JP5270518B2 - 安全弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体の収容容器または移送経路上に設けられる安全弁装置に関する。

高圧ガス容器のガス出入口には容器元弁が設けられる。容器元弁には、ガスのガス消費装置側への流通を開閉する主止弁、ガス容器の圧力や温度が上昇した際にガスを外部に放出する安全弁などが内蔵される。こうした容器元弁では、主止弁が閉弁した状態で固着してしまった時に、容器内のガスを廃棄する場合や緊急時にガスを抜きたい場合、安全弁を開操作してガスを放出することがある。

例えば、下記特許文献１では、高圧ガス容器に装着する容器元弁において、主止弁によって開閉される第１のガス流通経路と平行して、安全弁によって開閉される第２のガス流通経路を設け、主止弁の開閉用ハンドルと同じ側に設けられた安全弁の開閉装置の開操作を行うことで、第２のガス流通経路と略垂直の方向で連通するガス放出流路からガスを放出する技術を開示している。

しかしながら、特許文献１の技術では、安全弁の開閉装置を主止弁の開閉用ハンドルと同じ側に設けているので、その開閉動作が難しく、特殊工具等を用いて作業する必要があった。また、ガスを円滑に放出するために、ガス放出流路の開口部側が他の機器等と干渉しないように安全弁を配置することは勿論のこと、安全弁の開閉装置側も作業スペースを確保する必要があった。その結果、高圧ガス容器を車両等に搭載する場合には、その搭載の制約を受けること、あるいは、作業スペースを確保するために、車両等を大型化する必要があることが問題となっていた。かかる問題は、高圧ガス容器に装着する容器元弁に限らず、種々の流体用の安全弁に共通する問題であった。

特開２００８−２３２４０８号公報

上述の問題の少なくとも一部を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、安全弁の作業上、または、配置上の利便性を向上させることである。

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］流体の収容容器または移送経路上に設けられる安全弁装置であって、前記安全弁装置内の前記流体の流路において、該流路の内周に沿って摺動して、該流路を開閉する弁部と、前記弁部を保持するための保持部であって、該保持部の少なくとも一部に、所定温度以上で溶融する性質を有し、溶融した際に該弁部を開方向に摺動させる可溶部を備えた保持部と、前記弁部が開の状態の際に、前記流体を前記安全弁装置から外部に放出する放出流路と、前記放出流路の外部放出側の開口部からの前記弁部の開操作を可能とする開操作部とを備えた安全弁装置。

かかる構成の安全弁装置は、いわゆる溶栓としての可溶部のほかに、放出流路の外部放出側の開口部から弁部の開操作を可能とする開操作部を備えているので、非常時などの所望のタイミングで、安全弁装置が設けられた収容容器や移送経路の圧抜きを行うことができる。ここで、放出流路の外部放出側の開口部には、流体の放出を円滑に行うために、一般的に、他の機器などは配置されない。したがって、容易に開操作を行うことができる。また、開口部側以外の方向から開操作を行うことがないので、つまり、開口部側以外の方向に作業スペースを確保する必要がないので、安全弁装置の配置上の自由度が向上する。また、安全弁装置を搭載する装置を小型化することができる。

［適用例２］前記弁部の摺動方向と、前記放出流路における前記流体の流通方向とは同一方向である適用例１記載の安全弁装置。

かかる構成の安全弁装置は、弁部の摺動方向と放出流路における流体の流通方向とが同じであるから、放出流路の外部放出側の開口部からの開操作を簡単な構成で行うことができる。また、装置を小型化することができる。また、弁部や保持部を放出流路から抜き出しやすいので、メンテナンスの作業性も向上する。

［適用例３］適用例１または適用例２記載の安全弁装置であって、前記保持部は、
前記弁部の摺動方向に沿って移動することで該弁部を開状態にし、前記可溶部の溶融時と、前記開操作部を用いた開操作時とで、前記保持部の移動方向が異なる安全弁装置。

かかる構成の安全弁装置は、可溶部が溶融した際と、開操作部を用いた開操作の際とでは、保持部が異なる方向に移動してもよい。こうすれば、開操作部や安全弁装置の設計の自由度を大きくすることができる。

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか記載の安全弁装置であって、前記開操作部に装着されることで、前記放出流路に配管を気密に接続する接続部を備え、前記弁部は、接続された前記配管の押圧力によって開弁する安全弁装置。

かかる構成の安全弁装置は、放出流路に配管を気密に接続し、配管の押圧力によって弁部を開弁することができる。つまり、配管を接続するだけの操作で、容易に開弁することができる。しかも、開弁による放出される流体は、配管を流通して放出されるので、配管の接続作業者の手元に流体が放出されることがない。その結果、開操作を安全に行うことができる。

［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれか記載の安全弁装置であって、前記安全弁は、車両に搭載され、前記放出流路の開口部は、路面に向かって開口するように配置された安全弁装置。

かかる構成の安全弁装置は、車両に搭載され、放出流路の開口部が路面に向かって開口しているので、車両の床面側から容易に開操作を行うことができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか記載の安全弁装置を備えた流体収容システムであって、前記流体を収容する収容容器と、前記収容容器に前記流体を充填するための充填経路とを備え、前記安全弁装置は、前記充填経路から分岐した経路上に設けられた流体収容システム。

かかる構成の流体収容システムは、流体の流通経路の一部を、収容容器への流体の充填用と収容容器からの流体の放出用とで兼用することができる。したがって、省資源化に資する。また、システムの構成を簡略化し、小型化することができる。

