JIS C 62282-3-100:2019 燃料電池技術―第３－１００部：定置用燃料電池発電システム―安全性 | ページ 6

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    次のように設計しなければならない。
  1) 希釈境界内を除いて,混合ガスをLFLの25 %未満に維持する。
  2) 燃料区画内への希釈境界の範囲拡大を制限する。
d) 希釈境界内を除いて,通常時の内部放出をLFLの25 %未満に維持する方法は,次の事項を含む。
  1) 通常時の内部放出の酸化制御 点火源及び酸化源を,連続的かつ安定的に供給することによって,
      放出ガスの確実な燃焼又は触媒酸化ユニットの確実な利用を達成することができる。
        製造業者は,燃焼反応時に,燃料区画内に収容された構成部品が許容する圧力及び温度を超えな
      いように最大放出量を制限しなければならない。
  2) 通常時の内部放出の空気希釈 希釈境界内を除いて,通常時の内部放出ガスの濃度をLFLの25 %
      未満に希釈するため,機械換気の空気を用いることができる。
        換気された燃料区画は,燃料電池発電システム及びその周辺において,他のタイプの区画に対し
      て負圧で作動するよう設計しなければならない。燃料区画におけるこの負圧は,吸込み換気,排気
      換気などの手段によって確立される。流速又は圧力のいずれかを測定することによって,換気シス
      テムが適正に運転されていることを確認しなければならない。換気の故障時には,プロセス機器を
      停止させなければならない。この換気を保証する制御機能は,4.1に示す機能安全に関する規格に従
      わなければならない。希釈境界内での使用,又は4.6.1 g)に規定するような使用を除く全ての条件下
      で,可燃性ガスの濃度をLFLの25 %未満に制限する適切な手段が講じられている場合,燃料電池
      発電システムの燃料区画を負圧にして換気する必要はない。
        可燃性雰囲気の蓄積に対する防護を換気に頼っている燃料区画は,可燃性雰囲気がLFLの25 %
      未満になるような方法でパージしなければならない。
        注記2 これを確実に達成する一つの方法は,適切な時間間隔で少なくとも4回の空気の入替え
                を行うことである。
        パージは,4.6.1 b)による区域分類に適さない装置に通電する前に行う。パージは,区画内の雰囲
      気及び関連するダクトが,危険でないように設計されていることが証明できる場合には必要ない。
      パージの前に通電する,又はパージを達成するために通電する全ての装置は,4.6.1 e)の規定を満足
      しなければならない。
e) 4.6.1 d) 1)に規定する保護方法を用いる燃料電池システムを除き,4.6.1 b)で危険と分類される区域内で
    は,製造業者は次の事項を保証することによって,点火源を取り除かなければならない。
  1) 設置された電気機器は,JIS C 60079-0及びJIS C 60079規格群の該当規格による区域分類を満足し
      なければならない。
  2) 設置された電気抵抗ヒータによるトレース加熱は,IEC 60079-30-1又はこれと同等の規格を満足し
      なければならない。
  3) 表面温度は,可燃性ガス又は可燃性蒸気の自動着火温度(摂氏で示す。)の80 %を超えない。様々
      な可燃性流体の自動着火温度に関するガイダンスはIEC 60079-20-1を参照。
  4) 空気を伴う可燃性流体の反応に触媒作用を及ぼすことができる材質を含む構成機器は,構成機器か
      ら周囲の可燃性雰囲気までの反応の伝搬を抑制できなければならない。
  5) 静電気発生の可能性を,適正な接合及び接地並びに適正な材料の選択によって取り除く。
f)  電気機器又は機械機器を収納する区画は,構成機器が4.6.1 e)の規定を満足していない限り,JIS C
    60079-2に従って,隣接する,可燃性ガス又は可燃性蒸気の放出源をもつ区画に対して正圧を維持し
    なければならない。

