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HINTERGRUND
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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansaugdüse, eine Ansaugvorrichtung, und eine Gaseinfüllvorrichtung damit.
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Einschlägig verwandte Technik
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Vor einiger Zeit hat ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, das Wasserstoffgas als Brenngas verwendet, Praxisreife erlangt. Eine stabile Zufuhr von Wasserstoffgas zum Brennstoffzellen-Fahrzeug ist entscheidend für die weitere Verbreitung des Brennstoffzellen-Fahrzeugs. An einer Wasserstoff-Versorgungsstation, an der dem Brennstoffzellen-Fahrzeug Wasserstoff zugeführt wird, wird ein Stutzen einer Gaseinfüllvorrichtung, die eine Zufuhreinrichtung darstellt, mit einer Aufnahmeeinrichtung des Fahrzeugs verrastet, um das Wasserstoffgas, das unter hohem Druck gespeichert wird, aus der Gaseinfüllvorrichtung in einen Tank des Fahrzeugs zu füllen.
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Um einen Temperaturanstieg im Tank des Fahrzeugs während der Einfüllung des Wasserstoffgases zu verhindern, wird das Wasserstoffgas in der Zufuhreinrichtung im Allgemeinen vorab auf etwa –20°C bis –40°C gekühlt. Während der Einfüllung des Wasserstoffgases werden die Aufnahmeeinrichtung und der Stutzen, die miteinander verrastet sind, durch den Strom des kalten Wasserstoffgases gekühlt. Dieses Kühlen kann jedoch zu einem Tauniederschlag der Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung und innerhalb der Aufnahmestruktur führen. Dies kann bewirken, dass die Feuchtigkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtung und den Stutzen gefriert und eine problemlose Abnahme des Stutzens von der Aufnahmeeinrichtung behindert. Dies kann auch den Austausch von Signalen und Informationen über Kontakte zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Stutzen stören. Ein Beispiel für ein Verfahren, das zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen wurden, misst die Temperatur der Aufnahmeeinrichtung oder des Stutzens während der Gaseinfüllung und unterbricht die Gaseinfüllung, wenn die gemessene Temperatur auf oder unter einen voreingestellten Pegel fällt (PTL 1).
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Liste der genannten Literaturstellen
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Patentliteratur
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- PTL 1: JP 2011-047491
- PTL 2: JP 2011-033165
- PTL 3: WO2010/067444
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KURZBESCHREIBUNG
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Technisches Problem
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Dieses vorgeschlagene Verfahren macht jedoch den Aufbau der Zufuhreinrichtung und des Fahrzeugs komplizierter, was unerwünscht ist, und vermindert gleichzeitig den Wirkungsgrad der Gaszufuhr. Daher besteht nach wie vor Verbesserungsbedarf bei einer Zufuhr von Wasserstoffgas zum Brennstoffzellen-Fahrzeug, bei der der Stutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet wird. Dieses Problem betrifft nicht nur Brennstoffzellen-Fahrzeuge, sondern stellt sich in allen möglichen Systemen zur Füllung von Wasserstoffgas in einen Gasspeichertank anderer Systeme, beispielsweise eines stationären Brennstoffzellensystems.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um zumindest einen Teil der oben geschilderten Probleme zu lösen, und eines ihrer Ziele besteht darin, auf einfache Weise mögliche Störungen oder Probleme aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen einer Aufnahmeeinrichtung und einem Stutzen zu verhindern, wenn der Stutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet wird, um einer gasverbrauchenden Vorrichtung, beispielsweise einem Brennstoffzellen-Fahrzeug, Gas zuzuführen.
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Problemlösung
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Die Lösung wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 6 und 8 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den jeweils davon abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Um das genannte Ziel zumindest teilweise zu erreichen, bildet die vorliegende Erfindung verschiedene nachstehend beschriebene Aspekte und Ausführungsformen aus.
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Aspekt 1:
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Eine Ansaugdüse, die so gestaltet ist, dass sie mit einem Gaseinfüllstutzen verrastet werden kann, wobei der Gaseinfüllstutzen dazu dient, einer gasverbrauchenden Vorrichtung Gas zuzuführen, mit:
einer Ansaugöffnung, die so gestaltet ist, dass sie Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens ansaugt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist.
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Die Ansaugdüse dieses Aspekts kann die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens außer in einem Zustand, wo Gas zugeführt wird, ansaugen, wozu lediglich der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse verrastet werden muss. Dadurch können Störungen oder Probleme vermieden werden, die aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Stutzen auftreten können, wenn der Gaseinfüllstutzen anschließend mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet wird, um der gasverbrauchenden Vorrichtung Gas zuzuführen.
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Aspekt 2:
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Die Ansaugdüse gemäß Aspekt 1, wobei
die Ansaugdüse eine zylindrische Außenform aufweist, die in eine Öffnung des Gaseinfüllstutzens eingeführt wird, um sie mit dem Gaseinfüllstutzen zu verrasten,
ein Außenumfang der Ansaugdüse einem Innenumfang des Gaseinfüllstutzes gegenüber liegt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist, und
die Ansaugöffnung im Außenumfang ausgebildet ist.
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Gemäß diesem Aspekt ist die Ansaugöffnung, die an der Ansaugdüse ausgebildet ist, so angeordnet, dass sie dem Innenumfang des Gaseinfüllstutzens gegenüber liegt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist. Dadurch kann die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens ohne Weiteres abgesaugt werden.
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Aspekt 3:
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Die Ansaugdüse gemäß Aspekt 2, wobei
der Gaseinfüllstutzen ein bewegliches Verrastungselement aufweist, das am Innenumfang ausgebildet ist, um die Ansaugdüse zu verrasten, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet wird, und
die Ansaugöffnung an einer Stelle ausgebildet ist, die dem Verrastungselement gegenüber liegt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist.
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Gemäß diesem Aspekt ist die Ansaugöffnung, die an der Ansaugdüse ausgebildet ist, so angeordnet, dass sie dem beweglichen Verrastungselement gegenüber liegt, an dem sich leicht Feuchtigkeit anlagert und ansammelt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist. Dadurch können mögliche Störungen oder Probleme aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Stutzen wirksamer verhindert werden. Wenn ein Raum zwischen dem Innenumfang des Gaseinfüllstutzens und dem Außenumfang der Ansaugdüse frei bleibt, kann außerdem die Feuchtigkeit innerhalb dieses Raums ohne Weiteres zwischen dem beweglichen Verrastungselement und dem Innenumfang herausgesaugt werden.
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Aspekt 4:
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Die Ansaugdüse gemäß einem der Aspekte 2 und 3, ferner aufweisend:
ein kreisförmiges Dichtungselement, das am Außenumfang ausgebildet ist,
wobei das Dichtungselement am Innenumfang des Gaseinfüllstutzens entlang gleitet, wenn die Ansaugdüse in die Öffnung des Gaseinfüllstutzens eingeführt wird, und dadurch Feuchtigkeit, die am Innenumfang haftet, in Richtung auf die Ansaugöffnung bewegt.
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Gemäß diesem Aspekt dient das Dichtungselement dazu, die Feuchtigkeit, die am Innenumfang des Gaseinfüllstutzens haftet, zur Ansaugöffnung hin zu bewegen, wodurch die Feuchtigkeit ohne Weiteres durch die Ansaugöffnung abgesaugt werden kann.
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Aspekt 5:
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Die Ansaugdüse gemäß einem der Aspekte 1 bis 4, ferner aufweisend:
einen Heizkörper, der so gestaltet ist, dass er den Gaseinfüllstutzen erwärmt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist.
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Die Ansaugdüse dieses Aspekts kann den Gaseinfüllstutzen, der durch das zugeführte Gas gekühlt wurde, erwärmen, um einen Tauniederschlag innerhalb des Gaseinfüllstutzens zu verhindern.
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Aspekt 6:
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Die Ansaugdüse gemäß einem der Aspekte 1 bis 5, ferner aufweisend:
ein Dichtungselement, das vorgesehen ist, um eine Gaszufuhröffnung der Gaszufuhrdüse abzudichten, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist.
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Gemäß diesem Aspekt dient das Dichtungselement dazu, die Gaszufuhröffnung des Gaseinfüllstutzens abzudichten, während das Innere des Gaseinfüllstutzens ausgesaugt wird. Dadurch wird der Saugwirkungsgrad höher.
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Aspekt 7:
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Eine Saugvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie Feuchtigkeit im Inneren eines Gaseinfüllstutzens ansaugt, aufweisend:
die Ansaugdüse gemäß einem der Aspekte 1 bis 6;
einen Ansaugmechanismus, der so gestaltet ist, dass er für eine Saugkraft an der Ansaugöffnung sorgt; und
eine Auflagebasis, die so gestaltet ist, dass sie die Ansaugdüse trägt,
wobei die Ansaugdüse so an der Auflagebasis befestigt ist, dass das distale Ende der Ansaugdüse von der Horizontalen aus nach oben gerichtet ist.
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Gemäß diesem Aspekt ist der Gaseinfüllstutzen, der mit der Ansaugdüse verrastet ist, so angeordnet, dass seine Öffnung von der Horizontalen aus nach unten gerichtet ist, so dass sich die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens zur Öffnung bewegt. Dadurch kann die Feuchtigkeit ohne Weiteres durch die Ansaugöffnung der Ansaugdüse angesaugt werden.
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Aspekt 8:
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Die Ansaugvorrichtung gemäß Aspekt 7, ferner aufweisend:
einen Vibrationsmechanismus, der so gestaltet ist, dass er die Ansaugdüse vibrieren lässt, wenn die Ansaugdüse mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet ist.
