JP2010144843A

JP2010144843A - 液化ガス燃料容器

Info

Publication number: JP2010144843A
Application number: JP2008323135A
Authority: JP
Inventors: Naotoshi Amano; 直利天野; Kazutomi Tanaka; 一臣田中
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】外槽容器から内槽容器へと熱伝導される熱を低減することができる二重構造の液化ガス燃料容器を提供すること。
【解決手段】
内部空間に液化ガス燃料としてのＬＮＧ燃料を貯留する内槽容器１０と、内槽容器１０を外側から包むように所定の空間を空けて設けられる外槽容器２０と、を備え、外槽容器２０と内槽容器１０との間は真空である二重構造の燃料容器１００であって、外槽容器２０の内殻２１の少なくとも二か所に磁石５１ｂ〜５４ｂが固着され、磁石５１ｂ〜５４ｂの位置と対応する内槽容器１０の外殻１１に、外槽磁石５１ｂ〜５４ｂと同極又は異極の内槽磁石５１ａ〜５４ａが外槽磁石５１ｂ〜５４ｂと対向するように固着され、外槽磁石５１ｂ〜５４ｂ及び内槽磁石５１ａ〜５４ａの磁力により内槽容器１０を浮遊支持するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化ガス燃料を貯留する燃料容器に関するものである。

一般に、ＬＮＧ（液化天然ガス：ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ）のような液化ガス燃料が気化すると、その体積は数百倍に膨張することが知られている。そのため、液化ガス燃料を使用する車両の燃料容器では、内部に貯留する液化ガス燃料の体積が増加して圧力が過度に上昇しないように、液化ガス燃料を超低温に保つ必要がある。そこで、燃料容器をいわゆる魔法瓶式の二重構造にし、外槽容器と内槽容器との間の真空引きを行い、断熱性を高めている。

特許文献１には、外槽タンクと内槽タンクとの二重構造である移動式低温液化ガスタンクの構造が開示されている。
特開２００７−３０８１５６号公報

しかしながら、このような二重構造の燃料容器では、外槽容器の内殻に内槽容器を支持するための支持部材を適宜配置する必要がある。そのため、支持部材を通じた熱伝導によって外部の熱が内槽容器に伝達され、液化ガス燃料が気化して燃料容器内部の圧力が上昇するおそれがあった。支持部材に低熱伝導率材料や遮熱材を使用しても、この支持部材を通じた熱伝導による熱伝達を低減することは困難だった。

そこで、本発明では外槽容器から内槽容器へと伝達される熱を低減することができる二重構造の燃料容器を提供することを目的とする。

本発明は、内部空間に液化ガス燃料を貯留する内槽容器と、該内槽容器を外側から包むように所定の空間を空けて設けられる外槽容器と、を備え、前記外槽容器と前記内槽容器との間の前記空間は真空である二重構造の燃料容器であって、前記外槽容器の内殻の少なくとも二か所に外槽磁石が固着され、前記外槽磁石の位置と対応する前記内槽容器の外殻に、前記外槽磁石と同極又は異極の内槽磁石が前記外槽磁石と対向するように固着され、前記外槽磁石及び内槽磁石の磁力により前記内槽容器を浮遊支持するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、対向する外槽容器磁石と内槽容器磁石とが引寄せあい又は反発しあう磁力によって、外槽容器の内部に内槽容器を磁気浮遊させて保持することができる。よって、支持部材を用いずに外槽容器の内殻に内槽容器を支持することが可能である。

したがって、外槽容器から内槽容器へと伝達される熱を低減することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る燃料容器１００について説明する。図１は、燃料容器１００を断面で表した側面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。本実施形態では、液化ガス燃料としてＬＮＧ燃料を使用する。

燃料容器１００は、ＬＮＧ燃料を使用する車両に、長手方向を車両の前後に向けて搭載される。図１において、右側が車両前方であり左側が車両後方である。以下の実施の形態の説明において使用する前方や後方とは、車両の前方や後方を指すものとする。しかし、他の搭載態様で搭載してもよいため、この搭載態様に限られるものではない。

燃料容器１００は、内側の内槽容器１０と外側の外槽容器２０とを備える二重構造の容器である。内槽容器１０と外槽容器２０との間の空間は真空引きがなされ、略真空状態まで減圧されている。内槽容器１０と外槽容器２０との間に気体が存在すると、その気体を通じて熱伝達が行われるためである。このように、燃料容器１００は、外槽容器２０の外部からの熱を内槽容器１０の内部へと伝達しにくい構造になっている。

