JP5831438B2 - Gas tank manufacturing method and gas tank manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、特定のガスが充填されたガスタンクを製造する技術に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a gas tank filled with a specific gas.
特定のガスが充填されたガスタンクの製造する過程において、特定のガスを充填する前に、ガスタンクの気密試験を行う場合がある。気密試験を行う方法として、窒素と検知ガスとしての少量のヘリウムとを混合した不活性ガスをガスタンクに充填し、ガスタンクからのヘリウムの漏れを検知する試験方法が知られている（例えば、下記特許文献１）。そして、気密試験終了後、ガスタンクの内部を、不活性ガスから特定のガスに置換することによって、特定のガスが充填されたガスタンクを製造する。具体的には、特定のガスをガスタンクに充填可能なガス充填設備（例えば、水素ガス充填設備）を用いて、所定の方法によってガスタンクの内部を不活性ガスから特定のガスへ置換する。 In the process of manufacturing a gas tank filled with a specific gas, an airtight test of the gas tank may be performed before filling with the specific gas. As a method for performing an airtight test, a test method is known in which a gas tank is filled with an inert gas in which nitrogen and a small amount of helium as a detection gas are mixed, and leakage of helium from the gas tank is detected (for example, the following patents) Reference 1). And after completion | finish of an airtight test, the gas tank with which the specific gas was filled is manufactured by replacing the inside of a gas tank with a specific gas from an inert gas. Specifically, the interior of the gas tank is replaced from the inert gas to the specific gas by a predetermined method using a gas filling facility (for example, hydrogen gas filling facility) capable of filling the gas tank with the specific gas.
しかし、ガスの置換終了後、ガス充填設備からガスタンクを取り外した際に、ガス充填設備の配管に残存していた高濃度の特定のガスが、ガスタンクとの接続部から流出することがあると言った問題が指摘されていた。また、ガス置換設備に残存した特定のガスを不活性ガスで除去（パージ）する場合には、別途、不活性ガスを用意する必要があり、ガスを用意する手間とコストがかかると言った問題が指摘されていた。 However, when the gas tank is removed from the gas filling facility after the gas replacement is completed, it is said that certain high-concentration gas remaining in the piping of the gas filling facility may flow out from the connection with the gas tank. Problems were pointed out. In addition, when a specific gas remaining in the gas replacement facility is removed (purged) with an inert gas, it is necessary to prepare an inert gas separately, which means that it takes time and cost to prepare the gas. Was pointed out.
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、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、特定のガスが充填されたガスタンクの製造方法が提供される。このガスタンクの製造方法は、不活性ガスが充填された製造対象である一または複数の製造対象ガスタンクのうちの少なくとも一の製造対象ガスタンクに、前記特定のガスを供給するためのガス供給流路を接続する接続工程と；前記ガス供給流路を介して前記一の製造対象ガスタンクへ前記特定のガスを供給する供給工程を含む工程であって、前記製造対象ガスタンクの内部を前記不活性ガスから前記特定のガスへ置換するガス置換工程と；前記ガス置換工程による前記ガスの置換の完了後に、前記一又は複数の製造対象ガスタンクに充填されていた前記不活性ガスを前記ガス供給流路に供給して、前記ガス供給流路に残存する前記特定のガスをパージするパージ工程と；を備える。この形態の製造方法によれば、パージ工程を備えるので、ガス置換工程後のガス供給流路に残存する特定のガスをパージすることができる。また、ガス置換工程後のガス供給流路に残存する特定のガスをパージする際に、ガス供給流路に供給する不活性ガスを別途用意する必要が無く、別途不活性ガスを用意する手間とコストを回避することができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
(1) According to one form of this invention, the manufacturing method of the gas tank with which specific gas was filled is provided. This gas tank manufacturing method includes a gas supply flow path for supplying the specific gas to at least one manufacturing target gas tank of one or a plurality of manufacturing target gas tanks that is a manufacturing target filled with an inert gas. A connecting step of connecting; and a supplying step of supplying the specific gas to the one manufacturing target gas tank via the gas supply flow path, wherein the inside of the manufacturing target gas tank is separated from the inert gas. A gas replacement step of substituting with a specific gas; and after the replacement of the gas in the gas replacement step, the inert gas filled in the one or more production target gas tanks is supplied to the gas supply channel. And a purging step for purging the specific gas remaining in the gas supply flow path. According to the manufacturing method of this aspect, since the purge step is provided, the specific gas remaining in the gas supply flow path after the gas replacement step can be purged. In addition, when purging a specific gas remaining in the gas supply flow path after the gas replacement step, there is no need to separately prepare an inert gas to be supplied to the gas supply flow path. Costs can be avoided.
（２）上記形態のガスタンクの製造方法において、前記ガス置換工程に先立つ工程であって、 前記一の製造対象ガスタンクとは異なるガスタンクであって前記不活性ガスを充填可能なバッファガスタンクに、前記ガス置換工程に先立って、前記一の製造対象ガスタンクに充填されている前記不活性ガスの少なくとも一部を移動させるガス移動工程を備え；前記パージ工程は、前記バッファガスタンクに移動した前記不活性ガスを前記ガス供給配管に供給する工程を含むものとしてもよい。このガスタンクの製造方法によると、一の製造対象のガスタンクに充填されていた不活性ガスを用いて、ガス置換工程後のガス供給流路に残存する特定のガスをパージすることができる。 (2) In the method for manufacturing a gas tank according to the above aspect, the gas is supplied to a buffer gas tank that is a gas tank different from the gas tank to be manufactured and that can be filled with the inert gas. Prior to the replacement step, a gas movement step of moving at least a part of the inert gas filled in the one production target gas tank is provided; the purge step moves the inert gas moved to the buffer gas tank A step of supplying the gas supply pipe may be included. According to this gas tank manufacturing method, the specific gas remaining in the gas supply channel after the gas replacement step can be purged using the inert gas filled in the gas tank to be manufactured.
