JP4598584B2 - 災害時用ライフライン供給装置、災害時用ライフライン供給輸送機 - Google Patents

Description

本発明は、災害によりライフラインが途絶えた災害地に対してライフラインを常に供給することができる、災害時用ライフライン供給装置及び災害時用ライフライン供給輸送機に関する。

地震や火災等の災害が生じると電気、水、ガス等のライフラインが途絶える場合がある。このような災害時に対して、従来、電気、熱、水等のライフラインを供給することができる装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２５９６１３号公報

しかしながら、上述のような装置では、備蓄された水等を使用するため、水が備蓄されていない場所や水を回収することができない場所では、使用することができないという問題がある。

また、備蓄された水をポンプ等で引き上げる場合には、発電装置などから得られる電力が必要となるため、災害地において電気を十分に供給することができないという問題がある。

そこで、本発明は、災害によりライフラインが途絶えた災害地に対して、水、電気、ガス等のライフラインを常に供給することができる、災害時用ライフライン供給装置及び災害時用ライフライン供給輸送機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置は、ガスハイドレートを貯蔵するガス貯蔵装置と、前記ガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離するガス化装置と、前記ガスを燃焼することにより発電するガス発電装置と、前記水を貯水する貯水槽と、熱交換器と、前記ガス発電装置と前記熱交換器との間で冷媒を循環させる第１配管と、前記貯水槽と前記熱交換器との間で冷媒を循環させる第２配管と、を含む。
また、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置は、ガスハイドレートを貯蔵するガス貯蔵装置と、前記ガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離するガス化装置と、前記ガスを燃焼することにより発電するガス発電装置と、前記水を貯水する貯水槽と、熱交換器と、前記ガス発電装置と前記熱交換器との間で冷媒を循環させる第１配管と、前記貯水槽と前記熱交換器との間で、前記貯水槽内の水を循環させる第２配管と、を含む。

さらに、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置は、前記水を浄化する浄水器をさらに含んでいてもよい。また、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置は、前記ガス発電装置において前記ガスを燃焼することにより得られる排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラーをさらに含んでいてもよい。この場合において、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置は、前記蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって駆動する蒸気発電装置と、をさらに含んでいてもよい。

本発明に係る災害時用ライフライン供給輸送機は、上述の災害時用ライフライン装置を備えている。本発明に係る災害時用ライフライン供給輸送機は、当該輸送機を駆動するエンジンの熱を利用して、ガスハイドレートをガス化する手段をさらに含んでいてもよい。

本発明によれば、災害によりライフラインが途絶えた災害地に対して、水、電気、ガス等のライフラインを常に供給することができる、災害時用ライフライン供給装置及び災害時用ライフライン供給輸送機を提供することができる。

以下、好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。

＝＝災害時用ライフライン供給装置の構成＝＝
図１は本発明の一実施形態として説明する災害時用ライフライン供給装置の構成図を示す。図１に示すように、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置１００は、ＧＨ（ガスハイドレート）貯蔵装置１１０、ガス化装置１２０、ガス発電装置１３０などを備えている。

ＧＨ貯蔵装置１１０は、ＧＨを貯蔵する装置である。ＧＨ貯蔵装置１１０にガスハイドレートが無くなると、ＧＨ貯蔵装置１１０はＧＨを搬送する搬送機（例えば、車、船、ヘリ、飛行機など）からＧＨを供給することができる。ガス化装置１２０は、ＧＨ貯蔵装置１１０から供給されるＧＨを加熱してガス（燃焼性のもの）と水（淡水）とに分離する装置である。ガス発電装置１３０は、ＧＨ貯蔵装置１２０によって生成されたガスを燃焼して発電する装置である。ガス発電装置１３０は、ガスを燃焼して発電する装置であればどのようなものでもよいが、例えば、図２に示すようなコージェネレーション装置などを用いることができる。

図２に本発明の一実施形態として用いるコージェネレーション装置の構成図を示す。図２（Ａ）にガスタービン１３１，１３２と発電機１３３とを備えるコージェネレーション装置１３０ａを、図２（Ｂ）にガスエンジン１３４と発電機１３５とを備えるコージェネレーション装置１３０ｂをそれぞれ示す。

