JP2011027160A - タンクシステム - Google Patents

Abstract

【課題】高圧系ユニットの組替え時に配管内に残留する高圧水素を簡易に短時間で抜く構造を有するタンクシステムを提供する。
【解決手段】タンクシステム１は、充填配管３内に残存する高圧ガスをタンクシステム１内のレセプタクル５の弁体及びべスペルシートに発生させた間隙から抜くことを可能とし、供給配管４内に残存する高圧ガスをタンクシステム１内のリリーフ弁９の弁体及びリリーフ弁本体に発生させた間隙から抜くことを可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タンクシステムに係り、特に、車両内に装備され、内部に設けられた弁体及びレセプタクル本体に接続されたべスペルシートが密着することで逆止弁を形成するレセプタクルと、レセプタクルに接続されて高圧ガスを貯蔵するタンク内へ充填する充填配管と、内部に設けられた弁体及びリリーフ弁本体に設けられた流入口に連通する接触面とが密着することで逆止弁を形成するリリーフ弁と、リリーフ弁に接続されてタンクからガス消費装置へと高圧ガスを供給する供給配管と、を備えるタンクシステムに関する。

車両の動力源となる、例えば水素などのガスは車両内のタンクに貯蔵される。このタンクシステムは、レセプタクルに接続し、高圧ガスを貯蔵するタンク内へガスを充填する充填配管と、リリーフ弁に接続し、タンクからガス消費装置へと高圧ガスを供給する供給配管と、を備える。また、充填配管及び供給配管には、配管の漏れを検出する高圧リークチェックポートをそれぞれ備える。さらに、供給配管には、配管内の高圧ガスが過剰な圧力となった場合にガスをリリーフ弁から開放する集合減圧弁を有する。

図４に、このタンクシステムで用いられている従来のレセプタクルを断面で示す。レセプタクル１０５は、レセプタクル本体１２０、べスペルシート１２１、弁体１２２、フィルタ１２３、及びバネ１２４から構成される。弁体１２２の一端にはレセプタクル本体１２０に接続されたバネ１２４が取付いている。そして、弁体１２２はこのバネ１２４により高圧ガスが流れる方向と逆の方向に弾性的に押圧されている。弁体１２２の他端は凸状の球面体になっている。また、レセプタクル本体１２０に接続された樹脂製のべスペルシート１２１には弁体１２２の凸状の球面体と略同様の曲率を有する凹状の球面体が設けられ、弁体１２２の凸状の球面体に対向する。この弁体１２２の凸状の球面体とべスペルシート１２１の凹状の球面体とは弁体１２２がバネ１２４に押圧されることで相互に密着して逆止弁を形成する。レセプタクル本体１２０の流入口１２５から流入したガスは、図４中に矢印で示すように、フィルタ１２３を通過し、べスペルシート１２１に設けられた開口を通過して弁体１２２の凸状の球面体に面する。そして、このガスが所定の圧力に達すると、弁体１２２に取り付いたバネ１２４を高圧ガスが流れる方向に押圧して変位させ、弁体１２２の凸状の球面体をべスペルシート１２１の凹状の球面体から離間させる。これにより、高圧ガスがレセプタクル１０５の流出口１２６を経由して充填配管に流入する。

図５に、このタンクシステムで用いられている従来のリリーフ弁を断面で示す。リリーフ弁１０９は、リリーフ弁本体１３０、弁体１３２、及びバネ１３４から構成される。弁体１３２の一端にはリリーフ弁本体１３０に接続されたバネ１３４が取付いている。そして、弁体１３２はこのバネ１３４により高圧ガスが流れる方向と逆の方向に弾性的に押圧されている。弁体１３２の他端は円盤状の面になっており、リリーフ弁本体１３０に設けられた高圧ガス流路１３９からガスが流入するのを塞ぐように接触面１４０に対向する。この弁体１３２の他端の面は弁体１３２がバネ１３４に押圧されることで流路を密着して塞ぎ逆止弁を形成する。供給配管に接続されたリリーフ弁本体１３０の流入口１３５から流入したガスは、図５中に矢印で示すように、弁体１３２とリリーフ弁本体１３０の間隙に到達し、所定の圧力に達すると弁体１３２に取り付いたバネ１３４を押圧して変位させ、弁体１３２をリリーフ弁本体１３０から離間させる。これにより、リリーフ弁本体１３０に設けられた流出口１３６から高圧ガスが大気開放される。

