(57)【要約】【課題】所定の開放温度以上で開放されることで容器のガスを放出する放出部を有する構成において、高温状態の放出部におけるガス放出の動作開始が遅れることを抑制することができる車両用ガス供給システムを得る。【解決手段】ガス供給システム２０は、チャンバ２２と、フロントマニホールド２４と、循環パイプ２６と、溶栓弁２８とを有する。チャンバ２２は、水素ガスＧを収容する。フロントマニホールド２４は、チャンバ２２に接続され水素ガスＧが流れる。循環パイプ２６は、フロントマニホールド２４に対して水素ガスＧを流通可能に設けられ、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。溶栓弁２８は、チャンバ２２から離れてフロントマニホールド２４に設けられ且つ循環パイプ２６から熱が伝達され、所定の開放温度以上で開放されることでチャンバ２２の水素ガスＧ及びフロントマニホールド２４の水素ガスＧを外部へ放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを収容する容器と、
前記容器に接続されガスが流れる流路部と、
前記流路部に対してガスを流通可能に設けられ、前記容器の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する配管と、
前記容器から離れて前記流路部に設けられ且つ前記配管から熱が伝達され、所定の開放温度以上で開放されることで前記容器のガス及び前記流路部のガスを外部へ放出する放出部と、
を有する車両用ガス供給システム。
【請求項２】
前記放出部と前記配管とが接触されている請求項１に記載の車両用ガス供給システム。
【請求項３】
前記放出部及び前記配管に接触され、前記配管から前記放出部へ熱を伝達させる伝達部材が設けられた請求項１に記載の車両用ガス供給システム。
【請求項４】
前記配管は、前記容器から流れたガスを前記流路部へ循環させる循環配管である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用ガス供給システム。
【請求項５】
前記流路部は、前記容器に対して車両前後方向の前側に配置され、
前記配管は、前記流路部よりも車両後方側から前記流路部に向けてガスの充填が行われる充填配管である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用ガス供給システム。
【請求項６】
前記流路部は、前記容器に対して車両前後方向の後側に配置され、
前記配管は、前記流路部から車両前方側へ延在され且つ前記流路部からガスが供給される供給配管である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ガス供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ガスを収容するタンク本体と、所定の温度以上に加熱された場合に、タンク本体に収容されたガスを放出する安全弁と、安全弁に熱を伝える伝導部材と、伝導部材の少なくとも一部を覆う断熱部材とを備えたガス収容タンクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０５６７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のガス収容タンクでは、容器としてのタンク本体に、放出部としての安全弁が直接、接続されている。このため、容器及び伝導部材の周囲が高温状態となった場合に、伝導部材から放出部に伝達されるはずの熱の一部が、容器の温度を上げることに消費されてしまうので、放出部の温度が上がり難くなる可能性がある。放出部の温度が上がり難くなるということは、高温状態の放出部におけるガス放出の動作開始が遅れることを意味する。このように、所定の開放温度以上で開放されることで容器のガスを放出する放出部を有する構成において、高温状態の放出部におけるガス放出の動作開始が遅れることを抑制するには、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、所定の開放温度以上で開放されることで容器のガスを放出する放出部を有する構成において、高温状態の放出部におけるガス放出の動作開始が遅れることを抑制することができる車両用ガス供給システムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様の車両用ガス供給システムは、ガスを収容する容器と、前記容器に接続されガスが流れる流路部と、前記流路部に対してガスを流通可能に設けられ、前記容器の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する配管と、前記容器から離れて前記流路部に設けられ且つ前記配管から熱が伝達され、所定の開放温度以上で開放されることで前記容器のガス及び前記流路部のガスを外部へ放出する放出部と、を有する。
【０００７】
第１態様の車両用ガス供給システムでは、配管を含む容器の周辺部が高温状態となった場合に、配管において熱が伝達される。配管の熱伝導率は、容器の熱伝導率よりも高いので、配管における熱伝達の速度は、容器における熱伝達の速度よりも速くなる。そして、この熱は、配管から放出部に伝達される。放出部では、配管から熱が供給されることで温度が上がる。放出部の温度が所定の開放温度以上となった場合には、放出部が開放されることで、容器のガス及び流路部のガスの一部が、放出部から外部へ放出される。これにより、容器内部のガスの圧力が低くなる。
【０００８】
ここで、放出部は、容器から離れて流路部に設けられている。このため、配管から放出部へ伝達される熱が、容器に伝達されて消費されることがなくなる。これにより、放出部の温度が上がり難くなることが抑制される。つまり、放出部の温度が所定の開放温度となるまでの間に、放出部の温度上昇が抑制され難くなるので、高温状態の放出部におけるガス放出の動作開始が遅れることを抑制することができる。
【０００９】
本発明の第２態様の車両用ガス供給システムは、前記放出部と前記配管とが接触されている特徴を備えていてもよい。
【００１０】
