JP2003336795A - 燃料充填装置および燃料漏れ検出方法 - Google Patents

燃料充填装置および燃料漏れ検出方法

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和敏 佐藤
Naoyuki Takano
直幸 高野
Yoshikazu Shirane
義和 白根
Kunihiko Goto
邦彦 後藤
Koji Matsumoto
光司 松本
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Japan Oxygen Co Ltd
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Nitto Kohki Co Ltd
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料を高圧で充填する場合に、装置のパッキ
ンの劣化を防ぎ、かつ充填ノズルの操作を容易とするこ
とができる燃料充填装置を提供する。 【解決手段】 燃料の供給量を調整する燃料供給調整部
１と、燃料供給調整部１からの燃料を自動車Ｗに送給す
る燃料送給管路１１と、自動車Ｗに着脱可能に連結し、
燃料送給管路１１からの燃料を自動車に供給するノズル
２１と、燃料送給管路１１内の燃料を外部に放出する放
出手段９とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車に、水素ま
たは圧縮天然ガスを燃料として充填する燃料充填装置、
および燃料充填装置の燃料漏れを検出する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】次世代の自動車として、水素ガス、圧縮
天然ガスを燃料として用いた水素自動車、圧縮天然ガス
自動車の開発が進められている。これらの自動車は、炭
酸ガス、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の排出が少ないという特徴が
ある。これらの自動車は、燃料補給時には、現在のガソ
リン自動車と同様に、その燃料である水素ガス、圧縮天
然ガスを充填する燃料充填装置（ディスペンサー）を備
えた充填基地まで走行し、この充填基地で燃料を補給す
ることとなる。これらの自動車および燃料充填装置で
は、安全性などが検討されている（例えば非特許文献
１）。
【０００３】
【非特許文献１】社団法人日本ガス協会、「圧縮天然ガ
ススタンド安全技術指針」、平成１０年４月、ｐ．４４
【０００４】燃料として圧縮天然ガスを使用する場合、
燃料充填装置では、家庭や企業に圧縮天然ガスを供給す
る地下供給配管が利用される。即ち、家庭や企業に圧縮
天然ガスを送給する供給配管から分岐した配管を通り供
給された圧縮天然ガスが、コンプレッサーで昇圧され、
これが複数の貯蔵タンクに、それぞれ異なる充填圧力で
充填され維持管理される。圧縮天然ガスを自動車の燃料
タンクに充填する場合には、複数の貯蔵タンクのうち充
填圧力が低い貯蔵タンクから圧縮天然ガスを導出して供
給を始め、自動車の燃料タンクの圧力が、貯蔵タンクの
圧力に近くなると、この貯蔵タンクよりも充填圧力が高
い他の貯蔵タンクに供給経路を切替えるようにする。こ
のように、順次充填圧力が高い圧力に充填されている貯
蔵タンクに切替えつつ、該タンクより圧縮天然ガスを供
給することにより、急激な圧力変化を伴う急速充填が起
きない様にして充填を行う。従来用いられている圧縮天
然ガスの燃料充填設備における貯蔵タンクの最大充填圧
力は約２５ＭＰaである。
【０００５】燃料として水素ガスを使用する場合には、
主に天然ガスと水とを７００〜８００℃の高温で反応さ
せ、水素ガスを発生させる方法と、水を電気分解し、水
素ガスを発生させる方法が検討されている。これらの方
法で発生した水素ガスは、ダイヤフラム式昇圧機等によ
り昇圧して複数の貯蔵タンクにそれぞれに異なる圧力で
充填し維持管理される。燃料充填の際には、圧縮天然ガ
スと同様に、複数の貯蔵タンクを順次低圧、中圧、高圧
のタンクに切り替えつつ燃料を導出して、急速充填が起
きないようにして充填を行う。現在の試験的な設備にお
ける水素ガス燃料の貯蔵タンクの最大圧力は約４０ＭＰ
aである。
【０００６】図５は、水素ガス、圧縮天然ガスを自動車
の燃料タンクに充填する燃料充填装置の一例を示すもの
である。この燃料充填装置５０は、燃料の供給量を調整
する燃料供給調整部５１と、これに連結されて自動車Ｗ
の燃料タンクＴに燃料を送給する充填ホース６１と、該
充填ホース６１の端部に配設され、自動車Ｗの燃料タン
クＴに通ずる管路７３に着脱可能に連結して燃料を供給
するノズル６５と、その一端がノズル６５に連結され、
他端が供給調整部５１を経て弁６９を介して大気に解放
されている放出ホース７０とを備えている。
【０００７】燃料供給調整部５１には、燃料源６０から
