JP2005180496A - Valve device for high-pressure tank and fuel cell system having it - Google Patents

Valve device for high-pressure tank and fuel cell system having it Download PDF

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顕 山下
Nobuo Kobayashi
信夫 小林
Atsuyuki Ookami
敦幸 大神
Masahiko Kanehara
雅彦 金原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the internal temperature of a high-pressure tank from being non-uniform in the process of filling the tank with hydrogen gas and immediately after filling. <P>SOLUTION: A valve 40 for the high-pressure tank is provided with a gas inflow passage 42 for letting hydrogen gas flow into the inside of the high-pressure tank 30 and a gas outflow passage 44 for releasing the hydrogen gas stored in the inside of the high-pressure container 30 to the outside. A check valve 46 is provided in the vicinity of an inlet 42a of the gas inflow passage 42, and a solenoid valve 48 is provided in the vicinity of an inlet 44a of the gas outflow passage 44. Further, a spiral groove 42L is formed in the inner peripheral part of the gas inflow passage 42 extending from the midway part of the gas inflow passage to the outlet 42b. The spiral groove 42L causes the inflow gas from the gas inflow passage 42 to flow like an eddy when the high-pressure tank 20 is filled with gas. Thus, the high-pressure gas filling the interior of the high-pressure container 30 is stirred by the flow of gas while the container is filled with hydrogen gas. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高圧タンク用のバルブ装置と、そのバルブ装置を備える燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a valve device for a high-pressure tank and a fuel cell system including the valve device.

近年、次世代の自動車として燃料電池車が期待されている。燃料電池車は、高圧水素ガスを車に積載する必要があり、種々の高圧タンクが提案されている。   In recent years, fuel cell vehicles are expected as next-generation vehicles. Fuel cell vehicles need to be loaded with high-pressure hydrogen gas, and various high-pressure tanks have been proposed.

図１０は、従来の高圧タンク１の一例を示す説明図である。この高圧タンク１は、例えば、下記の特許文献１に記載されたものである。図示するように、高圧タンク１は、円筒形の高圧容器２と、高圧容器２の開口部に装着される高圧タンク用バルブ３とを備える。高圧タンク１は、燃料電池車に横置きに載置されている。   FIG. 10 is an explanatory view showing an example of a conventional high-pressure tank 1. The high-pressure tank 1 is, for example, described in Patent Document 1 below. As shown in the drawing, the high-pressure tank 1 includes a cylindrical high-pressure vessel 2 and a high-pressure tank valve 3 attached to the opening of the high-pressure vessel 2. The high-pressure tank 1 is placed horizontally on the fuel cell vehicle.

高圧タンク用バルブ３には、高圧容器２の内部へ水素ガスを流入させるためのガス流入路５が設けられており、このガス流入路５には、逆止弁６が設けられている。逆止弁６から出口までは、ストレートの流路である。また、高圧容器２の内部に貯溜された水素ガスを外部へ放出させるためのガス流出路８が設けられており、このガス流出路８には、電磁弁９が設けられている。   The high pressure tank valve 3 is provided with a gas inflow passage 5 for allowing hydrogen gas to flow into the high pressure vessel 2, and a check valve 6 is provided in the gas inflow passage 5. From the check valve 6 to the outlet is a straight flow path. In addition, a gas outflow path 8 for releasing the hydrogen gas stored in the high pressure vessel 2 to the outside is provided, and an electromagnetic valve 9 is provided in the gas outflow path 8.

特開２００２−２０６６９６号公報JP 2002-206696 A

上述した従来の高圧タンク１では、高圧タンク用バルブ３を介して水素ガスを充填しようとすると、内部温度が不均一となる問題が発生した。高圧タンク１に水素ガスを充填していくと、断熱圧縮によりタンク内部のガス温は次第に上昇していくが、その充填中および充填直後において、重力の影響による対流現象や、ガス流入路５のタンク中心軸からの偏芯による流れの非対象性によって、ガス温が不均一となるためである。   In the conventional high-pressure tank 1 described above, when hydrogen gas is filled through the high-pressure tank valve 3, there is a problem that the internal temperature becomes non-uniform. As the high-pressure tank 1 is filled with hydrogen gas, the gas temperature inside the tank gradually rises due to adiabatic compression. However, during and immediately after the filling, the convection phenomenon due to the influence of gravity, This is because the gas temperature becomes non-uniform due to the non-target property of the flow due to the eccentricity from the tank central axis.

特に、燃料電池車では、高さを大きくとれないことから、前述したように高圧タンクは、横置きに配置されるのが通常であるために、上記内部温度の不均一さは、タンクの長手方向と垂直な方向である上側に高く、下側に低いというように現われる（図１０参照）。このために、タンクの周方向の壁面に著しい温度差が生じて不均一な熱応力が発生することになり、ガス充填が繰り返されると、高圧タンクの劣化を促進することを招いた。   In particular, in a fuel cell vehicle, since the height cannot be increased, the high-pressure tank is usually placed horizontally as described above. Therefore, the non-uniformity of the internal temperature is caused by the length of the tank. It appears to be high on the upper side, which is perpendicular to the direction, and low on the lower side (see FIG. 10). For this reason, a significant temperature difference is generated on the circumferential wall surface of the tank, and non-uniform thermal stress is generated. When gas filling is repeated, deterioration of the high-pressure tank is promoted.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンクの内部温度が不均一となることを防止することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent the internal temperature of the high-pressure tank from becoming uneven during and immediately after filling with hydrogen gas.

