JP2010071570A - 燃焼ガスの供給方法、及びその燃焼ガスを供給するためのパイプライン - Google Patents

Abstract

【課題】付臭剤の入った燃焼ガスと、付臭剤の入っていない燃焼ガスを、パイプラインを用いて需要家に同時に供給する方法を提供する。
【解決手段】付臭剤の入った燃焼ガスを需要家が設置している一般ガス燃焼機器に、付臭剤の入っていない燃焼ガスを需要家が設置している燃料電池設備にパイプラインを用いて供給する方法である。このパイプラインは、外側配管８ａと外側配管８ａ内に挿入された内側配管８ｂから構成される二重配管８を備えている。そして、二重配管８において、付臭剤の入った燃焼ガスである都市ガスを外側配管８ａと内側配管８ｂとにより形成される空間部８ｃに流し、付臭剤の入っていない燃焼ガスである水素ガスを内側配管８内に流す。さらに、内側配管８ｂ内を流れる付臭剤の入っていない燃焼ガスの供給圧力（Ｐ１）を、空間部８ｃを流れる付臭剤の入った燃焼ガスの供給圧力（Ｐ２）より大にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、需要家が備えている一般ガス燃焼機器に熱源として供給する付臭剤の入った燃焼ガスと、同じく燃料電池等の特定ガス機器に対して供給する付臭剤の入っていない燃焼ガスとを、パイプラインを用いて供給する方法、及びこれら２種の燃焼ガスを供給するためのパイプラインに関するものである。

特定ガス機器である燃料電池は、他の発電システムと比較すると発電効率が高く、かつ、水素イオンと酸素との反応により電気エネルギーを発生させるために、大気を汚染する物質を生成しないエネルギー源として、一般家庭や乗用車等への普及が進みつつある。

従来から、都市ガスを改質して水素ガスを製造し、この水素ガスを燃料電池に使用することが提案されている。都市ガスを改質して燃料電池に使用する技術としては、例えば、都市ガスと水蒸気の混合物を触媒の中を通過させることにより水素ガスを作る技術、都市ガス（炭化水素系ガス）に一定量の水素ガスを混合したガスを、導管ネットワークを介して供給し、この導管ネットワークの１以上の箇所において都市ガス中の水素ガスを分離した後に、分離後の都市ガスの少なくとも一部を導管ネットワークに戻すことにより、都市ガス用機器と水素ガスのみを選択的に使用する燃料電池を併存して利用する技術、等が提案されている。

上記した都市ガスに一定量の水素ガスを混合したガスを、導管ネットワークを介して供給し、この導管ネットワークの１以上の箇所において都市ガス中の水素ガスを分離し、この分離した水素ガスを燃料電池に供給する技術においては、既存の都市ガスを供給する都市ガスパイプラインを利用できるメリットはあるが、一般家庭を含む需要家は、都市ガス中に含まれている水素ガスを分離する分離装置を設置する必要が生じる。このため、需要家にとっては、燃料電池システムの導入はコスト高になるという不具合がある。

上記した都市ガスに水素ガスを混合した都市ガスを需要家に供給する方法に換えて、例えば、都市ガス製造設備で製造した都市ガスと、水素ガス製造設備で製造した水素ガスとを、それぞれ別個に二重配管を利用して需要家に供給する手段を採用すると、上記した都市ガス中に含まれている水素ガスを分離するための分離装置は不要になる。

二重配管を利用して異なる２種の気体をそれぞれ分離した状態で供給する技術は、従来から各種の技術が提案されている。例えば、下記特許文献に記載の発明により提案されている。

特許文献１には、内管と外管の二重構造のガス供給管を用いて高圧ガスをガス供給装置から生産設備に供給するときのガス漏洩検知装置が提案されている。このガス漏洩検知装置においては、高圧ガスを二重構造のガス供給管の内管を通じて生産設備に送出し、二重構造のガス供給管の内管と外管の間に生産設備側より不活性ガスを送出し、内管のガスの漏れをガス漏洩検知センサで検出することが記載されている。また、特許文献１には、高圧ガスはＣＶＤまたはエッチング工程で使用するガス、不活性ガスはＮ_２ガスにすることが記載されている。

特許文献２には、船舶用ボイラに供給する燃料ガスのガス配管を二重管とし、内側管に燃料ガスを供給するとともに、外側管に内側管のガス圧より高い圧力で不活性ガスを封入し、この不活性ガスの圧力を検出しその検出値が所定値以下に下がった場合に警告を発するガス漏れ検知システムが提案されている。また、特許文献２には、不活性ガスはＮ_２ガスとすることが記載されている。

特許文献３には、安全性が高い燃料電池システムの提供を目的として、燃料ガスとなる水素ガスの流通系に、内側配管に水素ガス、外側配管に不活性ガスを流通させる二重管構造を備えた燃料電池システムが提案されている。さらに、特許文献３には、外側配管を流通する不活性ガスに含まれる水素ガスを検知する燃料ガス検知器を備えること、及び内側配管を樹脂製にすることが開示さ記載されている。

特許文献４には、燃料電池車に高い圧力（例えば、３５〜７０ＭＰａ）に圧縮した水素ガスを供給するためのガス供給装置が提案されている。そして、このガス供給装置には、水素ガスを供給するために使用する樹脂製のガス充填ホースを二重構造にしたことが記載されている。さらに、この二重構造のガス充填ホースは、内部ホースで水素ガスを流通させ、外部ホースは内部ホースから透過した水素ガスを回収するために用いることが開示されている。

特許文献５には、圧力が異なる２種のガスを圧送するための２重管からなるガス導管が提案されている。そして、この２重管からなるガス導管について、内管を利用して圧送するガスの圧力は、内管と外管とが形成する空間を利用して圧送するガスの圧力より高くすることが記載されている。

