JP2018086875A - 車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】後方側のタンクの安全弁を速やかに作動可能な技術を提供する。
【解決手段】車両であって、ガスが収容され、車両の前後方向に並べられた複数のタンクを備え、タンクは、それぞれ、予め定められた温度以上になったときに開弁する安全弁と、安全弁の開弁に伴ってタンク内のガスを予め定められた方向に放出する放出部とを備え、複数のタンクの内の前方に配置された前方側タンクの放出部から放出されるガスの放出方向が、前方側タンクよりも後方に配置された後方側タンクの安全弁と地面との間の空間を直接向く方向に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に関する。
特許文献１には、ガスが収容された複数のタンクを備える車両が開示されている。これらのタンクは、予め定められた温度以上になったときに開弁する安全弁を有している。各安全弁は、タンク内のガスを車両の後方斜め下方に放出するようにガスの放出方向が調整されている。
特開２００９−１６２２５５号公報
車両の前方に熱源がある場合、前方側のタンクの安全弁が作動しても、後方側のタンクは熱源から離れているため安全弁の作動が遅れる場合がある。そのため、後方側のタンクの安全弁を速やかに作動可能な技術が望まれていた。
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）本発明の一形態によれば、車両が提供される。この車両は、ガスが収容され、前記車両の前後方向に並べられた複数のタンクを備え；前記タンクは、それぞれ、予め定められた温度以上になったときに開弁する安全弁と、前記安全弁の開弁に伴って前記タンク内のガスを予め定められた方向に放出する放出部とを備え；複数の前記タンクの内の前方に配置された前方側タンクの前記放出部から放出されるガスの放出方向が、前記前方側タンクよりも後方に配置された後方側タンクの前記安全弁と地面との間の空間を直接向く方向に設定されている。この形態の車両によれば、前方側タンクの放出部から放出されるガスの放出方向が後方側タンクの安全弁と地面との間であるため、車両の前方に熱源がある場合に、前方側タンクの放出部から放出されたガスで後方側タンクの安全弁を加熱することが出来る。そのため、後方側のタンクの安全弁を速やかに作動させることができる。
（２）上記形態の車両において、前記前方側タンクは、長尺方向が前記車両の前後方向に沿うように配置され；前記前方側タンクの前記放出部は、前記前方側タンクの後端側に備えられており；前記後方側タンクは、長尺方向が前記車両の左右方向に沿うように配置されてもよい。この形態の車両によれば、前方側タンクの長尺方向が車両の前後方向に沿っており、放出部が前方側タンクの後端側に備えられているので、車両の前方に熱源がある場合に、後方側のタンクの安全弁を速やかに作動させることができる。
（３）上記形態の車両において、前記後方側タンクを複数備えており；前記前方側タンクの前記放出部から放出されるガスの放出方向が、全ての前記後方側タンクの前記安全弁と地面との間の空間を直接向く方向に設定されてもよい。この形態の車両によれば、車両の前方に熱源がある場合に、前方側タンクの放出部から放出されたガスで全ての後方側タンクの安全弁に効率的に熱を与えることが出来る。そのため、後方側のタンクの安全弁を速やかに作動させることができる。
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、車両の製造方法としての形態で実現することができる。
車両の概略構成を示す説明図である。 安全弁の断面図である。 タンクのガス放出時の車両の側面図である。 第２実施形態における車両の概略構成を示す説明図である。 タンクのガス放出時の車両の側面図である。 第１変形例におけるタンクのガス放出時の車両の側面図である。
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態における車両１００の概略構成を示す説明図である。車両１００は、前輪ＦＷと、後輪ＲＷと、複数のタンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃとを有している。なお、搭載されるタンクの数は、任意に設定可能である。本実施形態では、車両１００は燃料電池車両である。車両１００は、燃料電池スタックＦＣを電力源として搭載し、動力源であるモータ（図示せず）が駆動することにより、前輪ＦＷおよび後輪ＲＷのうち少なくとも一方が駆動される。燃料電池スタックＦＣは、固体高分子形燃料電池であり、空気の供給と各タンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃから水素ガスの供給とを受けて発電する。
