JP2006242225A - ガス容器用バルブアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 放出通路の弁が故障等した場合であっても、ガス容器内のガスを適切に放出することができるガス容器用バルブアッセンブリを課題とする。
【解決手段】 ガス容器１に設けられたガス容器用バルブアッセンブリ１０は、ガス容器１の内部と外部とを連通する通路として、ガスを充填するための充填通路４１およびガスを放出するための放出通路４２を有する。また、バルブアッセンブリ１０は、充填通路４１に設けられてこれを遮断可能な充填側弁５１と、放出通路４２に設けられてこれを遮断可能な放出側弁６２と、放出側弁６２の下流側と充填側弁５１の下流側との間を接続する連通路４４と、連通路４４に設けられた遮断弁７４と、を有する。放出側弁６２が故障等で開かない場合には、遮断弁７４を開いて、ガスが順に充填通路４１、連通路４４および放出通路４２と流れるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガス容器の口金等に設けられるバルブアッセンブリに関し、特にガス充填・放出のための通路とバルブとを有するガス容器用バルブアッセンブリに関するものである。

従来、遮断弁や逆止め弁など各種のバルブを一体化してバルブアッセンブリを構成し、バルブアッセンブリをガス容器の口金に取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１ないし４参照。）。例えば特許文献１に記載のバルブアッセンブリのガスの充填通路には、ガス容器外へのガスの流動を阻止する逆止弁が設けられている。また、バルブアッセンブリのガスの放出通路には、これを開閉する電磁遮断弁が設けられている。電磁遮断弁は、ガス容器の内部に位置しており、電磁遮断弁の下流側においては、放出通路と充填通路とは独立している。
米国特許第５１９７７１０号明細書（第２図） 米国特許第５１９３５８０号明細書 米国特許第６５５７８２１号明細書 特開２００３−１６６７００号公報 特開２００２−３７２１９７号公報

このような従来のガス容器用バルブアッセンブリでは、電磁遮断弁が故障等により開弁しなくなったとき、ガス容器の内のガスを放出通路から外部に放出できなかった。またこの故障の際、充填通路からガスを外部に放出しようとしても、逆止弁が設けられているため、放出することができなかった。

本発明は、放出通路の弁が故障等した場合であっても、ガス容器内のガスを適切に放出することができるガス容器用バルブアッセンブリを提供することをその目的としている。

本発明のガス容器用バルブアッセンブリは、ガス容器に設けられたガス容器用バルブアッセンブリであって、ガス容器の内部と外部とを連通する通路として、ガスを充填するための充填通路およびガスを放出するための放出通路を有するガス容器用バルブアッセンブリにおいて、充填通路に設けられ、これを遮断可能な充填側弁と、放出通路に設けられ、これを遮断可能な放出側弁と、放出側弁の下流側と充填側弁の下流側との間を接続する連通路と、連通路により連通された充填通路と放出通路との連通を許容すると共にその連通を遮断可能な連通遮断機構と、を備えたものである。

この構成によれば、ガスの充填時には充填側弁を開くことで、充填通路を介してガス容器の内部にガスが充填される。また、ガスの放出時には放出側弁を開くことで、放出通路を介してガス容器の内部からガスが放出される。放出側弁の正常時には、連通遮断機構により連通を遮断することで、充填通路と放出通路とを独立させることができ、ガスの充填および放出を適切に行うことができる。

一方、放出側弁が故障等により開かなくとも、連通遮断機構により連通させることで、ガス容器内のガスは、充填通路の下流側（充填側弁の下流側）から連通路を流れ、連通路から放出通路の下流側（放出側弁の下流側）へと流動し得る。このように、放出通路と充填通路とを接続する連通路を上記の位置に設けておくことで、故障等により放出側弁が開かなくとも、充填通路を有効に利用してガス容器内のガスを放出通路から適切に放出することができる。

ここで、充填通路の下流側や充填側弁の下流側とは、充填通路からガスを充填する際のガス流れ方向から見て下流側であることを意味する。したがって、ガス容器との関係では、充填側弁から見てガス容器の内部側が充填側弁の下流側となり、充填側弁から見てガス容器の外部側が充填側弁の上流側となる。

同様に、放出通路の下流側や放出側弁の下流側とは、放出通路からガスを放出する際のガス流れ方向から見て下流側であることを意味する。したがって、ガス容器との関係では、放出側弁から見てガス容器の外部側が放出側弁の下流側となり、放出側弁から見てガス容器の内部側が放出側弁の上流側となる。

