(57)【要約】【課題】構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能な車載用水素充填タンクを提供すること。【解決手段】内部に水素を充填するためのタンク本体１０と、タンク本体１０に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニットにタンク本体１０を接続するためのバルブ部２とを有する。バルブ部２は、タンク本体１０に充填すべき水素を通すための通路である充填パス２１と、水素供給ステーションに設けられた水素回収部に放出する水素を通すための通路である放出パス２２とを独立してそれぞれ有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水素を充填するためのタンク本体と、該タンク本体に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニットに上記タンク本体を接続するためのバルブ部とを有する車載用水素充填タンクにおいて、
上記バルブ部は、上記タンク本体に充填すべき水素を通すための通路である充填パスと、
上記水素供給ステーションに設けられた水素回収部に放出する水素を通すための通路である放出パスとを独立してそれぞれ有していることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項２】
請求項１において、上記充填パス及び上記放出パスには、上記タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁及び放出パス用逆止弁がそれぞれ配設されており、かつ、上記放出パス用逆止弁は、上記充填パス用逆止弁の開閉動作に連動して開閉動作を行うよう構成されていることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項３】
請求項１において、上記充填パス及び上記放出パスには、上記タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁及び放出パス用逆止弁がそれぞれ配設されており、かつ、上記放出パス用逆止弁は、上記水素供給ステーションの上記接続ユニットに接続された際に、該接続ユニットが有する水素放出用アクチュエータによって開閉動作可能に構成されていることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記タンク本体は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部に上記バルブ部を設けてなり、該バルブ部の上記充填パスには、該充填パスの通路を延長する導入管が接続されており、該導入管の開口部は、上記タンク本体における上記バルブ部を配設した上記一端部に対向する他端部の近傍に配置したことを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項５】
請求項４において、上記導入管の開口部は、上記タンク本体の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させてあることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項６】
請求項４又は５において、上記導入管の周囲には、上記タンク本体内での水素の軸方向への直線的な流れの少なくとも一部を規制する拡散板が配設されていることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項７】
請求項６において、上記拡散板は、上記導入管の周囲において折りたたみ可能に構成されていることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項において、上記導入管の周囲には複数枚の上記拡散板が配設されていると共に、該拡散板の間に水素吸蔵合金が充填されていることを特徴とする車載用水素充填タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの水素を燃料として走行する車両に搭載される車載用水素充填タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題に対応する車両として、水素を燃料とした自動車、具体的には燃料電池自動車、水素エンジン自動車などの開発が活発に行われている。このような水素を燃料とする車両の普及を促進するには、車両に搭載される車載用水素充填タンクに対して、急速に水素を充填する技術の確立が不可欠である。
【０００３】
これまでに提案されている技術としては、例えば次のようなものがある。
例えば、特許文献１、２は、水素吸蔵合金ＭＨタンクヘの充填に関するものであって、そこには、水素供給の経路の他に、熱媒体が通る２つの通路を設け、熱媒体によりＭＨタンクと供給ステーション間の熱輸送を促進する方法が示されている。この方法は、ＭＨ吸蔵に伴う発熱、放出に伴う吸熱を供給管を介して一部相殺することを狙ったものである。
【０００４】
特許文献３は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、タンク圧力に応じた水素充填速度調整機構が示されている。そして、タンク内部圧力の低い状態では低流量で供給し、タンク内部圧力の上昇に伴い流量を増加していくことが示されている。
