JP4229635B2

JP4229635B2 - Fuel filling coupler

Info

Publication number: JP4229635B2
Application number: JP2002157317A
Authority: JP
Inventors: 和夫柘植
Original assignee: トキコテクノ株式会社
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP2004001794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料充填カプラに係り、特に高圧に加圧された燃料を被充填タンクに充填するのに適した燃料充填カプラに関する。
【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充填カプラを備えた燃料供給システムの開発も重要である。
【０００４】
従来の燃料充填カプラとしては、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。この種の燃料充填カプラでは、円筒状に形成されたカプラ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、カプラ本体の他端に設けられた燃料供給管路が接続される継手と、カプラ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、カプラ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燃料充填カプラを用いて燃料タンクに圧縮された燃料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、圧縮された燃料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燃料の充填を止める。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プラ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、燃料充填カプラ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燃料充填カプラにおいては、操作レバーを開弁位置に回動操作すると、主弁が圧力に抗して開弁して圧縮された燃料が燃料タンクに充填されるように構成されており、カプラ内部の主弁が上流側に高圧燃料の圧力が作用し、主弁の下流側に燃料タンクの圧力が作用した状態で操作レバーを回動操作させるため、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、供給される燃料の圧力が従来の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燃料充填カプラ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、加圧された燃料を供給する燃料供給経路が接続されたカプラ本体と、カプラ本体に設けられ、被充填タンクの注入口に結合される結合部と、カプラ本体の内部に摺動可能に挿入された弁部と、弁部の外周に一体的に形成されたピストン部と、ピストン部が摺動可能に嵌合されたシリンダ室と、シリンダ室に圧縮空気を供給する空気供給手段と、前記弁部の端部が摺動するガイド孔と、を備えてなり、前記弁部は、前記圧縮空気が前記シリンダ室に供給されると開弁方向に摺動して前記燃料を前記被充填タンクに充填し、前記シリンダ室への前記圧縮空気の供給が停止すると閉弁方向に摺動して前記被充填タンクへの前記燃料の充填を停止し、更に前記弁部には、当該弁部の摺動方向に貫通する第１の通路と、半径方向に設けられ一端が前記第１の通路に連通する第２の通路とが設けられ、当該弁部が前記開弁方向側に摺動したときに前記第２の通路の他端と前記燃料供給経路とを連通し、当該弁部が前記閉弁方向側に摺動したときに前記第２の通路の他端と前記燃料供給経路との間の連通を遮断する通路が形成されてなるものであり、第１の通路に供給された燃料の圧力を弁部の両端に作用させることができ、これにより、燃料の圧力が高圧になった場合でも弁部を比較的低い圧縮空気の圧力で開弁動作させることができるとともに、弁部を容易、且つスムーズに開弁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、前記弁部の摺動方向側両端の当該弁部の外径寸法が同径とされてなるため、弁部の両端に作用する圧力が同一になることにより、燃料の圧力が高圧になった場合でも弁部を容易、且つスムーズに開弁することが可能になる。
上記請求項３の発明は、前記空気供給手段から供給される圧縮空気の圧力変化により、前記結合部が前記被充填タンクの注入口に結合または離間されたことを検出する検出手段を備えてなるものであり、電気信号を用いないので燃料を扱う機器としての安全性を高められると共に、弁部を開弁動作させる圧縮空気の圧力が所定圧である場合に結合部が被充填タンクの注入口に結合されたことを確認でき、且つ結合部が被充填タンクの注入口に結合されていない状態では圧縮空気の圧力が上昇せず、弁部の開弁が未然に防止される。
【００１４】
また、上記請求項４記載の発明は、前記空気供給手段からの圧縮空気の供給停止により前記カプラ本体の残圧を外部に排出する残圧開放弁を備えるとともに、前記空気供給手段による前記シリンダ室及び前記残圧開放弁への圧縮空気の供給及び供給停止は、同時に行なわれるものであり、圧縮空気の供給を停止して弁部を閉弁動作させると同時に残圧開放弁を開弁させてカプラ本体の残圧を外部に排出することが可能になる。
【００１６】
【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は本発明になる燃料充填カプラの一実施例が適用された燃料充填システムを示す構成図である。
【００１７】
図１に示されるように、燃料供給システム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に高圧燃料（例えば、７０ＭＰａの水素等）を充填する燃料充填カプラ５０と、燃料充填カプラ５０に高圧燃料を供給するディスペンサ１６とから構成されている。
【００１８】
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、燃料充填カプラ５０が結合されるレセプタクル２０が設けられている。
【００１９】
燃料充填カプラ５０は、後述するように内部に主弁６２と、閉止弁６４と、残圧開放弁６６とが設けられている。主弁６２及び閉止弁６４は、高圧ガス（燃料）を供給する燃料供給管路５８に設けられており、燃料供給管路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、燃料供給管路５８の基端は高圧ガスを生成するコンプレッサ及び燃料貯蔵タンク（共に図示せず）に連通されている。
【００２０】
さらに、燃料充填カプラ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、燃料充填カプラ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燃料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。
【００２１】
また、停止操作弁２２は、燃料の充填中に異常が発生した場合に燃料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プラ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プラ内部の高圧燃料を放気管路２６へ排出することで残圧を低下させる。
【００２２】
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、燃料供給管路５８を開または閉とする燃料用開閉弁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。
【００２３】
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、燃料用開閉弁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燃料供給管路５８から送液された燃料を燃料充填カプラ５０に供給し、ソレノイドへの通電がオフになると、閉弁して燃料供給管路５８を遮断して燃料の供給を停止する。
【００２４】
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、燃料用開閉弁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、燃料充填カプラ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を開弁して燃料充填カプラ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。
【００２５】
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、燃料用開閉弁３２を開弁して燃料充填カプラ５０へ高圧燃料を供給開始すると共に、充填中ランプ４２を点灯させる。
【００２６】
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、燃料用開閉弁３２を閉弁して燃料充填カプラ５０への燃料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。
【００２７】
ここで、燃料充填カプラ５０の構成について説明する。
図２は本発明になる燃料充填カプラの一実施例を示す正面図である。図３は燃料充填カプラの縦断面図である。
【００２８】
図２及び図３に示されるように、燃料充填カプラ５０は、カプラ本体５２と、カプラ本体５２の一端より斜め下方に突出するグリップ５４と、カプラ本体５２の一端に設けられた結合部５６とから構成されている。
【００２９】
また、カプラ本体５２には、高圧燃料（例えば、７０ＭＰａの水素等）を供給する燃料供給管路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、カプラ本体５２の内部には、主弁６２と、閉止弁６４と、残圧開放弁６６とが設けられている。
【００３０】
結合部５６は、カプラ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。
【００３１】
そのため、燃料充填カプラ５０においては、車両の注入口（図示せず）に結合されるカプラ結合時にマーク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。
【００３２】
操作者は、燃料充填カプラ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、一方の手で燃料充填カプラ５０のグリップ５４を把持したまま、他方の手で燃料充填カプラ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。
【００３３】
図４はカプラ本体５２の内部構造を示す縦断面図である。
図４に示されるように、主弁６２は、カプラ本体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、他端がカプラ本体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。
【００３４】
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、燃料供給管路５８が接続された接続ポート７４に連通され、燃料供給管路５８から供給された高圧燃料をカプラ本体５２の内部に導入させる。
【００３５】
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、燃料の供給を停止させる。
【００３６】
主弁シリンダ７０は、カプラ本体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。
【００３７】
これにより、カプラ本体５２の内部に高圧燃料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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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からの燃料漏れを防止する。
【００４２】
そして、カプラ本体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。
【００４３】
残圧開放弁６６は、カプラ本体５２の中間位置に設けられており、カプラ本体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。
【００４４】
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。
【００４５】
