JPWO2019150650A1

JPWO2019150650A1 - 充填装置

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Publication number: JPWO2019150650A1
Application number: JP2019568576A
Authority: JP
Inventors: 正浩竹澤
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2038-10-01
Also published as: KR102151471B1; WO2019150650A1; EP4023929A4; CN110573789A; JP7177399B2; CN110573789B; EP4023929A1; US20210140587A1; US11073244B2; KR20190092273A

Abstract

【課題】ノズルの接続ピンが半径方向に動くことを抑制し、当該接続ピンの外周面に傷や変形（凹み等）が生じることを防止できると共に、充填ノズルをコンパクトにすることが出来る充填装置の提供。【解決手段】水素燃料貯蔵タンクと、該貯蔵タンクから燃料充填系統を介して車両に搭載されている車載用水素充填タンクに水素を充填する充填ノズル（１０）を備えた充填装置（１００）において、充填ノズル（１０）はロッド状部材（２：接続ピン）と本体部（１）を備えており、本体部（１）（のロッド状部材半径方向外周部）にはシール部材（３：積層型のシール材）が配置され、ロッド状部材（２）の先端側（レセプタクル２０側）にはシール部材保持部材（４：押え）が設けられて、シール部材保持部材（４）との摺動からロッド状部材（２）の外周面を保護する機構を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば燃料として用いられる水素ガス等の気体を充填するための充填装置に関する。

例えば水素を燃料として走行する車両では、図６で示す様に、水素貯蔵タンク５０、燃料充填系統（ディスペンサー６０、充填ホース４５等）を備える水素充填所で、充填ノズル３０と車両側充填口であるレセプタクル４０とを接続して水素ガスを充填している。当該充填は、車両Ａに搭載された水素タンク４１の最高使用圧力に応じて制御しながら行われる。なお図６において、符号５１は水素貯蔵タンク５０からディスペンサー６０に水素を供給する配管系を示す。この様な水素充填装置としては、例えば本出願人が提案している水素充填装置（例えば、特許文献１参照）が存在し、係る水素充填装置は有効な技術である。

従来の水素充填装置では、水素充填装置のノズルとレセプタクル（車両側の受口）を結合した際に、ノズル側の接続ピンがレセプタクルにより押圧されて開弁し、水素がレセプタクル側に流れる様に構成されている。そして、接続ピンの外周面から水素ガスが漏出することを防止するため、積層型のシール材（カップシール）を設けている。ここで、ノズル側の接続ピンが半径方向に動いてしまうこと（いわゆる「ガタつき」）を抑制し、ノズルとレセプタクルとを適正に結合せしめるため、従来の水素充填装置では、ノズル側の本体部に半径方向内方に突出した案内部材を設け、当該案内部材の内周面を前記接続ピンが摺動することにより、前記接続ピンが半径方向に動くことを抑制している。

しかし、前記案内部材の半径方向内周面と前記接続ピンが摺動するため、弁の開閉を繰り返すことにより、前記接続ピンの摺動箇所に傷や変形（凹み等）が生じてしまう。そして、当該傷や変形を生じた箇所が前記積層型のシールの半径方向内側の領域に位置すると、当該傷や変形を介して水素がノズル外に漏出してしまう、という問題が存在する。また、前記案内部材を設けることにより、その分だけノズルの接続ピン軸方向寸法を長くしなければならず、充填ノズルのコンパクト化を阻害するという問題も存在する。上述した水素充填装置（特許文献１参照）においては、係る問題点の解消については何等開示されてはいない。

日本特開２０１４−１０９３５０号公報

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、ノズルの接続ピンが半径方向に動くことを抑制し、当該接続ピンの外周面に傷や変形（凹み等）が生じることを防止できると共に、充填ノズルをコンパクトにすることが出来る充填装置の提供を目的としている。

本発明の充填装置（１００）は、水素燃料を貯える貯蔵タンクと、該貯蔵タンクから燃料充填系統を介して車両に搭載されている車載用水素充填タンクに水素を充填する充填ノズル（１０）を備えた充填装置（１００）において、充填ノズル（１０）はロッド状部材（２：接続ピン）と本体部（１）を備えており、本体部（１）（のロッド状部材半径方向外周部）にはシール部材（３：積層型のシール材）が配置され、ロッド状部材（２）の先端側車載用水素充填タンクにおけるレセプタクル２０側）にはシール部材保持部材（４：押え）が設けられて、シール部材保持部材（４）との摺動からロッド状部材（２）の外周面を保護する機構を有することを特徴としている。

ここで、シール部材保持部材（４）との摺動からロッド状部材（２）の外周面を保護する前記機構を、シール部材保持部材（４：押え）の半径方向内側面にロッド状部材（２）の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂、Ａｌ、Ｃｕ等）をコーティングして構成することが出来る。或いは、ロッド状部材（２）の表面にシール部材保持部材（４：押え）の材料（例えばステンレス）よりも硬度が高い素材（例えば、ガラス、炭素系材料等）をコーティングして、前記機構を構成することが出来る。

或いは、シール部材保持部材（４−１：押え）をロッド状部材（２）の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂）で構成し、シール部材保持部材（４−１：押え）の先端側（車載用水素充填タンクにおけるレセプタクル２０側）に配置され且つ半径方向内方に延在しているがロッド状部材（２）とは接触しない保持具（１７：第１の保持具）を（本体部１に着脱自在に）配置して、前記機構を構成することも可能である。この場合、シール部材保持部材（４−１：押え）の前記燃料充填系統側に第２の保持具（１８）を（本体部１に着脱自在に）配置して、前記保持具（１７：第１の保持具）と第２の保持具（１８）によりシール部材保持部材（４−１：押え）を挟み込むことが好ましい。

本発明において、ロッド状部材（２：接続ピン）の前記燃料充填系統側端部に弁体（２Ａ）が設けられ、弁体（２Ａ）を閉鎖側に付勢する弾性材（５）が設けられているのが好ましい。

