(57)【要約】【課題】高圧ガスシステムにおいて、より好適にガス漏れを防止することである。【解決手段】高圧ガスシステム１０において、高圧ガスを蓄積する高圧ガスタンク部３０と、複数のガス配管部材を継いで形成され、高圧ガスタンク部から供給される高圧ガスを流通させるガス配管部８４，８６，８８，９０と、ガス配管部の継ぎ手部分に設けられ、高圧ガスの圧力を用いて継ぎ手部分の境界面を密封する粘弾性部材と、ガス配管部に直列に接続され、流体を内部に含むバッファタンク部５０を備え、バッファタンク部は、流体が充填されている流体室５２と、高圧ガスタンク部から高圧ガスが供給される気体室５６と、流体室と気体室との境界面を密封しながら、気体室に供給される高圧ガスの気体圧によって流体室の体積を収縮させるように可動するピストン部５４を含む。【選択図】図１
2010286034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスを蓄積する高圧ガスタンク部と、
複数のガス配管部材を継いで形成され、高圧ガスタンク部から供給される高圧ガスを流通させるガス配管部と、
ガス配管部の継ぎ手部分に設けられ、高圧ガスの圧力を用いて継ぎ手部分の境界面を密封する粘弾性部材と、
ガス配管部に直列に接続され、流体を内部に含むバッファタンク部と、
を備え、
バッファタンク部は、
流体が充填されている流体室と、
高圧ガスタンク部から高圧ガスが供給される気体室と、
流体室と気体室との境界面を密封しながら、気体室に供給される高圧ガスの気体圧によって流体室の体積を収縮させるように可動するピストン部と、
を含むことを特徴とする高圧ガスシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧ガスシステムにおいて、
バッファタンク部の内部に含まれる流体は、液体であることを特徴とする高圧ガスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガスシステムに係り、特に、配管の継ぎ手部分を有する高圧ガスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、燃料電池システム等において高圧ガスが利用されることがあり、燃料電池システム等には高圧ガスを流通させるためのガス配管部が設けられている。本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、燃料電池車両の制御装置として、酸化ガスおよび燃料ガスの供給を受け、電気化学反応により発電を行う燃料電池と、燃料ガスを燃料電池に供給可能な状態で蓄えるバッファタンクとを備える構成が開示されている。そして、燃料ガスを燃料ガス供給源からバッファタンクへ供給するための燃料供給配管と、燃料供給配管に配置され、回転軸を車両の駆動軸と連結されたコンプレッサと、車両の駆動軸の回転によりコンプレッサを駆動して、燃料ガスをバッファタンクに蓄圧する蓄圧回生制御手段とを備える構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５１６０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、高圧ガスを流通させる距離が長くなると、ガス配管部は複数のガス配管部材を継いで形成されることがある。このとき、ガス配管部の継ぎ手部分には、境界面を密封するためにＯリング等のシール部材が設けられるが、ガス配管部の圧力が急激に変化するとシール部材の面圧上昇がガス配管部内の圧力上昇に追いつかず、シール部材によって境界面をうまく密封できずにガスが漏れてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、より好適にガス漏れを防止することを可能とする高圧ガスシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高圧ガスシステムは、高圧ガスを蓄積する高圧ガスタンク部と、複数のガス配管部材を継いで形成され、高圧ガスタンク部から供給される高圧ガスを流通させるガス配管部と、ガス配管部の継ぎ手部分に設けられ、高圧ガスの圧力を用いて継ぎ手部分の境界面を密封する粘弾性部材と、ガス配管部に直列に接続され、流体を内部に含むバッファタンク部と、を備え、バッファタンク部は、流体が充填されている流体室と、高圧ガスタンク部から高圧ガスが供給される気体室と、流体室と気体室との境界面を密封しながら、気体室に供給される高圧ガスの気体圧によって流体室の体積を収縮させるように可動するピストン部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る高圧ガスシステムにおいて、バッファタンク部の内部に含まれる流体は、液体であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成の高圧ガスシステムによれば、バッファタンク部がガス配管部に直列に接続される。