JP3614105B2 - 高圧ガス用レセプタクル及び車両用フューエルリッド機構 - Google Patents

高圧ガス用レセプタクル及び車両用フューエルリッド機構 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧ガス用レセプタクル及び高圧ガスを燃料とする車両に好適な車両用フューエルリッド機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧縮天然ガスや圧縮水素ガスを燃料とする内燃機関車両や圧縮水素ガスを燃料とする燃料電池車両は、燃料タンクとして高圧ガスタンクを備え、燃料供給時には、高圧ガスタンクへ高圧ガスが充填される。
これらの車両においては、車両外板部に設けた高圧ガスを受ける高圧ガス用レセプタクルを泥や塵埃から保護するために、外付のゴムキャップなどを設けていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高圧ガス用レセプタクルの嵌合部は、ガス充填通路及び主弁をゴムキャップにより塵埃から保護する構造となっていたため、キャップの付け忘れ等の操作誤りにより、レセプタクル内部へ泥や塵埃が容易に進入するという問題点があった。
また、一旦レセプタクル内部へ泥や塵埃が入ると、その確認や清掃は容易でないという問題点があった。
【0004】
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、高圧ガス充填時の直前に、自動的にガス充填通路を清掃し、塵埃を除去することができる高圧ガス用レセプタクルを提供することである。
また本発明の目的は、前記高圧ガス用レセプタクルを搭載した車両に好適な車両用フューエルリッド機構を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、高圧ガス供給時にガス充填通路を開き、高圧ガス供給終了後前記ガス充填通路を閉じる主弁を備えた高圧ガス用レセプタクルにおいて、ガスを蓄圧する蓄圧室と、該蓄圧室に蓄圧したガスを前記ガス充填通路及び前記主弁に向かって放出するガス放出路と、該ガス放出路と前記蓄圧室との間を開閉する蓄圧室弁と、を備えたことを要旨とする。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の高圧ガス用レセプタクルにおいて、前記蓄圧室は、前記ガス充填通路から供給された高圧ガスの一部を蓄圧することを要旨とする。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の高圧ガス用レセプタクルにおいて、前記蓄圧室弁は、電磁弁であることを要旨とする。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクルにおいて、ガス充填時に前記蓄圧室へ高圧ガスを導入するワンウェイバルブをさらに備えたことを要旨とする。
【0009】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクルにおいて、前記ガス放出路は、前記ガス充填通路の軸方向に対して斜めに前記蓄圧室内のガスを放出することにより、前記ガス充填通路内に渦巻き状のガス流を形成することを要旨とする。
【0010】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に用いられる車両用フューエルリッド機構であって、前記高圧ガス用レセプタクルの蓄圧室弁は、フューエルリッド解錠機構と連動し、該蓄圧室弁の開放により蓄圧室に保持したガスを放出した後、フューエルリッドを解錠することを要旨とする。
【0011】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に用いられる車両用フューエルリッド機構であって、前記高圧ガス用レセプタクルの蓄圧室弁から放出されたガスを車外へ放出するスリットと、前記ガスを該スリットへ導くガイドとを備えたことを要旨とする。
【0012】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、高圧ガス供給時にガス充填通路を開き、高圧ガス供給終了後前記ガス充填通路を閉じる主弁を備えた高圧ガス用レセプタクルにおいて、ガスを蓄圧する蓄圧室と、該蓄圧室に蓄圧したガスを前記ガス充填通路及び前記主弁に向かって放出するガス放出路と、該ガス放出路と前記蓄圧室との間を開閉する蓄圧室弁とを備えたことにより、蓄圧室から放出するガス流により泥や塵埃を吹き飛ばして、ガス充填通路及び主弁の清掃を行うことができるという効果がある。
