JP2000248996A - ガス自動車 - Google Patents

ガス自動車

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JP2000248996A
JP2000248996A JP4646099A JP4646099A JP2000248996A JP 2000248996 A JP2000248996 A JP 2000248996A JP 4646099 A JP4646099 A JP 4646099A JP 4646099 A JP4646099 A JP 4646099A JP 2000248996 A JP2000248996 A JP 2000248996A
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Kenji Yamada
研治 山田
Hideyuki Sakamoto
秀行 坂本
Kazuo Nakamura
和夫 中村
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Osaka Gas Co Ltd
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的緩い管理基準にあっても天然ガスの供
給を行え、燃料及び水の供給を、同一のタンクでおこな
うことができる燃料タンクを得るとともに、このような
燃料タンクを備えたガス自動車を得る。 【解決手段】 エンジン9に供給するための燃料をハイ
ドレートの状態で貯蔵したハイドレート型燃料タンク2
を備え、このハイドレート型燃料タンク2に貯蔵される
ハイドレートから分解して得られる燃料をエンジン燃料
とする構成で、ガス自動車200を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタン等の炭化水
素を主成分とする都市ガス等の燃料を貯蔵する貯蔵技術
に関するとともに、所謂、天然ガス自動車等と呼ばれる
天然ガスを主な燃料とするガス自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】都市ガスを主燃料として運転されるガス
自動車が知られている。ガス自動車には、燃料タンクと
してCNGタンクが備えれており、このタンクから燃料
の供給を受ける。この種の燃料タンクは、ガスを加圧状
態で貯蔵するため、20MPaまでの高圧容器が必要で
ある。さらに、この燃料タンクから供給されるものは、
燃料のみである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】天然ガス自動車は、S
OxあるいはNOx等の発生する量が少ないことから、
その普及が望まれる。ここで、タンクとして、その管理
が比較的簡便なものを得ることが好ましい。一方、天然
ガス自動車にあっても電源が必要とされるが、このよう
な電源として、燃料電池を採用することが提案されてい
る。このような燃料電池にあっては、その燃料の改質を
目的として水蒸気が必要とされる。水蒸気の供給を行お
うとすると水が必要となるが、燃料タンク側から、水の
供給を受けられるものは従来ない。
【0004】上記のような状況から、本願の目的は、比
較的緩い管理基準にあっても天然ガスの供給を受けるこ
とができるとともに、燃料及び水の供給を、同一のタン
クでおこなうことができる燃料タンクを備えた自動車を
得、さらにエネルギーの有効利用を図れる自動車を得る
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明によるガス自動車の特徴構成は、請求項1に記
載されているように、エンジンに供給するための燃料を
ハイドレートの状態で貯蔵したハイドレート型燃料タン
クを備え、前記ハイドレート型燃料タンクに貯蔵される
前記ハイドレートから分解して得られる前記燃料をエン
ジン燃料とするとともに、前記ハイドレートの分解によ
り生成する冷熱を冷熱消費部に搬送供給する冷熱搬送供
給機構を備え構成とされていることにある。都市ガスを
燃料とするガス自動車に関して説明すると、このガス自
動車は、都市ガスをハイドレート状態で貯蔵するハイド
レート型燃料タンクを備える。このような燃料タンク
は、13Aと呼ばれる都市ガスを、常圧・低温(0℃以
下、好ましくは−5℃〜−15℃)の状態で、ハイドレ
ートとして貯蔵可能であるため、このタンクの管理は、
これまでのCNGと比較して、明らかに緩くすることが
できる。さらに、その構造としては、燃料タンクを除い
て、現状の技術の延長線上の技術を採用することができ
るため、実用的である。さらに、ハイドレートは冷熱を
有するため、この冷熱を冷熱搬送供給機構を介して冷熱
消費部に送り、この部位で消費することにより、冷熱の
利用およびハイドレートの分解を、熱の有効利用を図り
ながらおこなうことができる。
【0006】さて、ハイドレートは、自身に冷熱を有す
るため、このような構成のガス自動車を、請求項2に記
載されているように、冷熱消費部としての冷凍庫を備
え、この冷凍庫に要する冷熱源を、ハイドレートの分解
により得られる冷熱であり、前記冷熱搬送供給機構がハ
イドレート型燃料タンクと前記冷凍庫との間に設けられ
ていることが好ましい。 このようにすることで、燃料
タンク内に保持される物質の状態から、冷熱をとりだ
し、冷凍の用にも使用することができる。
【0007】同様な原理から、請求項3に記載されてい
