JP2002235900A - Hydrogen gas supplying method - Google Patents

Hydrogen gas supplying method

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JP2002235900A
JP2002235900A JP2001035521A JP2001035521A JP2002235900A JP 2002235900 A JP2002235900 A JP 2002235900A JP 2001035521 A JP2001035521 A JP 2001035521A JP 2001035521 A JP2001035521 A JP 2001035521A JP 2002235900 A JP2002235900 A JP 2002235900A
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/34Hydrogen distribution

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen gas supplying method capable of utilizing an existing town gas conduit network. SOLUTION: Mixed gas branched from a conduit 5 by piping 13a is supplied to a hydrogen separating device 15a. The mixed gas is sucked into the inside of the device by a vacuum pump (not shown in the figure) in the hydrogen separating device 15a, and separated into hydrogen gas and separated gas (inert gas and an odorless agent) by action of a hydrogen separating film (not shown in the figure). The hydrogen gas is supplied to a fuel battery 16a through the separating film. On the other hand, components except for the hydrogen gas remain because the components cannot pass through the separating film, and are returned to the conduit 5 through gas piping 14b. In the components structure of supplied gas, an inert gas component (carbon dioxide) and the odorless agent are enriched toward an end of the conduit 5 by the separated gas returned to the conduit 5. The supplied gas including inert gas as a main component is stored in an inert gas collecting device 8. The inert gas collected in the inert gas recovering device 8 is returned to an inert gas storing device 2 by inert gas collecting piping 9, and mixed with the hydrogen gas again to be supplied as the supplied gas to demanding homes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水素ガス供給方法に
関し、特に既存の都市ガス導管ネットワークを利用可能
な水素ガス供給方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for supplying hydrogen gas, and more particularly, to a method for supplying hydrogen gas using an existing city gas pipe network.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、水素を燃料とするシステムが注目
されている。これは、水素ガスを燃焼させても地球温暖
化の原因となる炭酸ガスを発生することがないためであ
る。このため、将来的に水素ガスは家庭用燃料電池シス
テム、燃料電池自動車等の燃料として広く普及すること
が予想される。このような長所に着目して、水素ガスを
既存の都市ガス導管網を利用して供給する技術が提案さ
れている(例えば、特開平11−228101等)。し
かし、水素ガスは燃焼範囲が広いため(空気中で4.0
%乃至75.0%が可燃範囲)、漏洩した場合に従来の
都市ガスと比較すると爆発の危険性が高い。このため、
従来の都市ガス導管網をそのまま利用することは困難で
あるという問題がある。一方、新たに水素ガス専用の導
管を敷設するためには莫大な投資を必要とするという問
題がある。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a system using hydrogen as a fuel. This is because even if hydrogen gas is burned, carbon dioxide which causes global warming is not generated. For this reason, hydrogen gas is expected to be widely used in the future as fuel for household fuel cell systems, fuel cell vehicles, and the like. Focusing on such advantages, a technique for supplying hydrogen gas using an existing city gas pipeline network has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-228101). However, hydrogen gas has a wide combustion range (4.0 in air).
% To 75.0% is in the flammable range), and there is a high risk of explosion when leaked, as compared with conventional city gas. For this reason,
There is a problem that it is difficult to use the conventional city gas pipeline network as it is. On the other hand, there is a problem that enormous investment is required to lay a new conduit exclusively for hydrogen gas.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既存
の都市ガスパイプライン利用可能な水素ガス供給方法を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for supplying hydrogen gas which can be used in existing city gas pipelines.

【0004】本発明の他の目的は、爆発の危険性のない
水素ガス供給方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a hydrogen gas supply method free from explosion.

【0005】本発明の他の目的は、地球環境に優しい都
市ガス供給形態を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a city gas supply mode that is friendly to the global environment.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、水素
ガスと不燃性ガスとを含み、かつ、水素ガスの燃焼限界
以下に調整した混合ガスを導管により供給する水素ガス
供給方法であって、導管の1以上の地点において混合ガ
ス中の水素ガスを分離し、さらに分離後ガスを再度、導
管に戻入することを特徴とする水素ガス供給方法を提供
する。
A first aspect of the present invention is a hydrogen gas supply method for supplying a mixed gas containing a hydrogen gas and a non-combustible gas and adjusted to a combustion limit of the hydrogen gas or less by a conduit. And separating the hydrogen gas in the mixed gas at one or more points of the conduit, and returning the separated gas to the conduit again.

