(57)【要約】【課題】ガス容器内のガスの圧力の減少に応じて良好に自動切替を行うことができ、特に、燃料電池システムでの使用に適するガス自動切替調整器を提供すること。【解決手段】ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構１０３と、ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼装置に供給する減圧機構１０４とを備えたガス自動切替調整器であって、一方のガス容器から供給されるガスの圧力が所定値まで減少して、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からのガスの供給を遮断する遮断弁４００，４３０をさらに備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構と、前記ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼装置に供給する減圧機構とを備えたガス自動切替調整器であって、
一方のガス容器から供給されるガスの圧力が所定値まで減少して、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からのガスの供給を遮断する遮断弁をさらに備えた
ことを特徴とするガス自動切替調整器。
【請求項２】
ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構と、前記ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼器具に供給する減圧機構とを備え、前記自動切替機構は、ガス容器の高圧を所定値の中圧に減圧する減圧手段を含み、前記減圧機構は、前記減圧手段で減圧された圧力をさらにガス燃焼器具に適する低圧に減圧するガス自動切替調整器であって、
一方のガス容器から供給されるガスの圧力が減少して前記所定値の中圧にほぼ等しくなり、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からの前記減圧手段へのガスの供給を遮断する遮断弁をさらに備えた
ことを特徴とするガス自動切替調整器。
【請求項３】
ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構と、前記ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼器具に供給する減圧機構とを備え、前記自動切替機構は、ガス容器の高圧を所定値の中圧に減圧する減圧手段を含み、前記減圧手段は、前記減圧手段で減圧された圧力をさらにガス燃焼器具に適する低圧に減圧するガス自動切替調整器であって、
一方のガス容器から供給されるガスの圧力が所定値まで減少して、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からのガスの供給を遮断する遮断弁をさらに備え、
前記減圧手段は、前記一方のガス容器および前記他方のガス容器に充填されている高圧のガスを中圧に減圧する第１の減圧室と、第１の大気圧室と、前記第１の減圧室と前記第１の大気圧室を気密に区切る第１のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムを付勢する第１の付勢手段と、前記第１の減圧室へ前記一方のガス容器または前記他方のガス容器を切り替え接続する切替弁とを含み、
前記切替弁は、ノズル孔を有する弁本体と、該ノズルを貫通する弁棒と、該弁棒の一端に接続された第１の弁体と、該第１の弁体を前記ノズルの一端に設けられた第１の弁座に当接するように付勢する第２の付勢手段とを含み、
前記遮断弁は、前記第１の減圧室内に配置され、前記弁棒に遊嵌され、前記ノズル孔の他端に設けられた第２の弁座に対応する第２の弁体と、前記弁棒に固定され、前記第２の弁体を前記第２の弁座に当接する方向に付勢する第３の付勢手段と、前記弁本体に固定され、前記第２の弁体を前記第２の弁座から離間する方向に付勢する第４の付勢手段とを含む
ことを特徴とするガス自動切替調整器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のガス自動切替調整器において、
前記一方のガス容器には、硫黄成分を含むガスが充填されており、
前記所定値は、前記一方のガス容器から放出される前記硫黄成分が所定濃度以下となる圧力に設定される
ことを特徴とするガス自動切替調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス自動切替調整器に関し、特に、燃料電池システムでの使用に適するガス自動切替調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス自動切替調整器は、たとえば、実開平６−１１００９号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図８および図９は、上述の従来のガス自動切替調整器の構成例を示す側断面図および要部断面正面図である。ガス自動切替調整器は、上ケース１０１および下ケース１０２内にガスの自動切替機構１０３が設けられており、この自動切替機構１０３の下側には、減圧機構１０４が設けられている。
