JP2008121651A - ガス燃料用配管装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス充填口からの燃料漏れを一層確実に防止することができるガス燃料用配管装置を提供する。
【解決手段】充填容器2にガス燃料を充填するための充填用通路3と、充填容器2から充填したガス燃料を供給するための供給用通路4と、充填用通路3を充填容器2内へ接続する充填通路5と、供給用通路4を充填容器2内へ接続する供給通路6と、充填用通路3と供給用通路4とをつなぐバイパス通路7と、充填通路5を遮断する充填通路遮断弁8と、供給通路6を遮断する供給通路遮断弁9と、バイパス通路7を遮断するバイパス通路遮断弁10と、充填用通路3に設けられたガス充填口11と、を備え、供給通路遮断弁9とバイパス通路遮断弁10との間のバイパス通路7に逆止弁12Aが設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、リーク検査を行うのに適した構造を有するガス燃料用配管装置に関する。
従来、圧縮天然ガス(CNG)などのガス燃料を充填した燃料タンクを搭載した自動車では、ガス燃料を燃料タンク(充填容器)に充填し、かつ、燃料タンクに充填されたガス燃料をエンジンへ供給するための通路が別個に設けられた装置が提案されている。例えば、図5(a)に示すように、ガス燃料を燃料タンク100に充填する充填用配管101とガス燃料をエンジンに供給する供給用配管102とをバイパス配管103で接続し、充填口104から検査用ガスを注入するとともに、充填用配管101に設けられた遮断弁101aと、供給用配管102に設けられた遮断弁102aと、バイパス配管103に設けられた遮断弁103aとを適宜開閉することで、ガス燃料のリークの有無およびリークの場所を特定することができるようになっている(特許文献1参照)。
特許第2943980号明細書(段落0015,0016、図2)
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、図5(b)に示すように、仮にバイパス配管103の遮断弁103aを閉め忘れたりあるいは閉めが十分でなく、かつ、充填口104に設けられた逆止弁が十分に機能していなかった場合には、燃料タンク100から供給用配管102を介してエンジンへガス燃料を供給する際に、バイパス配管103を通って充填口104から燃料が漏れ出るおそれがあった。
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、ガス充填口からの燃料漏れを一層確実に防止することができるガス燃料用配管装置を提供することを目的とする。
請求項1に係る発明は、充填容器にガス燃料を充填する充填用通路と、前記充填容器から充填したガス燃料を供給する供給用通路と、を有するガス燃料用配管装置であって、前記充填用通路を前記充填容器内へ連通させる充填通路と、前記供給用通路を前記充填容器内へ連通させる供給通路と、前記充填用通路と前記供給用通路とを連通させるバイパス通路と、前記充填通路を遮断する充填通路遮断弁と、前記供給通路を遮断する供給通路遮断弁と、前記バイパス通路を遮断するバイパス通路遮断弁と、前記充填用通路に設けられたガス充填口と、を備え、前記充填用通路から前記バイパス通路に至る通路上に、前記充填容器からガス燃料を供給する際にガス燃料が前記バイパス通路を通って前記ガス充填口側に向かうのを遮断する逆止弁が設けられていることを特徴とする。
請求項1に係る発明によれば、ガス燃料を供給する際に、バイパス通路遮断弁を閉め忘れ、かつ、ガス充填口が機能していなかったとしても、充填用通路からバイパス通路に至る通路上のいずれかの位置においてガス燃料の流れを逆止弁によって阻止でき、ガス燃料がガス充填口まで流れることがない。
請求項2に係る発明は、前記逆止弁は、前記供給用遮断弁と前記バイパス通路遮断弁との間の前記バイパス通路に設けられていることを特徴とする。
