WO2013031190A1 - 高圧ガス充填・出力システム - Google Patents

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WO2013031190A1
WO2013031190A1 PCT/JP2012/005394 JP2012005394W WO2013031190A1 WO 2013031190 A1 WO2013031190 A1 WO 2013031190A1 JP 2012005394 W JP2012005394 W JP 2012005394W WO 2013031190 A1 WO2013031190 A1 WO 2013031190A1
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valve
output
pressure gas
filling
tank
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PCT/JP2012/005394
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二宮　誠
野道　薫
鈴木　豊
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure gas filling / output system for filling a tank with high-pressure gas and outputting the high-pressure gas filled in the tank.
  • Fuel cell vehicles and gas engine vehicles use fuel gas such as compressed hydrogen and compressed natural gas, and the fuel gas is stored in a high-pressure tank.
  • the high-pressure tank is provided with a high-pressure gas filling / output system.
  • the high-pressure gas filling / output system fills the high-pressure tank with fuel gas, and outputs the filled fuel gas to the fuel cell stack or gas engine. It is like that.
  • a high-pressure gas filling / output system for example, a system as disclosed in Patent Document 1 is known.
  • the system described in Patent Document 1 includes an output line connected to a high-pressure tank and a filling line.
  • an output side filter and a solenoid valve are interposed in order from the high pressure tank side
  • a check valve and a filling side filter are interposed in order from the high pressure tank side. Further, in the system described in Patent Document 1, the output line and the filling line are merged, and the number of external connection ports is one.
  • the present invention provides a high-pressure gas filling / output system capable of preventing the high-pressure gas from flowing back through the output line during filling, and preventing contamination (foreign matter) trapped in the filter from returning to the tank side.
  • the purpose is that.
  • the high-pressure gas filling / output system of the present invention includes an output line connected to a tank filled with high-pressure gas and an external connection port, a filling line connected to the tank and joined to the output line, A filling-side check valve that is interposed in the filling line and allows the flow of the high-pressure gas flowing into the tank and prevents the flow of the high-pressure gas flowing out of the tank, and the merging of the filling line in the output line
  • An on-off valve that opens and closes the output line interposed between the filter and the filter that intervenes on the tank side from the point and traps foreign matter contained in the high-pressure gas and the filling line in the output line
  • a high pressure gas that is interposed between the junction and the filter in the output line, allows a flow of high pressure gas flowing out of the tank, and flows into the tank.
  • an output-side check valve to prevent the flow of gas.
  • the high-pressure gas filled in the tank can pass through the filter and the output-side check valve and be output via the external connection port. At this time, since the high-pressure gas passes through the filter, foreign matter contained in the high-pressure gas in the tank can be captured by the filter.
  • the injected high-pressure gas when high-pressure gas is injected into the external connection port, the injected high-pressure gas can be guided to the tank through the filling-side check valve, and the high-pressure tank can be filled with gas.
  • the output line the flow of the high-pressure gas flowing back into the tank is stopped by the output-side check valve, so that the high-pressure gas can be prevented from flowing back through the output line and reaching the filter. Thereby, it can suppress that the foreign material caught by the filter at the time of output returns to the tank side.
  • the output-side check valve is located between the on-off valve and the junction in the output line.
  • high pressure gas can be prevented from flowing back to the on-off valve during filling. Therefore, it is possible to prevent the opening side of the on-off valve from opening due to the high pressure gas to be filled, and to prevent the on-off valve from opening, and to improve the service life of the on-off valve.
  • the output check valve is preferably incorporated in the on-off valve.
  • the entire high-pressure gas filling / output system can be miniaturized. Further, the passage between the on-off valve and the output side check valve can be shortened. Thereby, the pressure loss of the output line can be reduced, and the response of the output side check valve to the opening / closing operation of the opening / closing valve can be improved.
  • the present invention it is possible to prevent the high-pressure gas from flowing back through the output line during filling and returning the contamination (foreign matter) captured by the filter to the tank side.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a high-pressure gas filling / output system according to a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the bidirectional
  • systems high-pressure gas filling / output systems (hereinafter also simply referred to as “systems”) 1, 1A to 1D according to first to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings described above.
  • systems high-pressure gas filling / output systems
  • 1A to 1D high-pressure gas filling / output systems
  • the concept of the direction such as up and down in the embodiment is used for convenience of explanation, and suggests that the arrangement and orientation of the configuration of the systems 1 and 1A to 1D are limited to that direction. is not.
  • the systems 1 and 1A to 1D described below are only one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment, and can be added, deleted, and changed without departing from the spirit of the invention. It is.
  • the system 1 is provided in vehicles such as a compressed natural gas vehicle, a hydrogen gas vehicle, and a fuel cell vehicle.
  • Compressed natural gas vehicles and hydrogen gas vehicles have a gas engine, and fuel gas (compressed natural gas (CNG), hydrogen gas, etc.) is burned in this gas engine to obtain driving force and drive wheels. It is designed to move.
  • the fuel cell automobile has a fuel cell stack.
  • the fuel cell stack consumes fuel gas to generate electric power, and the generated electric power is supplied to a motor to generate driving force.
  • a fuel gas consumer (not shown) that consumes fuel gas and generates driving force, such as a gas engine or a fuel cell stack, is connected to the high-pressure tank 2 via the system 1.
  • the high-pressure tank 2 can store a high-pressure fuel gas of, for example, 35 to 70 MPa or more, and the system 1 is filled with the high-pressure gas in the high-pressure tank 2 and stored therein.
  • the fuel gas is output to the fuel gas consumer. Below, the structure of the system 1 is demonstrated.
  • the system 1 includes a valve block 11.
  • the valve block 11 includes a charging side check valve 12, an output side filter 13, an electromagnetic valve 14, and an output side check valve. 15 is formed.
  • the valve block 11 is screwed into an opening of the high-pressure tank 2, and an external connection port 20 connected to a filling port for filling high-pressure gas and a fuel gas consumer is formed there.
  • an output line 21 that connects the external connection port 20 and the inside of the high-pressure tank 2 is formed inside the valve block 11, and a filling line 22 is formed inside the valve block 11 separately from the output line 21. ing.
  • One end of the filling line 22 is connected to the inside of the high-pressure tank 2, and the other end is joined to the output line 21. Thereby, the filling line 22 is connected to the external connection port 20 via the output line 21.
  • the filling side check valve 12 is interposed in the filling line 22 configured as described above.
  • the filling-side check valve 12 allows the flow of high-pressure gas flowing from the merging point 23 of the filling line 22 and the output line 21 to the high-pressure tank 2 through the filling line 22, and in the opposite direction, that is, filling from the high-pressure tank 2.
  • the flow of the high-pressure gas flowing through the line 22 to the junction 23 is prevented.
  • the output side filter 13 is interposed on the high pressure tank 2 side from the junction 23.
  • the output side filter 13 is configured in a sponge shape or a mesh shape, and captures contamination contained in the high pressure gas. Similar to the output side filter 13, the filling side filter for capturing the contamination contained in the high pressure gas flowing from the merging point 23 through the filling line 22 to the high pressure tank 2 is used as the merging point 23 and the filling side check valve. 12 may be provided. In the output line 21, the solenoid valve 14 is interposed between the output side filter 13 and the junction 23.
