JP2014001788A - 高圧流体供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】流体タンクのタンクライナと強度部材との間の隙間が拡大等してしまうことを防止することができ、車両の燃費の悪化やコストの増大をも抑止することができる高圧流体供給システムを提供する。
【解決手段】高圧流体供給システム１は、タンクライナ１１及びタンクシェル１２を有する流体タンク１０を備えており、その端部の配管１３には、流体タンク１０内の圧力等を測定するセンサ部１４が設置されている。このセンサ部１４には、制御部２及び警報装置３が順に接続されている。制御部２は、流体タンク１０の内部の圧力測定値Ｐｍを、所定の式（１）から算出された圧力ｐと同じかそれよりも高い圧力である閾値Ｐ１，Ｐ２と比較し、その結果に応じて例えば警報を発報する等の制御を行う。これにより、タンクライナ１１とタンクシェル１２との間の隙間１０ｓが拡大してしまうこと等を未然に防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体供給システム、特に高圧流体の供給システムに関する。

燃料電池自動車（ＦＣＶ）や圧縮天然ガス自動車（ＣＮＧＶ）等の車両に搭載された燃料ガスを貯留するための流体タンクを備えるシステムとして、例えば特許文献１には、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製の高圧ガスタンクに電気誘導加熱コイルを巻回したものが記載されている。このシステムは、電気誘導加熱コイルに電流を流すことにより、高圧ガスタンクを構成するシェルの胴壁やその内壁面に設けられている内部ライナ（樹脂ライナ等）を加温するように構成された高圧タンク用の加温システムである。

また、この加温システムは、高圧ガスタンク内の燃料ガスの消費によって高圧ガスタンク内が減圧されることに加え、高圧ガスタンク内にガス吸収材が設置されている場合に、そのガス吸収材の吸熱に起因して高圧ガスタンクの内部の温度（燃料ガス、構成部材、及び、それらの雰囲気温度）が低温（例えば、寒冷環境では−６０℃以下）となったときに、高圧ガスタンクの構成部品が収縮して生じる機械的応力の悪影響等を抑止することを企図したものである。

特表２０１１−５０５５２５号公報

ところで、本発明者の知見によれば、上述したような高圧ガスタンクの構成部品の収縮に起因する事象としては、例えば、高圧ガスタンクの製造時に内部ライナと強度部材が剥離してしまい、さらに、上述の如く、運転時の減圧や構成部材の吸熱による温度低下により、その剥離が拡大したり進展したりしてしまうといった問題点が挙げられる。そのようにして、内部ライナと強度部材との剥離が顕著になると、場合によっては、高圧ガスタンクから燃料ガスが漏洩するおそれもある。

しかし、かかる不都合を解消するべく、特許文献１に記載された高圧タンク用加温システムの如く、収縮した内部ライナ等の部材を膨張させるべく高圧ガスタンクの全体を加温するには、数十ｋｇ程度の物体を加熱することになるので、相当な熱エネルギが必要となる。この場合、その熱エネルギを発生させるための電力が必要になり、燃料電池自動車や圧縮天然ガス自動車等の車両の燃費が顕著に悪化してしまう。

一方、特許文献１に記載された高圧タンク用加温システムとは異なり、高圧ガスタンクの全体ではなく内部ライナのみを加温することも想起されるが、そのような加温システムを構成することは高圧ガスタンクの構造上、非常に難しく、現実的ではない。さらに、高圧ガスタンクを加温するための熱発生源（熱源）を設置することは、システムの全体重量や材料コスト及び製造コストの増大を招いてしまうという問題もある。

そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高圧流体を貯留する流体タンクにおけるタンクライナ（内部ライナ）とその外側の強度部材との間に隙間が生じても、それが拡大したり進展してしまったりすることを防止することができ、しかも、その高圧ガスタンクを搭載した車両の燃費の悪化、並びに、システムの全体重量及びコストの増大を抑止することが可能な高圧流体供給システムを提供すること目的とする。

