JP3826717B2 - 燃料電池車両の燃料充填構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料充填構造、特に燃料電池車両の燃料充填構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池を動力源とした燃料電池車両の燃料容器に天然ガス等の燃料を充填する燃料充填作業時には、まず車体外板に設けられた燃料充填口のリッドを開き、その後、燃料充填用レセプタクルを燃料充填口のノズルに差込み、燃料容器に燃料を充填する。この充填時にノズルや燃料配管内に前回充填時の燃料が残留して残圧として作用している場合には、この残圧を大気に開放したり、サージタンク等を用いて放出する必要があり、この方法は例えば、特開平０９−０９６４００号公報や、実公平０３−００９４６５号公報に記載されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料電池車両の燃料充填構造においては、燃料配管内の残圧は圧力センサ等を用いて残圧の有無を確認する手段しかなく、この検出手段を備えていないシステムにおいて、残圧を開放するためのリリーフ弁等が故障した場合には、燃料充填開始時の作業において燃料配管内の残留ガスの意図しない排出によって作業者の燃料充填作業が妨げられるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明の目的は、燃料配管中に残留ガスが存在している時にはリリーフ弁等からなるリリーフラインが故障していると判断し、残留ガスの意図しない排出を防止すると共に、燃料の充填が行えないようにすることで上記問題点を解決する燃料電池車両の燃料充填構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、燃料としてのガスを貯蔵する燃料容器と、燃料容器に接続された充填配管と、燃料を充填するときに燃料レセプタクルが接続される、充填配管に設けた充填ノズルと、前記充填ノズル内部に配設され内部の残圧に応じて開閉する弁と、この弁と連動して充填ノズルに対する燃料レセプタクルの接続を制限する制限機構とを備え、前記充填配管に残圧があるときは燃料の充填を禁止する。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記弁の変位に基づいて充填ノズルと同軸的に回転する回転変換部材と、この回転変換部材の回転位置により前記充填ノズルの入口部に設けた充填口リッドと係合してその開放を阻止する係合部材とを備え、残圧のあるときは充填リッドの開放を阻止して燃料の充填を禁止する。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、前記回転変換部材は、充填ノズルの外周面に回転自在に支持された回転筒と、弁の変位に応じて充填ノズルの外周に沿って軸方向にのみ移動するように案内される磁石と、この磁石を収容案内する回転筒内周面に形成した螺旋状の案内溝とを備える。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記弁の変位を電気的に検出する手段と、検出した電気信号に基づいて作動して前記充填ノズルの入口部に設けた充填口リッドの開放を阻止する作動部材とを備え、残圧のあるときは充填口リッドの開放を阻止して燃料の充填を禁止する。
【００１０】
第５の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記弁の変位に基づいて充填ノズル外周に沿って軸方向に移動する吸着保持部材と、この吸着保持部材の位置により吸着される前記充填ノズルに嵌合したキャップとを備え、残圧のあるときはキャップを吸着保持して燃料の充填を禁止する。
【００１１】
第６の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記充填ノズルが充填配管に対して回転することにより軸方向に移動するように案内する螺旋送り部と、前記弁の変位に基づいて充填ノズルを回転させる運動変換部材とを備え、残圧のあるときには充填ノズルを充填配管に埋没させて燃料の充填を禁止する。
【００１２】
第７の発明は、第６の発明において、前記運動変換部材が、充填配管に固定された案内筒と、充填ノズルの外周に沿って軸方向にのみ移動するように案内される磁石と、この磁石を収容案内する案内筒の内周面に形成した螺旋状の案内溝と、を備え、また、前記螺旋送り部が、前記案内筒内周面と充填ノズルの外周との間に介在させた前記螺旋状案内溝と相対するリード角の螺合機構を備える。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明では、燃料容器と、燃料容器に接続された充填配管と、燃料を充填するときに燃料レセプタクルが接続され、充填配管に設けた充填ノズルと、前記充填ノズル内部に配設され内部の残圧に応じて開閉する弁と、この弁と連動して充填ノズルに対する燃料レセプタクルの接続を制限する制限機構とを備え、前記充填配管に残圧があるときは燃料の充填を禁止するようにしたので、高価な圧力センサや制御回路を設けることなく、簡潔な構成で、配管内のガス圧を検知することができ、燃料充填時の意図しないガスの放出を防止できる。また構成が簡潔であるのでシステムのコスト低下に貢献する。
【００１４】
第２と４の発明では、燃料充填時に開く充填口リッドを残圧のあるときに開放を阻止するような構成としたので、確実に充填配管中残圧が所定値以下の場合に限り燃料の充填作業を行うことができる。
【００１５】
第５から７の発明では、残圧のあるときに燃料レセプタクルのノズルへの接続を禁止する構成としたので、確実に充填配管中残圧が所定値以下の場合に限り燃料の充填作業を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料電池システムの構成を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の燃料充填構造の構成を説明する図である。燃料充填レセプタクル１が挿入される燃料充填口のノズル２は車体外板３に固定され、またノズル２は逆止弁２０ａを内蔵している。燃料充填レセプタクル１からノズル２に供給された燃料は配管４、元弁５を通過して燃料容器６に充填される。逆止弁２０ａは燃料容器６からの燃料がノズル２からの漏出するのを防止する。
【００１８】
レセプタクル１のノズル２挿入部は円筒状に形成され、その内径はノズル２の外径と略同一であり、燃料が漏れることはないように構成される。
【００１９】
元弁５は、その切換えによって燃料電池スタック等の燃料供給系とも燃料容器６を連通可能であり、燃料容器６内の燃料を燃料供給系に供給する際には配管４と燃料容器６との連通を遮断する。
【００２０】
配管４の途中には、燃料容器６側からの燃料の逆流を防止する逆止弁２０ｂが設置されると共に、その上流側（車体外板側）でリリーフライン７が配管４から分岐し、リリーフライン７には燃料の残圧放出装置８とその下流にサージタンク９が設置されており、残圧放出装置８を作動して残留燃料をサージタンク９に貯蔵することができる。この残留放出装置８の作動によって配管４内の燃料が配管４中から排出される。
