特開 2024-125728 水素吸蔵システム

(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】P2024125728

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】水素吸蔵システム

(51)【国際特許分類】

   F17C 11/00 20060101AFI20240911BHJP

【ＦＩ】

F17C11/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033743

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 均

(72)【発明者】

【氏名】小川 博之

(72)【発明者】

【氏名】間宮 尚

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA02

3E172AA05

3E172AB01

3E172DA90

3E172EA13

3E172EA23

3E172EB02

3E172FA01

3E172FA26

3E172FA27

(57)【要約】

【課題】水素吸蔵合金の冷却と加熱の切換時間を短縮する。
【解決手段】水素吸蔵システムＯは、水素を吸蔵する水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂと、水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂとの間で熱交換を行う流体が循環する循環回路２０Ａ，２０Ｂと、循環回路２０Ａ，２０Ｂを流れる流体を冷却する冷却機構３０と、循環回路２０Ａ，２０Ｂを流れる流体を加熱する加熱機構４０Ａと、を備える。循環回路２０Ａ，２０Ｂは、流体を循環させるためのポンプ２１Ａ，２１Ｂと、冷却機構３０をバイパスするバイパス流路２４Ａ，２４Ｂと、冷却機構３０及びバイパス流路２４Ａ，２４Ｂへ流れる流量の分配を制御する制御弁２５Ａ，２５Ｂと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素を吸蔵する水素吸蔵合金と、
前記水素吸蔵合金との間で熱交換を行う流体が循環する循環回路と、
前記循環回路を流れる流体を冷却する冷却機構と、
前記循環回路を流れる流体を加熱する加熱機構と、を備え、
前記循環回路は、
流体を循環させるためのポンプと、
前記冷却機構をバイパスするバイパス流路と、
前記冷却機構及び前記バイパス流路へ流れる流量の分配を制御する制御弁と、を有する水素吸蔵システム。

【請求項2】

請求項１に記載された水素吸蔵システムであって、
前記加熱機構は、前記水素吸蔵合金から脱着された水素が化学反応することでエネルギーを作り出すエネルギー発生源からの排熱を用いて前記循環回路を流れる流体を加熱する、水素吸蔵システム。

【請求項3】

請求項１に記載された水素吸蔵システムであって、
前記冷却機構は、前記循環回路を流れる流体の熱を大気へ放熱する放熱器である、水素吸蔵システム。

【請求項4】

請求項１に記載された水素吸蔵システムであって、
前記水素吸蔵合金の周囲の水素の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記水素吸蔵合金に水素を吸着させる際に、前記圧力センサによって検出された圧力に基づいて、前記制御弁を制御する、水素吸蔵システム。

【請求項5】

請求項１に記載された水素吸蔵システムであって、
前記水素吸蔵合金の周囲の水素の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記水素吸蔵合金から水素を脱着させる際に、前記圧力センサによって検出された圧力に基づいて、前記制御弁及び前記加熱機構の少なくとも一方を制御する、水素吸蔵システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水素吸蔵システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、水素吸蔵合金が収容される水素吸蔵合金容器と、水素吸蔵合金との伝熱が行われる熱媒体が移動する熱媒体移動路と、熱媒体移動路で移動する熱媒体の温度調整を行う温度調整部とを備えた水素貯蔵システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－３５４７９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に記載された発明では、水素吸蔵合金を加熱する際に、ヒータによって水タンク内の水（熱媒体）を加熱して、その加熱された水によって水素吸蔵合金を加熱している。また、特許文献１に記載された発明では、水素吸蔵合金を冷却する際にも、水タンク内の水（熱媒体）を冷却している。

【0005】

このため、特許文献１に記載された発明では、冷却と加熱とを切り換える際に、水タンク内の水の全量を冷却または加熱する必要があり、冷却と加熱の切り換えに時間がかかってしまう。