本発明の実施例としての水素収容システム１００を搭載した車両ＶＥを示す説明図である。 容器元弁２０の概略構成を示す説明図である。 安全弁４０について水素の流れ方向に沿った断面を示す説明図である。 圧抜き作業時における安全弁４０の動作を示す説明図である。 溶栓溶融時における安全弁４０の動作を示す説明図である。 比較例としての従来の容器元弁２２０の概略構成を示す説明図である。 比較例としての従来の安全弁２４０の概略構成を示す説明図である。 第２実施例としての安全弁３４０について水素の流れ方向に沿った断面を示す説明図である。 圧抜き作業時における安全弁３４０の動作を示す説明図である。 溶栓溶融時における安全弁３４０の動作を示す説明図である。

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．安全弁４０の構成：
本発明の第１実施例について説明する。本発明の第１実施例としての水素収容システム１００を搭載した車両ＶＥを図１に示す。車両ＶＥは、その動力源として燃料電子システムを搭載した車両である。本実施例では、水素収容システム１００は、車両ＶＥの後方のフロアパネルＦＰの下に搭載されている。ただし、水素収容システム１００の設置場所は、当該箇所に限らず、配置スペース等を考慮して適宜設置すればよく、例えば、車両ＶＥの前方やトランクルームの下方などであってもよい。

水素収容システム１００は、燃料電池システムにおいて燃料ガスとして使用される水素を高圧状態で貯留する収容容器である高圧ガスタンクＦＴＫと、高圧ガスタンクＦＴＫの側面に装着される容器元弁２０とを備えている。本実施例では、水素収容システム１００は、車両ＶＥの床下からメンテナンスを容易に行えるように、その路面側を露出させて設置されている。つまり、水素収容システム１００と路面との間には、車両ＶＥを構成する他の機器等は配置されていない。

容器元弁２０の概略構成について図２に示す。図示するように、容器元弁２０は、略立方体の筐体の内部に、高圧ガスタンクＦＴＫとそれぞれ連通する、第１のガス流路Ｌ１と第２のガス流路Ｌ２とを備えている。第１のガス流路Ｌ１は、高圧ガスタンクＦＴＫに貯留された高圧水素を燃料電池システム側に供給するための流路であり、主止弁３６とジョイント３７とを備えている。主止弁３６は、燃料電池システムでの発電運転が停止された際や、車両ＶＥの事故等の緊急時に、水素の供給を停止する電磁弁である。ジョイント３７は、水素を燃料電池システムに供給するための水素供給装置（図示せず）に接続される。

第２のガス流路Ｌ２は、高圧ガスタンクＦＴＫに水素を充填するため、また、高圧ガスタンクＦＴＫから水素を外部に放出するための流路であり、高圧ガスタンクＦＴＫと連通する共通流路Ｌ２１と、共通流路Ｌ２１から分岐する分岐路Ｌ２２，Ｌ２３とを備えている。共通流路Ｌ２１は、本実施例においては、高圧ガスタンクＦＴＫから容器元弁２０に向かう方向（−Ｘ方向）に沿って設置される。

分岐路Ｌ２２は、本実施例では、共通流路Ｌ２１から、共通流路Ｌ２１に対して略垂直に分岐し、−Ｙ方向に沿って設置される。なお、図２では、簡略的（平面的）に図示するために、分岐路Ｌ２２をＺ方向に沿った方向に図示している。分岐路Ｌ２２は、その経路上に逆止弁３２とジョイント３３とを備えている。ジョイント３３は、外部から水素を高圧ガスタンクＦＴＫに供給するための水素供給装置を接続する接続口であり、車両ＶＥの−Ｙ方向の外縁部に設けられる。つまり、分岐路Ｌ２２及び共通流路Ｌ２１は、高圧ガスタンクＦＴＫに水素を充填するための充填経路として機能する。逆止弁３２は、高圧ガスタンクＦＴＫからジョイント３３側への水素の逆流を防止する。

分岐路Ｌ２３は、本実施例では、共通流路Ｌ２１から、共通流路Ｌ２１に対して略垂直に分岐し、重力方向下向き（−Ｚ方向）に沿って配置される。分岐路Ｌ２３は、分岐点の反対側（−Ｚ方向側）の先端部に安全弁４０を備えている。安全弁４０の構成については後述する。

かかる容器元弁２０の周囲においては、図２に示すように、そのメンテナンスが不利な場所ＳＰ１と、有利な場所ＳＰ２とが存在する。メンテナンスが不利な場所ＳＰ１とは、水素収容システム１００を搭載する装置の構成機器等が配置され、容器元弁２０の周囲が外部に向かって開放されていない場所であり、メンテナンスが有利な場所ＳＰ２とは、構成機器等が配置されず、容器元弁２０の周囲が外部に向かって開放されている場所である。本実施例においては、容器元弁２０の重力方向の上面及び側面は、車両ＶＥの構成機器、フレーム、ボディなどが配置されるので、メンテナンスが行いにくく、メンテナンスが不利な場所ＳＰ１に該当し、容器元弁２０の重力方向底面は、構成機器が配置されていないので、メンテナンスが行いやすく、メンテナンスが有利な場所ＳＰ２に該当する。

