(57)【要約】【課題】  共同溝内の電気施設を防爆仕様としたり、共同溝内に敷設されたガス管の全長に亘り隔壁を設けたりすることなく、安全に水素含有ガスを各燃料電池施設に供給することができる共同溝内の水素含有ガス供給システムを提供すること。【解決手段】  共同溝内に敷設されるガス管Ｇを、水素含有ガスを供給する内管Ｇ１と、内管Ｇ１を被覆する外管Ｇ２と、からなる二重管構造とし、内管Ｇ１内の圧力を検知する複数の圧力検知手段と、内管Ｇ１と外管Ｇ２の間の水素ガスの濃度を検知する水素濃度検知手段と、所定の警報を発信する警報発信手段Ｋと、を設け、警報発信手段Ｋで、任意の圧力検知手段が検知した圧力値と比べて、それより下流側に設置された他の圧力検知手段が検知した圧力値が所定量より低下した場合、前記水素濃度検知手段が一定濃度を超える水素濃度を検知した場合、のいずれかの場合に該当するときに警報を発信する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共同溝内に敷設されるガス管を用いて水素含有ガスを燃料電池施設に供給する共同溝内の水素含有ガス供給システムであって、
前記ガス管は、水素含有ガスを供給する内管と、該内管を遊嵌して被覆する外管と、からなる二重管構造となっており、
前記内管内の圧力を検知する複数の圧力検知手段と、前記内管と前記外管の間の水素ガスの濃度を検知する水素濃度検知手段と、所定の警報を発信する警報発信手段と、を備え、
前記警報発信手段は、前記複数の圧力検知手段のうち任意の一つの圧力検知手段が検知した圧力値と比べて、それより下流側に設置された他の圧力検知手段が検知した圧力値が所定量より低下した場合、前記水素濃度検知手段が一定濃度を超える水素濃度を検知した場合、のいずれかの場合、又は前記両方の場合に該当するときに警報を発信することを特徴とする共同溝内の水素含有ガス供給システム。
【請求項２】
前記警報を受け水素含有ガスの供給を停止するガス停止手段を有する請求項１に記載の共同溝内の水素含有ガス供給システム。
【請求項３】
前記内管は、ポリエチレン管からなり、前記外管は、ポリ塩化ビニル管からなる請求項１又は２に記載の共同溝内の水素含有ガス供給システム。
【請求項４】
前記ガス管の曲がり部分は、継手本体を有し、その内部に内管の直管がエルボ管を介して融着された状態で組み付けられ、外部に外管の直管が突設されたボックス継手で接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の共同溝内の水素含有ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素含有ガス供給システムに関するものであり、詳しくは、共同溝内に敷設されたガス管を用いて水素含有ガスを燃料電池施設に供給する共同溝内の水素含有ガス供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、戸建の住宅やオフィスビル、公共施設等においても、都市ガスやＬＰガスから水素を取り出し、空気中の酸素と化学反応させて電気と熱を発生させる燃料電池式の発電・給湯システム（以下、発電機能だけの給湯機能がない場合を含め燃料電池施設という。）が普及するようになった。このため、都市ガスやＬＰガスから水素を取り出すのではなく、戸建住宅等の各燃料電池施設に直接水素ガスを供給する試みも行われている。
【０００３】
しかし、水素ガスをはじめ都市ガスやＬＰガスなどの可燃性ガスは、非常に燃えやすく爆発の危険があるため、公共の共同溝内に敷設された配管を用いて各燃料電池施設等に供給する場合には、「共同溝の整備等に関する特別措置法」などの安全上の幾つかの法規的な制約を受ける。
ここで、共同溝とは、電力・電線ケーブル、上水道管、下水道管、ガス管、地域冷暖房配管、真空集塵配管、ケーブルテレビ配線などの複数の公益物件（インフラ：インフラストラクチャ［infrastructure］）が敷設された複数の公益事業者の共同利用に係る道路下等に設けられた公共施設をいう（図６参照）。
【０００４】
