JP2014213817A - ガスタンク搭載車両 - Google Patents

Abstract

【課題】多岐管と高圧ガス部品とが損傷することを防止して、高圧ガスのガス漏れを防止する。【解決手段】車両１００は、車両の前後方向または左右方向に並べて配置され、燃料ガスを貯蔵する複数の水素タンク３０ａ、３０ｂと；各水素タンクの胴部に掛け渡される帯状のバンドであって、一対一組で前記各水素タンクを車両の取付ベースに固定するバンド３２、３４と；多岐管４２と、減圧弁４３と、各水素タンク３０ａ、３０ｂと多岐管４２との間をそれぞれ結ぶ配管４１ａ、４１ｂとを含む燃料ガス供給経路４０と；両水素タンクの間に設けられ、第１の水素タンクに掛け渡される一対の前記バンドを支持するブレース５０と；を備える。多岐管４２と減圧弁４３はブレース５０に固定される。各配管４１ａ、４１ｂは、その一部を屈曲して形成した余剰配管部４９を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスタンク搭載車両に関する。

一般に、燃料ガスを貯蔵するガスタンクを複数、搭載する車両が知られている。この種の車両は、燃料ガス供給経路に、各ガスタンクに接続される吐出流路を１本に集める多岐管と、多岐管の下流側に設けられ、高圧ガスを減圧する減圧弁とを備えるが、通常、車両の側面側に、多岐管と減圧弁とが配置された構成を有している（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２７６６５１号公報

しかしながら、従来のガスタンク搭載車両では、側面衝突時に、高圧ガス部分である多岐管と減圧弁とに直接衝撃が入力されることになり、多岐管と減圧弁が損傷し、高圧ガスのガス漏れを発生する虞があった。そのほか、ガス漏れ対策の容易化、製造の容易化等が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態は、燃料ガスから走行駆動力の発生に必要となる所定のエネルギーを発生させるエネルギー変換部を備えるガスタンク搭載車両である。このガスタンク搭載車両は、車両の前後方向または左右方向に並べて配置され、前記燃料ガスを貯蔵する複数のガスタンクと；前記各ガスタンクの胴部に掛け渡される帯状のバンドであって、一対一組で前記各ガスタンクを前記車両の取付ベースにそれぞれ固定するバンドと；前記複数のガスタンクに貯蔵された燃料ガスを前記エネルギー変換部に供給するための燃料ガス供給経路であって、多岐管と、高圧ガス部品と、前記各ガスタンクと前記多岐管との間をそれぞれ結ぶ複数の配管とを含む燃料ガス供給経路と；前記複数のガスタンクのうちの所定の隣接する２つのガスタンクの間に設けられ、前記２つのガスタンクのうちの第１のガスタンクに掛け渡される一対の前記バンドを支持する支持部材と；を備え；前記多岐管と高圧ガス部品とは、前記支持部材に固定され；前記燃料ガス供給経路における前記各配管は、その一部を屈曲して形成した余剰配管部を有する。

この形態のガスタンク搭載車両によれば、多岐管と高圧ガス部品とが支持部材に設けられることで、多岐管と高圧ガス部品は、所定の隣接する２つのガスタンクの間、且つそれらガスタンクの長手方向の範囲内に収まることになる。このために、多岐管と高圧ガス部品は各ガスタンクによって守られ、側面衝突時において直接衝撃を受けることがない。また、多岐管と各ガスタンクとを接続する各配管に余剰配管部が設けられることから、側面衝突によって、ガスタンクがその長手方向に移動しても、各配管によって多岐管と高圧ガス部品が引っ張られることがない。これらのことから、側面衝突時において、多岐管と高圧ガス部品とが損傷することを防止することができる。したがって、高圧ガスのガス漏れを防止することができる。

