特許 7491276 燃料注入口を備えている自動車および燃料注入口用のアタッチメント

(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】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】燃料注入口を備えている自動車および燃料注入口用のアタッチメント

(51)【国際特許分類】

   B60K 15/04 20060101AFI20240521BHJP

   B60K 8/00 20060101ALN20240521BHJP

【ＦＩ】

B60K15/04 E

B60K15/04 Z

B60K8/00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021137084

(22)【出願日】2021-08-25

(65)【公開番号】P2023031541

(43)【公開日】2023-03-09

【審査請求日】2023-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長沼 良明

【審査官】中島 昭浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０６４８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１１６０７３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０７０５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０７０５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１０５９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００７００４５９０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１４９７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９４１１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １５／０４ － １５／０５

Ｂ６０Ｋ ８／００

Ｂ６０Ｓ ５／０２

Ｂ６０Ｌ １／００ － ５８／４０

Ｈ０１Ｍ ８／００ － ８／２４９５

Ｆ１７Ｃ １／００ － １３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料タンクと、
前記燃料タンクと連結されており、第１燃料供給ノズルが接続される第１燃料注入口と、
前記燃料タンクと連結されており、前記第１燃料供給ノズルよりも内径が小さい第２燃料供給ノズルが接続される第２燃料注入口と、
前記第１燃料注入口と前記第２燃料注入口と前記燃料タンクを連通する三方弁と、
を備えており、
前記三方弁は、前記第１燃料注入口を通じて燃料が供給されているときには前記第２燃料注入口側の流路を閉じ、前記第２燃料注入口を通じて燃料が供給されているときには前記第１燃料注入口側の流路を閉じる、自動車。

【請求項2】

第１燃料供給ノズルが接続可能な燃料注入口と、前記燃料注入口の隣に配置されており前記第１燃料供給ノズルが備えるノズル側通信器と通信する注入口側通信器が備えられている自動車の前記燃料注入口に脱着可能な筒状のアタッチメントであり、
前記燃料注入口に接続される側の開口とは反対側の開口に、前記第１燃料供給ノズルとは内径が異なる第２燃料供給ノズルであって前記ノズル側通信器と同じ通信器を備える第２燃料供給ノズルが接続可能であり、
前記注入口側通信器と、前記第２燃料供給ノズルの前記通信器との間の通信を中継する中継器を備えている、燃料注入口用のアタッチメント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、燃料注入口を備えている自動車と、燃料注入口用のアタッチメントに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車は、燃料タンクに燃料を供給するための燃料注入口を備えている。燃料電池車も、水素ガスを注入する燃料注入口を備えている（例えば、特許文献１）。燃料電池車の場合、燃料注入口をレセプタクルと称する場合がある。本明細書では、自動車に備えられている開口であって燃料（ガソリン、軽油、水素ガスなど）を注入するための開口を燃料注入口と称する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１１８６９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の自動車は、燃料注入口を１個のみ備える。将来、燃料補給に要する時間を短縮するため、燃料ステーションには大径の燃料供給ノズルが準備されることが想定される。その場合、大径の燃料供給ノズルを備えた新しい燃料ステーションと、小径の燃料供給ノズルしか備えていない従来の燃料ステーションが混在する。本明細書は、大径の燃料供給ノズルと小径の燃料供給ノズルの両方に対応できる自動車を提供する。また、本明細書は、従来の１個の燃料注入口のみを備える自動車にサイズの合わない燃料供給ノズルを適合させるためのアタッチメントを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する自動車は、燃料タンクと、第１燃料供給ノズルが接続される第１燃料注入口と、第１燃料供給ノズルよりも内径が小さい第２燃料供給ノズルが接続される第２燃料注入口を備える。第１燃料注入口と第２燃料注入口は、いずれも、燃料タンクと連結されている。本明細書が開示する自動車は、小径の燃料供給ノズルは第２燃料供給口に接続可能であり、大径の燃料供給ノズルは第１燃料供給口に接続可能である。本明細書が開示する自動車は、大径の燃料供給ノズルと小径の燃料供給ノズルの両方に対応可能である。