図２（Ａ）に示すようなコージェネレーション装置１３０ａは、空気を吸気するタービン１３１と、空気とともにガス（燃料）を燃焼（膨張）することにより作製した高温高圧ガスを吸気して、高温高圧ガスのエネルギーを回転運動に変換するタービン１３２と、タービン１３２の回転運動により電気や熱を生成する発電機１３３とを備えている。

図２（Ｂ）に示すようなコージェネレーション装置１３０ｂは、ガス（燃料）を燃焼することにより得られたエネルギーを回転運動に変換するガスエンジン１３４と、ガスエンジン１３４の回転運動により電気や熱を生成する発電機１３５と、を備えている。

以上のように、本発明に係る災害時用ライフライン供給装置１００は、上述のような装置を備えることにより、ＧＨから水、ガス、電気等のライフラインを常に得ることができるようになる。従って、災害時においてライフラインが途絶えた場合には、ＧＨをＧＨ貯蔵装置１１０に供給するだけで、上述のようなライフラインを常に供給することができるようになる。

なお、図１に示すように、本実施の形態においては、災害時用ライフライン供給装置１００に、熱交換器１６０と、冷媒をポンプにてガス化装置１２０と熱交換器１６０とを循環させる配管１０と、冷媒をポンプにてガス発電装置１３０と熱交換器１６０とを循環させる配管３０とをさらに備える。これにより、ガス発電装置１３０により得られる排熱を利用して、ガス化装置１２０におけるＧＨを加熱してガスと水とに分離することが可能となり、ガス発電装置１３０により得られる排熱を有効に利用することができる。

また、本発明の災害時用ライフライン供給装置１００は、図１に示すように、さらに、ガス化装置１２０により得られる水を貯水する貯水槽１７０と、冷媒をポンプにより熱交換器１６０と貯水槽１７０とに循環させる配管４０とをさらに備える。これにより、ガス発電装置１３０により得られる排熱を利用して、貯水槽１７０の水を温めることが可能となり、ライフラインとしてのお湯を提供することができるようになる。なお、配管４０においては、冷媒の代わりに貯水槽１７０の水を循環させることとしてもよい。これにより、貯水槽１７０の水を温めることができるようになる。

さらに、本発明の災害時用ライフライン供給装置１００は、図１に示すように、ガス化装置１２０により得られる水を浄化する浄水器をさらに備えていてもよい。これにより、ライフラインとしての飲料水を提供することができるようになる。

また、本発明の災害時用ライフライン供給装置１００は、図１に示すように、ガス化装置１２０により得られる冷水を装置１２０外に循環させる配管２０をさらに備えていてもよい。これにより、ガス化装置１２０により得られる冷熱を空調などの冷却装置に提供することができるようになる。また、循環させる冷水が冷熱を奪われることにより温められるので、ガス化装置１２０内のＧＨに熱を提供することができるようになる。

さらに、本発明の災害時用ライフライン供給装置１００は、図１に示すように、ガス発電装置１３０から排出される排ガス（燃焼ガス）の熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラー１５０をさらに備えていてもよい。これにより、排ガスの熱を有効に利用して蒸気を得ることができるようになる。このようにして得られた蒸気は、貯水槽１７０の水を温めるために用いてもよいし、ガス化装置１２０のＧＨをガスと水とに分解するために用いてもよい。また、本発明の災害時用ライフライン供給装置１００に、得られた蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンによって駆動する蒸気発電装置とをさらに備えることとしてもよい。これにより、排ガスの熱を利用して電気や熱を生成することができるので、エネルギー効率を高めることができるようになる。また、電気や熱を生成するためのＧＨの使用量を削減することができるようになる。

＝＝災害時用ライフライン供給装置の処理手順＝＝
次に、本実施の形態におえる災害時用ライフライン供給装置の処理手順の一例について説明する。

本発明に係る災害時用ライフライン供給装置１００は、地震や停電等の災害が発生した場合に始動する。まず、予め準備したガス等の燃料によりガス発電装置１３０を使用して電気を生成する。ガス発電装置１３０により得られた排熱を配管３０において循環する冷媒に供給する。そして、熱交換器１６０により、配管３０において循環する冷媒から、配管１０において循環する冷媒に熱を供給する。配管１０において循環する冷媒は熱交換器１６０により得られた熱をガス化装置１２０に供給する。