【0007】かかる供給方法の採用により、混合ガス中
の水素ガス濃度を常に燃焼限界以下に維持できるため、
万一、導管網のいずれかの地点において工事等の際に配
管からの漏洩が発生したとしても、供給ガスの爆発の危
険性を回避することが可能となる。
[0007] By adopting such a supply method, the hydrogen gas concentration in the mixed gas can always be kept below the combustion limit.
Even if leakage from the piping occurs at any point in the conduit network during construction or the like, the danger of explosion of the supplied gas can be avoided.

【0008】さらに、分離後の不燃性ガス成分を再度導
管に戻入するため、導管の末端に至るまで導管網内を常
に水素ガスの燃焼限界以下に維持することが可能とな
る。
Further, since the non-combustible gas component after separation is returned to the conduit again, the inside of the conduit network can be constantly maintained below the combustion limit of hydrogen gas up to the end of the conduit.

【0009】本発明において、需要家における燃料電池
等の水素燃料設備への水素の供給は、需要家先において
混合ガス中の水素ガスを分離し、分離された水素ガスを
設備に供給することにより行われる。
In the present invention, the supply of hydrogen to a hydrogen fuel facility such as a fuel cell at a customer is performed by separating hydrogen gas in a mixed gas at a customer and supplying the separated hydrogen gas to the facility. Done.

【0010】ここにいう「不燃性ガス」は、窒素ガス、
炭酸ガス、アルゴンガス等、燃焼反応に関与しない不活
性ガス(請求項4乃至6)、及び燃焼反応を妨げるよう
に積極的に関与するハロゲン系消火剤(請求項7、8)
を含む概念である。
[0010] The term "non-combustible gas" used herein refers to nitrogen gas,
Inert gases that do not participate in the combustion reaction, such as carbon dioxide gas and argon gas (Claims 4 to 6), and halogen-based fire extinguishing agents that actively participate in preventing the combustion reaction (Claims 7 and 8)
It is a concept including

【0011】不燃性ガスによる可燃性ガス(水素)の不
燃化の原理は以下の通りである。図2は、可燃性ガス、
不燃性ガス及び空気を3成分とする混合ガスの燃焼限界
を概念的に示す三角図である。三角図の各辺はこれを挟
んで対峙する2つの頂点に位置する、異なる種類のガス
の混合割合を示している。また、三角図内の任意の点
と、その点から各辺に平行に伸ばした線が1辺に到るま
での距離は、前記3成分の混合割合を示している。例え
ば点P1における可燃性ガス、不活性ガス及び空気の混
合比は、X1:X2:X3(ここに、X1+X2+X3
≡100%)である。また、三角図中の斜線で囲まれた
部分Tは、当該可燃性ガスの燃焼範囲を示している。す
なわち、可燃性ガス、不活性ガス及び空気の混合比が大
気中でT内の混合比となった場合、燃焼域に入り、爆発
のおそれがあることになる。
The principle of making nonflammable gas (hydrogen) nonflammable by nonflammable gas is as follows. FIG. 2 shows a flammable gas,
FIG. 4 is a triangular diagram conceptually showing a combustion limit of a mixed gas containing a non-combustible gas and air as three components. Each side of the triangular diagram shows the mixing ratio of different types of gases located at two vertices opposed to each other with the triangle interposed therebetween. The distance between an arbitrary point in the triangular diagram and a line extending from the point in parallel with each side to one side indicates the mixing ratio of the three components. For example, the mixing ratio of the flammable gas, the inert gas and the air at the point P1 is X1: X2: X3 (where X1 + X2 + X3
(≡100%). Further, a portion T surrounded by oblique lines in the triangular diagram indicates a combustion range of the combustible gas. That is, when the mixture ratio of the flammable gas, the inert gas, and the air becomes the mixture ratio in the atmosphere in T, the mixture enters the combustion region, and there is a risk of explosion.

【0012】本発明のように可燃性ガスと不燃性ガスの
混合ガスを導管内に流す場合には、図2において空気成
分が0の場合に該当する。従って、導管内における可燃
性ガスと不燃性ガスの混合比は、可燃性ガスと不燃性ガ
スの頂点を結ぶ辺上の点として示される。例えば、導管
内のガス組成がP2、すなわち、可燃性ガスと不燃性ガ
スの混合比をX1’:X2’とするとき、この2成分系
ガスが大気中に拡散した場合には、大気中における空気
を含む3成分系混合ガスの混合比は、P2とP1を結ぶ
直線に従い変化する。変化に伴い空気の割合が増加して
点P3に至り、領域T内に入ると燃焼限界内の混合比と
なる。
When a mixed gas of a combustible gas and a non-flammable gas flows into a conduit as in the present invention, this corresponds to the case where the air component is zero in FIG. Therefore, the mixture ratio of combustible gas and noncombustible gas in the conduit is shown as a point on the side connecting the vertices of combustible gas and noncombustible gas. For example, when the gas composition in the conduit is P2, that is, when the mixing ratio between the combustible gas and the nonflammable gas is X1 ′: X2 ′, when this two-component gas diffuses into the atmosphere, The mixing ratio of the ternary mixed gas containing air changes according to a straight line connecting P2 and P1. With the change, the proportion of air increases to reach the point P3, and when entering the region T, the mixture ratio becomes within the combustion limit.

