JP2019157866A

JP2019157866A - 高圧タンク装置及びその漏洩判定方法

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Publication number: JP2019157866A
Application number: JP2018040388A
Authority: JP
Inventors: 直貴荻原; Naoki Ogiwara; 小山　貴嗣; Takashi Koyama; 貴嗣小山; 俊彦金崎; Toshihiko Kanezaki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: CN110242854A; US10641433B2; US20190277453A1; CN110242854B; JP6647331B2

Abstract

【課題】通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ異常時の漏洩が生じたことを高精度に判定することができる高圧タンク装置及びその漏洩判定方法を提供する。【解決手段】高圧タンク装置１０の高圧タンク１６は、樹脂製のライナ５２、ライナ５２の外面を覆う補強層５０、接続部４２ｂを介して給排流路１２が接続される給排孔１００を有する。収容部２２は、接続部４２ｂから漏洩した漏洩流体と、ライナ５２と補強層５０の間から導出された一時放出流体とを収容可能である。制御部２８は、圧力センサ２６による高圧タンク１６の内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合、収容部２２内の水素ガスの濃度を検出する濃度センサ２４の検出結果に基づき、センサ選択閾値以下である場合、圧力センサ２６の検出結果に基づいて、漏洩流体が生じているか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧タンクを備え、給排流路を介して前記高圧タンクの樹脂製のライナに流体が給排される高圧タンク装置及びその漏洩判定方法に関する。

流体を内側に収容可能な樹脂製のライナと、該ライナの外面を覆う繊維強化プラスチック等からなる補強層と、ライナ及び補強層の開口に設けられ、該ライナの内部と外部を連通する挿入孔が形成された口金と、挿入孔に挿入される挿入部材とを備える高圧タンクが知られている。挿入部材には給排孔が貫通形成され、ライナの内部に流体を給排するための給排流路が接続部を介して該給排孔に接続されている。また、挿入部材には、給排孔を介したライナの内部と給排流路との連通又は遮断を切り換えることが可能な主止弁が内蔵されている。

この種の高圧タンクを備える高圧タンク装置では、その異常時に高圧タンク等から流体の漏洩が生じている場合、上記の主止弁を閉弁して流体の給排を停止する等の対応が取られる。このため、高圧タンク装置は、異常時の漏洩が生じているか否かを判定するための構成を備えることが一般的である。このような構成としては、異常時に漏洩した流体を収容可能とするべく高圧タンク等を囲う収容部と、該収容部内の流体を検出する検出センサと、検出センサによって流体が検出された場合に、漏洩が生じていると判定する制御部とが挙げられる。

ところで、樹脂製のライナを備える高圧タンクでは、例えば、特許文献１等に記載されるように、ライナを透過して、該ライナの外面と補強層との間等（以下、被覆部ともいう）に流体が進入することがある。被覆部に流体が滞留すると、ライナと補強層との剥離や、ライナがその内部に向かって突出するバックリング等が生じ易くなる懸念がある。このため、ライナを透過して被覆部に進入した流体は、該被覆部の外部に導出することが好ましい。

被覆部から導出された流体（以下、一時放出流体ともいう）は、一時的に限定された量で生じるため、高圧タンク装置の通常動作の一環として、高圧タンクの外部に排出される。つまり、一時放出流体は、高圧タンク装置の異常時に漏洩する漏洩流体とは異なるものである。

特開２００９−２４３６７５号公報

上記のように収容部や検出センサ等が設けられた高圧タンク装置では、一時放出流体と漏洩流体とが同様に収容部に収容されるため、通常動作時に導出された一時放出流体が検出センサで検出された場合に、異常時に漏洩する漏洩流体が生じていると誤判定してしまう懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ異常時の漏洩が生じたことを高精度に判定することができる高圧タンク装置及びその漏洩判定方法を提供する。

上記の目的を達成するため、本発明は、高圧タンクを備え、給排流路を介して前記高圧タンクの樹脂製のライナに流体が給排される高圧タンク装置であって、前記高圧タンクは、前記ライナの外面を覆う補強層と、前記給排流路と前記ライナの内部とを連通させる給排孔と、を有し、少なくとも前記給排流路と前記給排孔との接続部から漏洩した前記流体である漏洩流体と、前記ライナと前記補強層との間から前記高圧タンクの外部に導出された前記流体である一時放出流体とを収容可能である収容部と、前記収容部内の前記流体の濃度を検出する濃度センサと、前記高圧タンクの内圧を検出する圧力センサと、前記漏洩流体が生じているか否かを判定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記圧力センサにより得られる前記高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合、前記濃度センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定し、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定することを特徴とする。