上記の本発明の場合、連通遮断機構は、連通路に設けられた遮断弁で構成されていることが、好ましい。

この構成によれば、小型でシンプルなバルブアッセンブリを構成することができる。

この場合、連通路上の遮断弁は人力操作弁であることが、好ましい。

この構成によれば、システムの電気的異常時に適切に対応し得る。ここで、人力操作弁としては、後述する手動弁のほか、足踏弁が挙げられる。

もっとも、本発明の一態様によれば、連通路上の遮断弁を電磁弁などの電気的駆動弁でも構成することができる。

また、本発明の一態様によれば、連通路に遮断弁を設けない連通遮断機構を構成することもできる。連通遮断機構は、例えば、充填通路や放出通路に設けられた複数の遮断弁で構成される。例えば、充填通路と放出通路との連通を遮断するために、充填通路においては、連通路との接続点位置の上流側および下流側に遮断弁を設けた構成となり、放出通路においては、連通路との接続点の下流側に遮断弁を設けた構成となる。このため、複数の遮断弁の手動または自動の開閉が複雑になり、バルブアッセンブリ自体の構造を複雑化してしまう。上記の本発明の好ましい構成のように、連通路に遮断弁を設けた方が、連通遮断機構を簡易に構成することができる。

この場合、遮断弁は、連通路を開閉するための手動操作部を有する手動弁であり、手動操作部は、ガス容器外に配置されていることが、好ましい。

この構成によれば、遮断弁が手動弁であるため、遮断弁をコンパクトに構成し得る。また、手動操作部がガス容器外に配置されているため、放出側弁の故障時等に、手動操作部に簡単にアクセスして遮断弁を開くことができる。
ここで、手動操作部は、例えばハンドル、レバー、ボタンにより構成することができる。

これらの場合、放出通路には、連通路との接続合流点の下流側に調圧弁が設けられていることが、好ましい。

この構成によれば、調圧弁が放出通路と連通路との接続合流点の下流側に位置しているため、放出側弁が開かない故障時等にも、放出通路を流れるガスは、調圧弁を通過する。これにより、この故障時等にも、ガスを減圧（調圧）して放出することができる。

この場合、調圧弁の上流側の放出通路に設けられ、ガスの状態量を検出するセンサを更に備えたことが、好ましい。

この構成によれば、調圧弁の上流側にセンサを設けているため、ガス容器の内部のガスの状態を検出し得る。

あるいは、上記構成の場合、放出通路には、放出側弁の下流側に、ガスの状態量を検出するセンサが設けられていることが、好ましい。

この構成によれば、センサにより、上記同様にガス容器の内部のガスの状態を検出し得る。また、仮にセンサからガス漏れが生じても、その上流側の放出側弁を閉じることで、センサからのガス漏れを阻止し得る。このため、センサのシール構造も簡素化することが可能となる。

ここで、センサが検出するガスの状態量としては、例えばガスの圧力および温度である。したがって、センサには、例えば圧力センサおよび温度センサが含まれる。

上記の本発明の場合、充填側弁は、逆止弁または人力操作弁であることが、好ましい。

この構成によれば、充填側弁が人力操作弁である場合には、ガス充填時やガス放出時（放出側弁の故障時等を含む）に、充填側弁を操作することにより適宜開閉すればよい。一方、充填側弁が逆止弁である場合には、充填側弁を操作することなく、ガス充填時にガスが充填通路の下流側に流動することを許容し得る。また、充填側弁を操作することなく、ガス容器内のガスが充填通路を逆流して外部に放出されることを阻止し得る。

あるいは、上記構成の場合、充填側弁は複数設けられ、複数の充填側弁には、充填通路に直列に配置された逆止弁が含まれることが、好ましい。

この構成によれば、複数の逆止弁を直列に配置しているため、仮に一つの逆止弁が故障等しても他の逆止弁でガスの逆流を阻止することができる。すなわち、フェールセーフを達成することができる。

これらの場合、放出側弁は、電気的駆動弁であることが、好ましい。

あるいは、上記構成の場合、放出側弁は複数設けられ、複数の放出側弁には、電気的駆動弁と、この下流側に位置する人力操作弁と、が含まれることが、好ましい。

この構成によれば、電気的駆動弁や人力操作弁が故障等により開かなくなった場合には、上記のように連通遮断機構により連通させて、ガスを放出するための流路を確保すればよい。一方、電気的駆動弁が故障等により閉じなくなった場合には、この下流側の人力操作弁を操作により閉じることで、ガスの放出を阻止することができる。

ここで、電気的駆動弁には、例えばソレノイドによって駆動される電磁弁や、モータによって駆動される電動弁のほか、圧電素子や磁歪素子などの電気・磁気力によって駆動される弁が含まれる。

これらの場合、放出通路には、放出側弁の上流側にフィルタが設けられていることが、好ましい。

この構成によれば、フィルタにより異物を捕捉することができ、異物を取り除かれたガスをガス容器外に放出することができる。フィルタが放出側弁の上流側にあるため、ガス中の異物が放出側弁に付着することを防止できる。これにより、例えば閉弁動作過程での異物に起因する放出側弁の損傷を有効に回避することができる。

これらの場合、ガス容器内のガスが所定圧以上になったときに開弁されるリリーフ弁と、リリーフ弁が設けられ、リリーフ弁の開弁によりガス容器の内部と外部とを連通するリリーフ通路と、を更に有していることが、好ましい。