本発明の実施に際しては、充填ノズル（１０）と車両用充填口（２０）との連結状態を維持するクラッチ機構（１２）を備えていることが好ましい。

上述の構成を具備する本発明によれば、本体部（１）におけるロッド状部材（２）が貫通している個所の周辺に加えて、シール部材保持部材（４：押え）の内周面により、ロッド状部材（２）が半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」）を防止することが出来る。そして、シール部材保持部材（４）との摺動からロッド状部材（２）の外周面を保護する機構により、充填ノズル（１０）内の弁の開閉を繰り返しても、ロッド状部材（２）がシール部材保持部材（４）と摺動する箇所に傷や変形（凹み等）が生じることがなく、ロッド状部材（２）がシール部材保持部材（４）と摺動する箇所が前記積層型のシール（３）の半径方向内側の領域に位置しても、ロッド状部材（２）の表面には傷や変形は存在しないので、ガス（例えば水素）がノズル（１０）外に漏出してしまうことは無い。

それに加えて、本発明はシール部材保持部材（４）がロッド状部材（２）の半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」）を防止する機能を有しているため、ノズル（１０）側の本体部（１）に半径方向内方に突出した案内部材を別途設ける必要が無く、当該案内部材と前記積層型のシールの間に弁開閉のための移動代を設ける必要も無くなる。その結果、本発明によれば、充填ノズル（１０）のロッド状部材（２）軸線方向寸法を小さくして、全体をコンパクトにすることが容易である。

本発明の実施形態における充填ノズルと車両側充填口を分離した状態で示す断面図である。実施形態における充填ノズルと車両側充填口を連結した状態で示す断面図である。図１、図２のシール部材保持部材と、当該シール部材保持部材を充填ノズルの本体部に締め込む工具を示す斜視図である。図２における部分Ｆ４の拡大図である。実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。従来技術に係る水素充填装置の説明図である。

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において、充填ノズル１０は、図示しない水素燃料貯蔵タンクから燃料充填系統（ディスペンサー６０、充填ホース４５等、図６参照）を介して、車載用水素充填タンク４１に水素を充填する。充填ノズル１０は管継手本体１（以下、「本体部」と言う）を有しており、本体部１の水素供給源側（図１で右側）端部の中央部（図１では上下方向中央部）には、水素導入口１Ｂが設けられている。そして、本体部１のレセプタクル２０側（車両用充填口側、図１で左側）端部には開口１Ｃが設けられている。開口１Ｃは、レセプタクル２０を挿入するための開口である。そして図２で示す様に充填ノズル１０とレセプタクル２０を結合する際（例えば水素充填時）には、レセプタクル２０は図１で示すレセプタクル挿入空間１Ｄに位置している。

図１において、本体部１の上下方向中央部には、水素導入口１Ｂからレセプタクル挿入空間１Ｄに延在する本体内流路１Ａが形成されており、本体内流路１Ａにはロッド状部材２（接続ピン）が収容されている。ロッド状部材２の水素供給源側（図１で右側：水素供給源は図１では図示せず）の端部には弁体２Ａが設けられており、弁体２Ａは本体内流路１Ａの弁体収容部１Ｅに収容されている。弁体収容部１Ｅ内において、弁体２Ａの水素供給源側（図１の右側）には弾性材であるスプリング５が配置されている。弁体２Ａと、弁体収容部１Ｅの端部（図１では左端部）の段部により構成された弁座１Ｍと、スプリング５は、弁機構を構成している。

ロッド状部材２は本体内流路１Ａ内を、図１では左右方向に摺動自在であり、図１で示すレセプタクル２０と連結されていない状態では、弁体２Ａはスプリング５の弾性反撥力によりレセプタクル２０側（図１では左側）に付勢されて、弁体収容部１Ｅの端部（図１では左端部）の段部により構成された弁座１Ｍに座着し、弁機構（弁体２Ａ等）は閉鎖している。ロッド状部材２は中空形状であり、中空部分がロッド内流路２Ｂを構成している。そして、ロッド状部材２は、大径部２Ｃ、細径部２Ｄ、弁体２Ａ、径寸法変化部２Ｆを有しており、径寸法変化部２Ｆには開口２Ｅが形成されており、大径部２Ｃと細径部２Ｄは径寸法変化部２Ｆにより接続されている。水素ガス充填時（図２参照）には、ディスペンサー（図１、図２では図示せず：図６参照）から弁体２Ａ等で構成される弁機構を経由して本体内流路１Ａ内に水素ガスが流入する。本体内流路１Ａ内に流入した水素ガスは、ロッド状部材２の開口２Ｅを介してロッド内流路２Ｂを流過する。

ロッド状部材２の大径部２Ｃには段部２Ｇが形成され、充填ノズル１０とレセプタクル２０が連結された際に、段部２Ｇは本体部１の段部１Ｆと係合する。ロッド状部材２の細径部２Ｄにはナット部材２Ｈが固定され、ナット部材２Ｈが本体部１の凸部１Ｇ（或いは、ロッド内流路２Ｂに連続する小径の流路２Ｎの端部）と係合することにより、水素充填時にロッド状部材２がレセプタクル側（図１で左側）に抜け出てしまうことを防止している。本体部１において、ロッド状部材２の大径部２Ｃの摺動する部分、ナット部材２Ｈの外周面と対向する部分、後述するシール部材保持部材４（押え）の内周面は、ロッド状部材２の対応する部分と協働して、ロッド状部材２が半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」が生じること）を抑制している。

図１において、本体部１には、ロッド状部材２の大径部２Ｃの半径方向外周部と対向する領域に、シール部材３（積層型のシール材：いわゆる「カップシール」）が配置されている。カップシール３は、本体部１のレセプタクル２０側（図１で左側）端面１Ｈ近傍に配置され、カップシール３の内径寸法は、ロッド状部材２の大径部２Ｃ（段部２Ｇよりレセプタクル側（図１で左側））の外径寸法に略等しく設定され、大径部２Ｃがカップシール３内を摺動可能に設定されている。