給排流路と給排孔との接続部は、高圧タンク装置の通常動作時には、流体の漏洩が生じないように設定された箇所である。このため、少なくとも接続部から漏洩した流体である漏洩流体は、高圧タンク装置に異常が生じることで漏洩した流体である。一方、一時放出流体は、高圧タンク装置の通常動作時に、ライナを透過してライナの外面と補強層との間（以下、被覆部ともいう）に進入した後、該被覆部から高圧タンクの外部に導出された流体である。

高圧タンクの内圧が大きくなると、ライナが補強層に向かって押圧される押圧力も大きくなるため、被覆部に流体が進入し難くなる。その結果、一時放出流体が生じ難くなる。これとは反対に、高圧タンクの内圧が小さくなると、ライナが補強層に向かって押圧される押圧力も小さくなるため、被覆部に流体が進入し易くなる。その結果、一時放出流体が生じ易くなる。

この高圧タンク装置では、例えば、一時放出流体が生じる高圧タンクの内圧の最大値をセンサ選択閾値として設定する。つまり、高圧タンクの内圧がセンサ選択閾値以下であるとき、被覆部から一時放出流体が導出されて、収容部に収容される。このため、制御部は、圧力センサにより得られる高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値以下である場合には、収容部内の流体の濃度を検出する濃度センサではなく、圧力センサの検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。これによって、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避できる。

一方、高圧タンクの内圧がセンサ選択閾値より大きくなると、ライナの内部と外部との圧力差が大きくなる分、漏洩流体の漏洩速度や漏洩量が大きくなり易い。このため、高圧タンクの内圧がセンサ選択閾値より大きい場合には、漏洩流体が生じていることを高精度に判定することが求められる。そこで、制御部は、高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合、濃度センサの検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。これによって、圧力センサの検出結果に基づく場合に比して、高精度に上記の判定を行うことが可能になる。

この際、上記の通り、高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値より大きいため、収容部には、一時放出流体が収容されない。従って、判定結果を高精度に得るべく濃度センサの検出結果に基づいて上記の判定を行っても、一時放出流体が濃度センサで検出されることを回避できるため、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避できる。

上記の高圧タンク装置において、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値より大きい場合、前記制御部は、前記濃度センサにより得られる前記収容部内の濃度検出値が所定値よりも大きいときに前記漏洩流体が生じていると判定することが好ましい。なお、所定値は、漏洩流体が生じているか否かの判断基準となる収容部内の流体の濃度であり、高圧タンク装置の仕様等に応じて予め設定される。

上記の通り、高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合、収容部に一時放出流体が収容されないため、漏洩流体の濃度を濃度検出値として濃度センサにより得ることができる。従って、濃度検出値と所定値とを比較することによって、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ漏洩流体が生じたことを高精度に判定できる。

上記の高圧タンク装置において、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合、前記制御部は、前記内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以上であるときに前記漏洩流体が生じていると判定することが好ましい。なお、判定閾値は、例えば、漏洩流体が生じているか否かの判断基準となる内圧検出値の単位時間当たりの減少量であり、流体の供給先の負荷（流体の消費速度）や、高圧タンク装置の仕様等に応じて予め設定される。

高圧タンクの内圧の単位時間当たりの減少量は、通常動作時よりも漏洩流体が生じた場合に大きくなるため、高圧タンクの内圧検出値の単位時間当たりの減少量と判定閾値とを比較することにより、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ漏洩流体が生じたことを容易に判定できる。

上記の高圧タンク装置において、前記高圧タンクは、前記補強層の開口に設けられる口金を有し、前記口金には、前記ライナと前記補強層との間に介在する前記流体を前記収容部内に導出する導出孔が形成されていることが好ましい。この場合、導出孔によって収容部に一時放出流体を良好に導くこと、及び被覆部に流体が滞留することを効果的に抑制することが可能になる。このため、一時放出流体が収容部以外の場所に排出されることをより効果的に回避できる。また、ライナと補強層との剥離や、ライナがその内部に向かって突出するバックリング等が生じることをより効果的に回避して、高圧タンクの耐久性のさらなる向上を図ることができる。

