JP4075047B2 - ガス充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の燃料として実用化されつつある水素ガス、天然ガス（ＣＮＧ）等の高圧ガス用のガス充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油の枯渇及び公害問題から、自動車の燃料として水素ガス、天然ガス等が実用化されつつある。これらのガスは高圧、例えば３５Ｍｐａ（メガパスカル）以上に加圧されてガス供給タンクに貯められ、ガス充填装置により自動車の燃料タンクへ供給されるようになっている。そして、高圧に耐えるために、ガス充填装置の充填ホースは硬性が高く重量も重く、充填ノズルも大きく重量が重いものが使用されている。さらに、充填ホースに高圧が掛かると、硬性はさらに高くなり重量が重くなる。また、ガスが高圧の上に水素は分子が小さいために、僅かな隙間からも洩れ出る危険があり、接続部にスイベル機構を設けることができない。
【０００３】
このように硬性が高い充填ホースを使用しているので、急激な圧力変動が起こると充填ホースが踊り、充填ノズルがノズル掛けから外れる虞がある。また、充填ノズルのノズル掛けへの着脱操作性が悪く、自動車の燃料タンクへの接続作業性も悪い不都合がある。さらに、水素ガスは引火性が高く爆発力が大きいために、高度の静電気除去対策が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、急激な圧力変動が起きて充填ホースが踊っても充填ノズルがノズル掛けから外れることがなく、充填ノズルのノズル掛けへの着脱操作性及び自動車の燃料タンクへの接続作業性が良く、さらに、完全な静電気除去対策を施したガス充填装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ハウジング本体３内に充填機構４を設け、該充填機構４に接続されている充填ホース１８の先端に充填ノズル１９を設け、該充填ノズル１９を掛ける固定のノズル掛け２０Ａを前記ハウジング本体３に設けたガス充填装置において、前記充填ノズル１９はレバー３０で開閉される充填弁３１と、自動車の燃料タンクのカプラに接続されるカプラ３２とが設けられ、そして前記充填ホース１８を囲んで前記カプラ３２の充填ホース側に第一の握り部３３と第二の握り部３４とがカプラ３２に接続されており、前記第一の握り部３３には被係合部材としての円形のフランジ３５が設けられ、第二の握り部３４の内側にはアース線３８が設けられ、そのアース線３８は充填ホース１８Ａに配設されているアース線に接続され、そして前記充填弁３１とカプラ３２と第一および第二の握り部３３、３４とは導電性部材で構成され、前記ノズル掛け２０Ａの後端保持部４０にはＵ字状の凹部４３が形成され、そのＵ字状の凹部４３の上側に係合部としての円形の凹部４４が形成され、前記Ｕ字状の凹部４３は前記第一の握り部３３より大きく、そして前記フランジ３５より小さく、また前記円形の凹部４４は前記フランジ３５が自由に出入できる大きくなっている。
【０００６】
また本発明によれば、前記円形の凹部４４の内方にはノズルスイッチ２１Ａが設けられ、そのノズルスイッチ２１Ａのアクチュエータ４５が前記Ｕ字状の凹部４３および円形の凹部４４に突出しており、前記後端保持部４０の下側には鍵穴４６を有する凸片４７が設けられ、アクチュエータ４５の先端には鍵穴４８が開けられており、さらに第一の握り部３３に掛けるバンド５０の鍵穴５１とアクチュエータ４５の鍵穴４８と凸片４７の鍵穴４６とに挿通する鍵棒を備え、第一の握り部３３のグリップエンド部３３ａの外径がバンド５０の直径より大きくなっている。
【０００７】
そして本発明によれば、前記ノズル掛け２０Ａは導電性部材で構成され、ハウジング本体３にアースされている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のガス充填装置の実施の形態を説明する。
