特開 2024-171777 ガス供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171777

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ガス供給システム

(51)【国際特許分類】

   F17C 9/00 20060101AFI20241205BHJP

   F17C 9/02 20060101ALI20241205BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

F17C9/00 A

F17C9/02

F17C13/00 302A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088981

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】大塚 友裕

(72)【発明者】

【氏名】林原 鉄治

(72)【発明者】

【氏名】吉田 敦

(72)【発明者】

【氏名】江頭 慎二

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172AB04

3E172BA06

3E172BB04

3E172BB12

3E172BB13

3E172BB17

3E172BD05

3E172EA03

3E172EB03

3E172EB08

3E172GA11

3E172GA17

3E172GA26

3E172HA04

3E172HA06

(57)【要約】

【課題】タンク内の液化ガスを需要先に安定的に供給できるようにする。
【解決手段】ガス供給システム１０は、液化ガス貯槽１から液体水素Ｌを受け入れる第１及び第２貯留タンク１１，１２と、第１又は第２貯留タンク１１，１２内から吸入した水素ガスＧを用いて、第２又は第１貯留タンク１２，１１内を加圧することにより、第２又は第１貯留タンク１２，１１内の液体水素Ｌを供給路２５に押し出す圧縮機１５と、圧縮機１５により、第１貯留タンク１１を減圧させるとともに第２貯留タンク１２を加圧する状態と、圧縮機１５により、第２貯留タンク１２を減圧させるとともに第１貯留タンク１１を加圧する状態と、の間で切り替え可能に構成された加圧切替機構３０と、加圧切替機構３０を制御する制御部３３と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガス貯槽に貯留された液化ガスを供給路に送り出すガス供給システムであって、
前記液化ガス貯槽から液化ガス（Ｌ）を受け入れる第１貯留タンク及び第２貯留タンクを含む貯留タンク群と、
所定のガス（Ｇ）を用いて、前記第２又は第１貯留タンク内を加圧することにより、前記第２又は第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）を前記供給路に押し出すための圧縮機と、
前記第２貯留タンクを加圧する状態である第１状態と、前記第１貯留タンクを加圧する状態である第２状態と、の間で切り替え可能に構成された加圧切替機構と、
前記加圧切替機構を制御する制御部と、
を備えている、ガス供給システム。

【請求項2】

前記圧縮機が、前記第１又は第２貯留タンク内から吸入したガス（Ｇ）を用いて、前記第２又は第１貯留タンク内を加圧することにより、前記第２又は第１貯留タンク内の液化ガスを前記供給路に押し出すための圧縮機であり、
前記第１状態が前記圧縮機により前記第１貯留タンクを減圧させるとともに前記第２貯留タンクを加圧する状態であり、前記第２状態が前記圧縮機により前記第２貯留タンクを減圧させるとともに前記第１貯留タンクを加圧する状態である、請求項１に記載のガス供給システム。

【請求項3】

前記供給路に配置され、前記圧縮機によって加圧された前記第２又は第１貯留タンク内から押し出された液化ガス（Ｌ）をガス化させる気化器を備えている、請求項１または２に記載のガス供給システム。

【請求項4】

前記液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）の流入先を前記第１貯留タンク及び前記第２貯留タンクの間で切り替え可能に構成された入口切替機構と、
前記供給路への液化ガスの押し出し元を前記第１貯留タンク及び前記第２貯留タンクの間で切り替え可能に構成された出口切替機構と、
を備え、
前記制御部は、前記圧縮機、前記加圧切替機構、前記入口切替機構及び前記出口切替機構を制御するように構成され、
前記制御部は、
前記液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）を前記第１貯留タンクに流入可能な状態にように前記入口切替機構を制御するとともに、前記加圧切替機構が前記第１状態になるように前記加圧切替機構を制御し、さらに、前記第２貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が前記供給路に流出可能な状態となるように前記出口切替機構を制御する第１制御と、
前記液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）を前記第２貯留タンクに流入可能な状態にように前記入口切替機構を制御するとともに、前記加圧切替機構が前記第２状態になるように前記加圧切替機構を制御し、さらに、前記第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が前記供給路に流出可能な状態となるように前記出口切替機構を制御する第２制御と、
を実行可能である、請求項２に記載のガス供給システム。

【請求項5】

前記圧縮機に吸入される前のガス（Ｇ）を加熱するヒータ部をさらに備える、請求項１または２に記載のガス供給システム。

【請求項6】

前記液化ガス貯槽から前記圧縮機への前記液化ガス貯槽内のガスの流通を可能とする蒸発ガス流通路と、
前記液化ガス貯槽内のボイルオフガスが前記蒸発ガス流通路を通して前記圧縮機に吸入されるように、前記蒸発ガス流通路を開放する開閉機構と、
を備えている、請求項１または２に記載のガス供給システム。

【請求項7】

前記圧縮機を迂回しつつ前記第１又は第２貯留タンクと前記供給路とを繋ぐバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉可能に構成されたバイパス切替機構と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１又は第２貯留タンク内の圧力が所定値を超えたことに基づいて、前記バイパス通路が開放されるように前記バイパス切替機構を制御するように構成されている、請求項１または２に記載のガス供給システム。

