JP2005069325A - In-vehicle hydrogen filling tank and its cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに関する。 The present invention relates to an on-vehicle hydrogen filling tank mounted on a vehicle such as a fuel cell vehicle or a hydrogen engine vehicle that travels using hydrogen as fuel.
近年の環境問題に対応する車両として、水素を燃料とした自動車、具体的には燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの開発が活発に行われている。このような水素を燃料とする車両の普及を促進するには、車両に搭載される車載用水素充填タンクに対して、急速に水素を充填する技術の確立が不可欠である。 As vehicles that respond to environmental problems in recent years, automobiles using hydrogen as fuel, specifically, fuel cell automobiles, hydrogen engine automobiles, and the like are being actively developed. In order to promote the widespread use of such hydrogen-fueled vehicles, it is essential to establish a technology for rapidly filling hydrogen into an in-vehicle hydrogen filling tank mounted on the vehicle.
これまでに提案されている技術としては、例えば次のようなものがある。
例えば、特許文献1及び2は、水素吸蔵合金MHタンクヘの充填に関するものであって、そこには、水素供給の経路の他に、熱媒体が通る2つの通路を設け、熱媒体によりMHタンクと供給ステーション間の熱輸送を促進する方法が示されている。この方法は、MH吸蔵に伴う発熱、放出に伴う吸熱を供給管を介して一部相殺することを狙ったものである。
Examples of techniques proposed so far include the following.
For example,
特許文献3は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、タンク圧力に応じた水素充填速度調整機構が示されている。そして、タンク内部圧力の低い状態では低流量で供給し、タンク内部圧力の上昇に伴い流量を増加していくことが示されている。 Patent Document 3 relates to filling of a high-pressure tank, in which a hydrogen filling rate adjusting mechanism corresponding to the tank pressure is shown. It is shown that when the tank internal pressure is low, the flow is supplied at a low flow rate, and the flow rate increases as the tank internal pressure increases.
特許文献4は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、高圧タンクに設置したサブコンテナの温度管理によりタンクヘの充填・放出をスムーズに行うものが示されている。そして、高速充填時には、サブコンテナに冷却水を供給し、タンク内圧力が低下したことにより水素充填の必要性が出た場合には、自動的に冷却水をサブコンテナに供給することが示されている。 Patent Document 4 relates to filling of a high-pressure tank, and there is disclosed a method of smoothly filling and discharging a tank by controlling the temperature of a sub-container installed in the high-pressure tank. In addition, when filling at high speed, cooling water is supplied to the sub-container, and if there is a need for hydrogen filling due to a drop in tank pressure, cooling water is automatically supplied to the sub-container. ing.
特許文献5は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、内部に熱交換フィンを備え、内部に充填された水素との熱の授受を行うタンクが示されている。また、タンク外部に放熱フィンを備え、内部熱交換フィンと熱的に接合することで外部環境との熱交換を促進することが示されている。 Patent Document 5 relates to filling of a high-pressure tank, which shows a tank that includes heat exchange fins inside and receives heat from hydrogen filled inside. Moreover, it has been shown that heat radiating fins are provided outside the tank and heat exchange with the external environment is promoted by thermally joining the internal heat exchange fins.
しかしながら、上記従来の技術は、いずれも基本的に高圧MHタンクあるいは高圧ボンベヘの高速充填達成を目的としたものであるが、次のような問題点が存在する。
即ち、上記特許文献1、2、4、5においては、車両側タンクと供給側タンク間の熱交換を達成するために、車両側タンク内に比較的複雑な構造の熱交換器構成を必要とする。そのため、従来の上記車載用水素充填タンクは、構造が複雑、軽量化が困難、製造コストが高くなるなどの問題がある。
また、特許文献3においては、内部圧力および温度マップを参考に水素充填速度を調整するものであって、穏やかに水素充填を行うので、高速充填を達成することができない。
That is, in
In Patent Document 3, the hydrogen filling rate is adjusted with reference to the internal pressure and temperature map, and since hydrogen filling is performed gently, high-speed filling cannot be achieved.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能な車載用水素充填タンク及びその冷却方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and has a relatively simple structure, can reduce manufacturing costs, promote weight reduction, and is capable of high-speed hydrogen filling. And a cooling method thereof.
第1の発明は、内部に水素を充填するためのタンク本体と、該タンク本体に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニットに上記タンク本体を接続するためのバルブ部とを有する車載用水素充填タンクにおいて、
上記タンク本体は、内側に配置された金属製のライナー部と、該ライナー部の外周を覆う繊維強化樹脂層とよりなり、
該繊維強化樹脂層と上記ライナー部との間には、冷媒を流通させる冷媒通路を形成してあり、
上記繊維強化樹脂層には、上記冷媒通路を外部に開口させる冷媒入口及び冷媒出口を設けてあることを特徴とする車載用水素充填タンクにある(請求項1)。
A first aspect of the present invention is a vehicle-mounted apparatus having a tank body for filling hydrogen therein, and a valve portion for connecting the tank body to a connection unit of a hydrogen supply station that supplies hydrogen to be filled in the tank body. In the hydrogen filling tank,
The tank body is composed of a metal liner portion disposed on the inside, and a fiber reinforced resin layer covering the outer periphery of the liner portion,
Between the fiber reinforced resin layer and the liner part, a refrigerant passage for circulating a refrigerant is formed,
The fiber reinforced resin layer is provided with an in-vehicle hydrogen filling tank provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet for opening the refrigerant passage to the outside (Claim 1).
本発明の車載用水素充填タンクにおいては、上記のごとく、上記繊維強化樹脂層と上記ライナー部との間に、冷媒を流通させる冷媒通路を形成してあり、また、上記繊維強化樹脂層には、上記冷媒通路を外部に開口させる冷媒入口及び冷媒出口を設けてある。
そのため、上記車載用水素貯蔵タンクに水素を充填する際には、タンク本体内に急速に水素を導入しながら、上記冷媒入口から冷媒を導入し、上記冷媒通路に冷媒を流通させることができる。これにより、水素充填時にタンク本体内に発生する熱は、金属製の上記ライナー部を介して上記冷媒通路中の上記冷媒に移動する。そして、上記タンク本体内からの熱を受け取った上記冷媒は、上記冷媒出口から外部に導出させることができる。そのため、水素充填時における上記タンク本体内の温度上昇を抑制し、水素の充填速度を高めることができる。
In the on-vehicle hydrogen-filled tank of the present invention, as described above, a refrigerant passage for circulating a refrigerant is formed between the fiber reinforced resin layer and the liner portion, and the fiber reinforced resin layer includes A refrigerant inlet and a refrigerant outlet for opening the refrigerant passage to the outside are provided.
Therefore, when filling the on-vehicle hydrogen storage tank with hydrogen, the refrigerant can be introduced from the refrigerant inlet and rapidly circulated through the refrigerant passage while rapidly introducing hydrogen into the tank body. Thereby, the heat generated in the tank main body during the hydrogen filling moves to the refrigerant in the refrigerant passage through the metal liner portion. And the said refrigerant | coolant which received the heat from the said tank main body can be guide | induced outside from the said refrigerant | coolant exit. Therefore, the temperature rise in the tank body during hydrogen filling can be suppressed and the hydrogen filling rate can be increased.
即ち、上記タンク本体に導入された水素は、圧力及び体積の変化によって発熱するが、この充填と併行して上記冷媒通路に冷媒を流通させることによって、上記タンク本体内の熱を上記冷媒へ放出することができる。そのため、上記タンク本体への水素の充填を速く行っても、その温度上昇を抑制することができるので、急速充填が可能になる。 That is, the hydrogen introduced into the tank body generates heat due to changes in pressure and volume, but the heat in the tank body is released to the refrigerant by circulating the refrigerant through the refrigerant passage in parallel with the filling. can do. Therefore, even if the tank body is charged quickly with hydrogen, the temperature rise can be suppressed, and rapid filling becomes possible.
上記車載用水素貯蔵タンクにおいては、上記のごとく、上記冷媒通路に冷媒を流通させることにより熱放出ができるので、従来のような、構造が複雑な熱交換器をタンク本体内に特別に設置する必要がない。
したがって、本発明の車載用水素充填タンクは、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能なものとなる。
In the on-vehicle hydrogen storage tank, as described above, heat can be released by circulating the refrigerant through the refrigerant passage. Therefore, a conventional heat exchanger with a complicated structure is specially installed in the tank body. There is no need.
Therefore, the on-vehicle hydrogen filling tank of the present invention has a relatively simple structure, can reduce the manufacturing cost, promote the weight reduction, and can perform high-speed hydrogen filling.