この構成によれば、ガス容器内が異常に高圧となった場合に、ガス容器内のガスをリリーフ弁およびリリーフ通路を介して外部に放出することができる。これにより、ガス容器の内圧を下げることができる。

この場合、リリーフ通路は、充填通路に分岐接続された通路であり、充填側弁は、リリーフ通路と充填通路との分岐接続点の上流側に位置していることが、好ましい。

この構成によれば、リリーフ通路が充填通路に分岐接続されているため、リリーフ通路と充填通路とを独立させる場合に比べて、バルブアッセンブリ全体のサイズを小さくし得る。また、充填側弁の配置を考慮して上記のように分岐接続点を設定することで、ガス容器内の異常高圧時に、ガスをリリーフ通路の下流側へと適切に導いて放出することができる。

本発明の他のガス容器用バルブアッセンブリは、ガス容器に設けられたガス容器用バルブアッセンブリであって、ガス容器の内部と外部とを連通するガスの放出通路と、ガス容器の内部と外部とを連通し、放出通路とは異なる第１のガス通路と、放出通路に設けられ、これを遮断可能な放出側弁と、第１のガス通路に設けられ、これを遮断可能な第１の弁と、放出側弁から見てガス容器の外部側の放出通路の部分と第１の弁から見てガス容器の内部側の第１のガス通路の部分との間を接続する連通路と、連通路により連通された第１のガス通路と放出通路との連通を許容すると共にその連通を遮断可能な連通遮断機構と、を備えたものである。

この構成によれば、放出側弁の正常時には、連通遮断機構により連通を遮断することで、第１のガス通路と放出通路とを独立させることができ、ガスの放出等を適切に行うことができる。また、放出側弁が故障等により開かなくとも、連通遮断機構により連通させることで、ガス容器内のガスは、第１のガス通路の下流側（第１の弁から見てガス容器の内部側の第１のガス通路の部分）から連通路を流れ、連通路から放出通路の下流側（放出側弁から見てガス容器の外部側の放出通路の部分）へと流動し得る。このように、放出側弁が故障等して開かなくとも、第１のガス通路および連通路を有効に利用することで、ガス容器内のガスを放出通路から外部に適切に放出することができる。

この場合、第１のガス通路は、ガス容器にガスを充填するための充填通路、またはガス容器内のガスが所定圧以上になったときにガスを放出するためのリリーフ通路であることが、好ましい。

この構成によれば、放出側弁が開かない故障時等に、充填通路またはリリーフ通路を有効に利用して、ガス容器内のガスを放出通路から適切に放出することができる。

これらの場合、連通遮断機構は、連通路に設けられた遮断弁で構成されていることが、好ましい。

この構成によれば、上記同様に、連通遮断機構を簡易に構成することができる。

本発明のガス容器用バルブアッセンブリによれば、放出通路の弁が故障等した場合であっても、ガス容器内のガスを適切に放出することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るガス容器用バルブアッセンブリについて説明する。このガス容器用バルブアッセンブリは、放出通路上の放出側弁が故障等により開かなくなった場合でも、放出通路と例えば充填通路とを連通させることで、ガス容器内のガスを放出通路から外部に放出することができるものである。なお、第２実施形態以降では、第１実施形態と共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、ガス容器１は、全体として密閉円筒状の容器本体２と、容器本体２の長手方向の一端部または両端部に取り付けられた口金３と、を具備している。容器本体２の内部は、各種のガスを貯留する貯留空間５となっている。ガス容器１は、常圧のガスを充填することもできるし、常圧に比して圧力が高められたガスを充填することもできる。すなわち、本発明のガス容器１は、高圧ガス容器として機能することができる。

例えば、燃料電池システムでは、高圧の状態で用意された燃料ガスを減圧して、燃料電池の発電に供している。本発明のガス容器１は、高圧の燃料ガスを貯留するのに適用することができ、燃料ガスとしての水素ガスや、圧縮天然ガス（ＣＮＧガス）などを貯留することができる。ガス容器１に充填される水素の圧力としては、例えば３５ＭＰａあるいは７０ＭＰａであり、ＣＮＧガスの圧力としては、例えば２０ＭＰａである。

容器本体２は、ガスバリア性を有する内側のライナー６（内殻）と、ライナー６の外側を覆うＦＲＰからなるシェル７（外殻）と、の二層構造で構成されている。ライナー６は、例えば高密度ポリエチレンなどの樹脂や、アルミニウム合金などの金属により構成される。口金３は、例えばステンレスなどの金属で形成され、容器本体２の半球面状をした端壁部の中心に設けられている。口金３の開口部の内周面には、めねじ９が形成されており、ここにバルブアッセンブリ１０がねじ込み接続されている。

バルブアッセンブリ１０とは、ガス通路のほか、バルブや継手等の配管要素や、各種ガスセンサなどをハウジング３１に一体的に組み込んだモジュールをいう。バルブアッセンブリ１０は、外部のガス充填ライン２１と貯留空間５とを接続すると共に、外部のガス放出ライン２２と貯留空間５とを接続する。

