(57)【要約】    【課題】本発明は、部品の搭載性及び組付け性を向上することができる燃料システム及び車両を提供する。    【解決手段】燃料システムは、燃料貯蔵源と、燃料貯蔵源を充填口に接続する充填管路と、燃料貯蔵源を燃料供給先に接続する供給管路と、供給管路に設けられた減圧弁と、減圧弁の一次圧又は二次圧を検出する第１の圧力センサと、減圧弁及び第１の圧力センサを一体化したアッセンブリと、を備える。アッセンブリは、供給管路に介設される管継手として機能すると共に、供給管路における管路の分岐点を有する。
2011010366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料貯蔵源と、前記燃料貯蔵源を充填口に接続する充填管路と、前記燃料貯蔵源を燃料供給先に接続する供給管路と、前記供給管路に設けられた減圧弁と、を備えた燃料システムにおいて、
前記減圧弁の一次圧又は二次圧を検出する第１の圧力センサと、
前記減圧弁及び前記第１の圧力センサを一体化したアッセンブリと、を備え、
前記アッセンブリは、前記供給管路に介設される管継手として機能すると共に、前記供給管路における管路の分岐点を有する、燃料システム。
【請求項２】
前記アッセンブリは、前記供給管路からの分岐先に第１のリークチェックポートを備える、請求項１に記載の燃料システム。
【請求項３】
前記アッセンブリは、前記減圧弁及び前記第１の圧力センサを、前記燃料供給先側に相当する前記分岐点の下流側に一体化している、請求項１又は２に記載の燃料システム。
【請求項４】
前記アッセンブリは、前記減圧弁の下流側に設けられて燃料を噴射するインジェクタを、さらに一体化している、請求項３に記載の燃料システム。
【請求項５】
前記アッセンブリは、前記インジェクタの一次圧又は二次圧を検出する第２の圧力センサを、さらに一体化している、請求項４に記載の燃料システム。
【請求項６】
前記アッセンブリは、前記供給流路における前記減圧弁と前記インジェクタとの間に連通するリリーフ弁を、さらに一体化している、請求項４又は５に記載の燃料システム。
【請求項７】
前記アッセンブリは、前記燃料貯蔵源内の圧力を検出する第３の圧力センサを、さらに一体化している、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項８】
前記アッセンブリは、前記充填管路に介設される管継手としても機能する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項９】
前記アッセンブリは、前記充填管路における管路の分岐点を有し、且つ、前記充填管路からの分岐先に第２のリークチェックポートを備える、請求項８に記載の燃料システム。
【請求項１０】
前記アッセンブリでは、前記供給管路を構成する配管が接続される部分と、前記充填管路を構成する配管が接続される部分とが、互いに隣り合うように設けられる、請求項８又は９に記載の燃料システム。
【請求項１１】
前記供給管路を構成する配管が接続される部分は、前記充填管路を構成する配管が接続される部分よりも重力方向の上側に位置する、請求項１０に記載の燃料システム。
【請求項１２】
前記燃料貯蔵源は、複数あり、
前記供給管路は、前記燃料供給先から管路が前記アッセンブリで分岐して各燃料貯蔵源に並列接続される、請求項１ないし１１の燃料システム。
【請求項１３】
前記充填管路は、前記充填口からの管路が前記アッセンブリで分岐して各燃料貯蔵源に並列接続される、請求項１２に記載の燃料システム。
【請求項１４】
前記燃料貯蔵源は、胴部と当該胴部の端部に連続する肩部とを有する高圧タンクであり、
前記アッセンブリは、互いに隣り合う高圧タンクの間にて、当該高圧タンクの少なくとも一つの前記肩部に対向するよう配置される、請求項１２又は１３に記載の燃料システム。
【請求項１５】
前記燃料供給先は、燃料電池である、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の燃料システムを搭載した車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料貯蔵源と、燃料貯蔵源を充填口に接続する充填管路と、燃料貯蔵源を燃料供給先に接続する供給管路と、供給管路に設けられた減圧弁と、を備えた、燃料システムに関する。また、本発明は、このような燃料システムを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両として、２つの水素タンクを有する燃料電池システムを搭載したものが知られている（特許文献１参照。）。各水素タンクは、２系統から１系統に統合される供給管路によって燃料電池に接続される。具体的には、２つの水素タンクのそれぞれに高圧集合配管が接続され、この高圧集合配管を集合させるように１系統の燃料配管が接続され、燃料配管が燃料電池に接続される。そして、燃料配管の途中には水素ガス減圧用のレギュレータが介設され、このレギュレータは二つの水素タンクの間に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６１０５５（段落００１７、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水素タンクから燃料電池への供給管路（高圧集合配管及び燃料配管）には、上記のレギュレータのほか、レギュレータの一次圧又は二次圧を検出する圧力センサや、供給管路における配管組付け部からのリークをチェックするためのポートなど、様々な部品が設けられることがある。しかし、複数の部品を個々に設けたのでは、車両の限られた搭載スペースを有効に確保することが難しい場合がある。また、個々の部品ごとに配管を組み付ける必要があるため、組付け作業が煩雑となる。【０００５】