【０００５】
特許文献４は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、高圧タンクに設置したサブコンテナの温度管理によりタンクヘの充填・放出をスムーズに行うものが示されている。そして、高速充填時には、サブコンテナに冷却水を供給し、タンク内圧力が低下したことにより水素充填の必要性が出た場合には、自動的に冷却水をサブコンテナに供給することが示されている。
【０００６】
特許文献５は、高圧タンクヘの充填に関するものであって、そこには、内部に熱交換フィンを備え、内部に充填された水素との熱の授受を行うタンクが示されている。また、タンク外部に放熱フィンを備え、内部熱交換フィンと熱的に接合することで外部環境との熱交換を促進することが示されている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術は、いずれも基本的に高圧ＭＨタンクあるいは高圧ボンベヘの高速充填達成を目的としたものであるが、次のような問題点が存在する。
即ち、上記特許文献１、２、４、５においては、車両側タンクと供給側タンク間の熱交換を達成するために、車両側タンク内に比較的複雑な構造の熱交換器構成を必要とする。そのため、従来の上記車載用水素充填タンクは、構造が複雑、軽量化が困難、製造コストが高くなるなどの問題がある。
また、特許文献３においては、内部圧力および温度マップを参考に水素充填速度を調整するものであって、穏やかに水素充填を行うので、高速充填を達成することができない。
【特許文献１】特開２０００−１２８５０２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４０９５号公報
【特許文献３】特開２００１−３５５７９５号公報
【特許文献４】特開２００２−８９７９３号公報
【特許文献５】特開２００２−１８１２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能な車載用水素充填タンクを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内部に水素を充填するためのタンク本体と、該タンク本体に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニットに上記タンク本体を接続するためのバルブ部とを有する車載用水素充填タンクにおいて、
上記バルブ部は、上記タンク本体に充填すべき水素を通すための通路である充填パスと、
上記水素供給ステーションに設けられた水素回収部に放出する水素を通すための通路である放出パスとを独立してそれぞれ有していることを特徴とする車載用水素充填タンクにある（請求項１）。
【００１０】
本発明の車載用水素充填タンクは、上記のごとく、上記充填パスと上記放出パスとを独立してそれぞれ有している。そのため、上記車載用水素貯蔵タンクに水素を充填する際には、タンク本体内に上記充填パスを介して急速に水素を導入しながら、上記放出パスを介して、タンク本体内から一部の水素を上記水素供給ステーションに対して放出することができる。これによって、水素充填に伴う急激な発熱を抑制することができ、水素充填速度を高めることができる。
【００１１】
即ち、上記タンク本体に上記充填パスを介して導入された水素は、圧力及び体積の変化によって発熱するが、この充填と併行して上記放出パスを介して一部の水素をタンク本体から放出することによって、放出される水素が熱媒体となって上記の充填時の発熱による熱をタンク本体から放出することができる。そのため、上記タンク本体への水素の充填を速く行っても、その温度上昇を抑制することができ、急速充填を可能にすることができる。
【００１２】
このような、水素自体を熱媒体として熱を放出する手法は、上記バルブ部において上記充填パスとは独立して上記放出パスを設けたことによって初めて実現できる。そして、上記車載用水素貯蔵タンクにおいては、上記放出パスを介した熱放出ができるので、従来のような、構造が複雑な熱交換器をタンク本体内に特別に設置する必要がない。
したがって、本発明の車載用水素充填タンクは、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の車載用水素充填タンクは、上記水素供給ステーションに接続されて上記充填パスを介して水素充填を行いながら、放出パスを介して水素を水素供給ステーションの上記水素回収部に対して放出することができる。ここでいう水素回収部は、単に水素を回収し備蓄するタンク状のものに限らず、放出された水素をさらに冷却して、上記放出パスから再度車載用水素充填タンク内に充填する循環経路を持った構成にすることもできる。
【００１４】
また、上記充填パス及び放出パスを備えたバルブ部は、シール性、耐圧性の観点から、一つの部品として構成することが好ましい。なお、上記充填パスを設けた部分と放出バスを設けた部分とを別体として設けて、これらを離隔して配置してもよいし、また、これらを組み合わせて１つのバルブ部として配置してもよい。
【００１５】
また、上記充填パスとしては、１本とすることが構造上簡単で好ましいが、複数本設けることも可能である。同様に、上記放出パスとしても、１本とすることが構造上簡単で好ましいが、複数本設けることも可能である。
