JP2002528331A - 低コスト、圧縮ガス燃料貯蔵システム - Google Patents

低コスト、圧縮ガス燃料貯蔵システム

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JP2002528331A
JP2002528331A JP2000578217A JP2000578217A JP2002528331A JP 2002528331 A JP2002528331 A JP 2002528331A JP 2000578217 A JP2000578217 A JP 2000578217A JP 2000578217 A JP2000578217 A JP 2000578217A JP 2002528331 A JP2002528331 A JP 2002528331A
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JP
Japan
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compressed gas
container
storage system
fuel storage
pressure
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JP2000578217A
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English (en)
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ウォズニアック，ジョン，ジェイ．
ウィエンホールド，ポール，ディー．
タイラー，デイル，ビー．
Original Assignee
ザ ジョンズ ホプキンズ ユニバーシティ
テクニカル プロダクツ グループ インコーポレイテッド
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 圧縮ガス自動車貯蔵システムは、低価格で形状の適合した容器（１１、１２）の内部に、衝撃吸収バンパー（２１、２２）により支持される、多数の圧縮ガス圧力セル（３０）を備えている。容器（１１、１２）は、圧縮ガス圧力セル（３０）に相関的な大きさにされ、これにより放射状のエアギャップ（２６）が各圧力セル（３０）を囲む。放射状のエアギャップ（２６）は、隣接した圧力セル（３０）への圧迫もしくは容器（１１、１２）への物理的な圧迫などを生じることなしに、圧力セル（３０）の膨張により導かれる圧力を許容する。圧力セル（３０）は、熱活性圧力除去装置（７４）および燃料貯蔵システムを自動車電力源および燃料供給アダプターへ接続している管（６３）を備える、ガス調節アセンブリによって相互接続されている。システムは、高速衝突において意図されるシャーシの変形を可能にするためのストラップ（１４、１５）で自動車に装着される。

Description

【発明の詳細な説明】
発明の背景 （発明の分野） 本発明は、ガス調節アセンブリが操作可能で、安全な制御装置のすべてを成型
されたハウジング内に備えることにより相互に連絡され、多数の高圧ガス貯蔵シ
リンダー（以下、圧力セルと呼ぶ）を含み、統合貯蔵システム（ＩＳＳ）と呼ば
れる、自動車用の統合された圧縮ガス燃料貯蔵システムに関する。
【０００１】 （背景） 石油生産の需要は増大しているが、国内の油の製造は、開拓することがより困
難になったアメリカの石油の埋蔵量のために減少している。アメリカの石油供給
量の半分は輸入されており、アメリカのエネルギー省は２０１０年までには６０
％不足すると予測している。アメリカ経済にとって承諾しがたい費用であるが、
容易に抽出された外国産の石油に頼っている国際的な石油会社は、需要に応じる
かもしれない。短期間に減少したことの主な原因は自動車である。最新の予測は
、２０３０年までに自動車が現在の５億台から１０億台へと世界的に激増すると
指摘している。解決策は明白であり、自動車用の代わりの燃料を開発しなければ
ならない。
【０００２】 水素、プロパン、メタン、または天然ガスなどの圧縮ガスは、自動車用の燃料
源として実現可能な代替物であることが証明されている。天然ガスは、アメリカ
では豊富な産物であり、それゆえに安いということから、代替物としてより関心
の高いひとつである。結果として、現在アメリカでは３万台以上の天然ガス車が
使用されている。これらの自動車は低燃費で、エンジンの整備を減らし、その上
、著しい排気ガスの削減をもたらすということが実証されている。このような自
動車は、限られた航続距離のために、高速のトラック、配達のトラック、バスや
タクシーなどに限定されていた。その限定および限界は、現在の圧縮ガス燃料シ
ステムが必要とする空間が原因となっている。この空間の損失は、トラックの寝
台の容積、乗用車のトランクおよび範囲を失う結果になった。その上に、ガス貯
蔵システムの費用のために、高額な最初の購入金額を強いられる。