【0006】

本発明は、水素吸蔵合金の冷却と加熱の切換時間を短縮することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、水素を吸蔵する水素吸蔵合金と、水素吸蔵合金との間で熱交換を行う流体が循環する循環回路と、循環回路を流れる流体を冷却する冷却機構と、循環回路を流れる流体を加熱する加熱機構と、を備え、循環回路は、流体を循環させるためのポンプと、冷却機構をバイパスするバイパス流路と、冷却機構及びバイパス流路へ流れる流量の分配を制御する制御弁と、を有する水素吸蔵システムである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、水素吸蔵合金の冷却と加熱の切換時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る水素吸蔵システムが適用される水素エネルギーシステムＳの概略図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る水素吸蔵合金の吸蔵量と水素貯蔵タンク内の圧力との関係を示す特性図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る水素吸蔵合金の吸着時の水（流体）の流れを説明するための図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る水素吸蔵合金の吸着時の水の流れを説明するための図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る水素吸蔵合金の脱着時の水の流れを説明するための図である。

【図6】図６は、変形例に係る加熱機構の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0011】

水素吸蔵システムＯは、水素ガスを燃料とする建物・モビリティ等に搭載されるものであり、水素ガスを吸蔵または放出する。まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る水素吸蔵システムＯが適用される水素エネルギーシステムＳについて簡単に説明する。

【0012】

図１に示すように、水素エネルギーシステムＳは、水素吸蔵システムＯと、水素吸蔵システムＯに水素を供給する水素発生装置Ｐと、水素吸蔵システムＯから放出された水素を利用する水素利用装置Ｃと、を備える。

【0013】

水素発生装置Ｐは、水を電気分解することで水素を発生させる。水素発生装置Ｐは、発生させた水素の温度を調整する温度調整装置（図示せず）と、発生させた水素の圧力を調整する圧力調整装置（図示せず）と、を備えている。

【0014】

水素利用装置Ｃは、水素吸蔵システムＯから放出された水素が化学反応することでエネルギーを作り出すエネルギー発生源である。具体的には、エネルギー発生源は、燃料電池や水素エンジンである。燃料電池は、水素吸蔵システムＯから放出された水素を酸素と反応させて電気エネルギーを作り出し、水素エンジンは、水素吸蔵システムＯから放出された水素を燃焼させて回転エネルギーを作り出す。なお、燃料電池及び水素エンジンからは、熱及び水ないし水蒸気が排出される。

【0015】

水素吸蔵システムＯは、水素吸蔵する水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂと、水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ収容される水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂと、水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂとの間で熱交換を行う水（流体）が循環する循環回路２０Ａ，２０Ｂと、循環回路２０Ａ，２０Ｂを流れる水を冷却する冷却機構３０と、循環回路２０Ａ，２０Ｂを流れる水を加熱する加熱機構４０Ａ，４０Ｂと、を備える。

【0016】

水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂは、水素発生装置Ｐにそれぞれ流路５１Ａ，５１Ｂによって接続され、水素利用装置Ｃにそれぞれ流路５２Ａ，５２Ｂによって接続される。つまり、水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂは、水素発生装置Ｐと水素利用装置Ｃとを接続する流路において、並列に設けられている。

【0017】

流路５１Ａ，５１Ｂには、流路５１Ａ，５１Ｂを開放または遮断する開閉弁５３Ａ，５３Ｂが設けられ、流路５２Ａ，５２Ｂには、流路５２Ａ，５２Ｂを開放または遮断する開閉弁５４Ａ，５４Ｂが設けられる。開閉弁５３Ａ，５３Ｂ及び開閉弁５４Ａ，５４Ｂは、コントローラ６０によって動作が制御される。