【０００４】
自動切替機構１０３は、中圧ダイヤフラム１３０、大気開放室１３１および中圧室１３２、軸受部材１３３、切替軸１３４、押圧部材１３５、表示機構１３６、切替レバー１０５、内筒部１１０、外筒部１１１、頂板１１２、上部軸受部材１３７、シール部材１３８、中圧コイルスプリング１３９、第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０を有する。第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０は、弁本体３０１、弁棒３０２と、弁体３０３とおよびコイルスプリング３０４を備えている。
【０００５】
減圧機構１０４は、減圧用ダイヤフラム１４１、低圧室１４２、大気開放室１４３、減圧弁本体１４４、弁体１４５、アーム１４６および低圧コイルスプリング１４７を有する。
【０００６】
このように構成されたガス自動切替調整器においては、まず、図９に示すように、第１のネジ孔１０２ａに接続された一方のガス容器（図示しない）を使用するように切替レバー１０５の向きをセットする。そうすると、押圧部材１３５の凸部１３５ｂが第１の切替弁３００の弁棒３０２に対向する。この状態で、ガス燃焼装置を使用すると、中圧室１３２内のガスが中圧通路１０２ｃ、減圧機構１０４および低圧通路１０２ｄを通ってガス燃焼装置側へ流れ、中圧室１３２内の圧力が低下する。
【０００７】
そうすると、中圧コイルスプリング１３９の付勢力によって、中圧ダイヤフラム１３０が下方に移動し、押圧部材１３５の凸部１３５ｂが第１の切替弁３００の弁棒３０２を下方に押して、弁座３０１ｂから弁体３０３が離れ、一方のガス容器内のガスが中圧室１３２に流入する。これによって、中圧室１３２内の圧力が上昇する。このようにして、中圧室１３２内のガス圧が高くなると、今度は中圧ダイヤフラム１３０が上方に移動し、これによって第１の切替弁３００の弁棒３０２が上方に移動して、弁座３０１ｂが弁体３０３によって閉塞されるようになる。このようにして、中圧室１３２内の圧力が一定に保たれる。
【０００８】
そして、一方のガス容器内のガスがなくなってくると、第１の切替弁３００の弁座３０１ｂを全開にしても、中圧室１３２の圧力が上昇しなくなり、中圧ダイヤフラム１３０が徐々に下方に移動して、押圧部材１３５の凹部１３５ａで第２の切替弁３３０の弁棒３０２を下方に移動するようになる。そうすると、第２のネジ孔１０２ｂに接続された他方のガス容器（図示しない）内のガスが中圧室１３２に流入し、この中圧室１３２内の圧力が一定に保たれるようになる。このようにして、一方のガス容器内のガスがほぼ空になると、他方のガス容器に自動的に切り替えられることになる。
【特許文献１】実開平６−１１００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ＬＰガスは、通常、プロパンガスやブタンガスといったガスが混合されて構成されているが、無臭であるが故に万一の漏洩の際に匂いでそれを察知することができないため、敢えて、硫黄成分を多く含む硫黄系付臭剤を混ぜている。
【００１０】
そして、プロパンガスやブタンガスは、硫黄系付臭剤よりも気化し易いので、ガス容器内のＬＰガスの消費が進むにつれて、ガス容器内に残るＬＰガスの成分は、先ずプロパンガスおよびブタンガス成分が低くなり、やがて、容器内残液がほとんどなくなる頃のタイミングにおいて、硫黄系付臭剤の濃度が、急激に高くなる。
【００１１】
このようなＬＰガスが充填されたガス容器を、燃料電池システムの燃料ガス供給源として上述の従来のガス自動切替調整器に接続して使用する場合、高濃度の硫黄成分が燃料電池システムの改質器に流れ込み、改質触媒を被毒させてしまうことがあるという問題があった。
【００１２】
そこで、ＬＰガスの供給元でガス容器内の硫黄濃度が急激に上昇するケースは、容器内残ガス量がほとんどなくなる状況（残液率数％）のみであるため、燃料電池システムにおける上述の問題の対策としては、この硫黄濃度上昇のタイミングをいかに効率良くつかみ、ガス容器から高濃度の硫黄成分を下流側に移行させないことである。
【００１３】
その方法の一つとして、出願人は、燃料電池システムへの燃料ガス供給は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを充填したガス容器から放出される燃料ガスの圧力が、ガス容器から硫黄系付臭剤中の所定濃度以上の硫黄成分が放出されない第１の所定値以上で行われるようにすることを提案している（たとえば、特願２００３−１７６６４６号参照）。