（３）上記形態のガスタンクの製造方法であって、前記ガス移動工程において、前記不活性ガスを移動する前の前記バッファガスタンクは、前記一の製造対象ガスタンクより内部の気圧が低く；該ガス移動工程は、前記一の製造対象ガスタンクと前記バッファガスタンクとを連通させることによって前記不活性ガスを移動させる工程を含むものとしてもよい。このガスタンクの製造方法によると、一の製造対象ガスタンクとバッファガスタンクとを連通させるだけで不活性ガスの移動を行うことができる。 (3) In the method for manufacturing a gas tank according to the above aspect, in the gas moving step, the buffer gas tank before moving the inert gas has an internal pressure lower than that of the one manufacturing target gas tank; The step may include a step of moving the inert gas by communicating the one production target gas tank with the buffer gas tank. According to this method for manufacturing a gas tank, the inert gas can be moved only by connecting the one production target gas tank and the buffer gas tank.
（４）上記形態のガスタンクの製造方法であって、前記製造対象ガスタンクは複数であり；前記パージ工程に先立って、前記一の製造対象ガスタンクとは異なる他の製造対象ガスタンクを、前記ガス供給流路と連通する連通流路に接続する工程を備え；前記パージ工程は、前記他の製造対象ガスタンクに充填されていた不活性ガスを前記連通流路を介して前記ガス供給配管に供給する工程を含むものとしてもよい。このガスタンクの製造方法によると、一の製造対象ガスタンクとは異なる他の製造対象ガスタンクに充填されていた不活性ガスを用いて、ガス置換工程後のガス供給流路に残存する特定のガスをパージすることができる。 (4) In the method of manufacturing a gas tank according to the above aspect, the manufacturing target gas tank is plural; prior to the purging step, another manufacturing target gas tank different from the one manufacturing target gas tank is connected to the gas supply flow. A step of connecting to a communication flow path communicating with a path; and the purge step includes a step of supplying an inert gas filled in the other gas tank to be manufactured to the gas supply pipe through the communication flow path. It may be included. According to this gas tank manufacturing method, a specific gas remaining in the gas supply channel after the gas replacement process is purged using an inert gas filled in another manufacturing target gas tank different from the one manufacturing target gas tank. can do.
（５）また本発明の他の形態によれば、特定のガスが充填されたガスタンクを製造するガスタンク製造装置が提供される。このガスタンク製造装置は、前記特定のガスを供給するためのガス供給流路と；前記供給流路に不活性ガスが充填された製造対象のガスタンクを接続するための接続部と；前記ガス供給流路を介して前記接続部に接続された前記製造対象のガスタンクへ前記特定のガスを供給すると共に、前記製造対象のガスタンクの内部を前記不活性ガスから前記特定のガスへ置換するガス置換部と；前記接続部に接続された前記製造対象のガスタンクと同一または異なる製造対象のガスタンクに充填されていた不活性ガスを、前記ガス供給流路に供給して、前記ガスの置換後の前記ガス供給流路に残存する前記特定のガスをパージするパージ部とを備える。この形態のガスタンク製造装置によれば、パージ部を備えるので、ガス置換後のガス供給流路に残存する特定のガスをパージすることができる。 (5) Moreover, according to the other form of this invention, the gas tank manufacturing apparatus which manufactures the gas tank with which specific gas was filled is provided. The gas tank manufacturing apparatus includes: a gas supply channel for supplying the specific gas; a connection unit for connecting a gas tank to be manufactured in which the supply channel is filled with an inert gas; and the gas supply channel A gas replacement unit configured to supply the specific gas to the gas tank to be manufactured connected to the connection unit via a path and to replace the inside of the gas tank to be manufactured from the inert gas to the specific gas; Supplying an inert gas filled in a gas tank of the same manufacturing object or different from the gas tank of the manufacturing object connected to the connecting portion to the gas supply flow path, and supplying the gas after the replacement of the gas; A purge unit that purges the specific gas remaining in the flow path. According to the gas tank manufacturing apparatus of this aspect, since the purge unit is provided, it is possible to purge the specific gas remaining in the gas supply flow path after the gas replacement.
また、このような形態によれば、装置の小型化や、低コスト化、省資源化、製造の容易化、使い勝手の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。 Moreover, according to such a form, it is possible to solve at least one of various problems such as downsizing of the apparatus, cost reduction, resource saving, ease of manufacture, and improvement in usability.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、ガスタンク内のガスの置換方法、ガスの除去方法（パージ方法）、ガスタンクへのガスの充填方法などの形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, it can be realized in the form of a gas replacement method in the gas tank, a gas removal method (purge method), a gas filling method in the gas tank, or the like.
Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）システム構成：
図１は本発明の第１実施形態としての水素ガスタンクの製造方法に用いるガス充填システム１０の構成を説明する説明図である。ガス充填システム１０は、メインガスタンク３０に水素ガスを充填して水素ガスタンクを製造するためのシステムである。本実施形態においては、水素を充填後のメインガスタンク３０は燃料電車に搭載される。そして、メインガスタンク３０内の水素ガスは、燃料電池が発電を行うための燃料ガスとして用いられる。
A. First embodiment:
(A1) System configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a
水素ガスタンクを製造するために用いるメインガスタンク３０は、気密試験が行われた後のものであり、内部には気密試験に用いられた不活性ガスが充填された状態である。メインガスタンク３０に充填されている不活性ガスは、窒素ガスと少量のヘリウムガスとで構成されている。気密試験は、ヘリウムガスがガスタンクから漏れ出すか否かを測定することによって行われる。ガス充填システム１０は、この気密試験終了後のメインガスタンク３０内の不活性ガスを水素ガスに置換することによって、メインガスタンク３０に水素ガスを充填する。
The
ガス充填システム１０は、ガスの流路としての配管１２〜１９と、ガスの流量を調整可能なバルブＶ１〜Ｖ４と、メインガスタンク３０と、バッファタンク４０とを備える。ガス充填システム１０は、配管１２〜１９を接続部Ｊ１〜４で接続することによって図示するような配管構造を構成する。また、ガス充填システム１０は、システム全体を制御する制御部２０を備える。
The
配管１２は、水素カードルによって構成されるガス充填設備２２と接続されている。配管１２は、接続部Ｊ１を介して配管１３と接続されている。配管１３は、接続部Ｊ２を介して配管１４と接続される。配管１４はメインガスタンク３０が備えるバルブＶ３１と接続されている。ガス充填設備２２から供給された水素ガスは、配管１２，１３，１４を介してメインガスタンク３０に供給される。配管１２には、バルブＶ１が設けられており、ガス充填設備２２からメインガスタンク３０への水素ガスの供給量の調整を行う。メインガスタンク３０のバルブＶ３１は、メインガスタンク３０に流入するガスの流量を調整する手動式のバルブである。
The
メインガスタンク３０が備えるバルブＶ３２は、配管１５と接続されている。バルブＶ３２は、メインガスタンク３０から流出するガスの流量を調整する電磁弁である。配管１５は、接続部Ｊ３を介して配管１６と接続されている。配管１６は、接続部Ｊ４を介して配管１７と接続されている。配管１７は、ガス充填システム１０内に流通するガスを大気に開放するための大気開放設備２４と接続されている。配管１７は、バルブＶ２を備えている。バルブＶ２は、ガス充填システム１０から大気開放設備２４へのガスの排出量の調整を行う。
A valve V32 provided in the
配管１８は、配管１２と配管１７とを接続する。配管１８は、主に、接続部Ｊ１および接続部Ｊ４に蓋をして、ガス充填設備２２から配管１２，１８，１７の経路で水素ガスを流通させる流通試験を行う際に用いられる。配管１８は、バルブＶ３を挟んで両側に圧力計Ｐ１と、圧力計Ｐ２とを備える。圧力計Ｐ１，Ｐ２は、いずれも配管１８を流通するガスの圧力を測定する。圧力計Ｐ１，Ｐ２は、バルブＶ１〜Ｖ４，Ｖ３１，Ｖ３２の開閉の組み合わせによって構成される種々のガス流通経路内のガスの圧力を測定する。
The
配管１９は、配管１６から分岐してバッファタンク４０と接続される配管である。バッファタンク４０は、メインガスタンク３０に充填されている不活性ガスの一部を一時的に貯蔵するためのガスタンクである。配管１９はバルブＶ４を備える。バルブＶ４は、バッファタンク４０への不活性ガスの流入量および流出量の調整を行う。
The
ここで、本実施形態においては、バッファタンク４０の容積をＣ１、配管１２〜１９の総容積をＣ２、メインガスタンク３０の容積をＣ３とすると、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、Ｃ２＜Ｃ１＜＜Ｃ３の関係を有する。なお、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、Ｃ２＜Ｃ１?Ｃ３の関係を有するとしてもよい。
Here, in this embodiment, assuming that the volume of the
制御部２０は、バルブＶ１〜Ｖ４，Ｖ３２と接続されている。バルブＶ１〜Ｖ４，Ｖ３２は、電磁弁によって構成されている。バルブＶ１〜Ｖ４，Ｖ３２は、制御部２０によってその開閉量が制御される。また、制御部２０は、圧力計Ｐ１，Ｐ２と接続されている。制御部２０は、圧力計Ｐ１，Ｐ２が測定した圧力値を取得し、種々の制御に用いる。
The
（Ａ２）水素ガスタンクの製造方法：
次に、ガス充填システム１０によって行う水素ガスタンクの製造方法について説明する。図２は水素ガスタンクの製造工程の大凡の流れを説明する説明図である。図２においては、図示の便宜上、説明に必要な符号のみ記載した。図示するように、水素ガスタンクの製造工程は、主に、不活性ガス移動工程と、ガス置換工程と、パージ工程とからなる。
(A2) Manufacturing method of hydrogen gas tank:
Next, a method for manufacturing a hydrogen gas tank performed by the
不活性ガス移動工程を行うに当たり、その前段階として、気密試験によって不活性ガスが充填された状態のメインガスタンク３０を、配管１４，１５に接続する。本実施形態においては、メインガスタンク３０は容積が６０リットルである。メインガスタンク３０には、約０．８ＭＰａ〜０．９ＭＰａの不活性ガスが充填されている。また、バッファタンク４０の容積は１０リットルである。バッファタンク４０には、約０．１ＭＰａの不活性ガスが充填されている。なお、メインガスタンク３０を配管１４，１５に接続する段階においては、各バルブは閉状態である。
In performing the inert gas transfer process, as a previous step, the
メインガスタンク３０およびバッファタンク４０を各配管に接続後、不活性ガス移動工程を行う。具体的には、図示するように、制御部２０の制御によって、バルブＶ３と、バルブＶ４と、バルブＶ３２とを開状態にする。メインガスタンク３０はバッファタンク４０より内部の圧力が高いため、メインガスタンク３０に充填されていた不活性ガスの一部は、バッファタンク４０に流入する。不活性ガス移動工程では、このようにして、メインガスタンク３０に充填されていた不活性ガスの一部をバッファタンク４０に移動させる。具体的には、制御部２０がバルブＶ３と、バルブＶ４と、バルブＶ３２とを制御し、バッファタンク４０の内部の圧力が約０．８ＭＰａに上昇するまで不活性ガスの移動を行う。バッファタンク４０の内部の圧力は、制御部２０が、圧力計Ｐ１，Ｐ２によって測定された圧力値から推定する。
