JPH05225991A - 深海ステーション用電源装置 - Google Patents

深海ステーション用電源装置

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JPH05225991A
JPH05225991A JP4059833A JP5983392A JPH05225991A JP H05225991 A JPH05225991 A JP H05225991A JP 4059833 A JP4059833 A JP 4059833A JP 5983392 A JP5983392 A JP 5983392A JP H05225991 A JPH05225991 A JP H05225991A
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JP
Japan
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pressure
tank
hydrogen gas
oxygen gas
deep
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Pending
Application number
JP4059833A
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English (en)
Inventor
Heiichiro Nakamura
平一郎 中村
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 1kw程度の電力を1年間程度燃料などの補
給なしに供給することができる深海ステーション用電源
装置を提供すること。 【構成】 水素ガスを燃料として供給さえすれば長期間
電力の供給ができる燃料電池11を深海底の外水圧と均
圧状態の均圧容器13内に収納し、電力の発生に必要な
水素ガスと酸素ガスの貯蔵のため、深海底の外水圧と均
圧状態にできる底部が開放された均圧式の大型の水素ガ
スタンク19と酸素ガスタンク20を設置する。そし
て、母船から加圧して水素ガスと酸素ガスを供給し、各
タンク19,20の内水面上に貯蔵することで、大型タ
ンクであっても簡単な構造とし、安価に製作できる。こ
れにより、1kw程度の電力を無補給で1年間程度供給
できる機能を備えた電源装置を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、深海底に設置されて
観測などに使用される深海ステーション用の電源装置に
関し、約1年間の長時間電力を供給できるようにしたも
のである。
【0002】
【従来の技術】海洋開発等の進展にともない深海底等の
状態を観測する深海ステーションを設置することが考え
られており、深海ステーションに設置した地震計などの
観測機器で長期間観測することが考えられている。この
ような深海ステーションに設置した観測機器を動作させ
るためには、電源が必要であり、従来の深海における観
測では、蓄電池を密閉容器に入れて深海底に設置して電
力を供給したり、あるいは陸上や海面上の母船からケー
ブルを介して電力を供給することが行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、蓄電池を用
いる場合には、寿命が短く、せいぜい1〜2月程度であ
り、しかも大電力を供給しようとすると非常に大きくな
って事実上無理である。
【0004】また、陸上からケーブルを介して電力を供
給する場合には、陸から近い深海ステーションへの電力
供給は出来るものの陸から離れている深海ステーション
の場合には、ケーブルの敷設などに相当の費用が必要と
なる等の問題がある。さらに、母船からケーブルを介し
て電力を供給する場合には、深海ステーションの上方の
海面に常時母船を配置しておかねばならず、1基の深海
ステーションに1隻の母船が必要となって非常に効率が
悪い。
【0005】一方、深海ステーションとしては、1kw
程度の電力を1年間程度燃料などの補給を受けること無
く供給できる電源装置の開発が望まれており、これら従
来の電力供給方式では、到底対応することができない。
さらに、深海底では、水深に応じて外水圧が加わること
がある一方、宇宙空間のように太陽電池などを用いるこ
とが出来ず、新たな電源装置の開発の必要がある。
【0006】この発明は、かかる従来技術の課題に鑑み
てなされたもので、1kw程度の電力を1年間程度燃料
などの補給なしに供給することができる深海ステーショ
ン用電源装置を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記従来技術が有する課
題を解決するため、この発明の深海ステーション用電源
装置は、母船から海底に耐圧容器内または母船から加圧
供給されるガスによって外水圧と均圧状態の容器内に収
納されて設置され水素ガスを燃料とする燃料電池と、こ
の燃料電池への水素ガスと酸素ガスとを底部が開放され
海底部分の外水圧と均圧状態で内水面との間に前記母船
から加圧供給して貯蔵する均圧タンクとを備えてなるこ
とを特徴とするものである。
【0008】
【作用】この深海ステーション用電源装置によれば、水
素ガスを燃料として供給さえすれば長期間電力の供給が
できる燃料電池の採用を考え、燃料電池を深海底の外水
圧に絶える耐圧容器内またはガスなどの供給によって外
水圧と均圧状態の容器内に収納し、電力の発生に必要な
水素ガスと酸素ガスを地上で貯蔵して深海底に設置する
場合に必要な大容量の耐圧容器を用いること無く、深海
底の外水圧と均圧状態にできる底部が開放された均圧タ
ンクを設置してこれに母船から加圧して水素ガスと酸素