【0013】このことから、可燃性ガスと不活性ガスの
混合ガスが大気中に拡散しても、常に可燃性ガスの領域
Tに入らないような混合比であれば、爆発の危険性はな
いことが分かる。そのような混合比は、図2において三
角形LMN内部の点である。すなわち、供給ガスの製造
過程で可燃性ガスと不燃性ガスの混合比をX1”:X
2”以下となるように調整すれば、混合ガスが空気中に
拡散しても常に燃焼範囲外であるため、万一、導管から
漏洩したとしても大気中で爆発することはない。
Thus, there is no danger of explosion if the mixture ratio of the combustible gas and the inert gas is such that it does not always enter the combustible gas region T even if it is diffused into the atmosphere. You can see that. Such a mixing ratio is a point inside the triangle LMN in FIG. That is, in the production process of the supply gas, the mixture ratio of the combustible gas and the nonflammable gas is set to X1 ″: X
If it is adjusted to 2 "or less, the mixed gas will always be out of the combustion range even if diffused into the air, so that even if it leaks from the conduit, it will not explode in the atmosphere.

【0014】図3は、可燃性ガスとしてH2(水素ガ
ス)、不燃性ガスとしてN2(窒素ガス)又はCO2
(炭酸ガス)を用いた場合の三角図である。同図におい
て曲線Qは窒素ガス、曲線Rは炭酸ガスの爆発限界線で
ある。同図より、窒素ガスの場合は3成分が△L´M´
N´内の任意の点で示される混合比であれば、常に燃焼
限界以下に維持することが可能となる。水素ガス−窒素
ガスの2成分系ガスの場合のそのような混合比は、水素
ガスの割合が常に約30%(点M´)以下になるような
範囲である。この範囲内の混合比であれば、万一、大気
中に漏洩しても爆発するおそれはない。同様に、炭酸ガ
スの場合には、その値は約43%(点P4)以下であ
る。
FIG. 3 shows H2 (hydrogen gas) as a combustible gas and N2 (nitrogen gas) or CO2 as a noncombustible gas.
It is a triangular diagram in the case of using (carbon dioxide). In the figure, curve Q is the explosion limit line of nitrogen gas, and curve R is the explosion limit line of carbon dioxide gas. According to the figure, in the case of nitrogen gas, the three components are {L'M '
If the mixture ratio is indicated by an arbitrary point in N ', it is possible to always maintain the mixture ratio at or below the combustion limit. Such a mixing ratio in the case of a two-component gas of hydrogen gas-nitrogen gas is in a range such that the ratio of hydrogen gas is always about 30% or less (point M '). If the mixing ratio is within this range, there is no possibility of explosion even if it leaks into the atmosphere. Similarly, in the case of carbon dioxide, the value is about 43% (point P4) or less.

【0015】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、さらに分離後ガスを導管の1以上の所定の地点にお
いて回収することを特徴とする水素ガス供給方法を提供
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a hydrogen gas supply method according to the first aspect, further comprising recovering the separated gas at one or more predetermined points in the conduit.

【0016】請求項1の発明では、各需要家において混
合ガスを分離して水素を利用するため、供給末端に行く
に従って戻入される分離後ガスは不燃性ガスの割合が高
いものとなる。これに伴って導管中のガス組成も不燃性
ガス濃度が高いものとなる。不燃性ガスの濃度が所定の
値以上になる導管の末端地点で供給ガスを回収すれば、
不燃性ガスを再利用することが可能となる。これによ
り、不燃性ガスがたとえ高価なガスであっても、実用可
能となる。また、不燃性ガスが地球温暖化の原因となる
ガス(例えば炭酸ガス)であっても、大気中に放出する
ことがないため、使用上問題がない。
According to the first aspect of the present invention, since each customer uses the hydrogen by separating the mixed gas, the separated gas returned toward the supply end has a high proportion of nonflammable gas. Along with this, the gas composition in the conduit also has a high nonflammable gas concentration. If the supply gas is collected at the end point of the conduit where the concentration of the non-flammable gas is equal to or higher than the predetermined value,
The nonflammable gas can be reused. Thereby, even if the nonflammable gas is an expensive gas, it becomes practical. Even if the nonflammable gas is a gas (for example, carbon dioxide gas) that causes global warming, there is no problem in use because it is not released into the atmosphere.

