JP2008532853A - タンク貯蔵槽内における燃料などの危険物質保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】 タンク貯蔵槽内（10）の燃料などの危険物質保護システムを提供する。
【解決手段】 タンク貯蔵槽内の燃料などの危険物質保護システムは、タンク貯蔵槽（10、30、43、44）と供給装置（12、14、18、20、 22、 28、21a、21b）とから構成される。供給装置は、タンク貯蔵槽に接続され、供給装置の内部には危険物質を拘束する物質が存在して、その物質はタンク貯蔵槽に移送可能である。供給装置とタンク貯蔵槽とは互いに接続され、その物質が移送された場合、タンク貯蔵槽内部の危険物質は、その物質内に、特に吸収作用により物理的に保持可能である。他方で、タンク貯蔵槽内部の危険物質は、化学的反応により、引火点の上昇により発火が防止される化学的に変化した状態へ移行する。タンク貯蔵槽からの危険物質の排出と点火が、非常に効率的に防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タンク貯蔵槽内における、推進燃料などの危険物質保護システムに関する。

危険物質を保護する分野において、不活性ガスを動力燃料貯蔵槽に入れることにより、例えば、航空機または船舶の動力燃料貯蔵槽に貯蔵されている危険性をはらむ液体、例えば、液体炭化水素を中和することが知られている（特許文献１）。このことは、第一に、火災と爆発の危険性を防止し、第二に、各動力燃料貯蔵槽において、周囲圧力に対する超過圧力を作り出している。

この場合、不活性ガスは、損傷を受けていない貯蔵槽における発火の危険性を食い止めるが、貯蔵槽が損傷を受けた場合には、動力燃料の流出を防止できないという不都合がある。

特に損傷を受たり破砕した車両において、車両や移送可能な液体貯蔵槽からの液体流出を防止する目的で、特許文献２は安全装置について述べており、これは、細胞状開放気孔物質で貯蔵槽内部を充填するものである。この細胞状物質は、液体の副次的な分量を取り上げてしまう。液体を細分化し適切な物質を使用することにより、貯蔵槽が開放する事故などが発生したとしても、この液体の流出が防止される。開放気孔細胞状物質として、開放気孔発泡プラスティック或いはゴムが挙げられる。

この場合の不都合は、タンク容積の大部分が失われ、利用できる輸送容量が減少することである。

さらに、事故や不注意で流出した場合に、石油、或いは、石油製品を拘束する比表面積の高いオイル・バインダーと呼ばれるものが知られている。このようなバインダーが、例えば、特許文献３または特許文献４により開示されている。

特許文献５は、特許文献６と同じく、貯蔵槽を不活性化する、すなわち、不活性ガスと貯蔵槽内の貯蔵物質との間の物理化学的反応が不可能な装置と方法を開示している。不活性ガスまたは保護用ガスは、例えば、食品などの貯蔵品との反応が起きないように、正確に選定される。流出を防止するための、物質中に貯蔵される物質の保持に関しては、開示されていない。

特許文献７は、例えば、貯蔵箱内の貯蔵物質、例えば、褐炭などの容易発火性物質を、泡で被う装置に関係するものである。貯蔵箱内のバルク材の表面を被うため、また、適当な場合には発生中の任意の火災を鎮火するため、上部から貯蔵箱内に供給される泡によって、火災と爆発の危険性が軽減される。この文献では、貯蔵箱内に貯蔵される物質が、例えば、バルク材が、泡、または、泡の構成成分である物質と反応することは意図されていない。物質中に貯蔵される物質の保持に関しては、開示されていない。

最後に、特許文献８は、泡指数が、より高度なアルキル硫酸塩により増加して、火災鎮火の目的に有用である泡に関する文献である。アルキル硫酸塩は、使用直前に水に混ぜられる、或いは、処理に備えて水中に溶解状態で保持される。鎮火すべき物質と泡または泡の一部分の間での、鎮火物質の変化を生ぜしめる反応については、開示が無い。流出防止のため鎮火すべき物質の泡の保持に関しての開示は無い。

従って、前述の文献は総て、保護すべき材料とその他の材料（例えば、酸化や燃焼の場合の酸素）間の反応を防止すべく、保護すべき材料の上部空間を充填する目的を持っている。

