(57)【要約】【課題】本発明は水素貯蔵器から漏れた水素による爆発事故が発生した際、屋根が周囲に飛散することを課題とする。【解決手段】水素貯蔵建屋１０は、コンクリートの基礎２０上に起立するコンクリート壁３０と、コンクリート壁３０の上端に横架された梁４０と、梁４０の上方に締結手段を介して締結された屋根６０とを有する。水素貯蔵器８０から水素が漏れて引火した場合に、爆風によって屋根６０が剥がれるように、屋根６０の強度を複数の締結部材５６による締結強度よりも大きく設定してある。貯蔵室７０は、四方がコンクリート壁３０及び隔壁３２に囲まれており、且つ屋根６０の一側がそれ以外の箇所よりも上方に剥がれやすい取付構造によって固定されている。そのため、水素貯蔵建屋１０は、貯蔵室７０内で爆発事故が発生した場合、屋根６０の所定ブロックまたは全体の一側が先に持ち上げられて段階的に屋根６０の他側がコンクリート壁３０，３２から持ち上げられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を貯蔵する水素貯蔵器と、
該水素貯蔵器が設置された貯蔵室を囲むコンクリート壁と、
該コンクリート壁に固定される梁と、
凹凸部が形成された屋根板が結合部材により一体化された屋根と、
前記梁に屋根を締結するための複数の締結手段と、
を有する水素貯蔵建屋において、
前記水素貯蔵器から水素が漏れて引火した場合に、爆風によって前記屋根が一体的に剥がれるように、前記屋根の強度を前記複数の締結手段による締結強度よりも大きく設定したことを特徴とする水素貯蔵建屋。
【請求項２】
前記複数の締結手段のうち、先に剥がされる側に位置する締結手段の締結強度を、後に剥がされる部材の締結強度よりも弱くしたことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵建屋。
【請求項３】
前記屋根の一側に配置された前記梁または前記コンクリート壁と前記屋根との間を連結部材により連結し、前記連結部材により前記屋根が剥がれた後に一側へ移動するように前記屋根の移動方向をガイドすることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵建屋。
【請求項４】
前記連結部材は、前記屋根が前記梁から剥がされた際に弾性変形して前記屋根の動作を緩衝することを特徴とする請求項３に記載の水素貯蔵建屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素貯蔵建屋に係り、特に水素が充填された水素貯蔵器を収容するように構成された水素貯蔵建屋に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水素を燃料として用いる燃料電池が搭載された燃料電池車の開発と共に、燃料電池車に水素を充填する水素供給システムの開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。さらに、この種の燃料電池を搭載した燃料電池車では、走行距離を延長するため、燃料タンクに充填される水素の圧力を３５ＭＰａから７０ＭＰａに増圧することが要望されている。
【０００３】
一方、より高圧の水素を貯蔵する水素貯蔵器（水素ボンベ）が設置される水素ステーション（水素充填所）では、水素貯蔵器をより安全に収容する施設とするため、例えば、特許文献２にみられるように、水素を貯蔵する水素貯蔵器（水素ボンベ）をコンクリート壁の建屋内に設置することが検討されている。また水素貯蔵用の建屋には、特許文献３にみられるような鉄板を山形に成形した折板を組み合わせた屋根が設けられている。
【０００４】
従って、高圧の水素を貯蔵する水素貯蔵施設では、水素が漏れた場合の被害をできるだけ小さくするため、強固なコンクリート壁と折板を組み合わせた軽量な屋根とを有する建屋に収容する方法などが検討されている。
【特許文献１】特開２００５−３４７２０９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７２００号公報
