JP2003206811A - 車両の燃料ガス放出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両での燃料ガスの放出の際の温度低下を緩
和して、連続的な放出を可能とする。 【解決手段】 燃料ガスを貯蔵する燃料容器１と、燃料
容器１からの燃料ガズを必要箇所へ供給する燃料供給
３、３ａラインと、燃料供給ライン３、３ａから分岐し
て車両外部へ連通する燃料放出ライン２１、２０と、燃
料供給ライン３、３ａにおける燃料放出ライン２１、２
０との分岐点１４よりも上流側に設けられるノーマルク
ローズ式の第１の電磁遮断弁６と、燃料放出ライン２
１、２０に設けられるノーマルクローズ式の第２の電磁
遮断弁７とを有する。第１の電磁遮断弁６及び第２の電
磁遮断弁７を燃料容器１と燃料供給ライン３、３ａとの
接続部である容器元弁５に内蔵する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスを燃料とする
車両の燃料ガス放出システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガス（ＣＮＧ）自動車、水素ガスを
燃料とする燃料電池自動車などの高圧ガス燃料を搭載す
る車両においては、車両運用上、取り扱いの特徴とし
て、ディーラなどでのユニット交換などのメンテナンス
作業の場合や、長期の保存時において容器内の燃料を放
出する必要がある。

【０００３】高圧燃料ガスの放出には、大幅な温度低下
を伴うため、温度が氷点下まで低下して配管系統やバル
ブ部系統が凍結する可能性がある。これにより、シール
部などの部品の耐久性や性能低下に影響を与えている。
また、この温度低下はガスの放出流量を大きくするほど
大きくなる。このような凍結防止のため、作業者が温度
低下速度を観察しながらガス放出の中断・再開を手動で
繰り返す必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料ガ
スの放出のためには電磁弁を手動で駆動する必要がある
が、車両に搭載されている電源には限りがあり、電源エ
ネルギーの観点からもできるだけ短時間での作業が要求
されている。なお、放出するガスの流速を下げることに
よって、温度低下が緩和されるところから絞りを設ける
こともなされているが、却って放出作業時間が長くなる
ため、作業効率が低下する問題が発生している。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、燃料ガスの放出の際の温度低
下を抑制することができ、これにより、燃料ガスの放出
を連続的に、短時間で行うことが可能な車両の燃料ガス
放出システムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ガスを燃料とする車両にお
ける燃料ガス放出システムであって、燃料ガスを貯蔵す
る燃料容器と、前記燃料容器からの燃料ガスを必要箇所
へ供給する燃料供給ラインと、前記燃料供給ラインから
分岐して車両外部へ燃料ガスを導出する燃料放出ライン
と、前記燃料供給ラインにおける前記燃料放出ラインと
の分岐点よりも上流側に設けられる、通常時閉状態を保
持する第１の電磁遮断弁と、前記燃料放出ラインに設け
られる、通常時閉状態を保持する、第２の電磁遮断弁
と、を有し、前記第１の電磁遮断弁及び第２の電磁遮断
弁を前記燃料容器と前記燃料供給ラインとの接続部であ
る容器元弁に内蔵したことを特徴とする。

【０００７】請求項１の発明では、第１の電磁遮断弁
を、燃料供給ラインにおける燃料放出ラインとの分岐部
分よりも上流部に設けているため、燃料放出時には第１
の電磁遮断弁及び第２の電磁遮断弁の両方を開放する。
このとき、第１の電磁遮断弁及び第２の電磁遮断弁に通
電が行われ、この通電によってこれらの電磁遮断弁が発
熱する。そして、第１の電磁遮断弁及び第２の電磁遮断
弁は、容器元弁に内蔵されているため、燃料放出ライン
での温度低下を緩和することができる。このため、燃料
ガスの大量の放出を連続的に行うことが可能となる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の車両の
燃料ガス放出システムであって、前記燃料供給ラインに
おける前記燃料放出ラインとの分岐点よりも上流側のガ
ス流路を、第１の電磁遮断弁又は前記第２の電磁遮断弁
の少なくとも一方の周囲を巡るように配索したことを特
徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明では、ガス流路が第１
の電磁遮断弁又は第２の電磁遮断弁を巡るように配索さ
れているため、放出される燃料ガスがこれらの電磁遮断
弁の発熱を効率良く吸収する。これにより、燃料供給ラ
インで起こる温度低下を緩和することができる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項第１項又は２項
記載の車両の燃料ガス放出システムであって、前記第１
の電磁遮断弁又は前記第２の電磁遮断弁の少なくとも一
方の内部に通常時に弁閉状態を保持するリターンスプリ
ングが配置されており、該リターンスプリングは低温時
に、前記第１の電磁遮断弁又は前記第２の電磁遮断弁の
少なくとも一方の電磁遮断弁を閉とする付勢特性を備え
ていることを特徴とする。