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が離間してカプラ本体５２内部の高圧燃料が通路６６ａを介して外部に放出される。その結果、カプラ本体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。
【００４６】
図５は残圧開放弁６６の構成及び動作を説明するための図であり、（Ａ）は充填終了後の動作状態を示す縦断面図、（Ｂ）は充填中の動作状態を示す縦断面図である。
【００４７】
図５（Ａ）に示されるように、残圧開放室９４は、残圧開放シリンダ９６によって上室９４ａと下室９４ｂとに隔成されている。そして、上室９４ａに連通された排出ポート９５ａには、放気管路２６が接続されている。そのため、充填終了後、残圧開放シリンダ９６の降下動作（開弁動作）に伴ってカプラ本体５２から通路６６ａを介して残圧開放室９４に流入された高圧燃料は、排出ポート９５ａから放気管路２６へ排出され、カプラ本体５２内部の残圧が減圧される。
【００４８】
図５（Ｂ）に示されるように、下室９４ｂに連通された給気ポート９５ｂには、空気管路６０が接続されている。そのため、空気用開閉弁２８を開弁して圧縮空気がカプラ本体５２のシリンダ室７３に圧縮空気が供給されると共に、下室９４ｂにも圧縮空気が供給される。これにより、残圧開放シリンダ９６は、下室９４ｂの圧力上昇に伴って上昇動作（閉弁動作）して閉止用パッキン１００を弁座６６ｂへ圧着して通路６６ａを閉止する。
【００４９】
ここで、エアノズル２４について説明する。
図６はエアノズル２４の作用について説明するための図であり、（Ａ）はエアノズル２４の開状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）はエアノズル２４の閉止状態を示す縦断面図である。
【００５０】
図６（Ａ）（Ｂ）に示されるように、エアノズル２４は、操作リング６８の内周側に設けられたストッパ９３ａの移動範囲に取り付けられている。ストッパ９３ａは、操作リング６８の回動角度を制限すると共に、エアノズル２４を開または閉とする弁としても機能する。
【００５１】
エアノズル２４は、空気管路６０から供給された圧縮空気を噴出させる噴出口２４ａを有する。この噴出口２４ａは、後述するように燃料タンク１８のレセプタクル２０に燃料充填カプラ５０が結合されると、操作リング６８が反時計方向に回動してストッパ９３ａがエアノズル２４の噴出口２４ａに当接し、図６（Ｂ）に示される状態になる。このような、エアノズル２４は、燃料充填カプラ５０がレセプタクル２０に結合されことにより、操作リング６８と共に回動したストッパ９３ａにより閉止される。
【００５２】
このときの空気管路６０の圧力は、圧力スイッチ３０によって検出される。従って、圧力スイッチ３０がオンになることで燃料充填カプラ５０がレセプタクル２０に結合されたことが確認される。
【００５３】
図６（Ａ）に示されるように、操作リング６８が時計方向に角度α回動操作されると、操作リング６８と共に回動するストッパ９３ａがエアノズル２４の噴出口２４ａから離間して開弁状態に切り替える。これにより、圧力スイッチ３０がオフになるため、燃料充填カプラ５０がレセプタクル２０から分離されたことが確認される。
【００５４】
ここで、結合部５６及び閉止弁６４について詳細に説明する。
【００５５】
図７は結合部５６及び閉止弁６４を示す縦断面図である。図８は図７中Ｖ−Ｖ線に沿う縦断面図である。図９は図７中VI−VI線に沿う縦断面図である。
図７乃至図９に示されるように、閉止弁６４は、カプラ本体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、閉止弁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。
【００５６】
また、第２の吐出ポート６４ｄが開口する閉止弁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、閉止弁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。
【００５７】
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、開弁されて高圧燃料を吐出することが可能になる。また、閉止弁６４の弁部６４ａは、カプラ本体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。
【００５８】
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。
【００５９】
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の内周と閉止弁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。
【００６０】
さらに、バネ受け８２は、閉止弁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の内周と閉止弁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、閉止弁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。
【００６１】
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とカプラ本体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。
【００６２】
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。
【００６３】
そして、係止孔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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
ここで、上記のように構成された燃料充填カプラ５０を用いて高圧燃料の充填操作について図１０乃至図１３を併せ参照して説明する。図１０は燃料充填カプラ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１１は車両の注入口に結合された結合部５６及び閉止弁６４の動作状態を示す縦断面図である。図１２は図８中IX−IX線に沿う縦断面図である。図１３は図８中Ｘ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【００６７】
図１０乃至図１３に示されるように、操作者は、右手で燃料充填カプラ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。
【００６８】
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。
【００６９】
また、注入口１１０の内周には、閉止弁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。
【００７０】
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、閉止弁６４がカプラ内部の圧力により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、供給される高圧燃料の圧力が高くなるほど気密性が確保される。
【００７１】
図１０に示されるように、充填カプラ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が閉止弁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。
【００７２】
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。
【００７３】
このロック状態では、図１２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、燃料充填カプラ５０は、注入口１１０に確実に結合された状態でロックされる。
【００７４】
また、閉止弁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、閉止弁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、閉止弁６４の先端部６４ｂは、シール部材１１２に当接してシールされる。
【００７５】
このように、操作者は、燃料充填カプラ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。
【００７６】
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を開弁して燃料充填カプラ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１０及び図１４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。
【００７７】
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。
【００７８】
これにより、燃料供給管路５８を介して燃料充填カプラ５０に供給された高圧燃料は、主弁シリンダ７０の第１の通路７０ａ及び第２の通路７０ｂを介してカプラ本体５２の内部に導入され、且つ閉止弁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への燃料充填が開始される。
【００７９】
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、燃料の充填が終了する。そして、燃料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１５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。
【００８０】
そのため、残圧開放弁６６は、弁座６６ｂから閉止用パッキン１００が離間してカプラ本体５２内部の高圧燃料を放気管路２６へ放出させる。その結果、カプラ本体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、カプラ本体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プラ本体５２内部の圧力よりも高くなる。その場合、注入口１１０側に設けられた逆止弁（図示せず）が作動することにより、注入口１１０側の高圧燃料がカプラ本体５２内部に逆流することが防止される。
【００８１】
その後、操作者は、燃料充填カプラ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８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、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。
【００８２】
そして、燃料充填カプラ５０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。
【００８３】
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方向に押圧して燃料充填カプラ５０の離間動作を補助する。
【００８４】
これで、燃料充填カプラ５０を用いた燃料タンク（図示せず）への高圧燃料の充填操作が完了する。
【００８５】
ここで、上記のように構成された燃料充填カプラ５０を用いて燃料を充填する際の操作手順と共に制御装置３４が実行する処理について図１６を参照して説明する。尚、図１６においては、操作者が操作する手順枠の縦線を２重線で図示してある。
【００８６】
図１６に示されるように、電源スイッチ（図示せず）がオンに操作されると、Ｓ１１で充填停止ランプ４６が点灯する。次のＳ１２において、操作者が燃料充填カプラ５０の結合部５６を燃料タンク１８のレセプタクル２０に結合させると、Ｓ１３に進み、燃料充填カプラ５０の閉止弁６４が開弁する。
【００８７】
次のＳ１４において、充填準備スイッチ３６がオンに操作されると、Ｓ１５で空気管路６０の空気用開閉弁２８を開弁して燃料充填カプラ５０のシリンダ室７３及び残圧開放室９４の下室９４ｂへ圧縮空気を供給する。
【００８８】
次のＳ１６において、空気管路６０の圧力が所定値以上にないときは、Ｓ１７に進み、空気用開閉弁２８を閉弁させる。また、Ｓ１６において、空気管路６０の圧力が所定値以上になると、圧力スイッチ３０がオンになり、検出信号を出力する。これと共に、Ｓ１８で空気管路６０から供給された圧縮空気の圧力により主弁シリンダ７０がＢ方向に摺動して開弁すると共に、残圧開放シリンダ９６が上昇して通路６６ａを閉止する。
【００８９】
次のＳ１９では、充填準備完了ランプ３８を点灯させて充填準備が完了したことを報知する。続いて、Ｓ２０では、充填開始スイッチ４０がオンに操作されると、Ｓ２１で圧力スイッチ３０がオンかどうかをチェックする。Ｓ２１において、圧力スイッチ３０がオフのときは、Ｓ２２に進み、空気用開閉弁２８を閉弁させる。そして、上記Ｓ１２に戻る。
【００９０】
また、Ｓ２１において、圧力スイッチ３０がオンのときは、Ｓ２３に進み、充填停止ランプ４６を消灯させる。
