(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】高圧ガス容器
(51)【国際特許分類】
F17C 13/02 20060101AFI20231212BHJP
F16K 37/00 20060101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
F17C13/02 301Z
F16K37/00 D
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019214161
(22)【出願日】2019-11-27
(65)【公開番号】P2021085457
(43)【公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-11-21
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100108187
【弁理士】
【氏名又は名称】横山 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 雅博
【審査官】矢澤 周一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－１１７２４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２０００１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１７２５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０２－１２００４５（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１７Ｃ １３／０２
Ｆ１６Ｋ ３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁であって、制御器による制御によって開閉される第１の弁と、手動操作によって開閉される第２の弁とが直列に接続された弁と、
前記第２の弁の開閉状態を測定する開閉センサと、を備え、
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記第１の弁を閉じ、測定された前記高圧ガスの残量の変化が前記基準範囲にある場合であって、かつ前記第２の弁が閉状態である場合に、前記第１の弁を開くように制御する、
高圧ガス容器。
【請求項2】
高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁と、
前記ガス残量センサに電力を供給する電池と、
前記電池の残量を測定する電池残量センサと、
測定された前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記弁を閉じるように制御し、測定された前記電池の残量が設定された閾値以上である場合にのみ、前記弁を手動操作によって開可能な状態に制御する制御器と、を備える、
高圧ガス容器。
【請求項3】
高圧ガス容器であって、
高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、
前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁と、
前記高圧ガス容器の速度を測定する速度センサまたは加速度を測定する加速度センサと、
測定された前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記弁を閉じるように制御し、測定された前記高圧ガス容器の前記速度または前記加速度が、設定された条件を満たす場合にのみ、前記弁を手動操作によって開可能な状態に制御する制御器と、を備える、
高圧ガス容器。
【請求項4】
前記弁は、直列に接続された第１の弁と第２の弁とを含み、前記第１の弁は、前記制御器による制御によって開閉され、
前記第２の弁は、手動操作によって開閉され、
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化が前記基準範囲にある場合に、前記第１の弁を開く、
請求項２または３に記載の高圧ガス容器。
【請求項5】
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化する速度が、前記基準範囲として設定された閾値以下でない場合に、前記弁を閉じるように制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の高圧ガス容器。
【請求項6】
前記ガス残量センサに供給する電力を外部から受ける受電端子をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の高圧ガス容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高圧ガス容器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、高圧ガス容器を管理する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、所在情報等のガス容器に付属する情報を各種センサで測定し、測定結果を通信して集中的に管理するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６３５６４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
高圧ガス容器に充填される高圧ガスには、高価なものや入手困難なものも含まれるため、誤ったラインへの高圧ガス容器の取付等による内容物の異常な流出を防止することが望まれている。異常な流出が生じる場合は種々あるが、例えば、同種のガスの場合、消費量の多い低純度ガス配管に、本来消費量の少ない高純度ガスの高圧ガス容器を誤って取付ても、配管側のシステムで異常を検知するのは難しい。
【0005】
このような問題に対して、特許文献１に開示された技術を適用しても、従来の高圧ガス容器では、高圧ガスの異常な流出を防止することが困難であった。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、高圧ガスの異常な流出を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、以下に示す構成を備える。
［１］ 高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、
前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁と、
