试样采集装置及试样采集方法与流程

本发明涉及用于对氢气站等中作为燃料电池汽车等的燃料所供给的燃料氢气中的杂质进行分析的试样采集装置及试样采集方法，特别是成为由进行试样用氢气从燃料电池用燃料氢气的储存容器至储气瓶中的采集的减压安全单元和储气瓶单元构成的、具备安全性和可搬运性的装置及方法的技术。

背景技术：

近年来，作为地球环境保护的一环，为了防止地球温室效应，低碳社会的构建成为世界性的潮流，在日本也是政府和民众一起推动了燃料电池汽车、氢供给基础设施配备普及项目，燃料电池汽车自然倍受关注，而利用了燃料电池的铁路或摩托车、叉车、使用氢作为直接燃料的汽车等车辆(以下称作“氢动力车”)也受到关注。

因此，作为氢供给基础设施，高速地计划并推进了氢气站的配备。

对于在氢气站等中供给至氢动力车的燃料氢气，当氢气中含有一氧化碳或硫化氢等杂质时，由于会产生燃料电池的催化性能劣化，因此规定了氢气中的各种杂质的最大允许浓度。

因而，对于在氢气站等中供给至氢动力车的燃料氢气中的多个杂质，需要进行鉴定和定量以确认氢气中的各种杂质为最大允许浓度以下，而且需要定期地进行更为精密的杂质分析。

但是，氢气站由于是最近骤然设置的，因此适合用于对氢气站中供给的氢气进行采集的装置、方法还是未知的。

作为目前已知的试样采集装置、试样采集方法，已知具备安全阀装置的气体采样容器(例如参照专利文献1)、高纯度气体用取样器(例如参照专利文献2)、迅速气体取样器(例如参照专利文献3)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-39440号公报

专利文献2：日本特开2000-171362号公报

专利文献3：日本特开平7-294395号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

专利文献1、专利文献2及专利文献3所记载的现有技术中，并未公开对氢气站中供给的70mpa的高压氢气安全地进行采集。

因此，本发明想要解决这种现有技术所具有的课题，其目的在于提供用破裂板和安全阀保持安全、且防止不必要的氢气的排气、通过搬送1台试样采集装置将试样用氢气从多个氢气站等采集到多个储气瓶中。

用于解决技术问题的手段

第1方面的本发明的试样采集装置是由进行试样用氢气从供给至氢动力车的燃料氢气的储存容器至储气瓶中的采集的减压安全单元和储气瓶单元构成的试样采集装置，其中，

所述减压安全单元形成收纳设备的设备收纳室和能够将采集用的柔性软管连接至所述储气瓶的储气瓶连接室，

所述设备收纳室中具备：由所述储存容器导入高压氢气的供给管路；当超过设定压力时将所述供给管路内的氢气排出的安全管路；以及对从所述供给管路至所述储气瓶的管内的气体进行排气的排气管路，

在所述供给管路的一端设有自所述储存容器的氢入口，在所述供给管路的另一端设有向所述储气瓶的氢出口，并且将所述氢出口配置在所述设备收纳室与所述储气瓶连接室的边界附近，

在所述供给管路上设置对由所述氢入口导入的高压氢气进行减压的减压阀和对经所述减压阀减压了的氢气的流量进行调节的流量调节阀，

从所述减压阀和所述流量调节阀的途中的所述供给管路中的分支部分支出所述安全管路和设置有排气开关阀的所述排气管路，

在所述安全管路上，从所述供给管路的分支部开始按顺序设置有：总阀；在第一设定压力以上时解除所述安全管路的封锁的破裂板；以及在低于所述第一设定压力的第二设定压力下打开、并且在低于所述第二设定压力的第三设定压力下关闭的安全阀，

在所述储气瓶连接室上具有向外侧开口的开口面部，

所述储气瓶单元除了所述储气瓶的前端部、接口及使储气瓶开关阀露出的露出部之外，将所述储气瓶以能够装卸的方式收纳在能够开关的外壳内，

所述储气瓶的露出部以能够从所述储气瓶连接室的开口面部插入到所述储气瓶连接室内的方式形成，利用所述柔性软管将所述储气瓶的接口与所述氢出口连接，从而将试样用氢气采集到所述储气瓶内。