【特許文献３】特開２００５−０１６１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水素貯蔵器を貯蔵する水素貯蔵建屋においては、水素貯蔵器から水素が漏れて、貯蔵室に充満した水素に引火した場合、爆風によって屋根のみが吹き飛ぶことでコンクリート壁が損傷しないようにして周辺への影響を減らすことが考えられる。このような、爆発事故が発生すると、コンクリート壁よりも強度の弱い屋根が吹き飛ばされてしまうが、屋根がコンクリート壁に強固に固定されていると、固定部分が破損する前に、屋根自体がバラバラになって吹き飛ばされてしまうため、水素ステーションの周辺にバラバラになった屋根の一部が飛ばされて周辺にも被害が及ぶおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した水素貯蔵建屋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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【０００８】
本発明は、水素を貯蔵する水素貯蔵器と、該水素貯蔵器が設置された貯蔵室を囲むコンクリート壁と、該コンクリート壁に固定される梁と、凹凸部が形成された屋根板が結合部材により一体化された屋根と、前記梁に屋根を締結するための複数の締結手段と、を有する水素貯蔵建屋において、前記水素貯蔵器から水素が漏れて引火した場合に、爆風によって前記屋根が一体的に剥がれるように、前記屋根の強度を前記複数の締結手段による締結強度よりも大きく設定したことを特徴とすることにより、上記課題を解決するものである。
【０００９】
前記複数の結合部材のうち、先に剥がされる側に位置する締結手段の締結強度を、後に剥がされる部材の締結強度よりも弱くすることが望ましい。
【００１０】
前記屋根の一側に配置された前記梁または前記コンクリート壁と前記屋根との間を連結部材により連結し、前記連結部材により前記屋根が剥がれた後に一側へ移動するように前記屋根の移動方向をガイドすることが望ましい。
【００１１】
前記連結部材は、前記屋根が前記梁から剥がされた際に弾性変形して前記屋根の動作を緩衝することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水素貯蔵器から水素が漏れて引火した場合に、爆風によって屋根が一体的に剥がれるように、屋根の強度を複数の締結手段による締結強度よりも大きく設定したため、爆風により屋根が所定のブロック毎または屋根全体が持ち上がるようにして、屋根を構成する各部材が飛散しないようにでき、これにより、周辺への影響を最小限に抑えることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、複数の締結手段のうち、先に剥がされる側に位置する締結手段の結合強度を、後に剥がされる部材の締結強度よりも弱くすることにより、水素貯蔵器から水素が漏れて引火した場合に、爆風によって屋根が任意の方向から剥がれるように設定することができ、締結手段による締結強度の弱い部分から時間差を持って段階的に屋根をコンクリート壁から分離させることができ、これにより、任意の方向（例えば、建屋と隣地との境界までスペースが空いている敷地内）から屋根が剥がれるように設定して水素ステーションの周辺に被害が及ばないようにすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明による水素貯蔵建屋の一実施例を示す斜視図である。図２は水素貯蔵建屋の縦断面図である。図１及び図２に示されるように、水素貯蔵建屋１０は、水素ステーションの敷地内に建設されており、コンクリートの基礎２０上に起立するコンクリート壁３０と、コンクリート壁３０の上端に横架された梁４０と、梁４０の上方に結合部材５０を介して結合された屋根６０とを有する。
【００１６】
