(57)【要約】【課題】異物除去用のフィルタの数を減らすと共に、主止弁への異物流入を防止することを目的とする。【解決手段】ガス供給部３から複数のガス容器１，２内にガスを同時に充填し、その充填されたガス容器１，２から異物を取り除いたガスをガス消費部４に供給するようにする。ガス消費部４にガスを供給するガス供給経路１２（１２ａ，１２ｂ）では、ガス容器１，２内に充填された異物を容器内に含むガスからフィルタ９で異物を取り除いた後、異物の混入されていないガスを主止弁１０へと送り、該主止弁１０からガスの流れ方向を規制する第１逆止弁１１を介してガス消費部４にガスを供給する。この一方、ガス供給部３からガス容器１，２にガスを充填するガス充填経路８（８ａ，８ｂ）では、ガス供給経路１２に設けたフィルタ９及び主止弁１０にガスが流れないようにバイパスさせて前記ガス容器１，２内にガスを充填させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給部から複数のガス容器内にガスを同時に充填し、その充填されたガス容器からガス消費部に供給するガス充填供給方法であって、
前記ガス消費部にガスを供給するフィルタを設けたガス供給経路では、ガス容器内に充填されたガスを、前記フィルタを通過した後、主止弁へと送り、該主止弁からガスの流れ方向を規制するガス制御手段を介して前記ガス消費部に供給し、
一方、前記ガス供給部からガス容器にガスを充填するガス充填経路では、前記フィルタ及び主止弁をバイパスさせて前記ガス容器内にガスを充填させる
ことを特徴とするガス充填供給方法。
【請求項２】
ガス供給部から複数のガス容器内にガスを同時に充填し、その充填されたガス容器からガス消費部に供給するガス充填供給装置であって、
前記ガス消費部にガスを供給するフィルタを設けたガス供給経路では、ガス容器内に充填されたガスを、前記フィルタを通過した後、主止弁へと送り、該主止弁からガスの流れ方向を規制するガス制御手段を介して前記ガス消費部に供給し、
一方、前記ガス供給部からガス容器にガスを充填するガス充填経路では、前記フィルタ及び主止弁をバイパスさせて前記ガス容器内にガスを充填させる
ことを特徴とするガス充填供給装置。
【請求項３】
ガス供給部から複数のガス容器内にガスを同時に充填し、その充填されたガス容器からガス消費部に供給するガス充填供給装置であって、
前記ガス容器は、ガスをガス容器内へ充填させる入口となるバルブ入口と、バルブ入口から充填されたガスをガス容器内へ供給するガス充填経路と、ガス容器内に充填されたガスに混入する異物を取り除くフィルタ、主止弁、ガスの流れ方向を制御するガス制御手段をこの順に設けたガス供給経路と、ガス供給経路の出口となるバルブ出口と、を備え、
前記ガス供給部と一つのガス容器のバルブ入口を接続すると共に、前記ガス消費部と他の一つのガス容器のバルブ出口を接続し、また、それ以外の各ガス容器のバルブ入口とバルブ出口を接続させて前記複数のガス容器を連結させており、
前記バルブ入口から充填されたガスが前記ガス供給経路に設けたフィルタ及び主止弁をバイパスして前記容器内部へガスを充填させるバイパス経路を有する
ことを特徴とするガス充填供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガス充填供給装置であって、
前記フィルタを、前記主止弁の入口部に設けた
ことを特徴とするガス充填供給装置。
【請求項５】
請求項３に記載のガス充填供給装置であって、
前記フィルタを、前記主止弁内の弁座部手前の位置に設けた
ことを特徴とするガス充填供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス充填供給方法及びガス充填供給装置に関し、詳細には、主止弁への異物流入防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス供給部から複数のガス容器にガスを同時に充填し、その充填されたガスに混入する異物を取り除いてエンジン等のガス消費部に供給するようにしたガス充填供給システムでは、ガス供給部からのガス容器への充填経路（充填流路）と、ガス容器からガス消費部への供給経路（供給流路）を共通の経路としている（例えば、特許文献１等に記載）。
