JP3389032B2 - 燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システム - Google Patents
燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システムInfo
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- JP3389032B2 JP3389032B2 JP35763396A JP35763396A JP3389032B2 JP 3389032 B2 JP3389032 B2 JP 3389032B2 JP 35763396 A JP35763396 A JP 35763396A JP 35763396 A JP35763396 A JP 35763396A JP 3389032 B2 JP3389032 B2 JP 3389032B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、深海へ潜水して調
査を行なう船舶の運用システムに関し、特に燃料電池搭
載型深海潜水調査船の運用システムに関する。
査を行なう船舶の運用システムに関し、特に燃料電池搭
載型深海潜水調査船の運用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、潜水船の動力源の一つとして、蓄
電池が用いられているが、持続力が短いために長期間の
調査を目的とする深海潜水調査船には不向きである。一
方、陸上用機関を大深度海中動力源として開発されたも
のの設計例として、図５に示すようにスターリングエン
ジンシステム53をそなえた深海潜水調査船51がある。こ
の潜水調査船51では、図５および図６に示すように、海
面Ｗにおける支援母船Ａに伴われて海底で観測を行なっ
ている間、燃料タンク57からの燃料および酸化剤タンク
58からの酸化剤によりスターリングエンジン54を作動さ
せ、発電機55を回転させて動力を発生するスターリング
エンジンシステム53により、電気式推進装置67，水中投
光器68および前探ソーナー65等を作動させているので、
スターリングエンジン54の作動および発電機55の回転に
よる水中放射雑音が前探ソーナー65およびトランスポン
ダ66等の音響機器の性能を低下させるという不具合があ
る。
電池が用いられているが、持続力が短いために長期間の
調査を目的とする深海潜水調査船には不向きである。一
方、陸上用機関を大深度海中動力源として開発されたも
のの設計例として、図５に示すようにスターリングエン
ジンシステム53をそなえた深海潜水調査船51がある。こ
の潜水調査船51では、図５および図６に示すように、海
面Ｗにおける支援母船Ａに伴われて海底で観測を行なっ
ている間、燃料タンク57からの燃料および酸化剤タンク
58からの酸化剤によりスターリングエンジン54を作動さ
せ、発電機55を回転させて動力を発生するスターリング
エンジンシステム53により、電気式推進装置67，水中投
光器68および前探ソーナー65等を作動させているので、
スターリングエンジン54の作動および発電機55の回転に
よる水中放射雑音が前探ソーナー65およびトランスポン
ダ66等の音響機器の性能を低下させるという不具合があ
る。
【０００３】また、スターリングエンジン53の排ガスを
高圧の海水中に排出するため、排ガスクーラー59，排ガ
ス凝縮器60および排出ポンプ61等の補機類の消費する動
力が多大となり、潜水調査船51の観測作業に必要な動力
と上述の補機類の作動に必要な動力とを得るにはスター
リングエンジンシステム53を大型化する必要があって、
潜水調査船51の大型化を招くという欠点がある。なお、
図５における符号52は操縦室を示し、70は覗き窓を示し
ている。また図６における符号62は酸化剤予熱器を示し
ている。
高圧の海水中に排出するため、排ガスクーラー59，排ガ
ス凝縮器60および排出ポンプ61等の補機類の消費する動
力が多大となり、潜水調査船51の観測作業に必要な動力
と上述の補機類の作動に必要な動力とを得るにはスター
リングエンジンシステム53を大型化する必要があって、
潜水調査船51の大型化を招くという欠点がある。なお、
図５における符号52は操縦室を示し、70は覗き窓を示し
ている。また図６における符号62は酸化剤予熱器を示し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、スター
リングエンジンシステムを採用しても種々の問題点を生
じるので、本発明は、船内にエンジンや発電機を搭載せ
ずに、動力を得るための発電を行なえるようにして、雑
音の発生を極力抑制しながら、支援母船の支援により動
力システムのエネルギー効率の向上と小型軽量化とを図
れるようにした、燃料電池搭載型深海潜水調査船運用シ
ステムを提供することを課題としている。
リングエンジンシステムを採用しても種々の問題点を生
じるので、本発明は、船内にエンジンや発電機を搭載せ
ずに、動力を得るための発電を行なえるようにして、雑
音の発生を極力抑制しながら、支援母船の支援により動
力システムのエネルギー効率の向上と小型軽量化とを図
れるようにした、燃料電池搭載型深海潜水調査船運用シ
ステムを提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システ
ムは、深海潜水調査船と同調査船の支援母船とからなる
深海潜水調査船運用システムにおいて、上記深海潜水調
査船に、電力の供給を受け作動する推進装置と、同推進
装置へ電力を供給するための固体高分子型燃料電池と、
同燃料電池へ水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれ供給す
る高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベと、上
