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公開番号2025028599
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-03
出願番号2023133513
出願日2023-08-18
発明の名称発電システム
出願人日本ラインサービス株式会社
代理人個人
主分類F02C 3/22 20060101AFI20250221BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】海底の電気分解装置にて真水を電気分解して発生した水素ガスおよび酸素ガスが海面まで上昇する際の膨張エネルギーを適切に回収できる発電システムを提供する。
【解決手段】海底の電気分解装置5と海面2より上方の水素膨張タービン6とを接続する水素ライン8と、水素ライン8の海面2よりも上方の部分に設けられ、その部分の水素ライン8内に水素ガスおよび真水4の気液二相流が存在するとき海面2に排出し、水素ガスのみが存在するとき水素膨張タービン6に導く水素切替弁9と、電気分解装置5と海面2より上方の酸素膨張タービン7とを接続する酸素ライン10と、酸素ライン10の海面2よりも上方の部分に設けられ、その部分の酸素ライン10内に酸素ガスおよび真水4の気液二相流が存在するとき海面2に排出し、酸素ガスのみが存在するとき酸素膨張タービン7に導く酸素切替弁11と、を備えている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
海面の上方から所定深さの海底または海中に真水を供給する水供給ラインと、該水供給ラインに接続して前記海底または海中に配置され前記水供給ラインから供給された真水を電気分解して水素ガスおよび酸素ガスを生成する電気分解装置と、該電気分解装置で生成された水素ガスによって回転駆動され前記海面より上方に配置された水素膨張タービンと、前記電気分解装置で生成された酸素ガスによって回転駆動され前記海面より上方に配置された酸素膨張タービンと、を備えた発電システムであって、
前記電気分解装置と前記水素膨張タービンとを接続して前記海底または海中から前記海面より上方まで配設された水素ラインと、該水素ラインの前記海面よりも上方の部分に設けられ、前記水素ライン内に水素ガスおよび真水の気液二相流が存在するときその気液二相流を前記海面に排出し、前記水素ライン内に水素ガスのみが存在するときその水素ガスを前記水素膨張タービンに導く水素切替弁と、
前記電気分解装置と前記酸素膨張タービンとを接続して前記海底または海中から前記海面より上方まで配設された酸素ラインと、該酸素ラインの前記海面よりも上方の部分に設けられ、前記酸素ライン内に酸素ガスおよび真水の気液二相流が存在するときその気液二相流を前記海面に排出し、前記酸素ライン内に酸素ガスのみが存在するときその酸素ガスを前記酸素膨張タービンに導く酸素切替弁と、を備えたことを特徴とする発電システム。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記水素ラインの前記海面よりも上方の部分に、前記水素ライン内に水素ガスおよび真水の気液二相流が存在するか或いは水素ガスのみが存在するかを検出する水素二相流センサを設け、
前記酸素ラインの前記海面よりも上方の部分に、前記酸素ライン内に酸素ガスおよび真水の気液二相流が存在するか或いは酸素ガスのみが存在するかを検出する酸素二相流センサを設け、
前記水素二相流センサおよび前記酸素二相流センサに夫々接続され、前記水素切替弁および前記酸素切替弁を夫々制御する制御部を備え、
該制御部は、
前記水素二相流センサが水素ガスおよび真水の気液二相流を検出したとき前記水素切替弁を前記海面に排出する側に切り替え、前記水素二相流センサが水素ガスのみを検出したとき前記水素切替弁を前記水素膨張タービン側に切り替え、
前記酸素二相流センサが酸素ガスおよび真水の気液二相流を検出したとき前記酸素切替弁を前記海面に排出する側に切り替え、前記酸素二相流センサが酸素ガスのみを検出したとき前記酸素切替弁を前記酸素膨張タービン側に切り替える、ことを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記水素膨張タービンから排出された水素ガスと前記酸素膨張タービンから排出された酸素ガスとを燃焼させる燃焼器と、
該燃焼器において発生した燃焼ガスによって回転駆動されるガスタービンと、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記水供給ラインに、前記電気分解装置へ供給される真水の量を調節するための水量調節バルブが設けられている、ことを特徴とする請求項３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記水素ラインの流路断面積が前記酸素ラインの流路断面積の２倍にである、ことを特徴とする請求項４に記載の発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を電気分解して発生した水素ガスおよび酸素ガスを利用して発電を行う発電システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水を電気分解して発生した水素ガスおよび酸素ガスを利用して発電を行うシステムとして、海中で海水を電気分解し、電気分解により発生した水素ガスおよび酸素ガスと海水とからなる気液二相流を海面まで膨張を許容させつつ上昇させ、海面において気液二相流から水素ガスおよび酸素ガスを取り出し、取り出した水素ガスおよび酸素ガスの混合気体を燃焼発電手段によって燃焼させて発電すると共に、気液二相流から水素ガスおよび酸素ガスを取り出した後の流体（海水）の流れによって水流発電手段を駆動して発電するようにした発電システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この発電システムによれば、水素ガスと酸素ガスとを燃焼させたときの燃焼エネルギーを利用した燃焼発電手段によって発電できることに加えて、水素ガスの気泡と酸素ガスの気泡が海中から海面まで膨張しつつ上昇するときの浮力によって生じた上記流体（海水）の流れを利用した水流発電手段によっても発電できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５２２６８９５号公報
特開昭５５－１１９８８８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に記載された発電システムは、海面において、水素ガスおよび酸素ガスと海水との気液二相流から取り出した膨張後の水素ガスおよび酸素ガスを燃焼発電手段によって燃焼させて発電している。このため、海中の電気分解装置にて発生した水素ガス、酸素ガスが海面まで上昇することで生じた気体自体の膨張エネルギーを有効に回収できているとは言えない。
【０００６】
また、文献１においては、水素ガスおよび酸素ガスと海水との気液二相流から水素ガスおよび酸素ガスを取り出し、それらの混合気体を燃焼させている。このため、水素ガスと酸素ガスが混合された状態の気体を扱うことになり、スイッチのオンオフ時の火花等をトリガーとする爆発の可能性を考慮すると安全性の観点で好ましくない。
【０００７】
また、文献１においては、海中で海水を電気分解して発生した水素ガスおよび酸素ガスを利用する旨記載されているが、そもそも海水を電気分解すると、水素ガスと塩素ガスが発生し、酸素ガスは発生しない（特許文献２、第１頁、右下欄１～２行参照）。従って、水素ガスと酸素ガスを燃焼発電手段によって燃焼させるという前提が成り立たない。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明に係る目的は、海底または海中の電気分解装置において真水を電気分解することで発生した水素ガスおよび酸素ガスが海面まで上昇する際の気体の膨張エネルギーを適切に回収して発電でき、且つ、安全性が高い発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく創案された本発明によれば、海面の上方から所定深さの海底または海中に真水を供給する水供給ラインと、水供給ラインに接続して海底または海中に配置され水供給ラインから供給された真水を電気分解して水素ガスおよび酸素ガスを生成する電気分解装置と、電気分解装置で生成された水素ガスによって回転駆動され海面より上方に配置された水素膨張タービンと、電気分解装置で生成された酸素ガスによって回転駆動され海面より上方に配置された酸素膨張タービンと、を備えた発電システムであって、電気分解装置と水素膨張タービンとを接続して海底または海中から海面より上方まで配設された水素ラインと、水素ラインの海面よりも上方の部分に設けられ、水素ライン内に水素ガスおよび真水の気液二相流が存在するときその気液二相流を海面に排出し、水素ライン内に水素ガスのみが存在するときその水素ガスを水素膨張タービンに導く水素切替弁と、電気分解装置と酸素膨張タービンとを接続して海底または海中から海面より上方まで配設された酸素ラインと、酸素ラインの海面よりも上方の部分に設けられ、酸素ライン内に酸素ガスおよび真水の気液二相流が存在するときその気液二相流を海面に排出し、酸素ライン内に酸素ガスのみが存在するときその酸素ガスを酸素膨張タービンに導く酸素切替弁と、を備えたことを特徴とする発電システムが提供される。
【００１０】
本発明に係る発電システムにおいては、水素ラインの海面よりも上方の部分に、水素ライン内に水素ガスおよび真水の気液二相流が存在するか或いは水素ガスのみが存在するかを検出する水素二相流センサを設け、酸素ラインの海面よりも上方の部分に、酸素ライン内に酸素ガスおよび真水の気液二相流が存在するか或いは酸素ガスのみが存在するかを検出する酸素二相流センサを設け、水素二相流センサおよび酸素二相流センサに夫々接続され、水素切替弁および酸素切替弁を夫々制御する制御部を備え、制御部は、水素二相流センサが水素ガスおよび真水の気液二相流を検出したとき水素切替弁を海面に排出する側に切り替え、水素二相流センサが水素ガスのみを検出したとき水素切替弁を水素膨張タービン側に切り替え、酸素二相流センサが酸素ガスおよび真水の気液二相流を検出したとき酸素切替弁を海面に排出する側に切り替え、酸素二相流センサが酸素ガスのみを検出したとき酸素切替弁を酸素膨張タービン側に切り替えるものであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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