JP2009191943A - バルブアセンブリおよび燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】バルブアセンブリを備える所定のシステムにおいて、リークチェックポートを新たに設けることなく、リークチェックを行うこと。
【解決手段】ガスタンクに取り付けられ、ガスタンクにガスを充填若しくはガスタンクからガスを放出するためのバルブアセンブリであって、ガスタンクにガスを充填するための充填流路と、ガスタンクからガスを放出するための放出流路と、充填流路に設けられ、充填流路におけるガスの流通を遮断可能な充填流路遮断弁と、放出流路に設けられ、放出流路におけるガスの流通を遮断可能な第１放出流路遮断弁と、充填流路において、充填流路遮断弁よりもガスの充填方向の上流側の流路と、放出流路において、第１放出流路遮断弁よりもガスの放出方向の下流側の流路と、を接続する連通流路と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガスタンクに取り付けられるバルブアセンブリに関する。

燃料電池システムにおいて、燃料電池に供給するための燃料ガスを貯蔵するガスタンクに、燃料ガスを充填若しくはガスタンクから燃料ガスを放出するためのバルブアセンブリが設けられている。また、この燃料電池システムにおいて、バルブアセンブリと接続され、ガスタンクから燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給流路が設けられている。

燃料電池システムでは、所定のリークチェック領域において、リークチェックを実施する場合がある。リークチェックとは、例えば、燃料ガス供給流路とバルブアセンブリとの接続部分、燃料ガス供給流路における分岐部分、または、燃料ガス供給流路と燃料ガス供給流路上に設けられる調圧弁や遮断弁などの弁との接続部分等から、ガス漏れが生じているか否かを確認するための検査である。そして、このリークチェックのため、燃料電池において、燃料ガス供給流路等に、高圧のガスを注入するためのリークチェックポートが設けられていた（下記特許文献１参照）。

特開２００２−３７２１９７号公報

しかしながら、上述のように、燃料電池システムにおいて、リークチェックポートを新たに設けると、部品点数の増加や、リークチェックポートの設置に伴ってリークチェック箇所が新たに増加するなど、種々の不具合が生じるおそれがあった。なお、このような問題は、燃料電池システムに限られず、バルブアセンブリを備える種々のシステムで生じ得る問題である。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、バルブアセンブリを備える所定のシステムにおいて、リークチェックポートを新たに設けることなく、リークチェックを行うことを可能とする技術の提供を目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

[適用例１]
ガスタンクに取り付けられ、前記ガスタンクにガスを充填若しくは前記ガスタンクから前記ガスを放出するためのバルブアセンブリであって、
前記ガスタンクに前記ガスを充填するための充填流路と、
前記ガスタンクから前記ガスを放出するための放出流路と、
前記充填流路に設けられ、前記充填流路における前記ガスの流通を遮断可能な充填流路遮断弁と、
前記放出流路に設けられ、前記放出流路における前記ガスの流通を遮断可能な第１放出流路遮断弁と、
前記充填流路において、前記充填流路遮断弁よりも前記ガスの充填方向の上流側の流路と、前記放出流路において、前記第１放出流路遮断弁よりも前記ガスの放出方向の下流側の流路と、を接続する連通流路と、
を備えることを要旨とする。

上記構成のバルブアセンブリによれば、バルブアセンブリを備える所定のシステムにおいて、リークチェックポートを新たに設けることなく、リークチェックを行うことができる。その結果、部品点数の増加を抑制でき、また、リークチェックポートの設置に伴うリークチェック箇所の新たな増加を抑制することができる。

[適用例２]
適用例１に記載のバルブアセンブリにおいて、前記連通流路に設けられ、前記連通流路の前記ガスの流通を遮断可能な連通流路遮断部を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。

このようにすれば、通常時は、充填流路から放出流路にガスが流入することを抑制することができると共に、保守点検時、緊急時、または、リークチェック時等に、充填流路から放出流路に、ガスタンク内のガスを放出することができる。

