(57)【要約】【課題】装置を簡単に組み付けることができ、受信部との間の無線通信をより確実に行う。【解決手段】燃料電池車両１４は、ノズル２２から車両側タンク３０に燃料ガスを導入させるレセプタクル２８を備える。また、レセプタクル２８の外周には、１つのユニットとして構成され、ノズル２２に設けられた複数の受信素子３８に対し、送信情報を無線送信可能な複数の送信素子７０を有する車両側通信装置３４が設けられる。そして、複数の送信素子７０により形成される無線送信範囲Ｗは、複数の受信素子３８の配置位置において、その一部が相互に重なり且つ複数の受信素子３８のうち隣り合う２つの受信素子３８の間隔よりも大きな範囲に設定される。【選択図】図４
2014119103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
前記燃料ガスを貯蔵可能な貯蔵部と、
前記燃料ガスを供給するためのノズルが接続されて、前記ノズルから前記貯蔵部に前記燃料ガスを導入させるレセプタクルとを備える燃料電池車両であって、
前記レセプタクルの外周に配置される１つのユニットとして構成され、前記ノズルに設けられた複数の受信部に対し、前記貯蔵部の情報を無線送信可能な複数の送信部を有する通信装置を備え、
前記複数の送信部により形成される無線送信範囲は、前記ノズルと前記レセプタクルの接続状態における前記複数の受信部の配置位置において、その一部が相互に重なり且つ前記複数の受信部のうち隣り合う２つの受信部の間隔よりも大きな範囲に設定される
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池車両において、
前記通信装置は、前記複数の送信部を収容するケースを備え、
前記ケースは、前記レセプタクルに対して非接触に配設される
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池車両において、
前記複数の送信部のうち少なくとも２つは、前記ケースの幅方向中央部から等しい距離に配置される
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池車両において、
前記ケースは、前記複数の送信部を相互に傾けた状態で保持可能なベース部を有する
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
前記複数の送信部のうち少なくとも２つは、前記ノズルと前記レセプタクルの接続状態で前記レセプタクルを軸方向に沿って見た場合に、前記複数の受信部を含む仮想円に重なる位置に配置される
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
前記複数の送信部のうち少なくとも２つは、前記ノズルと前記レセプタクルの接続状態で前記レセプタクルを軸方向に沿って見た場合に、前記複数の受信部を含む仮想円の外側で、且つ各送信部まで延在する前記仮想円の法線の長さが等しくなるように配置される
ことを特徴とする燃料電池車両。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池車両において、
前記複数の送信部のうち幅方向に並ぶ送信部の各間隔Ｌは、前記レセプタクルと前記ノズルの接続状態における前記受信部と前記送信部の最小間隔をＤ、各送信部の出射角度をαとした場合に、以下の式（ア）を満たすように設定される
ことを特徴とする燃料電池車両。
０＜Ｌ≦２Ｄｔａｎ（α／２）      …（ア）
【請求項８】
供給源に接続され該供給源からエネルギを供給可能な供給器と、
前記供給器に接続された状態で、前記エネルギを蓄積可能な蓄積部に前記供給器から前記エネルギを導入させる受容器と、
前記供給器に設けられ、所定の情報を無線受信可能な複数の受信部と、
前記受容器の外周に配置される１つのユニットとして構成され、前記蓄積部の情報を前記受信部に無線送信可能な複数の送信部を有する通信装置とを備え、
前記複数の送信部により形成される無線送信範囲は、前記供給器と前記受容器の接続状態における前記複数の受信部の配置位置において、その一部が相互に重なり且つ前記複数の受信部のうち隣り合う２つの受信部の間隔よりも大きな範囲に設定される
ことを特徴とするエネルギの通信充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギの充填時に供給側と受容側との間で情報通信を行うためのエネルギの通信充填システムに関するものであり、特に、エネルギとして燃料ガスの充填がなされる燃料電池車両に関わる。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車両に燃料ガスを充填するシステムでは、近年、燃料ガスの供給源であるステーションに燃料電池車両の情報を送信しながら燃料ガスの充填を行う方式（以下、通信充填システムという）が注目されている。この通信充填システムでは、車両側のタンクの圧力値や温度値等の状態をステーションが監視しながら燃料ガスを供給することで、燃料ガスの供給量や供給速度を制御し、効率的な充填を行うことができる。
【０００３】
通信充填システムは、ステーション側のノズルと燃料電池車両側のレセプタクルとの間で赤外線通信を実施可能な構成となっている。具体的には、赤外線を送信（発光）する送信素子をレセプタクルに設け、この赤外線を受信（受光）する受信素子をノズルに設けることで、車両側タンクの情報を無線通信する。
【０００４】
