JP2022146893A - Disaster prevention equipment, fuel cell vehicles equipped with this disaster prevention equipment, hydrogen trailers and stationary equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火災発生時に、溶栓式安全弁が装着された水素貯蔵容器を冷却するための防災設備、この防災設備を備えた燃料電池車両、水素トレーラ及び定置式設備に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to disaster prevention equipment for cooling a hydrogen storage container fitted with a fusible plug type safety valve in the event of a fire, a fuel cell vehicle, a hydrogen trailer, and stationary equipment equipped with this disaster prevention equipment.
現在、次世代エネルギーの1つとして「水素」が普及しつつある。水素は、エネルギーとして利用してもCO2を排出しない特徴がある。例えば、水素は、水素製造プラントで製造される。水素製造プラントで製造された水素は、水素トレーラによって輸送され、水素ステーションに貯蔵される。水素ステーションに貯蔵された水素は、乗用車、オートバイ、バス及びトラックなどの燃料電池車両に提供され、燃料電池の発電に使用される。 Currently, "hydrogen" is becoming popular as one of the next-generation energies. Hydrogen has the characteristic of not emitting CO2 even when used as energy. For example, hydrogen is produced in hydrogen production plants. Hydrogen produced at a hydrogen production plant is transported by a hydrogen trailer and stored in a hydrogen station. Hydrogen stored in the hydrogen station is supplied to fuel cell vehicles such as passenger cars, motorcycles, buses and trucks, and used for fuel cell power generation.
水素ステーションや燃料電池車両に使用される外販用の水素は、複合容器に充填された圧縮水素の形態で貯蔵及び輸送することが一般に普及している。また、工業用の水素は、-253℃に冷却した液化水素の形態で貯蔵及び輸送することが行われている。さらに、水素をトルエン等の有機物に化合させて有機ハイドライド(例えば、MCH:メチルシクロヘキサン)の形態で貯蔵及び輸送することが実用化の段階にある。その他、水素をアンモニア(NH3)として貯蔵及び輸送すること、及び合金に水素原子を吸蔵させて貯蔵及び輸送することなどが検討されている。 2. Description of the Related Art Hydrogen for external sale, which is used in hydrogen stations and fuel cell vehicles, is generally stored and transported in the form of compressed hydrogen filled in composite containers. Industrial hydrogen is stored and transported in the form of liquefied hydrogen cooled to -253°C. Furthermore, it is at the stage of practical use to store and transport hydrogen in the form of an organic hydride (for example, MCH: methylcyclohexane) by combining hydrogen with an organic substance such as toluene. In addition, storage and transport of hydrogen as ammonia (NH 3 ), storage and transport of hydrogen atoms occluded by alloys, and the like have been investigated.
ここで、圧縮水素が充填される複合容器は、アルミニウム製ライナーを炭素繊維強化プラスチックで被覆した構成となっている。圧縮水素が充填された複合容器が火災に遭遇した場合、火熱によって内圧が上昇し、複合容器が破裂する危険がある。このため、従来の複合容器には、高温時に容器内の水素を自動的に放出させるための溶栓式安全弁が設けられている。 Here, the composite container filled with compressed hydrogen has a structure in which an aluminum liner is covered with carbon fiber reinforced plastic. If a composite container filled with compressed hydrogen encounters a fire, the heat of the fire will increase the internal pressure, and there is a danger that the composite container will explode. For this reason, the conventional composite container is provided with a fusible plug type safety valve for automatically releasing hydrogen in the container when the temperature is high.
例えば、特開2015-230071号公報の図4には、溶栓式安全弁Abが設けられた複数の高圧水素容器Aを備えた水素トレーラ1が開示されている。特開2015-230071号公報の図6~図8に示されるように、各高圧水素容器Aの溶栓式安全弁Abは、放出配管80に接続される。火災発生時の高温によって溶栓式安全弁Abが溶融すると、高圧水素容器A内の水素が、放出管80から大気中へ放出される。
For example, FIG. 4 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-230071 discloses a
特開2017-038789号公報の図1及び図2には、火災を消火するための水を供給する第1の供給ライン25と、第1の供給ライン25よりも少量の水を供給する第2の供給ライン26とを備えた水素ステーションが開示されている。火災などの異常が検出された場合は、第1の供給ライン25から水噴霧ヘッド24に対して、消火に十分な量の水が供給される。一方、貯蔵タンク13の表面温度が上昇した場合は、第2の供給ライン26から水噴霧ヘッド24に対して、冷却のための少量の水が供給される。
1 and 2 of JP-A-2017-038789, a
特開2006-271900号公報の図1には、水素貯蔵タンク2及び水素ディスペンサ3からの水素漏洩を検知したときに、複数のミストノズル6からミストを放出させて、防護区域内の湿度を高める構成の水素ステーションが開示されている。
In FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-271900, when hydrogen leakage from the
複合容器に設けられる溶栓式安全弁の作動温度は、一般的に約110℃に設定されており、燃料電池車両の複合容器(例えば、内圧15MPa、容積47L)であれば、容器内の水素は、溶栓式安全弁が作動してから約1分で大気中への放出が完了する。しかし、一旦作動した溶栓式安全弁が、冷却水又は消火剤によって被水すると、溶栓の金属が再凝固し、水素を放出するための流路が再閉塞されてしまう。このため、火災発生時において、容器内から大気中への水素の放出時間が遅延してしまい、複合容器が破裂してしまうおそれがある。複合容器が破裂すると、容器の破片が燃えたまま飛翔し、火災現場の周辺に大きな被害が生じるため、複合容器の破裂は、何としてでも回避しなければならない。したがって、火災発生から一刻も早く、容器内の全ての水素を大気中へ放出させて、複合容器を空にすることが重要となる。 The operating temperature of the fusible plug type safety valve provided in the composite container is generally set to about 110°C. , Release to the atmosphere is completed in about 1 minute after the fusible plug type safety valve is activated. However, if the fusible plug type safety valve that has once been activated is submerged in cooling water or a fire extinguishing agent, the metal of the fusible plug re-solidifies, re-blocking the flow path for releasing hydrogen. For this reason, when a fire occurs, the release time of hydrogen from the container into the atmosphere is delayed, and there is a risk that the composite container will explode. If the composite container bursts, the fragments of the container will fly while still burning, causing great damage to the area around the fire site. Therefore, it is important to empty the composite container by releasing all the hydrogen in the container into the atmosphere as soon as possible after the fire starts.
一方、容器内の水素は、溶栓式安全弁から水素放出配管を通過し、高い圧力で水素放出管の出口から大気中に放出される。水素放出配管の出口から放出された水素に引火した場合は、水素のジェット火炎が形成される。高い圧力で放出される水素のジェット炎は、消火が困難であるため、延焼しないように監視しながら水素の燃焼を継続させることが、基本的な対応措置となっている。しかし、水素が燃焼したときの炎の色は無色透明に近いため、水素のジェット火炎を目視で捉えることが困難である。 On the other hand, the hydrogen in the container passes through the hydrogen release pipe from the fusible plug type safety valve and is released into the atmosphere from the outlet of the hydrogen release pipe at high pressure. If the hydrogen released from the outlet of the hydrogen release line ignites, a jet flame of hydrogen is formed. Since it is difficult to extinguish the jet flame of hydrogen discharged at high pressure, the basic countermeasure is to continue the combustion of hydrogen while monitoring it so that it does not spread. However, since the color of the flame when hydrogen is burned is almost colorless and transparent, it is difficult to visually catch the jet flame of hydrogen.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、溶栓式安全弁の再閉塞を防止することができ、また、大気中に放出された水素のジェット火炎を可視化することが可能な防災設備、この防災設備を備えた燃料電池車両、水素トレーラ及び定置式設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of preventing re-closure of a fusible plug type safety valve, and a disaster prevention device capable of visualizing jet flames of hydrogen released into the atmosphere. The object is to provide a facility, a fuel cell vehicle, a hydrogen trailer and a stationary facility equipped with this disaster prevention facility.
