JP2004052996A - ガス充填カップリング - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス充填カップリング50では、充填準備スイッチがオンに操作されると、制御装置34が空気管路60の空気用開閉弁28を開弁してガス充填カップリング50の主弁シリンダ70へ圧縮空気を供給する。そして、空気管路60を介して圧縮空気がシリンダ室73に導入されると、主弁シリンダ70のピストン部70dがB方向に押圧されて第2の通路70bが環状溝71b及び接続ポート74に連通する開弁位置に移動する。これにより、主弁シリンダ70は、圧縮空気の圧力で弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はガス充填カップリングに係り、特に高圧に加圧されたガスを被充填タンクに注入するのに適したガス充填カップリングに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、燃料電池車の開発が進められており、実用化が促進されつつある。この燃料電池車では、水素と酸素とを反応させて発電を行い、この電力によりモータを駆動させて走行するように構成されている。
【0003】
このような燃料電池車の普及に際して、現在のガソリンや軽油を燃料とするエンジンが搭載された車両と同様に、例えば、70MPa程度の高圧に圧縮した水素を供給する燃料供給システムの開発も重要である。
【0004】
従来のガス充填カップリングとしては、例えば、20MPa程度の圧力に圧縮されたCNG(圧縮天然ガス)を燃料タンクに充填するためのものがある。この種のガス充填カップリングでは、円筒状に形成されたカップリング本体の先端に設けられた燃料タンクの注入口に結合される結合部と、カップリング本体の他端に設けられたガス供給管路が接続される継手と、カップリング本体の中間部分に設けられた開閉弁とから構成されている。
【0005】
開閉弁は、カップリング本体の側面に回動可能に突出する操作レバーの回動位置によって開弁または閉弁する。また、結合部は、内周に燃料タンクの注入口の係止溝に嵌合する係止部材が設けられ、外周には軸方向にスライドして係止部材を係止解除位置に移動させるロック解除用の操作リングが設けられている。
【0006】
上記のように構成されたガス充填カップリングを用いて圧縮された高圧ガスを燃料タンクに充填させる場合は、結合部を燃料タンクの注入口に押圧することで係止部材が注入口の係止溝に嵌合してロックされて充填時の耐圧強度が確保される。次に、操作レバーが開弁位置に回動操作されると、圧縮されたガスが燃料タンクに充填される。
【0007】
そして、燃料タンクの圧力が目標充填圧力に達すると、操作レバーを閉弁位置に回動操作してガスの充填を止める。その後、燃料タンクの内部に残留する圧力を外部に排出して減圧する。
【0008】
次いで、ロック解除用の操作リングをカップリング本体の軸方向にスライドさせることにより、係止部材が注入口の係止溝から離脱してロック解除される。これで、ガス充填カップリングを注入口から離間させることが可能になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のガス充填カップリングにおいては、操作レバーを開弁位置に回動操作すると、圧縮されたガスが燃料タンクに充填されるように構成されており、カップリング内部で回動する弁部が上流側に高圧ガスの圧力が作用し、下流側に燃料タンクの圧力が作用した状態で回動操作されるため、燃料タンクの圧力が低いほど上流側と下流側との圧力差が拡大されて操作レバーが重くなり、操作性が低下するという問題があった。
【0010】
特に、供給されるガスの圧力が従来の3〜4倍に増大された場合には、上流側と下流側との圧力差がさらに拡大されて操作レバーを回動操作することが難しくなる。
【0011】
そこで、本発明は上記課題を解決したガス充填カップリングを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、以下のような特徴を有する。
上記請求項1記載の発明は、加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入された筒状の弁部と、弁部を軸方向に貫通する第1の通路と、弁部を半径方向に貫通し、弁部の摺動位置に応じてガス供給経路と連通または遮断される第2の通路と、を備えたものであり、弁部の両端に作用する圧力により生ずる力を打ち消すことにより弁部の開弁操作力を軽減でき、例えガスの圧力がより高圧になった場合でも弁部を容易且つスムーズに開弁操作することが可能になる。
【0013】
また、上記請求項2記載の発明は、弁部が、圧縮空気の供給により開弁位置に摺動するものであり、圧縮空気の圧力で弁部を容易且つスムーズに開弁操作することが可能になる。
【0014】
また、上記請求項3記載の発明は、弁部の両端をシールするシール部材が同径となるように形成されたものであり、弁部を開弁させた際に弁部の両端に作用する圧力が等しくなるように設定することが可能になる。
【0015】
また、上記請求項4記載の発明は、加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入された筒状体と、筒状体の摺動により押圧されて開弁する副弁と、筒状体の摺動により副弁が開弁された後、筒状体に押圧されて開弁する主弁と、を備えたものであり、弁部に作用する圧力差を小さくして弁部の開弁操作力を軽減でき、例えガスの圧力がより高圧になった場合でも弁部を容易且つスムーズに開弁操作することが可能になる。
【0016】
また、上記請求項5記載の発明は、加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、カップリング本体の内部に形成された弁孔と、弁孔に摺動可能に挿入された弁棒と、弁部を軸方向に貫通する貫通孔と、弁孔に直交する方向から連通されたガス供給通路と、弁棒の外周をシールするシール部材と、からなり、弁棒が開弁位置に移動したとき、弁棒の外周がシール部材から離間してガス供給通路からのガスを弁孔に供給させるものであり、弁棒の両端に作用する圧力により生ずる力を打ち消すことにより弁部の開弁操作力を軽減でき、例えガスの圧力がより高圧になった場合でも弁部を容易且つスムーズに開弁操作することが可能になる。
【0017】
また、上記請求項6記載の発明は、弁孔の内周に設けられ、弁棒が閉弁位置にあるとき、弁棒の一端の外周をシールする第1のシール部材と、弁孔の内周に設けられ、弁棒が開弁位置にあるとき、弁棒の一端の外周をシールする第2のシール部材と、他端が摺動する摺動部の内周に設けられ、弁棒の他端の外周をシールする第3のシール部材と、を有するものであり、最小限のシール部材数で弁棒のシールを行うことができる。
【0018】
また、上記請求項7記載の発明は、弁棒の他端が摺動する摺動部に導入された圧力を外部に排出する残圧開放弁に貫通孔を連通させることにより、弁棒が閉弁位置に摺動してガス充填が完了した後にカップリング本体に残留するガスを貫通孔を介して残圧開放弁から外部に排出することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
図1は本発明になるガス充填カップリングの一実施例が適用されたガス充填システムを示す構成図である。
【0020】
図1に示されるように、ガス充填システム10では、例えば、燃料電池(図示せず)が搭載された車両12の燃料タンク18に高圧ガス(例えば、70MPaの水素等)を充填するガス充填カップリング50と、ガス充填カップリング50に高圧ガスを供給するディスペンサ16とから構成されている。