第2の発明は、内部に水素を充填するためのタンク本体と、該タンク本体に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニットに上記タンク本体を接続するためのバルブ部とを有し、上記タンク本体は、内側に配置された金属製のライナー部と、該ライナー部の外周を覆う繊維強化樹脂層とよりなり、該繊維強化樹脂層と上記ライナー部との間には、冷媒を流通させる冷媒通路を形成してあり、上記繊維強化樹脂層には、上記冷媒通路を外部に開口させる冷媒入口及び冷媒出口を設けてあり、かつ、上記バルブ部は、上記タンク本体に充填すべき水素を通すための通路である充填パスと、上記水素供給ステーションに設けられた水素回収部に放出する水素を通すための通路である放出パスとを独立してそれぞれ有している車載用水素充填タンクを冷却する方法であって、
上記バルブ部を上記水素供給ステーションの上記接続ユニットに接続し、上記バルブ部の上記充填パスを介して水素を上記タンク本体に送入すると共に、該タンク本体内の水素を上記放出パスを介して上記水素供給ステーションへ放出する水素充填ステップと、
該水素充填ステップ中における上記タンク本体の温度又は内圧が所定値より高くなった際に、上記冷媒通路に上記冷媒を流通させる冷媒流通ステップとを有することを特徴とする車載用水素充填タンクの冷却方法にある(請求項14)。
The second invention has a tank main body for filling hydrogen therein, and a valve portion for connecting the tank main body to a connection unit of a hydrogen supply station for supplying hydrogen to be filled in the tank main body, The tank body includes a metal liner portion disposed on the inside and a fiber reinforced resin layer covering the outer periphery of the liner portion, and a coolant is circulated between the fiber reinforced resin layer and the liner portion. The fiber reinforced resin layer is provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet for opening the refrigerant passage to the outside, and the valve portion is a hydrogen to be charged in the tank body. In-vehicle water having independently a filling path that is a passage for passing hydrogen and a discharge path that is a passage for passing hydrogen discharged to the hydrogen recovery section provided in the hydrogen supply station A method of cooling a filling tank,
The valve unit is connected to the connection unit of the hydrogen supply station, and hydrogen is fed into the tank body through the filling path of the valve unit, and hydrogen in the tank body is fed through the discharge path. A hydrogen filling step for discharging to the hydrogen supply station;
Cooling the vehicle-mounted hydrogen filling tank, characterized by comprising a refrigerant circulation step for circulating the refrigerant through the refrigerant passage when the temperature or internal pressure of the tank body during the hydrogen filling step becomes higher than a predetermined value. In the method (claim 14).
本発明の車載用水素充填タンクの冷却方法は、上記水素充填ステップと、上記冷媒流通ステップとを有している。
上記水素充填ステップにおいては、上記のごとく、上記バルブ部の上記充填パスを介して水素を上記タンク本体に送入すると共に、該タンク本体内の水素を上記放出パスを介して上記水素供給ステーションへ放出する。そのため、上記車載用水素貯蔵タンクに水素を充填する際には、タンク本体内に上記充填パスを介して急速に水素を導入しながら、上記放出パスを介して、タンク本体内から一部の水素を上記水素供給ステーションに対して放出することができる。これによって、水素充填に伴う急激な発熱を抑制することができ、水素充填速度を高めることができる。
The cooling method for an on-vehicle hydrogen filling tank according to the present invention includes the hydrogen filling step and the refrigerant circulation step.
In the hydrogen filling step, as described above, hydrogen is fed into the tank body through the filling path of the valve unit, and hydrogen in the tank body is sent to the hydrogen supply station through the discharge path. discharge. For this reason, when the vehicle hydrogen storage tank is filled with hydrogen, hydrogen is rapidly introduced into the tank body through the filling path, and a part of the hydrogen is introduced from the tank body through the discharge path. Can be released to the hydrogen supply station. Thereby, rapid heat generation associated with hydrogen filling can be suppressed, and the hydrogen filling rate can be increased.
即ち、上記タンク本体に上記充填パスを介して導入された水素は、上記のごとく、圧力及び体積の変化によって発熱するが、この充填と併行して上記放出パスを介して一部の水素をタンク本体から放出することによって、放出される水素が熱媒体となって上記の充填時の発熱による熱をタンク本体から放出することができる。 That is, as described above, the hydrogen introduced into the tank body through the filling path generates heat due to changes in pressure and volume, but in parallel with this filling, part of the hydrogen is tanked through the discharge path. By releasing from the main body, the released hydrogen becomes a heat medium, and heat generated by the heat generated during the filling can be released from the tank main body.
また、上記冷媒流通ステップにおいては、上記のごとく、上記水素充填ステップ中における上記タンク本体の温度又は内圧が所定値より高くなった際に、上記冷媒通路に上記冷媒を流通させる。
そのため、水素充填時にタンク本体内に発生する熱を、金属製の上記ライナー部を介して上記冷媒通路中の上記冷媒に移動させることができ、上記タンク本体内からの熱を受け取った上記冷媒は、上記冷媒出口から外部に導出することができる。そのため、水素充填時における上記タンク本体内の温度上昇を抑制し、水素充填速度を高めることができる。
In the refrigerant circulation step, as described above, when the temperature or internal pressure of the tank main body during the hydrogen filling step becomes higher than a predetermined value, the refrigerant is circulated through the refrigerant passage.
Therefore, the heat generated in the tank body at the time of hydrogen filling can be transferred to the refrigerant in the refrigerant passage through the metal liner, and the refrigerant that has received heat from the tank body is , And can be led out from the refrigerant outlet. Therefore, the temperature rise in the tank body during hydrogen filling can be suppressed and the hydrogen filling rate can be increased.
このように、本発明の冷却方法によれば、上記タンク本体への水素の充填速度を高めても、その温度上昇を充分に抑制することができる。それ故、上記車載用水素貯蔵タンクへの水素の急速充填を可能にすることができる。 Thus, according to the cooling method of the present invention, even if the filling rate of hydrogen into the tank body is increased, the temperature rise can be sufficiently suppressed. Therefore, it is possible to quickly fill the in-vehicle hydrogen storage tank with hydrogen.
また、上記水素充填ステップにおける水素自体を熱媒体として熱を放出する手法は、上記バルブ部において上記充填パスとは独立して上記放出パスを設け、上記の水素充填ステップを行うことによって実現できる。そして、本発明の冷却方法においては、上記のごとく、上記放出パスを介して熱放出を行うと共に、冷媒通路に冷媒を導入することにより熱放出を行うことができるので、従来のような、構造が複雑な熱交換器をタンク本体内に特別に設置する必要がない。
したがって、本発明の冷却方法においては、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができる上記車載用水素貯蔵タンクを用いることができ、かつ、水素の高速充填が可能となる。
Further, the method of releasing heat using the hydrogen itself in the hydrogen filling step as a heat medium can be realized by providing the discharge path independently of the filling path in the valve unit and performing the hydrogen filling step. In the cooling method of the present invention, as described above, heat can be released through the discharge path, and heat can be released by introducing the refrigerant into the refrigerant passage. However, there is no need to install a complicated heat exchanger in the tank body.
Therefore, in the cooling method of the present invention, the above-described on-vehicle hydrogen storage tank that has a relatively simple structure, can reduce manufacturing costs, and can promote weight reduction can be used, and high-speed filling with hydrogen is possible. .
上記第1の発明(請求項1)において、上記冷媒通路は、例えば上記ライナー部を上記繊維強化樹脂層によって覆うときに、上記ライナー部と上記繊維強化樹脂層との間に隙間を設けること等によって形成することができる。
また、上記冷媒入口及び上記冷媒出口は、上記繊維強化層の少なくとも一部に上記冷媒通路が開口するような開口部を設けることによって形成することができる。
In the first invention (invention 1), for example, when the liner passage covers the liner portion with the fiber reinforced resin layer, the refrigerant passage provides a gap between the liner portion and the fiber reinforced resin layer. Can be formed.
Moreover, the said refrigerant | coolant inlet_port | entrance and the said refrigerant | coolant outlet can be formed by providing the opening part which the said refrigerant path opens in at least one part of the said fiber reinforcement layer.
上記冷媒は、上記冷媒入口から上記冷媒通路に導入し、冷媒出口から導出させることができる。
また、上記冷媒入口及び上記冷媒出口には、逆止弁を形成することができる。これにより、冷媒の逆流を防止することができる。
The refrigerant can be introduced from the refrigerant inlet into the refrigerant passage and led out from the refrigerant outlet.
A check valve may be formed at the refrigerant inlet and the refrigerant outlet. Thereby, the backflow of a refrigerant | coolant can be prevented.
上記ライナー部の外周面には、複数の溝部が形成されており、該溝部を上記繊維強化樹脂層によって覆うことにより上記冷媒通路を形成してあることが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記ライナー部と上記繊維強化樹脂層との間に、上記冷媒通路を簡単に形成させることができる。また、この場合には、上記冷媒通路を通る上記冷媒と上記ライナー部の表面との接触面積(伝熱面積)が増大するため、上記タンク本体内から冷媒への熱輸送を効率的に行うことができる。
A plurality of grooves are formed on the outer peripheral surface of the liner portion, and it is preferable that the refrigerant passage is formed by covering the grooves with the fiber reinforced resin layer.
