(57)【要約】【課題】  充填時に高圧ガスが出力ラインを逆流してフィルタに捕捉されたコンタミがタンク側へと戻ることを防止する。【解決手段】  高圧タンク２と外部接続ポート１７とを接続する出力ライン１８と、高圧タンク２に接続され、出力ライン１８と合流する充填ライン１９と、充填ライン１９に設けられ、タンク２内に流入する高圧ガスの流れを許容し逆の流れを阻止する充填側逆止弁１２と、出力ライン１８に設けられる電磁弁１４と、出力ライン１８において充填ライン１９との合流部２０よりタンク２側に設けられるフィルタ１３と、出力ライン１８において合流部２０とフィルタ１３との間に設けられ、タンク２から流出する高圧ガスの流れを許容し逆の流れを阻止する出力側逆止弁２２と、出力ライン１８に設けられ、タンク２側の入口圧力と外部接続ポート１７側の出口圧力との差圧が設定差圧以上になったときに、出力ライン１８を閉状態に切換える過流防止弁２１とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスが充填されるタンクと外部接続ポートとを互いに接続する出力ラインと、
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、
前記充填ラインに設けられ、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、
前記出力ラインに設けられ、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充填ラインとの合流部より前記タンク側に設けられ、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合流部と前記フィルタとの間に設けられ、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、
前記出力ラインに設けられ、前記タンク側の入口圧力が前記外部接続ポート側の出口圧力よりも高くなり、その差圧が、予め定めた設定差圧以上になったときに、前記出力ラインを開状態から閉状態に切換えるように作動する過流防止弁とを備えることを特徴とする高圧ガス充填出力システム。
【請求項２】
前記過流防止弁が、前記出力側逆止弁に組み込まれ、前記過流防止弁が有する過流防止用弁体と、前記出力側逆止弁が有する逆止用弁体とが互いに一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高圧ガス充填出力システム。
【請求項３】
前記過流防止弁を、前記開閉弁よりも前記タンク側に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の高圧ガス充填出力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガスをタンク内に充填することができ、かつ、このタンク内に充填された高圧ガスを出力することができる高圧ガス充填出力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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を高圧タンクに充填することができ、かつ、この充填された燃料ガスを燃料電池スタックやガスエンジンに出力でき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に記載の燃料電池システムが知られている。
【０００３】
この燃料電池システム１は、図９に示すように、高圧タンク２に接続されている出力ライン３と充填ライン４とを備えている。出力ライン３には、高圧タンク２側から順に出力側フィルタ５、電磁弁６、及び手動操作弁７が設けられており、充填ライン４には、高圧タンク２側から順に逆止弁８及び充填側フィルタ９が設けられている。そして、充填ライン４の下流側端部は、出力ライン３と合流しており、外部接続ポート１０が１つになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９に示す従来の燃料電池システム１では、手動操作弁７及び電磁弁６を開弁状態にして出力ライン３を開くと、高圧タンク２内の高圧ガスが出力ライン３を通って外部接続ポート１０から出力（流出）される。また、手動操作弁７を開弁し、かつ、電磁弁６を閉弁して、外部接続ポート１０から高圧ガスを注入すると、高圧ガスを充填ライン４に通して高圧タンク２内に充填することができる。
【０００６】
