WO2022230121A1

WO2022230121A1 - 水素供給システム

Info

Publication number: WO2022230121A1
Application number: PCT/JP2021/017024
Authority: WO
Inventors: 晋士藤田; 秀宏飯塚; 祐子可児; 貴彰水上; 崇佐々木; 直行石田; 良平稲垣; 亜由美渡部
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2022-11-03
Also published as: EP4332437A1; JPWO2022230121A1

Abstract

水素ガス供給システムにおいて、万一、ガス漏れが生じた場合においても、水素ガス分離手段における水素ガスの爆発を防止する。水素ガスと都市ガスとを含む混合ガスから水素ガスを分離するための水素ガス分離手段（３）を備えた水素供給システムであって、水素ガス分離手段（３）が筐体（１４）内に格納され、筐体（１４）の少なくとも１カ所以上に外気を取り入れる開口部（１５）が設けられ、筐体の少なくとも１カ所以上に排気口（１６）が設けられ、筐体内に水素と酸素を結合して水にする水素燃焼触媒（１０）が設けられている。

Description

水素供給システム

　本発明は水素ガスと都市ガスの混合ガスを用いて水素を需要家に供給する水素供給システムに関し、特に水素供給システム内におけるガス漏れ対策機構に関するものである。

　近年、二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの排出による地球温暖化などの環境問題や、石油資源の枯渇などのエネルギー問題の観点から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。しかし、水素ガスの一般的なインフラガスとしての供給インフラ設備は未発達であり、水素ガスを安全かつ安定に供給する技術が重要である。
　水素ガスの供給インフラ設備として特許文献１で示されているように、既存の都市ガス導管ネットワークを介して供給する方法が提案されている。この水素ガス供給方法では、都市ガスの供給端で都市ガスに水素ガスを混合し、既存の都市ガス導管ネットワークにこの混合ガスを供給する。そして、需要家側で都市ガスと水素ガスを分離し、必要なガス種を取り出した後、不要ガスを都市ガス導管ネットワークに戻すように構成したものである。需要家側における水素分離方法としては、パラジウムやその合金、または、高分子膜から構成される水素分離膜を用いる方法や、燃料電池の水素極を用いる方法が示されている。特許文献２では、既存の都市ガス導管ネットワークを利用して水素を混合した都市ガスを供給する水素供給システムにおいて、水素取り出し後も都市ガスの発熱量や燃焼性などがほとんど変わらないように調整する機構を備えた供給システムが提案されている。

特開２００２―２１３６９５公報特開２００６―１６９３５７公報特開２０１７－０９４２９３公報

　特許文献１および特許文献２に記載の技術においては、既存の都市ガス導管ネットワークに水素と都市ガスの混合ガスを供給、需要家側に設けられた水素ガス分離手段において水素ガスと都市ガスを分離、需要家が必要とするガス種を供給し、不要なガス種をガス導管に戻すような水素ガス供給システムの全体構成を示している。特許文献１および特許文献２では、既存の都市ガス導管ネットワークに水素ガスを混合させた場合の水素ガスおよび都市ガスの安定供給手段と、都市ガスの燃焼条件に関する課題に着目し、その解決を図っている。水素ガスを安定、安全に需要家に供給するためには、ガス漏洩時の安全対策の構築が必須であり、特許文献１および特許文献２では、この点の技術課題に対して明記されていない。需要家側で水素ガスを分離する際に、万一、水素ガスが漏洩し、その濃度が爆発限界濃度（４．０％）以上の濃度になった場合、空気中の酸素と激しく反応し、爆発の恐れがある。需要家近傍で水素漏洩に伴う水素爆発が発生した場合、周囲の設備や人体に重大な損害を及ぼす恐れがあるため、水素ガス漏洩時の防爆システムが必要となる。

　水素ガスを使用する機器における水素漏洩時の防爆システムとして、特許文献３がある。特許文献３では、ガス精製装置またはガス回収装置を制御する電装ユニット内で、万一、水素ガスが漏洩した場合に電装ユニット内で水素に点火しないように、電装ユニットの筐体に空気または不活性ガスの導入口と排気口を含む圧力調整手段を設け、電装ユニット内の水素濃度が爆発限界濃度以下になるようにする方法を採っている。