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g) 燃料電池発電システムは,希釈境界内を除いて,異常時の内部放出をLFLの25 %未満に維持するた
    めの,受動的手段,能動的手段及びそれらの組合せ手段を備えていなければならない。
  1) 突発的かつ重大な故障に対する防護が,圧力機器設計時及び配管設計時に既に検討されている場合,
      この分析における放出シナリオを考える必要はない(4.5参照)。
  2) “受動的”手段としては,これに限定するものではないが,配管中のオリフィス若しくはこれと同
      様の流量制限手段を用いて,又は放出流量を予測可能な最大値までに制限するように作られた恒久
      的に固定したジョイントを用いて,可燃性ガス又は可燃性蒸気の放出を最大値まで制限する機械的
      な方法がある。
  3) “能動的”手段には,流量測定及び流量制御,又は可燃性ガスセンサのような安全装置の装備を含
      めてもよい。これらの手段は,4.9の規定を満足しなければならず,換気排気中の可燃性ガスの濃度
      がLFLの25 %を超える状態になった場合に,燃料電池発電システムを停止しなければならない。
h) 燃料電池発電システムは,換気及びプロセス排気の流れを安全に拡散するように設計しなければなら
    ない。特に,室内設置においては,換気及びプロセス排気は,煙道又は排気システムに接続できるよ
    うに設計しなければならない。
i)  放電の要因となる電荷を発生させない材料を用いたり,金属部分を適切にボンディング及び接地する
    ことによって,着火可能なガスと空気との混合ガスを点火させる静電気の放電を回避しなければなら
    ない。流量による配管内の電荷の影響も考慮しなければならない。
j)  例えば,“空気による希釈”及び/又は“濃度を測定し,限界値を超えた場合に停止すること”によっ
    て,LFLの25 %を超えることを防ぐことを目的とした制御機能は,4.1の規定に従って設計しなけれ
    ばならない。
      注記3 水素を輸送する非金属配管は,その表面に沿って,静電気を蓄積させる場合がある。この
              配管の表面からの放電は,周囲環境においてガス又は蒸気の可燃性混合ガスを十分に点火
              させることができる。JIS C 60079-10は,危険度1区域及び危険度2区域における静電気
              の放電を除去する手段に対応している。これは,十分な導電性をもつ配管材料を指定する
              こと,又は静電気が蓄積しない値以下にガス流速を制限することによって達成できる可能
              性がある。
      注記4 金属で編んだカバー又は非金属配管壁内にある導電性ワイヤは,これらの導電体が接続導
              体に接続されなくなった場合は,静電気の放電の機会を増加させるおそれがある。
4.6.2  バーナにおける火災及び爆発危険の予防措置
  バーナにおける火災及び爆発危険の予防措置は,次による。
a) バーナ(改質器部分の起動バーナ,メインバーナ及び補助バーナ)における可燃性ガス又は爆発性ガ
    スの不安全な蓄積を防ぐように,燃料電池発電システムを設計しなければならない。
b) メインバーナは,ダイレクト点火パイロット又はダイレクト点火装置に適したものでなければならな
    い。
c) ダイレクト点火装置は自動的に制御されなければならず,かつ,バーナの劣化を引き起こしてはなら
    ない。ダイレクト点火装置はメインバーナ炎口に対して適切に配置しなければならない。提供されて
    いるバーナに関連するいずれのダイレクト点火装置も,不適切な取付け又は逆向きの取付けを防ぐ手
    段を備えていなければならない。
d) パイロットバーナは自動制御されなければならず,かつ,ダイレクト点火装置はいかなるパイロット
    用燃料も燃焼しなければならない。パイロットバーナは,点火を行うバーナに対して,正しい位置に

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    配置するように設計し,かつ,取り付けなければならない。パイロットバーナが起動バーナとの一体
    部品である場合は,組み込んだ状態で試験する必要がある。
e) 自動バーナコントロールシステムは,4.9.2の規定を満足しなければならず,かつ,安全な起動,運転,
    及び必要であればロックアウトを含む停止を保証するバーナでなければならない。火炎監視又は酸化
    監視は,この制御に不可欠な機能である。
f)  メインバーナ火炎若しくはパイロット,又はその両方は,火炎検知器又は他の適切な手段によって監
    視しなければならない。メインバーナがパイロットによって点火される場合,メインバーナにガスが
    放出される前に,パイロットの存在を検出しなければならない。時限パイロットをもつシステムは,
    メインバーナの火炎確立時間後に,メインバーナ火炎の監視をしなければならない。
g) 監視されているパイロットは,パイロットへの燃料供給が減少して,JIS C 9730-2-5に従った火炎の
    監視を作動させるために足るだけのパイロットしかないときでも,メインバーナ燃料を確実に点火で
    きなければならない。
h) パイロットバーナの熱入力が0.25 kWを超えない場合は,火炎確立時間に対する要求事項はない。
i)  パイロットバーナの熱入力が0.25 kWを超える場合又はダイレクト点火式メインバーナの場合は,遅
    れ着火試験(5.10.2.8)に従って,ユーザに対する健康若しくは安全上の危険,又は燃料電池発電シス
    テムに対する損傷を防止するために,製造業者が起動ロックアウト時間を決定する。
j)  パイロットバーナ又はダイレクト点火式メインバーナのそれぞれの点火の試みは,燃料弁を開くこと
    によって始まり,閉じることによって終了する。スパークは少なくとも着火するまで,又は火炎確立
    時間の終わりまで続けなければならない。
k) パイロットバーナ又はダイレクト点火式メインバーナの点火は,最大3回,試みなければならず,い
    ずれもバーナコントロールシステムのリサイクリング後に行う。製造業者は,安全解析に基づき,よ
    り多くの回数の試みを決定しなければならない。3回の試み後,火炎が存在しない場合は,少なくと
    もロックアウトに至らなければならない。
l)  失火の場合は,バーナコントロールシステムは,少なくとも再点火,リサイクル又はロックアウトに
    至らなければならない。
m) パイロットバーナ又はメインバーナの失火ロックアウト時間は,3秒を超えてはならない。製造業者
    が安全解析に基づき,より長いロックアウト時間を決定することは認められる。ただし,空気と燃料
    との可燃性混合ガスが接触するバーナキャビティ表面の温度が,燃料の自動着火温度(摂氏で測定)
    を超えた場合,全ての燃料安全弁への閉止信号の印加を,重要な安全制御として最初に行う必要はな
    い[4.6.2 x)参照]。
n) 5.10.2の試験条件において再点火する場合は,ダイレクト点火装置は火炎信号が消えた後,最大1秒
    以内で再点火を行わなければならない。この場合,火炎確立時間は点火時と同じく,点火装置に起動
    信号を印加したときに始まる。火炎確立時間後に,火炎が存在しない場合は,少なくもロックアウト
    に至らなければならない。
o) 5.10.2の試験条件においてリサイクルする場合,ガス供給の中断及びパージを先行しなければならな
    い。点火シーケンスは,最初から再スタートしなければならない。この場合,火炎確立時間は点火時
    と同じく,点火装置に起動信号を印加したときに始まる。リサイクルは,最大3回試みなければなら
    ず,いずれもパージ後に行う。3回目の試み後,火炎が存在しない場合は,少なくもロックアウトに
    至らなければならない。
p) 自動バーナコントロールシステムは,JIS C 9730-2-5に規定されるように,メインバーナを停止する

