JP2023108314A - 水素ガス充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 充填ノズルをノズル掛に掛けるときの衝撃を緩和することにより、ノズル掛や筐体の強度に係るコストを低減できる水素ガス充填装置を提供する。
【解決手段】 充填ノズル７が取外し可能に載置される載置部２８を有するノズル掛２３は、充填ノズル７を載置部２８に載置するときに充填ノズル７が当接して上下方向に変位する変位部材２５と、変位部材２５を上方向に付勢する付勢部材３３と、を備えている。これにより、付勢部材３３は、充填ノズル７をノズル掛２３に掛けたときに作用する負荷（衝撃）を緩和（吸収）することができ、ノズル掛２３や筐体４の強度を低く抑えることができる。
【選択図】図５

Description

本開示は、例えば車両の被充填タンクに水素ガスを充填する水素ガス充填装置に関する。

一般に、高圧状態の燃料ガスを被充填タンク（４輪自動車等の車両に搭載した燃料タンク）に充填するようにしたガス充填装置は知られている。この種の従来技術によるガス充填装置は、ガス充填装置を形成する筐体にノズル掛が設けられている。そして、燃料ガスの充填が完了したら、作業者は、充填ホースの先端に設けられた充填ノズルをノズル掛に対して掛止めする構成となっている（特許文献１）。

特開２０１８－６６４２０号公報

特許文献１の発明は、ノズル掛を筐体に固定して取付けている。このために、耐圧性を持たせるために厚肉な材料からなる充填ノズルをノズル掛に掛けるときには、充填ノズルの重量が直接的にノズル掛に衝撃として作用してしまう。これにより、ノズル掛には、充填ノズルを掛ける度に衝撃が作用することになる。従って、ノズル掛や筐体は、充填ノズルを掛けるときの衝撃で損傷しないように、強度を高める必要があり、コストが嵩んでしまうという問題がある。

本発明の一実施形態の目的は、充填ノズルをノズル掛に掛けるときの衝撃を緩和することにより、ノズル掛や筐体の強度に係るコストを低減できるようにした水素ガス充填装置を提供することにある。

本発明の一実施形態は、筐体と、水素ガスが流入する充填ホースの先端に設けられた充填ノズルと、前記筐体に設けられ、前記充填ノズルが取外し可能に載置される載置部を有するノズル掛と、を備えた水素ガス充填装置において、前記ノズル掛は、前記充填ノズルを前記載置部に載置するときに前記充填ノズルが当接して上下方向に変位する変位部材と、前記変位部材を上方向に付勢する付勢部材と、を備えている。

本発明の一実施形態によれば、充填ノズルをノズル掛に掛けるときの衝撃を緩和することができ、ノズル掛や筐体の強度に係るコストを低減することができる。

実施形態による水素ガス充填装置を模式的に示す全体構成図である。 図１中のガス充填装置の外観図である。 ノズル掛に充填ノズルを掛けた状態を示す斜視図である。 ノズル掛と充填ノズルを分離した状態で示す斜視図である。 充填ノズルが外されたノズル掛を示す側面図である。 充填ノズルが外されたノズル掛を示す正面図である。 図４のノズル掛を筐体側から示す斜視図である。

以下、実施形態による水素ガス充填装置として、車両の被充填タンクに水素ガスを充填する車両用の水素ガス充填装置を例に挙げ、図１ないし図７に従って説明する。

図１において、水素ガス充填装置１は、例えば、燃料電池自動車等の車両４０の燃料タンクとなる被充填タンク４１に圧縮状態の水素ガスを充填する。車両用の水素ガス充填装置１は、例えば、水素ガス供給ステーションと呼ばれる設備（燃料供給所）に設置されている。水素ガス充填装置１は、水素ガスを圧縮した状態で蓄えるガス蓄圧器２と、ガス蓄圧器２からの水素ガスを車両４０の被充填タンク４１に充填するディスペンサユニット３と、を含んで構成されている。

ガス蓄圧器２は、水素ガスの供給源であり、高圧に圧縮された水素ガスを貯蔵する水素ガスの貯蔵部を構成している。ガス蓄圧器２は、ディスペンサユニット３のガス供給管路５の上流側に接続されている。

ディスペンサユニット３は、筐体４、ガス供給管路５、充填ホース６、充填ノズル７、流量調整弁９、遮断弁１０、冷却器１１、流量計１４、圧力センサ１５、温度センサ１６、充填開始スイッチ１７、充填停止スイッチ１８、脱圧弁２０、制御装置２１、ノズル掛２３を含んで構成されている。

図２に示すように、筐体４は、ディスペンサユニット３の外形をなす建屋を構成している。筐体４は、例えば、上下方向に長尺な直方体状に形成されている。筐体４内には、ガス供給管路５、流量調整弁９、遮断弁１０、熱交換器１２、圧力センサ１５、温度センサ１６、制御装置２１等が収容されている。筐体４は、前面板４Ａ、左面板４Ｂ、右面板４Ｃ、上面板４Ｄ、後面板（図示せず）等によってボックス状に形成されている。筐体４のうち、水素ガスの充填作業を行う作業者や顧客と対面する前面板４Ａには、後述の表示部２２が設けられている。また、筐体４の左面板４Ｂには、充填ノズル７が取外し可能に掛止め(載置)されるノズル掛２３が設けられている。このノズル掛２３は、前面板４Ａに設ける構成としてもよい。

