(57)【要約】【課題】タンクへの水充填中に空気抜きを行う工程を不要とし、作業時間の短縮を図ることが可能なタンクへの水充填方法を提供すること。【解決手段】本発明に係るタンクへの水充填方法は、排気孔を有する給水ノズル固定治具４０を口金３に取り付ける工程と、給水ノズル固定治具４０が取り付けられた口金３が重力方向上に位置するようタンク２を保持した状態でタンク２の中心軸を軸としてタンク２を回転させながら水を充填する工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のタンクの軸線方向一端側に前記タンク内に突出する口金を備えたタンクへの水充填方法であって、
排気孔を有する給水ノズル固定治具を前記口金に取り付ける工程と、
前記給水ノズル固定治具が取り付けられた前記口金が重力方向上に位置するよう前記タンクを保持した状態で前記タンクの中心軸を軸として前記タンクを回転させながら水を充填する工程と、を有することを特徴とするタンクへの水充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクへの水充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種のガス、液化ガス等を収容するための高圧タンクとして、例えば、合成樹脂製のライナーと、該ライナーの外側面を覆うＦＲＰ層とを有する構成が知られている。
【０００３】
この高圧タンクの検査工程の一つとして、膨張検査が行われる。膨張検査は、高圧タンクに水を加圧充填し、高圧タンクの膨張の度合いを測定する検査である。
【０００４】
上記膨張検査の準備として、高圧タンク内に気相を残留させずに水入れをする必要がある。ところが、水入れをすると高圧タンク内（例えば、高圧タンク内のガス出入口を構成する口金の周囲）には気相が残留してしまうことが通常である。このため、水入れをした後、膨張検査の前に、高圧タンク内に残留する気相を排出することが行われている（例えば下記特許文献１）。
【０００５】
下記特許文献１には、高圧タンク内に水を充填する工程の際に、高圧タンクに付設した空気抜き用のバルブに真空ポンプを連結し、当該真空ポンプを作動させて高圧タンク内に残留した空気を除去することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−０４３２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１に記載のように、水充填の際に高圧タンク内に残留した気相を除去する（空気抜き）工程を必要としては、この空気抜き工程での作業に時間がかかり、作業効率の悪いものとなっていた。このため、水充填中の空気抜き工程を不要とすることが求められている。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンクへの水充填中に空気抜きを行う工程を不要とし、作業時間の短縮を図ることが可能な水充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係るタンクへの水充填方法は、円筒状のタンクの軸線方向一端側に前記タンク内に突出する口金を備えたタンクへの水充填方法であって、排気孔を有する給水ノズル固定治具を前記口金に取り付ける工程と、前記給水ノズル固定治具が取り付けられた前記口金が重力方向上に位置するよう前記タンクを保持した状態で前記タンクの中心軸を軸として前記タンクを回転させながら水を充填する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、タンクを回転させながら水を充填することで、遠心力と水と空気の比重差を利用して、タンク内に残留する空気をタンク中央側（タンクの軸側）へ集めることができる。このようにタンク中央側に集められた空気は、口金に取り付けた給水ノズル固定治具の排気孔からタンク外部に排出することができるので、水充填中にタンク内における口金の周囲に空気溜まりが生じることを防ぐことが可能となる。その結果、水充填中に空気抜きを行う工程を不要とすることができ、作業時間の短縮を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タンク内への水充填中に、空気抜きを行う工程を不要とすることができ、作業時間の短縮を図ることが可能な水充填方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】高圧水素タンク給水装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】高圧水素タンク検査工程の一部を説明するための図である。
