JPWO2010067444A1 - ガス充填システム、ガス燃料車両及びガスステーション - Google Patents

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Abstract

レセプタクルとノズルとの接続箇所における凍結を抑制し、ガスを円滑に充填することが可能なガス充填システム、ガス燃料車両及びガスステーションを提供する。レセプタクル１２を有するガス燃料車両１と、レセプタクル１２に接続した充填ノズル２３を介して冷却した燃料ガスをガス燃料車両１内のタンクへ送り込んで充填するガスステーション２とからなるガス充填システムにおいて、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所を覆う防水カバー１３を備える。

Description

本発明は、ガス充填システム、ガス燃料車両及びガスステーションに関する。
近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池自動車等が注目されている。この種の燃料電池を搭載した燃料電池自動車は、燃料ガスの充填口を備えており、この充填口を構成するレセプタクルにガスステーションの充填ノズルを接続し、車両に搭載された高圧タンク内へ燃料ガスである水素ガスを送り込むようになっている。
ところで、ガスを車両へ充填する場合、充填時間の短縮化及び高圧充填によるガスの温度上昇の抑制を考慮し、充填ガスを冷却することが考えられている。このため、充填するガスを熱交換器によって冷却してから車両へ充填する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−６９３２９号公報
ところで、ガスを冷却して車両へ充填する場合、レセプタクルとノズルとの接続箇所が氷点下となり、例えば雨天時などにレセプタクルとノズルとの接続箇所に水が付着すると、付着した水が凍結し、レセプタクルにノズルが固着するおそれがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、レセプタクルとノズルとの接続箇所における凍結を抑制し、ガスを円滑に充填することが可能なガス充填システム、ガス燃料車両及びガスステーションを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明のガス充填システムは、レセプタクルを有するガス燃料車両と、前記レセプタクルに接続したノズルを介して冷却したガスを前記ガス燃料車両内のタンクへ送り込んで充填するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、前記レセプタクルと前記ノズルとの接続箇所を覆うカバーを備えている。
この構成のガス充填システムによれば、天候が雨天であっても、レセプタクルとノズルとの接続箇所がカバーによって覆われるので、レセプタクルとノズルとの接続箇所への水の付着を抑制することができる。これにより、冷却したガスの充填時におけるレセプタクルとノズルとの接続箇所での凍結を抑制することができる。
また、前記カバーが、前記ガス燃料車両の前記レセプタクルを有する充填口に設けられていても良い。この場合、前記カバーは、円筒部の軸方向一端側に底板部を有する有底円筒状に形成されたものであり、前記底板部には挿通穴が形成されており、この挿通穴に前記レセプタクルが挿通されていてもよい。さらに、前記カバーの円筒部は、前記ノズルの先端部の外径と略同一の内径を有していてもよい。
また、前記カバーが、前記ガスステーションのノズルに設けられても良い。この場合、前記カバーは、円筒状をなすと共に前記ノズルの先端部外縁から軸方向外方へ延在するように取り付けられていてもよい。
また、前記カバーは、その下部に水抜き孔が形成されていても良い。
この構成のガス充填システムによれば、カバー内に入り込んだ水が水抜き孔から流出するので、カバー内の水のレセプタクルとノズルとの接続箇所への付着を抑制することができる。
本発明のガス燃料車両は、レセプタクルに接続されたガスステーションのノズルを介して冷却されたガスが内部のタンク内に充填されるガス燃料車両において、前記レセプタクルと前記ノズルとの接続箇所を覆うカバーを備えている。
この構成のガス燃料車両によれば、天候が雨天であっても、レセプタクルとノズルとの接続箇所がカバーによって覆われるので、レセプタクルとノズルとの接続箇所への水の付着を抑制することができる。これにより、冷却したガスの充填時におけるレセプタクルとノズルとの接続箇所での凍結を抑制することができる。
前記カバーは、前記レセプタクルを有するガス燃料の充填口に設けられていてもよい。この場合、前記カバーは、円筒部の軸方向一端側に底板部を有する有底円筒状に形成されたものであり、前記底板部には挿通穴が形成されており、この挿通穴に前記レセプタクルが挿通されていてもよい。
