(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス貯蔵用の吸着材が内部に充填された燃料タンクを自動車に設置するための燃料タンクの車載構造であって、
前記車載構造は、前記自動車の床部分に該自動車の進行方向に沿って設けられた２本の縦フレームビームと、前記縦フレームビームに跨って前記自動車の進行方向に対して略直交して設けられた複数の横フレームビームと、前記縦フレームビームと前記横フレームビームによって囲まれた複数の空間領域とを有し、
前記複数の空間領域には、複数に分割された燃料タンクが前記縦フレームビームの長手方向に沿ってそれぞれ配置されると共に、前記複数の燃料タンクには、該燃料タンクの配置方向に沿って前記自動車の排気系と前記自動車のエンジンを冷却するための冷却水が循環する燃料冷却用管とが近接して設けられ、前記排気系を流れる排気ガスと前記燃料冷却用管内を流れる冷却水とによって前記燃料タンク内の燃料ガスの温度制御が行われることを特徴とする燃料タンクの車載構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、天然ガス等の燃料を使用する自動車における燃料タンクの車載構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料として天然ガスを使用する自動車（従来技術に係る自動車と記す。）には、前記天然ガスを圧縮して貯蔵するための燃料タンクが設けられている。この燃料タンクは、例えば、特開平８−９９５４２号公報に開示されているように、内部に貯留されるガスの圧力が前記燃料タンク内部に均等にかかるように円筒形状に形成されている。この種の円筒形状の燃料タンクを車両内部に設置しようとするとき、その大きさ及び形状によって設置位置が制約され、例えば、車両後部のトランクルームのスペースの一部に設置せざるを得ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来技術に係る自動車においては、燃料タンクを設置する場合に、設置場所に制約があり、しかも設置スペースも多大となるために、前記燃料タンクをトランクルーム内に設置することによって該トランクルームの利用可能なスペースが減少するという問題がある。
【０００４】
また、前記燃料タンクには高圧に対する耐久性が要求されるため、製造コストや品質管理コストが高騰するという不都合や、安全性を確保するための種々の基準を満たさねばならず、多くの費用を要するという難点がある。
【０００５】
このような問題を解消するためには、天然ガスを液化して車両内に貯蔵する方法が考えられるが、この場合、該天然ガスを相当な低温、例えば、約−１６１℃に保持するための極めて断熱性に優れたタンク（例えば、真空二重構造のタンク）を採用する必要があり、該タンクの開発製造コストが上昇する欠点がある。また、前記液化された天然ガスを処理するためのベーパーチャンバ等の格別の機構を備えなければならず、構成が複雑化し、維持管理も煩雑である。このため、車両全体としてコストアップとなり、また、車体重量の増大を招来し、車両維持のための費用も一挙に増えるという不具合がある。
【０００６】
この発明は、このような種々の課題を解決するためになされたものであり、製造コストを上昇させることなくスペースの有効利用が可能であり、さらに構成も簡素化した燃料タンクの車載構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明では、自動車の床部分に該自動車の進行方向に沿って設けられた２本の縦フレームビームと、前記縦フレームビームに跨って前記自動車の進行方向に対して略直交して設けられた複数の横フレームビームとに囲まれた複数の空間領域に、燃料ガス貯蔵用の吸着材が内部に充填され、且つ、複数に分割された燃料タンクを前記縦フレームビームの長手方向に沿ってそれぞれ配置している。また、前記複数の燃料タンクには、その配置方向に沿って自動車の排気系及び冷却水が循環する燃料冷却用管を近接するように設け、前記排気系を流れる排気ガスと前記燃料冷却用管内を流れる冷却水とによって前記燃料タンク内の燃料ガスの温度制御を行っている。（請求項１記載の発明）。この結果、前記従来技術における場合のようにトランクルームの一部のスペースを犠牲にすることがなく、且つ、複数の空間領域に、分割された複数の燃料タンクを前記縦フレームビームの長手方向に沿ってそれぞれ配置することにより、自動車のボディ内のスペースを有効に利用することができる。また、排気系を流通する排気ガスの熱によって複数の燃料タンクをそれぞれ所望の温度に加熱させ、且つ、燃料冷却用管内を流れる冷却水によって複数の燃料タンクをそれぞれ所望の温度に冷却させることができるため、吸着材に対する燃料ガスの吸着及び離脱を制御することが可能となり、該燃料ガスの貯蔵効率をより一層向上させることができる。
【００１０】
さらに、前記燃料タンク及び燃料冷却用管に温度センサを設け、この温度センサによる検出温度データに基づいて前記燃料冷却用管内を循環する冷却水の流量を制御するようにしてもよい。この場合、吸着材による燃料ガスの吸着及び離脱が最適な状態となるように燃料タンク内の燃料ガスの温度を制御し、該燃料ガスの貯蔵効率を更に向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明に係る燃料タンクの車載構造について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態に係る燃料タンクの車載構造が適用される自動車２０は、ボディ２２を含み、このボディ２２はその床部分を構成するフレーム２４を有する。このフレーム２４は、図２に示すように、前記ボディ２２と一体的に、または、別体で構成してもよい。前記フレーム２４は、前記自動車２０の進行方向に沿って設けられた２本の縦フレームビーム２６、２８と、この縦フレームビーム２６、２８に跨って前記自動車２０の進行方向に対して略直交して設けられた５本の横フレームビーム３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅとを有する。
【００１３】
縦フレームビーム２６、２８の前端側（自動車２０の進行方向に対する前端側）２６ａ、２８ａは、該縦フレームビーム２６、２８の幅広部２６ｂ、２８ｂに対して互いの間隔が狭くなるように構成されており、この幅狭な前端側２６ａ、２８ａの前端部及び該前端側２６ａ、２８ａと幅広部２６ｂ、２８ｂとの結合部分に前記横フレームビーム３０ａ、３０ｂが互いに所定間隔離れて平行に設けられる。前記前端側２６ａ、２８ａには、自動車２０の前輪３２に連結されたアクスルシャフト（図示せず）が支持される。