【図３】図２に示す給水工程の一例を示す図である。
【図４】本実施例における高圧水素タンク内の水と空気の状態を説明するための図である。
【図５】従来の給水工程の一例を示す図である。
【図６】従来の給水工程における高圧水素タンク内の水と空気の状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１４】
まず、高圧水素タンクへの水充填に用いられる高圧水素タンク給水装置の構成について説明する。図１は、高圧水素タンク給水装置の概略構成を示す断面図である。
【００１５】
高圧水素タンク給水装置１は、高圧水素タンク本体２（以下、単に「タンク２」とも称する）と、回転機構２０と、軸ブレ抑制機構５０と、給水ノズル固定治具４０とを備える。なお、給水前のタンク２は空の状態、すなわち内部に大気が入っている状態であるが、図１では、タンク２内への水充填中にタンク２を回転させている状態を示している。
【００１６】
タンク２は、円筒状に形成され、内部に例えば水素ガスを収容するための収容空間を有している。この円筒状のタンク２には、その軸線方向一端側に口金３が設けられている。口金３は、その一部がタンク２内に突出した状態でタンク２に取り付けられている。また口金３には、タンク２内に水を充填するための機構として、給水ノズル（図示省略）及び当該給水ノズルを口金３に固定するための給水ノズル固定治具４０が取り付けられている。なお、この給水ノズル固定治具４０には孔（図示省略）が形成されており、後述するタンク２中央側に集められた空気はこの孔からタンク２外部に排出することが可能となっている。本実施例において、口金３におけるタンク２内に突出した部分を、突出部３１と称することとする。
【００１７】
なお、中空形状に形成されたタンク２は、図示は省略するが、ライナー（内殻）と、補強層（外殻）とを備える。このライナーは、内部に収容空間を有するように中空形状に形成され、例えば樹脂によって形成される。補強層は、ライナーの外側を覆い、内部に収容空間を有するように形成される層であって、例えばエポキシ樹脂を含浸した炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されるものである。このようなライナーと補強層とを含むタンク２の内部には、水素ガスを例えば７０ＭＰａという高圧で貯留することが可能となっている。
【００１８】
回転機構２０は、円筒形状のタンク２の中心軸（円筒の中心軸）を軸として、タンク２を回転させるための機構である。本実施例においては、回転機構２０は、タンク２を縦置き（口金３を重力方向上向き（図１では上方））にした状態で、タンク２を図１に示す矢印Ｒ１の方向に回転させる。なお、回転方向は矢印Ｒ１の方向に限定されず、矢印Ｒ１とは逆の方向に回転させても良い。
【００１９】
軸ブレ抑制機構５０は、回転機構２０によるタンク２の回転時に、回転軸のブレを抑える機構である。軸ブレ抑制機構５０は、例えばタンク２の中央部近傍をタンク２の側方から支持し、タンク２の回転時における回転軸のブレを抑える。なお、高圧水素タンク給水装置１は、タンク２を横置きの状態から、図１に示す縦置きの状態へ９０°回転させるための旋回機構（図示省略）を備える。このタンク２を横置きの状態から縦置きの状態へ９０°回転させる機能を、図１に示す回転機構２０又は軸ブレ抑制機構５０に搭載して一体としても良いし、旋回機構として回転機構２０又は軸ブレ抑制機構５０とは別体に設けても良い。
【００２０】
続いて、図２、図３及び図４を参照しながら本実施例におけるタンクへの水充填方法について説明する。図２は、高圧水素タンク検査工程の一例を示す工程図である。図３は、給水工程の一例を示す工程図である。図４は、口金３の突出部３１周囲の水と空気の状態を説明するための断面図である。なお、図２に明らかなように、本実施例におけるタンクへの水充填（水入れ）は、膨張検査（高圧タンクに水を加圧充填し、高圧タンクの膨張の度合いを測定する検査）の準備として行われるものである。
【００２１】
図２に示すように、高圧水素タンク検査工程では、タンク２への給水工程（ステップＳ１２）、膨張工程（ステップＳ１４）、排水工程（ステップＳ１６）、乾燥工程（ステップＳ１８）、バルブ締付け工程（ステップＳ２０）が実施される。
【００２２】
図２に示すステップＳ１２のタンク２への給水工程について詳細に説明すると、図３に示すような、ステップＳ１２１〜Ｓ１２７の工程が行われる。
【００２３】