本発明のガスステーションは、ガス燃料車両に設けられたレセプタクルに接続されるノズルを介して冷却したガスを前記ガス燃料車両内のタンクへ送り込んで充填するガスステーションにおいて、前記レセプタクルと前記ノズルとの接続箇所を覆うカバーを備えている。
この構成のガスステーションによれば、天候が雨天であっても、レセプタクルとノズルとの接続箇所がカバーによって覆われるので、レセプタクルとノズルとの接続箇所への水の付着を抑制することができる。これにより、冷却したガスの充填時におけるレセプタクルとノズルとの接続箇所での凍結を抑制することができる。
前記カバーは、前記ノズルに設けられていてもよい。この場合、前記カバーは、円筒状をなすと共に前記ノズルの先端部外縁から軸方向外方へ延在するように取り付けられていてもよい。
本発明のガス充填システム、ガス燃料車両及びガスステーションによれば、レセプタクルとノズルとの接続箇所における凍結を抑制し、ガスを円滑に充填することができる。
ガス燃料車両とガスステーションとを示す概略構成図である。 第１実施形態におけるガス燃料車両の充填口と充填ノズルとの接続箇所の断面図である。 第２実施形態におけるガス燃料車両の充填口と充填ノズルとの接続箇所の断面図である。 第３実施形態におけるガス燃料車両の充填口の斜視図である。 第３実施形態におけるガス燃料車両の充填口の概略平断面図である。
符号の説明
１ ガス燃料車両
２ ガスステーション
１１ 充填口
１２ レセプタクル
１３，６１，７２ カバー
２３ 充填ノズル（ノズル）
３４，６２ 水抜き孔
１００ ガス充填システム
以下、図面を参照して、本発明の概念及び実施形態に係るガス充填システム、ガス燃料車両及びガスステーションについて説明する。
（本発明の概念）
図１は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源として搭載した燃料電池車両などのガス燃料車両１と、このガス燃料車両１に燃料ガスを充填するガスステーション２と、を備えてなるガス充填システム１００を示している。
ガス燃料車両１は、燃料ガスの充填口１１を備えており、この充填口１１には、レセプタクル１２が設けられている。また、このガス燃料車両１には、充填口１１に、防水カバー１３が設けられている。
ガスステーション２は、燃料ガスを送り出す充填装置２１を備えている。この充填装置２１には、充填ホース２２が接続されており、この充填ホース２２の端部には、ガス燃料車両１のレセプタクル１２に接続可能な充填ノズル２３が取り付けられている。また、ガスステーション２は、プレクーラ２４を備えており、充填装置２１から送り出される燃料ガスがプレクーラ２４によって、約−２０℃程度に冷却されるようになっている。
図１に示す構成においては、防水カバー１３がレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所を覆うカバーとして機能する。そして、この構成のガス充填システム１００によれば、天候が雨天であっても、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が防水カバー１３によって覆われるので、雨天時であってもレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所への水の付着を抑制することができる。これにより、冷却したガスの充填時におけるレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所での凍結を抑制できる。
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。以下の説明において、図１と同一または同様の構成部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する場合がある。
図２に示すように、充填口１１に設けられたレセプタクル１２は、斜め上方に向けて配設されており、ガス燃料車両１に搭載された高圧タンクに繋がる配管１４が接続されている。
また、レセプタクル１２は、車体を構成するボディ３１及びホイールハウス３２に形成された開口部３１ａ，３２ａ内に配置されており、これらボディ３１及びホイールハウス３２の開口部３１ａ，３２ａ同士の間は、例えば、ゴム等から形成されたシール部材３３によって閉塞されてシールされている。
レセプタクル１２は、その内部に弁機構（図示略）が構成されており、先端側から充填ノズル２３が接続され、充填ノズル２３の接続口２４に嵌合されると、内部の弁機構が開き、充填ノズル２３からのガスの充填が可能とされる。
レセプタクル１２には、先端側を小径とすることにより、長手方向（軸方向）の中間部に段部１５が形成されており、この段部１５には、レセプタクル１２に接続される充填ノズル２３の接続口２４の縁部２４ａが当接される。