ガスを供給し、均圧タンクの内水面上に貯蔵すること
で、簡単な構造のタンクで必要量の水素ガスと酸素ガス
の貯蔵を可能としている。これにより、1kw程度の電
力を無補給で1年間程度供給できる機能を備えた電源装
置を実現している。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1および図2はこの発明の深海
ステーション用電源装置の一実施例にかかる概略構成図
および深海底への設置とガス充填作業の説明図である。
この深海ステーション用電源装置10は、発電装置とし
て燃料さえ供給すれば長時間給電が可能な燃料電池11
を備えており、水素ガスを燃料とする水素燃料電池が用
いられ、例えばかせいカリ水溶液を電解液として用い
る。この燃料電池11は基台12上に取付けられた深海
底での外水圧と内部圧力とを同一にする均圧容器13内
に収納されており、この均圧容器13の上部に均圧状態
を作るため圧縮空気などを充填するガス充填弁14を介
して着脱機構15が設けられるとともに、深海底から引
き上げるときに徐々に減圧するための逃し弁16が設け
られている。また、この基台12には、均圧容器13内
の燃料電池11の運転に伴って生成される水を排出する
ため生成水排出ポンプ17が設置され、均圧容器13を
貫通する排水管18を介して海底に排水する。
【0010】さらに、基台12には、燃料電池11の燃
料としての水素ガスおよび酸素ガスを1年分程度貯蔵す
ることができる容量の大型の水素ガスタンク19と酸素
ガスタンク20が取付けられている。これら水素ガスタ
ンク19と酸素ガスタンク20は、深海底の外水圧、た
とえば水深が2000〜3000mにも耐え得るように
タンク壁に差圧が加わらない均圧式とされ、底部が開放
された底無し円筒状に形成され、底を下に沈めるように
することで海水が入る形式とし、深海底に設置後充填す
る。こうすることにより、これら水素ガスタンク19と
酸素ガスタンク20を大容量のタンクとしても簡単な構
造で安価に製作できるが、もし耐圧タンクとする場合に
は、陸上や母船上で1年分の大量の水素ガスや酸素ガス
を加圧充填する大型タンクとなり、これを深海底に沈め
るようにすると、陸上では、外圧が0で内圧がガスの充
填圧力となり、水深2000〜3000mの深海底で
は、外水圧が200〜300気圧となるなど、現状の技
術では1年分の必要量を貯蔵できる大型のタンクを製作
することが難しく、小型のタンクを複数使用する場合で
も非常に高価になってしまうことを解消できるのであ
る。
【0011】この水素ガスタンク19の上部には、燃料
電池11への水素ガス供給管21が取付けられるととも
に、この水素ガス供給管21と分岐して水素ガス充填弁
22と着脱機構23が設けてある。同様に、酸素ガスタ
ンク20の上部にも、燃料電池11への酸素ガス供給管
24が取付けられるとともに、この酸素ガス供給管24
と分岐して酸素ガス充填弁25と着脱機構26が設けて
ある。
【0012】このように構成された深海ステーション用
電源装置10は、深海底に各ガスを供給しつつ均圧状態
を保ちながら沈めるとともに、設置後に燃料電池11を
収納する均圧容器13へのガスの追加充填、水素ガスタ
ンク19および酸素ガスタンク20への水素および酸素
の必要量の充填貯蔵の必要があり、図2に示すように、
母船27を用いてこれら作業が行われる。
【0013】この母船27には、燃料電池11が収納さ
れた均圧容器13への充填ガスとして空気を圧縮して供
給する空気用圧縮機28と、水素ガス貯蔵タンク29お
よび貯蔵された水素ガスを圧縮供給する水素用圧縮機3
0と、酸素ガス貯蔵タンク31および貯蔵された酸素ガ
スを圧縮供給する酸素用圧縮機32とが搭載されてい
る。これら水素ガス貯蔵タンク29および酸素ガス貯蔵
タンク31は、運搬時の効率を考慮して、たとえば水素
ガスや酸素ガスを9kg/cm2 程度の加圧状態で貯蔵でき
る球形タンクを用い、その搭載基数も各1基とする場合
に限らず、必要に応じて複数基とする。また、この母船
27には、図示しないクレーンなど深海ステーション用
電源装置10を吊下げて沈める敷設装置が搭載されてい
る。
【0014】次に、このような母船27を用いて行う深
海ステーション用電源装置10の設置などについて説明
する。深海ステーション用電源装置10を図示しない敷
設装置で吊下げるとともに、空気用圧縮機28と均圧容
器13のガス充填弁14の着脱機構15とを空気用充填
管33で接続する。同様に、水素用圧縮機30と水素ガ
スタンク19の水素ガス充填弁22の着脱機構23とを
水素用充填管34で、酸素用圧縮機32と酸素ガスタン
ク20の酸素ガス充填弁25の着脱機構26とを酸素用
充填管35でそれぞれ接続する。
【0015】この後、水素ガスタンク19と酸素ガスタ
ンク20の底部が海水に接して底部が閉じられタンク内
部に半分程度海水が入った状態となったところで、タン
ク内の空気を排除した後、図2中に拡大して示すよう
に、ある程度の水素ガスと酸素ガスを充填する。こうす
ることにより、水深が深くなるにしたがってタンク内の
海面が上昇して海水が水素ガス供給管21や酸素ガス供
給管24に入ることを防止できる。
【0016】こうして深海ステーション用電源装置10
を沈めて行き、水深に応じて外水圧でタンク内海面が上
昇するたびに、図2中に拡大して示すように、水素ガス
および酸素ガスを充填して行くとともに、均圧容器13
には、均圧状態を保持するように圧縮空気を供給して行
き、所定の深海底に深海ステーション用電源装置10を
設置する。
【0017】設置後においては、水素ガスタンク19お
よび酸素ガスタンク20に所定量の水素ガスと酸素ガス
が貯蔵されるまで母船27から供給充填する。この後、
