JP7215128B2 - 高圧容器ユニット - Google Patents

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Description

本開示は、高圧容器ユニットに関する。
特許文献１には、上方が開口されたユニットケース内に複数の高圧タンクを配置した構造が開示されている。
特開２００８－０４９９６１号公報
上記特許文献１のようにケース内に複数の高圧タンクを配置することで、車両への組付けが容易となる。一方、耐衝突性能を向上させるためにケースに補強部材を配置すれば、高圧タンクの容量を減少させる必要がある。
本開示は上記事実を考慮し、高圧容器の容量を確保しつつ、耐衝突性能を向上させることができる高圧容器ユニットを得る。
第１態様に係る高圧容器ユニットは、車両に搭載され、底部と天井部と周壁部とを含んで構成された箱状のケースと、前記ケースの内部に配列され、それぞれ円筒状の胴部を備えた容器本体と、隣り合う前記容器本体と前記底部とで囲まれた空間、及び隣り合う前記容器本体と前記天井部とで囲まれた空間の少なくとも一方に設けられ、前記容器本体の軸方向に沿って延在された補強部材と、を有し、前記補強部材は、前記軸方向から見た断面が台形状又は三角形状に形成されており、前記ケースの内面に固定されており、前記容器本体における軸方向の少なくとも一端部と前記ケースの前記周壁部との間には隙間が設けられており、前記補強部材は、長手方向の両端部が前記周壁部に固定されている。
第１態様に係る高圧容器ユニットでは、車両に搭載される箱状のケースを備えており、このケースは、底部と天井部と周壁部とを含んで構成されている。また、ケースの内部には複数の容器本体が配列されており、これらの容器本体は円筒状の胴部を備えている。さらに、容器本体の軸方向に沿って補強部材が延在されている。これにより、容器本体の軸方向一方側へ入力された衝突荷重などの外力を軸方向他方側へ伝達させることができ、耐衝突性能を向上させることができる。
また、補強部材は、隣り合う容器本体と底部とで囲まれた空間、及び隣り合う容器本体と天井部とで囲まれた空間の少なくとも一方に設けられている。これにより、容器本体の径を小さくすることなく補強部材を配置することができる。すなわち、容器本体の容量を減少させる必要がない。
さらに、補強部材の長手方向の両端部がケースの周壁部に固定されているため、補強部材の一端側が固定された周壁部に入力された荷重を他端部の周壁部へ確実に伝達させることができる。また、容器本体における軸方向の少なくとも一端部と周壁部との間に隙間が設けられているため、容器本体がケースの周壁部に挟まれるのを抑制することができる。
第２態様に係る高圧容器ユニットは、第１態様において、前記補強部材は、前記隣り合う前記容器本体と前記底部とで囲まれた空間に設けられた下側補強部材と、隣り合う前記容器本体と前記天井部とで囲まれた空間に設けられた上側補強部材とを含んでいる。
第２態様に係る高圧容器ユニットでは、下側補強部材及び上側補強部材の一方のみが設けられた構造と比較して、より耐衝突性能を向上させることができる。
第３態様に係る高圧容器ユニットは、第２態様において、前記下側補強部材と前記上側補強部材とを上下に連結する連結部材を備えている。
第３態様に係る高圧容器ユニットでは、下側補強部材と上側補強部材との間で衝突荷重を分散させることができる。
第４態様に係る高圧容器ユニットは、第１態様～第３態様の何れか１の態様において、前記補強部材は、車両に搭載された状態で車両幅方向に延在されている。
第４態様に係る高圧容器ユニットでは、特に側面衝突時の耐衝突性能を向上させることができる。
以上説明したように、本開示に係る高圧容器ユニットでは、高圧容器の容量を確保しつつ、耐衝突性能を向上させることができる。
第１実施形態に係る高圧容器ユニットの全体構成を示す斜視図である。 第１実施形態に係る高圧容器ユニットの全体構成を示す平面図である。 第１実施形態に係る高圧容器ユニットの全体構成を示す分解図である。 図２の４－４線で切断した状態を拡大して示す要部拡大断面図である。 第２実施形態に係る高圧容器ユニットの要部を拡大して示す、図４に対応する要部拡大断面図である。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る高圧容器ユニット１０について図面を参照して説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、高圧容器ユニット１０を燃料電池車両に搭載した状態における車両の前方向、上方向、車両右側をそれぞれ示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の車両幅方向の左右を示すものとする。
