JP7219604B2 - High pressure tank device and fluid discharge method - Google Patents
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Description
本発明は、補強層で覆われた樹脂製のライナの内部に流体を収容可能な高圧タンクを備える高圧タンク装置及び流体排出方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-pressure tank device having a high-pressure tank capable of containing fluid inside a resin liner covered with a reinforcing layer, and a fluid discharge method.
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を有する高圧タンクを備える高圧タンク装置が知られている。この種の高圧タンクでは、例えば、特許文献1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(以下、被覆部ともいう)に流体が進入することがある。 2. Description of the Related Art A high-pressure tank device is known that includes a high-pressure tank that has a resin liner that can accommodate a fluid inside and a reinforcing layer that covers the outer surface of the liner and is made of fiber-reinforced plastic or the like. In this type of high-pressure tank, for example, as described in Patent Literature 1, the fluid may permeate the liner and enter between the outer surface of the liner and the reinforcing layer (hereinafter also referred to as the covering portion). be.
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、被覆部から導出することが好ましい。被覆部から導出される流体(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、高圧タンクの外部の所定の排出域に排出することが考えられる。この際、高圧タンク装置の大型化や高コスト化等を回避するべく、一時放出流体を所定の排出域に排出可能とする構成は、簡単且つ小型であることが求められる。 If the fluid stays in the coating, there is a concern that the liner and the reinforcing layer may easily separate from each other, or the liner may protrude toward the inside of the liner, causing buckling or the like. Therefore, it is preferable that the fluid that has penetrated the liner and entered the covering portion is discharged from the covering portion. Fluid exiting the cladding (hereinafter also referred to as temporary release fluid) occurs temporarily in limited quantities and is therefore discharged to a predetermined discharge area outside the high pressure tank as part of normal operation of the high pressure tank system. can be considered. In this case, in order to avoid an increase in the size and cost of the high-pressure tank device, it is required that the configuration that enables the temporarily released fluid to be discharged to a predetermined discharge area be simple and small.
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、簡単で小型な構成によって、一時放出流体を所定の排出域に排出することが可能な高圧タンク装置及び流体排出方法を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a high-pressure tank device and a fluid discharge method capable of discharging temporarily released fluid to a predetermined discharge area with a simple and compact structure.
本発明の一態様は、補強層で覆われた樹脂製のライナの内部に流体を収容可能な高圧タンクを備える高圧タンク装置であって、前記ライナの内部の前記流体を所定の排出域に導くことが可能な放出路と、前記放出路に介装され、前記高圧タンクの通常時には、前記排出域と前記ライナの内部とを遮断し、前記高圧タンクの非常時に、前記排出域と前記ライナの内部とを連通する圧力開放手段と、前記ライナと前記補強層との間である被覆部に介在する前記流体を、前記放出路の前記圧力開放手段よりも下流側に導出する導出路と、を備え、前記導出路は、前記圧力開放手段の下流側で前記放出路に接続されている。
One aspect of the present invention is a high-pressure tank device comprising a high-pressure tank capable of containing a fluid inside a resin liner covered with a reinforcing layer, wherein the fluid inside the liner is guided to a predetermined discharge area. a discharge passage interposed in the discharge passage to isolate the discharge area from the inside of the liner during normal operation of the high-pressure tank, and to separate the discharge area from the liner during an emergency of the high-pressure tank. a pressure release means for communicating with the inside; and a lead-out path for leading the fluid present in the covering portion between the liner and the reinforcing layer to a downstream side of the pressure release means of the release path. The lead-out passage is connected to the discharge passage downstream of the pressure relief means .
本発明の別の一態様は、補強層で覆われた樹脂製のライナの内部に流体を収容可能な高圧タンクを備える高圧タンク装置を用いた流体排出方法であって、前記高圧タンク装置は、圧力開放手段を備え、前記圧力開放手段は、前記ライナの内部の前記流体を所定の排出域に導くことが可能な放出路に介装され、前記高圧タンクの通常時には、前記排出域と前記ライナの内部とを遮断し、前記高圧タンクの非常時に、前記排出域と前記ライナの内部とを連通し、前記流体排出方法は、前記ライナと前記補強層との間である被覆部に連通する導出路に前記被覆部に介在する前記流体を導出する導出工程と、前記導出路に導出した前記流体を、前記放出路の前記圧力開放手段よりも下流側であって、前記放出路の一部である共通路を介して前記排出域に導く排出工程と、を有する。
Another aspect of the present invention is a fluid discharge method using a high-pressure tank device including a high-pressure tank capable of containing a fluid inside a resin liner covered with a reinforcing layer, the high-pressure tank device comprising: A pressure release means is provided, and the pressure release means is interposed in a discharge passage capable of leading the fluid inside the liner to a predetermined discharge area. and the inside of the liner in an emergency of the high-pressure tank, and the discharge area communicates with the inside of the liner. a lead-out step of leading the fluid intervening in the covering portion to a passage, and transferring the fluid led out to the lead-out passage to a part of the discharge passage downstream of the pressure release means of the discharge passage. and a discharge step leading to said discharge zone through a common path .
本発明では、高圧タンクの非常時にライナの内部の流体を排出域へと導く放出路のうち、圧力開放手段よりも下流側を利用して、被覆部に介在する流体を排出域に排出することができる。これによって、被覆部から導出路に導出された一時放出流体を簡単且つ小型な構成で排出域に排出可能とすることができる。 In the present invention, in the emergency of the high-pressure tank, of the discharge passage for guiding the fluid inside the liner to the discharge area, the downstream side of the pressure release means is used to discharge the fluid intervening in the covering portion to the discharge area. can be done. As a result, it is possible to discharge the temporarily released fluid drawn out from the covering portion to the lead-out path to the discharge area with a simple and compact configuration.
