JP2021032260A - 定置式高圧ガス供給設備及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現場での施工にかかる工期を短縮し、なお且つ、その費用を低減することを可能とした定置式高圧ガス供給設備の施工方法を提供する。
【解決手段】高圧ガスを圧縮する圧縮機２と、圧縮機２により圧縮された高圧ガスを蓄圧する蓄圧器３とを設置する際に、圧縮機２の昇圧部８と、蓄圧器３とを含む第１の搬送ユニット２１を、昇圧部８と蓄圧器３との間で高圧ガス配管系統１１を接続した状態で、設置場所Ｐへと一体に搬送し、圧縮機２の昇圧部８を油圧駆動する油圧駆動部９を含む第２の搬送ユニット２２を、第１の搬送ユニット２１とは別体に設置場所Ｐへと搬送した後に、設置場所Ｐにて昇圧部８と油圧駆動部９との間で油圧配管系統１０を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、定置式高圧ガス供給設備及びその施工方法に関する。

例えば、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）の車載タンクに水素を充填する水素充填システムとして、水素ステーションが利用されている（例えば、下記特許文献１を参照。）。水素ステーションでは、水素を圧縮機で昇圧（圧縮）し、この昇圧された水素を蓄圧器に一時的に貯蔵（蓄圧）する。

水素ステーションでは、車両側のレセプタクルにディスペンサ側のノズルを差し込むことによって互いに連結した状態とし、このディスペンサ側から供給される水素を車載タンクに充填することが行われる。また、車載タンクに高圧で充填される水素は、非常に高温となることから、蓄圧器からディスペンサに供給される水素を予め冷却（プレクール）することが行われている。

特開２０１６−９００４３号公報

ところで、上述した水素ステーションのような高圧ガスを供給する設備には、設置場所に定置される定置式水素ステーション（定置式高圧ガス供給設備）と、トレーラーなどの車両により移動可能な移動式水素ステーション（移動式高圧ガス供給設備）とがある。

このうち、従来の定置式水素ステーションについて、図３を参照しながら説明する。
なお、図３は、従来の定置式水素ステーションの構成を示す模式図である。

従来の定置式水素ステーションは、図３に示すように、設置場所Ｐ’の所定位置に設置された圧縮機１０１と、蓄圧器１０２と、ディスペンサ１０３とを備えている。

圧縮機１０１は、油圧駆動方式を用いた場合、水素を昇圧する昇圧部１０４と、この昇圧部１０４を油圧駆動する油圧駆動部１０５とを有し、これら昇圧部１０４と油圧駆動部１０５とが一体化されている。また、昇圧部１０４と油圧駆動部１０５との間は、油圧配管系統１０６を介して接続されている。

蓄圧器１０２は、圧縮機１０１により昇圧された水素を一時的に貯蔵する金属容器又は複合圧力容器からなる。蓄圧器１０２は、圧縮機１０１の昇圧部１０４と高圧ガス配管系統１０７を介して接続されている。

ディスペンサ１０３は、蓄圧器１０２と高圧ガス配管系統１０８を介して接続されている。ディスペンサ１０３は、蓄圧器１０２とＦＣＶの車載タンク（図示せず。）との間の差圧によって、蓄圧器１０２から供給される水素を車載タンクに充填する。

次に、従来の定置式水素ステーションの施工方法として、圧縮機１０１及び蓄圧器１０２を設置する際の工期フローについて、図４を参照しながら説明する。
なお、図４は、従来の定置式水素ステーションの施工方法として、圧縮機１０１及び蓄圧器１０２を設置する際の工期フローを示すフローチャートである。

圧縮機１０１及び蓄圧器１０２を設置する際は、先ず、図４のステップＳ２０１に示すように、内作工事として、圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを、それぞれバルブや計器類等を一体に組み込んだユニットとして製作する。このとき、圧縮機１０１の昇圧部１０４と油圧駆動部１０５とは、納入時から一体化されており、これら昇圧部１０４と油圧駆動部１０５との間で油圧配管系統１０６が接続された状態となっている。

次に、図４のステップＳ２０２に示すように、現場搬送として、圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを設置場所Ｐ’へと搬送する。このとき、圧縮機１０１と蓄圧器１０２とは、輸送トラックにより別々に輸送される。

次に、図４のステップＳ２０３に示すように、設置工事として、圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを設置場所Ｐ’の所定位置に設置する。

次に、図４のステップＳ２０４に示すように、配管工事として、圧縮機１０１と蓄圧器１０２との間で高圧ガス配管系統１０７を接続する。

次に、図４のステップＳ２０５に示すように、設置場所Ｐ’にて、高圧ガス配管系統１０７の耐圧試験及び気密試験を行う。

その後、図４のステップＳ２０６に示すように、定置式水素ステーションの完成検査を行った後に、図４のステップＳ２０７に示すように、定置式水素ステーションの試運転を行う。

