(57)【要約】【課題】圧力容器に設置された安全弁が外力によって誤作動する可能性を低減するために、コストが大きくアップする対策を要すること。【解決手段】自動車の側突による変形後ボディー４０ａと、変形後ボディー４０ａの直線部分を仮想的に延長した仮想線４０ｖとが、溶栓弁１２０に対して所定値Ｌ以上の間隙を確保できるように、保護部材１３０と変形後ボディー４０ａとの接触位置を決定する。この接触位置の決定に従い、保護部材１３０の前後方向の位置が決定される。【選択図】図３
2014159817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定条件下において、容器本体に貯蔵された高圧の流体を減圧するために開弁する安全弁と、
前記安全弁に接触しないように配置され、周辺の物体との接触から前記安全弁を保護する保護部材と
を備える圧力容器。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力容器であって、
前記容器本体の内部と外部とを繋ぐ流路を開閉するために、前記容器本体に取り付けられたバルブ本体を備え、
前記安全弁は、前記バルブ本体に取り付けられ、
前記保護部材は、前記バルブ本体に取り付けられると共に、前記安全弁の位置よりも前記容器本体から遠い場所に配置される
圧力容器。
【請求項３】
燃料電池自動車の床下に搭載される請求項１又は請求項２に記載の圧力容器であって、
前記保護部材は、前記バルブユニットの下方向端部よりも下向きに突き出ている
圧力容器。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つに記載の圧力容器を搭載した燃料電池自動車であって、
前記圧力容器の固定に、弾性部材による弾性力を用いる
燃料電池自動車。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池自動車であって、
前記弾性力は、上下方向に作用する
燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力容器は、例えば、高圧の流体（例えば水素ガス）を貯蔵するために用いられる。圧力容器内の圧力は、高温に曝されると上昇する。圧力容器内の圧力が一定値を超えた場合、圧力を下げることが好ましい。これを実現するための手法として、高温になると開弁することによって、貯蔵された流体を外部に放出する安全弁（溶栓弁）が開示されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０１２７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術が有する課題は、安全弁が外力によって誤作動する可能性を低減するために、安全弁自体を強固に設計する等、コストが大きくアップする対策を要することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、圧力容器が提供される。この圧力容器は、所定条件下において、容器本体に貯蔵された高圧の流体を減圧するために開弁する安全弁と；前記安全弁に接触しないように配置され、周辺の物体との接触から前記安全弁を保護する保護部材とを備える。この形態によれば、周辺の物体との接触によって安全弁が誤作動する可能性を低減しつつ、コストが大きくアップすることを回避できる。周辺の物体が安全弁に接近しても、安全弁に接触する前に保護部材と接触し、周辺の物体との接触から安全弁が保護される可能性が高まる。さらに、周辺の物体が保護部材に接触しても、保護部材は安全弁と接触していないので、その接触による安全弁の誤作動は起こりにくい。この結果、安全弁自体をそれほど強固に設計しなくてもよくなり、コストの低減を達成できる。
【０００７】
（２）上記形態の圧力容器において、前記容器本体の内部と外部とを繋ぐ流路を開閉するために、前記容器本体に取り付けられたバルブ本体を備え；前記安全弁は、前記バルブ本体に取り付けられ；前記保護部材は、前記バルブ本体に取り付けられると共に、前記安全弁の位置よりも前記容器本体から遠い場所に配置される。この形態によれば、保護部材を小型化できる。容器本体と保護部材とバルブ本体とによって安全弁が保護される配置になるので、安全弁の保護するための保護部材の形状を小さくできるからである。
【０００８】
（３）燃料電池自動車の床下に搭載される上記形態の圧力容器において、前記保護部材は、前記バルブユニットの下方向端部よりも下向きに突き出ている。この形態によれば、床下付近に位置する物体（地面に存在する突起物など）の接触から安全弁を保護できる。
【０００９】
（４）上記形態の圧力容器を搭載する燃料電池自動車において、前記圧力容器の固定に、弾性部材による弾性力を用いる。この形態によれば、安全弁がより保護される。圧力容器に対して、弾性部材が変形できる向きに衝撃が作用した場合、その衝撃は弾性部材によって吸収される。この結果、衝撃によって安全弁が開弁することが、更に抑制される。この効果は、力が作用する部位が保護部材の場合だけでなく、安全弁の場合であっても発揮される。
