KR100491670B1 - 연료 전지 차량의 연료 탱크 탑재 구조 - Google Patents

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Abstract

차체 후부의 플로어(1)상에 배치된 연료 탱크(2)는, 그 상부에 차량의 외부로 연통된 통기 파이프(7)를 갖는 수납 박스(4) 내에 수납된다. 따라서, 분자량이 작은 연료가스의 누출은 통기 파이프(7)를 통해 차량의 외부로 배출되기 때문에, 차실 내측에 영향을 미치지 않는다. 또한, 수납 박스(4)는 하부 박스(5)와 그 외부측에 고정되는 상부 박스(6)로 분리된다. 그러므로, 상부 박스(6)를 빼는 것으로 연료 탱크(2)의 착탈작업에 영향을 미치지 않는다.

Description

연료 전지 차량의 연료 탱크 탑재 구조{FUEL TANK MOUNTING STRUCTURE FOR FUEL-CELL VEHICLE}
본 발명은 연료 전지 차량에 수소가스, 알코올 등의 연료 전지용 연료로 채워진 연료 탱크의 탑재 구조에 관한 것이다.
일본국 특개평 9-290648호 공보에 연료가스가 채워진 실린더의 탑재 구조가 개시되어 있다. 이 구조에는 트렁크 룸(trunk space)이나 러기지 룸(luggage space) 등 차체 후부의 플로어 상에 지지 프레임이 설치되며, 이 지지 프레임상에 연료 실린더가 고정된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 차체를 관통하는 통기 파이프의 부분을 도시하는 단면사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따르는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예를 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따라 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따라 연료 탱크의 설치 또는 착탈 작업중을 도시하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예를 도시하는 사시도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선에 따라 취한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예의 측면도이다.
도 12a는 본 발명의 제4실시예에 따라 상부 박스의 탑재 또는 착탈작업 중을 도시하는 측면설명도이다.
도 12b는 본 발명의 제4실시예에 따라 상부 박스의 착탈작업 중을 도시하는 측면설명도이다.
전술한 바와 같이, 트렁크 룸 내나 러기지 룸 내 등, 탑승자의 안전을 확보하기 위해 차실로의 기체의 유입이 고려되는 부위에 연료 탱크를 탑재하는 경우, 충분한 안전 대책이 요구된다. 특히 연료 전지 차량에는 연료 전지용 연료, 즉, 반응 가스로서 수소를 사용하므로, 만일의 파손시를 고려하여 반응 가스의 차실 내로의 유입을 방지할 필요가 있다.
따라서, 상기 종래의 탑재 구조 등에 부가하여, 안전면에서는 연료 탱크 및 그 주변의 연료 공급 배관을 밀폐실에 수납할 필요가 있다. 분자량이 가장 작은 수소의 차실 내로의 유입을 확실히 방지하기 위해서는, 상기 밀폐실을 형성하는 격벽에 분할선(parting line)이 존재하지 않는 격벽 구조(bulkhead structure)가 요구된다. 그렇지만, 이러한 구조는, 연료 탱크의 설치 또는 탈착, 또는 연료 공급 배관의 유지보수를 행할 수 없게 되는 문제가 발생된다.
본 발명의 목적은 연료 탱크의 유지보수에 지장을 초래하지 않도록 연료 탱크를 차실 내측과는 완전히 분리하여 탑재할 수 있는 연료 전지 차량의 연료 탱크 탑재 구조를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 이루기 위해서, 본 발명은 차체 후부의 플로어 상에 배치되는 연료 탱크를 둘러싼 플로어 상에 접합고정한 하부 박스, 하부 박스의 외측에 장착되며 연료 탱크를 엔클로징하는 상부 박스, 하부 박스와 상부 박스로 구성된 수납 박스, 및 수납 박스의 내측과 차량의 외측을 연통하기 위해 상부 박스에 설치된 통기 파이프를 구비하는 연료 탱크 탑재 구조를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예가 하기 도면을 참조로 설명된다.
도 1에서, 참조 부호 1은 러기지 룸, 트렁크 룸 등의 차체 후부의 플로어를 도시한다. 플로어(1)상의 소정의 위치에 수소 등의 분자량이 작은 연료가스가 체워진 연료 탱크(2) 및 이 연료 탱크(2)에 접속된 연료 공급 배관(3)이 적절한 고정수단에 의해 고정배치된다.
