JP7486059B2 - 充填ノズル - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池自動車（ＦＣＶ）等に水素を充填する施設である水素ステーションで用いられる充填ノズルに関し、より詳細には、充填するべき水素の流量（質量流量）を正確に計測する機能を有する充填ノズルに関する。

校正のため充填するべき水素の流量を正確に計測し、水素ステーションの水素充填装置内の流量計に対して不正行為が行われないことを保証するため、従来技術においては、所定規則に従って、充填装置の校正を行っている。
係る校正に際して、流量計（マスターメーター）を内蔵した校正装置を用いて、車両に水素充填をしつつ、校正を行う場合が存在する（例えば特許文献１参照）。そして、その様な校正装置で用いられる流量計として、小型のコリオリ流量計が存在する。
校正に際しては、安全のため圧力と温度に基づく水素の充填特性を定める水素充填プロトコルに従って水素充填が行われ、その水素充填の際に、水素充填装置における流量計の計測値と、校正装置に内蔵された流量計の計測値とを比較し、ＪＩＳ計量ガイドライン等の関連規定への適合性を確認している。

校正装置を用いた従来の校正（特許文献１参照）について、図９を参照して説明する。
図９において、水素充填装置２には充填ホース４が接続され、充填ホース４の先端に充填ノズル５が設けられている。
校正装置３には、基準流量計７（マスターメーター）が介装され、流量計吸入側レセプタクル６（逆止弁内蔵）、流量計吐出側ホース８、吐出側ホース８先端の流量計吐出側ノズル９を備えている。
流量計吸入側レセプタクル６は、充填ホース４先端の充填ノズル５と接続／取り外し可能に構成されており、流量計吐出側ノズル９は、水素を充填するべき機器である燃料電池自動車１（ＦＣＶ）のレセプタクル１０と接続／取り外し可能に構成されている。
図９に示す従来技術では、非通信充填で校正が行われる。

校正装置３を用いて校正を行う場合は、図９で示す様に、水素充填装置２の充填ノズル５を校正装置３の流量計吸入側レセプタクル６に接続し、流量計吐出側ノズル９をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接続する。
校正の際に、水素は、水素充填装置２から充填ホース４、充填ノズル５、校正装置３の流量計吸入側レセプタクル６、基準流量計７、流量計吐出側ホース８、流量計吐出側ノズル９、レセプタクル１０を介して、ＦＣＶ１の図示しない車載タンクに充填される。
基準流量計７は充填される水素の流量を正確に計測し、それにより水素充填装置２内で充填される水素の流量を計測する流量計（図示せず）の計測精度を評価して、校正を行うことが出来る。
一方、通常の水素充填の際には、水素充填装置２の充填ノズル５を、直接、燃料電池車１側のレセプタクル１０に接続する。水素は、水素充填装置２から充填ホース４、充填ノズル５、レセプタクル１０を介して、ＦＣＶ１の車載タンクに充填される。
校正終了後は、水素充填装置２の充填ホース４、充填ノズル５内に残存する水素ガスは、水素充填装置２の脱圧機構（遮断弁１２、脱圧弁１３、脱圧系統１４）を介して、自動的に排出される。

図９で示す校正の際に、校正装置３内の基準流量計７（マスターメーター）としては、例えば小型のコリオリ流量計が用いられている。
しかし、図９に示す従来の校正装置３は、上述した様に吐出側ホース８（流量計吐出側ホース）を介してＦＣＶ１の車載タンクに水素ガスを充填するので、通常充填時の（非校正時の）水素充填に比較して、校正装置３の流量計吐出側ホース８の分だけ、水素充填系統における熱容量及び圧損が増大している。
そして、水素充填系統における熱容量、圧損が大きいと、定められた充填プロトコルに従った充填特性が得られなくなり、水素充填プロトコルに従った水素充填が困難になる。
また、校正装置３の流量計吐出側ホース８により、通常充填の場合に比較して、校正時には水素充填系統における熱容量及び圧力損失が大きくなるため、校正時において、プロトコル通りの充填特性が得られない恐れがある。
さらに、流量計吐出側ホース８には寿命があり、通常は１０００～２０００回という水素充填の回数（校正の回数）の制限が存在する。寿命が尽きたホース８は交換する必要があり、そのために労力、コストが必要になるため、ホースの使用回数の制限を無くしたいという要請が存在した。
それに加えて、図９に示す従来の校正装置３では、校正終了後に校正装置３内に存在する高圧の水素ガスを脱圧する構造（脱圧弁１５を備える脱圧系統１１）を用いて、作業員が脱圧作業（手作業）を行う必要があり、校正における作業場の負担が増大する。

特許第６６１１０２６号

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、校正に必要な流量計その他の装置を小型化しつつ、校正に際しても水素充填プロトコルで求められている充填特性を獲得することを目的としている。