(1)上記目的を達成するために、本発明の防災設備は、火災発生時に、溶栓式安全弁が装着された水素貯蔵容器を冷却するための防災設備であって、前記水素貯蔵容器を冷却するための冷却水と、前記冷却水を供給するための第1配管と、前記第1配管に連絡し、前記水素貯蔵容器に向けて前記冷却水を噴射させることが可能なノズルと、を備え、前記ノズルから前記水素貯蔵容器に噴射される前記冷却水によって、前記溶栓式安全弁が被水しない構成としたことを特徴とする。 (1) In order to achieve the above objects, the disaster prevention equipment of the present invention is a disaster prevention equipment for cooling a hydrogen storage container fitted with a fusible plug type safety valve in the event of a fire. a first pipe for supplying the cooling water; and a nozzle connected to the first pipe and capable of injecting the cooling water toward the hydrogen storage container. (a) the fusible plug type safety valve is not wetted by the cooling water injected from the nozzle into the hydrogen storage container;
(2)好ましくは、上記(1)の防災設備において、前記ノズルから前記水素貯蔵容器に噴射される前記冷却水によって、前記溶栓式安全弁が被水しない位置に前記ノズルを設置する。 (2) Preferably, in the disaster prevention equipment of (1) above, the nozzle is installed at a position where the fusible plug type safety valve is not exposed to the cooling water injected from the nozzle into the hydrogen storage container.
(3)好ましくは、上記(1)又は(2)の防災設備において、前記ノズルから前記水素貯蔵容器に噴射される前記冷却水によって、前記溶栓式安全弁が被水しない向きに前記ノズルを設置する。 (3) Preferably, in the disaster prevention equipment of (1) or (2) above, the nozzle is installed in a direction that prevents the fusible plug safety valve from being exposed to the cooling water injected from the nozzle into the hydrogen storage container. do.
(4)好ましくは、上記(1)~(3)のいずれかの防災設備において、前記ノズルから前記水素貯蔵容器に噴射される前記冷却水の噴射パターンを、前記溶栓式安全弁が被水しない噴射パターンとする。 (4) Preferably, in the disaster prevention equipment according to any one of the above (1) to (3), the fusible plug type safety valve is not exposed to the cooling water injection pattern that is injected from the nozzle into the hydrogen storage container. Injection pattern.
(5)好ましくは、上記(1)~(4)のいずれかの防災設備において、前記溶栓式安全弁の方向に飛散及び/又は流動する前記冷却水を遮断するための遮蔽板を設けることによって、前記溶栓式安全弁が被水しないようにする。 (5) Preferably, in the disaster prevention equipment according to any one of (1) to (4) above, by providing a shield plate for blocking the cooling water splashing and/or flowing in the direction of the fusible plug type safety valve. , to prevent the fusible plug type safety valve from being exposed to water;
(6)好ましくは、上記(1)~(5)のいずれかの防災設備において、前記冷却水に増粘性又はゲル化性を与える物質を添加することによって、前記水素貯蔵容器の表面に付着させた前記冷却水の粘度を上昇させ、前記溶栓式安全弁が被水しないようにする。 (6) Preferably, in the disaster prevention equipment according to any one of the above (1) to (5), a substance that imparts thickening or gelling properties to the cooling water is added to make it adhere to the surface of the hydrogen storage container. Also, the viscosity of the cooling water is increased to prevent the fusible plug type safety valve from being exposed to water.
(7)好ましくは、上記(6)の防災設備において、前記冷却水に増粘性又はゲル化性を与える物質が、チキソトロピー性を有する物質である。 (7) Preferably, in the disaster prevention equipment of (6) above, the substance that imparts thickening or gelling properties to the cooling water is a substance having thixotropic properties.
(8)好ましくは、上記(1)~(5)のいずれかの防災設備において、前記冷却水に濡れ性を与える物質を添加することによって、前記水素貯蔵容器の表面に対する前記冷却水の表面張力を低下させ、前記溶栓式安全弁が被水しないようにする。 (8) Preferably, in the disaster prevention equipment according to any one of the above (1) to (5), the surface tension of the cooling water with respect to the surface of the hydrogen storage container is reduced by adding a substance that imparts wettability to the cooling water. to prevent the fusible plug type safety valve from being exposed to water.
(9)好ましくは、上記(8)の防災設備において、前記冷却水に濡れ性を与える物質が、界面活性剤である。 (9) Preferably, in the disaster prevention equipment of (8) above, the substance that imparts wettability to the cooling water is a surfactant.
(10)好ましくは、上記(1)~(9)のいずれかの防災設備において、前記溶栓式安全弁を介して前記水素貯蔵容器から放出された水素に、炎色反応を生じさせる物質を混合させる構成とする。 (10) Preferably, in the disaster prevention equipment according to any one of the above (1) to (9), the hydrogen released from the hydrogen storage container through the fusible plug type safety valve is mixed with a substance that causes a flame reaction. The configuration shall be such that
(11)好ましくは、上記(10)の防災設備において、前記溶栓式安全弁の出口に連絡する第2配管を備え、前記第2配管の出口付近で、前記炎色反応を生じさせる物質を噴射させることによって、前記水素貯蔵容器から放出された水素に、前記炎色反応を生じさせる物質を混合させる。 (11) Preferably, in the disaster prevention equipment of (10) above, a second pipe communicating with the outlet of the fusible plug type safety valve is provided, and the substance causing the flame reaction is injected near the outlet of the second pipe. This causes the hydrogen released from the hydrogen storage container to mix with the substance that causes the flame reaction.
(12)好ましくは、上記(10)又は(11)の防災設備において、前記炎色反応を生じさせる物質が、塩化ナトリウム水溶液である。 (12) Preferably, in the disaster prevention equipment of (10) or (11) above, the substance that causes the flame reaction is an aqueous sodium chloride solution.
(13)好ましくは、上記(1)~(12)の防災設備が、前記水素貯蔵容器と同じ場所に設置された火災感知器と、前記火災感知器からの信号に基づいて、前記冷却水の供給を開始させる制御部と、を備える。 (13) Preferably, the disaster prevention equipment of (1) to (12) includes a fire sensor installed at the same place as the hydrogen storage container, and based on a signal from the fire sensor, the cooling water and a control unit for starting supply.
(14)上記目的を達成するために、本発明の燃料電池車両は、溶栓式安全弁が装着された少なくとも1つの水素貯蔵容器が搭載された燃料電池車両であって、上記(1)~(13)のいずれかの防災設備を備えたことを特徴とする。 (14) In order to achieve the above objects, the fuel cell vehicle of the present invention is a fuel cell vehicle equipped with at least one hydrogen storage container fitted with a fusible plug type safety valve, wherein the above (1) to ( 13) is equipped with any of the disaster prevention equipment.