例えば、管外へ可燃性ガスが漏洩した際の防爆のため、電気施設のスイッチや静電気などの火花等により漏洩した可燃性ガスに引火しないように、共同溝内の電気施設を防爆仕様としなければならないという規定がある。共同溝内の電気施設を全て防爆仕様とすると費用が膨大となるため、一般には、可燃性ガスの配管の周りを隔壁で囲うことで共同溝内の他の施設から隔離したうえ、ガス漏れセンサをこの隔壁内に所定間隔で設置することが行われている（図６参照）。しかし、その場合でも、共同溝内の全長に亘って隔壁を設けるのに費用が嵩むうえ、メンテナンス等のため、ガス配管の周りに半径６００ｍｍ程度の作業スペースを確保して隔壁を設置する必要があり、既存の共同溝内に追加的に可燃性ガスの供給配管を設置する場合は、スペースが足りず、電気施設を防爆仕様とせずに既存の共同溝を利用して可燃性ガスを供給することができないという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１には、半導体製造の際に用いられるドーピングガスの配管がドーピングガスによって腐蝕し、ピンホールが発生してガス漏れが生じても検知が困難であるという課題を解決するために、高圧ガス供給源と減圧用圧力調整器間のガス配管を二重管とし、内管に高圧ガスを流し、外管に不活性ガスを流し、不活性ガスに高圧ガスが漏れているか否かを検知するようにした圧力調整器のガス出流れ現象防止装置が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の圧力調整器のガス出流れ現象防止装置の発明は、半導体製造の際に用いられる高圧で極めて有毒なドーピングガスについて、高圧ガス供給源から圧力調整器までの間の配管に適用される発明であり、本願発明のように、共同溝内に敷設された配管を用いて戸建住宅等の各燃料電池施設に水素ガス（水素含有ガス）を供給する際に適用できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３０５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明は、前記従来技術の問題を解決し、共同溝内の電気施設を防爆仕様としたり、共同溝内に敷設されたガス管の全長に亘り隔壁を設けたりすることなく、安全に水素含有ガスを各燃料電池施設に供給することができる共同溝内の水素含有ガス供給システム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】
【０００９】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、共同溝内に敷設されるガス管を用いて水素含有ガスを燃料電池施設に供給する共同溝内の水素含有ガス供給システムであって、前記ガス管は、水素含有ガスを供給する内管と、該内管を遊嵌して被覆する外管と、からなる二重管構造となっており、前記内管内の圧力を検知する複数の圧力検知手段と、前記内管と前記外管の間の水素ガスの濃度を検知する水素濃度検知手段と、所定の警報を発信する警報発信手段と、を備え、前記警報発信手段は、前記複数の圧力検知手段のうち任意の一つの圧力検知手段が検知した圧力値と比べて、それより下流側に設置された他の圧力検知手段が検知した圧力値が所定量より低下した場合、前記水素濃度検知手段が一定濃度を超える水素濃度を検知した場合、のいずれかの場合、又は前記両方の場合に該当するときに警報を発信することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の共同溝内の水素含有ガス供給システムにおいて、前記警報を受け水素含有ガスの供給を停止するガス停止手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の共同溝内の水素含有ガス供給システムにおいて、前記内管は、ポリエチレン管からなり、前記外管は、ポリ塩化ビニル管からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の共同溝内の水素含有ガス供給システムにおいて、前記ガス管の曲がり部分は、継手本体を有し、その内部に内管の直管がエルボ管を介して融着された状態で組み付けられ、外部に外管の直管が突設されたボックス継手で接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の発明によれば、共同溝内に敷設されるガス管を用いて水素含有ガスを燃料電池施設に供給する共同溝内の水素含有ガス供給システムであって、前記ガス管は、水素含有ガスを供給する内管と、該内管を遊嵌して被覆する外管と、からなる二重管構造となっており、前記内管内の圧力を検知する複数の圧力検知手段と、前記内管と前記外管の間の水素ガスの濃度を検知する水素濃度検知手段と、所定の警報を発信する警報発信手段と、を備え、前記警報発信手段は、前記複数の圧力検知手段のうち任意の一つの圧力検知手段が検知した圧力値と比べて、それより下流側に設置された他の圧力検知手段が検知した圧力値が所定量より低下した場合、前記水素濃度検知手段が一定濃度を超える水素濃度を検知した場合、のいずれかの場合、又は前記両方の場合に該当するときに警報を発信するので、共同溝内の電気施設を防爆仕様としたり、共同溝内に敷設されたガス管の全長に亘り隔壁を設けたりすることなく、共同溝内に敷設されるガス管を用いて安全に水素含有ガスを各燃料電池施設に供給することができる。