【００１４】
縦フレームビーム２６、２８の後端側（自動車２０の進行方向に対する後端側）２６ｃ、２８ｃは、前記縦フレームビーム２６、２８の前端側２６ａ、２８ａと同様に、該縦フレームビーム２６、２８の中央にある幅広部２６ｂ、２８ｂに対して互いの間隔が狭くなるように構成されており、この幅狭な後端側２６ｃ、２８ｃの後端部及び該後端側２６ｃ、２８ｃと前記幅広部２６ｂ、２８ｂとの結合部分に前記横フレームビーム３０ｄ、３０ｅが互いに所定間隔離れて平行に設けられる。前端側２６ａ、２８ａと同様に、前記後端側２６ｃ、２８ｃには自動車２０の後輪３４が支持される。
【００１５】
縦フレームビーム２６、２８の幅広部２６ｂ、２８ｂ間には、前記横フレームビーム３０ｃが前記横フレームビーム３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅと平行に橋架されている。この場合、前記横フレームビーム３０ｃは、前記幅広部２６ｂ、２８ｂの長手方向の中心から所定距離後方にずらされた位置に固定されている。
【００１６】
縦フレームビーム２６、２８の幅広部２６ｂ、２８ｂと横フレームビーム３０ｂ、３０ｃ、３０ｄとに囲まれた空間領域３６ａ、３６ｂには、それぞれ、第１と第２の燃料タンク３８ａ、３８ｂが設置され、前記縦フレームビーム２６、２８の後端側２６ｃ、２８ｃと横フレームビーム３０ｄ、３０ｅとに囲まれた空間領域３６ｃには、第３の燃料タンク３８ｃが設置される。これらの第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、前記各空間領域３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する形状に形成されており、該第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃの内部には、燃料ガス（天然ガス）を吸着して貯蔵するための吸着材（燃料ガス貯蔵用の吸着材）３９が充填されている（図１参照）。この吸着材３９は、好ましくは、やしがら等の木質の材料、石油ピッチ及び石炭コークス等の鉱物質の材料を出発原料とした活性炭であり、金属と有機物を出発原料としたもの等を用いることもできる。
【００１７】
図２に示すように、縦フレームビーム２６、２８の前端側２６ａ、２８ａと横フレームビーム３０ａは、エンジン４０を支持する。このエンジン４０には、エキゾーストマニホールド４２を介してエキゾーストパイプ４４及びサイレンサ４６が順次接続されており、このサイレンサ４６にはテールパイプ４８が接続されている。好ましくは、前記サイレンサ４６はその内部に触媒を含む。前記エキゾーストマニホールド４２、エキゾーストパイプ４４、サイレンサ４６及びテールパイプ４８によって排気ガスの排気系が構成され、この排気系を介してエンジン４０によって生じた排気ガスが大気中に放出される。前記エキゾーストパイプ４４及びサイレンサ４６は第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃの下方に設置されており、該エキゾーストパイプ４４及びサイレンサ４６内を流れる排気ガスの熱によって、前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃ内の燃料ガスが加熱される。
【００１８】
エンジン４０には、給水管５０及び排水管５２を介してラジエータ５４が接続されており、該ラジエータ５４にはこれらの間に冷却水を循環させるための冷却水循環手段（図示せず）が設けられている。前記エンジン４０を冷却することによって熱を吸収した冷却水は前記ラジエータ５４に循環されて放熱される。この場合、ラジエータ５４の一端側（出口側）には燃料冷却用管５６の一端が接続される。この燃料冷却用管５６は、図１及び図２に示すように、第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃに沿うとともに螺旋状に巻き付けられ、前記第３の燃料タンク３８ｃを経た該燃料冷却用管５６の他端が前記ラジエータ５４の他端側（入口側）に接続される。従って、該燃料冷却用管５６内を循環する冷却水によって前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃ内の燃料ガスが冷却される。
【００１９】
第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃには、図２に示すように、それぞれ温度センサ（好ましくは、熱電対）５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆが設けられており、また、燃料冷却用管５６の各第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃにおける入口部分及び出口部分には、それぞれ温度センサ（好ましくは、熱電対）６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆが設けられている。温度センサ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆ及び温度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆは、それぞれＥＣＵ６２に電気的に接続されており、前記温度センサ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆ及び温度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆによる検出温度データに基づいて、燃料冷却用管５６内を循環する冷却水の流量がＥＣＵ６２によって制御される。これによって、第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃ内における吸着材３９による燃料ガスの吸着及び離脱が最適な状態となるように前記燃料ガスの温度がコントロールされ、該燃料ガスの貯蔵効率が向上する。
【００２０】