しかし、この充填の際に、外部接続ポート１０から注入された高圧ガスは、充填ライン４だけでなく出力ライン３の電磁弁６にも流入する。これにより、電磁弁６の合流部３ａ側の出口圧力が高圧タンク２側の入口圧力よりも高くなり、電磁弁６が強制的に開かれて、充填ガスが出力ライン３を通って高圧タンク２側へと逆流する。そうすると、高圧ガスを出力するときに出力側フィルタ５で捕捉されたコンタミ（異物）が、このフィルタ５から離脱して高圧タンク２側へと戻ってしまうことになる。そして、コンタミがフィルタ５から離脱することによってフィルタエレメントが損傷することがあり、しかも、フィルタエレメントの損傷により新たなコンタミが発生する。
【０００７】
なお、高圧ガスの充填の際に、外部接続ポート１０から注入された高圧ガスが、充填ライン４だけでなく出力ライン３の電磁弁６にも流入して、この電磁弁６を通って出力側フィルタ５に導かれるのは、電磁弁６の閉弁機構として、逆止弁の閉弁機構が組み込まれているからである。そして、このように、逆止弁の閉弁機構が組み込まれているのは、電磁弁６が閉弁状態のときに、高圧タンク２内の高圧ガスをこの電磁弁で高性能に密封するためである。
【０００８】
そこで本発明は、充填の際に、高圧ガスが出力ラインのフィルタを逆流することを防ぐことによって、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防止できると共に、タンク内の高圧ガスが過度の流量で流出することを短時間で確実に止め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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る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を互いに接続する出力ラインと、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、前記充填ラインに設けられ、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、前記出力ラインに設けられ、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充填ラインとの合流部より前記タンク側に設けられ、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合流部と前記フィルタとの間に設けられ、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、前記出力ラインに設けられ、前記タンク側の入口圧力が前記外部接続ポート側の出口圧力よりも高くなり、その差圧が、予め定めた設定差圧以上になったときに、前記出力ラインを開状態から閉状態に切換えるように作動する過流防止弁とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る高圧ガス充填出力システムによると、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、出力側逆止弁、過流防止弁及び開閉弁を通り、外部接続ポートから高圧ガスを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、高圧ガスに含まれる異物をフィルタによって捕捉して、異物を含まない高圧ガスを出力することができる。
【００１１】
そして、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に通してタンクに導くことができ、高圧タンクに高圧ガスを充填することができる。また、出力ラインでは、タンク内に逆流しようと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を通過することを防ぐことができる。これにより、高圧ガスの出力時にフィルタに捕捉された異物が、高圧ガスを充填するときにタンク側に戻ることを防止することができる。
【００１２】
また、過流防止弁によると、例えば出力ラインの過流防止弁よりも下流側の部分が機械的に破損して、この破損部分からタンク内の高圧ガスが外部に流出する状態となった場合であって、この過流防止弁における入口圧力が出口圧力よりも高くなり、その差圧が、予め定めた設定差圧以上になったときに、この出力ラインを開状態から閉状態に切換わるように作動することができる。これによって、タンク内の高圧ガスが出力ラインを通って流出することを止めることができる。
【００１３】
この発明に係る高圧ガス充填出力システムにおいて、前記過流防止弁が、前記出力側逆止弁に組み込まれ、前記過流防止弁が有する過流防止用弁体と、前記出力側逆止弁が有する逆止用弁体とが互いに一体に形成されているものとするとよい。
