JP2005138699A - 燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の燃料タンクは、車体内の限られた空間に搭載されていたために、乗員室や荷室の空間を狭めないように燃料タンクの容積を、従来の数倍に増やすことは困難であるという課題があった。
【解決手段】 乗員室や荷室と離れた位置にある車輪に着目し、この車輪に燃料タンクを設けることにより、乗員室や荷室の空間を狭めることなく、燃料タンクの容量、すなわち、搭載可能な燃料量を増やすものである。具体的には、車輪を構成するホイールやタイヤを中空構造として、これら中空部を利用して燃料タンクを格納する、もしくは、燃料を貯蔵するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両における燃料タンクの搭載および構成に関し、特に乗員室や荷室の空間を狭めることなく燃料タンクの容積を増やすことが可能な技術に関する。

従来より、車両の駆動力を得る方法として、ガソリンを燃料として用い、エンジンにおいて、ガソリンと空気との混合気を燃焼させ、生じた燃焼圧を駆動力として用いる方法や、水素を燃料として用い、燃料電池において、水素と酸素とで電気化学反応を生じさせ、その際に発生する電気エネルギーを駆動力として用いるという方法があるが、いずれの方法においても、燃料を燃料タンクに貯蔵して、その燃料タンクを車両に搭載しておく必要があった。
燃料タンクへの燃料の貯蔵の方法としては、ガソリンや、水素の原材料となるメタノールなどの液体燃料の場合、そのまま燃料タンクに注入して貯蔵する方法や、水素ガスや天然ガス等のガス燃料の場合は、高圧気体として燃料タンク内に充填して貯蔵する方法や、特に、水素の場合は、燃料タンク内に水素吸蔵合金を配備して、その水素吸蔵合金に水素を吸蔵させて貯蔵する方法などが知られている。
そして、これら燃料タンクの車両への搭載方法としては、従来において、例えば、燃料タンクを車体のフロア下の空間に搭載するといった、できるだけ乗員室や荷室の空間を狭めないような搭載方法が考えられていた。なお、このような、燃料タンクを車両に搭載する技術の一例として、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。

特開２００１−１１３９６０号公報

従来における燃料タンクの車両への搭載方法は、上述のように、燃料タンクを車体のフロア下等、車体内の限られた空間に搭載することを前提としているために、その燃料タンクの容積には限界があった。特に、水素ガスや天然ガス等のガス燃料は、上述のように高圧気体として燃料タンクに貯蔵することで、ある程度の量を車両に搭載することはできるが、それでも、ガソリンなどの液体燃料に比べれば、体積が大きくなり、また、その高圧化についても現状では限界がある。したがって、液体燃料と同じ走行距離を得るために、必要なガス燃料の体積は、液体燃料の数倍となってしまい、乗員室や荷室の空間を狭めないように燃料タンクの容積を、現状の数倍に増やすことは困難であるという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、車両の乗員室や荷室の空間を狭めることなく、燃料タンクの容積を増やし、搭載可能な燃料量を増やすことを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の燃料タンクは、車両に燃料を供給するための燃料タンクであって、前記車両に取り付けられる車輪内に設けられることを要旨とする。

このように、燃料タンクが、車体内ではなく、乗員室や荷室と離れた位置にある車輪に設けられることにより、乗員室や荷室の空間を狭めることなく、燃料タンクの容量、すなわち、搭載可能な燃料量を増やすことが可能となる。

なお、本明細書において、車両とは、燃料の供給が必要な動力源と、車輪と、を少なくとも備えたものであり、バイクや、自動車や、ブルドーザなどの特殊車両や、列車や、飛行機などを含む概念である。

また、本発明の燃料タンクにおいて、前記燃料タンクは前記車輪を構成するホイール内に設けられることが好ましい。
このような構成とすることで、燃料タンクを車輪内に納めることができる。また、ホイール自体、剛性があるため、燃料タンクを確実に保持することができる。

また、本発明の燃料タンクにおいて、前記ホイールは、中空構造を成すリムを有し、前記燃料タンクは、前記リム内に別体で格納されるようにしてもよい。

このような構成とすることで、燃料タンクをホイール内に容易に納めることができる。

また、本発明の燃料タンクにおいて、前記ホイールは、中空構造を成す複数のスポークと、該複数のスポークの一端と結合すると共に中空構造を成すスポーク結合部と、を有し、前記燃料タンクは、前記スポークと前記スポーク結合部とによって構成されるようにしてもよい。

