KR20190016917A - 고압 용기 유닛 및 연료 전지 차량 - Google Patents

고압 용기 유닛 및 연료 전지 차량 Download PDF

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KR20190016917A
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container main
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KR1020180091810A
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치아키 가타오카
신스케 기노시타
오사무 사와이
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

원통 형상으로 형성되고, 축 방향의 적어도 일단부에 개구부를 구비함과 함께, 복수 배열된 용기 본체부와, 상기 용기 본체부의 각각의 상기 개구부에 접속되어 복수의 상기 용기 본체부를 연결함과 함께, 상기 용기 본체부의 내부를 서로 연통시키는 유로를 구비한 연결 부재와, 상자 형상으로 형성되고, 복수의 상기 용기 본체부 및 상기 연결 부재가 수납되는 케이스와, 연결 부재에 마련되고, 상기 케이스에 형성된 관통 구멍을 통하여 상기 케이스의 외부로 도출됨과 함께, 상기 유로를 개폐 가능한 밸브가 장착되는 도출관을 가지는 고압 용기 유닛을 제공한다

Description

고압 용기 유닛 및 연료 전지 차량{HIGH PRESSURE CANISTER UNIT AND FUEL CELL VEHICLE}
본 개시는 고압 용기 유닛 및 연료 전지 차량에 관한 것이다.
일본공개특허 특개2008-49961호 공보에는, 상방이 개구된 케이스 내에 복수의 용기 본체부(고압 탱크)가 수납된 구조가 개시되어 있다. 또한, 이 기술에서는, 각각의 용기 본체부에 밸브가 장착되어 있고, 이들 밸브끼리가 공급관이나 충전관 등의 배관으로 연결되어 있다. 한편, 일본공개특허 특개2009-270707호 공보에는, 직경이 상이한 복수의 통형의 수소 탱크가 손잡이가 있는 케이스에 수납되고, 이 케이스가 리어 플로어 상에 설치된 구조가 개시되어 있다.
일본공개특허 특개2009-270707호 공보에 개시된 케이스는, 수소 탱크를 운반하기 위한 간이 케이스이기 때문에, 차량에 탑재했을 때의 내충격 성능을 확보하기 위해서는 개선의 여지가 있다. 이 대책으로서, 일본공개특허 특개2008-49961호 공보와 같이 복수의 용기 본체부를 상자 형상의 케이스에 수납하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나, 각 용기 본체부에 밸브가 마련되어 있고, 밸브끼리가 배관으로 연결되어 있기 때문에, 대용량화를 위해 용기 본체부의 수를 늘린 경우에는 구조가 복잡해진다.
본 개시는 상기 사실을 고려하여, 내충격 성능을 확보하면서, 간이한 구조로 대용량화가 가능한 고압 용기 유닛 및 차량을 제공한다.
본 개시의 제 1 양태는, 고압 용기 유닛으로서, 원통 형상으로 형성되고, 축 방향의 적어도 일단부에 개구부를 구비함과 함께, 복수 배열된 용기 본체부와, 상기 용기 본체부의 각각의 상기 개구부에 접속되어 복수의 상기 용기 본체부를 연결함과 함께, 상기 용기 본체부의 내부를 서로 연통시키는 유로를 구비한 연결 부재와, 상자 형상으로 형성되고, 복수의 상기 용기 본체부 및 상기 연결 부재가 수납되는 케이스와, 연결 부재에 마련되고, 상기 케이스에 형성된 관통 구멍을 통하여 상기 케이스의 외부로 도출됨과 함께, 상기 유로를 개폐 가능한 밸브가 장착되는 도출관을 가진다.
본 양태의 고압 용기 유닛에서는, 원통 형상의 용기 본체부가 복수 배열되어 있다. 또한, 용기 본체부는 각각, 축 방향의 적어도 일단부에 개구부를 구비하고 있고, 이 개구부가 연결 부재에 의해 연결되어 있다. 그리고, 이 연결 부재에 의해 복수의 용기 본체부의 내부가 서로 연통되어 있다. 또한, 연결 부재에는 도출관이 마련되어 있고, 이 도출관에 밸브가 장착된다. 이에 의해, 대용량화를 위해 용기 본체부의 수를 늘린 경우라도, 당해 밸브만을 개폐하여 연료의 충전 및 공급을 행할 수 있다. 즉, 복수의 용기 본체부를 유닛화하여 1개의 고압 용기로서 기능시킬 수 있어, 간이한 구조로 대용량화가 가능해진다.
또한, 복수의 용기 본체부 및 연결 부재는, 상자 형상으로 형성된 케이스에 수납되어 있고, 연결 부재에 마련된 도출관이 관통 구멍을 통하여 케이스의 외부로 도출되어 있다. 이와 같이 복수의 용기 본체부를 케이스에 수납함으로써, 이들 용기 본체부 및 연결 부재를 보호할 수 있어, 내충격 성능을 확보할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 상자 형상이란, 수납물을 지지하는 저벽(底壁)과, 수납물의 주위를 둘러싸는 주벽(周壁)을 구비한 형상을 포함하는 것이고, 덮개가 없는 형상도 포함하는 개념이다.
이와 같이, 제 1 양태의 고압 용기 유닛에 의하면, 내충격 성능을 확보하면서, 간이한 구조로 대용량화할 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 도출관은, 상기 연결 부재에 있어서의 상기 용기 본체부의 배열 방향의 중간 부분에 마련되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 복수의 용기 본체부에 연료를 충전할 때에는, 연결 부재에 있어서의 용기 본체부의 배열 방향의 중간 부분에 마련된 도출관으로부터 연결 부재로 연료가 흐른다. 이 때문에, 연결 부재의 일단부에 도출관이 마련된 구조와 비교하여, 각각의 용기 본체부에 충전되는 연료의 양이 치우치는 것을 억제할 수 있다. 또한 반대로, 각 용기 본체부에 충전된 연료를 외부로 공급할 때에는, 각각의 용기 본체부로부터 동일한 정도의 양의 연료를 공급할 수 있다. 이에 의해, 용기 본체부 내의 압력 변화에 따라 케이스 내에서 각 용기 본체부의 온도가 불규칙한 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 용기 본체부 내의 압력 변화에 따라 케이스 내에서 각 용기 본체부의 온도가 불규칙한 것을 억제할 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 케이스는, 저벽부와 당해 저벽부 상에 세워 마련되어 복수의 상기 용기 본체부의 주위를 둘러싸는 프레임 형상의 주벽부를 구비한 케이스 본체와, 덮개 부재를 포함하고, 상기 케이스 본체의 상기 주벽부는, 폐단면 구조로 되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 케이스가 케이스 본체와 덮개 부재를 포함하고 있기 때문에, 이물 등이 케이스 본체의 내부에 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 케이스 본체의 주벽부가 폐단면 구조로 되어 있기 때문에, 주벽부를 개단면(開斷面)의 부재로 형성한 구조와 비교하여, 주벽부의 변형을 억제할 수 있다. 이 결과, 케이스 내의 용기 본체부에 입력되는 충격을 저감할 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 케이스 내로의 이물의 침입을 억제하여, 추가로 케이스의 내충격 성능을 향상시킬 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 저벽부에는 장착 브래킷이 마련되어 있고, 상기 용기 본체부는, 상기 저벽부에 대하여 비접촉의 상태가 되도록 상기 장착 브래킷을 개재하여 설치되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 용기 본체부가 저벽부에 대하여 비접촉의 상태로 되어 있다. 이에 의해, 예를 들면, 고압 용기 유닛이 탑재된 연료 전지 차량의 주행 시에 케이스가 노면과 간섭한 경우라도, 저벽부로부터 용기 본체부로 직접 충격이 입력되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 저벽부와 용기 본체부가 접촉하는 것에 의한 이음(異音)의 발생을 억제할 수 있다.
