JP2016193810A - 導管からの水素漏洩監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】水素製造所から水素ステーションへ水素を供給する水素インフラにおいて、敷設した導管の全長に渡り導管からの水素の漏洩を監視して水素を安全に輸送する手段を提供する。
【解決手段】水素を供給する導管を二重管とし、内管４には水素製造所１から水素ステーション２へ水素・窒素の混合ガスを流し、内管４と外管５の空間部には反対の方向へ窒素を流し、内管４と外管５との空間部に設置した伝送ケーブル９付きの複数の水素ガス検知器７で水素の漏洩を検知し、かつ同じ系統の流路に設置した複数の窒素流量計８を使用して窒素の漏洩を検知し、内管４及び内管４と外管５の空間部のどちらか一方で漏洩を検知した場合は、伝送ケーブル９を通して漏洩を検知した箇所又は区間を監視センター３へ伝送し、監視センター３からの指令で水素・窒素の混合ガスの流れを遮断する水素漏洩監視システム。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、現在のガソリン車の時代から水素を燃料とする燃料電池車の時代への移行に伴い、水素製造所から水素ステーションまで導管を用いて水素を輸送する際の導管からの水素の漏洩監視に関する。

次世代のクリーンエネルギー源として期待される燃料電池は同電池を搭載した燃料電池車が既に市販され実用化の段階を迎えている。一方、燃料電池車へ水素を供給する水素ステーションについは未だ絶対数が不足しており、その整備が急務とされている。

水素ステーションとしては水素を製造する場所により、オンサイト型とオフサイト型に区分される。オンサイト型とは、水素を充填する場所においで同時に水素を製造する水素ステーションを指すが、両者は製造および輸送コストで各々長所短所があり、現時点でどちらの方式が優位かについて未だ結論は出ていない。

オフサイト型の水素ステーションについては水素を集中して大量に製造でき水素の製造コストを安くできる利点があるが、水素製造所から水素ステーションまで水素を輸送しなければならない。水素の輸送方法として水素ガスを高圧ボンベに充填し専用の車両で運ぶ方法や水素を液化し液化水素ローリ車で運ぶ方法があり。前者は既に水素ステーションに向けて運行テストを開始している。

この他に導管を使用して水素を輸送する方法があり、次の文献が公開されている。
特開２００４−１４６３１２号公報 特開２００６−１７３０６８号公報 特開２００６−２０７７８５号公報 文献１には水素の爆発危険性を回避するため、水素を単独ではなく水素・窒素の混合ガスとして輸送する方法が記載されている。 文献２には導管を埋設方式とせず高速道路の架構や側面等を利用して地上に敷設する方法が記載されている。 文献３には水素ステーションで水素・窒素の混合ガスから水素と窒素を簡便な方法で分離する方法が記載されている。

実際に導管を使用して水素製造所から水素ステーションへ水素を供給する方式は２０１１年に水素・燃料電池実証プロジェクトの一環として北九州市で試行された。この水素ステーションでは隣接する製鉄所で副生した水素から製造された純水素を地上に敷設した導管を使用して受け入れた。使用された配管は汎用の鋼鉄製パイプで、導管の長さは全長で約２ｋｍである。同プロジェクトはこの方式を「導管を使用した日本初の次世代型水素ステーション」として紹介した。この水素ステーションは現在も運用を継続している。

水素を導管で輸送する場合、最大の難問は万一導管から水素が漏洩した場合に素早く漏洩を検知して、漏洩を止めるかである。高速道路等の側面等を利用して導管を長距離に渡り敷設する場合、特にトンネルの多い日本の高速道路ではこの防災対策が確立されない限り、導管を使用した水素輸送は困難であると言われている。

一般に導管からの可燃性ガスの漏洩を検知する方法として可燃性ガス中に付臭剤を添加し人間がその匂いに気付いた時点で注意を喚起する方法がある。この方法は検知できる範囲が極めて限定的であり、無人では監視できない欠点を有する。