上記課題を解決するために本発明による高圧流体供給システムは、タンクライナ、及び、そのタンクライナの外側に設けられた強度部材を有し、且つ、内部に高圧流体が貯留される流体タンクから、その高圧流体を外部へ供給するシステムであって、流体タンクの内部の圧力を測定する圧力測定部と、その圧力測定部によって測定された流体タンクの内部の圧力測定値に基づいて流体タンクに対する所定の制御を行う制御部とを備えており、制御部が、流体タンクの内部の下限圧力として（適宜）設定される、又は、予め設定された閾値を有しており、流体タンクの内部の圧力測定値とその閾値とを比較した結果に基づいて流体タンクに対する所定の制御を行うものである。また、その圧力ｐは、下記式（１）；
ｐ＝ｕ・ｔ／２ｒ²・Ｅ（Ｔ）／（１−ν） …（１）、
で表される関係によって算出された圧力ｐに対し、その圧力と同じかそれよりも高い圧力に相当する値である。

このように構成された高圧流体供給システムにおいては、流体タンクの内部の圧力が、圧力測定部によって測定（モニタ）されており、例えば、流体タンクの温度が低下したり、内部に貯留された高圧流体が流体タンクの外部へ放出されたりしたときの流体タンクの内部の圧力も、連続的、断続的、又は定期的に測定される。このとき、制御部は、圧力の閾値と流体タンクの内部の圧力測定値とを比較し、例えば圧力測定値が圧力の閾値以下となったり、圧力測定値が高圧流体供給システムの運転上不都合がある程度に閾値を下回ったりした場合に、流体タンクに対して所定の制御を行う。

なお、流体タンクに対する所定の制御としては、特に制限されず、例えば、流体タンクからの高圧流体の供給を調整（運転モードの変更を含む）したり、場合によっては、その供給を自動停止（瞬時でも徐々にでもよい）したりすることが挙げられる。また、そのような高圧流体の供給制御に替えて、或いは、並行して、適宜の警報を発するようにしてもよい。

その場合の警報の発報は、例えば、当該高圧流体供給システムが搭載された車両のユーザが認知することができるような形態でもよいし、その場合に燃料ガス等の高圧流体の供給を手動で調整するようにユーザを促すことが可能な形態でもよいし、或いは、ユーザには分からないようにバックグラウンドで制御処理を行うための発報形態としてもよく、また、制御部から例えば遠隔管理システムに通報するような制御であっても構わない。さらに、そのときの警報の内容も、特に限定されず、例えば、圧力測定値が圧力の閾値以下になったことを直接的に知らせるものでもよいし、或いは、高圧流体の供給の調整又は停止とともに、かかる供給調整や供給停止を行う旨又は行ったことを知らせるものでもよい（例えば、如何なる条件であろうと、燃料ガス等の高圧流体の供給停止中を知らせるランプを点灯させる等）。

具体的には、圧力ｐは、上記の温度Ｔが、−６０℃、−７０℃、若しくは、−８０℃、或いは、−６０℃〜−８０℃の範囲内の温度、又は、当該高圧流体供給システムが使用される環境で想定される最低温度であるときの値である。後者の高圧流体供給システムの使用環境で想定される最低温度としては、例えば、高圧流体供給システムが搭載される車両が販売された地域における過去の最低温度や、かかる車両の製造者等が想定する使用条件下における流体タンクの最低温度等が挙げられる。

そして、上記圧力ｐ（最低圧力）は、式（１）に示すとおり、予め測定又は評価が可能な大気圧下におけるタンクライナと強度部材との間の隙間量ｕに対して、タンクライナの肉厚ｔ、そのタンクライナの曲部における曲率半径ｒ、温度Ｔ、その温度Ｔにおけるタンクライナの弾性係数Ｅ（Ｔ）、及び、タンクライナの構成材料のポアソン比νを言わば補正した値である。つまり、圧力ｐは、流体タンクの内部の温度が低下した場合でも、例えば流体タンクの製造時に、その流体タンクを構成するタンクライナと強度部材との間に生じてしまった隙間が、大気圧下に比して有意に（不都合が発生する可能性がある程度にまで）拡大及び進展してしまうことを防止することができる圧力の下限値である。

