JP2003270056A - 圧力容器内の温度測定方法及び圧力容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力容器内に充填するガスの高圧化を図り
つつ、圧力容器内の温度を測定できる圧力容器内の温度
測定方法を提供する。 【解決手段】 圧力容器内の温度測定方法は、ガス遮蔽
性を有するライナーＢ３と、ライナーＢ３の外周を覆う
耐圧性を有するシェルＢ４とから構成される圧力容器内
の温度測定方法であって、ライナーＢ３外表面の温度を
温度検出器１１で検出し、予め測定しておいた前記圧力
容器Ｂ内の温度とライナーＢ３外表面の温度との関係に
基づき、前記温度検出器１１での検出値から、前記圧力
容器Ｂ内の温度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ガス遮蔽性を有す
るライナーと、ライナーの外周を覆う耐圧性を有するシ
ェルとから構成される圧力容器内の温度の測定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池の燃料として用いられる水素ガ
スを貯蔵するための燃料タンクとして、従来から、ガス
遮蔽性を有するライナーと、このライナーの外周を覆う
耐圧性を有するシェルとから構成される圧力容器である
高圧ガスタンクが用いられている（特開２０００−３５
１９６）。

【０００３】このような、燃料電池用の燃料である水素
ガスを貯蔵するための高圧ガスタンクでは、高圧ガスタ
ンク内に水素ガスを充填する際のタンク内の状態の判定
や、また、高圧ガスタンク内の水素ガスの残容量の検出
等に用いるため、高圧ガスタンク内のガス温度を測定す
る必要がある。

【０００４】従来、高圧ガスタンク内の水素ガスの温度
測定は、温度検出器を高圧ガスタンク内に配設し、この
温度検出器のハーネスを高圧ガスタンクのライナーとシ
ェルとを貫通してタンクの内表面と外表面とに開口する
貫通孔を通して外部に導出し、高圧ガスタンク内の温度
検出器で高圧ガスタンク内の温度を測定し、貫通孔をエ
ポキシ樹脂等の封止剤で封止して密閉することにより、
タンク内の気密性を保持することが行われていた。

【０００５】一方、高圧ガスタンク内への水素ガスの充
填量を増加させて、車両の走行距離を延ばすために、燃
料タンク内への水素ガスの充填圧力を増加させようとい
う試みがある。

【０００６】しかし、前記したような構造の高圧ガスタ
ンクでは、タンク内の水素ガスを高圧にすると、貫通孔
を単にエポキシ樹脂等の封止剤で封止するだけでは、封
止剤とタンクとの密着性が十分でない場合や、封止剤が
劣化すること等により封止部分が脆くなった場合に、タ
ンク内の水素ガスの圧力により封止剤とタンクとの隙間
や、脆くなった封止部分から、タンク内の水素ガスが外
部に漏れ出すおそれがあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情に
鑑みてなされたもので、圧力容器内に充填するガスの高
圧化を図りつつ、圧力容器内の温度を測定できる圧力容
器内の温度測定方法及び圧力容器を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の圧力容器内の温度測定方法は、ガス遮蔽性
を有するライナーと、ライナーの外周を覆う耐圧性を有
するシェルとから構成される圧力容器内の温度測定方法
であって、ライナー外表面の温度を温度検出器で検出
し、予め測定しておいた前記圧力容器内の温度とライナ
ー外表面の温度との関係に基づき、前記温度検出器での
検出値から、前記圧力容器内の温度を求めることを特徴
とする。

【０００９】この圧力容器内の温度測定方法は、ガス遮
蔽性を有するライナーとライナーの外周を覆う耐圧性を
有するシェルとから構成される圧力容器内の温度を測定
するものであって、予め測定しておいた前記圧力容器内
の温度とライナー外表面の温度との関係に基づき、温度
検出器で検出されたライナー外表面の温度から、前記圧
力容器内の温度を求めるものである。