るように、冷熱消費部としての車内冷房用の冷熱源を、
前記ハイドレートの分解により得られる冷熱であり、前
記冷熱搬送供給機構がハイドレート型燃料タンクと前記
車内空気循環部との間に設けられていることが好まし
い。
【0008】ハイドレートの分解にあたっては、その分
解制御を能動的におこなうため、加熱をおこなうことが
好ましい場合もあるが、この場合は、請求項4に記載さ
れているように、前記エンジンからの排ガスが有する熱
により、前記ハイドレートの分解を行う構成とすること
が好ましい。このようにすることで、ハイドレートの分
解においてより管理された状態で、これをおこなうこと
ができる。
【0009】さて、請求項5に記載されているように、
前記燃料のハイドレートを分解して得られる燃料を水素
源として作動する燃料電池を備え、前記燃料電池からの
電力を電力源とすることが、好ましい。この場合は、電
力をも得ることができる。
【0010】また、請求項1、2、3もしくは4記載の
ガス自動車にあって、請求項6に記載されているよう
に、前記燃料電池と共に、備えられる改質器を、前記ハ
イドレートの分解により生成される水を改質用の水蒸気
として使用する構成とすることが好ましい。燃料電池に
使用する水素源としては、メタンを改質して使用する場
合が多いが、この場合、改質器で使用する必要のある水
蒸気(水)の供給をも、受けることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本願は、例えば、燃料電池自動車
100、ガス自動車200に好適に使用できるハイドレ
ート型燃料タンク2及びそれを備えた自動車100、2
00に関するものであるが、先ず、ハイドレート型燃料
タンク2に関する説明をおこなう。
【0012】1 ハイドレート型燃料タンクの構成 ハイドレート型燃料タンク2は、このタンク2内へのハ
イドレートの充填操作を兼ねて示す図3に示すように、
容器20内に燃料をハイドレートの状態で貯蔵し、ハイ
ドレートが分解して得られる燃料ガスを取り出す燃料ガ
ス放出弁21を備えて構成されており、さらに、ハイド
レートが分解して得られる水を燃料ガス放出弁21とは
別経路で容器20外に取り出し可能な取水弁22を備え
て構成されている。ここで、この燃料タンクは保冷容器
とされており、ハイドレートを収納した状態で、使用期
間中0℃以下の条件を実質上保ち得るものである。従っ
て、前記燃料ガス及び前記水を並供給可能である。
【0013】2 ハイドレート型燃料タンクへのハイド
レートの充填 都市ガスを原料とする、ハイドレート型燃料タンク2へ
のハイドレートの充填について、付臭剤が添加されてい
る都市ガス(炭化水素(特にメタン))である原料ガス
から付臭剤を除く操作を経る場合について説明する。
【0014】図3において、1はハイドレート製造装置
を示しており、この装置1のハイドレート生成槽3は、
ハイドレート形成のための水及び原料ガスを供給自在に
構成されている。さらに、この生成槽3の温度・圧力は
任意に設定可能に構成されており、所定の運転行程手順
に従って、温度・圧力を調節可能に構成されている。こ
の槽3にあっては、気相側のガスの放出、液相側成分の
ハイドレート型燃料タンク2への分離が可能な構成とさ
れている。燃料タンクへの充填を行うにあたっては、ハ
イドレート生成槽3内に都市ガスと水との両方を供給す
るとともに、都市ガスのハイドレートを形成させる。即
ち、付臭剤を含有する都市ガスを、炭化水素がハイドレ
ート化する条件(このような条件とは、例えば、0℃に
おいて26kg/cm2より大きい条件)下に置く。こ
のようなハイドレート化行程にあって、付臭剤は、ハイ
ドレートを形成せず、気相内に残留する。その後、残留
したガス成分を、窒素ガス等の不活性ガスで置換して、
ハイドレートのみをタンク側にとりだす。この様にし
て、本願が目的とする付臭剤が除去された燃料ガス(都
市ガス)が充填されたハイドレート型燃料タンク2を得
ることができる。
【0015】上記のようにして得られるハイドレート型
燃料タンク2の使用例に関して以下に説明する。実施の
形態1は、燃料電池自動車100に適応する例である。
さらに、実施の形態2は、天然ガスを燃料ガスとするエ
ンジンを備えたガス自動車200に適応する例である。
これらの図面にあっては、発明の要点を明確に示すため
に、本願にとって要点となる要素のみを示している。
【0016】〔実施の形態1〕この実施の形態は、燃料
電池自動車100に関するものであり、これまで説明し
たと同様なハイドレート型燃料タンク2を備えている。
このハイドレート型タンク2には、ハイドレート分解用
の熱を供給できる構成とされており、この給熱量の調整
によりハイドレート型タンク2から分解・生成されるメ
タンの量及び水の量を調整することができる。そして、
このタンクから供給されるメタン及び水を利用してメタ
ンを改質する改質装置4を備えている。ここで、メタン
は燃料電池5に於ける水素源となる。一方、水は、改質
装置4において必要となる水蒸気用の原料とされる。こ
の形態にあっては、自動車100にはモータ6が備えら
れており、このモータ6の電力源が、前記の燃料電池5
とされる。さらに、ハイドレート型燃料タンク2のメタ
ン出口部2aには、熱交換器7の吸熱部7aが備えられ
ており、この熱交換器7の放熱部7bにハイドレートの
分解に伴って発生する冷熱を搬送できる構成とされてい
る。この熱交換器7の放熱部7bは、自動車の車内冷房