このような構成とすることで、燃料タンクをホイール内に容易に納めることができる。また、燃料タンクとスポーク及びスポーク結合部とが一体化されることにより、部品点数が少なくなり、その分、軽量化を図ることが可能となる。

また、本発明の燃料タンクにおいて、前記ホイールは、中空構造を成すリムと、該リムに各々の一端が結合すると共に中空構造を成す複数のスポークと、該複数のスポークの他端と結合すると共に中空構造を成すスポーク結合部と、を有し、前記燃料タンクは、前記リム、前記スポーク及び前記スポーク結合部によって構成されるようにしてもよい。

このような構成とすることで、燃料タンクをホイール内に容易に納めることができる。また、燃料タンクと、リム、スポーク及びスポーク結合部と、が一体化されることにより、部品点数が少なくて済み、その分、軽量化を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記した燃料タンクとしての態様に限ることなく、例えば、燃料タンクを内部に備える車輪あるいはホイールとしての態様や、車輪の内部に燃料タンクを備える車両としての態様など、種々の態様で実現することが可能である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．変形例：

なお、以下の各実施例における燃料タンクは、高圧の水素ガスを貯蔵し、燃料電池を搭載した車両に搭載されるものである。そのため、バルブ，圧力計，レギュレータ（圧力低下装置）等、水素ガスを貯蔵するための一般的な燃料タンクに必要な機能を実現するための装置を備えるものとするが、これら装置については、本発明内容と直接的に係わるものでないため、図示を省略するものとする。

Ａ．第１の実施例：
本発明の燃料タンクの構成には、車輪の構成部品とは別体で形成して車輪に搭載する構成と、車輪を構成する部品と一体化して形成する構成と、がある。そこで、まず、第１の実施例として車輪の構成部品とは別体で形成して車輪に搭載する構成の燃料タンクについて、図１および図２を用いて説明する。

図２は本発明の第１の実施例における燃料タンク１０を搭載した車輪２０の外観を示す斜視図である。車輪２０は、タイヤ２１とホイール２７とで構成され、ホイール２７は、リム２２とタイヤ支持部２３とで構成される。

リム２２は、略円筒形の形状を成し、タイヤ支持部２３と溶接やはめ込み等によって結合され、また、タイヤ２１とはめ込みによって結合されている。なお、リム２２の構造は中空構造であって、本実施例の燃料タンクを内部に格納する。
タイヤ支持部２３は、中央に配置された略円柱形のスポーク結合部２４、および放射状に配置された６本の略四角柱形のスポーク２６で構成され、これら６本のスポーク２６が、スポーク結合部２４と、それぞれ溶接やはめ込みによって結合されている。このタイヤ支持部２３は、ハブ（図示省略）にボルト等で固定され、車軸（図示省略）から伝わる駆動力をタイヤ２１に伝える役割とともに、タイヤ２１を支持し、車輪２０の強度を向上させる役割を果たしている。
スポーク結合部２４は、中空構造であり、後述する燃料出入管を内部に格納し、この燃料出入管の燃料補給口を塞ぐキャップ２５を備えている。
また、スポーク２６のうちの１本は中空構造であり、後述するパイプを内部に格納する。
なお、ホイール２７（リム２２およびタイヤ支持部２３）は、鉄，アルミニウム，またはマグネシウム等金属やカーボンコンポジット等非金属で形成されている。

続いて、本実施例における燃料タンク１０の構造について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例における燃料タンク１０を示す説明図である。図１において（Ａ）は、本実施例における燃料タンク１０の斜視図であり、（Ｂ）は、燃料タンク１０を、切断線１９に沿ってａ−ａ方向に切断した断面を示す斜視断面図である。
燃料タンク１０は、貯蔵部１１と、燃料出入管１２と、パイプ１３と、で構成され、図２に示すホイール２７と同様に、鉄，アルミニウム，またはマグネシウム等金属やカーボンコンポジット等非金属で形成されている。

