JP5920980B2 - 自動車用の気体燃料タンクの保護構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車に搭載され、気体燃料を貯蔵する自動車用の気体燃料タンクの保護構造に関するものである。

従来、自動車用の気体燃料タンクは、燃料電池自動車や、水素エンジンの開発にともない、天然ガスを圧縮して高圧状態で貯蔵する気体燃料タンクや、水素ガスを高圧状態で貯蔵する気体燃料タンクが使用されている。
図５に示すように、これらの気体燃料タンク１１０には、高圧で気体が充填されているため、気体燃料タンクに気体燃料を注入し、気体燃料を燃料パイプを通して、燃料電池や気体エンジンに供給する際には、気体燃料の注入と取出しを制御する制御バルブ１１１が気体燃料タンク１１０の先端である首部１１３に取付けられている。

さらに、気体燃料タンク１１０には、車両が火災等に曝されても、気体燃料タンク１１０が破裂しないように、気体燃料タンク１１０の周囲の温度が所定温度以上の高温になると、気体燃料タンク１１０の内部の気体燃料を放出することができるように、安全弁１１２が制御バルブ１１１と近接して取付けられている（例えば、特許文献１参照。）。

この安全弁１１２は、所定温度で溶融する合金や合成樹脂で形成された溶融弁を有しており、気体燃料タンク１１０の温度が高くなると、合金や合成樹脂が溶融して、気体燃料タンク１１０内の気体燃料を外部に放出して、気体燃料タンク１１０の破損を防止することができるようになっている。

一方図５に示すように、気体燃料タンク１１０は、スペースの関係上、フロアパネルの下に取付けられることが多い。この場合は、走行中の飛石等から気体燃料タンク１１０を保護するために、タンクプロテクタ１２０が気体燃料タンク１１０の下面を覆うように取付けられている。気体燃料タンク１１０を他の場所に取付ける場合でも、外部からの衝撃を防ぐために、外側に面した部分にタンクプロテクタ１２０が取付けられている。

また、図６に示すように、燃料タンク２１０を保護するタンクプロテクタ２２０は、飛石等の外部からの衝撃からの保護や、耐熱性、耐騒音性、耐候性を満足させるために、タンクプロテクタ外壁２２１とタンクプロテクタ内壁２２２からなる２層構造を有するものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−１１２１８０号公報 特開２００３−２８５３９３号公報

しかしながら、図５に示すように、気体燃料タンク１１０の周囲において、所定温度以上に高温になるような場合に、気体燃料タンク１１０を加熱する熱源５が安全弁１１２から離れており、しかも、タンクプロテクタ１２０に覆われている場合には、熱源５により加熱された空気は、図５の矢印Ａで示すように、安全弁１１２から離れた側から外部に出て行くため、迅速に安全弁１１２が作動しない恐れが生じる。安全弁１１２を複数設ける場合には、気体燃料タンク１１０に複数の排出孔を設ける必要があり、気体燃料タンク１１０の強度が低下するとともに、コストも増加することとなる。

本発明は、タンクプロテクタを有していても、一つの安全弁で、気体燃料タンクのどの部分が高温にさらされても、確実に安全弁を作動させることができる自動車用の気体燃料タンクの保護構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１の本発明は、自動車に取付けられる自動車用の気体燃料タンクの保護構造において、
気体燃料タンクに気体燃料の注入取出し用のバルブと所定の温度で気体燃料タンクの内部の気体燃料を放出する安全弁を設け、
気体燃料タンクの少なくなくとも外部に露出する側面を覆うようにタンクプロテクタを取付け、
タンクプロテクタは、気体燃料タンク側のタンクプロテクタ内壁とタンクプロテクタ内壁の外側に設けたタンクプロテクタ外壁を設け、タンクプロテクタ内壁とタンクプロテクタ外壁との間にタンクプロテクタ空間部を設け、タンクプロテクタ空間部に安全弁に近接してタンクプロテクタ空間開口部を設けたことを特徴とする気体燃料タンクの保護構造である。

請求項１の本発明では、気体燃料タンクに気体燃料の注入取出し用のバルブと所定の温度で気体燃料タンクの内部の気体燃料を放出する安全弁を設けたため、気体燃料タンクの周囲が所定温度以上になった場合には、気体燃料タンクの内部の気体燃料を放出して、気体燃料タンクの破損を防止することができる。