[適用例３]
適用例１または適用例２に記載のバルブアセンブリにおいて、前記連通流路遮断部は、手動で開閉弁を行うことが可能な弁であることを特徴とするバルブアセンブリ。

このようにすれば、保守点検時、緊急時、または、リークチェック時等に、この弁を手動で操作することで、連通流路のガスの流通を制御することができる。

[適用例４]
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、前記充填流路遮断弁または前記第１放出流路遮断弁の少なくとも一方は、手動で開閉を行うことが可能な弁であることを特徴とするバルブアセンブリ。

このようにすれば、保守点検時、緊急時、または、リークチェック時等に充填流路遮断弁または第１放出流路遮断弁を手動で開閉を行うことができる。

[適用例５]
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、前記放出流路において、前記第１放出流路遮断弁よりも前記放出方向の上流側の流路に設けられ、該流路の前記ガスの流通を遮断可能な第２放出流路遮断弁を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。

[適用例６]
適用例５に記載のバルブアセンブリにおいて、前記第２放出流路遮断弁は、電磁弁であることを特徴とするバルブアセンブリ。

このようにすれば、ガスタンク内部の圧力を高圧としても、ガスタンク内部のガスを第２放出流路遮断弁を制御することで、放出流路から放出することができる。なお、電磁弁としては、パイロット式電磁弁を用いるようにしてもよい。このようにすれば、第２放出流路遮断弁を小型化することができる。

[適用例７]
適用例１ないし適用例６のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、前記充填流路において、前記連通流路との接続部分よりも前記充填方向の上流側の流路に、前記充填方向を順流とする前記逆止弁を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。

このようにすれば、ガスタンク内部のガスが充填流路を逆流することを抑制することができる。

[適用例８]
適用例１ないし適用例７のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、前記充填流路において、前記充填流路遮断弁よりも前記充填方向の上流側の流路、前記放出流路において、前記第１放出流路遮断弁よりも前記放出方向の下流側の流路、または、前記連通流路のいずれかに、圧力を検出可能な圧力検出部を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。

このようにすれば、リークチェック時において、容易にリークチェックを行うことができる。

[適用例９]
適用例１ないし適用例８のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、前記ガスは、水素であることを特徴とするバルブアセンブリ。

[適用例１０]
燃料電池を備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に供給される燃料ガスを貯蔵するためのガスタンクと、
前記ガスタンクに取り付けられ、前記ガスタンクにガスを充填若しくは前記ガスタンクから前記ガスを放出するためのバルブアセンブリと、を備え、
前記バルブアセンブリは、
前記ガスタンクに前記燃料ガスを充填するための充填流路と、
前記ガスタンクから前記燃料ガスガスを放出するための放出流路と、
前記充填流路に設けられ、前記充填流路における前記燃料ガスの流通を遮断可能な充填流路遮断弁と、
前記放出流路に設けられ、前記放出流路における前記燃料ガスの流通を遮断可能な放出流路遮断弁と、
前記充填流路において、前記充填流路遮断弁よりも前記燃料ガスの充填方向の上流側の流路と、前記放出流路において、前記放出流路遮断弁よりも前記燃料ガスの放出方向の下流側の流路と、を接続する連通流路と、
を備えることを要旨とする。

上記構成の燃料電池システムによれば、リークチェックポートを新たに設けることなく、リークチェックを行うことができる。その結果、部品点数の増加を抑制でき、また、リークチェックポートの設置に伴うリークチェック箇所の新たな増加を抑制することができる。

なお、本発明は、上記したバルブアセンブリや燃料電池システムなどの他、燃料ガス供給システムやガスタンクなど、他の装置発明の態様で実現することも可能である。また、装置発明の態様に限ることなく、ガス供給方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池システム１０００の構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム１０００は、主に、燃料電池ＦＣと、水素タンク３００と、バルブアセンブリ１００と、レギュレータ２１０と、供給流路手動遮断弁２２０と、パージ弁２３０と、水素循環ポンプ２４０と、コンプレッサ２５０と、逆止弁２６０と、圧力計２７０と、制御回路４００と、を備えている。