請求項2に係る発明によれば、ガス燃料の充填時に、ガス充填口に設けられた逆止弁と、充填通路に設けられた逆止弁とを通過させるだけでよいので、圧力損失を従来よりも増加させることがない。さらに、ガス燃料の充填時に逆止弁に圧力がかからないので、高い耐久性の逆止弁を設ける必要がない。
請求項3に係る発明は、前記逆止弁は、前記充填用遮断弁と前記バイパス通路遮断弁との間の前記バイパス通路に設けられていることを特徴とする。
請求項3に係る発明によれば、ガス燃料の充填時に、ガス充填口に設けられた逆止弁と、充填通路に設けられた逆止弁とを通過させるだけでよいので、圧力損失を従来よりも増加させることがない。
請求項4に係る発明は、前記逆止弁は、前記充填用遮断弁と前記ガス充填口との間の前記充填用通路に設けられ、前記逆止弁は、前記充填容器のバルブボディの外壁面が加工されて構成されていることを特徴とする。
請求項4に係る発明によれば、バルブボディを簡単に加工するだけで、逆止弁を構成することが可能になる。
本発明によれば、ガス充填口からの燃料漏れを一層確実に防止することができるガス燃料用配管装置を提供できる。
(第1実施形態)
図1(a)は第1実施形態のガス燃料用配管装置の一部を示す断面図、(b)は(a)を模式的に示した構成図、図2は第1実施形態のガス燃料用配管装置の動作説明図であり、(a)は充填時、(b)は供給時、(c)は検査時である。なお、本実施形態のガス燃料用配管装置1A(以下の実施形態についても同様)は、自動車に搭載されるものであり、充填容器2に充填されるガス燃料は、天然ガスや水素などであり、エンジン、タービンや燃料電池(「エンジンなど」と略記する)で消費される。
図1(a)に示すように、ガス燃料用配管装置1Aは、充填用通路3、供給用通路4、充填通路5、供給通路6、バイパス通路7、充填通路遮断弁8、供給通路遮断弁9、バイパス通路遮断弁10、ガス充填口11、逆止弁12A、電磁遮断弁13、充填通路逆止弁14などを備えて構成されている。また、ガス燃料用配管装置1Aは、バルブボディ20に設けられ、このバルブボディ20は、充填容器2に取り付けられている。
前記充填容器2は、金属や炭素繊維強化プラスチックなどで形成され、ガス燃料が高圧で充填されるようになっている。なお、炭素繊維強化プラスチックの場合、気密性をもたせるために金属や気密性を有する樹脂も使われる。
前記充填用通路3は、充填容器2にガス燃料を充填する際の通路の一部を構成するものであり、ガス充填口11と充填通路遮断弁8との間に形成される通路である。また、充填用通路3は、その一部がバルブボディ20から外側に延びて形成され、ガス充填口11と接続されている。
前記供給用通路4は、充填容器2から、充填したガス燃料をエンジンなど(いずれも図示せず)へ供給する際の通路の一部を構成するものであり、供給通路遮断弁9とエンジンなどとの間に形成される通路である。また、供給用通路4は、その一部がバルブボディ20から外側にエンジンなどに向けて延びて形成されている。
前記充填通路5は、充填用通路3を充填容器2と連通させる通路であり、充填容器2の内部と連通している。
前記供給通路6は、供給用通路4を充填容器2と連通させる通路であり、充填容器2の内部と連通している。
前記バイパス通路7は、充填用通路3と供給用通路4とを連通させる通路である。
前記充填通路遮断弁8は、充填通路5を遮断する、手動式で常時開のバルブであり、充填用通路3の一端側に設けられている。
前記供給通路遮断弁9は、供給通路6を遮断する、手動式で常時開のバルブであり、供給用通路4の一端側に設けられている。
前記バイパス通路遮断弁10は、バイパス通路7を遮断する、手動式で常時閉のバルブである。
前記ガス充填口11は、ガス燃料を充填容器2内に充填する際のガス燃料の供給口であり、例えばガソリン車の給油口と同様に、自動車の外部からガス燃料を充填できる位置に設けられている。また、ガス充填口11には、外部に逆流するのを防止するための充填口逆止弁11aが内蔵されている(図1(b)参照)。
前記逆止弁12Aは、請求項2に記載の逆止弁に相当するものであり、供給通路遮断弁9とバイパス通路遮断弁10との間のバイパス通路7に設けられている。この逆止弁12Aは、ガス燃料がバイパス通路遮断弁10側から供給通路遮断弁9側へ流通するのを許容し、ガス燃料が供給通路遮断弁9側からバイパス通路遮断弁10側へ流通するのを遮断するものである。