本発明は、部品の搭載性及び組付け性を向上することができる燃料システム及び車両を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の燃料システムは、上記した燃料貯蔵源、充填管路、供給管路及び減圧弁と、減圧弁の一次圧又は二次圧を検出する第１の圧力センサと、減圧弁及び第１の圧力センサを一体化したアッセンブリと、を備える。アッセンブリは、供給管路に介設される管継手として機能すると共に、供給管路における管路の分岐点を有する。【０００７】
本発明によれば、アッセンブリに減圧弁及び第１の圧力センサを一体化しているので、減圧弁、第１の圧力センサ及びアッセンブリを個々に設ける場合に比べて、部品の共通化を図ることができる上、供給管路における配管の組付け作業工数を減らすことができる。また、一体化されたものを取り扱うことができるので、例えば燃料システムを車両に搭載する場合にその搭載性を向上することができる。さらに、減圧弁及び第１の圧力センサの構成により、減圧弁の一次圧又は二次圧を監視することも可能である。【０００８】
好ましくは、アッセンブリは、供給管路からの分岐先に第１のリークチェックポートを備えるとよい。この構成によれば、アッセンブリを有効に利用してリークチェックポートを設けることができる。また、リークチェックポートから流体を導入した場合に、アッセンブリにおける供給管路の組付け部等からの漏れを確認することができる。【０００９】
好ましくは、アッセンブリは、減圧弁及び第１の圧力センサを、燃料供給先側に相当する分岐点の下流側に一体化するとよい。こうすることで、分岐点の下流側の圧力を減圧するのに適した構成とすることができる。【００１０】
好ましくは、アッセンブリは、さらに、減圧弁の下流側に設けられて燃料を噴射するインジェクタ、インジェクタの一次圧又は二次圧を検出する第２の圧力センサ、供給流路における減圧弁とインジェクタとの間に連通するリリーフ弁、及び燃料貯蔵源内の圧力を検出する第３の圧力センサ、の少なくとも一つを一体化するとよい。このような構成によれば、アッセンブリを有効に利用して各部品を設けることができ、組付け性及び搭載性を向上することができる。【００１１】
好ましくは、アッセンブリは、充填管路に介設される管継手としても機能するとよい。この構成によれば、充填管路に対応した個別の管継手を設けなくて済む。すなわち、アッセンブリが供給管路及び充填管路の両方の管継手として機能するため、部品の共通化をより一層促進することができる。【００１２】
より好ましくは、アッセンブリは、充填管路における管路の分岐点を有し、且つ、充填管路からの分岐先に第２のリークチェックポートを備えるとよい。この構成によれば、アッセンブリにおける充填管路の組付け部等からの漏れも確認することが可能となる。【００１３】
好ましくは、アッセンブリでは、供給管路を構成する配管が接続される部分と、充填管路を構成する配管が接続される部分とが、互いに隣り合うように設けられるとよい。こうすることで、アッセンブリにおいて供給管路及び充填管路のための接続部分が区分けされる。これにより、供給管路及び充填管路のそれぞれの配管用のスペースをアッセンブリに適切に確保しつつ、集約的に接続することができる。【００１４】
より好ましくは、供給管路を構成する配管が接続される部分は、充填管路を構成する配管が接続される部分よりも重力方向の上側に位置するとよい。こうすることで、充填管路側の配管を、供給管路側の配管の後で、しかも供給管路側の配管の下側に組み付ける場合に、作業性をより向上することができる。【００１５】
好ましくは、燃料貯蔵源は複数あり、供給管路は燃料供給先から管路がアッセンブリで分岐して各燃料貯蔵源に並列接続されるとよい。こうすることで、複数の燃料貯蔵源からの配管を集合させるマニホールドとしてアッセンブリを用いることができる。【００１６】
より好ましくは、充填管路は、充填口からの管路がアッセンブリで分岐して各燃料貯蔵源に並列接続されるとよい。こうすることで、上記同様に、充填口からの配管を分岐させるマニホールドとしてアッセンブリを用いることができる。【００１７】
好ましくは、燃料貯蔵源は、胴部と胴部の端部に連続する肩部とを有する高圧タンクであるとよく、アッセンブリは、互いに隣り合う高圧タンクの間にて、高圧タンクの少なくとも一つの肩部に対向するよう配置されるとよい。こうすることで、例えば高圧タンクを搭載した車両が衝突した場合の、高圧タンクの損傷を抑制することができる。【００１８】
好ましくは、燃料供給先は、燃料電池であるとよい。【００１９】
本発明の車両は、上記した本発明の燃料システムを搭載したものである。よって、供給管路の配管の組付け性と、供給管路上の部品（減圧弁、第１の圧力センサ、アッセンブリなど）の車両搭載性とを向上した車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料システムを示す構成図である。
【図２】図１の燃料システムのアッセンブリを示す側面図である。
【図３】図１の燃料システムのアッセンブリを示す正面図であり、図２の矢印III方向から見た図である。
【図４】図１の燃料システムを搭載した車両の一部を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料システムを示す構成図である。
【図６】図５の燃料システムのアッセンブリを示す側面図である。
【図７】図５の燃料システムのアッセンブリを示す正面図であり、図６の矢印ＶＩＩ方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料システム及び車両について説明する。ここでは、燃料システムとして、燃料電池システムを例に説明する。燃料電池システムは、燃料電池自動車（ＦＣＨＶ）、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両に搭載できる。ただし、燃料電池システムは、車両以外の各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボット等）や定置型電源にも適用可能である。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池２、燃料ガス系統３及び酸化ガス系統を備える。燃料ガス及び酸化ガスは、反応ガスと総称されるものである。燃料ガスは例えば水素ガスであり、酸化ガスは例えば空気である。