【００１４】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、ガス容器内のガスの圧力の減少に応じて良好に自動切替を行うことができ、特に、燃料電池システムでの使用に適するガス自動切替調整器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構と、前記ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼装置に供給する減圧機構とを備えたガス自動切替調整器であって、一方のガス容器から供給されるガスの圧力が所定値まで減少して、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からのガスの供給を遮断する遮断弁をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構と、前記ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼器具に供給する減圧機構とを備え、前記自動切替機構は、ガス容器の高圧を所定値の中圧に減圧する減圧手段を含み、前記減圧機構は、前記減圧手段で減圧された圧力をさらにガス燃焼器具に適する低圧に減圧するガス自動切替調整器であって、一方のガス容器から供給されるガスの圧力が減少して前記所定値の中圧にほぼ等しくなり、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からの前記減圧手段へのガスの供給を遮断する遮断弁をさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、ガスの消費に伴い、一方のガス容器から他方のガス容器に自動的に切り替える自動切替機構と、前記ガス容器から供給されるガスを減圧してガス燃焼器具に供給する減圧機構とを備え、前記自動切替機構は、ガス容器の高圧を所定値の中圧に減圧する減圧手段を含み、前記減圧手段は、前記減圧手段で減圧された圧力をさらにガス燃焼器具に適する低圧に減圧するガス自動切替調整器であって、一方のガス容器から供給されるガスの圧力が所定値まで減少して、一方のガス容器からのガスの供給中に前記他方のガス容器からのガスの供給が開始された時に、前記一方のガス容器からのガスの供給を遮断する遮断弁をさらに備え、前記減圧機構は、前記一方のガス容器および前記他方のガス容器に充填されている高圧のガスを中圧に減圧する第１の減圧室と、第１の大気圧室と、前記第１の減圧室と前記第１の大気圧室を気密に区切る第１のダイヤフラムと、前記第１のダイヤフラムを付勢する第１の付勢手段と、前記第１の減圧室へ前記一方のガス容器または前記他方のガス容器を切り替え接続する切替弁とを含み、前記切替弁は、ノズル孔を有する弁本体と、該ノズルを貫通する弁棒と、該弁棒の一端に接続された第１の弁体と、該第１の弁体を前記ノズルの一端に設けられた第１の弁座に当接するように付勢する第２の付勢手段とを含み、前記遮断弁は、前記第１の減圧室内に配置され、前記弁棒に遊嵌され、前記ノズル孔の他端に設けられた第２の弁座に対応する第２の弁体と、前記弁棒に固定され、前記第２の弁体を前記第２の弁座に当接する方向に付勢する第３の付勢手段と、前記弁本体に固定され、前記第２の弁体を前記第２の弁座から離間する方向に付勢する第４の付勢手段とを含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス自動切替調整器において、前記一方のガス容器には、硫黄成分を含むガスが充填されており、前記所定値は、前記一方のガス容器から放出される前記硫黄成分が所定濃度以下となる圧力に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、２および３記載の発明によれば、一方のガス容器内のガス圧力の減少に応じて、ガスの供給源を他方のガス容器へ切り替えると共に一方のガス容器からのガスの供給を遮断して、良好に自動切替を行うことができる。また、構造がシンプルであるため、製品の信頼性が高く、比較的安価なコストで商品化が可能である。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、ガス燃焼装置へ供給されるガスの硫黄成分の濃度の急激な上昇を避けることができ、燃料電池システムで使用された場合、改質器等の構成部品の点検および交換サイクルを延長することができる。また、従来のガス自動切替調整器に、遮断弁を追加した構成であるため、燃料電池システムの燃料ガス供給設備の大幅な改造を伴わない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の形態について図面を参照して説明する。図１および図２は、本発明に係るガス自動切替調整器の最良の形態を示す側断面図および要部断面正面図である。
【００２２】
図１および図２において、ガス自動切替調整器は、上ケース１０１および下ケース１０２内にガスの自動切替機構１０３が設けられており、この自動切替機構１０３の下側には、減圧機構１０４が設けられている。自動切替機構１０３は、上ケース１０１と下ケース１０２を密着させた際に、これらの上ケース１０１と下ケース１０２とを気密に仕切る第１のダイヤフラムとしての中圧ダイヤフラム１３０を有しており、この中圧ダイヤフラム１３０の上側には、第１の大気圧室としての大気開放室１３１が形成され、下側に第１の減圧室としての中圧室１３２が形成されている。
【００２３】
中圧ダイヤフラム１３０の軸心部には、軸受部材１３３が軸線を一致させて固定されており、この軸受部材１３３には、切替軸１３４が回転自在に挿入されている。切替軸１３４は、軸受部材１３３に対して軸方向に固定された状態となっており、中圧室１３２内のガス圧力の変動に伴って、中圧ダイヤフラム１３０と共に図中上下方向に移動するようになっている。切替軸１３４の下端部には、口述する弁棒３０２を下方に押圧する押圧部材１３５が設けられている。
【００２４】