【００１０】
（５）上記形態の燃料電池自動車において、前記弾性力は、上下方向に作用する。この形態によれば、上下方向の力が作用した場合において、その力による衝撃によって安全弁が開弁することが、更に抑制される。ここでいう上下方向は、燃料電池自動車のタイヤが水平面に接地した状態における鉛直方向に相当する。
【００１１】
本発明は、上記以外の種々の形態でも実現できる。例えば、圧力容器の一部としての保護部材、保護部材を利用した圧力容器の位置決め方法などとして実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃料電池自動車の模式図。
【図２】水素タンクの外観図。
【図３】保護部材の前後方向の位置を説明する図。
【図４】水素タンクの位置決めを説明する図。
【図５】水素タンクが燃料電池自動車に搭載された様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、燃料電池自動車２０を模式的に示す。図１（Ａ）は上面図、図１（Ｂ）は左側面図を示す。図１において、燃料電池自動車２０の外観は、破線によって示される。燃料電池自動車２０は、水素タンク３０Ｆと水素タンク３０Ｒとを床下（フロアパネルの下）に搭載する。水素タンク３０Ｆ，３０Ｒは、燃料電池自動車２０に搭載された燃料電池に水素を供給するために、高圧の水素を貯蔵する。
【００１４】
図１（Ｂ）に示すように、水素タンク３０Ｒは、後輪のシルエットに隠れるように配置される。水素タンク３０Ｆは、水素タンク３０Ｒよりも車両前方に搭載される。水素タンク３０Ｆ及び水素タンク３０Ｒは、構造については互いに同じである。以下、水素タンク３０Ｆと水素タンク３０Ｒとを区別しない場合は、単に「水素タンク３０」という。
【００１５】
図２は、水素タンク３０の外観を示す。図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は左側面図を示す。水素タンク３０は、バルブアッセンブリ１００を備える。バルブアッセンブリ１００は、バルブ本体１１０と、溶栓弁１２０と、保護部材１３０とを備える。バルブ本体１１０は、水素タンク３０の内部と外部とを繋ぐ流路を開閉する機構を備える。
【００１６】
溶栓弁１２０は、水素タンク３０が高温に曝された場合などの緊急時に開弁して、水素タンク３０内の圧力を下げる。溶栓弁１２０は、バルブ本体１１０の後側面に設置される。後側面とは、図２（Ｂ）に示すように、燃料電池自動車２０の前後方向に直交する２つの面のうち、より後ろに位置する面のことである。なお、本明細書における前後、左右、上下は全て、燃料電池自動車２０を基準として定められた方向である。
【００１７】
保護部材１３０は、周辺の物体との接触から、溶栓弁１２０を保護するためのものである。保護部材１３０は、バルブ本体１１０に対してネジ（図示なし）によって固定される。固定される部位は、バルブ本体１１０とタンク本体３５（高圧の水素を貯蔵する部位）との取り付け面に対して反対側の面であり、溶栓弁１２０よりもタンクに対して遠い位置である。周辺の物体とは、例えば、燃料電池自動車２０のボディーや、地面に存在する障害物などである。ボディーが水素タンク３０に接触する原因としては、他の車両などとの衝突に伴うボディーの変形が想定される。地面に存在する障害物としては、地面に存在する突起物や、燃料電池自動車２０の走行によって跳ね上げられる石などが想定される。
【００１８】
保護部材１３０の下端は、図２（Ｂ）に示すように、溶栓弁１２０の下端よりも下に配置される。この配置は、保護部材１３０によって、地面に存在する障害物から溶栓弁１２０を保護することを目的としている。
【００１９】
保護部材１３０の水平方向の形状および位置（以下「平面形状」という）は、燃料電池自動車２０のボディーとの接触ができるだけ回避されるように決定される。本実施形態において、溶栓弁１２０にボディーが最も接近するモードとして、水素タンク３０Ｆ付近におけるポール側突が想定される。なお、水素タンク３０Ｒは、図１に示されるように燃料電池自動車２０の後輪と後輪の車軸とによって保護される位置に搭載されているので、水素タンク３０Ｆに比べ、ポール側突に対してより安全である。そこで、水素タンク３０Ｆを対象にして、保護部材１３０の平面形状を決定する。
【００２０】
保護部材１３０の平面形状を決定するために、実車評価及び／又はＣＡＥ(Computer Aided Engineering)を用い、変形後のボディーが溶栓弁１２０に最も接近する衝突位置の場合において、変形後のボディーの形状を求める。ポールの直径等の諸条件は、種々の設定が可能だが、本実施形態においては日本の法規に従って決定した。
【００２１】
図３は、上記の解析に基づき決定された保護部材１３０の平面形状を示す。図３には、燃料電池自動車２０の左側面におけるポール３００との側突によって、変形前ボディー４０ｂが変形後ボディー４０ａに変形した様子が示される。
【００２２】