例えば、燃料電池システム上のガス容器１は、ガス充填ライン２１およびバルブアッセンブリ１０を介して、貯留空間５に例えば高圧の水素ガスが充填される。また、燃料電池システム上のガス容器１は、バルブアッセンブリ１０を介して、貯留空間５内の例えば水素ガスをガス放出ライン２２に放出する。そして、ガス放出ライン２２に設けた燃料電池に水素ガスが供給される。以下は、燃料電池用の高圧水素タンクに適用することを一例に説明する。

バルブアッセンブリ１０は、ガス容器１の内外に亘るように設けられている。バルブアッセンブリ１０は、各種のバルブ（４６,５１，５２，６２，６３，６４，７４）や各種のガス通路（４１〜４４）を構成したハウジング３１（バルブボデー）を有している。ハウジング３１のネック部の外周面には、口金３のめねじ９に螺合するおねじ３２が形成されており、このねじ部分を介してバルブアッセンブリ１０を口金３にねじ込み接続することができる。ねじ込み接続された状態では、ハウジング３１と口金３との間は、図示省略した複数のシール部材により気密にシールされる。

ハウジング３１内には、ガス容器１の内部と外部とを連通する通路として、貯留空間５とガス充填ライン２１とを連通する充填通路４１と、貯留空間５とガス放出ライン２２とを連通する放出通路４２と、充填通路４１および放出通路４２とは独立したリリーフ通路４３と、が設けられている。また、ハウジング３１内には、充填通路４１と放出通路４２との間を接続する連通路４４が設けられている。

リリーフ通路４３は、その一端がハウジング３１のヘッド部において外部に開口し、その他端が貯留空間５内で開口している。リリーフ通路４３には、ガス容器１内のガスが所定圧以上になっときに作動して開弁するリリーフ弁４６が設けられている。

リリーフ弁４６は、ガス容器１内のガスの圧力が最低作動圧力（所定圧）に達したときに作動するものであり、例えば、ばね式（機械的）のタイプのものや、温度の上昇により溶けて圧力を完全に開放する溶栓弁などで構成されている。このような構成により、貯留空間５内が異常に高圧になったときにリリーフ弁４６が開弁するため、貯留空間５内のガスをリリーフ通路４３から外部に放出することができ、ガス容器１の損傷を回避することができる。なお、リリーフ弁４６は、高温時（所定温度に達した時）に、リリーフ通路４３を外部（大気）と連通するように溶ける溶栓弁であってもよい。

充填通路４１は、その一端がガス充填ライン２１に接続され、その他端が貯留空間５内で開口している。充填通路４１には、ガスの逆流を阻止する逆止弁５１と、逆止弁５１に直列に配置された手動弁５２と、が設けられている。これらの逆止弁５１および手動弁５２は、本発明にいう充填側弁や第１の弁を構成する。

放出通路４２は、その一端がガス放出ライン２２（あるいはその下流の燃料電池）に接続され、その他端が貯留空間５内で開口している。放出通路４２には、貯留空間５側から順に、ガス中の異物を捕捉するフィルタ６１と、放出通路４２を電気的に開閉可能な遮断弁６２と、放出通路４２をマニュアル操作により開閉可能な手動弁６３と、ガスの圧力を減圧することにより調整する調圧弁６４と、が設けられている。これらの遮断弁６２および手動弁６３は、本発明にいう放出側弁を構成する。

ここで、本明細書において、充填通路４１における下流側とは、ガス充填ライン２１から貯留空間５にガスを充填する際に、充填通路４１でのガス流れ方向から見て下流側であることを意味する。したがって、逆止弁５１は、手動弁５２の上流側（一次側）に位置している。これをガス容器１との関係で換言すれば、逆止弁５１から見てその下流側がガス容器１の内部側に相当し、その上流側がガス容器１の外部側に相当する。

同様に、放出通路４２における下流側とは、貯留空間５からガス放出ライン２２にガスを放出する際に、放出通路４２でのガス流れ方向から見て下流側であることを意味する。したがって、放出通路４２には、その上流側から順に、フィルタ６１、遮断弁６２、手動弁６３、および調圧弁６４が配置されている。これをガス容器１との関係で換言すれば、遮断弁６２から見てその上流側がガス容器１の内部側に相当し、その上流側がガス容器１の外部側に相当する。

バルブアッセンブリ１０のバルブなどの各構成要素について説明する。
逆止弁５１は、ガスがガス充填ライン２１から充填通路４１に供給された場合に、ガスが充填通路４１の下流側に流れることを許容する。一方、逆止弁５１は、ガス容器１内のガスが充填通路４１の上流側に流れようとする場合には、そのガス圧により充填通路４１を遮断して、ガスの逆流を阻止する。

