(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスタンクへ燃料ガスを高圧充填する充填ラインを設け、
この充填ラインの充填口に第１の逆止弁を設け、
高圧ガスタンクに高圧充填されたガスが充填ライン側に逆流することを防止する逆止弁を設け、
充填ラインに充満している高圧のガスの圧力を低下可能な容積を備え、前記充填ラインに配管を介して接続されるガス収容手段を設け、
前記ガス収容手段を、ガス収容手段側へ逆流することを防止可能な第２の逆止弁を介して前記高圧ガスタンク側に接続し、
前記充填ラインに配置され、前記ガス収容手段への充填ラインから燃料ガスの流入を切り換える切換手段を設け、
前記切換手段により前記高圧ガスタンクに燃料ガスを充填中は、充填ラインの燃料ガスを前記ガス収容手段へと流入させず、充填後には前記充填ラインに充満している前記燃料ガスを前記配管を介して前記ガス収容手段へと流入させるように切換を行う
ことを特徴とする燃料ガス充填システム。
【請求項２】
前記燃料ガス充填システムが車両に搭載されるときに、前記切換手段による前記充填ラインから前記ガス収容手段側への切り換えは、前記燃料ガス充填システムからの充填終了信号、または前記車両のイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦで行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス充填システム。
【請求項３】
高圧ガスタンクへ燃料ガスを高圧充填する充填ラインを設け、
この充填ラインの充填口に第１の逆止弁を設け、
高圧ガスタンクに高圧充填されたガスが充填ライン側に逆流することを防止する逆止弁を設け、
充填ラインに充満している高圧のガスの圧力を低下可能な容積を備え、前記充填ラインに配管を介して接続されるガス収容手段を設け、
前記充填ラインに配置され、前記ガス収容手段への充填ラインから燃料ガスの流入を切り換える切換手段を設け、
前記切換手段により前記高圧ガスタンクに燃料ガスを充填中は、充填ラインの燃料ガスを前記ガス収容手段へと流入させず、充填後には前記充填ラインに充満している前記燃料ガスを前記配管を介して前記ガス収容手段へと流入させるように切換を行う燃料ガス充填システムにおいて、
前記燃料ガス充填システムが車両に搭載されるときに、前記切換手段による前記充填ラインから前記ガス収容手段側への切り換えは、前記燃料ガス充填システムからの充填終了信号、または前記車両のイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦで行うことを特徴とする燃料ガス充填システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高圧ガス（ＣＮＧ，Ｈ2等）を燃料とする燃料充填システムに関するものであり、特に充填口の逆止弁に高圧が印加されないようにした車載の燃料ガス充填システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料ガス充填システム（充填される側）は、充填設備との接続部として充填口を有する。この充填口は、内部に逆止弁を備え、高圧ガスタンクまで接続されている配管中の燃料ガスを、充填設備との接続を解除したあとも外部に洩らさないような構造になっている。
このような逆止弁は、燃料ガス充填時にガスの移動を許容するが、充填を行わないとき、すなわち充填口に充填設備が接続していないときには、配管中の圧力を受け、弁を閉じる構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の技術においては、燃料ガス充填時以外のとき、すなわち、通常時には充填口の逆止弁は、高圧ガスタンクと同じ圧力を受け続けざるを得ない。
一般に燃料ガスの充填圧力が高くなればなるほど、逆止弁が受ける圧力が大きくなるので、それにともない逆止弁の強度を高める必要がある。