測定された前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記弁を閉じるように制御する制御器と、を備える、
高圧ガス容器。
［２］ 前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化する速度が、前記基準範囲として設定された閾値以下でない場合に、前記弁を閉じるように制御する、
［１］に記載の高圧ガス容器。
［３］ 前記弁は、直列に接続された第１の弁と第２の弁とを含み、
前記第１の弁は、前記制御器による制御によって開閉され、
前記第２の弁は、手動操作によって開閉され、
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化が前記基準範囲にある場合に、前記第１の弁を開く、
［１］または［２］に記載の高圧ガス容器。
［４］ 前記第２の弁の開閉状態を測定する開閉センサをさらに備え、
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化が前記基準範囲にある場合であって、かつ前記第２の弁が閉状態である場合に、前記第１の弁を開く、
［３］に記載の高圧ガス容器。
［５］ 前記ガス残量センサに電力を供給する電池と、
前記電池の残量を測定する電池残量センサと、をさらに備え、
前記制御器は、測定された前記電池の残量が設定された閾値以上である場合にのみ、前記弁を手動操作によって開可能な状態に制御する、
［１］から［４］のいずれか１つに記載の高圧ガス容器。
［６］ 前記ガス残量センサに供給する電力を外部から受ける受電端子をさらに備える、
［１］から［４］のいずれか１つに記載の高圧ガス容器。
［７］ 前記高圧ガス容器の速度を測定する速度センサまたは加速度を測定する加速度センサをさらに備え、
前記制御器は、測定された前記高圧ガス容器の前記速度または前記加速度が、設定された条件を満たす場合にのみ、前記弁を手動操作によって開可能な状態に制御する、
［１］から［６］のいずれか１つに記載の高圧ガス容器。
［８］ 高圧ガス容器と制御装置とを備える制御システムであって、
前記高圧ガス容器は、
高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、
前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁と、
前記ガス残量センサが測定した前記高圧ガスの残量を示すデータを送信し、前記弁の制御内容を示すデータを受信する通信器と、を備え、
前記制御装置は、
前記高圧ガスの残量を示すデータを取得する残量データ取得部と、
取得した前記データの示す前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記弁を閉じる制御内容を示すデータを送信する弁制御データ送信部と、を備える、
制御システム。
［９］ 高圧ガスの残量を示すデータを取得する残量データ取得部と、
取得した前記データの示す前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、高圧ガス容器の弁を閉じる制御内容を示すデータを送信する弁制御データ送信部と、を備える、
制御装置。
［１０］ 高圧ガスの残量を測定し、
測定した前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、高圧ガス容器の弁を閉じる、
制御方法。
［１１］ コンピュータに、
高圧ガスの残量を示すデータを取得するステップと、
取得した前記データの示す前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、高圧ガス容器の弁を閉じる制御内容を示すデータを送信するステップと、
を実行させるためのプログラム。
［１］ 高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、
前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁と、
測定された前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記弁を閉じるように制御する制御器と、を備える、
高圧ガス容器。
［２］ 前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化する速度が、前記基準範囲として設定された閾値以下でない場合に、前記弁を閉じるように制御する、
［１］に記載の高圧ガス容器。
［３］ 前記弁は、直列に接続された第１の弁と第２の弁とを含み、
前記第１の弁は、前記制御器による制御によって開閉され、
前記第２の弁は、手動操作によって開閉され、
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化が前記基準範囲にある場合に、前記第１の弁を開く、
［１］または［２］に記載の高圧ガス容器。
［４］ 前記第２の弁の開閉状態を測定する開閉センサをさらに備え、
前記制御器は、測定された前記高圧ガスの残量の変化が前記基準範囲にある場合であって、かつ前記第２の弁が閉状態である場合に、前記第１の弁を開く、
［３］に記載の高圧ガス容器。
［５］ 前記ガス残量センサに電力を供給する電池と、
前記電池の残量を測定する電池残量センサと、をさらに備え、
前記制御器は、測定された前記電池の残量が設定された閾値以上である場合にのみ、前記弁を手動操作によって開可能な状態に制御する、
［１］から［４］のいずれか１つに記載の高圧ガス容器。
［６］ 前記ガス残量センサに供給する電力を外部から受ける受電端子をさらに備える、
［１］から［４］のいずれか１つに記載の高圧ガス容器。
［７］ 前記高圧ガス容器の速度を測定する速度センサまたは加速度を測定する加速度センサをさらに備え、
前記制御器は、測定された前記高圧ガス容器の前記速度または前記加速度が、設定された条件を満たす場合にのみ、前記弁を手動操作によって開可能な状態に制御する、
［１］から［６］のいずれか１つに記載の高圧ガス容器。
［８］ 高圧ガス容器と制御装置とを備える制御システムであって、
前記高圧ガス容器は、
高圧ガスの残量を測定するガス残量センサと、
前記高圧ガスの流出を開閉制御する弁と、
前記ガス残量センサが測定した前記高圧ガスの残量を示すデータを送信し、前記弁の制御内容を示すデータを受信する通信器と、を備え、
前記制御装置は、
前記高圧ガスの残量を示すデータを取得する残量データ取得部と、
取得した前記データの示す前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、前記弁を閉じる制御内容を示すデータを送信する弁制御データ送信部と、を備える、
