の燃料ガスの吸着貯蔵システム１００における燃料ガスの放出の動作を簡易に説明するための図である。
【0202】
変形例の吸着貯蔵システム１００の基本構造は上記の吸着貯蔵システム１００と同様であるが、第１ガス貯蔵部、すなわち二酸化炭素の吸着・放出のみ行う第１ガス貯蔵部が２個設定されている。図１２では、ガス貯蔵部ＳＴ１とガス貯蔵部ＳＴ１０が第１ガス貯蔵部に設定されている。
【0203】
ガス貯蔵タンク１から燃料ガスを放出する場合について説明する。図１２（ａ）に示す初期状態において、ガス貯蔵部ＳＴ１には二酸化炭素（Ｃ）は充填されておらず、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９には燃料ガス（Ｆ）が充填されているものとする。
【0204】
図１２（ｂ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ２から燃料ガスを放出（図において「Ｆ↑」と表記）するとともに、ガス貯蔵部ＳＴ１の吸着材１１に二酸化炭素を吸着（図において「Ｃ↓」と表記）させる。また、ガス貯蔵部ＳＴ９から燃料ガスを放出するとともに、ガス貯蔵部ＳＴ１０の吸着材１１に二酸化炭素を吸着させる。
【0205】
これにより、図１２（ｃ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ２からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ１への二酸化炭素の充填が完了し、ガス貯蔵部ＳＴ９からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ１０への二酸化炭素の充填が完了する。
【0206】
上記により、変形例では、ガス貯蔵部ＳＴ（ｋ＋１）（ｋ＝１、２、３、４）から燃料ガスを放出する場合は、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴｋに二酸化炭素を充填し、ガス貯蔵部ＳＴ（ｍ）（ｍ＝９、８、７、６）から燃料ガスを放出する場合は、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴ（ｍ＋１）に二酸化炭素を充填する、という制御を順に実行する。
【0207】
図１２（ｄ）に示すように、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴ４に二酸化炭素を充填しつつガス貯蔵部ＳＴ５から燃料ガスを放出し、燃料ガスを放出したガス貯蔵部ＳＴ７に二酸化炭素を充填しつつガス貯蔵部ＳＴ６から燃料ガスを放出する。
【0208】
これにより、図１２（ｅ）に示すように、ガス貯蔵部ＳＴ５からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ４への二酸化炭素の充填を完了し、ガス貯蔵部ＳＴ６からの燃料ガスの放出の完了とほぼ同時にガス貯蔵部ＳＴ７への二酸化炭素の充填を完了することができる。
【0209】
以上より、ガス貯蔵部ＳＴ２乃至ガス貯蔵部ＳＴ９において燃料ガスを効率的に放出することができる。
【0210】
［ガス貯蔵タンク１内を分割する個数と第１ガス貯蔵部の個数との関係］
図１３は、ガス貯蔵タンク１において燃料ガスを吸着・放出する分割室の占有率であって、分割室数ｎ及び第１ガス貯蔵部の個数ｊを変化させた場合を示す図である。
図１３は、ガス貯蔵タンク１において燃料ガスを吸着・放出する分割室の占有率であって、分割室数ｎ及び第１ガス貯蔵部の個数ｊを変化させた場合を示す図である。
【0211】
