JP6951274B2 - 水素除去装置 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリ室でバッテリから発生した水素を除去する水素除去装置に関する。

火力発電所、原子力発電所等の発電プラントにおいて、バッテリ室には、各種器機類の電源用及びバックアップ用のバッテリが置かれている。バッテリのうち例えば鉛蓄電池などは、充電中水素ガスが発生する。事故などによりこれらプラントの電源が喪失すると、バッテリ室の換気設備が停止してしまい、バッテリの充電中に発生した水素ガスが滞留したままになる。そのまま放置すると、水素ガスが引火する虞があるため、水素ガスをバッテリ室外へ排出する必要がある。

特許文献１には、原子炉の格納容器内に発生した水素ガスを除去するために、格納容器内に窒素吸蔵合金とこの窒素吸蔵合金を加熱可能な加熱装置とを有する装置を備える水素除去装置が開示されている。この水素除去装置では、事故時に該加熱装置によって窒素吸蔵合金を加熱して窒素ガスを発生させ、水素ガスと窒素ガスとを反応させてアンモニアを生成させることで水素ガスを除去するようにしている。

特開２０１３−１８５９６８号公報

特許文献１に開示された水素除去装置は、水素ガスが多量に発生した場合、多量の窒素吸蔵合金が必要となり、高コストとなる。また、加熱装置の作動を外部電源で行う場合、発電プラントの電源が喪失した非常時においては、電源車などの可動式電源を手配するまでは水素ガスを除去できない問題がある。

一実施形態は、バッテリ室を含む設備において、電源喪失時などの非常時でも簡易な手段で早期に水素ガスを除去可能な水素除去装置を提案することを目的とする。

（１）一実施形態に係る水素除去装置は、
少なくとも一つのバッテリが設けられたバッテリ室から水素ガスを除去する水素ガス除去装置であって、
前記バッテリから発生した水素ガスが集められる水素ガス集合空間を形成する集合空間形成部材と、
前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを連通する水素ガス排出管と、
を備える。
上記（１）の構成によれば、バッテリから発生した水素ガスを上記集合空間形成部材の水素ガス集合空間に集め、集めた水素ガスを上記水素ガス排出管からバッテリ室の外部へ排出することができる。従って、何らの動力源を必要とすることなく、水素ガスを外部へ排出できるので、バッテリ室を含む設備の電源が喪失したときでも、外部電源の手配を待つことなく簡易な設備で早期に水素ガスを排出できる。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記集合空間形成部材は、前記バッテリの上方の空間を覆うように構成された排気フードからなる。
上記（２）の構成によれば、空気と比べて比重が小さい水素ガスは上昇して上記排気フードに捕捉される。捕捉された水素ガスは水素ガス排出管を介して外部へ排出される。これによって、何らの動力源を必要とすることなく、早期にかつ簡易な設備で水素ガスを排出できる。

（３）一実施形態では、前記（１）の構成において、
一端側が前記バッテリに接続され、前記バッテリから発生した前記水素ガスを前記水素ガス集合空間に導く水素ガス排出枝管をさらに備え、
前記集合空間形成部材は、前記水素ガス排出枝管の他端側が接続されるヘッダからなる。
上記（３）の構成によれば、バッテリから発生した水素ガスは上記水素ガス排出枝管を介して上記ヘッダに形成された水素ガス集合空間に導かれる。水素ガス集合空間に集まった水素ガスは、水素ガス排出管を介して外部へ排出される。これによって、何らの動力源を必要とすることなく、簡易な設備で早期に水素ガスを排出できると共に、バッテリから発生した水素ガスをバッテリ室内に拡散させずに高濃度のまま外部へ排出できる。

（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
不活性ガス供給部と、
前記不活性ガス供給部から供給される不活性ガスを前記水素ガス集合空間に導入する不活性ガス導入管と、
を備える。
上記（４）の構成によれば、上記不活性ガス導入管から水素ガス集合空間に不活性ガスを導入することで、水素ガスの濃度を低減できる。これによって、水素ガスを引火濃度外にして水素ガスの引火を防止しながらバッテリ室外へ排出できる。