【００９１】
次にＳ２４で燃料用開閉弁３２を開弁させて燃料充填カプラ５０へ高圧燃料を供給する。そして、Ｓ２５では、充填中ランプ４２を点灯させて燃料タンク１８へ高圧燃料を充填中であることを報知する。
【００９２】
Ｓ２６において、停止操作弁２２がオンに操作された場合には、空気管路６０の圧縮空気が大気中に放出されるため、Ｓ２７に進み、圧力スイッチ３０がオフになる。また、Ｓ２８において、充填停止スイッチ４４がオンに操作されないときは、Ｓ２９に進み、燃料タンク１８の圧力が所定値に達し充填が終了したかどうかをチェックする。
【００９３】
Ｓ２９において、燃料タンク１８への充填が終了していないときは、Ｓ２６に戻る。また、Ｓ２９において、燃料タンク１８への充填が終了したときは、Ｓ３０に進み、燃料用開閉弁３２を閉弁させて燃料充填カプラ５０への燃料供給を停止する。尚、上記Ｓ２６において、停止操作弁２２がオンに操作された場合には、Ｓ２７で圧力スイッチ３０がオフになった後、Ｓ３０に進む。
【００９４】
次のＳ３１では、充填中ランプ４２を消灯させ、Ｓ３２では、充填停止ランプ４６を点灯させる。そして、上記Ｓ２９において、充填終了の場合には、Ｓ３３に進み、充填を継続するかどうかをチェックする。操作者が充填継続を判断した場合には、上記Ｓ２０に戻る。また、充填を継続しない場合には、上記Ｓ３０に戻る。
【００９５】
上記Ｓ２６で停止操作弁２２がオンに操作された場合、あるいはＳ２８で充填停止スイッチ４４がオンに操作されたときは、Ｓ３２からＳ３４に進み、空気用開閉弁２８を閉弁させて燃料充填カプラ５０への圧縮空気の供給を停止すると共に、空気用開閉弁２８より上流の空気を大気中に排出させてシリンダ室７３及び残圧開放室９４の下室９４ｂの圧力を減圧させる。これにより、Ｓ３５では、主弁シリンダ７０がＡ方向に摺動して閉弁すると共に、残圧開放シリンダ９６が降下して通路６６ａを開として燃料充填カプラ５０の内部に残留する高圧燃料を排出させる。
【００９６】
Ｓ３６では、操作リング６８が時計方向に角度α回動操作されて結合部５６のロックが解除されると、Ｓ３７で操作リング６８と共に回動するストッパ９３ａがエアノズル２４の噴出口２４ａから離間して開弁状態に切り替える。
【００９７】
次のＳ３８では、燃料充填カプラ５０がレセプタクル２０から分離されると、係止球８０がボール押さえ８８の球面凹部８８ａに当接する外側へ移動してロックを解除し、操作リング６８のマーク６８ａがＣＬＯＳＥ位置（ロック解除位置）に回動されているので、燃料充填カプラ５０が外されたことが確認される。そして、Ｓ３９では、燃料充填カプラ５０に内蔵された閉止弁６４が閉弁される。
【００９８】
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燃料充填カプラ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。
【００９９】
また、上記実施例においては、車両の燃料タンクに高圧燃料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燃料を充填するのにも適用できるのは勿論である。
【０１００】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、弁部に当該弁部の摺動方向に貫通する第１の通路と、半径方向に設けられ一端が第１の通路に連通する第２の通路とが設けられ、当該弁部が前記開弁方向側に摺動したときに第２の通路の他端と燃料供給経路とを連通し、当該弁部が前記閉弁方向側に摺動したときに第２の通路の他端と燃料供給経路との間の連通を遮断する通路が形成されてなるため、第１の通路に供給された燃料の圧力を弁部の両端に作用させることができ、これにより、燃料の圧力が高圧になった場合でも弁部を比較的低い圧縮空気の圧力で開弁動作させることができるとともに、弁部を容易、且つスムーズに開弁することができる。
【０１０１】
また、上記請求項２記載の発明によれば、弁部の摺動方向側両端の当該弁部の外径寸法が同径とされてなるため、弁部の両端に作用する圧力が同一になることにより、燃料の圧力が高圧になった場合でも弁部を容易、且つスムーズに開弁することが可能になる。
また、上記請求項３記載の発明によれば、結合部が被充填タンクの注入口に結合または離間されたことを空気供給手段から供給される圧縮空気の圧力変化により検出する検出手段を備えたため、電気信号を用いないので燃料を扱う機器としての安全性を高められると共に、弁部を開弁動作させる圧縮空気の圧力が所定圧である場合に結合部が被充填タンクの注入口に結合されたことを確認でき、且つ結合部が被充填タンクの注入口に結合されていない状態では圧縮空気の圧力が上昇せず、弁部の開弁が未然に防止される。
【０１０２】
また、上記請求項４記載の発明によれば、空気供給手段からの圧縮空気の供給停止により前記カプラ本体の残圧を外部に排出する残圧開放弁を備えるとともに、空気供給手段による前記シリンダ室及び残圧開放弁への圧縮空気の供給及び供給停止は、同時に行なわれるため、圧縮空気の供給を停止して弁部を閉弁動作させると同時に残圧開放弁を開弁させてカプラ本体の残圧を外部に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる燃料充填カプラの一実施例が適用された燃料充填システムを示す構成図である。
【図２】本発明になる燃料充填カプラの一実施例を示す正面図である。
【図３】燃料充填カプラの縦断面図である。
【図４】カプラ本体５２の内部構造を示す縦断面図である。
【図５】残圧開放弁６６の構成及び動作を説明するための図であり、（Ａ）は充填終了後の動作状態を示す縦断面図、（Ｂ）は充填中の動作状態を示す縦断面図である。
【図６】エアノズル２４の作用について説明するための図であり、（Ａ）はエアノズル２４の開状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）はエアノズル２４の閉止状態を示す縦断面図である。
【図７】結合部５６及び閉止弁６４を示す縦断面図である。
【図８】図７中Ｖ−Ｖ線に沿う縦断面図である。
【図９】図７中VI−VI線に沿う縦断面図である。
【図１０】燃料充填カプラ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１１】車両の注入口に結合された結合部５６及び閉止弁６４の動作状態を示す縦断面図である。
【図１２】図８中IX−IX線に沿う縦断面図である。
【図１３】図８中Ｘ−Ｘ線に沿う縦断面図である。
【図１４】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１５】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１６】燃料充填カプラ５０を用いて燃料を充填する際の操作手順と共に制御装置３４が実行する処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０燃料供給システム
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燃料用開閉弁
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燃料充填カプラ
５２カプラ本体
５４グリップ
５６結合部
５８燃料供給管路
６０空気管路
６２主弁
６４閉止弁
６６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
１２０燃料充填カプラ
１２２主弁
１２６弁座部材
１２８主弁体
１３０副弁体
１３２キャップ
１３２とを有する。
１４２第１の室
１４４第２の室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a fuel-filled cup. La In particular, a fuel filling cup suitable for filling a tank to be filled with fuel pressurized to a high pressure. La Related.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fuel cell vehicles have been developed, and their practical application is being promoted. This fuel cell vehicle is configured to generate electricity by reacting hydrogen and oxygen, and to drive by driving the motor with this electric power.
[0003]
With the spread of such fuel cell vehicles, for example, a fuel supply equipped with a fuel-filling coupler that supplies hydrogen compressed to a high pressure of about 70 MPa, as in a vehicle equipped with an engine powered by gasoline or light oil. System development is also important.
[0004]
As a conventional fuel filling coupler, for example, there is one for filling a fuel tank with CNG (compressed natural gas) compressed to a pressure of about 20 MPa. In this type of fuel-filled coupler, a coupling portion coupled to a fuel tank inlet provided at the tip of a coupler body formed in a cylindrical shape is connected to a fuel supply pipe provided at the other end of the coupler body. And an on-off valve provided at an intermediate portion of the coupler main body.
[0005]
The on-off valve opens or closes depending on the rotation position of the operation lever that protrudes rotatably on the side surface of the coupler main body. In addition, the coupling portion is provided with a locking member that fits in the locking groove of the fuel tank inlet at the inner periphery, and a lock that slides in the axial direction on the outer periphery to move the locking member to the locking release position. An operation ring for release is provided.
[0006]
When the fuel tank is filled with the fuel compressed in the fuel tank using the fuel filling coupler configured as described above, the locking member is engaged with the inlet by pressing the connecting portion against the inlet of the fuel tank. The pressure resistant strength at the time of filling is ensured by being fitted and locked in the stop groove. Next, when the operation lever is rotated to the valve opening position, the fuel tank is filled with the compressed fuel.
[0007]
When the fuel tank pressure reaches the target filling pressure, the operation lever is turned to the valve closing position to stop fuel filling. Thereafter, the pressure remaining in the fuel tank is discharged to the outside to reduce the pressure.