In this case, the refrigerant passage can be easily formed between the liner portion and the fiber reinforced resin layer. In this case, since the contact area (heat transfer area) between the refrigerant passing through the refrigerant passage and the surface of the liner portion increases, heat transfer from the tank body to the refrigerant is efficiently performed. Can do.
また、上記ライナー部の外周面には、金属製の筒状体よりなる中間ライナー部を配置してなり、該中間ライナー部の外周面又は内周面には複数の溝部が形成されており、該溝部を上記繊維強化樹脂層又は上記ライナー部によって覆うことにより上記冷媒通路を形成してあることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記ライナー部と上記繊維強化樹脂層との間に、上記冷媒通路を簡単に形成させることができる。
Further, an intermediate liner portion made of a metal cylindrical body is disposed on the outer peripheral surface of the liner portion, and a plurality of groove portions are formed on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the intermediate liner portion, It is preferable that the coolant passage is formed by covering the groove with the fiber reinforced resin layer or the liner.
In this case, the refrigerant passage can be easily formed between the liner portion and the fiber reinforced resin layer.
上記ライナー部や中間ライナー部は、例えばアルミ等の金属よりなり、一般的に深絞りあるいは押出成形により作製される。このとき、上記溝部の形成を同時に行うことができるため、生産性を犠牲にすることなく冷媒通路を構成することができる。 The liner portion and the intermediate liner portion are made of a metal such as aluminum, and are generally manufactured by deep drawing or extrusion molding. At this time, since the grooves can be formed at the same time, the refrigerant passage can be configured without sacrificing productivity.
また、上記ライナー部と上記中間ライナー部とは、ロウ付け、溶接、又は圧接により接合して一体化してあることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記ライナー部と上記中間ライナー部との間の伝熱性能が向上し、上記ライナー部から冷媒への熱輸送を効率よく行うことができる。そのため、高速水素充填に伴う発熱除去効果を向上させることができ、より急速に水素を充填することが可能になる。
Moreover, it is preferable that the said liner part and the said intermediate liner part are joined and integrated by brazing, welding, or press-contacting (Claim 4).
In this case, the heat transfer performance between the liner portion and the intermediate liner portion is improved, and heat transfer from the liner portion to the refrigerant can be performed efficiently. As a result, the effect of removing heat generated by high-speed hydrogen filling can be improved, and hydrogen can be filled more rapidly.
また、上記タンク本体は略円筒状を呈していると共に、その軸方向の一端部に上記バルブ部を設けてなり、上記冷媒を導入する上記冷媒入口は、上記タンク本体における上記バルブ部を配設した上記一端部に対向する他端部に配設してあり、上記冷媒を導出する上記冷媒出口は、上記一端部近傍に配設してあることが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記冷媒を、上記ライナー部の外周面のほぼ全体をわたって流通させることができるため、上記タンク本体を効率的に冷却することができる。そのため、高速充填時に伴う発熱除去効果を向上させることができる。
The tank body has a substantially cylindrical shape and is provided with the valve portion at one axial end thereof, and the refrigerant inlet for introducing the refrigerant is provided with the valve portion in the tank body. Preferably, the refrigerant outlet that is disposed at the other end opposite to the one end and from which the refrigerant is led out is disposed in the vicinity of the one end.
In this case, since the refrigerant can be circulated over almost the entire outer peripheral surface of the liner portion, the tank body can be efficiently cooled. Therefore, the heat removal effect associated with high-speed filling can be improved.
また、上記冷媒入口は、上記他端部における略中心部に設け、かつ、上記冷媒通路は、上記冷媒入口から放射状に延びるように設けてあることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記冷媒入口から冷媒通路に導入された冷媒は、上記他端部から放射状に広がり、上記ライナー部の外周面のほぼ全体を包み込むように流れる。そのため、この場合には、上記タンク本体をより効率的に冷却することができる。そのため、高速充填時に伴う発熱除去効果をさらに向上させることができる。
Preferably, the refrigerant inlet is provided at a substantially central portion at the other end portion, and the refrigerant passage is provided so as to extend radially from the refrigerant inlet.
In this case, the refrigerant introduced into the refrigerant passage from the refrigerant inlet spreads radially from the other end and flows so as to wrap around almost the entire outer peripheral surface of the liner portion. Therefore, in this case, the tank body can be cooled more efficiently. Therefore, the heat removal effect associated with high-speed filling can be further improved.
また、上記タンク本体は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部に上記バルブ部を設けてなり、該バルブ部には、上記タンク本体に充填すべき水素を通すための充填パスが設けられており、該充填パスには、該充填パスの通路を延長する導入管が接続されており、該導入管の開口部は、上記タンク本体における上記バルブ部を配設した上記一端部に対向する他端部の近傍に配置してあると共に、上記タンク本体の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させてあることが好ましい(請求項7)。 The tank body has a substantially cylindrical shape and is provided with the valve portion at one end in the axial direction thereof, and a filling path for passing hydrogen to be filled into the tank body through the valve portion. An inlet pipe extending the passage of the charging path is connected to the filling path, and the opening of the inlet pipe is the one end where the valve part is disposed in the tank body. It is preferable that it is disposed in the vicinity of the other end opposite to the tank and is opened toward the tangential direction of the arc centered on the central axis of the tank body.
この場合には、上記タンク本体内に充填される水素は、上記タンク本体の上記他端部側から充填されると共に、タンク本体の内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら流動する。そのため、急速充填により発熱した水素は、タンク本体の内壁面に熱輸送をし易くなるので、上記タンク本体の内壁を介して上記冷媒通路の冷媒への熱輸送効率を向上させることができる。 In this case, the hydrogen charged in the tank main body is charged from the other end side of the tank main body and flows while spirally turning along the inner wall surface of the tank main body. Therefore, the hydrogen generated by the rapid filling is easily transported to the inner wall surface of the tank main body, so that the heat transport efficiency to the refrigerant in the refrigerant passage can be improved through the inner wall of the tank main body.
次に、上記バルブ部は、上記タンク本体に充填すべき水素を通すための通路である充填パスと、上記水素供給ステーションに設けられた水素回収部に放出する水素を通すための通路である放出パスとを独立してそれぞれ有していることが好ましい(請求項8)。
この場合には、上記車載用水素充填タンクは、上記水素供給ステーションに接続されて上記充填パスを介して水素充填を行いながら、放出パスを介して水素を水素供給ステーションの上記水素回収部に対して放出することができる。ここでいう水素回収部は、単に水素を回収し備蓄するタンク状のものに限らず、放出された水素をさらに冷却して、上記放出パスから再度車載用水素充填タンク内に充填する循環経路を持った構成にすることもできる。
Next, the valve unit is a filling path that is a passage for passing hydrogen to be filled into the tank body, and a discharge that is a passage for passing hydrogen discharged to a hydrogen recovery unit provided in the hydrogen supply station. It is preferable to have each of the paths independently (claim 8).
In this case, the on-vehicle hydrogen filling tank is connected to the hydrogen supply station and performs hydrogen filling via the filling path, while supplying hydrogen to the hydrogen recovery unit of the hydrogen supply station via the discharge path. Can be released. The hydrogen recovery unit here is not limited to a tank-shaped unit that simply recovers and stores hydrogen, but a circulation path for further cooling the released hydrogen and filling it again into the in-vehicle hydrogen filling tank from the release path. It can also be configured.
また、上記充填パス及び放出パスを備えたバルブ部は、シール性、耐圧性の観点から、一つの部品として構成することが好ましい。なお、上記充填パスを設けた部分と放出バスを設けた部分とを別体として設けて、これらを離隔して配置してもよいし、また、これらを組み合わせて1つのバルブ部として配置してもよい。 Moreover, it is preferable to comprise the valve part provided with the said filling path | pass and discharge | release path | route as one component from a viewpoint of sealing performance and pressure | voltage resistance. In addition, the part provided with the filling path and the part provided with the discharge bath may be provided separately, and these may be arranged apart from each other, or these may be combined and arranged as one valve part. Also good.
また、上記充填パスとしては、1本とすることが構造上簡単で好ましいが、複数本設けることも可能である。同様に、上記放出パスとしても、1本とすることが構造上簡単で好ましいが、複数本設けることも可能である。
また、上記バルブ部には、車両に設けられた水素消費装置、例えば燃料電池や水素エンジンなどに供給する水素を通す供給パスを設けることができる。この供給パスとしては、単独で設けてもよいし、上記放出パスあるいは充填パスの途中から分岐させて設けることもできる。
In addition, the number of filling paths is preferably one because of its simple structure, but a plurality of filling paths can be provided. Similarly, the number of the discharge paths is preferably one because of its simple structure, but a plurality of discharge paths may be provided.