【００２３】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備える。なお、図１では、説明の便宜上、単セルの構造が燃料電池２に模式的に示されている。単セルは、電解質膜１０、燃料極１１及び空気極１２からなるＭＥＡ（膜電極接合体）１３を有する。電解質膜１０は、例えばフッ素系樹脂により形成されたイオン交換膜からなる。燃料極１１及び空気極１２は、電解質膜１０の両面に設けられる。単セルは、燃料極１１及び空気極１２を両側から挟みこむように一対のセパレータ１４，１５を有する。セパレータ１４の燃料ガス流路１６に供給された燃料ガスとセパレータ１５の酸化ガス流路１７に供給された酸化ガスとの電気化学反応により、燃料電池２は電力を発生する。燃料電池２で発電された電力は、トラクションモータなどの負荷１８に供給される。
【００２４】
燃料ガス系統３は、二つの燃料タンク２１ａ，２１ｂと、途中で分岐する充填管路２２と、途中で集合される供給管路２３と、を備える。燃料タンク２１ａ、２１ｂは、高圧水素ガスを貯蔵する高圧タンク、あるいは、水素を可逆的に吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金を貯蔵する水素吸蔵タンクの何れでもよい。高圧タンクであれば、例えば３５ＭＰａあるいは７０ＭＰａの水素ガスが貯蔵される。燃料タンクの数は２以上であればよく、例えば４つとすることも可能である。本実施形態では、燃料タンク２１ａ，２１ｂは、胴部及びその両端部に肩部を有する高圧タンクで構成される。なお、図示省略したが、燃料電池２から排出される燃料オフガスを再び供給配管２３に導いて、燃料電池２に循環させることも可能である。
【００２５】
燃料タンク２１ａ，２１ｂは、充填管路２２を介して充填口２４に並列に接続されると共に、供給管路２３を介して燃料供給先である燃料電池２に対して並列に接続される。充填口２４は、燃料ガスの充填時に、燃料ガス充填装置（例えば燃料ガスステーション）の充填ノズルに接続される。充填口２４には逆止弁２５が設けられており、逆止弁２５が、逆流した燃料ガスが充填口２４から外部に放出されないように阻止する。
【００２６】
燃料タンク２１ａ，２１ｂは、各種バルブやセンサ等を一体的に組み込んだバルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂをねじ込み接続されている。燃料タンク２１ａ，２１ｂは、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂを介して燃料ガスの充填及び放出をする。バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂは、充填管路２２に連通する通路にマニュアル弁２７ａ，２７ｂを有し、供給管路２３に連通する通路に遮断弁２８ａ，２８ｂを有する。遮断弁２８ａ，２８ｂは、例えば電磁遮断弁からなり、対応する燃料タンク２１ａ、２１ｂから放出される燃料ガスを遮断する。なお、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂにレギュレータなどを組み込むこともできる。
【００２７】
充填管路２２は、充填口２４に連通する共通充填配管３０と、燃料タンク２１ａ，２１ｂに連通する個別充填配管３１ａ、３１ｂと、の計３つの配管から構成される。配管３０、３１ａ、３１ｂの一端は、充填管路２２における管路の分岐点２２ａを有する充填マニホールド部３２に接続される。充填マニホールド部３２には、配管３０、３１ａ、３１ｂを接続するための３つの接続ポートのほか、充填管路２２に連通するリークチェックポート５４が設けられる。充填口２４から供給された燃料ガスは、充填マニホールド部３２にて分配されて、燃料タンク２１ａ，２１ｂに充填される。
【００２８】
供給管路２３は、燃料電池２に連通する共通供給配管４０と、燃料タンク２１ａ，２１ｂに連通する個別供給配管４１ａ、４１ｂと、の計３つの配管から構成される。配管４０、４１ａ，４１ｂの一端は、供給管路２３における管路の分岐点２３ａを有する供給マニホールド部４２に接続される。供給マニホールド部４２には、配管４０、４１ａ，４１ｂを接続するための３つの接続ポートのほか、供給管路２３に連通するリークチェックポート６４が設けられる。燃料タンク２１ａ、２１ｂから放出された燃料ガスは、供給マニホールド部４２にて合流して燃料電池２に供給される。なお、遮断弁２８ａ，２８ｂの一方のみを開く場合には、燃料タンク２１ａ、２１ｂの一方のみから燃料ガスが放出され、供給マニホールド部４２で燃料ガスの合流を受けることなく、燃料電池２に供給される。
【００２９】
供給管路２３の配管４０には、減圧弁４３及びインジェクタ４５が介設される。また、減圧弁４３とインジェクタ４５との間には、配管４０から分岐するようにリリーフ弁４７が設けられる。さらに、インジェクタ４５の下流側にも、リリーフ弁４９が同様に設けられる。減圧弁４３は、燃料ガスの圧力を減圧するものであり、機械式、電気式及び電磁式のいずれでも構成することができる。インジェクタ４５は、例えば電磁駆動式の開閉弁であり、例えばデューティ制御により、燃料電池２への燃料ガスの供給圧力及び供給流量を高精度に調整する。リリーフ弁４７は、常時は閉じており、減圧弁４３とインジェクタ４５との間の配管圧が所定圧以上になったときに機械的に又は電気的に作動して、燃料ガスを配管４０外に放出する。同様に、リリーフ弁４９は、インジェクタ４５の下流側の配管圧が所定圧以上になったときに作動して、燃料ガスを配管４０外に放出する。
【００３０】