上記目的を達成するために、本発明の高圧タンク用のバルブ装置は、
高圧タンク内部へガスを流入させるためのガス流路と、弁体とを備える高圧タンク用のバルブ装置において、
前記ガス流路の前記高圧タンク内に設けられる出口には、該出口からのガスの流れにより前記高圧タンク内部のガスを撹拌する異形形状部を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a valve device for a high-pressure tank according to the present invention comprises:
In a valve device for a high-pressure tank comprising a gas flow path for flowing gas into the high-pressure tank and a valve body,
The outlet provided in the high-pressure tank of the gas flow path is provided with an irregularly shaped portion that stirs the gas inside the high-pressure tank by the flow of gas from the outlet.

上記構成の高圧タンク用のバルブ装置によれば、高圧タンクに水素ガスを充填するその最中に、ガス流路の出口に備えられた異形形状部からのガスの流れにより、高圧タンク内部のガスが攪拌される。このために、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンクの内部温度が不均一となることを防止することができる。   According to the valve device for a high-pressure tank having the above-described configuration, the gas inside the high-pressure tank is obtained by the gas flow from the deformed shape portion provided at the outlet of the gas flow path during the filling of the high-pressure tank with hydrogen gas. Is stirred. For this reason, it is possible to prevent the internal temperature of the high-pressure tank from becoming non-uniform during and immediately after filling with hydrogen gas.

前記第１の高圧タンク用のバルブ装置において、前記異形形状部は、前記ガス流路の途中部分から前記出口までの範囲の内周部に設けられた螺旋状の溝とすることができる。   In the valve device for the first high-pressure tank, the irregularly shaped portion may be a spiral groove provided in an inner peripheral portion in a range from a middle portion of the gas flow path to the outlet.

この構成によれば、螺旋状の溝によって、ガス流路の出口からガスが渦状に送り出される。このガスの流れにより高圧タンクに貯溜されたガスは攪拌される。   According to this configuration, the gas is sent out spirally from the outlet of the gas flow path by the spiral groove. The gas stored in the high-pressure tank is stirred by this gas flow.

また、異形形状部は、前記ガス流路の先端が封止され、該ガス流路の側壁にガス噴出用の複数の噴出孔が設けられた構成とすることもできる。   Further, the irregularly shaped portion may have a configuration in which a distal end of the gas flow path is sealed, and a plurality of gas ejection holes are provided on the side wall of the gas flow path.

この構成によれば、出口部分の開口面積が小さくなることから、ガス流路からのガスの送り出しの速度が速まり、この勢いにより高圧タンク内のガスが攪拌される。   According to this configuration, since the opening area of the outlet portion is reduced, the gas delivery speed from the gas flow path is increased, and the gas in the high-pressure tank is agitated by this momentum.

前記ガス流路の側壁に噴出孔を設けた前記高圧タンク用のバルブ装置において、前記各噴出孔は、前記ガス流路のガスの流れ方向および径方向に対してそれぞれ所定の角度だけ傾斜した方向に開口した構成とすることができる。   In the valve device for a high-pressure tank provided with a jet hole in a side wall of the gas flow path, each of the jet holes is inclined by a predetermined angle with respect to a gas flow direction and a radial direction of the gas flow path. It can be set as the structure opened to.

この構成によれば、ガス流路のガスの流れ方向および径方向に対してそれぞれ所定の角度だけ傾斜した方向に開口した噴出孔により、ガス流路からガスが渦状に噴出される。このガスの流れにより高圧タンクに貯溜されたガスは攪拌される。なお、上記ガスの流れ方向に対する所定の角度と、上記径方向に対する所定の角度とは、同一であってもよいし、別々の大きさであってもよい。   According to this configuration, the gas is ejected in a spiral shape from the gas channel by the ejection holes opened in the directions inclined by the predetermined angles with respect to the gas flow direction and the radial direction of the gas channel. The gas stored in the high-pressure tank is stirred by this gas flow. The predetermined angle with respect to the gas flow direction and the predetermined angle with respect to the radial direction may be the same or different sizes.

上記第１の高圧タンク用のバルブ装置において、前記異形形状部は、前記ガス流路からの複数の分岐路により形成された構成とすることができる。   In the valve device for the first high-pressure tank, the deformed shape portion may be formed by a plurality of branch paths from the gas flow path.

この構成によれば、複数の方向にガスを送り出すことができることから、高圧タンクに貯溜されたガスの攪拌を促進させることができる。   According to this configuration, since the gas can be sent out in a plurality of directions, stirring of the gas stored in the high-pressure tank can be promoted.

また、異形形状部は、開口面積が絞られたノズル形状とすることもできる。   Further, the irregularly shaped portion may be a nozzle shape with a reduced opening area.

この構成によれば、出口部分の開口面積が小さくなることから、出口部分からのガスの送り出しの速度が速まり、この勢いにより高圧タンク内のガスが攪拌される。   According to this configuration, since the opening area of the outlet portion is reduced, the gas delivery speed from the outlet portion is increased, and the gas in the high-pressure tank is agitated by this momentum.

さらに、異形形状部は、前記ガス流路の先端に接続された螺旋状のパイプとすることができる。   Furthermore, the irregularly shaped portion can be a spiral pipe connected to the tip of the gas flow path.

この構成によれば、螺旋状のパイプによって、ガスが渦状に送り出される。このガスの流れにより高圧タンクに貯溜されたガスは攪拌される。   According to this configuration, the gas is sent out spirally by the spiral pipe. The gas stored in the high-pressure tank is stirred by this gas flow.

