(57)【要約】      （修正有）【課題】水素炎から放射される紫外線を感知することで火災を検知する水素火災検知装置およびこれを備えた水素ステーションを提供する。【解決手段】水素炎から放射される紫外線を感知することで火災を検知する火災検知器と、火災検知器の動作確認を行うための動作確認手段と、それらの装置を制御する制御部とからなり、火災検知器が、紫外線が透過可能な石英ガラス内にカソードとアノードを対向して設け、不活性ガスを封入して気密封止されてなり、動作確認手段が、紫外線照射部から定期的に紫外線を火災検知器に照射して、火災検知器が正常に維持管理されているか否かの現状を定期的に把握できることを特徴とする火災検知装置１及び当該火災検知装置と、水素燃料を燃料電池自動車等に供給する水素輸送手段と、水素燃料を貯蔵する貯蔵部と、火災が発生した時に動作する警報出力部とを備えた水素ステーション１０とした。【選択図】図３
2018010591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素の火炎から出る紫外線が感知されることで火災が検知される火災検知器と、
前記火災検知器に向かって紫外線が照射される紫外線照射部を備えた、前記火災検知器の動作確認を行うための動作確認手段と、
前記火災検知器および前記動作確認手段の動作を制御する制御部と、を備え、
前記火災検知器は、
紫外線が透過可能な容器を備え、
前記容器内に、気密に封入された不活性ガスと、カソードと、前記カソードと対向してアノードを備えてなり、
前記カソードおよびアノード間には、前記容器外に備えられた前記制御部によって所定のパルス電圧が印加されてなり、
前記制御部は、前記カソードおよびアノード間に、火災検知レベルの放電電流が流れた場合は火災検知信号を出力し、
前記動作確認手段は、
定時に一定時間、前記紫外線照射部から照射された紫外線が前記カソードに入射されることによって、
前記カソードおよびアノード間に、火災検知レベルの放電電流が流れた場合は、前記制御部から火災検知信号が外部へ出力されない構成を有してなり、火災検知レベルの放電電流が流れなかった場合は、前記制御部からエラー信号が出力される構成を有してなることで、前記火災検知器の動作確認を行う
ことを特徴とする水素の火災検知用の火災検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の火災検知装置と、
液体水素または圧縮水素からなる水素燃料が貯蔵される貯蔵部と、
前記貯蔵部から前記水素燃料が計量されて輸送可能な水素輸送手段と、
前記制御部からの火災検知信号により動作する警報出力部と、を備えた
ことを特徴とする水素ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素の火炎を感知する火災検知装置およびこれを備えた水素ステーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の影響による地球温暖化が大きな問題となっている。そして、様々な分野において二酸化炭素の排出量削減対策がとられている。その一つとして、自動車エンジンの水素エンジン化が挙げられる。水素エンジンとは、ガソリンの代わりに水素を燃焼することで駆動力を得るエンジンであり、エンジン内での燃焼後に排出される物質がほとんど水だけであるため、環境保護の面で優れた次世代エンジンとしての効果が大いに期待されている。
【０００３】
さて、水素エンジンはガソリンエンジンと同様に、燃料を燃焼することにより駆動力を得る。水素エンジンにおける燃料は水素であり、ガソリンエンジンと同様に、走行を続けることでその燃料は減少していく。よって、継続して走行するためには水素を供給する必要がある。
【０００４】
また、水素エンジンとは別に、燃料電池自動車として、水素と酸素の化学反応により発電を行って電動機を動かして走る自動車の技術が進歩してきており、水素を燃料とする燃料電池自動車の発展が目覚ましい。
【０００５】
以上のことから、水素エンジン、あるいは、燃料電池を使用した自動車を普及させるために、水素を自動車に補給する水素ステーションの設置が急速に進められる段階に入ってきている。
【０００６】
ここで、水素ステーションを設置するとなると、その水素ステーションには多くの水素が貯蔵されていることとなる。そして、現在普及しているガソリンスタンドと同様、火災に対する対策は十分になされている必要がある。近年、静電気などによると思われるガソリンスタンドでの火災事故は実際に発生しており、もしも、水素ステーションにおいてこのような火災となった場合に、発生した火災が貯蔵されている水素にも引火すると、その被害は非常に大きなものとなってしまうからである。