以上のいずれの構成においても、制御部が有する圧力の閾値を、式（１）から算出された圧力ｐ、又は、それよりも高い圧力に設定すれば、制御部は、流体タンクのタンクライナと強度部材との間の隙間が不都合な程度にまで拡大及び進展してしまう以前に所定の制御を行うことができ、またそれにより、かかる隙間の拡大及び進展、延いては流体タンクからの高圧流体の漏洩のおそれといった不都合の発生を未然に且つ確実に防止することができる。

このとき、高圧流体供給システムが使用される環境温度や使用条件、流体タンクの形状等の寸法パラメータ、及び、その内部に貯留される高圧流体の種類や物性等によって、流体タンクの内部の温度範囲が想定できるような場合には、例えば、その温度範囲の下限値を上記温度Ｔとして式（１）から圧力ｐを予め算出し、その圧力ｐと同じか又はそれよりも高い圧力を閾値（下限圧力）として予め決定しておくことが可能である。つまり、この場合、閾値として、予め決定された定数（固定値）を用いることができる。

または、流体タンクの内部の温度を測定（モニタ）し、その温度測定値を上記温度Ｔとして用いて式（１）から圧力ｐを都度算出し、その圧力ｐと同じか又はそれよりも高い圧力を都度閾値（下限圧力）として決定するようにすることも可能である。つまり、この場合、閾値として、適宜決定される変数（変動値）を用いることができる。

或いは、高圧流体供給システムが流体タンクの内部の温度を測定する温度測定部を更に備えており、閾値が、流体タンクの内部の温度測定値（Ｅ（Ｔ）における温度Ｔ）に対して算出された圧力ｐと同じかそれよりも高い圧力に相当する値であってもよい。

さらに、制御部は、流体タンクの内部の温度測定値を流体タンクの周囲温度に応じて補正するように構成されていてもよい。

またさらに、制御部は、流体タンクの内部の圧力測定値が閾値を所定回数（例えば１回）下回ったときに、所定の制御行うように構成されていても好適である。

以上のことから、本発明の高圧流体供給システムによれば、流体タンクにおけるタンクライナとその外側の強度部材との間に隙間が生じてしまっても、その隙間が不都合な程度にまで拡大及び進展してしまうこと、及び、それに起因する高圧流体の漏洩のおそれを未然に且つ確実に防止することができる。しかも、従来の如く付加的な熱発生源（熱源）を追設する必要がないので、本発明の高圧流体供給システムを搭載した車両の燃費の悪化、並びに、システムの全体重量及びコストの増大を抑止することも可能となる。

本発明による高圧流体供給システムの好適な一実施形態の構成を概略的に示す模式断面図である。 図１に示す高圧流体供給システムの一部を示す模式断面図である。 図１に示す高圧流体供給システムにおいて、流体タンクの内部の圧力測定値と閾値とに基づいて警報を発報する手順の一例を示すフロー図である。 流体タンクにおける温度Ｔ（℃）に対する圧力ｐ（ＭＰａ）の変化の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

図１は、本発明による高圧流体供給システムの好適な一実施形態の構成を概略的に示す構成図（一部模式断面図）であり、図２は、図１に示す高圧流体供給システムの一部を示す模式断面図である。

高圧流体供給システム１は、例えば、燃料電池自動車（ＦＣＶ）や圧縮天然ガス自動車（ＣＮＧＶ）等の高圧流体としての高圧ガスを燃料とする車両に搭載されるものであり、燃料ガス等の高圧流体を貯留するための流体タンク１０を備える。この流体タンク１０は、両端部が略半球中空状をなす円筒形状を有しており、例えば同形状を有し且つ樹脂材料からなるタンクライナ１１の外側に、それを覆うように例えばＣＦＲＰ製のタンクシェル１２（強度部材）が設けられたものである。かかる構造により、流体タンク１０の内部に高圧流体を貯留するための内部空間Ｋが画成されている。また、その内部空間Ｋに、高圧流体を吸蔵するための適宜の吸収材（図示せず）が設けられていてもよい。