カップシール３の端面１Ｈ側（図１では左側）に隣接して、シール部材保持部材４が設けられている。シール部材保持部材４は本体部１の内周に固定されており、符号４Ａはシール部材保持部材４に形成された雄ネジを示す。なお、シール部材保持部材４を本体部１の内周に固定する手段として、ネジ以外の公知の手段を採用することが可能である。シール部材保持部材４は、ロッド状部材２が半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」が生じること）を抑制すると共に、カップシール３がロッド状部材２の先端側（図１では左側：レセプタクル２０側）に移動しない様に、カップシール３を保持する機能を有している。

図２において、ノズル１０とレセプタクル２０を連結した状態では、ロッド状部材２の先端側（レセプタクル側：図１、図２では左側）の係合部２Ｉ（図１）は、レセプタクル２０の先端側（ノズル側：図１、図２では右側）の係合部２０Ｃ（図１）に当接し、ロッド状部材２は図１で示す状態から、図１、図２の右方向（レセプタクル２０から隔離する方向）へ移動する。符号２１はＯリングを示す。Ｏリング２１は、本体部１（ノズル１０）とレセプタクル２０が連結した際に、ロッド内流路２Ｂからレセプタクル内流路２０Ｂに流れる水素ガスが所定の流路から漏出することを防止するシール部材である。ロッド状部材２は図１で示す状態から図１、図２の右方向へ移動した際に、ロッド状部材２は、ロッド状部材２の大径部２Ｃの段部２Ｇ（図１）が本体部１の段部１Ｆ（図１）に当接する位置まで移動する。

ロッド状部材２が図１で示す状態から図１、図２の右方向へ移動するに伴い、ロッド状部材２先端の弁体２Ａはスプリング５の弾性反撥力に抗して弁座１Ｍから離隔し、弁機構を開弁する。そして開弁した弁機構を介して、図１、図２では図示しない水素供給源から供給された高圧の水素ガスが、水素導入口１Ｂから本体内流路１Ａに流入する。本体内流路１Ａに流入した水素ガスは、ロッド状部材２の開口２Ｅ、ロッド内流路２Ｂを経由し、レセプタクル内流路２０Ｂを流過して、図２では図示しない車載用水素充填タンク４１（図６）内に供給される。

図２において、水素ガスが本体内流路１Ａ、ロッド内流路２Ｂを流過する際に、ロッド状部材２の開口２Ｅからロッド内流路２Ｂを流れずに、ロッド状部材２の大径部２Ｃの外周面と本体内流路１Ａの内周面との間の隙間δを流れて（漏出して）、本体部１外には漏出する恐れがある。この様な水素ガスの漏出を防止するため、カップシール３を配置して、隙間δを流れる水素ガスをシールする。ここで、ロッド部材２が本体部１内を繰り返し摺動することにより、ロッド状部材２の摺動する箇所Ｒ（図２）が摩耗して、傷や変形（凹み等）が生じてしまう。その様な摩耗が生じて、ロッド状部材２の当該傷や変形箇所がカップシール３の半径方向内側の領域（内周部）に位置してしまうと、カップシール３のシール機能が発揮されず、水素ガスがカップシール３とロッド状部材２の領域における傷や変形箇所を通過して、本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまう。

ロッド状部材２の摩耗による上述の事態に対処するため、図示の実施形態では、ロッド状部材２とシール部材保持部材４との摺動から、ロッド状部材２の外周面を保護する機構を有している。すなわち、シール部材保持部材４の半径方向内側面にロッド状部材２の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂、Ａｌ、Ｃｕ等）をコーティングして、前記ロッド状部材２の外周面を保護する機構を構成している。或いは、ロッド状部材２の少なくとも箇所Ｒの表面に、シール部材保持部材４の材料（例えばステンレス）よりも硬度が高い素材（例えば、ガラス、炭素系材料等）をコーティングして、前記機構を構成しても良い。さらに、ロッド部材２全体をシール部材保持部材４の材料よりも硬度が高い素材で構成しても良い。その様な構成を有している図示の実施形態では、ロッド状部材２の摺動を繰り返しても、ロッド状部材２（の外周面）の箇所Ｒが摩耗することが防止され、傷や変形（凹み等）が生じることがなく、充填ノズル１０とレセプタクル２０との連結状態において、ロッド状部材２がシール部材保持部材４と摺動する箇所Ｒがカップシール３の半径方向内側の領域に位置しても、（ロッド状部材２の表面には傷や変形は存在しないので、）水素ガスがカップシール３とロッド状部材２の間から本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまうことは無い。

水素充填時に、カップシール３が高圧の水素ガスにより付勢されてレセプタクル２０側に移動するのを防止するため、シール部材保持部材４はネジ等の公知の手法により本体部１の内周に強固に固定される。図３（Ａ）にシール部材保持部材４の一例を示す。図３（Ａ）において、シール部材保持部材４の外周面に雄ネジ４Ａが形成されており、雄ネジ４Ａは本体部１の内周の雌ネジ（図示せず）に螺合する。また図３（Ａ）において、シール部材保持部材４の左側の端面（シール部材保持部材４を本体部１に取り付けた際に、カップシール３から離隔している側の端面）には、スリット４Ｂが形成されている。シール部材保持部材４を本体部１の内周に固定する際には、図３（Ｂ）で示す様な専用工具Ｔを用い、工具Ｔの係合部ＴＡをシール部材保持部材４のスリット４Ｂに係合させて、回転することにより、シール部材保持部材４の雄ネジ４Ａを本体部１内周の図示しない雌ネジに充分に締め込み、シール部材保持部材４を本体部１に強固に固定する。