ガス化装置１２０では、ＧＨ貯蔵装置１１０から供給されたＧＨを、配管１０において循環する冷媒から吸収した熱を利用して加熱し、ガスと水（淡水）とに分離する。これによりガスを確保することができる。なお、分離されたガスの全部又は一部をガス発電装置１３０に供給し、ガス発電装置１３０の燃料として使用する。

一方、ガス化装置１２０により得られた冷水は、浄水器１４０に供給され、浄化される。これにより、飲料用の水を確保することができるようになる。なお、浄化された水の全部又は一部は、貯水槽１７０に供給される。貯水槽１７０に貯水された水は、配管４０において循環する冷媒が熱交換器１６０においてガス発電装置１３０により得られた排熱から吸収した熱によって温められる。これにより、給湯用のお湯を確保することができるようになる。

ガス発電装置１３０においてガスが燃焼することにより排出された排ガスは、排熱回収ボイラー１５０に供給される。排熱回収ボイラー１５０では、排ガスの熱を回収して蒸気を生成する。これにより、排ガスの熱を有効に利用して蒸気を得ることができるようになる。このようにして得られた蒸気は、蒸気暖房装置で利用することもできるし、貯水槽１６０の水を温めることに利用することもできるし、ガス化装置１２０におけるＧＨの分離に利用することもできる。

以上のように、地震などの災害時において本発明に係る災害時用ライフライン供給装置１００を始動させることにより、ＧＨから水（例えば、飲料水、お湯、トイレ用の水など）、ガス、電気等のライフラインを常に得ることができるようになる。従って、災害時においてライフラインが途絶えた場合には、ＧＨをＧＨ貯蔵装置１１０に供給するだけで、上述のようなライフラインを常に供給することができるようになる。また、ＧＨは常温・常圧付近で固体として存在し、水を包蔵していることから、ＧＨの安全な輸送と、安全にＧＨ貯蔵装置１１０へのＧＨの補充を行うことが可能で、ＧＨ貯蔵装置１１０の設置スペースの面やコスト面から有用であるといえる。

なお、上述においては、予め準備した燃料によりガス発電装置１３０を運転させ、水、ガス、電気等のライフラインを得ることとしているが、ガス化装置１２０に水又は温水を供給してＧＨを温め、ガスと水とに分離し、得られたガスの全部又は一部によりガス発電装置１３０を運転させることとしてもよい。また、ガス化装置１２０において得られた冷水を配管２０によって装置１２０外に循環させることにより、空調などの冷却装置に冷熱を供給することができるようになる。これにより、夏などの暑い時に災害が発生しても、避難した人々に安らぎを与えることができるようになる。

上述のＧＨとしては、例えば、天然ガスハイドレート、メタンハイドレート、エタンハイドレート、プロパンハイドレート、ブタンハイドレート等の公知のガスハイドレートを用いることができる。

また、上述の冷媒としては、例えば、水などの公知の液体冷媒や、フロンガス、二酸化炭素、アンモニアなどの公知の気体冷媒を用いることができるが、ＣＯＰ（成績係数）が高く、経済性、省エネ性、環境性に優れた二酸化炭素やアンモニア等を用いることが好ましい。

＝＝災害時用ライフライン供給輸送機＝＝
本発明に係る災害時用ライフライン供給輸送機は、上述の災害時用ライフライン供給装置１００を備える輸送機（例えば、トラック等の車、ヘリ、飛行機、船など）であればどのようなものでもよい。以下、輸送機がトラックの場合について説明する。

図３は本発明の一実施形態として説明する災害時用ライフライン供給トラックの構成図を示す。図３に示すように、本発明に係る災害時用ライフライン供給トラック２００は、トラック２００を駆動するためのエンジン２１０と、ＧＨ貯蔵装置１１０、ガス化装置１２０、ガス発電装置１３０、浄水器１４０、貯水槽１７０、熱交換器１８０などの災害時用ライフライン供給装置１００とを備えている。熱交換器１８０は、ガス発電装置１３０から排出された排ガスの熱を利用して、配管５０において循環する冷媒又は貯水槽１７０の水を温める装置である。なお、本発明に係る災害時用ライフライン供給トラック２００は、ジャケット冷却水熱交換器などの熱交換器によりエンジンの排熱がガス化装置１２０に供給されるようになっている。また、ガス発電装置１３０から排出される排ガスの排熱が熱交換器によりガス化装置１２０に供給されるようになっている。