【0021】
車両12は、燃料タンク18が搭載されており、燃料タンク18には燃料電池に供給される水素が充填される。また、燃料タンク18には、ガス充填カップリング50が結合されるレセプタクル20が設けられている。
【0022】
ガス充填カップリング50は、後述するように内部に主弁62と、逆止弁64と、残圧開放弁66とが設けられている。主弁62及び逆止弁64は、高圧ガス(燃料)を供給するガス供給管路58に設けられており、ガス供給管路58の先端はレセプタクル20を介して燃料タンク18に連通される。また、ガス供給管路58の基端は高圧ガスを生成するコンプレッサ及びガス貯蔵タンク(共に図示せず)に連通されている。
【0023】
さらに、ガス充填カップリング50には、圧縮空気を供給する空気管路60とが接続されている。そして、空気管路60の下流には、ガス充填カップリング50の主弁シリンダ(弁部)70、停止操作弁22、残圧開放シリンダ96、エアノズル24などが接続されている。主弁シリンダ70は、後述するように圧縮空気の供給により開弁動作して高圧ガスを充填するための弁機構であり、空気管路60の空気圧の低下に伴って閉弁動作する。
【0024】
また、停止操作弁22は、ガスの充填中に異常が発生した場合にガス充填を緊急停止させるための緊急停止スイッチである。また、残圧開放シリンダ96は、後述するように圧縮空気の供給によりカップリング内部の圧力を保持するように閉弁し、空気管路60の空気圧の低下に伴って開弁してカップリング内部の高圧ガスを放気管路26へ排出することで残圧を低下させる。
【0025】
ここで、ディスペンサ16について説明する。
ディスペンサ16は、空気管路60を開または閉とする空気用開閉弁28と、空気管路60の空気圧を検出する圧力スイッチ30と、ガス供給管路58を開または閉とするガス用開閉弁32とを有する。空気用開閉弁28は、電磁式の2位置3ポート弁からなり、ソレノイドが励磁された開弁し、ソレノイドへの通電がオフになると、閉弁すると共に、下流側の圧縮空気を大気中に排気させる。
【0026】
また、圧力スイッチ30は、空気管路60の圧力が所定値以上になると、検出信号を出力する。また、ガス用開閉弁32は、電磁式の2位置2ポート弁からなり、ソレノイドが励磁されて開弁してガス供給管路58から供給されたガスをガス充填カップリング50に供給し、ソレノイドへの通電がオフになると、閉弁してガス供給管路58を遮断してガスの供給を停止する。
【0027】
ディスペンサ16の制御装置34は、上記空気用開閉弁28、圧力スイッチ30、ガス用開閉弁32の他に、充填準備スイッチ36、充填準備完了ランプ38、充填開始スイッチ40、充填中ランプ42、充填停止スイッチ44、充填停止ランプ46とが接続されている。そして、制御装置34は、ガス充填カップリング50が燃料タンク18のレセプタクル20に結合された後、充填準備スイッチ36がオンに操作されると、空気用開閉弁28を開弁してガス充填カップリング50へ圧縮空気を供給すると共に、充填準備完了ランプ38を点灯させる。
【0028】
また、制御装置34は、充填開始スイッチ40がオンに操作されると、ガス用開閉弁32を開弁してガス充填カップリング50へ高圧ガスを供給開始すると共に、充填中ランプ42を点灯させる。
【0029】
また、制御装置34は、充填停止スイッチ44がオンに操作されると、ガス用開閉弁32を閉弁してガス充填カップリング50へのガス供給を停止すると共に、充填停止ランプ46を点灯させる。その後、制御装置34は、空気用開閉弁28を閉弁して主弁シリンダ70及び残圧開放シリンダ96への圧縮空気の供給を停止する。
【0030】
ここで、ガス充填カップリング50の構成について説明する。
図2は本発明になるガス充填カップリングの一実施例を示す正面図である。図3はガス充填カップリングの縦断面図である。
【0031】
図2及び図3に示されるように、ガス充填カップリング50は、カップリング本体52と、カップリング本体52の一端より斜め下方に突出するグリップ54と、カップリング本体52の一端に設けられた結合部56とから構成されている。
【0032】
また、カップリング本体52には、高圧ガス(例えば、70MPaの水素等)を供給するガス供給管路58と、圧縮空気を供給する空気管路60とが接続されている。さらに、カップリング本体52の内部には、主弁62と、逆止弁64と、残圧開放弁66とが設けられている。
【0033】
結合部56は、カップリング先端に回動可能に装着された操作リング68を有する。この操作リング68は、全周に滑り止めの凹凸部が形成され、且つ外周には回動位置の目印となる矢印状のマーク68aが形成されている。
【0034】
そのため、ガス充填カップリング50においては、車両の注入口(図示せず)に結合されるカップリング結合時にマーク68aがOPEN位置(ロック位置)に回動してロック状態であることを示し、充填完了後にマーク68aがCLOSE位置(ロック解除位置)に回動操作されることで、ロック解除動作したことが示される。
【0035】
操作者は、ガス充填カップリング50のグリップ54を把持して結合部56を車両の注入口(図示せず)に押圧操作することにより、操作リング68がOPEN位置(ロック位置)に回動するため、結合操作が容易に行える。また、操作者は、一方の手でガス充填カップリング50のグリップ54を把持したまま、他方の手でガス充填カップリング50の操作リング68をCLOSE位置(ロック解除位置)に回動操作することで、分離可能になる。
【0036】
図4はカップリング本体52の内部構造を示す縦断面図である。図5は結合部56及び逆止弁64を示す縦断面図である。図6は図5中V−V線に沿う縦断面図である。図7は図5中VI−VI線に沿う縦断面図である。
図4に示されるように、主弁62は、カップリング本体52の内部に形成された貫通孔52a内を摺動可能に挿入された主弁シリンダ70を有する。この主弁シリンダ70は、一端が貫通孔52aに挿入され、他端がカップリング本体52の端部に螺合されたキャップ71のガイド孔71aに挿入されている。そして、空気管路60を介してシリンダ室73に供給された圧縮空気の圧力により開弁方向(B方向)に摺動し、圧縮空気が供給停止されるとコイルバネ72のバネ力により閉弁方向(A方向)に摺動する。
【0037】
また、主弁シリンダ70には、軸方向に貫通する第1の通路70aと、半径方向に貫通する第2の通路70bとが設けられている。第2の通路70bは、圧縮空気の圧力により主弁シリンダ70が開弁方向(B方向)に摺動したとき、ガス供給管路58が接続された接続ポート74に連通され、ガス供給管路58から供給された高圧ガスをカップリング本体52の内部に導入させる。
【0038】
また、第2の通路70bは、圧縮空気の供給が停止されて主弁シリンダ70が閉弁方向(A方向)に摺動したとき、接続ポート74と遮断され、ガスの供給を停止させる。
【0039】
主弁シリンダ70は、カップリング本体52の内部に形成された貫通孔52a内を摺動する第1の摺動部70cと、シリンダ室73を摺動するピストン部70dと、キャップ71のガイド孔71aを摺動する第2の摺動部70eとを有する。第1の摺動部70cと第2の摺動部70eとは、外径寸法が同径に形成されており、且つガイド孔71aには、貫通孔52a内と同じ圧力となるように第1の通路70aを介して連通されている。
【0040】
これにより、カップリング本体52の内部に高圧ガスが供給されても主弁シリンダ70の両端に作用する圧力が同圧でバランスするため、主弁シリンダ70を開弁方向または閉弁方向に駆動させる際の抵抗が軽減され、小さな操作力でも容易、且つスムーズに主弁シリンダ70を駆動することが可能になる。