安全弁４０の概略構成について図３に示す。図３は、安全弁４０について、水素の流れ方向に沿った断面を示す説明図である。図示する安全弁４０は、通常使用時の状態を示している。ここでの通常使用時とは、安全弁４０が閉の状態であることをいう。図示するように、安全弁４０は、ボディ４１とケーシング４２とがボルト４３によって連結されて構成される。ボディ４１のケーシング４２と反対側（Ｚ方向側）の端部の外周を、分岐路Ｌ２３の内周と嵌合させることで、分岐路Ｌ２３と安全弁４０とが接続する。以降、ボディ４１の側（Ｚ方向側）を上流側、ケーシング４２の側（−Ｚ方向側）を下流側ともいう。

ボディ４１の断面内部には、ボディ４１の上流側の端部から−Ｚ方向に貫通する流路６１が形成されている。また、ボディ４１は、その下流側の端面がさらに下流側に突出した円筒状のガイド４７を備えている。ガイド４７の内側には、流路６１と連通し、−Ｚ方向に貫通する流路６２が形成され、外側には空間４６が形成されている。流路６２の径は、流路６１の径よりも大きく形成されている。

流路６１，６２には、ディスクスライド４４が収納されている。ディスクスライド４４は、流路６１，６２を摺動する弁体であり、流路６１の径に略等しい径の小径部４４ａと、流路６２の径に略等しい径の大径部４４ｂとを備えている。ディスクスライド４４は、請求項の弁部に該当する。小径部４４ａの上流側部分は流路６１に嵌合し、小径部４４ａのボディ４１側の側面には、Ｏリング４９が設けられている。こうして、流路６１と流路６２とは気密に区画されている。大径部４４ｂの下流側の端面には、角部を凹曲面形状に切り欠いた凹部４４ｃが形成されている。流路６２は、ディスクスライド４４によって、上流側流路６２ａと、下流側流路６２ｂとに分離されるが、ディスクスライド４４には、内部流路６３と孔部６３ａ〜６３ｃとが形成されており、これらを介して上流側流路６２ａと下流側流路６２ｂとが連通する。

また、ケーシング４２の断面内部には、流路６２と連通し、−Ｚ方向に貫通する放出流路６４が形成されている。放出流路６４は、ディスクスライド４４が摺動する流路６１，６２と同一方向に形成されている。また、放出流路６４の開口部は、−Ｚ方向に向かって、つまり、路面に向かって開口している。

空間４６とその下流側の放出流路６４の領域には、ディスクスライド４４を閉の位置に保持する保持部５０が設けられている。保持部５０は、上流側から順に、バネ５３、ガイドスライド５２、ボール５１、可溶合金５４、スリーブ５５を備えている。スリーブ５５は、ガイド４７よりも下流側において、放出流路６４を形成するケーシング４２の側面から放出流路６４の流路軸方向に向かって、ガイド４７よりも流路軸方向に近い位置まで張り出すように設けられている。

ガイドスライド５２の下流側かつガイド４７側には、凹曲面形状に切り欠かれたボール退避部５７が形成されている。ガイドスライド５２、可溶合金５４、スリーブ５５は、バネ５３によって下流側に付勢され、ケーシング４２の内側面から張り出した凸部４２ａにスリーブ５５が当接することで、所定位置に配置される。このとき、ガイドスライド５２は、ガイド４７側の面であってボール退避部５７が形成されていない位置でボール５１を係止し、ボール５１が空間４６に移動するのを阻止する。

可溶合金５４は、所定温度以上で溶融する性質を有した低融点合金であり、いわゆる溶栓として機能する。また、ケーシング４２において、可溶合金５４の脇には、可溶合金５４が溶融した際に溶融物を滞留させる溶融物流路５６が形成されている。

また、ガイド４７には、流路６２と空間４６との間を貫通するボール穴４８が設けられ、その中に上述のボール５１が収納されている。ボール５１の空間４６側の端部は、ガイドスライド５２に係止され、その反対側の端部は、ボール穴４８から下流側流路６２ｂ側に突出した状態で、ディスクスライド４４の凹部４４ｃと嵌合している。かかる位置関係により、ディスクスライド４４は、小径部４４ａが流路６１に嵌合し、流路６１と上流側流路６２ａとの間を水素が流通不可能な状態で保持されている。このとき、流路６１の水素の内圧によって、ディスクスライド４４に作用する−Ｚ方向の力は、ボール５１を介して、ボディ４１とケーシング４２とによって支持されている。

また、ケーシング４２の放出流路６４の側面の下流側には、ネジ切りされたネジ部４２ｂが形成され、放出口７１が下流側からネジ作用により脱着可能に嵌め込まれている。ネジ部４２ｂは、請求項の開操作部に該当する。放出口７１は、管形状部７１ａとフランジ形状部７１ｂとからなり、これらの内部には、放出流路６４が形成される。また、管形状部７１ａのケーシング４２側の側面の上流側にはＯリング７２が設けられ、これによりケーシング４２と放出口７１とは気密に接続される。

放出口７１は、フランジ形状部７１ｂが、ケーシング４２の下流側の端面と当接する位置までケーシング４２に嵌め込まれ、このとき、管形状部７１ａの上流側の端面は、スリーブ５５と当接しない位置に位置している。つまり、管形状部７１ａにおける放出流路６４の流路軸方向（Ｚ方向）の長さは、放出口７１をケーシング４２に嵌め込んだ際に、管形状部７１ａの上流側の端面がスリーブ５５に当接することがない長さに形成されている。また、放出口７１の下流側の開口部には、通気可能なフィルタ７３が貼り付けられている。フィルタ７３は、安全弁４０の内部への異物の混入を防止する。