【0017】分離後ガスの回収には、例えば導管の末端
部に回収タンクを設けることにより行うことができる。
回収タンクの設置ポイントとしては、例えば需要家の水
素ガス使用量実績、導管網解析等により適切なポイント
を選択することができる。また、導管内の複数の個所を
回収ポイントとしておき、各ポイントにおいて定期的に
ガス成分分析を行って、不燃性ガスが高い個所から分離
後ガスを回収することもできる。
The recovery of the separated gas can be performed, for example, by providing a recovery tank at the end of the conduit.
As the installation point of the recovery tank, an appropriate point can be selected, for example, based on the actual consumption of hydrogen gas by the customer, analysis of the conduit network, and the like. Also, a plurality of points in the conduit may be set as collection points, and gas components analysis may be periodically performed at each point to collect the separated gas from the points where the non-combustible gas is high.

【0018】さらに、請求項4の発明は、請求項1又は
2に記載の発明において、回収した分離後ガスを前記混
合ガスの製造工程に戻すことを特徴とする水素ガス供給
方法を提供する。回収には、例えば回収用導管を用いれ
ば連続的に不燃性ガスを回収でき、貯蔵用の大型ホルダ
ーが不要となる。
Further, a fourth aspect of the present invention provides the hydrogen gas supply method according to the first or second aspect, wherein the recovered separated gas is returned to the mixed gas production step. For recovery, for example, a non-flammable gas can be continuously recovered by using a recovery conduit, and a large storage holder is not required.

【0019】また、回収ポイントで不燃性ガスを主成分
とするガスの液化、圧縮等を行い、車両等で回収するこ
とも可能である。
Further, it is also possible to liquefy, compress, etc., the gas mainly composed of non-combustible gas at the collection point, and collect it with a vehicle or the like.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して具体的に説明する。ここで、各図面におい
て同一構成には同一の符号を付し、重複説明を省略す
る。また、以下の実施の形態は例示であって、本発明の
範囲は各実施の形態に限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Here, in each of the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Further, the following embodiments are exemplifications, and the scope of the present invention is not limited to each embodiment.

【0021】図1は本実施形態に係る水素ガス供給シス
テムを示す図である。本発明に係る水素ガス供給システ
ム1は、水素ガス製造プラント2、不燃性ガス貯蔵装置
3を備えた供給ガス製造工揚4、導管5、水素分離装置
及び水素ガス利用機器を備えた需要家6及び7、不燃性
ガス回収装置8、不燃性ガス回収配管9から構成されて
いる。不燃性ガス貯蔵装置2には、炭酸ガスが貯蔵され
ている。水素ガス供給システム1は、上記設備以外にも
昇圧器、付臭装置、ガスホルダー、ガバナー等、必要な
製造供給設備が存在するが、省略してある。また、導管
はネットワークを構成しているが、導管5で代表させて
いる。さらに導管には多数の需要家群が接続されている
が、需要家6、7により代表させている。
FIG. 1 is a diagram showing a hydrogen gas supply system according to this embodiment. The hydrogen gas supply system 1 according to the present invention includes a hydrogen gas production plant 2, a supply gas production process 4 having an incombustible gas storage device 3, a conduit 5, a hydrogen separation device, and a customer 6 having a hydrogen gas utilization device. And 7, a nonflammable gas recovery device 8, and a nonflammable gas recovery pipe 9. Carbon dioxide gas is stored in the nonflammable gas storage device 2. The hydrogen gas supply system 1 includes necessary production and supply equipment such as a booster, an odor device, a gas holder, a governor, etc. other than the above equipment, but these are omitted. The conduits constitute a network, but are represented by conduits 5. Further, a number of customer groups are connected to the conduit, and are represented by the customers 6 and 7.

【0022】次に需要家5の構成について説明する。需
要家5は水素分離装置15a及び水素ガス利用機器16
aを備えている。水素ガス分離装置15aは供給される
混合ガスから水素を選択的に分離、抽出する装置であ
る。混合ガスから水素ガスを分離するために、水素分離
装置15a内部には水素分離膜(図示せず)が設けられ
ている。水素分離膜の材質として公知のパラジウム、パ
ラジウム合金膜、高分子膜等を用いることができる。ま
た、水素ガス分離装置としては水素分離膜以外にもPS
A(Pressure Swing Absorption)装置を用いることも
できる。また、水素ガス利用機器16aとしては、例え
ば燃料電池システムがある。
Next, the configuration of the customer 5 will be described. The customer 5 includes a hydrogen separation device 15a and a hydrogen gas utilization device 16
a. The hydrogen gas separation device 15a is a device for selectively separating and extracting hydrogen from the supplied mixed gas. In order to separate hydrogen gas from the mixed gas, a hydrogen separation membrane (not shown) is provided inside the hydrogen separation device 15a. As a material for the hydrogen separation membrane, a known palladium, palladium alloy membrane, polymer membrane, or the like can be used. In addition to the hydrogen separation membrane, the hydrogen gas separation system is not limited to PS.
An A (Pressure Swing Absorption) device can also be used. The hydrogen gas utilization device 16a includes, for example, a fuel cell system.

