JP2003185096A - 水素供給設備 - Google Patents
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液体水素から気化手段によって気化し供給す
る装置と、石油燃料等から改質器で製造する装置とを組
み合わせて効率よく燃料水素を消費機器に供給すること
ができる水素供給設備を提供する。 【解決手段】 液体水素タンク（１）に貯蔵された液体
水素を気化手段（２）により気化して水素消費側へ供給
する第１の経路（Ｌ１）と、改質器（３）で製造した水
素ガスを水素吸蔵合金（４）で貯蔵し排出した後に水素
消費側へ供給する第２の経路（Ｌ２）とが合流してお
り、水素吸蔵合金（４）を冷却するための冷媒循環系
（Ｌｃ）を有し、第１の経路（Ｌ１）の水素タンク
（１）と気化手段（２）との間の領域には熱交換器（１
１）が介装され、該熱交換器（１１）は、気化手段
（２）に流入する以前の段階の液体水素と、前記冷媒循
環系（Ｌｃ）を流れる水素吸蔵合金（４）冷却用冷媒と
熱交換する様に構成する。
る装置と、石油燃料等から改質器で製造する装置とを組
み合わせて効率よく燃料水素を消費機器に供給すること
ができる水素供給設備を提供する。 【解決手段】 液体水素タンク（１）に貯蔵された液体
水素を気化手段（２）により気化して水素消費側へ供給
する第１の経路（Ｌ１）と、改質器（３）で製造した水
素ガスを水素吸蔵合金（４）で貯蔵し排出した後に水素
消費側へ供給する第２の経路（Ｌ２）とが合流してお
り、水素吸蔵合金（４）を冷却するための冷媒循環系
（Ｌｃ）を有し、第１の経路（Ｌ１）の水素タンク
（１）と気化手段（２）との間の領域には熱交換器（１
１）が介装され、該熱交換器（１１）は、気化手段
（２）に流入する以前の段階の液体水素と、前記冷媒循
環系（Ｌｃ）を流れる水素吸蔵合金（４）冷却用冷媒と
熱交換する様に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば燃料電池や
水素エンジンを動力とする自動車などの水素消費機器に
燃料水素を高圧気体状で供給する水素供給ステーション
としての水素供給設備に関する。
水素エンジンを動力とする自動車などの水素消費機器に
燃料水素を高圧気体状で供給する水素供給ステーション
としての水素供給設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば燃料電池や水素エンジンな
どの水素消費機器への燃料水素の供給方法としては、プ
ラントで製造された水素を高圧気体状や液体状で供給す
るか、または水素吸蔵合金に吸蔵させて供給する、ある
いは天然ガスなどから改質器で水素を発生させて供給す
るなどが知られている。
どの水素消費機器への燃料水素の供給方法としては、プ
ラントで製造された水素を高圧気体状や液体状で供給す
るか、または水素吸蔵合金に吸蔵させて供給する、ある
いは天然ガスなどから改質器で水素を発生させて供給す
るなどが知られている。
【０００３】水素供給ステーションとしては、上記いず
れかの方法、あるいは複数の方法の組み合わせによって
供給された水素ガスを所定圧力とし、ディスペンサー
（充填機器）を介してユーザの水素消費機器に供給して
いる。図７〜図９に従来技術による、上記供給方法を組
み合わせたハイブリッド式水素供給ステーションとして
の水素供給設備の構成の例を示す。
れかの方法、あるいは複数の方法の組み合わせによって
供給された水素ガスを所定圧力とし、ディスペンサー
（充填機器）を介してユーザの水素消費機器に供給して
いる。図７〜図９に従来技術による、上記供給方法を組
み合わせたハイブリッド式水素供給ステーションとして
の水素供給設備の構成の例を示す。
【０００４】図７に示す水素供給設備では、液体水素Ｌ
Ｈが外部から供給されて貯蔵される液体水素タンク１
と、その液体水素タンク１から送られた液体水素を気化
する気化手段としてのベーパーライザー２とが設けら
れ、これらを連通する第１の経路Ｌ１は、さらに後記す
る第２の経路Ｌ２とも連通されているクッションタンク
５に連通されている。
Ｈが外部から供給されて貯蔵される液体水素タンク１
と、その液体水素タンク１から送られた液体水素を気化
する気化手段としてのベーパーライザー２とが設けら
れ、これらを連通する第１の経路Ｌ１は、さらに後記す
る第２の経路Ｌ２とも連通されているクッションタンク
５に連通されている。
【０００５】その第２の経路Ｌ２は、供給される天然ガ
スＧを改質して水素ガスを発生する改質器３から、その
水素ガスを吸蔵する水素吸蔵合金４を介して前記クッシ
ョンタンク５に連通されている。そして、第１の経路Ｌ
１と第２の経路Ｌ２との合流点であるクッションタンク
５からは、圧縮機６を介してディスペンサー７に連通さ
れて第３の経路Ｌ３が構成されており、圧縮機６で所定
圧に加圧された水素ガスがディスペンサー７によって例
えば燃料電池搭載自動車８などの水素消費機器に供給さ
れている。
スＧを改質して水素ガスを発生する改質器３から、その
水素ガスを吸蔵する水素吸蔵合金４を介して前記クッシ
ョンタンク５に連通されている。そして、第１の経路Ｌ