記燃料電池における生成水を導いて船内に貯蔵する生成
水タンクと、上記燃料電池の制御装置とが設けられ、上
記支援母船に、上記の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸
素ガスボンベにそれぞれ補給するための水素ガスおよび
酸素ガスを発生する水分解装置が設けられるとともに、
上記深海潜水調査船における生成水タンク内の生成水を
上記水分解装置の原料として回収する手段が設けられた
ことを特徴としている。
め、本発明の燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システ
ムは、深海潜水調査船と同調査船の支援母船とからなる
深海潜水調査船運用システムにおいて、上記深海潜水調
査船に、電力の供給を受け作動する推進装置と、同推進
装置へ電力を供給するための固体高分子型燃料電池と、
同燃料電池へ水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれ供給す
る高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベと、上
記燃料電池における生成水を導いて船内に貯蔵する生成
水タンクと、上記燃料電池の制御装置とが設けられ、上
記支援母船に、上記の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸
素ガスボンベにそれぞれ補給するための水素ガスおよび
酸素ガスを発生する水分解装置が設けられるとともに、
上記深海潜水調査船における生成水タンク内の生成水を
上記水分解装置の原料として回収する手段が設けられた
ことを特徴としている。
【０００６】上述の本発明の燃料電池搭載型深海潜水調
査船運用システムでは、深海潜水調査船において、高圧
水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベからそれぞれ
水素ガスおよび酸素ガスの供給を受けて作動する燃料電
池により、エネルギー効率が高く持続力の長い電源が、
小型軽量の構成で得られるようになる。
査船運用システムでは、深海潜水調査船において、高圧
水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベからそれぞれ
水素ガスおよび酸素ガスの供給を受けて作動する燃料電
池により、エネルギー効率が高く持続力の長い電源が、
小型軽量の構成で得られるようになる。
【０００７】また、上記燃料電池では発電のための騒音
が発生せず、上記調査船における音響機器等に悪影響を
及ぼすことが無くなるほか、上記燃料電池で水素と酸素
との結合により生じた水は、電力発生の割りに分量が少
なく上記調査船の船内の生成水タンクに貯蔵されるよう
になる。
が発生せず、上記調査船における音響機器等に悪影響を
及ぼすことが無くなるほか、上記燃料電池で水素と酸素
との結合により生じた水は、電力発生の割りに分量が少
なく上記調査船の船内の生成水タンクに貯蔵されるよう
になる。
【０００８】そして、深海潜水調査船が深海の調査を終
え支援母船に揚収されたのちは、同調査船における燃料
電池で生成された純粋な水などを原料として、支援母船
における水分解装置により効率よく水素ガスおよび酸素
ガスを発生させることができる。これらの発生ガスは、
潜水調査船の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボ
ンベに充填されて、同潜水調査船の出動時には再び燃料
電池へ供給されることにより、発電が行なわれ動力とし
て用いられる。したがって上記潜水調査船の繰り返し潜
航が可能となるので、支援母船に潜水調査船用の危険な
高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベを大量に
搭載し準備する必要がなくなり、これにより支援母船を
小型化することができる。
え支援母船に揚収されたのちは、同調査船における燃料
電池で生成された純粋な水などを原料として、支援母船
における水分解装置により効率よく水素ガスおよび酸素
ガスを発生させることができる。これらの発生ガスは、
潜水調査船の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボ
ンベに充填されて、同潜水調査船の出動時には再び燃料
電池へ供給されることにより、発電が行なわれ動力とし
て用いられる。したがって上記潜水調査船の繰り返し潜
航が可能となるので、支援母船に潜水調査船用の危険な
高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベを大量に
搭載し準備する必要がなくなり、これにより支援母船を
小型化することができる。
【０００９】また、上記潜水調査船では、従来のスター
リングエンジンを搭載した場合のように排ガスを深海で
船外へ排出する必要がなく、排ガス処理に伴う余分なエ
ネルギー消費を必要としないので、エネルギー効率の向
上がもたらされる。
リングエンジンを搭載した場合のように排ガスを深海で
船外へ排出する必要がなく、排ガス処理に伴う余分なエ
ネルギー消費を必要としないので、エネルギー効率の向
上がもたらされる。
【００１０】さらに、上記燃料電池の発電量は、その制
御装置によって自由に制御することができる。
御装置によって自由に制御することができる。
【００１１】また、上記支援母船に、上記潜水調査船に
おける生成水タンク内の生成水を上記水分解装置の原料
として回収する手段が設けられるので、同生成水を用い
て水素ガスおよび酸素ガスを製造する効率が一層高めら
れるようになる。
おける生成水タンク内の生成水を上記水分解装置の原料
として回収する手段が設けられるので、同生成水を用い
て水素ガスおよび酸素ガスを製造する効率が一層高めら
れるようになる。
【００１２】この深海潜水調査船に設置される観測機器