また配管を二重管とし、内管からのガス漏れを検知器で感知して警報等で注意を喚起する方法もあり、小規模な実験室で毒性ガス等の漏洩を監視する方法として既に実績がある。しかし広域な規模を持つ水素インフラ全域に渡り全ての導管を対象にして水素の漏洩を監視する方法は未だ公開されていない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、発明者が提言する水素の漏洩監視システムの元で、水素製造所から全国の水素ステーションに至る導管の全区間に渡り、水素の漏洩を監視して水素を安全に輸送する手段を提供するものである。

最初に本発明のシステム全体の構成を記す。本発明は水素製造所、水素ステーション、両者を結ぶ導管及び導管からの水素の漏洩を監視する監視センターで構成される。本発明における水素は水素製造所から導管を通して水素単独ではなく、水素・窒素の混合ガスとして水素ステーションへ供給される。

導管には専用の二重管を連結して使用する。二重化の内管には水素製造所から水素ステーションへ水素・窒素の混合ガスを流す。二重管の内管と外管の空間部（以下外管部と称す）には水素ステーションから水素製造所へ窒素を流す。この窒素は水素ステーションで水素・窒素の混合ガスから水素を分離した後の窒素を使用する。

混合ガス及び窒素を輸送する圧力は共に１０気圧以下とする。この圧力以下では、両ガスとも高圧ガス保安法の規制対象外である。更に窒素の圧力は内管の水素・窒素の混合ガスの圧力より低い圧力を保ちながら、二重管の外管部を流れる。

監視センターでは導管の全域に渡り二重管の内管及び外管部からの漏洩を後述する各々独立した検知法で常時、監視する。漏洩が発見された場合は監視センターから指令でガスの流れを遮断する。水素・窒素の混合ガスと窒素の流れの概略を図１に示す。図の中で水素ステーションの数は代表して２ケ所としている。またＨ２は水素、Ｎ２は窒素を表す。

本発明では従来導管輸送で最も難題とされてきた地下トンネル内や１ｋｍを越えるような長大トンネル内での水素の漏洩に対する安全対策を確立して水素に起因する火災や爆発事故の発生を未然に防止する手段を提供する。

導管を使用して水素製造所から水素ステーションへ水素を供給する水素インフラの構築に際し、導管輸送の安全対策として最も重要なことは水素の漏洩検知対策である。この対策は特にトンネルの多い日本で水素の導管を敷設する際の難問であった。本発明により、この解決策が見出せれば導管による水素輸送が水素インフラ構築への新たな手段として注目される可能性が大きい。

まず内管からの水素の漏洩を検知する手段を記す。水素の漏洩検知には水素ガス検知器を使用する。水素ガス検知器として一般的には接触燃焼式又は半導体式の検知器が実用化されているが、本発明では水素の熱伝導度または電気伝導度を利用した検知器を採用する。

熱伝導度式の検知器は水素の熱伝導度が空気や窒素のそれに比べて１桁小さいことを利用して既に分析化学の分野でガスクロマトグラフィーのＴＣＤ検出器として実用化されており、本発明の水素検知には十分の対応能力を有している。

また最近、電気伝導度を利用した検知器としてＰｔ／ＷＯ_３やＳｎＯ_２の薄膜を使用した新たな水素ガスセンサーが開発されており、これ等も本発明の水素検知に十分な対応能力を有している。これ等の検知器は二重管の外管部に一定の間隔例えば５００ｍ〜１ｋｍの間隔で設置されるが、設置する間隔は周囲環境の危険度により増減することが可能である。

各々の検知器は同じ空間部に設置された可撓式の伝送ケーブを通して、その位置と漏洩検知の有無を監視センターへ伝送する。水素検知器からの漏洩の信号を受けた監視センターではその信号から漏洩の地点を知り、流路に設置された水素の緊急遮断弁を閉止させる。

水素を検知する感度として上記の検出器はいずれも数ｐｐｍの検知能力を有するが、内管から外管部に漏洩した水素濃度の危険を知らせる警報設定値は１容量％前後とする。窒素中の水素の濃度が７容量％を超えない限り、このガスが空気中に漏洩しても着火の危険性はないので、この設定値で十分に安全を確保できる。濃度の設定値を必要以上に小さく設定して誤作動を招くより、適正な値に設定して正確に検出することが重要である。