発明者は種々研究の結果、充填車両側のレセプタクルに接続される充填ノズルにおいて校正の際に充填される水素流量（質量流量）を計測すれば、上述した問題を解消できることを見出した。
係る知見に基づいて創作された本発明の水素ガス供給用の充填ノズル（２０）は、
流量計（質量流量計３０）を内蔵し、
流量計（３０）の吸入側における流量計吸入側レセプタクル（３２）と吐出側における流量計吐出側ノズル（３４）を設け、前記流量計吸入側レセプタクル（３２）は水素充填装置（２）側の水素充填ノズル（５：ディスペンサノズル）と着脱自在であり、逆止弁を設けていない充填ノズル（２０）において、
充填ノズル（２０）内部における流量計（３０）の流入側及び吐出側にホースを含んでおらず、
前記流量計吐出側ノズル（３４）と燃料電池自動車（１：ＦＣＶ）のレセプタクル（１）との間におけるホースを不要として、前記流量計吐出側ノズル（３４）は直接燃料電池自動車のレセプタクル（１０）に着脱自在であり、
燃料電池自動車のレセプタクル（１０）の高さ方向位置と突出方向に対応して調整する調整機構（５０）を有し、
前記調整機構（５０）は、流量計吐出側ノズル（３４）の高さ方向位置と燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）の高さ方向位置が整合せず充填ノズル（２０）の重量が前記レセプタクル（１０）に作用して破損させてしまうことを防止するため、流量計吐出側ノズル（３４）の高さ方向位置を調整する機能を有する高さ調整機構、及び／又は、流量計吐出側ノズル（３４）の伸長方向と燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）の突出している方向が異なった状態で流量計吐出側ノズル（３４）を前記レセプタクル（１０）に接合することによる破損を防止するため、流量計吐出側ノズル（３４）の伸長方向を調整する機能を有する角度調整機構であることを特徴としている。
本発明の充填ノズル（２０）は水素充填のみならず、給油装置の給油用ノズルとして適用することも可能である。

本発明において、充填ノズル（２０）の吸入側通路（水素流路ＨＦの水素充填装置２側の領域）に手動弁（５４：手動タイプの開閉弁）が配置されているのが好ましい。

さらに本発明において、充填ノズル（２０）には、光信号伝達用の光ファイバー（６０）が設けられており、充填ノズル（２０）における燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）側（の流量計吐出側ノズル３４）に受光機構（６１）を設け、水素充填装置（２）側の（流量計吸入側）レセプタクル（３２）に発光機構（６２）を設けているのが好ましい。
それに加えて本発明において、充填ノズル（２０）は（充填ノズル２０を載置する）支持装置（４０）を設けており、支持装置（４０）の基部（４１）は（例えば断面矩形の）ロッド（４１Ａ）を放射状に複数本（例えば３本）組み合わせて（配置することにより）構成されているのが好ましい。

上述した充填ノズル（充填ノズル２０）を用いた校正方法は、
校正終了時に、脱圧作業は行わず、水素充填装置（２）内の充填ホース（４）と充填ノズル（２０）に内蔵された流量計（３０の）自動脱圧を行い、
校正前に充填ノズル（２０）を燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）と接合した後に、充填ノズル（２０）の吸入側流路（水素流路ＨＦの水素充填装置２側の領域）に設けられた手動弁（５４：手動タイプの開閉弁）を開放する工程と、
水素充填装置（２）内における脱圧後に、前記手動弁（５４）を閉鎖する工程を有することを特徴としている。

上述の構成を具備する本発明の充填ノズル（２０）は、流量計（３０）を有し、且つ、水素充填装置（２）のディスペンサノズル（５）と流量計（３０）の流量計吸入側レセプタクル（３２）とを接続し、流量計（３０）の流量計吐出側ノズル（３４）を燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）に接続することにより、燃料電池自動車（１）内に水素ガスを充填することが出来る。
そして校正の際には、流量計（３０）で水素ガスの質量流量を計測することにより、従来技術に係る校正装置（３：図９参照）を用いることなく、燃料電池乗車（１）に水素ガスを充填しつつ、校正を行うことが出来る。

また本発明の水素充填ノズル（２０）では、校正用の流量計（３０）の吐出側にホースを設ける必要が無いため、従来の校正装置（３：図９参照）におけるマスターメーター（７）と校正装置（３）のノズル（９）とを結ぶホース（８）が不要である。
その結果、従来の校正と比較して、流量計吐出側水素充填ホース（８：図９）の分だけ、水素充填系統における熱容量及び圧損が減少し、その結果、定められた充填プロトコルにおける充填特性を容易に得ることが出来て、水素充填プロトコルに従った水素充填が実行できる。
そして、従来の校正装置（３）における流量計吐出側水素充填ホース（８）が不要であることから、当該ホースの使用回数の制限を考慮する必要がなくなる。

さらに、本発明の水素充填ノズル（２０）で校正を行えば、校正終了後、水素充填ノズル（２０）内に残存する水素ガスは微量であり、また、当該残存する水素ガスは、水素充填装置（２）側の脱圧機構（脱圧弁１３、脱圧系統１４）を介して、自動的に排出される。
そのため、従来の校正装置（３）の様に、校正終了後に、校正装置（３）内に存在する高圧の水素ガスを脱圧する構造（脱圧弁１５、脱圧系統１１：図９参照）を設ける必要がなく、作業員による脱圧作業が不要である。従って、校正における作業が簡素化され、校正に必要な機器の製造コストの低下にも寄与する。