図示の実施形態では、充填ノズル１０とレセプタクル２０との連結状態を維持するクラッチ機構１２を備えている。図１において、本体内流路１Ａの半径方向外方であって、レセプタクル２０側（図１で左側）には、中空シリンダー形状のクラッチ１３が設けられている。クラッチ１３の水素供給源側（図１で右側）の端部に形成された係止部１３Ａが、本体部１に形成されたクラッチ嵌合溝１Ｊに嵌合して、固定されている。一方、クラッチ１３のレセプタクル側端部（図１で左側）には突起１３Ｂが設けられ、充填ノズル１０とレセプタクル２０の連結時（水素供給時）には、図２で示す様に、突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａに嵌入する。

クラッチ１３の半径方向外方にはレバー１４が設けられている。レバー１４にはレバー用把持部１４Ａが一体的に形成され、図示しない作業者がレバー用把持部１４Ａを把持してレバー１４を矢印Ｈ方向に移動して、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れてしまうことを防止する位置と、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れることを許容する位置とを移動することが出来る。図１、図２において、本体部１には、レバー１４が矢印Ｈ方向に移動することを許容するレバー用開口部１Ｋと、レバー移動通路１Ｌが形成されている。

図２で示す状態では、レバー１４のレセプタクル側端部（図２では左端部）をクラッチ１３の突起１３Ｂの半径方向外方位置に保持して、クラッチ１３がレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れないようにしている。クラッチ機構１２は、レバー１４のレセプタクル側（図２では左側）の端部に設けられ且つ半径方向内側に突出した突起１４Ｂ（レバーの突起）と、レバーの突起１４Ｂよりもレセプタクル２０から離隔した側（図２では右側）に配置したリング状の弾性部材１５（例えばＯリング）を有している。リング状弾性部材１５は、レバー１４のレセプタクル側端部近傍に形成された弾性体用溝１４Ｃに嵌合している。

水素充填時には、図２で示す様に充填ノズル１０とレセプタクル２０とが連結した状態となり、水素ガスが本体部内流路１Ａに流入し、ロッド内流路２Ｂ、レセプタクル内流路２０Ｂを流過する。その際、水素ガスは非常に高圧（例えば７０ＭＰａ）であり、その圧力により本体部１をレセプタクル２０から引き剥がそうとする引張力Ｆ１（図２）が作用する。引張力Ｆ１（図２）が作用する結果、クラッチ１３の突起１３Ｂにおけるレセプタクル２０から離隔する側（図２で右側）の傾斜面１３ＢＡと、レセプタクル嵌合溝２０Ａにおけるレセプタクル２０から離隔する側（図２で右側）の傾斜面２０ＡＡとの作用により、引張力Ｆ１の分力として半径方向外方に向かう力ＲＯがクラッチ１３に作用し、クラッチ１３は半径方向外方に移動する。

図２におけるＦ４部分を拡大した図４において、半径方向外方に向かう力ＲＯによりクラッチ１３が半径方向外方に移動すると、弾性体１５が半径方向に潰れた状態となる。その結果、領域ＦＴで、クラッチ１３の突起１３Ｂの端面１３ＢＢと、レバー１４の突起１４Ｂの端面１４ＢＡが当接し、図４で示す状態からレバー１４をレセプタクル２０に対して図２、図４で左右方向について右側に移動することが出来ないので、レバー１４をレセプタクル２０から離隔する方向（図２、図４では右方向）に移動することは出来ない。そのため、レバー１４はクラッチ１３の突起１３Ｂの半径方向外方に位置し続け、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れてしまうことは無く、本体部１とレセプタクル２０の連結が解除されてしまうことが防止される。弾性体１５の弾性係数、クラッチ側への突出量、レバー１４の突起１４Ｂにおけるクラッチ側への突出量、突起１３Ｂの傾斜面１３ＢＡの傾斜角度（図２、図４）、レセプタクル嵌合溝２０Ａの傾斜面２０ＡＡ（図２、図４）の傾斜角度等、を適宜設計することにより、上述の作用効果を奏する。なお、図１、図２において、符号１６は、充填ノズル１０とレセプタクル２０が連結した際に、クラッチ機構１２のレセプタクル２０側先端の半径方向外方にレバー１４を位置させるレバー位置移動機構を示している。

図２、図４において、水素ガスの充填が完了し、所定の脱圧作業が完了すると、水素ガスの高圧に起因する引張力Ｆ１（図２）が消失する。それに伴い、クラッチ１３に作用する半径方向外方に向かう力ＲＯも消失し、クラッチ１３は半径方向内方の位置（水素ガス充填前の位置）に復帰する。そのため、レバー１４の先端近傍に設けられたリング状弾性部材１５は、図４で示す潰れた状態から断面円形の状態に復帰して、端面１３ＢＢと端面１４ＢＡは当接せず、レバー１４は図４で示す状態とは異なり、レセプタクル２０から離隔する方向（図２、図４では右方向）に移動可能となる。そして、レバー１４をレセプタクル２０から離隔する方向（図２、図４では右方向）に移動すれば、レバー１４はクラッチ１３の突起１３Ｂの半径方向外方には位置していないので、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れることが可能となり、本体部１（充填ノズル１０）とレセプタクル２０の連結を解除することが出来る。

図１〜図４に示す実施形態に係る充填装置１００によれば、シール部材保持部材４の内周面により、ロッド状部材２が半径方向に動くことが抑制され、ロッド状部材２の「ガタつき」を抑制することが出来る。また、シール部材保持部材４との摺動からロッド状部材２の外周面を保護する構造として、例えば、シール部材保持部材４の内側面にロッド状部材２の材料よりも硬度が低い素材をコーティングする構造、或いは、ロッド状部材２の表面にシール部材保持部材４の材料よりも硬度が高い素材をコーティングする構造、さらには、ロッド部材２自体をシール部材保持部材４の材料よりも硬度が高い素材とする構造を有している。そのため、充填ノズル１０内の弁機構（弁体２Ａ等）の開閉を繰り返しても、ロッド状部材２の外周面に（特に、図２で示す様に充填ノズル１０とレセプタクル２０との連結状態で、カップシール３の半径方向内方に位置する箇所Ｒに）傷や変形（凹み等）が生じることがない。その結果、充填ノズル１０とレセプタクル２０とが連結して（図２）、ロッド状部材２がカップシール３の半径方向内方に位置しても、ロッド状部材２の表面には傷や変形は存在しないので、水素ガスが本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまうことは無い。