참조 부호 4는 플로어(1)상에 배치되어 연료 탱크(2) 및 연료 공급 배관(3)을 수납하는 금속제의 수납 박스를 도시한다. 수납 박스(4)는 평면 사각형으로 형성된다. 수납 박스(4)는 하부 박스(5) 및 상부 박스(6)로 분리되어 구성된다. 하부 박스(5)는 연료 탱크(2) 및 연료 공급 배관(3)을 둘러싸며, 전후 및 좌우의 측벽을 플로어(1) 상에 용접하여 고정된다. 상부 박스(6)는 연료 탱크(2) 등을 엔클로즈하기 위해 상방으로부터 하부 박스(5)의 외측에 고정되도록 설계된다. 하부 박스(5)와 상부 박스(6)가 서로 중첩하며 서로 마주하는 한 쌍의 측부, 예컨대 전후 한 쌍의 측부 중 전방측부의 합침 면(5f, 6f)은 경사면으로서 형성된다.
상부 박스(6)의 상부 벽의 좌우 양측에는, 수납 박스(4)의 내측과 차량의 외측을 연통하는 통기 파이프(7)가 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 통기 파이프(7)의 상단은, 리어 필러(rear filler) 등의 차체측부(8)를 관통하여 접속된다. 또한, 차량의 외측은 루버(louver)를 갖는 피니셔(9, finisher)로 마무리된다. 참조 부호(17)은 차량의 전방을 도시하며, 참조 부호(18)은 차량의 후방을 도시한다.
이상의 실시예의 구조에 의하면, 연료 탱크(2) 또는 이것에 접속한 연료 공급 배관(3)으로부터, 만일, 수소 등의 연료가스가 누출되는 경우에, 분자량이 작은 연료가스는 상방지향되며, 이에 의해 수납 박스(4)의 상부 통기 파이프(7)를 통해 차량의 외부로 배출된다.
수납 박스(4)는 플로어(1)상의 하부 박스(5)의 외부에 상부 박스(6)를 고정하므로서 연료 탱크(2) 등을 수납한다. 따라서, 하부 박스(5)와 상부 박스(6)의 중첩 합침 면 사이 공간은 도 2의 화살표에서 도시하는 바와 같이 연료용 유통경로를 구성한다. 그러나, 수납 박스(4)의 내측으로부터 외측을 향하는 경로는 합침 면 사이 공간에서는 하향의 경로를 구성한다. 따라서, 수소 등의 분자량이 작은 연료가스가 합침 면 사이 공간을 하향으로 유입하기가 매우 쉽지 않다. 그러므로, 연료 가스는 전술한 바와 같이 통기 파이프(7)를 통해 배출경로를 따라간다. 그 결과, 연료가스가 차실 내로 유입하는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 안전성을 높일 수 있다.
전술한 바와 같이, 수납 박스(4)는 플로어(1)상에 고정되는 하부 박스(5)와, 이것에 덮여지는 상부 박스(6)로 분리되어 제공되는 구성을 갖는다. 따라서, 상부 박스(6)를 탈착하여 연료 탱크(2)의 삽입 및 탈착 또는 연료 공급 배관(3)의 유지보수작업을 용이하게 할 수 있다.
하부 박스(5) 및 상부 박스(6)의 전방의 합침 면(5f, 6f)은 경사면으로 형성된다. 따라서, 경사면(5f, 6f)이 서로 미끄럼 가능하게 합쳐짐으로서 하부 박스(5)와 상부 박스(6)를 정렬할 할 수 있다. 그러므로, 상부 박스(6)를 고정하는 작업을 용이하게 할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 제2 실시예에서는, 제1 실시예의 하부 박스(5)의 후방 측부가 개방되어 개방측부로서 구성된다. 상부 박스(6)의 후방 측에는 하부 박스(5)의 개방측부를 덮는 연장부(6A)가 형성된다. 하부 박스(5)의 개구 가장자리 근방의 외부면에는, 개구 가장자리를 따라 플랜지(11)가 형성된다. 상부 박스(6)의 연장부(6A)에 걸치는 개구 주변 가장자리에, 하부 박스(5)의 플랜지(11) 및 플로어(1)상에 중첩하도록 주변 플랜지(12)가 형성된다. 하부 박스(5)와 상부 박스(6)의 합침 면 사이 공간 및 플랜지(11)와 주변 플랜지(12)의 중첩면 사이 공간에는, 예컨대 부틸 고무 등으로 이루어지는 시일 부재(13)가 삽입된다. 상부 박스(6)는 플랜지(11)와 주변 플랜지(12)와의 중첩부분에 볼트 및 너트(14)에 의해 체결하므로서 하부 박스(5)에 고정된다.