【0018】

なお、水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂ、循環回路２０Ａ，２０Ｂ、及び加熱機構４０Ａ，４０Ｂは同じ構成であるため、以下では、水素貯蔵タンク１０Ａ、循環回路２０Ａ、及び加熱機構４０Ａを中心に説明し、水素貯蔵タンク１０Ｂ、循環回路２０Ｂ、及び加熱機構４０Ｂについては、水素貯蔵タンク１０Ａ、循環回路２０Ａ、及び加熱機構４０Ａと同一の構成には図中に同じ数字の符号を付して説明を省略する。水素貯蔵タンク１０Ａ、循環回路２０Ａ及び加熱機構４０Ａの構成には符号に「Ａ」を付し、水素貯蔵タンク１０Ｂ、循環回路２０Ｂ、及び加熱機構４０Ｂの構成には符号に「Ｂ」を付して区別する。

【0019】

水素貯蔵タンク１０Ａは、圧力容器によって構成され、水素貯蔵タンク１０Ａ内には、水素吸蔵合金１１Ａが収容される。水素吸蔵合金１１Ａとしては、ＡＢ５型、ＡＢ２型、Ａ２Ｂ型、固溶体型（ＢＣＣ合金）などを用いることができる。

【0020】

流路５１Ａにおける開閉弁５３Ａより下流側には、圧力センサ５５Ａが設けられる。圧力センサ５５Ａは、水素吸蔵合金１１Ａの周囲の圧力（水素貯蔵タンク１０Ａの水素の圧力）を検出する。なお、圧力センサ５５Ａは、流路５２Ａにおける開閉弁５４Ａより上流側に設けられていてもよい。

【0021】

水素エネルギーシステムＳでは、開閉弁５３Ａを開弁することで、水素発生装置Ｐによって発生した水素は、流路５１Ａを通じて水素貯蔵タンク１０Ａに供給される。また、開閉弁５３Ａを閉弁することで、水素発生装置Ｐによって発生した水素の水素貯蔵タンク１０Ａへの供給が遮断される。

【0022】

また、水素エネルギーシステムＳでは、開閉弁５４Ａを開弁することで、水素貯蔵タンク１０Ａ内の水素は、流路５２Ａを通じて水素利用装置Ｃに供給される。また、開閉弁５４Ａを閉弁することで、水素貯蔵タンク１０Ａ内の水素の水素利用装置Ｃへの供給が遮断される。

【0023】

次に、循環回路２０Ａについて説明する。

【0024】

循環回路２０Ａは、水を循環させて、水素吸蔵合金１１Ａとの間で熱交換を行い、水素吸蔵合金１１Ａの温度調整を行う。循環回路２０Ａは、タンクを有していない、いわゆる閉回路によって構成される。

【0025】

図１に示すように、循環回路２０Ａには、水の流れ方向の順番に、循環回路２０Ａ内の水を循環させるためのポンプ２１Ａと、加熱機構４０Ａとの間で熱交換を行う第１熱交換部４と、水素吸蔵合金１１Ａとの間で熱交換を行う第２熱交換部２３Ａと、循環回路２０Ａ内を流れる水を冷却する冷却機構３０と、が設けられる。

【0026】

また、循環回路２０Ａには、冷却機構３０をバイパスするバイパス流路２４Ａと、冷却機構３０及びバイパス流路２４Ａへ流れる流量の分配を制御する制御弁２５Ａと、第２熱交換部２３Ａの入口側の水温を検出する第１温度センサ２６Ａと、第２熱交換部２３Ａの出口側の水温を検出する第２温度センサ２７Ａと、が設けられる。

【0027】

ポンプ２１Ａは、図示しないモータによって駆動される。ポンプ２１Ａの種類は特に限定はないが、ポンプ２１Ａは、遠心ポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプなどによって構成される。

【0028】

第１熱交換部２２Ａは、加熱機構４０Ａとの間で熱交換を行い、加熱機構４０Ａからの熱を受け取ることで、循環回路２０Ａ内を循環する水を加熱する。

【0029】

第２熱交換部２３Ａは、水素吸蔵合金１１Ａとの間で熱交換を行うことで、水素吸蔵合金１１Ａの温度を調整する。

【0030】

制御弁２５Ａは、第２熱交換部２３Ａを通過した水を冷却機構３０とバイパス流路２４Ａに分配する。具体的には、制御弁２５Ａは、三方弁によって構成される。制御弁２５Ａは、コントローラ６０によって制御され、冷却機構３０とバイパス流路２４Ａに分配される水の流量を制御する。本実施形態では、制御弁２５Ａを三方弁によって構成した場合を例に示しているが、制御弁２５Ａを２つの二方弁によって構成してもよい。