【特許文献１】特開２００２−１１５７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のガス充填供給システムでは、ガスに含まれる異物が供給経路に設けられた主止弁に流入しないようにするためには、主止弁上流には充填ガスに含まれる異物を除去するフィルタを、主止弁下流にはガス容器から供給されるガスに含まれる異物を除去するフィルタを、それぞれ設ける必要がある。
【０００４】
そこで本発明は、上記した実状に鑑みて提案されたものであり、異物除去用のフィルタの数を減らすと共に、主止弁への異物流入を防止することのできるガス充填供給方法及びガス充填供給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】
【０００５】
本発明は、ガス供給部から複数のガス容器内にガスを同時に充填し、その充填されたガス容器からガス消費部に供給する場合に適用する。
【０００６】
具体的には、ガス消費部にガスを供給するフィルタを設けたガス供給経路では、ガス容器内に充填されたガスを、前記フィルタを通過した後、主止弁へと送り、該主止弁からガスの流れ方向を規制するガス制御手段を介して前記ガス消費部にガスを供給する。
【０００７】
一方、ガス供給部からガス容器にガスを充填するガス充填経路では、前記フィルタ及び主止弁をバイパスさせて前記ガス容器内にガスを充填させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガス消費部にガスを供給するフィルタを設けたガス供給経路において、ガス容器内に充填された異物を容器内に含むガスからフィルタを通過することで異物を取り除き、主止弁へと送り、該主止弁からガスの流れ方向を規制するガス制御手段を介してガス消費部にガスを供給するので、異物の主止弁内への侵入及びガス消費部への侵入を防止することができる。
【０００９】
また、ガス供給部からガス容器にガスを充填するガス充填経路において、ガス供給経路に設けたフィルタ及び主止弁をバイパスさせ充填ガスを流すので、ガス充填時でも主止弁への異物の侵入を防止することができる。
【００１０】
したがって、本発明によれば、ガス充填経路にフィルタを設ける必要がないため、フィルタ数を削減しつつ主止弁及びガス消費部への異物の流入を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
「第１実施形態」
図１は第１実施形態のガス充填供給装置におけるガス充填供給経路図である。第１実施形態では、２つのガス容器を連結させてこれらガス容器に異物が混入したガスが同時に充填され、その充填されたガス容器から異物を取り除いたガスをガス消費部に供給するものとする。本発明では、ガス容器の数を２つとしたがそれ以上連結することもできる。また、第１実施形態では、例えば、燃料電池自動車の燃料電池に燃料ガス（水素ガス）を充填、供給するシステムに本発明を適用した例である。
【００１３】
ガス容器１，２の口元には、ガス供給部３から充填されるガスをその容器内に充填させるためのガス充填経路と、充填されたガスをガス消費部４に供給するガス供給経路と、を構成するバルブアッセンブリー５，６が取り付けられている。第１実施形態では、２つのガス容器１，２及びバルブアッセンブリー５，６は同一構成であるため、一方のみを例にとり説明するものとする。
【００１４】
ガス容器１には、圧縮水素ガスを燃料とする燃料電池自動車の場合、充填ガス圧力が高圧になるため、そのガス圧力に耐え得る容器が使用される。
【００１５】
燃料電池自動車にはガス供給部３と接続するためのガス充填口１９が備えられている。ガス充填弁２０は、ガス充填口１９付近に設けられ、ガス充填時以外にガス充填口１９とガス容器１の間の経路を遮断する。
【００１６】
バルブアッセンブリー５は、ガスをガス容器１内へ充填させる入口となるバルブ入口７と、バルブ入口７から充填されたガスをガス容器１内へ供給するガス充填経路８（８ａ，８ｂ，８ｃ）と、ガス容器１内に充填されたガスに混入する異物を取り除くフィルタ９、ガス容器１に直接取り付けられ、電磁的に作動することによりその弁から下流へのガスの供給を遮断する弁である主止弁１０、ガスの流れ方向を制御するガス制御手段である第１逆止弁１１をこの順に設けたガス供給経路１２（１２ａ，１２ｂ）と、ガス供給経路１２の出口となるバルブ出口１３と、ガス充填経路８ｃの容器１近傍部に設けられた第２逆止弁１４と、を備えている。