制御システム。
［９］ 高圧ガスの残量を示すデータを取得する残量データ取得部と、
取得した前記データの示す前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、高圧ガス容器の弁を閉じる制御内容を示すデータを送信する弁制御データ送信部と、を備える、
制御装置。
［１０］ 高圧ガスの残量を測定し、
測定した前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、高圧ガス容器の弁を閉じる、
制御方法。
［１１］ コンピュータに、
高圧ガスの残量を示すデータを取得するステップと、
取得した前記データの示す前記高圧ガスの残量の変化が、高圧ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲に無い場合に、高圧ガス容器の弁を閉じる制御内容を示すデータを送信するステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の効果】
【0008】
高圧ガスの異常な流出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第一の実施形態に係る高圧ガス容器の外観側面の一例を示す図である。
【図2】第一の実施形態に係る電磁弁と手動弁との関係の一例を示す図である。
【図3】第一の実施形態に係る電磁弁の開閉制御の一例を示す図である。
【図4】第一の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図5】第一の実施形態に係る制御器のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図6】第一の実施形態に係る制御器の機能の一例を示す図である。
【図7】第一の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】第二の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図9】第二の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図10】第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の一例を示す図である。
【図11】第三の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図12】第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図13】第四の実施形態に係る高圧ガス容器の制御システムの概念図である。
【図14】第四の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図15】第四の実施形態に係る制御装置の機能の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
（第一の実施形態）
以下に、図面を参照して、本発明に係る高圧ガス容器の実施の形態について説明する。
以下に、図面を参照して、本発明に係る高圧ガス容器の実施の形態について説明する。
【0011】
図１は、第一の実施形態に係る高圧ガス容器の外観側面の一例を示す図である。
【0012】
高圧ガス容器１は、高圧ガスを内部に充填するための容器である。容器の種類は、継目なし容器、溶接容器、ろう付け容器、繊維強化プラスチック複合容器（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）容器）等のいずれであっても良い。また、容器の形状は、シリンダ、カードル、タンクコンテナ等のいずれであっても良い。また、高純度の半導体製造用ガスや反応性の高いガスなど、ガスの種類に合わせ高圧ガス容器を種々選択することができる。
【0013】
具体的には、高圧ガス容器１は、電磁弁１０と、手動弁２０と、電池３０と、ガス残量センサ４０と、制御器５０と、プロテクタ６０と、スカート７０と、を備える。
【0014】
電磁弁１０は、内部に充填された高圧ガスの流出を電気的に開閉制御する弁（第１の弁）である。電磁弁１０は、制御器５０によって開閉制御される。
【0015】
手動弁２０は、内部に充填された高圧ガスの流出を手動操作によって開閉制御する弁（第２の弁）である。
【0016】
電磁弁１０と手動弁２０とは、直列に接続されていて、ともに開状態となると高圧ガス容器１の内部のガスが外部に流出する。
【0017】
電池３０は、ガス残量センサ４０、制御器５０等に電力を供給するための電池である。
【0018】
ガス残量センサ４０は、高圧ガスの残量を測定するセンサである。具体的には、高圧ガス容器１の内容物に液体が含まれない場合には、ガス残量センサ４０は、高圧ガス容器１の内部の圧力を計測して、高圧ガスの残量を取得する。
【0019】
また、高圧ガス容器１の内容物に液体が含まれる場合には、ガス残量センサ４０は、液面レベルを測定して、高圧ガスの残量を取得しても良い。ガス残量センサ４０として音波によって液面レベルを測定するセンサは、高圧ガス容器１の外側に配置できるため、ガス残量センサ４０が腐食し難く、内容物が汚染し難いため、より好ましい。
【0020】
なお、圧力または液面レベルと、高圧ガスの残量との関係は、高圧ガス容器の形状、大きさに関連するパラメータとして、ガス残量センサ４０にあらかじめ設定される。これによって、ガス残量センサ４０は、測定した圧力または液面レベルを、高圧ガスの残量に変換する。
【0021】
制御器５０は、電磁弁１０の開閉を制御する機器である。制御器５０についての詳細は、後述する。
【0022】
プロテクタ６０は、電磁弁１０、手動弁２０等の高圧ガス容器の射出箇所を保護する保護材である。プロテクタ６０の内側の面に、電池３０および制御器５０が取り付けられている。
【0023】
スカート７０は、高圧ガス容器１の設置状態において、地面と接触する部分の腐食を防ぐための保護部品である。なお、ガスの射出箇所が設置状態において下側の場合には、スカート７０の内側の面に、電池３０および制御器５０が取り付けられていても良い。
【0024】
また、電池３０、制御器５０、電磁弁１０、ガス残量センサ４０、それらを結ぶ電線等は、改造されにくくするために、高圧ガス容器１の外壁面から内側に埋没して配置されていても良い。
【0025】
【0026】
電磁弁１０は、アクチュエータ１１と、ダイヤフラム１２と、ボディ１３と、を備える。
【0027】
アクチュエータ１１は、ソレノイドアクチュエータ等であって、ソレノイド内に可動鉄芯が設置され、電流を流すことで発生する電磁力によって可動鉄芯を上下させて、ダイヤフラム１２の押圧と解放を制御する。