手動弁５２は、逆止弁５１の下流側に位置しており、ユーザによりマニュアル操作される操作部が容器本体２の外側に位置している。なお、回路図として示しているが、この操作部は、実際にはハウジング３１の外壁面から外側に突出して位置している。ユーザが操作部を操作して手動弁５２を閉じると、充填通路４１が遮断される。なお、手動弁５２に代えて、この弁を電磁弁などの電気的駆動弁で構成してもよい。また、手動弁５２を省略してもよい。

フィルタ６１は、ガス中の対象とする異物の大きさに対応したろ過度を有するフィルタエレメントを具備している。異物としては、塵埃のほか、コンタミや油分などが挙げられる。フィルタ６１によりガス中の異物を取り除くことができるため、ガス放出ライン２２に清浄なガスを放出することができる。また、フィルタ６１が放出通路４２の最も上流側に設けられているため、その下流側の遮断弁６２、手動弁６３および調圧弁６４の各弁体や各弁座への異物の付着が防止される。

遮断弁６２は、ガス容器１の元弁として機能するものであり、例えば容器本体２の内側に位置している。遮断弁６２は、図示省略した制御装置に接続されており、制御装置からの出力信号によって開閉制御される。この種の遮断弁６２は、例えばソレノイドによって駆動される電磁弁、モータによって駆動される電動弁、または圧電素子や磁歪素子などの電気・磁気力によって駆動される弁、などの電気的駆動弁により構成されている。

例えば、電磁弁で構成された遮断弁６２は、いずれも図示省略したが、駆動源となるソレノイドと、ソレノイドの駆動により進退する弁棒と、弁棒が離接する弁座と、を具備する。そして、ソレノイドの励磁により弁棒が弁座に当接すると、放出通路４２は遮断される。一方、ソレノイドの消磁により弁棒が弁座から離間すると、放出通路４２は連通される。

手動弁６３は、ユーザによりマニュアル操作される操作部が容器本体２の外側に位置している。なお、回路図として示しているが、この操作部は、実際にはハウジング３１の外壁面から外側に突出して位置している。ユーザが操作部を操作して手動弁６３を閉じると、放出通路４２が遮断される。なお、手動弁６３に代えて、この弁を電磁弁などの電気的駆動弁で構成してもよい。また、手動弁６３を省略してもよい。

調圧弁６４（レギュレータ）は、放出通路４２を流れるガスを所定圧に減圧する。調圧弁６４は、直動式およびパイロット式のいずれの作動方式で構成してもよい。また、調圧弁６４は、機械式に圧力を制御する構成でもよいし、例えば電空レギュレータとして構成してもよい。調圧弁６４は、容器本体２の外側に位置しており、その開弁特性を調整するための操作部がハウジング３１の外壁面から外側に突出して位置している。このため、調圧弁６４の開弁特性を作業性良く調整することが可能となっている。

連通路４４は、その一端が充填通路４１における手動弁５２の下流側（または逆止め弁５１から見て下流側）に接続され、その他端が放出通路４２における遮断弁６２の下流側（または手動弁６３から見て下流側）であって且つ調圧弁６４の上流側に接続されている。すなわち、連通路４４と充填通路４１との接続合流点７１は、手動弁５２の下流側に設けられ、連通路４４と放出通路４２との接続合流点７２は、遮断弁６２と調圧弁６４との間に設けられている。連通路４４には、これを開閉可能な遮断弁７４が設けられている。

遮断弁７４（連通遮断機構）は、放出通路４２の遮断弁６２と同様に電気的駆動弁で構成することもできるし、放出通路４２の手動弁６３と同様に構成することもできる。本実施形態の遮断弁７４は、手動弁で構成されており、マニュアル操作により連通路４４を開閉するための手動操作部を有している。手動操作部は、弁体に連結されており、手動操作部の操作により弁体が弁座に対して離接する。この種の手動操作部は、例えば、回転操作する円形状のハンドルのほか、レバーや、プッシュプル操作方式のボタンにより構成することができる。

手動操作部は、容器本体２の外側に位置し、しかもハウジング３１の外壁面から外側に突出して位置するように設けられている。このため、ユーザは、バルブアッセンブリ１０を口金３から取り外すことなく、手動操作部に簡単にアクセスすることができる。ユーザが手動操作部を操作して遮断弁７４を開いた状態にすると、充填通路４１と放出通路４２との連通が許容される。一方、遮断弁７４を閉じた状態にすると、充填通路４１と放出通路４２との連通が遮断される。後述するように、遮断弁７４は、常時は閉弁しており、主として遮断弁６２の故障時等に開弁される。

遮断弁７４は、各種の機能のものを適用することができる。例えば、遮断弁７４のタイプとしては、仕切り弁、玉形弁、バタフライ弁、ボール弁などが挙げられる。また、例えば、充填通路４１と放出通路４２とがハウジング３１内で直交する場合など平行でない場合には、アングル弁タイプやＹ形弁タイプの玉形弁で遮断弁７４を構成すればよい。