コンクリート壁３０は、水素貯蔵建屋１０の外壁として設けられ、下端が基礎２０に埋設されており、且つ厚さ５０ｃｍに形成されて水素の爆発力に耐える強度を有している。そして、水素貯蔵建屋１０の内部は、コンクリート壁３０と同様なコンクリートからなる隔壁３２により仕切られた貯蔵室７０と圧縮機室７２とに画成されている。
【００１７】
貯蔵室７０には、水素を貯蔵する水素貯蔵器８０が設置されている。また、圧縮機室７２には、水素貯蔵器８０からの水素を圧縮して例えば、７０ＭＰａの圧力に昇圧させる圧縮機８２が設置されている。
【００１８】
この水素貯蔵器８０は、例えば、所定圧力の水素が充填された蓄ガス器（ガスボンベ）を複数本並設したものである。また、貯蔵室７０は、四方がコンクリート壁３０及び隔壁３２に囲まれており、且つ屋根６０の一側がそれ以外の箇所よりも上方に剥がれやすい取付構造によって固定されている。そのため、水素貯蔵建屋１０は、万が一、貯蔵室７０内で爆発事故が発生した場合、屋根６０の一側が先に持ち上げられて段階的にコンクリート壁３０，３２から持ち上げられてコンクリート壁３０，３２が破損しないように構成されている。さらに、屋根６０は、爆風によって残りの部分が梁４０から分離されて全体が上方に持ち上げられるため、バラバラに吹き飛ばされることが防止される。
【００１９】
図３は屋根６０の取付構造を拡大して示す側面図である。図４は屋根６０の取付構造を示す分解斜視図である。図３及び図４に示されるように、梁４０は鉄骨を組み合わせたものであり、下部４０ａがコンクリート壁３０の上端に植込みボルト３１ａとナット３１ｂａからなる締結部材３１により固定される。
【００２０】
屋根６０は、複数の折板（屋根板）６２の側端を重ね合わせた状態で並設し、各折板６２を結合部材５０により一体的に結合した組立体であり、後述する締結手段を介して梁４０に結合される。そのため、締結手段が破断されて結合部材５０が梁４０から分離されると、複数の折板６２及び結合部材５０からなる屋根６０は、梁４０から剥がされた状態となる。尚、本実施例では、屋根板として複数の折板６２を組み合わせたものを一例として挙げたが、折板６２以外の凹凸部を有する屋根部材を組み合わせるものでも良い。
【００２１】
結合部材５０は、梁４０の上端４０ｂに固定されるブラケット５２と、ブラケット５２の上端５２ｂに固定されるタイトフレーム５４とを組み合わせた構成である。ブラケット５２は、断面形状がコ字状に形成されており、その下端５２ａが締結手段５６により締結されている。
【００２２】
図５に示されるように、本実施例の締結手段５６は、ボルト５６ａとナット５６ｂにより構成されている。この締結手段５６の設置数は、水素貯蔵建屋１０の４方向（水平方向）の各方向によって異なり、隣り合う締結手段５６の間隔も異なるように設定されている。すなわち、複数の締結手段５６のうち、先に剥がされる側に位置する締結手段５６の締結強度を、後に剥がされる部材の締結強度よりも弱く設定されている。これにより、屋根６０（複数の折板６２及び結合部材５０を含む）を固定するための強度が各方向によって一定でなく、万が一、貯蔵室７０において、水素貯蔵器８０から漏れた水素に引火した場合には、締結手段５６による締結強度の弱い箇所から屋根６０が上方に持ち上げられることになる。
【００２３】
梁４０の上面４０ｂには、ブラケット５２の下端５２ａが固定され、ブラケット５２の上端５２ｂには、タイトフレーム５４が溶接５５により固定される。タイトフレーム５４は、台形状の山と谷とが交互に形成されており、谷部がブラケット５２の上面に溶接される。そして、タイトフレーム５４の山部には、屋根６０を締結するボルト５６ａが上方に突出している。タイトフレーム５４に折板からなる屋根６０がボルト５４ａとナット５４ｂにより締結される。
【００２４】