After connecting the
バッファタンク４０への不活性ガスの移動が終了すると、制御部２０は、全てのバルブを閉状態にする。本実施形態においては、制御部２０によるバルブの開閉の制御は、制御部２０に接続された操作部（図示省略）を用いて作業者が行った操作に応じて、制御部２０がバルブの開閉を制御する。なお、本実施形態において作業者が操作部を操作することによって行われるバルブの制御の一部または全部を、制御部２０が、予め設定されたシーケンスに従って自動で行うとしてもよい。
When the movement of the inert gas to the
不活性ガス移動工程後、ガス置換工程を行う。具体的には、不活性ガスが充填されているメインガスタンク３０の内部を水素ガスで置換する。本実施形態においては、ガスの置換は、一般的なガス置換方法として知られる正圧による希釈置換によって行う。
After the inert gas transfer process, a gas replacement process is performed. Specifically, the inside of the
図２においては、説明の便宜上、バルブＶ１，Ｖ２とバルブＶ３１，Ｖ３２を同時に開状態にするように表現しているが、実際には、バルブの開閉は経時的に順次行う。具体的には、最初に、バルブＶ１とバルブＶ３１とを開状態にして、ガス充填設備２２からメインガスタンク３０に水素ガスを供給する。メインガスタンク３０への水素ガスの供給は、メインガスタンク３０の内部の圧力が予め定められた所定の圧力に達するまで行われる。メインガスタンク３０の圧力は、制御部２０が圧力計Ｐ１の測定値に基づいて推定する。メインガスタンク３０の内部は、ガス充填設備２２から供給された水素ガスと、元から充填されていた不活性ガスとが混合して充填された状態となる。
In FIG. 2, for convenience of explanation, the valves V1 and V2 and the valves V31 and V32 are shown to be opened simultaneously, but actually, the valves are opened and closed sequentially over time. Specifically, first, the valve V1 and the valve V31 are opened, and hydrogen gas is supplied from the
その後、バルブＶ１とバルブＶ３１とを閉状態にし、バルブＶ２とバルブＶ３２とを開状態にする。メインガスタンク３０の内部に充填されていた水素ガスと不活性ガスとの混合ガスは大気開放設備２４に排出される。そして、メインガスタンク３０の内部の圧力が予め定めた所定値まで下降すると、バルブＶ２とバルブＶ３２とを閉状態にする。メインガスタンク３０の圧力は、制御部２０が圧力計Ｐ２の測定値に基づいて推定する。
Thereafter, the valve V1 and the valve V31 are closed, and the valve V2 and the valve V32 are opened. The mixed gas of hydrogen gas and inert gas filled in the
そして、再度、バルブＶ１とバルブＶ３１とを開状態にして、ガス充填設備２２からメインガスタンク３０に水素ガスを供給する。メインガスタンク３０の内部の圧力が所定の圧力値まで上昇したら、バルブＶ１とバルブＶ３１とを閉状態にし、ガス置換工程を終了する。このような方法によってメインガスタンク３０の内部のガスの置換を行うことによって、メインガスタンク３０は、高濃度の水素ガスが充填された状態になる。
Then, the valve V1 and the valve V31 are opened again, and hydrogen gas is supplied from the
ガス置換工程の終了後、パージ工程を行う。パージ工程は、ガス置換工程後に各配管に残存する水素ガスをパージする工程である。パージ工程においては、最初に、バルブＶ２〜Ｖ４を開状態にする。バルブＶ２〜Ｖ４を開状態にすることによって、バッファタンク４０に充填されていた不活性ガスが配管１２〜１９に供給される。そして、配管１２〜１９に供給された不活性ガスは、ガス置換工程によって配管１２〜１９に残存していた水素ガスとともに大気開放設備２４に排出される。その結果、配管１２〜１９に残存していた水素ガスはパージされる。その後、バルブＶ２〜Ｖ４を閉状態にすることによって水素ガスタンクの製造工程は終了する。
After the gas replacement process is completed, a purge process is performed. The purge process is a process of purging hydrogen gas remaining in each pipe after the gas replacement process. In the purge step, first, the valves V2 to V4 are opened. By opening the valves V <b> 2 to V <b> 4, the inert gas filled in the
次に上記説明した水素ガスタンクの製造工程を、工程図によって説明する。図３は、水素ガスタンクの製造工程の流れを説明する工程図である。水素ガスタンクの製造を開始すると、メインガスタンク３０を配管１４，１５に接続する（工程Ｔ１２）。その後、上記説明した不活性ガス移動工程によって、メインガスタンク３０に充填されていた不活性ガスの一部をバッファタンク４０に移動する（工程Ｔ１４）。不活性ガス移動工程終了後、ガス置換工程によって、メインガスタンク３０内の不活性ガスを水素ガスに置換する（工程Ｔ１６）。その後、パージ工程によって、配管１２〜１９内に残存する水素ガスをパージする（工程Ｔ１８）。そして、水素ガスが充填されたメインガスタンク３０を配管１４，１５から取り外すことによって、水素ガスタンクの製造は終了する（工程Ｔ２０）。
Next, the manufacturing process of the hydrogen gas tank described above will be described with reference to process drawings. FIG. 3 is a process diagram for explaining the flow of the manufacturing process of the hydrogen gas tank. When the production of the hydrogen gas tank is started, the
