KR20220163868A - 연료 전지선 - Google Patents

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KR20220163868A
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마나부 시나가와
다케히로 마루야마
야스요시 야마구치
다쿠야 히라이와
유키히코 기무라
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얀마 홀딩스 주식회사
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Abstract

(과제) 전기 기기를 배치할 수 없는 위험 장소를 좁게 하여, 전기 기기의 배치의 자유도를 높인다.
(해결 수단) 연료 전지선은, 연료의 전기 화학 반응에 의해 발전을 실시하는 연료 전지와, 연료 전지로부터 공급되는 전력에 의해, 선체에 추진력을 발생시키는 추진 장치와, 연료를 수용하는 연료 탱크로부터, 연료 전지에 연료를 공급하는 연료 공급 배관과, 연료 공급 배관의 일부를 수용하는 덕트 구획과, 덕트 구획과 연통되는 벤트관과, 연료 탱크에 연료를 충전할 때의 입구가 되는 연료 충전구를 구비한다. 연료 충전구는, 덕트 구획에 형성된다.

Description

연료 전지선{FUEL CELL-POWERED SHIP}
본 발명은, 연료 전지선에 관한 것이다.
종래, 연료 탱크로부터 연료 전지에 연료 가스 (예를 들어 수소 가스) 를 공급하여, 연료 전지에서 발생하는 전력에 의해 추진 장치를 구동시키는 연료 전지선이 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2018-92815호
연료 전지선에서는, 예를 들어 연료 가스 충전구의 주위, 요컨대, 가연성의 연료 가스가 통과하는 부분의 주위에는, 전기 기기 (예를 들어 환기용의 팬) 를 배치하지 않도록 요구되는 경우가 있다. 이것은, 배치된 전기 기기가 연료 가스의 착화원이 될 가능성이 있기 때문이다. 이하, 상기한 연료 가스가 통과하는 부분을 위험 부위라고도 칭하고, 위험 부위의 주위의, 전기 기기를 배치할 수 없는 장소를 위험 장소라고도 칭한다. 연료 전지선에 있어서, 위험 부위가 산재하고, 이것에 의해 위험 장소가 넓어지면, 전기 기기를 배치할 수 있는 영역이 좁아진다. 그 결과, 전기 기기의 배치의 자유도가 저하된다.
본 발명은, 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 전기 기기를 배치할 수 없는 위험 장소를 좁게 하여, 전기 기기의 배치의 자유도를 높일 수 있는 연료 전지선을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 관련된 연료 전지선은, 연료의 전기 화학 반응에 의해 발전을 실시하는 연료 전지와, 상기 연료 전지로부터 공급되는 전력에 의해, 선체에 추진력을 발생시키는 추진 장치를 구비하는 연료 전지선으로서, 상기 연료를 수용하는 연료 탱크로부터, 상기 연료 전지에 상기 연료를 공급하는 연료 공급 배관과, 상기 연료 공급 배관의 일부를 수용하는 덕트 구획과, 상기 덕트 구획과 연통되는 벤트관과, 상기 연료 탱크에 상기 연료를 충전할 때의 입구가 되는 연료 충전구를 추가로 구비하고, 상기 연료 충전구는, 상기 덕트 구획에 형성된다.
상기의 구성에 의하면, 전기 기기를 배치할 수 없는 위험 장소를 좁게 하여, 전기 기기의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시의 일 형태에 관련된 연료 전지선의 외관을 나타내는 후방으로부터의 사시도이다.
도 2 는, 상기 연료 전지선의 개략의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3 은, 상기 연료 전지선의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 4 는, 도 1 의 A 부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 도 1 의 A 부를, 연료 가스 충전구 덮개부 및 불활성 가스 충전구 덮개부의 도시를 생략하여 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 상기 연료 전지선의 덕트 구획 내에서의 연료 가스의 검지에 기초하는 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
본 발명의 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 또한, 본 명세서에서는, 방향을 이하와 같이 정의한다. 먼저, 연료 전지선의 선미에서 선수를 향하는 방향을「전」으로 하고, 선수에서 선미를 향하는 방향을「후」로 한다. 그리고, 전후 방향에 수직인 가로 방향을 좌우 방향으로 한다. 이 때, 연료 전지선의 전진시에 조선자로부터 보아 좌측을「좌」로 하고, 우측을「우」로 한다. 또한, 전후 방향 및 좌우 방향에 수직인 중력 방향의 상류측을「상」으로 하고, 하류측을「하」로 한다.
〔1. 연료 전지선의 개략의 구성〕
먼저, 도 1 및 도 2 를 참조하여, 본 실시형태에 관련된 연료 전지선 (SH) 에 대해 설명한다. 도 1 은, 연료 전지선 (SH) 의 외관을 나타내는 후방으로부터의 사시도이다. 도 2 는, 연료 전지선 (SH) 의 개략의 구성을 나타내는 설명도이다. 연료 전지선 (SH) 은, 선체 (1) 와, 캐빈 (2) 을 구비한다. 캐빈 (2) 은, 선체 (1) 상에 배치된다.
연료 전지선 (SH) 은, 연료 전지 시스템 (3) 과, 연료 가스 저류부 (4) 와, 축전지 시스템 (5) 과, 추진 장치 (6) 와, 복수의 주변 기기 (11) 와, 제어 장치 (12) 를 추가로 구비한다. 또한, 도 2 에서는, 제어 신호 또는 고전압으로의 전력 공급 라인을 실선으로 나타내고, 제어 신호 또는 저전압의 전력 공급 라인을 일점 쇄선으로 나타낸다.
연료 전지 시스템 (3) 은, 주전원으로서 기능한다. 연료 전지 시스템 (3) 은, 연료 가스를 소비하여 전력 (구체적으로는 직류 전력) 을 발생시킨다. 연료 가스는, 연료의 일례이고, 예를 들어 가연 가스이다. 전형적으로는, 연료 가스는 수소 가스이다. 연료 전지 시스템 (3) 은, 발생시킨 전력을, 추진 장치 (6) 및 주변 기기 (11) 에 공급한다. 또, 연료 전지 시스템 (3) 은, 축전지 시스템 (5) 에 전력을 공급하여, 축전지 시스템 (5) 을 충전할 수도 있다.
연료 가스 저류부 (4) 는, 연료 전지 시스템 (3) 에 공급하는 연료 가스를 저류한다. 연료 가스 저류부 (4) 로부터 연료 전지 시스템 (3) 으로의 연료 가스의 공급은, 후술하는 연료 가스 공급 배관 (32) (도 3 참조) 을 통하여 실시된다.
축전지 시스템 (5) 은, 축전지를 갖는다. 축전지는, 예를 들어 리튬 이차 전지이지만, 니켈-카드뮴 축전지, 니켈-수소 축전지 등이어도 된다. 축전지 시스템 (5) 은, 축전한 전력 (구체적으로는 직류 전력) 을, 추진 장치 (6) 및 주변 기기 (11) 에 공급하는 보조 전원으로서 기능한다. 이와 같이, 축전지 시스템 (5) 이 보조 전원으로서 기능함으로써, 연료 전지 시스템 (3) 으로부터 추진 장치 (6) 등으로의 전력의 공급 부족을 보충할 수 있다. 또한, 축전지 시스템 (5) 은, 제어 장치 (12) 에 전력을 공급해도 된다.
추진 장치 (6) 는, 연료 전지 시스템 (3) 의 후술하는 연료 전지 (31) (도 3 참조) 로부터 공급되는 전력에 의해 구동되고, 선체 (1) 에 추진력을 발생시킨다. 요컨대, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 전지 (31) 로부터 공급되는 전력에 의해, 선체 (1) 에 추진력을 발생시키는 추진 장치 (6) 를 구비한다.
또한, 추진 장치 (6) 는, 축전지 시스템 (5) 이 갖는 축전지로부터 공급되는 전력에 의해서만 구동되어도 되고, 연료 전지 (31) 및 축전지의 양방으로부터 공급되는 전력에 의해 구동되어도 된다. 요컨대, 추진 장치 (6) 는, 연료 전지 및 축전지의 적어도 일방으로부터 공급되는 전력에 의해 구동되어, 선체 (1) 에 추진력을 발생시켜도 된다.
추진 장치 (6) 는, 전력 변환 장치 (6a) 와, 추진 모터 (6b) 와, 프로펠러 (6c) 를 갖는다. 전력 변환 장치 (6a) 는, 연료 전지 시스템 (3) 으로부터 공급되는 전력을, 추진 모터 (6b) 의 규격에 따른 전력으로 변환한다. 예를 들어, 전력 변환 장치 (6a) 는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 이 경우, 전력 변환 장치 (6a) 는, 예를 들어 인버터를 갖는다. 추진 모터 (6b) 는, 전력 변환 장치 (6a) 로부터 공급되는 전력 (예를 들어 교류 전력) 에 의해 구동된다. 추진 모터 (6b) 가 구동되면, 추진 모터 (6b) 의 회전력이 프로펠러 (6c) 에 전달된다. 그 결과, 프로펠러 (6c) 가 회전하여, 선체 (1) 에 추진력이 발생한다. 또한, 추진 모터 (6b) 와 프로펠러 (6c) 사이에 마린 기어를 갖는 구성으로 해도 된다.
주변 기기 (11) 로는, 예를 들어, 컴프레서, 전자 밸브, 펌프 등이 포함된다. 또한, 주변 기기 (11) 에는, 조명 기기, 공조 기기 등의 전기 기기도 포함되지만, 주변 기기 (11) 의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
제어 장치 (12) 는, 연료 전지 시스템 (3), 연료 가스 저류부 (4), 축전지 시스템 (5), 추진 장치 (6), 및 복수의 주변 기기 (11) 를 제어한다. 제어 장치 (12) 는, 예를 들어, 1 개 또는 2 이상의 컴퓨터에 의해 구성된다. 컴퓨터는, 예를 들어, PLC (Programable Logic Controller) 이지만, ECU (Electronic Control Unit) 여도 된다. 제어 장치 (12) 에는, 도시되지 않은 배터리 (예를 들어 납 전지), 또는 축전지 시스템 (5) 의 축전지로부터 전력이 공급된다.
제어 장치 (12) 는, 제어부 (12a) 와, 기억부 (12b) 를 갖는다. 제어부 (12a) 는, CPU (Central Processing Unit) 와 같은 프로세서를 포함한다. 기억부 (12b) 는, 기억 장치를 포함하고, 데이터 및 컴퓨터 프로그램을 기억한다. 구체적으로는, 기억부 (12b) 는, 반도체 메모리와 같은 주기억 장치와, 반도체 메모리, 솔리드 스테이트 드라이브, 및/또는, 하드 디스크 드라이브와 같은 보조 기억 장치를 포함한다. 기억부 (12b) 는, 리무버블 미디어를 포함하고 있어도 된다. 기억부 (12b) 는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 기억 매체의 일례에 상당한다.
