ガス希釈装置とガス希釈方法およびガス検知センサーの検査方法
【課題】濃度調整の対象となるガスを他のガスで希釈して行う濃度調整の簡略化を図る。
【解決手段】水素ガス供給源ＨＳから純水素ガスを第１容器１０に封入し、この第１容器１０を、シリンダピストン構造を備える第２容器２０に連通管路５０を介して連通させる。第１容器１０に純水素ガス封入状態で、開閉バルブ５１と放出用開閉バルブ５３を閉弁し、ピストン２２を後退させてシリンダ内容器室２４の内容積を拡張させる。内容積拡張に合わせて、まず開閉バルブ５１を開弁して、第１容器１０から純水素ガスをシリンダ内容器室２４に吸引通気しつつ、放出用開閉バルブ５３も開弁して、空気を第１容器１０を経てシリンダ内容器室２４に吸引通気する。
【解決手段】水素ガス供給源ＨＳから純水素ガスを第１容器１０に封入し、この第１容器１０を、シリンダピストン構造を備える第２容器２０に連通管路５０を介して連通させる。第１容器１０に純水素ガス封入状態で、開閉バルブ５１と放出用開閉バルブ５３を閉弁し、ピストン２２を後退させてシリンダ内容器室２４の内容積を拡張させる。内容積拡張に合わせて、まず開閉バルブ５１を開弁して、第１容器１０から純水素ガスをシリンダ内容器室２４に吸引通気しつつ、放出用開閉バルブ５３も開弁して、空気を第１容器１０を経てシリンダ内容器室２４に吸引通気する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈化手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年になり、化石燃料に代わる燃料として水素が着目され、燃料電池発電システム或いは燃料電池搭載車両の燃料ガスとしての需要が増している。燃料電池に水素ガスを供給して発電を行う場合、発電のための電気化学反応に用いられなかった余剰の水素は、大気放出される。ところが、水素は可燃性であるため、大気放出するに当たり、水素濃度を所定の許容低濃度まで低くすることが通常なされている。この濃度低下のための機器制御には、水素濃度を検出する水素濃度センサーの検出濃度が用いられるので、水素濃度センサーの濃度検出の信頼性確保の上から、水素濃度センサーの動作確認が求められている。例えば、燃料電池搭載車両であれば、水素濃度センサーの動作確認を、出荷前の製造過程での検査工程において、或いは車両検査場や整備場での検査・整備の検査工程において行うようにされている。
【０００３】
こうした水素濃度センサーの動作確認では、水素濃度センサーの検知部を、所定の検査ガス濃度、例えば４％の濃度とされた水素ガスに晒すことになり、この所定濃度の水素ガスの生成が不可欠である。ところが、水素ガスの供給状況は、水素濃度１００％のガス（純水素ガス）としての供給、或いは規定濃度（１．３％）のガス（低濃度水素ガス）としての供給が一般的である。このため、純水素ガスを空気と混合して希釈化して、或いは低濃度水素ガスに純水素ガスを混合して高濃度化して、所定の検査ガス濃度に調整する必要がある。こうしたガス濃度調整の要請に応えるべく、種々のガス濃度調整手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４７８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献で提案された手法では、水素ガス（検査用ガス）と希釈用ガスとをタンクに供給するに当たり、タンク内圧測定やガスの積算供給量の演算、およびタンク内圧に応じたガス供給量の制御を必要とする。このため、ガス濃度調整の煩雑さが指摘されるに至った。なお、ガス濃度調整は、水素ガスについてのみ要請されるものではなく、種々のガスを他のガスと混合して希釈する際に共通して要請される。
【０００６】
本発明は、上記した課題を踏まえ、濃度調整の対象となるガスを他のガスで希釈して行う濃度調整の簡略化をもたらす新たな手法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。
【０００８】
[適用１：ガス希釈装置]
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈装置であって、
前記第１のガスが封入され、内容積が一定の第１容器と、
シリンダピストン構造を備え、シリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器と、
シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更する容積変更手段と、
前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する希釈化手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
[適用２：ガス希釈方法]
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈方法であって、
定内容積の第１容器に前記第１のガスを封入し、
シリンダピストン構造を備えシリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器に対して、シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更するに当たり、前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する
ことを要旨とする。
【００１０】
上記構成のガス希釈装置とガス希釈方法によるガス希釈手法では、第１のガスのガス量ＧＶは、その封入対象である第１容器の内容積と当該容器に封入する際の圧力（封入圧Ｐ）と環境温度とで定まる。第１容器は定内容積であり、環境温度は一定と推定できることから、希釈による濃度調整の対象となる第１のガスのガス量ＧＶは、封入圧Ｐに依存して定まり、この封入圧Ｐにより既知となる。後述するように、第１のガスは他のガスとの混合を経て希釈されるが、第１のガスの流出を起こさないことから、上記のガス量ＧＶは他のガスとの混合を経ても不変である。そして、このガス量ＧＶで第１容器に封入済みの第１のガスは、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせた第１ガス通気により、第２容器に流入する。この第２容器の内容積の拡張は、内容積拡張による圧力低下をもたらすので、第１ガス通気により第２容器と繋がった第１容器からの第１のガスの吸引を引き起こし、第１のガスは速やかに第２容器内に流入する。その一方、第１のガスを希釈化するための他のガスにあっても、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせた他ガス通気により、第２容器に吸引されて流入する。このため、第２容器の内部とこの第２容器に繋がった第１容器の内部とで、ガス量ＧＶの第１のガスは他のガスと混合して希釈されることになる。この場合、上記したガス通気は吸引通気となるので、第１のガスの流出は起きないと想定でき、封入圧Ｐを環境圧力近傍とすれば、第１のガスの流出を確実に回避できる。
【００１１】
シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張変更が終了した状況下では、ガス量ＧＶの第１のガスと他のガスとが占める空間（ガス占有空間）の容積は、第１容器の定内容積と第２容器の拡張変更後の内容積の和で定まる。また、上記のガス占有空間の圧力は、第２容器への他のガスの流入により、この他のガスが存在していた環境の圧力に推移し、第１のガスと他のガスは、この環境圧力で上記のガス占有空間で混合する。このため、ガス量ＧＶの第１のガスは、第１容器の内容積（定内容積）と第２容器の拡張変更後の内容積との比で定まる濃度に希釈化される。この結果、上記構成のガス希釈手法では、第１のガスの濃度を第１のガスを他のガスと混合して希釈することで調整するに当たり、タンク内圧測定やガス流量の積算演算等を一切必要とせず、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張と、この拡張タイミングに合わせたガス通気とを行えばよく、簡便である。また、内圧や流量測定のためのセンサーの他、センサー出力に基づいた機器制御を行う制御機器も不要となることから、構成の簡略化も可能となる。
【００１２】
上記したガス希釈装置は、次のような態様とすることができる。例えば、前記第１のガスの希釈程度に応じて、前記第２容器の内容積を変更するようにできる。こうすれば、第２容器の内容積の変更の状況により、第１のガスを種々の濃度に調整できる。
【００１３】
また、前記第２容器において、前記ピストンの一端側から他端側にかけてピストンに形成したピストン内容器室を前記第１容器とすると共に、前記ピストン内容器室への前記第１のガスの封入を可能とするようにできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張により、第１容器（ピストン内容器室）から第２容器への第１のガスの通気（第１ガス通気）が自ずと起こるので、簡便である。
【００１４】
この場合、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備えた上で、前記第２容器において、前記ピストン内容器室を前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止するようにすることもできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張によりシリンダ接続口が開くので、第２容器への他のガスの通気（他ガス通気）が自ずと起き、簡便である。
【００１５】
また、前記第１容器を、異なる内容積の容器に交換可能とすれば、その交換した第１容器の内容積で第１のガスのガス量ＧＶが定まる。よって、第１容器の交換によっても、第１のガスの濃度を容易に調整できる。
【００１６】
更に、前記第１のガスと混合された上で前記他のガスにより希釈される第２のガスが封入される定内容積の第３容器を備え、前記拡張タイミングに合わせて、前記第１ガス通気と、前記第３容器に封入済みの前記第２のガスを前記第２容器の内部に通気する第２ガス通気と、前記他ガス通気とを行うようにすることもできる。こうすれば、第１のガスと第２のガスとが、それぞれの容器への封入の際に定まるガス量の比で混合した第１・第２混合ガスを他のガスにて希釈して、この第１・第２混合ガスの濃度を容易に調整できる。
【００１７】
このように第２のガスをも他のガスで混合・希釈させる場合、前記第２容器において、前記ピストンに第１ピストン内容器室と第２ピストン内容器室とを前記ピストンの一端側から他端側にかけて並べて形成して、前記第１ピストン内容器室を前記第１容器とし、前記第２ピストン内容器室を前記第３容器とすると共に、前記第１ピストン内容器室への前記第１のガスの封入と、前記第２ピストン内容器室への前記第２のガスの封入とを可能とするようにできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張により、第１容器（第１ピストン内容器室）から第２容器への第１のガスの通気（第１ガス通気）と、第３容器（第２ピストン内容器室）から第２容器への第２のガスの通気（第２ガス通気）とが自ずと起こるので、簡便である。
【００１８】
この場合、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備えた上で、前記第２容器において、前記第１ピストン内容器室と前記第２ピストン内容器室とを前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止するようにすることもできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張によりシリンダ接続口が開くので、第２容器への他のガスの通気（他ガス通気）が自ずと起き、簡便である。
【００１９】
また、前記第２容器の内容積の拡張前において前記ピストンの端面と該端面に対向する前記シリンダの底面との間に形成されるシリンダ内容器室を前記第１容器とすると共に、前記シリンダ内容器室への前記第１のガスの封入を可能とするようにできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動により、第１容器（シリンダ内容器室）の内容積自体が拡張されて第１のガスの通気（第１ガス通気）が自ずと起こるので、簡便である。
【００２０】
[適用３：ガス検知センサーの検査方法]
第１のガスを他のガスと混合して希釈した前記第１のガスを検知するガス検知センサーの検査方法であって、
前記ガス検知センサーの検知部を、上記の構成のガス希釈装置或いはガス希釈方法で得られた希釈済みの前記第１のガスに晒す
ことを要旨とする。
【００２１】
上記構成のガス検知センサーの検査方法では、予めセンサーの検査用濃度に調整済みの第１のガスにガス検知センサーの検知部を晒すので、センサーの検査精度の信頼性を高めることができると共に、ガス濃度調整が簡便な分だけ、センサー検査作業も簡便となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例としての水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】水素ガス希釈装置１００にて行うガス希釈とセンサー動作確認の手順を示す手順図である。
【図３】ガス希釈前の状態での第１容器１０と第２容器２０との関係を示す説明図である。
【図４】ガス希釈過程にある第１容器１０と第２容器２０との関係とガス希釈の様子とを示す説明図である。
【図５】希釈水素ガスの濃度確認の様子と希釈水素ガスによるセンサー動作確認の様子とを示す説明図である。
【図６】図１相当図であり異なる内容積の第１容器１０Ａを用いた水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図７】第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図８】図７相当図であり第２容器２０の流路室２５が異なる内容積とされた水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図９】単一のピストン２２Ａにより内容積の異なる流路室２５を得る構成を示す説明図である。