以上説明したように、本実施形態における水素ガスタンクの製造方法は、ガス置換工程後の配管１２〜１９に残存する水素ガスをパージすることができる。実際にガス置換工程の前後において、配管内の水素ガス濃度を実測したところ、水素濃度を９９％から４％にまで下降させることができた。従って、水素ガスタンク製造後、配管１４，１５からメインガスタンク３０を取り外した際に、配管１４，１５から高濃度の水素ガスが外部に流出することを回避することができる。また、準備したメインガスタンク３０に充填されていたガスを用いて配管１２〜１９に残存する水素ガスをパージするので、別途、水素ガスをパージするための不活性ガスを用意する手間とコストを削減することができる。
As described above, the method for manufacturing a hydrogen gas tank in the present embodiment can purge the hydrogen gas remaining in the
準備したバッファタンク４０の内部の圧力は、準備したメインガスタンク３０の内部の圧力より低いので、不活性ガス移動工程では、バルブＶ３、Ｖ４、Ｖ３２を開状態にするのみで、メインガスタンク３０に充填されていた不活性ガスの一部をバッファタンク４０に移動させることができる。よって、別途、メインガスタンク３０からバッファタンク４０に不活性ガスを移動させるためのガスポンプ等の設備を必要としない。
Since the pressure inside the
特許請求の範囲との対応関係としては、工程１６（図３参照）に供する構成が特許請求の範囲に記載のガス置換部に対応する。本実施形態においては、制御部２０による工程１６の処理がガス置換部に対応する。また、工程１８に供する構成が特許請求の範囲に記載のパージ部に対応する。本実施形態においては、制御部２０による工程１８の処理がパージ部に対応する。
As a correspondence relationship with the claims, the structure provided for the step 16 (see FIG. 3) corresponds to the gas replacement section described in the claims. In the present embodiment, the process of
Ｂ．第２実施例：
（Ｂ１）システム構成：
図４は、本発明の第２実施形態としての水素ガスタンクの製造方法に用いるガス充填システム５０の構成を説明する説明図である。ガス充填システム５０は、メインガスタンク８０に水素ガスを充填するためのシステムである。
B. Second embodiment:
(B1) System configuration:
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a
本実施形態においては、メインガスタンク８０とサブガスタンク９０とを用いる。メインガスタンク８０とサブガスタンク９０とは同じ構成をしたガスタンクであり、いずれも、後に水素ガスが充填されて水素ガスタンクとして製造されるガスタンクである。メインガスタンク８０およびサブガスタンク９０は、いずれも気密試験が行われた後のものであり、内部には気密試験に用いられた不活性ガスが充填されている。メインガスタンク８０およびサブガスタンク９０に充填されている不活性ガスは、第１実施形態と同様、窒素ガスと少量のヘリウムガスとで構成される混合ガスである。本実施形態と第１実施形態との大きな差異は、本実施形態では、パージ工程において、サブガスタンク９０に充填されている不活性ガスを用いて、配管内に残存した水素ガスをパージすることである。
In the present embodiment, the
ガス充填システム５０は、ガス流路としての配管５２〜６５と、ガスの流量を調整可能なバルブＶ５〜Ｖ１０と、メインガスタンク８０と、サブガスタンク９０とを備える。また、ガス充填システム５０は、システム全体を制御する制御部７０を備える。図示するように、第２実施形態におけるガス充填システム５０の配管構成は、第１実施形態におけるガス充填システム１０の配管構成が並列に接続された構成となっている。
The
配管５２は、水素カードルによって構成されるガス充填設備７２と接続されている。配管５２は、接続部Ｊ５を介して配管５３と接続されている。配管５３は、接続部Ｊ６を介して配管５４と接続される。配管５４はメインガスタンク８０が備えるバルブＶ８１と接続されている。ガス充填設備７２から供給された水素ガスは、配管５２，５３，５４を介してメインガスタンク８０に供給される。配管５２には、バルブＶ５が設けられており、ガス充填設備７２からメインガスタンク８０への水素ガスの供給量の調整を行う。メインガスタンク８０のバルブＶ８１は、メインガスタンク８０に流入するガスの流量を調整する手動式のバルブである。
The
メインガスタンク８０が備えるバルブＶ８２は、配管５５と接続されている。バルブＶ８２は、メインガスタンク８０から流出するガスの流量を調整する電磁弁である。配管５５は、接続部Ｊ７を介して配管５６と接続されている。配管５６は、接続部Ｊ８を介して配管５７と接続されている。配管５７は、配管６４を介して、ガス充填システム５０内のガスを大気に開放するための大気開放設備７４と接続されている。配管５７は、バルブＶ６を備えている。バルブＶ６は、ガス充填システム５０から大気開放設備７４へのガスの排出量の調整を行う。
A valve V82 provided in the
配管５８は、配管５２と配管５７とを接続する。配管５８は、主に、接続部Ｊ５および接続部Ｊ８に蓋をして、ガス充填設備７２から配管５２，５８，５７の経路で水素ガスを流通させる流通試験を行う際に用いられる。配管５８は、圧力計Ｐ３と、気圧計Ｐ４とを備える。圧力計Ｐ３，Ｐ４は、いずれも配管５８を流通するガスの圧力を測定する。圧力計Ｐ３，Ｐ４は、バルブＶ５〜Ｖ１０，Ｖ８１，Ｖ８２，Ｖ９１，Ｖ９２の開閉の組み合わせによって構成される種々のガス流通経路内のガスの圧力を測定する。
The
配管５９は、配管５２を介して、ガス充填設備７２と接続されている。配管５９は、接続部Ｊ９を介して配管６０と接続されている。配管６０は、接続部Ｊ１０を介して配管６１と接続される。配管６１はサブガスタンク９０が備えるバルブＶ９１と接続されている。ガス充填設備７２から供給された水素ガスは、配管５９，６０，６１を介してサブガスタンク９０に供給される。配管５９には、バルブＶ８が設けられており、ガス充填設備７２からサブガスタンク９０への水素ガスの供給量の調整を行う。サブガスタンク９０のバルブＶ９１は、サブガスタンク９０に流入するガスの流量を調整する手動式のバルブである。
The
サブガスタンク９０が備えるバルブＶ９２は、配管６２と接続されている。バルブＶ９２は、サブガスタンク９０から流出するガスの流量を調整する電磁弁である。配管６２は、接続部Ｊ１２を介して配管６３と接続されている。配管６３は、接続部Ｊ１２を介して配管６４と接続されている。配管６４は、大気開放設備７４と接続されている。配管６４は、バルブＶ９を備えている。バルブＶ９は、ガス充填システム５０から大気開放設備７４へのガスの排出量の調整を行う。
A valve V92 provided in the
