JP2005114022A - タンク取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 気体燃料充填時におけるタンクの膨張による変形を吸収し得るタンク取付構造を提供する。
【解決手段】 高圧の水素ガスを貯蔵するタンク１と、このタンク１を載置させるタンク載置部９を有したタンク載置台２と、このタンク載置台２に載置されたタンク１の周面に巻き付けて該タンク１を固定する第１のバンド３および第２のバンド４と、これら第１のバンド３および第２のバンド４の締め付け力を調整可能とする締め付け力調整手段であるバンド締結用ボルト５および緩み防止用ナット６とを備える。そして、このタンク取付構造では、タンク１をタンク載置台２に固定させる固定力を、タンク１の元弁７側に近づくに連れて強くし、さらに、バンドの幅をタンク１の元弁７側に近づくに連れて広くする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タンク取付構造に関し、詳細には、高圧容器内圧力に応じて容器長手方向に膨張して変位する高圧容器のタンク取付構造に関する。

例えば、天然ガスなどを燃料とする燃料電池自動車では、燃料タンクを車両のフレームにバンドで締め付けて固定すると共に、フレーム上に固定した台座に取り付けたブラケットに燃料タンクの弁を挿入支持させることにより、該燃料タンクを車両に固定させている（例えば、特許文献１など参照）。

この特許文献１に記載の燃料タンク固定構造では、車両衝突時の燃料タンクの移動を前記ブラケットで抑制すると共に、衝撃を前記台座で吸収することにより、該車両の衝突時における燃料タンクの保護を図っている。
特開２００１−２２５６５０号公報（第２頁および第３頁、第１図〜第４図）

しかしながら、特許文献１に記載の燃料タンク固定構造では、燃料タンクと、この燃料タンクの弁を物理的に固定しているため、燃料の充填により燃料タンクが膨張した場合、ブラケットに無理な力が掛かることにより、当該ブラケットが破損する虞れがある。また、バンドの締め付け力により、燃料タンクの容器内壁における内部応力が増大し、疲労による当該燃料タンクの寿命を短くする可能性がある。

そこで、本発明は、タンクの耐久性の向上と、気体燃料充填時におけるタンクの膨張による変形を吸収し得るタンク取付構造を提供することを目的としている。

本発明のタンク取付構造は、気体燃料を貯蔵するタンクと、このタンクを載置する載置台と、タンクの周面に巻き付けて該タンクを固定する２以上のバンドと、バンドの締め付け力を調整可能とする締め付け力調整手段とを備える。そして、本発明では、タンクを載置台に固定させる固定力を、タンクの元弁側に近づくに連れて強くした。

本発明によれば、タンクの周面に巻き付けて該タンクを固定する２以上のバンドを有し、そのバンドを締め付けてタンクを載置台に固定させる固定力を、該タンクの元弁側に近づくに連れて強くしたので、固定力の高い方のバンドによりタンクを確実に固定することができると共に、固定力の低い方のバンドによって燃料充填（燃料供給）によるタンクの膨張に伴う形状変化を許容させることができる。したがって、本発明によれば、タンク固定部からタンクに無理な負荷が掛かることが無く、当該タンクの耐久性を向上させることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、水素を燃料とした燃料電池自動車に搭載する燃料タンクの取付構造に、本発明を適用したものである。

［タンク取付構造の構成］
図１は、タンク取付構造の側面図、図２は、タンクの取り付け手順を示す図である。

本実施の形態のタンク取付構造は、図１および図２に示すように、気体燃料を貯蔵するタンク１と、このタンク１を載置させる載置台であるタンク載置台２と、このタンク載置台２に設置されたタンク１の周面１ａに巻き付けて該タンク１を固定するバンドである第１のバンド３および第２のバンド４と、これら第１のバンド３および第２のバンド４の締め付け力を調整可能とする締め付け力調整手段であるバンド締結用ボルト５と緩み防止用ナット６とを備えている。

タンク１は、図１および図２に示すように、長手方向の両端が閉塞された円筒形状をなす貯蔵タンクとして形成され、その内部に気体燃料として高圧水素ガスが充填されている。そして、このタンク１の長手方向の一端である先端側には、元弁７が設けられている。この元弁７には、燃料電池スタックなどへタンク１内の水素ガスを供給させるための燃料配管８が接続されている。