まず、タンク２に回転機構２０（回転軸）を取り付ける（ステップＳ１２１）。
【００２４】
次いで、タンク２を９０°回転させる。ここでは、タンク２を横置きにした状態から図１に示すような、タンク２を縦置きの状態に９０°回転させる（ステップＳ１２２）。つまり、口金３が重力方向上側に位置するように、タンク２を９０°回転させる。
【００２５】
次いで、水入れ用ノズル（図示省略）及び給水ノズル固定治具４０を取り付ける（ステップＳ１２３）。
【００２６】
次いで、タンク２内への水の給水を開始する（ステップＳ１２４）。
【００２７】
次いで、口金３を重力方向上に保持した状態で、回転機構２０を動作させ、円筒形状のタンク２の中心軸を軸として、タンク２を軸方向（本実施例では矢印Ｒ１方向）へ回転させる（ステップＳ１２５）。本実施例では、この回転工程における回転数は１００ｒｐｍとして実施した。
【００２８】
ここで、ステップＳ１２５でのタンク回転工程におけるタンク２内の水と残留する空気の状態について説明する。図４は、タンク２を回転させたときの、タンク２内における口金３周囲の水と空気の状態を示す断面図である。
【００２９】
図４に示すように、円筒形状のタンク２の中心軸を軸としてタンク２を回転させると、口金３におけるタンク２内に突出している部分（突出部３１）の下端３１ａよりも重力方向上側であって、タンク壁面側に水Ｗが満たされ、タンク中央側へ空気ＡＩＲが集中する。言い換えれば、口金３における突出部３１周辺の水Ｗと空気ＡＩＲを、タンク壁面側とタンク中央側へ分離させる。このようにタンク２を回転させながら水Ｗを充填することで、タンク上側部分のうちタンク上部壁面側αに空気ＡＩＲ溜まりが生じることを防ぐことができる。タンク中央側へ集められた空気ＡＩＲは、給水ノズル固定治具４０に形成された排気孔（図示省略）からタンク外部へ排出することが可能となっている。なお、図６を参照しながら後述するように、従来では、タンク上側部分のうちタンク上部壁面側αに空気ＡＩＲ溜まりが生じた状態にて、突出部３１の下端３１ａまで水Ｗが満ちることとなる。
【００３０】
次いで、タンク２への給水を停止し（ステップＳ１２６）、水入れ用ノズル及び給水ノズル固定治具４０を取外して（ステップＳ１２７）、給水工程が終了し次工程へ進む。
【００３１】
上述した図３に示す本実施例の給水工程と比較するために、従来における給水工程について説明する。図５は従来の給水工程を示す図である。図６は、従来の給水工程における口金３周囲の水と空気の状態を説明するための図である。
【００３２】
従来の給水工程では、図５に示すステップＳ２２１〜Ｓ２３１の工程が行われる。具体的には、質量測定工程完了後、従来の給水工程では、タンク旋回工程（ステップＳ２２１）、水入れ用ノズル（図示省略）及び給水ノズル固定治具取付け工程（ステップＳ２２２）、タンク角度変更（例えば角度８０°）工程（ステップＳ２２３）、タンクへの給水開始工程（ステップＳ２２４）、タンクへの給水一時停止工程（ステップＳ２２５）、排気用チューブ挿入・排気開始工程（ステップＳ２２６）、タンクへの給水再開工程（ステップＳ２２７）、排水確認後、給水排気停止工程（ステップＳ２２８）、排気用チューブ取外し工程（ステップＳ２２９）、タンク角度変更工程（ステップＳ２３０）、水入れ用ノズル及び給水ノズル固定治具取外し工程（ステップＳ２３１）が行われる。なお、ステップＳ２２１、ステップＳ２２２、ステップＳ２２４、ステップＳ２３１の工程は、本実施例の給水工程（図３）と同じである。なお、ステップＳ２２３のタンク角度変更工程は、タンク内の空気を片側へ寄せることで、後の工程で行われる空気抜き作業を容易にするために行われる。またステップＳ２３０のタンク角度変更工程は、次工程で行われる、水入れ用ノズル及び給水ノズル固定治具取外し作業を垂直状態にて実施するために行われる。
【００３３】
図５に示す給水工程においては、図６に示すように、タンク上側部分のうち、タンク上部壁面側αに空気ＡＩＲが残った状態にて突出部３１の下端３１ａまで水Ｗが満ちることとなる。このようにタンク上部壁面側αに空気ＡＩＲが残留してしまうと、上述した給水ノズル固定治具４０に形成された排気孔からは排出されないため、タンク２への水Ｗ充填中に、例えば排気用チューブ（図示省略）にてこの残留した空気ＡＩＲを排気する工程（空気抜き工程）が必要となり、作業効率が悪いものとなってしまう。
【００３４】