配管６５は、配管５９と配管６４とを接続する。配管６５は、主に、接続部Ｊ９および接続部Ｊ１２に蓋をして、ガス充填設備７２から配管５９，６５，６４の経路で水素ガスを流通させる流通試験を行う際に用いられる。配管６５は、圧力計Ｐ５と、気圧計Ｐ６とを備える。圧力計Ｐ５，Ｐ６は、いずれも配管６５を流通するガスの圧力を測定する。圧力計Ｐ５，Ｐ６は、バルブＶ５〜Ｖ１０，Ｖ８１，Ｖ８２，Ｖ９１，Ｖ９２の開閉の組み合わせによって構成される種々のガス流通経路内のガスの圧力を測定する。
The
制御部７０は、バルブＶ５〜Ｖ１０，Ｖ８２，Ｖ９２と接続されている。バルブＶ５〜Ｖ１０，Ｖ８２，Ｖ９２は、電磁弁によって構成されている。バルブＶ５〜Ｖ１０，Ｖ８２，Ｖ９２は、制御部２０によってその開閉量が制御される。また、制御部７０は、圧力計Ｐ３〜Ｐ６と接続されている。制御部７０は、圧力計Ｐ３〜Ｐ６が測定した圧力値を取得し、種々の制御に用いる。
The
（Ｂ２）水素ガスタンクの製造方法：
次に、ガス充填システム５０によって行う水素ガスタンクの製造方法について説明する。図５は水素ガスタンクの製造工程の大凡の流れを説明する説明図である。図５においては、図示の便宜上、説明に必要な符号のみ記載した。図示するように、水素ガスタンクの製造工程は、主に、ガス置換工程と、パージ工程とからなる。
(B2) Manufacturing method of hydrogen gas tank:
Next, a method for manufacturing a hydrogen gas tank performed by the
ガス置換工程を行うに当たり、その前段階として、気密試験によって不活性ガスが充填された状態のメインガスタンク８０を、配管５４，５５に接続する。また、同じく気密試験によって不活性ガスが充填された状態のサブガスタンク９０を、配管６１，６２に接続する。メインガスタンク８０、サブガスタンク９０はその容積が６０リットルである。いずれのガスタンクにも、約０．８ＭＰａ〜０．９ＭＰａの不活性ガスが充填されている。なお、メインガスタンク８０およびサブガスタンク９０を各配管に接続する段階においては、各バルブは閉状態である。
In performing the gas replacement process, as a previous step, the
メインガスタンク８０およびサブガスタンク９０を配管に接続後、メインガスタンク８０の内部を水素ガスで置換するガス置換工程を行う。ガスの置換は、第１実施形態と同様、ガス置換方法として知られる正圧による希釈置換によって行う。
After the
具体的には、最初に、バルブＶ５とバルブＶ８１とを開状態にして、ガス充填設備７２からメインガスタンク８０に水素ガスを供給する。メインガスタンク８０への水素ガスの供給は、メインガスタンク８０の内部の圧力が予め定めた所定の圧力に達するまで行われる。メインガスタンク８０の圧力は、制御部７０が圧力計Ｐ３の測定値に基づいて推定する。メインガスタンク８０の内部は、ガス充填設備７２から供給された水素ガスと、元から充填されていた不活性ガスとが混合して充填された状態となる。
Specifically, first, the valve V5 and the valve V81 are opened, and hydrogen gas is supplied from the
その後、バルブＶ５とバルブＶ８１とを閉状態にし、バルブＶ６とバルブＶ８２とを開状態にする。メインガスタンク８０の内部に充填されていた水素ガスと不活性ガスとの混合ガスは大気開放設備７４に排出される。そして、メインガスタンク８０の内部の圧力が予め定めた所定値まで下降すると、バルブＶ６とバルブＶ８２とを閉状態にする。メインガスタンク８０の圧力は、制御部７０が圧力計Ｐ４の測定値に基づいて推定する。
Thereafter, the valve V5 and the valve V81 are closed, and the valve V6 and the valve V82 are opened. The mixed gas of hydrogen gas and inert gas filled in the
そして、再度、バルブＶ５とバルブＶ８１とを開状態にして、ガス充填設備７２からメインガスタンク８０に水素ガスを供給する。メインガスタンク８０の内部の圧力が所定の圧力値まで上昇したら、バルブＶ５とバルブＶ８１とを閉状態にし、ガス置換工程を終了する。このような方法によってメインガスタンク８０の内部のガスの置換を行うことによって、メインガスタンク８０は、高濃度の水素ガスが充填された状態になる。
Then, the valve V5 and the valve V81 are opened again, and hydrogen gas is supplied from the
ガス置換工程の終了後、パージ工程を行う。上述したように、本実施形態においては、ガス置換工程後に各配管に残存する水素ガスをサブガスタンク９０に充填されている不活性ガスによってパージする。パージ工程においては、最初に、バルブＶ５〜Ｖ６，７，９，１０，Ｖ９２を開状態にする。バルブＶ６，７，９，１０，Ｖ９２を開状態にすることによって、サブガスタンク９０に充填されていた不活性ガスが配管５２〜６５に供給される。そして、配管５２〜６５に供給された不活性ガスは、ガス置換工程によって配管５２〜６５に残存していた水素ガスとともに大気開放設備７４に排出される。その結果、配管５２〜６５に残存していた水素ガスはパージされる。その後、バルブＶ５〜Ｖ６，７，９，１０，Ｖ９２を閉状態にすることによって水素ガスタンクの製造工程は終了する。なお、このようにしてメインガスタンク８０に充填し水素ガスタンクを製造後、サブガスタンク９０として用いたガスタンクを、次に行う水素ガス製造工程においてメインガスタンク８０として用いる。そして、気密試験が終了し不活性ガスが充填された状態の新たなガスタンクをサブガスタンク９０として用いる。
After the gas replacement process is completed, a purge process is performed. As described above, in the present embodiment, the hydrogen gas remaining in each pipe after the gas replacement step is purged with the inert gas filled in the
次に、上記説明したガスタンクの製造工程を、工程図によって説明する。図６は、水素ガスタンクの製造工程の流れを説明する工程図である。水素ガスタンクの製造を開始すると、メインガスタンク８０を配管５４，５５に接続する（工程Ｔ３２）。また、サブガスタンク９０を配管６１，６２に接続する（工程Ｔ３４）。その後、上記説明したガス置換工程によって、メインガスタンク８０内の不活性ガスを水素ガスに置換する（工程Ｔ３６）。ガス置換工程後、パージ工程によって、配管５２〜６５内に残存する水素ガスをパージする（工程Ｔ３８）。水素ガスタンクの製造を終了する場合には（工程Ｔ４０：ＹＥＳ）、メインガスタンク８０を配管５４，５５から取り外し（工程Ｔ４２）、水素ガスタンクの製造を終了する。