図１は、ガス充填装置の全体を示すブロック図である。水素ガス、天然ガス（ＣＮＧ）等のガスは高圧に加圧されてガス供給タンク１に貯められ、ガス充填装置２により自動車の燃料タンクへ供給するようになっている。ガス充填装置２のハウジング本体３内には充填機構４及び表示制御手段５が収納されている。そして、ガス充填装置２には屋外データ入出力装置６及びＰＯＳ７が接続され、ガス充填装置２との制御信号の授受及び供給データの処理が行われるようになっている。
【００１１】
ガス供給タンク１に接続された配管８は、ハウジング本体３内に収納された充填機構４の配管９に接続されている。充填機構４の配管９には、一定以上のガス圧の有無を確認する圧力計１０、ガスの供給量を計測する流量計１１、供給するガスの流量を調整する流量調整弁１２、及び流路を閉じる元弁１３が介装されている。
【００１２】
そして、配管９は分岐され、第一の配管１４Ａには、流路を閉じる遮断弁１５Ａ、供給するガス圧を計測する圧力計１６Ａ、及び供給するガスの温度を計測する温度計１７Ａが介装されている。さらに、第一の配管１４Ａの先端には充填ホース１８Ａが接続され、充填ホース１８Ａの先端には充填ノズル１９Ａが設けられ、充填ノズル１９Ａを掛けるノズル掛け２０Ａにはノズルスイッチ２１Ａが設けられている。
【００１３】
同様に第二の配管１４Ｂにも、流路を閉じる遮断弁１５Ｂ、供給するガス圧を計測する圧力計１６Ｂ、及び供給するガスの温度を計測する温度計１７Ｂが介装され、第二の配管１４Ｂの先端には充填ホース１８Ｂが接続され、充填ホース１８Ｂの先端には充填ノズル１９Ｂが設けられ、充填ノズル１９Ｂを掛けるノズル掛け２０Ｂにはノズルスイッチ２１Ｂが設けられている。
【００１４】
なお、第一の配管１４Ａに接続された充填ノズル１９Ａは、２５ＭＰａ（メガパスカル）の圧力のガスを供給するものであり、第二の配管１４Ｂに接続された充填ノズル１９Ｂは、３５ＭＰａの圧力のガスを供給するものである。そして、これらの充填ノズル１９Ａ、１９Ｂは、ガスが供給される自動車によって選択的に使用されるようになっている。
【００１５】
また、第三の配管１４Ｃには、必要時に配管１４Ａ、１４Ｂ内の圧力を逃がす脱圧弁２２が設けられている。
【００１６】
上述した流量計１１、圧力計１６Ａ、１６Ｂ、及び温度計１７Ａ、１７Ｂの計測信号、及びノズルスイッチ２１Ａ、２１Ｂの開閉信号は表示制御手段５の制御装置２３に入力され、流量調整弁１２、元弁１３、遮断弁１５Ａ、１５Ｂ、及び脱圧弁２２へ制御装置２３から開閉信号が入力するようになっている。
【００１７】
表示制御手段５には、制御装置２３、表示器２４、操作パネル２５、及び報知器２６が設けられている。そして、制御装置２３は屋外データ入出力装置６及びＰＯＳ７と信号の授受が行われ、ガス充填装置２の制御及び供給データの処理が行われるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、ガス充填装置２のハウジング本体３は、充填機構４を収納した下部ケース３Ａと、表示制御手段５を収納した上部ケース３Ｂと、下部ケース３Ａ及び上部ケース３Ｂの側面に設けられた支柱ケース３Ｃと、支柱ケース３Ｃの上端に設けられた頂部ケース３Ｄとで形成されている。
【００１９】
下部ケース３Ａ内の充填機構４に接続された第一の配管１４Ａは支柱ケース３Ｃ内を介して頂部ケース３Ｄ内に配設され、第一の配管１４Ａに接続された充填ホース１８Ａの先
端には充填ノズル１９Ａが設けられ、充填ノズル１９Ａは支柱ケース３Ｃに設けられたノズル掛け２０Ａに掛けられるようになっている。
【００２０】
同様に下部ケース３Ａ内の充填機構４に接続された第二の配管１４Ｂは支柱ケース３Ｃ内を介して頂部ケース３Ｄ内に配設され、第二の配管１４Ｂに接続された充填ホース１８Ｂの先端には充填ノズル１９Ｂが設けられ、充填ノズル１９Ｂは支柱ケース３Ｃに設けられたノズル掛け２０Ｂに掛けられるようになっている。
【００２１】