(15)上記目的を達成するために、本発明の水素トレーラは、溶栓式安全弁が装着された複数の水素貯蔵容器が荷台に積載された水素トレーラであって、上記(1)~(13)のいずれかの防災設備を備えたことを特徴とする。 (15) In order to achieve the above objects, the hydrogen trailer of the present invention is a hydrogen trailer in which a plurality of hydrogen storage containers fitted with fusible plug type safety valves are loaded on a carrier, and the above (1) to (13) are ) is equipped with any disaster prevention equipment.
(16)上記目的を達成するために、本発明の定置式設備は、溶栓式安全弁が装着された少なくとも1つの水素貯蔵容器が設置された定置式設備であって、上記(1)~(13)のいずれかの防災設備を備えたことを特徴とする。 (16) In order to achieve the above object, the stationary equipment of the present invention is a stationary equipment in which at least one hydrogen storage container equipped with a fusible plug type safety valve is installed, wherein the above (1) to ( 13) is equipped with any of the disaster prevention equipment.
本発明の防災設備、この防災設備を備えた燃料電池車両、水素トレーラ及び定置式設備によれば、溶栓式安全弁の再閉塞を防止することができ、また、大気中に放出された水素のジェット火炎を可視化することが可能となる。これにより、火災発生時における水素貯蔵容器の破裂を回避することができ、また、水素のジェット火炎を目視で監視することにより火災の延焼を防止することが可能となる。 According to the disaster prevention equipment of the present invention, the fuel cell vehicle, the hydrogen trailer, and the stationary equipment equipped with this disaster prevention equipment, it is possible to prevent re-closure of the fusible plug type safety valve, and to prevent hydrogen released into the atmosphere. It becomes possible to visualize the jet flame. This makes it possible to prevent the hydrogen storage container from bursting when a fire occurs, and to prevent the spread of fire by visually monitoring the jet flame of hydrogen.
以下、本発明の実施形態に係る防災設備、この防災設備を備えた燃料電池車両、水素トレーラ及び定置式設備について、図面を参照しつつ説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A disaster prevention system according to embodiments of the present invention, a fuel cell vehicle equipped with this disaster prevention system, a hydrogen trailer, and stationary equipment will be described below with reference to the drawings.
1.防災設備の第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係る防災設備1を示す。防災設備1は、火災発生時に水素貯蔵容器100を冷却するためのものであり、例えば、図6(a)~(c)に示されるような燃料電池車両2、水素トレーラ3、及び水素ステーションや水素製造プラントなどの定置式設備4に設けられる。水素貯蔵容器100には、火災発生時に容器内の水素を放出するための溶栓式安全弁102が設けられている。防災設備1は、火災発生時における水素貯蔵容器100の破裂を防止すること、及び/又は、大気中に放出された水素のジェット火炎を可視化することを目的としている。
1. First Embodiment of Disaster Prevention Equipment FIG. 1 shows a
図1に示されるように、防災設備1は、主として、水素貯蔵容器100の破裂を防止するための第1の機械的要素のグループと、水素のジェット火炎を可視化するための第2の機械的要素のグループとで構成される。理解を容易にするため、第1及び第2の機械的要素のグループは、図1中の一点鎖線を境界にして、図中の上下に概念的に区分けされる。但し、火災報知器30及び制御部40は、第1及び第2の機械的要素のグループの両方の制御処理を行う。
As shown in FIG. 1, the
1-1.水素貯蔵容器の破裂を防止するための構成
図1中の一点鎖線の下に示されるように、第1の機械的要素のグループには、冷却水タンク11、ポンプ12、第1電動弁13、第1ノズル14及び第1配管15が含まれる。冷却水タンク11内には、火災発生時に水素貯蔵容器100を冷却するための冷却水11aが貯蔵されている。ポンプ12の入口は、第1配管15を介して、冷却水タンク11の出口に接続されている。ポンプ12の出口は、第1配管15を介して、第1電動弁13の入口に接続されている。第1電動弁13の出口は、第1配管15を介して、第1ノズル14の入口に接続されている。ポンプ12及び第1電動弁13は、制御部40に電気的に接続されており、制御部40によって動作を制御される。火災感知器30は、水素貯蔵容器100が設置された防護区域内に設置されている。
1-1. Arrangement for Preventing Explosion of Hydrogen Storage Container As shown below the dashed line in FIG. A
火災感知器30は、例えば、熱、炎及び煙のうちの少なくとも1つ以上を検知し、制御部40に信号を出力する。制御部40は、火災感知器30からの信号に基づいて、ポンプ12を作動させるとともに、第1電動弁13を開状態にする。これにより、冷却水タンク11に貯蔵された冷却水11aが、ポンプ12に吸引され、第1配管15を介して、第1ノズル14から水素貯蔵容器100に噴射される。第1ノズル14から噴射された冷却水11aによって、火災発生時に水素貯蔵容器100が冷却され、水素貯蔵容器100の加熱による破裂が抑制される。
1-1-1.溶栓式安全弁の被水を防止するための構成
冷却水11aによって水素貯蔵容器100を冷却するだけでは、水素貯蔵容器100の破裂を防止することはできない。水素貯蔵容器100の破裂を防止するためには、火災発生から一刻も早く、水素貯蔵容器100内の全ての水素を大気中へ放出させて、水素貯蔵容器100を空にすることが必要である。図1に示されるように、水素貯蔵容器100内の水素は、火災発生時の火熱によって、溶栓式安全弁102の溶栓が溶融することにより放出される。ところが、第1ノズル14から噴射された冷却水11aによって、溶栓式安全弁102が被水すると、溶融した溶栓が冷却されて溶栓式安全弁102の出口が再閉塞されるおそれがある。このため、本実施形態の防災装置1では、溶栓式安全弁102の被水を防止するための以下の構成が設けられている。
1-1-1. Configuration for Preventing Water Damage to the Fusible Plug Type Safety Valve Just cooling the
1-1-2.第1ノズル
第1ノズル14は、水素貯蔵容器100に噴射される冷却水11aによって、溶栓式安全弁102が被水しない位置及び向きに設置されている。図1に示されるように、第1ノズル14は、溶栓式安全弁102から離れた水素貯蔵容器100の中央に設置され、且つ冷却水11aが水素貯蔵容器100の中央に噴射される向きに設置されている。
1-1-2. First Nozzle The
また、第1ノズル14は、水素貯蔵容器100の中央に噴射される冷却水11aが、溶栓式安全弁102に被水しない噴射角度、噴射パターンとなるように構成してある。図4(a)~(c)に示されるように、第1ノズル14の先端には、噴射口が形成されたチップ14aと、このチップ14aを保持するためのリテーナ14bとが設けられている。第1ノズル14の噴射角度、噴射パターンは、これらチップ14a及びリテーナ14bの構成によって調整することが可能である。チップ14aには、略楕円形状の噴射口と、この噴射口を包囲する横方向に延びる溝とが形成されている。一方、リテーナ14bには、チップ14aの横方向に延びる溝の両端に対応する断面逆U字形状の一対の切欠部が形成されている。これら噴射口、溝及び切欠部の寸法によって、第1ノズル14の噴射角度、噴射パターンが決定される。図4(d)に示されるように、第1ノズル14の噴射角度は、例えば、15°~115°の範囲内に設定される。また、第1ノズル14の噴射パターンは、ほぼ全域にわたり均等な流量分布を示す扇形(図1を参照)となるようにしてある。
In addition, the
1-1-3.冷却水
第1ノズル14から噴射される冷却水11aには、その物性に影響を与える所定の添加物が添加される。例えば、冷却水11aに増粘性又はゲル化性等を与える物質、例えばアルギン酸ナトリウム、セルロース、アラビアガム、ペクチン、ゼラチン、ポリエチレングリコールなどの物質、スメクタイト、ベントナイト及びモンモリロナイト等のコロイド性含水ケイ酸塩を含有する鉱物、コロイド性含水ケイ酸塩からなる合成無機高分子化合物、キサンタンガム、グアーガム等の増粘多糖類等を添加することで、水素貯蔵容器100への付着性が向上する。増粘性又はゲル化性等を与える物質の中でも、特にチキソトロピー性を与える物質を添加することによって、冷却水11aは、せん断応力を受けると粘度が低下し、せん断応力を受けない状態では粘度が上昇する性質を得る。このようなチキソトロピー性により、第1ノズル14から噴射されるときの冷却水11aの粘度は低下する。その後、水素貯蔵容器100の表面に付着した冷却水11aの粘度が上昇し、溶栓式安全弁102が被水しにくくなる。