また、本発明は、高圧タンクを備え、給排流路を介して前記高圧タンクの樹脂製のライナに流体が給排される高圧タンク装置の漏洩判定方法であって、前記高圧タンクは、前記ライナの外面を覆う補強層と、前記給排流路と前記ライナの内部とを連通させる給排孔と、を備え、前記高圧タンク装置は、少なくとも前記給排流路と前記給排孔との接続部から漏洩した前記流体である漏洩流体と、前記ライナと前記補強層との間から前記高圧タンクの外部に導出された前記流体である一時放出流体とを収容可能である収容部と前記収容部内の前記流体の濃度を検出する濃度センサと、前記高圧タンクの内圧を検出する圧力センサと、前記漏洩流体が生じているか否かを判定する制御部と、を備え、前記漏洩判定方法は、前記圧力センサによる内圧検出値とセンサ選択閾値とを比較する比較工程と、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値より大きい場合に、前記濃度センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定し、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合に、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定する判定工程と、を有することを特徴とする。

この漏洩判定方法では、比較工程において、一時放出流体が生じ始める高圧タンクの内圧として設定したセンサ選択閾値と、高圧タンクの内圧検出値とを比較する。これによって、高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値以下である場合、すなわち、被覆部から一時放出流体が導出されて収容部に収容され易くなっている場合には、判定工程において、収容部内の流体の濃度を検出する濃度センサではなく、圧力センサの検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。これによって、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避できる。

一方、高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合、すなわち、漏洩流体が生じていることを高精度に判定することが求められる場合には、判定工程において、濃度センサの検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。これによって、圧力センサの検出結果に基づくよりも、高精度に上記の判定を行うことができる。この際、収容部には、一時放出流体が収容されないため、濃度センサの検出結果に基づいて上記の判定を行っても、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避できる。

上記の漏洩判定方法において、前記判定工程では、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値より大きい場合、前記濃度センサによる濃度検出値が所定値よりも大きいときに前記漏洩流体が生じていると判定することが好ましい。この場合、濃度センサにより、漏洩流体の濃度として濃度検出値を得ることができるため、該濃度検出値と所定値とを比較することによって、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ漏洩流体が生じたことを高精度に判定できる。

上記の漏洩判定方法において、前記判定工程では、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合、前記圧力センサによる内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以上であるときに前記漏洩流体が生じていると判定することが好ましい。このように、高圧タンクの内圧検出値の単位時間当たりの減少量と判定閾値とを比較することにより、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ漏洩流体が生じたことを容易に判定できる。

本発明によれば、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ異常時の漏洩が生じたことを高精度に判定することができる。

本発明の実施形態に係る高圧タンク装置と給排流路との概略構成図である。図１の高圧タンク装置の軸方向の一端側の要部拡大断面図である。図１の高圧タンク装置の軸方向の他端側の要部拡大断面図である。図１の高圧タンク装置の漏洩判定方法の一例を説明するフローチャートである。燃料電池システムに対する水素ガス供給時の経過時間と燃料電池システムによる発電量との関係、及び該経過時間と高圧タンクの内圧との関係を説明するグラフである。

本発明に係る高圧タンク装置及びその漏洩判定方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示すように、本実施形態に係る高圧タンク装置１０は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両である搭載体（不図示）に搭載され、給排流路１２を介して燃料電池システム１４に供給する水素ガスを収容する高圧タンク１６を備えるものとして好適に用いることができる。そこで、本実施形態では、搭載体を燃料電池車両とし、高圧タンク１６が水素ガスを流体として収容する例について説明するが、特にこれに限定されるものではない。高圧タンク装置１０は、燃料電池車両以外の搭載体に搭載されてもよいし、水素ガス以外の流体を高圧タンク１６に収容することも可能である。

高圧タンク装置１０は、給排流路１２を介して水素ガスを給排する高圧タンク１６と、カバー部材２０と、収容部２２と、濃度センサ２４と、圧力センサ２６と、制御部２８とを主に備える。