第２態様の車両用ガス供給システムでは、放出部と配管とが接触されていることで、配管から放出部へ熱を伝達させる部材を別途、設けなくて済むので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００１１】
本発明の第３態様の車両用ガス供給システムは、前記放出部及び前記配管に接触され、前記配管から前記放出部へ熱を伝達させる伝達部材が設けられた特徴を備えていてもよい。
【００１２】
第３態様の車両用ガス供給システムでは、放出部と配管とを接触させることが難しい構成であっても、伝達部材が放出部及び配管に接触されることで、配管から放出部へ熱が伝達される。これにより、放出部及び配管の配置に関係無く、配管から放出部へ熱を伝達させることができるので、放出部及び配管の配置の自由度を上げることができる。
【００１３】
本発明の第４態様の車両用ガス供給システムの前記配管は、前記容器から流れたガスを前記流路部へ循環させる循環配管である特徴を備えていてもよい。
【００１４】
第４態様の車両用ガス供給システムでは、容器から循環配管へ流れたガスが、循環配管の内部を流れて流路部へ流れることで、ガスの循環が行われる。ここで、循環配管の一部が高温状態となった場合に、熱が、循環配管から放出部へ伝達される。このように、循環配管において熱伝達が行われることで、熱伝達用の配管と循環配管とを別々に設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００１５】
本発明の第５態様の車両用ガス供給システムの前記流路部は、前記容器に対して車両前後方向の前側に配置され、前記配管は、前記流路部よりも車両後方側から前記流路部に向けてガスの充填が行われる充填配管である特徴を備えていてもよい。
【００１６】
第５態様の車両用ガス供給システムでは、流路部が車両前後方向の前側に配置されていることで、放出部も車両前後方向の前側に配置されている。そして、充填配管において、車両前後方向の前側の流路部へ向けてガスの充填が行われる。ここで、車両後方側が高温状態となった場合に、車両後方側で生じた熱が、充填配管を介して放出部へ伝達される。このように、充填配管において熱伝達を行うことで、熱伝達用の配管と充填配管とを別々に設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００１７】
本発明の第６態様の車両用ガス供給システムの前記流路部は、前記容器に対して車両前後方向の後側に配置され、前記配管は、前記流路部から車両前方側へ延在され且つ前記流路部からガスが供給される供給配管である特徴を備えていてもよい。
【００１８】
第６態様の車両用ガス供給システムでは、流路部が車両前後方向の後側に配置されていることで、放出部も車両前後方向の後側に配置されている。そして、供給配管において、車両前方側から車両前後方向の後側の流路部へ向けて、ガスの充填が行われる。ここで、車両前方側が高温状態となった場合に、車両前方側で生じた熱が、供給配管を介して放出部へ伝達される。このように、供給配管において熱伝達を行うことで、熱伝達用の配管と供給配管とを別々に設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、所定の開放温度以上で開放されることで容器のガスを放出する放出部を有する構成において、高温状態の放出部におけるガス放出の動作開始が遅れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るガス供給システムが適用された車両の一部を示す平面図である。
【図２】図１に示される車両及びガス供給システムを車幅方向から見た側面図である。
【図３】図１に示されるガス供給システムにおいてガスが循環される状態を示す平面図である。
【図４】第２実施形態に係るガス供給システムが適用された車両の一部を示す平面図である。
【図５】図４に示される車両及びガス供給システムを車幅方向から見た側面図である。
【図６】図４に示されるガス供給システムにおいてガスが循環される状態を示す平面図である。
【図７】第３実施形態に係るガス供給システムが適用された車両の一部を示す平面図である。
【図８】図７に示される車両及びガス供給システムを車幅方向から見た側面図である。
【図９】図７に示されるガス供給システムにおいてガスが循環される状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[第１実施形態]
図１には、第１実施形態に係る車両用ガス供給システムの一例としてのガス供給システム２０が適用された車両１０の一部が示されている。なお、各図に適宜示す矢印ＦＲは車両前方（進行方向）を示しており、矢印ＵＰは車両上方を示しており、矢印ＯＵＴは車幅方向外側を示している。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幅方向の左右を示すものとする。
【００２２】
車両１０は、車体１２と、駆動モータ１４と、後輪１５と、燃料電池スタック１６と、制御部１８と、ガス供給システム２０とを含んで構成されている。制御部１８は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータとして構成されており、車両１０の各部の動作制御を行う。駆動モータ１４は、制御部１８からの指示情報の入力によって駆動されることで、後輪１５を回転させる。
【００２３】
燃料電池スタック１６は、一例として、車両前部に配置されている。また、燃料電池スタック１６は、後述するガス供給システム２０から供給される水素ガスＧと、図示されないエアコンプレッサから供給される圧縮空気との電気化学反応により発電を行う。燃料電池スタック１６において発電された電力の一部は、駆動モータ１４の駆動に用いられる。
【００２４】
以後の説明において、熱伝導率とは、熱の流れに垂直な単位面積を通って単位時間に流れる熱量を、単位長さあたりの温度差で割った値である。参考として、アルミニウムの熱伝導率は２３６〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、銅の熱伝導率は３９８〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、ステンレスの熱伝導率は８４〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕、空気の熱伝導率は０．０２〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕となっている。
【００２５】
なお、図１において、網掛けで示された領域Ｓは、図示されない熱源によって加熱されることが想定される仮想領域である。領域Ｓには、後述する循環パイプ２６を含むチャンバ２２の周辺部の一部が配置されている。
【００２６】
〔要部構成〕
次に、ガス供給システム２０について説明する。
【００２７】
ガス供給システム２０は、容器の一例としてのチャンバ２２と、流路部の一例としてのフロントマニホールド２４と、配管及び循環配管の一例としての循環パイプ２６と、放出部の一例としての溶栓弁２８とを有する。また、ガス供給システム２０には、接続パイプ３２と、切替バルブ３４と、リアマニホールド３６と、充填パイプ３８と、送込パイプ４２とが設けられている。ガス供給システム２０は、車両１０の車室の床部を構成する図示しないフロアパネルよりも車両下側に配置され、図示しないホルダ部によって保持されている。
【００２８】
＜チャンバ＞
チャンバ２２は、一方向の一例としての車両前後方向に延在され、且つ車両前後方向を中心軸方向とする略円筒状に形成されたタンクとして構成されている。また、チャンバ２２は、一例として、車幅方向に等間隔をあけて１１本並べられている。１１本のチャンバ２２は、同様の構成とされている。このため、２本のチャンバ２２のみ符号が付与されており、残り９本のチャンバ２２の符号は省略されている。１１本のチャンバ２２は、車両前後方向の前端部の位置が揃えられ且つ後端部の位置が揃えられている。それぞれのチャンバ２２は、ガスの一例としての水素ガスＧを収容する。
【００２９】
さらに、チャンバ２２は、水素ガスＧが収容される本体部２２Ａと、車両前後方向における本体部２２Ａの両端部に設けられた口金２２Ｂとを有する。本体部２２Ａは、車両前後方向の両端部が開口された円筒状に形成されている。また、本体部２２Ａは、一例として、ステンレス製とされている。口金２２Ｂは、本体部２２Ａの両端部のそれぞれについて、一部開放可能に閉塞している。チャンバ２２の車両前後方向の後部は、領域Ｓ内に配置されている。
【００３０】
＜フロントマニホールド＞
フロントマニホールド２４は、１１本のチャンバ２２に対して車両前後方向の前側に配置されている。また、フロントマニホールド２４は、一例として、１本の主管２４Ａと、主管２４Ａから分岐された複数（１１本）の支管２４Ｂと、接続部２４Ｃとを有する。主管２４Ａの車幅方向の左側端部は、車両後方側へ向けて屈曲されている。また、主管２４Ａの左側端部は、車幅方向の最も左側に配置されたチャンバ２２の前端部に対して、車幅方向の外側（左側）に間隔をあけて配置されている。
【００３１】
支管２４Ｂの後端部は、車両前方側の口金２２Ｂに接続されている。つまり、フロントマニホールド２４は、チャンバ２２の車両前後方向の一端部に接続されており、水素ガスＧが内部を流れるようになっている。接続部２４Ｃは、主管２４Ａの車幅方向の中央部に設けられている。また、接続部２４Ｃは、主管２４Ａの内部と連通され車両前後方向に延びる図示しない１本の管部を備えている。この管部は、車両前方側に向けて開口されている。
【００３２】
＜リアマニホールド＞
リアマニホールド３６は、１１本のチャンバ２２に対して車両前後方向の後側に配置されている。また、リアマニホールド３６は、一例として、車幅方向に延在された１本の主管３６Ａと、主管３６Ａから分岐された複数（１１本）の支管３６Ｂと、接続部３６Ｃとを有する。主管３６Ａの車幅方向の左側端部は、後述する接続部３６Ｃに車幅方向に接続されている。
【００３３】
支管３６Ｂの前端部は、車両後方側の口金２２Ｂに接続されている。接続部３６Ｃは、車幅方向の内側に開口された開口部と、車両前後方向の前側に開口された開口部とを有する図示しない１本の管部を備えている。そして、接続部３６Ｃは、主管３６Ａの左側端部と、後述する循環パイプ２６の車両前後方向の後端部とを接続している。また、リアマニホールド３６は、一例として、領域Ｓ内に配置されている。
【００３４】
＜循環パイプ＞
循環パイプ２６は、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有しており、一例として、アルミニウム製（又はアルミニウム合金製）のパイプとされている。また、循環パイプ２６は、車幅方向の最も左側に配置されたチャンバ２２に対して、車幅方向の外側（左側）に間隔をあけて配置されている。さらに、循環パイプ２６は、車両前後方向を中心軸方向として延在されている。循環パイプ２６の車両前後方向の長さは、一例として、チャンバ２２の車両前後方向の長さと同程度とされている。
【００３５】
循環パイプ２６の車両前後方向の前端部は、後述する溶栓弁２８に接続されている。循環パイプ２６の後端部は、接続部３６Ｃに接続されている。これにより、循環パイプ２６は、チャンバ２２からリアマニホールド３６を通って循環パイプ２６へ流れた水素ガスＧを、溶栓弁２８及びフロントマニホールド２４を介して、再びチャンバ２２へ循環（還流）させるようになっている。換言すると、循環パイプ２６は、フロントマニホールド２４に対して水素ガスＧを流通可能に設けられている。循環パイプ２６の車両前後方向の後部は、領域Ｓ内に配置されている。なお、循環パイプ２６は、チャンバ２２への水素ガスの充填時にチャンバ２２内の水素ガスＧを循環パイプ２６を経由して循環させることで、チャンバ２２内の温度が局所的に高温となることを抑制する機能を有する。
【００３６】
＜溶栓弁＞
溶栓弁２８は、循環パイプ２６の前端部と、主管２４Ａの後端部とを車両前後方向に接続している。換言すると、溶栓弁２８と循環パイプ２６とが車両前後方向に接触されている。また、溶栓弁２８は、車幅方向の最も左側に配置されたチャンバ２２の前端部に対して、車幅方向の外側（左側）に間隔をあけて配置されている。このように、溶栓弁２８は、チャンバ２２から離れてフロントマニホールド２４に設けられ、且つ循環パイプ２６から熱が伝達可能とされている。
【００３７】