図３に示されるように、変形後ボディー４０ａと、変形後ボディー４０ａの直線部分を仮想的に延長した仮想線４０ｖとが、溶栓弁１２０に対して距離Ｌ以上の間隙を確保できるように、保護部材１３０と変形後ボディー４０ａとの接触位置を決定する。距離Ｌは、寸法公差や安全係数などを考慮して決定される。この接触位置の決定に従い、保護部材１３０の平面形状が決定される。
【００２３】
図４は、水素タンク３０を燃料電池自動車２０へ搭載するために、水素タンク３０を位置決めする手法を示す。タンク本体３５は円筒形状をしており、左右方向と回転方向（左右方向を回転軸とした回転の方向）との位置決めに利用できるような突起や凹み等がほとんど存在しない。
【００２４】
バルブ本体１１０及び溶栓弁１２０は、高圧の水素ガスの流路となる部位であるので、搭載の際に無理な力が作用することは、できるだけ回避することが好ましい。よって、タンク本体３５、バルブ本体１１０及び溶栓弁１２０は、左右方向と回転方向との位置決めのためには利用しづらい。
【００２５】
一方で、保護部材１３０は水素ガスの流路として機能する訳ではないので、保護部材１３０に多少の力が作用しても、特段の支障はない。そこで、本実施形態においては、保護部材１３０を利用して、燃料電池自動車２０への搭載時における水素タンク３０の位置決めを実施する。この位置決めを容易にするために、図４及び図２（Ｂ）に示されるように、保護部材１３０の下端の両角を面取りする。この面取りによって形成された面を、水素タンク３０を搭載する際に、治具４００に形成された三角形状の凹みに接触させる。これによって、左右方向と回転方向との位置決めが容易に実現される。
【００２６】
図５は、水素タンク３０が燃料電池自動車２０に搭載された様子を示す。水素タンク３０は、上側ブラケット６０と下側ブラケット７０とに挟み込まれることによって固定される。上側ブラケット６０は、前側（図５の左側）においては下側ブラケット７０にネジ９０によって締結され、後側（図５の右側）においては下側ブラケット７０にバネ８０の伸縮力によって固定される。下側ブラケット７０は、フロアパネル５０にネジによって固定される。
【００２７】
上側ブラケット６０の後側がバネ８０によって固定されることによって、障害物との接触等によって水素タンク３０に対して上向きの力が作用した場合、バネ８０のバネ係数と、ネジ９０を中心にした上側ブラケット６０の曲げ抵抗とに応じて、水素タンク３０が上向きに移動する。この移動によって、力が作用する際の衝撃が緩和される。この衝撃の緩和によって、水素タンク３０に対して上向きの力が作用することによって溶栓弁１２０が誤作動する可能性が、更に低減される。
【００２８】
以上に説明したように、保護部材１３０という簡素で小さな部品を追加することによって、溶栓弁１２０の誤作動を抑制できる。一方で、保護部材１３０は、溶栓弁１２０から放出された水素ガスの流れを妨げる位置には設置されていないので、溶栓弁１２０の正常な動作を妨げることが殆どない。さらに、保護部材１３０は、搭載時における水素タンク３０の位置決めにも利用することができるので、燃料電池自動車２０の生産性の向上に寄与する。
【００２９】
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが考えられる。
【００３０】
保護部材の平面形状を決定する手法は、種々考えられる。例えば、搭載される車種のボディー形状や各国の法規、保護部材のために確保できる搭載スペース、他の衝突モード（後突など）等を勘案して決定しても良い。
保護部材は、搭載時における位置決めのための形状を備えなくても良い。
保護部材は、切削（削り出し）などを用いて、バルブ本体と一体に成形しても良い。
保護部材は、バルブ本体以外の部位、例えばタンク本体に設置しても良い。
下からの衝撃を緩和するために水素タンクを上下方向に固定する手法は、上向きに比較的小さい力で変形するものであれば良い。例えば、バネの代わりにゴム等の弾性部材を用いても良い。
安全弁は、溶栓弁でなくても、高温時に開弁する機構を備えたものであればよい。
搭載時におけるタンク本体の長手方向の向きは、例えば、自動車の前後方向に一致させてもよい。
水素タンクの用途は、燃料電池自動車用でなくても、他の輸送用機器に搭載する燃料電池に水素を供給する用途でも良いし、据え置きの燃料電池に供給する用途でも良い。
貯蔵する流体は、水素でなくても、例えばＬＰガスなどでも良い。
【符号の説明】
【００３１】
２０…燃料電池自動車
３０…水素タンク
３０Ｆ…水素タンク
３０Ｒ…水素タンク
３５…タンク本体
４０ａ…変形後ボディー
４０ｂ…変形前ボディー
４０ｖ…仮想線
５０…フロアパネル
６０…上側ブラケット
７０…下側ブラケット
８０…バネ
９０…ネジ
１００…バルブアッセンブリ
１１０…バルブ本体
１２０…溶栓弁
１３０…保護部材
３００…ポール
４００…治具
【図１】
2014159817.tif 000003
【図２】
2014159817.tif 000004
【図３】
2014159817.tif 000005
【図４】
2014159817.tif 000006
【図５】
2014159817.tif 000007