JP2002348694A - エネルギー供給システム - Google Patents
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Classifications
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境に負荷のかからないエネルギー供給シス
テムを様々な分野において提供すること。 【解決手段】 電解水素発生器と、電解水素発生器によ
り水から水素と酸素を取り出し、これを貯蔵するガス貯
蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電池と
により、エネルギー供給システムを構成する。電解水素
発生器により取り出した水素と酸素は２：１の比率を持
つブラウンガスであり、水素を保存するための水素貯蔵
合金を用いる。また、前記の燃料電池が電気を生み出す
過程において排出する排水、又は廃熱、又は余剰ブラウ
ンガスを再利用するための循環設備が前記の燃料電池に
接続されて備えられ、資源の有効活用を行う。
テムを様々な分野において提供すること。 【解決手段】 電解水素発生器と、電解水素発生器によ
り水から水素と酸素を取り出し、これを貯蔵するガス貯
蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電池と
により、エネルギー供給システムを構成する。電解水素
発生器により取り出した水素と酸素は２：１の比率を持
つブラウンガスであり、水素を保存するための水素貯蔵
合金を用いる。また、前記の燃料電池が電気を生み出す
過程において排出する排水、又は廃熱、又は余剰ブラウ
ンガスを再利用するための循環設備が前記の燃料電池に
接続されて備えられ、資源の有効活用を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解水素発生器
と、電解水素発生器により水から水素と酸素を取り出
し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料
の供給を受ける燃料電池及びその他の発電設備とにより
構成され、環境に負荷のかからないエネルギー供給シス
テムに関する。
と、電解水素発生器により水から水素と酸素を取り出
し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料
の供給を受ける燃料電池及びその他の発電設備とにより
構成され、環境に負荷のかからないエネルギー供給シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、地球規模の環境問題や、エネルギ
ー資源の貯蔵量の問題などから、環境になるべく負荷の
かからない次世代エネルギーと、資源を消費することな
く持続して繰り返し使用できる再生可能エネルギーの技
術開発が進められている。こうした中で、次世代の環境
・エネルギー対策の本命とみなされているものの一つが
水素ガスを資源とする燃料電池であり、これを用いた燃
料電池自動車などの技術開発が進められている。
ー資源の貯蔵量の問題などから、環境になるべく負荷の
かからない次世代エネルギーと、資源を消費することな
く持続して繰り返し使用できる再生可能エネルギーの技
術開発が進められている。こうした中で、次世代の環境
・エネルギー対策の本命とみなされているものの一つが
水素ガスを資源とする燃料電池であり、これを用いた燃
料電池自動車などの技術開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
最大の問題は、危険な水素ガスをどうやって燃料電池に
供給するかの点であり、水素は極めて揮発性が高く、爆
発し易いガスであるために、そのまま取り扱うにはシス
テム全体を100％安全な構造にしなければならない。そ
のため、水素吸蔵合金の研究が進められている。しかし
水素吸蔵合金は、水素吸収の効率が悪く解決すべき課題
を多く持っている。 容量も体積比3％を超えていない
レベルのままであり、現在のガソリンのように簡単に燃
料を供給することができない。また液体水素は摂氏マイ
ナス２５２．８度以下の極低温でなければ貯蔵できない
ため、冷却装置だけでも膨大な設備となり、家庭や自動
車等に用いるには現実的でない。 加えて炭化水素を原
料とする燃料電池は、有限な資源である天然ガスが枯渇
した時点（2060年頃）で、副生水素またはメタノール、
消化ガスなどに切り替える必要がある暫定的な装置なの
である。
最大の問題は、危険な水素ガスをどうやって燃料電池に
供給するかの点であり、水素は極めて揮発性が高く、爆
発し易いガスであるために、そのまま取り扱うにはシス
テム全体を100％安全な構造にしなければならない。そ
のため、水素吸蔵合金の研究が進められている。しかし
水素吸蔵合金は、水素吸収の効率が悪く解決すべき課題
を多く持っている。 容量も体積比3％を超えていない
レベルのままであり、現在のガソリンのように簡単に燃
料を供給することができない。また液体水素は摂氏マイ
ナス２５２．８度以下の極低温でなければ貯蔵できない
ため、冷却装置だけでも膨大な設備となり、家庭や自動
車等に用いるには現実的でない。 加えて炭化水素を原
料とする燃料電池は、有限な資源である天然ガスが枯渇
した時点（2060年頃）で、副生水素またはメタノール、
消化ガスなどに切り替える必要がある暫定的な装置なの
である。
【０００４】こうした問題を解決するために、資源とし
て循環できる水を繰り返し利用する方法が検討され、そ
こから水素ガスを取り出す方法が求められている。燃料
電池に水素を供給するための燃料としては、ガソリン、
メタノール、石油系燃料、天然ガス、バイオマス、消化
ガスなどの研究がかねてよりなされている。しかしなが
ら、これらはそれぞれに特性はあるものの、ガソリンは
製造販売のインフラは現在のものが使用できても、可採
埋蔵量の問題や、温暖化ガス削減や環境汚染の問題は依
然として解決されていない。メタノールは化学合成が可
能で、化石燃料が抱える枯渇の心配がないものの、生産
設備も含めた膨大な設備投資を要するなどの点で、経済
的な負担が嵩むという問題がある。
て循環できる水を繰り返し利用する方法が検討され、そ
こから水素ガスを取り出す方法が求められている。燃料
電池に水素を供給するための燃料としては、ガソリン、
メタノール、石油系燃料、天然ガス、バイオマス、消化
ガスなどの研究がかねてよりなされている。しかしなが
ら、これらはそれぞれに特性はあるものの、ガソリンは
製造販売のインフラは現在のものが使用できても、可採
埋蔵量の問題や、温暖化ガス削減や環境汚染の問題は依
然として解決されていない。メタノールは化学合成が可
能で、化石燃料が抱える枯渇の心配がないものの、生産
設備も含めた膨大な設備投資を要するなどの点で、経済
的な負担が嵩むという問題がある。
【０００５】一方、特開平１０−２２０２３７号「ブラ
ウンガスを用いた内燃機関及びブラウンガスの利用方
法」においては、プラズマアークを触媒を配置した状態
で水に照射した際に発生する、水がＨ2 とＯに分解した
ブラウンガスを利用して、内燃機関を駆動し、他の蒸気
発電又は食品加工等のエネルギーとするための、内燃機
関に関する技術が開示されている。この発明は、プラズ
マアークを水中で照射することにより、プラズマアーク
を照射された水が、Ｈ2 とＯに分解したブラウンガスを
発生することを応用して、該水がＨ2 とＯに分解したブ
ラウンガスを、自動車、船舶、飛行機その他の内燃機関
の燃料として供給する内燃機関である。しかしながら、
こうした発明においても、燃料電池を用いて電気エネル
ギーを利用するに際し、電気を貯めることが困難であっ
たこと、蓄電能力に優れた超伝導物質の開発が停滞して
いること、コストが嵩むこと、安全性が確認されていな
いこと、などの様々な課題が解決されてはいない。
ウンガスを用いた内燃機関及びブラウンガスの利用方
法」においては、プラズマアークを触媒を配置した状態
で水に照射した際に発生する、水がＨ2 とＯに分解した
ブラウンガスを利用して、内燃機関を駆動し、他の蒸気
発電又は食品加工等のエネルギーとするための、内燃機
関に関する技術が開示されている。この発明は、プラズ
マアークを水中で照射することにより、プラズマアーク
を照射された水が、Ｈ2 とＯに分解したブラウンガスを
発生することを応用して、該水がＨ2 とＯに分解したブ
ラウンガスを、自動車、船舶、飛行機その他の内燃機関
の燃料として供給する内燃機関である。しかしながら、
こうした発明においても、燃料電池を用いて電気エネル
ギーを利用するに際し、電気を貯めることが困難であっ
たこと、蓄電能力に優れた超伝導物質の開発が停滞して
いること、コストが嵩むこと、安全性が確認されていな
いこと、などの様々な課題が解決されてはいない。
【０００６】そこで本発明においては、特に電気エネル
ギーを取り出して利用する際に、電気の状態でエネルギ
ーを備蓄するのではなく、ガスの状態で備蓄することに
より、上記の様々な問題を解決した。これにより、本発