本発明の充填ノズル（２０）において、支持装置（４０）が設けられていれば、支持装置（４０）により、流量計（３０）を有する充填ノズル（２０）の大重量を支持することが出来る。その結果、流量計（３０）を有する充填ノズル（２０）を燃料電池車（１）のレセプタクル（１０）に接続しても、当該レセプタクル（１０）が充填ノズル（２０）の重量で破損することが防止される。

それに加えて、本発明の充填ノズル（２０）には調整機構（５０）が設けられているので、燃料電池自動車（１）毎に異なるレセプタクル（１０）の高さ方向位置について充填ノズル（２０）を整合することが出来て、燃料電池自動車（１）毎に異なるレセプタクル（１０）の突出方向にも充填ノズル（２０）を整合することが出来る。そのため、本発明の充填ノズル（２０）は、多種多様な燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）と接合して、充填、校正を行うことが出来る。
ここで、本発明における調整機構（５０）が高さ調整機構（５１）であれば、高さ調整機構（５１）は伸縮して充填ノズル（２０）の高さ位置を変動し、任意の高さ方向位置で固定できる。そのため、充填ノズル（２０）の車両側のノズル（３４：流量計吐出側ノズル）を燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）の高さ方向位置に整合させ、且つ、充填ノズル（２０）の重量がレセプタクル（１０）に作用することを防止出来る。
また、調整機構（５０）が角度調整機構（５２）であれば、充填ノズル（２０）の車両側のノズル（３４：流量計吐出側ノズル）の伸長方向を適宜調整して、レセプタクル（１０）の突出方向と整合させることが出来る。そのため、充填ノズル（２０）をレセプタクル（１０）に接合した際にレセプタクル（１０）に余計な外力が付加せず、破損が防止される。

さらに本発明において、充填ノズル（２０）の吸入側流路（水素流路ＨＦにおける水素充填装置２側の領域）に手動弁（５４：手動タイプの開閉弁）が配置されていれば、当該手動弁（５４）を閉鎖することにより、水素充填装置（２）側から充填ノズル（２０）内に水素は流入しない。

また本発明において、充填ノズル２０には、光信号伝達用の光ファイバー（６０）が設けられており、充填ノズル（２０）の燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）側（の流量計吐出側ノズル３４）に受光機構（６１）を設け、充填ノズル（２０）の水素充填装置（２）側のレセプタクル（３２）に発光機構（６２）を設ければ、充填ノズル（２０）の燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）側では、前記受光機構（６１）が燃料電池自動車（１）側からの光信号を受信することが出来る。また、充填ノズル（２０）の水素充填装置（２）側では、レセプタクル（３２）の発光機構（６２）を介して、水素充填装置（２）側に燃料電池自動車（１）における水素タンク内の圧力及び温度の情報に係る光信号を伝達することが出来る。
その結果、本発明の充填ノズル（２０）を用いれば、燃料電池自動車（１）内の水素タンク内の圧力及び温度の情報を水素充填装置（２）側に伝達しつつ校正或いは充填を行う通信充填をすることが出来る。そのため、通信充填を行うことが出来ない充填ノズルを用いる場合に比較して、より高圧となるまで水素を充填することが出来る。また、光信号の授受により燃料電池自動車（１）内のタンク内圧力及び温度の情報を水素充填装置（２）側に伝達するので、電気信号を用いた場合の様な火花の発生が防止され、水素充填設備における安全性が向上する。

本発明の充填ノズル（２０）において、支持装置（４０）の基部（４１）を平板状に構成せずに、断面矩形のロッド（４１Ａ）を放射状に（例えば３本）組み合わせて構成する（配置する）ことにより、燃料電池自動車（１）のレセプタクル（１０）の位置に拘わらず、当該基部（４１）が燃料電池自動車（１）のタイヤと干渉することなく、設置できる。