外管部の圧力は内管の圧力より低く保たれているので、内管に漏れ箇所があると水素は内管から外管部へ流れる。外管部には水素ステーション側から水素製造所側へ常時窒素が流れている。内管から水素漏れが発生すると水素はこの窒素に乗って運ばれ、検知器に達した時点で漏れを検知し、水素漏洩の信号を発信する。

窒素を水素のキャリア・ガスとして使用することは内管から漏洩した水素が自然拡散する場合に比べて、より素早く検知器まで運べるので、水素漏洩の検知速さを速めることができる。熱伝導度式及び電気伝導度式の水素検知器は共に窒素ガスの雰囲気下でも水素を検知できる能力を有す。

更に熱伝導度式及び電気伝導度式の検知器はいずれもその検出部に発熱部を有し、万一発熱部が異常に発熱すると検知器本体が着火源となる危険性を有している。窒素はこの着火危険性を防止する役目も兼ねている。

次に外管部を流れる窒素の漏洩を検知する手段を記す。従来、毒ガス等を流す配管での漏洩検知手段として一般的に実施されている方法は毒ガスの配管を二重管とし内管に毒ガスを流し、万一内管から毒ガスが漏洩した際、これを外管部に設置した毒ガス検知器を使って漏洩を検知して警報を発する等の方法である。

しかし二重管を用いた水素導管では前項に記した方法では対応が不完全である。何故ならば導管を一般の公道に敷設する場合は水素は空気に比べて軽いので漏洩した水素は容易に大気へ拡散して水素に着火する危険性は低いが、トンネル内等の閉鎖空間に導管を敷設した場合、二重管本体が破損すると、水素ガスがトンネル内に充満して火災・爆発を起こす危険が発生するからである。

この安全対策として本発明では導管の内管を監視する方法に加えて、外管の破損の有無も独立して監視する方法を採用した。この方法として導管の定められた区間毎に例えば２ｋｍの間隔で窒素流量計を設置し、流量を常時 監視して、隣接する流量計同志の流量変化量の大小から窒素の漏洩の発生した区間を特定する方式を採用した。

窒素は水素ステーション側から水素製造所側に向け流れるが、水素製造所ではこの窒素を一定流量（＝ＦＲＣ方式）で受け入れる。ＦＲＣとは流量記録調節計のことである。水素製造所側のＦＲＣの流量設定値は後述する窒素の圧力調整の際、大気への窒素の放出量や貯槽からのフィードバック量を出来るだけ少量とするように設定する。

水素ステーション側ではステーションに設置する小型の窒素貯槽の圧力を一定（＝ＰＲＣ方式）に保ちながら窒素を送り出し、その流量を記録（＝ＦＲ方式）する。ＰＲＣとは圧力記録調整計、ＦＲとは流量記録計のことである。これ等の計器類の組み合わせを前項と併せて図２に示す。

図２で水素ステーションの数は代表して２ケ所としているが、実際の水素インフラが構築された暁には一ケ所の大型水素製造所が数十ケ所以上の水素ステーションと前項の計装の元で導管を通して連結される。

外管部の窒素圧力は常に内管の圧力より低く保つ。図２には記されていないが、この圧力調整は水素製造所側に付加した圧力調整器で行う。具体的には水素製造所で受け入れ導管の圧力が設定値より上昇した際は導管の外管部から窒素の一部を大気に放出する。逆に導管の圧力が低下した際は水素製造所内の大型の窒素貯槽から外管部へ窒素をフィードバックする。

水素ステーションで発生する窒素量は車両への水素の充填頻度に伴い変動する。一方で水素ステーション内には水素製造所のような大型の窒素貯槽を設置するスペースがないのが一般的で、送り出す窒素量を平滑化することは難しい。この結果各ステーションから送り出す窒素の流量は絶えず変動する。しかし各水素ステーションからの窒素流量の変動幅は導管からの突発的な漏洩に比べれば極めて小さい。窒素漏洩を監視するケースではこの突発的な流量変動を監視目標とすれば良い。