明においては、電解水素発生器と、電解水素発生器によ
り水からブラウンガスを始めとして水素と酸素を取り出
し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料
の供給を受ける燃料電池とにより構成され、環境に負荷
のかからないエネルギー供給システムを様々な分野にお
いて提供することを目的とする。また余剰電力や、余剰
ガス等を有効利用し、さらに排水、廃熱利用をすること
による資源の有効利用、コストの低減などを図ることが
できるシステムを提供する。こうしたシステムを提供す
ることにより、温暖化ガス排出の抑制ならびに炭素資源
消費量の削減、安定供給によるエネルギー安全保障政策
への負荷低減、及び電力、ガスの負荷平準化を実現し、
平和で明るい未来社会の見本となる姿を世界へ向けて発
信し、有害な各種の二次生成物を生む旧来のエネルギー
から、この水を使って水を生む新しい電力供給の循環す
るシステムと、水素と酸素の混合ガスを燃やして熱を採
取する、きれいで安全な燃料の自給自足体系を構築す
る。
ギーを取り出して利用する際に、電気の状態でエネルギ
ーを備蓄するのではなく、ガスの状態で備蓄することに
より、上記の様々な問題を解決した。これにより、本発
明においては、電解水素発生器と、電解水素発生器によ
り水からブラウンガスを始めとして水素と酸素を取り出
し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料
の供給を受ける燃料電池とにより構成され、環境に負荷
のかからないエネルギー供給システムを様々な分野にお
いて提供することを目的とする。また余剰電力や、余剰
ガス等を有効利用し、さらに排水、廃熱利用をすること
による資源の有効利用、コストの低減などを図ることが
できるシステムを提供する。こうしたシステムを提供す
ることにより、温暖化ガス排出の抑制ならびに炭素資源
消費量の削減、安定供給によるエネルギー安全保障政策
への負荷低減、及び電力、ガスの負荷平準化を実現し、
平和で明るい未来社会の見本となる姿を世界へ向けて発
信し、有害な各種の二次生成物を生む旧来のエネルギー
から、この水を使って水を生む新しい電力供給の循環す
るシステムと、水素と酸素の混合ガスを燃やして熱を採
取する、きれいで安全な燃料の自給自足体系を構築す
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明においては、電解水素発生器
と、電解水素発生器により水から水素と酸素を取り出
し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料
の供給を受ける燃料電池とにより構成される、エネルギ
ー供給システムであることを特徴としている。
め、請求項１に記載の発明においては、電解水素発生器
と、電解水素発生器により水から水素と酸素を取り出
し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料
の供給を受ける燃料電池とにより構成される、エネルギ
ー供給システムであることを特徴としている。
【０００８】また、上記課題を解決するため、請求項２
に記載の発明においては、請求項１に記載の発明におい
て、電解水素発生器により取り出した水素と酸素は２：
１の比率を持つブラウンガスを含む気体であり、水素を
保存するための水素貯蔵合金を用いることなく貯蔵可能
なことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー供給
システムであることを特徴としている。水素貯蔵合金を
システムに組み込むことは可能であるので、条件により
採用が効率的であるならばこれを併用する方法を排除し
ない。
に記載の発明においては、請求項１に記載の発明におい
て、電解水素発生器により取り出した水素と酸素は２：
１の比率を持つブラウンガスを含む気体であり、水素を
保存するための水素貯蔵合金を用いることなく貯蔵可能
なことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー供給
システムであることを特徴としている。水素貯蔵合金を
システムに組み込むことは可能であるので、条件により
採用が効率的であるならばこれを併用する方法を排除し
ない。
【０００９】また、上記課題を解決するため、請求項３
に記載の発明においては、請求項１又は２に記載の発明
において、前記の燃料電池が電気を生み出す過程におい
て排出する排水を再利用するための、排水循環設備が前
記の燃料電池に接続されて備えられ、前記の排水循環設
備が前記の電解水素発生器に水を再供給することを特徴
とする、請求項１又は２のいずれかに記載のエネルギー
供給システムであることを特徴としている。
に記載の発明においては、請求項１又は２に記載の発明
において、前記の燃料電池が電気を生み出す過程におい
て排出する排水を再利用するための、排水循環設備が前
記の燃料電池に接続されて備えられ、前記の排水循環設
備が前記の電解水素発生器に水を再供給することを特徴
とする、請求項１又は２のいずれかに記載のエネルギー
供給システムであることを特徴としている。
【００１０】また、上記課題を解決するため、請求項４
に記載の発明においては、家庭や事業所などに設置され
た請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供給シス
テムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出す過程に
おいて排出する排水、又は排熱、又は余剰ブラウン・ガ
スを再利用するための循環設備が前記の燃料電池に接続
されて備えられることを特徴とする、家庭・事業所等に
おける熱・電併給型総合エネルギー供給システムである
ことを特徴としている。
に記載の発明においては、家庭や事業所などに設置され
た請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供給シス
テムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出す過程に
おいて排出する排水、又は排熱、又は余剰ブラウン・ガ
スを再利用するための循環設備が前記の燃料電池に接続
されて備えられることを特徴とする、家庭・事業所等に
おける熱・電併給型総合エネルギー供給システムである
ことを特徴としている。
【００１１】また、上記課題を解決するため、請求項５
に記載の発明においては、自動車などの移動用機器に設
置された請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供
給システムにおいて、前記の燃料電池に接続されて電力
の供給を受ける蓄電池（器）と、蓄電池（器）からモー
ターなどの動力機械に電源を供給する電源供給手段とを
備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記
載の自動車などの移動機器におけるエネルギー供給シス
テムであることを特徴としている。
に記載の発明においては、自動車などの移動用機器に設
置された請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供
給システムにおいて、前記の燃料電池に接続されて電力
の供給を受ける蓄電池（器）と、蓄電池（器）からモー
ターなどの動力機械に電源を供給する電源供給手段とを
備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記
載の自動車などの移動機器におけるエネルギー供給シス
テムであることを特徴としている。
【００１２】また、上記課題を解決するため、請求項６
に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記
載のエネルギー供給システムにおいて、前記のガス貯蔵
庫は自動車等に水素燃料を供給するためのエネルギー供
給設備に備えられるガスタンクであって、ガスタンクに
接続されて水素ステーションが備えられ、自動車等に水
素ステーションからの水素燃料が供給されることを特徴
とする、請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供
給システムであることを特徴としている。
に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記
載のエネルギー供給システムにおいて、前記のガス貯蔵
庫は自動車等に水素燃料を供給するためのエネルギー供
給設備に備えられるガスタンクであって、ガスタンクに
接続されて水素ステーションが備えられ、自動車等に水
素ステーションからの水素燃料が供給されることを特徴
とする、請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供
給システムであることを特徴としている。
【００１３】また、上記課題を解決するため、請求項７
に記載の発明においては、船舶又は航空機などの移動用