本発明の実施形態に係る水素充填ノズルが燃料電池自動車のレセプタクルに接続された状態を示す説明図である。 図１の水素充填ノズルの燃料電池自動車側における受光機構の概要を示す説明図である。 図１の燃料電池自動車のレセプタクルにおける発光機構の概要を示す説明図である。 図１の水素充填ノズルの流量計吸入側レセプタクルにおける発光機構の概要を示す説明図である。 水素充填装置の充填ノズルにおける受光機構の概要を示す説明図である。 図１の水素充填ノズルの支持装置の基部の説明平面図である。 図１で示す水素充填ノズルを用いた校正作業の説明図である。 図１～図７で示す水素充填ノズルを用いた校正作業の手順を示すフローチャートである。 従来技術における校正作業の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１～図８において、図９で示すのと同様の部材は図９と同様な符号を付している。
図１において、図示の実施形態に係る水素充填ノズルは全体を符号２０で示している。
充填ノズル２０は流量計３０（質量流量計：例えばコリオリ流量計）を内蔵しており、流量計３０の吸入側における流量計吸入側レセプタクル３２と、吐出側における流量計吐出側ノズル３４を有している。そして充填ノズル２０内には水素流路ＨＦが設けられており、水素流路ＨＦは流量計吸入側レセプタクル３２と流量計吐出側ノズル３４を連通しており、流量計３０を介装している。
流量計吸入側レセプタクル３２は、水素充填装置２（図７）の充填ホース４先端の充填ノズル５と着脱出来る様に構成されている。本明細書において、水素充填装置２側の充填ノズル５を「ディスペンサノズル５」と記載する場合がある。流量計吸入側レセプタクル３２は、図９の校正装置３におけるレセプタクル６とは異なり、逆止弁は内蔵していない。
流量計吐出側ノズル３４は、図９のノズル９と同様に構成されており、燃料電池自動車１（ＦＣＶ）のレセプタクル１０と着脱自在に構成されている。
充填ノズル２０は支持装置４０を有し、支持装置４０は後述の調整機構５０（高さ調整機構５１、角度調整機構５２）を有している。

図７には、図示の実施形態に係る充填ノズル２０を用いた校正作業が示されている。図７において、水素充填装置２は、水素充填装置２の充填ホース４、充填ノズル５（ディスペンサノズル５）内に残存する水素ガスを水素充填後に脱圧するための脱圧機構（遮断弁１２、脱圧弁１３、脱圧系統１４）を有している。
図１及び図７において、充填ノズル２０の流量計吸入側レセプタクル３２に水素充填装置２のディスペンサノズル５を接続し、充填ノズル２０の流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接続して、ＦＣＶ１（燃料電池自動車）に対して水素充填を行えば、水素充填装置２、充填ホース４、ディスペンサノズル５、流量計吸入側レセプタクル３２を介して水素ガスが流量計３０を流れ、流量計３０により質量流量が計測される。そして、水素充填装置２における流量計の計測結果と比較することにより、校正が行われる。
明確には図示されていないが、例えばカメラ（画像撮影機器）を設け、水素充填装置２において表示された各種数値を撮影して、画像として記録することが可能である。係る画像は証拠写真として活用することが出来る。

ＦＣＶ１の車種毎に、レセプタクルの位置（高さ方向位置も含む）は異なる。流量計３０を内蔵する充填ノズル２０の重量は大きいので、流量計吐出側ノズル３４の高さ方向位置とＦＣＶ１のレセプタクル１０の高さ方向位置が異なる場合に、高さ方向が異なる両者を接続して校正或いは充填すると、レセプタクル１０が破損する可能性がある。
図１において、図示の実施形態に係る充填ノズル２０には、流量計吐出側ノズル３４の高さ方向位置を調整する高さ調整機構５１が設けられており、流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１のレセプタクル１０の高さ方向位置に対応して移動或いは調整することが出来る。
高さ調整機構５１は、支持装置４０の柱部４２において、調整ハンドル部５１Ａにより高さ方向に伸縮可能に構成し、調整ハンドル５１Ａを締めることにより任意の高さ方向位置に固定することが出来る。図１において、伸縮する高さ方向を矢印Ａ１で示している。
高さ調整機構５１によって、流量計吐出側ノズル３４の高さ方向位置をＦＣＶ１のレセプタクル１０の高さ方向位置に整合させれば、流量計吐出側ノズル３４とレセプタクル１０を接続した際に、ノズル２０の重量は支持装置４０で支持されレセプタクル１０には作用しないので、充填ノズル２０の重量がレセプタクル１０に作用して破損させてしまうことが防止される。

レセプタクル１０が突出している方向もＦＣＶ１の車種毎に異なり、流量計吐出側ノズル３４の伸長方向とレセプタクル１０の突出している方向が異なった状態で充填ノズル２０をレセプタクル１０に接合すると、やはりレセプタクル１０が破損してしまう。
図示の実施形態に係る充填ノズル２０は角度調整機構５２を設けており、角度調整機構５２は流量計吐出側ノズル３４の伸長方向を調整する機能を有しているので、流量計吐出側ノズル３４の伸長方向をレセプタクル１０の突出している方向と整合する様に調整することが出来る。

角度調整機構５２は、折曲部５２Ａを中心（支点）として充填ノズル２０が自在な角度で折れ曲る（回動可能）様に構成されている。そのため、レセプタクル１０の突出方向が水平方向であっても或いは水平方向に対して傾斜していても、流量計吐出側ノズル３４の伸長方向と整合させることが出来る。なお、折曲部５２Ａには固定ハンドル５２Ｂが設けられ、積極部５２Ａにおける折れ曲がり角度を任意の角度に固定することが出来る。
角度調整機構５２により流量計吐出側ノズル３４の伸長方向をＦＣＶ１のレセプタクル１０の突出している方向と整合させることにより、余分な外力が作用しない態様で流量計吐出側ノズル３４とレセプタクル１０が接続されるので、充填ノズル２０の重量がレセプタクル１０に作用して、破損させてしまうことを防止出来る。