ここで、本実施形態のバルブアッセンブリ１０の作用について説明する。
ガス容器１へのガスの充填時は、手動弁５２を開いた状態で、ガス充填ライン２１から充填通路４１を介して貯留空間５にガスを導入する。このとき、連通路４４上の遮断弁７４は閉じられており、充填通路４１を流れるガスが、連通路４４を介して放出通路４２に流れ込まないようになっている。ガスの充填完了後には、手動弁５２を閉じた状態とする。なお、充填通路４１には逆止弁５１が設けられているため、ガスの充填完了後に手動弁５２を閉じなくとも、充填通路４１外へのガスの流出を阻止することができる。

ガス容器１からガスを放出する際には、遮断弁６２および手動弁６３を開いた状態とする。遮断弁６２の開弁作動は、例えば燃料電池システムにおける発電要求に基づいて、図示省略した制御装置により電気制御的になされる。手動弁６３は、ガス放出の前から予め開弁した状態であってもよい。遮断弁６２および手動弁６３を開弁状態とすることで、貯留空間５内のガスは、放出通路４２を流れ、調圧弁６４により減圧されてガス放出ライン２２へと流出する。このとき、連通路４４上の遮断弁７４は閉じられており、放出通路４２を流れるガスは、連通路４４を介して充填通路４１に流れ込まないようになっている。

ところが、遮断弁６２が固着して開かなくなったり、制御回路が断線して遮断弁６２を開けなかったりするなど、故障により遮断弁６２が開かない場合がある。このような場合、遮断弁６２の点検や交換などのため、バルブアッセンブリ１０を口金３から取り外す必要がある。この取外し作業は、ガス容器１にガスが充填されたままであると煩雑となるため、ガス容器１からガスを放出する必要がある。しかしこの場合、故障等により遮断弁６２が開かないため、放出通路４２のフィルタ６１や遮断弁６２にガスを通して、放出通路４２の下流側へと放出することができない。

そこで本実施形態では、ガスを放出通路４２から放出するために、連通路４４上の遮断弁７４を開いて、充填通路４１と放出通路４２とを連通させるようにしている。こうすることで、図においてガスの流れを破線の矢印で示すように、貯留空間５内のガスは、充填通路４１を流れて連通路４４に流れ込み、連通路４４から放出通路４２の下流側へと流れる。

これにより、故障等により遮断弁６２が開かない場合であっても、充填通路４１を有効に利用して、ガス容器１内のガスを放出通路４２から適切に放出させることができる。また、そのガス放出の際に、放出通路４２を流れるガスは、調圧弁６４を通過する。これにより、ガスを減圧して、ガス容器１外部に放出することができる。なお、この故障時に放出されるガスを、例えば燃料電池システムでの燃料電池の発電に利用してもよい。また、故障時に放出されるガスを、希釈ガス（空気または不活性ガス）によって濃度を低減してから大気放出してもよいし、触媒上で酸化反応させることによって濃度を低減してもよい。

また上記の不具合とは逆に、遮断弁６２が固着して閉じなくなったり、制御回路が断線して遮断弁６２を閉じられなくなったりするなど、故障等により遮断弁６２が閉じない場合がある。このような場合、遮断弁６２の下流側の手動弁６３を閉じることで、貯留空間５からガス放出ライン２２へのガスの流出を阻止することができる。もっとも、この不具合の際には、連通路４４上の遮断弁７４を閉じておく必要があることは言うまでもない。また上述のように、ガス容器１内の異常高圧時には、開弁されるリリーフ弁４６によってリリーフ通路４３からガス容器１内のガスを放出することができ、ガス容器１の損傷を回避することができる。

なお、上記の説明では、遮断弁７４を手動弁で構成したが、その操作方式を代えて、例えば遮断弁７４を足踏弁で構成してもよい。すなわち、手動弁や足踏弁等の人力操作弁で遮断弁７４を構成してもよい。この点、手動弁５２および手動弁６３も同様である。

＜第２実施形態＞
次に、図２を参照して、第２実施形態に係るバルブアッセンブリ１０について相違点を中心に説明する。第１実施形態との相違点は、放出通路４２に圧力センサ８１および温度センサ９１を設けたことである。

圧力センサ８１は、放出通路４２と連通路４４との接続合流点７２の下流側であって調圧弁６４の上流側に設けられている。圧力センサ８１が調圧弁６４の一次側に位置しているため、圧力センサ８１により貯留空間５のガスの圧力を検出することができる。圧力センサ８１は、放出通路４２から側方に分岐するように設けられた通路８２に、取り付けられるように設けられている。圧力センサ８１と通路８２との取付け部分は、図示省略したシール部材によりシールされている。

同様に、温度センサ９１は、放出通路４２と連通路４４との接続合流点７２の下流側であって調圧弁６４の上流側に設けられている。温度センサ９１により、貯留空間５のガスの温度を検出することができる。温度センサ９１は、放出通路４２から側方に分岐するように設けられた通路９２に、取り付けられるように設けられている。温度センサ９１と通路９２との取付け部分は、図示省略したシール部材によりシールされている。