제어부 (12a) 의 프로세서는, 기억부 (12b) 의 기억 장치에 기억된 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써, 연료 전지 시스템 (3), 연료 가스 저류부 (4), 축전지 시스템 (5), 추진 장치 (6), 및 복수의 주변 기기 (11) 를 제어한다.
〔2. 연료 전지선의 내부 구조에 대해〕
다음으로, 도 3 을 참조하여, 연료 전지선 (SH) 의 내부 구조에 대해 설명한다. 도 3 은, 연료 전지선 (SH) 의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 또한, 도 3 에서는, 공기의 흐름을, 파선의 화살표로 나타낸다. 도 3 에서는, 도면 우측을 선수측으로 하고, 도면 좌측을 선미측으로 한 후에, 각 부재를 도시하고 있지만, 각 부재의 접속 관계가 유지되는 것이라면, 각 부재의 위치는 도 3 에서 나타낸 위치에는 한정되지 않는다.
연료 전지선 (SH) 은, 기관실 (13) 과, 연료실 (14) 을 구비한다. 기관실 (13) 및 연료실 (14) 은, 선체 (1) 의 갑판 (1a) 의 하부에 배치된다. 기관실 (13) 은 연료실 (14) 에 대해 선수측에 위치한다. 갑판 (1a) 의 하부에는, 선수측으로부터 선미측을 향하여 순서대로 격벽 (W1, W2 및 W3) 이 위치하고 있다. 기관실 (13) 은, 격벽 (W1 및 W2) 에 의해 다른 공간으로부터 구획되어 있다. 연료실 (14) 은, 격벽 (W2 및 W3) 에 의해 다른 공간으로부터 구획되어 있다. 격벽 (W1 ∼ W3) 은, 예를 들어 섬유 강화 플라스틱 (FRP : Fiber Reinforced Plastics) 으로 구성되지만, 철판이어도 된다.
(2-1. 연료 전지 시스템의 구성)
연료 전지선 (SH) 의 연료 전지 시스템 (3) 은, 기관실 (13) 내에 위치한다. 연료 전지 시스템 (3) 은, 연료 전지 (31) 와, 연료 가스 공급 배관 (32) 과, 연료 전지측 차단 밸브 (33) 를 갖는다. 연료 전지측 차단 밸브 (33) 는, 주변 기기 (11) (도 2 참조) 의 일례이다.
연료 전지 (31) 는, 연료의 일례인 연료 가스와, 산화제 가스의 전기 화학 반응에 의해 전력 (구체적으로는 직류 전력) 을 발생시킨다. 전형적으로는, 산화제 가스는 공기이고, 산화제는 산소이다. 요컨대, 연료 전지선 (SH) 은, 연료의 전기 화학 반응에 의해 발전을 실시하는 연료 전지 (31) 를 구비한다.
연료 전지 (31) 는, 적층된 복수의 셀에 의해 구성되는 연료 전지 스택이다. 예를 들어, 연료 전지 (31) 의 각 셀은, 고체 고분자 전해질막과, 애노드극과, 캐소드극과, 1 쌍의 세퍼레이터를 갖는다. 애노드극과 캐소드극은, 고체 고분자 전해질막을 사이에 둔다. 애노드극은, 부극 (연료극) 이다. 애노드극은, 애노드 촉매층 및 가스 확산층을 포함한다. 캐소드극은, 정극 (공기극) 이다. 캐소드극은, 캐소드 촉매층 및 가스 확산층을 포함한다. 애노드극과 고체 고분자 전해질막과 캐소드극은, 막-전극 접합체 (MEA : Membrane Electrode Assembly) 를 구성한다. 1 쌍의 세퍼레이터는, 막-전극 접합체를 사이에 둔다. 각 세퍼레이터는 복수의 홈을 갖는다. 일방의 세퍼레이터의 각 홈은, 연료 가스의 유로를 형성한다. 타방의 세퍼레이터의 각 홈은, 산화제 가스의 유로를 형성한다.
연료 전지 (31) 의 상기 구성에 있어서, 애노드극측에서는, 연료 가스에 포함되는 수소가 촉매에 의해 수소 이온과 전자로 분해된다. 수소 이온은 고체 고분자 전해질막을 투과하여 캐소드극측으로 이동한다. 한편, 전자는 외부 회로를 통과하여 캐소드극측으로 이동한다. 이로써, 전류가 발생한다 (발전한다). 캐소드극측에서는, 산화제 가스에 포함되는 산소가, 외부 회로를 흘러 온 전자와, 고체 고분자 전해질막을 통과한 수소 이온과 결합하여, 물을 생성한다. 생성된 물은, 배출 배관 (31a) 을 통하여 선 외로 배출된다.
연료 전지 (31) 는, 발전시킨 전력을, 도 2 에서 나타낸 추진 장치 (6) 및 주변 기기 (11) 에 공급한다. 또한, 연료 전지 (31) 는, 발전시킨 전력을, DC/DC 컨버터 등의 회로를 통하여 간접적으로 추진 장치 (6) 및 주변 기기 (11) 에 공급해도 된다.
연료 가스 공급 배관 (32) 은, 연료 가스 저류부 (4) 의 후술하는 연료 탱크 (41) 에 수용된 연료 (예를 들어 연료 가스) 를, 연료 전지 (31) 의 애노드극에 공급하기 위한 연료 공급 배관이다. 요컨대, 연료 전지선 (SH) 은, 연료를 수용하는 연료 탱크 (41) 로부터, 연료 전지 (31) 에 연료를 공급하는 연료 공급 배관으로서의 연료 가스 공급 배관 (32) 을 구비한다.
연료 전지측 차단 밸브 (33) 는, 연료 가스 공급 배관 (32) 의 유로를 개방 또는 폐색하는 차단 밸브 (SV) 의 일례이다. 연료 전지측 차단 밸브 (33) 의 개폐는, 제어부 (12a) (도 2 참조) 에 의해 제어된다. 구체적으로는, 연료 전지측 차단 밸브 (33) 는, 제어부 (12a) 의 제어에 기초하여, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급과 공급 정지를 전환한다. 연료 전지측 차단 밸브 (33) 는, 후술하는 연료 전지 구획 (30) 내에서, 연료 가스 공급 배관 (32) 에 1 개만 형성되어 있지만, 2 개 이상 형성되어도 된다.
연료 전지선 (SH) 은, 연료 전지 구획 (30) 을 추가로 구비한다. 연료 전지 구획 (30) 은, 연료 전지 (31) 를 수용하는 수용체이다. 연료 전지 구획 (30) 은, 기관실 (13) 에 배치된다.
연료 전지 구획 (30) 은, 중공의 형상을 갖는다. 예를 들어, 연료 전지 구획 (30) 은, 중공의 대략 직방체 형상을 갖는다. 이 경우, 연료 전지 구획 (30) 을 구성하는 외벽은, 예를 들어, 천벽 (30a), 바닥벽 (30b), 정면벽 (도시 생략), 배면벽 (도시 생략), 측벽 (30c), 및 측벽 (30d) 을 갖는다. 단, 연료 전지 구획 (30) 의 천면, 바닥면, 정면, 배면, 및 측면은, 임의로 정할 수 있다. 또, 연료 전지 구획 (30) 의 형상은, 연료 전지 (31) 를 수용할 수 있는 공간을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 연료 전지 구획 (30) 은, 연료 전지 (31) 를 수용하는, 용기, 챔버, 또는 박스로 인식할 수도 있다. 연료 전지 구획 (30) 의 외벽의 소재는, 예를 들어 FRP 이지만, 철판이어도 된다.
연료 전지 구획 (30) 의 측벽 (30d) 에는, 전지 구획 급기구 (30e) 가 개구되어 형성되어 있다. 전지 구획 급기구 (30e) 는, 후술하는 전지 구획 급기관 (35) 과 접속된다. 또한, 전지 구획 급기구 (30e) 는, 연료 전지 구획 (30) 에 있어서, 측벽 (30d) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
한편, 연료 전지 구획 (30) 의 측벽 (30c) 에는, 전지 구획 배기구 (30f) 가 개구되어 형성되어 있다. 전지 구획 배기구 (30f) 는, 후술하는 덕트 구획 (90) 과 연통되어 있다. 또한, 전지 구획 배기구 (30f) 는, 연료 전지 구획 (30) 에 있어서, 측벽 (30c) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
연료 전지 구획 (30) 은, 전지 구획 급기구 (30e) 및 전지 구획 배기구 (30f) 를 제외하고 밀폐된 공간을 내부에 갖는다.
연료 전지 구획 (30) 내에는, 전술한 연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부와, 연료 전지측 차단 밸브 (33) 가 수용된다. 또, 연료 전지 구획 (30) 내에는, 추가로, 전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 와, 전지 구획 내부 화재 검지기 (34b) 가 수용된다.
전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 내부에 배치되는 연료 가스 검지기이다. 예를 들어, 연료 가스가 수소 가스인 경우, 전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 는, 수소 가스 검지 센서로 구성된다.
전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 상부에 위치하는 천벽 (30a) 의 내면에 배치된다. 연료 가스로서의 수소 가스는, 공기보다 가벼워 상승한다. 이 때문에, 연료 전지 구획 (30) 의 천벽 (30a) 에 전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 가 배치됨으로써, 연료 전지 구획 (30) 내에서 연료 가스가 누출된 경우에도, 누출된 연료 가스를 전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 에 의해 확실하게 검지할 수 있다. 또한, 전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 의 설치 위치는, 연료 전지 구획 (30) 내에서 연료 가스가 누출됐을 때에, 상기 연료 가스가 흐르는 유로의 가장 하류측에 위치하는 구성이어도 된다.
전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 가 연료 전지 구획 (30) 내에서 연료 가스를 검지했을 때, 그 검지 신호는, 전지 구획 내부 가스 검지기 (34a) 로부터 제어부 (12a) 에 보내진다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 연료 가스 공급 배관 (32) 에 형성된 연료 전지측 차단 밸브 (33) 를 제어함으로써, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다.
전지 구획 내부 화재 검지기 (34b) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 내부에 배치되는 화재 검지기이다. 전지 구획 내부 화재 검지기 (34b) 는, 예를 들어, 연기를 검지하는 연기 센서, 열을 검지하는 열 센서, 불꽃을 검지하는 불꽃 센서 중, 1 개 이상의 센서를 포함한다. 전지 구획 내부 화재 검지기 (34b) 는, 열전쌍식의 화재 검지기로 구성되어도 된다.