In addition, the valve portion can be provided with a supply path through which hydrogen supplied to a hydrogen consuming device provided in the vehicle, such as a fuel cell or a hydrogen engine, is passed. This supply path may be provided alone, or may be branched from the middle of the discharge path or filling path.
また、上記充填パス及び上記放出パスには、上記タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁及び放出パス用逆止弁がそれぞれ配設されており、かつ、上記放出パス用逆止弁は、上記充填パス用逆止弁の開閉動作に連動して開閉動作を行うよう構成されていることが好ましい(請求項9)。 The filling path and the discharge path are respectively provided with a check valve for a filling path and a check valve for the discharge path, which are check valves that close the communication state of the passage by the internal pressure in the tank body. In addition, it is preferable that the discharge path check valve is configured to open and close in conjunction with the opening and closing operation of the filling path check valve.
上記逆止弁は、上記のごとくタンク本体内の内圧によって、通路を閉止するよう付勢されるものである。したがって、上記充填パス及び放出パスに配設された逆止弁は、これらのパスに外部から圧力をかけない限り、閉状態を維持し、タンク本体内の水素が不用意に外部へ漏れることを防止することとができる。一方、上記充填パスに対して上記水素供給ステーションから高圧の水素を供給すると、その水素の圧力によって上記充填パス用逆止弁が通路を開放するように開動作する。これによって、水素供給ステーションからタンク本体への水素の充填を実施することが容易にできる。 The check valve is urged to close the passage by the internal pressure in the tank body as described above. Therefore, the check valves disposed in the filling path and the discharge path are kept closed unless pressure is applied to these paths from the outside, so that the hydrogen in the tank body is inadvertently leaked to the outside. Can be prevented. On the other hand, when high-pressure hydrogen is supplied from the hydrogen supply station to the filling path, the filling path check valve opens to open the passage by the pressure of the hydrogen. This facilitates the filling of the tank body with hydrogen from the hydrogen supply station.
ここで、上記のごとく、放出パス用逆止弁は、充填パス用逆止弁と連動して開閉動作を行うよう構成されている。そのため、充填パス用逆止弁が充填パスの連通状態が開放されるように開動作した際には、上記放出パス用逆止弁も連動して連通状態を開放するように開動作する。そのため、充填パスからの水素の急速充填時に連動して、放出パスからの水素の放出を容易に実現することができ、上述した水素を熱媒体とした熱の放出を行うことができる。 Here, as described above, the discharge path check valve is configured to open and close in conjunction with the filling path check valve. Therefore, when the check valve for filling path is opened so that the communication state of the filling path is released, the check valve for discharge path is also opened so as to open the communication state in conjunction with it. Therefore, in conjunction with the rapid filling of hydrogen from the filling path, the release of hydrogen from the discharge path can be easily realized, and the above-described heat can be released using hydrogen as a heat medium.
また、充填パス用逆止弁の開度と放出パス用逆止弁の開度も、連動させて変化させることができる。そのため、充填速度に応じた放出速度の調整も、予め行う逆止弁の設計等によって容易に設定することができる。
また、上記充填パス用逆止弁と放出パス用逆止弁の連動可能な構造としては、後述する実施例をはじめとして、様々な構造を採用することができる。
Further, the opening degree of the check valve for the filling path and the opening degree of the check valve for the discharge path can be changed in conjunction with each other. Therefore, the adjustment of the discharge rate according to the filling rate can be easily set by the design of the check valve that is performed in advance.
Moreover, various structures can be adopted as a structure in which the check valve for the filling pass and the check valve for the discharge pass can be interlocked, including the embodiments described later.
また、上記充填パス及び上記放出パスには、上記タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁及び放出パス用逆止弁がそれぞれ配設されており、かつ、上記放出パス用逆止弁は、上記水素供給ステーションの上記接続ユニットに接続された際に、該接続ユニットが有する水素放出用アクチュエータによって開閉動作可能に構成されていることも好ましい(請求項10)。 The filling path and the discharge path are respectively provided with a check valve for a filling path and a check valve for the discharge path, which are check valves that close the communication state of the passage by the internal pressure in the tank body. The release path check valve is preferably configured to be opened and closed by a hydrogen release actuator of the connection unit when connected to the connection unit of the hydrogen supply station ( Claim 10).
この場合には、水素供給ステーション側に水素放出用アクチュエータを設け、その操作量を調整することにより、放出パスに設けた逆止弁の開度を精度良く調整することができる。それ故、水素充填中に放出パスを介して放出させる水素の量をきめ細かく設定することができる。また、充填パス用逆止弁の開閉タイミングと放出パス逆止弁の開閉タイミングを必要に応じて積極的にずらすことも可能となる。なお、上記水素放出用アクチュエータとしては、例えば、ガスシリンダ等の公知のアクチュエータによって進退する当接部を持った構造とし、その当接部を上記逆止弁に当接させてこれを押圧する構成とすることができる。 In this case, the opening degree of the check valve provided in the discharge path can be accurately adjusted by providing a hydrogen release actuator on the hydrogen supply station side and adjusting the operation amount thereof. Therefore, it is possible to finely set the amount of hydrogen released through the discharge path during hydrogen filling. It is also possible to positively shift the opening / closing timing of the charging pass check valve and the opening / closing timing of the discharge pass check valve as necessary. The hydrogen release actuator has, for example, a structure having a contact portion that is advanced and retracted by a known actuator such as a gas cylinder, and the contact portion is brought into contact with the check valve to press it. It can be.
また、上記タンク本体は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部に上記バルブ部を設けてなり、該バルブ部の上記充填パスには、該充填パスの通路を延長する導入管が接続されており、該導入管の開口部は、上記タンク本体における上記バルブ部を配設した上記一端部に対向する他端部の近傍に配置してあることが好ましい(請求項11)。 The tank main body has a substantially cylindrical shape and is provided with the valve portion at one end in the axial direction thereof. The introduction pipe that extends the passage of the filling path is provided in the filling path of the valve portion. It is preferable that the opening of the introduction pipe is disposed in the vicinity of the other end opposite to the one end where the valve portion is disposed in the tank body.
この場合には、上記タンク本体内に充填される水素が、上記放出パスを有するバルブ部から離れた導入管の開口部から吐出される。そのため、この水素が上記放出パスから放出されるまでには、タンク本体の内壁面に沿って移動するので、この内壁面からタンク本体への熱の伝達を促進させることができ、上記冷媒通路の冷媒への熱輸送を効率的に行うことができる。 In this case, the hydrogen filled in the tank main body is discharged from the opening portion of the introduction pipe separated from the valve portion having the discharge path. Therefore, since the hydrogen moves along the inner wall surface of the tank body until the hydrogen is released from the discharge path, the transfer of heat from the inner wall surface to the tank body can be promoted, and the refrigerant passage Heat transport to the refrigerant can be performed efficiently.
また、上記導入管の開口部は、上記タンク本体の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させてあることが好ましい(請求項12)。
この場合には、上記導入管の開口部から吐出した水素が、上記タンク本体の内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら流動する。これにより、上述したごとき水素からタンク本体への熱伝達をさらに高めることができる。
Moreover, it is preferable that the opening of the introduction pipe is opened toward a tangential direction of an arc centered on the central axis of the tank body.
In this case, the hydrogen discharged from the opening of the introduction pipe flows while spirally turning along the inner wall surface of the tank body. Thereby, the heat transfer from hydrogen to the tank body as described above can be further enhanced.
次に、上記車載用水素貯蔵タンクは、上記バルブ部に上記水素供給ステーションの上記接続ユニットの装着完了を検知する接続センサ、上記ライナー部の温度を検知するライナー温度センサ、上記冷媒の温度を検知する冷媒温度センサのうち少なくとも1つのセンサを有していることが好ましい(請求項13)。 Next, the on-vehicle hydrogen storage tank detects a connection sensor that detects the completion of mounting of the connection unit of the hydrogen supply station on the valve unit, a liner temperature sensor that detects a temperature of the liner unit, and a temperature of the refrigerant. It is preferable to have at least one of the refrigerant temperature sensors to be used (claim 13).
この場合には、上記の各センサーの検知信号に基づいて、例えば上記車載用水素充填タンクの外部に設けたコントローラから制御信号を送って冷媒を供給するための冷媒循環ポンプの駆動を制御したり、車載用水素充填タンクの外部に設けたラジエータの冷却ファンの駆動を制御すること等により、水素の充填状態に応じた冷却が可能となる。そのため、水素の充填を高速かつ効率的に行うことができる。 In this case, based on the detection signal of each sensor, for example, a control signal is sent from a controller provided outside the on-vehicle hydrogen filling tank to control the driving of the refrigerant circulation pump for supplying the refrigerant. By controlling the driving of the cooling fan of the radiator provided outside the on-vehicle hydrogen filling tank, cooling according to the hydrogen filling state is possible. Therefore, hydrogen can be charged at high speed and efficiently.
