JP2005104494A - 燃料供給口装置及び燃料供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は燃料供給前にアース装置の接続忘れを防止することを課題とする。
【解決手段】 燃料供給システム１０は、例えば、燃料電池で駆動される自動車１２に搭載された燃料タンク１４に高圧水素を充填するディスペンサ装置１６と、自動車１２のボディー１２ａに帯電された静電気を除去するアース装置１８とを有する。アースキー４０は、自動車１２のボディー１２ａに設けられたキー挿入部４２に挿入されることでボディー１２ａに帯電された静電気を除去すると共に、燃料供給口４４が収納された収納部４６の蓋部材４８のロックを解除してガス充填カップリング３０の結合を可能にする。制御装置３８は、アースキー４０が自動車１２のボディー１２ａに接続されたことを監視しており、アースキー４０がボディー１２ａに接続されたことが検出されると燃料供給を許可する。
【選択図】 図１

Description

本発明は燃料タンクに燃料を供給する際のアース接続を簡単且つ確実に行えるよう構成された燃料供給口装置及び燃料供給システムに関する。

近年、燃料電池が搭載された自動車の開発が進められている。この燃料電池で駆動される自動車の燃料タンク（被充填タンク）に高圧水素ガスを充填する際に、アース装置の接続作業が義務付けられている。

このようなアース装置としては、例えば、燃料タンクが搭載された自動車のボディーにアース装置を接続するように構成されている。そして、アース装置の接続を確認した後、充填カップリングを燃料供給口に結合することにより燃料供給時の静電気によるスパークが防止される（例えば、特許文献１参照）。

ここでは、燃料電池自動車に水素ガスを充填する燃料供給システムについて説明するが、燃料電池自動車以外の燃料タンクに水素以外の燃料を供給する場合にもアース装置を用いることがある。

例えば、特許文献１にあっては、ガソリンスタンドのタンク等にタンクローリー車からガソリンを荷降ろしする際に、アースを接続した後に、電源等が供給され、荷降ろし（燃料供給）を行えるようにするものである。
特開平９−１４２５８９号公報

しかしながら、従来の燃料電池自動車用アース装置では、作業者がクリップ状の接続部、あるいはマグネットを有する接続部を自動車のボディーあるいは、ボディーに設けられたアース接続部などに接続してから充填カップリングを燃料タンクの燃料供給口に結合することになるため、作業者がアース装置の接続を忘れた場合でも燃料タンクに燃料を供給することが可能であった。

また、特許文献１のように、アース接続を確認した後に燃料供給を可能にする方法もあるが、燃料供給口付近の雰囲気中には、気体の燃料（気化した燃料）が含まれており、引火性の強い燃料にあっては、燃料供給口に充填カップリングを接続する時点でアースが接続されていることが望ましい。

特に高圧のガス燃料の場合、アース接続を行わずに燃料供給口に充填カップリングを接続すると、この接続時に車両側のタンクと充填カップリングとのガス管路が連通するので、燃料の供給を開始しなくとも、この瞬間にスパークが発生しないように、燃料供給口に充填カップリングを接続する時点でアースが接続されていることが特に要求される。

そこで、本発明は上記課題を解決した燃料供給口装置及び燃料供給システムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、車両に設けられ燃料を供給される燃料供給口が収納された収納部と、
該収納部を開閉する蓋部材と、
該蓋部材を閉塞位置でロックするロック機構と、該ロック機構のロックを解除するためのキーを挿入されるキー挿入部とを有し、該キー挿入部にアースされたキーが挿入された際に前記車両がアースされるように構成されたキー機構と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記蓋部材が開放または閉塞状態であることを検出する検出手段を設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記検出手段の検出信号により、前記車両の発進を禁止する制御を行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記キー機構が、前記収納部の近傍に設けられたキー収納部に収納されたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、一端が燃料供給源に接続され、他端に車両の燃料供給口と接続する接続手段を有する供給経路と、
一端が接地され、他端に車両の燃料供給口の蓋部材を開閉するキー挿入部に挿入されるキーが取付けられたアース手段とを有することを特徴とする。

上述の如く、請求項１記載の発明によれば、キー挿入部にアースされたキーが挿入された際に車両がアースされるため、蓋部材を開放する際に車両の静電気を除去することが可能であり、車両の燃料供給口に燃料供給経路の接続手段が接続される前に簡単且つ確実に静電気を除去することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、蓋部材が開放または閉塞状態であることを検出する検出手段を設けたため、アース接続されたキーをキー挿入部に挿入して蓋部材を開いたことを検出し、車両がアースされたことを検出することができる。