図１に示すように、ガス供給管路５は、筐体４内に配設され、加圧状態の水素ガスをガス蓄圧器２から充填ホース６に向けて流通させる。ガス供給管路５は、ガス蓄圧器２側が上流側となり、充填ホース６側が下流側となっている。ガス供給管路５の下流側の端部には、筐体４の外部へと延びる充填ホース６が接続されている。

充填ホース６は、可撓性を有する耐圧ホースによって形成されている。充填ホース６は、基端側がガス供給管路５の下流端に接続されている。充填ホース６の先端には、被充填タンク４１の充填口４１Ａに連結される充填ノズル７が設けられている。例えば、充填ホース６の途中には、緊急離脱カップリングが設けられている。

充填ノズル７は、充填ホース６の先端に接続されており、所謂、充填カップリングを構成している。図３、図４に示すように、充填ノズル７は、耐圧性を得るために厚肉な金属材料からなる段付きの円筒形状に形成されている。これにより、充填ノズル７は、大きな重量を有している。充填ノズル７は、一端に被充填タンク４１の充填口４１Ａに接続される接続口７Ｃを備え、他端は充填ホース６の先端に接続されている。充填ノズル７のうち、一端側（充填ノズル７がノズル掛２３に掛止めされたときに上側に位置する部位）は大径部７Ａとなり、他端側（充填ノズル７がノズル掛２３に掛止めされたときに大径部７Ａの下側に位置する部位）が大径部７Ａよりも小径な小径部７Ｂとなっている。また、大径部７Ａの基端部(小径部７Ｂ側の端部)には、段差状の掛止め部７Ａ１が形成され、この掛止め部７Ａ１は、載置部２８の段部２８Ａに上側から嵌合(当接)する大径部７Ａの周囲を構成している。具体的には、掛止め部７Ａ１が、当該掛止め部７Ａ１の径（径寸法Ｄ１）より小径で、かつ小径部７Ｂの径（径寸法Ｄ２）より大径である載置部２８の段部２８Ａに掛止め(当接)されることにより、充填ノズル７がノズル掛２３から落下してしまうことを防止する。

さらに、大径部７Ａの一端側に設けられた接続口７Ｃは、充填ノズル７を通じて車両４０の被充填タンク４１に水素ガスを供給するときに、被充填タンク４１の充填口４１Ａと気密状態で着脱可能に接続される。

ここで、充填ノズル７は、ノズル掛２３に掛止めされるときには、図３、図４に示すように、接続口７Ｃが上側を向くように垂直に配置され、大径部７Ａの掛止め部７Ａ１が載置部２８の段部２８Ａ内に上側から嵌合する。これにより、充填ノズル７は、載置部２８から脱落しないように、当該載置部２８にしっかりと掛止めされる。また、充填ノズル７は、載置部２８に掛止めされた状態では、図３に示すように、接続口７Ｃが後述の閉塞部材３４によって塞がれることで接続口７Ｃの内部が清浄(接続口７Ｃの内部に塵埃等の異物が混入しないよう)に保たれている。

図１に示すように、ディスペンサユニット３の筐体４内には、ガス供給管路５の途中に位置して、例えば、手動操作により開閉される入口弁８と、入口弁８よりも下流側に位置して制御装置２１によって開閉されることによりガス供給管路５を流れる燃料の流量を調整する流量調整弁９と、流量調整弁９よりも下流側に位置して電磁式または空圧式の弁装置からなる遮断弁１０と、が設けられている。流量調整弁９は、ガス供給管路５を流れる水素ガスの流量と圧力を制御する。なお、ガス供給管路５の上流側から下流側に向けて設けられている流量調整弁９、遮断弁１０の配置（取付けの順番）は、図１中に示した順番に限定されるものではない。また、入口弁８は、必要に応じて取付けられるものであり、不要であればこれを除いてもよい。

流量調整弁９は、例えば、制御信号に応じた制御圧（エア圧）が供給されることで弁開度が調整される。流量調整弁９は、制御装置２１の制御プログラムに基づく指令により任意の弁開度に制御され、ガス供給管路５内を流れる水素ガスの流量、圧力を制御する。

遮断弁１０は、ガス供給管路５の途中部位（例えば、冷却器１１と温度センサ１６との間）に設けられた電磁式または空圧式の弁装置である。遮断弁１０は、制御装置２１からの制御信号に基づいて開閉されることにより、ガス供給管路５内で水素ガスの流通を許容または遮断する。

冷却器１１は、ガス供給管路５内を流れる水素ガスを冷却するための装置である。冷却器１１は、被充填タンク４１に充填される水素ガスの温度上昇を抑えるため、ガス供給管路５の途中で水素ガスを冷却している。冷却器１１は、流量調整弁９と遮断弁１０との間に位置してガス供給管路５の途中に設けられた熱交換器１２と、熱交換器１２に接続され、例えばコンプレッサ、ポンプ等の駆動機構（図示せず）を備えたチラーユニット１３と、を含んで構成されている。

冷却器１１は、熱交換器１２によってガス供給管路５内を流れる水素ガスと冷媒との間で熱交換を行う。冷却器１１は、充填ホース６に向けて供給される水素ガスの温度を規定の温度（例えば、－３３～－４０℃）まで低下させる。

流量計１４は、筐体４内に位置してガス供給管路５の途中に設けられている。流量計１４は、被測定流体の質量流量を計測するコリオリ式の流量計である。流量計１４は、例えば、入口弁８と流量調整弁９との間でガス供給管路５内を流れる水素ガスの流量（質量流量）を計測し、計測結果（検出信号）を制御装置２１へと出力する。