さらに、流体タンク１０の一方端部の胴壁には、流体タンク１０の内部空間Ｋと連通するように、配管１３の一方端部１３ａが貫入設置されている。この配管１３の他方端部は、図示しない燃料電池や内燃機関に延設されている。また、配管１３における一方端部１３ａの近傍には、流体タンク１０の内部（内部空間Ｋ）の圧力及び温度を測定するためのセンサ部１４（圧力測定部及び温度測定部）が設置されている。

またさらに、センサ部１４は、制御部２に電気的に接続されている。制御部２は、センサ部１４によって測定された流体タンク１０の内部空間のＫの圧力測定値及び温度測定値を記憶することが可能であり、また、制御部２からの出力信号に基づいてアラート信号等の警報を発報する警報装置３に電気的に接続されている。

ここで、流体タンク１０の製造時には、タンクライナ１１とタンクシェル１２との間、特に、流体タンク１０の端部における屈曲部において、両者が互いに剥離してしまい、隙間１０ｓ（図２参照）が略不可避的に生じてしまう傾向にある。すなわち、タンクライナ１１の周囲にタンクシェル１２を形成するには、通常、未硬化のＣＦＲＰ材をタンクライナ１１の外壁に塗布等した後に、その未硬化のＣＦＲＰ材を加熱硬化させる。その加熱硬化工程における加熱時には、タンクライナ１１と硬化途中のＣＦＲＰ材（タンクシェル１２の前駆体）は、双方が同程度、熱膨張する。

しかし、加熱を終了して冷却する際には、硬化されたＣＦＲＰ材は、その熱膨張係数が硬化途中に比して小さくなるので、硬化形成されたタンクシェル１２よりもタンクライナ１１の熱収縮量が大きくなってしまい、両者が剥離する箇所が生じてしまう。特に、応力が集中し易い屈曲部において、隙間１０ｓが生じ易くなる傾向にある。図２は、こうして生じてしまった隙間１０ｓを有する流体タンク１０の大気圧下における状態を示す。

そして、タンクライナ１１とタンクシェル１２との間の隙間１０ｓは、高圧流体供給システム１が搭載された車両の運転時において、その使用環境や使用条件に応じて流体タンク１０の温度が低下したときに、更に大きくなり得る。例えば、外気温が氷点下まで低下すれば、その外気によって流体タンク１０全体が更に冷却され、こうなると、タンクライナ１１がタンクシェル１２に比して更に収縮してしまう。また、既述のとおり、流体タンク１０内の高圧流体の消費（例えば燃料電池や内燃機関への供給）や、そのときに流体タンク１０の内部空間Ｋ内に配された部材による吸熱によって、流体タンク１０が更に冷却された場合も同様である。

これに対し、本発明者は、上述したような加熱硬化工程によって形成されたタンクシェル１２を有する流体タンク１０に生じた隙間１０ｓの大気圧下における隙間量ｕ（流体タンク１０の曲部におけるタンクライナ１１とタンクシェル１２との離間距離）を、ダイヤルゲージやＸ線ＣＴ等を用いて種々測定し、また、流体タンク１０の使用条件（圧力、温度等）とその隙間量ｕとの関係を詳細に測定評価した。その結果、流体タンク１０の内部に所定の圧力を印加することにより、タンクライナ１１の収縮を有効に抑えて隙間１０ｓの拡大及び進展を抑止することが可能であることを見出した。

すなわち、流体タンク１０の内部に印加されるべき下限圧力を設定し、流体タンク１０の内部の圧力がその下限圧力を下回らない、或いは、下回った場合に下限圧力以上の圧力に復帰するような所定の制御を、流体タンク１０に対して行うようにすることにより、隙間１０ｓの拡大及び進展を抑止することが可能となる。