【００１１】一般的に、電磁遮断弁による昇温よりも、
燃料ガス放出による温度低下の影響が大きく、燃料放出
系の温度低下を完全に防止できない場合には、容器元弁
及び燃料供給ライン、燃料放出ラインが低温になる。請
求項３の発明では、低温時に閉とする付勢特性を有した
リターンスプリングを電磁遮断弁内に設けていることに
より、低温時には、電磁遮断弁への通電が継続される。
これにより、電磁遮断弁の発熱量が大きくなるため、温
度低下を緩和することができ、燃料ガスの放出を自動化
することができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１の電
磁遮断弁を燃料供給ラインにおける燃料放出ラインとの
分岐点よりも上流側に第１の電磁遮断弁を設け、燃料放
出ラインに第２の電磁遮断弁を設けているため、燃料ガ
スの放出時には、双方の電磁遮断弁を開とする必要があ
り、しかもこれらの電磁遮断弁は通常時閉状態を保持す
るため、開状態とするには、電流を通電する必要があ
る。この通電によって電磁遮断弁が発熱する。しかも、
第１の電磁遮断弁及び第２の電磁遮断弁を容器元弁に内
蔵しているため、双方の電磁遮断弁の発熱を利用して容
器元弁及び燃料供給ライン、燃料放出ラインで起こる温
度低下を緩和することが可能となり、燃料放出を連続し
て行うことが可能となる。このため、請求項１記載の発
明によれば、料ガスの放出作業性を向上する効果があ
る。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載された発明の効果に加えて、燃料放出ラインの上流側
のガス流路が電磁遮断弁の周囲を巡っているため、燃料
ガスの放出時に電磁遮断弁の発熱をより効率良く燃料供
給ラインに伝達することができ、燃料供給ラインで起こ
る温度低下を緩和することができる。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、請求項１及
び請求項２記載された発明の効果に加えて、低温時に閉
とする付勢特性を有したリターンスプリングを電磁遮断
弁内に設けているため、低温時には、電磁遮断弁への通
電が継続されて電磁遮断弁の発熱量が大きくなるため、
温度低下を緩和することができ、燃料ガスの放出を自動
化することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に車両の燃料ガス放
出システムの詳細を図面に示す実施の形態に基づいて説
明する。なお、各実施の形態において、同一の部材には
同一の符号を付して説明する。また、第１の実施の形態
では、高圧水素ガスを燃料ガスとした車両への適用を示
している。さらに、簡易化のため、容器は１本としてい
るが、複数の容器を備える車両にも適用できることは言
うまでもない。

【００１６】（第１の実施の形態）図１〜図４は、本発
明に係る車両の燃料ガス放出システムの第１の実施の形
態を示している。

【００１７】本実施の形態では、高圧水素ガスを燃料ガ
スとする燃料電池車両での燃料放出システムに本発明を
適用している。そして、燃料ガスは、図示しない水素充
填設備で昇圧され、この水素充填設備内の遮断弁、圧力
計、温度計などを経由して、ホースに接続された充填ノ
ズルで車両側と接続されるようになっている。

【００１８】車両側では、図１に示すように、燃料ガス
が充填される燃料容器１が搭載されている。燃料ガス
は、燃料充填ライン２によって燃料容器１に充填され
る。燃料充填ライン２は、上記した水素充填設備で昇圧
され、同設備内の遮断弁、圧力計、温度計等を経由して
燃料ガスが供給される。この燃料充填ライン２は、順
次、逆止弁を内蔵した充填用レセプタクル８、逆止弁
９、温度センサ１０、圧力センサ１１、逆止弁１２を介
して燃料ガスを燃料容器１に充填する。また、燃料容器
１には、溶栓弁１３を備えたリリーフライン４が接続さ
れている。