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    制御機能の後に,モータ,コンデンサ又はこれらと同様な装置のフィードバックが,燃料弁又は点火
    装置に起動信号を印加することを防ぐように構成しなければならない。
q) 安全上の理由によって,起動前又は停止後に受動状態が必要な場合は,起動時の点火前及びリサイク
    ル中に,バーナハウジング又は可燃性混合ガスが封入されているエンクロージャを,自動的にパージ
    する手段を備えていなければならない。このパージによって,燃焼室において最低4回の空気置換を
    しなければならない。安全に関係した制御機能によって,パージ空気量を監視しなければならない。
    安全レベルは,4.1のリスク分析に基づかなければならない。
r) 自動バーナコントロールシステムの構成部品は,これらの装置の運転及びメインバーナの点火が,通
    常運転中に落下する粒子又は凝縮物によって影響を受けないように,設置しなければならない。
s)  加圧された一次空気を供給燃料と混合する場合は,空気が燃料経路に戻ること,又は燃料が供給空気
    経路に入ることを防止する効果的な手段を備えていなければならない。点火の前の空気の存在を証明
    し,空気の供給が可能になるまで燃料がそれぞれの改質器のバーナに入ることを防止するように,燃
    料及び空気の供給を適切に制御しなければならない。かつ,空気ファンが故障した場合には燃料供給
    を停止するように,適切に制御しなければならない。
t)  燃料及び空気の制御操作に機械的なリンク機構を用いる場合は,正しい燃空比を確実に維持し,偶発
    的な破損及び離脱に耐えるように設計しなければならない。
u) 停止時には,プロセスシステムにおける危険なガスを,安全に封じ込めるか,パージするか又は反応
    させなければならない。
v) 製造業者は,空気が燃料経路若しくは可燃性プロセスガス経路へ移動すること,又は燃料若しくは可
    燃性プロセスガスが空気経路へ移動することを防ぐ適切な手段を備えていなければならない。
w) 排出口が塞がれた条件における燃料電池発電システムは,5.15.2.2の試験に従って,排出物の理論乾燥
    燃焼ガスのサンプル中の一酸化炭素の濃度は0.14 %以下でなければならない。さらに,5.15.2.3の試
    験に従って,空気取入口が塞がれたときも,排出物の理論乾燥燃焼ガスのサンプル中の一酸化炭素の
    濃度は0.14 %以下でなければならない。
x) ガスと空気との混合物に直接接触する,燃焼区画及び燃焼区画の一部の温度が,自動着火温度(摂氏
    で測定)を超えている場合,温度モニタで火炎監視を代用してもよい。その温度が自動着火温度を下
    回る場合,安全遮断弁を閉じなければならない。さらに,その温度が自動着火温度に到達した後にだ
    け,反応ガスの放出を開始しなければならない。制御機能は,JIS C 9730-2-5に規定される安全レベ
    ルを満足しなければならない。
4.6.3  触媒燃料酸化システム(触媒燃焼バーナ)における火災及び爆発の危険に対する予防措置
  触媒燃料酸化システム(触媒燃焼バーナ)における火災及び爆発の危険に対する予防措置は,次による。
  この細分箇条の規定は,燃料極排出ガス触媒反応器にも適用できる。
a) 制御された触媒による燃料酸化反応(例えば,触媒部分酸化,触媒燃焼)を行うために,意図的に生
    成される可燃性ガス又は爆発性ガスを輸送する燃料電池発電システムの構成部品内において,製造業
    者は可燃性ガス又は爆発性ガスが不安全に蓄積することを防止する手段を備えていなければならない。
b) 安全上の理由によって,起動前又は停止後に受動状態が必要な場合は,触媒燃料酸化システムの構成
    部品をパージする手段を備えていなければならない。パージシステムは,製造業者が指定する媒体(窒
    素,空気,水蒸気などだが,これらに限らない。)を使用してもよい。パージの範囲は,流れ特性,シ
    ステム動力学及び幾何学を考慮して決定する。安全に関連した制御機能によって,パージガスを監視
    しなければならない。安全レベルは,4.1のリスク分析に基づかなければならない。