（２）前記形態のガスタンク搭載車両において、前記第１のガスタンクは、前記２つのガスタンクのうちの第２のガスタンクよりも、車両高さ方向において下側に位置し；前記第２のガスタンクに掛け渡される前記バンドに連結され、前記支持部材の方向に向かって延びる延出部を有する構成としてもよい。この形態のガスタンク搭載車両によれば、後面衝突によって、前記２つのガスタンクのうちの上側の第２のガスタンクと下側の第１のガスタンクとの間が接近した場合に、第２のガスタンクに掛け渡されるバンドに連結された延出部は、第１のガスタンクに掛け渡されるバンドに設けられた支持部材を押し、支持部材を下側に変形させる。このため、支持部材に設けられた多岐管と高圧ガス部品は、前記２つのガスタンクの間から逃げることになり、両ガスタンクによって挟まれることがない。したがって、後面衝突時においても、多岐管と高圧ガス部品とが損傷することを防止することができる。

（３）前記形態のガスタンク搭載車両において、前記２つのガスタンクのうちの第２のガスタンクは、前記第１のガスタンクよりも全長が小さく、胴部の径が大きい構成としてもよい。この構成によれば、車両の後輪によって第２のガスタンクの全長に制約がある場合にも、第２のガスタンクの容量を大きくすることができる。

（４）前記形態のガスタンク搭載車両において、前記エネルギー変換部は、燃料電池である構成としてもよい。この構成によれば、燃料電池搭載車両とすることができる。

本発明は、ガスタンク搭載車両以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、車両に搭載される燃料電池システム、燃料電池への燃料ガスの供給方法等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態としてのガスタンク搭載車両の概略構成を示す説明図である。 水素タンクおよびその周辺のレイアウト構成を説明するための平面図である。 図２におけるＡ−Ａ線矢視図である。 第２実施形態としてのガスタンク搭載車両における水素タンクおよびその周辺のレイアウト構成を説明するための平面図である。 図４におけるＢ−Ｂ線矢視図である。 後面衝突時におけるブレース周辺の変形を説明するための図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．車両全体の構成：
図１は、本発明の第１実施形態としてのガスタンク搭載車両の概略構成を示す説明図である。図示するように、ガスタンク搭載車両１００（以下、単に「車両１００」と呼ぶ）は、フロアパネル１１０の下方に燃料電池システム１０を搭載する。燃料電池システム１０は、車両１００を駆動するための駆動用モータ（図示せず）に発電した電力を供給するためのシステムである。燃料電池システム１０は、燃料電池２０と、複数の水素タンク３０と、水素供給経路４０とを備えている。なお、本実施形態では、燃料電池システム１０は、２つの水素タンク３０を備えた構成として説明するが、燃料電池システム１０が備える水素タンク３０の数は、２以上の任意の数とすることができる。以下では、２つの水素タンク３０を識別するためにそれぞれを「第１の水素タンク３０ａ」および「第２の水素タンク３０ｂ」とも呼ぶ。

燃料電池２０は、電解質膜の両側にアノードとカソードの両電極を接合させた膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）を備える発電モジュールを積層して構成されている。燃料電池２０は、水素供給経路４０から供給される燃料ガスとしての水素と、空気供給経路（図示せず）から供給される酸化ガスとしての酸素との電気化学反応によって発電する。本実施形態では、燃料電池２０は、フロントシートＦＳの下方に配置されている。燃料電池２０は、［発明の概要］の欄に記載の「エネルギー変換部」に該当している。

水素タンク３０は、圧縮された状態の水素ガスを貯蔵するためのガスボンベであり、略円筒形の外径を備えている。水素タンク３０の満充填時の圧力としては、例えば、８７．５ＭＰａ程度を例示することができる。水素タンク３０は、樹脂製ライナーの外周に熱硬化性樹脂含有の繊維を巻回した繊維強化層を有している。水素タンク３０は、端部に設けられた図示しない口金にバルブアセンブリ３１が取り付けられている。水素タンク３０は、バルブアセンブリ３１を介して、水素供給経路４０にそれぞれ接続されている。