そして、本発明者は、更に鋭意研究を重ね、かかる隙間１０ｓの拡大及び進展を抑止可能な下限圧力（つまり閾値）として、下記式（１）；
ｐ＝ｕ・ｔ／２ｒ²・Ｅ（Ｔ）／（１−ν） …（１）、
で表される関係から算出された圧力ｐと同じかそれよりも高い圧力を用い得ることを見出した。

この式（１）から算出される圧力ｐは、大気圧下におけるタンクライナ１１とタンクシェル１２（強度部材）との間の隙間量ｕに比例し、タンクライナ１１の肉厚ｔに比例し、タンクライナ１１の曲部における曲率半径ｒに反比例し、温度Ｔにおけるタンクライナ１１の弾性係数Ｅ（Ｔ）に比例し、且つ、タンクライナの構成材料のポアソン比νに反比例するいわゆる薄肉球殻モデルの一つとして記述されるものである。

式（１）におけるそれらのパラメータのうち、隙間量ｕとしては、前述の如く、大気圧下におけるタンクライナ１１とタンクシェル１２との間の隙間１０ｓの大きさを、ダイヤルゲージやＸ線ＣＴ等を用いて測定した標準的な値（定数でも変数でもよい）を用いることができる。また、タンクライナ１１の弾性係数Ｅ（Ｔ）は、温度Ｔに依存する変数であり、一般に低温になるほど大きくなる値であるが、例えば、温度Ｔとしては、弾性係数Ｅ（Ｔ）にとって保守的な数値（想定される温度の下限値等）を定数として用いてもよいし、センサ部１４によって測定した流体タンク１０の内部の温度測定値を変数として用いてもよい。前者は、手法としてより簡便であり、後者は、圧力ｐをより緻密に算出することができる利点を有する。

また、制御部２は、上述の如く上記式（１）で表される関係によって算出された圧力ｐ（隙間１０ｓの拡大及び進展を抑止することができる最低圧力）と同じか、又は、その圧力ｐよりも高い圧力に相当する値である閾値を有している。ここで、図３は、高圧流体供給システム１において、流体タンク１０の内部の圧力測定値と閾値とに基づいて所定の制御（ここでは一例として「警報の発報」を行う手順の一例を示すフロー図である。この例では、まず、閾値として、予め決定された閾値Ｐ１を用いる（ステップＳ１）か、或いは、流体タンク１０の内部の温度測定値（式（１）中のＥ（Ｔ）における温度Ｔとする）に応じて圧力ｐを算出し、その圧力ｐに基づいて閾値Ｐ２を都度決定する（ステップＳ２）かを、適宜又は予め選択することができる。

ステップＳ１で用いる閾値Ｐ１は、例えば、高圧流体供給システム１が使用される環境温度や使用条件、流体タンク１０の形状等の寸法パラメータ、及び、その内部空間Ｋに貯留される高圧流体の種類や物性等によって、流体タンク１０の温度範囲を想定できるような場合に特に有用である。この場合、例えば、その温度範囲の下限値を式（１）中の弾性係数Ｅ（Ｔ）における温度Ｔとして式（１）から圧力ｐを予め算出しておく。そして、その圧力ｐと同じかそれよりも高い圧力を、閾値Ｐ１として予め決定しておくことができる。それから、制御部２は、その閾値Ｐ１を、予め決定された定数（固定値）として、メモリ等の適宜の記憶手段に保持しておくことが可能である。そして、ステップＳ１においては、必要に応じて、その記憶されている閾値Ｐ１を、制御部２の例えば演算装置に読み込む。

