特開 2024-67747 水素移送システムおよび水素移送方法

(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】P2024067747

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】水素移送システムおよび水素移送方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 1/10 20060101AFI20240510BHJP

   F17C 9/02 20060101ALI20240510BHJP

   F17C 13/02 20060101ALI20240510BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

F17C1/10

F17C9/02

F17C13/02 301A

F02M21/02 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178060

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥村 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】仲井 雅人

(72)【発明者】

【氏名】本山 紘次朗

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172AB12

3E172BB12

3E172BB17

3E172BC05

3E172GA11

3E172JA10

3E172KA03

3E172KA21

(57)【要約】

【課題】水素移送システムにおいて、水素脆化を抑制することを可能にする。
【解決手段】一態様に係る水素移送システムは、水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に移送する水素移送流路と、インヒビター供給源と、インヒビター供給源と水素移送流路のある接続箇所とを接続し、インヒビター供給源から接続箇所にインヒビターを導くインヒビター供給流路と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に移送する水素移送流路と、
インヒビター供給源と、
前記インヒビター供給源と前記水素移送流路のある接続箇所とを接続し、前記インヒビター供給源から前記接続箇所にインヒビターを導くインヒビター供給流路と、を備える、水素移送システム。

【請求項2】

前記水素供給源は、液化水素を供給し、
前記水素移送システムは、
前記水素移送流路における前記接続箇所より上流側部分に配置される、前記水素供給源から導かれた液化水素を昇圧する昇圧器と、
前記水素移送流路における前記昇圧器と前記接続箇所との間の部分に配置される、前記昇圧器により昇圧された液化水素を気化させる気化器と、を備える、請求項１に記載の水素移送システム。

【請求項3】

前記水素供給源は、水素ガスを供給し、
前記水素移送システムは、前記水素移送流路における前記接続箇所より下流側部分に配置される、前記水素供給源から導かれた水素ガスを昇圧する昇圧器を備える、請求項１に記載の水素移送システム。

【請求項4】

前記インヒビターは、酸素、空気、一酸化炭素、または、二酸化硫黄である、請求項１または２に記載の水素移送システム。

【請求項5】

前記水素移送先は、水素ガスを消費するガス消費器を含み、
前記ガス消費器は、水素ガスタービン、水素ガスエンジン、または、水素燃料ボイラである、請求項１または２に記載の水素移送システム。

【請求項6】

前記インヒビター供給流路に配置された流量調整弁を更に備える、請求項１または２に記載の水素移送システム。

【請求項7】

前記水素移送流路における前記接続箇所より上流側部分を流れる水素ガスの流量を検知する流量センサと、
前記流量センサにより検知された流量情報に基づき、前記流量調整弁を制御するコントローラと、を更に備える、請求項６に記載の水素移送システム。

【請求項8】

前記水素移送流路内のガス中のインヒビターの濃度を検知するガス濃度センサと、
前記ガス濃度センサにより検知された濃度情報に基づき、前記流量調整弁を制御するコントローラと、を更に備える、請求項６に記載の水素移送システム。

【請求項9】

前記水素移送先は、前記水素移送流路により導かれた水素ガスとオイルとを燃焼して、二酸化硫黄を含む排気ガスを排出する水素エンジンを含み、
前記水素移送システムは、前記水素エンジンで生じた排気ガスを前記インヒビター供給源に移送する排気流路を更に備え、
前記インヒビター供給源は、前記排気流路により導かれた排気ガス中の二酸化硫黄を前記インヒビターとして前記インヒビター供給流路へ供給する、請求項１または２に記載の水素移送システム。

【請求項10】

前記インヒビター供給源は、前記水素供給源であって、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを生成する水素生成装置を含み、
前記水素移送流路は、前記水素生成装置により生成された水素ガスを前記水素移送先に移送し、
前記インヒビター供給流路は、前記水素生成装置により生成された酸素ガスを前記インヒビターとして前記接続箇所に導く、請求項１または２に記載の水素移送システム。