【0008】

また、本明細書が開示する自動車は、第１燃料注入口と第２燃料注入口と燃料タンクを連通する三方弁を備えている。三方弁は、第１燃料注入口を通じて燃料が供給されているときには第２燃料注入口側の流路を閉じ、第２燃料注入口を通じて燃料が供給されているときには第１燃料注入口側の流路を閉じるように構成されている。

【0009】

本明細書は、第１燃料供給ノズルが接続可能な燃料注入口と、燃料注入口の隣に配置されており第１燃料供給ノズルが備えるノズル側通信器と通信する注入口側通信器が備えられている自動車にサイズの合わない燃料供給ノズルを適合させるためのアタッチメントも提供する。燃料注入口用のアタッチメントは、自動車の燃料注入口に脱着可能な筒状である。アタッチメントは、燃料注入口側に接続される側の開口とは反対側の開口に、第１燃料供給ノズルとは内径が異なる第２燃料供給ノズルであって第１燃料供給ノズルのノズル側通信器と同じ通信器を備える第２燃料供給ノズルが接続可能である。アタッチメントには、注入口側通信器と、第２燃料供給ノズルの通信器との間の通信を中継する中継器が備えられている。このアタッチメントを用いれば、自動車が有する燃料注入口に適合しない燃料供給ノズルを接続することができる。

【0010】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例の自動車のシャシの平面図である。

【図2】図１の範囲IIの拡大図である。

【図3】三方弁の断面図である（第１燃料注入口側から燃料が供給される場合）。

【図4】三方弁の断面図である（第２燃料注入口側から燃料が供給される場合）。

【図5】変形例の三方弁の断面図である。

【図6】燃料注入口用のアタッチメントの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施例）図面を参照して実施例の自動車２を説明する。図１に、自動車２のシャシ１０の平面図を示す。図中の座標系の＋Ｘ方向が車の前方に相当し、＋Ｚ方向が車の上方に相当する。図１では、自動車２のボディ８は仮想線（２点鎖線）で描いてある。図１ではボディ８の輪郭のみを示してある。自動車２は、燃料電池３で発電し、電気モータ４で走行する。

【0013】

シャシ１０のフレームは、一対のサイドメンバ１１Ｒ、１１Ｌと、一対のサイドメンバ１１Ｒ、１１Ｌを連結する複数のクロスメンバ１２で構成される。燃料電池３、電気モータ４は、シャシ１０に固定されている。シャシ１０には、バッテリ５も搭載されている。なお、図１では、電気モータ４を示す矩形の中にインバータも含まれている。インバータは、燃料電池３の直流電力を、電気モータ４を駆動する交流電力に変換する。バッテリ５は、燃料電池３の出力を補う。自動車２は、減速時に電気モータ４で発電し、発電で得た電力でバッテリ５が充電される。

【0014】

シャシ１０には、燃料タンク６も搭載されている。燃料タンク６は、２本のクロスメンバ１２に固定されている。燃料タンク６には、水素ガスが蓄えらえる。良く知られているように、燃料電池３は、水素と酸素（空気中の酸素）を反応させて電力を得る。水素が燃料電池３（自動車２）の燃料に相当する。

【0015】

図１の太線は燃料管を表している。燃料タンク６と燃料電池３は燃料管７ｄで連結されている。燃料タンク６と三方弁３０が燃料管７ｃで連結されており、三方弁３０と第１燃料注入口２１が燃料管７ａで連結されており、三方弁３０と第２燃料注入口２２が燃料管７ｂで連結されている。以下では、第１燃料注入口２１と第２燃料注入口２２を合わせて単純に燃料注入口２１、２２と称する場合がある。

【0016】

燃料注入口２１、２２には、外部の燃料ステーションから延びている燃料供給ノズルが接続される。自動車２は、２タイプの燃料注入口（第１燃料注入口２１と第２燃料注入口２２）を有している。燃料注入口２１、２２は、ボディ８に固定されている。燃料注入口２１、２２は、いずれも、三方弁３０を介して燃料タンク６に連結されている。水素ガス（燃料ガス）は、第１燃料注入口２１または第２燃料注入口２２から、三方弁３０を通じて燃料タンク６に供給される。