Ａ−２．安全弁４０の動作：
上述した安全弁４０の動作について以下に説明する。
Ａ−２−１．圧抜き作業時の動作：
圧抜き作業時の安全弁４０の動作について、図４を用いて説明する。圧抜き作業とは、第１のガス流路Ｌ１の主止弁３６が閉弁した状態で固着してしまった時に、高圧ガスタンクＦＴＫの水素を廃棄する場合や緊急時に水素を抜きたい場合に、作業員の手動操作により、安全弁４０を開弁して、高圧ガスタンクＦＴＫに貯留された水素を外部に放出する作業をいう。

図４に示すように、圧抜き作業においては、作業者は、放出口７１を安全弁４０から取り外し、放出口７１に代えて圧抜装置８０を安全弁４０に装着する。圧抜装置８０は、ナット部８１と配管部８２とを備えており、ナット部８１をケーシング４２の下流側の開口部に嵌め込むことで、ケーシング４２と圧抜装置８０とを接続できる。配管部８２のケーシング４２側の側面の上流側にはＯリング８３が設けられ、これによりケーシング４２と圧抜装置８０とは気密に接続される。

また、配管部８２における放出流路６４の流路軸方向（Ｚ方向）の長さは、上述した放出口７１の管形状部７１ａよりも長く、配管部８２の上流側の端面がスリーブ５５に当接し、さらに、スリーブ５５とガイド４７の下流側の端面とが当接する位置まで、スリーブ５５を上流側に押し上げることができる長さに形成されている。

作業者が、かかる圧抜装置８０を安全弁４０に接続することにより、スリーブ５５は、圧抜装置８０の押圧力によって、バネ５３の付勢力に逆らって、ガイド４７の下流側の端面と当接する位置まで上流側に移動する。また、スリーブ５５の上流側への移動に伴って、可溶合金５４及びガイドスライド５２は、スリーブ５５と同じ距離だけ上流側に移動する。すると、ボール穴４８に収納されたボール５１の位置と、ボール退避部５７の位置とがＺ方向において同一位置となり、ボール５１は、流路６１の水素の内圧によってディスクスライド４４を介して受ける作用力により、ボール退避部５７に移動する。

このように、ディスクスライド４４を支持していたボール５１がボール退避部５７に退避することによって、図４に示すように、ディスクスライド４４は、水素の内圧によって下流側に向けた作用力を受けて、凹部４４ｃがスリーブ５５と当接する位置まで下流側に移動する。こうして、小径部４４ａの上流側の先端部は、流路６１よりも下流側に移動し、流路６１と流路６２とは、水素が流通可能に連通した状態となる。このような動作により安全弁４０が開状態となることで、高圧ガスタンクＦＴＫの水素は、共通流路Ｌ２１と、分岐路Ｌ２３と、安全弁４０の流路６１、上流側流路６２ａ、孔部６３ａ〜６３ｃ、内部流路６３、放出流路６４とを介して、外部へ放出される。

Ａ−２−２．溶栓としての動作：
溶栓としての安全弁４０の動作について、図５を用いて説明する。高圧ガスタンクＦＴＫの水素の温度が異常上昇すると、ボディ４１やケーシング４２を介して可溶合金５４の温度も上昇し、当該温度が所定温度に達すると、可溶合金５４が溶融して溶融物流路５６に移動する。

すると、図５に示すように、バネ５３の付勢力により、ガイドスライド５２が可溶合金５４のスペース分だけ下流側に移動する。つまり、ガイドスライド５２の上流側の端面が、ボール５１よりも下流側に位置することとなる。その結果、ボール５１は、流路６１の水素の内圧によってディスクスライド４４を介して受ける作用力により、空間４６側に移動する。

このように、ディスクスライド４４を支持していたボール５１が空間４６側に退避することによって、図５に示すように、ディスクスライド４４は、水素の内圧によって下流側に向けた作用力を受けて、凹部４４ｃがスリーブ５５と当接する位置まで下流側に移動する。こうして、小径部４４ａの上流側の先端部は、流路６１よりも下流側に移動し、流路６１と流路６２とは、水素が流通可能に連通した状態となる。このような動作により安全弁４０が開状態となることで、高圧ガスタンクＦＴＫの水素は、共通流路Ｌ２１と分岐路Ｌ２３と、安全弁４０の流路６１、上流側流路６２ａ、孔部６３ａ〜６３ｃ、内部流路６３、放出流路６４とを介して、外部へ放出される。

Ａ−３．効果：
上述した安全弁４０の効果について説明する前に、比較例としての従来の安全弁装置について説明する。図６は、従来の水素収容システム２００における容器元弁２２０の概略構成を示している。本発明の容器元弁２０と同様の構成については、図２と同一の符号を付して説明を省略し、容器元弁２０と異なる点についてのみ以下に説明する。水素収容システム１００を構成する容器元弁２２０には、安全弁２４０が設けられている。ただし、容器元弁２２０は、容器元弁２０の共通流路Ｌ２１及び分岐路Ｌ２３に対応する経路のみを備えている。すなわち、容器元弁２２０は、分岐路Ｌ２２を備えていない点が容器元弁２０とは異なる。この相違点により、水素収容システム２００では、高圧ガスタンクＦＴＫに水素を充填するための経路と、高圧ガスタンクＦＴＫから水素を外部に放出するための経路とは、それぞれ個別的に設けられることとなる。