【図１０】図７相当図であり第３実施例の水素ガス希釈装置１００Ｂの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１１】図７相当図であり第４実施例の水素ガス希釈装置１００Ｃの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１２】図１１相当図であり第５実施例の水素ガス希釈装置１００Ｄの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１３】図１１相当図であり第６実施例の水素ガス希釈装置１００Ｅの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１４】水素・ヘリウム・窒素混合気を生成する場合の水素ガス希釈装置１００Ｅを示す概略構成図である。
【図１５】第７実施例の水素ガス希釈装置１００Ｆの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１６】水素ガス希釈装置１００Ｆを透視して概略的に示す説明図である。
【図１７】ピストン進退機構４０Ａによるピストンの挙動と水素ガスの希釈の様子とを合わせて示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の実施例としての水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。
【００２４】
図示するように、水素ガス希釈装置１００は、水素濃度１００％の純水素ガスを希釈して濃度調整を行うものであり、第１容器１０と第２容器２０とピストン進退機構４０とを備える。第１容器１０は、水素ガスボンベや水素貯蔵合金タンク等の水素ガス供給源ＨＳから供給された純水素ガスを封入する密閉容器であり、ガス供給管路１１とガス放出管路１２とを備える。
【００２５】
ガス供給管路１１は、管路途中に減圧弁１３を備え、管路末端の雄雌の配管接続金具を介して水素ガス供給源ＨＳと接続される。こうした水素ガス供給源ＨＳとの接続により、第１容器１０は、減圧後の圧力で水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスを封入する。封入された純水素ガスのガス量ＧＶは、第１容器１０の内容積と減圧圧力と環境温度とで定まり、第１容器１０は定内容積で環境温度は一定と推定できることから、減圧圧力に依存する。本実施例では、希釈用のガスを空気とすることから、減圧圧力を大気圧の１．０５〜１．２０倍の圧力に設定した。こうして設定した減圧圧力で定まる純水素ガスのガス量ＧＶは、後述するガス混合・希釈の際に水素ガスの流出を起こさないことから、空気との混合を経ても不変である。
【００２６】
ガス放出管路１２は、希釈後の水素ガスの濃度確認のために用いられ、管路末端に管路蓋体１５を備える。この管路蓋体１５は、第１容器１０の内圧が想定される以上に昇圧した場合の降圧機能を備えると共に、手動操作により管路開放を行って第１容器１０の内部ガス（水素ガス）を放出する。
【００２７】
第２容器２０は、シリンダ２１にピストン２２を挿入して両者の相対移動が可能なシリンダピストン構造を備え、ピストン２２をシリンダ２１に対して移動させることでシリンダ２１の内容積を変更可能である。ピストン２２は、その先端にシリンダ２１とのシールを確保するシール部材２３を備え、ピストン端面とシリンダ底面との間にシリンダ内容器室２４を形成する。また、ピストン２２は、その中央に流路室２５を備え、シリンダ内容器室２４と流路室２５を連通させている。この場合、シリンダ内容器室２４については、シリンダ２１の移動前の初期状態において所定の内容積を有するが、初期状態の内容積をゼロとするようにしてもよい。流路室２５は、第１容器１０におけるガス放出管路１２と同様、希釈後の水素ガスの濃度確認のために用いられ、外部末端側に管路蓋体１５と同一機能を果たす流路蓋体２６を備える。
【００２８】
ピストン進退機構４０は、ピストン２２のピストンフランジ２７に係合し、モーターの正逆回転やシリンダの往復動或いは手動の回転ハンドル操作等により、ピストン２２をシリンダ２１に対して前進後退させる。ピストン進退機構４０は、ストッパ４２を備え、このストッパ４２によりピストン２２の前後動範囲を規定している。つまり、第２容器２０は、ストッパ４２に達するまでピストン２２が後退すると、後述する内容積までシリンダ内容器室２４を拡張することになる。
【００２９】
この他、水素ガス希釈装置１００は、第１容器１０と第２容器２０とを連通管路５０にて連通し、第１容器１０の内部と第２容器２０のシリンダ内容器室２４とのガス通気を図る。連通管路５０には、管路を開閉する開閉バルブ５１が組み込まれているので、当該バルブの開弁により上記ガス通気が可能となる。また、水素ガス希釈装置１００は、第１容器１０の他端側にセンサー検出用のガス放出管路５２を備え、当該管路の放出用開閉バルブ５３の開弁を経て第１容器１０からガス（希釈水素ガス）を放出する。
【００３０】
本実施例の水素ガス希釈装置１００は、水素検知センサーの動作確認のために水素ガス希釈を行うことから、その動作確認に十分なガス量の希釈ガス（希釈水素ガス）を生成すれば足りる。例えば、燃料電池搭載車両におけるガス排出系に装着される水素検知センサーでは、約２００ｍｌのガス量の希釈水素ガスにセンサー検知部を晒せばよい。また、希釈水素ガスの水素濃度は、上記車両における検知精度の実効性の上からは、１〜４％程度の低濃度とすればよい。こうしたことを考慮して、本実施例の水素ガス希釈装置１００では、水素濃度１００％の純水素ガスを空気と混合して希釈し、水素濃度が１％に調整された希釈水素ガスを２００ｍｌ生成することにした。このため、本実施例の水素ガス希釈装置１００では、純水素ガスを封入する第１容器１０の内容積を２ｍｌとし、この２ｍｌの純水素ガスを１９８ｍｌの空気と混合して、水素濃度が１％に調整された希釈水素ガスを２００ｍｌ生成する。つまり、第２容器２０では、１９８ｍｌの内容積のガス混合領域を拡張形成することになる。本実施例の第２容器２０では、ピストン２２内の流路室２５をシリンダ内容器室２４に連通させているので、拡張したシリンダ内容器室２４の内容積と流路室２５の内容積の和が、上記した拡張ガス混合領域となるよう、ピストン進退機構４０にてピストン２２が後退駆動される。
【００３１】
上記した希釈水素ガスの濃度は一例であり、他の濃度に調整する場合には、その調整が望まれる濃度に応じて、第１容器１０の内容積と第２容器２０の拡張内容積を定めればよい。また、第１容器１０が定内容積容器であることから、純水素ガスを希釈して調整が望まれる濃度に応じて、第２容器２０の拡張内容積を定めればよい。希釈濃度が上記した１％のどであれば、第１容器１０の内容積と第２容器２０の拡張内容積の比（内容積比）は１：９９となり、希釈濃度が２％であれば内容積比は１：４９となり、４％であれば１：２４となる。
【００３２】
次に、上記した構成を有する水素ガス希釈装置１００で行う水素ガス希釈と希釈水素ガスを用いて行う水素検知センサーの動作確認について説明する。図２は水素ガス希釈装置１００にて行うガス希釈とセンサー動作確認の手順を示す手順図、図３はガス希釈前の状態での第１容器１０と第２容器２０との関係を示す説明図、図４はガス希釈過程にある第１容器１０と第２容器２０との関係とガス希釈の様子とを示す説明図、図５は希釈水素ガスの濃度確認の様子と希釈水素ガスによるセンサー動作確認の様子とを示す説明図である。
【００３３】
図２のガス希釈手順では、まず、ステップ１００にて、水素ガス供給源ＨＳをガス供給管路１１に接続して、第１容器１０に純水素ガスを封入する。これにより、図３に示すように、第１容器１０の閉じられた容器空間は、減圧弁１３による減圧圧力で定まるガス量ＧＶの純水素ガスで占められる。次に、ステップＳ１１０にて、ピストン進退機構４０によるピストン２２の後退駆動と、このピストン後退のタイミングに合わせた第１容器１０と第２容器２０との間の開閉バルブ５１の開弁とを行う。これにより、第１容器１０と第２容器２０のシリンダ内容器室２４とは連通し、第１容器１０からシリンダ内容器室２４への純水素ガスのガス通気が行われる。ピストン２２の後退開始前では、開閉バルブ５１が閉弁状態にあるのでシリンダ内容器室２４は密閉空間であり、この状態でピストン２２が後退するので、シリンダ内容器室２４は、体積増（拡張）となると共に減圧環境となる。このため、開閉バルブ５１の開弁に伴う第１容器１０からシリンダ内容器室２４への純水素ガスのガス通気は、減圧に基づく強制的なガス吸引として起き、純水素ガスは速やかにシリンダ内容器室２４に流入する。つまり、ガス量ＧＶの純水素ガスは、第１容器１０とシリンダ内容器室２４と流路室２５とを合わせた空間を占めることになる。上記したステップＳ１１０における開閉バルブ５１の開弁は、ピストン２２の後退開始と同時のタイミング、或いは後退開始以降のタイミングで行われる。ピストン進退機構４０によるピストン後退は、ピストン後退端を定めるストッパ４２にピストンフランジ２７が当接するまで継続して行われ、ピストン後退完了により、シリンダ内容器室２４と流路室２５の内容積の和と第１容器１０の内容積の比が既述した内容積比となる。
【００３４】
続くステップ１２０では、ピストン後退のタイミング（即ち、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミング）に合わせてガス放出管路５２を開弁する。これにより、シリンダ内容器室２４には、図４に示すように、第１容器１０を経由して空気が流入する。この空気流入は、上記したようにシリンダ内容器室２４の減圧に基づく強制的なガス吸引として起き、空気は、速やかに第１容器１０とシリンダ内容器室２４および流路室２５に流入して、純水素ガスと混合してこれを希釈化する。上記したステップＳ２１０における放出用開閉バルブ５３の開弁は、次のようなシリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミングに合わせて行うこととした。
【００３５】
第１容器１０に封入済みの純水素ガスの圧力は、タンク等の高圧で水素ガスを貯蔵する水素ガス供給源ＨＳから供給を受けて減圧する都合上、通常は上記したように大気圧よりは高くなる。このため、開閉バルブ５１の開弁により第１容器１０と繋がったシリンダ内容器室２４の内圧がピストン後退に伴う容積拡張により減圧されたとしても、その際のシリンダ内容器室２４の内圧が大気圧より高いことも有り得る。仮に、シリンダ内容器室２４の内圧が大気圧より高い状態で放出用開閉バルブ５３を開弁すると、シリンダ内容器室２４と繋がった第１容器１０の中の水素ガスがガス放出管路５２を経て大気放出されることが危惧される。本実施例では、こうした事態を確実に回避するため、シリンダ内容器室２４の内圧が大気圧以下となるようなピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミングに合わせて、放出用開閉バルブ５３を開弁することとした。なお、本実施例では、既述したように第１容器１０は２ｍｌの内容積の容器であり、ピストン２２の僅かな後退による減圧によりシリンダ内容器室２４および第１容器１０は、大気圧以下の圧力となる。よって、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミングに合わせて、開閉バルブ５１の開弁と放出用開閉バルブ５３の開弁を順次行えば良い。
【００３６】
こうして空気の通気を図った後は、ピストン２２が後退端まで後退した状態で、ステップＳ１３０にて、流入空気に純水素ガスが均一に拡散するまで所定時間に亘って待機する。この間のガス拡散により、既述した容器の内容積比で定まる濃度（本実施例では１％濃度）の水素ガスが生成される。この水素ガスは、水素検知センサーの動作確認に用いるガスである都合上、その濃度を確認しておくことが動作確認の適否判断の上から望ましい。よって、ステップＳ１３０に続くステップＳ１４０では、希釈後の水素ガス濃度の確認を行う。この濃度確認は、図５に示すように、第１容器１０のガス放出管路１２と第２容器２０の流路室２５に、水素ガス濃度検出器ＨＴから延びた通気管６１、６２を接続し、水素ガス濃度検出器ＨＴにて濃度を測定・確認する。こうして得られたガス濃度は、その後のガス放出を経たセンサー動作の確認に用いられる。なお、ステップＳ１４０のガス濃度確認は、図２に示す一連の希釈手順を行うたびに行う必要はなく、例えば、一日の業務において最初に希釈を行う場合に行うようにすればよい。
【００３７】
ガス濃度確認後には、ステップＳ１５０にて、ピストン２２をその初期位置に戻すよう前進させ、これと並行してステップＳ１６０にてセンサー動作を確認する。ピストン２２の前進により、シリンダ内容器室２４と第１容器１０の内部に存在する希釈後の水素ガスは、ガス放出管路５２に接続された通気管６０を経て、水素検知センサーＨＫに吹き付けられる。このため、水素検知センサーＨＫのガス検知部は、純水素ガスを空気にて希釈して所定の濃度（１％）に調整済みの水素ガスに晒されるので、この際の水素検知センサーＨＫの検出出力により、センサー動作の適否を確認できることになる。この場合、ステップＳ１４０で確認した水素ガス濃度検出器ＨＴの検出ガス濃度が参照される。
【００３８】
センサー動作の確認後には、ピストン２２は、図１に示す初期位置に復帰しているので、次回の水素ガス希釈とセンサー動作確認に備え、ステップＳ１７０にて、開閉バルブ５１と放出用開閉バルブ５３とを閉弁する。なお、このバルブ閉弁と共に、通気管６０〜６２の取り外しや、ガス放出管路１２への管路蓋体１５の装着、流路室２５への流路蓋体２６の装着もなされる。
【００３９】