また、シール部材保持部材４を本体部１の内周にネジで固定する際は、専用工具Ｔをシール部材保持部材４のスリット４Ｂに係合させて締め込むので、シール部材保持部材４が本体部１に強固に固定される。そのため、シール部材保持部材４が本体部１から外れてしまうことがなく、シール部材保持部材４により、カップシール３が高圧の水素ガスにより付勢されてレセプタクル２０側に移動するのを防止出来る。

図示の実施形態では、シール部材保持部材４がロッド状部材２の半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」）を防止する機能を有しているため、本体部１のレセプタクル２０側に、半径方向内方に突出した案内部材を別途設ける必要が無く、当該案内部材（別途設けた案内部材）とカップシール３の間に弁開閉のための移動代を設ける必要も無い。そして、当該移動代を設ける必要がない分だけ、充填ノズル１０のロッド状部材２軸線方向寸法を小さくして、全体をコンパクトに構成することが出来る。

これに加えて、図示の実施形態では、充填ノズル１０とレセプタクル２０（車両側充填口）を連結することにより、ロッド状部材２の弁体２Ａが弁座１Ｍから離隔し、弁機構を開弁し、水素導入口１Ｂからレセプタクル２０側（車両用充填口側）への流路が開き、水素ガスが充填可能となるので、安全である。そして図示の実施形態によれば、充填ノズル１０とレセプタクル２０（車両用充填口）との連結状態を維持するクラッチ機構１２を備えており、充填ノズル１０とレセプタクル２０を連結して水素を充填すると、水素充填圧力が作用している間は、充填ノズル１０をレセプタクル２０から取り外すことは出来ない。係るクラッチ機構１２は機械式機構であり、水素ガス等の流体を使用して作動させるものではないため、当該作動のための流体回路や作動流体のシール構造（Ｏリング等）を設ける必要がない。そのため、作動ガス（水素ガス等）が漏洩する恐れも無く、確実である。

次に図５を参照して、図示の実施形態における変形例を説明する。図５に示す変形例では、シール部材保持部材４−１全体をロッド状部材２の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂）で構成している。シール部材保持部材４−１の先端側（レセプタクル２０側、図５で左側）には第１の保持具１７が配置される。第１の保持具１７は、本体部１の内周にネジで螺合している。図５において、符号１７Ａは第１の保持具１７に形成された雄ネジを示している。第１の保持具１７の内周面は、ロッド状部材２（の外周面）と離隔しており、符号εは第１の保持具１７の内周面とロッド状部材２の外周面における隙間（の寸法）を示している。そのため、第１の保持具１７は、軸方向に移動するロッド状部材２とは接触しない。シール部材保持部材４−１のカップシール３側（水素供給源側、図５で右側）には第２の保持具１８が配置されている。第２の保持具１８も、第１の保持具１７と同様、本体部１の内周に螺合しており、図５における符号１８Ａは第２の保持具１８に形成された雄ネジを示している。そして、第２の保持具１８の内周面も、ロッド状部材２と離隔しており、第２の保持具１８の内周面とロッド状部材２の外周面における隙間（の寸法）も、符号εで示されている。そのため、第２の保持具１８も、軸方向に移動するロッド状部材２とは接触しない。

シール部材保持部材４−１は、図１〜図４の実施形態と同様に、内径寸法はロッド状部材２の大径部２Ｃの外径に概略等しく、ロッド状部材２を先端側（レセプタクル２０側）で支持して、いわゆる「ガタつき」を防止する機能を有している。シール部材保持部材４−１はロッド状部材２の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂）で構成されているので、図１〜図４の実施形態と同様に、ロッド状部材２（の外周面）がシール部材保持部材４−１と摺動する箇所に傷や変形（凹み等）を生じることは無く、水素充填時にロッド状部材２の表面とカップシール３の内面の間から水素ガスが本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまうことも無い。

そして、シール部材保持部材４−１を挟み込んで第１の保持具１７、第２の保持具１８が配置されているので、水素充填時において、ロッド状部材２の軸線方向（図５の左右方向）に押圧されることが防止される。そのため、シール部材保持部材４−１が半径方向内方に膨張してロッド状部材２の軸方向移動を妨げてしまうことも防止される。また、第２の保持具１８を本体部１の内周に螺合し、シール部材保持部材４−１を挿入し、シール部材保持部材４−１を挟み込む様に、第１の保持具１７を本体部１に螺合することにより、容易に組み立てることが出来るという作用効果も発揮する。図５の変形例におけるその他の構成、作用効果は、図１〜図４の実施形態と同様である。

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、図示の実施形態では水素充填装置として説明しているが、本発明をＣＮＧ充填装置として適用することも可能である。

１・・・本体部
２・・・ロッド状部材（接続ピン）
２Ａ・・・弁体
３・・・カップリング（シール部材）
４、４−１・・・シール部材保持部材（押え）
５・・・スプリング（弾性材）
１０・・・充填ノズル
１２・・・クラッチ機構
１７・・・第１の保持具
１８・・・第２の保持具
２０・・・レセプタクル
１００・・・充填装置