このため、水素供給用のガス管を敷設する際に大幅なコストダウンを図ることができる。また、万が一内管から水素含有ガスが漏れた場合でも、警報発信手段の警報により直ちに異常を知ることができるとともに、外管で内管を被覆しているため、共同溝内での水素ガスの拡散を一時的にブロックすることができるため、爆発や火災のおそれがなく安全である。それに加え、圧力検知手段と水素濃度検知手段とでいわば二重にガス漏れ検知手段を設けているので、いずれかの検知手段に故障があった場合でも、確実に水素含有ガスのガス漏れを検知することができ、さらに安全であり、各検知手段の誤作動を確認・検証することが可能なため本システムの確実な運用を図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の共同溝内の水素含有ガス供給システムにおいて、前記警報を受け水素含有ガスの供給を停止するガス停止手段を有するので、前記作用効果に加え、水素ガスが漏洩した場合に直ちに自動で水素含有ガスの供給を停止することができ、さらに安全に本システムを運用することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の共同溝内の水素含有ガス供給システムにおいて、前記内管は、ポリエチレン管からなり、前記外管は、ポリ塩化ビニル管からなるので、前記作用効果に加え、水素含有ガスが流通する内管に、可撓性に富み、電気溶着可能なポリエチレン管を用いることで、地震等でガス管の接合部からガスが漏れるおそれが少なく、作業効率がよく安価に施工することができる。また、内管を被覆する外管に、クリープによる歪が少なく、耐薬品性、耐久性に優れ、難燃性で自己消火機能を有するポリ塩化ビニル管を用いることで、樹脂材料のなかで経時劣化が少なく、酸性土壌や汚水中の硫化水素の影響も少なく、紫外線に弱いポリエチレン管の欠点をカバーすることができるとともに、火災のときの延焼のおそれを少なくすることができる。しかも、全体として安価に施工することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の共同溝内の水素含有ガス供給システムにおいて前記ガス管の曲がり部分は、継手本体を有し、その内部に内管の直管がエルボ管を介して融着された状態で組み付けられ、外部に外管の直管が突設されたボックス継手で接続されているので、前記作用効果に加え、ガス管を二重管構造としても、曲がり部分の接続作業を効率よく行うことができ、作業効率を上げて安価に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態に係る共同溝内に敷設されたガス管を模式的に示す鉛直断面図である。
【図２】同上のガス管の直線部分を配管と直交する鉛直面で切断した状態を示し、（ａ）が、配管に直交する鉛直面で切断した状態を示す断面図、（ｂ）が、配管を水平方向に見た状態を示す立面図である。
【図３】同上のガス管のボックス継手を配管の中心線に沿った鉛直切断面で示す断面図である。
【図４】同上のガス管の検知センサ取り付け部分を示す立面図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る水素濃度検知手段を示す回路図である。
【図６】従来の共同溝内に敷設されたガス管を模式的に示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
この発明の実施の形態に係る共同溝内の水素含有ガス供給システムは、共同溝内に敷設される二重管構造のガス管Ｇと、圧力検知手段である圧力センサＳ１と、水素濃度検知手段である水素ガスセンサＳ２と、これらのセンサＳ１，Ｓ２の計測データを記録するとともに、その計測データに基づいて後述の警報を発信する警報発信手段Ｋと、この警報発信手段Ｋの警報を受信して水素ガスの供給を停止するガス停止手段Ｔなどから構成され、ガス管Ｇを用いて戸建住宅やオフィスビルなどの各燃料電池施設に水素ガスを供給する機能を有している。
【実施例】
【００２０】
（ガス管）
図１、図２に示すように、ガス管Ｇは、水素ガスを流通させる呼び径２５のポリエチレン管からなる内管Ｇ１と、この内管Ｇ１を遊嵌して被覆する呼び径７５のＶＵ硬質ポリ塩化ビニル管からなる外管Ｇ２から構成された二重管構造となっており、前述の共同溝内に敷設されて各燃料電池施設に水素ガスを供給するルートとしての機能を有する。
【００２１】