燃料電池ＦＣは、比較的小型で発電効率に優れる固体高分子型燃料電池である。燃料電池ＦＣは、複数の燃料電池セルＳＬをエンドプレートＥＰで挟持することによって形成されるスタック構造となっている。

水素タンク３００は、燃料ガスとして、高圧の水素が貯蔵される貯蔵装置である。水素タンク３００には、例えば、２Ｍ〜７０Ｍ［Ｐａ］程度の高圧水素が貯蔵される。水素タンク３００には、バルブアセンブリ１００が接続され、さらに、バルブアセンブリ１００には、水素供給流路１０が接続されている。水素タンク３００に貯蔵される水素は、バルブアセンブリ１００、水素供給流路１０を介して燃料電池ＦＣに供給される。水素タンク３００およびバルブアセンブリ１００の詳細は、後述する。

バルブアセンブリ１００は、システム充填流路６０と接続されている。このシステム充填流路６０は、バルブアセンブリ１００と接続されている。システム充填流路６０において、バルブアセンブリ１００と接続される端部とは、反対の端部は、燃料電池システム１０００の外部に設けられる充填装置と接続されている。充填装置は、水素タンク３００に貯蔵するための水素や、後述するリークチェック用の不活性ガスをシステム充填流路６０に供給するために用いられる。不活性ガスとしては、例えば、ヘリウムなどの希ガスが用いられる。システム充填流路６０には、逆止弁２６０が設けられている。逆止弁２６０は、充填装置側から水素タンク３００へ向かう方向を順流とし、水素タンク３００から充填装置側に水素が逆流しないように構成されている。以下では、充填装置から水素タンク３００へ水素が充填される方向を、充填方向とも呼ぶ。

圧力計２７０は、水素供給流路１０において、レギュレータ２１０とバルブアセンブリ１００との間に設けられる。

レギュレータ２１０は、水素供給流路１０上に設けられ、燃料電池システム１０００の運転状況に応じて、燃料電池ＦＣに供給する水素の圧力が所定圧力となるように調圧を行う。また、供給流路手動遮断弁２２０は、手動で開閉弁を行う弁であり、水素供給流路１０上であって、レギュレータ２１０と燃料電池ＦＣとの間に設けられ、閉弁させることで、水素供給流路１０のガスの流通を遮断可能である。

燃料電池ＦＣは、水素排出流路２０と接続される。水素排出流路２０には、パージ弁２３０が設けられる。水素供給流路１０と水素排出流路２０には、水素循環流路３０が接続される。水素循環流路３０と水素供給流路１０との接続部分を接続部分Ｉと呼び、水素排出流路２０と水素供給流路１０との接続部分を接続部分Ｈと呼ぶ。接続部分Ｉは、水素供給流路１０において、レギュレータ２１０と供給流路手動遮断弁２２０との間に設けられ、接続部分Ｈは、水素排出流路２０において、パージ弁２３０と燃料電池ＦＣとの間に設けられる。水素循環流路３０には、水素循環ポンプ２４０が設けられる。燃料電池ＦＣで電気化学反応に供された後の水素は、水素循環ポンプ２４０の作動によって、水素排出流路２０、水素循環流路３０を介して再び燃料電池ＦＣに導かれる。このように、燃料電池ＦＣから排出された水素は、水素排出流路２０の一部、水素循環流路３０、水素供給流路１０の一部、および、燃料電池ＦＣから成る流路を循環する。なお、後述する制御回路４００は、パージ弁２３０を適宜開弁し、循環する水素中に含まれる不純物（窒素等）を燃料電池システム１０００の外部に排出させる。