  • the electromagnetic valve 14 opens and closes the output line 21 depending on whether or not current (or voltage) is applied.
  • An output check valve 15 is integrally assembled with the electromagnetic valve 14.
  • the output side check valve 15 allows the flow of high pressure gas flowing from the high pressure tank 2 through the output line 21 to the external connection port 20, and in the opposite direction, that is, from the external connection port 20 through the output line 21 to the high pressure tank. The flow of the high-pressure gas flowing to 2 is blocked.
  • the output check valve 15 and the electromagnetic valve 14 constitute a bidirectional normally closed electromagnetic valve device (hereinafter also simply referred to as “valve device”) 16.
  • the system 1 can be miniaturized by assembling the output check valve 15 integrally with the electromagnetic valve 14 to form the valve device 16.
  • a passage (corresponding to a valve hole 32a to be described later) connecting the electromagnetic valve 14 and the output side check valve 15 can be shortened, the pressure loss of the output line 21 is reduced, and the opening / closing operation of the electromagnetic valve 14 is prevented.
  • the responsiveness of the output side check valve 15 can be improved.
  • the valve device 16 includes a housing 31, a seat member 32, a main valve body 33, a pilot valve body 34, an electromagnetic solenoid 35, a check valve body 36, and a check valve side spring member 37.
  • the electromagnetic valve 14 is configured by the housing 31, the seat member 32, the main valve body 33, the pilot valve body 34, and the electromagnetic solenoid 35, and the housing 31, the seat member 32, and the check valve
  • the output check valve 15 is constituted by the body 36 and the check valve side spring member 37. That is, the output side check valve 15 is assembled to the electromagnetic valve 14 by sharing the seat member 32 with the electromagnetic valve 14. Below, the structure and operation
  • the housing 31 provided in the electromagnetic valve 14 is a part of the valve block 11 and has an inflow port 31a and an outflow port 31b.
  • the inflow port 31 a is connected to the high pressure tank 2, and the outflow port 31 b is connected to the external connection port 20 through the junction 23.
  • the housing 31 is formed with a valve body hole 31c extending along the axis L1, and the two ports 31a and 31b are connected to the valve body hole 31c via the inflow passage 31d and the outflow passage 31e, respectively. ing.
  • the valve body hole 31c is formed in a substantially circular cross section, and the seat member 32 is fitted in a sealed state in an intermediate portion of the inner peripheral portion of the housing 31 that defines the valve body hole 31c. . Further, a step 31f is formed in the intermediate portion, and the hole diameter of the opening side portion (upper portion in FIG. 2) of the valve body hole 31c is reduced by the step 31f to the bottom side portion (lower portion in FIG. 2). It is larger than the hole diameter.
  • the sheet member 32 is positioned above the step 31f and supported by contacting the lower end of the sheet member 32 to the step 31f.
  • the sheet member 32 supported in this way has a substantially cylindrical shape, and has a valve hole 32a extending along its axis.
  • An annular projecting piece 41 is formed at one end of the seat member 32 so as to surround one opening of the valve hole 32a.
  • the seat member 32 is opposed to the projecting piece 41 from the seat member 32 of the valve body hole 31c.
  • a main valve element 33 is inserted on the upper side.
  • the main valve body 33 is formed in a substantially bottomed cylindrical shape, and has a closed position in which the bottom portion is seated on the protruding piece 41 to close the valve hole 32a, and an open position in which the valve hole 32a is opened away from the protruding piece 41.
  • the main valve body 33 has an outer peripheral portion on the bottom side smaller in diameter than the outer peripheral portion on the opening end side, and an annular valve space 43 between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the housing 31. Is formed.
  • the valve space 43 is connected to the inflow passage 31d, and an orifice (not shown) formed between the protruding piece 41 and the bottom of the main valve body 33 when the main valve body 33 is located at the open position. It connects with the valve hole 32a via.
  • the solenoid valve side portion of the valve passage 38 is constituted by the valve hole 32a, the valve space 43, and the inflow passage 31d.
  • a groove (not shown) extending in the axial direction is formed in the outer peripheral portion of the base end side portion of the main valve body 33, and the valve space 43 is in the main valve body 33 by this groove. It is connected to the inner hole 33b.
  • a communication passage 33 a is formed at the bottom of the main valve body 33. The communication passage 33a extends along the axis of the main valve body 33 so as to communicate between the inside and the outside of the main valve body 33.
  • the inner hole 33b of the main valve body 33 can be connected to the valve hole 32a.
  • the tip end portion of the pilot valve body 34 is inserted into the inner hole 33b of the main valve body 33 so as to be relatively movable in the axial direction.
  • the pilot valve body 34 is formed in a substantially cylindrical shape, and has a tapered portion 34a at the tip thereof.
  • the taper portion 34a has a taper shape protruding toward the main valve body 33, and is seated on a seat portion 33c formed around the inner opening (that is, the upper opening) of the communication passage 33a.
  • the passage 33a is closed.
  • a through hole 34b extending in the radial direction is formed in the tip side portion of the pilot valve body 34, and a connecting pin 44 is inserted into the through hole 34b.
  • the connecting pin 44 extends in the radial direction of the pilot valve body 34, and both ends thereof are fitted and fixed to the main valve body 33. Thereby, the main valve body 33 and the pilot valve body 34 are connected by the connection pin 44.
  • the connecting pin 44 is formed to have a smaller diameter than the through hole 34 b, and the pilot valve body 34 can move relative to the main valve body 33 in the axial direction.
  • the pilot valve body 34 moves relative to the main valve body 33 upward, the taper portion 34a is detached from the seat portion 33c, and the communication passage 33a is opened.
  • the remaining portion of the pilot valve body 34 configured in this way is formed to have a larger diameter than the distal end portion, and the proximal end portion protrudes from the housing 31.
  • An electromagnetic solenoid 35 is externally provided on the outer peripheral portion of the protruding proximal end portion.
  • the electromagnetic solenoid 35 applies an exciting force (driving force) to the pilot valve body 34 to pull the pilot valve body 34 in the open position direction (upward direction in FIG. 2), and is fixed to the housing 31.
  • the electromagnetic solenoid 35 includes a solenoid case 51, a bobbin 52, a coil wire 53, a guide member 54, and a fixed magnetic pole 55.
  • the solenoid case 51 is formed in a substantially cylindrical shape, and is fixed to the housing 31 so that one opening thereof is connected to the valve body hole 31c.
  • inwardly extending flanges 51 a and 51 b extending inward in the radial direction are formed in the openings on both sides of the solenoid case 51 over the entire circumference.
  • a substantially cylindrical coil storage space 51c is formed between the inward flanges 51a and 51b, and the bobbin 52 is stored in the coil storage space 51c.
  • the bobbin 52 is formed in a substantially cylindrical shape, and a coil wire 53 is wound around the outer peripheral surface thereof.
  • the coil wire 53 is electrically connected to a controller (not shown).
  • a base end portion of the pilot valve body 34 is inserted in the inner peripheral portion of the bobbin 52, and a guide member is provided between the base end portion of the pilot valve body 34 and the inner peripheral portion of the bobbin 52. 54 is interposed.