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Gemäß diesem Aspekt beschleunigt das Vibrierenlassen des Gaseinfüllstutzens, der mit der Ansaugdüse verrastet ist, die Bewegung der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens. Dadurch kann die Feuchtigkeit ohne Weiteres durch die Ansaugöffnung der Ansaugdüse angesaugt werden.
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Aspekt 9:
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Eine Gaseinfüllvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie einer gasverbrauchenden Vorrichtung Gas zuführt, aufweisend:
die Ansaugdüse nach Anspruch 3;
den Gaseinfüllstutzen nach Anspruch 3; und
einen Ansaugmechanismus, der so gestaltet ist, dass er für eine Saugkraft an einer Ansaugöffnung der Ansaugdüse sorgt,
wobei der Gaseinfüllstutzen aufweist:
eine Außenumfangswand mit einer zylindrischen Form;
eine Innenumfangswand, die innerhalb der Außenumfangswand angeordnet ist;
einen Raum, der zwischen der Innenumfangswand und der Außenumfangswand ausgebildet ist; und
ein Hülsen- bzw. Muffenelement, das so gestaltet ist, dass es sich in dem Raum in einer axialen Richtung des Gaseinfüllstutzens bewegen und mit einer Rückseite des Verrastungselements in Kontakt kommen kann, um das Verrastungselement zu verschwenken, und
wobei das Muffenelement eine Nut aufweist, die auf einer Oberfläche ausgebildet ist, die der Innenumfangswand gegenüber liegt, und die sich in der axialen Richtung erstreckt.
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Gemäß diesem Aspekt ist ein Strömungsweg, in dem die Feuchtigkeit und die Luft strömen können, zwischen der Innenumfangswand und dem Muffenelement ausgebildet. Dadurch kann die Feuchtigkeit, die sich in dem Raum angesammelt hat, ohne Weiteres durch die Saugdüse angesaugt werden.
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Aspekt 10:
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Die Gaseinfüllvorrichtung nach Aspket 9, ferner aufweisend:
eine Bedieneinheit, die so gestaltet ist, dass sie eine Eingabe eines Anwenders empfängt;
einen Speichertank, der so gestaltet ist, dass er ein Gas speichert;
ein Ventil, das so gestaltet ist, dass es zwischen einer Zufuhr und einer Unterbrechung der Zufuhr des im Speichertank gespeicherten Gases durch den Gaseinfüllstutzen nach außen umschaltet; und
eine Steuereinrichtung, die so gestaltet ist, dass sie den Ansaugmechanismus und das Ventil steuert,
wobei, wenn die Bedieneinheit eine Eingabe empfängt, die Steuereinrichtung den Ansaugmechanismus ansteuert, damit dieser Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens ansaugt, und anschließend das Ventil öffnet, um das Gas zum Gaseinfüllstutzen zu liefern.
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Gemäß diesem Aspekt wird der Gaseinfüllstutzen außer in dem Zustand, wo Gas zugeführt wird, mit der Ansaugdüse verrastet, so dass die Ansaugdüse die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens ansaugen kann. Dadurch können Störungen oder Probleme vermieden werden, die aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Stutzen auftreten können, wenn der Gaseinfüllstutzen anschließend mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet wird, um der gasverbrauchenden Vorrichtung Gas zuzuführen. Außerdem werden dadurch, dass die Feuchtigkeit unmittelbar vor der Einfüllung des Gases abgesaugt wird, mögliche Probleme, wie ein durch Regen nach dem Ansaugen verursachtes Haften der Feuchtigkeit am Gaseinfüllstutzen, vorteilhafterweise verringert.
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Aspekt 11:
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Gasverbrauchende Vorrichtung, aufweisend:
eine Aufnahmeeinrichtung, die so gestaltet ist, dass sie mit einem Gaseinfüllstutzen einer Gaseinfüllvorrichtung verrastet werden kann;
einen Tank, der so gestaltet ist, dass er ein Gas, das von der Gaseinfüllvorrichtung geliefert wird, über die Aufnahmeeinrichtung sammelt; und
eine Brennstoffzelle, die so gestaltet ist, dass sie das Gas, das im Tank gesammelt ist, verbraucht, um elektrische Leistung zu erzeugen,
wobei die Aufnahmeeinrichtung eine Ansaugöffnung aufweist, die so gestaltet ist, dass sie Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens ansaugt.
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Dieser Aspekt verhindert selbst dann, wenn eine herkömmliche Gaseinfüllvorrichtung verwendet wird, um das Gas einzufüllen, dass die Feuchtigkeit zwischen dem Gaseinfüllstutzen und der Aufnahmeeinrichtung gefriert. Der Gaseinfüllstutzen muss während der Zeit zwischen dem Ansaugen der Feuchtigkeit aus dem Inneren des Gaseinfüllstutzens und dem Beginn der Gaszufuhr nicht abgenommen werden. Dadurch werden mögliche Probleme, beispielsweise ein Tauniederschlag im Gaseinfüllstutzen nach dem Ansaugen, verringert. Außerdem werden dadurch, dass die Feuchtigkeit unmittelbar vor dem Einfüllen des Gases abgesaugt wird, mögliche Probleme, wie ein durch Regen nach dem Ansaugen bewirktes Haften der Feuchtigkeit am Gaseinfüllstutzen, vorteilhafterweise verringert.
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Aspekt 12:
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Ein Gaseinfüllsystem, das aufweist:
eine gasverbrauchende Vorrichtung; und
eine Gaseinfüllvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie der gasverbrauchenden Vorrichtung Gas zuführt,
wobei die Gaseinfüllvorrichtung einen Gaseinfüllstutzen aufweist,
die gasverbrauchende Vorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, die mit dem Gaseinfüllstutzen verrastet wird,
entweder der Gaseinfüllstutzen oder die Aufnahmeeinrichtung oder beide eine Ansaugöffnung aufweist/aufweisen, die so gestaltet ist, dass sie Feuchtigkeit aus dem Inneren des Gaseinfüllstutzens ansaugt, wenn der Gaseinfüllstutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist, und
entweder die Gaseinfüllvorrichtung oder die gasverbrauchende Vorrichtung oder beide einen Ansaugmechanismus aufweist/aufweisen, der so gestaltet ist, dass er für eine Saugkraft an der Ansaugöffnung sorgt.
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Gemäß diesem Aspekt weist/weisen entweder der Gaseinfüllstutzen oder die Aufnahmeeinrichtung oder beide die Ansaugöffnung auf, die so gestaltet ist, dass sie die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens ansaugt. Dadurch kann die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens angesaugt werden.
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Die vorliegende Erfindung kann anhand von verschiedenen Anwendungen aktualisiert werden, beispielsweise durch ein Gaseinfüllsystem, das so ausgelegt ist, dass es die Ansaugdüse und/oder den Gaseinfüllstutzen und/oder die Aufnahmeeinrichtung aufweist, ein Fahrzeug, das mit der Aufnahmeeinrichtung ausgerüstet ist, ein Verfahren zum Ansaugen der Feuchtigkeit aus dem Gaseinfüllstutzen und ein Gaseinfüllverfahren, das einen Schritt des Ansaugens der Feuchtigkeit aus dem Gaseinfüllstutzen beinhaltet. Die Ansaugdüse oder die Ansaugvorrichtung gemäß der Erfindung kann optional mit einem anderen geeigneten Element kombiniert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt den allgemeinen Aufbau einer Wasserstoff-Zufuhrstation dar, die eine Ansaugvorrichtung aufweist;
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2 stellt den allgemeinen Aufbau der Ansaugvorrichtung dar;
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3 stellt den allgemeinen Aufbau der Ansaugdüse dar;
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4 stellt den Zustand vor dem Verrasten des Gaseinfüllstutzens mit der Ansaugdüse dar;
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5 stellt den Zustand dar, dass die Ansaugdüse in die Öffnung des Gaseinfüllstutzens eingeführt ist;
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6 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse verrastet ist;
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7 stellt den Querschnittsaufbau in dem Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse verrastet ist;
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8 stellt den Zustand dar, dass die Ansaugdüse das Innere des Gaseinfüllstutzens aussaugt;
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9 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen gemäß einem Beispiel des Standes der Technik nicht in Gebrauch ist;
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10 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen gemäß dieser Ausführungsform nicht in Gebrauch ist;
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11 stellt den allgemeinen Aufbau einer Gaseinfüllvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dar;
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12 zeigt den Betriebsablauf der Gaseinfüllvorrichtung;
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13 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform;
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14 stellt den verrasteten Zustand dar, wo der Gaseinfüllstutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist;
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15 stellt den allgemeinen Aufbau einer Gaseinfüllvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dar;
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16 stellt den verrasteten Zustand dar, wo der Gaseinfüllstutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist;
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17 stellt den allgemeinen Aufbau eine Ansaugdüse gemäß Modifikation 1 dar;
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18 stellt den allgemeinen Aufbau eine Ansaugdüse gemäß Modifikation 2 dar;
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19 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse gemäß Modifikation 2 verrastet ist;
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20 zeigt den Querschnittsaufbau eines Gaseinfüllstutzens nach Modifikation 3; und
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21 stellt den allgemeinen Aufbau einer Ansaugvorrichtung gemäß Modifikation 4 dar.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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A. Erste Ausführungsform
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1 stellt den allgemeinen Aufbau einer Wasserstoff-Versorgungsstation dar, die eine Ansaugvorrichtung aufweist. 2 stellt den allgemeinen Aufbau der Ansaugvorrichtung dar. Wie in 1 dargestellt, weist die Wasserstoff-Versorgungsstation, die so gestaltet ist, dass sie ein Brennstoffzellen-Fahrzeug mit Wasserstoffgas versorgt, eine Ansaugvorrichtung 10 und eine Gaseinfüllvorrichtung 30 auf. Die Ansaugvorrichtung 10 dient dazu, z. B. die Feuchtigkeit, die am Gaseinfüllstutzen 300 haftet, der in der Gaseinfüllvorrichtung 30 enthalten ist, anzusaugen. Die Ansaugvorrichtung 10 weist eine Ansaugdüse 100, eine Düsenauflagebasis 200 und einen Kompressor 210 auf.
