【手続補正書】
【提出日】平成22年9月22日(2010.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクであって、
前記ライナーに接続され、前記ライナーを伝播する音波を検出する超音波センサと、
前記超音波センサに接続され、前記超音波センサの検出結果に基づいて前記ライナーにおける内部欠陥の有無を判断する内部欠陥判断装置と、を備え、
前記内部欠陥判断装置は、前記ライナー内に気体を充填する際に前記超音波センサが検出する音波によって前記ライナーの内部欠陥の発生を判断し、前記ライナーの内部欠陥が発生した場合に、異常信号を出力することを特徴とする圧力タンク。
【請求項２】
前記超音波センサは、前記ライナーの鏡板部の中央に配設され、
前記圧力タンク内の圧力を検出する圧力センサと、
前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合における前記ライナー内の圧力と前記ライナーを伝播する音波との関係が記憶された記憶部とを備え、
前記内部欠陥判断装置は、前記圧力センサが検出した圧力に対応して前記記憶部に記憶された音波と、前記超音波センサが検出した音波とを比較することによってノイズキャンセルを行い、ノイズキャンセル後の音波の状態により内部欠陥の有無を判断することを特徴とする請求項１記載の圧力タンク。
【請求項３】
前記圧力タンクは、燃料電池車に気体燃料を供給するために車体内に搭載される高圧水素タンクであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧力タンク。
【請求項４】
前記異常信号は、充填ステーションに向けて出力される充填動作停止指令信号であることを特徴とする請求項３記載の圧力タンク。
【請求項５】
前記内部欠陥判断装置により前記ライナーの内部欠陥が発生したと判断された場合に、前記内部欠陥の発生を運転手に報知する報知手段を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載の圧力タンク。
【請求項６】
ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクであって、
前記ライナーに配設され、前記ライナーに音波を入射するとともに、前記音波の反射波を受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子で受信した反射波に基づいて前記ライナーにおける内部欠陥の状態を判断する内部欠陥判断装置と、を備え、
前記内部欠陥判断装置は、前記超音波探触子で受信した反射波と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合の反射波とを比較することによってノイズキャンセルを行い、ノイズキャンセル後の音波の状態により内部欠陥の状態を判断することを特徴とする圧力タンク。
【請求項７】
ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクにおける前記ライナーの内部欠陥検出方法であって、
前記ライナー内の圧力上昇によって前記ライナーを伝播する音波を検出する音波検出ステップと、
前記ライナーの内部欠陥の有無を判断する内部欠陥判断ステップと、
前記内部欠陥判断ステップにより前記ライナーに内部欠陥が発生していると判断された場合に、異常信号を出力する異常信号出力ステップとを有し、
前記内部欠陥判断ステップは、前記音波検出ステップで検出された音波の状態と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合における前記ライナーを伝播される音波の状態とを比較することによってノイズキャンセルを行うノイズキャンセルステップを有し、前記ノイズキャンセルステップにおけるノイズキャンセル後の音波の状態により前記ライナーの内部欠陥の有無を判断することを特徴とする内部欠陥検出方法。
【請求項８】
ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクにおける前記ライナーの内部欠陥検出方法であって、
前記ライナーに音波を入射する音波入射ステップと、
前記音波入射ステップにより入射された音波の反射波を受信する反射波受信ステップと、
前記ライナーの内部欠陥の状態を判断する内部欠陥判断ステップと、
前記内部欠陥判断ステップにより前記ライナーに内部欠陥が発生していると判断された場合に、異常信号を出力する異常信号出力ステップとを有し、
前記内部欠陥判断ステップは、前記反射波受信ステップで受信した反射波と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合の反射波とを比較することによってノイズキャンセルを行うノイズキャンセルステップを有し、ノイズキャンセル後の音波の状態により前記ライナーの内部欠陥の状態を判断することを特徴とする内部欠陥検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