【0013】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加えて、前記蓄圧室は、前記ガス充填通路から供給された高圧ガスの一部を蓄圧するようにしたので、外部のガス圧源を必要とすることなく、前回のガス充填時に蓄圧室に蓄圧した高圧ガスを使用してガス充填通路及び主弁の清掃を行うことができるという効果がある。
【0014】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または請求項2記載の発明の効果に加えて、蓄圧室弁は、電磁弁であるとしたので、人手による蓄圧室弁の操作を省略し、電気信号により蓄圧室弁の開閉操作を自動的に行うことができるという効果がある。
【0015】
請求項4記載の発明によれば、請求項1ないし請求項3記載の発明の効果に加えて、ガス充填時に前記蓄圧室へ高圧ガスを導入するワンウェイバルブをさらに備えたので、ガス充填中にワンウェイバルブを介して自動的に高圧ガスが蓄圧室に導入されるので、ガス充填中の電磁弁の制御を省略することができるという効果がある。
【0016】
請求項5記載の発明によれば、請求項1ないし請求項4記載の発明の効果に加えて、前記ガス放出路は、前記ガス充填通路の軸方向に対して斜めに前記蓄圧室内のガスを放出することにより、前記ガス充填通路内に渦巻き状のガス流を形成するようにしたので、ガス充填通路の内部を流速の低下を抑制しつつ均一にガスが流れるので、ガス充填通路の内面をもれなく清掃し、内部の塵埃を効率よく外部へ吐き出すことができるという効果がある。
【0017】
請求項6記載の発明によれば、請求項1ないし請求項5記載の発明の効果に加えて、高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に用いられる車両用フューエルリッド機構において、高圧ガス用レセプタクルの蓄圧室弁は、フューエルリッド解錠機構と連動し、蓄圧室弁の開放により蓄圧室に保持されたガスが放出された後、フューエルリッドを解錠するようにしたので、フューエルリッド解錠時に自動的に高圧ガス用レセプタクルが清掃され、操作忘れ等のヒューマンエラーを防止することができるという効果がある。また、フューエルリッド解錠前に清掃のためのガスが噴出するので、車外に高速ガス流を直接噴出することがなく、周辺への影響を抑制することができるという効果がある。
【0018】
請求項7記載の発明によれば、請求項1ないし請求項5記載の発明の効果に加えて、高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に用いられる車両用フューエルリッド機構において、高圧ガス用レセプタクルの蓄圧室弁から放出されたガスを車外へ放出するスリットと、このガスをスリットへ導くガイドとを備えたので、ガス充填通路及び主弁を清掃するガスを効率よく車外へ排気し、塵埃などが再付着することを防止できるという効果がある。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る高圧ガス用レセプタクルの第1の実施形態の構成を示す断面図であり、図2は高圧ガス充填時の動作を説明する断面図、図3は充填直前の清掃動作を説明する断面図である。本実施形態では、車両用燃料ガスとして、例えば天然ガスや水素ガスを圧縮した高圧ガスを供給する実施形態を説明しているが、これは本発明を限定するものではない。
【0020】
図1(a)において、高圧ガス用レセプタクル(以下、単にレセプタクルと略す)1は、図示しないプラグから高圧ガスが供給されるとき開弁し高圧ガスの供給が終了すると閉弁する主弁2と、主弁2により開閉されるガス充填通路3と、ガス充填通路3から供給される高圧ガスの一部を蓄圧する蓄圧室4と、蓄圧室4に蓄圧されたガスをガス充填通路3及び主弁2に向かって放出するガス放出路6と、蓄圧室4とガス放出路6との間を開閉する電磁バルブを用いた蓄圧室弁5と、ガス充填時に高圧ガスの一部を蓄圧室4へ導入するワンウエイバルブ7とを備えている。
【0021】
また、レセプタクル1の図中左端部は、高圧ホース8により車両に設置された燃料タンクである図示しない高圧ガスタンクに接続されている。
【0022】
主弁2は、例えば図1(b)の詳細図に示すように、球状の弁体2aがコイルバネ2bにより図中右側へ付勢される構成となっており、弁体の右側の圧力が左側の圧力より所定以上超えると開弁し、所定以上超えない場合に閉弁する逆止弁となっている。
