JP2011156896A - 車両 - Google Patents

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Toyota Motor Corp
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Daihatsu Motor Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】通信機への水素ガスの影響を抑制することができる車両を課題とする。
【解決手段】車両３は、水素充填の際に充填ノズル２３が接続されるレセプタクル１２を備え、レセプタクル１２は、充填ノズル２３からの水素ガスが流れるガス流路５０を有する。車両３側の情報を送信する通信機１７を、ガス流路５０における充填ノズル側の開口端部５０ａよりも鉛直方向の下方に設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば水素ステーションなどから水素ガスを充填される車両に関するものである。
この種の車両は、水素ガスの充填口にレセプタクルを備えており、このレセプタクルに水素ステーションの充填ノズルを接続し、車両に搭載された水素タンク内へ充填ノズルからの水素ガスを送り込むようになっている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−６９３２７
ところで、水素充填中の水素タンク内では、充填に伴う温度上昇及び圧力上昇が起きることが知られている。このため、水素ステーションでは、水素充填中の水素タンク内の温度等を把握できることが望ましい。そのための方法として、例えば、レセプタクル側の通信機から水素ステーションに水素タンク内の温度等の情報を送信することが考えられる。
しかし、水素充填時の水素漏れなどにより生じた水素ガスが、通信機の回路に接触すると、回路の故障などが発生するおそれがある。
そこで、本発明は、通信機への水素ガスの影響を抑制することができる車両を提供することをその目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の車両は、水素充填の際に充填ノズルが接続されるレセプタクルであって、充填ノズルから供給される水素ガスが流れるガス流路を有するレセプタクルを備えたものにおいて、車両側の情報を送信する通信機を、ガス流路における充填ノズル側の開口端部よりも鉛直方向の下方に設けたものである。
本発明によれば、レセプタクルの開口端部から水素ガスが漏洩したとしても、空気より比重が軽い水素ガスは開口端部の鉛直上方へと導かれる。このため、開口端部よりも鉛直下方にある通信機には、開口端部から漏洩した水素ガスが導かれることが抑制される。よって、漏れた水素ガスを取り除くための吸引装置を別途設けるような複雑な構造をとることなく、通信機への水素ガスの影響を抑制することができる。
好ましくは、レセプタクルは、開口端部が斜め上方を向くように設けられるとよい。
この構成によれば、水素ガスがレセプタクルの開口端部から漏洩する際、斜め上方に指向されて漏洩する。これにより、漏洩した水素ガスが通信機に接触することがより一層抑制される。また、レセプタクルの開口端部が斜め上方を向いているため、レセプタクルへの充填ノズルの接続作業もし易くなる。
好ましくは、通信機は、レセプタクルが固定される車両のボデーに設けられるとよい。
この構成によれば、レセプタクルを固定する車両のボデーを有効に利用して、通信機を設けることができる。
別の好ましい一態様によれば、レセプタクルは、ガス流路が内部に形成された本体部を有しており、通信機は、本体部に設けられるとよい。
この構成によれば、レセプタクルと通信機とを一体化することができると共に、レセプタクルの近傍に通信機が設け易くなる。
好ましくは、レセプタクルは、ガス流路における充填ノズル側とは反対側の開口端部に充填配管が接続されており、通信機は、レセプタクルと充填配管との接続箇所よりも鉛直方向の下方に設けられるとよい。
こうすることで、接続箇所から水素ガスが漏洩したとしても、この漏洩した水素ガスが通信機に導かれることを抑制することができる。
別の好ましい一態様によれば、レセプタクルは、ガス流路における充填ノズル側とは反対側の開口端部に充填配管が接続されており、ガス流路における上記二つの開口端部は、それぞれが存在する空間が仕切り部によって互いに仕切られるように位置すると共に、仕切り部は、この両空間を互いに連通する連通部を有するとよい。そして、通信機は、ガス流路における充填ノズル側の開口端部が存在する空間に位置すると共に、連通部よりも鉛直方向の下方に設けられるとよい。
この構成によれば、レセプタクルと充填配管との接続箇所が通信機の鉛直下方にある場合であっても、この接続箇所から漏洩した水素ガスが通信機に接触することを抑制することができる。なぜなら、接続箇所から漏れた水素ガスは、仕切り部の連通部から通信機側の空間に侵入し得るが、その侵入した水素ガスは、軽いために上昇して、連通部の鉛直下方の通信機に導かれることが抑制されるからである。なお、仕切り部は、車両のボデーの一部により構成することができる。