（５）一実施形態では、前記（４）の構成において、
前記不活性ガス供給部から供給される前記不活性ガスを駆動流体として、前記水素ガスを前記水素ガス排出管の下流側に吸引するように構成されたエゼクタをさらに備える。
上記（５）の構成によれば、上記エゼクタによって、水素ガス集合空間に集められた水素ガスを水素ガス排出管の下流側へ吸引することができるので、水素ガスの排出量を増加できる。

（６）一実施形態では、前記（３）の構成において、
不活性ガス供給部と、
前記不活性ガス供給部から供給される不活性ガスを前記水素ガス集合空間に導入する不活性ガス導入管と、
前記不活性ガス導入管側に接続される入口、前記水素ガス排出管側に接続される出口、及び、前記ヘッダ側に接続される吸込口を有するエゼクタと、をさらに備える。
上記（６）の構成によれば、上記エゼクタによって、ヘッダに形成された水素ガス集合空間に集められた水素ガスを水素ガス排出管の下流側へ吸引することができるので、水素ガスの排出量を増加できる。

（７）一実施形態では、前記（４）〜（６）の何れかの構成において、
前記不活性ガス導入管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成された導入側開閉装置をさらに備える。
上記（７）の構成によれば、上記導入側開閉装置によって、バッテリ室を含む設備の運転が可能な通電時には、不活性ガスは水素ガス集合空間に供給されず、設備の電源喪失時にのみ不活性ガスを水素ガス集合空間へ供給できる。これによって、水素ガス集合空間に集められた水素ガスを引火濃度外にして引火を防止しながらバッテリ室外へ排出できる。

（８）一実施形態では、前記（７）の構成において、
前記導入側開閉装置は、
弁体と、
前記設備の電源喪失時において、前記不活性ガス導入管を開放する方向に前記弁体に対して付勢力を付与する付勢部材と、
前記設備の電源喪失時を除く通電時において、前記付勢力に抗して、前記不活性ガス導入管を閉止するような駆動力を前記弁体に対して付与するソレノイド部と、を含む。
上記（８）の構成によれば、設備の電源喪失時に上記ソレノイド部の駆動力は喪失するので、上記付勢部材の付勢力によって不活性ガス導入管を開放できる。従って、電源喪失時に何らの動力源を必要とすることなく、かつ作業員による操作を必要とすることなく、自動的に不活性ガス導入管を閉止できる。

（９）一実施形態では、前記（１）〜（８）の何れかの構成において、
前記バッテリ室には換気用ダクトと、前記換気用ダクトに設けられたファンと、が備えられ、
前記水素ガス排出管は、
前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを直接連通する第１水素ガス排出管と、
前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを前記換気用ダクトを介して連通する第２水素ガス排出管と、を含み、
第１水素ガス排出管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成された第１開閉装置と、
第２水素ガス排出管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に開放状態から閉止状態に切り替わるように構成された第２開閉装置と、をさらに備える。

上記（９）の構成によれば、設備の運転が可能な通電時には換気用ダクトに設けられたファンが稼働するため、第２水素ガス排出管が開放され、バッテリ室内の水素ガスは第２水素ガス排出管及び換気用ダクトを介してバッテリ室外へ排出できる。また、設備の電源喪失時には、ファン稼働しないため、代わりに第１水素ガス排出管が開放され、水素ガスは第１水素ガス排出管を介してバッテリ室外へ排出できる。従って、設備の電源喪失時においてもバッテリ室内の水素ガスを排出できる。

（１０）一実施形態では、前記（９）の構成において、
前記第１開閉装置は、
弁体と、
前記第１水素ガス排出管を開放する方向に前記弁体に対して付勢力を付与する付勢部材と、
前記設備の前記電源喪失時を除く通電時において、前記付勢力に抗して、前記第１水素ガス排出管を閉止するような駆動力を前記弁体に対して付与するソレノイド部と、
を含む。