【請求項11】

水素移送流路により、水素ガスまたは液化水素を供給する水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に向かって流し、
前記水素移送流路における水素ガスが流れる箇所において、水素ガス中にインヒビターを添加する、水素移送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水素移送システムおよび水素移送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、タンク等に貯蔵されている液体水素を水素ガスとしてユースポイントへ供給するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－０７０３０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、水素により金属材料の強度および靭性が劣化される水素脆化が知られている。水素移送元から水素移送先に水素を移送するシステムにおいて、水素脆化を抑制することが望まれる。

【0005】

そこで、本開示は、水素脆化を抑制することを可能にする水素移送システムおよび水素移送方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る水素移送システムは、水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に移送する水素移送流路と、インヒビター供給源と、前記インヒビター供給源と前記水素移送流路のある接続箇所とを接続し、前記インヒビター供給源から前記接続箇所にインヒビターを導くインヒビター供給流路と、を備える。

【0007】

本開示の一態様に係る水素移送方法は、水素移送流路により、水素ガスまたは液化水素を供給する水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に向かって流し、前記水素移送流路における水素ガスが流れる箇所において、水素ガス中にインヒビターを添加する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、水素脆化を抑制することを可能にする水素移送システムおよび水素移送方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る水素移送システムの概略構成図である。

【図2】変形例１に係る水素移送システムの概略構成図である。

【図3】第２実施形態に係る水素移送システムの概略構成図である。

【図4】変形例２に係る水素移送システムの概略構成図である。

【図5】変形例３に係る水素移送システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る水素移送システム１Ａの概略構成図である。

【0012】

水素移送システム１Ａは、液化水素を供給する水素供給源２から、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先であるガス消費器３に移送するシステムである。本実施形態において、水素供給源２は、液化水素を貯留する貯留器である。また、ガス消費器３は、水素ガスを燃料とする水素ガスエンジンである。すなわち、本実施形態の水素移送システム１Ａは、水素ガスエンジンに水素ガス燃料を供給する燃料供給システムである。

【0013】

水素移送システム１Ａは、水素移送流路４と、昇圧器５と、気化器６と、インヒビター供給源７と、インヒビター供給流路８とを備える。なお、水素移送流路４やインヒビター供給流路８など、本明細書で説明される流路は、流体を流通させる配管や機器などにより構成される。

【0014】

水素移送流路４は、水素供給源２からガス消費器３に液化水素または水素ガスを導く。水素移送流路４を構成する配管や機器は、金属製である。本実施形態では、水素移送流路４は、水素供給源２とガス消費器３とを接続する。より詳しくは、水素移送流路４の上流側端部が、水素供給源２である貯留器の流体出口に接続されており、水素移送流路４の下流側端部が、ガス消費器３である水素ガスエンジンの燃料噴射弁に接続されている。

【0015】

本実施形態において、ガス消費器３である水素ガスエンジンは、シリンダ内に水素燃料を直接噴射する直噴エンジンである。燃料噴射弁に供給される水素ガスとして、例えば２０ＭＰａ以上の高圧の水素ガスが要求される。

【0016】

昇圧器５は、水素移送流路４に配置されている。昇圧器５は、水素供給源２から、水素移送流路４における昇圧器５より上流側部分により導かれた液化水素を昇圧する。例えば、昇圧器５は、高圧液化水素ポンプである。

【0017】

気化器６は、水素移送流路４における昇圧器５より下流側部分に配置されている。気化器６には、昇圧器５により昇圧された液化水素が流入する。気化器６は、昇圧器５より昇圧された液化水素を気化して水素ガスを生成する。

【0018】

気化器６は、その流出口６ａから流出する水素ガスの温度が所定の温度および圧力となるように構成されている。所定の温度及び圧力は、後述のインヒビターである酸素ガスが、流出口６ａから流出する水素ガスと接触しても液化しない温度および圧力である。