ガス貯蔵タンク１を幅方向（図９Ａ、図９Ｂで示す横方向）に分割して分割室をｎ個形成した場合において二酸化炭素を充填可能な第１ガス貯蔵部の個数ｊを変化させた場合について、二酸化炭素と燃料ガスを充填可能な第２ガス貯蔵部のガス貯蔵タンク内の占有率を算出した。
【0212】
ガス貯蔵タンク１の内部空間の幅方向の長さをｘ［ｍｍ］、厚み方向（図９Ａ、図９Ｂで示す縦方向）の長さをｙ［ｍｍ］とする。ここでは、幅方向に分割して分割室を形成するので内部区間の奥行方向の長さ成分は省略して考える。
【0213】
ガス貯蔵タンク１の内部空間の断面積（容積）はｘ×ｙ［ｍｍ2］となる。
【0214】
厚さｔの壁面によりガス貯蔵タンクの内部空間をｎ等分（ｎ：整数）してｎ個の分割室を形成すると、（ｎ－１）個の壁面で内部空間を分割することになるので、一つの分割室の断面積（容積）は、
ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ・・・（１）
となる。
ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ・・・（１）
となる。
【0215】
分割室のうち二酸化炭素のみを充填・放出する第１ガス貯蔵部の個数をｊ（ｊ＝１，２，３・・・（整数）、ｎ－ｊ＞１）とすると、二酸化炭素の充填・放出又は燃料ガスの充填・放出が可能な第２ガス貯蔵部の断面積（容積）は、
（ｎ－ｊ）×ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ・・・（２）
となる。
（ｎ－ｊ）×ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ・・・（２）
となる。
【0216】
以上より、ガス貯蔵タンクの内部空間のうち、第２ガス貯蔵部として利用できる割合（占有率）は、
（ｎ－ｊ）×ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ／（ｘ×ｙ）・・・（３）
となる。
（ｎ－ｊ）×ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ／（ｘ×ｙ）・・・（３）
となる。
【0217】
図１３は、上記の数式（３）において、ｘ＝６５８［ｍｍ］、ｙ＝２７６［ｍｍ］、ｔ＝２［ｍｍ］と設定し、分割室数ｎ（連続量）と第１ガス貯蔵部の個数ｊ（整数）を変化させたときのグラフとなる。
【0218】
いずれの分割室数ｎであっても第１ガス貯蔵部の個数ｊを増やしていけばガス貯蔵タンク１における第２ガス貯蔵部の占有率は低下する。
【0219】
また、第１ガス貯蔵部の個数ｊがいずれであっても、分割室数ｎを減少させると、ガス貯蔵タンク１における第１ガス貯蔵部の占有率が増加するので、その分、ガス貯蔵タンク１における第２ガス貯蔵部の占有率は低下する。
【0220】
一方、第１ガス貯蔵部の個数ｊがいずれであっても、分割室数ｎを増加させると、ガス貯蔵タンク１における第１ガス貯蔵部の占有率が減少するので、その分、ガス貯蔵タンク１における第２ガス貯蔵部の占有率は増加する。しかし、分割室数ｎをさらに増加させると、ガス貯蔵タンク１に対する厚さｔの壁面の占有率が高くなるので、その分、ガス貯蔵タンク１における第２ガス貯蔵部の占有率は低下する。
【0221】
従って、図１３の曲線が示すように、数式（３）に示す占有率には極値が存在し、例えば第１ガス貯蔵部の個数ｊ＝１のとき、分割室数ｎ＝９が最大となり、ｊ＝２のとき、ｎ＝１３が最大となり、ｊ＝３のとき、ｎ＝１７が最大となる。
【0222】
ただし、ｊ＝２においては、第１ガス貯蔵部で発生する吸着熱／放出熱と第２ガス貯蔵部で発生する放出熱／吸着熱の熱交換を２か所で同時に行うことを考えると、実質的にｎ＝１２、又は１４が最大となる。