【００２１】
ノズル２の入口側には車体外板３の一部を形成する燃料充填口のリッド１０が設けられ、燃料充填レセプタクル１をノズル２に挿入するにはこのリッド１０を開く必要があり、このリッド１０の開閉については残留燃料の有無、つまり残圧の状態、具体的には残圧がある時にはリッド１０は開くことができず、残圧がない時にのみ開くことができるように構成される。
【００２２】
次に図２から図１０を用いて本発明の第１実施形態としてのノズル２の構成について説明する。
【００２３】
図２は車体外板３に固定されるノズル２の内部構成を説明する断面図であり、ノズル２の内部は径の異なる段付き形状を有しており、その下流側に位置した大径部に逆止弁２０ａが内装される。逆止弁２０ａは図３のように摺動弁体１４と、摺動弁体１４を開き方向(図中右方向)に付勢するバネ１３と、摺動弁体１４が接する弁シートとして機能するノズル２の大径部２ｂ内周に形成された突起２ｃとから構成される。
【００２４】
摺動弁体１４に残留燃料による残圧が作用するとバネ１３の付勢力に抗して摺動弁体１４が閉じ方向に移動してノズル２の突起２ｃと密着し、残留燃料が小径部２ａに流入することを防止しする（図３（ｂ））。一方、残圧が作用していない時には摺動弁体１４はバネ１３の付勢力によって開き方向に移動する（図３（ａ））。
【００２５】
摺動弁体１４は磁性材料で形成され、非磁性材料で形成したノズル２の外周には、摺動弁体１４の移動とともにノズル２の外周をノズル２の軸方向に移動する磁石１５が設置されている（図４）。磁石１５は摺動弁体１４の軸回りに回転不可となるように図４、図５に示すノズル２の外周に設けられた一対の軸方向に延びる摺動ガイド１２によって案内されている。
【００２６】
ノズル２の外周には、ノズル２の軸方向の移動が制限される一方、軸回りに回転可能な非磁性材料で形成された回転筒としてのガイドリング１１が設けられる。図３（ａ）に示すように、ガイドリング１１は円筒形状をしており、その内周面には図６（ａ）にも示すように、磁石１５と嵌合する凹状のガイド溝(案内溝)２３が図中左側から見て反時計回りの螺旋状に形成されている。したがって残圧の作用もしくはバネ１３の付勢力の作用により摺動弁体１４が軸方向に移動すると、この移動に伴って磁石１５も追随して螺旋状のガイド溝２３の内部で軸方向に移動し、さらに軸方向の移動が規制されたガイドリング１１は磁石１５の動きに応じて回転する。言い換えるとノズル２とガイドリング１１は軸方向の相対変位を生じることはなく、回転方向にのみ相対変位を生じるように構成されている。
【００２７】
なお、摺動ガイド１２と磁石１５とガイド溝２３が請求項４の回転変換部材を形成する。
【００２８】
図６（ａ）は残圧が摺動弁体１４に作用した状態を示しており、残圧の作用によって摺動弁体１４はバネ１３の付勢力に抗して、摺動弁体１４の閉じ方向、図中左方向に移動する。このときガイドリング１１は図中左側から見て反時計回りに回転する。
【００２９】
図６（ｂ）は残圧が摺動弁体１４に作用していない状態を示し、バネ１３の付勢力によって摺動弁体１４は図中右方向の開放方向に移動し、このときガイドリング１１は図中左側から見て時計回りに回転する。
【００３０】
次に図７から図９を用いてガイドリング１１の回転と燃料充填口リッド１０の開閉の関係について説明する。
【００３１】
図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、ガイドリング１１の上流側の端面にはＬ字状のロッド（係合部材）２２がＬ字の起立部２２ａが外周方向に突出するように設けられており、一方リッド１０には、ノズル２軸方向から見て起立部２２ａを介してロッド２２と重なるように、かつ起立部２２ａ下流側に回り込むように形成したフック２１が設置される。したがって図８(ａ)に示した摺動弁体１４に残圧が作用した状態では、フック２１がロッド２２に干渉し、リッド１０は開かない。
【００３２】
なお、フック２１とロッド２２と回転変換部材は請求項２の制限機構を構成する。
【００３３】
また図７（ｂ）、図８（ｂ）に示す残圧が摺動弁体１４に作用しない状態では、磁石１５が下流方向に移動して、ガイドリング１１が時計回りに回転してロッド２２がフック２１と干渉しない位置まで移動してリッド１０は開く。
【００３４】
これまで説明してきた動作について図９の動作手順を示すフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず残留燃料による残圧が摺動弁体１４に作用しているかどうかを判定する(ステップＳ１)。この判定は、リッド１０の開閉可否で行われる。
【００３６】
リッド１０が開かず、残圧ありと判定された場合は、リリーフライン７の残圧放出装置８が故障していると判断し(ステップＳ２)、作業者が残圧放出装置８を操作して、配管４内の残圧を放出する（ステップＳ３）。
【００３７】
フック２１がガイドリング１１のロッド２２と重なっていないとき、逆止弁２０ａは開放状態で、摺動弁体１４と磁石１５は下流方向に移動する。同時に、ガイドリング１１は時計回りに回転し、リッド１０のフック２１とガイドリング１１のロッド２２の重なりが解消してリッド１０が開く状態となる（ステップＳ４)。
【００３８】
次に作業者がリッド１０を開き（ステップＳ５)、燃料充填レセプタクル１をノズル２に接続して燃料の充填を開始する（ステップＳ６）。
【００３９】
図１０と図１１には第２実施形態が示されており、これは摺動弁体１４とともに移動する磁石１５の軸方向位置を検出して残圧の有無を判断し、残圧が作用しているときにはリッド１０を電磁石１８の磁力によって開かないようにするものである。
【００４０】
図１０（ａ）を用いて構成を説明する。磁石１５は第１実施形態と同じようにノズル２の外周に摺動ガイド１２を介して軸方向に摺動可能に設けられる。図１０（ａ）は残圧がある場合を示しており、摺動弁体１４は上流側に移動し、閉じた状態となっている。磁石１５も摺動弁体１４とともに上流側に移動し、このとき磁石１５が上流側に移動することでオフ状態となる制御回路３０が設定されている。
【００４１】
制御回路３０は電磁石１８(作動部材)に接続されており、制御回路３０がオフ状態で、電磁石１８の磁力もオフになるように通電を制御する。図１１（ａ）に示すように電磁石１８はリッド１０に設けられた磁石１７とプレート１６を介して対面しており、磁石１７の磁力は電磁石１８の磁力よりも弱い磁石が設定される。またプレート１６は軸方向に一定範囲移動可能に車体に取付けられており、磁石１７と電磁石１８のオンオフ状態によって軸方向の位置が設定される。
【００４２】
なお、請求項５の制限機構は、磁石１５と電磁石１８と電気回路３０から構成される。
【００４３】
このように構成されて図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように残圧がある場合を考えると、制御回路３０がオフ状態（オープン）となっており、電磁石１８の磁力は生じず、磁石１７の磁力のみがプレート１６に作用することになる。したがってリッド１０とプレート１６とは磁石１７の磁力によって密着し、リッド１０は開くことができない。