特許文献９と特許文献10とは、危険物質を、ここでは推進用燃料を、ゲル化して、固体にして流出防止状態にすることに関する文献である。この方法においては、推進用燃料は使用不可となり、例えば、不慮の活性化後に再生利用は不可能となる。また、ゲル化された燃料は、引火点が下がらないので、火災の危険性は残っている。
ドイツ特許公報C 1 088 876 ドイツ特許公報43 39 772 A1 ドイツ特許公報43 20 908 A1 ドイツ特許公報26 35 087 A1 ドイツ特許公報94 00 792 T2 ドイツ特許公報27 44 767 A1 ドイツ特許公報80 35 111 U1 スイス特許公報259 609 特開昭57-74215 米国特許公報5,531,290

本発明の目的は、危険物質が充満しているタンクまたは貯蔵槽において、実質的なタンク容積の減少なしに、流出を防止し火災の危険性を抑制することである。

この目的は、タンク貯蔵槽内の推進用燃料などの危険物質を保護するシステムにおいて、前記タンク貯蔵槽がそのタンク貯蔵槽に導入可能な一つ以上の物質が存在する供給装置に接続され、その物理的反応により流出を防止する変形状態に危険物質を変換する、ことにより達成される。

「供給装置」とは、前記反応のための物資の貯蔵機能と溶解機能を備え、この物質のタンク貯蔵槽への導入を可能にする装置を意味する。

前記供給装置において、或いは、前記供給装置により、化学反応は確実に発生する。しかしながら、この化学反応の目的は、基本的には、危険物質と前述の物質が互いに化学的反応を起こすことではない、すなわち、危険物質を拘束する目的で危険物質の変換を行うものではない。例えば、推進用燃料の拘束、すなわち、吸収用に使用されるポリウレタンフォームが、前記供給装置において化学的に形成されるか、或いは、少なくとも当該発泡形成に必要な反応が該供給装置により誘導されるのである。しかし、前記供給装置は、又、まず個々の物質を個別に取得し、使用箇所、すなわち、フォーム形成反応が実際に行われるタンク中でこれらを結合させることができる。しかし、危険物質は、純粋に物理的な吸収によってのみ、スポンジ作用のごとく拘束されるのである。吸収された物質は、危険物質の化学組成は変化しないので、従来技術で既知のゲル化とは対照的に、再利用が可能である。

上記物質の供給・導入手段により、点火、或いは、流出の危険を、最小限に抑えるか、または排除する化学的・物理的反応が進行する。原理的には、推進そして／または輸送の目的で危険商品を運搬する空、陸と水用輸送手段は、全て、このようなシステムによって保護が可能である。

本発明の目的を達成するための物理的反応は、例えば、スポンジ、昔ながらのオイル・バインダーなどの純粋な物理的吸収の場合のように、危険物質の化学的変化を利用せずに、危険物質を拘束することを意味する。本発明の目的を達成するための「バインダー」と言う言葉もまた、もっぱら「物理的拘束」を意味するものである。さらに、化学的拘束過程が起これば、これもまた本発明に包含されるものである。

タンク中で起きる拘束は、流出が起こる以前に拘束が発生するため、少なくともタンク構造の一部は利用可能な状態で残存して危険物質の保持に役立つ、という利点がある。さらに、物理的拘束の場合は、危険物質の拘束重量当りのバインダーの１：10から１：60の重量利用比率は、化学拘束方法、例えばゲル化に比べて著しく低い値である。このことは、重量依存性の大きな分野、例えば、大重量の推進用燃料を運搬せねばならない空の旅にとって、全重量に対する比率の点で、この物理的拘束方法を殊更魅力あるものにしている。

適切なフォームは、例えば、特に据付け用フォームとして使用されるジイソシアネートやジオールのPURフォームである。危険物質は、発泡質量に対しては大きなサイズの気孔中に保持される。ジイソシアネートの代わりに、既知の代替物質も使用可能である。

ここでの特殊性は、吸収バインダーは、使用直前の化学反応によってはじめて形成されると言う点である。この結果、最初の時点で場所をとらないコンパクトな材料が運搬可能であり、この材料は使用時にただ発泡するだけであり、その結果、必要とされる大きな接触面積を形成する。