水素供給経路４０は、第１および第２の水素タンク３０ａ、３０ｂに貯蔵された水素を燃料電池２０に供給するためのものであり、配管４１ａ〜４１ｄと、多岐管（マニホールド）４２と、減圧弁（レギュレータ）４３とによって構成される。第１の水素タンク３０ａのバルブアセンブリ３１と多岐管４２との間に配管４１ａが接続され、第２の水素タンク３０ｂのバルブアセンブリ３１と多岐管４２との間に配管４１ｂが接続されている。多岐管４２と減圧弁４３との間に、配管４１ｃが配設されている。減圧弁４３と燃料電池２０との間に、配管４１ｄが配設されている。この結果、各水素タンク３０ａ、３０ｂに充填されている水素は、多岐管４２によって１本の経路に集められた後、減圧弁４３を経由し、減圧弁４３において減圧された後、燃料電池２０に供給される。なお、水素供給経路４０は、多岐管４２や減圧弁４３のほかに、開閉弁や逆止弁、インジェクターなどを備えていてもよい。本実施形態では、減圧弁４３が、［発明の概要］の欄に記載の「高圧ガス部品」に該当している。

燃料電池システム１０は、水素供給経路４０以外にも、図示しない水素充填用経路や排気排水用経路等を備えるが、これらは本発明とは直接関係ないことから、説明は省略する。また、燃料電池システム１０は、燃料電池２０を冷却するためのラジエータや、冷媒が流通するための配管等を備えていてもよい。

Ａ−２．タンク付近の構成：
図２は、水素タンクおよびその周辺のレイアウト構成を説明するための平面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線矢視図である。図２に示すように、２つの水素タンク３０ａ、３０ｂは、長手方向が車両１００の車両幅方向に概ね沿うような体勢で、車両の前後方向に並べて搭載されている。詳しくは、第１の水素タンク３０ａはリアシートＲＳ（図１）の下方に配置され、第２の水素タンク３０ｂはリアシートＲＳの後方側であるラゲッジルームＬＲの下方に配置されている。また、図３に示すように、車両１００の高さ方向においては、第１の水素タンク３０ａは下側に、第２の水素タンク３０ｂは上側に位置する。なお、第２の水素タンク３０ｂは、後輪ＲＴによって長手方向の長さに制約があることから、第１の水素タンク３０ａよりも長手方向の長さ（全長）が短くなっている。その分、第２の水素タンク３０ｂの胴部の径は、第１の水素タンク３０ａの胴部の径よりも大きくなっている。すなわち、第１の水素タンク３０ａは細く長く、第２の水素タンク３０ｂは太く短くなっている。

各水素タンク３０ａ、３０ｂの胴部には、一対のタンクバンド３２、３４がそれぞれ掛け渡されている。図３に示すように、各タンクバンド３２（３４）は、２つのパーツ３２Ｕ、３２Ｌ（３４Ｕ、３４Ｌ）によってそれぞれ構成される。各パーツ３２Ｕ、３２Ｌ（３４Ｕ、３４Ｌ）は、帯状のバンドを側面視が半円形状となるように湾曲させ、その両端付近をそれぞれ外側に折り曲げた形状を有している。各パーツ３２Ｕ、３２Ｌ（３４Ｕ、３４Ｌ）は、タンクバンド３２、３４の胴部を挟むように両側から掛け渡され、互いの折り曲げ部分３２Ｕｅ、３２Ｌｅ（３４Ｕｅ、３４Ｌｅ）が合わさることで、各各水素タンク３０ａ、３０ｂを締結する。その上、折り曲げ部分３２Ｕｅ、３２Ｌｅ（３４Ｕｅ、３４Ｌｅ）は、取付部材３８に対してネジ止めされている。取付部材３８は図示しない車体フレームに連結されており、これによって、各水素タンク３０ａ、３０ｂは車両１００の車体に固定されることになる。なお、タンクバンド３２、３４は、水素タンク３０ａ、３０ｂの横ズレ防止や強度上、長手方向の端部に近い位置に配置されている。取付部材３８および車体フレームが、［発明の概要］の欄に記載の「取付ベース」に該当している。

