填充装置的制作方法

本发明涉及用于填充例如作为燃料而使用的氢气等气体的填充装置。

背景技术：

在将例如氢作为燃料而行驶的车辆中，如图6所示，在具有储氢罐50、燃料填充系统(加注机60、填充软管45等)的氢填充站，连接填充喷嘴30和作为车辆侧填充口的插口40来填充氢气。一边根据搭载于车辆a的氢罐41的最高使用压力进行控制一边进行该填充。此外，在图6中，标号51表示从储氢罐50向加注机60供给氢的配管系统。作为这样的氢填充装置，存在例如本申请人提出的氢填充装置(例如参照专利文献1)，该氢填充装置是有效的技术。

在以往的氢填充装置中，构成为，在将氢填充装置的喷嘴和插口(车辆侧的插座(接受口))结合了时，喷嘴侧的连接销由插口按压而打开，从而氢流向插口侧。并且，为了防止氢气从连接销的外周面漏出，设有层叠型的密封件(杯型密封件)。在此，为了抑制喷嘴侧的连接销在半径方向运动(所谓的“晃动”)而使喷嘴和插口正好结合，在以往的氢填充装置中，在喷嘴侧的本体部设有向半径方向内方突出的引导部件，所述连接销在该引导部件的内周面滑动，由此抑制所述连接销在半径方向运动。

但是，由于所述引导部件的半径方向内周面和所述连接销滑动，所以，由于反复进行阀的开关而在所述连接销的滑动部位产生损伤、变形(凹陷等)。并且，在产生该损伤、变形的部位位于所述层叠型的密封件的半径方向内侧的区域时，存在氢经由该损伤、变形而向喷嘴外漏出的问题。另外，由于设置所述引导部件而必须相应地增加喷嘴的连接销轴向尺寸，从而还存在阻碍填充喷嘴的紧凑化的问题。在上述的氢填充装置(参照专利文献1)中，对该问题点的解决没有任何的公开。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-109350号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述的以往技术的问题点而提出的，其目的在于提供一种填充装置，能够抑制喷嘴的连接销在半径方向运动、防止在该连接销的外周面产生损伤、变形(凹陷等)，并且，能够使填充喷嘴紧凑化。

用于解决课题的手段

本发明的填充装置(100)具有储存氢燃料的储存罐和将氢从该储存罐经由燃料填充系统而填充于搭载于车辆的车载用氢填充罐的填充喷嘴(10)，填充喷嘴(10)具有杆状部件(2：连接销)和本体部(1)，在本体部(1)(的杆状部件半径方向外周部)配置有密封部件(3：层叠型的密封件)，在杆状部件(2)的顶端侧(车载用氢填充罐的插口20侧)设有密封部件保持部件(4：按压件)，具有保护杆状部件(2)的外周面不受与密封部件保持部件(4)的滑动损害的机构。

在此，保护杆状部件(2)的外周面不受与密封部件保持部件(4)的滑动损害的所述机构能够通过在密封部件保持部件(4：按压件)的半径方向内侧面涂敷硬度比杆状部件(2)的材料(例如不锈钢)低的原材料(例如树脂、al、cu等)来构成。或者，所述机构也能够通过在杆状部件(2)的表面涂敷硬度比密封部件保持部件(4：按压件)的材料(例如不锈钢)高的原材料(例如玻璃、碳系材料等)来构成。

或者，密封部件保持部件(4-1：按压件)由硬度比杆状部件(2)的材料(例如不锈钢)低的原材料(例如树脂)构成，(在本体部1装卸自由地)配置有保持件(17：第一保持件)，该保持件配置于密封部件保持部件(4-1：按压件)的顶端侧(车载用氢填充罐的插口20侧)且向半径方向内方延伸但不与杆状部件(2)接触，由此也能构成所述机构。在此情况下，优选在密封部件保持部件(4-1：按压件)的所述燃料填充系统侧(在本体部1装卸自由地)配置着第二保持件(18)，由所述保持件(17：第一保持件)和第二保持件(18)夹入密封部件保持部件(4-1：按压件)。