タンク載置台２は、図１および図２に示すように、タンク１を安定して載置させるために、当該タンク１の外形状に応じた円弧状のタンク載置部９を有している。このタンク載置台２の上面２ａには、後述する第１のバンド３および第２のバンド４を固定させるためのボルト取付孔（図示は省略する）が形成されている。このボルト取付孔は、後述する第１のバンド３および第２のバンド４の取り付け位置にそれぞれ形成されており、タンク載置部９の両側に設けられている。

なお、このタンク載置台２は、車両のフレーム自体であっても良いし、或いは、フレーム上に別体の載置台を取り付けたものでも良い。

第１のバンド３および第２のバンド４は、図１および図２に示すように、一端部３ａ、４ａを固定ボルト１０でタンク載置台２に固定し、他端部３ｂ、４ｂをバンド締結用ボルト５および緩み防止用ナット６によってそのバンド締め付け力が調整されて固定される。これら固定ボルト１０およびバンド締結用ボルト５は、何れもタンク載置台２に形成されたボルト取付孔に挿入螺合されることにより取り付けられる。

第１のバンド３は、タンク１をタンク載置台２に確実に固定させるために幅広のバンドとされ、元弁７に近い位置に装着される。この第１のバンド３の幅は、タンク１の大きさおよび充填される水素ガスの圧力などに応じて決められる。また、この第１のバンド３は、タンク１内への水素ガス充填時の膨張によって位置ずれしない充分な締め付け力（締め付けトルク）で締め付けられている。この第１のバンド３の締め付け力を調整するには、図２に示すように、バンド締結用ボルト５をボルト取付孔にねじ込むねじ込み量と、このバンド締結用ボルト５に螺合させた２つの緩み防止用ナット６の締め付け量で調整する。

第２のバンド４は、タンク１をタンク載置台２に対して有る程度柔軟に変位させる（膨張によるタンク変形可能とさせる）ために第１のバンド３に対して細いバンド幅とされ、元弁７と離れたタンク１の後端側に装着される。この第２のバンド４の幅は、タンク１の大きさ、充填される水素ガスの圧力および水素ガス充填時の膨張によるタンク１の変形量に応じて適宜決められる。

また、この第２のバンド４は、タンク１内への水素ガス充填時の膨張によって該タンク１の変形を許容させ得る程度の小さい締め付け力で締め付けられている。この第２のバンド４の締め付け力の調整は、第１のバンド３の締め付け力調整と同様、バンド締結用ボルト５のボルト取付孔へのねじ込み量と、２つの緩み防止用ナット６の締め付け量で調整する。

また、第２のバンド４とタンク１の接触面には、該第２のバンド４とタンク１との接触部における摩擦力を低減させるために、潤滑剤が塗布されている。潤滑剤には、第２のバンド４とタンク１間の摩擦抵抗を低減させるのに好適なワセリンなどが使用される。

［水素ガス充填時のタンク膨張動作］
図３（ａ）は、第１のバンド３および第２のバンド４を共に同一の締め付け力としてタンク載置台２にタンク１を固定させた場合における、水素ガス充填によるタンク１の変形状態を示す。図３（ｂ）は、第１のバンド３の締め付け力を大きくし且つ第２のバンド４の締め付け力を小さくしてタンク載置台２にタンク１を固定させた場合（本発明例）における、水素ガス充填によるタンク１の変形状態を示す。なお、図３中、実線は膨張前の状態、破線は膨張後の状態を示す。

図３（ａ）のタンク取付構造では、第１のバンド３および第２のバンド４でそれぞれタンク１を均一に固定しているため、タンク長手方向の両端はそれぞれ同じ距離だけ変位する。特に、タンク１は、タンク長手方向に膨張して延びることになる。このため、かかるタンク取付構造においては、元弁７に接続された燃料配管８は、水素ガス充填毎に元弁７の変位量を吸収する必要があり、タンク１の内部応力増減の繰り返しによる疲労で部品寿命が短くなる。

これに対して、図３（ｂ）の本発明に係るタンク取付構造では、水素ガス充填による膨張によって第２のバンド４の装着部分においてタンク１の後端側が長手方向に滑るように変位できるため、この第２のバンド４側のタンクエンドが大きく変位する分、元弁７の変位は小さくて済む。したがって、本発明に係るタンク取付構造においては、元弁７に接続された燃料配管８に掛かる内部応力は比較的小さくなり、部品寿命を大幅に延ばすことができる。