[0008]
Next, by sliding the unlocking operation ring in the axial direction of the coupler main body, the locking member is detached from the locking groove of the inlet and unlocked. This allows the fuel-filled coupler to be separated from the inlet.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional fuel filling coupler as described above, when the operation lever is turned to the valve opening position, the main valve opens against the pressure so that the compressed fuel is filled in the fuel tank. Since the main valve inside the coupler is operated with the high pressure fuel pressure on the upstream side and the fuel tank pressure is operated on the downstream side of the main valve, the operation lever is operated to rotate. The lower the pressure, the larger the pressure difference between the upstream side and the downstream side, the heavier the operating lever, and the lower the operability.
[0010]
In particular, when the pressure of the supplied fuel is increased 3 to 4 times the conventional pressure, the pressure difference between the upstream side and the downstream side is further enlarged, making it difficult to rotate the operation lever.
[0011]
Accordingly, the present invention provides a fuel-filled cap that solves the above problems. La The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a coupler main body to which a fuel supply path for supplying pressurized fuel is connected, a coupling portion provided in the coupler main body and coupled to an inlet of a tank to be filled, and a coupler main body And a valve part slidably inserted in Outer circumference A piston portion formed integrally with the cylinder portion, a cylinder chamber in which the piston portion is slidably fitted, and compressed air is supplied to the cylinder chamber Do Air supply means, and a guide hole through which the end of the valve part slides, and the valve part slides in the valve opening direction when the compressed air is supplied to the cylinder chamber. When the fuel tank is filled, and the supply of the compressed air to the cylinder chamber stops, the fuel tank slides in the valve closing direction to stop the fuel filling to the tank, and further to the valve unit Is A first passage penetrating in the sliding direction of the valve portion, and a second passage provided in the radial direction and having one end communicating with the first passage; When the valve part slides in the valve opening direction The other end of the second passage; When communicating with the fuel supply path, when the valve portion slides in the valve closing direction The other end of the second passage And a passage for blocking communication between the fuel supply path and the fuel supply path, The pressure of the fuel supplied to the first passage can be made to act on both ends of the valve portion, so that even when the pressure of the fuel becomes high, Valve Relatively low Open the valve with compressed air pressure be able to With In addition, The valve part can be opened easily and smoothly.
[0013]
Further, the invention according to claim 2 Writing The outer diameter of the valve at both ends in the sliding direction But The same diameter Therefore, by the same pressure acting on both ends of the valve part, Even when the fuel pressure becomes high, the valve portion can be opened easily and smoothly.
According to a third aspect of the present invention, there is provided detection means for detecting that the coupling portion is coupled or separated from the inlet of the tank to be filled due to a change in pressure of the compressed air supplied from the air supply means. Because it does not use an electrical signal, it can improve safety as a device that handles fuel, and when the pressure of compressed air that opens the valve section is a predetermined pressure, the coupling section is the inlet of the tank to be filled In a state where it can be confirmed that the coupling portion is not coupled to the inlet of the tank to be filled, the pressure of the compressed air does not increase, and the valve portion is prevented from opening.
[0014]
The invention according to claim 4 is ,in front A residual pressure release valve for discharging the residual pressure of the coupler main body to the outside when the supply of compressed air from the air supply means is stopped At the same time, supply of compressed air to the cylinder chamber and the residual pressure release valve by the air supply means and supply stop thereof are performed simultaneously. Accordingly, the supply of compressed air is stopped to close the valve portion, and at the same time, the residual pressure release valve is opened to discharge the residual pressure of the coupler main body to the outside.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a fuel filling system to which an embodiment of a fuel filling coupler according to the present invention is applied.
[0017]
As shown in FIG. 1, in the fuel supply system 10, for example, a fuel filling coupler that fills a fuel tank 18 of a vehicle 12 on which a fuel cell (not shown) is mounted with high-pressure fuel (for example, 70 MPa hydrogen). 50 and a dispenser 16 that supplies high-pressure fuel to the fuel-filling coupler 50.
[0018]
The vehicle 12 is equipped with a fuel tank 18, and the fuel tank 18 is filled with hydrogen supplied to the fuel cell. The fuel tank 18 is provided with a receptacle 20 to which a fuel filling coupler 50 is coupled.
[0019]
As will be described later, the fuel filling coupler 50 includes a main valve 62, a shut-off valve 64, and a residual pressure release valve 66. The main valve 62 and the shut-off valve 64 are provided in a fuel supply pipe 58 that supplies high-pressure gas (fuel), and the tip of the fuel supply pipe 58 communicates with the fuel tank 18 via the receptacle 20. The base end of the fuel supply line 58 is connected to a compressor that generates high-pressure gas and a fuel storage tank (both not shown).
[0020]
Further, the fuel filling coupler 50 is connected to an air pipe 60 for supplying compressed air. A main valve cylinder (valve part) 70 of the fuel filling coupler 50, a stop operation valve 22, a residual pressure release cylinder 96, an air nozzle 24, and the like are connected downstream of the air pipe 60. As will be described later, the main valve cylinder 70 is a valve mechanism for opening a valve by supplying compressed air and filling high-pressure fuel. The main valve cylinder 70 is closed as the air pressure in the air line 60 decreases.
[0021]
The stop operation valve 22 is an emergency stop switch for urgently stopping fuel filling when an abnormality occurs during fuel filling. Further, the residual pressure release cylinder 96 is closed so as to maintain the pressure inside the coupler by supplying compressed air, as will be described later, and is opened as the air pressure of the air line 60 decreases, and the high pressure inside the coupler is increased. The residual pressure is reduced by discharging the fuel to the discharge pipe 26.
[0022]
Here, the dispenser 16 will be described.
The dispenser 16 includes an air on / off valve 28 that opens or closes the air line 60, a pressure switch 30 that detects air pressure in the air line 60, and a fuel on / off valve that opens or closes the fuel supply line 58. 32. The on-off valve 28 is an electromagnetic two-position three-port valve that opens when the solenoid is excited. When the solenoid is de-energized, the valve is closed and the compressed air on the downstream side is brought into the atmosphere. Exhaust.
[0023]
Further, the pressure switch 30 outputs a detection signal when the pressure in the air duct 60 becomes a predetermined value or more. The fuel on-off valve 32 is an electromagnetic two-position two-port valve that opens when the solenoid is excited and supplies the fuel fed from the fuel supply line 58 to the fuel filling coupler 50. When the energization to is turned off, the valve is closed, the fuel supply line 58 is shut off, and the fuel supply is stopped.
[0024]
The control device 34 of the dispenser 16 includes a filling preparation switch 36, a filling preparation completion lamp 38, a filling start switch 40, a filling lamp 42, a filling in addition to the air opening / closing valve 28, the pressure switch 30 and the fuel opening / closing valve 32. A stop switch 44 and a filling stop lamp 46 are connected. Then, after the fuel filling coupler 50 is coupled to the receptacle 20 of the fuel tank 18, the control device 34 opens the air on-off valve 28 and opens the fuel filling coupler 50 when the filling preparation switch 36 is turned on. Compressed air is supplied to and a filling preparation completion lamp 38 is turned on.
[0025]
When the filling start switch 40 is turned on, the control device 34 opens the fuel on-off valve 32 to start supplying high-pressure fuel to the fuel filling coupler 50 and turns on the filling lamp 42.
[0026]
Further, when the filling stop switch 44 is turned on, the control device 34 closes the fuel on-off valve 32 to stop the fuel supply to the fuel filling coupler 50 and turns on the filling stop lamp 46. Thereafter, the control device 34 closes the air on-off valve 28 and stops the supply of compressed air to the main valve cylinder 70 and the residual pressure release cylinder 96.
[0027]
Here, the configuration of the fuel filling coupler 50 will be described.
FIG. 2 is a front view showing an embodiment of the fuel-filled coupler according to the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the fuel filling coupler.
[0028]
As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel-filled coupler 50 includes a coupler body 52, a grip 54 that projects obliquely downward from one end of the coupler body 52, and a coupling portion 56 provided at one end of the coupler body 52. It is composed of
[0029]
The coupler main body 52 is connected to a fuel supply line 58 that supplies high-pressure fuel (for example, 70 MPa hydrogen) and an air line 60 that supplies compressed air. Further, a main valve 62, a stop valve 64, and a residual pressure release valve 66 are provided inside the coupler main body 52.