例えば、特許文献１には、車両のレセプタクルに通信機を取り付け、ステーションのノズル側の通信機との間で無線通信を行う燃料電池車両が開示されている。レセプタクル側の通信機は、送信素子及び受信素子により構成される１つの素子部と、該素子部を実装した基板とにより構成される。この通信機は、レセプタクルの外周に形成されたフランジ部にねじ止めされることで車両に組み付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ノズル側の受信素子は、ノズルの先端開口の３箇所に均等間隔（１２０°間隔）に配置する旨の規格が提案されている。この規格は、３箇所に配置した受信素子のうちいずれかの受信素子が、送信素子の信号を受信することを想定したものである。しかしながら、特許文献１のように、レセプタクル側に素子部（送信素子）が１個しか設けられていない構成では、送信素子の無線送信範囲が狭くなる。そのため、ノズルとレセプタクルの接続状態においては、送信素子の無線送信範囲にいずれの受信素子も存在しない可能性が生じる。これにより、ノズルとレセプタクル間の無線通信に支障を及ぼすおそれがある。
【０００７】
また、特許文献１のように通信機がレセプタクルにねじ止めされる構成では、車両のボディに形成された燃料導入ボックスにレセプタクルと通信機を一体的に組み付けることになる。この際、機械的接続と電気的配線とを同時に配慮して組付作業を行う必要があり、作業効率が低下してしまう。また、メンテナンスにおいては、狭い空間となっている燃料導入ボックス内で作業を実施しなければならず、メンテナンス性が悪いという不都合が生じる。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、通信装置を簡単に組み付けることができるとともに、メンテナンスが容易であり、しかも受信部との間の無線通信をより確実に行うことができる燃料電池車両及びエネルギの通信充填システム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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、前記燃料ガスを蓄積可能な貯蔵部と、前記燃料ガスを供給するためのノズルが接続されて、前記ノズルから前記貯蔵部に前記燃料ガスを導入させるレセプタクルとを備える燃料電池車両であって、前記レセプタクルの外周に配置される１つのユニットとして構成され、前記ノズルに設けられた複数の受信部に対し、前記貯蔵部の情報を無線送信可能な複数の送信部を有する通信装置を備え、前記複数の送信部により形成される無線送信範囲は、前記ノズルと前記レセプタクルの接続状態における前記複数の受信部の配置位置において、その一部が相互に重なり且つ前記複数の受信部のうち隣り合う２つの受信部の間隔よりも大きな範囲に設定されることを特徴とする。
【００１０】
上記によれば、複数の送信部により形成される無線送信範囲が、ノズルとレセプタクルの接続状態における複数の受信部の配置位置において、その一部が相互に重なり且つ複数の受信部のうち隣り合う２つの受信部の間隔よりも大きな範囲に設定されることで、送信部と受信部の無線通信を良好に行うことができる。すなわち、ノズルとレセプタクルの接続状態では、無線送信範囲内に少なくとも１つの受信部が含まれることになる。そのため、送信部から受信部に向けて貯蔵部の情報を確実に伝達することができ、燃料電池車両は、燃料ガスが効率的に充填されるとともに、充填量を増加させることができる。
【００１１】
また、通信装置が１つのユニットとして構成されることで、レセプタクルの近傍位置に容易に組み付けることができ、この組付にともない無線送信範囲に受信部が含まれるように、送信部を簡単に位置決めすることができる。さらに、通信装置やレセプタクルをメンテナンスする場合には、通信装置のみを燃料電池車両から簡単に取り外して修理や交換等を行うことができる。
【００１２】
この場合、前記通信装置は、前記複数の送信部を収容するケースを備え、前記ケースは、前記レセプタクルに対して非接触に配設されるとよい。
【００１３】
このように、通信装置のケースがレセプタクルに対して非接触に配設されることで、ノズルとレセプタクルの接続にともなう振動や衝撃等が、通信装置に伝達されることが抑止される。これにより、通信装置の故障（例えば、電気的な接続不良）の発生を低減することができる。
【００１４】
また、前記複数の送信部のうち少なくとも２つは、前記ケースの幅方向中央部から等しい距離に配置されることが好ましい。
【００１５】
このように、２つの送信部がケースの幅方向中央部から等しい距離に配置されることで、ケースの小型化を図りつつ、２つの送信部を相互に離間させることができ、通信装置として上述した無線送信範囲の設計が容易となる。
【００１６】
さらに、前記ケースは、前記複数の送信部を相互に傾けた状態で保持可能なベース部を有する構成とすることができる。
【００１７】
このように、複数の送信部を相互に傾けた状態で保持可能なベース部を有することで、送信部全体として送信される無線信号（例えば、赤外線）が広げられ、上述した無線送信範囲をより簡単に形成することができる。
【００１８】
ここで、前記複数の送信部のうち少なくとも２つは、前記ノズルと前記レセプタクルの接続状態で前記レセプタクルを軸方向に沿って見た場合に、前記複数の受信部を含む仮想円に重なる位置に配置されるとよい。
【００１９】
このように、２つの送信部が複数の受信部を含む仮想円に重なる位置に配置されることで、上述した無線送信範囲を、送信部が対向する仮想円上に容易に形成することができる。受信部は、ノズルとレセプタクルの接続状態で仮想円上に位置することになるため、例えば、指向角が広いことで出力強度が低下した送信素子を適用したとしても、送信部と受信部の間隔が短いので無線通信を良好に行うことができる。