や音響機器については、それぞれの電源として蓄電池や
乾電池を用いてもよいが、上記燃料電池から給電するた
めの配線が施されると、電池類が不要となり、装備全体
が一層小型化され軽量化されるようになる。
や音響機器については、それぞれの電源として蓄電池や
乾電池を用いてもよいが、上記燃料電池から給電するた
めの配線が施されると、電池類が不要となり、装備全体
が一層小型化され軽量化されるようになる。
【００１３】さらに、上記支援母船に、上記水分解装置
の原料となる真水を海水から得るための造水装置が設け
られる場合は、前記水分解装置への原料水の供給が円滑
に行なわれるようになる利点がある。
の原料となる真水を海水から得るための造水装置が設け
られる場合は、前記水分解装置への原料水の供給が円滑
に行なわれるようになる利点がある。
【００１４】また、本発明の燃料電池搭載型深海潜水調
査船運用システムでは、上記水分解装置が、原料水の供
給を受ける一対の気液分離器と、同一対の気液分離器の
各底部の相互間を連通する通水管から循環ポンプを介し
て給水される陽イオン交換器と、同陽イオン交換器に接
続された水分解セルと、同水分解セルの両極に接続され
た電源と、上記水分解セルの両極でそれぞれ生じた水素
ガスおよび酸素ガスを個別に取り出して上記一対の気液
分離器の各上部空間へ導くガス取出し管と、上記一対の
気液分離器の各上部空間の水素ガスおよび酸素ガスをそ
れぞれコンプレッサを介して上記の高圧水素ガスボンベ
および高圧酸素ガスボンベへ供給するガス補給手段とを
そなえて構成されたことを特徴としている。
査船運用システムでは、上記水分解装置が、原料水の供
給を受ける一対の気液分離器と、同一対の気液分離器の
各底部の相互間を連通する通水管から循環ポンプを介し
て給水される陽イオン交換器と、同陽イオン交換器に接
続された水分解セルと、同水分解セルの両極に接続され
た電源と、上記水分解セルの両極でそれぞれ生じた水素
ガスおよび酸素ガスを個別に取り出して上記一対の気液
分離器の各上部空間へ導くガス取出し管と、上記一対の
気液分離器の各上部空間の水素ガスおよび酸素ガスをそ
れぞれコンプレッサを介して上記の高圧水素ガスボンベ
および高圧酸素ガスボンベへ供給するガス補給手段とを
そなえて構成されたことを特徴としている。
【００１５】上述のような構成の水分解装置が支援母船
に搭載されていると、水素ガスおよび酸素ガスを効率よ
く発生させて上記一対の気液分離器の各上部空間へ適切
に導くことでき、これらの上部空間からコンプレッサを
介し潜水調査船の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガ
スボンベへ各ガスを補給する操作が円滑に行なわれるよ
うになる。
に搭載されていると、水素ガスおよび酸素ガスを効率よ
く発生させて上記一対の気液分離器の各上部空間へ適切
に導くことでき、これらの上部空間からコンプレッサを
介し潜水調査船の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガ
スボンベへ各ガスを補給する操作が円滑に行なわれるよ
うになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システ
ムについて説明すると、図１はその概略構成を示す説明
図、図２はその深海潜水調査船の内部に装備された固体
高分子型燃料電池システムの系統図、図３は上記深海潜
水調査船の支援母船に搭載された水分解装置の系統図、
図４は上記支援母船に搭載された造水装置の系統図であ
る。
形態としての燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システ
ムについて説明すると、図１はその概略構成を示す説明
図、図２はその深海潜水調査船の内部に装備された固体
高分子型燃料電池システムの系統図、図３は上記深海潜
水調査船の支援母船に搭載された水分解装置の系統図、
図４は上記支援母船に搭載された造水装置の系統図であ
る。
【００１７】図１に示すように、このシステムにおける
深海潜水調査船１も、海面Ｗにおける支援母船Ａに伴わ
れながら海底で観測作業を行なうようになっていて、耐
圧殻の操縦室２には覗き窓10が形成されるほか、船首部
には前探ソーナー５や投光器８が設けられ、支援母船Ａ
の送受波器６ａから音響信号を受けて応答するトランス
ポンダ６を介して、支援母船による追尾が行なわれる。
深海潜水調査船１も、海面Ｗにおける支援母船Ａに伴わ
れながら海底で観測作業を行なうようになっていて、耐
圧殻の操縦室２には覗き窓10が形成されるほか、船首部
には前探ソーナー５や投光器８が設けられ、支援母船Ａ
の送受波器６ａから音響信号を受けて応答するトランス
ポンダ６を介して、支援母船による追尾が行なわれる。
【００１８】そして、自航のため船尾に設けられた推進
装置７は、電力の供給を受けて作動する形式のもの（例
えばモーター付きプロペラ）となっているが、その電源
としては船内に固体高分子型燃料電池システム16が設け
られており、同システム16の構成は次のようになってい
る。
装置７は、電力の供給を受けて作動する形式のもの（例
えばモーター付きプロペラ）となっているが、その電源
としては船内に固体高分子型燃料電池システム16が設け
られており、同システム16の構成は次のようになってい
る。
【００１９】すなわち、図１および図２に示すように、
燃料としての水素ガスを貯蔵する高圧水素ガスボンベ11
と、酸素ガスを貯蔵する高圧酸素ガスボンベ12とが設け
られ、これらのボンベ11, 12から供給される水素ガスお
よび酸素ガスは、それぞれ内圧調整弁11ａ, 12ａで減圧
されてから水素加湿器19および酸素加湿器18を介して、
高分子電解質膜13ａ，陽極13ｂおよび陰極13ｃからなる
燃料電池13へ供給されるようになっている。
燃料としての水素ガスを貯蔵する高圧水素ガスボンベ11