【0017】

図１にて破線IIで囲んだ範囲の拡大図を図２に示す。図２には、燃料供給装置５０（燃料ステーション）と燃料供給ノズル５１、５２も示してある。図２でも、ボディ８は簡略化して輪郭の一部のみを示してある。先に述べたように、ボディ８に、燃料注入口２１、２２が固定されている。第１燃料注入口２１の隣に注入口側通信器２３が配置されており、第２燃料注入口２２の隣にも注入口側通信器２４が配置されている。注入口側通信器２３、２４は、自動車２の制御器９に接続されている。図２では、破線が通信線を表している。注入口側通信器２３、２４については後述する。

【0018】

第１燃料注入口２１と第２燃料注入口２２は、内径が異なる。第１燃料注入口２１と第２燃料注入口２２は、外径も異なる。第１燃料注入口２１の内径はＤ１であり、第２燃料注入口２２の内径はＤ２である。第２燃料注入口２２の内径（Ｄ２）は、第１燃料注入口２１の内径（Ｄ１）よりも小さい。また、第２燃料注入口２２の外径は、第１燃料注入口２１の外径よりも小さい。これらは、内径（および外径）の異なる２種類の燃料供給ノズルに対応するためである。

【0019】

図２には、燃料供給装置５０が描かれており、燃料供給装置５０からは、２種類の燃料供給ノズル５１、５２が延びている。第１燃料供給ノズル５１の内径（燃料が通過する流路の内径）はＤ１である。また、第１燃料供給ノズル５１の開口部の内径は、第１燃料注入口２１の外径に等しい。これらの構造により、第１燃料注入口２１は第１燃料供給ノズル５１を接続することができる。

【0020】

第２燃料供給ノズル５２の内径（燃料が通過する流路の内径）はＤ２である。また、第２燃料供給ノズル５２の開口部の内径は、第２燃料注入口２２の外径に等しい。これらの構造により、第２燃料注入口２２は第２燃料供給ノズル５２を接続することができる。

【0021】

第１燃料供給ノズル５１は、第２燃料供給ノズル５２よりも流路の内径が大きくため、第１燃料供給ノズル５１の流量は第２燃料供給ノズル５２の流量よりも大きい。すなわち、第１燃料供給ノズル５１を用いた方が、第２燃料供給ノズル５２を用いるよりも燃料補給に要する時間が短くなる。この利点は、特に、大容量の燃料タンクを搭載した自動車の燃料補給で特に有利になる。燃料タンクが小さくでも燃料補給時間が短くなることは利点である。

【0022】

燃料ステーションによっては、大径の燃料供給ノズル（内径＝Ｄ１）のみを備えているステーションや、小径の燃料供給ノズル（内径＝Ｄ２）のみを備えているステーションもある。実施例の自動車２は、大径の燃料供給ノズル（内径＝Ｄ１）と小径の燃料供給ノズル（内径＝Ｄ２）のどちらにも対応可能である。

【0023】

燃料供給ノズル（燃料供給装置５０）は、自動車２の制御器９と通信可能である場合がある。通信は、燃料供給ノズルが燃料注入口に連結されたことを燃料供給装置５０が確認するため、および／または、燃料タンク６の充填量を燃料供給装置５０へ伝えるために行われる。燃料供給装置５０の側のノズル側通信器５３（５４）は、第１燃料供給ノズル５１（第２燃料供給ノズル５２）に備えられている。第１燃料注入口２１（第２燃料注入口２２）の隣には、注入口側通信器２３（２４）が配置されている。ノズル側通信器５３（５４）と注入口側通信器２３（２４）は、赤外線で通信する。第１燃料供給ノズル５１（第２燃料供給ノズル５２）が第１燃料注入口２１（第２燃料注入口２２）に接続されると、ノズル側通信器５３（５４）と注入口側通信器２３（２４）が近接対向し、相互に通信可能となる。燃料供給装置５０と自動車２の制御器９は、注入口側通信器２３とノズル側通信器５３（または注入口側通信器２４とノズル側通信器５４）を介して相互に通信する。

【0024】

通信器は、特にガスの燃料を補給するのに好適である。ガスの燃料の場合、燃料管に逆止弁が備えられているため、燃料タンクに蓄えられている燃料ガスの量が燃料注入口からは不明であるからである。実施例の自動車２は水素ガスを燃料とする燃料電池車であり、燃料タンク６には水素ガスが蓄えられる。燃料注入口２１（２２）と三方弁３０を連結する燃料管７ａ（７ｂ）には逆止弁２５が備えられており、燃料タンク６から燃料注入口２１（２２）へ燃料ガス（水素ガス）が戻らないようになっている。