の燃料を充填ホース６１に送る燃料流通管路５２が設け
られている。燃料流通管路５２には、質量流量計５３、
流量調整弁５４、遮断弁５５、圧力スイッチ５６が設け
られている。燃料源６０は、燃料が互いに異なる圧力、
すなわち低圧、中圧、高圧で充填された複数の貯蔵タン
ク６０ｋ、６０ｍ、６０ｎからなり、これら貯蔵タンク
６０ｋ、６０ｍ、６０ｎは、切り替え可能に燃料流通管
路５２に接続されている。
【０００８】ノズル６５は三方弁であり、接続口６５ａ
〜６５ｃのうち接続口６５ａに充填ホース６１が接続さ
れ、接続口６５ｂに放出ホース７０が接続されている。
残りの接続口６５ｃは充填口６６に位置し、充填口６６
は自動車Ｗの燃料タンクＴの接続口であるレセプタクル
７１に、管継手構造によりワンタッチで着脱可能に接続
できるようになっている。
【０００９】自動車Ｗが、誤って充填ホース６１と放出
ホース７０とを接続した状態で発進したり、外的衝撃を
受けたりして、充填ホース６１、放出ホース７０に一定
以上の引張力が作用したときに、燃料充填装置が破壊さ
れたり、燃料が漏れ出すことを防止するため、充填ホー
ス６１と放出ホース７０の中間位置には、所定の引張力
が作用すると脱離すると共に、ホース内に外気が導入さ
れるのを防ぐ遮断機能を備えた緊急離脱管継手６２が配
設されている。
【００１０】燃料充填装置５０では、以下のような一連
の操作で充填作業がなされる。待機状態においては、燃
料充填装置５０のノズル６５は、充填ホース６１との接
続口６５ａが閉とされ、自動車Ｗ側の接続口６５ｃと放
出ホース７０側の接続口６５ｂとが連通された状態とな
っている。自動車Ｗへの燃料の充填に際しては、ノズル
６５を、その充填口６６が自動車Ｗのレセプタクル７１
に係合するようにして接続する。
【００１１】次いで、ノズル６５のハンドル６５ｄを操
作して、接続口６５ａと接続口６５ｃを連通させ、充填
ホース６１と自動車Ｗのレセプタクル７１とが連通する
ようにした後、燃料充填装置５０の供給調整部５１に設
置した充填開始ボタン（図示せず）を押すことにより、
燃料源６０から自動車Ｗの燃料タンクＴに燃料を充填す
る。燃料は供給調整部５１より充填ホース６１、ノズル
接続口６５ａ、６５ｃ、レセプタクル７１を介して自動
車Ｗの燃料タンクＴに充填される。この充填時には、貯
蔵タンク６０ｋ、６０ｍ、６０ｎのうち、充填開始時の
自動車Ｗの燃料タンクＴの圧力よりも高く、かつ最も燃
料タンクＴに近い充填圧力の貯蔵タンクが使用される。
同時に遮断弁５５が開となり、放出弁６９が閉となる。
そして、圧力スイッチ５６により感知される燃料流通管
路５２の圧力と、圧力スイッチ６７で感知される貯蔵タ
ンク圧力との差圧から、制御部６８によって流量調整弁
５４に供給する駆動空気を制御して流量調整弁５４の開
度を適宜調整するとともに、充填ホース６１の圧力と貯
蔵タンクの圧力との圧力差が小さくなると、充填供給圧
力が次に高い貯蔵タンクへと切り替わるようにして、順
次段階的に充填圧力を高くして充填を行う。
【００１２】燃料が所定の圧力値まで充填されて、圧力
スイッチ５６の検出値が所定の圧力に到達すると、制御
部６８を介して圧力スイッチ５６が信号を出しランプ等
を点灯させ（図示せず）充填が終了したことを知らせる
とともに、遮断弁５５を閉とし、放出弁６９を開とす
る。充填終了時にはハンドル６５ｄによってノズル６５
の接続口を切替える。すなわち接続口６５ｃと接続口６
５ｂが連通するようにされる。このように、ノズル６５
のハンドル６５ｄを操作して、レセプタクル７１側のノ
ズルの接続口６５ｃと放出ホース７０への接続口６５ｂ
とが連通するように切替えると、ノズル６５と自動車Ｗ
の燃料タンクＴの遮断弁７４との間の管路７３に滞留し
ている燃料が放出ホース７０を介して大気に放出され
る。次いで、レセプタクル７１よりノズル６５を外し、
燃料の充填作業が終了する。ノズル６５は、三方弁であ
るため、ハンドル６５ｄの方向によって接続口の連通方
向を確認することができる。
【００１３】図６は、この燃料充填装置５０の充填操作
工程における、充填ホース６１と放出ホース７０との圧
力変化を示すものである。待機状態では、充填ホース６
１の圧力は、燃料タンクＴの充填圧力ＰF相当の圧力を
保持し、充填開始時に、連結された貯蔵タンクの圧力ま
で急激に降下し、順次高い圧力の貯蔵タンクに切り替え
られて所望圧力まで昇圧して行き、充填終了と共にその
最終充填圧力ＰFとなって待機状態となる。一方、放出
ホース７０内の圧力は、待機時間に入る時に、充填終了
時に残存する高圧の燃料を大気へ放出するため高くなる
ものの、その他の工程中はほぼ大気圧となる。
【００１４】従来の燃料充填装置５０にあっては、自動
車Ｗへの燃料充填を行っていない待機状態の時、先に充
填した際の燃料が充填ホース６１内に滞留している状態
にある。水素は、空気中で４.０〜７５.０％の濃度にお
いて着火源があると爆発する可能性があるガスである。