【００１０】このような圧力容器に、例えば水素ガス等
を高圧で充填する場合には、圧力容器内の水素ガスと圧
力容器に充填される水素ガスとの間の大きな圧力差によ
り圧力容器内の水素ガスの温度が上昇し、また、圧力容
器内に充填された水素ガスを圧力容器から排出する場合
には、圧力容器内の圧力の変化により圧力容器内の水素
ガスの温度が低下する。

【００１１】この場合、圧力容器内の温度とライナー外
表面の温度とは過渡特性のため一致しないが、圧力容器
の構造、材質等の条件が同様であれば、ライナー外表面
の温度と圧力容器内の温度との間には、図２（ａ），
（ｂ）に示すような一定の関係が認められる。

【００１２】例えば、圧力容器内の温度が図２（ａ）に
実線で示すように上昇すると、圧力容器を構成するライ
ナー外表面の温度は、図２（ａ）に点線で示すように、
圧力容器内の温度に追随して上昇する。一方、圧力容器
内の温度が図２（ｂ）に実線で示すように低下すると、
ライナー外表面の温度は、図２（ｂ）に点線で示すよう
に、圧力容器内の温度に追随して低下する。

【００１３】そこで、この圧力容器内の温度測定方法で
は、予め測定しておいたライナー外表面の所定時間毎の
温度の変化量と、圧力容器内の温度とライナー外表面の
温度との温度差との関係を、ライナー外表面の温度の変
化量毎にマップ化した温度補正マップとして定めてお
き、温度検出器で検出されたライナー外表面の所定時間
毎の温度の変化量に基づいて温度補正マップを参照し、
温度検出器で検出されたライナー外表面の温度の変化量
に対応する補正温度を定め、この補正温度を温度検出器
で検出されたライナーの外表面の温度に加え又は差し引
いた温度を圧力容器内の水素ガスの温度として求めるよ
うになっている。

【００１４】このように、この圧力容器内の温度測定方
法によれば、ガス遮蔽性を有するライナーの外周側に温
度検出器を配設するため、圧力容器の内側と外側とを貫
通する貫通孔を設ける場合のように、圧力容器内から高
圧ガスが漏出するといった事態を充分に防止しつつ、圧
力容器内の高圧ガスの温度を測定できる。従って、この
圧力容器内の温度測定方法によれば、圧力容器内に充填
するガスの高圧化を図りつつ、圧力容器内の温度を測定
できる。

【００１５】また、本発明は、本発明の圧力容器内の温
度測定方法に好適に用いることができる圧力容器とし
て、ガス遮蔽性を有するライナーと、ライナーの外周を
覆う耐圧性を有するシェルとから構成される圧力容器で
あって、前記ライナー外表面に接触するように前記シェ
ル内に配設された温度検出器を備えることを特徴とする
圧力容器を提供する。

【００１６】この圧力容器によれば、ライナー外表面の
温度を検出するための温度検出器を、ガス遮蔽性を有す
るライナーの外表面に接触するようシェル内に配設する
ため、圧力容器内に温度検出器を配設する場合のよう
に、圧力容器内表面と外表面とを貫通する貫通孔を設け
る必要がなく、圧力容器内の高圧ガスが貫通孔を介して
漏れ出すといった事態を避けることができ、圧力容器内
からの高圧ガスの漏出を充分に防止しつつ、圧力容器内
の高圧ガスの温度を測定できる。従って、この圧力容器
によれば、圧力容器内に充填するガスの高圧化を図りつ
つ、圧力容器内の温度を測定できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る温度測定装置を説明する。参照する図面
において、図１は一実施形態に係る温度測定装置が取り
付けられたガスタンクＢの概略を説明する断面図であ
る。

【００１８】この高圧ガスタンクＢは、図１に示すよう
に、円筒体の前端部と後端部とが徐々に縮径する形状を
呈しており、前端部には高圧ガスタンクＢ内に水素ガス
を出し入れするためのガス入出口Ｂ１を備える。高圧ガ
スタンクＢは、ガス遮蔽性を有するライナーＢ３の外側
を、耐圧性を有するシェルＢ４で覆って構成されてい
る。