1-1-3. Cooling Water The cooling
冷却水11aにチキソトロピー性を与える物質は、特に限定されるものではなく、例えば、スメクタイト、ベントナイト及びモンモリロナイト等のコロイド性含水ケイ酸塩を含有する鉱物、コロイド性含水ケイ酸塩からなる合成無機高分子化合物、キサンタンガム、グアーガム等の増粘多糖類を用いることができる。より好ましくは、キサンタンガム、グアーガム等の増粘多糖類を用いるとよい。キサンタンガム、グアーガム等の増粘多糖類は、食品に用いられるものであり、人間及び動物に無害だからである。
The substance that imparts thixotropic properties to the
また例えば、冷却水11aに濡れ性を与える物質を添加することによって、水素貯蔵容器100の表面に付着させた冷却水11aの表面張力を低下させ、溶栓式安全弁102が被水しないようにしてもよい。濡れ性を与える物質として、界面活性剤、有機溶剤、アルコール類、高分子化合物、脂肪酸類、油脂類、分散剤等が挙げられ、特に、界面活性剤が好ましい。界面活性剤が添加されることによって、冷却水11aと接触面との間の接触角が小さくなり、水素貯蔵容器100の表面に付着しやすくなる。このような冷却水11aの表面張力を低下させることにより、溶栓式安全弁102が被水しにくくなる。
Further, for example, by adding a substance that imparts wettability to the
界面活性剤としては、特に制限されないが、環境への悪影響を抑制する観点から、炭化水素系界面活性剤が好ましい。炭化水素系界面活性剤は、疎水基が炭素及び水素からなる。炭化水素系界面活性剤としては、炭化水素系ノニオン界面活性剤、炭化水素系カチオン界面活性剤、炭化水素系アニオン界面活性剤、炭化水素系両性界面活性剤が挙げられ、濡れ性の観点から、炭化水素系ノニオン界面活性剤が好ましい。炭化水素系ノニオン界面活性剤は、濡れ性の観点から、グリフィン法によって求めたHLBが3~20のものが好ましく、HLBが8~16であるものがより好ましい。 The surfactant is not particularly limited, but hydrocarbon-based surfactants are preferred from the viewpoint of suppressing adverse effects on the environment. Hydrocarbon surfactants have hydrophobic groups composed of carbon and hydrogen. Examples of hydrocarbon surfactants include hydrocarbon nonionic surfactants, hydrocarbon cationic surfactants, hydrocarbon anionic surfactants, and hydrocarbon amphoteric surfactants. Hydrocarbon-based nonionic surfactants are preferred. From the viewpoint of wettability, the hydrocarbon-based nonionic surfactant preferably has an HLB of 3 to 20, more preferably 8 to 16, as determined by the Griffin method.
ここで、HLBとはHydrophilic-Lipophilic Balanceの頭文字で界面活性剤の水と油(水に不溶性の有機化合物)への親和性の程度を表す値である。HLBは0から20までの値を取り、0に近いほど親油性が高く、20に近いほど親水性が高くなる。HLBは、計算によって決定する方法(アトラス法、グリフィン法、デイビス法、川上法等)が知られているが、本明細書におけるHLBは、グリフィン法によって求めた値である。 Here, HLB is an acronym for Hydrophilic-Lipophilic Balance, and is a value representing the degree of affinity of a surfactant for water and oil (water-insoluble organic compounds). HLB takes a value from 0 to 20, and the closer to 0, the higher the lipophilicity, and the closer to 20, the higher the hydrophilicity. Methods of determining HLB by calculation (Atlas method, Griffin method, Davis method, Kawakami method, etc.) are known, but HLB in the present specification is a value determined by Griffin method.
なお、界面活性剤を2種以上使用する場合は、HLBは、各成分のHLB値の加重平均となり、界面活性剤が2種類の場合は、次式で表示される。
HLB=N1
HLB×W1+N2
HLB×W2
ここで、N1
HLB・N2
HLB:各界面活性剤のHLB
W1・W2:各界面活性剤の重量分率(W1+W2=1)
以下、界面活性剤が3種類以上の場合も同様の計算方式でHLBを求めることができる。
When two or more surfactants are used, the HLB is a weighted average of the HLB values of each component. When two surfactants are used, the HLB is represented by the following formula.
HLB= N1 HLB × W1 + N2 HLB × W2
Here, N 1 HLB/ N 2 HLB : HLB of each surfactant
W 1 · W 2 : Weight fraction of each surfactant (W 1 + W 2 = 1)
Hereinafter, HLB can be obtained by the same calculation method even when the number of surfactants is three or more.
炭化水素系ノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンアルキルフェノール型、ポリオキシエチレンアルキルアミン型、ポリオキシエチレンアルキルアミド型、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル型、プロピレングリコール脂肪酸エステル型、プロピレングリコール脂肪酸ジポリオキシエチレンラノリンエーテル型、脂肪族アルカノールアマイド型、ポリオキシエチレンヒマシ油型、ポリオキシエチレン多価アルコール型、多価アルコール脂肪酸エステル型、ポリオキシエチレン多価アルコール脂肪酸エステル型等のノニオン界面活性剤が挙げられ、より具体的には、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレン2-エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、トリステアリン酸ソルビタン、ポリオキシエチレンヒマシ油等が挙げられる。これらは、例えば花王株式会社のレオドールSP-S30V、青木油脂工業株式会社のブラウノンシリーズのBR-404、EN-1502及びEN-1504、並びにファインサーフシリーズのD-1303及びTD-50等で市販されている。炭化水素系ノニオン界面活性剤は、1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Hydrocarbon-based nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether type, polyoxyethylene alkylphenol type, polyoxyethylene alkylamine type, polyoxyethylene alkylamide type, polyoxyethylene fatty acid ester type, propylene glycol fatty acid ester type, Propylene glycol fatty acid dipolyoxyethylene lanolin ether type, aliphatic alkanolamide type, polyoxyethylene castor oil type, polyoxyethylene polyhydric alcohol type, polyhydric alcohol fatty acid ester type, polyoxyethylene polyhydric alcohol fatty acid ester type, etc. nonionic surfactants, more specifically polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, tristearic acid Sorbitan, polyoxyethylene castor oil and the like can be mentioned. These are commercially available, for example, as Rheodor SP-S30V from Kao Corporation, Braunon series BR-404, EN-1502 and EN-1504 from Aoki Yushi Kogyo Co., Ltd., and Fine Surf series D-1303 and TD-50. It is Hydrocarbon-based nonionic surfactants may be used singly or in combination of two or more.