１と第２の経路Ｌ２との合流点であるクッションタンク
５からは、圧縮機６を介してディスペンサー７に連通さ
れて第３の経路Ｌ３が構成されており、圧縮機６で所定
圧に加圧された水素ガスがディスペンサー７によって例
えば燃料電池搭載自動車８などの水素消費機器に供給さ
れている。
【０００６】このような水素吸蔵合金４を用いた水素供
給設備では、水素の吸引、放出のために冷却手段（クー
リングタワー）１７と冷媒ポンプＰｃとを介装した冷媒
循環系Ｌｃ、および加熱手段１６と熱媒ポンプＰｈとを
介装した熱媒循環系Ｌｈが設けられ、それぞれ水素吸蔵
合金４に連通されている。なお、この例では、冷媒循環
系Ｌｃの作動媒体温度は１５〜３５°Ｃ、熱媒循環系Ｌ
ｈの作動媒体温度は８０〜９０°Ｃで運転される。
給設備では、水素の吸引、放出のために冷却手段（クー
リングタワー）１７と冷媒ポンプＰｃとを介装した冷媒
循環系Ｌｃ、および加熱手段１６と熱媒ポンプＰｈとを
介装した熱媒循環系Ｌｈが設けられ、それぞれ水素吸蔵
合金４に連通されている。なお、この例では、冷媒循環
系Ｌｃの作動媒体温度は１５〜３５°Ｃ、熱媒循環系Ｌ
ｈの作動媒体温度は８０〜９０°Ｃで運転される。
【０００７】また、図８にその構成を示す水素供給設備
では、改質器３が介装されている第２の経路Ｌ２におい
て、改質器３と水素吸蔵合金４との間に除湿器９が介装
されており、改質器３で発生した水素ガスに含まれる水
蒸気を除去し、水素吸蔵合金４に水分が流入しないよう
に構成されている。
では、改質器３が介装されている第２の経路Ｌ２におい
て、改質器３と水素吸蔵合金４との間に除湿器９が介装
されており、改質器３で発生した水素ガスに含まれる水
蒸気を除去し、水素吸蔵合金４に水分が流入しないよう
に構成されている。
【０００８】次に、図９に示す構成では、第１の経路Ｌ
１と第２の経路Ｌ２との合流点（クッションタンク５）
の後流である第３の経路に介装された圧縮機６Ａに中間
冷却器６ａが設けられており、冷媒循環系Ｌｃから分岐
して冷媒が中間冷却器６ａを流過するように構成されて
いる。すなわち、圧縮機６Ａの高圧縮比に伴う温度上昇
に対処して多段圧縮が採用され、その中間段にて圧気を
冷却するために中間冷却器６ａが用いられて圧縮機６Ａ
の効率向上が図られている。
１と第２の経路Ｌ２との合流点（クッションタンク５）
の後流である第３の経路に介装された圧縮機６Ａに中間
冷却器６ａが設けられており、冷媒循環系Ｌｃから分岐
して冷媒が中間冷却器６ａを流過するように構成されて
いる。すなわち、圧縮機６Ａの高圧縮比に伴う温度上昇
に対処して多段圧縮が採用され、その中間段にて圧気を
冷却するために中間冷却器６ａが用いられて圧縮機６Ａ
の効率向上が図られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来技術による液体水素を気化し供給する水素供給設備
および改質器による水素供給設備は、それぞれ独立して
運転されており、これらを総合して効率よく運転されて
いるものはなかった。本発明は、液体水素から気化手段
によって気化し供給する装置と、炭化水素燃料等から改
質器で製造する装置とを組み合わせて効率よく燃料水素
を消費機器に供給することができる水素供給設備を提供
することを目的としている。
従来技術による液体水素を気化し供給する水素供給設備
および改質器による水素供給設備は、それぞれ独立して
運転されており、これらを総合して効率よく運転されて
いるものはなかった。本発明は、液体水素から気化手段
によって気化し供給する装置と、炭化水素燃料等から改
質器で製造する装置とを組み合わせて効率よく燃料水素
を消費機器に供給することができる水素供給設備を提供
することを目的としている。
【００１０】
【問題を解決するための手段】本発明の水素供給設備
は、液体水素タンクに貯蔵された液体水素を気化手段
（ベーパーライザー）により気化して水素消費側へ供給
する第１の経路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸
蔵合金で貯蔵し排出した後に水素消費側へ供給する第２
の経路とが合流しており、水素吸蔵合金を冷却するため
の冷媒循環系を有し、第１の経路の水素タンクと気化手
段との間の領域には熱交換器が介装され、該熱交換器
は、気化手段に流入する以前の段階の液体水素と、前記
冷媒循環系を流れる水素吸蔵合金冷却用冷媒と熱交換す
る様に構成されていることを特徴としている。（請求項
１：図１）
は、液体水素タンクに貯蔵された液体水素を気化手段
（ベーパーライザー）により気化して水素消費側へ供給
する第１の経路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸
蔵合金で貯蔵し排出した後に水素消費側へ供給する第２
の経路とが合流しており、水素吸蔵合金を冷却するため
の冷媒循環系を有し、第１の経路の水素タンクと気化手
段との間の領域には熱交換器が介装され、該熱交換器
は、気化手段に流入する以前の段階の液体水素と、前記
冷媒循環系を流れる水素吸蔵合金冷却用冷媒と熱交換す