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Wie in 2 dargestellt, weist die Ansaugdüse 100 eine zylindrische Form auf und weist ein basisseitiges Ende 101 auf, das an der Düsenauflagebasis 200 befestigt ist, so dass ein peripheres Ende 102 von der Horizontalen aus nach oben gerichtet ist. Genauer weist die Düsenauflagebasis 200 eine geneigte Oberfläche 201 mit einem vorgegebenen Winkel θ zur Horizontalen auf. Die Ansaugdüse 100 ist so an der geneigten Oberfläche 201 befestigt, dass ihre axiale Richtung X1 parallel zur Normalen der geneigten Oberfläche 201 ist. Der Aufbau der Ansaugdüse 100 wird weiter unten ausführlich mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Der Kompressor 210 ist mit dem basisseitigen Ende 101 der Ansaugdüse 100 über ein Ansaugrohr 220 verbunden. Die Ansaugvorrichtung 10 treibt den Kompressor 210 an, um für eine Saugkraft an Ansaugöffnungen, die an der Ansaugdüse 100 ausgebildet sind, zu sorgen, wie weiter unten beschrieben wird. Der Kompressor 210 kann unter einer beliebigen Bedingung ausgelöst werden, beispielsweise durch eine Einschaltbetätigung eines (nicht dargestellten) Schalters, eine Erfassung des Verwendungszustands der Ansaugvorrichtung 10 durch einen Sensor, einen Zeitgeber oder eine Eingabe eines vorgegebenen Signals durch eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung.
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Wie in 1 dargestellt, wird die Ansaugvorrichtung 10 in dem Zustand verwendet, wo der Gaseinfüllstutzen 300 der Gaseinfüllvorrichtung 30 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist. Genauer wird der Kompressor 210 in dem Zustand angetrieben, wo der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist, um die Feuchtigkeit, die an der Innenseite des Gaseinfüllstutzens 300 haftet, abzusaugen.
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Die Gaseinfüllvorrichtung 30 dient dazu, Wasserstoffgas zu einem Brennstoffzellen-Fahrzeug zu liefern, und weist den Gaseinfüllstutzen 300, einen Speichertank 410, ein Ventil 420, einen Zufuhrschlauch 430 und eine Steuereinrichtung 440 auf. In der Gaseinfüllvorrichtung 30 öffnet und schließt die Steuereinrichtung 440 das Ventil 420, um das vorgekühlte Wasserstoffgas, das im Speichertank 410 gesammelt ist, zum Zufuhrschlauch 430 zu liefern. Das Wasserstoffgas, das zum Zufuhrschlauch 430 geliefert wird, wird dem Brennstoffzellen-Fahrzeug über eine Aufnahmeeinrichtung zugeführt, mit der der Gaseinfüllstutzen 300 verrastet ist. Ein Kühlmechanismus, der so gestaltet ist, dass er das Wasserstoffgas vorkühlt, und ein Kompressionsmechanismus, der so gestaltet ist, dass er das Wasserstoffgas verdichtet, sind aus der Darstellung dieser Ausführungsform weggelassen.
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3 stellt den allgemeinen Aufbau der Ansaugdüse dar. Die Ansaugdüse 100 weist eine hohle, zylindrische Form auf und besteht aus einem Metall, beispielsweise aus Edelstahl. Ein Hohlraum 103, der innerhalb der Ansaugdüse 100 ausgebildet ist, steht über eine Öffnung 104, die am peripheren Ende 102 der Ansaugdüse 100 ausgebildet ist, mit der Außenseite in Verbindung. Der Hohlraum 103 steht außerdem am basisseitigen Ende 101 der Ansaugdüse 100 mit dem Ansaugrohr 220 in Verbindung.
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Die Ansaugdüse 100 weist einen kreisförmigen O-Ring 110 auf, der beispielsweise aus Kautschuk oder Harz besteht. Der O-Ring 110 ist in der Mitte zwischen dem basisseitigen Ende 101 und dem peripheren Ende 102 um einen Außenumfang 105 der Ansaugdüse 100 herum vorgesehen. Der O-Ring 110 dient dazu, die Lücke zwischen der Ansaugdüse 100 und dem Gaseinfüllstutzen 300, der mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist, abzudichten und dadurch die Gasdichtigkeit zu verbessern.
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Die Ansaugdüse 100 weist eine Stufe 121, die näher am peripheren Ende 102 ausgebildet ist als der O-Ring 110, und einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden bzw. verschlankten Abschnitt 123 mit verkleinertem Düsenaußendurchmessers auf, der auf der Seite der Stufe 121 vorgesehen ist, an der das periphere Ende 102 liegt. Die Ansaugdüse 100 weist außerdem einen Flansch 130 auf mit einem größeren Außendurchmesser als der verschlankte Abschnitt 123, der auf der Seite des verschlankte Abschnitts 123, auf der das periphere Ende 102 liegt, vorgesehen ist. Eine schräge Stufe 131, die an der Basis des Flansches 130 ausgebildet ist, kommt mit Vorsprüngen von (weiter unten beschriebenen) Raststiften, die am Gaseinfüllstutzen 300 ausgebildet sind, in Eingriff, wenn der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet wird. Der Eingriff zwischen der Stufe 131 des Flansches 130 und den Vorsprüngen der Raststifte wird weiter unten beschrieben.
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Die Ansaugdüse 100 weist eine Mehrzahl von Ansaugkanälen 125 am verschlankten Abschnitt 123 auf (im Folgenden als „Ansaugkanäle des verschlankten Abschnitts” bezeichnet). Die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts sind durchgehende Löcher mit kreisförmigem Querschnitt. Die in Mehrzahl vorhandenen Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts (beispielsweise sechs) sind in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung des Außenumfangs 105 der Ansaugdüse 100 angeordnet. Die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts verbinden den Hohlraum 103 mit der Außenseite.
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Die Ansaugdüse 100 weist außerdem eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen 135 am Flansch 130 auf (im Folgenden als „Flanschansaugöffnungen” bezeichnet). Die Flanschansaugöffnungen 135 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, ebenso wie die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts. Die in Mehrzahl vorhandenen Flanschansaugöffnungen 135 sind in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung des Außenumfangs 105 der Ansaugdüse 100 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und die Flanschansaugöffnungen 135 die Durchgangslöcher mit dem kreisförmigen Querschnitt. Gemäß anderen Ausführungsformen können die Durchgangslöcher eine beliebige Form aufweisen, z. B. eine elliptische Form oder eine rechteckige Form. Die Anzahl dieser Ansaugöffnungen ist nicht begrenzt. Die Ansaugöffnungen 125 und die Ansaugöffnungen 135 können unterschiedliche Formen aufweisen.
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Mit Bezug auf 4 bis 6 wird nun das Verrasten des Gaseinfüllstutzens 300 mit der Ansaugdüse 100 beschrieben. 4 bis 6 zeigen die Querschnittstrukturen des Gaseinfüllstutzens 300 und der Ansaugdüse 100. Der Gaseinfüllstutzen 300 wird über aufeinander folgende Zustände von 4 und 5 schließlich mit der Ansaugdüse 100 verrastet, wie in 6 dargestellt ist.
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4 stellt den Zustand vor dem Verrasten des Gaseinfüllstutzens mit der Ansaugdüse dar. Im Zustand von 4 ist die Ansaugdüse 100 so angeordnet, dass sie dem Gaseinfüllstutzen 300 zugewandt ist. Der Gaseinfüllstutzen 300 weist einen äußeren Rohrabschnitt 310, eine Muffe 320, Raststifte 330 und einen inneren Rohrabschnitt 340 auf. Der äußere Rohrabschnitt 310 weist eine zylindrische Form auf und weist eine Öffnung 311 an einem Ende (in 4 an einem unteren Ende) bezogen auf seine axiale Richtung X2 auf. Das andere Ende (in 4 das obere, nicht dargestellte Ende) des äußeren Rohrabschnitts 310 ist ein geschlossenes Ende. Der äußere Rohrabschnitt 310 weist zumindest teilweise eine mehrlagige Struktur aus einer äußeren Umfangswand 313 und einer inneren Umfangswand 315 auf und weist einen Raum 316 zwischen der äußeren Umfangswand 313 und der inneren Umfangswand 315 auf. Anders ausgedrückt weist der äußere Rohrabschnitt 310 die äußere Umfangswand 313 mit der zylindrischen Form, die innere Umfangswand 315, die innerhalb der äußeren Umfangswand 313 angeordnet ist, und den Raum 316 auf, der zwischen der äußeren Umfangswand 313 und der inneren Umfangswand 315 ausgebildet ist. Die zylindrische Muffe 320 ist in diesem Raum 316 angeordnet.