定常状態では窒素流路に入る窒素量と出る窒素量はバランスしており、窒素の流量はほぼ一定である。しかし窒素流路で突発的に窒素の漏洩が発生すると流量に変化が生ずる。即ち、漏洩が発生した箇所の下流にある流量計の流量が低下し、上流にある流量計の流れが増加する。流路にある他の流量計も同じような増減現象を呈するが、増減の流量差の最も大きい区間が漏洩を起こした区間を示すので、この流量変化の大小から漏洩した区間を特定することができる。

導管からの漏洩検知の設定値は通常の流量に比べて±１０％以上の増減差が生じた場合に漏洩信号を発するように設定する。窒素の漏洩ケースでは設定値は漏洩した窒素が周囲空気の酸素濃度を低下させて酸素欠乏症を発生させないレベルで良いので、この設定値で十分である。この流量の増減幅の測定であれば、通常の流量測定で使用されているオリフィス流量計で測定することは十分可能である。

窒素流路には決められた区間毎に窒素の遮断弁を設ける。窒素の遮断弁は水素の緊急遮断弁に比べて安全面で作動させる緊急性は低いので設置の個数は限定して良い。しかし トンネル等の閉鎖空間に導管を通す場合は、トンネル内で酸素欠乏症が発生する確率は平地に比べて高いので、その出入り口には遮断弁を設置することが望ましい。以上水素及び窒素の漏洩を検知する手段について記載した。

次に関連する各種機器の構造と配置を記す。第一番目に二重管の構造と連結について記す。二重管は内管が鋼鉄製で、外管を樹脂製とし、一本あたりの長さは約５〜１０ｍ前後の配管とする。これを順次、現地で連結して導管とする。

二重管の外管の材質を樹脂製にした理由は外管は内管に比べ耐圧強度は低くて良いこと、外部からの衝撃を受けた場合内管を護る働きを持つこと、現場での溶着施行が容易なこと、塗装が不要なこと等の利点に加え、何よりも塩化ビニルやポリエチレン製の樹脂管が既に市場で販売されており、これ等を鋼鉄製の内管と組み合わせて鉄鋼製より安いコストで二重管を製作できるからである。

二重管の内管と外管の間は樹脂製のスペーサーを介して適切な空間面積を持たせる。例えば配管口径で内管６Ｂの鋼鉄管と外管８Ｂの樹脂管との二重管の組み合わせを想定した場合、内管の断面積は１９０ｃｍ_２、外管部の空間断面積は１４０ｃｍ_２となり、外管部には窒素を流すための断面積と水素検知器と伝送ケーブルを収容するための十分な空間部を設けることができる。

配管同志を連結するには溶接法又はフランジを使って連結する。連結に当たっては先ず内管同志を連結する。内管は水素を含むガスなので十分な耐圧強度を持つ鋼鉄製とし、溶接法を用いて内管同志を連結する。

次いで外管を連結する。外管を連結するために配管の外管端末には予め外管同志を連結するためにスライド可能な外装管が取り付けられている。内管を溶接した後、外装管をスライドさせ相手方の外装管と連結部を合わせた後、溶着又はフランジを用いて外装管同志を連結する。最後に外装管を外管本体に溶着する。この連結手順を図３に示す。図中縦の矢印は連結の順序を示す。

第二番目に水素の緊急遮断弁の配置を記す。水素・窒素の混合ガスを流す内管には危険度に応じて定められた区間、例えば１ｋｍ毎の間隔で水素の緊急遮断弁を取り付ける。緊急遮断弁と配管の連結には予めフランジ付きの短管を緊急遮断弁側に取り付けて置き、この短管の内管に二重管の内管を溶接する。一方、水素の緊急遮断弁を設置すると外管部の窒素の流路はその位置で行止まりとなるので、窒素の流路を確保するために水素の緊急遮断弁をバイパスする流路が必要となる。