【００１９】さらに、燃料容器１には、燃料ガスを必要
箇所へ供給する燃料供給ライン３が接続されている。こ
の燃料供給ライン３は、容器元弁５内を通って燃料容器
１と接続される。燃料供給ライン３は、出口ライン３ａ
を有しており、出口ライン３ａには上流側から下流側に
向かって、順次、圧力センサ１５、温度センサ１６、減
圧弁１７が配置されている。なお、出口ライン３ａのさ
らに下流側には低圧遮断弁１８が設けられている。

【００２０】出口ライン３ａにおける減圧弁１７の下流
側は、容器元弁５側に戻るリターンライン２１が接続さ
れている。リターンライン２１は後述する第２の電磁遮
断弁７を介して放出ライン２０と接続されている。これ
らのリターンライン２１及び放出ライン２０は燃料容器
１内の燃料ガスを放出する燃料放出ラインを形成してい
る。なお、放出ライン２０の下流端には、放出用レセプ
タクル２２が接続されている。

【００２１】燃料供給ライン３には、第１の電磁遮断弁
６が燃料容器１側に接続され、第１の電磁遮断弁６の下
流側には第２の電磁遮断弁７が接続されている。これら
の第１及び第２の電磁遮断弁６、７は容器元弁５に内蔵
されている。第２の電磁遮断弁７は燃料供給ライン３の
出口ライン３ａにおけるリターンライン２１（燃料放出
ライン）との分岐点よりも上流側に設けられている。

【００２２】これらの第１及び第２の電磁遮断弁６、７
は、通常時閉状態を保持するノーマルクローズ式となっ
ており、通電のない限り、閉状態となっている。図２及
び図３に示すように、第２の電磁遮断弁７はその内部に
電磁アクチュエータ２６を備えている。電磁アクチュエ
ータ２６は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、
電磁石２７と、電磁石２７内を軸方向に貫通した弁体２
８と、弁体２８を突き出すことにより閉方向に付勢する
例えばコイルばねでなるリターンスプリング３０とを備
えている。

【００２３】このような構造では、電磁石２７への通電
のない限り、図２（ｂ）の矢印Ｌ１で示すように、弁体
２８が突き出されるため、同図（ａ）のように第２の電
磁遮断弁７が閉じており、リターンライン２１に流れ込
んだ燃料ガスは、第２の電磁遮断弁７によって遮断され
る。このため、放出ライン２０と連通した接続室２９に
燃料ガスが流入することがなく、燃料ガスは放出ライン
２０から放出されることがない。一方、電磁石２７へ通
電がなされると、弁体２８は図３（ｂ）の矢印Ｌ２で示
す方向へ、リターンスプリング３０の付勢力に抗して引
き込まれる。このため、図３（ａ）で示すように、第２
の電磁遮断弁７が開放され、燃料ガスは接続室２９から
放出ライン２０に流れ込む。なお、上流側の第１の電磁
遮断弁６は、上記した第２の電磁遮断弁７と同様な構造
のものが使用されている。

【００２４】この実施の形態において、第２の電磁遮断
弁７の周囲には、ガス流路２５が配置されている。ガス
流路２５は燃料供給ライン３と出口ライン３ａとの間に
位置する流路となっており、第２の電磁遮断弁７の周囲
に巻き付けられることにより、第２の電磁遮断弁７の周
囲に配索されている。

【００２５】このような構成に加えて、本実施の形態の
燃料放出システムにおいては、図１に示すように、車両
にコントローラ２４が搭載されている。コントローラ２
４は、燃料充填ライン２の温度センサ１０及び圧力セン
サ１１からの信号が入力されるとと共に、出口ライン３
ａにおける圧力センサ１５及び温度センサ１６からの信
号が入力される。また、コントローラ２４は、第１の電
磁遮断弁６及び第２の電磁遮断弁７に対して開作動信号
を出力する。これにより、これらの電磁遮断弁６、７に
は電流が通電され、図３に示すようにリターンスプリン
グ３０の付勢力に抗して電磁遮断弁６、７が開状態にな
るように設定されている。