図２に示すように、第１の水素タンク３０ａに設けられた一対のタンクバンド３２は、ブレース５０によって繋がれている。ブレース５０は、長尺状の平板であり、長手方向の一方端が一対のタンクバンド３２のうちの一方に、他方端が片側一対のタンクバンド３２のうちの他方にそれぞれ連結されており、一対のタンクバンド３２を支持する役割を果たす。なお、ブレース５０のタンクバンド３２への連結は、取付部材３８に対しても、タンクバンド３２、３４を取付部材３８に対して固定する際のネジ止めによって併せて固定されている。したがって、ブレース５０も車体に固定されていることになる。なお、本実施形態では、ブレース５０の長手方向は、車両幅方向に一致している。

このブレース５０の長手方向に沿うように、水素供給経路４０は配置されている。その上、ブレース５０は、長手方向の中央部分が幅広となっており、この幅広部分５０ａに、水素供給経路４０が備える多岐管４２と減圧弁４３とが取り付けられている。すなわち、第１の水素タンク３０ａのバルブアセンブリ３１に接続される配管４１ａは、ブレース５０に沿うようにして、ブレース５０の幅広部分に取り付けられた多岐管４２まで配置されている。また、第２の水素タンク３０ｂのバルブアセンブリ３１に接続される配管４１ｂは、ブレース５０に沿うようにして、多岐管４２まで配置されている。なお、各バルブアセンブリ３１と配管４１ａ、４１ｂは、その配管長が、バルブアセンブリ３１から多岐管４２までの最短配管経路よりも０．２〜０．５メートル程度長くなるように余剰配管部４９を有している。この余剰配管部４９は、配管４１ａ、４１ｂの一部が蛇行状に屈曲されることにより形成されている。なお、余剰配管部４９についての０．２〜０．５メートル程度という数値はこれに限る必要はなく、適宜変更してもよく、スペースの余裕があれば０．５メートル以上とすることもできる。

多岐管４２と減圧弁４３との間は配管４１ｃによって接続されている。減圧弁４３に接続される配管４１ｄは、ブレース５０の長手方向に沿うようにして、第１の水素タンク３０ａのバルブアセンブリ３１とは逆側の端部側を回って、燃料電池２０（図１）に至っている。多岐管４２および減圧弁４３のブレース５０への取り付けは、接着剤による接着、ネジ止め等、いずれの方法によるものでもよく、多岐管４２および減圧弁４３はブレース５０に対して固定される。なお、ブレース５０が、［発明の概要］の欄に記載の「支持部材」に該当している。

Ａ−３．作用・効果：
以上説明した第１実施形態の車両１００によれば、多岐管４２と減圧弁４３とがブレース５０に設けられることで、多岐管４２と減圧弁４３とは、第１の水素タンク３０ａと第２の水素タンク３０ｂの間、且つ各水素タンク３０ａ、３０ｂの長手方向の範囲内に収まることになる。このために、多岐管４２と減圧弁４３は各水素タンク３０ａ、３０ｂによって守られ、側面衝突時において直接衝撃を受けることがない。また、多岐管４２と各水素タンク３０ａ、３０ｂとを接続する各配管４１ａ、４１ｂに余剰配管部４９が設けられることから、側面衝突によって、各水素タンク３０ａ、３０ｂがその長手方向に移動しても、各配管４１ａ、４１ｂによって多岐管４２と減圧弁４３が引っ張られることがない。これらのことから、側面衝突時において、多岐管４２と減圧弁４３とが損傷することを防止することができる。多岐管４２および減圧弁４３は、高圧ガスを扱う部品であることから、これら高圧ガスを扱う部品からの高圧ガスのガス漏れを防止することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態としてのガスタンク搭載車両における水素タンクおよびその周辺のレイアウト構成を説明するための平面図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ線矢視図である。第２実施形態における車両２００は、第１実施形態における車両１００と比べて、ブレース５０に延出部５０Ｗが設けられ、第２の水素タンク３０ｂに掛け渡されるタンクバンド３４に延出部３４Ｗが設けられたことが相違する。第２実施形態における車両２００の残余の構成は、第１実施形態における車両１００の構成と同一であるので、同一の構成要素については、図４、図５において、図２、図３と同一の符合を付し、その説明を省略する。