近年、気体を高圧で充填するための圧力タンクとしては、アルミや樹脂等からなるライナーと呼ばれる容器の外面を、プラスチックとガラスやカーボン等の繊維との複合材料である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により補強したものが用いられる場合がある。このような圧力タンクにあっては、軽量で、かつ耐圧特性に優れているというメリットがある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、継続的に車を使用しながら、メンテナンスのための工数及びコストを低減してメンテナンス効率を向上させた上で、ライナーにおけるクラック等の内部欠陥を確実、かつ速やかに検出することができる圧力タンク及び圧力タンクにおける内部欠陥検出方法を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ライナー（例えば、実施形態におけるライナー２３）の外面を繊維強化プラスチックの補強層（例えば、実施形態における補強層２４）で補強した圧力タンク（例えば、実施形態における燃料ガスタンク９）であって、前記ライナーに接続され、前記ライナーを伝播する音波を検出する超音波センサ（例えば、実施形態における超音波センサ３７）と、前記超音波センサに接続され、前記超音波センサの検出結果に基づいて前記ライナーにおける内部欠陥の有無を判断する内部欠陥判断装置（例えば、実施形態における診断回路３８）と、を備え、前記内部欠陥判断装置は、前記ライナー内に気体を充填する際に前記超音波センサが検出する音波によって前記ライナーの内部欠陥の発生を判断し、前記ライナーの内部欠陥が発生した場合に、異常信号を出力することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記超音波センサは、前記ライナーの鏡板部（例えば、実施形態における鏡板部２２ｂ）の中央に配設され、前記圧力タンク内の圧力を検出する圧力センサ（例えば、実施形態における圧力センサ３５）と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合における前記ライナー内の圧力と前記ライナーを伝播する音波との関係が記憶された記憶部とを備え、前記内部欠陥判断装置は、前記圧力センサが検出した圧力に対応して前記記憶部に記憶された音波と、前記超音波センサが検出した音波とを比較することによってノイズキャンセルを行い、ノイズキャンセル後の音波の状態により内部欠陥の有無を判断することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項５に記載した発明は、前記内部欠陥判断装置により前記ライナーの内部欠陥が発生したと判断された場合に、前記内部欠陥の発生を運転手に報知する報知手段を有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項６に記載した発明は、ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクであって、前記ライナーに配設され、前記ライナーに音波を入射するとともに、前記音波の反射波を受信する超音波探触子と、前記超音波探触子で受信した反射波に基づいて前記ライナーにおける内部欠陥の状態を判断する内部欠陥判断装置と、を備え、前記内部欠陥判断装置は、前記超音波探触子で受信した反射波と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合の反射波とを比較することによってノイズキャンセルを行い、ノイズキャンセル後の音波の状態により内部欠陥の状態を判断することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項７に記載した発明は、ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクにおける前記ライナーの内部欠陥検出方法であって、前記ライナー内の圧力上昇によって前記ライナーを伝播する音波を検出する音波検出ステップと、前記ライナーの内部欠陥の有無を判断する内部欠陥判断ステップと、前記内部欠陥判断ステップにより前記ライナーに内部欠陥が発生していると判断された場合に、異常信号を出力する異常信号出力ステップとを有し、前記内部欠陥判断ステップは、前記音波検出ステップで検出された音波の状態と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合における前記ライナーを伝播される音波の状態とを比較することによってノイズキャンセルを行うノイズキャンセルステップを有し、前記ノイズキャンセルステップにおけるノイズキャンセル後の音波の状態により前記ライナーの内部欠陥の有無を判断することを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項８に記載した発明は、ライナーの外面を繊維強化プラスチックの補強層で補強した圧力タンクにおける前記ライナーの内部欠陥検出方法であって、前記ライナーに音波を入射する音波入射