る様に構成されていることを特徴としている。（請求項
１：図１）
【００１１】そして、水素吸蔵合金には、前記冷媒循環
系が連通していると共に、水素吸蔵合金を加熱するため
の熱媒が流過する熱媒循環系が連通している。（請求項
２：図２）
系が連通していると共に、水素吸蔵合金を加熱するため
の熱媒が流過する熱媒循環系が連通している。（請求項
２：図２）
【００１２】このように構成することで水素吸蔵合金の
水素吸蔵時と放出時との温度差が大きくとれ、吸蔵合金
から放出する水素の圧力を高圧化できるので圧縮機での
昇圧に要する電力が節減できる。また加熱側の温度を下
げることができ、加熱用燃料の低減も可能になる。
水素吸蔵時と放出時との温度差が大きくとれ、吸蔵合金
から放出する水素の圧力を高圧化できるので圧縮機での
昇圧に要する電力が節減できる。また加熱側の温度を下
げることができ、加熱用燃料の低減も可能になる。
【００１３】また、本発明の水素供給設備は、液体水素
タンクに貯蔵された液体水素を気化手段（ベーパーライ
ザー）により気化して水素消費側へ供給する第１の経路
と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵し
排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合流
しており、第２の経路の改質器と水素吸蔵合金との間の
領域には、熱交換器と、該熱交換器で凝縮した水分を排
出するドレン排出手段とが介装され、前記熱交換器は、
液体水素タンクから気化手段に供給される液体水素と、
前記領域を流れる水素ガスと熱交換する様に構成されて
いることを特徴としている。（請求項３：図３）
タンクに貯蔵された液体水素を気化手段（ベーパーライ
ザー）により気化して水素消費側へ供給する第１の経路
と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵し
排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合流
しており、第２の経路の改質器と水素吸蔵合金との間の
領域には、熱交換器と、該熱交換器で凝縮した水分を排
出するドレン排出手段とが介装され、前記熱交換器は、
液体水素タンクから気化手段に供給される液体水素と、
前記領域を流れる水素ガスと熱交換する様に構成されて
いることを特徴としている。（請求項３：図３）
【００１４】このような構成により、改質器で発生させ
た水素ガス中に含まれる水分が凝縮除去され、露点を下
げることで水素吸蔵合金の寿命を延ばすことができる。
また、従来用いられていた除湿器は不要になり、かつ除
湿器による吸水量の限界の問題が解消する。
た水素ガス中に含まれる水分が凝縮除去され、露点を下
げることで水素吸蔵合金の寿命を延ばすことができる。
また、従来用いられていた除湿器は不要になり、かつ除
湿器による吸水量の限界の問題が解消する。
【００１５】そして、本発明の水素供給装置は、液体水
素タンクに貯蔵された液体水素を気化手段（ベーパーラ
イザー）により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、第１の経路と第２の経路との合流箇所から
水素消費側の領域に設けられた圧縮機には中間冷却器が
設けられ、該中間冷却器に冷媒を循環させる第２の冷媒
循環系には熱交換器が介装され、該熱交換器は、液体水
素タンクから気化手段に供給される液体水素と、前記第
２の冷媒循環系を流れる冷媒と熱交換する様に構成され
ていることを特徴としている。（請求項４：図４）
素タンクに貯蔵された液体水素を気化手段（ベーパーラ
イザー）により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、第１の経路と第２の経路との合流箇所から
水素消費側の領域に設けられた圧縮機には中間冷却器が
設けられ、該中間冷却器に冷媒を循環させる第２の冷媒
循環系には熱交換器が介装され、該熱交換器は、液体水
素タンクから気化手段に供給される液体水素と、前記第
２の冷媒循環系を流れる冷媒と熱交換する様に構成され
ていることを特徴としている。（請求項４：図４）
【００１６】このような構成により、圧縮機の中間冷却
器に低温の冷媒が供給されて冷却性能が向上し、圧縮機
の効率向上が図れると共に中間冷却器の小型化が可能に
なる。
器に低温の冷媒が供給されて冷却性能が向上し、圧縮機
の効率向上が図れると共に中間冷却器の小型化が可能に
なる。
【００１７】さらに、本発明の水素供給装置は、液体水
素タンクに貯蔵された液体水素を気化手段（ベーパーラ
イザー）により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、水素吸蔵合金を冷却するための第１の冷媒
循環系を有し、その第１の冷媒循環系には液体水素タン
クから気化手段に供給される液体水素と熱交換する第１
の熱交換器が介装されており、そして第２の経路の改質
器と水素吸蔵合金との間の領域には、第２の熱交換器
と、該第２の熱交換器で凝縮した水分を排出するドレン
排出手段とが介装されており、また第１の経路と第２の