【0023】次に需要家7の構成について説明する。水
素分離装置15b、分離後ガスを導管5に戻入するため
の戻入ガス配管14bを備えている点については需要家
6と同一である。需要家7の構成が需要家6と異なる点
は、水素ガス供給スタンド18を備えていることであ
る。水素ガス供給スタンド18は、水素ガスを水素吸蔵
合金、圧縮等により貯蔵するタイプのものを用いること
もできる。
Next, the configuration of the customer 7 will be described. It is the same as the customer 6 in that the hydrogen separator 15b and the return gas pipe 14b for returning the separated gas to the conduit 5 are provided. The configuration of the customer 7 is different from that of the customer 6 in that a hydrogen gas supply stand 18 is provided. The hydrogen gas supply stand 18 may be of a type that stores hydrogen gas by a hydrogen storage alloy, compression, or the like.

【0024】次に、供給ガス製造工揚4における供給ガ
スの製造工程、及び導管5による供給工程について説明
する。水素ガスは水素ガス製造プラント2で製造され
る。水素ガスの製造方法としては、例えば太陽光発電、
風力、波力等による海水の電気分解によることができ
る。また、化石燃料、例えば天然ガスの水蒸気改質によ
り水素を製造することもできる。水素ガス製造プラント
2において製造された水素ガスは、図示しない貯蔵装置
に一旦貯蔵されたのち、需要に対応して導管5を介して
供給される。貯蔵装置から供給される水素ガスは混合装
置11において不燃性ガス貯蔵装置2から供給される炭
酸ガスと混合され、さらに例えばTBM等の付臭剤を添
加された後、導管5を介して需要家6、7に供給され
る。
Next, the supply gas production process in the supply gas production process 4 and the supply process using the conduit 5 will be described. Hydrogen gas is produced in the hydrogen gas production plant 2. As a method for producing hydrogen gas, for example, solar power generation,
It can be based on electrolysis of seawater by wind power, wave power or the like. Hydrogen can also be produced by steam reforming of a fossil fuel, for example, natural gas. The hydrogen gas produced in the hydrogen gas production plant 2 is temporarily stored in a storage device (not shown), and then supplied via a conduit 5 according to demand. The hydrogen gas supplied from the storage device is mixed with the carbon dioxide gas supplied from the incombustible gas storage device 2 in the mixing device 11, and after adding an odorant such as, for example, TBM, to the customer via the conduit 5. 6 and 7.

【0025】混合ガス中の水素ガスと炭酸ガスの混合比
は44:56に調整されている(すなわち図3の点P5
の組成)。供給ガス中にはこれ以外にごく微量の付臭剤
が含まれている。供給ガスの供給圧力は任意の値を取り
得るが、従来の都市ガスと同様に高圧(1MPa以
上)、中圧(0.1MPa以上、1MPa未満)、低圧
(0.1MPa未満)の3段階とすることができる。
The mixture ratio of hydrogen gas and carbon dioxide gas in the mixed gas is adjusted to 44:56 (that is, point P5 in FIG. 3).
Composition). In addition, the feed gas contains a very small amount of odorant. Although the supply pressure of the supply gas can take any value, there are three stages of high pressure (1 MPa or more), medium pressure (0.1 MPa or more, less than 1 MPa), and low pressure (less than 0.1 MPa), similarly to the conventional city gas. can do.

【0026】次に需要家6における供給ガスの利用形態
について説明する。導管5から配管13aにより分岐さ
れた混合ガスは、水素分離装置15aに供給される。混
合ガスは、水素分離装置15a内の真空ポンプ(図示せ
ず)により装置内部に吸引され、水素分離膜(図示せ
ず)の作用により水素ガスと分離後ガス(不燃性ガス及
び不臭剤)に分離される。水素ガスは分離膜を通過して
燃料電池16aに供給され、一方、水素ガス以外の成分
は分離膜を通過できないため滞留し、ガス配管14bを
介して導管5に戻入される。なお、水素分離装置15a
への混合ガスの導入は昇圧装置を用いてもよい。分離後
ガスの導管5への戻入についても、必要に応じて昇圧装
置等を介して行うことができる。
Next, the manner of using the supplied gas in the customer 6 will be described. The mixed gas branched from the conduit 5 by the pipe 13a is supplied to the hydrogen separator 15a. The mixed gas is sucked into the hydrogen separation device 15a by a vacuum pump (not shown) in the device, and separated from the hydrogen gas (nonflammable gas and deodorant) by the action of a hydrogen separation membrane (not shown). Is separated into The hydrogen gas passes through the separation membrane and is supplied to the fuel cell 16a. On the other hand, components other than the hydrogen gas cannot pass through the separation membrane and stay there, and return to the conduit 5 via the gas pipe 14b. The hydrogen separation device 15a
The pressurized device may be used to introduce the mixed gas into the gas. The return of the separated gas to the conduit 5 can also be performed via a pressure increasing device or the like as necessary.

