JP7057100B2

JP7057100B2 - ガス供給装置

Info

Publication number: JP7057100B2
Application number: JP2017220736A
Authority: JP
Inventors: 拓也鷲尾; 見治名倉; 宏一郎橋本; 大祐和田; 亮輔森
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: JP2019090501A

Description

本発明は、ガス供給装置に関する。

従来、水素ガスを燃料電池車に補給するための施設である水素ステーションが知られている。一般に、水素ステーションは、水素ガスを燃料電池車のタンクに補給するディスペンサと、ディスペンサに水素ガスを供給するガス供給装置と、を備えている。

例えば、特許文献１には、水素ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機を収容する筐体と、障壁と、を備える水素ガス供給ユニット（ガス供給装置）が開示されている。筐体は、４本の柱及び隣り合う柱の上端部間に掛け渡された梁からなる直方体形状の枠体と、複数の防音用の鋼板製パネルと、を有している。各鋼板製パネルは、枠体の上面、前面、右側面及び左側面に取り付けられている。障壁は、枠体の背面を覆う形状を有しており、枠体のうち背面側の開口を区画する柱及び梁に固定される。つまり、障壁は、枠体の背面に取り付けられるパネルとしても機能する。なお、障壁の厚さは、鋼板製パネルの厚さよりも大きく設定されることが多い。

特開２０１７－１５５７６５号公報

特許文献１に記載されるようなガス供給装置では、筐体に障壁を設ける態様と設けない態様とを選択したいというニーズがある。例えば、水素ステーションが設けられる敷地内のうちガス供給装置が設置される場所によっては、障壁が不要な場合もある。

そこで、上記ニーズに対応するため、筐体が圧縮機の周囲を全周にわたって取り囲む周壁を備える構成とし、障壁が必要な場合、その周壁の外側に障壁を付加することが考えられる。

しかしながら、その場合、障壁の周壁への接続強度を踏まえると、筐体を構成する柱及び梁に障壁が固定される必要があるので、障壁の形状や取付部位の選択範囲が前記柱の配置によって制約される。

本発明の目的は、圧縮機を収容する筐体に障壁を取り付けるか否かを選択でき、かつ、障壁の形状や取付部位の制約を緩和可能なガス供給装置を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、水素ガスの補給を行う施設の敷地内に設置されるガス供給装置であって、水素ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を収容する筐体と、前記筐体の外側面に取り付け可能に構成された支持体と、前記支持体に固定される障壁と、を備え、前記筐体は、周壁と、前記周壁に設けられ、水平方向に互いに間隔を空けて配置された複数の柱とを備え、前記支持体は、前記複数の柱に取り付け可能であり、前記支持体は、互いに水平方向に間隔をおいて配置された複数の支柱と、互いに上下方向に間隔をおいて配置された複数の梁と、を有し、前記障壁は、それぞれが各支柱及び各梁で囲まれる領域を塞ぐ形状を有するとともに各支柱及び各梁の双方に対してボルトで着脱自在に固定される複数の障壁部材を有し、前記複数の梁は、前記複数の障壁部材を介して間接的に前記複数の支柱に固定される、ガス供給装置を提供する。

本ガス供給装置では、筐体に加えて支持体と障壁とを備えるので、筐体の外側面に支持体を介して障壁が取り付けられた態様と、支持体及び障壁を備えない態様と、を選択することが可能となる。さらに、筐体の外側面のうち支持体が取り付けられる部位の調整により、障壁の形状や取付部位を選択することが可能となる。

また、前記支持体は、互いに水平方向に間隔をおいて配置された複数の支柱と、互いに上下方向に間隔をおいて配置された複数の梁と、を有し、前記障壁は、それぞれが各支柱及び各梁で囲まれる領域を塞ぐ形状を有するとともに各支柱及び各梁の少なくとも一方に固定される複数の障壁部材を有する。このため、障壁が単一の部材で構成される場合に比べ、障壁の取扱いが容易になる。

さらに、各障壁部材は、各支柱及び各梁の少なくとも一方に対して着脱自在に固定されている。このため、障壁を備える態様と備えない態様との切り替えが可能になる。また、筐体の外側面のうち当該外側面の厚さ方向について障壁部材と重なる部位に、筐体内への作業者のアクセスを許容するアクセス部が設けられることにより、障壁部材を取り外すことによってそのアクセス部を通じて作業者が筐体内にアクセスすることが可能となる。