【００１７】
ガス充填経路８は、バルブ入口７と第２接続部１７とを接続する第１ガス充填経路８ａ及び第２ガス充填経路８ｂと、バルブ入口７から充填されたガスがガス供給経路１２に設けたフィルタ９及び主止弁１０にガスが流れないようにして容器１内部へガスを充填させるバイパス経路となる第３ガス充填経路８ｃとを有している。
【００１８】
第２ガス充填経路８ｂは、第１ガス充填経路８ａと第３ガス充填経路８ｃの第１接続部１６と、後述する第１ガス供給経路１２ａと第２ガス供給経路１２ｂの第２接続部１７とを連結するように設けられている。
【００１９】
第１接続口１５は、ガス容器１の内外を連通させる口部とされている。この第１接続口１５には、ガス充填経路８の第３ガス充填経路８ｃが接続されている。
【００２０】
第２逆止弁１４は、第１接続口１５の近傍であって第３ガス充填経路８ｃに設けられている。この第２逆止弁１４は、第１接続部１６からガス容器１へガスを流通させるが、ガス容器１から第１接続部１６にはガスを流通させないようにしている。
【００２１】
ガス供給経路１２は、バルブ出口１３とガス容器１に形成された第２接続口１８とを接続する第１ガス供給経路１２ａと第２ガス供給経路１２ｂとを有している。
【００２２】
第１ガス供給経路１２ａは、前記第２接続口１８と前記第２接続部１７とを連結するように設けられている。第２ガス供給経路１２ｂは、前記第２接続部１７と前記バルブ出口１３とを連結するように設けられている。
【００２３】
第１ガス供給経路１２ａには、第２接続口１８から第２接続部１７に向けてガス容器１内に充填されたガスに混入する異物を取り除くフィルタ９と、主止弁１０と、第１逆止弁１１とが、この順に配置されている。
【００２４】
フィルタ９は、充填ガスに含まれる異物或いはガス容器１内に容器製造時からある又は製造後に発生した異物を捕獲するための除去フィルタである。かかるフィルタ９は、主止弁１０のガス流入口となる入口部に設けられる。
【００２５】
主止弁１０は、例えば電磁弁からなり、開弁してガス容器１内の充填ガスをバルブ出口１３へと供給し、または、閉弁して供給ガスの供給を停止する役目をする。この主止弁１０の開閉動作は、確実に行われる必要がある。
【００２６】
第１逆止弁１１は、主止弁１０の入口部に設けられ、該主止弁１０側から前記第２接続部１７へ向かう方向にはガスを流通させるが、その逆向きにはガスを流通させないようにしている。かかる第１逆止弁１１は、電磁弁、手動弁などであっても構わない。
【００２７】
ガス供給部３は、例えば、燃料電池に供給するための水素ステーションとされる。一方、ガス消費部４は、水素と酸素とを固体高分子電解質膜にそれぞれ供給して発電する燃料電池とされる。
【００２８】
以上のように構成された２つのガス容器１，２とガス供給部３とガス消費部４は、次のように接続されている。ガス供給部３は、ガス充填口１９にガス充填ホース２１で接続される。ガス消費部４は、他方のガス容器２のバルブ出口１３にガス供給配管２３で接続される。ガス供給配管２３には、燃料（水素）ガスをガス消費部４へ所定圧力に制御して供給する減圧弁２４が設けられている。また、一方のガス容器１のバルブ出口１３と他方のガス容器２のバルブ入口７とは、連結配管で接続されており、この連結配管にて容器間接続経路２２が構成されている。
【００２９】
ガス容器１，２へのガス（水素）充填時は、ガス充填弁２０が開弁し、ガス供給部３からガス充填口１９を介して充填ガスが、一方のガス容器１に設けられたバルブ入口７に供給される。バルブ入口７に供給された充填ガスは、第１ガス充填経路８ａを流れる。そして、この第１ガス充填経路８ａを流れる充填ガスは、第１接続部１６で第２ガス充填経路８ｂと第３ガス充填経路８ｃに分離され、それぞれの経路８ｂ、８ｃに流れる。第３ガス充填経路８ｃに流れ込んだ充填ガスは、第２逆止弁１４、第１接続口１５の順に通過し、ガス容器１内へと流れる。
【００３０】
一方、第２ガス充填経路８ｂに流れ込んだ充填ガスは、第２接続部１７で分離され、第１ガス供給経路１２ａと第２ガス供給経路１２ｂにそれぞれ流れる。第１ガス供給経路１２ａに流れ込んだ充填ガスは、ガス制御手段として設置された第１逆止弁１１で遮断される。そのため、第１ガス供給経路１２ａに流れた充填ガスは、主止弁１０の手前で遮断され、内部（弁座）まで到達しない。
【００３１】