現状では充填口およびその内部の逆止弁の強度、シール性などを向上することで対応は可能であるが、今後更なる燃料ガスの高圧化が進んでくると、対応が困難になることが予想される。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するために、充填圧力が高くなってもその圧力を逃がすことで充填口の逆止弁に負荷される圧力を低下させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための手段として、本発明に係る請求項１の燃料ガス充填システムは、高圧ガスタンクへ燃料ガスを高圧充填する充填ラインを設け、この充填ラインの充填口に第１の逆止弁を設け、高圧ガスタンクに高圧充填されたガスが充填ライン側に逆流することを防止する逆止弁を設け、充填ラインに充満している高圧のガスの圧力を低下可能な容積を備え、前記充填ラインに配管を介して接続されるガス収容手段を設け、前記ガス収容手段を、ガス収容手段側へ逆流することを防止可能な第２の逆止弁を介して前記高圧ガスタンク側に接続し、前記充填ラインに配置され、前記ガス収容手段への充填ラインから燃料ガスの流入を切り換える切換手段を設け、前記切換手段により前記高圧ガスタンクに燃料ガスを充填中は、充填ラインの燃料ガスを前記ガス収容手段へと流入させず、充填後には前記充填ラインに充満している前記燃料ガスを前記配管を介して前記ガス収容手段へと流入させるように切換を行うことを特徴とする。
【０００６】
このような構成としたことにより、請求項１に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、燃料ガスを充填する場合、先ず切換手段を充填口と高圧ガスタンクが接続するように切り換え、充填口に充填設備を接続して、高圧ガスタンクに燃料ガスを充填する。充填終了後は、充填口とガス収容手段が接続するように切換手段を切り換え、これによって充填口の第１の逆止弁に印加される圧力は、ガス収容手段によって容積が増加した分低下するので、充填口の逆止弁にかかる圧力が低減する。
更に、本願請求項１に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、高圧ガスタンク内の燃料ガスを消費していくと、高圧ガスタンク内の圧力が低下して、高圧ガスタンク内の圧力がガス収容手段の圧力よりも低くなると、第２の逆止弁が開いて燃料ガスが移動し、燃料として消費することができる。ここで高圧ガスタンク側とは、後記する発明の実施の形態のように、高圧タンクに充填側と吐出側とがある場合は、いずれか一方の側、又は双方である。
【０００７】
本発明に係る請求項２の燃料ガス充填システムは、前記燃料ガス充填システムが車両に搭載されるときに、前記切換手段による前記充填ラインから前記ガス収容手段側への切り換えは、前記燃料ガス充填システムからの充填終了信号、または前記車両のイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦで行うことを特徴とする。
【０００８】
このように構成したことにより、請求項２に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、充填終了後、車両内のイグニッションスイッチをＯＮにすることにより、切換手段が充填ラインからガス収容手段側へ切り換わる。
【０００９】
本発明に係る請求項３の燃料ガス充填システムは、高圧ガスタンクへ燃料ガスを高圧充填する充填ラインを設け、この充填ラインの充填口に第１の逆止弁を設け、高圧ガスタンクに高圧充填されたガスが充填ライン側に逆流することを防止する逆止弁を設け、充填ラインに充満している高圧のガスの圧力を低下可能な容積を備え、前記充填ラインに配管を介して接続されるガス収容手段を設け、前記充填ラインに配置され、前記ガス収容手段への充填ラインから燃料ガスの流入を切り換える切換手段を設け、前記切換手段により前記高圧ガスタンクに燃料ガスを充填中は、充填ラインの燃料ガスを前記ガス収容手段へと流入させず、充填後には前記充填ラインに充満している前記燃料ガスを前記配管を介して前記ガス収容手段へと流入させるように切換を行う燃料ガス充填システムにおいて、前記燃料ガス充填システムが車両に搭載されるときに、前記切換手段による前記充填ラインから前記ガス収容手段側への切り換えは、前記燃料ガス充填システムからの充填終了信号、または前記車両のイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦで行うことを特徴とする。