前記螺旋状のパイプの先端は、開口面積が絞られたノズル形状とすることができる。   The tip of the spiral pipe may have a nozzle shape with a reduced opening area.

この構成によれば、出口部分の開口面積が小さくなることから、出口部分からのガスの送り出しの速度が速まり、この勢いとガスが渦状に送り出されることの双方によって、高圧タンク内のガスの攪拌をより一層促進させることができる。   According to this configuration, since the opening area of the outlet portion is reduced, the speed of gas delivery from the outlet portion is increased, and both the momentum and the gas are sent out in a vortex shape. Stirring can be further promoted.

前述してきた各高圧タンク用のバルブ装置において、前記ガスが、水素ガスである構成とすることができる。   In the valve device for each high-pressure tank described above, the gas may be hydrogen gas.

この構成によれば、水素ガスを充填する高圧タンク用としての利用を図ることができる。   According to this configuration, it can be used for a high-pressure tank filled with hydrogen gas.

本発明の燃料電池システムは、
横置きに載置される水素ガス用の高圧タンクと、
該高圧タンクに用いられる、前述した本発明の高圧タンク用のバルブ装置と、
前記高圧タンクから水素ガスの供給を受ける燃料電池と
を備えたことを要旨としている。 The fuel cell system of the present invention comprises:
A high-pressure tank for hydrogen gas placed horizontally;
A valve device for a high-pressure tank according to the present invention, which is used in the high-pressure tank;
And a fuel cell that receives supply of hydrogen gas from the high-pressure tank.

上記構成の燃料電池システムでは、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンクの内部温度が不均一となることを防止することができる。このために、高圧タンクが横置きに載置されていようとも、高圧タンクの長手方向と垂直な方向に温度差が発生することがないことから、高圧タンクの周方向の壁面の劣化が促進されることもない。   In the fuel cell system configured as described above, it is possible to prevent the internal temperature of the high-pressure tank from becoming non-uniform during and immediately after the filling of hydrogen gas. For this reason, even if the high-pressure tank is placed horizontally, there is no temperature difference in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the high-pressure tank, so that deterioration of the wall surface in the circumferential direction of the high-pressure tank is promoted. It never happens.

本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例： The best mode for carrying out the present invention will be described in the following order based on the embodiments.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Fourth embodiment:
E. Variation:

Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例の高圧タンク２０を搭載した燃料電池自動車１０の概略構成図である。図示するように、燃料電池自動車１０は、燃料電池１２を備えており、この燃料電池１２により発電された電力を使って、図示しないモータを回転させる。燃料電池１２は、水素と外気から抽出した酸素との電気化学反応を利用して発電するものであり、高圧タンク２０から水素ガスの供給を受ける。 A. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell vehicle 10 equipped with a high-pressure tank 20 of the first embodiment. As shown in the figure, the fuel cell vehicle 10 includes a fuel cell 12, and a motor (not shown) is rotated using the electric power generated by the fuel cell 12. The fuel cell 12 generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen extracted from the outside air, and receives supply of hydrogen gas from the high-pressure tank 20.

高圧タンク２０は、円筒型のもので、燃料電池自動車１０に、車体の左右方向にタンクの長手方向を向けて横置きに積載されている。高圧タンク２０と燃料電池１２との間は、供給ライン１４により接続されている。高圧タンク２０には、高圧ガスを高圧タンク２０に充填するための充填ライン１６が接続されており、充填ライン１６の他方側の端部には、充填口１８が接続されている。図示しない水素ガス供給源を充填口１８に接続して水素ガス供給源から水素を供給することで、充填ライン１６を介して高圧タンク２０に水素ガスを充填させることができる。   The high-pressure tank 20 is a cylindrical type and is loaded horizontally on the fuel cell vehicle 10 with the longitudinal direction of the tank facing the left-right direction of the vehicle body. The high-pressure tank 20 and the fuel cell 12 are connected by a supply line 14. A filling line 16 for filling the high-pressure tank 20 with high-pressure gas is connected to the high-pressure tank 20, and a filling port 18 is connected to the other end of the filling line 16. By connecting a hydrogen gas supply source (not shown) to the filling port 18 and supplying hydrogen from the hydrogen gas supply source, the high pressure tank 20 can be filled with hydrogen gas via the filling line 16.

図２は、高圧タンク２０の全体を示す一部破断図である。図示するように、高圧タンク２０は、円筒形状の高圧容器３０と、高圧容器３０の開口部に装着される高圧タンク用バルブ４０とを備える。高圧タンク用バルブ４０は、径の相違する大小２つの円柱や角柱を組み合わせ一体成型した形状をしている。   FIG. 2 is a partially cutaway view showing the entire high-pressure tank 20. As shown in the figure, the high-pressure tank 20 includes a cylindrical high-pressure vessel 30 and a high-pressure tank valve 40 attached to the opening of the high-pressure vessel 30. The high-pressure tank valve 40 has a shape in which two large and small cylinders or prisms having different diameters are combined and integrally molded.