Next, the manufacturing process of the gas tank described above will be described with reference to process drawings. FIG. 6 is a process diagram for explaining the flow of the manufacturing process of the hydrogen gas tank. When the production of the hydrogen gas tank is started, the
一方、続けて、水素ガスタンクを製造する場合には（工程Ｔ４０：ＮＯ）、１回目のガス置換工程でサブガスタンク９０として取り扱ったガスタンクを、２回目のガス置換工程におけるメインガスタンク８０として適用する。さらに、２回目のガス置換工程においては、気密試験終了後の新たなガスタンクをサブガスタンク９０として準備する（工程Ｔ４４）。そして、工程Ｔ３２から製造工程を行う。この場合、水素ガスが充填されたメインガスタンク８０を取り外した配管５４，５５に、新たに準備したサブガスタンク９０を接続し、１回目のガス置換工程でサブガスタンク９０として取り扱ったガスタンク（２回目のガス置換工程でメインガスタンク８０として取り扱うガスタンク）の配管６１，６２への接続は維持する。そして、２回目に行うガス置換工程では、新たにメインガスタンク８０となったガスタンクの内部を水素ガスに置換する。このようにすることで、水素ガスタンク製造工程を繰り返す毎に、ガスタンクの入れ替えを行う手間を省くことが可能になる。このようにして、水素ガスタンクの製造を行う。
On the other hand, when manufacturing a hydrogen gas tank (step T40: NO), the gas tank handled as the
以上説明したように、第２実施形態における水素ガスタンクの製造方法は、別途、バッファタンクを必要としないので低コスト化を実現できる。また、第１実施形態で説明したような不活性ガス移動工程を必要としないので、高速に水素ガスタンクを製造することができる。従って、第２実施形態における水素ガスタンクの製造方法は、水素ガスタンクを大量生産する場合に最適な製造方法である。 As described above, the method for manufacturing a hydrogen gas tank according to the second embodiment does not require a separate buffer tank, so that the cost can be reduced. Moreover, since the inert gas transfer process as described in the first embodiment is not required, a hydrogen gas tank can be manufactured at high speed. Therefore, the method for manufacturing a hydrogen gas tank in the second embodiment is an optimal method for mass production of hydrogen gas tanks.
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態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、例えば次のような変形も可能である。
（Ｃ１）変形例１：
上記実施形態においては、特定のガスとして水素ガスを採用したが、それに限らず、種々のガスを採用することができる。例えば、メタンガスや、プロパンガスなどの炭化水素を採用することができる。その他、酸素ガスや、一酸化炭素ガス、アンモニアガスなどを採用することができる。また、このようのガスを充填して製造したガスタンクは、燃料電池に利用されるだけでなく、家庭用燃料、医療用、工業用など種々の用途に利用可能である。
C. Variation:
The present invention is not limited to the above-described embodiments and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
(C1) Modification 1:
In the above embodiment, hydrogen gas is used as the specific gas. However, the present invention is not limited to this, and various gases can be used. For example, hydrocarbons such as methane gas and propane gas can be employed. In addition, oxygen gas, carbon monoxide gas, ammonia gas, or the like can be employed. In addition, a gas tank manufactured by filling such a gas is not only used for a fuel cell, but also can be used for various applications such as household fuel, medical use, and industrial use.
（Ｃ２）変形例２：
上記実施形態においては、不活性ガスとして窒素とヘリウムとの混合ガスを採用したが、それに限らず、窒素のみから構成されるガスや、二酸化炭素など、化学反応を起こしにくいガスであれば種々のガスを採用することができる。なお、特定のガスタンクの製造前に気密試験を行う場合には、不活性ガスとして、窒素ガスと少量の水素ガスとからなる不活性ガスを採用することもできる。
(C2) Modification 2:
In the above embodiment, a mixed gas of nitrogen and helium is employed as the inert gas. However, the present invention is not limited to this, and various gases may be used as long as they do not easily cause a chemical reaction, such as a gas composed of only nitrogen or carbon dioxide. Gas can be employed. In addition, when performing an airtight test before manufacture of a specific gas tank, the inert gas which consists of nitrogen gas and a small amount of hydrogen gas can also be employ | adopted as inert gas.
