(57)【要約】      （修正有）【課題】高圧タンクまたは高圧ガス供給システム内に残存する残存ガスの圧力を低減し、交換作業を容易にする。【解決手段】圧力調整弁５０は、高圧ガスを貯留する高圧タンク２２，２４と、高圧タンク２２，２４に連結された充填用配管１２，１４、供給用配管１６，１８とを備える高圧ガス供給システム１００内に残存する残存ガスの圧力を調節する調圧部を備え、該調圧部は、残存ガスの排出圧力を調整可能な手動の調圧ハンドルを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスを貯留する高圧タンクと、前記高圧タンクに連結された配管とを備える高圧ガス供給システム内に残存する残存ガスの圧力を調節する調圧部を備え、
前記調圧部が、前記残存ガスの排出圧力を調整可能な手動の調圧ハンドルを有することを特徴とする圧力調整弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力調整弁に関し、特に高圧タンクを備える高圧ガス供給システム内に残存する残存ガスの圧力を低減させるための圧力調整弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料極に燃料ガスとしての水素を供給し、酸化剤極に酸化剤ガスとして空気を供給し、水素と空気中の酸素の電気化学反応によって発電すると共に酸化剤極に水を生成する燃料電池が知られている。一方、水素タンクなど、その内部に圧縮ガスや液化ガスなどの高圧ガスを貯留する高圧タンクが広く知られており、例えば上述した燃料電池の燃料極側に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給源として、このような高圧水素タンクを備える高圧ガス供給システムを燃料電池とともに車両に搭載することについて検討されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３６７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７は、高圧タンクを備える従来の高圧ガス供給システムの一例について示したものである。図７に示す高圧ガス供給システムでは、図示しない充填口から充填側マニホールド１０に供給されたガスが、充填用配管１２，１４を介して高圧タンク２２，２４にそれぞれ充填される。高圧タンク２２，２４に充填された高圧ガスは、供給用配管１６，１８を介して供給側マニホールド２０に集められた後、必要に応じて圧力調整され、例えば燃料電池の燃料極など、図示しない供給先に供給される。なお、図７に示す高圧ガス供給システムは、例示であって、場合によっては充填側マニホールド１０を含む、図示しない充填口から充填用配管１２，１４までの充填系ラインを別構成とすることもでき、また高圧タンク２２，２４を１または３つ以上の構成とすることも可能である。
【０００５】
高圧タンクには一般に、充填するガスの種類やタンクの強度によっては繰り返し充填可能な回数や耐用年数が制限され、所定の期間ごとに高圧タンクおよび場合によっては高圧ガス供給システムの交換が必要となる場合がある。高圧タンク／高圧ガス供給システムの交換時には通常、安全性の観点から、高圧ガスの取り扱いが許可された専門施設に入庫させて作業を行うか、高圧タンクおよび高圧ガス供給システム内に残存する残存ガスを所定の圧力（例えば、１ＭＰａ（ゲージ圧））以下まで低減させることが要求される。このため、従来、車両等に搭載された高圧タンクおよび高圧ガス供給システムでは、残存ガスを所定の圧力以下まで低減させるには、専門施設での作業を除けば、車両等の走行により時間をかけてガスを消費するより他には適当な方法が無く、高圧タンク／高圧ガス供給システムの交換時には煩雑な手間を伴う場合があった。
【０００６】
本発明は、残存ガスの圧力を容易に低減させることにより、高圧タンクまたは高圧ガス供給システムの交換時の手間を省くことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の構成は以下のとおりである。
【０００８】
（１）高圧ガスを貯留する高圧タンクと、前記高圧タンクに連結された配管とを備える高圧ガス供給システム内に残存する残存ガスの圧力を調節する調圧部を備え、前記調圧部が、前記残存ガスの圧力を調整可能な手動の調圧ハンドルを有する、圧力調整弁。
【発明の効果】
【０００９】
残存ガスの圧力を容易に低減させることができるため、高圧タンクまたは高圧ガス供給システムの交換時の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における圧力調整弁を備える高圧ガス供給システムの構成の概略を示す図である。