【００４４】
一方、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）に示す残圧がない場合には、摺動弁体１４が開放されており、磁石１５も下流側に位置している。このとき制御回路３０はオン状態(クローズ)となり、電磁石１８に通電して、電磁石１８は磁力を発生する。前述したように電磁石１８の磁力はリッド１０に設けられた磁石１７の磁力より強いためプレート１６は電磁石１８に引き寄せられることになる。したがって、リッド１０を固定する磁力が弱くなり、リッド１０を開くことができ、作業者は燃料の充填作業を行う。
【００４５】
以上の動作手順を図１２に示すフローチャートで説明する。ステップＳ１、２、３の手順については第１の実施形態の図９のフローチャートと同様である。
【００４６】
残圧がない状態での各部の作動状態は、逆止弁２０ａが開放状態であり、摺動弁体１４と磁石１５は下流方向に変位し、制御回路３０がオン状態となって電磁石１８に通電され、プレート１６が電磁石１８に密着する。プレート１６が電磁石１８に密着することにより、リッド１０を固定する磁力が弱まり、リッド１０を開くことができる状態となる(ステップＳ４)。
【００４７】
次に作業者がリッド１０を開き（ステップＳ５）、燃料充填レセプタクル１を接続して燃料の充填を行う（ステップＳ６）。
【００４８】
これまで説明した第１と第２実施形態では、燃料容器とノズル間とを連通する配管内の残圧の有無を、この配管内の圧力に応じて開閉する摺動弁体１４（磁石１５）の位置から検出し、摺動弁体１４の位置に応じて燃料容器への燃料の充填可否を制御する、具体的には、配管中のガス圧が所定圧より低い場合にのみリッド１０を開くように構成したので、高価な圧力センサや制御回路を設けることなく、簡潔な構成で、配管内の残圧（ガス圧）を検知することができ、残圧の低いときにのみ燃料の充填作業を行え、確実に燃料充填時の意図しない燃料（ガス）の放出を防止できる。また構成が簡潔であるのでシステムのコスト低下に貢献する。
【００４９】
次に図１３、図１４に示す第３実施形態について説明する。これはノズル２をキャップ１９によって覆うことで残圧がある時にはノズル２に燃料充填レセプタクル１が接続できないようにしたものである。
【００５０】
図１３と図１４（ａ）に示すように、キャップ１９は有底の筒状に形成され、ノズル２を覆うように嵌合される。磁石（吸着保持部材）１５は第２実施形態と同じようにノズル２の軸方向に摺動することができ、残圧が作用した摺動弁体１４と磁石１５は上流側に変位し、このとき磁石１５の磁力によってキャップ１９の下流側端部は磁石１５に密着する。したがって作業者はリッド１０を開くことはできるが、キャップ１９を取り外すことができず、燃料の充填を行うことができない。
【００５１】
なお、請求項６の制限機構は磁石１５とキャップ１９とから構成される。
【００５２】
これに対して図１４（ｂ）に示す残圧がない場合には、摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位しており、キャップ１９と磁石１５は離れており、キャップ１９を固定する磁力が弱まるため、作業者はキャップ１９を取り外すことが可能となり、ノズル２にレセプタクル１を接続して燃料の充填を行うことが可能となる。
【００５３】
図１５を用いてこの動作手順をフローチャートで説明する。ステップＳ１、２、３の手順については第１の実施形態の図９のフローチャートと同様である。
【００５４】
残圧がない場合に作業者がリッド１０を開き（ステップＳ４)、逆止弁２０ａが開放されて摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位し、キャップ１９から磁石１５が離れ、磁力が弱まるためキャップ１９を取り外し可能となり（ステップＳ５）、作業者がキャップ１９をノズル２から取り外し（ステップＳ６）、レセプタクル１を接続して燃料を充填する（ステップＳ７）。
【００５５】
図１６（ａ）、（ｂ）には第４実施形態を示しており、これはノズル２を摺動弁体１４の変位に応じて軸方向に変位可能として、残圧が摺動弁体１４に作用しているときはノズル２が下流方向に変位して、燃料充填レセプタクル１が接続できないようにすることで燃料充填できないようにしたものである。
【００５６】
図１６（ａ）を用いてこの構成を説明すると、まず、他の実施形態では車体外板３に固定されていたノズル２を軸方向に移動可能として、ガイドリング１１を車体に固定する。したがって摺動弁体１４と追随して磁石１５が残圧に応じてノズル２の外周に軸方向に設けられた摺動ガイド１２に沿って軸方向に変位するとき、磁石１５は同時にガイドリング(案内筒)１１の内周に螺旋状に設けられたガイド溝（案内溝）２３にも沿って移動する。この変位によりノズル２が回転すると、さらにノズル２の外周面にガイド溝２３と相似した螺旋状の溝２ｅが形成されると共に、この溝２ｅがガイドリング１１の内周面から突出したガイド１１ａの嵌合されていることでノズル２は軸方向変位を生じガイドリング１１の車体外板側端面で埋没もしくは突出する。
【００５７】
なお、請求項８の運動変換部材は摺動ガイド１２と、磁石１５と、ガイド溝２３とから構成される。さらに螺旋機構は溝２ｅとガイド１１ａとから構成される。
【００５８】
具体的にその動きを図１６、図１７を用いて説明する。図１６（ａ）、図１７（ａ）に示すように残圧がかかる場合、残圧が摺動弁体１４に作用し、磁石１５が上流側に変位するときはノズル２が上流側から見て時計回りに回転し、一方で車体に固定されたガイドリング１１のガイド１１ａがノズル２の螺旋状の溝２ｅに摺動可能に嵌合していることから、結果としてノズル２はガイド１１ａに沿って時計回りに回転しながら下流（埋没）方向に軸方向変位を生じることになる。したがってノズル２が下流方向に移動してレセプタクル１がノズル２に接続することが不可能となり、燃料の充填を禁止することができる。
【００５９】
一方、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）に示す残圧がない場合について説明すると、摺動弁体１４と磁石１５は下流方向に変位し、ノズル２を反時計回りに回転させつつ、ガイドリング１１のガイド１１ａの作用によってノズル２を上流（突出）方向に変位させ、燃料充填レセプタクル１と接続可能となる。
【００６０】
図１８を用いてこの動作手順をフローチャートで説明する。ステップＳ１からステップＳ４までは図１５に示したフローチャートと同じであり、残圧がない場合には逆止弁２０ａが開放され、摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位し、ノズル２はガイド溝２３に沿って反時計回りに回転すると共に、ノズル２の溝２ｅとガイドリング１１のガイド１１ａとの作用により軸方向上流側に移動し、レセプタクル１と接続可能となる（ステップＳ５）。
【００６１】
作業者が上流側に移動したノズル２に燃料充填レセプタクル１を接続し、燃料を充填する（ステップＳ６）。
【００６２】