　しかし、水素ガスが漏洩した際に、水素濃度が爆発限界濃度よりも常に低い濃度であるように筐体内の水素濃度をモニタリングすること、万一、水素濃度が爆発限界濃度を上回った際に圧力調整手段で圧力を調整し、爆発限界濃度を下回るように空気や不活性ガスの流入量を制御することは、システムが煩雑であるとともに、地震などの災害により電源が喪失した場合に機能しなくなることが考えられる。安全な水素供給インフラを構築するためには、自律的に、かつ、地震などの災害発生時の状況においても、漏洩した水素ガスの濃度を爆発限界濃度以下に低減できるようにシステムを構築することが望ましい。

　そこで、本発明は、既存の都市ガス導管ネットワークに水素と都市ガスの混合ガスを供給し、需要家側で水素または都市ガスを分離してガスを使用する水素供給システムにおいて、万一、ガス漏れが生じた場合においても、水素ガス分離手段における水素ガスの爆発を防止することを課題とする。

　前記した課題を解決するため、本発明の水素供給システムは、水素ガスと都市ガスとを含む混合ガスから水素ガスを分離するための水素ガス分離手段を備えた水素供給システムであって、前記水素ガス分離手段が筐体内に格納され、前記筐体の少なくとも１カ所以上に外気を取り入れる開口部が設けられ、前記筐体の少なくとも１カ所以上に排気口が設けられ、前記筐体内に水素と酸素を結合して水にする水素燃焼触媒が設けられている、ことを特徴とする。
　その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

　本発明の水素供給システムによれば、既存の都市ガス導管ネットワークに水素と都市ガスの混合ガスを供給し、需要家側で水素または都市ガスを分離してガスを使用する水素ガス供給システムにおいて、万一、ガス漏れが生じた場合においても、水素ガス分離手段における水素ガスの爆発を防止可能である。

水素ガスと都市ガスとの混合ガスの供給システムの概略構成である。第１の実施形態に記載の水素ガス分離手段の概略構成図である。水素ガス分離手段において、水素ガスが漏洩した際の水素ガスの防爆プロセスの概略を示した図である。第２の実施形態に記載の水素供給システム内の水素ガス分離手段において、筐体内の排気を補助するために排気ユニットを設けた構成を示した図である。第３の実施形態に記載の水素供給システム内の水素ガス分離手段において、水素燃焼触媒を筐体上部に配置した構成を示した図である。第４の実施形態に記載の水素供給システム内の水素供給方法において、水素燃焼触媒における発熱量の結果を基に、混合ガスの供給を遮断する混合ガス遮断システムを示した図である。第５の実施形態に記載の水素供給システム内の水素供給方法において、付臭剤濃度調整装置を設けた構成を示した図である。

　以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。

《第１の実施形態》
　本発明における水素供給システム１の第１の実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
　図１は、本実施形態に関わる水素ガスと都市ガスとの混合ガス供給システムの需要家周辺の概略構成である。実際の混合ガス供給システムには、都市ガス製造工場、水素ガス製造工場、都市ガスと水素ガスの混合設備、昇圧器、付臭装置、ガスホルダー、ガバナー、ガスメータなど製造供給整備が存在する。しかし、これらを図示すると煩雑になるため、図１においては、これらを省略して示している。ここで、都市ガスの成分としては、メタンが代表的であるが、これがブタンやプロパンなど、またはこれらの混合ガスなどであっても構わない。なお、この混合ガス供給システムのことを、以下では水素供給システム１と記載する。

　需要家は使用するガス種によって、水素ガス４の需要家９ａ、水素ガス４と都市ガス５の需要家９ｂ、都市ガス５の需要家９ｃとに３種類に大別できる。使用するガス種によって、需要家における供給設備の構成が異なるため、それぞれの供給設備の構成について説明する。

　水素ガス４の需要家９ａにおいては、混合ガス６が供給されているガス導管２から混合ガス６を引き込み、水素ガス分離手段３で水素ガス４と都市ガス５を分離し、水素利用機器７で水素ガス４を利用する。需要家９ａにおいて、都市ガス５は不要であるため、ガス導管２に戻し入れる。