【０００３】 圧縮ガス自動車燃料システムは、従来、留め金と共に機械的に留められ、自動
車のシャーシに厳密に取り付けられた、単一の大きなシリンダーもしくは、一連
の小さなシリンダーから構成される。たくさんの留め金、ブラケット、および過
剰なバルブならびに安全装置は、連邦法を遵守するために必要とされる。取り付
け及び整備費は高い。
【０００４】 現在の自動車用圧縮天然ガス燃料システムの一例は、図１に示されている。こ
のような典型的なシステムでは、圧縮天然ガス貯蔵シリンダーは、トランクにあ
り、貴重な積荷のスペースは狭くなり、また、どのタンクも適用される規制を満
たすための十分な量の安全装置を有しており、たくさんの安全装置が、至る所に
ある燃料送達システムの安全を保証するために過剰に組み入れられる。タンクの
大きさ及び数は減少させること可能であるが、この解決策は結果として、航続距
離の限界が受け入れがたいものとなる。前記のこと及び関係した要因は、軽装備
な天然ガス駆動車の売上とこの産業の発達とを阻止していた。
【０００５】 （発明の要約） 本発明は、上記のように議論された現在のガス貯蔵システムの限界を遠ざける
、圧縮ガス燃料貯蔵システムの製造のための材料および製造方法における最新の
進展事項を利用している。その最新の材料および製造方法は、著しく、はじめの
費用を下げ、燃料貯蔵システムの大量生産を可能にするために使われる。本発明
の決定的な重大点は、安全性の要求、および適用される政府基準や産業基準によ
って指示された適用基準を満たす、または上回る軽量化で、耐久性に優れた貯蔵
システムの設計を含むところにある。
【０００６】 本発明の圧縮ガス燃料貯蔵システムは、複数の複合多層シリンダー（圧力セル
）、一体化、圧力セル用の内部保護材料（すなわち泡、蜂の巣状）を有する耐久
性に優れた外殻、相互接続しているガスラインを持つ中枢ガス調節アセンブリ、
密封してあるが、修理のために移動することが可能なガス調節アセンブリ用の保
護カバー、システムを自動車に固定するためのストラップを含む。
【０００７】 この外殻は、自動車利用による物理的弊害に耐えることができる単一の容器に
、多数の圧力セルを一体化するのに役立つ、力のかからない（加圧されない）耐
火性構造である。この外殻および衝撃吸収材料（すなわち泡、蜂の巣状）は、そ
の中に衝撃の負荷から圧力セルを保護するのに役立つものを含んでいる。ガス調
節アセンブリ保護カバーおよび衝撃吸収材料は、泡、蜂の巣状のようなものと限
られているわけではないが、その中に衝撃の負荷からガス調節アセンブリを保護
するのに役立つものを含んでいる。外殻およびガス調節アセンブリ保護カバーは
、強化繊維熱可塑性物質や熱硬化性プラスチックなどの耐衝撃性の物質から製造
される。弾性のあるガスケットと、はとめとで結合されている外殻は、圧力セル
が水、経路中の塩類、自動車の流動体（すなわちガソリン、モーターオイル、バ
ッテリー酸剤、不凍液、ブレーキ液等）、太陽光などにさらされることを防ぐこ
とにも役立っている。
【０００８】 多数の圧力セルは、一つの容器にまとめられているので、単体のガス調節アセ
ンブリのみが、すべての安全基準を満たすことを必要とする。このガス調節アセ
ンブリは、熱活性圧力除去装置（thermally activated pressure relief device
）、手動の供給遮断弁（service shut-off valve）、電動のソレノイド弁、そし
て燃料貯蔵システムを自動車エンジン、および燃料補給アダプタに接続するポー
トを含んでいる。
【０００９】 本発明の圧縮ガス燃料貯蔵システムは、後部が衝突される事故があっても、自
動車のシャーシの構造コンプライアンスが変形しない自動車にストラップ、タブ
、またはブラケットで取り付けるように設計されている。これは、自動車の誰も
乗せていない区画領域（すなわちトランク、エンジン区画領域）において、シャ
ーシが変形することによって、衝突エネルギーを吸収することにより、乗客を保
護するように設計されている軽装備な自動車において、重大なことである。
【００１０】 したがって、自動車用圧縮ガス燃料貯蔵システムが提供する本発明の主要目的
は、そのシステムをシャーシの利用可能な空間、および自動車の積載強制に適応
するように長方形に近い、もしくは非円柱状の形状にすることである。
【００１１】 本発明の別の目的は、熱活性圧力除去装置、手動の供給遮断弁、電動のソレノ
イド弁、燃料システムを自動車エンジンおよび燃料補給アダプタに接続するポー
ト、および成型されたハウジング内に備えられた多数の圧力セルを備える、単一
のガス調節アセンブリを用いた圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを提供すること
にある。
【００１２】 本発明のさらなる目的は、半球状の形状のドーム状の端部を有する、円柱形の
圧力セルを備えた圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを提供することである。
【００１３】 本発明のさらなる目的は、圧力セルの間に計画的に配置された強化しているウ