経路との合流箇所から水素消費側の領域に設けられた圧
縮機には中間冷却器が設けられ、該中間冷却器に冷媒を
循環させる第２の冷媒循環系を有し、その第２の冷媒循
環系には液体水素タンクから気化手段に供給される液体
水素と熱交換する第３の熱交換器が介装されていること
を特徴としている。（請求項５）
素タンクに貯蔵された液体水素を気化手段（ベーパーラ
イザー）により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、水素吸蔵合金を冷却するための第１の冷媒
循環系を有し、その第１の冷媒循環系には液体水素タン
クから気化手段に供給される液体水素と熱交換する第１
の熱交換器が介装されており、そして第２の経路の改質
器と水素吸蔵合金との間の領域には、第２の熱交換器
と、該第２の熱交換器で凝縮した水分を排出するドレン
排出手段とが介装されており、また第１の経路と第２の
経路との合流箇所から水素消費側の領域に設けられた圧
縮機には中間冷却器が設けられ、該中間冷却器に冷媒を
循環させる第２の冷媒循環系を有し、その第２の冷媒循
環系には液体水素タンクから気化手段に供給される液体
水素と熱交換する第３の熱交換器が介装されていること
を特徴としている。（請求項５）
【００１８】なお、第１の経路の液体水素タンクと気化
手段との間に介装される上記各熱交換器は、タンク側
（上流側）から第１の熱交換器（水素吸蔵合金の冷却
用）、第２の熱交換器（第２の経路の冷却：ドレン手段
用）、第３の熱交換器（圧縮機中間冷却器の冷却用）の
順に直列に連通するのが好ましい。（図５）
手段との間に介装される上記各熱交換器は、タンク側
（上流側）から第１の熱交換器（水素吸蔵合金の冷却
用）、第２の熱交換器（第２の経路の冷却：ドレン手段
用）、第３の熱交換器（圧縮機中間冷却器の冷却用）の
順に直列に連通するのが好ましい。（図５）
【００１９】または、第１の経路のタンク側から、第２
の熱交換器（ドレン手段用）、第１の熱交換器（水素吸
蔵合金の冷却用）、第３の熱交換器（圧縮機中間冷却器
の冷却用）の順で直列に連通する。（図６）
の熱交換器（ドレン手段用）、第１の熱交換器（水素吸
蔵合金の冷却用）、第３の熱交換器（圧縮機中間冷却器
の冷却用）の順で直列に連通する。（図６）
【００２０】このような構成により、水素吸蔵合金の冷
却、改質器の２次側水素ガスの除湿、および圧縮機中間
冷却器との熱交換の各手段が、気化手段手前の液体水素
との熱交換で行われ、水素供給設備全体としての効率が
向上する。
却、改質器の２次側水素ガスの除湿、および圧縮機中間
冷却器との熱交換の各手段が、気化手段手前の液体水素
との熱交換で行われ、水素供給設備全体としての効率が
向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。なお、前記図７〜図９で説明した
従来技術と同等の構成部品には同じ符号を付し、重複説
明は省略する。
施の形態を説明する。なお、前記図７〜図９で説明した
従来技術と同等の構成部品には同じ符号を付し、重複説
明は省略する。
【００２２】図１に示す第１の実施形態では、液体水素
タンク１からベーパーライザー２を介してクッションタ
ンク５に連通する第１の経路Ｌ１において、液体水素タ
ンク１とベーパーライザー２との間に第１の熱交換器１
１が介装されている。そして、第２の経路Ｌ２は、水素
分離型改質器３から水素吸収合金４を介してクッション
タンク５に連通し、そのクッションタンク５で第１の経
路Ｌ１と合流しており、さらに圧縮機６を介してディス
ペンサー７に連通し、例えば燃料電池車などの水素消費
機器８に水素ガスが供給されている。
タンク１からベーパーライザー２を介してクッションタ
ンク５に連通する第１の経路Ｌ１において、液体水素タ
ンク１とベーパーライザー２との間に第１の熱交換器１
１が介装されている。そして、第２の経路Ｌ２は、水素
分離型改質器３から水素吸収合金４を介してクッション
タンク５に連通し、そのクッションタンク５で第１の経
路Ｌ１と合流しており、さらに圧縮機６を介してディス
ペンサー７に連通し、例えば燃料電池車などの水素消費
機器８に水素ガスが供給されている。
【００２３】第１の経路Ｌ１に介装された第１の熱交換
器１１には、水素吸蔵合金４へ連通する冷媒循環系Ｌｃ
が接続され、液体水素タンク１とベーパーライザー２間
を流れる液体水素と、冷媒循環系Ｌｃの冷媒とが熱交換
を行っている。また、この冷媒循環系Ｌｃには、冷媒用
ポンプＰｃと冷媒リザーバー１５とが介装されており、
冷媒温度は、例えば−１００〜−３０°Ｃで運転されて
いる。なお、水素冷蔵合金４の加熱に対しては、加熱系
は省略されて大気温度で加熱されている。
器１１には、水素吸蔵合金４へ連通する冷媒循環系Ｌｃ
が接続され、液体水素タンク１とベーパーライザー２間
を流れる液体水素と、冷媒循環系Ｌｃの冷媒とが熱交換
を行っている。また、この冷媒循環系Ｌｃには、冷媒用
ポンプＰｃと冷媒リザーバー１５とが介装されており、
冷媒温度は、例えば−１００〜−３０°Ｃで運転されて
いる。なお、水素冷蔵合金４の加熱に対しては、加熱系
