ガス供給構造
【課題】ガス充填時にノズルをレセプタクルに差し込む際に、ノズル表面の異物がガス供給構造内のＯリングへ付着することを防止可能なガス供給構造を提供する。
【解決手段】ガス供給構造１００は、ガス供給路１２を有するノズル１０と、ノズル１０が挿入接続される差込口２２を有するレセプタクル２０とを有し、レセプタクル２０は、差込口２２の近傍に設けられシールのための第１のＯリング２４と、第１のＯリング２４よりガス供給の下流側に設けられシールのための第２のＯリング２８とを備え、第２のＯリング２８は、接合材２７によりその一部がレセプタクル２０の凹部に接合され、第２のＯリング２８より差込口２２側に位置するように、異物除去部材２６が配設されている。異物除去部材２６は、レセプタクル２０の差込口２２から延びる内周面に対し一部突出するようにレセプタクル２０に設けられている。
【解決手段】ガス供給構造１００は、ガス供給路１２を有するノズル１０と、ノズル１０が挿入接続される差込口２２を有するレセプタクル２０とを有し、レセプタクル２０は、差込口２２の近傍に設けられシールのための第１のＯリング２４と、第１のＯリング２４よりガス供給の下流側に設けられシールのための第２のＯリング２８とを備え、第２のＯリング２８は、接合材２７によりその一部がレセプタクル２０の凹部に接合され、第２のＯリング２８より差込口２２側に位置するように、異物除去部材２６が配設されている。異物除去部材２６は、レセプタクル２０の差込口２２から延びる内周面に対し一部突出するようにレセプタクル２０に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給構造、特にガスシール性を向上させたガス供給構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車には、燃料電池が搭載されている。また、燃料電池として、例えば固体高分子型燃料電池を用いることができ、この固体高分子型燃料電池の発電の仕組みは、一般に、燃料極（アノード側電極）に燃料ガス、例えば水素含有ガスが、一方、空気極（カソード側電極）には酸化剤ガス、例えば主に酸素（Ｏ2）を含有するガスあるいは空気が供給され、燃料極に供給された水素含有ガスは、電極の触媒の作用により電子と水素イオン（Ｈ+）に分解され、電子は外部回路を通って、燃料極から空気極に移動し、電流が作り出される。一方、水素イオン（Ｈ+）は、燃料極と空気極とに挟持された電解質膜を通過して空気極に達し、酸素および外部回路を通ってきた電子と結合することによって、反応水（Ｈ2Ｏ）を生成する。
【０００３】
上述した燃料電池に水素含有ガス（例えば、水素ガス）を供給するため、電気自動車やハイブリッド自動車には、水素燃料貯蔵システムが搭載されている。この水素燃料貯蔵システムは、高圧水素容器と、水素ステーションのディスペンサーから上記高圧水素容器に高圧水素を充填する際の締結部分となる水素充填コネクタとを有する。
【０００４】
図９に示すように、従来の水素充填コネクタ３００は、水素ガスを供給するノズル（図示せず）と、前記ノズルが挿入される差込口７２を有するレセプタクル７０とを有し、レセプタクル７０の差込口７２の近傍にガスをシールするためのＯリング７４が設けられている。図９に示す水素充填コネクタ３００は、３５ＭＰａの高圧水素ガスの充填に用いられるガス供給構造であり、ＩＳＯ１７２６８に準拠した水素充填コネクタの標準形状である。
【０００５】
図９に示すような水素充填コネクタ３００によって、３５ＭＰａの高圧水素ガスが高圧水素容器に充填された車両の航続距離は、概略３５０ｋｍであり、市場で要望される航続距離５００ｋｍに比べ航続距離が不足していた。一方、車両パッケージの制約上、高圧水素容器を大型化することは困難であるため、近年、高圧水素ガスの充填圧を３５ＭＰａから７０ＭＰａへ高圧化することが提案されている。この充填ガスの高圧化に伴い、水素充填コネクタにおけるノズル径を小径化する必要が生じ、その結果、ノズル長が長くなり、ノズル先端付近におけるガスシール性も要求されている。
【０００６】
例えば、７０ＭＰａによる水素充填可能なドイツの１社から提案された水素充填コネクタの新規構造（以下「ドイツ提案形状」という）の一例を、図１０に示す。図１０に示すように、ドイツ提案形状の水素充填コネクタ４００は、ガス供給路１２を有するノズル１０と、ノズル１０が挿入接続される差込口８２を有するレセプタクル８０とからなり、レセプタクル８０は、差込口８２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング８４と、第１のＯリング８４よりガス供給の下流側に設けられガスシールのための第２のＯリング８８とを備え、第２のＯリング８８は、接合材８７によってその一部がレセプタクル８０の凹部に接合されている。
【０００７】
また、７０ＭＰａによる水素充填可能な日本の１社から提案された水素充填コネクタの新規構造（以下「日本提案形状」という）の一例を、図１１に示す。図１１に示すように、日本提案形状の水素充填コネクタ５００は、ガス供給路９２を有するノズル９０と、ノズル９０が挿入接続される差込口２２を有するレセプタクル２０とからなり、レセプタクル４０は、差込口４２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング４４が設けられ、一方ノズル９０のノズル先端には、ガスシールのための第２のＯリング９８が設けられ、第２のＯリング９８は、接合材９７によってその一部がノズル９０の先端付近に設けられた凹部に接合されている。
【０００８】
しかしながら、ノズル長が長くなることに連れて、ノズルの表面に付着した異物がノズル先端からガスとともにレセプタクルのガス流路へ混入するおそれがある。一方、上記ドイツ提案形状及び日本提案形状のいずれも、異物混入を抑制する手段は設けられていない。
【０００９】
また、特許文献１には、ガスを充填するノズルと、ノズルよりガスが供給されるレセプタクルとを有し、ガス充填時におけるレセプタクルとノズルの異常を診断する異常診断手段を備える燃料充填システムが提案されている。しかしながら、特許文献１に提案された燃料充填システムにおいても、異物混入を抑制する手段は設けられていない。
【００１０】
なお、特許文献２には、光通信用スリーブのフェルール差込口の内周面に、突出した摺接面を有する嵌装部材を設け、フェルールの差込時のフェルールの表面のゴミを除去し、光通信用スリーブへゴミが入り込むことを防止する光通信スリーブの構造が提案されている。また、特許文献３，４には、通過するガス中の有害成分やゴミを除去するためのフィルタの構造が提案されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１７７２５３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１８８２号公報
【特許文献３】特開２００３−２２５５４０号公報
【特許文献４】特開平８−７５０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、充填ガスの高圧化に伴い提案されている水素充填コネクタの新規構造のいずれも、ノズル長が伸びたことによるノズル表面に付着した異物のレセプタクルのガス流路へ混入するを抑制する手段が設けられていない。