【請求項8】

前記圧縮機を迂回しつつ前記第１又は第２貯留タンクと前記供給路とを繋ぐバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉可能なバイパス切替機構と、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記加圧切替機構が前記第１状態にある場合において、前記第１貯留タンク内の圧力が閾値以下となったことに基づいて、前記供給路から前記圧縮機に向けてガス（Ｇ）が還流するように前記バイパス切替機構を制御し、
前記加圧切替機構が前記第２状態にある場合において、前記第２貯留タンク内の圧力が閾値以下となったことに基づいて、前記供給路から前記圧縮機に向けてガス（Ｇ）が還流するように前記バイパス切替機構を制御するように構成されている、請求項２に記載のガス供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境を考慮して、水素を発電や自動車等の燃料として用いることが考えられており、水素の需要が増大している。水素ガス等の液化ガスをガス化して圧送する手段として、（１）液体ポンプによって液体のまま加圧された液を気化器で気化させ、気化したガスを送る方法（ポンプ型）と、（２）気化器で気化されたガスをガス圧縮機で圧送する方法（圧縮機型）と、の２種類の方法がある。

【0003】

特許文献１には、液化水素に関して、圧縮機型の水素ガス圧送方法を行う水素燃料供給システムが開示されている。この水素燃料供給システムでは、タンクから取り出された液体水素を気化器で気化させ、この気化した水素ガスを圧縮機で昇圧させるととともに、この昇圧された水素ガスを元のタンクに戻してタンク内を加圧し、タンク内の液体水素を需要先に送り出すように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－７０３０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されている水素燃料供給システムでは、圧縮機によって加圧された水素ガスをタンクに戻してタンク内を昇圧させて、この圧力によってタンク内の液体水素を需要先に送り出す。このため、タンク内の液体水素を需要先に向けて送り出しながら圧縮機を作動させると、タンクから需要先に向けて送り出すはずの液体水素の一部が圧縮機に吸引されてしまう。このため、常時、液体水素を需要先に向けて送出しながら圧縮機を作動させておくことが難しい。

【0006】

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タンク内の液化ガスを需要先に安定的に供給できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一局面に係るガス供給システムは、液化ガス貯槽に貯留された液化ガスを供給路に送り出すガス供給システムであって、前記液化ガス貯槽から液化ガス（Ｌ）を受け入れる第１貯留タンク及び第２貯留タンクを含む貯留タンク群と、所定のガス（Ｇ）を用いて、前記第２又は第１貯留タンク内を加圧することにより、前記第２又は第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）を前記供給路に押し出すための圧縮機と、前記第２貯留タンクを加圧する状態である第１状態と、前記第１貯留タンクを加圧する状態である第２状態と、の間で切り替え可能に構成された加圧切替機構と、前記加圧切替機構を制御する制御部と、を備えている。

【0008】

本発明に係るガス供給システムでは、第１貯留タンク及び第２貯留タンクが設けられており、制御部により加圧切替機構の状態が切り替えられる。加圧切替機構が第１状態にある場合、第２貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が供給路に押し出される。一方、加圧切替機構が第２状態にある場合には、所定のガス（Ｇ）により第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が供給路に押し出される。このため、従来のように、タンク内の液化ガス（Ｌ）が需要先に向けて押し出されるまで圧縮機を待機状態にしておく必要がないため、液化ガス（Ｌ）を安定的に需要先に向けて押し出すことができる。

【0009】

前記圧縮機が、前記第１又は第２貯留タンク内から吸入したガス（Ｇ）を用いて、前記第２又は第１貯留タンク内を加圧することにより、前記第２又は第１貯留タンク内の液化ガスを前記供給路に押し出すための圧縮機であってもよい。この場合、前記第１状態が前記圧縮機により前記第１貯留タンクを減圧させるとともに前記第２貯留タンクを加圧する状態であり、前記第２状態が前記圧縮機により前記第２貯留タンクを減圧させるとともに前記第１貯留タンクを加圧する状態であってもよい。

【0010】

この態様では、第１貯留タンク及び第２貯留タンクが設けられており、制御部により加圧切替機構の状態が切り替えられる。加圧切替機構が第１状態にある場合、第１貯留タンク内が減圧されることにより、第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が気化する。この気化したガス（Ｇ）は圧縮機に吸引されて圧縮され、第２貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）を加圧する。これにより、第２貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が供給路に押し出される。一方、加圧切替機構が第２状態にある場合には、圧縮機から吐出されたガス（Ｇ）により第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が供給路に押し出される。このように、圧縮機が吸引するガス（Ｇ）が貯留されるタンクと、圧縮機から吐出されたガス（Ｇ）で加圧されるタンクとが別個に設けられている。このため、従来のように、タンク内の液化ガス（Ｌ）が需要先に向けて押し出されるまで圧縮機を待機状態にしておく必要がないため、液化ガス（Ｌ）を安定的に需要先に向けて押し出すことができる。

【0011】

前記ガス供給システムは、前記供給路に配置され、前記圧縮機によって加圧された前記第２又は第１貯留タンク内から押し出された液化ガス（Ｌ）をガス化させる気化器を備えていてもよい。

【0012】

この態様では、液化ガス（Ｌ）から得られたガス（Ｇ）を需要先に送ることができる。

【0013】

前記ガス供給システムは、前記液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）の流入先を前記第１貯留タンク及び前記第２貯留タンクの間で切り替え可能に構成された入口切替機構と、前記供給路への液化ガスの押し出し元を前記第１貯留タンク及び前記第２貯留タンクの間で切り替え可能に構成された出口切替機構と、を備えてもよい。この場合、前記制御部は、前記圧縮機、前記加圧切替機構、前記入口切替機構及び前記出口切替機構を制御するように構成されてもよい。また、前記制御部は、前記液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）を前記第１貯留タンクに流入可能な状態にように前記入口切替機構を制御するとともに、前記加圧切替機構が前記第１状態になるように前記加圧切替機構を制御し、さらに、前記第２貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が前記供給路に流出可能な状態となるように前記出口切替機構を制御する第１制御と、前記液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）を前記第２貯留タンクに流入可能な状態にように前記入口切替機構を制御するとともに、前記加圧切替機構が前記第２状態になるように前記加圧切替機構を制御し、さらに、前記第１貯留タンク内の液化ガス（Ｌ）が前記供給路に流出可能な状態となるように前記出口切替機構を制御する第２制御と、を実行可能であってもよい。