【0025】

三方弁３０の構造の一例を、図３、４を参照して説明する。図３、４は、三方弁３０の断面図である。三方弁３０は互いに連通している３個の流路を有している。第１流路３１は、燃料管７ａを介して第１燃料注入口２１に連結されており、第２流路３２は、燃料管７ｂを介して第２燃料注入口２２に連結されており、第３流路３３は燃料管７ｃを介して燃料タンク６に連結されている。図３は、第１燃料注入口２１から燃料が送られている場合を示している。三方弁３０の内部には、第１流路３１と第２流路３２のどちらかを閉じる揺動弁体３４が備えられている。揺動弁体３４は、ピボット３４ａの周りに揺動可能である。第１燃料注入口２１（第１流路３１）から燃料が供給されると、揺動弁体３４は、燃料の圧力に押され、反対側の第２流路３２を閉じる。第２流路３２が閉じられるので、第１燃料注入口２１を通じて燃料が供給されている間、第２燃料注入口２２から燃料が漏れることはない。

【0026】

図４は、第２燃料注入口２２から燃料が送られている場合を示している。第２燃料注入口２２（第２流路３２）から燃料が供給されると、揺動弁体３４は、燃料の圧力に押され、反対側の第１流路３１を閉じる。第１流路３１が閉じられるので、第２燃料注入口２２を通じて燃料が供給されている間、第１燃料注入口２１から燃料が漏れることはない。

【0027】

図５に変形例の三方弁１３０の断面図を示す。三方弁１３０の揺動弁体３４は、アクチュエータ１３１によって揺動する。アクチュエータ１３１は、通信線で制御器９と接続されている。先に述べたように、制御器９は、燃料注入口２１、２２に備えられた注入口側通信器２３、２４とも通信可能である。制御器９は、第１燃料注入口２１または第２燃料注入口２２に燃料供給ノズルが接続されたことを検知することができる。制御器９は、第１燃料注入口２１に第１燃料供給ノズル５１が接続されたことを検知すると、揺動弁体３４が第２流路３２を閉じるようにアクチュエータ１３１を制御する。制御器９は、逆に、第２燃料注入口２２に第２燃料供給ノズル５２が接続されたことを検知すると、揺動弁体３４が第１流路３１を閉じるようにアクチュエータ１３１を制御する。揺動弁体３４がアクチュエータ１３１と制御器９によって動く三方弁１３０を用いても、燃料供給ノズルが接続されていない燃料注入口から燃料が漏れることを防止することができる。

【0028】

（第２実施例）図６は、自動車２ａの部分平面図である。自動車２ａは、燃料タンク６と燃料注入口１２１を有しており、図６は、燃料タンク６の一部と、燃料注入口１２１の付近の平面を描いてある。

【0029】

自動車２ａは、１個の燃料注入口１２１のみを備える。燃料注入口１２１の内径はＤ１であり、第１実施例の自動車２の第１燃料注入口２１の内径と同じである。燃料注入口１２１と燃料タンク６は、燃料管７ｅで連結されており、燃料管７ｅには逆止弁２５が備えられている。燃料注入口１２１の内径はＤ１であり、第１実施例の自動車２の第１燃料注入口２１の内径と同じである。燃料注入口１２１の外径は、第１燃料注入口２１の外径と同じである。従って燃料注入口１２１は、図１の第１燃料供給ノズル５１を接続することができる。

【0030】

自動車２ａあるいは燃料ステーションには、燃料注入口用のアタッチメント４０が備えられている。アタッチメント４０は、両端に開口を有する筒である。一方の開口４０ａが、自動車２ａの燃料注入口１２１に連結することができる。開口４０ａの内径は、燃料注入口１２１の内径と同じＤ１である。他方の開口４０ｂの内径はＤ２である。他方の開口４０ｂは、第２燃料供給ノズル５２（内径Ｄ２）を接続することができる構造を有している。