【0031】

冷却機構３０は、例えば、冷却塔によって構成される。冷却塔は、開放式であっても密閉式であってもよい。冷却機構３０として冷却塔を用いることにより、冷凍装置が不要となるため、コスト及びエネルギー消費の上昇を抑制できる。なお、冷却機構３０は、少なくとも循環回路２０Ａ内を循環する水の熱を大気へ放出する放熱器としての機能を有していればよく、例えば、ラジエータなどであってもよい。

【0032】

本実施形態では、１つの冷却機構３０によって、循環回路２０Ａ及び循環回路２０Ｂ内を循環する水を冷却している、言い換えると、本実施形態では、冷却機構３０が、循環回路２０Ａ及び循環回路２０Ｂに対して共通化されているが、冷却機構３０は、循環回路２０Ａ及び循環回路２０Ｂに個別に設けられていてもよい。

【0033】

加熱機構４０Ａは、熱媒体としての水が循環する循環回路４１Ａと、循環回路４１Ａ内の水を循環させるためのポンプ４２と、循環回路４１Ａに設けられ第１熱交換部２２Ａとの間で熱交換を行う第３熱交換部４３Ａと、循環回路４１Ａに設けられ水素利用装置Ｃとの間で熱交換を行う第４熱交換部４４と、循環回路４１Ａにおけるポンプ４２と第３熱交換部４３Ａの間に設けられ、ポンプ４２から第３熱交換部４３Ａへの水の流れを許容または遮断する開閉弁４５Ａと、を有する。

【0034】

循環回路４１Ａは、内部の水が循環することによって水素利用装置Ｃで発生した排熱を循環回路２０Ａに伝達する。

【0035】

ポンプ４２は、図示しないモータによって駆動される。ポンプ４２の種類は特に限定はないが、ポンプ４２は、遠心ポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプなどによって構成される。

【0036】

第３熱交換部４３Ａは、第１熱交換部２２Ａとの間で熱交換を行い、循環回路４１Ａ内を循環する水の熱によって循環回路２０Ａ内を循環する水を加熱する。

【0037】

第４熱交換部４４は、水素利用装置Ｃとの間で熱交換を行い、水素利用装置Ｃを駆動した際に発生する排熱によって循環回路４１Ａ内を循環する水を加熱する。

【0038】

このように、加熱機構４０Ａは、水素利用装置Ｃを駆動した際に発生する排熱を利用して、循環回路４１Ａ内を循環する水を加熱する。

【0039】

なお、本実施形態では、１つのポンプ４２によって、循環回路４１Ａ及び循環回路４１Ｂ内の水を循環させるとともに、１つの第４熱交換部４４によって循環回路４１Ａ及び循環回路４１Ｂ内を循環する水を加熱している、言い換えると、本実施形態では、ポンプ４２及び第４熱交換部４４は、循環回路４１Ａ及び循環回路４１Ｂに対して共通化されているが、ポンプ４２及び第４熱交換部４４は、循環回路４１Ａ及び循環回路４１Ｂにそれぞれ個別に設けられていてもよい。

【0040】

次に、水素吸蔵合金１１Ａにおける水素の吸着及び脱着について、図２を参照しながら説明する。図２は、水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂ（水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂ）の圧力と、温度と、水素の吸蔵量との関係を示すグラフである。なお、図２における実線は、吸着時の特性を示し、点線は、脱着時の特性を示している。