各着脱機構15,23,26を潜水ロボットなどで操作
して空気用充填管33、水素用充填管34、酸素用充填
管35を取外し、母船27に回収する。 このような深
海ステーション用電源装置10によれば、水素ガスと酸
素ガスが燃料電池11で消費されると、水素ガスタンク
19および酸素ガスタンク20の海面が上昇し、貯蔵ガ
スがなくなるまで、燃料電池11による発電ができ、電
力供給ができる。
【0018】また、この深海ステーション用発電装置1
0によれば、水素ガスタンク19と酸素ガスタンク20
を均圧タンクとして外水圧と内部圧力をほぼ同一圧力と
なるようにしたので、燃料電池11を1年間程度運転す
るのに必要な量の水素ガスと酸素ガスを、耐圧タンクと
する場合に比べ、簡単な構造のタンクで貯蔵することが
でき、非常に安価に製作できる。
【0019】なお、上記実施例では、母船に搭載する水
素ガス貯蔵タンクや酸素ガス貯蔵タンクを球形タンクと
して9kg/cm2 程度の圧力で運搬するようにしたが、液
体水素や液体酸素で運搬して気化器を介してガス化して
充填するようにしても良い。
【0020】また、燃料電池を均圧容器内に収納するよ
うにしたが、水素ガスタンクや酸素ガスタンクに比べて
小さくて良いことから、耐圧容器としてガスの充填の必
要を無くすようにすることもできる。さらに、燃料電池
で生成される水を生成水排出ポンプで外部に排除するよ
うにしたが、均圧容器内や深海ステーション内に貯蔵す
るようにしても良い。また、この発明の要旨を逸脱しな
い範囲で構成要素に種々の変更を加えることができるこ
とは言うまでもない。
【0021】
【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明の深海ステーション用発電装置によれ
ば、燃料電池を深海底の外水圧に絶える耐圧容器内また
はガスなどの供給によって外水圧と均圧状態の容器内に
収納し、電力の発生に必要な水素ガスと酸素ガスを深海
底の外水圧と均圧状態にできる底部が開放された均圧タ
ンクを設置してこれに母船から加圧して供給し、均圧タ
ンクの内水面上に貯蔵するようにしたので、耐圧タンク
を設置する場合に比べ、大きくても簡単な構造のタンク
で必要量の水素ガスと酸素ガスの貯蔵することができ
る。これにより、水素ガスを燃料として貯蔵さえすれ
ば、1kw程度の電力を無補給で1年間程度供給できる
電源装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の深海ステーション用電源装置の一実
施例にかかる概略構成図である。
【図2】この発明の深海ステーション用電源装置の一実
施例にかかる深海底への設置とガス充填作業の説明図で
ある。
【符号の説明】
10 深海ステーション用電源装置 11 燃料電池 13 均圧容器 14 ガス充填弁 15 着脱機構 19 水素ガスタンク 20 酸素ガスタンク 21 水素ガス供給管 22 水素ガス充填弁 23 着脱機構 24 酸素ガス供給管 25 酸素ガス充填弁 26 着脱機構 27 母船 28 空気用圧縮機 29 水素ガス貯蔵タンク 30 水素用圧縮機 31 酸素ガス貯蔵タンク 32 酸素用圧縮機 33 空気用充填管 34 水素用充填管 35 酸素用充填管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母船から海底に耐圧容器内または母船か
    ら加圧供給されるガスによって外水圧と均圧状態の容器
    内に収納されて設置され水素ガスを燃料とする燃料電池
    と、この燃料電池への水素ガスと酸素ガスとを底部が開
    放され海底部分の外水圧と均圧状態で内水面との間に前
    記母船から加圧供給して貯蔵する均圧タンクとを備えて
    なることを特徴とする深海ステーション用電源装置。
JP4059833A 1992-02-14 1992-02-14 深海ステーション用電源装置 Pending JPH05225991A (ja)

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JP4059833A JPH05225991A (ja) 1992-02-14 1992-02-14 深海ステーション用電源装置

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JP4059833A JPH05225991A (ja) 1992-02-14 1992-02-14 深海ステーション用電源装置

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JPH05225991A true JPH05225991A (ja) 1993-09-03

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JP4059833A Pending JPH05225991A (ja) 1992-02-14 1992-02-14 深海ステーション用電源装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10144327A (ja) * 1996-11-12 1998-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ハイブリッド式電源設備
JP2002216822A (ja) * 2001-01-18 2002-08-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池システム

Cited By (3)

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