特許 6670000 ガス充填装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6670000

(24)【登録日】2020年3月3日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】ガス充填装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 5/06 20060101AFI20200309BHJP

   F17C 13/00 20060101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   F17C5/06

   F17C13/00 301Z

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-518938(P2018-518938)

(86)(22)【出願日】2016年6月20日

(86)【国際出願番号】JP2016068242

(87)【国際公開番号】WO2017203721

(87)【国際公開日】20171130

【審査請求日】2019年3月12日

(31)【優先権主張番号】特願2016-103128(P2016-103128)

(32)【優先日】2016年5月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000151346

【氏名又は名称】株式会社タツノ

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】津村 泰行

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 敦史

(72)【発明者】

【氏名】木村 潔

(72)【発明者】

【氏名】布施 高之

【審査官】 宮崎 基樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０１９８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２４２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５１１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１９７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０８００６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ １／００−１３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスの供給源から該ガスの流量を計測しながらガス搬送管を介して前記ガスを搬送する充填機構と、
前記ガス搬送管に接続され、先端に充填ノズルを有する充填ホースと、
前記充填ノズルが掛けられるノズル掛けと、
前記充填ノズルが前記ノズル掛けから外されると、前記ノズル掛けから所定の箇所まで前記充填ノズルを誘導する誘導機構と、
前記ノズル掛けに掛けられた前記充填ノズルを収容するケースとを備え、
該ケースの扉は、閉位置において、前記ノズル掛けに掛けられた前記充填ノズルを前記扉の閉動作方向に押圧する押圧部材を備えることを特徴とするガス充填装置。

【請求項2】

前記誘導機構は、１つが前記充填ノズルに接続される複数のリンクと、該複数のリンクの隣接する一対のリンクを互いに回転可能に連結する節からなり、
前記充填ノズルが前記ノズル掛けに掛けられている状態では、前記複数のリンクが前記節を介して折り畳まれ、
前記充填ノズルが前記ノズル掛けから外された際に、前記ノズル掛けから前記所定の箇所まで前記充填ノズルを誘導するように前記複数のリンクが延伸することを特徴とする請求項１に記載のガス充填装置。

【請求項3】

前記誘導機構は、前記充填ノズルに接続されるワイヤーと、該ワイヤーを一定の巻き上げ力で上方に巻き上げる定荷重ばねとを備え、
前記ワイヤーは、前記ノズル掛けから前記所定の箇所側に吊り下げられ、前記充填ノズルが前記ノズル掛けから外された際に、前記ノズル掛けから前記所定の箇所まで前記充填ノズルを誘導するように重力によって前記ワイヤーが移動し、
さらに、前記充填ノズルが所定以上の力で引っ張られた場合に前記ワイヤーと前記充填ノズルの接続を解除する離脱機構と、
該離脱機構によって、前記ワイヤーと前記充填ノズルの接続が解除された場合に、前記定荷重ばねによって前記ワイヤーが急速に巻き上げられることを防止する減速ユニットとを備えることを特徴とする請求項１に記載のガス充填装置。

【請求項5】

前記ノズル掛けは、該ノズル掛けに掛けられた前記充填ノズルに乾燥ガスを吹き付ける噴出口を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス充填装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＮＧ、水素ガス等を燃料とするＣＮＧ自動車、燃料電池自動車、水素自動車等の車載タンクにガスを充填するガス充填装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の環境問題に対応する車輌として、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas）、水素等のガス燃料を用いたＣＮＧ自動車、燃料電池自動車、水素自動車等の開発が活発に行われている。このようなガス燃料を用いて走行する車輌の普及を促進するには、車輌に搭載されている車載タンクに安定して効率よくガス燃料を充填する装置が必要となる。そこで、本出願人は、特許文献１において車載タンクに効率的にガス燃料を充填するためのガス充填装置を提案した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】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】

