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特開2022-146893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
(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】P2022146893
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
A62C 3/06 20060101AFI20220928BHJP
A62C 37/40 20060101ALI20220928BHJP
A62C 35/62 20060101ALI20220928BHJP
F17C 13/12 20060101ALI20220928BHJP
【ＦＩ】
A62C3/06 Z
A62C37/40
A62C35/62
F17C13/12 301A
F17C13/12 301Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022025239
(22)【出願日】2022-02-22
(31)【優先権主張番号】P 2021047219
(32)【優先日】2021-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000229405
【氏名又は名称】日本ドライケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001508
【氏名又は名称】弁理士法人 津国
(72)【発明者】
【氏名】林 めぐみ
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 千秋
【テーマコード（参考）】
2E189
3E172
【Ｆターム（参考）】
2E189CA06
2E189CA09
2E189CC01
2E189CE04
2E189GB02
2E189GB04
2E189GB05
3E172AA02
3E172AA05
3E172AB01
3E172BA01
3E172BA04
3E172BB12
3E172BB17
3E172BD03
3E172BD04
3E172DA75
3E172EA02
3E172EB02
3E172KA02
3E172KA03
3E172KA11
3E172KA21
3E172KA30
(57)【要約】
【課題】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を提供する。
【解決手段】火災発生時に、溶栓式安全弁１０２が装着された水素貯蔵容器１００を冷却するための防災設備１であって、水素貯蔵容器１００を冷却するための冷却水１１ａと、冷却水１１ａを供給するための第１配管１５と、第１配管１５に連絡し、水素貯蔵容器１００に向けて冷却水１１ａを噴射させることが可能なノズル１４と、を備え、ノズル１４から水素貯蔵容器１００に噴射される冷却水１１ａによって、溶栓式安全弁１０２が被水しない構成としてある。
【選択図】図１
【解決手段】火災発生時に、溶栓式安全弁１０２が装着された水素貯蔵容器１００を冷却するための防災設備１であって、水素貯蔵容器１００を冷却するための冷却水１１ａと、冷却水１１ａを供給するための第１配管１５と、第１配管１５に連絡し、水素貯蔵容器１００に向けて冷却水１１ａを噴射させることが可能なノズル１４と、を備え、ノズル１４から水素貯蔵容器１００に噴射される冷却水１１ａによって、溶栓式安全弁１０２が被水しない構成としてある。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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防災設備。
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。
【請求項2】
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した請求項１に記載の防災設備。
【請求項3】
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した請求項１又は２に記載の防災設備。
【請求項4】
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した請求項１～３のいずれか１項に記載の防災設備。
【請求項5】
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した請求項１～４のいずれか１項に記載の防災設備。
【請求項6】
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した請求項１～５のいずれか１項に記載の防災設備。
【請求項7】
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請求項６に記載の防災設備。
【請求項8】
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した請求項１～５のいずれか１項に記載の防災設備。
【請求項9】
前記冷却水に濡れ性を与える物質が、界面活性剤である請求項８に記載の防災設備。
【請求項10】
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した請求項１～９のいずれか１に記載の防災設備。
【請求項11】
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請求項１０に記載の防災設備。
【請求項12】
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請求項１０又は１１に記載の防災設備。
【請求項13】
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、
を備えた請求項１～１２のいずれか１項に記載の防災設備。
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。
【請求項14】
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、請求項１～１３のいずれか１項に記載の防災設備を備えたことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項15】
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、請求項１～１３のいずれか１項に記載の防災設備を備えたことを特徴とする水素トレーラ。
【請求項16】
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、請求項１～１３のいずれか１項に記載の防災設備を備えたことを特徴とする定置式設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１５－２３００７１号公報
【特許文献2】特開２０１７－０３８７８９号公報
【特許文献3】特開２００６－２７１９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【課題を解決するための手段】
【0012】
（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。
【0013】
（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。
【0014】
（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。
【0015】
（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。
【0016】
（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。
【0017】
（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。
【0018】
（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。
【0019】
（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。
【0020】
（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。
【0021】
（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。
【0022】
（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。
【0023】
（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。
【0024】
（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。
【0025】
（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。
【0026】
（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。
【0027】
（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。
【発明の効果】
【0028】
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。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【発明を実施するための形態】
【0030】
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。
【0031】
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。
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
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。
【0036】
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。
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
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。
【0055】
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。
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。
【0056】
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。
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
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。
【0063】
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。
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。
【0064】
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。
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。
【0065】
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。
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
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。
【0076】
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。
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。
【0077】
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。
【0078】
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）。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
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。
【0086】
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。
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。
【0087】
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。
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【符号の説明】
【0092】
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
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