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Die Muffe 320 ist ein Element, das auf die Raststifte 330 drücken und sie bewegen soll, und ist so vorgesehen, dass sie sich in der axialen Richtung X2 (in 4 in der vertikalen Richtung) bewegen kann. Die Muffe 320 wird von einer Antriebseinheit 360, beispielsweise einem Motor, als Antriebsquelle bewegt. Die Raststifte 330 sind Elemente, die dazu dienen, die Ansaugdüse 100 oder eine Aufnahmeeinrichtung zu verrasten. Eine Mehrzahl von Raststiften 330 (beispielsweise sechs) ist in gleichmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung eines Innenumfangs 314 des äußeren Rohrabschnitts 310 angeordnet und in Ausschnittsabschnitten der Innenumfangswand 315 angeordnet. Jeder der Raststifte 330 weist einen in Richtung auf eine mittlere Achse O des äußeren Rohrabschnitts 310 vorstehenden Vorsprung 331 und ein auf der Rückseite des Vorsprungs 331 ausgebildetes rückseitiges Element 332 auf. Der Raststift 330 wird verschwenkt, wenn das rückseitige Element 331 mit der Muffe 320 in Kontakt kommt, und der Vorsprung 331 bewegt sich zur mittleren Achse O des äußeren Rohrabschnitts 310. Der Vorsprung 331 wird dementsprechend vom Innenumfang 314 des äußeren Rohrabschnitts 310 nach vorne bewegt.
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Der innere Rohrabschnitt 340 hat eine zylindrische Form und befindet sich innerhalb des äußeren Rohrabschnitts 310, und zwar so, dass seine mittlere Achse mit der mittleren Achse O des äußeren Rohrabschnitts 310 identisch ist. Der innere Rohrabschnitt 340 weist ein (nicht dargestelltes) basisseitiges Ende, das am äußeren Rohrabschnitt 310 befestigt ist, und ein peripheres Ende 341 auf, das so angeordnet ist, dass es der Öffnung 311 des äußeren Rohrabschnitts 310 zugewandt ist. Der innere Rohrabschnitt 340 weist eine Zufuhröffnung 342, ein Zufuhrrohr 343, einen O-Ring 344 und ein Anschlagselement 345 auf. Die Zufuhröffnung 343 steht über den Zufuhrkanal 342, der am peripheren Ende 341 des inneren Rohrabschnitts 340 ausgebildet ist, mit der Außenseite in Verbindung und ist am basisseitigen Ende des inneren Rohrabschnitts 340 mit dem Zufuhrschlauch 430 (2) verbunden. Die Gaseinfüllvorrichtung 30 gibt das Wasserstoffgas, das vom Speichertank 410 (2) geliefert wird, aus der Zufuhröffnung 342 ab.
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Der O-Ring 344 ist ein kreisförmiges Dichtungselement, das beispielsweise aus Kautschuk oder Harz besteht, und ist an einem Außenumfang 346 in der Nähe des peripheren Endes 341 angeordnet. Der O-Ring 344 dient dazu, die Lücke zwischen einer Aufnahmeeinrichtung des Brennstoffzellen-Fahrzeugs und dem Gaseinfüllstutzen 300, der mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist, abzudichten und dadurch die Gasdichtigkeit zu verbessern. Das Anschlagselement 345 hat eine vorstehende Form und ist in der Mitte zwischen dem peripheren Ende 341 und dem basisseitigen Ende des inneren Rohrabschnitts 340 ausgebildet. Wenn der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 oder der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist, liegt das Anschlagselement 345 am peripheren Ende der Ansaugdüse 100 oder der Aufnahmeeinrichtung an.
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5 stellt den Zustand dar, dass die Ansaugdüse in die Öffnung des Gaseinfüllstutzens eingeführt ist. Um den Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 zu verrasten, wird das periphere Ende 102 der Ansaugdüse 100 durch die Öffnung 311 des Gaseinfüllstutzens 300 eingeführt, und der Gaseinfüllstutzen 300 wird dann in Richtung eines Pfeiles D (in 5 nach unten) bewegt. Die Richtung des Pfeiles D ist die axiale Richtung X1 und die axiale Richtung X2, was bewirkt, dass die Öffnung 311 des Gaseinfüllstutzens 300 sich dem basisseitigen Ende 101 der Ansaugdüse 100 nähert. Wenn der Gaseinfüllstutzen 300 in Richtung des Pfeiles D bewegt wird, kommt der O-Ring 110 am Innenumfang 314 zum Anliegen und gleitet am Innenumfang 314 entlang. Die Feuchtigkeit, die am Innenumfang 314 haftet, bewegt sich dann bzw. wandert mittels des O-Rings 110 zu den Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts. Wenn der Gaseinfüllstutzen 300 in Richtung eines Pfeiles D bewegt wird, wird das periphere Ende 341 des inneren Rohrabschnitts 340 durch die Öffnung 104 der Ansaugdüse 100 in den Hohlraum 103 eingeführt.
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6 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse verrastet ist. Wenn das Anschlagselement 345 des Innenrohrabschnitts 340 am peripheren Ende 102 der Ansaugdüse 100 anliegt, wird die weitere Bewegung des Gaseinfüllstutzens 300 in Richtung des Pfeiles D verhindert. Dieser Zustand, in dem die Ansaugdüse 100 tief in den Gaseinfüllstutzen 300 gedrückt ist, wird als Verrastungszustand bezeichnet, in dem der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist. Wenn die Muffe 320 in diesem Verrastungszustand durch die Antriebseinheit 360 in Richtung des Pfeiles D bewegt wird, werden die Vorsprünge 331 der Raststifte 330 durch die Muffe 320 im Gaseinfüllstutzen 300 nach innen gedrückt und greifen an der Stufe 131 der Ansaugdüse 100 an. Dieses Angreifen bzw. Eingreifen verhindert die Bewegung des Gaseinfüllstutzens 300 in einer Richtung, die der Richtung des Pfeiles D entgegengesetzt ist (in 6 nach oben). Der Gaseinfüllstutzen 300 kann somit nicht von der Ansaugdüse 100 gelöst werden. Im Folgenden wird dieser Zustand als „Verrastungszustand” bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird der Zustand, in dem der Gaseinfüllstutzen 300 von der Ansaugdüse 100 gelöst werden kann, als „unverrasteter Zustand” bezeichnet.
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Wie in 6 dargestellt, liegt in dem Zustand, wo der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist, der Außenumfang 105 der Ansaugdüse 100 dem Innenumfang 314 des Gaseinfüllstutzens 300 gegenüber. Die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und die Flanschansaugöffnungen 135 der Ansaugdüse 100 sind so gestaltet, dass sie dem Innenumfang 314 und den Raststiften 330 des Gaseinfüllstutzens 300 zugewandt sind, wenn der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist. Genauer bewirkt diese Gestaltung, dass die Abstände zwischen dem peripheren Ende 102 der Ansaugdüse 100 und den distalen Enden der Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und der Flanschansaugöffnungen 135 in der axialen Richtung X1 im Abstand zwischen dem Anschlagselement 345 des inneren Rohrabschnitts 340 und den distalen Enden der Raststifte 330 in der axialen Richtung X2 eingeschlossen oder diesem angenähert sind. Dadurch kann die Feuchtigkeit vom Umfangsrand der Raststifte 330, an denen sich leicht Feuchtigkeit ansammelt, wirksam abgesaugt werden.
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7 stellt den Querschnittsaufbau in dem Zustand dar, wo der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse verrastet ist, und ist eine A-A-Querschnittsansicht in Bezug auf 6. Die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts sind so gestaltet, dass sie den Vorsprüngen 331 der Raststifte 330 zugewandt sind, wenn der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist. Die Lagebeziehung zwischen der Ansaugdüse 100 und dem Gaseinfüllstutzen 300 in einer Umfangsrichtung RD kann auf verschiedene Weise voreingestellt werden. Beispielsweise können die Ansaugdüse 100 und der Gaseinfüllstutzen 300 so gestaltet sein, dass sie zusammenpassende Elemente aufweisen, die so gestaltet sind, dass sie die relative Bewegung in der Umfangsrichtung RD verhindern, um die Ansaugdüse 100 und den Gaseinfüllstutzen 300 gemäß der eingestellten Lagebeziehung anzuordnen. In einem Beispiel kann eine Nut, die sich in der axialen Richtung X1 oder X2 erstreckt, in der Ansaugdüse 100 oder dem Gaseinfüllstutzen 300 vorgesehen sein, und ein Vorsprung, der in der Nut gleitet, kann im jeweils anderen von den beiden vorgesehen sein.
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8 stellt den Zustand dar, dass die Ansaugdüse das Innere des Gaseinfüllstutzens aussaugt. Wie in 8 dargestellt, treibt die Ansaugvorrichtung 10 in dem Zustand, dass der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist (2), den Kompressor 210 an, um die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 durch die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und die Flanschansaugöffnungen 135 anzusaugen. Konkret saugt die Ansaugvorrichtung 10 die Feuchtigkeit, die am Innenumfang 314 und den Raststiften 330 des äußeren Rohrabschnitts 310 haftet, ebenso wie die Feuchtigkeit, die sich in dem Raum 316 des äußeren Rohrabschnitts 310 angesammelt hat, und die Feuchtigkeit, die sich zwischen dem Außenumfang 105 der Ansaugdüse 100 und dem Innenumfang 314 des äußeren Rohrabschnitts 310 angesammelt hat, an. Insbesondere kann die Ansaugvorrichtung 10 im Zustand der Verrastung zwischen dem Gaseinfüllstutzen 300 und der Ansaugdüse 100 die Feuchtigkeit aus dem Raum 316 hinter den Raststiften 330 ohne Weiteres absaugen. Die Feuchtigkeit, die sich zwischen dem Außenumfang 105 und dem Innenumfang 314 ansammelt, beinhaltet auch die Feuchtigkeit, die während des Einführens der Ansaugdüse 100 vom O-Ring 110 bewegt wird. Die Feuchtigkeit, die durch die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und die Flanschansaugöffnungen 135 gesaugt wird, wird durch den Hohlraum 103 in Richtung auf den Kompressor 210 transportiert. Die Ansaugung mittels der Ansaugvorrichtung 10 entfernt die Feuchtigkeit aus dem Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 weitestgehend.