【０００７】
この問題に対する対策の一つとして、既存のガソリンスタンドでは赤外線センサーなどが設置されている（特開平１０−１３９１００号公報参照）。赤外線センサーとは、火災の熱源から放射される赤外線を感知することで火災を検知する構成である。赤外線センサーを設置することで初期状態での発火を検知することができ、迅速な対応をとることが可能となり、結果として二次災害の予防に大きく役立つのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０‐１３９１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、この赤外線センサーでは水素の火炎を感知することは困難である。というのも、水素の火炎はほとんど無色であり、赤外線は放射されていないからである。つまり、水素炎から放射される主な光は紫外線であり、赤外線を感知する方法では、火災の延焼がある程度進行した状態になる危険性もあり、水素ステーションにおける初期消火のためには、どうしても水素炎の初期段階での紫外線の感知が不可欠である。
【００１０】
また、水素炎から放射される紫外線を感知する火災検知器として、定期的に動作確認ができる構成にしておくことも水素ステーションの安全を維持管理する上での重要な課題として上げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、上記課題を解決するための手段として本発明に係る火災検知装置およびそれを備えた水素ステーションは、水素の火炎から出る紫外線が感知されることで火災が検知される火災検知器と、前記火災検知器に向かって紫外線が照射される紫外線照射部を備えた、前記火災検知器の動作確認を行うための動作確認手段と、前記火災検知器および前記動作確認手段の動作を制御する制御部と、を備え、前記火災検知器は、紫外線が透過可能な容器を備え、前記容器内に、気密に封入された不活性ガスと、カソードと、前記カソードと対向してアノードを備えてなり、前記カソードおよびアノード間には、前記容器外に備えられた前記制御部によって所定のパルス電圧が印加されてなり、前記制御部は、前記カソードおよびアノード間に、火災検知レベルの放電電流が流れた場合は火災検知信号を出力し、前記動作確認手段は、定時に一定時間、前記紫外線照射部から照射された紫外線が前記カソードに入射されることによって、前記カソードおよびアノード間に、火災検知レベルの放電電流が流れた場合は、前記制御部から火災検知信号が外部へ出力されない構成を有してなり、火災検知レベルの放電電流が流れなかった場合は、前記制御部からエラー信号が出力される構成を有してなることで、前記火災検知器の動作確認を行うことを特徴とする水素の火災検知用の火災検知装置である。
【００１２】
前記火災検知装置と、液体水素または圧縮水素からなる水素燃料が貯蔵される貯蔵部と、前記貯蔵部から前記水素燃料が計量されて輸送可能な水素輸送手段と、前記制御部からの火災検知信号により動作する警報出力部と、を備えたことを特徴とする水素ステーションである。
【００１３】
このようにしてなる前記火災検知装置およびそれを備えた水素ステーションは、火災が発生した場合、水素炎は透明で目に見えないため、水素炎の紫外線を前記火災検知器で感知し、火災検知信号を前記制御部に伝え、前記制御部により、水素ステーションの全装置を自動停止させることが好ましい。
【００１４】
水素ステーションは、例えば、燃料電池自動車（Ｆｕｅｌ  ＣｅｌｌＶｅｈｉｃｌｅ、ＦＣＶ）に搭載された燃料電池で水素と酸素の化学反応によって発電した電気エネルギーを使って、電動機を回して走る自動車に燃料となる水素を充填するための水素補給施設である。
【００１５】
本発明の対象となる水素ステーションの例としては、オンサイト型、オフサイト型、および移動型の３種類があり、オンサイト型とオフサイト型の違いは、水素製造装置が水素ステーション内に設置されているか否かであり、複数の場所で運用可能な移動型は、大型トレーラーなどに水素供給設備を設置して移動できるものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記した本発明によれば、肉眼や赤外線センサーでは感知が困難な水素の火炎から放射される紫外線を感知する火災検知器と、火災検知器に向かって定期的に紫外線を照射する紫外線照射部を設けた、火災検知器の動作確認を行うための動作確認手段と、火災検知器および動作確認手段を制御する制御部とからなる火災検知装置であるので、水素火災における火災検知に有効であると共に、火災検知装置としての正常動作の確認作業を人の手によらず行うことが可能な水素の火災検知用の火災検知装置を提供できる。