【００１３】
したがって、例えばドイツ提案形状の水素充填コネクタにおいて、ノズル表面の異物が付着したまま、ガス充填時のノズルをレセプタクルの差込口に挿入すると、ノズルと隙間のないレセプタクルに設けられたＯリング、特にノズル先端近傍に設けられたＯリングに異物が付着し、例えばＯリング表面に傷がついた場合にはシール性が不良になるおそれがある。同様に、例えば日本提案形状の水素充填コネクタにおいて、レセプタクルの差込口の内周面にゴミが付着している場合にも、ノズルの先端付近のＯリングにゴミが付着し、例えばＯリングの表面に傷がついた場合にはシール性が不良になるおそれがある。
【００１４】
また、気体燃料を充填するとき、高圧水素容器（例えば、タンク）の温度上昇を防止するために、通常気体燃料を−４０℃程度の低温にて充填を行う。この充填の際に、水素充填コネクタのノズルに水が付着していると氷結して固着し、ノズルがレセプタクルから外れなくなるおそれがあり、この状態で無理にノズルをレセプタクルから引き抜いた場合、特に水素充填コネクタ内のＯリングが一部剥離してしまい、シール性が損なわれるおそれがある。このような低温気体燃料充填における不具合は、従来の水素充填コネクタの構造および上述した従来技術では解消することは難しい。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ガス充填時にノズルをレセプタクルに差し込む際に、ノズル表面の異物がガス供給構造内のＯリングへ付着することを防止可能なガス供給構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明のガス供給構造は以下の特徴を有する。
【００１７】
（１）ガスを供給するノズルと、前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００１８】
レセプタクルに設けられた異物除去部材が、レセプタクルに配設されたＯリングよりノズルの差込口側に設けられているので、上記異物除去部材によって、ノズル先端からノズル表面に存在する異物を除去しながらノズルがレセプタクルに差し込まれる。したがって、ノズル先端及びノズル表面の異物がＯリングへ付着することが抑制される。
【００１９】
（２）ガスを供給するノズルと、前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００２０】
ノズルに設けられた異物除去部材が、ノズルに配設されたＯリングよりノズルの先端側に設けられているので、上記異物除去部材によって、レセプタクルの差込口から延びる内周面に存在する異物を除去しながらノズルがレセプタクルに差し込まれる。したがって、ノズルに設けられたＯリングへの異物付着を抑制できる。
【００２１】
（３）ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００２２】
レセプタクルに設けられた異物除去部材が、レセプタクルに配設されたＯリングよりノズルの差込口側に設けられているので、上記異物除去部材によって、ノズル先端からノズル表面に存在する異物を除去しながらノズルがレセプタクルに差し込まれる。したがって、ノズル先端及びノズル表面の異物がＯリングへ付着することが抑制される。
【００２３】
（４）ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００２４】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載のガス供給構造において、さらに、レセプタクルに設けられ差込口側に設けられた差込口側Ｏリングが設けられているガス供給構造である。
【００２５】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載のガス供給構造において、ガスを貯蔵するタンクと、前記レセプタクルから前記タンクに至るガス流路の上流側に配設された損失係数の小さいフィルタと、前記ガス流路の下流側に配設された損失係数の大きいフィルタと、を備えたガス供給構造である。
【００２６】
上記両フィルタにより、タンクに供給されるガスの異物を捕捉するとともに、相対的に損失係数の小さいフィルタと損失係数の大きいフィルタとを組み合わせることによって、単一フィルタに比べ両フィルタの前後の差圧を小さくことができる。これにより、ガス流路内のフィルタ全体の目詰まりを起こしにくくすることができる。
【００２７】
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載のガス供給構造において、前記異物除去部材は、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が３００Ｎ以上５００Ｎ以下であるガス供給構造である。
【００２８】
上記摺動抵抗を有する異物除去部材を用いることにより、ガス供給構造内に存在する異物、特に水の除去特性が向上する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ガス供給構造内への異物混入を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。また、本発明のガス供給構造として、７０ＭＰａ高圧ガス充填用の水素充填コネクタを例に取り、以下に説明する。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態におけるガス供給構造の一例を図１及び図２に示す。図１，図２に示すように、本実施の形態のガス供給構造１００は、ガスを供給するノズル１０と、ノズル１０が差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクル２０と、ノズル１０とレセプタクル２０とをシールするＯリングと、ノズル１０の先端の異物がＯリングに付着することを抑制する異物除去部材２６と、を備える。
【００３２】
ここで、本実施の形態及び後述する実施の形態における用いられる「異物」とは、ノズルの先端及びその表面に付着可能な物質を指し、例えばゴミや水分を含む意である。
【００３３】
さらに、詳細に説明すると、本実施の形態におけるガス供給構造１００は、上述したドイツ提案形状において、ガス供給路１２を有するノズル１０と、ノズル１０が挿入接続される差込口２２を有するレセプタクル２０とからなり、レセプタクル２０は、差込口２２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング２４と、第１のＯリング２４よりガス供給の下流側に設けられガスシールのための第２のＯリング２８とを備え、第２のＯリング２８は、接合材２７によってその一部がレセプタクル２０の凹部に接合され、さらに、第２のＯリング２８より差込口２２側に位置するように、異物除去部材２６が配設されている。また、異物除去部材２６は、レセプタクル２０の差込口２２から延びる内周面に対し一部突出するようにレセプタクル２０に設けられている。
【００３４】