ステップと、前記音波入射ステップにより入射された音波の反射波を受信する反射波受信ステップと、前記ライナーの内部欠陥の状態を判断する内部欠陥判断ステップと、前記内部欠陥判断ステップにより前記ライナーに内部欠陥が発生していると判断された場合に、異常信号を出力する異常信号出力ステップとを有し、前記内部欠陥判断ステップは、前記反射波受信ステップで受信した反射波と、前記ライナーに内部欠陥が存在しない場合の反射波とを比較することによってノイズキャンセルを行うノイズキャンセルステップを有し、ノイズキャンセル後の音波の状態により前記ライナーの内部欠陥の状態を判断することを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項１，７に記載した発明によれば、ライナー内に気体を充填すると内部気体の圧力が上昇し、この圧力上昇によってライナーの内面には外方へ向けて（ライナーを押し広げる方に向けて）応力が作用する。
この時、ライナーにクラック等の内部欠陥が存在している場合には、ライナー内の圧力上昇により内部欠陥の発生部位には応力が集中し、この応力によって内部欠陥の変形や進展が生じる。そして、内部欠陥の変形や進展に伴って、内部欠陥の発生部位からは大きな弾性波（いわゆる、クラック音）が発生する。このクラック音を超音波センサにより検出した場合に、ライナーにおける内部欠陥の有無を、確実かつ速やかに判断することができる。これにより、補強層で覆われたライナーの内部欠陥を、目視によらずに判断することができる。そして、ライナーに内部欠陥が存在した場合に、異常信号を出力することで、ライナーから気体がリークするような大きな内部欠陥に進展する前に、充填動作を制限することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項２に記載した発明によれば、ライナーに内部欠陥が存在しない場合のライナー内の圧力と、ライナーを伝播する音波との関係が記憶された記憶部を備えているため、この記憶部に記憶された音波と、超音波センサにより検出された音波の実測値とを比較することで、実測値のノイズキャンセルを行うことができる。つまり、ノイズキャンセルを行ってもなお音波が発生している場合に内部欠陥が発生していると判断することができる。したがって、微小なクラック音も検出することができるため、ライナーの内部欠陥を正確、かつ速やかに検出することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項３に記載した発明によれば、上記本発明の圧力タンクを燃料電池車の車体内に搭載される高圧水素タンクに採用することで、圧力タンクを車体内に搭載した状態でライナーの内部欠陥を検出することができる。そのため、従来のようにライナーの内部欠陥の検出を行うために、圧力タンクを車両から取り外してから行う必要がなく、メンテナンスのための工数及びコストを低減することができる。また、車体内に搭載した状態でライナーの内部欠陥の検出を行うことができるため、ライナーの内部欠陥が大きな変形や進展をする前に速やかに検出することができ、安全性をより向上させることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項４に記載した発明によれば、ライナーに内部欠陥が生じた場合に、充填ステーションに向けて充填動作停止指令信号を出力することで、ライナー内への気体の充填を停止することができるため、安全な充填作業を行うことができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
請求項５に記載した発明によれば、ライナーに内部欠陥が生じた場合に、内部欠陥の発生を運転手に報知することで、運転手は内部欠陥の発生を速やかに知ることができる。そのため、ライナーから気体がリークすることを未然に防ぐための適切な修理を行うことができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項６，８に記載した発明によれば、超音波探触子からライナーに入射された音波は、ライナー中で反射して戻ってくる。そして、戻ってきた反射波の音波の状態と正常時における反射波の音波の状態とを比較することで、反射波の音波の状態に異常があった場合に、ライナーに内部欠陥の虞があると判断することができる。さらに、正常時における音波の状態により、反射波の音波の状態に対してノイズキャンセルを行うことで、内部欠陥の発生を確実に判断することができる。つまり、ノイズキャンセルを行ってもなお反射波が発生している場合に内部欠陥が発生していると判断することができる。したがって、微小なクラック音も検出することができるため、ライナーの内部欠陥を正確、かつ速やかに検出することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
１…燃料電池車両（燃料電池車）  ９…燃料ガスタンク（圧力タンク）  ２３…ライナー  ２４…補強層  ３７…超音波センサ  ３８…診断回路（内部欠陥判断装置）  ３９…ＥＣＵ（内部欠陥判断装置）  １３７…超音波探触子