  • the guide member 54 is a substantially cylindrical member. One end side of the guide member 54 protrudes from one opening of the solenoid case 51 and extends to the valve body hole 31c, and the pilot valve body 34 inserted therein passes through the guide member 54. It can move in the axial direction.
  • a fixed magnetic pole 55 is fitted into the other opening of the solenoid case 51.
  • the fixed magnetic pole 55 is a substantially disk-shaped member made of a magnetic material, and is fixed to the other opening so as to close the other opening of the solenoid case 51.
  • the fixed magnetic pole 55 faces the base end of the pilot valve body 34, and an electromagnetic valve side spring member 56 is interposed between the pilot valve body 34 and the fixed magnetic pole 55.
  • the solenoid valve side spring member 56 biases the main valve body 33 in the direction of the closed position via the pilot valve body 34.
  • the pilot valve body 34 when a current is applied to the coil wire 53 by the controller, the pilot valve body 34 is excited and attracted to the fixed magnetic pole 55, and moves to the upper side (that is, the fixed magnetic pole 55 side). . That is, by applying a current to the coil wire 53, an exciting force against the urging force of the solenoid valve side spring member 56 is generated, and the pilot valve body 34 is moved to the fixed magnetic pole 55 side. At this time, the internal pressure of the valve hole 32a is lower than the internal pressure of the internal hole 33b of the main valve body 33, and the main valve body 33 is pressed against the protruding piece 41 by the pressure. Only the possible pilot valve element 34 moves to the fixed magnetic pole 55 side.
  • the tapered portion 34a of the pilot valve body 34 is separated from the seat portion 33c, and the communication passage 33a is opened.
  • the inflow passage 31d and the valve hole 32a are connected via the valve space 43, the groove on the outer peripheral portion of the main valve body 33, the inner hole 33b of the main valve body 33 and the communication passage 33a, and the high pressure tank 2 is connected to the valve hole 32a.
  • the high pressure gas from is led and the internal pressure increases.
  • the pilot valve body 34 When the pilot valve body 34 further moves to the fixed magnetic pole 55 side, the pilot valve body 34 hits the connection pin 44 and pulls the main valve body 33 in the open position direction via the connection pin 44. At this time, since the internal pressure of the valve hole 32a is increased, the main valve body 33 can be pulled with a small excitation force. By pulling in the open position direction, the main valve element 33 is separated from the protruding piece 41 and one opening of the valve hole 32a is opened, that is, the electromagnetic valve side portion of the valve passage 38 is opened. As a result, the high-pressure gas guided from the high-pressure tank 2 through the inflow port 31a flows through the inflow passage 31d and the valve space 43 to the valve hole 32a.
  • the pilot valve body 34 moves downward (that is, the seat member 32 side) because it is urged by the solenoid valve side spring member 56, and accordingly, The valve body 33 moves in the direction of the closed position.
  • the main valve element 33 is seated on the protruding piece 41
  • the pilot valve element 34 is seated on the seat portion 33c, and one opening of the valve hole 32a and the communication passage 33a are closed. That is, the solenoid valve side portion of the valve passage 38 is closed.
  • one opening of the valve hole 32 a is opened and closed according to whether or not a current is applied to the electromagnetic solenoid 35.
  • An output-side check valve 15 is provided near the other opening of the valve hole 32a on the side opposite to the one opening thus opened and closed, and the check valve of the output-side check valve 15 is provided.
  • the body 36 can block the other opening of the valve hole 32a.
  • the check valve body 36 of the output-side check valve 15 has a generally bottomed cylindrical shape, and the side surface portion of the bottom portion is tapered.
  • a valve seat 32b is formed around the other opening of the valve hole 32a, and the bottom portion 36a of the check valve body 36 has its side surface seated on the valve seat 32b and the other opening of the valve hole 32a. It is inserted in the valve body hole 31c and provided in the housing 31 so that it can move between a blocking position for closing the valve seat and an allowable position for opening the valve hole 32a away from the valve seat 32b.
  • the bottom side portion of the check valve body 36 is formed to have a smaller diameter than the opening end side portion, and a cylindrical valve space 61 is formed around the bottom side portion.
  • the valve space 61 is connected to the valve hole 32a when the check valve body 36 is located at the allowable position.
  • the valve space 61 is connected to a communication passage 62 formed inside the check valve body 36, and the communication passage 62 is connected to an inner hole 36 b of the check valve body 36.
  • the inner hole 36b is connected to the outflow passage 31e via the valve element hole 31c.
  • valve space 61 is connected to the outflow passage 31e through the communication passage 62 and the inner hole 36b, and is formed by the valve hole 32a, the valve space 61, the communication passage 62, the inner hole 36b, and the outflow passage 31e.
  • a check valve side portion of the valve passage 38 is configured.
  • a check valve side spring member 37 is accommodated in the inner hole 36b of the check valve body 36, and the check valve side spring member 37 moves the check valve body 36 toward the blocking position. Energized.
  • the output-side check valve 15 configured as described above is a high-pressure gas (upstream side of the valve passage 38) that guides the acting force against the biasing force of the check valve-side spring member 37 to the valve hole 32 a of the seat member 32. Gas). Therefore, when the internal pressure of the valve hole 32a rises and the acting force becomes larger than the urging force of the check valve side spring member 37, the check valve body 36 moves away from the valve seat 32b to an allowable position and moves to the valve hole. The other opening of 32a is opened, that is, the check valve side portion of the valve passage 38 is opened. Thereby, the high-pressure gas led to the valve hole 32a is led to the outflow passage 31e through the valve space 61 and the inner hole 36b. That is, by applying a current to the electromagnetic valve 14, the entire valve passage 38 is opened, and the high-pressure gas in the high-pressure tank 2 is guided to the external connection port 20 through the valve passage 38.
  • the high pressure gas is filled, the high pressure gas is led from the external connection port 20 to the outflow passage 31e, and the internal pressure of the inner hole 36b becomes higher than the internal pressure of the valve hole 32a.
  • the internal pressure of the inner hole 36b gives an acting force in the direction toward the blocking position to the check valve body 36.
  • the check valve body 36 The valve moves to the blocking position, sits on the valve seat 32b, and closes the valve hole 32a. Therefore, the high pressure gas guided to the outflow passage 31e during filling can be prevented from flowing back to the valve hole 32a, and the backflowed high pressure gas further pushes the main valve body 33 to the open position to open the valve passage 38. Backflow to the inflow port 31a can be prevented. That is, it is possible to prevent the high pressure gas from flowing back through the output line 21 during filling.
  • valve device 16 prevents bidirectional flow in the direction from the inflow port 31a to the outflow port 31b and in the direction from the outflow port 31b to the inflow port 31a in a normal state where no current is applied to the electromagnetic solenoid 35. be able to.
  • the valve device 16 allows a flow in the direction from the inflow port 31a to the outflow port 31b, and prevents a reverse flow in the direction from the outflow port 31b to the inflow port 31a. It has become.
  • the system 1 using such a valve device 16 operates as follows.
  • the valve passage 38 of the valve device 16 is opened by applying a current to the electromagnetic valve 14 by the controller. Thereby, the front and back of the valve device 16 in the output line 21 are connected, and the output line 21 is opened.