前記電磁遮断弁13は、供給通路6の充填容器2側の開放端側に設けられ、イグニッションスイッチ(図示せず)のオン・オフに応じて開閉作動するものである。この電磁遮断弁13は、プランジャ13aとコイル13bと弁箱13cとで構成され、コイル13bの通電時にプランジャ13aが吸引されることで供給通路6が開かれて、供給通路6と、充填容器2の内部とが連通する。
前記充填通路逆止弁14は、充填通路5の充填容器2側の開放端と充填通路遮断弁8との間に設けられている。この充填通路逆止弁14は、充填通路5から充填容器2へのガス燃料の流通を許容し、ガス燃料が充填容器2内から充填通路5を通って充填用通路3に向かうのを遮断するものである。
次に、第1実施形態のガス燃料用配管装置1Aの弁の動作について図2を参照しながら説明する。
まず、ガス燃料を充填する前にガス燃料用配管装置1Aのリーク検査が行われる。
図2(a)に示すように、充填通路遮断弁8を閉じて充填容器2内へのガス燃料の流入を禁止し、かつ、供給通路遮断弁9を閉じて充填容器2内へのガス燃料の流入を禁止する。そして、バイパス通路遮断弁10を開いて、充填用通路3と供給用通路4とを連通させる。この状態において、ガス充填口11から検査用ガス(例えば、窒素ガス)を所定圧力になるまで注入することにより、充填容器2には検査用ガスは流入せず、充填用通路3および供給用通路4のみに検査用ガスを充満させることができる。そして、充填用通路3および供給用通路4内の圧力変化を圧力計(図示せず)によって監視し、リークの有無を判断する。リークが発見された場合には、バイパス通路遮断弁10を閉じて、ガス充填口11から所定圧力になるまで検査用ガスを注入して充填用通路3を検査用ガスで充満させる。リークが発見されなかった場合には、供給用通路4でリークが発生していると判断でき、リークが発見された場合には、充填用通路3でリークが発生していると判断できる。これによれば、検査用ガスとガス燃料の混合が限られた区間でしか生じない。つまり、充填容器2の中に検査用ガスが入り込まず、広い空間をもった充填容器2の中において、燃料ガスと検査用ガスとが混合して、燃料ガスの純度が落ちることがない。
そして、ガス燃料の充填時には、図2(b)に示すように、バイパス通路遮断弁10を閉じる。なお、このとき、イグニッションがオフであるので電磁遮断弁13も閉じている。また、充填通路遮断弁8および供給通路遮断弁9はともに開弁し、バイパス通路遮断弁10は閉弁している。この状態において、ガス充填口11からガス燃料が供給されることにより、ガス燃料は、ガス充填口11の充填口逆止弁11aおよび充填通路逆止弁14のそれぞれのバネ力(付勢力)を受けながら充填用通路3、充填通路5を通って、充填容器2にガス燃料が充填される。なお、ガス燃料の充填時には、イグニッションがオフにされて電磁遮断弁13が閉弁しているので、充填容器2内のガス燃料が供給通路6および供給用通路4を通ってエンジンなどに流れることはない。
また、ガス燃料をエンジンなどに供給する際には、図2(c)に示すように、イグニッションオンによって電磁遮断弁13が開弁している。また、充填通路遮断弁8および供給通路遮断弁9はともに開弁している。よって、充填容器2内に充填されているガス燃料は、供給通路6および供給用通路4を通ってエンジンなどに供給される。なお、充填通路5には充填通路逆止弁14が設けられているので、充填容器2内に充填されているガス燃料が充填用通路3から流出することはない。
第1実施形態のガス燃料用配管装置1Aでは、逆止弁12Aが、供給通路遮断弁9とバイパス通路遮断弁10との間のバイパス通路7に設けられているので、仮に、エンジンなどへのガス燃料の供給時に、バイパス通路遮断弁10を閉め忘れ、かつ、ガス充填口11の充填口逆止弁11aに不具合が発生してガス燃料の逆流(流出)を防止する機能が正常に働かなくなった場合であっても、供給通路6からバイパス通路7に流入したガス燃料は逆止弁12Aで遮断されて、ガス充填口11からのガス燃料の流出を防止できるようになる。したがって、従来よりもガス燃料の流出を一層確実に防止できるようになる。