【0041】
また、ガイド孔71aの内周には、接続ポート74に連通する環状溝71bが設けられている。この環状溝71bは、全周に設けられているので、主弁シリンダ70の外周に開口する複数の第2の通路70bと連通するように形成されている。
【0042】
また、貫通孔52a内壁と第2の摺動部70eとの外周には、同径寸法のシール部材75a〜75dが装着されている。よって、主弁シリンダ70の両端に作用する圧力も同一となり、第1の摺動部70cと第2の摺動部70eとに作用する圧力に差が生じない。そのため、主弁シリンダ70は、外部からの操作力(本実施例では、圧縮空気によるエア圧)が付与された場合にA方向またはB方向に摺動する。
【0043】
第1のシール部材75aは、第1の摺動部70cと貫通孔52a内壁との間をシールしており、第4のシール部材75dは、第2の摺動部70eとガイド孔71a内壁との間をシールしている。
【0044】
また、第2、第3のシール部材75b,75cは、第2の通路70bの両側に配置されており、第2の通路70bが環状溝71b及び接続ポート74とずれた閉弁位置にあるとき、第2の通路70bからのガス漏れを防止する。
【0045】
そして、カップリング本体52には、コイルバネ72が収納されたバネ室52dに連通された通気孔52eが設けられている。バネ室52dは、主弁シリンダ70の摺動位置によって容積が変化する際、空気圧が摺動抵抗とならないように通気孔52eを介して内部の空気が吸気または排気される。
【0046】
ここで、結合部56及び逆止弁64について詳細に説明する。
図5乃至図7に示されるように、逆止弁64は、カップリング本体52の吐出側開口52bに挿入されており、軸方向に摺動可能に保持されている。また、逆止弁64は、一端に弁部64aを有し、他端にテーパ状の先端部64bが吐出口75より突出している。そして、先端部64bには、軸方向に延在形成された第1の吐出ポート64cが開口しており、且つ第1の吐出ポート64cの奥部には、半径方向に貫通する第2の吐出ポート64dが設けられている。
【0047】
また、第2の吐出ポート64dが開口する逆止弁64の外周には、一対のシール部材65a,65bが装着されている。このシール部材65a,65bは、第2の吐出ポート64dの前後に配置されており、逆止弁64の外周と円筒状のスリーブ76のシート部76aとの間を気密にシールする。
【0048】
第2の吐出ポート64dは、円筒状のスリーブ76のシート部76aに嵌合しているときは閉塞されており、後述するようにB方向に押圧されてシート部76aを通過して貫通孔52a内に突出すると、開弁されて高圧ガスを吐出することが可能になる。また、逆止弁64の弁部64aは、カップリング本体52の貫通孔52a内に設けられた段部52cに当接するコイルバネ63のバネ力によりA方向に付勢されている。
【0049】
スリーブ76は、外周に吐出側開口52bに螺入されるネジ部76eと、吐出側開口52bの端部に当接する鍔部76fとが設けられている。また、スリーブ76は、ボールロック機構78の複数の係止球80(本実施例では、8個とする)が嵌合する孔76gを有する。この孔76gは、周方向に所定間隔毎(本実施例では45度間隔)に設けられ、半径方向に貫通している。
【0050】
そのため、複数の係止球80は、夫々孔76gにガイドされて半径方向に移動可能に取り付けられている。また、スリーブ76の内周と逆止弁64の外周との間には、リング状に形成されたバネ受け82が嵌合しており、係止球80はバネ受け82の外周に当接して内側への移動を制限されている。
【0051】
さらに、バネ受け82は、逆止弁64の外周に係止された止め輪84に当接する段部82aを有する。そして、バネ受け82は、スリーブ76の内周と逆止弁64の外周との間に介装されたコイルバネ87のバネ力により87バネ受け82及び止め輪84を介してA方向に付勢されている。そのため、逆止弁64は、上記コイルバネ63及びコイルバネ87により閉弁方向(A方向)に付勢されており、燃料タンクの注入口(図示せず)に当接してB方向に押圧されると、コイルバネ63及びコイルバネ87をB方向に押圧しながら開弁動作する。
【0052】
操作リング68は、スリーブ76の先端に螺入されたナット85により脱落防止されており、ナット85とカップリング本体52の端部との間で周方向に回動可能に保持されている。また、操作リング68の内周には、環状に形成されたブッシュ86が一体的に嵌合しており、ブッシュ86には、係止球80が挿入される係止溝86aが周方向に設けられている。
【0053】
そして、係止溝86aには、係止球80の外径に対応する球面凹部88aが形成されたボール押さえ88が挿入されている。これらのブッシュ86及びボール押さえ88は、操作リング68の内側にネジ等の締結部材を介して一体的に締結されている。そのため、操作リング68が回動操作されると、ブッシュ86及びボール押さえ88も同一方向に回動してロック解除操作が可能になる。
【0054】
また、操作リング68の内周とブッシュ86とスリーブ76の鍔部76fとの間には、一対のコイルバネ(付勢部材)90,92が周方向に装架されている。このコイルバネ90,92は、操作リング68をロック位置に復帰させるための復帰用付勢部材であり、一端がスリーブ76の外周に掛止され、他端がブッシュ86の端部または操作リング68の内周に掛止されている。
【0055】
操作リング68及びブッシュ86及びボール押さえ88の回動角度αは、図6(A)(B)に示すようにブッシュ86、スリーブ76に設けられたストッパ部材93aによって決まる。尚、ストッパ部材93aは、エアノズル24に当接または離間することで空気管路60の圧力が変化するため、圧力スイッチ30によって操作リング68がロック位置またはロック解除位置に移動していることが検出される。
【0056】
残圧開放弁66は、カップリング本体52の中間位置に設けられており、カップリング本体52の貫通孔52a及び吐出側開口52bに連通する通路66aと、通路66aの下方に形成された残圧開放室94内に挿入された残圧開放シリンダ96と、残圧開放シリンダ96を下方に押圧するコイルバネ98とから構成されている。
【0057】
残圧開放シリンダ96の中央には、通路66aの端部に形成された弁座66bに対向する閉止用パッキン100が固着されている。残圧開放弁66は、主弁62の主弁シリンダ70が圧縮空気の供給により開弁動作すると、残圧開放室94の底部にも圧縮空気が供給されて残圧開放シリンダ96が上昇して閉止用パッキン100を弁座66bに圧着する。
【0058】
そして、圧縮空気の供給が停止すると、主弁62の主弁シリンダ70が閉弁動作すると共に、残圧開放シリンダ96がコイルバネ98により下降して弁座66bから閉止用パッキン100が離間してカップリング本体52内部の高圧ガスが通路66aを介して外部に放出される。その結果、カップリング本体52内部の圧力が急激に低下する。これにより、操作リング68の回動操作によるロック解除動作がスムーズに行える。
【0059】
ここで、上記のように構成されたガス充填カップリング50を用いて高圧ガスの充填操作について図8乃至図11を併せ参照して説明する。図8はガス充填カップリング50の結合部56を車両の注入口に結合させた状態を示す縦断面図である。図9は車両の注入口に結合された結合部56及び逆止弁64の動作状態を示す縦断面図である。図10は図6中IX−IX線に沿う縦断面図である。図11は図6中X−X線に沿う縦断面図である。
【0060】
図8乃至図11に示されるように、操作者は、右手でガス充填カップリング50のグリップ54(図2及び図3に示す)を把持して結合部56を車両の注入口(レセプタクル)110に押圧して結合させる。
