(57)【要約】【課題】所定の状態で気体燃料を放出するように構成された気体燃料タンク１において、そうして放出された高温の燃料ガスが周囲の人間に直接、吹き付けられることを防止して、安全性を高める。【解決手段】気体燃料タンク１の元弁３にＰＲＤ３３を介して、放出管７の前端を接続する。放出管７の後端部周壁の一部に、周方向に間隔を空けて複数のスリット７１を全周に亘って形成し、そのうちの２／３〜４／５程度を覆うようにして、断面略Ｃ字状のカバー部材７２を装着する。カバー部材７２は放出管７のスリット形成部位上を周方向に回転自在とされ、Ｃ字の両端部に相当する周方向の端部がそれぞれ重量部とされていることから、常に下方に位置するスリット７１を開放するようになっている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクの構造であって、
前記気体燃料タンクには、その周囲の空気温度が所定値以上になると気体燃料を放出させて、タンク内の圧力上昇を抑える圧力除去装置が取り付けられ、
前記圧力除去装置は、
気体燃料の放出口と、該放出口をタンク内に連通する連通路と、
前記気体燃料タンクの周囲の空気温度が所定値未満のときは前記連通路を閉じる一方、空気温度が所定値以上になると連通路を開く通路開閉手段と、を備えており、
前記圧力除去装置の放出口が向きを変更可能に設けられているとともに、
少なくとも気体燃料の放出時に前記放出口を下方に向ける方向変更手段が設けられていることを特徴とする車両用気体燃料タンク構造。
【請求項２】
車両に搭載され、気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクの構造であって、
前記気体燃料タンクには、その周囲の空気温度が所定値以上になると気体燃料を放出させて、タンク内の圧力上昇を抑える圧力除去装置が取り付けられ、
前記圧力除去装置は、
気体燃料の放出口と、該放出口をタンク内に連通する連通路と、
前記気体燃料タンクの周囲の空気温度が所定値未満のときは前記連通路を閉じる一方、空気温度が所定値以上になると連通路を開く通路開閉手段と、を備えており、
前記圧力除去装置の放出口が複数、設けられているとともに、
前記連通路には、少なくとも気体燃料の放出時に、前記複数の放出口のうち、その向きが鉛直下方に最も近いもののみを選択的にタンク側に連通する選択連通手段が設けられていることを特徴とする車両用気体燃料タンク構造。
【請求項３】
請求項２の車両用気体燃料タンク構造において、
車両には鉛直下方を検出するためのセンサが設けられ、
前記選択連通手段は、
前記複数の放出口に至る連通路の分岐部において、タンク側の通路をいずれか１つの分岐路に切換えて接続可能な切換弁と、
前記センサからの信号を受けて前記切換弁を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする車両用気体燃料タンク構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つの車両用気体燃料タンク構造において、
前記圧力除去装置の放出口が車外を臨んで設けられていることを特徴とする車両用気体燃料タンク構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つの車両用気体燃料タンク構造において、
上記気体燃料が水素ガスであることを特徴とする車両用気体燃料タンク構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載され、気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクの構造に関し、特に、事故の際のタンクの破裂を防止するための安全装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用気体燃料タンクとしては、従来より一般に、天然ガス自動車に搭載され、天然ガスを圧縮して所定の高圧状態で貯蔵する所謂高圧ガスタンクが広く実用に供されている。また、近年では燃料電池自動車や水素エンジンの開発に伴い、その燃料である水素ガスを貯蔵する手段として前記高圧ガスタンクが利用されている。