상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 내충격 성능을 향상시켜, 추가로 이음의 발생을 억제할 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 케이스에 있어서의 상기 저벽부 및 상기 덮개 부재의 적어도 일방에는, 대향하는 상기 주벽부 사이에 폐단면 구조의 하중 전달부가 마련되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 케이스에 하중이 입력되었을 때에, 하중 전달 부재를 개재하여 이 하중을 케이스의 반대측으로 전달시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 내하중 성능을 향상시킬 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 하중 전달부는, 상기 덮개 부재의 상기 용기 본체부측에 마련되어 있고, 상기 덮개 부재에 있어서의 상기 하중 전달부와의 사이에는 통기 경로가 마련되고, 상기 통풍 경로에는, 상기 케이스의 외측으로 기체를 방출 가능한 통기 구멍이 형성되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 덮개 부재에 있어서의 하중 전달부와의 사이에 통기 경로가 마련되어 있고, 이 통풍 경로에는 통기 구멍이 형성되어 있다. 이에 의해, 케이스 내의 기체가 하중 전달부에 가로막혀 케이스의 내부에 체류하는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 케이스 내의 기체를 효과적으로 케이스의 외부로 방출시킬 수 있다.
본 개시의 제 2 양태는, 제 1 양태의 고압 용기 유닛이 탑재된 연료 전지 차량으로서, 상기 고압 용기 유닛이 차실의 플로어면을 구성하는 플로어 패널의 차량 하방측에 배치되어 있다.
본 양태에서는, 플로어 패널의 차량 하방측에 고압 용기 유닛을 배치함으로써, 캐빈 공간이나 러기지 공간을 좁히지 않고, 고압 용기 유닛의 배치 스페이스를 확보할 수 있다.
이와 같이, 제 2 양태의 연료 전지 차량에 의하면, 캐빈 공간이나 러기지 공간의 감소를 억제할 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 용기 본체부는, 차량 전후 방향을 축 방향으로 하여 차량 폭 방향으로 복수 배열되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 용기 본체부를 연결하는 연결 부재가 고압 용기 유닛의 차량 전방측 또는 차량 후방측에 마련되게 된다. 이에 의해, 차량 전부(前部) 또는 차량 후부에 배치된 연료 전지 스택으로의 연료의 공급을 원활하게 행할 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 연료 전지 스택으로 원활하게 연료를 공급할 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 용기 본체부는, 차량 폭 방향을 축 방향으로 하여 차량 전후 방향으로 복수 배열되어 있어도 된다.
상기 구성에서는, 용기 본체부의 축 방향이 차량 폭 방향으로 되어 있기 때문에, 예를 들면 차량 전부에 배치한 파워 컨트롤 유닛 등을 차량 후방측으로 이동한 경우라도, 용기 본체부의 축 방향의 길이에는 영향을 주지 않는다. 즉, 차량 전부 또는 차량 후부에 배치된 부품의 크기에 관계없이 용기 본체부의 축 방향의 길이를 일정하게 유지할 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 고압 용기 유닛에 있어서의 차량 후방측에 배열된 상기 용기 본체부는, 차량 상하 방향으로 복수 포개어 쌓여 있어도 된다.
상기 구성에서는, 용기 본체부를 포개어 쌓음으로써, 용량을 증가시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 고압 용기 유닛에 의하면, 용량을 증가시킬 수 있다.
본 양태에 있어서, 상기 케이스의 차량 후방측의 단부에 있어서의 차량 폭 방향 양단부가 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패여 있어도 된다.
상기 구성에서는, 케이스를 차량 후단부까지 배치한 경우에서도, 케이스가 주변 부품에 간섭하는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이, 상기 구성의 연료 전지 차량에 의하면, 연료의 용량을 확보하면서, 케이스와 주변 부품의 간섭을 억제할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태는 이하의 도면에 기초하여 상세하게 기술될 것이다.
도 1은, 제 1 실시형태의 고압 용기 유닛이 탑재된 연료 전지 차량을 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는, 제 1 실시형태의 고압 용기 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은, 제 1 실시형태의 고압 용기 유닛의 평단면도이고, 차량 좌측의 절반만을 나타내는 도이다.
도 4는, 제 1 실시형태의 고압 용기 유닛의 전단부를 확대하여 나타내는 확대 측면도이다.
도 5는, 제 1 실시형태의 고압 용기 유닛의 후단부를 확대하여 나타내는 확대 측면도이다.
도 6는, 제 1 실시형태의 고압 용기 유닛의 변형례가 탑재된 연료 전지 차량을 나타내는 개략 평면도이다.
도 7은, 제 2 실시형태의 고압 용기 유닛의 분해 사시도이다.
도 8의 (A)는, 도 7의 8A-8A선으로 절단한 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 8의 (B)는, 도 7의 8B-8B선으로 절단한 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 9는, 제 2 실시형태의 고압 용기 유닛을 차량 전방측으로부터 본 주요부 확대 단면도이다.
도 10은, 제 3 실시형태의 고압 용기 유닛이 탑재된 연료 전지 차량을 나타내는 개략 평면도이다.
도 11은, 도 10의 11-11선으로 절단한 상태를 확대하여 나타내는 단면도이다.
<제 1 실시형태>
제 1 실시형태에 관련된 고압 용기 유닛(10)이 탑재된 연료 전지 차량(11)에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 기재하는 화살표 FR, 화살표 UP, 화살표 RH는, 연료 전지 차량(11)의 전방향(前方向), 상방향, 차량 우측을 각각 나타내고 있다. 이하, 간단히 전후, 상하, 좌우의 방향을 이용하여 설명하는 경우에는, 특별히 기재하지 않는 한, 차량 전후 방향의 전후, 차량 상하 방향의 상하, 진행 방향을 향한 경우의 차량 폭 방향의 좌우를 나타내는 것으로 한다.
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 고압 용기 유닛(10)을 구비한 연료 전지 차량(11)(이하, 「차량(11)」이라고 함.)은, 구동 모터(12)와 FC 스택(14)(연료 전지 스택)과 고압 용기 유닛(10)을 포함한다.
본 실시형태에서는 일례로서, 구동 모터(12)가 차량 후부에 배치되어 있고, 이 구동 모터(12)를 구동시킴으로써, 도시하지 않은 변속 기구를 개재하여 구동 모터(12)로부터의 출력이 후륜(13)으로 전달되도록 구성되어 있다.
또한, 차량 전부에는 FC 스택(14)이 마련되어 있다. FC 스택(14)은, 구성 단위인 단셀이 복수 적층된 스택 구조로 되어 있고, 고전압 전원으로서 기능한다. 그리고 FC 스택(14)을 구성하는 각 단셀은, 후술하는 고압 용기 유닛(10)으로부터 공급되는 수소 가스와, 도시하지 않은 에어 컴프레서로부터 공급되는 압축 공기와의 전기 화학 반응에 의해 발전을 행한다. 또한, 차량(11)에는 도시하지 않은 축전지가 마련되어 있다. 축전지는 충방전 가능한 전지이며, 니켈 수소 이차 전지나 리튬 수소 이차 전지 등이 이용되고 있다. 그리고, 이 축전지로부터 구동 모터(12)에 전력을 공급함으로써 구동 모터(12)를 구동시키거나, 감속 회생 시에 구동 모터(12)로부터 회생 전력을 회수한다.
고압 용기 유닛(10)은, 차실의 플로어면을 구성하는 플로어 패널(16)의 차량 하방측에 배치되어 있다. 또한, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 고압 용기 유닛(10)은, 복수의 용기 본체부(18)와, 연결 부재로서의 배관(20, 21)과, 케이스(22)와, 도출관(32)을 포함한다.
도 3에 나타내어지는 바와 같이, 용기 본체부(18)는, 축 방향을 길이 방향으로 하여 장척(長尺)의 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 복수의 용기 본체부(18)가 이웃하여 배열되어 있다. 본 실시형태에서는 일례로서, 차량 전후 방향을 축 방향으로 하여 11개의 용기 본체부(18)가 차량 폭 방향으로 등간격으로 배치되어 있다(도 3에서는, 설명의 편의상, 차량 좌측의 절반만이 도시되어 있고, 6개의 용기 본체부(18)가 도시되어 있음.).