【0061】
注入口110の外周には、係止球80が嵌合する係止溝110aが形成されている。係止溝110aは、台形状に形成されており、係止球80に対して前後の傾斜面が当接するように形成されている。
【0062】
また、注入口110の内周には、逆止弁64のテーパ状の先端部64bが挿入される挿入孔110bが形成されており、挿入孔110bの内部には、先端部64bが当接するテーパ状の段部110cが設けられている。
【0063】
また、段部110cには、先端部64bとの間をシールするシール部材112が装着されている。尚、シール部材112は、逆止弁64がカップリング内部の圧力によりA方向に押圧されることで先端部64bが圧着されて先端部64bとの間をシールするため、供給される高圧ガスの圧力が高くなるほど気密性が確保される。
【0064】
図8に示されるように、ガス充填カップリング50の結合部56が注入口110に挿入されると、相対的に注入口110が逆止弁64の外周に沿って結合部56の内部に挿入される。このように、結合部56が注入口110に挿入されると共に、注入口110の端部がバネ受け82をB方向に移動させながら係止溝110aが係止球80に対向する位置に移動する。
【0065】
そして、係止球80を保持するボール押さえ88が操作リング68及びブッシュ86と共にコイルバネ90,92のバネ力によって付勢されているので、ボール押さえ88が回動しながら複数の係止球80を同時に内側へ押圧する。そして、操作リング68は、マーク68aがOPEN位置(ロック位置)に回動して停止し、ロック状態であることを示す。
【0066】
このロック状態では、図10に示されるように、ボール押さえ88の球面凹部88aが係止球80からずれた位置に移動してボール押さえ88の内周88bが係止球80を押圧するため、係止球80は注入口110の係止溝110aに嵌合したロック状態に保持される。これで、ガス充填カップリング50は、注入口110に確実に結合された状態でロックされる。
【0067】
また、逆止弁64の先端部64bは、注入口110の挿入孔110bの内部に設けられたテーパ状の段部110cに当接して相対的にB方向に摺動すると共に、第2の吐出ポート64dがスリーブ76のシート部76aから貫通孔52a内に突出して主弁シリンダ70の第1の通路70aと連通される。また、逆止弁64の外周とシート部76aとの間は、シール部材65aによってシールされる。さらに、逆止弁64の先端部64bは、シール部材112に当接してシールされる。
【0068】
このように、操作者は、ガス充填カップリング50をA方向に押圧して結合部56を注入口110に挿入させるだけで注入口110に結合させると共に、ロック状態に保持することができるので、操作性が極めて容易に行える。
【0069】
この後、充填準備スイッチ36(図1参照)がオンに操作されると、制御装置34は空気管路60の空気用開閉弁28を開弁してガス充填カップリング50へ圧縮空気を供給する。そして、空気管路60を介して圧縮空気がシリンダ室73に導入されると、図8及び図12に示されるように、主弁シリンダ70のピストン部70dがB方向に押圧されて第2の通路70bが環状溝71b及び接続ポート74に連通する開弁位置に移動する。よって、主弁シリンダ70は、圧縮空気の圧力で弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0070】
これと同時に、残圧開放室94の底部にも圧縮空気が供給されて残圧開放シリンダ96が上昇して閉止用パッキン100を弁座66bに圧着する。
【0071】
これにより、ガス供給管路58を介してガス充填カップリング50に供給された高圧ガスは、主弁シリンダ70の第1の通路70a及び第2の通路70bを介してカップリング本体52の内部に導入され、且つ逆止弁64の第1の吐出ポート64c、第2の吐出ポート64dを介してレセプタクル20の注入口110に吐出され、車両12の燃料タンク18へのガス充填が開始される。
【0072】
このようにして、車両12の燃料タンク18の圧力が目標圧力に達すると、ガスの充填が終了する。そして、ガス充填が終了して充填停止スイッチ44(図1参照)がオンに操作されて空気管路60からの圧縮空気の供給が停止される。これにより、シリンダ室73の圧力が低下するため、主弁62の主弁シリンダ70は、コイルバネ72のバネ力により図4及び図13に示されるように、A方向に摺動して閉弁動作する。これと共に、残圧開放室94への圧縮空気の供給も停止するため、残圧開放シリンダ96がコイルバネ98により下降する。
【0073】
そのため、残圧開放弁66は、弁座66bから閉止用パッキン100が離間してカップリング本体52内部の高圧ガスを外部に放出させる。その結果、カップリング本体52内部の圧力が急激に低下するため、操作リング68の回動操作によるロック解除動作が容易に行える。尚、カップリング本体52内部の圧力が低下するのに伴って、注入口110の圧力が相対的にカップリング本体52内部の圧力よりも高くなる。その場合、注入口110側に設けられた閉止弁(図示せず)が作動することにより、注入口110側の高圧ガスがカップリング本体52内部に逆流することが防止される。
【0074】
その後、操作者は、ガス充填カップリング50の操作リング68をCLOSE位置(ロック解除位置)に回動操作すると、図5に示すように、ボール押さえ88の球面凹部88aが係止球80と対向する位置に移動し、係止球80が外側へ移動可能な状態になる。このときの操作力は、操作リング68を回動させるだけであるので、従来のように軸方向にスライドさせる方式よりも小さい力でロック解除操作することが可能である。
【0075】
そして、逆止弁64は、コイルバネ87によりA方向に注入口110が押圧されているため、係止溝110aの傾斜面が係止球80を外側へ押圧してボール押さえ88の球面凹部88aに嵌合するロック解除位置へ移動する。
【0076】
続いて、注入口110から離間する方向に移動し始めると共に、バネ受け82は、コイルバネ87のバネ力により注入口110をA方向に押圧してガス充填カップリング50の離間動作を補助する。
【0077】
これで、ガス充填カップリング50を用いた燃料タンク(図示せず)への高圧ガスの充填操作が完了する。
【0078】
次に、ガス充填カップリングの変形例1について図14乃至図19を参照して説明する。
図14はガス充填カップリングの変形例1を説明するための縦断面図である。尚、図14において、前述した実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【0079】
図14に示されるように、ガス充填カップリング120の結合部56と、逆止弁64と、残圧開放弁66とは、前述したガス充填カップリング50と同様な構成である。
【0080】
ガス充填カップリング120の主弁122は、カップリング本体52に挿入されたシリンダ124と、カップリング本体52に螺入された弁座部材126と、主弁体128と、副弁体130と、弁座部材126に螺入されたキャップ132とを有する。
【0081】
シリンダ124は、軸方向に貫通する通路124aと、カップリング本体52の貫通孔52a内を摺動する第1の摺動部124cと、シリンダ室73を摺動するピストン部124dと、弁座部材126の第1のガイド孔126aを摺動する第2の摺動部124eと、副弁体130の端部に対向する当接部124fとを有する。
【0082】