と、酸素ガスを貯蔵する高圧酸素ガスボンベ12とが設け
られ、これらのボンベ11, 12から供給される水素ガスお
よび酸素ガスは、それぞれ内圧調整弁11ａ, 12ａで減圧
されてから水素加湿器19および酸素加湿器18を介して、
高分子電解質膜13ａ，陽極13ｂおよび陰極13ｃからなる
燃料電池13へ供給されるようになっている。
【００２０】このようにして、燃料電池13で発生した電
気は、図２の(＋)(−)の電極から取り出され、配電盤17
を介して電動型の推進装置７へ供給されるほか、前探ソ
ーナー５や投光器８，図示しない観測機器等へも供給さ
れるように配線が施されている。なお、燃料電池として
の陽極13ｂおよび陰極13ｃは、外部に対する電池機能か
らみると、水素や酸素がイオン化するときの電子の流れ
により、図示のごとく極性が逆になって、それぞれ(−)
電極および(＋)電極となる。
気は、図２の(＋)(−)の電極から取り出され、配電盤17
を介して電動型の推進装置７へ供給されるほか、前探ソ
ーナー５や投光器８，図示しない観測機器等へも供給さ
れるように配線が施されている。なお、燃料電池として
の陽極13ｂおよび陰極13ｃは、外部に対する電池機能か
らみると、水素や酸素がイオン化するときの電子の流れ
により、図示のごとく極性が逆になって、それぞれ(−)
電極および(＋)電極となる。
【００２１】燃料電池13では熱も生じるので、冷却水タ
ンク20から電池本体内へ冷却水が供給され、その冷却作
用により昇温した冷却水からの排熱は、放熱器21により
船外へ行なわれるようになっている。
ンク20から電池本体内へ冷却水が供給され、その冷却作
用により昇温した冷却水からの排熱は、放熱器21により
船外へ行なわれるようになっている。
【００２２】また燃料電池13では水素と酸素との結び付
きにより水が生成されるが、その生成水は生成水タンク
15へ貯蔵されるようになっている。
きにより水が生成されるが、その生成水は生成水タンク
15へ貯蔵されるようになっている。
【００２３】さらに、燃料電池13で反応に参加しなかっ
た余剰の水素ガスおよび酸素ガスは、それぞれ水素ガス
戻しライン22および酸素ガス戻しライン23を介して、高
圧水素ガスボンベ11および高圧酸素ガスボンベ12から各
加湿器19, 18へ向かう水素ガス供給ラインおよび酸素ガ
ス供給ラインへ戻されるようになっている。
た余剰の水素ガスおよび酸素ガスは、それぞれ水素ガス
戻しライン22および酸素ガス戻しライン23を介して、高
圧水素ガスボンベ11および高圧酸素ガスボンベ12から各
加湿器19, 18へ向かう水素ガス供給ラインおよび酸素ガ
ス供給ラインへ戻されるようになっている。
【００２４】燃料電池13における発電量の調整に際して
は、各加湿器18, 19を介し燃料電池13へ送給される酸素
ガスおよび水素ガスの供給量と、冷却水ポンプ20ａによ
る冷却水の流量との制御が、制御装置14により行なわれ
る。
は、各加湿器18, 19を介し燃料電池13へ送給される酸素
ガスおよび水素ガスの供給量と、冷却水ポンプ20ａによ
る冷却水の流量との制御が、制御装置14により行なわれ
る。
【００２５】一方、支援母船Ａには、図３に示すような
可搬型の水分解装置25が設けられて、水素ガスおよび酸
素ガスを発生させうるようになっており、その原料水
は、同母船Ａに揚収された深海潜水調査船１の生成水タ
ンク15（図１，２参照）から一対の気液分離器26ａ, 26
ｂへ供給されるようになっている。
可搬型の水分解装置25が設けられて、水素ガスおよび酸
素ガスを発生させうるようになっており、その原料水
は、同母船Ａに揚収された深海潜水調査船１の生成水タ
ンク15（図１，２参照）から一対の気液分離器26ａ, 26
ｂへ供給されるようになっている。
【００２６】そして、この水分離装置は、上記一対の気
液分離器26ａ, 26ｂの各底部の相互間を連通する通水管
26ｃから循環ポンプ27を介して給水される陽イオン交換
器28と、同陽イオン交換器28に接続された水分解セル29
とをそなえるとともに、同水分解セル29の両極でそれぞ
れ生じた水素ガスおよび酸素ガスを個別に取り出して上
記一対の気液分離器26ａ, 26ｂの各上部空間へ導くガス
取出し管29ａ, 29ｂと、上記一対の気液分離器26ａ, 26
ｂの各上部空間の水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれコ
ンプレッサ31ａ, 31ｂを介して深海潜水調査船１の高圧
水素ガスボンベ11および高圧酸素ガスボンベ12へ供給す
るガス補給手段とをそなえて構成されている。なお、水
分解セル29には、電源30が接続される。
液分離器26ａ, 26ｂの各底部の相互間を連通する通水管
26ｃから循環ポンプ27を介して給水される陽イオン交換
器28と、同陽イオン交換器28に接続された水分解セル29
とをそなえるとともに、同水分解セル29の両極でそれぞ
れ生じた水素ガスおよび酸素ガスを個別に取り出して上
記一対の気液分離器26ａ, 26ｂの各上部空間へ導くガス
取出し管29ａ, 29ｂと、上記一対の気液分離器26ａ, 26
ｂの各上部空間の水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれコ
ンプレッサ31ａ, 31ｂを介して深海潜水調査船１の高圧
水素ガスボンベ11および高圧酸素ガスボンベ12へ供給す
るガス補給手段とをそなえて構成されている。なお、水
分解セル29には、電源30が接続される。
【００２７】また、支援母船Ａには、必要に応じて上記
水分離装置へ原料となる真水を供給するための可搬型の
造水装置が装備されており、同造水装置は、図４(ａ),
(ｂ)に示すように構成されている。すなわち、逆止弁39
ａを介して海水の供給を受ける海水シリンダ36の一方の
区画室Ａ′に、逆止弁39ｂを介して造水筒37が接続され
ており、同造水筒37は、逆止弁39ｃを介し真水タンク38