安全弁２４０の概略構成を図７に示す。安全弁２４０は、六角部２４２、弁体２４４、バネ２５３、可溶合金２５４、流路２６１、放出流路２６４、開口部２６５を備えている。流路２６１は、共通流路Ｌ２１と接続される。放出流路２６４は、一端側で流路２６１と略垂直に連通し、他端側で水素を外部に放出する開口部である開口部２６５に連通している。弁体２４４は、流路２６１と放出流路２６４との接続箇所に設けられ、通常時には、可溶合金２５４及び六角部２４２によって、流路２６１と放出流路２６４とを気密に区画する位置に係止されている。六角部２４２は、ネジ構造により２６１の流路軸方向に移動可能に構成されている。

かかる安全弁２４０は、流路２６１の水素の温度が異常上昇し、可溶合金２５４が溶融すると、バネ２５３の付勢力により、弁体２４４が−Ｘ方向に移動する。また、圧抜き作業時には、作業員が工具を用いて六角部２４２を回転させ、六角部２４２を−Ｘ方向に移動させる。すると、バネ２５３の付勢力により、弁体２４４が−Ｘ方向に移動する。これらのように、弁体２４４が−Ｘ方向に移動すると、流路２６１と放出流路２６４とが連通し、安全弁２４０は開状態となり、開口部２６５から水素が外部に放出される。

このように、従来の安全弁２４０における圧抜き作業では、作業者は、安全弁２４０の−Ｘ方向側から、すなわち、メンテナンスが不利な場所ＳＰ１（図６参照）から六角部２４２を操作する必要があった。あるいは、安全弁２４０の−Ｘ方向側に、メンテナンスのためのスペースを十分に確保する必要があった。

一方、上述した安全弁４０は、いわゆる溶栓として機能する可溶合金５４のほかに、安全弁４０の放出流路６４の開口部側から安全弁４０の開操作を行うことができるネジ部４２ｂを備えている。したがって、非常時などの所望のタイミングで、安全弁４０が設けられた高圧ガスタンクＦＴＫの圧抜きを行うことができる。放出流路６４の開口部側には、水素の放出を円滑に行うために、他の機器などは配置されていないので、容易に開操作を行うことができる。上述の実施例では、安全弁４０は、車両ＶＥに搭載され、放出流路６４の開口部が路面に向かって開口しているので、車両ＶＥの床面側から、つまり、メンテナンスが有利な場所ＳＰ２（図２参照）から容易に開操作を行うことができる。また、開口部側以外の方向から開操作をすることがないので、つまり、開口部側以外の方向に作業スペースを確保する必要がないので、安全弁４０の配置上の自由度が向上すると共に、安全弁４０を搭載する車両ＶＥを小型化することができる。

また、安全弁４０は、ディスクスライド４４の摺動方向と、放出流路６４における水素の流通方向とが同じであるから、放出流路６４の開口部側からの安全弁４０の開操作を簡単な構成で行うことができる。つまり、特別な伝達機構などによって、開操作による作用力の方向を変換する必要がない。その結果、安全弁４０を小型化することができる。

また、安全弁４０は、圧抜き作業時と溶栓溶融時とでは、保持部５０が反対方向に移動するが、いずれの方向に移動した場合であっても、安全弁４０を開状態にすることができる。したがって、一つの方向に移動した場合にのみ開状態にできる場合と比べて、安全弁４０の開操作の方法や安全弁４０の設計の自由度を大きくすることができる。

また、安全弁４０は、ケーシング４２に圧抜装置８０を気密に接続し、圧抜装置８０の上流側への押圧力によってディスクスライド４４を開方向へ移動させて安全弁４０を開弁することができる。したがって、圧抜装置８０を接続するだけの操作で、容易に開弁することができる。しかも、開弁による放出される水素は、配管部８２を流通して放出されるので、圧抜装置８０の接続作業者の手元に水素が放出されることがない。その結果、開操作を安全に行うことができる。

また、安全弁４０は、外部から高圧ガスタンクＦＴＫに水素を充填する共通流路Ｌ２１及び分岐路Ｌ２２から分岐した分岐路Ｌ２３上に設けられているので、高圧ガスタンクＦＴＫへの水素の充填用と、高圧ガスタンクＦＴＫからの水素の放出用とに共通流路Ｌ２１を兼用することができる。その結果、水素収容システム１００の構成を簡略化し、小型化、省資源化に資する。

Ｂ．第２実施例：
本発明の第２実施例について説明する。第２実施例としての水素収容システムは、安全弁の構成が第１実施例と異なる。以下、第１実施例と異なる点についてのみ説明する。
Ｂ−１．安全弁３４０の構成：
第２実施例としての安全弁３４０の概略構成について図８に示す。図８は、安全弁３４０について、水素の流れ方向に沿った断面を示す説明図である。図示する安全弁３４０は、通常使用時の状態を示している。図示するように、安全弁３４０は、ボディ３４１の内部に、第１のスリーブ３８１、ディスクスライド３４４、第２のスリーブ３８２、第３のスリーブ３８７が収容されて構成される。ボディ３４１の第１のスリーブ３８１と反対側（Ｚ方向側）の端部の外周を、分岐路Ｌ２３の内周と嵌合させることで、分岐路Ｌ２３と安全弁３４０とが接続する。以降、ボディ３４１の側（Ｚ方向側）を上流側、第１のスリーブ３８１の側（−Ｚ方向側）を下流側とも言う。

