JP2004211780A - Gas charging coupling connection structure, gas charging coupling and receptacle of charged tank - Google Patents

Gas charging coupling connection structure, gas charging coupling and receptacle of charged tank Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve part having a structure not affected by the pressure of a high-pressure gas. <P>SOLUTION: In this gas charging coupling connection structure, a seal member 152 for sealing an outer periphery of an insertion pipe 108 is formed in a state of having a diameter same as an inner diameter of a seal member 116 of a gas charging coupling 50. As the sealing members 116, 152 sealing both end parts of the insertion pipe 108 have the same inner diameters, the gas pressures acting on both ends of the insertion pipe 108 in charging the gas, are balanced, and the force for axially pushing out the insertion pipe 108 is canceled. As the pressure causing the movement of the insertion pipe 108 is not acted in charging the gas, a sealed state can be kept without affected by the pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧に加圧されたガスを被充填タンクに注入するのに適したガス充填カップリング接続構造及びガス充填カップリング及び被充填タンクのレセプタクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池車の開発が進められており、実用化が促進されつつある。この燃料電池車では、水素と酸素とを反応させて発電を行い、この電力によりモータを駆動させて走行するように構成されている。
【０００３】
このような燃料電池車の普及に際して、現在のガソリンや軽油を燃料とするエンジンが搭載された車両と同様に、例えば、７０ＭＰａ程度の高圧に圧縮した水素を供給する燃料供給システムの開発も重要である。
【０００４】
従来のガス充填カップリングとしては、例えば、２０ＭＰａ程度の圧力に圧縮されたＣＮＧ（圧縮天然ガス）を燃料タンクに充填するためのものがある。この種のガス充填カップリングでは、円筒状に形成されたカップリング本体の先端に設けられた燃料タンクの注入口に結合される結合部と、カップリング本体の他端に設けられたガス供給管路が接続される継手と、カップリング本体の中間部分に設けられた開閉弁とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
開閉弁は、カップリング本体の側面に回動可能に突出する操作レバーの回動位置によって開弁または閉弁する。また、結合部は、内周に燃料タンクの注入口（レセプタクル）の係止溝に嵌合する係止部材が設けられ、外周には軸方向にスライドして係止部材を係止解除位置に移動させるロック解除用の操作リングが設けられている。
【０００６】
上記のように構成されたガス充填カップリングを用いて圧縮された高圧ガスを燃料タンクに充填させる場合は、結合部を燃料タンクの注入口に押圧することで係止部材が注入口の係止溝に嵌合してロックされて充填時の耐圧強度が確保される。次に、操作レバーが開弁位置に回動操作されると、圧縮されたガスが燃料タンクに充填される。
【０００７】
そして、燃料タンクの圧力が目標充填圧力に達すると、操作レバーを閉弁位置に回動操作してガスの充填を止める。その後、カップリング本体の内部に残留するガスを外部に排出するための脱圧用弁を開弁してカップリング本体の内部を減圧する。
【０００８】
次いで、ロック解除用の操作リングをカップリング本体の軸方向にスライドさせることにより、係止部材が注入口の係止溝から離脱してロック解除される。これで、ガス充填カップリングを注入口から離間させることが可能になる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２９５３９９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のガス充填カップリングにおいては、一般的に結合部の端部にＯリングなどのシール部材が設けられており、このシール部材を燃料タンクの注入口の内壁に押圧してシールする構造が採られていた。
【００１１】
しかしながら、このようなシール構造では、ガス充填中の圧力がシール部材に対して作用するため、シール部材の内側（ガス圧）と外側（大気圧）との圧力差が大きくなり、例えば２０ＭＰａ程度の圧力では、支障なくても、７０ＭＰａ程度の高圧になると、シール部材が耐え切れずに変形して外部に押し出されてしまうことが考えられる。
【００１２】
そこで、本発明は上記課題を解決したガス充填カップリング接続構造及びガス充填カップリング及び被充填タンクのレセプタクルを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、以下のような特徴を有する。
上記請求項１記載の発明は、ガス充填カップリングの接続端部を被充填タンクのレセプタクルに挿入するガス充填カップリング接続構造であって、加圧されたガスが供給されるカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入され、一端がレセプタクルに挿入される筒状部材と、筒状部材を軸方向に貫通するガス供給経路と、レセプタクルの内部に設けられ、筒状部材の一端の外周に嵌合し、筒状部材の一端をシールする第１のシール部材と、カップリング本体に設けられ、筒状部材の他端の外周に嵌合し、筒状部材の他端をシールする第２のシール部材と、筒状部材をレセプタクルに挿入した際に筒状部材をロックするロック機構と、を備えたものであり、筒状部材の外周をシールする第１、第２のシール部材が外部に押し出されないように保持することが可能になる。
【００１４】
上記請求項２記載の発明は、第１のシールの内径と第２のシール部材の内径とを同径に形成したものであり、筒状部材の両端間の圧力差がなくなり、筒状部材を何れか一方に移動させようとする圧力が作用しないように構成することが可能になる。これにより、内機部品に応力がかからないので、剛性を高める必要がない。
【００１５】
上記請求項３記載の発明は、筒状部材が、一端が被充填タンクのレセプタクルに設けられた第１の当接部に当接して挿入位置を規制され、他端がカップリング本体の内部に設けられた第２の当接部に当接してレセプタクルから離間方向の位置を規制するものであり、ガス充填カップリングの接続端部を被充填タンクのレセプタクルに接続することにより、筒状部材の両端が第１、第２の当接部に当接して軸方向への移動が規制された状態に保持され、圧力の影響を受けない構成とすることが可能になる。
【００１６】
上記請求項４記載の発明は、被充填タンクのレセプタクルに挿入されて接続されるガス充填カップリングであって、加圧されたガスが供給されるカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入され、一端がレセプタクルに挿入されると、レセプタクルの内部に設けられた第１のシール部材により一端の外周がシールされる筒状部材と、筒状部材を軸方向に貫通するガス供給経路と、筒状部材の他端の外周に嵌合し、筒状部材の他端をシールする第２のシール部材と、筒状部材を前記レセプタクルに挿入することにより筒状部材をロックするロック機構と、を備えたものであり、筒状部材の外周をシールする第２のシール部材が外部に押し出されないように保持することが可能になる。また、筒状部材に移動させようとする圧力が作用しないように構成することが可能になる。
【００１７】
上記請求項５記載の発明は、ガス充填カップリングの接続端部が挿入されて接続される被充填タンクのレセプタクルであって、ガス充填カップリングのカップリング本体に摺動可能に設けられた筒状部材の一端が挿入される挿入孔と、挿入孔の内周に設けられ、筒状部材の他端をシールするガス充填カップリング側の第２のシール部材と同径に形成され、筒状部材の一端の外周をシールする第１のシール部材と、を備えたものであり、筒状部材の外周をシールする第１のシール部材が外部に押し出されないように保持することが可能になる。また、筒状部材に移動させようとする圧力が作用しないように構成することが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明になるガス充填カップリング接続構造の一実施例が適用されたガス充填システムを示す構成図である。
【００１９】
図１に示されるように、ガス充填システム１０では、例えば、燃料電池（図示せず）が搭載された車両１２の燃料タンク（被充填タンク）１８に高圧ガス（例えば、７０ＭＰａの水素等）を充填するガス充填カップリング５０と、ガス充填カップリング５０に高圧ガスを供給するディスペンサ１６とから構成されている。
【００２０】
車両１２は、燃料タンク１８が搭載されており、燃料タンク１８には燃料電池に供給される水素が充填される。また、燃料タンク１８には、ガス充填カップリング５０が結合されるレセプタクル２０が設けられている。
【００２１】
ガス充填カップリング５０は、後述するように内部に主弁６２と、閉止弁６４と、残圧開放弁６６とが設けられている。主弁６２及び閉止弁６４は、高圧ガス（燃料）を供給するガス供給管路５８に設けられており、ガス供給管路５８の先端はレセプタクル２０を介して燃料タンク１８に連通される。また、ガス供給管路５８の基端は高圧ガスを生成するコンプレッサ及びガス貯蔵タンク（共に図示せず）に連通されている。
【００２２】
さらに、ガス充填カップリング５０には、圧縮空気を供給する空気管路６０とが接続されている。そして、空気管路６０の下流には、ガス充填カップリング５０の主弁シリンダ（弁部）７０、停止操作弁２２、エアノズル２４などが接続されている。主弁シリンダ７０は、後述するように圧縮空気の供給により開弁動作して高圧ガスを充填するための弁機構であり、空気管路６０の空気圧の低下に伴って閉弁動作する。
【００２３】
また、停止操作弁２２は、ガスの充填中に異常が発生した場合にガス充填を緊急停止させるための緊急停止スイッチである。
【００２４】
ここで、ディスペンサ１６について説明する。
ディスペンサ１６は、空気管路６０を開または閉とする空気用開閉弁２８と、空気管路６０の空気圧を検出する圧力スイッチ３０と、ガス供給管路５８を開または閉とするガス用開閉弁３２とを有する。空気用開閉弁２８は、電磁式の２位置３ポート弁からなり、ソレノイドが励磁された開弁し、ソレノイドへの通電がオフになると、閉弁すると共に、下流側の圧縮空気を大気中に排気させる。
【００２５】
また、圧力スイッチ３０は、空気管路６０の圧力が所定値以上になると、検出信号を出力する。また、ガス用開閉弁３２は、電磁式の２位置２ポート弁からなり、ソレノイドが励磁されて開弁してガス供給管路５８から供給されたガスをガス充填カップリング５０に供給し、ソレノイドへの通電がオフになると、閉弁してガス供給管路５８を遮断してガスの供給を停止する。
【００２６】