第三番目に窒素の流量計の配置を記す。本発明では窒素の流量測定にオリフィス方式を採用した。オリフィスを使用するにはオリフィスを取り付ける直管部が必要で、かつ直管部の長さはオリフィスの設置する直管の内径に対して１５倍程度の長さとしなければならない。このオリフィスを取り付ける位置として前項のバイパス流路を利用する。

窒素流路を確保するために二重管の外管には予め予備ノズルが取り付けてある。この予備ノズルにバイパス管を連結させて新たな窒素流路とし、この直管部にオリフィスを取り付ける。更に導管の外管部に挿入した検知器の伝送ケーブルについても専用の連結用端子を用いて窒素流路と同様な方式で伝送ケーブル同志を連結する。以上の連結方法を図４に示す。

前項のバイパス路は窒素流量計を設置する以外に窒素の遮断弁を取り付ける位置としても利用できる。窒素の遮断弁は主に配管の漏れ検査用やトンネルン内で大量に窒素が漏洩した場合の酸欠防止用に設置されるが、水素の緊急遮断弁に比べて使用の発生頻度は低いので、設置の数は少なくて良い。窒素遮断弁を取付ける必要ない区間では、バイパス流路は単に窒素の流路として使用すれば良い。窒素の遮断弁の配置を図５に示す。

以上本発明に関し、各々の機器の構造、配置ついて記したが、最後にまとめとして本発明の特徴を記す。第一の特徴は発明に関与する全ての機器は既に世の中で広く使われているものを活用していることである。例えばポリエチレンや塩化ビニルを使用した樹脂配管、熱伝導度を活用した水素ガス検知器、オリフィス流量計等は現在全て実用化され、かつその信頼性は高い。

次に特徴的なことは 監視システムの機能を作動させるソフト面での工夫である。本発明では異常を検出する条件として「複数の水素検知器で」「複数の窒素流量計で」かつ「そのいずれかの流路で」と定めている。これはシステムの論理回路（＝ソフト面）上で水素の漏洩を見落とさないよう厳密なガードを掛けていることを意味する。

本発明の漏洩監視システムでは、水素を遮断するための各々の検出要素は論理回路上で「ＡＮＤ回路」ではなく「ＯＲ回路」で結ばれている。論理回路で各々の検出器の作動を「ＯＲ回路」で結べば、個々の検出器が漏洩を見落とす確率をＮ回の遭遇で１回と仮定すれば 直列に連結されたｎ個の検出器が漏洩を見落とす確率は（１／Ｎ）^ｎとなり、万一漏洩が発生した場合、検出器がそれを見落とす確率は極めて小さくなる。

本発明の最後の特徴は監視システムの保守が容易なことである。例えば窒素漏洩の保守管理では導管の途中に予備ノズルを使用して保守用の窒素放出弁を設け一時的に窒素の流量を１０％以上大気へ放出させ、流量検知システムが正しく作動するかを確認することができる。 また水素検知の場合は水素ステーション側から一時的に窒素中に水素を１％以上混入させて、水素検知システムが正しく作動するかを容易に確認することができる。

上記の特徴はいずれも本発明だけが持つ独自の特徴である。全国的な導管敷設を想定した場合、導管からの水素の漏洩を検知するため水素ガス中へ付臭剤を添加するという従来の発想では十分な防災対策とならない。本発明はこの課題に対し既存技術を組み合わせて簡潔かつ信頼度の高い漏洩監視手段を提供している。

導管による水素の供給方式は他の供給方式に比べて輸送に係る人件費や輸送機材が不要で、かつ水素ステーションの構成が簡素化され建設費が削減できるので、水素の供給コスト面で優位である。最大の難問は導管で大規模な漏洩が発生すると大災害に繋がる潜在的な危険性を持つ。この危険を回避するためには漏洩の早期発見と迅速な漏洩遮断が必須となる。本発明では漏洩検知、中でも二重管を用いた導管で外管部を流れる窒素の役割りとその漏洩の監視を最も重要視した。