以上説明したように、本実施例における水素ガス希釈装置１００では、ステップＳ１００〜ステップＳ１３０までのガス希釈手順により、純水素ガスが空気に均一に拡散して希釈され、その希釈後の濃度も第１容器１０と第２容器２０の内容積比で定まる規定の濃度（１％）に調整済みとできる。そして、こうした濃度調整には、第１容器１０への純水素ガスの封入と、その後のシリンダ内容器室２４の拡張タイミングに合わせた開閉バルブ５１の開弁によるシリンダ内容器室２４への純水素ガスの通気と、放出用開閉バルブ５３の開弁による第１容器１０およびシリンダ内容器室２４への空気通気とを図るだけで済む。この結果、本実施例の水素ガス希釈装置１００によれば、タンク内圧測定やガス流量の積算演算等を一切必要としないので、簡便な純水素ガスの希釈手法を提供できる。また、タンク内圧やガス流量の測定のためのセンサーの他、センサー出力に基づいた機器制御を行う制御機器も不要となることから、構成の簡略化でき、コスト低減の上からも望ましい。
【００４０】
しかも、本実施例における水素ガス希釈装置１００では、希釈済みの水素ガスを水素検知センサーＨＫの検知部に晒すに当たって、タンク内圧測定やガス流量の測定等が不要でガス濃度調整が簡便であるので、その分、センサーの動作確認作業は簡便となる。
【００４１】
また、上記した水素ガス希釈装置１００では、第１容器１０を連通管路５０とガス放出管路５２に繋げているので、この第１容器１０を交換することができる。図６は図１相当図であり異なる内容積の第１容器１０Ａを用いた水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。図示するように、交換された第１容器１０Ａは、図１に示す第１容器１０の内容積より大きな内容積の容器である。既述したように、第１容器１０では、第１容器１０の内容積と第２容器２０の拡張内容積の内容積比が１：９９となるようにして、１％の濃度の希釈水素ガスを生成できるが、第１容器１０と交換した第１容器１０Ａの内容積を、第２容器２０の拡張内容積に対する内容積比が１：４９となるようにすれば、第１容器１０Ａへの交換という簡便な手法で、２％の希釈水素ガスを得ることができる。また、第１容器１０と交換する第１容器の内容積を、第２容器２０の拡張内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、第１容器交換という簡便な手法で、４％の希釈水素ガスを得ることができる。他の濃度についても同様である。
【００４２】
次に、他の実施例について順次説明する。図７は第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスの封入対象の第１容器１０を第２容器２０に内蔵させた点に特徴がある。なお、以下の説明に際しては、上記した実施例と同一の部材および同一の機能を果たす部材について上記した実施例と同一の符号を用いて示し、その詳細な説明は省略することとする。
【００４３】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ａは、第２容器２０のシリンダ内容器室２４にガス放出管路５２を接続させ、ピストン２２の軸方向に亘る流路室２５を、第１容器１０と同じ内容積となるようにした上で、ピストン外部の側で流路室２５にガス供給管路１１を接続させている。そして、このガス供給管路１１に水素ガス供給源ＨＳを接続し、水素ガス供給源ＨＳから流路室２５に純水素ガスを封入する。つまり、この水素ガス希釈装置１００Ａは、流路室２５を上記した実施例の第１容器１０に代わる第１容器１０Ｂとし、この第１容器１０Ｂ（流路室２５）に純水素ガスを水素ガス供給源ＨＳから封入する。この場合、シリンダ内容器室２４は、これに接続されたガス放出管路５２が放出用開閉バルブ５３により閉鎖されている状態において密閉状態であるので、シリンダ内容器室２４と流路室２５とのシールは不要である。また、純水素ガスの封入前において、シリンダ内容器室２４が定内容積であれば、このシリンダ内容器室２４と流路室２５の内容積の和が、第１容器１０Ｂの内容積となる。シリンダ内容器室２４の内容積がゼロであれば、流路室２５の内容積が第１容器１０Ｂの内容積となる。
【００４４】
上記した水素ガス希釈装置１００Ａであっては、第１容器１０Ｂ（流路室２５）への純水素ガス封入後に、ピストン２２を後退させれば、図７（Ｂ）に示すように、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張変更に合わせて、第１容器１０Ｂ（流路室２５）からシリンダ内容器室２４への純水素ガスの通気が自ずと起こる。そして、ピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて、ガス放出管路５２の放出用開閉バルブ５３を開弁すれば、空気をシリンダ内容器室２４に強制的に吸引通気して、既述したように濃度調整済みの希釈水素ガスを生成することができる。このため、水素ガス希釈装置１００Ａによれば、バルブ操作が簡略化でき、水素ガスの希釈も簡便となる。なお、水素ガス希釈装置１００Ａで生成した希釈水素ガスを用いたセンサー動作確認では、図７（Ｂ）に示す状態で放出用開閉バルブ５３を開弁させた上でピストン２２を前進端まで押し戻し、ガス放出管路５２から希釈水素ガスをセンサーの検知部に放出させればよい。
【００４５】
また、第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａにあっても、種々の濃度の希釈水素ガスを生成できる。図８は図７相当図であり第２容器２０の流路室２５が異なる内容積とされた水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。図示するように、第２容器２０は、流路室２５の内容積を広くしたピストン２２Ａを交換して備え、この流路室２５は、第１容器１０Ｂに代わる第１容器１０Ｃとされる。この第１容器１０Ｃとしての流路室２５の内容積を、第２容器２０の拡張内容積（即ちシリンダ内容器室２４の拡張内容積）に対する内容積比が１：４９となるようにすれば、ピストン２２Ａへの交換という簡便な手法で、２％の希釈水素ガスを得ることができる。また、第１容器１０Ｃとしての流路室２５の内容積を、シリンダ内容器室２４の拡張内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、ピストン交換という簡便な手法で、４％の希釈水素ガスを得ることができる。他の濃度についても同様である。
【００４６】
図９は単一のピストン２２Ａにより内容積の異なる流路室２５を得る構成を示す説明図である。図示するように、ピストン２２Ａは、内容積の大きな第１容器１０Ｃとしての流路室２５を備え、この流路室２５には、第１容器１０Ｃより小さな内容積の第１容器１０Ｂを貫通孔として形成したスリーブ２９が着脱可能とされている。よって、図７に示すような第１容器１０Ｂとしての流路室２５を有する第２容器２０とするには、スリーブ２９を装着済みのピストン２２Ａを用い、図８に示すような第１容器１０Ｃとしての流路室２５を有する第２容器２０とするには、スリーブ２９を取り外したピストン２２Ａを用いればよい。つまり、図９に示すピストン２２Ａによれば、スリーブ２９の着脱という簡便な操作で、種々の濃度の希釈水素ガスを容易に生成できる。
【００４７】
図１０は図７相当図であり第３実施例の水素ガス希釈装置１００Ｂの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、シリンダ内容器室２４の内容積拡張の程度を変えることで異なる濃度の希釈水素ガスを生成する点に特徴がある。
【００４８】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｂは、ストッパ４２を端部に備えるストッパシャフト４１に第２ストッパ４２Ａを備える。ストッパシャフト４１は、シリンダ２１に対して着脱自在とされ、ストッパ４２と第２ストッパ４２Ａの向きを変えてシリンダ２１に装着されることで、ピストン２２の後退端を調整する。つまり、ストッパ４２がピストン後退端を規定すれば、図１０（Ｂ）に示すように、シリンダ内容器室２４の拡張内容積を、図７（Ｂ）の水素ガス希釈装置１００Ａと同じとするが、第２ストッパ４２Ａがピストン後退端を規定すれば、図１０（Ｃ）に示すように、シリンダ内容器室２４の拡張を抑制する。そして、第２ストッパ４２Ａにて規定されたシリンダ内容器室２４の拡張内容積を、ピストン２２内の第１容器１０Ｂの内容積に対する内容積比が１：４９となるようにすれば、ピストン２２の後退程度の変更という簡便な手法で、２％の希釈水素ガスを得ることができる。また、第２ストッパ４２Ａにて規定されたシリンダ内容器室２４の拡張内容積を、ピストン２２内の第１容器１０Ｂの内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、ピストン２２の後退程度の変更という簡便な手法で、４％の希釈水素ガスを得ることができる。他の濃度についても同様である。
【００４９】
図１１は図７相当図であり第４実施例の水素ガス希釈装置１００Ｃの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、ピストン２２における流路室２５とシリンダ内容器室２４に接続したガス放出管路５２とをオフセットするようにした点に特徴がある。
【００５０】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｃは、ガス放出管路５２をシリンダ内容器室２４の外縁部近傍に接続して備え、シリンダ２１へのガス放出管路５２の接続口と対向するピストン２２の端面に、シール部材６５を備える。このシール部材６５は、図１１（Ａ）に示すようにピストン２２が前進端にある場合に、ガス放出管路５２の接続口をシールする。この場合、ピストン２２の端面自体をガス放出管路５２の接続口に押し付けて、当該接続口をシールするようにすることもできる。
【００５１】
第１容器１０として代用される流路室２５は、ピストン２２の軸線上に位置し、シリンダ内容器室２４の側の開口部がガス放出管路５２の接続口と重ならないよう、この接続口に対してオフセットされている。また、流路室２５は、シリンダ内容器室２４の側に装着されたシール部材６６によりシリンダ内容器室２４に対してシールされ、図１１（Ａ）に示すようにピストン２２が前進端にある場合に、密閉空間となる。この実施例では、流路室２５の密閉性の確保のため、シール部材６６により流路室２５をシールすると共に、シール部材６５によりガス放出管路５２の接続口についてもシールするようにした。このため、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張前にあっては、ガス放出管路５２の接続口を封止できる。この場合、ピストン２２が前進端にある場合のシール部材６５によるガス放出管路５２の接続口シールが担保されれば、流路室２５は、シリンダ内容器室２４と一体となって密閉空間を形成するので、シール部材６６を省略することもできる。また、ピストン２２が前進端にある場合にピストン端面でのガス放出管路５２の接続口シールが担保されれば、シール部材６５を省略することもできる。
【００５２】
上記した構成の水素ガス希釈装置１００Ｃでは、第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａと同様、ガス供給管路１１に水素ガス供給源ＨＳを接続し、水素ガス供給源ＨＳから流路室２５に純水素ガスを封入する（図１１（Ａ））。その後、ピストン２２を後退させれば、図１１（Ｂ）に示すように、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張変更に合わせて、第１容器１０Ｂ（流路室２５）からシリンダ内容器室２４への純水素ガス通気が自ずと起こると共に、ガス放出管路５２のシリンダ接続口にあっても自ずと開いて空気がシリンダ内容器室２４に吸引通気され、既述したように濃度調整済みの希釈水素ガスを生成することができる。このため、水素ガス希釈装置１００Ｃによれば、ガス放出管路５２を開閉する開閉操作が不要となり、水素ガスをより簡便に希釈できる。
【００５３】
図１２は図１１相当図であり第５実施例の水素ガス希釈装置１００Ｄの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、異なる濃度の希釈水素ガスを生成するようにした点に特徴がある。
【００５４】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｄは、二つの流路室を有する第２容器２０Ａを備え、この第２容器２０Ａは、第１容器１０Ｂの代用となる流路室２５に並べて第２流路室２５Ａを備える。第２流路室２５Ａは、流路室２５より内容積が大きくされており、流路室２５と同様にガス供給管路１１が接続されている。また、第２流路室２５Ａは、流路室２５と同様に密閉性確保のため、シール部材６７にてシリンダ内容器室２４とシールされている。
【００５５】
この水素ガス希釈装置１００Ｄでは、水素ガス供給源ＨＳを流路室２５と第２流路室２５Ａのいずれか一方に接続して、そのいずれか一方の流路室に純水素ガスを封入する。第１容器１０Ｂとしての流路室２５に純水素ガスを封入すれば、第１容器１０Ｂとしての流路室２５の内容積と拡張後のシリンダ内容器室２４（詳しくは第２流路室２５Ａを含んだシリンダ内容器室２４）の内容積比で定まる濃度で水素ガスを希釈でき、図１２（Ａ）に示すように、第２流路室２５Ａに純水素ガスを封入すれば、第２流路室２５Ａの内容積と拡張後のシリンダ内容器室２４（詳しくは流路室２５を含んだシリンダ内容器室２４）の内容積比で定まる濃度で水素ガスを希釈できる（図１２（Ｂ））。この場合の希釈水素ガス濃度は、流路室２５を用いた場合と第２流路室２５Ａを用いた場合で相違し、流路室２５の内容積を、上記したシリンダ内容器室２４の拡張内容積に対する内容積比が１：９９となるようにすれば、１％の希釈水素ガスを得ることができ、第２流路室２５Ａの内容積を、上記したシリンダ内容器室２４の拡張内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、４％の希釈水素ガスを得ることができる。つまり、水素ガス希釈装置１００Ｄによれば、水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスの封入対象を使い分けるだけで、異なる濃度の希釈水素ガスを容易に生成することができる。