【００１４】
このようにすると、部品点数が少なくなることにより、高圧ガス充填出力システムの簡素化、システム全体の小形化を図ることができる。また、過流防止弁と出力側逆止弁との間の通路を短くすることができ、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る。また、通路を短くすることで流出流量に対する過流防止弁の応答性を向上させることができる。これにより、過流防止弁が閉じるまでの間の高圧ガスの流出量の低減を図ることができる。
【００１５】
この発明に係る高圧ガス充填出力システムにおいて、前記過流防止弁を、前記開閉弁よりも前記タンク側に設けるとよい。
【００１６】
この高圧ガス充填出力システムによると、開閉弁を開いたときに、タンク内の高圧ガスが開閉弁の出口から勢いよく流出して、当該出口側の圧力が急激に上昇するが、過流防止弁がこの圧力の影響を受けないようにすることができる。よって、過流防止弁が誤動作することを防止でき、正確に過流を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高圧ガスを充填ラインに通してタンクに充填する際に、当該高圧ガスが出力ラインを逆流して、フィルタに捕捉されたコンタミ（異物）が、フィルタから離脱してタンク側へと戻ることを防止できる。そして、このようにコンタミがフィルタから離脱することを防止できるので、このコンタミの離脱によるフィルタエレメントの損傷を防止でき、しかも、フィルタエレメントの損傷による新たなコンタミの発生を防止することができる。
【００１８】
そして、過流防止弁によると、出力ラインの過流防止弁よりも下流側の部分が機械的に破損して、この破損部分からタンク内の高圧ガスが外部に流出する状態となったときに、過流防止弁によってタンク内の高圧ガスの流出を短時間で確実に止めることができ、外部へのガス流出量を少なくすることができる。これによって、タンク内の高圧ガスの流出による損失を低減することができ、その高圧ガスの流出が周囲環境に影響を及ぼすものである場合は、周囲環境に対する影響を防ぐことができる。
【００１９】
また、過流防止弁は、出力側逆止弁に一体に組み込むことが可能であり、このようにすれば、過流防止弁及び出力側逆止弁を別々に設けた場合と比較して、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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】図１に示す過流防止逆止弁を説明するための図である。
【図３】図１の高圧ガス充填出力システムが備えている過流防止逆止弁を示す断面図であり、（ａ）は、逆止弁が閉状態、過流防止弁が開状態を示す断面図、（ｂ）は、逆止弁が開状態、過流防止弁が開状態を示す断面図、（ｃ）は、逆止弁が開状態、過流防止弁が閉状態を示す断面図である。
【図４】図１の高圧ガス充填出力システムが備えている他の過流防止逆止弁を示す断面図である。
【図５】同発明の第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。
【図６】同発明の第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。
【図７】同発明の第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。
【図８】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。
【図９】従来の燃料電池システムの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、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」と言うこともある。）１１等について説明する。なお、以下に説明するシステム１１等は、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。
【００２２】
図１に示すシステム１１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が備えている。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１１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１１は、高圧タンク２に高圧ガスを充填し、また、高圧タンク２に貯蔵されている燃料ガスを燃料ガス消費器に出力（供給）するようになっている。以下では、システム１１について説明する。