ェブ（web)を備える、成型されたハウジング内に含まれている多数の圧力セルを
組み込んだ圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを提供することにある。
【００１４】 また、本発明のさらなる目的は、成型された容器のそれぞれの部分を互いに保
持する、留め金での固定、もしくは別の方法で、組み立てられる多数の圧力セル
のための成型された容器を提供することにある。
【００１５】 本発明の別の目的は、圧縮ガス自動車燃料システムのための、成型されたガス
調節アセンブリの保護カバーを提供することにある。
【００１６】 本発明のさらなる目的は、多数の圧力セルの保護ハウジングとして機能する、
成型された容器内の周囲の気圧を維持するための方法を提供することにある。
【００１７】 また、本発明のさらなる目的は、容器に圧力を加えることのない、通常の加圧
及び減圧操作の過程中に、燃料セルの膨張および縮小をもたらす保護容器内に、
多数の圧力セルを設置する方法を提供することにある。
【００１８】 また、本発明のさらなる目的は、調節された方法においてはガスが放出するの
にまかせているが、容器の壊滅的な破裂を引き起こさない高速の推進体による貫
通に耐える容器を可能にさせる保護容器内で、多数の圧力セルの個々の一つを隔
離する方法を提供することにある。
【００１９】 また、本発明のさらなる目的は、高速衝突によりシャーシが押しつぶされる事
故では、シャーシに対応してシステムが移動させられるが、通常の運転状態のも
とでシャーシに固定されたシステムを保持するためのストラップ、タブ、もしく
はブラケット、によって圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを自動車に取り付ける
方法を提供することにある。
【００２０】 本発明の別の主要な目的は、政府及び産業基準を満たすもしくは上回る圧縮ガ
ス自動車燃料貯蔵システムを提供することにある。
【００２１】 本発明の目的は、ＡＮＳＩ／ＮＦＰＡ５２、圧縮天然ガス（ＣＮＳ）自動車燃
料システム、１９９５年に公表され、アメリカ国家基準協会や国家火災保護連合
により公表されたような、圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムに関して、国家火災
保護連合によって進展され、そしてここで参考として採用される基準を満たす、
もしくは上回る圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを提供することにある。
【００２２】 本発明の別の目的は、天然ガス自動車連合によって進展され、また天然ガス自
動車（ＮＧＶ）燃料容器に関する基礎必要条件についてのアメリカ国家基準ＡＮ
ＳＩ／ＩＡＳ ＮＧＶ２−１９９８中に公表され、そしてここで参考として採用
される基準、およびその改訂版を満たす、もしくは上回る圧縮ガス自動車燃料貯
蔵システムを提供することにある。
【００２３】 また、本発明のさらなる目的は、天然ガス自動車連合によって進展され、また
天然ガス自動車（ＮＧＶ）燃料容器に関する圧縮除去装置（pressure relief de
vice）についてのアメリカ国家基準ＡＮＳＩ／ＩＡＳ ＰＲＤ１−１９９８中に
公表され、そしてここで参考として採用される基準、およびその改訂版を満たす
、もしくは上回る圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを提供することにある。
【００２４】 本発明の別の目的は、運輸省（ＤＯＴ）の国家高速道路交通安全行政（Nation
al Highway Traffic Safety Administration）（ＮＨＴＳＡ）によって進展する
基準や、連邦自動車安全基準の基準Ｎｏ．３０３、１９９４年の圧縮天然ガス自
動車燃料システム保全として国家高速道路交通安全行政によって公表された基準
、そしてここで参考として採用される基準を満たす、もしくは上回る圧縮ガス自
動車燃料貯蔵システムを提供することにある。
【００２５】 本発明のさらなる目的は、運輸省（ＤＯＴ）の国家高速道路交通安全行政（Ｎ
ＨＴＳＡ）によって進展する基準、連邦自動車安全基準の基準Ｎｏ．３０４、圧
縮天然ガス燃料容器として国家高速道路交通安全行政により公表された基準を満
たす、もしくは上回る圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムを提供することにある。
【００２６】 （発明の詳細な説明） 予想した本発明の主な利用は、自動車、バン、軽、中、重装備なトラック用の
燃料貯蔵システムである。したがって、好ましい実施形態は、利用できるシャー
シ空間にはめ込む、また従来のガソリン燃料タンクと同じ方法で取り付けられる
アセンブリの点から示される。図２は、自動車の内部、もしくは下に設けるよう
に形成し、大きさを示した好ましい実施形態を説明する。図１の先行技術の圧縮