また、請求項３記載の発明によれば、検出手段の検出信号により、車両の発進を禁止する制御を行うことにより、燃料供給中はもとより、アースの接続中は、車両の発進を防止するので、誤発進による事故を防止する。

また、請求項４記載の発明によれば、キー機構を収納部の近傍に設けられたキー収納部に収納させたため、キー機構を露出させないようにして悪戯を防止することができる。

また、請求項５記載の発明によれば、一端が燃料供給源に接続され、他端に車両の燃料供給口と接続する接続手段を有する供給配管と、一端が接地され、他端に車両の燃料供給口の蓋部材を開閉するキー挿入部に挿入されるキーが取付けられたアース手段とを設けたことにより、作業者に燃料供給時に確実にアースを行わせることができる。

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は本発明になる燃料供給口装置の一実施例が適用された燃料供給システムを示す概略構成図である。図２は燃料供給口に充填カップリングを結合させた状態を示す斜視図である。

図１及び図２に示されるように、燃料供給システム１０は、例えば、燃料電池で駆動される自動車（車両）１２に搭載された燃料タンク１４に高圧水素を充填するディスペンサ装置１６と、自動車１２のボディー１２ａに帯電された静電気を除去するアース装置１８とを有する。

ディスペンサ装置１６は、燃料供給源としての備蓄タンク（図示せず）に貯蔵された水素ガスを供給するガス供給経路２０が設けられており、ガス供給経路２０には、流量計２２、開閉弁２４、圧力センサ２６が配設されている。さらに、ガス供給経路２０の端部は、充填ホース２８に連通されており、充填ホース２８の先端には接続手段としてのガス充填カップリング３０が取り付けられている。

ガス充填カップリング３０は、先端部分に結合部３０ａを有し、中間部分に主弁（図示せず）が内蔵されている。そして、ガス充填カップリング３０の主弁は、上部に突出するレバー３０ｂを９０度回動させることにより開弁される。また、ガス充填終了後は、レバー３０ｂを逆方向に９０度回動させて主弁を閉弁させると共に、結合部３０ａが燃料供給口４４から分離される。

また、ディスペンサ装置１６は、充填量や充填圧力を表示する表示器３２と、ガス充填カップリング３０を掛止するカップリング掛け３３と、カップリング掛け３３に設けられたカップリング掛けスイッチ３４と、フレームなどを介してグランドに接続されたアースケーブル３６と、制御装置３８とを有する。

アース手段としてのアースケーブル３６は、ディスペンサ装置１６の筐体１６ａに対して通常分離せず、誤発進時は分離可能な固定プラグ３９を介して固定されており、固定プラグ３９は、接地（アース）されている。また、先端部分にはアース接続端子として導電性のアースキー４０が固着されている。このアースキー４０とアースケーブル３６とによりアース装置１８が構成されている。

また、アースキー４０は、図２に示されるように、自動車１２のボディー１２ａに設けられたキー挿入部４２に挿入されることでボディー１２ａに帯電された静電気をアースケーブル３６へ逃がして除去する。

制御装置３８は、後述するようにアースキー４０が自動車１２のボディー１２ａに接続されたことを監視しており、アースキー４０がボディー１２ａに接続されたことが検出されると燃料供給を許可する制御プログラムが格納されている。

自動車１２のボディー１２ａには、燃料を供給される燃料供給口４４が収納された燃料供給口収納部４６と、燃料供給口収納部４６を開閉する蓋部材４８と、蓋部材４８を閉塞位置でロックするためのキー挿入部４２を有するキー機構５０と、を有する。燃料供給口４４は、直方体形状の燃料供給口収納部４６に収納されており、蝶番５２により開閉可能に支持された蓋部材４８により保護される。

図２では、キー挿入部４２にアースキー４０を挿入してロック解除位置に回動操作されており、キー機構５０が蓋部材４８に対するロックを解除して燃料供給口４４にガス充填カップリング３０が結合された状態が示されている。

キー機構５０は、キー挿入部４２に挿入されたアースキー４０の回動操作により回動する係止片５０ａが半径方向に突出している。この係止片５０ａは、蓋部材４８の端部から直角に曲げられた係止部４８ａの係止孔４８ｂに係合することで蓋部材４８を閉蓋位置に係止する。そして、キー挿入部４２に挿入されたアースキー４０を回動させることにより係止片５０ａが回動して蓋部材４８に対するロックが解除される。