異物除去部材２６のレセプタクル２０に設けられる位置は、上述したように、第２のＯリング２８より差込口２２側であれば如何なる位置でもよいが、ノズル１０の差込時からノズル１０の先端及びその表面の異物を除去するためには、レセプタクル２０の差込口２２の近傍であって第１のＯリング２４に隣接した下流側に設けることがより好ましく、次いで、第１のリング２４と第２のリング２８との間のいずれかの位置に設けることが好ましい。また最終的に、第２のＯリング２８に異物が付着することを防止するという観点では、第２のＯリング２８の上流側であって第２のＯリング２８に隣接するように設けてもよい。
【００３５】
次に、図１，図２を用いて、第１の実施の形態のガス供給構造における異物除去動作を説明する。図１には、ノズル１０をレセプタクル２０に挿入する前の状態が示されている。図１に示すように、レセプタクル２０の内周面には、異物除去部材２６の一部を突出させて設けられている。したがって、ノズル１０をレセプタクル２０の差込口２２に挿入していくと、ノズル１０の先端からノズル１０の表面が順次異物除去部材２６に摺接し、これにより、ノズル１０の先端からノズル１０の表面の異物が除去されていき、清浄化されたノズル１０の先端及びその表面が、図２に示すようにレセプタクル２０の第２のＯリング２８に圧接する。これにより、第２のＯリング２８への異物付着が阻止され、第２のＯリング２８の異物による表面損傷が防止されるとともに、ノズル１０とレセプタクル２０とのガスシール性、例えば７０ＭＰａの高圧ガスのシール性が確保される。
【００３６】
本実施の形態におけるノズル１０及びレセプタクル２０は、金属からなり、加工及び強度の観点から、例えばステンレス鋼により形成される。
【００３７】
一方、本実施の形態における異物除去部材２６の素材は、ノズル１０の表面との摺接時に損傷を与えない程度の弾性及び可撓性の少なくとも一方を有する素材であれば如何なる素材でもよいが、例えばゴムや可撓性樹脂を用いることができ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。
【００３８】
また、異物除去部材２６は、レセプタクル２０の内周面に一連のリング状又は断続的なリング状で設けられていてもよく、異物除去部材２６の前記内周面より一部突出する部分は、例えばブレード状、ブラシ状であってもよい。また、一部突出する部分の長さは、選択した異物除去部材２６の弾性又は可撓性の度合いによって、適宜選択される。
【００３９】
さらに、異物除去部材２６は、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が、３００Ｎ以上５００Ｎ以下である。摺動抵抗を前記範囲にすることによって、ノズル１０の差込時にノズル１０の表面と摺接しても、ノズル１０への損傷がなく且つノズル１０の先端及びその表面の異物を除去することができ、特に異物が水の場合における除去性が高い。例えば、気体燃料を高圧水素容器（例えば、タンク）に充填するとき、気体燃料を−４０℃程度の低温にして充填を行う際に、ノズル１０表面の水が異物除去部材２６により除去されてからレセプタクル２０に挿入されるため、ノズル１０とレセプタクル２０との間の隙間のない第２のＯリング２８において水が氷結するおそれはなく、したがって、ノズル１０とレセプタクル２０との脱着時に、第２のＯリング２８の一部剥離などの損傷を防止することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態におけるガス供給構造の一例を図３及び図４に示す。図３，図４に示すように、本実施の形態のガス供給構造２００は、ガスを供給するノズル３０と、ノズル３０が差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクル４０と、ノズル３０とレセプタクル４０とをシールするＯリングと、ノズル３０の先端の異物がＯリングに付着することを抑制する異物除去部材３６と、を備える。
【００４１】
さらに、詳細に説明すると、本実施の形態におけるガス供給構造２００は、上述した日本提案形状において、ガス供給路３２を有するノズル３０と、ノズル３０が挿入接続される差込口４２を有するレセプタクル４０とからなり、レセプタクル４０は、差込口４２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング４４が設けられ、一方ノズル３０のノズル先端には、ガスシールのための第２のＯリング３８が設けられ、第２のＯリング３８は、接合材３７によってその一部がノズル９０の先端付近に設けられた凹部に接合されている。また、異物除去部材３６は、第２のＯリング３８よりノズル３０の先端側に位置するように、ノズル３０に設けられている。
【００４２】
異物除去部材３６のノズル３０に設けられる位置は、上述したように、第２のＯリング３８よりノズル３０の先端側であれば如何なる位置でもよいが、ノズル３０の差込時からレセプタクル４０の内周面の異物を除去するためには、ノズル３０の先端付近に設けることがより好ましく、次いで第２のＯリング３８への異物付着防止の観点から、第２のＯリング３８に隣接したノズル３０の先端側設けることが好ましい。
【００４３】
次に、図３，図４を用いて、第２の実施の形態のガス供給構造における異物除去動作を説明する。図３には、ノズル３０をレセプタクル４０に挿入する前の状態が示されている。図３に示すように、ノズル３０の表面には、異物除去部材３６の一部が突出するように設けられている。したがって、ノズル３０をレセプタクル４０の差込口４２に挿入していくと、異物除去部材３６がレセプタクル４０の差込口４２から延びる内周面を摺接し、これにより、レセプタクル４０の内周面の異物が除去されていき、清浄化されたレセプタクル４０の内周面が、図４に示すように、ノズル３０の第２のＯリング３８に圧接する。これにより、第３のＯリング２８への異物付着が阻止され、第２のＯリング２８の異物による表面損傷が防止されるとともに、ノズル３０とレセプタクル４０とのガスシール性、例えば７０ＭＰａの高圧ガスのシール性が確保される。
【００４４】
なお、第２の実施の形態におけるノズル３０及びレセプタクル４０は、上述した第１の実施の形態と同様に、金属からなり、例えばステンレス鋼により形成される。また、異物除去部材３６の素材は、上述した第１の実施の形態と同様、レセプタクル４０の表面との摺接時に損傷を与えない程度の弾性及び可撓性の少なくとも一方を有する素材であれば如何なる素材でもよいが、例えばゴムや可撓性樹脂を用いることができ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。
【００４５】
また、異物除去部材３６は、ノズル３０の表面に一連のリング状又は断続的なリング状で設けられていてもよく、異物除去部材３６のノズル３０の表面より一部突出させた部分は、例えばブレード状、ブラシ状であってもよく、また、一部突出する部分の長さは、選択した異物除去部材３６の弾性又は可撓性の度合いによって、適宜選択される。
【００４６】