次に図１９から図２１に示す第５実施形態について説明する。これはノズル２を車体に固定した構成において、ノズル２に接続するレセプタクル１の外周部２箇所に突起１ａ、１ｂを突出し、このとき一方の突起１ａはレセプタクル１の端面より下流側に突出するよう構成する。これに対応してノズル２の外周に突起１ａが挿入されるガイド２ｄと、突起１ｂが挿入されるガイド１１ｂがガイドリング１１の内周面に凹状に形成される。つまり突起１ａ、１ｂとガイド２ｄ、１１ｂはキーとキー溝の関係にあるともいえる。このように構成して、残圧が摺動弁体１４に作用していないときにのみ突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに嵌合し、レセプタクル１がノズル２に接続して燃料の充填を可能としたものである。
【００６３】
図１９（ａ）に示すレセプタクル１に形成する突起１ａ、１ｂは例えば、レセプタクル１の端面上の中心を通る一直線上に形成される。一方、突起１ａが挿入するノズル２のガイド２ｄはノズル２の外周に軸方向に平行な２面の壁によって形成され、図１９（ｂ）に示すように残圧が摺動弁体１４に作用しないときこの２面の壁の間に突起１ａが挿入する。また突起１ｂが嵌合するガイドリング１１のガイド１１ｂは、ガイドリング１１の内周面に凹状に形成され、残圧が摺動弁体１４に作用しないとき突起１ｂがガイド１１ｂに嵌合する。
【００６４】
次に作用を図２０（ａ）と（ｂ）を用いて説明すると、残圧が摺動弁体１４に作用していない時にはリングガイド１１が上流側から見て時計回りに回転し、ガイド２ｄ、１１ｂの配置はノズル２の中心を通って一直線上の位置に移動して、レセプタクル１の中心に対して対称な位置に設けられた突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに挿入し、燃料の充填が行われる（図２０（ａ）に示す）。
【００６５】
一方、残圧が摺動弁体１４に作用する時には、摺動弁体１４と磁石１５の軸方向の移動に伴って、ガイドリング１１が反時計回りに回転し、ガイド２ｄ、１１ｂの配置がノズル２の中心を通る一直線上の位置から外れ、レセプタクル１の外周に設けられた突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに挿入することはできず、燃料の充填を行うことはできない（図２０（ｂ）に示す）。
【００６６】
図２１を用いてこの動作手順をフローチャートで説明する。ステップＳ１からステップＳ４までは図１５に示したフローチャートと同じであり、残圧がない場合に逆止弁２０ａが開放され、摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位し、ガイドリング１１は上流側から見て時計回りに回転し、ガイド２ｄ、１１ｂがノズル２の中心に対して対称な位置に配置され、レセプタクル１の突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに挿入し、燃料の接続が可能となる（ステップＳ５）。作業者が燃料充填レセプタクル１をノズル２に接続して燃料の充填を行う（ステップＳ６）。
【００６７】
以上第３から第５の実施形態においては、配管中のガス圧が所定圧より低い場合にのみ燃料充填レセプタクルがノズルに接続するように構成したので、確実に配管中のガス圧が低い場合に燃料の充填作業を行うことができる。
【００６８】
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。したがって、上記実施形態に開示された各構成要素は、本発明の技術的範囲に属するすべての設計変更をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料充填構造を説明する構成図である。
【図２】同じく第１の実施形態を説明する構成図である。
【図３】同じく逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図４】同じく磁石１５が軸方向に移動するための摺動ガイドを説明する図である。
【図５】同じくガイドリング部の軸方向断面図である。
【図６】同じくガイドリング部の軸方向断面図である。
【図７】同じくフック２１とロッド２２の関係を説明する軸方向断面図である。
【図８】同じくフック２１とロッド２２の関係を説明する軸直方向断面図である。
【図９】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態の逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図１１】同じくリッド１０とプレート１６の関係を説明する軸方向断面図である。
【図１２】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態を説明する構成図である。
【図１４】同じく逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図１５】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１６】第４の実施形態における逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図１７】同じくガイドリングの軸直方向断面図である。
【図１８】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１９】第５の実施形態を説明する分解断面図である。
【図２０】同じく突起とガイドの関係を説明する図である。
【図２１】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料供給レセプタクル
２ ノズル
３ 車体外板
４ 配管
５ 元弁
６ 燃料容器
７ リリーフライン
８ 残圧放出装置
９ サージタンク
１０ リッド
１１ リングガイド
１２ 摺動ガイド
１３ バネ
１４ 摺動弁体
１５ 磁石
２１ フック
２２ ロッド
２３ ガイド溝
２０ 逆止弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料充填構造、特に燃料電池車両の燃料充填構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池を動力源とした燃料電池車両の燃料容器に天然ガス等の燃料を充填する燃料充填作業時には、まず車体外板に設けられた燃料充填口のリッドを開き、その後、燃料充填用レセプタクルを燃料充填口のノズルに差込み、燃料容器に燃料を充填する。