上記（１０）の構成によれば、設備の運転が可能な通電時には、上記ソレノイド部の駆動力によって第１水素ガス排出管を閉止でき、設備の電源喪失時には、ソレノイド部の駆動力が喪失するので、上記付勢部材の付勢力によって第１水素ガス排出管を開放できる。従って、電源喪失時に何らの動力源を必要とせず、かつ何らの操作を必要とせずに、第１水素ガス排出管を開放できるため、水素ガスを第１水素ガス排出管からバッテリ室外へ排出できる。

（１１）一実施形態では、前記（９）又は（１０）の構成において、
前記第１水素ガス排出管に設けられ、前記第１水素ガス排出管を流れる通過ガスであって、前記通過ガス中に含まれる前記水素ガス、及び、前記通過ガス中に含まれる酸素ガスの少なくとも何れか一方を消費させるための反応器を備える。
上記（１１）の構成によれば、上記反応器によって第１水素ガス排出管内気体中の水素ガス又は酸素ガスを消費させることで、水素ガス濃度又は酸素ガス濃度を低減できるため、第１水素ガス排出管内での水素ガスの引火を防止できる。

幾つかの実施形態によれば、バッテリ室を含む設備において、電源喪失時などの非常時でも簡易な手段で早期に水素ガスを除去できる。

一実施形態に係る水素除去装置の模式図である。 一実施形態に係る水素除去装置の模式図である。 一実施形態に係る水素除去装置の模式図である。 一実施形態に係る水素除去装置の模式図である。 一実施形態に係る水素除去装置の模式図である。 一実施形態に係る第１開閉装置の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１〜図５は、幾つかの実施形態に係る水素除去装置１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ）を示す。
図１〜図５において、水素除去装置１０（１０Ａ〜１０Ｅ）は、少なくとも一つのバッテリ１４が設けられたバッテリ室１２から水素ガスを除去する水素ガス除去装置である。原子力発電プラントや火力発電プラント等の発電プラントのバッテリ室には、通常、各種機器類の駆動用及びバックアップ用の多数のバッテリが置かれている。バッテリのうち、例えば鉛蓄電池などにおいては、充電中水素ガスが発生し、バッテリケースの外に水素ガスが漏れ出てくる。

従って、通常、バッテリ室１２には換気装置１６が設けられている。換気装置１６は例えばバッテリ室１２の内部気体を外部へ排出可能な換気用ダクト１８と換気用ダクト１８に設けられたファン２０とを備える。プラントなどの通常運転時においては、バッテリ１４から漏れ出た水素ガスはこの換気装置１６によってバッテリ室外へ排出される。しかし、電源喪失時には換気装置１６が作動しないので、バッテリ室内に滞留した水素ガスを室外に排出できない。

水素除去装置１０は、バッテリ１４から発生した水素ガスが集められる水素ガス集合空間Ｓｈを形成する集合空間形成部材２２（２２ａ、２２ｂ）と、水素ガス集合空間Ｓｈとバッテリ室１２の外部とを連通する水素ガス排出管２４と、を備える。
上記構成によれば、バッテリ１４から発生した水素ガスを集合空間形成部材２２に形成された水素ガス集合空間Ｓｈに集め、集めた水素ガスを水素ガス排出管２４からバッテリ室１２の外部へ排出することができる。従って、何らの動力源を必要とすることなく、水素ガスをバッテリ室外へ排出できるので、バッテリ室を含む設備の電源が喪失したときでも、外部電源の手配を待つことなく早期に水素ガスを排出できる。また、集合空間形成部材２２及び水素ガス排出管２４を備えるだけの簡易な設備で水素ガスの排出が可能になる。