【0041】

まず、水素吸蔵合金１１Ａへの水素の吸着について説明する。水素発生装置Ｐによって発生した水素は、開閉弁５３Ａを開弁することによって、流路５１Ａを通じて水素貯蔵タンク１０Ａ内に導かれる。本実施形態では、水素発生装置Ｐから供給される水素の圧力は、０．８ＭＰａ程度である。水素貯蔵タンク１０Ａ内に導かれた水素は、水素吸蔵合金１１Ａによって吸着される。水素吸蔵合金１１Ａが水素を吸着する際には、発熱反応により水素吸蔵合金１１Ａの温度が上昇する。

【0042】

図２に示すように、水素吸蔵合金１１Ａは、同じ圧力では、温度が高くなるほど吸蔵量が減少する。そのため、本実施形態では、吸着時には、ポンプ２１Ａを駆動して、循環回路２０Ａ内の水を図３に示す太線のように循環させる。なお、本実施形態では、ポンプ２１Ａは、吐出流量が一定となるように駆動される。

【0043】

ポンプ２１Ａから吐出された水は、第２熱交換部２３Ａにおいて、水素吸蔵合金１１Ａを冷却する。水素吸蔵合金１１Ａと熱交換することによって温度が上昇した水（第２熱交換部２３Ａを通過した水）は、制御弁２５Ａを通って冷却機構３０に導かれる。冷却機構３０では、通過する水の熱が除熱され、水の温度が低下する。冷却機構３０によって冷却された水は、ポンプ２１Ａに導かれ、再びポンプ２１Ａから吐出される。このように循環回路２０Ａ内の水を循環させることで、水素吸蔵合金１１Ａによって発生した熱を外部へ放出することができる。なお、吸着時には、加熱機構４０Ａのポンプ４２を停止する、あるいは、開閉弁４５Ａを閉弁することで、第１熱交換部２２Ａにおいて熱交換が行われない。これにより、循環回路２０Ａ内の水が加熱されることはない。

【0044】

本実施形態では、水素吸蔵合金１１Ａによって水素を吸着させる際には、水素の圧力が０．８ＭＰａ程度で一定になるように制御する。具体的には、コントローラ６０は、圧力センサ５５Ａによって検出した水素の圧力が低下してきた場合には、制御弁２５Ａを制御して、第２熱交換部２３Ａを通過した水の一部をバイパス流路２４Ａに導く（図４の太線参照）。これにより、バイパス流路２４Ａに導かれた水は、冷却機構３０を通過することなく、つまり、冷却されることなく、再びポンプ２１Ａから吐出される。

【0045】

水素吸蔵合金１１Ａの冷却が強すぎる、つまり、第２熱交換部２３Ａを通過する水の温度が低すぎると、水素の温度が低下してしまい、その結果、水素の圧力が低下してしまう。そこで、第２熱交換部２３Ａを通過した水の一部をバイパス流路２４Ａに導いて冷却機構３０をバイパスさせることで、第２熱交換部２３Ａに導かれる水の温度を上昇させる。このように、水素の圧力が低下した場合には、水素吸蔵合金１１Ａの冷却を抑制することで、水素を一定の圧力に維持することができる。なお、この制御は、予め実験などによって水素の圧力と制御弁２５Ａの開度（冷却機構３０とバイパス流路２４Ａへの流量の分配量）との関係を求めておき、これらの関係をコントローラ６０に記憶させ、この記憶された関係に基づいて制御が行われる。また、圧力センサ５５Ａによって検出された圧力に基づいて、フィードバック制御を行うようにしてもよい。あるいは、循環回路２０Ａに設けられた第１温度センサ２６Ａ及び第２温度センサ２７Ａを用いて制御を行ってもよく、圧力センサ５５Ａと、第１温度センサ２６Ａ及び第２温度センサ２７Ａと、を併用して制御を行ってもよい。

【0046】

水素吸蔵合金１１Ａによる吸着は、開閉弁５３Ａを閉じることによって終了する。

【0047】

次に、水素吸蔵合金１１Ａからの水素の脱着について説明する。水素貯蔵タンク１０Ａ内の水素は、開閉弁５４Ａを開弁することによって、流路５２Ａを通じて水素利用装置Ｃに導かれる。