또한, 11개의 용기 본체부(18)는, 차량 전방측의 단부의 위치가 일치시켜져 있고, 차량 중앙측의 7개의 용기 본체부(18)는 축 방향으로 동일한 길이로 형성되어 있다. 한편, 차량 좌측의 2개의 용기 본체부(18)와, 차량 우측의 2개의 용기 본체부(18)는, 다른 용기 본체부(18)와 비교하여 차량 전후 방향(축 방향)의 길이가 짧게 형성되어 있다. 이 때문에, 이들 4개의 용기 본체부(18)의 후단부는, 다른 용기 본체부(18)의 후단부보다 차량 전방측에 위치하고 있다.
도 2에 나타내어지는 바와 같이, 용기 본체부(18)는 각각, 동체부(24)와, 구금(30)과, 제 1 보강층(26)과, 제 2 보강층(28)을 포함한다. 동체부(24)는, 축 방향의 양단부가 개구된 원통 형상으로 형성되어 있으며, 본 실시형태에서는 일례로서 알루미늄 합금에 의해 구성되어 있지만, 수지 등으로 동체부(24)를 형성해도 된다.
동체부(24)의 축 방향의 양단부에는 구금(30)이 마련되어 있다. 구금(30)은, 차량 전후 방향을 축 방향으로 하고, 동체부(24)의 축 방향 외방측을 향하여 볼록해지는 대략 반원 기둥 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 이 구금(30)에 의해 동체부(24)의 양단부가 폐색되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 차량 전단측의 구금(30)과 차량 후단측의 구금(30)이 동일한 구성으로 되어 있다. 또한, 구금(30)의 선단부로부터 축 방향의 외측으로 접속부(30A)가 돌출 마련되어 있고, 이 접속부(30A)는 개구부(30B)를 구비하고 있다. 그리고, 이 개구부(30B)에 후술하는 배관(20, 21)이 접속된다.
동체부(24)의 외주면에는 제 1 보강층(26)이 마련되어 있다. 제 1 보강층(26)은, 탄소 섬유 강화 수지(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)로 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 보강층(26)은, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지에 함침시킨 시트 형상의 탄소 섬유 강화 수지제를 동체부(24)의 외주면에 감아 가열함으로써 형성되어 있다. 여기서, 도시는 하지 않지만, 제 1 보강층(26)의 섬유 방향은, 동체부(24)의 둘레 방향을 따른 방향으로 되어 있다.
제 1 보강층(26)의 외주면에는 제 2 보강층(28)이 마련되어 있다. 제 2 보강층(28)은, 탄소 섬유 강화 수지에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지에 함침시킨 CFRP 필라멘트를 제 1 보강층(26) 및 구금(30)의 외주면에 감아 가열함으로써 제 2 보강층(28)이 형성되어 있다. 이 때문에, 도시는 하지 않지만, 제 2 보강층(28)의 섬유 방향은, 동체부(24)의 축 방향 또는 축 방향에 대하여 소정의 각도만큼 경사진 방향으로 되어 있다.
이상과 같이 구성된 용기 본체부(18)는, 배관(20, 21)에 의해 차량 폭 방향으로 연결되어 있다. 배관(20)은, 용기 본체부(18)의 차량 전방측에 배치되어 차량 폭 방향(용기 본체부(18)의 배열 방향)으로 연장된 장척의 통체이고, 이 배관(20)에는, 구금(30)의 접속부(30A)에 장착되는 장착부(20A)가 마련되어 있다. 장착부(20A)는, 용기 본체부(18)의 위치에 대응하여 복수 마련되어 있고, 본 실시형태에서는 11개의 장착부(20A)가 마련되어 있다. 또한, 각각의 장착부(20A)에는 용기 본체부(18)측으로 돌출 마련된 수나사부를 구비하고 있고, 이 수나사부에 구금(30)의 개구부(30B)(접속부(30A))가 비틀어 넣어짐으로써, 배관(20)에 용기 본체부(18)가 고정된다. 또한, 배관(20)의 내부에는 유로가 형성되어 있고, 이 유로에 의해 복수의 용기 본체부(18)의 내부가 서로 연통되어 있다. 또한, 배관(20)에는 복수의 전측 장착편(36)이 마련되어 있다. 전측 장착편(36)의 상세에 대해서는 후술한다.
여기서, 배관(20)의 차량 폭 방향 중간 부분(용기 본체부(18)의 배열 방향의 중간 부분)에는 도출관(32)이 마련되어 있다. 도출관(32)은, 배관(20)으로부터 차량 전방측으로 돌출된 통체이고, 본 실시형태에서는 배관(20)에 있어서의 차량 폭 방향 중앙의 장착부(20A)에 마련되어 있다. 그리고, 이 도출관(32)은, 후술하는 케이스(22)의 주벽부(46)에 형성된 관통 구멍(46A)을 통하여 외부로 도출되어 있고, 도출관(32)에는 배관(20)의 유로를 개폐 가능한 밸브(34)가 장착된다.
한편, 용기 본체부(18)의 차량 후방측에는 배관(21)이 배치되어 있고, 이 배관(21)에 의해 용기 본체부(18)의 후단부가 차량 폭 방향으로 연결되어 있다. 배관(21)은, 배관(20)과 마찬가지로 복수(본 실시형태에서는 11개)의 장착부(21A)를 구비하고 있고, 이들 장착부(21A)는, 구금(30)의 접속부(30A)가 삽입 통과되는 삽입 통과 구멍을 구비하고 있다. 그리고, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 접속부(30A)를 장착부(21A)에 삽입 통과시킨 상태에서, 축 방향의 외측으로부터 접속부(30A)의 개구부(30B)(도 2 참조)로 볼트(23)가 비틀어 넣어짐으로써 배관(21)이 용기 본체부(18)에 고정된다. 또한, 배관(21)의 내부에는 유로가 형성되어 있고, 이 유로에 의해 복수의 용기 본체부(18)의 내부가 서로 연통되어 있다. 또한, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 배관(21)에는 복수의 후측 장착편(38)이 마련되어 있다. 후측 장착편(38)의 상세에 대해서는 후술한다.
여기서, 용기 본체부(18) 및 배관(20)은 케이스(22)에 수납되어 있다. 케이스(22)는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형의 상자 형상으로 형성되어 있고, 케이스 본체(40)와 덮개 부재(42)를 포함한다.
케이스 본체(40)는 상측이 개구된 상자체이고, 저벽부(44)와 주벽부(46)를 포함한다. 저벽부(44)는, 알루미늄 합금 등에 의해 형성되어 있고, 평면에서 볼 때 각이 둥글려진 대략 직사각형으로 되어 있다. 또한, 저벽부(44)의 외주부에는 간격을 두고 장착 구멍(44A)이 형성되어 있고, 볼트 등의 체결 부재에 의해 저벽부(44)를 로커 등의 골격 부재에 체결할 수 있도록 구성되어 있다.
주벽부(46)는, 저벽부(44) 상에 세워 마련되어 있고, 알루미늄 합금의 압출 성형품에 의해 형성된 것이며, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상을 이루고 있다. 또한, 주벽부(46)의 외형은, 복수의 용기 본체부(18)의 주위를 둘러싸는 크기로 형성되어 있고, 본 실시형태에서는, 11개의 용기 본체부(18)가 수납 가능한 크기로 되어 있다.
주벽부(46)는, 차량 전방측에서 차량 폭 방향으로 연장된 전벽(前壁)(48)과, 차량 후방측에서 차량 폭 방향으로 연장된 후벽(50)과, 전벽(48) 및 후벽(50)의 양단부끼리를 차량 전후 방향으로 연결하는 우벽(52) 및 좌벽(53)을 포함한다. 또한, 전벽(48), 후벽(50), 우벽(52) 및 좌벽(53)은 각각 폐단면 구조로 되어 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 4에 나타내어지는 바와 같이, 전벽(48)은, 차량 폭 방향으로부터 본 단면 형상이 폐단면으로 되어 있다. 구체적으로는, 전벽(48)은, 차량 전후 방향으로 간격을 두고 저벽부(44)에 세워 마련된 전후 한 쌍 전측 세로벽(48A)과, 전측 세로벽(48A)의 상단부끼리를 전후로 연결하는 전측 상벽(48B)과, 전측 세로벽(48A)의 상하 방향 중간 부분끼리를 전후로 연결하는 전측 중간벽(48C)을 포함한다.