給排流路１２は、例えば、充填口３４から供給された水素ガスを、分岐路３６を介して高圧タンク１６に供給すること、及び高圧タンク１６から排気した水素ガスを、分岐路３６を介してレギュレータ３８に供給し、圧力調整した後に燃料電池システム１４に供給することが可能に構成されている。この場合、給排流路１２は、充填口３４と分岐路３６との間を接続する配管４０と、分岐路３６と高圧タンク１６とを接続する配管４２と、レギュレータ３８を介して分岐路３６と燃料電池システム１４を接続する配管４４等によって構成される。

配管４０の一端部には充填口３４との接続部４０ａが設けられ、他端部には分岐路３６との接続部４０ｂ設けられる。配管４２の一端部には分岐路３６との接続部４２ａが設けられ、他端部には高圧タンク１６との接続部４２ｂ（接続部）が設けられる。配管４４の一端部には分岐路３６との接続部４４ａが設けられる。これらの接続部４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４ａのそれぞれは、高圧タンク装置１０の通常動作時には、水素ガスの漏れが生じないように気密に形成されている。

図１〜図３に示すように、高圧タンク１６は、補強層５０と、ライナ５２と、保護部材５４と、給排側口金５６（口金）と、挿入部材５８、５９と、エンド側口金６０とを有する。高圧タンク１６では、その軸方向（以下、高圧タンク１６の軸方向を単に軸方向ともいう）の一端側（図１の矢印Ｘ１側）に給排側口金５６が設けられ、他端側（図１の矢印Ｘ２側）にエンド側口金６０が設けられている。

補強層５０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等からなり、ライナ５２の外面等を覆う。ライナ５２は、樹脂からなる中空体であり、その内部に水素ガスを収容することが可能である。具体的には、ライナ５２は、筒状の胴体部６２（図１参照）と、図２及び図３に示すように、胴体部６２の軸方向両側に設けられたドーム状部６４と、ドーム状部６４の軸方向両側にそれぞれ設けられた陥没部６６と、該陥没部６６から突出し且つ胴体部６２よりも小径の筒状部６８とを有する。なお、本実施形態では、補強層５０及びライナ５２は、その軸方向の一端側と他端側とが略同様に構成されている。

陥没部６６は、ライナ５２の水素ガスを収容する内部に向かって陥没している。筒状部６８の突出端側（図２の矢印Ｘ１側）には薄肉部６８ａが設けられ、該薄肉部６８ａよりも基端側（図２の矢印Ｘ２側）には雄ねじ６８ｂが設けられている。

保護部材５４は、例えば、樹脂等からなり、主に、ライナ５２のドーム状部６４と胴体部６２との境界部分及びその周辺を補強層５０を介して覆う。このように保護部材５４を設けることで、高圧タンク１６の耐衝撃性等を向上させることができる。

図２に示すように、給排側口金５６は、例えば、金属製であり、ライナ５２の筒状部６８に外装される。また、給排側口金５６は、筒状の突出部７０と、該突出部７０の基端から径方向外側に広がる肩部７２とを有し、突出部７０の軸方向に沿って挿入孔７４が貫通形成されている。肩部７２は、突出部７０と反対側（図２の矢印Ｘ２側）の端面７２ａが、ライナ５２の陥没部６６の外面に臨む。また、肩部７２の外周面は、ライナ５２の胴体部６２及びドーム状部６４とともに補強層５０で覆われている。突出部７０は、補強層５０に設けられた開口５０ａから露出するように突出する。

挿入孔７４は、部位によって径が相違し、突出部７０の先端面７０ａ側に位置する中内径孔７４ａと、肩部７２の端面７２ａ側に位置する大内径孔７４ｂと、これら中内径孔７４ａ及び大内径孔７４ｂの間に位置する小内径孔７４ｃとからなる。大内径孔７４ｂ内にライナ５２の筒状部６８が挿入され、該筒状部６８内に円筒状のカラー７６が圧入されている。これによって、大内径孔７４ｂの内周面とカラー７６の外周面との間で筒状部６８が支持される。

大内径孔７４ｂの内壁には、筒状部６８の薄肉部６８ａに臨む部位に、周方向に沿う円環状のシール溝７８が形成され、且つ筒状部６８の雄ねじ６８ｂに臨む部位に、該雄ねじ６８ｂと螺合する雌ねじ８０が形成されている。シール溝７８の内部には、Ｏリングからなるシール部材８２が配設され、これによって、筒状部６８の外周面と大内径孔７４ｂの内周面との間がシールされる。また、雄ねじ６８ｂと雌ねじ８０とが螺合することで、ライナ５２の筒状部６８と給排側口金５６とが接合されている。