【０００２】
等）が生じてしまう。そして、当該傷や変形を生じた箇所が前記積層型のシールの半径方向内側の領域に位置すると、当該傷や変形を介して水素がノズル外に漏出してしまう、という問題が存在する。また、前記案内部材を設けることにより、その分だけノズルの接続ピン軸方向寸法を長くしなければならず、充填ノズルのコンパクト化を阻害するという問題も存在する。上述した水素充填装置（特許文献１参照）においては、係る問題点の解消については何等開示されてはいない。
先行技術文献
特許文献
［０００５］
特許文献１：日本特開２０１４−１０９３５０号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
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、ノズルの接続ピンが半径方向に動くことを抑制し、当該接続ピンの外周面に傷や変形（凹み等）が生じることを防止できると共に、充填ノズルをコンパクトにすることが出来る充填装置の提供を目的としている。
課題を解決するための手段
［０００７］
本発明の充填装置（１００）は、水素燃料を貯える貯蔵タンクと、該貯蔵タンクから燃料充填系統を介して車両に搭載されている車載用水素充填タンクに水素を充填する充填ノズル（１０）を備えた充填装置（１００）において、前記充填ノズル（１０）は、ロッド状部材（２：接続ピン）と本体部（１）を備えており、前記ロッド状部材（２）の内部を水素が流れ、前記本体部（１）は、前記ロッド状部材（２）を覆うと共に、前記ロッド状部材（２）との間にシール部材（３：積層型のシール材）が配置され、前記ロッド状部材（２）の先端側には、２つの保持具（１７、１８）に挟まれたシール部材保持部材（４−１）が設けられ、前記シール部材保持部材（４−１）は、前記ロッド状部材（２）の外周面を保護しながら該外周面上を摺動し、前記２つの保持具（１７、１８）の各々は、内周面が前記ロッド状部材（２）の外周面から離隔した状態で前記本体部（１）に螺合することを特徴としている。
［０００８］
ここで、シール部材保持部材（４）との摺動からロッド状部材（２）の外

【０００３】
周面を保護する前記機構を、シール部材保持部材（４：押え）の半径方向内側面にロッド状部材（２）の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂、Ａｌ、Ｃｕ等）をコーティングして構成することが出来る。或いは、ロッド状部材（２）の表面にシール部材保持部材（４：押え）の材料（例えばステンレス）よりも硬度が高い素材（例えば、ガラス、炭素系材料等）をコーティングして、前記機構を構成することが出来る。
［０００９］
［００１０］
本発明において、ロッド状部材（２：接続ピン）の前記燃料充填系統側端部に弁体（２Ａ）が設けられ、弁体（２Ａ）を閉鎖側に付勢する弾性材（５）が設けられているのが好ましい。
［００１１］
本発明の実施に際しては、充填ノズル（１０）と車両用充填口（２０）との連結状態を維持するクラッチ機構（１２）を備えていることが好ましい。
発明の効果
［００１２］
上述の構成を具備する本発明によれば、本体部（１）におけるロッド状部材（２）が貫通している個所の周辺に加えて、シール部材保持部材（４：押え）の内周面により、ロッド状部材（２）が半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」）を防止することが出来る。そして、シール部材保持部材（４）との摺動からロッド状部材（２）の外周面を保護する機構により、充填ノズル（１０）内の弁の開閉を繰り返しても、ロッド状部材（２）がシール部

【０００４】
材保持部材（４）と摺動する箇所に傷や変形（凹み等）が生じることがなく、ロッド状部材（２）がシール部材保持部材（４）と摺動する箇所が前記積層型のシール（３）の半径方向内側の領域に位置しても、ロッド状部材（２）の表面には傷や変形は存在しないので、ガス（例えば水素）がノズル（１０）外に漏出してしまうことは無い。
［００１３］
それに加えて、本発明はシール部材保持部材（４）がロッド状部材（２）の半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」）を防止する機能を有しているため、ノズル（１０）側の本体部（１）に半径方向内方に突出した案内部材を別途設ける必要が無く、当該案内部材と前記積層型のシールの間に弁開閉のための移動代を設ける必要も無くなる。その結果、本発明によれば、充填ノズル（１０）のロッド状部材（２）軸線方向寸法を小さくして、全体をコンパクトにすることが容易である。
図面の簡単な説明
［００１４］
［図１］本発明の参考例における充填ノズルと車両側充填口を分離した状態で示す断面図である。
［図２］参考例における充填ノズルと車両側充填口を連結した状態で示す断面図である。
［図３］図１、図２のシール部材保持部材と、当該シール部材保持部材を充填ノズルの本体部に締め込む工具を示す斜視図である。
［図４］図２における部分Ｆ４の拡大図である。
［図５］本発明の実施形態を示す部分拡大断面図である。
［図６］従来技術に係る水素充填装置の説明図である。
発明を実施するための形態
［００１５］
以下、添付図面を参照して、本発明の参考例及び実施形態について説明する。図１において、充填ノズル１０は、図示しない水素燃料貯蔵タンクから燃料充填系統（ディスペンサー６０、充填ホース４５等、図６参照）を介して、車載用水素充填タンク４１に水素を充填する。充填ノズル１０は管継手本体１（以下、「本体部」と言う）を有しており、本体部１の水素供給源側（図１で右

【０００８】
１（ノズル１０）外に漏出してしまう。
［００２４］
ロッド状部材２の摩耗による上述の事態に対処するため、図示の参考例では、ロッド状部材２とシール部材保持部材４との摺動から、ロッド状部材２の外周面を保護する機構を有している。すなわち、シール部材保持部材４の半径方向内側面にロッド状部材２の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂、Ａｌ、Ｃｕ等）をコーティングして、前記ロッド状部材２の外周面を保護する機構を構成している。或いは、ロッド状部材２の少なくとも箇所Ｒの表面に、シール部材保持部材４の材料（例えばステンレス）よりも硬度が高い素材（例えば、ガラス、炭素系材料等）をコーティングして、前記機構を構成しても良い。さらに、ロッド部材２全体をシール部材保持部材４の材料よりも硬度が高い素材で構成しても良い。その様な構成を有している図示の参考例では、ロッド状部材２の摺動を繰り返しても、ロッド状部材２（の外周面）の箇所Ｒが摩耗することが防止され、傷や変形（凹み等）が生じることがなく、充填ノズル１０とレセプタクル２０との連結状態において、ロッド状部材２がシール部材保持部材４と摺動する箇所Ｒがカップシール３の半径方向内側の領域に位置しても、（ロッド状部材２の表面には傷や変形は存在しないので、）水素ガスがカップシール３とロッド状部材２の間から本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまうことは無い。
［００２５］
水素充填時に、カップシール３が高圧の水素ガスにより付勢されてレセプタクル２０側に移動するのを防止するため、シール部材保持部材４はネジ等の公知の手法により本体部１の内周に強固に固定される。図３（Ａ）にシール部材保持部材４の一例を示す。図３（Ａ）において、シール部材保持部材４の外周面に雄ネジ４Ａが形成されており、雄ネジ４Ａは本体部１の内周の雌ネジ（図示せず）に螺合する。また図３（Ａ）において、シール部材保持部材４の左側の端面（シール部材保持部材４を本体部１に取り付けた際に、カップシール３から離隔している側の端面）には、スリット４Ｂが形成されている。シール部材保持部材４を本体部１の内周に固定する際には、図３（

