(1) (2) FCEV 93
氏名渡辺正五鈴木仁冶押野幸一田村陽介早野公郎沼田智昭三石洋之親川兼俊赤井泉明今村大地林賢英田上久雄吉村昇石井充前田安正楠本貴子出向者 所属 役職 ( 職名 ) 担当事業内容 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター次長 総括 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループグループ長 総括 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ主任研究員 1 2 3 5 6 11 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 1 2 3 4 5 6 8 9 10 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 1 2 3 4 6 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 1 2 3 4 5 6 8 9 10 ( 財 ) 日本自動車研究所安全研究部兼 FC EVセンター研究員 1~11 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループグループ長 1~11 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループ研究員 7 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループ研究員 7 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループ技師 1 2 3 4 5 6 7 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループ技師 1 2 3 4 5 6 7 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループ技師 1 2 3 4 5 6 7 ( 財 ) 日本自動車研究所安全研究部兼 FC EVセンター研究員 8 9 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 1 2 3 5 6 8 9 10 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター性能研究グループ技師 1 11 飯島孝文 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 出向元:( 株 ) 旭製作所 1 2 3 6 高橋昌志 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 出向元: 日本重化学工業 ( 株 ) 1 2 3 4 5 6 10 柿原清貴 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ主任研究員 出向元:JFEスチール( 株 ) 1 2 3 5 6 11 広谷龍一 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 出向元: 岩谷産業 ( 株 ) 1 2 3 4 5 6 11 向井新治 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ研究員 出向元: 石川島播磨重工業 ( 株 ) 1 2 3 4 5 6 8 9 高野直幸 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ主任研究員 出向元: 日本酸素 ( 株 ) 1 2 3 5 6 11 大居利彦 ( 財 ) 日本自動車研究所 FC EVセンター安全研究グループ主任研究員 出向元:JFEスチール( 株 ) 1 2 3 6 1 高圧容器例示基準策定のための安全性評価 2バルブ等例示基準策定のための安全性評価 3 高圧化 容量拡大貯蔵容器に対する安全性評価 4 道路運送車両法の保安基準策定のための安全性評価 5 液化水素貯蔵タンクの安全性評価 6 充填コネクタの安全性評価 7 水素ガス漏れ検知手段の開発 8トンネル内事故時の安全性評価 9 地下駐車場等での火災安全性評価 10その他の水素貯蔵タンクの安全性評価 11 水素安全の国際基準策定の動向調査 94
年 2003 年 2004 年 月 / 日 10/23 11/14 11/27 12/12 12/25 1/27 3/10 3/15 3/27 6/14 6/17 6/24 8/4 9/1 9/15 9/24 10/6 12 月 開催時間 13:30 ~ 16:00 13:30 ~ 17:00 10:00 ~ 12:00 13:30 ~ 17:00 10:00 ~ 12:00 13:30 ~ 15:30 13:30 ~ 16:30 10:30 ~ 16:00 13:00 ~ 15:00 13:30 ~ 16:30 13:30 ~ 16:30 14:00 ~ 16:00 13:30 ~ 17:15 15:00 ~ 17:30 13:30 ~ 15:15 13:30 ~ 15:30 10:00 ~ 12:00 検討委員会 作成 TF 実証試験 TF 第 1 回 第 1 回 第 2 回 第 3 回 第 2 回 第 1 回 第 2 回 第 4 回 第 3 回 第 3 回 第 5 回 第 4 回 第 6 回 第 4 回 第 7 回 第 8 回 第 9 回 第 5 回 第 6 回 95
96
97
98
99
100
8 5-ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanone 5-ethylidene-2-norbornene 2,3-butanedion 2-isopropyl-3-methoxypyrazineethyl isobutyrate 101
102
