JP4310806B2 - 圧縮水素ガス生成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の燃料源となる水素ガスを生成するための圧縮水素ガス生成装置に関するものである。
近年、環境エネルギー問題の要請から、ガソリン等の自動車燃料の代替エネルギーとして、水素ガスを燃料として使用することが検討されている。これに伴って水素ガス充填所では、水素生成装置により生成した水素ガスを圧縮機により圧縮し、この圧縮水素ガスを畜圧器に蓄え、畜圧器の圧縮水素ガスを水素充填装置により、自動車の燃料タンクに充填している。本出願人は、メタノール、ガソリン、液化石油ガスあるいは天然ガスを燃料として改質器により発生させた水素ガスを水素自動車へ供給する水素燃料供給システムを提案している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１８０９０６号公報（第２〜３ページ、図１及び２）
水素ガスは、通常の圧力では密度が小さく、十分な量だけ貯蔵することができないため、ガス圧力を高めて密度を高くした圧縮水素ガスを得る圧縮機が使用されている。しかし、この圧縮機を使用して、例えば、３５０気圧程度の圧力にしたとき、水素ガスの温度が約５０〜８０℃程度上昇し、その分だけ水素ガスの体積が膨張し、畜圧器や燃料タンクへ必要量だけ充填するのに時間がかかるとともに、畜圧器や燃料タンク及びそれらの間の配管に加わる温度変化も大きくなり耐久性に悪影響を与えるおそれがあった。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、水素ガスの温度を低くして密度を向上でき安全に取り扱うことができる圧縮水素ガス生成装置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請求項１に記載の発明にあっては、一端部側が水素ガス供給源に連通され他端部側がガス充填機側に連通されるガス供給管に、水素ガスを圧縮する圧縮機が設けられ、この圧縮機の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置が設けられ、前記冷却装置には、水素ガスを冷却して得られた液体水素からなる液体冷却媒体を供給する供給管に接続され、前記圧縮機により圧縮されて高温度化した水素ガスが流通するガス管の周囲に液体水素を供給して熱交換により水素ガスを冷却する構造を有し、かつ該冷却装置における熱交換によりえ液体水素が気化した水素ガスが配管により、前記圧縮機の吸入口側のガス供給管に連通されていることを特徴とするものである。圧縮機により高圧化されかつ高温化された水素ガスは、冷却装置により冷却され温度を低くして密度を向上でき、温度変化を小さくして流通する機器の耐久性を向上して安全に取り扱うことができる。また、冷却装置に供給する液体冷却媒体を液体水素にすれば、熱交換により液体水素が気化した水素ガスを利用して効率よく供給することができる。
請求項２に記載の発明に当ては、一端部側が水素ガス供給源に連通され他端部側がガス充填機側に連通されるガス供給管に、水素ガスを圧縮する圧縮機が設けられ、この圧縮機の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置が設けられ、前記冷却装置には、天然ガスを冷却して得られる液化天然ガスからなる液体冷却媒体を供給する供給管に接続され、前記圧縮機により圧縮されて高温度化した水素ガスが流通するガス管の周囲に液化天然ガスを供給して熱交換により水素ガスを冷却する構造を有し、かつ該冷却装置において熱交換により液化天然ガスが気化した天然ガスを水素ガスに生成する水素ガス生成器を設けた配管により、前記圧縮機の吸入口側のガス供給管に連通されていることを特徴とするものである。冷却装置に供給する液体冷却媒体を液化天然ガスにすれば、熱交換により液化天然ガスが気化した天然ガスから水素ガスを生成して効率よく供給することができる。
一端部側が水素ガス供給源に連通され他端部側がガス充填機側に連通されるガス供給管に、水素ガスを圧縮する圧縮機が設けられ、この圧縮機の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置が設けられたことで、圧縮機により高圧化されかつ高温化された水素ガスは、冷却装置により冷却され温度を低くして密度を向上でき、温度変化を小さくして流通する機器の耐久性を向上して安全に取り扱うことができる。