このタンクシステムの高圧系ユニットを組替える際などに、タンク、充填配管、供給配管などに高圧ガスが残留している場合には、高圧系ユニット内のガスを抜く機構がないため、車両を走り込ませてガスを抜く場合がある。

一方、特許文献１には、気体貯蔵システムが開示されている。ここでは、各バルブを閉鎖して、充填口、および逆止弁を伴う気体供給用のバルブを備えたリークチェックポートから点検用の気体を供給することで気体の漏れ点検を行うことが記載されている。

一方、特許文献２には、ガスボンベにおける交換時期報知器が開示されている。ここでは、ガスボンベのガス取出口に接続している圧力計付き減圧弁と流量調整弁との間に圧力降下検出スイッチを配置し、ガスボンベの残圧が所定の圧力よりも降下したことを圧力降下検出スイッチが検出すると、警報回路中に配置した警報器が発動し、交換時期を報知することが記載されている。

特開２００２−３７２１９７号公報 特開平２−４３６００号公報

従来のタンクシステムには、高圧系ユニット内に残留した高圧ガスを抜く機構が装備されていないため、タンクシステムの高圧系ユニットを組替える作業が手間取っていた。

本願の目的は、かかる課題を解決し、高圧系ユニットの組替え時に配管内に残留する高圧水素を簡易に短時間で抜く構造を有するタンクシステムを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るタンクシステムは、車両内に装備され、内部に設けられた弁体及びレセプタクル本体に接続されたべスペルシートが密着することで逆止弁を形成するレセプタクルと、レセプタクルに接続されて高圧ガスを貯蔵するタンク内へ充填する充填配管と、内部に設けられた弁体及びリリーフ弁本体に設けられた流入口に連通する接触面とが密着することで逆止弁を形成するリリーフ弁と、リリーフ弁に接続されてタンクからガス消費装置へと高圧ガスを供給する供給配管と、を備えるタンクシステムにおいて、レセプタクルは、弁体のガスの流れる方向についての位置を調整する第１の位置調整手段を備え、第１の位置調整手段により弁体を移動させ、弁体とべスペルシートとの間に間隙を設けて充填配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とし、リリーフ弁は、弁体のガスの流れる方向について位置を調整する第２の位置調整手段を備え、第２の位置調整手段により弁体を移動させ、弁体とリリーフ弁本体との間に間隙を設けて供給配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能としたことを特徴とする。

上記構成により、タンクシステムは、充填配管に接続するレセプタクルの第１の位置調整手段により弁体の位置を調整して弁体及びべスペルシートに間隙を発生させ、また、供給配管に接続するリリーフ弁の第２の位置調整手段により弁体の位置を調整して弁体及びリリーフ弁本体に間隙を発生させることで、高圧系ユニットの組替え時などに残留する高圧水素を簡易に短時間で抜くことができる。

また、タンクシステムは、レセプタクルが高圧リークチェックポートの上流に設けられ、リリーフ弁が高圧リークチェックポート及び集合減圧弁の下流に設けられることが好ましい。これにより、配管内の高圧ガスを抜くという機能を高圧リークチェックポートの機能とは別に設けることができる。

また、タンクシステムは、レセプタクル本体が、第１レセプタクル本体及び第２レセプタクル本体から構成され、第１の位置調整手段が、ガスの流れる方向と逆の方向に弁体を弾性的に押圧する第１の押圧手段と、第１レセプタクル本体と第２レセプタクル本体との相対的な位置を固定する第１の固定手段と、を備え、リリーフ弁のリリーフ弁本体が、第１リリーフ弁本体と、第２リリーフ弁本体から構成され、第２の位置調整手段が、ガスの流れる方向と逆の方向に弁体を弾性的に押圧する第２の押圧手段と、第１リリーフ弁本体と第２リリーフ弁本体との相対的な位置を固定する第２の固定手段と、を備えることが好ましい。これにより、レセプタクルは、第１の押圧手段と第１の固定手段により、第１レセプタクル本体と第２レセプタクル本体との相対的な位置が固定され、リリーフ弁は、第２の押圧手段と第２の固定手段により、第１リリーフ弁本体と第２リリーフ弁本体との相対的な位置が固定される。