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Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Ausführungsform durch Verrasten des Gaseinfüllstutzens 300 mit der Ansaugdüse 100 möglich, die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 anzusaugen, während die Gaseinfüllvorrichtung 30 nicht in Gebrauch ist, d. h. abgesehen von dem Zustand, in dem Wasserstoffgas zugeführt wird. Durch diesen Vorteil werden mögliche Störungen oder Probleme aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen dem Gaseinfüllstutzen 300 und der Aufnahmeeinrichtung des Brennstoffzellen-Fahrzeugs verhindert, wenn der Gaseinfüllstutzen 300 das nächste Mal verwendet wird. Störungen oder Probleme können hier beispielsweise darin bestehen, dass der Gaseinfüllstutzen 300 sich nicht von der Aufnahmeeinrichtung lösen lässt, oder dass Signale oder Informationen über einen Kontakt zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Gaseinfüllstutzen 300 behindert werden.
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Bekanntlich kann sich am Gaseinfüllstutzen 300 leicht Feuchtigkeit anlagern und ansammeln. Wasserstoffgas, das aus dem Gaseinfüllstutzen 300 zugeführt wird, wird im Allgemeinen auf etwa –20 bis –40°C abgekühlt, was dazu führen kann, dass der Gaseinfüllstutzen 300 während der Zufuhr des Wasserstoffgases gekühlt wird, was nach der Zufuhr einen Tauniederschlag verursachen kann. Eine weitere Ursache ist Regen. Gemäß dieser Ausführungsform kann jedoch die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 einfach durch Verrasten des Gaseinfüllstutzens 300 mit der Ansaugdüse 100, bevor der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet wird, angesaugt und weitestgehend entfernt werden.
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Ein bekanntes Verfahren zum Entfernen von Substanzen, die am Gaseinfüllstutzen haftet, ist das Durchspülen des Stutzens, beispielsweise mit Stickstoffgas. Das Stutzenspülungsverfahren kann die Feuchtigkeit, die am Gaseinfüllstutzen haftet, jedoch nicht ausreichend gut entfernen. Insbesondere bei den Teilen, die relativ komplex aufgebaut sind, beispielsweise den Raststiften 330 und dem Raum 316, die in dieser Ausführungsform dargestellt sind, ist es wegen des starken Druckverlusts schwierig, die Feuchtigkeit herauszutreiben. Gemäß dieser Ausführungsform ist jedoch die Ansaugdüse 100 so aufgebaut, dass sie die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens ansaugt und somit eine mühelose Entfernung der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 gewährleistet.
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9 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen gemäß einem Beispiel des Standes der Technik nicht in Gebrauch ist. Wie beim herkömmlichen Brennstoffzufuhrstutzen an der Gasstation ist der Gaseinfüllstutzen 300 im Allgemeinen in einem Zustand fixiert, in dem er von der Horizontalen aus nach oben gerichtet ist. Somit kann es leicht passieren, dass Regentropfen in den Gaseinfüllstutzen 300 gelangen, so dass Feuchtigkeit, die auf Regen oder Tauniederschlag zurückgeht, leicht in den Raum 316 gelangen kann. Wie von den gestrichelten Linien dargestellt, sammelt sich die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens 300 leicht in der Tiefe des Gaseinfüllstutzens 300 an (unten in 9). Es ist ziemlich schwierig, die Feuchtigkeit, die in den Raum 316 gelangt ist, und die Feuchtigkeit, die sich in der Tiefe des Gaseinfüllstutzens 300 sammelt, zu entfernen.
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10 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen gemäß dieser Ausführungsform nicht in Gebrauch ist. In der Ansaugvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist das periphere Ende 102 der Ansaugdüse 100 von der Horizontalen aus nach oben gerichtet, so dass der Gaseinfüllstutzen 300 in dem Zustand fixiert ist, dass die Öffnung 311 von der Horizontalen aus nach unten weist. Dadurch wird verhindert, dass Regentropfen in den Gaseinfüllstutzen 300 gelangen, während bewirkt wird, dass die Feuchtigkeit, die aufgrund eines Tauniederschlags erzeugt wird, sich zur Öffnung 311 (in 10 nach unten) bewegt. Die Feuchtigkeit, die sich zur Öffnung 311 bewegt, wird in der Nähe der Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und der Flanschansaugöffnungen 135 gesammelt, wie von den gestrichelten Linien dargestellt, und wird von der Ansaugvorrichtung 10 ohne Weiteres angesaugt.
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B. Zweite Ausführungsform
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11 stellt den allgemeinen Aufbau einer Gaseinfüllvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dar. Die zweite Ausführungsform beschreibt das Ansaugen der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 durch eine Gaseinfüllvorrichtung 30b anstelle der Ansaugvorrichtung. Die Unterschiede zur Gaseinfüllvorrichtung 30 der ersten Ausführungsform (2) bestehen darin, dass die Gaseinfüllvorrichtung 30b so aufgebaut ist wie die Ansaugvorrichtung 10 und mit einer Bedieneinheit 450 ausgestattet ist, die für einen Informationsaustausch mit dem Anwender verwendet wird. Die dargestellten funktionalen Teile, die mit gleichen Symbolen versehen sind wie in der ersten Ausführungsform, weisen die gleichen Funktionen auf wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Die Bedieneinheit 450 kann beispielsweise als Touch-Panel ausgeführt sein und hat die Bedienungsfunktion, die Eingaben des Anwenders entgegenzunehmen, ebenso wie die Anzeigefunktion, Informationen für den Anwender anzuzeigen. Die Bedieneinheit 450 ist nicht auf ein Touch-Panel beschränkt, sondern kann auch ein Anzeigebildschirm oder eine Bedientaste sein. Im Folgenden wird der Betrieb bzw. werden die Arbeitsschritte der Gaseinfüllvorrichtung 30b während der Zufuhr von Wasserstoffgas zum Brennstoffzellen-Fahrzeug beschrieben.
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12 zeigt den Betriebsablauf der Gaseinfüllvorrichtung. Die Gaseinfüllvorrichtung 30b empfängt die Anweisungen des Anwenders, das Wasserstoffgas zuzuführen, und startet den Betrieb für die Zufuhr (Schritt S110: Ja). Konkret empfängt eine Steuereinrichtung 440 der Gaseinfüllvorrichtung 30b eine Zufuhranweisung von der Bedieneinheit 450 und steuert die entsprechenden Teile der Gaseinfüllvorrichtung 30b, um den Zufuhrbetrieb zu starten.
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Die Steuereinrichtung 440 steuert die Bedieneinheit 450, um den Anwender über den Betriebsablauf zu informieren bzw. eine Orientierungshilfe anzuzeigen (Schritt S120). Die Orientierungshilfe-Anzeige bzw. die angezeigten Informationen über den Betriebsablauf informieren den Anwender über den Beginn des Ansaugbetriebs zum Ansaugen der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 vor der Zuführung von Wasserstoffgas und können beispielsweise eine Mitteilung sein wie „Stutzen wird gereinigt”. Eine Sprach-Anleitung bzw. gesprochene Informationen über den Betriebsablauf können statt oder zusätzlich zu den angezeigten Informationen von der Bedieneinheit 450 ausgegeben werden.
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Die Steuereinrichtung 440 startet den Ansaugbetrieb, nachdem sie Informationen über den Betriebsablauf angezeigt hat (Schritt S130). Konkret steuert die Steuereinrichtung 440 den Kompressor 210, um die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 durch die Ansaugdüse 100 anzusaugen. Die Dauer dieses Ansaugbetriebs (die Ansaugzeit) kann auf eine beliebige Zeit eingestellt sein. Die Ansaugzeit ist vorzugsweise etwa 30 Sekunden bis 2 Minuten. Die Ansaugzeit kann vorab gespeichert werden, beispielsweise in einer (nicht dargestellten) Speichervorrichtung.
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Wenn der Gaseinfüllstutzen 300 und die Ansaugdüse 100 zu Beginn des Ansaugbetriebs im unverrasteten Zustand sind, verrastet die Gaseinfüllvorrichtung 30b den Gaseinfüllstutzen 300 und die Ansaugdüse 100, um den Verrastungszustand herzustellen, bevor sie den Ansaugbetrieb startet. Die Gaseinfüllvorrichtung 30b kann den Verrastungszustand und den unverrasteten Zustand während des Ansaugbetriebs abwechselnd wiederholen. Dadurch kann die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens 300 wirksamer entfernt werden.
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Wenn eine vorgegebene Zeit seit dem Beginn des Ansaugbetriebs vergangen ist (Schritt S140: Ja), unterbricht die Steuereinrichtung 440 den Ansaugbetrieb (Schritt S150) und löst den Gaseinfüllstutzen 300 und die Ansaugdüse 100 voneinander, um den unverrasteten Zustand herzustellen. Der Anwender löst dann den Gaseinfüllstutzen 300 von der Ansaugdüse 100 und verbindet den Gaseinfüllstutzen 300 mit der Aufnahmeeinrichtung des Fahrzeugs.