図３は燃料供給口収納部４６、蓋部材４８、キー機構５０の構成を示す横断面図である。
図３に示されるように、蓋部材４８は、ボディー１２ａに設けられた蝶番５２により回動可能に支持されており、キー機構５０の係止片５０ａにより閉蓋状態に係止される。そして、キー挿入部４２の側方には、係止片５０ａの回動位置を検出する検出スイッチ（検出部材）５４が取り付けられている。

この検出スイッチ５４は、係止片５０ａがロック解除位置に回動されたときオンになって検出信号を自動車１２の制御装置（図示せず）に出力する。そして、自動車１２の制御装置は、この検出信号の出力中に自動車１２が発進することがないように、自動車１２の駆動系系統の電源をOFFしたり、自動車１２の駆動モータの駆動を禁止したり、駆動ギアをパーキングまたはニュートラルに維持したり、パーキングブレーキ装置の解除を禁止するなどの車両発進禁止制御を行う。これにより、燃料供給中等のアース取り外し前の自動車１２の発進を防止することが可能となる。

また、さらに、自動車１２とディスペンサ１６の制御装置３８との間で無線等の通信手段を設ければ、制御装置３８は、検出スイッチ５４からの検出信号が出力されたことによりアース接続されたことを確認して燃料供給を許可することもできる。また、表示器３２でアース接続を操作者に促すこともできる。

ここで、ガス充填カップリング３０を結合させる際の作業手順について説明する。

（手順１）図４に示されるように、作業者は、まず、アースキー４０をキー挿入部４２に挿入してロック解除位置に回動操作する。この状態では、蓋部材４８が燃料供給口収納部４６を閉塞しているため、アースキー４０をキー挿入部４２に挿入する前にガス充填カップリング３０を燃料供給口４４に結合できないようになっている。

アースキー４０がキー挿入部４２に挿入された時点でホディー１２ａに帯電していた静電気は、アースキー４０及びアースケーブル３６を流れてグランドに逃げる。従って、ガス充填作業を行う作業者は、アースキー４０をキー挿入部４２に挿入してロック解除する操作を行う過程でボディー１２ａに帯電された静電気を除去することができるので、アース接続を忘れることが無い。

（手順２）図５に示されるように、アースキー４０がキー挿入部４２に挿入されてロック解除位置に回動されると、キー機構５０によるロックが解除される。その際、キー機構５０の係止片５０ａは、水平位置（ロック位置）から垂直位置（ロック解除位置）に回動すると、検出スイッチ５４の可動切片５４ａを押圧して破線で示すように検出スイッチ５４をオンに切り替える。

（手順３）図６に示されるように、キー機構５０によるロックが解除された後、作業者は、蓋部材４８を開いて燃料供給口４４を露出させる。

（手順４）次に、作業者は、ガス充填カップリング３０の結合部３０ａを燃料供給口４４に結合させる。

（手順５）次に、作業者は、ガス充填カップリング３０のレバー３０ｂを開弁方向に回動操作して、充填スタートスイッチ（図示せず）を押圧操作する。これで、燃料タンク１４へのガス充填が開始される。

次に制御装置３８が実行する制御処理を説明する。
制御装置３８は、まず、「アースキーをキー挿入部に挿入して下さい」といったようなメッセージを表示器３２に表示するか、あるいは音声により報知する。そして、カップリング掛けスイッチ３４がオフになったかどうかをチェックする。作業者が、カップリング掛け３３に掛止されたガス充填カップリング３０を取り上げると、カップリング掛けスイッチ３４がオフに切り替わる。このとき、アースキー４０がキー挿入部４２に挿入されてロック解除操作が完了しており、燃料供給口収納部４６の蓋部材４８が開かれた状態になっている（図６参照）。

カップリング掛けスイッチ３４がオフになると、カップリング３０が燃料供給口４４に接続されているかを確認するセンサ（図示せず）の出力と、充填スタートスイッチ（図示せず）がオンに操作されたかどうかをチェックする。

充填スタートスイッチ（図示せず）がオンに操作されると、燃料の供給を許可し、予め設定された目標充填量または圧力を読み込む。続いて、開閉弁２４を開弁させて燃料タンク１４に対するガス充填を開始する。

そして、流量計２２または圧力センサ２６から出力された流量値または圧力値を読み込んでおり、センサによって計測された計測流量量または圧力が目標充填圧力に達したかどうかをチェックする。計測圧力が目標充填量または圧力に達するまでガス充填が継続されており、目標充填量または圧力に達した時点で、開閉弁２４を閉弁させてガス充填を終了する。