【００１９】ライナーＢ３は、水素ガスを密封状態で保
持するためのものであり、厚さ１０ｍｍ程度の高密度ポ
リエチレン等の樹脂材から形成されている。シェルＢ４
は、高圧ガスタンクＢの耐圧性及び機械的強度を確保す
る役割を有する。このため、高圧ガスタンクＢは、カー
ボンファイバーをライナーＢ３に巻き付けた状態でエポ
キシ樹脂を熱硬化処理して形成されている。

【００２０】このような構成の高圧ガスタンクＢに充填
された水素ガスの温度を測定するための温度測定装置１
は、図１に示すように、高圧ガスタンクＢを構成するラ
イナーＢ３の外表面の温度を測定する温度検出器１１
と、温度検出器１１での測定値に基づいて高圧ガスタン
クＢ内の温度を求める温度算出部１２とから構成され
る。

【００２１】温度検出器１１は、サーミスタ素子等を用
いた温度センサから成り、高圧ガスタンクＢの後端部の
シェルＢ４内に、ライナーＢ３の外表面に接触するよう
高圧ガスタンクＢの製造時に埋設されており、高圧ガス
タンクＢを構成するライナーＢ３の外表面の温度を検出
するようになっている。

【００２２】温度算出部１２は、予め測定しておいた高
圧ガスタンクＢ内の水素ガスの温度とライナーＢ３の外
表面の温度との関係に基づき、温度検出器１１での検出
値から高圧ガスタンクＢ内の温度を求めるようになって
いる。

【００２３】温度算出部１２には、予め測定しておいた
ライナーＢ３の外表面の前記所定時間毎の温度の変化量
と、ライナーＢ３の外表面の温度と高圧ガスタンクＢ内
の水素ガスの温度との温度差との関係を、図３に示すよ
うに、ライナー外表面の所定時間毎の温度の変化量毎に
マップ化した温度補正マップが記憶されている。

【００２４】そして、温度算出部１２は、温度検出器１
１で常時検出されているライナーＢ３の外表面の所定時
間毎の温度の変化量に基づいて温度補正マップを参照
し、ライナーＢ３の外表面の所定温度毎の温度の変化量
に対応する補正温度を定め、この補正温度を温度検出器
１１で検出されたライナーＢ３の外表面の温度に加え又
は差し引いた温度を高圧ガスタンクＢ内の水素ガスの温
度として算出するようになっている。

【００２５】次に、この温度測定装置１を用いた高圧ガ
スタンクＢ内の水素ガスの温度測定について説明する。
高圧ガスタンクＢ内に水素ガスを充填する場合、ガス入
出口１Ｂに設けられた図示しないインタンク電磁弁を開
き、ガス入出口Ｂ１から高圧ガスタンクＢ内に水素ガス
を充填する。この場合、高圧の水素ガスがガス入出口Ｂ
１から高圧ガスタンクＢ内に導入されるので、高圧ガス
タンクＢ内の水素ガスの温度は、図２（ａ）に実線で示
すように上昇する。

【００２６】高圧ガスタンクＢ内の温度は、温度検出器
１１で常時検出されているが、過渡特性のため、ライナ
ーＢ３の外表面の温度は、図２（ａ）に点線で示すよう
に、高圧ガスタンクＢ内の水素ガスの温度に追随して上
昇する。

【００２７】しかし、この温度測定装置１では、温度算
出部１２において、図３に示すような、ライナーＢ３の
外表面の所定時間毎の温度の変化量とこれに対応する補
正温度との関係を示す温度マップが記憶されており、温
度検出器１１で検出されたライナーＢ３の外表面の温度
の所定時間毎の変化量に基づいて温度補正マップを参照
して補正温度を定め、定めた補正温度を温度検出器１１
で検出したライナーＢ３の外表面の温度に加えて、高圧
ガスタンクＢ内の水素ガスの温度を算出する。このよう
にして、ライナーＢ３の外表面の温度に基づいて高圧ガ
スタンクＢ内の水素ガスの温度が測定される。

