CN211543255U

CN211543255U - 高压容器的安装结构

Info

Publication number: CN211543255U
Application number: CN201922193703.1U
Authority: CN
Inventors: 片冈千明
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2029-12-09

Abstract

本实用新型提供一种高压容器的安装结构。作为高压容器的高压罐(10)具备罐主体(20)、及覆盖该罐主体(20)的盒体(60)，高压罐(10)上设置有当温度上升到规定温度以上时开阀而将罐主体(20)内的高压气体排出的易熔阀(50)、及将盒体(60)的顶面和底面穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道(70)，易熔阀(50)被设置在盒体(60)的内部，并位于通道(70)内。基于本实用新型的上述结构，在车辆发生火灾时易熔阀(50)能及早开阀，从而能在火灾的早期阶段将高压罐(10)内的气体排出。

Description

高压容器的安装结构

技术领域

本实用新型涉及一种存储高压气体的高压容器的安装结构。

背景技术

现有技术中，例如用氢气罐中存储的氢气发电而获得行驶所需的动力源的燃料电池车等车辆中，安装有存储高压气体的高压容器。

这样的车辆中，为了防止在车辆发生火灾时高压容器内的高压气体被加热而膨胀，通常在高压容器中设置有当温度上升到一定值时熔化穿孔而将气体排出的易熔阀，从而能在成为高温状态之前将高压气体排出。

另一方面，为了提高这样的高压容器承受外部撞击等的耐冲击性能，一般都用覆盖构件等将其覆盖，因而，在车辆发生火灾时，热量从覆盖构件传递到易熔阀需要一定时间，从而导致易熔阀的动作延迟。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于，提供一种在车辆发生火灾时易熔阀能及早开阀的高压容器的安装结构。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种高压容器的安装结构，该高压容器的安装结构中，所述高压容器用于存储高压气体，具备容器主体和将该容器主体覆盖的覆盖构件，并设置有当温度上升到规定温度以上时开阀而将所述容器主体内的高压气体排出的易熔阀，其特征在于：所述高压容器中设置有将所述覆盖构件的顶面和底面穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道，所述易熔阀被配置在所述覆盖构件的内部并位于所述通道内。

本实用新型的上述高压容器的安装结构的优点在于，当车辆发生火灾时，火焰会进入将覆盖构件的顶面和底面穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道中，因而，配置在覆盖构件内部并位于通道内的易熔阀的温度会迅速上升，从而能使易熔阀及早开阀。并且，由于易熔阀不是设置在覆盖构件外，而是设置在覆盖构件内，所以，能防止易熔阀受到飞石等撞击或与路面相碰等，从而能防止易熔阀误动作(误开阀)。

另外，本实用新型的上述高压容器的安装结构中，较佳为，在所述覆盖构件内，容纳所述容器主体的容纳空间与所述通道的内部空间之间被所述通道的烟囱形状的通道壁隔离。基于该结构，由于容纳容器主体的容纳空间与通道的内部空间之间隔着烟囱形状的通道壁，所以能防止车辆发生火灾时流入通道内部空间内的火焰将容器主体加热。

另外，本实用新型的上述高压容器的安装结构中，较佳为，所述易熔阀具有当温度上升到规定温度以上时熔化的可熔栓，所述易熔阀被设置为，所述可熔栓面朝着所述通道的靠近车辆下侧的开口。基于该结构，当火焰从通道的靠近车辆下侧的开口进入时会立即将可熔栓加热而使其熔化穿孔。

附图说明

图1是表示采用了本实用新型的实施方式的高压容器的安装结构的车辆的示意图。

图2是表示高压罐的示意俯视图。

图3是图2中的III－III线的箭头方向的截面图。

图4是表示高压容器的一个部分的示意立体图。

图5是图2中的V－V线的箭头方向的截面图。

图6是表示现有技术的高压罐的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式的高压容器的安装结构进行说明。但是，本实用新型不为下述实施方式中的记载所限定。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度等)不反映实际的尺寸关系。各图中，箭头FR表示车辆前后方向的前侧；箭头RH表示车宽方向的右侧；箭头UP表示车辆上侧。

＜车辆的整体结构＞

图1是表示采用了本实施方式的高压容器的安装结构的车辆1的示意图。如图1所示，车辆1具备作为电源的燃料电池堆3、电池(未图示)、驱动马达5、及作为存储氢气(高压气体)的高压容器的高压罐10。

燃料电池堆3配置在车体前部，并与高压罐10和空压机(未图示) 连接。燃料电池堆3是通过将多个电池单元叠层而构成的，被用作高压电源。构成燃料电池堆3的各电池单元中，由高压罐10供给的氢气与由空压机供给的氧气进行电化学反应，从而产生电力。

蓄电池是可充放电的二次电池，例如可采用镍氢氢化物二次电池、氢锂二次电池等。通常，利用燃料电池堆3的剩余电力、车辆1刹车时驱动马达5所产生的再生电力对蓄电池进行充电。