　水素ガス４と都市ガス５の需要家９ｂにおいては、水素ガス４の需要家９ａと同様に水素ガス分離手段３で、混合ガス６を水素ガス４と都市ガス５に分離した後、水素利用機器７で水素ガス４を利用する。更に需要家９ｂにおいては、都市ガス５の一部を都市ガス利用機器８で使用し、不要となったガスをガス導管２に戻し入れる。

　また、都市ガス５の需要家９ｃにおいては、ガス導管２から混合ガス６を導入し、水素ガス分離手段３で水素ガス４と都市ガス５を分離した後、都市ガス５を都市ガス利用機器８で利用する。需要家９ｃにおいては、水素ガス４は不要であるため、ガス導管２に戻し入れる。

　これら図１に示す水素供給システム１において必須な構成が、混合ガス６を水素ガス４と都市ガス５に分離するための水素ガス分離手段３である。水素ガス分離手段３の概略構成を図２に示す。ここでは、図１に示した需要家９ａが水素ガスを利用するものとして説明する。

　図２に示すように、水素ガス分離手段３は、混合ガスから水素ガスと都市ガスを分離するための水素ガス分離装置１７とそれを格納する筐体１４、水素燃焼触媒１０を含んで構成されている。水素燃焼触媒１０の材質としては、白金やパラジウムなどが考えられる。水素ガス分離装置１７には、混合ガス導管１１が接続されており、水素ガスと都市ガスの混合ガスを水素ガス分離装置１７に導入する。導入された混合ガスは、水素ガス分離装置１７内に設けられた水素分離膜（図示せず）で水素ガス４と都市ガス５に分離される。水素分離膜としては、パラジウム、パラジウム合金、高分子膜、セラミックや炭素系の水素分離膜の適用が考えられる。分離された水素ガス４と都市ガス５のうち、需要家９ａが必要とする水素ガス４を、需要家側導管１３を通して需要家９ａに供給する。需要家９ａが不要な都市ガス５を戻入導管１２を介してガス導管（図示せず）に戻し入れる。都市ガスをガス導管（図示せず）に戻し入れる際に、圧力が不足している場合は、昇圧器（図示せず）などでガス圧を高めることも考えられる。

　水素ガス分離装置１７を格納する筐体１４は、水素ガス分離装置１７の保護とともに、ガス漏洩時の防爆構造として用いられるため、金属製であることが望ましく、水素ガス4の爆発時に筐体１４が破損しないような構造や材質とすることが望ましい。筐体１４には、外気を取り入れる外気取込口１５と、筐体１４内部の気体を排気するための排気口１６が設けられている。外気取込口１５は、外気を取り入れる開口部である。筐体１４には、少なくとも１カ所以上の外気取込口１５と、少なくとも１カ所以上の排気口１６が設けられている。

　次に、水素ガス漏洩時の水素ガス分離手段３内における水素ガスによる爆発防止プロセスについて、図３を用いて説明する。水素ガスまたは水素ガスを含む混合ガスが水素ガス分離装置１７から漏洩した場合、筐体１４内を水素の爆発限界濃度（４．０％）以下としなければならない。そこで、図３に示すように、筐体１４に設けた外気取込口１５から外気１８を取込み、筐体１４内の漏洩水素ガス１９とともに、水素燃焼触媒１０に導入させる。水素燃焼触媒１０では水素が燃焼され、筐体１４に設けられた排気口１６から水素濃度が低下した排気２０が外気に放出される。図中の矢印の向きはガスが流れる向きを示している。水素は空気よりも軽いため、筐体１４に設ける排気口１６は筐体１４の上部、かつ、水素ガス分離手段３の高さ方向中央よりも高い場所に設けることが好ましい。これにより筐体１４内の水素濃度を低下させることができる。

　また、水素燃焼触媒１０における水素燃焼により水素燃焼触媒１０の温度が上昇し、水素燃焼触媒１０周辺では上昇気流が生じるため、筐体１４の上部に排気口１６を設けることで効率的な排気ができる。この水素燃焼触媒１０は、水素ガス分離手段３の高さ方向中央よりも高い場所に設けることが望ましい。これにより、筐体１４内の水素を燃焼させて水素の濃度を低下させることができる。