在本发明中，优选在杆状部件(2：连接销)的所述燃料填充系统侧端部设有阀芯(2a)，设有向关闭侧对阀芯(2a)施力的弹性件(5)。

在本发明的实施时，优选具有维持填充喷嘴(10)和车辆用填充口(20)的连结状态的夹紧机构(12)。

发明效果

根据具有上述构成的本发明，除了本体部(1)中杆状部件(2)贯通的部位的周边，还能够由密封部件保持部件(4：按压件)的内周面来防止杆状部件(2)在半径方向移动(所谓的“晃动”)。并且，通过保护杆状部件(2)的外周面不受与密封部件保持部件(4)的滑动损害的机构，即使反复进行填充喷嘴(10)内的阀的开关，也不会在杆状部件(2)与密封部件保持部件(4)滑动的部位产生损伤、变形(凹陷等)，即使杆状部件(2)与密封部件保持部件(4)滑动的部位位于所述层叠型的密封件(3)的半径方向内侧的区域，由于在杆状部件(2)的表面不存在损伤、变形，所以，也不会存在气体(例如氢)向喷嘴(10)外漏出的问题。

除此之外，在本发明中，密封部件保持部件(4)具有防止杆状部件(2)向半径方向运动(所谓的“晃动”)的功能，所以，无需在喷嘴(10)侧的本体部(1)另外设置向半径方向内方突出的引导部件，从而也无需在该引导部件与所述层叠型的密封件之间设置用于阀开关的移动量。结果，根据本发明，易于减小填充喷嘴(10)的杆状部件(2)轴线方向尺寸而将整体紧凑化。

附图说明

图1是在本发明的实施方式的填充喷嘴和车辆侧填充口分离的状态下示出的剖视图。

图2是在实施方式的填充喷嘴和车辆侧填充口连结的状态下示出的剖视图。

图3是表示图1、图2的密封部件保持部件和将该密封部件保持部件拧入填充喷嘴的本体部的工具的立体图。

图4是图2中的部分f4的放大图。

图5是表示实施方式的变形例的局部放大剖视图。

图6是以往技术的氢填充装置的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在图1中，填充喷嘴10从未图示的氢燃料储存罐经由燃料填充系统(加注机(dispenser)60、填充软管45等，参照图6)而将氢填充到车载用氢填充罐41。填充喷嘴10具有管接头本体1(以下，称为“本体部”)，在本体部1的氢供给源侧(在图1中为右侧)端部的中央部(在图1中为上下方向中央部)设有氢导入口1b。并且，在本体部1的插口20侧(车辆用填充口侧，在图1中为左侧)端部设有开口1c。开口1c是供插口20插入的开口。并且，如图2所示，在将填充喷嘴10和插口20结合时(例如氢填充时)，插口20位于图1所示的插口插入空间1d。

在图1中，在本体部1的上下方向中央部，形成有从氢导入口1b向插口插入空间1d延伸的本体内流路1a，在本体内流路1a收容有杆状部件2(连接销)。在杆状部件2的氢供给源侧(在图1中为右侧，氢供给源在图1中并未图示)的端部设有阀芯2a，阀芯2a收容于本体内流路1a的阀芯收容部1e。在阀芯收容部1e内，在阀芯2a的氢供给源侧(图1的右侧)配置有作为弹性件的弹簧5。阀芯2a、由阀芯收容部1e的端部(在图1中为左端部)的台阶部构成的阀座1m和弹簧5构成阀机构。

杆状部件2在本体内流路1a内在图1中沿左右方向自如滑动，在并未与图1所示的插口20连结的状态下，阀芯2a在弹簧5的弹性反作用力的作用下被向插口20侧(在图1中为左侧)施力而落座于由阀芯收容部1e的端部(在图1中为左端部)的台阶部构成的阀座1m，从而阀机构(阀芯2a等)关闭。杆状部件2为中空形状，中空部分构成杆内流路2b。并且，杆状部件2具有大径部2c、细径部2d、阀芯2a、直径尺寸变化部2f，在直径尺寸变化部2f形成有开口2e，大径部2c和细径部2d由直径尺寸变化部2f连接。在氢气填充时(参照图2)，氢气从加注机(在图1、图2中并未图示，参照图6)经由由阀芯2a等构成的阀机构而流入本体内流路1a内。流入了本体内流路1a内的氢气经由杆状部件2的开口2e而流过杆内流路2b。