屋根６０の上部を形成する折板６２は、タイトフレーム５４の山谷形状に対応する凹部６２ａと凸部６２ｂとを一ずつ有し、凸部６２ｂを重ね合わせることで凹部６２ａと凸部６２ｂとが交互に連続するように形成される。そして、隣接する折板６２の凸部６２ｂ同士を重ねた状態でボルト５４ａに挿通させてナット５４ｂを螺入させる。これにより、複数の折板６２をタイトフレーム５４に固定した状態の屋根６０が完成する。
【００２５】
図６に示されるように、例えば、屋根６０を水素貯蔵器８０が設置されたＹｂ方向側から剥がれやすくなるように設定する場合は、コンクリート壁３０（３０ａ〜３０ｆ）のうち屋根６０がＹｂ方向側のコンクリート壁３０ｅに対応する締結手段５６（図６中、黒丸で示す）の設置数を少なくする（例えば、４箇所）。また、貯蔵室７０と圧縮機室７２との間を仕切るコンクリート壁３２の締結手段５６の設置数を多くし（例えば、５箇所）、コンクリート壁３０ｅ側の締結強度を相対的に弱くして屋根６０がＹｂ方向側から剥がれ易くする。さらに、貯蔵室７０を囲むＹａ方向側のコンクリート壁３０ｃに対応する締結手段５６の設置数を多く（例えば、７箇所）することでＹａ方向側の締結強度を強くして、屋根６０がＹｂ方向側から剥がれ易くする。
【００２６】
すなわち、本実施例においては、水素貯蔵器８０から水素が漏れて引火した場合に、爆風によって屋根６０が剥がれるように、屋根６０の強度を複数の締結部材５６による締結強度よりも大きく設定してある。
【００２７】
また、屋根６０が剥がれる際の移動方向となるＹａ方向に延在するコンクリート壁３０ｄ，３２に対応する締結手段５６の間隔をＹｂ方向側で広くなるように配置し、Ｙａ方向側で狭くなるように配置する。これにより、Ｙｂ方向側の締結強度が相対的に弱く設定されており、Ｙｂ方向側から剥がれ始めた屋根６０は、Ｙａ方向に移動しながら全体が上方に持ち上げられることになり、屋根６０を構成する複数の折板６２が爆風によってバラバラに吹き飛ばされることがなく、周辺への影響が軽減される。
【００２８】
このように、屋根６０全体を同じ強度で固定するのではなく、梁４０から剥がれやすくする方向の締結強度を最も弱く設定し、次に屋根６０が段階的に持ち上げられるように屋根６０の剥がれる方向に沿う締結強度を徐々に弱く設定し、最後に脱落方向の締結手段５６が外れるように締結手段５６による締結強度を設定する。
【００２９】
この締結手段５６の締結強度を異ならせる方法としては、上記のように締結手段５６の設置数や間隔を異なるようにする方法と、上記ボルト５６ａとナット５６ｂの締め付けトルクを異ならせる方法などがある。
【００３０】
尚、締結手段５６としては、ボルト、ナット以外にリベットや溶接などを用いても良い。締結手段５６にリベットを用いる場合は、リベットの設置数を減らしたり、間隔を広くすることで締結強度を弱める方法と、リベットの軸径を細くすることにより締結強度を弱めることができる。また、締結手段５６に溶接を用いる場合は、各溶接箇所の溶接長さを短くしたり、スポット溶接であれば、溶接箇所の数を減らしたり、間隔を広くすることで締結強度を弱めることができる。
【００３１】
図７は水素貯蔵器８０から漏れた水素に引火した場合の屋根６０の動作を模式的に示す図である。図７に示されるように、水素貯蔵器８０が収容された貯蔵室７０で水素が爆発した場合、その爆風は、屋根６０の貯蔵室７０を覆う所定ブロック部分を上方に持ち上げようとする力Ｆとして作用する。本実施例では、前述したようにＹｂ方向側の締結手段５６の設置数を少なくしてあるので、Ｙｂ方向側の締結強度が他の部分よりも弱く設定されている。
【００３２】
そのため、爆発が発生した瞬間の動作としては、最初に屋根６０のＹｂ方向側が梁４０から上方に剥がされ、屋根６０の所定ブロック（例えば、貯蔵室７０を覆う面積を有する領域）または屋根６０全体が一体的に一点鎖線で示すように傾斜した状態になる。これにより、爆発によるエネルギがＹｂ方向側の隙間から側方に逃げることになり、屋根６０を上方に吹き飛ばそうとする力が緩和される。
【００３３】