本実施形態によれば、圧力センサ８１および温度センサ９１により、ガス容器１内のガスの充填量を算出することができる。また、仮に圧力センサ８１からガス漏れが生じたり、あるいは圧力センサ８１と通路８２との取付け部分（シール部分）からガス漏れが生じたりしても、遮断弁６２を閉じることで、そのガス漏れを阻止することができる。同様に、仮に温度センサ９１からガス漏れが生じたり、あるいは温度センサ９１と通路９２との取付け部分からガス漏れが生じたりしても、遮断弁６２を閉じることで、そのガス漏れを阻止することができる。したがって、圧力センサ８１および温度センサ９１のシール構造を簡素化することができる。

なお、圧力センサ８１と温度センサ９１との位置関係は、逆であってもよい。また、圧力センサ８１および温度センサ９１は、遮断弁６２の下流側の位置であればよく、例えば放出通路４２と連通路４４との接続合流点７２よりも上流側であってもよい。また、圧力センサ８１および温度センサ９１の一方を省略してもよい。

＜第３実施形態＞
次に、図３を参照して、第３実施形態に係るバルブアッセンブリ１０について相違点を中心に説明する。第１実施形態との相違点は、充填通路４１に逆止弁１０１（充填側弁）を追加したことである。

すなわち、充填通路４１には、同様の機能を有する二つの逆止弁５１，１０１が直列に配置されている。このような構成とすることで、仮に一方の逆止弁（５１または１０１）が故障等して、逆流となるガスの流出を阻止できなくなったとしても、もう一方の逆止弁（１０１または５１）でガスの逆流を阻止することができる。なお、上流側の逆止弁５１に比べて下流側の逆止弁１０１の最低作動圧力を小さく設定しておくことが好ましい。また、充填通路４１に設ける逆止弁は二以上の複数であってもよい。

＜第４実施形態＞
次に、図４を参照して、第４実施形態に係るバルブアッセンブリ１０について相違点を中心に説明する。第１実施形態との相違点は、リリーフ通路４３を充填通路４１に分岐接続したことである。

リリーフ通路４３は、その一端がハウジング３１の外部に開口し、その他端が充填通路４１に接続されている。リリーフ通路４３と充填通路４１との分岐接続点は、逆止弁５１の下流側に位置している。このような構成とすることで、第１〜第３実施形態に比べて、各通路（４１〜４４）における各種弁（５１，５２，６２，６３，６４，７４）の配置の自由度を高めることができると共に、バルブアッセンブリ１０全体のサイズを小さくし得る。なお、図４では、充填通路４１の手動弁５２および放出通路４２の手動弁６３を省略した。

＜第５実施形態＞
次に、図５を参照して、第５実施形態に係るバルブアッセンブリ１０について相違点を中心に説明する。第１実施形態との相違点は、リリーフ通路４３と放出通路４２とを連通路４４で接続し、それに伴い充填通路４１と放出通路４２とを独立させたことである。

連通路４４の一端は、リリーフ弁４６（第１の弁）よりも上流側、すなわちリリーフ弁４６から見て貯留空間５側のリリーフ通路４３の部分に接続している。連通路４４の他端は、上記同様に、放出通路４２における遮断弁６２の下流側であって且つ調圧弁６４の上流側に接続されている。連通路４４には、上記同様に、これを開閉可能な遮断弁７４（連通遮断機構）が設けられている。

本実施形態によれば、故障等により遮断弁６２が開かなくなっても、連通路４４上の遮断弁７４を開いて、リリーフ通路４３と放出通路４２とを連通させることができる。こうすることで、図においてガスの流れを破線の矢印で示すように、貯留空間５内のガスは、リリーフ通路４３を流れて連通路４４に流れ込み、連通路４４から放出通路４２の下流側へと流れる。このように、故障等により遮断弁６２が開かない場合に、本実施形態のようにリリーフ通路４３を有効に利用しても、ガス容器１内のガスを放出通路４２から適切に放出させることができる。

＜他の実施形態＞
以上の第１〜第５実施形態の説明では、遮断弁７４により充填通路４１（またはリリーフ通路４３）と放出通路４２との連通を遮断するようにしたが、この連通を許容しつつ且つ遮断可能な連通遮断機構を構成することもできる。

例えば、図１を参照して説明するに、連通遮断機構は、充填通路４１における接続合流点７１の上流側および下流側に設けた図示省略した二つの遮断弁と、放出通路４２における接続合流点７２の上流側および下流側に設けた図示省略した二つの遮断弁と、で構成することができる。放出通路４２における接続合流点７２の上流側の遮断弁については、上記の遮断弁６２を適用することができる。この四つの遮断弁をガスの充填時およびガスの放出時に加えて、遮断弁６２が開かない場合のガスの放出時に適宜開閉すれば、上記したバルブアッセンブリ１０の仕様を達成することができる。