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Wenn sie die Verbindung des Gaseinfüllstutzens 300 mit der Aufnahmeeinrichtung des Fahrzeugs erfasst (Schritt S160: Ja), verrastet die Steuereinrichtung 440 den Gaseinfüllstutzen 300 und die Aufnahmeeinrichtung, um den Verrastungszustand herzustellen, und steuert anschließend das Ventil 420, um die Zufuhr von Wasserstoffgas zu starten (Schritt S170). Die Steuereinrichtung 440 unterbricht den Zufuhrbetrieb, wenn sie beispielsweise erfasst, dass der Druck oder die Temperatur des Wasserstoffgases eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Die Steuereinrichtung 440 entastet den Gaseinfüllstutzen 300 und die Aufnahmeeinrichtung, um den unverrasteten Zustand herzustellen. Der Anwender löst dann den Gaseinfüllstutzen 300 von der Aufnahmeeinrichtung und verbindet den Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100.
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Wie oben beschrieben, saugt die Gaseinfüllvorrichtung 30b die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens auf zweckmäßigere Weise an. Genauer gesagt kann es passieren, dass der Anwender das Geräusch des Ansaugbetriebs irrtümlich als das Geräusch eines Wasserstoffgases wahrnimmt, das aus dem Gaseinfüllstutzen 300 entweicht, wenn die Gaseinfüllvorrichtung 30b, die vom Anwender nicht bedient wird, den Ansaugbetrieb startet. Dadurch, dass der Ansaugbetrieb durchgeführt wird, während der Anwender die Gaseinfüllvorrichtung 30b bedient, konkret, unmittelbar vor der Zufuhr von Wasserstoffgas, kann eine Beunruhigung des Anwenders wirksam verringert werden. Die Gaseinfüllvorrichtung 30b gemäß dieser Ausführungsform verwendet die Bedieneinheit 450, um dem Anwender unmittelbar vor der Ausführung des Ansaugbetriebs Informationen über den Betriebsablauf anzuzeigen, wodurch die Beunruhigung des Anwenders noch weiter verringert wird.
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C. Dritte Ausführungsform
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13 zeigt den allgemeinen Aufbau eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform beschreibt das Ansaugen der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 durch ein Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 anstelle der Ansaugvorrichtung oder der Gaseinfüllvorrichtung. Die dargestellten funktionalen Teile, die mit gleichen Symbolen bezeichnet sind wie diejenigen der ersten und zweiten Ausführungsformen, weisen die gleichen Funktionen auf wie sie in den ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben sind.
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Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 weist eine Aufnahmeeinrichtung 500, einen Fahrzeugtank 610, einen Kompressor 620 und eine Brennstoffzelle 630 auf. Das Wasserstoffgas wird durch Verrasten des Gaseinfüllstutzens 300 der Gaseinfüllvorrichtung 30 mit der Aufnahmeeinrichtung 500 in das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 gefüllt. Das Wasserstoffgas, das über die Aufnahmeeinrichtung 500 geliefert wird, strömt durch ein Speiserohr 615 und wird im Fahrzeugtank 610 gesammelt. Das Wasserstoffgas, das im Fahrzeugtank 610 gesammelt ist, wird über ein Zufuhrrohr 616 zu den Anoden der Brennstoffzelle 630 geliefert und wird zur Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 630 verwendet. Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 treibt durch die Leistungserzeugung der Brennstoffzelle 630 einen (nicht dargestellten) Motor mit elektrischer Leistung an, damit er Leistung abgibt. Die Aufnahmeeinrichtung 500 ist über ein Ansaugrohr 625 auch mit dem Kompressor 20 verbunden. Im Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 wird der Kompressor 620 angetrieben, um eine Saugkraft an eine Ansaugöffnung anzulegen, die an der Aufnahmeeinrichtung 500 ausgebildet ist, wie nachstehend beschrieben.
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14 stellt den Verrastungszustand dar, wo der Gaseinfüllstutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist. Die Aufnahmeeinrichtung 500 weist ein Aufnahmerohr 511, einen Einlass 512, ein Ansaugrohr 521 und eine Ansaugöffnung 522 auf. Die Aufnahmeeinrichtung 500 weist eine zylindrische Form auf und besteht aus einem Metall, beispielsweise aus Edelstahl. Die Aufnahmeeinrichtung 500 weist einen verschlankten Abschnitt 510 auf, der an einem Außenumfang 502 ausgebildet ist, um mit den Vorsprüngen 331 der Raststifte 330 in Eingriff zu kommen.
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Das Aufnahmerohr 511 ist innerhalb der Aufnahmeeinrichtung 500 ausgebildet und weist ein Ende, das über den Einlass 512, der am peripheren Ende 505 der Aufnahmeeinrichtung 500 ausgebildet ist, mit der Außenseite in Verbindung steht, und ein anderes Ende auf, das am basisseitigen Ende 506 der Aufnahmeeinrichtung 500 mit dem Speiserohr 615 verbunden ist (13). Wie das Aufnahmerohr 511 ist auch das Ansaugrohr 521 innerhalb der Aufnahmeeinrichtung 500 ausgebildet und weist ein Ende, das über die am verschlankten Abschnitt 501 der Aufnahmevorrichtung 500 ausgebildete Ansaugöffnung 522 mit der Außenseite verbunden ist, und ein anderes Ende auf, das am basisseitigen Ende 506 der Aufnahmeeinrichtung 500 mit dem Ansaugrohr 625 verbunden ist (13).
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Wenn der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Aufnahmeeinrichtung 500 verrastet wird, wird das periphere Ende 341 des inneren Rohrabschnitts 340 durch den Einlass 512 in das Aufnahmerohr 511 eingeführt. Ein O-Ring 531, der an der Aufnahmeeinrichtung 500 vorgesehen ist, und der O-Ring 344 des inneren Rohrabschnitts 340 dienen dazu, die Lücke zwischen dem Aufnahmerohr 511 und dem inneren Rohrabschnitt 340, der in das Aufnahmerohr 511 eingepasst ist, abzudichten und dadurch die Gasdichtigkeit zu verbessern. Das Wasserstoffgas, das von der Gaseinfüllvorrichtung 30 geliefert wird, strömt durch das Zufuhrrohr 343 und das Aufnahmerohr 511, die miteinander in Verbindung stehen, und wird im Fahrzeugtank 610 gesammelt (13).
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Nachdem der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Aufnahmeeinrichtung 500 verriegelt wurde, startet das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 den Ansaugbetrieb, bevor es Wasserstoffgas von der Gaseinfüllvorrichtung 30 geliefert bekommt. Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 startet den Ansaugbetrieb als Reaktion auf die Erfassung einer Verrastung des Gaseinfüllstutzens 300 mit der Aufnahmeeinrichtung 500. Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 kann den Ansaugbetrieb als Reaktion auf die Bedienung durch den Anwender starten. Bei der Gestaltung, wo sowohl das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 als auch die Gaseinfüllvorrichtung 30 Kommunikationseinrichtungen aufweisen, um Informationen auszutauschen, kann das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 den Ansaugbetrieb dann starten, wenn es ein voreingestelltes Signal von der Gaseinfüllvorrichtung 30 empfängt.
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Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 saugt die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 über die Ansaugöffnung 522 an. Die Aufnahmeeinrichtung 500 dieser Ausführungsform weist die Ansaugöffnung 522 auf, die an dem verschlankten Abschnitt 501 ausgebildet ist, um die Feuchtigkeit, die am Innenumfang 314 und den Raststiften 330 des Gaseinfüllstutzens 300 haftet, ebenso wie die Feuchtigkeit, die sich im Raum 316 des äußeren Rohrabschnitts 310 gesammelt hat, und die Feuchtigkeit, die sich zwischen dem Außenumfang 502 der Aufnahmeeinrichtung 500 und dem Innenumfang 314 des äußeren Rohrabschnitts 310 gesammelt hat, anzusaugen. Die Feuchtigkeit, die durch die Ansaugöffnung 522 angesaugt wird, wird über das Ansaugrohr 521 in Richtung auf den Kompressor 620 transportiert (13). Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 setzt diesen Saugbetrieb für eine vorgegebene Zeit fort.
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Nach Abschluss des Ansaugbetriebs durch das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 startet die Gaseinfüllvorrichtung 30 die Zufuhr des Wasserstoffgases zum Brennstoffzellen-Fahrzeug 50. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Gaseinfüllvorrichtung 30 diesen Zufuhrbetrieb starten, wenn sie ein vorgegebenes Signal vom Brennstoffzellen-Fahrzeug empfängt, das den Ansaugbetrieb abgeschlossen hat, oder sie kann den Zufuhrbetrieb als Reaktion auf die Bedienung durch den Anwender starten. Der Ansaugbetrieb des Brennstoffzellen-Fahrzeugs 50 kann parallel zum Zufuhrbetrieb der Gaseinfüllvorrichtung 30 durchgeführt werden.
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Wie oben beschrieben, ist der Ansaugbetrieb zum Ansaugen der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 nicht auf die Ansaugvorrichtung oder die Gaseinfüllvorrichtung beschränkt, sondern kann auch von der gasverbrauchenden Vorrichtung, beispielsweise dem Brennstoffzellen-Fahrzeug, durchgeführt werden. Dadurch wird selbst dann, wenn eine herkömmliche Gaseinfüllvorrichtung verwendet wird, um das Wasserstoffgas einzufüllen, verhindert, dass die Feuchtigkeit zwischen dem Gaseinfüllstutzen 300 und der Aufnahmeeinrichtung 500 gefriert. Außerdem verlangt der Aufbau dieser Ausführungsform nicht, dass der Gaseinfüllstutzen 300 während der Zeit zwischen der Ansaugung der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 und dem Beginn der Wasserstoffgaszufuhr abgenommen wird. Dadurch werden mögliche Störungen, beispielsweise dass sich erneut Tau niederschlägt, weil der Gaseinfüllstutzen 300 der Außenluft ausgesetzt wird, nach der Ansaugung verhindert.