給排側口金５６には、導出孔８４がさらに貫通形成されている。導出孔８４は、ライナ５２と補強層５０との間（以下、被覆部８５ともいう）に介在する水素ガスを、被覆部８５の外部に導出するために設けられる。具体的には、導出孔８４は、その一方の開口８４ａが給排側口金５６の端面７２ａに設けられ、他方の開口８４ｂが突出部７０の先端面７０ａに設けられる。つまり、被覆部８５に進入した水素ガスは、一方の開口８４ａを介して導出孔８４に流入し、他方の開口８４ｂを介して導出孔８４から排出される。以下では、このようにして、導出孔８４により被覆部８５の外部に導出された水素ガスを一時放出流体ともいう。なお、導出孔８４は、給排側口金５６に対して、１つだけ設けられてもよいし、該給排側口金５６の周方向に一定の間隔をおいて複数設けられてもよい。

挿入部材５８は、中内径孔７４ａの径より外径が大きい頭部９０と、頭部９０から挿入孔７４の内部に向かって延在する挿入部９２とを有する。挿入部材５８では、挿入部９２が中内径孔７４ａ及び小内径孔７４ｃの周面と、カラー７６の内周面とに沿って挿入孔７４に挿入される。この際、挿入孔７４から露出する挿入部材５８の頭部９０と、突出部７０の先端面７０ａとの間には、後述するように、カバー部材２０を高圧タンク１６に取り付けるための支持プレート９４が挟持されている。

挿入部９２の挿入孔７４内で小内径孔７４ｃに臨む部分の外周面には、周方向に沿う円環状のシール溝９６が形成され、該シール溝９６の内部には、Ｏリングからなるシール部材９８が配設されている。これによって、挿入部９２の外周面と挿入孔７４の内周面との間がシールされる。

また、挿入部材５８の内部には、給排孔１００が貫通形成されている。給排孔１００には、接続部４２ｂを介して給排流路１２の配管４２が接続されている。これによって、給排孔１００は、給排流路１２とライナ５２の内部とを連通する。また、挿入部材５８の内部には、不図示の主止弁（電磁弁）が内蔵され、該主止弁を開閉することによって、給排流路１２とライナ５２の内部とを連通した状態と遮断した状態とを切り換えることが可能になっている。

図３に示すように、エンド側口金６０は、導出孔８４及びシール溝１０４（図２参照）が設けられていないことを除いて、給排側口金５６と同様に構成されている。つまり、エンド側口金６０は、挿入孔７４を介してライナ５２の筒状部６８に外装されている。

エンド側口金６０の挿入孔７４には、挿入部材５９が挿入されている。挿入部材５９は、給排孔１００が形成されず、上記の主止弁が内蔵されていないこと、及びシール溝１０１が設けられていることを除いて挿入部材５８と同様に構成されている。シール溝１０１は、頭部９０の突出部７０の先端面７０ａに臨む面に形成され、内部にＯリングからなるシール部材１０２が配設される。これによって、挿入部材５９の頭部９０と突出部７０の先端面７０ａとの間がシールされる。

図２に示すように、支持プレート９４は、上記の通り、挿入部材５８の頭部９０と給排側口金５６の突出部７０との間に挟持されることで、該突出部７０の先端側を覆うように、高圧タンク１６に取り付けられている。具体的には、支持プレート９４の略中央には、挿入部９２の外径よりも大径であり且つ頭部９０の外径よりも小径であるプレート貫通孔９４ａが形成されている。すなわち、同軸となるように重ねられたプレート貫通孔９４ａと挿入孔７４に、挿入部９２が挿入されている。

突出部７０の先端面７０ａのうち、導出孔８４の一時放出流体を排出する側の開口８４ｂよりも該突出部７０の径方向の外側で支持プレート９４に臨む箇所には、円環状のシール溝１０４が形成されている。このシール溝１０４の内部にＯリングからなるシール部材１０６が配設されることで、突出部７０と支持プレート９４との間がシールされる。

カバー部材２０は、例えば、ゴムやステンレス鋼（ＳＵＳ）等からなり、挿入部材５８の頭部９０と、導出孔８４の開口８４ｂとを覆うように支持プレート９４に取り付けられる。また、カバー部材２０の接続部４２ｂに臨む部分には、該接続部４２ｂから延在する配管４２が挿通されるカバー貫通孔１０８が形成されている。

