(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス供給装置において、ガスの供給が遮断されたときに、ガスを所定の圧力に減圧する減圧手段に供給されるガス圧力の減圧速度を調整するガス供給装置及びガス供給方法を提供する。【解決手段】ガスの供給が遮断されたときは、ガス遮断手段の下流側に配置され、圧力容器１０から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させ、ガスが外部に漏洩するのを防止するためのゴム部材を備える減圧手段２４、に供給されるガス圧力の減圧速度が所定基準値を下回るように、減圧手段の下流側に配置された調整弁２６を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが充填された圧力容器から供給されるガスの供給を遮断するガス遮断手段と、
前記ガス遮断手段の下流側に配置され、前記圧力容器から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させ、ガスが外部に漏洩するのを防止するためのゴム部材を備える減圧手段と、を備えるガス供給装置であって、
前記減圧手段に供給されるガスの圧力を検出する圧力検出手段と、
前記減圧手段の下流側に配置され、前記減圧手段に供給されるガスの圧力を調整する調整手段と、
前記圧力検出手段によって検出された圧力値に基づいて、前記調整手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ガス遮断手段によってガスの供給が遮断されたときは、前記圧力検出手段によって検出された圧力値から求まる、前記減圧手段に供給されるガス圧力の減圧速度、が所定基準値を下回るように、前記調整手段を制御することを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス供給装置であって、
前記減圧手段は、４０ＭＰａ以上のガス圧力を所定の圧力まで減圧させるものであって、
前記所定基準値は、４ＭＰａ／秒であることを特徴とするガス供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス供給装置であって、
ガスの種類は、水素ガス又はヘリウムガスであることを特徴とするガス供給装置。
【請求項４】
ガスが充填された圧力容器から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させて供給するガス供給方法であって、
圧力容器から供給されるガスの供給を遮断するガス遮断手段によって、ガスの供給が遮断されたときは、前記ガス遮断手段の下流側に配置され、前記圧力容器から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させ、ガスが外部に漏洩するのを防止するためのゴム部材を備える減圧手段、に供給されるガス圧力の減圧速度が所定基準値を下回るように、前記減圧手段の下流側に配置され、前記減圧手段に供給されるガスの圧力を調整する調整弁、を制御することを特徴とするガス供給方法。
【請求項５】
請求項４に記載のガス供給方法であって、
前記減圧手段は、４０ＭＰａ以上のガス圧力を所定の圧力まで減圧させるものであって、
前記所定基準値は、４ＭＰａ／秒であることを特徴とするガス供給方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のガス供給方法であって、
ガスの種類は、水素ガス又はヘリウムガスであることを特徴とするガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給装置及びガス供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス供給装置は、高圧ガスが充填された圧力容器から供給される高圧ガスを、ガスの使用先で必要な圧力まで減圧弁によって減圧した後に、使用先に供給するのが一般的である。このようなガス供給装置においては、減圧された供給ガス圧力が異常に高い値を示したときは、減圧弁の上流側に設けられたガス遮断弁を閉止して、ガスの供給を遮断するという技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
減圧された供給ガス圧力が異常に高い値を示したときは、ガス遮断弁を閉止することによって、異常な圧力の供給を未然に防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０６９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガス遮断弁が閉止されるとガスの供給が中断されるため、ガス遮断弁よりも下流側にある減圧弁に供給されるガス圧力は、急激に減少することになる。そうすると、減圧弁のゴムからなるシール用Ｏリングの内部に浸透したガスが、圧力の急な減少によって膨張し、Ｏリングの発泡割れ等の劣化を引き起こし、Ｏリングの寿命が短くなってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ガスが充填された圧力容器から供給されるガスの供給を遮断するガス遮断手段と、ガス遮断手段の下流側に配置され、圧力容器から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させ、ガスが外部に漏洩するのを防止するためのゴム部材を備える減圧手段と、を備えるガス供給装置であって、減圧手段に供給されるガスの圧力を検出する圧力検出手段と、減圧手段の下流側に配置され、減圧手段に供給されるガスの圧力を調整する調整手段と、圧力検出手段によって検出された圧力値に基づいて、調整手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、ガス遮断手段によってガスの供給が遮断されたときは、圧力検出手段によって検出された圧力値から求まる、減圧手段に供給されるガス圧力の減圧速度、が所定基準値を下回るように調整手段を制御することを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、ガスの供給が止められたときに、減圧弁に供給されるガス圧力が急に減少することによって、減圧弁のシール用Ｏリング内部に浸透していたガスが膨張し、Ｏリングの発泡割れ等の劣化を引き起こすことを防止できる。