전지 구획 내부 화재 검지기 (34b) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 상부에 위치하는 천벽 (30a) 의 내면에 배치된다. 전지 구획 내부 화재 검지기 (34b) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 내부에서 화재가 만에 하나 발생했을 때에, 그 화재를 검지하여, 화재가 발생한 것을 나타내는 검지 신호를 제어부 (12a) 에 출력한다. 이 경우, 제어부 (12a) 는, 연료 전지측 차단 밸브 (33) 를 제어하여, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다. 이로써, 연료 전지 구획 (30) 에 있어서, 상기 연료 가스로의 인화에 의한 폭발의 위험성을 최대한 저감시킬 수 있다.
연료 전지 구획 (30) 에는, 전지 구획 급기관 (35) 이 접속된다. 전지 구획 급기관 (35) 은, 연료 전지 구획 (30) 의 전지 구획 급기구 (30e) 로부터 갑판 (1a) 까지 연장되어 있고, 갑판 (1a) 의 상면으로부터 노출된다.
전지 구획 급기관 (35) 의 갑판 (1a) 측의 단부에는, 전지 구획 급기 장치 (36) 와, 전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 가 배치된다. 전지 구획 급기 장치 (36) 및 전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 는, 갑판 (1a) 의 상부에 위치한다.
전지 구획 급기 장치 (36) 는, 예를 들어 저렴한 비방폭형의 급기팬으로 구성되지만, 방폭형의 급기팬으로 구성되어도 된다. 전지 구획 급기 장치 (36) 의 구동은, 제어부 (12a) 에 의해 제어된다. 전지 구획 급기 장치 (36) 에는, 1 개 이상의 필터 (도시 생략) 가 배치되어도 된다. 상기 필터는, 예를 들어, 진애 또는 해염 입자를 제거한다.
전지 구획 급기 장치 (36) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 외부의 공기를, 전지 구획 급기관 (35) 및 전지 구획 급기구 (30e) 를 통하여, 연료 전지 구획 (30) 의 내부에 공급한다. 연료 전지 구획 (30) 의 내부의 공기는, 전지 구획 배기구 (30f) 를 통하여 덕트 구획 (90) 에 배출된다. 이로써, 연료 전지 구획 (30) 의 내부가 환기된다. 그 결과, 연료 전지 구획 (30) 내에서 가연 가스 (예를 들어 연료 전지 (31) 로부터 누출된 연료 가스) 가 체류하는 것을 억제할 수 있다.
전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 는, 연료 전지 구획 (30) 의 외부에서 내부로 유입되는 가연 가스 (예를 들어 선체 (1) 의 주위에 떠도는 수소 가스 등) 를 검지한다. 전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 는, 예를 들어 수소 가스 센서 등의 가연 가스 센서이다. 전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 는, 전지 구획 급기 장치 (36) 에 대해 전지 구획 급기관 (35) 과는 반대측, 요컨대, 연료 전지 구획 (30) 의 외부에서 내부를 향하는 공기의 흐름의 상류측에 배치된다. 또한, 전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 는, 수소 가스 이외의 가연 가스를 검지하는 가스 센서로 구성되어도 된다. 수소 가스 이외의 가연 가스에는, 예를 들어 메탄, 에탄, 프로판, 일산화탄소 등이 포함된다.
전지 구획 외부 가스 검지기 (37) 는, 예를 들어, 가연 가스의 농도를 나타내는 검지 신호를 제어부 (12a) 에 출력한다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 상기 검지 신호에 기초하여, 가연 가스의 농도가 규격값 이상인지의 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 제어부 (12a) 는, 상기 농도가 규격값 이상인 경우에는, 연료 전지측 차단 밸브 (33) 를 폐색시킴으로써, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다. 또한, 상기 규격값은, 실험 및/또는 경험에 기초하여 정해지면 된다.
연료 전지선 (SH) 은, 냉각 매체 탱크 (38) 와, 냉각 매체 배관 (39) 을 추가로 구비한다. 냉각 매체 탱크 (38) 는, 연료 전지 (31) 를 냉각시키기 위한 냉각 매체를 저류한다. 냉각 매체는, 예를 들어 전기 전도율이 낮은 부동액이다. 부동액은, 예를 들어, 순수와 에틸렌글리콜을 소정 비율로 혼합한 액체이다. 냉각 매체 탱크 (38) 는 밀폐되어 있지만, 상부가 개방되어 있어도 된다.
냉각 매체 배관 (39) 은, 연료 전지 (31) 와 도시되지 않은 열 교환기 사이에서 냉각 매체를 순환시키기 위한 배관이다. 또한, 냉각 매체 배관 (39) 의 도중에는, 도시되지 않은 순환 펌프도 형성된다. 순환 펌프를 구동시켜, 열 교환기로부터 냉각 매체 배관 (39) 을 통하여 연료 전지 (31) 에 냉각 매체를 공급함으로써, 연료 전지 (31) 가 냉각된다. 연료 전지 (31) 의 냉각에 제공된 냉각 매체는, 냉각 매체 배관 (39) 을 통하여 냉각 매체 탱크 (38) 에도 공급되고, 그래서, 냉각 매체의 온도 변화에 수반하는 용적 변화가 흡수됨과 함께, 냉각 매체의 액량이 감시된다.
냉각 매체 탱크 (38) 내의 상부에는, 냉각 탱크 내부 가스 검지기 (38a) 가 형성되어 있다. 냉각 탱크 내부 가스 검지기 (38a) 는, 냉각 매체 탱크 (38) 내에 존재하는 연료 가스를 검지하는 연료 가스 검지기이다. 냉각 매체 탱크 (38) 내에 존재하는 연료 가스로는, 예를 들어, 연료 전지 (31) 에서 누설되고, 냉각 매체 배관 (39) 을 통하여 냉각 매체 탱크 (38) 내에 침입한 연료 가스를 생각할 수 있다. 냉각 탱크 내부 가스 검지기 (38a) 에 의한 연료 가스의 검지 결과 (예를 들어 연료 가스의 농도의 정보) 는, 제어부 (12a) 에 보내진다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 냉각 탱크 내부 가스 검지기 (38a) 에서의 검지 결과에 기초하여, 연료 전지 (31) 에서의 연료 가스의 누설의 유무를 판단하고, 누설 있음인 경우에는, 예를 들어 연료 전지 (31) 에서의 발전을 정지시키는 제어를 실시할 수 있다.
(2-2. 연료 가스 저류부의 구성)
연료 전지선 (SH) 의 연료 가스 저류부 (4) 는, 연료 탱크 (41) 와, 가스 충전 배관 (42) 과, 탱크측 차단 밸브 (43) 를 갖는다. 탱크측 차단 밸브 (43) 는, 주변 기기 (11) 의 일례이다.
연료 탱크 (41) 는, 연료 전지 (31) 에 공급하는 연료 (예를 들어 연료 가스) 를 수용한다. 도 3 에서는, 편의상, 연료 탱크 (41) 를 1 개만 도시하고 있지만, 연료 탱크 (41) 의 개수는 특별히 한정되지 않고, 복수개여도 된다.
가스 충전 배관 (42) 은, 연료 탱크 (41) 에 연료 (예를 들어 연료 가스) 를 보급하거나, 또는 불활성 가스를 충전하기 위한 배관 (연료 충전 배관) 이다. 가스 충전 배관 (42) 의 일단측은, 연료 탱크 (41) 에 접속된다. 가스 충전 배관 (42) 의 타단측은, 2 개로 분기되어 있고, 각각 연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 와 접속된다. 연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 는, 후술하는 덕트 구획 (90) (특히 상부 덕트 구획 (80)) 에 형성된다.
상기의 불활성 가스는, 예를 들어 질소 가스이다. 예를 들어, 독 (선거) 내에서 연료 전지선 (SH) 의 점검 또는 수리 등의 메인터넌스를 실시할 때에, 연료 탱크 (41) 에 연료 가스가 남아 있으면, 어떠한 원인으로 연료 가스에 인화했을 때에 폭발이 발생할 위험성이 있다. 그래서, 연료 전지선 (SH) 의 메인터넌스시에는, 연료 탱크 (41) 에 불활성 가스를 충전하고, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 가스를 제거한다. 이로써, 상기 폭발의 위험성을 회피할 수 있다.
전술한 연료 가스 공급 배관 (32) 에 있어서, 연료 전지 (31) 와의 접속측과는 반대측은, 연료 탱크 (41) 에 마스터 밸브 (41a) 를 통하여 접속된다. 요컨대, 연료 탱크 (41) 와 연료 전지 (31) 는, 연료 가스 공급 배관 (32) 을 통하여 접속된다. 연료 탱크 (41) 의 마스터 밸브 (41a) 의 개폐는, 제어부 (12a) 에 의해 제어된다.
탱크측 차단 밸브 (43) 는, 연료 가스 공급 배관 (32) 의 유로를 개방 또는 폐색하는 차단 밸브 (SV) 의 일례이다. 탱크측 차단 밸브 (43) 의 개폐는, 제어부 (12a) 에 의해 제어된다. 구체적으로는, 탱크측 차단 밸브 (43) 는, 제어부 (12a) 의 제어에 기초하여, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급과 공급 정지를 전환한다. 탱크측 차단 밸브 (43) 는, 후술하는 탱크 구획 (40) 내에서, 연료 가스 공급 배관 (32) 에 1 개만 형성되어 있지만, 2 개 이상 형성되어도 된다.
연료 전지선 (SH) 은, 탱크 구획 (40) 을 추가로 구비한다. 탱크 구획 (40) 은, 연료 탱크 (41) 를 수용하는 수용체이다. 탱크 구획 (40) 은, 연료실 (14) 에 배치된다.
탱크 구획 (40) 은, 중공의 형상을 갖는다. 예를 들어, 탱크 구획 (40) 은, 중공의 대략 직방체 형상을 갖는다. 이 경우, 탱크 구획 (40) 을 구성하는 외벽은, 예를 들어, 천벽 (40a), 바닥벽 (40b), 정면벽 (도시 생략), 배면벽 (도시 생략), 측벽 (40c), 및 측벽 (40d) 을 갖는다. 단, 탱크 구획 (40) 의 천면, 바닥면, 정면, 배면, 및 측면은, 임의로 정할 수 있다. 또, 탱크 구획 (40) 의 형상은, 적어도 1 개의 연료 탱크 (41) 를 수용할 수 있는 공간을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 탱크 구획 (40) 은, 연료 탱크 (41) 를 수용하는, 용기, 챔버, 또는 박스로 인식할 수도 있다. 탱크 구획 (40) 의 외벽의 소재는, 예를 들어 FRP 이지만, 철판이어도 된다.