一実施形態では、図１、図３及び図５に示す水素除去装置１０（１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅ）のように、集合空間形成部材２２（２２ａ）は、バッテリ１４の上方の空間を覆うように構成された排気フードからなる。
この実施形態によれば、空気と比べて比重が小さい水素ガスは上昇して上記排気フードに捕捉される。また、バッテリ１４が発熱することで上下方向の対流が発生し、この対流によって水素ガスは上方へ運ばれ、排気フードに捕捉される。捕捉された水素ガスは水素ガス排出管２４を介して外部へ排出される。これによって、何らの動力源を必要とすることなく、簡易な設備で早期に水素ガスをバッテリ室外へ排出できる。

一実施形態では、上記排気フードは領域によって高さが異なる形状を有し、水素ガス排出管２４は排気フードのうち最も上方の部位に接続される。排気フードの下方で上昇した水素ガスは排気フードの下面に沿って最上部位まで移動し、水素ガス排出管２４に流出する。これによって、水素ガスのバッテリ室外への排出を促進できる。
図１、図３及び図５に示す水素除去装置１０（１０Ａ、１０Ｃ、１０Ｅ）では、排気フードの最上部位は中央に形成されている。排気フードの最上部位が中央部に形成されるので、水素ガス排出管２４への水素ガスの流入が効率良く行われる。

一実施形態では、上記排気フードの形状を、周辺部が下方位置にあり、中央部ほど上方位置となるように形成することで、上昇する水素ガスを効率良く水素ガス排出管２４へ導入できる。例えば、排気フードを傘状に形成することができる。

一実施形態では、図２及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｂ、１０Ｄ）のように、集合空間形成部材２２（２２ｂ）はヘッダで構成され、該ヘッダの内部に水素ガス集合空間Ｓｈが形成される。バッテリ１４と該ヘッダとの間に水素ガス排出枝管２６が接続される。水素ガス排出枝管２６は、一端側がバッテリ１４に接続され、バッテリ１４から発生した水素ガスを水素ガス集合空間Ｓｈに導く。バッテリ室１２に複数のバッテリ１４が収容されているときは、複数の水素ガス排出枝管２６が、複数のバッテリの各々とヘッダとに接続される。

この実施形態によれば、バッテリ１４から発生した水素ガスは水素ガス排出枝管２６を介して上記ヘッダに形成された水素ガス集合空間Ｓｈに導かれる。水素ガス集合空間Ｓｈに集まった水素ガスは、水素ガス排出管２４を介してバッテリ室外へ排出される。これによって、何らの動力源を必要とすることなく、簡易な設備で早期に水素ガスをバッテリ室外へ排出できる。水素ガス排出枝管２６及びヘッダの内部に形成される水素ガス集合空間Ｓｈは密閉空間であるので、バッテリ１４から発生した水素ガスをバッテリ室内に拡散させずに高濃度のままバッテリ室外へ排出できる。

図２及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｂ、１０Ｄ）では、集合空間形成部材２２（２２ｂ）としてのヘッダは、バッテリ１４の上方に配置されている。ヘッダをバッテリ１４の上方に配置することで、バッテリ１４で発生した水素ガスは、比重が小さい水素ガスがもつ浮力によってヘッダに到達しやすい。一方、ヘッダを必ずしもバッテリ１４の上方に配置しなくても、水素ガスの浮力を生かすことでヘッダに到達できる。

一実施形態では、図３及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｃ、１０Ｄ）のように、
不活性ガス供給部２８と、不活性ガス供給部２８から供給される不活性ガスを水素ガス集合空間Ｓｈに導入する不活性ガス導入管３０と、を備える。
この実施形態によれば、不活性ガスを不活性ガス導入管３０から水素ガス集合空間Ｓｈに導入することで、水素ガスの濃度を低減できる。水素ガスが引火する濃度は、例えば、４〜７５重量％であり、水素ガス集合空間Ｓｈに不活性ガスを供給することで、この濃度範囲未満とすることができる。これによって、水素ガスの引火を防止しながら、水素ガス排出管２４を介してバッテリ室外へ排出できる。