【0004】

しかし、ガス充填装置は、一般的に、これに備えられる充填ノズル、充填ホースの耐圧性を向上させるために重量が大きい上に、ガス燃料によって充填ノズルや充填ホースに高圧が掛かるとさらに重量が増すため、充填ノズル使用者の負担が大きく、車輌に搭載された燃料タンクの充填口へ充填ノズルを誘導し、充填ノズルのガス供給口を燃料タンクの充填口の位置に合わせることが容易ではなかった。また、充填ノズルの使用者が誤って充填ノズルを地面に落下させたり充填ノズルを車輌に衝突させると、充填ノズルや車輌を傷つける可能性を否定できなかった。

【0005】

さらに、最近では水素ステーションの普及に向け、省令や保安規則を改正してセルフ充填式のガス充填装置の利用が検討されており、充填ノズルの使用に慣れていなくても容易にガスを充填することができるガス充填装置の開発が望まれていた。

【0006】

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、充填ノズルの操作性の高いガス充填装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明のガス充填装置は、ガスの供給源から該ガスの流量を計測しながらガス搬送管を介して前記ガスを搬送する充填機構と、前記ガス搬送管に接続され、先端に充填ノズルを有する充填ホースと、前記充填ノズルが掛けられるノズル掛けと、前記充填ノズルが前記ノズル掛けから外されると、前記ノズル掛けから所定の箇所まで前記充填ノズルを誘導する誘導機構とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、充填ノズルがノズル掛けから外されると、誘導機構によって充填ノズルを車輌に搭載された燃料タンクの充填口に誘導することができるため、充填ノズルの重量が大きい場合や水素ガス等の高圧ガスを扱う場合であっても、充填ノズルを容易に燃料タンクの充填口まで移動させることができ、充填ノズルの操作性が向上する。また、充填ノズルの落下を防止することができる。

【0009】

上記ガス充填装置において、前記誘導機構を、１つが前記充填ノズルに接続される複数のリンクと、該複数のリンクの隣接する一対のリンクを互いに回転可能に連結する節からなり、前記充填ノズルが前記ノズル掛けに掛けられている状態では、前記複数のリンクが前記節を介して折り畳まれ、前記充填ノズルが前記ノズル掛けから外された際に、前記ノズル掛けから前記所定の箇所まで前記充填ノズルを誘導するように前記複数のリンクが延伸するように構成することができる。

【0010】

また、前記誘導機構を、前記充填ノズルに接続されるワイヤーと、該ワイヤーを一定の巻き上げ力で上方に巻き上げる定荷重ばねとを備え、前記ワイヤーは、前記ノズル掛けから前記所定の箇所側に吊り下げられ、前記充填ノズルが前記ノズル掛けから外された際に、前記ノズル掛けから前記所定の箇所まで前記充填ノズルを誘導するように重力によって前記ワイヤーが移動するように構成し、さらに、前記充填ノズルが所定以上の力で引っ張られた場合に前記ワイヤーと前記充填ノズルの接続を解除する離脱機構と、該離脱機構によって、前記ワイヤーと前記充填ノズルの接続が解除された場合に、前記定荷重ばねによって前記ワイヤーが急速に巻き上げられることを防止する減速ユニットとを設けることができる。

【0011】

前記ノズル掛けに掛けられた前記充填ノズルを収容するケースを設け、該ケースの扉が、閉位置において、前記ノズル掛けに掛けられた前記充填ノズルを前記扉の閉動作方向に押圧する押圧部材を備えるように構成することができる。

【0012】

また、上記ガス充填装置において、前記ノズル掛けは、該ノズル掛けに掛けられた前記充填ノズルに乾燥ガスを吹き付ける噴出口を備えることができる。これにより、ガス供給口に付着した水滴、ゴミ、及び凍結物等を除去し、ガス供給口を車輌に搭載された燃料タンクの充填口と接続し易くすることができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によれば、充填ノズルの操作性の高いガス充填装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係るガス充填装置の一実施の形態を示す全体構成図である。