ボディ３４１の断面内部には、ボディ３４１の上流側の端部から−Ｚ方向に貫通する流路３６１が形成されている。流路３６１の上流側は相対的に径が小さく（当該部位を小径部３６１ａともいう）、下流側は相対的に径が大きく形成されている（当該部位を大径部３６１ｂともいう）。大径部３６１ｂの内部には、第１のスリーブ３８１がネジ機構によって嵌め込まれ、第１のスリーブ３８１とボディ３４１とが螺着している。第１のスリーブ３８１の内部は、−Ｚ方向に貫通する貫通穴を有しており、当該貫通穴には、ディスクスライド３４４が収容されている。また、第１のスリーブ３８１の内部には、貫通穴の中心に向かって張り出した凸部３８１ａが形成されている。

ディスクスライド３４４は、流路３６１の小径部３６１ａの径に略等しい径の小径部３４４ａと、第１のスリーブ３８１の貫通穴の径に略等しい径の大径部３４４ｂと、小径部３４４ａの径と等しい径の小径部３４４ｃとを、上流側から下流側に向かって上述した順に備えている。また、ディスクスライド３４４の内部には、上流側から下流側に貫通する内部流路３６３が形成されている。小径部３４４ａの上端側は、流路３６１の小径部３６１ａに摺動可能に収容され、その側面はＯリング３４９によってボディ３４１との間を気密に保たれている。大径部３４４ｂは、Ｚ方向において、第１のスリーブ３８１の貫通穴に摺動可能に、ボディ３４１と凸部３８１ａとの間に収容され、その側面はＯリング３４９によってボディ３４１との間を気密に保たれている。

ディスクスライド３４４の大径部３４４ｂと、大径部３６１ｂの上流側のボディ３４１の端面３４１ａとの間には、可溶合金３５４が配置され、その脇の第１のスリーブ３８１及びボディ３４１には、溶融物流路３５６が形成されている。また、大径部３４４ｂと凸部３８１ａとの間には、バネ３５３が配置されており、バネ３５３は、大径部３４４ｂを上流側に付勢している。

第１のスリーブ３８１の貫通穴の、凸部３８１ａよりも下流側には、第２のスリーブ３８２が、ネジ機構により脱着可能に下流側から嵌め込まれている。第２のスリーブ３８２の側面は、Ｏリング３８３によって第１のスリーブ３８１との間を気密に保たれている。第２のスリーブ３８２の内部には、上流側から水素の流れ方向に沿って孔部３８４が形成され、また、下流側から水素の流れ方向に沿って孔部３８６が形成されている。孔部３８４と孔部３８６との間には、壁部３８２ａが形成され、孔部３８４と孔部３８６との間を区画している。孔部３８４は、内部流路３６３と、内部流路３６３の上流側の開口部である孔部３６３ａと、下流側の開口部である孔部３６３ｂとを介して、流路３６１と連通している。

また、第２のスリーブ３８２の内部には、水素の流れ方向に沿って、貫通穴３８５が複数（本実施例では４つ）設けられている。貫通穴３８５は、孔部３８４側の開口部である孔部３８５ａと、孔部３８６側の開口部である孔部３８５ｂとを介して、孔部３８４と孔部３８６とを連通させている。なお、図８に示す断面では、２つの貫通穴３８５が形成されており、壁部３８２ａが、貫通穴３８５をはさんで第２のスリーブ３８２と分離しているように図示しているが、貫通穴３８５が形成されていない断面（図示せず）においては、これらは一体に形成されている。また、貫通穴３８５の数は、特に限定するものではなく、例えば、１つでもよいし、６つでもよい。

通常使用時においては、上述したディスクスライド３４４の小径部３４４ｃは、凸部３８１ａ及び孔部３８４の内周に摺動可能に収容されている。小径部３４４ｃの下流側の側面は、Ｏリング３４９によって、第２のスリーブ３８２との間を気密に保たれている。かかるディスクスライド３４４と第２のスリーブ３８２との位置関係により、孔部３８５ａは、ディスクスライド３４４によって塞がれた状態となっている。

孔部３８６には、第３のスリーブ３８７が、ネジ機構により脱着可能に下流側から嵌め込まれている。第３のスリーブ３８７の側面は、Ｏリング３８８によって第２のスリーブ３８２との間を気密に保たれている。第３のスリーブ３８７の断面内部には、孔部３８６と連通し、−Ｚ方向に貫通する放出流路３６４が形成されている。放出流路３６４は、ディスクスライド３４４が摺動する方向と同一方向に形成されている。また、放出流路３６４の開口部は、−Ｚ方向に向かって、つまり、路面に向かって開口している。当該開口部には、通気可能なフィルタ３７３が貼り付けられている。孔部３８６は、放出流路３６４の上流側の開口部である孔部３６４ａと、放出流路３６４とフィルタ３７３とを介して、大気と連通している。

かかる構成の安全弁３４０は、流路３６１と内部流路３６３と孔部３８４とが連通し、また、貫通穴３８５と孔部３８６と放出流路３６４と大気とが連通しているが、上述したディスクスライド３４４と第２のスリーブ３８２との位置関係により、孔部３８５ａが塞がれているので、流路３６１と大気とは、水素が流通不可能となっている。なお、可溶合金３５４、バネ３５３、第１のスリーブ３８１は、請求項の保持部に該当する。

Ｂ−２．安全弁３４０の動作：
上述した安全弁３４０の動作について以下に説明する。
Ｂ−２−１．圧抜き作業時の動作：
圧抜き作業時の安全弁３４０の動作について、図９を用いて説明する。図９に示すように、圧抜き作業においては、作業者は、第３のスリーブ３８７を安全弁３４０から取り外し、第３のスリーブ３８７に代えて、第４のスリーブ３９１を安全弁３４０に装着する。第４のスリーブ３９１は、第３のスリーブ３８７と同様に、ネジ機構により、第２のスリーブ３８２に嵌め込まれる。第４のスリーブ３９１の側面にはＯリング３９２が設けられ、これにより第２のスリーブ３８２と第４のスリーブ３９１とは気密に接続される。