具体的には、溶栓弁２８は、加熱により溶栓弁２８自体の温度が所定の開放温度（例えば１５０〔℃〕）に到達された場合に、その一部が溶けることで開弁される構造を有する。ここで、溶栓弁２８自体の温度が所定の開放温度よりも低い場合には、水素ガスＧが溶栓弁２８の外部へ放出されない。このため、循環パイプ２６から溶栓弁２８へ流入された水素ガスＧは、フロントマニホールド２４へ流される。
【００３８】
一方、溶栓弁２８の一部が溶けて開弁された場合には、溶栓弁２８へ流入された水素ガスＧが、一例として、溶栓弁２８から車幅方向の外側へ放出される。換言すると、溶栓弁２８は、所定の開放温度以上で開放されることで、チャンバ２２の水素ガスＧ及びフロントマニホールド２４の水素ガスＧを外部へ放出する。これにより、各チャンバ２２内において、水素ガスＧの圧力の上昇が抑制されるようになっている。なお、溶栓弁２８の開弁は、後述する切替バルブ３４における開閉動作とは無関係に行われる。
【００３９】
＜接続パイプ＞
接続パイプ３２は、一例として、フロントマニホールド２４の車幅方向中央部分（チャンバ２２の配列方向の中央部分）から車両前後方向に沿って、前側へ延在されている。接続パイプ３２の後端部は、接続部２４Ｃに接続されている。接続パイプ３２の前端部は、後述する切替バルブ３４に接続されている。
【００４０】
＜充填パイプ＞
充填パイプ３８は、車両１０の左側部に設けられた図示しない充填口から切替バルブ３４まで延在されている。充填パイプ３８の一部は、車幅方向に延在されている。また、充填パイプ３８は、車両１０の外部からガス供給システム２０へ水素ガスＧを充填する場合に用いられる。
【００４１】
＜送込パイプ＞
送込パイプ４２は、切替バルブ３４から燃料電池スタック１６まで車両前後方向に延在されている。そして、送込パイプ４２は、切替バルブ３４を通って送込パイプ４２内に流入された水素ガスＧを、燃料電池スタック１６へ供給するようになっている。
【００４２】
＜切替バルブ＞
切替バルブ３４は、三方弁として構成されている。また、切替バルブ３４は、接続パイプ３２の前端部と、充填パイプ３８の車幅方向の内側端部と、送込パイプ４２の後端部とに接続されている。そして、切替バルブ３４は、一例として、制御部１８からの指示情報に基づいて、３つの状態を切替える構成されている。３つの状態とは、接続パイプ３２と充填パイプ３８とが連通される充填状態、接続パイプ３２と送込パイプ４２とが連通される供給状態、接続パイプ３２、充填パイプ３８及び送込パイプ４２がそれぞれ連通されない密閉状態である。
【００４３】
図２に示されるように、車両上下方向において、チャンバ２２の高さ位置、循環パイプ２６の高さ位置及び溶栓弁２８の高さ位置は、一例として、ほぼ同じ高さに揃えられている。
【００４４】
〔作用及び効果〕
次に、第１実施形態のガス供給システム２０の作用について説明する。
【００４５】
＜ガスの充填＞
図３に示されるガス供給システム２０では、チャンバ２２への水素ガスＧの充填が行われる場合に、切替バルブ３４が操作され、充填パイプ３８と接続パイプ３２が連通される。この状態で、充填パイプ３８に流入された水素ガスＧが、切替バルブ３４、接続パイプ３２及びフロントマニホールド２４を介してチャンバ２２内に流されることで、チャンバ２２への水素ガスＧの充填が行われる。
【００４６】
＜ガスの供給＞
ガス供給システム２０では、燃料電池スタック１６（図１参照）への水素ガスＧの供給が行われる場合に、切替バルブ４３が操作され、接続パイプ３２と送込パイプ４２が連通される。この状態で、チャンバ２２から放出された水素ガスＧが、リアマニホールド３６、循環パイプ２６、溶栓弁２８、フロントマニホールド２４及び接続パイプ３２を介して送込パイプ４２内に流されることで、燃料電池スタック１６への水素ガスＧの供給が行われる。
【００４７】
＜領域Ｓの高温状態＞
ガス供給システム２０において、領域Ｓ内が、例えば１５０〔℃〕以上の高温状態になったとする。この場合に、領域Ｓ内に配置されている循環パイプ２６の一部は、加熱される。そして、領域Ｓ内の循環パイプ２６の熱Ｑａ（温度上昇分に相当する熱量）は、熱勾配によって、領域Ｓ内の温度よりも低温となっている車両前方側の部分へ向けて移動する。換言すると、循環パイプ２６において熱Ｑａが伝達される。熱Ｑａは、循環パイプ２６の前端部から溶栓弁２８へ伝達される。そして、溶栓弁２８では、循環パイプ２６から熱Ｑａが供給されることで、温度が上がる。
【００４８】
一方、チャンバ２２の一部は、領域Ｓ内に配置されている。このため、領域Ｓ内が高温状態の場合には、チャンバ２２が加熱されることになる。チャンバ２２が加熱された場合には、チャンバ２２の内部の水素ガスＧが膨張する。このため、容積が一定となっているチャンバ２２の内部において、水素ガスＧの温度上昇が続いた場合には、水素ガスＧの圧力が、常温（２５〔℃〕）における水素ガスＧの圧力に比べて上がることになる。
【００４９】
なお、循環パイプ２６の熱伝導率は、既述の通り、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い。このため、循環パイプ２６における熱伝達の速度は、チャンバ２２における熱伝達の速度よりも速くなる。
【００５０】
溶栓弁２８の温度が、所定の開放温度以上となった場合には、溶栓弁２８の一部が溶けることで、溶栓弁２８が開放される。このため、チャンバ２２及びフロントマニホールド２４の水素ガスＧは、溶栓弁２８から外部（フロントマニホールド２４以外）へ放出される。この水素ガスＧの放出は、熱伝達の速度の違いにより、チャンバ２２において水素ガスＧの圧力が必要以上に高くなる前に開始される。これにより、チャンバ２２内部の水素ガスＧの圧力の上昇が抑制される。
【００５１】
ここで、ガス供給システム２０では、溶栓弁２８が、チャンバ２２から離れた循環パイプ２６と接触されている。このため、循環パイプ２６から溶栓弁２８へ伝達される熱Ｑａが、チャンバ２２に伝達されて消費されることがなくなる。これにより、溶栓弁２８の温度がチャンバ２２への熱伝達によって上がり難くなることが抑制される。つまり、溶栓弁２８の温度が所定の開放温度となるまでの間に、溶栓弁２８の温度上昇が抑制され難くなるので、高温状態の溶栓弁２８における水素ガスＧ放出の動作開始が遅れること（応答性が低くなること）を抑制することができる。
【００５２】