発表年月日発表媒体発表タイトル発表者 2004.01.14 2004.02.18 2004.02.24 2004.06.01 2004.06.23 2004.06.29 2004.06.30 2004.12.11 2005.06.06 JARI 次世代自動車フォーラム 自動車技術会電気動力技術部門委員会シンポジウム 進化する電気パワートレイン技術 水素エネルギー協会第 111 回定例研究会 自動車研究 機械学会第 9 回動力 エネルギー技術シンポジウム 世界水素エネルギー会議 世界水素エネルギー会議 第 24 回水素エネルギー大会 19th ESV Conference 次世代自動車社会を目指した JARIの研究活動 燃料電池自動車の安全規格の開発動向 燃料電池自動車の安全性について 高圧水素容器への急速水素充填 FCEV 用 Type3 容器及びType4 容器への35MPa 水素急速充填試験 Hydrogen Safety for Fuel Cell Vehicles 燃料電池自動車の基準 標準化の取り組み トンネル内における漏洩水素に対する安全性について- 漏洩水素拡散シミュレーション CFD Simulation on Diffusion of Hydrogen Leakage Caused by Hydrogen Powered Vehicle A ccident in Tunnel, in Undergro und Parking Lot and in Multist ory Parking Garage 小林敏雄 渡辺正五 渡辺正五 柿原清貴 柿原清貴 林直義, 渡辺正五 渡辺正五 向井新治 向井新治 開催年月日国際規格 基準名会議体名発表者 2003.09.02 ~03 2004.01.20 ~22 ISO( 国際標準化機構 ) SAE( 米国自動車技術会 ) ISO/TC22/SC21( 自動車技術 / 電気自動車 ) と ISO/TC197/WG5( 水素技術 / 水素充てんコネクター ) の Joint meeting 水素充てんインターフェース会議 酒井孝之 酒井孝之 103
発表年月日 発表媒体 発表タイトル 2003.09.09 日刊工業新聞 FC 車用高圧タンク開発 2004.01.10 日刊自動車新聞燃料電池車の試験棟建設主要部品や素材の安全性を検証 2004.01.19 日経産業新聞 燃料電池車安全性評価へ試験棟 2004.02.16 日刊自動車新聞 FC 安全試験棟を新設 2004.05.12 日刊自動車新聞 FCVの水素タンク試験棟が竣工 同上 茨城新聞 安全, 耐久性を研究 同上 日本経済新聞 水素タンク破裂しても安全 同上 日経産業新聞燃料電池車の安全評価 700 気圧タンクに対応 同上 日刊工業新聞 FC 車の水素貯蔵容器評価全天候型試験棟が完成 同上 NHK 燃料電池車の水素貯蔵タンクの安全性を評価する評価試験棟が完成 2004.05.13 日刊工業新聞 950 気圧のコンプレッサー開発燃料電池車実用化に弾み 2004.05.15 朝日新聞燃料電池車の水素貯蔵タンクの安全性を評価する評価試験棟が完成 2004.07.02 世界水素エネルギー会議 JARI 燃料電池自動車安全性評価試験棟テクニカル ツアー開催 104
委員会名事務局委員名 圧縮水素自動車燃料装置用容器等例示基準案 ( 財 ) 日本自動車研究所林直義 検討委員会 ( 規制再点検項目 No. 7~10 担当 ) 燃料電池実用化戦略研究会 経済産業省燃料電池実用化戦略 研究会事務局 林直義 燃料電池システム技術基準調査委員会高圧ガス保安協会渡辺正五 燃料電池自動車実用化促進プロジェクト国土交通省林直義, 渡辺正五, 鈴木仁治, 親川兼俊 燃料電池自動車の地下駐車場等 における防火安全対策 日本消防設備安全センター 鈴木仁治 燃料電池自動車のトンネルにおける ( 財 ) 国土技術研究センター渡辺正五, 鈴木仁治 安全性の検証に関する検討 水素基礎物性に関する研究 ( 財 ) エネルギー総合工学研究所鈴木仁治 燃料電池自動車分科会日本自動車工業会渡辺正五, 鈴木仁治 水素用材料開発委員会 ( 財 ) 金属系材料研究開発センター押野幸一 圧縮水素運送自動車装置用容器例示基準案等検討委員会 ( 規制再点検項目 No.17 担当 ) ( 社 ) 日本産業ガス協会渡辺正五 105
Ⅱ. 研究開発マネジメントについて 106
107
108
109
110
111
112
歪 [μstrain] 18000 実験値周方向歪 1 16000 実験値周方向歪 2 14000 実験値周方向歪 3 12000 解析値周方向歪 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 20 40 60 80 100 120 140-2000 タンク内圧 [MPa] 10000 8000 実験値軸方向歪 1 実験値軸方向歪 2 6000 解析値軸方向歪 4000 2000 0 0 20 40 60 80 100 120 140-2000 タンク内圧 [MPa] 歪 [μstrain] 113
114
リークレート ( 圧力 70MPa) リークレート (atm cc/sec) 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06 1.0E-07 1.0E-08 1.0E-09 0 5 10 15 20 25 経過時間 (Hr) FKM HNBR IIR EPDM リークレート (atm cc/sec) 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06 1.0E-07 1.0E-08 1.0E-09 リークレート ( 圧力 1.4MPa) 0 5 10 15 20 25 経過時間 (Hr) FKM HNBR IIR EPDM 115
オリフィス- 流量の関係 30 25 流量 (NL/min) 20 15 10 5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 オリフィス径 (mm) 水素窒素ヘリウム 5 116