ガス燃料貯蔵システムと、図２で示している本発明の統合したシステムとの比較
は、統合した方法は積荷の空間を保存するということを明示する。圧縮ガス統合
貯蔵システム７は、自動車のシャーシ８の下に組み込まれ、ガソリンを補充する
ポートと同じ位置の燃料補給ポート９を有することを可能とする。
【００２７】 本発明は、以下システム、もしくは統合された貯蔵システムを表すＩＳＳと呼
ばれ、高圧で貯蔵され、自動車の燃料源として利用できる、水素、天然ガス、天
然ガス／水素混合ガス、もしくはその他のガスのような圧縮ガスで使用するため
に設計される。しかし、説明を簡単にするために、本発明の好ましい実施形態で
は、４５００ｐｓｉｇまでの使用圧力での圧縮天然ガス（ＣＮＳ）燃料貯蔵シス
テムについて記載する。
【００２８】 本システムを典型的に自動車に取り付けた場合として、図２で説明する。本シ
ステムは、圧力抑制、破損耐性、そしてガス調節のコンセプトを具体化した。こ
こで図３および図４を参照すると、これらのコンセプトは、上部殻部１１と下部
殻部１２、及びガス調節アセンブリ保護カバー１３を持つガス調節アセンブリ４
０とから構成される保護的な、圧迫されない外殻１０内に含まれるドーム状の末
端をもつ円柱形の本体に組み入れられるタイプの、多数の圧縮ガス圧力セル３０
によって達成される。
【００２９】 この外殻１０は、非常に強く、成型された長方形に近い形の箱で、衝撃及び火
に耐性なプラスチック材料であり、圧力セルの形に合うな大きさにされる。この
外殻は、積荷や取り付けの手荒な取扱いによる弊害、ＦＭＶＳＳ３０３，３０４
やＡＮＳＩ／ＩＡＳ ＮＧＶ２−１９９８によって要求されるような道路瓦礫、
および自動車の衝突からの衝撃など、いろいろの環境条件下で構造上無傷なまま
であり、ひとつの容器に多数の圧力セルを一体化するように設計され、製造され
る。この外殻は、圧力循環、たき火、ひび耐性、落下、ゆれ衝撃や砲火を含む試
験において、ＦＭＶＳＳ３０４やＡＮＳＩ／ＩＡＳ ＮＧＶ２−１９９８の要求
をすべて満たす、もしくは上回るようなＩＳＳを与えることを助ける。この外殻
は、材料の選択、その内部に圧力セル間の凹所空間に配置される内部の芯により
、またその最終的なアセンブリによって、その強度を達成する。
【００３０】 ねじ留め具１０８（図５）は、組み立てられたガス調節アセンブリ保護カバー
１３を、取り付けねじ８２で組み立てられた外殻部の上部１１および下部１２に
固定するために、外殻１０の上部殻部１１および下部殻部１２の前端に配置され
る（図４）。好ましい実施形態において、ガス調節アセンブリ保護カバー取り付
けねじ８２の位置に、外殻の上部および下部の前方表面に金属製のねじ穴をあけ
た挿入物は、適所に成型されるか、取り付けられる。
【００３１】 この実施形態において、圧力セルの間の谷間空間には、外殻の全長に対する谷
間部分において、外殻内に一体的に成型された肋材片からなる縦の芯１１０（図
５）を備えている。どの谷間にも接触する半径の間のつなぎ部分によって形成さ
れた凹所の表面は、すべての装着装置がＩＳＳの外部の覆いの内部に、完全に適
合する装着部位を備える。シャーシにユニットを装着するために、自動車に取り
付けられた一対の外部の装着ストラップ１４、１５は、溝の形状をした部位１２
２、１２４（図６）と接続して働く。自動車にＩＳＳを取り付ける方法、および
高速な後部衝突事故でシャーシに対応してそれが移動させられることがあるが、
それが通常の運転条件の下で適所に居続ける方法を与える、これらの装着構成要
素は、外殻１０の上部１１および下部１２にある縦の谷間空間に適合する。
【００３２】 統合された燃料貯蔵システムを形成する様々な構成要素の配置は、図４の分解
図によって示される。好ましい実施形態において、図６に示すように、舌状の物
と溝４５とからなる上殻と下殻との間の連結部分は、接着密封剤を使って、また
は使わなくても、妨害やスナップフィットで互いにはめ込むように設計された、
外殻の周囲の長さに合わせて成型される。さらに、いくつかの支柱１１２（図５
）は、上殻と下殻との谷間空間に成型された。外殻が組み立てられるとき、上部
１１と下部１２とを互いに支柱を圧縮して差し込み、保持することにより、互い
に入れ子にした支柱のはめ込み面上に構成された細部１１４、および束縛ケーブ
ル１２０およびストラップロック１１８のような留め具は、各支柱を貫通して取
り付けられる。支柱を連結するこのような方法は、ハウジングの全体の構造的強
度が増すように働くが、外殻の薄い壁の性質は残っている。
【００３３】 ＩＳＳの外殻１０は、圧力セル３０のドーム状領域を囲み、保護している、衝
撃を吸収する保護バンパー２１、２２（図５）の取付けが可能な広さを内部に持
っている。ガス調節アセンブリ保護カバー１３は、ガス調節アセンブリ４０を囲
み、保護している、衝撃を吸収する保護バンパー７８、８０（図７）の取付けが
可能な広さを内部に持っている。
【００３４】 保護バンパー２１、２２は、圧力セルドーム状領域の形状に合わせて、上殻１
１および下殻１２の内側の形状に製造される。これらの衝撃吸収バンパーは、圧