ディスペンサ１６の制御装置３４は、上記空気用開閉弁２８、圧力スイッチ３０、ガス用開閉弁３２の他に、充填準備スイッチ３６、充填準備完了ランプ３８、充填開始スイッチ４０、充填中ランプ４２、充填停止スイッチ４４、充填停止ランプ４６とが接続されている。そして、制御装置３４は、ガス充填カップリング５０が燃料タンク１８のレセプタクル２０に結合された後、充填準備スイッチ３６がオンに操作されると、空気用開閉弁２８を開弁してガス充填カップリング５０へ圧縮空気を供給すると共に、充填準備完了ランプ３８を点灯させる。
【００２７】
また、制御装置３４は、充填開始スイッチ４０がオンに操作されると、ガス用開閉弁３２を開弁してガス充填カップリング５０へ高圧ガスを供給開始すると共に、充填中ランプ４２を点灯させる。
【００２８】
また、制御装置３４は、充填停止スイッチ４４がオンに操作されると、ガス用開閉弁３２を閉弁してガス充填カップリング５０へのガス供給を停止すると共に、充填停止ランプ４６を点灯させる。その後、制御装置３４は、空気用開閉弁２８を閉弁して主弁シリンダ７０への圧縮空気の供給を停止する。
【００２９】
ここで、ガス充填カップリング５０の構成について説明する。
図２は本発明になるガス充填カップリングの一実施例を示す正面図である。
【００３０】
図２に示されるように、ガス充填カップリング５０は、カップリング本体５２と、カップリング本体５２の一端より斜め下方に突出するグリップ５４と、カップリング本体５２の一端に設けられた結合部５６とから構成されている。
【００３１】
結合部５６の外周には、ロック解除用の操作リング６８が摺動可能に設けられている。そして、操作リング６８の端部には、結合部５６を保護する樹脂製の保護キャップ５３が嵌合されており、保護キャップ５３の突部５３ａには脱落防止用紐５３ｂの一端が連結されている。また、脱落防止用紐５３ｂの他端は、カップリング本体５２の外周に係止された係止部５３ｃに連結されている。尚、保護キャップ５３の内側には、脱落防止用のＯリング５３ｄ（図３参照）が装着されている。
【００３２】
従って、ガス充填カップリング５０の結合部５６を燃料タンク１８のレセプタクル２０に結合する前に保護キャップ５３を操作リング６８の端部から分離させて結合部５６を露出させる。
【００３３】
操作者は、ガス充填カップリング５０のグリップ５４を把持して結合部５６を車両のレセプタクル２０に押圧操作することにより、操作リング６８がロック位置に回動する。また、操作者は、一方の手でガス充填カップリング５０のグリップ５４を把持したまま、他方の手でガス充填カップリング５０の操作リング６８をロック解除位置に回動操作することで、ガス充填カップリング５０をレセプタクル２０から分離可能になる。
【００３４】
図３はカップリング本体５２の内部構造を示す縦断面図である。
図３に示されるように、カップリング本体５２には、高圧ガス（例えば、７０ＭＰａの水素等）を供給するガス供給管路５８と、圧縮空気を供給する空気管路６０と、ガス充填終了後の残圧を外部に排出するための残圧回収管路６１とが接続されている。さらに、カップリング本体５２は、内部に主弁６２が設けられ、前端には、結合部５６及び閉止弁６４を保持する保持部材７２が設けられている。また、カップリング本体５２の後端には、残圧開放弁６６を保持すると共に、カップリング本体５２の後部開口を塞ぐ蓋部材７４が設けられている。
【００３５】
また、主弁６２は、カップリング本体５２の内部に形成された貫通孔５２ａ内を摺動可能に挿入されたスプール弁７６と、スプール弁７６を駆動するピストン７８と、ピストン７８を閉弁方向に押圧するコイルバネ８０とを有する。
【００３６】
貫通孔５２ａの内壁には、スプール弁７６の外周をシールする一対のシール部材８２，８４が設けられている。弁部７６ａの先端は、シール部材８２を損傷しないようにテーパ状に形成されている。また、シール部材８２，８４は、貫通孔５２ａの両端に螺入された環状のシール押え８６，８８によって保持されている。
【００３７】
また、貫通孔５２ａの中間位置には、ガス供給管路５８に連通された連通孔９０が開口するように設けられている。従って、スプール弁７６の弁部７６ａが、シール部材８２，８４にシールされているときは、連通孔９０からのガス供給が遮断され、スプール弁７６の弁部７６ａの先端が開弁方向（Ｘｂ方向）へ移動してシール部材８２から抜け出ると、連通孔９０からのガスが貫通孔５２ａを通過して閉止弁６４の保持部材７２側へ吐出される。
【００３８】
また、ピストン７８は、円盤状に形成されており、一面がスプール弁７６の外周より半径方向に突出する鍔部７６ｂに当接し、他面がスプール弁７６に螺合されたナット９２に当接する。ピストン７８は、外周に主弁シリンダ７０の内壁との間をシールするＯリング７９が取り付けられている。
【００３９】
また、空気管路６０は、カップリング本体５２に設けられたピストン駆動通路１０２と、後述するロック機構１０４に圧縮空気を供給する空気通路１０６とに連通される。空気管路６０から供給された圧縮空気がピストン駆動通路１０２を介して主弁シリンダ７０に供給されると、ピストン７８は、空気管路６０から供給された圧縮空気の圧力により開弁方向（Ｘｂ方向）に移動する。
【００４０】
また、ナット９２の外周には、コイルバネ８０の端部が当接するバネ受け９４が嵌合されている。コイルバネ８０は、スプール弁７６を閉弁方向に付勢するためのバネであり、そのバネ力は、バネ受け９４を介してピストン７８に伝達される。
【００４１】
スプール弁７６は、主弁シリンダ７０内を摺動するピストン７８の中央孔を貫通しており、他端が残圧開放弁６６と一体的に結合されている。そのため、残圧開放弁６６は、後述するようにピストン７８が空気管路６０から供給された圧縮空気により開弁方向（Ｘｂ方向）に移動すると共に、閉弁し、ピストン７８がコイルバネ８０のバネ力により閉弁方向（Ｘａ方向）に移動すると共に、開弁する。
【００４２】
残圧開放弁６６は、蓋部材７４の中央に設けられたガイド部９５を軸方向（Ｘａ，Ｘｂ方向）に延在する挿通孔９５ａ内を摺動可能に挿通されている。また、挿通孔９５ａの奥部には、弁座９８が設けられ、弁座９８は脱圧通路１００を介して残圧回収管路６１と連通されている。
【００４３】
尚、蓋部材７４は、ピストン７８の摺動方向に応じて主弁シリンダ７０内の空気を給排するための小孔７４ａが設けられている。また、上記ガイド部９５は、スプール弁７６の他端の移動をガイドすると共に、端部外周に突出するバネ支持部９５ｂを有する。バネ支持部９５ｂは、コイルバネ８０の内周に当接ように形成されており、コイルバネ８０がピストン７８の摺動方向に変位するようにガイドする。
【００４４】
さらに、スプール弁７６の内部には、脱圧通路７６ｃが貫通しており、脱圧通路７６ｃの右端がガイド部９５の挿通孔９５ａに連通されている。主弁６２と閉止弁６４との間には、連通室１０１が形成されている。また、脱圧通路７６ｃの左端は、連通室１０１に連通するように開口されている。
【００４５】
閉止弁６４を保持する保持部材７２では、レセプタクル２０に係合するロック機構１０４と、円筒状に形成された挿入パイプ１０８（請求項１記載の筒状部材に相当する）と、挿入パイプ１０８の外周に係合するバネ受け１１０と、バネ受け１１０を閉弁方向（Ｘａ方向）に押圧するコイルバネ１１２とを有する。尚、結合部５６は、ロック機構１０４と挿入パイプ１０８とから構成されている。
【００４６】
保持部材７２は、内部に挿入パイプ１０８及びバネ受け１１０が挿入される空間７２ａが形成されており、バネ受け１１０が空間７２ａ内を摺動可能に取り付けられている。尚、バネ受け１１０は、コイルバネ１１２のバネ力によりＸａ方向に押圧されており、挿入パイプ１０８の外周に係止された係止リング１１４によって抜け防止される。
【００４７】
このバネ受け１１０は、後述するようにレセプタクル２０に当接してＸｂ方向に摺動するものであり、挿入パイプ１０８がレセプタクル２０に挿入される前はＸａ方向に摺動してロック機構１０４をロック解除状態に保持する。
【００４８】
さらに、保持部材７２の内部には、挿入パイプ１０８が挿通される挿通孔７２ｂが設けられ、この挿通孔７２ｂの内壁には挿入パイプ１０８の他端１０８ｂの外周をシールするシール部材１１６（請求項１記載の第２のシール部材に相当する）が設けられている。そして、挿通孔７２ｂの端部には、シール部材１１６の抜け出しを防止するシール押え１１８が螺入されている。
【００４９】
挿入パイプ１０８は、軸方向に延在された通路１２０を有する中空形状に形成されている。また、挿入パイプ１０８は、先端１０８ａが操作リング６８より前方に突出しており、ガス充填が行われないときは、保護キャップ５３の突部５３ａに嵌合されて破損しないように保護される。
【００５０】
また、通路１２０は、一端が挿入パイプ１０８の挿入側端部となる先端１０８ａに開口されており、他端が半径方向に貫通する通路１２２と連通されている。また、挿入パイプ１０８の他端１０８ｂには、挿通孔７２ｂの内壁をシールするシール部材１２４と、挿入パイプ１０８が連通室１０１の圧力によって飛び出すことを阻止するストッパ１２６とが設けられている。また、ストッパ１２６は、挿通孔７２ｂの内径よりも大径に形成され、且つ後述するようにＸｂ方向に摺動した際にシール押え８６に当接する突部１２６ａを有する。
【００５１】
閉止弁６４においては、レセプタクル２０に挿入されない状態では、ガス充填が行われないので、挿入パイプ１０８は、コイルバネ１１２のバネ力によりＸａ方向に押圧されており、通路１２２及びシール部材１２４が挿通孔７２ｂに挿入された状態に保持される。すなわち、閉止弁６４は、閉止されている。
【００５２】
従って、ガス充填カップリング５０をレセプタクル２０に結合しない状態で主弁６２が開弁された場合には、閉止弁６４が閉弁しているので、ガスが誤って大気中に放出されることが防止される。また、ガス充填カップリング５０において、連通室１０１に高圧のガス圧が作用した状態では、挿入パイプ１０８を開弁方向（Ｘｂ方向）に摺動させることができないので、ガスが挿入パイプ１０８の通路１２０から噴射されることを防止できる。
【００５３】
上記ロック機構１０４は、レセプタクル２０に係合する複数の係止球１３０と、係止球１３０の外周側に設けられた押圧リング１３２と、空気通路１０６を介して供給された圧縮空気の圧力により押圧リング１３２をロック位置に保持する保持機構（図示せず）とから構成されている。複数の係止球１３０は、周方向に配置されており、内周側に移動してレセプタクル２０の凹部（後述する）に嵌合することでレセプタクル２０との間をロックし、外周側に移動してレセプタクル２０とのロックを解除する。
【００５４】
尚、上記ロック機構１０４においては、押圧リング１３２がエアノズル２４に当接または離間することで空気管路１０６からの圧力が変化するため、圧力スイッチ３０によって操作リング６８がロック位置またはロック解除位置に移動していることが検出される。
【００５５】
ここで、図４を参照してレセプタクル２０の構成について説明する。
図４に示されるように、レセプタクル２０は、例えば、車両の燃料タンク１８の注入口として設けられており、筒状に形成されたレセプタクル本体１４０と、レセプタクル本体１４０を車体の取付板１４２に固定するナット１４４と、レセプタクル本体１４０の中央を貫通する取付孔１４０ａに挿入された逆止弁１４６と、逆止弁１４６が当接する弁座部材１４８と、取付孔１４０ａの端部に螺入された差込部材１５０と、弁座部材１４８と差込部材１５０との間に介在するシール部材１５２（請求項１記載の第１のシール部材に相当する）とから構成されている。
【００５６】
レセプタクル本体１４０は、一端に開口する上記取付孔１４０ａと、他端に開口する燃料タンク接続管（図示せず）が接続される継手１４０ｂと、取付孔１４０ａと継手１４０ｂとを連通する連通孔１４０ｃとを有する。また、レセプタクル本体１４０は、外周に車体の取付板１４２に当接させる鍔部１４０ｄを有しており、ナット１４４の締め付けにより取付板１４２を挟持する。
【００５７】
逆止弁１４６は、先端が円錐状のテーパ面１４６ａになっており、テーパ面１４６ａには、弁座部材１４８との間をシールするシール部材１４６ｂが装着されている。そして、シール部材１４６ｂの外側のテーパ面１４６ａに開口するように一対の通路１４６ｃが４５度の傾斜角度で形成されている。
【００５８】
さらに、逆止弁１４６の他端には、通路１４６ｃが連通する開口１４６ｄが設けられている。この開口１４６ｄには、コイルバネ１５４が当接する。そのため、逆止弁１４６は、ガス充填が行われないときは、燃料タンク１８内の圧力とコイルバネ１５４のバネ力によりＸｂ方向に押圧されて閉弁しており、この押圧力によりシール部材１４６ｂが弁座部材１４８に圧着される。