【０００３】
そのように車両に搭載される気体燃料タンクは、通常、車両事故などの際に高温に曝されても破裂しないように、タンク周辺の温度が所定以上に高くなると気体燃料を放出して、圧力を逃がす安全弁を備えている。
【０００４】
このような安全弁は、例えば特許文献１に記載されているように、所定温度で溶融する樹脂や共晶合金等の易溶性部材を備えており、タンク周辺の温度が高くなると、その部材が溶融して弁体を移動させたり、或いは易溶性部材からなる弁体そのものが溶融したりすることで、タンク内の圧力を解放するようになっている。
【特許文献１】特開平１０−０３８１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来例のように車両に搭載される気体燃料タンクに安全弁を設ける場合には、この車両が事故により横転などしたときに、上述の如く安全弁から放出される気体燃料が車両の側方乃至上方に向かって噴き出し、事故現場に駆けつけた救助者等、周囲の人間に高温の燃料ガスが直接、吹き付けられる虞れがある。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記のように所定の状態で気体燃料を放出するように構成された気体燃料タンクにおいて、そうして放出された高温の燃料ガスが周囲の人間に直接、吹き付けられることを防止して、安全性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明に係る気体燃料タンクでは、仮に事故により車両が横転していても、気体燃料は常に下方に向かって放出するように構成したものである。
【０００８】
具体的に、請求項１の発明は、車両に搭載され、気体燃料を貯蔵する気体燃料タンクの構造に係るものであり、その気体燃料タンクには、周囲の空気温度が所定値以上になると気体燃料を放出させて、タンク内の圧力上昇を抑える圧力除去装置が取り付けられていて、当該圧力除去装置が、気体燃料の放出口と、該放出口をタンク内に連通する連通路と、気体燃料タンクの周囲の空気温度が所定値未満のときは前記連通路を閉じる一方、空気温度が所定値以上になると連通路を開く通路開閉手段と、を備えている場合に、その圧力除去装置の放出口は向きを変更可能に設けるとともに、少なくとも気体燃料の放出時に前記放出口を下方に向ける方向変更手段を設けたものである。
【０００９】
前記の構成により、車両の事故に伴い、気体燃料タンクの周囲の空気温度が所定値以上になると、通路開閉手段によって圧力除去装置の連通路が開かれ、この連通路により気体燃料タンクの内部が放出口に連通されて、気体燃料が放出されることにより、タンク内の圧力上昇が抑えられて、その破裂が未然に防止される。
【００１０】
その際、仮に車両が横転などしていても、前記圧力除去装置の放出口は、少なくとも前記のように気体燃料を放出するときには方向変更手段によって下方を向けられるので、この放出口から噴き出す気体燃料の流れが側方乃至上方に向かうことはない。このため、高温の燃料ガスが周囲の救助者等に直接、吹き付けられる虞れはなく、安全性を向上できる。
【００１１】
請求項２の発明は、前記請求項１の発明と同様の前提構成において、圧力除去装置の放出口を複数、設けるとともに、連通路には、少なくとも気体燃料の放出時に、前記複数の放出口のうち、その向きが鉛直下方に最も近いもののみを選択的にタンク側に連通する選択連通手段を設けたものである。
【００１２】
この構成により、前記請求項１の発明と同じく、車両事故時にも圧力除去装置の放出口から気体燃料を放出させて、気体燃料タンクの破裂を未然に防止できるとともに、その際、複数の放出口のうち、その向きが鉛直下方に最も近いもののみが選択連通手段によってタンク側に連通されるので、車両が横転などしていても、放出口から噴き出す高温の燃料ガスが直接、周囲の人間に吹き付けられる虞れはなく、安全性を向上できる。
【００１３】