ところで、従来の定置式水素ステーションの施工方法では、上述した圧縮機１０１が大型となるため、圧縮機１０１と蓄圧器１０２との間で高圧ガス配管系統１０７を接続した状態で、これらを一体に輸送トラックにより輸送することができない。このため、圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを別々に搬送して、それぞれを設置場所Ｐ’に設置した後に、圧縮機１０１と蓄圧器１０２との間で高圧ガス配管系統１０７を接続する配管工事を現場にて行っている。

この場合、圧縮機１０１と蓄圧器１０２との間で高圧ガス配管系統１０７を接続するのに、高圧ガスの取り扱いとなるため、高圧ガス保安法第７条の３に対応する仕様としなければならない。このため、配管の肉厚を厚くしたり、現物合わせの配管施工が必要となったり、施工後に耐圧試験及び気密試験などを行ったり、配管工事にかかる工期が長くなる。また、電気で作動するモータや監視用の信号制御部などを含む油圧駆動部１０５に対して防爆対応が必要となる。

したがって、従来の定置式水素ステーションの施工方法では、現場での施工にかかる工期が長くなり、なお且つ、その費用が嵩んでしまうといった問題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、現場での施工にかかる工期を短縮し、なお且つ、その費用を低減することを可能とした定置式高圧ガス供給設備及びその施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 高圧ガスを供給する設備として設置場所に定置される定置式高圧ガス供給設備であって、
前記高圧ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された高圧ガスを蓄圧する蓄圧器とを備え、
前記圧縮機の昇圧部と、前記蓄圧器とを含み、前記昇圧部と前記蓄圧器との間で高圧ガス配管系統が接続された状態で、前記設置場所へと一体に搬送される第１の搬送ユニットと、
前記圧縮機の昇圧部を油圧駆動する油圧駆動部を含み、前記第１の搬送ユニットとは別体に前記設置場所へと搬送される第２の搬送ユニットとに分割され、
前記設置場所にて前記昇圧部と前記油圧駆動部との間で油圧配管系統が接続されることを特徴とする定置式高圧ガス供給設備。
〔２〕 前記油圧駆動部は、前記設置場所の非防爆エリアに配置されることを特徴とする前記〔１〕に記載の定置式高圧ガス供給設備。
〔３〕 前記高圧ガスが水素であることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の定置式高圧ガス供給設備。
〔４〕 高圧ガスを供給する設備として設置場所に定置される定置式高圧ガス供給設備の施工方法であって、
前記高圧ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された高圧ガスを蓄圧する蓄圧器とを設置する際に、
前記圧縮機の昇圧部と、前記蓄圧器とを含む第１の搬送ユニットを、前記昇圧部と前記蓄圧器との間で高圧ガス配管系統を接続した状態で、前記設置場所へと一体に搬送し、
前記圧縮機の昇圧部を油圧駆動する油圧駆動部を含む第２の搬送ユニットを、前記第１の搬送ユニットとは別体に前記設置場所へと搬送した後に、
前記設置場所にて前記昇圧部と前記油圧駆動部との間で油圧配管系統を接続することを特徴とする定置式高圧ガス供給設備の施工方法。
〔５〕 前記油圧駆動部を前記設置場所の非防爆エリアに配置することを特徴とする前記〔４〕に記載の定置式高圧ガス供給設備の施工方法。
〔６〕 前記高圧ガスが水素であることを特徴とする前記〔４〕又は〔５〕に記載の定置式高圧ガス供給設備の施工方法。

以上のように、本発明によれば、現場での施工にかかる工期を短縮し、なお且つ、その費用を低減することを可能とした定置式高圧ガス供給設備及びその施工方法を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る定置式水素ステーションの構成を示す模式図である。 図１に示す定置式水素ステーションの施工方法として、圧縮機及び蓄圧器を設置する際の工期フローを示すフローチャートである。 従来の定置式水素ステーションの構成を示す模式図である。 図３に示す定置式水素ステーションの施工方法として、圧縮機及び蓄圧器を設置する際の工期フローを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（定置式高圧ガス供給設備）
先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１に示す定置式水素ステーション１の構成について説明する。
なお、図１は、定置式水素ステーション１の構成を示す模式図である。

本実施形態の定置式水素ステーション１は、高圧ガスとして水素を供給する定置式高圧ガス供給設備に本発明を適用したものである。また、この定置式水素ステーション１における水素供給能力は、３００Ｎｍ^３／ｈ以上である。

具体的に、この定置式水素ステーション１は、図１に示すように、設置場所Ｐの所定位置に設置された圧縮機２と、蓄圧器３と、ディスペンサ４と、冷凍機５と、チラー６と、制御盤７とを備えている。