に接続されるほか、濃縮海水を止弁40ａを介し海水シリ
ンダ36の他方の区画室Ｂ′へ送れるように接続されてい
る。また上記濃縮海水は止弁40ｂを介し排出されるよう
になっている。
水分離装置へ原料となる真水を供給するための可搬型の
造水装置が装備されており、同造水装置は、図４(ａ),
(ｂ)に示すように構成されている。すなわち、逆止弁39
ａを介して海水の供給を受ける海水シリンダ36の一方の
区画室Ａ′に、逆止弁39ｂを介して造水筒37が接続され
ており、同造水筒37は、逆止弁39ｃを介し真水タンク38
に接続されるほか、濃縮海水を止弁40ａを介し海水シリ
ンダ36の他方の区画室Ｂ′へ送れるように接続されてい
る。また上記濃縮海水は止弁40ｂを介し排出されるよう
になっている。
【００２８】また海水シリンダ36のピストンと連動する
ピストンをそなえた油圧シリンダ41が、切替弁42および
油圧ポンプ43を介して作動油タンク44に接続されてお
り、同油圧シリンダ41により海水シリンダ36のピストン
駆動が行なわれる。
ピストンをそなえた油圧シリンダ41が、切替弁42および
油圧ポンプ43を介して作動油タンク44に接続されてお
り、同油圧シリンダ41により海水シリンダ36のピストン
駆動が行なわれる。
【００２９】上述のような造水装置の構成により、図４
(ａ)に示す海水シリンダ36への海水の吸い込み状態か
ら、図４(ｂ)に示す造水筒37への海水供給が行なわれ、
これに伴い造水筒37で生じた真水が真水タンク38に貯蔵
されるようになっている。
(ａ)に示す海水シリンダ36への海水の吸い込み状態か
ら、図４(ｂ)に示す造水筒37への海水供給が行なわれ、
これに伴い造水筒37で生じた真水が真水タンク38に貯蔵
されるようになっている。
【００３０】上述の本実施形態の燃料電池搭載型深海潜
水調査船運用システムでは、深海潜水調査船１におい
て、高圧の水素ガスボンベ11および酸素ガスボンベ12に
それぞれ貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスの供給を受
けて作動する燃料電池13により、エネルギー効率が高く
持続力の長い電源が、小型軽量の構成で得られるように
なる。
水調査船運用システムでは、深海潜水調査船１におい
て、高圧の水素ガスボンベ11および酸素ガスボンベ12に
それぞれ貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスの供給を受
けて作動する燃料電池13により、エネルギー効率が高く
持続力の長い電源が、小型軽量の構成で得られるように
なる。
【００３１】そして、燃料電池13では発電のための騒音
が発生せず、深海潜水調査船１における音響機器等に悪
影響を及ぼすことが無くなるほか、燃料電池13で水素と
酸素との結合により生じた水は、純粋（クリーン）で、
水分離装置の原料水として最適のものであり、しかも電
力発生の割りに分量が少なく船内の生成水タンク15に貯
蔵されるので、船外へ排出しないですみ、したがって深
海での船外排出に伴う余分なエネルギー消費を必要とせ
ず、エネルギー効率の向上がもたらされる。
が発生せず、深海潜水調査船１における音響機器等に悪
影響を及ぼすことが無くなるほか、燃料電池13で水素と
酸素との結合により生じた水は、純粋（クリーン）で、
水分離装置の原料水として最適のものであり、しかも電
力発生の割りに分量が少なく船内の生成水タンク15に貯
蔵されるので、船外へ排出しないですみ、したがって深
海での船外排出に伴う余分なエネルギー消費を必要とせ
ず、エネルギー効率の向上がもたらされる。
【００３２】また、燃料電池13の発電量は、その制御装
置14によって自由に制御することができる。
置14によって自由に制御することができる。
【００３３】この深海潜水調査船１に設置される投光器
８や図示しない観測機器，前探ソーナー５のごとき音響
機器等については、それぞれの電源として蓄電池や乾電
池を用いてもよいが、燃料電池13から給電するための配
線が施されるので、電池類が不要となり、装備全体が一
層小型化され軽量化されるようになる。
８や図示しない観測機器，前探ソーナー５のごとき音響
機器等については、それぞれの電源として蓄電池や乾電
池を用いてもよいが、燃料電池13から給電するための配
線が施されるので、電池類が不要となり、装備全体が一
層小型化され軽量化されるようになる。
【００３４】さらに、雑音の発生源が無いことから、こ
の深海潜水調査船では音響機器や観測機器などの配置が
自由になる利点もある。
の深海潜水調査船では音響機器や観測機器などの配置が
自由になる利点もある。
【００３５】また、深海潜水調査船１が深海の調査を終
え、支援母船Ａに揚収された後、燃料電池13により生成
された水を貯蔵する生成水タンク15と水分離装置25の気
液分離器26ａ, 26ｂとを接続して、同水分離装置25の作
動により水素ガスおよび酸素ガスを発生させ、深海潜水
調査船１の高圧水素ガスボンベ11および高圧酸素ガスボ
ンベ12に充填することにより、再び燃料電池13へ水素ガ
スおよび酸素ガスを供給し発電することができ、したが
って繰り返し潜航が可能となる。
え、支援母船Ａに揚収された後、燃料電池13により生成
された水を貯蔵する生成水タンク15と水分離装置25の気
液分離器26ａ, 26ｂとを接続して、同水分離装置25の作
動により水素ガスおよび酸素ガスを発生させ、深海潜水
調査船１の高圧水素ガスボンベ11および高圧酸素ガスボ
ンベ12に充填することにより、再び燃料電池13へ水素ガ
スおよび酸素ガスを供給し発電することができ、したが
って繰り返し潜航が可能となる。
【００３６】このようにして、支援母船Ａに大量の予備
の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベ（いず
れも危険物）を搭載し貯蔵する必要がなくなり、これに