気体燃料タンクの少なくなくとも外部に露出する側面を覆うようにタンクプロテクタを取付けたため、気体燃料タンクを車体に取付けたときに外部に露出する側面に、外部から衝撃が加わっても、気体燃料タンクの外面を保護することができる。さらに、車外からの騒音や外部からの熱を減少させることができる。

タンクプロテクタは、気体燃料タンク側のタンクプロテクタ内壁とタンクプロテクタ内壁の外側に設けたタンクプロテクタ外壁を設け、タンクプロテクタ内壁とタンクプロテクタ外壁との間にタンクプロテクタ空間部を設けた。このため、気体燃料タンクへの外部からの断熱効果を向上させることができるとともに、車内への耐騒音効果も向上させることができる。

タンクプロテクタ空間部に安全弁に近接してタンクプロテクタ空間開口部を設けた。このため、安全弁から離れた場所で気体燃料タンクやタンクプロテクタが熱せられるような場合でも、タンクプロテクタ空間部の熱せられた空気は、タンクプロテクタ空間開口部から迅速に排出されて、安全弁を確実に作動させることができる。従って、安全弁を１つにしても確実に、気体燃料タンクのどの部分が熱せられても、気体燃料タンクの周囲の高温を感知して、気体燃料を気体燃料タンクから排出することができる。このため、気体燃料タンクの高温による強度の低下と破損を防止して、気体燃料の漏れの可能性を低下させ、コストも減少させることができる。

請求項２の本発明は、気体燃料タンクは、車体のフロアパネルの下面側に取付けられ、気体燃料タンクの下側面がタンクプロテクタで覆われ、気体燃料タンクの上部は、車体のフロアパネルで覆われた気体燃料タンクの保護構造である。

請求項２の本発明では、気体燃料タンクは、車体のフロアパネルの下面側に取付けられたため、車体のスペースを有効利用することができるとともに、気体燃料タンクをフロアパネルに強固に取付けることができる。
気体燃料タンクの下側面がタンクプロテクタで覆われたため、気体燃料タンクを車体に取付けたときに下側に位置する下側面に、飛石等が衝突しても、気体燃料タンクの外面を保護することができる。

気体燃料タンクの上部は、車体のフロアパネルで覆われたため、気体燃料タンクの上面を断熱部材で覆わなくとも、フロアパネルの車内側面にはカーッペット等の室内装飾部材があり、これ等の部材が断熱効果を有するため、気体燃料タンクの上面を断熱することができる。気体燃料タンクの上面を覆う断熱部材が不要のため、断熱部材の軽量化とコストダウンを図ることができる。

請求項３の本発明は、安全弁は、気体燃料タンクの長手方向の端部に設けられた気体燃料タンクの保護構造である。

請求項３の本発明では、安全弁は、気体燃料タンクの長手方向の端部に設けられたため、気体燃料タンクの長手方向の端部に設けられた制御バルブと連結して取付けることができる。また、気体燃料タンクの他方の長手方向の端部が高温に曝されても、タンクプロテクタのタンクプロテクタ空間開口部により、安全弁を作動させることができる。

請求項４の本発明は、タンクプロテクタは、金属製である気体燃料タンクの保護構造である。

請求項４の本発明では、タンクプロテクタは、金属製であるため、耐熱性が高く、高温の熱源に気体燃料タンクが曝されても、気体燃料タンクを所定時間保護することができる。また、飛石等を確実に防ぐことができる。また、気体燃料タンクの周囲が高温になったときに、熱伝導率が高く、素早くタンクプロテクタ空間部の内部の空気をタンクプロテクタ空間開口部から排出し、安全弁を作動させることができる。

請求項５の本発明は、タンクプロテクタは、タンクプロテクタ空間開口部がタンクプロテクタ空間部の先端に形成され、タンクプロテクタ空間開口部側が上方に位置するようにタンクプロテクタ空間部が傾斜して取付けられた気体燃料タンクの保護構造である。