さらに、異物除去部材３６は、上述した第１の実施の形態と同様に、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が、３００Ｎ以上５００Ｎ以下である。摺動抵抗を前記範囲にすることによって、ノズル３０の差込時にレセプタクル４０の内周面と摺接しても、レセプタクル４０への損傷がなく且つレセプタクル４０の内周面の異物を除去することができ、特に異物が水の場合における除去性が高い。上述したように、気体燃料を高圧水素容器（例えば、タンク）に充填するとき、気体燃料を−４０℃程度の低温にして充填を行う際に、レセプタクル４０の表面の水がノズル３０の異物除去部材３６により除去されるため、ノズル３０とレセプタクル４０との間の隙間のない第２のＯリング３８において水が氷結するおそれはなく、したがって、ノズル３０とレセプタクル４０との脱着時に、第２のＯリング３８の一部剥離などの損傷が防止される。
【００４７】
また、本発明の第３の実施の形態におけるガス供給構造の一例を図５に示す。図５に示すように、本実施の形態のガス供給構造は、上記第１、第２の実施の形態におけるガス供給構造において、さらにガスを貯蔵するタンクと、レセプタクルから前記タンクに至るガス流路５０の上流側に配設された損失係数の小さいフィルタ５２と、ガス流路５０の下流側に配設された損失係数の大きいフィルタ５４とを備える。
【００４８】
図７には、相対的に損失係数の小さいフィルタ５２の前後の差圧（すなわち、図１のΔＰf＝Ｐ0−Ｐ1）とフィルタ５２の上流側のガス圧との関係を表すグラフが示されている。図７に示すように、上流側のガス圧が高いほど、差圧ΔＰf＝Ｐ0−Ｐ1）は低くなる。一方、図８には、相対的に損失係数の大きいフィルタ５４の前後の差圧（すなわち、図１のΔＰs＝Ｐ1−Ｐ2）とフィルタ５４の上流側のガス圧との関係を表すグラフが示されている。図８に示すように、上流側のガス圧が高いほど、差圧ΔＰs＝Ｐ0−Ｐ1）は高くなる。したがって、高圧ガスが最初に進入してくるガス流路５０の上流側に相対的に損失係数の小さいフィルタ５２を配置することによって、フィルタ５２前後の差圧ΔＰfを低くすることができ、フィルタ５２への目詰まりを防止しながら、フィルタ５２にてタンクに供給されるガス中の相対的に大きい異物を捕捉することができる。したがって、一部異物が除去された高圧ガスが、ガス流路５０の下流側に配置された相対的に損失係数の大きいフィルタ５４を通過しても、従来のフィルタ５４のみの配設時に比べ、差圧ΔＰsを小さくすることができ、且つ異物による目詰まりを起こしにくくすることができる。
【００４９】
すなわち、相対的に損失係数の小さいフィルタ５２と損失係数の大きいフィルタ５４とを組み合わせることによって、タンクに供給されるガスの異物をより確実に捕捉するとともに、単一フィルタ、特にフィルタ５４のみの場合に比べ、両フィルタ５２，５４の前後の差圧ΔＰf，ΔＰsを小さくすることができ、これにより、ガス流路５０内のフィルタ全体の目詰まりを起こしにくくすることができる。
【００５０】
損失係数の小さいフィルタ５２としては、例えば網状フィルタを用いることができ、網状フィルタを形成するワイヤ間の距離は、例えば０．２ｍｍであるものが好ましいが、これに限るものではない。また、配設されるフィルタ５２は、１個であってもよいが、２個以上を用いてもよく、例えば図６に示すように、同じワイヤ間距離を有するフィルタ５２を一方向に徐々に回転させて積層又は間隔をあけて配置してもよい。このように２個以上を用いることによって、フィルタ５２の孔径を変えることもでき、また間隔をあけて配置することによってより差圧を低減することもできる。
【００５１】
損失係数の大きいフィルタ５４としては、例えば焼結金属フィルタを用いることができ、焼結金属フィルタとしては孔径５μｍのものが好ましいが、これに限るものではない。
【００５２】
また、フィルタ５２とフィルタ５４のそれぞれの通過孔径は、通過させるガス圧及びガスに混入する異物によって適宜選択される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のガス供給構造は、ガスを供給するための用途であれば如何なる用途でも良いが、特に高圧ガス充填に適しており、さらに車両等の移動体に搭載される水素充填コネクタの用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガス供給構造の一例の挿入前の状態を示す一部破断断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるガス供給構造の挿入後の状態を示す一部破断断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるガス供給構造の挿入前の状態を示す一部破断断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるガス供給構造の挿入後の状態を示す一部破断断面図である。
【図５】本発明の第３実施の形態におけるガス供給構造のガス流路の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるガス供給構造に用いる損失係数の小さいフィルタの構成の一例を示す模式図である。
【図７】損失係数の大きいフィルタの前後の差圧と上流ガス圧との関係を示すグラフである。
【図８】損失係数の小さいフィルタの前後の差圧と上流ガス圧との関係を示すグラフである。
【図９】充填ガス圧３５ＭＰａ仕様の水素充填コネクタの構造の一例を示す一部破断断面図である。
【図１０】充填ガス圧７０ＭＰａ仕様のドイツ提案形状の水素充填コネクタの構造の一例を示す一部破断断面図である。
【図１１】充填ガス圧７０ＭＰａ仕様の日本提案形状の水素充填コネクタの構造の一例を示す一部破断断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，３０ ノズル、１２，３２ ガス供給路、２０，４０ レセプタクル、２２，４２ 差込口、２４，４４ 第１のＯリング、２６，３６ 異物除去部材、２７，３７ 接合材、２８，３８ 第２のＯリング、５０ ガス流路、５２，５４ フィルタ、１００，２００ ガス供給構造。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給構造、特にガスシール性を向上させたガス供給構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車やハイブリッド自動車には、燃料電池が搭載されている。また、燃料電池として、例えば固体高分子型燃料電池を用いることができ、この固体高分子型燃料電池の発電の仕組みは、一般に、燃料極（アノード側電極）に燃料ガス、例えば水素含有ガスが、一方、空気極（カソード側電極）には酸化剤ガス、例えば主に酸素（Ｏ2）を含有するガスあるいは空気が供給され、燃料極に供給された水素含有ガスは、電極の触媒の作用により電子と水素イオン（Ｈ+）に分解され、電子は外部回路を通って、燃料極から空気極に移動し、電流が作り出される。一方、水素イオン（Ｈ+）は、燃料極と空気極とに挟持された電解質膜を通過して空気極に達し、酸素および外部回路を通ってきた電子と結合することによって、反応水（Ｈ2Ｏ）を生成する。
【０００３】
上述した燃料電池に水素含有ガス（例えば、水素ガス）を供給するため、電気自動車やハイブリッド自動車には、水素燃料貯蔵システムが搭載されている。この水素燃料貯蔵システムは、高圧水素容器と、水素ステーションのディスペンサーから上記高圧水素容器に高圧水素を充填する際の締結部分となる水素充填コネクタとを有する。