【００２０】
或いは、前記複数の送信部のうち少なくとも２つは、前記ノズルと前記レセプタクルの接続状態で前記レセプタクルを軸方向に沿って見た場合に、前記複数の受信部を含む仮想円の外側で、且つ各送信部まで延在する前記仮想円の法線が等しい距離となるように配置されてもよい。
【００２１】
このように、２つの送信部が、複数の受信部を含む仮想円の外側で、且つ各送信部まで延在する仮想円の法線が等しい距離となるように配置されても、仮想円に対して受信部が離れている分だけ広い無線送信範囲を形成することにより、送信部と受信部の無線通信を良好に行うことができる。
【００２２】
また、前記複数の送信部のうち幅方向に並ぶ送信部の各間隔Ｌは、前記レセプタクルと前記ノズルの接続状態における前記受信部と前記送信部の最小間隔をＤ、各送信部の出射角度をαとした場合に、以下の式（ア）を満たすように設定されるとよい。
０＜Ｌ≦２Ｄｔａｎ（α／２）        …（ア）
【００２３】
この式（ア）を満たすように間隔Ｌを設定すると、複数の送信部により上述した無線送信範囲を簡単に形成することができる。
【００２４】
また、前記の目的を達成するために、本発明に係るエネルギの通信充填システムは、供給源に接続され該供給源からエネルギを供給可能な供給器と、前記供給器に接続された状態で、前記エネルギを蓄積可能な蓄積部に前記供給器から前記エネルギを導入させる受容器と、前記供給器に設けられ、所定の情報を無線受信可能な複数の受信部と、前記受容器の外周に配置される１つのユニットとして構成され、前記蓄積部の情報を前記受信部に無線送信可能な複数の送信部を有する通信装置とを備え、前記複数の送信部により形成される無線送信範囲は、前記供給器と前記受容器の接続状態における前記複数の受信部の配置位置において、その一部が相互に重なり且つ前記複数の受信部のうち隣り合う２つの受信部の間隔よりも大きな範囲に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、通信装置を簡単に組み付けることができるとともに、メンテナンスが容易であり、しかも受信部との間の無線通信をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るエネルギの通信充填システムを示す説明図である。
【図２】図１の通信充填システムを示す機能ブロック図である。
【図３】図１の通信充填システムのノズルとレセプタクルの接続状態を示す側面図である。
【図４】図３のレセプタクル及び車両側通信装置を示す正面図である。
【図５】図５Ａは、受信素子と送信素子の関係性を示す概略正面図であり、図５Ｂは、図５Ａの関係性において仮想円に沿ってノズルを展開した状態を示す概略平面視である。
【図６】図６Ａは、本実施形態に係る送信素子の無線通信範囲と受信素子の関係性を示す説明図であり、図６Ｂは、従来の送信素子の無線通信範囲と受信素子の関係性を示す説明図である。
【図７】図７Ａは、第１変形例に係る送信素子の無線通信範囲と受信素子の関係性を示す説明図であり、図７Ｂは、第２変形例に係る送信素子の無線通信範囲と受信素子の関係性を示す説明図である。
【図８】図８Ａは、第３変形例に係る受信素子と送信素子の関係性を示す説明図であり、図８Ｂは、第４変形例に係る受信素子と送信素子の関係性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係るエネルギの通信充填システムについて、通信充填を行う燃料電池車両との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
エネルギの通信充填システムは、エネルギを供給源から受容体に充填する際に、供給源と受容体との間で情報通信を行いながら充填をなすものである。図１に示すように、本実施形態に係る通信充填システム１０は、供給源である水素ステーション１２と、受容体である燃料電池車両１４（以下、単に車両１４ともいう）とにより構成される。この通信充填システム１０は、水素ステーション１２と車両１４の相互接続により、化学エネルギである燃料ガス（水素ガス）を充填する充填ラインと、情報通信を行う通信ラインとを共に構築する。
【００２９】
水素ステーション１２は、燃料ガスを供給するために、例えば、ガソリンスタンドと同様に道路に近接する場所に設置される。水素ステーション１２は、燃料ガスを貯蔵する供給側タンク１６（水素タンク）を内部に備える水素ステーション本体部１８と、供給側タンク１６に一端が接続されたホース２０と、ホース２０の他端に接続されたノズル２２（供給器）とを有する。ノズル２２は、燃料ガスを車両１４に充填するために、車両１４の受容器（後述するレセプタクル２８）に接続可能に構成されている。水素ステーション１２は、ノズル２２と車両１４を接続した状態で、所定の操作により供給側タンク１６からホース２０を介してノズル２２に燃料ガスを案内し、ノズル２２から車両１４に燃料ガスを充填する。
【００３０】
水素ステーション１２に接続される車両１４は、燃料ガスと酸化剤ガス（例えば、空気）の電気化学反応によって発電する燃料電池システム２４が搭載されており、この燃料電池システム２４を動力源として走行する。車両１４の外観を構成するボディの側面後部寄りには、燃料ガスを車両１４内に取り込むための燃料導入ボックス２６が設けられており、この燃料導入ボックス２６には、上述したノズル２２を接続可能なレセプタクル２８（受容器）が固定されている。レセプタクル２８は、車両１４内の車両側タンク３０（貯蔵部：蓄積部）に接続されている。燃料ガスを充填する場合は、人手によってレセプタクル２８とホース２０先端のノズル２２とを接続することで、供給側タンク１６と車両側タンク３０との連通、すなわち充填ラインが構築される。