また、ガス供給システム２０では、溶栓弁２８と循環パイプ２６とが接触されていることで、循環パイプ２６から溶栓弁２８へ熱を伝達させる部材を別途、設けなくて済むので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００５３】
さらに、ガス供給システム２０では、チャンバ２２から循環パイプ２６へ流れた水素ガスＧが、循環パイプ２６の内部を流れてフロントマニホールド２４へ流れることで、水素ガスＧの循環が行われる。ここで、既述の通り、循環パイプ２６の一部が高温状態となった場合に、熱が、循環パイプ２６から溶栓弁２８へ伝達される。このように、循環パイプ２６において熱伝達が行われることで、熱伝達用の配管と循環パイプ２６とを別々に設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００５４】
[第２実施形態]
次に、第２実施形態に係る車両用ガス供給システムの一例としてのガス供給システム５０について説明する。ガス供給システム５０は、車両１０において、ガス供給システム２０に替えて設けられている。なお、ガス供給システム２０と基本的に同一の構成については、ガス供給システム２０と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００５５】
図４に示されるように、ガス供給システム５０は、チャンバ２２と、フロントマニホールド２４と、配管及び充填配管の一例としての充填パイプ５２と、溶栓弁２８と、伝達部材５４とを有する。また、ガス供給システム５０には、接続パイプ３２と、切替バルブ３４と、被取付部５６と、充填口５８と、送込パイプ４２とが設けられている。ガス供給システム５０は、車両１０の車室の床部を構成する図示しないフロアパネルよりも車両下側に配置され、図示しないホルダ部によって保持されている。
【００５６】
＜被取付部＞
被取付部５６は、車幅方向に長く車両前後方向を厚さ方向とする板状に形成された部材で構成されている。また、被取付部５６は、１１本のチャンバ２２に対して車両前後方向の後側に配置されている。被取付部５６の前端部には、図示しない窪みが形成されている。この窪みには、車両後方側の口金２２Ｂが嵌め込まれている。これにより、被取付部５６は、１１本のチャンバ２２の後端部を支持している。
【００５７】
＜充填口＞
充填口５８は、一例として、車両１０の左側部における車両前後方向の中央よりも後側に設けられている。充填口５８には、図示しない水素ガスタンクに接続された供給ノズルが接続可能とされている。充填口５８を介して、水素ガスＧの充填が行われる。
【００５８】
＜充填パイプ＞
充填パイプ５２は、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有しており、一例として、アルミニウム製（又はアルミニウム合金製）のパイプとされている。また、充填パイプ５２は、チャンバ２２及び溶栓弁２８に対して、車幅方向の外側（左側）に間隔をあけて配置されている。さらに、充填パイプ５２は、一例として、車両上方側から見た場合に、第１管部５２Ａと第２管部５２Ｂとが略Ｌ字状に繋がった部材として構成されている。
【００５９】
第１管部５２Ａは、充填口５８から車両前方側へ、ほぼ車両前後方向に沿って延在されている。第１管部５２Ａの車両前後方向の長さは、一例として、チャンバ２２の車両前後方向の長さよりも長い。また、第１管部５２Ａは、チャンバ２２及び溶栓弁２８に対して、車幅方向の外側（左側）に間隔をあけて配置されている。第２管部５２Ｂは、第１管部５２Ａの前端部から車幅方向の内側へ延在され、且つ切替バルブ３４に接続されている。
【００６０】
このように、充填パイプ５２は、切替バルブ３４及びフロントマニホールド２４を介して、チャンバ２２へ水素ガスＧを充填可能に設けられている。換言すると、充填パイプ５２では、フロントマニホールド２４よりも車両後方側からフロントマニホールド２４に向けて、水素ガスＧの充填が行われるようになっている。充填パイプ５２の車両前後方向の後端部は、領域Ｓ内に配置されている。
【００６１】
なお、切替バルブ３４は、接続パイプ３２の前端部と、充填パイプ５２の車幅方向の内側端部と、送込パイプ４２の後端部とに接続されている。そして、切替バルブ３４は、一例として、制御部１８からの指示情報に基づいて、３つの状態を切替える構成されている。３つの状態とは、接続パイプ３２と充填パイプ５２とが連通される充填状態、接続パイプ３２と送込パイプ４２とが連通される供給状態、接続パイプ３２、充填パイプ５２及び送込パイプ４２がそれぞれ連通されない密閉状態である。
【００６２】
＜伝達部材＞
伝達部材５４は、一例として、チャンバ２２の熱伝導率及び充填パイプ５２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有しており、一例として、銅製の部材とされている。具体的には、伝達部材５４は、一例として、銅板の車幅方向両端部をそれぞれ車両上方側へ屈曲させることで形成されており、車幅方向両端部に車両上方へ延びる図示しない被取付部が形成されている。
【００６３】
伝達部材５４の車幅方向内側の被取付部は、図示されないビスを用いて溶栓弁２８に取付けられている。伝達部材５４の車幅方向外側の被取付部は、図示されないビスを用いて充填パイプ５２に取付けられている。このように、伝達部材５４は、溶栓弁２８及び充填パイプ５２に接触されており、充填パイプ５２の熱を、充填パイプ５２から溶栓弁２８へ伝達させるようになっている。
【００６４】
図５に示されるように、車両上下方向において、チャンバ２２の高さ位置、充填パイプ５２の高さ位置及び溶栓弁２８の高さ位置は、一例として、ほぼ同じ高さに揃えられている。
【００６５】
〔作用及び効果〕
次に、第２実施形態のガス供給システム５０の作用及び効果について説明する。
【００６６】
＜ガスの充填＞
図６に示されるガス供給システム５０では、チャンバ２２への水素ガスＧの充填が行われる場合に、切替バルブ３４が操作され、充填パイプ５２と接続パイプ３２が連通される。この状態で、充填パイプ５２に流入された水素ガスＧが、切替バルブ３４、接続パイプ３２及びフロントマニホールド２４を介してチャンバ２２内に流されることで、チャンバ２２への水素ガスＧの充填が行われる。
【００６７】
＜ガスの供給＞