機器に設置された請求項１〜３のいずれかに記載のエネ
ルギー供給システムにおいて、前記の電解水素発生器と
ガス貯蔵庫に接続される、内燃機関、ガスタービンそし
て蒸気タービンなどの装置に発生したガスを供給するガ
ス供給手段とを備えることを特徴とする、請求項１〜３
のいずれかに記載の船舶又は航空機などの移動機器にお
けるエネルギー供給システムであることを特徴としてい
る。また、燃焼による熱エネルギーと電気エネルギーを
包摂する総合エネルギー供給システムであり、燃料電
池、ガスタービンと蒸気タービンとの組み合わせである
コンバインドサイクルなどから、電力の供給を行うこと
ができるシステムを含む。
に記載の発明においては、船舶又は航空機などの移動用
機器に設置された請求項１〜３のいずれかに記載のエネ
ルギー供給システムにおいて、前記の電解水素発生器と
ガス貯蔵庫に接続される、内燃機関、ガスタービンそし
て蒸気タービンなどの装置に発生したガスを供給するガ
ス供給手段とを備えることを特徴とする、請求項１〜３
のいずれかに記載の船舶又は航空機などの移動機器にお
けるエネルギー供給システムであることを特徴としてい
る。また、燃焼による熱エネルギーと電気エネルギーを
包摂する総合エネルギー供給システムであり、燃料電
池、ガスタービンと蒸気タービンとの組み合わせである
コンバインドサイクルなどから、電力の供給を行うこと
ができるシステムを含む。
【００１４】また、上記課題を解決するため、請求項８
に記載の発明においては、請求項７に記載のエネルギー
供給システムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出
す過程において排出する排水、又は排熱、又は余剰ブラ
ウン・ガスを再利用するための循環設備が前記の燃料電
池に接続されて備えられることを特徴とする、請求項７
に記載の船舶又は航空機などの移動機器におけるエネル
ギー供給システムであることを特徴としている。
に記載の発明においては、請求項７に記載のエネルギー
供給システムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出
す過程において排出する排水、又は排熱、又は余剰ブラ
ウン・ガスを再利用するための循環設備が前記の燃料電
池に接続されて備えられることを特徴とする、請求項７
に記載の船舶又は航空機などの移動機器におけるエネル
ギー供給システムであることを特徴としている。
【００１５】また、上記課題を解決するため、請求項９
に記載の発明においては、請求項１〜１２に記載の発明
において、前記の燃料電池から、インバーターを介して
本発明のエネルギー供給システムの外部に電力を供給す
るための外部電力供給手段と、外部に供給した電力を計
測するための電力計測手段とを備え、電力販売事業を行
うことが可能なことを特徴とする、請求項１〜８のいず
れかに記載のエネルギー供給システムであることを特徴
としている。
に記載の発明においては、請求項１〜１２に記載の発明
において、前記の燃料電池から、インバーターを介して
本発明のエネルギー供給システムの外部に電力を供給す
るための外部電力供給手段と、外部に供給した電力を計
測するための電力計測手段とを備え、電力販売事業を行
うことが可能なことを特徴とする、請求項１〜８のいず
れかに記載のエネルギー供給システムであることを特徴
としている。
【００１６】また、上記課題を解決するため、請求項１
０に記載の発明においては、請求項１〜９に記載の、ブ
ラウンガスを熱エネルギーとして使用するエネルギー供
給システムにおいて、水素特有の燃焼速度を利用するこ
とに加えて、酸素をガス中に含むその特性を活かし、バ
ーナーなどで直接燃焼させることにより、輻射熱の出る
方向を制御し、熱効率を上げて従来の方式より省エネル
ギー効果を導くことが可能なことを特徴とする、請求項
１〜９のいずれかに記載の熱エネルギー供給システムで
あることを特徴としている。水素が酸素を伴って燃焼で
消滅するとき真空を形成し、爆発に対する爆縮または凝
爆と（inplosion）形容される陰性の物理現象がおき
る。これが熱エネルギーを真空のある方向へ誘導して、
輻射熱が真空の発生する方へ向い、周囲に余分な熱を伝
えなくなるという特徴をもつ。したがって、熱の移動が
一定の方向に高効率で行なわれ、短時間で高い温度に到
達する現象を利用する熱エネルギー供給システムができ
る。マイクロタービン発電機、給湯器、ボイラー、焼却
炉、暖房器具、冷温水発生器、溶融炉、溶接器、溶断
器、ローづけ、など宝飾品、歯科材料にいたる、燃焼に
よるあらゆる金属の加工と発電などに応用することがで
きる資源を、電力を介して水から供給しようとするシス
テムである。燃焼で二酸化炭素を生まないので、狭い締
め切った空間でもガスを燃焼させることができ、炭化水
素系のガスより燃焼効率が良いので、省エネ効果と温暖
化ガス抑制の実現が可能となり、消費する資源は再生可
能な水だけでよい。このシステムに電力を供給するのは
太陽光、風力、温度差対流などの再生可能エネルギーで
あり、従来の石油や天然ガスなどの再生不能エネルギー
を使用しないので、環境に優れた特徴をもつ総合エネル
ギー供給システムである。再生可能エネルギーには持続
して繰り返し再生できるものと、核分裂生成物質を二次
加工するMOX燃料による再生エネルギーがあるが、本シ
ステムの場合は持続して再生できる毒性のないエネルギ
ーを再生可能エネルギーと呼ぶ。 環境への負荷を著し
く減らす効果があって、かつ、安全性が衆知となってい
るものを前提とするシステムであり、ブラウンガス発生
器を伴う燃料電池や、後述する温度差を利用して対流を
生む発電機などの設備をこれに包み、再生不能エネルギ
ーである地下資源から得られる電力などは、これを除外
するエネルギー供給システムであることに特徴がある。
０に記載の発明においては、請求項１〜９に記載の、ブ
ラウンガスを熱エネルギーとして使用するエネルギー供
給システムにおいて、水素特有の燃焼速度を利用するこ
とに加えて、酸素をガス中に含むその特性を活かし、バ
ーナーなどで直接燃焼させることにより、輻射熱の出る
方向を制御し、熱効率を上げて従来の方式より省エネル
ギー効果を導くことが可能なことを特徴とする、請求項
１〜９のいずれかに記載の熱エネルギー供給システムで
あることを特徴としている。水素が酸素を伴って燃焼で
消滅するとき真空を形成し、爆発に対する爆縮または凝
爆と（inplosion）形容される陰性の物理現象がおき
る。これが熱エネルギーを真空のある方向へ誘導して、
輻射熱が真空の発生する方へ向い、周囲に余分な熱を伝
えなくなるという特徴をもつ。したがって、熱の移動が
一定の方向に高効率で行なわれ、短時間で高い温度に到
達する現象を利用する熱エネルギー供給システムができ
る。マイクロタービン発電機、給湯器、ボイラー、焼却
炉、暖房器具、冷温水発生器、溶融炉、溶接器、溶断
器、ローづけ、など宝飾品、歯科材料にいたる、燃焼に
よるあらゆる金属の加工と発電などに応用することがで
きる資源を、電力を介して水から供給しようとするシス
テムである。燃焼で二酸化炭素を生まないので、狭い締
め切った空間でもガスを燃焼させることができ、炭化水
素系のガスより燃焼効率が良いので、省エネ効果と温暖
化ガス抑制の実現が可能となり、消費する資源は再生可
能な水だけでよい。このシステムに電力を供給するのは
太陽光、風力、温度差対流などの再生可能エネルギーで
あり、従来の石油や天然ガスなどの再生不能エネルギー
を使用しないので、環境に優れた特徴をもつ総合エネル
ギー供給システムである。再生可能エネルギーには持続
して繰り返し再生できるものと、核分裂生成物質を二次
加工するMOX燃料による再生エネルギーがあるが、本シ
ステムの場合は持続して再生できる毒性のないエネルギ
ーを再生可能エネルギーと呼ぶ。 環境への負荷を著し
く減らす効果があって、かつ、安全性が衆知となってい
るものを前提とするシステムであり、ブラウンガス発生
器を伴う燃料電池や、後述する温度差を利用して対流を
生む発電機などの設備をこれに包み、再生不能エネルギ
ーである地下資源から得られる電力などは、これを除外
するエネルギー供給システムであることに特徴がある。
【００１７】また、上記課題を解決するため、請求項１
１に記載の発明においては、請求項１〜１０に記載の、
ブラウンガスを熱エネルギーとして使用するエネルギー
供給システムにおいて、電解水素発生器が生み出すブラ
ウンガスを使用して水を蒸発させることにより、水蒸気
を集めて上層で冷気あるいは低温を発生する面のあるベ
ルチエ素子などに当て、相転移した水滴を回収して水力
発電を行う、集合住宅または高層建築用の蒸発揚水式水
力発電エネルギー・サイクルを組み合わせたことを特徴
とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の熱エネルギ
ー供給システムであることを特徴としている。自然界の
サイクルを模して、蒸発蒸散作用だけをブラウンガスの
燃焼を用いて行い、液相〜気相〜液相を循環する人工的
なサイクルに誘導し、位置エネルギーの解放を電力とし