図１において、流量計吐出側ノズル３４とＦＣＶ１のレセプタクル１０との高さ方向位置の調整に関して、ＦＣＶ１に人が乗り降りすると、車高が変動する。それに対処するため、図示の実施形態の充填ノズル２０は、支持装置４０の柱部４２においてガススプリング５３を設けている。ガススプリング５３は従来公知のものを適用することが出来る。
ガススプリング５３の調整機能により、人の乗り降り等に伴うＦＣＶ１の動き（車高の変動）に充填ノズル２０側が追従することが出来るので、流量計吐出側ノズル３４とＦＣＶ１のレセプタクル１０の高さ方向位置が不整合状態とはならず、ノズル２０の重量の様な外力は付加せず、レセプタクル１０の破損が防止される。

図１において、流量計吸入側レセプタクル３２と流量計吐出側ノズル３４を連通する水素流路ＨＦの流量計吸入側レセプタクル３２側の領域（流入側の領域）には、手動弁５４（手動タイプの開閉弁）が介装されている。校正或いは充填が終了し、水素充填装置２側の自動脱圧機能による脱圧が終了した後、手動弁５４を閉鎖すれば、水素充填装置２側から充填ノズル２０内に水素が流入することはない。

図１で示す充填ノズル２０によりＦＣＶ１に水素ガスを充填し、或いは充填しつつ校正するに際しては（図７参照）、ＦＣＶ１内の水素タンク内の圧力及び温度の情報を水素充填装置２側に伝達する通信充填が行われる。そのため、図示の実施形態に係る充填ノズル２０を用いた場合には、通信充填を行うことが出来ない充填ノズルを用いる場合に比較して、より高圧となるまで水素充填を行うことが出来る。
図示の実施形態では、電気信号を用いて火花が発生することを防止するため、光通信により信号の授受を行う。図１において、充填ノズル２０には光信号伝達用の光ファイバー６０が設けられ、ＦＣＶ１のレセプタクル１０側の流量計吐出側ノズル３４には受光機構６１（図２参照）が設けられており、水素充填装置２側の流量計吸入側レセプタクル３２に発光機構６２（図４参照）が設けられている。

充填ノズル２０（図１参照）におけるＦＣＶ１のレセプタクル１０側の流量計吐出側ノズル３４に設けた受光機構６１には、図２で示す様に、円周方向等間隔に複数箇所（例えば３箇所）の受光素子６１Ａが配置されている。
ＦＣＶ１のレセプタクル１０側の発光機構６３には、図３で示す様に、例えば円周方向の連続した領域（例えば円周方向の１／４に亘る領域）に複数（例えば５個）の発光素子６３Ａが配置されている。

そのため、充填ノズル２０をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接合すれば、レセプタクル１０側の発光機構６３（図３）の発光素子６３Ａから送信される光信号は、流量計吐出側ノズル３４の受光機構６１の複数の受光素子６１Ａの何れかによって確実に受信（受光）される。ここで、発光機構６３からの光信号の拡散により、発光機構６３と受光機構６１の位置が完全に整合していなくても、光信号は受光素子６１Ａの何れかにより受光されるので、発光素子６３Ａと受光素子６１Ａとの厳格な位置整合は不要である。そのため、図示の実施形態においては、充填ノズル２０とＦＣＶ１のレセプタクル１０が接合すると、厳格な位置調整をしなくても光通信が確立される。
ここで、図１、図２で示す様に、充填ノズル２０におけるＦＣＶ１のレセプタクル１０側の受光機構６１には、受光素子６１Ａの周方向位置を調整するための調整機構である調整ネジ６５が設けられている。受光素子６１Ａが配置された受光機構本体６１Ｂを回動して（矢印Ａ２）発光素子６３Ａとの相対位置を調整し、適正な位置で調整ネジ６５を締め込んで固定する。
図示はされていないが、受光素子６１Ａを周方向の一箇所にのみ設けることも可能である。

図４で示す様に、充填ノズル２０の流量計吸入側レセプタクル３２に設けた発光機構６２には、円周方向等間隔に複数箇所（例えば３箇所）の発光素子６２Ａが配置されている。一方、ディスペンサノズル５における受光機構６４には、図５に示す様に、複数（例えば３個）の受光素子６４Ａが配置されている。
上述した様に、発光素子６２Ａから照射される光信号は拡散するので、ディスペンサノズル５を流量計吸入側レセプタクル３２と接続すれば、流量計吸入側レセプタクル３２の発光機構６２の発光素子６２Ａから送信される光信号は拡散し、ディスペンサノズル５における受光機構６４の受光素子６４Ａに到達して受信（受光）される可能性が高い。そのため、発光機構６２と受光機構６４の位置が完全整合していなくても、光通信が確立される。
図１、図４に示す様に、流量計吸入側レセプタクル３２の発光機構６２にも、発光素子６２Ａの周方向位置を調整するための調整機構である調整ネジ６６が設けられている。発光素子６２Ａから照射される光信号が受光素子６４Ａに到達して受信（受光）される様に、発光素子６２Ａが配置された発光機構本体６２Ｂを回動（矢印Ａ３）して、調整ネジ６６により締め込んで固定すれば、光信号は確立する。