【００５６】
図１３は図１１相当図であり第６実施例の水素ガス希釈装置１００Ｅの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、水素ガスとヘリウムガスの両ガスを所定の割合で混在させた上で空気で希釈する点に特徴がある。
【００５７】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｅは、水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスを大きな内容積を有する第２流路室２５Ａに封入し、ヘリウムガスタンク等のヘリウムガス供給源ＲＳからのヘリウムガスを小さな内容積の流路室２５に封入する。つまり、この水素ガス希釈装置１００Ｅは、第２流路室２５Ａを純水素ガスの封入対象容器の第１容器１０Ｃとして代用し、流路室２５を水素ガス以外のガスであるヘリウムガスの封入対象容器の第３容器７０として代用する。
【００５８】
この水素ガス希釈装置１００Ｅでは、水素ガス供給源ＨＳから第１容器１０Ｃ（第２流路室２５Ａ）への純水素ガス封入と、ヘリウムガス供給源ＲＳから第３容器７０（流路室２５）へのヘリウムガス封入とを行った後に、ピストン２２を後退させれば、ピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて、シリンダ内容器室２４での純水素ガスとヘリウムガスの混合、および両ガスの空気による希釈を行うことができる。しかも、水素・ヘリウム混合希釈ガスにおける水素とヘリウムの混合比を、第２流路室２５Ａと流路室２５の内容積比にて規定でき、簡便である。
【００５９】
また、上記した水素ガス希釈装置１００Ｅでは、水素・ヘリウム混合ガスを窒素にて希釈した水素・ヘリウム・窒素混合気を生成することもできる。図１４は水素・ヘリウム・窒素混合気を生成する場合の水素ガス希釈装置１００Ｅを示す概略構成図である。図示するように、この場合には、ガス放出管路５２を、その管路末端に雄雌の配管接続金具を備えたものとし、窒素ガスタンク等の窒素ガス供給源ＮＳをガス放出管路５２に接続する。そして、第２流路室２５Ａへの純水素ガス封入と、流路室２５へのヘリウムガス封入とを行った後に、ピストン２２を後退させれば、ピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて、シリンダ内容器室２４での純水素ガスとヘリウムガスの混合、および両ガスと窒素ガスとの混合により希釈を行って、水素・ヘリウム・窒素混合気を容易に生成することができる。しかも、水素・ヘリウム・窒素混合希釈ガスにおける水素とヘリウムと窒素の混合比を、第２流路室２５Ａと流路室２５と拡張後のシリンダ内容器室２４の内容積比にて規定でき、簡便である。
【００６０】
図１５は第７実施例の水素ガス希釈装置１００Ｆの構成を概略的に示す概略構成図、図１６は水素ガス希釈装置１００Ｆを透視して概略的に示す説明図である。この実施例は、シリンダ２１とピストン２２で形成されるシリンダ内容器室２４を純水素ガスの封入容器として代用する点に特徴がある。
【００６１】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｆの第２容器２０Ｂは、シリンダ２１に入り込んだピストンヘッド２２ｈとこれに続くピストンシャフト２２ｓにてピストン２２Ｂを構成し、シリンダ内容器室２４にガス供給管路１１を接続して備える。ガス供給管路１１が有する減圧弁１３Ａは、減圧機構と流路切換機構とを内蔵した弁として構成される。つまり、減圧弁１３Ａは、供給管路末端の雄雌の配管接続金具を介して接続された水素ガス供給源ＨＳから純水素ガスを減圧した上でシリンダ内容器室２４に通気させると共に、ガス供給管路１１とガス放出管路５２とを繋ぐ流路切換も行う。
【００６２】
この他、第２容器２０Ｂは、シリンダ２１に中間ストッパ４２Ｓとエンドストッパ４２Ｅを備え、ピストンシャフト２２ｓにストッパブロック２２ｂを備える。ピストン進退機構４０Ａは、ピストンシャフト２２ｓのピストンフランジ２７と連結され、ピストン２２Ｂの正逆回転と前進後退駆動とを組み合わせてシーケンシャルに実行するよう構成されている。こうした構成の水素ガス希釈装置１００Ｆは、次のようにして水素ガスの希釈を行う。図１７はピストン進退機構４０Ａによるピストンの挙動と水素ガスの希釈の様子とを合わせて示す説明図である。
【００６３】
水素ガス希釈装置１００Ｆは、水素ガス希釈に先立ち、ピストン進退機構４０Ａによりピストン後退を行い、ピストンヘッド２２ｈの端面とシリンダ２１の底面との間のシリンダ内容器室２４を所定内容積の初期容器室とする（図１７（Ａ））。この場合のピストン後退は、ストッパブロック２２ｂが中間ストッパ４２Ｓに当接するまで行われるので、内容積拡張前におけるシリンダ内容器室２４の上記の初期容器室の内容積は常に一定となる。そして、この状態において、水素ガス供給源ＨＳから純水素ガスをシリンダ内容器室２４の初期容器室に封入する。つまり、図１７（Ａ）に示す状態のシリンダ内容器室２４の初期容器室は、上記した各実施例における第１容器１０と同一となり、第１容器１０の代用とされる。
【００６４】
その後、水素ガス希釈装置１００Ｆは、ピストン進退機構４０Ａによりピストン２２Ｂを回転（正回転）させ、ストッパブロック２２ｂを中間ストッパ４２Ｓにおける切欠４４まで移動させる（図１７（Ｂ））。これにより、ピストン２２Ｂは、中間ストッパ４２Ｓを超えてエンドストッパ４２Ｅに当接するまで後退可能となる。そして、水素ガス希釈装置１００Ｆは、ピストン進退機構４０Ａによりピストン後退端までのピストン後退を行い、シリンダ内容器室２４の内容積を拡張する（図１７（Ｃ））。ピストン後退端までのピストン後退は、ストッパブロック２２ｂがエンドストッパ４２Ｅに当接するまで行われるので、シリンダ内容器室２４の拡張後の内容積は常に定まる。
【００６５】
図１７（Ｂ）に示す状態から図１７（Ｃ）に示す状態へのピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張は、既述した第１〜第６実施例、例えば第１実施例の１００におけるシリンダ内容器室２４の内容積拡張（図４参照）と何ら代わるものではない。つまり、この水素ガス希釈装置１００Ｆでは、純水素ガスを封入したシリンダ内容器室２４がこの状態から容積拡張を起こした後のシリンダ内容器室２４に推移するまでが、以上説明記した各実施例でのシリンダ内容器室２４の容積拡張に該当し、各実施例でのシリンダ内容器室２４の拡張内容積は、図１７（Ｃ）に示す容積拡張後のシリンダ内容器室２４の内容積と容積拡張前のシリンダ内容器室２４の内容積の差分の内容積に該当する。
【００６６】
水素ガス希釈装置１００Ｆは、このシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて減圧弁１３Ａによる流路切換を行い、ガス放出管路５２からシリンダ内容器室２４への空気の吸引通気を行う（図１７（Ｃ））。この空気の吸引通気により、拡張後のシリンダ内容器室２４において純水素ガスが空気により希釈され、その希釈濃度は、図１７（Ａ）に示す容積拡張前のシリンダ内容器室２４の内容積と、上記したシリンダ内容器室２４の差分の内容積との比で定まる。よって、水素ガス希釈装置１００Ｆによっても、所定濃度に調整済みの希釈水素ガスを容易に生成できる。
【００６７】
この水素ガス希釈装置１００Ｆで生成した希釈水素ガスを用いたセンサー動作確認では、減圧弁１３Ａによりガス供給管路１１とガス放出管路５２とを繋いだ上で、ピストン進退機構４０Ａによる中間ストッパ４２Ｓまでのピストン前進と、ピストン２２の逆転回転と、シリンダ２１の底面までのピストン前進とを順次行えばよい。
【００６８】
本発明は上記した実施例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、種々の態様で実施可能である。例えば、ピストン２２の後退端をストッパ４２にて規定したが、ピストン進退機構４０をパルスモーター内蔵の構成として、電気的にピストン２２の後退端を規定するようにすることもできる。この他、水素ガスを空気にて希釈する場合について説明したが、窒素やヘリウムといったガスを空気やその他のガスにて希釈する場合にも適用できる。
【００６９】
また、図１１〜図１３では、シリンダ内容器室２４に空気を通気させるガス放出管路５２をシリンダ２１の端面に設けたが、ガス放出管路５２を、これら図におけるシリンダ２１の端面側の周壁に設けることもできる。こうすれば、ピストン２２がシリンダ内容器室２４を拡張させる前の前進端にある場合に、ガス放出管路５２のシリンダ接続口をピストン２２の外周壁にて封止でき、ピストン移動に伴ってガス放出管路５２から空気をシリンダ内容器室２４に通気（吸引通気）させるようにできる。
【符号の説明】
【００７０】
１０、１０Ａ〜１０Ｃ…第１容器
１１…ガス供給管路
１２…ガス放出管路
１３、１３Ａ…減圧弁
１５…管路蓋体
２０、２０Ａ〜２０Ｂ…第２容器
２１…シリンダ
２２、２２Ａ〜２２Ｂ…ピストン
２２ｂ…ストッパブロック
２２ｈ…ピストンヘッド
２２ｓ…ピストンシャフト
２３…シール部材
２４…シリンダ内容器室
２５…流路室
２５Ａ…第２流路室
２６…流路蓋体
２７…ピストンフランジ
２９…スリーブ
４０、４０Ａ…ピストン進退機構
４１…ストッパシャフト
４２…ストッパ
４２Ａ…第２ストッパ
４２Ｅ…エンドストッパ
４２Ｓ…中間ストッパ
４４…切欠
５０…連通管路
５１…開閉バルブ
５２…ガス放出管路
５３…放出用開閉バルブ
６０〜６１…通気管
６５〜６７…シール部材
７０…第３容器
１００、１００Ａ〜１００Ｆ…水素ガス希釈装置
ＨＫ…水素検知センサー
ＨＳ…水素ガス供給源
ＲＳ…ヘリウムガス供給源
ＮＳ…窒素ガス供給源
ＨＴ…水素ガス濃度検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈化手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年になり、化石燃料に代わる燃料として水素が着目され、燃料電池発電システム或いは燃料電池搭載車両の燃料ガスとしての需要が増している。燃料電池に水素ガスを供給して発電を行う場合、発電のための電気化学反応に用いられなかった余剰の水素は、大気放出される。ところが、水素は可燃性であるため、大気放出するに当たり、水素濃度を所定の許容低濃度まで低くすることが通常なされている。この濃度低下のための機器制御には、水素濃度を検出する水素濃度センサーの検出濃度が用いられるので、水素濃度センサーの濃度検出の信頼性確保の上から、水素濃度センサーの動作確認が求められている。例えば、燃料電池搭載車両であれば、水素濃度センサーの動作確認を、出荷前の製造過程での検査工程において、或いは車両検査場や整備場での検査・整備の検査工程において行うようにされている。
【０００３】
こうした水素濃度センサーの動作確認では、水素濃度センサーの検知部を、所定の検査ガス濃度、例えば４％の濃度とされた水素ガスに晒すことになり、この所定濃度の水素ガスの生成が不可欠である。ところが、水素ガスの供給状況は、水素濃度１００％のガス（純水素ガス）としての供給、或いは規定濃度（１．３％）のガス（低濃度水素ガス）としての供給が一般的である。このため、純水素ガスを空気と混合して希釈化して、或いは低濃度水素ガスに純水素ガスを混合して高濃度化して、所定の検査ガス濃度に調整する必要がある。こうしたガス濃度調整の要請に応えるべく、種々のガス濃度調整手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４７８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献で提案された手法では、水素ガス（検査用ガス）と希釈用ガスとをタンクに供給するに当たり、タンク内圧測定やガスの積算供給量の演算、およびタンク内圧に応じたガス供給量の制御を必要とする。このため、ガス濃度調整の煩雑さが指摘されるに至った。なお、ガス濃度調整は、水素ガスについてのみ要請されるものではなく、種々のガスを他のガスと混合して希釈する際に共通して要請される。
【０００６】
本発明は、上記した課題を踏まえ、濃度調整の対象となるガスを他のガスで希釈して行う濃度調整の簡略化をもたらす新たな手法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。
【０００８】
[適用１：ガス希釈装置]
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈装置であって、
前記第１のガスが封入され、内容積が一定の第１容器と、
シリンダピストン構造を備え、シリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器と、
シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更する容積変更手段と、
前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する希釈化手段と
を備えることを要旨とする。
【０００９】
[適用２：ガス希釈方法]
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈方法であって、
定内容積の第１容器に前記第１のガスを封入し、
シリンダピストン構造を備えシリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器に対して、シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更するに当たり、前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する
ことを要旨とする。
【００１０】