図１に示されるように、本実施形態の高圧容器ユニット１０は、図示しない車両の床面を構成するフロアパネルの車両下方側に配置されている。また、高圧容器ユニット１０は、ケース１２と、容器本体１４と、マニホールド１６と、補強部材としての下側補強部材１８とを含んで構成されている。
図３に示されるように、ケース１２は略箱状に形成された金属製の部材であり、底部２４と天井部２０と周壁部２２とを含んで構成されている。底部２４は、平面視で略矩形状に形成されており、上下方向を厚み方向とする平板部材によって構成されている。
天井部２０は、周壁部２２を挟んで底部２４とは反対側に設けられており、平面視で底部２４に対応する形状に形成されている。また、天井部２０の周端部には接合部２０Ａが形成されており、この接合部２０Ａは、一般部より一段下がった位置に形成されている。そして、接合部２０Ａが周壁部２２の上端面に接合されることで、ケース１２の上側の開口が閉塞される。
周壁部２２は、底部２４上に立設されてケース１２の周壁を構成している。また、周壁部２２は、車両前方側を車両幅方向に延在された前壁２２Ａを備えており、この前壁２２Ａの右側端部から車両後方側へ右壁２２Ｂが延在されている。さらに、前壁２２Ａの左側端部から車両後方側へ左壁２２Ｃが延在されており、右壁２２Ｂの後端と左壁２２Ｃの後端とが車両幅方向に延在された後壁２２Ｄによって連結されている。
なお、本実施形態では一例として、前壁２２Ａ、右壁２２Ｂ、左壁２２Ｃ及び後壁２２Ｄがそれぞれ、押出成形などによって閉断面状に形成されている。また、前壁２２Ａの車両幅方向両端部及び後壁２２Ｄの車両幅方向両端部はそれぞれ、周辺部材との干渉を防止するために屈曲されている。
図１及び図２に示されるように、ケース１２の内部には複数の容器本体１４が配列されており、本実施形態では一例として、車両前後方向に１０本の容器本体１４が配列されている。
それぞれの容器本体１４は、車両幅方向を軸方向とする略円筒状の胴部１４Ａを備えている。また、胴部１４Ａは、軸方向に一定の径で車両幅方向に延在されており、この胴部１４Ａの軸方向（車両幅方向）の両端部には半球状のドーム部１４Ｂが一体に形成されている。なお、本実施形態では一例として、アルミニウム合金を主成分として容器本体１４を形成しているが、これに限定されず、樹脂を主成分として容器本体１４を形成してもよい。
容器本体１４における車両右側のドーム部１４Ｂには口金２６が取り付けられている。そして、この口金２６がマニホールド１６に組み付けられている。マニホールド１６は車両前後方向に延在されており、このマニホールド１６の内部には各容器本体１４の内部空間と連通する流路が形成されている。これにより、全ての容器本体１４の内部空間がマニホールド１６によって連通されており、１０本の容器本体１４によって１つの高圧容器として機能するように構成されている。なお、マニホールド１６には図示しないバルブが取り付けられており、このバルブを通じて容器本体１４の内部に充填された高圧ガスの補充及び供給ができるようになっている。
一方、容器本体１４における車両左側のドーム部１４Ｂは、ケース１２の周壁部２２における左壁２２Ｃに固定されている。具体的には、容器本体１４の車両左側のドーム部１４Ｂから車両左側へ取付部１４Ｃが延出されており、この取付部１４Ｃが左壁２２Ｃに設けられた図示しない被取付部に取り付けられている。
このように、容器本体１４における軸方向の一端部（車両右側の端部）とケース１２の右壁２２Ｂ（周壁部２２）との間には隙間が設けられており、容器本体１４の軸方向の他端部（車両左側の端部）とケース１２の左壁２２Ｃ（周壁部２２）との間には隙間が設けられていない。すなわち、容器本体１４の車両左側の端部は動かないようにケース１２に固定されており、ケース１２に固定された状態では、図４に示されるように、隣り合う容器本体１４の間には僅かに隙間があけられている。
ここで、隣り合う容器本体１４とケース１２の底部２４とで囲まれた空間には、金属製の下側補強部材１８が設けられている。図３に示されるように、下側補強部材１８は、複数設けられており、車両前後方向に配列されている。それぞれの下側補強部材１８は、車両幅方向を長手方向として延在されている。換言すれば、下側補強部材１８は、容器本体１４の軸方向に沿って延在されている。