図１～図５を参照して説明した様に、充填ノズル２０の流量計吸入側レセプタクル３２と水素充填装置２側のディスペンサノズル５を接続し、充填ノズル２０の流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接続することにより、ＦＣＶ１内の水素タンクからＦＣＶ１のレセプタクル１０側の発光機構６３の発光素子６３Ａ、流量計吐出側ノズル３４の受光機構６１の受光素子６１Ａ、光信号伝達用の光ファイバー６０、流量計吸入側レセプタクル３２の発光機構６２の発光素子６２Ａ、水素充填装置２側のディスペンサノズル５側の受光機構６４の受光素子６４Ａを経由して、水素充填装置２（図７参照）に至る光伝達経路が成立し、通信充填が確立する。そして、ＦＣＶ１内の水素タンクにおける圧力、温度情報が水素充填装置２に送信される。
明確には図示されていないが、通信充填が確立すると、水素充填装置２の表示部（図示せず）において、通信充填が確立した旨を表示するマークが点灯する。

上述した様に、流量計３０を有する充填ノズル２０の大重量を支持装置４０により支持しており、ＦＣＶ１のレセプタクル１０と充填ノズル２０との接続時に、充填ノズル２０の重量でレセプタクル１０が破損することを防止している。
図６に示す様に、支持装置４０の基部４１は、平板状の台座ではなく、断面矩形のロッド４１Ａを放射状に３本組み合わせて構成されており、基部４１は柱部４２に取り付けられている。図６において、レセプタクル１０以外のＦＣＶ１側の構成の図示は省略している。
支持装置４０の柱部４２の高さ調整機構５１は、調整ハンドル５１Ａ（図１）を含んでいる。また明確には図示されてないが、支持装置４０の柱部４２は基部４１に対して回動自在に構成されている。

ＦＣＶ１の車種毎にレセプタクル１０の位置は異なっている。充填ノズル２０の支持装置４０の基部が平板状部材で構成した場合には、レセプタクル１０の位置によっては、平板状部材で構成された当該基部がＦＣＶのタイヤＴＲと干渉する恐れがある。
それに対して図示の実施形態の様に、基部４１を３本のロッド４１Ａを放射状に組み合わせて構成されているので、図６で示す様に、レセプタクル１０の平面上の位置がＦＣＶ１のタイヤＴＲと重複するような場合でも、充填ノズル２０の支持装置４０の基部４１を構成する３本のロッド４１Ａの位置を適宜調整してタイヤＴＲと干渉しない様に位置せしめることが出来る。
基部４１を構成する３本のロッド４１Ａの位置を適宜調整してタイヤＴＲと干渉しない位置に調整した後に、直ちに流量計吐出側ノズル３４をレセプタクル１０と接合できるようにするため、充填ノズル２０の支持装置４０の柱部４２は基部４１に対して回動自在に構成されている。

図１～図７を参照して説明した図示の実施形態に係る校正作業を、図９で示す従来の校正と比較すると、図１～図７で示す充填ノズル２０には流量計吐出側水素充填ホース８（図９）が存在しないので、その分だけ水素充填系統における熱容量及び圧損が少なく、定められた充填プロトコルにおける充填特性で、水素充填プロトコルに従った水素充填を実行することができる。
流量計３０で計測された質量流量は、図示しない送信装置により、例えば赤外線通信（ＩＲ通信：光通信）により、例えば作業者が保持する図示しない情報処理装置（例えばタブレット）に送信される。係る送信は図示しない無線装置で行うことが出来るし、或いは、図示しない信号ラインを介して行うことが出来る。図示しない情報処理装置においては、流量計３０の計測結果に基づいて水素充填装置２側の流量計の器差を演算し、校正の報告書を作成することが可能である。

図７において、ＦＣＶ１の水素タンク内に水素充填をする際には、当該水素タンク内の圧力、温度は、光通信（ＩＲ通信）により水素充填装置２に送信され、通信充填が実行される。校正作業においても同様に通信充填が行われた状態で、ＦＣＶ１内に水素が充填される。すなわち、図示の実施形態に係る充填ノズル２０は、校正装置としての機能を発揮するノズルであり、この充填ノズル２０を使用することにより、通常の水素充填と同様な態様で校正を行うことが出来る。
図示の実施形態では、通常の水素充填（図示せず）の際には、充填ノズル２０を使用せず、水素充填装置２のディスペンサノズル５を、直接、ＦＣＶ１側のレセプタクル１０に接続して行うことが出来る。もちろん、図示の実施形態に係る充填ノズル２０を用いて通常の水素充填作業を行うことも可能である。
なお、図示の実施形態に係る充填ノズル２０は流量計３０を有しているので、燃料電池自動車１内に水素ガスを充填する際に、充填した水素ガスの質量流量を計測できるので、水素充填装置２内の流量計を省略することも可能である。