次の、カップリング掛けスイッチ３４がオンになったかどうかをチェックする。作業者が、ガス充填カップリング３０のレバー３０ｂを閉弁位置に回動させてガス充填カップリング３０の結合部３０ａを燃料供給口４４から分離させてカップリング掛け３３に戻すと、カップリング掛けスイッチ３４がオンに切り替わる。

このとき、「アースキーをキー挿入部から外して下さい」といったようなメッセージを表示器３２に表示するか、あるいは音声により報知する。

ここで、変形例について説明する。
図７は変形例を示す斜視図である。図８は変形例のロック解除状態を示す斜視図である。尚、図７及び図８で上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示されるように、変形例のアース装置６０は、カード型アースキー６２を用いてロック機構のロックを解除する。燃料供給口収納部４６に近接する側方には、アースキー６２が挿入されるキー挿入部６４が設けられている。キー挿入部６４は、直方体形状のキー収納部６８に収納されており、蝶番６５により開閉可能に支持された蓋部材６６により保護される。

キー挿入部６４は、アースキー６２のカード形状に対応する細長いスリットに形成されており、運転席のリッドオープナの操作により蓋部材６６が開かれると、アースキー６２を挿入することが可能になる。そのため、燃料供給を行わないときは、常に蓋部材６６が閉じられており、キー挿入部６４を保護すると共に、キー挿入部６４への悪戯を防止できる。
また、アースキー６２は、導電性を有する材質により形成されたキーであり、キー挿入部６４に挿入して押圧することによりロック解除及びアース接続を行える。

従って、作業者は、ガス充填カップリング３０をカップリング掛け３３から取り上げる前にアースキー６２をキー挿入部６４に挿入して蓋部材４８のロックを解除させる。尚、キー収納部６８の蓋部材６６は、自動車１２の運転席近傍に設けられたリッドオープナ（図示せず）によってロック解除される。

図９はキー挿入部６４、キー収納部６８の縦断面図である。図１０はロック機構、キー収納部６８の縦断面図である。

図９及び図１０に示されるように、キー収納部６８の内壁には、キー挿入部６４の上下方向から挟持するようにアース端子７０，７２が取り付けられている。このアース端子７０，７２は、弾性を有する導電性材により形成されており、アースキー６２に対する接触面積を確保するため、側方からみると、接触部７０ａ，７２ａが互いに湾曲した状態に取り付けられる。

また、キー挿入部６４の裏面側に対向するようにロック部材７４が設けられている。このロック部材７４は、キー挿入部６４に挿入されたアースキー６２の端部に押圧されることによりロック解除方向に回動するように設けられている。

ロック部材７４は、軸７６により回動可能に支持された軸受部７４ａと、軸受部７４ａよりキー挿入部６４の背面に対向するように水平方向に延在する被押圧部７４ｂと、軸受部７４ａより燃料供給口収納部４６の側面に延在するロック部７４ｃと、ロック部７４ｃの先端より燃料供給口収納部４６の側壁４６ａの挿入孔４６ｂから内部に突出して蓋部材４８の係止孔４８ｂに係合する係合部７４ｄとを有する。

また、ロック部材７４は、軸７６に巻装されたトーションバネ７８により時計方向（ロック方向）に付勢されている。このトーションバネ７８と、ロック部材７４とによりロック機構８０が構成されている。

さらに、ロック部材７４の被押圧部７４ｂの背面側には、検出スイッチ８２が設けられている。この検出スイッチ８２は、被押圧部７４ｂがアースキー６２に押圧されて反時計方向に回動すると、可動切片８２ａが押圧されてオンに切り替わる。

図１１はアースキー６２をキー挿入部６４に挿入した状態を示す縦断面図である。図１１２はアースキー６２をキー挿入部６４に挿入した状態を示す横断面図である。

図１１及び図１２に示されるように、アースキー６２がキー挿入部６４に挿入されると、アース端子７０，７２の接触部７０ａ，７２ａがアースキー６２の上下面に摺接し、ボディー１２ａに帯電された静電気がアースケーブル３６を通ってグランドへ除去される。

そして、アースキー６２がさらに挿入方向に押圧されると、ロック部材７４の被押圧部７４ｂが挿入方向に押圧される。これにより、ロック部材７４は、反時計方向に回動し、被押圧部７４ｂが検出スイッチ８２の可動切片８２ａを押圧してオンに切り替える。

同時に、ロック部材７４の係合部７４ｄが蓋部材４８の係止孔４８ｂから離間して蓋部材４８に対するロックを解除する。このように、作業者は、アースキー６２をキー挿入部６４に挿入するだけで、ボディー１２ａに帯電された静電気を除去できると共に、蓋部材４８のロックを解除することができる。