圧縮機２は、油圧駆動方式を用いた場合、水素を昇圧する昇圧部８と、この昇圧部８を油圧駆動する油圧駆動部９とを有し、これら昇圧部８と油圧駆動部９との間が油圧配管系統１０を介して接続されている。なお、本例では、圧縮機２として、２つの圧縮機２により昇圧する油圧駆動式１段昇圧タイプのものを使用している。

蓄圧器３は、圧縮機２により昇圧された水素を一時的に貯蔵する金属容器又は複合圧力容器からなる。蓄圧器３は、圧縮機２の昇圧部８と高圧ガス配管系統１１を介して接続されている。

ディスペンサ４は、蓄圧器３と高圧ガス配管系統１２を介して接続されている。ディスペンサ４は、蓄圧器３とＦＣＶの車載タンク（図示せず。）との間の差圧によって、蓄圧器３から供給される水素を車載タンクに充填する。

冷凍機５は、プレクーラとして、蓄圧器３からディスペンサ４に供給される水素を予め冷却（プレクール）する。

チラー６は、圧縮機２の昇圧部８及び油圧駆動部９との間で冷却液（水）を循環させながら、圧縮機２を冷却する。

制御盤７は、各部への電力の供給と、各部の駆動制御を行う。

ところで、本実施形態の定置式水素ステーション１では、昇圧部８と蓄圧器３とを含む第１の搬送ユニット２１と、油圧駆動部９を含む第１の搬送ユニット２２とに分割されている。

このうち、第１の搬送ユニット２１は、設置場所Ｐの防爆エリアＥ１に配置されている。また、第１の搬送ユニット２１は、昇圧部８と蓄圧器３との間で高圧ガス配管系統１１が接続された状態で、設置場所Ｐへと一体に搬送されるように、小型にパッケージ化されている。これにより、第１の搬送ユニット２１のトラックによる輸送が可能となっている。

一方、第２の搬送ユニット２２は、圧縮機２から油圧駆動部９を分離して、第１の搬送ユニット２１とは別体に設置場所Ｐへと搬送される。これにより、油圧駆動部９は、チラー６及び制御盤７と共に、設置場所Ｐの非防爆エリアＥ２に配置されるため、防爆対応が不要となっている。

（定置式高圧ガス供給設備の施工方法）
次に、上記定置式水素ステーション１の施工方法として、圧縮機２及び蓄圧器３を設置する際の工期フローについて、図２を参照しながら説明する。
なお、図２は、定置式水素ステーション１の施工方法として、圧縮機２及び蓄圧器３を設置する際の工期フローを示すフローチャートである。

圧縮機２及び蓄圧器３を設置する際は、先ず、図２のステップＳ１０１に示すように、内作工事として、第１の搬送ユニット２１と第２の搬送ユニット２２とを、それぞれバルブや計器類等を一体に組み込んだユニットとして製作する。

このとき、第１の搬送ユニット２１を構成する昇圧部８と蓄圧器３との間で高圧ガス配管系統１１を接続した状態とする。このステップＳ１０１の内作工事の中において、高圧ガス配管系統１１の耐圧試験及び気密試験などを行うことができるため、後に行う設置場所Ｐでの試験が容易となる。

次に、図２のステップＳ１０２に示すように、現場搬送として、第１の搬送ユニット２１と第２の搬送ユニット２２とを設置場所Ｐへと搬送する。すなわち、第１の搬送ユニット２１と第２の搬送ユニット２２とは、輸送トラックにより別々に輸送される。

次に、図２のステップＳ１０３に示すように、設置工事として、第１の搬送ユニット２１と第２の搬送ユニット２２とを設置場所Ｐの所定位置に設置する。すなわち、第１の搬送ユニット２１を防爆エリアＥ１に設置し、第２の搬送ユニット２２を非防爆エリアＥ２に設置する。

防爆エリアＥ１は、高圧ガス保安法第７条の３第１項第１０号又は第７条の３第２項第２７号に規定される火気を取り扱う施設に対して８ｍを確保できないエリアである。一方、非防爆エリアＥ２は、同じく火気を取り扱う施設に対して８ｍ以上を確保できるエリアである。

次に、図２のステップＳ１０４に示すように、配管工事として、昇圧部８と油圧駆動部９との間で油圧配管系統１０を接続する。この配管工事では、上述した高圧ガス配管系統１１の耐圧試験及び気密試験などを省略することができる。したがって、設置場所Ｐでの配管工事を容易とし、その作業工程を短縮することが可能である。

その後、図２のステップＳ１０５に示すように、定置式水素ステーション１の完成検査を行った後に、図２のステップＳ１０６に示すように、定置式水素ステーション１の試運転を行う。

