JP2009214782A - 車両用燃料タンクの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用燃料タンクの取付構造において、簡易な構造で、燃料タンクの膨張変位を吸収するとともに、確実に燃料タンクを固定することができるようにする。
【解決手段】燃料タンク２４を車両に取り付ける機構は、燃料タンク２４の軸方向における両端にそれぞれ位置し、車体に固定される固定部材５０と、固定部材５０にそれぞれ接続し、燃料タンク２４の筒部に軸方向に延びて接して燃料タンク２４を挟み込むように保持する２対の保持部材５２とを有する。燃料タンク２４が膨張してその径が大きくなったときに、保持部材５２が燃料タンク２４の筒部を周方向にスライドしながら撓み、燃料タンク２４の膨張変位を吸収する。これにより、燃料タンク２４が膨張しても、確実に燃料タンク２４を固定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、円筒状の燃料タンクを車両に取り付ける車両用燃料タンクの取付構造に関する。

従来、天然ガス等の気体燃料を内燃機関に供給して走行する車両が知られている。このような車両においては、気体燃料を高圧状態で収容する円筒状の燃料タンクが搭載される。

また、従来、水素ガス等の気体燃料を燃料電池に供給して、その電池で発電した電力により走行する車両が知られている。このような車両においても、気体燃料を高圧状態で収容する円筒状の燃料タンクが搭載される。

上述した燃料タンクは、一般的に、気体燃料を充填するとき膨張変位する容器である。

下記特許文献１には、車体に固定された２つの支持フレームに、燃料タンクの外周に周設された固定バンドがそれぞれ固着される燃料タンクの取付構造が記載されている。一方の固定バンドの端部と他方の固定バンドの端部とを接合する接合端部は、スプリングを介してボルトで締結されている。この構成により、燃料タンクが膨張変位してもスプリングがその膨張変位を吸収するので、燃料タンクを固定することができる。

特開平１０−２７８６０１号公報

しかしながら、上記特許文献１の燃料タンクの取付構造においては、燃料タンクに固定バンドを取り付けるのに部品点数が多くなり、取り付け作業の工数が多くなってしまう。

本発明の目的は、簡易な構造で、燃料タンクの膨張変位を吸収するとともに、確実に燃料タンクを固定することができる車両用燃料タンクの取付構造を提供することにある。

本発明は、円筒状の燃料タンクを車両に取り付ける車両用燃料タンクの取付構造において、燃料タンクを車両に取り付ける機構は、燃料タンクの軸方向における両端にそれぞれ位置し、車体に固定される固定部材と、前記固定部材にそれぞれ接続し、燃料タンクの筒部に軸方向に延びて接して燃料タンクを挟み込むように保持する２対の保持部材と、を有し、燃料タンクが膨張してその径が大きくなったときに、前記保持部材が燃料タンクの筒部を周方向にスライドしながら撓む、ことを特徴とする。

また、燃料タンクは、軸方向における一端にバルブを有し、燃料タンクを車両に取り付ける機構は、さらに、前記バルブと前記固定部材とを連結し、燃料タンクの周方向と軸方向のずれを防止する連結部材を有することができる。

さらに、前記保持部材を金属製とすることができる。

本発明の車両用燃料タンクの取付構造によれば、簡易な構造で、燃料タンクの膨張変位を吸収するとともに、確実に燃料タンクを固定することができる。

以下、本発明に係る車両用燃料タンクの取付構造の実施形態について、図を用いて説明する。一例として、燃料電池が発電した電力で走行する自動車、すなわち燃料電池自動車を挙げ、この自動車に搭載される燃料タンクについて説明する。なお、本発明は、燃料電池自動車に限らず、天然ガスなどの気体燃料を燃料源とする内燃機関を備えた自動車にも適用可能である。

図１は、燃料電池自動車１０の概略構成を示す図である。燃料電池自動車１０は、車両の走行に必要な電力を発電する燃料電池システム１２を搭載している。燃料電池システム１２は、２種の反応ガスである燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学反応させて発電を行なう燃料電池１４を有する。なお、本実施形態の燃料電池システム１２に用いられる燃料ガスは水素であり、酸化剤ガスは空気である。

燃料電池１４は、例えばフッ素樹脂などの高分子材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電解質膜を有する固体高分子型の燃料電池である。この電池の単位セル（図示せず）は、電解質膜を燃料極と空気極とで挟んで構成される膜−電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を、二枚のセパレータで更に挟んで構成される。この単位セルを複数積層することにより、燃料電池１４が構成される。

燃料電池１４には、これの燃料極（図示せず）に燃料ガスを供給する燃料ガス管路１６と、燃料電池１４の空気極（図示せず）に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス管路１８とが接続されている。

また、燃料電池１４には、燃料極から排出される排出燃料ガスを燃料ガス管路１６に戻し、そのガスを燃料電池１４に循環させる循環管路２０と、空気極から排出される排出酸化剤ガスを外部へ放出する排出管路２２とが接続されている。

燃料ガス管路１６は、その端部を、燃料ガスを燃料電池１４に供給する供給源である燃料タンク２４に接続している。燃料タンク２４は、円筒形状であり、燃料ガスを高圧状態にして貯蔵する。燃料ガス管路１６には、燃料タンク２４の近傍に燃料ガス制御弁２６が取り付けられている。燃料ガス制御弁２６は、燃料電池１４に要求される電力に応じて、燃料タンク２４から燃料電池１４に供給される燃料ガスの流量及び圧力を制御する。