より支援母船Ａの小型化を図ることができるほか、長期
間に亙る深海潜水調査船１の潜航による調査作業が可能
になる。
の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベ（いず
れも危険物）を搭載し貯蔵する必要がなくなり、これに
より支援母船Ａの小型化を図ることができるほか、長期
間に亙る深海潜水調査船１の潜航による調査作業が可能
になる。
【００３７】さらに、支援母船Ａには造水装置35が装備
されているので、無限の海水から真水を造水し、得られ
た真水を前述の水分離装置25へ供給することもでき、こ
れにより深海潜水調査船１の高圧水素ガスボンベ11およ
び高圧酸素ガスボンベ12に所要ガスを十分に補給できる
ので、長期間に亙る深海調査作業に支障をきたすことは
なく、同作業を繰り返し実施することができる。
されているので、無限の海水から真水を造水し、得られ
た真水を前述の水分離装置25へ供給することもでき、こ
れにより深海潜水調査船１の高圧水素ガスボンベ11およ
び高圧酸素ガスボンベ12に所要ガスを十分に補給できる
ので、長期間に亙る深海調査作業に支障をきたすことは
なく、同作業を繰り返し実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の燃料電池
搭載型深海潜水調査船運用システムによれば次のような
効果ないし利点が得られる。 （１）深海潜水調査船において、水素ガスボンベおよび
酸素ガスボンベにそれぞれ貯蔵された水素ガスおよび酸
素ガスの供給を受けて作動する固体高分子型燃料電池に
より、エネルギー効率が高く持続力の長い電源が、小型
軽量の構成で得られるようになる。 （２）上記燃料電池では、発電のための騒音が発生せ
ず、上記調査船における音響機器や観測機器等に悪影響
を及ぼすことが無くなるほか、上記燃料電池で水素と酸
素との結合により生じた水は、電力発生の割りに分量が
少なく船内の生成水タンクに貯蔵されるので、船外へ排
出しないですみ、したがって深海での船外排出に伴う余
分なエネルギー消費を必要とせず、エネルギー効率の向
上がもたらされる。 （３）上記燃料電池の発電量は、その制御装置によって
自由に制御することができる。 （４）上記深海潜水調査船が深海の調査を終え支援母船
に揚収されたのちは、同調査船における燃料電池で生成
された純粋な水などを原料として、支援母船における水
分解装置により効率よく水素ガスおよび酸素ガスを発生
させることができ、これらの発生ガスは、潜水調査船の
高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベに充填さ
れて、同潜水調査船の出動時には再び燃料電池へ供給さ
れることにより、発電が行なわれ動力として用いられ
る。 （５）上記(４)項により、上記潜水調査船の繰り返し潜
航が可能となるので、支援母船に潜水調査船用の危険な
高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベを大量に
搭載し準備する必要がなくなり、これにより支援母船を
小型化することができる。 （６）上記潜水調査船において、上記燃料電池から観測
機器や音響機器へ給電するための配線が施されると、電
池類が不要となり、装備全体が一層小型化され軽量化さ
れるようになる。 （７）上記支援母船に、上記潜水調査船における生成水
タンク内の生成水を上記水分解装置の原料として回収す
る手段が設けられると、同生成水を用いて水素ガスおよ
び酸素ガスを製造する効率が一層高められるようにな
る。 （８）上記支援母船に、上記水分解装置の原料となる真
水を海水から得るための造水装置が設けられる場合は、
前記水分解装置への原料水の供給が円滑に行なわれるよ
うになる利点がある。 （９）上記水分解装置が、原料水の供給を受ける一対の
気液分離器と、同一対の気液分離器の各底部の相互間を
連通する通水管から循環ポンプを介して給水される陽イ
オン交換器と、同陽イオン交換器に接続された水分解セ
ルと、同水分解セルの両極に接続された電源と、上記水
分解セルの両極でそれぞれ生じた水素ガスおよび酸素ガ
スを個別に取り出して上記一対の気液分離器の各上部空
間へ導くガス取出し管と、上記一対の気液分離器の各上
部空間の水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれコンプレッ
サを介して上記の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガ
スボンベへ供給するガス補給手段とをそなえて構成され
て、上記支援母船に搭載されていると、水素ガスおよび
酸素ガスを効率よく発生させて上記一対の気液分離器の
各上部空間へ適切に導くことでき、これらの上部空間か
らコンプレッサを介し潜水調査船の高圧水素ガスボンベ
および高圧酸素ガスボンベへ各ガスを補給する操作が円
滑に行なわれるようになる。
搭載型深海潜水調査船運用システムによれば次のような
効果ないし利点が得られる。 （１）深海潜水調査船において、水素ガスボンベおよび
酸素ガスボンベにそれぞれ貯蔵された水素ガスおよび酸
素ガスの供給を受けて作動する固体高分子型燃料電池に
より、エネルギー効率が高く持続力の長い電源が、小型
軽量の構成で得られるようになる。 （２）上記燃料電池では、発電のための騒音が発生せ
ず、上記調査船における音響機器や観測機器等に悪影響
を及ぼすことが無くなるほか、上記燃料電池で水素と酸
素との結合により生じた水は、電力発生の割りに分量が
少なく船内の生成水タンクに貯蔵されるので、船外へ排
出しないですみ、したがって深海での船外排出に伴う余
分なエネルギー消費を必要とせず、エネルギー効率の向
上がもたらされる。 （３）上記燃料電池の発電量は、その制御装置によって
自由に制御することができる。 （４）上記深海潜水調査船が深海の調査を終え支援母船
に揚収されたのちは、同調査船における燃料電池で生成