押圧部材１３５は、円板状に形成されたものであって、その下面の対称位置に凹状部１３５ａと凸状部１３５ｂとが形成されている。これらの凹状部１３５ａおよび凸状部１３５ｂは、周方向に連続する傾斜面によって連続的につながっている。
【００２５】
また、切替軸１３４の上端部は、上ケース１０１の上側に突き出しており、この突き出した部分には、ガス容器の切替状態を示す表示機構１３６が接続されている。表示機構１３６は、切替軸１３４が上方に位置している場合には、赤く着色された表示部１３６ａが上方に位置し、切替軸１３４が下方に移動した場合には、表示部１３６ａが下方に移動して、後述する切替レバー１０５ののぞき窓１０５ｃから表示部１３６ａが見えるようになっている。
【００２６】
また、上ケース１０１には、切替軸１３４の上部を囲むように、内筒部１１０および外筒部１１１が同軸状に形成されており、これらの内筒部１１０と外筒部１１１との間の頂部は、頂板１１２によって閉塞されている。また、内筒部１１０には、切替軸１３４の上部を回転自在に支持する上部軸受部材１３７が設けられている。上部軸受部材１３７は、筒部１３７ａが内筒部１１０の内周面に嵌合するようになっており、この筒部１３７ａの一端側に頂板１１２が当接する鍔部１３７ｂが形成され、筒部１３７ａの他端側に内筒部１１０の下端に係止する爪部１３７ｃが形成され、鍔部１３７ｂに上方に延びるパイプ部１３７ｄが形成され、筒部１３７ａの外周に爪部１３７ｃからパイプ部１３７ｄに通じる溝部１３７ｅが形成されている。
【００２７】
すなわち、上部軸受部材１３７は、切替軸１３４の上部を回転自在に支持すると共に、溝部１３７ｅおよびパイプ部１３７ｄによって上ケース１０１内すなわち大気開放室１３１を外部に通じさせるようになっている。また、上ケース１０１には切替レバー１０５が設けられている。切替レバー１０５は、切替軸１３４に接続されていると共に、上ケース１０１の外筒部１１１に回動自在に嵌合する案内筒１０５ａを有しており、この案内筒１０５ａによって、上ケース１０１に回動自在に取り付けられている。そして、案内筒１０５ａを中心にして回動することによって、切替軸１３４を回動するようになっている。また、切替レバー１０５には、握り壁部１０５ｂの下部に、下方に移動してきた表示部１３６ａを目視するためののぞき窓１０５ｃが設けられており、こののぞき窓１０５ｃには透明なレンズ１５０が設けられている。
【００２８】
さらに、切替レバー１０５には、パイプ部１３７ｄの上部を囲む壁部１０５ｄが設けられている。この壁部１０５ｄは、握り壁部１０５ｂの頂板部から垂れ下がるように設けられており、案内筒１０５ａと共同してパイプ部１３７ｄの上部を囲むようになっている。また、案内筒１０５ａは、表示機構１３６が半径方向外側に突き出す部分に切欠が設けられていて周方向に連続する円筒面にはなっていない。この案内筒１０５ａの内周面と、鍔部１３７ｂの外周部と、頂板１１２の外周部とに接触するようにシール部材１３８が設けられている。このシール部材１３８は、鍔部１３７ｂと頂板１１２との隙間から上ケース１０１内に空気が出入りするのを防止している。
【００２９】
また、上部軸受部材１３７の鍔部１３７ｂの外周部下方には、筒状のシールガイド１３７ｆが形成されており、このシールガイド１３７ｆは、シール部材１３８の外周部を確実に保持し、鍔部１３７ｂと頂板１１２との隙間から空気等が大気開放室１３１に出入りするのを防止するようになっている。また、上ケース１０１内には、頂板１１２を支点にして軸受部材１３３を下ケース１０２側に付勢する第１の付勢手段としての中圧コイルスプリング１３９が設けられており、この中圧コイルスプリング１３９は、その付勢力によって中圧室１３２内の圧力を所定の値に設定している。
【００３０】
また、下ケース１０２には、図２に示すように、一方のガス容器に接続するための第１のねじ孔１０２ａと、他方のガス容器に接続するための第２のねじ孔１０２ｂが形成されており、第１のねじ孔１０２ａに連通するようにして第１の切替弁３００が設けられ、第２のねじ孔１０２ｂに連通するようにして第２の切替弁３３０が設けられている。第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０は、同一の部材で構成されたものであるが、切替レバー１０５が正規の切替位置にある状態において、押圧部材１３５の凹部１３５ａまたは凸部１３５ｂに対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００３１】
第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０は、それぞれ、弁本体３０１と、この弁本体３０１の軸心に貫通する弁棒３０２と、弁棒３０２の一方の端部（図２では下端部）に接続された弁体３０３と、弁体３０３を弁本体３０１方向に付勢する第２の付勢手段としてのコイルスプリング３０４とを備えている。弁本体３０１は、軸心部にノズル孔３０１ｄを有するものであって、ノズル孔３０１ｄの一端（図２では下端部）には弁座３０１ｂが形成され、他端（図２では上端部）には弁座３０１ｅが形成されている。
【００３２】