特開平７−９１６００号公報 特開２００２−５４８００号公報 特開２００６−２８６２７３号公報 特開２００７−９２９２８号公報 特開２００６−１２５５５２号公報

特許文献１に記載の発明は、半導体製造装置への高圧ガスを供給する配管において、この高圧ガスの漏洩の検知を目的としたものである。また、特許文献１に開示されている二重構造の配管には、その内側配管にガス供給装置から供給される高圧ガスを流し、外側配管と内側配管の間に不活性ガスを流す方式としたものである。従って、この二重構造の配管は、燃料電池に使用する水素ガスと都市ガスを同時に流すために使用する手段としたものではない。

特許文献２に記載の発明は、船舶用ボイラに供給する燃料ガスのガス配管を二重管として、信頼性の高いガス漏れ検知システムを提供することを目的としたものである。特許文献２に開示されている二重構造の配管は、内側配管内に燃料ガスを流し、外側配管内には内側配管内を流れる燃料ガスより高い圧力で不活性ガスを封入する方式にしたものである。従って、特許文献１と同様に、この二重構造の配管は、燃料電池に使用する水素ガスと都市ガスを同時に流すために使用する手段としたものではない。

特許文献３に記載の発明は、燃料電池システムにおいて、二重構造とした配管の内側配管内に水素ガスを流し、外側配管に不活性ガスを流すことが記載されているが、この二重構造の配管を用いて、燃料電池に使用する水素ガスと都市ガスを同時に流す手段として使用することについては開示されていない。

特許文献４に記載の発明は、燃料電池車に高い圧力に圧縮した水素ガスを供給するために使用する二重構造のガス充填ホースが開示されているが、この二重構造のガス充填ホースも、上記した特許文献３、４と同様に、燃料電池に使用する水素ガスと都市ガスを同時に流す手段として使用することについては開示されていない。

都市ガスを供給するパイプラインを使用して、熱源となる都市ガスと燃料電池に使用する水素ガスを同時に需要家に供給するパイプラインシステムを構築すると、一般家庭を含む需要家に対して燃料電池の一層の普及と、コジェネレーションをより推進することが可能になる。

特許文献５に記載の発明には、圧力が異なる都市ガスを、二重管を利用して供給するとともに、二重管の内管を利用して圧送するガスの圧力を、内管と外管とが形成する空間を利用して圧送するガスの圧力より高くすることが記載されている。従って、特許文献５に開示されている二重管は、圧力が異なる２種の都市ガスを二重管を利用して圧送するための導管であって、付臭剤の入った都市ガスと付臭剤の入っていない燃料電池用の水素ガスを供給するための導管ではない。

そこで、本発明の目的は、一般ガス燃焼機器に使用する燃焼ガスであって都市ガス等の付臭剤の入った燃焼ガスと、特定ガス機器に使用する燃焼ガス、例えば、燃料電池設備に使用する水素ガス等であって付臭剤の入っていない燃焼ガスを、需要家に同時に供給する燃焼ガスの供給方法、及びこれら２種の燃焼ガスを供給するためのパイプラインを提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る燃焼ガスの供給方法は、付臭剤の入った燃焼ガスを需要家が設置している一般ガス燃焼機器に、付臭剤の入っていない燃焼ガスを前記需要家が設置している特定ガス機器にパイプラインを用いて供給する、燃焼ガスの供給方法であって、
前記パイプラインは、外側配管と該外側配管内に挿入された内側配管から構成される二重配管を備え、前記二重配管において、前記付臭剤の入った燃焼ガスを前記外側配管と前記内側配管とにより形成される空間部に流し、前記付臭剤の入っていない燃焼ガスを前記内側配管内に流すことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼ガスの供給方法に係り、前記二重配管において、前記内側配管内を流れる前記付臭剤の入っていない燃焼ガスの圧力（Ｐ１）を、前記空間部を流れる前記付臭剤の入った燃焼ガスの圧力（Ｐ２）より大にすることを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明に係る燃焼ガスを供給するためのパイプラインは、付臭剤の入った燃焼ガスを需要家が設置している一般ガス燃焼機器に、付臭剤の入っていない燃焼ガスを需要家が設置している特定ガス機器に供給するためのパイプラインであって、
前記パイプラインは、外側配管と前記外側配管内に挿入された内側配管を有する二重配管から構成される二重配管部を備え、
前記二重配管部は、その前記内側配管を前記付臭剤の入っていない燃焼ガスを流すための配管とし、さらに前記外側配管と前記内側配管とにより形成される空間部を前記付臭剤の入った燃焼ガスを流すための配管構造をなし、
前記パイプラインは、前記二重配管部の前記内側配管内を流れる前記付臭剤の入っていない燃焼ガスの圧力（Ｐ１）を、前記空間部を流れる前記付臭剤の入った燃焼ガスの圧力（Ｐ２）より大にして流すための圧力調整手段を備えていることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の燃焼ガスを供給するためのパイプラインに係り、前記二重配管部を構成する前記外側配管は、前記付臭剤の入った燃焼ガスを供給する既設の配管であることを特徴としている。

なお、上記した付臭剤の入った燃焼ガスとは、都市ガス等の熱源として使用する燃焼ガスを示す。さらに、上記した付臭剤の入っていない燃焼ガスとは、水素ガス等の燃料電池に供給して発電用として使用する燃焼（燃料）ガスを示す。
また、上記した一般ガス燃焼機器とは、上記した都市ガス等を熱源とするガス燃焼機器を示し、例えば、給湯装置（湯沸かし器）、ガスコンロ、ガスストーブ、等である。さらに、上記した特定ガス機器とは、燃料電池（燃料電池設備）を示す。

本発明は、次の効果を発揮することが可能になる。
（１）二重配管の内側配管内を流れ、付臭剤が入っていない水素ガスが内側配管から漏洩しても、この漏洩した水素ガスは、二重配管を流れる水素ガスの圧力（Ｐ１）と都市ガスの圧力（Ｐ２）との圧力差により、外側配管と内側配管により形成される空間部に流れ込む。また、内側配管の外側には付臭剤が入った都市ガスが流れている外側配管が存在するので、内側配管から漏洩した水素ガスはこの外側配管により外部への漏洩を防止することができる。また、万が一、外側配管からガスが漏洩した場合には、都市ガスに添加されている付臭剤の臭により都市ガスの漏洩を検知することができ、さらに、水素ガスの漏洩が発生している可能性があることを予測することができるようになる。