一実施形態では、図３及び図４に示すように、不活性ガス供給部２８は加圧された不活性ガスが充填された不活性ガスボンベで構成される。不活性ガスボンベを用いることで、加圧された不活性ガスを水素ガス集合空間Ｓｈに供給できる。
一実施形態では、不活性ガスとして、安価で性質が安定し、かつ環境汚染を招かない窒素ガスを用いることができる。

一実施形態では、図３に示す水素除去装置１０（１０Ｃ）のように、不活性ガス導入管３０の出口を排気フードの水素ガス排出管２４との接続部に配置し、かつ不活性ガス導入管３０の出口を水素ガス排出管２４の入口側に向けるようにする。
これによって、不活性ガス導入管３０の出口から流出する不活性ガス流の周囲に負圧域を形成できる。この負圧域に周囲の水素ガスが吸い込まれ、水素ガス排出管２４に流入するため、水素ガス排出管２４に流入する水素ガスの流量を増加でき、バッテリ室外へ排出される水素ガス量を増加できる。

一実施形態では、図３及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｃ、１０Ｄ）のように、不活性ガス供給部２８から供給される不活性ガスを駆動流体として、水素ガスを水素ガス排出管２４の下流側に吸引するように構成されたエゼクタ３２をさらに備える。
この実施形態によれば、エゼクタ３２によって、水素ガス集合空間Ｓｈに集められた水素ガスを水素ガス排出管２４の下流側へ吸引できるので、水素ガスの排出量を増加できる。
なお、不活性ガス供給部２８として不活性ガスボンベを用いると、加圧された不活性ガスを駆動流体としてエゼクタ３２に供給できる。

一実施形態では、エゼクタ３２は、不活性ガス導入管３０側に接続される入口３４、水素ガス排出管２４側に接続される出口３６、及び集合空間形成部材２２側に接続されて水素ガス集合空間Ｓｈに連通する吸込口３８を有する。
この実施形態によれば、不活性ガスを駆動流体として入口３４に供給することで、水素ガス集合空間Ｓｈに集められた水素ガスを水素ガス排出枝管２６の下流側へ吸引できるので、水素ガスの排出量を増加できる。
図３に示すエゼクタ３２の吸込口３８は、集合空間形成部材２２（２２ａ）としての排気フードに形成された水素ガス集合空間Ｓｈに連通する。図４に示すエゼクタ３２の吸込口３８は、集合空間形成部材２２（２２ｂ）としてのヘッダに形成された水素ガス集合空間Ｓｈに連通する。

一実施形態では、図３及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｃ、１０Ｄ）のように、不活性ガス導入管３０の出口は水素ガス集合空間Ｓｈに配置され、不活性ガス導入管３０から分岐した分岐管４０は、エゼクタ３２の入口３４に接続される。
この実施形態によれば、不活性ガス導入管３０から水素ガス集合空間Ｓｈに供給される不活性ガスによって、水素ガス集合空間Ｓｈの水素ガスの濃度を低減できる。これによって、水素ガス集合空間Ｓｈに集められた水素ガスを引火濃度外にして引火を防止できる。同時に、分岐管４０からエゼクタ３２の入口３４に供給される不活性ガスによって水素ガス集合空間Ｓｈの水素ガスを水素ガス排出管２４側へ吸引するので、水素ガスのバッテリ室外への排出量を増加できる。

一実施形態では、図３及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｃ、１０Ｄ）のように、不活性ガス導入管３０に導入側開閉装置４２が設けられる。導入側開閉装置４２は、バッテリ室１２を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成される。
この実施形態によれば、導入側開閉装置４２によって、バッテリ室１２を含む設備の通電時には不活性ガスは水素ガス集合空間Ｓｈに供給されず、設備の電源喪失時のみ不活性ガスが水素ガス集合空間Ｓｈへ供給される。これによって、設備の電源喪失時に水素ガス集合空間Ｓｈに集められた水素ガスの濃度を不活性ガスの供給で低減し、引火範囲外にして引火を防止しながらバッテリ室外へ排出できる。

導入側開閉装置４２は、例えば、電磁弁などの開閉弁、開閉ダンパ等で構成され、バッテリ室１２を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成される。