充填口１１に設けられた防水カバー１３は、円筒部４１の軸方向一端側に底板部４２を有する有底円筒状に形成されたもので、金属、合成樹脂、ゴムなどから形成されている。底板部４２には、挿通穴４３が形成されており、この挿通穴４３に、レセプタクル１２が挿通されている。そして、この防水カバー１３は、その底板部４２がガス燃料車両１のホイールハウス３２に固定されて充填口１１に取り付けられている。
防水カバー１３の円筒部４１は、充填ノズル２３の先端部の外径と略同一の内径を有しており、これにより、レセプタクル１２に充填ノズル２３を接続することにより、レセプタクル１２が防水カバー１３内に挿入され、その内周面が充填ノズル２３の外周面に密着する。
この防水カバー１３には、円筒部４１の底板側端部と底板部４２とが交差する隅部のうち、レセプタクル１２に充填ノズル２３を接続したときに少なくとも重力方向下方に位置することとなる部分に水抜き孔４４が形成されており、防水カバー１３内に水が浸入した場合であっても当該水を水抜き孔４４から外部へ流出させることができる。
また、防水カバー１３には、円筒部４１における底板部４２側の内面のうち、レセプタクル１２に充填ノズル２３を接続したときに少なくとも重力方向上方に位置することとなる部分に水素ガス検出センサ４５が設けられている。
防水カバー１３における底板部４２の内面には、赤外線通信器５２が取り付けられている。この赤外線通信器５２は、レセプタクル１２に接続された充填ノズル２３の先端部に取り付けられた赤外線通信器５３と通信し、タンク内の温度情報や圧力情報などのタンク情報を送受信する。
なお、赤外線通信器５２は、レセプタクル１２の中間部に形成されたフランジ部５１に取り付けられていてもよいが、かかる場合には、赤外線通信器５２と赤外線通信器５３とが相互に何の障害物もなく対向するように、例えば底板部４２の一部を中抜きする等の構成にしておく。
上記構成のガス燃料車両１及びガス充填システム１００において、ガス燃料車両１へ燃料ガスである水素ガスを充填する場合は、充填口１１のレセプタクル１２へ充填ノズル２３を接続する。
このようにすると、レセプタクル１２が防水カバー１３内に挿入され、防水カバー１３の内周面が充填ノズル２３の外周面に密着する。これにより、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が防水カバー１３によって覆われた状態となる。
この状態にて、ガスステーション２の充填装置２１から高圧にて水素ガスからなる燃料ガスが送り出され、プレクーラ２４によって約−２０℃に冷却されてガス燃料車両１のタンクへ充填される。
このとき、天候が雨天であり、その雨水が直接あるいはボディ３１を伝って充填口１１に入り込んだとしても、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が防水カバー１３によって覆われているので、冷却した燃料ガスの充填によって氷点下となるレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所への水の付着を抑制することができる。
なお、充填ノズル２３は、ステンレスなどの耐圧性に優れた材料から形成されているが、冷却した水素ガスを充填しても、充填ノズル２３の外周面は氷点下に冷却されることがないので、充填ノズル２３と防水カバー１３との凍結による固着もされることはない。
これにより、冷却された燃料ガスを充填することにより、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が氷点下となっていたとしても、このレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所における凍結を抑制することができる。
特に、水素ガスからなる燃料ガスをガス燃料車両１へ充填するガスステーション２は、水素ガスが万が一大気中に漏出した場合であってもガスステーション２内に溜まりにくくなるような建屋構造にするべく、屋根が小さくなっていることが多いため、一般のガソリンスタンドと比較して、ガス燃料車両１への燃料ガスの充填位置へ雨が降り込み易いという特殊事情がある。
かかる特殊事情がある場合においても、本実施形態によれば、充填作業中におけるレセプタクル１２と充填ノズル２３との凍結による固着を抑制することができ、燃料ガスを円滑にガス燃料車両１へ充填することができる。したがって、セルフ式のガスステーション２が普及し、充填作業に熟練していない不特定多数の利用者が充填作業を実施する場合であっても、ガス燃料車両１への燃料ガスの充填作業を容易に行うことができる。
また、防水カバー１３の下方位置には、水抜き孔４４が形成されているので、レセプタクル１２への充填ノズル２３の接続前に水が防水カバー１３内へ入り込んだ場合であっても、水は水抜き孔４４から外部へ流出する。したがって、防水カバー１３内に水が溜まってレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所へ付着して凍結を引き起こすおそれも抑制することができる。