流量 (NL/min) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 次圧力 - 流量の関係水素ガス ( 換算値 ) 0 10 20 30 40 50 60 70 1 次圧力 (MPa) 水素ガス ( 換算値 ) He ガス 1 1 次圧力ー 2 次圧力の関係使用ガス :He 実験値仕様の上限 2 次圧力 (MPa) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 1 次圧力 (MPa) 60 減圧弁出口ガス温度使用ガス 流量 :He: 流量 300NL/min 及び N2: 流量 100NL/min 圧力 :70 50 20MPa の各圧力 ガス温度 ( ) 50 40 30 20 10 70MPa,He 50MPa,He 20MPa,He 70MPa,N2 50MPa,N2 20MPa,N2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 経過時間 (S) 117
リークレート (atm cc/sec) 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06 1.0E-07 1.0E-08-20 / 63MPa 温度環境下での漏れ量変化 常温 / 70MPa 85 / 86MPa 1.0E-09 50 60 70 80 90 圧力 (MPa) 3.0 ハンドル開閉回数とハンドル操作トルクの変動圧力 70MPa ヘリウムガス封入状態 ハンドル操作トルク (N-m) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 ハンドル閉方向操作トルク ハンドル開方向操作トルク 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 ハンドル開閉回数 ( 回 ) 118
119
120
121
JFE 122
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126
Soaking Chamber TCs Storage PTs banks Needle valve Soaking Chamber Test cylinder #1 (Y130H700) Test cylinder #2 TCs PT TCs DAQ System dt /dp ( o C /MPa ) 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 Y130, 80MPa Y130, 40MPa L034, 80MPa L034, 40MPa (L034H700) PT 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 Pressure of filled cylinder (MPa) 127
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130
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136
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138
H15 H16 1)T. Inada, I. Chou, H. Eguchi, Y. Shigegaki and T. Tanaka, Challenges to the Ultra High Pressure Hydrogen Tank for Fuel Cell Vehicles, 15th World Hydrogen Energy Conference, Yokohama, 2004630 1) 139
140
141
142
143
144
102.5 109 145
146
147
148
Ⅱ. 研究開発マネジメントについて PM NOx 15 16 15 149
15 16 16 150
151
103-8531 4) 5) 3) 4) 5) 999-1351 232 2) 2) 3) 4) 5) 2) 4) 5) 1) 3) 4) 5) 2) 2) 3) 4) 5) 152
305-0822 2530 FCEV 1) FCEV 2) FCEV 1) 2) FCEV 1) FCEV 2) FCEV 2) 2 1 H16 PCT 153
Linde BMW 100 Liter 5 % 5 kg 0.6 MPa 0.8 MPa 154
155
156
157
H15 0 0 0 0 0 H16 0 0 0 0 2 1) T. Fuura, S. Tsunokake, R. Hirotani, T. Hashimoto, M. Akai, S. Watanabe, H. Enoki and E. Akiba, Development of a LH2 vehicle tank boil-off gas recovery system using hydrogen storage alloys, 15 th World Hydrogen Energy Conference, June 28,2004. T. Fuura, S. Tsunokake, R. Hirotani, T. Hashimoto, M. Akai, S. Watanabe, H. Enoki and E. Akiba, Development of a LH2 vehicle tank boil-off gas recovery system using hydrogen storage alloys, International Symposium on Metal-Hydrogen systems (MH2004), September 7,2004. 158
159
(1) NEDO 160
161
2 273K 25.13% 100% LaNi5 DSC DSC Ni (-196) (-196) TCD 73% 27% 75% 25% 162