本実施形態の定置式水素ステーション１では、上述した昇圧部８と蓄圧器３との間で高圧ガス配管系統１１が接続された状態で、設置場所Ｐへと一体に搬送されるように、第１の搬送ユニット２１が小型にパッケージ化されている。

これにより、第１の搬送ユニット２１のトラックによる輸送が可能となるため、従来のように圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを輸送トラックにより別々に輸送する場合（上記ステップＳ２０２を参照。）よりも、輸送コストを低減することが可能である。また、従来のように圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを別々に設置する場合（上記ステップＳ２０３を参照。）よりも、設置工事にかかる工期を短縮し、なお且つ、その費用を低減することが可能である。

また、本実施形態の定置式水素ステーション１では、上述した第１の搬送ユニット２１において、昇圧部８と蓄圧器３との間で高圧ガス配管系統１１を接続した状態としている。この場合、従来のように圧縮機１０１と蓄圧器１０２とを設置した後に、圧縮機１０１と蓄圧器１０２との間で高圧ガス配管系統１０７を接続する場合（上記ステップＳ２０４を参照。）よりも、現場での高圧ガス配管系統１１の配管工事が不要となり、なお且つ、その費用を低減することが可能である。

また、本実施形態の定置式水素ステーション１では、上述した設置場所Ｐの非防爆エリアＥ２に油圧駆動部９（第２の搬送ユニット２２）が配置されている。この場合、従来のように圧縮機１０１の昇圧部１０４と油圧駆動部１０５とが一体化されて、これら昇圧部１０４と油圧駆動部１０５との間で油圧配管系統１０６が接続されている場合よりも（上記ステップＳ２０１を参照。）、油圧駆動部９に対する防爆対応が不要となるため、その費用を低減することが可能である。

以上のようにして、本実施形態の定置式水素ステーション１では、上述した施工方法を用いることよって、現場での施工にかかる工期を短縮し、なお且つ、その費用を低減することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、上述した定置式水素ステーション１に本発明を適用した場合を例示しているが、高圧ガスを供給する設備として設置場所に定置される定置式高圧ガス供給設備に対して本発明を幅広く適用することが可能である。

１…定置式水素ステーション（定置式高圧ガス供給設備） ２…圧縮機 ３…蓄圧器 ４…ディスペンサ ５…冷凍機 ６…チラー ７…制御盤 ８…昇圧部 ９…油圧駆動部 １０…油圧配管系統 １１…高圧ガス配管系統 １２…高圧ガス配管系統 ２１…第１の搬送ユニット ２２…第２の搬送ユニット Ｐ…設置場所 Ｅ１…防爆エリア Ｅ２…非防爆エリア

Claims (6)

1. 高圧ガスを供給する設備として設置場所に定置される定置式高圧ガス供給設備であって、
   前記高圧ガスを圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機により圧縮された高圧ガスを蓄圧する蓄圧器とを備え、
   前記圧縮機の昇圧部と、前記蓄圧器とを含み、前記昇圧部と前記蓄圧器との間で高圧ガス配管系統が接続された状態で、前記設置場所へと一体に搬送される第１の搬送ユニットと、
   前記圧縮機の昇圧部を油圧駆動する油圧駆動部を含み、前記第１の搬送ユニットとは別体に前記設置場所へと搬送される第２の搬送ユニットとに分割され、
   前記設置場所にて前記昇圧部と前記油圧駆動部との間で油圧配管系統が接続されることを特徴とする定置式高圧ガス供給設備。
2. 前記油圧駆動部は、前記設置場所の非防爆エリアに配置されることを特徴とする請求項１に記載の定置式高圧ガス供給設備。
3. 前記高圧ガスが水素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定置式高圧ガス供給設備。
4. 高圧ガスを供給する設備として設置場所に定置される定置式高圧ガス供給設備の施工方法であって、
   前記高圧ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された高圧ガスを蓄圧する蓄圧器とを設置する際に、
   前記圧縮機の昇圧部と、前記蓄圧器とを含む第１の搬送ユニットを、前記昇圧部と前記蓄圧器との間で高圧ガス配管系統を接続した状態で、前記設置場所へと一体に搬送し、
   前記圧縮機の昇圧部を油圧駆動する油圧駆動部を含む第２の搬送ユニットを、前記第１の搬送ユニットとは別体に前記設置場所へと搬送した後に、
   前記設置場所にて前記昇圧部と前記油圧駆動部との間で油圧配管系統を接続することを特徴とする定置式高圧ガス供給設備の施工方法。
5. 前記油圧駆動部を前記設置場所の非防爆エリアに配置することを特徴とする請求項４に記載の定置式高圧ガス供給設備の施工方法。
6. 前記高圧ガスが水素であることを特徴とする請求項４又は５に記載の定置式高圧ガス供給設備の施工方法。

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