さらには、レセプタクル１２と充填ノズル２３とを接続することにより、水素ガス検出センサ４５が防水カバー１３によって覆われ、これにより、ガス漏れ検査の対象空間を狭めると共に気密化できるので、微量の水素ガス漏出であっても容易に検出することが可能となり、水素ガス検出センサ４５による水素ガスの漏れ検出精度を高めることができる。
また、レセプタクル１２と充填ノズル２３とを接続することにより、タンク情報を通信する赤外線通信器５２，５３による通信箇所も防水カバー１３によって覆われるので、外乱の影響を抑制することができ、赤外線通信を良好に行うことができる。
しかも、レセプタクル１２へ充填ノズル２３を接続する際に、充填ノズル２３を防水カバー１３の円筒部４１へ挿入することにより、充填ノズル２３を容易に調芯して位置決めすることができ、燃料ガスの充填作業の容易化および確実化を図ることができる。
また、充填ノズル２３の外径を共通化することにより、防水カバー１３も共通化して製造コストを低減させることができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一構成部分は、同一符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、第２実施形態では、充填ノズル２３側に、円筒状に形成された防水カバー６１が取り付けられている。この防水カバー６１も、金属、合成樹脂、ゴムなどから形成されており、充填ノズル２３の先端部における外縁から軸方向前方（軸方向外方）へ延在するように取り付けられている。
また、この防水カバー６１には、レセプタクル１２に充填ノズル２３を接続したときに少なくとも重力方向下方側に位置することとなる部分に水抜き孔６２が形成されているので、防水カバー６１の内周面に水が付着した場合であっても、付着した水が下方へ流れ、水抜き孔６２から外部へ流出させることができる。
上記構成のガスステーション２及びガス充填システム１００において、ガス燃料車両１へ燃料ガスである水素ガスを充填する場合は、充填口１１のレセプタクル１２へ充填ノズル２３を接続する。
このようにすると、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が、充填ノズル２３に設けられた防水カバー６１によって覆われた状態となる。この状態にて、ガスステーション２の充填装置２１から高圧にて水素ガスからなる燃料ガスが送り出され、プレクーラ２４によって約−２０℃に冷却されてガス燃料車両１のタンクへ充填される。
このとき、天候が雨天であり、その雨水が直接あるいはボディ３１を伝って充填口１１に入り込んだとしても、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が防水カバー６１によって覆われているので、冷却した燃料ガスの充填によって氷点下となるレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所への水の付着を抑制することができる。
これにより、冷却された燃料ガスを充填することにより、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が氷点下となっていたとしても、このレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所における凍結を抑制することができる。
また、上述した事情で構造上屋根が小さいガスステーション２において、ガス燃料車両１への燃料ガスの充填位置へ雨が降り込み易いような場合においても、充填作業中におけるレセプタクル１２と充填ノズル２３との凍結による固着を抑制することができ、燃料ガスを円滑にガス燃料車両１へ充填することができる。したがって、充填作業に熟練していない利用者であっても、ガス燃料車両１への燃料ガスの充填作業を容易に行うことができる。
また、防水カバー６１の下方位置には、水抜き孔６２が形成されているので、防水カバー６１内に水が入り込んだ場合であっても、水を水抜き孔６２から外部へ流出させることができる。したがって、防水カバー６１内に水が溜まってレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所へ付着して凍結を引き起こすおそれも抑制することができる。
さらには、レセプタクル１２と充填ノズル２３とを接続することにより、タンク情報を通信する赤外線通信器５２，５３による通信箇所も防水カバー６１によって覆われるので、外乱の影響を抑制することができ、赤外線通信を良好に行うことができる。
また、ガス燃料車両１の充填口１１側に防水カバーを設ける場合よりも、防水カバー６１を小さくすることができ、材料費の削減を図ることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図４及び図５に示すように、ガス燃料車両１では、その充填口１１に開閉可能に取り付けられた充填口リッド７１の上縁部に、シート状の防水カバー７２が固着されている。この防水カバー７２は、充填口１１の上部及び充填口リッド７１と反対側の側部にも固着されている。