本発明に係る高圧タンク装置及び流体排出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。 A preferred embodiment of a high-pressure tank device and a fluid discharge method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings below, constituent elements having the same or similar functions and effects are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.
本発明に係る高圧タンク装置は、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に搭載され、燃料電池システムに供給するための水素ガスを収容する高圧タンク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に収容することも可能である。 The high-pressure tank device according to the present invention is mounted on a mounting body, which is a fuel cell vehicle such as a fuel cell electric vehicle, and is preferably used as one having a high-pressure tank containing hydrogen gas to be supplied to the fuel cell system. be able to. Therefore, in the present embodiment, an example in which the mounting body is a fuel cell vehicle and the high-pressure tank contains hydrogen gas as a fluid will be described, but the present invention is not particularly limited to this. The high-pressure tank device may be mounted on a mounting body other than the fuel cell vehicle, and it is also possible to accommodate a fluid other than hydrogen gas in the high-pressure tank.
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、給排部12を介して水素ガスを給排する高圧タンク14と、放出路16と、圧力開放手段18と、導出路20とを備える。
As shown in FIG. 1, the high-
給排部12は、例えば、充填口22から供給された水素ガスを、分岐路24を介して高圧タンク14に供給すること、及び高圧タンク14から排気した水素ガスを、分岐路24を介してレギュレータ26に供給し、圧力調整した後に燃料電池システム28に供給することが可能に構成されている。
The supply/
給排部12では、充填口22と分岐路24とが配管30aにより接続され、分岐路24と高圧タンク14とが配管30bにより接続され、レギュレータ26を介して分岐路24と燃料電池システム28とが配管30cにより接続される。給排部12の各構成要素と配管30a、30b、30cとの間には接続部32がそれぞれ設けられ、これらの接続部32は、高圧タンク装置10等の通常時には、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。
In the supply/
高圧タンク14は、補強層40と、ライナ42と、保護部材44と、ボス部46とを有する。高圧タンク14では、その軸方向(以下、高圧タンク14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)と、他端側(図1の矢印X2側)とにそれぞれボス部46が設けられている。以下では、軸方向の一端側に設けられたボス部46を給排側ボス部46aともいい、軸方向の他端側に設けられたボス部46をエンド側ボス部46bともいう。また、給排側ボス部46a及びエンド側ボス部46bを特に区別しない場合には、これらを総称してボス部46ともいう。
The
補強層40は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等からなり、ライナ42の外面等を覆う。ライナ42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42は、筒状の胴体部52を有する。図2に示すように、ライナ42は、胴体部52(図1参照)の軸方向一端側(矢印X1方向側)に、ドーム状部54と、ドーム状部54の径方向内端に設けられた陥没部56と、該陥没部56から突出し且つ胴体部52よりも小径の筒状部58とを有する。筒状部58の内側にライナ42の開口部60が設けられている。図3に示すように、胴体部52(図1参照)の軸方向他端側(矢印X2方向側)においても同様に、ライナ42は、ドーム状部54と陥没部56と筒状部58とを有する。なお、本実施形態では、補強層40及びライナ42は、その軸方向の一端側と他端側とが、軸方向に直交する方向を軸として対称となるように構成されている。
The reinforcing
陥没部56は、ライナ42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58の基端側(図2の矢印X2側、図3の矢印X1側)には雄ねじ58aが設けられている。保護部材44は、例えば、樹脂等からなり、主に、ライナ42のドーム状部54と胴体部52との境界部分及びその周辺を補強層40を介して覆う。このように保護部材44を設けることで、高圧タンク14の耐衝撃性等を向上させることができる。
The
図2及び図3に示すように、ボス部46には、放出孔62及び導出孔64が形成される。また、放出孔62には、圧力開放手段18が介装されるとともに、該放出孔62の下流側の端部は接続部66を介して排出管68と連通している。放出孔62及び排出管68の内側に、ライナ42の内部の水素ガスを所定の排出域(不図示)に導くことが可能な放出路16が形成される。排出域は、例えば、搭載体(不図示)の外部の風通しに優れた大気中等、水素ガスを排出するのに適した場所である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
導出孔64は、互いに連通する第1孔部70及び第2孔部72を有し、これらの内側に導出路20が形成される。導出路20は、ライナ42と補強層40との間である被覆部74に介在する水素ガスを、放出路16の圧力開放手段18よりも下流側(共通路16a)に導出する。
The lead-out