図１及び図２に示すように、収容部２２は、例えば、接続部４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４ａを含む給排流路１２を少なくとも囲う壁部によって構成される。このため、収容部２２は、接続部４２ｂ等の高圧タンク装置１０の通常動作時には水素ガスの漏洩が生じないように設定された箇所から、高圧タンク装置１０に異常が生じることで漏洩した漏洩流体を収容可能となっている。

また、収容部２２は、その内部がカバー貫通孔１０８を介してカバー部材２０の内部と連通している。このため、収容部２２は、導出孔８４により被覆部８５から導出された一時放出流体をカバー部材２０の内部を介して収容可能となっている。

濃度センサ２４（図１参照）は、収容部２２内に配設され、該収容部２２内の水素ガスの濃度を検出する。濃度センサ２４としては、水素ガスの濃度を検出することが可能な種々の水素センサを用いることができる。

圧力センサ２６は、高圧タンク１６の内圧を検出可能となるように、高圧タンク１６に取り付けられる。本実施形態では、圧力センサ２６は、エンド側口金６０にライナ５２の内部に連通するように形成された不図示の連通孔等を介して、高圧タンク１６の内圧を検出可能となっている。なお、図３では、圧力センサ２６の図示を省略している。

制御部２８は、不図示のＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータとして構成される。制御部２８は、圧力センサ２６により得られる高圧タンク１６の内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合は、濃度センサ２４の検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。一方、制御部２８は、高圧タンク１６の内圧検出値がセンサ選択閾値以下である場合は、圧力センサ２６の検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。

センサ選択閾値は、例えば、一時放出流体が生じる高圧タンク１６の内圧の最大値であり、高圧タンク１６の最大充填圧力の略１／２等とすることができる。高圧タンク１６の内圧がセンサ選択閾値より大きい場合、ライナ５２が補強層５０に向かって押圧される押圧力が大きくなり、被覆部８５に流体が進入し難くなるため、一時放出流体が生じなくなる。一方、高圧タンク１６の内圧がセンサ選択閾値以下である場合、ライナ５２が補強層５０に向かって押圧される押圧力が小さくなり、被覆部８５に流体が進入し易くなるため、一時放出流体が生じるようになる。

本実施形態に係る高圧タンク装置１０は、基本的には以上のように構成される。高圧タンク装置１０の通常時の動作において、高圧タンク１６のライナ５２内に水素ガスを充填する場合、例えば、充填口３４を介して給排流路１２に水素補給源（不図示）から水素ガスを供給する。給排流路１２に供給された水素ガスは、配管４０、分岐路３６、配管４２、給排孔１００及び開状態の主止弁を介してライナ５２の内部に給気される。この給気により、ライナ５２に水素ガスが十分に充填された場合、水素補給源からの水素ガスの供給を停止する。

ライナ５２内の水素ガスを燃料電池システム１４へと供給する場合には、ライナ５２内から給排孔１００及び開状態の主止弁を介して配管４２に排気された水素ガスをレギュレータ３８に送る。この水素ガスは、レギュレータ３８で圧力が調整された後、配管４４を介して燃料電池システム１４へと供給される。これによって、燃料電池システム１４で水素ガス等が消費されて電気化学反応（発電反応）が生じ、電力が得られる。この電力を利用して、搭載体を走行させることが可能となっている。

次いで、図４を参照しつつ、本実施形態に高圧タンク装置１０の漏洩判定方法について説明する。この漏洩判定方法では、先ず、比較工程を行う。比較工程では、圧力センサ２６による高圧タンク１６の内圧検出値とセンサ選択閾値とを比較し、内圧検出値がセンサ選択閾値以下であるか否かを検出する（ステップＳ１）。

次に、判定工程を行う。判定工程では、ステップＳ１で、高圧タンク１６の内圧検出値がセンサ選択閾値より大きいと検出された場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、濃度センサ２４の検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定するべくステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、濃度センサ２４による濃度検出値が所定値より大きいか否かを検出する。ここでの所定値は、漏洩流体が生じているか否かの判断基準となる収容部２２内の水素ガスの濃度であり、高圧タンク装置１０の仕様等に応じて予め設定される。ステップＳ２において、濃度検出値が所定値以下であると検出された場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、漏洩流体が生じていないと判定して、ステップＳ１に戻る。ステップＳ２において、濃度検出値が所定値より大きいと検出された場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、後述するステップＳ５に進む。