圧力センサ１５は、遮断弁１０よりも下流側でガス供給管路５に設けられている。圧力センサ１５は、ガス蓄圧器２から供給される水素ガスの圧力を検出する。圧力センサ１５は、充填ホース６の近傍でガス供給管路５内の圧力を測定し、測定した圧力に応じた検出信号を制御装置２１へと出力する。

温度センサ１６は、遮断弁１０と圧力センサ１５との間に位置してガス供給管路５の途中に設けられている。温度センサ１６は、ガス供給管路５内を流れる水素ガスの温度を検出し、その検出結果（検出信号）を制御装置２１へと出力する。なお、温度センサ１６と圧力センサ１５との配置関係は、図１に示す配置に限るものではない。

図１に示すように、充填開始スイッチ１７と充填停止スイッチ１８は、例えば、筐体４の前面板４Ａに設けられている。図２では、充填開始スイッチ１７と充填停止スイッチ１８の図示を省略している。充填開始スイッチ１７および充填停止スイッチ１８は、例えば、燃料供給所（水素ステーション）の作業者が手動で操作が可能なスイッチである。充填開始スイッチ１７は、水素ガスの充填を開始するときに操作される。充填停止スイッチ１８は、水素ガスの充填を停止するときに操作される。充填開始スイッチ１７と充填停止スイッチ１８は、操作状態に応じた信号を制御装置２１にそれぞれ出力する。これにより、制御装置２１は、これらの信号に応じて遮断弁１０を開弁または閉弁させる。

ガス供給管路５の遮断弁１０よりも下流側には、例えば、充填ホース６側からガスの圧力を逃がすための脱圧管路１９が分岐して設けられている。脱圧管路１９の途中には、例えば、電磁式または空圧式の弁装置からなる脱圧弁２０が設けられている。脱圧弁２０は、充填ホース６（充填ノズル７）を用いた水素ガスの充填作業が完了し、遮断弁１０が閉弁されたときに、制御装置２１からの信号に基づいて開弁することで、充填ホース６内の圧力を開放する。これにより、充填ホース６内の圧力を大気圧レベルまで減圧でき、充填ノズル７の接続口７Ｃは、被充填タンク４１の充填口４１Ａから取外し可能となる。

制御装置２１は、流量調整弁９、遮断弁１０、脱圧弁２０等を制御するコントローラ（コントロールユニット）を構成している。制御装置２１は、流量調整弁９および遮断弁１０の制御を行うことにより充填対象となる被充填タンク４１への水素ガスの供給を制御する。制御装置２１は、例えば、ＣＰＵ（演算装置）、メモリ（記憶装置）、タイマ等を有するマイクロコンピュータにより構成されている。制御装置２１のメモリには、充填制御処理用のプログラム等が格納されている。

制御装置２１の入力側には、流量計１４、圧力センサ１５、温度センサ１６、湿度センサ（図示せず）、充填開始スイッチ１７、充填停止スイッチ１８、検知器３８等が接続されている。一方、制御装置２１の出力側は、流量調整弁９、遮断弁１０、脱圧弁２０、表示部２２等と接続されている。

図２に示すように、表示部２２は、筐体４の前面板４Ａに設けられている。表示部２２は、水素ガスの充填作業を行う作業者が視認し易い高さ位置に配置され、水素ガスの充填作業に必要な情報の表示等を行う。筐体４の前面板４Ａには、表示部２２の他に充填開始スイッチ１７および充填停止スイッチ１８等の操作部が設けられている。

次に、本実施形態の特徴部分である水素ガス充填装置１のノズル掛２３の構成について詳しく説明する。

ノズル掛２３は、車両４０の被充填タンク４１に水素ガスを充填するとき以外に、充填ノズル７を保持している。ノズル掛２３は、筐体４の左面板４Ｂに設けられ、充填ノズル７が取外し可能に掛止めされる。ノズル掛２３は、後述のブラケット２４、変位部材２５、載置部２８、付勢部材３３、閉塞部材３４、連結部材３６、検知器３８等を備えている。

ブラケット２４は、筐体４の左面板４Ｂに取付けられている。ブラケット２４は、ノズル掛２３を筐体４に取付けるためのベースを構成している。図５に示すように、ブラケット２４は、上下方向に延びた長方形状の縦板部２４Ａと、縦板部２４Ａの上部から水平方向に延びた上横板部２４Ｂと、縦板部２４Ａの下部から水平方向に延びた下横板部２４Ｃと、を備えている。上横板部２４Ｂと下横板部２４Ｃは、縦板部２４Ａと反対側の先端部が筐体４の左面板４Ｂに取付けられる。

縦板部２４Ａの下側位置には、縦板部２４Ａの幅方向に延びつつ、下横板部２４Ｃと反対側に突出して支持台２４Ｄが設けられている。支持台２４Ｄには、縦板部２４Ａの幅方向に間隔をもって２個の取付孔（図示せず）が上下方向に貫通して設けられている。この２個の取付孔には、後述のガイドピン２６Ａの下部が挿入して取付けられている。

また、縦板部２４Ａの上側位置には、閉塞部材取付部２４Ｅが支持台２４Ｄの上方に突出して設けられている。この閉塞部材取付部２４Ｅには、縦板部２４Ａの幅方向に延びて貫通孔（図示せず）が設けられている。閉塞部材取付部２４Ｅは、貫通孔に挿通されたピン部材３５を介して後述の閉塞部材３４を回動可能に支持している。