【０００４】
図９に示すように、従来の水素充填コネクタ３００は、水素ガスを供給するノズル（図示せず）と、前記ノズルが挿入される差込口７２を有するレセプタクル７０とを有し、レセプタクル７０の差込口７２の近傍にガスをシールするためのＯリング７４が設けられている。図９に示す水素充填コネクタ３００は、３５ＭＰａの高圧水素ガスの充填に用いられるガス供給構造であり、ＩＳＯ１７２６８に準拠した水素充填コネクタの標準形状である。
【０００５】
図９に示すような水素充填コネクタ３００によって、３５ＭＰａの高圧水素ガスが高圧水素容器に充填された車両の航続距離は、概略３５０ｋｍであり、市場で要望される航続距離５００ｋｍに比べ航続距離が不足していた。一方、車両パッケージの制約上、高圧水素容器を大型化することは困難であるため、近年、高圧水素ガスの充填圧を３５ＭＰａから７０ＭＰａへ高圧化することが提案されている。この充填ガスの高圧化に伴い、水素充填コネクタにおけるノズル径を小径化する必要が生じ、その結果、ノズル長が長くなり、ノズル先端付近におけるガスシール性も要求されている。
【０００６】
例えば、７０ＭＰａによる水素充填可能なドイツの１社から提案された水素充填コネクタの新規構造（以下「ドイツ提案形状」という）の一例を、図１０に示す。図１０に示すように、ドイツ提案形状の水素充填コネクタ４００は、ガス供給路１２を有するノズル１０と、ノズル１０が挿入接続される差込口８２を有するレセプタクル８０とからなり、レセプタクル８０は、差込口８２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング８４と、第１のＯリング８４よりガス供給の下流側に設けられガスシールのための第２のＯリング８８とを備え、第２のＯリング８８は、接合材８７によってその一部がレセプタクル８０の凹部に接合されている。
【０００７】
また、７０ＭＰａによる水素充填可能な日本の１社から提案された水素充填コネクタの新規構造（以下「日本提案形状」という）の一例を、図１１に示す。図１１に示すように、日本提案形状の水素充填コネクタ５００は、ガス供給路９２を有するノズル９０と、ノズル９０が挿入接続される差込口２２を有するレセプタクル２０とからなり、レセプタクル４０は、差込口４２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング４４が設けられ、一方ノズル９０のノズル先端には、ガスシールのための第２のＯリング９８が設けられ、第２のＯリング９８は、接合材９７によってその一部がノズル９０の先端付近に設けられた凹部に接合されている。
【０００８】
しかしながら、ノズル長が長くなることに連れて、ノズルの表面に付着した異物がノズル先端からガスとともにレセプタクルのガス流路へ混入するおそれがある。一方、上記ドイツ提案形状及び日本提案形状のいずれも、異物混入を抑制する手段は設けられていない。
【０００９】
また、特許文献１には、ガスを充填するノズルと、ノズルよりガスが供給されるレセプタクルとを有し、ガス充填時におけるレセプタクルとノズルの異常を診断する異常診断手段を備える燃料充填システムが提案されている。しかしながら、特許文献１に提案された燃料充填システムにおいても、異物混入を抑制する手段は設けられていない。
【００１０】
なお、特許文献２には、光通信用スリーブのフェルール差込口の内周面に、突出した摺接面を有する嵌装部材を設け、フェルールの差込時のフェルールの表面のゴミを除去し、光通信用スリーブへゴミが入り込むことを防止する光通信スリーブの構造が提案されている。また、特許文献３，４には、通過するガス中の有害成分やゴミを除去するためのフィルタの構造が提案されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１７７２５３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１８８２号公報
【特許文献３】特開２００３−２２５５４０号公報
【特許文献４】特開平８−７５０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、充填ガスの高圧化に伴い提案されている水素充填コネクタの新規構造のいずれも、ノズル長が伸びたことによるノズル表面に付着した異物のレセプタクルのガス流路へ混入するを抑制する手段が設けられていない。
【００１３】
したがって、例えばドイツ提案形状の水素充填コネクタにおいて、ノズル表面の異物が付着したまま、ガス充填時のノズルをレセプタクルの差込口に挿入すると、ノズルと隙間のないレセプタクルに設けられたＯリング、特にノズル先端近傍に設けられたＯリングに異物が付着し、例えばＯリング表面に傷がついた場合にはシール性が不良になるおそれがある。同様に、例えば日本提案形状の水素充填コネクタにおいて、レセプタクルの差込口の内周面にゴミが付着している場合にも、ノズルの先端付近のＯリングにゴミが付着し、例えばＯリングの表面に傷がついた場合にはシール性が不良になるおそれがある。
【００１４】
また、気体燃料を充填するとき、高圧水素容器（例えば、タンク）の温度上昇を防止するために、通常気体燃料を−４０℃程度の低温にて充填を行う。この充填の際に、水素充填コネクタのノズルに水が付着していると氷結して固着し、ノズルがレセプタクルから外れなくなるおそれがあり、この状態で無理にノズルをレセプタクルから引き抜いた場合、特に水素充填コネクタ内のＯリングが一部剥離してしまい、シール性が損なわれるおそれがある。このような低温気体燃料充填における不具合は、従来の水素充填コネクタの構造および上述した従来技術では解消することは難しい。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ガス充填時にノズルをレセプタクルに差し込む際に、ノズル表面の異物がガス供給構造内のＯリングへ付着することを防止可能なガス供給構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明のガス供給構造は以下の特徴を有する。
【００１７】
（１）ガスを供給するノズルと、前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００１８】
レセプタクルに設けられた異物除去部材が、レセプタクルに配設されたＯリングよりノズルの差込口側に設けられているので、上記異物除去部材によって、ノズル先端からノズル表面に存在する異物を除去しながらノズルがレセプタクルに差し込まれる。したがって、ノズル先端及びノズル表面の異物がＯリングへ付着することが抑制される。
【００１９】
（２）ガスを供給するノズルと、前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００２０】
ノズルに設けられた異物除去部材が、ノズルに配設されたＯリングよりノズルの先端側に設けられているので、上記異物除去部材によって、レセプタクルの差込口から延びる内周面に存在する異物を除去しながらノズルがレセプタクルに差し込まれる。したがって、ノズルに設けられたＯリングへの異物付着を抑制できる。