内槽容器１０は、内部にＬＮＧ燃料が超低温で貯留されるタンク状の密封された容器である。ＬＮＧ燃料は常圧で−１６２℃以下の温度になると液化する。またＬＮＧ燃料は、液化すると気体の場合の約６００分の１の体積になる性質をもつ。つまり、密封された燃料容器１００内でＬＮＧ燃料が気化すると液体のときの約６００倍の体積になり、燃料容器１００内の圧力が過度に上昇するおそれがある。そのため、ＬＮＧ燃料を超低温に保ったまま燃料容器１００内に貯留する必要がある。

内槽容器１０は、内径が一定の円筒形状である円筒部１２、前方を閉塞する前端部１４、及び後方を閉塞する後端部１３を備える。前端部１４及び後端部１３は、外側に凸の緩やかなカーブを描くように形成される。また、円筒部１２と前端部１４との間、及び円筒部１２と後端部１３との間は、前端部１３及び後端部１４のカーブと連続する緩やかなカーブを描く。内部に貯留したＬＮＧ燃料の重量や圧力による応力集中を防止するためである。

内槽容器１０の外殻１１には、永久磁石である磁石５１ａ〜５４ａが固着され、緩衝材６１ａ〜６８ａが取り付けられる。内槽容器１０に固着される磁石５１ａ〜５４ａが内槽磁石に該当する。

磁石５１ａは、内槽容器１０の後端部１３の外殻１１に固着される。磁石５３ａは、内槽容器１０の前端部１４の外殻１１に固着される。磁石５１ａと磁石５３ａとは、略同一の磁力である。

磁石５２ａ，５４ａは、内槽容器１０の外殻１１の円筒部１２に沿って等間隔に固着される。磁石５２ａ，５４ａは、円筒部１２の円周の長さの４分の１よりも大きく形成される。本実施形態では、磁石５２ａ，５４ａの中心角は約１３０度で形成されている。

図２に示すように、磁石５２ａは円筒部１２の上部から右側にかけて設けられ、磁石５４ａは円筒部１２の下部から左側にかけて設けられる。そのため、磁石５２ａ，５４ａによる磁力は、円筒部１２の上下方向のみでなく左右方向にまで及ぶ。内槽容器１０下部の磁石５４ａの磁力は、内槽容器１０上部の磁石５２ａの磁力よりも強く設定される。これは、重量のある内槽容器１０を支持する必要があるためである。

緩衝材６１ａ〜６８ａは、大きな加速度による力を磁力で吸収しきれないときに、内槽容器１０が外槽容器２０の内殻２１と衝突する際の衝撃を吸収して磁石５１ａ〜５４ａを保護する。磁石５１ａ〜５４ａと緩衝材６１ａ〜６８ａをそれぞれ別部材として設ける代わりに、衝撃を吸収できる柔軟な磁石を使用することも可能である。

緩衝材６１ａ，６８ａは後方の磁石５１ａの上下に取り付けられ、緩衝材６４ａ，６５ａは前方の磁石５３ａの上下に取り付けられる。つまり、緩衝材６１ａ，６８ａ，６４ａ，６５ａは、前後方向の加速度による衝撃を吸収する。

緩衝材６２ａ，６３ａは上方の磁石５２ａの前後に取り付けられ、緩衝材６６ａ，６７ａは下方の磁石５４ａの前後に取り付けられる。つまり、緩衝材６２ａ，６３ａ，６６ａ，６７ａは、上下左右方向の加速度による衝撃を吸収する。

内槽容器１０には、ＬＮＧ燃料を補給するための充填口３０に連結される充填口取付部１８、及びＬＮＧ燃料をエンジンへと送出するための送出口４０に連結される送出口取付部１９が形成される。

外槽容器２０は、内槽容器１０よりもひと回り大きなタンク状の密封された容器である。外槽容器２０は、内槽容器１０を外側から包むように一定の空間を空けて設けられる。

外槽容器２０は、内槽容器１０と同様に内径が一定の円筒形状である円筒部２２、前方を閉塞する前端部２４、及び後方を閉塞する後端部２３を備える。前端部２４及び後端部２３は、外側に凸の緩やかなカーブを描くように形成される。また、円筒部２２と前端部２４との間、及び円筒部２２と後端部２３との間は、前端部２４及び後端部２３のカーブと連続する緩やかなカーブを描く。

外槽容器２０の内殻２１には、永久磁石である磁石５１ｂ〜５４ｂが固着され、緩衝材６１ｂ〜６８ｂが取り付けられる。外槽容器２０に固着される磁石５１ｂ〜５４ｂが外槽磁石に該当する。