【図2】図１のＰ部の部分拡大一部断面図である。

【図3】図１のガス充填装置のＡ−Ａ線概略断面図であり、（ａ）は充填ノズルの不使用時、（ｂ）は充填ノズルの使用時を示す。

【図4】図１のガス充填装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】本発明に係るガス充填装置の他の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ａ）のＱ部拡大部分断面図であって、営業時の状態を示す。

【図6】本発明に係るガス充填装置の他の実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図であって、非営業時の状態を示す。

【図7】図６に示す充填ノズルと扉等を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係るガス充填装置が水素ガス充填装置であって、水素ガス自動車に水素ガスを充填する場合を例にとって説明する。

【0016】

図１は、本発明に係るガス充填装置の一実施の形態を示し、このガス充填装置１は、ハウジング本体２の内部に、ガスの供給源からガス搬送管を介して流量を計測しながら水素ガスを搬送する充填機構を備え、充填ホース３がガス搬送管に接続される。充填ホース３の一端には充填ノズル４が装着され、ハウジング本体２の左側のハウジング１０の側面には、充填ノズル４が掛けられるノズル掛け５が設けられる。ハウジング本体２には、水素ガスの充填量等を表示する表示装置９が載置される。

【0017】

図２に示すように、充填ノズル４は、基部４ａと、水素ガスを供給するガス供給口４ｂと、充填ノズル４を持つためのハンドル部４ｃと、充填ホース３が接続される接続部４ｄとを有する。

【0018】

ノズル掛け５は、基部５ａと、不使用時の充填ノズル４のガス供給口４ｂに乾燥ガスを吹き付ける噴出口５ｄを有する噴出部５ｂと、充填ノズル４のノズル掛け５への掛け外しを検知するノズルスイッチ（以下「ノズルＳＷ」と略称する。）５ｃとを有する。このノズルＳＷ５ｃは、充填ノズル４がノズル掛け５に掛けられている状態でＯＦＦとなり、充填ノズル４がノズル掛け５から外されている状態でＯＮとなる。乾燥ガスには、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、炭酸ガス及び空気を用いることができる。

【0019】

図３に略記するように、ガス充填装置１のハウジング１０の内部には、支持手段６と、誘導機構７とが備えられる。誘導機構７は、リンク７ａ〜７ｃと、これらを繋ぐ節７ｄ、７ｅと、リンク７ｃと充填ノズル４とを互いに回転可能に接続する節７ｆとを備え、リンク７ａの一端が支持手段６に移動又は回転可能に支持される。支持手段６は、ハウジング１０側に固定される。

【0020】

支持手段６及び誘導機構７は、特開２００６−２８２３００号公報に記載のような一般に用いられるものであって、機構の詳細説明は省略するが、充填ノズル４がノズル掛けに掛けられている図３（ａ）の状態から使用者が充填ノズル４をノズル掛けから外して充填口８ａ側（図３（ｂ）参照）へ移動させた際に、リンク７ａ〜７ｃ等が各々移動し、支持手段６でリンク７ａの一端を移動又は回転可能に支持することで、充填ノズル４を燃料タンクの充填口８ａに誘導することができる。また、同様に、図３（ｂ）の状態から充填ノズル４を図３（ａ）の状態に戻すことができる。尚、支持手段６や誘導機構７の構成は、ガス充填装置１を設置する場所やガス充填装置１の大きさなどに応じて適宜決定することができる。

【0021】

次に、上記構成を有するガス充填装置１の動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。

【0022】

ステップＳ１において、ガス充填装置１の使用者がスタートスイッチ（不図示、以下「スタートＳＷ」と略称する。）を押下したか否かを判断し、スタートＳＷがオンとなると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、ノズル掛け５の噴出部５ｂに設けられた噴出口５ｄから、乾燥ガスを充填ノズル４のガス供給口４ｂに吹き付ける（ステップＳ２）。