て取り出すシステムである。さらに、再生可能エネルギ
ーに含む新しい発電方式として、特開２０００−３０３
９４７および特開２０００−３５６１８１に記載の、温
度差で生じる対流が作る渦のエネルギーを利用する発電
装置を組み込んだ総合エネルギー供給システムが知られ
ており、これらと組み合わせたシステムとすれば、より
効果的で環境に負荷の少ない画期的なエネルギー供給シ
ステムを実現することができる。
１に記載の発明においては、請求項１〜１０に記載の、
ブラウンガスを熱エネルギーとして使用するエネルギー
供給システムにおいて、電解水素発生器が生み出すブラ
ウンガスを使用して水を蒸発させることにより、水蒸気
を集めて上層で冷気あるいは低温を発生する面のあるベ
ルチエ素子などに当て、相転移した水滴を回収して水力
発電を行う、集合住宅または高層建築用の蒸発揚水式水
力発電エネルギー・サイクルを組み合わせたことを特徴
とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の熱エネルギ
ー供給システムであることを特徴としている。自然界の
サイクルを模して、蒸発蒸散作用だけをブラウンガスの
燃焼を用いて行い、液相〜気相〜液相を循環する人工的
なサイクルに誘導し、位置エネルギーの解放を電力とし
て取り出すシステムである。さらに、再生可能エネルギ
ーに含む新しい発電方式として、特開２０００−３０３
９４７および特開２０００−３５６１８１に記載の、温
度差で生じる対流が作る渦のエネルギーを利用する発電
装置を組み込んだ総合エネルギー供給システムが知られ
ており、これらと組み合わせたシステムとすれば、より
効果的で環境に負荷の少ない画期的なエネルギー供給シ
ステムを実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のエ
ネルギー供給システム実施の形態について説明する。図
１は、本発明のシステムの基本的な構成を示すシステム
構成図であり、図１において、符号１は電解水素発生器
を、２はガス貯蔵庫を、３は燃料電池を、４はインバー
ターを示している。５はジャンクションボックス、６は
エネルギーが供給される各種装置、７はコントローラ、
８は蓄電池、９は再生可能エネルギーによる太陽電池、
風力発電、蒸発揚水式水力発電、温度差対流発電などの
諸設備を示す。これによりきわめてクリーンな総合エネ
ルギー供給の系統を、需要地で構築することができる。
遠距離の送電設備と高圧送電の意義は希釈され、より効
率的な防災設備を兼ねる独立分散方式の総合エネルギー
供給システムが、地域および家庭の単位で完成すること
になる。
ネルギー供給システム実施の形態について説明する。図
１は、本発明のシステムの基本的な構成を示すシステム
構成図であり、図１において、符号１は電解水素発生器
を、２はガス貯蔵庫を、３は燃料電池を、４はインバー
ターを示している。５はジャンクションボックス、６は
エネルギーが供給される各種装置、７はコントローラ、
８は蓄電池、９は再生可能エネルギーによる太陽電池、
風力発電、蒸発揚水式水力発電、温度差対流発電などの
諸設備を示す。これによりきわめてクリーンな総合エネ
ルギー供給の系統を、需要地で構築することができる。
遠距離の送電設備と高圧送電の意義は希釈され、より効
率的な防災設備を兼ねる独立分散方式の総合エネルギー
供給システムが、地域および家庭の単位で完成すること
になる。
【００１９】本発明のエネルギー供給システムは、電解
水素発生器と、電解水素発生器により水から水素と酸素
を取り出し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫
から燃料の供給を受ける燃料電池とにより構成されるシ
ステムの一次エネルギーとして、再生可能エネルギーを
充てることでクリーン・エネルギーだけで成り立つ熱・
電併給システムを提供するものである。燃料電池と電解
水素発生器を組み合わせて、水から水素と酸素を取り出
し、これを燃料電池の原料として電気を生み出すサイク
ルであり、余剰に生成したガスを熱エネルギーとして併
用することが可能なモデルを併設し、新製品として広く
世界へ提案しようとするものである。 燃料電池は電気
を生み出す過程で純水を排出するので、これに含まれる
排熱と排水も再利用して、繰り返し循環する無駄のない
経済的なクリーン・エネルギーを創出し、これを広く世
に提供しようとするものである。
水素発生器と、電解水素発生器により水から水素と酸素
を取り出し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫
から燃料の供給を受ける燃料電池とにより構成されるシ
ステムの一次エネルギーとして、再生可能エネルギーを
充てることでクリーン・エネルギーだけで成り立つ熱・
電併給システムを提供するものである。燃料電池と電解
水素発生器を組み合わせて、水から水素と酸素を取り出
し、これを燃料電池の原料として電気を生み出すサイク
ルであり、余剰に生成したガスを熱エネルギーとして併
用することが可能なモデルを併設し、新製品として広く
世界へ提案しようとするものである。 燃料電池は電気
を生み出す過程で純水を排出するので、これに含まれる
排熱と排水も再利用して、繰り返し循環する無駄のない
経済的なクリーン・エネルギーを創出し、これを広く世
に提供しようとするものである。
【００２０】電解水素発生器１としては、様々な形態の
装置が知られている。例えば図２に示すスチュアート水
電解水素発生装置は、ニーズに合わせたモジュール構成
で設計することができ、装置の内容は、ユーザーの要求
に応じてガス発生装置、圧縮装置、精製装置、貯蔵装置
が含まれる。電解装置は半自動または全自動方式によ
り、運転人員は最少人数で運転可能であり、また水素発
生装置は、あらかじめセットされた流量を自動的に発生
することができる。本発明のシステムにおいては、電解
水素発生器により取り出した水素と酸素は２：１の混合
比率を持つブラウンガスであり、水素を保存するための
水素貯蔵合金や高圧ボンベなどを用いることなく、水素
燃料を貯蔵可能なことを特徴とする。ブラウンガスは水
を資源として前記の電解水素発生器を用い、これを電気
分解して発生させるため、立地条件の制約も少なく、ボ
イラーのように直接燃焼方式に限れば、電気代を含めて
既存の重油やＬＮＧと比べても、半分以下で運転する優
れた経済特性をもつ。
装置が知られている。例えば図２に示すスチュアート水
電解水素発生装置は、ニーズに合わせたモジュール構成
で設計することができ、装置の内容は、ユーザーの要求
に応じてガス発生装置、圧縮装置、精製装置、貯蔵装置
が含まれる。電解装置は半自動または全自動方式によ
り、運転人員は最少人数で運転可能であり、また水素発
生装置は、あらかじめセットされた流量を自動的に発生
することができる。本発明のシステムにおいては、電解
水素発生器により取り出した水素と酸素は２：１の混合
比率を持つブラウンガスであり、水素を保存するための
水素貯蔵合金や高圧ボンベなどを用いることなく、水素
燃料を貯蔵可能なことを特徴とする。ブラウンガスは水
を資源として前記の電解水素発生器を用い、これを電気
分解して発生させるため、立地条件の制約も少なく、ボ
イラーのように直接燃焼方式に限れば、電気代を含めて
既存の重油やＬＮＧと比べても、半分以下で運転する優
れた経済特性をもつ。
【００２１】また、ブラウンガスは、電気的に取り出し
た水素と酸素は２：１の比率を持つ原子群からなるた
め、通常の電解水素にみられるＨ２という分子構造をも
たない故に爆発の危険がなく、常温常圧の環境下で安全
に管理できるものとして市販されている。中でも韓国の
エナペテック社では、永年に渡り発生効率と安全性・安
定供給を研究し、他社をも遥かに凌駕する大量発生機の
開発に成功している。したがって水素を保存するための
貯蔵合金あるいは高圧タンクと呼ばれる部分を省くこと
ができ、シンプルな仕組みを採用することで、製品価格
の抑制を図り普及の促進にも効果的であることが利点と
なるシステムである。
た水素と酸素は２：１の比率を持つ原子群からなるた
め、通常の電解水素にみられるＨ２という分子構造をも
たない故に爆発の危険がなく、常温常圧の環境下で安全
に管理できるものとして市販されている。中でも韓国の
エナペテック社では、永年に渡り発生効率と安全性・安
定供給を研究し、他社をも遥かに凌駕する大量発生機の
開発に成功している。したがって水素を保存するための
貯蔵合金あるいは高圧タンクと呼ばれる部分を省くこと
ができ、シンプルな仕組みを採用することで、製品価格
の抑制を図り普及の促進にも効果的であることが利点と
なるシステムである。
【００２２】ガスの発生状況は、水をエナペックガス・
ジェネレーターに入れ、直流電源で電気分解をおこな
い、２Ｈ＋Ｏの単原子を発生するが、このガスは、１
８，３５０kcalの発熱量と最大６，０００℃以上の燃焼
温度の力を持つガスとなる。またＣＯ、ＣＯ２を発生せ
ず、水1リットルで約３．２ｍ3のガスを発生することが
できる。またガス自身に酸素を持つため外気を必要とせ