【0019】

インヒビター供給源７は、水素移送流路４を流れる水素ガスに混合されることになるインヒビターの供給源である。インヒビターは、水素ガスに添加されることにより、添加された水素ガスによる金属材料の水素脆化を抑制する。本実施形態において、インヒビターは、酸素ガスである。また、本実施形態において、インヒビター供給源７は、高圧状態で酸素ガスを貯留する酸素ボンベである。

【0020】

インヒビター供給流路８は、水素移送流路４における気化器６より下流側部分とインヒビター供給源７とを接続する。より詳しくは、インヒビター供給流路８の一端部は、インヒビター供給源７である酸素ボンベの吐出口に接続されており、インヒビター供給流路８の他端部は、水素移送流路４における気化器６より下流側のある箇所に接続されている。以下、水素移送流路４におけるインヒビター供給流路８との接続箇所を、単に「接続箇所４ａ」と称し得る。なお、接続箇所４ａは、気化器６の流出口６ａの近傍に位置付けられている。水素移送流路４における水素脆化抑制効果が得られる範囲をできるだけ長くするためである。

【0021】

また、水素移送システム１Ａは、流量調整弁１１と、流量センサ１２と、コントローラ１３とを備える。

【0022】

流量調整弁１１は、インヒビター供給流路８に配置されている。流量調整弁１１は、インヒビター供給源７からインヒビター供給流路８を通じて水素移送流路４に供給されるインヒビターの流量を制御する。本実施形態において、流量調整弁１１は、コントローラ１３からの電気信号により開度が調節される自動弁である。

【0023】

流量センサ１２は、水素移送流路４における気化器６と接続箇所４ａとの間の部分に配置されている。流量センサ１２は、水素移送流路４における気化器６と接続箇所４ａとの間の部分を流れる、すなわち接続箇所４ａへと流れる水素ガスの流量を検知する。

【0024】

コントローラ１３は、ハードウェア面において、演算処理器および記憶器などを有する。演算処理器は、例えばプロセッサなどを含む。記憶器は、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどを含む。コントローラ１３は、演算器が記憶器に記憶されたプログラムを読み込んで実行することで各種処理を行う。なお、コントローラ１３は、集中制御する単独の装置や回路によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の装置や回路によって構成されていてもよい。

【0025】

コントローラ１３は、流量調整弁１１および流量センサ１２に通信可能に接続されている。コントローラ１３は、流量センサ１２により検知された流量情報を受信する。コントローラ１３は、流量センサ１２により検知された流量情報に基づき、流量調整弁１１を制御する。

【0026】

具体的には、コントローラ１３は、流量センサ１２により検知された流量情報に基づき、水素移送流路４における接続箇所４ａより下流側部分を流れる水素ガス中のインヒビターの比率が設置値となるように、流量調整弁１１を制御する。設置値は、水素脆化の抑制効果が得られ、且つ、水素移送先の要求を満たすように設定されている。例えば、コントローラ１３は、水素ガス中のインヒビターの体積分率が例えば０．１％となるように、流量調整弁１１を制御する。

【0027】

なお、水素脆化の抑制効果が得られる水素ガス中のインヒビターの比率は、水素脆化抑制の対象となる金属材料の種類や、水素ガスに添加されるインヒビターの種類などに応じて異なる。水素移送先に応じて、供給される水素ガスに許容されるインヒビターの比率も異なる。このため、設定値は、水素脆化抑制の対象となる金属材料の種類や、水素ガスに添加されるインヒビターの種類、水素移送先である機器などの種類などに応じて適宜設定される。

【0028】

水素移送流路４における水素供給源２と昇圧器５との間には、開閉弁９が配置されている。開閉弁９を開いた状態で水素供給源２から昇圧器５に液化水素が導かれると、昇圧器５にて液化水素が昇圧される。昇圧器５より昇圧された液化水素は、気化器６に流入し、気化器６にて水素ガスが生成される。水素ガスは、気化器６から流出した後、水素移送流路４における接続箇所４ａでインヒビターが添加される。こうして、インヒビターが添加された水素ガスが、水素移送流路４における接続箇所４ａより下流側部分を通じてガス消費器３へと導かれる。