このように、本実施の形態においては、吸着材３９が充填された第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃに燃料ガスを貯蔵するようにしているため、該第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃを任意の形状に形成することができる。また、前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃは複数に分割されている。このため、前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃを縦フレームビーム２６、２８と横フレームビーム３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅとに囲まれた空間領域３６ａ、３６ｂ、３６ｃに設置し、自動車２０のボディ２２内のスペースを有効に利用することが可能である。
【００２１】
また、第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃに排気系を近接して設けるとともに燃料冷却用管５６を沿わせて配し、前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃ及び燃料冷却用管５６の前記各第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃにおける入口部分及び出口部分に、それぞれ、温度センサ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆ及び６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆを設けるようにしている。この場合、前記温度センサ５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５８ｅ、５８ｆ及び６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆからの検出温度データに基づいて前記燃料冷却用管５６内を循環する冷却水の流量を制御し、前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃ内の燃料ガスの温度を吸着材３９による該燃料ガスの吸着及び離脱が最適な状態となるようにして前記燃料ガスの貯蔵効率を向上させることができる。
【００２２】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。なお、前記の実施の形態中で説明した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２３】
図３に示すように、この変形例に係る燃料タンクの車載構造において、燃料タンク１０２は、自動車１０４の後輪１０６近傍に設置される。この位置は、ガソリン車におけるガソリンタンクの設置位置とほぼ同じであり、前記燃料タンク１０２の形状も、前記ガソリンタンクの形状とほぼ同じである。なお、前記燃料タンク１０２の内部には、前記第１乃至第３の燃料タンク３８ａ、３８ｂ、３８ｃと同様に吸着材３９が充填され、この吸着材３９に燃料ガスが吸着されて貯蔵される（図５参照）。
【００２４】
燃料タンク１０２には、図３及び図４に示すように、ラジエータ５４の一方の端部に接続され、このラジエータ５４から延在して再び前記ラジエータ５４に戻る燃料冷却用管１０８が該燃料タンク１０２に沿って配されている。燃料タンク１０２に、図５に示すように、サイレンサ４６を収容するための凹状のスペース１１０を設けると、スペースの有効活用が一層図られる。また、燃料タンク１０２のスペース１１０とサイレンサ４６との間には、断熱材１１１が装着される。
【００２５】
次に、図４に示すように、燃料冷却用管１０８の燃料タンク１０２における入口部分及び出口部分、並びに該燃料タンク１０２には、温度センサ（好ましくは、熱電対）１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄがそれぞれ設けられ、ＥＣＵ６２と電気的に接続されている。ＥＣＵ６２においては、温度センサ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄからの検出温度データに基づいて、燃料冷却用管１０８内を循環する冷却水の流量が制御される。これによって、燃料タンク１０２内における吸着材３９による燃料ガスの吸着及び離脱が最適な状態となるように前記燃料ガスの温度がコントロールされる。
【００２６】
このように、この変形例においては、燃料タンク１０２をガソリン車におけるガソリンタンクとほぼ同じ形状とし、該ガソリンタンクとほぼ同じ位置に設置することによって、ガソリン車を基にして天然ガスを燃料とする自動車に容易に改造することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、製造コストを上昇させることなくスペースの有効利用が可能であり、さらに構成も簡素化した燃料タンクの車載構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る燃料タンクの車載構造が適用される自動車を示す側面図である。
【図２】本実施の形態に係る燃料タンクの車載構造が適用される自動車を示す底面図である。
【図３】本実施の形態の変形例に係る燃料タンクの車載構造が適用される自動車を示す側面図である。
【図４】本実施の形態の変形例に係る燃料タンクの車載構造が適用される自動車を示す底面図である。
【図５】本実施の形態の変形例に係る燃料タンクの車載構造が適用される自動車を示す背面図である。
【符号の説明】
２０…自動車                  ２２…ボディ
２４…フレーム                ２６、２８…縦フレームビーム
３０ａ〜３０ｅ…横フレームビーム
３６ａ〜３６ｃ…空間領域      ３８ａ〜３８ｃ…燃料タンク
３９…吸着材                  ４０…エンジン
４４…エキゾーストパイプ（排気系）
４６…サイレンサ（排気系）    ５４…ラジエータ
５６…燃料冷却用管
５８ａ〜５８ｆ、６０ａ〜６０ｆ…温度センサ
６２…ＥＣＵ
【図１】
0003609941.tif 000002
【図２】
0003609941.tif 000003
【図３】
0003609941.tif 000004
【図４】
0003609941.tif 000005
【図５】
0003609941.tif 000006