また圧縮天然ガスの主成分であるメタンは、空気中で
５.３〜１４.０％の濃度において、着火源があると爆発
する可能性があるガスである。このため、これらのガス
をホース等の配管内に滞留させておくことは望ましくな
い。
【００１５】現在の自動車Ｗ用の燃料タンクＴへの充填
圧力では、自動車の一回の燃料充填により走行できる距
離は、約２００ｋｍである。この走行距離は自動車Ｗが
搭載している燃料タンクＴの容量と、その充填圧力によ
ってきまるが、自動車Ｗに搭載する燃料タンクＴの容量
を大きくすることには限界があるため、走行距離を２０
０ｋｍを越えて延ばすためには、燃料タンクＴへの充填
圧力を高めることが要求され、例えば現在の４０ＭＰａ
から１００ＭＰａへと、より高い充填圧力にすることが
望まれている。
【００１６】しかしながら、従来の充填装置５０では、
充填圧力を高くすると、待機状態における充填ホース６
１などの管路内に、残留した燃料が高い圧力でそのまま
滞留することとなる。このような高圧状態で燃料を管路
内に滞留させると、各構成機器に使用するパッキンに燃
料が透過により滲入し、滲入した燃料が、充填開始の際
の圧力降下時にパッキン内部で膨張することによりパッ
キンが劣化することがある。特に水素ガスは、分子が小
さくパッキンに対する透過性が高いため、管路内に滞留
させることは望ましくなかった。また、燃料を高圧状態
で管路内に滞留させた場合には、ノズル６５内が高圧と
なるため、ノズル６５内のパッキン当接面に対するパッ
キンの押圧力が高くなることから、ノズル６５の弁の開
閉操作、および自動車Ｗに対する着脱操作が難しくなる
という問題がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
鑑みてなされたもので、燃料を高圧で充填する場合に、
装置のパッキンの劣化を防ぎ、かつ充填ノズルの操作を
容易とすることができる燃料充填装置を提供することを
目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料充填装置
は、燃料の供給量を調整する燃料供給調整部と、燃料供
給調整部からの燃料を自動車に送給する燃料送給管路
と、自動車に着脱可能に連結し、燃料送給管路からの燃
料を自動車に供給するノズルと、燃料送給管路内の燃料
を外部に放出する放出手段とを備えていることを特徴と
する。本発明の燃料充填装置は、燃料供給調整部が、燃
料を燃料送給管路に導く燃料流通管路を備え、前記放出
手段が、燃料流通管路に接続されている構成とするのが
好ましい。燃料供給調整部、燃料送給管路またはノズル
に使用するパッキンは、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレン
プロピレンゴム、フッ素ゴム、ポリアセタール、ポリア
ミドからなる群から選択された１種類または２種類以上
からなることが好ましい。燃料供給調整部、燃料送給管
路またはノズルに使用するパッキンは、アクリロニトリ
ルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリアミ
ドからなる群から選択された１種類または２種類以上か
らなることが特に好ましい。本発明の燃料充填装置は、
燃料送給管路と燃料供給調整部とが導電部材で連結さ
れ、燃料供給調整部が接地されている構成とすることが
できる。本発明の燃料充填装置は、燃料供給調整部に、
燃料の流量を測定する流量計と、燃料の流量を調整する
流量調整弁とを設け、流量調整弁の開度と該流量調整弁
の上流側圧力、下流側圧力の差圧とから算出される燃料
の流量に基づいて算出した理論充填量と、流量計で検出
した実際の充填量とを比較することができる構成とする
のが好ましい。本発明の燃料充填装置の燃料漏れ検出方
法は、燃料充填装置が、燃料の供給量を調整する燃料供
給調整部を備え、この燃料供給調整部が、燃料の流量を
測定する流量計と、燃料の流量を調整する流量調整弁と
を備え、流量調整弁の開度と該流量調整弁の上流側圧
力、下流側圧力の差圧とから算出される燃料の流量に基
づいて算出した理論充填量と、流量計で検出した実際の
充填量とを比較することにより、燃料漏れを検出するこ
とを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の燃料充填装置の実施の形
態を図１を参照して説明する。図１は本発明の燃料充填
装置の一実施形態を説明する系統略図である。本実施形
態の燃料充填装置１０は、燃料の供給量を調整する燃料
供給調整部１と、燃料供給調整部１からの燃料を自動車
Ｗに送給する燃料送給管路１１と、該燃料送給管路１１
の端部に配設され、自動車Ｗに着脱可能に連結して燃料
を供給するノズル２１と、燃料送給管路１１内の燃料を
外部に放出する放出手段となる燃料放出管路９とを備え
ている。
【００２０】燃料供給調整部１には、燃料源６０からの
燃料を燃料送給管路１１に送る燃料流通管路２が設けら