具体的には、図2に示すように、給排側ボス部46aは、口金76と、挿入部材78とを有する。口金76は、例えば、金属製であり、ライナ42の筒状部58に外装される。また、口金76は、筒状の突出部80と、該突出部80の基端から径方向外側に広がる肩部82とを有し、突出部80の軸方向に沿って挿入孔84が貫通形成されている。肩部82は、突出部80と反対側(図2の矢印X2側)の端面82aが、ライナ42の陥没部56の外面に臨む。また、肩部82の外周面は、ライナ42の胴体部52及びドーム状部54とともに補強層40で覆われている。突出部80は、補強層40に設けられた開口40aから露出するように突出する。
Specifically, as shown in FIG. 2 , the supply/discharge
挿入孔84は、部位によって径が相違し、突出部80の先端面80a側に位置する中内径孔84aと、肩部82の端面82a側に位置する大内径孔84bと、これら中内径孔84a及び大内径孔84bの間に位置する小内径孔84cとからなる。大内径孔84b内にライナ42の筒状部58が挿入され、該筒状部58内に円筒状のカラー86が圧入されている。これによって、大内径孔84bの内周面とカラー86の外周面との間で筒状部58が支持される。
The diameter of the
大内径孔84bの内壁には、筒状部58の雄ねじ58aよりも先端側に臨む部位に、周方向に沿う円環状のシール溝88が形成され、且つ筒状部58の雄ねじ58aに臨む部位に、該雄ねじ58aと螺合する雌ねじ90が形成されている。シール溝88の内部には、Oリングからなるシール部材92が配設され、これによって、筒状部58の外周面と大内径孔84bの内周面との間がシールされる。また、雄ねじ58aと雌ねじ90とが螺合することで、ライナ42の筒状部58と口金76とが接合されている。
In the inner wall of the large
口金76には、導出孔64の第1孔部70がさらに貫通形成されている。第1孔部70は、被覆部74に介在する水素ガスを、被覆部74の外部に導出するために設けられる。具体的には、第1孔部70は、その一方の開口70aが口金76の端面82aに設けられ、他方の開口70bが中内径孔84aの内周面に設けられる。なお、第1孔部70は、口金76に対して、1つだけ設けられてもよいし、該口金76の周方向に一定の間隔をおいて複数設けられてもよい。
A
挿入部材78は、中内径孔84aの径より外径が大きい頭部94と、頭部94から挿入孔84の内部に向かって延在する挿入部96とを有する。挿入部材78では、挿入部96が中内径孔84aと小内径孔84cとカラー86との内周面に沿って挿入孔84に挿入される。
The
この際、頭部94は、挿入孔84から露出し、挿入部96に臨む側(図2の矢印X2側)の一端面94aが、突出部80の先端面80aに当接する。頭部94の一端面94aには、その外周縁部を周回するように円環状のシール溝98が形成され、該シール溝98の内部にOリングからなるシール部材100が配設される。これによって、頭部94の一端面94aと、突出部80の先端面80aとの間がシールされる。
At this time, the
挿入部96は、小内径孔84cに臨む部分の外周面に、周方向に沿う円環状のシール溝102が形成され、該シール溝102の内部には、Oリングからなるシール部材104が配設されている。これによって、挿入部96の外周面と挿入孔84の内周面との間がシールされる。
The
挿入部材78の内部には、放出孔62と、導出孔64の第2孔部72と、給排孔106とがそれぞれ形成されている。放出孔62は、挿入部96のライナ42の内部に臨む側の先端面96aと、頭部94の外周面94bとを連通するように挿入部材78に貫通形成され、頭部94の外周面94bに設けられた接続部66を介して排出管68と連通している。
Inside the
放出孔62に介装される圧力開放手段18は、高圧タンク14の通常時には、排出域とライナ42の内部とが遮断されるように、放出孔62の一部を閉塞し、高圧タンク14の非常時には、放出孔62を開放して、排出域とライナ42の内部とを連通することが可能に構成されている。本実施形態では、圧力開放手段18が、所定の作動温度まで加熱されると、高圧タンク14の非常時であるとして、排出域とライナ42の内部とを連通する熱作動式であ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。圧力開放手段18は、例えば、高圧タンク14の内圧が所定値を超えて上昇した場合に、高圧タンク14の非常時であるとして、排出域とライナ42の内部とを連通するように構成されてもよい。
The pressure release means 18 interposed in the
図4に示すように、圧力開放手段18は、高圧タンク14の通常時、すなわち、放出孔62を開放する前(作動前)では、本体部108と、ピストン110と、可溶栓112と、付勢部材114とを有する。これらのうち、可溶栓112は、例えば、ガラスバルブや、ヒューズメタルからなり、所定の温度以上になると溶融する。圧力開放手段18では、ライナ42への水素ガス充填時等の高圧タンク14の通常時における昇温では可溶栓112が溶融せず、一方、火災等の高圧タンク14の非常時における昇温が生じた場合には可溶栓112が速やかに溶融するように作動温度が予め設定されている。このため、図5に示すように、高圧タンク14の非常時に放出孔62を開放した後(作動後)の圧力開放手段18では、可溶栓112が溶融している。
As shown in FIG. 4, when the high-
本体部108は、有底筒状であり、頭部94に設けられた連通孔116の内部に、その開口側から挿入されている。連通孔116は、その延在方向の一端側(図4及び図5の矢印X1側)が、頭部94の他端面94cに開口する。また、連通孔116の他端側(図4及び図5の矢印X2側)は、放出孔62と連通している。さらに、連通孔116は、部位によって径が相違し、一端側から他端側に向かって、大内径部116a、中内径部116b、小内径部116cがこの順に設けられている。
The
本体部108は大内径部116aに挿入され、該本体部108の開口側の端面108aが、大内径部116aと中内径部116bとの間に形成される段差面118に当接している。本体部108の内径と、中内径部116bの内径とは略等しくなっている。小内径部116cの内径は、放出孔62の内径よりも大きくなっている。
The
本体部108の内部及び連通孔116の内部には、ピストン110が進退可能に設けられる。ピストン110は、小内径部116cの内径と等しいか僅かに小さい外径のボディ部120と、ボディ部120の基端側(図4及び図5の矢印X1側)に設けられるフランジ部122と、ボディ部120の先端側(図4及び図5の矢印X2側)に設けられる先端部124とを有する。フランジ部122の外径は、本体部108の内径と等しいか僅かに小さくなっている。先端部124の外径は、放出孔62の内径と等しいか僅かに小さくなっている。
A
フランジ部122の径方向の略中央には凹部122aが設けられ、該凹部122aには可溶栓112の一部を挿入することが可能となっている。また、フランジ部122のボディ部120に臨む側(図4及び図5の矢印X2側)の端面122bと、連通孔116の中内径部116bと小内径部116cとの間に形成される段差面126との間に、付勢部材114が配設されている。付勢部材114は、スプリング等からなり、ピストン110を基端側(図4及び図5の矢印X1側)に向かって弾発付勢する。