【0027】次に需要家7における供給ガスの利用形態
について説明する。水素分離装置15bにおいて分離抽
出された水素ガスは、配管20を介して水素ガス供給ス
タンド18に一旦貯蔵され、水素ガスを燃料とする自動
車、例えば燃料電池自動車19に水素ガスを供給する。
Next, the usage of the supplied gas in the customer 7 will be described. The hydrogen gas separated and extracted in the hydrogen separator 15b is temporarily stored in a hydrogen gas supply stand 18 via a pipe 20, and supplies the hydrogen gas to a vehicle using hydrogen gas as a fuel, for example, a fuel cell vehicle 19.

【0028】次に不燃性ガスの回収方法について説明す
る。上述のように、導管5と配管を介して接続された需
要家6、7、その他図示しない多数の需要家群におい
て、供給ガスに含まれる水素ガス成分は水素分離装置で
分離され、さらに水素ガス利用機器において利用され
る。一方、供給ガスの成分構成は、導管5に戻入される
分離後ガスにより導管5の末端に行くに従って不燃性ガ
ス成分(炭酸ガス)及び不臭剤成分が濃縮されたものと
なる。不燃性ガスを主成分とする供給ガスは、不燃性ガ
ス回収装置8に貯蔵される。不燃性ガス回収装置8には
圧縮機(図示せず)が併設されており、CO2成分に富
む分離後ガスを高圧で貯蔵するように構成されている。
Next, a method for recovering nonflammable gas will be described. As described above, the hydrogen gas component contained in the supply gas is separated by the hydrogen separation device at the customers 6, 7 connected to the conduit 5 via the pipes and a large number of other customers (not shown). It is used in the equipment used. On the other hand, the component composition of the supply gas is such that the noncombustible gas component (carbon dioxide gas) and the deodorant component are concentrated toward the end of the conduit 5 by the separated gas returned to the conduit 5. The supply gas mainly composed of the nonflammable gas is stored in the nonflammable gas recovery device 8. The incombustible gas recovery device 8 is provided with a compressor (not shown), and is configured to store the separated gas rich in CO2 component at a high pressure.

【0029】不燃性ガス回収装置8に回収された不燃性
ガスは、不燃性ガス回収配管9により不燃性ガス貯蔵装
置2に還流され、再度、水素ガスと混合して供給ガスと
して需要家に供給される。
The non-combustible gas recovered by the non-flammable gas recovery device 8 is returned to the non-flammable gas storage device 2 by the non-flammable gas recovery pipe 9, and is again mixed with hydrogen gas and supplied to the customer as a supply gas. Is done.

【0030】本実施の形態では、炭酸ガスを用いた例を
示したが、不燃性ガスとして窒素ガスを用いた場合に
は、製造段階における水素ガスと窒素ガスの混合比を3
0:70以下にするように調整することにより(すなわ
ち図3の点P4の組成)、燃焼限界以下に維持すること
が可能となる。
In this embodiment, an example in which carbon dioxide gas is used has been described. However, when nitrogen gas is used as the nonflammable gas, the mixing ratio of hydrogen gas and nitrogen gas in the production stage is set to 3
By adjusting the ratio to be 0:70 or less (that is, the composition at the point P4 in FIG. 3), it is possible to maintain the temperature at or below the combustion limit.

【0031】さらに不燃性ガスとしてハロゲン系消火剤
を用いれば、不燃性ガスの混合比をより小さくすること
ができる。すなわち、図4において、曲線1は空気中の
ハロン114B2の燃焼限界を示す図である。(出典:P
revention of detonation burning in hydrogen-air mi
xtures with high efficient inhibitor, HydrogenEne
rgy Prog. XII, Proc. World Hydrogen Energy Conf.,
12th (1998), Vol.,1965-1976)。
When a halogen-based fire extinguisher is used as the non-flammable gas, the mixture ratio of the non-flammable gas can be further reduced. That is, in FIG. 4, curve 1 is a diagram showing the combustion limit of halon 114B2 in the air. (Source: P
revention of detonation burning in hydrogen-air mi
xtures with high efficient inhibitor, HydrogenEne
rgy Prog. XII, Proc. World Hydrogen Energy Conf.,
12th (1998), Vol., 1965-1976).