供給管路２３には、３つの圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３が設けられる。圧力センサＰ１は、減圧弁４３の一次圧、すなわち減圧弁４３の上流側における燃料ガス圧を検出する。また、圧力センサＰ１は、燃料タンク２１ａ，２１ｂ内の圧力をそれぞれ検出することができる。圧力センサＰ２は、減圧弁４３とインジェクタ４５との間に設けられ、減圧弁４３の二次圧を検出する。圧力センサＰ３は、インジェクタ４５の下流側に設けられ、インジェクタ４５の二次圧を検出する。インジェクタ４５及び圧力センサＰ１〜Ｐ３は、燃料電池システム１の図示省略したコントローラに接続されており、コントローラは、圧力センサＰ２及びＰ３の少なくとも一つの検出結果に基づいてインジェクタ４５を制御する。また、減圧弁４３が電気式又は電磁式である場合には、減圧弁４３は、コントローラに接続されて、圧力センサＰ１及びＰ２の少なくとも一つの検出結果に基づいて制御される。
【００３１】
ここで、図１に示す二点鎖線５０で囲まれる複数の部品は、一つの部品であるアッセンブリとして構成される。すなわち、アッセンブリ５０は、充填マニホールド部３２、供給マニホールド部４２、減圧弁４３、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９及び圧力センサＰ１〜Ｐ３を一つのボディーに一体的に組み込んでいる。
【００３２】
図２及び図３に示すように、アッセンブリ５０のボディー５１は、例えば水素脆化に強い材料（例えばＳＵＳ３１６Ｌなど）を用いて形成され、減圧弁４３など各種部品が一体的に組み込まれる。図示省略したが、ボディー５１内には、充填管路２２の配管３０、３１ａ，３１ｂに連通する充填流路が形成されていると共に、供給管路２３に配管４０、４１ａ，４１ｂに連通する供給流路が形成されている。以下の説明では、先ず、ボディー５１への充填マニホールド部３２及び供給マニホールド部４２の一体化について説明し、次いで、他の部品の一体化について説明する。
【００３３】
充填マニホールド部３２と供給マニホールド部４２とは、互いに隣り合うようにボディー５１に設けられる。詳細には、ボディー５１における重力方向の下側部分に、充填マニホールド部３２のポート５２，５３ａ，５３ｂ、５４が取り付けられ、その上側部分に、供給マニホールド部４２のポート６３ａ，６３ｂ、６４が取り付けられる。
【００３４】
充填マニホールド部３２のポート５２，５３ａ，５３ｂは、それぞれ同一の高さレベルに設けられ、充填側の配管３０、３１ａ，３１ｂの一端を例えば水平方向から接続される。下向きに設けられたリークチェックポート５４は、充填側のリークチェック時に使用されるものであり、常時は栓により閉じられる。リークチェックポート５４は、図１に示すように、充填管路２２における管路の分岐先の一つにあるものであり、充填管路２２に連通する。
【００３５】
供給マニホールド部４２のポート６３ａ，６３ｂは、互いに同一の高さレベルに設けられ、供給側の配管４１ａ，４１ｂの一端を例えば水平方向から接続される。リークチェックポート６４は、供給側のリークチェック時に使用されるものであり、常時は栓により閉じられる。リークチェックポート６４は、図１に示すように、供給管路２３における管路の分岐先の一つにあるものであり、供給管路２３に連通する。なお、図示省略したが、ボディー５１には、配管４０の一端を接続するためのポートも下向きに取り付けられる。
【００３６】
充填マニホールド部３２及び供給マニホールド部４２は、それぞれ、充填管路２２及び供給管路２３に介設される管継手であるから、アッセンブリ５０は、一つの部品として、充填管路２２及び供給管路２３に介設される両方の管継手として機能することになる。なお、他の実施態様によれば、充填マニホールド部３２のポート５２，５３ａ，５３ｂ、５４の各取付け位置を変更してもよく、例えばポート５２，５３ａ，５３ｂに相当する位置にリークチェックポートを設定してもよい。また、供給マニホールド部４２の各ポート（６３ａ，６３ｂ、６４など）の取付け位置も変更することができる。
【００３７】
ここで、リークチェックとは、配管組付け後にその組付け部のシール性を確認するために行う検査をいう。充填側のリークチェックの場合、リークチェックポート５４から充填管路２２内にリークチェックガスを導入し、充填マニホールド部３２における配管組付け部（５２、５３ａ、５３ｂ）などからのガス漏れの有無を検知する。このとき、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂのマニュアル弁２７ａ，２７ｂは閉じられる。一方、供給側のリークチェックの場合、リークチェックポート６４から供給管路２３内にリークチェックガスを導入し、供給マニホールド部４２における配管組付け部（６３ａ、６３ｂ等）などからのガス漏れの有無を検知する。このとき、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂの遮断弁２８ａ，２８ｂは閉じられる。なお、リークチェックガスは、例えばヘリウムなどの不活性ガスであるが、リークチェックの方法はガスを用いるものに限られない。
【００３８】
次に、図２及び図３を参照して、減圧弁４３、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９及び圧力センサＰ１〜Ｐ３のボディー５１への一体化について説明する。
【００３９】
減圧弁４３は、ボディー５１に上側から取り付けられる。減圧弁４３は、突出部分４３ａがボディー５１の上面にボルト固定されることで、ボディー５１に一体化される。例えば、減圧弁４３は、ボディー５１内にダイヤフラム、弁体及び弁座を有し、ボディー５１外への突出部分４３ａに調圧スプリングを有する。ダイヤフラムは水平方向に配され、弁体及び調圧スプリングは重力方向に配される。ダイヤフラムの下面に作用する二次側圧力とダイヤフラムの上面に作用する調圧スプリングからの力との差によって、弁体が上下方向に移動し、燃料ガス圧力が減圧される。
【００４０】