また、上記バルブ部には、車両に設けられた水素消費装置、例えば燃料電池や水素エンジンなどに供給する水素を通す供給パスを設けることができる。この供給パスとしては、単独で設けてもよいし、上記放出パスあるいは充填パスの途中から分岐させて設けることもできる。
【００１６】
また、本発明においては、上記充填パス及び上記放出パスには、上記タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁及び放出パス用逆止弁がそれぞれ配設されており、かつ、上記放出パス用逆止弁は、上記充填パス用逆止弁の開閉動作に連動して開閉動作を行うよう構成されていることが好ましい（請求項２）。
【００１７】
上記逆止弁は、上記のごとくタンク本体内の内圧によって、通路を閉止するよう付勢されるものである。したがって、上記充填パス及び放出パスに配設された逆止弁は、これらのパスに外部から圧力をかけない限り、閉状態を維持し、タンク本体内の水素が不用意に外部へ漏れることを防止することとができる。一方、上記充填パスに対して上記水素供給ステーションから高圧の水素を供給すると、その水素の圧力によって上記充填パス用逆止弁が通路を開放するように開動作する。これによって、水素供給ステーションからタンク本体への水素の充填を実施することが容易にできる。
【００１８】
ここで、上記のごとく、放出パス用逆止弁は、充填パス用逆止弁と連動して開閉動作を行うよう構成されている。そのため、充填パス用逆止弁が充填パスの連通状態が開放されるように開動作した際には、上記放出パス用逆止弁も連動して連通状態を開放するように開動作する。そのため、充填パスからの水素の急速充填時に連動して、放出パスからの水素の放出を容易に実現することができ、上述した水素を熱媒体とした熱の放出を行うことができる。
【００１９】
また、充填パス用逆止弁の開度と放出パス用逆止弁の開度も、連動させて変化させることができる。そのため、充填速度に応じた放出速度の調整も、予め行う逆止弁の設計等によって容易に設定することができる。
また、上記充填パス用逆止弁と放出パス用逆止弁の連動可能な構造としては、後述する実施例をはじめとして、様々な構造を採用することができる。
【００２０】
また、上記充填パス及び上記放出パスには、上記タンク本体内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁及び放出パス用逆止弁がそれぞれ配設されており、かつ、上記放出パス用逆止弁は、上記水素供給ステーションの上記接続ユニットに接続された際に、該接続ユニットが有する水素放出用アクチュエータによって開閉動作可能に構成されていることも好ましい（請求項３）。
【００２１】
この場合には、水素供給ステーション側に水素放出用アクチュエータを設け、その操作量を調整することにより、放出パスに設けた逆止弁の開度を精度良く調整することができる。それ故、水素充填中に放出パスを介して放出させる水素の量をきめ細かく設定することができる。また、充填パス用逆止弁の開閉タイミングと放出パス逆止弁の開閉タイミングを必要に応じて積極的にずらすことも可能となる。なお、上記水素放出用アクチュエータとしては、例えば、ガスシリンダ等の公知のアクチュエータによって進退する当接部を持った構造とし、その当接部を上記逆止弁に当接させてこれを押圧する構成とすることができる。
【００２２】
また、上記タンク本体は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部に上記バルブ部を設けてなり、該バルブ部の上記充填パスには、該充填パスの通路を延長する導入管が接続されており、該導入管の開口部は、上記タンク本体における上記バルブ部を配設した上記一端部に対向する他端部の近傍に配置することが好ましい（請求項４）。
【００２３】
この場合には、上記タンク本体内に充填される水素が、上記放出パスを有するバルブ部から離れた導入管の開口部から吐出される。そのため、この水素が上記放出パスから放出されるまでには、タンク本体の内壁面に沿って移動するので、この内壁面からタンク本体への熱の伝達を促進させることができ、タンク本体そのものからの熱放出効果を高めることができる。
【００２４】
また、上記導入管の開口部は、上記タンク本体の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させてあることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記導入管の開口部から吐出した水素が、上記タンク本体の内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら流動する。これにより、上述したごとき水素からタンク本体への熱伝達をさらに高めることができる。
【００２５】
また、上記導入管の周囲には、上記タンク本体内での水素の軸方向への直線的な流れの少なくとも一部を規制する拡散板が配設されていることが好ましい（請求項６）。
この場合には、上記拡散板の存在によって、上記導入管の開口部から吐出した水素が、軸方向へ直線的にスムーズに流動することが妨げられる。そして、タンク本体内の水素は、螺旋状、あるいはジグザグ状などの非直線的な流動経路をたどって上記放出パスへとたどり着く。そのため、熱媒体としての水素が十分に吸熱した状態で、上述した水素からタンク本体への熱伝達効果も発揮しながら放出される。そのためさらに放熱効果を高めることができる。
【００２６】