さらに、第1実施形態では、逆止弁12Aを前記のような位置に設けることにより、ガス燃料の充填容器2内への充填時(図2(b)参照)に、充填口逆止弁11aおよび充填通路逆止弁14による圧力損失を受けるだけ、つまり従来(図5(a)参照)と同じ圧力損失を受けるだけであるので、圧力損失が増加することがない。
さらに、第1実施形態では、ガス燃料の充填容器2への充填時に、充填用通路3からバイパス通路7に流入したガス燃料はバイパス通路遮断弁10で遮断されるので、充填時のガス燃料の圧力が逆止弁12Aに作用することがなく、逆止弁12Aを高い耐久性のものにする必要がない。
なお、図示していないが、エンジンなどと接続される供給用通路4には、電磁遮断弁13と同様な機構の電磁遮断弁が設けられており、イグニッションオフ時(充填時)には開弁しないようになっている。よって、ガス燃料の充填時に、バイパス通路遮断弁10を閉め忘れていたとしても、図示しない電磁遮断弁においてガス燃料の流通が遮断されて、エンジンなどにガス燃料が流入しないようになっている。
(第2実施形態)
図3(a)は第2実施形態のガス燃料用配管装置の一部を示す断面図、(b)は(a)を模式的に示した構成図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図3(a)に示すように、第2実施形態のガス燃料用配管装置1Bは、充填通路遮断弁8とバイパス通路遮断弁10との間のバイパス通路7に逆止弁12Bが設けられている。なお、逆止弁12Bは、請求項3に記載の逆止弁に相当する。
このように、第2実施形態の場合も第1実施形態と同様に、仮に、エンジンなどへのガス燃料の供給時に、バイパス通路遮断弁10を閉め忘れ、かつ、ガス充填口11の充填口逆止弁11aに不具合が発生してガス燃料の逆流(流出)を防止する機能が正常に働かなくなった場合であっても、供給通路6からバイパス通路遮断弁10を越えてバイパス通路7に流入したガス燃料の流通が逆止弁12Aで遮断されて、ガス充填口11からのガス燃料の流出を防止できるようになる。
また、第2実施形態では、逆止弁12Bを前記のような位置に設けることにより、ガス燃料の充填容器2への充填時に、充填口逆止弁11aおよび充填通路逆止弁14による圧力損失を受けるだけ、つまり従来(図5(a)参照)と同じ圧力損失を受けるだけであるので、圧力損失が増加することがない。
(第3実施形態)
図4(a)は第3実施形態のガス燃料用配管装置を模式的に示す構成図、(b)は逆止弁の構造を示す断面図、(c)は逆止弁の別の構造を示す断面図である。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図4(a)に示すように、第3実施形態のガス燃料用配管装置1Cは、充填通路遮断弁8とガス充填口11との間の充填用通路3に逆止弁12C,12C’が設けられている。なお、逆止弁12C,12C’は、請求項4に記載の逆止弁に相当する。
このように、第3実施形態の場合も第1実施形態と同様に、仮に、エンジンなどへのガス燃料の供給時に、バイパス通路遮断弁10を閉め忘れ、かつ、ガス充填口11の充填口逆止弁11aに不具合が発生してガス燃料の逆流(流出)を防止する機能が正常に働かなくなった場合であっても、供給通路6およびバイパス通路7からバイパス通路遮断弁10を越えて充填用通路3に流入したガス燃料の流通が逆止弁12Cで遮断されて、ガス充填口11からのガス燃料の流出を防止できるようになる。
また、第3実施形態では、図4(b)に示すような構造の逆止弁12Cを構成することができる。この逆止弁12Cは、チェックバルブボディ21、スプリングリテーナ22、コイルスプリング23およびボール24を備えたカートリッジ式のものである。また、逆止弁12Cは、バルブボディ20の外壁面20aから挿入されて継ぎ手26で保持されるように構成されている。
前記バルブボディ20の外壁面20aには、充填用通路3の奥側に、逆止弁12Cが挿入される取付穴25aが形成され、開口端側に継ぎ手26が取り付けられるねじ穴25bが形成されている。
