JP2009208534A - 水素燃料車両の水素充填部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】充填ノズルにより車両に水素燃料を供給する際に操作性の高い水素燃料車両の水素充填部構造を提供する。
【解決手段】充填ノズル３が水素充填部構造１へ接近したことを検知して信号を発信し、充填ノズル３が離脱すると信号の発信を停止する第１の近接センサ５と、充填ノズル３が所定の挿着位置まで到達したことを検知して信号を発信し、充填ノズル３が所定の挿着位置から離間すると信号の発信を停止する第２の近接センサ６と、内部壁に設けられ、充填ノズル３の外周部に密接して回転して充填ノズル３の進入及び退出を補助する充填ノズル駆動ローラ４と、充填ノズル３を抜脱する際に押されると信号を発信する充填ノズルスイッチ８と、これらの信号の受信及び停止を判断し、充填ノズル駆動ローラ４を駆動及び停止させて充填ノズル３の進入及び退出を制御する充填ノズル着脱制御部９と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素燃料車両の水素充填部構造に係り、特に、水素燃料車両の車体の側部に設けられ、充填ノズルが進入して水素充填口に挿着されて水素燃料車両に水素燃料を供給し、供給後に充填ノズルが水素充填口から抜脱されて退出する水素燃料車両の水素充填部構造に関する。

水素燃料車両は、水素を燃料とする内燃機関である水素燃料エンジンにより駆動する。従って、水素燃料車両の車体の側部には水素充填口を備えた水素充填部が設けられる。そして、充填ノズルがこの水素充填部に進入して水素充填口に挿着されて水素燃料車両に水素燃料を供給し、充填ノズルは供給後に水素充填口から抜脱されて水素充填部から退出する。

この水素は高圧水素が用いられるため確実に充填ノズル及び水素充填口を結合しなければならない。そのために、充填ノズルにはバネにより押さえつけられたラチェットが設けられ、水素充填口との挿着の際には、ラチェットをバネ力に抗して開いて差し込まなければならない。さらに、充填ノズルを水素充填部内に進入或いは退出させる際にも、重い充填ノズルを手際よく操作することが好ましい。

また、水素充填口を保護するために開閉蓋付きの水素充填部が設けられ、常時にはこの蓋が閉められる。このように水素充填口はこの水素充填部の内部に納められる。従って、充填ノズルを水素充填口に挿入する際には、充填ノズルが水素充填口を覆うことになる。

一方、特許文献１には、燃料電池車両の充填部構造が開示されている。ここでは、従来の充填部構造が示されている。また、特許文献２には、燃料電池車両の燃料充填構造が開示されている。ここでは、燃料充填口にノズルとともに移動する磁石を備える。

特開２００６−２３２０９３号公報 特開２００２−２８６１９９号公報

充填ノズルを水素充填口に挿着し、或いは水素充填口から抜脱するには大きな力が必要であり、水素燃料の供給に関する操作性が悪いという問題がある。また、充填ノズルを水素充填部内に進入或いは退出させる際にも、重い充填ノズルをスムースに操作するのが難しいという問題がある。

また、充填ノズルを水素充填部に挿入する際には、充填ノズルが水素充填口を覆ってしまうため、水素充填口の位置や角度が判断しづらく操作性が悪いという問題がある。

本願の目的は、かかる課題を解決し、充填ノズルにより車両に水素燃料を供給する際に操作性の高い水素燃料車両の水素充填部構造を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造は、水素燃料車両の車体の側部に設けられ、充填ノズルが進入して水素充填口に挿着されて水素燃料車両に水素燃料を供給し、供給後に充填ノズルが水素充填口から抜脱されて退出する水素燃料車両の水素充填部構造において、充填ノズルが、水素充填部構造に接近したことを検知すると信号を発信し、水素充填部構造から離脱すると信号の発信を停止する第１の近接センサと、充填ノズルが所定の挿着位置まで到達したことを検知すると信号を発信し、充填ノズルが所定の挿着位置から離間すると信号の発信を停止する第２の近接センサと、水素充填部構造の内部壁に設けられ、充填ノズルの外周部に密接して回転駆動することで充填ノズルの進入及び退出を補助する充填ノズル駆動ローラと、充填ノズルを抜脱するために押圧されると信号を発信する充填ノズルスイッチと、第１の近接センサ、第２の近接センサ、及び充填ノズルスイッチからの信号の受信及び停止を判断し、充填ノズル駆動ローラを駆動及び停止させて充填ノズルの進入及び退出を制御する充填ノズル着脱制御部と、を備えることを特徴とする。