A
図4に示すように、作動前の圧力開放手段18では、本体部108の内側の底壁面108bとピストン110の凹部122aとの間に可溶栓112が配設されることで、ピストン110が付勢部材114による弾発力に抗して進出した状態で維持されている。この際、ピストン110の先端部124は、放出孔62の内部に挿入され、これによって、放出孔62が閉塞されている。この際、ピストン110の先端部124を周回するようにOリングからなるシール部材128が配設されることで、放出孔62に挿入された先端部124の外周面と放出孔62の内周面との間がシールされる。
As shown in FIG. 4, in the pressure release means 18 before operation, a
一方、図5に示すように、作動後の圧力開放手段18では、可溶栓112が溶解することで、付勢部材114の弾発付勢下にピストン110が後退する。これによって、ピストン110の先端部124が、放出孔62の外部に配置されることになる。その結果、放出孔62の圧力開放手段18よりも上流側(図2のライナ42の内部側)と下流側(排出域側)とが連通する。
On the other hand, as shown in FIG. 5 , in the
なお、圧力開放手段18は、上記の構成に限定されるものではなく、高圧タンク14の非常時に、高圧タンク14の内圧を低減させるべく一般的に用いられる、いわゆる、PRD(Pressure Relief Device)、安全弁等を適用することができる。
In addition, the pressure release means 18 is not limited to the above configuration, and is generally used to reduce the internal pressure of the
図2に示すように、挿入部材78の第2孔部72では、その一方の開口72aが、口金76に設けられた第1孔部70の開口70bと対向するように、挿入部96の外周面に設けられる。また、他方の開口72bが、圧力開放手段18よりも下流側の放出孔62の内面に設けられる。これによって、第1孔部70及び第2孔部72を介して、被覆部74と放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側とが連通する。
As shown in FIG. 2, in the
つまり、被覆部74に進入した水素ガスは、第1孔部70及び第2孔部72からなる導出孔64を介して、放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側に導出され、さらに、放出孔62から接続部66を介して排出管68に導出されることで、排出域へと排出される。なお、挿入部材78に設けられる第2孔部72の個数や配置は、第1孔部70の個数や配置に対応するように設定される。
That is, the hydrogen gas that has entered the covering
本実施形態では、放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側全体の内径に比して、導出孔64全体の内径を小さくすることで、導出路20を流通する水素ガスの圧力損失が、放出路16を流通する水素ガスの圧力損失よりも大きくなるように設定されている。
In this embodiment, the inner diameter of the
図2に示すように、給排孔106は、挿入部96の先端面96aと、頭部94の外周面94bとを連通するように挿入部材78に貫通形成され、頭部94の外周面94bに設けられた接続部130を介して給排部12の配管30bが接続されている。これによって、給排孔106は、給排部12とライナ42の内部とを連通することが可能になっている。また、挿入部材78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、給排部12とライナ42の内部とを連通した状態と遮断した状態とを切り換えられる。
As shown in FIG. 2 , the supply/
接続部130は、高圧タンク装置10の通常時には、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。接続部130の内部に配管30bが挿通されている。また、接続部130は、その一部が給排孔106に挿入されることで、挿入部材78の頭部94に固定されている。頭部94と接続部130との間には、シール部材136と、隔離部材138とが挟持されている。
The connecting
隔離部材138は、一端に底部138aを有する有底筒状である。また、隔離部材138の開口側には漏洩流体収容部140が一体に接続されている。
Separating
図1及び図2に示すように、漏洩流体収容部140は、例えば、給排部12の接続部32や、上記の接続部130を少なくとも囲う壁部によって構成される。これによって、漏洩流体収容部140は、通常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、不具合により漏洩した漏洩流体を収容可能となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2 , the leaked
漏洩流体収容部140には、漏洩流体収容部140内の水素ガスを検知する漏洩検知センサ142(図1参照)が設けられる。漏洩検知センサ142としては、水素ガスの漏洩の有無又は水素ガスの漏洩量(濃度)を検知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。
The leakage detection sensor 142 (see FIG. 1) that detects hydrogen gas in the leakage
図3に示すように、エンド側ボス部46bは、挿入部材78に代えて、挿入部材144を備えることを除いて、給排側ボス部46a(図2参照)と同様に構成されている。挿入部材144は、給排孔106が形成されず、上記の主止弁が設けられていないこと、接続部130を介した給排部12との接続がなされていないこと、及び挿入部96の軸方向の長さが若干短いことを除いて、挿入部材78と同様に構成されている。つまり、エンド側ボス部46bは、口金76と、挿入部材144とを有し、軸方向に直交する方向を軸として給排側ボス部46aと対称となるように高圧タンク14に配設されている。
As shown in FIG. 3, the end-
このため、エンド側ボス部46bの口金76にも、導出孔64の第1孔部70が形成されている。また、挿入部材144の内部にも、放出孔62と、導出孔64の第2孔部72とが形成されている。この放出孔62には、圧力開放手段18が介装され、その下流側に導出孔64が連通し、さらに下流側の端部に接続部66を介して排出管68が連通している。
Therefore, the
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。この高圧タンク装置10の通常時の動作では、例えば、図1に示すように、充填口22を介して水素補給源(不図示)から給排部12に供給された水素ガスが、配管30a、分岐路24、配管30b、給排孔106(図2参照)及び開状態の主止弁を介してライナ42の内部に給気される。この給気により、ライナ42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。