【0014】

この態様では、入口切替機構及び出口切替機構が設けられるため、液化ガス貯槽内の液化ガス（Ｌ）の流入先、および、供給路への液化ガス（Ｌ）の押し出し元を切り替え動作によって切り替えることができる。したがって、より安定的に液化ガスの供給を可能とすることができる。

【0015】

前記ガス供給システムは、前記圧縮機に吸入される前のガス（Ｇ）を加熱するヒータ部をさらに備えていてもよい。

【0016】

この態様では、圧縮機の吸込温度を上げることで吐出温度を上げることができ、それにより、貯留タンク内の気化を促進させることができる。また、圧縮機が低温ガスを吸入する場合と比べて圧縮機内部の低温ガス対策を不要とすることができる。

【0017】

前記ガス供給システムは、前記液化ガス貯槽から前記圧縮機への前記液化ガス貯槽内のガスの流通を可能とする蒸発ガス流通路と、前記液化ガス貯槽内のボイルオフガスが前記蒸発ガス流通路を通して前記圧縮機に吸入されるように、前記蒸発ガス流通路を開放する開閉機構と、を備えていてもよい。

【0018】

この態様では、圧縮機を液化ガス貯槽内のボイルオフガス（ＢＯＧ）回収用途にも活用することができる。

【0019】

前記ガス供給システムは、前記圧縮機を迂回しつつ前記第１又は第２貯留タンクと前記供給路とを繋ぐバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉可能に構成されたバイパス切替機構と、をさらに備えてもよい。この場合において、前記制御部は、前記第１又は第２貯留タンク内の圧力が所定値を超えたことに基づいて、前記バイパス通路が開放されるように前記バイパス切替機構を制御するように構成されていてもよい。

【0020】

この態様では、貯留タンク内の圧力の異常な上昇を抑制しつつ、ガスの廃棄も防止できる。

【0021】

前記ガス供給システムは、前記圧縮機を迂回しつつ前記第１又は第２貯留タンクと前記供給路とを繋ぐバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉可能なバイパス切替機構と、をさらに備えてもよい。この場合において、前記制御部は、前記加圧切替機構が前記第１状態にある場合において、前記第１貯留タンク内の圧力が閾値以下となったことに基づいて、前記供給路から前記圧縮機に向けてガス（Ｇ）が還流するように前記バイパス切替機構を制御し、前記加圧切替機構が前記第２状態にある場合において、前記第２貯留タンク内の圧力が閾値以下となったことに基づいて、前記供給路から前記圧縮機に向けてガス（Ｇ）が還流するように前記バイパス切替機構を制御するように構成されていてもよい。

【0022】

この態様では、第１（又は第２）の貯留タンク内の圧力が所定の下限圧力に達した場合には、供給路から高圧のガスを圧縮機入口側に還流させる。これによって、第２（又は第１）の貯留タンク内の加圧に必要な圧縮機処理量を確保できる。

【発明の効果】

【0023】

以上説明したように、本発明によれば、タンク内の液化ガスを需要先に安定的に供給できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施形態に係るガス供給システムの構成を概略的に示す図である。

【図2】ヒータ部が省略された変形例を概略的に示す図である。

【図3】蒸発ガス流通路及び圧縮ガス流通路が設けられた変形例を概略的に示す図である。

【図4】バイパス通路が設けられた変形例を概略的に示す図である。

【図5】供給路内の水素ガスを圧縮機を通して貯留タンクに戻すときの動作を説明するための図である。

【図6】入口側規制部及び出口側規制部が設けられた変形例を概略的に示す図である。

【図7】変形例に係るガス供給システムを概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0026】

図１に示すように、本実施形態に係るガス供給システム１０は、液化ガス貯槽１に貯留された液化ガスを需要先３に向けて送り出すものであるが、本実施形態では液化ガスを気化させた上で需要先３に供給する。液化ガスは本実施形態では液体水素Ｌであるが、これに代え、液化天然ガス（ＬＮＧ）等であってもよい。需要先３は、例えばガスタービンであってもよく、この場合、液体水素Ｌから気化した水素ガスＧは燃料として用いられることになる。

【0027】

ガス供給システム１０は、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２を含む貯留タンク群１３と、圧縮機１５と、を備えている。第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２は、液化ガス貯槽１よりも容積の小さなタンクによって構成されている。第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２は、同じ容量のタンクによって構成されているのが好ましい。

【0028】

第１貯留タンク１１は、１つの容器によって構成されていてもよく、あるいは複数の容器を有していてもよい。また、第２貯留タンクも、１つの容器によって構成されていてもよく、あるいは複数の容器を有していてもよい。

【0029】

第１貯留タンク及び第２貯留タンク１２は、何れも密閉構造である。このため、後述するように、圧縮機１５によって第１貯留タンク１１（又は第２貯留タンク１２）内の水素ガスＧ（又はボイルオフガス）が吸引されると、第１貯留タンク１１（又は第２貯留タンク１２）内は減圧される。また、圧縮機１５から吐出された水素ガスＧによって第２貯留タンク１２（又は第１貯留タンク１１）内が加圧されると、第２貯留タンク１２（又は第１貯留タンク１１）から液体水素Ｌが押し出される。

