JP2010015847A - Fuel cell system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両用燃料電池システムに係り、特に信頼性の高い燃料ガスタンクを構築することが可能な車両用燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a vehicle fuel cell system, and more particularly to a vehicle fuel cell system capable of constructing a highly reliable fuel gas tank.
圧縮水素を燃料(燃料ガス)とする燃料電池システムを搭載する車両には、タンクユニットが搭載されている。このタンクユニットの燃料ガスタンク(水素タンク)に組み付けるバルブブロックには、燃料ガスの温度を検出するする温度検出手段(温度センサ)が組み込まれている。これは、燃料ガスの特性として、燃料ガスタンクの充填時に、燃料ガスの温度が上昇し、燃料ガスの放出時には燃料ガスの温度が低下するため、タンクユニットの使用温度が適切か確認するために必要なものである。 A tank unit is mounted on a vehicle equipped with a fuel cell system using compressed hydrogen as fuel (fuel gas). The valve block assembled to the fuel gas tank (hydrogen tank) of this tank unit incorporates temperature detection means (temperature sensor) for detecting the temperature of the fuel gas. This is necessary to confirm that the operating temperature of the tank unit is appropriate because the fuel gas temperature rises when the fuel gas tank is filled and the fuel gas temperature drops when the fuel gas is released. It is a thing.
従来、高圧タンクのシール構造には、高圧タンクのシール部材の温度を調整する温度調整手段を、シール部材に隣接して設けたものがある。
高圧容器用温度センサ取付構造には、高圧容器内の温度を計測する温度センサを、高圧容器の開口を閉鎖するボスエンドに、センサハウジングを介して取り付けたものがある。
As a temperature sensor mounting structure for a high-pressure vessel, there is one in which a temperature sensor that measures the temperature in the high-pressure vessel is attached to a boss end that closes the opening of the high-pressure vessel via a sensor housing.
ところで、従来、燃料電池システムにおいて、燃料ガスタンクの使用下限温度と、燃料ガスタンクのタンク本体とバルブブロック間に設置されるシール部材(Oリング)の使用下限温度とが、異なる場合に(通常、燃料ガスタンクの使用下限温度の方が低い)、温度センサをバルブブロックの先端にのみ配置して、この温度センサで燃料ガスの温度を検出するとともに、燃料ガスタンクのタンク本体とシール部材との温度が何度位になるかの指標としていた。
しかし、このような場合には、シール部材周辺の温度が正確に測定できず、余裕値を見込んで、燃料ガスの放出量が大きな余裕を持って行わなければならなかった。
また、上記特許文献1においては、補機が多くなり、シール部材の適正な温度域での使用が困難であった。
更に、上記特許文献2においては、その構造が複雑になるという不都合があった。
By the way, in the conventional fuel cell system, when the lower limit temperature of the fuel gas tank and the lower limit temperature of the seal member (O-ring) installed between the tank body of the fuel gas tank and the valve block are different (usually fuel) The lower limit temperature of the gas tank is lower), a temperature sensor is arranged only at the tip of the valve block, the temperature of the fuel gas is detected by this temperature sensor, and the temperature between the tank body of the fuel gas tank and the sealing member is It was used as an indicator of the degree.
However, in such a case, the temperature around the seal member could not be measured accurately, and the amount of fuel gas released had to be taken with a large margin in view of the margin value.
Moreover, in the said patent document 1, there were many auxiliary machines and it was difficult to use the seal member in an appropriate temperature range.
Further, the above-mentioned
そこで、この発明の目的は、燃料ガスタンクの開口部とバルブブロックとの間のシール部材の正確な温度を測定し、信頼性の高い燃料ガスタンクを構築することが可能な燃料電池システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of measuring a precise temperature of a seal member between an opening of a fuel gas tank and a valve block and constructing a highly reliable fuel gas tank. It is in.
この発明は、車両に搭載された燃料電池と、この燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガスタンクとを備えた車両用燃料電池システムにおいて、前記燃料ガスタンクの開口部にバルブブロックを設け、前記燃料ガスタンクの開口部と前記バルブブロックとの間にシール部材を設け、前記バルブブロックには前記シール部材近傍の温度を検出する第1温度検出手段を設けたことを特徴とする。 The present invention provides a vehicle fuel cell system comprising a fuel cell mounted on a vehicle and a fuel gas tank for supplying fuel gas to the fuel cell, wherein a valve block is provided at an opening of the fuel gas tank, and the fuel gas tank A seal member is provided between the opening and the valve block, and the valve block is provided with first temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the seal member.