図示の実施形態に係る充填ノズル２０は流量計３０を内蔵しているが、流量計３０とＦＣＶ１のレセプタクル１０との間に充填ホースは存在しないので、ＦＣＶ１に対して充填ノズル２０により水素充填を行った後に充填ノズル２０内に残存する水素ガスは微量である。また、レセプタクル３２には逆止弁が内蔵されていない。そのため、校正の後、充填ノズル２０内に残存する水素ガスは、水素充填装置２のディスペンサノズル５、充填ホース４を介して、水素充填装置２側の脱圧機構（脱圧弁１３、脱圧系統１４、図７）により自動脱圧される。
そのため、図９に示す従来の校正装置３とは異なり、校正終了後に、校正装置３内に存在する高圧の水素ガスを脱圧する構造（脱圧弁１５、脱圧系統１１：図９）を設ける必要がなく、作業員による脱圧作業が不要である。そして、脱圧系統を設ける必要がないため、脱圧系統から逆流するのを防止するための逆止弁等も不要であり、その分だけ校正に用いられる機器の構造が簡素化され、校正に関するコストも低減できる。

流量計３０の駆動源としてはバッテリー（図示せず）が好適であるが、電源ケーブル（図示せず）を用いて図示しない商用電源と接続して駆動源とすることも可能である。
図示はされていないが、大重量の充填ノズル２０を支えるため、図示しないサポートアームにより、上方から充填ノズル２０を吊り下げて支持することも可能である。
ただし、サポートアームのバランサは固定されているので、サポートアームの調整が必要となる。そのため、サポートアームの調整を行わずに済むように、充填ノズル２０の支持は、支持装置４０によることが好適である。

次に、図８を参照して、図示の実施形態に係る充填ノズル２０を用いて校正を行った場合における校正の手順、特に校正終了の手順を説明する。以下の説明において、図１～図７で表示されている部材については、図１～図７の符号を付して記載する。
校正を行うに際して、ステップＳ１では、充填ノズル２０の流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接合する。そして流量計吸入側レセプタクル３２に水素充填装置２側のディスペンサノズル５を接合する。
ステップS１で先ず流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接合するのは、接合に先立ち調整機構５０（高さ調整機構５１、角度調整機構５２）により流量計吐出側ノズル３４の高さ方向位置と伸長方向をレセプタクル１０の高さ位置及び突出角度と整合して、レセプタクル１０を破損防止するためである。換言すれば、流量計吐出側ノズル３４の高さ方向位置と伸長方向を調整するためには、ディスペンサノズル５及び充填ホース４が充填ノズル２０の流量計吸入側レセプタクル３２に接続されていない方が、操作が容易だからである。
ただし、流量計吸入側レセプタクル３２にディスペンサノズル５を接合した後に、流量計吐出側ノズル３４の高さ方向位置と伸長方向を調整して、レセプタクル１０に流量計吐出側ノズル３４を接合することも可能である。
充填ノズル２０の流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１のレセプタクル１０に接合し、流量計吸入側レセプタクル３２にディスペンサノズル５を接合すると、図２～図５を参照して上述した様に通信充填が確立され、水素充填装置２の表示部（図示せず）に通信充填が確立した旨を表示するマークが点灯する。

ステップＳ１に続くステップＳ２では、校正を行うのに先立ち、充填ノズル２０の吸入側流路（水素充填装置２側の領域の流路）に設けられた手動弁５４（手動タイプの開閉弁）を開放する。そしてステップＳ３に進む。
ステップＳ３では校正を行う。充填ノズル２０でＦＣＶ１に水素充填を行えば、水素充填装置２、充填ホース４、ディスペンサノズル５、流量計吸入側レセプタクル３２を介して水素ガスが流量計３０を流れ、（流量計３０により）質量流量が計測され、ＦＣＶ１への水素充填と同時に校正が行われる。

ステップＳ３に続くステップＳ４では、校正を終了するか否かを判断する。校正或いは水素充填の際には、水素充填装置２（図７）の吐出側に配置された圧力計（図示せず）で圧力がチェックされるので、水素充填装置２の吐出側圧力が所定値（例えば８０ＭＰａ）以上か否かを判断し、所定以上の高圧になった場合に「校正或いは充填を終了」と判断する。当該判断は、水素充填装置２の図示しない制御ユニットにより実行される。
ステップＳ４の判断の結果、校正或いは充填を終了する場合（ステップＳ４が「Ｙｅｓ」）はステップＳ５に進む。校正或いは充填を終了しない場合（ステップＳ４が「Ｎｏ」）はステップＳ４に戻り、校正或いは充填を継続する（ステップＳ４が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ５（校正或いは充填を終了する場合）では、水素充填装置２の遮断弁１２（図７）を閉鎖して、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、水素充填装置２の脱圧弁１３（図７）を開放し、脱圧系統１４（図７）を介して水素充填装置２内に残留する水素ガスを脱圧する。
脱圧弁１３を開放することにより、水素充填装置２の充填ホース４（図７）、水素充填装置２のディスペンサノズル５（図７）内に残存する水素ガスが排出されると共に、充填ノズル２０内に残存する微量の水素ガスも、逆止弁が内蔵されていないレセプタクル３２、水素充填装置２のディスペンサノズル５、充填ホース４を介して、水素充填装置２の脱圧弁１３、脱圧系統１４を介して排出（自動脱圧）される。