貯蔵部１１は中空構造であり、内部に高圧の水素ガスを貯蔵する。また、貯蔵部１１は、図２に示すリム２２と同様に略円筒形であり、中空構造のリム２２の内部に格納され、リム２２と溶接やはめ込み等によって結合されている。
燃料出入管１２は略円筒形で、図１（Ｂ）に示すように中心部に管状の中空部を有しており、その中空部の端は燃料補給口１４および燃料排出口１５となっている。また、燃料出入管１２は、上述のように、図２に示すスポーク結合部２４の中空部に格納されており、スポーク結合部２４と溶接やはめ込み等によって結合されている。そして、図２に示すキャップ２５をはずすことにより、燃料補給口１４が露出し、燃料である水素ガスを充填することができる。
パイプ１３は、中空構造であり、貯蔵部１１および燃料出入管１２と溶接やはめ込み等によって結合されている。また、図１（Ｂ）に示すように、パイプ１３の中空部は、貯蔵部１１の中空部、および燃料出入管１２の中心部の中空の管とつながっている。また、パイプ１３は、上述のように、図２に示すスポーク２６のうち、中空構造となっている１本のスポーク２６の内部に格納されており、このスポーク２６と溶接やはめ込み等によって結合されている。

続いて、本実施例における燃料タンク１０への燃料補給時、および燃料タンク１０からの燃料供給時の動作について説明する。
燃料タンク１０への燃料補給時には、まず、図２に示すキャップ２５をはずして図１に示す燃料補給口１４を露出させて、この燃料補給口１４より燃料である水素ガスを充填する。充填された水素ガスは、燃料出入管１２、およびパイプ１３を通って貯蔵部１１に貯蔵される。なお、燃料補給口１４には、図示せざるバルブが取り付けられており、充填した水素ガスが外部に漏れないにようになっている。
一方、燃料タンク１０からの燃料供給時には、貯蔵された燃料である水素ガスが、貯蔵部１１から、パイプ１３、および燃料出入管１２を通って、燃料排出口１５より、車両に配置された水素ガス流路（図示省略）を通じて、燃料電池（図示省略）に供給されることとなる。なお、燃料排出口１５には、図示せざるバルブやレギュレータが取り付けられており、貯蔵している水素ガスが外部に漏れないにようになっていると共に、燃料供給時には、水素ガスを高圧から適正な圧力に減圧して、車両へと供給できるようになっている。

以上説明したように、本実施例によれば、燃料タンクを、車体内ではなく、車輪内に設けたことにより、乗員室や荷室の空間を狭めることなく、燃料タンクの容量を増やし、搭載可能な燃料量を増やすことが可能となる。

Ｂ．第２の実施例：
続いて、第２の実施例として、燃料タンクを車輪の構成部品と一体化して形成する構成について図３を用いて説明する。
図３は、本発明の第２の実施例における燃料タンク３０を示す説明図である。図３において（Ａ）は、燃料タンク３０の斜視図であり、（Ｂ）は、燃料タンク３０を切断線３９に沿ってｂ−ｂ方向に切断した断面を示す斜視断面図である。

燃料タンク３０は、図２に示すタイヤ支持部２３に相当し、スポーク結合部３４と、６本のスポーク３６と、で構成される。スポーク結合部３４は、燃料補給口３１および燃料排出口３２を備えており、燃料補給口３１は、燃料補給時以外は、キャップ３５によって塞がれている。スポーク３６は、それぞれ、スポーク結合部３４に溶接やはめ込みによって結合されている。
図３（Ｂ）に示すように、スポーク結合部３４および全てのスポーク３６は中空構造となっており、スポーク結合部３４の中空部と、スポーク３６の中空部と、はそれぞれつながっており、一体となって貯蔵部を形成する。
なお、この燃料タンク３０は、鉄，アルミニウム，マグネシウム等金属やカーボンコンポジット等非金属で形成されている。

このような燃料タンク３０を用いた場合の車輪の外観は、図２に示す車輪２０とほぼ同等であり、燃料タンク３０は、リムと溶接やはめ込み等によって結合され、また、ハブ（図示省略）とボルト等で固定され、車軸（図示省略）から伝わる駆動力をタイヤに伝える役割とともに、タイヤを支持し、車輪の強度を向上させる役割を果たしている。
なお、本実施例におけるリムは、図２のリム２２と異なり、燃料タンク３０を内部に格納するものではないので、中空構造である必要はない。