（２）従来の燃料電池システムにおいて、住宅等で給湯や他の熱需要をまかなうために燃料電池セルから発生する熱（廃熱）を有効利用しても、この廃熱のみでは熱量として不足する可能性があった。水素は発熱量が低く熱を発生させるためには不利であるが、本発明は、熱源として高発熱量の都市ガスと、燃料電池に使用する水素ガスを住宅等の需要家に同時に供給（併給）するので、主に、発電は水素ガスを用いた燃料電池で行ない、熱需要には燃料電池による発電により発生した廃熱の有効利用と、都市ガスの燃焼熱で対応するコジェネレーションを構築することが可能になる。

（３）二重配管において、その内側配管内を流れ水素ガスの供給圧力（Ｐ１）を、外側配管と内側配管とが形成する空間部を流れる都市ガスの供給圧力（Ｐ２）より高くしているので、万が一、内側配管に水素ガスの漏洩が発生しても、内側配管内に都市ガスが流れ込んで、水素ガスの組成が変化することはない。これにより、都市ガスに含まれている付臭剤が内側配管内を流れる水素ガスへの流入を防止できるので、燃料電池設備の燃料電池セルに対してこの付臭剤が与える悪影響を防止することができるようになる。

（４）既設の都市ガスを供給するパイプラインの内部に、水素ガスを供給するパイプラインを敷設することも可能であるので、既設の都市ガスを供給するパイプラインを利用して都市ガスと燃料電池で使用する水素ガスを同時に供給する社会インフラを構築することが可能になる。また、水素ガスを供給する水素供給インフラとしてのパイプラインの敷設が、道路の堀削等の大規模工事を必要とすることなく実施可能になる。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明を実施するためのパイプラインの敷設例を説明するための図であって、付臭剤の入った燃焼ガスと付臭剤の入っていない燃焼ガスを、これらガスの製造装置から、集合住宅Ａに居住している需要家まで供給するために敷設したパイプラインを示している。

なお、以下の説明において、付臭剤の入った燃焼ガスを「都市ガス」、付臭剤の入っていない燃焼ガスを「水素ガス」と記載して説明する。また、上記した需要家とは、図１においては集合住宅Ａに居住している需要家の例を示すが、本発明においては、一戸建て住宅に居住している需要家、各種の商業・サービス施設、各種の製造工場、各種の教育機関、等を含む。

図１において、１は都市ガス製造工場に設置されている都市ガス製造装置である。都市ガス製造装置１で製造された都市ガスは、都市ガス貯蔵装置２に一旦貯蔵される。なお、都市ガス製造装置１で製造された都市ガスは、例えば、現在、ガス会社から需要家に広く供給されている燃焼規格が１３Ａのガスを示す。この１３Ａガスは、メタン（ＣＨ_４）を主成分とし、エタン（Ｃ_２Ｈ_２）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、等を含有している。なお、都市ガス製造装置１においては、液化天然ガス（ＬＰＧ）を気化させ、さらに発熱量を増加させるためのガスを添加して得た１３Ａガスに付臭剤を混合（添加）し、この付臭剤が入った１３Ａガスが、都市ガス貯蔵装置２に貯蔵される。この付臭剤としては、ガス漏れが生じたときに、人間にとって特殊な悪臭となる硫黄化合物、例えば、ジメチルサルファイト、等が使用されている。

都市ガス貯蔵装置２に貯蔵された都市ガスは、ガバナ等の圧力調整手段により所定の圧力、例えば、中圧Ａ（０．３〜１ＭＰａ）、又は中圧Ｂ（０．１〜０．３ＭＰａ）に調整されて中圧導管３に供給される。中圧導管３には分岐部Ｆ０を設け、この分岐部Ｆ０から低圧導管４を分岐させる。低圧導管４には中圧導管３から分岐された中圧Ａ又は中圧Ｂの都市ガスの圧力を、低圧（２．５ＫＰａ程度）に調整するガバナＧ１を設ける。これにより、低圧導管４内を流れる都市ガスの圧力は、圧力調整手段となるガバナＧ１により２．５ＫＰａ程度に減圧調整される。なお、中圧導管３及び低圧導管４の材質は、鋼管あるいは樹脂被覆鋼管、又は合成樹脂管、例えばポリエチレン管を使用する。

５は水素ガス製造装置である。水素ガス製造装置５で製造された水素ガスは、水素ガス貯蔵装置６に一旦貯蔵される。水素ガス貯蔵装置６に貯蔵した水素ガスは、ガバナＧ２により、所定の圧力、例えば、中圧Ｂ（０．１〜０．３ＭＰａ）に調整して水素ガス導管７に導かれる。水素ガス導管７の材質は、鋼管あるいは樹脂被覆鋼管、又は合成樹脂管、例えばポリエチレン管を使用する。なお、水素ガス製造装置５において水素ガスを製造する方法は、例えば、従来から実施されているメタノールやメタン等の燃料ガスを、水蒸気を用いた改質により製造することができる。

都市ガスを供給する低圧導管４と水素ガスを供給する水素ガス導管７は、図１に示す合流部Ｆ１において、二重配管８に接続される。二重配管８は、付臭剤が添加された（入った）燃焼ガスである都市ガスと、付臭剤の入っていない燃焼ガスである水素ガスを、それぞれ個別に分離した状態で、集合住宅Ａに居住している需要家ａ１、ａ２、ａ３等が設置している一般ガス燃焼機器と特定ガス機器に供給するためのパイプラインになる。従って、付臭剤が入った都市ガスと、付臭剤の入っていない水素ガスを供給するパイプラインは、二重配管８を備えた部分（二重配管部）を有している。

なお、上記した一般ガス燃焼機器は、図１に示すように、都市ガスを熱源として使用する給湯装置１５、ガスコンロ１６、ガス暖房機器、等である。また、特定ガス機器とは、水素ガスを使用して発電を行なうための燃料電池（燃料電池設備）１３である。