탱크 구획 (40) 의 측벽 (40c) 에는, 탱크 구획 급기구 (40e) 가 개구되어 형성되어 있다. 탱크 구획 급기구 (40e) 는, 후술하는 탱크 구획 급기관 (45) 과 접속된다. 또한, 탱크 구획 급기구 (40e) 는, 탱크 구획 (40) 에 있어서, 측벽 (40c) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
한편, 탱크 구획 (40) 의 천벽 (40a) 에는, 탱크 구획 배기구 (40f) 가 개구되어 형성되어 있다. 탱크 구획 배기구 (40f) 는, 벤트관 (10) 과 연통되어 있다. 벤트관 (10) 은, 탱크 구획 (40) 의 내부의 공기를 선 외로 유도하기 위한 배관이다. 또한, 탱크 구획 배기구 (40f) 는, 탱크 구획 (40) 에 있어서, 천벽 (40a) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
탱크 구획 (40) 은, 탱크 구획 급기구 (40e) 및 탱크 구획 배기구 (40f) 를 제외하고 밀폐된 공간을 내부에 갖는다.
또한, 상기의 벤트관 (10) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 선체 (1) 의 전후 방향의 중앙부보다 선미측에 위치함과 함께, 좌우에 2 개 형성되어 있다. 벤트관 (10) 이 2 개 형성되어 있는 것은, 본 실시형태의 연료 전지선 (SH) 이, 상기한 연료 전지 구획 (30) 및 탱크 구획 (40) 과, 후술하는 덕트 구획 (90) 을 좌우에 2 개씩 구비하고 있는 것에 의한다. 즉, 선체 (1) 의 좌측에 위치하는 벤트관 (10) 은, 선체 (1) 의 좌측에 위치하는 연료 전지 구획 (30), 탱크 구획 (40), 및 덕트 구획 (90) 에 대응하여 형성되어 있다. 또, 선체 (1) 의 우측에 위치하는 벤트관 (10) 은, 선체 (1) 의 우측에 위치하는 연료 전지 구획 (30), 탱크 구획 (40), 및 덕트 구획 (90) 에 대응하여 형성되어 있다.
탱크 구획 (40) 내에는, 전술한 연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부와, 탱크측 차단 밸브 (43) 가 수용된다. 또, 탱크 구획 (40) 내에는, 추가로, 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 와, 탱크 구획 내부 화재 검지기 (44b) 가 수용된다.
탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 는, 탱크 구획 (40) 의 내부에 배치되는 연료 가스 검지기이다. 예를 들어, 연료 가스가 수소 가스인 경우, 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 는, 수소 가스 검지 센서로 구성된다.
탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 는, 탱크 구획 (40) 의 상부에 위치하는 천벽 (40a) 에 있어서, 탱크 구획 배기구 (40f) 에 가까운 위치 또는 탱크 구획 배기구 (40f) 의 내부에 배치된다. 탱크 구획 (40) 내에서, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 가스가 만에 하나 누출된 경우, 누출된 연료 가스는, 탱크 구획 배기구 (40f) 를 통과하여 벤트관 (10) 을 향한다. 요컨대, 탱크 구획 배기구 (40f) 는, 탱크 구획 (40) 내에서 연료 가스가 누출됐을 때에, 상기 연료 가스가 흐르는 유로의 가장 하류측에 위치한다. 따라서, 탱크 구획 배기구 (40f) 에 가까운 위치 또는 탱크 구획 배기구 (40f) 의 내부에 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 가 배치됨으로써, 탱크 구획 (40) 내에서 연료 가스가 어느 위치에서 누출된 경우에도, 누출된 연료 가스를, 유로의 가장 하류측에 위치하는 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 로 확실하게 검지할 수 있다.
탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 가 탱크 구획 (40) 내에서 연료 가스를 검지했을 때, 그 검지 신호는, 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 로부터 제어부 (12a) 에 보내진다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 연료 가스 공급 배관 (32) 에 형성된 탱크측 차단 밸브 (43) 를 제어하여, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다. 또한, 탱크측 차단 밸브 (43) 의 개폐 제어의 상세에 대해서는 후술한다.
탱크 구획 내부 화재 검지기 (44b) 는, 탱크 구획 (40) 의 내부에 배치되는 화재 검지기이다. 탱크 구획 내부 화재 검지기 (44b) 는, 예를 들어, 연기를 검지하는 연기 센서, 열을 검지하는 열 센서, 불꽃을 검지하는 불꽃 센서 중, 1 개 이상의 센서를 포함한다. 탱크 구획 내부 화재 검지기 (44b) 는, 열전쌍식의 화재 검지기로 구성되어도 된다.
탱크 구획 내부 화재 검지기 (44b) 는, 탱크 구획 (40) 의 상부에 위치하는 천벽 (40a) 의 내면에 배치된다. 탱크 구획 내부 화재 검지기 (44b) 는, 탱크 구획 (40) 의 내부에서 화재가 만에 하나 발생했을 때에, 그 화재를 검지하여, 화재가 발생한 것을 나타내는 검지 신호를 제어부 (12a) 에 출력한다. 이 경우, 제어부 (12a) 는, 탱크측 차단 밸브 (43) 를 제어하여, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다. 이로써, 탱크 구획 (40) 에 있어서, 상기 연료 가스로의 인화에 의한 폭발의 위험성을 최대한 저감시킬 수 있다.
탱크 구획 (40) 에는, 탱크 구획 급기관 (45) 이 접속된다. 탱크 구획 급기관 (45) 은 탱크 구획 (40) 의 탱크 구획 급기구 (40e) 로부터 갑판 (1a) 까지 연장되어 있고, 갑판 (1a) 의 상면으로부터 노출된다.
탱크 구획 급기관 (45) 의 갑판 (1a) 측의 단부에는, 탱크 구획 급기 장치 (46) 와, 탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 가 배치된다. 탱크 구획 급기 장치 (46) 및 탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 는, 갑판 (1a) 의 상부에 위치한다.
탱크 구획 급기 장치 (46) 는, 예를 들어 저렴한 비방폭형의 급기팬으로 구성되지만, 방폭형의 급기팬으로 구성되어도 된다. 탱크 구획 급기 장치 (46) 의 구동은, 제어부 (12a) 에 의해 제어된다. 탱크 구획 급기 장치 (46) 에는, 1 개 이상의 필터 (도시 생략) 가 배치되어도 된다. 상기 필터는, 예를 들어, 진애 또는 해염 입자를 제거한다.
탱크 구획 급기 장치 (46) 는, 탱크 구획 (40) 의 외부의 공기를, 탱크 구획 급기관 (45) 및 탱크 구획 급기구 (40e) 를 통하여, 탱크 구획 (40) 의 내부에 공급한다. 탱크 구획 (40) 의 내부의 공기는, 탱크 구획 배기구 (40f) 를 통하여 벤트관 (10) 에 배출된다. 이로써, 탱크 구획 (40) 의 내부가 환기된다. 그 결과, 탱크 구획 (40) 내에서 연료 탱크 (41) 로부터 연료 가스가 누출된 경우에도, 그 연료 가스의 체류를 억제할 수 있다.
탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 는, 탱크 구획 (40) 의 외부에서 내부로 유입되는 가연 가스 (예를 들어 선체 (1) 의 주위에 떠도는 수소 가스 등) 를 검지한다. 탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 는, 예를 들어 수소 가스 센서 등의 가연 가스 센서이다. 탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 는, 탱크 구획 급기 장치 (46) 에 대해 탱크 구획 급기관 (45) 과는 반대측, 요컨대, 탱크 구획 (40) 의 외부에서 내부를 향하는 공기의 흐름의 상류측에 배치된다. 또한, 탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 는, 수소 가스 이외의 가연 가스를 검지하는 가스 센서로 구성되어도 된다.
탱크 구획 외부 가스 검지기 (47) 는, 예를 들어, 가연 가스의 농도를 나타내는 검지 신호를 제어부 (12a) 에 출력한다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 상기 검지 신호에 기초하여, 가연 가스의 농도가 규격값 이상인지의 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 제어부 (12a) 는, 상기 농도가 규격값 이상인 경우에는, 탱크측 차단 밸브 (43) 를 폐색시켜, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다. 또한, 상기 규격값은, 실험 및/또는 경험에 기초하여 정해지면 된다.
(2-3. 덕트 구획에 대해)
연료 전지선 (SH) 은, 하부 덕트 구획 (70) 및 상부 덕트 구획 (80) 을 추가로 구비한다. 여기서는, 하부 덕트 구획 (70) 및 상부 덕트 구획 (80) 을 합쳐서 덕트 구획 (90) 이라고도 부른다. 덕트 구획 (90) 은, 각종 배관을 수용하는 수용체이다. 예를 들어, 덕트 구획 (90) 은, 연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부를 수용한다. 하부 덕트 구획 (70) 의 내부와 상부 덕트 구획 (80) 의 내부는, 덕트 연통부 (91) 를 통하여 연통되어 있다. 이하, 하부 덕트 구획 (70) 및 상부 덕트 구획 (80) 의 상세에 대해 설명한다.
《2-3-1. 하부 덕트 구획》
하부 덕트 구획 (70) 은, 갑판 (1a) 의 하방에 배치된다. 구체적으로는, 하부 덕트 구획 (70) 은, 기관실 (13) 에 배치된다. 기관실 (13) 내에서는, 하부 덕트 구획 (70) 은, 연료 전지 구획 (30) 보다 선미측에 위치한다. 요컨대, 하부 덕트 구획 (70) 은, 갑판 (1a) 의 하방에 있어서, 연료 전지 구획 (30) 과 탱크 구획 (40) 사이에 위치한다. 하부 덕트 구획 (70) 은, 연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부를 수용함과 함께, 가스 충전 배관 (42) 의 일부를 수용한다.
여기서, 하부 덕트 구획 (70) 이 수용하는「연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부」란, 연료 가스 공급 배관 (32) 중, 연료 전지 구획 (30) 과 탱크 구획 (40) 사이에 위치하는 부분을 가리킨다. 또, 하부 덕트 구획 (70) 이 수용하는「가스 충전 배관 (42) 의 일부」란, 가스 충전 배관 (42) 중, 탱크 구획 (40) 과 상부 덕트 구획 (80) 사이에 위치하는 부분을 가리킨다.
하부 덕트 구획 (70) 의 소재는, 예를 들어 FRP 이지만, 철판이어도 된다. 하부 덕트 구획 (70) 은 중공의 형상을 갖는다. 예를 들어, 하부 덕트 구획 (70) 은, 중공의 대략 직방체 형상을 갖는다. 이 경우, 하부 덕트 구획 (70) 을 구성하는 외벽은, 예를 들어, 천벽 (70a), 바닥벽 (70b), 정면벽 (도시 생략), 배면벽 (도시 생략), 측벽 (70c) 및 측벽 (70d) 을 갖는다. 단, 하부 덕트 구획 (70) 의 천면, 바닥면, 정면, 배면 및 측면은, 임의로 정할 수 있다. 또, 하부 덕트 구획 (70) 의 형상은, 연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부 등을 수용할 수 있는 공간을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 하부 덕트 구획 (70) 은, 연료 가스 공급 배관 (32) 의 일부 등을 수용하는, 용기, 챔버, 또는 박스로 인식할 수도 있다.