また、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズル着脱制御部が、第１の近接センサからの信号を受信すると充填ノズル駆動ローラを充填ノズルが進入する方向に回転させて充填ノズルの進入を補助させ、第２の近接センサからの信号を受信すると充填ノズル駆動ローラを停止させて充填ノズルの挿着を完了させることが好ましい。

また、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズル着脱制御部が、充填ノズルスイッチからの信号を受信すると充填ノズル駆動ローラを充填ノズルが退出する方向に回転させて充填ノズルの抜脱を補助させ、第２の近接センサからの信号が停止すると、さらに充填ノズル駆動ローラを充填ノズルが退出する方向に回転させて充填ノズルの退出を補助させることが好ましい。

また、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズル着脱制御部が、第１の近接センサからの信号が停止すると、充填ノズル駆動ローラを停止させて充填ノズルの退出を完了させることが好ましい。

さらに、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズル駆動ローラを駆動させる駆動モータと、充填ノズル駆動ローラの駆動モータの動力を伝達させる動力伝達手段とを備えることが好ましい。

また、本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造は、水素燃料車両の車体の側部に設けられ、水素燃料を供給するための充填ノズルが挿入される水素燃料車両の水素充填部構造において、充填ノズルが進入する方向に向かって曲面状に拡開し、充填ノズルを水素充填口に誘導する充填ノズルガイドと、水素充填部構造内に進入及び退出する充填ノズルの外周部を保持し、充填ノズルの進入及び退出に従って回転する複数の充填ノズルガイドローラと、を備えることを特徴とする。

さらに、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズルガイドローラが、充填ノズルを水素充填口に誘導する位置に設けられることが好ましい。

上記構成により、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズルと水素充填口との位置関係が第１の近接センサ及び第２の近接センサにより検知され、充填ノズル着脱制御部が第１の近接センサ、第２の近接センサ、及び充填ノズルスイッチからの信号の受信及び停止を判断し、充填ノズル駆動ローラを駆動及び停止させて充填ノズルの進入及び退出を制御する。これにより、充填ノズルの水素充填口への進入や挿着、或いは水素充填口からの抜脱や退出といった一連の動作が充填ノズル駆動ローラの補助により軽減される。

また、水素燃料車両の水素充填部構造は、充填ノズルガイド及び充填ノズルガイドローラにより、充填ノズルが水素充填部構造に進入する際に充填ノズルの進入角度や進入位置がノズル充填口に合うように誘導される。これにより、充填ノズルの水素充填口への進入が容易となる。

以上のように、本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造によれば、充填ノズルにより車両に水素燃料を供給する際に操作性の高い水素燃料車両の水素充填部構造を提供することが可能となる。

以下に、図面を用いて本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造の実施の形態につき、詳細に説明する。

図１に、水素燃料車両の水素充填部構造の１つの実施形態の概略構成を示す。水素充填部構造１は、水素燃料車両の車体側部２０に設けられ、第１近接センサ５、第２近接センサ６、充填ノズル駆動ローラ４、充填ノズルガイドローラ７、充填ノズルスイッチ８、及び充填ノズル着脱制御部９から構成される。充填ノズル３は、外周部１７、先端部１８、ラチェット１３、及び水素供給口１４を有する。そして、充填ノズル３は、図１中の矢印で示す方向に移動して水素充填部構造１に進入し、水素充填口２に挿着されて水素燃料車両に水素燃料を供給し、供給後に水素充填口２から抜脱されて水素充填部構造１から退出する。

第１近接センサ５は、水素充填部構造１内部の入口近傍に設置され、充填ノズル３が水素充填部構造１に接近したことを検知する。充填ノズル３の進入を検知した第１近接センサ５は充填ノズル着脱制御部９に信号を発信する。この第１近接センサ５による検知は、充填ノズル３の先端部１８ａと第１近接センサ５との距離が所定値以内になることで判断される。さらに、第１近接センサ５は、充填ノズル３の先端部１８ａが水素充填部構造１から離脱したことを検知すると信号の発信を停止する。