さらなる特徴は、危険物質、ここでは推進用燃料に、接触すると直ちに、このバインダーは、同時に、化学反応によって可燃性の低下を可能にすることである。すなわち、既知の消化発泡の場合と同じような、単に表面を被うことに起因するのではないのである。この反応によって、危険物質の引火点が上昇すること、或いは、完全に不燃性に成ること、が原因なのである。このことは、例えば、ジブロモネオペンティル・アルコールを加えることにより達成される。泡を形成する場合、ジイソシアネートをジブロモネオペンティル・アルコールに置き換えると特に効果的である。そして、発泡は、数多くの気孔に推進用燃料を保持するばかりでなく、同時に、特に多くの細分化された接触面に亘って、推進用燃料と入れ替わるのである。この接触面を経て、発泡体の臭素化合物は、推進用燃料の炭化水素分子を増大することができ、それにより、このように化学的に変化した推進用燃料の点火性を下げることができる。故に、引火点は、物理的拘束により化学的に上昇する。

ジブロモネオペンティル・アルコール、ジイソシアネートなどの代わりに、例えば粉剤などの類似した作用を行う物質もまた添加可能であり、これにより、さらに引火点の上昇が可能である。

タンク貯蔵槽は、ラインを経由して供給装置に接続されることが好ましい。この場合、タンク貯蔵槽は、閉鎖された推進用燃料タンクであるが、また、開放された推進用燃料タンクの場合もあり得る。

適切な供給装置は、単体、或いは、複合体の容器であり、高効率ポンプ・システムにより、或いは、貯蔵された膨張加圧ガスにより、直接にまたはパイプを経由して、危険物タンクに送り込むことにより、急激に中身を空にすることができる。適切な加圧ガスは、例えば、二酸化炭素または窒素である。使用される推進用ガスにより、PURフォームがさらに良好に形成され、火災を減少し、または火災を回避するように、タンクに導かれる。

航空機において、タンク貯蔵槽は、翼の中および後部の多様な箇所に設けられている。この場合、導入可能な物質は、航空機に搭載される種々の所望のタンク貯蔵槽に供給可能であることに特に注目すべきである。

バインダーとして、例えば、ドイツ特許公報 43 20 908 A1に述べられているごとく、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、或いは、ポリエチレン・ファイバー粒子を使用可能である。また、バインダーとしては、硬質ポリウレタンフォーム粒子も使用可能であり、この硬質ポリウレタンフォームは、オルガノシランで表面処理された粉末硬質ポリウレタンフォームとして使用される。

不活性のセラミック粉末、例えば、細粉化炭化カルシウム、或いは、二酸化シリコンもまた、バインダーとして使用可能である。

局部的損傷の位置確認を簡明化するために、バインダーはまた、特に蛍光を発するように染色することができる。危険物質そして／またはバインダーは、また、反応を促進する触媒と混合可能である。

本発明の代表的な実施例を、以下に述べる。

容易に引火しやすい動力燃料から災害が発生することは、周知のことである。液体動力燃料の急速な拘束を緩和し、これにより火災の危険性を部分的に緩和するために、このような動力燃料とそれと同類の炭化水素の流出を防止することを企図する。この結果、火災の危険性と環境汚染の危険性が減少する。

代表的な実施例として、図１と２を参照しながら、ガソリン貯蔵用の固定円筒形タンク貯蔵槽10を説明する。前記タンク貯蔵槽10には、ガソリン15が部分的に充填されている。液面の上部には、気化したガス状ガソリン16が存在している。超過圧力発生の場合に、ガス状ガソリン16を排出するためにタンク圧力の調節機能として開放する安全弁11が設けられる。さらに、タンク排出口13が設けられている。

前記安全装置は、圧力容器18を備え、５バールの超過圧力でCO₂ガスが充填された容器20が圧力容器18に接続されている。急速開放可能な中間バルブ22を経由して、不燃性のCO₂ガスが容器18に流入する。

本保護システムは、さらに、解放スイッチ14を有し、このスイッチは、緊急ボタン、或いは、熱感知器（図示なし）に接続可能である。解放スイッチ14は、二個の同期切換え信号線21a、21bを経由して、タンク10の下部領域に在る解放バルブ12に接続されると共に、さらに、容器20の側面に在る解放バルブ22に接続されている。

緊急事態発生の場合、解放スイッチ14は、手動で動作するか、或いは、センサの誘因で動作する。バルブ22と12を開放にすると、加圧されたガスは、先ず、容器20から容器18に流れ、ライン28とバルブ12を経由してタンク10に至り、加圧されたガスは、空になる。