また、タンクシステムは、第１の固定手段が、ガスの流入口を有し、べスペルシートが接続される第１のレセプタクル本体と、ガスの流出口を有し、第１の押圧手段が接続されて弁体をべスペルシート側に押し込む第２レセプタクル本体と、第１レセプタクル本体と第２レセプタクル本体とをそれぞれネジ部により係合して連結する継手管と、から構成され、継手管と、第１のレセプタクル本体又は第２のレセプタクル本体とを相互に回転させて第１の押圧手段を弾性的に伸ばし、弁体の位置をべスペルシート側に移動させて固定し、弁体とべスペルシートとに隙間を発生させて充填配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とすることが好ましい。これにより、従来のレセプタクル本体を第１のレセプタクル本体及び第２のレセプタクル本体に分割して継手管により係合させるだけで簡易に充填配管内などの高圧系ユニットに残留する高圧ガスを抜くことができる。

さらに、タンクシステムは、第２の固定手段が、ガスの流入口を有し、流入口に連通する接触面を有する第１のリリーフ弁本体と、ガスの流出口を有し、第２の押圧手段が接続されて弁体を第１のリリーフ弁本体の流入口に連通する接触面側に押し込み、第１のリリーフ弁本体とネジ部により係合する第２のリリーフ弁本体とから構成され、第１のリリーフ弁本体と第２のリリーフ弁本体とを相互に回転させて第２の押圧手段を弾性的に伸ばし、弁体の位置を第１のリリーフ弁本体の接触面側に移動させて固定し、弁体と第１のリリーフ弁本体の接触面とに隙間を発生させて供給配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とすることが好ましい。これにより、従来のリリーフ弁を第１のリリーフ弁と第２のリリーフ弁とに分割して相互に係合させるだけで簡易に供給配管内などの高圧系ユニットに残留する高圧ガスを抜くことができる。

以上のように、本発明に係るタンクシステムによれば、高圧系ユニットの組替え時に配管内に残留する高圧水素を簡易に短時間で抜く構造を有するタンクシステムを提供することができる。

本発明に係るタンクシステムの１つの実施形態の概略構成を示す説明図である。 タンクシステムのレセプタクルを示す断面図である。 タンクシステムのリリーフ弁を示す断面図である。 従来のタンクシステムのレセプタクルを示す断面図である。 従来のタンクシステムのリリーフ弁を示す断面図である。

以下に、図面を用いて本発明に係るタンクシステムの実施形態につき、詳細に説明する。

図１に、車両内に装備される、例えば、水素などのガスを貯蔵するタンクシステムを示す。タンクシステム１は、タンク２ａ，２ｂ、タンク２ａ，２ｂのそれぞれに接続される充填配管３及び供給配管４、レセプタクル５、ＲＲマニホールド６、高圧リークチェックポート７，１１、ＦＲマニホールド８、リリーフ弁９、及び集合減圧弁１０から構成される。本実施形態では、タンク２は、２個のタンク２ａ，２ｂから構成されるが、その個数はこれに限らない。

充填配管３は、レセプタクル５から高圧ガスを貯蔵するタンク２ａ，２ｂ内へガスを充填する。また、供給配管４は、タンク２ａ，２ｂからガス消費装置(図示せず)へと高圧ガスを供給する。充填配管３に設けられたＲＲマニホールド６は、２個のタンク２ａ，２ｂへの充填配管３を分岐し、供給配管４に設けられたＦＲマニホールド８は、２個のタンク２ａ，２ｂからの充填配管３を集合させる。充填配管３に設けられた高圧リークチェックポート７，及び供給配管４に設けられた高圧リークチェックポート１１では、装置の取付け後に、それぞれ充填配管３及び供給配管４内のガス漏れが検査される。さらに、集合減圧弁１０は、ガス消費装置(図示せず)へ供給される高圧ガスの圧力が過剰になった場合に、インジェクタに影響が生じないようにガス圧を調整する。なお、配管内の圧力は、略７０ＭＰａである。