【００５９】
従って、逆止弁１４６は、上記ガス充填カップリング５０からのガス充填開始により供給圧力が燃料タンク１８内の圧力とコイルバネ１５４のバネ力との合力よりも大きくなった時点でＸａ方向に移動して開弁する。
【００６０】
弁座部材１４８は、外周に取付孔１４０ａの内壁に形成されためねじ１４０ｅに螺合されるおねじ１４８ａを有する。また、弁座部材１４８の一端には、逆止弁１４６のテーパ面１４６ａが当接する円錐形状の弁座面１４８ｂが設けられている。さらに、弁座部材１４８は、一端に軸方向（Ｘａ，Ｘｂ方向）に貫通する貫通孔１４８ｃが開口し、他端にはガス充填カップリング５０の挿入パイプ１０８が挿入される挿入孔１４８ｄが開口している。
【００６１】
また、弁座部材１４８の外周には、取付孔１４０ａとの間をシールするシール部材１５６が装着されている。
【００６２】
シール部材１５２は、弁座部材１４８と差込部材１５０との間で挟持された状態で挿入パイプ１０８の外周との間をシールするものであり、且つ上記ガス充填カップリング５０のシール部材１１６の内径と同径となるように形成されている。これにより、挿入パイプ１０８の両端部をシールするシール部材１１６と１５２との内径が同径であるため、後述するようにガス充填時に挿入パイプ１０８の両端に作用するガス圧力が釣り合って挿入パイプ１０８を軸方向へ押し出す力が相殺される。そのため、ガス充填時に挿入パイプ１０８を移動させようとする圧力が作用しないように構成することができ、挿入パイプやそれら内機部品の剛性を高める必要がなくなる。
【００６３】
差込部材１５０は、内部を貫通する貫通孔１５０ａを有し、先端部の外周にはロック機構１０４の係止球１３０が係合する台形状の凹部１５０ｂが全周に設けられている。また、差込部材１５０の他端の外周には、レセプタクル本体１４０のめねじ１４０ｆに螺合されたおねじ１５０ｃが設けられている。さらに、差込部材１５０の貫通孔１５０ａには、挿入パイプ１０８を軸承する円筒状の軸受１５８が圧入される。この軸受１５８の内周は、挿入パイプ１０８の先端１０８ａが挿入される挿入口となる。
【００６４】
差込部材１５０の先端には、樹脂製の保護キャップ１６０が嵌合されている。保護キャップ１６０は、内周に脱落防止用のＯリング１６２が装着され、外周には脱落防止用紐１６４が連結されている。また、脱落防止用紐１６４の他端は、レセプタクル本体１４０の外周に形成された溝１４０ｅに掛止される。保護キャップ１６０は、ガス充填カップリング５０の挿入パイプ１０８が挿入される前に差込部材１５０から外される。尚、Ｏリング１６２は、差込部材１５０の外周に設けられた凹部１５０ｂに係合して抜け防止される位置に取り付けられている。
【００６５】
ここで、上記のように構成されたガス充填カップリング５０をレセプタクル２０に接続する際の動作について図５及び図６を併せ参照して説明する。
【００６６】
先ず、レセプタクル２０から保護キャップ１６０を外して差込部材１５０を露出させると共に、ガス充填カップリング５０から保護キャップ５３を外して挿入パイプ１０８の先端１０８ａを露出させる。
【００６７】
次に、操作者は、ガス充填カップリング５０のグリップ５４を把持して結合部５６をレセプタクル２０の端部に対向させる。この状態からガス充填カップリング５０の結合部５６をレセプタクル２０に押圧して挿入させる。
【００６８】
図５に示されるように、ガス充填カップリング５０は、挿入パイプ１０８の先端１０８ａが差込部材１５０の軸受１５８に挿入される。同時に、差込部材１５０が相対的に挿入パイプ１０８の外周と保持部材７２の内周との間に進入する。
【００６９】
さらに、ガス充填カップリング５０を挿入方向（Ｘａ方向）に押圧すると、挿入パイプ１０８の先端１０８ａが差込部材１５０の軸受１５８を挿通されてシール部材１５２の内周に嵌合する。これにより、挿入パイプ１０８の先端１０８ａの外周は、シール部材１５２によってシールされる。また、挿入パイプ１０８の他端１０８ａの外周は、シール部材１１６によってシールされている。
【００７０】
そして、シール部材１１６と１５２とは、内径が同径であるので、ガス供給時のガス圧力が相殺されて挿入パイプ１０８を軸方向に押圧する力が作用しない構造になっている。
【００７１】
さらに、ガス充填カップリング５０が挿入方向（Ｘａ方向）に押圧されると、差込部材１５０の端部がバネ受け１１０の端面に当接すると共に、操作リング６８の内周にレセプタクル本体１４０の端部が相対的に挿入される。この動作状態では、挿入パイプ１０８の端部が押圧されていないので、ガス充填カップリング５０の閉止弁６４は閉弁状態である。
【００７２】
図６に示されるように、さらに、ガス充填カップリング５０が挿入方向（Ｘａ方向）に押圧されると、挿入パイプ１０８の先端１０８ａが弁座部材１４８の挿入孔１４８ｄに挿入されると共に、差込部材１５０の端部がバネ受け１１０を相対的にＸｂ方向に押圧する。これにより、差込部材１５０及びバネ受け１１０は、コイルバネ１１２のバネ力に抗してＸｂ方向に摺動する。
【００７３】
さらに、ガス充填カップリング５０が挿入方向（Ｘａ方向）に押圧されると、挿入パイプ１０８の先端１０８ａが弁座部材１４８の内壁１４８ｅに当接して相対的にＸｂ方向に摺動する。これにより、挿入パイプ１０８の先端１０８ａがガス充填カップリング５０の連通室１０１に突出し、挿入パイプ１０８の他端１０８ｂに設けられた通路１２２が連通室１０１と連通される。尚、挿入パイプ１０８の端部が弁座部材１４８の内壁１４８ｅに当接することで、挿入パイプ１０８の通路１２０が弁座部材１４８の貫通孔１４８ｃに直接連通する。
【００７４】
そして、挿入パイプ１０８の他端１０８ｂに設けられたストッパ１２６の突部１２６ａが連通室１０１の側壁１０１ａに当接する。これにより、挿入パイプ１０８の先端１０８ａが弁座部材１４８の内壁１４８ｅに当接し、挿入パイプ１０８の他端１０８ｂが連通室１０１の側壁１０１ａに当接するため、挿入パイプ１０８は両端部が軸方向（Ｘａ，Ｘｂ方向）への移動を規制された状態に保持される。従って、高圧ガスの供給が開始されても挿入パイプ１０８は、軸方向に摺動せず、開弁状態に保持される。
【００７５】
また、差込部材１５０及びバネ受け１１０が相対的にＸｂ方向に摺動して凹部１５０ｂがロック機構１０４の係止球１３０に対向する位置に至ると、係止球１３０が内周側に移動して凹部１５０ｂに嵌合する。これと共に、押圧リング１３２及び操作リング６８がロック位置（図示せず）に回動する。
【００７６】
その結果、係止球１３０は、外周側への移動が規制されて差込部材１５０と保持部材７２との間を結合状態で係止することにより、ガス充填カップリング５０とレセプタクル２０との間をロック状態に保持する。これで、ガス充填カップリング５０は、レセプタクル２０に結合され、ガス供給可能な状態にロックされる。
【００７７】
ここで、主弁６２及び残圧開放弁６６の構成について図７及び図８を参照して説明する。
図７及び図８に示されるように、主弁６２は、主弁シリンダ７０に圧縮空気が供給されない場合、ピストン７８がコイルバネ８０のバネ力によりＸａ方向に押圧されて閉弁状態に保持されている。
【００７８】
スプール弁７６は、弁部７６ａの端部がテーパ状に形成されており、このテーパ部分がシール部材８２よりＸａ方向に抜けることにより、連通孔９０を介してガス供給管路５８に連通された貫通孔５２ａの両端の間が一対のシール部材８２，８４によってシールされる。
【００７９】
すなわち、このガス供給開始前の状態では、ピストン７８と一体的に設けられたスプール弁７６の外周が一対のシール部材８２，８４にシールされた閉弁位置にあり、連通孔９０からのガス供給を遮断している。そのため、ガス供給管路５８からのガスが貫通孔５２ａを介して連通室１０１に供給されることが阻止される。
【００８０】
また、残圧開放弁６６は、スプール弁７６の他端７６ｄに一体的に結合されたロッド１７０と、ロッド１７０の頭部１７０ａに摺動可能に連結されたバネ受け１７２と、バネ受け１７２に螺合された弁支持部材１７８と、弁支持部材１７８の先端よりＸｂ方向に突出する弁体１８０と、バネ受け１７２をＸｂ方向に押圧するコイルバネ１８２と、弁座９８とから構成されている。
【００８１】
スプール弁７６の他端７６ｄには、ロッド１７０のおねじ１７０ｂが螺入されるねじ孔７６ｈと、小径とされた他端７６ｄと、コイルバネ１８２の端部が当接する段部７６ｅと、テーパ部７６ｆと、脱圧通路７６ｃからテーパ部７６ｆに延在するように形成された吐出孔７６ｇとが設けられている。
【００８２】
また、スプール弁７６の他端７６ｄが挿通されるガイド部９５の挿通孔９５ａには、スプール弁７６の他端７６ｄの外周をシールするシール部材１８４と、シール部材１８４を保持するシール押え１８６とが設けられている。
【００８３】
そして、挿通孔９５ａに挿入されたバネ受け１７２は、挿通孔９５ａの内径よりも小径に形成されており、挿通孔９５ａとの隙間１８８がガスを排出するための通路として設けられている。
【００８４】
さらに、ロッド１７０は、バネ受け１７２の軸受１７２ａに挿通されており、軸受１７２ａより大径な頭部１７０ａがストッパとしてバネ受け１７２に係合する。そのため、弁支持部材１７８は、コイルバネ１８２のバネ力により軸受１７２ａが頭部１７０ａに当接した状態に保持される。
【００８５】
弁支持部材１７８は、内部にロッド１７０の頭部１７０ａが摺動するための摺動孔１７８ａが軸方向に形成されている。また、弁支持部材１７８の外周には、摺動孔１７８ａに連通された孔１７８ｂが開口している。この孔１７８ｂは、ロッド１７０の摺動動作に応じて摺動孔１７８ｂ内部のガスを給排するためのものである。
【００８６】
また、弁支持部材１７８の外周には、ガイド部９５の挿通孔９５ａの小径部９５ｄに嵌合する摺動部１７８ｃが突出している。この摺動部１７８ｃは、周方向に４つ以上設けられており、摺動部１７８ｃ間にはガスを排出するための排出溝１７８ｄが軸方向（Ｘａ，Ｘｂ方向）に延在形成されている。
【００８７】
弁体１８０は、弁支持部材１７８の先端１７８ｅに一体的に設けられており、その先端が円錐状に形成されている。また、弁体１８０が当接する弁座９８は、弁体１８０が嵌合するようにテーパ状の弁座９８ａを有する。
【００８８】
上記のようにスプール弁７６が閉弁位置に保持された閉弁状態では、スプール弁７６及びピストン７８がＸａ方向（閉弁方向）に移動しているため、ロッド１７０、バネ受け１７２、弁支持部材１７８、弁体１８０もＸａ方向（開弁方向）に移動している。そのため、主弁６２が閉弁されているときは、残圧開放弁６６が開弁しており、連通室１０１がスプール弁７６の脱圧通路７６ｃ、ガイド部９５の挿通孔９５ａ、隙間１８８、排出溝１７８ｄ、弁座９８、脱圧通路１００を介して残圧回収管路６１と連通されている。
【００８９】
従って、ガス充填が終了した後、主弁シリンダ７０への圧縮空気の供給を停止して主弁６２が閉弁すると共に、弁体１８０が弁座９８から離間して残圧開放弁６６を開弁させる。これにより、連通室１０１に残留したガスを残圧回収管路６１へ排出して連通室１０１の圧力を減圧することが可能になる。
【００９０】
ここで、上記のように構成されたガス充填カップリング５０を用いて高圧ガスの充填操作について図９及び図１０を併せ参照して説明する。
【００９１】
操作者は、右手でガス充填カップリング５０のグリップ５４（図２に示す）を把持して結合部５６を車両のレセプタクル（注入口）２０に押圧して結合させる。
【００９２】
この結合状態では、図５及び図６に示されるように、ガス充填カップリング５０が挿入方向（Ｘａ方向）に押圧されると、挿入パイプ１０８の先端１０８ａがガス充填カップリング５０の連通室１０１に突出し、挿入パイプ１０８の他端１０８ｂに設けられた通路１２２が連通室１０１と連通される。
【００９３】
そして、挿入パイプ１０８は両端部が軸方向（Ｘａ，Ｘｂ方向）への移動を規制された状態に保持される。また、差込部材１５０及びバネ受け１１０が相対的にＸｂ方向に摺動して凹部１５０ｂがロック機構１０４の係止球１３０に対向する位置に至ると、係止球１３０が内周側に移動して凹部１５０ｂに嵌合し、ガス充填カップリング５０とレセプタクル２０との間をロックする。これで、ガス充填カップリング５０は、レセプタクル２０に結合され、ガス供給可能な状態にロックされる。
【００９４】