【０００８】
本発明のガス供給装置であって、減圧手段は、４０ＭＰａ以上のガス圧力を所定の圧力まで減圧させるものであって、所定基準値は、４ＭＰａ／秒であることが好適である。
【０００９】
本発明のガス供給装置であって、ガスの種類は、水素ガス又はヘリウムガスであることが好適である。
【００１０】
分子量の小さい水素ガスやヘリウムガスは、Ｏリングの材料であるゴムの分子間に入り込み易く、急な減圧によるＯリングの発泡割れ等の劣化を引き起こし易い。本願発明の構成によれば、水素ガスやヘリウムガスを使用するガス供給装置においても、Ｏリングの劣化を防止して、Ｏリングの延命化を図ることができる。
【００１１】
本発明は、ガスが充填された圧力容器から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させて供給するガス供給方法であって、圧力容器から供給されるガスの供給を遮断するガス遮断手段によって、ガスの供給が遮断されたときは、ガス遮断手段の下流側に配置され、圧力容器から供給されるガスの圧力を所定の圧力まで減圧させ、ガスが外部に漏洩するのを防止するためのゴム部材を備える減圧手段、に供給されるガス圧力の減圧速度が所定基準値を下回るように、減圧手段の下流側に配置され、減圧手段に供給されるガスの圧力を調整する調整手段、を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明のガス供給方法であって、減圧手段は、４０ＭＰａ以上のガス圧力を所定の圧力まで減圧させるものであって、所定基準値は、４ＭＰａ／秒であることが好適である。
【００１３】
本発明のガス供給方法であって、ガスの種類は、水素ガス又はヘリウムガスであることが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガス供給装置に設けられた減圧弁のシール用Ｏリングが、供給されるガスの急な減圧によって劣化することを防止して、延命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１６】
図１は、本発明のガス供給装置の構成の概略を示す図である。本発明のガス供給装置は、圧力容器１０、ガス遮断弁１４、減圧弁２４、調整弁２６、制御部３０を備えている。ガス遮断弁１４及び調整弁２６は、制御部３０に接続されている。
【００１７】
圧力容器１０には、遮断弁入口ガス通路１２が接続され、該遮断弁入口ガス通路１２は、ガス遮断弁１４の入口側に接続されている。ガス遮断弁１４の出口側には、減圧弁入口ガス通路１６が接続され、該減圧弁入口ガス通路１６は、減圧弁２４の入口側に接続されている。減圧弁入口ガス通路１６には、減圧弁２４に供給されるガス圧力を検出するための圧力計２２が設けられている。圧力計２２は、制御部３０に接続されている。減圧弁２４の出口側には、減圧弁出口ガス通路１８が接続され、該減圧弁出口ガス通路１８は、調整弁２６の入口側に接続されている。調整弁２６の出口側には、ガス供給通路２０が接続されている。
【００１８】
本実施形態に係るガス供給装置の通常使用時には、ガスは、圧力容器１０からガス遮断弁１４を介して減圧弁入口ガス通路１６を通り、減圧弁２４に供給される。そして、ガスは、減圧弁２４で所定の圧力に減圧された後に、調整弁２６を介してガス供給通路２０を通り、ガスの使用先に供給される。また、ガス供給装置の通常使用時には、ガス遮断弁１４及び調整弁２６は、全開状態となっている。
【００１９】
圧力容器１０には、高圧の水素ガスが充填され、その充填圧力は４０ＭＰａである。本実施形態に係るガス供給装置の通常使用時に、減圧弁入口ガス通路１６を通って減圧弁２４に供給される水素ガス圧力も４０ＭＰａである。減圧弁２４に供給された水素ガスは、減圧弁２４によって３ＭＰａまで減圧されて、使用先に供給される。
【００２０】
本実施形態においては、減圧弁２４は、４０ＭＰａの水素ガス圧力を３ＭＰａまで減圧する態様としているが、これに限らず、使用先で必要な圧力に応じて減圧することが可能であり、種々の変更が可能であることは勿論である。また、減圧弁２４は、水素ガスが外部に漏洩するのを防止するためのシール用Ｏリングを備えている。該Ｏリングは、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）からなる。本実施形態においては、減圧弁２４のＯリングはニトリルゴムからなる態様としているが、これに限らず種々の変更が可能であることは勿論であり、例えばフッ素ゴムやアクリルゴム等であっても良い。
【００２１】
ガス供給装置の使用を停止するときは、制御部３０からの信号によって、ガス遮断弁１４は全閉状態になり、水素ガスの供給を遮断する。ここで、ガス遮断弁１４が全閉状態になったときに、減圧弁２４に供給される水素ガス圧力の減圧速度を制御する、調整弁２６の制御動作について説明する。
【００２２】
ガス遮断弁１４が全閉状態になると、ガス遮断弁１４よりも下流側のガス通路内における水素ガス圧力は減少する。制御部３０は、ガス遮断弁１４が全閉状態になったときは、圧力計２２によって検出された圧力値と、ガス遮断弁１４全閉後の経過時間とから、減圧弁２４に供給される水素ガス圧力の減圧速度を算出する。制御部３０は、その減圧速度が４ＭＰａ／秒以上であると判断したときは、全開状態であった調整弁２６を閉方向に動作させ、減圧弁２４に供給される水素ガス圧力の減圧速度が４ＭＰａ／秒を下回るように制御する。減圧弁２４に供給される水素ガス圧力が急に減圧されると、減圧弁２４のＯリングの内部に浸透していた水素ガスが膨張し、Ｏリングの発泡割れ等の劣化を引き起こす恐れがあるためである。