図２に、タンクシステム１のレセプタクル５を示す。レセプタクル５は、弁体２２と、ガスの流れる方向と逆の方向に弁体２２を弾性的に押圧するバネ２４からなる第１押圧手段と、２個に分割された第１レセプタクル本体２０ａ及び第２レセプタクル本体２０ｂと、第１レセプタクル本体２０ａ及び第２レセプタクル本体２０ｂとそれぞれネジ部２６により係合する継手管２５からなる第１固定手段とから構成される第１位置調整手段を有し、弁体２２の位置を調整することにより高圧系ユニットの充填配管３内などに残存する高圧ガスを抜く。また、レセプタクル５はべスペルシート２１及びフィルタ２３を含む。この弁体２２には、バネ２４の端部を支持してガイドするバネ押さえガイド２７、及び弁体２２のがたつきを押さえてガイドするがたつき防止ガイド２８が設けられる。なお、本実施形態では、第１の押圧手段はバネ２４とするが、弾性的に挙動する材料であればこれに限らない。

弁体２２の一端には第２レセプタクル本体２０ｂに固定されたバネ２４が取付いている。そして、弁体２２はこのバネ２４により高圧ガスが流れる方向と逆の方向に弾性的に押圧されている。弁体２２の他端は凸状の球面体になっている。また、第１レセプタクル本体２０ａに固定された樹脂製のべスペルシート２１には弁体２２の凸状の球面体と略同様の曲率を有する凹状の球面体が設けられ、弁体２２の凸状の球面体に対向する。この弁体２２の凸状の球面体とべスペルシート２１の凹状の球面体とは弁体２２がバネ２４に押圧されることで相互に密着して逆止弁を形成する。

第１レセプタクル本体２０ａの流入口１２から流入したガスは、図２中に矢印で示すように、フィルタ２３を通過し、べスペルシート２１に設けられた開口を通過して弁体２２の凸状の球面体に面する。そして、このガスが所定の圧力に達すると、弁体２２に取り付いたバネ２４を高圧ガスが流れる方向に押圧して変位させ、弁体２２の凸状の球面体をべスペルシート２１の凹状の球面体から離間させる。これにより、高圧ガスがレセプタクル５の流出口１３を経由して充填配管に流入する。

図２に示すように、この第１レセプタクル本体２０ａと第２レセプタクル本体２０ｂとは、管状の継手管２５の内側に設けられた左右のネジ部２６にそれぞれ係合する。そして、第１レセプタクル本体２０ａと第２レセプタクル本体２０ｂとは、継手管２５の内部に設けられたダイアフラム４１に突き当てられる。この第１レセプタクル本体２０ａと第２レセプタクル本体２０ｂとの位置関係において、レセプタクル５が上述した逆止弁の機能を発揮する。すなわち、ガスが所定の圧力に達すると弁体２２の凸状の球面体がべスペルシート２１の凹状の球面体から離間する。

高圧系ユニットの組替え時などには、弁体２２の位置を移動させることで、弁体２２の凸状の球面体とべスペルシート２１の凹状の球面体との間にガスが抜ける隙間を発生させる。

すなわち、継手管２５に対して第１レセプタクル本体２０ａを回転させることで第１レセプタクル本体２０ａを図２において左方向に移動させる。また、継手管２５に対して第２レセプタクル本体２０ｂを回転させることで第２レセプタクル本体２０ｂを図２において右方向に移動させる。さらに、第１レセプタクル本体２０ａ及び第２レセプタクル本体２０ｂのネジを逆ネジとし、継手管２５に対して第２レセプタクル本体２０ｂ継手管２５を回転させることで第１レセプタクル本体２０ａを左方向に、第２レセプタクル本体２０ｂを右方向に同時に移動させることもできる。このように、継手管２５と、第１レセプタクル本体２０ａ又は第２のレセプタクル本体２０ｂとを相互に回転させてバネ２４を弾性的に伸ばす。そして、弁体２２の位置をべスペルシート２１側に移動させて固定する。これにより、ベスペルシート２１の凹状の球面体と弁体２２の凸状の球面体との間に隙間が発生する。そして、流出口１３から流入口１２に向かって高圧系ユニットの充填配管３内などに残存する高圧ガスを抜くことができる。