　このように、既存の都市ガス導管ネットワークに水素ガスと都市ガスの混合ガスを供給し、需要家側で水素ガスまたは都市ガスを水素ガス分離手段３で分離して、ガスを使用する水素供給システム１において、万一、水素ガスが漏洩した場合を考える。この場合でも、水素燃焼触媒１０を用いて、水素ガス分離装置１７が格納されている筐体１４内の水素ガスを積極的に燃焼させ、水素ガス濃度を低下させることにより、水素ガス分離手段３における水素ガスの爆発を防止することが可能となる。

《第２の実施形態》
　本発明における水素供給システム１の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一の部分または類似の部分に関しては、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

　第２の実施形態における水素ガス分離手段３の概略構成を図４に示す。ここでは、図１に示した需要家９ａが水素ガスを利用するものとして説明する。
　図４に示すように、水素ガス分離手段３は、混合ガスから水素ガスと都市ガスを分離するための水素ガス分離装置１７とそれを格納する筐体１４、水素燃焼触媒１０を含んで構成されている。水素燃焼触媒１０の材質としては、白金やパラジウムなどが考えられる。水素ガス分離装置１７には、混合ガス導管１１が接続されており、水素ガスと都市ガスの混合ガスを水素ガス分離装置１７に導入する。導入された混合ガスは、水素ガス分離装置１７内に設けられた水素分離膜（図示せず）で水素ガス４と都市ガス５に分離される。水素分離膜としては、パラジウム、パラジウム合金、高分子膜、セラミックや炭素系の水素分離膜の適用が考えられる。分離された水素ガス４と都市ガス５は、需要家９ａの必要とする水素ガス４を需要家側導管１３を通して需要家９ａに供給し、不要な都市ガス５を戻入導管１２を介してガス導管（図示せず）に戻し入れる。都市ガス５をガス導管（図示せず）に戻し入れる際に、圧力が不足している場合は、昇圧器（図示せず）などでガス圧を高めることも考えられる。

　水素ガス分離装置１７を格納する筐体１４は、水素ガス分離装置１７の保護とともに、ガス漏洩時の防爆構造として用いられるため、金属製であることが望ましく、水素ガス４の爆発時に筐体１４が破損しないような構成や材質とすることが望ましい。筐体１４には、外気を取り入れる外気取込口１５と、筐体１４内部の気体を排気するための排気口１６が設けられている。また、筐体１４に設けられた排気口１６と隣接して、排気ユニット２１が設けられている。排気ユニット２１には、筐体１４内のガスを外部に積極的に廃棄するための排気ファン２２が設けられている。つまり、筐体１４の少なくとも１カ所以上に設けた排気口１６に、排気を補助する排気ファン２２が設けられている。

　万一、水素ガス分離装置１７から漏洩水素ガス１９が生じた場合には、筐体１４内に設けられた外気取込口１５から外気１８を取込み、漏洩水素ガス１９とともに、水素燃焼触媒１０へと導入される。水素燃焼触媒１０では水素の燃焼反応が起こり、筐体１４に設けられた排気口１６から水素濃度が低下した排気２０が筐体１４外に放出される。図中の矢印はそれぞれのガスが流れる向きを示している。筐体１４内の漏洩水素ガス１９を効率的に水素燃焼触媒１０に導入するために、漏洩水素ガス１９が発生した際には、排気ユニット２１の排気ファン２２を稼働させる。漏洩水素ガス１９の検知には、筐体１４内に設けた水素濃度計（図示せず）を用いる方法や、水素燃焼触媒１０における発熱量をモニタリングする方法などが考えられる。

　また、水素燃焼触媒１０で発生する水素の燃焼反応は発熱反応であることから、水素燃焼触媒１０の温度が高温になることが考えられ、水素燃焼触媒１０の温度計測結果から水素燃焼触媒１０の冷却のために、排気ユニット２１の排気ファン２２を稼働させる運用も考えられる。つまり、制御機構が、水素燃焼触媒１０に設けた温度センサで得られた温度変化に基づき、水素ガスまたは混合ガスの漏洩を検知し、混合ガスの供給元を遮断するという運用である。