請求項５の本発明では、タンクプロテクタは、タンクプロテクタ空間開口部がタンクプロテクタ空間部の先端に形成され、タンクプロテクタ空間開口部側が上方に位置するようにタンクプロテクタ空間部が傾斜して取付けられた。このため、安全弁から離れた位置で、タンクプロテクタが熱源に曝されても、タンクプロテクタ空間部はタンクプロテクタ空間開口部が上になるように傾斜して設けられたため、加熱された空気が迅速にタンクプロテクタ空間部を通り、タンクプロテクタ空間開口部から安全弁に達することができ、迅速確実に安全弁を作動させることができる。

請求項６の本発明は、気体燃料タンクは、炭素繊維と合成樹脂の複合材料で形成された気体燃料タンクの保護構造である。

請求項６の本発明では、気体燃料タンクは、炭素繊維と合成樹脂の複合材料で形成されたため、強度が大きく、軽量なタンクを形成することができ、車両の軽量化に貢献することができる。

タンクプロテクタは、タンクプロテクタ内壁とタンクプロテクタ外壁との間にタンクプロテクタ空間部を設けたため、気体燃料タンクへの外部からの断熱効果を向上させることができるとともに、車内への耐騒音効果も向上させることができる。
タンクプロテクタ空間部に安全弁に近接してタンクプロテクタ空間開口部を設けたため、安全弁から離れた場所で気体燃料タンクが熱せられるような場合でも、安全弁を確実に作動させることができる。従って、安全弁を１つにしても確実に、気体燃料タンクが熱せられる場合を感知して、気体燃料を気体燃料タンクから排出することができる。

本発明の実施の形態である気体燃料タンクとタンクプロテクタ内に収納した状態の平面図である。 本発明の実施の形態である気体燃料タンクと断熱部材をフロアパネルに取付けた状態の長手方向の断面図である。 本発明の実施の形態であるタンクプロテクタのタンクプロテクタ空間開口部の部分の部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態である気体燃料タンクと断熱部材をフロアパネルに取付けた状態の幅方向の断面図である。 従来の気体燃料タンクと断熱部材をフロアパネルに取付けた状態の長手方向の断面図である。 従来の他の燃料タンクにタンクプロテクタを取付けた状態の部分断面図である。

本発明の実施の形態である自動車用の気体燃料タンク１０の保護構造について、図１〜図４に基づき説明する。
本発明の実施の形態に使用する気体燃料タンク１０は、図１と図２に示すように、略円筒形状に形成されて、両方の長手方向の端部は外側に膨らんだ球面状に形成されている。そして、気体燃料タンク１０は車両に搭載されるときは、通常、気体燃料タンク１０の長手方向が車体の幅方向に一致するように取付けられる。

気体燃料タンク１０は、内部の高圧の天然ガスや水素ガスが充填されるために、充分な強度を有するように形成され、金属製や炭素繊維強化樹脂で製造される。車輛の軽量化に貢献するために、気体燃料タンク１０を軽量化するように、炭素繊維強化樹脂で製造される場合には、炭素繊維を気体燃料タンク１０の形状になるように多層に巻いて、エポキシ樹脂等で固着させて製造される。

その気体燃料タンク１０に気体燃料を注入及び取出すために制御バルブ１１が気体燃料タンク１０の一方の長手方向の先端である首部１３に取付けられている。
制御バルブ１１は、外部からタンク内へ気体燃料を注入するための注入管１４と気体燃料を燃料電池（図示せず）や気体エンジンン（図示せず）へ供給する供給管１５が取付けられている。そして、制御バルブ１１を開閉して気体燃料を注入し供給している。

制御バルブ１１には、安全弁１２が取付けられている。安全弁１２は、気体燃料タンク１０が高温にさらされて、気体燃料タンク１０の周囲の温度が所定の温度以上に上昇したときに、気体燃料タンク１０の内部の気体燃料を外部に排出することができるものである。
安全弁１２には、所定温度で溶融する低融点の金属或いは低融点の合成樹脂が取付けられている。

気体燃料タンク１０の周囲の温度が所定の温度以上に上昇したときに、この低融点の金属或いは低融点の合成樹脂が溶融して、安全弁１２が働き、安全弁１２に取付けられた排出管１６から気体燃料タンク１０の内部の気体燃料が外部に排出される。これにより、気体燃料タンク１０の破裂等を防止することができる。