図４に示されるように、下側補強部材１８は、車両幅方向から見た断面が略台形状に形成されており、上面部１８Ａと下面部１８Ｂと側面部１８Ｃとを含んで閉断面状に構成されている。下面部１８Ｂは、上面部１８Ａよりも車両前後方向に長く形成されており、ケース１２の底部２４に重ね合わされている。そして、この底部２４に下側補強部材１８の下面部１８Ｂが固定されている。また、下側補強部材１８の側面部１８Ｃは、容器本体１４の周面に対応するように僅かに湾曲されており、容器本体１４に当接されている。
ここで、図２に示されるように、下側補強部材１８の一端部は、周壁部２２を構成する右壁２２Ｂに固定されており、下側補強部材１８の他端部は、周壁部２２を構成する左壁２２Ｃに固定されている。
（作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態に係る高圧容器ユニット１０では、ケース１２の内部に複数の容器本体１４が配列されており、この容器本体１４の軸方向に沿って下側補強部材１８が延在されている。これにより、容器本体１４を補強することができる。また、容器本体１４の軸方向一方側へ入力された衝突荷重などの外力を軸方向他方側へ伝達させることができ、耐衝突性能を向上させることができる。
また、図４に示されるように、下側補強部材１８は、隣り合う容器本体１４と底部２４とで囲まれた空間に設けられている。これにより、容器本体１４の径を小さくすることなく下側補強部材１８を配置することができる。すなわち、デッドスペースを活用することになるので、容器本体１４の容量を減少させる必要がない。この結果、容器本体１４の容量を確保しつつ、耐衝突性能を向上させることができる。
特に、本実施形態では、図２に示されるように、下側補強部材１８が車両幅方向に延在されている。これにより、側面衝突時に車両幅方向の一方側へ入力された衝突荷重を下側補強部材１８によって車両幅方向の他端側へ効果的に伝達させることができ、側面衝突時の耐衝突性能を向上させることができる。
また、本実施形態では、下側補強部材１８の長手方向の両端部が周壁部２２の右壁２２Ｂ及び左壁２２Ｃにそれぞれ固定されている。これにより、下側補強部材１８の長さが右壁２２Ｂと左壁２２Ｃとの間の長さよりも短い構成と比較して、確実に衝突荷重を反衝突側へ伝達させることができる。
一方、容器本体１４と右壁２２Ｂとの間には隙間が設けられている。これにより、容器本体１４へ衝突荷重が伝達される前に、下側補強部材１８で衝突荷重を受けることができる。すなわち、容器本体１４が周壁部２２の右壁２２Ｂと左壁２２Ｃとの間に挟まれるのを抑制することができる。この結果、耐衝突性能を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る高圧容器ユニット５０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
図５に示されるように、本実施形態の高圧容器ユニット５０では、隣り合う容器本体１４とケース１２の底部２４とで囲まれた空間に下側補強部材５２が設けられている。一方、隣り合う容器本体１４とケース１２の天井部２０とで囲まれた空間には、上側補強部材５４が設けられている。
下側補強部材５２は、容器本体１４の軸方向に沿って延在されており、本実施形態では車両幅方向を長手方向として延在されている。また、下側補強部材５２は、車両幅方向から見た断面が略三角形状に形成されており、下面部５２Ａと一対の側面部５２Ｂとを含んで構成されている。
側面部５２Ｂは、ケース１２の底部２４に重ね合わされた状態で、この底部２４に固定されている。また、一対の側面部５２Ｂはそれぞれ、下面部５２Ａの両端部から車両上方側へ斜めに延在されており、先端同士が連結されて三角形の頂点を形成している。
一方、上側補強部材５４は、容器本体１４の軸方向に沿って下側補強部材５２と略平行に延在されている。また、上側補強部材５４は、下側補強部材５２と対応する位置に設けられており、車両幅方向から見た断面が略三角形状に形成されている。
上側補強部材５４は、上面部５４Ａと一対の側面部５４Ｂとを含んで構成されており、上面部５４Ａはケース１２の天井部２０に重ね合わされた状態で、この天井部２０に固定されている。また、一対の側面部５４Ｂはそれぞれ、上面部５４Ａの両端部から車両下方側へ斜めに延在されており、先端同士が連結されて三角形の頂点を形成している。
また、下側補強部材５２と上側補強部材５４とは、連結部材５６によって上下に連結されている。連結部材５６は、車両前後方向を厚み方向とする平板状の部材で形成されており、本実施形態では下側補強部材５２及び上側補強部材５４と共に車両幅方向に延在されている。また、連結部材５６の下端部が下側補強部材５２の上端部に接合されており、連結部材５６の上端部が上側補強部材５４の下端部に接合されている。