【００２８】このようにして、高圧ガスタンクＢ内に充
填された水素ガスをガス入出口１Ｂ２から放出する場合
には、高圧ガスタンクからの水素ガスの放出に伴い、高
圧ガスタンクＢ内の水素ガスの温度が図２（ｂ）に実線
で示すように低下する。

【００２９】この場合にも、過渡特性のため、ライナー
Ｂ３の外表面の温度は、図２（ｂ）に点線で示すよう
に、高圧ガスタンク内の水素ガスの温度に追随して低下
するが、温度算出部１２において、図３に示す温度補正
マップを参照して、温度検出器１１で検出されたライナ
ーＢ３の外表面の所定時間毎の温度の変化量に対応する
補正温度を定め、この補正温度を温度検出器１１で検出
されたライナーＢ３の外表面の温度から差し引いて、高
圧ガスタンクＢ内の水素ガスの温度を算出する。このよ
うにして、ライナーＢ３の外表面の温度に基づいてガス
タンク内の水素ガスの温度が測定される。

【００３０】このように、この温度測定装置によれば、
ガス遮蔽性を有するライナーＢ３の外周側に温度検出器
１１を配設するため、ライナーＢを貫通する孔を設ける
必要がなく、高圧ガスタンクＢ内からの高圧ガスの漏出
を充分に防止しつつ、高圧ガスタンクＢ内の水素ガスの
温度を測定できる。従って、温度測定装置によれば、圧
力容器内に充填するガスの高圧化を図りつつ、圧力容器
内の温度を測定できる。

【００３１】なお、本発明の温度測定装置１は、前記実
施の形態での温度測定装置１に限定されず、本発明の要
旨を逸脱しない限り適宜変更して差し支えない。例え
ば、前記実施の形態では、ライナーＢ３の部分の過渡特
性のみを考慮してライナーＢ３の外表面の温度の変化量
と補正温度との関係を定めたが、水素ガス充填の際の圧
力変化の大小や、ライナーＢ３の外表面の温度と外気温
との差により過渡特性に差異があるため、これらを考慮
して、ライナーＢ３の外表面の温度の変化量と補正温度
との関係を定めてもよい。前記実施の形態では、温度検
出器１１をシェルＢ４内に埋設する構成であったが、ラ
イナーＢ３の強度を十分に保つことができるのであれ
ば、シェルＢ４に着脱可能に取り付けられるよう構成し
てもよい。

【００３２】前記実施の形態では、樹脂製のライナーＢ
３を備える高圧ガスタンクＢの温度測定に本発明を適用
した場合について説明したが、アルミニウム製のライナ
ーＢ３を備える高圧ガスタンクの温度側定にも本発明は
好適に用いることができる。この場合、図４に示すよう
に、ライナーＢ３の外表面に凹部Ｂ３１を設け、この凹
部Ｂ３１に、ライナーＢ３の外表面の温度を検出するサ
ーミスタ素子１１０を、凹部Ｂ３１の表面に接触するよ
うに配置した後、凹部Ｂ３１を樹脂Ｂ３２で封止し、さ
らにこの上にシェルＢ４を設ける構成として、この凹部
Ｂ３１をサーミスタ素子１１のハウジングとして用いる
ことにより、温度センサのハウジングとライナーＢ３と
の間の熱伝達の影響を小さくして、ライナーＢ３の外表
面の温度検知の精度を高めることができ、高圧ガスタン
クＢ内の水素ガスの温度測定を精度よく行える。なお、
アルミニウム製のライナーＢ３の場合は、アルミニウム
の熱伝導率が非常によいことから、プラスチック製のラ
イナーのものよりも補正温度を小さくできる。