コンプレッサ２５０は、空気供給流路４０を介して燃料電池ＦＣに接続され、空気を圧縮し酸化ガスとして、燃料電池ＦＣに供給する。燃料電池ＦＣは、空気排出流路５０と接続され、燃料電池ＦＣで電気化学反応に供された後の空気は、この空気排出流路５０を介して、燃料電池システム１０００の外部に排出される。

図２は、水素タンク３００およびバルブアセンブリ１００周辺の様子を示した模式図である。水素タンク３００は、タンク本体３２０と、口金３１０とを備える。

タンク本体３２０は、ガスバリア性を有し、内側に水素の貯蔵空間３３３を形成するライナー（内殻）３２０Ａと、ライナー３２０Ａの外側を覆うように配置されるシェル（外殻）３２０Ｂと、から構成される。ライナー３２０Ａ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３１０は、例えば、ステンレスなどの金属で形成され、タンク本体３２０の長手方向における端部に設けられている。口金３１０の開口部の内周面には、めねじ３１０Ａが形成されており、ここにバルブアセンブリ１００がねじ込まれ、固定される。

バルブアセンブリ１００は、放出流路１７１と、バルブ充填流路１７３と、故障時放出流路１７５と、安全流路１７７と、主止弁１１０と、放出流路手動遮断弁１２０と、充填流路手動遮断弁１３０と、故障時手動遮断弁１４０と、安全リリーフ弁１５０と、ハウジング１６０と、を備える。バルブアセンブリ１００は、放出流路１７１、バルブ充填流路１７３、故障時放出流路１７５、安全流路１７７、主止弁１１０、放出流路手動遮断弁１２０、充填流路手動遮断弁１３０、故障時手動遮断弁１４０、および、安全リリーフ弁１５０を、ハウジング１６０内に一体的に組み込こんだモジュールである。

放出流路１７１は、一方の端部が水素供給流路１０と接続され、他方の端部が水素タンク３００内部の貯蔵空間３３３と接続される。この放出流路１７１において、貯蔵空間３３３の水素が燃料電池ＦＣに向かう方向を以下では、放出方向とも呼ぶ。この放出流路１７１上には、主止弁１１０と、主止弁１１０よりも放出方向の下流側の位置に放出流路手動遮断弁１２０とが設けられる。

主止弁１１０は、パイロット式電磁弁であり、貯蔵空間３３３の水素が、高圧の場合でも、後述する制御回路４００によって、開弁制御可能である。

放出流路手動遮断弁１２０は、手動で開閉弁を行う弁であり、閉弁することにより、放出流路１７１における水素の流通を遮断可能な遮断弁である。

バルブ充填流路１７３は、一方の端部がシステム充填流路６０と接続され、他方の端部が水素タンク３００内部の貯蔵空間３３３と接続される。このバルブ充填流路１７３上には、充填流路手動遮断弁１３０が設けられる。

充填流路手動遮断弁１３０は、手動で開閉弁を行う弁であり、閉弁することにより、バルブ充填流路１７３における水素の流通を遮断可能な遮断弁である。

安全流路１７７は、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の下流側の部分と、バルブアセンブリ１００（燃料電池システム１０００）の外部とを接続する流路である。この安全流路１７７上には、安全リリーフ弁１５０が設けられる。安全リリーフ弁１５０は、水素タンク３００（貯蔵空間３３３）に貯蔵される水素が、所定圧以上となる超高圧時に開弁し、貯蔵空間３３３の水素を燃料電池システム１０００の外部に放出する。安全リリーフ弁１５０は、例えば、一定温度以上になると溶けて開弁する溶栓弁を用いることができる。このような構成により、貯蔵空間３３３の水素が超高圧になった時に、貯蔵空間３３３の圧力を減少させることができ、水素タンク３００の損傷を抑制することができる。