【0029】

以上に説明したように、本実施形態における水素移送システム１Ａでは、水素移送流路４におけるインヒビター供給流路８との接続箇所４ａより下流側部分を、インヒビターが添加された水素ガスが流れる。このため、水素移送流路４におけるインヒビター供給流路８との接続箇所４ａより下流側部分の金属材料の水素脆化を抑制することができる。

【0030】

このため、少なくとも水素移送流路におけるインヒビターの添加位置および当該添加位置より下流側部分を構成する配管や機器を構成する金属材料として、例えば、高強度なニッケル基合金や比強度の高いチタン合金など、水素脆化しやすいが強度が高い材料を使用しやすくなる。

【0031】

また、本実施形態では、水素移送流路４における接続箇所４ａより上流側部分に昇圧器５が配置され、水素移送流路４における昇圧器５と接続箇所４ａとの間の部分に気化器６が配置されている。このため、液化水素にインヒビターが接触すること、すなわち液化水素によってインヒビターが液化することを防ぐことができる。

【0032】

また、本実施形態では、インヒビター供給流路８に流量調整弁１１が配置されているため、流量調整弁１１を調整することで、水素ガス中に添加するインヒビターの比率を、水素脆化の抑制効果が得られ、且つ、水素移送先の要求を満たすように調整できる。

【0033】

また、本実施形態では、コントローラ１３は、流量センサ１２により検知された流量情報に基づき、流量調整弁１１を制御する。このため、水素ガス中に添加するインヒビターの比率を精度よく調整することができる。

【0034】

（変形例１）
図２は、変形例１に係る水素移送システム１Ｂの概略構成図である。なお、変形例１および後述の変形例２、３の説明において、上述した第１実施形態および後述の第２実施形態と実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される。

【0035】

本変形例１では、インヒビター供給流路８に、流量調整弁１１の代わりに昇圧器１５が配置されている。昇圧器１５は、インヒビター供給源７からインヒビター供給流路８を通じて水素移送流路４に供給されるインヒビター、すなわち酸素ガスを昇圧する。本変形例１において、昇圧器１５は、圧縮機である。

【0036】

本変形例１によれば、水素移送流路４における気化器６より下流側部分を流れる水素ガスの圧力が、インヒビター供給源７が供給するインヒビターのガス圧より高い場合でも、昇圧器１５によりインヒビター供給源７から供給されるインヒビターを圧縮することにより、水素移送流路４における気化器６より下流側部分にインヒビターを供給できる。このため、インヒビター供給源７に対し高圧状態でインヒビターを供給することは要求されないため、インヒビター供給源７の簡素化を実現できる。

【0037】

なお、図２に示すように、本変形例１の水素移送システム１Ｂは、流量調整弁１１、流量センサ１２およびコントローラ１３を備えていない構成であるが、水素移送システム１Ｂは、昇圧器１５に加えて、流量調整弁１１、流量センサ１２およびコントローラ１３を備えてもよい。

【0038】

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る水素移送システム１Ｃの概略構成図である。

【0039】

水素移送システム１Ｃは、水素ガスを供給する水素供給源２１から、水素ガスを水素移送先としてのガス消費器２２に移送するシステムである。本実施形態において、水素供給源２１は、水素ガスを貯留する貯留器である。また、ガス消費器２２は、水素ガスを燃料とする水素ガスエンジンである。すなわち、本実施形態の水素移送システム１Ｃは、水素ガスエンジンに水素ガス燃料を供給する燃料供給システムである。

【0040】

水素移送システム１Ｃは、水素移送流路２３と、昇圧器２４と、インヒビター供給源２５と、インヒビター供給流路２６とを備える。

【0041】

水素移送流路２３は、水素供給源２１からガス消費器２２に水素ガスを導く。水素移送流路２３は、金属製である。本実施形態では、水素移送流路２３は、水素供給源２１とガス消費器２２とを接続する。より詳しくは、水素移送流路２３の上流側端部が、水素供給源２１である貯留器の流体出口に接続されており、水素移送流路２３の下流側端部が、ガス消費器２２である水素ガスエンジンの燃料噴射弁に接続されている。