そのように複数の放出口のうちの１つを選択的にタンク側に連通する選択連通手段としては、例えば、前記複数の放出口に至る連通路の分岐部において、タンク側の通路をいずれか１つの分岐路に切換えて接続可能な切換弁と、この切換弁を制御する制御手段と、を備えるものとし、車両には鉛直下方を検出するためのセンサを設けて、このセンサからの信号を受けた前記制御手段によって前記切換弁を制御するように構成すればよい（請求項３の発明）。
【００１４】
特に好ましいのは前記圧力除去装置の放出口が車外を臨むように設けることであり（請求項４の発明）、こうすれば、仮に車両が転覆したとしても、高温の燃料ガスが直接、車体に向かって吹き付けられることがないので、車室内に乗員が取り残されている場合でも危険が及ぶ虞れはない。
【００１５】
前記のような発明の作用効果が特に有効になるのは、気体燃料タンクに貯蔵される気体燃料が水素ガスの場合である（請求項５の発明）。これは、車両の原動機の燃料として用いられる気体燃料の中でも特に水素ガスは比重が小さいので、下方に噴き出させて地面などに衝突させれば、速やかに拡散させて、危険のない低濃度状態とすることができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、本願発明に係る車両用気体燃料タンク構造によると、車両に搭載される気体燃料タンクに所定の状態で気体燃料を放出させる圧力除去装置が取り付けられている場合に、その放出される燃料ガスが常に下方に向かうように構成したから、仮に事故により車両が横転或いは転覆していても、高温の燃料ガスが周囲の人間に直接、吹き付けられることがなく、安全性を向上できる。
【００１７】
特に、請求項４の発明のように、気体燃料の放出口が車外を臨んで設けられていると、転覆した車両の車室内に乗員が取り残されていても、この乗員に危険が及ぶ虞れはないので、安全性をより向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１９】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る気体燃料タンク１を搭載した自動車Ｖにおける燃料供給系のレイアウトを示す。図の例では、車体前部のエンジンルームに水素ガスを燃焼させるエンジン２が搭載される一方、車体後部には、図示しない隔壁により車室と隔てて、気体燃料である水素ガスを例えば３５ＭＰａの高圧状態で貯蔵する燃料タンク１が搭載されている。この燃料タンク１としては、例えば天然ガス自動車に使用される高圧ガスタンクの中から、比較的軽量で水素の透過防止などに有利なＴｙｐｅ３のものを利用することができる。
【００２０】
前記燃料タンク１は概略円筒形状を有し、その長手方向の端部に配設された元弁３に、エンジン２へ水素ガスを供給するための燃料配管４が接続されている。この燃料配管４の途中には、燃料タンク１に貯蔵されている水素ガスをエンジン２のインジェクタなど（図示せず）に供給する所定圧（例えば０．６ＭＰａ）まで減圧するためのレギュレータ５が介設されている。
【００２１】
前記元弁３は、図２に模式的に示すが、前記のように燃料配管４を介してエンジン２へ水素ガスを供給するための電磁弁３１と、図１にも示す水素充填管６を介して外部から供給される水素ガスを受け入れるためのチェック弁３２と、燃料タンク１が高温に曝されて、その周辺の温度が所定以上に高くなったときに水素ガスを放出する安全弁としてのＰＲＤ（Pressure Release Device）３３と、が一体化されており、さらに、図示は省略するが、サービス時の遮断用の手動開閉弁や温度センサ、圧力センサ等も設けられている。
【００２２】
前記ＰＲＤ３３は、図１の如く車体後方に延びる放出管７の前端部が接続されていて、この放出管７内の通路とタンク内とを遮断する弁体が、所定温度で溶融する樹脂（共晶合金等、低融点の金属でもよい）により形成されており、燃料タンク１の周辺の空気温度が例えば１１０°Ｃ以上になると前記弁体が溶融して、燃料タンク１内の水素ガスを前記放出管７内の通路に放出するようになっている。
【００２３】