また、第１の切替弁３００および第２の切替弁３３０は、それぞれ、遮断弁４００および４３０を介して中圧室１３２に連通している。遮断弁４００および４３０は、それぞれ、弁棒３０２に遊嵌された弁体４０１と、弁棒３０２の他方の端部近くに固定されたスプリング受け部材４０２と、スプリング受け部材４０２に取り付けられ、弁体４０１を弁座３０１ｅに近づく方向に付勢する第３の付勢手段としてのコイルスプリング４０３と、弁体４０１を弁座３０１ｅから離れる方向に付勢する第４の付勢手段としてのコイルスプリング４０４とを備えている。コイルスプリング１３９、３０４、４０３および４０４の付勢力をそれぞれ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４とすると、付勢力の強さの関係は、Ｆ１≫Ｆ２＞Ｆ３≒Ｆ４となるように設定されている。
【００３３】
弁棒３０２は、その他方の端部（図２では上端部）が押圧部材１３５の凹状部１３５ａまたは凸状部１３５ｂに押されて、下方に移動するようになっている。弁体３０３は、弁棒３０２が下方に移動した際に、弁棒３０２と共に下方に移動して、弁座３０１ｂから離れるようになっている。コイルスプリング３０４は、弁棒３０２が押圧部材１３５によって下方に押されていない時に、弁体３０３を弁座３０１ｂに押し当てて、弁座３０１ｂを閉塞するようになっている。
【００３４】
弁体４０１は、ガス容器およびガス燃焼装置が接続されていない未使用状態では、ほぼ同等の付勢力を有するコイルスプリング４０３および４０４によって弁座３０１ｅからわずかに離れた位置になるように付勢されている。また、弁体４０１は、弁棒３０２が下方に移動した際に、コイルスプリング４０３で押されて下方にわずかに移動するが、弁座３０１ｅに当接することのない位置に留まるようになっている。
【００３５】
また、中圧室１３２は、図１に示すように、下ケース１０２に形成された中圧通路１０２ｃを介して減圧機構１０４につながっている。減圧機構１０４は、下ケース１０２に横カバー１４０を密着させた際に、これらの下ケース１０２と横カバー１４０とを気密に仕切る第２のダイヤフラムとしての減圧用ダイヤフラム１４１を有しており、この減圧用ダイヤフラム１４１の下ケース１０２側が第２の減圧室としての低圧室１４２となり、横カバー１４０側が第２の大気圧室としての大気開放室１４３となっている。低圧室１４２には、中圧通路１０２ｃに接続する位置に、減圧弁本体１４４が設けられており、この減圧弁本体１４４の弁座１４４ａに離接するようにして、弁体１４５が設けられている。
【００３６】
弁体１４５は、Ｌ字状に屈曲されたアーム１４６の一端に接続されており、アーム１４６の他端部は、減圧用ダイヤフラム１４１の中心部に接続されている。そして、減圧用ダイヤフラム１４１の変位がアーム１４６を介して弁体１４５に伝えられ、これによって弁体１４５が弁座１４４ａに離接し、弁座１４４ａを開閉するようになっている。すなわち、ガス燃焼装置に連通する低圧通路１０２ｄ内の圧力が高くなると、減圧用ダイヤフラム１４１が横カバー１４０側に移動するので、弁体１４５が弁座１４４ａに押し当てられ、弁座１４４ａが閉塞する。このため、ガス燃焼装置に供給されるガスの圧力が低下する。
【００３７】
また、ガス燃焼装置に供給するガスの圧力が低下してくると、減圧用ダイヤフラム１４１が下ケース１０２側に移動するので、弁体１４５が弁座１４４ａから離れ、ガス燃焼装置にガスが十分供給されるようになる。すなわち、ガス燃焼装置側の圧力が上昇するようになる。このようにして、ガス燃焼装置に供給するガスの圧力すなわち低圧室１４２内の圧力が一定に保たれるようになっている。この低圧室１４２の圧力は、低圧コイルスプリング１４７の付勢力によって所定の値に設定される。
【００３８】
低圧コイルスプリング１４７は、横カバー１４０に形成された筒状の案内壁部１４８によって、一端側が案内され、他端側が減圧用ダイヤフラム１４１に当接している。また、横カバー１４０には、その上方位置に、フィルタ部材１０９を収納する収納凹部１４０ａが形成されている。フィルタ部材１０９は、収納凹部１４０ａの底に形成された貫通孔１４０ｂを通して、横カバー１４０内を大気側に開放するものである。
【００３９】
このフィルタ部材１０９は、貫通孔１４０ｂに挿通するねじ１０７によって、収納凹部１４０ａに固定されており、フィルタ部材１０９には、ねじ１０７が螺合するねじ孔が形成されている。また、フィルタ部材１０９と収納凹部１４０ａの底とを気密に保つパッキン１０８が設けられている。
【００４０】
次に、このように構成されたガス自動切替調整器の使用方法について説明する。まず、、一方のガス容器（使用側ガスシリンダとする）を第１のネジ孔１０２ａに接続すると共に他方のガス容器（予備側ガスシリンダとする）を第２のネジ孔１０２ｂに接続する。そして、切替レバー１０５の向きを使用側ガスシリンダ側にセットする。そうすると、押圧部材１３５の凸部１３５ｂが第１の切替弁３００の弁棒３０２に対向するようになる。この状態で、低圧通路１０２ｄに接続されたガス燃焼装置が使用されると、中圧室１３２内のガスが中圧通路１０２ｃ、減圧機構１０４および低圧通路１０２ｄを通って流れ、中圧室１３２内の圧力が低下する。
【００４１】
そうすると、中圧コイルスプリング１３９の付勢力によって、中圧ダイヤフラム１３０が下方に移動し、押圧部材１３５の凸部１３５ｂが第１の切替弁３００の弁棒３０２を下方に押して、弁座３０１ｂから弁体３０３が離れ、使用側ガスシリンダ内のガスが第１の切替弁３００、ノズル孔３０１ｄおよび遮断弁４００を介して中圧室１３２に流入する。これによって、中圧室１３２内の圧力が上昇する。このようにして、中圧室１３２内のガス圧が高くなると、今度は中圧ダイヤフラム１３０が上方に移動し、これによって第１の切替弁３００の弁棒３０２が上方に移動して、弁座３０１ｂが弁体３０３によって閉塞されるようになる。このようにして、中圧室１３２内の圧力が一定に保たれる。