インジェクタ４５は、ボディー５１に下側から取り付けられることで、ボディー５１に一体化される。インジェクタ４５は、例えば、弁体、弁座、コイル、鉄心、及びプランジャを有し、図２及び図３における下方へと燃料ガスを噴出する。弁体は、減圧弁４３の弁体と同方向である重力方向に配される。コイルに通電することで、鉄心が磁化されてプランジャ及び弁体を吸引し、弁体が弁座から離間する。逆に、コイルへの通電を停止すると、弁体が弁座に当接する。このようにして弁体が移動し、インジェクタ４５内が開閉されることによって、燃料ガスの供給圧力及び供給流量が高精度に調整される。なお、インジェクタ４５の下部には、供給管路２３の配管４０の一端が接続されるポート（図示省略）が設けられる。
【００４１】
リリーフ弁４７は、減圧弁４３とインジェクタ４５との間にて、ボディー５１に下側から取り付けられて一体化される。リリーフ弁４９は、インジェクタ４５よりも斜め下方に且つボディー５１よりも後方に突出するように、ボディー５１に下側から取り付けられる。リリーフ弁４７、４９は、それぞれ、燃料ガスのリリーフ時に、下方及び斜め下方へと燃料ガスを放出する。リリーフ弁４７，４９の構造は同じものを用いることができるが、リリーフ弁４９はリリーフ弁４７よりも体格を小さくすることができる。これは、リリーフ弁４９は、リリーフ弁４７よりも低圧の燃料ガスを放出するからである。
【００４２】
圧力センサＰ１〜Ｐ３は、ボディー５１の左側面に取り付けられて一体される。圧力センサＰ１は減圧弁４３の近傍に設けられ、圧力センサＰ２はリリーフ弁４７の近傍に設けられ、圧力センサＰ３はインジェクタ４５の近傍に設けられる。圧力センサＰ１〜Ｐ３は、例えば、それぞれ接続部及び圧力感知部を有し、接続部をボディー５１にねじ込み接続することで取り付けられる。圧力感知部は、例えば、供給流路内に設けられるダイヤフラム（受圧要素）と、受圧要素で受けた変化を読み取る歪みゲージなどの変換要素と、を備える。そして、変換要素からの電気信号に基づいて、上記のコントローラが燃料ガス圧を測定する。なお、リリーフ弁４７，４９と同様に、圧力センサＰ１〜Ｐ３のうち、低圧仕様の圧力センサＰ３ほど体格を小さくすることができる。
【００４３】
図４は、燃料電池システム１を搭載した車両１００について、燃料ガス系統３まわりの配置の一例を示す平面図である。
【００４４】
例えば普通乗用車タイプの車両１００は、車体のリア側に充填口２４を有する。車両１００は、リア側の下方のリアフロア上に燃料タンク２１ａ，２１ｂを搭載して、タンクバンドによりリアフロアに固定する。車体のボディフレーム１０２は、車幅方向に延びる二つのクロスメンバー１０４ａ，１０４ｂと、車両前後方向に延びるサイドメンバー１０５と、を有する。サイドメンバー１０５は、図示省略したもう一つのサイドメンバーとともに、クロスメンバー１０４ａ，１０４ｂの端部及びリアフロアを支持する。なお、車体のフロント部には、燃料電池システム１の各種構成機器（たとえば燃料電池２）のほか、上記コントローラを含むパワーコントロールユニットや、車両１００の推進力を生じさせるトラクションモータ（負荷１８）等が配置される。
【００４５】
燃料タンク２１ａ，２１ｂは、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂを充填口２４と同じ側に位置させて、横向き水平姿勢で且つ車両前後方向に並列に搭載される。搭載された燃料タンク２１ａ，２１ｂの間にはクロスメンバー１０４ａ，１０４ｂが位置し、クロスメンバー１０４ａ，１０４ｂ間にアッセンブリ５０が配される。アッセンブリ５０は、左右一対のブラケット１１０，１１１を介してクロスメンバー１０４ａ，１０４ｂに吊り下げられるように固定される。
【００４６】
詳細には、アッセンブリ５０は、図２及び図４に示すように、ボディー５１の車両前後方向の各側面に突設された支持部材１１２、１１３を有する。ブラケット１１０は、アッセンブリ５０のボディー５１と同程度の長さで車幅方向に延在する鉛直部１１４と、鉛直部１１４の両下端部からフロント側に折り曲げられた水平部１１６，１１７と、を有する。同様に、ブラケット１１１は、ボディー５１の半分ほどの長さで車幅方向に延在する鉛直部１１８と、鉛直部１１８からリア側に折り曲げられた水平部１１９と、を有する。水平部１１６，１１７，１１９の高さレベルは、供給マニホールド部４２の各ポート（６３ａ，６３ｂ、６４など）よりも重力方向の上位に位置しており、全ポート（５２、５３ａ、５３ｂ、５４、６３ａ，６３ｂ、６４など）への配管スペースが確保されている。
【００４７】
このような構成により、ブラケット１１０は、鉛直部１１４に支持部材１１２の端部がボルト固定され、水平部１１６，１１７がカラーやブッシュを介してクロスメンバー１０４ａの上面に固定される。また、ブラケット１１１は、鉛直部１１８に支持部材１１３の端部がボルト固定され、水平部１１６，１１７がカラーやブッシュを介してクロスメンバー１０４ａの上面に固定される。これにより、アッセンブリ５０がクロスメンバー１０４ａ，１０４ｂに吊り下げられるように固定される。
【００４８】
ここで、アッセンブリ５０の固定方法は、上記の方法に限られるものではなく、適宜設計変更することができる。ただし、アッセンブリ５０の配置箇所は、燃料タンク２１ａ，２１ｂ間で且つ燃料タンク２１ａ，２１ｂの少なくとも一方の端部よりも車両内側とすることが好ましい。この点について詳述すると、燃料タンク２１ａ，２１ｂは、車幅方向に延在する筒状の胴部１３０ａ，１３０ｂと、胴部１３０ａ，１３０ｂの端部にて縮径する肩部１３２ａ，１３２ｂと、を有し、肩部１３２ａ，１３２ｂの先端側にバルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂをねじ込み接続されている。互いに車幅方向に位置ずれして搭載された燃料タンク２１ａ，２１ｂでは、燃料タンク２１ａが燃料タンク２１ｂよりも車両側面に近い位置にある。アッセンブリ５０は、燃料タンク２１ｂの肩部１３２ｂに対向するように配置され、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂよりも車両内側に位置する。これにより、車両衝突によって車両１００が変形した場合の、燃料タンク２１ａ，２１ｂの損傷対策として有効となる。