　万一、地震などの災害の際に外部電源が喪失され、排気ファン２２が動作しなかったとしても、水素燃焼触媒１０における発熱により、外気取込口１５から排気口１６に向かう気流が生じるため、筐体１４に取り込まれた外気１８が、漏洩水素ガス１９と混合され、水素燃焼触媒１０および排気口１６を経由して排気される。したがって、外部電源が喪失された場合においても、筐体１４内の漏洩水素ガス１９の濃度が爆発限界濃度以下とすることが可能である。

　既存の都市ガス導管ネットワークに水素ガスと都市ガスの混合ガスを供給し、需要家側で水素ガスまたは都市ガスを水素ガス分離手段３で分離して、ガスを使用する水素供給システム１において、万一、水素ガスが漏洩した場合を考える。この場合でも、水素燃焼触媒１０を用いて、水素ガス分離装置１７が格納されている筐体１４内の水素ガスを積極的に燃焼させ、水素ガス濃度を爆発限界濃度以下に低減することにより、水素ガス分離手段３における水素ガスの爆発を防止可能である。

《第３の実施形態》
　本発明における水素供給システム１の第３の実施形態について、図５を用いて説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一の部分または類似の部分に関しては、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

　水素ガス分離手段３の概略構成を図５に示す。ここでは、図１に示した需要家９ａが水素ガスを利用するものとして説明する。図５に示すように、水素ガス分離手段３は、混合ガスから水素ガスと都市ガスを分離するための水素ガス分離装置１７とそれを格納する筐体１４、水素燃焼触媒１０を含んで構成されている。水素燃焼触媒１０の材質としては、白金やパラジウムなどが考えられる。水素ガス分離装置１７には、混合ガス導管１１が接続されており、水素ガスと都市ガスの混合ガスを水素ガス分離装置１７に導入する。導入された混合ガスは、水素ガス分離装置１７内に設けられた水素分離膜（図示せず）で水素ガスと都市ガスに分離される。水素分離膜としては、パラジウム、パラジウム合金、高分子膜、セラミックや炭素系の水素分離膜の適用が考えられる。分離された水素ガスと都市ガスは、需要家９ａの必要とする水素ガスを需要家側導管１３を通して需要家９ａに供給し、不要な都市ガスを戻入導管１２を介してガス導管（図示せず）に戻し入れる。水素ガス分離装置１７を格納する筐体１４は、水素ガス分離装置１７の保護とともに、ガス漏洩時の防爆構造として用いられるため、金属製であることが望ましい。筐体１４には、外気を取り入れる外気取込口１５と、筐体１４内部の気体を排気するための排気口１６が設けられている。

　万一、水素ガス分離装置１７などから漏洩水素ガス１９が発生した場合には、水素は空気より軽いため、筐体１４上部に向かって上昇する。したがって、漏洩水素ガス１９による水素ガス濃度を低下させることを目的に配置する水素燃焼触媒１０は、水素ガス分離装置１７よりも高い位置、筐体１４の上部に設けることが望ましい。

　水素燃焼触媒１０では、水素が燃焼され水が生成される反応が起こるが、この反応は発熱反応であるため、水素燃焼触媒１０周辺の温度が上昇する。この結果、筐体１４内の気流は水素ガス分離装置１７から排気口１６に向かって形成されることになり、水素ガス分離装置１７周辺の漏洩水素ガス１９は、効率的に水素燃焼触媒１０へと導かれ、燃焼されることで、筐体１４内における水素ガス濃度を爆発限界濃度以下に低減することができる。

　このように、既存の都市ガス導管ネットワークに水素ガスと都市ガスとの混合ガスを供給し、需要家側で水素ガスまたは都市ガスを分離してガスを使用する水素供給システム１において、万一、水素ガスが漏洩した場合においても、水素燃焼触媒１０を用いて、水素ガス分離装置１７が格納されている筐体１４内の水素ガスを積極的に燃焼させ、水素ガス濃度を低下させることにより、水素ガス分離手段３における水素ガスの爆発を防止することが可能となる。