【0030】

第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２は、液流路１７を通して液化ガス貯槽１と接続されている。液流路１７は、液化ガス貯槽１の底部に一端部が接続された主流路１７ｃと、主流路１７ｃから分岐した第１支流路１７ａ及び第２支流路１７ｂと、を含む。第１支流路１７ａの先端部は第１貯留タンク１１の底部に接続され、第２支流路１７ｂの先端部は第２貯留タンク１２の底部に接続されている。すなわち、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２は、液化ガス貯槽１に対して並列に接続されている。主流路１７ｃには開閉弁１８が設けられているが、この開閉弁１８は省略可能である。

【0031】

第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２は、液化ガス貯槽１よりも低い位置又は液化ガス貯槽１と同レベルに配置されている。このため、液化ガス貯槽１内の液体水素Ｌは、ポンプを用いることなく第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２内に流入可能となっている。ただし、この配置関係には限られない。例えば、液化ガス貯槽１の内圧が貯留タンク１１，１２の内圧よりも高い状態に維持されるような場合には、貯留タンク１１，１２は液化ガス貯槽１よりも高い位置に配置されてもよい。

【0032】

第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２のそれぞれの上部は、ガス流路１９を通して圧縮機１５と接続されている。ガス流路１９は、第１貯留タンク１１に接続された第１ガス流路１９ａと、第２貯留タンク１２に接続された第２ガス流路１９ｂと、基端が第１ガス流路１９ａ及び第２ガス流路１９ｂに接続された合流ガス流路１９ｃと、を含む。合流ガス流路１９ｃの先端は、圧縮機１５の吸入ポートに接続されている。すなわち、圧縮機１５が作動すると、第１貯留タンク１１又は第２貯留タンク１２内の水素ガスＧが圧縮機１５に吸引される。

【0033】

ガス流路１９における合流ガス流路１９ｃには、ヒータ部２１が設けられている。ヒータ部２１は、第１貯留タンク１１又は第２貯留タンク１２から吸引されて圧縮機１５に流入する前の水素ガスＧを加熱する。

【0034】

圧縮機１５の吐出ポートには、加圧流路２３が接続されている。加圧流路２３は、圧縮機１５の吐出ポートに接続された加圧主流路２３ｃと、加圧主流路２３ｃから分岐した第１加圧支流路２３ａ及び第２加圧支流路２３ｂと、を含む。第１加圧支流路２３ａは、第１貯留タンク１１の天部に接続され、第２加圧支流路２３ｂは、第２貯留タンク１２の天部に接続されている。

【0035】

第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２には、供給路２５が接続されている。供給路２５は、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２から押し出された液体水素Ｌを需要先３に向けて送り出すための流路である。供給路２５は、第１貯留タンク１１の底部に接続された第１供給路２５ａと、第２貯留タンク１２の底部に接続された第２供給路２５ｂと、第１供給路２５ａ及び第２供給路２５ｂに接続された合流供給路２５ｃと、を含む。

【0036】

供給路２５の合流供給路２５ｃには、第２貯留タンク１２又は第１貯留タンク１１内から押し出された液体水素Ｌをガス化させる気化器２７が設けられている。この気化器２７によってガス化した水素ガスＧが需要先３に送られる。なお、合流供給路２５ｃには、開閉弁２６が設けられているが、この開閉弁２６は省略可能である。

【0037】

ガス供給システム１０は、加圧切替機構３０と、入口切替機構３１と、出口切替機構３２と、制御部３３と、を備えている。加圧切替機構３０は、圧縮機１５によって加圧又は減圧される貯留タンク１１，１２を切り替えるための機構であり、吸入側切替部３５と、加圧側切替部３６と、を含む。

【0038】

吸入側切替部３５は、第１ガス流路１９ａに設けられた第１吸入側バルブ３５ａと、第２ガス流路１９ｂに設けられた第２吸入側バルブ３５ｂと、を含む。第１吸入側バルブ３５ａ及び第２吸入側バルブ３５ｂは、制御部３３によって選択的に開かれる。したがって、第１ガス流路１９ａから合流ガス流路１９ｃに水素ガスＧが流れる状態と、第２ガス流路１９ｂから合流ガス流路１９ｃに水素ガスＧが流れる状態と、が選択的に得られる。

【0039】

なお、吸入側切替部３５は、代替的に、第１ガス流路１９ａ、第２ガス流路１９ｂ及び合流ガス流路１９ｃの接続部に配置された三方弁（図示省略）によって構成されていてもよい。この三方弁は、第１ガス流路１９ａから合流ガス流路１９ｃに水素ガスＧが流れる状態と、第２ガス流路１９ｂから合流ガス流路１９ｃに水素ガスＧが流れる状態と、を選択的に取り得る。

【0040】

加圧側切替部３６は、第１加圧支流路２３ａに設けられた第１加圧側バルブ３６ａと、第２加圧支流路２３ｂに設けられた第２加圧側バルブ３６ｂと、を含む。第１加圧側バルブ３６ａ及び第２加圧側バルブ３６ｂは、制御部３３によって選択的に開かれる。したがって、加圧主流路２３ｃから第１加圧支流路２３ａに水素ガスＧが流れる状態と、加圧主流路２３ｃから第２加圧支流路２３ｂに水素ガスＧが流れる状態と、が選択的に得られる。