在杆状部件2的大径部2c形成有台阶部2g，在填充喷嘴10和插口20连结了时，台阶部2g与本体部1的台阶部1f卡合。在杆状部件2的细径部2d固定有螺母部件2h，螺母部件2h与本体部1的凸部1g(或者，与杆内流路2b连续的小径的流路2n的端部)卡合，从而防止在氢填充时杆状部件2向插口侧(在图1中为左侧)脱离。在本体部1中，杆状部件2的大径部2c滑动的部分、与螺母部件2h的外周面相对向的部分、后述的密封部件保持部件4(按压件)的内周面，与杆状部件2对应的部分协作来抑制杆状部件2在半径方向运动(产生所谓的“晃动”)。

在图1中，在本体部1，在与杆状部件2的大径部2c的半径方向外周部相对向的区域配置有密封部件3(层叠型的密封件，所谓的“杯型密封件(cupseal，皮碗式密封件)”)。杯型密封件3配置于本体部1的插口20侧(在图1中为左侧)端面1h附近，杯型密封件3的内径尺寸被设定为与杆状部件2的大径部2c(比台阶部2g靠插口侧(在图1中为左侧))的外径尺寸大致相等，并被设定为大径部2c能在杯型密封件3内滑动。

与杯型密封件3的端面1h侧(在图1中为左侧)相邻地设有密封部件保持部件4。密封部件保持部件4固定于本体部1的内周，标号4a表示形成于密封部件保持部件4的阳螺纹。此外，作为将密封部件保持部件4固定于本体部1的内周的手段，能采用螺纹以外的公知的手段。密封部件保持部件4具有保持杯型密封件3的功能，以抑制杆状部件2在半径方向运动(产生所谓的“晃动”)、并使得杯型密封件3不向杆状部件2的顶端侧(在图1中为左侧：插口20侧)移动。

在图2中，在将喷嘴10和插口20连结了的状态下，杆状部件2的顶端侧(插口侧：在图1、图2中为左侧)的卡合部2i(图1)与插口20的顶端侧(喷嘴侧：在图1、图2中为右侧)的卡合部20c(图1)抵接，杆状部件2从图1所示的状态向图1、图2的右方向(从插口20离开的方向)移动。标号21表示o型环。o型环21是防止在本体部1(喷嘴10)和插口20连结了时从杆内流路2b流向插口内流路20b的氢气从预定的流路漏出的密封部件。在杆状部件2从图1所示的状态向图1、图2的右方向移动了时，杆状部件2移动到杆状部件2的大径部2c的台阶部2g(图1)与本体部1的台阶部1f(图1)抵接的位置为止。

随着杆状部件2从图1所示的状态向图1、图2的右方向移动，杆状部件2顶端的阀芯2a克服弹簧5的弹性反作用力而从阀座1m离开，将阀机构打开。于是，从图1、图2中并未图示的氢供给源供给的高压的氢气经由打开的阀机构而从氢导入口1b流入本体内流路1a。流入了本体内流路1a的氢气经由杆状部件2的开口2e、杆内流路2b而流过插口内流路20b，供给到图2中并未图示的车载用氢填充罐41(图6)内。

在图2中，在氢气流过本体内流路1a、杆内流路2b时，存在不从杆状部件2的开口2e流过杆内流路2b而是流过杆状部件2的大径部2c的外周面与本体内流路1a的内周面之间的间隙δ(漏出)并向本体部1外漏出之虞。为了防止这样的氢气的漏出，配置杯型密封件3来密封流过间隙δ的氢气。在此，杆部件2在本体部1内反复滑动由此使得杆状部件2滑动的部位r(图2)磨损而产生损伤、变形(凹陷等)。在产生这样的磨损而杆状部件2的该损伤、变形部位位于杯型密封件3的半径方向内侧的区域(内周部)时，就无法发挥杯型密封件3的密封功能，氢气通过杯型密封件3和杆状部件2的区域中的损伤、变形部位而向本体部1(喷嘴10)外漏出。