[0030]
The coupling portion 56 has an operation ring 68 that is rotatably attached to the coupler tip. The operation ring 68 has a non-slip uneven portion formed on the entire periphery, and an arrow-shaped mark 68a serving as a mark for the rotation position is formed on the outer periphery.
[0031]
Therefore, in the fuel filling coupler 50, the mark 68a is rotated to the OPEN position (lock position) when the coupler is coupled to the injection port (not shown) of the vehicle, indicating that it is in the locked state. When the mark 68a is rotated to the CLOSE position (unlock position), it is indicated that the unlock operation has been performed.
[0032]
The operator holds the grip 54 of the fuel filling coupler 50 and presses the coupling portion 56 against the injection port (not shown) of the vehicle, so that the operation ring 68 is rotated to the OPEN position (lock position). The coupling operation can be easily performed. Further, the operator holds the grip 54 of the fuel filling coupler 50 with one hand and rotates the operation ring 68 of the fuel filling coupler 50 to the CLOSE position (lock release position) with the other hand. It becomes separable.
[0033]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the internal structure of the coupler main body 52.
As shown in FIG. 4, the main valve 62 has a main valve cylinder 70 that is slidably inserted in a through hole 52 a formed in the coupler main body 52. One end of the main valve cylinder 70 is inserted into the through hole 52 a, and the other end is inserted into the guide hole 71 a of the cap 71 screwed into the end of the coupler main body 52. Then, it slides in the valve opening direction (B direction) by the pressure of the compressed air supplied to the cylinder chamber 73 via the air duct 60, and when the compressed air is stopped, the valve spring is closed by the spring force of the coil spring 72. Slide in (A direction).
[0034]
The main valve cylinder 70 is provided with a first passage 70a penetrating in the axial direction and a second passage 70b penetrating in the radial direction. When the main valve cylinder 70 slides in the valve opening direction (direction B) due to the pressure of compressed air, the second passage 70b communicates with the connection port 74 to which the fuel supply line 58 is connected, and the fuel supply line The high-pressure fuel supplied from 58 is introduced into the coupler body 52.
[0035]
Further, the second passage 70b is disconnected from the connection port 74 when the supply of compressed air is stopped and the main valve cylinder 70 slides in the valve closing direction (A direction), and the supply of fuel is stopped.
[0036]
The main valve cylinder 70 includes a first sliding portion 70 c that slides in a through hole 52 a formed in the coupler body 52, a piston portion 70 d that slides in the cylinder chamber 73, and a guide hole 71 a in the cap 71. And a second sliding portion 70e that slides. The first sliding portion 70c and the second sliding portion 70e have the same outer diameter, and the guide hole 71a has the same pressure as that in the through hole 52a. The passage 70a communicates with each other.
[0037]
As a result, even if high pressure fuel is supplied into the coupler main body 52, the pressure acting on both ends of the main valve cylinder 70 is balanced at the same pressure. Therefore, when the main valve cylinder 70 is driven in the valve opening direction or the valve closing direction. Therefore, the main valve cylinder 70 can be driven easily and smoothly even with a small operating force.
[0038]
An annular groove 71b communicating with the connection port 74 is provided on the inner periphery of the guide hole 71a. Since the annular groove 71 b is provided on the entire circumference, the annular groove 71 b is formed so as to communicate with the plurality of second passages 70 b opened on the outer circumference of the main valve cylinder 70.
[0039]
In addition, seal members 75a to 75d having the same diameter are mounted on the outer periphery of the inner wall of the through hole 52a and the second sliding portion 70e. Therefore, the pressure acting on both ends of the main valve cylinder 70 is also the same, and there is no difference in the pressure acting on the first sliding portion 70c and the second sliding portion 70e. Therefore, the main valve cylinder 70 slides in the A direction or the B direction when an external operating force (in this embodiment, air pressure by compressed air) is applied.
[0040]
The first seal member 75a seals between the first sliding portion 70c and the inner wall of the through hole 52a, and the fourth seal member 75d includes the second sliding portion 70e and the inner wall of the guide hole 71a. The space between them is sealed.
[0041]
The second and third seal members 75b and 75c are disposed on both sides of the second passage 70b, and the second passage 70b is in a valve-closed position shifted from the annular groove 71b and the connection port 74. The fuel leakage from the second passage 70b is prevented.
[0042]
The coupler body 52 is provided with a vent hole 52e communicating with a spring chamber 52d in which the coil spring 72 is accommodated. When the volume of the spring chamber 52d changes depending on the sliding position of the main valve cylinder 70, the internal air is sucked or exhausted through the vent hole 52e so that the air pressure does not become a sliding resistance.
[0043]
The residual pressure release valve 66 is provided at an intermediate position of the coupler main body 52, and includes a passage 66a communicating with the through hole 52a and the discharge side opening 52b of the coupler main body 52, and a residual pressure release chamber formed below the passage 66a. A residual pressure release cylinder 96 inserted into the cylinder 94 and a coil spring 98 that presses the residual pressure release cylinder 96 downward.
[0044]
At the center of the residual pressure release cylinder 96, a closing packing 100 that is opposed to the valve seat 66b formed at the end of the passage 66a is fixed. When the main valve cylinder 70 of the main valve 62 is opened by supplying compressed air, the residual pressure release valve 66 is supplied to the bottom of the residual pressure release chamber 94 and the residual pressure release cylinder 96 is raised. The closing packing 100 is pressure-bonded to the valve seat 66b.
[0045]
When the supply of compressed air is stopped, the main valve cylinder 70 of the main valve 62 is closed, the residual pressure release cylinder 96 is lowered by the coil spring 98, and the closing packing 100 is separated from the valve seat 66b. The high-pressure fuel inside the main body 52 is discharged to the outside through the passage 66a. As a result, the pressure inside the coupler main body 52 rapidly decreases. Thereby, the unlocking operation by the turning operation of the operation ring 68 can be performed smoothly.
[0046]
5A and 5B are diagrams for explaining the configuration and operation of the residual pressure release valve 66. FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing an operating state after filling is completed, and FIG. 5B is a longitudinal sectional view showing an operating state during filling. FIG.
[0047]
As shown in FIG. 5A, the residual pressure release chamber 94 is divided into an upper chamber 94 a and a lower chamber 94 b by a residual pressure release cylinder 96. And the exhaust pipe line 26 is connected to the discharge port 95a connected to the upper chamber 94a. Therefore, after the filling is completed, the high-pressure fuel that has flowed into the residual pressure release chamber 94 from the coupler main body 52 via the passage 66a as the residual pressure release cylinder 96 descends (opening operation) is discharged from the discharge port 95a to the discharge pipe. The residual pressure inside the coupler main body 52 is reduced.
[0048]
As shown in FIG. 5B, an air pipe 60 is connected to the air supply port 95b communicated with the lower chamber 94b. Therefore, the air on-off valve 28 is opened to supply the compressed air to the cylinder chamber 73 of the coupler main body 52, and the compressed air is also supplied to the lower chamber 94b. As a result, the residual pressure release cylinder 96 moves upward (valve closing operation) as the pressure in the lower chamber 94b increases, and the closing packing 100 is pressed against the valve seat 66b to close the passage 66a.
[0049]
Here, the air nozzle 24 will be described.
6A and 6B are views for explaining the operation of the air nozzle 24, wherein FIG. 6A is a longitudinal sectional view showing the air nozzle 24 in an open state, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view showing the air nozzle 24 in a closed state.
[0050]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the air nozzle 24 is attached to the moving range of the stopper 93 a provided on the inner peripheral side of the operation ring 68. The stopper 93a limits the rotation angle of the operation ring 68, and also functions as a valve that opens or closes the air nozzle 24.
[0051]
The air nozzle 24 has a jet outlet 24 a for jetting compressed air supplied from the air pipe 60. As will be described later, when the fuel filling coupler 50 is coupled to the receptacle 20 of the fuel tank 18, the operation ring 68 rotates counterclockwise so that the stopper 93 a contacts the ejection port 24 a of the air nozzle 24. Then, the state shown in FIG. 6B is obtained. Such an air nozzle 24 is closed by a stopper 93 a that rotates together with the operation ring 68 when the fuel-filling coupler 50 is coupled to the receptacle 20.
[0052]
The pressure in the air pipe 60 at this time is detected by the pressure switch 30. Accordingly, it is confirmed that the fuel filling coupler 50 is coupled to the receptacle 20 by turning on the pressure switch 30.