変位部材２５は、ブラケット２４の縦板部２４Ａに対面して設けられている。変位部材２５は、充填ノズル７を後述の載置部２８に載置するときに、充填ノズル７が当接して上下方向に変位する構造となっている。変位部材２５は、上下動部２６、側面板２７、載置部２８、奥板部２９、ノズル受３０，３１，３２を含んで構成されている。

図６に示すように、上下動部２６は、縦板部２４Ａの幅方向に間隔をもってブラケット２４の支持台２４Ｄから上側に延びた２本のガイドピン２６Ａと、ガイドピン２６Ａに沿って上下方向に移動可能な昇降ブロック２６Ｂ(係合部材)と、を備えている。ガイドピン２６Ａは、下部のねじ部２６Ａ１が支持台２４Ｄの取付孔に挿通された状態でナット２６Ｃによって固定されている。これにより、ガイドピン２６Ａはブラケット２４に固定される。

また、昇降ブロック２６Ｂは、上下方向に貫通するブッシュ取付孔２６Ｂ１を有し、ブッシュ取付孔２６Ｂ１内には、ガイドピン２６Ａが挿入されるリニアブッシュ２６Ｄが設けられている。リニアブッシュ２６Ｄの両端部には、ブッシュ取付孔２６Ｂ１から抜けてしまうことを防止する(リニアブッシュ２６Ｄと昇降ブロック２６Ｂとを締結させる)ために、止め輪２６Ｅが設けられている。これにより、リニアブッシュ２６Ｄがガイドピン２６Ａ上を上下方向に移動可能となり、昇降ブロック２６Ｂ自体も上下方向に移動可能となる。また、昇降ブロック２６Ｂの側面板２７側の側面には、２個のねじ穴２６Ｆが設けられており、後述の側面板２７に設けられた２個の挿通孔２７Ａ１，２７Ｂ１と当該ねじ穴２６Ｆとがねじにより固定されることにより、変位部材２５と昇降ブロック２６Ｂとが固定される。さらに、昇降ブロック２６Ｂの上側には、側面板２７側の側面と当該側面の反対面とに貫通し、後述の連結ピン３７が挿通されるピン孔２６Ｇが設けられている。さらに、昇降ブロック２６Ｂは、当該昇降ブロック２６Ｂと支持台２４Ｄとの間に配設された後述の付勢部材３３の付勢力により、ノズル掛２３に充填ノズル７が掛止めされていない状態では、所定の高さ位置に保持されている。

側面板２７は、２個の昇降ブロック２６Ｂに取付けられ、昇降ブロック２６Ｂと一緒に上下方向に一緒に移動することができる。側面板２７は、例えば、長方形状の板体を上下方向の折れ線に沿って２回折り曲げることにより、横側が開放されたＵ字状の板体として形成されている。具体的には、側面板２７は、２個の昇降ブロック２６Ｂを縦板部２４Ａの幅方向（前後方向）で挟んで対面した前板部２７Ａ、後板部２７Ｂと、前板部２７Ａ、後板部２７Ｂの右端部を連結した右板部２７Ｃと、により形成されている。前板部２７Ａには、２個の挿通孔２７Ａ１（図７参照）が設けられ、後板部２７Ｂには、２個の挿通孔２７Ｂ１が設けられている。側面板２７は、前板部２７Ａの右側が前側の昇降ブロック２６Ｂにねじ止めされ、後板部２７Ｂの右側が後側の昇降ブロック２６Ｂにねじ止めされている。また、右板部２７Ｃには、後述のレバー３９が取付けられている。

図４、図６に示すように、載置部２８は、側面板２７の内側に設けられている。載置部２８には、充填ノズル７が取外し可能に載置される。載置部２８は、矩形状の外形を有し、前板部２７Ａと後板部２７Ｂとの間に固定されている。また、載置部２８は、大径部７Ａの掛止め部７Ａ１が上側から嵌合する円形状の段部２８Ａと、右板部２７Ｃと反対側の開放側に位置して載置部２８を径方向（左右方向）に切欠いた切欠部２８Ｂと、によりＣ字形状体として構成されている。段部２８Ａ(の内周部)は、掛止め部７Ａ１の径寸法Ｄ１よりも小さく、小径部７Ｂの径寸法Ｄ２よりも大きい径を有している。

段部２８Ａは、充填ノズル７の掛止め部７Ａ１（径寸法Ｄ１）が僅かな隙間をもって収まる径寸法ｄの円形内壁２８Ａ１(外周部)と、円形内壁２８Ａ１の下部から径方向の内側に突出し、掛止め部７Ａ１に下側から当接する環状底部(内周部)２８Ａ２と、を備えている。段部２８Ａは、大径部７Ａの中心を越えた半分以上の範囲で大径部７Ａ（掛止め部７Ａ１）を取囲む寸法に設定されている。これにより、段部２８Ａは、充填ノズル７の大径部７Ａ(掛止め部７Ａ１)を上側に移動させたときにのみ、充填ノズル７を取外せるようになっている。

また、切欠部２８Ｂは、掛止め部７Ａ１の径寸法Ｄ１よりも小さく、小径部７Ｂの径寸法Ｄ２よりも大きな間隔の切欠として形成されている。従って、切欠部２８Ｂには、小径部７Ｂを通過させることができる。これにより、充填ノズル７は、大径部７Ａを持ち上げて載置部２８よりも高い位置に配置した状態では、切欠部２８Ｂを通して側面板２７内に移動させたり、側面板２７内から取り出したりすることができる。