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D. Vierte Ausführungsform
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15 stellt den allgemeinen Aufbau einer Gaseinfüllvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dar. Die vierte Ausführungsform beschreibt das Ansaugen der Feuchtigkeit im Inneren eines Gasansaugstutzens 300c durch den Gasansaugstutzen 300c selbst. Die Unterschiede zur Gaseinfüllvorrichtung 30 der ersten Ausführungsform (2) bestehen darin, dass eine Gaseinfüllvorrichtung 30c einen Gaseinfüllstutzen mit einem anderen Aufbau aufweist und mit einem Kompressor 460 und einem Ansaugschlauch 465 ausgestattet ist. Die dargestellten funktionalen Teile, die mit gleichen Symbolen bezeichnet sind wie diejenigen der ersten bis dritten Ausführungsformen, weisen die gleichen Funktionen auf wie in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben.
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Die Gaseinfüllvorrichtung 30c weist einen Gaseinfüllstutzen 300c, einen Speichertank 410, ein Ventil 420, einen Zufuhrschlauch 430, eine Steuereinrichtung 440, einen Kompressor 460 und einen Ansaugschlauch 465 auf. Der Kompressor 460 ist über den Ansaugschlauch 465 mit dem Gaseinfüllstutzen 300c verbunden. Die Gaseinfüllvorrichtung 30c treibt den Kompressor 460 an, um für eine Saugkraft an einer Ansaugöffnung zu sorgen, die am Gaseinfüllstutzen 300c ausgebildet ist, wie nachstehend beschrieben. Das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50c stellt ein herkömmliches Brennstoffzellen-Fahrzeug dar und weist eine Aufnahmeeinrichtung 500c, einen Fahrzeugtank 610, einen Kompressor 620 und eine Brennstoffzelle 630 auf.
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16 stellt den Verrastungszustand dar, wo der Gaseinfüllstutzen mit der Aufnahmeeinrichtung verrastet ist. Der Gaseinfüllstutzen 300c weist einen äußeren Rohrabschnitt 350, eine Muffe 320, Raststifte 330 und einen inneren Rohrabschnitt 340 auf. Der Unterschied zum äußeren Rohrabschnitt 310 der ersten Ausführungsform (4) besteht darin, dass der äußere Rohrabschnitt 350 einen Ansaugkanal 351 aufweist, der innerhalb der äußeren Umfangswand 313 ausgebildet ist. Der Ansaugkanal 351 weist ein Ende, das über eine Ansaugöffnung 352 mit dem Raum 316 verbunden ist, und ein anderes Ende auf, das mit dem Ansaugschlauch 465 verbunden ist (15). Der Ansaugkanal 351 kann aus einer Leitung oder aus einer Mehrzahl von Leitungen bestehen oder kann ein zylindrischer Hohlraum sein, der entlang des Raumes 316 ausgebildet ist.
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Die Gaseinfüllvorrichtung 30c startet den Ansaugbetrieb vor der Zufuhr des Wasserstoffgases als Reaktion auf die Erfassung einer Verrastung des Gaseinfüllstutzens 300c mit der Aufnahmeeinrichtung 500c. Die Gaseinfüllvorrichtung 30c kann den Ansaugbetrieb als Reaktion auf die Betätigung durch den Anwender starten. Bei der Gestaltung, wo sowohl das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 als auch die Gaseinfüllvorrichtung 30 Kommunikationseinrichtungen aufweisen, um Informationen auszutauschen, kann die Gaseinfüllvorrichtung 30c den Ansaugbetrieb dann starten, wenn sie ein voreingestelltes Signal vom Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 empfängt.
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Die Gaseinfüllvorrichtung 30c saugt die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300c über die Ansaugöffnung 352 an. Der Gaseinfüllstutzen 300c dieser Ausführungsform ist so aufgebaut, dass er die Ansaugöffnung 352 aufweist, die mit dem Raum 316 in Verbindung steht, um die Feuchtigkeit, die am Innenumfang 314 und den Raststiften 330 des Gaseinfüllstutzens 300 haftet, ebenso wie die Feuchtigkeit, die sich im Raum 316 des äußeren Rohrabschnitts 310 gesammelt hat, und die Feuchtigkeit, die sich zwischen dem Außenumfang 502 der Aufnahmeeinrichtung 500 und dem Innenumfang 314 des äußeren Rohrabschnitts 310 gesammelt hat, anzusaugen. Die Feuchtigkeit, die durch die Ansaugöffnung 352 angesaugt wird, wird über den Ansaugkanal 351 in Richtung auf den Kompressor 460 transportiert (15). Die Gaseinfüllvorrichtung 30c setzt diesen Saugbetrieb für eine vorgegebene Zeit fort. Nach Abschluss des Ansaugbetriebs startet die Gaseinfüllvorrichtung 30c die Zufuhr des Wasserstoffgases zum Brennstoffzellen-Fahrzeug 50. Die Gaseinfüllvorrichtung 30c kann den Zufuhrbetrieb parallel zum Ansaugbetrieb durchführen.
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Wie oben beschrieben, kann die Ansaugöffnung, die so gestaltet ist, dass sie die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300c ansaugt, am Gaseinfüllstutzen 300c der Gaseinfüllvorrichtung selbst statt an der Ansaugdüse der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet sein. Dadurch wird verhindert, dass die Feuchtigkeit zwischen dem Gaseinfüllstutzen 300c und der Aufnahmeeinrichtung 500c gefriert, auch wenn Wasserstoffgas in das herkömmliche Brennstoffzellen-Fahrzeug gefüllt wird. Außerdem verlangt der Aufbau dieser Ausführungsform nicht, dass der Gaseinfüllstutzen 300c während der Zeit zwischen der Ansaugung der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300c und dem Beginn der Zufuhr von Wasserstoffgas abgenommen wird. Dadurch werden mögliche Störungen, beispielsweise dass sich erneut Tau niederschlägt, weil der Gaseinfüllstutzen 300c der Außenluft ausgesetzt wird, nach der Ansaugung verhindert.
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E. Modifikationen
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Bisher wurde die Erfindung ausführlich mit Bezug auf die der Erläuterung dienenden Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern es können zahlreiche Varianten und Modifikationen der Ausführungsformen geschaffen werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Einige Beispiele für mögliche Modifikationen sind nachstehend beschrieben.
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E1. Modifikation 1
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17 stellt den allgemeinen Aufbau eine Ansaugdüse gemäß Modifikation 1 dar. Der Unterschied zur Ansaugdüse 100 der ersten Ausführungsform (6) besteht darin, dass eine Ansaugdüse 100a einer Modifikation 1 einen Heizkörper 140 aufweist. In dem Zustand, dass der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100a verrastet ist, dient der Heizkörper 140 dazu, den Gaseinfüllstutzen 300 zu erwärmen, um die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 ansaugen und diesen trocknen zu können. Der Heizkörper 140 kann die Temperatur des Gaseinfüllstutzens 300, der während des vorangehenden Gebrauchs abgekühlt wurde, anheben. Dadurch wird ein Tauniederschlag während des aktuellen Gebrauchs wirksam verhindert, auch wenn das Innere des Gaseinfüllstutzens 300 während der Zeit zwischen der Abnahme des Gaseinfüllstutzens 300 von der Ansaugdüse 100a und der Befestigung des Gaseinfüllstutzens 300 an der Aufnahmeeinrichtung der Außenluft ausgesetzt wird.
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E2. Modifikation 2
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18 stellt den allgemeinen Aufbau eine Ansaugdüse gemäß Modifikation 2 dar. Der Unterschied zur Ansaugdüse 100 der ersten Ausführungsform (5) besteht darin, dass eine Ansaugdüse 100b der Modifikation 2 ein Dichtungselement 150 aufweist. In dem Zustand, dass der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100b verrastet ist, dient das Dichtungselement 150 dazu, die Zufuhröffnung 342 abzudichten. Das Dichtungselement 150 weist einen Ventilkörper 151, ein Trägerelement 153 und eine Feder 155 auf. Der Ventilkörper 151 ist ein längliches Element mit einem peripheren Ende 152, um die Zufuhröffnung 342 zu schließen. Der Ventilkörper 151 ist so angeordnet, dass seine Längsrichtung in den axialen Richtungen X1 und X2 verläuft, und wird von dem Trägerelement 153 so getragen, dass er in den axialen Richtungen X1 und X2 gleiten kann. Das Trägerelement 153 ist am Innenumfang des Hohlraums 103 befestigt. Das Trägerelement 153 weist ein Belüftungselement 154 auf, um die Belüftung des Hohlraums 103 sicherzustellen. Die Feder 155 ist zwischen dem peripheren Ende 152 des Ventilkörpers 151 und dem Trägerelement 153 angeordnet, um das periphere Ende 152 nach oben zu drücken.