  • the output line 21 is opened, the high-pressure gas stored in the high-pressure tank 2 is guided to the external connection port 20 through the output-side filter 13 and further output to the fuel consumer via the external connection port 20. Consumed by the fuel consumer.
  • the contamination contained in the high-pressure gas can be captured by passing the high-pressure gas through the output side filter 13, and the contamination can be prevented from reaching the fuel consumer.
  • the filling side check valve 12 is interposed in the filling line 22, high pressure gas is not output from the filling line 22.
  • the high-pressure gas when the high-pressure gas is supplied to the filling port, the high-pressure gas is guided to the filling line 22 and the output line 21 via the external connection port 20.
  • the high pressure gas guided to the filling line 22 operates the filling side check valve 12 to open the filling line 22 and flows to the high pressure tank 2.
  • the high-pressure tank 2 is filled with the high-pressure gas.
  • the high-pressure gas guided to the output line 21 is guided to the outflow port 31b of the output-side check valve 15 and holds the check valve body 36 in the shut-off position.
  • the valve passage 38 can be closed before the electromagnetic valve 14, and high pressure gas can be prevented from flowing back to the electromagnetic valve 14 during filling.
  • the output line 21 is closed by closing the valve passage 38, and the flow of the high-pressure gas that flows back to the high-pressure tank 2 through the output line 21 can be prevented.
  • the output line 21 is closed by closing the valve passage 38, and the flow of the high-pressure gas that flows back to the high-pressure tank 2 through the output line 21 can be prevented.
  • the system 1A of the second embodiment is similar in configuration to the system 1 of the first embodiment. Therefore, regarding the configuration of the system 1 of the second embodiment, only different points will be described, and description of the same points will be omitted. The same applies to the systems 1B to 1D of the third to fifth embodiments described below.
  • the output-side check valve 15A located on the confluence point 23 side from the solenoid valve 14 is not assembled to the solenoid valve 14, and the valve block is separately provided without sharing the seat member 32. 11A.
  • the system 1A of the second embodiment configured as described above has the same effects as the system 1 of the first embodiment.
  • the external connection port 20B is connected only to the fuel consumer, and a filling port connection port 70 connected to the filling port is formed in the valve block 11B separately from the external connection port 20B. .
  • the filling port connection port 70 is connected to the filling line 22B, and the high-pressure gas supplied to the filling port is led to the filling line 22B and the output line 21 through the filling port connection port 70.
  • the system 1B of the second embodiment configured as described above has the same effects as the system 1 of the first embodiment.
  • the filling port connection port 70 is formed in the valve block 11C as in the system 1B of the third embodiment, and the filling port connection port 70 is connected to the filling line 22C. Further, in the system 1C, as in the system 1A of the second embodiment, the output-side check valve 15C positioned on the merge point 23 side from the electromagnetic valve 14 is not assembled to the electromagnetic valve 14, and the seat member 32 is shared. Without being provided separately, the valve block 11A is provided.