【図２】図１に示す圧力調整弁の要部の構成の概略を示す図である。
【図３】図２に示す調圧ハンドルの操作に応じて連動する部分を側面視したＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２に示す圧力調整弁の閉鎖時の構成の概略を示す図である。
【図５】図２に示す圧力調整弁による圧力低減処理時（開放時）の構成の概略を示す図である。
【図６】直動型減圧弁の構成の概要と、その作動原理を説明するための図である。
【図７】従来の高圧ガス供給システムの構成の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面において同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態における高圧ガス供給システムの構成の概略を示す図である。図１に示す高圧ガス供給システム１００は、その下流側に圧力調整弁５０が設けられていることを除き、図７に示す従来の高圧ガス供給システムとほぼ同様の構成を有している。
【００１３】
減圧弁とは一般に、二次側（出口側）の流体圧力を、一次側（入口側）の流体圧力より低い所定の圧力またはそれ以下に保持する圧力調整弁のことである。ＪＩＳ  Ｂ８３７２−１９８２「空気圧用減圧弁」では、減圧弁の主な性能を示す特性として、圧力調整特性、流量特性、圧力特性、弁の漏れ、耐圧性、耐久性などを規定している。圧力調整特性は、調節ネジの回転角に対し設定圧力範囲内で連続かつ円滑に変化し得るか否かを示し、使用上圧力設定の容易さ、および設定可能圧力の最小幅を示す性能である。一方、流量特性は、二次側の流体流量に対し、減圧弁による圧力降下（設定圧力に対する二次側の流体圧力の変化量）の状態を示す性能である。
【００１４】
図６は、減圧弁（直動型減圧弁）の一般的な構成の概要と、その作動原理を説明するための図である。図６において、弁体３４が閉じた位置で減圧弁が平衡状態に達したとすると、一般に次式が成立する：
【００１５】
［数１］
Ｆ1＋Ｓ2ｐ2＝Ｓ1ｐ2＋Ｓ2ｐ1＋Ｆ2                              （１）
【００１６】
この状態から、二次側圧力ｐ2がある値Δｐ2だけ低下することにより弁体３４が所定
の長さＬだけ開放し、平衡に達したとすると、一般に次式が成立する：
【００１７】
［数２］
Ｆ1−Ｌｋ1＋Ｓ2（ｐ2−Δｐ2）＝Ｓ1（ｐ2−Δｐ2）＋Ｓ2ｐ1＋Ｆ2＋Ｌｋ2
（２）
【００１８】
なお、式（１），（２）に示す各記号の定義は次の通りである：
ｐ1  一次側圧力、ｐ2  二次側圧力、ｋ1  調節バネ２６，２８のバネ定数、ｋ2  弁バネ３０，３２のバネ定数、Ｆ1  二次側圧力設定時の調節バネ２６，２８の力、Ｆ2  弁体３４が閉じた状態での弁バネ３０，３２の力、Ｓ1  ダイヤフラム３６の有効受圧面積、Ｓ2  弁体３４の受圧面積、Ｌ  弁体３４の閉状態から移動した長さ（高さ）。
【００１９】
式（１），（２）から、次式に示す関係式が得られる：
【００２０】
［数３］
Ｌ／Δｐ2＝（Ｓ1−Ｓ2）／（ｋ1＋ｋ2）                        （３）
【００２１】
上記式（３）から明らかなように、図６に示すダイヤフラム３６と弁体３４との受圧面積の差（Ｓ1−Ｓ2）が大きく、またバネ定数の和（ｋ1＋ｋ2）が小さいほど、二次側圧力ｐ2のある変化量Δｐ2に対する弁体３４の開きＬが大きくなり、流量特性が良好と
なることがわかる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を、図２〜５を参照してさらに説明する。図２は、図１に示す圧力調整弁５０の要部の構成の概略を示す図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ断面を側面視したものである。
【００２３】
図２に示す圧力調整弁５０は、上下に移動可能なバネホルダ６０と、バネホルダ６０に支持され、バネホルダ６０の上下動に伴い伸縮するバネ部材５６，５８（図６に示す調節バネ２６，２８に相当）と、バネ部材５６，５８の伸縮に応じてシート６８と接離し、一次側である高圧ガス供給システム内に残存するガスの、圧力調整弁５０内部への流入を調整するピン５４（図６に示す弁体３４に相当）と、流入するガスの圧力の程度に応じて変形するダイヤフラム５２，５３（図６に示すダイヤフラム３６に相当）と、流入したガスを二次側である図示しない配管に排出するガス排出口７０と、を備えており、図６に例示する減圧弁の基本構成を有している。
【００２４】