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19 stellt den Zustand dar, dass der Gaseinfüllstutzen mit der Ansaugdüse gemäß Modifikation 2 verrastet ist, und entspricht 6 der ersten Ausführungsform. Wenn die Ansaugdüse 100b mit dem Gaseinfüllstutzen 300 verrastet ist, drückt das periphere Ende 341 des inneren Rohrabschnitts 340 den Ventilkörper 151 gegen die Kraft der Feder 155 nach unten. Die Zufuhröffnung 342 wird demgemäß mit einer voreingestellten Kraft durch das periphere Ende 152 des Ventilkörpers 151 mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird die Gasdichtigkeit zwischen der Zufuhröffnung 342 und dem peripheren Ende 152 des Ventilkörpers 151 verbessert. In dem Zustand, dass die Ansaugdüse 100b mit dem Gaseinfüllstutzen 300 verrastet ist, dient das Dichtungselement 150 dazu, die Zufuhröffnung 342 abzudichten. Dadurch wird die Saugkraft, die durch die Ansaugöffnungen 125 des verschlankten Abschnitts und die Flanschansaugöffnungen 135 wirkt, erhöht, während die Ansaugung von Wasserstoffgas durch das Zufuhrrohr 343 verringert wird.
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E3. Modifikation 3
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20 stellt die Querschnittsstruktur eines Gaseinfüllstutzens gemäß Modifikation 3 dar und entspricht 7 der ersten Ausführungsform. Während der Gaseinfüllstutzen 300 der ersten Ausführungsform die Muffe 320 aufweist, weist ein Gaseinfüllstutzen 300d der Modifikation 3 eine Muffe mit einer anderen Form auf. Eine Muffe 321 der Modifikation 3 weist eine Mehrzahl von Nuten 322 auf der Fläche auf, die der Innenumfangswand 315 gegenüber liegt. Die Nuten 322 verlaufen jeweils in der axialen Richtung X2 des Gaseinfüllstutzens 300 und bilden Strömungswege, um einen Strom der angesaugten Feuchtigkeit und der Luft zwischen der Innenumfangswand 315 und der Muffe 321 zuzulassen. Dadurch kann die Feuchtigkeit, die sich im Raum 316 angesammelt hat, ohne Weiteres angesaugt werden.
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E4. Modifikation 4
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21 stellt den allgemeinen Aufbau einer Ansaugvorrichtung gemäß Modifikation 4 dar. Der Unterschied zur Ansaugvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform (1) besteht darin, dass eine Ansaugvorrichtung 10b der Modifikation 4 einen Vibrationsmechanismus 250 aufweist. Der Vibrationsmechanismus 250 ist so aufgebaut, dass er einen Motor 252 aufweist, und lässt die Ansaugdüse 100 in der Richtung entlang der geneigten Oberfläche 201 vibrieren. Die Ansaugvorrichtung 10b treibt den Vibrationsmechanismus 250 und den Kompressor 210 in dem Zustand an, wo der Gaseinfüllstutzen 300 mit der Ansaugdüse 100 verrastet ist. Die Ansaugvorrichtung 10b saugt demgemäß die Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 an, während sie die Ansaugdüse 100 vibrieren lässt. Das Vibrierenlassen des Gaseinfüllstutzens 100 beschleunigt die Bewegung der Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens 300, wodurch das Ansaugen der Feuchtigkeit erleichtert ist.
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E5. Modifikation 5
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Gemäß der ersten Ausführungsform weist die Ansaugdüse 100 das periphere Ende 102 auf, das so angeordnet ist, dass es von der Horizontalen aus nach oben gerichtet ist. Das periphere Ende 102 der Ansaugdüse 100 kann in der horizontalen Richtung ausgerichtet sein oder kann von der Horizontalen aus nach unten gerichtet sein. In diesen Fällen kann die Ansaugdüse 100 die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens 300 ansaugen, wodurch mögliche Störungen oder Probleme aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen dem Gaseinfüllstutzen und der Aufnahmeeinrichtung verhindert werden. Für ein wirksameres Ansaugen der Feuchtigkeit im Inneren des Gaseinfüllstutzens 300 ist es vorteilhafter, wenn das periphere Ende 102 des Gaseinfüllstutzens 300 von der Horizontalen aus nach oben gerichtet ist.
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E6. Modifikation 6
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen weist die Ansaugdüse 100 zwei verschiedene Arten von Ansaugöffnungen auf, d. h. die Ansaugöffnungen 125 am kleinen Durchmesser und die Flanschansaugöffnungen 135. Die Ansaugdüse 100 braucht nur eine Art von Ansaugöffnung aufzuweisen, und kann ohne die andere Art einer Ansaugöffnung auskommen, oder sie kann eine weitere, noch andere Art einer Ansaugöffnung zusätzlich zu diesen beiden Arten von Ansaugöffnungen aufweisen.
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E7. Modifikation 7
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Ansaugbetrieb im Zustand der Verrastung des Gaseinfüllstutzens 300 und der Ansaugdüse 100 durchgeführt. Alternativ dazu kann der Ansaugbetrieb im nicht verriegelten Zustand durchgeführt werden. Die Ansaugdüse 100 dieser Ausführungsform kann die Feuchtigkeit innerhalb des Gaseinfüllstutzens ohne den Verrastungsmechanismus ausreichend ansaugen.
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E8. Modifikation 8
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Die dritte Ausführungsform und die vierte Ausführungsform beschreiben das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 als ein Beispiel für das Objekt der Gaszufuhr. Die Erfindung kann auch auf andere, verschiedenartige Gaszufuhrobjekte außer dem Fahrzeug angewendet werden, beispielsweise auf ein stationäres Brennstoffzellensystem.
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E9. Modifikation 9
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Wie aus der Beschreibung der dritten Ausführungsform und der vierten Ausführungsform deutlich geworden ist, braucht bzw. brauchen in dem Gaseinfüllsystem, das so gestaltet ist, dass es die Gaseinfüllvorrichtung und das Brennstoffzellenfahrzeug aufweist, der Gaseinfüllstutzen und/oder die Aufnahmeeinrichtung Ansaugöffnungen, die so gestaltet sind, dass sie die Feuchtigkeit im Inneren des Gasansaugstutzens ansaugen. Außerdem braucht bzw. brauchen die Gaseinfüllvorrichtung und/oder das Brennstoffzellen-Fahrzeug einen Kompressor, der so gestaltet ist, dass er für Saugkraft an den Ansaugöffnungen sorgt. Dadurch können mögliche Störungen oder Probleme aufgrund eines Gefrierens der Feuchtigkeit zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Düse vorteilhafterweise verhindert werden.
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E10. Modifikation 10
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Die vorliegende Erfindung kann durch geeignete Kombinationen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen aktualisiert werden. Beispielsweise kann die Erfindung auf ein Gaseinfüllsystem angewendet werden, das so gestaltet ist, dass es die Gaseinfüllvorrichtung 30b gemäß der zweiten Ausführungsform (11) und das Brennstoffzellen-Fahrzeug 50 gemäß der dritten Ausführungsform (13) aufweist. In einem anderen Beispiel kann die Erfindung auf eine Aufnahmeeinrichtung mit einem Heizkörper als Kombination des Brennstoffzellen-Fahrzeugs 50 gemäß der dritten Ausführungsform (13) und der Ansaugdüse der Modifikation 1 angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10b
- Ansaugvorrichtung
- 30, 30b, 30c
- Gaseinfüllvorrichtung
- 50, 50c
- Brennstoffzellen-Fahrzeug
- 100, 100a, 100b
- Ansaugdüse
- 101
- bassisseitiges Ende
- 102
- peripheres Ende
- 103
- Hohlraum
- 104
- Öffnung
- 105
- Außenumfang
- 110
- O-Ring
- 121
- Stufe
- 123
- verschlankter Abschnitt
- 125
- Ansaugöffnungen des verschlankten Abschnitts
- 130
- Flansch
- 131
- schräge Stufe
- 135
- Flanschansaugöffnungen
- 140
- Heizkörper
- 150
- Dichtungselement
- 151
- Ventilkörper
- 152
- peripheres Ende
- 153
- Trägerelement
- 154
- Belüftungselement
- 155
- Feder
- 200
- Düsenauflagebasis
- 201
- geneigte Oberfläche
- 210
- Kompressor
- 220
- Ansaugrohr
- 250
- Vibrationsmechanismus
- 252
- Motor
- 300, 300c, 300d
- Gaseinfüllstutzen
- 310
- äußerer Rohrabschnitt
- 311
- Öffnung
- 313
- äußere Umfangswand
- 314
- Innenumfang
- 315
- innere Umfangswand
- 316
- Raum
- 320, 321
- Muffe
- 322
- Nut
- 330
- Raststifte
- 331
- Vorsprünge
- 332
- rückseitiges Element
- 340
- innerer Rohrabschnitt
- 341
- peripheres Ende
- 342
- Zufuhröffnung
- 343
- Zufuhrrohr
- 344
- O-Ring
- 345
- Anschlagselement
- 346
- Außenumfang
- 350
- äußerer Rohrabschnitt
- 351
- Ansaugkanal
- 352
- Ansaugöffnung
- 360
- Antriebseinheit
- 410
- Speichertank
- 420
- Ventil
- 430
- Zufuhrschlauch
- 440
- Steuereinrichtung
- 450
- Bedieneinheit
- 460
- Kompressor
- 465
- Ansaugschlauch
- 500, 500c
- Aufnahmeeinrichtung
- 501
- verschlankter Abschnitt
- 502
- Außenumfang
- 505
- peripheres Ende
- 506
- bassisseitiges Ende
- 511
- Aufnahmerohr
- 512
- Einlass
- 521
- Ansaugrohr
- 522
- Ansaugöffnung
- 531
- O-Ring
- 610
- Fahrzeugtank
- 615
- Speiserohr
- 616
- Zufuhrrohr
- 620
- Kompressor
- 625
- Ansaugrohr
- 630
- Brennstoffzelle