炭化水素系カチオン界面活性剤としては、例えば、モノアルキルアンモニウムクロライド、ジアルキルアンモニウムクロライド、EO付加アンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。炭化水素系カチオン界面活性剤は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Hydrocarbon cationic surfactants include, for example, monoalkylammonium chloride, dialkylammonium chloride, EO-added ammonium chloride, tetramethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium chloride and the like. The hydrocarbon-based cationic surfactants may be used singly or in combination of two or more.
炭化水素系アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、アルキル硫酸エステル塩、エーテルスルホン酸塩、エーテルカルボン酸塩、スルホコハク酸塩、メチルタウリン酸塩、アラニネート及びその塩等が挙げられる。炭化水素系アニオン界面活性剤は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Examples of hydrocarbon-based anionic surfactants include alkyl ether sulfates, alpha olefin sulfonates, alkylbenzenesulfonic acids and salts thereof, alkyl sulfates, ethersulfonates, ether carboxylates, sulfosuccinates, Examples include methyl taurate, alaninate and salts thereof. The hydrocarbon-based anionic surfactants may be used singly or in combination of two or more.
炭化水素系両性界面活性剤としては、例えば、アラニン型、イミダゾリニウムベタイン型、アミノプロピルベタイン型、アミノジプロピオン型の両性界面活性剤等が挙げられる。好ましくはイミダゾリニウムベタイン型の両性界面活性剤が挙げられる。炭化水素系両性界面活性剤は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Hydrocarbon amphoteric surfactants include, for example, alanine-type, imidazolinium betaine-type, aminopropyl betaine-type, and aminodipropion-type amphoteric surfactants. Imidazolinium betaine type amphoteric surfactants are preferred. Hydrocarbon-based amphoteric surfactants may be used singly or in combination of two or more.
脂肪酸としては、直鎖又は分岐のいずれでもよく、天然又は合成のいずれでもよく、飽和又は不飽和のいずれでもよく、例えばカプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、牛脂脂肪酸、オレイン酸、ヒマシ硬化脂肪酸、リノール酸、パルミトレイン酸、リノレン酸等が挙げられる。脂肪酸は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Fatty acids may be linear or branched, natural or synthetic, and saturated or unsaturated, such as caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, acid, behenic acid, tallow fatty acid, oleic acid, hardened castor fatty acid, linoleic acid, palmitoleic acid, linolenic acid and the like. A fatty acid may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types.
有機溶剤としては、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類、エチレンオキシドの付加モル数が3~10のポリオキシエチレン低級アルキルエーテルなどが挙げられる。有機溶剤は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Examples of the organic solvent include cellosolve solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve; carbitols such as ethyl carbitol and butyl carbitol; and polyoxyethylene lower alkyl ethers having 3 to 10 moles of ethylene oxide added. is mentioned. An organic solvent may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types.
高分子化合物としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系誘導体、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルエーテル、ポリエチレングリコール等が挙げられる。高分子化合物は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Examples of polymer compounds include cellulose derivatives such as methyl cellulose and hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, sodium alginate, polyvinyl ether, and polyethylene glycol. A polymer compound may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types.
分散剤としては、例えば、ナフタレンスルホン酸系、アルキルナフタレンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、ポリスチレンスルホン酸系、アルキルアミン型、アルキルフェノール型の分散剤等が挙げられる。分散剤は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Examples of the dispersant include naphthalenesulfonic acid-based, alkylnaphthalenesulfonic acid-based, polycarboxylic acid-based, polystyrenesulfonic acid-based, alkylamine-type, and alkylphenol-type dispersants. Dispersants may be used singly or in combination of two or more.
アルコール類としては、メタノールやエタノール等の低級アルコールやラウリルアルコールやミリスチルアルコール等の高級アルコール、グリセリンやソルビトール等のグリコール以外の多価アルコール等が挙げられる。アルコール類は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 Examples of alcohols include lower alcohols such as methanol and ethanol, higher alcohols such as lauryl alcohol and myristyl alcohol, and polyhydric alcohols other than glycols such as glycerin and sorbitol. Alcohols may be used singly or in combination of two or more.
油脂類としては、天然油脂及び合成油脂のいずれであってもよく、加工油、シリコーン油、鉱物油、ワックス等が挙げられる。油脂類は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。 The oils and fats may be either natural oils or synthetic oils, and include processed oils, silicone oils, mineral oils, waxes and the like. Oils and fats may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types.
冷却水11aは、消火能力を向上させる観点から、カリウム塩を含むことが好ましい。
カリウム塩としては、無機カリウム塩及び有機カリウム塩が挙げられ、 無機カリウム塩としては、水酸化カリウム、四ホウ酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム等が挙げられ、有機カリウム塩としては、酢酸カリウム、ステアリン酸カリウム、クエン酸カリウム、乳酸カリウム、酒石酸カリウム、コハク酸カリウム、リンゴ酸カリウム、グリコール酸カリウム等が挙げられる。 カリウム塩は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、労働安全衛生法に抵触せず、環境への影響抑制の点から、有機カリウム塩が好ましく、医薬品原料としても使用されている酢酸カリウムがより好ましい。
The cooling
Potassium salts include inorganic potassium salts and organic potassium salts, and inorganic potassium salts include potassium hydroxide, potassium tetraborate, potassium nitrate, potassium carbonate, potassium sulfate, potassium phosphate, potassium hydrogen phosphate, bromide. Potassium, potassium chloride, etc., and organic potassium salts include potassium acetate, potassium stearate, potassium citrate, potassium lactate, potassium tartrate, potassium succinate, potassium malate, potassium glycolate, and the like. Potassium salts may be used singly or in combination of two or more. Among these, organic potassium salts are preferable, and potassium acetate, which is also used as a raw material for pharmaceuticals, is more preferable from the viewpoint of not violating the Industrial Safety and Health Act and suppressing the influence on the environment.
冷却水11aは、着色抑制及び凝固点を低下させる観点から、グリコール類を含むことが好ましい。
グリコール類としては、炭素数2~10のものが好ましく挙げられ、具体的には、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルグリコール、エチルジグリコール、ブチルグリコール、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。グリコール類は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、労働安全衛生法に抵触しない、環境への影響抑制の点から、プロピレングリコール及びジエチレングリコールが好ましく、プロピレングリコールがより好ましい。
The cooling
Glycols preferably have 2 to 10 carbon atoms, and specific examples include monoethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol. monomethyl ether, ethyl glycol, ethyl diglycol, butyl glycol, propylene glycol monoethyl ether and the like. Glycols may be used singly or in combination of two or more. Among these, propylene glycol and diethylene glycol are preferable, and propylene glycol is more preferable, from the viewpoint of not violating the Industrial Safety and Health Act and suppressing the influence on the environment.