【００２１】
（３）ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００２２】
レセプタクルに設けられた異物除去部材が、レセプタクルに配設されたＯリングよりノズルの差込口側に設けられているので、上記異物除去部材によって、ノズル先端からノズル表面に存在する異物を除去しながらノズルがレセプタクルに差し込まれる。したがって、ノズル先端及びノズル表面の異物がＯリングへ付着することが抑制される。
【００２３】
（４）ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたガス供給構造である。
【００２４】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載のガス供給構造において、さらに、レセプタクルに設けられ差込口側に設けられた差込口側Ｏリングが設けられているガス供給構造である。
【００２５】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載のガス供給構造において、ガスを貯蔵するタンクと、前記レセプタクルから前記タンクに至るガス流路の上流側に配設された損失係数の小さいフィルタと、前記ガス流路の下流側に配設された損失係数の大きいフィルタと、を備えたガス供給構造である。
【００２６】
上記両フィルタにより、タンクに供給されるガスの異物を捕捉するとともに、相対的に損失係数の小さいフィルタと損失係数の大きいフィルタとを組み合わせることによって、単一フィルタに比べ両フィルタの前後の差圧を小さくことができる。これにより、ガス流路内のフィルタ全体の目詰まりを起こしにくくすることができる。
【００２７】
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つに記載のガス供給構造において、前記異物除去部材は、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が３００Ｎ以上５００Ｎ以下であるガス供給構造である。
【００２８】
上記摺動抵抗を有する異物除去部材を用いることにより、ガス供給構造内に存在する異物、特に水の除去特性が向上する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ガス供給構造内への異物混入を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。また、本発明のガス供給構造として、７０ＭＰａ高圧ガス充填用の水素充填コネクタを例に取り、以下に説明する。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態におけるガス供給構造の一例を図１及び図２に示す。図１，図２に示すように、本実施の形態のガス供給構造１００は、ガスを供給するノズル１０と、ノズル１０が差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクル２０と、ノズル１０とレセプタクル２０とをシールするＯリングと、ノズル１０の先端の異物がＯリングに付着することを抑制する異物除去部材２６と、を備える。
【００３２】
ここで、本実施の形態及び後述する実施の形態における用いられる「異物」とは、ノズルの先端及びその表面に付着可能な物質を指し、例えばゴミや水分を含む意である。
【００３３】
さらに、詳細に説明すると、本実施の形態におけるガス供給構造１００は、上述したドイツ提案形状において、ガス供給路１２を有するノズル１０と、ノズル１０が挿入接続される差込口２２を有するレセプタクル２０とからなり、レセプタクル２０は、差込口２２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング２４と、第１のＯリング２４よりガス供給の下流側に設けられガスシールのための第２のＯリング２８とを備え、第２のＯリング２８は、接合材２７によってその一部がレセプタクル２０の凹部に接合され、さらに、第２のＯリング２８より差込口２２側に位置するように、異物除去部材２６が配設されている。また、異物除去部材２６は、レセプタクル２０の差込口２２から延びる内周面に対し一部突出するようにレセプタクル２０に設けられている。
【００３４】
異物除去部材２６のレセプタクル２０に設けられる位置は、上述したように、第２のＯリング２８より差込口２２側であれば如何なる位置でもよいが、ノズル１０の差込時からノズル１０の先端及びその表面の異物を除去するためには、レセプタクル２０の差込口２２の近傍であって第１のＯリング２４に隣接した下流側に設けることがより好ましく、次いで、第１のリング２４と第２のリング２８との間のいずれかの位置に設けることが好ましい。また最終的に、第２のＯリング２８に異物が付着することを防止するという観点では、第２のＯリング２８の上流側であって第２のＯリング２８に隣接するように設けてもよい。
【００３５】
次に、図１，図２を用いて、第１の実施の形態のガス供給構造における異物除去動作を説明する。図１には、ノズル１０をレセプタクル２０に挿入する前の状態が示されている。図１に示すように、レセプタクル２０の内周面には、異物除去部材２６の一部を突出させて設けられている。したがって、ノズル１０をレセプタクル２０の差込口２２に挿入していくと、ノズル１０の先端からノズル１０の表面が順次異物除去部材２６に摺接し、これにより、ノズル１０の先端からノズル１０の表面の異物が除去されていき、清浄化されたノズル１０の先端及びその表面が、図２に示すようにレセプタクル２０の第２のＯリング２８に圧接する。これにより、第２のＯリング２８への異物付着が阻止され、第２のＯリング２８の異物による表面損傷が防止されるとともに、ノズル１０とレセプタクル２０とのガスシール性、例えば７０ＭＰａの高圧ガスのシール性が確保される。
【００３６】
本実施の形態におけるノズル１０及びレセプタクル２０は、金属からなり、加工及び強度の観点から、例えばステンレス鋼により形成される。
【００３７】
一方、本実施の形態における異物除去部材２６の素材は、ノズル１０の表面との摺接時に損傷を与えない程度の弾性及び可撓性の少なくとも一方を有する素材であれば如何なる素材でもよいが、例えばゴムや可撓性樹脂を用いることができ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。
【００３８】
また、異物除去部材２６は、レセプタクル２０の内周面に一連のリング状又は断続的なリング状で設けられていてもよく、異物除去部材２６の前記内周面より一部突出する部分は、例えばブレード状、ブラシ状であってもよい。また、一部突出する部分の長さは、選択した異物除去部材２６の弾性又は可撓性の度合いによって、適宜選択される。
【００３９】