[0053]
As shown in FIG. 6A, when the operating ring 68 is rotated clockwise by an angle α, the stopper 93a that rotates together with the operating ring 68 is separated from the outlet 24a of the air nozzle 24 and is opened. Switch to. Thereby, since the pressure switch 30 is turned off, it is confirmed that the fuel filling coupler 50 is separated from the receptacle 20.
[0054]
Here, the coupling portion 56 and the stop valve 64 will be described in detail.
[0055]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the coupling portion 56 and the shutoff valve 64. FIG. 8 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG. FIG. 9 is a longitudinal sectional view taken along line VI-VI in FIG.
As shown in FIGS. 7 to 9, the stop valve 64 is inserted into the discharge side opening 52b of the coupler main body 52, and is held to be slidable in the axial direction. Further, the shutoff valve 64 has a valve portion 64 a at one end, and a tapered tip portion 64 b projects from the discharge port 75 at the other end. A first discharge port 64c that extends in the axial direction is opened at the tip end portion 64b, and a second discharge penetrating in the radial direction is formed at the back of the first discharge port 64c. A port 64d is provided.
[0056]
A pair of seal members 65a and 65b are mounted on the outer periphery of the shutoff valve 64 where the second discharge port 64d opens. The seal members 65a and 65b are disposed before and after the second discharge port 64d, and hermetically seal between the outer periphery of the shutoff valve 64 and the seat portion 76a of the cylindrical sleeve 76.
[0057]
The second discharge port 64d is closed when fitted to the sheet portion 76a of the cylindrical sleeve 76, and is pressed in the B direction to pass through the sheet portion 76a and pass through the hole 52a as will be described later. When protruding inward, the valve is opened and high-pressure fuel can be discharged. Further, the valve portion 64 a of the shut-off valve 64 is urged in the A direction by the spring force of the coil spring 63 that contacts the step portion 52 c provided in the through hole 52 a of the coupler main body 52.
[0058]
The sleeve 76 is provided with a screw portion 76e that is screwed into the discharge side opening 52b and a flange portion 76f that comes into contact with an end portion of the discharge side opening 52b. The sleeve 76 has a hole 76g into which a plurality of locking balls 80 (eight in this embodiment) of the ball lock mechanism 78 are fitted. The holes 76g are provided at predetermined intervals in the circumferential direction (45 ° intervals in the present embodiment) and penetrate in the radial direction.
[0059]
Therefore, the plurality of locking balls 80 are each guided by the holes 76g and attached so as to be movable in the radial direction. Further, a ring-shaped spring receiver 82 is fitted between the inner periphery of the sleeve 76 and the outer periphery of the shut-off valve 64, and the locking ball 80 is in contact with the outer periphery of the spring receiver 82 to be inside. The movement to is restricted.
[0060]
Further, the spring receiver 82 has a step portion 82 a that abuts against a retaining ring 84 that is locked to the outer periphery of the closing valve 64. The spring receiver 82 is urged in the A direction via the 87 spring receiver 82 and the retaining ring 84 by the spring force of the coil spring 87 interposed between the inner periphery of the sleeve 76 and the outer periphery of the stop valve 64. Yes. Therefore, the closing valve 64 is urged in the valve closing direction (A direction) by the coil spring 63 and the coil spring 87, and is brought into contact with an inlet (not shown) of the fuel tank and pressed in the B direction. The valve opening operation is performed while pressing the coil spring 63 and the coil spring 87 in the B direction.
[0061]
The operation ring 68 is prevented from falling off by a nut 85 screwed into the tip of the sleeve 76, and is held rotatably between the nut 85 and the end of the coupler main body 52 in the circumferential direction. An annular bush 86 is integrally fitted to the inner periphery of the operation ring 68, and the bush 86 is provided with a locking groove 86a into which the locking ball 80 is inserted in the circumferential direction. It has been.
[0062]
A ball retainer 88 having a spherical recess 88a corresponding to the outer diameter of the locking ball 80 is inserted into the locking groove 86a. The bush 86 and the ball retainer 88 are integrally fastened inside the operation ring 68 via a fastening member such as a screw. Therefore, when the operation ring 68 is rotated, the bush 86 and the ball presser 88 are also rotated in the same direction, and the unlocking operation can be performed.
[0063]
A ball retainer 88 having a spherical recess 88a corresponding to the outer diameter of the locking ball 80 is inserted into the locking hole 86a.
[0064]
A pair of coil springs (biasing members) 90 and 92 are mounted in the circumferential direction between the inner circumference of the operation ring 68 and the bush 86 and the flange 76 f of the sleeve 76. The coil springs 90 and 92 are return urging members for returning the operation ring 68 to the locked position. One end of the coil springs 90 and 92 is hooked on the outer periphery of the sleeve 76, and the other end is the end of the bush 86 or the operation ring 68. It is hooked on the inner periphery.
[0065]
The rotation angle α of the operation ring 68, the bush 86, and the ball retainer 88 is determined by a stopper member 93a provided on the bush 86 and the sleeve 76 as shown in FIGS. The stopper member 93a detects that the operation ring 68 is moved to the lock position or the unlock position by the pressure switch 30 because the pressure of the air pipe line 60 changes when the stopper member 93a contacts or separates from the air nozzle 24. Is done.
[0066]
Here, a high-pressure fuel filling operation using the fuel filling coupler 50 configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a state in which the coupling portion 56 of the fuel filling coupler 50 is coupled to the vehicle inlet. FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the operating state of the coupling portion 56 and the closing valve 64 coupled to the injection port of the vehicle. 12 is a longitudinal sectional view taken along line IX-IX in FIG. FIG. 13 is a longitudinal sectional view taken along line XX in FIG.
[0067]
As shown in FIGS. 10 to 13, the operator grasps the grip 54 (shown in FIGS. 2 and 3) of the fuel-filling coupler 50 with the right hand, and connects the coupling portion 56 to the vehicle inlet 110 (receptacle) 110. Press to join.
[0068]
A locking groove 110 a into which the locking ball 80 is fitted is formed on the outer periphery of the inlet 110. The locking groove 110 a is formed in a trapezoidal shape so that the front and rear inclined surfaces abut against the locking ball 80.
[0069]
Further, an insertion hole 110b into which the tapered tip end portion 64b of the shut-off valve 64 is inserted is formed on the inner periphery of the injection port 110, and a tapered shape with which the tip end portion 64b abuts inside the insertion hole 110b. Step 110c is provided.
[0070]
In addition, a seal member 112 that seals between the front end portion 64b is attached to the stepped portion 110c. The seal member 112 seals the front end portion 64b by pressing the stop valve 64 in the direction A by the pressure inside the coupler, so that the pressure of the supplied high-pressure fuel is reduced. The higher the airtightness, the higher the airtightness.
[0071]
As shown in FIG. 10, when the coupling portion 56 of the filling coupler 50 is inserted into the injection port 110, the injection port 110 is relatively inserted along the outer periphery of the closing valve 64 into the coupling portion 56. As described above, the coupling portion 56 is inserted into the injection port 110, and the end of the injection port 110 moves the spring receiver 82 in the B direction so that the locking groove 110a moves to a position facing the locking ball 80. .
[0072]
Since the ball retainer 88 holding the retaining ball 80 is urged by the spring force of the coil springs 90 and 92 together with the operation ring 68 and the bush 86, the plurality of retaining balls 80 are moved while the ball retainer 88 rotates. Press inward at the same time. Then, the operation ring 68 indicates that the mark 68a is rotated to the OPEN position (lock position) and stopped, and is in a locked state.
[0073]
In this locked state, as shown in FIG. 12, the spherical recess 88a of the ball retainer 88 moves to a position displaced from the retaining ball 80, and the inner periphery 88b of the ball retainer 88 presses the retaining ball 80. The locking ball 80 is held in a locked state fitted in the locking groove 110 a of the injection port 110. Thus, the fuel filling coupler 50 is locked in a state where it is securely coupled to the inlet 110.
[0074]
The distal end portion 64b of the shut-off valve 64 abuts against a tapered step portion 110c provided in the insertion hole 110b of the injection port 110 and slides relatively in the B direction, and the second discharge port. 64 d projects from the seat portion 76 a of the sleeve 76 into the through hole 52 a and communicates with the first passage 70 a of the main valve cylinder 70. Further, the space between the outer periphery of the shutoff valve 64 and the seat portion 76a is sealed by a seal member 65a. Furthermore, the tip 64b of the shutoff valve 64 is in contact with the seal member 112 and sealed.