また、燃料ガス管路１６は、燃料ガス制御弁２６の下流側において、循環管路２０に接続している。循環管路２０には、燃料電池１４から燃料ガス管路１６に接続する部分までの間に、気液分離装置２８と循環装置３０とが順に設けられている。燃料電池１４から排出される排出燃料ガスには、未反応の燃料ガスと、電気化学反応により生成される水（水蒸気も含む）とが含まれる。気液分離装置２８は、排出燃料ガスに含まれる水を分離する機能を有する。循環装置３０は、ポンプ（図示せず）を内蔵し、このポンプの動作により、燃料電池１４から排出される排出燃料ガスを燃料ガス管路１６に送り出す。

酸化剤ガス管路１８は、その端部を外部に開放している。酸化剤ガス管路１８には、圧縮ポンプ３２が設けられ、この圧縮ポンプ３２の動作により、外部から燃料電池１４に酸化剤ガスが供給される。

燃料電池１４で発電される電力は、直流電力である。この直流電力の少なくとも一部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４により降圧され、バッテリ３６に充電される。バッテリ３６は、充放電可能な二次電池であり、例えばニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリなどで構成される。もちろん、バッテリ３６に代えて二次電池以外の充放電可能な蓄電器、例えばキャパシタを用いることもできる。

また、燃料電池１４で発電される直流電力の少なくとも一部は、インバータ３８を介してモータ４０に供給される。インバータ３８は、パルス幅変調方式のＰＷＭインバータである。インバータ３８は、与えられる制御指令に応じて燃料電池１４またはバッテリ３６から出力される直流電力を三相交流電力に変換し、モータ４０へ供給する。モータ４０は、車輪４２を駆動するためのモータであり、例えば高回転高出力の埋込磁石型モータ（ＩＰＭ）である。

次に、燃料電池システム１２に用いられる燃料タンク２４を車両に搭載する際の取付構造について図２および図３を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る燃料タンク２４の取付構造を示す図であり、図３は、図２のＡ方向から見た図である。

燃料タンク２４は、これの内部に収容された気体燃料の圧力が分散されるように円筒状、いわゆるシリンダ状に形成され、例えば車幅方向に延在するように車体のフレーム（図示せず）に配置される。

燃料タンク２４を車両に取り付ける機構は、固定部材５０と、保持部材５２と、連結部材５４との各要素を有し、これらを組み立てることで燃料タンク２４の取付構造が構成される。

固定部材５０は、金属製の平板であり、燃料タンク２４の軸方向における両端にそれぞれ位置する。２つの固定部材５０は車体のフレームにそれぞれ固定される。

保持部材５０は、例えば金属製のパイプであり、径方向に付勢される力に対し撓むことができる。保持部材５０は、２つの固定部材５０をそれぞれ接続する。保持部材５０は２対からなり、燃料タンク２４の筒部に軸方向に延びて接して、燃料タンク２４を挟み込むように保持する。これにより、燃料タンク２４の径方向のずれを防止することができる。

連結部材５４は、断面Ｌ字型状の金属製の平板である。連結部材５４は、燃料タンク２４の一端に設けられたバルブ２４ａと、１つの固定部材５０とを連結する。これにより、燃料タンク２４の周方向と軸方向のずれを防止することができる。

なお、固定部材５０と、保持部材５２と、連結部材５４との各要素を接合する際には、ボルトやビスなどの締結材を使用して接合することも、溶接により接合することもできる。

次に、燃料タンク２４に気体燃料を充填し、燃料タンク２４が膨張した場合における、燃料タンク２４の取付構造について図３を用いて説明する。図３は、図２のＡ方向から見たときの図である。

通常時における燃料タンク２４の外周は実線で示される。一方、燃料タンク２４に気体燃料を充填するとその容器が膨張する。燃料タンク２４が膨張すると、二点鎖線で示されるように燃料タンク２４の外周が実線より大きくなる。すなわち、燃料タンク２４の外径が大きくなる。

このとき、保持部材５０は、燃料タンク２４の周方向であって、図中の矢印に示される方向にそれぞれスライドしながら撓む。このように、燃料タンク２４が膨張する場合であっても、保持部材５０が撓みながら燃料タンク２４の膨張変位を吸収するとともに、燃料タンク２４を挟み込むように保持する。したがって、このような燃料タンク２４の取付構造においては、燃料タンクが膨張変位しても確実に燃料タンク２４を固定することができる。

燃料電池自動車の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る車両用燃料タンクの取付構造を示す斜視図である。 図２のＡ方向から見た図である。

符号の説明

１０ 燃料電池自動車、２４ 燃料タンク、５０ 固定部材、５２ 保持部材、５４ 連結部材。

Claims (3)

1. 円筒状の燃料タンクを車両に取り付ける車両用燃料タンクの取付構造において、
   燃料タンクを車両に取り付ける機構は、
   燃料タンクの軸方向における両端にそれぞれ位置し、車体に固定される固定部材と、
   前記固定部材にそれぞれ接続し、燃料タンクの筒部に軸方向に延びて接して燃料タンクを挟み込むように保持する２対の保持部材と、
   を有し、
   燃料タンクが膨張してその径が大きくなったときに、前記保持部材が燃料タンクの筒部を周方向にスライドしながら撓む、
   ことを特徴とする車両用燃料タンクの取付構造。
2. 請求項１に記載の車両用燃料タンクの取付構造において、
   燃料タンクは、軸方向における一端にバルブを有し、
   燃料タンクを車両に取り付ける機構は、さらに、前記バルブと前記固定部材とを連結し、燃料タンクの周方向と軸方向のずれを防止する連結部材を有することを特徴とする車両用燃料タンクの取付構造。
3. 請求項１または２に記載の車両用燃料タンクの取付構造において、
   前記保持部材は金属製であることを特徴とする車両用燃料タンクの取付構造。

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