また、前記ガス供給装置において、各障壁部材を各支柱及び各梁の少なくとも一方に対して着脱自在に固定可能なボルトをさらに備える。

また、前記複数の柱への前記支持体の取り付けは、各支柱が前記柱に対して取り付けられることによりなされ、各障壁部材は、各支柱及び各梁の双方に対して着脱自在に固定されており、各梁は、各障壁部材を介して間接的に各支柱に固定されており、各梁は、当該梁を吊り下げ可能な吊り下げ具を係止する係止部を有することが好ましい。

この態様では、梁の係止部に吊り下げ具（クレーンのフック等）を係止しかつ障壁部材を各支柱から取り外すことにより、梁及び当該梁に固定された障壁部材をまとめて吊り下げ具により吊下げることが可能となる。よって、各障壁部材の取外しが容易になる。

以上のように、本発明によれば、圧縮機を収容する筐体に障壁を取り付けるか否かを選択でき、かつ、障壁の形状や取付部位の制約を緩和可能なガス供給装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の水素ステーションの構成を概略的に示す図である。本発明の一実施形態のガス供給装置の概略を示す斜視図である。図２に示されるガス供給装置から障壁が取り外された状態を示す斜視図である。支柱の周囲を示す断面図である。梁の周囲を示す拡大図である。図２に示されるガス供給装置の変形例を示す斜視図である。図６に示されるガス供給装置から障壁が取り外された状態を示す斜視図である。

本発明の一実施形態のガス供給装置２について、図１～図５を参照しながら説明する。図１は、ガス供給装置２を含む水素ステーション１を示している。水素ステーション１は、燃料電池車５等のタンク搭載装置のタンクに水素ガスを充填する設備である。以下、図１に基づいて水素ステーション１について説明し、その後、水素ステーション１の一部を構成するガス供給装置２について詳細に説明する。

図１に示されるように、水素ステーション１は、ガス供給装置２と、蓄圧器ユニット３と、ディスペンサ４と、を主に備えている。

ガス供給装置２は、所定の高圧状態に圧縮された水素ガスをディスペンサ４に供給する。このガス供給装置２は、貯留槽（図示しない）から水素ガスを受け入れる受入部２１と、受け入れられた水素ガスを所定の高圧状態に圧縮する圧縮機２２と、ガス流入ライン２７と、ガス流出ライン２８と、を有する。ディスペンサ４及び受入部２１は、必ずしもガス供給装置２に設けられなくてもよい。

圧縮機２２は、例えば往復動式の圧縮機（レシプロコンプレッサ）であって、複数段の圧縮室が内部に設けられている。図１に示されるように、圧縮機２２の入口には受入ライン２６の下流端が接続されており、この受入ライン２６を通じて圧縮前の水素ガスが受入部２１から圧縮機２２に供給される。各圧縮室においては、吸入口を通じてシリンダ内に吸入された水素ガスがピストンの往復運動により昇圧し、昇圧した水素ガスが吐出口を通じて排出される。

圧縮機２２は、例えば、３段以上の圧縮室が内部に設けられると共に、吸込圧力が１ＭＰａ以下であり且つ吐出圧力が８０ＭＰａ以上であり、処理量が略３００Ｎｍ^３／ｈ以上（吸込圧力が１ＭＰａである場合）に設計された大型の圧縮機である。これにより、複数台の蓄圧器２３に対して所定の時間（例えば１時間）内で水素ガスの充填を連続的に繰り返し行うことができる。

蓄圧器ユニット３は、複数基（本実施形態では３基）の蓄圧器２３を備えている。各蓄圧器２３は、圧縮機２２から吐出された高圧の水素ガスを貯留する容器である。各蓄圧器２３は、図１に示すようにカプセル形状を有しており、それぞれ同じ設計圧力（例えば８２ＭＰａ）となっている。

ガス流入ライン２７は、圧縮機２２と蓄圧器２３とを互いに接続しており、圧縮機２２から蓄圧器２３に向かって高圧の水素ガスを流入させる。具体的に、ガス流入ライン２７の上流端は、圧縮機２２の出口に接続されており、ガス流入ライン２７の下流側は、蓄圧器２３の台数に応じて分岐している（本実施形態では３本のラインに分岐）。そして、各分岐部分が蓄圧器２３の出入口にそれぞれ接続されている。