図３に、タンクシステム１のリリーフ弁を示す。リリーフ弁９は、弁体３２と、ガスの流れる方向と逆の方向に弁体３２を弾性的に押圧するバネ３４からなる第２押圧手段と、第１リリーフ弁本体３０ａと第２リーフ弁本体３０ｂとからなる第２固定手段とから構成される第２位置調整手段を有し、弁体３２の位置を調整することにより高圧系ユニットの供給配管４内などに残存する高圧ガスを抜く。なお、本実施形態では、第２の押圧手段はバネ３４とするが、弾性的に挙動する材料であればこれに限らない。

弁体３２の一端には第２リーフ弁本体３０ｂに接続されたバネ３４が取付いている。そして、弁体３２はこのバネ３４により高圧ガスが流れる方向と逆の方向に弾性的に押圧されている。弁体３２の他端は円盤状の面になっており、第１リリーフ弁本体３０ａに設けられた高圧ガス流路３９からガス流入するのを塞ぐように接触面４０に対向する。この弁体３２の他端の面は弁体３２がバネ３４に押圧されることで流路を密着して塞ぎ逆止弁を形成する。

供給配管に接続された第１リリーフ弁本体３０ａの流入口３７から流入したガスは、図３中に矢印で示すように、弁体３２と第１リリーフ弁本体３０ａとの間隙に到達し、所定の圧力に達すると弁体３２に取り付いたバネ３４を押圧して変位させ、弁体３２を第１リリーフ弁本体３０ａから離間させる。これにより、第２リーフ弁本体３０に設けられた流出口３６から高圧ガスが大気開放される。

図３に示すように、この第１リリーフ弁本体３０ａの内部側、及び第２リーフ弁本体３０ｂの外部側には、それぞれネジ部３６が設けられて相互に係合する。そして、弁体３２と第１リリーフ弁本体３０ａの接触面４０とが接触した状態で、リリーフ弁９が上述した逆止弁の機能を発揮する。すなわち、ガスが所定の圧力に達すると弁体３２の円盤状の面が第１リリーフ弁本体３０ａの接触面４０から離間する。

高圧系ユニットの組替え時などには、第１リリーフ弁本体３０ａと第２リーフ弁本体３０ｂとにより弁体３２の位置を移動させることで弁体３２の円盤状の面と第１リリーフ弁本体３０ａの接触面４０との間にガスが抜ける隙間を発生させる。

すなわち、第１リリーフ弁本体３０ａと第２のリリーフ弁本体３０ｂとを相互に回転させてバネ３４を弾性的に伸ばす。そして、弁体３２の位置を第１のリリーフ弁本体３０ａの接触面４０側に移動させて固定する。これにより、弁体３２の円盤状の面と第１リリーフ弁本体３０ａの接触面４０との間に隙間が発生する。そして、流出口３８から流入口３７に向かって高圧系ユニットの供給配管４内などに残存する高圧ガスを抜くことができる。

本タンクシステム１のレセプタクル５は、高圧リークチェックポート７の上流にあり、本タンクシステム１のリリーフ弁９は高圧リークチェックポート１１及び集合減圧弁１０の下流にある。これにより、充填配管３及び供給配管４内の高圧ガスを抜くという機能を高圧リークチェックポート７，１１の機能とは別に設けることができる。

１ タンクシステム、２ａ，２ｂ タンク、３ 充填配管、４ 供給配管、５，１０５
レセプタクル、６ ＲＲマニホールド、７，１１ 高圧リークチェックポート、８ ＦＲマニホールド、９，１０９ リリーフ弁、１０ 集合減圧弁、１２，３７，１２５，１３５ 流入口、１３，３８，１２６，１３６ 流出口、２０ａ 第１レセプタクル本体，２０ｂ 第２レセプタクル本体，２１，１２１ べスペルシート、２２，３２，１２２，１３２ 弁体、２３，１２３ フィルタ、２４，３４，１２４，１３４ バネ、２５ 継手管、２６ ネジ部，２７ バネ押さえガイド、２８ がたつき防止ガイド、３０ａ 第１リリーフ弁本体，３０ｂ 第２リーフ弁本体，３６ ネジ部、３９，１３９ 高圧ガス流路、４０，１４０ 接触面、４１ ダイアフラム、１２０ レセプタクル本体、１３０ リリーフ弁本体。