冷却水11aは、耐燃焼性の観点から、リン酸エステル類を含むことが好ましい。
リン酸エステル類としては、モノメチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート等の酸性リン酸エステル;ジエチルホスファイト等の亜リン酸エステル;ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、アルキルリン酸塩等のリン酸エステル塩;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、2-エチルヘキシルジフェニルホスフェート、脂肪族リン酸アミデート等が挙げられる。リン酸エステル類は1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、労働安全衛生法に抵触せず、環境への影響抑制の点から難燃効果の高い、酸性リン酸エステルが好ましい。
From the viewpoint of combustion resistance, the cooling
Examples of phosphate esters include acidic phosphate esters such as monomethyl acid phosphate and butyl acid phosphate; phosphites such as diethyl phosphite; phosphate ester salts such as polyoxyethylene alkyl ether phosphate and alkyl phosphate. trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, triphenyl phosphate, 2-ethylhexyldiphenyl phosphate, aliphatic phosphate amidate, and the like. Phosphate esters may be used singly or in combination of two or more. Among these, acidic phosphate esters are preferable because they do not conflict with the Industrial Safety and Health Act and have a high flame retardant effect from the viewpoint of suppressing the impact on the environment.
さらに、第1ノズル14から噴射される冷却水11aに増粘性又はゲル化性又はチキソトロピー性又は濡れ性を与えることによって、溶栓式安全弁102が被水しにくくなるだけでなく、水素貯蔵容器100の表面を広く覆う水膜が形成され、水素貯蔵容器100の冷却効果が向上する。
Furthermore, by imparting thickening, gelling, thixotropic, or wettability to the
1-2.水素のジェット火炎を可視化するための構成
図1中の一点鎖線の上に示されるように、第2の機械的要素のグループには、水溶液タンク21、加圧容器22、イニシエータ22a、第2電動弁23、第2ノズル24及び第2配管25が含まれる。水溶液タンク21内には、炎色反応を生じさせる物質が添加された水溶液、例えば、塩化ナトリウム水溶液21aが貯蔵されている。加圧容器22内には、高圧ガスが充填されている。加圧容器22内に充填される高圧ガスは空気でもよいが、不活性ガスである炭酸ガス、窒素ガス又はこれらの混合ガスがより好ましい。加圧容器22の出口は、図示しない封板によって封鎖されている。加圧容器22の出口には、イニシエータ22aが取り付けられている。イニシエータ22aは、加圧容器22の封板を破くための電気発火式の点火具である。
1-2. Configuration for Visualizing Hydrogen Jet Flame As shown above the dashed line in FIG. A
加圧容器22の出口は、第2配管25を介して、水溶液タンク21に接続されている。水溶液タンク21の出口は、第2配管25を介して、第2電動弁23の入口に接続されている。第2電動弁23の出口は、第2配管25を介して、第2ノズル24の入口に接続されている。第2ノズル24は、水素放出配管102aの出口付近に配置されている。イニシエータ22a及び第2電動弁23は、制御部40に電気的に接続されており、制御部40によって動作を制御される。
An outlet of the
制御部40は、火災感知器30からの信号に基づいて、イニシエータ22aを点火させた後に、第2電動弁23を開状態にする。イニシエータ22aを点火させることにより、加圧容器22の封板が破かれ、加圧容器22内の高圧ガスが、水溶液タンク21内に充填される。これにより、水溶液タンク21内の圧力が高まり、水溶液タンク21に貯蔵された塩化ナトリウム水溶液21aが、第2配管25を介して、第2ノズル24から水素放出配管102aの出口付近に噴射される。
Based on the signal from the
図4(e)に示されるように、第2ノズル24から噴射された塩化ナトリウム水溶液21aは、水素放出配管102aの出口から大気中に放出された水素100aに混合される。これにより、水素放出配管102aの出口から大気中に放出された水素100aに引火して、水素100aのジェット火炎が形成された場合でも、水素100aに混合された塩化ナトリウム水溶液21aが炎色反応を生じさせ、水素100aのジェット火炎が可視化される。具体的に、塩化ナトリウム水溶液21aの炎色反応は、水素100aのジェット火炎を黄色に着色する。
As shown in FIG. 4(e), the sodium chloride
1-2-1.水溶液
炎色反応を生じさせるための水溶液への添加物は、水溶性金属塩類や水溶性有機金属類などが挙げられ、塩化ナトリウム水溶液21aに限定されるものではない。例えば、塩化ナトリウム(Na)以外のアルカリ金属、アルカリ土類金属、銅(Cu)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)などを添加した水溶液を用いてもよい。塩化ナトリウム以外のアルカリ金属には、リチウム(Li)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などが含まれる。また、アルカリ土類金属には、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)などが含まれる。これらの物質を添加した水溶液によっても、水素100aのジェット火炎を可視化させるための炎色反応を生じさせることが可能である。
1-2-1. Aqueous Solution Additives to the aqueous solution for causing the flame reaction include water-soluble metal salts and water-soluble organic metals, and are not limited to the sodium chloride
1-2-2.水溶液の噴射タイミング
本実施形態では、火災感知器30からの信号に基づいて、塩化ナトリウム水溶液21aを噴出させることとしたが、このタイミングに限定されるものではない。例えば、防護区域内の温度が、溶栓式安全弁102の溶栓の溶融温度(例えば、110℃±10℃)に達したときに、炎色反応を生じさせるための水溶液が噴射される構成としてもよい。この場合は、防護区域内に温度センサを設置し、温度センサが検知した温度に基づいて、制御部40に水溶液の供給を開始させる。また例えば、水素放出配管102a内を流れる水素100aの流量に基づいて、炎色反応を生じさせるための水溶液が噴射される構成としてもよい。この場合は、水素放出配管102a内に流量センサを設置し、流量センサが検知した流量に基づいて、制御部40に水溶液の供給を開始させる。
1-2-2. Injection Timing of Aqueous Solution In this embodiment, the sodium chloride
1-2-3.第2ノズル
本実施形態の第2ノズル24は、図4(a)~(d)に示される第1ノズル14と同じ構成としたが、これに限定されるものではない。水素放出配管102aの出口から大気中に放出された水素100aに、炎色反応を生じさせるための水溶液を混合させることが可能であれば、第1ノズル14と異なる構成のノズルを用いてもよい。
1-2-3. Second Nozzle The
2.防災設備の第2実施形態
図2は、本発明の第2実施形態に係る防災設備1を示す。第2実施形態に係る防災設備1は、ポンプ12によって水源から冷却水11aを汲み上げる構成となっている。この構成により、図1に示される冷却水タンク11は省略される。水源として、例えば、貯水槽、又は川、湖、海などの自然水利を利用する。このような第2実施形態に係る防災設備1は、図6(c)に示される水素ステーションや水素製造プラントなどの定置式設備4に好適である。