第２近接センサ６は、水素充填部構造１内部の底部に設置され、充填ノズル３が所定の挿着位置まで到達したことを検知する。充填ノズル３の到達を検知した第２近接センサ６は充填ノズル着脱制御部９に信号を発信する。この第２近接センサ６による検知は、充填ノズル３の先端部１８ｂと第２近接センサ６との距離が所定値以内になることで判断される。さらに、第２近接センサ６は、充填ノズル３が所定の挿着位置から離間したことを検知すると信号の発信を停止する。

充填ノズルスイッチ８は、水素燃料車両の車体側部２０の水素充填部構造１に隣接した位置に設けられる。充填ノズルスイッチ８は操作者により充填ノズル３を抜脱する際に押圧される。この充填ノズルスイッチ８は、押圧されると充填ノズル着脱制御部９に信号を発信する。

充填ノズル駆動ローラ４は、水素充填部構造１の内部壁１６に設けられ、充填ノズル３の外周部１７に密接して駆動回転することで充填ノズル３の進入及び退出を補助する。この充填ノズル駆動ローラ４は、駆動モータ１１の動力を充填ノズル駆動ローラ４に伝達させる動力伝達手段１２を介して回転する。また、水素充填部構造１の内部壁１６には複数の充填ノズルガイドローラ７が設けられ、充填ノズルガイドローラ７は充填ノズル３の進入及び退出に従って回転する。

充填ノズル着脱制御部９は、第１近接センサ５、第２近接センサ６、及び充填ノズルスイッチ８からの信号を受信し、水素充填部構造１と充填ノズル３との位置関係を判断する。そして、充填ノズル駆動ローラ４を駆動或いは停止させて充填ノズル３の進入及び退出を制御する。

図１に示す破線は、充填ノズル３が水素充填部構造１内部に進入して水素充填口２に挿着された位置を示す。充填ノズル３が水素充填口２に挿着されると、充填ノズル３の水素供給口１４が水素充填口２の水素受容口１９と一致し、水素燃料の受け渡しが行われる。充填ノズル３にはラチェット１３が設けられる。このラッチェト１３のラチェット先端部２３は、充填ノズル３の内部孔２２に曲げられて突出し、図示しないバネにより充填ノズル３の断面方向に出し入れされる機構になっている。そして、充填ノズル３が水素充填部構造１内部に進入した際に、水素充填口２の外周に設けられた凹部２１に達すると突出し、それ以外の外周部では押し込まれる。従って、図１の破線で示す、充填ノズル３が水素充填口２に挿着された位置に到達するには、突出したラッチェト先端部２３を押し開く力が必要となる。これは、充填ノズル３からは高圧水素が供給されるため確実に充填ノズル３及び水素充填口２を結合しなければならないことによる。

図２〜図４に、操作者が充填ノズル３を水素充填部構造１内部に進入させて水素充填口２に挿着させ、水素燃料を供給した後に水素充填口２から抜脱させて水素充填部構造１から退出させる一連の操作順に、充填ノズル着脱制御部９による第１近接センサ５、第２近接センサ６及び充填ノズルスイッチ８により発生する充填ノズル駆動ローラ４に対する制御を示す。

図２には、充填ノズル着脱制御部９による、充填ノズル３の進入時及び挿着時の制御を示す。図２（ａ）は充填ノズル３が水素充填部構造１の入口に接近した状態を示す。充填ノズル３の先端部１８ａと第１近接センサ５との距離が所定値以内になると、第１近接センサ５は充填ノズル３を検知し、充填ノズル着脱制御部９へと信号を発信する。第１近接センサ５からの信号を受信した充填ノズル着脱制御部９は、充填ノズル駆動ローラ４に充填ノズル３の進入方向に駆動するように指令する。操作者は、この充填ノズル駆動ローラ４の駆動により水素充填口２への充填ノズル３の進入動作が補助されて軽減される。特に、上述したラッチェト先端部２３を押し開く際に必要な力が充填ノズル駆動ローラ４の駆動により軽減される。

図２（ｂ）は充填ノズル３が水素充填口２に接近した状態を示す。充填ノズル３の先端部１８ｂと第２近接センサ６との距離が所定値以内になると、第２近接センサ６は充填ノズル３の先端部１８ｂを検知し、充填ノズル着脱制御部９へと信号を発信する。第２近接センサ６からの信号を受信した充填ノズル着脱制御部９は、充填ノズル駆動ローラ４の駆動を停止するように指令する。これにより、充填ノズル３の水素充填口２への挿着が完了する。