【0023】

ステップＳ３において、乾燥ガスの送風時間Ｔが３秒となったか否かを判断し、乾燥ガスの送風時間Ｔが３秒となると（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、乾燥ガスの送風を停止する（ステップＳ４）。これにより、充填ノズル４のガス供給口４ｂに付着する凍結物を除去し、安全に充填を行うことができる状態となる。

【0024】

使用者が充填ノズル４をノズル掛け５から取り外すことでノズルＳＷ５ｃがオンになり（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、取り外した充填ノズル４を、誘導機構７による誘導を利用しながら車輌８に搭載された燃料タンクの充填口８ａに接続する。充填ノズル４の接続後、充填機構が駆動し（ステップＳ６）、ガス供給源の水素ガスがガス搬送管、充填ホース３を経由して充填ノズル４まで搬送され、燃料タンクへの充填が行われる。尚、ステップＳ５において、ノズルＳＷ５ｃがオンとなっていないと判断された場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、オンとなるまで待機する。

【0025】

水素ガスの充填終了後、使用者は誘導機構７を利用して充填ノズル４をノズル掛け５へ戻す。これにより、ノズルＳＷがオフとなり（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、充填機構が停止すると共に、上記ステップＳ２と同様に充填ノズル４に対して乾燥ガスの送風が行われる（ステップＳ８）。尚、ステップＳ７において、ノズルＳＷ５ｃがオフとなっていないと判断された場合には（ステップＳ７；Ｎｏ）、オンとなるまで待機する。

【0026】

ステップＳ８における乾燥ガスの送風は、３分経過後（ステップＳ９；Ｙｅｓ）に停止するように制御される（ステップＳ１０）。

【0027】

以上のように、本実施の形態によれば、充填ノズル４に誘導機構７を付設することで、ノズル掛け５と車輌８に搭載された燃料タンクの充填口８ａとの間の充填ノズル４の移動を容易にし、充填ノズル４の操作性を向上させることができる。また、充填ノズル４の落下を防止することもできる。

【0028】

また、ノズル掛け５に温度センサを設けてノズル掛け５の噴出部５ｂの噴出口５ｄからの乾燥ガスの送風を制御することで、ガス充填装置１の不使用時（待機時）のガス供給口４ｂの凍結を解除することができる。さらに、ノズル掛け５に防爆型ヒータを設けて温度センサからの出力を受けて駆動制御することで、凍結を解除することができる。

【0029】

図５及び図６は、本発明に係るガス充填装置の他の実施形態を示し、このガス充填装置１１は、図１に示すガス充填装置１の構成に加え、図６に示すようにガス充填装置１１が設置されるガス充填所が非営業時である場合に、充填ノズル４等を収容するケース１２を備え、上記支持手段６及び誘導機構７に代えて、ホースユニット２ａの頂部に位置し、ワイヤー１４ａを介して充填ノズル４を上方向に引っ張るアーム１４を備え、さらに、上記ノズル掛け５に代えてノズル掛け１９を備える。また、ハウジング１０に代えて、ホースユニット２ａが設けられる。尚、図１に示すガス充填装置１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

【0030】

ケース１２は、図７にも示すように、ホースユニット２ａの一部と、上面視Ｌ字状の２つの扉１２ａ、１２ｂからなり、この扉１２ａ、１２ｂは支点Ｆ（扉１２ａのもののみ図７に示す）を介して回動可能に設けられる。一方の扉１２ａには、充填ノズル４をケース１２内に収容した状態で閉められるように、充填ノズル４に接続されたワイヤー１４ａを逃がすためのスリット１２ｃが設けられる。

【0031】

このケース１２の充填ノズル４側の扉１２ａには、図７に示すように、閉位置において、充填ノズル４の外形に沿って形成された面１２ｅで充填ノズル４を押圧する板状又は柱状の押圧部材１２ｄが設けられる。これにより、充填ノズル４が後述するノズル掛け１９に適正に掛けられていないと、扉１２ａが閉まらないようになっている。