また発明の前提として供給するガスの組成は、水素単独ではなく水素・窒素の混合ガスとした。水素は軽く大気中では容易に拡散するが、空気中の爆発範囲が広くかつ微小な着火源で容易に着火するので、潜在的に爆発し易い危険性を秘めている。水素中に窒素を混合することは水素の爆発範囲を小さくする働きをする。燃料電池車が導入される初期の段階では水素は出来るだけ安全な組成でスタートし、人々が水素の取り扱いに慣れるに従い順次水素の混合比を高めることが安全面で重要である。

本発明では漏洩した水素を検知器まで運ぶキャリア・ガスとして窒素を選択した。この窒素は水素漏洩の検知速度を高め、更にキャリア・ガスとして役目を終えた窒素は水素製造所へリサイクルされる。水素製造所として有力候補の一つである鉄鋼業は、酸素製鋼に伴う大量の副生窒素を保有しているが、窒素源を有しない他の水素製造所、例えば石油系やガス系の水素製造所ではこの窒素は水素・窒素の混合ガスを調整する際の窒素源として有効利用できる。

一方、本発明を産業界で利用する際、残された大きな課題は既存法規への対応である。例えば現行の道路法では、長大トンネルや地下トンネル内では危険物搭載車両の通行を禁止している。水素をこの危険物と同等な危険物質と見なせば、トンネル内での水素導管の敷設は法律上で困難となる。

しかしトンネル内に導管の敷設を想定した場合、導管内に存在する水素ガス量は極めて少量である。例えば内径６Ｂの導管を使い、水素含有率５０％の混合ガスとしで圧力１ＭＰａで輸送するケースを想定すると トンネル内の導管に保有される水素量は導管の長さ１ｋｍ当り約１９Ｎｍ_３で、これを高圧ボンベを搭載する燃料電池車の水素保有量と比較すれば燃料電池車１台分に相当するに量に過ぎない。

トンネル内での燃料電池車本体の通行に対しては現在、順次規制は緩和されている。更に詳説した通り導管からの万一の水素漏れに対し導管を二重化し、導管の内管及び外管からの漏洩について各々独立した手段で常時漏洩を監視する体制が確立できれば、導管輸送に係る法規制を緩和する環境は整いつつあると考える。

本発明により導管を使用する水素輸送は輸送に係る上記問題点が解決できれば、高圧ボンベに水素を充填して水素ステーションへ専用車で運搬する方法に替わる新たな輸送手段として 産業界で利用される可能性は大きい。

設備全体の構成を示す概略図である。 二重管の外管部を流れる窒素の計装を示す図である。 二重菅の連結を示す図である。 窒素流量の計量オリフィスの配置を示す図である。 窒素の遮断弁の配置を示す図である。

１ 水素製造所
２ 水素ステーション
３ 監視センター
４ 二重管の内管
５ 二重管の外管
６ 二重管の外装管
７ 水素の漏洩検知器
８ 窒素の漏洩検知器
９ 伝送ケーブル
１０ 水素の緊急遮断弁
１１ 窒素の遮断弁
１２ 二重管の予備ノズル
１３ 窒素流量の計量オリフィス

導管には専用の二重管を連結して使用する。二重管の内管には水素製造所から水素ステーションへ水素・窒素の混合ガスを流す。二重管の内管と外管の空間部（以下、外管部と称す）には水素ステーションから水素製造所へ窒素を流す。この窒素は水素ステーションで水素・窒素の混合ガスから水素を分離した後の窒素を使用する。

各々の検知器は同じ空間部に設置された可撓式の伝送ケーブルを通して、その位置と漏洩検知の有無を監視センターへ伝送する。水素検知器からの漏洩の信号を受けた監視センターではその信号から漏洩の地点を知り、流路に設置された水素・窒素の混合ガスの緊急遮断弁（以下、水素の緊急遮断弁と称す）を閉止させる。

次に外管部を流れる窒素の漏洩を検知する手段を記す。従来、毒性ガス等を流す配管での漏洩検知手段として一般的に実施されている方法は毒性ガスの配管を二重管とし内管に毒性ガスを流し、万一内管から毒性ガスが漏洩した際、これを外管部に設置した毒性ガス検知器を使って漏洩を検知して警報を発する等の方法である。