上記構成のガス希釈装置とガス希釈方法によるガス希釈手法では、第１のガスのガス量ＧＶは、その封入対象である第１容器の内容積と当該容器に封入する際の圧力（封入圧Ｐ）と環境温度とで定まる。第１容器は定内容積であり、環境温度は一定と推定できることから、希釈による濃度調整の対象となる第１のガスのガス量ＧＶは、封入圧Ｐに依存して定まり、この封入圧Ｐにより既知となる。後述するように、第１のガスは他のガスとの混合を経て希釈されるが、第１のガスの流出を起こさないことから、上記のガス量ＧＶは他のガスとの混合を経ても不変である。そして、このガス量ＧＶで第１容器に封入済みの第１のガスは、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせた第１ガス通気により、第２容器に流入する。この第２容器の内容積の拡張は、内容積拡張による圧力低下をもたらすので、第１ガス通気により第２容器と繋がった第１容器からの第１のガスの吸引を引き起こし、第１のガスは速やかに第２容器内に流入する。その一方、第１のガスを希釈化するための他のガスにあっても、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせた他ガス通気により、第２容器に吸引されて流入する。このため、第２容器の内部とこの第２容器に繋がった第１容器の内部とで、ガス量ＧＶの第１のガスは他のガスと混合して希釈されることになる。この場合、上記したガス通気は吸引通気となるので、第１のガスの流出は起きないと想定でき、封入圧Ｐを環境圧力近傍とすれば、第１のガスの流出を確実に回避できる。
【００１１】
シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張変更が終了した状況下では、ガス量ＧＶの第１のガスと他のガスとが占める空間（ガス占有空間）の容積は、第１容器の定内容積と第２容器の拡張変更後の内容積の和で定まる。また、上記のガス占有空間の圧力は、第２容器への他のガスの流入により、この他のガスが存在していた環境の圧力に推移し、第１のガスと他のガスは、この環境圧力で上記のガス占有空間で混合する。このため、ガス量ＧＶの第１のガスは、第１容器の内容積（定内容積）と第２容器の拡張変更後の内容積との比で定まる濃度に希釈化される。この結果、上記構成のガス希釈手法では、第１のガスの濃度を第１のガスを他のガスと混合して希釈することで調整するに当たり、タンク内圧測定やガス流量の積算演算等を一切必要とせず、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張と、この拡張タイミングに合わせたガス通気とを行えばよく、簡便である。また、内圧や流量測定のためのセンサーの他、センサー出力に基づいた機器制御を行う制御機器も不要となることから、構成の簡略化も可能となる。
【００１２】
上記したガス希釈装置は、次のような態様とすることができる。例えば、前記第１のガスの希釈程度に応じて、前記第２容器の内容積を変更するようにできる。こうすれば、第２容器の内容積の変更の状況により、第１のガスを種々の濃度に調整できる。
【００１３】
また、前記第２容器において、前記ピストンの一端側から他端側にかけてピストンに形成したピストン内容器室を前記第１容器とすると共に、前記ピストン内容器室への前記第１のガスの封入を可能とするようにできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張により、第１容器（ピストン内容器室）から第２容器への第１のガスの通気（第１ガス通気）が自ずと起こるので、簡便である。
【００１４】
この場合、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備えた上で、前記第２容器において、前記ピストン内容器室を前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止するようにすることもできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張によりシリンダ接続口が開くので、第２容器への他のガスの通気（他ガス通気）が自ずと起き、簡便である。
【００１５】
また、前記第１容器を、異なる内容積の容器に交換可能とすれば、その交換した第１容器の内容積で第１のガスのガス量ＧＶが定まる。よって、第１容器の交換によっても、第１のガスの濃度を容易に調整できる。
【００１６】
更に、前記第１のガスと混合された上で前記他のガスにより希釈される第２のガスが封入される定内容積の第３容器を備え、前記拡張タイミングに合わせて、前記第１ガス通気と、前記第３容器に封入済みの前記第２のガスを前記第２容器の内部に通気する第２ガス通気と、前記他ガス通気とを行うようにすることもできる。こうすれば、第１のガスと第２のガスとが、それぞれの容器への封入の際に定まるガス量の比で混合した第１・第２混合ガスを他のガスにて希釈して、この第１・第２混合ガスの濃度を容易に調整できる。
【００１７】
このように第２のガスをも他のガスで混合・希釈させる場合、前記第２容器において、前記ピストンに第１ピストン内容器室と第２ピストン内容器室とを前記ピストンの一端側から他端側にかけて並べて形成して、前記第１ピストン内容器室を前記第１容器とし、前記第２ピストン内容器室を前記第３容器とすると共に、前記第１ピストン内容器室への前記第１のガスの封入と、前記第２ピストン内容器室への前記第２のガスの封入とを可能とするようにできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張により、第１容器（第１ピストン内容器室）から第２容器への第１のガスの通気（第１ガス通気）と、第３容器（第２ピストン内容器室）から第２容器への第２のガスの通気（第２ガス通気）とが自ずと起こるので、簡便である。
【００１８】
この場合、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備えた上で、前記第２容器において、前記第１ピストン内容器室と前記第２ピストン内容器室とを前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止するようにすることもできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動による第２容器の内容積の拡張によりシリンダ接続口が開くので、第２容器への他のガスの通気（他ガス通気）が自ずと起き、簡便である。
【００１９】
また、前記第２容器の内容積の拡張前において前記ピストンの端面と該端面に対向する前記シリンダの底面との間に形成されるシリンダ内容器室を前記第１容器とすると共に、前記シリンダ内容器室への前記第１のガスの封入を可能とするようにできる。こうすれば、シリンダピストンの相対移動により、第１容器（シリンダ内容器室）の内容積自体が拡張されて第１のガスの通気（第１ガス通気）が自ずと起こるので、簡便である。
【００２０】
[適用３：ガス検知センサーの検査方法]
第１のガスを他のガスと混合して希釈した前記第１のガスを検知するガス検知センサーの検査方法であって、
前記ガス検知センサーの検知部を、上記の構成のガス希釈装置或いはガス希釈方法で得られた希釈済みの前記第１のガスに晒す
ことを要旨とする。
【００２１】
上記構成のガス検知センサーの検査方法では、予めセンサーの検査用濃度に調整済みの第１のガスにガス検知センサーの検知部を晒すので、センサーの検査精度の信頼性を高めることができると共に、ガス濃度調整が簡便な分だけ、センサー検査作業も簡便となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例としての水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】水素ガス希釈装置１００にて行うガス希釈とセンサー動作確認の手順を示す手順図である。
【図３】ガス希釈前の状態での第１容器１０と第２容器２０との関係を示す説明図である。
【図４】ガス希釈過程にある第１容器１０と第２容器２０との関係とガス希釈の様子とを示す説明図である。
【図５】希釈水素ガスの濃度確認の様子と希釈水素ガスによるセンサー動作確認の様子とを示す説明図である。
【図６】図１相当図であり異なる内容積の第１容器１０Ａを用いた水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図７】第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図８】図７相当図であり第２容器２０の流路室２５が異なる内容積とされた水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図９】単一のピストン２２Ａにより内容積の異なる流路室２５を得る構成を示す説明図である。
【図１０】図７相当図であり第３実施例の水素ガス希釈装置１００Ｂの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１１】図７相当図であり第４実施例の水素ガス希釈装置１００Ｃの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１２】図１１相当図であり第５実施例の水素ガス希釈装置１００Ｄの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１３】図１１相当図であり第６実施例の水素ガス希釈装置１００Ｅの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１４】水素・ヘリウム・窒素混合気を生成する場合の水素ガス希釈装置１００Ｅを示す概略構成図である。
【図１５】第７実施例の水素ガス希釈装置１００Ｆの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図１６】水素ガス希釈装置１００Ｆを透視して概略的に示す説明図である。
【図１７】ピストン進退機構４０Ａによるピストンの挙動と水素ガスの希釈の様子とを合わせて示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の実施例としての水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。
【００２４】
図示するように、水素ガス希釈装置１００は、水素濃度１００％の純水素ガスを希釈して濃度調整を行うものであり、第１容器１０と第２容器２０とピストン進退機構４０とを備える。第１容器１０は、水素ガスボンベや水素貯蔵合金タンク等の水素ガス供給源ＨＳから供給された純水素ガスを封入する密閉容器であり、ガス供給管路１１とガス放出管路１２とを備える。
【００２５】
ガス供給管路１１は、管路途中に減圧弁１３を備え、管路末端の雄雌の配管接続金具を介して水素ガス供給源ＨＳと接続される。こうした水素ガス供給源ＨＳとの接続により、第１容器１０は、減圧後の圧力で水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスを封入する。封入された純水素ガスのガス量ＧＶは、第１容器１０の内容積と減圧圧力と環境温度とで定まり、第１容器１０は定内容積で環境温度は一定と推定できることから、減圧圧力に依存する。本実施例では、希釈用のガスを空気とすることから、減圧圧力を大気圧の１．０５〜１．２０倍の圧力に設定した。こうして設定した減圧圧力で定まる純水素ガスのガス量ＧＶは、後述するガス混合・希釈の際に水素ガスの流出を起こさないことから、空気との混合を経ても不変である。
【００２６】
ガス放出管路１２は、希釈後の水素ガスの濃度確認のために用いられ、管路末端に管路蓋体１５を備える。この管路蓋体１５は、第１容器１０の内圧が想定される以上に昇圧した場合の降圧機能を備えると共に、手動操作により管路開放を行って第１容器１０の内部ガス（水素ガス）を放出する。
【００２７】
第２容器２０は、シリンダ２１にピストン２２を挿入して両者の相対移動が可能なシリンダピストン構造を備え、ピストン２２をシリンダ２１に対して移動させることでシリンダ２１の内容積を変更可能である。ピストン２２は、その先端にシリンダ２１とのシールを確保するシール部材２３を備え、ピストン端面とシリンダ底面との間にシリンダ内容器室２４を形成する。また、ピストン２２は、その中央に流路室２５を備え、シリンダ内容器室２４と流路室２５を連通させている。この場合、シリンダ内容器室２４については、シリンダ２１の移動前の初期状態において所定の内容積を有するが、初期状態の内容積をゼロとするようにしてもよい。流路室２５は、第１容器１０におけるガス放出管路１２と同様、希釈後の水素ガスの濃度確認のために用いられ、外部末端側に管路蓋体１５と同一機能を果たす流路蓋体２６を備える。
【００２８】
ピストン進退機構４０は、ピストン２２のピストンフランジ２７に係合し、モーターの正逆回転やシリンダの往復動或いは手動の回転ハンドル操作等により、ピストン２２をシリンダ２１に対して前進後退させる。ピストン進退機構４０は、ストッパ４２を備え、このストッパ４２によりピストン２２の前後動範囲を規定している。つまり、第２容器２０は、ストッパ４２に達するまでピストン２２が後退すると、後述する内容積までシリンダ内容器室２４を拡張することになる。
【００２９】
この他、水素ガス希釈装置１００は、第１容器１０と第２容器２０とを連通管路５０にて連通し、第１容器１０の内部と第２容器２０のシリンダ内容器室２４とのガス通気を図る。連通管路５０には、管路を開閉する開閉バルブ５１が組み込まれているので、当該バルブの開弁により上記ガス通気が可能となる。また、水素ガス希釈装置１００は、第１容器１０の他端側にセンサー検出用のガス放出管路５２を備え、当該管路の放出用開閉バルブ５３の開弁を経て第１容器１０からガス（希釈水素ガス）を放出する。
【００３０】