《第４の実施形態》
　本発明における水素供給システム１の第４の実施形態について、図５と図６を用いて説明する。なお、本実施形態は、第１～第３の実施形態の変形例であって、第１～第３の実施形態と同一の部分または類似の部分に関しては、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

　第４の実施形態における水素ガス分離手段３を含む水素供給システム１の概略構成は、図５に示したものと同様である。ここでは、図１の需要家９ａが水素ガス４を利用するものとして説明する。水素ガス分離手段３は、混合ガス６から水素ガス４と都市ガス５を分離するための水素ガス分離装置１７とそれを格納する筐体１４、水素燃焼触媒１０とを含んで構成されている。
　水素燃焼触媒１０の材質としては、白金やパラジウムなどが考えられる。水素ガス分離装置１７には、混合ガス導管１１が接続されており、水素ガス４と都市ガス５の混合ガス６を水素ガス分離装置１７に導入する。ガス導管２から水素ガス分離手段３に至るまでに、後記する図６に示す遮断バルブ３１が設けられている。

　図６に示す遮断バルブ３１は、単独で設置しても、ガスメータ（図示せず）に併設されているものでも構わない。遮断バルブ３１は、地震発生時や需要家９ａ側におけるガス漏れ発生時に強制的に混合ガス６の供給を遮断する安全装置としても動作する。水素ガス分離手段３に導入された混合ガス６は、水素ガス分離装置１７内に設けられた水素分離膜（図示せず）で水素ガス４と都市ガス５に分離される。水素分離膜としては、パラジウム、パラジウム合金、高分子膜、セラミックや炭素系の水素分離膜の適用が考えられる。

　分離された水素ガス４と都市ガス５のうち、需要家９ａが必要とする水素ガス４は、需要家側導管１３を通して需要家９ａに供給される。需要家９ａが不要な都市ガス５は、戻入導管１２を介してガス導管２に戻し入れられる。水素ガス分離装置１７を格納する筐体１４は、水素ガス分離装置１７の保護とともに、ガス漏洩時の防爆構造として用いられるため、金属製であることが望ましい。また、水素燃焼触媒１０とその周辺には、温度センサ３０が設けられており、水素燃焼触媒１０とその周辺における温度変化をモニタリングできるように構成されている。

　次に、水素ガス漏洩時の水素ガス分離手段３内における漏洩水素ガスによる爆発防止プロセスについて、図６を用いて説明する。水素ガス分離手段３内において水素ガス４または水素ガス４を含む混合ガス６が漏洩した場合、第１から第３の実施形態に示したように水素燃焼触媒１０において漏洩水素ガスを燃焼させることにより、水素ガス分離手段３内の水素ガス４の濃度が爆発限界濃度以上になることを防止する。これに加えて、本実施形態では、水素燃焼触媒１０およびその周辺に設けられた温度センサ３０で得られた温度データから、水素燃焼触媒１０における発熱量を算出する。算出した発熱量に基づいて水素ガス４の漏洩有無を判断し、水素ガス４漏洩時には、ガス導管２と水素ガス分離手段３との間に設けられた遮断バルブ３１の遮断し、水素ガス分離手段３への混合ガス６の新たな流入を防ぎ、ガス漏洩時の被害拡大を防ぐシステム構成を採る。水素燃焼触媒１０では、水素ガス４の燃焼に伴い２８４ｋJ/molの発熱が生じる。水素ガス４が爆発限界濃度（４．０％）を下回る濃度（例えば、２．０％など）を閾値濃度として設定し、水素ガス分離手段３に用いられている筐体１４の容積から、閾値濃度の水素ガス４が水素燃焼触媒１０で燃焼された際に発生する発熱量を事前に算出する。水素燃焼触媒１０における発熱量は、水素燃焼触媒１０に設けられた温度センサ３０で得られた温度データと、水素燃焼触媒１０周辺の温度を比較することで算出できる。発熱量を計測する際、算出精度を向上させるために、水素ガス分離手段３に外気の取込量や水素燃焼触媒１０周辺の流量を計測するセンサ（いずれも図示せず）を設けることも考えられる。ここで計測した発熱量が、事前に設定した発熱量の閾値を超えた場合、水素ガス４または水素ガス４を含む混合ガス６が漏洩したと判断して遮断バルブ３１を遮断する。これにより、水素ガス分離手段３に新たに混合ガス６が流入することを防ぎ、ガス漏洩時の被害拡大を防ぐシステムが構築できる。なお、遮断バルブ３１には、地震などの際にある一定以上の振動が加わった場合に遮断する制御機構を設けることも考えられる。有事の際には混合ガス６の供給を遮断し、万一、水素ガス分離手段３で水素ガス４が漏洩した場合でも、水素燃焼触媒１０における水素ガス４の燃焼で爆発限界濃度以下に水素ガス濃度を低減できるため、水素ガス４の漏洩に起因する爆発を防ぐことができる。