判定工程では、ステップＳ１で、内圧検出値がセンサ選択閾値以下であると検出された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ３に進んで濃度センサ２４をオフにした後、圧力センサ２６の検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定するべくステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以上であるか否かを検出する。判定閾値は、漏洩流体が生じているか否かの判断基準となる高圧タンク１６の内圧の単位時間当たりの減少量である。

例えば、図５に示すように、燃料電池システム１４では、その発電量に応じて水素ガスの消費速度が変化するため、高圧タンク１６の内圧の単位時間当たりの減少量も燃料電池システム１４の発電量に応じて変化する。つまり、燃料電池システム１４の発電量が小さいときは、高圧タンク１６の内圧の単位時間当たりの減少量も小さくなる。また、燃料電池システム１４の発電量が大きいときは、高圧タンク１６の内圧の単位時間当たりの減少量も大きくなる。従って、判定閾値は、燃料電池システム１４の発電量に応じて変動可能に設定される。

上記のように判定閾値を設定することで、圧力センサ２６によって得られる内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以下である場合には、高圧タンク装置１０の通常動作の範囲内であると判断することができる。従って、ステップＳ４で、内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値より小さいと検出された場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、漏洩流体が生じていないと判定して、ステップＳ４を繰り返し実行する。

ステップＳ４で、高圧タンク１６の内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以上であると検出された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、高圧タンク装置１０に異常時の漏洩流体が生じていると判定する。この場合、漏洩判定の処理を終了し、上記の主止弁を閉弁して水素ガスの給排を停止したり、搭載体を停車したりする等の対応が取られる。

上記の通り、内圧検出値がセンサ選択閾値以下である場合、一時放出流体が収容部２２に収容されていることがあるため、収容部２２内の流体の濃度を検出する濃度センサ２４に代えて、高圧タンク１６の内圧を検出する圧力センサ２６の検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。これによって、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避できる。

一方、内圧検出値がセンサ選択閾値より大きくなる場合には、ライナ５２の内部と外部との圧力差が大きくなる分、漏洩流体の漏洩速度や漏洩量が大きくなり易いため、漏洩流体が生じていることを高精度に判定することが求められる。そこで、圧力センサ２６よりも高精度に判定結果を得るべく、濃度センサ２４の検出結果に基づいて漏洩流体が生じているか否かを判定する。この際、収容部２２には一時放出流体が収容されていないため、濃度センサ２４により、漏洩流体の濃度を濃度検出値として得ることができる。従って、濃度検出値と所定値とを比較することによって、通常動作時に異常時の漏洩が生じていると誤判定することを回避でき、且つ漏洩流体が生じたことを高精度に判定できる。

上記の通り、高圧タンク装置１０では、給排側口金５６に導出孔８４が形成されているため、該導出孔８４によって収容部２２に一時放出流体を良好に導くこと、及び被覆部８５に流体が滞留することを効果的に抑制することが可能になる。このため、一時放出流体が収容部２２以外の場所に排出されることをより効果的に回避できる。また、ライナ５２と補強層５０との剥離や、ライナ５２がその内部に向かって突出するバックリング等が生じることをより効果的に回避して、高圧タンク１６の耐久性のさらなる向上を図ることができる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、高圧タンク装置１０では、エンド側口金６０にも導出孔８４を形成し、該導出孔８４から導出された一時放出流体を収容部２２に収容可能とする配管等の構成をさらに備えていてもよい。また、高圧タンク１６は、エンド側口金６０を有していなくてもよい。さらに、エンド側口金６０の突出部７０の先端面７０ａと、挿入部材５９の頭部９０との間にも、カバー部材２０を高圧タンク１６に取り付けるための支持プレート９４が挟持されていてもよい。

上記の高圧タンク装置１０では、カバー部材２０の内部を介して収容部２２に一時放出流体を収容可能としたが、特にこれに限定されるものではない。収容部２２は、高圧タンク１６の全体と給排流路１２とを囲う壁部によって構成されてもよいし、給排流路１２を囲わずに構成されてもよい。