そして、このガス燃料車両１では、充填口１１のレセプタクル１２に充填ノズル２３を接続すべく、充填口１１の充填口リッド７１を開くと、充填口１１内に収納されていた防水カバー７２が充填口リッド７１によって引き出されて開かれる。
したがって、この状態にて、充填口１１のレセプタクル１２へ充填ノズル２３を接続すると、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が、充填口リッド７１によって引き出された防水カバー７２によって覆われた状態となる。
この状態にて、ガスステーション２の充填装置２１から高圧にて水素ガスからなる燃料ガスが送り出され、プレクーラ２４によって約−２０℃に冷却されてガス燃料車両１のタンクへ充填される。
このとき、天候が雨天であっても、防水カバー７２によってレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所への雨水の侵入が妨げられ、したがって、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所への水の付着を抑制することができる。
これにより、冷却された燃料ガスを充填することにより、レセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所が氷点下となっていたとしても、このレセプタクル１２と充填ノズル２３との接続箇所における凍結を抑制することができる。
また、上述した事情で構造上屋根が小さいガスステーション２において、ガス燃料車両１への燃料ガスの充填位置へ雨が降り込み易いような場合においても、充填作業中におけるレセプタクル１２と充填ノズル２３との凍結による固着を抑制することができ、燃料ガスを円滑にガス燃料車両１へ充填することができる。したがって、充填作業に熟練していない利用者であっても、ガス燃料車両１への燃料ガスの充填作業を容易に行うことができる。
なお、上記実施形態では、水素ガスからなる燃料ガスによって発電する燃料電池を搭載した燃料電池車を例にとって説明したが、本発明はガスを燃料として走行するガス燃料車両であれば、燃料電池車両に限らない。

Claims (13)

  1. レセプタクルを有するガス燃料車両と、前記レセプタクルに接続したノズルを介して冷却したガスを前記ガス燃料車両内のタンクへ送り込んで充填するガスステーションと、を備えたガス充填システムにおいて、
    前記レセプタクルと前記ノズルとの接続箇所を覆うカバーを備えたガス充填システム。
  2. 前記カバーが、前記ガス燃料車両の前記レセプタクルを有する充填口に設けられている請求項１に記載のガス充填システム。
  3. 前記カバーは、円筒部の軸方向一端側に底板部を有する有底円筒状に形成されたものであり、
    前記底板部には挿通穴が形成されており、この挿通穴に前記レセプタクルが挿通されている請求項２に記載のガス充填システム。
  4. 前記カバーの円筒部は、前記ノズルの先端部の外径と略同一の内径を有している請求項３に記載のガス充填システム。
  5. 前記カバーが、前記ガスステーションのノズルに設けられている請求項１に記載のガス充填システム。
  6. 前記カバーは、円筒状をなすと共に前記ノズルの先端部外縁から軸方向外方へ延在するように取り付けられている請求項５に記載のガス充填システム。
  7. 前記カバーは、その下部に水抜き孔が形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載のガス充填システム。
  8. レセプタクルに接続されたガスステーションのノズルを介して冷却されたガスが内部のタンク内に充填されるガス燃料車両において、
    前記レセプタクルと前記ノズルとの接続箇所を覆うカバーを備えたガス燃料車両。
  9. 前記カバーが、前記レセプタクルを有するガス燃料の充填口に設けられている請求項８に記載のガス燃料車両。
  10. 前記カバーは、円筒部の軸方向一端側に底板部を有する有底円筒状に形成されたものであり、
    前記底板部には挿通穴が形成されており、この挿通穴に前記レセプタクルが挿通されている請求項９に記載のガス燃料車両。
  11. ガス燃料車両に設けられたレセプタクルに接続されるノズルを介して冷却したガスを前記ガス燃料車両内のタンクへ送り込んで充填するガスステーションにおいて、
    前記レセプタクルと前記ノズルとの接続箇所を覆うカバーを備えたガスステーション。
  12. 前記カバーが、前記ノズルに設けられている請求項１１に記載のガスステーション。
  13. 前記カバーは、円筒状をなすと共に前記ノズルの先端部外縁から軸方向外方へ延在するように取り付けられている請求項１２に記載のガスステーション。
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