　このように、既存の都市ガス導管ネットワークに水素ガスと都市ガスとの混合ガスを供給し、需要家側で水素ガスまたは都市ガスを分離してガスを使用する水素供給システム１において、万一、水素ガスが漏洩した場合においても、水素燃焼触媒を用いて、水素ガス分離装置が格納されている筐体内の水素ガスを積極的に燃焼させ、水素ガス濃度を低下させることにより、水素ガス分離手段における水素ガスの爆発を防止することが可能となる。これに加えて、水素ガスまたは水素ガスを含む混合ガス漏洩時に、水素燃焼触媒の発熱量をモニタリングすることで水素漏洩を検知し、水素ガス分離手段への新たな混合ガス流入を防ぐことでガス漏洩時の被害拡大を防ぐ、安全な水素供給システム１を提供できる。

《第５の実施形態》
　本発明における水素供給システム１の第５の実施形態について、図７を用いて説明する。なお、本実施形態は、第１～第４の実施形態の変形例であって、第１～第４の実施形態と同一の部分または類似の部分に関しては、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

　図７は、水素供給システム１の需要家周辺の概略構成を示したものである。需要家は使用するガス種によって、水素ガスの需要家９ａ、水素ガスと都市ガスの需要家９ｂ、都市ガスの需要家９ｃとに３種類に大別できる。使用するガス種によって、需要家における供給設備の構成が異なるが、ここでは、水素ガス４を使用する需要家９ａを例に本実施形態について説明する。

　水素ガス４の需要家９ａにおいては、混合ガス６が供給されているガス導管２から混合ガス６を引き込み、水素ガス分離手段３で水素ガス４と都市ガス５を分離し、水素利用機器７で水素ガス４を利用する。水素ガス分離手段３は、混合ガス６から水素ガス４と都市ガス５を分離するための水素ガス分離装置１７と、それを格納する筐体１４、水素燃焼触媒１０を含んで構成されている。水素燃焼触媒１０の材質としては、白金やパラジウムなどが考えられる。水素ガス分離装置１７には、混合ガス導管が接続されており、水素ガス４と都市ガス５の混合ガス６を水素ガス分離装置１７に導入する。混合ガス６には、ガス漏洩の有無を検知するために付臭剤が添加されている。添加される付臭剤の濃度は、ガスの空気中の混合容積比率が２０００分の１で臭いが確認できるように添加しなければならず、例えば、３０～５０ｍｇ／Ｎｍ^３程度が添加される。本実施形態に示す水素ガス４の需要家９ａにおいては、都市ガス５は不要であるため、ガス導管２に戻し入れる。その際、混合ガス６から水素ガス４を分離して使用するため、ガス導管２に戻し入れる都市ガス５における付臭剤濃度が混合ガス６よりも高くなる。水素ガス４の需要家９ａが多いガス導管ネットワークにおいては、付臭剤濃度が規定値よりも濃くなる恐れがある。