（Ｃ３）変形例３：
上記実施形態においては、水素ガスタンク製造工程を制御部による制御によって行うとしたが、全ての工程を作業者が行うとしてもよい。例えば、ガス充填システム１０，５０が備える全てのバルブを手動式にするとしてもよい。そして、作業者が、水素ガス製造工程において必要なバルブ操作を行うとしてもよい。また、全ての工程を制御部２０，７０が行うとしてもよい。この場合、全てのバルブを電磁弁とし、制御部２０，７０が制御することによって実現することができる。
(C3) Modification 3:
In the above-described embodiment, the hydrogen gas tank manufacturing process is performed by the control of the control unit. However, the operator may perform all the processes. For example, all valves provided in the
（Ｃ４）変形例４：
第１実施形態における不活性ガス移動工程は、メインガスタンク３０からバッファタンク４０に、配管を介して不活性ガスを直接に移動させるとしたが、それに限ることなく、種々の方法によって不活性ガスの移動を行うとしてもよい。例えば、配管にガスポンプやピストン機構を設置し、その機能によって、メインガスタンク３０からバッファタンク４０にガスの移動を行うとしてもよい。その他、複数のガスタンクを介してメインガスタンク３０からバッファタンク４０へガスを移動させるとしてもよい。
(C4) Modification 4:
In the inert gas movement process in the first embodiment, the inert gas is directly moved from the
（Ｃ５）変形例５：
本発明は、上述の実施形態、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(C5) Modification 5:
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
１０…ガス充填システム
１２〜１９…配管
２０…制御部
２２…ガス充填設備
２４…大気開放設備
３０…メインガスタンク
４０…バッファタンク
５０…ガス充填システム
５２〜６５…配管
７０…制御部
７２…ガス充填設備
７４…大気開放設備
８０…メインガスタンク
９０…サブガスタンク
Ｖ１〜Ｖ１０…バルブ
Ｊ１〜Ｊ１２…接続部
Ｐ１〜Ｐ６…圧力計
DESCRIPTION OF
Claims (5)
不活性ガスが充填された製造対象である一または複数の製造対象ガスタンクのうちの少なくとも一の製造対象ガスタンクに、前記特定のガスを供給するためのガス供給流路を接続する接続工程と、
前記ガス供給流路を介して前記一の製造対象ガスタンクへ前記特定のガスを供給する供給工程を含む工程であって、前記製造対象ガスタンクの内部を前記不活性ガスから前記特定のガスへ置換するガス置換工程と、
前記ガス置換工程による前記ガスの置換の完了後に、前記一又は複数の製造対象ガスタンクに充填されていた前記不活性ガスを前記ガス供給流路に供給して、前記ガス供給流路に残存する前記特定のガスをパージするパージ工程と
を備えるガスタンクの製造方法。 A method of manufacturing a gas tank filled with a specific gas,
Connecting a gas supply channel for supplying the specific gas to at least one of the one or more production target gas tanks that is the production target filled with an inert gas; and
A process including a supply step of supplying the specific gas to the one manufacturing target gas tank through the gas supply flow path, wherein the inside of the manufacturing target gas tank is replaced with the specific gas from the inert gas. A gas replacement step;
After the replacement of the gas by the gas replacement step, the inert gas filled in the one or more production target gas tanks is supplied to the gas supply flow path, and remains in the gas supply flow path And a purge process for purging a specific gas.
前記一の製造対象ガスタンクとは異なるガスタンクであって前記不活性ガスを充填可能なバッファガスタンクに、前記ガス置換工程に先立って、前記一の製造対象ガスタンクに充填されている前記不活性ガスの少なくとも一部を移動させるガス移動工程を備え、
前記パージ工程は、前記バッファガスタンクに移動した前記不活性ガスを前記ガス供給配管に供給する工程を含む
ガスタンクの製造方法。 A method of manufacturing a gas tank according to claim 1,
A buffer gas tank that is different from the one production target gas tank and can be filled with the inert gas, and prior to the gas replacement step, at least the inert gas filled in the one production target gas tank. It has a gas transfer process that moves part of it,
The purge step includes a step of supplying the inert gas moved to the buffer gas tank to the gas supply pipe.
前記ガス移動工程において、前記不活性ガスを移動する前の前記バッファガスタンクは、前記一の製造対象ガスタンクより内部の気圧が低く、
該ガス移動工程は、前記一の製造対象ガスタンクと前記バッファガスタンクとを連通させることによって前記不活性ガスを移動させる工程を含む
ガスタンクの製造方法。 A method for manufacturing a gas tank according to claim 2,
In the gas moving step, the buffer gas tank before moving the inert gas has a lower internal pressure than the one production target gas tank,
The gas moving step includes a step of moving the inert gas by communicating the one production target gas tank with the buffer gas tank.
前記製造対象ガスタンクは複数であり、
前記パージ工程に先立って、前記一の製造対象ガスタンクとは異なる他の製造対象ガスタンクを、前記ガス供給流路と連通する連通流路に接続する工程を備え、
前記パージ工程は、前記他の製造対象ガスタンクに充填されていた不活性ガスを前記連通流路を介して前記ガス供給配管に供給する工程を含む
ガスタンクの製造方法。 A method of manufacturing a gas tank according to claim 1,
The production target gas tank is plural,
Prior to the purging step, comprising a step of connecting another production object gas tank different from the one production object gas tank to a communication channel communicating with the gas supply channel,
The purge step includes a step of supplying an inert gas filled in the other gas tank to be manufactured to the gas supply pipe through the communication channel.
前記特定のガスを供給するためのガス供給流路と、
前記供給流路に不活性ガスが充填された製造対象のガスタンクを接続するための接続部と、
前記ガス供給流路を介して前記接続部に接続された前記製造対象のガスタンクへ前記特定のガスを供給すると共に、前記製造対象のガスタンクの内部を前記不活性ガスから前記特定のガスへ置換するガス置換部と、
前記接続部に接続された前記製造対象のガスタンクと同一または異なる製造対象のガスタンクに充填されていた不活性ガスを、前記ガス供給流路に供給して、前記ガスの置換後の前記ガス供給流路に残存する前記特定のガスをパージするパージ部と
を備えるガスタンク製造装置。 A gas tank manufacturing apparatus for manufacturing a gas tank filled with a specific gas,
A gas supply channel for supplying the specific gas;
A connection part for connecting a gas tank to be manufactured in which the supply flow path is filled with an inert gas; and
The specific gas is supplied to the gas tank to be manufactured connected to the connecting portion via the gas supply flow path, and the inside of the gas tank to be manufactured is replaced with the specific gas from the inert gas. A gas replacement section;
The inert gas filled in the same or different gas tank as the manufacturing object connected to the connecting portion is supplied to the gas supply flow path, and the gas supply flow after the gas replacement A gas tank manufacturing apparatus comprising: a purge unit that purges the specific gas remaining in the path.
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