ガス供給システム５０では、燃料電池スタック１６（図４参照）への水素ガスＧの供給が行われる場合に、切替バルブ４３が操作され、接続パイプ３２と送込パイプ４２が連通される。この状態で、チャンバ２２から放出された水素ガスＧが、フロントマニホールド２４及び接続パイプ３２を介して送込パイプ４２内に流されることで、燃料電池スタック１６への水素ガスＧの供給が行われる。
【００６８】
＜領域Ｓの高温状態＞
ガス供給システム５０において、領域Ｓ内が、例えば１５０〔℃〕以上の高温状態になったとする。この場合に、領域Ｓ内に配置されている充填パイプ５２の一部は、加熱されることになる。そして、領域Ｓ内の充填パイプ５２の熱Ｑｂ（温度上昇分に相当する熱量）は、熱勾配によって、領域Ｓ内の温度よりも低温となっている車両前方側へ向けて移動する。換言すると、充填パイプ５２において熱Ｑｂが伝達される。熱Ｑｂは、第１管部５２Ａの前部から伝達部材５４を介して溶栓弁２８へ伝達される。そして、溶栓弁２８では、第１管部５２Ａから熱Ｑｂが供給されることで温度が上がる。
【００６９】
一方、チャンバ２２の一部は、領域Ｓ内に配置されている。このため、領域Ｓ内が高温状態の場合には、チャンバ２２が加熱されることになる。チャンバ２２が加熱された場合には、チャンバ２２の内部の水素ガスＧが膨張する。このため、容積が一定となっているチャンバ２２の内部において、水素ガスＧの温度上昇が続いた場合には、水素ガスＧの圧力が、常温における水素ガスＧの圧力に比べて上がることになる。
【００７０】
なお、充填パイプ５２の熱伝導率は、既述の通り、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い。このため、充填パイプ５２における熱伝達の速度は、チャンバ２２における熱伝達の速度よりも速くなる。
【００７１】
溶栓弁２８の温度が、所定の開放温度以上となった場合には、溶栓弁２８の一部が溶けることで、溶栓弁２８が開放される。このため、チャンバ２２及びフロントマニホールド２４の水素ガスＧは、溶栓弁２８から外部（フロントマニホールド２４以外）へ放出される。この水素ガスＧの放出は、熱伝達の速度の違いにより、チャンバ２２において水素ガスＧの圧力が必要以上に高くなる前に開始される。これにより、チャンバ２２内部の水素ガスＧの圧力の上昇が抑制される。
【００７２】
ここで、ガス供給システム５０では、溶栓弁２８がチャンバ２２から離れている。さらに、溶栓弁２８は、伝達部材５４を介して、チャンバ２２から離れた充填パイプ５２と接続されている。このため、充填パイプ５２から溶栓弁２８へ伝達される熱Ｑｂが、チャンバ２２に伝達されて消費されることがなくなる。これにより、溶栓弁２８の温度がチャンバ２２への熱伝達によって上がり難くなることが抑制される。つまり、溶栓弁２８の温度が所定の開放温度となるまでの間に、溶栓弁２８の温度上昇が抑制され難くなるので、高温状態の溶栓弁２８における水素ガスＧ放出の動作開始が遅れること（応答性が低くなること）を抑制することができる。
【００７３】
また、ガス供給システム５０では、溶栓弁２８と充填パイプ５２とが離れているが、伝達部材５４が溶栓弁２８及び充填パイプ５２に接触されることで、充填パイプ５２から溶栓弁２８へ熱Ｑｂが伝達される。このように、伝達部材５４を用いることで、溶栓弁２８及び充填パイプ５２の配置に関係無く、充填パイプ５２から溶栓弁２８へ熱Ｑｂを伝達させることができるので、溶栓弁２８及び充填パイプ５２の配置の自由度を上げることができる。加えて、伝達部材５４の熱伝導率は、充填パイプ５２の熱伝導率よりも高い。このため、充填パイプ５２の一部を溶栓弁２８へ向けて突出させて、充填パイプ５２と溶栓弁２８とを接続する構成に比べて、熱Ｑｂの伝達速度が速くなる。
【００７４】
さらに、ガス供給システム５０では、フロントマニホールド２４がチャンバ２２に対して車両前後方向の前側に配置されていることで、溶栓弁２８も車両前後方向の前側に配置されている。そして、充填パイプ５２において、車両前後方向の前側のフロントマニホールド２４へ向けて水素ガスＧの充填が行われる。ここで、車両後方側が高温状態となった場合に、車両後方側で生じた熱Ｑｂが、充填パイプ５２を介して溶栓弁２８へ伝達される。このように、充填パイプ５２において熱伝達を行うことで、熱伝達用の配管と充填パイプ５２とを別々に設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００７５】
[第３実施形態]
次に、第３実施形態に係る車両用ガス供給システムの一例としてのガス供給システム６０について説明する。ガス供給システム６０は、車両１０において、ガス供給システム２０に替えて設けられている。なお、ガス供給システム２０、５０と基本的に同一の構成については、ガス供給システム２０、５０と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００７６】
図７に示されるように、ガス供給システム６０は、チャンバ２２と、被取付部６２と、配管及び供給配管の一例としての供給パイプ６４と、溶栓弁２８と、伝達部材５４とを有する。また、ガス供給システム６０には、接続パイプ３２と、流路部の一例としてのリアマニホールド６６と、切替バルブ６８と、充填口５８と、充填パイプ７２とが設けられている。ガス供給システム６０は、車両１０の車室の床部を構成する図示しないフロアパネルよりも車両下側に配置され、図示しないホルダ部によって保持されている。
【００７７】
＜被取付部＞
被取付部６２は、車幅方向に長く車両前後方向を厚さ方向とする板状に形成された部材で構成されている。また、被取付部６２は、１１本のチャンバ２２に対して車両前後方向の前側に配置されている。被取付部６２の後端部には、図示しない窪みが形成されている。この窪みには、車両前方側の口金２２Ｂが嵌め込まれている。これにより、被取付部６２は、１１本のチャンバ２２の前端部を支持している。さらに、被取付部６２は、領域Ｓ内に配置されている。
【００７８】
＜リアマニホールド＞
リアマニホールド６６は、１１本のチャンバ２２に対して車両前後方向の後側に配置されている。また、リアマニホールド６６は、一例として、車幅方向に延在された１本の主管６６Ａと、主管６６Ａから分岐された複数（１１本）の支管６６Ｂと、接続部６６Ｃとを有する。主管６６Ａの車幅方向の左側端部は、溶栓弁２８に接続されている。