【0028】
ダイヤフラム１２は、Ｎｉ－Ｃｏ合金やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の金属や樹脂から形成された膜である。ダイヤフラム１２は、アクチュエータ１１によって押圧と解放を制御され、ボディ１３に流れるガスの流出を制御する。
【0029】
ボディ１３の内部にガスが流れ、電磁弁１０が開状態となると、高圧ガス容器１に充填されたガスがボディ１３の内部を通り、手動弁２０に流出する。
【0030】
手動弁２０は、ハンドル２１と、ダイヤフラム２２と、ボディ２３と、を備える。
【0031】
ハンドル２１は、ユーザの操作を受けて、ダイヤフラム２２の押圧と解放を制御する。
【0032】
ダイヤフラム２２は、Ｎｉ－Ｃｏ合金やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の金属や樹脂から形成された膜である。ダイヤフラム２２は、ハンドル２１によって押圧と解放を制御され、ボディ２３に流れるガスの流出を制御する。
【0033】
ボディ２３の内部にガスが流れ、電磁弁１０が開状態になって、ボディ１３の内部を通過して流出したガスは、手動弁２０が開状態になると、高圧ガス容器１の外部に流出する。
【0034】
図３に示すように、電磁弁１０が制御器５０の制御によって（ａ）閉状態となると、アクチュエータ１１の可動鉄芯がダイヤフラム１２をボディ１３に固定されたポリクロロトリフルオロエチレンやポリイミド等の樹脂製のシート１４に押圧される。これによって、ガスの流出が抑制される。
【0035】
また、電磁弁１０が制御器５０の制御によって（ｂ）開状態となると、シート１４への押圧が解放されてダイヤフラム１２の中心付近が持ち上がる。これによって、高圧ガス容器１に充填されていたガスが、手動弁２０を介して外部に流出する。
【0036】
手動弁２０についても、ハンドル２１の操作によって、同様の仕組みでダイヤフラム２２が制御される。
【0037】
図４は、第一の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0038】
電池３０は、ガス残量センサ４０等と電線によって接続されている。電池３０は、ガス残量センサ４０等に電力を供給する。
【0039】
ガス残量センサ４０は、制御器５０と通信可能に接続されている。ガス残量センサ４０は、測定して取得した高圧ガス容器１の残量データを制御器５０に送信する。
【0040】
制御器５０は、ガス残量センサ４０および電磁弁１０と通信可能に接続されている。制御器５０は、ガス残量センサ４０から取得した残量データに基づいて、電磁弁１０の開閉を制御する。
【0041】
電磁弁１０は、制御器５０と通信可能に接続されている。電磁弁１０は、制御器５０による制御によって開閉する。
【0042】
図５は、第一の実施形態に係る制御器のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0043】
制御器５０は、プロセッサ５０１と、メモリ５０２と、インタフェース５０３と、を備える。
【0044】
プロセッサ５０１は、演算装置である。プロセッサ５０１は、メモリ５０２に格納されたプログラムを読み出して、読み出されたプログラムに規定された処理を実行することで、後述する各種の機能を実現する。
【0045】
メモリ５０２は、記憶装置である。メモリ５０２は、プロセッサ５０１の実行する処理に必要なデータを格納する。
【0046】
インタフェース５０３は、電磁弁１０およびガス残量センサ４０との間で通信するための通信器である。
【0047】
図６は、第一の実施形態に係る制御器の機能の一例を示す図である。
【0048】
制御器５０は、記憶部５１と、残量データ取得部５２と、判定部５３と、弁制御部５４と、を備える。
【0049】
記憶部５１は、制御器５０の制御に必要な各種データを記憶する。具体的には、記憶部５１は、使用可能範囲データ５５を記憶する。
【0050】
使用可能範囲データ５５は、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲を示すデータである。具体的には、使用可能範囲データ５５は、高圧ガスを使用可能な残量の変化の範囲を示すデータである。例えば、使用可能範囲データ５５は、使用可能な残量の変化する速度の範囲によって示すデータであっても良い。
【0051】
残量データ取得部５２は、ガス残量センサ４０から残量データを取得する。
【0052】
判定部５３は、残量データ取得部５２が取得した残量データと、使用可能範囲データ５５と、に基づいて、電磁弁１０の開閉状態を判定する。
【0053】
弁制御部５４は、判定部５３の判定結果にしたがって、電磁弁１０を開閉制御する。
【0054】
次に、高圧ガス容器１の動作について、図面を参照して説明する。
【0055】
図７は、第一の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【0056】
高圧ガス容器１の制御器５０は、定期的に、例えば１分ごとに、電磁弁の制御処理を実行する。
【0057】
制御器５０の残量データ取得部５２は、高圧ガスの残量を示す残量データを取得する（ステップＳ１１）。具体的には、残量データ取得部５２は、ガス残量センサ４０から残量データを受信する。
【0058】
ここで、ガス残量センサ４０が、定期的に、例えば１０秒ごとに残量データを制御器５０に送信しても良いし、残量データ取得部５２がガス残量センサ４０に残量データの送信を要求する信号を送信し、その応答として、ガス残量センサ４０が残量データを制御器５０に送信しても良い。
【0059】
なお、残量データ取得部５２は、例えば１０秒ごとに残量データを取得する場合には、取得した複数の残量データに含まれる高圧ガスの残量を平均した値を、高圧ガスの残量としても良い。
【0060】
次に、判定部５３は、残量データを取得できたか否かを判定する（ステップＳ１２）。判定部５３は、残量データを取得できなかったと判定すると（ステップＳ１２：Ｎｏ）、弁制御部５４は、電磁弁１０を閉じる（ステップＳ１５）。
【0061】
また、判定部５３は、残量データを取得できたと判定すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１３）。
【0062】
判定部５３は、具体的には、継続して取得した残量データに基づいて、高圧ガスの残量の変化する速度を算出する。そして、判定部５３は、記憶部５１に格納された使用可能範囲データ５５を取得して、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲データ５５に規定された範囲内であるか否かを判定する。
【0063】
