JP2019143696A - 高圧容器 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑制しながら内部の流体の残量を精度よく算出することができる高圧容器を得る。【解決手段】連通孔１４Ｃには、供給配管１６がタンク本体部１４の内部に挿通されている。供給配管１６は、タンク本体部１４の長手方向に沿って延設された管状に形成されていることから、供給配管１６を介して高圧容器１０内に流体を充填することができる。供給配管１６に設けられた供給孔１６Ａは、供給配管１６の長手方向に離間して複数配設されていると共に、供給配管１６の内部とタンク本体部１４の内部とを連通している。したがって、供給配管１６からタンク本体部１４内部へ流体を供給すると、供給配管１６の複数の供給孔１６Ａからタンク本体部１４内部へと流体が供給される。これにより、流体をタンク本体部１４の長手方向に分散して供給することができる。このため、タンク本体部１４内の流体の圧力分布及び温度を均一化させることができる【選択図】図２

Description

本発明は、高圧容器に関する。

下記特許文献１には、燃料ガス漏れ検出装置が開示されている。この燃料ガス漏れ検出装置では、高圧容器である水素タンク内に温度センサと圧力センサとを設けており、水素タンク内の温度と圧力とを定期的に取得することで、水素タンク内の水素ガスの残量を算出している。

特開２０１５−１２２１４９号公報

ところで、水素タンクは、水素の容量を確保しつつ車両の空いているスペースに配置できるように、小径長尺状に形成することが考えられる。このような水素タンクの場合、内部に水素ガスを充填すると、長手方向に圧力分布が不均一となって、水素タンク内にて温度差が発生し、水素タンク内の水素ガスの残量を精度よく算出できない可能性がある。これに対応するため、水素タンクの長手方向に沿って複数の温度センサや圧力センサを配置することが考えられるが、部品点数が増加しコストが増加する可能性があり、上記先行技術はこの点で改良の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、コストを抑制しながら内部の流体の残量を精度よく算出することができる高圧容器を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る高圧容器は、長尺状に形成されかつ長手方向における少なくとも一方側の端部に内部と外部とを連通する連通孔が形成されたタンク本体部と、前記連通孔より前記タンク本体部の内部に挿通されかつ前記タンク本体部の長手方向に沿って延設された管状の供給配管と、前記供給配管に設けられると共に前記供給配管の長手方向に離間して複数配設され、前記供給配管の内部と前記タンク本体部の内部とを連通する供給孔と、を有している。

請求項１に記載の発明によれば、高圧容器におけるタンク本体部には、長尺状に形成されかつ長手方向における少なくとも一方側の端部に内部と外部とを連通する連通孔が形成されている。この連通孔には、供給配管がタンク本体部の内部に挿通されている。供給配管は、タンク本体部の長手方向に沿って延設された管状に形成されていることから、この供給配管を介して高圧容器内に流体を充填することができる。

ここで、供給配管には、供給孔が設けられている。この供給孔は、供給配管の長手方向に離間して複数配設されていると共に、供給配管の内部とタンク本体部の内部とを連通している。したがって、高圧容器内に流体を充填する際に、供給配管からタンク本体部内部へ流体を供給すると、供給配管の複数の供給孔からタンク本体部内部へと流体が供給される。つまり、タンク本体部の長手方向の一方側から流体を充填する場合と比べて、流体をタンク本体部の長手方向に分散して供給することができる。このため、流体充填時におけるタンク本体部内の流体の圧力分布及び温度を均一化させることができるので、温度センサや圧力センサを複数備えることなく高圧容器内の流体の温度や圧力を精度良く検出することができる。

請求項１記載の本発明に係る高圧容器は、コストを抑制しながら内部の流体の残量を精度よく算出することができるという優れた効果を有する。

一実施形態に係る高圧容器の車両搭載状態を示す概略斜視図である。 （Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿って切断した状態を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は高圧容器の軸方向の位置における温度を示すグラフである。

以下、図１、図２を用いて、本発明に係る高圧容器１０の一実施形態について説明する。なお、これらの図において示される矢印ＦＲは車両前後方向前側、矢印ＯＵＴは車幅方向外側、矢印ＵＰは車両上下方向上側をそれぞれ示す。

図１に示されるように、タンクモジュール１２は、複数の高圧容器１０を車両幅方向に並べて組み合わせることで構成されている。このタンクモジュール１２は、一例として、燃料電池車両のフロアパネル（不図示）の車両下方側に配置されている。