또한, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 전벽(48)의 차량 폭 방향 중앙 부분에는, 전벽(48)을 차량 전후 방향으로 관통하는 관통 구멍(46A)이 형성되어 있다. 그리고, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 이 관통 구멍(46A)을 통하여 배관(20)에 마련된 도출관(32)이 케이스(22)의 외부로 도출되어 있다. 또한, 도출관(32)에는 배관(20)의 유로를 개폐 가능한 밸브(34)가 장착되어 있다. 이에 의해, 유로 내를 흐르는 유체의 양을 컨트롤 가능하게 되어 있다. 또한, 밸브(34)에는, 도시하지 않은 배관의 일단부가 접속되고, 이 배관의 타단부가 연료 전지 스택 등에 접속된다.
도 5에 나타내어지는 바와 같이, 후벽(50)은, 전벽(48)과 마찬가지로 차량 폭 방향으로부터 본 단면 형상이 폐단면으로 되어 있다. 즉, 후벽(50)은, 차량 전후 방향으로 간격을 두고 저벽부(44)에 세워 마련된 전후 한 쌍의 후측 세로벽(50A)과, 후측 세로벽(50A)의 상단부끼리를 전후로 연결하는 후측 상벽(50B)과, 후측 세로벽(50A)의 상하 방향 중간 부분끼리를 전후로 연결하는 후측 중간벽(50C)을 포함한다.
도 2에 나타내어지는 바와 같이, 우벽(52) 및 좌벽(53)은, 차량 전후 방향으로부터 본 단면 형상이 전벽(48) 및 후벽(50)과 동일한 폐단면으로 되어 있다. 우벽(52)은, 차량 폭 방향으로 간격을 두고 저벽부(44)에 세워 마련된 좌우 한 쌍의 우측 세로벽(52A)과, 우측 세로벽(52A)의 상단부끼리를 좌우로 연결하는 우측 상벽(52B)과, 우측 세로벽(52A)의 상하 방향 중간 부분끼리를 좌우로 연결하는 우측 중간벽(52C)을 포함한다. 한편, 좌벽(53)은, 차량 폭 방향으로 간격을 두고 저벽부(44)에 세워 마련된 좌우 한 쌍의 좌측 세로벽(53A)과, 좌측 세로벽(53A)의 상단부끼리를 좌우로 연결하는 좌측 상벽(53B)과, 좌측 세로벽(53A)의 상하 방향 중간 부분끼리를 좌우로 연결하는 좌측 중간벽(53C)을 포함한다. 이상과 같이, 주벽부(46)는, 폐단면 구조의 프레임 부재로 형성되어 있다.
도 3에 나타내어지는 바와 같이, 주벽부(46)의 후단부에 있어서의 차량 폭 방향 양측은, 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패인 오목부(51)로 되어 있다(도 3에서는 차량 좌측의 오목부(51)만이 도시되어 있음.). 이 때문에, 케이스(22)의 내부의 차량 전후 방향을 따른 길이는, 차량 폭 방향 중앙부보다 차량 폭 방향 양단부쪽이 짧게 되어 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 차량 폭 방향 양측에 수납된 용기 본체부(18)는, 다른 용기 본체부(18)보다 차량 전후 방향(축 방향)의 길이가 짧은 용기로 되어 있다.
도 2에 나타내어지는 바와 같이, 덮개 부재(42)는, 알루미늄 합금 등에 의해 평판 형상으로 형성되어 있고 주벽부(46)와 대응하는 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 덮개 부재(42)의 후단부에 있어서의 차량 폭 방향 양단부에는, 주벽부(46)에 대응하여 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패인 오목부(42A)가 형성되어 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 덮개 부재(42)의 외주 단부에는 단차(42B)가 형성되어 있고, 이 단차(42B)보다 외주측의 부분이 주벽부(46)의 상면에 포개어져 볼트 등의 체결 부재에 의해 체결된다. 이와 같이 하여, 케이스 본체(40)의 상측의 개구가 덮개 부재(42)에 의해 폐색된다. 또한, 덮개 부재(42)와 용기 본체부(18)의 사이에는 간극이 마련되어 있어, 덮개 부재(42)와 용기 본체부(18)의 접촉에 의한 이음의 발생 등을 억제한 구조로 되어 있다.
여기서, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 저벽부(44)의 차량 전측에는, 장착 브래킷으로서의 제 1 장착 브래킷(60)이 마련되어 있다. 제 1 장착 브래킷(60)은 차량 폭 방향으로 간격을 두고 복수 마련되어 있고, 본 실시형태에서는 3개의 제 1 장착 브래킷(60)이 마련되어 있다.
도 4에 나타내어지는 바와 같이, 제 1 장착 브래킷(60)은, 저벽부(44) 및 전벽(48)(주벽부(46))에 접합되어 배관(20)을 지지하는 브래킷이다. 또한, 제 1 장착 브래킷(60)은, 지지부(60A)와, 다리부(60B)와, 전측 연장 돌출부(60C)를 포함한다.
지지부(60A)는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형으로 형성된 평판 형상의 부위이고, 저벽부(44)에 대하여 차량 상방으로 이간된 위치에 배치되어 있다. 또한, 지지부(60A)의 후단부 및 차량 폭 방향 양단부로부터 저벽부(44)측을 향하여 3개의 다리부(60B)가 연장 돌출되어 있다(도 4에서는 차량 후방측으로 연장 돌출된 다리부(60B)와 차량 우측으로 연장 돌출된 다리부(60B)만이 도시되어 있음.). 다리부(60B)는 각각, 지지부(60A)로부터 저벽부(44)를 향하여 비스듬히 하방으로 연장 돌출되어 있고, 다리부(60B)의 하단부는, 저벽부(44)를 따라 굴곡되어 저벽부(44)에 접합되어 있다.
전측 연장 돌출부(60C)는, 지지부(60A)의 전단부로부터 주벽부(46)를 향하여 비스듬히 상방측으로 연장 돌출되어 있고, 전측 연장 돌출부(60C)의 전단부는, 주벽부(46)를 따라 상방측으로 굴곡되어 전벽(48)(주벽부(46))에 접합되어 있다.
한편, 배관(20)에는 전측 장착편(36)이 마련되어 있다. 전측 장착편(36)은, 배관(20)의 이웃하는 장착부(20A)의 사이로부터 하방측으로 연장 돌출되어 있고, 이 전측 장착편(36)의 하단부에는, 차량 후방측으로 굴곡된 플랜지(36A)가 마련되어 있다. 그리고, 이 플랜지(36A)가 제 1 장착 브래킷(60)의 지지부(60A)에 포개져 있고, 볼트(100) 및 너트(102)에 의해 체결되어 있다.
도 2에 나타내어지는 바와 같이, 저벽부(44)의 차량 후측에는, 장착 브래킷으로서의 제 2 장착 브래킷(62)이 마련되어 있다. 제 2 장착 브래킷(62)은, 차량 폭 방향으로 간격을 두고 복수 마련되어 있고, 본 실시형태에서는 3개의 제 2 장착 브래킷(62)이 마련되어 있다(도 2에서는 2개의 제 2 장착 브래킷(62)만이 도시되어 있음.). 또한, 제 2 장착 브래킷(62)은, 제 1 장착 브래킷(60)과 차량 폭 방향에 대응하는 위치에 마련되어 있다.
도 5에 나타내어지는 바와 같이, 제 2 장착 브래킷(62)은, 저벽부(44)에 접합되어 배관(21)을 지지하는 브래킷이다. 또한, 제 2 장착 브래킷(62)은, 지지부(62A)와 다리부(62B)를 포함한다.