車両１００の前後方向（ｘ軸方向）に並べられた複数のタンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃの内の前方（−ｘ軸方向側）に配置されたタンク１０ａを「前方側タンク」といい、前方側タンクよりも後方（＋ｘ軸方向側）に配置されたタンク１０ｂおよびタンク１０ｃを「後方側タンク」という。本実施形態において車両１００は、後方側タンクを複数備えている。前方側タンクは、長尺方向が車両１００の前後方向（ｘ軸方向）に沿うように配置され、後方側タンクは、長尺方向が車両の左右方向（ｙ軸方向）に沿うように配置されている。タンク１０ｃはタンク１０ｂよりも車両後方に配置されている。
本実施形態では、以下、タンク１０ａとタンク１０ｂとタンク１０ｃとをまとめてタンク１０という。タンク１０は、円筒状の容器であり、水素ガスが収容されている。タンク１０は、円筒部と円筒部の両端に設けられた二つのドーム部とを有し、外周には樹脂が含浸された炭素繊維による補強層が形成される。タンク１０は、タンクバルブ２０と、安全弁３０と、放出部３１とを備える。
タンクバルブ２０はタンク１０に対する水素ガスの給排を行うためのバルブである。タンクバルブ２０は、タンク１０の一端、より具体的には一方のドーム部の頂部に設けられている。タンクバルブ２０は、燃料電池スタックＦＣに対して水素ガスを供給するための供給流路２２と、タンク１０に対して水素ガスを充填するための充填流路２３を備える。
充填流路２３には、タンク１０内の水素ガスが外部に漏れ出すことを防止するための逆止弁２４が備えられている。充填流路２３には、タンク１０と逆止弁２４との間に安全弁３０が設けられている。
安全弁３０は、予め定められた温度以上になったときに開弁する弁機構である。本実施形態では、安全弁３０として、溶栓式の安全弁が備えられている。安全弁３０は、火災等によりタンク１０が予め定められた温度以上になったときに、タンク１０内の水素ガスを外部に放出することによって、タンク１０の内圧が高くなりすぎることを防止する。
本実施形態において、前方側タンクのタンク１０ａは、タンク１０内のガスを予め定められた方向に放出する放出部３１をタンクの後端側（＋ｘ軸方向側）に備えている。また、本実施形態において、後方側タンクであるタンク１０ｂ、１０ｃは、安全弁３０を車両左側（−ｙ軸方向側）に備えている。なお、後方側タンクの安全弁３０は、車両右側（＋ｙ軸方向側）でもよく、またタンク１０ｂ、１０ｃのそれぞれの安全弁３０が別方向に備えられていてもよい。
放出部３１は、ガスの放出方向を規定する機構である。ガスの放出方向を規定する機構としては、例えば、タンクバルブ２０に設けられた孔やパイプ、導風板を用いることができる。図１中の斜線部、および矢印は、各タンク１０の放出部３１から放出されるガスの放出方向を示している。ガスの詳細な放出方向については後述する。
図２は、安全弁３０の断面図である。図２に示すように、本実施形態の安全弁３０は、タンクバルブ２０の一端部に設けられた嵌合孔２１に嵌め込まれる感温用突出体３２と、弁体シャフト３７と、オーリング３８とを備える。感温用突出体３２は、タンクバルブ２０から突出している。
感温用突出体３２は、内部に、溶栓部材３３を収容し、溶栓部材３３に隣接した逃げ孔３４を有する。溶栓部材３３は、安全弁３０が通常のガス供給状況下で想定される温度より高い予め定められた温度に晒されると溶融する合金から形成されている。本実施形態において、溶栓部材３３は、例えば、ビスマス（Ｂｉ）とインジウム（Ｉｎ）とからなる二元合金を用いる。ビスマス（Ｂｉ）とインジウム（Ｉｎ）との組成比は、溶融温度、すなわち、上記予め定められた温度が約１１０℃となるように設定されている。
タンクバルブ２０にはガス放出路３５が設けられている。ガス放出路３５は、タンクバルブ２０内の充填流路２３から嵌合孔２１の底部まで延び、その経路途中で孔状の放出部３１が分岐している。放出部３１は、タンクバルブ２０の外部に連通している。弁体シャフト３７は、ガス放出路３５および感温用突出体３２に設けられたシャフト案内孔３６に挿入され、充填流路２３からガス放出路３５に流入したタンク１０内のガスの圧力を受けて、溶栓部材３３を逃げ孔３４の入口に押し当てる。