好ましくは、通信機は、充填ノズルがレセプタクルに接続された状態において、充填ノズル側の通信機と通信するものであるとよい。
実施形態に係る車両を水素ステーションと共に示す水素充填システムの概略図である。 実施形態に係る車両のリッドボックスまわりの構成を示す概略図であり、通信機を車両ボデーに設けた例を示す図である。 実施形態に係る車両のレセプタクルの構造を模式的に示す断面図であり、図２に示す通信機の配置例に代えて、通信機をレセプタクルに設けた配置例を示す図である。 実施形態の変形例に係る車両を図２と同様に示す概略図であり、リッドボックスの底部に連通部を形成した例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る車両について説明する。ここでは、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両を例に説明する。なお、燃料電池システムは、公知のとおり、燃料ガスとしての水素ガスと酸化ガス（例えば空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池などを備えるものである。
図１に示すように、水素充填システム１は、例えば水素ステーションなどの水素充填装置２と、水素ガスを用いて走行する燃料電池車両３と、を備える。
水素充填装置２は、水素ガスを送り出すディスペンサ２１を備え、ディスペンサ２１には、充填ホース２２が接続される。充填ホース２２の途中には、プレクーラ２４が備えられ、プレクーラ２４によって、ディスペンサ２１から送り出される水素ガスが所定の低温（例えば約−２０℃程度）に冷却される。充填ホース２２の端部には、充填カップリングとも称される充填ノズル２３が取り付けられており、充填ノズル２３は、水素ガスの充填の際に燃料電池車両３に接続される。充填ノズル２３の先端部には、燃料電池車両３に対して各種情報を送受信する通信機２５が設けられる。なお、水素ガスの充填とは、水素ガスを水素充填装置２から燃料電池車両３の水素タンク１０に供給する態様の一つをいう。
水素タンク１０は、燃料電池への水素ガス供給源であり、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能な高圧タンクである。水素タンク１０内の水素ガスは、図示省略した供給配管を介して燃料電池に供給される。一方、水素タンク１０への水素ガスの供給は、水素充填装置２からレセプタクル１２及び充填配管１４を介して行われる。レセプタクル１２は、水素充填の際に充填ノズル２３が接続される部分である。充填配管１４は、レセプタクル１２から水素タンク１０に向けて水素ガスを流すための流路を構成する。充填配管１４には、例えば、水素ガスの逆流を防止するための逆止弁１５が設けられる。また、レセプタクル１２の近傍には、充填ノズル２３側の通信機２５と通信するための通信機１７が設けられる。
燃料電池車両３は、車体３ａに充填口用のリッドボックス３０を備える。リッドボックス３０は、車体３ａを構成するボデーなどに形成された車体側面の有底開口部であり、車体側面に一端が連結されたリッド３２によって開閉可能に構成される。リッド３２を閉じた状態では、リッドボックス３０の内部空間３４は、車両外側の空間に対して閉じられた空間となる。リッド３２を開くことで、内部空間３４は、車両外側の空間に対して広く開かれた空間となり、充填作業者は充填ノズル２３をレセプタクル１２に接続することが可能となる。この接続が完了した状態になると、通信機１７−通信機２５間において通信が可能な状態が確立される。
ここで、通信機１７，２５は、互いに対応した形式のものであり、例えば、赤外線通信等の無線通信を行う通信インターフェースを有する。図示省略したが、燃料電池車両３には、水素タンク１０内の温度及び圧力（以下、タンク温度等という。）を検出する温度センサ及び圧力センサが設けられる。例えば水素充填の際にタンク温度等が検出され、その検出された情報が通信機１７−通信機２５間の通信により燃料電池車両３側から水素充填装置２側へと送信される。これにより、水素充填装置２は、水素充填中のタンク温度等を把握しながらディスペンサ２１の運転（例えば充填速度）を制御する。なお、通信機１７が通信機２５との間で送受信する情報は、タンク温度等のほかに、水素タンク１０の仕様（放熱特性など）などが挙げられる。
続いて、図２を参照して説明する。
図２に示すように、リッドボックス３０は、車両３のボデーの一部である壁部４０，４１，４２によって内部空間３４を構成しており、壁部４０が、壁部４１，４２を連結するリッドボックス３０の底壁となっている。この底壁４０は、重力方向（鉛直方向）に対して、上部が下部よりも車両内側に位置するように、斜めに傾斜する。内部空間３４には、レセプタクル１２の先端部側が配置されると共に、レセプタクル１２の近傍に通信機１７が配置される。