The high-
ライナ42内の水素ガスを燃料電池システム28へと供給する場合には、ライナ42内から給排孔106及び開状態の主止弁を介して配管30bに排気された水素ガスをレギュレータ26に送る。この水素ガスは、レギュレータ26で圧力が調整された後、配管30cを介して燃料電池システム28へと供給される。
When the hydrogen gas in the
上記のようにして水素ガスを排気することでライナ42の内圧が低下すると、該ライナ42が補強層40に向かって押圧される押圧力も小さくなるため、ライナ42を透過した水素ガスが被覆部74に進入し易くなる。
When the internal pressure of the
このため、図2、図3及び図4に示すように、被覆部74に介在する水素ガスは導出路20に導出される(導出工程)。具体的に、水素ガスは、被覆部74から、ボス部46に形成された第1孔部70へと流動し、さらに、挿入部材78に形成された第2孔部72へと流動する。そして、導出路20に導出した水素ガス(以下、一時放出流体ともいう)は、放出路16の圧力開放手段18よりも下流側(共通路16a)を介して排出域へと導かれる(排出工程)。具体的に、導出路20(第2孔部72)は、圧力開放手段18よりも下流側で放出路16に接続されているため、導出路20を経由した一時放出流体は、放出路16の一部である共通路16aを介して排出域へと排出される。
Therefore, as shown in FIGS. 2, 3 and 4, the hydrogen gas present in the covering
一時放出流体は、一時的に限定された量で生じるため、高圧タンク装置10の通常動作の一環として排出域に排出される。つまり、導出工程及び排出工程の際には、圧力開放手段18は、図4に示すように作動前の状態にあり、排出域とライナ42の内部とが遮断されるように放出孔62の一部を閉塞している。このため、導出路20から放出路16の圧力開放手段18よりも下流側に一時放出流体を良好に導出して、排出域に排出することができる。
Temporary release fluid occurs in limited quantities temporarily and is discharged to the discharge zone as part of normal operation of the high
以上から、本実施形態に係る高圧タンク装置10及び流体排出方法によれば、高圧タンク14の非常時にライナ42の内部の水素ガスを排出域へと導く放出路16のうち、圧力開放手段18よりも下流側を利用して、被覆部74に介在する水素ガスを排出域に排出することができる。これによって、被覆部74から導出路20に導出された一時放出流体を簡単且つ小型な構成で排出域に排出可能とすることができる。
As described above, according to the high-
また、一時放出流体を排出域に排出可能とすることで、被覆部74に水素ガスが滞留することを抑制できるため、ライナ42と補強層40との剥離や、ライナ42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回避できる。その結果、高圧タンク装置10が大型化することや高コスト化すること等を抑制しつつ、高圧タンク14の耐久性を向上させることができる。
In addition, by enabling the temporarily released fluid to be discharged to the discharge area, hydrogen gas can be suppressed from remaining in the covering
しかも、放出路16の一部を利用することにより、一時放出流体が排出域以外の領域に排出されることを回避できる。このため、例えば、燃料電池車両である搭載体のフロア(不図示)の下方に高圧タンク装置10を配設した場合であっても、該フロアを介してキャビン(不図示)に水素ガスが進入する懸念がない。従って、搭載体に対して、フロアのシール性を高めるための構成を設ける必要がない分、高圧タンク装置10を低コストで容易に搭載することも可能になる。
Moreover, by using a part of the
高圧タンク装置10では、例えば、給排部12の接続部32(図1参照)や、給排部12と高圧タンク14との接続部130(図2参照)に緩みが生じた場合等のように、高圧タンク装置10の不具合による漏洩流体が発生することが考えられる。この漏洩流体は、一時放出流体とは別に、漏洩流体収容部140に収容されるため、一時放出流体を含まない漏洩流体を漏洩検知センサ142により検知することができる。その結果、一時放出流体を漏洩流体であるとして誤検知することを回避できるため、高圧タンク装置10の不具合を高精度に検知することが可能になる。
In the high-
ところで、例えば、車両火災により高圧タンク装置10が高温環境下に置かれた場合等のような、高圧タンク14の非常時には、圧力開放手段18が昇温して作動温度に達する。これによって、放出孔62の圧力開放手段18よりも上流側と下流側とが連通することで、ライナ42の内部の水素ガスが放出路16を介して排出域へと排出される。この際、上記の通り、導出路20を流通する水素ガスの圧力損失が、放出路16を流通する水素ガスの圧力損失よりも大きくなるように設定されている。このため、ライナ42の内部の水素ガスを、導出路20よりも放出路16に優先して流通させることができる。
By the way, in an emergency of the high-
この場合、ライナ42の内部の水素ガスが被覆部74に向かって流入することを回避できるため、ライナ42の内部の水素ガスを効率的に排出域に排出することが可能になる。なお、たとえ、ライナ42の内部の水素ガスが被覆部74に向かって流入しても、被覆部74内の水素ガスの圧力がライナ42の内圧を超えることはないため、高圧タンク14の破損等に繋がる懸念はない。
In this case, the hydrogen gas inside the
従って、この高圧タンク装置10では、圧力開放手段18を備えることにより、非常時における高温環境下で高圧タンク14の内圧が上昇しても、該内圧が所定の大きさに達する前に圧力開放手段18を作動させて、該内圧を速やかに降下させることができる。
Therefore, in the high-
上記の実施形態に係る高圧タンク装置10では、高圧タンク14は、ライナ42の開口部60に設けられるボス部46を有し、ボス部46には、放出路16の一部を形成する放出孔62と、導出路20を形成する導出孔64と、がそれぞれ設けられ、圧力開放手段18は、放出孔62に設けられ、導出孔64は、被覆部74と、放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側とを連通することとした。
In the high-