弁体シャフト３７の外周には溝部が設けられており、溝部には、オーリング３８が配置されている。オーリング３８は、ガス放出路３５を閉塞する。このような構成を有する安全弁３０は、溶栓部材３３の未溶融時には、タンクバルブ２０の充填流路２３からタンク外部に到るガス放出路３５と放出部３１とを閉塞状態に維持する。
溶栓部材３３が溶融すると、その溶融した溶栓部材３３は、逃げ孔３４に入り込む。従って、弁体シャフト３７は、溶栓部材３３が逃げ孔３４に入り込むまでタンク内ガス圧に押されて移動する。これにより、安全弁３０は、それまでオーリング３８により閉塞されていた放出部３１をガス放出路３５と連通させ、充填流路２３に繋がるガス放出路３５を、放出部３１を介して開放状態に推移させ、タンク１０のガスをガス放出路３５および放出部３１を経て大気に放出する。本願において、安全弁３０の「開弁」とは、溶栓部材３３の溶融により、弁体シャフト３７が移動することによって放出部３１とガス放出路３５とが連通することをいう。なお、図２において、放出部３１は下方に向けられているが、実際には図３において説明する方向にガスを放出するように方向付けられている。
図３は、タンク１０のガス放出時の車両１００の側面図である。本実施形態において、鉛直方向（ｚ軸方向）においてタンク１０ｂはタンク１０ｃよりも下方に設置されている。図１、３中に斜線部で示したように、本実施形態では、安全弁３０の開弁に伴って、前方側タンクであるタンク１０ａの放出部３１から放出されるガスの放出方向が、後方側タンクであるタンク１０ｃの安全弁３０と地面との間の空間を直接向く方向に設定されている。この空間は、タンク１０ａの後方斜め下方の空間であり、後方側タンクであるタンク１０ｂ、１０ｃおよび車両１００に備えられた後輪ＲＷが配置されている空間を除く空間である。より具体的には、本実施形態では、タンク１０ａの放出部３１から放出されるガスの放出方向は、タンク１０ａの鉛直下向きからタンク１０ｂの外径の接線の範囲内に設定されている。なお、図３中に矢印で示したように、タンク１０ｂおよびタンク１０ｃのガスの放出方向は、車両１００の後方かつ下方を向くように設定されている。
以上で説明した本実施形態の車両１００によれば、前方側タンクであるタンク１０ａの放出部３１から放出されるガスの放出方向が後方側タンクであるタンク１０ｃの安全弁と地面との間であるため、車両１００の前方に熱源が存在する場合に、前方側タンクであるタンク１０ａの放出部３１から放出されたガスによって後方側タンクであるタンク１０ｃの安全弁３０を加熱することが出来る。そのため、前方側タンクであるタンク１０ａの安全弁３０の作動時に、熱源から最も離れている後方側タンクであるタンク１０ｃの安全弁３０に対して効率的に熱を与えることが出来るようになり、後方側タンクであるタンク１０ｃの安全弁３０の作動が容易になる。そのため、後方側のタンクの安全弁を速やかに作動させることができる。
また、前方側タンクであるタンク１０ａの長尺方向が車両１００の前後方向に沿っており、放出部３１はタンク１０ａの後端側に備えられているので、車両１００の前方が加熱された際に、後方側タンクであるタンク１０ｃの安全弁３０を速やかに作動させることができる。
Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における車両１００Ａの概略構成を示す説明図である。本実施形態において、前方側タンクであるタンク１０ａの放出部３１は車両１００Ａの左側方向（−ｙ軸方向）に延びる筒状のガス放出パイプ１３を備えている。図４に示すように、ガス放出パイプ１３のガス放出口１３ａは、車両１００Ａを上方から見た場合において、タンク１０ｂおよびタンク１０ｃの安全弁３０を結ぶ範囲に向けられている。
図５は、タンク１０のガス放出時の車両１００の側面図である。本実施形態において、鉛直方向（ｚ軸方向）においてタンク１０ｂはタンク１０ｃよりも下方に設置されている。図４、５中に斜線部で示したように、本実施形態では、安全弁３０の開弁に伴って、前方側タンクであるタンク１０ａの放出部３１から放出されるガスの放出方向が、全ての後方側タンク（タンク１０ｂおよびタンク１０ｃ）の安全弁３０と地面との間の空間を直接向く方向に設定されている。
以上で説明した本実施形態の車両１００Ａによれば、前方側タンクであるタンク１０ａのガス放出口１３ａから放出されるガスの放出方向が全ての後方側タンク（タンク１０ｂおよびタンク１０ｃ）の安全弁３０と地面との間であるため、車両１００Ａの前方に熱源が存在する場合に、前方側タンクであるタンク１０ａのガス放出口１３ａから放出されたガスで全ての後方側タンクの安全弁３０を加熱することが出来る。そのため、前方側タンクであるタンク１０ａの安全弁３０の作動時に、熱源から離れている全ての後方側タンクの安全弁３０に対して効率的に熱を与えることが出来るようになり、全ての後方側タンクの安全弁３０の作動が容易になる。そのため、後方側のタンクの安全弁を速やかに作動することができる。