判定部５３が、高圧ガスの残量の変化する速度を算出する対象の期間は、記憶部５１にあらかじめ設定される。すなわち、判定部５３は、残量の変化する速度をあらかじめ設定された期間の速度の平均値を算出する。設定された期間が短い場合、瞬間的な排出量を確認できるため、一気に高圧ガスが抜けるような異常状態を検知するのに適している。また、設定された期間が長い場合、記憶部５１の記憶量等を節約できる。
【0064】
なお、設定された期間に合わせて、電磁弁の制御処理の実行間隔が調整されることが好ましい。例えば、設定された期間が１分である場合には、電磁弁の制御処理を１分ごとに実行することが好ましい。また、設定された期間が１時間である場合には、電磁弁の制御処理を１時間ごとに実行することが好ましい。ただし、設定された期間と、電磁弁の制御処理の実行間隔が同じである必要は無く、異なっていても良い。
【0065】
例えば、使用可能範囲データ５５に、０．１（ｍ３／ｈ）以下の速度と規定されている場合、高圧ガスの残量の変化する速度が０．０８（ｍ３／ｈ）である場合には、判定部５３は、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内であると判定する。
【0066】
また、高圧ガスの残量の変化する速度が０．１２（ｍ３／ｈ）の場合には、判定部５３は、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内でないと判定する。
【0067】
ここで、使用可能範囲データ５５は、例えば、上限の速度を含んでも良く、複数の範囲の組み合わせであっても良い。また、特定の範囲を使用可能範囲から除外する指定を含んでいても良い。
【0068】
判定部５３は、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内でないと判定すると（ステップＳ１３：Ｎｏ）、弁制御部５４は、電磁弁１０を閉じる（ステップＳ１５）。
【0069】
具体的には、弁制御部５４は、電磁弁１０に閉信号を送信して、アクチュエータ１１に電磁力を発生させて、ダイヤフラム１２をシート１４に押圧させる。これによって、高圧ガス容器１の内部のガスは、手動弁２０に到達しない状態になる。
【0070】
また、判定部５３が、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内であると判定すると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、弁制御部５４は、電磁弁１０を開く（ステップＳ１４）。
【0071】
具体的には、弁制御部５４は、電磁弁１０に開信号を送信して、アクチュエータ１１に電磁力を発生させて、ダイヤフラム１２にシート１４への押圧を解放させる。これによって、高圧ガス容器１の内部のガスは、ボディ１３を通過して、手動弁２０に到達する。
【0072】
その後、手動弁２０がユーザの操作によって開状態となると、手動弁２０に到達していたガスが射出口から流出する。
【0073】
本実施形態に係る高圧ガス容器１によれば、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内の場合には、手動弁２０の操作によってガスが流出するのに対して、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲外の場合には、手動弁２０の操作によっても電磁弁１０が閉状態となるためにガスが流出しない。前述の高圧ガス容器１の誤ったガス配管への取り付けや、さらに高圧ガス容器１の内容物の盗難などにおいては、規定以上の速度で高圧ガスが排出されることが想定されるため、使用可能範囲を想定される速度に合わせることによって、そのような高圧ガスの異常な流出を防止することができる。
【0074】
本実施形態に係る高圧ガス容器１は、電磁弁１０および手動弁２０の組み合わせを複数備えていても良い。その場合、弁制御部５４は、上述した電磁弁の制御処理のステップＳ１４において電磁弁１０を開く際には、すべての電磁弁１０を開くように制御する。これによって、複数の電磁弁１０のいずれかに不具合が生じて開かなくなっても、他の電磁弁１０で代用可能である。
【0075】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、手動弁２０が開状態の際には電磁弁１０が開かないように制御する点が、第一の実施形態と相違する。以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
以下に図面を参照して、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、手動弁２０が開状態の際には電磁弁１０が開かないように制御する点が、第一の実施形態と相違する。以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【0076】
本実施形態に係る高圧ガス容器１は、開閉センサ８０をさらに備える。開閉センサ８０は、手動弁２０の開閉状態を測定する機器である。
【0077】
図８は、第二の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0078】
開閉センサ８０は、電池３０と電線によって接続されている。また、開閉センサ８０は、制御器５０と通信可能に接続されている。
【0079】
開閉センサ８０は、電池３０から電力の供給を受けて、手動弁２０の開閉状態を測定する。そして、開閉センサ８０は、測定結果を制御器５０に送信する。具体的には、開閉センサ８０は、定期的に、例えば１０秒ごとに、手動弁の開閉状態を示す開閉データを制御器５０に送信する。
【0080】
図９は、第二の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【0081】
本実施形態に係る電磁弁１０の制御処理のステップＳ２１からステップＳ２３までは、第一の実施形態に係る電磁弁１０の制御処理のステップＳ１１からステップＳ１３までと同じである。
【0082】
判定部５３が、残量データを取得できなかったと判定した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、または高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内でないと判定した場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、弁制御部５４は、電磁弁１０を閉じる（ステップＳ２７）。
【0083】