驱动马达5配置在车辆后部，通过变速机构(未图示)等与作为驱动轮的后轮9连接。燃料电池堆3所发的电及蓄电池的电由逆变器 (未图示)转换成三相交流电之后输入到驱动马达5而使驱动马达5 转动，马达5的转动力矩传递到后轮9而使车辆1行驶。

向燃料电池堆3供给氢气的高压罐10如图1所示那样，设置在车辆1的车辆前后方向的中间部位的地板7的下方。以下，对高压罐10 进行详细说明。

＜高压罐＞

图2是高压罐10的示意俯视图，图3是图2中的III－III线的箭头方向的截面图。其中，图2示出的是盒体(覆盖构件)60的盖体65 被卸下的状态。如图2及图3所示，高压罐(高压容器)10具备多个罐主体(容器主体)20、第一歧管30和第二歧管40、易熔阀50、及容纳(覆盖)上述各构件的盒体60。

多个罐主体20各自具备存储氢气的圆筒形的罐体部21、及用于将罐体部21内存储的氢气放出的、作为排放部的圆筒形的罐口部23、 25。罐体部21例如由用铝合金等制成的两个端部开口的圆筒体、卷绕在该圆筒体的外周面上的碳纤维增强树脂(CFRP：CarbonFiber Reinforced Plastic)所形成的第一加固层、及将卷绕在第一加固层和罐口部23、25的外周面上的碳纤维增强树脂束缚的纤维所形成的第二加固层构成。多个罐主体20以各自的长度方向(轴方向)与车辆前后方向相平行的状态在车宽方向上并列配置。

在多个罐主体20的车辆前后方向的后侧设置有第一歧管30。第一歧管30由铝合金等构成，具备多个(与罐主体20的个数相同)连接部31、及将在车宽方向上相邻接的连接部31彼此连结的连结管33。连接部31与罐主体20的车辆前后方向的后侧的罐口部23连接，由此，连接部31与罐主体20的内部连通。另外，多个连接部31彼此通过连结管33而连通，由此，多个罐主体20的内部通过第一歧管30而相互连通。

另外，在多个罐主体20的车辆前后方向的前侧设置有第二歧管 40。第二歧管40由铝合金等构成为块状的近似长方体，由螺栓67(参照图5)固定在盒体60上。在块状的近似长方体的第二歧管40的内部，形成有沿车宽方向延伸的主通道41、及从主通道41分歧出并分别向车辆前后方向的后侧延伸的多个(与罐主体20的个数相同)分岐通道43。并且，位于多个罐主体20的车辆前后方向的前侧的罐口部25分别与相对应的分岐通道43连接，由此，多个罐主体20的内部通过第二歧管40而相互连通。

进一步，在第二歧管40的内部，形成有从主通道41分岐出并向车辆前后方向的前侧延伸的一条主排出通道45。由此，存储在多个罐主体20内部的氢气从罐主体20分别流到第二歧管40的分岐通道43 后，经由主通道41而流入主排出通道45。

在第二歧管40的车辆前后方向的前侧，设置有与主排出通道45 连通的排出管49和调节流量用的阀门80。阀门80通过管道等连接构件与燃料电池堆3连接，这样，从多个罐主体20排出的氢气经由第二歧管40、排出管49、和阀门80而被供给到燃料电池堆3。

另外，在第二歧管40的内部形成有从主通道41分岐后向车辆前后方向的后侧延伸的一条副排出通道47。在第二歧管40的车辆前后方向的后侧设置有与副排出通道47连接的易熔阀50。易熔阀50在温度上升到规定温度以上时开阀，从而将存储在罐主体20内部的氢气排出。

更详细而言，如图5所示，易熔阀50的内部形成有与副排出通道 47连通的阀通道51，该阀通道51例如被铅或锡等低熔点金属等构成的可熔合金栓53(可熔栓)堵塞。因此，通常情况下，在第二歧管40 内部流通的氢气无法经由易熔阀50而排放到外部，但在易熔阀50被加热而导致可熔合金栓53的温度上升到规定温度以上时，可熔合金栓 53会熔化而使阀通道51打开，在此状态下，氢气被排放到外部。

盒体60由铝合金等金属构成，具有底壁部61、周壁部63、及盖体65。底壁部61和盖体65被构成为，俯视呈近似长方形的板状。周壁部63被构成为，与其延伸方向垂直的截面为长方形的闭合截面，其整体俯视呈近似矩形框状。底壁部61的外周部分与周壁部63的下端部相连，盖体65的外周部分与周壁部63的上端部固定连接。

由周壁部63包围的空间(容纳空间)内容纳有多个罐主体20、第一歧管30、第二歧管40、及易熔阀50。块状的近似长方体的第二歧管40由螺栓67固定连接在周壁部63的前侧壁部63a上。

＜烟囱形状的通道＞

为了使本实用新型的结构更易于理解，在此，对现有技术的高压罐110的结构进行说明。图6是表示现有技术的高压罐110的示意侧视图。

如图6所示，与本实施方式的高压罐10一样，现有技术的高压罐 110也是在具有底壁部161、周壁部163、及盖体165的盒体160内容纳有具备罐体部21和罐口部23、25的多个罐主体20。另外，第一歧管130具备多个(与罐主体20的个数相同)连接部131、及将在车宽方向上相邻接的连接部131彼此连结的连结管133，连接部131与罐口部23连接，从而多个罐主体20的内部通过第一歧管130而相互连通这一点也与本实施方式的高压罐110相同。