は省略されて大気温度で加熱されている。
【００２４】このような構成により、水素吸蔵合金４へ
供給される冷媒温度が大幅に低下し、吸蔵時と放出時と
の温度差が大きくなるので加熱側は大気温度で十分であ
り、加熱用燃料の節減が可能になる。
供給される冷媒温度が大幅に低下し、吸蔵時と放出時と
の温度差が大きくなるので加熱側は大気温度で十分であ
り、加熱用燃料の節減が可能になる。
【００２５】図２に示す第２の実施形態では、前記図１
に示した構成に水素吸蔵合金４を連通する熱媒循環系Ｌ
ｈが加えられている。その熱媒循環系Ｌｈには、加熱手
段（または熱交換器）１６と熱媒ポンプＰｈとが介装さ
れており、その作動媒体温度は、例えば、６０°Ｃ以上
で運転されている。なお、熱媒循環系Ｌｈの作動媒体と
しては、例えば改質器の排ガス、燃料電池の排ガス、あ
るいは各種エンジンの排ガスや冷却水などのいずれでも
よい。
に示した構成に水素吸蔵合金４を連通する熱媒循環系Ｌ
ｈが加えられている。その熱媒循環系Ｌｈには、加熱手
段（または熱交換器）１６と熱媒ポンプＰｈとが介装さ
れており、その作動媒体温度は、例えば、６０°Ｃ以上
で運転されている。なお、熱媒循環系Ｌｈの作動媒体と
しては、例えば改質器の排ガス、燃料電池の排ガス、あ
るいは各種エンジンの排ガスや冷却水などのいずれでも
よい。
【００２６】このように構成することで水素吸蔵合金４
の水素吸蔵時と放出時との温度差が大きくとれ、水素吸
蔵合金４の２次側を高圧化できるので圧縮機６での負荷
を低減でき、駆動動力の低減、あるいは圧縮機６の小型
化も可能になる。
の水素吸蔵時と放出時との温度差が大きくとれ、水素吸
蔵合金４の２次側を高圧化できるので圧縮機６での負荷
を低減でき、駆動動力の低減、あるいは圧縮機６の小型
化も可能になる。
【００２７】図３に示す第３の実施形態では、第２の経
路Ｌ２の改質器３と水素吸蔵合金４との間に第２の熱交
換器１３を備えたドレン排出手段１４が介装されてお
り、その第２の熱交換器１３には、第１の経路Ｌ１の液
体水素タンク１とベーパーライザー２間の液体水素が導
入されている。なお、この図示例では、水素吸蔵合金４
の冷却のために、冷却手段（例えばクーリングタワー）
１７と冷媒ポンプＰｃが介装された冷媒循環系Ｌｃが設
けられて水素吸蔵合金４に連通されている。
路Ｌ２の改質器３と水素吸蔵合金４との間に第２の熱交
換器１３を備えたドレン排出手段１４が介装されてお
り、その第２の熱交換器１３には、第１の経路Ｌ１の液
体水素タンク１とベーパーライザー２間の液体水素が導
入されている。なお、この図示例では、水素吸蔵合金４
の冷却のために、冷却手段（例えばクーリングタワー）
１７と冷媒ポンプＰｃが介装された冷媒循環系Ｌｃが設
けられて水素吸蔵合金４に連通されている。
【００２８】このような構成により、改質器３後流の水
素ガスは熱交換器１３で冷却され、水素ガスに含まれる
水蒸気は凝縮されてドレン排出手段１４内に溜まり、ド
レンコック１４ａの操作によって排出される。すなわ
ち、この実施形態では、前記図８で説明した除湿器９の
機能が熱交換器１３を有するドレン排出手段１４で行わ
れ、改質器３で発生させた水素ガス中に含まれる水分が
凝縮除去され、露点を下げることで水素吸蔵合金４の寿
命を延ばすことができる。また、斯かるドレン手段１４
によれば、除湿器のような吸水量の限界の問題は生じな
い。
素ガスは熱交換器１３で冷却され、水素ガスに含まれる
水蒸気は凝縮されてドレン排出手段１４内に溜まり、ド
レンコック１４ａの操作によって排出される。すなわ
ち、この実施形態では、前記図８で説明した除湿器９の
機能が熱交換器１３を有するドレン排出手段１４で行わ
れ、改質器３で発生させた水素ガス中に含まれる水分が
凝縮除去され、露点を下げることで水素吸蔵合金４の寿
命を延ばすことができる。また、斯かるドレン手段１４
によれば、除湿器のような吸水量の限界の問題は生じな
い。
【００２９】図４に示す第４の実施形態では、第３の経
路Ｌ３に介装された圧縮機６Ａに中間冷却器６ａが設け
られており、この中間冷却器６ａを流過する第２の冷媒
循環系Ｌｃ２が設けられている。また、第１の経路Ｌ１
の液体水素タンク１とベーパーライザー３との間には第
２の熱交換器１２が設けられ、前記第２の冷媒循環系Ｌ
ｃ２が連通されて中間冷却器６ａとベーパーライザー３
前の液体水素とが冷媒を介して熱交換を行うように構成
されている。なお、符号１８およびＰｃ１は、第２の冷
媒循環系Ｌｃ２に介装された冷媒リザーバーおよび冷媒
ポンプを示している。
路Ｌ３に介装された圧縮機６Ａに中間冷却器６ａが設け
られており、この中間冷却器６ａを流過する第２の冷媒
循環系Ｌｃ２が設けられている。また、第１の経路Ｌ１
の液体水素タンク１とベーパーライザー３との間には第
２の熱交換器１２が設けられ、前記第２の冷媒循環系Ｌ
ｃ２が連通されて中間冷却器６ａとベーパーライザー３
前の液体水素とが冷媒を介して熱交換を行うように構成
されている。なお、符号１８およびＰｃ１は、第２の冷
媒循環系Ｌｃ２に介装された冷媒リザーバーおよび冷媒
ポンプを示している。
【００３０】このような構成により、圧縮機６Ａを多段