第４のスリーブ３９１は、第３のスリーブ３８７と同様に、内部断面に放出流路４６４が形成されており、第４のスリーブ３９１が第２のスリーブ３８２と接続されると、放出流路４６４は、その上流側の開口部である孔部４６４ａを介して、孔部３８６と連通する。放出流路４６４は、第３のスリーブ３８７の放出流路３６４よりも長く形成されている。

作業者は、かかる第４のスリーブ３９１を安全弁３４０に接続した後、さらに、図９に示すように、ディスクスライド３４４によって塞がれていた孔部３８５ａが開口して、孔部３８４と貫通穴３８５とを連通させる位置まで、第２のスリーブ３８２を、ネジ機構を利用して、下流側に移動させる。かかる動作により、流路３６１は、内部流路３６３、孔部３８４、貫通穴３８５、孔部３８６、放出流路４６４を介して大気と流通可能となり、安全弁４０が開状態となる。その結果、高圧ガスタンクＦＴＫの水素は、これらの流路を介して、外部へ放出される。このように、第４のスリーブ３９１を接続してから、圧抜き動作を行えば、外部に放出される水素を所望の位置（例えば、作業者から離れた安全な場所）で放出することができ、安全に圧抜き作業を行うことができる。ただし、第４のスリーブ３９１の接続は必須ではなく、作業者の手元に水素が放出されてもよい場合には、第３のスリーブ３８７を安全弁３４０に接続した状態で、上述の圧抜き動作を行ってもよい。

Ｂ−２−２．溶栓としての動作：
溶栓としての安全弁３４０の動作について、図１０を用いて説明する。高圧ガスタンクＦＴＫの水素の温度が異常上昇すると、ボディ３４１や第１のスリーブ３８１を介して可溶合金３５４の温度も上昇し、当該温度が所定温度に達すると、可溶合金３５４が溶融して溶融物流路３５６に移動する。

すると、図１０に示すように、バネ３５３の付勢力により、ディスクスライド３４４が可溶合金３５４のスペース分だけ上流側に移動する。かかる動作により、孔部３８５ａを塞いでいたディスクスライド３４４は、孔部３８５ａを開口する位置まで上流側に移動し、安全弁４０が開状態となる。その結果、高圧ガスタンクＦＴＫの水素は、これらの流路を介して、外部へ放出される。

Ｂ−３．効果：
上述した安全弁３４０は、いわゆる溶栓として機能する可溶合金３５４のほかに、安全弁４０の放出流路３６４の開口部側から安全弁３４０の開操作を行うことができる第２のスリーブ３８２を備えている。したがって、非常時などの所望のタイミングで、安全弁３４０が設けられた高圧ガスタンクＦＴＫの圧抜きを行うことができる。また、第１実施例と同様に、放出流路３６４の開口部側には、水素の放出を円滑に行うために、他の機器などは配置されていないので、容易に開操作を行うことができるなど、第１実施例と同様の効果を奏する。

また、安全弁３４０は、ディスクスライド３４４の摺動方向と、放出流路３６４における水素の流通方向とが同じであるから、放出流路３６４の開口部側からの安全弁３４０の開操作を簡単な構成で行うことができる。また、安全弁３４０は、第２のスリーブ３８２を下流側に移動させるだけの操作で、容易に開弁することができる。しかも、開弁による放出される水素は、第４のスリーブ３９１を流通して放出されるので、圧抜き作業者の手元に水素が放出されることがない。その結果、開操作を安全に行うことができる。

また、安全弁３４０は、圧抜き作業時における可動部材が第２のスリーブ３８２のみである。したがって、圧抜き作業後に、第２のスリーブ３８２を通常使用時の状態となるまで上流側に戻せば、特にメンテナンスを行わなくても、安全弁３４０を継続して使用することができ、利便性が高い。

Ｃ．変形例：
上述の実施例の変形例について説明する。
Ｃ−１．変形例１：
上述の実施形態においては、安全弁４０を容器元弁２０の分岐路Ｌ２３に設ける構成について示したが、安全弁４０の設置場所は、高圧ガスの収容容器に直接的に設けるものであってもよいし、高圧ガスの移送経路、例えば、管路上に設けるものであってもよい。

また、安全弁４０を設ける収容容器や移送経路は、高圧水素に係るものに限らず、大気圧以上の圧力で貯留される種々のガスに係るものとしてもよい。例えば、車両ＶＥが天然ガス自動車である場合には、天然ガスに係るものであってもよい。もとより、安全弁４０は、気体に係るものに限らず、蒸気、液体など、種々の流体に係るものであってもよい。

Ｃ−２．変形例２：
上述の実施形態においては、溶栓としての動作時は、ボール５１が空間４６に退避することによって、安全弁４０を開弁させる構成について示したが、溶栓としての動作時の安全弁４０の動作は、かかる構成に限るものではない。例えば、ガイドスライド５２がその下流側に備えるボール退避部５７と同様の凹形状を上流側にも備え、当該凹形状にボール５１が退避することにより、安全弁４０を開弁させる構成としてもよい。