【0042】

本実施形態において、ガス消費器２２である水素ガスエンジンは、シリンダ内に水素燃料を直接噴射する直噴エンジンである。燃料噴射弁に供給される水素ガスとして、例えば２０ＭＰａ以上の高圧の水素ガスが要求される。

【0043】

昇圧器２４は、水素移送流路２３に配置されている。昇圧器２４は、水素供給源２１から、水素移送流路２３における昇圧器２４より上流側部分により導かれた水素ガスを昇圧する。例えば、昇圧器２４は、例えばロータリー式の圧縮機である。昇圧器２４は、例えばターボ式やレシプロ式など、別のタイプの圧縮機でもよい。

【0044】

インヒビター供給源２５は、水素移送流路２３を流れる水素ガス中に混合するインヒビターの供給源である。インヒビターは、水素ガスに添加されることにより、添加された水素ガスによる金属材料の水素脆化を抑制する。本実施形態において、インヒビターは、酸素ガスである。また、インヒビター供給源２５は、高圧状態で酸素ガスを貯留する酸素ボンベである。

【0045】

インヒビター供給流路２６は、水素移送流路２３における昇圧器２４より上流側部分とインヒビター供給源２５とを接続する。より詳しくは、インヒビター供給流路２６の一端部は、インヒビター供給源２５である酸素ボンベの吐出口に接続されており、インヒビター供給流路２６の他端部は、水素移送流路２３における昇圧器２４より上流側のある箇所に接続されている。以下、水素移送流路２３におけるインヒビター供給流路２２との接続箇所を、単に「接続箇所２３ａ」と称し得る。

【0046】

また、水素移送システム１Ｃは、流量調整弁３１と、流量センサ３２と、コントローラ３３とを備える。

【0047】

流量調整弁３１は、インヒビター供給流路２６に配置されている。流量調整弁３１は、インヒビター供給源２５からインヒビター供給流路２６を通じて水素移送流路２３に供給されるインヒビターの流量を制御する。本実施形態において、流量調整弁３１は、コントローラ３３からの電気信号により開度が調節される自動弁である。

【0048】

流量センサ３２は、水素移送流路２３における接続箇所２３ａより上流側部分に配置されている。流量センサ３２は、水素移送流路２３における接続箇所２３ａより上流側部分を流れる、すなわち接続箇所２３ａへと流れる水素ガスの流量を検知する。

【0049】

コントローラ３３は、ハードウェア面において、演算処理器および記憶器などを有する。演算処理器は、例えばプロセッサなどを含む。記憶器は、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどを含む。コントローラ３３は、演算器が記憶器に記憶されたプログラムを読み込んで実行することで各種処理を行う。なお、コントローラ３３は、集中制御する単独の装置や回路によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の装置や回路によって構成されていてもよい。

【0050】

コントローラ３３は、流量調整弁３１および流量センサ３２に通信可能に接続されている。コントローラ３３は、流量センサ３２により検知された流量情報を受信する。コントローラ３３は、流量センサ３２により検知された流量情報に基づき、流量調整弁３１を制御する。

【0051】

具体的には、コントローラ３３は、流量センサ３２により検知された流量情報に基づき、水素移送流路２３における接続箇所２３ａより下流側部分を流れる水素ガス中のインヒビターの比率が設置値となるように、流量調整弁３１を制御する。設置値は、水素脆化の抑制効果が得られ、且つ、水素移送先の要求を満たすように設定されている。例えば、コントローラ３３は、水素ガス中のインヒビターの体積分率が例えば０．１％となるように、流量調整弁３１を制御する。

【0052】

水素移送流路２３における接続箇所２３ａより上流側部分には、開閉弁２７が配置されている。開閉弁２７を開いた状態で水素供給源２１から接続箇所２３ａへと水素ガスが流れる。水素移送流路２３を流れる水素ガスには、水素移送流路２３における接続箇所２３ａでインヒビターが添加される。こうして、インヒビターが添加された水素ガスが、昇圧器２４にて昇圧され、その後、ガス消費器２２へと導かれる。