하부 덕트 구획 (70) 의 측벽 (70d) 에는, 하부 덕트 구획 급기구 (70e) 가 개구되어 형성되어 있다. 하부 덕트 구획 급기구 (70e) 는, 후술하는 하부 덕트 구획 급기관 (74) 과 접속된다. 또한, 하부 덕트 구획 급기구 (70e) 는, 하부 덕트 구획 (70) 에 있어서, 측벽 (70d) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
한편, 하부 덕트 구획 (70) 의 천벽 (70a) 에는, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 가 개구되어 형성되어 있다. 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 는, 상기 서술한 덕트 연통부 (91) 와 연통되어 있다. 또한, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 는, 하부 덕트 구획 (70) 에 있어서, 천벽 (70a) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
또, 하부 덕트 구획 (70) 의 측벽 (70d) 에는, 전지 구획 연통구 (70g) 가 개구되어 형성되어 있다. 전지 구획 연통구 (70g) 는, 전술한 연료 전지 구획 (30) 의 전지 구획 배기구 (30f) 와 연통관 (92) 을 통하여 접속된다. 이로써, 연료 전지 구획 (30) 의 내부의 공기는, 전지 구획 배기구 (30f), 연통관 (92) 및 전지 구획 연통구 (70g) 를 통하여 하부 덕트 구획 (70) 내에 흐른다. 또한, 전지 구획 연통구 (70g) 는, 하부 덕트 구획 (70) 에 있어서, 측벽 (70d) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
연통관 (92) 은, 예를 들어 내관과 외관의 이중관으로 구성된다. 내관은, 예를 들어 연료 가스 공급 배관 (32) 으로 구성된다. 외관은, 내관의 직경 방향 외측에 위치한다. 연료 전지 구획 (30) 의 내부의 기체는, 전지 구획 배기구 (30f) 로부터, 연통관 (92) 의 내관과 외관 사이를 통과하고, 하부 덕트 구획 (70) 의 전지 구획 연통구 (70g) 를 향한다.
하부 덕트 구획 (70) 은, 하부 덕트 구획 급기구 (70e), 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 및 전지 구획 연통구 (70g) 를 제외하고 밀폐된 공간을 내부에 갖는다.
하부 덕트 구획 (70) 은, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 일부를 수용한다. 연료 가스 배출 배관 (71) 은, 하부 덕트 구획 (70) 내에 위치하는 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 분기되어 형성되는 연료 배출 배관이다. 예를 들어, 연료 가스 배출 배관 (71) 은, 2 개의 차단 밸브 (SV) 사이에 있어서, 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 분기되어 형성된다.
보다 구체적으로는, 연료 가스 배출 배관 (71) 은, 탱크 구획 (40) 내의 탱크측 차단 밸브 (43) 와, 연료 전지 구획 (30) 내의 연료 전지측 차단 밸브 (33) 사이에 있어서, 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 분기되어 형성된다. 연료 가스 배출 배관 (71) 은, 하부 덕트 구획 (70) 의 내부로부터, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 및 덕트 연통부 (91) 를 통하여, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부로 연장되고, 나아가 벤트관 (10) 의 내부로 연통된다. 따라서, 하부 덕트 구획 (70) 이 수용하는「연료 가스 배출 배관 (71) 의 일부」란, 연료 가스 배출 배관 (71) 에 있어서, 연료 가스 공급 배관 (32) 과의 분기부와, 상부 덕트 구획 (80) 사이에 위치하는 부분을 가리킨다.
하부 덕트 구획 (70) 은, 방출 밸브 (72) 를 추가로 수용한다. 방출 밸브 (72) 는, 연료 가스 배출 배관 (71) 에 설치되어, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 유로를 개방 또는 폐색하는 개폐 밸브이다. 방출 밸브 (72) 는, 주변 기기 (11) 의 일례이다. 방출 밸브 (72) 의 개폐는, 제어부 (12a) 에 의해 제어된다. 또한, 방출 밸브 (72) 는, 상부 덕트 구획 (80) 에 설치되어 있어도 된다.
하부 덕트 구획 (70) 은, 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 를 추가로 수용한다. 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 는, 하부 덕트 구획 (70) 의 내부에 배치되는 연료 가스 검지기이다. 예를 들어, 연료 가스가 수소 가스인 경우, 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 는, 수소 가스 검지 센서로 구성된다.
하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 는, 하부 덕트 구획 (70) 의 상부에 위치하는 천벽 (70a) 에 있어서, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 에 가까운 위치, 또는 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 의 내부에 배치된다. 하부 덕트 구획 (70) 내에서, 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 연료 가스가 만에 하나 누출된 경우, 누출된 연료 가스는, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 를 통과하여 상부 덕트 구획 (80) 을 향한다. 요컨대, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 는, 하부 덕트 구획 (70) 내에서 연료 가스가 누출됐을 때에, 상기 연료 가스가 흐르는 유로의 가장 하류측에 위치한다. 따라서, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 에 가까운 위치 또는 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 의 내부에 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 가 배치됨으로써, 하부 덕트 구획 (70) 내에서 연료 가스가 어느 위치에서 누출된 경우에도, 누출된 연료 가스를, 유로의 가장 하류측에 위치하는 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 로 확실하게 검지할 수 있다.
하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 가 하부 덕트 구획 (70) 내에서 연료 가스를 검지했을 때, 그 검지 신호는, 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 로부터 제어부 (12a) 에 보내진다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 상기 검지 신호에 기초하여, 연료 전지 (31) 의 발전을 정지시키는 후술하는 제어를 실시할 수 있다.
또한, 하부 덕트 구획 (70) 은, 하부 덕트 구획 (70) 의 내부에서의 화재를 검지하는 화재 검지기를 추가로 수용해도 된다.
하부 덕트 구획 (70) 에는, 하부 덕트 구획 급기관 (74) 이 접속된다. 하부 덕트 구획 급기관 (74) 은, 하부 덕트 구획 (70) 의 하부 덕트 구획 급기구 (70e) 로부터 갑판 (1a) 까지 연장되어 있고, 갑판 (1a) 의 상면으로부터 노출된다.
하부 덕트 구획 급기관 (74) 의 갑판 (1a) 측의 단부에는, 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 와, 하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 가 배치된다. 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 및 하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 는, 갑판 (1a) 의 상부에 위치한다.
하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 는, 예를 들어 저렴한 비방폭형의 급기팬으로 구성되지만, 방폭형의 급기팬으로 구성되어도 된다. 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 의 구동은, 제어부 (12a) 에 의해 제어된다. 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 에는, 1 개 이상의 필터 (도시 생략) 가 배치되어도 된다. 상기 필터는, 예를 들어, 진애 또는 해염 입자를 제거한다.
하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 는, 하부 덕트 구획 (70) (덕트 구획 (90)) 의 외부의 공기를, 하부 덕트 구획 급기관 (74) 및 하부 덕트 구획 급기구 (70e) 를 통하여, 하부 덕트 구획 (70) 의 내부에 공급한다. 하부 덕트 구획 (70) 의 내부의 공기는, 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 를 통하여 상부 덕트 구획 (80) 에 배출된다. 이로써, 하부 덕트 구획 (70) 의 내부가 환기된다. 그 결과, 하부 덕트 구획 (70) 내에서 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 연료 가스가 누출된 경우에도, 그 연료 가스의 체류를 억제할 수 있다.
하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 는, 덕트 구획 (90) 의 외부에서 내부로 유입되는 가연 가스 (예를 들어 선체 (1) 의 주위에 떠도는 수소 가스 등) 를 검지한다. 하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 는, 예를 들어 수소 가스 센서 등의 가연 가스 센서이다. 하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 는, 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 에 대해 하부 덕트 구획 급기관 (74) 과는 반대측, 요컨대, 덕트 구획 (90) 의 외부에서 내부를 향하는 공기의 흐름의 상류측에 배치된다. 또한, 하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 는, 수소 가스 이외의 가연 가스를 검지하는 가스 센서로 구성되어도 된다.
하부 덕트 구획 외부 가스 검지기 (76) 는, 예를 들어, 가연 가스의 농도를 나타내는 검지 신호를 제어부 (12a) 에 출력한다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 상기 검지 신호에 기초하여, 가연 가스의 농도가 규격값 이상인지의 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 제어부 (12a) 는, 상기 농도가 규격값 이상인 경우에는, 차단 밸브 (SV) 를 제어하여, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급을 정지시킬 수 있다. 또한, 상기 규격값은, 실험 및/또는 경험에 기초하여 정해지면 된다.
《2-3-2. 상부 덕트 구획》
상부 덕트 구획 (80) 은, 갑판 (1a) 의 상부에 배치된다. 구체적으로는, 상부 덕트 구획 (80) 은, 갑판 (1a) 상에서, 하부 덕트 구획 (70) 으로부터 탱크 구획 (40) 에 걸쳐 배치된다. 상부 덕트 구획 (80) 은, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 일부를 수용함과 함께, 가스 충전 배관 (42) 의 일부를 수용한다.
여기서, 상부 덕트 구획 (80) 이 수용하는「연료 가스 배출 배관 (71) 의 일부」란, 연료 가스 배출 배관 (71) 중, 하부 덕트 구획 (70) 으로부터 나와 벤트관 (10) 을 향하여 연장된 부분을 가리킨다. 또, 상부 덕트 구획 (80) 이 수용하는「가스 충전 배관 (42) 의 일부」란, 가스 충전 배관 (42) 중, 하부 덕트 구획 (70) 으로부터 나와, 후술하는 연료 가스 충전구 (82) 까지 연장된 부분을 가리킨다.
상부 덕트 구획 (80) 의 소재는, 예를 들어 FRP 이지만, 철판이어도 된다. 상부 덕트 구획 (80) 은 중공의 형상을 갖는다. 예를 들어, 상부 덕트 구획 (80) 은, 중공의 대략 직방체 형상을 갖는다. 이 경우, 상부 덕트 구획 (80) 을 구성하는 외벽은, 예를 들어, 천벽 (80a), 바닥벽 (80b), 정면벽 (도시 생략), 배면벽 (도시 생략), 측벽 (80c) 및 측벽 (80d) 을 갖는다. 단, 상부 덕트 구획 (80) 의 천면, 바닥면, 정면, 배면 및 측면은, 임의로 정할 수 있다. 또, 상부 덕트 구획 (80) 의 형상은, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 일부 등을 수용할 수 있는 공간을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다. 상부 덕트 구획 (80) 은, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 일부 등을 수용하는, 용기, 챔버, 또는 박스로 인식할 수도 있다.