  • the system 1C of the fourth embodiment configured as described above has the same operational effects as the system 1 of the first embodiment.
  • the output check valve 15D is not assembled to the electromagnetic valve 14 as in the system 1A of the second embodiment. Further, the output side check valve 15D is provided between the solenoid valve 14 and the output side filter 13 in the valve block 11D, and the flow of the high pressure gas that opens the main valve body 33 and flows back through the valve passage 38 during filling. Is prevented from the inflow port 31a on the output side filter 13 side. This also prevents the flow of high-pressure gas that flows backward through the output line 21D to the high-pressure tank 2 side.
  • the system 1D of the fifth embodiment configured as described above has the same effects as the system 1 of the first embodiment.
  • the electromagnetic valve 14 that drives the valve body 33 by the electromagnetic solenoid 35 is employed, but the actuator that drives the valve body 33 is not limited to the electromagnetic solenoid 35.
  • a force motor may be used, or a piezoelectric actuator that generates a driving force when a voltage is applied may be used as long as the valve body 33 can be linearly moved in the axial direction thereof.

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Abstract

　高圧ガス充填・出力システム（１）は、出力ライン（２１）と充填ライン（２２）とを備えている。出力ライン（２１）は、高圧ガスが充填される高圧タンク（２）と外部接続ポート（２０）とに接続され、充填ライン（２２）は、高圧タンク（２）に接続され、出力ライン（２１）と合流している。充填ライン（２２）には、高圧タンク（２）内へと流れる高圧ガスの流れを許容し、高圧タンク（２）から流出する高圧ガスの流れを阻止する充填側逆止弁（１５）が介在している。また、出力ライン（２１）には、高圧タンク（２）側から順に出力側フィルタ（１３）と、電磁弁（１４）と、出力側逆止弁（１５）とが介在している。電磁弁（１４）は、出力ライン（２１）を開閉可能に構成されており、出力側逆止弁（１５）は、高圧タンク（２）から流れる高圧ガスの流れを許容し、高圧タンク（２）に流入する高圧ガスの流れを阻止するようになっている。

Description

高圧ガス充填・出力システム
　本発明は、高圧ガスをタンクに充填し、またタンク内に充填された高圧ガスを出力するための高圧ガス充填・出力システムに関する。
　燃料電池自動車やガスエンジン自動車では、圧縮水素や圧縮天然ガス等の燃料ガスが使用されており、燃料ガスが高圧タンクに貯蔵されるようになっている。高圧タンクには、高圧ガス充填・出力システムが設けられており、この高圧ガス充填・出力システムによって燃料ガスが高圧タンクに充填され、また充填した燃料ガスが燃料電池スタックやガスエンジンに出力されるようになっている。このような高圧ガス充填・出力システムとして、例えば特許文献１のようなシステムが知られている。
　特許文献１に記載のシステムは、高圧タンクに接続されている出力ラインと充填ラインとを備えている。出力ラインには、高圧タンク側から順に出力側フィルタ及び電磁弁が介在しており、また充填ラインには、高圧タンク側から順に逆止弁及び充填側フィルタが介在している。また、特許文献１に記載のシステムでは、これら出力ラインと充填ラインとが合流しており、外部接続ポートが１つになっている。
特開２００９－１６８１６５号公報
　特許文献１に記載のシステムでは、電磁弁によって出力ラインを開くと、高圧タンク内の高圧ガスが出力ラインを通って外部接続ポートから出力される。また、電磁弁によって出力ラインを閉じた状態で外部接続ポートから高圧ガスが注入されると、高圧ガスが充填ラインを通って高圧タンク内に充填されるようになっている。しかし、充填する際、外部接続ポートから入れられた高圧ガスは、充填ラインだけでなく出力ラインにも流れる。これにより、電磁弁の合流点側の圧力がタンク側の圧力より高くなり、出力ラインが強制的に開かれて充填ガスが出力ラインをタンク側へと逆流する。そうすると、高圧ガスの出力時に出力側フィルタで捕捉したコンタミが高圧ガスタンク側へと離脱してフィルタエレメントを損傷させることがある。また、フィルタエレメントを損傷させることで、新たなコンタミが発生する。
　そこで本発明は、充填時に高圧ガスが出力ラインを逆流することを防ぎ、またフィルタに捕捉されたコンタミ（異物）がタンク側へと戻ることを抑えることができる高圧ガス充填・出力システムを提供することを目的としている。
　本発明の高圧ガス充填・出力システムは、高圧ガスが充填されるタンクと外部接続ポートとに接続される出力ラインと、前記タンクに接続され、前記出力ラインと合流している充填ラインと、前記充填ラインに介在し、前記タンク内へと流入する高圧ガスの流れを許容し、前記タンクから流出する高圧ガスの流れを阻止する充填側逆止弁と、前記出力ラインにおいて前記充填ラインとの合流点より前記タンク側に介在し、高圧ガスに含まれる異物を捕捉するフィルタと、前記出力ラインにおいて前記充填ラインとの合流点と前記フィルタとの間に介在し、前記出力ラインを開閉する開閉弁と、前記出力ラインにおいて前記合流点と前記フィルタとの間に介在し、前記タンクから流出する高圧ガスの流れを許容し、前記タンク内に流入する高圧ガスの流れを阻止する出力側逆止弁とを備えるものである。
　本発明に従えば、開閉弁により出力ラインを開くと、タンクに充填された高圧ガスがフィルタ及び出力側逆止弁を通り、外部接続ポートを介して出力することができる。この際、高圧ガスがフィルタを通っているので、タンク内の高圧ガスに含まれる異物をフィルタによって捕捉させることができる。
　また、本発明では、外部接続ポートに高圧ガスを注入すると、注入された高圧ガスを充填側逆止弁を通ってタンクに導くことができ、高圧タンクにガスを充填することができる。他方、出力ラインでは、タンク内への逆流する高圧ガスの流れが出力側逆止弁により止められているので、高圧ガスが出力ラインを逆流してフィルタに達することを防ぐことができる。これにより、出力時にフィルタに捕捉された異物がタンク側へと戻ることを抑えることができる。
　上記発明において、前記出力側逆止弁は、前記出力ラインにおいて前記開閉弁と前記合流点との間に位置していることが好ましい。
　上記構成に従えば、充填時に高圧ガスが開閉弁に逆流することを防ぐことができる。これにより、充填する高圧ガスによって開閉弁の出力側が高圧になり、開閉弁が開動作することを防ぐことができ、開閉弁の耐用年数を向上させることができる。
　上記発明において、前記出力側逆止弁は、前記開閉弁に組み込まれていることが好ましい。