지지부(62A)는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형으로 형성된 평판 형상의 부위이고, 저벽부(44)에 대하여 차량 상방으로 이간된 위치에 배치되어 있다. 또한, 지지부(62A)의 중앙부에는, 지지부(62A)를 두께 방향으로 관통하는 제 1 장착 구멍(62C)이 형성되어 있다. 또한, 지지부(60A)의 전후 및 좌우의 단부로부터 저벽부(44)측을 향하여 4개의 다리부(62B)가 연장 돌출되어 있다. 다리부(62B)는 각각, 지지부(62A)로부터 저벽부(44)를 향하여 비스듬히 하방으로 연장 돌출되어 있고, 다리부(62B)의 하단부는, 저벽부(44)를 따라 굴곡되어 저벽부(44)에 접합되어 있다.
한편, 배관(21)에는 후측 장착편(38)이 마련되어 있다. 후측 장착편(38)은, 배관(21)의 이웃하는 장착부(21A)의 사이로부터 하방측으로 연장 돌출되어 있고, 이 후측 장착편(38)의 하단부에는, 차량 전방측으로 굴곡된 플랜지(38A)가 마련되어 있다.
여기서, 플랜지(38A)에는 제 2 장착 구멍(38B)이 형성되어 있고, 이 제 2 장착 구멍(38B)은, 용기 본체부(18)의 축 방향을 길이 방향으로 하는 긴 구멍으로 되어 있다. 그리고, 이 제 2 장착 브래킷(62)의 지지부(62A)에 형성된 제 1 장착 구멍(62C)과, 플랜지(38A)의 제 2 장착 구멍(38B)에 볼트(104)가 삽입 통과되어 있다. 그리고, 볼트(104)가 지지부(62A)의 하면측에서 너트(106)에 비틀어 넣어져 있고, 양자(지지부(62A) 및 플랜지(38A))가 체결되어 있다.
또한, 제 2 장착 브래킷(62)과 후측 장착편(38)의 사이에는 수지 칼라(63)가 마련되어 있고, 이 수지 칼라(63)가 지지부(62A) 및 플랜지(38A)에 함께 체결되어 있다. 수지 칼라(63)는, 칼라 어퍼(64)와 칼라 로어(65)로 구성되어 있고, 칼라 어퍼(64)는, 볼트(104)의 축 방향을 따라 연장되는 어퍼측 통 형상부(64A)를 구비하고 있다. 어퍼측 통 형상부(64A)의 내경은, 볼트(104)의 축부 보다 약간 대경으로 형성되어 있고, 이 어퍼측 통 형상부(64A)에 볼트(104)의 축부가 삽입 통과되어 있다. 또한, 어퍼측 통 형상부(64A)의 상단부로부터 직경 방향 외측으로 플랜지부(64B)가 연장 돌출되어 있다.
칼라 로어(65)는, 볼트(104)의 축 방향을 따라 연장되는 로어측 통 형상부(65A)를 구비하고 있고, 이 로어측 통 형상부(65A)에 어퍼측 통 형상부(64A)가 삽입 통과되어 있다. 또한, 로어측 통 형상부(65A)의 상단부로부터 직경 방향 외측으로 상측 플랜지부(65B)가 연장 돌출되어 있고, 이 상측 플랜지부(65B)가 칼라 어퍼(64)의 플랜지부(64B)와 후측 장착편(38)의 플랜지(38A)의 사이에 끼워져 있다. 또한, 로어측 통 형상부(65A)의 하단부로부터 직경 방향 외측으로 하측 플랜지부(65C)가 연장 돌출되어 있고, 이 하측 플랜지부(65C)가 후측 장착편(38)의 플랜지(38A)와 제 2 장착 브래킷(62)의 지지부(62A)의 사이에 끼워져 있다. 이상과 같이, 후측 장착편(38)은, 제 2 장착 브래킷(62)에 대하여 용기 본체부(18)의 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 제 1 장착 브래킷(60) 및 제 2 장착 브래킷(62)에 의해 용기 본체부(18)의 양측의 배관(20) 및 배관(21)이 지지되어 있다. 즉, 용기 본체부(18)는, 저벽부(44)에 대하여 비접촉의 상태(띄운 상태)로 제 1 장착 브래킷(60) 및 제 2 장착 브래킷(62)에 지지되어 있다.
(작용 및 효과)
다음에, 본 실시형태의 작용 및 효과를 설명한다.
본 실시형태의 차량(11)에 탑재된 고압 용기 유닛(10)은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 복수 배열된 원통 형상의 용기 본체부(18)를 구비하고 있다. 또한, 이들 용기 본체부(18)는 각각, 축 방향의 일단부가 배관(20)에 의해 연결되어 있고, 축 방향의 타단부가 배관(21)에 의해 연결되어 있다. 그리고, 이 배관(20, 21)에 의해 용기 본체부(18)의 내부가 서로 연통되어 있다. 또한, 배관(20)에는 도출관(32)이 마련되어 있고, 이 도출관(32)에 밸브(34)가 장착되어 있다. 이에 의해, 대용량화를 위해 용기 본체부(18)의 수를 늘린 경우라도, 이 밸브(34)만을 개폐하여 연료의 충전 및 공급을 행할 수 있다. 즉, 복수의 용기 본체부(18)를 유닛화하여 1개의 고압 용기로서 기능시킬 수 있어, 간이한 구조로 대용량화가 가능해진다. 또한, 배관(20)이 고압 용기 유닛(10)의 차량 전방측에 마련되게 되므로, 차량 전부에 배치된 FC 스택(14)으로의 연료의 공급을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 용기 본체부(18) 및 배관(20, 21)이 상자 형상의 케이스(22)에 수납되어 있고, 도출관(32)이 배관(20)로부터 케이스(22)의 외부로 도출되어 있다. 이와 같이 복수의 용기 본체부(18)를 케이스(22)에 수납함으로써, 용기 본체부(18) 및 배관(20, 21)을 보호할 수 있어, 내충격 성능을 확보할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 고압 용기 유닛(10)에서는, 내충격 성능을 확보하면서, 간이한 구조로 대용량화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 케이스(22)의 외부로 도출된 도출관(32)에 밸브(34)가 장착된 구조이기 때문에, 케이스(22)의 덮개 부재(42)를 닫은 상태에서도 밸브(34)로의 액세스가 가능하게 되어 있다. 즉, 밸브(34)로부터 튜브 등을 분리할 때에 덮개 부재(42)를 열 필요가 없어, 밸브(34)가 케이스(22) 내에 마련된 구조와 비교하여 서비스성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도출관(32)이 용기 본체부(18)의 배열 방향의 중간 부분에 마련되어 있기 때문에, 배관(20)을 통하여 복수의 용기 본체부에 연료를 충전할 때에, 배관(20)의 중간 부분에 마련된 도출관(32)을 지나 각 용기 본체부(18)에 대략 균등하게 연료가 흐른다. 이 때문에, 각각의 용기 본체부(18)에 충전되는 연료의 양이 치우치는 것을 억제할 수 있다. 또한, 각 용기 본체부(18)에 충전된 연료를 외부로 공급할 때에는, 각 용기 본체부(18)로부터 동일한 정도의 양의 연료를 공급할 수 있다. 여기서, 용기 본체부(18)의 내부의 압력이 매우 높은 경우, 압력 변화에 따라 온도가 크게 변동되지만, 본 실시형태에서는 각 용기 본체부(18) 내의 연료의 양이 동일한 정도로 변화한다. 이 때문에, 용기 본체부(18) 내의 압력 변화에 따라 케이스(22) 내에서 각 용기 본체부(18)의 온도가 불규칙한 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 케이스(22)가 케이스 본체(40)와 덮개 부재(42)를 포함하여 구성되어 있기 때문에, 이물 등이 케이스 본체(40)의 내부에 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 케이스 본체(40)의 주벽부(46)가 폐단면 구조로 되어 있기 때문에, 주벽부(46)를 판 형상의 부재로 형성한 구조와 비교하여, 주벽부(46)의 변형을 억제할 수 있다. 이 결과, 케이스(22) 내의 용기 본체부(18)에 입력되는 충격을 저감할 수 있다. 즉, 케이스(22) 내로의 이물의 침입을 억제하여, 추가로 케이스(22)의 내충격 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 용기 본체부(18)가 저벽부(44)에 대하여 비접촉의 상태에서 제 1 장착 브래킷(60) 및 제 2 장착 브래킷(62)에 지지되어 있다. 즉, 용기 본체부(18)가 저벽부(44)로부터 뜬 상태로 되어 있다. 이에 의해, 예를 들면, 케이스(22)가 노면과 간섭했을 때에 저벽부(44)로부터 용기 본체부(18)로 직접 충격이 입력되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 저벽부(44)와 용기 본체부(18)가 접촉하는 것에 의한 이음의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시형태의 차량(11)은, 플로어 패널(16)의 하방에 고압 용기 유닛(10)을 배치함으로써, 캐빈 공간이나 러기지 공간을 좁게 하지 않고, 고압 용기 유닛(10)의 배치 스페이스를 확보할 수 있다. 또한, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 케이스(22)의 차량 후방측의 단부에 있어서의 차량 폭 방향 양측이 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패여 있기 때문에, 연료의 용량을 확보하면서, 케이스(22)의 후단부의 모서리가 타이어 등의 주변 부품에 간섭하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 용기 본체부(18)의 차량 전방측의 단부의 위치가 일치시켜져 있었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6에 나타내어지는 변형례의 구성을 채용해도 된다.