第1の摺動部124cと第2の摺動部124eとは、外径寸法が同径に形成されており、且つ弁座部材126の第1のガイド孔126aには、貫通孔52a内と同じ圧力となるように通路124aを介して連通されている。また、ピストン部124dの外周には、シリンダ室73との間をシールするシール部材133が装着されている。
【0083】
これにより、カップリング本体52の内部に高圧ガスが供給されてもシリンダ124の両端に作用する圧力が同圧でバランスするため、シリンダ124を開弁方向または閉弁方向に駆動させる際の抵抗が軽減され、小さな操作力でも容易、且つスムーズにシリンダ124を駆動することが可能になる。
【0084】
また、貫通孔52a内壁と第1のガイド孔126a内壁には、同径寸法のシール部材134a,134bが装着されている。よって、主弁シリンダ124の両端に作用する圧力も同一となり、第1の摺動部124cと第2の摺動部124eとに作用する圧力に差が生じない。そのため、シリンダ124は、外部からの操作力(本実施例では、圧縮空気によるエア圧)が付与された場合にA方向またはB方向に摺動する。
【0085】
第1のシール部材134aは、第1の摺動部124cと貫通孔52a内壁との間をシールしており、第2のシール部材134bは、第2の摺動部124eと第1のガイド孔126a内壁との間をシールしている。
【0086】
また、弁座部材126は、上記シリンダ124をガイドする第1のガイド孔126aと、主弁体128が摺動する第2のガイド孔126bと、主弁体128が当接する弁座126cを有する。主弁体128が摺動する第2のガイド孔126bには、ガス供給管路58が連通された接続ポート74が開口している。
【0087】
弁座126cには、主弁体128との間をシールするシール部材が埋設されている。また、弁座部材126は、カップリング本体52の端部に開口するめねじ52eに螺入されるおねじ126dと、キャップ132のおねじ132aが螺入されるめねじ126eとを有する。
【0088】
主弁体128は、副弁体130が当接する副弁座128aと、副弁体130が貫通する貫通孔128bと、弁座126cに離着座するテーパ部128cと、第2のガイド孔126bを摺動する摺動部128dと、コイルバネ136に押圧されるバネ受け溝128eとを有する。さらに、主弁体128には、接続ポート74に連通するように設けられた連通孔128fと、副弁体130が収納された第1の室142とコイルバネ136を収納する第2の室144とを連通する小孔128gとが設けられている。
【0089】
副弁体130は、主弁体128の副弁座128aに離着座する弁部130aと、貫通孔128bを貫通してシリンダ124の当接部124fに当接する第1の軸130bと、キャップ132のガイド孔132bに挿通された第2の軸130cとを有する。また、副弁体130の弁部130aは、コイルバネ138のバネ力によりA方向(閉弁方向)に付勢されている。
【0090】
また、キャップ132は、主弁体128の摺動をガイドするガイド部132aと、副弁体130の摺動をガイドするガイド孔132bとを有する。さらに、キャップ132のガイド孔132bの入り口には、副弁体130の第2の軸130cをシールするシール部材140が装着されている。
【0091】
ここで、上記のように構成されたガス充填カップリング120の開弁及び閉弁動作について説明する。
【0092】
操作者は、図15に示されるように、ガス充填カップリング120のグリップ54(図2及び図3に示す)を把持して結合部56を車両18のレセプタクル20の注入口110に押圧して結合させる。これにより、注入口110の係止溝110aには、係止球80が嵌合する。
【0093】
結合部56が注入口110に挿入されると、相対的に注入口110が逆止弁64の外周に沿って結合部56の内部に挿入される。このように、結合部56が注入口110に挿入されると共に、注入口110の端部がバネ受け82をB方向に移動させながら係止溝110aが係止球80に対向する位置に移動する。
【0094】
そして、係止球80を保持するボール押さえ88が操作リング68及びブッシュ86と共にコイルバネ90,92のバネ力によって付勢されているので、ボール押さえ88が回動しながら複数の係止球80を同時に内側へ押圧する。そして、操作リング68は、マーク68aがOPEN位置(ロック位置)に回動して停止し、ロック状態であることを示す。
【0095】
このロック状態では、ボール押さえ88の球面凹部88aが係止球80からずれた位置に移動してボール押さえ88の内周88bが係止球80を押圧するため、係止球80は注入口110の係止溝110aに嵌合したロック状態に保持される。これで、ガス充填カップリング50は、注入口110に確実に結合された状態でロックされる。
【0096】
また、逆止弁64の先端部64bは、注入口110の挿入孔110bの内部に設けられたテーパ状の段部110cに当接して相対的にB方向に摺動すると共に、第2の吐出ポート64dがスリーブ76のシート部76aから貫通孔52a内に突出して主弁シリンダ70の第1の通路70aと連通される。また、逆止弁64の外周とシート部76aとの間は、シール部材65aによってシールされる。さらに、逆止弁64の先端部64bは、シール部材112に当接してシールされる。
【0097】
このように、操作者は、ガス充填カップリング50をA方向に押圧して結合部56を注入口110に挿入させるだけで注入口110に結合させると共に、ロック状態に保持することができるので、操作性が極めて容易に行える。
【0098】
この後、充填準備スイッチ36(図1参照)がオンに操作されると、制御装置34は空気管路60の空気用開閉弁28を開弁してガス充填カップリング50へ圧縮空気を供給する。そして、空気管路60を介して圧縮空気がシリンダ室73に導入されると、図16に示されるように、シリンダ124のピストン部124dがB方向に押圧されて当接部124fが副弁体130の第1の軸130bに当接し、副弁体130を開弁方向(B方向)に押圧する。
【0099】
これにより、副弁体130の弁部130aが主弁体128の副弁座128aから離間して開弁する。そのため、ガス供給管路58を介してガス充填カップリング50に供給された高圧ガスは、主弁体128に設けられた連通孔128fを通過して主弁体128内部に形成された第1の室142に導入され、さらに第1の軸130bが挿通された主弁体128の貫通孔128bを通過してカップリング本体52の内部に供給される。
【0100】
よって、シリンダ124が挿入されたカップリング本体52の貫通孔52a内部の圧力は、上昇する。従って、主弁体128の上流側圧力と下流側圧力との差が小さくなり、主弁体128を開弁方向(B方向)に押圧する際の操作力が小さくて済む。
【0101】
さらに、空気管路60からの圧縮空気がシリンダ室73に導入されると、図17に示されるように、シリンダ124のピストン部124dがさらにB方向に駆動されて当接部124fが主弁体128に当接し、主弁体128及び副弁体130を開弁方向(B方向)に押圧する。よって、シリンダ124は、圧縮空気の圧力で弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0102】
これにより、主弁体128は、弁座部材126の弁座126cから離座して開弁する。そのため、ガス供給管路58からの高圧ガスは、主弁体128と弁座部材126の弁座126cとの間、及びシリンダ124の通路124aを通過して貫通孔52aに供給される。
【0103】
これと同時に、図18に示されるように、残圧開放室94の底部にも圧縮空気が供給されて残圧開放シリンダ96が上昇して閉止用パッキン100を弁座66bに圧着する。
【0104】