さらに、異物除去部材２６は、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が、３００Ｎ以上５００Ｎ以下である。摺動抵抗を前記範囲にすることによって、ノズル１０の差込時にノズル１０の表面と摺接しても、ノズル１０への損傷がなく且つノズル１０の先端及びその表面の異物を除去することができ、特に異物が水の場合における除去性が高い。例えば、気体燃料を高圧水素容器（例えば、タンク）に充填するとき、気体燃料を−４０℃程度の低温にして充填を行う際に、ノズル１０表面の水が異物除去部材２６により除去されてからレセプタクル２０に挿入されるため、ノズル１０とレセプタクル２０との間の隙間のない第２のＯリング２８において水が氷結するおそれはなく、したがって、ノズル１０とレセプタクル２０との脱着時に、第２のＯリング２８の一部剥離などの損傷を防止することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態におけるガス供給構造の一例を図３及び図４に示す。図３，図４に示すように、本実施の形態のガス供給構造２００は、ガスを供給するノズル３０と、ノズル３０が差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクル４０と、ノズル３０とレセプタクル４０とをシールするＯリングと、ノズル３０の先端の異物がＯリングに付着することを抑制する異物除去部材３６と、を備える。
【００４１】
さらに、詳細に説明すると、本実施の形態におけるガス供給構造２００は、上述した日本提案形状において、ガス供給路３２を有するノズル３０と、ノズル３０が挿入接続される差込口４２を有するレセプタクル４０とからなり、レセプタクル４０は、差込口４２の近傍に設けられガスシールのための第１のＯリング４４が設けられ、一方ノズル３０のノズル先端には、ガスシールのための第２のＯリング３８が設けられ、第２のＯリング３８は、接合材３７によってその一部がノズル９０の先端付近に設けられた凹部に接合されている。また、異物除去部材３６は、第２のＯリング３８よりノズル３０の先端側に位置するように、ノズル３０に設けられている。
【００４２】
異物除去部材３６のノズル３０に設けられる位置は、上述したように、第２のＯリング３８よりノズル３０の先端側であれば如何なる位置でもよいが、ノズル３０の差込時からレセプタクル４０の内周面の異物を除去するためには、ノズル３０の先端付近に設けることがより好ましく、次いで第２のＯリング３８への異物付着防止の観点から、第２のＯリング３８に隣接したノズル３０の先端側設けることが好ましい。
【００４３】
次に、図３，図４を用いて、第２の実施の形態のガス供給構造における異物除去動作を説明する。図３には、ノズル３０をレセプタクル４０に挿入する前の状態が示されている。図３に示すように、ノズル３０の表面には、異物除去部材３６の一部が突出するように設けられている。したがって、ノズル３０をレセプタクル４０の差込口４２に挿入していくと、異物除去部材３６がレセプタクル４０の差込口４２から延びる内周面を摺接し、これにより、レセプタクル４０の内周面の異物が除去されていき、清浄化されたレセプタクル４０の内周面が、図４に示すように、ノズル３０の第２のＯリング３８に圧接する。これにより、第３のＯリング２８への異物付着が阻止され、第２のＯリング２８の異物による表面損傷が防止されるとともに、ノズル３０とレセプタクル４０とのガスシール性、例えば７０ＭＰａの高圧ガスのシール性が確保される。
【００４４】
なお、第２の実施の形態におけるノズル３０及びレセプタクル４０は、上述した第１の実施の形態と同様に、金属からなり、例えばステンレス鋼により形成される。また、異物除去部材３６の素材は、上述した第１の実施の形態と同様、レセプタクル４０の表面との摺接時に損傷を与えない程度の弾性及び可撓性の少なくとも一方を有する素材であれば如何なる素材でもよいが、例えばゴムや可撓性樹脂を用いることができ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。
【００４５】
また、異物除去部材３６は、ノズル３０の表面に一連のリング状又は断続的なリング状で設けられていてもよく、異物除去部材３６のノズル３０の表面より一部突出させた部分は、例えばブレード状、ブラシ状であってもよく、また、一部突出する部分の長さは、選択した異物除去部材３６の弾性又は可撓性の度合いによって、適宜選択される。
【００４６】
さらに、異物除去部材３６は、上述した第１の実施の形態と同様に、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が、３００Ｎ以上５００Ｎ以下である。摺動抵抗を前記範囲にすることによって、ノズル３０の差込時にレセプタクル４０の内周面と摺接しても、レセプタクル４０への損傷がなく且つレセプタクル４０の内周面の異物を除去することができ、特に異物が水の場合における除去性が高い。上述したように、気体燃料を高圧水素容器（例えば、タンク）に充填するとき、気体燃料を−４０℃程度の低温にして充填を行う際に、レセプタクル４０の表面の水がノズル３０の異物除去部材３６により除去されるため、ノズル３０とレセプタクル４０との間の隙間のない第２のＯリング３８において水が氷結するおそれはなく、したがって、ノズル３０とレセプタクル４０との脱着時に、第２のＯリング３８の一部剥離などの損傷が防止される。
【００４７】
また、本発明の第３の実施の形態におけるガス供給構造の一例を図５に示す。図５に示すように、本実施の形態のガス供給構造は、上記第１、第２の実施の形態におけるガス供給構造において、さらにガスを貯蔵するタンクと、レセプタクルから前記タンクに至るガス流路５０の上流側に配設された損失係数の小さいフィルタ５２と、ガス流路５０の下流側に配設された損失係数の大きいフィルタ５４とを備える。
【００４８】
図７には、相対的に損失係数の小さいフィルタ５２の前後の差圧（すなわち、図１のΔＰf＝Ｐ0−Ｐ1）とフィルタ５２の上流側のガス圧との関係を表すグラフが示されている。図７に示すように、上流側のガス圧が高いほど、差圧ΔＰf＝Ｐ0−Ｐ1）は低くなる。一方、図８には、相対的に損失係数の大きいフィルタ５４の前後の差圧（すなわち、図１のΔＰs＝Ｐ1−Ｐ2）とフィルタ５４の上流側のガス圧との関係を表すグラフが示されている。図８に示すように、上流側のガス圧が高いほど、差圧ΔＰs＝Ｐ0−Ｐ1）は高くなる。したがって、高圧ガスが最初に進入してくるガス流路５０の上流側に相対的に損失係数の小さいフィルタ５２を配置することによって、フィルタ５２前後の差圧ΔＰfを低くすることができ、フィルタ５２への目詰まりを防止しながら、フィルタ５２にてタンクに供給されるガス中の相対的に大きい異物を捕捉することができる。したがって、一部異物が除去された高圧ガスが、ガス流路５０の下流側に配置された相対的に損失係数の大きいフィルタ５４を通過しても、従来のフィルタ５４のみの配設時に比べ、差圧ΔＰsを小さくすることができ、且つ異物による目詰まりを起こしにくくすることができる。
【００４９】
すなわち、相対的に損失係数の小さいフィルタ５２と損失係数の大きいフィルタ５４とを組み合わせることによって、タンクに供給されるガスの異物をより確実に捕捉するとともに、単一フィルタ、特にフィルタ５４のみの場合に比べ、両フィルタ５２，５４の前後の差圧ΔＰf，ΔＰsを小さくすることができ、これにより、ガス流路５０内のフィルタ全体の目詰まりを起こしにくくすることができる。
【００５０】