次に、災害時用ライフライン供給トラックの処理手順について説明する。災害時用ライフライン供給トラック２００が災害地に到着すると、エンジン２１０の排熱によりガス化装置１２０のＧＨが加熱され、ガスと水とに分離される。ガス化装置１２０により得られたガスの全部又は一部がガス発電装置１３０に供給され、電気が生成される。ガス発電装置１３０においてガスが燃焼することにより排出された排ガスの排熱は、ガス化装置１２０に供給され、ＧＨの加熱に使用される。

一方、ガス化装置１２０において得られた冷水は、浄水器１４０に直接供給されたり、冷水の冷熱を利用するために空調などの冷却装置に一端供給されて浄水器１４０に供給されたりする。浄水器１４０において浄化された水は、飲料用の水として利用することができる。なお、浄化された水の全部又は一部は、貯水槽１７０に供給される。貯水槽１７０に貯水された水は、配管５０において循環する冷媒が熱交換器１８０においてガス発電装置１３０から排出された排ガスの排熱から吸収した熱によって温められる。これにより、給湯用のお湯を確保することができるようになる。

以上のように、地震などの災害時において本発明に係る災害時用ライフライン供給輸送機１００は、災害地の避難者に対して、ガスや電気だけでなく、飲料用の水やお湯等の水も提供することが可能となる。また、ガス、電気、水等のライフラインを得るためのＧＨは常温・常圧付近で固体として存在し、水を包蔵していることから、多量のＧＨを災害地まで安全に搬送することができる。

本発明の一実施形態として説明する災害時用ライフライン供給装置１００の構成を示す図である。 本発明の一実施形態として用いるガス発電装置１３０の構成図を示す。図２（Ａ）は、ガスタービン１３１，１３２と発電機１３３とを備えるコージェネレーション装置１３０ａを、図２（Ｂ）はガスエンジン１３４と発電機１３５とを備えるコージェネレーション装置１３０ｂをそれぞれ示す。 本発明の一実施形態として説明する災害時用ライフライン供給トラック２００の構成を示す図である。

符号の説明

１００ 災害時用ライフライン供給装置
１１０ ＧＨ貯蔵装置
１２０ ガス化装置
１３０ ガス発電装置
１４０ 浄水器
１５０ 排熱回収ボイラー
１６０，１８０ 熱交換器
１７０ 貯水槽
２００ 災害時用ライフライン供給トラック
２１０ エンジン

Claims (7)

1. ガスハイドレートを貯蔵するガス貯蔵装置と、
   前記ガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離するガス化装置と、
   前記ガスを燃焼することにより発電するガス発電装置と、
   前記水を貯水する貯水槽と、
   熱交換器と、
   前記ガス発電装置と前記熱交換器との間で冷媒を循環させる第１配管と、
   前記貯水槽と前記熱交換器との間で冷媒を循環させる第２配管と、
   を含むことを特徴とする災害時用ライフライン供給装置。
2. ガスハイドレートを貯蔵するガス貯蔵装置と、
   前記ガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離するガス化装置と、
   前記ガスを燃焼することにより発電するガス発電装置と、
   前記水を貯水する貯水槽と、
   熱交換器と、
   前記ガス発電装置と前記熱交換器との間で冷媒を循環させる第１配管と、
   前記貯水槽と前記熱交換器との間で、前記貯水槽内の水を循環させる第２配管と、
   を含むことを特徴とする災害時用ライフライン供給装置。
3. 前記水を浄化する浄水器をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の災害時用ライフライン供給装置。
4. 前記ガス発電装置において前記ガスを燃焼することにより得られる排ガスの熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラーをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の災害時用ライフライン供給装置。
5. 前記蒸気によって回転駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって駆動する蒸気発電装置と、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の災害時用ライフライン供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の災害時用ライフライン供給装置を備えることを特徴とする災害時用ライフライン供給輸送機。
7. 当該輸送機を駆動するエンジンの熱を利用して、ガスハイドレートをガス化する手段をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の災害時用ライフライン供給輸送機。