本実施例の水素ガス希釈装置１００は、水素検知センサーの動作確認のために水素ガス希釈を行うことから、その動作確認に十分なガス量の希釈ガス（希釈水素ガス）を生成すれば足りる。例えば、燃料電池搭載車両におけるガス排出系に装着される水素検知センサーでは、約２００ｍｌのガス量の希釈水素ガスにセンサー検知部を晒せばよい。また、希釈水素ガスの水素濃度は、上記車両における検知精度の実効性の上からは、１〜４％程度の低濃度とすればよい。こうしたことを考慮して、本実施例の水素ガス希釈装置１００では、水素濃度１００％の純水素ガスを空気と混合して希釈し、水素濃度が１％に調整された希釈水素ガスを２００ｍｌ生成することにした。このため、本実施例の水素ガス希釈装置１００では、純水素ガスを封入する第１容器１０の内容積を２ｍｌとし、この２ｍｌの純水素ガスを１９８ｍｌの空気と混合して、水素濃度が１％に調整された希釈水素ガスを２００ｍｌ生成する。つまり、第２容器２０では、１９８ｍｌの内容積のガス混合領域を拡張形成することになる。本実施例の第２容器２０では、ピストン２２内の流路室２５をシリンダ内容器室２４に連通させているので、拡張したシリンダ内容器室２４の内容積と流路室２５の内容積の和が、上記した拡張ガス混合領域となるよう、ピストン進退機構４０にてピストン２２が後退駆動される。
【００３１】
上記した希釈水素ガスの濃度は一例であり、他の濃度に調整する場合には、その調整が望まれる濃度に応じて、第１容器１０の内容積と第２容器２０の拡張内容積を定めればよい。また、第１容器１０が定内容積容器であることから、純水素ガスを希釈して調整が望まれる濃度に応じて、第２容器２０の拡張内容積を定めればよい。希釈濃度が上記した１％のどであれば、第１容器１０の内容積と第２容器２０の拡張内容積の比（内容積比）は１：９９となり、希釈濃度が２％であれば内容積比は１：４９となり、４％であれば１：２４となる。
【００３２】
次に、上記した構成を有する水素ガス希釈装置１００で行う水素ガス希釈と希釈水素ガスを用いて行う水素検知センサーの動作確認について説明する。図２は水素ガス希釈装置１００にて行うガス希釈とセンサー動作確認の手順を示す手順図、図３はガス希釈前の状態での第１容器１０と第２容器２０との関係を示す説明図、図４はガス希釈過程にある第１容器１０と第２容器２０との関係とガス希釈の様子とを示す説明図、図５は希釈水素ガスの濃度確認の様子と希釈水素ガスによるセンサー動作確認の様子とを示す説明図である。
【００３３】
図２のガス希釈手順では、まず、ステップ１００にて、水素ガス供給源ＨＳをガス供給管路１１に接続して、第１容器１０に純水素ガスを封入する。これにより、図３に示すように、第１容器１０の閉じられた容器空間は、減圧弁１３による減圧圧力で定まるガス量ＧＶの純水素ガスで占められる。次に、ステップＳ１１０にて、ピストン進退機構４０によるピストン２２の後退駆動と、このピストン後退のタイミングに合わせた第１容器１０と第２容器２０との間の開閉バルブ５１の開弁とを行う。これにより、第１容器１０と第２容器２０のシリンダ内容器室２４とは連通し、第１容器１０からシリンダ内容器室２４への純水素ガスのガス通気が行われる。ピストン２２の後退開始前では、開閉バルブ５１が閉弁状態にあるのでシリンダ内容器室２４は密閉空間であり、この状態でピストン２２が後退するので、シリンダ内容器室２４は、体積増（拡張）となると共に減圧環境となる。このため、開閉バルブ５１の開弁に伴う第１容器１０からシリンダ内容器室２４への純水素ガスのガス通気は、減圧に基づく強制的なガス吸引として起き、純水素ガスは速やかにシリンダ内容器室２４に流入する。つまり、ガス量ＧＶの純水素ガスは、第１容器１０とシリンダ内容器室２４と流路室２５とを合わせた空間を占めることになる。上記したステップＳ１１０における開閉バルブ５１の開弁は、ピストン２２の後退開始と同時のタイミング、或いは後退開始以降のタイミングで行われる。ピストン進退機構４０によるピストン後退は、ピストン後退端を定めるストッパ４２にピストンフランジ２７が当接するまで継続して行われ、ピストン後退完了により、シリンダ内容器室２４と流路室２５の内容積の和と第１容器１０の内容積の比が既述した内容積比となる。
【００３４】
続くステップ１２０では、ピストン後退のタイミング（即ち、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミング）に合わせてガス放出管路５２を開弁する。これにより、シリンダ内容器室２４には、図４に示すように、第１容器１０を経由して空気が流入する。この空気流入は、上記したようにシリンダ内容器室２４の減圧に基づく強制的なガス吸引として起き、空気は、速やかに第１容器１０とシリンダ内容器室２４および流路室２５に流入して、純水素ガスと混合してこれを希釈化する。上記したステップＳ２１０における放出用開閉バルブ５３の開弁は、次のようなシリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミングに合わせて行うこととした。
【００３５】
第１容器１０に封入済みの純水素ガスの圧力は、タンク等の高圧で水素ガスを貯蔵する水素ガス供給源ＨＳから供給を受けて減圧する都合上、通常は上記したように大気圧よりは高くなる。このため、開閉バルブ５１の開弁により第１容器１０と繋がったシリンダ内容器室２４の内圧がピストン後退に伴う容積拡張により減圧されたとしても、その際のシリンダ内容器室２４の内圧が大気圧より高いことも有り得る。仮に、シリンダ内容器室２４の内圧が大気圧より高い状態で放出用開閉バルブ５３を開弁すると、シリンダ内容器室２４と繋がった第１容器１０の中の水素ガスがガス放出管路５２を経て大気放出されることが危惧される。本実施例では、こうした事態を確実に回避するため、シリンダ内容器室２４の内圧が大気圧以下となるようなピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミングに合わせて、放出用開閉バルブ５３を開弁することとした。なお、本実施例では、既述したように第１容器１０は２ｍｌの内容積の容器であり、ピストン２２の僅かな後退による減圧によりシリンダ内容器室２４および第１容器１０は、大気圧以下の圧力となる。よって、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張タイミングに合わせて、開閉バルブ５１の開弁と放出用開閉バルブ５３の開弁を順次行えば良い。
【００３６】
こうして空気の通気を図った後は、ピストン２２が後退端まで後退した状態で、ステップＳ１３０にて、流入空気に純水素ガスが均一に拡散するまで所定時間に亘って待機する。この間のガス拡散により、既述した容器の内容積比で定まる濃度（本実施例では１％濃度）の水素ガスが生成される。この水素ガスは、水素検知センサーの動作確認に用いるガスである都合上、その濃度を確認しておくことが動作確認の適否判断の上から望ましい。よって、ステップＳ１３０に続くステップＳ１４０では、希釈後の水素ガス濃度の確認を行う。この濃度確認は、図５に示すように、第１容器１０のガス放出管路１２と第２容器２０の流路室２５に、水素ガス濃度検出器ＨＴから延びた通気管６１、６２を接続し、水素ガス濃度検出器ＨＴにて濃度を測定・確認する。こうして得られたガス濃度は、その後のガス放出を経たセンサー動作の確認に用いられる。なお、ステップＳ１４０のガス濃度確認は、図２に示す一連の希釈手順を行うたびに行う必要はなく、例えば、一日の業務において最初に希釈を行う場合に行うようにすればよい。
【００３７】
ガス濃度確認後には、ステップＳ１５０にて、ピストン２２をその初期位置に戻すよう前進させ、これと並行してステップＳ１６０にてセンサー動作を確認する。ピストン２２の前進により、シリンダ内容器室２４と第１容器１０の内部に存在する希釈後の水素ガスは、ガス放出管路５２に接続された通気管６０を経て、水素検知センサーＨＫに吹き付けられる。このため、水素検知センサーＨＫのガス検知部は、純水素ガスを空気にて希釈して所定の濃度（１％）に調整済みの水素ガスに晒されるので、この際の水素検知センサーＨＫの検出出力により、センサー動作の適否を確認できることになる。この場合、ステップＳ１４０で確認した水素ガス濃度検出器ＨＴの検出ガス濃度が参照される。
【００３８】
センサー動作の確認後には、ピストン２２は、図１に示す初期位置に復帰しているので、次回の水素ガス希釈とセンサー動作確認に備え、ステップＳ１７０にて、開閉バルブ５１と放出用開閉バルブ５３とを閉弁する。なお、このバルブ閉弁と共に、通気管６０〜６２の取り外しや、ガス放出管路１２への管路蓋体１５の装着、流路室２５への流路蓋体２６の装着もなされる。
【００３９】
以上説明したように、本実施例における水素ガス希釈装置１００では、ステップＳ１００〜ステップＳ１３０までのガス希釈手順により、純水素ガスが空気に均一に拡散して希釈され、その希釈後の濃度も第１容器１０と第２容器２０の内容積比で定まる規定の濃度（１％）に調整済みとできる。そして、こうした濃度調整には、第１容器１０への純水素ガスの封入と、その後のシリンダ内容器室２４の拡張タイミングに合わせた開閉バルブ５１の開弁によるシリンダ内容器室２４への純水素ガスの通気と、放出用開閉バルブ５３の開弁による第１容器１０およびシリンダ内容器室２４への空気通気とを図るだけで済む。この結果、本実施例の水素ガス希釈装置１００によれば、タンク内圧測定やガス流量の積算演算等を一切必要としないので、簡便な純水素ガスの希釈手法を提供できる。また、タンク内圧やガス流量の測定のためのセンサーの他、センサー出力に基づいた機器制御を行う制御機器も不要となることから、構成の簡略化でき、コスト低減の上からも望ましい。
【００４０】
しかも、本実施例における水素ガス希釈装置１００では、希釈済みの水素ガスを水素検知センサーＨＫの検知部に晒すに当たって、タンク内圧測定やガス流量の測定等が不要でガス濃度調整が簡便であるので、その分、センサーの動作確認作業は簡便となる。
【００４１】
また、上記した水素ガス希釈装置１００では、第１容器１０を連通管路５０とガス放出管路５２に繋げているので、この第１容器１０を交換することができる。図６は図１相当図であり異なる内容積の第１容器１０Ａを用いた水素ガス希釈装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。図示するように、交換された第１容器１０Ａは、図１に示す第１容器１０の内容積より大きな内容積の容器である。既述したように、第１容器１０では、第１容器１０の内容積と第２容器２０の拡張内容積の内容積比が１：９９となるようにして、１％の濃度の希釈水素ガスを生成できるが、第１容器１０と交換した第１容器１０Ａの内容積を、第２容器２０の拡張内容積に対する内容積比が１：４９となるようにすれば、第１容器１０Ａへの交換という簡便な手法で、２％の希釈水素ガスを得ることができる。また、第１容器１０と交換する第１容器の内容積を、第２容器２０の拡張内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、第１容器交換という簡便な手法で、４％の希釈水素ガスを得ることができる。他の濃度についても同様である。
【００４２】
次に、他の実施例について順次説明する。図７は第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスの封入対象の第１容器１０を第２容器２０に内蔵させた点に特徴がある。なお、以下の説明に際しては、上記した実施例と同一の部材および同一の機能を果たす部材について上記した実施例と同一の符号を用いて示し、その詳細な説明は省略することとする。
【００４３】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ａは、第２容器２０のシリンダ内容器室２４にガス放出管路５２を接続させ、ピストン２２の軸方向に亘る流路室２５を、第１容器１０と同じ内容積となるようにした上で、ピストン外部の側で流路室２５にガス供給管路１１を接続させている。そして、このガス供給管路１１に水素ガス供給源ＨＳを接続し、水素ガス供給源ＨＳから流路室２５に純水素ガスを封入する。つまり、この水素ガス希釈装置１００Ａは、流路室２５を上記した実施例の第１容器１０に代わる第１容器１０Ｂとし、この第１容器１０Ｂ（流路室２５）に純水素ガスを水素ガス供給源ＨＳから封入する。この場合、シリンダ内容器室２４は、これに接続されたガス放出管路５２が放出用開閉バルブ５３により閉鎖されている状態において密閉状態であるので、シリンダ内容器室２４と流路室２５とのシールは不要である。また、純水素ガスの封入前において、シリンダ内容器室２４が定内容積であれば、このシリンダ内容器室２４と流路室２５の内容積の和が、第１容器１０Ｂの内容積となる。シリンダ内容器室２４の内容積がゼロであれば、流路室２５の内容積が第１容器１０Ｂの内容積となる。
【００４４】
上記した水素ガス希釈装置１００Ａであっては、第１容器１０Ｂ（流路室２５）への純水素ガス封入後に、ピストン２２を後退させれば、図７（Ｂ）に示すように、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張変更に合わせて、第１容器１０Ｂ（流路室２５）からシリンダ内容器室２４への純水素ガスの通気が自ずと起こる。そして、ピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて、ガス放出管路５２の放出用開閉バルブ５３を開弁すれば、空気をシリンダ内容器室２４に強制的に吸引通気して、既述したように濃度調整済みの希釈水素ガスを生成することができる。このため、水素ガス希釈装置１００Ａによれば、バルブ操作が簡略化でき、水素ガスの希釈も簡便となる。なお、水素ガス希釈装置１００Ａで生成した希釈水素ガスを用いたセンサー動作確認では、図７（Ｂ）に示す状態で放出用開閉バルブ５３を開弁させた上でピストン２２を前進端まで押し戻し、ガス放出管路５２から希釈水素ガスをセンサーの検知部に放出させればよい。
【００４５】