１ 水素製造所
２ 水素ステーション
３ 監視センター
４ 二重管の内管
５ 二重管の外管
６ 二重管の外装管
７ 水素の漏洩検知器
８ 窒素の漏洩検知器
９ 伝送ケーブル
１０ 水素・窒素の混合ガスの緊急遮断弁（＝水素の緊急遮断弁）
１１ 窒素の遮断弁
１２ 二重管の予備ノズル
１３ 窒素流量の計量オリフィス

実際に導管を使用して水素製造所から水素ステーションへ水素を供給する方式は２０１１年に水素・燃料電池実証プロジェクトの一環として北九州市で試行された。この水素ステーションでは隣接する製鉄所で副生した水素から製造された純水素を地上及び地下に敷設した導管を使用して受け入れた。使用された配管は汎用の鋼鉄製パイプで、導管の長さは全長で約２ｋｍである。同プロジェクトはこの方式を「導管を使用した日本初の次世代型水素ステーション」として紹介した。この水素ステーションは現在も運用を継続している。

監視センターでは導管の全域に渡り二重管の内管及び外管からの漏洩を後述する各々独立した検知法で常時、監視する。漏洩が発見された場合は監視センターから指令でガスの流れを遮断する。水素・窒素の混合ガスと窒素の流れの概略を図１に示す。図の中で水素ステーションの数は代表して２ケ所としている。またＨ２は水素、Ｎ２は窒素を表す。

以上本発明に関し、各々の機器の構造、配置ついて記したが、最後にまとめとして本発明の特徴を記す。第一の特徴は発明に関与する多くの機器は既に世の中で広く使われているものを活用していることである。例えばポリエチレンや塩化ビニルを使用した樹脂配管、熱伝導度を活用した水素ガス検知器、オリフィス流量計等は現在全て実用化され、かつその信頼性は高い。

Claims (5)

1. 二重管を用いて水素製造所から水素ステーションまで水素を輸送する水素供給インフラで使用する水素の漏洩監視手段であって、二重管の内管には水素製造所から水素ステーションに向け水素・窒素の混合ガスを流し、内管と外管の空間部には水素ステーションから水素製造所に向け窒素を流す輸送経路において、内管と外管との空間部に設置した伝送ケーブル付きの複数の水素ガス検知器で水素の漏洩を検知し、かつ同じ系統の流路に設置した複数の窒素流量計を使用して窒素の漏洩を検知し、内管及び内管と外管の空間部のどちらか一方で漏洩を検知した場合は、伝送ケーブルを通して漏洩を検知した箇所又は区間を監視センターへ伝送し、監視センターからの指令で水素・窒素の混合ガスの流れを遮断するように構成してなることを特徴とする水素漏洩監視システム。
2. 前記水素の漏洩検知器が水素の熱伝導度または電気伝導度を利用した水素ガス検知器を備えてなること特徴とする請求項１に記載の水素漏洩監視システム。
3. 前記窒素の漏洩検知器が二重管の内管と外管の空間部の定められた区間毎に複数の窒素流量計を設置し、隣接する流量計同志の流量変動差の大小から窒素が漏洩した区間を特定する窒素ガス漏洩検知装置を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の水素漏洩監視システム。
4. 前記二重管を用いた導管は内管が鋼鉄製で、溶接により内管同志を連結することが可能で、一定区間毎に水素の緊急遮断弁を有する構成とし、外管が樹脂製で、その端末にフランジ又は溶着面を持つスライド式の外装管を取り付け、この外装管を使用して外管同志を連結することが可能な構造を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の水素漏洩監視システム。
5. 前記二重管を構成する配管の外管の端末近傍に予備ノズルを取り付け、この予備ノズルを使用して水素の緊急遮断弁をバイパスする窒素流路を設け、バイパス流路の直管部に窒素流量計または窒素の遮断弁を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の水素漏洩監視システム。

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