これにより、ガス供給管路58を介してガス充填カップリング50に供給された高圧ガスは、シリンダ124の通路124aを介してカップリング本体52の内部に導入され、且つ逆止弁64の第1の吐出ポート64c、第2の吐出ポート64dを介してレセプタクル20の注入口110に吐出され、車両12の燃料タンク18へのガス充填が開始される。
【0105】
このようにして、車両12の燃料タンク18の圧力が目標圧力に達すると、ガスの充填が終了する。そして、ガス充填が終了して充填停止スイッチ44(図1参照)がオンに操作されて空気管路60からの圧縮空気の供給が停止される。これにより、シリンダ室73の圧力が低下するため、シリンダ124は、コイルバネ72のバネ力により図15及び図19に示されるように、A方向に摺動して閉弁動作する。これと共に、残圧開放室94への圧縮空気の供給も停止するため、残圧開放シリンダ96がコイルバネ98により下降する。
【0106】
そのため、残圧開放弁66は、弁座66bから閉止用パッキン100が離間してカップリング本体52内部の高圧ガスを放気管路26へ放出させる。その結果、カップリング本体52内部の圧力が急激に低下するため、操作リング68の回動操作によるロック解除動作が容易に行える。
【0107】
また、カップリング本体52内部の圧力が低下するのに伴って、注入口110の圧力が相対的にカップリング本体52内部の圧力よりも高くなる。その場合、逆止弁64は、注入口110側の圧力によりB方向に摺動して弁部64aが貫通孔52aの段部52cに当接する。これで、注入口110側の高圧ガスは、カップリング本体52内部に逆流することが防止される。
【0108】
その後、操作者は、ガス充填カップリング50の操作リング68をCLOSE位置(ロック解除位置)に回動操作すると、図6に示すように、ボール押さえ88の球面凹部88aが係止球80と対向する位置に移動し、係止球80が外側へ移動可能な状態になる。
【0109】
そして、ガス充填カップリング120は、注入口110側の圧力によりB方向に押圧されるため、係止溝110aの傾斜面が係止球80を外側へ押圧してボール押さえ88の球面凹部88aに嵌合するロック解除位置へ移動する。
【0110】
続いて、ガス充填カップリング120は、注入口110から離間する方向に移動し始めると共に、バネ受け82は、コイルバネ87のバネ力により注入口110をA方向に押圧してガス充填カップリング120の離間動作を補助する。
【0111】
これで、ガス充填カップリング120を用いた燃料タンク(図示せず)への高圧ガスの充填操作が完了する。
【0112】
ここで、ガス充填カップリング50の変形例2について図20及び図21を参照して説明する。尚、図20及び図21において、前述した実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【0113】
図20に示されるように、変形例2のガス充填カップリング150は、主弁152と、主弁152の摺動位置をガイドするガイド部材154と、ガス充填終了後にカップリング本体52内部に残留するガスを外部に排出する残圧開放弁156と、残圧開放弁156のシリンダ161をカップリング本体52の後部に保持する保持リング部材160とを有する。尚、ガス充填カップリング150では、残圧開放弁156がカップリング本体52の後部に設けられているので、カップリング本体52を小径化することができる。
【0114】
主弁152は、カップリング本体52の貫通孔52aに挿通された第1の弁棒162と、弁棒162と一体に形成されたピストン部164と、ガイド部材154のガイド孔154aに挿通された第2の弁棒166と、第1の弁棒162及び第2の弁棒166を軸方向に貫通する貫通孔168とから構成されている。
【0115】
貫通孔52aの内周には、閉弁時に第1の弁棒162の外周をシールする第1のシール部材170と、閉弁時及び開弁時に第1の弁棒162の外周をシールする第2のシール部材172とが設けられている。また、貫通孔168の内周には、閉弁時及び開弁時に第2の弁棒166の外周をシールする第3のシール部材174が設けられている。
【0116】
従って、前述した実施例のものよりも1個少ない3個のシール部材170,172,174で弁棒162,166をシールすることができるので、その分加工工程数及び組み立て工程数を削減して生産効率を高めることが可能になる。しかも、第1の弁棒162及び第2の弁棒166内の貫通孔168には、車両12へ供給するガスを通さず、車両12への供給終了後の減圧工程の脱ガスのみを通すため、貫通孔168を小径にできる。また、第1の弁棒162及び第2の弁棒166にシール部材を設けないため、高圧ガスが作用する流路径を小さくでき肉厚が薄くできる。これらから第1の弁棒162及び第2の弁棒166を小径化することが可能になり、その結果、カップリング本体52も小径化することができる。
【0117】
また、ピストン部164は、コイルバネ176により閉弁方向に付勢されており、外周にはシリンダ室73との間をシールするシール部材178が装着されている。
【0118】
さらに、第1の弁棒162及び第2の弁棒166の外径が同一であり、且つ第1の弁棒162及び第2の弁棒166を軸方向に貫通する貫通孔168により両端に作用する圧力が同一になるので、主弁152がガスの圧力によって移動することがなく、開閉動作時にガス圧が負荷とならないように構成されている。
【0119】
また、ガイド部材154のガイド孔154aは、小孔154bを介して残圧開放弁156の残圧開放室158と連通されており、ガス充填終了後の残圧除去のための排出路としても機能する。
【0120】
ここで、残圧開放弁156の構成について説明する。
【0121】
残圧開放弁156は、シリンダ161の内部に形成された残圧開放室158と、残圧開放室158に開口するガイド部材154の小孔154bと、残圧開放室158の内部を摺動可能に挿入され小孔154bを開閉する残圧開放ピストン182と、残圧開放ピストン182の中心部に設けられ小孔154bを開閉する残圧開放弁部184と、残圧ピストン182を開弁方向に付勢するコイルバネ186と、残圧開放ピストン182の外周に設けられ残圧開放室158内壁との間をシールするシール部材188とから構成されている。
【0122】
さらに、残圧開放室158は、シリンダ161の内部を摺動する残圧開放ピストン182により左室158aと右室158bに画成されている。残圧開放室158の右室158bには、圧縮空気を供給する空気管路60及び連通路190に連通する空気通路196が連通されている。また、残圧開放室158の左室158aには、残圧を放出する放気管路26及び連通路194に連通する放気通路192が連通されている。すなわち、空気通路196の端部は、右室158bに開口し、放気通路192の端部は、左室158aに開口している。さらに、空気管路60及び連通路190は、シリンダ室73に開口する空気通路193にも連通されている。
【0123】
そのため、空気管路60からの圧縮空気は、シリンダ室73及び残圧開放室158の右室158bの両方に供給されて主弁152を開弁方向(B方向)に動作させると共に、残圧開放ピストン182を閉弁方向(A方向)に押圧する。また、主弁152を押圧するコイルバネ176は、残圧開放ピストン182を押圧するコイルバネ188よりもバネ力が強力である。
【0124】
空気管路60からの圧縮空気は、シリンダ室73及び残圧開放室158の右室158bの両方に同時に供給されるが、コイルバネ188のバネ力が小さいので、残圧開放ピストン182が先に閉弁方向(A方向)に移動して残圧開放弁部184をガイド部材154の小孔154bに当接して閉塞する。その後、主弁152が開弁方向(B方向)に動作する。
【0125】