ず、誘爆も起こさないので、安全性の面からも利点があ
る。ブラウンガスの状態で備蓄保存し、水素エンジンで
ある内燃機関へは、その燃焼の直前に水素を分離してこ
れを供給することで、従来の技術への応用が可能であ
る。
ジェネレーターに入れ、直流電源で電気分解をおこな
い、２Ｈ＋Ｏの単原子を発生するが、このガスは、１
８，３５０kcalの発熱量と最大６，０００℃以上の燃焼
温度の力を持つガスとなる。またＣＯ、ＣＯ２を発生せ
ず、水1リットルで約３．２ｍ3のガスを発生することが
できる。またガス自身に酸素を持つため外気を必要とせ
ず、誘爆も起こさないので、安全性の面からも利点があ
る。ブラウンガスの状態で備蓄保存し、水素エンジンで
ある内燃機関へは、その燃焼の直前に水素を分離してこ
れを供給することで、従来の技術への応用が可能であ
る。
【００２３】次に、電解水素発生器１で発生させたブラ
ウンガスを、ガス貯蔵庫２に供給し、本発明のシステム
においては、電気エネルギーを取り出して利用する際
に、電気の状態でエネルギーを備蓄するのではなく、ガ
スの状態で備蓄する。ガス貯蔵庫２には、さらに燃料電
池３が接続されており、燃料電池３からインバーター４
においてＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、各種機器・装置
６に電力を供給する。ブラウンガスは５ｋｇ/ｃｍ２ま
での圧縮に耐え、加圧が多くなると水に戻ってしまう性
質があるので、８ｋｇ/ｃｍ２以下の低圧での保存が安
全性を高めている。 水素吸蔵合金を併用すれば貯蔵効
率を向上させることも可能だが、ブラウンガスの特性を
失う結果となる。ブラウンガス自体は水素原子２と酸素
原子１のグループからなっており、メタルハイドライト
（ＭＨ水素吸蔵合金）は、水素だけを保存し、酸素原子
は使われずに大気中に放出されることになるが、この分
は発電に寄与しないロスの成分となるからである。アル
カリ型と呼ばれる燃料電池では宇宙空間で使用された実
績があり、このブラウンガスは水素と酸素が発電に必要
な量をそれぞれ含んでいるので、潜水艦や海底都市など
の電力需要にも応用することができる。大深度地下開発
などにも応用可能で、一次エネルギーは別途に設ける必
要はあるが、宇宙では太陽電池が、海洋では海水の温度
差、潮汐力、波力などを利用する発電形式を採用する方
法などがあり、地熱を採取したり、状況によって請求項
11記載の蒸気で還元する方法や同12記載の温度差対流に
よる渦のエネルギーなども援用し、総合効率を上げる手
段を組み合わせることができる。
ウンガスを、ガス貯蔵庫２に供給し、本発明のシステム
においては、電気エネルギーを取り出して利用する際
に、電気の状態でエネルギーを備蓄するのではなく、ガ
スの状態で備蓄する。ガス貯蔵庫２には、さらに燃料電
池３が接続されており、燃料電池３からインバーター４
においてＤＣ電力をＡＣ電力に変換し、各種機器・装置
６に電力を供給する。ブラウンガスは５ｋｇ/ｃｍ２ま
での圧縮に耐え、加圧が多くなると水に戻ってしまう性
質があるので、８ｋｇ/ｃｍ２以下の低圧での保存が安
全性を高めている。 水素吸蔵合金を併用すれば貯蔵効
率を向上させることも可能だが、ブラウンガスの特性を
失う結果となる。ブラウンガス自体は水素原子２と酸素
原子１のグループからなっており、メタルハイドライト
（ＭＨ水素吸蔵合金）は、水素だけを保存し、酸素原子
は使われずに大気中に放出されることになるが、この分
は発電に寄与しないロスの成分となるからである。アル
カリ型と呼ばれる燃料電池では宇宙空間で使用された実
績があり、このブラウンガスは水素と酸素が発電に必要
な量をそれぞれ含んでいるので、潜水艦や海底都市など
の電力需要にも応用することができる。大深度地下開発
などにも応用可能で、一次エネルギーは別途に設ける必
要はあるが、宇宙では太陽電池が、海洋では海水の温度
差、潮汐力、波力などを利用する発電形式を採用する方
法などがあり、地熱を採取したり、状況によって請求項
11記載の蒸気で還元する方法や同12記載の温度差対流に
よる渦のエネルギーなども援用し、総合効率を上げる手
段を組み合わせることができる。
【００２４】また、燃料電池３には、現在、固体高分子
型（プロトン交換膜型-PEM）、固体電解質型、リン酸
型、溶融炭酸塩型、アルカリ型の５タイプのあることが
知られている。自動車に用いるための燃料電池として
は、主として小型軽量な固体高分子型の研究開発が進ん
でおり、フッ素樹脂系のイオン交換膜を電解質に使い、
膜の両側に触媒を塗布して、水素極（燃料極）側でイオ
ン化した水素を空気極（電気極）側で酸素と結合させて
発電するものである。こうした場合に、現在のガソリン
車と同じようにタンクに貯蔵した燃料を改質装置に送
り、そこで分離した水素を燃料電池に供給して発電し、
モーターを回す形態が従来は研究開発されているが、本
発明の装置においては、ガス貯蔵庫に前記のブラウンガ
スの状態で貯蔵を行うため、燃料電池の側においても、
従来のガスから水素を取り出すための触媒方式の改質器
を省くことができ、ガスを直接投入するか、または酸素
だけを吸着させればよいので簡素化が実現でき、装置の
安定性を高める効果を発揮する。ただし、溶融炭酸塩型
（MCFC）の燃料電池には適合させるには研究が必要とな
る。他の燃料電池への応用では、製品化に困難な技術的
要素は見当たらないので、電解質の改良程度の変更で対
応できる。
型（プロトン交換膜型-PEM）、固体電解質型、リン酸
型、溶融炭酸塩型、アルカリ型の５タイプのあることが
知られている。自動車に用いるための燃料電池として
は、主として小型軽量な固体高分子型の研究開発が進ん
でおり、フッ素樹脂系のイオン交換膜を電解質に使い、
膜の両側に触媒を塗布して、水素極（燃料極）側でイオ
ン化した水素を空気極（電気極）側で酸素と結合させて
発電するものである。こうした場合に、現在のガソリン
車と同じようにタンクに貯蔵した燃料を改質装置に送
り、そこで分離した水素を燃料電池に供給して発電し、
モーターを回す形態が従来は研究開発されているが、本
発明の装置においては、ガス貯蔵庫に前記のブラウンガ
スの状態で貯蔵を行うため、燃料電池の側においても、
従来のガスから水素を取り出すための触媒方式の改質器
を省くことができ、ガスを直接投入するか、または酸素
だけを吸着させればよいので簡素化が実現でき、装置の
安定性を高める効果を発揮する。ただし、溶融炭酸塩型
（MCFC）の燃料電池には適合させるには研究が必要とな
る。他の燃料電池への応用では、製品化に困難な技術的
要素は見当たらないので、電解質の改良程度の変更で対
応できる。
【００２５】次に、請求項３に記載の発明のように、前
記の燃料電池が電気を生み出す過程において排出する排
水を再利用するための、排水循環設備が前記の燃料電池
に接続されて備えられる形態が望ましく、図１にあるよ
うに、燃料電池３から、排水循環設備が電解水素発生器
１にまで接続されて、電解水素発生器１に水を再供給す
る。燃料電池の変換効率は概ね４０％程度であり、これ
は６０％が水となって捨てられていることを意味する。
本発明の新しい方式で連環を維持すると、水はまるまる
回収されガスの資源として再利用することができる。
記の燃料電池が電気を生み出す過程において排出する排
水を再利用するための、排水循環設備が前記の燃料電池
に接続されて備えられる形態が望ましく、図１にあるよ
うに、燃料電池３から、排水循環設備が電解水素発生器
１にまで接続されて、電解水素発生器１に水を再供給す
る。燃料電池の変換効率は概ね４０％程度であり、これ
は６０％が水となって捨てられていることを意味する。
本発明の新しい方式で連環を維持すると、水はまるまる
回収されガスの資源として再利用することができる。
【００２６】電解水素発生器１を起動するには外部電源
からの電力が必要であり、燃料電池３も同様に起動する
時点では、外部電力の補助が必要である。電解水素発生
器１と燃料電池３とは、両方の装置が起動してしまえ
ば、ガスと水双方の流れが生まれ、電力を発生し、起動
後は継続して発電できる状態が維持される。 発生した
電力の内、電解水素発生器１には図１にあるように、イ
ンバーター４、コントローラ７を通じて電力が供給され
るので、この段階は電力を自給する状態で運転する。ま
た蓄電池８、太陽電池９などをさらに組み合わせたエネ
ルギー供給システムでは、不足する分を再生エネルギー
から取り出し自給自足を実現する。 負荷がある時だけ
電力として取り出し、負荷がない時はガスで備蓄する
か、出力の調整を行って無駄なサイクルを省くことがで
きる。さらに蒸発揚水型水力発電方式を増設すれば、電
力需要のない時間帯に熱エネルギーから位置エネルギー
へと、エネルギー変換をさせることができる。
からの電力が必要であり、燃料電池３も同様に起動する
時点では、外部電力の補助が必要である。電解水素発生
器１と燃料電池３とは、両方の装置が起動してしまえ
ば、ガスと水双方の流れが生まれ、電力を発生し、起動
後は継続して発電できる状態が維持される。 発生した
電力の内、電解水素発生器１には図１にあるように、イ