【0053】

本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0054】

また、本実施形態では、昇圧器２４により水素ガスを昇圧する前に、水素ガス中にインヒビターを添加できる。これにより、昇圧器２４を構成する金属材料の水素脆化を抑制できる。

【0055】

＜その他の実施形態＞
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0056】

例えば水素供給源は、液化水素または水素ガスを供給可能に構成されていればよい。例えば、水素供給源は、液化水素または水素ガスを貯留する水素貯留器を含くんでもよい。あるいは、例えば水素供給源は、液化水素または水素ガスを生成する水素生成装置を含んでもよい。

【0057】

上記実施形態では、ガス消費器が水素ガスエンジンであったが、ガス消費器はこれに限定されない。例えば、水素ガスを燃料として消費するガス消費器は、水素ガスタービン、水素ガスエンジン、または、水素燃料ボイラであってもよい。また、水素移送先は、水素ガスを消費するガス消費器でなくてもよい。例えば、水素移送先は、水素ガスステーションなど、水素ガスを貯留する設備や貯留器でもよい。

【0058】

上記実施形態では、インヒビターが酸素であったが、水素脆化を抑制するインヒビターは、これに限定されない。例えば、インヒビターは、空気、一酸化炭素、または、二酸化硫黄などの別の種類のガスであってもよい。

【0059】

上記実施形態では、インヒビター供給源の一例として酸素ボンベが説明されたが、インヒビター供給源はこれに限定されない。例えば、インヒビター供給源は、インヒビターを貯留するボンベなどの圧力容器であってもよいし、インヒビターを生成する装置であってもよい。インヒビター供給源がインヒビター生成装置である場合、インヒビター生成装置はインヒビターを生成するための専用装置でなくてもよい。

【0060】

例えば、図４に、変形例２に係る水素移送システム１Ｄの概略構成図を示す。水素移送システム１Ｄにおいて、水素ガス中に添加するインヒビターとして、酸素ガスではなく、水素エンジンの排気ガス中の二酸化硫黄などを利用する。具体的には、水素移送先であるガス消費器３は、水素移送流路４により導かれた水素ガスとエンジンオイルとを消費して、二酸化硫黄を含む排気ガスを排出する水素エンジンである。水素移送システム１Ｄは、水素エンジン３で生じた排気ガスをインヒビター供給源４２に移送する排気流路４１を備える。インヒビター供給源４２は、排気流路４１により導かれた排気ガス中の二酸化硫黄を、インヒビターとしてインヒビター供給流路８へ供給するように構成される。このように、水素移送先のガス消費器がインヒビター供給源であってもよい。

【0061】

また、水素供給源は、水を電気分解して水素と酸素とを生成する水素生成装置を含んでもよい。この場合、水素供給源である水素生成装置が、インヒビター供給源を兼ねてもよい。

【0062】

例えば図５に、変形例３に係る水素移送システム１Ｅの概略構成図を示す。水素移送システム１Ｅは、水を電気分解して水素と酸素とを生成する水素生成装置５１を備える。水素生成装置５１は、水素供給源でもあり、インヒビター供給源でもある。すなわち、水素移送流路２３は、水素供給源である水素生成装置５１からガス消費器２２に、水素生成装置により生成された水素ガスを導く。また、インヒビター供給流路２６は、水素生成装置５１により生成された酸素ガスを、インヒビターとして接続箇所２３ａに導く。なお、水素生成装置５１により生成される酸素ガスのうち、接続箇所２３ａで添加されずに余剰となった酸素ガスは、タンクなどに貯蔵され得る。