【００３１】
一方、水素ステーション１２と車両１４の通信ラインは、ノズル２２の先端部に設けられた供給側通信装置３２と、レセプタクル２８の外周側に設けられた車両側通信装置３４との間で無線通信（赤外線通信：ワイヤレス通信）を成立させることで構築される。以下、図２を参照して、通信ラインを含めた通信充填システム１０の構成についてより具体的に説明していく。
【００３２】
水素ステーション本体部１８は、上述した供給側タンク１６と、水素ステーション１２を制御する充填制御部３６とを備える。充填制御部３６は、供給側タンク１６内の燃料ガスの貯蔵状態の監視、車両１４とノズル２２の接続状態の検出、燃料ガスの充填のオン／オフ等の制御を行う。さらに、充填制御部３６は、燃料ガスの充填時に、車両側タンク３０の状態を認識（監視）して燃料ガスの供給量や供給速度を制御する機能も有している。
【００３３】
また、水素ステーション１２のノズル２２には、上述したように供給側通信装置３２が設けられ、この供給側通信装置３２は充填制御部３６に電気的に接続されている。供給側通信装置３２は、赤外線を受信して電流信号に変換する複数の受信素子３８（受信部：図４参照）と、受信素子３８の電流信号を電圧信号に変換及び増幅して充填制御部３６に送る図示しない電気回路とを備える。受信素子３８としては、赤外線（無線信号）を受信可能な種々のデバイスを適用してよく、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）が挙げられる。
【００３４】
車両１４に搭載される燃料電池システム２４は、上述した車両側タンク３０と、燃料ガスの流通路を介して車両側タンク３０に接続される燃料電池４２（以下、ＦＣ４２ともいう）と、車両側タンク３０に充填される燃料ガスの状態を監視する充填ＥＣＵ４４（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）とを備える。ＦＣ４２は、燃料電池セルを複数積層することによって構成され、車両側タンク３０からの燃料ガスの供給、及びコンプレッサ４６からの酸化剤ガス（圧縮空気）の供給に基づき発電し、高電圧を出力する。なお、燃料電池システム２４は、燃料ガス、酸化剤ガス又は反応生成物を流通させる図示しない流路を有し、車両１４にはこれらを再利用した機構等が設けられてもよい。
【００３５】
車両側タンク３０には、車両側タンク３０内の圧力（ガス圧力）を検出し圧力値ｐを出力する圧力センサ４８と、車両側タンク３０内の温度（ガス温度）を検出し温度値ｔを出力する温度センサ５０とが設けられている。圧力センサ４８と温度センサ５０は、充填ＥＣＵ４４に電気的に接続され、圧力値ｐ及び温度値ｔの各検出信号を充填ＥＣＵ４４に伝達する。
【００３６】
充填ＥＣＵ４４は、ＣＰＵ、メモリ、インタフェース、タイマ（共に図示せず）等を有し、所定のプログラムに基づき処理を行うように構成されている。例えば、充填ＥＣＵ４４は、圧力センサ４８から伝達される圧力値ｐと温度センサ５０から伝達される温度値ｔを、水素ステーション１２が受信可能な車両側タンク３０の状態情報として符号化（以下、送信情報ｆという）し、車両側通信装置３４に出力する処理等を行う。
【００３７】
また、車両１４の燃料導入ボックス２６は、車外環境と燃料電池システム２４とを繋ぐ導入部として機能し、上述したように、その内部にはレセプタクル２８及び車両側通信装置３４が収容される。燃料導入ボックス２６は、燃料ガスを充填しない通常時においてリッド５２により閉塞されている。リッド５２は、該リッド５２の開閉を行うリッドオープナ５４に機械的に接続されており、リッドオープナ５４は、充填ＥＣＵ４４によって開閉駆動が制御される。また、燃料導入ボックス２６には、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態を検出して充填ＥＣＵ４４に検出信号を送る検出センサ（図示せず）が設けられるとよい。充填ＥＣＵ４４は、検出センサによる検出結果に基づきレセプタクル２８に対するノズル２２の接続を認識し、燃料ガスの流通用の配管４０に設けられる図示しないバルブの開閉、或いは、送信情報ｆの生成及び出力を実施する。
【００３８】
図３及び図４に示すように、レセプタクル２８と車両側通信装置３４は、互いに直接的に接触しない状態（非接触）で燃料導入ボックス２６内に各々設置される。なお、レセプタクル２８と車両側通信装置３４は、別体に取り付けられる構成に限定されず、例えば、車両側通信装置３４がレセプタクル２８に取り付けられ、レセプタクル２８と一体に燃料導入ボックス２６に組み付けられてもよい。
【００３９】
レセプタクル２８は、金属材により円筒状に形成されており、燃料導入ボックス２６の底壁から車両１４の外側に向かって所定長さ突出している。レセプタクル２８は、外側に突出した先端から基端方向（内側）に向かって、先端挿入部５６、嵌入部５８、突出支持部６０、ボックス連結部６２及び車内配管接続部６４が形成されている。また、レセプタクル２８の内部には、軸心に沿って車両側流通路２８ａが貫通形成されている。
【００４０】
一方、ノズル２２は、作業者が把持して燃料導入ボックス２６に案内し易いように、レセプタクル２８よりもひと回り太い円筒状に形成されている。具体的に、ノズル２２は、軸方向に所定長さを延びる円筒状の胴体部６６と、胴体部６６の先端に連なり該胴体部６６よりも小径な環状に形成された嵌装部６８とを備える。嵌装部６８は、端面６８ａが平坦状に形成され、その内部には、供給側通信装置３２が設けられている。供給側通信装置３２の受信素子３８は、赤外線の受信面が端面６８ａに面一となるように埋め込まれている。また、ノズル２２の内部には、軸心に沿って供給側流通路２２ａが設けられ、この供給側流通路２２ａはホース２０内の燃料ガス案内路（図示せず）に連なっている。