为了应对杆状部件2的磨损所带来的上述的事态，在图示的实施方式中，具有保护杆状部件2的外周面不受杆状部件2与密封部件保持部件4的滑动损害的机构。也就是说，在密封部件保持部件4的半径方向内侧面涂敷硬度比杆状部件2的材料(例如不锈钢)低的原材料(例如树脂、al、cu等)来构成保护所述杆状部件2的外周面的机构。或者，也可以在杆状部件2的至少部位r的表面涂敷硬度比密封部件保持部件4的材料(例如不锈钢)高的原材料(例如玻璃、碳系材料等)来构成所述机构。而且，还可以由硬度比密封部件保持部件4的材料高的原材料来构成杆部件2整体。在具有这样的构成的图示的实施方式中，即使反复进行杆状部件2的滑动，也能防止杆状部件2(的外周面)的部位r磨损，从而不产生损伤、变形(凹陷等)，在填充喷嘴10和插口20的连结状态下，即使杆状部件2与密封部件保持部件4滑动的部位r位于杯型密封件3的半径方向内侧的区域，(由于在杆状部件2的表面不存在损伤、变形，)也不会存在氢气从杯型密封件3与杆状部件2之间向本体部1(喷嘴10)外漏出的问题。

为了防止在氢填充时杯型密封件3被高压的氢气施力而向插口20侧移动，密封部件保持部件4通过螺纹等公知的方法而牢固地固定于本体部1的内周。图3(a)示出密封部件保持部件4的一个例子。在图3(a)中，在密封部件保持部件4的外周面形成有阳螺纹4a，阳螺纹4a螺纹结合于本体部1的内周的阴螺纹(未图示)。另外，在图3(a)中，在密封部件保持部件4的左侧的端面(在将密封部件保持部件4安装于本体部1时从杯型密封件3离开的一侧的端面)，形成有切槽4b。在将密封部件保持部件4固定于本体部1的内周时，采用图3(b)所示那样的专用工具t，使工具t的卡合部ta卡合于密封部件保持部件4的切槽4b并旋转，从而将密封部件保持部件4的阳螺纹4a充分地拧入本体部1内周的未图示的阴螺纹而将密封部件保持部件4牢固地固定于本体部1。

在图示的实施方式中，具有维持填充喷嘴10和插口20的连结状态的夹紧机构12。在图1中，在本体内流路1a的半径方向外方，在插口20侧(在图1中为左侧)，设有中空筒形状的夹紧件13。形成于夹紧件13的氢供给源侧(在图1中为右侧)的端部的卡定部13a嵌合并固定于在本体部1形成的夹紧嵌合槽1j。另一方面，在夹紧件13的插口侧端部(在图1中为左侧)设有突起13b，在填充喷嘴10和插口20的连结时(氢供给时)，如图2所示，突起13b嵌入插口20的嵌合槽20a。

在夹紧件13的半径方向外方设有操纵杆14。在操纵杆14一体地形成操纵杆用把持部14a，未图示的操作者把持操纵杆用把持部14a而使操纵杆14向箭头h方向移动，能够使之移动到防止夹紧件13的突起13b从插口20的嵌合槽20a脱离的位置和允许夹紧件13的突起13b从插口20的嵌合槽20a脱离的位置。在图1、图2中，在本体部1形成有允许操纵杆14向箭头h方向移动的操纵杆用开口部1k和操纵杆移动通路1l。

在图2所示的状态下，将操纵杆14的插口侧端部(在图2中为左端部)保持于夹紧件13的突起13b的半径方向外方位置，以防止夹紧件13从插口20的嵌合槽20a脱离。夹紧机构12具有：设置于操纵杆14的插口侧(在图2中为左侧)的端部且向半径方向内侧突出的突起14b(操纵杆的突起)；以及配置于比操纵杆的突起14b远离插口20的一侧(在图2中为右侧)的环状的弹性部件15(例如o型环)。环状弹性部件15嵌合于在操纵杆14的插口侧端部附近形成的弹性体用槽14c。