された純粋な水などを原料として、支援母船における水
分解装置により効率よく水素ガスおよび酸素ガスを発生
させることができ、これらの発生ガスは、潜水調査船の
高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベに充填さ
れて、同潜水調査船の出動時には再び燃料電池へ供給さ
れることにより、発電が行なわれ動力として用いられ
る。 （５）上記(４)項により、上記潜水調査船の繰り返し潜
航が可能となるので、支援母船に潜水調査船用の危険な
高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベを大量に
搭載し準備する必要がなくなり、これにより支援母船を
小型化することができる。 （６）上記潜水調査船において、上記燃料電池から観測
機器や音響機器へ給電するための配線が施されると、電
池類が不要となり、装備全体が一層小型化され軽量化さ
れるようになる。 （７）上記支援母船に、上記潜水調査船における生成水
タンク内の生成水を上記水分解装置の原料として回収す
る手段が設けられると、同生成水を用いて水素ガスおよ
び酸素ガスを製造する効率が一層高められるようにな
る。 （８）上記支援母船に、上記水分解装置の原料となる真
水を海水から得るための造水装置が設けられる場合は、
前記水分解装置への原料水の供給が円滑に行なわれるよ
うになる利点がある。 （９）上記水分解装置が、原料水の供給を受ける一対の
気液分離器と、同一対の気液分離器の各底部の相互間を
連通する通水管から循環ポンプを介して給水される陽イ
オン交換器と、同陽イオン交換器に接続された水分解セ
ルと、同水分解セルの両極に接続された電源と、上記水
分解セルの両極でそれぞれ生じた水素ガスおよび酸素ガ
スを個別に取り出して上記一対の気液分離器の各上部空
間へ導くガス取出し管と、上記一対の気液分離器の各上
部空間の水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれコンプレッ
サを介して上記の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガ
スボンベへ供給するガス補給手段とをそなえて構成され
て、上記支援母船に搭載されていると、水素ガスおよび
酸素ガスを効率よく発生させて上記一対の気液分離器の
各上部空間へ適切に導くことでき、これらの上部空間か
らコンプレッサを介し潜水調査船の高圧水素ガスボンベ
および高圧酸素ガスボンベへ各ガスを補給する操作が円
滑に行なわれるようになる。
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池搭載型深
海潜水調査船運用システムの概略構成を支援母船と共に
示す説明図である。
海潜水調査船運用システムの概略構成を支援母船と共に
示す説明図である。
【図２】図１のシステムにおける燃料電池搭載型深海潜
水調査船の内部に装備された固体高分子型燃料電池シス
テムの系統図である。
水調査船の内部に装備された固体高分子型燃料電池シス
テムの系統図である。
【図３】図１のシステムにおける支援母船に搭載された
水分解装置の系統図である。
水分解装置の系統図である。
【図４】(ａ)，(ｂ)図は、いずれも図１のシステムにお
ける支援母船に搭載された造水装置の作用状態を示す系
統図である。
ける支援母船に搭載された造水装置の作用状態を示す系
統図である。
【図５】従来の設計例としての深海潜水調査船の概略構
成を支援母船と共に示す説明図である。
成を支援母船と共に示す説明図である。
【図６】図５の深海潜水調査船の内部に装備されたスタ
ーリングエンジンシステムの系統図である。
ーリングエンジンシステムの系統図である。
１ 深海潜水調査船
２ 操縦室
５ 前探ソーナー
６ トランスポンダ
６ａ 送受波器
７ 電気式推進装置
８ 投光器
10 覗き窓
11 高圧水素ガスボンベ
11ａ 内圧調整弁
12 高圧酸素ガスボンベ
12ａ 内圧調整弁
13 燃料電池
13ａ 高分子電界質膜
13ｂ 陽極
13ｃ 陰極
14 制御装置
15 生成水タンク
16 固体高分子型燃料電池システム
17 配電盤
18 酸素加湿器
19 水素加湿器
20 冷却水タンク
20ａ 冷却水ポンプ
21 放熱器
22 水素ガス戻しライン
23 酸素ガス戻しライン
25 水分解装置
26ａ, 26ｂ 気液分離器
27 循環ポンプ
28 陽イオン交換器
29 水分解セル
29ａ, 29ｂ ガス取出し管
30 電源
31ａ，31ｂ コンプレッサ
35 造水装置
36 海水シリンダ
37 造水筒
38 真水タンク
39ａ, 39ｂ, 39ｃ 逆止弁
40ａ, 40ｂ 止弁
41 油圧シリンダ
42 切替弁
43 油圧ポンプ
44 作動油タンク
Ａ 支援母船
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−225991（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−325391（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−124585（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B63G 8/00,8/08,8/42
B63C 11/00
Claims (4)
- 【請求項１】 深海潜水調査船と同調査船の支援母船と
からなる深海潜水調査船運用システムにおいて、上記深
海潜水調査船に、電力の供給を受け作動する推進装置
と、同推進装置へ電力を供給するための固体高分子型燃
料電池と、同燃料電池へ水素ガスおよび酸素ガスをそれ
ぞれ供給する高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボ
ンベと、上記燃料電池における生成水を導いて船内に貯