第2方面的本发明的试样采集方法是由进行试样用氢气从供给至氢动力车的燃料氢气的储存容器至储气瓶中的采集的减压安全单元和储气瓶单元构成的试样采集装置，其中，

所述减压安全单元形成收纳设备的设备收纳室和能够将采集用的柔性软管连接至所述储气瓶的储气瓶连接室，

所述设备收纳室中具备：由所述储存容器导入高压氢气的供给管路；当超过设定压力时将所述供给管路内的氢气排出的安全管路；以及对从所述供给管路至所述储气瓶的管内的气体进行排气的排气管路，

在所述供给管路的一端设有自所述储存容器的氢入口，在所述供给管路的另一端设有向所述储气瓶的氢出口，并且将所述氢出口配置在所述设备收纳室与所述储气瓶连接室的边界附近，

在所述供给管路上设置对由所述氢入口导入的高压氢气进行减压的减压阀和对被所述减压阀减压了的氢气的流量进行调节的流量调节阀，

从所述减压阀和所述流量调节阀的途中的所述供给管路中的分支部分支出所述安全管路和设置有排气开关阀的所述排气管路，

在所述安全管路上，从所述供给管路的分支部开始按顺序设置有：总阀；在第一设定压力以上的压力下解除所述安全管路的封锁的破裂板；在低于所述第一设定压力的第二设定压力下打开、并且在低于所述第二设定压力的第三设定压力下关闭的安全阀，

在所述储气瓶连接室上具有向外侧开口的开口面部，

所述储气瓶单元除了所述储气瓶的前端部、接口及使储气瓶开关阀露出的露出部之外，将所述储气瓶以能够装卸的方式收纳在能够开关的外壳内，

将所述储气瓶的露出部从所述储气瓶连接室的开口面部插入到所述储气瓶连接室内，利用所述柔性软管将所述储气瓶的接口与所述氢出口连接，并且将所述氢入口连接至所述储存容器的填充口，

打开所述流量调节阀，将氢气填充到所述供给管路内、所述柔性软管内及所述排气管路内之后，关闭所述流量调节阀停止填充，打开所述排气开关阀进行排气，同时打开所述储气瓶开关阀对所述储气瓶内的残留氢气进行排气，

关闭所述排气开关阀，打开所述流量调节阀，开始从所述储存容器向所述储气瓶内的填充，将试样用氢气采集到所述储气瓶内。

第3方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法在第1方面的试样采集装置的构成的基础上、或者在第2方面的试样采集方法的构成的基础上，所述减压安全单元在下侧框体的底部具备4轮的移动用车轮、同时可进行搬运，所述储气瓶单元在底部具备4轮的移动用车轮、同时可进行搬运。

第4方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法在第1方面或第3方面的试样采集装置的构成的基础上、或者在第2方面或第3方面的试样采集方法的构成的基础上，所述储气瓶单元的外壳为横长长方体状，在长度方向中央将上面分割，形成由垂直于长度方向的纵截面为l字型的侧面和分割上面构成的一对外壳，在所述一对外壳的各侧面下端设有多个铰链，在所述一对的各分割上面设置开关用的把手，从而制成一对可开关的外壳。

第5方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法在第3方面的试样采集装置的构成的基础上、或者在第3方面的试样采集方法的构成的基础上，所述储气瓶单元上形成有转动架，所述转动架具备：设有平行于所述储气瓶长度方向的一对框材及将所述一对框材的一个端部连接的第一手柄的“コ”字状的框体；设置在所述框体的端部上的一对车轮；将所述框体的端部附近连接的连接构件；以及转动臂，所述转动臂的一端按照能够以所述连接构件的中央为支点转动的方式安装、并且另一端按照能够以所述储气瓶单元的底部框架的长度方向中央为支点转动的方式安装，所述转动架中设置于所述框体的一对车轮位置可变，