【0023】
次に、図2を参照して高圧ガスが充填される時の動作を説明する。レセプタクル1にプラグ9が嵌合されて、図示しない高圧ガス供給側のバルブが開かれると、ガス充填通路3から高圧ガスが送り込まれ、逆止弁である主弁2が開いて、高圧ホース8を介して図示しない燃料ガスタンクに充填されるようになっている。同時にワンウエイバルブ7が開いて、蓄圧室4に高圧ガスの一部が導入され、蓄圧される。蓄圧室4の内部圧力が上昇し、ガス充填通路3の圧力とほぼ同等となるとワンウェイバルブ7が閉じて、蓄圧室4は密閉される。この密閉状態は、後述する充填直前の清掃時まで保持されている。蓄圧室弁5は、閉じた状態が継続している。
【0024】
高圧ガスの充填が完了し、レセプタクル1からプラグ2が外された状態では、主弁2、ワンウエイバルブ7、及び蓄圧室弁5は、全て閉じた状態が継続される。
【0025】
次に、図3を参照して高圧ガス充填直前の清掃動作を説明する。高圧ガス充填直前に、外部より蓄圧室弁5へ電磁バルブ駆動信号が所定時間供給され、蓄圧室弁5が所定時間開く。蓄圧室弁5が開くと、蓄圧室4に蓄圧された高圧ガスがガス放出路6を通って、主弁2及びガス充填通路3へ向かって噴出する。
【0026】
ガス放出路6は、図3(a)に示すようにガス充填通路3の軸方向3aに対して斜めに、且つ、図3(b)に示すようにガス充填通路3の壁面に沿って、ガスを放出するように形成されているので、放出されたガスは、ガス充填通路3の内部を螺旋状にレセプタクル1の外部へ向かって放出される。
【0027】
この螺旋状のガス流により、主弁2とガス充填通路3の内部に進入した泥や塵埃等がレセプタクル1の外部へ吹き飛ばされて、これらが清掃される。
【0028】
次に、第1実施形態のレセプタクルの清掃動作とフューエルリッド解錠機構との連動について説明する。
【0029】
図4は、本発明に係る高圧ガス用レセプタクルを車両に適用した場合における蓄圧室弁の開放動作とフューエルリッド解錠機構とを連動させる制御ユニットを説明する回路構成図であり、図5は同回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【0030】
図4において、制御ユニット20は、電磁弁を用いた蓄圧室弁5(図1)の電磁弁ソレノイド24の通電を制御するワンショット回路22と、フューエルリッドソレノイド25の通電を制御する遅延タイマー23とを備えている。ワンショット回路22の入力と遅延タイマー23の入力とは、共にフューエルリッド解錠スイッチ21に接続されている。
【0031】
フューエルリッド解錠スイッチ21がONされると、ワンショット回路22が第1の所定時間(これをt1とする)幅のパルス状駆動信号を電磁弁ソレノイド24へ出力する一方、遅延タイマー23は、フューエルリッド解錠スイッチONから第1の所定時間より長い第2の所定時間(これをt2とする。t1<t2。)を計時し、t2経過すると、所定のパルス幅のフューエルリッドソレノイド駆動信号をフューエルリッドソレノイド25へ出力し、フューエルリッドを解錠する。
【0032】
電磁弁ソレノイド駆動信号は、蓄圧室弁5をt1の間開放するので、蓄圧室4に蓄圧された高圧ガスがガス放出路6を介して、主弁2及びガス充填通路3に向かって放出され、これらに付着した泥や塵埃を吹き飛ばし、主弁2及びガス充填通路3を清掃する。この後、フューエルリッドが解錠されるので、蓄圧室4に蓄圧されたガスの噴出中は、フューエルリッドが施錠された状態に保持され、外部へ影響を及ぼすことがない。
【0033】
図6は、本発明に係る高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に好適な車両用フューエルリッド機構を説明する図であり、第1実施形態のレセプタクルの断面図とともに示している。
【0034】
図6において、フューエルリッド30は、レセプタクル1の蓄圧室弁5から放出されたガスを車外へ放出するスリット32と、このガスをスリット32へ導くガイド31とを備えている。スリット32は、それぞれ縦長形状であり、フューエルリッド30の上部に数本平行して設けられている。ガイド31は、フューエルリッド30を閉じた状態でレセプタクル1の周囲を囲むように左右及び下方に設けられている。これにより、ガス充填通路及び主弁を清掃するガスを効率よく車外へ排気し、塵埃などが再付着することを防止できる。
【0035】