【0063】

また、第１実施形態において、接続箇所４ａは、気化器６の流出口６ａの近傍に位置付けられていたが、水素移送流路４における接続箇所４ａと気化器６の流出口６ａとの距離が十分に長くてもよい。また、気化器６から流出した水素ガスが、インヒビターの添加位置である接続箇所４ａに到達するまでの間に、所定温度以上に昇温する場合、気化器６は、その流出口６ａから流出する水素ガスの温度が所定温度以上となるように構成されていなくてもよい。ただし、水素脆化抑制の効果が得られる範囲を広げるために、気化器６を、その流出口６ａから流出する水素ガスの温度を、水素ガスと接触しても液化しない所定温度以上となるように構成するとともに、接続箇所４ａを、気化器６の流出口６ａの近傍に位置付けることが好ましい。

【0064】

上記実施形態では、流量調整弁がコントローラからの電気信号により制御される自動弁であることが説明されたが、流量調整弁は、手動操作可能に構成された手動弁であってもよい。流量調整弁を手動弁とすることで、簡易な構成で水素ガス中に添加するインヒビターの比率を調整できる。

【0065】

また、上記実施形態では、コントローラが、流量センサにより検知された流量情報に基づき、流量調整弁を制御したが、流量調整弁の調整方法はこれに限定されない。

【0066】

例えば、水素移送システムは、水素移送流路内のガス中のインヒビターの濃度を検知するガス濃度センサを備えてもよく、コントローラが、ガス濃度センサにより検知された濃度情報に基づき、流量調整弁を制御してもよい。例えば、コントローラは、ガス濃度センサにより検知された濃度情報が、設定値となるように、流量調整弁を制御してもよい。この構成でも、水素ガス中に添加するインヒビターの比率を精度よく調整することができる。なお、ガス濃度センサは、例えば水素移送流路におけるインヒビター供給流路との接続箇所、または、前記接続箇所より下流側部分に配置されてもよい。例えば第２実施形態の構成がガス濃度センサを備える場合、ガス濃度センサは、水素移送流路２３における接続箇所２３ａと昇圧器２４との間の部分に配置され得る。

【0067】

上記第１および第２実施形態、変形例１乃至３、並びに、その他の実施形態にて説明した構成は、適宜組み合わせ可能である。

【0068】

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、または、それらの任意の組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアまたはプロセッサの構成に使用される。

【0069】

［開示項目］
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

【0070】

［項目１］
水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に移送する水素移送流路と、
インヒビター供給源と、
前記インヒビター供給源と前記水素移送流路のある接続箇所とを接続し、前記インヒビター供給源から前記接続箇所にインヒビターを導くインヒビター供給流路と、を備える、水素移送システム。

【0071】

前記構成によれば、水素移送流路におけるインヒビター供給流路との接続箇所より下流側部分を、インヒビターが添加された水素ガスが流れる。このため、水素移送流路におけるインヒビター供給流路との接続箇所より下流側部分の金属材料の水素脆化を抑制することができる。

【0072】

［項目２］
前記水素供給源は、液化水素を供給し、
前記水素移送システムは、
前記水素移送流路における前記接続箇所より上流側部分に配置される、前記水素供給源から導かれた液化水素を昇圧する昇圧器と、
前記水素移送流路における前記昇圧器と前記接続箇所との間の部分に配置される、前記昇圧器により昇圧された液化水素を気化させる気化器と、を備える、項目１に記載の水素移送システム。

【0073】

前記構成によれば、液化水素にインヒビターが接触すること、すなわち、液化水素によってインヒビターが液化することを防ぐことができる。

【0074】

［項目３］
前記水素供給源は、水素ガスを供給し、
前記水素移送システムは、前記水素移送流路における前記接続箇所より下流側部分に配置される、前記水素供給源から導かれた水素ガスを昇圧する昇圧器を備える、項目１に記載の水素移送システム。

【0075】

前記構成によれば、昇圧器により水素ガスを昇圧する前に、水素ガス中にインヒビターを添加できる。これにより、昇圧器を構成する金属材料の水素脆化を抑制できる。

【0076】

［項目４］
前記インヒビターは、酸素、空気、一酸化炭素、または、二酸化硫黄である、項目１乃至３のいずれかに記載の水素移送システム。

【0077】

［項目５］
前記水素移送先は、水素ガスを消費するガス消費器を含み、
前記ガス消費器は、水素ガスタービン、水素ガスエンジン、または、水素燃料ボイラである、項目１乃至４のいずれかに記載の水素移送システム。