제1 실시예와 같은 효과가 제2 실시예의 구조에 의해 얻어진다. 또한, 하부 박스(5)의 후방 측부가 개방측부로서 형성되기 때문에, 도시되지 않은 백 도어 등의 개폐체(gating body)를 개방하여, 개방측부를 통해 연료 탱크(2)를 수평이동하여 하부 박스(5)에 출납할 수 있다. 그러므로, 연료 탱크(2)의 착탈작업을 용이하게 할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 복수 개의 연료 탱크(2)를 지지 프레임(15)상에 하나로 통합하여 모듈화한 타입(2M)은, 상당히 무거워진다. 그러나, 이 경우라도, 수평이동에 의해 용이하게 하부 박스(5)에 모듈(2M)을 출납할 수 있다.
하부 박스(5)와 상부 박스(6)의 합침 면 사이 공간과 하부 박스(5)의 플랜지(11)와 상부 박스(6)의 주변 플랜지(12)와의 중첩면 사이 공간에 걸쳐 시일 부재(13)가 삽입된다. 또한, 하부 박스(5)와 상부 박스(6)는 볼트 및 너트(14)가 박스의 내측을 관통하지 않도록 플랜지(11)와 주변 플랜지(12)와의 중첩부분에 체결고정된다. 그러므로, 하부 박스(5)와 상부 박스(6)와의 합침 면 사이에 형성된 경로를 통한 연료가스의 유출(effluence)을 확실히 방지할 수가 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 제3 실시예에서는, 하부 박스(5)와 상부 박스(6)가, 그것들의 개구 가장자리가 측면에서 보면 경사면으로 형성된 합침 면(5f, 6f)으로부터 플로어(1)상에 걸쳐 경사지도록 분리되어 구성된다. 상부 박스(6)의 개구 가장자리 중 플로어(1)상에 접하는 경사 하단측의 가장자리부에 플랜지(12a)가 형성된다. 상부 박스(6)가 플랜지(12a)를 통해 플로어(1)상에 볼트 및 너트(16)에 의해 체결고정된다.
제1 실시예와 같은 효과가 제3 실시예의 구조에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 하부 박스(5)의 후방 측부가 개방상태로 설정되기 때문에, 제2 실시예와 같이, 개방측부의 후방 측부를 통해 예컨대, 연료 탱크 모듈(2M)을 수평이동하여 하부 박스(5)에 출입할 수 있게 되어, 그 착탈작업을 용이하게 할 수 있다. 상부 박스(6)의 전방 하부 가장자리를 하부 박스(5)의 경사 개구 가장자리상에 슬라이딩 가능하게 고정시키므로서, 하부 박스(5)에 대한 상부 박스(6)의 고정 또는 분리 작업을 할 수 있다. 따라서, 노동력을 경감하면서 상부 박스(6)의 착탈작업을 용이하게 할 수 있다.
하부 박스(5)와 상부 박스(6)의 개구 가장자리의 경사 상단부, 즉, 전방 단부측에서는 경사면으로 형성된 합침 면(5f, 6f)이 서로 맞물림된다. 따라서, 상부 박스(6)는 플랜지(12a)를 플로어(1)에 볼트 및 너트(16)에 의해 체결고정하는 것만으로 확실히 고정될 수 있다. 그러므로, 체결작업의 공수(man-hour)를 절감할 수가 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 제4 실시예를 도시한다. 제4 실시예에서는, 제3 실시예에의 하부 박스(5)의 개구 가장자리 근방의 외부면상에, 개구 가장자리를 따라 플랜지(11)가 형성된다. 상부 박스(6)의 개구 주변 가장자리에 하부 박스(5)의 플랜지(11) 및 플로어(1)를 중첩하기 위해 주변 플랜지(12)가 형성된다. 하부 박스(5)와 상부 박스(6)의 합침 면 사이공간 및 하부 박스(5)의 플랜지(11)와 상부 박스(6)의 주변 플랜지(12)와의 중첩면 사이 공간에, 시일 부재(13)가 삽입된다. 상부 박스(6)는 그 개구 가장자리 후방 단부가 되는 경사 하단측의 부분으로 주변 플랜지(12)를 통해 플로어(1)상에 볼트 및 너트(16)에 의해 체결고정된다.
따라서, 제3 실시예와 같은 효과가 제4 실시예의 구조에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 하부 박스(5)와 상부 박스(6)의 합침 면 사이 공간 및 하부 박스(5)의 플랜지(11)와 상부 박스(6)의 주변 플랜지(12)와의 중첩면 사이 공간에 걸쳐 시일 부재(13)가 삽입된다. 따라서, 이들 하부 박스(5)와 상부 박스(6)와의 합침 면 사이에 형성된 경로를 통한 연료가스의 유출이 확실히 방지될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 하부 박스(5)에 대한 상부 박스(6)의 착탈시의 작업 형태를 도시한다. 제3 실시예에서 설명한 바와 같이, 상부 박스(6)의 전방의 하부 가장자리를 하부 박스(5)의 경사 개구 가장자리상에 미끄럼 가능하게 장착시키므로서, 상부 박스(6)의 고정 또는 분리 작업을 할 수 있다. 제4 실시예에서는, 상부 박스(6)의 개구 가장자리로부터 주변 플랜지(12)가 돌출된다. 따라서, 슬라이딩 작동중, 상부 박스(6)가 하부 박스(5)의 경사 개구 가장자리로부터 빠지는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 상부 박스(6)의 착탈작업성을 보다 더 향상할 수 있다.