れている。燃料流通管路２には、質量流量計３、流量調
整弁４、遮断弁５、圧力スイッチ６が設けられている。
燃料源６０は、燃料が互いに異なる圧力、すなわち各々
低圧、中圧、高圧で充填された複数の貯蔵タンク６０
ｋ、６０ｍ、６０ｎを備えている。貯蔵タンク６０ｋ、
６０ｍ、６０ｎは、弁ＶK、ＶM、ＶNによって切り替え
可能に燃料流通管路２に接続されている。燃料源６０と
燃料流通管路２とを連結する管路１６には圧力スイッチ
２５が設けられている。燃料放出管路９は、遮断弁７お
よび逆止弁８を備えており、燃料供給調整部１内で一端
が燃料流通管路２に接続され、他端が大気に解放されて
いる。
【００２１】ノズル２１は、その先端の充填口２２にお
いて、自動車Ｗのレセプタクル（接続部）７１に着脱可
能に接続することができるようになっている。ノズル２
１およびレセプタクル７１には、これらが脱離した時
に、大気の流入を遮断する遮断機構を備えた管継手構造
７２を採用するのが好ましい。
【００２２】燃料送給管路１１の中間部には、緊急脱離
管継手１２が設けられている。緊急脱離管継手１２は、
自動車Ｗが、誤って該燃料送給管路１１を接続した状態
のままで発進したり、外的衝撃が付与されることなどに
よって、燃料送給管路１１に所定以上の引張力が作用し
た時に、燃料充填装置１が破壊されたり、燃料が漏れ出
すことを防止するためのものである。
【００２３】図２に示すように、緊急脱離管継手１２
は、互いに着脱可能な上流側部分１２ａと下流側部分１
２ｂとを備えている。上流側部分１２ａは、燃料流通部
１３ａを有する本体１５ａと、燃料流通部１３ａの開口
部１６ａを閉止する上流側閉止体１４ａとを備えてい
る。下流側部分１２ｂは、燃料流通部１３ｂを有する本
体１５ｂと、燃料流通部１３ｂの開口部１６ｂを閉止す
る下流側閉止体１４ｂとを備えている。閉止体１４ａ、
１４ｂは、進退可能とされ、バネ１７ａ、１７ｂによっ
て互いに近づく方向（前進方向）に付勢されている。上
流側部分１２ａの本体１５ａは、閉止体１４ｂを後退方
向に移動させる押圧部１９ａを備え、下流側部分１２ｂ
の本体１５ｂは、閉止体１４ａを後退方向に移動させる
押圧部１９ｂを備えている。
【００２４】緊急脱離管継手１２は、上流側部分１２ａ
と下流側部分１２ｂとが接続された状態において、閉止
体１４ａ、１４ｂがそれぞれ後退方向に移動した状態と
なるようになっている。閉止体１４ａ、１４ｂが後退方
向に移動した状態では、本体１５ａ、１５ｂに設けられ
た開口部１６ａ、１６ｂが開放され、燃料流通部１３
ａ、１３ｂを燃料が流通するようになる。この接続状態
で燃料が燃料流通部１３ａ、１３ｂを流れる際には、緊
急脱離管継手１２に設けられたパッキンに、燃料が接触
することになる。燃料が接触する可能性があるパッキン
としては、符号１８ａ〜１８ｍで示すものを挙げること
ができる。
【００２５】燃料供給調整部１、燃料送給管路１１また
はノズル２１に使用するパッキンとしては、アクリロニ
トリルブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルブタジ
エンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ポリ
アセタール、ポリアミドからなる群から選択された１種
類または２種類以上からなるものが好ましい。なかでも
特に、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロ
ピレンゴム、ポリアミドからなる群から選択された１種
類または２種類以上からなるものが好ましい。この材料
は、緊急脱離管継手１２のパッキン１８ａ〜１８ｍに適
用できる。またノズル２１に使用されるパッキンにも適
用できる。このほか、燃料充填装置１０の構成機器、例
えば燃料供給調整部１内の配管連結部分に使用されるパ
ッキンに使用することもできる。この材料の使用によっ
て、高圧状態で燃料に接触した場合でもパッキン内部へ
の燃料滲入が起こりにくくなるため、パッキンの劣化を
防ぐことができる。このため、長期にわたって燃料送給
管路１１、ノズル２１などのシールを維持し、燃料漏洩
を防ぐことができる。
【００２６】以下、燃料充填装置１０による充填作業に
ついて説明する。自動車Ｗへの燃料の充填に際しては、
ノズル２１の充填口２２を、自動車Ｗのレセプタクル７
１に接続する。次いで、燃料充填装置１０の燃料供給調
整部１に設置した充填開始ボタン（図示せず）を押すこ
とにより、燃料流通管路２に設けられた流量調整弁４お
よび遮断弁５を開くとともに、燃料放出管路９の遮断弁
７を閉とする。これによって、貯蔵タンク６０ｋ、６０
ｍ、６０ｎからの燃料を燃料流通管路２、燃料送給管路
１１を通して自動車Ｗに導入し、管路７３を通して燃料
タンクＴに充填する。
【００２７】燃料充填の際には、圧力スイッチ６により
感知される燃料流通管路２の圧力と、圧力スイッチ２５
に感知される貯蔵タンク圧力との差圧に基づいて、制御