上記した本発明のバルブアッセンブリ１０を備えたガス容器１は、燃料電池システムを搭載した車両などに用いるのに好適である。また、車両以外の航空機や船舶など、ガス容器を動力源として用いる輸送機関にも、本発明のガス容器１を好適に適用することができる。

第１実施形態に係るガス容器用バルブアッセンブリの構成を示す図であり、ガス容器を一部裁断して示すと共にバルブアッセンブリの回路系統を示す図である。 第２実施形態に係るガス容器用バルブアッセンブリの構成を示す図であり、図１と同様の図である。 第３実施形態に係るガス容器用バルブアッセンブリの構成を示す図であり、図１と同様の図である。 第４実施形態に係るガス容器用バルブアッセンブリの構成を示す図であり、図１と同様の図である。 第５実施形態に係るガス容器用バルブアッセンブリの構成を示す図であり、図１と同様の図である。

符号の説明

１：ガス容器、１０：バルブアッセンブリ、４１：充填通路、４２：放出通路、４３：リリーフ通路、４４：連通路、４６：リリーフ弁、５１：逆止弁（充填側弁）、５２：手動弁（充填側弁）、６１：フィルタ、６２：遮断弁（放出側弁）、６３：手動弁（放出側弁）、６４：調圧弁、７４：遮断弁（連通遮断機構）、８１：圧力センサ、９１：温度センサ、１０１：逆止弁（充填側弁）

Claims (17)

1. ガス容器に設けられたガス容器用バルブアッセンブリであって、当該ガス容器の内部と外部とを連通する通路として、ガスを充填するための充填通路およびガスを放出するための放出通路を有するガス容器用バルブアッセンブリにおいて、
   前記充填通路に設けられ、これを遮断可能な充填側弁と、
   前記放出通路に設けられ、これを遮断可能な放出側弁と、
   前記放出側弁の下流側と前記充填側弁の下流側との間を接続する連通路と、
   前記連通路により連通された前記充填通路と前記放出通路との連通を許容すると共にその連通を遮断可能な連通遮断機構と、
   を備えたガス容器用バルブアッセンブリ。
2. 前記連通遮断機構は、前記連通路に設けられた遮断弁で構成されている請求項１に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
3. 前記遮断弁は、人力操作弁である請求項２に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
4. 前記遮断弁は、前記連通路を開閉するための手動操作部を有する手動弁であり、
   前記手動操作部は、前記ガス容器外に配置されている請求項３に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
5. 前記放出通路には、前記連通路との接続合流点の下流側に調圧弁が設けられている請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
6. 前記調圧弁の上流側の前記放出通路に設けられ、ガスの状態量を検出するセンサを更に備えた請求項５に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
7. 前記放出通路には、前記放出側弁の下流側に、ガスの状態量を検出するセンサが設けられている請求項１ないし５のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
8. 前記充填側弁は、逆止弁または人力操作弁である請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
9. 前記充填側弁は、複数設けられ、
   前記複数の充填側弁には、前記充填通路に直列に配置された逆止弁が含まれる請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
10. 前記放出側弁は、電気的駆動弁である請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
11. 前記放出側弁は、複数設けられ、
    前記複数の放出側弁には、電気的駆動弁と、この下流側に位置する人力操作弁と、が含まれる請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
12. 前記放出通路には、前記放出側弁の上流側にフィルタが設けられている請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
13. 前記ガス容器内のガスが所定圧以上になったときに開弁されるリリーフ弁と、
    前記リリーフ弁が設けられ、当該リリーフ弁の開弁により前記ガス容器の内部と外部とを連通するリリーフ通路と、
    を更に有している請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
14. 前記リリーフ通路は、前記充填通路に分岐接続された通路であり、
    前記充填側弁は、前記リリーフ通路と前記充填通路との分岐接続点の上流側に位置している請求項１３に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
15. ガス容器に設けられたガス容器用バルブアッセンブリであって、
    前記ガス容器の内部と外部とを連通するガスの放出通路と、
    前記ガス容器の内部と外部とを連通し、前記放出通路とは異なる第１のガス通路と、
    前記放出通路に設けられ、これを遮断可能な放出側弁と、
    前記第１のガス通路に設けられ、これを遮断可能な第１の弁と、
    前記放出側弁から見て前記ガス容器の外部側の前記放出通路の部分と、前記第１の弁から見て前記ガス容器の内部側の前記第１のガス通路の部分との間を接続する連通路と、
    前記連通路により連通された前記第１のガス通路と前記放出通路との連通を許容すると共にその連通を遮断可能な連通遮断機構と、
    を備えたガス容器用バルブアッセンブリ。
16. 前記第１のガス通路は、前記ガス容器にガスを充填するための充填通路、または前記ガス容器内のガスが所定圧以上になったときにガスを放出するためのリリーフ通路である請求項１５に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。
17. 前記連通遮断機構は、前記連通路に設けられた遮断弁で構成されている請求項１５または１６に記載のガス容器用バルブアッセンブリ。

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