ここで、温度Ｔとしては、例えば、−６０℃、−７０℃、若しくは、−８０℃、或いは、−６０℃〜−８０℃の範囲内の温度、又は、高圧流体供給システム１が使用される環境で想定される最低温度が挙げられる。後者の高圧流体供給システム１の使用環境で想定される最低温度としては、上述の如く、高圧流体供給システム１が搭載される車両が販売された地域における過去の最低温度や、かかる車両の製造者等が想定する使用条件下における流体タンク１０の最低温度等を例示することができる。

また、具体的には、上に例示した−６０℃、−７０℃、及び、−８０℃のうち、「−６０℃」は、アメリカ大陸（除くカナダ）、アジア（除くロシア）、及び、ヨーロッパの最低気温（例えばロシアのクラノヤルスク地方の最低気温の記録は−５５℃）をカバーすることができる値であり、それらの地域によって例えばＦＣＶの主要市場の大部分が網羅される。一方、「−７０℃」は、北アメリカ大陸の最低気温の記録（カナダのユーコン準州における−６３℃）、及び、アジアの最低気温の記録（ロシアのサハ共和国における−６７．８℃）をカバーすることができる値である。他方、「−８０℃」は、例えばＦＣＶの利用が想定される略全ての地域の最低気温をカバーすることができる値である。

さらに、図４は、流体タンク１０における温度Ｔ（℃）に対し、式（１）から算出される圧力ｐ（ＭＰａ）の変化の一例を示すグラフである。この例を用いて、閾値Ｐ１の決定例について説明すると、流体タンク１０の内部の温度Ｔの下限値が例えば−６０℃であれば、その温度に対して式（１）から算出される圧力ｐは、図４より、約３．４（ＭＰａ）となる。そして、閾値Ｐ１としては、その約３．４（ＭＰａ）又はそれよりも高い圧力を設定することができる。同様に、温度Ｔの下限値が−７０℃であれば、図４より、圧力ｐが約３．７（ＭＰａ）となり、閾値Ｐ１としては、その約３．７（ＭＰａ）又はそれよりも高い圧力を設定することができる。また、温度Ｔの下限値が−８０℃であれば、図４より、圧力ｐが約３．９（ＭＰａ）となり、閾値Ｐ１としては、その約３．９（ＭＰａ）又はそれよりも高い圧力を設定することができる。

一方、ステップＳ２で用いる閾値Ｐ２は、流体タンク１０の内部の温度測定値に応じて決定される。この場合、制御部２は、センサ部１４によって測定された流体タンク１０の内部の温度測定値を式（１）中の弾性係数Ｅ（Ｔ）における温度Ｔとして読み込む（ステップＳ２１）。また、制御部２は、メモリ等の適宜の記憶手段に保持されていた式（１）における各パラメータの値を読み込み、且つ、弾性係数Ｅ（Ｔ）のテーブルや関数式等に温度Ｔを代入して、その温度における弾性係数Ｅ（Ｔ）を計算する（ステップＳ２２）。それから、式（１）に各パラメータの値を代入して圧力ｐを算出する（ステップＳ２３）。そして、例えば、その圧力ｐ又はそれよりも高い圧力を、閾値Ｐ２として決定する（ステップＳ２４）。

ここで、再び、図４に示す例を用いて、閾値Ｐ２の決定例について説明すると、流体タンク１０の内部の温度測定値が例えば−３０℃であった場合、その温度に対して式（１）から算出される圧力ｐは、図４より、約２．５（ＭＰａ）となる。よって、閾値Ｐ２として、その約２．５（ＭＰａ）又はそれよりも高い圧力を設定することができる。このようにして、流体タンク１０の内部の温度測定値に応じて式（１）から算出される圧力ｐが変化するので、制御部２は、流体タンク１０の周囲温度に応じて閾値Ｐ２を適宜変更して決定することができる。