【0041】

なお、加圧側切替部３６は、代替的に、加圧主流路２３ｃ、第１加圧支流路２３ａ及び第２加圧支流路２３ｂの接続部に配置された三方弁（図示省略）によって構成されていてもよい。この三方弁は、加圧主流路２３ｃから第１加圧支流路２３ａに水素ガスＧが流れる状態と、加圧主流路２３ｃから第２加圧支流路２３ｂに水素ガスＧが流れる状態と、を選択的に取り得る。

【0042】

すなわち、加圧切替機構３０は、第１吸入側バルブ３５ａが開き且つ第２吸入側バルブ３５ｂが閉じた状態であり、且つ、第１加圧側バルブ３６ａが閉じ且つ第２加圧側バルブ３６ｂが開いた状態である第１状態と、第１吸入側バルブ３５ａが閉じ且つ第２吸入側バルブ３５ｂが開いた状態であり、且つ、第１加圧側バルブ３６ａが開き且つ第２加圧側バルブ３６ｂが閉じた状態である第２状態と、を取り得る。

【0043】

入口切替機構３１は、第１支流路１７ａに設けられた第１液側バルブ３１ａと、第２支流路１７ｂに設けられた第２液側バルブ３１ｂと、を含む。第１液側バルブ３１ａ及び第２液側バルブ３１ｂは、制御部３３によって開閉制御される。すなわち、入口切替機構３１は、第１液側バルブ３１ａが開き且つ第２液側バルブ３１ｂが閉じた状態である第１入口側状態と、第１液側バルブ３１ａが閉じ且つ第２液側バルブ３１ｂが開いた状態である第２入口側状態と、を取り得る。

【0044】

なお、入口切替機構３１は、代替的に、主流路１７ｃ、第１支流路１７ａ及び第２支流路１７ｂの接続部に配置された三方弁（図示省略）によって構成されていてもよい。この三方弁は、主流路１７ｃから第１支流路１７ａに水素ガスＧが流れる第１入口側状態と、主流路１７ｃから第２支流路１７ｂに水素ガスＧが流れる第２入口側状態と、を選択的に取り得る。

【0045】

出口切替機構３２は、第１供給路２５ａに設けられた第１供給バルブ３２ａと、第２供給路２５ｂに設けられた第２供給バルブ３２ｂと、を含む。第１供給バルブ３２ａ及び第２供給バルブ３２ｂは、制御部３３によって選択的に開かれる。すなわち、出口切替機構３２は、第２供給バルブ３２ｂが開き且つ第１供給バルブ３２ａが閉じた状態である第１出口側状態と、第２供給バルブ３２ｂが閉じ且つ第１供給バルブ３２ａが開いた状態である第２出口側状態と、を取り得る。

【0046】

なお、出口切替機構３２は、代替的に、第１供給路２５ａ、第２供給路２５ｂ及び合流供給路２５ｃの接続部に配置された三方弁によって構成されていてもよい。この三方弁は、第２供給路２５ｂから合流供給路２５ｃに水素ガスＧが流れる第１出口側状態と、第１供給路２５ａから合流供給路２５ｃに水素ガスＧが流れる第２出口側状態と、を選択的に取り得る。

【0047】

制御部３３は、加圧切替機構３０（吸入側切替部３５及び加圧側切替部３６）、入口切替機構３１、出口切替機構３２及び圧縮機１５を制御するように構成されている。具体的に、制御部３３は、第１制御と第２制御とを実行可能である。

【0048】

第１制御では、圧縮機１５が駆動され、加圧切替機構３０（吸入側切替部３５及び加圧側切替部３６）が上述した第１状態になるように制御され、入口切替機構３１が上述した第１入口側状態になるように制御され、出口切替機構３２が上述した第１出口側状態になるように制御される。一方、第２制御では、圧縮機１５が駆動され、加圧切替機構３０（吸入側切替部３５及び加圧側切替部３６）が上述した第２状態になるように制御され、入口切替機構３１が上述した第２入口側状態になるように制御され、出口切替機構３２が上述した第２出口側状態になるように制御される。

【0049】

第１制御及び第２制御は、交互に実行される。

【0050】

ここで、ガス供給システム１０により行われるガス供給方法について説明する。ガス供給方法では、貯留ステップと、第１押し出しステップと、第２押し出しステップと、がこの順に行われる。以降、第１押し出しステップと第２押し出しステップは、交互に繰り返して行なわれる。

【0051】

＜貯留ステップ＞
貯留ステップでは、第１液側バルブ３１ａ及び第２液側バルブ３１ｂが開かれる。これにより、液化ガス貯槽１内の液体水素Ｌが液流路１７を通して第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２に流入し、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２に貯留される。第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２内が液体水素Ｌで満たされると、第１液側バルブ３１ａ及び第２液側バルブ３１ｂは閉じられる。このとき、第１供給バルブ３２ａ及び第２供給バルブ３２ｂは閉じられている。一方、第１及び第２吸入側バルブ３５ａ，３５ｂ、第１及び第２加圧側バルブ３６ａ，３６ｂは、開いているが、閉じておいてもよい。

【0052】

＜第１押し出しステップ＞
続いて、第１押し出しステップが行われる。第１押し出しステップでは、制御部３３が第１制御を実行する。第１制御では、入口切替機構３１が第１入口側状態に設定され、加圧切替機構３０が第１状態に設定され、出口切替機構３２が第１出口側状態に設定される。したがって、入口切替機構３１は、第１液側バルブ３１ａが開き且つ第２液側バルブ３１ｂが閉じた状態となる。また、加圧切替機構３０は、第１吸入側バルブ３５ａが開き且つ第２吸入側バルブ３５ｂが閉じた状態であり、且つ、第１加圧側バルブ３６ａが閉じ且つ第２加圧側バルブ３６ｂが開いた状態となる。また、出口切替機構３２は、第２供給バルブ３２ｂが開き且つ第１供給バルブ３２ａが閉じた状態となる。この状態で、圧縮機１５が駆動される。