一実施形態では、図６に示すように、導入側開閉装置４２は電磁弁で構成される。即ち、弁体４４と、設備の電源喪失時において、不活性ガス導入管３０を開放する方向に弁体４４に対して付勢力を付与する付勢部材４６と、設備の電源喪失時を除き運転が可能な通電時に、上記付勢力に抗して、不活性ガス導入管３０を閉止するような駆動力を弁体４４に対して付与するソレノイド部４８と、を備える。
運転が可能な通電時には、ソレノイド部４８の電磁力によって弁体４４は不活性ガス導入管３０を閉止する方向へ動き、導入側開閉装置４２は閉止される。
この実施形態によれば、設備の電源喪失時にソレノイド部４８の駆動力は喪失するので、付勢部材４６の付勢力によって弁体４４を開方向へ動かし、不活性ガス導入管３０を開放できる。従って、電源喪失時に何らの動力源を必要とすることなく、かつ作業員による操作を必要とすることなく、自動的に不活性ガス導入管３０を開放できる。

一実施形態では、弁体４４、付勢部材４６及びソレノイド部４８は導入側開閉装置４２の外表面に取り付けられたケーシング４３の内部に収容される。
一実施形態では、付勢部材４６はバネ部材（例えばコイルバネ）で構成される。該バネ部材は弁体４４に対して引張力を付加するように構成され、設備の電源喪失時に、ソレノイド部４８の電磁力が喪失すると、コイルバネの付勢力によって不活性ガス導入管３０を開放する。

一実施形態では、図３〜図５に示す水素除去装置１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）のように、水素ガス排出管２４は、水素ガス集合空間Ｓｈとバッテリ室１２の外部とを直接連通する第１水素ガス排出管２４（２４ａ）と、水素ガス集合空間Ｓｈとバッテリ室１２の外部とを換気用ダクト１８を介して連通する第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）と、で構成される。第１水素ガス排出管２４（２４ａ）には第１開閉装置５０が設けられ、第１開閉装置５０は、バッテリ室１２を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成されている。第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）には第２開閉装置５２が設けられ、第２開閉装置５２は、バッテリ室１２を含む設備の電源喪失時に開放状態から閉止状態に切り替わるように構成されている。

この実施形態では、設備の運転が可能な通電時には換気装置１６が稼働できるため、第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）が開放され、バッテリ室内の水素ガスは第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）及び換気用ダクト１８を介してバッテリ室外へ排出できる。また、設備の電源喪失時には、換気装置１６が稼働しないため、代わりに第１水素ガス排出管２４（２４ａ）が開放され、水素ガスは第１水素ガス排出管２４（２４ａ）を介してバッテリ室外へ排出できる。従って、設備の電源喪失時においてもバッテリ室内の水素ガスを排出できる。

一実施形態では、第１水素ガス排出管２４（２４ａ）及び第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）は、バッテリ室１２の内部で水素ガス排出管２４から分かれて並列に配置され、第１水素ガス排出管２４（２４ａ）はそのままバッテリ室外へ導設され、第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）は換気用ダクト１８に導設される。
一実施形態では、第１開閉装置５０及び第２開閉装置５２は、例えば、電磁弁などの開閉弁，開閉ダンパ等で構成される。

一実施形態では、第１開閉装置５０は図６に示す電磁弁で構成される。即ち、弁体４４と、付勢部材４６と、ソレノイド部４８と、を備える。これらの部材は第１水素ガス排出管２４（２４ａ）の外表面に取り付けられたケーシング４３の内部に収容される。
設備の電源喪失時にソレノイド部４８の駆動力は喪失するので、付勢部材４６の付勢力によって不活性ガス導入管３０を開放できる。従って、電源喪失時に何らの動力源を必要とすることなく、かつ作業員による操作を必要とすることなく、自動的に不活性ガス導入管３０を閉止できる。