在所述底部框架上形成在使所述转动架转动时将所述第一手柄锁紧的第一锁紧部和第二锁紧部，

通过转动所述转动架将所述第一手柄锁紧在第一锁紧部上，使所述一对位置可变的车轮位于所述储气瓶的底部侧的另一对车轮的附近，

通过转动所述转动架将所述第一手柄锁紧在第二锁紧部上，所述转动臂与所述コ字状的框体形成规定的角度，并且其中一方的一对车轮与另一方的一对车轮在同一平面上隔开规定的距离而存在，所述储气瓶单元变成倾斜状态。

发明效果

第1方面的本发明的试样采集装置或第2方面的试样采集方法中，从设置在减压安全单元内所具备的供给管路上的流量调节阀与减压阀的途中的供给管路上的分支部分支出安全管路和设置有排气开关阀的排气管路，在安全管路上从供给管路的分支点开始按顺序设置有：总阀；在第一设定压力以上时解除安全管路的封锁的破裂板；在低于所述第一设定压力的第二设定压力下打开、并且在低于所述第二设定压力的第三设定压力下关闭的安全阀，因此，假设当由于减压阀的工作故障而导致供给管路内达到第一设定压力以上的过填充时，破裂板立刻解除安全管路的封锁，通过安全阀将氢气排气，从而保持安全，并且通过排气使安全管路内下降至第三设定压力时，关闭安全阀，从而防止不必要的氢气的排气。

另外，由减压安全单元和储气瓶单元形成试样采集装置，储气瓶单元除了储气瓶的前端部、接口及使储气瓶开关阀露出的露出部之外，将所述储气瓶以能够装卸的方式收纳在可开关的外壳内，

将所述储气瓶的露出部按照能够从所述储气瓶连接室的开口面部插入到所述储气瓶连接室中的方式形成，利用所述柔性软管将所述储气瓶的接口与所述氢出口连接，从而将试样用氢气采集到所述储气瓶内，因此，试样用氢气的储气瓶可以交换，通过搬送1台试样采集装置即可以在多个氢气站中将试样用氢气从供给至氢动力车的燃料氢气的储存容器采集至多个储气瓶中。

第3方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法除了第1方面的本发明的试样采集装置或第3方面的本发明的试样采集方法的效果之外，由于减压安全单元在下侧框体的底部具备4轮的移动用车轮、同时能够搬运，储气瓶单元在底部具备4轮的移动用车轮、同时能够搬运，因此，在从储存容器采集试样用氢气时，可以移动减压安全单元及储气瓶单元，简单地进行设置及撤去。

第4方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法除了第1方面或第2方面的本发明的试样采集装置或者第2方面或第3方面的本发明的试样采集方法的效果之外，由于储气瓶单元的外壳为横长长方体状，在长度方向中央将上面分割，形成由垂直于长度方向的纵截面为l字型的侧面和分割上面构成的一对外壳，一对外壳的各侧面下端设有多个铰链，在一对的各分割上面设有开关用的把手，成为一对可开关的外壳，因此可以简单地进行储气瓶在储气瓶单元上的装卸。

第5方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法除了第3方面的本发明的试样采集装置或试样采集方法的效果之外，由于储气瓶单元上形成转动架，所述转动架具备：设有平行于储气瓶长度方向的一对框材及将一对框材的一个端部连接的第一手柄的“コ”字状的框体；设置在框体的端部上的一对车轮；将框体的端部附近连接的连接构件；以及转动臂，该转动臂的一端按照能够以连接构件的中央为支点转动的方式安装、同时另一端按照能够以储气瓶单元的底部框架的长度方向中央为支点转动的方式安装，所述转动架中设置于框体的一对车轮位置可变，

在底部框架上形成在使转动架转动时将第一手柄锁紧的第一锁紧部和第二锁紧部，

通过转动转动架将第一手柄锁紧在第一锁紧部上，使一对位置可变的车轮位于储气瓶的底部侧的另一对车轮的附近，

通过转动所述转动架将所述第一手柄锁紧在第二锁紧部上，所述转动臂与所述コ字状的框体形成规定的角度，并且其中一方的一对车轮与另一方的一对车轮在同一平面上隔开规定的距离而存在，所述储气瓶单元变成倾斜状态，因此可以改变储气瓶单元的形态(姿势)，可以容易地进行处理。