【００４９】
他の実施態様によれば、燃料タンク２１ａ，２１ｂを車幅方向に位置ずれさせることなく搭載してもよい。この場合には、両方の肩部１３２ａ，１３２ｂに対向するようにアッセンブリ５０を配置し、バルブアッセンブリ２６ａ，２６ｂよりも車両内側にアッセンブリ５０を位置させるとよい。
【００５０】
次に、配管レイアウトについて説明する。図４に示すように、充填側の配管３０，３１ａ，３１ｂは、互いに交差することなくレイアウトされる。詳細には、配管３０は、充填口２４からクランク状に延在してアッセンブリ５０に接続される。配管３１ａ、３１ｂは、それぞれ、アッセンブリ２６ａ、２６ｂから蛇行するように延在してアッセンブリ５０に接続される。一方、供給側の配管４０、４１ａ，４１ｂのうち、配管４１ａ、４１ｂは、それぞれ、アッセンブリ２６ａ、２６ｂから蛇行するように延在してアッセンブリ５０に接続される。この場合、配管４１ａ、４１ｂは、互いに同一の高さレベルにて、配管３１ａ、３１ｂよりも重力方向の高位にある。また、配管４１ａの中間部分は、配管３１ａの中間部分の直上に位置する。配管４０は、配管３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂよりも下側にて、アッセンブリ５０から屈曲して延在しており、配管４０の一部は、配管４１ａ，３１ａの上記中間部分の下方にてこれに交差する。
【００５１】
以上説明した本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、燃料ガス系統３に配置される複数の部品を一体化したアッセンブリ５０を設けているので、複数の部品を個々に設ける場合に比べて、部品の共通化、組付け性及び搭載性を向上することができる。
【００５２】
１．部品の共通化
特に、充填管路２２及び供給管路２３の両方の管継手として機能するアッセンブリ５０によれば、管継手としてのボディーが一つで済む。また、減圧弁４３、インジェクタ４５及びリリーフ弁４７，４９を一体化したアッセンブリ５０では、これら部品のボディー部分を共用できる。
【００５３】
２．組付け性
本実施形態とは逆に、供給管路における複数の部品を個々に設けたのでは、個々の部品ごとに供給管路の配管を組み付ける必要がある。これに対し、本実施形態によれば、供給管路における複数の部品（減圧弁４３、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９、圧力センサＰ１〜Ｐ３）をアッセンブリ５０として一体化しているため、アッセンブリ５０の三箇所に供給管路２３の配管４０，４１ａ，４１ｂを組み付ければよい。よって、配管の組付け作業工数を大幅に減らすことができる。
【００５４】
また、アッセンブリ５０において、充填管路２２の配管が接続されるポート（５２、５３ａ、５３ｂ）と供給管路２３の配管が接続されるポート（６３ａ、６３ｂ）の配置が上下に区分けされている。このため、これらの配管用のスペースをアッセンブリ５０に適切に確保しつつ、集約的な配管接続が可能となる。
【００５５】
特に、充填管路２２用のポート（５２、５３ａ、５３ｂ）が供給管路２３用のポート（６３ａ、６３ｂ）の下側に位置する構成となっている。これにより、充填管路２２の配管を組み付けるための工具スペースを確保できる。したがって、締付け工具を車両１００の下側から臨ませて組付け作業する場合に、供給管路２３の配管４０，４１ａ，４１ｂをアッセンブリ５０に組み付けた後で、充填管路２２の配管３０，３１ａ，３１ｂをアッセンブリ５０に組み付ける作業が容易となる。
【００５６】
３．搭載性
本実施形態とは逆に、供給管路における複数の部品を個々に設けたのでは、個々の部品ごとに車両に搭載する必要があり、車両での搭載スペースを確保し難い。これに対し、本実施形態によれば、複数の部品が一体化されたアッセンブリ５０を一つの部品として取り扱うことができるため、車両１００への搭載性を向上することができる。特に、車両１００への取付け部位を減らすことができるため、車両搭載スペースを節約することができる。このことは、配管レイアウトの自由度を上げ、配管レイアウトをシンプルにすることができることも意味する。
【００５７】
４．衝突安全性
車両１００におけるアッセンブリ５０の搭載位置を、燃料タンク２１ａ，２１ｂ間で且つ燃料タンク２１ａ，２１ｂの少なくとも一方の肩部に対向する位置としている。これにより、燃料タンク２１ａ，２１ｂ間のデッドスペースを有効に利用してアッセンブリ５０を配置できる。また、例えば車両後方からの衝突によって車両１００が変形した場合にも、燃料タンク２１ａ，２１ｂの損傷を抑制することができる。加えて、アッセンブリ５０に接続される各配管３０，３１ａ，３１ｂ，４０，４１，４１ｂは、屈曲して延在しているので、これらの配管で車両衝突時の衝撃を吸収することもできる。
【００５８】
５．その他
アッセンブリ５０にて、減圧弁４３と圧力センサＰ１，Ｐ２とを一体化しているため、減圧弁４３の一次圧又は二次圧を監視してこれを制御することも可能である。また、減圧弁４３と中圧仕様の圧力センサＰ２とを一体化しているため、フェール時における計測精度を向上することができる。同様に、インジェクタ４５と圧力センサＰ２，Ｐ３とを一体化しているため、インジェクタ４５の一次圧又は二次圧を監視してこれを制御することも可能であり、フェール時における計測精度を向上することができる。また、アッセンブリ５０にリークチェックポート５４，６４を設けている。よって、アッセンブリ５０を有効に利用して、充填管路２２及び供給管路２３の配管組付け部や、充填管路２２及び供給管路２３の配管自体等からの漏れも確認することができる。
【００５９】
＜第１実施形態の変形例＞