【００１０】
このように構成したことにより、請求項３に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、燃料ガスを充填する場合、先ず切換手段を充填口と高圧ガスタンクが接続するように切り換え、充填口に充填設備を接続して、高圧ガスタンクに燃料ガスを充填する。充填終了後は、車両内のイグニッションスイッチをＯＮにすることにより、充填口とガス収容手段が接続するように切換手段を切り換え、これによって充填口の第１の逆止弁に印加される圧力は、ガス収容手段によって容積が増加した分低下するので、充填口の逆止弁にかかる圧力が低減する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料ガス充填システムについて実施の形態を説明する。
参照する図面において、図１は燃料ガス充填システムの概略の配管系等の図である。
本発明に係る燃料ガス充填システムは、図示せぬ燃料ガス充填設備との接続部として、燃料電池搭載型電気自動車（以下、「車両」という。）１の後部車輪１０の上方の側部に燃料ガスの充填口２を備えている。燃料ガスは、水素であり、高圧ガスタンクに高圧充填（約７０ＭＰａ）される。
【００１２】
充填口２には、充填ラインを構成する配管３が接続され、さらに切換手段としての三方弁４、高圧ガスタンク５、圧力・温度センサ６、減圧弁７、遮断弁８、及び燃料電池９或いはエンジンが車両１の後方から前方に向かって順に接続されている。高圧ガスタンク５には容器弁１１が設けられている。燃料電池９は前部車輪２０の上方のフロントフェンダ内に配設される。また、三方弁４と高圧ガスタンク５との間には配管１２が配設され、ガス収容手段１３と第２の逆止弁１４が設けられている。
そしてこの他に図示せぬ空気供給系、冷却系などの配管系等が燃料電池９に接続され、車載燃料電池システムを構成している。
燃料電池９は、高圧ガスタンク５に貯留された水素と、車外から取り入れた空気を供給されて発電を行い、前記車両１を駆動するための電気を供給する。この燃料電池９を好適に作動させるために、図示せぬ温調手段で燃料電池９の温度調整を行い、加湿手段で燃料電池に供給される水素や空気を加湿する。
【００１３】
次に図２を参照して本発明の燃料ガス充填システムについて詳細に説明する。図２は本発明の燃料ガス充填システムの要部の詳細な配管系等の図である。
燃料ガス充填システムは、高圧ガスタンク５と、この高圧ガスタンク５へ高圧燃料ガスを高圧充填する配管３と、この配管３の充填口２に設けられた第１の逆止弁１５とを備えている。配管３は高圧ガスタンク５への充填ラインであるので、充填を短時間で終えられるように、比較的太い配管を用いる。第１の逆止弁１５にはゴムシートが付いており、気密性を保持している。ところでこの第１の逆止弁１５は、充填口２と一体となっており、車両１のフューエルリッドの部分に設けられる。従って逆止弁１５は外部からのホコリ、湿気等の影響を受け易い。
【００１４】
高圧ガスタンク５は、例えば炭素繊維を巻き付けて補強した樹脂タンクとすることで車両１の軽量化を図る。また、高圧ガスタンク５の容器弁（インタンク電磁弁）１１は、第３の逆止弁１６と、電磁遮断弁１７と、安全弁１８と、手動遮断弁１９Ａ，１９Ｂとからなる。
第３の逆止弁１６は、高圧ガスタンク５に高圧充填された水素が配管３側に逆流するのを防止している。
電磁遮断弁１７は、車両１（図１参照）が駐車しているとき等には閉じているが、車両１を運転する際、例えばイグニションキーＩＧのＯＮによって開き、高圧充填された水素が減圧弁７で減圧されて、遮断弁８を経て燃料電池９に送られる。
安全弁１８は、高圧ガスタンク５内の水素が規定の圧力よりも高くなったときに外部に逃がす弁である。