さらに、屋根６０は、２点鎖線で示すように、締結手段５６による梁４０との締結強度が最も高いＹａ方向側を支点としてＡ方向に回動するように持ち上げられる。この後、屋根６０はそのままＡ方向に倒れるように梁４０から剥がされる。従って、水素貯蔵器８０から漏れた水素が爆発した場合には、屋根６０を構成する複数の折板６２がバラバラに吹き飛ばされることがなく、例えば、水素ステーションの敷地内に屋根６０の所定ブロックまたは屋根６０全体が脱落するようにして隣地への影響を防止することができる。
【００３４】
図８は変形例１を示す図である。図８に示されるように、屋根６０は、締結手段５６による梁４０との締結強度が最も高いＹａ方向側の端部６０ａに鎖（連結部材）９０の一端が連結されている。鎖９０は、他端がコンクリート壁３０に連結されており、水素貯蔵器８０から漏れた水素に引火した際の爆発力が大きい場合に、屋根６０の所定ブロックまたは屋根６０全体が遠くに吹き飛ばされることを防止するものである。
【００３５】
すなわち、水素貯蔵器８０が収容された貯蔵室７０で水素が爆発した場合、その爆風は、屋根６０の貯蔵室７０を覆う所定ブロック部分を上方に持ち上げようとする力Ｆとして作用する。本変形例１では、前述したようにＹｂ方向側の締結手段５６の設置数を少なくしてあるので、爆発が発生した瞬間の動作としては、最初に屋根６０の貯蔵室７０を覆う部分のＹｂ方向側が梁４０から上方に剥がされ、屋根６０の所定ブロック（例えば、貯蔵室７０を覆う面積を有する領域）または屋根６０全体が一体的に一点鎖線で示すように傾斜した状態になった後、屋根６０全体が上方に持ち上げられる。これにより、屋根６０は、爆発により上方に吹き飛ばそうとする力を受けるが、爆発によるエネルギが屋根６０との隙間から側方に逃げることになり、屋根６０を上方に吹き飛ばそうとする力が緩和される。
【００３６】
さらに、屋根６０は、２点鎖線で示すように、上方に移動することになるが、屋根６０の端部６０ａに鎖９０が連結されているので、屋根６０の端部６０ａが鎖９０の長さ以上離間せず、鎖９０により移動方向をガイドされる。従って、屋根６０は、梁４０から分離した後は、鎖９０をヒンジとしてＡ方向に移動するが、端部６０ａが鎖９０に連結されているので、コンクリート壁３０の外側近傍に脱落する。
【００３７】
このように、水素貯蔵器８０から漏れた水素の爆発力が大きい場合でも、鎖９０が屋根６０の移動方向をガイドすることで屋根６０を構成する複数の折板６２がバラバラに吹き飛ばされることがなく、例えば、水素ステーションの敷地内に屋根６０の所定ブロックまたは屋根６０全体が脱落するようにして隣地への影響を防止することができる。
【００３８】
図９は変形例２を示す図である。図９に示されるように、屋根６０は、締結手段５６による梁４０との締結強度が最も高いＹａ方向側の端部６０ａに弾性を有する弾性連結部材１００の一端が連結されている。弾性連結部材１００は、他端がコンクリート壁３０に連結されており、水素貯蔵器８０から漏れた水素に引火した際の爆発力が大きい場合に、屋根６０の所定ブロックまたは屋根６０全体が遠くに吹き飛ばされることを防止するものである。
【００３９】
すなわち、水素貯蔵器８０が収容された貯蔵室７０で水素が爆発した場合、その爆風は、屋根６０の貯蔵室７０を覆う所定ブロック部分を上方に持ち上げようとする力Ｆとして作用する。本変形例２では、前述したようにＹｂ方向側の締結手段５６の設置数を少なくしてあるので、爆発が発生した瞬間の動作としては、最初に屋根６０のＹｂ方向側が梁４０から上方に剥がされ、屋根６０の所定ブロック（例えば、貯蔵室７０を覆う面積を有する領域）または屋根６０全体が一体的に一点鎖線で示すように傾斜した状態になった後、屋根６０全体が上方に持ち上げられる。これにより、屋根６０は、爆発により上方に吹き飛ばそうとする力を受けるが、爆発によるエネルギが屋根６０との隙間から側方に逃げることになり、屋根６０を上方に吹き飛ばそうとする力が緩和される。
【００４０】
さらに、屋根６０は、２点鎖線で示すように、上方に移動することになるが、屋根６０の端部６０ａに伸縮可能な弾性材により形成された弾性連結部材１００が連結されているので、屋根６０の端部６０ａが弾性連結部材１００を弾性変形（伸張動作）させながら移動することで屋根６０の動作が緩衝される。さらに、上方に飛ばされた屋根６０は、弾性連結部材１００の弾性復元力により戻されて移動方向をガイドされる。