[0075]
Thus, the operator can press the fuel-filling coupler 50 in the direction A and insert the connecting portion 56 into the inlet 110 to connect it to the inlet 110 and keep it locked. Can be done very easily.
[0076]
Thereafter, when the filling preparation switch 36 (see FIG. 1) is turned on, the control device 34 opens the air opening / closing valve 28 of the air pipe 60 and supplies the compressed air to the fuel filling coupler 50. When compressed air is introduced into the cylinder chamber 73 through the air pipe 60, the piston portion 70d of the main valve cylinder 70 is pressed in the B direction as shown in FIGS. The passage 70b moves to the valve opening position communicating with the annular groove 71b and the connection port 74. Therefore, the main valve cylinder 70 can open the valve portion easily and smoothly with the pressure of the compressed air.
[0077]
At the same time, compressed air is also supplied to the bottom of the residual pressure release chamber 94, and the residual pressure release cylinder 96 rises to press the closing packing 100 against the valve seat 66b.
[0078]
As a result, the high-pressure fuel supplied to the fuel-filled coupler 50 via the fuel supply pipe 58 is introduced into the coupler main body 52 via the first passage 70a and the second passage 70b of the main valve cylinder 70. In addition, the fuel is discharged into the inlet 110 of the receptacle 20 through the first discharge port 64c and the second discharge port 64d of the closing valve 64, and fuel filling into the fuel tank 18 of the vehicle 12 is started.
[0079]
In this way, when the pressure in the fuel tank 18 of the vehicle 12 reaches the target pressure, the fuel filling ends. Then, after the fuel filling is completed, the filling stop switch 44 (see FIG. 1) is turned on, and the supply of compressed air from the air pipe 60 is stopped. As a result, the pressure in the cylinder chamber 73 decreases, and the main valve cylinder 70 of the main valve 62 slides in the A direction by the spring force of the coil spring 72 to close the valve, as shown in FIGS. To do. At the same time, the supply of compressed air to the residual pressure release chamber 94 is also stopped, so that the residual pressure release cylinder 96 is lowered by the coil spring 98.
[0080]
Therefore, in the residual pressure release valve 66, the closing packing 100 is separated from the valve seat 66b, and the high-pressure fuel in the coupler main body 52 is discharged to the exhaust pipe 26. As a result, the pressure inside the coupler main body 52 rapidly decreases, so that the unlocking operation by the rotation operation of the operation ring 68 can be easily performed. As the pressure inside the coupler body 52 decreases, the pressure at the inlet 110 becomes relatively higher than the pressure inside the coupler body 52. In this case, a check valve (not shown) provided on the injection port 110 side is activated to prevent the high pressure fuel on the injection port 110 side from flowing back into the coupler main body 52.
[0081]
Thereafter, when the operator rotates the operation ring 68 of the fuel filling coupler 50 to the CLOSE position (lock release position), the spherical concave portion 88a of the ball retainer 88 faces the locking ball 80 as shown in FIG. It moves to the position, and the locking ball 80 becomes movable to the outside. Since the operation force at this time is merely to rotate the operation ring 68, the unlocking operation can be performed with a smaller force than the method of sliding in the axial direction.
[0082]
Since the fuel filling coupler 50 is pressed in the B direction by the pressure on the inlet 110 side, the inclined surface of the locking groove 110a presses the locking ball 80 outward and fits into the spherical recess 88a of the ball retainer 88. Move to the matching unlock position.
[0083]
Subsequently, while starting to move away from the injection port 110, the spring receiver 82 presses the injection port 110 in the A direction by the spring force of the coil spring 87 and assists the separation operation of the fuel filling coupler 50.
[0084]
This completes the filling operation of the high-pressure fuel into the fuel tank (not shown) using the fuel filling coupler 50.
[0085]
Here, the processing executed by the control device 34 together with the operation procedure when fuel is filled using the fuel filling coupler 50 configured as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 16, the vertical line of the procedure frame operated by the operator is shown by a double line.
[0086]
As shown in FIG. 16, when a power switch (not shown) is turned on, the filling stop lamp 46 is lit in S11. When the operator connects the coupling portion 56 of the fuel filling coupler 50 to the receptacle 20 of the fuel tank 18 in the next S12, the process proceeds to S13, and the closing valve 64 of the fuel filling coupler 50 is opened.
[0087]
In the next S14, when the filling preparation switch 36 is turned on, the air on / off valve 28 of the air line 60 is opened in S15, and the bottom of the cylinder chamber 73 and the residual pressure releasing chamber 94 of the fuel filling coupler 50 is opened. Compressed air is supplied to the chamber 94b.
[0088]
In the next S16, when the pressure in the air duct 60 is not equal to or higher than the predetermined value, the process proceeds to S17, and the air on-off valve 28 is closed. In S16, when the pressure in the air duct 60 becomes a predetermined value or more, the pressure switch 30 is turned on and a detection signal is output. At the same time, the main valve cylinder 70 slides in the direction B by the pressure of the compressed air supplied from the air pipe 60 in S18, and the residual pressure release cylinder 96 rises to close the passage 66a.
[0089]
In the next S19, the filling preparation completion lamp 38 is turned on to notify that the filling preparation is completed. Subsequently, in S20, when the filling start switch 40 is turned on, it is checked in S21 whether the pressure switch 30 is on. In S21, when the pressure switch 30 is OFF, the process proceeds to S22 and the air on-off valve 28 is closed. Then, the process returns to S12.
[0090]
In S21, when the pressure switch 30 is on, the process proceeds to S23, and the filling stop lamp 46 is turned off.
[0091]
Next, in S 24, the fuel on-off valve 32 is opened to supply high-pressure fuel to the fuel filling coupler 50. In S25, the filling lamp 42 is turned on to notify the fuel tank 18 that high pressure fuel is being filled.
[0092]
In S26, when the stop operation valve 22 is turned on, the compressed air in the air duct 60 is released into the atmosphere, so that the process proceeds to S27 and the pressure switch 30 is turned off. In S28, when the filling stop switch 44 is not turned on, the process proceeds to S29, and it is checked whether or not the pressure in the fuel tank 18 reaches a predetermined value and the filling is finished.
[0093]
If the filling of the fuel tank 18 is not completed in S29, the process returns to S26. In S29, when the filling of the fuel tank 18 is completed, the process proceeds to S30, where the fuel on-off valve 32 is closed and the fuel supply to the fuel filling coupler 50 is stopped. If the stop operation valve 22 is turned on in S26, the process proceeds to S30 after the pressure switch 30 is turned off in S27.
[0094]
In next S31, the filling lamp 42 is turned off, and in S32, the filling stop lamp 46 is turned on. In S29, if the filling is completed, the process proceeds to S33 to check whether or not the filling is continued. If the operator determines to continue filling, the process returns to S20. Moreover, when not continuing filling, it returns to said S30.
[0095]
When the stop operation valve 22 is turned on in S26 or when the filling stop switch 44 is turned on in S28, the process proceeds from S32 to S34 to close the air on-off valve 28 and close the fuel filling coupler. The supply of compressed air to 50 is stopped, and the air upstream of the air on-off valve 28 is discharged to the atmosphere to reduce the pressure in the lower chamber 94b of the cylinder chamber 73 and the residual pressure release chamber 94. As a result, in S35, the main valve cylinder 70 slides in the direction A and closes, and the residual pressure release cylinder 96 descends to open the passage 66a and discharge the high-pressure fuel remaining in the fuel-filling coupler 50. Let
[0096]
In S36, when the operation ring 68 is rotated clockwise by the angle α and the coupling portion 56 is unlocked, the stopper 93a that rotates together with the operation ring 68 is separated from the outlet 24a of the air nozzle 24 in S37. Switch to the open state.
[0097]
In the next S38, when the fuel-filling coupler 50 is separated from the receptacle 20, the locking ball 80 moves outwardly in contact with the spherical recess 88a of the ball retainer 88 to release the lock, and the mark 68a on the operation ring 68 is released. Since it is rotated to the CLOSE position (unlock position), it is confirmed that the fuel filling coupler 50 has been removed. In S39, the shutoff valve 64 built in the fuel filling coupler 50 is closed.