在氢填充时，成为图2所示那样填充喷嘴10和插口20连结的状态，氢气流入本体部内流路1a，流过杆内流路2b、插口内流路20b。此时，氢气的压力非常高(例如70mpa)，因该压力而作用欲将本体部1从插口20拉出的拉力f1(图2)。作用拉力f1(图2)的结果是：在夹紧件13的突起13b中的从插口20离开的一侧(在图2中为右侧)的倾斜面13ba和插口嵌合槽20a中的从插口20离开的一侧(在图2中为右侧)的倾斜面20aa的作用下，作为拉力f1的分力而朝向半径方向外方的力ro作用于夹紧件13，夹紧件13向半径方向外方移动。

在放大图2中的f4部分的图4中，在由于朝向半径方向外方的力ro而使夹紧件13向半径方向外方移动了时，成为弹性体15在半径方向被压扁的状态。结果，在区域ft，夹紧件13的突起13b的端面13bb与操纵杆14的突起14b的端面14ba抵接，无法从图4所示的状态起使操纵杆14相对于插口20、在图2、图4中的左右方向上向右侧移动，所以，无法使操纵杆14向从插口20离开的方向(在图2、图4中为右方向)移动。因此，操纵杆14继续位于夹紧件13的突起13b的半径方向外方，不会出现夹紧件13的突起13b从插口20的嵌合槽20a脱离的情况，能防止本体部1和插口20的连结解除的情况。通过适当地设计弹性体15的弹性系数、向夹紧侧的突出量、操纵杆14的突起14b的向夹紧侧的突出量、突起13b的倾斜面13ba的倾斜角度(图2、图4)、插口嵌合槽20a的倾斜面20aa(图2、图4)的倾斜角度等，能够起到上述的作用效果。此外，在图1、图2中，标号16表示在填充喷嘴10和插口20连结了时使操纵杆14位于夹紧机构12的插口20侧顶端的半径方向外方的操纵杆位置移动机构。

在图2、图4中，在完成氢气的填充且完成预定的泄压作业时，由氢气的高压引起的拉力f1(图2)消失。随之，作用于夹紧件13的朝向半径方向外方的力ro也消失，夹紧件13恢复到半径方向内方的位置(氢气填充前的位置)。因此，设置于操纵杆14的顶端附近的环状弹性部件15从图4所示的压扁的状态恢复到剖面圆形的状态，端面13bb与端面14ba不抵接，操纵杆14与图4所示的状态不同，能向从插口20离开的方向(在图2、图4中为右方向)移动。并且，若使操纵杆14向从插口20离开的方向(在图2、图4中为右方向)移动，则操纵杆14不位于夹紧件13的突起13b的半径方向外方，所以，夹紧件13的突起13b能从插口20的嵌合槽20a脱离而能够解除本体部1(填充喷嘴10)和插口20的连结。

根据图1～图4所示的实施方式的填充装置100，由密封部件保持部件4的内周面来抑制杆状部件2在半径方向运动，从而能够抑制杆状部件2的“晃动”。另外，作为保护杆状部件2的外周面不受杆状部件2与密封部件保持部件4的滑动损伤的结构，例如具有在密封部件保持部件4的内侧面涂敷硬度比杆状部件2的材料低的原材料的结构、或者在杆状部件2的表面涂敷硬度比密封部件保持部件4的材料高的原材料的结构、或者使杆部件2自身由硬度比密封部件保持部件4的材料高的原材料制成的结构。因此，即使反复进行填充喷嘴10内的阀机构(阀芯2a等)的开关，也不会在在杆状部件2的外周面(尤其是，图2所示那样在填充喷嘴10和插口20的连结状态下位于杯型密封件3的半径方向内方的部位r)产生损伤、变形(凹陷等)。结果，即使填充喷嘴10和插口20连结(图2)、杆状部件2位于杯型密封件3的半径方向内方，由于在杆状部件2的表面不存在损伤、变形，所以，也不会存在氢气向本体部1(喷嘴10)外漏出的问题。

另外，在将密封部件保持部件4螺纹固定于本体部1的内周时，使专用工具t卡合于密封部件保持部件4的切槽4b而进行拧入，所以，将密封部件保持部件4牢固地固定于本体部1。因此，密封部件保持部件4不会从本体部1脱落，能够由密封部件保持部件4来防止杯型密封件3受到高压的氢气的施力而向插口20侧移动。