図３、４は、充填ホース１８Ａの先端に接続されている充填ノズル１９Ａを示すものである。この充填ノズル１９Ａには、レバー３０で開閉される充填弁３１と、自動車の燃料タンクのカプラに接続されるカプラ３２が設けられている。そして、充填ホース１８Ａを囲んで第一の握り部３３及び第二の握り部３４が設けられ、握り部３３、３４はカプラ３２に接続されている。
【００２２】
第一の握り部３３には被係合部としての円形のフランジ３５が設けられ、フランジ３５には可回動のフック取付具３６が設けられ、フック取付具３６にはフックポイント３７が設けられている。
【００２３】
第二の握り部３４の内側にはコイル状のアース線３８が設けられ、アース線３８は充填ホース１８Ａに配設されているアース線に接続されている。そして、上述した充填弁３１、カプラ３２、及び握り部３３、３４は導電性部材で構成され、充填ノズル１９Ａの静電気除去対策が完全となっている。
【００２４】
自動車へ燃料を供給するには、充填ノズル１９Ａのカプラ３２を自動車の燃料タンクのカプラへ当て、握り部３３、３４を押して、カプラ３２を燃料タンクのカプラへ接続し、レバー３０を回して充填弁３１を開いて行う。そして、充填後は、レバー３０を戻して充填弁３１を閉じ、握り部３３、３４を引いてカプラ３２を燃料タンクのカプラから外す。
【００２５】
上述したように、充填ノズル１９Ａはアースされて完全な静電気除去対策が施されているので、作業員に帯電している静電気は握り部３３、３４を介してアース線３８から逃げ、自動車に帯電している静電気はカプラ３２、充填弁３１、及び握り部３４を介してアース線３８から逃げ、充填作業中の安全が確保される。
【００２６】
なお、図３中の符号３９は、充填弁３１を閉じたときにガス圧を逃がす脱圧ホースで、充填弁３１及びカプラ３２内のガス圧を逃がしてカプラ３２を容易に外せるようにするものである。
【００２７】
図５乃至７は、充填ノズル１９Ａを掛けるノズル掛け２０Ａを示すものである。このノズル掛け２０Ａは、充填ノズル１９Ａの後端部を保持する後端保持部４０と、先端部を保持する先端保持部４１と、先端部を覆うフード部４２とで構成され、ハウジング本体３に設けられている。
【００２８】
ノズル掛け２０Ａの後端保持部４０には、Ｕ字状の凹部４３が形成され、Ｕ字状の凹部４３の上側に係合部としての円形の凹部４４が形成されている。このＵ字状の凹部４３は、充填ノズル１９Ａの第一の握り部３３より大きく、フランジ３５より小さい大きさであり、円形の凹部４４は、フランジ３５が自由に出入りできる大きさである。
【００２９】
そして、円形の凹部４４の内方にはノズルスイッチ２１Ａが設けられ、ノズルスイッチ２１Ａのアクチュエータ４５が凹部４３、４４に突出している。そして、後端保持部４０の下側には鍵穴４６をゆうする凸片４７が設けられ、アクチュエータ４５の先端には鍵穴４８が開けられている。
【００３０】
ノズル掛け２０Ａの先端保持部４１には、Ｕ字状の凹部４９が形成されている。このＵ字状の凹部４９は、充填ノズル１９Ａのカプラ３２が自由に出入りできる大きさである。
【００３１】
ノズル掛け２０Ａのフード部４２は、充填ノズル１９Ａのカプラ３２を覆う大きさである。このフード部４２により、雨水及び塵がカプラ３２に入るのが防止される。
【００３２】
そして、上述した後端保持部４０及び先端保持部４１は導電性部材で構成され、さらにハウジング本体３にアースされ、ノズル掛け２０Ａの静電気除去対策が完全となっている。
【００３３】
図８は、充填ノズル１９Ａがノズル掛け２０Ａに掛けられている状態を示すもので、この状態において、充填ノズル１９Ａはハウジング本体３に対して約１０度の傾きでノズル掛け２０Ａに掛けられている。ノズル掛け２０Ａに掛けられている充填ノズル１９Ａを外すには、充填ノズル１９Ａを少し持ち上げて凹部４４とフランジ３５との係合を解き、充填ノズル１９Ａを手前に引いて外す。充填ノズル１９Ａをノズル掛け２０Ａから外すと、アクチュエータ４５の押圧が解かれてノズルスイッチ２１Ａが閉じ、ガス充填装置２が可動状態となる。