力セルのドームを保護的に助けるように働く。圧力セルは、ゴムもしくはスポン
ジ様物質から構成される、弾性のあるインターフェースキャップ３３、３４（図
８）により、ドーム領域の構造にだけ結合され、弾性接着性で圧力セルおよび衝
撃吸収バンパーの両方に取り付けられる。各圧力セルの円柱状部は、互いに、も
しくは外殻と物理的な接触をしない。これは結果として、物理的に互いに圧力セ
ルを引き離している圧力セルの円柱状領域を囲んでいる、放射状のエアギャップ
２６（図６）を生ずる。ドーム状領域のエアギャップ２６および弾性のあるイン
ターフェースキャップ３３、３４は、圧力セルの通常の充填によって起こされる
、加圧の際の圧力セルの面積の拡大に適応させる。
【００３５】 好ましい実施形態において、分離は、圧力セルの弾性のあるインターフェース
キャップ３３、３４で結合される外殻の相対的寸法、および外殻内の圧力セルに
位置し、圧力セルが膨張している間の伸長作用を吸収する、衝撃を吸収する保護
バンパー２１、２２の周りに対応して成される。この相対的な位置決定が、各圧
力セルの周りに、圧力セルの放射状の膨張を吸収する放射状のエアギャップ２６
をつくりだす。貯蔵システムが満たされている間、圧力は、放射状および縦方向
の両方に圧力セルの膨張を導く。代わりの実施形態において、エアギャップ２６
は、圧力セルの容器または、圧力セルの隣接部分の内部に著しい圧力が加えられ
るということ無しに、圧縮する低密度の泡、もしくは同じ様な材料で置き換え可
能である。
【００３６】 各圧力セルは、外殻の開口部を通って延びる金属ボスの端にねじ切り（thread
s)機械加工で貫通した穴を備えた、入口／出口ポート３１（図４及び８）を含ん
でいる。各圧力セルのさられている金属ボスを囲む、ゴム製のシール／はとめ１
９もまた、外殻に圧力をかけることなく、加圧中の長さ方向への膨張を可能にし
、また外殻内に圧力セルを配置するために使われる。はとめはまた、外殻エアギ
ャップ２６の内部にゴミや水が集まるのを防ぐ、シールとして作用する。
【００３７】 システムは、図４で最良に示した、保護カバー１３の下部領域において、穴７
１、および外殻１０を貫通し、小さな空気孔管７０からなる、内部の通気孔を備
えている。これらの通気孔は共に、圧力セルの周り、および圧力セル容器内のエ
アギャップの局所的気圧を維持し、外殻１０を加圧しない状態に維持する。保護
カバー１３の下の空気孔管７０は、周囲の気圧に対して、保護カバーの下の空間
を保持している。
【００３８】 弾性のガスケット１７は、外殻１０とガス調節アセンブリ保護カバー１３との
間のシールを提供する。弾性のシール／プラグ１８は、熱活性圧力除去装置（Ｐ
ＲＤ）安全通気孔管７４、ガス供給管６３、分配多分岐ソレノイド外部電力線７
５（図９）、および空気孔管７０の通路を支え、また密封する。
【００３９】 ガス調節アセンブリ保護カバーの設計は、ガス漏れの流れを捕らえ、放出する
間のガス調節ユニットの供給の容易さを与える。図４および図７に示したように
、ガスケット１７に表面の密閉および、外殻１０と構造的に接続するのに役立ち
、ガスケット１７を留める力をもたらす取り付けネジ８２を取り付ける領域を与
える、保護カバー１３は、ボルト穴３７を設けたフランジ３９を備えている。保
護カバー１３は、外部表面に凹所１０２、１０４を備え、これらの凹所はＩＳＳ
装着ストラップ１４および１５を適合するように寸法決めされ、配置される。保
護カバー１３はまた、図７で最良に示した、火の熱に熱的にさらされるＰＲＤ８
８（図９）を与えるための、ガス漏れを防ぎ、凹所９に窓１０６を備える。保護
カバーはまた、手動の遮断の方法を与えるための、除去可能な弾性の密閉プラグ
３８を有する通路孔を備えている。保護カバーは、ＡＮＳＩ／ＩＡＳ ＮＧＶ２
−１９９８により、要求される６フィート落下試験に直面した時の、衝撃による
局所的な加圧を最小限にするための、外殻の前方表面と平行な平面の図３の外部
表面１１４を備えている。２種類の衝撃を吸収する、図７の保護バンパー７８、
８０は、ガス調節アセンブリを囲み、保護している、ガス調節アセンブリ保護カ
バー１３内の端に取り付けられている。
【００４０】 本発明で用いられる圧力セル３０は、ＡＮＳＩ／ＩＡＳ ＮＧＶ−２に記載さ
れた仕様書に従う３型、または４型構造の市販の圧縮天然ガス自動車貯蔵シリン
ダー変形であり、また圧力セル３０は、Ｌｉｎｃｏｌｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，
Ｌｉｎｃｏｌｎ，Ｎｅｂｒａｓｋａにより部品Ｎｏ．２４００４９−００１とし
て製造された。３型複合物完全包装シリンダーは、裏地の周りにまかれた樹脂基
盤のフィラメントに、連続した強化繊維によるフィラメントを有する、金属製裏
地から構成されている。シリンダーは、金属製の裏地と複合物の包装との間に部
分的な負荷の共有が起こるように設計されている。図６の断面図に示した４型全
複合物シリンダーは、樹脂基盤２８に連続した強化繊維のフィラメントで覆われ
た、ガス気密性で非負荷性のプラスチック裏地３５を備えている。シリンダーは