アッセンブリ５０において一体化する複数の部品は、上記の部品（充填マニホールド部３２、供給マニホールド部４２、減圧弁４３、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９及び圧力センサＰ１〜Ｐ３）に限られるものではなく、他の部品が追加されてもよい。例えば、充填管路２２側に圧力センサを設けて燃料タンク２１ａ，２１ｂ内の燃料ガス圧を検出するようにした場合には、この圧力センサをアッセンブリ５０に一体化させてもよい。
【００６０】
一方で、本発明の観点によれば、アッセンブリ５０としては、最低限、減圧弁４３と、圧力センサＰ１，Ｐ２のいずれかと、が一体化されていればよい。したがって、アッセンブリ５０から、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９及び圧力センサＰ３の少なくとも一つを抜かすこともできる。また、アッセンブリ５０から、リークチェックポート５４，６４の少なくとも一つを抜かすこともできる。なお、リークチェックポート５４、６４が存在しない場合も、アッセンブリ５０は、充填管路２２及び供給管路２３の分岐点２２ａ，２３ａを有すると言える。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、図５〜７を参照して、第２実施形態について相違点を中心に説明する。第１実施形態との主な相違点は、燃料タンクを一つにしたことである。そして、これに伴い、燃料ガス系統の配管構成及びアッセンブリの構成を変更している。以下の説明及び図５〜７では、第１実施形態と同一の部材について同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
燃料タンク２１ｃのバルブアッセンブリ２６ｃは、上記の燃料タンク２１ａ、２１ｂと同様に、マニュアル弁２７ｃ及び遮断弁２８ｃを備える。充填管路２２は、計２つの配管３０，３１ｃから構成される。配管３０は、充填口２４と充填マニホールド部３２のポート５２とを接続し、配管３１ｃは、充填マニホールド部３２のポート５３ｃと燃料タンク２１ｃとを接続する。充填マニホールド部３２は、充填管路２２における管路の分岐点２２ａを有し、その分岐先にリークチェックポート５４を有する。供給管路２３は、計２つの配管４０，４１ｃから構成される。配管４０は、燃料電池２と供給マニホールド部４２のポート６２とを接続し、配管４１ｃは、供給マニホールド部４２のポート６３ｃと燃料タンク２１ｃとを接続する。供給マニホールド部４２は、供給管路２３における管路の分岐点２３ａを有し、その分岐先にリークチェックポート６４を有する。
【００６３】
アッセンブリ５０ｃは、図５に示す二点鎖線で囲まれる複数の部品、すなわち充填マニホールド部３２、供給マニホールド部４２、減圧弁４３、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９及び圧力センサＰ１〜Ｐ３を一つのボディーに一体的に組み込んでいる。その詳細は図６及び図７に示すとおり、アッセンブリ５０ｃは、図２及び図３に示すアッセンブリ５０から充填側のポート５３ａ及び供給側のポート６３ａを省略した構成に相当する。つまり、車両フロント側にある充填側のポート５３ａ及び供給側のポート６３ａが省略されている。なお、ここでは、アッセンブリ５０ｃにおける一体化の具体的構成についての説明は省略する。
【００６４】
第２実施形態の燃料電池システム１ｃを車両に搭載した場合、例えば、アッセンブリ５０ｃの配置箇所は、車両後方からの衝突を考慮して、燃料タンク２１ｃよりも車両前方側とすればよい。この場合、アッセンブリ５０ｃは、燃料タンク２１ｃの肩部に対向する位置に配置されることが好ましい。そして、この場合の配管レイアウトについても、衝撃吸収性の観点から、各配管３０、３１ｃ、４０、４１ｃが屈曲して延在するようにすればよい。
【００６５】
以上説明した第２実施形態によれば、燃料ガス系統３に配置される複数の部品を一体化したアッセンブリ５０を設けているので、第１実施形態と同様の作用効果、すなわち部品の共通化、組付け性及び搭載性等を向上することができる。
【００６６】
第２実施形態においても、第１実施形態の他の実施態様及び変形例を適宜適用することが可能である。例えば、アッセンブリ５０ｃに上記以外の部品（例えば充填管路２２に設ける圧力センサ）を一体的に組み込むことも可能であるし、インジェクタ４５、リリーフ弁４７，４９及び圧力センサＰ３の少なくとも一つを抜かすこともできる。また、アッセンブリ５０ｃから、リークチェックポート５４を抜かすこともできる。リークチェックポート５４が存在しない場合、アッセンブリ５０ｃは、充填管路２２の分岐点２２ａを有しない。この場合、アッセンブリ５０ｃは、充填管路２２に介設される管継手として機能しないものであってもよい。換言すると、アッセンブリ５０ｃが、充填マニホールド部３２を一体的に具備しないものであってもよい。ただし、本発明の観点によれば、アッセンブリ５０ｃは、最低限、減圧弁４３と、圧力センサＰ１，Ｐ２のいずれかと、が一体化される。
【００６７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について相違点を中心に説明する。本実施形態は、アッセンブリ５０，５０ｃにおける２つのリークチェックポート５４，６４を１つにし、且つ、一つのリークチェックポートから充填管路２２及び供給管路２３にリークチェックガスを導入できるように構成したものである。なお、第３実施形態についての図面は省略する。
【００６８】
この構成の一例を説明すると、アッセンブリ５０，５０ｃのボディー５１内の上記充填流路と上記供給流路との間を接続する連通流路をボディー５１内に形成し、且つ、この連通流路を開閉するためのバルブを設ける。リークチェック時以外の通常時は、このバルブを閉じて、充填流路及び供給流路がボディー５１内で連通しないようにする。一方、リークチェック時には、バルブを開き、一つのリークチェックポートからリークチェックガスを導入する。これにより、リークチェックガスが充填流路及び供給流路を流れ、充填管路２２及び供給管路２３を流れるようになる。その結果、アッセンブリ５０，５０ｃにおける全ての配管組付け部などからのガス漏れの有無を検知することが可能となる。