なお、以上説明したような燃料タンク３０における、燃料補給時の動作および燃料供給時の動作については、第１の実施例と同じであるので説明を省略する。

以上説明したように、本実施例によれば、燃料タンクを、車体内ではなく、車輪内に設けることにより、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。また、燃料タンクをスポーク結合部３４及びスポーク３６と一体化して形成しているため、部品点数が少なくて済み、その分、軽量化を図ることが可能となる。

Ｃ．第３の実施例：
続いて、第３の実施例として、第２の実施例と同様に、燃料タンクを車輪の構成部品と一体化して形成する構成について図４を用いて説明する。本実施例における燃料タンクは、第２の実施例における燃料タンクと異なり、スポークおよびスポーク結合部に加えて、リムも中空構造として、これらを貯蔵部とするものである。

図４は、本発明の第３の実施例における燃料タンク４０を搭載した車輪４９を示す斜視断面図である。車輪４９は、タイヤ４１とホイール４７とで構成され、ホイール４７は、リム４２とタイヤ支持部４３とで構成される。
リム４２は、中空構造であり、タイヤ支持部４３と溶接やはめ込みによって結合されるとともに、タイヤ４１とはめ込みによって結合されている。
タイヤ支持部４３は、スポーク結合部４４と６本のスポーク４６とで構成される。このタイヤ支持部４３は、ハブ（図示省略）とボルト等で固定され、車軸（図示省略）から伝わる駆動力をタイヤ４１に伝える役割とともに、タイヤ４１を支持し、車輪４９の強度を向上させる役割を果たしている。ここで、スポーク結合部４４は、図３におけるスポーク結合部３４と同様に、中空構造となっており、燃料補給口（図示省略）、燃料排出口（図示省略）、およびキャップ４５を備えるとともに、スポーク４６と、それぞれ溶接やはめ込みによって結合されている。また、スポーク４６は、図３におけるスポーク３６と同様に中空構造となっている。

この車輪４９において、燃料タンク４０は、スポーク結合部４４と、６本のスポーク４６と、リム４２と、で構成され、スポーク結合部４４、スポーク４６、およびリム４２の、それぞれの中空部は全てつながり、一体となって貯蔵部を形成する。すなわち、ホイール４７全体が燃料タンク４０となっている。
なお、上述のホイール４７（リム４２およびタイヤ支持部４３）は、鉄，アルミニウム，またはマグネシウム等金属やカーボンコンポジット等非金属で形成されている。

なお、以上説明したような燃料タンク４０における、燃料補給時の動作および燃料供給時の動作については、第１の実施例と同じであるので説明を省略する。

以上説明したように、本実施例によれば、燃料タンクを、車体内ではなく、車輪内に設けることにより、第１の実施例と同様の効果を奏することができる。また、燃料タンク４０をスポーク結合部４４、スポーク４６及びリム４２と一体化して形成しているため、部品点数が少なくて済み、その分、軽量化を図ることが可能となる。

Ｄ．変形例：
なお、本発明は、上述の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。

（１）上記した実施例では、車輪（ホイール）に設けられた燃料タンクとして、本発明を捉えていたが、見方を変えて、燃料タンクを備える車輪（ホイール）として、本発明を捉えるようしてもよい。

（２）上記した実施例では、燃料タンクに貯蔵する燃料は、水素ガスであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、天然ガスなど、他のガス燃料であってもよい。また、ガス燃料に限らず、液体燃料であってもよい。例えば、エンジンを搭載した車両である場合には、液体燃料としてガソリンなどを燃料タンクに貯蔵するようにしてもよい。また、燃料電池と改質器を搭載した車両である場合には、液体燃料としてメタノールなどを燃料タンクに貯蔵するようにしてもよい。