この充填時にノズルや燃料配管内に前回充填時の燃料が残留して残圧として作用している場合には、この残圧を大気に開放したり、サージタンク等を用いて放出する必要があり、この方法は例えば、特開平０９−０９６４００号公報や、実公平０３−００９４６５号公報に記載されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような燃料電池車両の燃料充填構造においては、燃料配管内の残圧は圧力センサ等を用いて残圧の有無を確認する手段しかなく、この検出手段を備えていないシステムにおいて、残圧を開放するためのリリーフ弁等が故障した場合には、燃料充填開始時の作業において燃料配管内の残留ガスの意図しない排出によって作業者の燃料充填作業が妨げられるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明の目的は、燃料配管中に残留ガスが存在している時にはリリーフ弁等からなるリリーフラインが故障していると判断し、残留ガスの意図しない排出を防止すると共に、燃料の充填が行えないようにすることで上記問題点を解決する燃料電池車両の燃料充填構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、燃料としてのガスを貯蔵する燃料容器と、燃料容器に接続された充填配管と、燃料を充填するときに燃料レセプタクルが接続される、充填配管に設けた充填ノズルと、前記充填ノズル内部に配設され内部の残圧に応じて開閉する弁と、この弁と連動して充填ノズルに対する燃料レセプタクルの接続を制限する制限機構とを備え、前記充填配管に残圧があるときは燃料の充填を禁止する。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記弁の変位に基づいて充填ノズルと同軸的に回転する回転変換部材と、この回転変換部材の回転位置により前記充填ノズルの入口部に設けた充填口リッドと係合してその開放を阻止する係合部材とを備え、残圧のあるときは充填リッドの開放を阻止して燃料の充填を禁止する。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、前記回転変換部材は、充填ノズルの外周面に回転自在に支持された回転筒と、弁の変位に応じて充填ノズルの外周に沿って軸方向にのみ移動するように案内される磁石と、この磁石を収容案内する回転筒内周面に形成した螺旋状の案内溝とを備える。
【０００９】
第４の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記弁の変位を電気的に検出する手段と、検出した電気信号に基づいて作動して前記充填ノズルの入口部に設けた充填口リッドの開放を阻止する作動部材とを備え、残圧のあるときは充填口リッドの開放を阻止して燃料の充填を禁止する。
【００１０】
第５の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記弁の変位に基づいて充填ノズル外周に沿って軸方向に移動する吸着保持部材と、この吸着保持部材の位置により吸着される前記充填ノズルに嵌合したキャップとを備え、残圧のあるときはキャップを吸着保持して燃料の充填を禁止する。
【００１１】
第６の発明は、第１の発明において、前記制限機構は、前記充填ノズルが充填配管に対して回転することにより軸方向に移動するように案内する螺旋送り部と、前記弁の変位に基づいて充填ノズルを回転させる運動変換部材とを備え、残圧のあるときには充填ノズルを充填配管に埋没させて燃料の充填を禁止する。
【００１２】
第７の発明は、第６の発明において、前記運動変換部材が、充填配管に固定された案内筒と、充填ノズルの外周に沿って軸方向にのみ移動するように案内される磁石と、この磁石を収容案内する案内筒の内周面に形成した螺旋状の案内溝と、を備え、また、前記螺旋送り部が、前記案内筒内周面と充填ノズルの外周との間に介在させた前記螺旋状案内溝と相対するリード角の螺合機構を備える。
【００１３】
【発明の効果】
第１の発明では、燃料容器と、燃料容器に接続された充填配管と、燃料を充填するときに燃料レセプタクルが接続され、充填配管に設けた充填ノズルと、前記充填ノズル内部に配設され内部の残圧に応じて開閉する弁と、この弁と連動して充填ノズルに対する燃料レセプタクルの接続を制限する制限機構とを備え、前記充填配管に残圧があるときは燃料の充填を禁止するようにしたので、高価な圧力センサや制御回路を設けることなく、簡潔な構成で、配管内のガス圧を検知することができ、燃料充填時の意図しないガスの放出を防止できる。また構成が簡潔であるのでシステムのコスト低下に貢献する。
【００１４】
第２と４の発明では、燃料充填時に開く充填口リッドを残圧のあるときに開放を阻止するような構成としたので、確実に充填配管中残圧が所定値以下の場合に限り燃料の充填作業を行うことができる。
【００１５】
第５から７の発明では、残圧のあるときに燃料レセプタクルのノズルへの接続を禁止する構成としたので、確実に充填配管中残圧が所定値以下の場合に限り燃料の充填作業を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料電池システムの構成を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の燃料充填構造の構成を説明する図である。燃料充填レセプタクル１が挿入される燃料充填口のノズル２は車体外板３に固定され、またノズル２は逆止弁２０ａを内蔵している。燃料充填レセプタクル１からノズル２に供給された燃料は配管４、元弁５を通過して燃料容器６に充填される。逆止弁２０ａは燃料容器６からの燃料がノズル２からの漏出するのを防止する。
【００１８】
レセプタクル１のノズル２挿入部は円筒状に形成され、その内径はノズル２の外径と略同一であり、燃料が漏れることはないように構成される。
【００１９】
元弁５は、その切換えによって燃料電池スタック等の燃料供給系とも燃料容器６を連通可能であり、燃料容器６内の燃料を燃料供給系に供給する際には配管４と燃料容器６との連通を遮断する。
【００２０】
配管４の途中には、燃料容器６側からの燃料の逆流を防止する逆止弁２０ｂが設置されると共に、その上流側（車体外板側）でリリーフライン７が配管４から分岐し、リリーフライン７には燃料の残圧放出装置８とその下流にサージタンク９が設置されており、残圧放出装置８を作動して残留燃料をサージタンク９に貯蔵することができる。この残留放出装置８の作動によって配管４内の燃料が配管４中から排出される。
【００２１】
ノズル２の入口側には車体外板３の一部を形成する燃料充填口のリッド１０が設けられ、燃料充填レセプタクル１をノズル２に挿入するにはこのリッド１０を開く必要があり、このリッド１０の開閉については残留燃料の有無、つまり残圧の状態、具体的には残圧がある時にはリッド１０は開くことができず、残圧がない時にのみ開くことができるように構成される。
【００２２】
次に図２から図１０を用いて本発明の第１実施形態としてのノズル２の構成について説明する。
【００２３】
図２は車体外板３に固定されるノズル２の内部構成を説明する断面図であり、ノズル２の内部は径の異なる段付き形状を有しており、その下流側に位置した大径部に逆止弁２０ａが内装される。逆止弁２０ａは図３のように摺動弁体１４と、摺動弁体１４を開き方向(図中右方向)に付勢するバネ１３と、摺動弁体１４が接する弁シートとして機能するノズル２の大径部２ｂ内周に形成された突起２ｃとから構成される。
【００２４】
摺動弁体１４に残留燃料による残圧が作用するとバネ１３の付勢力に抗して摺動弁体１４が閉じ方向に移動してノズル２の突起２ｃと密着し、残留燃料が小径部２ａに流入することを防止しする（図３（ｂ））。一方、残圧が作用していない時には摺動弁体１４はバネ１３の付勢力によって開き方向に移動する（図３（ａ））。