なお、図示はしないが、下側補強部材５２及び上側補強部材５４はそれぞれ、第１実施形態の下側補強部材１８と同様に、一端部がケース１２の周壁部２２における右壁２２Ｂに固定され、他端部が左壁２２Ｃに固定されている（図２参照）。
（作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態に係る高圧容器ユニット５０では、下側補強部材５２及び上側補強部材５４の両方が設けられているため、下側補強部材５２及び上側補強部材５４の一方のみが設けられた構造と比較して、より耐衝突性能を向上させることができる。
また、隣り合う容器本体１４と底部２４とで囲まれた空間、及び隣り合う容器本体１４と天井部２０とで囲まれた空間は、何れもデッドスペースであるため、これらの空間に下側補強部材５２及び上側補強部材５４を配設した場合であっても、容器本体１４の容量を減少させる必要がない。
また、本実施形態では、下側補強部材５２と上側補強部材５４とを連結部材５６で上下に連結しているため、衝突荷重が入力された場合に、下側補強部材５２と上側補強部材５４との間で衝突荷重を分散させることができる。この結果、連結部材５６が設けられていない構造と比較して、耐衝突性能を向上させることができる。
以上、実施形態について説明したが、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることはもちろんである。例えば、上記第１実施形態では、下側補強部材１８の断面を略台形状とし、上記第２実施形態では、下側補強部材５２の断面を略三角形状としたが、これに限定されない。すなわち、第２実施形態の下側補強部材５２を断面略台形状に形成してもよい。同様に上側補強部材５４を断面略台形状に形成してもよい。
また、上記実施形態では、図２に示されるように、容器本体１４の左側の端部をケース１２に固定したが、これに限定されない。例えば、容器本体１４の左側の端部を底部２４に設けたブラケットなどで支持させて、容器本体１４の左側の端部とケース１２との間に隙間を設けた構成としてもよい。この場合、容器本体１４の軸方向の両端部がケース１２の周壁部２２から離した構造となるため、側面衝突などの衝突時に容器本体１４へ衝突荷重が入力される前に補強部材によって確実に衝突荷重を受けることができる。
さらに、上記実施形態では、容器本体１４の軸方向が車両幅方向となるように車両に搭載したが、これに限定されない。例えば、容器本体１４の軸方向が車両前後方向となるように車両に搭載してもよい。また、車両幅方向を軸方向として配列された容器本体１４の上に、車両前後方向を軸方向として複数の容器本体１４を配列して二段の構造としてもよい。
１０ 高圧容器ユニット
１２ ケース
１４ 容器本体
１４Ａ 胴部
１８ 下側補強部材（補強部材）
２０ 天井部
２２ 周壁部
２４ 底部
５０ 高圧容器ユニット
５２ 下側補強部材（補強部材）
５４ 上側補強部材（補強部材）
５６ 連結部材

Claims (5)

  1. 車両に搭載され、底部と天井部と周壁部とを含んで構成された箱状のケースと、
    前記ケースの内部に配列され、それぞれ円筒状の胴部を備えた容器本体と、
    隣り合う前記容器本体と前記底部とで囲まれた空間、及び隣り合う前記容器本体と前記天井部とで囲まれた空間の少なくとも一方に設けられ、前記容器本体の軸方向に沿って延在された補強部材と、
    を有し、
    前記補強部材は、前記軸方向から見た断面が台形状又は三角形状に形成されており、前記ケースの内面に固定されており、
    前記容器本体における軸方向の少なくとも一端部と前記ケースの前記周壁部との間には隙間が設けられており、
    前記補強部材は、長手方向の両端部が前記周壁部に固定されている高圧容器ユニット。
  2. 前記補強部材は、前記隣り合う前記容器本体と前記底部とで囲まれた空間に設けられた下側補強部材と、隣り合う前記容器本体と前記天井部とで囲まれた空間に設けられた上側補強部材とを含んでいる請求項１に記載の高圧容器ユニット。
  3. 前記下側補強部材と前記上側補強部材とを上下に連結する連結部材を備えた請求項２に記載の高圧容器ユニット。
  4. 前記補強部材は、車両に搭載された状態で車両幅方向に延在されている請求項１～３の何れか１項に記載の高圧容器ユニット。
  5. 前記補強部材は、閉断面構造とされている請求項１～４の何れか１項に記載の高圧容器ユニット。
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