(변형례)
도 6에 나타내어지는 바와 같이, 본 변형례의 고압 용기 유닛(70)에서는, 차량 전후 방향을 축 방향으로 하여 차량 폭 방향으로 복수의 용기 본체부(18)가 배치되어 있고, 차량 폭 방향의 중앙측에 배치된 7개의 용기 본체부(18)는 축 방향으로 동일한 길이로 형성되어 있다.
한편, 차량 좌측의 2개의 용기 본체부(18)와 차량 우측의 2개의 용기 본체부(18)는, 다른 용기 본체부(18)와 비교하여 차량 전후 방향(축 방향)의 길이가 짧게 형성되어 있다. 그리고, 이들 4개의 용기 본체부(18)의 후단부는, 다른 용기 본체부(18)의 후단부보다 차량 전방측에 위치하고 있다. 또한, 이들 4개의 용기 본체부(18)의 전단부는, 다른 용기 본체부(18)의 전단부보다 차량 후방측에 위치하고 있다. 또한, 도 6에서는 설명의 편의상, 고압 용기 유닛(70)을 간략적으로 표현하고 있어, 배관(20, 21)이나 밸브(34)의 도시를 생략하고 있다.
고압 용기 유닛(70)은, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 한 쌍의 로커(72)에 체결되어 있다. 또한, 로커(72)보다 차량 전방측에는, 좌우 한 쌍의 프론트 사이드 멤버(74)가 마련되어 있고, 이들 프론트 사이드 멤버(74)는, FC 스택(14) 및 도시하지 않은 파워 컨트롤 유닛(PCU)을 사이에 두도록 하여 차량 전후 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 프론트 사이드 멤버(74)의 후단부는, 차량 폭 방향 내측 또한 차량 후방측으로 볼록해지도록 만곡되어 로커(72)에 접속되어 있다.
한편, 로커(72)보다 차량 후방측에는, 좌우 한 쌍의 리어 사이드 멤버(76)가 마련되어 있고, 이 리어 사이드 멤버(76)에는 서스펜션 멤버(77)가 장착되어 있다. 그리고, 평면에서 볼 때 서스펜션 멤버(77)와 고압 용기 유닛(70)의 사이에 구동 모터(12)가 배치되어 있다. 그리고, 리어 사이드 멤버(76)의 전단부는, 차량 폭 방향 내측 또한 차량 전방측으로 볼록해지도록 만곡되어 로커(72)에 접속되어 있다.
여기서, 고압 용기 유닛(70)의 케이스 본체(40)의 주벽부(46)를 구성하는 후벽(50)의 차량 폭 방향 양단부는, 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패인 오목부(51)로 되어 있다. 또한, 주벽부(46)를 구성하는 전벽(48)의 차량 폭 방향 양단부는, 평면에서 볼 때 차량 후방측으로 패인 오목부(71)로 되어 있다. 환언하면, 케이스 본체(40)의 주벽부(46)는, 차량 폭 방향 중앙 부분이 차량 전후 방향으로 확대된 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 차량의 골격 부재나 주변 부재와 케이스 본체(40)의 간섭을 억제하면서, 용기 본체부(18)의 축 방향의 길이를 길게 할 수 있어, 용량을 확보할 수 있다.
<제 2 실시형태>
다음에, 제 2 실시형태에 관련된 고압 용기 유닛(80)에 대하여, 도 7∼9를 참조하여 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
도 7에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시형태의 고압 용기 유닛(80)은, 케이스(22)를 제외하고 제 1 실시형태와 동일한 구성으로 되어 있다. 그리고, 본 실시형태의 케이스(22)는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형의 상자 형상으로 형성되어 있고, 케이스 본체(40)와 덮개 부재(81)를 포함한다.
케이스 본체(40)는 상측이 개구된 상자체이고, 저벽부(44)와 주벽부(46)를 포함한다. 저벽부(44)는, 알루미늄 합금 등에 의해 형성되어 있고, 평면에서 볼 때 각이 둥글려진 대략 직사각형으로 되어 있다. 주벽부(46)는, 저벽부(44) 상에 세워 마련되어 있고, 알루미늄 합금의 압출 성형품에 의해 형성된 것이며, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상을 이루고 있다. 또한, 주벽부(46)는, 차량 전방측에서 차량 폭 방향으로 연장된 전벽(48)과, 차량 후방측에서 차량 폭 방향으로 연장된 후벽(50)과, 전벽(48) 및 후벽(50)의 양단부끼리를 차량 전후 방향으로 연결하는 우벽(52) 및 좌벽(53)을 포함한다.
여기서, 저벽부(44)의 상면측(용기 본체부(18)측)에는, 하중 전달부로서의 하측 보강 부재(82)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 일례로서, 차량 전후 방향으로 간격을 두고 3개의 하측 보강 부재(82)가 마련되어 있고, 각각 주벽부(46)의 대향하는 벽부 사이에 마련되어 있다. 구체적으로는, 하측 보강 부재(82)는 각각, 주벽부(46)의 우벽(52)과 좌벽(53)을 연결하도록 마련되어 있다.
또한, 하측 보강 부재(82)는 각각, 차량 폭 방향으로부터 보아 차량 하방측에 개방된 단면 대략 해트 형상으로 형성되어 있고, 하측 보강 부재(82)의 전단부 및 후단부로부터 각각 저벽부(44)를 따라 플랜지부(82A)가 연장 돌출되어 있다. 그리고, 이 플랜지부(82A)가 저벽부(44)에 포개진 상태로 접합되어 있다. 이 때문에, 하측 보강 부재(82)는, 저벽부(44)와의 사이에서 폐단면을 구성하고 있다.
한편, 덮개 부재(81)는, 알루미늄 합금 등에 의해 평판 형상으로 형성되어 있고 주벽부(46)와 대응하는 형상으로 되어 있다. 또한, 덮개 부재(81)의 네 모서리에는, 관통 구멍(81A)이 형성되어 있고, 케이스(22) 내의 기체가 이 관통 구멍(81A)을 통하여 외부로 방출 가능하게 구성되어 있다.
여기서, 케이스(22)(덮개 부재(81))의 하면측(용기 본체부(18)측)에는, 하중 전달부로서의 상측 보강 부재(84)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는 일례로서, 차량 전후 방향으로 간격을 두고 3개의 상측 보강 부재(84)가 마련되어 있고, 각각 덮개 부재(81)의 폭 방향 일단부로부터 타단부까지 연장되어 있다. 또한, 3개의 상측 보강 부재(84)는, 하측 보강 부재(82)와 대응하는 위치에 형성되어 있다.