【００２６】このような構造において、上記容器元弁５
内の第１の電磁遮断弁６における入口部分は、高圧の燃
料ガスの流れから見た場合、燃料容器１内部からの初め
ての絞り部となるため、この部位での温度変化が最も大
きい。メンテナンス作業などの用途のため、燃料容器１
内の燃料ガスを放出する必要が発生した場合には、アー
スを取り、車両に装備された燃料放出用レセプタクル２
２に放出用ノズルを接続すると共に、車両搭載の電池を
電源として、容器元弁５に内蔵されている第１の電磁遮
断弁６及び燃料供給ライン３における出口ライン３ａか
ら分岐点１４で分岐したリターンライン２１に配置され
た第２の電磁遮断弁７を開状態にすることにより燃料ガ
スを放出する。この放出ラインにおいては、下流の構成
が単純であり、その流量は燃料供給ライン３の最大流量
に相当する。このため、放出時の温度低下の影響が最も
大きい。本実施の形態では、第１及び第２の電磁遮断弁
６、７が開動作を行う際に、これら電磁遮断弁６、７に
通電が行われため、発熱が起きる。このため、これら電
磁遮断弁６、７を巡るように放出ラインを配索したこと
で、温度低下を抑制することができる。

【００２７】ここで、燃料ガス放出の際の動作・作用に
ついて説明する。

【００２８】（１）第１の電磁遮断弁６及び第２の電磁
遮断弁７へ通電されることにより、これらの電磁遮断弁
６、７が開く。電磁遮断弁６、７への通電により、これ
らの電磁遮断弁６、７が発熱する。

【００２９】（２）燃料容器１から燃料供給ライン３に
入った時点で、燃料ガスの温度が低下する。

【００３０】（３）そして、一旦低下した燃料ガスの温
度は、第２の電磁遮断弁７の周囲を巡るように配策され
たガス流路２５内に流入するが、このガス流路２５内を
流れているうちに、第２の電磁遮断弁７の自己発熱によ
り温度低下が緩和される。

【００３１】図４は、燃料ガスの放出に要する時間と容
器元弁５の温度とをプロットした特性図であり、特性曲
線Ａ１はこの実施の形態による放出を、特性曲線Ｂ１は
手動による放出を示す。手動の場合には、弁の開放時間
に順じて容器元弁の温度が下がるため、弁を手動で閉鎖
したり、開放する必要があり、作業が繁雑であると共
に、燃料ガスの放出状態を観察する必要がある。これに
対して、この実施の形態では電磁遮断弁６、７の開状態
を継続したままで燃料ガスの放出を行うことができるた
め、操作性が向上すると共に、短時間で終了することが
できる。

【００３２】以上説明したように、この実施の形態では
燃料ガス放出の際の温度低下を緩和することができるた
め、燃料ガスを連続的に放出することができる。また、
大量に放出することも可能であり、これにより短時間で
の燃料放出を行うことができる。さらに、電磁遮断弁
６、７を用いて燃料ガスを放出するため、手動による弁
の開閉操作が不要となり、操作性が向上する。

【００３３】（第２実施形態）図５及び図６は本発明の
第２実施形態を示す。この実施形態では、図５に示すよ
うに第２の電磁遮断弁７の周囲を巡るガス流路２５を配
索すると共に、第２の電磁遮断弁７の上流側に設けられ
ている第１の電磁遮断弁６の周囲にも、同電磁弁６を巡
るガス流路２５ａを配索するものである。また、これら
の電磁遮断弁６、７は燃料容器１と容器供給ライン３と
の接続部位である容器元弁５に内蔵されている。本実施
の形態における他の構成は、上記した第１の実施の形態
と同様であるため説明を省略する。

【００３４】この実施の形態では、燃料ガスの放出の際
に、通電によって自己発熱している第１及び第２の電磁
遮断弁６、７の周囲を燃料ガスが流動するため、すべて
の電磁遮断弁の自己放熱を利用することが可能となる。
このため、容器元弁５、燃料供給ライン３、３ａ、燃料
放出ライン２１，２０で発生する温度低下を効率的に緩
和することができ、燃料ガスの放出を連続して行うこと
が可能となる。また、燃料供給ライン３、３ａを介した
通常の燃料供給時にも、燃料供給ラインの温度低下を最
小限に抑えることが可能となる。

【００３５】（第３実施形態）図７及び図８は、本発明
の第３実施形態を示す。この実施形態では、第２の電磁
遮断弁７の電磁アクチュエータ２６に用いるリターンス
プリング３１として形状記憶合金からなるコイルばねが
用いられている。形状記憶合金からなるリターンスプリ
ング３１は、所定の低温（例えば、０℃）時に図７で示
すように、コイル長が伸長して弁体２８が突き出ること
により電磁遮断弁７を遮断する付勢特性を備えている。
一方、電磁石２７への通電があると、図８に示すように
弁体２８がリターンスプリング３１の勢力に抗して引き
込むため、電磁遮断弁７が開放される。このような実施
形態では、電磁遮断弁７の開閉を、リターンスプリング
３１の付勢特性と電磁石２７への通電の切り換えによっ
て行われるものである。なお、本実施の形態における他
の構成は、上記した第２の実施の形態と同様であるた
め、説明を省略する。