【００４２】
そして、使用側ガスシリンダ内のガスがなくなってくると、第１の切替弁３００の弁座３０１ｂを全開にしても、中圧室１３２の圧力が上昇しなくなり、中圧ダイヤフラム１３０が徐々に下方に移動して、押圧部材１３５の凹部１３５ａで第２の切替弁３３０の弁棒３０２を下方に移動するようになる。そうすると、第２の切替弁３３０の弁座３０１ｂから弁体３０３が離れ、予備側ガスシリンダ内のガスが、第２の切替弁３３０、ノズル孔３０１ｄおよび遮断弁４３０を介して中圧室１３２に流入し始める。また、弁棒３０２が下方に移動するにつれて、コイルスプリング４０３が下方に押し下げられ、予備側ガスシリンダ内のガスが中圧室１３２に流入し始める時点で、コイルスプリング３０４による押し下げ力と、使用側ガスシリンダの内圧と中圧室１３２の圧力の差圧による押し上げ力プラスコイルスプリング４０４の荷重との荷重バランスが崩れ、急激に弁体４０１を押し下げる力が働き、弁体４０１が弁座３０１ｅに当接して、弁座３０１ｅを閉塞する。それにより、使用側ガスシリンダからのガスの供給は、遮断弁４００で遮断されるが、予備側ガスシリンダ内のガスが中圧室１３２に流入することにより、この中圧室１３２内の圧力が一定に保たれるようになる。
【００４３】
このようにして、使用側ガスシリンダ内のガスがほぼ空になると、予備側ガスシリンダに自動的に切り替えられることになる。このように、使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３へ自動的に切り替え、予備側ガスシリンダ３からＬＰガスを補給開始する補給開始圧力は、中圧コイルスプリング１３９の付勢力によって設定でき、この設定により補給開始圧力が第１の所定値（Ｐｔｈ１）になるように決定でき、より具体的には、中圧コイルスプリング１３９の直径、中心径、コイルの巻き数、バネ定数等を考慮した設定により決定できる。この中圧コイルスプリング１３９の付勢力は、たとえば、通常用いられている自動切替調整器における中圧コイルスプリングよりも付勢力を増加させるように設定される。
【００４４】
また、中圧ダイヤフラム１３０は、上述のように中圧室１３２の圧力を一定に保つために、微妙に振動変位している。このため、大気開放室１３１の空気は、上部軸受部材１３７の溝部１３７ｅ、パイプ部１３７ｄ、壁部１０５ｄの下端部、案内筒１０５ａの切欠部、握り壁部１０５ｂと外筒部１１１との隙間部および握り壁部１０５ｂの下面１０５ｆと上ケース１０１の上面１０１ａとの隙間部を通って、大気側へ出たり、大気側から入ってきたりする。
【００４５】
また、減圧機構１０４では、中圧室１３２で十分に減圧されたガスの圧力を更に減圧して低圧状態にする。すなわち、ガス燃焼装置へ流れるガスの圧力が高くなると、低圧室１４２内の圧力が高くなって、減圧用ダイヤフラム１４１が横カバー１４０側に移動する。そうすると、アーム１４６の他端部が減圧用ダイヤフラム１４１と共に横カバー１４０側に移動して、弁体１４５が弁座１４４ａに当接するようになって、ガス燃焼装置へのガスの圧力が低下する。
【００４６】
また、ガス燃焼装置に流れるガスの圧力が低下してくると、減圧用ダイヤフラム１４１が下ケース１０２側に移動し、弁体１４５が弁座１４４ａから離れて、ガス燃焼装置へのガスの圧力が上昇する。このように、減圧用ダイヤフラム１４１が微妙に振動変位することによって、ガス燃焼装置へ供給するガスの圧力を一定に保つ。そして、減圧用ダイヤフラム１４１の振動に伴い、大気開放室１４３内の空気がフィルタ部材１０９を介して出入りする。
【００４７】
以上のように、ガスの供給が、使用側ガスシリンダから予備側ガスシリンダに切り替えられると、赤く着色された表示部１３６ａがのぞき窓１０５ｃから視認されるようになる。その視認に基づき、ユーザーは、切替レバー１０５を１８０度回転させて、予備側ガスシリンダを使用側ガスシリンダに設定し直すことができる。そして、今まで使用側ガスシリンダとして使用していたガス容器は、ガスを補充するかまたはガスが満タンになっているガス容器と交換することにより、新たな予備側ガスシリンダとして設定し直すことができる。
【００４８】
また、切替レバー１０５が１８０度回転すると、押圧部材１３５の凹状部１３５ａと凸状部１３５ｂの位置が逆転し、第２の切替弁３３０の弁座３０１ｂがさらに開放され、中圧室１３２の圧力が高くなり、中圧ダイヤフラム１３０が上方に移動することにより、押圧部材１３５も上方へ移動する。このことにより、第１の切替弁３００の弁棒３０２と押圧部材１３５の接触が無くなるため、コイルスプリング３０４、４０３および４０４は、元の状態に復帰し、弁座３０１ｂが閉塞されると共に、遮断弁４００の弁体４０１は弁座３０１ｅから離脱して、遮断弁４００による遮断が解除される。
【００４９】
このように、本発明によるガス自動切替調整器によれば、使用側ガスシリンダ内のガス圧力の減少に応じて、ガスの供給源を予備側ガスシリンダへ切り替えると共に使用側ガスシリンダからのガスの供給を遮断して、良好に自動切替を行うことができる。