この発明の燃料電池システムは、燃料ガスタンクの開口部とバルブブロックとの間にシール部材を設け、このシール部材の正確な温度を計測して信頼性の高い燃料ガスタンクを構築することが可能となる。 In the fuel cell system according to the present invention, a seal member is provided between the opening of the fuel gas tank and the valve block, and it is possible to construct a highly reliable fuel gas tank by measuring the accurate temperature of the seal member. .
この発明は、燃料ガスタンクの開口部とバルブブロックとの間のシール部材の正確な温度を計測し、信頼性の高い燃料ガスタンクを構築する目的を、シール部材の温度が使用下限温度未満となり、燃料ガスが燃料ガスタンクの開口部とバルブブロックとの隙間から漏れてしまうような状況に陥ることがないようにして実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
The purpose of this invention is to accurately measure the temperature of the seal member between the opening of the fuel gas tank and the valve block, and to construct a highly reliable fuel gas tank. This is realized in such a manner that the gas does not leak from the gap between the opening of the fuel gas tank and the valve block.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the drawings.
図1〜図4は、この発明の実施例を示すものである。
図3、図4において、1は燃料電池車の燃料電池システムである。この燃料電池システム1は、燃料電池車に搭載された燃料電池2と、この燃料電池2に燃料ガス(水素)を供給するタンクユニット3の円筒状の燃料ガスタンク(高圧水素タンク)4とを備える。この燃料電池2と燃料ガスタンク4とは、燃料供給管5で連結している。燃料ガスタンク4は、タンク本体6内に燃料ガス貯蔵空間7を形成している。
1 to 4 show an embodiment of the present invention.
3 and 4, reference numeral 1 denotes a fuel cell system of a fuel cell vehicle. The fuel cell system 1 includes a
タンク本体6には、ガスを充填、放出するための開口部9が形成されている。この開口部9は、口金構造を有し、内面に雌ねじ18が形成されている。
燃料ガスタンク4の開口部9には、燃料ガス出力管5の端部を接続したバルブブロック10が設けられる。
タンクユニット3にあっては、円筒状の二つの燃料ガスタンク4から構成され、この二つの燃料ガスタンク4の開口部9(バルブブロック10側)を車両左側に向けて、横たわるように配置されている。具体的には、燃料ガスタンク4は、タンク固定フレームに載せられた状態で、タンク固定用バンドを用いてタンク固定フレームに固定されている。タンク固定フレームは、燃料ガスタンク4を搭載した状態で、車両フロアに下方より固定されている。これにより、燃料ガスタンク4は、燃料電池車に搭載されることになる。
The
The opening 9 of the fuel gas tank 4 is provided with a
The
バルブブロック10は、図1に示すように、燃料ガスタンク4からの燃料ガスの充填放出を制御するものであり、燃料ガスタンク4の外部に位置するブロック本体11と、開口部9から燃料ガスタンク4の内部に位置するブロック挿入部12とを備えている。
このブロック挿入部12は、タンク本体6の開口部9の厚さに対応する長さの大径部13と、燃料ガス貯蔵空間7内に突出する小径部14とからなる。
開口部9には、タンク本体6とブロック体11との間のフランジ部16と、開口部9の厚さに対応する長さの係合部17とからなり、バルブブロック10の大径部13が固定されている。
As shown in FIG. 1, the
The
The opening 9 includes a
開口部9の内周面には、所定長さの雌ねじ18が形成されるとともに、この雌ねじ18の先端側にシール部材(Oリング)19を設けるシール溝20が形成されている。
バルブブロック10の大径部13の外周面には、開口部9の内周面に形成された雌ねじ18に螺合する雄ねじ21が形成される。
よって、バルブブロック10は、燃料ガスタンク4の開口部9にねじ結合によって締結される。また、シール部材19は、燃料ガスタンク4の開口部9とバルブブロック10の大径部13との間に配設され、燃料ガス貯蔵空間7の気密性を保持する。
A
On the outer peripheral surface of the large-
Therefore, the
バルブブロック10には、シール部材19近傍の温度を検出するように、大径部13で第1温度検出手段(温度センサ)22が設けられる。この第1温度検出手段22には、バルブブロック10の内部を通って外部に延出する第1検出信号線23が接続している。この第1検出信号線23は、制御手段24に連絡している。
そして、この制御手段24においては、シール部材19の実温度とシール部材19近傍の温度とを事前に測定し、その温度関係をマップにして設定することで、シール部材19近傍の温度の測定でシール部材19自体の正確な温度を判断することが可能となり、よって、ボルトネックとなるシール部材19の温度を把握することが可能となる。
また、バルブブロック10には、燃料ガスタンク4から燃料電池2へと燃料ガスを供給する燃料ガス出力管5、シール部材19の周囲温度を測定する第1温度検出手段22の他、燃料ガス供給口から燃料フィルタを経由して充填される燃料ガスを燃料ガスタンク4ヘと供給する燃料ガス供給配管が接続される。
The
In this control means 24, the actual temperature of the