また、上記冷媒は、上記車載用水素貯蔵タンクの外部に設けた冷媒循環ポンプにより流動制御されるよう構成されており、該冷媒循環ポンプを制御するコントローラは、上記センサから検知信号を受取り、該検知信号に基づいて上記冷媒循環ポンプを制御するよう構成されていることが好ましい(請求項14)。
即ち、上記センサからの検出信号に基づいて、上記コントローラが上記冷媒循環ポンプを制御して上記冷媒を導入する。そのため、この場合には、より効率的に上記車載用水素充填タンクを冷却することができる。
The refrigerant is configured to be flow-controlled by a refrigerant circulation pump provided outside the on-vehicle hydrogen storage tank, and a controller that controls the refrigerant circulation pump receives a detection signal from the sensor, and Preferably, the refrigerant circulation pump is controlled based on the detection signal (claim 14).
That is, based on the detection signal from the sensor, the controller controls the refrigerant circulation pump to introduce the refrigerant. Therefore, in this case, the on-vehicle hydrogen filling tank can be cooled more efficiently.
次に、上記第2の発明(請求項15)の冷却方法は、上記水素充填ステップと、上記冷媒流通ステップとを有する。
上記冷媒流通ステップでは、上記タンク本体の温度又は内圧の変化に応じて上記冷媒の流通量を変化させることが好ましい(請求項16)。
この場合には、上記車載用水素充填タンクを効率的に冷却することができる。
Next, the cooling method of the second invention (invention 15) includes the hydrogen filling step and the refrigerant circulation step.
In the refrigerant circulation step, it is preferable that the refrigerant circulation amount is changed in accordance with a change in temperature or internal pressure of the tank body.
In this case, the on-vehicle hydrogen filling tank can be efficiently cooled.
(実施例1)
次に、本発明の実施例にかかる車載用水素充填タンクにつき、図1〜図3を用いて説明する。
本例の車載用水素充填タンク1は、図1及び図2に示すごとく、内部に水素を充填するためのタンク本体10と、該タンク本体10に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニット80にタンク本体10を接続するためのバルブ部2とを有する。
(Example 1)
Next, an in-vehicle hydrogen filling tank according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the on-vehicle
上記タンク本体10は、内側に配置された金属製のライナー部11と、該ライナー部11の外周を覆う繊維強化樹脂層13とよりなる。該繊維強化樹脂層13とライナー部11との間には、冷媒を流通させる冷媒通路15を形成してあり、繊維強化樹脂層13には、冷媒通路15を外部に開口させる冷媒入口151及び冷媒出口153を設けてある。
The
以下、本例の車載用水素充填タンク1について、詳細に説明する。
本例の車載用水素充填タンク1は、アルミ製で略円柱形状のライナー部11と、該ライナー部11の外周を覆う繊維強化樹脂層13とよりなる。ライナー部11の側面には、複数の溝部110が形成されており、このライナー部11を繊維強化樹脂層13にて覆うことにより、ライナー部11と繊維強化樹脂層13との間に冷媒通路15が形成されている。
Hereinafter, the in-vehicle
The on-vehicle
タンク本体10は略円筒状を呈していると共に、その軸方向の一端部にバルブ部2を設けてなる。バルブ部2には、タンク本体10に充填すべき水素を通すための充填パス21が設けられている。充填パス21には、タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁31が配設されている。
The
また、充填パス21には、充填パス21の通路を延長する導入管7が接続されている。導入管7の開口部70は、タンク本体10におけるバルブ部2を配設した上記一端部17に対向する他端部18の近傍に配置してあると共に、タンク本体18の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させてある。導入管7は、バルブ部2の充填パス21の内側端からまっすぐに他端部18に向かって延設された第1管部71と、その先端から軸方向に直行する径方向に伸びた第2管部72と、その先端から中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させた開口部70を有する突出端部73とよりなる。
また、上記バルブ部2には、車両内部の水素消費装置(例えば燃料電池、水素エンジン等)に接続される供給パス23を設けてある。
In addition, an
The
また、冷媒を導入する冷媒入口151は、上記タンク本体10におけるバルブ部2を配設した一端部17に対向する他端部18に配設してあり、冷媒を導出する冷媒出口153は、一端部17の近傍に配設されている。冷媒入口151及び冷媒出口153には、リング状の冷媒通路15が形成されており、冷媒入口151から導入された冷媒は、このリング状の冷媒通路15を通って溝部110によって個別に隔てられた各冷媒通路15を通って冷媒出口153付近のリング状の冷媒通路15にて集められ冷媒出口153から外部に導出される。
The
次に、上記構造を有する本例の車載用水素充填タンク1の作用効果について説明する。
本例の車載用水素充填タンク1においては、繊維強化樹脂層13とライナー部11との間に、冷媒を流通させる冷媒通路15を形成してあり、繊維強化樹脂層13には、冷媒通路15を外部に開口させる冷媒入口151及び冷媒出口153を設けてある。
Next, the effect of the vehicle-mounted
In the in-vehicle
そのため、上記車載用水素貯蔵タンク1に水素を充填する際には、タンク本体10内に急速に水素を導入しながら、冷媒入口151から冷媒を導入し、冷媒通路15に冷媒を流通させることができる。それ故、水素充填時にタンク本体10内に発生する熱はアルミ製のライナー部11を介して冷媒通路15中の上記冷媒に移動させることができる。そして、タンク本体10内からの熱を受け取った冷媒は、冷媒出口153から外部に導出させることができる。したがって、上記タンク本体10内の温度上昇を抑制し、水素充填速度を高めることができる。
Therefore, when charging the
即ち、タンク本体10に導入された水素は、圧力及び体積の変化によって発熱するが、この充填と併行して冷媒通路15に冷媒を流通させることによって、タンク本体10内の熱を上記冷媒へ放出することができる。そのため、タンク本体10への水素の充填を速く行っても、その温度上昇を抑制することができ、急速充填を可能にすることができる。
That is, the hydrogen introduced into the
本例の車載用水素貯蔵タンク1においては、上記のごとく、冷媒通路15に冷媒を流通させることにより熱放出ができるので、従来のような、構造が複雑な熱交換器をタンク本体10内に特別に設置する必要がない。
したがって、本例の車載用水素充填タンク1は、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能なものとなる。
In the on-vehicle
Therefore, the on-vehicle
また、本例の車載用水素貯蔵タンク1においては、上記のごとく、ライナー部11の外周面に複数の溝部110が形成されている。
そのため、上記ライナー部11を繊維強化樹脂層13にて覆うことにより、両者の間に冷媒通路15を簡単に形成することができる。また、冷媒通路15に冷媒を導入させたとき、冷媒とライナー部11の表面との接触面積が増大するため、タンク本体10内から冷媒への熱輸送を効率的に行うことができる。
Moreover, in the vehicle-mounted
Therefore, by covering the
また、冷媒を導入する冷媒入口151は、上記他端部18に配設してあり、冷媒を導出する冷媒出口153は、上記一端部17の近傍に配設されている。
そのため、上記冷媒を、ライナー部11の外周面のほぼ全体をわたって流通させることができ、タンク本体10を効率的に冷却することができる。
The
Therefore, the refrigerant can be circulated over almost the entire outer peripheral surface of the
また、上記バルブ部2には、上記充填パス21が設けられており、該充填パスには、上記充填パス用逆止弁が配設されている。そのため、水素充填時にタンク本体10から水素が逆流することを防止できる。
また、充填パス21には、上記導入管7が接続されており、該導入管7の開口部70は、上記他端部18の近傍に配置してあると共に、タンク本体10の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させてある。
そのため、図3に示すごとく、タンク本体10内に充填される水素は、タンク本体10の他端部18側から充填されると共に、アルミ製のライナー部11の内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら流動する。そのため、急速充填により発熱した水素は、ライナー部11の内壁面に、熱の輸送を行い易くなるので、上記ライナー部11の内壁を介した冷媒への熱輸送効率を向上させることができる。
The
Further, the
Therefore, as shown in FIG. 3, the hydrogen filled in the
(実施例2)
本例の車載用水素充填タンク1は、図4及び図5に示すごとく、さらにライナー部11と繊維強化樹脂層13との間に中間ライナー部12を設けた例である。即ち、図4及び図5に示すごとく、本例の車載用水素充填タンク1は、ライナー部11の外周面に、金属製の筒状体よりなる中間ライナー部12を配置してなる。中間ライナー部12の内周面には複数の溝部120が形成されており、溝部120を上記ライナー部11によって覆い、中間ライナー部12とライナー部11とをロウ付けすることにより冷媒通路15を形成してある。
その他の構成は、実施例1と同様である。
(Example 2)
The on-vehicle
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
本例の車載用水素充填タンク1においては、上記のごとく、中間ライナー部12が形成されている。
そのため、上記ライナー部11と上記繊維強化樹脂層13との間に、上記冷媒通路15を簡単に形成させることができる。
In the on-vehicle
Therefore, the
また、ライナー部11と中間ライナー部12とは、ロウ付けされている。
そのため、伝熱性能が向上し、ライナー部11から冷媒への熱輸送を効率よく行うことができる。それ故、高速水素充填に伴う発熱除去効果を向上させることができる。
The
Therefore, heat transfer performance is improved and heat transport from the
(実施例3)
本例の車載用水素充填タンクは、図6及び図7に示すごとく、実施例2における冷媒入口の位置を変え、冷媒通路を冷媒入口から放射状に伸びるように設けた例である。
即ち、図6及び図7に示すごとく、本例の車載用水素充填タンク1においては、冷媒入口151を、上記他端部18における略中心部に設けてある。
また、本例の車載用水素充填タンク1は、ライナー部11の外周面に、アルミ製の中間ライナー部12を配置してなり、実施例2と同様に中間ライナー部12の内周面には複数の溝部120が形成されている(図4及び図5参照)。特に、本例においては、中間ライナー12は、底面125を有する筒状体よりなる。図7に示すごとく、本例においては、底面125にも中心から放射状に溝部120が形成されている。溝部120は、ライナー部11で覆われることにより冷媒通路15を形成している。中間ライナー12の底面125の各冷媒通路15は中間ライナー12の側面の各冷媒通路15につながっている。
その他の構成は、実施例2と同様である。
(Example 3)
The on-vehicle hydrogen filling tank of this example is an example in which the position of the refrigerant inlet in Example 2 is changed and the refrigerant passage extends radially from the refrigerant inlet as shown in FIGS.