[0098]
In the above embodiment, the fuel filling coupler for filling the hydrogen gas compressed to a high pressure has been described. However, the present invention is not limited to this, and other high pressure gases (for example, including CNG) are filled. Of course, it is also applicable.
[0099]
Further, in the above embodiment, the case where the fuel tank of the vehicle is filled with high-pressure fuel is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to filling a tank other than the vehicle with fuel. It is.
[0100]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the valve portion A first passage penetrating in the sliding direction of the valve portion, and a second passage provided in the radial direction and having one end communicating with the first passage; When the valve part slides in the valve opening direction The other end of the second passage and When communicating with the fuel supply path and the valve part slides in the valve closing direction The other end of the second passage A passage that blocks communication between the fuel and the fuel supply path is formed, The pressure of the fuel supplied to the first passage can be made to act on both ends of the valve portion, so that even when the pressure of the fuel becomes high, Valve Relatively low Open the valve with compressed air pressure be able to With In addition, The valve part can be opened easily and smoothly.
[0101]
According to the invention of claim 2 above, ,valve The outer diameter of the valve at both ends in the sliding direction But The same diameter Therefore, by the same pressure acting on both ends of the valve part, Even when the fuel pressure becomes high, the valve portion can be opened easily and smoothly.
According to the third aspect of the present invention, the detection device detects the change in the pressure of the compressed air supplied from the air supply means that the connecting portion is connected to or separated from the inlet of the tank to be filled. Since the electrical signal is not used, the safety of the fuel handling equipment can be improved, and when the compressed air pressure for opening the valve portion is a predetermined pressure, the coupling portion is coupled to the inlet of the tank to be filled. In a state where it can be confirmed that the coupling portion is not coupled to the inlet of the tank to be filled, the pressure of the compressed air does not increase, and the valve portion is prevented from opening.
[0102]
According to the invention of claim 4 above, ,Sky A residual pressure release valve for discharging the residual pressure of the coupler main body to the outside when supply of compressed air from the air supply means is stopped In addition, the supply of compressed air to the cylinder chamber and the residual pressure release valve by the air supply means and the supply stop are performed simultaneously. Therefore, the supply of compressed air is stopped and the valve portion is closed, and at the same time, the residual pressure release valve is opened to discharge the residual pressure of the coupler main body to the outside.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel filling system to which an embodiment of a fuel filling coupler according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a front view showing an embodiment of a fuel filling coupler according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a fuel filling coupler.
4 is a longitudinal sectional view showing an internal structure of a coupler main body 52. FIG.
5A and 5B are diagrams for explaining the configuration and operation of the residual pressure release valve 66, where FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing an operating state after filling is completed, and FIG. 5B is a longitudinal section showing an operating state during filling. FIG.
6A and 6B are diagrams for explaining the operation of the air nozzle 24, where FIG. 6A is a longitudinal sectional view showing an open state of the air nozzle 24, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view showing a closed state of the air nozzle 24; .
7 is a longitudinal sectional view showing a coupling portion 56 and a stop valve 64. FIG.
8 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG.
9 is a longitudinal sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a state in which the coupling portion 56 of the fuel filling coupler 50 is coupled to the injection port of the vehicle.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an operating state of the coupling portion 56 and the shutoff valve 64 coupled to the injection port of the vehicle.
12 is a longitudinal sectional view taken along line IX-IX in FIG.
13 is a longitudinal sectional view taken along line XX in FIG.
14 is a longitudinal sectional view showing a state where the main valve cylinder 70 is opened. FIG.
15 is a longitudinal sectional view showing a state where the main valve cylinder 70 is closed. FIG.
FIG. 16 is a flowchart for explaining processing executed by the control device together with an operation procedure when fuel is filled using the fuel filling coupler 50;
[Explanation of symbols]
10 Fuel supply system
12 vehicles
16 Dispenser
18 Fuel tank
20 Receptacle
22 Stop valve
24 Air nozzle
26 Air discharge duct
28 On-off valve for air
30 Pressure switch
32 On-off valve for fuel
34 Control device
36 Filling preparation switch
38 Filling ready lamp
40 Filling start switch
42 Filling lamp
44 Filling stop switch
46 Filling stop lamp
50 Fuel-filled coupler
52 Coupler body
54 grip
56 joints
58 Fuel supply line
60 air line
62 Main valve
64 Stop valve
66 Residual pressure release valve
68 Operation ring
70 Main valve cylinder
76 sleeve
78 Ball lock mechanism
80 Locking ball
82 Spring receiver
86 Bush
88 Ball holder
90, 92 Coil spring
96 Residual pressure release cylinder
100 Packing for closing
110 Inlet
112 Seal member
120 Fuel Filling Coupler
122 Main valve
126 Valve seat member
128 Main disc
130 Sub-valve
132 cap
132.
142 1st chamber
144 Second chamber

Claims

加圧された燃料を供給する燃料供給経路が接続されたカプラ本体と、
該カプラ本体に設けられ、被充填タンクの注入口に結合される結合部と、
該カプラ本体の内部に摺動可能に挿入された弁部と、
該弁部の外周に一体的に形成されたピストン部と、
該ピストン部が摺動可能に嵌合されたシリンダ室と、
該シリンダ室に圧縮空気を供給する空気供給手段と、
前記弁部の端部が摺動するガイド孔と、
を備えてなり、
前記弁部は、前記圧縮空気が前記シリンダ室に供給されると開弁方向に摺動して前記燃料を前記被充填タンクに充填し、前記シリンダ室への前記圧縮空気の供給が停止すると閉弁方向に摺動して前記被充填タンクへの前記燃料の充填を停止し、
更に前記弁部には、当該弁部の摺動方向に貫通する第１の通路と、半径方向に設けられ一端が前記第１の通路に連通する第２の通路とが設けられ、当該弁部が前記開弁方向側に摺動したときに前記第２の通路の他端と前記燃料供給経路とを連通し、当該弁部が前記閉弁方向側に摺動したときに前記第２の通路の他端と前記燃料供給経路との間の連通を遮断する通路が形成されてなることを特徴とする燃料充填カプラ。A coupler main body to which a fuel supply path for supplying pressurized fuel is connected;
A coupling portion provided in the coupler body and coupled to the inlet of the tank to be filled;
A valve portion slidably inserted into the coupler body;
A piston portion integrally formed on the outer periphery of the valve portion;
A cylinder chamber in which the piston portion is slidably fitted;
Air supply means for supplying compressed air to the cylinder chamber;
A guide hole through which an end of the valve part slides;
With
The valve portion slides in the valve opening direction when the compressed air is supplied to the cylinder chamber, fills the fuel into the tank to be filled, and closes when the supply of the compressed air to the cylinder chamber is stopped. Sliding in the valve direction to stop filling the tank with the fuel,
Furthermore, the valve portion is provided with a first passage penetrating in the sliding direction of the valve portion, and a second passage provided in the radial direction and having one end communicating with the first passage. said second passage when but which communicates with the fuel supply path and the other end of the second passageway when the slides in the valve opening direction, the valve unit is slid in the closing direction side A fuel-filled coupler comprising a passage for blocking communication between the other end of the fuel and the fuel supply passage.

前記弁部は、摺動方向側両端の外径寸法が同径とされてなることを特徴とする請求項１記載の燃料充填カプラ。 Before Kiben unit, fuel filling coupler according to claim 1, wherein the outer diameter of the sliding direction at both ends, characterized in that formed by the same diameter.

前記空気供給手段から供給される圧縮空気の圧力変化により、前記結合部が前記被充填タンクの注入口に結合または離間されたことを検出する検出手段を備えてなることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料充填カプラ。 2. A detection means for detecting that the coupling portion is coupled to or separated from the inlet of the tank to be filled due to a change in pressure of compressed air supplied from the air supply means. Or the fuel filling coupler of 2.

前記空気供給手段からの圧縮空気の供給停止により前記カプラ本体の残圧を外部に排出する残圧開放弁を備えるとともに、前記空気供給手段による前記シリンダ室及び前記残圧開放弁への圧縮空気の供給及び供給停止は、同時に行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の燃料充填カプラ。 A residual pressure release valve for discharging the residual pressure of the coupler main body to the outside when supply of compressed air from the air supply means is stopped, and the compressed air to the cylinder chamber and the residual pressure release valve by the air supply means 4. The fuel filling coupler according to claim 1, wherein the supply and the supply stop are performed simultaneously.