奥板部２９は、側面板２７の右板部２７Ｃとの間に変位部材２５を挟むように前板部２７Ａと後板部２７Ｂとの間に設けられている。奥板部２９は、載置部２８の段部２８Ａよりも右側（側面板２７の奥部）に配置されている。

ノズル受３０は、奥板部２９に取付けられている。ノズル受３１は、側面板２７の前板部２７Ａに取付けられている。ノズル受３２は、側面板２７の後板部２７Ｂに取付けられている。この３個のノズル受３０，３１，３２は、充填ノズル７を載置部２８に載置したときに充填ノズル７の掛止め部７Ａ１に当接することで、充填ノズル７を安定させることができる。

次に、付勢部材３３は、ブラケット２４の支持台２４Ｄと上下動部２６の昇降ブロック２６Ｂとの間に、例えば２個設けられている。付勢部材３３は、変位部材２５を上方向に付勢している。付勢部材３３は、例えば、ガイドピン２６Ａの外周に設けられたコイルスプリングからなる。２個の付勢部材３３は、ノズル掛２３から充填ノズル７が取外された状態では、変位部材２５を所定の高さ位置（図４ないし図６に示す位置）に保持すると共に、充填ノズル７を載置するときの動線から外れた開放位置（図４ないし図６に示す位置）に後述の閉塞部材３４を保持する。

一方、２個の付勢部材３３は、ノズル掛２３に充填ノズル７が載置された状態では、充填ホース６を含む充填ノズル７の重量によって縮むように付勢力が設定されている。詳しくは、ノズル掛２３に充填ノズル７が載置されると、充填ノズル７等の重量によって付勢部材３３が縮小し、例えば、付勢部材３３が縮み切った状態、または側面板２７の下部が支持台２４Ｄに当接した位置が変位部材２５の下限位置となる。この変位部材２５の下限位置では、連結部材３６を介して閉塞部材３４が下側に回動され、図３に示すように、充填ノズル７の接続口７Ｃを閉塞する。

ここで、充填ノズル７は、金属材料からなる重量物として形成されている。このために、充填ノズル７をノズル掛２３に掛けたときには、ノズル掛２３に大きな負荷が作用する。この場合、付勢部材３３は、充填ノズル７の重量を受けて徐々に縮むことにより、ノズル掛２３の変位部材２５に作用する負荷（衝撃）を吸収することができる。また、付勢部材３３は、変位部材２５を上方向に付勢しているから、付勢部材３３の付勢力は、載置部２８から充填ノズル７を取外すときに、充填ノズル７を持ち上げるアシストとして機能することができる。

なお、付勢部材３３は、１個または３個以上のコイルスプリングによって形成してもよい。また、付勢部材３３には、コイルスプリング以外にも、リーフスプリング、ガススプリング等を用いてもよい。

閉塞部材３４は、ブラケット２４に設けられている。閉塞部材３４は、充填ノズル７の接続口７Ｃを開放可能に閉塞する。閉塞部材３４は、先端側が円弧状となったＤ字状の天板３４Ａと、天板３４Ａの周縁から下側に延びたＵ字状の側板３４Ｂと、を備えている。閉塞部材３４は、ブラケット２４の閉塞部材取付部２４Ｅの貫通孔に挿通されたピン部材３５の両端部に側板３４Ｂの基端側が回動可能に取付けられている。

閉塞部材３４は、下側の閉塞位置（図３に示す位置）に回動された状態で、天板３４Ａが充填ノズル７の接続口７Ｃに対面し、側板３４Ｂが充填ノズル７の大径部７Ａを取囲むことができる。この上で、天板３４Ａの下面側には、閉塞位置で充填ノズル７の接続口７Ｃに密着してシールするシール部材３４Ｃが設けられている。このシール部材３４Ｃは、弾性を有しており、上方に向いた接続口７Ｃに塵埃、雨水等の異物が入り込まないように覆うことができる。

連結部材３６は、変位部材２５および閉塞部材３４を前後方向で挟む位置に２本設けられ、変位部材２５と閉塞部材３４とを連結させている。前側の連結部材３６は、長さ方向の一端が変位部材２５を構成する側面板２７の前板部２７Ａ等の上部に回動可能に連結され、長さ方向の他端が閉塞部材３４の側板３４Ｂの前面側に連結されている。また、後側の連結部材３６は、側面板２７の後板部２７Ｂの上部に回動可能に連結され、長さ方向の他端が閉塞部材３４の側板３４Ｂの後面側に連結されている。例えば、２本の連結部材３６の一端は、上下動部２６の昇降ブロック２６Ｂに形成されたピン孔２６Ｇに挿通されて側板３４Ｂを前後方向に貫通した連結ピン３７の端部に取付けられている。

これにより、２本の連結部材３６は、変位部材２５の上方向の移動に追従して閉塞部材３４を上側に移動（回動）させることにより、閉塞部材３４を開放位置（図４ないし図６に示す位置）に配置して充填ノズル７の接続口７Ｃを開放させることができる。一方、２本の連結部材３６は、変位部材２５の下方向の移動に追従して閉塞部材３４を下側に移動（回動）させることにより、閉塞部材３４を閉塞位置（図３に示す位置）に配置して充填ノズル７の接続口７Ｃを閉塞させることができる。なお、閉塞部材３４の開放位置とは、ブラケット２４の縦板部２４Ａに対する角度α（図５参照）が０度～４５度、好ましくは３０度程度の位置に設定されている。