次に、充填準備スイッチ３６（図１参照）がオンに操作されると、制御装置３４は空気管路６０の空気用開閉弁２８を開弁してガス充填カップリング５０へ圧縮空気を供給する。そして、空気管路６０を介して圧縮空気が主弁シリンダ７０に導入されて空気圧がコイルバネ８０のバネ力よりも大になると、図９及び図１０に示されるように、主弁シリンダ７０のピストン部７８がＸｂ方向に押圧され、スプール弁７６及びピストン７８がＸｂ方向（閉弁方向）に移動する。
【００９５】
そのため、スプール弁７６の弁部７６ａがＸｂ方向（開弁方向）に移動し、シール部材８２及び連通孔９０を通過して開弁位置に至る。これにより、連通孔９０は、カップリング本体５２の摺動孔５２ａを介して連通室１０１と連通される。
【００９６】
よって、充填開始スイッチ４０がオンに操作されてガス用開閉弁３２が開弁されると、高圧ガスの供給が開始される。ガス供給管路５８を介してガス充填カップリング５０に供給された高圧ガスは、カップリング本体５２の摺動孔５２ａ、連通室１０１、挿入パイプ１０８の通路１２２，１２０及びレセプタクル２０を介して車両１２の燃料タンク１８に充填される。
【００９７】
このとき、スプール弁７６がＸｂ方向（開弁方向）に移動するのと同時に、ロッド１７０、バネ受け１７２、弁支持部材１７８、弁体１８０がＸｂ方向（閉弁方向）に移動して弁体１８０を弁座９８に当接させるため、残圧開放弁６６では、閉弁している。そのため、ガス充填中は、残圧開放弁６６が閉弁して脱圧を阻止するように動作する。
【００９８】
このようにして、車両１２の燃料タンク１８の圧力が目標圧力に達すると、ガスの充填が終了する。そして、ガス充填が終了して充填停止スイッチ４４（図１参照）がオンに操作されて空気管路６０からの圧縮空気の供給が停止されると共に、ガス用開閉弁３２が閉弁された高圧ガスの供給も停止される。
【００９９】
これにより、コイルバネ８０のバネ力より主弁シリンダ７０の圧力が低下すると、スプール弁７６及びピストン７８は、コイルバネ８０のバネ力によりＸｂ方向（閉弁方向）に移動する。そして、スプール弁７６は、閉弁位置に移動して連通孔９０を遮断する（図９、図１０参照）。
【０１００】
これと共に、スプール弁７６と一体的に設けられたロッド１７０、バネ受け１７２、弁支持部材１７８、弁体１８０がＸａ方向（開弁方向）に移動して弁体１８０を弁座９８から離間させるため、残圧開放弁６６は、開弁する。そのため、ガス充填終了後のガス供給停止動作により、残圧開放弁６６が開弁して連通室１０１のガスを残圧回収管路６１へ排出して連通室１０１の圧力を減圧する。
【０１０１】
このように、残圧開放弁６６は、スプール弁７６の開弁、閉弁動作に連動して閉弁、開弁動作するため、コンパクトな構成でありながら、確実にガス充填カップリング５０の内部に残留するガスを外部に排出されて回収することが可能になる。
【０１０２】
カップリング本体５２内部の圧力が低下するのに伴って、レセプタクル２０の圧力が相対的にカップリング本体５２内部の圧力よりも高くなる。その場合、レセプタクル２０に設けられた逆止弁１４６が閉弁位置に作動することにより、レセプタクル２０の高圧ガスがカップリング本体５２内部に逆流することが防止される。
【０１０３】
さらに、カップリング本体５２内部の圧力が急激に低下するため、操作リング６８の回動操作によるロック解除動作が容易に行える。その後、操作者は、ガス充填カップリング５０の操作リング６８をロック解除位置に回動操作すると、図５に示すように、ボール押さえ１３２が移動し、係止球１３０が外側へ移動可能な状態になる。このときの操作力は、操作リング６８を回動させるだけであるので、軸方向にスライドさせる方式よりも小さい力でロック解除操作することが可能である。
【０１０４】
そして、閉止弁６４の挿入パイプ１０８は、図３に示されるように、コイルバネ１１２のバネ力によりＸａ方向に押圧されているため、通路１２２及びシール部材１２４が挿通孔７２ｂに挿入された閉弁位置に移動する。これにより、閉止弁６４は、閉弁される。
【０１０５】
これで、ガス充填カップリング５０を用いた燃料タンク１８への高圧ガスの充填操作が完了する。
【０１０６】
尚、上記実施例では、高圧に圧縮された水素ガスを充填するためのガス充填カップリングについて説明したが、これに限らず、これ以外の高圧ガス（例えば、ＣＮＧなども含む）を充填するのにも適用できるのは勿論である。
【０１０７】
また、上記実施例においては、車両の燃料タンクに高圧ガスを充填する場合を一例として挙げたが、これに限らず、車両以外の被充填タンクにガスを充填するのにも適用できるのは勿論である。
【０１０８】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、ガス充填カップリングの接続端部を被充填タンクのレセプタクルに挿入するガス充填カップリング接続構造であって、加圧されたガスが供給されるカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入され、一端がレセプタクルに挿入される筒状部材と、筒状部材を軸方向に貫通するガス供給経路と、レセプタクルの内部に設けられ、筒状部材の一端の外周に嵌合し、筒状部材の一端をシールする第１のシール部材と、カップリング本体に設けられ、筒状部材の他端の外周に嵌合し、筒状部材の他端をシールする第２のシール部材と、筒状部材をレセプタクルに挿入した際に筒状部材をロックするロック機構と、を備えたため、筒状部材の外周をシールする第１、第２のシール部材が外部に押し出されないように保持することができ、圧力の大きさに拘らず密閉状態を維持でき、高圧ガス充填時の信頼性を高めることができる。
【０１０９】
上記請求項２記載の発明によれば、第１のシールの内径と第２のシール部材の内径とを同径に形成したため、筒状部材の両端間の圧力差がなくなり、筒状部材を何れか一方に移動させようとする圧力が作用しないように構成することができ、内機部品に応力がかからないので、剛性を高める必要がない。
【０１１０】
上記請求項３記載の発明によれば、筒状部材が、一端が被充填タンクのレセプタクルに設けられた第１の当接部に当接して挿入位置を規制され、他端がカップリング本体の内部に設けられた第２の当接部に当接してレセプタクルから離間方向の位置を規制するものであり、ガス充填カップリングの接続端部を被充填タンクのレセプタクルに接続するため、ガス充填カップリングの接続端部を被充填タンクのレセプタクルに接続することにより、筒状部材の両端が第１、第２の当接部に当接して軸方向への移動が規制された状態に保持され、圧力による影響を受けることなく密閉状態を維持することができる。
【０１１１】
上記請求項４記載の発明によれば、被充填タンクのレセプタクルに挿入されて接続されるガス充填カップリングであって、加圧されたガスが供給されるカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入され、一端がレセプタクルに挿入されると、レセプタクルの内部に設けられた第１のシール部材により一端の外周がシールされる筒状部材と、筒状部材を軸方向に貫通するガス供給経路と、筒状部材の他端の外周に嵌合し、筒状部材の他端をシールする第２のシール部材と、筒状部材を前記レセプタクルに挿入することにより筒状部材をロックするロック機構と、を備えたため、筒状部材の外周をシールする第２のシール部材が外部に押し出されないように保持することができる。また、筒状部材に移動させようとする圧力が作用しないように構成することができ、圧力による影響を受けることなく密閉状態を維持することができる。
【０１１２】
上記請求項５記載の発明によれば、ガス充填カップリングの接続端部が挿入されて接続される被充填タンクのレセプタクルであって、ガス充填カップリングのカップリング本体に摺動可能に設けられた筒状部材の一端が挿入される挿入孔と、挿入孔の内周に設けられ、筒状部材の他端をシールするガス充填カップリング側の第２のシール部材と同径に形成され、筒状部材の一端の外周をシールする第１のシール部材と、を備えたため、筒状部材の外周をシールする第１のシール部材が外部に押し出されないように保持することができる。また、筒状部材に移動させようとする圧力が作用しないように構成することができ、圧力による影響を受けることなく密閉状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるガス充填カップリング接続構造の一実施例が適用されたガス充填システムを示す構成図である。
【図２】本発明になるガス充填カップリングの一実施例を示す正面図である。
【図３】ガス充填カップリング５０の縦断面図である。
【図４】レセプタクル２０の内部構造を示す縦断面図である。
【図５】ガス充填カップリング５０の結合部５６をレセプタクル２０に挿入させる状態を示す縦断面図である。
【図６】ガス充填カップリング５０の結合部５６をレセプタクル２０に結合させた状態を示す縦断面図である。
【図７】主弁６２及び残圧開放弁６６の構成を示す縦断面図である。
【図８】残圧開放弁６６の開弁状態を拡大して示す縦断面図である。
【図９】主弁６２の開弁動作及び残圧開放弁６６の閉弁動作を示す縦断面図である。
【図１０】残圧開放弁６６の閉弁状態を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ ガス充填システム
１６ ディスペンサ
１８ 燃料タンク
２０ レセプタクル
２８ 空気用開閉弁
３２ ガス用開閉弁
３４ 制御装置
３６ 充填準備スイッチ
４０ 充填開始スイッチ
４４ 充填停止スイッチ
５０ ガス充填カップリング
５２ カップリング本体
５３ 保護キャップ
５４ グリップ
５６ 結合部
５８ ガス供給管路
６０ 空気管路
６２ 主弁
６４ 閉止弁
６６ 残圧開放弁
６８ 操作リング
７０ 主弁シリンダ
７２ 保持部材
７４ 蓋部材
７６ スプール弁
７６ａ 弁部
７６ｃ 脱圧通路
７８ ピストン
８０ コイルバネ
８２，８４ シール部材
９０ 連通孔
１０４ ロック機構
９５ ガイド部
９５ａ 挿通孔
９８ 弁座
１００ 脱圧通路
１０１ 連通室
１０８ 挿入パイプ
１０８ａ 先端
１０８ｂ 他端
１１０ バネ受け
１１４ 係止リング
１１６ シール部材（第２のシール部材）
１１８ シール押え
１２０，１２２ 通路
１２４ シール部材
１２６ ストッパ
１３０ 係止球
１３２ 押圧リング
１４０ レセプタクル本体
１４６ 逆止弁
１４８ 弁座部材
１５０ 差込部材
１５２ シール部材（第１のシール部材）
１５４ コイルバネ
１７０ ロッド
１７２ バネ受け
１７８ 弁支持部材
１８０ 弁体
１８２ コイルバネ
１８４ シール部材
１８６ シール押え[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas-filled coupling connection structure suitable for injecting a gas pressurized to a high pressure into a tank to be filled, a gas-filled coupling and a receptacle of the tank to be filled.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fuel cell vehicles have been developed, and their practical use is being promoted. This fuel cell vehicle is configured to generate electricity by reacting hydrogen and oxygen, and to drive a motor by the electric power to travel.
[0003]
With the widespread use of such fuel cell vehicles, it is also important to develop a fuel supply system that supplies hydrogen compressed to a high pressure of, for example, about 70 MPa, similarly to a vehicle equipped with an engine that uses gasoline or light oil as fuel at present. is there.