化してその中間段に設けた中間冷却器６ａに液体水素で
冷やされた低温の冷媒を供給することができ、冷却性能
が向上して圧縮機６Ａの効率向上が図れる。また、中間
冷却器６ａの小型化も可能になる。
化してその中間段に設けた中間冷却器６ａに液体水素で
冷やされた低温の冷媒を供給することができ、冷却性能
が向上して圧縮機６Ａの効率向上が図れる。また、中間
冷却器６ａの小型化も可能になる。
【００３１】図５および図６に示す第５および第６の実
施形態は、以上説明してきた水素吸蔵合金４の冷却、改
質器３後流での水蒸気凝縮、および圧縮機中間冷却器６
ａの冷却の各手段を組み合わせた構成である。図５で
は、第１の経路Ｌ１の液体水素タンク１とベーパーライ
ザー２との間に各熱交換器が介装されている。すなわ
ち、タンク１の後流には、まず第１の熱交換器１１が設
けられ、水素吸蔵合金４に連通している第１の冷媒循環
系Ｌｃと熱交換が行われている。次にドレン排出手段１
４の第３の熱交換器１３、さらに圧縮機６Ａの中間冷却
器６ａに連通する第２の冷媒循環系Ｌｃ２と熱交換を行
う第２の熱交換器１２が介装されている。なお、水素吸
蔵合金４の冷却、改質器３後流での水蒸気凝縮、および
圧縮機中間冷却器６ａの冷却の各手段の構成はこれまで
の実施形態と同様の構成である。
施形態は、以上説明してきた水素吸蔵合金４の冷却、改
質器３後流での水蒸気凝縮、および圧縮機中間冷却器６
ａの冷却の各手段を組み合わせた構成である。図５で
は、第１の経路Ｌ１の液体水素タンク１とベーパーライ
ザー２との間に各熱交換器が介装されている。すなわ
ち、タンク１の後流には、まず第１の熱交換器１１が設
けられ、水素吸蔵合金４に連通している第１の冷媒循環
系Ｌｃと熱交換が行われている。次にドレン排出手段１
４の第３の熱交換器１３、さらに圧縮機６Ａの中間冷却
器６ａに連通する第２の冷媒循環系Ｌｃ２と熱交換を行
う第２の熱交換器１２が介装されている。なお、水素吸
蔵合金４の冷却、改質器３後流での水蒸気凝縮、および
圧縮機中間冷却器６ａの冷却の各手段の構成はこれまで
の実施形態と同様の構成である。
【００３２】また、図６に示す第６の実施形態では、液
体水素タンク１の後流に、第３の熱交換器１３（ドレン
用）、第１の熱交換器１１（水素吸蔵合金用）、第２の
熱交換器１２（中間冷却器用）の順で直列に介装されて
いる。なお、これらの各熱交換器１１〜１３と熱交換を
行う冷媒循環系およびドレン回路の構成は、前記図５と
同様である。
体水素タンク１の後流に、第３の熱交換器１３（ドレン
用）、第１の熱交換器１１（水素吸蔵合金用）、第２の
熱交換器１２（中間冷却器用）の順で直列に介装されて
いる。なお、これらの各熱交換器１１〜１３と熱交換を
行う冷媒循環系およびドレン回路の構成は、前記図５と
同様である。
【００３３】このような構成により、水素吸蔵合金４の
冷却、改質器３の２次側の除湿、および圧縮機中間冷却
器６ａとの熱交換の各手段が、ベーパーライザー２手前
の液体水素との熱交換で行われ、これまで説明した各効
果が重畳されて水素供給設備全体としての効率向上が図
れる。
冷却、改質器３の２次側の除湿、および圧縮機中間冷却
器６ａとの熱交換の各手段が、ベーパーライザー２手前
の液体水素との熱交換で行われ、これまで説明した各効
果が重畳されて水素供給設備全体としての効率向上が図
れる。
【００３４】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
おり、その効果を以下に列挙する。 （１） 液体水素の気化と改質器による水素生成との両
設備を総合して効率よく運転できる。 （２） 気化手段の手前で熱交換が行われ、気化手段の
負荷の軽減が図れる。 （３） 水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出の温度差を大き
くでき効率向上が図れる。 （４） 水素吸蔵合金へ供給される水素ガスから水分が
除去され、水素吸蔵合金の寿命が向上する。また、除湿
器が不要となる。 （５） 圧縮機の効率向上が図れ、中間冷却器の小型化
が可能となる。
おり、その効果を以下に列挙する。 （１） 液体水素の気化と改質器による水素生成との両
設備を総合して効率よく運転できる。 （２） 気化手段の手前で熱交換が行われ、気化手段の
負荷の軽減が図れる。 （３） 水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出の温度差を大き
くでき効率向上が図れる。 （４） 水素吸蔵合金へ供給される水素ガスから水分が
除去され、水素吸蔵合金の寿命が向上する。また、除湿
器が不要となる。 （５） 圧縮機の効率向上が図れ、中間冷却器の小型化