故障時放出流路１７５は、放出流路１７１において、放出流路手動遮断弁１２０よりも放出方向の下流側の部分と、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の上流側の部分と、を接続する流路である。この故障時放出流路１７５上には、故障時手動遮断弁１４０が設けられる。

故障時手動遮断弁１４０は、手動で開閉弁を行う弁であり、閉弁することにより、故障時放出流路１７５における水素の流通を遮断可能な遮断弁である。

制御回路４００は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ（図示せず）と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）等を備える。そして、この制御回路４００は、バルブアセンブリ１００の主止弁１１０、パージ弁２３０、水素循環ポンプ２４０、コンプレッサ２５０などを制御し、すなわち、燃料電池システム１０００全体の制御を行う。

Ａ２．燃料電池システム１０００における各弁の動作：
本実施例の燃料電池システム１０００において、燃料電池ＦＣに水素を供給する場合、水素タンク３００の貯蔵空間３３３に水素を充填する場合、および、リークチェックする場合について、各弁の制御・操作について説明する。各場合において、前提条件として、放出流路手動遮断弁１２０、充填流路手動遮断弁１３０、および、供給流路手動遮断弁２２０は、開弁されており、故障時手動遮断弁１４０は、閉弁されている。

なお、本実施例の燃料電池システム１０００では、リークチェックは、図２（ドットハッチ）で示すリークチェック領域Ｘにおいて、実施される。リークチェック領域Ｘは、水素供給流路１０において、バルブアセンブリ１００と供給流路手動遮断弁２２０との間の流路と、水素循環流路３０において、水素循環ポンプ２４０と接続部分Ｉとの間の流路と、放出流路１７１において、放出流路手動遮断弁１２０より放出方向の下流側の流路と、故障時放出流路１７５と、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の上流側の流路と、システム充填流路６０において、バルブアセンブリ１００と逆止弁２６０との間の流路と、を含む。

Ａ２−１．燃料電池ＦＣに水素を供給する場合：
燃料電池システム１０００において、燃料電池ＦＣに水素を供給する場合には、制御回路４００は、主止弁１１０を開弁する。これに伴い、水素タンク３００の貯蔵空間３３３に貯蔵される水素が、放出流路１７１、水素供給流路１０を介して燃料電池ＦＣに供給される。

ところで、燃料電池システム１０００において、主止弁１１０が故障した場合には、所定の管理者が、放出流路手動遮断弁１２０を閉弁し、故障時手動遮断弁１４０を開弁する。これに伴い、主止弁１１０が故障した場合であっても、貯蔵空間３３３に貯蔵される水素を、バルブ充填流路１７３、故障時放出流路１７５、放出流路１７１、および、水素供給流路１０を介して、燃料電池ＦＣに供給することができる。このように、故障時放出流路１７５は、緊急処置として、貯蔵空間３３３における水素を燃料電池ＦＣ側に放出するための機能を有する。

Ａ２−２．水素タンク３００の貯蔵空間３３３に水素を充填する場合：
燃料電池システム１０００において、水素タンク３００の貯蔵空間３３３に水素を充填する場合には、上記充填装置をシステム充填流路６０に接続し、各弁の制御または操作をせず、バルブ充填流路１７３を介して、水素タンク３００の貯蔵空間３３３に水素を充填する。なお、この場合、故障時手動遮断弁１４０は閉弁され、充填流路手動遮断弁１３０は開弁されていることが必須であるが、主止弁１１０、放出流路手動遮断弁１２０、および、供給流路手動遮断弁２２０については、開弁状態、または、閉弁状態のどちらであってもよい。