【００２３】
また、本実施形態においては、ガスの種類を水素ガスとしているが、水素ガスやヘリウムガスのように分子量の小さいガスほど、ゴムの分子間に浸透し易く、ガスの急な減圧によってＯリングの発泡割れが起こり易い。
【００２４】
本実施形態においては、ガス遮断弁１４が全閉状態となった場合に、減圧弁２４に供給される水素ガス圧力が４０ＭＰａ以上から５〜１０秒程度で０ＭＰａに降圧すると、減圧弁２４のニトリルゴムからなるシール用Ｏリングに発泡割れ等の劣化が起こるということに着目し、かかるＯリングの劣化を防止するために、ガス遮断弁１４が全閉状態となったときは、減圧弁２４に供給されるガス圧力の減圧速度が４ＭＰａ／秒を下回るように制御するという思想を見出したものである。本実施形態によれば、減圧弁２４のＯリングが、水素ガスの急な減圧によって劣化することを防止し、Ｏリングの延命化を図ることができる。また、本実施形態によれば、水素ガスやヘリウムガスのような分子量の小さいガスを使用するガス供給装置であっても、Ｏリングの劣化を有効に防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、制御部３０が、減圧弁２４に供給される水素ガス圧力の減圧速度を算出するという態様であるが、これに限らず種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、制御部３０とは別の装置を設けて、該装置が圧力計２２からの検出値に基づいて減圧速度を算出するという態様であっても良い。
【００２６】
次に、制御部３０によって実行される調整弁制御について説明する。図２は、制御部３０によって実行される調整弁制御の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
先ず、ステップＳ１０１においては、ガス遮断弁１４が全閉状態であるか否かが判断され、ガス遮断弁１４が全閉状態であると判断されたときは、次のステップＳ１０２に進む。ここで、ガス遮断弁が全閉状態となるのは、ガス供給装置の使用を通常に停止する場合に限られず、例えば減圧弁２４によって減圧された水素ガスの圧力が、ガスの使用先で異常に高い値を示している場合等、装置の異常により早急にガスの供給を遮断する必要が生じた場合であっても良く、種々の変更が可能であることは勿論である。
【００２８】
ステップＳ１０２においては、減圧弁２４に供給される水素ガス圧力の減圧速度が所定基準値以上であるか否かが判断され、減圧速度が所定基準値以上であると判断されたときは、ステップＳ１０４に進む。減圧速度が所定基準値以上ではないと判断されたときは、次のステップＳ１０３に進む。なお、本実施形態においては、所定基準値は４ＭＰａ／秒としているが、Ｏリングに使用されるゴムの材質や減圧弁２４に供給されるガスの種類、ガスの圧力等に応じて、ゴムからなるＯリングの劣化を防止するという目的を達成できる範囲内で種々の変更が可能であることは勿論である。
【００２９】
ステップＳ１０４においては、調整弁２６を閉方向に動作させる。かかる調整弁２６の動作は、減圧弁２４に供給されるガス圧力の減圧速度が所定基準値以上ではないと判断されるまで継続して行われる。
【００３０】
ステップＳ１０３においては、減圧弁２４に供給される水素ガスの圧力が０であるか否かが判断され、水素ガス圧力が０であると判断されたときは、調整弁制御を終了する。水素ガス圧力が０でないと判断されたときは、ステップＳ１０２に戻り、上記制御が繰り返し行われる。
【００３１】
本実施形態においては、減圧弁２４の下流側に調整弁２６を設け、該調整弁２６を制御することによって、減圧弁２４に供給されるガス圧力の減圧速度が所定基準値を下回るように制御するという態様を中心に説明したが、これに限らず種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、調整弁２６の代わりにガス遮断弁１４とは別の第２の遮断弁を設け、ガス遮断弁１４が全閉状態になると同時に該第２の遮断弁も全閉状態になって、減圧弁２４に供給されるガス圧力の急な減圧を防止するという態様であっても良い。
【００３２】
本実施形態においては、水素ガスを供給するガス供給装置の例を中心に説明したが、これに限らず種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、燃料電池を搭載した車両は、燃料ガスである水素を高圧の圧力容器に充填し、圧力容器から供給される水素ガスを減圧弁で減圧した後に、燃料電池に供給するという燃料ガス供給装置を備えているのが一般的である。本発明は、かかる燃料電池車の燃料ガス供給装置に適用することも可能である。また、本発明は、燃料電池を用いた自家発電システムに係る燃料ガス供給装置やプロパンガス等を供給する一般的なガス供給装置等に適用することも可能である。
【００３３】
また、本実施形態においては、ガスの種類は水素ガスとしているが、これに限らず種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、ヘリウムガスやプロパンガスを使用するという態様であっても良い。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係るガス供給装置の構成概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る制御部より実行される調整弁の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  圧力容器、１２  遮断弁入口ガス通路、１４  ガス遮断弁、１６  減圧弁入口ガ
ス通路、１８  減圧弁出口ガス通路、２０  ガス供給通路、２２  圧力計、２４  減圧
弁、２６  調整弁、３０  制御部。
【図１】
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【図２】
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