図１と図２に示すように、気体燃料タンク１０がフロアパネル１の下面に取付けられたときは、気体燃料タンク１０の下部にはタンクプロテクタ２０が取付けられている。タンクプロテクタ２０は、気体燃料タンク１０が車輛のフロアパネル１の下側に取付けられた場合には、気体燃料タンク１０の少なくなくとも下側面を覆うようにタンクプロテクタ２０を取付けることができる。

タンクプロテクタ２０は、気体燃料タンク１０の端部に取付けられた制御バルブ１１と安全弁１２を覆うように取付けられる。これにより、制御バルブ１１と安全弁１２を外部からの衝撃から保護することができる。また、制御バルブ１１と安全弁１２に取付けられた注入管１４、供給管１５及び排出管１６も覆うように取付けられる。

気体燃料タンク１０が車輛のフロアパネル１の下側に取付けられた場合には、気体燃料タンク１０を車体に取付けたときに下側に位置する下側面に、飛石等が衝突しても、気体燃料タンク１０の外面を保護することができる。さらに、車外からの騒音や外部からの熱を防止することができる。
なお、気体燃料タンク１０を車輛のフロアパネル１の下側以外に取付けた場合には、タンクプロテクタ２０は、下側ではなく、気体燃料タンク１０が外部に露出する部分の外面を覆うことができるように取付けることができる。

タンクプロテクタ２０は、金属製或いは合成樹脂製で形成することができる。金属製で形成した場合には、耐熱性が高く、高温の熱源に気体燃料タンク１０がさらされても、気体燃料タンク１０を所定時間保護することができる。また、飛石等を確実に防ぐことができる。また、合成樹脂で形成した場合には、タンクプロテクタ２０の重量を軽減できる。

図１と図２に示すように、タンクプロテクタ２０は、気体燃料タンク１０が車輛のフロアパネル１の下側に取付けられた場合には、タンクプロテクタ２０側端に形成したプロテクタブラケット２７にビス、クリップ或いはネジ等の取付部材２を挿入して、フロアパネル１に取付けることができる。この場合は、気体燃料タンク１０は、車体のフロアパネル１の下面側に取付けられたため、車体のスペースを有効利用することができるとともに、気体燃料タンク１０をフロアパネル１に強固に取付けることができる。

また、気体燃料タンク１０の上部は、車体のフロアパネル１で覆われたため、気体燃料タンク１０の上面を断熱部材で覆わなくとも、フロアパネル１の車内側面にはカーッペット等の室内装飾部材があり、これ等の部材が断熱効果を有するため、気体燃料タンク１０の上面を断熱することができる。気体燃料タンク１０の上面を覆う断熱部材が不要のため、軽量化とコストダウンを図ることができる。

図４に示すように、タンクプロテクタ２０は、気体燃料タンク１０の下部に対応する部分に、２層になるように、気体燃料タンク１０側のタンクプロテクタ内壁２２とタンクプロテクタ内壁２２の外側に設けたタンクプロテクタ外壁２１を設け、タンクプロテクタ内壁２２とタンクプロテクタ外壁２１との間にタンクプロテクタ空間部２３を設けた。このため、気体燃料タンク１０への外部からの断熱効果を向上させることができるとともに、車内への耐騒音効果も向上させることができる。タンクプロテクタ外壁２１は、タンクプロテクタ２０の本体を形成する。

タンクプロテクタ空間部２３は、タンクプロテクタ２０の長手方向の略先端から略先端まで連続して形成されることが好ましい。これにより、気体燃料タンク１０のどの部分が高温にさらされても、加熱された空気をタンクプロテクタ空間部２３内で、タンクプロテクタ空間開口部２４まで移動させ、安全弁１２を作動させることができる。

タンクプロテクタ外壁２１とタンクプロテクタ内壁２２は、ともに板金で形成することができる。この場合は、タンクプロテクタ内壁２２は、タンクプロテクタ２０本体であるタンクプロテクタ外壁２１に、溶接、ネジ止め等で固着される。
なお、タンクプロテクタ外壁２１とタンクプロテクタ内壁２２は、ともに耐熱性の合成樹脂で形成することも、タンクプロテクタ内壁２２のみを耐熱性の合成樹脂で形成することもできる。