図１に示す二重配管８は、直線状の配管（直管）を示しているが、直管の端部から所定の角度曲った配管の場合もあり得る。また、二重配管８は、その大部分を地下に埋設されている。なお、二重配管８の総延長は、合流部Ｆ１と集合住宅Ａの位置によるが、一般的には、数百〜数千ｍである。

図２及び図３は、二重配管８の断面形状を示している。図２及び図３に示すように、二重配管８は、外側配管８ａと、この外側配管８ａ内に挿入された内側配管８ｂとを備えた二重の配管から構成されている。さらに、二重配管８は、外側配管８ａの内部に、外側配管８ａの内径より小さい外径を有する内側配管８ｂを挿入したときに、外側配管８ａの内周面と内側配管８ｂの外周面との間に空間部８ｃが形成される構造としている。なお、外側配管８ａの材質は、従来から都市ガス用の配管部材として使用されている鋼管あるいは樹脂被覆鋼管、またはポリエチレン管を使用する。また、内側配管８ｂはポリエチレン管を使用する。

本実施形態においては、都市ガスを合流部Ｆ１において、二重配管８を構成する外側配管８ａの内周面と内側配管８ｂの外周面とにより形成される空間部８ｃに導き、さらに、水素ガスを二重配管８を構成する内側配管８ｂ内に導いて、これら都市ガスと水素ガスとをそれぞれ個別に需要家である集合住宅Ａまで、あるいは集合住宅Ａの近傍まで供給している。すなわち、本発明は、都市ガスと水素ガスを需要家まで供給するパイプラインの二重配管（二重配管部）８では、これら都市ガスと水素ガスとを分離した状態で流すようにしたことに特徴がある。

さらに、二重配管８を構成する内側配管８ｂ内を流れる水素ガスの圧力（供給圧力）をＰ１、空間部８ｃを流れる都市ガスの圧力（供給圧力）をＰ２としたときに、圧力（Ｐ１）＞圧力（Ｐ２）となるようにガス圧を設定していることにも、本発明の特徴がある。

また、本発明において、二重配管８を構成する外側配管８ａは、都市ガスを供給するために地面等に敷設されている既設の配管（鋼管、樹脂被覆鋼管、ポリエチレン管、等）を使用することもできる。

本実施形態において、二重配管８内を個別に流れる水素ガスの圧力をＰ１、都市ガスの圧力をＰ２としたときに、圧力（Ｐ１）＞圧力（Ｐ２）となるようにするためには、次の手段を採用することができる。すなわち、都市ガス貯蔵装置２に貯蔵された都市ガスは、ガバナ等の圧力調整手段により所定の圧力、例えば、中圧Ａ（０．３〜１ＭＰａ）、又は中圧Ｂ（０．１〜０．３ＭＰａ）に調整されて中圧導管３に供給される。さらに、中圧導管３から分岐した低圧導管４内を流れる都市ガスは、ガバナＧ１によりその圧力は低圧（２．５ＫＰａ程度）に調整される。一方、水素ガス貯蔵装置６に貯蔵した水素ガスは、ガバナＧ２により、所定の圧力、例えば、中圧Ｂ（０．１〜０．３ＭＰａ）に調整して水素ガス導管７に導くようにする。そして、図１に示すように、低圧導管４と水素ガス導管７は合流部Ｆ１において、それぞれ二重配管８に接続される。この合流部Ｆ１においては、低圧導管４内を流れる都市ガスは二重配管８の空間部８ｃに、水素ガス導管７内を流れる水素ガスは二重配管８の内側配管８ｂに供給されるようにする。

従って、二重配管８の合流部Ｆ１において、内側配管８ｂに供給される水素ガスの圧力Ｐ１は中圧Ｂ（０．１〜０．３ＭＰａ）になり、外側配管８ａと内側配管８ｂにより形成される空間部８ｃに供給される都市ガスの圧力Ｐ２は低圧（２．５ＫＰａ程度）になる。これにより、二重配管８を介してそれぞれ個別に需要家の特定ガス機器と一般ガス燃焼機器とに供給される水素ガスと都市ガスは、二重配管８内を流れるときに圧力損出が発生しても、上記した「圧力（Ｐ１）＞圧力（Ｐ２）」の関係を保持した状態で二重配管８内を流れることが可能になる。

上記したように、二重配管８内を流れる２種の燃焼ガスである水素ガスの圧力（Ｐ１）と都市ガスの圧力（Ｐ２）を、圧力（Ｐ１）＞圧力（Ｐ２）にすると、次の効果が生じる。

（１）二重配管８の内側配管８ｂ内を流れ、付臭剤が入っていない水素ガスが漏洩しても、この漏洩した水素ガスは上記した圧力（Ｐ１）と圧力（Ｐ２）との圧力差により、外側配管８ａと内側配管８ｂにより形成される空間部８ｃに流れ込む。また、内側配管８ｂの外側には付臭剤が入った都市ガスが流れている外側配管８ａが存在するので、この外側配管８ａにより水素ガスが外部に漏洩することを防止することができる。また、万が一、外側配管８ａからガスが漏洩した場合には、都市ガスに添加されている付臭剤の臭により都市ガスの漏洩を検知することができ、さらに、水素ガスの漏洩が発生している可能性があることを予測することができるようになる。

（２）二重配管８において、内側配管８ｂ内を流れ水素ガスの圧力Ｐ１を、外側配管８ａと内側配管８ｂとが形成する空間部８ｃを流れる都市ガスの圧力Ｐ２より高くしているので、万が一、内側配管８ｂに水素ガスの漏洩が発生しても、内側配管８ｂ内に都市ガスが流れ込んで、水素ガスの組成が変化することはない。これにより、都市ガスに含まれている付臭剤が内側配管８ｂ内を流れる水素ガスへの流入を防止できるので、燃料電池設備１３の燃料電池セルに対してこの付臭剤が与える悪影響を防止することができるようになる。