Ａ２−３．リークチェックを実施する場合：
燃料電池システム１０００において、リークチェック領域Ｘのリークチェックを実施する場合には、管理者は、供給流路手動遮断弁２２０、放出流路手動遮断弁１２０、および、充填流路手動遮断弁１３０を閉弁させ、故障時手動遮断弁１４０を開弁させると共に、充填装置をシステム充填流路６０に接続し、リークチェック領域Ｘにリークチェック用の不活性ガスを充填する。そして、管理者は、圧力計２７０の圧力値が、時間の推移と共に変化するか否かを検出し、圧力計２７０の圧力値が時間の推移と共に変化した場合には、リークチェック領域Ｘにおいて、リーク（ガス漏れ）ありと判断し、圧力計２７０の圧力値が時間の推移と共に変化しない場合には、リークチェック領域Ｘにおいて、リーク（ガス漏れ）なしと判断する。なお、充填装置をシステム充填流路６０に接続し、リークチェック領域Ｘに不活性ガスを充填する場合には、リークチェック領域Ｘの各流路や各流路と弁等との接続の損傷を抑制するために、充填装置からの充填圧力値は、充填装置を用いて水素タンク３００の貯蔵空間３３３に水素を充填する場合の圧力と比較して、小さな圧力値とするようにしてもよい。

Ａ３．比較例との比較：
図３は、比較例としての燃料電池システム１０００Ａの一部を抜き出した図である。この比較例の燃料電池システム１０００Ａのバルブアセンブリ１００Ａにおいて、故障時放出流路１７５は、放出流路１７１において、放出流路手動遮断弁１２０と主止弁１１０との間の部分と、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の下流側の部分と、を接続している。この比較例の燃料電池システム１０００Ａでは、リークチェック領域Ｘ１（図３：ドットハッチ）は、水素供給流路１０において、バルブアセンブリ１００と供給流路手動遮断弁２２０との間の流路と、水素循環流路３０において、水素循環ポンプ２４０と接続部分Ｉとの間の流路と、放出流路１７１において、主止弁１１０より放出方向の下流側の流路と、故障時放出流路１７５において、故障時放出流路１７５と主止弁１１０との接続部と故障時手動遮断弁１４０との間の流路と、を含む。

比較例のバルブアセンブリ１０００Ａにおいて、故障時手動遮断弁１４０を開弁し、リークチェック領域Ｘ１に充填装置からリークチェック用の不活性ガスを充填しようとすると、リークチェック領域Ｘ１に、水素タンク３００の貯蔵空間３３３から水素が逆流するおそれがあり、充填装置からリークチェック領域Ｘ１に不活性ガスを充填することは困難であった。そこで、比較例の燃料電池システム１０００Ａでは、水素供給流路１０において、バルブアセンブリ１００とレギュレータ２１０との間にリークチェックポートＬＣＰが設けられ、このリークチェックポートＬＣＰからリークチェック領域Ｘ１に、リークチェック用の不活性ガスを充填するようにしている。

一方、本実施例の燃料電池システム１０００のバルブアセンブリ１００では、故障時放出流路１７５は、放出流路１７１において、放出流路手動遮断弁１２０よりも放出方向の下流側の部分と、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の上流側の部分と、を接続しているので、リークチェック領域Ｘに、水素タンク３００における貯蔵空間３３３の水素が逆流することを防止しつつ、充填装置から不活性ガスを充填することができる。従って、燃料電池システム１０００に、リークチェックポートを新たに設けることなく、リークチェック領域Ｘにおいて、リークチェックすることができる。その結果、部品点数の増加を抑制することができ、リークチェックポートの設置に伴うリークチェック箇所の新たな増加を防止することができる。また、リークチェック領域Ｘを、比較例のリークチェック領域Ｘ１に対して、広範に設けることができる。

なお、本実施例において、バルブアセンブリ１００は、請求項におけるバルブアセンブリに該当し、水素タンク３００は、請求項におけるガスタンクに該当し、バルブ充填流路１７３は、請求項における充填流路に該当し、放出流路１７１は、請求項における放出流路に該当し、充填流路手動遮断弁１３０は、請求項における充填流路遮断弁に該当し、放出流路手動遮断弁１２０または主止弁１１０は、請求項における第１放出流路遮断弁に該当し、故障時放出流路１７５は、請求項における連通流路に該当し、故障時手動遮断弁１４０は、請求項における連通流路遮断部または「手動で開閉を行う弁」に該当し、主止弁１１０は、請求項における第２放出流路遮断弁に該当し、圧力計２７０は、請求項における圧力検出部に該当する。