この一方、第２ガス供給経路１２ｂに流れ込んだ充填ガスは、この経路の先端に設けられたバルブ出口１３を通過し、バルブアッセンブリー５外に流れ、容器間接続経路２２を経由して別のガス容器２に取り付けられているバルブアッセンブリー６のバルブ入口７に流れる。このバルブ入口７からガス容器２内に充填される充填ガスの経路は、先の経路と同一であるため、その説明は省略する。これにより、２つのガス容器１，２には、同時に充填ガスが充填されることになる。
【００３２】
ガス容器１，２からのガス（水素）供給時は、主止弁１０に電力が供給され、該主止弁１０が開弁する。供給ガスは、第２接続口１８を通過し、第１ガス供給経路１２ａに流れる。第３ガス充填経路８ｃに第２逆止弁１４を設置することで、ガス容器１，２内に存在していた異物およびガス充填時に流れ込んだ異物がガス供給時にガス容器１，２外へ流れ出るのを阻止できる。
【００３３】
第１ガス供給経路１２ａに流れ込んだ供給ガスは、全て主止弁１０の入口部に設置されたフィルタ９を通過するので、主止弁１０の内部への供給ガス中に含まれる異物がこのフィルタ９により取り除かれる。異物としては、供給ガス中に流入した異物のみならず、製造・組立時に第１接続口１５、第２接続口１８、ガス容器１，２の内壁面やガス充填経路８、ガス供給経路１２の内壁面等に付着していたバリ等である。このような異物は、全て主止弁１０の入口直前で取り除かれる。
【００３４】
このように、フィルタ９を流れるガスは、供給ガスのみとなる。また、フィルタ９で異物が取り除かれた供給ガスの流れ方向は、ガス容器１，２内部から第２接続部１７に向かう方向のみとなるため、フィルタ９で異物が捕獲された後は、ガスの逆流によるガス中への異物再拡散の発生が防止される。
【００３５】
そして、フィルタ９で異物が取り除かれた供給ガスは、主止弁１０、第１逆止弁１１の順に通過し、第２接続部１７を介して第２ガス供給経路１２ｂへ流れる。このとき、主止弁１０は、第２接続部１７側から加圧されることがないため、該主止弁の設計（耐圧）条件を緩和でき小型・軽量・低コスト化が望める。第２ガス供給経路１２ｂに流れ込んだ供給ガスは、水素充填時の充填ガス同様の流れとなるので、ここではその説明は省略する。ガス消費部４に接続されるガス容器２では、供給ガスが、第２ガス供給経路１２ｂを通ってバルブ出口１３よりバルブアッセンブリー６外へ出た後、ガス供給配管２３及び減圧弁２４を介してガス消費部４に供給される。
【００３６】
以上のように、第１実施形態によれば、ガス容器１，２内へのガス充填時及びガス消費部４へのガス供給時の両方において、１つのフィルタ９のみで主止弁１０内への異物の侵入を防止することができる。つまり、本実施形態では、充填ガスに含まれる異物は、直接ガス容器１，２内に流してしまうが、ガス消費部４に供給ガスを供給するときにガス容器１，２内の異物及びガス容器製造時に存在する異物を取り除くことで、フィルタの数を低減させている。
【００３７】
また、本実施形態によれば、フィルタ９を主止弁１０の入口部に設けたので、主止弁１０に達する前で、異物をフィルタ９により取り除くことができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、ガス容器２からガス消費部４へのガス供給経路１２では、ガス容器２からガス消費部４に向かう方向のみに供給ガスを流し、主止弁１０の前方に配置した第１逆止弁１１で逆向きへのガス流れを阻止していることで、主止弁１０内への異物の侵入が防止できる。
【００３９】
「第２実施形態」
図２は第２実施形態のガス充填供給装置におけるガス充填供給経路図である。第２の実施形態では、第１実施形態と共通する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００４０】
第２実施形態は、第１実施形態に対して主止弁１０をガス容器１，２の内部に設置すると共に、主止弁１０の内部であって弁座部手前の位置にフィルタ９を設置した構造としている。また、第１ガス充填経路８ａと第２ガス充填経路８ｂを共通の経路（以下、単に第１ガス充填経路８ａｂ）とし、この共通経路を第３ガス充填経路８ｃから分離している。
【００４１】