附图说明

图1是本发明实施方式的试样采集装置的管路的说明图。

图2是本发明实施方式的试样采集装置的正视图。

图3是图2的俯视图。

图4是表示本发明实施方式的减压安全单元的设备的正视图。

图5是图4的侧视图。

图6是图5的俯视图。

图7是以使本发明实施方式的储气瓶单元倒立的状态进行显示的正视图。

图8是图7的右侧视图。

图9是表示外壳的开关状态的图8的俯视图。

图10是示出使本发明实施方式的储气瓶单元倾斜的状态的正视图。

具体实施方式

以下利用附图详细地说明本发明的实施方式。

图2～图3为本发明实施方式的试样采集装置的附图、图4～图6是构成本发明实施方式的试样采集装置的减压安全单元的附图、图7～图10是构成本发明实施方式的试样采集装置的储气瓶单元的附图。

根据图1～图10说明本发明实施方式的试样采集装置。

试样采集装置1由减压安全单元2和储气瓶单元3构成，所述减压安全单元2介由从氢气站等供给至氢动力车的燃料氢气储存容器至氢动力车的车载容器的填充用喷嘴(未图示)进行试样用氢气向储气瓶7中的采集。

关于储气瓶7，由于需要对在氢气站等中供给至氢动力车的燃料氢气中的多个杂质进行鉴定和定量以确认氢气中的各种杂质为最大允许浓度以下、且需要定期地进行更为精密的杂质分析，因此储气瓶7是用于收纳这种杂质分析用的试样用氢气并进行搬运的容器。

减压安全单元2形成上下两段的框体21a、22a，在上侧框体21a中形成有收纳各种设备的设备收纳室21，在下侧框体22a中形成有将试样用氢气采集用的柔性软管8连接至储气瓶7的储气瓶连接室22。

设备收纳室21具备：从氢气站等中供给至氢动力车的燃料氢气的储存容器导入70mpa的高压氢气的供给管路4；当超过设定压力例如超过14.5mpa时将供给管路4内的氢气排出的安全管路5；以及对从供给管路4至储气瓶7的管内的气体进行排气的排气管路6。

另外，在供给管路4的一端设置自储存容器的氢入口41，在供给管路4的另一端设置向储气瓶7的氢出口42，同时将氢出口42配置在设备收纳室21与储气瓶连接室22的边界附近。

进而，在供给管路4上设置有将自氢入口41导入的70mpa的高压氢气减压至14mpa的减压阀43、和对用减压阀43减压了的氢气的流量进行调节的流量调节阀44。

从流量调节阀44和减压阀43的途中的供给管路4上的分支部45分支出安全管路5和设置有排气开关阀61的排气管路6。

安全管路5上，从供给管路4的分支部45开始按顺序设置有：总阀51；在第一设定压力以上的压力下解除安全管路5的封锁的破裂板52；在低于第一设定压力的第二设定压力下打开、并且在低于第二设定压力的压力下关闭的安全阀53。

这里，储气瓶7为型号47l(7型)、内容积47l、直径232mm、长1320mm、填充量7m³(14.7mpa)的规格，与使所述第一设定压力为14.5mpa、使14.7mpa为最大使用压力的储气瓶7的规格相吻合。

另外，当使第二设定压力为14.0mpa及第三设定压力为13.5mpa、安全管路5内达到第一设定压力时，破裂板51立即破裂，解除安全管路5的封锁，通过安全阀53将氢气排气，从而保持安全。

安全阀53在通过排气而使安全管路5内下降至第三设定压力时会自动地关闭，从而防止不必要的氢气的排气。

进而，由于设置破裂板51并同时设置压力计54，因此与仅设置安全阀53的情况不同，不仅没有来自外部的大气成分的流入，而且当在破裂板51上带有微细的龟裂时也可利用压力计54检测得到，因而成为更有效地防止对于作为采集试样测定项目的氮或氧的浓度测定的不良影响的构成。