さらに、ロック部材７４の被押圧部７４ｂが挿入方向に押圧されて検出スイッチ８２の可動切片８２ａを押圧することにより、自動車１２の制御装置（図示せず）に検出信号が出力され、自動車１２の制御装置は、この検出信号の出力中に自動車１２が発進することがないように、前述の車両発進禁止制御を行う。これにより、燃料供給中等のアース取り外し前の自動車１２の発進を防止することが可能となる。

また、燃料タンク１４へのガス充填が終了すると、作業者は、ガス充填カップリング３０のレバー３０ｂを閉弁位置に回動させた後、ガス充填カップリング３０の結合部３０ａを燃料供給口４４から分離させてカップリング掛け３３に戻す。その後、作業者は、アースキー６２をキー挿入部６４から引き抜く。これで、ロック部材７４は、トーションバネ７８のバネ力により被押圧部７４ｂが検出スイッチ８２から離間して検出スイッチ８２をオフに切り替えると共に、係合部７４ｄが蓋部材４８の係止孔４８ｂに係合するロック位置に復帰する。

そして、蓋部材４８及び６６を閉じて作業は終了する。

尚、上記実施の形態では、燃料電池自動車に水素ガスを充填する燃料供給システムについて説明したが、燃料電池自動車以外の燃料タンクに水素以外の燃料を供給する場合にも本発明を適用できるのは言うまでもない。

上記実施の形態において、本発明に関するキーを板状のキーとしたが、これに限らず、要は自動車と結合し、アースの接続が可能であって、燃料供給口の蓋を開口するものでであれば、どのようなものであってもよい。

本発明になる燃料供給口装置の一実施例が適用された燃料供給システムを示す概略構成図である。 燃料供給口に充填カップリングを結合させた状態を示す斜視図である。 燃料供給口収納部４６、蓋部材４８、キー機構５０の構成を示す横断面図である。 アースキー４０をキー挿入部４２に挿入する前の状態を示す図である。 アースキー４０をキー挿入部４２に挿入してキー機構５０の係止片５０ａを回動させる動作を示す背面図である。 アースキー４０をキー挿入部４２に挿入して蓋部材４８を開いた状態を示す図である。 変形例を示す斜視図である。 変形例のロック解除状態を示す斜視図である。 キー挿入部６４、キー収納部６８の縦断面図である。 ロック機構、キー収納部６８の縦断面図である。 アースキー６２をキー挿入部６４に挿入した状態を示す縦断面図である。 アースキー６２をキー挿入部６４に挿入した状態を示す横断面図である。

符号の説明

１０ 燃料供給システム
１２ 自動車
１２ａ ボディー
１４ 燃料タンク
１６ ディスペンサ装置
１８，６０ アース装置
２２ 流量計
２４ 開閉弁
２６ 圧力センサ
２８ 充填ホース
３０ ガス充填カップリング
３３ カップリング掛け
３４ カップリング掛けスイッチ
３６ アースケーブル
３８ 制御装置
４０ アースキー
４２，６４ キー挿入部
４４ 燃料供給口
４６ 燃料供給口収納部
４８，６６ 蓋部材
５０ キー機構
５４，８２ 検出スイッチ
６２ カード型アースキー
６８ キー収納部
７０，７２ アース端子
７４ ロック部材
８０ ロック機構

Claims (5)

1. 車両に設けられ燃料を供給される燃料供給口が収納された収納部と、
   該収納部を開閉する蓋部材と、
   該蓋部材を閉塞位置でロックするロック機構と、該ロック機構のロックを解除するためのキーを挿入されるキー挿入部とを有し、該キー挿入部にアースされたキーが挿入された際に前記車両がアースされるように構成されたキー機構と、
   を備えたことを特徴とする燃料供給口装置。
2. 前記蓋部材が開放または閉塞状態であることを検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料供給口装置。
3. 前記検出手段の検出信号により、前記車両の発進を禁止する制御を行うことを特徴とする請求項２記載の燃料供給口装置。
4. 前記キー機構は、前記収納部の近傍に設けられたキー収納部に収納されたことを特徴とする請求項１記載の燃料供給口装置。
5. 一端が燃料供給源に接続され、他端に車両の燃料供給口と接続する接続手段を有する供給経路と、
   一端が接地され、他端に車両の燃料供給口の蓋部材を開閉するキー挿入部に挿入されるキーが取付けられたアース手段とを有することを特徴とする燃料供給システム。

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