図３に、充填ノズル着脱制御部９による、充填ノズル３の抜脱時及び退出時の制御を示す。図３（ａ）は、充填ノズル３を水素充填口２から抜脱する状態を示す。充填ノズル３を水素充填口２から抜脱する場合には、操作者により充填ノズルスイッチ８が押圧される。充填ノズルスイッチ８は、押圧されると充填ノズル着脱制御部９へと信号を発信する。充填ノズルスイッチ８からの信号を受信した充填ノズル着脱制御部９は、充填ノズル駆動ローラ４に対して、充填ノズル３を水素充填口２から抜脱する方向に回転駆動するように指令する。充填ノズル３は、この充填ノズル駆動ローラ４の駆動により水素充填口２から抜脱される。これにより、操作者は充填ノズル３を容易に水素充填口２から抜脱させることができる。

図３（ｂ）は、充填ノズル３が水素充填部構造１から退出する状態を示す。充填ノズル３の先端部１８ｂと第２近接センサ６との距離が所定値を超えると、第２近接センサ６は充填ノズル３の抜脱を検知し、充填ノズル着脱制御部９へと信号を発信する。第２近接センサ６からの信号を受信した充填ノズル着脱制御部９は、充填ノズル駆動ローラ４に充填ノズル３の退出方向に駆動するように指令する。操作者は、この充填ノズル駆動ローラ４の駆動により水素充填口２からの充填ノズル３の退出動作が補助されて軽減される。

図４は、充填ノズル３が水素充填部構造１から離脱する状態を示す。充填ノズル３の先端部１８と第１近接センサ５との距離が所定値を超えると、第１近接センサ５は充填ノズル３の離脱を検知し、充填ノズル着脱制御部９へと信号を発信する。第１近接センサ５からの信号を受信した充填ノズル着脱制御部９は、充填ノズル駆動ローラ４に停止するように指令する。これにより充填ノズル３の離脱が完了する。

図５に、本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造の他の実施形態の概略構成を示す。本水素充填部構造３０は、水素燃料車両の車体側部２０に設けられ、充填ノズルガイド１０、及び複数の充填ノズルガイドローラ１５から構成される。充填ノズル３は、外周部１７、先端部１８、ラチェット１３、及び水素供給口１４を有する。そして、充填ノズル３は、水素充填部構造３０に進入して水素充填口２に挿着されて水素燃料車両に水素燃料を供給し、供給後に水素充填口２から抜脱されて退出する。

充填ノズルガイド１０は、充填ノズル３が退出する方向に向かって曲面状に拡開し、充填ノズル３を水素充填口２に誘導する。この充填ノズルガイド１０は、操作者が水素燃料車両に水素を供給する際の操作性を向上させる。これは、操作者は充填ノズル３を水素充填口２に挿入する際に充填ノズル３が水素充填口２を覆うことで、水素充填口２の位置及び角度が見づらいことによる。

充填ノズルガイドローラ１５は、水素充填部構造３０内に進入及び退出する充填ノズル３の外周部１７を保持し、充填ノズル３の進入及び退出に従って回転する。この充填ノズルガイドローラ１５も充填ノズルガイド１０と協同して、充填ノズル３を水素充填口２に誘導する位置に設けられる。すなわち、図５に示すように、充填ノズル３はガイド先端部２４と各ガイドローラ１５とを結ぶ破線（Ｌ）により水素充填口２に誘導される。

図６に、水素充填部構造３０内に充填ノズル３を進入させる際の充填ノズルガイド１０及び充填ノズルガイドローラ１５による誘導を示す。図６では、充填ノズル３が水素充填部構造３０に対し、傾いて進入した場合を示す。傾斜した充填ノズル３の先端部１８ａ，１８ｂは破線（Ｌ）に従ってその角度や位置のずれが矯正されて水素充填口２に誘導される。