図４および図５に示すように、第２の水素タンク３０ｂに掛け渡されるタンクバンド３４を構成する下側のパーツ３４Ｌの第１の水素タンク３０ａ側の端部３４Ｌｅに、車両前方斜め下に向かって延びる延出部３４Ｗが連結されている。延出部３４Ｗの横幅は、下側のパーツ３４Ｌと同寸である。また、ブレース５０における、第２の水素タンク３０ｂのタンクバンド３４に対向する部分は、舌状に延出しており、この延出部５０Ｗは、車両後方斜め下に向かって折り曲げられている。延出部５０Ｗの横幅（車両幅方向の幅）は、延出部３４Ｗよりも大きい。第２の水素タンク３０ｂ側の延出部３４Ｗの向きの先にブレース５０の延出部５０Ｗの上面が位置するように、両延出部３４Ｗ、５０Ｗが配置されている。

以上のように構成された第２実施形態のガスタンク搭載車両２００によれば、第１実施形態のガスタンク搭載車両１００と同様に、側面衝突時における多岐管４２と減圧弁４３との損傷を防止して、高圧ガスのガス漏れを防止することができる。さらに、ガスタンク搭載車両２００によれば、後面衝突によって、図６（ｂ）に示すように、第２の水素タンク３０ｂが車両前側に向かって移動した場合に、第２の水素タンク３０ｂに掛け渡されるバンドに連結された延出部３４Ｗは、ブレース５０に設けられた延出部５０Ｗを押し、延出部５０Ｗに連結されたブレース５０を下側に変形させる。このため、ブレース５０に設けられた多岐管４２と減圧弁４３は、第１の水素タンク３０ａと第２の水素タンク３０ｂの間から逃げることになり、両水素タンク３０ａ、３０ｂによって挟まれることがない。したがって、後面衝突時においても、多岐管４２と減圧弁４３とが損傷することを防止することができる。この結果、高圧ガスのガス漏れをより一層、防止することができる。

なお、第１実施形態および第２実施形態における余剰配管部４９は、２次元平面（例えば、前後方向と左右方向とから定まる平面）内で蛇行状に屈曲される構成、３次元空間（例えば、前後方向と左右方向と上下方向とから定まる空間）内で蛇行状に屈曲される構成のいずれであってもよいが、第２実施形態において３次元空間内で蛇行状に屈曲される構成とすれば、後面衝突時に前述したようにブレース５０が下側に変形しても、各配管４１ａ、４１ｂによって多岐管４２と減圧弁４３が引っ張られることが、より無くなる。したがって、後面衝突時への対応がより一層、可能なものとなる。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や変形例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、例えば次のような変形も可能である。

・変形例１：
各実施形態における各水素タンク３０ａ、３０ｂは、長手方向が車両の車両幅方向に概ね沿うようにして車両に搭載されているものとしたが、これに換えて、各水素タンクは、車両に対して任意の向きに搭載されていてもよい。この場合には、その向きからの衝突に対する保護を有効に行うことができる。