判定部５３は、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内であると判定すると（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、手動弁２０の開閉状態を示す開閉データを取得する（ステップ２４）。具体的には、開閉データが例えば１０秒ごとに送信される場合には、判定部５３は、最新の開閉データを取得する。
【0084】
次に、判定部５３は、手動弁２０が閉状態であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。判定部５３は、手動弁２０が閉状態でないと判定すると（ステップＳ２５：Ｎｏ）、処理を終了する。
【0085】
また、判定部５３が、手動弁２０が閉状態であると判定すると（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、弁制御部５４は、電磁弁１０を開く（ステップＳ２６）。
【0086】
本実施形態に係る高圧ガス容器１によれば、手動弁２０が開状態の時には、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内でも電磁弁１０は開かない。これによって、誤って手動弁２０が開いている時に、電磁弁１０が開くことによって、ユーザの予期しないタイミングでガスが流出するといった事態を回避することができる。
【0087】
また、高圧ガス容器１が高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内にある場合に、ユーザの操作によって手動弁２０が開状態から閉状態になると、電磁弁１０が開く。これによって、ユーザは、誤って手動弁２０が開いている時であっても、手動弁２０を閉めてから再び開くことによって、ガスを使用することができる。
【0088】
（第三の実施形態）
以下に図面を参照して、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、電磁弁１０と手動弁２０の代わりに、手動操作電磁弁を備える点が、第一の実施形態と相違する。以下の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
以下に図面を参照して、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、電磁弁１０と手動弁２０の代わりに、手動操作電磁弁を備える点が、第一の実施形態と相違する。以下の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【0089】
本実施形態に係る高圧ガス容器１は、電磁弁１０と手動弁２０の代わりに、手動操作電磁弁９０を備える。
【0090】
図１０は、第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の一例を示す図である。
【0091】
手動操作電磁弁９０は、手動操作が可能な電磁弁である。具体的には、手動操作電磁弁９０は、ハンドル９１と、アクチュエータ９２と、ダイヤフラム９３と、ボディ９４と、を備える。
【0092】
ハンドル９１は、ユーザの操作を受けて、ダイヤフラム９３の押圧と解放を制御する。
【0093】
アクチュエータ９２は、ソレノイドアクチュエータ等であって、ソレノイド内に可動鉄芯が設置され、電流を流すことで発生する電磁力によって可動鉄芯を上下させて、ダイヤフラム９３の押圧と解放を制御する。
【0094】
ダイヤフラム９３は、Ｎｉ－Ｃｏ合金やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の金属や樹脂から形成された膜である。ダイヤフラム９３は、ハンドル９１およびアクチュエータ９２によって押圧と解放を制御され、ボディ９４に流れるガスの流出を制御する。
【0095】
より詳細には、ダイヤフラム９３は、ハンドル９１とアクチュエータ９２の両方からの押圧を受けている。したがって、ハンドル９１とアクチュエータ９２のいずれかが押圧している間は、ダイヤフラム９３は解放されず、ガスは流出しない。
【0096】
ハンドル９１とアクチュエータ９２のいずれも解放すると、ダイヤフラム９３は解放され、ガスが流出する。
【0097】
したがって、手動操作電磁弁９０は、制御器５０によって開可能となった後に、ユーザによるハンドル９１の操作によって、開状態となる。
【0098】
図１１は、第三の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0099】
手動操作電磁弁９０は、制御器５０と通信可能に接続されている。制御器５０の制御によって、手動操作電磁弁９０は、開不能な状態から、手動操作によって開可能な状態に移行する。
【0100】
図１２は、第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【0101】
本実施形態に係る手動操作電磁弁９０の制御処理のステップＳ３１からステップＳ３３までは、第一の実施形態に係る電磁弁１０の制御処理のステップＳ１１からステップＳ１３までと同じである。
【0102】
判定部５３が、残量データを取得できなかったと判定した場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、または高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内でないと判定した場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）、弁制御部５４は、手動操作電磁弁９０を閉じる（ステップＳ３５）。
【0103】
判定部５３は、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内であると判定すると（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、弁制御部５４は、手動操作電磁弁９０を開可能にする（ステップＳ３４）。
【0104】
本実施形態に係る高圧ガス容器１によれば、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内の場合には、手動操作電磁弁９０の操作によってガスが流出するのに対して、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲外の場合には、手動操作電磁弁９０の操作によってもガスが流出しない。前述の高圧ガス容器１の誤ったガス配管への取り付けや、さらに高圧ガス容器１の内容物の盗難などにおいては、規定以上の速度で高圧ガスが排出されることが想定されるため、使用可能範囲を想定される速度に合わせることによって、そのような高圧ガスの異常な流出を防止することができる。
【0105】