【００４１】
レセプタクル２８の先端挿入部５６は、ノズル２２の供給側流通路２２ａに挿入可能な外径に形成されている。この先端挿入部５６は、車両側流通路２８ａに連なる先端開口５６ａを有する。ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態では、供給側流通路２２ａと車両側流通路２８ａが連通する。
【００４２】
先端挿入部５６の基端側に連なる嵌入部５８は、その外径がノズル２２の供給側流通路２２ａの内径に略一致するように形成され、ノズル２２にレセプタクル２８を挿入していく際に、嵌装部６８（供給側流通路２２ａ）に嵌ることで、ノズル２２とレセプタクル２８の相対移動を規制する。この状態では、嵌入部５８の外周面と嵌装部６８の内周面が接触し合う。すなわち、通信充填システム１０は、嵌装部６８と嵌入部５８の嵌合により、燃料ガスの充填が実施可能となる。ノズル２２は、レセプタクル２８に対し周方向位置を規定することなく、つまり任意の位相差で接続することが可能である。これにより作業者は、充填作業時にノズル２２をレセプタクル２８に容易に接続することができる。
【００４３】
嵌入部５８の基端側に連なる突出支持部６０は、嵌入部５８よりも太く形成され軸方向に所定の長さ突出している。ノズル２２の先端部（嵌装部６８）は、嵌入部５８において挿入が規制されるため、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態では、嵌装部６８の端面６８ａと車両側通信装置３４の間が所定間隔に位置決めされる。
【００４４】
突出支持部６０の基端側に連なるボックス連結部６２は、突出支持部６０よりさらに太い拡径部６２ａと、基端側から装着されるナット６２ｂとを含み、燃料導入ボックス２６に直接組み付けられる部位である。レセプタクル２８の組付は、拡径部６２ａとナット６２ｂの間に燃料導入ボックス２６の底壁を挟持することで実現される。また、ボックス連結部６２の基端側に連なる車内配管接続部６４は、車両側タンク３０に連なる配管４０（図２参照）に接続される部位である。
【００４５】
燃料導入ボックス２６内には、レセプタクル２８が組み付けられることで、先端挿入部５６及び嵌入部５８が空間内の所定位置に配置される。車両側通信装置３４は、このレセプタクル２８の上方（外周）に位置するように燃料導入ボックス２６に取り付けられる。
【００４６】
車両側通信装置３４は、レセプタクル２８とは別のユニットとして構成され、ノズル２２の嵌装部６８の端面６８ａに下部側が対向するように取り付けられる。車両側通信装置３４は、受信素子３８との間で赤外線通信を行う複数（本実施形態では２つ）の送信素子７０（送信部）と、これら２つの送信素子７０が実装される基板７２と、送信素子７０及び基板７２を収容するケース７４とを備える。
【００４７】
送信素子７０は、所定波長の赤外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を好適に用いることができる。この送信素子７０は、充填ＥＣＵ４４から基板７２に伝達される送信情報ｆに基づき点滅する。また、送信素子７０は、赤外線の指向角を広くとるために、砲弾型の外装が装着されていないものを用いている。なお、ＬＥＤの指向角は、一般的に光軸に対する傾斜（半値角）により表されるが、以下の説明では半値角を２倍した角度を指向角α（図５Ｂ参照）と称する。
【００４８】
送信素子７０の指向角α（出射角度）は、送信素子７０の配置数や配置間隔、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態における受信素子３８の配置位置等にもよるが、例えば、１１０°以上に設定されることが好ましい。また、送信素子７０は、許容電流の高いものを用いることが好ましく、これにより受信素子３８が充分に感応可能な光強度を出力することができる。
【００４９】
基板７２は、正面視（図４参照）で左右方向に長い矩形状に形成されており、ケース７４内のベース７４ａにねじ止めや接着等により固定される。一対の送信素子７０は、基板７２の長手方向両端寄りにそれぞれ実装される。基板７２には、図示しない電気回路が形成されており、この電気回路は充填ＥＣＵ４４に電気的に接続され、電圧値である充填ＥＣＵ４４の送信情報ｆを電流値に変換する等の制御を行っている。
【００５０】
ケース７４は、送信素子７０及び基板７２を収容可能な収容空間を有する箱体７６と、箱体７６の前面に取り付けられる蓋体７８とを備える。箱体７６は、直方形状に形成され、収容空間を構成する底面には、基板７２を保持するベース７４ａが形成され、内側面には、送信素子７０の赤外線を前面側に反射する反射面（図示せず）が形成されている。また、箱体７６の左右両側には、燃料導入ボックス２６に対し車両側通信装置３４をねじ止めするための耳片７４ｂが形成されている。さらに、箱体７６の背面からは、基板７２に接続されるハーネス８０が取り出し可能となっている。
【００５１】
蓋体７８は、箱体７６の収容空間を閉塞することで送信素子７０及び基板７２を外部環境から保護する。この蓋体７８は、送信素子７０が発光する赤外線を透過可能な材質により構成される。なお、蓋体７８は、所定の曲面に形成されることで、送信素子７０が発光した赤外線の照射範囲（無線送信範囲）を拡げる機能を有していてもよい。
【００５２】