【００４１】
従って、屋根６０は、梁４０から分離した後は、弾性連結部材１００の伸張動作により上方へのエネルギを吸収されて減速された後、弾性連結部材１００の弾性復元力により戻されながらコンクリート壁３０の外側近傍に脱落する。
【００４２】
このように、水素貯蔵器８０から漏れた水素の爆発力が大きい場合でも、弾性連結部材１００の弾性復元力により屋根６０の移動方向をガイドすることで屋根６０を構成する複数の折板６２がバラバラに吹き飛ばされることがなく、例えば、水素ステーションの敷地内に屋根６０の所定ブロックまたは屋根６０全体が脱落するようにして隣地への影響を防止することができる。
【００４３】
図１０は変形例３を示す図である。図１０に示されるように、変形例３は、屋根６０のＹａ側を支持する支柱１２０をコンクリート壁３０に設け、この支柱１２０の上端に挿通された回転軸１３０が屋根６０のブラケット５２側部（図４、図５を参照）を貫通して支持するように構成したものである。しかも、屋根６０のＹａ側端部の下側（上側でも良い）には錘１４０が設けられている。これにより、水素貯蔵器８０から漏れた水素に引火して爆発が生じた際には、締結手段５６が剥がされると共に、錘１４０の作用で回転軸１３０の軸回りとするＡ方向の回転モーメントが発生することで、速やかに屋根６０のＹｂ側を上方に持ち上げることができる。
【００４４】
そのため、爆発が発生した瞬間の動作としては、最初に屋根６０のＹｂ方向側が梁４０から上方に剥がされると、屋根６０の所定ブロック（例えば、貯蔵室７０を覆う面積を有する領域）または屋根６０全体が一体的に傾斜した状態になる。その後は、屋根６０のＹａ側端部に設けられた錘１４０の回転モーメントが作用するため、屋根６０の所定ブロックまたは屋根６０全体が回転軸１３０を中心に２点鎖線で示す傾斜角度まで一気にＡ方向に回動して爆発による爆風を速やかに上方に逃がすことが可能になる。これにより、屋根６０を構成する折板６２がバラバラに吹き飛ばされることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による水素貯蔵建屋の一実施例を示す斜視図である。
【図２】水素貯蔵建屋の縦断面図である。
【図３】屋根６０の取付構造を拡大して示す側面図である。
【図４】屋根６０の取付構造を示す分解斜視図である。
【図５】屋根６０の取付構造を示す縦断面図である。
【図６】コンクリート壁３０に対応する締結手段５６の配置を示す平面図である。
【図７】水素貯蔵器８０から漏れた水素に引火した場合の屋根６０の動作を模式的に示す図である。
【図８】変形例１を示す図である。
【図９】変形例２を示す図である。
【図１０】変形例３を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  水素貯蔵建屋
３０（３０ａ〜３０ｆ）  コンクリート壁
３２  隔壁
４０  梁
５０  結合部材
５２  ブラケット
５４  タイトフレーム
５６  締結手段
６０  屋根
６２  折板
７０  貯蔵室
７２  圧縮機室
８０  貯蔵器
８２  圧縮機
９０  鎖
１００  弾性連結部材
１２０  支柱
１３０  回転軸
１４０  錘
【図１】
2008057185.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008057185.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008057185.tif 000008
【図７】
2008057185.tif 000009
【図８】
2008057185.tif 000010
【図９】
2008057185.tif 000011
【図１０】
2008057185.tif 000012