部３０により流量調整弁４に供給する駆動空気を制御し
て流量調整弁４の開度を適宜調整して燃料を一定流量に
するのが好ましい。燃料充填の際には、貯蔵タンク６０
ｋ、６０ｍ、６０ｎのうち、充填開始時の自動車Ｗの燃
料タンクＴの圧力よりも高く、かつ最も燃料タンクＴに
近い充填圧力の貯蔵タンクが使用される。圧力スイッチ
６により感知される燃料送給管路１１の圧力と、圧力ス
イッチ２５での貯蔵タンク圧力との圧力差が小さくなる
と、充填供給圧力が次に高い貯蔵タンクへと切り替わる
ように弁Ｖk、Ｖm、Ｖnが切り替え操作されて、順次段
階的に充填圧力を高くなるようにして燃料が充填され
る。
【００２８】燃料が所定の圧力値まで自動車Ｗの燃料タ
ンクＴに充填されると、圧力スイッチ６が所定のその圧
力を感知し、信号を出してランプ等を点灯させ（図示せ
ず）、充填が終了したことを知らせる。同時に、自動車
Ｗの燃料タンクＴの遮断弁７４を閉止する。燃料タンク
Ｔへの充填圧力を高圧（例えば５０〜１００ＭＰａ）と
する場合には、燃料充填時において、燃料流通管路２お
よび燃料送給管路１１の内部が高圧（例えば５０〜１０
０ＭＰａ）となる。
【００２９】次に、制御部３０によって、燃料源６０の
各貯蔵タンクの弁Ｖk、Ｖm、Ｖn、および遮断弁５を閉
とするとともに、遮断弁７を開とする。これにより、燃
料送給管路１１に滞留する燃料は燃料放出管路９を通し
て大気に放出され、燃料送給管路１１内の圧力は大気圧
に近い値に低下する。次いで、レセプタクル７１からノ
ズル２１を外し、燃料の充填作業が終了し、以後、燃料
充填を必要とする自動車が来るのを待機する。この待機
状態においては、燃料流通管路２および燃料送給管路１
１内の圧力は大気圧に近い値に維持される。
【００３０】燃料充填装置１０の充填作業における燃料
送給管路１１内の圧力変化を図３に示す。図３に示すよ
うに、燃料送給管路１１内の圧力は、待機中においては
大気圧に近い圧力Ｐ0となる。この圧力は、充填を開始
すると、連結された貯蔵タンクの圧力まで上昇し、順次
高い圧力の貯蔵タンクに切り替えられるに従って、その
貯蔵タンクの圧力相当の圧力まで昇圧して行き、所望す
る充填圧力ＰFまで上昇する。充填終了と共に、燃料送
給管路１１内の燃料は燃料放出管路９を通して大気に放
出されるため、燃料送給管路１１内の圧力は、大気圧に
近い圧力Ｐ0に下がって待機状態となる。以後、待機、
充填を繰り返すに従い、燃料送給管路１１内の圧力は、
Ｐ0（待機時の圧力）−ＰF（充填時の圧力）−Ｐ0（待
機時の圧力）−ＰF（充填時の圧力）を繰り返す。
【００３１】本実施形態の燃料充填装置１０では、燃料
送給管路１１内の燃料を外部に放出する燃料放出管路９
を設けたので、燃料充填終了後、燃料送給管路等１１内
の燃料を直ちに燃料放出管路９から放出し、燃料送給管
路１１内の圧力を大気圧近くまで低下させた状態で待機
することができる。このため、待機状態において、燃料
充填装置１０を構成する各構成機器に使用するパッキン
（例えば緊急脱離管継手１２のパッキン１８ａ〜１８
ｍ）が高圧状態の燃料に長時間さらされるのを防ぎ、燃
料がパッキンに滲入するのを防ぐことができる。よっ
て、燃料の透過による滲入を原因としてパッキンが劣化
するのを防ぎ、燃料漏れなどの事故を防ぐことができ
る。また、待機状態においてノズル２１内を低圧とし、
着脱などの操作を容易にすることができる。
【００３２】また、燃料放出管路９に逆止弁８を設けた
ことにより、充填終了後に圧力が急激に低下しても、燃
料送給管路１１とこれに連結する系統内への大気の流入
を防止することができ、しかも系内を低圧に維持するこ
とができる。そのため、充填作業終了時の圧力変化を小
さくし、これによるパッキンへの影響を抑え、パッキン
劣化を防止することができる。また、逆止弁８の設置に
より、次に来た自動車Ｗに燃料を充填する際に、自動車
Ｗの燃料タンクＴへの大気成分の混入を防止することが
できる。
【００３３】さらに、燃料の充填時、ノズル２１の充填
口２２と自動車Ｗに配設した逆止弁７５との間に残存す
る大気が燃料タンクＴに混入しないようにするため、燃
料タンクTに充填する前に、空気が混入している経路に
加圧充填−大気放出操作を数度繰り返して行うことによ
り、大気の混入を確実に防止することができる。この操
作の回数は、加圧充填圧力や、自動車Ｗに許容される大
気成分の量により随時決定すれば良い。また、この加圧
充填−大気放出の繰り返し操作は充填開始ボタン（図示
せず）を押すと同時に行うようにすれば良い。
【００３４】また、燃料充填装置１０を構成する機器の
うち金属材料からなる機器の連結部、特に接続部材間に
絶縁性のシールテープを介在させた連結部は、導電体で
導電可能に連結して接地（アース）するのが好ましい。
図４は、燃料流通管路２と燃料送給管路１１との連結部
２０を示すもので、ここに示す連結部２０は、燃料流通
管路２側の接続部材２ａと、燃料送給管路１１側の接続