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水素供給設備の第１の実施形態の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図２】本発明による水素供給設備の第２の実施形態の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図３】本発明による水素供給設備の第３の実施形態の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図４】本発明による水素供給設備の第４の実施形態の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図５】本発明による水素供給設備の第５の実施形態の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図６】本発明による水素供給設備の第６の実施形態の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図７】従来の水素吸蔵合金に熱媒・冷媒循環系を設け
た水素供給設備の構成を示す図。
た水素供給設備の構成を示す図。
【図８】従来の水素分離型改質器の後流に除湿器を設け
た水素供給設備の構成を示す図。
た水素供給設備の構成を示す図。
【図９】従来の圧縮機に中間冷却器を設けた水素供給設
備の構成を示す図。
備の構成を示す図。
１・・・液体水素タンク
２・・・ベーパーライザー
３・・・改質器
４・・・水素吸蔵合金
５・・・クッションタンク
６、６Ａ・・・圧縮機
６ａ・・・中間冷却器
７・・・ディスペンサー
８・・・水素消費機器
１１、１２、１３・・・熱交換器
１４・・・ドレン
Ｌｃ、Ｌｃ１、Ｌｃ２・・・冷媒循環系
─────────────────────────────────────────────────────
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）
// Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｊ
(72)発明者 白 崎 義 則
東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯
株式会社内
(72)発明者 高 橋 徹
東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯
株式会社内
Ｆターム(参考） 3E072 AA03 DB01 EA10
3E073 DB01 DC13
4G040 AA16 AB01
5H027 AA02 BA01 BA14
Claims (5)
- 【請求項１】 液体水素タンクに貯蔵された液体水素を
気化手段により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、水素吸蔵合金を冷却するための冷媒循環系
を有し、第１の経路の水素タンクと気化手段との間の領
域には熱交換器が介装され、該熱交換器は、気化手段に
流入する以前の段階の液体水素と、前記冷媒循環系を流
れる水素吸蔵合金冷却用冷媒と熱交換する様に構成され
ていることを特徴とする水素供給設備。 - 【請求項２】 水素吸蔵合金には、前記冷媒循環系が連
通していると共に、水素吸蔵合金を加熱するための熱媒
が流過する熱媒循環系が連通している請求項１の水素供
給設備。 - 【請求項３】 液体水素タンクに貯蔵された液体水素を
気化手段により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、第２の経路の改質器と水素吸蔵合金との間
の領域には、熱交換器と、該熱交換器で凝縮した水分を
排出するドレン排出手段とが介装され、前記熱交換器
は、液体水素タンクから気化手段に供給される液体水素
と、前記領域を流れる水素ガスと熱交換する様に構成さ
れていることを特徴とする水素供給設備。 - 【請求項４】 液体水素タンクに貯蔵された液体水素を
気化手段により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、第１の経路と第２の経路との合流箇所から
水素消費側の領域に設けられた圧縮機には中間冷却器が
設けられ、該中間冷却器に冷媒を循環させる第２の冷媒
循環系には熱交換器が介装され、該熱交換器は、液体水
素タンクから気化手段に供給される液体水素と、前記第
２の冷媒循環系を流れる冷媒と熱交換する様に構成され
ていることを特徴とする水素供給設備。 - 【請求項５】 液体水素タンクに貯蔵された液体水素を
気化手段により気化して水素消費側へ供給する第１の経
路と、改質器で製造した水素ガスを水素吸蔵合金で貯蔵
し排出した後に水素消費側へ供給する第２の経路とが合
流しており、水素吸蔵合金を冷却するための第１の冷媒
循環系を有し、その第１の冷媒循環系には液体水素タン
クから気化手段に供給される液体水素と熱交換する第１
の熱交換器が介装されており、そして第２の経路の改質
器と水素吸蔵合金との間の領域には、第２の熱交換器
と、該第２の熱交換器で凝縮した水分を排出するドレン
排出手段とが介装されており、また第１の経路と第２の
経路との合流箇所から水素消費側の領域に設けられた圧
縮機には中間冷却器が設けられ、該中間冷却器に冷媒を
循環させる第２の冷媒循環系を有し、その第２の冷媒循
環系には液体水素タンクから気化手段に供給される液体