【００３６】図９は、この実施形態の電磁遮断弁７の作
動を示すタイミングチャートを示す。この実施の形態の
動作・作用は、以下のようになっている。

【００３７】（１）電磁遮断弁への通電による昇温によ
り、燃料ガスの放出による温度低下影響が大きく、燃料
放出系の温度が低下することにより、容器元弁５部及び
燃料供給ライン３、３ａ及び燃料放出ライン２１，２０
は所定の温度（例えば、０℃）以下の低温になる。

【００３８】（２）電磁遮断弁７内部のリターンスプリ
ング３１が有している付勢特性により、電磁遮断弁７は
開側に駆動した状態を維持できない。これにより燃料ガ
スの流れが停止し、温度が低下しなくなる。

【００３９】（３）電磁遮断弁７への通電による昇温
で、容器元弁５部及び燃料供給ライン３、３ａ及び燃料
放出ライン２１、２０の温度が上昇する。

【００４０】（４）温度上昇により、リターンスプリン
グ３１の特性が元に戻り、電磁電磁弁７が開き、再度、
燃料ガスが放出される。

【００４１】以上の動作を繰り返すことにより、温度調
整しながらの燃料ガスの放出を自動的に行うことができ
る。

【００４２】なお、この実施の形態では、形状記憶合金
からなるリターンスプリング３１を第２の電磁遮断弁７
への適用を示しているが、第１の電磁遮断弁６に対して
も同様に適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の全体を示す構成図
である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は第１の実施の形態に用いる第
２の電磁遮断弁の閉状態を示す断面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は第１の実施の形態に用いる第
２の電磁遮断弁の開状態を示す断面図である。

【図４】第１の実施の形態の作動を示す特性図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の全体を示す構成図
である。

【図６】第２の実施の形態の作動を示す特性図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は第３の実施の形態に用いる第
２の電磁遮断弁の閉状態を示す断面図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）は第３の実施の形態に用いる第
２の電磁遮断弁の開状態を示す断面図である。

【図９】第３の実施の形態の第２電磁遮断弁の作動を示
すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 燃料容器 ３、３ａ 燃料供給ライン ５ 容器元弁 ６ 第１の電磁遮断弁 ７ 第２の電磁遮断弁 １２ 分岐点 ２０、２１ 燃料放出ライン ３１ リターンスプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスを燃料とする車両における燃料ガス
   放出システムであって、 燃料ガスを貯蔵する燃料容器と、 前記燃料容器からの燃料ガスを必要箇所へ供給する燃料
   供給ラインと、 前記燃料供給ラインから分岐して車両外部へ燃料ガスを
   導出する燃料放出ラインと、 前記燃料供給ラインにおける前記燃料放出ラインとの分
   岐点よりも上流側に設けられる、通常時閉状態を保持す
   る第１の電磁遮断弁と、 前記燃料放出ラインに設けられる、通常時閉状態を保持
   する、第２の電磁遮断弁と、を有し、 前記第１の電磁遮断弁及び第２の電磁遮断弁を前記燃料
   容器と前記燃料供給ラインとの接続部である容器元弁に
   内蔵したことを特徴とする車両の燃料ガス放出システ
   ム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両の燃料ガス放出シス
   テムであって、前記燃料供給ラインにおける前記燃料放
   出ラインとの分岐点よりも上流側のガス流路を、前記第
   １の電磁遮断弁又は前記第２の電磁遮断弁の少なくとも
   一方の周囲を巡るように配索したことを特徴とする車両
   の燃料ガス放出システム。
3. 【請求項３】 請求項第１項又は２項記載の車両の燃料
   ガス放出システムであって、 前記第１の電磁遮断弁又は前記第２の電磁遮断弁の少な
   くとも一方の内部に通常時に弁閉状態を保持するリター
   ンスプリングが配置されており、該リターンスプリング
   は低温時に、前記第１の電磁遮断弁又は前記第２の電磁
   遮断弁の少なくとも一方の電磁遮断弁を閉とする付勢特
   性を備えていることを特徴とする車両の燃料ガス放出シ
   ステム。