　上記構成に従えば、高圧ガス充填・出力システム全体の小形化を図ることができる。また、開閉弁と出力側逆止弁との間の通路を短くすることができる。これにより、出力ラインの圧力損失を低減することができ、また開閉弁の開閉動作に対する出力側逆止弁の応答性を向上させることができる。
　本発明によれば、充填する際に高圧ガスが出力ラインを逆流し、フィルタに捕捉されたコンタミ（異物）がタンク側へと戻ることを抑えることができる。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
本発明の第１実施形態に係る高圧ガス充填・出力システムの構成を示す回路図である。 図１の高圧ガス充填・出力システムに備わる双方向クローズ形電磁弁装置を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る高圧ガス充填・出力システムの構成を示す回路図である。 本発明の第３実施形態に係る高圧ガス充填・出力システムの構成を示す回路図である。 本発明の第４実施形態に係る高圧ガス充填・出力システムの構成を示す回路図である。 本発明の第５実施形態に係る高圧ガス充填・出力システムの構成を示す回路図である。
　以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の第１乃至５実施形態に係る高圧ガス充填・出力システム（以下、単に「システム」ともいう）１，１Ａ～１Ｄについて説明する。なお、実施形態における上下等の方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、システム１，１Ａ～１Ｄに関して、それらの構成の配置及び向き等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下に説明するシステム１，１Ａ～１Ｄは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
　［第１実施形態］
　システム１は、例えば圧縮天然ガス自動車、水素ガス自動車、及び燃料電池車等の車両に備わっている。圧縮天然ガス自動車及び水素ガス自動車は、ガスエンジンを有しており、このガスエンジンにて燃料ガス（圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や水素ガス等）を燃焼することによって駆動力を得て駆動輪を動かすようになっている。また、燃料電池自動車は、燃料電池スタックを有しており、この燃料電池スタックでは、燃料ガスを消費して発電し、発電した電力をモータに与えて駆動力を発生させるようになっている。ガスエンジンや燃料電池スタック等のように燃料ガスを消費して駆動力を発生させる燃料ガス消費器（図示せず）は、システム１を介して高圧タンク２に接続されている。高圧タンク２は、例えば３５～７０ＭＰａ、又はそれ以上の高圧の燃料ガスを貯蔵することができるようになっており、システム１は、高圧タンク２に高圧ガスを充填し、またそこに貯蔵されている燃料ガスを燃料ガス消費器に出力するようになっている。以下では、システム１の構成について説明する。
　＜高圧ガス充填・出力システム＞
　システム１は、図１に示すように、バルブブロック１１を備えており、このバルブブロック１１には、充填側逆止弁１２と、出力側フィルタ１３と、電磁弁１４と、出力側逆止弁１５とが形成されている。バルブブロック１１は、高圧タンク２の開口部に螺合されており、そこには高圧ガスを充填するための充填口と燃料ガス消費器とに繋がる外部接続ポート２０が形成されている。また、バルブブロック１１の内部には、この外部接続ポート２０と高圧タンク２内とを繋ぐ出力ライン２１が形成され、更にこの出力ライン２１とは別に充填ライン２２がバルブブロック１１の内部に形成されている。充填ライン２２の一端は、高圧タンク２内と接続され、また他端が出力ライン２１に合流している。これにより、充填ライン２２は、出力ライン２１を介して外部接続ポート２０に接続されている。
　このように構成される充填ライン２２には、充填側逆止弁１２が介在している。充填側逆止弁１２は、充填ライン２２と出力ライン２１との合流点２３から充填ライン２２を通って高圧タンク２に流れる高圧ガスの流れを許容し、その逆方向、つまり高圧タンク２から充填ライン２２を通って合流点２３に流れる高圧ガスの流れを阻止するようになっている。他方、出力ライン２１には、合流点２３より高圧タンク２側に出力側フィルタ１３が介在している。
　出力側フィルタ１３は、スポンジ状又は網目状に構成されており、高圧ガスに含まれるコンタミを捕捉するようになっている。なお、この出力側フィルタ１３と同様に、合流点２３から充填ライン２２を通って高圧タンク２に流れる高圧ガスに含まれるコンタミを捕捉するための充填側フィルタを合流点２３と充填側逆止弁１２との間に設けてもよい。また、出力ライン２１において、出力側フィルタ１３と合流点２３との間には、電磁弁１４が介在している。
　電磁弁１４は、電流（又は電圧）の印加の有無に応じて出力ライン２１を開閉するようになっている。この電磁弁１４には、出力側逆止弁１５が一体的に組み付けられている。出力側逆止弁１５は、高圧タンク２から出力ライン２１を通って外部接続ポート２０に流れる高圧ガスの流れを許容し、その逆方向、つまり外部接続ポート２０から出力ライン２１を通って高圧タンク２に流れる高圧ガスの流れを阻止するようになっている。この出力側逆止弁１５は、電磁弁１４と共に双方向ノーマルクローズ形電磁弁装置（以下、単に「弁装置」ともいう）１６を構成している。このように電磁弁１４に出力側逆止弁１５を一体的に組み付けて弁装置１６を構成することで、システム１の小形化を図ることができる。また、電磁弁１４と出力側逆止弁１５とを繋ぐ通路（後述する弁孔３２aに相当）を短くすることができ、出力ライン２１の圧力損失を低減し、また電磁弁１４の開閉動作に対する出力側逆止弁１５の応答性を向上させることができる。以下では、弁装置１６の構成について、図２を参照しながら説明する。
　＜双方向ノーマルクローズ形電磁弁装置＞
　弁装置１６は、ハウジング３１と、シート部材３２と、主弁体３３と、パイロット弁体３４と、電磁ソレノイド３５と、逆止用弁体３６と、逆止弁側ばね部材３７とを備えている。弁装置１６では、ハウジング３１と、シート部材３２と、主弁体３３と、パイロット弁体３４と、電磁ソレノイド３５によって電磁弁１４が構成され、ハウジング３１と、シート部材３２と、逆止用弁体３６と、逆止弁側ばね部材３７によって出力側逆止弁１５が構成されている。つまり、出力側逆止弁１５は、シート部材３２を電磁弁１４と共用することで電磁弁１４に組みつけられている。以下では、まず、電磁弁１４の構成及び動作について説明する。
　＜電磁弁＞
　電磁弁１４に備わるハウジング３１は、バルブブロック１１の一部であり、流入ポート３１ａと流出ポート３１ｂとが形成されている。流入ポート３１ａは、高圧タンク２内に繋がり、また流出ポート３１ｂは、合流点２３を介して外部接続ポート２０に繋がっている。また、ハウジング３１には、軸線Ｌ１に沿って延在する弁体孔３１ｃが形成されており、２つのポート３１ａ，３１ｂは、流入通路３１ｄ及び流出通路３１ｅを介して弁体孔３１ｃに夫々繋がっている。
　弁体孔３１ｃは、大略断面円形状に形成されており、この弁体孔３１ｃを規定するハウジング３１の内周部の中間部分には、シート部材３２がシールされた状態で嵌合されている。また、前記中間部分には、段差３１ｆが形成されており、この段差３１ｆにより弁体孔３１ｃの開口側部分（図２の上側部分）の孔径がその底側部分（図２の下側部分）の孔径に比べて大きくなっている。シート部材３２は、この段差３１ｆの上側に位置してその下端を段差３１ｆに当接させて支持させている。このように支持されているシート部材３２は、大略円筒状になっており、その軸線に沿って延在する弁孔３２ａを有している。シート部材３２の一端部には、弁孔３２ａの一方の開口を外囲する円環状の突起片４１が形成されており、この突起片４１に対向するように弁体孔３１ｃのシート部材３２より上側に主弁体３３が挿入されている。
　主弁体３３は、大略有底円筒状に形成されており、その底部を突起片４１に着座させて弁孔３２ａを塞ぐ閉位置と、突起片４１から離れて弁孔３２ａを開く開位置との間で軸線方向に移動可能にハウジング３１内に設けられている。また、主弁体３３は、その底部側の外周部が開口端側の外周部より小径になっており、その外周部とハウジング３１の内周部との間には、円環状の弁空間４３が形成されている。この弁空間４３は、流入通路３１ｄと繋がっており、また主弁体３３が開位置に位置する際、突起片４１と主弁体３３の底部との間に形成されるオリフィス（図示せず）を介して弁孔３２ａと繋がるようになっている。なお、弁孔３２ａ、弁空間４３、及び流入通路３１ｄによって弁通路３８の電磁弁側部分が構成されている。