Ｂ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。

Ｂ１．変形例１：
上記実施例において、バルブアセンブリ１００は、燃料電池システム１０００における水素タンク３００に設けられているが、本発明はこれに限られるものではなく、所定のガスを貯蔵するガスタンクを備える所定のシステムにおいて、そのガスタンクに取り付けられるようにしてもよい。例えば、圧縮天然ガス（ＣＮＧガス）やプロパンガスを貯蔵するガスタンクを備えるガス供給システムにおいて、そのガスタンクに備えるようにしてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも一部の効果を奏することができる。

Ｂ２．変形例２：
上記実施例において、充填装置により、リークチェック領域Ｘに充填するリークチェック用ガスを不活性ガスとしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、充填装置により、リークチェック領域Ｘに充填するリークチェック用ガスを、水素としてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも一部の効果を奏することができる。

Ｂ３．変形例３：
上記実施例において、圧力計２７０は、水素供給流路１０において、水素排出流路２０とバルブアセンブリ１００との間に設けられているが、本発明はこれに限られるものではなく、リークチェック領域Ｘのいずれかの部分、または、システム充填流路６０において、逆止弁２６０よりも充填方向の上流側の部分に設けるようにしてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも一部の効果を奏することができる。

Ｂ４．変形例４：
上記実施例において、放出流路手動遮断弁１２０、充填流路手動遮断弁１３０、故障時手動遮断弁１４０、および、供給流路手動遮断弁２２０は、手動弁としているが、本発明はこれに限られるものではなく、制御回路４００によって制御される制御弁としてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも一部の効果を奏することができる。

Ｂ５．変形例５：
上記実施例において、逆止弁２６０は、システム充填流路６０上に設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の上流側に設けるようにしてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも一部の効果を奏することができる。

Ｂ６．変形例６：
上記実施例において、放出流路１７１における主止弁１１０と放出流路手動遮断弁１２０との間の流路をリークチェック領域Ｘに含めるようにしてもよい。この場合において、リークチェックを実施する場合には、制御回路４００に主止弁１１０を閉弁させた状態で、管理者は、供給流路手動遮断弁２２０および充填流路手動遮断弁１３０を閉弁させ、放出流路手動遮断弁１２０および故障時手動遮断弁１４０を開弁させる共に、充填装置をシステム充填流路６０に接続し、リークチェック領域Ｘにリークチェック用の不活性ガスを充填すればよい。このようにすれば、リークチェック領域Ｘを拡大することができ、広範にリークチェックを行うことができる。

Ｂ７．変形例７：
上記実施例において、故障時放出流路１７５は、放出流路１７１において、放出流路手動遮断弁１２０よりも放出方向の下流側の部分と、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の上流側の部分と、を接続しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、故障時放出流路１７５は、放出流路１７１において、主止弁１１０と放出流路手動遮断弁１２０との間と、バルブ充填流路１７３において、充填流路手動遮断弁１３０よりも充填方向の上流側の部分と、を接続するようにしてもよい。このようにしても上記実施例の少なくとも一部の効果を奏することができる。

本発明の一実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。 水素タンク３００およびバルブアセンブリ１００周辺の様子を示した模式図である。 比較例としての燃料電池システム１０００Ａの一部を抜き出した図である。