高圧ガスタンク５への充填側の手動遮断弁１９Ａと、高圧ガスタンク５内の燃料ガスを消費する側の手動遮断弁１９Ｂは、整備の際などに使用する弁である。
【００１５】
充填口２から配管３を通して水素が高圧ガスタンク５に７０ＭＰａの高圧で充填されたあと、充填口２の第１の逆止弁１５及び高圧ガスタンク５の第３の逆止弁１６が働くので、高圧ガスタンク５内だけでなく配管３にも７０ＭＰａの高圧が充満する。この高圧ガスにより充填口２の第１の逆止弁１５に高圧がかかってゴムシートの劣化を早める。第１の逆止弁１５は前記したとおり、ホコリや湿気の影響を受け易い部分にあるからである。
そこで高圧ガスタンク５と並列にガス収容手段１３を設け、高圧ガスタンク５に充填後、切換手段としての三方弁４で配管３をガス収容手段１３側の配管１２に切り換える。
三方弁４は、手動で操作するバルブでも良いし、また、例えば充填設備から充填終了の電気信号を与えることで作動する電磁弁でも良い。或いはまた、電気信号でガス通路を切り換える場合、イグニションキーＩＧのＯＮ/ＯＦＦによって、ＥＣＵ（Electric  Control  Unit）からの信号で開閉するようにしても良い。
【００１６】
ガス収容手段１３は、配管３（逆止弁１５〜逆止弁１６）に充満している高圧の水素の圧力を大幅に低下できるような容積を備えたタンクのような容器である。また、ガス収容手段１３は、図示したような特別な容器として構成しなくても、配管１２自体が、配管３に充満している水素の圧力を大幅に低下できる容積を備えるように、長さ、及び太さを調整したものであっても良い。ガス収容手段１３に接続された配管１２の下流側の配管１２Aは、第２の逆止弁１４を介して高圧ガスタンク５に接続する。
第２の逆止弁１４は、高圧ガスタンク５からガス収容手段１３側への通流は阻止するが、ガス収容手段１３側の圧力が高圧ガスタンク５側の圧力よりも高くなると、高圧ガスタンク５への通流を許容する。尚、この第２の逆止弁１４の役割は、充填時には、ガス収容手段１３にも水素が充填されるのを阻止する役割を有する。
【００１７】
配管３の高圧ガスタンク５よりも下流側（吐出側）の配管３Ａには圧力・温度センサ６を設け、配管３を通る高圧ガスの圧力と温度を常時監視している。減圧弁７は、高圧ガスタンク５の圧力を減圧し、燃料電池９（図１参照）或いはエンジンに供給している。遮断弁８は、減圧後の圧力が高い場合の放出弁である。
尚、配管１２はバイパス配管２１によって配管３の下流側に接続されている。
【００１８】
図２を参照して本発明の燃料ガス充填システムの動作について説明する。
（１）高圧ガスを高圧充填する場合、先ず三方弁４を充填口２と高圧ガスタンク５が接続するように切り換える。尚、三方弁４と高圧ガスタンク５が常時接続するようにしておいてもよい。
（２）充填口２に図示せぬ充填設備を接続して、高圧ガスタンク５に水素を高圧充填する。
（３）充填終了後、充填口２とガス収容手段１３が接続するように三方弁４を切り換える。これによって充填口２のゴムシートに印加される圧力は、ガス収容手段１３及び配管１２によって容積が増加した分低下するので、充填口２のゴムシートにかかる圧力が低減するからゴムシートを保護することができる。延いては充填口２の第１の逆止弁１５の構造を比較的簡略にすることができる。
（４）高圧ガスタンク５内の水素を消費していくと、高圧ガスタンク５内の圧力が低下する。高圧ガスタンク５内の圧力がガス収容手段１３及び配管１２内の圧力よりも低くなると、第２の逆止弁１４が開いて高圧ガスタンク５内に水素が移動する。これにより高圧充填した水素高圧ガスを無駄なく使用することができる。また、次回充填時に備えてガス収容手段１３を空にしておける。
尚、三方弁４は、高圧ガスタンク５側になっており、充填終了後の一瞬（短時間）だけ、ガス収容手段１３側に切り換わり、元に戻るので都合が良い。また、図２に示したＥＣＵ（Electric  Control  Unit）は、イグニッションキーＩＧの信号を入力して三方弁４を切り換え作動させる。
【００１９】