That is, as shown in FIGS. 6 and 7, in the on-vehicle
In addition, the in-vehicle
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
本例においては、上記のような構成にしているため、図6及び図7に示すごとく、冷媒入口151から導入された冷媒は、中間ライナー12の底面125に形成された各冷媒通路15を通って、放射状に流れ、中間ライナー12の側面の冷媒通路15へと続くように流れる。冷媒出口153においては、実施例1と同様にリング状に冷媒通路15が形成されているため、冷媒が集められ冷媒出口153より導出される。
In this example, since it is configured as described above, the refrigerant introduced from the
上記のごとく、本例においては、冷媒入口151から冷媒通路15に導入された冷媒は、上記他端部18から放射状に広がり、上記ライナー部11の外周面のほぼ全体を包み込むように行き渡る。そのため、タンク本体10をより効率的に冷却することができる。そのため、高速充填時に伴う発熱除去効果がさらに向上する。
As described above, in this example, the refrigerant introduced into the
(実施例4)
本例の車載用水素充填タンクは、図8〜図12に示すごとく実施例1におけるバルブ部2に充填パス21と、放出パス22を有している例である。
本例の車載用水素充填タンク1は、図8に示すごとく、内部に水素を充填するためのタンク本体10と、該タンク本体10に充填する水素を供給する水素供給ステーション(図11)の接続ユニット80にタンク本体10を接続するためのバルブ部2とを有する。
Example 4
The on-vehicle hydrogen filling tank of this example is an example having a filling
As shown in FIG. 8, the on-vehicle
本例において、上記バルブ部2は、図8及び図9に示すごとく、タンク本体10に充填すべき水素を通すための通路である充填パス21と、水素供給ステーションに設けられた水素回収部82に放出する水素を通すための通路である放出パス22とを独立してそれぞれ有している。その他は実施例1と同様である。
以下、これを詳説する。
In this example, as shown in FIGS. 8 and 9, the
This will be described in detail below.
図8に示すごとく、本例のタンク本体10は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部に上記バルブ部2を設けてなる。タンク本体10としては、実施例1と同様にアルミ製のライナ−部11の外周面を繊維強化樹脂13により覆った構造を採用してある。
As shown in FIG. 8, the
図9及び図10に示すごとく、本例のバルブ部2は、充填パス21と放出パス22とを並列に独立して1本ずつ有している。放出パス22の途中には、車両内部の水素消費装置(例えば燃料電池、水素エンジン等)に接続される供給パス23を分岐して設けてある。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
上記充填パス21と放出パス22には、それぞれ、タンク本体10内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁31及び放出パス用逆止弁32が配設されている。そして、放出パス用逆止弁32は、充填パス用逆止弁31の開閉動作に連動して開閉動作を行うよう構成されている。
The filling
各逆止弁31、32は、スプリング315、325によって閉止方向に付勢されていると共に、互いの軸部311、321を連結部材319によって一体的に連結してある。そのため、図11に示すごとく、充填パス用逆止弁31が、内圧及びスプリング315の付勢力に抗して後退した際には、これに連動して放出パス用逆止弁32も内圧及びスプリング325の付勢力に抗して後退するように構成されている。また、上記充填パス21と放出パス22との間における上記連結部材319の配置部分には、連結部材319を両側から保持してその移動可能性を維持しつつシール性を高めるための弾性部材28を配置してある。
The
上記バルブ部2に接続される水素供給ステーションの接続ユニット80としては、様々な構成を取ることができる。例えば、本例では、図11及び図12に示すごとく、逆止弁811を有する供給路81と逆止弁821を有する放出路82とを有し、いずれの通路も、冷媒890が循環する熱交換器89を通過するように構成することができる。そして、放出路82にはポンプ826を設け、タンク本体10から放出パス22を介して放出された水素を熱交換器89において冷却した後、供給路81に合流させるように構成してある。即ち、本例では、この放出路82を循環路として構成し、これを水素回収部としてある。
The
また、水素供給ステーションの接続ユニット80における逆止弁811、821は、バルブ部2における逆止弁31、32よりも低圧力の付勢力により開動作するように構成されている。これにより、接続ユニット80をバルブ部2に接続した際に、スムーズな水素の流れを実現することができる。また、上記逆止弁821よりも上流側には、上記接続ユニット80とバルブ部2とを接続した際に、その境界部分に閉じこめられる不要な空気等を排出するための排出路83及び吸引ポンプ831を設けてあり、水素充填開始前の一定期間に上記吸引ポンプ831を作動するように構成してある。
Further, the
次に、上記構造を有する本例の車載用水素充填タンク1の作用効果について説明する。
本例の車載用水素充填タンク1は、上記のごとく、充填パス21及び放出パス22を独立してそれぞれ有している。そして、これらの通路に設けたそれぞれの逆止弁31、32は、上記のごとく連動して開閉動作を行うよう構成してある。そのため、図11に示すごとく、車載用水素貯蔵タンク1に水素を充填する際には、タンク本体10内に充填パス21を介して急速に水素を導入しながら、放出パス22を介して、タンク本体10内から一部の水素を水素供給ステーションに対して放出することができる。
Next, the effect of the vehicle-mounted
The on-vehicle
そのため、タンク本体10に充填パス21を介して導入された水素は、圧力及び体積の変化によって発熱するが、この充填と併行して放出パス22を介して放出される水素が熱媒体となって、上記の充填時の発熱による熱をタンク本体10から放出することができる。そのため、タンク本体10への水素の充填を速く行っても、その温度上昇を抑制することができ、急速充填を可能にすることができる。
Therefore, the hydrogen introduced into the
また、本例では、放出パス22を介して放出した水素を、水素供給ステーションにおける熱交換器89によって冷却した上で、再びタンク本体10内へ充填することができ、水素を無駄に消費することもない。
そして、本例の車載用水素充填タンク1は、上記のごとく、充填パスと21と独立して設けた放出パス22を有するバルブ部2を備えることによって、上記の優れた熱放出方法を実施することができ、特に複雑な構造にする必要がない。
それ故、本例の車載用水素充填タンク1は、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能なものとなる。
Further, in this example, the hydrogen released through the
And as above-mentioned, the vehicle-mounted
Therefore, the on-vehicle
また、図8に示すごとく、本例の車載用水素充填タンク1は、実施例1と同様に、ライナー部11と繊維強化樹脂層13との間に冷媒通路15を有している。そのため、本例の車載用水素充填タンク1においては、上記のごとく水素を熱媒体として冷却すると共に、冷媒通路15に冷媒を流通させることによりタンク本体10を冷却することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the vehicle-mounted
次に、本例の車載用水素充填タンクの冷却方法の一例について、説明する。
本例の冷却方法においては、水素充填ステップと、冷媒流通ステップとをおこなう。
水素充填ステップにおいては、図11に示すごとく、上記バルブ部2を上記水素供給ステーションの上記接続ユニット80に接続し、バルブ部2の上記充填パス21を介して水素をタンク本体10に送入すると共に、該タンク本体10内の水素を上記放出パス22を介して上記水素供給ステーションへ放出する。
Next, an example of the cooling method for the on-vehicle hydrogen filling tank of this example will be described.
In the cooling method of this example, a hydrogen filling step and a refrigerant circulation step are performed.