内管Ｇ１は、水素ガスの供給管としての機能を有するため、ガス漏れなどのおそれがないことが望まれる。本実施の形態に係る内管Ｇ１は、可撓性に優れたポリエチレン管からなるため、他の鋼管や樹脂管類と比べて地震に対して強いという特徴がある。そして、可撓性に優れているため、直管をリール状に巻いた状態で運搬して、設置現場で直線状に矯正しながら施工することができるため、無接続で長尺な設置が可能であり、この点でも耐震性に優れているといえる。また、ポリエチレン管は、無接続で長尺な施工が可能なことに加え、電源があれば簡単に電気融着（ＥＦ：エレクトロフュージョン）接合ができるため、ガス漏れ防止に対する信頼性も高くて管同士の接続作業の施工性も優れており、材料費も安価であるため経済性が極めて良い。
なお、ポリエチレン管は、継手等に予め電熱線を埋め込まないで外部から熱融着することも可能である。
【００２２】
外管Ｇ２は、内管Ｇ１を被覆し、万が一内管Ｇ１から水素ガスが漏れ出した場合、水素ガスが共同溝の他のスペースに一時的に拡散しないように阻止する機能を有している。本実施の形態に係る外管Ｇ２は、クリープによる歪が少なく、耐薬品性、耐久性に優れ、難燃性で自己消火機能を有するポリ塩化ビニル管からなるため、樹脂材料のなかで経時劣化が少なく、酸性土壌や汚水中の硫化水素の影響も少なくすることができるだけでなく、火災のときの延焼のおそれを少なくすることができる。しかも、外管Ｇ２の機能としては、漏れ出した水素ガスの拡散を一時的に防止できれば足りるため、厳密な気密性までは要求されず、ポリエチレン管同士の接続も継手を利用して接着剤を塗布するだけで接続できるため、施工性が良好で、全体として安価に施工することができる。
【００２３】
また、内管Ｇ１を樹脂材料の中では耐紫外線性に優れた外管Ｇ２で被覆することで、紫外線に弱いポリエチレン管からなる内管Ｇ１の欠点をカバーすることができ、共同溝内でもグレーチング下にあり、太陽光による紫外線が照射される場所や共同溝の外部にも設置することができ、汎用性がありガス管として好ましい。
ただし、直射日光の下では、外管Ｇ２の外周に耐候テープや耐候塗料等で被覆することが好ましい。
【００２４】
ガス管Ｇの配管作業は、一般の直線部分については、リール状に巻いたポリエチレン管の内管Ｇ１を延ばしつつ、定尺の直管のポリ塩化ビニル管の外管Ｇ２を通して行き、外管Ｇ２の直管同士を継手を介して接着し、必要な箇所に支持金具で共同溝の躯体等に支持することで施工される。直線部分の内管Ｇ１の接続部分については、ポリエチレン管の直管同士を電気融着した後、ポリ塩化ビニルの半割ジョイント管を用いて継手部分を外部から挟み込んで接着する。
【００２５】
（ボックス継手）
ガス管Ｇの曲がり部分については、工場製作された特殊なボックス継手Ｇ３で接続されている。図３に示すように、このボックス継手Ｇ３は、２００ｍｍ角の略立方体状のポリ塩化ビニルからなる継手本体Ｇ３０を基体としており、この継手本体Ｇ３０は、外管Ｇ２の直管部分と同径の直管Ｇ３１，Ｇ３２が立方体の２面から１００ｍｍ程度外部に向け突設されている。また、この継手本体Ｇ３０内部には、２００ｍｍ超のポリエチレンの２本の直管Ｇ３３，Ｇ３４をポリエチレンのエルボ管Ｇ３５で電気融着（図の黒ベタ部分）により接続したものが、半割りされた継手受けプレートＧ３６により挟み込んで組み付けられている。このため、ガス管Ｇの曲がり部分においても、内管Ｇ１の直管部分とボックス継手Ｇ３の突出した直管Ｇ３３，Ｇ３４とを融着し、外管Ｇ２の直管部分とボックス継手Ｇ３の突出した直管Ｇ３１，Ｇ３２とを接着するだけで接続できるため、短時間で容易に二重管の曲がり部分の施工が可能なうえ、曲がり部分を現場製作に比べて信頼性の高い工場製作とすることでより安全性の高い管接合が可能となっている。
【００２６】
また、ボックス継手Ｇ３には、図３に示すように、直管Ｇ３１の延長線上に、直管Ｇ３１と同径の直管からなる予備管Ｇ３７が継手本体Ｇ３０から外部に向け突設されており、ガス漏れなどの異常事態の際には、直管Ｇ３３，Ｇ３４とエルボ管Ｇ３５との接合部分を外部から視認して点検することができる。なお、この予備管Ｇ３７の開口部分は、通常、キャップＧ３８で閉塞されている。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、外管Ｇ２が内管Ｇ１を覆い、水素ガスの漏洩を一時的に防ぐことができればよいので、可撓性により内管Ｇ１が撓み外管Ｇ２の内周面の底部に接触していても構わないため、内管Ｇ１と外管Ｇ２の間には、特にスペーサ等は設置されていないが、スペーサ等を設置しても構わない。
しかし、後述のように、水素ガスセンサＳ２で内管Ｇ１と外管Ｇ２との間の空気の水素濃度を計測する関係上、ガス漏れ位置から水素ガスの拡散が妨げられると問題があるため、通気孔がなく気体の流れが妨げられるスペーサは使用することができない。
【００２８】
（圧力センサ及び水素ガスセンサ）