図５、図７に示すように、検知器３８は、ブラケット２４の下横板部２４Ｃ上に設けられている。検知器３８は、接触式または非接触式のセンサによって形成されている。検知器３８は、側面板２７の右板部２７Ｃに取付けられたレバー３９を検知する。即ち、検知器３８は、ノズル掛２３に充填ノズル７が掛けられていないために、変位部材２５が付勢部材３３の付勢力によって上側に配置された状態では、レバー３９を検知できない。一方、検知器３８は、ノズル掛２３に充填ノズル７が掛止めされたために、変位部材２５が付勢部材３３の付勢力に抗して下側に配置された状態では、レバー３９を検知して信号を制御装置２１へと出力する。これにより、検知器３８は、変位部材２５の変位を検知し、充填ノズル７がノズル掛２３に掛けられているか否かを検知することができる。

水素ガスを燃料として走行する車両４０は、例えば、図１に示すような４輪自動車（乗用車）により構成されている。車両４０は、例えば燃料電池と電動モータとを含んで構成される駆動装置（図示せず）、図１中に点線で示す被充填タンク４１等を備えている。被充填タンク４１は、水素ガスが充填される耐圧構造をもった容器として構成され、例えば車両４０の後側に搭載されている。なお、被充填タンク４１は、車両４０の後側に限らず、前側または中央に設ける構成としてもよい。

被充填タンク４１には、充填ノズル７の接続口７Ｃが着脱可能に取付けられる充填口４１Ａ（レセプタクル）が設けられている。車両４０の被充填タンク４１内には、充填ノズル７が充填口４１Ａに気密に連結（接続）された状態で水素ガスの充填が行われる。このとき、充填ノズル７は、ロック機構により充填口４１Ａに対して不用意に外れることがないようにロックされる。

実施形態による水素ガス充填装置１は、上述の如き構成を有するもので、次に、水素ガス充填装置１による水素ガスの充填作業について説明する。

車両４０の被充填タンク４１に水素ガスを充填するときに、充填作業を行う作業者は、充填ノズル７をノズル掛２３から取外す。この作業では、載置部２８の段部２８Ａから充填ノズル７の大径部７Ａ(掛止め部７Ａ１)を抜くために充填ノズル７を持ち上げる必要がある。このときに、付勢部材３３は、載置部２８を備えた変位部材２５を上方向に付勢している。これにより、充填ノズル７を持ち上げるのに必要な力を、付勢部材３３の付勢力で補うことができ、充填ノズル７をノズル掛２３から容易に取外すことができる。

そして、図１中に二点鎖線で示すように、充填ノズル７を被充填タンク４１の充填口４１Ａに接続し、当該接続部位をロックする。この状態で、充填作業の作業者が充填開始スイッチ１７をＯＮ操作すると、制御装置２１は、流量調整弁９と遮断弁１０に開弁信号を出力して流量調整弁９と遮断弁１０を開弁させる。

これにより、ガス蓄圧器２内の水素ガスは、ガス供給管路５、充填ホース６および充填ノズル７を通じて車両４０の被充填タンク４１に充填される。制御装置２１は、例えば、流量計１４、圧力センサ１５、温度センサ１６の測定結果を監視しつつ、流量調整弁９の開度等を予め設定された制御方式（定圧上昇制御方式または定流量制御方式）等で調整する。これにより、ガス供給管路５内に供給される水素ガスの圧力、流量を適切な流通状態に制御することができる。

このときに、制御装置２１は、流量計１４からの流量パルスを積算して水素ガスの充填量（質量）を演算し、水素ガスの充填量が予め設定された目標充填量に達するか、または圧力センサ１５により検出した水素ガスの圧力が予め設定された目標充填圧力に達したか否かを判定する。目標とする充填量（圧力）に達したと判定したときには、制御装置２１からの信号により流量調整弁９および遮断弁１０が閉弁され、被充填タンク４１への水素ガスの充填が終了される。なお、作業者が充填停止スイッチ１８を操作した場合にも、充填作業は終了される。

次に、この状態で制御装置２１は、充填終了制御処理を実行する。この充填終了制御処理では、制御装置２１からの信号により脱圧弁２０を閉弁状態から開弁するように制御する。そして、脱圧弁２０が開弁したときには、脱圧管路１９が大気に開放されることにより、充填ノズル７側の水素ガスが外部に放出されて充填ノズル７の圧力が大気圧レベルに減圧される。これにより、作業者は、充填ノズル７の接続口７Ｃを被充填タンク４１の充填口４１Ａから取外すことができる。

被充填タンク４１の充填口４１Ａから取外された充填ノズル７は、作業者によって筐体４側のノズル掛２３に戻される。このときに、ノズル掛２３では、付勢部材３３によって閉塞部材３４が、充填ノズル７の動線から外れた開放位置に保持されているから、閉塞部材３４に邪魔されることなく、動線を通して充填ノズル７をノズル掛２３に容易に掛けることができる。