【００２５】
摺動弁体１４は磁性材料で形成され、非磁性材料で形成したノズル２の外周には、摺動弁体１４の移動とともにノズル２の外周をノズル２の軸方向に移動する磁石１５が設置されている（図４）。磁石１５は摺動弁体１４の軸回りに回転不可となるように図４、図５に示すノズル２の外周に設けられた一対の軸方向に延びる摺動ガイド１２によって案内されている。
【００２６】
ノズル２の外周には、ノズル２の軸方向の移動が制限される一方、軸回りに回転可能な非磁性材料で形成された回転筒としてのガイドリング１１が設けられる。図３（ａ）に示すように、ガイドリング１１は円筒形状をしており、その内周面には図６（ａ）にも示すように、磁石１５と嵌合する凹状のガイド溝(案内溝)２３が図中左側から見て反時計回りの螺旋状に形成されている。したがって残圧の作用もしくはバネ１３の付勢力の作用により摺動弁体１４が軸方向に移動すると、この移動に伴って磁石１５も追随して螺旋状のガイド溝２３の内部で軸方向に移動し、さらに軸方向の移動が規制されたガイドリング１１は磁石１５の動きに応じて回転する。言い換えるとノズル２とガイドリング１１は軸方向の相対変位を生じることはなく、回転方向にのみ相対変位を生じるように構成されている。
【００２７】
なお、摺動ガイド１２と磁石１５とガイド溝２３が請求項４の回転変換部材を形成する。
【００２８】
図６（ａ）は残圧が摺動弁体１４に作用した状態を示しており、残圧の作用によって摺動弁体１４はバネ１３の付勢力に抗して、摺動弁体１４の閉じ方向、図中左方向に移動する。このときガイドリング１１は図中左側から見て反時計回りに回転する。
【００２９】
図６（ｂ）は残圧が摺動弁体１４に作用していない状態を示し、バネ１３の付勢力によって摺動弁体１４は図中右方向の開放方向に移動し、このときガイドリング１１は図中左側から見て時計回りに回転する。
【００３０】
次に図７から図９を用いてガイドリング１１の回転と燃料充填口リッド１０の開閉の関係について説明する。
【００３１】
図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、ガイドリング１１の上流側の端面にはＬ字状のロッド（係合部材）２２がＬ字の起立部２２ａが外周方向に突出するように設けられており、一方リッド１０には、ノズル２軸方向から見て起立部２２ａを介してロッド２２と重なるように、かつ起立部２２ａ下流側に回り込むように形成したフック２１が設置される。したがって図８(ａ)に示した摺動弁体１４に残圧が作用した状態では、フック２１がロッド２２に干渉し、リッド１０は開かない。
【００３２】
なお、フック２１とロッド２２と回転変換部材は請求項２の制限機構を構成する。
【００３３】
また図７（ｂ）、図８（ｂ）に示す残圧が摺動弁体１４に作用しない状態では、磁石１５が下流方向に移動して、ガイドリング１１が時計回りに回転してロッド２２がフック２１と干渉しない位置まで移動してリッド１０は開く。
【００３４】
これまで説明してきた動作について図９の動作手順を示すフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず残留燃料による残圧が摺動弁体１４に作用しているかどうかを判定する(ステップＳ１)。この判定は、リッド１０の開閉可否で行われる。
【００３６】
リッド１０が開かず、残圧ありと判定された場合は、リリーフライン７の残圧放出装置８が故障していると判断し(ステップＳ２)、作業者が残圧放出装置８を操作して、配管４内の残圧を放出する（ステップＳ３）。
【００３７】
フック２１がガイドリング１１のロッド２２と重なっていないとき、逆止弁２０ａは開放状態で、摺動弁体１４と磁石１５は下流方向に移動する。同時に、ガイドリング１１は時計回りに回転し、リッド１０のフック２１とガイドリング１１のロッド２２の重なりが解消してリッド１０が開く状態となる（ステップＳ４)。
【００３８】
次に作業者がリッド１０を開き（ステップＳ５)、燃料充填レセプタクル１をノズル２に接続して燃料の充填を開始する（ステップＳ６）。
【００３９】
図１０と図１１には第２実施形態が示されており、これは摺動弁体１４とともに移動する磁石１５の軸方向位置を検出して残圧の有無を判断し、残圧が作用しているときにはリッド１０を電磁石１８の磁力によって開かないようにするものである。
【００４０】
図１０（ａ）を用いて構成を説明する。磁石１５は第１実施形態と同じようにノズル２の外周に摺動ガイド１２を介して軸方向に摺動可能に設けられる。図１０（ａ）は残圧がある場合を示しており、摺動弁体１４は上流側に移動し、閉じた状態となっている。磁石１５も摺動弁体１４とともに上流側に移動し、このとき磁石１５が上流側に移動することでオフ状態となる制御回路３０が設定されている。
【００４１】
制御回路３０は電磁石１８(作動部材)に接続されており、制御回路３０がオフ状態で、電磁石１８の磁力もオフになるように通電を制御する。図１１（ａ）に示すように電磁石１８はリッド１０に設けられた磁石１７とプレート１６を介して対面しており、磁石１７の磁力は電磁石１８の磁力よりも弱い磁石が設定される。またプレート１６は軸方向に一定範囲移動可能に車体に取付けられており、磁石１７と電磁石１８のオンオフ状態によって軸方向の位置が設定される。
【００４２】
なお、請求項５の制限機構は、磁石１５と電磁石１８と電気回路３０から構成される。
【００４３】
このように構成されて図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように残圧がある場合を考えると、制御回路３０がオフ状態（オープン）となっており、電磁石１８の磁力は生じず、磁石１７の磁力のみがプレート１６に作用することになる。したがってリッド１０とプレート１６とは磁石１７の磁力によって密着し、リッド１０は開くことができない。
【００４４】
一方、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）に示す残圧がない場合には、摺動弁体１４が開放されており、磁石１５も下流側に位置している。このとき制御回路３０はオン状態(クローズ)となり、電磁石１８に通電して、電磁石１８は磁力を発生する。前述したように電磁石１８の磁力はリッド１０に設けられた磁石１７の磁力より強いためプレート１６は電磁石１８に引き寄せられることになる。したがって、リッド１０を固定する磁力が弱くなり、リッド１０を開くことができ、作業者は燃料の充填作業を行う。
【００４５】
以上の動作手順を図１２に示すフローチャートで説明する。ステップＳ１、２、３の手順については第１の実施形態の図９のフローチャートと同様である。
【００４６】
残圧がない状態での各部の作動状態は、逆止弁２０ａが開放状態であり、摺動弁体１４と磁石１５は下流方向に変位し、制御回路３０がオン状態となって電磁石１８に通電され、プレート１６が電磁石１８に密着する。プレート１６が電磁石１８に密着することにより、リッド１０を固定する磁力が弱まり、リッド１０を開くことができる状態となる(ステップＳ４)。
【００４７】
次に作業者がリッド１０を開き（ステップＳ５）、燃料充填レセプタクル１を接続して燃料の充填を行う（ステップＳ６）。