[0004]
As a conventional gas-filled coupling, for example, there is one for filling a fuel tank with CNG (compressed natural gas) compressed to a pressure of about 20 MPa. In this type of gas-filled coupling, a coupling portion coupled to an inlet of a fuel tank provided at a tip of a cylindrical coupling body, and a gas supply pipe provided at the other end of the coupling body It is composed of a joint to which a path is connected and an on-off valve provided at an intermediate portion of the coupling body (for example, see Patent Document 1).
[0005]
The on-off valve opens or closes depending on the rotation position of an operation lever that rotatably projects from the side surface of the coupling body. The coupling portion is provided on the inner periphery with a locking member that fits into a locking groove of an injection port (receptacle) of the fuel tank, and is slid in the axial direction on the outer periphery to move the locking member to the unlocked position. An operation ring for unlocking to be moved is provided.
[0006]
When the fuel tank is filled with the high-pressure gas compressed using the gas-filled coupling configured as described above, the connecting member is pressed against the inlet of the fuel tank so that the locking member locks the inlet. The groove is fitted and locked to secure the pressure resistance during filling. Next, when the operation lever is rotated to the valve opening position, the compressed gas is filled in the fuel tank.
[0007]
When the pressure in the fuel tank reaches the target filling pressure, the operation lever is turned to the valve closing position to stop gas filling. Thereafter, a pressure release valve for discharging gas remaining inside the coupling body to the outside is opened to reduce the pressure inside the coupling body.
[0008]
Next, by sliding the unlocking operation ring in the axial direction of the coupling body, the locking member is detached from the locking groove of the injection port and unlocked. This makes it possible to separate the gas-filled coupling from the inlet.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-295399
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional gas-filled coupling as described above, a seal member such as an O-ring is generally provided at the end of the joint, and this seal member is pressed against the inner wall of the fuel tank inlet to seal. Was adopted.
[0011]
However, in such a seal structure, the pressure during gas filling acts on the seal member, so that the pressure difference between the inside (gas pressure) and the outside (atmospheric pressure) of the seal member increases, for example, about 20 MPa. Even if the pressure is not hindered, if the pressure is as high as about 70 MPa, it is conceivable that the seal member may be deformed unbearably and pushed out.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to provide a gas-filled coupling connection structure, a gas-filled coupling, and a receptacle for a tank to be filled, which solve the above problems.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following features to solve the above problems.
The invention according to claim 1 is a gas-filled coupling connection structure for inserting a connection end of a gas-filled coupling into a receptacle of a tank to be filled, and a coupling body to which a pressurized gas is supplied; A tubular member slidably inserted into the interior of the coupling body, one end of which is inserted into the receptacle, a gas supply path extending axially through the tubular member, and a tubular member provided inside the receptacle; A first seal member fitted to the outer periphery of one end and sealing one end of the cylindrical member, provided on the coupling body, fitted to the outer periphery of the other end of the cylindrical member, and connected to the other end of the cylindrical member; A second sealing member for sealing, and a lock mechanism for locking the tubular member when the tubular member is inserted into the receptacle, and a first and a second for sealing the outer periphery of the tubular member. The sealing member is pushed to the outside It can be held so as not to be.
[0014]
According to the second aspect of the present invention, the inner diameter of the first seal and the inner diameter of the second seal member are formed to have the same diameter, and there is no pressure difference between both ends of the cylindrical member. It is possible to configure so that the pressure for moving to either one does not act. As a result, since no stress is applied to the inner machine parts, there is no need to increase the rigidity.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, the cylindrical member has one end in contact with the first contact portion provided on the receptacle of the tank to be filled, the insertion position is regulated, and the other end is inside the coupling body. The second contact portion is provided to regulate the position in the direction away from the receptacle, and by connecting the connection end of the gas-filled coupling to the receptacle of the tank to be filled, Both ends abut on the first and second abutting portions and are held in a state where movement in the axial direction is restricted, so that it is possible to adopt a configuration that is not affected by pressure.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gas-filled coupling that is inserted into and connected to a receptacle of a tank to be filled, wherein a coupling body to which a pressurized gas is supplied and a sliding body inside the coupling body. A cylindrical member whose one end is sealed by a first seal member provided inside the receptacle when the first member is movably inserted and one end is inserted into the receptacle, and a gas that penetrates the cylindrical member in the axial direction. A supply path, a second seal member fitted to the outer periphery of the other end of the tubular member and sealing the other end of the tubular member, and locking the tubular member by inserting the tubular member into the receptacle; And a lock mechanism, whereby the second seal member for sealing the outer periphery of the cylindrical member can be held so as not to be pushed out. Further, it is possible to configure so that the pressure for moving the cylindrical member does not act.
[0017]
The invention according to claim 5 is a receptacle of a tank to be filled to which a connection end of a gas-filled coupling is inserted and connected, the cylinder being slidably provided on a coupling body of the gas-filled coupling. An insertion hole into which one end of the cylindrical member is inserted, and an inner diameter of the insertion hole, which is formed to have the same diameter as the second seal member on the gas-filled coupling side that seals the other end of the cylindrical member. A first seal member for sealing the outer periphery of one end of the member, and the first seal member for sealing the outer periphery of the cylindrical member can be held so as not to be pushed out. . Further, it is possible to configure so that the pressure for moving the cylindrical member does not act.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a gas filling system to which an embodiment of a gas filling coupling connection structure according to the present invention is applied.
[0019]
As shown in FIG. 1, in the gas filling system 10, for example, a high-pressure gas (for example, 70 MPa hydrogen or the like) is supplied to a fuel tank (filled tank) 18 of a vehicle 12 equipped with a fuel cell (not shown). The gas filling coupling 50 includes a dispenser 16 for supplying a high-pressure gas to the gas filling coupling 50.
[0020]
The vehicle 12 has a fuel tank 18 mounted therein, and the fuel tank 18 is filled with hydrogen supplied to the fuel cell. Further, the fuel tank 18 is provided with a receptacle 20 to which the gas filling coupling 50 is connected.
[0021]
The gas-filled coupling 50 has a main valve 62, a shut-off valve 64, and a residual pressure release valve 66 therein, as described later. The main valve 62 and the shut-off valve 64 are provided in a gas supply pipe 58 that supplies a high-pressure gas (fuel). The tip of the gas supply pipe 58 is connected to the fuel tank 18 via the receptacle 20. Further, the base end of the gas supply pipe 58 is connected to a compressor for generating high-pressure gas and a gas storage tank (both not shown).
[0022]
Further, the gas-filled coupling 50 is connected to an air pipe 60 for supplying compressed air. The main valve cylinder (valve portion) 70 of the gas filling coupling 50, the stop operation valve 22, the air nozzle 24, and the like are connected downstream of the air pipeline 60. The main valve cylinder 70 is a valve mechanism for opening a valve by supplying compressed air and filling high-pressure gas, as described later, and performs a valve closing operation as the air pressure in the air line 60 decreases.
[0023]
The stop operation valve 22 is an emergency stop switch for urgently stopping gas filling when an abnormality occurs during gas filling.
[0024]
Here, the dispenser 16 will be described.
The dispenser 16 includes an on-off valve 28 for opening or closing the air line 60, a pressure switch 30 for detecting the air pressure of the air line 60, and an on-off valve for opening or closing the gas supply line 58. 32. The air on-off valve 28 is an electromagnetic two-position, three-port valve. When the solenoid is energized, the valve is opened, and when the power to the solenoid is turned off, the valve is closed and the downstream compressed air is released into the atmosphere. Exhaust.
[0025]
The pressure switch 30 outputs a detection signal when the pressure of the air line 60 becomes equal to or higher than a predetermined value. The gas on-off valve 32 is composed of an electromagnetic two-position two-port valve. When the solenoid is energized, the valve is opened to supply the gas supplied from the gas supply line 58 to the gas filling coupling 50, When the power supply to the power supply is turned off, the valve is closed to shut off the gas supply line 58 to stop the gas supply.
[0026]
The control device 34 of the dispenser 16 includes a filling preparation switch 36, a filling preparation completion lamp 38, a filling start switch 40, a filling lamp 42, a filling preparation other than the air opening / closing valve 28, the pressure switch 30, and the gas switching valve 32. The stop switch 44 and the filling stop lamp 46 are connected. Then, after the gas filling coupling 50 is connected to the receptacle 20 of the fuel tank 18 and the filling preparation switch 36 is turned on, the controller 34 opens the air opening / closing valve 28 to open the gas filling cup. The compressed air is supplied to the ring 50 and the filling ready lamp 38 is turned on.
[0027]
When the filling start switch 40 is turned on, the control device 34 opens the gas on-off valve 32 to start supplying high-pressure gas to the gas filling coupling 50 and also turns on the filling lamp 42. .
[0028]
When the filling stop switch 44 is turned on, the control device 34 closes the gas on-off valve 32 to stop the gas supply to the gas filling coupling 50 and turns on the filling stop lamp 46. . Thereafter, the control device 34 closes the air on-off valve 28 and stops the supply of the compressed air to the main valve cylinder 70.
[0029]
Here, the configuration of the gas-filled coupling 50 will be described.
FIG. 2 is a front view showing one embodiment of the gas-filled coupling according to the present invention.
[0030]
As shown in FIG. 2, the gas-filled coupling 50 includes a coupling body 52, a grip 54 projecting obliquely downward from one end of the coupling body 52, and a coupling portion 56 provided at one end of the coupling body 52. It is composed of
[0031]
An operation ring 68 for unlocking is slidably provided on the outer periphery of the coupling portion 56. A protection cap 53 made of resin for protecting the coupling portion 56 is fitted to an end of the operation ring 68, and one end of a drop-prevention cord 53 b is connected to a protrusion 53 a of the protection cap 53. I have. The other end of the drop-prevention cord 53b is connected to a locking portion 53c locked to the outer periphery of the coupling body 52. An O-ring 53d (see FIG. 3) for preventing falling off is mounted inside the protective cap 53.
[0032]
Therefore, before connecting the joint 56 of the gas-filled coupling 50 to the receptacle 20 of the fuel tank 18, the protective cap 53 is separated from the end of the operation ring 68 to expose the joint 56.
[0033]
When the operator grips the grip 54 of the gas-filled coupling 50 and presses the coupling portion 56 against the receptacle 20 of the vehicle, the operation ring 68 rotates to the lock position. Further, while the operator holds the grip 54 of the gas filling coupling 50 with one hand, the operator rotates the operation ring 68 of the gas filling coupling 50 to the unlocked position with the other hand, so that the gas filling is performed. The coupling 50 can be separated from the receptacle 20.
[0034]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the coupling main body 52.
As shown in FIG. 3, the coupling main body 52 includes a gas supply pipe 58 for supplying a high-pressure gas (for example, 70 MPa of hydrogen), an air pipe 60 for supplying compressed air, And a residual pressure recovery pipe 61 for discharging the residual pressure to the outside. Further, the main body 62 is provided inside the coupling main body 52, and a holding member 72 for holding the coupling portion 56 and the closing valve 64 is provided at the front end. At the rear end of the coupling body 52, a lid member 74 that holds the residual pressure release valve 66 and closes the rear opening of the coupling body 52 is provided.
[0035]
Further, the main valve 62 includes a spool valve 76 slidably inserted in a through hole 52 a formed inside the coupling body 52, a piston 78 for driving the spool valve 76, and a piston closing direction. And a coil spring 80 which presses the coil spring 80.
[0036]
A pair of seal members 82 and 84 for sealing the outer periphery of the spool valve 76 are provided on the inner wall of the through hole 52a. The tip of the valve portion 76a is formed in a tapered shape so as not to damage the seal member 82. The seal members 82 and 84 are held by annular seal retainers 86 and 88 screwed into both ends of the through hole 52a.