【００７９】
支管６６Ｂの前端部は、車両後方側の口金２２Ｂに接続されている。接続部６６Ｃは、主管６６Ａの車幅方向の中央部に設けられている。そして、接続部６６Ｃは、主管６６Ａの中央部と、接続パイプ３２の前端部とを接続している。
【００８０】
＜切替バルブ＞
切替バルブ６８は、三方弁として構成されている。また、切替バルブ６８は、接続パイプ３２の後端部と、後述する供給パイプ６４と、後述する充填パイプ７２とに接続されている。そして、切替バルブ６８は、一例として、制御部１８からの指示情報に基づいて、３つの状態を切替える構成されている。３つの状態とは、接続パイプ３２と供給パイプ６４とが連通される供給状態、接続パイプ３２と充填パイプ７２とが連通される充填状態、接続パイプ３２、供給パイプ６４及び充填パイプ７２がそれぞれ連通されない密閉状態である。
【００８１】
＜充填パイプ＞
充填パイプ７２は、一例として、供給パイプ６４よりも車両前後方向の後側で、充填口５８と切替バルブ６８とを車幅方向に繋いでいる。
【００８２】
＜供給パイプ＞
供給パイプ６４は、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有しており、一例として、アルミニウム製（又はアルミニウム合金製）のパイプとされている。また、供給パイプ６４は、チャンバ２２及び溶栓弁２８に対して、車幅方向の外側（左側）に間隔をあけて配置されている。さらに、供給パイプ６４は、一例として、車両上方側から見た場合に、第１管部６４Ａ、第２管部６４Ｂ、第３管部６４Ｃ及び第４管部６４Ｄが略クランク状に繋がった部材として構成されている。
【００８３】
第１管部６４Ａは、切替バルブ６８から車幅方向の外側（左側）へ延在されている。第２管部６４Ｂは、第１管部５２Ａの左端部から車両前後方向に沿って車両前方側へ延在されている。また、第２管部６４Ｂは、溶栓弁２８よりも車幅方向の外側に、溶栓弁２８と間隔をあけて配置されている。第３管部６４Ｃは、被取付部６２よりも車両前方側に配置され、第２管部６４Ｂの前端部から車幅方向の中央へ向けて延在されている。第４管部６４Ｄは、第３管部６４Ｃの車幅方向中央側の端部から燃料電池スタック１６に向けて延在されている。
【００８４】
このように、供給パイプ６４は、チャンバ２２からリアマニホールド６６及び切替バルブ６８を介して流入された水素ガスＧを、燃料電池スタック１６へ向けて供給可能に設けられている。換言すると、供給パイプ６４は、リアマニホールド６６から車両前方側へ延在され且つリアマニホールド６６から水素ガスＧが供給されるようになっている。第２管部６４Ｂの車両前後方向中央に対する前部は、領域Ｓ内に配置されている。
【００８５】
＜伝達部材＞
伝達部材５４の車幅方向の両端部は、図示されないビスを用いて、溶栓弁２８及び供給パイプ６４に取付けられている。このように、伝達部材５４は、溶栓弁２８及び供給パイプ６４に接触されており、供給パイプ６４の熱を供給パイプ６４から溶栓弁２８へ伝達させるようになっている。
【００８６】
図８に示されるように、車両上下方向において、チャンバ２２の高さ位置、供給パイプ６４の高さ位置及び溶栓弁２８の高さ位置は、一例として、ほぼ同じ高さに揃えられている。
【００８７】
〔作用及び効果〕
次に、第３実施形態のガス供給システム６０の作用及び効果について説明する。
【００８８】
＜ガスの充填＞
図９に示されるガス供給システム６０では、チャンバ２２への水素ガスＧの充填が行われる場合に、切替バルブ６８が操作され、充填パイプ７２と接続パイプ３２が連通される。この状態で、充填パイプ７２に流入された水素ガスＧが、切替バルブ６８、接続パイプ３２及びリアマニホールド６６を介してチャンバ２２内に流されることで、チャンバ２２への水素ガスＧの充填が行われる。
【００８９】
＜ガスの供給＞
ガス供給システム６０では、燃料電池スタック１６（図７参照）への水素ガスＧの供給が行われる場合に、切替バルブ６８が操作され、接続パイプ３２と供給パイプ６４が連通される。この状態で、チャンバ２２から放出された水素ガスＧが、リアマニホールド６６及び切替バルブ６８を介して供給パイプ６４内に流されることで、燃料電池スタック１６への水素ガスＧの供給が行われる。
【００９０】
＜領域Ｓの高温状態＞
ガス供給システム６０において、車両前方側の領域Ｓ内が、例えば１５０〔℃〕以上の高温状態になったとする。この場合に、領域Ｓ内に配置されている供給パイプ６４の一部は、加熱されることになる。そして、領域Ｓ内の供給パイプ６４の熱Ｑｃ（温度上昇分に相当する熱量）は、熱勾配によって、領域Ｓ内の温度よりも低温となっている車両後方側へ向けて移動する。換言すると、供給パイプ６４において熱Ｑｃが伝達される。熱Ｑｃは、第２管部６４Ｂの後部から伝達部材５４を介して溶栓弁２８へ伝達される。そして、溶栓弁２８では、供給パイプ６４から熱Ｑｃが供給されることで温度が上がる。
【００９１】
一方、チャンバ２２の一部は、領域Ｓ内に配置されている。このため、領域Ｓ内が高温状態の場合には、チャンバ２２が加熱されることになる。チャンバ２２が加熱された場合には、チャンバ２２の内部の水素ガスＧが膨張する。このため、容積が一定となっているチャンバ２２の内部において、水素ガスＧの温度上昇が続いた場合には、水素ガスＧの圧力が、常温における水素ガスＧの圧力に比べて上がろうとする。なお、供給パイプ６４の熱伝導率は、既述の通り、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い。このため、供給パイプ６４における熱伝達の速度は、チャンバ２２における熱伝達の速度よりも速くなる。
【００９２】
溶栓弁２８の温度が、所定の開放温度以上となった場合には、溶栓弁２８の一部が溶けることで、溶栓弁２８が開放される。このため、チャンバ２２及びリアマニホールド６６の水素ガスＧは、溶栓弁２８から外部（リアマニホールド６６以外）へ放出される。この水素ガスＧの放出は、熱伝達の速度の違いにより、チャンバ２２において水素ガスＧの圧力が必要以上に高くなる前に開始される。これにより、チャンバ２２内部の水素ガスＧの圧力の上昇が抑制される。
【００９３】