また、図２に示す圧力調整弁５０は、調圧ハンドル６２と、調圧部材６４と、調圧部材６４を貫通する駆動軸６６と、を備える。調圧部材６４は、調圧ハンドル６２の操作に連動して駆動軸６６に沿って略水平方向に移動するように構成されている。実施形態では、駆動軸６６は雄ネジ形状に、調圧部材６４の内周面は、駆動軸６６の形状に対応する雌ネジ形状に、それぞれ加工されており、調圧ハンドル６２の回動に伴う駆動軸６６の回動に応じて、調圧部材６４を所望の箇所まで水平移動させることができる。
【００２５】
調圧部材６４には、バネホルダ６０の移動方向に所定の高さを有する第１の部分６４ａと、第１の部分６４ａよりも小さなバネホルダ６０の移動方向高さを有する第２の部分６４ｂとを備える。図３を参照すると、調圧部材６４には、カバー７４に設けられたガイドレール７４ａに沿ってスライドするフランジ６４ｃが形成されており、フランジ６４ｃ、ガイドレール７４ａおよび駆動軸６６により調圧部材６４の姿勢を保持し、水平移動させることが可能となる。また、球形状のボール７２が、バネホルダ６０に設けられたボール溜まり６０ａと調圧部材６４との間に挿入されており、駆動軸６６に沿った調圧部材６４の移動を円滑にするとともに、調圧部材６４とバネホルダ６０との間の押圧力を相互に伝達している。図３に示すように、必要に応じて、調圧部材６４のボール７２側に、ボール７２の脱落を防止するためのボールガイド６４ｄを形成させることも好適である。
【００２６】
次に、図１に示す高圧ガス供給システム１００における、圧力調整弁５０による残留ガスの圧力の低減について、図４，５を参照して説明する。
【００２７】
図４は、図２に示す圧力調整弁５０の通常時の構成の概略を示す図である。バネホルダ６０は、調圧部材６４の第１の部分６４ａからの押圧力を、ボール７２を介して受けており、このとき、ここでは図示しないピンおよびシートは互いに押圧接触し、一次側とのガスの流通は遮断されている（図２参照）。
【００２８】
一方、図５は、図２に示す圧力調整弁５０による圧力低減処理時の構成の概略を示す図である。調圧ハンドル６２の操作に伴い、調圧部材６４が図５に示すように平行移動する。このとき、調圧部材６４の第１の部分６４ａと第２の部分６４ｂとの間のバネホルダ６０の移動方向高さの相違に基づき、バネホルダ６０は、調圧部材６４の第２の部分６４ｂからの押圧力を、ボール７２を介して受けるよう、ボール７２とともに上方に移動することになる。バネホルダ６０の移動に伴い、バネ部材５６，５８が受ける圧力は緩和されて低減する。この低減された圧力と、図１に示す高圧ガス供給システム１００内の残存ガスの圧力に応じて、ここでは図示しないピン（図２参照）が開放し、図１に示す高圧ガス供給システム１００内からガスが流入し、ガス排出口７０を介して圧力調整弁５０の外部に排出される。本実施の形態によれば、例えば図２に示す調圧部材６４の形状やバネ部材５６，５８のバネ定数などを適宜調整することにより、図１に示す高圧ガス供給システム１００内の残存ガスの圧力を、所定の圧力、またはそれ以下まで低減させることができる。そして、圧力センサ２５により、高圧ガス供給システム１００内の残存ガスの圧力が、所定の圧力またはそれ以下まで低減したことを検知した後に、減圧された残存ガスを適切に外部に排出することができる。
【００２９】
本発明の実施の形態において、図２に示す調圧部材６４は、調圧ハンドル６２を介して手動で操作することができる。このため、図１に示す高圧ガス供給システム１００が停止状態であっても、そのシステム内部に残存する残存ガスの圧力を容易に低減させることが可能である。また、他の実施の形態として、例えばバッテリなどの電源からの電力による電気的な操作も可能となるように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、高圧タンクを備える高圧ガス供給システムに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  充填側マニホールド、１２，１４  充填用配管、１６，１８  供給用配管、２０  供給側マニホールド、２２，２４  高圧タンク、２５  圧力センサ、２６，２８  調節バネ、３０，３２  弁バネ、３４  弁体、３６，５２，５３  ダイヤフラム、５０  圧力調整弁、５４  ピン、５６，５８  バネ部材、６０  バネホルダ、６０ａ  ボール溜まり、６２  調圧ハンドル、６４  調圧部材、６４ａ  第１の部分、６４ｂ  第２の部分、６４ｃ  フランジ、６４ｄ  ボールガイド、６６  駆動軸、６８  シート、７０  ガス排出口、７２  ボール、７４  カバー、７４ａ  ガイドレール、１００  高圧ガス供給システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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