【００４８】
これまで説明した第１と第２実施形態では、燃料容器とノズル間とを連通する配管内の残圧の有無を、この配管内の圧力に応じて開閉する摺動弁体１４（磁石１５）の位置から検出し、摺動弁体１４の位置に応じて燃料容器への燃料の充填可否を制御する、具体的には、配管中のガス圧が所定圧より低い場合にのみリッド１０を開くように構成したので、高価な圧力センサや制御回路を設けることなく、簡潔な構成で、配管内の残圧（ガス圧）を検知することができ、残圧の低いときにのみ燃料の充填作業を行え、確実に燃料充填時の意図しない燃料（ガス）の放出を防止できる。また構成が簡潔であるのでシステムのコスト低下に貢献する。
【００４９】
次に図１３、図１４に示す第３実施形態について説明する。これはノズル２をキャップ１９によって覆うことで残圧がある時にはノズル２に燃料充填レセプタクル１が接続できないようにしたものである。
【００５０】
図１３と図１４（ａ）に示すように、キャップ１９は有底の筒状に形成され、ノズル２を覆うように嵌合される。磁石（吸着保持部材）１５は第２実施形態と同じようにノズル２の軸方向に摺動することができ、残圧が作用した摺動弁体１４と磁石１５は上流側に変位し、このとき磁石１５の磁力によってキャップ１９の下流側端部は磁石１５に密着する。したがって作業者はリッド１０を開くことはできるが、キャップ１９を取り外すことができず、燃料の充填を行うことができない。
【００５１】
なお、請求項６の制限機構は磁石１５とキャップ１９とから構成される。
【００５２】
これに対して図１４（ｂ）に示す残圧がない場合には、摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位しており、キャップ１９と磁石１５は離れており、キャップ１９を固定する磁力が弱まるため、作業者はキャップ１９を取り外すことが可能となり、ノズル２にレセプタクル１を接続して燃料の充填を行うことが可能となる。
【００５３】
図１５を用いてこの動作手順をフローチャートで説明する。ステップＳ１、２、３の手順については第１の実施形態の図９のフローチャートと同様である。
【００５４】
残圧がない場合に作業者がリッド１０を開き（ステップＳ４)、逆止弁２０ａが開放されて摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位し、キャップ１９から磁石１５が離れ、磁力が弱まるためキャップ１９を取り外し可能となり（ステップＳ５）、作業者がキャップ１９をノズル２から取り外し（ステップＳ６）、レセプタクル１を接続して燃料を充填する（ステップＳ７）。
【００５５】
図１６（ａ）、（ｂ）には第４実施形態を示しており、これはノズル２を摺動弁体１４の変位に応じて軸方向に変位可能として、残圧が摺動弁体１４に作用しているときはノズル２が下流方向に変位して、燃料充填レセプタクル１が接続できないようにすることで燃料充填できないようにしたものである。
【００５６】
図１６（ａ）を用いてこの構成を説明すると、まず、他の実施形態では車体外板３に固定されていたノズル２を軸方向に移動可能として、ガイドリング１１を車体に固定する。したがって摺動弁体１４と追随して磁石１５が残圧に応じてノズル２の外周に軸方向に設けられた摺動ガイド１２に沿って軸方向に変位するとき、磁石１５は同時にガイドリング(案内筒)１１の内周に螺旋状に設けられたガイド溝（案内溝）２３にも沿って移動する。この変位によりノズル２が回転すると、さらにノズル２の外周面にガイド溝２３と相似した螺旋状の溝２ｅが形成されると共に、この溝２ｅがガイドリング１１の内周面から突出したガイド１１ａの嵌合されていることでノズル２は軸方向変位を生じガイドリング１１の車体外板側端面で埋没もしくは突出する。
【００５７】
なお、請求項８の運動変換部材は摺動ガイド１２と、磁石１５と、ガイド溝２３とから構成される。さらに螺旋機構は溝２ｅとガイド１１ａとから構成される。
【００５８】
具体的にその動きを図１６、図１７を用いて説明する。図１６（ａ）、図１７（ａ）に示すように残圧がかかる場合、残圧が摺動弁体１４に作用し、磁石１５が上流側に変位するときはノズル２が上流側から見て時計回りに回転し、一方で車体に固定されたガイドリング１１のガイド１１ａがノズル２の螺旋状の溝２ｅに摺動可能に嵌合していることから、結果としてノズル２はガイド１１ａに沿って時計回りに回転しながら下流（埋没）方向に軸方向変位を生じることになる。したがってノズル２が下流方向に移動してレセプタクル１がノズル２に接続することが不可能となり、燃料の充填を禁止することができる。
【００５９】
一方、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）に示す残圧がない場合について説明すると、摺動弁体１４と磁石１５は下流方向に変位し、ノズル２を反時計回りに回転させつつ、ガイドリング１１のガイド１１ａの作用によってノズル２を上流（突出）方向に変位させ、燃料充填レセプタクル１と接続可能となる。
【００６０】
図１８を用いてこの動作手順をフローチャートで説明する。ステップＳ１からステップＳ４までは図１５に示したフローチャートと同じであり、残圧がない場合には逆止弁２０ａが開放され、摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位し、ノズル２はガイド溝２３に沿って反時計回りに回転すると共に、ノズル２の溝２ｅとガイドリング１１のガイド１１ａとの作用により軸方向上流側に移動し、レセプタクル１と接続可能となる（ステップＳ５）。
【００６１】
作業者が上流側に移動したノズル２に燃料充填レセプタクル１を接続し、燃料を充填する（ステップＳ６）。
【００６２】
次に図１９から図２１に示す第５実施形態について説明する。これはノズル２を車体に固定した構成において、ノズル２に接続するレセプタクル１の外周部２箇所に突起１ａ、１ｂを突出し、このとき一方の突起１ａはレセプタクル１の端面より下流側に突出するよう構成する。これに対応してノズル２の外周に突起１ａが挿入されるガイド２ｄと、突起１ｂが挿入されるガイド１１ｂがガイドリング１１の内周面に凹状に形成される。つまり突起１ａ、１ｂとガイド２ｄ、１１ｂはキーとキー溝の関係にあるともいえる。このように構成して、残圧が摺動弁体１４に作用していないときにのみ突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに嵌合し、レセプタクル１がノズル２に接続して燃料の充填を可能としたものである。
【００６３】
図１９（ａ）に示すレセプタクル１に形成する突起１ａ、１ｂは例えば、レセプタクル１の端面上の中心を通る一直線上に形成される。一方、突起１ａが挿入するノズル２のガイド２ｄはノズル２の外周に軸方向に平行な２面の壁によって形成され、図１９（ｂ）に示すように残圧が摺動弁体１４に作用しないときこの２面の壁の間に突起１ａが挿入する。また突起１ｂが嵌合するガイドリング１１のガイド１１ｂは、ガイドリング１１の内周面に凹状に形成され、残圧が摺動弁体１４に作用しないとき突起１ｂがガイド１１ｂに嵌合する。
【００６４】