パイプラインに二重配管８を設けて、都市ガスと水素ガスとを同時に需要家に供給するためには、上記した合流部Ｆ１において、都市ガスを供給する低圧導管４を二重配管８の空間部８ｃに、水素ガスを供給する水素ガス導管７内を二重配管８の内側配管８ｂに接続するための接続構造、すなわち、継手構造が重要になる。この理由は、この合流部Ｆ１から都市ガス又は水素ガスの漏れが発生しない継手構造にする必要があるからである。

続いて、合流部Ｆ１における継手構造の一例について説明する。図４は、低圧導管４、水素ガス導管７、及び二重配管８を構成する外側配管８ａと内側配管８ｂは、いずれもポリエチレン管を使用した場合の継手構造の一例を示す断面図である。図４に示す継手構造においては、継手２０と継手３０を使用した例を示している。これら継手２０と継手３０としては、従来から広く採用されているポリエチレン管用の熱融着継手（エレクトロフュージョン継手）（以下、「ＥＦ継手」という）を使用することができる。

図４に示すＥＦ継手２０としては、Ｔ（ティーズ）型又は分岐管取り出し型の継手を使用することができる。図４に示すように、ＥＦ継手２０は、二重配管８の外側配管８ａを挿入するための円筒状の開口を有する挿入口２１と、二重配管８の内側配管８ｂを挿入するための円筒状の開口を有する挿入口２２と、低圧導管４を挿入するための円筒状の開口を有する挿入口２３を備えている。

ＥＦ継手２０の挿入口２１は、挿入口２１に挿入した二重配管８の外側配管８ａを熱融着により挿入口２１に固着するための挿入口となる。同じく、挿入口２２は、挿入口２２に挿入した二重配管８の内側配管８ｂを熱融着により挿入口２２に固着するための挿入口となる。また、挿入口２３は、挿入口２３に挿入した低圧導管４を熱融着により挿入口２３に固着するための挿入口となる。

また、ＥＦ継手２０に設けた挿入口２１の径は、二重配管８の外側配管８ａの外径とほぼ同一に、同じく、挿入口２２の径は二重配管８の内側配管８ｂの外径とほぼ同一に、挿入口２３の径は低圧導管４の外径とほぼ同一にする。また、これら挿入口２１、２２、２３の内周面から若干距離を置いた位置には電熱線２４ａ、２４ｂ、２４ｃが埋設されている。

図４に示すＥＦ継手３０は、ソケット型の継手であって水素ガス導管７を挿入するための円筒状の開口を有する挿入口３１と、二重配管８の内側配管８ｂの端部を挿入するための円筒状の開口を有する挿入口３２を備えている。挿入口３１は、挿入口３１に挿入した水素ガス導管７を熱融着により挿入口３１に固着するための挿入口となる。同じく、挿入口３２は、挿入口３２に挿入した二重配管８の内側配管８ｂを熱融着により挿入口３２に固着するための挿入口となる。挿入口３１、３２の径は、それぞれ、水素ガス導管７の外径、内側配管８ｂの外径とほぼ同一にする。また、これら挿入口３１、３２の内周面から若干距離を置いた位置には電熱線３３ａ、３３ｂが埋設されている。

続いて、合流部Ｆ１において、ＥＦ継手２０と３０により、低圧導管４を二重配管８の外側配管８ａに、水素ガス導管７を二重配管８の内側配管８ｂに接続するための手順（工法）の一例を図４に基づいて説明すると、次の（手順１）〜（手順７）に記載のようになる。

（手順１）
まず、二重配管８の外側配管８ａ内に内側配管８ｂを挿入する。このとき、内側配管８ｂの長は、外側配管８ａより所定の長さほど長くしておく。なお、前記したように、二重配管８は直管とは限らないので、例えば、必要に応じて数十ｍ〜数百ｍ単位で直管となる外側配管８ａを一旦切断して、内側配管７ｂを挿入する。そして、切断した外側配管８ａ内に内側配管８ｂを挿入し、続いて、隣りどうしの内側配管８ｂをソケット型ＥＦ継手で接続し、さらに隣りどうしの外側配管８ａもソケット型ＥＦ継手ＥＦ継手で接続する。なお、この手順１において、外側配管８ａとして既設の都市ガス配管を使用すると、地下に埋設されている外側配管８ａに沿って地面を全面的に掘削する作業が不要になるとい効果が生じる。

（手順２）
ＥＦ継手２０の挿入口２１に二重配管８の外側配管８ａを挿入し、さらに、二重配管８に挿入した内側配管８ｂを、ＥＦ継手２０の挿入口２２の端部から外側に所定の長さほど突出させる。

（手順３）
ＥＦ継手２０の挿入口２１に挿入した二重配管８の外側配管８ａに、穿孔工具を用いて所定の径を有する穴２５を穿孔する。この穴２５の位置は、ＥＦ継手２０の挿入口２３の直下になるようにする。なお、この穴２５の穿孔作業は、ＥＦ継手２０の挿入口２３から穿孔工具の刃部を挿入して行なうことができる。この穿孔作業においては、二重配管８の外側配管８ａの端部をＥＦ継手２０の挿入口２１の奥部に形成した突出部２６に当接させた状態で穴２５を穿孔する。

（手順４）
続いて、ＥＦ継手２０の電熱線２４ａ、２４ｂに所定の電圧と電流を、ＥＦ継手２０の外表面部に設けた電極（図４には図示せず）に所定時間印加して、電熱線２４ａ、２４ｂを加熱する。これにより、材質がポリエチレンからなるＥＦ継手２０の挿入口２１の内周面は熱溶融して、二重配管８の外側配管８ａの外周面と一体に融着する。また、ＥＦ継手２０の挿入口２２の内周面も熱溶融して、二重配管８の内側配管８ｂの外周面と一体に融着する。これにより、熱溶融部が冷却すると、二重配管８の外側配管８ａと内側配管８ｂとを、ＥＦ継手２０により強固に、かつ気密に接合（接続）することができる。