【００２３】
システム１１は、図１に示すように、バルブブロック１６を備えており、このバルブブロック１６には、充填側逆止弁１２と、出力側フィルタ１３と、電磁弁１４と、過流防止機能付き逆止弁（以下、「過流防止逆止弁」と言うこともある。）１５とが設けられている。バルブブロック１６は、高圧タンク２の開口部に螺合されており、当該バルブブロック１６には、外部接続ポート１７が設けられている。この外部接続ポート１７は、高圧ガスを充填するための充填口として使用することができ、かつ、燃料ガス消費器に接続する出力口として使用することができるものである。また、バルブブロック１６の内部には、この外部接続ポート１７と高圧タンク２内とを接続する出力ライン１８が設けられ、更に、この出力ライン１８とは別に充填ライン１９がバルブブロック１６の内部に設けられている。充填ライン１９の下流側の一端は、高圧タンク２内と接続され、また、その上流側の他端が出力ライン１８に合流している。この充填ライン１９が出力ライン１８に合流している部分が合流部２０である。これにより、充填ライン１９は、合流部２０と外部接続ポート１７とを互いに接続する出力ポート側ライン１８ａ（出力ライン１８の一部）を介して外部接続ポート１７に接続されている。
【００２４】
この充填ライン１９には、充填側逆止弁１２が設けられている。充填側逆止弁１２は、充填ライン１９と出力ライン１８との合流部２０から充填ライン１９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１９を通って合流部２０に流れる高圧ガスの流れを阻止するようになっている。また、出力ライン１８には、合流部２０よりも高圧タンク２側に過流防止逆止弁１５及び出力側フィルタ１３が設けられている。
【００２５】
出力側フィルタ１３は、スポンジ状又は網目状に構成されたフィルタエレメントを有しており、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と同等の充填側フィルタ（図示せず）を、充填ライン１９における合流部２０と充填側逆止弁１２との間に設けてもよい。この充填側フィルタは、合流部２０から充填ライン１９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ものである。また、出力ライン１８において、出力側フィルタ１３と合流部２０との間には、過流防止逆止弁１５が設けられている。
【００２６】
過流防止逆止弁１５は、図２、図３及び図４に示す過流防止機能付き逆止弁であり、過流防止弁２１が出力側逆止弁２２に組み込まれたものである。そして、この過流防止弁２１が有する過流防止用弁体部２３と、出力側逆止弁２２が有する逆止用弁体部２４とが互いに一体に形成されて、弁体２５となっている。
【００２７】
このように、過流防止逆止弁１５は、過流防止機能と、逆止弁機能とを備えているので、過流防止弁２１及び出力側逆止弁２２を別々に設けた場合と比較して、高圧ガス充填出力システム１１全体の小形化を図ることができる。
【００２８】
過流防止逆止弁１５の出力側逆止弁２２としての機能は、出力ライン１８において、高圧タンク２から流出す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内に流入する高圧ガスの流れを阻止する機能である。
【００２９】
過流防止逆止弁１５の過流防止弁２１としての機能は、高圧タンク２側の入口ポート２６の圧力Ｐ１と、外部接続ポート１７側の出口ポート２７の圧力Ｐ２との差圧ＰＳ（＝Ｐ１−Ｐ２）が、予め定めた設定差圧ＰＴ以上になったときに、出力ライン１８を開放する開状態から出力ライン１８を閉塞する閉状態に切換えるように作動する機能である。
【００３０】
過流防止逆止弁１５は、図３（ａ）に示すように、ハウジング２８と、逆止弁シート２９と、弁体２５と、ばね部材３０とを備えている。
【００３１】
図３（ａ）に示す過流防止逆止弁１５のハウジング２８は、バルブブロック１６の一部であり、入口ポート２６と出口ポート２７とが形成されている。入口ポート２６は、高圧タンク２内に接続し、また、出口ポート２７は、合流部２０及び電磁弁１４を介して外部接続ポート１７に接続している。また、ハウジング２８には、所定の軸線に沿って延びる弁体孔３１が形成されており、この弁体孔３１の両端に入口ポート２６及び出口ポート２７が夫々形成されている。そして、図３（ａ）に示すように、入口ポート２６の上流側に出力側フィルタ１３が装着されている。
【００３２】
弁体孔３１は、大略断面円形状に形成されており、この弁体孔３１は、入口ポート２６側の大径孔３１ａと、出口ポート２７側の小径孔３１ｂとを有している。そして、大径孔３１ａと入口ポート２６との間のハウジング２８の内面に逆止弁シート２９が形成されている。また、小径孔３１ｂ内には、弁体２５が装着されている。