これにより、高圧ガスタンク部からガス配管部に高圧ガスが供給されてガス配管部内とバッファタンク部の気体室内の圧力が上がり始めても、バッファタンク部のピストン部が高圧ガスの気体圧によってバッファタンク部の流体室の体積を収縮させるように可動するため、ガス配管部内とバッファタンク部の気体室内の急激な圧力の上昇を抑制することができる。したがって、粘弾性部材によってガス配管部の継ぎ手部分の境界面をより好適に密封させることができるため、ガス漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態において、高圧ガスシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において、ガス配管部の継ぎ手部分の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態において、高圧ガスシステムのガス供給弁部を開弁した後の高圧ガスタンク部よりも下流側のバッファタンク部の圧力の変化等の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では高圧ガスシステムは、内燃機関と電動機とを用いて走行するハイブリッド車両に搭載されるものとして説明するが、電気自動車に搭載されるものであってもよい。また、以下では高圧ガスシステムの接続先が燃料電池スタックであるものとして説明するが、水素エンジン、ＣＮＧエンジンであってもよい。また、以下ではバッファタンク部に含まれる流体は液体であるものとして説明するが、ある程度の圧縮性を有する流体であればよく、例えば気体であってもよい。
【００１１】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１２】
図１は、高圧ガスシステム１０を示す図である。高圧ガスシステム１０は、燃料電池スタック８に水素ガスを供給するシステムである。なお、以下では高圧ガスシステム１０は、ＩＧ−ＯＮ（イグニッションオン）を行うことでシステムが起動されるハイブリッド車両に搭載されるものとして説明する。
【００１３】
高圧ガスシステム１０は、充填口部１２と、高圧ガスタンク部３０と、ガス供給弁部４０と、バッファタンク部５０と、レギュレータ部６０と、インジェクタ部７０とを含んで構成される。
【００１４】
さらに、高圧ガスシステム１０は、ガス配管部８２と、ガス配管部８４と、ガス配管部８６と、ガス配管部８８と、ガス配管部９０とを含んで構成される。ガス配管部８２は、充填口部１２と高圧ガスタンク部３０とを接続する配管である。ガス配管部８４は、高圧ガスタンク部３０とバッファタンク部５０とを接続する配管である。ガス配管部８６は、バッファタンク部５０とレギュレータ部６０とを接続する配管である。ガス配管部８８は、レギュレータ部６０とインジェクタ部７０とを接続する配管である。ガス配管部９０は、インジェクタ部７０と燃料電池スタック８とを接続する配管である。
【００１５】
充填口部１２は、燃料電池スタック８用に燃料ガスとして用いられる高圧の水素ガスを外部から充填するための充填口を有する部材である。
【００１６】
高圧ガスタンク部３０は、ある程度の高圧ガスを充填可能な構造であり、それぞれ水素ガスを高圧状態で蓄積している。
【００１７】
ガス供給弁部４０は、開弁したときに高圧ガスタンク部３０からガス配管部８４に水素ガスを供給させ、閉弁したときに、その供給を停止させる弁である。
【００１８】
バッファタンク部５０は、液体室５２と、ピストン部５４と、気体室５６とを含む筐体である。そして、バッファタンク部５０は、上流側のガス配管部８４と、下流側のガス配管部８６との間に直列に接続される。
【００１９】
液体室５２は、内部にラジエータ液（ロングライフクーラント）が充填された領域である。気体室５６は、高圧ガスタンク部３０から供給された水素ガスがガス配管部８４を介して流入し気体室５６の内部を循環して、下流側のガス配管部８６に水素ガスを流出させるための領域である。ピストン部５４は、バッファタンク部５０の内壁を摺動することが可能なピストンであり、液体室５２と気体室５６との境界を密封するように設けられる。なお、液体室５２に充填される液体は、ラジエータ液であるとして説明したが、ある程度の圧縮性を有する液体であればよく、例えば、水であってもよい。
【００２０】
レギュレータ部６０は、その上流側の圧力（一次圧）を、予め設定した二次圧に調圧する装置である。具体的には、レギュレータ部６０は、上流側のガス配管部８６から流入してきた水素ガスの圧力を調圧して、下流側のガス配管部８８に対して供給している。
【００２１】