なお、上記拡散板を配置した構造としては、例えば、上記導入管のまわりを螺旋状に巻回するように板状部材を配置した構造、あるいは、導入管を囲うような円盤状の板状部材を所定間隔をあけて複数並べると共に、各板状部材に貫通穴をあけ、この貫通穴を隣り合う板状部材同士で食い違う位置に配置した構造など、様々な構造を採用することができる。
【００２７】
また、上記拡散板は、上記導入管の周囲において折りたたみ可能に構成されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には、圧力容器であるタンク本体に対して、上記バルブ部を配置する開口部から、上記導入管の周囲において拡散板を折りたたんだ状態で挿入し、その後、タンク本体内部で上記拡散板を所望の状態に開くという製造方法を採用しうる。これにより、タンク本体に余分な開口部等を設けることなく上記導入管及び上記拡散板を有する車載用水素充填タンクを得ることができる。
【００２８】
また、上記導入管の周囲には複数枚の上記拡散板が配設されていると共に、該拡散板の間に水素吸蔵合金が充填されている構成を取ることもできる（請求項８）。この場合には、上記水素吸蔵合金の存在によって、所謂ＭＨタンク又は高圧ＭＨタンクとして機能させることもできる。そして、水素充填時の温度上昇の抑制には、充填する水素に不活性ガスを混合しておくことが好ましく、これにより、水素の殆どが吸蔵されても、不活性ガスが上記放出パスから放出され、熱放出機能を発揮することができる。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
本発明の実施例に係る車載用水素充填タンクにつき、図１〜図５を用いて説明する。
本例の車載用水素充填タンク１は、図１に示すごとく、内部に水素を充填するためのタンク本体１０と、該タンク本体１０に充填する水素を供給する水素供給ステーションの接続ユニット８０（図５）にタンク本体１０を接続するためのバルブ部２とを有する。
【００３０】
上記バルブ部２は、図１〜図３に示すごとく、タンク本体１０に充填すべき水素を通すための通路である充填パス２１と、水素供給ステーションに設けられた水素回収部８２に放出する水素を通すための通路である放出パス２２とを独立してそれぞれ有している。
以下、これを詳説する。
【００３１】
図１に示すごとく、本例のタンク本体１０は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部に上記バルブ部２を設けてなる。タンク本体１０としては、アルミライナの外周面を繊維強化樹脂（図示略）により覆った構造を採用してある。そして、バルブ部２を配設した部分以外に開口部分は一切ない。
【００３２】
図１、図２に示すごとく、本例のバルブ部２は、充填パス２１と放出パス２２とを並列に独立して１本ずつ有している。放出パス２２の途中には、車両内部の水素消費装置（例えば燃料電池、水素エンジン等）に接続される供給パス２３を分岐して設けてある。
【００３３】
上記充填パス２１と放出パス２２には、それぞれ、タンク本体１０内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁３１及び放出パス用逆止弁３２が配設されている。そして、放出パス用逆止弁３２は、充填パス用逆止弁３１の開閉動作に連動して開閉動作を行うよう構成されている。
【００３４】
各逆止弁３１、３２は、スプリング３１５、３２５によって閉止方向に付勢されていると共に、互いの軸部３１１、３２１を連結部材３１９によって一体的に連結してある。そのため、図４に示すごとく、充填パス用逆止弁３１が、内圧及びスプリング３１５の付勢力に抗して後退した際には、これに連動して放出パス用逆止弁３２も内圧及びスプリング３２５の付勢力に抗して後退するように構成されている。また、上記充填パス２１と放出パス２２との間における上記連結部材３１９の配置部分には、連結部材３１９を両側から保持してその移動可能性を維持しつつシール性高めるための弾性部材２８を配設してある。
【００３５】
上記バルブ部２に接続される水素供給ステーションの接続ユニット８０としては、様々な構成を取ることができる。例えば、本例では、図２、図５に示すごとく、逆止弁８１１を有する供給路８１と逆止弁８２１を有する放出路８２とを有し、いずれの通路も、冷媒８９０が循環する熱交換器８９を通過するように構成することができる。そして、放出路８２にはポンプ８２６を設け、タンク本体１０から放出パス２２を介して放出された水素を熱交換器８９において冷却した後、供給路８１に合流させるように構成してある。即ち、本例では、この放出路８２を循環路として構成し、これを水素回収部としてある。
【００３６】
また、水素供給ステーションの接続ユニット８０における逆止弁８１１、８２１は、バルブ部２における逆止弁３１、３２よりも低圧力の付勢力により開動作するように構成されている。これにより、接続ユニット８０をバルブ部２に接続した際に、スムーズな水素の流れを実現することができる。また、上記逆止弁８２１よりも上流側には、上記接続ユニット８０とバルブ部２とを接続した際に、その境界部分に閉じこめられる不要な空気等を排出するための排出路８３及び吸引ポンプ８３１を設けてあり、水素充填開始前の一定期間に上記吸引ポンプ８３１を作動するように構成してある。
【００３７】
次に、上記構造を有する本例の車載用水素充填タンク１の作用効果について説明する。