도 8의 (A)에 나타내어지는 바와 같이, 상측 보강 부재(84)는 각각, 차량 폭 방향으로부터 보아 차량 상방측에 개방된 단면 대략 해트 형상으로 형성되어 있고, 상측 보강 부재(84)의 전단부 및 후단부로부터 각각 덮개 부재(81)를 따라 플랜지부(84A)가 연장 돌출되어 있다. 그리고, 이 플랜지부(84A)가 덮개 부재(81)에 포개진 상태로 접합되어 있다. 이 때문에, 상측 보강 부재(84)는, 덮개 부재(81)와의 사이에서 폐단면을 구성하고 있다.
여기서, 도 7에 나타내어지는 바와 같이, 덮개 부재(81)에 있어서의 차량 폭 방향 중앙 부분에는, 팽출부(86)가 형성되어 있다. 팽출부(86)는, 상측 보강 부재(84)와 대응하는 위치에 형성되어 있고, 도 8의 (B)에 나타내어지는 바와 같이, 상측 보강 부재(84)를 타고 넘도록 덮개 부재(81)를 부분적으로 팽출시킴으로써 형성되어 있다. 이 때문에, 팽출부(86)와 상측 보강 부재(84)의 사이에는 공간이 형성되고, 이 공간이 통풍 경로(88)로 되어 있다.
또한, 팽출부(86)에는 통기 구멍(86A)이 형성되어 있다. 통기 구멍(86A)은, 통기 경로(88)에 형성되어 있고, 통기 경로(88)에 흘러 온 기체를 케이스(22)의 외측으로 방출 가능하게 구성되어 있다.
(작용 및 효과)
다음에, 본 실시형태의 작용 및 효과를 설명한다.
본 실시형태에서는, 케이스(22)에 충돌 하중 등의 하중이 입력되었을 때에, 이 하중을 상측 보강 부재(84) 및 하측 보강 부재(82)를 개재하여 케이스(22)의 반충돌측으로 전달시킬 수 있다. 예를 들면, 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 차량의 측면 충돌 시에 차량 좌측의 로커(72)에 충돌 하중이 입력된 경우, 이 충돌 하중이 좌벽(53)으로부터 상측 보강 부재(84) 및 하측 보강 부재(82)로 각각 분산되어, 차량 폭 방향에 전달된다. 그리고, 충돌 하중이 우벽(52)으로부터 차량 우측의 로커(72)로 전달된다. 이와 같이 (충돌)하중을 전달시킴으로써, 내하중 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는, 케이스(22)의 저벽부(44) 및 덮개 부재(81)의 양측에 하중 전달부로서의 보강 부재가 마련되어 있기 때문에, 저벽부(44) 및 덮개 부재(81)의 일방에만 보강 부재가 마련된 구성과 비교하여, 하중의 전달 경로가 증가하여, 내하중 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 덮개 부재(81)에 있어서의 상측 보강 부재(84)와의 사이에 통풍 경로(88)가 마련되어 있고, 이 통풍 경로(88)에는 통기 구멍(86A)이 형성되어 있다. 이에 의해, 케이스(22) 내의 기체가 상측 보강 부재(84)에 가로막혀 케이스(22)의 내부에 체류하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 케이스(22) 내의 기체를 효과적으로 케이스(22)의 외부로 방출시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 케이스(22)의 덮개 부재(81) 및 저벽부(44)의 양측에 보강 부재를 마련하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상측 보강 부재(84)만이 마련된 구성으로 해도 되고, 하측 보강 부재(82)만이 마련된 구성으로 해도 된다. 이러한 구성에서는, 상측 보강 부재(84) 및 하측 보강 부재(82)의 양방을 구비한 구성과 비교하여 하중의 전달 경로가 감소하지만, 보강 부재가 없는 구성보다 내하중 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 덮개 부재(81)의 하면측에 상측 보강 부재(84)를 마련하고, 저벽부(44)의 상면측에 하측 보강 부재(82)를 마련하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 덮개 부재(81)의 상면측에 상측 보강 부재(84)를 마련한 구성으로 해도 된다. 이 경우에서도 충돌 하중을 반충돌측으로 전달시키는 기능을 가진다. 단, 덮개 부재(81)의 상면측에 상측 보강 부재(84)를 마련한 경우, 상측 보강 부재(84)가 차량 상방측으로 돌출하기 때문에, 공간 절약화의 관점에서 덮개 부재(81)의 하면측에 상측 보강 부재(84)를 마련한 쪽이 바람직하다.
<제 3 실시형태>
다음에, 제 3 실시형태에 관련된 고압 용기 유닛(90)에 대하여, 도 10, 11을 참조하여 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
도 10에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시형태의 고압 용기 유닛(90)은, 원통 형상의 용기 본체부(18)를 복수 구비하고 있다. 여기서, 이들 용기 본체부(18)는 각각, 차량 폭 방향을 축 방향으로 하여 차량 전후 방향으로 복수 배열되어 있다.
또한, 고압 용기 유닛(90)에 있어서의 차량 후방측에 배열된 용기 본체부(18)는, 차량 상하 방향으로 복수 포개어 쌓여 있다. 즉, 다단 쌓기로 되어 있다. 구체적으로는, 도 11에 나타내어지는 바와 같이, 1단째의 용기 본체부(18)는, 차량 전후 방향으로 13개 배열되어 있고, 이 13개의 용기 본체부(18) 중, 후방측의 4개의 용기 본체부(18)의 위에는, 3개의 용기 본체부(18)가 적재되어 있다. 그리고, 3개의 용기 본체부(18)는 각각, 1단째의 용기 본체부(18)의 사이의 위치에(서로 다르게) 배치되어 2단째를 구성하고 있다.
2단째의 용기 본체부(18)의 위에는, 2개의 용기 본체부(18)가 적재되어 있다. 그리고, 이들 2개의 용기 본체부(18)는 각각, 2단째의 용기 본체부(18)의 사이의 위치에(서로 다르게) 배치되어 3단째를 구성하고 있다. 이상과 같이, 본 실시형태에서는, 고압 용기 유닛(90)의 차량 후방측에 용기 본체부(18)가 3단 적재되어 있다.
도 10에 나타내어지는 바와 같이, 용기 본체부(18)는 케이스(93)에 수납되어 있다. 케이스(93)는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형의 상자 형상으로 형성되어 있고, 케이스 본체(94)와 덮개 부재(91)(도 11 참조)를 포함한다.
케이스 본체(94)는 상측이 개구된 상자체이고, 저벽부(95)와 주벽부(96)를 포함한다. 저벽부(95)는, 알루미늄 합금 등에 의해 형성되어 있고, 평면에서 볼 때 각이 둥글려진 대략 직사각형으로 되어 있다.
주벽부(96)는, 차량 전방측에서 차량 폭 방향으로 연장된 전벽(96A)과, 차량 후방측에서 차량 폭 방향으로 연장된 후벽(96B)과, 전벽(96A) 및 후벽(96B)의 양단부끼리를 차량 전후 방향으로 연결하는 우벽(96C) 및 좌벽(96D)을 포함한다. 또한, 전벽(96A), 후벽(96B), 우벽(96C) 및 좌벽(96D)은 각각 폐단면 구조로 되어 있다.
여기서, 전벽(96A)의 차량 폭 방향 양단부는, 평면에서 볼 때 차량 후방측으로 패인 전측 오목부(97)로 되어 있다. 또한, 후벽(96B)의 차량 폭 방향 양단부는, 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패인 후측 오목부(98)로 되어 있다.
도 11에 나타내어지는 바와 같이, 덮개 부재(91)는, 케이스 본체(94)의 주벽부(96)의 상면에 포개져 볼트 등의 체결 부재에 의해 체결되어 있다. 여기서, 본 실시형태의 덮개 부재(91)는 단차가 마련되어 있다. 구체적으로는, 덮개 부재(91)에 있어서의 차량 후부가 차량 전부보다 상방에 위치하도록 단차가 마련되어 있고, 3단으로 적재된 용기 본체부(18)의 높이에 대응하도록 형성되어 있다.