　そこで、本実施形態では、水素ガス分離手段３に付臭剤濃度調整機構４０を設けている。そして、水素ガス４の取り出し量に応じて、都市ガス５に含まれる一部の付臭剤を除去し、付臭剤濃度を規定値内にしてからガス導管２に都市ガス５を戻し入れる。これにより、水素ガス４の取り出し後においても、付臭剤の濃度を規定値内にできる。また、各需要家に設けられた水素ガス分離手段３において、都市ガス５または混合ガス６が漏洩した場合においても、ガス漏洩を検知することができる。水素ガス分離手段３の筐体１４内において、付臭剤の漏洩を感知し、ガス導管２から水素ガス分離手段３への混合ガス６の供給を遮断する構成を設ける構成を採ることも考えられる。都市ガス５の需要家９ｃにおいては、水素ガス４をガス導管２に戻し入れるため、水素ガス分離手段３に設けられた付臭剤濃度調整機構４０により、戻し入れる水素ガス４における付臭剤濃度を規定値内に調整する。

　このように、既存の都市ガス導管ネットワークに水素ガスと都市ガスとの混合ガスを供給し、需要家側で水素ガスまたは都市ガスを分離してガスを使用する水素供給システム１において、万一、水素ガスが漏洩した場合においても、水素燃焼触媒１０を用いて、水素ガス分離装置１７が格納されている筐体１４内の水素ガスを積極的に燃焼させ、水素ガス濃度を低下させることにより、水素ガス分離手段３における水素ガスの爆発を防止することが可能となる。これに加えて、都市ガスおよび混合ガスの漏洩を付臭により検知するとともに、ガス導管に不要ガスを戻し入れる際の付臭剤濃度を調整することで、安全な水素ガス供給を実現する水素供給システム１を提供できる。

（変形例）
　本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

　上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路などのハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈して実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、フラッシュメモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体に置くことができる。

　各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１　水素供給システム
２　ガス導管
３　水素ガス分離手段
４　水素ガス
５　都市ガス
６　混合ガス
７　水素利用機器
８　都市ガス利用機器
９ａ　需要家　（水素ガス）
９ｂ　需要家　（水素ガスと都市ガス）
９ｃ　需要家　（都市ガス）
１０　水素燃焼触媒
１１　混合ガス導管
１２　戻入導管
１３　需要家側導管
１４　筐体
１５　外気取込口　（開口部）
１６　排気口
１７　水素ガス分離装置
１８　外気
１９　漏洩水素ガス
２０　排気
２１　排気ユニット
２２　排気ファン
３０　温度センサ
３１　遮断バルブ
４０　付臭剤濃度調整機構

Claims

　水素ガスと都市ガスとを含む混合ガスから水素ガスを分離するための水素ガス分離手段を備えた水素供給システムであって、
　前記水素ガス分離手段が筐体内に格納され、
　前記筐体の少なくとも１カ所以上に外気を取り入れる開口部が設けられ、
　前記筐体の少なくとも１カ所以上に排気口が設けられ、
　前記筐体内に水素と酸素を結合して水にする水素燃焼触媒が設けられている、
　ことを特徴とする水素供給システム。
　請求項１に記載の水素供給システムにおいて、
　前記筐体に設けられた少なくとも１カ所以上の排気口が、前記水素ガス分離手段の高さ方向中央よりも高い場所に設けられている、
　ことを特徴とする水素供給システム。
　請求項１または請求項２に記載の水素供給システムにおいて、
　前記水素燃焼触媒を前記水素ガス分離手段の高さ方向中央よりも高い位置に設けられたことを特徴とする水素供給システム。
　請求項１から請求項３のうち何れか１項に記載の水素供給システムにおいて、
　前記筐体の少なくとも１カ所以上に設けた排気口に、排気を補助するファンを設けたことを特徴とする水素供給システム。
　請求項１から請求項４のうち何れか１項に記載の水素供給システムにおいて、
　前記水素燃焼触媒に温度センサを設け、
　前記温度センサで得られた温度変化に基づき、前記水素ガスまたは前記混合ガスの漏洩を検知し、前記混合ガスの供給元を遮断する制御機構を備えた、
　ことを特徴とする水素供給システム。
　請求項１から請求項５のうち何れか１項に記載の水素供給システムにおいて、前記水素ガス分離手段に付臭剤濃度の調整機構が備えられていることを特徴とする水素供給システム。