部材１１ａとがシールテープ（図示略）を介してねじ込
みにより結合した状態で接続されている。接続部材２ａ
は、燃料供給調整部１を介して接地（アース）されてい
る構成とするのが好ましい。
【００３５】この連結部２０では、金属などの導電体か
らなる線状の導電部材２３の一端および他端が、接続部
材２ａと接続部材１１ａとに取り付けられており、これ
によって接続部材２ａと接続部材１１ａとの間が導電可
能となっている。燃料送給管路１１は、管状の樹脂製、
またはゴム製の本体と、その外周に螺旋状に形成された
金属製の保護ワイヤとを備えているため、長さ方向に導
電可能となっている。なお燃料送給管路は、樹脂性より
もゴム製の方が柔軟性があり、操作性を考慮するとゴム
製であることが望ましい。
【００３６】導電部材２３を用いて燃料流通管路２と燃
料送給管路１１とを連結することによって、燃料送給管
路１１、ノズル２１等の構成機器において、燃料が流れ
る際やノズル接続の際の摩擦で発生する静電気を、接続
部材１１ａ、導電部材２３、接続部材２ａ、燃料供給調
整部１を通して除去することができる。例えば、自動車
Ｗ側で静電気が発生した場合（例えば自動車Ｗのレセプ
タクル７１にノズル２１を接続する際に静電気が発生し
た場合）において、この静電気を燃料送給管路１１、接
続部材１１ａ、導電部材２３、接続部材２ａ、燃料供給
調整部１を通して除去することができる。従って、静電
気を原因とする発火事故を防止して、安全に燃料充填装
置１０を運転することができる。ここでは、２つの接続
部材がシールテープを介して接続された場合を例示した
が、これに限らず、２つの接続部材がＯリングを介して
接続された場合においても、同様に、静電気を除去し、
発火事故を未然に防ぐことができる。
【００３７】燃料充填装置１０では、系内での燃料漏れ
を検出する燃料漏れ検出装置３１を設けるのが好まし
い。燃料漏れ検出装置３１は、流量調整弁４より上流側
の燃料流通管路２の圧力を圧力スイッチ２５で感知し、
流量調整弁４より下流側の圧力を圧力スイッチ６で感知
して、これらからの検出信号を制御部３０に送信する。
流量調整弁４の開度を一定（流量Ｑ）としたときには、
流量調整弁４の上流側と下流側との差圧により燃料の瞬
時流量が決定される。制御部３０においては、予め瞬時
流量と差圧との関係についてのデータベースを作成して
おき、圧力スイッチ２５と圧力スイッチ６の検出値から
算出された充填時の差圧を逐次読みとり、この差圧と流
量（Ｑ）とから算出される瞬時流量を積算することによ
り、理論的充填量（Ｆ0）を計算して記憶する。
【００３８】一方、質量流量計３において、燃料が実際
に燃料源６０から供給された充填量（Ｆ）が計測され、
この実測充填量（Ｆ）が制御部３０に送信される。制御
部３０においては、理論充填量（Ｆ0）と実測充填量
（Ｆ）とを比較し、その差ΔＦ＝Ｆ0−Ｆを計算し、こ
れを漏れ量（ΔＦ）として表示部３２に表示する。
【００３９】燃料漏れ検出装置３１では、理論充填量
（Ｆ0）と実測充填量（Ｆ）とを比較することにより、
燃料漏れを検出する。すなわち、理論充填量（Ｆ0）と
実測充填量（Ｆ）との差ΔＦの大きさによって、燃料漏
れの有無を判定する。例えば、差ΔＦが規定値αを越え
たとき（または下回ったとき）に、燃料漏れが生じたと
判定することができる。従って、燃料漏れを、正確かつ
迅速に検出することができる。また、燃料漏れが起こり
やすい箇所に設けた燃料センサによって燃料漏れを検出
する従来の検出方法に対し、ここに示す検出装置３１を
用いた検出方法では、理論充填量（Ｆ0）と実測充填量
（Ｆ）との比較により燃料漏れを検出するので、燃料漏
れの発生箇所にかかわりなく、燃料漏れを直ちに検出す
ることができる。
【００４０】また、差ΔＦが規定値αを越えた時点（ま
たは下回った時点）で、警報を発するようにしておけ
ば、燃料の漏れ検出を早急に行うことができる。さら
に、この時点で遮断弁５を操作し燃料の供給を止めるよ
うにしておけば、安全性を高めることができる。
【００４１】なお、このデータのガスの温度を測定し、
温度補正を行うことにより、より厳密な監視を行うこと
ができる。この漏れ検出方法は、自動車Ｗへの燃料充填
装置１０に限定されるものでなく、その他のいかなる燃
料供給にあたっても適用することができ、安全な燃料供
給が可能となる。
【００４２】
【実施例】パッキンの耐久性試験を次に示すようにして
行った。試験に用いた検体を以下に示す。 （１） ゴム系材料 （ａ）材質：アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化
アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレン
ゴム、フッ素ゴム、塩素化ブチル （ｂ）形状：ダンベル（ＪＩＳ Ｋ ６２５１ ３号
形）、およびＯリング（ＡＳ５６８Ａ−１１６）