一対の送信素子７０、７０は、ケース７４のベース７４ａに基板７２を固定した状態で、ケース７４の幅方向中央部の中心線Ｓから等しい距離に配置される。すなわち、車両側通信装置３４は、正面視で幅方向中央部を基準として対称的な形状をなし、ユニットの美観の向上が図られるとともに、ケース７４の小型化を図りつつ一対の送信素子７０、７０を相互に離間させることができる。
【００５３】
ケース７４は、背面のハーネス８０が車両１４内の充填ＥＣＵ４４の接続配線に連結された後、燃料導入ボックス２６に取り付けられる。この場合、燃料導入ボックス２６には、レセプタクル２８の上方にねじ孔及び配線孔（ともに図示せず）が設けられることで、ケース７４の取付を簡単に案内できる。ケース７４が取り付けられると、ケース７４内の一対の送信素子７０、７０が燃料導入ボックス２６内の所定位置に配置される。一対の送信素子７０、７０の配置は、ノズル２２側の受信素子３８（供給側通信装置３２）に関係するため、以下、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、送信素子７０と受信素子３８の配置関係について詳述していく。
【００５４】
図５Ａは、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態において、一対の送信素子７０、７０に対し受信素子３８が最も離れた位置に配置された状態の概略正面視を示し、図５Ｂは、図５Ａの関係性において仮想円Ｉに沿ってノズル２２を展開した状態を示す概略平面視である。
【００５５】
受信素子３８は、一般的に、ノズル２２に複数設けられる。具体的には、環状の嵌装部６８の端面６８ａに３つ埋め込まれ、嵌装部６８の周方向に沿って隣り合う受信素子３８同士の円弧長Ｃがそれぞれ均等となるように配置される。つまり、ノズル２２の軸心と各受信素子３８を結ぶ半径線Ｒの交差角度は、互いに１２０°間隔に設定されている。このため、嵌装部６８の端面６８ａには、３つの受信素子３８を含んで形成される仮想円Ｉを描くことができる。
【００５６】
送信素子７０は、車両側通信装置３４の取付にともない、レセプタクル２８の軸方向から見ると（図５Ａ参照）、ちょうど仮想円Ｉに重なる位置に配置される。送信素子７０は、赤外線の発光により、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態における嵌装部６８の端面６８ａ（仮想円Ｉ上）に、赤外線の照射面である無線送信範囲Ｗ（図６Ａ参照）を形成する。
【００５７】
すなわち、送信素子７０の無線送信範囲Ｗとは、赤外線による情報伝達が可能な範囲である。赤外線は、指向角αに応じて送信素子７０から放射状に出射されるため、無線送信範囲Ｗは円形状を呈する。無線送信範囲Ｗの面積は、送信素子７０の指向角αが広いほど大きくなり、また嵌装部６８の端面６８ａ（すなわち、受信素子３８）と送信素子７０の軸方向の間隔Ｄが短ければ小さく、長ければ大きくなる。送信素子７０と受信素子３８の間隔Ｄは、嵌装部６８と嵌入部５８の嵌合により規定されるため、ノズル２２とレセプタクル２８を接続すると、無線送信範囲Ｗも定常的な大きさをとる。
【００５８】
そして、本実施形態に係る車両側通信装置３４は、一対の送信素子７０、７０により無線送信範囲Ｗが仮想円Ｉの周長の１／３以上（つまり、円弧長Ｃ）を含むように構成されている。そのため、等間隔に配置された３つの受信素子３８が仮想円Ｉ上のどの位置にあったとしても、いずれかの受信素子３８が無線送信範囲Ｗに含まれることになる。
【００５９】
また、一対の送信素子７０、７０により形成される無線送信範囲Ｗは、仮想円Ｉにおいて、その一部が相互に重なるように設定されている。すなわち、仮想円Ｉ上では、個々の送信素子７０の無線送信範囲Ｗが連なり合って広い範囲をカバーしている。
【００６０】
次に、上述した無線送信範囲Ｗが形成可能となる送信素子７０の個数ｎ及び間隔Ｌの設計方法について説明する。
【００６１】
送信素子７０の個数ｎ及び間隔Ｌは、ノズル２２側の受信素子３８の配置に応じて設計することが前提となる。上述したようにノズル２２の形状、受信素子３８の個数及び配置位置は規格によって定まるため、仮想円Ｉ上で隣り合う２つの受信素子３８の円弧長Ｃは、規格に応じて予め設定される。
【００６２】
一方、送信素子７０は、指向角αに応じて赤外線を放射状に発光することから、平面視では、赤外線の照射の状態を二等辺三角形として描くことができ（図５Ｂ参照）、一対の送信素子７０、７０の二等辺三角形は、少なくとも底角側の一部が互いに重なることが前提となる。そうすると、一対の送信素子７０、７０の間には、端面６８ａ側を頂角とする同形状の二等辺三角形が形成される。その結果、一対の送信素子７０、７０の間隔Ｌは、２つの受信素子３８の円弧長Ｃの半分の長さに相当することになり、これは１つの送信素子７０の無線送信範囲Ｗに等しい。すなわち、送信素子７０が２つの場合に間隔Ｌは円弧長Ｃの１／２となることから、送信素子７０がｎ個の場合の間隔Ｌは、以下の式（１）によって表せる。
Ｌ＝Ｃ／ｎ      …（１）
【００６３】
また、燃料導入ボックス２６やレセプタクル２８の形状、車両側通信装置３４の配置位置等は車両１４の設計により予め設定される。つまり、ノズル２２とレセプタクル２８の接続位置（嵌装部６８の端面６８ａの軸方向位置）によって定まる受信素子３８と送信素子７０の間隔Ｄも予め設定される。さらに、送信素子７０は、ＬＥＤの特性や供給電力量、コスト等が勘案されて適宜選択され、これにともない指向角αも定まる。そうすると、送信素子７０から発光された赤外線の間隔Ｄにおける広がり（無線送信範囲Ｗ）は、以下の式（２）によって表すことができる。
Ｗ＝２Ｄｔａｎ（α／２）      …（２）
【００６４】