ンバーター４、コントローラ７を通じて電力が供給され
るので、この段階は電力を自給する状態で運転する。ま
た蓄電池８、太陽電池９などをさらに組み合わせたエネ
ルギー供給システムでは、不足する分を再生エネルギー
から取り出し自給自足を実現する。 負荷がある時だけ
電力として取り出し、負荷がない時はガスで備蓄する
か、出力の調整を行って無駄なサイクルを省くことがで
きる。さらに蒸発揚水型水力発電方式を増設すれば、電
力需要のない時間帯に熱エネルギーから位置エネルギー
へと、エネルギー変換をさせることができる。
【００２７】
【実施例】次に、本発明のエネルギー供給システムを用
いた実施形態について説明する。請求項４に記載の発明
においては、家庭や事業所などに設置された請求項１〜
３、および10、11、12のいずれかに記載のエネルギー供
給システムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出す
過程において排出する排水、又は排熱、又は余剰ブラウ
ン・ガスを再利用するための循環設備が前記の燃料電池
に接続されて備えられることを特徴とする。図３は、本
実施形態の基本的なシステム構成を示し、住宅や事業
所、施設などの水素ガスまたはブラウンガスを主原料と
するトータルエネルギー供給を行うための実施形態であ
る。前記のガス貯蔵庫２から、ヒートポンプ・冷温水発
生器・ガスレンジ・給湯器・燃焼炉等への電力や、又は
廃熱、又は余剰ブラウンガスを供給するための供給設備
が備えられる。図４は、本実施形態の基本的なシステム
構成を示し、都市開発地域、事業所や工場などの産業用
設備、施設などの水素を主原料とするトータルエネルギ
ー供給を行うための実施形態である。また燃料電池に接
続されて、電気を生み出す過程において排出する排水、
又は排熱、又は余剰ブラウンガスを再利用するための循
環設備が備えられ、例えば図３において温排水が各居室
などに供給され、また燃料電池から生み出された電力は
コントローラ、インバーターを介して家庭等の分電盤に
供給される。温排水は暖房その他に利用することがで
き、利用後は電解水素発生器１に再循環されることによ
り再利用を行う。また太陽電池９、蓄電池８がコントロ
ーラに接続されることにより、蓄電される電力の調整
や、さらには家庭や事業所等の外部への電力の供給、売
電を行うことができる。また通常の商用電源との組み合
わせ、切り替えを行うようにすることもできる。太陽電
池やその他の再生可能エネルギーを併用する場合には、
ガスジェネレーターである電解水素発生器を経て電気エ
ネルギーは燃料電池から取り出せばよく、日差しがある
限り太陽光発電を無駄なく援用することができる。その
他の再生可能エネルギーも単独あるいは複合してこのシ
ステムを構成する要素となる。また、請求項９に記載の
発明のように、前記の燃料電池から、インバーターを介
して本発明のエネルギー供給システムの外部に電力を供
給するための外部電力供給手段と、外部に供給した電力
を計測するための電力計測手段とを備え、電力販売事業
を行うことが可能なシステムとすることもできる。余剰
の電力とガスは、第三者へ売却することで財の転換がお
き、装置の償却を早める効果が出現する。普及の障害で
あった主な理由は、消費財としてのシステムであったこ
とであり、自由化が実現した段階でシステムは生産財と
見なされるものとなる。
いた実施形態について説明する。請求項４に記載の発明
においては、家庭や事業所などに設置された請求項１〜
３、および10、11、12のいずれかに記載のエネルギー供
給システムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出す
過程において排出する排水、又は排熱、又は余剰ブラウ
ン・ガスを再利用するための循環設備が前記の燃料電池
に接続されて備えられることを特徴とする。図３は、本
実施形態の基本的なシステム構成を示し、住宅や事業
所、施設などの水素ガスまたはブラウンガスを主原料と
するトータルエネルギー供給を行うための実施形態であ
る。前記のガス貯蔵庫２から、ヒートポンプ・冷温水発
生器・ガスレンジ・給湯器・燃焼炉等への電力や、又は
廃熱、又は余剰ブラウンガスを供給するための供給設備
が備えられる。図４は、本実施形態の基本的なシステム
構成を示し、都市開発地域、事業所や工場などの産業用
設備、施設などの水素を主原料とするトータルエネルギ
ー供給を行うための実施形態である。また燃料電池に接
続されて、電気を生み出す過程において排出する排水、
又は排熱、又は余剰ブラウンガスを再利用するための循
環設備が備えられ、例えば図３において温排水が各居室
などに供給され、また燃料電池から生み出された電力は
コントローラ、インバーターを介して家庭等の分電盤に
供給される。温排水は暖房その他に利用することがで
き、利用後は電解水素発生器１に再循環されることによ
り再利用を行う。また太陽電池９、蓄電池８がコントロ
ーラに接続されることにより、蓄電される電力の調整
や、さらには家庭や事業所等の外部への電力の供給、売
電を行うことができる。また通常の商用電源との組み合
わせ、切り替えを行うようにすることもできる。太陽電
池やその他の再生可能エネルギーを併用する場合には、
ガスジェネレーターである電解水素発生器を経て電気エ
ネルギーは燃料電池から取り出せばよく、日差しがある
限り太陽光発電を無駄なく援用することができる。その
他の再生可能エネルギーも単独あるいは複合してこのシ
ステムを構成する要素となる。また、請求項９に記載の
発明のように、前記の燃料電池から、インバーターを介
して本発明のエネルギー供給システムの外部に電力を供
給するための外部電力供給手段と、外部に供給した電力
を計測するための電力計測手段とを備え、電力販売事業
を行うことが可能なシステムとすることもできる。余剰
の電力とガスは、第三者へ売却することで財の転換がお
き、装置の償却を早める効果が出現する。普及の障害で
あった主な理由は、消費財としてのシステムであったこ
とであり、自由化が実現した段階でシステムは生産財と
見なされるものとなる。
【００２８】次に、請求項５に記載の発明においては、
自動車などの移動用機器に設置された請求項１〜３のい
ずれかに記載のエネルギー供給システムにおいて、前記
の燃料電池に接続されて電力の供給を受ける蓄電池と、
蓄電池からモーターなどの動力機械に電源を供給する電
源供給手段とを備えることを特徴とする。図５は、本実
施形態の基本的なシステム構成を示す。車を動かす電力
と電解水素発生器１を動かす電力とをまかなう容量をも
った燃料電池３を搭載した車両を実現する構成である。
燃料電池３は通常の場合定格運転をするが、停車時は出
力を落として調整する。走行に要する電気エネルギーは
蓄電池から供給される。また駐車している間は蓄電池か
らの電力は供給されないため、余剰電力が発生する。こ
の余剰電力も前記と同様に、自宅や有料の駐車場などに
設けた変電設備に集約され、近隣へ配電することができ
る（系統連係、逆潮流可）。駐車場はこの燃料電池自動
車が発電した余剰電力を集めて売却すれば、駐車料金は
利用者へ支払うべきものとなり、駐車場サービスの新形
式となる可能性がある。また、この燃料電池自動車はガ
スと蓄電池でエネルギーを保存し、負荷がなければ燃料
電池の運転を抑制してガスの備蓄を図ることができ、余
剰のガスは放出して大気に同化させても、環境ならびに
人畜に対しては完全に無害である。
自動車などの移動用機器に設置された請求項１〜３のい
ずれかに記載のエネルギー供給システムにおいて、前記
の燃料電池に接続されて電力の供給を受ける蓄電池と、
蓄電池からモーターなどの動力機械に電源を供給する電
源供給手段とを備えることを特徴とする。図５は、本実
施形態の基本的なシステム構成を示す。車を動かす電力
と電解水素発生器１を動かす電力とをまかなう容量をも
った燃料電池３を搭載した車両を実現する構成である。
燃料電池３は通常の場合定格運転をするが、停車時は出
力を落として調整する。走行に要する電気エネルギーは
蓄電池から供給される。また駐車している間は蓄電池か
らの電力は供給されないため、余剰電力が発生する。こ
の余剰電力も前記と同様に、自宅や有料の駐車場などに
設けた変電設備に集約され、近隣へ配電することができ
る（系統連係、逆潮流可）。駐車場はこの燃料電池自動
車が発電した余剰電力を集めて売却すれば、駐車料金は
利用者へ支払うべきものとなり、駐車場サービスの新形
式となる可能性がある。また、この燃料電池自動車はガ
スと蓄電池でエネルギーを保存し、負荷がなければ燃料
電池の運転を抑制してガスの備蓄を図ることができ、余
剰のガスは放出して大気に同化させても、環境ならびに
人畜に対しては完全に無害である。
【００２９】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
〜３のいずれかに記載のエネルギー供給システムにおい
て、前記のガス貯蔵庫は自動者等に水素燃料を供給する
ためのエネルギー供給設備に備えられるガスタンクであ
って、ガスタンクに接続されて水素ステーションが備え
られ、自動車等に水素ステーションからの水素燃料が供