前記チェックバルブボディ21は、略筒状に形成され、内部にコイルスプリング23およびボール24が移動可能に収容される空間が形成されている。前記スプリングリテーナ22は、コイルスプリング23の一端を支持し、充填用通路3と連通する貫通孔22aが形成された円盤形状であり、取付穴25aの底部(奥側)に配置されている。なお、チェックバルブボディ21とスプリングリテーナ22とで、逆止弁12Cの弁箱が構成されている。コイルスプリング23は、ボール24を出口側に常に付勢した状態で弁箱に収容されている。ボール24は、ガス燃料を充填していないときには、チェックバルブボディ21に形成された連通路21aが遮断されて充填用通路3が遮断され、また、ガス充填口11(図4(a)参照)からガス燃料が充填されたときには、ボール24がコイルスプリング23の付勢力に反発しながら連通路21aを開放する方向(図4(b)の右方向)に移動して充填用通路3が連通するようになっている。
前記継ぎ手26は、略円筒状に形成され、連結部26a,26bと鍔部26cとで構成されている。連結部26aは、外周面にねじ溝が形成されて、前記ねじ穴25bに螺着されるようになっている。連結部26bは、外周面にねじ溝が形成されて、ガス充填口11(図4(a)参照)から延びるパイプ(配管)27と接続される。鍔部26cは、連結部26aと連結部26bとの間に形成され、連結部26aがねじ穴25bに螺着されたときに、外壁面20aと対向する面がバルブボディ20の外壁面20aに当接するようになっている。なお、バルブボディ20には、ねじ穴25bの開口縁部に溝部25cが形成され、この溝部25cにO(オー)リング28が設けられて、充填用通路3の気密性が確保されている。また、連結部26bの端面には、パイプ27側の開口周縁に沿って環状の溝部26dが形成され、この溝部26dにOリング26eが嵌合している。
また、ガス充填口11(図4(a)参照)から延びるパイプ27と、継ぎ手26とは、リテーナ30およびフレアナット31を介して連結されている。パイプ27は、継ぎ手26の連結部26bの端面と対向する側の端部にフランジ部27aが形成され、このフランジ部27aで、Oリング26eが嵌合した溝部26dと対向するようになっている。リテーナ30は、パイプ27に挿通される挿通穴30aが形成され、継ぎ手26側に向けて拡径するように構成されている。フレアナット31は、略円筒状に形成され、内壁に前記連結部26bと螺合するねじ溝が形成され、パイプ27側の端部に係合部31aが形成されている。フレアナット31がパイプ27を通して挿入されると、係合部31aがリテーナ30に当接しながら、連結部26bとフレアナット31とが螺着されるようになっている。
また、本実施形態の逆止弁は、図4(b)に示す構造の逆止弁12Cに替えて、図4(c)に示す構造の逆止弁12C’としてもよい。この逆止弁12C’は、弁箱をバルブボディ20と継ぎ手40とで構成したものである。バルブボディ20には、継ぎ手40が保持されるねじ穴51が形成されている。ねじ穴51の底部(奥部)には、コイルスプリング42を支持する凹状の支持部51aが形成されている。継ぎ手40は、連結部40a,40bと鍔部40cとで構成されている。連結部40aは外周面にねじ溝が形成されて、コイルスプリング42およびボール43が収容される収容部41が形成されている。連結部40bは図4(b)に示す連結部26bと同様に、鍔部40cは図4(b)に示す鍔部26cと同様にそれぞれ形成されている。ボール43はコイルスプリング42の付勢力を受けた状態で継ぎ手40の収容部41に収容されるようにして、連結部40aがねじ穴51に螺着される。
なお、バルブボディ20には、ねじ穴51の開口縁部に溝部51bが形成され、この溝部51bにO(オー)リング52が設けられて、充填用通路3の気密性が確保されている。また、図示していないが、継ぎ手40とパイプとの連結は、図4(b)と同様にして構成されている。