【００４３】（２） 樹脂系材料 （ａ）材質：ポリオキシメチレン（ポリアセタール）、
ナイロン（ポリアミド）、ポリフェニレンサルファイド （ｂ）形状：ダンベル（ＡＳＴＭ１型 厚み３ｍｍ）
【００４４】（３） 樹脂（被覆）系材料 （ａ）材質：本体；シリコーン樹脂、フッ素樹脂、被
覆；テフロン（登録商標） （ｂ）形状：Ｏリング（ＡＳ５６８Ａ−１１６）
【００４５】試験方法は以下の通りとした。検体を容器
内に収容し、この容器内に水素ガスを充填し、その圧力
を３５ＭＰａとした状態で１週間放置した後、容器内の
水素ガスを排出した。水素ガスを排出する際には、容器
内の圧力が急激に減少するように、約３０分間で排出を
完了した。ダンベル形状の検体については、外観、引張
り強さ、伸び、平行部分の厚さ、平行部分の幅、および
硬さを評価した。Ｏリング形状の検体については、外
観、厚さ、および内径を評価した。引張り強さおよび伸
びの試験方法はＪＩＳ Ｋ ６２５８に準拠した。この
試験では、ゴム系材料からなるダンベル形状の検体の場
合、標線間距離を２０ｍｍとし、引張り速度を５００ｍ
ｍ／分とした。樹脂系材料からなるダンベル形状の検体
の場合には、標線間距離を５０ｍｍとし、引張り速度を
１０ｍｍ／分とした。厚さは、ダイヤルゲージを用いて
測定した。幅および内径は、投影機を用いて測定した。
硬さは、ウォーレス硬度計を用いて測定した。上記各評
価試験では、３つの検体をサンプルとして試験に供し
た。また、試験前の測定値と試験後の測定値から、各項
目について試験前後の変化量および変化率を算出した。
試験結果を表１〜５に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】表１〜５に示す試験結果に基づいて、次の
基準により各検体を評価した。 （ａ）外観：発泡、割れなどの異常がないこと （ｂ）引張り強さ：製品規格に対し大幅な減少がないこ
と （ｃ）伸び：製品規格に対し大幅な減少がないこと （ｄ）厚さ：試験前の寸法に対し大幅な変化がないこと （ｅ）幅または内径：試験前の寸法に対し大幅な変化が
ないこと （ｆ）硬さ：製品規格に対し大幅な硬化または軟化がな
いこと
【００５２】上記試験結果より、以下の考察が可能であ
る。 （１）アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化アクリ
ロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、
フッ素ゴム、ポリオキシメチレン（ポリアセタール）、
ナイロン（ポリアミド）は、機械的特性（引張り強度、
伸び、硬さ）や寸法の変化が小さく、外観上の変化も比
較的小さい。 （２）特に、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレ
ンプロピレンゴム、ナイロン（ポリアミド）は、機械的
特性や寸法の変化が小さく、外観上の変化も小さい。 （３）アクリロニトリルブタジエンゴムを用いる場合、
試験前の硬度が７５以下である検体１〜３は、硬度が７
５を越える検体４〜６に比べ、機械的特性の変化が小さ
い。 （４）エチレンプロピレンゴムを用いる場合、試験前の
硬度が７２以下である検体１３〜１５は、硬度が７２を
越える検体に比べ、機械的特性の変化が小さく、外観上
の変化も小さい。 （５）樹脂（被覆）系材料を用いた場合には、被覆の破
れが生じた。 （６）塩素化ブチルは、引張り強さ、伸び、厚さの減少
が大きい。またＯリング形状のものについては、発泡が
見られた。 （７）ポリフェニレンサルファイドは、引張り強度の減
少が大きい。 なお、これらの考察は、特定の試験から得られたもので
はなく、上記各試験の結果を総合して得られた判断に基
づくものである。またポリアミド樹脂の伸び試験は、測
定値の信頼性が低いので表５から削除した。
【００５３】
【発明の効果】本発明の燃料充填装置では、燃料送給管
路内の燃料を外部に放出する放出手段を設けたので、燃
料充填終了後、燃料送給管路等内の燃料を直ちに放出
し、燃料送給管路内の圧力を大気圧近くまで低下させた
状態で待機することができる。このため、待機状態にお
いて、燃料充填装置を構成する各構成機器に使用するパ
ッキンが高圧状態の燃料に長時間さらされるのを防ぎ、
燃料がパッキンに滲入するのを未然に防ぐことができ
る。よって、燃料の滲入を原因としてパッキンが劣化す
るのを防ぎ、燃料漏れなどの事故を防ぐことができる。
また、待機状態においてノズル内を低圧とし、ノズル着
脱などの操作を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の燃料充填装置の一実施形態の概略構
成図である。
【図２】 図１に示す燃料充填装置に使用可能な緊急脱
離管継手を示すもので、離脱した状態の一部断面図を示
す。
【図３】 図１に示す燃料充填装置の燃料充填時におけ
る燃料送給管路内の圧力変化を示すグラフである。