図１に示されるように、ガス流入ライン２７の下流側の各分岐部分には、水素ガスの流通及び遮断を切り替える開閉弁２７Ａがそれぞれ設けられている。この開閉弁２７Ａが開かれることにより、圧縮機２２から吐出された高圧の水素ガスがガス流入ライン２７を通じて各蓄圧器２３内に流入する。

ガス流出ライン２８は、蓄圧器２３内に貯留された高圧の水素ガスをディスペンサ４に導くための流路である。具体的に、ガス流出ライン２８の上流側は、蓄圧器２３の基数に応じて分岐しており、各分岐部分は、ガス流入ライン２７における開閉弁２７Ａの下流側の部位にそれぞれ接続されている。ガス流出ライン２８の各分岐部分には、水素ガスの流通及び遮断を切り替える開閉弁２８Ａがそれぞれ設けられている。このため、開閉弁２７Ａが閉じられた状態で開閉弁２８Ａが開かれることにより、蓄圧器２３内に貯留された高圧の水素ガスがガス流出ライン２８を通じてディスペンサ４へ導かれる。

ガス供給装置２は、圧縮された水素ガスの冷却に用いられる冷凍機２４を備えている。冷凍機２４は、冷媒が循環する冷媒流路２４Ｂと、この冷媒流路２４Ｂに設けられた蒸発部２４Ａ、圧縮部、凝縮部及び膨張部と、を有する。

図１に示されるように、蒸発部２４Ａは、ブライン流路３７に接続されており、冷媒流路２４Ｂを流れる冷媒とブラインとの間で熱交換を行う。これにより、冷媒が蒸発すると共にブラインが冷却される。そして、冷却されたブラインは、ディスペンサ４に設けられたプレクーラー３５に流入し、蓄圧器２３からプレクーラー３５に流入した水素ガスと熱交換する。これにより、圧縮された水素ガスがブラインにより冷却される。このように、冷凍機２４は、二次冷媒であるブラインを冷却することによって、水素ガスの冷却に間接的に用いられる。

冷凍機２４の圧縮部は、蒸発部２４Ａから流出したガス状の冷媒を圧縮する。凝縮部は、圧縮部から流出した冷媒を空気と熱交換させることにより、冷媒を凝縮させる。膨張部は、凝縮部から流出した液状の冷媒を膨張させる。膨張部から流出した冷媒は、蒸発部２４Ａに流入する。

ガス供給装置２は、その動作を制御する制御部２９をさらに備える。制御部２９は、例えば、圧縮機２２の駆動、開閉弁２７Ａ，２８Ａの開閉動作、冷凍機２４の駆動及びディスペンサ４の駆動などを制御する統合制御盤により構成されている。

統合制御盤と各機器（圧縮機２２、冷凍機２４、ディスペンサ４など）とは、個別配線ではなく、フィールドバスやフィールドネットワークにより接続されている。また統合制御盤は、タブレットなどのポータブル型操作盤との間で無線通信が可能となっていてもよい。この場合、ポータブル型操作盤に各種データを表示させ、また当該ポータブル型操作盤によって各機器への操作指示を行うことができるようになっていてもよい。つまり、ポータブル型操作盤を用いることにより、水素ステーション１内の任意の場所において各機器の運転状況を監視すると共に、機器の操作を行うことができる。

ディスペンサ４は、蓄圧器２３からガス流出ライン２８を通じて供給された高圧の水素ガスを燃料電池車５に補給するためのものである。ディスペンサ４は、水素ガスを冷却するためのプレクーラー３５と、このプレクーラー３５により冷却された水素ガスを燃料電池車５に補給するノズル４Ａと、を有する。ノズル４Ａは、燃料電池車５のタンクの補給口（図示しない）に挿入可能な形状となっている。

プレクーラー３５は、例えばマイクロチャネル式熱交換器からなり、上述のように水素ガスとブラインとの間で熱交換を行う。そして、ブラインにより冷却された水素ガスがノズル４Ａにより燃料電池車５のタンクに補給される。また当該熱交換によって水素ガスから吸熱したブラインは、ブラインポンプ３６により蒸発部２４Ａに送られ、冷媒流路２４Ｂを流れる冷媒によって再び冷却される。

このように、冷凍機２４の冷媒と水素ガスとを直接熱交換させず、冷凍機２４で発生する冷熱をブラインなどの二次冷媒に一時的に蓄えることにより、水素ガスを効率的に冷却することが可能になる。なお、二次冷媒はブラインに限定されず、例えば液化炭酸ガスをブラインの代わりに用いることも可能である。

