JP5023011B2 - 車両 - Google Patents
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Description
そこで、気体燃料が高温になるのを防ぐために、冷却装置を介して気体燃料を高圧タンク内に充填することで、予め気体燃料の温度を下げた状態で高圧タンク内に充填を行う、いわゆるプレクール充填が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このシール部材は、高圧タンクの充填配管から侵入する水分等の不純物を防止するものではなく、上述したような問題に対処することができない。つまり、高圧タンク内に供給される気体燃料とともに不純物が混入される場合については、検討されていなかった。
請求項5に記載した発明は、前記充填配管には、前記充填配管内に混入した異物の流通を遮るフィルター(例えば、実施形態における粒子フィルター102)が設けられていることを特徴とする。
請求項6に記載した発明は、前記吸着装置はイオン吸着剤と乾燥剤とを備え、前記イオン吸着剤及び前記乾燥剤は、ハウジング(例えば、実施形態における一体型ハウジング141)内で混在していることを特徴とする。
また、気体燃料が冷却装置を介して高圧タンク内に充填されることで、充填時における高圧タンク内の圧力増加に伴って、高圧タンク内に充填された気体燃料が高温になることを防ぐことができる。そして、上述したように高圧タンク内への不純物の侵入を防ぐことができるため、プレクール充填に伴う不純物の混入を防止することができる。
ここで、請求項2に記載した発明によれば、高圧タンク内への不純物の侵入を防止することができるため、気体燃料に水素を用いることで、高純度な水素により燃料電池車両を駆動させることができ、高性能な燃料電池車両を提供することができる。
請求項5に記載した発明によれば、気体燃料がフィルターを通過する際に、気体燃料に混入されたコンタミ等のダストの流通を防ぐことができ、高圧タンクへのダストの侵入を防ぐことができる。
請求項6に記載した発明によれば、ハウジング内にイオン吸着剤と乾燥剤とを混在して封入することで、イオン吸着剤と乾燥剤とを区画することなくまとめて封入することができる。これにより、イオン吸着剤と乾燥剤とを順に封入する場合に比べて、ハウジング内に封入されるイオン吸着剤及び乾燥剤の密度を小さくすることができるので、ハウジングの更なる小型化が可能になる。
(燃料電池車両)
図1は本実施形態における燃料電池車両の概略構成図(側面図)である。
図1に示すように、燃料電池車両(車両)1は、水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック(以下、燃料電池という)2を車体のフロア下に搭載し、この燃料電池2で生じた電力によりモータ3を駆動して走行する。燃料電池2は、単位電池(単位セル)を例えば車両前後方向に沿って多数積層してなる。そして、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により電力および水を生成する。
次に、本実施形態の燃料ガスタンクについて説明する。図2は燃料ガスタンクの断面図である。
図2に示すように、燃料ガスタンク9は、充填圧力が例えば35MPaの高圧水素タンクであって、両端が半球状に形成された円筒ボンベ形状のタンク本体(高圧タンク)20を備えている。タンク本体20は、その長手方向(軸方向)と車幅方向とを一致させた状態で、車体前後方向中間部のフロアパネル8の車室外側に配置されている。タンク本体20は、軸方向中央部に形成された円筒部21と、軸方向両端部において円筒部21を閉塞するように形成された鏡板部22a,22bとで構成されている。
ライナー23は、アルミニウムや樹脂材料等からなる円筒ボンベ状のものであり、このライナー23で囲まれた内側が水素ガスを貯蔵するためのガス貯蔵室25となっている。補強層24は、プラスチックとガラスやカーボン等との複合材料である繊維強化プラスチックからなるものであり、ライナー23の外面に密着して形成されている。このように、タンク本体20がライナー23と補強層24とから構成されることで、補強層24によりライナー23を補強することができるため、金属のみからなるタンク本体に比べ、軽量で、かつ耐圧特性に優れているという効果がある。
ここで、気体燃料供給ステーションには、気体燃料供給ステーションのガス供給源から供給される水素ガスを冷却するための冷却装置が設けられている。そして、ガス供給源から供給される水素ガスは冷却装置を介して流通することで、例えば−50〜0℃程度に冷却された状態で車体側(ガス充填口35)に供給される(いわゆる、プレクール充填)。
次に、作用を説明する。以下の説明では、結露等により供給ノズルに付着した水分やイオン等の不純物が、気体燃料供給ステーションから供給される水素ガス中に混入した場合について説明する。
まず、気体燃料供給ステーションから供給される水素ガスは、供給ノズルに付着した不純物とともにガス充填口35を経て充填配管34内に流通する。そして、充填配管34内を流通する水素ガスは、第1ハウジング41内を通過する。この時、第1ハウジング41内では、イオン吸着剤により水素ガス中に混入したイオンが吸着されるため、第1ハウジング41より下流側へのイオンの流通を防ぐことができる。
以上により、プレクール充填により水素ガス中に混入したイオン、水分、ダスト等の不純物が除去され、ガス貯蔵室25内には高純度な水素のみを供給することができる。
この構成によれば、燃料ガスタンク9の充填配管34に接続された第1〜3ハウジング41〜43内にそれぞれイオン吸着剤、乾燥剤、及び粒子フィルターを設けることで、気体燃料供給ステーションから充填される水素ガス中に混入した不純物が、ガス貯蔵室25内に充填される前に第1〜3ハウジング41〜43を通過することとなる。そして、第1〜3ハウジング41〜43を通過する不純物は、第1〜3ハウジング41〜43でイオン吸着剤や乾燥剤、粒子フィルターにより吸着されるため、不純物が除去された水素ガスのみが下流側へ流通する。