一方、前記放出管７の後端部には、以下に述べるように車外を臨んで、水素ガスの放出口が常に下方を向くようにして設けられており、前記のように燃料タンク１から放出管７内の通路に放出された水素ガスを常に下向きに放出するようになっている。つまり、この実施形態では、前記放出管７とその内部の通路を開閉するＰＲＤ３３（通路開閉手段）とによって、燃料タンク１の周囲の空気温度が所定値以上になると水素ガスを放出させて、タンク内の圧力上昇を抑える圧力除去装置が構成されている。
【００２４】
次に、前記放出管７の後端部の構造を説明すると、図３に拡大して示すように放出管７の後端部は円筒状とされ、自動車Ｖの車体後部を越えて略水平に延びていて、後端壁７０により通路の後端が閉塞されているとともに、周壁の一部には周方向に間隔を空けて複数のスリット状孔部７１，７１，…（以下、スリットという）が全周に亘って形成されている。そして、それらのスリット７１，７１，…の例えば２／３〜４／５程度（少なくとも半分以上）を覆うようにして、断面略Ｃ字状のカバー部材７２が装着されている。
【００２５】
前記カバー部材７２は、放出管７と略同径乃至やや大径の金属製円筒部材の周方向の一部分（例えば１／３〜１／５程度）を切除した形状であり、その内周面が放出管７の後端部におけるスリット形成部位の外周面と摺接して、カバー部材７２全体が放出管７の周りを回転自在となるように装着されている。こうして回転するカバー部材７２によって覆われていない幾つかのスリット７１，７１，…が、放出管７の軸心に直交する向きに水素ガスを放出するように放出口を構成する。
【００２６】
また、前記カバー部材７２は、Ｃ字の両端部に相当する周方向の端部（図に斜線を入れて示す部位）がそれぞれ相対的に密度の大きい金属により形成された（或いは当該部位の外周に重錘を取り付けた）重量部とされていて、この各重量部がそれぞれカバー部材７２の下端に位置するようにカバー部材７２が自動的に回転するようになっている。このことで、前記スリット７１，７１，…のうち上方及び左右両側方に位置するものが常にカバー部材７２により覆われる一方、下方に位置するスリット７１，７１，…は常に開放されることになる。
【００２７】
つまり、前記放出管７の後端部には、水素ガスの放出口（スリット７１，７１，…）がその向きを変更可能に設けられ、この実施形態では重力により常に下方を向くように構成されている。また、そうして放出口が常に下方を向くように重力により回動変位するカバー部材７２によって、方向変更手段が構成されている。
【００２８】
したがって、この実施形態１に係る車両用気体燃料タンク構造によると、例えば自動車Ｖの事故に伴い燃料タンク１が高温に曝されて、その周囲の空気温度が所定値以上に高くなっても、元弁３に組み込まれたＰＲＤ３３の作動によって燃料タンク１内の水素ガスが放出管７を介して大気中に放出されることで、タンク内の圧力上昇が抑えられ、その破裂が未然に防止される。
【００２９】
その際、仮に事故により自動車Ｖが横転していても、前記放出管７の後端部においては常に下方のスリット７１，７１，…のみが開放され、残りはカバー部材７２により覆われるようになっているので、その下方のスリット７１，７１，…から噴き出した水素ガスは地面などに衝突して速やかに拡散し、危険のない低濃度状態となる。つまり、放出管７を介して大気中に放出される高温の水素ガスが自動車Ｖの側方乃至上方に噴き出して、比較的高い濃度のまま周囲の救助者等に直接、吹き付けられる虞れはない。
【００３０】
しかも、この実施形態では、前記のように水素ガスが放出される放出管７後端のスリット７１，７１，…が車外を臨んでいるので、仮に自動車Ｖが転覆したとしても、水素ガスが直接、車体に吹き付けられることはない。このため、放出された水素ガスが車室内に充満することはなく、たとえ転覆した自動車Ｖの車室内に乗員が取り残されていたとしても、この乗員に危険が及ぶ虞れはなく、安全性は極めて高いものである。
【００３１】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る圧力除去装置における放出管７後端部の構造を示し、この実施形態２のものは、放出管７の後端部に上下左右の４つの放出口を設けて、これらを選択的に切換えるようにしたものであり、この点を除けば前記実施形態１のものと同じ構造なので、同一部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３２】