【００６９】
したがって、第３実施形態によれば、第１及び第２実施形態の作用効果に加えて、リークチェックの作業工数を実質的に半減することができるという作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の燃料システムは、上記した燃料電池システム１，１ｃに限らず、例えば天然ガスを燃料とするシステム及びこれを備えた車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１ｃ：燃料電池システム（燃料システム）、２：燃料電池、２１ａ，２１ｂ,２１ｃ：燃料タンク、２２：充填管路、２２ａ：分岐点、２３：供給管路、２３ａ：分岐点、２４：充填口、３０，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ：充填側の配管、３２：充填マニホールド部、４０、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ：供給側の配管、４２：供給マニホールド部、４３：減圧弁、４５：インジェクタ、４７，４９：リリーフ弁、５０：アッセンブリ、５４：リークチェックポート（第２のリークチェックポート）、６４：リークチェックポート（第１のリークチェックポート）、１００：車両、１３０ａ，１３０ｂ：胴部、１３２ａ、１３２ｂ：肩部、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３：圧力センサ
【図１】
2011010366.tif 000003
【図２】
2011010366.tif 000004
【図３】
2011010366.tif 000005
【図４】
2011010366.tif 000006
【図５】
2011010366.tif 000007
【図６】
2011010366.tif 000008
【図７】
2011010366.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月17日(2011.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料貯蔵源と、前記燃料貯蔵源を充填口に接続する充填管路と、前記燃料貯蔵源を燃料供給先に接続する供給管路と、前記供給管路に設けられた減圧弁と、を備えた燃料システムにおいて、
前記減圧弁の一次圧又は二次圧を検出する第１の圧力センサと、
前記減圧弁及び前記第１の圧力センサを一体化したアッセンブリと、を備え、
前記アッセンブリは、前記供給管路に介設される管継手として機能すると共に、前記供給管路における管路の分岐点を有し、
前記アッセンブリは、前記充填管路に介設される管継手としても機能する、燃料システム。
【請求項２】
前記アッセンブリは、前記供給管路からの分岐先に第１のリークチェックポートを備える、請求項１に記載の燃料システム。
【請求項３】
前記アッセンブリは、前記減圧弁及び前記第１の圧力センサを、前記燃料供給先側に相当する前記分岐点の下流側に一体化している、請求項１又は２に記載の燃料システム。
【請求項４】
前記アッセンブリは、前記減圧弁の下流側に設けられて燃料を噴射するインジェクタを、さらに一体化している、請求項３に記載の燃料システム。
【請求項５】
前記アッセンブリは、前記インジェクタの一次圧又は二次圧を検出する第２の圧力センサを、さらに一体化している、請求項４に記載の燃料システム。
【請求項６】
前記アッセンブリは、前記供給流路における前記減圧弁と前記インジェクタとの間に連通するリリーフ弁を、さらに一体化している、請求項４又は５に記載の燃料システム。
【請求項７】
前記アッセンブリは、前記燃料貯蔵源内の圧力を検出する第３の圧力センサを、さらに一体化している、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記アッセンブリは、前記充填管路における管路の分岐点を有し、且つ、前記充填管路からの分岐先に第２のリークチェックポートを備える、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１０】
前記アッセンブリでは、前記供給管路を構成する配管が接続される部分と、前記充填管路を構成する配管が接続される部分とが、互いに隣り合うように設けられる、請求項１ないし７のいずれか一項又は請求項９に記載の燃料システム。
【請求項１１】
前記供給管路を構成する配管が接続される部分は、前記充填管路を構成する配管が接続される部分よりも重力方向の上側に位置する、請求項１０に記載の燃料システム。
【請求項１２】
前記燃料貯蔵源は、複数あり、
前記供給管路は、前記燃料供給先から管路が前記アッセンブリで分岐して各燃料貯蔵源に並列接続される、請求項１ないし７のいずれか一項又は請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１３】
前記充填管路は、前記充填口からの管路が前記アッセンブリで分岐して各燃料貯蔵源に並列接続される、請求項１２に記載の燃料システム。
【請求項１４】
前記燃料貯蔵源は、胴部と当該胴部の端部に連続する肩部とを有する高圧タンクであり、
前記アッセンブリは、互いに隣り合う高圧タンクの間にて、当該高圧タンクの少なくとも一つの前記肩部に対向するよう配置される、請求項１２又は１３に記載の燃料システム。
【請求項１５】
前記燃料供給先は、燃料電池である、請求項１ないし７のいずれか一項又は請求項９ないし１４のいずれか一項に記載の燃料システム。
【請求項１６】
請求項１ないし７のいずれか一項又は請求項９ないし１５のいずれか一項に記載の燃料システムを搭載した車両。
【国際調査報告】
2011010366.tif 000010
2011010366.tif 000011
2011010366.tif 000012
2011010366.tif 000013