【００１７】
また、水素燃料の貯蔵施設などを備えた水素ステーションであって、水素火炎から放射される紫外線を感知して火災を検知すると共に、定期的な動作確認手段を備えた火災検知装置、および警報出力部を備えているので、出火事故の際の迅速な初期消火活動ができると共に、二次災害の防止など、優れた水素ステーションを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の火災検知装置１を実施する形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の水素ステーション１０を実施する形態の一例を示す外観図である。
【図３】本発明の水素ステーション１０を実施する形態の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作確認手段７の機能を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る火災検知装置１およびそれを備えた水素ステーション１０の実施の形態を、図１〜図３を参照しながら詳しく説明する。
【００２０】
図１に示すように、火災検知装置１は、火災検知器３、制御部５および動作確認手段７から構成されており、火災検知器３の外側は紫外線が透過可能な容器として石英ガラス３１に覆われている。石英ガラス３１の内部には、紫外線Ａに感度を持つカソード（光電面）３３とアノード３５が対向して配置され、カソード３３とアノード３５にはそれぞれ導線３７が接続されており、アルゴンなどの不活性ガスを封入して気密封止されている。また、この導線３７，３７は石英ガラス３１の底部から外部へと延びており、制御部５と接続されている。
【００２１】
そして、火災検知器３の近傍に紫外線照射部７１を設けて、動作確認手段７を構成しており、動作確認手段７の紫外線照射部７１は導線７３で制御部５に接続されている。動作確認手段７は紫外線照射部７１から火災検知器３のカソード３３に向けて定期的に紫外線Ｂを放射することにより、定期的に火災検知器３の動作確認ができるようにしている。
【００２２】
本発明が対象としている火災検知器３は、光電効果によって水素の火炎の発生を感知する。その動作原理は以下の通りである。
【００２３】
火災検知器３において、紫外線Ａに感度を持つカソード（光電面）３３とアノード３５の間に、あらかじめパルス電圧を印加しておく。この状態で火災検知器３の検知有効範囲内において水素による火災が発生すると、その火炎からは紫外線が放出される。図１に示すように、放出された紫外線Ａが火災検知器３のカソード３３に入射すると、光電効果によりカソード３３から光電子が放出される。光電子は電界によってアノード３５に引き寄せられる。ここで印加電圧を高くし、電界を強くすると、光電子は十分加速され管内のガス分子と衝突しこれを電離するまでに至る。電離によって発生した電子と正イオンのうち、電子はさらに他のガス分子と衝突・電離を繰り返し、アノード３５に達する。一方、正イオンはカソード３３に向かって加速され、カソード３３に衝突して多くの２次電子を発生する。この繰り返しで、カソード３３およびアノード３５間に急激に大きな電流が流れ、放電状態となる。
【００２４】
制御部５はこの放電電流が一定の火災検知レベルに達すると、「火災検知」という結果を出力するが、この検知条件は制御部５にて変更が可能である。具体的には、「火災検知」の検知条件として、例えば『１０ステップにわたって、５０ｍＡの大きさの放電電流を検知したら「火災検知」という結果を出力する』というものが考えられるが、この検知条件における「１０ステップ」の「１０」を「５」に変更する、あるいは、「５０ｍＡ」の「５０」を「１００」に変更する、といったものが考えられる。変更可能なパラメータは、この他にもパルス電圧の波形、パルス幅や周期などが考えられる。
【００２５】
このような設定変更を行うことで、水素の火炎から放射された紫外線Ａを火災検知器３が感知するようにすることができる。
【００２６】
図２は前記火災検知装置１を備えた水素ステーション１０の実施の形態を示す概略的な構成図である。また、図３は本発明による水素ステーション１０の実施の形態を示すブロック図である。