The
このような構造において、燃料ガスタンク4の開口部9にバルブブロック10を設け、燃料ガスタンク4の開口部9とバルブブロック10との間にシール部材19を設け、バルブブロック10にはシール部材19近傍の温度を検出する第1温度検出手段22を設けたことから、燃料ガスタンク4内に貯蔵された燃料ガスを、燃料電池2に供給するために放出する燃料ガス供給量(放出量)を決定する上で重要な要素であるシール部材19の正確な温度を計測することが可能である。よって、シール部材19の温度が使用下限温度未満となり燃料ガスが燃料ガスタンク4の開口部9とバルブブロック10との隙間から漏れてしまうような状況に陥ることのない信頼性の高い燃料ガスタンク4を構築することが可能である。
In such a structure, a
また、図1、図2に示すように、バルブブロック10の先端には、ブロック挿入部12で、第1温度検出手段22に直接燃料ガスが当たらないように、壁部25が径方向に延出して設けられる。
これにより、燃料ガスタンク4内に貯蔵された燃料ガスを燃料電池2へ放出する場合において、放出される燃料ガスが第1温度検出手段22に直接当たるのを防ぐことができ、よって、シール部材19の周囲の正確な温度を検出することが可能となる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
As a result, when the fuel gas stored in the fuel gas tank 4 is discharged to the
更に、図1、図2に示すように、第1温度検出手段22は、燃料ガスタンク4の開口部9とバルブブロック10とから構成される隔室26に設けられている。この隔室26は、前記壁部25と開口部9の係合部17の先端部17Aとの間に形成される。
これにより、燃料ガスタンク4内に貯蔵された燃料ガスを燃料電池2へ放出する状況(過程)においても、燃料ガスタンク4内を循環する放出される燃料ガス自体の温度に影響されることがない。よって、シール部材19の周囲の正確な温度を検出することが可能である。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the first temperature detecting means 22 is provided in a
Thus, even in a situation (process) in which the fuel gas stored in the fuel gas tank 4 is released to the
また、図1に示すように、バルブブロック10には、小径部14の先端で、燃料ガスタンク4内の温度を検出する第2温度検出手段(温度センサ)27が設けられる。この第2温度検出手段27には、バルブブロック10の内部を通って外部に延出する第2検出信号線28が接続している。この第2検出信号線28は、制御手段24に連絡している。
これにより、制御手段24において、第2温度検出手段27による燃料ガスの温度と第1温度検出手段22によるシール部材19の温度とを同時に把握し、燃料ガスの放出量の調整等の制御をより細かく行い、燃料ガスを効率良く使用させることが可能となる。
また、二つの第1温度検出手段22と第2温度検出手段27とを、共に、バルブブロック10に組み込むことができるので、第1温度検出手段22・第2温度検出手段27から延びる配線を束ねるクランプや、コネクタを共有化することが可能である。
As shown in FIG. 1, the
As a result, the control means 24 simultaneously grasps the temperature of the fuel gas by the second temperature detection means 27 and the temperature of the
Further, since the two first
この実施例に係る燃料電池システム1おいては、上記の特許文献1と比較して、補機が少なく、シール部材19を適正な温度域でのみ使用することが可能となる。
また、上記の特許文献2と比較して、燃料ガスタンク4内の温度ではなく、開口部9に取り付けられたシール部材19の周囲の温度を測定することが目的であり、また、バルブブロック10と第1温度検出手段22・第2温度検出手段27とが一体的なので、組付性が良く、さらに、調整する必要がなく、構造を簡単にすることが可能となる。
In the fuel cell system 1 according to this embodiment, compared with the above-described Patent Document 1, there are fewer auxiliary machines, and the
Further, as compared with the above-mentioned
なお、この発明においては、温度がボトルネックとなる部品の近傍に温度測定位置を設ける場合でも、同様の効果を得る。 In the present invention, the same effect can be obtained even when a temperature measurement position is provided in the vicinity of a component whose temperature becomes a bottleneck.
この発明に係る車両用燃料電池システムを、水素のみならず他の気体燃料の各種車両に適用することができる。 The vehicle fuel cell system according to the present invention can be applied not only to hydrogen but also to various types of vehicles using gaseous fuel.
1 燃料電池システム
2 燃料電池
4 燃料ガスタンク
6 タンク本体
9 開口部
10 バルブブロック
11 ブロック本体
12 ブロック挿入部
13 大径部
14 小径部
19 シール部材
20 シール溝
22 第1温度検出手段
24 制御手段
25 壁部
26 隔室
27 第2温度検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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