（手順５）
続いて、水素ガス導管７をＥＦ継手３０の挿入口３１に挿入する。次に、（手順２）によりＥＦ継手２０の挿入口２２から突出させた内側配管８ｂの端部を、ＥＦ継手３０の挿入口３２に挿入する。

（手順６）
続いて、ＥＦ継手３０に埋設されている電熱線３３ａ、３３ｂに所定の電圧と電流を所定時間印加する。これにより、ＥＦ継手３０の挿入口３１の内周面を水素ガス導管７の外周面に、ＥＦ継手３０の挿入口３２の内周面を二重配管８の内側配管８ｂの外周面に、熱溶融により強固に、かつ気密に接合（接続）することができる。

（手順７）
続いて、ＥＦ継手２０の挿入口２３に低圧導管４を挿入して、電熱線２４ｃに所定の電圧と電流を所定時間印加する。これにより、上記と同様にして、挿入口２３に低圧導管４の外周面を強固に、かつ、気密に接合することができる。

上記した（手順１）〜（手順７）により、都市ガスが流れる低圧導管４をＥＦ継手の挿入口２３に、水素ガスが流れる水素ガス導管７を、二重配管８の内側配管８ｂと一体に接続するとともに、ＥＦ継手２０の挿入口２１に二重配管８を構成する外側配管８ａの外周面を接続することができる。

これにより、図１に示す合流部Ｆ１において、都市ガス貯蔵装置２から中圧導管３、低圧導管４を介して供給される都市ガスを、二重配管８を構成する外側配管８ａと内側配管８ｂにより形成される空間部８ｃに気密性を保持して供給することが可能になる。同様に、水素ガス貯蔵装置６から水素ガス導管７を介して供給される水素ガスを、二重配管８を構成する内側配管８ｂ内に気密性を保持して供給することが可能になる。

上記した合流部Ｆ１の継手構造については、ＥＦ継手２０と３０を用いて例について説明したが、二重配管８を構成する外側配管８ａが鋼管又は樹脂被覆鋼管の場合には、ＥＦ継手２０は使用できないので、従来から使用されているサドル型継手等を用いて低圧導管４と二重配管８の外側配管８ａとを接続する。また、水素ガス導管７として鋼管又は樹脂被覆鋼管が使用されている場合には、水素ガス導管７と二重配管８の内側配管８ｂとの接続もサドル型継手、等を用いて接続する。

なお、上記した（手順１）〜（手順７）では、低圧導管４と水素ガス導管７とを、二重配管８の一方の端部に設定した合流部Ｆ１において二重配管８に接続する手順について説明したが、低圧導管４又は水素ガス導管７を、サドル型継手等を含む適切な継手を使用して二重配管８に接続するようにしてもよい。

図１に示すパイプラインの敷設例において、ガス漏れに対する安全性を考慮すると、主として地下に埋設されている二重配管８に、さらに他の二重配管９を接続して、集合住宅Ａに居住している需要家ａ１、ａ２、・・・が設置している燃料電池設備１３の近くまで二重配管を延設することが望ましい。また、延設した二重配管９は、需要家ａ１、ａ２、・・・の燃料電池設備１３の近くまで敷設するとともに、分岐部Ｆ２、Ｆ３を設け、この分岐部Ｆ２、Ｆ３に、さらに他の二重配管１０を接続する。この分岐部Ｆ２、Ｆ３を構成する継手構造については、二重配管９の外側配管と内側配管とがポリエチレン管の場合には、この二重配管９の外側配管と内側配管にこの二重配管１０を分岐させるための適切な構造を備えたＥＦ継手を用いることができる。

また、燃料電池設備１３の近くまで敷設した二重配管１０のうち、水素ガスが流れる内側配管１０ｂは燃料電池設備１３に接続するとともに、二重配管１０の外側配管１０ａと内側配管１０ｂとが形成する空間部を流れる都市ガスは、給湯装置１５、ガスコンロ１６等に供給するために、二重配管１０に分岐部Ｆ４を設ける必要がある。

以下、図１に示す分岐部Ｆ４の分岐構造について説明する。図５は、分岐部Ｆ４についてその分岐構造（継手構造）の一例を示す断面図であって、二重配管１０の外側配管１０ａと内側配管１０ｂはポリエチレン管が使用され、ＥＦ継手４０と５０を使用した場合を示している。

図５に示すＥ７継手４０は、図４に示すＥＦ継手２０と同様なＴ（ティーズ）型又は分岐管取り出し型の継手であって、二重配管１０の外側配管１０ａを挿入して熱融着するための挿入口４１と、二重配管１０の内側配管１０ｂを挿入して熱融着するための挿入口４２と、二重配管１０を流れる都市ガスを取り出すためのポリエチレン製の都市ガス配管１２を熱融着させるための取出口４３を備えている。また、挿入口４１、４２、及び取出口４３の内周面から若干距離を置いた位置に電熱線４４ａ、４４ｂ、４４ｃが埋設されている。

図５に示すＥＦ継手５０は、図４に示すＥＦ継手３０と同様にソケット型であって、二重配管１０の内側配管１０ｂと燃料電池設備１３に水素ガスを供給するための水素ガス配管１４を接続するための継手である。また、ＥＦ継手５０は、二重配管１０の内側配管１０ｂを挿入するための挿入口５１と、燃料電池設備１０に水素ガスを供給するための水素ガス配管１４を接続するための挿入口５２を備え、さらに、これら挿入口５１、５２の内周面から若干距離を置いた位置に電熱線５３ａ、５３ｂが埋設されている。

分岐部Ｆ４を構成するＥＦ継手４０に、二重配管１０の外側配管１０ａを、さらに、内側配管１０ｂの外周面を、また、都市ガス配管１２を熱融着により強個に接合する方法は、前記したＥＦ継手２０と同様の方法を採用することができる。また、ＥＦ継手５０に、二重配管１０の内側配管１０ｂと水素ガス配管１４を接続する方法も、前記したＥＦ継手３０と同様の方法を採用することができる。