蔵する生成水タンクと、上記燃料電池の制御装置とが設
けられ、上記支援母船に、上記の高圧水素ガスボンベお
よび高圧酸素ガスボンベにそれぞれ補給するための水素
ガスおよび酸素ガスを発生する水分解装置が設けられる
とともに、上記深海潜水調査船における生成水タンク内
の生成水を上記水分解装置の原料として回収する手段が
設けられたことを特徴とする、燃料電池搭載型深海潜水
調査船運用システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の燃料電池搭載型深海潜
水調査船運用システムにおいて、上記深海潜水調査船に
電気式の観測機器および音響装置をそなえ、これらの観
測機器および音響機器にも上記燃料電池から給電するた
めの配線が施されたことを特徴とする、燃料電池搭載型
深海潜水調査船運用システム。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の燃料電池搭載
型深海潜水調査船運用システムにおいて、上記支援母船
に、上記水分解装置の原料となる真水を海水から得るた
めの造水装置が設けられたことを特徴とする、燃料電池
搭載型深海潜水調査船運用システム。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃
料電池搭載型深海潜水調査船運用システムにおいて、上
記水分解装置が、原料水の供給を受ける一対の気液分離
器と、同一対の気液分離器の各底部の相互間を連通する
通水管から循環ポンプを介して給水される陽イオン交換
器と、同陽イオン交換器に接続された水分解セルと、同
水分解セルの両極に接続された電源と、上記水分解セル
の両極でそれぞれ生じた水素ガスおよび酸素ガスを個別
に取り出して上記一対の気液分離器の各上部空間へ導く
ガス取出し管と、上記一対の気液分離器の各上部空間の
水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれコンプレッサを介し
て上記の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベ
へ供給するガス補給手段とをそなえて構成されたことを
特徴とする、燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35763396A JP3389032B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35763396A JP3389032B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10181685A JPH10181685A (ja) | 1998-07-07 |
| JP3389032B2 true JP3389032B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=18455119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35763396A Expired - Lifetime JP3389032B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3389032B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102301264B1 (ko) | 2020-03-25 | 2021-09-13 | 국방과학연구소 | 연료전지 탑재 무인 잠수정의 부력조절장치 및 부력조절방법 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10305778A1 (de) * | 2003-02-12 | 2004-08-26 | Howaldtswerke-Deutsche Werft Ag | Unterseeboot |
| JP4418257B2 (ja) * | 2004-02-26 | 2010-02-17 | 独立行政法人海洋研究開発機構 | 潜水機及び温度差発電方法 |
| KR100933380B1 (ko) | 2004-10-07 | 2009-12-22 | 호발트스벨케-도이췌 벨프트 게엠베하 | 가반(可搬)형 반응물 충전장치 |
| CN103552677B (zh) * | 2013-11-22 | 2017-01-18 | 王新兴 | 分体式潜艇 |
| CN104192259A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-10 | 西北工业大学 | 一种波浪驱动水下航行器 |
| CN106564573B (zh) * | 2016-10-28 | 2018-01-12 | 浙江大学 | 基于光伏发电的剖面观测与水下接驳系统 |
| CN110155282A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-23 | 常州大学 | 一种基于太阳能无人潜艇浅海探测装置 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP35763396A patent/JP3389032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102301264B1 (ko) | 2020-03-25 | 2021-09-13 | 국방과학연구소 | 연료전지 탑재 무인 잠수정의 부력조절장치 및 부력조절방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10181685A (ja) | 1998-07-07 |
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