2. Second Embodiment of Disaster Prevention Equipment FIG. 2 shows a
また、第2実施形態に係る防災設備1は、水素放出配管102aの出口付近に設けられたベンチュリ管26に、水溶液タンク21の出口が接続された構成になっている。この構成により、図1に示される加圧容器22、イニシエータ22a及び第2電動弁23は省略される。ベンチュリ管26の構成は、図4(f)に示される。ベンチュリ管26の主管路26aの途中には、断面積が小さい絞り部26bが形成されている。絞り部26bには、副管路26cが連通している。図2に示される水溶液タンク21の出口は、第2配管25を介して、ベンチュリ管26の副管路26cに接続される。
Further, the
溶栓式安全弁102から放出された水素100aは、水素放出配管102aを通って、ベンチュリ管26の主管路26aを流れる。水素100aは、絞り部26bを通過するときに流速が速くなり、絞り部26bの圧力が低くなる。これにより、水溶液タンク21内の塩化ナトリウム水溶液21aが、副管路26cから絞り部26bの側に吸引され、主管路26aを流れる水素100aと混合される。このようなベンチュリ管26を利用した構成によれば、図1に示される火災感知器30、制御部40による制御処理なしで、主管路26aを流れる水素100aの単位時間あたりの流量に応じた、適量の塩化ナトリウム水溶液21aを混合させることが可能となる。
3.防災設備の第3実施形態
図3は、本発明の第3実施形態に係る防災設備1を示す。第3実施形態に係る防災設備1は、図1及び図2に示される冷却水11aの代わりに、消火剤19aを水素貯蔵容器100に噴射させる構成となっている。消火剤19aは、火災発生時に水素貯蔵容器100を冷却するとともに、水素貯蔵容器100近傍の火炎を消火する役割を果たす。
3. Third Embodiment of Disaster Prevention Equipment FIG. 3 shows a
第3実施形態に係る防災設備1は、消火剤原液17、混合器18及び消火剤タンク19を備えた構成となっている。これら以外の構成は、図2に示される第2実施形態に係る防災設備1と同一である。混合器18は、水源から汲み上げた水を消火剤原液17と混合し、消火剤19aを生成する。混合器18によって生成された消火剤19aは、消火剤タンク19aに貯蔵される。
The
消火剤タンク19に貯蔵された消火剤19aは、ポンプ12に吸引され、第1配管15を介して、第1ノズル14から水素貯蔵容器100に噴射される。第1ノズル14から噴射された消火剤19aによって、火災発生時に水素貯蔵容器100が冷却され、水素貯蔵容器100の加熱による破裂が抑制される。また、消火剤19aによって、水素貯蔵容器100近傍の火炎が消火され、水素貯蔵容器100への引火が防止される。
The extinguishing
4.溶栓式安全弁の被水を防止するためのオプション
火災発生時における溶栓式安全弁102の被水を防止するためのオプションとして、図5(a)~(c)に示されるような遮蔽板51~52を水素貯蔵容器100に装着してもよい。遮蔽板51~52によって、溶栓式安全弁102の方向に飛散及び/又は流動する冷却水11aが遮断される。これにより、冷却水11a(又は図3の消火剤19a)による溶栓式安全弁102の被水を防止することができる。
4. Option for preventing the fusible plug type safety valve from getting wet As an option for preventing the fusible plug
図5(a)に示される遮蔽板51は、溶栓式安全弁102の上方を覆う面積を有するコンパクトな傘である。傘型の遮蔽板51によって、溶栓式安全弁102の上方から飛散及び/又は流動する冷却水11aを遮断することができる。
The shielding
図5(b)に示される遮蔽板52は、水素貯蔵容器100の半分の断面積と等しい半円筒状のカバーである。半円筒状のカバー型の遮蔽板52によって、溶栓式安全弁102の上方及び側方から飛散及び/又は流動する冷却水11aを遮断することができる。
The shielding
図5(c)に示される遮蔽板53は、水素貯蔵容器100の半分の断面積と等しい切欠部が形成された垂直な壁である。垂直な壁型の遮蔽板53によって、溶栓式安全弁102の上方及び側方から飛散及び/又は流動する冷却水11aを遮断することができる。
The shielding
5.防災設備の用途
図1~図3に示される本実施形態の防災設備1は、例えば、図6(a)~(c)に示されるような燃料電池車両2、水素トレーラ3、及び水素ステーションや水素製造プラントなどの定置式設備4に適用することが可能である。
5. Use of Disaster Prevention Equipment The
5-1.燃料電池車両
図6(a)は、図1の防災設備1を備えた燃料電池車両2を示す。なお、図6(a)において、図1の防災設備1を構成するポンプ12、第1電動弁13、加圧容器22、イニシエータ22a、第2電動弁23、制御部40は、図示を省略する。
5-1. Fuel Cell Vehicle FIG. 6(a) shows a
燃料電池車両2は、2つの水素貯蔵容器100を備える。2つの水素貯蔵容器100のそれぞれには、元弁101(図1を参照)及び溶栓式安全弁102が設けられている。2つの溶栓式安全弁102の出口は、1つの水素放出配管102aに接続される。この水素放出配管102aの出口は、燃料電池車両2の天井を通って、車両の外部に配置されている。なお、図1に示される水素貯蔵容器100の元弁101は、水素供給配管101aを介して、燃料電池車両2の図示しない燃料電池に接続される。
2つの水素貯蔵容器100の下方には、冷却水タンク11及び水溶液タンク21が配置されている。冷却水タンク11の出口は、1つの第1配管15に接続される。図示しないが、第1配管15の途中には、ポンプ12及び第1電動弁13が接続される(図1を参照)。
A cooling
2つの水素貯蔵容器100の上方には、第1配管15に接続された2つの第1ノズル14が配置される。一方、水溶液タンク21の出口は、1つの第2配管25に接続される。図示しないが、水溶液タンク21には、加圧容器22の出口に設けられたイニシエータ22aが接続され、及び第2配管25の途中には、第2電動弁23が接続される(図1を参照)。第2配管25の出口には、第2ノズル24が接続される。第2ノズル24は、燃料電池車両2の天井を通って、水素放出配管102aの出口付近に配置される。さらに、2つの水素貯蔵容器100の上方には、火災感知器30が設置される。
Two
燃料電池車両2で発生した火災は、火災感知器30によって検知される。制御部40は、火災感知器30からの信号に基づいて、冷却水タンク11内の冷却水11aの供給を開始させる。これにより、冷却水11aが、第1配管15を介して、2つの第1ノズル14から2つの水素貯蔵容器100に噴射される。各第1ノズル14から噴射された冷却水11aによって、各水素貯蔵容器100が冷却され、各水素貯蔵容器100の加熱による破裂が抑制される。
A fire that has occurred in the
一方、制御部40は、火災感知器30からの信号に基づいて、水溶液タンク21内の塩化ナトリウム水溶液21aの供給を開始させる。これにより、塩化ナトリウム水溶液21aが、第2配管25を介して、第2ノズル24から水素放出配管102aの出口付近に噴射される。塩化ナトリウム水溶液21aは、水素放出配管102aの出口から放出された水素100aと混合される。これにより、水素放出配管102aの出口から大気中に放出された水素100aに引火して、水素100aのジェット火炎が形成された場合でも、水素100aに混合された塩化ナトリウム水溶液21aが炎色反応を生じさせ、水素100aのジェット火炎が可視化される。
On the other hand, based on the signal from the
5-2.水素トレーラ
図6(b)は、図1の防災設備1を備えた水素トレーラ3を示す。なお、図6(b)において、図1の防災設備1を構成するポンプ12、第1電動弁13、加圧容器22、イニシエータ22a、第2電動弁23、制御部40は、図示を省略する。
5-2. Hydrogen Trailer FIG. 6(b) shows a
図6(b)に示されるように、水素トレーラ3に設置された防災設備1の構成は、上述した図6(a)の燃料電池車両2の場合と同様である。但し、水素トレーラ3に積載される水素貯蔵容器100の数は、燃料電池車両2の場合よりも多く、また、1つの水素貯蔵容器100の容量も、燃料電池車両2の場合よりも大きい。例えば、水素トレーラ3には、24本の水素貯蔵容器100が積載される。1本の水素貯蔵容器100の容量は300Lであり、内圧は45MPaである。