しかも、充填ノズル７をノズル掛２３に掛けたときには、ノズル掛２３に大きな負荷が作用するが、ノズル掛２３に作用する負荷（衝撃）を付勢部材３３の付勢力によって吸収することができる。また、充填ノズル７をノズル掛２３に掛けたときには、充填ノズル７の大径部７Ａ（掛止め部７Ａ１）が載置部２８の段部２８Ａに嵌合するから、充填ノズル７が安定的に保持される。さらに、充填ノズル７をノズル掛２３に掛けたときには、変位部材２５に連動して閉塞部材３４が下側に回動され、閉塞位置で充填ノズル７の接続口７Ｃを閉塞する。これにより、充填ノズル７の接続口７Ｃに塵埃、雨水等の異物が入り込むのを防ぐことができる。

かくして、実施形態によれば、充填ノズル７が取外し可能に載置される載置部２８を有するノズル掛２３は、充填ノズル７を載置部２８に載置するときに充填ノズル７が当接して上下方向に変位する変位部材２５と、変位部材２５を上方向に付勢する付勢部材３３と、を備えている。従って、重量物として形成された充填ノズル７をノズル掛２３に掛けたときに、ノズル掛２３に大きな負荷が作用することがあっても、付勢部材３３は、充填ノズル７の重量を受けて徐々に縮むことにより、ノズル掛２３に作用する負荷（衝撃）を緩和（吸収）することができる。

この結果、ノズル掛２３や筐体４の強度を低く抑えることができ、コストを低減することができる。また、実施形態では、付勢部材３３によって変位部材２５を上方向に付勢しているから、付勢部材３３の付勢力を、充填ノズル７を持ち上げて載置部２８から取外すときのアシストとして利用することができ、作業性を向上することができる。

ノズル掛２３は、充填ノズル７の接続口７Ｃを閉塞させる閉塞部材３４と、変位部材２５と閉塞部材３４とを連結させ、変位部材２５の上方向の移動に追従して接続口７Ｃを開放させ、変位部材２５の下方向の移動に追従して接続口７Ｃを閉塞させるように、閉塞部材３４を移動させる連結部材３６と、を備えている。これにより、変位部材２５の上下方向の動作と閉塞部材３４の開閉動作を連動させることができ、作業性を向上することができる。

付勢部材３３は、載置部２８から充填ノズル７が取外された状態では、変位部材２５を所定高さ位置に保持すると共に、充填ノズル７を載置部２８に載置するときの動線から外れた開放位置に閉塞部材３４を保持することができる。これにより、載置部２８から充填ノズル７を取外す動作と、充填ノズル７を載置部２８に掛ける動作では、充填ノズル７の動線から外れた開放位置に閉塞部材３４を確実に移動させることができる。この結果、載置部２８に対して充填ノズル７を脱着するときには、充填ノズル７と閉塞部材３４との干渉を防止することができ、この点においても作業性を向上することができる。

また、充填ノズル７は、載置部２８に載置されたときに、前記載置部２８に掛止めされる大径部７Ａの掛止め部７Ａ１と、載置部２８に載置されたときに、掛止め部７Ａ１の下側に位置して掛止め部７Ａ１よりも小径な小径部７Ｂと、を備えている。この上で、載置部２８は、内周側に大径部７Ａの周囲となる掛止め部７Ａ１が上側から嵌合する(内周側に掛止め部７Ａ１の径寸法Ｄ１よりも小さく、小径部７Ｂの径寸法Ｄ２よりも大きい径寸法を有する)段部２８Ａと、小径部７Ｂが通過可能な切欠部２８Ｂと、を有するＣ字形状体として構成されている。さらに、切欠部２８Ｂの小径部７Ｂが挿入される開口の長さ寸法(切欠部２８Ｂの開口の距離)は、掛止め部７Ａ１の径寸法Ｄ１よりは小さく、小径部７Ｂの径寸法Ｄ２よりは大きい距離寸法Ｗとなっている。従って、載置部２８の段部２８Ａに充填ノズル７の掛止め部７Ａ１を嵌合させた状態では、充填ノズル７が水平方向に移動して脱落するような事態を防ぐことができる。具体的に、充填ノズル７の大径部７Ａが水平方向に移動した際は、切欠部２８Ｂの開口の距離寸法は、掛止め部７Ａ１の径寸法Ｄ１よりも小さいため、大径部７Ａの水平方向の移動を防止し、大径部７Ａが切欠部２８Ｂから外れてしまうことを防止できる。また、載置部２８は、大径部７Ａの掛止め部７Ａ１が載置部２８よりも高くなるように充填ノズル７を少し持ち上げるだけで、切欠部２８Ｂに小径部７Ｂを通すことができ、充填ノズル７の脱着作業を容易に行うことができる。

さらに、変位部材２５の変位を検知し、充填ノズル７がノズル掛２３に掛けられているか否かを検知する検知器３８が設けられている。従って、水素ガスの充填作業を行う作業者や顧客は、充填ノズル７がノズル掛２３に掛けられているか否かを正しく認知することができる。これにより、充填ノズル７の状態を目視で確認する作業を省略することができ、作業性を向上することができる。

以上説明した実施形態に基づく水素ガス充填装置として、例えば下記に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、筐体と、水素ガスが流入する充填ホースの先端に設けられた充填ノズルと、前記筐体に設けられ、前記充填ノズルが取外し可能に載置される載置部を有するノズル掛と、を備えた水素ガス充填装置において、前記ノズル掛は、前記充填ノズルを前記載置部に載置するときに前記充填ノズルが当接して上下方向に変位する変位部材と、前記変位部材を上方向に付勢する付勢部材と、を備えている。