さらに、一対の送信素子７０、７０の無線送信範囲Ｗは互いに重なることから、Ｗ≧Ｌとなる必要がある。よって、一対の送信素子７０、７０の間隔Ｌは、以下の式（３）の範囲を満たすように設計すればよい。
０＜Ｌ≦２Ｄｔａｎ（α／２）      …（３）
【００６５】
また、送信素子７０の個数ｎは、式（１）〜（３）に基づき、以下の式（４）によって得られることになる。
ｎ≧Ｃ／（２Ｄｔａｎ（α／２））      …（４）
【００６６】
以上のように、送信素子７０の個数ｎと間隔Ｌを設計することで、ｎ個の送信素子７０によって形成される無線送信範囲Ｗの中に確実に受信素子３８を存在させることができる。なお、一対の送信素子７０、７０の無線送信範囲Ｗは、Ｌ＝２Ｄｔａｎ（α／２）の場合に接点で重なるが、この場合でも送信素子７０、７０のいずれかから受信素子３８に送信情報ｆを伝達することが可能である。
【００６７】
本実施形態に係る通信充填システム１０及び燃料電池車両１４は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について図２及び図６を参照して説明する。
【００６８】
車両１４に燃料ガスを充填する場合は、水素ステーション１２に車両１４を近接させ、所定の操作によりリッドオープナ５４を駆動してリッド５２を開け、燃料導入ボックス２６を開放する。そして、燃料導入ボックス２６内を突出するレセプタクル２８がノズル２２の供給側流通路２２ａに挿入されるように、ノズル２２をレセプタクル２８に向けて進出させることで、ノズル２２とレセプタクル２８を嵌合させる。このノズル２２とレセプタクル２８の機械的な接続によって、車両側通信装置３４（送信素子７０）と供給側通信装置３２（受信素子３８）が赤外線通信可能な間隔に配置される。
【００６９】
そして、ノズル２２とレセプタクル２８の接続後に、車両１４に対する燃料ガスの充填を開始する。燃料ガスは、供給側タンク１６からホース２０を介してノズル２２に案内され、さらにノズル２２の供給側流通路２２ａからレセプタクル２８の車両側流通路２８ａに移動する。そして、燃料ガスは、レセプタクル２８から配管４０を介して車両側タンク３０に供給され貯蔵されていく。車両側タンク３０には、燃料ガスが所定量（例えば、ガス圧が３５ＭＰａとなる量）に達するまで充填されるが、充填時には車両側タンク３０の内圧が高まるとともに温度上昇が生じる。車両側タンク３０に設けられた圧力センサ４８及び温度センサ５０は、車両側タンク３０の圧力と温度をそれぞれ検出して、圧力値ｐと温度値ｔを充填ＥＣＵ４４に出力する。
【００７０】
充填ＥＣＵ４４は、この圧力値ｐと温度値ｔから送信情報ｆを生成して車両側通信装置３４に出力する。車両側通信装置３４は、送信情報ｆを受けると、該送信情報ｆに基づき送信素子７０を点滅（オン／オフ）し、受信素子３８に向けて赤外線を出射する。受信素子３８を備える供給側通信装置３２は、この赤外線を受信することで、送信情報ｆを受け取り充填制御部３６に伝達する。
【００７１】
充填制御部３６は、この送信情報ｆに基づき、充填中の燃料ガスの供給量や供給速度を調整する。これにより、車両側タンク３０の状態に応じて燃料ガスを供給することができ、燃料ガスの効率的な充填が可能となる。
【００７２】
ここで、一対の送信素子７０、７０は、送信情報ｆを送信する際に、受信素子３８が並ぶ嵌装部６８の端面６８ａ上に図６Ａに示すような無線送信範囲Ｗを形成する。１つの無線送信範囲Ｗは、送信素子７０から赤外線が正面方向に出射されることで、その中心点Ｏが仮想円Ｉ上に位置し、所定の広がりをもって形成される。そして、一対の送信素子７０、７０による２つの無線送信範囲Ｗは、その一部が相互に重なり、且つ隣り合う２つの受信素子３８の間隔よりも大きな範囲で形成される。
【００７３】
これに対し、従来は、図６Ｂに示すように送信素子７０が一つしか設けられていないことで、無線送信範囲Ｗが２つの受信素子３８の間隔よりも小さく形成されることがあった。そのため、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態で無線送信範囲Ｗに受信素子３８が配置されず、送信素子７０が出力した送信情報ｆを受信素子３８が受信できない可能性があった。
【００７４】
本実施形態に係る通信充填システム１０では、上記のように無線送信範囲Ｗを形成することができるので、少なくとも１つの受信素子３８が必ず無線送信範囲Ｗに含まれることになる。そのため、一対の送信素子７０、７０から受信素子３８に向けて送信情報ｆ（車両側燃料タンクの状態）を確実に伝達することができる。これにより、通信充填システム１０は、充填中の燃料ガスの制御を精度よく行うことができ、燃料電池車両１４には、燃料ガスが効率的に充填されることになる。この場合、送信素子７０を複数（２つ）使用することで、１つあたりの送信素子７０の消費電力を小さくすることができ、車両側通信装置３４全体として消費電力を低減することができる。
【００７５】
また、車両側通信装置３４が１つのユニットとして構成されることで、レセプタクル２８に送信素子７０を配置する必要がなくなり、レセプタクル２８の形状にとらわれずに装置の小型化を図ることが可能となる。この車両側通信装置３４はレセプタクル２８の近傍位置に容易に組み付けることができ、組付にともない無線送信範囲Ｗに受信素子３８が含まれるように送信素子７０を簡単に位置決めすることができる。さらに、車両側通信装置３４やレセプタクル２８をメンテナンスする場合には、燃料導入ボックス２６から車両側通信装置３４を簡単に取り外して修理や交換等を行うことができる。
【００７６】