一実施形態では、第２開閉装置５２は、図６に示す電磁弁で構成することができる。この場合、付勢部材４６は、弁体４４に圧縮力を付加するように構成される。運転が可能な通電時には、ソレノイド部４８の電磁力によって、付勢部材４６の付勢力に抗して第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）は開放される。設備の電源喪失時には、ソレノイド部４８の電磁力が喪失するため、付勢部材４６の圧縮力によって第２水素ガス排出管２４（２４ｂ）は閉止する。

一実施形態では、図５に示すように、第１水素ガス排出管２４（２４ａ）に反応器５４が設けられる。第１水素ガス排出管２４（２４ａ）を流れる通過ガスであって、この通過ガス中に含まれる水素ガス、及び通過ガス中に含まれる酸素ガスの少なくとも何れか一方は反応器５４によって消費される。
この実施形態によれば、反応器５４によって第１水素ガス排出管内気体中の水素ガス又は酸素ガスを消費できることで、水素ガス濃度又は酸素ガス濃度を低減できる。そのため、第１水素ガス排出管内での水素ガスの引火を防止できる。

一実施形態では、反応器５４の下流側に、電磁弁などの開閉弁又は開閉ダンパ等で構成される第３開閉装置５６が設けられ、反応器５４は例えば鉄紛、活性炭などの酸化剤を内蔵する。通常運転時は、第１開閉装置５０及び第３開閉装置５６を閉じ、反応器５４を密封した状態として酸化剤を保管する。電源喪失時には第１開閉装置５０及び第３開閉装置５６を開き、第２開閉装置５２を閉じる。そして、反応器５４を通過する気体中の酸素ガスを該酸化剤で酸化させ、酸素ガスを消費する。

一実施形態では、反応器５４は、上記酸化剤に加えてＰｔ，Ｐｄなどの触媒を内蔵し、反応器５４を通過する気体中の水素ガスと酸素ガスとから水を生成する反応を行わせることで、水素ガス及び酸素ガスを消費させる。また、酸化剤の酸化反応で生じる反応熱で触媒を加熱することで、上記反応を促進し、水素ガス及び酸素ガスの消費効率を高めることができる。

一実施形態では、図３及び図４に示す水素除去装置１０（１０Ｃ、１０Ｄ）のように、不活性ガス導入管３０に手動弁５８が設けられる。導入側開閉装置４２が図６に示す電磁弁である場合、設備の運転が停止したとき、ソレノイド部４８の電磁力が喪失し、不活性ガス導入管３０が開放される。そのため、メンテナンスなどを行うために設備の電源を落としたとき、不活性ガス導入管３０を閉止するために作業員が手動弁５８を操作して不活性ガス導入管３０を閉止する。

幾つかの実施形態によれば、バッテリ室を含む設備において、電源喪失時などの非常時にバッテリ室内に溜まった水素ガスを簡易な手段で早期に除去できる。

１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ） 水素除去装置
１２ バッテリ室
１４ バッテリ
１６ 換気装置
１８ 換気用ダクト
２０ ファン
２２（２２ａ、２２ｂ） 集合空間形成部材
２４ 水素ガス排出管
２４ａ 第１水素ガス排出管
２４ｂ 第２水素ガス排出管
２６ 水素ガス排出枝管
２８ 不活性ガス供給部
３０ 不活性ガス導入管
３２ エゼクタ
４０ 分岐管
４２ 導入側開閉装置
４４ 弁体
４６ バネ部材
４８ ソレノイド部
５０ 第１開閉装置
５２ 第２開閉装置
５４ 反応器
５６ 第３開閉装置
５８ 手動弁
Ｓｈ 水素ガス集合空間

Claims (11)