2001년 10월 10일자로 출원된 일본국 특허 출원 20001-312685호가 참조로 여기에 내재되어 있다.
본 발명이 본 발명의 특정 실시예를 참조로 하여 전술되었지만, 본 발명은 당업자에 의해 발생할 수 있는 전술한 실시예로 제한되지는 않는다. 본 발명의 범위는 청구된 청구항을 참조로 하여 정의된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연료 탱크 또는 이것에 접속한 연료 공급 배관으로부터, 만일, 수소 등의 연료가스가 누출되는 경우에, 분자량이 작은 연료가스사 상방지향되어 수납 박스 상부의 통기 파이프를 통해 차량의 외부로 배출된다.
이 수납 박스는 플로어 상의 하부 박스의 외부측에 상부 박스를 고정하므로서 연료 탱크를 수납한다. 따라서, 하부 박스와 상부 박스의 중첩 합침 면 사이 공간은 연료의 유통경로를 구성한다. 그러나, 수납 박스 내측으로부터 외측을 향하는 방향의 경로는 합침 면 사이 공간에서는 하향 경로를 구성한다. 따라서, 수소 등의 분자량이 작은 연료가스가 합침 면 사이 공간에 하향으로 유입하기가 쉽지 않다. 그러므로, 전술한 바와 같이 통기 파이프로를 통해 배출경로를 따라간다. 그 결과, 연료가스가 차실 내로 유입하는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 안전성을 높일 수 있다.
전술한 바와 같이, 수납 박스는 플로어 상에 고정되는 하부 박스와, 이것에 씌우는 상부 박스가 분리되어 설치되는 구성을 갖는다. 따라서, 상부 박스를 탈착하여 연료 탱크나 연료 공급 배관의 착탈 또는 유지보수작업을 용이하게 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 차체 후부의 플로어 상에 배치된 연료 탱크를 둘러싸 플로어 상에 고정된 하부 박스,
    하부 박스의 외측에 연료 탱크를 엔클로징하기 위해 탑재되는 상부 박스,
    하부 박스와 상부 박스를 갖는 수납 박스 및,
    수납 박스의 내부 측과 차량의 외부 측을 연통하기 위해 상부 박스에 설치된 통기 파이프를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 탱크 탑재 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    수납 박스는 평면 사각형으로 형성되며,
    하부 박스와 상부 박스를 서로 중첩하는 한 쌍의 상호 대향 측부 중 일측의합침 면은 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 탱크 탑재 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    경사면으로 형성된 측부와 반대측의 측부는, 하부 박스에서 개방되도록 되어 있으며,
    하부 박스의 개방측부에 해당하는 상부 박스의 측부는, 개방측부를 덮는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 탱크 탑재 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    하부 박스의 개구 가장자리근방의 외부 면에, 개구 가장자리를 따라 형성된 플랜지,
    상부 박스의 개구의 주변 가장자리에 플랜지 및 플로어를 중첩하기 위해 형성된 주변 플랜지, 및
    하부 박스와 상부 박스의 합침 면 사이 및, 플랜지와 주변 플랜지와의 중첩면 사이에 삽입된 시일 부재를 더 구비하며,
    플랜지와 주변 플랜지가 서로 고정된 것을 특징으로 하는 연료 탱크 탑재 구조.
  5. 제2항에 있어서,
    하부 박스와 상부 박스가, 하부 박스와 상부 박스의 개구 가장자리가 경사면으로 형성된 합침 면으로부터 플로어로 경사지도록 분리 구성되며,
    주변 플랜지가, 플로어 상에 접하는 상부 박스의 개구 가장자리의 가장자리부에 형성되며,
    상부 박스가, 플랜지를 통해 플로어 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 탱크 탑재 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    하부 박스의 개구 가장자리근방의 외부 면에, 이 개구 가장자리를 따라 형성된 플랜지,
    플랜지 및 플로어 상에 중첩하기 위해 상부 박스의 개구의 주변 가장자리에 형성된 주변 플랜지, 및
    하부 박스와 상부 박스의 합침 면 사이, 및 플랜지와 주변 플랜지와의 중첩면 사이에 삽입된 시일 부재를 더 구비하며,
    상부 박스는 플로어를 중첩하는 개구 플랜지를 통해 플로어에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 탱크 탑재 구조.
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