【0032】

アーム１４は、ホースユニット２ａの頂部に鉛直方向に延設された軸２０の回りに回動可能に取り付けられ、シーブ１４ｂに支持されながら充填ノズル４に接続されるワイヤー１４ａと、ワイヤー１４ａを常に一定の巻き上げ力で巻き上げる定荷重ばね１４ｃと、ワイヤ−１４ａが急速に巻き上げられることを防止する減速ユニット１４ｄとで構成される。

【0033】

ワイヤー１４ａは、図示しない離脱機構を介して充填ノズル４に接続されており、充填ノズル４が所定以上の力で引っ張られた場合にワイヤー１４ａと充填ノズル４の接続を解除する。

【0034】

減速ユニット１４ｄは、上記離脱機構によってワイヤー１４ａと充填ノズル４の接続が解除された場合に、定荷重ばね１４ｃに充填ノズル４の重力が掛からなくなることにより、ワイヤー１４ａの巻き上げ速度が急激に速まることを防止するために設けられ、例えば、ワイヤー１４ａが引っ張られる方向へは抵抗がなく、ワイヤー１４ａが巻き上げられる方向へはオイルの抵抗によってブレーキをかけるロータリーダンパのような機構が利用される。

【0035】

図５へ戻り、ノズル掛け１９は、図２に示した基部５ａに加え、図５（ｄ）に拡大して示すように、充填ノズル４のガス供給口４ｂの一部を収容する凹部１９ｂと、凹部１９ｂに設けられ、ガス供給口４ｂ内に挿入される弾性体からなる凸部１９ｃとを有する上蓋１９ａと、充填ノズル４の下部を係止する係止部材１９ｄと、上蓋１９ａを図示の状態から垂直になる位置まで略々９０°回動させる回動部材１９ｅとを有する。この構成により、充填ノズル４の上部と下部が保持されるため、ノズル掛け１９に保持された充填ノズル４の重心が安定する。

【0036】

上記構成を有するガス充填装置１１によれば、使用者が充填ノズル４をノズル掛け１９から外すと、シーブ１４ｂがノズル掛け１９よりも車両側（図５（ａ）において左側）に位置するため、充填ノズル４が自重によって車両側へと案内される。これにより、上記ガス充填装置１と同様に、ノズル掛け１９と車輌に搭載された燃料タンクの充填口との間の充填ノズル４の移動を容易にし、充填ノズル４の操作性を向上させることができる。また、充填ノズル４の落下を防止することができる。

【0037】

さらに、使用者が充填ノズル４を引っ張った状態、すなわちアーム１４のワイヤー１４ａが引っ張られた状態で充填ノズル４を離しても、減速ユニット１４ｄが設けられているために、ワイヤー１４ａが急速に巻き上げられることもなく、安全性に優れる。

【0038】

尚、上記２つの実施の形態では、水素ガスを車輌８に充填する場合を例にとって説明したが、その他のガスを充填することもできる。

【符号の説明】

【0039】

１ ガス充填装置
２ ハウジング本体
２ａ ホースユニット
３ 充填ホース
４ 充填ノズル
４ａ 基部
４ｂ ガス供給口
４ｃ ハンドル部
４ｄ 接続部
５ ノズル掛け
５ａ 基部
５ｂ 噴出部
５ｃ ノズルＳＷ
５ｄ 噴出口
６ 支持手段
７ 誘導機構
７ａ〜７ｃ リンク
７ｄ〜７ｆ 節
８ 車輌
８ａ 充填口
９ 表示装置
１０ ハウジング
１１ ガス充填装置
１２ ケース
１２ａ、１２ｂ 扉
１２ｃ スリット
１２ｄ 押圧部材
１２ｅ 面
１４ アーム
１４ａ ワイヤー
１４ｂ シーブ
１４ｃ 定荷重ばね
１４ｄ 減速ユニット
１９ ノズル掛け
１９ａ 上蓋
１９ｂ 凹部
１９ｃ 凸部
１９ｄ 係止部材
１９ｅ 回動手段
２０ 軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】