給される形態である。本実施形態の基本的なシステム構
成を図６に示す。このような構成で既存のガソリンスタ
ンドに増設することができ、余剰の電力は販売にまわす
ことができる。電解水素発生器１を使うと、懸案だった
水素燃料供給の拠点が短時間で設置可能なものとなる。
またバックアップとして商用電源又は都市ガスなどの資
源を併用できるようにすることもできるが、これは非常
時に備えた措置で必要条件ではない。商用電源とは電力
のやりとりが可能な状態を維持し、その他の売電事業者
がある場合は、このうちのどちらかを選択する方法がと
れる。水素ステーションの事業者が売電事業主として、
生産した電力並びにガス等を販売することもできる。
ガスも燃料電池自動車以外に、一般へ販売するその対象
となるからである。燃料電池自動車では水素原料の供給
が急務となっていて、この電解水素発生器（ガスジェネ
レーター）を使うことで、既設のガソリンスタンドを転
用する途が開け、自動車メーカーではこの拠点つくりに
腐心しているが、この方式が課題を解決するので、燃料
電池自動車の登場を早める効果がある。
〜３のいずれかに記載のエネルギー供給システムにおい
て、前記のガス貯蔵庫は自動者等に水素燃料を供給する
ためのエネルギー供給設備に備えられるガスタンクであ
って、ガスタンクに接続されて水素ステーションが備え
られ、自動車等に水素ステーションからの水素燃料が供
給される形態である。本実施形態の基本的なシステム構
成を図６に示す。このような構成で既存のガソリンスタ
ンドに増設することができ、余剰の電力は販売にまわす
ことができる。電解水素発生器１を使うと、懸案だった
水素燃料供給の拠点が短時間で設置可能なものとなる。
またバックアップとして商用電源又は都市ガスなどの資
源を併用できるようにすることもできるが、これは非常
時に備えた措置で必要条件ではない。商用電源とは電力
のやりとりが可能な状態を維持し、その他の売電事業者
がある場合は、このうちのどちらかを選択する方法がと
れる。水素ステーションの事業者が売電事業主として、
生産した電力並びにガス等を販売することもできる。
ガスも燃料電池自動車以外に、一般へ販売するその対象
となるからである。燃料電池自動車では水素原料の供給
が急務となっていて、この電解水素発生器（ガスジェネ
レーター）を使うことで、既設のガソリンスタンドを転
用する途が開け、自動車メーカーではこの拠点つくりに
腐心しているが、この方式が課題を解決するので、燃料
電池自動車の登場を早める効果がある。
【００３０】また、請求項７に記載の発明は、船舶又は
航空機などの移動用機器に設置された請求項１〜３のい
ずれかに記載のエネルギー供給システムにおいて、前記
の電解水素発生器とガス貯蔵庫に接続される、内燃機
関、ガスタービン、蒸気タービン、各種燃焼装置などの
他動力機械にも発生したガスを供給するガス供給手段と
を備えることを特徴とする。船舶・航空機などの発電供
給系統と推力発生のための水素を主原料とする内燃機関
の動力源とする形態である。図７は、本実施形態を採用
する船舶におけるエネルギー供給システムの構成を示
し、前記のガス貯蔵庫２から、焼却炉、ボイラーやバー
ナー等の燃焼のためのガス供給、蒸気タービンやガスタ
ービンへのガス供給などを行うための供給設備や、燃料
電池３からインバーターを介して、分電盤へ電力を供給
し、船室等へ電力を供給するための供給設備など、電力
や、又は廃熱、又は余剰ブラウン・ガスを供給するため
の供給設備が備えられる。また図８は、本実施形態を採
用する航空機におけるエネルギー供給システムの構成を
示し、前記のガス貯蔵庫２から、内燃機関等へのガス供
給を行うための供給設備や、燃料電池３からインバータ
ーを介して、分電盤へ電力を供給し、操縦室や客室等へ
電力を供給するための供給設備など、電力や、又は排
熱、又は余剰ブラウン・ガスを供給するための供給設備
が備えられる。またインバーターからコントローラを介
して蓄電池に蓄電し、蓄電池からの電力供給を行うこと
もできる。
航空機などの移動用機器に設置された請求項１〜３のい
ずれかに記載のエネルギー供給システムにおいて、前記
の電解水素発生器とガス貯蔵庫に接続される、内燃機
関、ガスタービン、蒸気タービン、各種燃焼装置などの
他動力機械にも発生したガスを供給するガス供給手段と
を備えることを特徴とする。船舶・航空機などの発電供
給系統と推力発生のための水素を主原料とする内燃機関
の動力源とする形態である。図７は、本実施形態を採用
する船舶におけるエネルギー供給システムの構成を示
し、前記のガス貯蔵庫２から、焼却炉、ボイラーやバー
ナー等の燃焼のためのガス供給、蒸気タービンやガスタ
ービンへのガス供給などを行うための供給設備や、燃料
電池３からインバーターを介して、分電盤へ電力を供給
し、船室等へ電力を供給するための供給設備など、電力
や、又は廃熱、又は余剰ブラウン・ガスを供給するため
の供給設備が備えられる。また図８は、本実施形態を採
用する航空機におけるエネルギー供給システムの構成を
示し、前記のガス貯蔵庫２から、内燃機関等へのガス供
給を行うための供給設備や、燃料電池３からインバータ
ーを介して、分電盤へ電力を供給し、操縦室や客室等へ
電力を供給するための供給設備など、電力や、又は排
熱、又は余剰ブラウン・ガスを供給するための供給設備
が備えられる。またインバーターからコントローラを介
して蓄電池に蓄電し、蓄電池からの電力供給を行うこと
もできる。
【００３１】また、請求項８に記載の発明においては、
請求項７に記載のエネルギー供給システムにおいて、前
記の燃料電池が電気を生み出す過程において排出する排
水、又は排熱、又は余剰ブラウン・ガスを再利用するた
めの循環設備が前記の燃料電池に接続されて備えられる
ことを特徴とする。
請求項７に記載のエネルギー供給システムにおいて、前
記の燃料電池が電気を生み出す過程において排出する排
水、又は排熱、又は余剰ブラウン・ガスを再利用するた
めの循環設備が前記の燃料電池に接続されて備えられる
ことを特徴とする。
【００３２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、電解水素発生器と、電解水素発生器により水から
水素と酸素を取り出し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、
ガス貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電池とにより構
成され、環境に負荷のかからないエネルギー供給システ
ムに、再生可能エネルギーを加えた総合エネルギーシス
テムとして全世界に提供することができる。特に電気エ
ネルギーを取り出して利用する際に、電気の状態でエネ
ルギーを備蓄するのではなく、ガスの状態で備蓄するこ
とにより、上記の様々な問題を解決した。これにより、
本発明においては、電解水素発生器と、電解水素発生器
により水から水素と酸素を取り出し、これを貯蔵するガ
ス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電
池とにより構成され、環境に負荷のかからないエネルギ
ー供給システムを様々な分野において提供することを目
的とする。独立分散方式の総合エネルギー供給システム
が普及すると、電力の負荷平準化に有効であり、新規の
電源開発に割く投資を節約する効果なども派生する。シ
ステム内部に電力及びガス、そして水資源が備蓄されて
いるので、災害対策としても極めて有効である。また余
剰電力や、余剰ガス等を有効利用し、さらに排水、廃熱
利用をすることによる資源の有効利用、コストの低減な
どを図ることができるシステムを提供する。水を循環さ
せるシステムであって、中間生成物として電気を取り出
す能力があり、環境に負荷を与えない利点がある他、有
限な資源を消費せず、ほぼ無限に存在する水を始めとす
る再生可能エネルギーを主原料とする経済的なエネルギ
ー・システムであるといえる。
れば、電解水素発生器と、電解水素発生器により水から
水素と酸素を取り出し、これを貯蔵するガス貯蔵庫と、
ガス貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電池とにより構
成され、環境に負荷のかからないエネルギー供給システ
ムに、再生可能エネルギーを加えた総合エネルギーシス
テムとして全世界に提供することができる。特に電気エ
ネルギーを取り出して利用する際に、電気の状態でエネ
ルギーを備蓄するのではなく、ガスの状態で備蓄するこ
とにより、上記の様々な問題を解決した。これにより、
本発明においては、電解水素発生器と、電解水素発生器
により水から水素と酸素を取り出し、これを貯蔵するガ
ス貯蔵庫と、ガス貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電
池とにより構成され、環境に負荷のかからないエネルギ
ー供給システムを様々な分野において提供することを目
的とする。独立分散方式の総合エネルギー供給システム
が普及すると、電力の負荷平準化に有効であり、新規の