本例の車載用水素充填タンク１は、上記のごとく、充填パス２１及び放出パス２２を独立してそれぞれ有している。そして、これらの通路に設けたそれぞれの逆止弁３１、３２は、上記のごとく連動して開閉動作を行うよう構成してある。そのため、図４に示すごとく、車載用水素貯蔵タンク１に水素を充填する際には、タンク本体１０内に充填パス２１を介して急速に水素を導入しながら、放出パス２２を介して、タンク本体１０内から一部の水素を水素供給ステーションに対して放出することができる。
【００３８】
そのため、タンク本体１０に充填パス２１を介して導入された水素は、圧力及び体積の変化によって発熱するが、この充填と併行して放出パス２２を介して放出される水素が熱媒体となって、上記の充填時の発熱による熱をタンク本体１０から放出することができる。そのため、タンク本体１０への水素の充填を速く行っても、その温度上昇を抑制することができ、急速充填を可能にすることができる。
【００３９】
また、本例では、放出パス２２を介して放出した水素を、水素供給ステーションにおける熱交換器８９によって冷却した上で、再びタンク本体１０内へ充填することができ、水素を無駄に消費することもない。
そして、本例の車載用水素充填タンク１は、上記のごとく、充填パスと２１と独立して設けた放出パス２２を有するバルブ部２を備えることによって、上記の優れた熱放出方法を実施することができ、特に複雑な構造にする必要がない。
それ故、本例の車載用水素充填タンク１は、構造が比較的簡単で、製造コストの低減、軽量化の促進ができ、かつ、水素の高速充填が可能なものとなる。
【００４０】
（実施例２）
本例の車載用水素充填タンク１は、図６〜図８に示すごとく、実施例１におけるバルブ部２の構造を変更した例である。即ち、図６に示すごとく、充填パス２１及び放出パス２２には、タンク本体１０内の内圧によって通路の連通状態を閉止する逆止弁である充填パス用逆止弁３３及び放出パス用逆止弁３４がそれぞれ独立に開閉動作可能に配設されている。即ち、各逆止弁３３、３４は、同図に示すごとく、それぞれスプリング３３５、３４５によって閉止方向に付勢されており、互いに連結する構造は有していない。
【００４１】
また、本例では、放出パス用逆止弁３４は、水素供給ステーションの接続ユニット８０に接続された際に、該接続ユニット８０が有する水素放出用アクチュエータ８８によって開閉動作可能に構成されている。
上記水素放出用アクチュエータ８８は、図９に示すごとく、シリンダ本体８８０からピストン部８８１が出没可能に設けられている。ピストン部８８１の突出量は、図示していない駆動用ガスの導入、導出によって制御するように構成してある。その他の接続ユニット８０の構成は実施例１と同様である。
【００４２】
本例の車載用水素充填タンク１に水素を充填する際には、図６に示すごとく、バルブ部２と接続ユニット８０とを接続した後、図７に示すごとく、充填パス２１に通じる供給路８１から水素を圧送することによって、これらの通路における逆止弁８１１、３３を水素の圧力により開動作させて連通させ、タンク本体１０への水素充填を開始する。
【００４３】
この直後、図８に示すごとく、水素放出用アクチュエータ８８を駆動させてピストン部８８１を突出させる。そして、このピストン部８８１を放出パス２２における逆止弁３４に当接させてこれを後退させることにより、放出パス２２の通路を開く。これにより、タンク本体１０内における熱をもった熱媒体としての水素がタンク本体１０から吐出され、これが接続ユニット８０の逆止弁８２１を押し開いて上記循環路よりなる水素回収部に導かれる。
【００４４】
これにより、実施例１と同様に、急速充填時の温度上昇を、放出される水素を媒介とした熱放出によって抑制することができる。
また、本例では、上記放出パス２２における放出パス用逆止弁３４の開閉動作を上記接続ユニット８０の水素放出用アクチュエータ８８によって制御することができるので、例えば、タンク本体１０の温度等の測定を行いながらその測定結果に応じて逆止弁３４の開度を調整するというようなきめ細かい調整を行うこともでき、より適切な水素充填方法を実現することができる。
【００４５】
（実施例３）
本例は、実施例１におけるバルブ部２の構造を変更した例である。
図９、図１１に示すごとく、本例のバルブ部２は、中央に１本の充填パス２１を有し、その周囲に放出パス２２１を有している。そして、これらの通路に配された逆止弁３５、３６１、３６２は、連動して開閉動作を行うよう構成されている。
【００４６】
より具体的には、充填パス用逆止弁３５は軸部３５１を有しており、この軸部３５１の端部には、各放出パス２２１に向かって伸びた連結部３５９を設けてある。そして、この連結部３５９に各放出パス用逆止弁３６１、３６２を設けてある。また、上記充填パス２１と放出パス２２１との間における上記連結部材３５９の配置部分には、連結部材３５９を両側から保持してその移動可能性を維持しつつシール性高めるための弾性部材２９を配設してある。また、充填パス用逆止弁３５だけには、これを閉止方向へ付勢するスプリング３５５を当接させてある。その他の構成は実施例１と同様である。
【００４７】
本例では、上記のごとき構造のバルブ部２を有しているので、実施例１と同様に、充填パス２１と放出パス２２１の通路の開閉を連動して行うことができる。それ故、実施例１と同様に、発熱を抑制して水素の急速充填を実現することができる。
【００４８】
（実施例４）
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例１の車載用水素充填タンク１を基にして、これに後述の導入管７を設けた例である。