また、手動操作電磁弁９０は、手動操作が行われない限りは開かれない。したがって、例えば、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内であっても、手動操作が行われない限りは、複数の弁の間にガスが流出することが無い。
【0106】
手動操作電磁弁９０は、制御器５０によって開可能とならなければ、手動操作によっても開かない例を示した。さらに、制御器５０によって操作可能とならなければ、手動操作ができない、すなわちハンドル９１が回転しないようにしても良い。このようにすれば、誤ってハンドル９１によるダイヤフラム９３の押圧を解放してしまうことが無い。
【0107】
（第四の実施形態）
以下に図面を参照して、第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、外部から電磁弁１０が制御される点が、第一の実施形態と相違する。以下の第四の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
以下に図面を参照して、第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、外部から電磁弁１０が制御される点が、第一の実施形態と相違する。以下の第四の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【0108】
図１３は、第四の実施形態に係る高圧ガス容器の制御システムの概念図である。
【0109】
制御システム５は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）アクセスポイント２と、制御装置３と、ネットワーク４と、を備える。
【0110】
本実施形態に係る高圧ガス容器１は、無線機１００をさらに備える。無線機１００は、無線ＬＡＮアクセスポイント２と無線通信を行う通信器である。また、無線ＬＡＮアクセスポイント２は、ネットワーク４を介して制御装置３と通信可能に接続されている。
【0111】
無線ＬＡＮアクセスポイント２は、無線ＬＡＮを設定して、ネットワーク４に接続された機器と無線機１００との間の通信を仲介する通信中継装置である。
【0112】
制御装置３は、残量データに基づいて、電磁弁１０の制御内容を決定し、決定した制御内容を示す制御信号を、ネットワーク４および無線ＬＡＮアクセスポイント２を介して高圧ガス容器１に送信する。
【0113】
図１４は、第四の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0114】
制御装置３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、入力装置３０４、表示装置３０５、通信インタフェース装置３０６、ドライブ装置３０７を備える。これらの各装置は、バスで接続されている。
【0115】
ＣＰＵ３０１は、制御装置３の動作を制御する主制御部であり、主記憶装置３０２に格納されたプログラムを読み出して実行することで、後述する各種の機能を実現する。
【0116】
主記憶装置３０２は、制御装置３の起動時に補助記憶装置３０３からプログラムを読み出して格納する。補助記憶装置３０３は、インストールされたプログラムを格納すると共に、後述する各種機能に必要なファイル、データ等を格納する。
【0117】
入力装置３０４は、各種の情報の入力を行うための装置であり、例えばキーボードやポインティングデバイス等により実現される。表示装置３０５は、各種の情報の表示を行うためものであり、例えばディスプレイ等により実現される。通信インタフェース装置３０６は、ＬＡＮカード等を含み、ネットワークに接続する為に用いられる。
【0118】
本実施形態に係るプログラムは、制御装置３を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。プログラムは、例えば記憶媒体３０８の配布やネットワークからのダウンロード等によって提供される。プログラムを記録した記憶媒体３０８は、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記憶媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記憶媒体を用いることができる。
【0119】
また、プログラムは、プログラムを記録した記憶媒体３０８がドライブ装置３０７にセットされると、記憶媒体３０８からドライブ装置３０７を介して補助記憶装置３０３にインストールされる。ネットワークからダウンロードされたプログラムは、通信インタフェース装置３０６を介して補助記憶装置３０３にインストールされる。
【0120】
図１５は、第四の実施形態に係る制御装置の機能の一例を示す図である。
【0121】
制御装置３は、記憶部３１と、残量データ取得部３２と、判定部３３と、弁制御データ送信部３４と、を備える。
【0122】
記憶部３１は、制御装置３の制御に必要な各種データを記憶する。具体的には、記憶部３１は、使用可能範囲データ３５を記憶する。
【0123】
使用可能範囲データ３５は、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲を示すデータである。具体的には、使用可能範囲データ３５は、高圧ガスを使用可能な残量の変化の範囲を示すデータである。例えば、使用可能範囲データ３５は、使用可能な残量の変化する速度の範囲によって示すデータであっても良い。
【0124】
残量データ取得部３２は、高圧ガス容器１のガス残量センサ４０から残量データを取得する。
【0125】
判定部３３は、残量データ取得部３２が取得した残量データと、使用可能範囲データ３５と、に基づいて、電磁弁１０の開閉状態を判定する。
【0126】
弁制御データ送信部３４は、判定部３３の判定結果にしたがって、電磁弁１０の開閉制御する制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１に送信する。
【0127】
本実施形態に係る制御装置３の動作は、第一の実施形態に係る電磁弁１０の制御処理と同様である。したがって、第一の実施形態と同様に、本実施形態に係る高圧ガス容器１によれば、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲内の場合には、手動弁２０の操作によってガスが流出するのに対して、高圧ガスの残量の変化が使用可能範囲外の場合には、手動弁２０の操作によっても電磁弁１０が閉状態であるためにガスが流出しない。前述の高圧ガス容器１の誤ったガス配管への取り付けや、さらに高圧ガス容器１の内容物の盗難などにおいては、規定以上の速度で高圧ガスが排出されることが想定されるため、使用可能範囲を想定される速度に合わせることによって、そのような高圧ガスの異常な流出を防止することができる。