図５に示すように、ＥＦ継手４０の取出口４３に接続した都市ガス配管１２は、集合住宅Ａの需要家ａ１、ａ２、・・・に設置されている都市ガスメータ６０に接続される。さらに、都市ガスメータ６０から他の配管により、需要家が備えている一般ガス燃焼機器である給湯装置１５、ガスコンロ１６、及びガス暖房機器等に接続される。これにより、二重配管１０の外側配管１０ａと内側配管１０ｂとの空間部を流れる都市ガスを、これら一般ガス燃焼機器に供給することが可能になる。

一方、ＥＦ継手５０に接続した水素ガス配管１４は、水素ガスメータ６１に接続される。さらに、水素ガスメータ６１から他の水素ガス配管を介して、需要家が備えて燃料電池設備１３に接続される。これにより、二重配管１０の内側配管１０ｂ内を流れる水素ガスを、燃料電池設備１３に供給することが可能になる。
また、燃料電池設備１３で水素ガスを用いて発電を行なうと熱が発生するので、この廃熱を配管を介して、例えば給湯装置１５に供給してこの廃熱を有効利用するようにする。また、燃料電池設備１３で発電した電力は、電力線１７を介して需要家が備えている蛍光灯等の照明機器１８、テレビジョン受像機、等の電源として利用する。

なお、図１においては、集合住宅Ａに設置されている燃料電池設備１３の近傍まで二重配管８、９、１０を敷設した例を示しているが、次の手段を採用してもよい。二重配管８を集合住宅Ａの近くの地下、又は集合住宅Ａに設置した集中配管ユニット室まで敷設する。そして、ここから、例えば、図５に示すような適切な継手を用いて、二重配管８を流れる都市ガスと水素ガスとをそれぞれ別個の配管に分岐させて、集合住宅Ａの各需要家まで供給する。

続いて、本発明に用いている二重配管８、９、１０について、図１に示す集合住宅Ａに水素ガスを供給するための内側配管８ｂ、１０ｂ等について、その必要とする内径の値について計算した結果について説明する。この計算を行なうために設定した計算条件は下記の通りである。

（計算条件）
ａ．集合住宅Ａの戸数 ：８０戸
ｂ．燃料電池設備の仕様 ：１ＫＷ級純水素駆動型燃料電池システム（各戸に設置）
ｃ．１戸当りの純水素使用量：０．７Ｎｍ^３／時間
ｄ．燃料電池設備の稼動率 ：５０％
（水素供給流量）
上記した計算条件に基づいて、この集合住宅Ａに供給すべき水素ガス供給量を求めると、次のようになる。
８０×０．７×０．５＝２８Ｎｍ^３／時間

続いて、上記で求めた水素供給量に基づいて、水素貯蔵装置（水素ステーション）
から集合住宅Ａまでの距離（輸送距離）を３０ｍ、１００ｍ、５００ｍ、３０００ｍとした場合、二重配管８、９、１０を構成する内側配管の口径（必要配管内径）を計算により求めると、図６の必要配管内径の欄に示すようになった。なお、この計算においては、二重配管の内側配管に供給する水素ガスの供給圧力は中圧Ｂ（０．１ＭＰａ〜０．３ＭＰａ）とした。

図６に示すように、輸送距離３０ｍでは二重配管における内側配管の必要配管内径は、０．４８ｍｍ、輸送距離１００ｍでは１．５６ｍｍ、輸送距離５００ｍでは７．９７ｍｍ、輸送距離３０００ｍでは４７．８ｍｍの計算結果が得られた。この計算結果から、水素ガスの郵送距離が３０００ｍまでは、二重配管の内側配管は図６に示す規格管５０Ａ（内径４８．２ｍｍ）で供給可能であることが判明した。

上記した本発明の実施形態を示す図１においては、都市ガスを製造する都市ガス製造装置１と、水素ガスを製造する水素ガス製造装置５では、それぞれ別のガスを用いて都市ガスと水素ガスを製造する例について説明したが、図７に示すような手段を用いて水素ガスを製造することができる。すなわち、都市ガスを供給する中圧導管３から都市ガスを水素製造装置５ａに導く。そして、水素ガス製造装置５ａでは都市ガスの改質処理により水素ガスを製造して、製造した水素ガスを水素ガス貯蔵装置６に貯蔵する。水素ガス貯蔵装置６に貯蔵した水素ガスは、ガナバＧ２により中圧Ｂ（０．１〜０．３ＭＰａ）に圧力調整して二重配管８に導く。一方、中圧導管３を流れる都市ガスは低圧導管４により分岐し、ガバナＧ１で低圧（２．５ＫＰａ）に圧力調整して二重配管８に導くようにする。

図７に示すパイプラインにおいて、都市ガスの改質処理により製造した水素ガスを、パイプラインを構成する二重配管８に導くようにすると、水素製造装置５ａを分散して設置することが可能になるという効果が生じる。

なお、本発明においては、前記したように、二重配管８（９、１０）の内側配管内を流れる水素ガスの圧力（Ｐ１）を、これら二重配管の外側配管と内側配管とにより形成される空間部を流れる都市ガスの圧力（Ｐ２）より大にしている。この圧力（Ｐ１）と（Ｐ２）との関係をより精度高く保持するために、さらに、次の手段を採用するとよい。

例えば、図８に示すように、二重配管８の要所に、二重配管８内を個別に流れる都市ガスと水素ガスの圧力をそれぞれ調整するための圧力調整手段（ガバナ）Ｇ３、Ｇ４を設ける。図８は、二重配管８の内側配管８ｂ内を流れる水素ガスの圧力を調整するためのガバナＧ３、同じく二重配管８内を流れる都市ガスの圧力を調整するためのガバナＧ４を設置した例を示している。特に、二重配管８の内側配管８ｂに供給する水素ガスの圧力が中圧Ａ（０．３ＭＰａ〜１ＭＰａ）に設定した場合には、水素ガスの圧力を調整するためのガバナＧ３を一ケ所又は数ケ所に設置し、需要家に水素ガスが供給されるときには、例えば、中圧Ｂである０．１ＭＰａになるように圧力調整を行なう。ガバナＧ３、Ｇ４の設置個数と設置箇所は、二重配管８の敷設距離、都市ガス及び水素ガスの供給圧力と供給量等を考慮して適切に設定すればよい。