即ち、タンク本体１０は、略円筒状を呈していると共にその軸方向の一端部１１に上記バルブ部２を設けてあるが、このバルブ部２の充填パス２１には、充填パス２１の通路を延長する導入管７が接続されている。
【００４９】
導入管７の開口部７０は、タンク本体１０におけるバルブ部２を配設した一端部１１に対向する他端部１２の近傍に配置した。
より具体的には、導入管７は、上記バルブ部２の充填パス２１の内側端からまっすぐに他端部１２に向かって延設された第１管部７１と、その先端から軸方向に直交する径方向に伸びた第２管部７２と、その先端から、中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口させた開口部７０を有する突出端部７３とよりなる。その他の構成は実施例１と同様である。
【００５０】
本例の車載用水素充填タンク１に水素を充填する際には、バルブ部２から離れた導入管７の開口部７０から吐出される。そのため、この水素が上記放出パス２２から放出されるまでには、タンク本体１０の内壁面に沿って移動するので、この内壁面からタンク本体１０への熱の伝達を促進させることができ、タンク本体１０そのものからの熱放出効果を高めることができる。
【００５１】
さらには、導入管７の開口部７０が、タンク本体１０の中心軸線を中心とする円弧の接線方向に向けて開口している。そのため、導入管７の開口部７０から吐出した水素が、タンク本体１０の内壁面に沿って螺旋状に旋回しながら流動する。これにより、上記の水素からタンク本体１０への熱伝達をさらに高めることができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
（実施例５）
本例は、図１４に示すごとく、実施例４の車載用水素充填タンク１を基にして、導入管７の第１管部７１の周囲に、タンク本体１０内での水素の軸方向への直線的な流れの少なくとも一部を規制する拡散板６１を配設した例である。
本例の拡散板６１は、導入管７のまわりを螺旋状に巻回するように配置した板状部材である。
【００５３】
この場合には、上記拡散板６１の存在によって、導入管７の開口部７０から吐出した水素が、軸方向へ直線的にスムーズに流動することが妨げられる。そして、タンク本体１０内の水素は、螺旋状の非直線的な流動経路をたどって放出パス２２へとたどり着く。そのため、熱媒体としての水素が十分に吸熱した状態で、上述した水素からタンク本体１０への熱伝達効果も発揮しながら放出される。そのためさらに放熱効果を高めることができる。
その他は、実施例４と同様の作用効果が得られる。
【００５４】
（実施例６）
本例は、図１５に示すごとく、実施例５における拡散板６１に代えて、円盤状の板状部材である拡散板６２を、一定間隔をあけて複数並べると共に、各拡散板６２に貫通穴６２０をあけ、さらに、この貫通穴６２０を隣り合う拡散板６２同士で食い違う位置に配置した。
この場合にも、実施例５と同様の作用効果が得られる。
【００５５】
（実施例７）
本例は、図１６、図１７に示すごとく、実施例６と同様な貫通穴６３０を有する拡散板６３を設けた例であるが、これらの拡散板６３を、全体的に直線状であってその先端に開口部７５０を有する導入管７５の周囲において折りたたみ可能に構成した例である。より具体的には、図１７に示すごとく、拡散板６３を骨部６３１と、これに貼設した皮部とにより傘のように構成し、骨部６３１を根本から折り曲げ可能にする構成をとった。
【００５６】
この場合には、圧力容器であるタンク本体１０に対して、バルブ部２を配置する開口部１５から、導入管７の周囲において拡散板６３を折りたたんだ状態で挿入し、その後、タンク本体１０内部で拡散板６３を所望の状態に開くという製造方法を採用しうる。これにより、タンク本体１０に余分な開口部等を設けることなく導入管７及び拡散板６３を有する車載用水素充填タンク１を得ることができる。なお、本例の拡散板６３にも、貫通穴６３０を軸方向にずれるように複数設けた。
その他は、実施例６と同様の作用効果が得られる。
【００５７】
（実施例８）
本例は、図１８に示すごとく、実施例５の車載用水素充填タンク１を基にして、拡散板６１の間に水素吸蔵合金５を充填して、高圧ＭＨタンクを構成した例である。
この場合には、上記水素吸蔵合金５による水素吸蔵効果を利用することができ、さらに、その水素吸蔵時の発熱を、放出パス２２を利用して熱放出することができる。ただし、本例の場合には、充填する水素に不活性ガスを混合しておくことが好ましく、これにより、水素の殆どが吸蔵されても、不活性ガスが上記放出パス２２から放出され、熱放出機能を発揮することができる。
【００５８】
（実施例９）
本例では、図１９〜図２２に示すごとく、実施例１におけるバルブ部の構造および接続ユニットの構造を変更した例を示す。
本例の接続ユニット４は、図１９、図２０に示すごとく、車載用水素充填タンク９に水素を送る通路である充填パス４１と、その連通状態を制御する充填バス用開閉弁４１３とを内蔵している。
図１９に示すごとく、接続ユニット４における充填パス４１の開口部４１０と充填パス用開閉弁４１３との間の第１空間４５１には、第１リリースポート４６１を開口させてあり、該第１リリースポート４６１には、第１空間４５１の内部を吸引するための吸引経路４６０が接続されている。
【００５９】