前記タンク18内には、水中に高濃度で分散した物質が存在し、この物質は、タンク内の動力燃料と物理的に反応し、液体を凝固する。この物質として適切なものは、例えば、ポリオレフィン系やポリウレタン系の従来型のオイル・バインダーや、或いは、炭酸カルシゥム粉末か二酸化シリコン粉末などの不活性無機物質を有するオイル・バインダーである。このような物質は、容器中の液体の濃度を急激に上げ、その結果、流出を回避する。加圧ガス容器の代わりに、ポンプ（図示なし）もまたライン28に設置可能であり、このポンプは、反応に必要な物質を運搬する。原理的には、危険物質中に迅速に分布する細分化された粉末体を使用することにより、分散フォームを使用しないこともまた可能であり、細分化された粉末体は、その粘性を変化し、そして／または、点火温度を上昇させる。

図１と２におけるシステムは、固定貯蔵タンクに限られることはなく、水陸用タンク輸送車両に対しても、原理的にも、また利用可能である、容器10は、種々の材料から構成可能である。

タンカー船上で使用される場合、タンク容器の漏れは、推進用燃料がバインダーと混合している場合は、推進用燃料漏れには至らない利点がある。この漏れは、適当な大きさの栓でも、また防止できる。

図３は、熱帯地方における食用オイル用開放型タンク容器30に適用されるシステムを示す。最上部の開口部31を通して、一部のオイル揮発分が脱出することができ、タンク容器30の上部空間32は、大気の酸素と接触しない。圧力容器33は、本発明によるバインダーで充填されている。

災害発生時には、バルブ34は無線制御で動作可能であり、バインダーが、配分器のノズル35を経由して進入し、容器の内部に分布する。液体オイルが、固化される。バインダーの必要量は、比較的少量であるので、オイルの組成変化はわずかである。例えば、言うならば、この混合体は、人体への栄養分として利用できる状態で残存する。

図４は、航空機における、本発明のシステム構成図を示す。この場合、特に、危険に満ちた着陸の場合、或いは、飛行場において、機内での制御により、航空機のタンクに未だ存在している動力用燃料に対して、これらのタンクがもはや空ではあり得ないようにバインダーを添加することが重要である。推進用燃料として、通例のジェット灯油を考慮すると、本発明によるバインダーとの接触で、化学的反応により、点火性が制約されるのである。

導入すべき物質は、ここでは二液型であり、容器40中に、物質Aと物質Bとして存在する。この場合、ジイソシアネートとジオールであり、この両者は、タンクに進入する直前までは結合しないが、結合すると重合してポリウレタンフォームを形成する。別個の圧力容器41に存在する推進剤を経由して、反応混合物、ここでは、二個の容器40に存在するポリウレタンフォームが、区画壁の破裂後にタンクに強制流入する。そして、ポリウレタンフォームが形成され、選定されたタンク43、44内の推進用燃料に加えられる。殊に、ジイソシネートが、ジブロモネオペンティル・アルコール、或いは、同様な引火点上昇物質に置き換えられた場合、推進用燃料は、引火性を低下するように、前記置き換えられた物質と反応する。ジブロモネオペンティル・アルコールにより変化したこのバインダーなどにより、この動力用燃料は、物理的に拘束されて、可燃性が低下する。集合体もまた形成される。そして、引火点が変更される。

発泡した集合体が形成され、推進用燃料が気孔の中に保持され、この集合体の固形化の程度が大きく、或いは、非常に粘着性がでるので、流出が防止される。この固形化の進行を加速する触媒と成分は、出発時点から危険物質に混合が可能である。

この物質の制御ユニット42を経由して、個々のタンク（ここでは、43と44により示される）への物質の供給を制御することにより、未だ推進用燃料が充填されているか、或いは、飛行中に推進用燃料の放出が不可能な個々のタンクのみが、充填される。

この物質は、また、タンクの直近に配置することができ、パイプ経路切換え用のパイプと制御器は、不必要である。

パイロットは、システム・チェックにより、安全システムの準備のチェックを行うことができる。安全システムの使用の決定は、機内要員により、或いは、例えば、地上でのハイジャック事件発生時に、適切な遠隔制御装置が設置されている場合には、機外の要員により実行可能である。