【0048】

コントローラ６０は、水素利用装置Ｃが始動すると、水素利用装置Ｃに水素を供給するために水素吸蔵合金１１Ａからの水素を脱着させる。具体的には、まず、コントローラ６０は、開閉弁５４Ａを開弁する。これにより、水素貯蔵タンク１０Ａから水素利用装置Ｃに水素が供給される。本実施形態では、水素吸蔵合金１１Ａから脱着された水素の圧力は、０．８ＭＰａ程度で一定になるように制御される。

【0049】

水素吸蔵合金１１Ａは、水素を脱着する際には、吸熱反応により水素吸蔵合金１１Ａの温度が低下する。水素吸蔵合金１１Ａの温度が低下すると、水素吸蔵合金１１Ａから脱着された水素の圧力が低下し脱着しなくなる。そこで、本実施形態では、加熱機構４０Ａを駆動して、循環回路２０Ａ内を循環する水を加熱機構４０Ａによって加熱することで、水素吸蔵合金１１Ａを加熱する。

【0050】

具体的には、コントローラ６０は、ポンプ４２を駆動するとともに開閉弁４５Ａを開弁する。また、コントローラ６０は、ポンプ２１Ａを駆動するとともに、循環回路２０Ａ内を循環する水の全量がバイパス流路２４Ａを通過するように制御弁２５Ａを制御する。これにより、循環回路４１Ａ及び循環回路２０Ａ内の水は、図５に太線で示すように循環する。

【0051】

循環回路４１Ａ内を循環する水は、第４熱交換部４４において水素利用装置Ｃとの間で熱交換を行うことで、水素利用装置Ｃの排熱によって加熱される。そして、第４熱交換部４４において加熱された水が、第３熱交換部４３Ａに到達すると、第３熱交換部４３Ａと第１熱交換部２２Ａとの間で熱交換が行われ、循環回路２０Ａ内を循環する水が加熱される。このように、本実施形態では、水素利用装置Ｃの排熱を用いて、水素吸蔵合金１１Ａを加熱する。

【0052】

なお、循環回路２０Ａ内を循環する水の温度が高くなりすぎると、水素吸蔵合金１１Ａから脱着された水素の圧力が上昇してしまう。この場合には、コントローラ６０は、開閉弁４５Ａを制御して、第３熱交換部４３Ａを通過する水の流量を減少させる。これにより、第１熱交換部２２Ａにおいて第３熱交換部４３Ａから受け取る熱量を少なくすることができるので、循環回路２０Ａ内を循環する水の温度上昇を抑制できる。なお、この制御は、圧力センサ５５Ａによって検出された圧力に基づいて、フィードバック制御を行うことで実行される。

【0053】

循環回路２０Ａ内を循環する水の温度が高くなりすぎた場合に、開閉弁４５Ａを制御することに加えて、制御弁２５Ａを制御して、循環回路２０Ａ内を循環する水の一部が冷却機構３０を通過するようにしてもよい。冷却機構３０を通過した水は、冷却機構３０によって冷却され、バイパス流路２４Ａを通過した水と合流する。これにより、循環回路２０Ａ内を循環する水の温度を低下させることができる。また、制御弁２５Ａのみを制御するようにしてもよい。さらに、循環回路２０Ａに設けられた第１温度センサ２６Ａ及び第２温度センサ２７Ａを用いて制御を行ってもよく、圧力センサ５５Ａと、第１温度センサ２６Ａ及び第２温度センサ２７Ａと、を併用して制御を行ってもよい。