この場合、ボス部46の内部に設けられた導出孔64によって導出路20が形成されるため、例えば、ボス部46の外部に不図示の配管等を設けて導出路20を構成するような場合に比して、一時放出流体を排出域に排出可能とするための構成を一層小型化することが可能になる。なお、導出路20は、例えば、開口70bが中内径孔84aの内周面に代えて突出部80の外周面に設けられた第1孔部(不図示)のみからなる導出孔64と、該導出孔64と排出管68とを連通するべくボス部46の外部に設けられた導出管(不図示)とによって形成されてもよい。
In this case, since the lead-
上記の実施形態に係る高圧タンク装置10では、ボス部46は、ライナ42の内部と外部を連通する挿入孔84が貫通形成された口金76と、挿入孔84に挿入される挿入部材78、144と、を有し、放出孔62は、挿入部材78、144に設けられ、導出孔64は、口金76に設けられて被覆部74に連通する第1孔部70と、挿入部材78、144に設けられて放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側に連通する第2孔部72と、を有することとした。この場合、放出孔62及び導出孔64を簡素化できるため、一時放出流体をより簡単且つより小型な構成で排出域に排出することが可能になる。
In the high-
上記の実施形態に係る高圧タンク装置10では、ライナ42は、軸方向の両端に開口部60がそれぞれ設けられ、軸方向の両端の開口部60のそれぞれにボス部46(給排側ボス部46a、エンド側ボス部46b)が設けられることとした。この場合、給排側ボス部46a及びエンド側ボス部46bの両方に設けられた導出路20と、放出路16とにより、一時放出流体を排出域に導くことができる。これによって、被覆部74に水素ガスが滞留することをより効果的に抑制することが可能となるため、高圧タンク14の耐久性を一層向上させることができる。
In the high-
また、給排側ボス部46a及びエンド側ボス部46bの両方に圧力開放手段18が設けられることにより、例えば、非常時に高圧タンク14が軸方向の何れか一端部側のみから火炎等に曝された場合であっても、火炎に曝された側の圧力開放手段18を速やかに作動温度に到達させることができる。このため、高圧タンク14の内圧が所定の大きさを上回ることをより確実に回避することが可能になる。
In addition, since the pressure release means 18 is provided on both the supply/discharge
上記の実施形態に係る高圧タンク装置10では、導出路20を流通する流体(水素ガス)の圧力損失が、放出路16を流通する流体(水素ガス)の圧力損失よりも大きいこととした。これによって、高圧タンク14の非常時に、ライナ42の内部の水素ガスを導出路20よりも放出路16に優先して流通させることができるため、排出域への水素ガスの排出効率を向上させることができる。
In the high-
なお、上記の実施形態では、放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側全体の内径に比して、導出孔64全体の内径を小さくすることで、放出路16に比して導出路20の圧力損失が大きくなるように設定した。しかしながら、特にこれに限定されるものではない。例えば、導出孔64に対して部分的に、放出路16よりも細径となる細径部(不図示)等を1個又は複数個設けることや、導出孔64の内面に凹凸部(不図示)を設けることや、導出孔64に1個又は複数個の曲折部(不図示)を設けること等によって、放出路16に比して導出路20の圧力損失が大きくなるように設定してもよい。
In the above-described embodiment, the inner diameter of the entire lead-
上記の実施形態に係る高圧タンク装置10では、圧力開放手段18は、所定の温度まで加熱されると、高圧タンク14の非常時であるとして、排出域とライナ42の内部とを連通することとした。
In the high-
上記の実施形態に係る流体排出方法では、ライナ42の開口部60にボス部46が設けられ、ボス部46には、放出路16の一部を形成する放出孔62と、導出路20を形成する導出孔64とがそれぞれ設けられ、圧力開放手段18は放出孔62に設けられ、導出工程では、被覆部74から導出孔64に流体(水素ガス)を導出し、排出工程では、導出孔64から放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側に流体(水素ガス)を導出して排出域に導くこととした。
In the fluid discharge method according to the above embodiment, the
上記の実施形態に係る流体排出方法では、ボス部46は、ライナ42の内部と外部とを連通する挿入孔84が貫通形成された口金76と、挿入孔84に挿入される挿入部材78、144と、を有し、放出孔62は、挿入部材78、144に設けられ、導出孔64は、口金76に設けられて被覆部74に連通する第1孔部70と、挿入部材78、144に設けられて放出孔62の圧力開放手段18よりも下流側に連通する第2孔部72と、を有し、導出工程では、被覆部74から第1孔部70に導出した流体(水素ガス)を第2孔部72にさらに導出し、排出工程では、第2孔部72から放出孔62に導出した流体(水素ガス)を排出域に導くこととした。
In the fluid discharge method according to the above embodiment, the
上記の実施形態に係る流体排出方法では、ライナ42は、軸方向の両端に開口部60がそれぞれ設けられ、軸方向の両端の開口部60のそれぞれにボス部46が設けられ、導出工程で、被覆部74からボス部46のそれぞれの導出孔64に導出した流体(水素ガス)を、排出工程により排出域に導くこととした。
In the fluid discharge method according to the above embodiment, the
上記の実施形態に係る流体排出方法では、導出路20を流通する流体(水素ガス)の圧力損失は、放出路16を流通する流体(水素ガス)の圧力損失よりも大きく、高圧タンク14の非常時には、ライナ42の内部の流体(水素ガス)を、導出路20よりも放出路16に優先して流通させることとした。
In the fluid discharge method according to the above embodiment, the pressure loss of the fluid (hydrogen gas) flowing through the lead-
上記の実施形態に係る流体排出方法において、圧力開放手段18が所定の温度まで加熱された場合に、高圧タンク14の非常時であるとして、排出域とライナ42の内部とを連通することとした。
In the fluid discharging method according to the above-described embodiment, when the
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。 The present invention is not particularly limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the invention.