以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図１は本発明第１実施形態の圧縮水素ガス生成装置の構成を説明する図である。
本発明の第１実施形態の圧縮水素ガス生成装置１０は、例えば、ガス充填所等に設置された水素ガス供給源に連通されるガス供給管１１に、水素ガスを圧縮する圧縮機１２が設けられ、この圧縮機１２の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置１３が設けられ、この冷却装置１３の出口側に設けられた配管１５により、冷却された圧縮水素ガスが図示しないガス充填装置側の畜圧器等へ供給されるようになっている。
上記冷却装置１３は、同じガス充填所に設置された、水素ガスを冷却して得られる液体水素を供給する液体水素供給源に連通される供給管１６に接続され、圧縮機１２により圧縮されて高温度化した水素ガスが流通するガス管の周囲に液体水素を供給して熱交換により水素ガスを冷却する構造を有するものである。この冷却装置１３には、冷却中に熱交換により液体水素が気化した水素ガスを分離するガス分離部１４が設けられている。このガス分離部１４は、途中に弁１８を設けた配管１７により、圧縮機１２の吸入口側のガス供給管１１に連通されている。なお、圧縮機１２と冷却装置１３との間のガス供給管１１、あるいは冷却装置１３の出口側の配管１５部分に、ガスの圧力計や温度計を設けることで、圧縮機１２や冷却装置１３の動作を制御することが好ましい。
上記構成の圧縮水素ガス生成装置１０では、水素ガス供給源からガス供給管１１を介して供給される水素ガスは、圧縮機１２により高圧化するとともに高温度化した圧縮水素ガスになる。この高温の圧縮水素ガスは、液体水素供給源から供給管１６を介して低温化した液体水素が供給される冷却装置２３を通過することで、低温度化して密度を高くした圧縮水素ガスを得ることができ、配管１５を介して水素ガス充填装置の畜圧器側へ供給できる。したがって、水素ガスを圧縮機１２で高圧化するときに同時に高温化するが、低温度の液体水素が供給される冷却装置１３を通過するときに冷却されて気体の密度を高くした圧縮水素ガスを得ることができ、畜圧器や燃料タンクへ必要量だけ短時間に充填でき、また畜圧器や燃料タンク及びそれらの間の配管に加わる温度変化も小さくなり耐久性に悪影響を与えることがなくなる。また、本実施形態では、冷却装置１３に極めて温度の低い液体水素を供給しているため、冷却性能を向上でき、かつ熱交換により液体水素が気化した水素ガスは、ガス分離部１４において分離され配管１７を通して弁１８から水素ガス供給源に連通されるガス供給管１１へ供給されるため、水素ガスを効率よく供給することができる。
図２は本発明第２実施形態の圧縮水素ガス生成装置の構成を説明する図であり、この第２実施形態の圧縮水素ガス生成装置２０は、水素ガス供給源に連通されるガス供給管２１に、水素ガスを圧縮する圧縮機２２が設けられ、この圧縮機２２の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置２３が設けられ、この冷却装置２３の出口側に設けられた配管２５により、冷却された圧縮水素ガスが図示しないガス充填装置側の畜圧器等へ供給されるようになっている。
上記冷却装置２３は、同じガス充填所に設置された、天然ガスを冷却して得られる液化天然ガスを供給する液化天然ガス供給源に連通される供給管２６に接続され、圧縮機２２により圧縮されて高温度化した水素ガスが流通するガス管の周囲に液化天然ガスを供給して熱交換により水素ガスを冷却する構造を有するものである。この冷却装置２３には、冷却中に熱交換により液化天然ガスが気化した天然ガスを分離するガス分離部２４が設けられている。このガス分離部２４は、途中に、天然ガスを改質して水素ガスを生成させる水素ガス生成器２８と弁２９とを設けた配管２７により、圧縮機２２の吸入口側のガス供給管２１に連通されている。なお、圧縮機２２と冷却装置２３との間のガス供給管２１、あるいは冷却装置２３の出口側の配管２５部分に、ガスの圧力計や温度計を設けることで、圧縮機２２や冷却装置１３の動作を制御することが好ましい。