【0054】

水素エネルギーシステムＳでは、水素吸蔵システムＯが、２つの水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂを備えている。このため、水素貯蔵タンク１０Ａ，１０Ｂの一方の水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂが脱着しているときに、一方の水素吸蔵合金１１Ａ，１１Ｂにおいて水素を吸着させることができる。これにより、水素利用装置Ｃに安定的に水素を供給することができる。なお、水素貯蔵タンクは、３つ以上であってもよいし、水素エネルギーシステムＳにおける要求が満たされるのであれば、１つであってもよい。

【0055】

以上の実施形態の水素吸蔵システムＯによれば、次の作用効果を奏する。

【0056】

水素吸蔵システムＯでは、水素吸蔵合金１１Ａ、１１Ｂとの間で熱交換を行う流体が流れる回路（循環回路２０Ａ，２０Ｂ）を循環回路としているので、タンクを不要にできる。つまり、水素吸蔵システムＯでは、循環回路２０Ａ，２０Ｂ内の水を冷却または加熱する際に、タンクの分の水を冷却または加熱する必要がないので、冷却または加熱する時間を短縮することができる。さらに、加熱時には、冷却機構３０をバイパスさせることができるので、冷却機構３０の内部の水を加熱する必要がない。よって、水素吸蔵システムＯでは、冷却と加熱との切換時間をより短縮することができる。

【0057】

また、水素吸蔵システムＯでは、冷却機構３０として、冷却塔やラジエータといった放熱器を使用している。これにより、チラーなどのコンプレッサを用いた冷凍装置を有する温度調整装置に比べて、装置の導入コストや電力消費などのランニングコストを低減することができる。

【0058】

水素吸蔵システムＯでは、循環回路２０Ａ，２０Ｂに設けられた制御弁２５Ａ，２５Ｂによって、冷却機構３０及びバイパス流路２４Ａ，２４Ｂへ流れる流量の分配を調整することで、循環回路２０Ａ，２０Ｂを流れる水の温度を簡単に調整できる。

【0059】

また、水素吸蔵システムＯでは、水素の脱着時に、圧力が一定になるようにしている。これにより、水素利用装置Ｃに水素を一定の圧力で供給することができる。

【0060】

さらに、吸着時の水素の圧力を０．８ＭＰａ程度で一定にしているので、水素の温度を高い温度（４０℃程度）とすることができる。これにより、冷却機構３０による冷却温度も３０℃～４０℃程度でよいので、冷凍装置を用いずとも、冷却塔やラジエータで冷却することが可能になる。

【0061】

ここで、図６を参照して、変形例について説明する。

【0062】

図６に示す変形例では、循環回路４１Ａにおける第４熱交換部４４より上流側であって第３熱交換部４３Ａより下流側の流路上にラジエータＲが設けられている。また、この変形例では、循環回路４１Ａにおけるポンプ４２の吐出側であって循環回路４１Ａと循環回路４１Ｂとの分岐点４８より上流側の流路と、循環回路４１Ａにおける第３熱交換部４３Ａより下流側であってラジエータＲより上流側の流路と、を接続するバイパス流路４６が設けられる。バイパス流路４６には、バイパス流路４６を開閉する開閉弁４７が設けられる。

【0063】

この変形例では、開閉弁４７を開弁することにより、ポンプ４２から吐出された水の一部をバイパス流路４６によって第３熱交換部４３Ａ，４３Ｂをバイパスさせることができる。このため、水素の脱着時に、循環回路２０Ａあるいは循環回路２０Ｂ内を循環する水の温度が高くなりすぎた場合に、開閉弁４７を開弁してバイパス流路４６に水を導くことにより、第３熱交換部４３Ａを通過する水の流量を減少させることができる。これにより、第１熱交換部２２Ａにおいて第３熱交換部４３Ａから受け取る熱量を少なくすることができるので、循環回路２０Ａ，２０Ｂ内を循環する水の温度上昇を抑制できる。