次に作用を図２０（ａ）と（ｂ）を用いて説明すると、残圧が摺動弁体１４に作用していない時にはリングガイド１１が上流側から見て時計回りに回転し、ガイド２ｄ、１１ｂの配置はノズル２の中心を通って一直線上の位置に移動して、レセプタクル１の中心に対して対称な位置に設けられた突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに挿入し、燃料の充填が行われる（図２０（ａ）に示す）。
【００６５】
一方、残圧が摺動弁体１４に作用する時には、摺動弁体１４と磁石１５の軸方向の移動に伴って、ガイドリング１１が反時計回りに回転し、ガイド２ｄ、１１ｂの配置がノズル２の中心を通る一直線上の位置から外れ、レセプタクル１の外周に設けられた突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに挿入することはできず、燃料の充填を行うことはできない（図２０（ｂ）に示す）。
【００６６】
図２１を用いてこの動作手順をフローチャートで説明する。ステップＳ１からステップＳ４までは図１５に示したフローチャートと同じであり、残圧がない場合に逆止弁２０ａが開放され、摺動弁体１４と磁石１５は下流側に変位し、ガイドリング１１は上流側から見て時計回りに回転し、ガイド２ｄ、１１ｂがノズル２の中心に対して対称な位置に配置され、レセプタクル１の突起１ａ、１ｂがガイド２ｄ、１１ｂに挿入し、燃料の接続が可能となる（ステップＳ５）。作業者が燃料充填レセプタクル１をノズル２に接続して燃料の充填を行う（ステップＳ６）。
【００６７】
以上第３から第５の実施形態においては、配管中のガス圧が所定圧より低い場合にのみ燃料充填レセプタクルがノズルに接続するように構成したので、確実に配管中のガス圧が低い場合に燃料の充填作業を行うことができる。
【００６８】
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。したがって、上記実施形態に開示された各構成要素は、本発明の技術的範囲に属するすべての設計変更をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料充填構造を説明する構成図である。
【図２】同じく第１の実施形態を説明する構成図である。
【図３】同じく逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図４】同じく磁石１５が軸方向に移動するための摺動ガイドを説明する図である。
【図５】同じくガイドリング部の軸方向断面図である。
【図６】同じくガイドリング部の軸方向断面図である。
【図７】同じくフック２１とロッド２２の関係を説明する軸方向断面図である。
【図８】同じくフック２１とロッド２２の関係を説明する軸直方向断面図である。
【図９】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態の逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図１１】同じくリッド１０とプレート１６の関係を説明する軸方向断面図である。
【図１２】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態を説明する構成図である。
【図１４】同じく逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図１５】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１６】第４の実施形態における逆止弁２０ａの要部詳細図である。
【図１７】同じくガイドリングの軸直方向断面図である。
【図１８】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【図１９】第５の実施形態を説明する分解断面図である。
【図２０】同じく突起とガイドの関係を説明する図である。
【図２１】同じく動作手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 燃料供給レセプタクル
２ ノズル
３ 車体外板
４ 配管
５ 元弁
６ 燃料容器
７ リリーフライン
８ 残圧放出装置
９ サージタンク
１０ リッド
１１ リングガイド
１２ 摺動ガイド
１３ バネ
１４ 摺動弁体
１５ 磁石
２１ フック
２２ ロッド
２３ ガイド溝
２０ 逆止弁
Claims (7)
- 燃料としてのガスを貯蔵する燃料容器と、
燃料容器に接続された充填配管と、
燃料を充填するときに燃料レセプタクルが接続される、充填配管に設けた充填ノズルと、
前記充填ノズル内部に配設され内部の残圧に応じて開閉する弁と、
この弁と連動して充填ノズルに対する燃料レセプタクルの接続を制限する制限機構とを備え、
前記充填配管に残圧があるときは燃料の充填を禁止するようにしたことを特徴とする燃料電池車両の燃料充填構造。 - 前記制限機構は、
前記弁の変位に基づいて充填ノズルと同軸的に回転する回転変換部材と、
この回転変換部材の回転位置により前記充填ノズルの入口部に設けた充填口リッドと係合してその開放を阻止する係合部材とを備え、残圧のあるときは充填リッドの開放を阻止して燃料の充填を禁止するようにした請求項１に記載の燃料電池車両の燃料充填構造。 - 前記回転変換部材は、充填ノズルの外周面に回転自在に支持された回転筒と、弁の変位に応じて充填ノズルの外周に沿って軸方向にのみ移動するように案内される磁石と、この磁石を収容案内する回転筒内周面に形成した螺旋状の案内溝とを備える請求項２に記載の燃料電池車両の燃料充填構造。
- 前記制限機構は、
前記弁の変位を電気的に検出する手段と、
検出した電気信号に基づいて作動して前記充填ノズルの入口部に設けた充填口リッドの開放を阻止する作動部材とを備え、残圧のあるときは充填口リッドの開放を阻止して燃料の充填を禁止するようにした請求項１に記載の燃料電池車両の燃料充填構造。 - 前記制限機構は、
前記弁の変位に基づいて充填ノズル外周に沿って軸方向に移動する吸着保持部材と、
この吸着保持部材の位置により吸着される前記充填ノズルに嵌合したキャップとを備え、残圧のあるときはキャップを吸着保持して燃料の充填を禁止するようにした請求項１に記載の燃料電池車両の燃料充填構造。 - 前記制限機構は、
前記充填ノズルが充填配管に対して回転することにより軸方向に移動するように案内する螺旋送り部と、
前記弁の変位に基づいて充填ノズルを回転させる運動変換部材とを備え、
残圧のあるときには充填ノズルを充填配管に埋没させて燃料の充填を禁止するようにした請求項１に記載の燃料電池車両の燃料充填構造。 - 前記運動変換部材が、充填配管に固定された案内筒と、充填ノズルの外周に沿って軸方向にのみ移動するように案内される磁石と、この磁石を収容案内する案内筒の内周面に形成した螺旋状の案内溝と、を備え、
また、前記螺旋送り部が、前記案内筒内周面と充填ノズルの外周との間に介在させた前記螺旋状案内溝と相対するリード角の螺合機構を備える請求項６に記載の燃料電池車両の燃料充填構造。
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