上記の高圧タンク装置１０では、一つの高圧タンク１６を備えることとしたが、複数の高圧タンク１６を備えてもよい。この場合、一つの収容部２２によって、複数の高圧タンク１６の一時放出流体や漏洩流体を収容してもよいし、高圧タンク１６と同数の複数の収容部２２を設けて、高圧タンク１６ごとに一時放出流体や漏洩流体を収容部２２に収容してもよい。

給排流路１２は、上記の配管４０、４２、４４や分岐路３６等から構成されるものに限定されず、高圧タンク１６に水素ガス（流体）を給排可能な種々の構成を採用することができる。

１０…高圧タンク装置１２…給排流路
１４…燃料電池システム１６…高圧タンク
２２…収容部２４…濃度センサ
２６…圧力センサ２８…制御部
４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４ａ…接続部
５０…補強層５２…ライナ
５６…給排側口金５８…挿入部材
８４…導出孔８５…被覆部
１００…給排孔

Claims

高圧タンクを備え、給排流路を介して前記高圧タンクの樹脂製のライナに流体が給排される高圧タンク装置であって、
前記高圧タンクは、前記ライナの外面を覆う補強層と、前記給排流路と前記ライナの内部とを連通させる給排孔と、を有し、
少なくとも前記給排流路と前記給排孔との接続部から漏洩した前記流体である漏洩流体と、前記ライナと前記補強層との間から前記高圧タンクの外部に導出された前記流体である一時放出流体とを収容可能である収容部と、
前記収容部内の前記流体の濃度を検出する濃度センサと、
前記高圧タンクの内圧を検出する圧力センサと、
前記漏洩流体が生じているか否かを判定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記圧力センサにより得られる前記高圧タンクの内圧検出値がセンサ選択閾値より大きい場合、前記濃度センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定し、
前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定することを特徴とする高圧タンク装置。
請求項１記載の高圧タンク装置において、
前記内圧検出値が前記センサ選択閾値より大きい場合、前記制御部は、前記濃度センサにより得られる前記収容部内の濃度検出値が所定値よりも大きいときに前記漏洩流体が生じていると判定することを特徴とする高圧タンク装置。
請求項１又は２記載の高圧タンク装置において、
前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合、前記制御部は、前記内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以上であるときに前記漏洩流体が生じていると判定することを特徴とする高圧タンク装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載の高圧タンク装置において、
前記高圧タンクは、前記補強層の開口に設けられる口金を有し、
前記口金には、前記ライナと前記補強層との間に介在する前記流体を前記収容部内に導出する導出孔が形成されていることを特徴とする高圧タンク装置。
高圧タンクを備え、給排流路を介して前記高圧タンクの樹脂製のライナに流体が給排される高圧タンク装置の漏洩判定方法であって、
前記高圧タンクは、前記ライナの外面を覆う補強層と、前記給排流路と前記ライナの内部とを連通させる給排孔と、を備え、
前記高圧タンク装置は、少なくとも前記給排流路と前記給排孔との接続部から漏洩した前記流体である漏洩流体と、前記ライナと前記補強層との間から前記高圧タンクの外部に導出された前記流体である一時放出流体とを収容可能である収容部と前記収容部内の前記流体の濃度を検出する濃度センサと、前記高圧タンクの内圧を検出する圧力センサと、前記漏洩流体が生じているか否かを判定する制御部と、を備え、
前記漏洩判定方法は、
前記圧力センサによる内圧検出値とセンサ選択閾値とを比較する比較工程と、
前記内圧検出値が前記センサ選択閾値より大きい場合に、前記濃度センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定し、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合に、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記漏洩流体が生じているか否かを判定する判定工程と、
を有することを特徴とする高圧タンク装置の漏洩判定方法。
請求項５記載の高圧タンク装置の漏洩判定方法であって、
前記判定工程では、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値より大きい場合、前記濃度センサによる濃度検出値が所定値よりも大きいときに前記漏洩流体が生じていると判定することを特徴とする高圧タンク装置の漏洩判定方法。
請求項５又は６記載の高圧タンク装置の漏洩判定方法において、
前記判定工程では、前記内圧検出値が前記センサ選択閾値以下である場合、前記圧力センサによる内圧検出値の単位時間当たりの減少量が判定閾値以上であるときに前記漏洩流体が生じていると判定することを特徴とする高圧タンク装置の漏洩判定方法。