上記構成の圧縮水素ガス生成装置２０では、水素ガス供給源からガス供給管２１を介して供給される水素ガスは、圧縮機２２により高圧化するとともに高温度化した圧縮水素ガスになる。この高温の圧縮水素ガスは、液化天然ガス供給源から供給管２６を介して低温化した液化天然ガスが供給される冷却装置２３を通過することで、低温度化して密度を高くした圧縮水素ガスを得ることができ、配管２５を介して水素ガス充填装置の畜圧器側へ供給できる。したがって、水素ガスを圧縮機２２で高圧化するときに同時に高温化するが、低温度の液化天然ガスが供給される冷却装置２３を通過するときに冷却されて気体の密度を高くした圧縮水素ガスを得ることができ、畜圧器や燃料タンクへ必要量だけ短時間に充填でき、また畜圧器や燃料タンク及びそれらの間の配管に加わる温度変化も小さくなり耐久性に悪影響を与えることがなくなる。また、本実施形態では、冷却装置２３に極めて温度の低い液化天然ガスを供給しているため、冷却性能を向上でき、かつ熱交換により液化天然ガスが気化した天然ガスは、ガス分離部１４において分離され配管１７を通して、水素ガス生成器２８において改質して水素ガスが生成され、弁２８から水素ガス供給源に連通されるガス供給管２１へ供給されるため、水素ガスを効率よく供給することができる。
なお、上記各実施形態において、冷却装置１４，２３は、少なくとも、圧縮機１２，２２の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給されるものであればよく、熱交換できる任意の構造のものを使用することができる。
自動車の燃料源となる水素ガスを生成するための圧縮水素ガス生成装置に利用することができる。
１０，２０ 圧縮水素ガス生成装置
１１，２１ ガス供給管
１２，２２ 圧縮機
１３，２３ 冷却装置
１４，２４ ガス分離部
１５，２５ 配管
１６，２６ 供給管
１７，２７ 配管
１８，２９ 弁
２８ 水素ガス生成器
１１，２１ ガス供給管
１２，２２ 圧縮機
１３，２３ 冷却装置
１４，２４ ガス分離部
１５，２５ 配管
１６，２６ 供給管
１７，２７ 配管
１８，２９ 弁
２８ 水素ガス生成器
Claims (2)
- 一端部側が水素ガス供給源に連通され他端部側がガス充填機側に連通されるガス供給管に、水素ガスを圧縮する圧縮機が設けられ、この圧縮機の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置が設けられ、前記冷却装置には、水素ガスを冷却して得られる液体水素からなる液体冷却媒体を供給する供給管に接続され、前記圧縮機により圧縮されて高温度化した水素ガスが流通するガス管の周囲に液体水素を供給して熱交換により水素ガスを冷却する構造を有し、かつ該冷却装置において熱交換により液体水素が気化した水素ガスが配管により、前記圧縮機の吸入口側のガス供給管に連通されていることを特徴とする圧縮水素ガス生成装置。
- 一端部側が水素ガス供給源に連通され他端部側がガス充填機側に連通されるガス供給管に、水素ガスを圧縮する圧縮機が設けられ、この圧縮機の吐出口側に圧縮水素ガスを冷却する液体冷却媒体が供給される冷却装置が設けられ、前記冷却装置には、天然ガスを冷却して得られる液化天然ガスからなる液体冷却媒体を供給する供給管に接続され、前記圧縮機により圧縮されて高温度化した水素ガスが流通するガス管の周囲に液化天然ガスを供給して熱交換により水素ガスを冷却する構造を有し、かつ該冷却装置において熱交換により液化天然ガスが気化した天然ガスを水素ガスに生成する水素ガス生成器を設けた配管により、前記圧縮機の吸入口側のガス供給管に連通されていることを特徴とする圧縮水素ガス生成装置。
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| JP2004276402A JP4310806B2 (ja) | 2004-09-24 | 2004-09-24 | 圧縮水素ガス生成装置 |
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