ここで、ガス供給システム６０では、溶栓弁２８がチャンバ２２から離れている。さらに、溶栓弁２８は、伝達部材５４を介して、チャンバ２２から離れた供給パイプ６４と接続されている。このため、供給パイプ６４から溶栓弁２８へ伝達される熱Ｑｃが、チャンバ２２に伝達されて消費されることがなくなる。これにより、溶栓弁２８の温度がチャンバ２２への熱伝達によって上がり難くなることが抑制される。つまり、溶栓弁２８の温度が所定の開放温度となるまでの間に、溶栓弁２８の温度上昇が抑制され難くなるので、高温状態の溶栓弁２８における水素ガスＧ放出の動作開始が遅れること（応答性が低くなること）を抑制することができる。
【００９４】
また、ガス供給システム６０では、溶栓弁２８と供給パイプ６４とが離れているが、伝達部材５４が溶栓弁２８及び供給パイプ６４に接触されることで、供給パイプ６４から溶栓弁２８へ熱Ｑｃが伝達される。このように、伝達部材５４を用いることで、溶栓弁２８及び供給パイプ６４の配置に関係無く、供給パイプ６４から溶栓弁２８へ熱Ｑｃを伝達させることができるので、溶栓弁２８及び供給パイプ６４の配置の自由度を上げることができる。加えて、伝達部材５４の熱伝導率は、供給パイプ６４の熱伝導率よりも高い。このため、供給パイプ６４の一部を溶栓弁２８へ向けて突出させて、供給パイプ６４と溶栓弁２８とを接続する構成に比べて、熱Ｑｂの伝達速度が速くなる。
【００９５】
さらに、ガス供給システム６０では、リアマニホールド６６がチャンバ２２に対して車両前後方向の後側に配置されていることで、溶栓弁２８も車両前後方向の後側に配置されている。そして、供給パイプ６４において、車両前方側から車両前後方向の後側のリアマニホールド６６へ向けて、水素ガスＧの充填が行われる。ここで、車両前方側が高温状態となった場合に、車両前方側で生じた熱Ｑｃが、供給パイプ６４を介して溶栓弁２８へ伝達される。このように、供給パイプ６４において熱伝達を行うことで、熱伝達用の配管と供給パイプ６４とを別々に設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【００９６】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００９７】
チャンバ２２の本数は、１１本に限らず、１本又は、１１本を除く２本以上であってもよい。同様に、支管２４Ｂ、３６Ｂ、６６Ｂの本数についても、チャンバ２２に合わせて、１１本に限らず、１本又は、１１本を除く２本以上であってもよい。
【００９８】
ガス供給システム２０において、循環パイプ２６を、フロントマニホールド２４の主管２４Ａにおける溶栓弁２８が設けられた部位とは異なる部位に接続して、循環パイプ２６と溶栓弁２８とに伝達部材５４を取付けてもよい。
【００９９】
ガス供給システム５０において、伝達部材５４を無くして、溶栓弁２８と充填パイプ５２とを接触させてもよい。
【０１００】
ガス供給システム６０において、伝達部材５４を無くして、溶栓弁２８と供給パイプ６４とを接触させてもよい。
【０１０１】
放出部の一例として、所定の開放温度以上となった場合に一部が溶けて水素ガスＧを放出する溶栓弁２８について説明したが、放出部は溶栓弁２８に限らない。例えば、所定の開放温度以上となった場合に、部材の変形（曲げ変形等）が生じることで流路を開放させるものであってもよい。
【０１０２】
伝達部材５４は、チャンバ２２の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するものが好ましいが、チャンバ２２の熱伝導率以下の熱伝導率を有するものも使用可能である。また、伝達部材５４は、熱容量が所定の範囲内となるものであれば、銅板のような板状のものに限らず、棒状、筒状、ブロック状であってもよい。さらに、伝達部材５４は、１つに限らず、複数設けられていてもよい。加えて、伝達部材５４は、ビス等の締結部材を用いて各部材に取付けられるものに限らず、接着剤を用いて取付けられていてもよい。加えて、伝達部材５４の熱伝導率は、充填パイプ５２の熱伝導率又は供給パイプ６４の熱伝導率よりも低くてもよい。
【０１０３】
チャンバ２２の高さ位置、循環パイプ２６の高さ位置及び溶栓弁２８の高さ位置は、ほぼ同じ高さ位置に限らず、車両上下方向にずれて配置されていてもよい。チャンバ２２の高さ位置、充填パイプ５２の高さ位置及び溶栓弁２８の高さ位置は、ほぼ同じ高さ位置に限らず、車両上下方向にずれて配置されていてもよい。チャンバ２２の高さ位置、供給パイプ６４の高さ位置及び溶栓弁２８の高さ位置は、ほぼ同じ高さ位置に限らず、車両上下方向にずれて配置されていてもよい。
【０１０４】
溶栓弁２８は、チャンバ２２から車幅方向に離れたものに限らず、車両上下方向に離れたものであってもよい。
【０１０５】
ガスは、水素ガスＧに限らず、酸素や空気等、他のガスであってもよい。
【０１０６】
以上、本発明の各実施形態及び変形例に係る車両用ガス供給システムの一例について説明したが、これらの各実施形態及び変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明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勿論である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  車両
２０  ガス供給システム（車両用ガス供給システムの一例）
２２  チャンバ（容器の一例）
２４  フロントマニホールド（流路部の一例）
２６  循環パイプ（配管及び循環配管の一例）
２８  溶栓弁（放出部の一例）
５０  ガス供給システム（車両用ガス供給システムの一例）
５２  充填パイプ（配管及び充填配管の一例）
５４  伝達部材
６０  ガス供給システム（車両用ガス供給システムの一例）
６４  供給パイプ（配管及び供給配管の一例）
６６  リアマニホールド（流路部の一例）
Ｇ  水素ガス（ガスの一例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020094605.tif 000009
【図８】
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【図９】
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