また、接続ユニット４は、図１９、図２０に示すごとく、上記充填パス４１に加えて、車載用水素充填タンク９から放出された水素を通す放出パス４２と、その連通状態を制御する放出パス用開閉弁４２３を内蔵している。そして、接続ユニット４における放出パス４２の開口部４２０と放出パス用開閉弁４２３との間の第２空間４５２には、第２リリースポート４６２を開口させてあり、該第２リリースポート４６２には上記吸引経路４６０が接続されている。
そして、吸引経路４６０は、図示しない吸引ポンプを介して、吸引したものを回収して分解処理する処理装置に接続されている。。
【００６０】
また、図１９に示すごとく、本例の接続ユニット４に内蔵した充填パス用開閉弁４１３と放出パス用開閉弁４２３とは、一体的に構成され連動するように構成してある。
すなわち、同図に示すごとく、接続ユニット４に設けられた充填パス４１は、充填パス用開閉弁４１３よりも開口部４１０側に位置する第１の充填パス４１ａと、充填パス用開閉弁４１３と供給ライン３との間に位置する第２の充填パス４１ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴４１６を有する隔壁部４１１により仕切られている。
また、接続ユニット４に設けられた放出パス４２は、放出パス用開閉弁４２３よりも開口部４２０側に位置する第１の放出パス４２ａと、放出パス用開閉弁４２３と供給ライン３との間に位置する第２の放出パス４２ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴４２６を有する隔壁部４２１により仕切られている。
【００６１】
上記第１の放出パス４２ａと第２の充填パス４１ｂとは、略同軸上に連続的に設けてあると共に、その同軸上に上記充填パス用開閉弁４１３及び放出パス用開閉弁４２３を配設してある。充填パス用開閉弁４１３は、同図に示すごとく、そのテーパ状の外壁面４１７を充填パス４１ｂのテーパ状の内壁面４１８に当接させることにより通路を遮断し、当接状態を解除することにより通路を開放するようになっている。そして、充填パス用開閉弁４１３から延設された軸部４１４の周囲にはスプリング４１５が配置され、これの付勢力により充填パス用開閉弁４１３の当接状態を維持している。この充填パス開閉弁４１３は、所定の水素圧力がかかった際に、スプリング４１５の付勢力に抗して上記当接状態を解除するように構成されている。
【００６２】
上記放出パス用開閉弁４２３は、上記充填パス用開閉弁４１３から延設された軸部４１４に接続され、上述した隔壁部４１１及び４２１に対して摺動するように配設されている。また、放出パス用開閉弁４２３は、各隔壁部４１１及び４２１にそれぞれ設けた貫通穴４１６、４２６に対面し、摺動位置によってこれを閉塞したり開放したりするように構成されている。また、放出パス用開閉弁４２３は、隔壁部４２１に対面する側面から、第１の放出パス４２ａに向いた先端面まで貫通する連通穴４２４を有している。
【００６３】
そして、放出パス用開閉弁４２３は、上記軸部４１４を介して充填パス用開閉弁４１３と連動して進退するように構成されており、充填パス用開閉弁４１３が上記当接状態にある場合には貫通穴４１６及び４２６を閉塞し、充填パス用開閉弁４１３が上記当接状態を解除した場合には、貫通穴４１６を開放すると共に、貫通穴４２６を連通穴４２４に連通させるようにしてある。
【００６４】
一方、車載用水素充填タンク９のバルブ部９０にも、接続ユニット４内とほぼ同じ構造の第１バルブ９１３及び第２バルブ９２３を設けてある。具体的には、図２１に示すごとく、バルブ部９０には、接続ユニット４の充填パス４１に接続される充填パス９１と、接続ユニット４の放出パス４２に接続される放出パス９２とを設けてある。バルブ部９０に設けられた充填パス９１は、第１バルブ９１３よりもタンク側に位置する第１の充填パス９１ａと、第１バルブ９１３と開口部９１０との間に位置する第２の充填パス９１ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴９１６を有する隔壁部９１１により仕切られている。
また、バルブ部９０に設けられた放出パス９２は、第２バルブ９２３よりもタンク側に位置する第１の放出パス９２ａと、第２バルブ９２３と開口部９２０との間に位置する第２の放出パス９２ｂとにより構成され、両者の間は貫通穴９２６を有する隔壁部９２１により仕切られている。そして、上記第１バルブ９１３及び第２バルブ９２３の動作についても、接続ユニット４内の充填パス用開閉弁４１３及び放出パス用開閉弁４２３と同様である。
なお、接続ユニット４およびバルブ部９０に内蔵する弁体の構造としては、上記のごとく一体構造のものの他に、様々な弁体構造を適用することが可能である。
【００６５】
また、上述したように、図１９、図２０に示すごとく、接続ユニット４における充填パスの開口部４１０と充填パス用開閉弁４１３との間の第１空間４５１、及び放出パス４２の開口部４２０と放出パス用開閉弁４２３との間の第２空間４５２には、それぞれ第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２を開口させてある。そして、第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２には、上記第１空間４５１及び第２空間４５２の内部を吸引するための吸引経路４６０が接続されている。吸引経路４６０は、図示しない吸引ポンプを介して、吸引したものを回収して分解処理する処理装置に接続されている。
その他は実施例１と同様である。
【００６６】