高圧容器１０は、一例として車両前後方向を軸方向（長手方向）とする略円柱状に形成されている。この高圧容器１０は、図２（Ａ）に示されるように、タンク本体部１４と、供給配管１６と、を含んで構成されている。タンク本体部１４は、軸方向の両端部が開口されかつ円筒状に形成された胴体部１４Ａと、胴体部１４Ａの両端部の開口をそれぞれ閉塞可能とする一対の口金１４Ｂとを有している。胴体部１４Ａは、一例としてアルミニウム合金により構成されている。なお、タンク本体部１４は、フロアパネルの車両下方側の空いているスペース内に収容可能な径寸法とされている。また、胴体部１４Ａの外周面には、シート状のＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）により構成された繊維強化樹脂部材（不図示）が巻き付けられている。

口金１４Ｂは、軸方向外方側に向かって凸となりかつ車両幅方向を軸方向とする略半円柱状に形成されている。この口金１４Ｂと胴体部１４Ａとの間には、図示しないシール部材が設けられており、これによって胴体部１４Ａと口金１４Ｂとの間が密閉状態に維持されている。

口金１４Ｂには、連通孔１４Ｃが形成されており、この連通孔１４Ｃは、タンク本体部１４の軸方向に沿って開口されている。なお、一方（一例として車両後方側）の口金１４Ｂに形成された連通孔１４Ｃには、連結配管２０が連通孔１４Ｃとの間を密閉した状態で挿通されている。この連結配管２０は、複数の高圧容器１０の一方の口金１４Ｂの連通孔１４Ｃにそれぞれ挿通されており（図１参照）、これによって複数の高圧容器１０の内部はそれぞれ連通されている。また、連結配管２０のタンク本体部１４内への突出量は、口金１４Ｂの連通孔１４Ｃより若干大きい程度に設定されている。さらに、連結配管２０には、図示しないバルブが設けられており、これにより連結配管２０内を流れる流体の量をコントロール可能とされている。そして、連結配管２０は、図示しない燃料電池スタックや供給パイプ等に接続されている。

一方、他方（一例として車両前方側）の口金１４Ｂに形成された連通孔１４Ｃには、連通孔１４Ｃとの間を密閉した状態で供給配管１６が挿通されている。この供給配管１６は、タンク本体部１４の長手方向に沿って延設された管状に形成されており、具体的には、他方の口金１４Ｂの連通孔１４Ｃから一方の口金１４Ｂの近傍まで延設されている。なお、供給配管１６の一方の口金１４Ｂの近傍の部位は、タンク本体部１４の内部に設けられている管支持部１４Ｄにより支持されており、これによって供給配管１６はタンク本体部１４の径方向略中心に配設されている。なお、管支持部１４Ｄには、タンク本体部１４の軸方向に沿って貫通された図示しない貫通孔が形成されている。これによって、タンク本体部１４内における管支持部１４Ｄに対して車両前方側及び車両下方側が互いに連通されている。

供給配管１６には、供給孔１６Ａが形成されている。この供給孔１６Ａは、供給配管１６の長手方向に離間して複数形成されており、供給孔１６Ａによって供給配管１６の内部と、供給配管１６の外部すなわちタンク本体部１４の内部とが連通されている。なお、供給配管１６には、車両上方側へ向けて開口された供給孔１６Ａと、車両下方側へ向けて開口された供給孔１６Ａとがそれぞれタンク本体部１４の長手方向に互い違いに配置されている。

タンク本体部１４の内部における他方の口金１４Ｂ側には、温度センサ２４と圧力センサ２６とが設けられている。この温度センサ２４と圧力センサ２６とは、図示しない制御装置に電気的に接続されており、タンク本体部１４内部の流体の温度及び圧力を制御装置が取得可能に構成されている。

図１に示されるように、上述した構成の高圧容器１０は、車両幅方向に隣接して複数（本実施形態では１１本）配設されている。この複数の高圧容器１０のうち、車両幅方向外側にそれぞれ配置された高圧容器１０は、図示しないフロアパネルに沿うようにその他の高圧容器１０に対して軸方向の長さが短く設定されている。また、それぞれの高圧容器１０は、それぞれの軸方向後端部（一方の口金１４Ｂ側）が車両前後方向で略同一の位置となるように配置されている。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

本実施形態では、図２（Ａ）に示されるように、高圧容器１０におけるタンク本体部１４には、長尺状に形成されかつ長手方向における少なくとも一方側の端部に設けられた口金１４Ｂに内部と外部とを連通する連通孔１４Ｃが形成されている。これによって、車両の床下等の空いているスペースに高圧容器１０を配置することができる。