そこで上述したように、本実施例では、以下の工程を有している。すなわち、排気孔を有する給水ノズル固定治具４０を口金３に取り付ける工程と、給水ノズル固定治具４０が取り付けられた口金３が重力方向上に位置するようタンク２を保持した状態でタンク２の中心軸を軸としてタンク２を回転させながら水を充填する工程と、を有する。つまり、本実施例では、図４に示したように、口金３におけるタンク２内に突出している部分（突出部３１）の下端３１ａよりも重力方向上側（図４のタンク上部壁面側α）に水Ｗが満たされ、タンク中央側に空気ＡＩＲが集中する。このように、突出部３１周囲の空気ＡＩＲをタンク中央側に集めることで、このタンク中央側に集められた空気ＡＩＲは、口金３に取り付けた給水ノズル固定治具４０の排気孔からタンク外部に排出することができる。これにより、タンク上側部分のうちタンク上部壁面側αに空気ＡＩＲ溜まりが生じることを防ぐことが可能となる。その結果、タンク内への水充填中に空気抜き工程が不要となり、作業時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
また上述した本実施例では、従来よりも給水工程の工程数を削減することができる。詳細には、図３の給水工程（本実施例）の工程数と、図５の給水工程（従来）の工程数とを比較すると、本実施例の給水工程の方が少なく、作業時間の短縮を図ることが可能となる。例えば、従来では、給水一時停止工程（図５のステップＳ２２５）があるのに対し、本実施例では、このような工程を無くすことができているため、作業時間の短縮を図ることができる。また、従来では、タンク内の空気を片側へ寄せ、後の工程で行われる空気抜き作業を容易にすることを目的として、タンク角度変更工程（ステップＳ２２３）が行われていたが、本実施例ではこのような空気抜き作業を不要にできるので、空気抜き作業を容易にするために行われるタンク角度変更工程も、本実施例では不要とすることができる。その結果、作業時間の短縮を図ることができる。また、本実施例では、上記した、従来のタンク角度変更工程（ステップＳ２２３）が不要となることにより、従来のステップＳ２３０におけるタンク角度変更工程（上述したように、水入れ用ノズル及び給水ノズル固定治具取外し作業を垂直状態にて実施するために行われる工程）も不要とすることができるため、この工程削減による作業時間の短縮も図ることができる。
【００３６】
また、本実施例では、従来のような排気用チューブを取付けて排気をする工程が無いため、給水工程（水充填）の自動化を図ることができる。
【００３７】
以上説明した本実施例の給水工程において、タンク回転工程（図３に示すステップＳ１２５）でのタンク回転数又はタンク旋回工程（図３に示すステップＳ１２２）でのタンク旋回角度（タンクを横置きの状態から旋回させる角度）の大きさを、例えば以下のように変更しても良い。
【００３８】
詳細には、本実施例のタンク回転工程（図３に示すステップＳ１２５）におけるタンク２の回転数を２００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ等に変更しても良い。このようにタンク２の回転数を変えることで、タンク中央側への空気の集中具合を変更させることができる。
【００３９】
また、本実施例のタンク旋回工程（図３に示すステップＳ１２２）におけるタンク旋回角度を８０°に変更しても良い。また、本実施例のタンク旋回工程におけるタンク旋回角度を８０°に変更し、タンク回転工程におけるタンク２の回転数を２００ｒｐｍに変更しても良い。また、本実施例のタンク旋回工程におけるタンク旋回角度を８０°に変更し、タンク回転工程におけるタンク２の回転数を５００ｒｐｍに変更しても良い。また、本実施例のタンク旋回工程におけるタンク旋回角度を８０°に変更し、タンク回転工程におけるタンク２の回転数を１０００ｒｐｍに変更しても良い。このようにタンク２の旋回角度又はタンク２の回転数を変えることで、タンク中央側への空気の集中具合を変更させることができる。これにより、口金３及びタンク２の形状、サイズに対応して、空気抜き工程を不要とした状態で水を充填することが可能となる。また、タンク２の旋回角度を８０°とすることで、タンク２を旋回させるためのタンク旋回時間の短縮を図ることができる。
【００４０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１：高圧水素タンク給水装置
２：高圧水素タンク本体（タンク）
３：口金
２０：回転機構
３１：突出部
４０：給水ノズル固定治具
５０：軸ブレ抑制機構
ＡＩＲ：空気
Ｗ：水
【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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