【0031】

アタッチメント４０には、通信中継器４１が備えられている。通信中継器４１には、第１サブ中継器４１ａと、第２サブ中継器４１ｂが含まれている。図６の右側に、アタッチメント４０を燃料注入口１２１に取り付けた状態を示す。アタッチメント４０を燃料注入口１２１に接続すると、自動車２ａの注入口側通信器２３とアタッチメント４０の通信中継器４１の第１サブ中継器４１ａが対向する。注入口側通信器２３と第１サブ中継器４１ａは赤外線通信タイプであり、近接して対向することで相互に通信が可能になる。

【0032】

アタッチメント４０の他方の開口４０ｂに第２燃料供給ノズル５２が接続されると、ノズル側通信器５４とアタッチメント４０の通信中継器４１の第２サブ中継器４１ｂが対向する。ノズル側通信器５４と第２サブ中継器４１ｂも赤外線通信タイプであり、近接して対向することで相互に通信が可能になる。

【0033】

第１サブ中継器４１ａは、注入口側通信器２３から受けた信号を第２サブ中継器４１ｂへ送る。第２サブ中継器４１ｂは第１サブ中継器４１ａから受けた信号をノズル側通信器５４へ発信する。逆に、第２サブ中継器４１ｂは、ノズル側通信器５４から受けた信号を第１サブ中継器４１ａへ送る。第１サブ中継器４１ａは第２サブ中継器４１ｂから受けた信号を注入口側通信器２３へ発信する。

【0034】

通信中継器４１は、燃料注入口１２１の側の注入口側通信器２３とノズル側の通信器５４との間の通信を中継する。注入口側通信器２３とノズル側の通信器５４の間に通信中継器４１が位置することで、注入口側通信器２３（すなわち自動車２ａの制御器９）と通信器５４（すなわち燃料供給装置５０）が通信可能となる。自動車２ａまたは燃料ステーションがアタッチメント４０を備えることで、自動車２ａは、口径の異なる２種類の燃料供給ノズル（第１燃料供給ノズル５１と第２燃料供給ノズル５２）のどちらも接続することができるようになる。

【0035】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第１燃料注入口２１は、大径の第１燃料供給ノズル５１が接続できる構造を有している。具体的には、第１燃料注入口２１の内径は、第１燃料供給ノズル５１の内部の流路の内径と同じであり、第１燃料注入口２１の外径は、第１燃料供給ノズル５１の開口部の内径と同じでる。第１燃料注入口２１の側面には、第１燃料供給ノズル５１の内側面に設けられた突起あるいはツメと嵌合する窪みが設けられている。

【0036】

同様に、第２燃料注入口２２は、小径の第２燃料供給ノズル５２が接続できる構造を有している。第２燃料注入口２２の内径は、第２燃料供給ノズル５２の内部の流路の内径と同じであり、第２燃料注入口２２の外径は、第２燃料供給ノズル５２の開口部の内径と同じでる。第２燃料注入口２２の側面には、第２燃料供給ノズル５２の内側面に設けられた突起あるいはツメと嵌合する窪みが設けられている。

【0037】

アタッチメント４０は、燃料注入口１２１の側の内径が、反対側の内径よりも大きい。すなわち、燃料注入口１２１は、大径の第１燃料供給ノズル５１を接続することできる。アタッチメント４０を取り付けた燃料注入口１２１は、小径の第２燃料供給ノズル５２を接続することができるようになる。燃料注入口１２１は、大流量の燃料を受け入れることが可能に作られているから、小径の第２燃料供給ノズル５２を接続して燃料補給を行っても、燃料があふれることはない。

【0038】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0039】

２、２ａ：自動車 ３：燃料電池 ４：電気モータ ５：バッテリ ６：燃料タンク ７ａ－７ｅ：燃料管 ８：ボディ ９：制御器 １０：シャシ １１Ｌ、１１Ｒ：サイドメンバ １２：クロスメンバ ２１、２２、１２１：燃料注入口 ２３、２４：注入口側通信器 ５３、５４：ノズル側通信器 ２５：逆止弁 ３０、１３０：三方弁 ３１－３３：流路 ３４：揺動弁体 ３４ａ：ピボット ４０：アタッチメント ４０ａ、４０ｂ：開口 ４１：通信中継器 ４１ａ：第１サブ中継器 ４１ｂ：第２サブ中継器 ５０：燃料供給装置 ５１、５２：燃料供給ノズル １３１：アクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】