、複合物の覆いが全ての負荷を受けるように設計されている。半球状のドーム型
末端をもつ円柱状の圧力セルは、高圧の下でのガス搬送手段として、もっとも効
率がよく費用も安いので使用される。これは、円形の断面を持つ圧力容器は、均
一に輪状の圧力を受けるという事実のためである。非円形の断面をもつ圧力容器
は、局所曲げ応力と同様に、より高い輪状の圧力の最大値を有するかもしれない
。そのような場合には、厚い壁を必要とし、その結果重くなり、高価な圧力セル
となるだろう。
【００４１】 好ましい実施形態において、圧力セル３０（図６）は、カーボンと両端、もし
くは入口／出口のどちらか一方のポート端にアルミニウム、スチール、もしくは
複合物のボスを有して成型された熱可塑性（すなわち、ＨＤＰＥもしくはその他
の適したプラスチック）裏地の周りにエポキシ樹脂を巻き付けた、Ｅ−グラスフ
ァイバーとのハイブリットから構成される４型設計である。ＩＳＳの他の構成要
素、すなわちエネルギー吸収バンパーや外殻１０によって、この機能は実現され
るので、それらは、付加的な包装、コーティング、または他の手段で衝撃や、さ
らされる環境からの保護を与えることがなされていないという点を除いて、大量
生産された４型分類の市販製品と同様である。また、圧力セルはドーム表面と同
一表面上の後端に、閉じたボスを有する。圧力セルは、爆発、圧力周期、高温徐
行、圧力破裂、ガス漏れを含むテストに関するＦＭＶＳＳ３０４やＡＮＳＩ／Ｉ
ＡＳ ＮＧＶ２−１９９８のすべての要求を満たす、もしくは上回っている。そ
の他の圧力セルの設計は、ＩＳＳのさらなる実施形態に組み入れられるかもしれ
ない。これは、オールカーボンの包装、または熱可塑性裏地の他の種類ではなく
、上記で説明したものと同様の圧力セルを含んでいる。
【００４２】 外殻１０およびガス調節アセンブリ保護カバー１３の材料は、ＦＭＶＳＳ３０
４やＡＮＳＩ／ＩＡＳ ＮＧＶ２−１９９８により要求される、さらされる環境
の種類に基づいて圧力セルを保護するために選択される。好ましい実施形態にお
いて、外殻１０の上殻１１および下殻１２ならびにガス調節アセンブリ保護カバ
ー１３は、注入鋳型法、圧縮鋳型法、または注入鋳型法の反応（reaction injec
tion molding technique）で使用される、衝撃耐性の熱可塑性、ＧＥ Ｐｌａｓ
ｔｉｃｓ ＸＥＮＯＹ（登録商標）のような熱硬化性プラスチック材料の強化繊
維から製造される。代替材料および製造方法は、殻部および保護カバーを形成す
るのに使用され得た。ガス調節アセンブリ保護カバー１３は、末端領域に適所に
エネルギー吸収保護バンパーを接着、もしくは成型することで完成される。エネ
ルギー吸収バンパーは、泡もしくはハチの巣状のものと限定しないが、そのよう
な衝撃吸収材料から製造される。
【００４３】 図９に示したように、ガス調節アセンブリ４０は、好ましい実施形態において
、機械加工され、もしくは鋳造され、そして旋盤加工された金属ブロックである
ガス分配多岐管４１から構成され、ガス分配多岐管４１は、ＩＳＳの圧力セルの
すべて、圧力セル空気接続線アセンブリ６１、６２、安全通気孔管７４および供
給管６３と相互接続する。ガス分配多岐管４１は、自動車の電気系によって調節
され、かつ、圧力セル空気接続線アセンブリ６１、６２と空気接続ボルト４２経
由で、圧力セルと供給線との間の空気通路を調節する、ソレノイド弁５１を備え
ている。
【００４４】 分配多岐管４１は、中心の圧力セルの入口／出口ポート３１と接続されている
。この接続は、多岐管を圧力セルアセンブリに物理的に固定し、かつ、圧力セル
の１つに空気通路を提供する、空気接続ボルト４２によって達成される。多岐管
４１は、従来の高圧取り付け具および、他の圧力セルの入口／出口ポート３１へ
、圧力セル空気接続線アセンブリ６１、６２を形成するステンレス綱管を介して
接続されるポートへのガス通路を備えている。したがって、３体すべての圧力セ
ルは、多岐管４１によって空気的に相互接続されている。
【００４５】 多岐管４１はまた、手動遮断弁５５とソレノイド弁５１とを通して、供給管６
３とも接続されている。遮断弁は、弁シートに関係する孔と、遮断弁孔に突き通
された遮断弁軸とから成る。手動遮断弁は、ソレノイド弁５１および供給管６３
を経由したＩＳＳから自動車燃料システムへのガスの流入を止める手段を提供す
る。供給管６３は、従来の高圧取り付け具およびステンレス綱管によって、自動
車燃料補給ポート、およびエンジン燃料供給とに連結されている。
【００４６】 分配多岐管４１は、熱応答性の圧力除去装置（ＰＲＤ）を備えている。ＲＰＤ
は、多岐管に空気的に接続されている。燃料貯蔵領域をまきこむ自動車火災が発
生した場合には、ＲＰＤは、安全通気孔管７４を通して、調節された速度でガス
を放出するために開く。ＲＰＤは、炎の熱にさらされることによって活性化され
る。
【００４７】 好ましい実施形態において、圧力セルおよびそれらの保護ハウジングは、以下
の工程を通して組み立てられる。成型された保護バンパー２１、２２は、外殻の