또한, 연료 가스 배출 배관 (71) 은, 상기 서술한 바와 같이, 벤트관 (10) 의 내부로 연통된다. 이로써, 방출 밸브 (72) 를 개방했을 때, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 내부의 기체 (예를 들어 연료 가스) 는, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 단부 (71a) 로부터 벤트관 (10) 의 내부로 흐르고, 벤트관 (10) 으로부터 선 외로 방출된다. 여기서, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 단부 (71a) 는, 벤트관 (10) 의 내부에서 위를 향하여, 요컨대, 벤트관 (10) 의 개방구측을 향하도록 위치하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 단부 (71a) 로부터 방출되는 기체의 토출 방향은, 위를 향하게 된다.
예를 들어, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 단부 (71a) 로부터 연료 가스를 옆을 향하여 토출하면, 토출된 연료 가스가 벤트관 (10) 의 내부의 벽면에 부딪쳐 하방으로 흐르고, 그 결과, 탱크 구획 (40) 내의 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 가 오작동할 가능성이 있다. 상기와 같이 연료 가스 배출 배관 (71) 의 단부 (71a) 를, 벤트관 (10) 의 내부에서 위를 향하여 위치시킴으로써, 단부 (71a) 로부터 토출되는 연료 가스에서 기인하여, 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 가 오작동할 우려를 저감시킬 수 있다.
상부 덕트 구획 (80) 의 바닥벽 (80b) 에는, 상부 덕트 구획 급기구 (80e) 가 개구되어 형성되어 있다. 상부 덕트 구획 급기구 (80e) 는, 덕트 연통부 (91) 와 연통된다. 따라서, 상부 덕트 구획 (80) 은, 상부 덕트 구획 급기구 (80e), 덕트 연통부 (91), 및 하부 덕트 구획 연통구 (70f) 를 통하여 하부 덕트 구획 (70) 과 연통된다. 또한, 상부 덕트 구획 급기구 (80e) 는, 상부 덕트 구획 (80) 에 있어서, 바닥벽 (80b) 이외의 외벽에 형성되어도 된다.
상부 덕트 구획 (80) 은, 벤트관 연통부 (81) 를 갖는다. 벤트관 연통부 (81) 는, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부와 벤트관 (10) 을 연통시키는 배관이다. 도 3 에서는, 벤트관 연통부 (81) 는, 수평 방향으로부터 상방으로 굴곡된 형상으로 도시되어 있지만, 벤트관 연통부 (81) 의 형상은 도 3 의 형상에는 한정되지 않는다. 또한, 벤트관 연통부 (81) 가 상방으로 굴곡되어 있는 이유는, 연료 가스 배출 배관 (71) 의 단부 (71a) 가 상방으로 굴곡되어 있는 이유와 동일하며, 벤트관 연통부 (81) 로부터 토출되는 후술하는 연료 가스에서 기인하여, 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 가 오작동할 우려를 저감시키기 위해서이다.
벤트관 (10) 은, 탱크 구획 (40) 으로부터 상방으로 연장되고, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부를 통과하여 위치한다. 보다 상세하게는, 벤트관 (10) 은, 상부 덕트 구획 (80) 의 바닥벽 (80b) 을 관통하여 벤트관 (10) 의 내부로 들어가고, 천벽 (80a) 을 관통하여 위치한다. 또한, 천벽 (80a) 은, 실제로는 도 1 에 나타내는 바와 같이 경사져 있지만, 도 3 에서는 편의적으로 수평한 평면으로 나타내고 있다. 상기의 벤트관 연통부 (81) 는, 상부 덕트 구획 (80) 내에서, 벤트관 (10) 의 측벽을 관통하여 형성된다. 이로써, 상부 덕트 구획 (80) 은, 벤트관 연통부 (81) 를 통하여 벤트관 (10) 과 연통된다.
따라서, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부의 공기는, 벤트관 연통부 (81) 및 벤트관 (10) 을 통하여 선 외로 배출된다. 이로써, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부의 환기를 실시할 수 있다. 또, 상부 덕트 구획 (80) 내에서, 연료 가스 배출 배관 (71) 으로부터 연료 가스가 누출된 경우에도, 누출된 연료 가스는, 벤트관 연통부 (81) 및 벤트관 (10) 을 통하여 선 외로 배출된다. 이로써, 누출된 연료 가스가 상부 덕트 구획 (80) 내에서 체류하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상부 덕트 구획 (80) 과 하부 덕트 구획 (70) 은, 덕트 연통부 (91) 를 통하여 연통되어 있다. 이로써, (1) 하부 덕트 구획 급기관 (74) 을 통하여 하부 덕트 구획 (70) 의 내부로 받아들여진 공기, (2) 하부 덕트 구획 (70) 내의 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 어떠한 원인으로 누출된 연료 가스, (3) 연료 전지 구획 (30) 으로부터 연통관 (92) 을 통하여 하부 덕트 구획 (70) 에 배출된 공기 또는 연료 가스를, 상부 덕트 구획 (80) 및 벤트관 (10) 을 통하여 선 외로 방출할 수 있다. 이로써, 하부 덕트 구획 (70) 의 내부 및 연료 전지 구획 (30) 의 내부에서의 연료 가스의 체류를 억제할 수 있다.
상부 덕트 구획 (80) 에는, 연료 가스 충전구 (82) 와, 연료 가스 역지 밸브 (83) 가 형성된다. 연료 가스 충전구 (82) 는, 연료 탱크 (41) 에 연료 (예를 들어 연료 가스) 를 충전할 때의 입구가 되는 연료 충전구이고, 가스 충전 배관 (42) 과 접속되어 있다.
연료 가스 역지 밸브 (83) 는, 가스 충전 배관 (42) 에 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 연료 가스 역지 밸브 (83) 는, 가스 충전 배관 (42) 과 후술하는 불활성 가스 배관 (87) 의 분기부와, 연료 가스 충전구 (82) 사이에 위치한다.
연료 가스 충전구 (82) 로부터 연료 가스가 공급되면, 상기 연료 가스는, 연료 가스 역지 밸브 (83) 를 통하여 가스 충전 배관 (42) 을 통과하고, 탱크 구획 (40) 내의 연료 탱크 (41) 에 공급된다. 이로써, 연료 탱크 (41) 에 연료 가스가 충전되고, 저류된다. 연료 가스 역지 밸브 (83) 는, 연료 탱크 (41) 측으로부터 연료 가스 충전구 (82) 로의 연료 가스의 역류를 방지하기 위해 형성되어 있다.
상부 덕트 구획 (80) 에는, 불활성 가스 충전구 (84) 와, 개폐 밸브 (85) 와, 불활성 가스 역지 밸브 (86) 와, 불활성 가스 배관 (87) 이 추가로 형성된다. 불활성 가스 충전구 (84) 는, 연료 탱크 (41) 에 불활성 가스를 충전할 때의 입구이고, 불활성 가스 배관 (87) 과 접속되어 있다. 불활성 가스 배관 (87) 은, 상부 덕트 구획 (80) 내에서 가스 충전 배관 (42) 으로부터 분기되어 형성된다. 개폐 밸브 (85) 및 불활성 가스 역지 밸브 (86) 는, 불활성 가스 배관 (87) 에 형성된다. 불활성 가스 배관 (87) 에 있어서, 개폐 밸브 (85) 는, 불활성 가스 충전구 (84) 와 불활성 가스 역지 밸브 (86) 사이에 위치한다.
개폐 밸브 (85) 는, 불활성 가스 배관 (87) 의 유로를 개방 또는 폐색한다. 또한, 불활성 가스 배관 (87) 에 불활성 가스 역지 밸브 (86) 가 형성되는 구성에서는, 개폐 밸브 (85) 의 설치는 생략되어도 된다.
연료 가스 충전구 (82) 에 연료 가스가 공급되어 있지 않은 상태에 있어서, 불활성 가스 충전구 (84) 에 불활성 가스가 공급되고, 개폐 밸브 (85) 가 불활성 가스 배관 (87) 의 유로를 개방하면, 상기 불활성 가스는, 불활성 가스 역지 밸브 (86) 를 통과하고, 불활성 가스 배관 (87) 및 가스 충전 배관 (42) 을 통하여, 탱크 구획 (40) 내의 연료 탱크 (41) 에 공급된다. 또한, 탱크측 차단 밸브 (43) 가 연료 가스 공급 배관 (32) 의 유로를 개방하고, 연료 전지측 차단 밸브 (33) 가 연료 가스 공급 배관 (32) 의 유로를 폐색하고, 방출 밸브 (72) 가 연료 가스 배출 배관 (71) 의 유로를 개방함으로써, 연료 탱크 (41) 내에 잔존하는 연료 가스는, 연료 가스 공급 배관 (32) 및 연료 가스 배출 배관 (71) 을 통하여 벤트관 (10) 에 배출된다. 이로써, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 가스를 제거할 수 있다 (퍼지 처리). 또한, 본 처리에 있어서, 마스터 밸브 (41a) 는 적시 개폐된다.
또한, 가스 충전 배관 (42) 으로부터 직접 연료 탱크 (41) 와 탱크측 차단 밸브 (43) 사이의 연료 가스 공급 배관 (32) 에 연결되는 배관이 존재하고 있어도 된다 (탱크 방식). 이 구성에서는, 연료 탱크 (41) 의 불활성 가스의 퍼지 처리시에, 탱크측 차단 밸브 (43) 를 폐색한 상태에서 연료 탱크 (41) 내에 불활성 가스를 충전하고, 그 후, 불활성 가스를 연료 탱크 (41) 로부터 방출하는 것을 용이하게 할 목적에서 탱크측 차단 밸브 (43) 를 개방하는 것이 필요하다.
또한, 연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 는, 상기 서술한 바와 같이, 상부 덕트 구획 (80) 에 형성된다. 여기서, 연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 를 각각, 후술하는 연료 가스 충전구 덮개부 (82a) 및 불활성 가스 충전구 덮개부 (84a) 와 일체적인 것으로서 생각하면, 연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 는, 상부 덕트 구획 (80) 의 내외의 경계면에 위치한다고 할 수 있다. 따라서,「연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 가 상부 덕트 구획 (80) 에 형성된다」란, 연료 가스 충전구 (82) 및 불활성 가스 충전구 (84) 가 상부 덕트 구획 (80) 의 상기 경계면에 형성되는 경우를 포함한다.
또, 상부 덕트 구획 (80) 내에는, 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 가 수용된다. 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 는, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부에 배치되는 연료 가스 검지기이다. 예를 들어, 연료 가스가 수소 가스인 경우, 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 는, 수소 가스 검지 센서로 구성된다.