用の車内空気循環部8(冷熱消費部の一例)に配設され
ており、結果的に、ハイドレートの分解時に放出される
冷熱により車内冷房をおこなうことができる。このよう
な熱交換機構を本願にあっては、冷熱搬送供給機構と呼
ぶ。即ち、本願のハイドレート型燃料タンク2は、冷熱
供給、発電用燃料供給、さらには、改質用水の供給等の
多種の用に供される。
【0017】この構成の自動車にあっては、車両走行に
必要なガス量として20Nm3とすると、340km走
行にあって、そのタンク容量を120リットル程度とし
て、冷凍庫が8m3の容量の場合、10時間程度の保冷
能力を発揮できる。
【0018】〔実施の形態2〕上記の実施の形態1にあ
っては、自動車100として、燃料電池5により発生さ
れる電力によりモータ6を回転させて走行する所謂燃料
電池自動車100に関して説明したが、ガスエンジンを
備えてガス自動車200を構成することもできる。この
場合は、モータ6の代わりに、メタンを燃料とするエン
ジン9を備えることとなる。即ち、図2に示すように、
燃料ガスをハイドレート状態で貯蔵するハイドレート型
燃料タンク2と、このタンク2内の燃料ガスのハイドレ
ートを分解して得られる燃料ガスをエンジン燃料とする
エンジン9とを備え、さらに、前記燃料ガスのハイドレ
ートを分解して得られる燃料ガスを水素源として作動す
る燃料電池5(実施の形態2に同じ)を備え、この燃料
電池5からの電力を電力源とする構成でガス自動車を構
成することができる。ハイドレートの分解制御は、エン
ジンから排出される排ガスを供給量制御を伴って、燃料
タンク所定部位に導くことにより、ハイドレートの分解
量を適切に制御できる。さらに、ガス自動車が冷凍庫8
0を備えた所謂冷凍車の場合、ハイドレートの分解に伴
って発生する冷熱を、この冷凍庫80の冷熱供給用に利
用することが好ましい。この場合も、ハイドレート型燃
料タンク2と冷凍庫80(冷熱消費部の一例)との間に
冷熱搬送供給機構を設けることで、このような利用形態
を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の燃料電池自動車の概念構成を示す図
【図2】本願のガス自動車の概念構成を示す図
【図3】本願のハイドレート型燃料タンクの充填状況を
示す説明図
【符号の説明】
1 ハイドレート製造装置 2 ハイドレート型燃料タンク 3 ハイドレート生成槽 4 改質装置 5 燃料電池 6 モータ 7 熱交換器(冷熱搬送供給機構) 8 車内空気循環部 21 燃料ガス放出弁 22 取水弁 100 燃料電池自動車 200 ガス自動車
───────────────────────────────────────────────────── 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) F25D 11/00 101 F17C 9/02 // F17C 9/02 B60K 15/08 (72)発明者 中村 和夫 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 3D038 CB01 CC18 3E073 AA01 AB01 DB01 3L045 AA06 BA01 CA02 DA06 EA02 FA02 PA05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンに供給するための燃料をハイド
    レートの状態で貯蔵したハイドレート型燃料タンクを備
    え、前記ハイドレート型燃料タンクに貯蔵される前記ハ
    イドレートから分解して得られる前記燃料をエンジン燃
    料とするとともに、前記ハイドレートの分解により生成
    する冷熱を冷熱消費部に搬送供給する冷熱搬送供給機構
    を備えたガス自動車。
  2. 【請求項2】 冷凍庫を備え、前記冷凍庫に要する冷熱
    源が、前記ハイドレートの分解により得られる冷熱であ
    り、前記冷熱搬送供給機構がハイドレート型燃料タンク
    と前記冷凍庫との間に設けられている請求項1記載のガ
    ス自動車。
  3. 【請求項3】 車内冷房用の冷熱源が、前記ハイドレー
    トの分解により得られる冷熱であり、前記冷熱搬送供給
    機構がハイドレート型燃料タンクと前記車内空気循環部
    との間に設けられている請求項1または2記載のガス自
    動車。
  4. 【請求項4】 前記エンジンからの排ガスが有する熱に
    より、前記ハイドレートの分解を行う請求項1、2また
    は3記載のガス自動車。
  5. 【請求項5】 前記燃料のハイドレートを分解して得ら
    れる燃料を水素源として作動する燃料電池を備え、前記
    燃料電池からの電力を電力源とする請求項1、2、3も
    しくは4記載のガス自動車。
  6. 【請求項6】 前記燃料電池と共に備えられる改質器
    が、前記ハイドレートの分解により生成される水を改質
    用の水蒸気として使用する請求項5記載のガス自動車。
  7. 【請求項7】 メタンを主成分とする炭化水素ガスをハ
    イドレートの状態で貯蔵する燃料タンクを備え、前記ハ
    イドレートを分解して得られる燃料ガスを水素源として
    作動する燃料電池を備え前記燃料電池からの電力を電力
    源とする自動車。
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