磁石５１ｂ〜５４ｂ及び緩衝材６１ｂ〜６８ｂは、内槽容器１０に固着された磁石５１ａ〜５４ａ及び内槽容器１０に取り付けられた緩衝材６１ａ〜６８ａと対応する位置に、対応する形状で対向するように設けられる。つまり、磁石５１ａと磁石５１ｂ、磁石５２ａと磁石５２ｂ、磁石５３ａと磁石５３ｂ、磁石５４ａと磁石５４ｂがそれぞれ対向して設けられる。また、緩衝材６１ａと緩衝材６１ｂ、緩衝材６２ａと緩衝材６２ｂ、緩衝材６３ａと緩衝材６３ｂ、緩衝材６４ａと緩衝材６４ｂ、緩衝材６５ａと緩衝材６５ｂ、緩衝材６６ａと緩衝材６６ｂ、緩衝材６７ａと緩衝材６７ｂ、緩衝材６８ａと緩衝材６８ｂがそれぞれ対向して設けられる。

緩衝材６１ａ〜６８ａと緩衝材６１ｂ〜６８ｂは、それぞれ対向して設ける代わりに、いずれか一方のみを設けてもよい。

磁石５１ａはＳ極、磁石５１ｂはＮ極であり、磁石５３ａはＮ極、磁石５３ｂはＳ極である。また、磁石５２ａはＳ極、磁石５２ｂはＮ極であり、磁石５４ａはＮ極、磁石５４ｂはＳ極である。

このように構成することによって、後方のＳ極の磁石５１ａとＮ極の磁石５１ｂが互いに引寄せあい、前方のＳ極の磁石５３ａとＮ極の磁石５３ｂが互いに引寄せあう。それぞれの引寄せあう力は略同一であるため、外槽容器２０に対する内槽容器１０の位置が決定され、内槽容器１０は外槽容器２０の長手方向の略中央に保持される。

また、上方のＳ極の磁石５２ａとＮ極の磁石５２ｂが互いに引寄せあい、下方のＮ極の磁石５４ａとＳ極の磁石５４ｂが互いに引寄せあう。下方の磁石５４ａ，５４ｂには内槽容器１０の重量がかかるが、その分上方の磁石５２ａ，５２ｂの磁力よりも強く設定しているため、内槽容器１０は外槽容器２０の上下方向の略中央に保持される。

更に、上下の磁石５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂはそれぞれ内槽容器１０又は外槽容器２０の円周の４分の１よりも大きく形成されているため、内槽容器１０は上下方向だけでなく左右方向においても外槽容器２０の略中央に保持されることとなる。つまり、上下の磁石５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂによって、外槽容器２０に対する内槽容器１０の上下左右位置が決定され、内槽容器１０は外槽容器２０内部の略中央に磁気浮遊して保持されることとなる。

ここで、振動などの外乱によって内槽容器１０が外槽容器２０に対して相対移動したとしても、対向する磁石５１ａ〜５４ａと磁石５１ｂ〜５４ｂとが引寄せあう力によって内槽容器１０は外槽容器２０内の略中央の定位置に戻る。

また、内槽容器１０は磁気浮遊しているため、外槽容器２０に対して回転することが考えられる。しかし、内槽容器１０が回転すると、共にＳ極である磁石５２ａ，５４ｂが互いに反発しあい、共にＮ極である磁石５２ｂ，５４ａが互いに反発しあう。つまり、内槽容器１０が回転しようとすると同極同士の磁石が反発しあって定位置へと戻そうとする。これにより、外槽容器２０に対して内槽容器１０が回転することを抑制できる。

このような配置の他にも、対向する磁石同士をそれぞれ同極にしたり異極にしたりすることによって、内槽容器１０を外槽容器２０の内部で磁気浮遊させることが可能である。

磁石５１ａ〜５４ａ及び磁石５１ｂ〜５４ｂは、燃料容器１００にＬＮＧ燃料が満タンに充填されていても、燃料容器１００内が空であっても、どちらにおいても外槽容器２０に対して内槽容器１０を浮遊させられるだけの磁力をもつ。ＬＮＧの比重は約０．５であるが、燃料容器１００の容量が大きい場合にはＬＮＧ燃料の重量が影響するためである。もしくは、燃料容器１００の下部に電磁石を更に取り付けて、電磁石に流す電流を調整することでＬＮＧ燃料の重量による影響を打ち消すようにすることも可能である。