【００５０】
次に、本発明のガス自動切替調整器を燃料電池システムに適用した場合について説明する。図３は、本発明のガス自動切替調整器を適用した燃料電池システムにおける燃料ガス供給装置の概略構成を、一部ブロックにて示す説明図である。
【００５１】
図３においては、燃料ガス供給装置は、家庭用の燃料ガス供給装置として構築された場合を示している。すなわち、燃料ガス供給装置は、硫黄系付臭剤を含む燃料ガス、たとえばＬＰガスをそれぞれ充填した使用側ガスシリンダ２または予備側ガスシリンダ３から減圧供給手段としての自動切替調整器４および低圧ガスメータ６を介して、燃料電池コージェネレーションシステム１とＬＰＧ用燃焼器７にＬＰガスを供給する。自動切替調整器４は、図１および図２に示す本発明のガス自動切替調整器を使用している。
【００５２】
燃料電池コージェネレーションシステム１は、たとえば図４に示す構成を有する。すなわち、図４において、燃料電池コージェネレーションシステム１は、改質器１ａ、セルスタック（燃料電池本体）１ｂ、インバータ１ｃおよび排熱回収装置１ｄを備えている。
【００５３】
改質器１ａは、上記供給用ガス容器から供給される燃料であるＬＰガス等を水蒸気と反応させて水素と温水（又は蒸気）を発生させるものである。セルスタック１ｂは、改質器１ａにおいて発生した水素を空気中の酸素と反応させて直流の電気エネルギーを生成するものである。インバータ１ｃは、セルスタック１ｂで生成された電気エネルギーを商用電力と同じ交流に変換するものである。また、排熱回収装置１ｄは、改質器１ａで発生した温水（又は蒸気）の熱エネルギーと、セルスタック１ｂで電気エネルギーが生成される際に発生する高温の排熱の熱エネルギーとを回収するものであり、詳しくは、これら温水（又は蒸気）及び排熱と、外部から引き込んだ市水との間で、いわゆる熱交換を行うものである。なお、排熱回収装置１ｄにおいて回収された熱エネルギーにより加熱された市水は、燃料電池システム１の近傍の屋外に設置された貯湯槽に貯留されて、家屋の屋内にて適宜給湯に利用される。
【００５４】
上述の構成を有する燃料電池コージェネレーションシステム１において発電された電気エネルギーは、交流に変換されて利用される。一方、燃料電池コージェネレーションシステム１の廃熱回収装置１ｄで回収された熱エネルギーにより加熱された市水は、燃料電池コージェネレーションシステム１の近傍の屋外に設置された貯湯槽８に貯留されて、家屋の屋内にて適宜給湯に利用される。また、貯湯槽８に貯留された湯は、ポンプユニット９を介して、ガスシリンダ２，３の下部外周を取り囲むように設置された放熱装置（または、保温プール）１０，１１内を循環してガスシリンダ２，３の下部を温め、貯湯槽８に戻る。
【００５５】
使用側ガスシリンダ２および予備側ガスシリンダ３は密閉型加圧容器であり、その内部に高圧（たとえば、０．８ＭＰａ）でＬＰガスが充填されている。使用側ガスシリンダ２または予備側ガスシリンダ３に高圧で充填されているＬＰガスは、自動切替調整器４により、ＬＰＧ用燃焼器７および燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器１ａに適する低圧（たとえば、３ｋＰａ）に減圧されて供給される。
【００５６】
次に、上述の構成を有する燃料ガス供給装置の動作について、図５のタイミングチャートを参照しながら説明する。図５においては、燃料ガス供給時の使用側ガスシリンダ２の内圧の変化（曲線Ａ）および流量の変化（曲線Ｃ）と、予備側ガスシリンダ３の内圧の変化（曲線Ｂ）および流量の変化（曲線Ｄ）と、自動切替調整器４の出口における燃料ガスの密度出力値の変化（曲線Ｅ）とを示している。
【００５７】
燃料ガス供給装置の時間ｔ１における燃料ガス供給開始時、自動切替調整器４は、まず使用側ガスシリンダ２に充填されているＬＰガスをそのガス出口から供給する。そして、使用側ガスシリンダ２内の液化燃料ガスの残液量の減少に伴って減少する使用側ガスシリンダ２の内圧が、時間ｔ２において第１の所定値（Ｐｔｈ１）より減少すると、自動切替調整器４は、燃料ガスの供給を自動的に使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３に切り替えて、予備側ガスシリンダ３に充填されているＬＰガスを供給する。
【００５８】
このとき、使用側ガスシリンダ２から供給される液化燃料ガスの残液量がかなり減少すると、付臭剤に含まれる硫黄成分が高い濃度で使用側ガスシリンダ２から放出される可能性があるという問題があるので、このような問題を解消するために、自動切替調整器４は、図１および図２に示すガス自動切替調整器が使用されることにより、使用側ガスシリンダ２の内圧が、時間ｔ２において第１の所定値（Ｐｔｈ１）より減少すると、使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３に自動的に切り替わると共に、硫黄成分が高い濃度で放出されないように、使用側ガスシリンダ２からのガスの供給が遮断弁（図２の遮断弁４００および４３０）で遮断される。
【００５９】
ここで、ガス容器内の残液量と硫黄成分の濃度の関係について、図６および図７を参照して説明する。
【００６０】