レセプタクル１２は、ガス流路５０を内部に形成した本体部５１を有する。ガス流路５０は、充填ノズル２３から供給される水素ガスが流れる流路であり、充填ノズル２３内と充填配管１４内とを連通可能に構成される。つまり、ガス流路５０は、充填ノズル２３側の開口端部５０ａと、これと反対側である充填配管１４側の開口端部５０ｂとを有しており、これら開口端部５０ａ、５０ｂの間を水素ガスが流動可能となるように本体部５１を軸方向に貫通形成される。
本体部５１は、水素脆化に強い材料（例えばＳＵＳ３１６Ｌなど）を用いて形成されており、先端側から順に、接続部５２、フランジ部５４及び連結部５６を具備する。接続部５２は、内部空間３４に位置し、フランジ部５４及び連結部５６は、内部空間３４よりも車両内側の空間３６に位置する。内部空間３４と空間３６とは、リッドボックス３０の底壁４０によって互いに仕切られる。
接続部５２は、先端側の外周面にボールロック溝５８が形成された筒状部分である。また、接続部５２は、先端面にガス流路５０の開口端部５０ａを形成しており、充填ノズル２３が嵌合されるように接続される。接続部５２は、その内部に弁機構（図示略）が構成されており、先端側から充填ノズル２３が接続されると、接続部５２内の弁機構が開き、充填ノズル２３からの水素ガスの充填が可能とされる。この接続状態では、充填ノズル２３側のボールがボールロック溝５８に入り込み、充填ノズル２３とレセプタクル１２とが接続された状態にロックされる。
フランジ部５４は、接続部５２及び連結部５６よりも大径からなる薄板状部分である。フランジ部５４は、レセプタクル１２をリッドボックス３０に固定する際に用いられる部分であり、リッドボックス３０の底壁４０に直接又はブラケットを介してボルト６０で固定される。これにより、レセプタクル１２がリッドボックス３０に搭載される。なお、図３に示すように、フランジ部５４を内部空間３４に位置させて、同様にボルト６０で固定するようにしてもよい。
連結部５６は、充填配管１４側の端面にガス流路５０の開口端部５０ｂを形成しており、この開口端部５０ｂに充填配管１４を接続されている。詳細には、連結部５６の端部の外周面にはおねじ６２（図３にのみ図示する。）が形成されており、おねじ６２が充填配管１４の端部にあるめねじ（締結ナット）に連結される。このおねじ６２とめねじとにより、レセプタクル１２と充填配管１４とをつなぐ継手部６４が構成される。継手部６４としては、ねじ込み型や差込み型など各種のタイプで構成することができる。例えば、ワンタッチジョイントを介して、連結部５６と充填配管１４とを接続した場合には、ワンタッチジョイント、連結部５６及び充填配管１４により継手部６４が構成される。
通信機１７は、レセプタクル１２のリッドボックス３０内にある部分１２ａよりも、下側に位置する。通信機１７の構造は、公知のものを適用することができる。例えば、通信機１７は、図３に示すように、送信素子及び受信素子を含む素子部８０と、素子部８０に接続された回路部８２と、を備える。素子部８０の送信素子と受信素子とは、それぞれ例えば赤外発光ダイオードとフォトダイオードとで構成され、充填ノズル２３の先端部２３ａにある通信機２５に対向するように位置する。
回路部８２は、素子部８０の送受信信号に基づいて通信を制御する通信制御部などを有する基板であり、一対のボルト８６（固定具）によってフランジ部５４に固定される。これにより、通信機１７はレセプタクル１２と一体に設けられる。ただし、別の実施態様では、図２に示すように、通信機１７の回路部８２を底壁４０に直接又はブラケットを介して固定することで、通信機１７を車両３のボデーに設けてもよい。
ここで、通信機１７は、図２に示す配置例及び図３に示す配置例のいずれの場合であっても、レセプタクル１２に対する重力方向の位置関係は同様となる。具体的には、図２に示すように、通信機１７は、レセプタクル１２の開口端部５０ａよりも下方に設けられる。好ましくは、通信機１７は、開口端部５０ａの下端の高さレベルＨ1よりも下方に設けられるとよい。また、通信機１７は、レセプタクル１２と充填配管１４との接続箇所である継手部６４よりも下方に設けられる。この場合も、好ましくは、通信機１７は、継手部６４の下端の高さレベルＨ2よりも下方に設けられるとよい。
また、通信機１７は、開口端部５０ａの直下でなく、開口端部５０ａよりも車両内側に寄った位置に設けられる。さらに、レセプタクル１２は、開口端部５０ａが斜め上方を向くように傾斜して設けられる。より詳細には、レセプタクル１２は、リッドボックス３０の底壁４０の傾斜に倣ってこれに取り付けられるため、開口端部５０ａを含む接続部５２がリッドボックス３０内で斜め上方を向いて配置される。このため、レセプタクル１２への充填ノズル２３の接続作業がし易くなっている。
以上説明した本実施形態の作用効果を説明する。
レセプタクル１２内の弁機構（例えば逆止弁）の故障などにより、開口端部５０からリッドボックス３０内に水素ガスが漏洩した場合、水素ガスは空気より比重が軽いため、上方向に出ていく。この点、本実施形態では、通信機１７をレセプタクル１２の開口端部５０の鉛直下方に設けているので、漏洩した水素ガスが通信機１７に導かれることを抑制できる。