この場合には、水素の供給を開始する前に、吸引経路４６０が接続された第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２を介して、第１空間４５１及び第２空間４５２の内部を吸引することができる。これら第１空間４５１及び第２空間４５２は、車載用水素充填タンク９のバルブ部９０の第１バルブ９１３及び第２バルブ９２３のところまで延長された空間となっており、その部分も含めて不要なガスや異物が除去される。そして、吸引されたガスや異物は、上記処理装置内に回収され、燃焼によって分解除去される。
【００６７】
このように、本例では、水素充填作業を開始する前に、上記第１空間４５１及び第２空間４５２を減圧状態としてその内部の空気を除去すると共に異物を除去する。これにより、その後水素の充填および放出を開始した際に、第１空間４５１から車載用水素充填タンク９へ異物が混入することを抑制することができる。さらには、空気の存在による水素の酸化発熱が生じる危険を回避することもできる。
【００６８】
また、水素供給ステーション１から車載用水素充填タンク９への水素の充填作業が完了した際には、上記接続ユニット４を車載用水素充填タンク９のバルブ部９０から取り外す前に、吸引経路４６０が接続された第１リリースポート４６１及び第２リリースポート４６２を介して、第１空間４５１及び第２空間４５２の内部を吸引することができる。これにより、第１空間４５１及び第２空間４５２内にある残存水素が処理装置内に回収され、燃焼によって分解除去される。
そして、これにより、接続ユニット４をバルブ部９０から外した際に、開放される第１空間４５１及び第２空間４５２から水素が空気中に放出されて空気と触れて酸化発熱する危険を回避することができる。
その他は、実施例１と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例１における、車載用水素充填タンクの構成を示す説明図。
【図２】実施例１における、水素充填をしていない状態のバルブ部を示す説明図。
【図３】実施例１における、図２のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図４】実施例１における、水素充填をしている状態のバルブ部を示す説明図。
【図５】実施例１における、車載用水素充填タンクに接続された水素供給ステーションの接続ユニットの経路構成を示す説明図。
【図６】実施例２における、水素充填をしていない状態のバルブ部を示す説明図。
【図７】実施例２における、水素充填をしている状態のバルブ部を示す説明図。
【図８】実施例２における、水素充填しながら水素放出をしている状態のバルブ部示す説明図。
【図９】実施例３における、水素充填をしていない状態のバルブ部を示す説明図。
【図１０】実施例３における、図２のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図１１】実施例３における、水素充填をしている状態のバルブ部を示す説明図。
【図１２】実施例４における、車載用水素充填タンクの構成を示す説明図。
【図１３】実施例４における、タンク本体部のバルブ部を設けた端部と反対側端部から透視した説明図。
【図１４】実施例５における、車載用水素充填タンクの構成を示す説明図。
【図１５】実施例６における、車載用水素充填タンクの構成を示す説明図。
【図１６】実施例７における、車載用水素充填タンクの構成を示す説明図。
【図１７】実施例７における、タンク本体に導入管及び拡散板を挿入している状態を示す説明図。
【図１８】実施例８における、車載用水素充填タンクの構成を示す説明図。
【図１９】実施例９における、接続ユニットの弁体構造を示す説明図。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図２１】実施例９における、車載タンクのバルブ部の弁体構造を示す説明図。
【図２２】実施例９における、接続ユニットと車載タンクの接続口を接合して水素を供給している状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００７０】
１  車載用水素充填タンク
１０  タンク本体
２、９０  バルブ部
２１  充填パス
２２、２２１、２２２  放出パス
２８、２９  弾性部材
３１、３３  充填パス用逆止弁
３２、３４  放出パス用逆止弁
６１、６２、６３  拡散板
７  導入管
７０  開口部
８  水素供給ステーション
４、８０  接続ユニット
８１  供給路
８２  放出路（水素回収部）
【図１】
2005069326.tif 000003
【図２】
2005069326.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005069326.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005069326.tif 000018
【図１７】
2005069326.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2005069326.tif 000021
【図２０】
2005069326.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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