【0053】

これにより、第１貯留タンク１１内の水素ガスＧが圧縮機１５によって吸引される。これに伴い、液化ガス貯槽１内の液体水素Ｌが第１貯留タンク１１に流入する。

【0054】

第１貯留タンク１１内で気化した水素ガスＧは、第１ガス流路１９ａ及び合流ガス流路１９ｃを通して圧縮機１５に吸引される。このとき、水素ガスＧは、ヒータ部２１において加熱された上で圧縮機１５に流入する。圧縮機１５で圧縮されて昇圧した水素ガスＧは、加圧主流路２３ｃ及び第２加圧支流路２３ｂを通して第２貯留タンク１２を加圧する。第２加圧支流路２３ｂは、第２貯留タンク１２の上側部に接続されているため、水素ガスＧによって第２貯留タンク１２内の液体水素Ｌの液面が加圧される。つまり、１つの圧縮機１５が、一方の貯留タンクの吸入と他方の貯留タンクの加圧という２つの役割を果たしている。

【0055】

第２貯留タンク１２内が加圧されると、第２貯留タンク１２内の液体水素Ｌは、第２供給路２５ｂに押し出され、この液体水素Ｌは合流供給路２５ｃを流れる。液体水素Ｌは気化器２７においてガス化し、気化した水素ガスＧは需要先３に向けて流れる。

【0056】

なお、第１押し出しステップでは、第１貯留タンク１１内の液体水素Ｌの一部が気化して圧縮機１５によって吸引されるが、第１貯留タンク１１内の減圧に伴って液化ガス貯槽１内の液体水素Ｌが第１貯留タンク１１に流入する。このため、第１押し出しステップを終了するときには、第１貯留タンク１１内にある程度の液体水素Ｌが溜まった状態となる。

【0057】

第２貯留タンク１２内の液体水素Ｌの全量が気化器２７側に流れることにより、第１押し出しステップが終了する。第２貯留タンク１２内に液体水素Ｌが存在しないことの確認は、第２貯留タンク１２内の圧力の測定や液面センサなど種々の方法で行うことができる。また、簡易的に第１制御の実施時間が所定時間経過したことにより第１押し出しステップが終了したと判断してもよい。

【0058】

＜第２押し出しステップ＞
続いて、第２押し出しステップが行われる。第２押し出しステップでは、制御部３３は第２制御を実行する。第２制御では、入口切替機構３１が第２入口側状態に設定され、加圧切替機構３０が第２状態に設定され、出口切替機構３２が第２出口側状態に設定される。具体的に、入口切替機構３１は、第１液側バルブ３１ａが閉じ且つ第２液側バルブ３１ｂが開いた状態となる。また、加圧切替機構３０は、第２吸入側バルブ３５ｂが開き且つ第１吸入側バルブ３５ａが閉じた状態であり、且つ、第２加圧側バルブ３６ｂが閉じ且つ第１加圧側バルブ３６ａが開いた状態となる。また、出口切替機構３２は、第２供給バルブ３２ｂが閉じ且つ第１供給バルブ３２ａが開いた状態となる。この状態で、圧縮機１５の駆動が継続される。

【0059】

これにより、第２貯留タンク１２内が減圧される。これに伴い、液化ガス貯槽１内の液体水素Ｌが第２貯留タンク１２に流入する。

【0060】

第２貯留タンク１２内で気化した水素ガスＧは、第２ガス流路１９ｂ及び合流ガス流路１９ｃを通して圧縮機１５に吸引される。このとき、水素ガスＧは、ヒータ部２１において加熱された上で圧縮機１５に流入する。圧縮機１５で圧縮されて昇圧した水素ガスＧは、加圧主流路２３ｃ及び第１加圧支流路２３ａを通して第１貯留タンク１１を加圧する。これにより、第１貯留タンク１１内の液体水素Ｌは、第１供給路２５ａに押し出され、この液体水素Ｌは合流供給路２５ｃを流れ、気化器２７においてガス化し、需要先３に向けて流れる。

【0061】

第１貯留タンク１１内の液体水素Ｌの全量が気化器２７側に流れることにより、第２押し出しステップが終了する。第１貯留タンク１１内に液体水素Ｌが存在しないことの確認は、第１貯留タンク１１内の圧力の測定や液面センサなど種々の方法で行うことができる。また、簡易的に第２制御の実施時間が所定時間経過したことにより第２押し出しステップが終了したと判断してもよい。なお、第２押し出しステップでは、第２貯留タンク１２内の液体水素Ｌの一部が気化して圧縮機１５によって吸引されるが、液化ガス貯槽１から液体水素Ｌが第２貯留タンク１２に流入する。このため、第２押し出しステップを終了するときには、第２貯留タンク１２内にある程度の液体水素Ｌが溜まった状態となる。