この第１の態様によれば、充填ノズルをノズル掛に掛けたときに、ノズル掛に大きな負荷が作用することがあっても、付勢部材の付勢力によってノズル掛に作用する負荷（衝撃）を緩和（吸収）することができる。これにより、ノズル掛や筐体の強度に係るコストを低減することができる。また、付勢部材は、変位部材を上方向に付勢しているから、充填ノズルを持ち上げて掛止め部から取外す動作をアシストすることができ、作業性を向上することができる。

第２の態様としては、第１の態様において、前記充填ノズルは、接続口を備えており、前記ノズル掛は、前記接続口を閉塞させる閉塞部材と、前記変位部材と前記閉塞部材とを連結させ、前記変位部材の上方向の移動に追従して前記接続口を開放させ、前記変位部材の下方向の移動に追従して前記接続口を閉塞させるように前記閉塞部材を移動させる連結部材と、を備えている。

この第２の態様によれば、連結部材を介して変位部材の上下方向の動作と閉塞部材の開閉動作を連動させることができ、作業性を向上することができる。

第３の態様としては、第２の態様において、前記付勢部材は、前記載置部から前記充填ノズルが取外された状態では、前記変位部材を所定高さ位置に保持すると共に、前記充填ノズルを前記載置部に載置するときの動線から外れた開放位置に前記閉塞部材を保持する。

この第３の態様によれば、載置部に対して充填ノズルを脱着するときには、充填ノズルを脱着するときの動線から外れた開放位置に閉塞部材を移動させることができる。これにより、充填ノズルと閉塞部材との干渉を防止して作業性を向上することができる。

第４の態様としては、第１ないし第３の態様のいずれかにおいて、前記充填ノズルは、前記載置部に載置されたときに、前記載置部に掛止めされる掛止め部と、前記掛止め部の下側に位置して前記掛止め部よりも小径な小径部と、を備え、前記載置部は、内周側に前記掛止め部の径よりも小さく、前記小径部の径よりも大きい径を有する段部と、前記段部に設けられ、開口部の長さが前記掛止め部の径よりも小さく、かつ前記小径部の径よりも大きく、前記小径部が通過可能な切欠部と、を有するＣ字形状体として構成されている。

この第４の態様によれば、載置部の段部に充填ノズルの大径部の掛止め部を嵌合させた状態では、充填ノズルが水平方向に移動して脱落するような事態を防ぐことができる。また、載置部は、大径部が載置部よりも高くなるように充填ノズルを少し持ち上げるだけで、切欠部に小径部を通すことができ、充填ノズルの脱着作業を容易に行うことができる。

第５の態様としては、第１ないし第４の態様のいずれかにおいて、前記変位部材の変位を検知し、前記充填ノズルが前記ノズル掛に掛けられているか否かを検知する検知器が設けられている。

この第５の態様によれば、水素ガスの充填作業を行う作業者や顧客は、充填ノズルがノズル掛に掛けられているか否かを正しく認知することができる。これにより、充填ノズルの状態を目視で確認する作業を省略することができ、作業性を向上することができる。

１ 水素ガス充填装置
４ 筐体
６ 充填ホース
７ 充填ノズル
７Ａ 大径部
７Ａ１ 掛止め部
７Ｂ 小径部
７Ｃ 接続口
２３ ノズル掛
２５ 変位部材
２８ 載置部
２８Ａ 段部
２８Ｂ 切欠部
３３ 付勢部材
３４ 閉塞部材
３６ 連結部材
３８ 検知器
Ｄ１ 掛止め部の径寸法（径）
Ｄ２ 小径部の径寸法（径）
Ｗ 切欠部の開口距離寸法（長さ）

Claims (5)

1. 筐体と、
   水素ガスが流入する充填ホースの先端に設けられた充填ノズルと、
   前記筐体に設けられ、前記充填ノズルが取外し可能に載置される載置部を有するノズル掛と、
   を備えた水素ガス充填装置において、
   前記ノズル掛は、
   前記充填ノズルを前記載置部に載置するときに前記充填ノズルが当接して上下方向に変位する変位部材と、
   前記変位部材を上方向に付勢する付勢部材と、
   を備えたことを特徴とする水素ガス充填装置。
2. 前記充填ノズルは、接続口を備えており、
   前記ノズル掛は、
   前記接続口を閉塞させる閉塞部材と、
   前記変位部材と前記閉塞部材とを連結させ、前記変位部材の上方向の移動に追従して前記接続口を開放させ、前記変位部材の下方向の移動に追従して前記接続口を閉塞させるように前記閉塞部材を移動させる連結部材と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の水素ガス充填装置。
3. 前記付勢部材は、前記載置部から前記充填ノズルが取外された状態では、前記変位部材を所定高さ位置に保持すると共に、前記充填ノズルを前記載置部に載置するときの動線から外れた開放位置に前記閉塞部材を保持することを特徴とする請求項２に記載の水素ガス充填装置。
4. 前記充填ノズルは、前記載置部に載置されたときに、前記載置部に掛止めされる掛止め部と、前記掛止め部の下側に位置して前記掛止め部よりも小径な小径部と、を備え、
   前記載置部は、内周側に前記掛止め部の径よりも小さく、前記小径部の径よりも大きい径を有する段部と、前記段部に設けられ、開口部の長さが前記掛止め部の径よりも小さく、かつ前記小径部の径よりも大きく、前記小径部が通過可能な切欠部と、を有するＣ字形状体として構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の水素ガス充填装置。
5. 前記変位部材の変位を検知し、前記充填ノズルが前記ノズル掛に掛けられているか否かを検知する検知器が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の水素ガス充填装置。

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