【0064】

また、水素利用装置Ｃの駆動時に、循環回路２０Ａあるいは循環回路２０Ｂ内を循環する水を加熱する必要がない場合には、開閉弁４５Ａ，４５Ｂを閉弁し、開閉弁４７を開弁した状態で、ポンプ４２を駆動することで、第３熱交換部４３Ａ，４３Ｂを通過させることなく、水を循環させることができる。これにより、水素利用装置Ｃで発生した熱を、ラジエータＲによって大気へ放熱することができる。つまり、水素利用装置Ｃを冷却することができる。

【0065】

このように、図６に示す変形例による構成では、上記実施形態の循環回路２０Ａ，２０Ｂ内を循環する水を加熱する加熱機構としての機能に加え、水素利用装置Ｃを冷却する冷却機構として機能を発揮することができる。

【0066】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0067】

上記実施形態では、冷却機構３０として、放熱器を例に説明したが、これに限らず、コストなどに制限が無ければ、冷却機構３０は、チラーなどのコンプレッサを用いた冷凍装置を有する温度調整装置であってもよい。

【0068】

上記実施形態では、加熱機構４０Ａ，４０Ｂとして、水素利用装置Ｃからの排熱を用いて循環回路４１Ａ，４１Ｂを流れる水を加熱する構成を例に説明したが、これに限らず、加熱機構４０Ａ，４０Ｂは、循環回路２０Ａ，２０Ｂ内を循環する水を直接加熱するヒータであってもよい。

【0069】

上記実施形態では、循環回路２０Ａ，２０Ｂを流れる流体として水を例に説明したが、これに限らない。冷却機構３０としてラジエータ、チラーなどを用いる場合には、循環回路２０Ａ，２０Ｂを外部と遮断することができるので、水以外の流体を用いることができる。

【0070】

さらに、上記実施形態では、吸着時に吐出流量が一定になるようにしてポンプ２１Ａを駆動する場合を例に説明したが、これに限らず、水素の圧力や温度の変化に応じて、ポンプ２１Ａの吐出流量を変化させるようにしてもよい。

【0071】

上記実施形態では、圧力が一定になるように制御を行っている場合を例に説明したが、圧力が所定の範囲内になるように制御を行ってもよい。また、冷却温度を低くできる場合には、吸着時の圧力を０．８ＭＰａよりも低く設定してもよい。

【0072】

水素利用装置Ｃの入口に減圧弁などの圧力調整装置を設けてもよい。また、図１などに示す実施例では、便宜上、第１熱交換部２２Ａと第３熱交換部４３Ａとによって構成される熱交換器を並流式、第１熱交換部２２Ｂと第３熱交換部４３Ｂとによって構成される熱交換器を向流式として記載しているが、これらは、並流式及び向流式のいずれも採用可能である。

【符号の説明】

【0073】

Ｓ・・・水素エネルギーシステム
Ｐ・・・水素発生装置
Ｏ・・・水素吸蔵システム
Ｃ・・・水素利用装置
Ｒ・・・ラジエータ
１０Ａ，１０Ｂ・・・水素貯蔵タンク
１１Ａ，１１Ｂ・・・水素吸蔵合金
２０Ａ，２０Ｂ・・・循環回路
２１Ａ，２１Ｂ・・・ポンプ
２２Ａ，２２Ｂ・・・第１熱交換部
２３Ａ，２３Ｂ・・・第２熱交換部
２４Ａ，２４Ｂ・・・バイパス流路
２５Ａ，２５Ｂ・・・制御弁
２６Ａ、２６Ｂ・・・温度センサ
２７Ａ、２７Ｂ・・・温度センサ
３０・・・冷却機構
４０Ａ，４０Ｂ・・・加熱機構
４１Ａ，４１Ｂ・・・循環回路
４２・・・ポンプ
４３Ａ，４３Ｂ・・・第３熱交換部
４４・・・第４熱交換部
４５Ａ，４５Ｂ・・・開閉弁
４６・・・バイパス流路
４７・・・開閉弁
５３Ａ，５３Ｂ・・・開閉弁
５４Ａ，５４Ｂ・・・開閉弁
５５Ａ，５５Ｂ・・・圧力センサ
６０・・・コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】