Ｃ−３．変形例３：
上述の実施形態においては、圧抜装置８０を安全弁４０に装着することにより、安全弁４０の開操作を可能とする構成について示したが、安全弁４０の開操作を可能とする構成は、上述の例に限られるものではない。例えば、ケーシング４２の下流側の端面にハンドル機構を設け、当該ハンドル機構を作業者が回すことで、ハンドルの軸部が上流側に移動し、その押圧力によって、スリーブ５５が上流側に移動し、開操作を行える構成としてもよい。

また、流路６１と放出流路６４とは、必ずしも同一の方向に形成されている必要はなく、例えば、直交する方向に形成されていてもよい。このような構成は、例えば、上述のハンドル機構に加え、更に、ハンドル機構の軸部の移動方向をスリーブ５５の移動方向に変換するギア機構などを備える構成とすることにより実現可能である。このようにしても、放出流路６４の開口側から安全弁４０の開操作が行える。

Ｃ−４．変形例４：
上述の実施形態においては、安全弁４０を開弁するために、圧抜き作業時と溶栓としての動作時とで、ディスクスライド４４を逆方向に摺動させる構成としたが、同一方向に摺動させて開弁する構成としてもよい。例えば、上述のハンドル機構を設け、圧抜き作業時にはスリーブ５５を下流側に移動な構成としてもよい。こうすれば、圧抜き作業時、溶栓としての動作時のいずれの場合も、ボール５１を空間４６に退避させ、ディスクスライド４４を下流側に摺動させて、開弁を行える。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態における本発明の構成要素のうち、独立クレームに記載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、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。

２０…容器元弁
３２…逆止弁
３３，３７…ジョイント
３６…主止弁
４０…安全弁
４１…ボディ
４２…ケーシング
４２ａ…凸部
４２ｂ…ネジ部
４３…ボルト
４４…ディスクスライド
４４ａ…小径部
４４ｂ…大径部
４４ｃ…凹部
４６…空間
４７…ガイド
４８…ボール穴
４９…Ｏリング
５０…保持部
５１…ボール
５２…ガイドスライド
５３…バネ
５４…可溶合金
５５…スリーブ
５６…溶融物流路
５７…ボール退避部
６１，６２…流路
６２ａ…上流側流路
６２ｂ…下流側流路
６３…内部流路
６３ａ〜６３ｃ…孔部
６４…放出流路
７１…放出口
７１ａ…管形状部
７１ｂ…フランジ形状部
７２…Ｏリング
７３…フィルタ
８０…圧抜装置
８１…ナット部
８２…配管部
８３…Ｏリング
１００，２００…水素収容システム
２２０…容器元弁
２４０…安全弁
２４２…六角部
２４４…弁体
２５３…バネ
２５４…可溶合金
２６１…流路
２６４…放出流路
２６５…開口部
３４０…安全弁
３４１…ボディ
３４１ａ…端面
３４４…ディスクスライド
３４４ａ，３４４ｃ…小径部
３４４ｂ…大径部
３４９，３８３，３９２…Ｏリング
３５３…バネ
３５４…可溶合金
３５６…溶融物流路
３６１…流路
３６１ａ…小径部
３６１ｂ…大径部
３６３…内部流路
３６３ａ，３６３ｂ…孔部
３６４…放出流路
３６４ａ…孔部
３７３…フィルタ
３８１…第１のスリーブ
３８１ａ…凸部
３８２…第２のスリーブ
３８２ａ…壁部
３８４，３８６…孔部
３８５…貫通穴
３８５ａ，３８５ｂ…孔部
３８７…第３のスリーブ
３９１…第４のスリーブ
４６４…放出流路
４６４ａ…孔部
ＶＥ…車両
ＦＴＫ…高圧ガスタンク
Ｌ１…第１のガス流路
Ｌ２…第２のガス流路
Ｌ２１…共通流路
Ｌ２２，Ｌ２３…分岐路
ＳＰ１，ＳＰ２…場所

Claims (6)

1. 流体の収容容器または移送経路上に設けられる安全弁装置であって、
   前記安全弁装置内の前記流体の流路において、該流路の内周に沿って摺動して、該流路を開閉する弁部と、
   前記弁部を保持するための保持部であって、該保持部の少なくとも一部に、所定温度以上で溶融する性質を有し、溶融した際に該弁部を開方向に摺動させる可溶部を備えた保持部と、
   前記弁部が開の状態の際に、前記流体を前記安全弁装置から外部に放出する放出流路と、
   前記放出流路の外部放出側の開口部からの前記弁部の開操作を可能とする開操作部と
   を備えた安全弁装置。
2. 前記弁部の摺動方向と、前記放出流路における前記流体の流通方向とは同一方向である請求項１記載の安全弁装置。
3. 請求項１または請求項２記載の安全弁装置であって、
   前記保持部は、
   前記弁部の摺動方向に沿って移動することで該弁部を開状態にし、
   前記可溶部の溶融時と、前記開操作部を用いた開操作時とで、前記保持部の移動方向が異なる
   安全弁装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載の安全弁装置であって、
   前記開操作部に装着されることで、前記放出流路に配管を気密に接続する接続部を備え、
   前記弁部は、接続された前記配管の押圧力によって開弁する
   安全弁装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか記載の安全弁装置であって、
   前記安全弁は、車両に搭載され、
   前記放出流路の開口部は、路面に向かって開口するように配置された
   安全弁装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか記載の安全弁装置を備えた流体収容システムであって、
   前記流体を収容する収容容器と、
   前記収容容器に前記流体を充填するための充填経路と
   を備え、
   前記安全弁装置は、前記充填経路から分岐した経路上に設けられた
   流体収容システム。

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