図３は、高圧タンク用バルブ４０の縦断面図である。図示するように、高圧タンク用バルブ４０には、高圧容器３０の内部へ水素ガスを流入させるためのガス流入路（特許請求の範囲のガス流路に相当する）４２と、高圧容器３０の内部に貯溜された水素ガスを外部へ放出させるためのガス流出路４４とが形成されている。ガス流入路４２とガス流出路４４は、高圧タンク用バルブ４０の底面４０ａ（高圧容器３０側となる面）から伸びて、大径の円柱部分の途中で周方向に屈曲した貫通孔である。   FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the high-pressure tank valve 40. As shown in the figure, the high-pressure tank valve 40 has a gas inflow path (corresponding to a gas flow path in claims) 42 for allowing hydrogen gas to flow into the high-pressure vessel 30, and the inside of the high-pressure vessel 30. A gas outflow passage 44 for releasing the hydrogen gas stored in the outside to the outside is formed. The gas inflow passage 42 and the gas outflow passage 44 are through-holes extending from the bottom surface 40a (the surface on the high-pressure vessel 30 side) of the high-pressure tank valve 40 and bent in the circumferential direction in the middle of the large-diameter cylindrical portion.

ガス流入路４２における大径の円柱部分の側面の開口部が、このガス流入路４２の入口４２ａとなり、この入口４２ａに、充填ライン１６（図１、図２参照）が挿入されている。ガス流入路４２の他方側の端部が出口４２ｂとなっている。ガス流入路４２の入口４２ａ付近には、入口４２ａ方向へのガスの逆流を阻止する逆止弁４６が設けられている。   The opening on the side surface of the large-diameter cylindrical portion in the gas inflow path 42 becomes the inlet 42a of the gas inflow path 42, and the filling line 16 (see FIGS. 1 and 2) is inserted into the inlet 42a. The other end of the gas inflow passage 42 is an outlet 42b. A check valve 46 is provided in the vicinity of the inlet 42a of the gas inflow path 42 to prevent the backflow of gas in the direction of the inlet 42a.

ガス流出路４４における高圧タンク用バルブ４０の底面４０ａ側が、このガス流出路４４の入口４４ａとなり、ガス流出路４４の他方側の端部が出口４４ｂとなっている。ガス流出路４４の入口４４ａ付近には、ガス流出路４４を開閉する電磁弁４８が設けられている。ガス流出路４４の出口４４ｂには、供給ライン１４（図１、図２参照）が挿入されている。   The bottom surface 40a side of the high pressure tank valve 40 in the gas outflow path 44 is an inlet 44a of the gas outflow path 44, and the other end of the gas outflow path 44 is an outlet 44b. In the vicinity of the inlet 44 a of the gas outflow path 44, an electromagnetic valve 48 that opens and closes the gas outflow path 44 is provided. The supply line 14 (see FIGS. 1 and 2) is inserted into the outlet 44b of the gas outflow passage 44.

さらに、ガス流入路４２の途中部分から出口４２ｂまでの範囲の内周部には、螺旋状の溝４２Ｌが形成されている。この螺旋状の溝４２Ｌによって、高圧タンク２０へのガスの充填時において、ガス流入路４２から流入されたガスは、図示するように、渦状に流れる。このため、水素ガスの充填中に、高圧容器３０内に充填された高圧ガスは、そのガスの流れにより攪拌されることになる。   Furthermore, a spiral groove 42L is formed in the inner periphery of the range from the middle part of the gas inflow path 42 to the outlet 42b. Due to the spiral groove 42L, when the gas is filled into the high-pressure tank 20, the gas flowing in from the gas inflow passage 42 flows in a spiral shape as shown in the figure. For this reason, during the filling of the hydrogen gas, the high-pressure gas filled in the high-pressure vessel 30 is agitated by the gas flow.

したがって、前記構成の第１実施例の高圧タンク用バルブ４０によれば、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンク２０の内部温度が不均一となることを防止することができる。特に、燃料電池自動車１０では、高圧タンク２０が横置きに載置されることから、高圧容器３０の長手方向と垂直な方向に温度差が発生し易いが、この高圧タンク用バルブ４０を用いれば、前述したように内部温度が均一となる。   Therefore, according to the high-pressure tank valve 40 of the first embodiment having the above-described configuration, it is possible to prevent the internal temperature of the high-pressure tank 20 from becoming non-uniform during and immediately after filling with hydrogen gas. In particular, in the fuel cell vehicle 10, since the high-pressure tank 20 is placed horizontally, a temperature difference is likely to occur in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the high-pressure vessel 30, but if this high-pressure tank valve 40 is used. As described above, the internal temperature becomes uniform.

高圧タンク２０の内部温度が均一となった結果、高圧タンクの周方向の壁面の劣化が促進されることもない。また、高圧タンク２０の残存ガス量を算出しようとするとき、通常、ガス温度を考慮して、その算出を行なっているが、前述したように高圧タンク２０の内部温度は均一となることから、温度測定の誤差も小さいという副次的な効果も奏する。   As a result of the uniform internal temperature of the high-pressure tank 20, deterioration of the wall surface in the circumferential direction of the high-pressure tank is not promoted. In addition, when calculating the amount of residual gas in the high-pressure tank 20, the calculation is usually performed in consideration of the gas temperature, but as described above, the internal temperature of the high-pressure tank 20 becomes uniform. There is also a secondary effect that temperature measurement errors are small.