しかも、レセプタクル１２の開口端部５０ａが斜め上方を向いているので、開口端部５０ａからの漏洩が起きる際、水素ガスは斜め上方に指向されて漏洩する。このため、漏洩した水素ガスが通信機１７に導かれることをより一層抑制できる。
したがって、充填時に開口端部５０ａからの漏洩が生じても、漏洩した水素ガスが通信機１７の回路部８２に接触して悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、充填後、リッド３２を閉じた状態で漏洩が生じても、漏洩した水素ガスはリッドボックス３０内の上方の空間に溜まるので、その空間に配置されていない通信機１７への水素ガスの接触を適切に抑制できる。
また、本実施形態によれば、通信機１７を継手部６４の鉛直下方に設けている。これにより、継手部６４から水素ガスが漏洩し、この水素ガスが、継手部６４と同じ高さレベルからリッドボックス３０内に侵入する場合についても、通信機１７への水素ガスの影響を抑制できる。
ただし、継手部６４から漏洩した水素ガスがリッドボックス３０内に容易に侵入し得ない場合、例えば、リッドボックス３０の壁部４０〜４２に穴等があいていない場合には、通信機１７を継手部６４の鉛直上方に設けてもよい。
＜変形例＞
図４に示すように、リッドボックス３０の壁部４０に穴７０が形成されている場合、この穴７０は空間３６と内部空間３４とを連通する連通部として機能する。この場合、空間３６と内部空間３４とは底壁４０（仕切り部）によって互いに仕切られているが、継手部６４から漏洩した場合の水素ガスは、穴７０を通って空間３６から内部空間３４へと侵入し得る。
このように、空間３６からの水素ガスの侵入経路（穴７０）が特定されるような車両３のボデー構造である場合には、通信機１７を侵入経路（穴７０）よりも鉛直下方に設けるとよい。こうすることで、穴７０を通って内部空間３４に侵入した水素ガスが、穴７０よりも鉛直下方の通信機１７に導かれることを抑制できる。このような構成は、継手部６４が通信機１７の鉛直下方にある場合に（図４に示す構成とは逆の構成である。）、継手部６４から漏洩した水素ガスが通信機１７に接触することを好適に抑制できる点で有用である。
本発明の車両は、水素ガスを燃料として走行するものであれば、上記した燃料電池車両３に限られない。また、車両のほかに、航空機、船舶、ロボットなど、外部から充填される水素ガスを燃料とする移動体にも、レセプタクル１２に対する通信機１７の配置を適用することができる。さらには、定置型の燃料電池システムを備えた設備にも適用することができる。
２：水素充填装置、３：車両（燃料電池車両）、１０：水素タンク、１２：レセプタクル、１４：充填配管、１７：通信機、２３：充填ノズル、２５：充填ノズル側の通信機、３０：リッドボックス、４０：壁部（車両のボデー、仕切り部）、５０：ガス流路、５０ａ：開口端部、５０ｂ：開口端部、５１：本体部、５２：接続部、７０：穴（連通部）

Claims (7)

  1. 水素充填の際に充填ノズルが接続されるレセプタクルを備え、当該レセプタクルが、前記充填ノズルから供給される水素ガスが流れるガス流路を有する車両において、
    当該車両側の情報を送信する通信機を、前記ガス流路における充填ノズル側の開口端部よりも鉛直方向の下方に設けた、車両。
  2. 前記レセプタクルは、前記開口端部が斜め上方を向くように設けられている、請求項１に記載の車両。
  3. 前記通信機は、前記レセプタクルが固定される当該車両のボデーに設けられている、請求項１又は２に記載の車両。
  4. 前記レセプタクルは、前記ガス流路が内部に形成された本体部を有しており、
    前記通信機は、前記本体部に設けられている、請求項１又は２に記載の車両。
  5. 前記レセプタクルは、前記ガス流路における充填ノズル側とは反対側の開口端部に、充填配管が接続されており、
    前記通信機は、前記レセプタクルと前記充填配管との接続箇所よりも鉛直方向の下方に設けられている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両。
  6. 前記レセプタクルは、前記ガス流路における充填ノズル側とは反対側の開口端部に、充填配管が接続されており、
    前記ガス流路における上記二つの開口端部は、それぞれが存在する空間が仕切り部によって互いに仕切られるように位置すると共に、前記仕切り部は、前記の両空間を互いに連通する連通部を有しており、
    前記通信機は、前記ガス流路における充填ノズル側の開口端部が存在する空間に位置すると共に、前記連通部よりも鉛直方向の下方に設けられている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両。
  7. 前記通信機は、前記充填ノズルが前記レセプタクルに接続された状態において、前記充填ノズル側の通信機と通信するものである、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の車両。
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