図7は、レセプタクルの第2の実施形態を説明する断面図である。本実施形態によれば、第1実施形態(図1)のワンウエイバルブ7を削除し、その部分を密閉した形態となっている。その他の構成は、第1実施形態と同様であるが、蓄圧室弁5の制御方法が異なる。高圧ガス充填時には、電磁弁を用いた蓄圧室弁5を開き、ガス放出路6を介して高圧ガスの一部を蓄圧室4の内部へ導入する。高圧ガス充填中に蓄圧室4の内部圧力が適当な値となったとき、或いは高圧ガス充填が終了すると、図示しないプラグを外す前に、蓄圧室弁5を閉じて、蓄圧室4を密閉する。次回の充填時の直前に蓄圧室弁5を開いて、主弁2及びガス充填通路3を清掃するのは、第1実施形態と同様である。
【0036】
本実施形態においては、ガス充填時に蓄圧室弁5の一時的な開弁動作により、蓄圧室4へ高圧ガスを蓄圧する点が特徴である。このために、例えば、図示しない燃料ガスタンクの残圧計が検出するタンク内圧力信号を参照し、一定時間内に一定圧力以上タンク内圧が上昇する場合にガス充填時として蓄圧室弁5を開弁する電磁弁駆動信号を発生させ、この電磁弁駆動信号により高圧ガスの一部を蓄圧室4の内部へ取り込めばよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明に係る高圧ガス用レセプタクルの第1の実施形態の構成を説明する断面図であり、(b)同要部詳細図である。
【図2】第1の実施形態におけるガス充填時の動作を説明する断面図である。
【図3】第1の実施形態におけるガス充填前の蓄圧室からのガス放出による清掃動作を説明する断面図である。
【図4】フューエルリッドの解錠と蓄圧室からのガス放出による清掃動作の連動を制御する制御ユニットの構成を説明する回路構成図である。
【図5】図4の制御ユニットの動作を説明するタイミングチャートである。
【図6】フューエルリッドに設けたスリットとガイドを説明する図である。
【図7】本発明の高圧ガス用レセプタクルの第2の実施形態の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 レセプタクル
2 主弁
3 ガス充填通路
4 蓄圧室
5 蓄圧室弁
6 ガス放出路
7 ワンウェイバルブ
8 高圧ホース

Claims (7)

  1. 高圧ガス供給時にガス充填通路を開き、高圧ガス供給終了後前記ガス充填通路を閉じる主弁を備えた高圧ガス用レセプタクルにおいて、
    ガスを蓄圧する蓄圧室と、
    該蓄圧室に蓄圧したガスを前記ガス充填通路及び前記主弁に向かって放出するガス放出路と、
    該ガス放出路と前記蓄圧室との間を開閉する蓄圧室弁と、
    を備えたことを特徴とする高圧ガス用レセプタクル。
  2. 前記蓄圧室は、前記ガス充填通路から供給された高圧ガスの一部を蓄圧することを特徴とする請求項1記載の高圧ガス用レセプタクル。
  3. 前記蓄圧室弁は、電磁弁であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の高圧ガス用レセプタクル。
  4. ガス充填時に前記蓄圧室へ高圧ガスを導入するワンウェイバルブをさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクル。
  5. 前記ガス放出路は、前記ガス充填通路の軸方向に対して斜めに前記蓄圧室内のガスを放出することにより、前記ガス充填通路内に渦巻き状のガス流を形成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクル。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に用いられる車両用フューエルリッド機構であって、
    前記高圧ガス用レセプタクルの蓄圧室弁は、フューエルリッド解錠機構と連動し、該蓄圧室弁の開放により蓄圧室に保持したガスを放出した後、フューエルリッドを解錠することを特徴とする車両用フューエルリッド機構。
  7. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の高圧ガス用レセプタクルを備えた車両に用いられる車両用フューエルリッド機構であって、
    前記高圧ガス用レセプタクルの蓄圧室弁から放出されたガスを車外へ放出するスリットと、前記ガスを該スリットへ導くガイドとを備えたことを特徴とする車両用フューエルリッド機構。
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