【００３４】
そして上述したように、充填ノズル１９Ａのカプラ３２を自動車の燃料タンクへ接続してガスを供給し、供給後に充填ノズル１９Ａをノズル掛け２０Ａに掛ける。
【００３５】
充填ノズル１９Ａをノズル掛け２０Ａに掛けるには、充填ノズル１９Ａのフランジ３５を凹部４４の上側から挿入し、充填ノズル１９Ａを下げてフランジ３５を凹部４４に係合する。充填ノズル１９Ａをノズル掛け２０Ａに掛けた状態において、第一の握り部３３によりアクチュエータ４５が押されてノズルスイッチ２１Ａが開き、ガス充填装置２は駆動不可状態となる。
【００３６】
このように係合部である凹部４４へ被係合部であるフランジ３５を係合して充填ノズル１９Ａを係合保持しているので、急激な圧力変動が起きて充填ホース１８Ａが踊っても充填ノズル１９Ａがノズル掛け２０Ａから外れることがない。
【００３７】
また、係合部である凹部４４及び被係合部であるフランジ３５が円形であるので、充填ノズル１９Ａとノズル掛け２０Ａとの間に方向性がなくなり、硬性が高い充填ホース１８Ａに直接接続されている充填ノズル１９Ａでも掛け外しが容易となる。
【００３８】
なお、係合部としての凹部４４は、被係合部としてのフランジ３５の形状により種々選択され、フランジ３５が四角形の場合は四角形の凹部４４、フランジ３５が六角形の場合は六角形の凹部４４である。
【００３９】
このように凹部４４及びフランジ３５を多角形にすることにより係合関係がより確実となり、急激な圧力変化により充填ホース１８Ａが踊っても、充填ノズル１９Ａがノズル掛け２０Ａから外れることがなくなる。
【００４０】
非営業時間に充填ノズル１９Ａをノズル掛け２０Ａにロックするには、図９に示すバンド５０を充填ノズル１９Ａの第一の握り部３３に掛け、バンド５０の鍵穴５１、アクチュエータ４５の鍵穴４８、及び凸片４７の鍵穴４６に鍵棒を挿通して行う。この状態で充填ノズル１９Ａを持ち上げて、凹部４４との係合を解こうとしても、グリップエンド部３３ａの外径がバンド５０の直径より大きく、グリップエンド部３３ａが邪魔しているため、充填ノズル１９Ａとノズル掛け２０Ａとの係合を解くことはできない。
【００４１】
このように充填ノズル１９Ａをノズル掛け２０Ａにロックした状態において、アクチュエータ４５が押されてノズルスイッチ２１Ａが開いているので、バンド５０を壊して充填ノズル１９ａがノズル掛け２０Ａから外されても、ガス充填装置２が可動状態となることがなく安全である。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では、カプラ３２とグリップ３３、３４が別体であるが、カプラ３２とグリップ３３、３４を一体に構成しても良い。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のガス充填装置の効果を、以下に列挙する。
１）充填ノズルを係合手段を介してノズル掛けに保持しているので、急激な圧力変動が起きて充填ホースが踊っても充填ノズルがノズル掛けから外れることがない。
（２） 被係合部のフランジ及び係合部の凹部は円形であるので、充填ノズルとノズル掛けとの間に方向性がなくなり、硬性が高い充填ホースに直接接続されている充填ノズルでも掛け外しが容易となる。
（３） 被係合部のフランジ及び係合部の凹部を多角形とすることにより、充填ノズルとノズル掛けとの係合関係がより確実となり、急激な圧力変動が生じても充填ノズルがノズル掛けから外れることがなくなる。
（４） 充填ノズル及びノズル掛けには静電気除去手段が設けられているので、作業者及び自動車に帯電している静電気は除去され、引火性が高いガスであっても高度な安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス充填装置のブロック図。
【図２】本発明のガス充填装置の斜視図。
【図３】ガス充填装置の充填ノズルの一部を断面で示す側面図。
【図４】ガス充填装置の充填ノズルの一部を断面で示す平面図。