但是，现有技术的高压罐110中，第二歧管140与本实施方式的高压罐10不同，不是块状的近似长方体，而是与第一歧管130一样，具有多个(与罐主体20的个数相同)连接部141、及将在车宽方向上相邻接的连接部141彼此连结的连结管143的结构。并且，由于连接部141与罐口部25连结，所以多个罐主体20的内部通过第二歧管140 而相互连通。

另外，现有技术的高压罐110中，第一歧管130和第二歧管140 的所有的连接部131、141中设置有易熔阀150这一点也与本实施方式的高压罐10不同。即，现有技术的高压罐110被构成为，虽然所有的连接部131、141中都设置有易熔阀150，但所有的罐主体20内的氢气都从可熔合金栓最早熔化的一个易熔阀150排出。

然而，现有技术的高压罐110中，由于易熔阀150被盒体160覆盖，所以，在车辆发生火灾的情况下，热量经由盒体160传递到易熔阀150需要一定时间，所以易熔阀150的动作被延迟。

对此，本实施方式的上述高压容器的安装结构中，在高压罐10中设置有将盒体60的顶面(盖体65)和底面(底壁部61)穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道70，另外，易熔阀50配置在盒体60内部并位于通道70内。

图4是高压罐10的示意立体图，图5是图2中的V－V线的箭头方向的截面图。将通道70的内部空间隔离的壁部构件71(通道壁)例如由铝合金等金属构成，被形成为沿上下方向延伸并朝着车辆前后方向的前侧敞开的、截面为U字形的形状。壁部构件71的前端部71a(U字的两个前端部)如图2和图4所示那样，位于在车宽方向上相邻接的罐主体20的罐口部25彼此之间，并以将易熔阀50围住的状态通过焊接等方式与第二歧管40的位于车辆前后方向的后侧的面连接。另外，如图5所示，在壁部构件71的上端部71b和下端部71c分别形成有法兰部73、法兰部75，上端部71b的法兰部73通过焊接等与盖体65 的底面连接，下端部71c的法兰部75通过焊接等与底壁部61的顶面连接。由此，如图4所示那样，在盒体60内，容纳罐主体20的容纳空间60a与通道70的内部空间之间被烟囱形状的壁部构件71隔离。

另外，在盖体65上，沿着第二歧管40的位于车辆前后方向的后侧的面和壁部构件71的内周面形成有半长圆形的开口65a，同时，在底壁部61上，沿着第二歧管40的位于车辆前后方向的后侧的面和壁部构件71的内周面形成有半长圆形的开口61a。这样，通过设置壁部构件71的同时，在盖体65和底壁部61分别设置开口65a、开口61 a，而在高压罐10中形成了将盒体60的顶面和底面穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道70，并且易熔阀50在通道70内配置为，可熔合金栓53面朝着通道70的靠近车辆下侧的开口61a。

＜作用及效果＞

基于具有上述结构的本实施方式的高压容器的安装结构，在车辆发生火灾时火焰等将盒体60从位于车辆下侧的部分开始加热时，如图 5的粗线箭头所示那样，火焰流入将盒体60的顶面和底面穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道70的内部空间内，从而将易熔阀50直接加热。由此，易熔阀50的温度迅速上升而使可熔合金栓53及早熔化，从而易熔阀50能及早开阀，在火灾的早期阶段将高压气体排出。

而且，由于易熔阀50不是设置在盒体60外，而是设置在盒体60 内部，所以能防止易熔阀50受到飞石等的撞击，并能防止易熔阀50 与路面接触，从而能防止易熔阀50误动作(即，误开阀)。

另外，由于容纳罐主体20的容纳空间60a与通道70的内部空间之间隔着烟囱形状的壁部构件71(通道壁)，所以能防止车辆发生火灾时流入通道70内的火焰直接将罐主体20加热。

Claims

1.一种高压容器的安装结构，所述高压容器用于存储高压气体，具备容器主体和将该容器主体覆盖的覆盖构件，并设置有当温度上升到规定温度以上时开阀而将所述容器主体内的高压气体排出的易熔阀，其特征在于：

所述高压容器中设置有将所述覆盖构件的顶面和底面穿通并沿上下方向延伸的烟囱形状的通道，

所述易熔阀被配置在所述覆盖构件的内部并位于所述通道内。

2.如权利要求1所述的高压容器的安装结构，其特征在于：

在所述覆盖构件内，容纳所述容器主体的容纳空间与所述通道的内部空间之间被所述通道的烟囱形状的通道壁隔离。

3.如权利要求1或2所述的高压容器的安装结构，其特征在于：

所述易熔阀具有当温度上升到规定温度以上时熔化的可熔栓，

所述易熔阀被设置为，所述可熔栓面朝着所述通道的靠近车辆下侧的开口。