次いで、ステップＳ１，Ｓ２のいずれを実行した場合にも、ステップＳ３へ移行し、制御部２は、センサ部１４によって測定された流体タンク１０の内部の圧力測定値Ｐｍを読み込む。それから、制御部２は、流体タンク１０の内部の圧力測定値Ｐｍと閾値Ｐ１，Ｐ２とを比較し、圧力測定値Ｐｍが、閾値Ｐ１以下、又は、閾値Ｐ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。圧力測定値Ｐｍが、閾値Ｐ１以下、又は、閾値Ｐ２以下である場合（図示において「Ｙｅｓ」）、制御部２は、その判定信号を警報装置３に出力し、警報装置３がアラート信号を例えば点灯する（警報の発報）。一方、圧力測定値Ｐｍが、閾値Ｐ１よりも大きい、又は、閾値Ｐ２よりも大きい場合（図示において「Ｎｏ」）、制御部２は、処理をステップＳ３に戻し、ステップＳ３，Ｓ４を繰り返す。

このように構成された高圧流体供給システム１によれば、制御部２が、圧力の閾値Ｐ１又は閾値Ｐ２と流体タンク１０の内部の圧力測定値Ｐｍとを比較し、その圧力測定値Ｐｍが閾値Ｐ１，Ｐ２以下となったときに、警報装置３を用いてアラート信号等の警報を発報する。そして、その閾値Ｐ１，Ｐ２は、上記式（１）で表される関係によって求められる圧力ｐに基づいて決定される値（つまり、圧力ｐ又はそれよりも大きい値）である。また、その圧力ｐは、流体タンク１０の内部の温度が低下した場合でも、流体タンク１０の製造時にタンクライナ１１とタンクシェル１２との間に生じてしまった隙間１０ｓが、大気圧下に比して有意に（不都合が発生する可能性がある程度にまで）拡大及び進展してしまうことを防止することができる圧力の下限値である。

したがって、制御部２による上記の判定（ステップＳ４）を行って警報を発報することにより、流体タンク１０のタンクライナ１１とタンクシェル１２との間の隙間１０ｓが不都合な程度にまで拡大及び進展してしまうこと、延いては流体タンク１０からの高圧流体の漏洩のおそれといった不都合の発生を、未然に且つ確実に防止することができる。

しかも、上述した制御部２による制御により、従来の如く付加的な熱発生源（熱源）を追設する必要が全くないので、高圧流体供給システム１を搭載した車両の燃費の悪化、並びに、システムの全体重量及びコスト（材料コスト、製造コスト、及び保守コストの全て）の増大を抑止することもできる。

なお、上述したとおり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、制御部２が発報装置３を兼ねていてもよい。また、流体タンク１０が、タンクライナ１１とタンクシェル１２との間に、例えば炭素繊維等からなる中間層部材を有していてもよい。さらに、センサ部１４における圧力センサと温度センサは、別体に設けられていてもよく、制御部２が、図３に示すステップＳ１，Ｓ２のうちステップＳ１のみを実行する場合には、温度センサを設けなくてもよい。またさらに、式（１）から算出される圧力ｐの値自体を閾値Ｐ１，Ｐ２として設定してもよい。

さらにまた、センサ部１４で得た流体タンク１０の内部の温度測定値を、例えば、流体タンク１０の周囲の外気温で補正してもよい。なお、センサ部１４は、当然に、外気温によって冷却又は加温された流体タンク１０の温度を測定しているが、そのセンサ部１４による温度測定値を、別途測定した外気温を用いて、例えば、外気から流体タンク１０への熱伝導や熱輻射、流体タンク１０の構成部材及び高圧流体の比熱等を勘案して補正し、その補正値を温度Ｔとして用い、式（１）から圧力ｐを算出してもよい。こうすれば、より厳密な閾値Ｐ２の決定を行うことができる。