[0037]
A communication hole 90 communicating with the gas supply pipe 58 is provided at an intermediate position of the through hole 52a so as to open. Therefore, when the valve portion 76a of the spool valve 76 is sealed by the seal members 82 and 84, the gas supply from the communication hole 90 is shut off, and the tip of the valve portion 76a of the spool valve 76 moves in the valve opening direction (Xb When the gas moves out of the seal member 82 and moves out of the seal member 82, the gas from the communication hole 90 passes through the through hole 52a and is discharged to the holding member 72 side of the closing valve 64.
[0038]
Further, the piston 78 is formed in a disk shape, and one surface thereof comes into contact with a flange portion 76 b projecting radially from the outer periphery of the spool valve 76, and the other surface comes into contact with a nut 92 screwed to the spool valve 76. . An O-ring 79 for sealing between the piston 78 and the inner wall of the main valve cylinder 70 is attached to the outer periphery.
[0039]
In addition, the air conduit 60 communicates with a piston drive passage 102 provided in the coupling body 52 and an air passage 106 that supplies compressed air to a lock mechanism 104 described later. When the compressed air supplied from the air line 60 is supplied to the main valve cylinder 70 via the piston drive passage 102, the piston 78 is moved in the valve opening direction (Xb) by the pressure of the compressed air supplied from the air line 60. Direction).
[0040]
A spring receiver 94 with which the end of the coil spring 80 abuts is fitted on the outer periphery of the nut 92. The coil spring 80 is a spring for urging the spool valve 76 in the valve closing direction, and the spring force is transmitted to the piston 78 via the spring receiver 94.
[0041]
The spool valve 76 passes through a central hole of a piston 78 that slides in the main valve cylinder 70, and has the other end integrally connected to the residual pressure release valve 66. Therefore, the residual pressure release valve 66 closes while the piston 78 moves in the valve opening direction (Xb direction) due to the compressed air supplied from the air pipe 60 as described later, and the piston 78 closes the spring of the coil spring 80. The valve moves in the valve closing direction (Xa direction) by force and opens.
[0042]
The residual pressure release valve 66 is slidably inserted through an insertion hole 95 a extending in the axial direction (Xa, Xb direction) through a guide portion 95 provided at the center of the lid member 74. Further, a valve seat 98 is provided at the back of the insertion hole 95 a, and the valve seat 98 is communicated with the residual pressure recovery pipe 61 via a depressurizing passage 100.
[0043]
The lid member 74 is provided with a small hole 74a for supplying and discharging air in the main valve cylinder 70 according to the sliding direction of the piston 78. The guide portion 95 guides the movement of the other end of the spool valve 76 and has a spring support portion 95b protruding from the outer periphery of the end portion. The spring support portion 95b is formed so as to be in contact with the inner periphery of the coil spring 80, and guides the coil spring 80 so as to be displaced in the sliding direction of the piston 78.
[0044]
Further, a depressurizing passage 76c penetrates through the inside of the spool valve 76, and the right end of the depressurizing passage 76c communicates with the insertion hole 95a of the guide part 95. A communication chamber 101 is formed between the main valve 62 and the closing valve 64. The left end of the depressurizing passage 76c is opened to communicate with the communication chamber 101.
[0045]
The holding member 72 that holds the closing valve 64 includes a lock mechanism 104 that engages with the receptacle 20, an insertion pipe 108 formed into a cylindrical shape (corresponding to a cylindrical member according to claim 1), It has a spring receiver 110 that engages with the outer periphery, and a coil spring 112 that presses the spring receiver 110 in the valve closing direction (Xa direction). The connecting portion 56 includes a lock mechanism 104 and an insertion pipe 108.
[0046]
The holding member 72 has a space 72a in which the insertion pipe 108 and the spring receiver 110 are inserted, and the spring receiver 110 is slidably mounted in the space 72a. The spring receiver 110 is pressed in the Xa direction by the spring force of the coil spring 112 and is prevented from coming off by a locking ring 114 locked on the outer periphery of the insertion pipe 108.
[0047]
The spring receiver 110 comes into contact with the receptacle 20 and slides in the Xb direction as described later. Before the insertion pipe 108 is inserted into the receptacle 20, the spring receiver 110 slides in the Xa direction to lock the lock mechanism 104. Hold in the released state.
[0048]
Further, an insertion hole 72b through which the insertion pipe 108 is inserted is provided inside the holding member 72, and a seal member 116 for sealing the outer periphery of the other end 108b of the insertion pipe 108 is provided on the inner wall of the insertion hole 72b. (Corresponding to the second seal member described in No. 1). A seal retainer 118 for preventing the seal member 116 from slipping out is screwed into an end of the insertion hole 72b.
[0049]
The insertion pipe 108 is formed in a hollow shape having a passage 120 extending in the axial direction. Further, the insertion pipe 108 has a distal end 108a protruding forward from the operation ring 68. When the gas is not charged, the insertion pipe 108 is fitted to the projection 53a of the protection cap 53 and protected from being damaged.
[0050]
One end of the passage 120 is opened at the tip end 108a serving as the insertion-side end of the insertion pipe 108, and the other end is communicated with the passage 122 penetrating in the radial direction. The other end 108 b of the insertion pipe 108 is provided with a seal member 124 for sealing the inner wall of the insertion hole 72 b and a stopper 126 for preventing the insertion pipe 108 from jumping out due to the pressure of the communication chamber 101. The stopper 126 is formed to have a diameter larger than the inner diameter of the insertion hole 72b, and has a protrusion 126a that comes into contact with the seal retainer 86 when sliding in the Xb direction as described later.
[0051]
In the closing valve 64, when the gas is not charged in the state where the gas is not inserted into the receptacle 20, the insertion pipe 108 is pressed in the Xa direction by the spring force of the coil spring 112, and the passage 122 and the seal member 124 are inserted through the insertion hole. It is held in the state inserted in 72b. That is, the closing valve 64 is closed.
[0052]
Therefore, when the main valve 62 is opened in a state where the gas-filled coupling 50 is not connected to the receptacle 20, the gas may be erroneously released to the atmosphere because the closing valve 64 is closed. Is prevented. Further, in the gas-filled coupling 50, when the high-pressure gas pressure acts on the communication chamber 101, the insertion pipe 108 cannot slide in the valve opening direction (Xb direction). 120 can be prevented from being injected.
[0053]
The locking mechanism 104 is provided with a plurality of locking balls 130 engaging with the receptacle 20, a pressing ring 132 provided on the outer peripheral side of the locking ball 130, and a pressure of compressed air supplied through the air passage 106. And a holding mechanism (not shown) for holding the pressing ring 132 at the lock position. The plurality of locking balls 130 are arranged in the circumferential direction, and move inward to fit into a recess (described later) of the receptacle 20 to lock the space between the receptacle 20 and move to the outer periphery. Then, the lock with the receptacle 20 is released.
[0054]
In the lock mechanism 104, since the pressure from the air line 106 changes when the pressing ring 132 comes into contact with or separates from the air nozzle 24, the operation ring 68 is moved to the locked position or the unlocked position by the pressure switch 30. Moving is detected.
[0055]
Here, the configuration of the receptacle 20 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the receptacle 20 is provided, for example, as an inlet of the fuel tank 18 of the vehicle, and fixes the receptacle main body 140 formed in a cylindrical shape and the receptacle main body 140 to the mounting plate 142 of the vehicle body. Nut 144, a check valve 146 inserted into a mounting hole 140a passing through the center of the receptacle body 140, a valve seat member 148 with which the check valve 146 abuts, and an end of the mounting hole 140a. It comprises an insertion member 150 and a seal member 152 (corresponding to a first seal member according to claim 1) interposed between the valve seat member 148 and the insertion member 150.
[0056]
The receptacle body 140 has the mounting hole 140a opened at one end, a joint 140b connected to a fuel tank connecting pipe (not shown) opened at the other end, and a communication hole 140c communicating the mounting hole 140a with the joint 140b. And In addition, the receptacle body 140 has a flange 140d on the outer periphery thereof, which abuts against the mounting plate 142 of the vehicle body, and clamps the mounting plate 142 by tightening the nut 144.
[0057]
The check valve 146 has a conical tapered surface 146a at the tip, and a seal member 146b for sealing between the check valve 146 and the valve seat member 148 is mounted on the tapered surface 146a. A pair of passages 146c are formed at an inclination angle of 45 degrees so as to open to the outer tapered surface 146a of the seal member 146b.
[0058]
Further, the other end of the check valve 146 is provided with an opening 146d communicating with the passage 146c. The coil spring 154 contacts the opening 146d. Therefore, when gas is not charged, the check valve 146 is pressed in the Xb direction by the pressure in the fuel tank 18 and the spring force of the coil spring 154 to close the valve, and the pressing force causes the seal member 146b to close. It is crimped to the valve seat member 148.
[0059]
Accordingly, the check valve 146 moves in the Xa direction when the supply pressure becomes larger than the combined force of the pressure in the fuel tank 18 and the spring force of the coil spring 154 due to the start of gas filling from the gas filling coupling 50. And open the valve.
[0060]
The valve seat member 148 has a male screw 148a which is formed on the outer wall on the inner wall of the mounting hole 140a and is screwed to the screw 140e. Further, at one end of the valve seat member 148, a conical valve seat surface 148b with which the tapered surface 146a of the check valve 146 abuts is provided. Further, the valve seat member 148 has, at one end, a through hole 148c that penetrates in the axial direction (Xa, Xb direction), and at the other end, an insertion hole 148d into which the insertion pipe 108 of the gas filling coupling 50 is inserted. are doing.
[0061]
A seal member 156 that seals the space between the valve seat member 148 and the mounting hole 140a is mounted on the outer periphery of the valve seat member 148.
[0062]
The sealing member 152 seals between the outer periphery of the insertion pipe 108 while being sandwiched between the valve seat member 148 and the insertion member 150, and serves to seal the sealing member 116 of the gas-filled coupling 50. It is formed so as to have the same diameter as the inner diameter. As a result, since the inner diameters of the sealing members 116 and 152 for sealing both ends of the insertion pipe 108 are the same, the gas pressure acting on both ends of the insertion pipe 108 at the time of gas filling is balanced as described later. The force that pushes in the axial direction is offset. Therefore, it is possible to prevent the pressure for moving the insertion pipe 108 from acting during gas filling, and it is not necessary to increase the rigidity of the insertion pipe and its internal components.
[0063]
The insertion member 150 has a through hole 150a penetrating therethrough, and a trapezoidal concave portion 150b with which the locking ball 130 of the lock mechanism 104 is engaged is provided on the entire outer periphery of the distal end portion. Further, on the outer periphery of the other end of the insertion member 150, a male screw 150c screwed to the female screw 140f of the receptacle body 140 is provided. Further, a cylindrical bearing 158 for bearing the insertion pipe 108 is press-fitted into the through hole 150a of the insertion member 150. The inner periphery of the bearing 158 serves as an insertion port into which the tip 108a of the insertion pipe 108 is inserted.
[0064]
A protective cap 160 made of resin is fitted to the tip of the insertion member 150. The protective cap 160 has an O-ring 162 for preventing fall-off on the inner periphery, and a string 164 for preventing fall-off is connected to the outer periphery. Further, the other end of the drop prevention cord 164 is engaged with a groove 140 e formed on the outer periphery of the receptacle body 140. The protective cap 160 is removed from the insertion member 150 before the insertion pipe 108 of the gas-filled coupling 50 is inserted. The O-ring 162 is attached to a position where the O-ring 162 is engaged with the concave portion 150b provided on the outer periphery of the insertion member 150 and is prevented from coming off.
[0065]
Here, the operation when connecting the gas-filled coupling 50 configured as described above to the receptacle 20 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
[0066]
First, the protective cap 160 is removed from the receptacle 20 to expose the insertion member 150, and the protective cap 53 is removed from the gas-filled coupling 50 to expose the tip 108 a of the insertion pipe 108.
[0067]
Next, the operator grips the grip 54 of the gas-filled coupling 50 so that the coupling portion 56 faces the end of the receptacle 20. From this state, the connecting portion 56 of the gas-filled coupling 50 is pressed into the receptacle 20 and inserted.