【００２７】
図３に示すように、水素ステーション１０は主に、火災を検知する火災検知器３、火災検知器３の動作を確認するための動作確認手段７および制御部５を備えた火災検知装置１と、水素輸送手段としての水素供給器１５と、地下部分などに水素を貯蔵する貯蔵タンク１３と、水素精製装置１１と、を備えている。そして、制御部５からの火災検知信号によってこれらの設備が制御されている。この制御部５は、さらに警報出力部１７と、電話線やインターネットなどの回線網１９にも接続されている。
【００２８】
水素燃料は水素精製装置１１によって精製され、貯蔵タンク１３を貯蔵部として貯蔵される。水素燃料の貯蔵方法は、圧縮水素の状態で保存される方法、液体水素の状態で保存される方法、または水素貯蔵合金を用いる方法などがある。そして、貯蔵タンク１３から計量された水素燃料が水素供給器１５により輸送され、燃料電池自動車の高圧水素タンクに供給される。
【００２９】
火災検知装置１は図２に示す通りの場所に設置されているが、水素ステーション１０を概ね見渡せる場所であれば、適宜場所変更が可能である。また、火災検知器３は水素炎を感知することができる有効範囲が限られているため、設置する火災検知装置１の数は水素ステーション１０の大きさに応じて適宜変更させることができる。
【００３０】
火災検知装置１の動作確認手段７を構成する紫外線照射部７１は、ＬＥＤ式のＵＶ（ultraviolet）照射器であり、図２に示すように、火災検知器３のカソード３３に向けて紫外線Ｂが放射されるように火災検知器３の近傍に設置することが好ましく、図１に示すように、紫外線照射部７１と制御部５は互いに導線７３で接続されている。
【００３１】
定時、例えば１日１回、紫外線照射部７１が紫外線Ｂを約２秒間程度放射するように制御部５にプログラムされており、放射された紫外線Ｂを受けて、火災検知器３が正常に動作することを自動的、若しくは水素ステーション１０の作業者が確認する。これにより、火災検知器３が正常状態に維持管理されていることがチェックできる。
【００３２】
つまり、図４に示すように、制御部５において、定時を１日のうちの指定時刻と設定しておき、制御部５が定時であることを認識した（Ｓｔ１）後、制御部５からの指令信号により紫外線照射部７１から一定時間、例えば、２秒間紫外線を照射する（Ｓｔ２）。その後、火災検知器３が作動したかどうか制御部５が判断する（Ｓｔ３）。作動されなかったとなった場合（Ｎｏ）は、制御部５からエラー信号が出力される（Ｓｔ４）。他方、作動したとなった場合（Ｙｅｓ）は、制御部５から火災検知信号が外部へ出力されない（Ｓｔ５）ことで、火災検知器３の動作確認を行う。なお、制御部５は、定時から一定時間の間は、火災検知器３における放電電流が火災検知レベルに達しても火災検知信号を外部に出力しないよう、あらかじめ設定されている。
【００３３】
なお、動作確認手段７に基づく火災検知器３の動作が定期点検作業であることはあらかじめ外部に示しておく。
【００３４】
もし、この動作確認手段７に基づいて、火災検知器３が正常に動作しなかった場合は、決められた手順に基づいて修理を行う。
【００３５】
制御部５において、「火災検知」という結果が出た場合、制御部５から警報出力部１７に出力されるが、制御部５はこの出力と同時に、水素供給器１５の水素供給動作を停止すると共に、水素ステーション１０の全設備の稼働を停止させるとよい。また、制御部５は、光、音を用いて近隣に危険を警告する構成にすることも考えられる。具体的には赤色回転灯、サイレンなどからなる警報出力部１７を作動させて、近隣の住民に危険を警告し、迅速な避難を呼びかけることで被害の拡大を防止することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１    火災検知装置
３    火災検知器
５    制御部
７    動作確認手段
１０    水素ステーション
１１    水素精製装置
１３    貯蔵タンク
１５    水素供給器
１７    警報出力部
１９    回線網
３１    石英ガラス
３３    カソード
３５    アノード
３７    導線
７１    紫外線照射部
７３    導線
Ａ    紫外線
Ｂ    紫外線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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