In the hydrogen filling step, as shown in FIG. 11, the
また、上記冷媒流通ステップにおいては、図8に示すごとく、水素充填ステップ中における上記タンク本体10の温度又は内圧が所定値より高くなった際に、上記冷媒通路15に上記冷媒を流通させる。
In the refrigerant circulation step, as shown in FIG. 8, the refrigerant is circulated through the
即ち、図11に示すごとく、水素充填ステップにおいては、上記車載用水素貯蔵タンク1に水素を充填する際には、タンク本体10内に上記充填パス21を介して急速に水素を導入しながら、上記放出パス22を介して、タンク本体10内から一部の水素を上記水素供給ステーションに対して放出することができる。これによって、水素充填に伴う急激な発熱を抑制することができ、水素充填速度を高めることができる。
That is, as shown in FIG. 11, in the hydrogen filling step, when the vehicle-mounted
また、図8に示すごとく、冷媒流通ステップにおいては、上記のごとく、上記タンク本体10の温度又は内圧が所定値より高くなった際に、上記冷媒通路151から上記冷媒通路15内に冷媒を流通させる。
そのため、水素充填時にタンク本体内に発生する熱を、金属製の上記ライナー部11を介して上記冷媒通路15中の上記冷媒に移動させることができる。上記タンク本体内からの熱を受け取った上記冷媒は、上記冷媒出口153から外部に導出することができる。そのため、上記タンク本体内の温度上昇を抑制し、水素充填速度を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 8, in the refrigerant circulation step, as described above, when the temperature or the internal pressure of the
Therefore, the heat generated in the tank body at the time of hydrogen filling can be transferred to the refrigerant in the
また、冷媒流通ステップにおいては、タンク本体の温度又は内圧の変化に応じて冷媒の流通量を変化させることができる。 In the refrigerant circulation step, the refrigerant circulation amount can be changed in accordance with the change in the temperature of the tank body or the internal pressure.
(実施例5)
本例の車載用水素充填タンク1は,図13〜図15に示すごとく,実施例4におけるバルブ部2の構造を変更した例である。即ち,図13に示すごとく,充填パス21及び放出パス22には,タンク本体10内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁33及び放出パス用逆止弁34がそれぞれ独立に開閉動作可能に配設されており,各逆止弁33,34は,同図に示すごとく,それぞれスプリング335,345によって閉止方向に付勢されており,互いに連結する構造は有していない。
(Example 5)
The in-vehicle
また,本例では,放出パス用逆止弁34は,水素供給ステーションの接続ユニット80に接続された際に,該接続ユニット80が有する水素放出用アクチュエータ88によって開閉動作可能に構成されている。
上記水素放出用アクチュエータ88は,図15に示すごとく,シリンダ本体880からピストン部881が出没可能に設けられている。ピストン部881の突出量は,図示していない駆動用ガスの導入,導出によって制御するように構成してある。その他の接続ユニット80の構成は実施例4と同様である。
また、本例の車載用水素充填タンクのタンク本体10の構成は、実施例1と同様である。
Further, in this example, when the discharge path check
As shown in FIG. 15, the
The configuration of the
本例の車載用水素充填タンク1に水素を充填する際には,図13に示すごとく,バルブ部2と接続ユニット80とを接続した後,図14に示すごとく,充填パス21に通じる供給路81から水素を圧送することによって,これらの通路における逆止弁811,33を水素の圧力により開動作させて連通させ,タンク本体10への水素充填を開始する。
When the vehicle-mounted
この直後,図15に示すごとく,水素放出用アクチュエータ88を駆動させてピストン部881を突出させる。そして,このピストン部881を放出パス22における逆止弁34に当接させてこれを後退させることにより,放出パス22の通路を開く。これにより,タンク本体10内における熱をもった熱媒体としての水素がタンク本体10から吐出され,これが接続ユニット80の逆止弁821を押し開いて上記循環路よりなる水素回収部に導かれる。
Immediately thereafter, as shown in FIG. 15, the
これにより,実施例4と同様に,急速充填時の温度上昇を,放出される水素を媒介とした熱放出によって抑制することができる。
また,本例では,上記放出パス22における放出パス用逆止弁34の開閉動作を上記接続ユニット80の水素放出用アクチュエータ88によって制御することができるので,例えば,タンク本体10の温度等の測定を行いながらその測定結果に応じて逆止弁34の開度を調整するというようなきめ細かい調整を行うこともでき,より適切な水素充填方法を実現することができる。
Thereby, similarly to Example 4, the temperature rise at the time of rapid filling can be suppressed by heat release mediated by the released hydrogen.
Further, in this example, the opening / closing operation of the discharge path check
(実施例6)
本例は、図16に示すごとく、実施例1の車載用水素充填タンク1にセンサを設けて、車載用水素充填タンク1の外部に冷媒循環ポンプ52、及び該冷媒循環ポンプ52を制御するコントローラ51を設け、センサからの検知信号に基づいて冷媒循環ポンプ52を制御するように構成した例である。
本例では、センサとして上記車載用水素充填タンク1のバルブ部2に水素供給ステーション9の接続ユニット80の装着完了を検知する接続センサ61を設けた。
(Example 6)
In this example, as shown in FIG. 16, a sensor is provided in the on-vehicle
In this example, a
即ち、本例においては、図16に示すごとく、車載用水素充填タンク1のバルブ部2に接続センサ61を設けてある。また、車載用水素充填タンク1の外部には接続センサ61からの信号を検知し、車載用水素充填タンク1に水素を供給する冷媒循環ポンプ52を制御するコントローラ51を設けてある。
また、本例の車載用水素充填タンク1は、実施例1と同様に、ライナー部11と繊維強化樹脂層13との間に冷媒を流通させる冷媒通路15を有しており、繊維強化樹脂層13には、上記冷媒通路15を外部に開口させる冷媒入口151及び冷媒出口153を設けてある。
That is, in this example, as shown in FIG. 16, the
Moreover, the vehicle-mounted
また、車載用水素充填タンク1の外部には、上記冷媒出口153からタンク外へ導出される冷媒を冷却するためのラジエータ53が設けられている。このラジエータ53は、車載用水素充填タンク1の冷媒出口153と上記冷媒循環ポンプ52との間に接続されている。
A
本例においては、車載用水素充填タンク1のバルブ部2に、上記水素供給ステーション9の接続ユニット80が装着されると、バルブ部2に設置してある接続センサ61がこれを検知して、検知信号をコントローラ51に送る。コントローラ51は、接続センサ61からの検知信号に基づいて、タンク本体10内への水素供給を開始すると共に、冷媒循環ポンプ52に制御信号を送って冷媒循環ポンプ52を作動させ、冷媒を冷媒入口151から冷媒通路15に導入する。冷媒通路15に導入された冷媒は、実施例1と同様に、ライナー部を介してタンク本体10内から熱を受取り、冷媒出口153から導出される。
In this example, when the
冷媒出口153から導出された冷媒は、ラジエータ53に送られて冷却される。冷却された冷媒は、再び冷媒循環ポンプ52に送られて、該冷媒循環ポンプ52から冷媒入口151へと送られる。このように、冷媒出口513からタンクの外へ導出された冷媒は、ラジエータ53にて冷やされることによって繰り返し冷却に用いられる。
The refrigerant led out from the
接続ユニット80がバルブ部2から外されると、接続センサ61からコントローラ51への検出信号が送られなくなり、コントローラ51は冷媒循環ポンプ52の作動を止める。したがって、本例においては、接続ユニット80がバルブ部2に接続されて冷媒が供給されたときだけに冷媒が冷媒通路15に供給される。そのため、車載用水素充填タンク1を効率的に冷却することができ、その結果、水素を高速に充填することができる。
When the
(実施例7)
本例は、図17に示すごとく、実施例6の接続センサ61の他に、ライナー部11の温度を検知するライナー温度センサ63を設けた例である。
即ち、同図に示すごとく、本例の車載用水素充填タンク1は、バルブ部2に接続センサ61を設けてあると共に、ライナー部11にライナー温度センサ63を設けてある。その他は、実施例6と同様である。
(Example 7)
In this example, as shown in FIG. 17, in addition to the
That is, as shown in the figure, the on-vehicle
本例においては、車載用水素充填タンク1のバルブ部2に、上記水素供給ステーション9の接続ユニット80が装着され、タンク本体10内に水素が供給されると、バルブ部2に設置してある接続センサ61がこれを検知し、冷媒循環ポンプ52を駆動可能状態にする。
In this example, the
ライナー温度センサ63は、ライナー部11の温度をモニターしており、ライナー部11の温度が一定値以上(例えば50℃以上)に上昇したとき、コントローラー51に検知信号を送る。ライナー温度センサ63から検知信号を受け取ったコントローラ51は、冷媒循環ポンプ52に制御信号を送り、冷媒入口151への冷媒の供給を開始する。
The liner temperature sensor 63 monitors the temperature of the
また、ライナー温度センサ63は、ライナー部11の温度が例えば1℃/秒という高い速度で上昇したときにもコントローラ51に検知信号を送り、冷媒循環ポンプ52からの冷媒の供給量を増加させることもできる。さらに、ライナー温度センサ63は、ライナー部11の温度が一定値以下に下降したときにも、コントローラ51に検知信号を送り、冷媒循環ポンプ52から冷媒入口151への冷媒の供給量を減少させるか、又は冷媒の供給を停止するように制御することもできる。
その他は、実施例6と同様である。
The liner temperature sensor 63 also sends a detection signal to the
Others are the same as in Example 6.