圧力センサＳ１と水素ガスセンサＳ２は、内管Ｇ１の直管部分に所定間隔をおいて水素ガスのボンベ側から順にそれぞれ複数のセンサが取り付けられている。図４に示すように、外管Ｇ２の定尺直管の間にＴ７５×４０チーズ管Ｓ１０を取り付け、チーズ管Ｓ１０にＶＵ４０の短管Ｓ１１を介してポリ塩化ビニルからなるソケットＳ１２とそのキャップＳ１３を取り付け、これらのソケットＳ１２等の内部に圧力センサＳ１と水素ガスセンサＳ２を装着する。
なお、この所定間隔は、ガス管Ｇの試験で求めた圧力損失や、配管の曲がり部分の箇所、水素ガスの供給量等を総合的に勘案して、適宜定めればよい。
【００２９】
本実施の形態に係る圧力センサＳ１は、一般的な圧力センサであり、圧力を検知するセンサ部分が内管Ｇ１の内部と連通するように穿設され、内管Ｇ１内の水素ガスの圧力を計測するようになっており、設定した所定の制御時間（例えば、１秒）毎に計測結果を有線又は無線によりデータロガ（図示せず）に出力するように構成されている。
【００３０】
本実施の形態に係る水素ガスセンサＳ２は、図５に示す回路構成からなり、感ガス素子を酸化スズ（Ｓｎ０２）半導体とする水素ガスセンサであり、チーズ管Ｓ１０のソケットＳ１２部分に取り付けられているため、ソケットＳ１２と連通する内管Ｇ１外であって外管Ｇ２内の空気の水素濃度が増加するとセンサの電導度が増加する仕組みとなっている。この感ガス素子の電導度を水素濃度に応じた値に修正し、その結果を設定した所定の制御時間（例えば、１秒）毎に有線又は無線によりデータロガ（図示せず）に出力するよう構成されている。
【００３１】
また、このデータロガは、後述の警報発信手段のパソコンＰＣに有線又は無線で接続されており、所定のデータ毎（例えば、１０００データ毎）に後述のパソコン（警報発信手段）に集約化したデータを自動送信するよう構成されている。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る警報発信手段Ｋ（図示せず）について説明する。
警報発信手段Ｋは、所定の管理センター等に設置され、所定のソフトウェアがインストールされた一般的なパソコンからなり、このパソコンは、所定のソフトウェアの実行により、前述のデータロガから送られてくる複数の圧力センサＳ１が計測した内管Ｇ１内の複数の圧力値を比較して、水素ガスの供給下流側となる圧力センサＳ１で検知した圧力値が、センサの設置間隔や通常の圧力損失等を勘案した所定量より低下した場合、異常値と判断し、所定の警報を発信するようになっている。
また、警報発信手段であるパソコンは、データロガから送られてくる複数の水素ガスセンサＳ２のいずれかが内管Ｇ１、外管Ｇ２間の空気に一定以上の濃度の水素を感知した場合にも、所定の警報を発信するようになっている。
【００３３】
なお、所定の警報は、決められた責任者・担当者にメール等を発信して異常を通報したり、管理センター等に設置されたパトランプを回したり、サイレン等を鳴らしたりすることなどが考えられる。
【００３４】
次に、本実施の形態に係るガス停止手段Ｔ（図示せず）について説明する。
このガス停止手段Ｔは、前記警報を受信する受信手段Ｔ１と、内管Ｇ１内を閉塞可能な電磁弁Ｔ２などからなり、前記警報を受信するか、又は、有線／無線より前記警報を発信した前記警報発信手段の指示を受けて、内管Ｇ１内を瞬時に閉塞して水素ガスを停止するよう構成されている。
【００３５】
以上のように、本実施の形態に係る水素含有ガス供給システムにより供給するガスとして水素ガスを例に挙げて説明したが、ＬＰガス、天然ガス、都市ガス等の水素を含有する他の可燃性ガスでも本発明を適用できる。また、説明した警報発信手段は、パソコンに限れられず、前述のソフトウェアと同様の機能を提供可能なサーバや大型のコンピュータ（電子計算機）であってもよく、圧力検知手段や水素濃度検知手段等も、既知の他の圧力センサや水素ガスセンサでも構わない。その他の手段も、図示実施の形態に限られず、特許請求の範囲で適宜変更可能なことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
Ｇ              ガス管
Ｇ１            内管
Ｇ２            外管
Ｇ３            ボックス継手
Ｓ１            圧力センサ（圧力検知手段）
Ｓ２            水素ガスセンサ（水素濃度検知手段）
Ｋ              パソコン（警報発信手段）
Ｔ              ガス停止手段
【図１】
2013245741.tif 000003
【図２】
2013245741.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013245741.tif 000007
【図６】
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