さらに、車両側通信装置３４のケース７４がレセプタクル２８に対して非接触に配設されることで、ノズル２２とレセプタクル２８の接続にともなう振動や衝撃等が、車両側通信装置３４に伝達されることが抑止される。これにより、車両側通信装置３４の故障（例えば、電気的な接続不良）の発生を低減することができる。
【００７７】
またさらに、一対の送信素子７０、７０が３つの受信素子３８を含む仮想円Ｉに重なる位置に配置されることで、無線送信範囲Ｗを仮想円Ｉ上に容易に形成することができる。受信素子３８は、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態で仮想円Ｉ上に位置することになるため、例えば、赤外線の指向角αが広いことで光強度（出力強度）が低下した送信素子７０を適用したとしても、送信素子７０と受信素子３８の間の無線通信を良好に行うことができる。
【００７８】
なお、本発明は、上述した実施形態に係る燃料電池車両１４及び通信充填システム１０に限らず種々の構成を取り得る。例えば、供給側通信装置３２（ノズル２２側）に送信素子、車両側通信装置３４（車両１４側）に受信素子を設けて水素ステーション１２の情報を車両１４に送る構成としてもよい。
【００７９】
以下、燃料電池車両１４及び通信充填システム１０の変形例を幾つか挙げて説明する。なお、以下の説明において、本実施形態に係る燃料電池車両１４及び通信充填システム１０と同一の構成又は同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
図７Ａに示す第１変形例に係る通信充填システム１０Ａ（車両１４Ａ）は、送信素子７０Ａの無線送信範囲Ｗが、本実施形態に係る送信素子７０と同じ高さ位置に形成されず、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態において、レセプタクル２８の上部側に配置される受信素子３８の高さ位置に合うようにシフトして形成される。この無線送信範囲Ｗのシフトは、例えば車両側通信装置３４を傾けて赤外線を斜めに出射することで実現される。このように無線送信範囲Ｗの位置をシフトすることで、無線送信範囲Ｗを比較的小さく形成することができる。従って、指向角が比較的狭い送信素子を適用することができ、送信時の消費電力等を抑えることができる。
【００８１】
図７Ｂに示す第２変形例に係る通信充填システム１０Ｂ（車両１４Ｂ）は、一対の送信素子７０Ｂ、７０Ｂが、ノズル２２とレセプタクル２８の接続状態でレセプタクル２８を軸方向に沿って見た場合に、仮想円Ｉの外側に配置される。また、これら一対の送信素子７０Ｂ、７０Ｂは、各送信素子７０Ｂ、７０Ｂまで延びる仮想円Ｉの法線が互いに等しい距離となるように配置される。このように、送信素子７０Ｂを仮想円Ｉから離間した位置に配置しても、指向角αが広いものを適用する又は間隔Ｄを調整することで、仮想円Ｉ上に受信素子３８の少なくとも１つが含まれる無線送信範囲Ｗを形成することができる。なお、第変形例２に係る送信素子７０Ｂも、第変形例１に係る無線送信範囲Ｗのように、無線送信範囲Ｗを下側にシフトした位置に形成することで、無線送信範囲Ｗを小さく形成することができる。
【００８２】
図８Ａに示す第３変形例に係る通信充填システム１０Ｃ（車両１４Ｃ）は、平面視で、３つの送信素子７０Ｃが相互に傾いた状態で取り付けられる。すなわち、車両側通信装置３４Ａのベース部７５は、３つの送信素子７０Ｃがそれぞれ実装される基板７２を傾斜して保持する３つの傾斜面を有している。このように、３つの送信素子７０Ｃが相互に傾いて保持されることで、送信素子７０Ｃ全体として送信される赤外線が幅方向に広げられ、受信素子３８の少なくとも１つが含まれる無線送信範囲Ｗをより簡単に形成することができる。
【００８３】
図８Ｂに示す第４変形例に係る通信充填システム１０Ｄ（車両１４Ｄ）は、左右幅方向に３つ並ぶ送信素子７０Ｄが、上下に２列設けられている。このように、多くの送信素子７０Ｄを用いることで、無線送信範囲Ｗをより広範に設定することができる。特に、指向角αが狭い送信素子７０を使用する場合に無線送信範囲Ｗを効果的に形成することができる。
【００８４】
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。通信充填システム１０は、燃料ガスの通信充填だけでなく、供給源から蓄積部にエネルギを充填することが可能な技術分野において、供給側と受容側との間で情報通信を行う種々のシステムに適用し得る。具体的には、供給側がガソリンの給油タンクであり受容側が内燃機関車両である燃料供給システム、或いは供給側が電源であり受容側が蓄電池である蓄電システム等が挙げられ、通信する情報としては温度情報、圧力情報の他にも、供給側の識別番号やエネルギの累積量等が挙げられる。
【符号の説明】
【００８５】
１０、１０Ａ〜１０Ｄ…通信充填システム  １２…水素ステーション
１４、１４Ａ〜１４Ｄ…燃料電池車両（車両）
２２…ノズル                            ２６…燃料導入ボックス
２８…レセプタクル                      ３４、３４Ａ…車両側通信装置
３８…受信素子                          ４２…燃料電池（ＦＣ）
７０、７０Ａ〜７０Ｄ…送信素子          ７４…ケース
７４ａ…ベース                          ｆ…送信情報
Ｉ…仮想円                              Ｗ…無線送信範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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