【0032】同図において、横軸は不燃剤、縦軸は水素
の体積比(%)を示し、空気の比率は100%から任意
の点における水素と不燃剤の割合を減じた値である。ま
た、曲線の内部が燃焼範囲である。従って、曲線1にお
いて、P6より右側の混合比ではいかなる場合にも混合
ガスが空気中で爆発することはない。P6における水素
ガスとハロン114B2の限界混合比は、約20:16
であるから、上述の炭酸ガス、窒素ガスを用いるより使
用する不燃性ガスの量を減少できることが分かる。
In the figure, the horizontal axis represents the incombustible agent, the vertical axis represents the volume ratio (%) of hydrogen, and the air ratio is a value obtained by subtracting the ratio of hydrogen and the incombustible agent at an arbitrary point from 100%. The inside of the curve is the combustion range. Therefore, in the curve 1, the mixed gas does not explode in the air at any mixing ratio on the right side of P6. The critical mixing ratio of hydrogen gas and halon 114B2 in P6 is about 20:16
Therefore, it can be seen that the amount of non-combustible gas used can be reduced as compared with the use of the above-described carbon dioxide gas and nitrogen gas.

【0033】参考のため、図4にはAKAM−3の爆発
限界(曲線2)をも示してある。不燃性ガスとしてAK
AM−3を用いれば、さらに水素の混合比を増加させる
ことができる(この場合の限界混合比は、約13:10
となる)。
For reference, FIG. 4 also shows the explosion limit of AKAM-3 (curve 2). AK as nonflammable gas
If AM-3 is used, the mixing ratio of hydrogen can be further increased (the limit mixing ratio in this case is about 13:10).
Becomes).

【0034】なお、ハロゲン系消火剤としては、上記消
火剤の他にも例えばCF3Br、CHF3ガスを用いて
もよい。
As the halogen-based extinguishing agent, for example, CF3Br or CHF3 gas may be used in addition to the extinguishing agent.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、新たなパイプラインの
敷設を必要とせず、既存の都市ガス供給パイプラインを
利用して水素ガス供給が可能となるため、将来的に予想
される水素ガス供給への円滑な移行が低コストで可能と
なる。
According to the present invention, it is possible to supply hydrogen gas using an existing city gas supply pipeline without laying a new pipeline. A smooth transition to supply is possible at low cost.

【0036】また、万が一漏洩しても、爆発・燃焼しな
いので、より高圧でのガス輸送が可能となる。高圧での
ガス供給の利点の例として、現在のガス管をそのまま使
用しつつ、供給熱量を上げることが出来るという効果が
ある。例えば、現在の13Aガス供給において、末端の
低圧ガス管は200mm水柱で供給されているが、これを
欧米並の2000mm水柱で供給できれば、輸送ガス量は
1桁増加し、窒素ガスが容積比で56%あったとして、
水素輸送量は200mm水柱供給のときの4.4倍とな
る。
Further, even in the event of a leak, there is no explosion or combustion, so that gas can be transported at a higher pressure. As an example of the advantage of gas supply at a high pressure, there is an effect that the amount of heat supplied can be increased while using the current gas pipe as it is. For example, in the current 13A gas supply, the low-pressure gas pipe at the end is supplied with a 200 mm water column, but if this can be supplied with a 2000 mm water column comparable to Europe and the United States, the transport gas volume increases by one digit and the nitrogen gas volume ratio increases. 56%
Hydrogen transport rate is 4.4 times that of 200 mm water column supply.

【0037】さらに、非燃焼性ガスなので、ガス供給を
遮断することなくガス管の切断、加工が可能となり、工
事費用が少なくてすむという効果がある。
Furthermore, since it is a non-combustible gas, it is possible to cut and process the gas pipe without interrupting the gas supply, which has the effect of reducing the construction cost.

【0038】さらに、需要家単位に水素分離装置を設け
たため、燃料電池の稼動に負担となる天然ガス改質装置
が不要となり、燃料電池のクイックスタートが可能とな
る。
Further, since a hydrogen separation device is provided for each consumer, a natural gas reforming device that is burdensome for the operation of the fuel cell becomes unnecessary, and a quick start of the fuel cell becomes possible.