Claims (5)

1. 車両内に装備され、内部に設けられた弁体及びレセプタクル本体に接続されたべスペルシートが密着することで逆止弁を形成するレセプタクルと、レセプタクルに接続されて高圧ガスを貯蔵するタンク内へ充填する充填配管と、内部に設けられた弁体及びリリーフ弁本体に設けられた流入口に連通する接触面とが密着することで逆止弁を形成するリリーフ弁と、リリーフ弁に接続されてタンクからガス消費装置へと高圧ガスを供給する供給配管と、を備えるタンクシステムにおいて、
   レセプタクルは、弁体のガスの流れる方向についての位置を調整する第１の位置調整手段を備え、第１の位置調整手段により弁体を移動させ、弁体とべスペルシートとの間に間隙を設けて充填配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とし、
   リリーフ弁は、弁体のガスの流れる方向について位置を調整する第２の位置調整手段を備え、第２の位置調整手段により弁体を移動させ、弁体とリリーフ弁本体との間に間隙を設けて供給配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とすることを特徴とするタンクシステム。
2. 請求項１に記載のタンクシステムであって、レセプタクルは高圧リークチェックポートの上流に設けられ、リリーフ弁は高圧リークチェックポート及び集合減圧弁の下流に設けられることを特徴とするタンクシステム。
3. 請求項１又は２に記載のタンクシステムであって、レセプタクル本体は、第１レセプタクル本体及び第２レセプタクル本体から構成され、第１の位置調整手段は、ガスの流れる方向と逆の方向に弁体を弾性的に押圧する第１の押圧手段と、第１レセプタクル本体と第２レセプタクル本体との相対的な位置を固定する第１の固定手段と、を備え、
   リリーフ弁のリリーフ弁本体は、第１リリーフ弁本体と、第２リリーフ弁本体から構成され、第２の位置調整手段は、ガスの流れる方向と逆の方向に弁体を弾性的に押圧する第２の押圧手段と、第１リリーフ弁本体と第２リリーフ弁本体との相対的な位置を固定する第２の固定手段と、を備えることを特徴とするタンクシステム。
4. 請求項３に記載のタンクシステムであって、第１の固定手段は、ガスの流入口を有し、べスペルシートが接続される第１のレセプタクル本体と、ガスの流出口を有し、第１の押圧手段が接続されて弁体をべスペルシート側に押し込む第２レセプタクル本体と、第１レセプタクル本体と第２レセプタクル本体とをそれぞれネジ部により係合して連結する継手管と、から構成され、継手管と、第１のレセプタクル本体又は第２のレセプタクル本体とを相互に回転させて第１の押圧手段を弾性的に伸ばし、弁体の位置をべスペルシート側に移動させて固定し、弁体とべスペルシートとに隙間を発生させて充填配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とすることを特徴とするタンクシステム。
5. 請求項３に記載のタンクシステムであって、第２の固定手段は、ガスの流入口を有し、流入口に連通する接触面を有する第１のリリーフ弁本体と、ガスの流出口を有し、第２の押圧手段が接続されて弁体を第１のリリーフ弁本体の流入口に連通する接触面側に押し込み、第１のリリーフ弁本体とネジ部により係合する第２のリリーフ弁本体とから構成され、第１のリリーフ弁本体と第２のリリーフ弁本体とを相互に回転させて第２の押圧手段を弾性的に伸ばし、弁体の位置を第１のリリーフ弁本体の接触面側に移動させて固定し、弁体と第１のリリーフ弁本体の接触面とに隙間を発生させて供給配管内に残存する高圧ガスを抜くことを可能とすることを特徴とするタンクシステム。

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