As shown in FIG. 6(b), the configuration of the
なお、図1に示される水素貯蔵容器100の元弁101は、水素供給配管101aを介して、水素トレーラ3の図示しない水素供給口に接続される。この水素供給口を介して、水素トレーラ3から水素ステーションの水素貯蔵タンクに水素100aが供給される。図6(b)に示される防災設備1の火災発生時における動作は、図6(a)の燃料電池車両2の場合と同様である。
1 is connected to a hydrogen supply port (not shown) of the
5-3.定置式設備
本実施形態の防災設備1は、上述した燃料電池車両2及び水素トレーラ3のような移動可能な車両に限らず、図6(c)に示される定置式設備4に設置することもできる。定置式設備4に設置された防災設備1の構成は、上述した図6(a)の燃料電池車両2の場合と同様である。また、図6(c)に示される防災設備1の火災発生時における動作も、図6(a)の燃料電池車両2の場合と同様である。
5-3. Stationary equipment The
6.作用効果
上述した本実施形態の防災設備1、この防災設備1を備えた燃料電池車両2、水素トレーラ3及び定置式設備4によれば、溶栓式安全弁102の再閉塞を防止することができ、また、大気中に放出された水素100aのジェット火炎を可視化することが可能となる。これにより、火災発生時における水素貯蔵容器100の破裂を回避することができ、また、水素100aのジェット火炎を目視で監視することにより火災の延焼を防止することが可能となる。
6. Effects According to the
7.その他
本発明の防災設備、この防災設備を備えた燃料電池車両、水素トレーラ及び定置式設備は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の防災設備の防護対象である水素貯蔵容器は、複合容器のようなタンク又はボンベの形態に限定されるものではない。また、水素貯蔵容器に貯蔵される水素は、圧縮水素の形態に限定されるものではない。本発明の防災設備は、例えば、液化水素、有機ハイドライド(例えば、MCH)、アンモニア(NH3)及び水素吸蔵合金などの各種形態の水素を貯蔵した容器に適用することが可能である。
7. Others The disaster prevention equipment of the present invention, the fuel cell vehicle, the hydrogen trailer, and the stationary equipment provided with this disaster prevention equipment are not limited to the above-described embodiments. For example, the hydrogen storage container to be protected by the disaster prevention equipment of the present invention is not limited to a tank or cylinder form such as a composite container. Also, the hydrogen stored in the hydrogen storage container is not limited to the form of compressed hydrogen. The disaster prevention equipment of the present invention can be applied to containers storing various forms of hydrogen such as liquefied hydrogen, organic hydride (eg, MCH), ammonia (NH3), and hydrogen storage alloys.
図1~図3に示される防災設備1において、火災感知器30の代わりに、水素の漏洩を検知するための水素検知器を設置してもよい。また、1つの水素貯蔵容器100に対して、複数の第1ノズル14を設置してもよい。複数の第1ノズル14は、例えば、1つの水素貯蔵容器100の長手方向に並んで、溶栓式安全弁102が被水しない位置及び向きに設置される。
In the
図1に示される防災設備1を作動させるための手動起動スイッチを設けてもよい。この手動起動スイッチをONにすることにより、制御部40に信号が送信される。これにより、ポンプ12が作動し、第1電動弁13が開状態になる。また、手動起動スイッチをONにすることにより、制御部40は、イニシエータ22aを点火させた後に、第2電動弁23を開状態にする。
A manual activation switch may be provided for activating the
図1に示される防災設備1からポンプ12を省略してもよい。この場合、冷却水タンク11を第1ノズル14よりも高所に設置し、第1配管15を介して、冷却水タンク11の出口を第1電動弁13の入口に接続する。このような構成によれば、冷却水タンク11と第1ノズル14と高低差による圧力によって、冷却水タンク11内の冷却水11aを第1ノズル14に供給することができる。また、図1に示される加圧容器22及びイニシエータ22aと同様の構成を冷却水タンク11に適用することによって、冷却水タンク11の冷却水11aを第1ノズル14に供給することもできる。
The
図3に示される防災設備1から混合器18を省略してもよい。この場合、水と消火剤原液17とをあらかじめ混合した消火剤19aを、消火剤タンク19に貯蔵する。
The
1 防災設備
11 冷却水タンク
11a 冷却水
12 ポンプ
13 第1電動弁
14 第1ノズル
14a チップ
14b リテーナ
15 第1配管
16 オリフィス管
17 消火剤原液
18 混合器
19 消火剤タンク
19a 消火剤
21 水溶液タンク
21a 塩化ナトリウム水溶液
22 加圧容器
22a イニシエータ
23 第2電動弁
24 第2ノズル
24a チップ
24b リテーナ
25 第2配管
26 ベンチュリ管
26a 主管路
26b 絞り部
26c 副管路
30 火災感知器
40 制御部
51、52、53 遮蔽板
100 水素貯蔵容器
100a 水素
101 元弁
101a 水素供給配管
102 溶栓式安全弁
102a 水素放出配管
2 燃料電池車両
3 水素トレーラ
4 定置式設備
1
Claims (16)
前記水素貯蔵容器を冷却するための冷却水と、
前記冷却水を供給するための第1配管と、
前記第1配管に連絡し、前記水素貯蔵容器に向けて前記冷却水を噴射させることが可能なノズルと、
を備え、
前記ノズルから前記水素貯蔵容器に噴射される前記冷却水によって、前記溶栓式安全弁が被水しない構成としたことを特徴とする防災設備。 Disaster prevention equipment for cooling a hydrogen storage container equipped with a fusible plug type safety valve in the event of a fire,
cooling water for cooling the hydrogen storage container;
a first pipe for supplying the cooling water;
a nozzle connected to the first pipe and capable of injecting the cooling water toward the hydrogen storage container;
with
The disaster prevention equipment, wherein the fusible plug safety valve is not exposed to the cooling water injected from the nozzle into the hydrogen storage container.
前記火災感知器からの信号に基づいて、前記冷却水の供給を開始させる制御部と、
を備えた請求項1~12のいずれか1項に記載の防災設備。 a fire detector co-located with the hydrogen storage container;
a control unit for starting supply of the cooling water based on a signal from the fire sensor;
The disaster prevention equipment according to any one of claims 1 to 12, comprising:
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