次に、ガス供給装置２の構成について、図２～図５を参照しながら詳細に説明する。ガス供給装置２は、前記圧縮機２２及び前記冷凍機２４と、筐体４０と、支持体５０と、障壁６０と、を備えている。なお、図３では、圧縮機２２及び冷凍機２４の図示は省略されている。

筐体４０は、圧縮機２２及び冷凍機２４を収容する。筐体４０は、台板４１と、周壁４２と、天井壁４３と、複数の柱４４（図４を参照）と、仕切壁４５（図２を参照）と、を有している。

台板４１は、圧縮機２２及び冷凍機２４を支持する。台板４１は、矩形状に形成されている。

周壁４２は、圧縮機２２及び冷凍機２４の周囲を取り囲む形状を有している。具体的に、周壁４２は、台板４１の縁部から起立する四角筒状に形成されている。本実施形態では、周壁４２は、鋼板製のパネルからなる。周壁４２の内側面には、防音部材が設けられる。

天井壁４３は、矩形状に形成されており、周壁４２上に接続されている。

各柱４４は、図４に示されるように、周壁４２の内側面に設けられている。本実施形態では、柱４４は、折曲加工された鋼板で構成されており、当該柱４４の外側面の一部は、周壁４２の外部に露出している。すなわち、本実施形態では、前記柱４４の外側面の一部と周壁４２の外側面とが筐体４０の外側面を構成している。なお、周壁４２は、柱４４の外側面の全域を外部に露出させる形状とされてもよい。この場合、周壁４２の外側面及び柱４４の外側面の全域が筐体４０の外側面を構成する。柱４４は、周壁４２にボルト７０で固定されている。

仕切壁４５は、図２に示されるように、台板４１、周壁４２及び天井壁４３で囲まれる空間を、圧縮機２２を収容する圧縮機収容部と冷凍機２４を収容する冷凍機収容部とに仕切る。仕切壁４５は、平板状に形成されている。仕切壁４５の厚さは、周壁４２の厚さよりも大きく設定されている。なお、図３では、仕切壁４５の図示は省略されている。

支持体５０は、筐体４０の外側面に固定される。図３に示されるように、支持体５０は、筐体４０の外側面のうち相対的に大きな面積を有する部位に対して着脱自在に固定される。本実施形態では、支持体５０は、筐体４０の外側面のうち圧縮機収容室を構成する部位に固定されている。支持体５０は、複数の支柱５１と、複数の梁５２と、を有している。各支柱５１及び各梁５２は、格子状に配置されている。

各支柱５１は、互いに水平方向に等しい間隔をおいて配置されている。図４に示されるように、各支柱５１は、柱４４の外側面に対してボルト７０で固定される。なお、柱４４の外側面の全域が周壁４２に覆われており、その周壁４２のうち当該周壁４２の厚さ方向について柱４４と重なる部位の外側面に支柱５１が固定されてもよい。周壁４２のうち互いに隣接する支柱５１間に位置する部位に、圧縮機収容部内への作業者のアクセスを許容するアクセス部（図示略）が設けられている。なお、アクセス部として、開閉可能な扉等が挙げられる。

各梁５２は、互いに上下方向に間隔をおいて配置されている。図５に示されるように、各梁５２は、吊り下げ具（クレーンのフック等）を係止する係止部５２ａを有する。本実施形態では、係止部５２ａは、梁５２の上面に設けられた孔である。また、各梁５２は、支柱５１に対して直接的ではなく間接的に固定されている。この点については後述する。

障壁６０は、支持体５０に対してボルト７０によって着脱自在に固定される。本実施形態では、障壁６０は、複数の（本実施形態では９つの）障壁部材６１を有している。

各障壁部材６１は、各支柱５１及び各梁５２で囲まれる領域を塞ぐ形状を有している。各障壁部材６１は、厚さが６ｍｍ以上の鋼板からなる。なお、各障壁部材６１は、厚さ３．２ｍｍ以上の鋼板に３０×３０ｍｍ以上の等辺山形鋼を縦横４０ｃｍの間隔に溶接で取り付けて補強したものであってもよい。図５に示されるように、各障壁部材６１は、各支柱５１及び各梁５２の双方に対してボルト７０で固定される。このため、各梁５２は、障壁部材６１を介して間接的に支柱５１に固定される。換言すれば、各梁５２は、上下方向に互いに隣接する障壁部材６１同士を連結する機能を有する。