緊急時においては、化学的物質が、圧力により、航空機のタンクに供給できる。燃料の流出が防止され、その結果、航空機下部の扇状火災は発生し得ない。また、例えば、空中からの攻撃に曝されている停止中の航空機の場合は、予防措置として動作する供給作用により、タンク内容物の不活性化が可能である。またバインダーが動力燃料の引火点を上昇させると言う利点が有るので、その結果、さらに安全性向上の基準が提供されることになる。

タンク・システムにおける火災と流出の危険性とを排除する装置の図である。 タンク・システムにおける火災と流出の危険性とを排除する装置の図である。 開口したタンク容器を有する実施例である。 航空機に設置された実施例である。

符号の説明

10、30、43、44 タンク貯蔵槽
12、14、18、20、22、28、21a、21b 供給装置

Claims (19)

1. タンク貯蔵槽（10、30、43、44）と、前記タンク貯蔵槽に接続され、内部に前記危険物質を拘束する物質が前記タンク貯蔵槽へ導入可能な状態で存在する供給装置、とを備えたタンク貯蔵槽内における推進用燃料などの危険物質保護システムにおいて、
   前記タンク貯蔵槽と前記供給装置とは互いに接続され、前記物質の導入時に、前記タンク貯蔵槽中の前記危険物質が、特に吸収作用により物理的に前記物質中に保持可能であるように、前記物質が選定されることを特徴とする危険物質保護システム。
2. 前記タンク貯蔵槽と前記供給装置とは互いに接続され、前記タンク貯蔵槽（10、30、43、44）中の前記危険物質が、化学的反応により、引火点が上昇して発火が防止される状態に変質するように、前記危険物質を拘束する前記物質が選定されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. タンク容器が、閉鎖された推進用燃料用タンク（10、43、44）であることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記タンク容器が、少なくとも部分的に開口した集合貯蔵槽（30）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のシステム。
5. 前記供給装置が、単一または多くの部分に分かれた容器であり、高効率ポンプ・システム、或いは、貯蔵された膨張加圧ガスにより、前記容器を急速に空にすることが可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のシステム。
6. 前記加圧ガスが、二酸化炭素、或いは、窒素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のシステム。
7. 前記システムは、推進用そして／または輸送用の液状危険物質を運搬する陸、空、水の輸送手段に設置され、前記輸送手段に存在する種々のタンク貯蔵槽（43、44）へ、導入可能な前記物質が、随意に導入可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のシステム。
8. 前記システムが、タンク車両、或いは、タンカー船に設置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のシステム。
9. 前記物質が、液体を変化させることが可能なバインダーであり、好ましくは脂肪族推進用燃料であり、化学的に前記液体の点火性を減少させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のシステム。
10. 前記バインダーが、ポリオレフィンフォームの粒子から成ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のシステム。
11. 前記バインダーが、ポリプロピレンまたはポリエチレン繊維から成ることを特徴とする請求項１〜10のいずれか一つに記載のシステム。
12. 前記バインダーが、硬化ポリウレタンの粒子から成ることを特徴とする請求項１〜11のいずれか一つに記載のシステム。
13. 前記バインダーとして、オルガノシランにより表面処理された、粉化された硬質ポリウレタンフォームが使用されることを特徴とする請求項１〜12のいずれか一つに記載のシステム。
14. 前記バインダーとして、不活性セラミック粉末が使用されることを特徴とする請求項１〜13のいずれか一つに記載のシステム。
15. 前記バインダーとして、細粉化され炭化カルシウム、或いは、細粉化され二酸化シリコンが使用されることを特徴とする請求項１〜14のいずれか一つに記載のシステム。
16. 前記バインダーそして／または拘束されるべき前記危険物質が、前記反応を促進そして／または最適化する触媒と混合されることを特徴とする請求項１〜15のいずれか一つに記載のシステム。
17. 前記バインダーを染色して、特に蛍光を発するようにすることを特徴とする請求項１〜16のいずれか一つに記載のシステム。
18. 前記バインダーが、発泡体、特にPURフォームであり、特にジオールとジイソシアネート、或いは、ジブロモネオペンティル・アルコールなどを有することを特徴とする請求項１〜17のいずれか一つに記載のシステム。
19. 前記システムが、遠隔操作により動作することを特徴とする請求項１〜18のいずれか一つに記載のシステム。
    
    

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