また、第２実施形態では、共通の第１ガス充填経路８ａｂと第２ガス供給経路１２ｂの接続点である第１接続部２８と、第３ガス充填経路８ｃと第１ガス供給経路１２ａの接続点である第２接続部２５とを共用経路２６で連結させている。共用経路２６では、ガス充填時とガス供給時のガス流れは逆向きとなる。さらに、ガス充填口１９には、ガス充填弁としてガス充填口１９から燃料電池自動車の外へガスを流通させないようにする第３逆止弁２７を設けている。
【００４２】
第２実施形態では、前記したように、主止弁１０をガス容器１，２の内部へ設置することで、バルブアッセンブリー５，６を小型化することが可能となる。また、前記共用経路２６を持つことで、バルブアッセンブリー５，６の小型化が可能となる。そのため、燃料電池自動車の場合では、同一空間に対してガス容器１，２の全長を長くすることが可能となり、水素搭載量を増大させ、車両として航続距離を伸ばすことが可能となる。
【００４３】
第２実施形態におけるガス容器１，２へのガス充填時は、ガス供給部３から第３逆止弁２７を設けたガス充填口１９を介して充填ガスが、一方のガス容器１に設けられたバルブ入口７に供給される。ガス供給部３からの充填ガスがバルブ入口７から第１ガス充填経路８ａｂへと流れ込んだ後、第１接続部２８で第２ガス供給経路１２ｂと共用経路２６へ分離される。第２ガス供給経路１２ｂに流れ込んだ充填ガスは、第１実施形態と同様の流れとなるので、ここではその説明は省略する。共用経路２６に流れ込んだ充填ガスは、第２接続部２５でさらに第３ガス充填経路８ｃと第１ガス供給経路１２ａへ分離される。第３ガス充填経路８ｃに流れ込んだ充填ガス、および第１ガス供給経路１２ａに流れ込んだ充填ガスは、第１実施形態と同様の流れとなるので、その説明は省略する。
【００４４】
ガス容器１，２からの水素供給時は、主止弁１０に電力が供給されて開弁する。供給ガスは、ガス容器１，２内から第２接続口１８、第１逆止弁（ガス制御手段）１１の順に通過し、第１ガス供給経路１２ａに流れる。
【００４５】
また、第２実施形態では、フィルタ９を主止弁１０の内部であって弁座部直前に設置しているので、製造・組立時から主止弁１０の内部経路（流路）に残留していた異物の弁座部への侵入を防止できる。
【００４６】
第１ガス供給経路１２ａに流れた供給ガスは、共通経路２６へ流れる。共用経路２６に流れ込んだ供給ガスは、さらに第１接続部２８で第２ガス供給経路１２ｂへ流れる。第２ガス供給経路１２ｂに流れ込んだ供給ガスは、第１実施形態と同様の流れとなるので、その説明は省略する。
【００４７】
以上のように、第２実施形態によれば、主止弁１０の内部であって弁座部手前の位置にフィルタ９を設けたので、弁座部への異物の侵入を防止することができる。
【００４８】
また、第１、２実施形態では、各ガス容器１，２の口元に取り付けたバルブアッセンブリー５，６を共通のハウジングとすることもできる。
【００４９】
「その他の実施形態」
第１，２実施形態では、燃料電池自動車の燃料電池に水素ガスを供給するためのガス充填供給方法及び供給装置として説明したが、ガソリンをエンジン（ガス消費部４）に供給するシステムに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は第１実施形態のガス充填供給装置におけるガス充填供給経路図である。
【図２】図２は第２実施形態のガス充填供給装置におけるガス充填供給経路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，２    ガス容器
３    ガス供給部
４    ガス消費部
５，６    バルブアッセンブリー
７    バルブ入口
８    ガス充填経路
８ａ    第１ガス充填経路
８ｂ    第２ガス充填経路
８ｃ    第３ガス充填経路（バイパス経路）
９    フィルタ
１０    主止弁
１１    第１逆止弁
１２    ガス供給経路
１２ａ    第１ガス供給経路
１２ｂ    第２ガス供給経路
１３    バルブ出口
１４    第２逆止弁
１５    第１接続口
１６，２８    第１接続部
１７    第２接続部
１８    第２接続口
１９    ガス充填口
２０    ガス充填弁
２１    ガス充填ホース
２２    容器間接続経路
２３    ガス供給配管
２４    減圧弁
２５    第２接続部
２６    共用経路
２７    第３逆止弁
【図１】
2010019334.tif 000003
【図２】
2010019334.tif 000004