在图示的实施方式中，密封部件保持部件4具有防止杆状部件2向半径方向运动(所谓的“晃动”)的功能，所以，无需在本体部1的插口20侧另外设置向半径方向内方突出的引导部件，从而也无需在该引导部件(另外设置的引导部件)与杯型密封件3之间设置用于阀开关的移动量。并且，与无需设置该移动量相应地，能够减小填充喷嘴10的杆状部件2轴线方向尺寸而将整体紧凑地构成。

此外，在图示的实施方式中，通过连结填充喷嘴10和插口20(车辆侧填充口)，杆状部件2的阀芯2a从阀座1m离开，打开阀机构，从氢导入口1b向插口20侧(车辆用填充口侧)的流路打开，能填充氢气，所以是安全的。并且，根据图示的实施方式，具有维持填充喷嘴10和插口20(车辆用填充口)的连结状态的夹紧机构12，在连结填充喷嘴10和插口20来填充氢时，在作用有氢填充压力的期间，无法将填充喷嘴10从插口20拆下。该夹紧机构12是机械式机构，不是使用氢气等流体而进行工作的机构，所以，无需设置用于该工作的流体回路、工作流体的密封结构(o型环等)。因此，也没有工作气体(氢气等)泄漏之虞，是可靠的。

接下来，参照图5，对图示的实施方式的变形例进行说明。在图5所示的变形例中，密封部件保持部件4-1整体由硬度比杆状部件2的材料(例如不锈钢)低的原材料(例如树脂)构成。在密封部件保持部件4-1的顶端侧(插口20侧、在图5中为左侧)配置第一保持件17。第一保持件17通过螺纹而螺纹结合于本体部1的内周。在图5中，标号17a表示形成于第一保持件17的阳螺纹。第一保持件17的内周面从杆状部件2(的外周面)离开，标号ε表示第一保持件17的内周面和杆状部件2的外周面的间隙(的尺寸)。因此，第一保持件17不与在轴向移动的杆状部件2接触。在密封部件保持部件4-1的杯型密封件3侧(氢供给源侧、在图5中为右侧)配置有第二保持件18。第二保持件18也与第一保持件17同样地螺纹结合于本体部1的内周，图5中的标号18a表示形成于第二保持件18的阳螺纹。并且，第二保持件18的内周面也从杆状部件2离开，第二保持件18的内周面和杆状部件2的外周面的间隙(的尺寸)也由标号ε表示。因此，第二保持件18也不与在轴向移动的杆状部件2接触。

密封部件保持部件4-1与图1～图4的实施方式同样地，内径尺寸与杆状部件2的大径部2c的外径大致相等，在顶端侧(插口20侧)支承杆状部件2，具有防止所谓的“晃动”的功能。密封部件保持部件4-1由硬度比杆状部件2的材料(例如不锈钢)低的原材料(例如树脂)构成，所以，与图1～图4的实施方式同样地，不会在杆状部件2(的外周面)与密封部件保持部件4-1滑动的部位产生损伤、变形(凹陷等)，从而也不会存在在氢填充时氢气从杆状部件2的表面与杯型密封件3的内面之间向本体部1(喷嘴10)外漏出的情况。

并且，由于夹入密封部件保持部件4-1地配置有第一保持件17、第二保持件18，所以，在氢填充时能防止向杆状部件2的轴线方向(图5的左右方向)被按压。因此，也能够防止密封部件保持部件4-1向半径方向内方膨胀而妨碍杆状部件2的轴向移动的情况。另外，将第二保持件18螺纹结合于本体部1的内周，插入密封部件保持部件4-1，以夹入密封部件保持部件4-1的方式将第一保持件17螺纹结合于本体部1，由此也会发挥能够易于组装的作用效果。图5的变形例中的其它构成、作用效果与图1～图4的实施方式相同。

图示的实施方式只不过是例示性的，而并非用来限定本发明的技术性的范围的主旨的记载。例如，在图示的实施方式中，作为氢填充装置进行了说明，但本发明也能应用为cng填充装置。

标号说明

1···本体部

2···杆状部件(连接销)

2a···阀芯

3···连接件(密封部件)

4、4-1···密封部件保持部件(按压件)

5···弹簧(弹性件)

10···填充喷嘴

12···夹紧机构

17···第一保持件

18···第二保持件

20···插口

100···填充装置