上部１１および下部１２に接着剤で接着される。弾性のあるインターフェイスキ
ャップ３３、３４は、３体の圧力セルのドーム状端に接着／密封剤で接着される
。接着剤は、３体の圧力セルのすべてにおける、弾性のあるインターフェイスキ
ャップ３３、３４の外側表面に塗布される。ゴム製のシール／はとめ１９は、圧
力セルのさらされている金属製のボスの周りに設けられている。圧力セルは、下
殻１２の前端の縁の溝にゴム製のシール／はとめを配置する下殻１２内に設置さ
れた。上殻１１は、下部の上に取り付けられる。接着密封剤は、殻部間の周囲結
合領域に塗られ得る。十分な力は、殻部に付与され、妨害もしくはスナップフィ
ットの結合部を完全に固定する。接着／密封剤が硬化したとき、アセンブリは、
上部半分と下部半分との谷間に位置する支柱１１２中の穴１１６に通して備えら
れるナイロンタイダウン（nylon tie-downs)等の、多数の機械的な留め具１１８
、１２０によって固定される。
【００４８】 組み立て手順は、圧力セルの金属製ボス内の入口／出口ポート３１へガス調節
アセンブリ４０の装着を続ける。弾性のあるガスケット１７は、ガス調節アセン
ブリ保護カバー１３と、組み立てられた圧力セル容器１０との間に設置される。
次に、ガス調節アセンブリ保護カバー１３は、外殻の上殻および下殻の内側の挿
入物へ突き通されるたくさんのボルトで、ガスケット１７を挟み、外殻１０へ取
り付けられる。これは、ガス調節アセンブリを囲んでいる。
【００４９】 前記のことは、本発明の原理の例示のみとしてみなされる。さらに多くの修正
や変更は、当業者によって容易に行われ、示され、記載された本発明の正確な構
成および利用に限定することを望まない。したがって、本発明の範囲と添付の特
許請求の範囲内にある全ての適した修正と等価物は、訴えられる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、自動車に設置された典型的な先行技術の圧縮天然ガス燃料システムを
示す。
【図２】 図２は、軽装備な自動車における本発明の例示を示す。
【図３】 図３は、組み立てられそして自動車に設置する準備のできている、本発明を含
み、統合された圧縮ガス自動車燃料貯蔵システムの３／４の斜視図である。
【図４】 図４は、本発明の分解図である。
【図５】 図５は、補強しているウェブと、支柱と、両半分を互いに固定するために使わ
れる装置の一つとを説明する、統合された貯蔵システム（ＩＳＳ）圧縮セルハウ
ジングの半面の片側の３／４の斜視図である。
【図６】 図６は、図の上から下へ、下から見たときのガス調節アセンブリと対向するＩ
ＳＳの末端の平面図、自動車の車体に取り付けられた場合の図３の線Ａ−Ａに沿
って取られたＩＳＳの断面図および上から見たガス調節アセンブリのＩＳＳ末端
の平面図の合成図である。
【図７】 図７は、ガス調節アセンブリ保護カバーおよび保護バンパーの内部を示すため
の３／４の斜視図である。
【図８】 図８は、ＩＳＳ容器／外殻の下部殻部、システムによって使用される圧力セル
のひとつ、および圧力セルを支え、またクッションとなるバンパーおよび弾性の
あるキャップを示す３／４の斜視分解図である。
【図９】 図９は、分配多岐管、圧力セルコネクターと連結管を備えたガス調節アセンブ
リの斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォズニアック，ジョン，ジェイ． アメリカ合衆国，メリーランド州 21045， コロンビア，オールド バギー コート 5714 (72)発明者 ウィエンホールド，ポール，ディー． アメリカ合衆国，メリーランド州 21236， ボルティモア，ヒルトップ コート 4803 (72)発明者 タイラー，デイル，ビー． アメリカ合衆国，ネブラスカ州 68521， リンカーン，ノース フォーティーンス ストリート 6200 Ｆターム(参考） 3D038 CA12 CB01 CC18 CD10 3E067 AA22 AB99 AC04 AC11 BA01A BB14A EA32 EC11 ED08 FA01 FC01 GD03 3E072 AA01 AB03 CA03 【要約の続き】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 統合されたガス自動車燃料貯蔵システムであって、 ドーム状端と円柱状本体とを備える型の多数の圧縮ガス圧力セルと、 前記多数の圧縮ガス圧力セルのための容器であって、該容器は前記多数の圧縮
    ガス圧力セルの形に合わせて形成された鏡像の上部半分および下部半分から成る
    容器と、 前記容器内に前記多数の圧縮ガス圧力セルを固定するための手段、前記多数の
    圧縮ガス圧力セルのお互いから、および該容器から分離するための手段であって
    、これにより、該圧縮ガス圧力セルの単体の膨張は、隣接した圧縮ガス圧力セル