设备收纳室21的底面与储气瓶连接室22的上表面通过将上侧框体21a叠置在下侧框体22a上而变为开口部。

另外，储气瓶连接室22在左侧侧面具有开口的开口面部22b。

所述储气瓶单元3除了储气瓶7的前端部71、接口72及使开关阀73露出的露出部74之外，使储气瓶7的圆筒部处于水平、将储气瓶7以能够装卸的方式收纳在具备可开关的外壳31a的外壳31内。

使得储气瓶7的露出部74能够从减压安全单元2的储气瓶连接室22的开口面部22b插入到储气瓶连接室22内，利用柔性软管8将储气瓶7的接口72与减压安全单元2的氢出口42连接，将试样用氢气采集到储气瓶7内。

减压安全单元2由于在下侧框体22a的底部具备4轮的移动用车轮23、同时能够搬送，因此在从储存容器采集试样用氢气时，可以移动，可以简单地进行设置及撤去。

另外，储气瓶单元3也与减压安全单元2同样，在底部具备4轮的移动用车轮32、同时能够搬送，因此在从储存容器采集试样用氢气时，可以移动，可以简单地进行设置及撤去。

进而，储气瓶单元3的外壳31为横长长方体状，在长度方向中央将上面分割，形成由垂直于长度方向的纵截面为l字型的侧面31b和分割上面31c构成的一对外壳31a，一对外壳31a的各侧面31b的下端设有多个铰链31d，在一对的各分割上面31c上设有开关用的把手31e，成为一对可开关的外壳31a，由此可以简单地进行储气瓶7在储气瓶单元3上的装卸。

储气瓶单元3是在外壳31上设有一对对储气瓶7的圆筒部进行支撑的圆弧状支撑构件33、将缓冲材料(未图示)缠绕在储气瓶7的圆筒部上、利用一对皮带(未图示)装卸自由地固定在支撑构件33上。通过使储气瓶单元3如此地构成，还可以保护储气瓶7免受运输中的冲击等。

另外，对于储气瓶单元3，改变其形态(姿势)以使得处理变得容易，以下说明其构成。

形成有转动架37，所述转动架37具备：设有平行于储气瓶7长度方向的一对框材34a及将一对框材34a的一个端部连接的第一手柄34b的“コ”字状的框体34；设置在框体34的端部上的一对所述车轮32a；将框体34的端部附近进行连接的连接构件34c；以及转动臂35，该转动臂35的一端按照能够以连接构件34c的中央作为第一支点35a转动的方式安装、同时另一端按照能够以储气瓶单元3的底部框架36的长度方向中央作为第二支点35b转动的方式安装，该转动架37中使设置于框体34的一对车轮32a位置可变。

进而，在底部框架36上形成有在使转动架37转动时将第一手柄34b锁紧的第一锁紧部37a和第二锁紧部37b。

如图7～图9所示，通过转动转动架37将第一手柄34b锁紧在第一锁紧部37a上，可以使一对位置可变的车轮32a位于储气瓶7的底部侧的另一对车轮32b的附近。

如图10所示，通过转动转动架37将第一手柄34b锁紧在第二锁紧部37b上，转动臂37与コ字状的框体34形成规定的角度、例如30度，同时其中一方的一对车轮32a与另一方的一对车轮32b在同一平面上间隔规定的距离而存在，使得储气瓶单元3成为例如50度的倾斜状态。

另外，如图7所示，在储气瓶单元3的储气瓶7的露出部74的下方的底部框架36上设有向下方前方倾斜的俯视为コ字状的第二手柄38。

进而，当使储气瓶单元3为图7形态那样的倒立的形态时，握住第二手柄38，按照储气瓶7的露出部74处于上方的方式将储气瓶单元3提起，同时如上所述，转动转动架37将第一手柄34b锁紧在第一锁紧部37a上，从而可以使一对位置可变的车轮32a位于储气瓶7的底部侧的另一对的车轮32b的附近。