そして、この実施形態２では、同図(a)(b)に示すように、放出管７の後端部において、それぞれ該放出管７内の通路を二股に分岐する第１、第２及び第３の３つの分岐部ｓ１〜ｓ３を上流側から順に設けるとともに、該各分岐部ｓ１〜ｓ３に各々三方弁７３を介設して、それぞれ、上流側（タンク側）の通路をいずれか一方の下流側通路（分岐路）に切換えて連通するようにしている。尚、同図(a)は、放出管７の後端部を自動車Ｖの上方から見たものであり、図(b)は左側後方の斜め上方から見た斜視図である。
【００３３】
より詳しくは、図の例では、第１の分岐部ｓ１において放出管７は左右の第１、第２分岐管７４，７５に分かれ、そのうちの第１分岐管７４内の通路（分岐路）が左側方に向かって第１放出口７４ａに至る。一方、第２分岐管７５は途中で折れ曲がって後方に向かい、その内部の通路は第２分岐部ｓ２においてさらに左右の第３、第４分岐管７６，７７に分かれている。
【００３４】
そして、前記第３分岐管７６内の通路が右側方に向かって第２放出口７６ａに至る一方、第４分岐管７７内の通路は第３分岐部ｓ３において上下の第５、第６分岐管７８，７９に分かれ、上方に延びる第５分岐管７８内の通路が上方に向かって開口する第３放出口７８ａに至り、下方に延びる第６分岐管７９内の通路は下方に向かって開口する第４放出口７９ａに至る。
【００３５】
また、前記各分岐路ｓ１，ｓ２，…の三方弁７３は、例えば第１分岐部ｓ１のものを同図(c)に断面で示すように、それぞれ弁体７３ａの回動により、上流側の通路をいずれか一方の下流側分岐路に切換えて連通するようになっている。すなわち、図示の如く、第１分岐部ｓ１において上流側の通路が第１分岐管７４内の通路に連通されれば、水素ガスは矢印のように流れて、第１放出口７４ａから放出されるようになる。
【００３６】
一方、同図に仮想線で示すように、第１分岐部ｓ１において上流側の通路が第２分岐管７５内の通路に連通されれば、水素ガスは第２分岐管７５内の通路を流れて、第２分岐部ｓ２に至り、この第２分岐部ｓ２において第２分岐管７５内の通路が第３分岐管７６内の通路に連通されれば、水素ガスは第２放出口７６ａから放出されるようになる。
【００３７】
同様にして、前記第１の分岐部ｓ１において上流側の通路が第２分岐管７５内の通路に連通されるとともに、前記第２分岐部ｓ２において第２分岐管７５内の通路が第４分岐管７７内の通路に連通され、且つ前記第３分岐部ｓ３において第４分岐管７７内の通路が第５分岐管７８内の通路に連通されれば、水素ガスは第３放出口７８ａから放出されるようになり、一方、前記３分岐部ｓ３において第４分岐管７７内の通路が第６分岐管７９内の通路に連通されれば、水素ガスは第４放出口７９ａから放出されるようになる。
【００３８】
上述した第１〜第３の各分岐部ｓ１〜ｓ３における三方弁７３の作動は、自動車Ｖに搭載されたコントローラ８によって制御される。すなわち、この実施形態では前記三方弁７３はそれぞれ電磁駆動式のものであり、コントローラ８からの制御信号を受けて作動する電気モータ（図示せず）によって、弁体７３ａが回動されるようになっている。そして、コントローラ８は、例えば燃料タンク１の元弁３に（自動車Ｖの車体でもよい）取り付けられている加速度センサ８１（鉛直下方を検出するためのセンサ）からの信号を受けて、自動車Ｖの停車中に第１〜第４放出口７４ａ，７６ａ，７８ａ，７９ａのうち鉛直下方に最も近いものを選択し、この放出口だけがタンク側に連通されるように前記各三方弁７３の位置を制御する。
【００３９】
つまり、この実施形態２では、自動車Ｖの停車中に前記コントローラ８により三方弁７３を制御して、４つの放出口７４ａ，７６ａ，７８ａ，７９ａのうち、その向きが鉛直下方に最も近いもののみを燃料タンク１のＰＲＤ３３に選択的に連通するようになっており、前記コントローラ８及び三方弁７３によって選択連通手段が構成されている。
【００４０】