【図４】 図１に示す燃料充填装置の燃料送給管路と燃
料流通管路との連結部を示す概略構成図である。
【図５】 従来の燃料充填装置の一例を示す概略構成図
である。
【図６】 図５に示す燃料充填装置の燃料充填時におけ
る充填ホース内と放出ホース内の圧力変化を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１…燃料供給調整部、２…燃料流通管路、３…質量流量
計、４…流量調整弁、５、７、７４…遮断弁、６…圧力
スイッチ、８、７５…逆止弁、９…燃料放出管路、１０
…燃料充填装置、１１…燃料送給管路、１８ａ、１８ｂ
・・・パッキン、２１…ノズル、３１…燃料漏れ検出装
置、Ｗ…自動車、Ｔ…燃料タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 直幸 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 白根 義和 東京都港区西新橋１丁目16番７号 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 後藤 邦彦 東京都大田区仲池上２丁目９番４号 日東 工器株式会社内 (72)発明者 松本 光司 東京都大田区仲池上２丁目９番４号 日東 工器株式会社内 Ｆターム(参考） 3E072 AA01 DA05 GA30

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水素ガスまたは圧縮天然ガスを燃料とし
    て自動車の燃料タンクに充填する燃料充填装置であっ
    て、 燃料の供給量を調整する燃料供給調整部と、 燃料供給調整部からの燃料を自動車に送給する燃料送給
    管路と、 自動車に着脱可能に連結し、燃料送給管路からの燃料を
    自動車に供給するノズルと、 燃料送給管路内の燃料を外部に放出する放出手段とを備
    えていることを特徴とする燃料充填装置。
  2. 【請求項２】 燃料供給調整部は、燃料を燃料送給管路
    に導く燃料流通管路を備え、 前記放出手段が、燃料流通管路に接続されていることを
    特徴とする請求項１記載の燃料充填装置。
  3. 【請求項３】 燃料供給調整部、燃料送給管路またはノ
    ズルに使用するパッキンが、アクリロニトリルブタジエ
    ンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、エチ
    レンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ポリアセタール、ポ
    リアミドからなる群から選択された１種類または２種類
    以上からなるものであることを特徴とする請求項１また
    は２記載の燃料充填装置。
  4. 【請求項４】 燃料供給調整部、燃料送給管路またはノ
    ズルに使用するパッキンが、アクリロニトリルブタジエ
    ンゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドからなる
    群から選択された１種類または２種類以上からなるもの
    であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料充
    填装置。
  5. 【請求項５】 燃料送給管路と燃料供給調整部とが導電
    部材で連結され、燃料供給調整部が接地されていること
    を特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の燃
    料充填装置。
  6. 【請求項６】 燃料供給調整部に、燃料の流量を測定す
    る流量計と、燃料の流量を調整する流量調整弁とを設
    け、 流量調整弁の開度と該流量調整弁の上流側圧力、下流側
    圧力の差圧とから算出される燃料の流量に基づいて算出
    した理論充填量と、流量計で検出した実際の充填量とを
    比較することができるようにされていることを特徴とす
    る請求項１〜５のうちいずれか１項記載の燃料充填装
    置。
  7. 【請求項７】 水素ガスまたは圧縮天然ガスを燃料とし
    て自動車の燃料タンクに充填する燃料充填装置の燃料漏
    れを検出する方法であって、 この燃料充填装置が、燃料の供給量を調整する燃料供給
    調整部を備え、 この燃料供給調整部が、燃料の流量を測定する流量計
    と、燃料の流量を調整する流量調整弁とを備え、 流量調整弁の開度と該流量調整弁の上流側圧力、下流側
    圧力の差圧とから算出される燃料の流量に基づいて算出
    した理論充填量と、流量計で検出した実際の充填量とを
    比較することにより、燃料漏れを検出することを特徴と
    する燃料漏れ検出方法。
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