また、放出方向を規定するガス放出パイプ１３は、前方側タンクであるタンク１０ａにのみ備えられているため、車両１００Ａの製造コストを抑えることが出来る。
Ｃ．変形例：
＜第１変形例＞
図６は、第１変形例におけるタンク１０のガス放出時の車両１００Ｂの側面図である。上記実施形態において、鉛直方向（ｚ軸方向）においてタンク１０ｂはタンク１０ｃよりも下方に設置されている。これに対して、鉛直方向（ｚ軸方向）においてタンク１０ｃはタンク１０ｂよりも下方に設置されていてもよい。本変形例では、図６中に斜線部で示したように、タンク１０ａの放出部３１から放出されるガスの放出方向が、タンク１０ａの鉛直下向きからタンク１０ｃの外径の接線の範囲内に設定されている。また、タンク１０ｂとタンク１０ｃは鉛直方向（ｚ軸方向）において同じ高さに設置されていてもよい。
＜第２変形例＞
上記実施形態において、車両１００は２つの後方側タンクである、タンク１０ｂ、１０ｃを備えている。これに対して車両１００は、後方側タンクを１つのみ備えていてもよい。また、上記実施形態では、前方側タンクであるタンク１０ａが、長尺方向が車両１００の前後方向に沿うように配置されている。これに対して、タンク１０ａは、タンク１０ｂ、１０ｃと同様に車両１００の左右方向に沿って配置されていてもよい。そのほか、タンク１０ａが車両１００の左右方向に沿って配置され、タンク１０ｂ、１０ｃが車両１００の前後方向に沿って配置されてもよい。また、タンク１０ｂとタンク１０ｃとは異なる方向に沿って配置されてもよい。
＜第３変形例＞
上記実施形態において、図２に示した安全弁３０の構造は一例であり、安全弁３０の構造は、予め定められた温度以上になったときに開弁する構造であれば任意の構造を採用可能である。
＜第４変形例＞
上記実施形態において、車両１００、１００Ａは燃料電池車両であり、タンク１０には燃料ガスである水素ガスが収容されていたが、これに限定されるものではない。例えば、車両１００、１００Ａは液化石油ガスを燃料とするＬＰＧ自動車であってもよい。この場合、タンク１０には燃料ガスであるＬＰガスが収容される。
本発明は、上述の実施形態や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、変形例中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、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、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…タンク
１３…ガス放出パイプ
１３ａ…ガス放出口
２０…タンクバルブ
２１…嵌合孔
２２…供給流路
２３…充填流路
２４…逆止弁
３０…安全弁
３１…放出部
３２…感温用突出体
３３…溶栓部材
３４…逃げ孔
３５…ガス放出路
３６…シャフト案内孔
３７…弁体シャフト
３８…オーリング
１００、１００Ａ、１００Ｂ…車両
ＦＣ…燃料電池スタック
ＦＷ…前輪
ＲＷ…後輪

Claims (3)

  1. 車両であって、
    ガスが収容され、前記車両の前後方向に並べられた複数のタンクを備え、
    前記タンクは、それぞれ、予め定められた温度以上になったときに開弁する安全弁と、前記安全弁の開弁に伴って前記タンク内のガスを予め定められた方向に放出する放出部とを備え、
    複数の前記タンクの内の前方に配置された前方側タンクの前記放出部から放出されるガスの放出方向が、前記前方側タンクよりも後方に配置された後方側タンクの前記安全弁と地面との間の空間を直接向く方向に設定されている、車両。
  2. 請求項１に記載の車両であって、
    前記前方側タンクは、長尺方向が前記車両の前後方向に沿うように配置され、
    前記前方側タンクの前記放出部は、前記前方側タンクの後端側に備えられており、
    前記後方側タンクは、長尺方向が前記車両の左右方向に沿うように配置されている、車両。
  3. 請求項１または請求項２に記載の車両であって、
    前記後方側タンクを複数備えており、
    前記前方側タンクの前記放出部から放出されるガスの放出方向が、全ての前記後方側タンクの前記安全弁と地面との間の空間を直接向く方向に設定されている、車両。
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