そして、図３に示すように、タンクプロテクタ２０の長手方向に端部から端部まで延びて形成されたタンクプロテクタ空間部２３に、安全弁１２に近接したタンクプロテクタ空間部２３の一方の端部にタンクプロテクタ空間開口部２４を設けた。タンクプロテクタ空間開口部２４は、タンクプロテクタ内壁２２の先端とタンクプロテクタ外壁２１の間に隙間を形成するようにして、形成することができる。
タンクプロテクタ空間部２３は、気体燃料タンク１０の下部の略全長に亘り形成され、タンクプロテクタ空間開口部２４は、タンクプロテクタ空間部２３の安全弁１２側の先端部分に形成されることとなる。

このため、安全弁１２から離れた場所で、即ち、図２に示す熱源５の付近で、気体燃料タンク１０が熱せられるような場合でも、タンクプロテクタ空間部２３の熱せられた空気は、タンクプロテクタ空間開口部２４から迅速に排出されて、安全弁１２の低融点の金属や合成樹脂を溶融させて、安全弁１２を確実に作動させることができる。

従って、気体燃料タンク１０に対して、安全弁１２を１つにしても確実に、気体燃料タンク１０が熱せられる場合を感知して、気体燃料を気体燃料タンク１０から排出することができる。このため、気体燃料タンク１０の周囲の温度が高温になっても、気体燃料タンク１０の強度の低下を防止して、気体燃料の漏れの可能性を低下させ、コストも減少させることができる。

タンクプロテクタ２０は、タンクプロテクタ空間部２３が傾斜するようにして、タンクプロテクタ空間開口部２４がタンクプロテクタ空間部２３の上方側の先端に位置するように、タンクプロテクタ２０全体を傾斜して取付けることが好ましい。この場合には、安全弁１２から離れた位置で、タンクプロテクタ２０が熱源に曝されても、加熱された軽い空気が迅速にタンクプロテクタ空間部２３内を移動して、上方にあるタンクプロテクタ空間開口部２４から安全弁１２に達することができ、迅速確実に安全弁１２を作動させることができる。

１ フロアパネル
１０ 気体燃料タンク
１１ 制御バルブ
１２ 安全弁
２０ タンクプロテクタ
２１ タンクプロテクタ外壁
２２ タンクプロテクタ内壁
２３ タンクプロテクタ空間部
２４ タンクプロテクタ空間開口部

Claims (6)

1. 自動車に取付けられる自動車用の気体燃料タンクの保護構造において、
   上記気体燃料タンクに気体燃料の注入取出し用のバルブと所定の温度で上記気体燃料タンクの内部の気体燃料を放出する安全弁を設け、
   上記気体燃料タンクの少なくなくとも外部に露出する側面を覆うようにタンクプロテクタを取付け、
   上記タンクプロテクタは、上記気体燃料タンク側のタンクプロテクタ内壁と該タンクプロテクタ内壁の外側に設けたタンクプロテクタ外壁を設け、上記タンクプロテクタ内壁と上記タンクプロテクタ外壁との間にタンクプロテクタ空間部を設け、該タンクプロテクタ空間部に上記安全弁に近接してタンクプロテクタ空間開口部を設けたことを特徴とする気体燃料タンクの保護構造。
2. 上記気体燃料タンクは、車体のフロアパネルの下側面に取付けられ、上記気体燃料タンクの下側面が上記タンクプロテクタで覆われ、上記気体燃料タンクの上部は、上記車体のフロアパネルで覆われた請求項１に記載の気体燃料タンクの保護構造。
3. 上記安全弁は、上記気体燃料タンクの長手方向の端部に設けられた請求項１又は請求項２に記載の気体燃料タンクの保護構造。
4. 上記タンクプロテクタは、金属製である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の気体燃料タンクの保護構造。
5. 上記タンクプロテクタは、上記タンクプロテクタ空間開口部が上記タンクプロテクタ空間部の先端に形成され、上記タンクプロテクタ空間開口部側が上方に位置するように上記タンクプロテクタ空間部が傾斜して取付けられた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の気体燃料タンクの保護構造。
6. 上記気体燃料タンクは、炭素繊維と合成樹脂の複合材料で形成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の気体燃料タンクの保護構造。

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