このように、本例においては、車載用水素充填タンク1に接続センサ61と共に、ライナー温度センサ63を設けることにより、車載用水素充填タンク1への冷媒の供給又は供給量を制御している。そのため、車載用水素充填タンク1をより効率的に冷却することができる。それ故、本例の車載用水素充填タンクには、水素を高速に充填することができる。
Thus, in this example, the supply or supply amount of the refrigerant to the in-vehicle
(実施例8)
本例は、図18に示すごとく、実施例6の接続センサの他に、冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ65を設けた例である。
即ち、同図に示すごとく、本例の車載用水素充填タンク1においては、バルブ部2に上記の接続センサ61を設けてあると共に、冷媒出口153に冷媒温度センサ65を設けてある。その他は、実施例5と同様である。
(Example 8)
In this example, as shown in FIG. 18, in addition to the connection sensor of the sixth embodiment, a
That is, as shown in the figure, in the on-vehicle
本例においては、図18に示すごとく、車載用水素充填タンク1のバルブ部2に、上記水素供給ステーション9の接続ユニット80が装着され、タンク本体10内に水素が供給されると、実施例6と同様に、バルブ部2に設置してある接続センサ61がこれを検知して、コントローラ51が冷媒循環ポンプ52に制御信号を送って、冷媒入口151から冷媒が導入される。冷媒通路15に導入された冷媒は、実施例5と同様に、タンク本体10内からライナー部11を介して熱を受取り、冷媒出口153から導出された後、ラジエータ53にて冷却されて再び冷媒循環ポンプ52から冷媒入口151に送られる。
In this example, as shown in FIG. 18, when the
このとき、冷媒出口153においては、冷媒出口153から導出される冷媒の温度を冷媒温度センサ65が検知する。冷媒温度センサ65は、冷媒の温度が一定値以上に上昇したときや一定値以下に下降したときに、コントローラに検知信号を送り、コントローラは、冷媒センサからの検知信号に基づいて冷媒循環ポンプに制御信号を送り、冷媒の供給量を制御することができる。
その他は、実施例6と同様である。
At this time, at the
Others are the same as in Example 6.
このように、本例においては、車載用水素充填タンク1に接続センサ61と共に、冷媒温度センサ65を設けることにより、車載用水素充填タンク1への冷媒の供給又は供給量を制御している。そのため、車載用水素充填タンク1をより効率的に冷却することができる。それ故、本例の車載用水素充填タンク1は、水素を高速に充填することができる。
Thus, in this example, the supply or supply amount of the refrigerant to the vehicle-mounted
(実施例9)
本例は、図19に示すごとく、実施例6の接続センサ61の他に、実施例7のライナー温度センサ63及び実施例8の冷媒温度センサ65を設けた例である。
即ち、同図に示すごとく、本例の車載用水素充填タンク1は、バルブ部2に接続センサ61を設けてあると共に、ライナー部11にライナー温度センサ63を設け、さらに冷媒出口153に冷媒温度センサ65を設けてある。その他は、実施例5と同様である。
Example 9
In this example, as shown in FIG. 19, in addition to the
That is, as shown in the figure, in the on-vehicle
本例においては、図19に示すごとく、車載用水素充填タンク1のバルブ部2に、上記水素供給ステーション9の接続ユニット80が装着され、タンク内に水素が供給されると、実施例7と同様に、バルブ部2に設置してある接続センサ61がこれを検知して冷媒循環ポンプ52を駆動可能状態にし、また、ライナー部11の温度が一定値以上に上昇したとき、ライナー温度センサ63がコントローラー51に検知信号を送る。ライナー温度センサ63から検知信号を受け取ったコントローラ51は、冷媒循環ポンプ52に制御信号を送り、冷媒入口151への冷媒の供給を開始する。
In this example, as shown in FIG. 19, when the connecting
また、ライナー温度センサ63は、ライナー部11の温度をモニターしており、ライナー部11の温度が一定値以上に上昇したとき、又は一定値以下に下降したときに、コントローラ51に検知信号を送る。
一方、冷媒温度センサ65は、冷媒出口153から導出された冷媒の温度をモニターしており、その温度が一定値以上又は一定値以下になったときに、コントローラ51に検知信号を送る。
このようにしてコントローラ51は、ライナー温度センサ63及び冷媒温度センサ65から検知信号を受け取り、この検知信号に基づいて冷媒循環ポンプ52に制御信号を送り、冷媒の供給量を制御することができる。
The liner temperature sensor 63 monitors the temperature of the
On the other hand, the
In this way, the
このように、本例においては、車載用水素充填タンク1に接続センサ61、ライナー温度センサ63、及び冷媒温度センサ65を設けることにより、車載用水素充填タンク1への冷媒の供給又は供給量を制御している。そのため、車載用水素充填タンク1を一層効率的に冷却することができる。それ故、本例の車載用水素充填タンク1においては、水素を高速に充填することができる。
Thus, in this example, the
1 車載用水素充填タンク
10 タンク本体
11 ライナー部
12 中間ライナー部
13 繊維強化樹脂層
15 冷媒通路
151 冷媒入口
153 冷媒出口
2 バルブ部
21 充填パス
22 放出パス
31、33 充填パス用逆止弁
32、34 放出パス用逆止弁
7 導入管
70 開口部
80 接続ユニット
81 供給路
82 放出路(水素回収部)
9 水素供給ステーション
DESCRIPTION OF
9 Hydrogen supply station
Claims (16)
上記タンク本体は、内側に配置された金属製のライナー部と、該ライナー部の外周を覆う繊維強化樹脂層とよりなり、
該繊維強化樹脂層と上記ライナー部との間には、冷媒を流通させる冷媒通路を形成してあり、
上記繊維強化樹脂層には、上記冷媒通路を外部に開口させる冷媒入口及び冷媒出口を設けてあることを特徴とする車載用水素充填タンク。 In-vehicle hydrogen filling tank having a tank body for filling hydrogen inside and a valve unit for connecting the tank body to a connection unit of a hydrogen supply station for supplying hydrogen to be filled in the tank body,
The tank body is composed of a metal liner portion disposed on the inside, and a fiber reinforced resin layer covering the outer periphery of the liner portion,
Between the fiber reinforced resin layer and the liner part, a refrigerant passage for circulating a refrigerant is formed,
An in-vehicle hydrogen filling tank, wherein the fiber reinforced resin layer is provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet for opening the refrigerant passage to the outside.
圧接により接合して一体化してあることを特徴とする車載用水素充填タンク。 4. The on-vehicle hydrogen filling tank according to claim 3, wherein the liner part and the intermediate liner part are joined and integrated by brazing, welding, or pressure welding.
上記バルブ部を上記水素供給ステーションの上記接続ユニットに接続し、上記バルブ部の上記充填パスを介して水素を上記タンク本体に送入すると共に、該タンク本体内の水素を上記放出パスを介して上記水素供給ステーションへ放出する水素充填ステップと、
該水素充填ステップ中における上記タンク本体の温度又は内圧が所定値より高くなった際に、上記冷媒通路に上記冷媒を流通させる冷媒流通ステップとを有することを特徴とする車載用水素充填タンクの冷却方法。 A tank main body for filling hydrogen inside, and a valve unit for connecting the tank main body to a connection unit of a hydrogen supply station for supplying hydrogen to fill the tank main body, And a fiber reinforced resin layer covering the outer periphery of the liner portion, and a refrigerant passage for circulating a refrigerant is formed between the fiber reinforced resin layer and the liner portion. The fiber reinforced resin layer is provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet for opening the refrigerant passage to the outside, and the valve portion is a passage for passing hydrogen to be charged into the tank body. A vehicle-mounted hydrogen filling tank having a certain filling path and a discharge path which is a passage for passing hydrogen discharged to a hydrogen recovery section provided in the hydrogen supply station, independently There is provided a method of retirement,
The valve unit is connected to the connection unit of the hydrogen supply station, and hydrogen is fed into the tank body through the filling path of the valve unit, and hydrogen in the tank body is fed through the discharge path. A hydrogen filling step for discharging to the hydrogen supply station;
And a refrigerant circulation step for circulating the refrigerant through the refrigerant passage when the temperature or the internal pressure of the tank main body during the hydrogen filling step becomes higher than a predetermined value. Method.
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