1. 少なくとも一つのバッテリが設けられたバッテリ室から水素ガスを除去する水素ガス除去装置であって、
   前記バッテリから発生した水素ガスが集められる水素ガス集合空間を形成する集合空間形成部材と、
   前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを連通する水素ガス排出管と、
   を備え、
   不活性ガス供給部と、
   前記不活性ガス供給部から供給される不活性ガスを前記水素ガス集合空間に導入する不活性ガス導入管と、
   を備え、
   前記不活性ガス導入管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成された導入側開閉装置をさらに備えることを特徴とする水素除去装置。
2. 前記集合空間形成部材は、前記バッテリの上方の空間を覆うように構成された排気フードからなることを特徴とする請求項１に記載の水素除去装置。
3. 少なくとも一つのバッテリが設けられたバッテリ室から水素ガスを除去する水素ガス除去装置であって、
   前記バッテリから発生した水素ガスが集められる水素ガス集合空間を形成する集合空間形成部材と、
   前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを連通する水素ガス排出管と、
   を備え、
   一端側が前記バッテリに接続され、前記バッテリから発生した前記水素ガスを前記水素ガス集合空間に導く水素ガス排出枝管をさらに備え、
   前記集合空間形成部材は、前記水素ガス排出枝管の他端側が接続されるヘッダからなることを特徴とする水素除去装置。
4. 不活性ガス供給部と、
   前記不活性ガス供給部から供給される不活性ガスを前記水素ガス集合空間に導入する不活性ガス導入管と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の水素除去装置。
5. 前記不活性ガス供給部から供給される前記不活性ガスを駆動流体として、前記水素ガスを前記水素ガス排出管の下流側に吸引するように構成されたエゼクタをさらに備えることを特徴とする請求項１又は４に記載の水素除去装置。
6. 不活性ガス供給部と、
   前記不活性ガス供給部から供給される不活性ガスを前記水素ガス集合空間に導入する不活性ガス導入管と、
   前記不活性ガス導入管側に接続される入口、前記水素ガス排出管側に接続される出口、及び、前記ヘッダ側に接続される吸込口を有するエゼクタと、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の水素除去装置。
7. 前記不活性ガス導入管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成された導入側開閉装置をさらに備えることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の水素除去装置。
8. 前記導入側開閉装置は、
   弁体と、
   前記設備の電源喪失時において、前記不活性ガス導入管を開放する方向に前記弁体に対して付勢力を付与する付勢部材と、
   前記設備の電源喪失時を除く通電時において、前記付勢力に抗して、前記不活性ガス導入管を閉止するような駆動力を前記弁体に対して付与するソレノイド部と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の水素除去装置。
9. 少なくとも一つのバッテリが設けられたバッテリ室から水素ガスを除去する水素ガス除去装置であって、
   前記バッテリから発生した水素ガスが集められる水素ガス集合空間を形成する集合空間形成部材と、
   前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを連通する水素ガス排出管と、
   を備え、
   前記バッテリ室には換気用ダクトと、前記換気用ダクトに設けられたファンと、が備えられ、
   前記水素ガス排出管は、
   前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを直接連通する第１水素ガス排出管と、
   前記水素ガス集合空間と前記バッテリ室の外部とを前記換気用ダクトを介して連通する第２水素ガス排出管と、を含み、
   前記第１水素ガス排出管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に閉止状態から開放状態に切り替わるように構成された第１開閉装置と、
   前記第２水素ガス排出管に設けられ、前記バッテリ室を含む設備の電源喪失時に開放状態から閉止状態に切り替わるように構成された第２開閉装置と、をさらに備えることを特徴とする水素除去装置。
10. 前記第１開閉装置は、
    弁体と、
    前記第１水素ガス排出管を開放する方向に前記弁体に対して付勢力を付与する付勢部材と、
    前記設備の前記電源喪失時を除く通電時及び停止時において、前記付勢力に抗して、前記第１水素ガス排出管を閉止するような駆動力を前記弁体に対して付与するソレノイド部と、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の水素除去装置。
11. 前記第１水素ガス排出管に設けられ、前記第１水素ガス排出管を流れる通過ガスであって、前記通過ガス中に含まれる前記水素ガス、及び、前記通過ガス中に含まれる酸素ガスの少なくとも何れか一方を消費させるための反応器を備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の水素除去装置。

Images