水素と熱交換する第３の熱交換器が介装されていること
を特徴とする水素供給設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001384883A JP2003185096A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 水素供給設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001384883A JP2003185096A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 水素供給設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003185096A true JP2003185096A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27594500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001384883A Pending JP2003185096A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 水素供給設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003185096A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016035327A1 (ja) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 川崎重工業株式会社 | 熱交換器 |
| CN109630876A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-16 | 东南大学 | 一种深冷高压储氢供氢装置 |
| CN111417746A (zh) * | 2018-11-05 | 2020-07-14 | 松下知识产权经营株式会社 | 电化学式氢压缩装置和电化学式氢压缩装置的运行方法 |
| KR20220026633A (ko) * | 2020-08-25 | 2022-03-07 | 한국기계연구원 | 액체수소 플랜트 |
| WO2023047937A1 (ja) * | 2021-09-21 | 2023-03-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 液体水素気化装置及び水素を生成する生成方法 |
-
2001
- 2001-12-18 JP JP2001384883A patent/JP2003185096A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016035327A1 (ja) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 川崎重工業株式会社 | 熱交換器 |
| JP2016050668A (ja) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | 川崎重工業株式会社 | 熱交換器 |
| AU2015310357B2 (en) * | 2014-09-02 | 2018-11-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Heat exchanger |
| CN111417746A (zh) * | 2018-11-05 | 2020-07-14 | 松下知识产权经营株式会社 | 电化学式氢压缩装置和电化学式氢压缩装置的运行方法 |
| CN111417746B (zh) * | 2018-11-05 | 2024-05-03 | 松下知识产权经营株式会社 | 电化学式氢压缩装置和电化学式氢压缩装置的运行方法 |
| CN109630876A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-16 | 东南大学 | 一种深冷高压储氢供氢装置 |
| KR20220026633A (ko) * | 2020-08-25 | 2022-03-07 | 한국기계연구원 | 액체수소 플랜트 |
| KR102388256B1 (ko) * | 2020-08-25 | 2022-04-21 | 한국기계연구원 | 액체수소 플랜트 |
| WO2023047937A1 (ja) * | 2021-09-21 | 2023-03-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 液体水素気化装置及び水素を生成する生成方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050516 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050926 |