【0223】
また、ｊ＝３においては、第１ガス貯蔵部で発生する吸着熱／放出熱と第２ガス貯蔵部で発生する放出熱／吸着熱の熱交換を３か所で同時に行うことを考えると、実質的にｎ＝１８が最大となる。
【0224】
以上のように、第１ガス貯蔵部の個数ｊに応じて第２ガス貯蔵部の占有率が最大となる分割室数ｎを設定することができる。
【0225】
図１４は、比較例のガス貯蔵タンク１における第２ガス貯蔵部の容積に対する本実施形態のガス貯蔵タンク１における第２ガス貯蔵部の容積の増加の割合を示す図である。
【0226】
比較例のガス貯蔵タンク１では、内部空間を２つに分割し、一方を第１ガス貯蔵部とし、他方を第２ガス貯蔵部と設定している。比較例において第２ガス貯蔵部は、一つであるので、例えば一方の第２ガス貯蔵部から燃料ガスを放出する際に他方の第２ガス貯蔵部に二酸化炭素を充填する、という場面はない。従って、比較例の第２ガス貯蔵部は、実質的に燃料ガスのみを充填・放出するものとなる。
【0227】
上記の比較例において、第２ガス貯蔵部の占有率は、上記の数式（３）において、ｎ＝２、ｊ＝１とすることで、
（ｘ－ｔ）／２・・・（４）
となる。
（ｘ－ｔ）／２・・・（４）
となる。
【0228】
従って、第２ガス貯蔵部の占有率の増加の割合は、数式（３）及び数式（４）より
（ｎ－ｊ）×ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ／（ｘ×ｙ）／（（ｘ－ｔ）／２）－１・・・（５）
となる。
（ｎ－ｊ）×ｙ×（ｘ－（ｎ－１）×ｔ）／ｎ／（ｘ×ｙ）／（（ｘ－ｔ）／２）－１・・・（５）
となる。
【0229】
図１４は、上記の数式（５）において、ｘ＝６５８［ｍｍ］、ｙ＝２７６［ｍｍ］、ｔ＝２［ｍｍ］と設定し、分割室数ｎ（連続量）と第１ガス貯蔵部の個数ｊ（整数）を変化させたときのグラフとなる。
【0230】
図１４に示すように、第１ガス貯蔵部の個数ｊ＝１であって、分割室数ｎ＝３のとき、占有率の増加の割合は３０［％］程度であるが、分割室数ｎ＝９、又は１０のときは、５９［％］にまで増加する。第１ガス貯蔵部の個数ｊ＝２であって、分割室数ｎ＝５のとき、占有率の増加の割合は１３［％］程度であるが、分割室数ｎ＝１０のときは、４１［％］にまで増加する。第１ガス貯蔵部の個数ｊ＝３であって、分割室数ｎ＝７のとき、占有率の増加の割合は５［％］程度であるが、分割室数ｎ＝１０のときは、２３［％］にまで増加する。第１ガス貯蔵部の個数ｊ＝４であって、分割室数ｎ＝１０のとき、占有率の増加の割合は５［％］程度である。
【0231】
以上のように、比較例のように二酸化炭素のみを充填・放出する第１ガス貯蔵部（吸着材１１）と燃料ガスのみを充填・放出する第２ガス貯蔵部（吸着材１１）に分離した場合に比べて、本実施形態のように、二酸化炭素の充填・放出と燃料ガスの充填・放出を交互に行う第２ガス貯蔵部を複数配置することで、燃料ガスを充填可能な領域の充填率を比較例よりも高めることができる。本実施形態の複数の第２ガス貯蔵部の容積を比較例の第２ガス貯蔵部と同じに設定した場合には、本実施形態の第１ガス貯蔵部及び複数の第２ガス貯蔵部の全容積を、比較例の第１ガス貯蔵部及び第２貯蔵部の全容積よりも小さく設定でき、システム全体を小型化することができる。
【符号の説明】
【0232】
１００ 吸着貯蔵システム
１ ガス貯蔵タンク
１１ 吸着材
ＳＴ１ ガス貯蔵部（第１ガス貯蔵部）
ＳＴ２－ＳＴ４ ガス貯蔵部（第２ガス貯蔵部）
１ ガス貯蔵タンク
１１ 吸着材
ＳＴ１ ガス貯蔵部（第１ガス貯蔵部）
ＳＴ２－ＳＴ４ ガス貯蔵部（第２ガス貯蔵部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】