　また、主弁体３３の基端側部分の外周部には、その軸線方向に延在する溝（図示せず）が形成されており、この溝によって弁空間４３が主弁体３３内にある内孔３３ｂに繋がっている。更に、主弁体３３の底部には、連通路３３ａが形成されている。連通路３３ａは、主弁体３３の内外を連通するように主弁体３３の軸線に沿って延在しており、この連通路３３ａによって、主弁体３３が閉位置に位置する際であっても主弁体３３の内孔３３ｂが弁孔３２ａに接続できるようになっている。また、主弁体３３の内孔３３ｂには、パイロット弁体３４の先端側部分が軸線方向に相対移動可能に挿入されている。
　パイロット弁体３４は、大略円筒状に形成されており、その先端にテーパ部３４ａを有している。テーパ部３４ａは、主弁体３３に向かって突起するテーパ状になっており、連通路３３ａの内側の開口（つまり、上側の開口）の周りに形成されている座部３３ｃに着座して連通路３３ａを閉じるようになっている。また、パイロット弁体３４の先端側部分には、その半径方向に延在する貫通孔３４ｂが形成されており、この貫通孔３４ｂには、連結ピン４４が挿通されている。連結ピン４４は、パイロット弁体３４の半径方向に延在しており、その両端部が主弁体３３に嵌合されて固定されている。これにより、主弁体３３とパイロット弁体３４とは、連結ピン４４によって連結されている。
　また、連結ピン４４は、貫通孔３４ｂよりも小径に形成されており、パイロット弁体３４は、主弁体３３に対して軸線方向に相対移動することができるようになっている。これにより、パイロット弁体３４が主弁体３３に対して上側に相対移動して、テーパ部３４ａが座部３３ｃから離脱して連通路３３ａが開くようになっている。このように構成されているパイロット弁体３４の残余部は、先端側部分より大径に形成されており、その基端側部分がハウジング３１からとび出ている。そして、このとび出た基端側部分の外周部には、電磁ソレノイド３５が外装されている。
　電磁ソレノイド３５は、パイロット弁体３４に励磁力（駆動力）を与えて、パイロット弁体３４を開位置方向（図２の上方向）に引張るようになっており、ハウジング３１に固定されている。更に詳細に説明すると、電磁ソレノイド３５は、ソレノイドケース５１と、ボビン５２と、コイル線５３と、ガイド部材５４と、固定磁極５５とを備えている。ソレノイドケース５１は、大略円筒状に形成されており、その一方の開口が弁体孔３１ｃに繋がるようにハウジング３１に固定されている。また、ソレノイドケース５１の両側の開口部には、その半径方向内方に延在する内向きフランジ５１ａ，５１ｂが周方向全周にわたって形成されている。この内向きフランジ５１ａ，５１ｂの間には、大略円筒状のコイル収納空間５１ｃが形成されており、このコイル収納空間５１ｃにボビン５２が収納されている。ボビン５２は、大略円筒状に形成されており、その外周面には、コイル線５３が巻き付けられている。コイル線５３は、図示しない制御器に電気的に接続されている。また、ボビン５２の内周部には、パイロット弁体３４の基端部分が内挿されており、このパイロット弁体３４の基端部分とボビン５２の内周部との間には、ガイド部材５４が介在している。
　ガイド部材５４は、大略円筒状の部材である。ガイド部材５４の一端側は、ソレノイドケース５１の一方の開口部からとび出して弁体孔３１ｃまで延在しており、その中に挿入されているパイロット弁体３４は、このガイド部材５４内を軸線方向に移動できるようになっている。また、ソレノイドケース５１の他方の開口部には、固定磁極５５が嵌挿されている。固定磁極５５は、磁性材料から成る大略円板状の部材であり、ソレノイドケース５１の他方の開口を塞ぐように他方の開口部に固定されている。この固定磁極５５は、パイロット弁体３４の基端と対向しており、パイロット弁体３４と固定磁極５５との間には、電磁弁側ばね部材５６が介在している。電磁弁側ばね部材５６は、パイロット弁体３４を介して主弁体３３を閉位置方向に付勢している。
　このように構成される電磁弁１４は、制御器によりコイル線５３に電流を印加すると、パイロット弁体３４が励磁されて固定磁極５５に吸引され、上側（つまり、固定磁極５５側）に移動する。即ち、コイル線５３に電流を印加することで、電磁弁側ばね部材５６の付勢力に抗した励磁力を発生させて、パイロット弁体３４を固定磁極５５側に移動する。この際、主弁体３３の内孔３３ｂの内圧に対して弁孔３２ａの内圧が低く、主弁体３３は圧力により突起片４１に押し付けられているため、主弁体３３に対して相対移動可能なパイロット弁体３４だけが固定磁極５５側へと移動する。移動することで、パイロット弁体３４のテーパ部３４ａが座部３３ｃから離れて連通路３３ａが開く。これにより、弁空間４３、主弁体３３の外周部の溝、主弁体３３の内孔３３ｂ及び連通路３３ａを介して流入通路３１ｄと弁孔３２ａとが繋がり、弁孔３２ａに高圧タンク２からの高圧ガスが導かれてそこの内圧が上昇する。
　パイロット弁体３４が固定磁極５５側に更に移動すると、パイロット弁体３４が連結ピン４４に当り、この連結ピン４４を介して主弁体３３を開位置方向へと引張る。この際、弁孔３２ａの内圧が上昇してるため、小さな励磁力により主弁体３３を引張ることができる。開位置方向に引張られることで、主弁体３３が突起片４１から離れて弁孔３２ａの一方の開口が開かれる、つまり弁通路３８の電磁弁側部分が開かれる。これにより、流入ポート３１ａを介して高圧タンク２から導かれている高圧ガスが流入通路３１ｄ及び弁空間４３を通って弁孔３２ａへと流れる。
　他方、コイル線５３に印加する電流を止めると、電磁弁側ばね部材５６によって付勢されているため、パイロット弁体３４が下側（つまり、シート部材３２側）に移動し、それに伴って主弁体３３が閉位置方向に移動する。やがて主弁体３３が突起片４１に着座し、またパイロット弁体３４が座部３３ｃに着座し、弁孔３２ａの一方の開口及び連通路３３ａが閉じられる。つまり、弁通路３８の電磁弁側部分が閉じられる。このように、弁孔３２ａの一方の開口は、電磁ソレノイド３５への電流の印加の有無に応じて開閉されるようになっている。このように開閉される一方の開口とは反対側にある弁孔３２ａの他方の開口付近には、出力側逆止弁１５が設けられており、この出力側逆止弁１５の逆止用弁体３６によって弁孔３２ａの他方の開口を塞ぐことができるようになっている。以下では、出力側逆止弁１５の構成及び動作について詳述する。
　＜出力側逆止弁＞
　出力側逆止弁１５の逆止用弁体３６は、大略的に有底筒状になっており、底部の側面部分がテーパ状になっている。弁孔３２ａの他方の開口の周りには、弁座３２ｂが形成されており、逆止用弁体３６の底部３６ａは、その側面部分を弁座３２ｂに着座させて弁孔３２ａの他方の開口を塞ぐ遮断位置と弁座３２ｂから離れて弁孔３２ａを開く許容位置との間を移動できるように弁体孔３１ｃに挿入されてハウジング３１内に設けられている。
　また、逆止用弁体３６の底部側部分は、開口端側の部分より小径に形成されており、底部側部分の周りには、円筒状の弁空間６１が形成されている。この弁空間６１は、逆止用弁体３６が許容位置に位置する際に弁孔３２ａに繋がるようになっている。また、弁空間６１は、逆止用弁体３６内部に形成される連通路６２に繋がっており、この連通路６２は、逆止用弁体３６の内孔３６ｂに繋がっている。内孔３６ｂは、弁体孔３１ｃを介して流出通路３１ｅに繋がっている。つまり、弁空間６１は、連通路６２及び内孔３６ｂを介して流出通路３１ｅに繋がっており、弁孔３２ａと、弁空間６１と、連通路６２と、内孔３６ｂと、流出通路３１ｅとによって弁通路３８の逆止弁側部分が構成されている。また、逆止用弁体３６の内孔３６ｂには、逆止弁側ばね部材３７が収容されており、この逆止弁側ばね部材３７は、逆止用弁体３６を遮断位置に向かって付勢している。
　このように構成されている出力側逆止弁１５は、逆止弁側ばね部材３７の付勢力に抗する作用力をシート部材３２の弁孔３２ａに導かれる高圧ガス（弁通路３８の上流側のガス）から受けるようになっている。そのため、弁孔３２ａの内圧が上昇して前記作用力が逆止弁側ばね部材３７の付勢力より大きくなると、逆止用弁体３６が弁座３２ｂから離れて許容位置に移動して弁孔３２ａの他方の開口が開く、つまり弁通路３８の逆止弁側部分が開く。これにより、弁孔３２ａに導かれた高圧ガスが弁空間６１及び内孔３６ｂを通って流出通路３１ｅに導かれる。つまり、電磁弁１４に電流を印加することで弁通路３８全体が開かれ、高圧タンク２の高圧ガスが弁通路３８を通って外部接続ポート２０に導かれる。