【００３３】
弁体２５は、図３の各図に示すように、小径孔３１ｂの中心方向に沿って進退移動自在にこの小径孔３１ｂに装着されている。また、この弁体２５は、図３（ａ）に示すように、断面円形の大略砲弾型の形状であり、上流側部が逆止用弁体部２４として形成され、下流側部が過流防止用弁体部２３として形成されている。そして、この過流防止用弁体部２３には、連通孔３２が形成され、この連通孔３２は、例えば１又は２以上の径方向孔３２ａと、この径方向孔３２ａと連通する軸方向孔３２ｂとを有している。
【００３４】
径方向孔３２ａは、過流防止用弁体部２３の径方向に延びるように形成され、当該過流防止用弁体部２３の側面で開口している。軸方向孔３２ｂは、過流防止用弁体部２３の軸方向に延びるように形成され、当該過流防止用弁体部２３の下流側の端面で開口している。
【００３５】
そして、図３（ａ）に示すように、弁体２５の下流側の端部には、凹部３３が形成され、この凹部３３にばね部材３０が装着されている。このばね部材３０は、例えば圧縮コイルばねであり、弁体２５を入口ポート２６に向かう方向にばね力で付勢している。このばね部材３０の一端が弁体２５の下流側の端部に当接し、その他端が弁体孔３１の出口ポート２７側に形成されている段部３４に当接している。
【００３６】
図１に示す電磁弁（開閉弁）１４は、例えばノーマルクローズ形であり、制御器（図示せず）により電流をＯＮ、ＯＦＦすることによって開閉動作するものである。電磁弁１４は、閉状態では、出力ライン１８の外部接続ポート１７と合流部２０との間に形成されている出力ポート側ライン１８ａにおいて、外部接続ポート１７から流入す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側から流出する高圧ガスの流れを阻止する状態となり、逆止弁の機能を果たす。そして、電磁弁１４が開状態では、出力ポート側ライン１８ａが解放される。
【００３７】
次に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して、過流防止逆止弁１５の作用を説明する。図３（ａ）は、電磁弁１４が閉じており、外部接続ポート１７から高圧ガスが充填されている状態を示している。この充填状態では、逆止用弁体部２４は、逆止弁シート２９に当接する閉弁状態となっている。そして、過流防止用弁体部２３は、その径方向孔３２ａが大径孔３１ａ内に向かって開口する開弁状態となっている。つまり、この充填状態では、出口ポート圧Ｐ２が入口ポート圧Ｐ１よりも大きく、この差圧ＰＳ（＝Ｐ２−Ｐ１）に基づく力とばね部材３０のばね力との合計の力Ｆ２によって、弁体２５が逆止弁シート２９側（Ｗ２方向）に付勢されて、この弁体２５の逆止用弁体部２４が逆止弁シート２９に押し付けられている。これによって、出口ポート２７側の充填用の高圧ガスが入口ポート２６側に流れないように阻止している状態となっている。
【００３８】
図３（ｂ）は、電磁弁１４が開いており、高圧タンク２内の高圧ガスが外部接続ポート１７から出力されている状態を示している。この出力状態では、逆止用弁体部２４は、逆止弁シート２９から離れている開弁状態となっている。そして、過流防止用弁体部２３は、その径方向孔３２ａが大径孔３１ａ内に向かって開口する開弁状態となっている。つまり、出力状態では、ばね部材３０のばね力Ｆ２と、入口ポート圧Ｐ１と出力ポートＰ２との差圧に基づくＷ１方向の力Ｆ１との力関係によって、逆止用弁体部２４が逆止弁シート２９から引き離されている。
【００３９】
また、この出力状態では、入口ポート２６から流入した高圧ガスは、矢印３５で示すように、大径孔３１ａ、径方向孔３２ａ、軸方向孔３２ｂ、小径孔３１ｂ、出口ポート２７、及び電磁弁１４を通って外部接続ポート１７から出力される状態となっている。
【００４０】
なお、逆止用弁体部２４が逆止弁シート２９から離間することによって形成される隙間は、出力流量に応じた絞りとして機能する。従って、入口ポート２６から流入する高圧ガスの入口ポート圧Ｐ１よりも、出口ポート２７から流出する高圧ガスの出口ポート圧Ｐ２の方が低くなって、入口ポート圧Ｐ１と出口ポート圧Ｐ２との間に差圧ＰＳ（＝Ｐ１−Ｐ２）が生じる。この差圧ＰＳによって、弁体２５は、Ｗ１方向への駆動力を受ける。
【００４１】