（３）上記した実施例において、ホイールは、リムと、スポークおよびスポーク結合部から成るタイヤ支持部と、で構成されていたが、本発明は、この構成に限定されるものではない。本発明において、ホイールは、燃料を貯蔵し得る空間を確保できる構成であればよく、例えば、リムやディスク等によって、中空構造で円柱形の形状を成すように構成されていてもよい。このような構成とした場合、ホイールの構成が簡略化されるので、コストが安くなると共に、ホイール内部のほとんどの空間を貯蔵部として利用することが可能となるので、燃料タンクの容積、すなわち、搭載可能な燃料量を増やすことが可能となる。

（４）上記した実施例では、燃料タンクは、車輪におけるホイール内に設けるようにしていたが、本発明は、これに限らず、車輪におけるタイヤ内に設けるようにしてもよい。具体的には、例えば、タイヤ内の中空部を利用して燃料を貯蔵するようにする。なお、この場合、燃料補給口、燃料排出口、およびキャップなどは、リムに備えるようにすればよい。

（５）上記した実施例では、スポーク、スポーク結合部、および燃料出入管は、略四角柱や略円柱の形状であったが、これら形状に限らず、例えば、略円錐形等、その他の形状であっても構わない。また、スポークの本数も４本や８本といった任意の本数であっても構わない。

（６）上記した実施例では、各車輪内に設けられた燃料タンク毎に燃料補給口を備えて、燃料タンク毎に燃料を補給するようにしていたが、これに代えて、車両内のいずれかの箇所に燃料補給口を備えて、この燃料補給口から、車両内に分岐して配置された管を通じて、各車輪内に設けられた燃料タンクにそれぞれ燃料を補給するようにしてもよい。このような構成とすることで、各車輪内に設けられた燃料タンク毎に燃料を補給する必要がなく、一つの箇所で全ての燃料タンクに燃料を補給することができるので、燃料補給の利便性を向上させることができる。

本発明の第１の実施例における燃料タンク１０を示す説明図。 本発明の第１の実施例における燃料タンク１０を搭載した車輪２０の外観を示す斜視図。 本発明の第２の実施例における燃料タンク３０を示す説明図。 本発明の第３の実施例における燃料タンク４０を搭載した車輪４９を示す斜視断面図。

符号の説明

１０、３０、４０...燃料タンク
１１...貯蔵部
１２...燃料出入管
１３...パイプ
１４、３１...燃料補給口
１５、３２...燃料排出口
１９、３９...切断線
２０、４９...車輪
２１、４１...タイヤ
２７、４７...ホイール
２２、４２...リム
２３、４３...タイヤ支持部
２４、３４、４４...スポーク結合部
２５、３５、４５...キャップ
２６、３６、４６...スポーク

Claims (8)

1. 車両に燃料を供給するための燃料タンクであって、
   前記車両に取り付けられる車輪内に設けられることを特徴とする燃料タンク。
2. 請求項１に記載の燃料タンクにおいて、
   前記燃料タンクは、前記車輪を構成するホイール内に設けられることを特徴とする燃料タンク。
3. 請求項２に記載の燃料タンクにおいて、
   前記ホイールは、中空構造を成すリムを有し、
   前記燃料タンクは、前記リム内に別体で格納されることを特徴とする燃料タンク。
4. 請求項２に記載の燃料タンクにおいて、
   前記ホイールは、中空構造を成す複数のスポークと、該複数のスポークの一端と結合すると共に中空構造を成すスポーク結合部と、を有し、
   前記燃料タンクは、前記スポークと前記スポーク結合部とによって構成されることを特徴とする燃料タンク。
5. 請求項２に記載の燃料タンクにおいて、
   前記ホイールは、中空構造を成すリムと、該リムに各々の一端が結合すると共に中空構造を成す複数のスポークと、該複数のスポークの他端と結合すると共に中空構造を成すスポーク結合部と、を有し、
   前記燃料タンクは、前記リム、前記スポーク及び前記スポーク結合部によって構成されることを特徴とする燃料タンク。
6. 車両に用いられる車輪であって、
   その内部に、燃料を貯蔵するための燃料タンクを備える車輪。
7. 車両に用いられるホイールであって、
   その内部に、燃料を貯蔵するための燃料タンクを備えるホイール。
8. 複数の車輪を備える車両であって、
   少なくとも１つの車輪の内部に、燃料を貯蔵するための燃料タンクを備える車両。

Images