なお、二重配管８内を流れている水素ガスと都市ガスをそれぞれ個別に水素ガス用ガバナＧ３、都市ガス用ガバナＧ４に導き、圧力調整したこれらガスを再び二重配管８内に戻すための手段は、前記した図４又は図５に示すＥＦ継手２０（４０）、ＥＦ継手３０（５０）や分岐管取出し継手等を用いる。

上記したように、本発明に採用する二重配管８の外側配管８ａは、既設の都市ガスを供給するポリエチレン管、あるいは鋼管又は樹脂被覆鋼管を採用することができる。この既設の外側配管８ａは、主として地下に埋設されている。従って、地下に埋設されている外側配管８ａに水素ガスを供給するための内側配管８ｂを挿入する作業は、外側配管８ａを埋設している道路等を外側配管８ａに沿って全面的に掘削することなく、次の工法を確立して行なうことにより可能になる。すなわち、直管をなす外側配管８ａを所定の長さ、例えば５００ｍの長さの外側配管８ａについてその両端を切断する。そして、この切断した外側配管８ａ内にポリエチレン管からなる内側配管８ｂを挿入する。次に、隣りどうしに位置する外側配管８ａに挿入した内側配管８ｂを接続し、さらに、隣りどうしに位置する外側配管８ａを接続する。これにより、既設の都市ガス配管を有効に利用することができる。

上記した本発明の実施形態においては、都市ガスと水素ガスを同時に集合住宅Ａに供給する場合について説明したが、一戸建て住宅にも同様な方法で都市ガスと水素ガスを同時に供給することができる。また、都市ガスと水素ガスを大量に使用することが予想される大口の需要家となる製造工場に対しても、専用の二重配管８を敷設するようにするとよい。
さらに、燃料電池自動車用に水素ガスを供給する水素ガススタンドに対しても、本発明に採用している二重配管８を使用して水素ガスを供給することが可能になる。

また、都市ガスを供給する既設のポリエチレン管、あるいは鋼管等からなるパイプラインは、基幹となるパイプラインから需要家に近づくにつれてその径は小さくなる。従って、都市ガスを供給するパイプライン内に挿入する水素ガスを供給するための水素ガス配管（内側配管）も、異径のソケット型ＥＦ継手を用いて需要家に近づくにつれてその径を小さくするようにする。

本発明を実施するために、都市ガスと水素ガスとを、これらガスの製造装置から、集合住宅Ａの需要家まで供給するためのパイプラインの構成例を説明するための図である。 図１に示す二重配管の構成を示す縦断面図である。 図１に示す二重配管の構成を示す横断面図である。 図１に示す二重配管において、合流部Ｆ１における接続構造を説明するための断面図である。 図１に示す二重配管において、分岐部Ｆ４における分岐構造を説明するための断面図である。 二重配管を構成する内側配管に要求される必要配管内径について、計算により求めた結果を示す図である。 本発明を実施するためのパイプラインについて、他の構成例を説明するための図である。 本発明を実施するためのパイプラインについて、さらに他の構成例を説明するための図である。

符号の説明

１：都市ガス製造装置
２：都市ガス貯蔵装置
３：中圧導管
４：低圧導管
５：水素ガス製造装置
６：水素ガス貯蔵装置
７：水素ガス導管
８．９、１０：二重配管
１２：都市ガス配管
１３：燃料電池（燃料電池設備）
１５：給湯装置
１７：電力線
１８：照明機器
Ａ：集合住宅
Ｆ０、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４：分岐部
Ｆ１：合流部
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４：ガバナ（圧力調整手段）

Claims (4)

1. 付臭剤の入った燃焼ガスを需要家が設置している一般ガス燃焼機器に、付臭剤の入っていない燃焼ガスを前記需要家が設置している特定ガス機器にパイプラインを用いて供給する、燃焼ガスの供給方法であって、
   前記パイプラインは、外側配管と該外側配管内に挿入された内側配管から構成される二重配管を備え、前記二重配管において、前記付臭剤の入った燃焼ガスを前記外側配管と前記内側配管とにより形成される空間部に流し、前記付臭剤の入っていない燃焼ガスを前記内側配管内に流すことを特徴とする燃焼ガスの供給方法。
2. 前記二重配管において、前記内側配管内を流れる前記付臭剤の入っていない燃焼ガスの圧力（Ｐ１）を、前記空間部を流れる前記付臭剤の入った燃焼ガスの圧力（Ｐ２）より大にすることを特徴とする請求項１に記載の燃焼ガスの供給方法。
3. 付臭剤の入った燃焼ガスを需要家が設置している一般ガス燃焼機器に、付臭剤の入っていない燃焼ガスを需要家が設置している特定ガス機器に供給するためのパイプラインであって、
   前記パイプラインは、外側配管と前記外側配管内に挿入された内側配管を有する二重配管から構成される二重配管部を備え、
   前記二重配管部は、その前記内側配管を前記付臭剤の入っていない燃焼ガスを流すための配管とし、さらに前記外側配管と前記内側配管とにより形成される空間部を前記付臭剤の入った燃焼ガスを流すための配管構造をなし、
   前記パイプラインは、前記二重配管部の前記内側配管内を流れる前記付臭剤の入っていない燃焼ガスの圧力（Ｐ１）を、前記空間部を流れる前記付臭剤の入った燃焼ガスの圧力（Ｐ２）より大にして流すための圧力調整手段を備えていることを特徴とする燃焼ガスを供給するためのパイプライン。
4. 前記二重配管部を構成する前記外側配管は、前記付臭剤の入った燃焼ガスを供給する既設の配管であることを特徴とする請求項３に記載の燃焼ガスを供給するためのパイプライン。

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