電源開発に割く投資を節約する効果なども派生する。シ
ステム内部に電力及びガス、そして水資源が備蓄されて
いるので、災害対策としても極めて有効である。また余
剰電力や、余剰ガス等を有効利用し、さらに排水、廃熱
利用をすることによる資源の有効利用、コストの低減な
どを図ることができるシステムを提供する。水を循環さ
せるシステムであって、中間生成物として電気を取り出
す能力があり、環境に負荷を与えない利点がある他、有
限な資源を消費せず、ほぼ無限に存在する水を始めとす
る再生可能エネルギーを主原料とする経済的なエネルギ
ー・システムであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な構成を示すシステム構成図で
ある。
ある。
【図２】電解水素発生器１の一例を示す図である。
【図３】住宅や事業所、施設などの水素を主原料とする
トータルエネルギー供給を行うための実施形態の基本的
なシステム構成を示す図である。
トータルエネルギー供給を行うための実施形態の基本的
なシステム構成を示す図である。
【図４】都市開発地域、事業所や工場などの産業用設
備、施設などの水素を主原料とするトータルエネルギー
供給を行うための実施形態の基本的なシステム構成を示
す図である。
備、施設などの水素を主原料とするトータルエネルギー
供給を行うための実施形態の基本的なシステム構成を示
す図である。
【図５】自動車などの移動用機器に設置されたエネルギ
ー供給システムの基本的なシステム構成を示す図であ
る。
ー供給システムの基本的なシステム構成を示す図であ
る。
【図６】自動車等に水素燃料を供給するためのエネルギ
ー供給設備に水素ステーションからの水素燃料が供給さ
れる形態の基本的なシステム構成を示す図である。
ー供給設備に水素ステーションからの水素燃料が供給さ
れる形態の基本的なシステム構成を示す図である。
【図７】船舶におけるエネルギー供給システムの基本的
な構成を示す図である。
な構成を示す図である。
【図８】航空機におけるエネルギー供給システムの基本
的な構成を示す図である。
的な構成を示す図である。
１ 電解水素発生器（ガスジェネレーター） ２ ガス貯蔵庫 ３ 燃料電池 ４ インバーター ５ ジャンクションボックス ６ エネルギーが供給される各種装置 ７ コントローラ ８ 蓄電池 ９ 太陽電池などの再生可能エネルギー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｃ 3/22 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｇ Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ Ｈ０１Ｍ 8/00 8/06 Ｗ 8/06 Ｃ２５Ｂ 9/00 Ｈ Ａ (72)発明者 若畑 由紀夫 神奈川県横浜市保土ヶ谷区星川２丁目５番 11号 Ｆターム(参考） 3G081 BA11 DA22 4G040 AB01 4K021 AA01 BA02 BC01 BC07 CA05 CA08 CA09 CA10 DC01 DC03 DC05 DC11 5H027 AA02 BA11 BA13 DD01 DD05 DD06 DD09
Claims (11)
- 【請求項１】 再生可能エネルギーを主とする一次エネ
ルギーで機能する電解水素発生器と、電解水素発生器に
より水から水素と酸素を取り出し、これを貯蔵する水素
ガス貯蔵庫と、該貯蔵庫から燃料の供給を受ける燃料電
池及び各種の燃焼機器等の装置とにより構成される、ク
リーンエネルギー体系の総合エネルギー供給システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、電解水
素発生器により取り出した水素と酸素及びこれらの混合
ガスは、２：１の比率を持つブラウンガスであり、該ブ
ラウンガスについては水素を保存するための水素貯蔵合
金を用いることなく、低圧でガスを貯蔵可能なこととす
る特徴をもつ、請求項１に記載の総合エネルギー供給シ
ステム。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の発明において、
前記の燃料電池が電気を生み出す過程において排出する
排水を再利用するための、排水循環設備が前記の燃料電
池に接続されて備えられ、前記の排水循環設備が前記の
電解水素発生器に水を再供給することを特徴とする、請
求項１又は２のいずれかに記載のエネルギー供給システ
ム。 - 【請求項４】 家庭や事業所などに設置された請求項１
〜３のいずれかに記載のエネルギー供給システムにおい
て、前記の燃料電池が電気を生み出す過程において排出
する排水、又は排熱、又は余剰ブラウンガスを再利用す
るための循環設備が前記の燃料電池に接続されて備えら
れることを特徴とする、家庭・事業所等における総合エ
ネルギー供給システム。 - 【請求項５】 自動車などの移動用機器に設置された請
求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供給システム
において、前記の燃料電池に接続されて電力の供給を受
ける蓄電池（または蓄電器：キャパシタ）と、蓄電池
（器）からモーターなどの動力機械に電源を供給する電
源供給手段とを備えることを特徴とし、ダイナモまたは
オルタネーターなどの生み出す電力及びその他の再生可
能エネルギーなどを電源とする電解水素発生器を備え
た、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車などの移動
機器におけるエネルギー供給システム。 - 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかに記載のエネル
ギー供給システムにおいて、前記のガス貯蔵庫は自動車
等に水素燃料を供給するためのエネルギー供給設備に備
えられるガスタンクであって、ガスタンクに接続されて
水素ステーションが備えられ、自動車等に水素ステーシ
ョンからのブラウンガスを含む水素燃料が供給されるこ
とを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のエネ
ルギー供給システム。 - 【請求項７】 船舶又は航空機などの移動用機器に設置
された請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー供給
システムにおいて、前記の電解水素発生器とガス貯蔵庫
に接続される、内燃機関、各種タービンなどの動力機械
に発生したガスを供給するガス供給手段とを備えること
を特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の船舶又
は航空機などの移動機器におけるエネルギー供給システ
ム。 - 【請求項８】 請求項７に記載のエネルギー供給システ
ムにおいて、前記の燃料電池が電気を生み出す過程にお
いて排出する排水、又は排熱、電解水素発生器において
は、ブラウンガスまたは電解水素ガスを再生産するため
の水資源の循環設備が、前記の燃料電池に接続されて備
えられることを特徴とする、請求項７に記載の船舶又は
航空機などの移動機器におけるエネルギー供給システ
ム。 - 【請求項９】 請求項１〜８に記載の発明において、前
記の燃料電池から、インバーター及び変圧器を介して本
発明のエネルギー供給システムの外部に電力を供給する
ための外部電力供給手段と、外部に供給した電力を計測
するための電力計測手段とを備え、電力・ガス販売事業
を行うことが可能なことを特徴とする、請求項１〜８の
いずれかに記載のエネルギー供給システム。 - 【請求項１０】 請求項１〜９に記載の、ブラウンガス
を熱エネルギーとして使用するエネルギー供給システム
において、水素特有の燃焼速度を利用することに加え
て、酸素をガス中に含むその特性を活かし、バーナーな
どで直接燃焼させることにより、輻射熱の出る方向を制
御し、熱効率を上げて従来の方式より省エネルギー効果
を導くことが可能なことを特徴とする、請求項１〜９の
いずれかに記載の熱エネルギー供給システム。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０に記載の、ブラウンガ
スを熱エネルギーとして使用するエネルギー供給システ
ムにおいて、電解水素発生器が生み出すブラウンガスを
使用して水を蒸発させることにより、水蒸気を集めて上
層で冷気あるいは低温を発生する面のあるベルチエ素子
などに当て、相転移した水滴を回収して水力発電を行
う、集合住宅または高層建築用の蒸発揚水式水力発電エ
ネルギー・サイクルを組み合わせたことを特徴とする、
請求項１〜１０のいずれかに記載の熱エネルギー供給シ
ステム。 自然界のサイクルを模して、蒸発蒸散作用だ
けをブラウンガスの燃焼を用いて行い、液相〜気相〜液
相を循環する人工的なサイクルに誘導し、位置エネルギ
ーの解放を電力として取り出すシステム。
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