Ｂ．第２実施例：
図４は、第２実施例の高圧タンク用バルブ５０の縦断面とｘ方向からの矢視を示す図である。図示するように、この高圧タンク用バルブ５０は、第１実施例の高圧タンク用バルブ４０と比較して、ガス流入路４２、ガス流出路４４、逆止弁４６、電磁弁４８を備える点で一致する。相違する点は、第２実施例のガス流入路４２には、螺旋状の溝は形成されておらず、出口４２ｂに、キャップ５２が嵌合されている。キャップ５２は、円筒の周面と底面とからなる容器状のもので、その周面には、等間隔に４つの噴射孔５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが配設されている。 B. Second embodiment:
FIG. 4 is a view showing a longitudinal section of the high-pressure tank valve 50 of the second embodiment and an arrow view from the x direction. As shown in the drawing, the high-pressure tank valve 50 is provided with a gas inflow path 42, a gas outflow path 44, a check valve 46, and an electromagnetic valve 48, as compared with the high-pressure tank valve 40 of the first embodiment. Match. The difference is that a spiral groove is not formed in the gas inflow passage 42 of the second embodiment, and a cap 52 is fitted to the outlet 42b. The cap 52 is a container having a cylindrical peripheral surface and a bottom surface, and four injection holes 54a, 54b, 54c, 54d are arranged at equal intervals on the peripheral surface.

各噴射孔５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、キャップ５２の中心軸方向（すなわち、ガス流入路４２のガスの流れ方向）に対して所定の角度α（例えば、６０度）だけ傾斜し、かつ、キャップ５２の径方向に対して所定の角度β（例えば、５０度）だけ傾斜した方向に開口している。角度α、βは、上述した例のように異なる大きさであってもよいし、同一の大きさであってもよい。   Each injection hole 54a, 54b, 54c, 54d is inclined by a predetermined angle α (for example, 60 degrees) with respect to the central axis direction of the cap 52 (that is, the gas flow direction of the gas inflow path 42), and The cap 52 is opened in a direction inclined by a predetermined angle β (for example, 50 degrees) with respect to the radial direction of the cap 52. The angles α and β may be different sizes as in the above-described example, or may be the same size.

以上のように構成された第２実施例の高圧タンク用バルブ５０によれば、ガス流入路４２に連通するキャップ５２に設けた噴射孔５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄから噴射されるガスの流れの勢いにより、高圧容器３０内に貯溜されたガスが攪拌される。特に、噴射孔５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの開口方向から、ガスが渦状に噴出されることになり、ガスはより一層攪拌される。したがって、第１実施例と同様に、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンクの内部温度が不均一となることを防止することができる。この結果、横置きに載置された高圧タンクの周方向の壁面の劣化の促進を防止することができる。また、内部温度の測定誤差も小さい。   According to the high-pressure tank valve 50 of the second embodiment configured as described above, the flow of the gas injected from the injection holes 54a, 54b, 54c, 54d provided in the cap 52 communicating with the gas inflow path 42. The gas stored in the high-pressure vessel 30 is stirred by the momentum. In particular, the gas is ejected in a spiral shape from the opening direction of the ejection holes 54a, 54b, 54c, 54d, and the gas is further stirred. Therefore, as in the first embodiment, it is possible to prevent the internal temperature of the high-pressure tank from becoming non-uniform during and immediately after filling with hydrogen gas. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the circumferential wall surface of the high-pressure tank placed horizontally. Also, the measurement error of the internal temperature is small.

なお、この第２実施例の変形例として、噴射孔５４ａ〜５４ｄは、４つに限る必要もなく、これに換えて、２、３、５、６、７、８等の他の数の複数個としてもよい。   As a modification of the second embodiment, the number of the injection holes 54a to 54d is not limited to four, but instead, other numbers such as 2, 3, 5, 6, 7, 8 are used. It is good also as an individual.

また、この第２実施例では、ガス流入路の先端を封止して、出口付近の側壁に複数の噴射孔を設けた構成であったが、これをガス流入路の出口を複数の分岐路に分けたものと考えることができる。これにより、図５に示すように、キャップ５２の周面５２ｓは勿論のこと、底面５２ｔにも開口部５８ａ、５８ｂを設ける構成とすることもできる。また、周面５２ｓに設けることなしに、底面５２ｔだけに開口部（分岐路）５８ａ、５８ｂを設ける構成とすることもできる。   Further, in this second embodiment, the tip of the gas inflow passage is sealed and a plurality of injection holes are provided in the side wall near the outlet. Can be thought of as divided into As a result, as shown in FIG. 5, not only the peripheral surface 52s of the cap 52 but also the bottom surface 52t can be provided with openings 58a and 58b. Moreover, it can also be set as the structure which provides opening part (branch path) 58a, 58b only in the bottom face 52t, without providing in the surrounding surface 52s.

このガス流入路を複数の分岐路に分けた構成によれば、複数の方向からガスを送り出すことができることから、第２実施例と同様に、高圧タンクに貯溜されたガスの攪拌を促進させることができる。   According to the configuration in which the gas inflow passage is divided into a plurality of branch passages, the gas can be sent out from a plurality of directions, so that the stirring of the gas stored in the high-pressure tank is promoted as in the second embodiment. Can do.

Ｃ．第３実施例：
図６は、第３実施例の高圧タンク用バルブ６０の縦断面図である。図示するように、この高圧タンク用バルブ６０は、第１実施例の高圧タンク用バルブ４０と比較して、ガス流入路４２、ガス流出路４４、逆止弁４６、電磁弁４８を備える点で一致する。相違する点は、第３実施例のガス流入路４２には、螺旋状の溝は形成されておらず、出口４２ｂ付近が先細りの形状となって、先細ノズル６２が形成されている。 C. Third embodiment:
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the high-pressure tank valve 60 of the third embodiment. As shown in the figure, the high-pressure tank valve 60 is provided with a gas inflow path 42, a gas outflow path 44, a check valve 46, and an electromagnetic valve 48, as compared with the high-pressure tank valve 40 of the first embodiment. Match. The difference is that the gas inflow passage 42 of the third embodiment is not formed with a spiral groove, and the vicinity of the outlet 42b is tapered to form a tapered nozzle 62.