このように、主弁152の開弁動作の前に残圧開放ピストン182が閉弁動作するため、ガス供給開始時に車両12へ供給されるガスが残圧開放室158に流出することが防止される。
【0126】
従って、図20に示されるように、ガス充填が終了して空気用開閉弁28がオフになって、空気管路60からの圧縮空気の供給が停止されてシリンダ室73及び残圧開放室158の右室158bが大気圧に減圧されると、残圧開放ピストン182を押圧するコイルバネ186のバネ力よりも主弁152を押圧するコイルバネ176のバネ力の方が大きいので、先に主弁152が閉弁方向(A方向)に動作する。
【0127】
その後、残圧開放ピストン182がコイルバネ186のバネ力により開弁方向(B方向)に駆動されて残圧弁部184を小孔154bから離間する。このように、残圧開放ピストン182の開弁動作によりガイド部材154の小孔154bが残圧開放室158の左室158aを介して放気通路192とが連通する。また、主弁152が閉弁動作した後、残圧開放ピストン182が開弁動作するため、ガス供給管路58から供給されたガスが直接的に残圧開放室158へ流出することが防止される。
【0128】
従って、カップリング本体52内部に残留するガスは、主弁152の貫通孔168、ガイド孔154a、小孔154b、残圧開放室158の左室158a、放気通路192を介して放気管路26へ放出される。これで、カップリング本体52内部の残圧は、外部に放出されて除去される。
【0129】
次に、主弁152の開弁動作について説明する。
充填準備スイッチ36(図1参照)がオンに操作されると、制御装置34は空気管路60の空気用開閉弁28をオンにしてガス充填カップリング150へ圧縮空気を供給する。そして、図21に示されるように、空気管路60を介して圧縮空気がシリンダ室73及び残圧開放室158の右室158bに導入され、右室158bの圧力により残圧開放ピストン182に作用するコイルバネ186のバネ力よりも大になると、残圧開放ピストン182が閉弁方向(A方向)に移動して残圧開放弁部184をガイド部材154の小孔154bに当接して閉塞する。
【0130】
その後、シリンダ室73に供給された圧縮空気の圧力がコイルバネ176のバネ力よりも大になると、主弁152が開弁方向(B方向)に動作する。このように、主弁152がB方向に開弁動作することにより、第1の弁棒162が第1のシール部材170から離間する。
【0131】
これにより、接続ポート74がカップリング本体52の貫通孔52aに連通するため、ガス供給管路58を介してガス充填カップリング150に供給された高圧ガスは、貫通孔52aを介してカップリング本体52の内部に供給される。その際、第1の弁棒162及び第2の弁棒166の外径が同一であり、且つ第1の弁棒162及び第2の弁棒166を軸方向に貫通する貫通孔168により両端に作用するガスの圧力が同一になるので、主弁152を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0132】
これにより、ガス供給管路58を介してガス充填カップリング150に供給された高圧ガスは、カップリング本体52の貫通孔52aを介して逆止弁64へ供給される。さらに、高圧ガスは、逆止弁64の第1の吐出ポート64c、第2の吐出ポート64dを介してレセプタクル20の注入口110に吐出され、車両12の燃料タンク18へのガス充填が開始される。
【0133】
このようにして、車両12の燃料タンク18の圧力が目標圧力に達すると、ガスの充填が終了する。そして、ガス充填が終了して充填停止スイッチ44(図1参照)がオンに操作されると、空気用開閉弁28がオフになってガス充填カップリング150への圧縮空気の供給が停止する。これにより、上記主弁シリンダ70のシリンダ室73及び残圧開放室158の右室158bの圧力が大気圧に減圧される。
【0134】
図20に示されるように、シリンダ室73及び残圧開放室158の右室158bが減圧されると、シリンダ室73の圧力が主弁152を押圧するコイルバネ176のバネ力より小さくなった時点で、主弁152がコイルバネ176のバネ力により閉弁方向(A方向)に動作する。このように、主弁152がA方向に動作することにより、第1の弁棒162が第1のシール部材170に摺接し、接続ポート74とカップリング本体52の貫通孔52aとの間が遮断されてガス供給が停止する。
【0135】
その後、残圧開放室158の右室158bの圧力が残圧開放ピストン182を押圧するコイルバネ186のバネ力よりも小さくなった時点で残圧開放ピストン182がコイルバネ186のバネ力により開弁方向(B方向)に駆動されて残圧弁部184を小孔154bから離間する。
【0136】
そのため、残圧開放ピストン182の残圧開放弁部184がガイド孔154aの小孔154bから離間してカップリング本体52内部に残留する高圧ガスを主弁152の貫通孔168、ガイド孔154a、小孔154b、シリンダ158、放気通路196を介して放気管路26へ放出される。その結果、カップリング本体52内部の圧力が急激に低下するため、操作リング68の回動操作によるロック解除動作が容易に行える。
【0137】
その後、操作者は、ガス充填カップリング50の操作リング68をCLOSE位置(ロック解除位置)に回動操作すると、図5に示すように、ボール押さえ88の球面凹部88aが係止球80と対向する位置に移動し、係止球80が外側へ移動可能な状態になる。このときの操作力は、操作リング68を回動させるだけであるので、従来のように軸方向にスライドさせる方式よりも小さい力でロック解除操作することが可能である。
【0138】
これで、ガス充填カップリング150を用いた燃料タンク(図示せず)への高圧ガスの充填操作が完了する。
【0139】
尚、上記実施例では、高圧に圧縮された水素ガスを充填するためのガス充填カップリングについて説明したが、これに限らず、これ以外の高圧ガス(例えば、CNGなども含む)を充填するのにも適用できるのは勿論である。
【0140】
また、上記実施例においては、車両の燃料タンクに高圧ガスを充填する場合を一例として挙げたが、これに限らず、車両以外の被充填タンクにガスを充填するのにも適用できるのは勿論である。
【0141】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1記載の発明によれば、加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入された筒状の弁部と、弁部を軸方向に貫通する第1の通路と、弁部を半径方向に貫通し、弁部の摺動位置に応じてガス供給経路と連通または遮断される第2の通路と、を備えたため、弁部の両端に作用する圧力により生ずる力を打ち消すことにより弁部の開弁操作力を軽減でき、例えガスの圧力がより高圧になった場合でも弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0142】
また、上記請求項2記載の発明は、弁部が、圧縮空気の供給により開弁位置に摺動するため、圧縮空気の圧力で弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0143】
また、上記請求項3記載の発明によれば、弁部の両端をシールするシール部材が同径となるように形成されたため、弁部を開弁させた際に弁部の両端に作用する圧力が等しくなるように設定することができ、操作力が小さくて済む。
【0144】