【０００９】
Ｂ）で示す様な専用工具Ｔを用い、工具Ｔの係合部ＴＡをシール部材保持部材４のスリット４Ｂに係合させて、回転することにより、シール部材保持部材４の雄ネジ４Ａを本体部１内周の図示しない雌ネジに充分に締め込み、シール部材保持部材４を本体部１に強固に固定する。
［００２６］
図示の参考例では、充填ノズル１０とレセプタクル２０との連結状態を維持するクラッチ機構１２を備えている。図１において、本体内流路１Ａの半径方向外方であって、レセプタクル２０側（図１で左側）には、中空シリンダー形状のクラッチ１３が設けられている。クラッチ１３の水素供給源側（図１で右側）の端部に形成された係止部１３Ａが、本体部１に形成されたクラッチ嵌合溝１Ｊに嵌合して、固定されている。一方、クラッチ１３のレセプタクル側端部（図１で左側）には突起１３Ｂが設けられ、充填ノズル１０とレセプタクル２０の連結時（水素供給時）には、図２で示す様に、突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａに嵌入する。
［００２７］
クラッチ１３の半径方向外方にはレバー１４が設けられている。レバー１４にはレバー用把持部１４Ａが一体的に形成され、図示しない作業者がレバー用把持部１４Ａを把持してレバー１４を矢印Ｈ方向に移動して、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れてしまうことを防止する位置と、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れることを許容する位置とを移動することが出来る。図１、図２において、本体部１には、レバー１４が矢印Ｈ方向に移動することを許容するレバー用開口部１Ｋと、レバー移動通路１Ｌが形成されている。
［００２８］
図２で示す状態では、レバー１４のレセプタクル側端部（図２では左端部）をクラッチ１３の突起１３Ｂの半径方向外方位置に保持して、クラッチ１３がレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れないようにしている。クラッチ機構１２は、レバー１４のレセプタクル側（図２では左側）の端部に設けられ且つ半径方向内側に突出した突起１４Ｂ（レバーの突起）と、レバーの突起１４Ｂよりもレセプタクル２０から離隔した側（図２では右側）に配置したリング状の弾性部材１５（例えばＯリング）を有している。リング状弾

【００１１】
０側先端の半径方向外方にレバー１４を位置させるレバー位置移動機構を示している。
［００３１］
図２、図４において、水素ガスの充填が完了し、所定の脱圧作業が完了すると、水素ガスの高圧に起因する引張力Ｆ１（図２）が消失する。それに伴い、クラッチ１３に作用する半径方向外方に向かう力ＲＯも消失し、クラッチ１３は半径方向内方の位置（水素ガス充填前の位置）に復帰する。そのため、レバー１４の先端近傍に設けられたリング状弾性部材１５は、図４で示す潰れた状態から断面円形の状態に復帰して、端面１３ＢＢと端面１４ＢＡは当接せず、レバー１４は図４で示す状態とは異なり、レセプタクル２０から離隔する方向（図２、図４では右方向）に移動可能となる。そして、レバー１４をレセプタクル２０から離隔する方向（図２、図４では右方向）に移動すれば、レバー１４はクラッチ１３の突起１３Ｂの半径方向外方には位置していないので、クラッチ１３の突起１３Ｂがレセプタクル２０の嵌合溝２０Ａから外れることが可能となり、本体部１（充填ノズル１０）とレセプタクル２０の連結を解除することが出来る。
［００３２］
図１〜図４に示す参考例に係る充填装置１００によれば、シール部材保持部材４の内周面により、ロッド状部材２が半径方向に動くことが抑制され、ロッド状部材２の「ガタつき」を抑制することが出来る。また、シール部材保持部材４との摺動からロッド状部材２の外周面を保護する構造として、例えば、シール部材保持部材４の内側面にロッド状部材２の材料よりも硬度が低い素材をコーティングする構造、或いは、ロッド状部材２の表面にシール部材保持部材４の材料よりも硬度が高い素材をコーティングする構造、さらには、ロッド部材２自体をシール部材保持部材４の材料よりも硬度が高い素材とする構造を有している。そのため、充填ノズル１０内の弁機構（弁体２Ａ等）の開閉を繰り返しても、ロッド状部材２の外周面に（特に、図２で示す様に充填ノズル１０とレセプタクル２０との連結状態で、カップシール３の半径方向内方に位置する箇所Ｒに）傷や変形（凹み等）が生じることがない。その結果、充填ノズル１０とレセプタクル２０とが連結して（図２）