このように、第3実施形態の場合も第1実施形態および第2実施形態と同様に、仮に、エンジンなどへのガス燃料の供給時に、バイパス通路遮断弁10を閉め忘れ、かつ、ガス充填口11の充填口逆止弁11aに不具合が発生してガス燃料の逆流(流出)を防止する機能が正常に働かなくなった場合であっても、供給通路6およびバイパス通路7を越えて充填用通路3に流入したガス燃料の流通が逆止弁12C(12C’)で遮断されて、ガス充填口11からのガス燃料の流出を防止できるようになる。
また、第3実施形態では、逆止弁12Cを前記した位置に設けることにより、逆止弁12C,12C’を図4(b),(c)に示すような構造で構成することができるので、つまり、バルブボディ20の外壁面20aを簡単に加工するだけで逆止弁12C,12C’を容易に構成することができるようになる。したがって、新たにバルブボディ20を設計したり、複雑な加工をすることなく、従来からあるバルブボディを簡単に加工するだけで対応できるようになる。
なお、本発明は第1実施形態ないし第3実施形態に限定されるものではなく、例えば、第1実施形態の逆止弁12Aと第2実施形態の逆止弁12Bとを組み合わせて構成するというように、逆止弁を1箇所ではなく複数箇所に設けるようにしてもよい。また、第1実施形態(または第2実施形態)と第3実施形態とを組み合わせるようにしてもよく、あるいは第1実施形態ないし第3実施形態をすべて組み合わせるようにしてもよい。
(a)は第1実施形態のガス燃料用配管装置の一部を示す断面図、(b)は(a)を模式的に示した構成図である。 第1実施形態のガス燃料用配管装置の動作説明図であり、(a)は充填時、(b)は供給時、(c)は検査時である。 (a)は第2実施形態のガス燃料用配管装置の一部を示す断面図、(b)は(a)を模式的に示した構成図である。 (a)は第3実施形態のガス燃料用配管装置の構成図、(b)は逆止弁の構造を示す断面図、(c)は逆止弁の別の構造を示す断面図である。 (a)は従来のガス燃料用配管装置の構成図、(b)は不具合発生時のガス燃料の流れを示す構成図である。
符号の説明
1A〜1C ガス燃料用配管装置
2 充填容器
3 充填用通路
4 供給用通路
5 充填通路
6 供給通路
7 バイパス通路
8 充填通路遮断弁
9 供給通路遮断弁
10 バイパス通路遮断弁
11 ガス充填口
12A〜12C,12C’ 逆止弁
20 バルブボディ
20a 外壁面

Claims (4)

  1. 充填容器にガス燃料を充填する充填用通路と、
    前記充填容器から充填したガス燃料を供給する供給用通路と、を有するガス燃料用配管装置であって、
    前記充填用通路を前記充填容器内へ連通させる充填通路と、
    前記供給用通路を前記充填容器内へ連通させる供給通路と、
    前記充填用通路と前記供給用通路とを連通させるバイパス通路と、
    前記充填通路を遮断する充填通路遮断弁と、
    前記供給通路を遮断する供給通路遮断弁と、
    前記バイパス通路を遮断するバイパス通路遮断弁と、
    前記充填用通路に設けられたガス充填口と、を備え、
    前記充填用通路から前記バイパス通路に至る通路上に、前記充填容器からガス燃料を供給する際にガス燃料が前記バイパス通路を通って前記ガス充填口側に向かうのを遮断する逆止弁が設けられていることを特徴とするガス燃料用配管装置。
  2. 前記逆止弁は、前記供給用遮断弁と前記バイパス通路遮断弁との間の前記バイパス通路に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のガス燃料用配管装置。
  3. 前記逆止弁は、前記充填用遮断弁と前記バイパス通路遮断弁との間の前記バイパス通路に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガス燃料用配管装置。
  4. 前記逆止弁は、前記充填用遮断弁と前記ガス充填口との間の前記充填用通路に設けられ、
    前記逆止弁は、前記充填容器のバルブボディの外壁面が加工されて構成されていることを特徴とする請求項1に記載のガス燃料用配管装置。
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