　また、高圧ガスを充填する際、高圧ガスが外部接続ポート２０から流出通路３１ｅに導かれて内孔３６ｂの内圧が弁孔３２ａの内圧より高くなる。この内孔３６ｂの内圧は、遮断位置に向かう方向の作用力を逆止用弁体３６に与えており、内孔３６ｂの内圧が弁孔３２ａの内圧より高くなると、逆止用弁体３６が遮断位置に移動し、弁座３２ｂに着座して弁孔３２ａを閉じるようになっている。それ故、充填時に流出通路３１ｅに導かれた高圧ガスが弁孔３２ａへ逆流することを防ぐことができ、逆流した高圧ガスが更に主弁体３３を開位置へと押して弁通路３８を開いて流入ポート３１ａに逆流するということを防ぐことができる。つまり、充填時に高圧ガスが出力ライン２１を逆流することを防ぐことができる。
　このように弁装置１６は、電磁ソレノイド３５に電流が印加されていないノーマル状態において流入ポート３１ａから流出ポート３１ｂへの方向及び流出ポート３１ｂから流入ポート３１ａへの方向の双方向の流れを阻止することができる。他方、電磁ソレノイド３５に電流が印加されると、弁装置１６は、流入ポート３１ａから流出ポート３１ｂへの方向の流れを許容し、流出ポート３１ｂから流入ポート３１ａへの方向の逆流を阻止するようになっている。このような弁装置１６を用いたシステム１では、以下のように動作する。
　＜高圧ガス充填・出力システムの動作について＞
　システム１では、制御器が電磁弁１４に電流を印加することで弁装置１６の弁通路３８が開かれる。これにより、出力ライン２１における弁装置１６の前後が繋がり、出力ライン２１が開く。出力ライン２１が開くことで高圧タンク２に貯蔵された高圧ガスは、出力側フィルタ１３を通って外部接続ポート２０に導かれ、更にこの外部接続ポート２０を介して燃料消費器へと出力されて燃料消費器で消費される。このように、高圧ガスを出力側フィルタ１３に通すことで高圧ガスに含まれるコンタミを捕捉し、コンタミが燃料消費器まで達することを防ぐことができる。なお、充填ライン２２には充填側逆止弁１２が介在しているので、充填ライン２２から高圧ガスが出力されないようになっている。
　他方、充填口に高圧ガスが供給されると、その高圧ガスが外部接続ポート２０を介して充填ライン２２及び出力ライン２１に導かれる。充填ライン２２に導かれた高圧ガスは、充填側逆止弁１２を作動させて充填ライン２２を開き、高圧タンク２に流れる。これにより、高圧タンク２に高圧ガスが充填される。他方、出力ライン２１に導かれる高圧ガスは、出力側逆止弁１５の流出ポート３１ｂに導かれ、逆止用弁体３６を遮断位置に保持する。これにより、電磁弁１４の手前で弁通路３８を閉じることができ、充填時に高圧ガスが電磁弁１４に逆流することを防ぐことができる。つまり、充填時に電磁弁１４の出力側である弁孔３２ａが高圧になって主弁体３３を強制的に移動させられることを防ぐことができ、電磁弁１４の耐用年数を向上させることができる。
　また、弁通路３８が閉じられることにより出力ライン２１が閉じられ、出力ライン２１を高圧タンク２の方へと逆流する高圧ガスの流れを阻止することができる。これにより、高圧ガスが出力ライン２１を逆流して出力側フィルタ１３に達し、出力側フィルタ１３に捕捉されたコンタミが脱落してタンク側へと戻ることを抑えることができる。これにより、捕捉されたコンタミの脱落によって出力側フィルタ１３が損傷して更なるコンタミが生じることや、脱落して新たに生じたコンタミによって高圧タンク２が損傷することを抑えることができる。
　［第２実施形態］
　第２実施形態のシステム１Ａは、第１実施形態のシステム１と構成が類似している。そこで、第２実施形態のシステム１における構成については、異なる点だけを説明し、同一の点の説明については省略する。以下に説明する第３乃至第５実施形態のシステム１Ｂ～１Ｄについても同様である。
　第２実施形態のシステム１Ａでは、電磁弁１４より合流点２３側に位置する出力側逆止弁１５Ａが電磁弁１４に組みつけられておらず、シート部材３２を共用することなく別々にバルブブロック１１Ａに設けられている。このように構成されている第２実施形態のシステム１Ａは、第１実施形態のシステム１と同様の作用効果を奏する。
　［第３実施形態］
　第３実施形態のシステム１Ｂでは、外部接続ポート２０Ｂが燃料消費器だけに接続され、この外部接続ポート２０Ｂとは別に充填口に接続される充填口接続ポート７０がバルブブロック１１Ｂに形成されている。この充填口接続ポート７０は、充填ライン２２Ｂと接続されており、充填口に供給された高圧ガスは、充填口接続ポート７０を介して充填ライン２２Ｂ及び出力ライン２１へと導かれるようになっている。このように構成されている第２実施形態のシステム１Ｂは、第１実施形態のシステム１と同様の作用効果を奏する。
　［第４実施形態］
　第４実施形態のシステム１Ｃでは、第３実施形態のシステム１Ｂと同様に充填口接続ポート７０がバルブブロック１１Ｃに形成され、充填口接続ポート７０が充填ライン２２Ｃに接続されている。更に、システム１Ｃでは、第２実施形態のシステム１Ａと同様、電磁弁１４より合流点２３側に位置する出力側逆止弁１５Ｃが電磁弁１４に組み付けられておらず、シート部材３２を共用することなく別々にバルブブロック１１Ａに設けられている。このように構成されている第４実施形態のシステム１Ｃは、第１実施形態のシステム１と同様の作用効果を奏する。
　［第５実施形態］
　第５実施形態のシステム１Ｄでは、第２実施形態のシステム１Ａと同様に出力側逆止弁１５Ｄが電磁弁１４に組み付けられていない。また、出力側逆止弁１５Ｄは、バルブブロック１１Ｄにおいて電磁弁１４と出力側フィルタ１３との間に設けられており、充填時に主弁体３３を開いて弁通路３８を逆流する高圧ガスの流れを流入ポート３１ａより出力側フィルタ１３側にて阻止するようになっている。これによっても出力ライン２１Ｄを高圧タンク２側へと逆流する高圧ガスの流れを阻止することができる。このように構成されている第５実施形態のシステム１Ｄは、第１実施形態のシステム１と同様の作用効果を奏する。
　［その他の実施形態］
　第１乃至第５実施形態のシステム１では、電磁ソレノイド３５によって弁体３３を駆動させる電磁弁１４が採用されているが、弁体３３を駆動させるアクチュエータは電磁ソレノイド３５に限られない。例えば、フォースモータであってもよく、また電圧を印加すると駆動力を発生する圧電アクチュエータであってもよく、弁体３３をその軸線方向に直動可能なアクチュエータであればよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　１，１Ａ～１Ｄ　システム
　２　高圧タンク（タンク）
　１２　充填側逆止弁
　１３　出力側フィルタ（フィルタ）
　１４　電磁弁（開閉弁）
　１５，１５Ａ，１５Ｃ，１５Ｄ　出力側逆止弁
　１６　弁装置
　２０，２０Ｂ　外部接続ポート
　２１，２１Ｄ　出力ライン
　２２，２２Ｂ，２２Ｃ　充填ライン
　２３　合流点

Claims (3)

  1. 　高圧ガスが充填されるタンクと外部接続ポートとに接続される出力ラインと、
    　前記タンクに接続され、前記出力ラインと合流している充填ラインと、
    　前記充填ラインに介在し、前記タンク内へと流入する高圧ガスの流れを許容し、前記タンクから流出する高圧ガスの流れを阻止する充填側逆止弁と、
    　前記出力ラインにおいて前記充填ラインとの合流点より前記タンク側に介在し、高圧ガスに含まれる異物を捕捉するフィルタと、
    　前記出力ラインにおいて前記充填ラインとの合流点と前記フィルタとの間に介在し、前記出力ラインを開閉する開閉弁と、
    　前記出力ラインにおいて前記合流点と前記フィルタとの間に介在し、前記タンクから流出する高圧ガスの流れを許容し、前記タンク内に流入する高圧ガスの流れを阻止する出力側逆止弁とを備える、高圧ガス充填・出力システム。
  2. 　前記出力側逆止弁は、前記出力ラインにおいて前記開閉弁と前記合流点との間に位置している、請求項１に記載の高圧ガス充填・出力システム。
  3. 　前記出力側逆止弁は、前記開閉弁に組み込まれている、請求項２に記載の高圧ガス充填・出力システム。
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