損失係数の小さいフィルタ５２としては、例えば網状フィルタを用いることができ、網状フィルタを形成するワイヤ間の距離は、例えば０．２ｍｍであるものが好ましいが、これに限るものではない。また、配設されるフィルタ５２は、１個であってもよいが、２個以上を用いてもよく、例えば図６に示すように、同じワイヤ間距離を有するフィルタ５２を一方向に徐々に回転させて積層又は間隔をあけて配置してもよい。このように２個以上を用いることによって、フィルタ５２の孔径を変えることもでき、また間隔をあけて配置することによってより差圧を低減することもできる。
【００５１】
損失係数の大きいフィルタ５４としては、例えば焼結金属フィルタを用いることができ、焼結金属フィルタとしては孔径５μｍのものが好ましいが、これに限るものではない。
【００５２】
また、フィルタ５２とフィルタ５４のそれぞれの通過孔径は、通過させるガス圧及びガスに混入する異物によって適宜選択される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のガス供給構造は、ガスを供給するための用途であれば如何なる用途でも良いが、特に高圧ガス充填に適しており、さらに車両等の移動体に搭載される水素充填コネクタの用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガス供給構造の一例の挿入前の状態を示す一部破断断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるガス供給構造の挿入後の状態を示す一部破断断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるガス供給構造の挿入前の状態を示す一部破断断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態におけるガス供給構造の挿入後の状態を示す一部破断断面図である。
【図５】本発明の第３実施の形態におけるガス供給構造のガス流路の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるガス供給構造に用いる損失係数の小さいフィルタの構成の一例を示す模式図である。
【図７】損失係数の大きいフィルタの前後の差圧と上流ガス圧との関係を示すグラフである。
【図８】損失係数の小さいフィルタの前後の差圧と上流ガス圧との関係を示すグラフである。
【図９】充填ガス圧３５ＭＰａ仕様の水素充填コネクタの構造の一例を示す一部破断断面図である。
【図１０】充填ガス圧７０ＭＰａ仕様のドイツ提案形状の水素充填コネクタの構造の一例を示す一部破断断面図である。
【図１１】充填ガス圧７０ＭＰａ仕様の日本提案形状の水素充填コネクタの構造の一例を示す一部破断断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，３０ ノズル、１２，３２ ガス供給路、２０，４０ レセプタクル、２２，４２ 差込口、２４，４４ 第１のＯリング、２６，３６ 異物除去部材、２７，３７ 接合材、２８，３８ 第２のＯリング、５０ ガス流路、５２，５４ フィルタ、１００，２００ ガス供給構造。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを供給するノズルと、
前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項２】
ガスを供給するノズルと、
前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項３】
ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項４】
ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス供給構造において、
さらに、レセプタクルに設けられ差込口側に設けられた差込口側Ｏリングが設けられていることを特徴とするガス供給構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガス供給構造において、
ガスを貯蔵するタンクと、
前記レセプタクルから前記タンクに至るガス流路の上流側に配設された損失係数の小さいフィルタと、
前記ガス流路の下流側に配設された損失係数の大きいフィルタと、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス供給構造において、
前記異物除去部材は、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が３００Ｎ以上５００Ｎ以下であることを特徴とするガス供給構造。
【請求項１】
ガスを供給するノズルと、
前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項２】
ガスを供給するノズルと、
前記ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項３】
ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
前記レセプタクルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの差込口側に位置するように前記レセプタクルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項４】
ノズルが差し込まれることによりガスの供給を受けるレセプタクルと、
ノズルに設けられ前記ノズルとレセプタクルとをシールし、ノズルを挿入する際にノズルと摺動するＯリングと、
前記Ｏリングより前記ノズルの先端側に位置するように前記ノズルに設けられた異物除去部材と、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガス供給構造において、
さらに、レセプタクルに設けられ差込口側に設けられた差込口側Ｏリングが設けられていることを特徴とするガス供給構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガス供給構造において、
ガスを貯蔵するタンクと、
前記レセプタクルから前記タンクに至るガス流路の上流側に配設された損失係数の小さいフィルタと、
前記ガス流路の下流側に配設された損失係数の大きいフィルタと、を備えたことを特徴とするガス供給構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガス供給構造において、
前記異物除去部材は、ＪＩＳ Ｂ ８８１２に準拠し引き抜き荷重の測定に基づく摺動抵抗が３００Ｎ以上５００Ｎ以下であることを特徴とするガス供給構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１５６３７１（Ｐ２００９−１５６３７１Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３６３０７（Ｐ２００７−３３６３０７）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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