続くステップＳ７では、ステップＳ６による水素充填装置２の自動脱圧が終了したか否かを判断する。自動脱圧が終了したか否かの判断に際し、水素充填装置２の吐出側圧力が脱圧の基準圧力（例えば１ＭＰａ）以下になった場合に「自動脱圧が終了」と判断する。当該判断は、水素充填装置２の制御ユニットにより実行される。
ステップＳ７で自動脱圧が終了した場合（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）はステップＳ８に進む。自動脱圧が終了していない場合（ステップＳ７が「Ｎｏ」）はステップＳ６に戻り、脱圧を継続する（ステップＳ７が「Ｎｏ」のループ）。

ステップＳ８（自動脱圧が終了）では、水素充填装置２の遮断弁１２を開放し、脱圧弁１３を閉鎖する。それと共に、充填ノズル２０における手動弁５４を閉鎖して、水素充填装置２側から充填ノズル２０内に水素が流入することを防止する。そしてステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、充填ノズル２０の流量計吐出側ノズル３４をＦＣＶ１側のレセプタクル１０から取り外す。その際に、充填ノズル２０の脱圧は不要である。ステップＳ６において、充填ノズル２０内の水素は、水素充填装置２側の脱圧弁１３、脱圧系統１４を介して排出されているからである。換言すれば、図示の実施形態では、校正終了時に、水素充填装置２内における脱圧のみを行い、水素充填装置２内の流量計と別途設けられた充填ノズル２０に内蔵された流量計３０については脱圧を行わない。
なお、ステップＳ８、Ｓ９の作業は、同時に実行することも出来、或いはステップＳ９、ステップＳ８の順で実行することも出来る。また、図８は校正作業の手順を説明しているが、充填ノズル２０を用いて水素充填を行う場合には、上述したのと同様な手順で充填作業を行うことが出来る。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態は水素充填ノズルについて説明しているが、本発明の充填ノズルは給油装置の給油ノズルとして適用することも可能である。

１・・・燃料電池自動車（ＦＣＶ）
２・・・水素充填装置
５・・・充填ノズル（ディスペンサノズル）
１０・・・燃料電池自動車のレセプタクル
２０・・・充填ノズル
３０・・・流量計（質量流量計）
３２・・・流量計吸入側レセプタクル
３４・・・流量計吐出側ノズル
４０・・・支持装置
４１・・・支持装置の基部
４１Ａ・・・基部を構成するロッド
５０・・・調整機構
５１・・・高さ調整機構
５２・・・角度調整機構
５４・・・手動弁
６０・・・光信号伝達用の光ファイバー
６１・・・受光機構
６２・・・発光機構
ＦＣＶ１・・・燃料電池自動車
ＨＦ・・・水素流路

Claims (4)

1. 流量計を内蔵し、
   流量計の吸入側における流量計吸入側レセプタクルと吐出側における流量計吐出側ノズルを設け、前記流量計吸入側レセプタクルは水素充填装置側のディスペンサノズルと着脱自在であり、逆止弁を設けていない充填ノズルにおいて、
   充填ノズル内部における流量計の流入側及び吐出側にホースを含んでおらず、
   前記流量計吐出側ノズルと燃料電池自動車のレセプタクルとの間におけるホースを不要として、前記流量計吐出側ノズルは直接燃料電池自動車のレセプタクルに着脱自在であり、
   燃料電池自動車のレセプタクルの高さ方向位置と突出方向に対応して調整する調整機構を有し、
   前記調整機構は、流量計吐出側ノズルの高さ方向位置と燃料電池自動車のレセプタクルの高さ方向位置が整合せず充填ノズルの重量が前記レセプタクルに作用して破損させてしまうことを防止するため、流量計吐出側ノズルの高さ方向位置を調整する機能を有する高さ調整機構、及び／又は、流量計吐出側ノズルの伸長方向と燃料電池自動車のレセプタクルの突出している方向が異なった状態で流量計吐出側ノズルを前記レセプタクルに接合することによる破損を防止するため、流量計吐出側ノズルの伸長方向を調整する機能を有する角度調整機構であることを特徴とする充填ノズル。
2. 充填ノズルの吸入側流路に手動弁が配置されている請求項１の充填ノズル。
3. 充填ノズルには、光信号伝達用の光ファイバーが設けられており、燃料電池自動車のレセプタクル側に受光機構を設け、水素充填装置側のレセプタクルに発光機構を設けている請求項１、２の何れかの充填ノズル。
4. 充填ノズルは支持装置を有し、支持装置の基部はロッドを放射状に複数本組み合わせて構成されている請求項１の充填ノズル。
   

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