製品情報

超高圧水素配管用メタルガスケット継手

2017年超モノづくり部品大賞 14年連続受賞 機械部品賞受賞 超高圧水素配管用メタルガスケット継手

第14 回 超モノづくり部品大賞(モノづくり日本会議様/日刊工業新聞社主催)において、フジキンの超高圧水素配管用メタルガスケット継手が機械部品賞を受賞しました。これによりフジキンは14回連続受賞となりました。本製品は水素ステーションを構成する超高圧水素配管用の継手で、外部漏洩を長期にわたって防止し、安全な運営に寄与します。また、施工性、メンテナンス性にも優れ、配管施工時間を従来の2分の1まで短縮することができます。

1. 部品の内容および特徴

本製品は超高圧水素配管用の継手です。燃料電池自動車に水素を充填するための増圧器・蓄圧器・ディスペンサーからなる設備(以下、水素ステーション)を構成する高圧水素配管からの外部漏洩を防止し、水素ステーションの安全運営に寄与します。

燃料電池自動車に水素を充填する際は、一般の消費者が水素ステーション内にいる状況で82MPaの高圧水素を取り扱うため、設備に使用する配管継手には耐圧性と外部漏洩に対する高い信頼性が要求されます。

しかし、現在水素ステーションに一般的に使用されているコーン&スレッド継手(図1)は、外部漏洩に対する信頼性に乏しく、施工性、メンテナンス性にも問題があるため、お客様の満足を得られていません。

図1. コーン&スレッド継手

図1.  コーン&スレッド継手

一方、外部漏洩の信頼性に優れた従来技術としては、半導体製造装置用に開発したメタルガスケット継手(図2)がありますが、水素充填圧力に対して高圧ガス保安法が要求している設計圧力(82MPa)×1.5倍の耐圧試験においてシール性を維持できないという問題があります。

図2. 半導体製造装置用 メタルガスケット継手

図2. 半導体製造装置用 メタルガスケット継手

これらの問題を解決するための手段として、半導体製造装置用メタルガスケット継手の構造を見直し、シール部の構造改良により水素ステーションの充填圧力に対しても充分な耐圧性、気密性を得るとともに、施工性・メンテナンス性にも優れた超高圧水素配管用メタルガスケット継手(図3)を開発・製品化しました。

図3. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手 構造

図3. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手 構造

2. 評価項目

2-1. 技術の独創性

従来技術と比較した技術的優位性を表1に示します。

表1. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手とコーン&スレッド継手、半導体製造装置用
メタルガスケット継手との水素ステーションの高圧配管を用途とした比較評価結果

表1. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手とコーン&スレッド継手、半導体製造装置用 メタルガスケット継手との水素ステーションの高圧配管を用途とした比較評価結果 図4. 半導体製造装置用メタルガスケット継手 / 図5. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手

2-2. 性能

製品開発時の評価試験結果を表2に示します。全項目において良好な結果が得られ、水素ステーションの高圧配管用継手として問題がないことを確認しました。

表2. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手評価結果

表2. 超高圧水素配管用メタルガスケット継手評価結果

2-3. 経済性

従来技術と比較すると本継手の採用によって、継手施工個所の削減、配管スペースの縮小(図8)、機器メンテナンス時の着脱作業の向上(図9)が期待でき、水素ステーションの建設、保全時の経済的効果が期待できます。

図8. コーン&スレッド継手と超高圧水素配管用メタルガスケット継手との配管例の比較

図8. コーン&スレッド継手と超高圧水素配管用メタルガスケット継手との配管例の比較

図9. コーン&スレッド継手と超高圧水素配管用メタルガスケット継手との着脱性の比較

図9. コーン&スレッド継手と超高圧水素配管用メタルガスケット継手との 着脱性の比較

2-4. 実績と今後の普及見通し

本製品は、2016年から水素ステーションでの実績があり、2017年以降も継続採用の予定です。

なお、資源エネルギー庁「水素・燃料電池戦略ロードマップ改訂のポイント」(2016年)では、今後の水素ステーションの整備目標が「2020年までに160箇所程度、2025年までに320箇所程度」と設定されており、市場としての伸びも期待できます。

2-5. 安全性および環境への配慮

本製品の採用によって、水素ステーションを構成する機器からの外部漏洩を長期に渡って防止するとともに、機器点検・交換時の作業性の向上によって設備の安全運営に寄与できます。

3. 特許関係件数

特許(登録済み):13件

  • 5件(出願中)
  • 13件(登録済み)