インジェクタ部７０は、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることにより、ガス流量やガス圧を調整することが可能な電磁駆動式の開閉弁である。具体的には、インジェクタ部７０は、上流側のガス配管部８８から流入してきた水素ガスのガス流量やガス圧を調整して、下流側のガス配管部９０に対して供給している。
【００２２】
燃料電池スタック８は、負荷に対して電力を供給する電源装置である。燃料電池スタック８は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって電力を取り出している。ここでは、インジェクタ部７０と燃料電池スタック８とはガス配管部９０によって接続され、インジェクタ部７０から燃料電池スタック８に対し、電気化学反応に必要な水素ガス（燃料ガス）を供給している。
【００２３】
圧力センサ２２は、高圧ガスタンク部３０に取り付けられ、高圧ガスタンク部３０内の圧力値Ｐ１を検出している。圧力センサ２４は、バッファタンク部５０の気体室５６内に取り付けられ、気体室５６内の圧力値Ｐ２を検出している。圧力センサ２６は、ガス配管部８８に取り付けられ、ガス配管部８８内の圧力値Ｐ３を検出している。
【００２４】
上記のガス配管部８２，８４，８６,８８，９０は、水素ガスを長い距離の間流通させる必要があるため、それぞれ複数のガス配管部材を継いで形成される。そして、これらのガス配管部８２，８４，８６,８８，９０の継ぎ手部分には、境界面を密封する粘弾性部材であるＯリングが配置されている。図２は、ガス配管部８２，８４，８６,８８，９０の継ぎ手部分の拡大図である。図２に示されるように、第１継ぎ手部分８２２と、第２継ぎ手部分８２４と、第３継ぎ手部分８２６とを含み、第１継ぎ手部分８２２と第３継ぎ手部分８２６との間の隙間にはＯリング７００が取り付けられている。そして、水素ガスが流路８２８を流れるときにＯリング７００のシール面圧が上昇して第１継ぎ手部分８２２と第３継ぎ手部分８２６との間の境界面を密封する。
【００２５】
続いて、上記構成の高圧ガスシステム１０の動作について図１〜図３を参照して説明する。図３は、高圧ガスシステム１０のガス供給弁部４０を開弁した後の高圧ガスタンク部３０よりも下流側のバッファタンク部５０の圧力等の変化の様子を示す図である。図３において、１０２は、ガス配管部８４，８６の継ぎ手部分に取り付けられるＯリング７００のシール面圧を示し、１０４は、バッファタンク部５０の気体室５６内の圧力値Ｐ２の変化を示す圧力線図である。ここで、バッファタンク部５０の気体室５６内の圧力値とガス配管部８４とガス配管部８６の圧力値とはほぼ同じ圧力値である。
【００２６】
時間ｔ0は、ガス供給弁部４０を開弁したときである。そして、高圧ガスタンク部３０からガス配管部８４に水素ガスを流入させると、下流側のバッファタンク部５０の気体室５６内とガス配管部８６にも水素ガスが流通する。ここで、ガス配管部８４とガス配管部８６に設けられたＯリング７００のシール面圧が所定の傾き（（Ａ2−Ａ0）／ｔ1）で上昇し、時間ｔ1において圧力値Ａ2となり、時間ｔ1以降は圧力値Ａ2を維持している。
【００２７】
一方、バッファタンク部５０の気体室５６には高圧ガスタンク部３０からの水素ガスが流入され、その水素ガスの気体圧により、ピストン部５４が矢印Ｄ方向に動く。これにより、液体室５２に充填されたラジエータ液が圧縮されることで液体室５２の体積が収縮され、このため気体室５６の体積が膨張する。したがって、バッファタンク部５０内の気体室５６内の急激な圧力上昇を抑制することができ、図３の１０４に示されるように、ガス配管部８４，８６に設けられたＯリング７００のシール面圧を超えない程度の傾き（Ａ1／ｔ1）で上昇し、時間ｔ1において圧力値Ａ1となり、時間ｔ1以降は圧力値Ａ1を維持している。
【００２８】
このように、高圧ガスシステム１０においてガス供給弁部４０を開弁した場合にもバッファタンク部５０の気体室５６内に水素ガスを流入させることで、ガス配管部８４，８６内の圧力上昇を緩やかにして、ガス配管部８４，８６内の圧力値がＯリング７００のシール面圧の圧力値を超えないため、Ｏリング７００により継ぎ手部分の境界面をしっかりと密封することができる。したがって、高圧ガスシステム１０の構成によれば、ガス配管部８４，８６の継ぎ手部分でのガス漏れが生じるのを防止することができる。
【符号の説明】
【００２９】
８  燃料電池スタック、１０  高圧ガスシステム、１２  充填口部、２２，２４，２６圧力センサ、３０  高圧ガスタンク部、４０  ガス供給弁部、５０  バッファタンク部、５２  液体室、５４  ピストン部、５６  気体室、６０  レギュレータ部、７０  インジェクタ部、８４，８６，８８，９０    ガス配管部、７００  Ｏリング、８２２  第１継ぎ手部分、８２４  第２継ぎ手部分、８２６  第３継ぎ手部分、８２８  流路。
【図１】
2010286034.tif 000003
【図２】
2010286034.tif 000004
【図３】
2010286034.tif 000005