図３（ｃ）は、例えば出力ライン１８の過流防止逆止弁１５よりも下流側の部分が機械的に破損して、この破損部分から高圧タンク２内の高圧ガスが外部に流出する状態となった場合であって、この過流防止逆止弁１５における入口ポート２６から流入する高圧ガスの流量が予め定める設定流量以上になった状態を示している。この状態では、差圧ＰＳが予め定める設定差圧ＰＴ以上になり、差圧ＰＳに基づくＷ１方向（径方向孔３２ａを閉じる閉弁方向）の力Ｆ１が、ばね部材３０等によるＷ２方向（径方向孔３２ａを開ける開弁方向）の力Ｆ２に打ち勝つこととなる。なお、弁体２５の連通孔３２が形成される部分は、流量に応じた圧力損失を発生させる固定絞りとして機能する。これによって、弁体２５は、Ｗ１方向へ変位し、径方向孔３２ａの開口部が、弁体孔３１の小径孔３１ｂを形成するハウジング２８の内周面によって塞がれた閉状態に切換わることができる。その結果、高圧タンク２内の高圧ガスが出力ライン１８を通って外部に流出することを短時間で確実に止めることができ、外部へのガス流出量を少なくすることができる。よって、高圧タンク２内の高圧ガスの流出による損失を低減することができ、その高圧ガスの流出が周囲環境に影響を及ぼすものである場合は、周囲環境に対する影響を防ぐことができる。
【００４２】
次に、上記のように構成されたシステム１１の作用を説明する。このシステム１１を使用して、高圧タンク２内の高圧ガスを出力するときは、例えばオペレータが制御器を操作して、この制御器により電磁弁１４に電流を印加させる。これによって、電磁弁１４が開状態となり出力ライン１８が開く。出力ライン１８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、過流防止逆止弁１５、及び電磁弁１４を通って外部接続ポート１７に導かれ、更に、この外部接続ポート１７を介して燃料消費器へと出力される。そして、この出力された高圧ガスは、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出力側フィルタ１３によって捕捉し、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１９には充填側逆止弁１２が設けられているので、充填ライン１９から高圧ガスが出力されないようになっている。
【００４３】
次に、高圧ガスを高圧タンク２内に充填するときは、電磁弁１４を閉状態にしておき、高圧ガスを外部接続ポート１７に供給する。この外部接続ポート１７に供給される高圧ガスは、出力ライン１８及び充填ライン１９に導かれる。充填ライン１９に導かれた高圧ガスは、充填側逆止弁１２を開弁させて充填ライン１９を開き、高圧タンク２内に流入する。これにより、高圧タンク２に高圧ガスが充填される。
【００４４】
また、出力ライン１８に導かれる高圧ガスは、過流防止逆止弁１５の出口ポート２７に導かれ、逆止用弁体部２４を逆止弁シート２９上に押し付けるので、過流防止逆止弁１５は、出力ライン１８を閉じることができる。よって、出力ライン１８では、高圧タンク２内に逆流しようとする高圧ガスの流れが過流防止逆止弁１５により止められているので、高圧ガスが出力ライン１８を逆流して出力側フィルタ１３を通過することを防ぐことができる。これにより、高圧ガスの出力時にフィルタに捕捉されたコンタミが、高圧ガスを充填するときに高圧タンク２側に戻ることを防止することができる。
【００４５】
このように、高圧ガスの出力時にフィルタに捕捉されたコンタミが、高圧ガスを充填するときに、フィルタから離脱することを防止できるので、このコンタミの離脱によるフィルタエレメントの損傷を防止でき、しかも、フィルタエレメントの損傷による新たなコンタミの発生を防止することができる。
【００４６】
また、図３に示すように、過流防止逆止弁１５は、過流防止弁２１が出力側逆止弁２２に組み込まれたものであり、過流防止弁２１が有する過流防止用弁体部２３と、出力側逆止弁２２が有する逆止用弁体部２４とが互いに一体に形成されているので、高圧ガス充填出力システム１１全体の小形化を図ることができる。また、過流防止用弁体部２３と逆止用弁体部２４との間の通路の役割を大径孔３１ａで果たすことができるので、その通路の長さを短くすることができる。これにより、出力ライン１８の圧力損失を低減することができる。
【００４７】
更に、過流防止用弁体部２３と逆止用弁体部２４とが互いに一体に形成されているので、流出流量に対する過流防止用弁体部２３の応答性を向上させることができる。これにより、過流防止弁２１が閉じるまでの間の高圧ガスの流出量の低減を図ることができる。
【００４８】
更に、図１に示す高圧ガス充填出力システム１１によると、電磁弁１４を開いたときに、高圧タンク２内の高圧ガスが電磁弁１４の出口ポートから勢いよく流出して、当該出口ポート側（下流側）の圧力が急激に上昇するが、過流防止逆止弁１５を電磁弁１４よりも上流側に設けたことにより、過流防止逆止弁１５がこの圧力の影響を受けないようにすることができる。これによって、過流防止逆止弁１５が誤動作することを防止でき、正確に過流を防止することができる。