以上のように構成された第３実施例の高圧タンク用バルブ６０によれば、先細ノズル６２により出口部分の開口面積が小さくなることから、ガス流路からのガスの送り出しの速度が速まり、この勢いにより高圧容器３０内のガスが攪拌される。図６に示すように、高圧容器３０の底部近くまでガスを送り出すことが可能であり、ガスが十分に攪拌される。したがって、前述してきた実施例と同様に、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンクの内部温度が不均一となることを防止することができる。この結果、横置きに載置された高圧タンクの周方向の壁面の劣化の促進を防止することができる。また、内部温度の測定誤差も小さい。   According to the high-pressure tank valve 60 of the third embodiment configured as described above, since the opening area of the outlet portion is reduced by the tapered nozzle 62, the speed of gas delivery from the gas flow path is increased, The gas in the high-pressure vessel 30 is agitated by this momentum. As shown in FIG. 6, the gas can be sent out to near the bottom of the high-pressure vessel 30, and the gas is sufficiently stirred. Therefore, similarly to the embodiments described above, it is possible to prevent the internal temperature of the high-pressure tank from becoming non-uniform during and immediately after the filling of hydrogen gas. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the circumferential wall surface of the high-pressure tank placed horizontally. Also, the measurement error of the internal temperature is small.

Ｄ．第４実施例：
図７は、第４実施例の高圧タンク用バルブ７０の縦断面図である。図示するように、この高圧タンク用バルブ７０は、第１実施例の高圧タンク用バルブ４０と比較して、ガス流入路４２、ガス流出路４４、逆止弁４６、電磁弁４８を備える点で一致する。相違する点は、第４実施例のガス流入路４２には、螺旋状の溝は形成されておらず、出口４２ｂ付近が先細りの形状（第３実施例よりは先の開口面積は大きい）となり、その開口部に螺旋状のパイプ７２が接着されている。螺旋状のパイプ７２は、一定の大きさの径である。 D. Fourth embodiment:
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the high-pressure tank valve 70 of the fourth embodiment. As shown in the figure, the high-pressure tank valve 70 is provided with a gas inflow path 42, a gas outflow path 44, a check valve 46, and an electromagnetic valve 48, as compared with the high-pressure tank valve 40 of the first embodiment. Match. The difference is that no spiral groove is formed in the gas inflow passage 42 of the fourth embodiment, and the vicinity of the outlet 42b is tapered (the opening area is larger than that of the third embodiment). The spiral pipe 72 is bonded to the opening. The spiral pipe 72 has a constant diameter.

以上のように構成された第４実施例の高圧タンク用バルブ７０によれば、螺旋状のパイプ７２により、パイプ７２から送り出されたガスは、渦状に流れる。このため、水素ガスの充填中に、高圧容器３０内に充填された高圧ガスは、そのガスの流れにより攪拌されることになる。したがって、前述してきた実施例と同様に、水素ガスの充填中および充填直後に、高圧タンクの内部温度が不均一となることを防止することができる。この結果、横置きに載置された高圧タンクの周方向の壁面の劣化の促進を防止することができる。また、内部温度の測定誤差も小さい。   According to the high-pressure tank valve 70 of the fourth embodiment configured as described above, the gas sent out from the pipe 72 flows in a spiral shape by the spiral pipe 72. For this reason, during the filling of the hydrogen gas, the high-pressure gas filled in the high-pressure vessel 30 is agitated by the gas flow. Therefore, similarly to the embodiments described above, it is possible to prevent the internal temperature of the high-pressure tank from becoming non-uniform during and immediately after the filling of hydrogen gas. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the circumferential wall surface of the high-pressure tank placed horizontally. Also, the measurement error of the internal temperature is small.

Ｅ．変形例：
（１）第４実施例の変形例として、螺旋状のパイプ７２は、その先端部７２ａを開口面積が徐々に絞られたノズル形状に形成した構成とすることもできる。この構成によれば、出口部分の開口面積が小さくなることから、ガス流路からのガスの送り出しの速度が速まり、この勢いと、螺旋状のパイプ７２によりガスが渦状に送り出されることの双方によって、高圧タンク内のガスの攪拌をより一層促進させることができる。 E. Variation:
(1) As a modification of the fourth embodiment, the spiral pipe 72 may have a configuration in which the tip end portion 72a is formed in a nozzle shape in which the opening area is gradually reduced. According to this configuration, since the opening area of the outlet portion is reduced, the speed of gas delivery from the gas flow path is increased, and both the momentum and the gas being sent out spirally by the spiral pipe 72. Thus, stirring of the gas in the high-pressure tank can be further promoted.