【0062】

第２押し出しステップが終了すると、再び第１押し出しステップが行われる。以降、第１押し出しステップと第２押し出しステップとが繰り返される。

【0063】

以上説明したように、本実施形態に係るガス供給システム１０では、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２が設けられており、制御部３３により加圧切替機構３０の状態が切り替えられる。加圧切替機構３０が第１状態にある場合、第１貯留タンク１１内が減圧されることにより、第１貯留タンク１１内の液体水素Ｌが気化する。この気化した水素ガスＧは圧縮機１５に吸引されて圧縮され、第２貯留タンク１２内の液体水素Ｌを加圧する。これにより、第２貯留タンク１２内の液体水素Ｌが供給路２５に押し出される。一方、加圧切替機構３０が第２状態にある場合には、圧縮機１５から吐出された水素ガスＧにより第１貯留タンク１１内の液体水素Ｌが供給路２５に押し出される。このように、圧縮機１５が吸引する水素ガスＧが貯留されるタンクと、圧縮機１５から吐出された水素ガスＧによって加圧されるタンクとが別個に設けられている。このため、従来のように、タンク内の液体水素Ｌが需要先３に向けて押し出されるまで圧縮機１５を待機状態にしておく必要がないため、液体水素Ｌを安定的に需要先３に向けて押し出すことができる。そして、ガス供給システム１０では、第１貯留タンク１１と第２貯留タンク１２とを切り替え続けることで需要先３に向けて液体水素Ｌの連続供給が可能となる。

【0064】

また、本実施形態では、ヒータ部２１が設けられているため、圧縮機１５の吸込温度を上げることができ、それによって吐出温度を上げることができる。したがって、貯留タンク１１，１２内の気化を促進させることができる。その結果、圧縮機１５の処理量を少なくでき、圧縮機１５の小型化及び動力の低減が可能となる。また、圧縮機１５が低温ガスを吸入する場合と比べて圧縮機１５内部の低温ガス対策を不要とすることができる。

【0065】

また、本実施形態では、例えば再生可能エネルギーから得られた液体水素Ｌを需要先３に供給することができる。また、技術的難易度が高い液体水素Ｌポンプを用いることなく高圧大流量の液体水素Ｌを圧送することができる。また、圧縮機によって需要先３まで水素ガスＧを送る方法に比べ、圧縮機１５に要求される処理量が小さくなるため、圧縮機１５の小型化及び動力の低減が可能となる。また、圧縮機１５での断熱圧縮熱を気化熱源として使用できるため、圧縮機１５の小型化、動力の低減、気化器２７の小型化が可能となる。

【0066】

（その他の実施形態）
なお、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。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態においては、気化器２７が設けられているが、気化器２７を省略することが可能である。この場合、液体水素Ｌが需要先３に供給され、需要先３にて液体水素Ｌ自体を利用してもよく、あるいは、需要先３にて液体水素Ｌを気化させてもよい。

【0067】

前記実施形態では、圧縮機１５に吸入される前の水素ガスＧを加熱するヒータ部２１が設けられているが、図２に示すように、ヒータ部２１は削除されてもよい。

【0068】

また、図３に示すように、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を処理するための蒸発ガス流通路３８及び圧縮ガス流通路３９が追加されていてもよい。蒸発ガス流通路３８は、一端部が液化ガス貯槽１の上端部に接続され、他端部がガス流路１９における合流ガス流路１９ｃに接続されている。すなわち、蒸発ガス流通路３８は、液化ガス貯槽１内のボイルオフガスを、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２を介することなく圧縮機１５で吸引できるようにするための流路である。圧縮ガス流通路３９は、一端部が加圧流路２３における加圧主流路２３ｃに接続され、他端部が供給路２５における気化器２７よりも下流側の部位に接続されている。すなわち、圧縮ガス流通路３９は、圧縮機１５に吸引されたボイルオフガスを供給路２５に送り出すための流路である。

【0069】

蒸発ガス流通路３８及び圧縮ガス流通路３９には、開閉機構４１が設けられている。開閉機構４１は、蒸発ガス流通路３８に配置されたバルブ４１ａと圧縮ガス流通路３９に配置されたバルブ４１ｂとを含む。これらバルブ４１ａ，４１ｂは制御部３３によって開閉制御される。

【0070】

図３のガス供給システム１０では、例えば液化ガス貯槽１の内圧を検出する検出器４３が設けられていて、この検出器４３によって液化ガス貯槽１内の圧力が予め設定された値よりも高い値になると、蒸発ガス流通路３８及び圧縮ガス流通路３９が開通するように開閉機構４１を制御するとともに圧縮機１５を駆動する。これにより、液化ガス貯槽１内のボイルオフガスを回収することができる。これ以外のときは、開閉機構４１は閉じられている。

【0071】

図３のシステム１０では、圧縮機１５が、ボイルオフガス処理用の圧縮機を兼用するため、ボイルオフガス処理のための専用の圧縮機を追加する必要がない。なお、検出器４３を省略し、蒸発ガス流通路３８及び圧縮ガス流通路３９が定期的に開通するように開閉機構４１を制御してもよい。

【0072】

ガス供給システム１０では、圧縮ガス流通路３９が省略されてもよい。この場合、第１又は第２制御では液化ガス貯槽１内のボイルオフガスが蒸発ガス流通路３８を介して、貯留タンク１１，１２のうち減圧される側の貯留タンクで生じた水素ガスＧと合流する。ボイルオフガス及び当該減圧される側の貯留タンクの水素ガスＧは、圧縮機１５に吸入されるとともに貯留タンク１１，１２のうち加圧される側の貯留タンクへと供給される。これにより、ボイルオフガスの処理と、貯留タンク１１，１２から需要先への水素ガスＧの供給とを同時に行うことができる。

【0073】

図４に示すように、圧縮機１５を迂回しつつ第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２を互いに繋ぐバイパス通路４５が設けられていてもよい。バイパス通路４５は、一端部がガス流路１９における合流ガス流路１９ｃに接続され、他端部が圧縮ガス流通路３９に接続されている。バイパス通路４５にはバイパス切替機構４６が設けられており、バイパス通路４５はバイパス切替機構４６によって開閉される。