すなわち、図６に示すように、ＬＰガスを燃料ガスとする場合においては、プロパン（ブタン）割合（点線）に対して、硫黄系付臭剤の濃度（実線）が、容器内残液がほとんどなくなる頃のタイミングにおいて、急激に高くなることが確認できている。図６では、使用側ガス容器内の残液量が少なくなると、ＬＰガス成分は、ブタン分と硫黄分を含む付臭剤のみとなり、使用側ガス容器内のガス供給圧力が、予備側ガス容器側から補給開始する補給開始圧力よりも高い場合には、その状態が継続し、やがて付臭剤濃度が高くなる領域に入ってくる。
【００６１】
図７は、付臭剤濃度が高くなる領域でのＬＰガス供給状態における付臭剤濃度と硫黄成分濃度との関係を示したグラフであるが、両者の関係はほとんどリニアな特性傾向を持っている。
【００６２】
上述のように、ガス容器内の残液量と硫黄成分の濃度の関係は分かっているので、たとえば、所定濃度（たとえば、１０ｐｐｍ）以上の高濃度の硫黄成分が放出されないように第１の所定値（Ｐｔｈ１）が設定される。このように設定されることにより、燃料電池コージェネレーションシステム１に供給されるＬＰガスには、高濃度の硫黄成分が含まれないので、改質器の改質触媒の被毒を防止することができる。
【００６３】
したがって、従来システムのように硫黄センサを用いることなく、予め自動切替調整器４における使用側ガスシリンダ２から予備側ガスシリンダ３への切り替えと、使用側ガスシリンダ２からのガスの供給の遮断弁による遮断とが、使用側ガスシリンダ２の内圧が第１の所定値（Ｐｔｈ１）に達した時点で行われるように設定することにより、燃料電池コージェネレーションシステム１の改質器の改質触媒の被毒を心配することなく、硫黄系付臭剤を含む燃料ガスを用いることができる。
【００６４】
このように、本発明のガス自動切替調整器が燃料電池システムで使用された場合、ガス燃焼装置へ供給されるガスの硫黄成分の濃度の急激な上昇を避けることができ、改質器等の構成部品の点検および交換サイクルを延長することができる。また、従来のガス自動切替調整器に、遮断弁を追加した構成であるため、燃料電池システムの燃料ガス供給設備の大幅な改造を伴わない。
【００６５】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００６６】
たとえば、上述の最良の形態では、遮断弁は、通常開弁状態にあり、使用側ガスシリンダ内のガスがなくなってくると閉弁するようになっているが、他の実施例として、遮断弁４００および４３０においてコイルスプリング４０４を除去して、遮断弁４００および４３０は、通常、コイルスプリング４０３の付勢力により閉弁状態になるように構成しても良い。この場合には、押圧部材１３５の凸部１３５ｂの押圧により第１の切替弁３００が開弁した時、ノズル孔３０１ｄに流入する使用側ガスシリンダのガスの高圧によって遮断弁４００が開弁され、使用側ガスシリンダ内のガスがなくなってその圧力が低下することにより、予備側ガスシリンダ内のガスが中圧室１３２に流入し始める時点で、遮断弁４００は再び閉弁されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るガス自動切替調整器の最良の形態を示す側断面図である。
【図２】本発明に係るガス自動切替調整器の最良の形態を示す要部断面正面図である。
【図３】本発明のガス自動切替調整器を適用した燃料電池システムへの燃料ガス供給装置の概略構成を一部ブロックにて示す説明図である。
【図４】図３の燃料ガス供給装置における燃料電池コージェネレーションシステムの構成例を示す図である。
【図５】図３の燃料ガス供給装置における圧力、流量およびガス密度出力のタイミングチャートである。
【図６】ガス容器における容器内残液量と燃料ガスの割合および硫黄系付臭剤濃度の関係を示すグラフである。
【図７】付臭剤濃度が高くなる領域での燃料ガス供給状態における付臭剤濃度と硫黄成分濃度との関係を示したグラフである。
【図８】従来のガス自動切替調整器の構成例を示す側断面図である。
【図９】従来のガス自動切替調整器の構成例を示す要部断面正面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０３  自動切替機構
１０４  減圧機構
１３０  中圧ダイヤフラム（第１のダイヤフラム）
１３１  大気開放室（第１の大気圧室）
１３２  中圧室（第１の減圧室）
１３９  中圧コイルスプリング（第１の付勢手段）
３００  第１の切替弁
３３０  第２の切替弁
３０１  弁本体
３０２  弁棒
３０３  弁体（第１の弁体）
３０４  コイルスプリング（第２の付勢手段）
４００，４３０  遮断弁
４０１  弁体（第２の弁体）
４０２  スプリング受け部材
４０３  コイルスプリング（第３の付勢手段）
４０４  コイルスプリング（第４の付勢手段）
【図１】
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【図２】
2006046371.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006046371.tif 000007
【図６】
2006046371.tif 000008
【図７】
2006046371.tif 000009
【図８】
2006046371.tif 000010
【図９】
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