また、連通孔１４Ｃには、供給配管１６がタンク本体部１４の内部に挿通されている。この供給配管１６は、タンク本体部１４の長手方向に沿って延設された管状に形成されていることから、この供給配管１６を介して高圧容器１０内に流体を充填することができる。

ここで、供給配管１６には、供給孔１６Ａが設けられている。この供給孔１６Ａは、供給配管１６の長手方向に離間して複数配設されていると共に、供給配管１６の内部とタンク本体部１４の内部とを連通している。したがって、高圧容器１０内に流体を充填する際に、供給配管１６からタンク本体部１４内部へ流体を供給する（矢印Ａ参照）と、供給配管１６の複数の供給孔１６Ａからタンク本体部１４内部へと流体が供給される（矢印Ｂ参照）。これに対して、一般的な高圧容器のように、タンク本体部１４の長手方向の一方側から流体を充填すると、タンク本体部１４の他方側へと流体が送られると共にタンク本体部１４の他方側に送られた流体は圧縮され続けるため、図２（Ｂ）に示されるように、断熱圧縮によりタンク本体部１４の一方側に対してタンク本体部１４の他方側の流体の温度が上昇する（図中グラフの破線参照）。つまり、タンク本体部１４内の温度及び圧力が一定にならないため、タンク本体部１４内部における精度の高い温度及び圧力を得るためには、タンク本体部１４の長手方向に沿って温度センサ２４や圧力センサ２６（図２（Ａ）参照）を複数配置する必要がある。この場合、温度センサ２４、圧力センサ２６及び制御装置への接続部材等が複数必要となり、部品点数が増加してコストが増加する可能性がある。

しかしながら、本実施形態では、上述のように流体をタンク本体部１４の長手方向に分散して供給することができる。このため、流体充填時におけるタンク本体部１４内の流体の圧力分布及び温度を均一化させることができるので（図中グラフの実線参照）、温度センサ２４や圧力センサ２６を複数備えることなく高圧容器１０内の流体の温度や圧力を精度良く検出することができる。これにより、コストを抑制しながら内部の流体の残量を精度よく算出することができる。

また、供給配管１６には、車両上方側へ向けて開口された供給孔１６Ａと、車両下方側へ向けて開口された供給孔１６Ａとが高圧容器１０の長手方向にそれぞれ互い違いになるように形成されていることから、供給配管１６を経て供給する流体をより一層タンク本体部１４の内部に分散させることができる。これにより、流体充填時におけるタンク本体部１４内の流体の圧力分布及び温度をより一層均一化させることができる。

なお、上述した実施形態では、高圧容器１０は、略円柱状に形成されているが、これに限らず、略角筒状等その他の形状としてもよい。

また、口金１４Ｂの連通孔１４Ｃは、高圧容器１０の長手方向の両端部にそれぞれ形成されているが、これに限らず、どちらか一方の口金１４Ｂのみに設けられた構成としてもよい。

さらに、供給配管１６には、車両上方側へ向けて開口された供給孔１６Ａと、車両下方側へ向けて開口された供給孔１６Ａとが高圧容器１０の長手方向にそれぞれ互い違いになるように形成されているが、これに限らず、車両上方側へ向けて開口された供給孔１６Ａのみが設けられた構成としてもよいし、車両下方側へ向けて開口された供給孔１６Ａのみが設けられた構成としてもよい。それ以外にも、供給配管１６の径方向外側へ向けて開口された供給孔１６Ａを、供給配管１６の周方向に沿って螺旋状に配置する等、その他の配置としてもよい。

さらにまた、温度センサ２４と圧力センサ２６とがタンク本体部１４の内部に設けられているが、これに限らず、供給配管１６内や連結配管２０内等のその他の位置に設けられてもよい。

また、高圧容器１０は、長手方向の端部がそれぞれ口金１４Ｂにより閉塞された構成とされているが、これに限らず、タンク本体部１４を長手方向の端部を閉塞するように形成して口金１４Ｂを設けない構成としてもよいし、それ以外の構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ 高圧容器
１４ タンク本体部
１４Ｃ 連通孔
１６ 供給配管
１６Ａ 供給孔

Claims (1)

1. 長尺状に形成されかつ長手方向における少なくとも一方側の端部に内部と外部とを連通する連通孔が形成されたタンク本体部と、
   前記連通孔より前記タンク本体部の内部に挿通されかつ前記タンク本体部の長手方向に沿って延設された管状の供給配管と、
   前記供給配管に設けられると共に前記供給配管の長手方向に離間して複数配設され、前記供給配管の内部と前記タンク本体部の内部とを連通する供給孔と、
   を有する高圧容器。