【0074】

第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２には、内圧を検出する検出器５１，５２が設けられており、制御部３３は、この検出器５１，５２による検出結果に基づいてバイパス切替機構４６を制御する。具体的には、検出器５１，５２により、第１貯留タンク１１又は第２貯留タンク１２の内圧が所定値を超えたことが検出されると、この検出結果に基づき、制御部３３は、バイパス通路４５が開通するようにバイパス切替機構４６を制御する。このとき、第１吸入側バルブ３５ａ又は第２吸入側バルブ３５ｂのうち、昇圧が検出された貯留タンク１１，１２に対応するバルブ３５ａ，３５ｂも開放される。したがって、図４のシステム１０では、貯留タンク１１，１２内の圧力の異常な上昇を抑制しつつ、水素ガスＧの廃棄も防止できる。

【0075】

バイパス通路４５が設けられる場合には、第１貯留タンク１１又は第２貯留タンク１２の内圧が低下したときに、図５に示すように、当該貯留タンク１１，１２内の圧力を回復させるべくバイパス通路４５を利用することもできる。具体的に、例えば加圧切替機構３０が第１状態にある場合において、検出器５２により、第１貯留タンク１１の内圧が予め設定された閾値以下になったことが検出されると、バイパス切替機構４６によってバイパス通路４５が開通し、また、第２加圧側バルブ３６ｂによって第２加圧支流路２３ｂが開通する。これにより、図５に破線で示すように、供給路２５内の水素ガスＧが、バイパス通路４５及びガス流路１９の合流ガス流路１９ｃを通って圧縮機１５に吸引され、圧縮機１５から吐出された水素ガスＧは、加圧主流路２３ｃ及び第２加圧支流路２３ｂを通して第２貯留タンク１２に供給される。

【0076】

一方、加圧切替機構３０が第２状態である場合において、第２貯留タンク１２の異常低圧が検出された場合には、同様にして、バイパス通路４５を利用して供給路２５から圧縮機１５に水素ガスＧが供給される。

【0077】

このように、第１及び第２状態のそれぞれにおいて第２貯留タンク１２及び第１貯留タンク内の液面加圧に必要な圧力を確保できる。

【0078】

前記実施形態では、入口切替機構３１及び出口切替機構３２が設けられているが、入口切替機構３１及び出口切替機構３２は必須の構成要素ではない。図６に示すように、入口切替機構３１及び出口切替機構３２に代えて、入口側規制部５５及び出口側規制部５６が設けられてもよい。この場合、液流路１７における主流路１７ｃに開閉弁１８が設けられていてもよい。

【0079】

入口側規制部５５は、液化ガス貯槽１から第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２に液体水素Ｌが流れることを許容する一方、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２から液化ガス貯槽１に液体水素Ｌが流れること阻止するように構成されている。入口側規制部５５は、例えば逆止弁によって構成されている。

【0080】

出口側規制部５６は、第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２から需要先３に向けて水素ガスＧが流れることを許容する一方、供給路２５から第１貯留タンク１１及び第２貯留タンク１２に水素ガスＧが流れることを阻止するように構成されている。出口側規制部５６は、例えば流量調整弁によって構成されていてもよく、あるいは、直列に配置された逆止弁及び流量調整弁によって構成されていてもよい。

【0081】

この構成では、加圧切替機構３０が第１状態にある場合において、第１貯留タンク１１内が減圧された場合に、液化ガス貯槽１の液体水素Ｌが液流路１７を通じて第１貯留タンク１１に流入する一方で、供給路２５から第１貯留タンク１１への液体水素Ｌの還流が防止される。加圧切替機構３０が第２状態にある場合には、液化ガス貯槽１の液体水素Ｌが液流路１７を通じて第２貯留タンク１２に流入する一方で、供給路２５から第２貯留タンク１２への水素ガスＧの還流が防止される。なお、第１押し出しステップ（又は第２押し出しステップ）においては、第１貯留タンク１１（又は第２貯留タンク１２）内の圧力及び液量をコントロールすべく液流路１７の開閉弁１８を一時的に閉じてもよい。

【0082】

なお、図６の構成においても、図２～５等の前述した構成を採用することができる。

【0083】

上記実施形態では、圧縮機１５がガス流路１９を通して、貯留タンク１１，１２内のガスを吸引する。これに代え、ガス供給システム１０において、図７に示すように、第１ガス流路１９ａ、第１吸入側バルブ３５ａ、第２ガス流路１９ｂ及び第２吸入側バルブ３５ｂが省略され、ガス流路１９が所定の水素ガスを貯留しているガスタンク６０に接続されてもよい。この場合、加圧切替機構３０では、第１状態において、圧縮機１５がガスタンク６０の水素ガスを用いて第２貯留タンク１２を加圧し、第２状態において、圧縮機１５がガスタンク６０の水素ガスを用いて第１貯留タンク１１を加圧する。図７に示すガス供給システム１０の他の構成は、図１と同様である。

【符号の説明】

【0084】

１ ：液化ガス貯槽
３ ：需要先
１０ ：ガス供給システム
１１ ：第１貯留タンク
１２ ：第２貯留タンク
１３ ：貯留タンク群
１５ ：圧縮機
２１ ：ヒータ部
２５ ：供給路
２７ ：気化器
３０ ：加圧切替機構
３１ ：入口切替機構
３２ ：出口切替機構
３３ ：制御部
３８ ：蒸発ガス流通路
３９ ：圧縮ガス流通路
４１ ：開閉機構
４５ ：バイパス通路
４６ ：バイパス切替機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】