【0078】

［項目６］
前記インヒビター供給流路に配置された流量調整弁を更に備える、項目１乃至５のいずれかに記載の水素移送システム。

【0079】

前記構成によれば、流量調整弁を調整して、水素ガス中に添加するインヒビターの比率を、水素脆化の抑制効果が得られ、且つ、水素移送先の要求を満たすように調整できる。

【0080】

［項目７］
前記水素移送流路における前記接続箇所より上流側部分を流れる水素ガスの流量を検知する流量センサと、
前記流量センサにより検知された流量情報に基づき、前記流量調整弁を制御するコントローラと、を更に備える、項目６に記載の水素移送システム。

【0081】

前記構成によれば、水素ガス中に添加するインヒビターの比率を精度よく調整することができる。

【0082】

［項目８］
前記水素移送流路内のガス中のインヒビターの濃度を検知するガス濃度センサと、
前記ガス濃度センサにより検知された濃度情報に基づき、前記流量調整弁を制御するコントローラと、を更に備える、項目６に記載の水素移送システム。

【0083】

前記構成によれば、水素ガス中に添加するインヒビターの比率を精度よく調整することができる。

【0084】

［項目９］
前記水素移送先は、前記水素移送流路により導かれた水素ガスとオイルとを燃焼して、二酸化硫黄を含む排気ガスを排出する水素エンジンを含み、
前記水素移送システムは、前記水素エンジンで生じた排気ガスを前記インヒビター供給源に移送する排気流路を更に備え、
前記インヒビター供給源は、前記排気流路により導かれた排気ガス中の二酸化硫黄を前記インヒビターとして前記インヒビター供給流路へ供給する、項目１乃至８のいずれかに記載の水素移送システム。

【0085】

前記構成によれば、排気ガス中の二酸化硫黄を有効利用できる。

【0086】

［項目１０］
前記インヒビター供給源は、前記水素供給源であって、水を電気分解して水素ガスと酸素ガスとを生成する水素生成装置を含み、
前記水素移送流路は、前記水素生成装置により生成された水素ガスを前記水素移送先に移送し、
前記インヒビター供給流路は、前記水素生成装置により生成された酸素ガスを前記インヒビターとして前記接続箇所に導く、項目１乃至８のいずれかに記載の水素移送システム。

【0087】

前記構成によれば、水素供給源とは別にインヒビター供給源を容易しなくてすむ。

【0088】

［項目１１］
水素移送流路により、水素ガスまたは液化水素を供給する水素供給源から、水素ガス、または、液化水素を気化させた水素ガスを水素移送先に向かって流し、
前記水素移送流路における水素ガスが流れる箇所において、水素ガス中にインヒビターを添加する、水素移送方法。

【0089】

前記方法によれば、水素移送流路におけるインヒビターの添加位置および当該添加位置より下流側部分を構成する金属材料の水素脆化を抑制することができる。

【符号の説明】

【0090】

１Ａ ：水素移送システム
１Ｂ ：水素移送システム
１Ｃ ：水素移送システム
１Ｄ ：水素移送システム
１Ｅ ：水素移送システム
２ ：水素供給源
３ ：ガス消費器
４ ：水素移送流路
４ａ ：接続箇所
５ ：昇圧器
６ ：気化器
７ ：インヒビター供給源
８ ：インヒビター供給流路
１１ ：流量調整弁
１２ ：流量センサ
１３ ：コントローラ
１５ ：昇圧器
２１ ：水素供給源
２２ ：ガス消費器
２３ ：水素移送流路
２３ａ ：接続箇所
２４ ：昇圧器
２５ ：インヒビター供給源
２６ ：インヒビター供給流路
３１ ：流量調整弁
３２ ：流量センサ
３３ ：コントローラ
４１ ：排気流路
４２ ：インヒビター供給源
５１ ：水素生成装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】