また、第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａにあっても、種々の濃度の希釈水素ガスを生成できる。図８は図７相当図であり第２容器２０の流路室２５が異なる内容積とされた水素ガス希釈装置１００Ａの構成を概略的に示す概略構成図である。図示するように、第２容器２０は、流路室２５の内容積を広くしたピストン２２Ａを交換して備え、この流路室２５は、第１容器１０Ｂに代わる第１容器１０Ｃとされる。この第１容器１０Ｃとしての流路室２５の内容積を、第２容器２０の拡張内容積（即ちシリンダ内容器室２４の拡張内容積）に対する内容積比が１：４９となるようにすれば、ピストン２２Ａへの交換という簡便な手法で、２％の希釈水素ガスを得ることができる。また、第１容器１０Ｃとしての流路室２５の内容積を、シリンダ内容器室２４の拡張内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、ピストン交換という簡便な手法で、４％の希釈水素ガスを得ることができる。他の濃度についても同様である。
【００４６】
図９は単一のピストン２２Ａにより内容積の異なる流路室２５を得る構成を示す説明図である。図示するように、ピストン２２Ａは、内容積の大きな第１容器１０Ｃとしての流路室２５を備え、この流路室２５には、第１容器１０Ｃより小さな内容積の第１容器１０Ｂを貫通孔として形成したスリーブ２９が着脱可能とされている。よって、図７に示すような第１容器１０Ｂとしての流路室２５を有する第２容器２０とするには、スリーブ２９を装着済みのピストン２２Ａを用い、図８に示すような第１容器１０Ｃとしての流路室２５を有する第２容器２０とするには、スリーブ２９を取り外したピストン２２Ａを用いればよい。つまり、図９に示すピストン２２Ａによれば、スリーブ２９の着脱という簡便な操作で、種々の濃度の希釈水素ガスを容易に生成できる。
【００４７】
図１０は図７相当図であり第３実施例の水素ガス希釈装置１００Ｂの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、シリンダ内容器室２４の内容積拡張の程度を変えることで異なる濃度の希釈水素ガスを生成する点に特徴がある。
【００４８】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｂは、ストッパ４２を端部に備えるストッパシャフト４１に第２ストッパ４２Ａを備える。ストッパシャフト４１は、シリンダ２１に対して着脱自在とされ、ストッパ４２と第２ストッパ４２Ａの向きを変えてシリンダ２１に装着されることで、ピストン２２の後退端を調整する。つまり、ストッパ４２がピストン後退端を規定すれば、図１０（Ｂ）に示すように、シリンダ内容器室２４の拡張内容積を、図７（Ｂ）の水素ガス希釈装置１００Ａと同じとするが、第２ストッパ４２Ａがピストン後退端を規定すれば、図１０（Ｃ）に示すように、シリンダ内容器室２４の拡張を抑制する。そして、第２ストッパ４２Ａにて規定されたシリンダ内容器室２４の拡張内容積を、ピストン２２内の第１容器１０Ｂの内容積に対する内容積比が１：４９となるようにすれば、ピストン２２の後退程度の変更という簡便な手法で、２％の希釈水素ガスを得ることができる。また、第２ストッパ４２Ａにて規定されたシリンダ内容器室２４の拡張内容積を、ピストン２２内の第１容器１０Ｂの内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、ピストン２２の後退程度の変更という簡便な手法で、４％の希釈水素ガスを得ることができる。他の濃度についても同様である。
【００４９】
図１１は図７相当図であり第４実施例の水素ガス希釈装置１００Ｃの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、ピストン２２における流路室２５とシリンダ内容器室２４に接続したガス放出管路５２とをオフセットするようにした点に特徴がある。
【００５０】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｃは、ガス放出管路５２をシリンダ内容器室２４の外縁部近傍に接続して備え、シリンダ２１へのガス放出管路５２の接続口と対向するピストン２２の端面に、シール部材６５を備える。このシール部材６５は、図１１（Ａ）に示すようにピストン２２が前進端にある場合に、ガス放出管路５２の接続口をシールする。この場合、ピストン２２の端面自体をガス放出管路５２の接続口に押し付けて、当該接続口をシールするようにすることもできる。
【００５１】
第１容器１０として代用される流路室２５は、ピストン２２の軸線上に位置し、シリンダ内容器室２４の側の開口部がガス放出管路５２の接続口と重ならないよう、この接続口に対してオフセットされている。また、流路室２５は、シリンダ内容器室２４の側に装着されたシール部材６６によりシリンダ内容器室２４に対してシールされ、図１１（Ａ）に示すようにピストン２２が前進端にある場合に、密閉空間となる。この実施例では、流路室２５の密閉性の確保のため、シール部材６６により流路室２５をシールすると共に、シール部材６５によりガス放出管路５２の接続口についてもシールするようにした。このため、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張前にあっては、ガス放出管路５２の接続口を封止できる。この場合、ピストン２２が前進端にある場合のシール部材６５によるガス放出管路５２の接続口シールが担保されれば、流路室２５は、シリンダ内容器室２４と一体となって密閉空間を形成するので、シール部材６６を省略することもできる。また、ピストン２２が前進端にある場合にピストン端面でのガス放出管路５２の接続口シールが担保されれば、シール部材６５を省略することもできる。
【００５２】
上記した構成の水素ガス希釈装置１００Ｃでは、第２実施例の水素ガス希釈装置１００Ａと同様、ガス供給管路１１に水素ガス供給源ＨＳを接続し、水素ガス供給源ＨＳから流路室２５に純水素ガスを封入する（図１１（Ａ））。その後、ピストン２２を後退させれば、図１１（Ｂ）に示すように、シリンダ内容器室２４の内容積の拡張変更に合わせて、第１容器１０Ｂ（流路室２５）からシリンダ内容器室２４への純水素ガス通気が自ずと起こると共に、ガス放出管路５２のシリンダ接続口にあっても自ずと開いて空気がシリンダ内容器室２４に吸引通気され、既述したように濃度調整済みの希釈水素ガスを生成することができる。このため、水素ガス希釈装置１００Ｃによれば、ガス放出管路５２を開閉する開閉操作が不要となり、水素ガスをより簡便に希釈できる。
【００５３】
図１２は図１１相当図であり第５実施例の水素ガス希釈装置１００Ｄの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、異なる濃度の希釈水素ガスを生成するようにした点に特徴がある。
【００５４】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｄは、二つの流路室を有する第２容器２０Ａを備え、この第２容器２０Ａは、第１容器１０Ｂの代用となる流路室２５に並べて第２流路室２５Ａを備える。第２流路室２５Ａは、流路室２５より内容積が大きくされており、流路室２５と同様にガス供給管路１１が接続されている。また、第２流路室２５Ａは、流路室２５と同様に密閉性確保のため、シール部材６７にてシリンダ内容器室２４とシールされている。
【００５５】
この水素ガス希釈装置１００Ｄでは、水素ガス供給源ＨＳを流路室２５と第２流路室２５Ａのいずれか一方に接続して、そのいずれか一方の流路室に純水素ガスを封入する。第１容器１０Ｂとしての流路室２５に純水素ガスを封入すれば、第１容器１０Ｂとしての流路室２５の内容積と拡張後のシリンダ内容器室２４（詳しくは第２流路室２５Ａを含んだシリンダ内容器室２４）の内容積比で定まる濃度で水素ガスを希釈でき、図１２（Ａ）に示すように、第２流路室２５Ａに純水素ガスを封入すれば、第２流路室２５Ａの内容積と拡張後のシリンダ内容器室２４（詳しくは流路室２５を含んだシリンダ内容器室２４）の内容積比で定まる濃度で水素ガスを希釈できる（図１２（Ｂ））。この場合の希釈水素ガス濃度は、流路室２５を用いた場合と第２流路室２５Ａを用いた場合で相違し、流路室２５の内容積を、上記したシリンダ内容器室２４の拡張内容積に対する内容積比が１：９９となるようにすれば、１％の希釈水素ガスを得ることができ、第２流路室２５Ａの内容積を、上記したシリンダ内容器室２４の拡張内容積に対する内容積比が１：２４となるようにすれば、４％の希釈水素ガスを得ることができる。つまり、水素ガス希釈装置１００Ｄによれば、水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスの封入対象を使い分けるだけで、異なる濃度の希釈水素ガスを容易に生成することができる。
【００５６】
図１３は図１１相当図であり第６実施例の水素ガス希釈装置１００Ｅの構成を概略的に示す概略構成図である。この実施例は、水素ガスとヘリウムガスの両ガスを所定の割合で混在させた上で空気で希釈する点に特徴がある。
【００５７】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｅは、水素ガス供給源ＨＳからの純水素ガスを大きな内容積を有する第２流路室２５Ａに封入し、ヘリウムガスタンク等のヘリウムガス供給源ＲＳからのヘリウムガスを小さな内容積の流路室２５に封入する。つまり、この水素ガス希釈装置１００Ｅは、第２流路室２５Ａを純水素ガスの封入対象容器の第１容器１０Ｃとして代用し、流路室２５を水素ガス以外のガスであるヘリウムガスの封入対象容器の第３容器７０として代用する。
【００５８】
この水素ガス希釈装置１００Ｅでは、水素ガス供給源ＨＳから第１容器１０Ｃ（第２流路室２５Ａ）への純水素ガス封入と、ヘリウムガス供給源ＲＳから第３容器７０（流路室２５）へのヘリウムガス封入とを行った後に、ピストン２２を後退させれば、ピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて、シリンダ内容器室２４での純水素ガスとヘリウムガスの混合、および両ガスの空気による希釈を行うことができる。しかも、水素・ヘリウム混合希釈ガスにおける水素とヘリウムの混合比を、第２流路室２５Ａと流路室２５の内容積比にて規定でき、簡便である。
【００５９】
また、上記した水素ガス希釈装置１００Ｅでは、水素・ヘリウム混合ガスを窒素にて希釈した水素・ヘリウム・窒素混合気を生成することもできる。図１４は水素・ヘリウム・窒素混合気を生成する場合の水素ガス希釈装置１００Ｅを示す概略構成図である。図示するように、この場合には、ガス放出管路５２を、その管路末端に雄雌の配管接続金具を備えたものとし、窒素ガスタンク等の窒素ガス供給源ＮＳをガス放出管路５２に接続する。そして、第２流路室２５Ａへの純水素ガス封入と、流路室２５へのヘリウムガス封入とを行った後に、ピストン２２を後退させれば、ピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて、シリンダ内容器室２４での純水素ガスとヘリウムガスの混合、および両ガスと窒素ガスとの混合により希釈を行って、水素・ヘリウム・窒素混合気を容易に生成することができる。しかも、水素・ヘリウム・窒素混合希釈ガスにおける水素とヘリウムと窒素の混合比を、第２流路室２５Ａと流路室２５と拡張後のシリンダ内容器室２４の内容積比にて規定でき、簡便である。
【００６０】
図１５は第７実施例の水素ガス希釈装置１００Ｆの構成を概略的に示す概略構成図、図１６は水素ガス希釈装置１００Ｆを透視して概略的に示す説明図である。この実施例は、シリンダ２１とピストン２２で形成されるシリンダ内容器室２４を純水素ガスの封入容器として代用する点に特徴がある。
【００６１】
図示するように、水素ガス希釈装置１００Ｆの第２容器２０Ｂは、シリンダ２１に入り込んだピストンヘッド２２ｈとこれに続くピストンシャフト２２ｓにてピストン２２Ｂを構成し、シリンダ内容器室２４にガス供給管路１１を接続して備える。ガス供給管路１１が有する減圧弁１３Ａは、減圧機構と流路切換機構とを内蔵した弁として構成される。つまり、減圧弁１３Ａは、供給管路末端の雄雌の配管接続金具を介して接続された水素ガス供給源ＨＳから純水素ガスを減圧した上でシリンダ内容器室２４に通気させると共に、ガス供給管路１１とガス放出管路５２とを繋ぐ流路切換も行う。
【００６２】
この他、第２容器２０Ｂは、シリンダ２１に中間ストッパ４２Ｓとエンドストッパ４２Ｅを備え、ピストンシャフト２２ｓにストッパブロック２２ｂを備える。ピストン進退機構４０Ａは、ピストンシャフト２２ｓのピストンフランジ２７と連結され、ピストン２２Ｂの正逆回転と前進後退駆動とを組み合わせてシーケンシャルに実行するよう構成されている。こうした構成の水素ガス希釈装置１００Ｆは、次のようにして水素ガスの希釈を行う。図１７はピストン進退機構４０Ａによるピストンの挙動と水素ガスの希釈の様子とを合わせて示す説明図である。
【００６３】
水素ガス希釈装置１００Ｆは、水素ガス希釈に先立ち、ピストン進退機構４０Ａによりピストン後退を行い、ピストンヘッド２２ｈの端面とシリンダ２１の底面との間のシリンダ内容器室２４を所定内容積の初期容器室とする（図１７（Ａ））。この場合のピストン後退は、ストッパブロック２２ｂが中間ストッパ４２Ｓに当接するまで行われるので、内容積拡張前におけるシリンダ内容器室２４の上記の初期容器室の内容積は常に一定となる。そして、この状態において、水素ガス供給源ＨＳから純水素ガスをシリンダ内容器室２４の初期容器室に封入する。つまり、図１７（Ａ）に示す状態のシリンダ内容器室２４の初期容器室は、上記した各実施例における第１容器１０と同一となり、第１容器１０の代用とされる。
【００６４】
その後、水素ガス希釈装置１００Ｆは、ピストン進退機構４０Ａによりピストン２２Ｂを回転（正回転）させ、ストッパブロック２２ｂを中間ストッパ４２Ｓにおける切欠４４まで移動させる（図１７（Ｂ））。これにより、ピストン２２Ｂは、中間ストッパ４２Ｓを超えてエンドストッパ４２Ｅに当接するまで後退可能となる。そして、水素ガス希釈装置１００Ｆは、ピストン進退機構４０Ａによりピストン後退端までのピストン後退を行い、シリンダ内容器室２４の内容積を拡張する（図１７（Ｃ））。ピストン後退端までのピストン後退は、ストッパブロック２２ｂがエンドストッパ４２Ｅに当接するまで行われるので、シリンダ内容器室２４の拡張後の内容積は常に定まる。
【００６５】