また、ステップＳ５のアラート信号の点灯（警報の発報）に替えて、又は、それに加えて、前述の如く、制御部２によって流体タンク１０からの高圧流体の供給を調整したり、その供給を停止したりしてもよい。また、警報の発報としても、アラート信号の点灯に替えて、又は、それに加えて、例えば、高圧流体供給システム１が搭載された車両のユーザに対して燃料ガス等の高圧流体の供給を調整又は停止するように促すランプ等を点灯してもよく、或いは、ユーザには分からないようにバックグラウンドで制御部２による制御処理を行ってもよく、さらには、制御部２から例えば遠隔管理システムに通報するような制御を行ってもよい。また、そのときの警報の内容も、特に限定されず、例えば、圧力測定値Ｐｍが圧力の閾値Ｐ１，Ｐ２以下になったことを直接的に知らせるものでもよいし、或いは、高圧流体の供給の調整又は停止とともに、かかる供給調整や供給停止を行う旨又は行ったことを知らせるものでもよい。

以上説明したとおり、本発明による高圧流体供給システムは、流体タンクにおけるタンクライナとその外側の強度部材との間の隙間が拡大及び進展してしまうことを未然に防止することができ、且つ、車両の燃費の悪化、並びに、システムの全体重量及びコストの増大を抑止することが可能であるので、流体関連技術、殊に高圧流体を扱う機器、車両等の可動システム、設備等、及び、それらの製造に広く且つ有効に利用することができる。

１：高圧流体供給システム
２：制御部
３：警報装置
１０：流体タンク
１１：タンクライナ
１２：タンクシェル（強度部材）
１３：配管
１３ａ：配管１３の一方端部
１４：センサ部（圧力測定部、温度測定部）
Ｋ：内部空間
ｐ：圧力
Ｐ１，Ｐ２：閾値（下限圧力）
Ｐｍ：圧力測定値
ｔ：タンクライナ１１の肉厚
ｕ：隙間量
ｒ：タンクライナ１１の曲部における曲率半径

Claims (5)

1. タンクライナ、及び、該タンクライナの外側に設けられた強度部材を有し、且つ、内部に高圧流体が貯留される流体タンクから、該高圧流体を外部へ供給する高圧流体供給システムであって、
   前記流体タンクの内部の圧力を測定する圧力測定部と、
   前記圧力測定部によって測定された前記高圧流体タンクの内部の圧力測定値に基づいて前記流体タンクに対する所定の制御を行う制御部と、
   を備えており、
   前記制御部は、前記流体タンクの内部の下限圧力として設定される、又は、予め設定された閾値を有しており、前記流体タンクの内部の圧力測定値と前記閾値とを比較した結果に基づいて前記流体タンクに対する所定の制御を行うものであって、
   前記閾値は、下記式（１）；
   ｐ＝ｕ・ｔ／２ｒ²・Ｅ（Ｔ）／（１−ν） …（１）、
   ｕ：大気圧下における前記タンクライナと前記強度部材との間の隙間量、
   ｔ：前記タンクライナの肉厚、
   ｒ：前記タンクライナの曲部における曲率半径、
   Ｅ（Ｔ）：温度Ｔにおける前記タンクライナの弾性係数、
   ν：前記タンクライナの構成材料のポアソン比、
   で表される関係によって算出された圧力ｐに対し、該圧力ｐと同じか、又は、該圧力ｐよりも高い圧力に相当する値である、
   高圧流体供給システム。
2. 前記圧力ｐは、前記温度Ｔが、−６０℃、−７０℃、若しくは、−８０℃、或いは、−６０℃〜−８０℃の範囲内の温度、又は、当該高圧流体供給システムが使用される環境で想定される最低温度であるときの値である、
   請求項１記載の高圧流体供給システム。
3. 前記流体タンクの内部の温度を測定する温度測定部を更に備えており、
   前記圧力ｐは、前記流体タンクの内部の温度測定値に対して算出された値である、
   請求項１記載の高圧流体供給システム。
4. 前記制御部は、前記流体タンクの内部の温度測定値を流体タンクの周囲温度に応じて補正する、
   請求項３記載の高圧流体供給システム。
5. 前記制御部は、前記流体タンクの内部の圧力測定値が前記閾値を所定回数下回ったときに、前記流体タンクに対する所定の制御を行う、
   請求項１記載の高圧流体供給システム。

Images