상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 는, 상부 덕트 구획 (80) 의 상부에 위치하는 천벽 (80a) 에 배치된다. 연료 가스로서의 수소 가스는 공기보다 가벼워 상승한다. 이 때문에, 상부 덕트 구획 (80) 내에서 연료 가스가 누출된 경우에도, 누출된 연료 가스를 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 로 확실하게 검지할 수 있다. 또한, 상부 덕트 구획 (80) 내에서 누출된 연료 가스를 보다 확실하게 검지하기 위해, 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 는, 벤트관 연통부 (81) 에 가까운 위치에 배치되어도 된다.
상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 가 상부 덕트 구획 (80) 내에서 연료 가스를 검지했을 때, 그 검지 신호는, 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 로부터 제어부 (12a) 에 보내진다. 이로써, 제어부 (12a) 는, 상기 검지 신호에 기초하여, 연료 전지 (31) 의 발전을 정지시키는 후술하는 제어를 실시할 수 있다.
또한, 상부 덕트 구획 (80) 은, 상부 덕트 구획 (80) 의 내부에서의 화재를 검지하는 화재 검지기를 추가로 수용해도 된다.
(2-4. 벤트관에 대한 보충)
벤트관 (10) 의 내부에 있어서, 벤트관 연통부 (81) 의 배출구 (81a) 보다 하류측에는, 벤트관 내부 가스 검지기 (10a) 가 형성된다. 또한, 상기의 하류측이란, 탱크 구획 (40) 의 내부의 공기가 벤트관 (10) 의 내부를 흘러 선 외로 배출될 때의 공기의 흐름 방향의 하류측을 가리킨다. 예를 들어, 연료 가스가 수소 가스인 경우, 벤트관 내부 가스 검지기 (10a) 는, 확산식 또는 흡인식의 수소 가스 검지 센서로 구성된다. 벤트관 내부 가스 검지기 (10a) 의 검지 신호는, 제어부 (12a) 에 보내진다.
예를 들어, 제어부 (12a) 가 방출 밸브 (72) 를 폐색시키는 신호 (폐지 신호) 를 출력하고 있는 상태에서, 탱크 구획 내부 가스 검지기 (44a) 및 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 가 연료 가스를 검지하고 있지 않음에도 불구하고, 벤트관 내부 가스 검지기 (10a) 가 연료 가스를 검지한 경우, 방출 밸브 (72) 가 연료 가스 배출 배관 (71) 의 유로를 완전히 폐색하고 있지 않은, 요컨대, 방출 밸브 (72) 가 고장나 있는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부 (12a) 는, 예를 들어 외부에 알림으로써, 방출 밸브 (72) 의 점검, 수리, 교환 등을 메인터넌스자에게 촉구할 수 있다. 또한, 외부로의 알림에는, 모니터 표시, 경보음의 출력, 외부 단말로의 정보 발신 등이 포함된다.
〔3. 위험 부위의 덕트 구획으로의 집약에 대해〕
다음으로, 상기한 연료 전지선 (SH) 에 있어서, 연료 가스가 통과하는 위험 부위를 덕트 구획 (90) 에 집약하고 있는 점에 대해, 도 1 ∼ 도 3 외에, 도 4 및 도 5 를 참조하면서 설명한다. 도 4 는, 도 1 의 A 부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 도 5 는, 도 1 의 A 부를, 연료 가스 충전구 덮개부 (82a) 및 불활성 가스 충전구 덮개부 (84a) 의 도시를 생략하여 나타내는 사시도이다.
연료 가스 충전구 덮개부 (82a) 는, 도 5 에 나타내는 상측 창부 (82b) 에 대해 회동 가능하게 형성되어 있다. 상측 창부 (82b) 의 내측에는, 상부 덕트 구획 (80) 에 형성된 연료 가스 충전구 (82) 가 위치한다. 연료 가스 충전구 덮개부 (82a) 를 회동시켜, 상측 창부 (82b) 를 개방함으로써, 연료 가스 충전구 (82) 가 외부로 노출된다. 이로써, 연료 가스 충전구 (82) 를 통하여 연료 탱크 (41) 에 연료 가스를 충전하는 것이 가능해진다. 한편, 연료 가스 충전구 덮개부 (82a) 를 회동시켜, 상측 창부 (82b) 를 닫음으로써, 연료 가스 충전구 (82) 가 가려진다. 이와 같이 연료 가스 충전구 덮개부 (82a) 에 의해 연료 가스 충전구 (82) 가 가려진 상태에서, 연료 전지선 (SH) 은 항행한다.
불활성 가스 충전구 덮개부 (84a) 는, 도 5 에 나타내는 하측 창부 (84b) 에 대해 회동 가능하게 형성되어 있다. 하측 창부 (84b) 의 내측에는, 상부 덕트 구획 (80) 에 형성된 불활성 가스 충전구 (84) 및 개폐 밸브 (85) 가 위치한다. 불활성 가스 충전구 덮개부 (84a) 를 회동시켜, 하측 창부 (84b) 를 개방함으로써, 불활성 가스 충전구 (84) 및 개폐 밸브 (85) 가 외부로 노출된다. 이로써, 개폐 밸브 (85) 를 열고, 불활성 가스 충전구 (84) 를 통하여 연료 탱크 (41) 에 불활성 가스를 충전하는 것이 가능해진다. 한편, 불활성 가스 충전구 덮개부 (84a) 를 회동시켜, 하측 창부 (84b) 를 닫음으로써, 불활성 가스 충전구 (84) 및 개폐 밸브 (85) 가 가려진다. 이와 같이 불활성 가스 충전구 덮개부 (84a) 에 의해 불활성 가스 충전구 (84) 및 개폐 밸브 (85) 가 가려진 상태에서, 연료 전지선 (SH) 은 항행한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 가스 공급 배관 (32) (연료 공급 배관) 의 일부를 수용하는 덕트 구획 (90) 과, 덕트 구획 (90) (특히 상부 덕트 구획 (80)) 과 (벤트관 연통부 (81) 를 통하여) 연통되는 벤트관 (10) 과, 연료 탱크 (41) 에 연료를 충전할 때의 입구가 되는 연료 가스 충전구 (82) (연료 충전구) 를 구비한다. 그리고, 도 1, 도 3 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 연료 가스 충전구 (82) 는, 덕트 구획 (90) (특히 상부 덕트 구획 (80)) 에 형성된다.
덕트 구획 (90) 내에 있어서, 연료 가스 공급 배관 (32) 으로부터 연료 가스가 만에 하나 누출됐을 때, 누출된 연료 가스는 (벤트관 연통부 (81) 를 통하여) 벤트관 (10) 을 향하고, 벤트관 (10) 을 통과하여 덕트 구획 (90) 의 외부 (예를 들어 선 외) 로 배출된다. 또, 연료 탱크 (41) 에 연료 가스를 충전할 때에, 연료 가스는 연료 가스 충전구 (82) 를 통과하여 연료 탱크 (41) 에 충전된다. 따라서, 벤트관 (10) 및 연료 가스 충전구 (82) 는, 연료 가스가 통과하는 위험 부위이다. 위험 부위의 주변 (예를 들어 반경 1.5 m 의 범위 내) 에는, 안전을 확보하는 데에 있어서, 각종 전기 기기 (예를 들어 비방폭형의 급기팬인 하부 덕트 구획 급기 장치 (75)) 를 배치하지 않도록 요구되는 경우가 있다. 이 때문에, 벤트관 (10) 및 연료 가스 충전구 (82) 가 떨어져 형성되면, 각종 전기 기기를 배치할 수 없는 위험 장소가 넓어지게 된다.
연료 가스 충전구 (82) 가, 벤트관 (10) 과 연통되는 덕트 구획 (90) 에 형성됨으로써, 연료 가스가 통과하는 위험 부위 (연료 가스 충전구 (82) 및 벤트관 (10)) 가 덕트 구획 (90) 에 집약된다. 이로써, 연료 가스 충전구 (82) 및 벤트관 (10) 이 떨어져 (예를 들어 별개의 구획에) 형성되는 구성에 비해, 각종 전기 기기를 배치할 수 없는 위험 장소를 좁힐 수 있다 (위험 장소의 범위를 컴팩트하게 할 수 있다). 그 결과, 각종 전기 기기의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
또, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 가스 공급 배관 (32) (연료 공급 배관) 으로부터 분기되어 형성되는 연료 가스 배출 배관 (71) (연료 배출 배관) 을 구비함과 함께, 연료 가스 충전구 (82) (연료 충전구) 와 연료 탱크 (41) 를 접속시키는 가스 충전 배관 (42) (연료 충전 배관) 을 구비한다. 그리고, 덕트 구획 (90) 은, 연료 가스 배출 배관 (71) 과, 가스 충전 배관 (42) 을 수용한다 (도 3 참조).
연료 가스 배출 배관 (71) 및 가스 충전 배관 (42) 도 (연료 가스 충전구 (82) 및 벤트관 (10) 과 마찬가지로), 연료 가스가 통과하는 위험 부위이다. 덕트 구획 (90) 이, 위험 부위인 연료 가스 배출 배관 (71) 및 가스 충전 배관 (42) 을 모아서 수용함으로써, 이들 배관이 별개의 장소에 형성되는 구성보다 위험 장소가 좁아진다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 각종 전기 기기의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
또, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 탱크 (41) 에 불활성 가스를 충전할 때의 입구가 되는 불활성 가스 충전구 (84) 를 구비함과 함께, 불활성 가스 충전구 (84) 및 가스 충전 배관 (42) 과 접속되는 불활성 가스 배관 (87) 을 구비한다. 그리고, 덕트 구획 (90) 은, 불활성 가스 배관 (87) 을 추가로 수용한다 (도 3 참조).
이 구성에서는, 연료 탱크 (41) 에 가스를 공급하는 배관을, 덕트 구획 (90) 내에서 모아서 컴팩트한 배치를 실현하는 것이 가능해진다. 요컨대, 연료 탱크 (41) 에 연료 가스를 공급하는 상기 서술한 가스 충전 배관 (42) 과, 연료 탱크 (41) 에 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 배관 (87) 을, 덕트 구획 (90) 내에서 모아서 컴팩트한 배치를 실현하는 것이 가능해진다.
또, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 전지 (31) 가 설치되는 연료 전지 구획 (30) 을 구비함과 함께, 연료 전지 구획 (30) 과 덕트 구획 (90) (예를 들어 하부 덕트 구획 (70)) 을 연통시키는 연통관 (92) 을 구비한다 (도 3 참조).