図１７（Ｂ）に示す状態から図１７（Ｃ）に示す状態へのピストン後退に伴うシリンダ内容器室２４の内容積拡張は、既述した第１〜第６実施例、例えば第１実施例の１００におけるシリンダ内容器室２４の内容積拡張（図４参照）と何ら代わるものではない。つまり、この水素ガス希釈装置１００Ｆでは、純水素ガスを封入したシリンダ内容器室２４がこの状態から容積拡張を起こした後のシリンダ内容器室２４に推移するまでが、以上説明記した各実施例でのシリンダ内容器室２４の容積拡張に該当し、各実施例でのシリンダ内容器室２４の拡張内容積は、図１７（Ｃ）に示す容積拡張後のシリンダ内容器室２４の内容積と容積拡張前のシリンダ内容器室２４の内容積の差分の内容積に該当する。
【００６６】
水素ガス希釈装置１００Ｆは、このシリンダ内容器室２４の内容積拡張に合わせて減圧弁１３Ａによる流路切換を行い、ガス放出管路５２からシリンダ内容器室２４への空気の吸引通気を行う（図１７（Ｃ））。この空気の吸引通気により、拡張後のシリンダ内容器室２４において純水素ガスが空気により希釈され、その希釈濃度は、図１７（Ａ）に示す容積拡張前のシリンダ内容器室２４の内容積と、上記したシリンダ内容器室２４の差分の内容積との比で定まる。よって、水素ガス希釈装置１００Ｆによっても、所定濃度に調整済みの希釈水素ガスを容易に生成できる。
【００６７】
この水素ガス希釈装置１００Ｆで生成した希釈水素ガスを用いたセンサー動作確認では、減圧弁１３Ａによりガス供給管路１１とガス放出管路５２とを繋いだ上で、ピストン進退機構４０Ａによる中間ストッパ４２Ｓまでのピストン前進と、ピストン２２の逆転回転と、シリンダ２１の底面までのピストン前進とを順次行えばよい。
【００６８】
本発明は上記した実施例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、種々の態様で実施可能である。例えば、ピストン２２の後退端をストッパ４２にて規定したが、ピストン進退機構４０をパルスモーター内蔵の構成として、電気的にピストン２２の後退端を規定するようにすることもできる。この他、水素ガスを空気にて希釈する場合について説明したが、窒素やヘリウムといったガスを空気やその他のガスにて希釈する場合にも適用できる。
【００６９】
また、図１１〜図１３では、シリンダ内容器室２４に空気を通気させるガス放出管路５２をシリンダ２１の端面に設けたが、ガス放出管路５２を、これら図におけるシリンダ２１の端面側の周壁に設けることもできる。こうすれば、ピストン２２がシリンダ内容器室２４を拡張させる前の前進端にある場合に、ガス放出管路５２のシリンダ接続口をピストン２２の外周壁にて封止でき、ピストン移動に伴ってガス放出管路５２から空気をシリンダ内容器室２４に通気（吸引通気）させるようにできる。
【符号の説明】
【００７０】
１０、１０Ａ〜１０Ｃ…第１容器
１１…ガス供給管路
１２…ガス放出管路
１３、１３Ａ…減圧弁
１５…管路蓋体
２０、２０Ａ〜２０Ｂ…第２容器
２１…シリンダ
２２、２２Ａ〜２２Ｂ…ピストン
２２ｂ…ストッパブロック
２２ｈ…ピストンヘッド
２２ｓ…ピストンシャフト
２３…シール部材
２４…シリンダ内容器室
２５…流路室
２５Ａ…第２流路室
２６…流路蓋体
２７…ピストンフランジ
２９…スリーブ
４０、４０Ａ…ピストン進退機構
４１…ストッパシャフト
４２…ストッパ
４２Ａ…第２ストッパ
４２Ｅ…エンドストッパ
４２Ｓ…中間ストッパ
４４…切欠
５０…連通管路
５１…開閉バルブ
５２…ガス放出管路
５３…放出用開閉バルブ
６０〜６１…通気管
６５〜６７…シール部材
７０…第３容器
１００、１００Ａ〜１００Ｆ…水素ガス希釈装置
ＨＫ…水素検知センサー
ＨＳ…水素ガス供給源
ＲＳ…ヘリウムガス供給源
ＮＳ…窒素ガス供給源
ＨＴ…水素ガス濃度検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈装置であって、
前記第１のガスが封入され、内容積が一定の第１容器と、
シリンダピストン構造を備え、シリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器と、
シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更する容積変更手段と、
前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する希釈化手段と
を備えるガス希釈装置。
【請求項２】
前記容積変更手段は、前記第１のガスの希釈程度に応じて、前記第２容器の内容積を変更する請求項１に記載のガス希釈装置。
【請求項３】
前記第２容器は、前記ピストンの一端側から他端側にかけて前記ピストンに形成されたピストン内容器室を前記第１容器とすると共に、前記ピストン内容器室への前記第１のガスの封入を可能とする請求項１または請求項２に記載のガス希釈装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガス希釈装置であって、
前記希釈化手段は、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備え、
前記第２容器は、前記ピストン内容器室を前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止している
ガス希釈装置。
【請求項５】
前記第１容器は、異なる内容積の容器に交換可能とされている請求項１ないし請求項４いずれかに記載のガス希釈装置。
【請求項６】
請求項１に記載のガス希釈装置であって、
前記第１のガスと混合された上で前記他のガスにより希釈される第２のガスが封入される定内容積の第３容器を備え、
前記希釈化手段は、前記拡張タイミングに合わせて、前記第１ガス通気と、前記第３容器に封入済みの前記第２のガスを前記第２容器の内部に通気する第２ガス通気と、前記他ガス通気とを行う
ガス希釈装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス希釈装置であって、
前記第２容器は、前記ピストンに第１ピストン内容器室と第２ピストン内容器室とを前記ピストンの一端側から他端側にかけて並べて形成して、前記第１ピストン内容器室を前記第１容器とし、前記第２ピストン内容器室を前記第３容器とすると共に、前記第１ピストン内容器室への前記第１のガスの封入と、前記第２ピストン内容器室への前記第２のガスの封入とを可能とする
ガス希釈装置。
【請求項８】
請求項７に記載のガス希釈装置であって、
前記希釈化手段は、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備え、
前記第２容器は、前記第１ピストン内容器室と前記第２ピストン内容器室とを前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止している
ガス希釈装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載のガス希釈装置であって、
前記第２容器は、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前において前記ピストンの端面と該端面に対向する前記シリンダの底面との間に形成されるシリンダ内容器室を前記第１容器とすると共に、前記シリンダ内容器室への前記第１のガスの封入を可能とする
ガス希釈装置。
【請求項１０】
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈方法であって、
定内容積の第１容器に前記第１のガスを封入し、
シリンダピストン構造を備えシリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器に対して、シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更するに当たり、前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する
ガス希釈方法。
【請求項１１】
第１のガスを他のガスと混合して希釈した前記第１のガスを検知するガス検知センサーの検査方法であって、
前記ガス検知センサーの検知部を、請求項１ないし請求項９のガス希釈装置で得られた希釈済みの前記第１のガス或いは請求項１０のガス希釈方法で得られた希釈済みの前記第１のガスに晒す
ガス検知センサーの検査方法。
【請求項１】
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈装置であって、
前記第１のガスが封入され、内容積が一定の第１容器と、
シリンダピストン構造を備え、シリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器と、
シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更する容積変更手段と、
前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する希釈化手段と
を備えるガス希釈装置。
【請求項２】
前記容積変更手段は、前記第１のガスの希釈程度に応じて、前記第２容器の内容積を変更する請求項１に記載のガス希釈装置。
【請求項３】
前記第２容器は、前記ピストンの一端側から他端側にかけて前記ピストンに形成されたピストン内容器室を前記第１容器とすると共に、前記ピストン内容器室への前記第１のガスの封入を可能とする請求項１または請求項２に記載のガス希釈装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガス希釈装置であって、
前記希釈化手段は、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備え、
前記第２容器は、前記ピストン内容器室を前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止している
ガス希釈装置。
【請求項５】
前記第１容器は、異なる内容積の容器に交換可能とされている請求項１ないし請求項４いずれかに記載のガス希釈装置。
【請求項６】
請求項１に記載のガス希釈装置であって、
前記第１のガスと混合された上で前記他のガスにより希釈される第２のガスが封入される定内容積の第３容器を備え、
前記希釈化手段は、前記拡張タイミングに合わせて、前記第１ガス通気と、前記第３容器に封入済みの前記第２のガスを前記第２容器の内部に通気する第２ガス通気と、前記他ガス通気とを行う
ガス希釈装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス希釈装置であって、
前記第２容器は、前記ピストンに第１ピストン内容器室と第２ピストン内容器室とを前記ピストンの一端側から他端側にかけて並べて形成して、前記第１ピストン内容器室を前記第１容器とし、前記第２ピストン内容器室を前記第３容器とすると共に、前記第１ピストン内容器室への前記第１のガスの封入と、前記第２ピストン内容器室への前記第２のガスの封入とを可能とする
ガス希釈装置。
【請求項８】
請求項７に記載のガス希釈装置であって、
前記希釈化手段は、前記第２容器の前記シリンダの端面の側に前記第２容器の内部に前記他のガスを通気する通気管路を備え、
前記第２容器は、前記第１ピストン内容器室と前記第２ピストン内容器室とを前記通気管路のシリンダ接続口からオフセットして備え、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前にあっては前記シリンダ接続口を前記ピストンにて封止している
ガス希釈装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載のガス希釈装置であって、
前記第２容器は、前記容積変更手段による前記第２容器の内容積の拡張前において前記ピストンの端面と該端面に対向する前記シリンダの底面との間に形成されるシリンダ内容器室を前記第１容器とすると共に、前記シリンダ内容器室への前記第１のガスの封入を可能とする
ガス希釈装置。
【請求項１０】
第１のガスを他のガスと混合させて希釈するガス希釈方法であって、
定内容積の第１容器に前記第１のガスを封入し、
シリンダピストン構造を備えシリンダとピストンの相対移動によって内容積を変更可能な第２容器に対して、シリンダピストンの前記相対移動を起こして前記第２容器の内容積を拡張変更するに当たり、前記第２容器の内容積の拡張タイミングに合わせて、前記第１容器に封入済みの前記第１のガスを前記第２容器の内部に通気する第１ガス通気と、前記他のガスを前記第２容器の内部に通気する他ガス通気とを行い、前記第１のガスを前記他のガスで希釈する
ガス希釈方法。
【請求項１１】
第１のガスを他のガスと混合して希釈した前記第１のガスを検知するガス検知センサーの検査方法であって、
前記ガス検知センサーの検知部を、請求項１ないし請求項９のガス希釈装置で得られた希釈済みの前記第１のガス或いは請求項１０のガス希釈方法で得られた希釈済みの前記第１のガスに晒す
ガス検知センサーの検査方法。
【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】
【図１６】
【図１７】
【図２】
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【図５】
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【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２４９６３５（Ｐ２０１０−２４９６３５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９８８６６（Ｐ２００９−９８８６６）
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１５日（２００９．４．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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