本実施形態では、障壁６０は、筐体４０の外側面の一部である背面のうち圧縮機収容室を構成する部位にのみに設けられており、前記背面のうち冷凍機収容室を構成する部位には、それぞれが障壁６０よりも薄い複数の（本実施形態では３つの）鋼板製のパネルが取り付けられている。

以上に説明したように、本実施形態のガス供給装置２では、筐体４０が圧縮機２２の全周を取り囲む外側面を有しており、また、当該ガス供給装置２は、支持体５０と障壁６０とを備えているので、前記外側面に支持体５０を介して障壁６０が取り付けられた態様と、支持体５０及び障壁６０を備えない態様と、を選択することが可能となる。さらに、前記外側面のうち支持体５０を取り付ける部位を調整することにより、障壁６０の形状や取付部位を選択することが可能となる。

また、障壁６０は、複数の障壁部材６１を有するので、障壁６０が単一の部材で構成される場合に比べ、障壁６０の取扱いが容易になる。

また、各障壁部材６１は、各支柱５１及び各梁５２に対して着脱自在に固定されており、周壁４２のうち互いに隣接する支柱５１間に位置する部位にアクセス部が設けられているので、障壁部材６１の厚さ方向についてアクセス部と重なる位置に配置された障壁部材６１を取り外すことにより、アクセス部を通じて作業者が筐体４０内に入ることが可能となる。

さらに、各梁５２は、係止部５２ａを有しているので、各障壁部材６１の取外しが容易になる。具体的に、係止部５２ａに吊り下げ具を係止するとともに、障壁部材６１と各支柱５１とを固定するボルト７０を取り外すことにより、梁５２及びこの梁５２にボルト７０により固定された障壁部材６１をまとめて吊り下げ具で吊り下げることが可能となる。よって、各障壁部材６１の取外しが容易になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、冷凍機２４は、筐体４０に収容されていなくてもよい。この場合、仕切壁４５は省略される。また、筐体４０が圧縮機２２のみを収容する場合、障壁６０は、筐体４０の外側面の背面の全域を覆う形状であってもよいし、前記背面のうちの一部（必要な部位）のみを覆う形状であってもよい。

また、図６及び図７に示されるように、支持体５０は、各支柱５１の上端部から上方に延びるように各支柱５１にボルト７０等で固定された第１延長部５６と、第１延長部５６に対して圧縮機収容室側に傾斜する姿勢で当該第１延長部５６の上端部に接続された第２延長部５７と、をさらに有し、障壁６０は、各第１延長部５６にボルト７０等で固定された第１追加部材６６と、各第２延長部５７にボルト７０等で固定された第２追加部材６７と、をさらに有していてもよい。

また、天井壁４３は、各障壁部材６１と同じ厚みで構成されてもよい。

１水素ステーション
２ガス供給装置
３蓄圧器ユニット
４ディスペンサ
２２圧縮機
２４冷凍機
４０筐体
４２周壁
４４柱
５０支持体
５１支柱
５２梁
５２ａ係止部
５６第１延長部
５７第２延長部
６０障壁
６１障壁部材
６６第１追加部材
６７第２追加部材
７０ボルト

Claims

水素ガスの補給を行う施設の敷地内に設置されるガス供給装置であって、
水素ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機を収容する筐体と、
前記筐体の外側面に取り付け可能に構成された支持体と、
前記支持体に固定される障壁と、を備え、
前記筐体は、周壁と、前記周壁に設けられ、水平方向に互いに間隔を空けて配置された複数の柱とを備え、
前記支持体は、前記複数の柱に取り付け可能であり、
前記支持体は、
互いに水平方向に間隔をおいて配置された複数の支柱と、
互いに上下方向に間隔をおいて配置された複数の梁と、
を有し、
前記障壁は、それぞれが各支柱及び各梁で囲まれる領域を塞ぐ形状を有するとともに各支柱及び各梁の双方に対してボルトで着脱自在に固定される複数の障壁部材を有し、
前記複数の梁は、前記複数の障壁部材を介して間接的に前記複数の支柱に固定される、
ガス供給装置。
請求項１に記載のガス供給装置において、
前記複数の柱への前記支持体の取り付けは、各支柱が前記柱に対して取り付けられることによりなされ、
各障壁部材は、各支柱及び各梁の双方に対して着脱自在に固定されており、
各梁は、各障壁部材を介して間接的に各支柱に固定されており、
各梁は、当該梁を吊り下げ可能な吊り下げ具を係止する係止部を有する、ガス供給装置。