另外，24是设置在设备收纳室21中的具备门手柄24a的门，46是显示减压阀43与流量调节阀44之间的供给管路4内的压力的压力计，47是压力计总阀，54是显示破裂板52与安全阀53之间的安全管路5内的压力的压力计，55是安全管路5的出口，62是排气管路6的排气口，安全管路5的出口55及排气管路6的排气口62连接于氢气站的排气线路(未图示)。

接着，对使用如上构成的试样采集装置1来进行试样用氢气从供给至氢动力车的燃料氢气的储存容器向储气瓶7的采集的试样采集方法进行说明。

首先，在储气瓶单元3中设置储气瓶7。

优选使用储气瓶7中储存有残留氢气的储气瓶。

残留氢气的压力只要是比大气压高的高压且低于解除安全管路5的封锁的第一设定压力即可，更优选的是，为了防止大气成分的混入且减少氢气的无用排气，更好的是设为0.3mpa以上且1mpa以下。

接着，移动储气瓶单元3，如图2及图3所示，将储气瓶7的露出部74从减压安全单元2的储气瓶连接室22的开口面部22b插入到储气瓶连接室22内。

接着，利用柔性软管8将储气瓶7的接口72与氢出口42连接，同时将氢入口41连接在储存容器的填充口上。

打开储气瓶开关阀73及流量调节阀44，将储气瓶7内的残留氢气填充在供给管路4内及柔性软管8内之后，关闭储气瓶开关阀73停止填充，同时打开排气开关阀61进行排气，从而利用储气瓶7内的残留氢气进行供给管路4内、柔性软管8内及排气管路6内的清洗。

接着，在关闭储气瓶开关阀73及排气开关阀61的状态下，将减压阀43设定于5mpa，向供给管路4内及柔性软管8内填充氢气，之后放开(关闭)减压阀43停止填充，同时打开排气开关阀61进行排气，从而利用储存容器的氢气(即采集试样)进行氢入口41至减压阀43的配管内、供给管路4内、柔性软管8内及排气管路6内的清洗。

另外，在这些工序中，还可以利用储气瓶7内的残留氢气等进行供给管路4及柔性软管8的泄漏检查。

然后，在排气后关闭排气开关阀61，打开流量调节阀44开始自储存容器的填充，将试样用氢气采集到储气瓶7内，结束采集，此时关闭储气瓶7的储气瓶开关阀73，关闭流量调节阀44，打开排气开关阀61进行排气，将柔性软管8取下。

另外，在储气瓶单元3上装备有测定储气瓶7的温度的温度传感器(未图示)，在向储气瓶7中填充氢气时，如果达到-10℃以下或40℃以上，则可以发出警报。

以上的实施方式中，对于减压安全单元2，形成上下两段的框体21a、22a，在上侧框体21a上形成设备收纳室21、在下侧框体22a上形成储气瓶连接室22，但也可以在左右形成设备收纳室和储气瓶连接室，还可上下颠倒地形成。

以上的实施方式中，在减压安全单元2及储气瓶单元3中分别具备4轮的车轮，但也可以两单元均省略车轮，另外也可以是其中一个单元具备车轮。

符号说明

1试样采集装置

2减压安全单元

21设备收纳室

22储气瓶连接室

22b开口面部

23车轮

3储气瓶单元

31外壳

31a可开关的外壳

31b侧面

31c分割上面

31d铰链

31e把手

32车轮

32a一对车轮

32b一对车轮

33支撑构件

34框体

34a框材

34b第一手柄

34c连接构件

35转动臂

35a第一支点

35b第二支点

36底部框架

37转动架

37a第一锁紧部

37b第二锁紧部

4供给管路

41氢入口

42氢出口

43减压阀

44流量调节阀

45分支部

46压力计

47压力计总阀

5安全管路

51总阀

52破裂板

53安全阀

54压力计

55出口

6排气管路

61排气开关阀

62排气口

7储气瓶

71前端部

72接口

73储气瓶开关阀

74露出部

8柔性软管