次に図３を参照して本発明の燃料ガス充填システムの他の実施の形態について説明する。
この実施の形態では、第２の逆止弁１４を、配管１２の下流側の配管１２Aに代えて、配管３の下流側に接続されるバイパス配管２１に設けた。また、ガス収容手段１３に接続された配管１２の下流側の配管１２Aには、切換弁を設けた。
【００２０】
図３を参照して本発明の燃料ガス充填システムの他の実施の形態の動作について説明する。
（１）高圧ガスを高圧充填する場合、先ず三方弁４を充填口２と高圧ガスタンク５が接続するように切り換える。尚、三方弁４と高圧ガスタンク５が常時接続するようにしておいてもよい。
（２）充填口２に図示せぬ充填設備を接続して、高圧ガスタンク５に水素を高圧充填する。
（３）充填終了後、充填口２とガス収容手段１３が接続するように三方弁４を切り換える。これによって充填口２のゴムシートに印加される圧力は、ガス収容手段１３及び配管１２によって容積が増加した分低下するので、充填口２のゴムシートにかかる圧力が低減するからゴムシートを保護することができる。延いては充填口２の第１の逆止弁１５の構造を比較的簡略にすることができる。
また、このとき、供給配管側（高圧ガスタンク５よりも下流側（吐出側）の配管３Ａ）の圧力が、ガス収容手段１３より低いときは第２の逆止弁１４が開き、供給配管（配管３Ａ）へ水素が移動する。
（４）高圧ガスタンク５内の水素を消費していくと、高圧ガスタンク５内の圧力が低下する。高圧ガスタンク５内の圧力がガス収容手段１３及び配管１２内の圧力よりも低くなると、第２の逆止弁１４が開いて高圧ガスタンク５内に水素が移動する。これにより高圧充填した水素高圧ガスを無駄なく使用することができる。また、次回充填時に備えてガス収容手段１３を空にしておける。
【００２１】
尚、本実施の形態では、高圧ガスとして水素で発電する電気自動車について説明したが、ＣＮＧ（Compressed  Natural  Gas／圧縮天然ガス）車（メタン）や水素エンジン車、或いはハイブリッド燃料車両（ガソリン＋水素）に適用することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、高圧ガスタンクへの高圧充填の際、充填圧力が高くなっても、切換手段をガス収容手段側に切り換えることで、その圧力を逃がすことができるので、充填口の第1の逆止弁にかかる圧力を低下させることができるから、充填口の第1の逆止弁を保護することができる。延いては充填口の第１の逆止弁の構造を比較的簡略にすることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、高圧ガスタンク内の燃料ガスを消費していくにつれ、高圧ガスタンク内のガス圧力がガス収容手段の圧力よりも低くなるので、第２の逆止弁が開いて高圧ガスタンク内にガスが移動し、燃料として消費することができるから、高圧充填した高圧ガスを効率良く使用することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明に係る燃料ガス充填システムでは、充填終了後、燃料ガス充填システムからの充填終了信号、または車両内のイグニションスイッチをＯＮにすることにより、切換手段を充填ラインからガス収容手段側へ自動的に切り換えることができるので、切り換えが簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料ガス充填システムの概略の配管系等の図である。
【図２】本発明の燃料ガス充填システムの要部の詳細な配管系等の図である。
【図３】本発明の燃料ガス充填システムの他の実施の形態を示す要部の詳細な配管系等の図である。
【符号の説明】
１  ：車両
２  ：充填口
３，１２  ：配管
４  ：三方弁
５  ：高圧ガスタンク
１３  ：ガス収容手段
１４  ：第２の逆止弁
１５  ：第１の逆止弁
１６  ：第３の逆止弁
２１  ：バイパス配管
【図１】
0004091779.tif 000002
【図２】
0004091779.tif 000003
【図３】
0004091779.tif 000004