【００４９】
次に、図４を参照して、過流防止逆止弁の他の実施形態を説明する。この図４に示す過流防止逆止弁３７と、図３に示す過流防止逆止弁１５とが相違するところは、以下のところである。
【００５０】
図３に示す過流防止逆止弁１５では、図３（ｃ）に示すように、出力ライン１８に過流が生じたときに、弁体２５がＷ１方向に移動して、径方向孔３２ａの開口部が、小径孔３１ｂを形成するハウジング２８の内周面で閉じられるようにした構成である。
【００５１】
これに対して、図４に示す過流防止逆止弁３７では、出力ライン１８に過流が生じたときに、弁体２５がＷ１方向に移動して、過流防止用弁体部２３の出口ポート２７側の端部が、過流防止弁シート３８に押し付けられることによって、小径孔３１ｂの出口（出口ポート２７）が閉じられるようにした構成である。ただし、この閉状態において、第１径方向孔３２ａの開口部は、大径孔３１ａ内に向かって開口している。
【００５２】
この過流防止弁シート３８は、図４に示すように、小径孔３１ｂと出口ポート２７との間のハウジング２８の内面に形成されている。
【００５３】
弁体２５は、図４に示すように、断面円形の大略砲弾型の形状であり、上流側部及び中央部が大径部として形成され、下流側部が小径部として形成されている。そして、弁体の大径部が小径孔３１ｂの中心方向に沿って進退移動自在にこの小径孔３１ｂに装着されている。また、この弁体２５は、上流側部が逆止用弁体部２４として形成され、中央部及び下流側部が過流防止用弁体部２３として形成されている。
【００５４】
そして、この過流防止用弁体部２３には、連通孔３９が形成され、この連通孔３９は、例えば１又は２以上の第１径方向孔３２ａと、この第１径方向孔３２ａと連通する軸方向孔３２ｂと、この軸方向孔３２ｂと連通する１又は２以上の第２径方向孔３９ａとを有している。
【００５５】
第１径方向孔３２ａは、過流防止用弁体部２３の大径部にその径方向に延びるように形成され、当該大径部の側面で開口している。第２径方向孔３９ａは、過流防止用弁体部２３の小径部にその径方向に延びるように形成され、当該小径部の側面で開口している。軸方向孔３２ｂは、過流防止用弁体部２３の軸方向に延びるように形成されている。
【００５６】
そして、図４に示すように、弁体２５の下流側の端部である小径部には、ばね部材３０が装着されている。このばね部材３０は、例えば圧縮コイルばねであり、弁体２５を入口ポート２６に向かう方向にばね力で付勢している。
【００５７】
この図４に示す過流防止逆止弁３７によると、出力ライン１８に過流が生じたときに、弁体２５がＷ１方向に移動して、過流防止用弁体部２３の出口ポート２７側の端部が、過流防止弁シート３８に押し付けられることによって、小径孔３１ｂの出口（出口ポート２７）を閉じるようにした構成であるので、この小径孔３１ｂの出口（出口ポート２７）を高性能で密封することができる。
【００５８】
これ以外は、図３に示す過流防止逆止弁１５と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。
【００５９】
次に、本発明に係る高圧ガス充填出力システムの第２実施形態を、図５を参照して説明する。この図５に示す第２実施形態の高圧ガス充填出力システム４１と、図１に示す第１実施形態の高圧ガス充填出力システム１１とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、充填ライン１９と出力ライン１８との合流部２０を、電磁弁１４と過流防止逆止弁１５との間に設けたのに対して、図５に示す第２実施形態では、充填ライン１９と出力ライン１８との合流部４２を、外部接続ポート１７と電磁弁１４との間に設けたところである。
【００６０】
これ以外は、第１実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。
【００６１】
次に、本発明に係る高圧ガス充填出力システムの第３実施形態を、図６を参照して説明する。この図６に示す第３実施形態の高圧ガス充填出力システム４４と、図１に示す第１実施形態の高圧ガス充填出力システム１１とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、出力ライン１８に設ける開閉弁として電磁弁１４を設けたのに対して、図６に示す第３実施形態では、出力ライン１８に設ける開閉弁として手動操作弁４５を設けたところである。
【００６２】
これ以外は、第１実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。
【００６３】