したがって、この実施形態２に係る車両用気体燃料タンク構造によると、前記実施形態１と同じく、自動車Ｖの事故時に燃料タンク１から水素ガスを放出させて、その破裂を未然に防止することができるとともに、その際、仮に事故により自動車Ｖが横転などしていても、４つの放出口７４ａ，７６ａ，７８ａ，７９ａのうち、その向きが鉛直下方に最も近いもののみから水素ガスが放出されるので、こうして放出された水素ガスは地面などに衝突して、速やかに危険のない低濃度状態まで拡散する。
【００４１】
つまり、前記実施形態１と同じく、放出管７を介して大気中に放出される高温の水素ガスが、比較的高い濃度のまま周囲の人間に直接、吹き付けられる虞れはない。
【００４２】
また、この実施形態２でも、前記のように水素ガスが放出される４つの放出口７４ａ，７６ａ，７８ａ，７９ａがそれぞれ車外を臨んでいるので、仮に自動車Ｖが転覆したとしても、水素ガスが直接、車体に吹き付けられることはなく、安全性は極めて高い。
【００４３】
さらに、この実施形態２では、加速度センサ８１からの信号に応じて三方弁７３を制御し、放出管７の後端部における水素ガスの流路を切換えるようにしているので、放出される水素ガスの流れをより確実に下方に向けることができ、前記の作用効果がより確実に得られるものである。
【００４４】
（他の実施形態）
尚、本発明の具体的な構成は、前記実施形態１、２のものに限定されず、それ以外の種々の構成を包含する。すなわち、前記の実施形態１においては、上述したように、水素ガスの放出口（スリット７１，７１，…）が重力により常に下方を向くように構成されているが、これに限らず、例えば前記実施形態２のように加速度センサ８１及びコントローラ８を用いてカバー部材７２を電気モータにより回動させ、これにより放出口を下方に向けることもできる。
【００４５】
また、前記実施形態２では、自動車Ｖの停車中にコントローラ８により三方弁７３を制御して、鉛直下方に最も近い放出口のみを選択的にタンク側に連通するようにしているが、これは、例えば、元弁３の温度センサからの信号に基づいてＰＲＤ３３から水素ガスが放出されるときにのみ、行うようにしてもよい。但し、自動車Ｖの走行中は加速度センサ８１が誤検出する虞れがあるから、鉛直下方の検出は停車中に行うことが好ましい。
【００４６】
また、前記実施形態１、２では、本発明の気体燃料タンク構造を水素エンジン自動車に適用した例を示したが、本発明は、例えば水素を燃料とする燃料電池自動車にも適用可能であり、さらに、水素ガス以外の気体燃料を用いる例えば天然ガス自動車にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、車両に搭載される気体燃料タンクの構造に関し、事故の際、万一の燃料タンクの破裂を防止できるとともに、仮に車両が横転、転覆しても高温の燃料ガスが周囲の人間に吹き付けられることがないので、極めて安全性が高く、特に乗用車への搭載に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る気体燃料タンクを搭載した自動車における燃料供給系のレイアウトを示す模式図である。
【図２】同気体燃料タンクの元弁の構造を示す模式図である
【図３】実施形態１の放出管後端部の構成を示す斜視図である。
【図４】実施形態２の放出管後端部の構成を示す図であり、(a)は上面図、(b)は斜視図、(c)は三方弁の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｖ    自動車（車両）
１    気体燃料タンク
３    元弁
３３  ＰＲＤ（通路開閉手段：圧力除去装置）
７    放出管（圧力除去装置）
７１  スリット（放出口）
７２  カバー部材（方向変更手段）
７３  三方弁（切換弁：選択連通手段）
８    コントローラ（制御手段：選択連通手段）
８１  加速度センサ
【図１】
2007106262.tif 000003
【図２】
2007106262.tif 000004
【図３】
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【図４】
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