이 구성에서는, 연료 전지 구획 (30) 으로부터의 배기를, 연통관 (92) 을 통하여 덕트 구획 (90) 에 배출하고, 덕트 구획 (90) 으로부터 벤트관 (10) 을 통하여 외부 (예를 들어 선 외) 로 배출할 수 있다. 따라서, 연료 전지 구획 (30) 에 (다른 구획과는 독립된) 전용의 벤트관을 별도 형성하는 구성에 비해, 벤트관의 토탈의 개수를 줄여, 구성의 간소화를 도모할 수 있다. 또, 연료 전지 구획 (30) 내에서 연료 가스가 만에 하나 누출된 경우에도, 누출된 연료 가스는 연통관 (92) 을 통하여 덕트 구획 (90) 에 유도된다. 요컨대, 누출된 연료 가스가 통과하는 부위가 덕트 구획 (90) 에 집약된다. 이로써, 예를 들어 연료 전지 구획 (30) 에 전용의 벤트관을 형성하는 구성에 비해 위험 장소가 좁아지고, 이 점에서도, 각종 전기 기기의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
또, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 탱크 (41) 가 설치되는 탱크 구획 (40) 을 구비한다. 그리고, 벤트관 (10) 은, 덕트 구획 (90) (특히 상부 덕트 구획 (80)) 및 탱크 구획 (40) 의 양방과 연통된다 (도 3 참조).
이 구성에서는, 탱크 구획 (40) 으로부터의 배기를, 벤트관 (10) 을 통하여 외부 (예를 들어 선 외) 로 배출할 수 있다. 또, 배기를 실시하는 벤트관 (10) 을, 탱크 구획 (40) 과 덕트 구획 (90) 에서 공유하기 때문에, 탱크 구획 (40) 및 덕트 구획 (90) 에 벤트관을 별개로 형성하는 구성에 비해, 벤트관의 토탈의 개수를 줄여, 구성의 간소화를 도모할 수 있다. 또, 탱크 구획 (40) 및 덕트 구획 (90) 의 적어도 일방에서 연료 가스가 만에 하나 누출됐다고 해도, 누출된 연료 가스는 1 개의 벤트관 (10) 에 집약되어 외부로 배출된다. 이로써, 예를 들어 탱크 구획 (40) 및 덕트 구획 (90) 에 별개의 벤트관을 형성하여, 연료 가스를 별개의 벤트관으로부터 배출하는 구성에 비해 위험 장소가 좁아지고, 이 점에서도, 각종 전기 기기의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 덕트 구획 (90) 의 주위에 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 가 배치된다. 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 는, 덕트 구획 (90) 의 주위에 배치되는 전기 기기 (EM) (도 3 참조) 의 일례이다. 요컨대, 본 실시형태의 연료 전지선 (SH) 은, 덕트 구획 (90) 의 주위에 배치되는 전기 기기 (EM) 를 구비한다. 이 경우, 덕트 구획 (90) 의 주위에 있어서의, 전기 기기 (EM) 의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
특히, 전기 기기 (EM) 는, 덕트 구획 (90) (하부 덕트 구획 (70)) 의 내부에 급기하는 덕트 구획 급기 장치 (하부 덕트 구획 급기 장치 (75)) 를 포함한다. 이 경우, 덕트 구획 (90) 의 주위에 있어서의, 하부 덕트 구획 급기 장치 (75) 의 배치의 자유도를 높일 수 있다.
〔4. 덕트 구획 내에서 연료 가스 누출이 발생했을 때의 대책에 대해〕
상기와 같이, 덕트 구획 (90) 에는, 연료 가스가 통과하는 위험 부위가 집약된다. 이 때문에, 덕트 구획 (90) 내에서의 연료 가스 누출이 발생한 경우에 적절히 대처하기 위해, 덕트 구획 (90) 의 내부에는, 연료의 기체 상태인 연료 가스를 검지하는 연료 가스 검지기 (상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88), 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73)) 가 설치된다. 그리고, 제어부 (12a) 가, 상기 연료 가스 검지기로부터 출력되는 검지 신호에 기초하여, 연료 전지 (31) 의 발전을 제어한다. 또한, 덕트 구획 (90) 내에는, 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 만을 설치해도 된다. 요컨대, 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 의 설치를 생략해도 된다. 하부 덕트 구획 (70) 에서 누출된 수소는, 언젠가는 상부 덕트 구획 (80) 으로 유입되어, 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 로 검지되기 때문이다.
도 6 은, 덕트 구획 (90) 내에서의 연료 가스의 검지에 기초하는 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다. 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73) 또는 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88) 에 의해, 하부 덕트 구획 (70) 내 또는 상부 덕트 구획 (80) 내에서 연료 가스의 농도가 규격값 이상인 것이 검지됨과 함께, 그 검지 신호가 제어부 (12a) 에 보내지면 (S1), 제어부 (12a) 는, 연료 전지 (31) 의 구동을 정지시켜, 연료 전지 (31) 의 발전을 정지시킨다 (S2). 또한, 상기 규격값으로는, 예를 들어 40 ％ LEL 를 생각할 수 있지만, 실험 또는 경험에 기초하여 적절히 정해지면 된다.
계속해서, 제어부 (12a) 는, 연료 탱크 (41) 의 마스터 밸브 (41a) 를 폐지시킨다 (S3). 이로써, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급이 정지된다. 또한, 제어부 (12a) 는, 마스터 밸브 (41a) 의 폐지에 더하여, 연료 가스 공급 배관 (32) 에 형성된 차단 밸브 (SV) (탱크측 차단 밸브 (43), 연료 전지측 차단 밸브 (33)) 를 폐색시키는 제어를 실시해도 된다.
이와 같이, 연료 전지선 (SH) 은, 연료 전지 (31) 의 발전을 제어하는 제어부 (12a) 를 구비한다. 제어부 (12a) 는, 연료 가스의 농도가 미리 정해진 규격값 이상인 것을 연료 가스 검지기 (상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (88), 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (73)) 가 검지했을 때에, 연료 전지 (31) 의 발전을 정지시킨다 (S1, S2).
덕트 구획 (90) 내에서 규격값 이상의 연료 가스의 누출이 검지됐을 때에, 연료 전지 (31) 의 발전을 안전하게 정지시킬 수 있다.
특히, 제어부 (12a) 는, 연료 가스의 농도가 미리 정해진 규격값 이상인 것을 연료 가스 검지기가 검지했을 때에, 연료 탱크 (41) 의 마스터 밸브 (41a) 를 폐지시킨다 (S3). 마스터 밸브 (41a) 의 폐지에 의해, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 로의 연료 가스의 공급이 정지되기 때문에, 연료 전지 (31) 의 발전을 확실하게 정지시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 연료 탱크 (41) 로부터 연료 전지 (31) 에 공급하는 연료로서, 기체의 연료 가스를 사용하고 있지만, 상기 연료는 기체에 한정되지 않고, 액체여도 된다. 액체 연료를 사용한 경우, 배관으로부터 액체 연료가 누출되면, 누출된 액체 연료는 기화되어 기체 (연료 가스) 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 확장 또는 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 연료 전지선에 이용 가능하다.
1 : 선체
6 : 추진 장치
10 : 벤트관
12a : 제어부
30 : 연료 전지 구획
31 : 연료 전지
32 : 연료 가스 공급 배관 (연료 공급 배관)
40 : 탱크 구획
41 : 연료 탱크
41a : 마스터 밸브
42 : 가스 충전 배관 (연료 충전 배관)
70 : 하부 덕트 구획 (덕트 구획)
71 : 연료 가스 배출 배관
73 : 하부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (연료 가스 검지기)
75 : 하부 덕트 구획 급기 장치 (덕트 구획 급기 장치)
80 : 상부 덕트 구획 (덕트 구획)
82 : 연료 가스 충전구 (연료 충전구)
84 : 불활성 가스 충전구
87 : 불활성 가스 배관
88 : 상부 덕트 구획 내부 가스 검지기 (연료 가스 검지기)
90 : 덕트 구획
92 : 연통관
EM : 전기 기기
SH : 연료 전지선

Claims (9)

  1. 연료의 전기 화학 반응에 의해 발전을 실시하는 연료 전지와,
    상기 연료 전지로부터 공급되는 전력에 의해, 선체에 추진력을 발생시키는 추진 장치를 구비하는 연료 전지선으로서,
    상기 연료를 수용하는 연료 탱크로부터, 상기 연료 전지에 상기 연료를 공급하는 연료 공급 배관과,
    상기 연료 공급 배관의 일부를 수용하는 덕트 구획과,
    상기 덕트 구획과 연통되는 벤트관과,
    상기 연료 탱크에 상기 연료를 충전할 때의 입구가 되는 연료 충전구를 추가로 구비하고,
    상기 연료 충전구는, 상기 덕트 구획에 형성되는, 연료 전지선.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 공급 배관으로부터 분기되어 형성되는 연료 배출 배관과,
    상기 연료 충전구와 상기 연료 탱크를 접속시키는 연료 충전 배관을 추가로 구비하고,
    상기 덕트 구획은, 상기 연료 배출 배관과, 상기 연료 충전 배관을 수용하는, 연료 전지선.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 탱크에 불활성 가스를 충전할 때의 입구가 되는 불활성 가스 충전구와,
    상기 불활성 가스 충전구 및 상기 연료 충전 배관과 접속되는 불활성 가스 배관을 추가로 구비하고,
    상기 덕트 구획은, 상기 불활성 가스 배관을 추가로 수용하는, 연료 전지선.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 전지가 설치되는 연료 전지 구획과,
    상기 연료 전지 구획과 상기 덕트 구획을 연통시키는 연통관을 추가로 구비하는, 연료 전지선.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 탱크가 설치되는 탱크 구획을 추가로 구비하고,
    상기 벤트관은, 상기 덕트 구획 및 상기 탱크 구획의 양방과 연통되는, 연료 전지선.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 덕트 구획의 주위에 배치되는 전기 기기를 추가로 구비하는, 연료 전지선.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 기기는, 상기 덕트 구획의 내부에 급기하는 덕트 구획 급기 장치를 포함하는, 연료 전지선.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 전지의 발전을 제어하는 제어부를 추가로 구비하고,
    상기 덕트 구획의 내부에는, 상기 연료의 기체 상태인 연료 가스를 검지하는 연료 가스 검지기가 설치되고,
    상기 제어부는, 상기 연료 가스의 농도가 미리 정해진 규격값 이상인 것을 상기 연료 가스 검지기가 검지했을 때에, 상기 연료 전지의 발전을 정지시키는, 연료 전지선.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연료 가스의 농도가 미리 정해진 규격값 이상인 것을 상기 연료 가스 검지기가 검지했을 때에, 상기 연료 탱크의 마스터 밸브를 폐지시키는, 연료 전지선.
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