外槽容器２０には、ＬＮＧ燃料を補給するための充填口３０に連結される充填口取付部２８、及びＬＮＧ燃料をエンジンへと送出するための送出口４０に連結される送出口取付部２９が形成される。

充填口３０は、外部からＬＮＧ燃料を内槽容器１０内へと充填するために設けられる。ＬＮＧ燃料充填時には、充填口３０に補給設備側のＬＮＧ燃料ホース（図示省略）が連結されてＬＮＧ燃料を充填される。

充填口３０は、内槽容器１０の充填口取付部１８から外槽容器２０の充填口取付部２８を経由して燃料容器１００の外部へと延設される。充填口取付部１８と充填口取付部２８との間は、変形して伸縮可能なフレキシブルチューブ３１で連結される。外槽容器２０に対して内槽容器１０は固定されておらず、相対移動可能なためである。

送出口４０は、内槽容器１０内のＬＮＧ燃料を外部へと送出するために設けられる。送出口４０から送出されたＬＮＧ燃料は、気化させられた後にエンジンへと供給される。

送出口４０は、内槽容器１０の送出口取付部１９から外槽容器２０の送出口取付部２９を経由して燃料容器１００の外部へと延設される。充填口３０と同様に送出口取付部１９と送出口取付部２９との間は、伸縮して変形可能なフレキシブルチューブ４１で連結される。

フレキシブルチューブ３１，４１は、外的な振動などによって内槽容器１０が外槽容器２０に対して相対移動した際に、内槽容器１０の移動量が最大のときでも伸長しきらない長さで形成される。よって、外槽容器２０に対する内槽容器１０の移動によってフレキシブルチューブ３１，４１に内槽容器１０の重量がかかり、フレキシブルチューブ３１，４１が破損することを防止できる。

以下では、燃料容器１００の作用について説明する。

燃料容器１００に何の加速度も加わっていない定常状態においては、後方の磁石５１ａと磁石５１ｂ、前方の磁石５２ａと磁石５２ｂがそれぞれ略同一の磁力で引寄せあう。また、右上方の磁石５３ａと磁石５３ｂよりも、左下方の磁石５４ａと磁石５４ｂの方が内槽容器１０の重量分だけ大きな磁力で引寄せあう。よって、引寄せあう磁力が釣り合い、内槽容器１０は外槽容器２０内の略中央で磁気浮遊することとなる。よって、支持部材を用いずに内槽容器１０を外槽容器２０内に支持することが可能となり、外槽容器２０から内槽容器１０へと伝達される熱を低減することができる。

ここで、車両の加減速などによる前後方向の加速度が付加されると、内槽容器１０は外槽容器２０に対して前方又は後方へと相対移動する。通常の発進時や停止時のように比較的小さな加速度が付加された場合には、内槽容器１０は外槽容器２０の内部で前後方向に微量の相対移動をするが、加速度が付加されなくなると磁気浮遊したまま外槽容器２０内の略中央に戻る。つまり、比較的小さな加速度に対しては磁力がサスペンションの役割をする。これにより、内槽容器１０内でＬＮＧ燃料が撹拌されて気化することを抑制できる。

急加速や急減速のように前後方向に大きな加速度が付加された場合には、前後方向の磁石５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂの磁力だけでは吸収しきれず、内槽容器１０は外槽容器２０に対して前後方向に相対移動をする。このとき、緩衝材６１ａ，６８ａと緩衝材６１ｂ，６８ｂ、又は緩衝材６４ａ，６５ａと緩衝材６４ｂ，６５ｂがそれぞれ接触して加速度による力を吸収する。これにより、磁石５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５３ｂが衝突して破損することを防止できる。

また、車両が道路の段差を越えたときやカーブを曲がるときのように、上下左右方向の加速度が付加されると、内槽容器１０は外槽容器２０に対して上下左右方向に相対移動する。しかし、通常の走行時に予測される程度の段差やカーブなどによって比較的小さな加速度が付加された場合には、内槽容器１０は外槽容器２０の内部で微量の相対移動をするが、加速度が付加されなくなると磁気浮遊したまま外槽容器２０内の略中央に戻る。つまり、前後方向の加速度の場合と同様に、比較的小さな加速度に対しては磁力がサスペンションの役割をする。

大きな段差を越えたときや、急カーブを高速で曲がったときのように上下左右方向に大きな加速度が付加された場合には、磁石５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂの磁力だけでは吸収しきれず、内槽容器１０は外槽容器２０に対して上下左右方向に相対移動をする。このとき、緩衝材６２ａ，６３ａと緩衝材６２ｂ，６３ｂ、又は緩衝材６６ａ，６７ａと緩衝材６６ｂ，６７ｂがそれぞれ接触して加速度による力を吸収する。これにより、磁石５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂが衝突して破損することを防止できる。