・変形例２：
各実施形態およびその変形例では、複数のガスタンクは車両の前後方向に並べて配置される構成としたが、これに換えて、車両の左右方向に並べて配置される構成としてもよい。第１実施形態において第１および第２の水素タンク３０ａ、３０ｂを車両の左右方向に並べて配置される構成とした場合、側面に換えて後面衝突時において、多岐管と減圧弁とが損傷することを防止することができる。第２実施形態において第１および第２の水素タンク３０ａ、３０ｂを車両の左右方向に並べて配置される構成とした場合、第２実施形態においても側面衝突と後面衝突とが入れ替わって作用し、側面衝突時と後面衝突時の双方において多岐管と減圧弁とが損傷することを防止することができる。

・変形例３：
各実施形態およびその変形例では、ブレース５０に固定される高圧ガス部品は減圧弁４３である構成としたが、これに換えて、他の高圧ガス部品としてもよい。「高圧ガス部品」とは、各タンクのバルブアセンブリから減圧弁までの経路中に設けられた部品であり、例えば、各バルブアセンブリから減圧弁までの間に、開閉弁や逆止弁等を設けた場合には、これら開閉弁や逆止弁等も高圧ガス部品に該当するものとして、支持部材であるブレースに固定される構成としてもよい。

・変形例４：
各実施形態およびその変形例では、エネルギー変換部として燃料電池を採用する構成としたが、これに換えて、天然ガスを燃焼させて（すなわち、天然ガスから燃焼エネルギーを発生させて）走行駆動力を得る内燃機関をエネルギー変換部としてもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。

１０…燃料電池システム
２０…燃料電池
３０…水素タンク
３０ａ…第１の水素タンク
３０ｂ…第２の水素タンク
３１…バルブアセンブリ
３２、３４…タンクバンド
３４Ｗ…延出部
３８…取付部材
４０…水素供給経路
４１ａ〜４１ｄ…配管
４２…多岐管
４３…減圧弁
４９…余剰配管部
５０…ブレース
５０Ｗ…延出部
５０ａ…幅広部分
１００、２００…ガスタンク搭載車両
１１０…フロアパネル
ＬＲ…ラゲッジルーム
ＦＳ…フロントシート
ＲＳ…リアシート
ＲＴ…後輪

Claims (4)

1. 燃料ガスから走行駆動力の発生に必要となる所定のエネルギーを発生させるエネルギー変換部を備えるガスタンク搭載車両であって、
   車両の前後方向または左右方向に並べて配置され、前記燃料ガスを貯蔵する複数のガスタンクと、
   前記各ガスタンクの胴部に掛け渡される帯状のバンドであって、一対一組で前記各ガスタンクを前記車両の取付ベースにそれぞれ固定するバンドと、
   前記複数のガスタンクに貯蔵された燃料ガスを前記エネルギー変換部に供給するための燃料ガス供給経路であって、多岐管と、高圧ガス部品と、前記各ガスタンクと前記多岐管との間をそれぞれ結ぶ複数の配管とを含む燃料ガス供給経路と、
   前記複数のガスタンクのうちの所定の隣接する２つのガスタンクの間に設けられ、前記２つのガスタンクのうちの第１のガスタンクに掛け渡される一対の前記バンドを支持する支持部材と、
   を備え、
   前記多岐管と高圧ガス部品とは、前記支持部材に固定され、
   前記燃料ガス供給経路における前記各配管は、その一部を屈曲して形成した余剰配管部を有する、ガスタンク搭載車両。
2. 請求項１に記載のガスタンク搭載車両であって、
   前記第１のガスタンクは、前記２つのガスタンクのうちの第２のガスタンクよりも、車両高さ方向において下側に位置し、
   前記第２のガスタンクに掛け渡される前記バンドに連結され、前記支持部材の方向に向かって延びる延出部を有する、ガスタンク搭載車両。
3. 請求項１または請求項２に記載のガスタンク搭載車両であって、
   前記２つのガスタンクのうちの第２のガスタンクは、前記第１のガスタンクよりも全長が小さく、胴部の径が大きい、ガスタンク搭載車両。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のガスタンク搭載車両であって、
   前記エネルギー変換部は、燃料電池である、ガスタンク搭載車両。

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