符号の説明

１０…水素供給流路
２０…水素排出流路
３０…水素循環流路
４０…空気供給流路
５０…空気排出流路
６０…システム充填流路
１００,１００Ａ…バルブアセンブリ
１１０…主止弁
１２０…放出流路手動遮断弁
１３０…充填流路手動遮断弁
１４０…故障時手動遮断弁
１５０…安全リリーフ弁
１６０…ハウジング
１７１…放出流路
１７３…バルブ充填流路
１７５…故障時放出流路
１７７…安全流路
２１０…レギュレータ
２２０…供給流路手動遮断弁
２３０…パージ弁
２４０…水素循環ポンプ
２５０…コンプレッサ
２６０…逆止弁
２７０…圧力計
３００…水素タンク
３１０…口金
３２０…タンク本体
３２０Ａ…ライナー
３３３…貯蔵空間
４００…制御回路
１０００,１０００Ａ…燃料電池システム
Ｘ,Ｘ１…リークチェック領域
ＦＣ…燃料電池
ＬＣＰ…リークチェックポート

Claims (10)

1. ガスタンクに取り付けられ、前記ガスタンクにガスを充填若しくは前記ガスタンクから前記ガスを放出するためのバルブアセンブリであって、
   前記ガスタンクに前記ガスを充填するための充填流路と、
   前記ガスタンクから前記ガスを放出するための放出流路と、
   前記充填流路に設けられ、前記充填流路における前記ガスの流通を遮断可能な充填流路遮断弁と、
   前記放出流路に設けられ、前記放出流路における前記ガスの流通を遮断可能な第１放出流路遮断弁と、
   前記充填流路において、前記充填流路遮断弁よりも前記ガスの充填方向の上流側の流路と、前記放出流路において、前記第１放出流路遮断弁よりも前記ガスの放出方向の下流側の流路と、を接続する連通流路と、
   を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。
2. 請求項１に記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記連通流路に設けられ、前記連通流路の前記ガスの流通を遮断可能な連通流路遮断部を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。
3. 請求項１または請求項２に記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記連通流路遮断部は、手動で開閉弁を行うことが可能な弁であることを特徴とするバルブアセンブリ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記充填流路遮断弁または前記第１放出流路遮断弁の少なくとも一方は、手動で開閉を行うことが可能な弁であることを特徴とするバルブアセンブリ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記放出流路において、前記第１放出流路遮断弁よりも前記放出方向の上流側の流路に設けられ、該流路の前記ガスの流通を遮断可能な第２放出流路遮断弁を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。
6. 請求項５に記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記第２放出流路遮断弁は、電磁弁であることを特徴とするバルブアセンブリ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記充填流路において、前記連通流路との接続部分よりも前記充填方向の上流側の流路に、前記充填方向を順流とする前記逆止弁を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記充填流路において、前記充填流路遮断弁よりも前記充填方向の上流側の流路、前記放出流路において、前記第１放出流路遮断弁よりも前記放出方向の下流側の流路、または、前記連通流路のいずれかに、圧力を検出可能な圧力検出部を備えることを特徴とするバルブアセンブリ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のバルブアセンブリにおいて、
   前記ガスは、水素であることを特徴とするバルブアセンブリ。
10. 燃料電池を備える燃料電池システムであって、
    前記燃料電池に供給される燃料ガスを貯蔵するためのガスタンクと、
    前記ガスタンクに取り付けられ、前記ガスタンクにガスを充填若しくは前記ガスタンクから前記ガスを放出するためのバルブアセンブリと、を備え、
    前記バルブアセンブリは、
    前記ガスタンクに前記燃料ガスを充填するための充填流路と、
    前記ガスタンクから前記燃料ガスガスを放出するための放出流路と、
    前記充填流路に設けられ、前記充填流路における前記燃料ガスの流通を遮断可能な充填流路遮断弁と、
    前記放出流路に設けられ、前記放出流路における前記燃料ガスの流通を遮断可能な放出流路遮断弁と、
    前記充填流路において、前記充填流路遮断弁よりも前記燃料ガスの充填方向の上流側の流路と、前記放出流路において、前記放出流路遮断弁よりも前記燃料ガスの放出方向の下流側の流路と、を接続する連通流路と、
    を備えることを特徴とする燃料電池システム。

Images