【００１２】
、ロッド状部材２がカップシール３の半径方向内方に位置しても、ロッド状部材２の表面には傷や変形は存在しないので、水素ガスが本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまうことは無い。
［００３３］
また、シール部材保持部材４を本体部１の内周にネジで固定する際は、専用工具Ｔをシール部材保持部材４のスリット４Ｂに係合させて締め込むので、シール部材保持部材４が本体部１に強固に固定される。そのため、シール部材保持部材４が本体部１から外れてしまうことがなく、シール部材保持部材４により、カップシール３が高圧の水素ガスにより付勢されてレセプタクル２０側に移動するのを防止出来る。
［００３４］
図示の参考例では、シール部材保持部材４がロッド状部材２の半径方向に動くこと（いわゆる「ガタつき」）を防止する機能を有しているため、本体部１のレセプタクル２０側に、半径方向内方に突出した案内部材を別途設ける必要が無く、当該案内部材（別途設けた案内部材）とカップシール３の間に弁開閉のための移動代を設ける必要も無い。そして、当該移動代を設ける必要がない分だけ、充填ノズル１０のロッド状部材２軸線方向寸法を小さくして、全体をコンパクトに構成することが出来る。
［００３５］
これに加えて、図示の参考例では、充填ノズル１０とレセプタクル２０（車両側充填口）を連結することにより、ロッド状部材２の弁体２Ａが弁座１Ｍから離隔し、弁機構を開弁し、水素導入口１Ｂからレセプタクル２０側（車両用充填口側）への流路が開き、水素ガスが充填可能となるので、安全である。そして図示の参考例によれば、充填ノズル１０とレセプタクル２０（車両用充填口）との連結状態を維持するクラッチ機構１２を備えており、充填ノズル１０とレセプタクル２０を連結して水素を充填すると、水素充填圧力が作用している間は、充填ノズル１０をレセプタクル２０から取り外すことは出来ない。係るクラッチ機構１２は機械式機構であり、水素ガス等の流体を使用して作動させるものではないため、当該作動のための流体回路や作動流体のシール構造（Ｏリング等）を設ける必要がない。そのため、作動ガス（水素ガス等）が漏洩する恐れも無く、確実である。

【００１３】
［００３６］
次に図５を参照して、本発明の実施形態について説明する。図５に示す実施形態では、シール部材保持部材４−１全体をロッド状部材２の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂）で構成している。シール部材保持部材４−１の先端側（レセプタクル２０側、図５で左側）には第１の保持具１７が配置される。第１の保持具１７は、本体部１の内周にネジで螺合している。図５において、符号１７Ａは第１の保持具１７に形成された雄ネジを示している。第１の保持具１７の内周面は、ロッド状部材２（の外周面）と離隔しており、符号εは第１の保持具１７の内周面とロッド状部材２の外周面における隙間（の寸法）を示している。そのため、第１の保持具１７は、軸方向に移動するロッド状部材２とは接触しない。シール部材保持部材４−１のカップシール３側（水素供給源側、図５で右側）には第２の保持具１８が配置されている。第２の保持具１８も、第１の保持具１７と同様、本体部１の内周に螺合しており、図５における符号１８Ａは第２の保持具１８に形成された雄ネジを示している。そして、第２の保持具１８の内周面も、ロッド状部材２と離隔しており、第２の保持具１８の内周面とロッド状部材２の外周面における隙間（の寸法）も、符号εで示されている。そのため、第２の保持具１８も、軸方向に移動するロッド状部材２とは接触しない。
［００３７］
シール部材保持部材４−１は、図１〜図４の参考例と同様に、内径寸法はロッド状部材２の大径部２Ｃの外径に概略等しく、ロッド状部材２を先端側（レセプタクル２０側）で支持して、いわゆる「ガタつき」を防止する機能を有している。シール部材保持部材４−１はロッド状部材２の材料（例えばステンレス）よりも硬度が低い素材（例えば、樹脂）で構成されているので、図１〜図４の参考例と同様に、ロッド状部材２（の外周面）がシール部材保持部材４−１と摺動する箇所に傷や変形（凹み等）を生じることは無く、水素充填時にロッド状部材２の表面とカップシール３の内面の間から水素ガスが本体部１（ノズル１０）外に漏出してしまうことも無い。
［００３８］
そして、シール部材保持部材４−１を挟み込んで第１の保持具１７、第２

【００１４】
の保持具１８が配置されているので、水素充填時において、ロッド状部材２の軸線方向（図５の左右方向）に押圧されることが防止される。そのため、シール部材保持部材４−１が半径方向内方に膨張してロッド状部材２の軸方向移動を妨げてしまうことも防止される。また、第２の保持具１８を本体部１の内周に螺合し、シール部材保持部材４−１を挿入し、シール部材保持部材４−１を挟み込む様に、第１の保持具１７を本体部１に螺合することにより、容易に組み立てることが出来るという作用効果も発揮する。図５の実施形態におけるその他の構成、作用効果は、図１〜図４の参考例と同様である。
［００３９］
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、図示の実施形態では水素充填装置として説明しているが、本発明をＣＮＧ充填装置として適用することも可能である。
符号の説明
［００４０］
１・・・本体部
２・・・ロッド状部材（接続ピン）
２Ａ・・・弁体
３・・・カップリング（シール部材）
４、４−１・・・シール部材保持部材（押え）
５・・・スプリング（弾性材）
１０・・・充填ノズル
１２・・・クラッチ機構
１７・・・第１の保持具
１８・・・第２の保持具
２０・・・レセプタクル
１００・・・充填装置

Claims

水素燃料を貯える貯蔵タンクと、該貯蔵タンクから燃料充填系統を介して車両に搭載されている車載用水素充填タンクに水素を充填する充填ノズルを備えた充填装置において、
充填ノズルはロッド状部材と本体部を備えており、
本体部にはシール部材が配置され、
ロッド状部材の先端側にはシール部材保持部材が設けられて、シール部材保持部材との摺動からロッド状部材の外周面を保護する機構を有することを特徴とする充填装置。
シール部材保持部材との摺動からロッド状部材の外周面を保護する前記機構を、シール部材保持部材の半径方向内側面にロッド状部材の材料よりも硬度が低い素材をコーティングして構成する請求項１の充填装置。
ロッド状部材の前記燃料充填系統側端部に弁体が設けられ、弁体を閉鎖側に付勢する弾性材が設けられている請求項１、２の何れかの充填装置。
充填ノズルと車両用充填口との連結状態を維持するクラッチ機構を備えている請求項１
〜３の何れか１項の充填装置。