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c) 空気が燃料と混合する場所では,製造業者は,空気が燃料経路に逆流すること,又は燃料が空気供給
    経路に逆流することを防止する適切な手段を備えていなければならない。
  1) 空気過剰システム 反応開始前に空気が供給されるように,かつ,空気の供給が可能になるまで燃
      料が反応器に入らないように,燃料及び空気の供給を適切に制御しなければならない。
  2) 燃料過剰システム 反応開始前に燃料が供給されるように,かつ,燃料の供給が可能になるまで空
      気が反応器に入らないように,燃料及び空気の供給を適切に制御しなければならない。
d) 燃料及び空気の制御操作に機械的リンク機構を用いる場合は,正しい燃空比を確実に維持し,偶発的
    な破損及び離脱に耐えるように設計しなければならない。
e) 反応開始時間は,システム制御装置の反応時間,かつ,“流速,燃料と空気との混合ガスの可燃性,並
    びにシステム動力学及びシステム幾何学に基づく,システムに安全に封じ込めることができる可燃性
    混合ガス又は爆発性混合ガスの最大許容量を満たすために必要な時間”を,それぞれ考慮して決定し
    なければならない。
f)  反応開始時間内に触媒反応が起きない場合,システムは自動的に燃料供給を,又は燃料過剰運転にお
    いては全ての反応物の供給を,それぞれ停止しなければならない。
g) 触媒の温度を,直接的又は間接的に監視しなければならない。触媒の温度又は温度変化速度が,製造
    業者が指定する許容範囲外で低下する場合,触媒反応は失敗である。その場合,システムは自動的に
    燃料供給を,又は燃料過剰運転においては全ての反応物の供給を,それぞれ停止しなければならない。
    反応失敗のロックアウト時間は3秒を超えてはならない。これより長いロックアウト時間は,安全解
    析に基づき製造業者が決定する場合には許容される。
h) 反応開始時間内に反応が開始しないか,反応が消滅するか,又は不安全なレベルまで反応速度が減少
    するか若しくは増加するか,のいずれかの失敗によって,燃料電池発電システム内の燃料と空気との
    混合ガスが潜在的に蓄積する場合,製造業者は,その混合ガスが燃焼した場合に構成部品が耐える圧
    力及び温度を超えない範囲で,蓄積可能な可燃性混合ガスの最大量を制限しなければならない。
i)  停止と同時に,プロセスシステム内の危険なガスを,安全に封じ込めるか,安全に処分しなければな
    らない。
j)  熱管理システムの中で,空気の流れと燃料の流れとが近接している場合,製造業者は,空気が燃料経
    路へ流れ込むこと,又は燃料が空気経路へ流れ込むことによって起こる健康リスク及び安全リスクを
    予防する適切な手段を備えていなければならない。

4.7 電気安全性

  電気システム(電気モータ及びエンクロージャを含む。)の設計及び構造は,電気・電子機器応用製品と
同様に,関連する電気製品の規格を満足しなければならない。例えば,次の規格がある。
a)   IS C 9335-1(例えば,住宅用,業務用及び軽工業用)
b)   IS B 9960-1(例えば,工業用)
c)   IS C 6950-1(例えば,通信用)
d)   IS C 4411-1[例えば,無停電電源装置(UPS)用]
  どの規格を適用しているかを装置の仕様書に記載する。
  燃料電池発電システムの設計者は,次の燃料電池発電システム固有の事項も考慮しなければならない。
− セルスタックの残留電荷
− セル間のエネルギーによる危険(短絡など)

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