（２）第２実施例の第２番目の変形例として次のものも考えられる。図９は、第２実施例の第２変形例のキャップ８４とその周辺の縦断面図である。図示するように、第２実施例と同様に、ガス流入路４２にキャップ８４が嵌合されている。キャップ８４には、第２実施例と同様に、その周面に、等間隔に４つの噴射孔８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ（８４ｂ、８４ｄは図示せず）が配設されている。各噴射孔８４ａ〜８４ｄは、第２実施例では、径が一定の孔であったが、これに換えて、この第２実施例では、先端部分を開口面積が徐々に絞られたノズル形状に形成した構成となっている。この構成によれば、出口部分の開口面積が小さくなることから、ガス流路からのガスの送り出しの速度が速まり、この勢いと、各噴射孔８４ａ〜８４ｄの噴射方向によりガスが渦状に送り出されることとの双方によって、高圧タンク内のガスの攪拌をより一層促進させることができる。 (2) The following may be considered as a second modification of the second embodiment. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the cap 84 and its surroundings according to a second modification of the second embodiment. As shown in the figure, a cap 84 is fitted in the gas inflow passage 42 as in the second embodiment. As in the second embodiment, the cap 84 is provided with four injection holes 84a, 84b, 84c, 84d (84b, 84d are not shown) at equal intervals on the peripheral surface thereof. Each of the injection holes 84a to 84d is a hole having a constant diameter in the second embodiment, but instead, in this second embodiment, the tip portion has a nozzle shape in which the opening area is gradually reduced. It has a formed configuration. According to this configuration, since the opening area of the outlet portion is reduced, the speed of sending out the gas from the gas flow path is increased. With this momentum, the gas is sent out in a spiral shape depending on the injection direction of the injection holes 84a to 84d. In addition, the stirring of the gas in the high-pressure tank can be further promoted.

（３）第１実施例では、螺旋状の溝４２Ｌは、ガス流入路４２の途中部分から出口４２ｂまでの範囲の内周部に設けるように構成されていたが、これに換えて、ガス流入路４２の全域（逆止弁４６の部分は除く）の内周部に設ける構成としてもよい。 (3) In the first embodiment, the spiral groove 42L is configured to be provided in the inner peripheral portion in the range from the middle part of the gas inflow path 42 to the outlet 42b. It is good also as a structure provided in the inner peripheral part of the whole area | region (except the part of the non-return valve 46) of the path | route 42. FIG.

（４）前述した第１実施例ないし第４実施例およびそれらの変形例では、ガス流路の出口に備えられた異形形状部として、螺旋状の溝、複数の噴射口、先細ノズル、螺旋状のパイプ等種々の形状を提案してきたが、前記異形形状部は、これら形状だけに限定されるものではなく、ガス流路の高圧タンク内に設けられる出口からのガスの流れにより、高圧タンク内部のガスを撹拌することができるような、一般的な円形や四角形の形状とは異なる形状であればどのような形状とすることもできる。 (4) In the above-described first to fourth embodiments and their modifications, as the irregularly shaped portion provided at the outlet of the gas flow path, a spiral groove, a plurality of injection ports, a tapered nozzle, a spiral shape However, the deformed shape portion is not limited to these shapes, and the gas flow from the outlet provided in the high-pressure tank of the gas flow path is not limited to these shapes. Any shape can be used as long as it is different from a general circular or square shape that can stir the gas.

（５）前述した第１実施例ないし第４実施例およびそれらの変形例では、高圧タンク用バルブ装置は、横置きに載置された高圧タンク用として用いられていたが、これに換えて、縦置きに載置された高圧タンクに用いることもできる。前述してきたように、横置きの高圧タンクの方が、縦置きに比べて温度分布が不均一となるが、縦置きの場合に温度分布の不均一性が全くない訳ではなく、そうした場合に、上述してきた高圧タンク用バルブ装置を用いれば、その不均一性を解消することができる。 (5) In the above-described first to fourth embodiments and the modifications thereof, the high-pressure tank valve device was used for a high-pressure tank placed horizontally, but instead, It can also be used for a high-pressure tank placed vertically. As described above, the horizontal distribution of the high-pressure tank has a non-uniform temperature distribution compared to the vertical installation, but the vertical distribution does not have any non-uniform temperature distribution. If the high-pressure tank valve device described above is used, the non-uniformity can be eliminated.

（６）前述した第１実施例ないし第４実施例およびそれらの変形例では、水素ガス用の高圧タンクに用いられるバルブ装置としたが、ガスは水素ガスに限定されるものではなく、例えば、酸素ガス、天然ガス等のように他のガス用とすることもできる。 (6) In the first to fourth embodiments and the modifications thereof described above, the valve device is used in a high-pressure tank for hydrogen gas, but the gas is not limited to hydrogen gas. It can be used for other gases such as oxygen gas and natural gas.

（７）また、本発明の高圧タンク用バルブ装置は、燃料電池自動車という燃料電池システムに用いられていたが、高圧タンクは他の用途に用いることもできる。 (7) Although the valve device for a high-pressure tank of the present invention has been used in a fuel cell system called a fuel cell vehicle, the high-pressure tank can be used for other purposes.

以上、本発明のいくつかの実施例や変形例を詳述してきたが、本発明は、こうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様にて実施することができる。   As mentioned above, although several Example and modification of this invention were explained in full detail, this invention is not limited to such Example at all, In various aspects in the range which does not deviate from the summary of this invention. Can be implemented.

第１実施例の高圧タンク２０を搭載した燃料電池自動車１０の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell vehicle 10 equipped with a high-pressure tank 20 of a first embodiment. 高圧タンク２０の全体を示す一部破断図である。2 is a partially cutaway view showing the entire high-pressure tank 20. FIG. 高圧タンク用バルブ４０の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the valve 40 for high pressure tanks. 第２実施例の高圧タンク用バルブ５０の縦断面とｘ方向からの矢視を示す図である。It is a figure which shows the longitudinal cross-section of the valve 50 for high pressure tanks of 2nd Example, and the arrow view from x direction. 第２実施例の第１変形例のキャップ５２とその周辺の縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view of the cap 52 of the 1st modification of 2nd Example, and its periphery. 第３実施例の高圧タンク用バルブ６０の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the valve 60 for high pressure tanks of 3rd Example. 第４実施例の高圧タンク用バルブ７０の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the valve 70 for high pressure tanks of 4th Example. 第４実施例の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of 4th Example. 第２実施例の第２変形例のキャップ８４とその周辺の縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view of the cap 84 of the 2nd modification of 2nd Example, and its periphery. 従来の高圧タンク１の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the conventional high pressure tank.