［本実施の形態による効果］
以上のように構成されたタンク取付構造においては、タンク１をタンク載置台２に固定させる固定力を、タンク１の元弁７側に近づくに連れて強くし、つまり、タンク１をタンク載置台２に固定させる固定力に差を設けたことから、固定力（拘束力）の高い方の第１のバンド３でタンク１を確実に固定できると共に、固定力の低い方の第２のバンド４で水素ガス充填によるタンク１の膨張による変位（形状変形）を許容させることができる。このため、本実施の形態のタンク取付構造では、第１のバンド３および第２のバンド４が取り付けられたタンク固定部からタンク１に無理な負荷が掛かることにより、当該タンク１の耐久性が損なわれることを防止できる。

また、本実施の形態のタンク取付構造においては、固定力の高い方の第１のバンド３をタンク１の元弁７側に装着させたので、元弁７に接続されている燃料配管８はタンク１の内圧変動による該タンク１の変位でその位置が変位し難く、無理な力が入りにくいので、この燃料配管８と元弁７との締結部における耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態のタンク取付構造においては、固定力を強くする側のバンドの幅を広げているので、タンク１に対して締め付け力を高めた場合に発生する局所的な応力集中を緩和させることができ、当該タンクの耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態のタンク取付構造においては、タンク１の元弁７と離れる方向に巻き付けらえる第２のバンド４とタンク１との接触面に潤滑剤を塗布したので、この部分の摩擦抵抗が減少し、水素ガス充填によるタンク１の変位を許容させ、局所的な応力集中を回避させることができる。また、第１のバンド３に比べて固定力を低くした第２のバンド４の装着部分では、タンク１の長手方向の自由度は保持しながらも固定力を高くした第１のバンド３の固定部分を軸とした該タンク１の位置ずれを防止することができる。

また、本実施の形態のタンク取付構造では、各バンドに取り付けられた締め付け力調整手段であるバンド締結用ボルト５および緩み防止用ナット６によってそのバンド締め付け力を調整可能としているので、第１のバンド３および第２のバンド４の長さや幅を個別に調整することなく、バンド取付時の作業のみで異なる固定力を各バンドに与えることができるので、部品の種類を増加させることがなくコストアップを避けることができる。

［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。

例えば、上述の実施の形態では、タンク１の元弁７近傍に第１のバンド３を装着させ、元弁７と離れた後端部近傍に第２のバンド４を装着させたが、タンク１の大きさによっては（特に長さが長いタンクの場合には）これらバンドの間にさらに複数本のバンドを装着させるようにしてもよい。この場合は、タンク１をタンク載置台２に固定させる固定力を、該タンク１の後端側から元弁７側に近づくに連れて強くすると共に、バンド幅を、タンク１の元弁７側に近づくに連れて広くする。このようにして複数のベルトをタンク１に装着すれば、前記した実施の形態のタンク取付構造と同じ作用効果を得ることができる。

本実施の形態のタンク取付構造の側面図である。 本実施の形態のタンク取付構造におけるタンクの取り付け手順を示す図である。 図３（ａ）は、第１のバンドおよび第２のバンドを共に同一の締め付け力としてタンク載置台にタンクを固定させた場合における水素ガス充填によるタンク変形状態を示す図であり、図３（ｂ）は、第１のバンドの締め付け力を大きくし且つ第２のバンドの締め付け力を小さくしてタンク載置台にタンクを固定させた場合における水素ガス充填によるタンク変形状態を示す図である。

符号の説明

１…タンク
２…タンク載置台（載置台）
３…第１のバンド（バンド）
４…第２のバンド（バンド）
５…バンド締結用ボルト（締め付け力調整手段）
６…緩み防止用ナット（締め付け力調整手段）
７…元弁
８…燃料配管
９…タンク載置部
１０…固定ボルト

Claims (4)

1. 気体燃料を貯蔵するタンクと、
   前記タンクを載置させる載置台と、
   前記載置台に載置された前記タンクの周面に巻き付けて該タンクを固定する２以上のバンドと、
   前記バンドの締め付け力を調整可能とする締め付け力調整手段とを備え、
   前記タンクを前記載置台に固定させる固定力を、前記タンクの元弁側に近づくに連れて強くした
   ことを特徴とするタンク取付構造。
2. 請求項１に記載のタンク取付構造であって、
   前記バンドの幅を、前記タンクの元弁側に近づくに連れて広くする
   ことを特徴とするタンク取付構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のタンク取付構造であって、
   前記タンクの元弁と離れる方向に巻き付けられる前記バンドと前記タンクの接触面に潤滑剤を塗布した
   ことを特徴とするタンク取付構造。
4. 請求項１に記載のタンク取付構造であって、
   前記固定力を、各バンドに取り付けられた前記締め付け力調整手段による締め付け力とした
   ことを特徴とするタンク取付構造。
   

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