本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造の１つの実施形態の概略構成を示す断面図である。 充填ノズル着脱制御部による、充填ノズルの進入時及び挿着時の制御を示す断面図である。 充填ノズル着脱制御部による、充填ノズルの抜脱時及び退出時の制御を示す断面図である。 充填ノズル着脱制御部による、充填ノズルの離脱時の制御を示す断面図である。 本発明に係る水素燃料車両の水素充填部構造の１つの実施形態の概略構成を示す断面図である。 水素充填部構造内に充填ノズルを進入させる際の充填ノズルガイド及び充填ノズルガイドローラによる誘導を示す断面図である。

符号の説明

１，３０ 水素充填部構造、２ 水素充填口、３ 充填ノズル、４ 充填ノズル駆動ローラ、５ 第１近接センサ、６ 第２近接センサ、７，１５ 充填ノズルガイドローラ、８ 充填ノズルスイッチ、９ 充填ノズル着脱制御部、１０ 充填ノズルガイド、１１ 駆動モータ、１２ 動力伝達手段、１３ ラチェット、１４ 水素供給口、１６ 内部壁、１７ 外周部、１８ 先端部、１９ 水素受容口、２０ 水素燃料車両の車体側部、２１ 凹部、２２ 内部孔、２３ ラチェット先端部、２４ ガイド先端部。

Claims (7)

1. 水素燃料車両の車体の側部に設けられ、充填ノズルが進入して水素充填口に挿着されて水素燃料車両に水素燃料を供給し、供給後に充填ノズルが水素充填口から抜脱されて退出する水素燃料車両の水素充填部構造において、
   充填ノズルが、水素充填部構造に接近したことを検知すると信号を発信し、水素充填部構造から離脱すると信号の発信を停止する第１の近接センサと、
   充填ノズルが所定の挿着位置まで到達したことを検知すると信号を発信し、充填ノズルが所定の挿着位置から離間すると信号の発信を停止する第２の近接センサと、
   水素充填部構造の内部壁に設けられ、充填ノズルの外周部に密接して回転駆動することで充填ノズルの進入及び退出を補助する充填ノズル駆動ローラと、
   充填ノズルを抜脱するために押圧されると信号を発信する充填ノズルスイッチと、
   第１の近接センサ、第２の近接センサ、及び充填ノズルスイッチからの信号の受信及び停止を判断し、充填ノズル駆動ローラを駆動及び停止させて充填ノズルの進入及び退出を制御する充填ノズル着脱制御部と、
   を備えることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。
2. 請求項１に記載の水素燃料車両の水素充填部構造であって、充填ノズル着脱制御部は、第１の近接センサからの信号を受信すると充填ノズル駆動ローラを充填ノズルが進入する方向に回転させて充填ノズルの進入を補助させ、第２の近接センサからの信号を受信すると充填ノズル駆動ローラを停止させて充填ノズルの挿着を完了させることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。
3. 請求項１に記載の水素燃料車両の水素充填部構造であって、充填ノズル着脱制御部は、充填ノズルスイッチからの信号を受信すると充填ノズル駆動ローラを充填ノズルが退出する方向に回転させて充填ノズルの抜脱を補助させ、第２の近接センサからの信号が停止すると、さらに充填ノズル駆動ローラを充填ノズルが退出する方向に回転させて充填ノズルの退出を補助させることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。
4. 請求項１に記載の水素燃料車両の水素充填部構造であって、充填ノズル着脱制御部は、第１の近接センサからの信号が停止すると、充填ノズル駆動ローラを停止させて充填ノズルの退出を完了させることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか１に記載の水素燃料車両の水素充填部構造であって、充填ノズル駆動ローラを駆動させる駆動モータと、充填ノズル駆動ローラの駆動モータの動力を伝達させる動力伝達手段とを備えることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。
6. 水素燃料車両の車体の側部に設けられ、水素燃料を供給するための充填ノズルが挿入される水素燃料車両の水素充填部構造において、
   充填ノズルが進入する方向に向かって曲面状に拡開し、充填ノズルを水素充填口に誘導する充填ノズルガイドと、
   水素充填部構造内に進入及び退出する充填ノズルの外周部を保持し、充填ノズルの進入及び退出に従って回転する複数の充填ノズルガイドローラと、
   を備えることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。
7. 請求項６に記載の水素燃料車両の水素充填部構造であって、充填ノズルガイドローラは、充填ノズルを水素充填口に誘導する位置に設けられることを特徴とする水素燃料車両の水素充填部構造。

Images