[0068]
As shown in FIG. 5, in the gas-filled coupling 50, the distal end 108 a of the insertion pipe 108 is inserted into the bearing 158 of the insertion member 150. At the same time, the insertion member 150 relatively enters between the outer periphery of the insertion pipe 108 and the inner periphery of the holding member 72.
[0069]
Further, when the gas-filled coupling 50 is pressed in the insertion direction (Xa direction), the distal end 108a of the insertion pipe 108 is inserted through the bearing 158 of the insertion member 150 and fitted to the inner periphery of the seal member 152. Thus, the outer periphery of the distal end 108 a of the insertion pipe 108 is sealed by the seal member 152. The outer circumference of the other end 108 a of the insertion pipe 108 is sealed by a seal member 116.
[0070]
Since the seal members 116 and 152 have the same inner diameter, the gas pressure at the time of gas supply is canceled out, so that a force for pressing the insertion pipe 108 in the axial direction does not act.
[0071]
Further, when the gas-filled coupling 50 is pressed in the insertion direction (Xa direction), the end of the insertion member 150 comes into contact with the end surface of the spring receiver 110 and the end of the receptacle body 140 is placed on the inner periphery of the operation ring 68. The part is inserted relatively. In this operation state, since the end of the insertion pipe 108 is not pressed, the closing valve 64 of the gas-filled coupling 50 is in the closed state.
[0072]
As shown in FIG. 6, when the gas-filled coupling 50 is further pressed in the insertion direction (Xa direction), the distal end 108a of the insertion pipe 108 is inserted into the insertion hole 148d of the valve seat member 148, and The end of the insertion member 150 relatively presses the spring receiver 110 in the Xb direction. Thereby, the insertion member 150 and the spring receiver 110 slide in the Xb direction against the spring force of the coil spring 112.
[0073]
Further, when the gas-filled coupling 50 is pressed in the insertion direction (Xa direction), the distal end 108a of the insertion pipe 108 comes into contact with the inner wall 148e of the valve seat member 148 and relatively slides in the Xb direction. Thus, the distal end 108a of the insertion pipe 108 projects into the communication chamber 101 of the gas-filled coupling 50, and the passage 122 provided at the other end 108b of the insertion pipe 108 communicates with the communication chamber 101. The passage 120 of the insertion pipe 108 directly communicates with the through hole 148 c of the valve seat member 148 by the end of the insertion pipe 108 abutting on the inner wall 148 e of the valve seat member 148.
[0074]
Then, the protrusion 126 a of the stopper 126 provided at the other end 108 b of the insertion pipe 108 comes into contact with the side wall 101 a of the communication chamber 101. As a result, the distal end 108a of the insertion pipe 108 contacts the inner wall 148e of the valve seat member 148, and the other end 108b of the insertion pipe 108 contacts the side wall 101a of the communication chamber 101. The movement in the Xa and Xb directions is held in a restricted state. Therefore, even when the supply of the high-pressure gas is started, the insertion pipe 108 does not slide in the axial direction and is kept in the valve-open state.
[0075]
When the insertion member 150 and the spring receiver 110 relatively slide in the Xb direction and the concave portion 150b reaches a position facing the locking ball 130 of the lock mechanism 104, the locking ball 130 moves to the inner peripheral side. To fit into the recess 150b. At the same time, the pressing ring 132 and the operation ring 68 rotate to the lock position (not shown).
[0076]
As a result, the movement of the locking ball 130 to the outer peripheral side is restricted, and the locking member 130 locks the insertion member 150 and the holding member 72 in a coupled state, thereby forming a gap between the gas-filled coupling 50 and the receptacle 20. In a locked state. The gas-filled coupling 50 is now connected to the receptacle 20 and locked in a gas-suppliable state.
[0077]
Here, the configuration of the main valve 62 and the residual pressure release valve 66 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
As shown in FIGS. 7 and 8, when the compressed air is not supplied to the main valve cylinder 70, the piston 78 is pressed in the Xa direction by the spring force of the coil spring 80 and is held in the closed state. I have.
[0078]
In the spool valve 76, the end of the valve portion 76 a is formed in a tapered shape, and this tapered portion is released from the seal member 82 in the Xa direction, and is connected to the gas supply pipe 58 through the communication hole 90. The space between both ends of the through hole 52a is sealed by a pair of seal members 82 and 84.
[0079]
That is, in the state before the start of the gas supply, the outer periphery of the spool valve 76 provided integrally with the piston 78 is at the valve closed position sealed by the pair of seal members 82 and 84, and the gas supply from the communication hole 90 is performed. Is shut off. Therefore, the gas from the gas supply pipe 58 is prevented from being supplied to the communication chamber 101 through the through hole 52a.
[0080]
The residual pressure release valve 66 includes a rod 170 integrally connected to the other end 76 d of the spool valve 76, a spring receiver 172 slidably connected to a head 170 a of the rod 170, and a spring receiver 172. It is composed of a screwed valve support member 178, a valve element 180 projecting in the Xb direction from the tip of the valve support member 178, a coil spring 182 for pressing the spring receiver 172 in the Xb direction, and a valve seat 98.
[0081]
The other end 76d of the spool valve 76 has a screw hole 76h into which the male screw 170b of the rod 170 is screwed, the other end 76d having a small diameter, a stepped portion 76e with which the end of the coil spring 182 contacts, and a tapered portion. 76f, and a discharge hole 76g formed so as to extend from the depressurizing passage 76c to the tapered portion 76f.
[0082]
Further, a seal member 184 that seals the outer periphery of the other end 76d of the spool valve 76 and a seal retainer 186 that holds the seal member 184 are provided in the insertion hole 95a of the guide portion 95 through which the other end 76d of the spool valve 76 is inserted. Is provided.
[0083]
The spring receiver 172 inserted into the insertion hole 95a is formed to have a smaller diameter than the inner diameter of the insertion hole 95a, and a gap 188 with the insertion hole 95a is provided as a passage for discharging gas.
[0084]
Further, the rod 170 is inserted into the bearing 172a of the spring receiver 172, and the head 170a having a larger diameter than the bearing 172a is engaged with the spring receiver 172 as a stopper. Therefore, the valve support member 178 is held in a state where the bearing 172a is in contact with the head 170a by the spring force of the coil spring 182.
[0085]
The valve support member 178 has a sliding hole 178a in the axial direction for the head 170a of the rod 170 to slide inside. Further, a hole 178b communicating with the sliding hole 178a is opened on the outer periphery of the valve support member 178. The hole 178b is for supplying and discharging gas inside the sliding hole 178b according to the sliding operation of the rod 170.
[0086]
On the outer periphery of the valve support member 178, a sliding part 178c that fits into the small diameter part 95d of the insertion hole 95a of the guide part 95 protrudes. Four or more sliding portions 178c are provided in the circumferential direction, and discharge grooves 178d for discharging gas are formed between the sliding portions 178c so as to extend in the axial direction (Xa, Xb directions). .
[0087]
The valve element 180 is provided integrally with the tip 178e of the valve support member 178, and the tip is formed in a conical shape. The valve seat 98 with which the valve element 180 contacts has a tapered valve seat 98a so that the valve element 180 fits.
[0088]
In the closed state where the spool valve 76 is held in the closed position as described above, since the spool valve 76 and the piston 78 are moving in the Xa direction (the valve closing direction), the rod 170, the spring receiver 172, the valve support The member 178 and the valve element 180 also move in the Xa direction (the valve opening direction). Therefore, when the main valve 62 is closed, the residual pressure release valve 66 is open, and the communication chamber 101 is connected to the decompression passage 76 c of the spool valve 76, the insertion hole 95 a of the guide part 95, the gap 188, It communicates with the residual pressure recovery pipe 61 through the discharge groove 178d, the valve seat 98, and the depressurization passage 100.
[0089]
Therefore, after the gas filling is completed, the supply of the compressed air to the main valve cylinder 70 is stopped, the main valve 62 is closed, and the valve element 180 is separated from the valve seat 98 to open the residual pressure release valve 66. Let it go. Thus, the gas remaining in the communication chamber 101 can be discharged to the residual pressure recovery pipe 61 to reduce the pressure in the communication chamber 101.
[0090]
Here, a high-pressure gas filling operation using the gas filling coupling 50 configured as described above will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
[0091]
The operator grips the grip 54 (shown in FIG. 2) of the gas-filled coupling 50 with the right hand and presses the coupling portion 56 to the receptacle (injection port) 20 of the vehicle for coupling.
[0092]
In this coupled state, as shown in FIGS. 5 and 6, when the gas-filled coupling 50 is pressed in the insertion direction (Xa direction), the distal end 108a of the insertion pipe 108 is connected to the communication chamber 101 of the gas-filled coupling 50. And a passage 122 provided at the other end 108 b of the insertion pipe 108 communicates with the communication chamber 101.
[0093]
Then, the insertion pipe 108 is held in a state in which both ends are restricted from moving in the axial direction (Xa, Xb directions). When the insertion member 150 and the spring receiver 110 relatively slide in the Xb direction and the concave portion 150b reaches a position facing the locking ball 130 of the lock mechanism 104, the locking ball 130 moves to the inner peripheral side. As a result, the gas-filled coupling 50 and the receptacle 20 are locked. The gas-filled coupling 50 is now connected to the receptacle 20 and locked in a gas-suppliable state.
[0094]
Next, when the filling preparation switch 36 (see FIG. 1) is turned on, the control device 34 opens the air opening / closing valve 28 of the air line 60 to supply compressed air to the gas filling coupling 50. . Then, when the compressed air is introduced into the main valve cylinder 70 through the air pipe 60 and the air pressure becomes larger than the spring force of the coil spring 80, as shown in FIGS. The portion 78 is pressed in the Xb direction, and the spool valve 76 and the piston 78 move in the Xb direction (valve closing direction).
[0095]
Therefore, the valve portion 76a of the spool valve 76 moves in the Xb direction (valve opening direction), passes through the seal member 82 and the communication hole 90, and reaches the valve opening position. As a result, the communication hole 90 communicates with the communication chamber 101 via the sliding hole 52a of the coupling body 52.
[0096]
Therefore, when the filling start switch 40 is turned on and the gas on-off valve 32 is opened, the supply of the high-pressure gas is started. The high-pressure gas supplied to the gas-filled coupling 50 via the gas supply line 58 is supplied to the vehicle via the sliding hole 52 a of the coupling body 52, the communication chamber 101, the passages 122 and 120 of the insertion pipe 108, and the receptacle 20. Twelve fuel tanks 18 are filled.
[0097]
At this time, at the same time when the spool valve 76 moves in the Xb direction (valve opening direction), the rod 170, the spring receiver 172, the valve support member 178, and the valve body 180 move in the Xb direction (valve closing direction). In order to make 180 abut against the valve seat 98, the residual pressure release valve 66 is closed. Therefore, during gas charging, the residual pressure release valve 66 operates to close and prevent depressurization.
[0098]
In this manner, when the pressure of the fuel tank 18 of the vehicle 12 reaches the target pressure, the filling of the gas ends. Then, after the gas filling is completed, the filling stop switch 44 (see FIG. 1) is turned on to stop the supply of the compressed air from the air pipe 60, and the gas on-off valve 32 is closed to close the high pressure. The gas supply is also stopped.
[0099]
As a result, when the pressure of the main valve cylinder 70 decreases due to the spring force of the coil spring 80, the spool valve 76 and the piston 78 move in the Xb direction (valve closing direction) due to the spring force of the coil spring 80. Then, the spool valve 76 moves to the valve closing position to block the communication hole 90 (see FIGS. 9 and 10).
[0100]
At the same time, the rod 170, the spring receiver 172, the valve support member 178, and the valve body 180 provided integrally with the spool valve 76 move in the Xa direction (valve opening direction) to separate the valve body 180 from the valve seat 98. Therefore, the residual pressure release valve 66 opens. Therefore, the residual pressure release valve 66 is opened by the gas supply stop operation after the gas filling is completed, and the gas in the communication chamber 101 is discharged to the residual pressure recovery pipe 61 to reduce the pressure in the communication chamber 101.