次に、本発明に係る高圧ガス充填出力システムの第４実施形態を、図７を参照して説明する。この図７に示す第４実施形態の高圧ガス充填出力システム４７と、図５に示す第２実施形態の高圧ガス充填出力システム４１とが相違するところは、図５に示す第２実施形態では、出力ライン１８に設ける開閉弁として電磁弁１４を設けたのに対して、図７に示す第４実施形態では、出力ライン１８に設ける開閉弁として手動操作弁４５を設けたところである。
【００６４】
これ以外は、第２実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。
【００６５】
次に、本発明に係る高圧ガス充填出力システムの第５実施形態を、図８を参照して説明する。この図８に示す第５実施形態の高圧ガス充填出力システム４９と、図５に示す第２実施形態の高圧ガス充填出力システム４１とが相違するところは、図５に示す第２実施形態では、高圧ガスを高圧タンク２に充填するとき、及び高圧タンク２内の高圧ガスを高圧タンク２から出力させるときに、共通の外部接続ポート１７を使用して高圧ガスを充填したり出力させることができる構成としたのに対して、図８に示す第５実施形態では、高圧タンク２内の高圧ガスを高圧タンク２から出力させるときは、外部接続ポート１７を使用し、そして、高圧ガスを高圧タンク２に充填するときは、充填口接続ポート５０を使用する構成としたところである。
【００６６】
充填口接続ポート５０は、バルブブロック１６に形成されている。そして、この充填口接続ポート５０には、充填ポート側ライン５１の一端が接続し、この充填ポート側ライン５１の他端が、充填ライン１９における逆止弁と合流部４２との間の部分に接続している。
【００６７】
これ以外は、第２実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。
【００６８】
ただし、上記実施形態では、図３及び図４に示すように、過流防止弁２１が出力側逆止弁２２に組み込まれた過流防止逆止弁１５、３７を使用したが、これに代えて、過流防止弁２１と、出力側逆止弁２２とを別々に設けたものとしてもよい。そして、過流防止逆止弁１５、３７以外の構成の過流防止逆止弁を使用してもよい。また、過流防止弁２１、及び出力側逆止弁２２以外の構成の過流防止弁、及び出力側逆止弁を使用してもよい。
【００６９】
更に、上記実施形態では、出力ライン１８に設ける開閉弁として電磁弁１４又は手動操作弁４５を設けたが、これ以外の開閉弁を設けてもよい。例えば、弁体を駆動する駆動部を備える開閉弁の他の例として、フォースモータを備える開閉弁であってもよく、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を備える開閉弁であってもよい。要は、弁体をその軸線方向に移動させることができるアクチュエータを備える開閉弁であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係る高圧ガス充填出力システムは、充填の際に、高圧ガスが出力ラインのフィルタを逆流することを防ぐことによって、フィルタに捕捉されたコンタミがタンク側へと戻ることを防止できると共に、タンク内の高圧ガスが過度の流量で流出することを短時間で確実に止めることができる優れた効果を有し、このような高圧ガス充填出力システムに適用するのに適している。
【符号の説明】
【００７１】
２  高圧タンク
１１、４１、４４、４７、４９  高圧ガス充填出力システム
１２  充填側逆止弁
１３  出力側フィルタ
１４  電磁弁（開閉弁）
１５、３７  過流防止逆止弁
１６  バルブブロック
１７  外部接続ポート
１８  出力ライン
１８ａ  出力ポート側ライン
１９  充填ライン
２０  合流点
２１  過流防止弁
２３  過流防止用弁体部
２４  逆止用弁体部
２５  弁体
２６  入口ポート
２７  出口ポート
２８  ハウジング
２９  逆止弁シート
３０  ばね部材
３１  弁体孔
３１ａ  大径孔
３１ｂ  小径孔
３２  連通孔
３２ａ  径方向孔（第１径方向孔）
３２ｂ  軸方向孔
３３  凹部
３４  段部
３５  矢印
３８  過流防止弁シート
３９  連通孔
３９ａ  第２径方向孔
４２  合流部
４５  手動操作弁
５０  充填口接続ポート
５１  充填ポート側ライン
【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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【図９】
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