또한, 고압 용기 유닛(90)는, 플로어 패널(99)의 차량 하방측에 배치되어 있고, 고압 용기 유닛(90)에 있어서의 용기 본체부(18)가 적재된 부분은, 뒷좌석 시트가 장착되는 부분으로 되어 있다.
도 10에 나타내어지는 바와 같이, 고압 용기 유닛(90)은, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 한 쌍의 로커(72)에 체결되어 있다. 또한, 로커(72)보다 차량 전방측에는, 좌우 한 쌍의 프론트 사이드 멤버(74)가 마련되어 있고, 이들 프론트 사이드 멤버(74)는, FC 스택(14) 및 도시하지 않은 파워 컨트롤 유닛(PCU)을 사이에 두도록 하여 차량 전후 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 프론트 사이드 멤버(74)의 후단부는, 차량 폭 방향 내측 또한 차량 후방측으로 볼록해지도록 만곡되어 로커(72)에 접속되어 있다.
한편, 로커(72)보다 차량 후방측에는, 좌우 한 쌍의 리어 사이드 멤버(76)가 마련되어 있고, 이 리어 사이드 멤버(76)에는 서스펜션 멤버(77)가 장착되어 있다. 그리고, 평면에서 볼 때 서스펜션 멤버(77)와 고압 용기 유닛(70)의 사이에 구동 모터(12)가 배치되어 있다. 그리고, 리어 사이드 멤버(76)의 전단부는, 차량 폭 방향 내측 또한 차량 전방측으로 볼록해지도록 만곡되어 로커(72)에 접속되어 있다.
또한, 프론트 사이드 멤버(74)와 리어 사이드 멤버(76)를 차량 전후 방향으로 연결하는 언더 리인포스먼트(92)가 연장되어 있고, 평면에서 볼 때 언더 리인포스먼트(92)의 사이에 고압 용기 유닛(90)이 배치되어 있다.
(작용 및 효과)
다음에, 본 실시형태의 작용 및 효과를 설명한다.
본 실시형태에서는, 용기 본체부(18)의 축 방향이 차량 폭 방향으로 되어 있기 때문에, 예를 들면 차량 전부에 배치한 FC 스택(14)이나 파워 컨트롤 유닛 등을 차량 후방측으로 이동한 경우라도, 용기 본체부(18)의 축 방향의 길이에는 영향을 주지 않는다. 즉, 차량 전부 또는 차량 후부에 배치된 부품의 크기에 관계없이 용기 본체부(18)의 축 방향의 길이를 일정하게 유지할 수 있다. 이 결과, 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 용기 본체부(18)를 포개어 쌓음으로써, 연료(수소 가스)의 용량을 증가시킬 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 뒷좌석 시트의 하방의 스페이스를 이용하여 용기 본체부(18)를 포개어 쌓고 있기 때문에, 차실 내의 스페이스가 감소하는 것을 억제할 수 있다.
이상, 제 1∼제 3 실시형태에 관련된 고압 용기 유닛 및 연료 전지 차량에 대하여 설명하였으나, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 다양한 양태로 실시할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 용기 본체부(18)의 축 방향의 양단부를 배관(20, 21)으로 연결하였으나, 이에 한정되지 않고, 용기 본체부(18)의 전단부만을 배관(20)으로 연결한 구조로 해도 된다. 이 경우라도, 배관(20)을 통하여 각 용기 본체부(18)의 내부를 연통시킴으로써, 복수의 용기 본체부(18)를 유닛화하여 1개의 고압 용기로서 기능시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 용기 본체부(18)를 각각, 동체부(24)와, 제 1 보강층(26)과, 구금(30)과 제 2 보강층(28)을 포함하여 구성하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 용기 본체부(18)에 제 2 보강층(28)을 마련하지 않고, 케이스(22)를 보강하여 내충격 성능을 확보하는 구조로 해도 된다. 또한, 제 1 보강층(26)이나 제 2 보강층(28)의 재질이나 섬유 방향은, 용기 본체부(18)에 요구하게 하는 내충격 성능에 따라 적절히 변경해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 케이스(22)를 케이스 본체(40)와 덮개 부재(42)로 구성하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 덮개 부재(42)를 마련하지 않고 케이스 본체(40)만으로 케이스(22)를 구성해도 된다. 또한, 주벽부(46)를 플로어 패널(16)에 밀착시킴으로써, 플로어 패널(16)을 케이스 본체(40)의 덮개 부재로서 기능시킨 구조로 해도 된다.
또한, 용기 본체부(18)의 배열의 방법이나 케이스(22)의 형상에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 실시형태에서는 차량 폭 방향으로 1단으로 용기 본체부(18)를 배열하였으나, 이러한 용기 본체부(18)의 위에 용기 본체부(18)를 포개어 2단의 구성으로 해도 된다.

Claims (11)

  1. 원통 형상으로 형성되고, 축 방향의 적어도 일단부에 개구부를 구비함과 함께, 복수 배열된 용기 본체부와,
    상기 용기 본체부의 각각의 상기 개구부에 접속되어 복수의 상기 용기 본체부를 연결함과 함께, 상기 용기 본체부의 내부를 서로 연통시키는 유로를 구비한 연결 부재와,
    상자 형상으로 형성되고, 복수의 상기 용기 본체부 및 상기 연결 부재가 수납되는 케이스와,
    연결 부재에 마련되고, 상기 케이스에 형성된 관통 구멍을 통하여 상기 케이스의 외부로 도출됨과 함께, 상기 유로를 개폐 가능한 밸브가 장착되는 도출관을 가지는 고압 용기 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도출관은, 상기 연결 부재에 있어서의 상기 용기 본체부의 배열 방향의 중간 부분에 마련되어 있는 고압 용기 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스는, 저벽부와 당해 저벽부 상에 세워 마련되어 복수의 상기 용기 본체부의 주위를 둘러싸는 프레임 형상의 주벽부를 구비한 케이스 본체와, 덮개 부재를 포함하고,
    상기 케이스 본체의 상기 주벽부는, 폐단면 구조로 되어 있는 고압 용기 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저벽부에는 장착 브래킷이 마련되어 있고,
    상기 용기 본체부는, 상기 저벽부에 대하여 비접촉의 상태가 되도록 상기 장착 브래킷을 개재하여 설치되어 있는 고압 용기 유닛.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 케이스에 있어서의 상기 저벽부 및 상기 덮개 부재의 적어도 일방에는, 대향하는 상기 주벽부 사이에 폐단면 구조의 하중 전달부가 마련되어 있는 고압 용기 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하중 전달부는, 상기 덮개 부재의 상기 용기 본체부측에 마련되어 있고,
    상기 덮개 부재에 있어서의 상기 하중 전달부와의 사이에는 통기 경로가 마련되고,
    상기 통기 경로에는, 상기 케이스의 외측으로 기체를 방출 가능한 통기 구멍이 형성되어 있는 고압 용기 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 고압 용기 유닛이 탑재된 연료 전지 차량으로서,
    상기 고압 용기 유닛이 차실의 플로어면을 구성하는 플로어 패널의 차량 하방측에 배치되어 있는 연료 전지 차량.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 용기 본체부는, 차량 전후 방향을 축 방향으로 하여 차량 폭 방향으로 복수 배열되어 있는 연료 전지 차량.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 용기 본체부는, 차량 폭 방향을 축 방향으로 하여 차량 전후 방향으로 복수 배열되어 있는 연료 전지 차량.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고압 용기 유닛에 있어서의 차량 후방측에 배열된 상기 용기 본체부는, 차량 상하 방향으로 복수 포개어 쌓여 있는 연료 전지 차량.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스의 차량 후방측의 단부에 있어서의 차량 폭 방향 양측이 평면에서 볼 때 차량 전방측으로 패여 있는 연료 전지 차량.
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