また、上記請求項4記載の発明によれば、加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、カップリング本体の内部に摺動可能に挿入された筒状体と、筒状体の摺動により押圧されて開弁する副弁と、筒状体の摺動により副弁が開弁された後、筒状体に押圧されて開弁する主弁と、を備えたため、弁部に作用する圧力差を小さくして弁部の開弁操作力を軽減でき、例えガスの圧力がより高圧になった場合でも弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0145】
また、上記請求項5記載の発明によれば、加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、カップリング本体の内部に形成された弁孔と、弁孔に摺動可能に挿入された弁棒と、弁部を軸方向に貫通する貫通孔と、弁孔に直交する方向から連通されたガス供給通路と、弁棒の外周をシールするシール部材と、からなるため、弁棒が開弁位置に移動したとき、弁棒の外周がシール部材から離間してガス供給通路からのガスを弁孔に供給させるものであり、弁棒の両端に作用する圧力により生ずる力を打ち消すことにより弁部の開弁操作力を軽減でき、例えガスの圧力がより高圧になった場合でも弁部を容易且つスムーズに開弁操作することができる。
【0146】
また、上記請求項6記載の発明によれば、弁孔の内周に設けられ、弁棒が閉弁位置にあるとき、弁棒の一端の外周をシールする第1のシール部材と、弁孔の内周に設けられ、弁棒が開弁位置にあるとき、弁棒の一端の外周をシールする第2のシール部材と、他端が摺動する摺動部の内周に設けられ、弁棒の他端の外周をシールする第3のシール部材と、を有するため、最小限のシール部材数で弁棒のシールを行うことができる。
【0147】
また、上記請求項7記載の発明によれば、弁棒の他端が摺動する摺動部に導入された圧力を外部に排出する残圧開放弁に貫通孔を連通させるため、弁棒が閉弁位置に摺動してガス充填が完了した後にカップリング本体に残留するガスを貫通孔を介して残圧開放弁から外部に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるガス充填カップリングの一実施例が適用されたガス充填システムを示す構成図である。
【図2】本発明になるガス充填カップリングの一実施例を示す正面図である。
【図3】ガス充填カップリングの縦断面図である。
【図4】カップリング本体52の内部構造を示す縦断面図である。
【図5】結合部56及び逆止弁64を示す縦断面図である。
【図6】図5中V−V線に沿う縦断面図である。
【図7】図5中VI−VI線に沿う縦断面図である。
【図8】ガス充填カップリング50の結合部56を車両の注入口に結合させた状態を示す縦断面図である。
【図9】車両の注入口に結合された結合部56及び逆止弁64の動作状態を示す縦断面図である。
【図10】図6中IX−IX線に沿う縦断面図である。
【図11】図6中X−X線に沿う縦断面図である。
【図12】主弁シリンダ70が開弁動作した状態を示す縦断面図である。
【図13】主弁シリンダ70が閉弁動作した状態を示す縦断面図である。
【図14】ガス充填カップリングの変形例1を説明するための縦断面図である。
【図15】変形例のガス充填カップリングが車両の注入口に結合させた状態を示す縦断面図である。
【図16】シリンダ124が圧縮空気に駆動されて副弁130を開弁させた状態を示す縦断面図である。
【図17】シリンダ124が圧縮空気に駆動されて主弁128を開弁させた状態を示す縦断面図である。
【図18】圧縮空気の供給によりシリンダ124が主弁128を開弁させてガスの充填を開始した状態を示す縦断面図である。
【図19】圧縮空気の供給停止によりシリンダ124が復帰して主弁128を閉弁させてガス充填を終了した状態を示す縦断面図である。
【図20】変形例2のガス充填カップリング150の構成を示す図である。
【図21】ガス充填カップリング150の開弁動作を示す図である。
【符号の説明】
10 ガス充填システム
12 車両
16 ディスペンサ
18 燃料タンク
20 レセプタクル
22 停止操作弁
24 エアノズル
26 放気管路
28 空気用開閉弁
30 圧力スイッチ
32 ガス用開閉弁
34 制御装置
36 充填準備スイッチ
38 充填準備完了ランプ
40 充填開始スイッチ
42 充填中ランプ
44 充填停止スイッチ
46 充填停止ランプ
50,120,150 ガス充填カップリング
52 カップリング本体
54 グリップ
56 結合部
58 ガス供給管路
60 空気管路
62,122,152 主弁
64 逆止弁
66,156 残圧開放弁
68 操作リング
70 主弁シリンダ
76 スリーブ
78 ボールロック機構
80 係止球
82 バネ受け
86 ブッシュ
88 ボール押さえ
90,92 コイルバネ
96 残圧開放シリンダ
100 閉止用パッキン
110 注入口
112 シール部材
126 弁座部材
128 主弁体
130 副弁体
132 キャップ
142 第1の室
144 第2の室
154 ガイド部材
158 残圧開放室
160 保持リング部材
162 第1の弁棒
164 ピストン部
166 第2の弁棒
168 貫通孔
170 第1のシール部材
172 第2のシール部材
174 第3のシール部材
182 残圧開放ピストン
184 残圧開放弁部
190,194 連通路
192 放気通路
196 空気通路
Claims (7)
- 加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、
該カップリング本体の内部に摺動可能に挿入された筒状の弁部と、
該弁部を軸方向に貫通する第1の通路と、
前記弁部を半径方向に貫通し、前記弁部の摺動位置に応じて前記ガス供給経路と連通または遮断される第2の通路と、
を備えたことを特徴とするガス充填カップリング。 - 前記弁部は、圧縮空気の供給により開弁位置に摺動することを特徴とする請求項1記載のガス充填カップリング。
- 前記弁部は、両端をシールするシール部材が同径となるように形成されたことを特徴とする請求項1記載のガス充填カップリング。
- 加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、
該カップリング本体の内部に摺動可能に挿入された筒状体と、
該筒状体の摺動により押圧されて開弁する副弁と、
前記筒状体の摺動により前記副弁が開弁された後、前記筒状体に押圧されて開弁する主弁と、
を備えたことを特徴とするガス充填カップリング。 - 加圧されたガスを供給するガス供給経路が接続されたカップリング本体と、
該カップリング本体の内部に形成された弁孔と、
該弁孔に摺動可能に挿入された弁棒と、
該弁部を軸方向に貫通する貫通孔と、
前記弁孔に直交する方向から連通されたガス供給通路と、
前記弁棒の外周をシールするシール部材と、
からなり、
前記弁棒が開弁位置に移動したとき、前記弁棒の外周が前記シール部材から離間して前記ガス供給通路からのガスを前記弁孔に供給させることを特徴とするガス充填カップリング。 - 前記シール部材は、
前記弁孔の内周に設けられ、前記弁棒が閉弁位置にあるとき、前記弁棒の一端の外周をシールする第1のシール部材と、
前記弁孔の内周に設けられ、前記弁棒が開弁位置にあるとき、前記弁棒の一端の外周をシールする第2のシール部材と、
前記他端が摺動する摺動部の内周に設けられ、前記弁棒の他端の外周をシールする第3のシール部材と、
からなることを特徴とする請求項6記載のガス充填カップリング。 - 前記貫通孔は、
前記弁棒の他端が摺動する摺動部に導入された圧力を外部に排出する残圧開放弁に連通されたことを特徴とする請求項6記載のガス充填カップリング。
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