[0101]
As described above, since the residual pressure release valve 66 operates to close and open in conjunction with the opening and closing operations of the spool valve 76, the residual pressure release valve 66 has a compact configuration and reliably ensures the inside of the gas-filled coupling 50. It is possible to discharge the gas remaining in the tank to the outside and collect it.
[0102]
As the pressure inside the coupling main body 52 decreases, the pressure of the receptacle 20 becomes relatively higher than the pressure inside the coupling main body 52. In this case, the check valve 146 provided on the receptacle 20 is operated to the closed position, so that the high-pressure gas of the receptacle 20 is prevented from flowing back into the coupling body 52.
[0103]
Further, since the pressure inside the coupling main body 52 rapidly decreases, the unlocking operation by the rotation operation of the operation ring 68 can be easily performed. Thereafter, when the operator rotates the operation ring 68 of the gas-filled coupling 50 to the unlock position, as shown in FIG. 5, the ball holder 132 moves, and the locking ball 130 can move outward. become. The operation force at this time is only to rotate the operation ring 68, so that the unlocking operation can be performed with a smaller force than the method of sliding in the axial direction.
[0104]
Since the insertion pipe 108 of the closing valve 64 is pressed in the Xa direction by the spring force of the coil spring 112, as shown in FIG. 3, the valve 122 is closed by inserting the passage 122 and the sealing member 124 into the insertion hole 72b. Move to position. Thereby, the closing valve 64 is closed.
[0105]
Thus, the operation of filling the high-pressure gas into the fuel tank 18 using the gas filling coupling 50 is completed.
[0106]
In the above embodiment, the gas filling coupling for filling hydrogen gas compressed to a high pressure has been described. However, the present invention is not limited to this, and other high pressure gases (for example, including CNG) may be filled. Of course, it can be applied to
[0107]
Further, in the above embodiment, the case where the fuel tank of the vehicle is filled with the high-pressure gas has been described as an example. It is.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a gas-filled coupling connection structure in which the connection end of the gas-filled coupling is inserted into the receptacle of the tank to be filled, wherein a pressurized gas is supplied. A coupling body, a cylindrical member slidably inserted into the coupling body, one end of which is inserted into the receptacle, a gas supply path axially penetrating the cylindrical member, and a gas supply path provided inside the receptacle. A first seal member fitted to the outer periphery of one end of the tubular member and sealing one end of the tubular member; and a first seal member provided on the coupling body, fitted to the outer periphery of the other end of the tubular member, and A first sealing member that seals the outer periphery of the cylindrical member; and a second sealing member that seals the other end of the member, and a lock mechanism that locks the cylindrical member when the cylindrical member is inserted into the receptacle. 2 seal member is outside Can be held so as not pushed in, can be maintained regardless sealed to the magnitude of the pressure, it is possible to enhance the reliability of high-pressure gas filling.
[0109]
According to the second aspect of the present invention, since the inner diameter of the first seal and the inner diameter of the second seal member are formed to have the same diameter, there is no pressure difference between both ends of the cylindrical member, and any one of the cylindrical members can be used. It can be configured so that the pressure for moving to either side does not act, and there is no need to increase the rigidity because no stress is applied to the inner machine parts.
[0110]
According to the third aspect of the present invention, the cylindrical member has one end in contact with the first contact portion provided on the receptacle of the tank to be filled, the insertion position is regulated, and the other end of the coupling body has the other end. A gas filling cup is provided to abut on a second contact portion provided therein to regulate a position in a direction away from the receptacle, and to connect a connection end of the gas filling coupling to a receptacle of a tank to be filled. By connecting the connection end of the ring to the receptacle of the tank to be filled, both ends of the cylindrical member abut against the first and second abutment portions and are held in a state where movement in the axial direction is restricted, A sealed state can be maintained without being affected by pressure.
[0111]
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a gas-filled coupling which is inserted into and connected to a receptacle of a tank to be filled, wherein the coupling body to which a pressurized gas is supplied, and the inside of the coupling body. And a cylindrical member whose one end is sealed by a first seal member provided inside the receptacle when one end is inserted into the receptacle, and which penetrates the cylindrical member in the axial direction. A gas supply path, a second seal member fitted to the outer periphery of the other end of the tubular member, and sealing the other end of the tubular member, and inserting the tubular member into the receptacle to form the tubular member. Since the lock mechanism is provided for locking, the second seal member for sealing the outer periphery of the tubular member can be held so as not to be pushed out. Further, it is possible to prevent the pressure for moving the cylindrical member from acting, so that the sealed state can be maintained without being affected by the pressure.
[0112]
According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a receptacle of a tank to be filled, to which a connection end of a gas-filled coupling is inserted and connected, and is slidably provided on a coupling body of the gas-filled coupling. An insertion hole into which one end of the cylindrical member is inserted, formed on the inner periphery of the insertion hole, and formed to have the same diameter as the second seal member on the gas-filled coupling side that seals the other end of the cylindrical member, And a first seal member that seals the outer periphery of one end of the cylindrical member, so that the first seal member that seals the outer periphery of the cylindrical member can be held so as not to be pushed out. Further, it is possible to prevent the pressure for moving the cylindrical member from acting, so that the sealed state can be maintained without being affected by the pressure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a gas filling system to which an embodiment of a gas filling coupling connection structure according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a front view showing one embodiment of the gas-filled coupling according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the gas-filled coupling 50.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the receptacle 20.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a state in which the coupling portion 56 of the gas-filled coupling 50 is inserted into the receptacle 20.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a state where the coupling portion 56 of the gas-filled coupling 50 is coupled to the receptacle 20.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main valve 62 and a residual pressure release valve 66.
FIG. 8 is an enlarged longitudinal sectional view showing an open state of the residual pressure release valve 66.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the valve opening operation of the main valve 62 and the valve closing operation of the residual pressure release valve 66.
FIG. 10 is an enlarged longitudinal sectional view showing a closed state of the residual pressure release valve 66.
[Explanation of symbols]
10 Gas filling system
16 Dispenser
18 Fuel tank
20 receptacle
28 On-off valve for air
32 On-off valve for gas
34 control unit
36 Filling preparation switch
40 Filling start switch
44 Fill stop switch
50 Gas-filled coupling
52 Coupling body
53 Protective cap
54 grip
56 Joint
58 Gas supply line
60 air line
62 main valve
64 shut-off valve
66 Residual pressure release valve
68 Operation ring
70 Main valve cylinder
72 Holding member
74 Lid member
76 Spool valve
76a Valve section
76c Depressurized passage
78 piston
80 coil spring
82, 84 Sealing member
90 communication hole
104 Lock mechanism
95 Guide
95a insertion hole
98 valve seat
100 Depressurized passage
101 Communication room
108 insertion pipe
108a Tip
108b other end
110 Spring support
114 Lock ring
116 seal member (second seal member)
118 Seal holder
120,122 passage
124 sealing member
126 Stopper
130 Lock Ball
132 pressure ring
140 receptacle body
146 check valve
148 Valve seat member
150 Insertion member
152 seal member (first seal member)
154 coil spring
170 rod
172 Spring support
178 Valve support member
180 valve
182 coil spring
184 seal member
186 Seal holder

Claims (5)

ガス充填カップリングの接続端部を被充填タンクのレセプタクルに挿入するガス充填カップリング接続構造であって、
加圧されたガスが供給されるカップリング本体と、
該カップリング本体の内部に摺動可能に挿入され、一端が前記レセプタクルに挿入される筒状部材と、
該筒状部材を軸方向に貫通するガス供給経路と、
前記レセプタクルの内部に設けられ、前記筒状部材の一端の外周に嵌合し、前記筒状部材の一端をシールする第１のシール部材と、
前記カップリング本体に設けられ、前記筒状部材の他端の外周に嵌合し、前記筒状部材の他端をシールする第２のシール部材と、
前記筒状部材を前記レセプタクルに挿入した際に前記筒状部材をロックするロック機構と、
を備えたことを特徴とするガス充填カップリング構造。A gas-filled coupling connection structure for inserting a connection end of the gas-filled coupling into a receptacle of a tank to be filled,
A coupling body to which a pressurized gas is supplied,
A tubular member slidably inserted into the inside of the coupling body, one end of which is inserted into the receptacle,
A gas supply path axially penetrating the cylindrical member,
A first seal member provided inside the receptacle, fitted to the outer periphery of one end of the tubular member, and sealing one end of the tubular member;
A second seal member provided on the coupling body, fitted to the outer periphery of the other end of the tubular member, and sealing the other end of the tubular member;
A lock mechanism that locks the tubular member when the tubular member is inserted into the receptacle,
A gas-filled coupling structure comprising: 前記第１のシールの内径と前記第２のシール部材の内径とを同径に形成したことを特徴とする請求項１記載のガス充填カップリング構造。The gas-filled coupling structure according to claim 1, wherein an inner diameter of the first seal and an inner diameter of the second seal member are formed to be the same. 前記筒状部材は、一端が前記被充填タンクのレセプタクルに設けられた第１の当接部に当接して挿入位置を規制され、他端が前記カップリング本体の内部に設けられた第２の当接部に当接して前記レセプタクルから離間方向の位置を規制することを特徴とする請求項１記載のガス充填カップリング構造。One end of the cylindrical member is in contact with a first contact portion provided in a receptacle of the tank to be filled, the insertion position is regulated, and the other end is provided in a second portion provided inside the coupling body. The gas-filled coupling structure according to claim 1, wherein the gas-filled coupling structure contacts a contact portion to regulate a position in a direction away from the receptacle. 被充填タンクのレセプタクルに挿入されて接続されるガス充填カップリングであって、
加圧されたガスが供給されるカップリング本体と、
該カップリング本体の内部に摺動可能に挿入され、一端が前記レセプタクルに挿入されると、前記レセプタクルの内部に設けられた第１のシール部材により一端の外周がシールされる筒状部材と、
該筒状部材を軸方向に貫通するガス供給経路と、
前記筒状部材の他端の外周に嵌合し、前記筒状部材の他端をシールする第２のシール部材と、
前記筒状部材を前記レセプタクルに挿入することにより前記筒状部材をロックするロック機構と、
を備えたことを特徴とするガス充填カップリング。A gas-filled coupling inserted and connected to a receptacle of a tank to be filled,
A coupling body to which a pressurized gas is supplied,
A cylindrical member, which is slidably inserted into the inside of the coupling main body and one end of which is inserted into the receptacle, wherein the outer periphery of one end is sealed by a first seal member provided inside the receptacle.
A gas supply path axially penetrating the cylindrical member,
A second seal member fitted to the outer periphery of the other end of the tubular member and sealing the other end of the tubular member;
A lock mechanism for locking the tubular member by inserting the tubular member into the receptacle,
A gas-filled coupling comprising: ガス充填カップリングの接続端部が挿入されて接続される被充填タンクのレセプタクルであって、
前記ガス充填カップリングのカップリング本体に摺動可能に設けられた筒状部材の一端が挿入される挿入孔と、
該挿入孔の内周に設けられ、前記筒状部材の他端をシールする前記ガス充填カップリング側の第２のシール部材と同径に形成され、前記筒状部材の一端の外周をシールする第１のシール部材と、
を備えたことを特徴とする被充填タンクのレセプタクル。A receptacle of a tank to be filled to which a connection end of a gas-filled coupling is inserted and connected,
An insertion hole into which one end of a tubular member slidably provided in the coupling body of the gas-filled coupling is inserted,
It is provided on the inner periphery of the insertion hole and is formed to have the same diameter as the second seal member on the gas-filled coupling side that seals the other end of the tubular member, and seals the outer periphery of one end of the tubular member. A first sealing member;
A receptacle for a tank to be filled, comprising:
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