    、もしくは前記容器の内側に対して圧力を与えない手段と、 前記多数の圧縮ガス圧力セルを空気的に相互接続するガス調節アセンブリと、 前記容器に固定された前記ガス調節アセンブリのための保護カバーと、 隣接する圧縮ガス圧力セルの間の前記上部半分および下部半分の内側に形成さ
    れる谷間と、 前記谷間に設置された強化ウェブと、 前記上部半分および下部半分の中に鏡像の支柱として、前記谷間内に配置され
    、かつ、該上部半分と下部半分とが組み立てられるときに、各鏡像の支柱と噛み
    合うような大きさにされた支柱と、 大きな衝撃の衝突事故で、乗客区画の保護のための自動車シャーシの変形を与
    える前記自動車システムの固定手段とを備える統合されたガス自動車燃料貯蔵シ
    ステム。
  2. 【請求項２】 さらに、前記上部半分および下部半分の周辺の組み合わせる縁に設けられたス
    ナップフィット手段と、 前記支柱を垂直に貫通して設けられた穴と、 前記上部半分と下部半分とを互いに固定するための前記鏡像の支柱内の前記穴
    を貫通し取り付けられる固定手段とを備える請求項１に記載の統合されたガス自
    動車燃料貯蔵システム。
  3. 【請求項３】 さらに、前記上部半分および下部半分の周辺の組み合わせる縁に設けられた妨
    害フィット手段と、 上記支柱を垂直に貫通して設けられた穴と、 前記上部半分と下部半分とを互いに固定するための前記鏡像の支柱内の前記穴
    を貫通し取り付けられる固定手段とを備える請求項１に記載の統合されたガス自
    動車燃料貯蔵システム。
  4. 【請求項４】 前記容器および前記保護カバーが、衝撃耐性の熱可塑性強化繊維および上記強
    化ウェブから成型され、前記支柱が、前記上部半分および下部半分を形成する単
    一の構造の一部として成型される、請求項１に記載の統合されたガス自動車燃料
    貯蔵システム。
  5. 【請求項５】 前記容器および前記保護カバーが、衝撃耐性の熱硬化性プラスチック強化繊維
    および上記強化ウェブから成型され、前記支柱が、前記上部半分および下部半分
    を形成する単一の構造の一部として成型される、請求項１に記載の統合されたガ
    ス自動車燃料貯蔵システム。
  6. 【請求項６】 ドーム状端と円柱状本体とを備える型の多数の圧縮ガス圧力セルと、 以下から構成される、前記多数の圧縮ガス圧力セルのための容器であって、 成型された下部半分と、 成型された上部半分と、 前記容器として前記両半分が組み立てられるときに、対面する壁を備えている
    前記上部半分および下部半分と、 前記多数の圧縮ガスシリンダーの各単体のために曲げられた部分を備えた前記
    対面する壁とを備える容器であって、 前記曲げられた部分の隣接する縁は、その間に谷間状の区分をつくり、上記谷
    間状の区分は、前記上部半分と下部半分とのそれぞれから成る成型され、一体に
    された構造部分としてつくられる強化ウェブから構成される容器と、 前記圧縮ガス圧力セルのお互い、もしくは前記圧縮ガス圧力セルの前記円柱状
    本体の周りの放射状の空間を備える前記容器との、直接的な機械的接続を防ぐ手
    段と、 前記容器内の前記圧縮ガス圧力セルの前記ドーム状端の位置決定および保持の
    ための衝撃を吸収する手段であって、前記放射状の空間が、衝撃を吸収する手段
    の構成と前記容器と前記圧縮ガス圧力セルとの相対的寸法によってつくられる衝
    撃を吸収する手段と、 前記多数の圧縮ガス圧力セルを空気的に相互接続するガス調節アセンブリと、 前記容器に固定した前記ガス調節アセンブリのための保護カバーとから構成さ
    れる統合されたガス自動車燃料貯蔵システム。
  7. 【請求項７】 さらに、前記上部半分および下部半分の内に鏡像の支柱として前記谷間内に配
    置され、かつ、前記上部半分と下部半分とが組み立てられるときに、各鏡像の支
    柱と噛み合うような大きさにされる支柱を備える請求項６に記載の統合されたガ
    ス自動車燃料貯蔵システム。
  8. 【請求項８】 さらに、前記上部半分および下部半分の周辺の組み合わせる縁に設けられた連
    結させる手段と、 前記上部半分と下部半分とを互いに固定するための前記鏡像の支柱内の前記穴
    を貫通し取り付ける固定手段とを備える請求項７に記載の統合されたガス自動車
    燃料貯蔵システム。
  9. 【請求項９】 前記容器および前記保護カバーが、衝撃耐性の熱可塑性強化繊維および上記強
    化ウェブから成型され、前記支柱が、前記上部半分および下部半分を形成する単
    一の構造の一部として成型される、請求項８に記載の統合されたガス自動車燃料
    貯蔵システム。
  10. 【請求項１０】 前記容器および前記保護カバーが、衝撃耐性の熱硬化性プラスチック強化繊維
    および上記強化ウェブから成型され、前記支柱が、前記上部半分および下部半分
    を形成する単一の構造の一部として成型される、請求項８に記載の統合されたガ
    ス自動車燃料貯蔵システム。
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