例えば、高圧タンク装置10では、給排側ボス部46a及びエンド側ボス部46bの少なくとも何れか一方に導出路20や放出路16が設けられていればよい。また、高圧タンク装置10は、エンド側ボス部46bを備えていなくてもよい。この場合、ライナ42の一端部のみに開口部60(突出部80)が設けられていてもよい。
For example, in the high-
上記の高圧タンク装置10では、一つの高圧タンク14を備えることとしたが、複数の高圧タンク14を備えてもよい。給排部12は、上記の配管30a、30b、30cや分岐路24等から構成されるものに限定されず、高圧タンク14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。
Although the high-
10…高圧タンク装置 14…高圧タンク
16…放出路 18…圧力開放手段
20…導出路 40…補強層
42…ライナ 46…ボス部
60…開口部 62…放出孔
64…導出孔 70…第1孔部
72…第2孔部 74…被覆部
76…口金 78、144…挿入部材
84…挿入孔
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ライナの内部の前記流体を所定の排出域に導くことが可能な放出路と、
前記放出路に介装され、前記高圧タンクの通常時には、前記排出域と前記ライナの内部とを遮断し、前記高圧タンクの非常時に、前記排出域と前記ライナの内部とを連通する圧力開放手段と、
前記ライナと前記補強層との間である被覆部に介在する前記流体を、前記放出路の前記圧力開放手段よりも下流側に導出する導出路と、
を備え、
前記導出路は、前記圧力開放手段の下流側で前記放出路に接続されている、高圧タンク装置。 A high-pressure tank device comprising a high-pressure tank capable of containing a fluid inside a resin liner covered with a reinforcing layer,
a discharge passage capable of directing the fluid inside the liner to a predetermined discharge area;
pressure release means interposed in the discharge passage to isolate the discharge area from the inside of the liner during normal operation of the high-pressure tank, and to allow communication between the discharge area and the inside of the liner during emergency of the high-pressure tank; and,
a lead-out path for leading the fluid present in the covering portion between the liner and the reinforcing layer to a downstream side of the pressure release means of the release path;
with
A high-pressure tank device , wherein the lead-out passage is connected to the discharge passage downstream of the pressure relief means .
前記高圧タンクは、前記ライナの開口部に設けられるボス部を有し、
前記ボス部には、前記放出路の一部を形成する放出孔と、前記導出路を形成する導出孔と、がそれぞれ設けられ、
前記圧力開放手段は、前記放出孔に設けられ、
前記導出孔は、前記被覆部と、前記放出孔の前記圧力開放手段よりも下流側とを連通する、高圧タンク装置。 The high pressure tank system of claim 1,
The high-pressure tank has a boss provided at the opening of the liner,
The boss portion is provided with a release hole forming part of the release path and a lead-out hole forming the lead-out path,
The pressure release means is provided in the release hole,
The high-pressure tank device, wherein the lead-out hole communicates the covering portion with a downstream side of the release hole relative to the pressure release means.
前記ボス部は、前記ライナの内部と外部を連通する挿入孔が貫通形成された口金と、前記挿入孔に挿入される挿入部材と、を有し、
前記放出孔は、前記挿入部材に設けられ、
前記導出孔は、前記口金に設けられて前記被覆部に連通する第1孔部と、前記挿入部材に設けられて前記放出孔の前記圧力開放手段よりも下流側に連通する第2孔部と、を有する、高圧タンク装置。 In the high pressure tank system of claim 2,
The boss portion has a mouthpiece through which an insertion hole communicating between the inside and the outside of the liner is formed, and an insertion member to be inserted into the insertion hole,
the release hole is provided in the insertion member,
The lead-out hole includes a first hole portion provided in the mouthpiece and communicating with the covering portion, and a second hole portion provided in the insertion member and communicating downstream of the pressure release means of the discharge hole. A high pressure tank system comprising:
前記ライナは、軸方向の両端に前記開口部がそれぞれ設けられ、
前記軸方向の両端の前記開口部のそれぞれに前記ボス部が設けられる、高圧タンク装置。 In the high-pressure tank device according to claim 2 or 3,
The liner is provided with the openings at both ends in the axial direction,
The high-pressure tank device, wherein the boss portions are provided in each of the opening portions on both ends in the axial direction.
前記導出路を流通する前記流体の圧力損失は、前記放出路を流通する前記流体の圧力損失よりも大きい、高圧タンク装置。 In the high pressure tank device according to any one of claims 1 to 4,
The high-pressure tank device, wherein the pressure loss of the fluid flowing through the lead-out path is greater than the pressure loss of the fluid flowing through the discharge path.
前記圧力開放手段は、所定の温度まで加熱されると、前記高圧タンクの非常時であるとして、前記排出域と前記ライナの内部とを連通する、高圧タンク装置。 In the high pressure tank device according to any one of claims 1 to 5,
The high-pressure tank apparatus, wherein the pressure release means establishes communication between the discharge area and the inside of the liner when the high-pressure tank is in an emergency when heated to a predetermined temperature.