【0128】
本実施形態に係る制御システム５によれば、複数の高圧ガス容器１の弁の制御を１つの制御装置３で実行することができる。したがって、使用可能範囲データ３５および判定部３３等の処理内容を規定したプログラムの作成、変更等のメンテナンスを制御装置３に行えば、高圧ガス容器１のメンテナンスを行うことなく、使用可能な場所の設定および変更が可能である。
【0129】
また、使用可能範囲データ３５は、高圧ガス容器１を識別するための識別子を含み、識別子ごとに使用可能な範囲が異なっていても良い。このようにすれば、複数の高圧ガス容器１について、それぞれの使用可能な場所を、制御装置３において集中して管理することができる。
【0130】
上述した各実施形態において、高圧ガス容器１が種々のセンサを備え、ガス残量センサ４０または開閉センサ８０に加えて、他のセンサの測定結果に応じて、電磁弁１０または手動操作電磁弁９０の制御内容を決定しても良い。
【0131】
例えば、高圧ガス容器１は、電池残量センサ、速度センサ、加速度センサ等を備えても良い。
【0132】
電池残量センサは、電池３０の残量を計測する。そして、電池３０の残量があらかじめ設定された閾値以下の場合には、制御器５０または制御装置３は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１０を開く制御または手動操作電磁弁９０を開可能とする制御を行わない。
【0133】
電池残量センサを併用して、電池３０の残量があらかじめ設定された条件を満たす場合にのみ、電磁弁１０を開く制御または手動操作電磁弁９０を開可能とする制御を行うことによって、電池３０の残量がなくなって、各センサが動作しない場合において、あやまって弁が開くことを防止することができる。
【0134】
また、速度センサは、高圧ガス容器１の速度を計測する。そして、加速度センサは、高圧ガス容器１の加速度を計測する。高圧ガス容器１の速度または加速度があらかじめ設定された閾値以上の場合には、制御器５０または制御装置３は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１０を開く制御または手動操作電磁弁９０を開可能とする制御を行わない。
【0135】
速度センサまたは加速度センサを併用して、高圧ガス容器１の速度または加速度が設定された条件を満たす場合にのみ、電磁弁１０を開く制御または手動操作電磁弁９０を開可能とする制御を行うことによって、高圧ガス容器１の輸送中に、あやまって弁が開くことを防止することができる。
【0136】
上述した各実施形態において、高圧ガス容器１は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子等の充電端子をさらに備えても良い。これによって、電池３０に充電することができる。
【0137】
上述した各実施形態において、高圧ガス容器１が電池３０を備える代わりに、ＵＳＢ端子等の受電端子を備えても良い。この場合、ユーザは、外部から高圧ガス容器１に、受電端子を介して電力を供給して、高圧ガスを使用する。また、受電端子から電力が供給されていない場合には、制御器５０または制御装置３は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１０を開く制御または手動操作電磁弁９０を開可能とする制御を行わないものとしても良い。
【0138】
上述した各実施形態における電池３０、制御器５０等は、専用のハードウェアでなく、汎用のコンピュータ等によって実現されても良い。例えば、これらはスマートフォンによっても代用可能である。スマートフォンにアプリケーションをインストールすることによって、スマートフォンが、制御器５０の各種の処理を実行することができる。
【0139】
上述した各実施形態における電磁弁１０と手動弁２０との組み合わせは、１つの弁とみなすことができる。この場合、弁は、電磁弁１０が開かれると、手動弁２０の操作によって弁が開状態になる。したがって、電磁弁１０が開かれることによって、弁は、手動操作によって開可能な状態となる。
【0140】
上述した各実施形態における電磁弁１０または手動操作電磁弁９０は、電気的な制御が可能な弁の一例である。これらをソレノイドアクチュエータによって制御する例を示したが、本発明の範囲はこれに限られない。例えば、空気圧による制御が可能な弁であっても良い。この場合、空気圧を電気的に制御することによって、間接的に弁の開閉が電気的に制御され得る。
【0141】
上述した各実施形態は、適宜組み合わせが可能である。例えば、第二の実施形態と、第四の実施形態と、を組み合わせることができる。具体的には、開閉センサ８０の測定結果を示すデータを、制御装置３が受信する。そして、制御装置３は、第二の実施形態に係る電磁弁１０の制御処理と同様の処理によって、電磁弁１０の制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１に送信する。
【0142】
また、第三の実施形態と、第四の実施形態と、を組み合わせることができる。具体的には、制御装置３は、第三の実施形態に係る手動操作電磁弁９０の制御処理と同様の処理によって、手動操作電磁弁９０の制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１に送信する。
【0143】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0144】
１ 高圧ガス容器
２ 無線ＬＡＮアクセスポイント
３ 制御装置
４ ネットワーク
５ 制御システム
１０ 電磁弁
１１，９２ アクチュエータ
１２，２２，９３ ダイヤフラム
１３，２３，９４ ボディ
１４ シート
２０ 手動弁
２１ ハンドル
３０ 電池
３１，５１ 記憶部
３２，５２ 残量データ取得部
３３，５３ 判定部
３４ 弁制御データ送信部
３５，５５ 使用可能範囲データ
４０ ガス残量センサ
５０ 制御器
５４ 弁制御部
６０ プロテクタ
７０ スカート
８０ 開閉センサ
９０ 手動操作電磁弁
１００ 無線機
２ 無線ＬＡＮアクセスポイント
３ 制御装置
４ ネットワーク
５ 制御システム
１０ 電磁弁
１１，９２ アクチュエータ
１２，２２，９３ ダイヤフラム
１３，２３，９４ ボディ
１４ シート
２０ 手動弁
２１ ハンドル
３０ 電池
３１，５１ 記憶部
３２，５２ 残量データ取得部
３３，５３ 判定部
３４ 弁制御データ送信部
３５，５５ 使用可能範囲データ
４０ ガス残量センサ
５０ 制御器
５４ 弁制御部
６０ プロテクタ
７０ スカート
８０ 開閉センサ
９０ 手動操作電磁弁
１００ 無線機
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】