内槽容器１０と外槽容器２０には、充填口３０，送出口４０が設けられている。しかし、内槽容器１０と外槽容器２０との間はフレキシブルチューブ３１，４１で構成されているため、内槽容器１０が外槽容器２０に対して相対移動しても、フレキシブルチューブ３１，４１が伸縮することによって相対移動に追従することが可能である。よって、充填口３０及び送出口４０が破損することを防止できる。

以上の実施の形態によれば、次のような効果を奏する。

内槽容器１０に固着された磁石５１ａ〜５４ａと外槽容器２０に固着された磁石５１ｂ〜５４ｂとが互いに対向して引寄せあうことで、外槽容器２０の内部に内槽容器１０を磁気浮遊させて保持することができる。よって、支持部材を用いずに内槽容器１０を外槽容器２０内に支持することが可能となり、外槽容器２０から内槽容器１０へと伝達される熱を低減することができる。

外槽容器２０の内部を磁気浮遊する内槽容器１０に加速度が付加されたときには、磁力がサスペンションの役割をする。加速度が大きく磁力だけでは吸収しきれない場合には、外槽容器２０の内殻２１に固着された緩衝材６１ｂ〜６８ｂと、内槽容器１０の外殻１１に固着された緩衝材６１ａ〜６８ａが接触することによって、加速度による力を吸収する。よって、磁石５１ａ〜５４ａが磁石５１ｂ〜５４ｂと衝突して破損することを防止できる。

内槽容器１０と外槽容器２０には、充填口３０，送出口４０が設けられている。しかし、内槽容器１０と外槽容器２０との間はフレキシブルチューブ３１，４１で構成されているため、内槽容器１０が外槽容器２０に対して相対移動しても、フレキシブルチューブ３１，４１が伸縮することによって追従することが可能である。よって、内槽容器１０が外槽容器２０に対して相対移動しても、充填口３０及び送出口４０が破損することを防止できる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、永久磁石の代わりに電磁石を使用し、燃料の重量変化や振動などの外乱の大きさによって磁力を調整することなどが考えられる。

本発明に係る液化ガス燃料容器は、液化ガスを燃料とする車両や液化ガスの輸送用容器などに利用することができる。

本発明の実施の形態に係る液化ガス燃料容器を断面で表した側面図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１００液化ガス燃料容器
１０内槽容器
１８充填口取付部
１９送出口取付部
２０外槽容器
２８充填口取付部
２９送出口取付部
３０充填口
３１フレキシブルチューブ
４０送出口
４１フレキシブルチューブ
５１ａ磁石
５１ｂ磁石
５２ａ磁石
５２ｂ磁石
５３ａ磁石
５３ｂ磁石
５４ａ磁石
５４ｂ磁石

Claims

内部空間に液化ガス燃料を貯留する内槽容器と、
該内槽容器を外側から包むように所定の空間を空けて設けられる外槽容器と、を備え、
前記外槽容器と前記内槽容器との間の前記空間は真空である二重構造の燃料容器であって、
前記外槽容器の内殻の少なくとも二か所に外槽磁石が固着され、
前記外槽磁石の位置と対応する前記内槽容器の外殻に、前記外槽磁石と同極又は異極の内槽磁石が前記外槽磁石と対向するように固着され、前記外槽磁石及び内槽磁石の磁力により前記内槽容器を浮遊支持するようにしたことを特徴とする燃料容器。
前記外槽容器及び前記内槽容器は略円筒形の円筒部を備え、
前記外槽磁石及び内槽磁石は、
前記外槽容器の円筒部内周及び前記内槽容器の円筒部外周と、
燃料容器が搭載される車両の前後方向の端部と、に固着されることを特徴とする請求項１に記載の燃料容器。
前記外槽容器内殻及び前記内槽容器外殻の少なくとも一方には、前記空間に面して緩衝材が配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料容器。
前記内槽容器及び前記外槽容器に連結され、液化ガス燃料を前記内槽容器に充填するための充填口と、
前記内槽容器及び前記外槽容器に連結され、液化ガス燃料を前記内槽容器から送出するための送出口と、を更に備え、
前記内槽容器と前記外槽容器との間における前記燃料充填口及び前記燃料排出口は、変形可能なフレキシブルチューブで形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の燃料容器。