前記高圧タンク装置は、圧力開放手段を備え、前記圧力開放手段は、前記ライナの内部の前記流体を所定の排出域に導くことが可能な放出路に介装され、前記高圧タンクの通常時には、前記排出域と前記ライナの内部とを遮断し、前記高圧タンクの非常時に、前記排出域と前記ライナの内部とを連通し、
前記流体排出方法は、
前記ライナと前記補強層との間である被覆部に連通する導出路に前記被覆部に介在する前記流体を導出する導出工程と、
前記導出路に導出した前記流体を、前記放出路の前記圧力開放手段よりも下流側であって、前記放出路の一部である共通路を介して前記排出域に導く排出工程と、
を有する、流体排出方法。 A fluid discharge method using a high-pressure tank device including a high-pressure tank capable of containing a fluid inside a resin liner covered with a reinforcing layer,
The high-pressure tank device includes pressure release means, the pressure release means is interposed in a discharge passage capable of leading the fluid inside the liner to a predetermined discharge area, and when the high-pressure tank is normally operated, disconnecting the discharge area and the inside of the liner, and communicating the discharge area and the inside of the liner in an emergency of the high-pressure tank;
The fluid ejection method includes:
a lead-out step of leading the fluid present in the covering portion to a lead-out path communicating with the covering portion between the liner and the reinforcing layer;
a discharge step of guiding the fluid led out to the lead-out path to the discharge area through a common path, which is a part of the discharge path, downstream of the pressure release means of the discharge path;
A method of fluid ejection.
前記ライナの開口部にボス部が設けられ、前記ボス部には、前記放出路の一部を形成する放出孔と、前記導出路を形成する導出孔とがそれぞれ設けられ、前記圧力開放手段は前記放出孔に設けられ、
前記導出工程では、前記被覆部から前記導出孔に前記流体を導出し、
前記排出工程では、前記導出孔から前記放出孔の前記圧力開放手段よりも下流側に前記流体を導出して前記排出域に導く、流体排出方法。 8. The fluid ejection method of claim 7, wherein
A boss portion is provided at the opening of the liner, and the boss portion is provided with a discharge hole forming a part of the discharge passage and a discharge hole forming the discharge passage, and the pressure release means is provided in the discharge hole,
In the lead-out step, the fluid is led out from the covering portion to the lead-out hole,
In the discharging step, the fluid is discharged from the outlet hole downstream of the pressure releasing means of the discharge hole and led to the discharge area.
前記ボス部は、前記ライナの内部と外部とを連通する挿入孔が貫通形成された口金と、前記挿入孔に挿入される挿入部材と、を有し、
前記放出孔は、前記挿入部材に設けられ、
前記導出孔は、前記口金に設けられて前記被覆部に連通する第1孔部と、前記挿入部材に設けられて前記放出孔の前記圧力開放手段よりも下流側に連通する第2孔部と、を有し、
前記導出工程では、前記被覆部から前記第1孔部に導出した前記流体を前記第2孔部にさらに導出し、
前記排出工程では、前記第2孔部から前記放出孔に導出した前記流体を前記排出域に導く、流体排出方法。 The fluid ejection method of claim 8, wherein
The boss portion has a mouthpiece through which an insertion hole communicating between the inside and the outside of the liner is formed, and an insertion member to be inserted into the insertion hole,
the release hole is provided in the insertion member,
The lead-out hole includes a first hole portion provided in the mouthpiece and communicating with the covering portion, and a second hole portion provided in the insertion member and communicating downstream of the pressure release means of the discharge hole. , has
In the lead-out step, the fluid led out from the covering portion to the first hole is further led out to the second hole,
In the discharging step, the fluid discharged from the second hole portion to the discharge hole is led to the discharge area.
前記ライナは、軸方向の両端に前記開口部がそれぞれ設けられ、
前記軸方向の両端の前記開口部のそれぞれに前記ボス部が設けられ、
前記導出工程で、前記被覆部から前記ボス部のそれぞれの前記導出孔に導出した前記流体を、前記排出工程により前記排出域に導く、流体排出方法。 The fluid discharge method according to claim 8 or 9,
The liner is provided with the openings at both ends in the axial direction,
The boss portion is provided in each of the openings at both ends in the axial direction,
The fluid discharge method, wherein the fluid discharged from the covering portion to the respective discharge holes of the boss portion in the discharge step is guided to the discharge area in the discharge step.
前記導出路を流通する前記流体の圧力損失は、前記放出路を流通する前記流体の圧力損失よりも大きく、
前記高圧タンクの非常時には、前記ライナの内部の前記流体を、前記導出路よりも前記放出路に優先して流通させる、流体排出方法。 In the fluid discharge method according to any one of claims 7 to 10,
pressure loss of the fluid flowing through the outlet passage is greater than pressure loss of the fluid flowing through the discharge passage;
A fluid discharge method, wherein, in an emergency of the high-pressure tank, the fluid inside the liner is preferentially circulated through the discharge path rather than the lead-out path.
前記圧力開放手段が所定の温度まで加熱された場合に、前記高圧タンクの非常時であるとして、前記排出域と前記ライナの内部とを連通する、流体排出方法。 In the fluid discharge method according to any one of claims 7 to 11,
A fluid discharge method, wherein when the pressure release means is heated to a predetermined temperature, the high pressure tank is in an emergency and the discharge area and the interior of the liner are communicated.
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