符号の説明Explanation of symbols

１０...燃料電池自動車
１２...燃料電池
１４...供給ライン
１６...充填ライン
１８...充填口
２０...高圧タンク
３０...高圧容器
４０...第１の高圧タンク用バルブ
４０ａ...底面
４２...ガス流入路
４２Ｌ...螺旋状の溝
４２ａ...入口
４２ｂ...出口
４４...ガス流出路
４４ａ...入口
４４ｂ...出口
４６...逆止弁
４８...電磁弁
５０...第２の高圧タンク用バルブ
５２...キャップ
５２ｓ...周面
５２ｔ...底面
５４ａ〜５４ｄ...噴射孔
５８ａ...開口部
６０...第３の高圧タンク用バルブ
６２...先細ノズル
７０...第４の高圧タンク用バルブ
７２...パイプ
７２ａ...先端部
８４...キャップ
８４ａ...噴射孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell vehicle 12 ... Fuel cell 14 ... Supply line 16 ... Filling line 18 ... Filling port 20 ... High pressure tank 30 ... High pressure vessel 40 ... First Valve for high-pressure tank 40a ... Bottom 42 ... Gas inflow path 42L ... Spiral groove 42a ... Inlet 42b ... Outlet 44 ... Gas outflow path 44a ... Inlet 44b ... Outlet 46 ... Check valve 48 ... Solenoid valve 50 ... Second high pressure tank valve 52 ... Cap 52s ... Circumferential surface 52t ... Bottom surface 54a-54d ... Injection hole 58a ... Opening 60 ... Third high-pressure tank valve 62 ... Taper nozzle 70 ... Fourth high-pressure tank valve 72 ... Pipe 72a ... Tip 84 ... Cap 84a ... injection hole

Claims (10)

高圧タンク内部へガスを流入させるためのガス流路と、弁体とを備える高圧タンク用のバルブ装置において、
前記ガス流路の前記高圧タンク内に設けられる出口には、該出口からのガスの流れにより前記高圧タンク内部のガスを撹拌する異形形状部を備えたことを特徴とする高圧タンク用のバルブ装置。 In a valve device for a high-pressure tank comprising a gas flow path for flowing gas into the high-pressure tank and a valve body,
A valve device for a high-pressure tank, characterized in that an outlet provided in the high-pressure tank of the gas flow path is provided with an irregularly shaped portion that stirs the gas inside the high-pressure tank by a gas flow from the outlet. . 請求項１に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記異形形状部は、
前記ガス流路の途中部分から前記出口までの範囲の内周部に設けられた螺旋状の溝である高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 1,
The deformed shape part is
A valve device for a high-pressure tank, which is a spiral groove provided in an inner peripheral portion in a range from an intermediate portion of the gas flow path to the outlet. 請求項１に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記異形形状部は、
前記ガス流路の先端が封止され、該ガス流路の側壁にガス噴出用の複数の噴出孔が設けられた構成である高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 1,
The deformed shape part is
A valve device for a high-pressure tank, wherein a tip end of the gas flow path is sealed, and a plurality of gas injection holes are provided on a side wall of the gas flow path. 請求項３に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記各噴出孔は、
前記ガス流路のガスの流れ方向および径方向に対してそれぞれ所定の角度だけ傾斜した方向に開口した構成である高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 3,
Each of the ejection holes is
A valve device for a high-pressure tank, which is configured to open in a direction inclined by a predetermined angle with respect to a gas flow direction and a radial direction of the gas flow path. 請求項１に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記異形形状部は、
前記ガス流路からの複数の分岐路により形成された構成である高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 1,
The deformed shape part is
A valve device for a high-pressure tank having a configuration formed by a plurality of branch paths from the gas flow path. 請求項１に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記異形形状部は、
開口面積が絞られたノズル形状である高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 1,
The deformed shape part is
A valve device for a high-pressure tank having a nozzle shape with a reduced opening area. 請求項１に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記異形形状部は、
前記ガス流路の先端に接続された螺旋状のパイプである高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 1,
The deformed shape part is
A valve device for a high-pressure tank, which is a spiral pipe connected to the tip of the gas flow path. 請求項７に記載の高圧タンク用のバルブ装置において、
前記螺旋状のパイプの先端は、開口面積が絞られたノズル形状である高圧タンク用のバルブ装置。 The valve device for a high-pressure tank according to claim 7,
A valve device for a high-pressure tank in which a tip of the spiral pipe has a nozzle shape with a reduced opening area. 前記ガスが、水素ガスである請求項１ないし８のいずれかに記載の高圧タンク用のバルブ装置。   The valve device for a high-pressure tank according to any one of claims 1 to 8, wherein the gas is hydrogen gas. 横置きに載置される水素ガス用の高圧タンクと、
該高圧タンクに用いられる、請求項１ないし８のいずれかに記載の高圧タンク用のバルブ装置と、
前記高圧タンクから水素ガスの供給を受ける燃料電池と
を備える燃料電池システム。 A high-pressure tank for hydrogen gas placed horizontally;
The valve device for a high-pressure tank according to any one of claims 1 to 8, which is used for the high-pressure tank;
And a fuel cell that receives supply of hydrogen gas from the high-pressure tank.
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