これにより、プレクール充填時に生じる結露により水素ガス中に不純物が混入されてしまった場合であっても、水素ガスとともに充填配管34に流通する不純物が、ガス貯蔵室25内へ侵入することを防止することができる。よって、プレクール充填によりガス貯蔵室25内に供給される水素ガスが高温になることを防いだ上で、ガス貯蔵室25内に高純度な水素を供給することができる。
このような場合であっても、本実施形態によれば、不純ガスが所望の気体燃料とともに第1ハウジング41や第2ハウジング42を通過することで、ガス貯蔵室25内に至るまでに不純ガスを除去することができるため、ガス貯蔵室25内に所望の気体燃料のみを供給することができる。
次に本発明の第2実施形態について説明する。図3は第2実施形態にかかる燃料ガスタンクの断面図であり、図4は図3のA−A’線に相当する断面図である。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。本実施形態では、上述した第1〜第3ハウジングが一体化されている。
図3に示すように、本実施形態の燃料ガスタンク109は、充填配管34におけるタンク本体20からガス充填口35までの間、具体的には充填配管34における車体下部で延出している部位に、一体型ハウジング141が設けられている。この一体型ハウジング141は、その外径が充填配管34の外径より大きく形成された円筒形状のものであり、その軸方向と充填配管34の軸方向とが一致した状態で接続されている。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図5は、第3実施形態における充填配管の断面図である。なお、以下の説明では、上述した第2実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。
図5に示すように、本実施形態の燃料ガスタンク209は、充填配管34上に接続された一体型ハウジング141内にイオン吸着剤100と乾燥剤101が混在した状態で封入されている。具体的には、一体型ハウジング141内の下流側の開口部143を覆うように粒子フィルター102が設けられているとともに、粒子フィルター102より上流側に上述した第1実施形態と同様のイオン吸着剤100及及び乾燥剤101がまとめて封入されている。これにより、本実施形態の吸着装置が構成されている。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図6は、第4実施形態における燃料ガスタンクの断面図である。なお、以下の説明では、上述した第2実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。
図6に示すように、本実施形態の燃料ガスタンク309は、充填配管34の先端側、具体的には、充填配管34におけるガス貯蔵室25内に突出した部位に上述した一体型ハウジング141が接続されている。これにより、充填配管34を流通する水素ガスは、ガス貯蔵室25内で一体型ハウジング141を通過することで水素ガス中に混入した不純物が除去され、ガス貯蔵室25内に供給される。
例えば、上述の実施形態では、気体燃料を用いる車両として、燃料電池車両を例にして説明したが、燃料電池車両以外に天然ガス車両等にも本実施形態の構成を採用することが可能である。
また、上述の実施形態では、イオン吸着剤、乾燥剤、及び粒子フィルターをそれぞれ別々に設けた場合と、一体化した場合について説明したが、これに限らずイオン吸着剤及び乾燥剤のみを一体化して粒子フィルターを別体で設ける構成等、適宜設計変更が可能である。
Claims (10)
- 気体燃料が充填される高圧タンクを有する車両において、
一端が前記高圧タンクに接続され、外部の気体燃料供給ステーションから冷却装置を介して供給される前記気体燃料が流通する充填配管と、
該充填配管の他端が接続され、前記気体燃料供給ステーションの供給ノズルを装着可能な充填口と、を有し、
前記充填配管のうち、前記高圧タンクから前記充填口までの間で車体下部に延出した部位には、前記気体燃料中に混入した不純物を吸着する吸着装置が設けられていることを特徴とする車両。 - 前記気体燃料は、燃料電池車両の前記高圧タンク内に充填される水素であることを特徴とする請求項1記載の車両。
- 前記吸着装置は、イオン吸着剤を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両。
- 前記吸着装置は、乾燥剤を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の車両。
- 前記充填配管には、前記充填配管内に混入した異物の流通を遮るフィルターが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の車両。
- 前記吸着装置はイオン吸着剤と乾燥剤とを備え、
前記イオン吸着剤及び前記乾燥剤は、ハウジング内で混在していることを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の車両。 - 気体燃料が充填される高圧タンクを有する車両において、
前記高圧タンクに接続され、外部の気体燃料供給ステーションから冷却装置を介して供給される前記気体燃料が流通する充填配管を有し、
前記充填配管には、前記気体燃料中に混入した不純物を吸着する吸着装置が設けられ、
前記吸着装置はイオン吸着剤と乾燥剤とを備え、
前記吸着装置は前記充填配管上で直列に配列され、
前記イオン吸着剤は前記乾燥剤より上流側に設けられていることを特徴とする車両。 - 前記充填配管には、前記充填配管内に混入した異物の流通を遮るフィルターが設けられていることを特徴とする請求項7記載の車両。
- 前記吸着装置は、前記イオン吸着剤と前記乾燥剤とを備え、
前記イオン吸着剤及び前記乾燥剤は、前記フィルターとともにハウジング内に封入されていることを特徴とする請求項8記載の車両。 - 前記ハウジングは、前記高圧タンク内に設けられていることを特徴とする請求項6または請求項9記載の車両。
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