【００３３】前記実施の形態では、温度検出器１１をシ
ェルＢ４内に埋設する構成であったが、ライナーＢ３の
強度を十分に保つことができるのであれば、シェルＢ４
に着脱可能に取り付けられるよう構成してもよい。

【００３４】前記実施の形態では、ライナーＢ３及びシ
ェルＢ４がそれぞれ一層から構成される高圧ガスタンク
Ｂ内の水素ガスの温度測定に本発明を適用した場合につ
いて説明した。しかし、ライナーＢ３とシェルＢ４との
少なくとも一方が複数層から構成される高圧ガスタンク
Ｂ内の温度測定にも本発明は好適に適用できる。この場
合、予め温度検出器１１で温度検出する層の外表面の温
度と高圧ガスタンクＢ内の水素ガスの温度とを測定し
て、温度検出器１１で温度を検出しようとする層の外表
面の温度の所定時間毎の変化量と、補正温度との関係を
定めて作成された温度補正マップを温度算出部１２に記
憶しておき、温度検出器１１で検出された層の外表面の
温度の所定時間毎の変化量に対応する補正温度を温度補
正マップを参照して定め、温度検出器１１で検出された
温度に加えて高圧ガスタンクＢ内の温度を求めるよう構
成することにより、高圧ガスタンクＢ内からのガスの漏
出を確実に防止しつつ、高圧ガスタンクＢ内の温度を測
定できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の圧力容器内の温度測定方法によれば、ガス遮蔽
性を有するライナーの外周側に温度検出器を配設するの
で、圧力容器内からの高圧ガスの漏出を十分に防止しつ
つ、圧力容器内の高圧ガスの温度を測定でき、圧力容器
内に充填するガスの高圧化を図りつつ、圧力容器内の温
度を測定できる。

【００３６】本発明の請求項２に記載の圧力容器によれ
ば、ガス遮蔽性を有するライナーの外表面に接触するよ
うシェル内に配設してライナー外表面の温度を検出する
ための温度検出器を配設するので、圧力容器内からの高
圧ガスの漏出を十分に防止しつつ、圧力容器内の高圧ガ
スの温度を測定でき、圧力容器内に充填するガスの高圧
化を図りつつ、圧力容器内の温度を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る温度測定装置と、こ
の装置を用いて温度が測定されるガスタンクの概略を説
明する図である。

【図２】同ガスタンク内に充填された水素ガスの温度変
化とライナー外表面の温度変化との関係を説明する図で
あり、（ａ）はガスタンク内へのガス充填時、（ｂ）は
ガスタンクからのガス放出時のものである。

【図３】同ガスタンクのライナー外表面の温度とガスタ
ンク内に充填された水素ガスの温度との差を示す補正温
度と、ライナー外表面の温度変化量との関係を説明する
図である。

【図４】本発明に係る温度測定装置を構成する温度検出
器のライナー外表面への取付方法の一例を説明する図で
ある。

【符号の説明】

Ｂ ガスタンク Ｂ１ ガス入出口 Ｂ３ ライナー Ｂ４ シェル １ 温度測定装置 １１ 温度検出器 １２ 温度算出部

フロントページの続き (72)発明者 吉田 泰樹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山田 晃 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F056 DA02 QF04 QF08 3E072 AA03 GA30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス遮蔽性を有するライナーと、ライナ
   ーの外周を覆う耐圧性を有するシェルとから構成される
   圧力容器内の温度測定方法であって、 ライナー外表面の温度を温度検出器で検出し、予め測定
   しておいた前記圧力容器内の温度とライナー外表面の温
   度との関係に基づき、前記温度検出器での検出値から、
   前記圧力容器内の温度を求めることを特徴とする圧力容
   器内の温度測定方法。
2. 【請求項２】 ガス遮蔽性を有するライナーと、ライナ
   ーの外周を覆う耐圧性を有するシェルとから構成される
   圧力容器であって、 前記ライナー外表面に接触するように前記シェル内に配
   設された温度検出器を備えることを特徴とする圧力容
   器。