【0039】各家庭、事業所等において水素の供給が可
能となるため、専用スタンド無しに水素燃料の燃料電池
自動車の水素源を供給することが可能となり、その普及
促進に資する。
Since hydrogen can be supplied to each home, office, and the like, it is possible to supply a hydrogen source for a hydrogen-fueled fuel cell vehicle without a dedicated stand, which contributes to the spread of the fuel cell vehicle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る都市ガス製造供給シ
ステムを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a city gas production and supply system according to an embodiment of the present invention.

【図2】3成分系混合ガスの燃焼限界を概念的に示す三
角図である。
FIG. 2 is a triangular diagram conceptually showing a combustion limit of a three-component mixed gas.

【図3】水素−3成分系混合ガス(水素−窒素又は炭酸
ガス−空気)の燃焼限界を示す三角図である。
FIG. 3 is a triangular diagram showing a combustion limit of a hydrogen-ternary mixed gas (hydrogen-nitrogen or carbon dioxide-air).

【図4】水素−ハロゲン系消火剤(ハロン114B2)
の燃焼限界を示す図である。
FIG. 4 Hydrogen-halogen fire extinguisher (Halon 114B2)
FIG. 3 is a view showing a combustion limit of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……水素ガス供給システム、2……水素ガス製造プラ
ント、3……不燃性ガス貯蔵装置、4……供給ガス製造
工揚、5……導管、6、7……需要家、8……不燃性ガ
ス回収装置、9……不燃性ガス回収配管、10・55…
…水素ガス貯蔵装置、12……パイプライン、14a・
14b……戻入ガス配管、15a・15b……水素分離
装置、16a……水素ガス利用機器、18……水素ガス
供給スタンド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydrogen gas supply system, 2 ... Hydrogen gas production plant, 3 ... Non-combustible gas storage device, 4 ... Supply gas production process, 5 ... Conduit, 6, 7 ... Consumer, 8 ... Non-flammable gas recovery device, 9 ... Non-flammable gas recovery pipe, 10, 55 ...
... hydrogen gas storage device, 12 ... pipeline, 14a
14b ... Return gas pipe, 15a / 15b ... Hydrogen separator, 16a ... Hydrogen gas utilization equipment, 18 ... Hydrogen gas supply stand

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素ガスと不燃性ガスとを含み、かつ、水
素ガスの燃焼限界以下に調整した混合ガスを導管により
供給する水素ガス供給方法であって、前記導管内の1以
上の地点において前記混合ガス中の水素ガスを分離し、
分離後の不燃性ガス成分に富むガス(以下、分離後ガス
という)を再度、前記導管に戻入することを特徴とする
水素ガス供給方法
1. A method for supplying a mixed gas containing hydrogen gas and a non-combustible gas and adjusted to a combustion limit of hydrogen gas or lower by a conduit, wherein at one or more points in the conduit, Separating the hydrogen gas in the mixed gas,
A method for supplying a hydrogen gas, wherein a gas rich in a noncombustible gas component after separation (hereinafter, referred to as a separated gas) is returned to the conduit again.
【請求項2】請求項1において、さらに前記分離後ガス
を1以上の所定の地点において回収することを特徴とす
る水素ガス供給方法。
2. The hydrogen gas supply method according to claim 1, further comprising recovering the separated gas at one or more predetermined points.
【請求項3】回収した前記分離後ガスを、前記混合ガス
の調整工程に戻すことを特徴とする請求項2に記載の水
素ガス供給方法。
3. The hydrogen gas supply method according to claim 2, wherein the recovered separated gas is returned to the step of adjusting the mixed gas.
【請求項4】前記不燃性ガスが不活性ガスを含むことを
特徴とする請求項1乃至3に記載の水素ガス供給方法。
4. The hydrogen gas supply method according to claim 1, wherein said non-flammable gas contains an inert gas.
【請求項5】前記不活性ガスが窒素ガスであることを特
徴とする請求項4に記載の水素ガス供給方法。
5. The hydrogen gas supply method according to claim 4, wherein said inert gas is nitrogen gas.
【請求項6】前記不活性ガスが二酸化炭素ガスであるこ
とを特徴とする請求項4に記載の水素ガス供給方法。
6. The hydrogen gas supply method according to claim 4, wherein said inert gas is carbon dioxide gas.
【請求項7】前記不燃性ガスがハロゲン系消火剤を含む
ことを特徴とする請求項1乃至3に記載の水素ガス供給
方法。
7. The hydrogen gas supply method according to claim 1, wherein said non-flammable gas contains a halogen-based fire extinguishing agent.
【請求項8】前記ハロゲン系消火剤がハロン114B2
であることを特徴とする請求項7に記載の水素ガス供給
方法。
8. The halogen-based extinguishing agent is Halon 114B2.
The method for supplying hydrogen gas according to claim 7, wherein:
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