【図５】ガス充填装置のノズル掛けの断面図。
【図６】ガス充填装置のノズル掛けの正面図。
【図７】ガス充填装置のノズル掛けの平面図。
【図８】ノズル掛けに充填ノズルを掛けた状態の断面図。
【図９】充填ノズルをノズル掛けにロックするバンドの斜視図。
【符号の説明】
１・・・ガス供給タンク
２・・・ガス充填装置
３・・・ハウジング本体
３Ａ・・・下部ケース
３Ｂ・・・上部ケース
３Ｃ・・・支柱ケース
３Ｄ・・・上部ケース
４・・・充填機構
５・・・表示制御装置
６・・・屋外データ入出力装置
７・・・ＰＯＳ
８、９、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ・・・配管
１０、１６Ａ、１６Ｂ・・・圧力計
１１・・・流量計
１２・・・流量調整弁
１３・・・元弁
１５Ａ、１５Ｂ・・・遮断弁
１７Ａ、１７Ｂ・・・温度計
１８Ａ、１８Ｂ・・・充填ホース
１９Ａ、１９Ｂ・・・充填ノズル
２０Ａ、２０Ｂ・・・ノズル掛け
２１Ａ、２１Ｂ・・・ノズルスイッチ
２２・・・脱圧弁
２３・・・制御装置
２４・・・表示器
２５・・・操作パネル
２６・・・報知器
３０・・・レバー
３１・・・充填弁
３２・・・カプラ
３３、３４・・・握り部
３５・・・フランジ（被係合部）
３６・・・フック
３７・・・フックポイント
３８・・・アース線
３９・・・脱圧ホース
４０・・・後端保持部
４１・・・先端保持部
４２・・・フード部
４３、４９・・・凹部
４４・・・凹部（係合部）
４５・・・アクチュエータ
４６、４８、５１・・・鍵穴
４７・・・凸片
５０・・・バンド

Claims (3)

1. ハウジング本体（３）内に充填機構（４）を設け、該充填機構（４）に接続されている充填ホース（１８）の先端に充填ノズル（１９）を設け、該充填ノズル（１９）を掛ける固定のノズル掛け（２０Ａ）を前記ハウジング本体（３）に設けたガス充填装置において、前記充填ノズル（１９）はレバー（３０）で開閉される充填弁（３１）と、自動車の燃料タンクのカプラに接続されるカプラ（３２）とが設けられ、そして前記充填ホース（１８）を囲んで前記カプラ（３２）の充填ホース側に第一の握り部（３３）と第二の握り部（３４）とがカプラ（３２）に接続されており、前記第一の握り部（３３）には被係合部材としての円形のフランジ（３５）が設けられ、第二の握り部（３４）の内側にはアース線（３８）が設けられ、そのアース線（３８）は充填ホース（１８Ａ）に配設されているアース線に接続され、そして前記充填弁（３１）とカプラ（３２）と第一および第二の握り部（３３、３４）とは導電性部材で構成され、前記ノズル掛け（２０Ａ）の後端保持部（４０）にはＵ字状の凹部（４３）が形成され、そのＵ字状の凹部（４３）の上側に係合部としての円形の凹部（４４）が形成され、前記Ｕ字状の凹部（４３）は前記第一の握り部（３３）より大きく、そして前記フランジ（３５）より小さく、また前記円形の凹部（４４）は前記フランジ（３５）が自由に出入できる大きさであることを特徴とするガス充填装置。
2. 前記円形の凹部（４４）の内方にはノズルスイッチ（２１Ａ）が設けられ、そのノズルスイッチ（２１Ａ）のアクチュエータ（４５）が前記Ｕ字状の凹部（４３）および円形の凹部（４４）に突出しており、前記後端保持部（４０）の下側には鍵穴（４６）を有する凸片（４７）が設けられ、アクチュエータ（４５）の先端には鍵穴（４８）が開けられており、さらに第一の握り部（３３）に掛けるバンド（５０）の鍵穴（５１）とアクチュエータ（４５）の鍵穴（４８）と凸片（４７）の鍵穴（４６）とに挿通する鍵棒を備え、第一の握り部（３３）のグリップエンド部（３３ａ）の外径がバンド（５０）の直径より大きいことを特徴とする請求項１記載のガス充填装置。
3. 前記ノズル掛け（２０Ａ）は導電性部材で構成され、ハウジング本体（３）にアースされている請求項１記載のガス充填装置。

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