25 1%90 2% 100 DSC 15 BMW Linde Vendenborre-Hydrogen System CUTE 12000L 95% 1% BMW Linde 70L 2~3% Linde BMW 2001 12 2006 5 (CUTE : Clean Urban Transport for Europe)7 9 163
27 Vendenborre-Hydrogen System CUTE CUTE APCI HERA H15 H16 164
"Development of a LH2 vehicle tank boil-off gas recovery system using hydrogen absorbing alloys", Proceedings of 15th World Hydrogen Energy Conference 20046 1) "Development of a LH2 vehicle tank boil-off gas recovery system using hydrogen absorbing alloys", Proceedings of 15th World Hydrogen Energy Conference,, 2004629 2), : "", NEDO, 2004723 "Development of a LH2 vehicle tank boil-off gas recovery system using hydrogen storage alloys", International Symposium on Metal-Hydrogen Systems, Cracow, Poland, 200499 165
: 3:1 100% 166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
() Gr. Gr. 179
180
181
105-0001 182
183
( ) ( ) ( ()) ( ()) ( ) ) ( ()) ( ()) ( ) ( ) 184
185
186
187
188
189
190
191
(H15.5H16.6) (H16.6) 192
193
194
195
196
() 197
H15 H16 198
199
200
201
'0.412 0.196 0.784 0.196 S t = 1.8u Lt S ll ν S ll = S l ( 1+ Fc R f ) 2 S t Rc = Tc ρ min[ m fu, mo2 / s, m pr /(1 + s)] D f 202
203
204
205
206
207
208
209
内圧 [MPaG] 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 静置条件 車載条件 92.8%( 静置 ) 89.0%( 静置 ) 87.8%( 静置 ) 91.5%( 車載 ) 88.2%( 車載 ) 80.4%( 車載 ) 75.6%( 車載 ) 0 10 20 30 40 経過時間 [hr] 210
内圧 [MPaG] 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 実測値 ( 初期充填率 75.6%) 実測値 ( 初期充填率 80.4%) 実測値 ( 初期充填率 88.2%) 実測値 ( 初期充填率 91.5%) 初期充填率 75.5% 初期充填率 82.7% 初期充填率 90.0% 初期充填率 93.0% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 経過時間 [hr] 211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
H15 H16 1) 2004018883 222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
max 0.2 233
I I 2m 3m Y T 20 10 0 P1-10 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 time (s) 234
235
236
15 16 237
() 238
() 239
240
16 3 3 241
3 242
3 3 3 243
H15 H16 1) 1) MiyaharaH. KuboK. SaitoM. SuwaY. YonezawaK. NaganymaK. and Imoto K.: Research on the safety of hydrogen infrastructure and building frame structure against hydrogen explosion and earthquake15th. World Hydrogen Energy Conf. WHEC 2004p.120 and CD-ROM 2004 6-7 (Yokohama). 1) 1 No.68 2004 2) RC No.68 2004 3) No.68 2004 1) 1 pp.53-562003 12. 2) pp.57-602003 12. 3) pp.323-3262004 5 4) RC pp.327-3302004 5 5) 244
pp.267-2682004 8 6) RC FEM pp.269-2702004 8 7) pp.271-2722004 8 8) pp.273-2742004 8 9) NEDO H15 pp.113-116 2004 7 245
246
Ⅱ. 研究開発マネジメントについて.. 247
改造 計画 試験 計画改造 製作 検証試験 計画 基本設計 設計手配 基本構造設計 計画 基本設計 実施内容 第 1 四半期 第 2 四半期 改造計画 試験計画 248
10 143 249
250
. 研究実施場所 251
(,) (,) (,,,) ). 252
116616 ) 100MPa 100MPa 253
表 1 圧縮機の基本性能試験結果 ( 試験ガス : 水素 ) 表 1 圧縮機の基本性能試験結果 ( 試験ガス : 水素 ) P 1s(MPaG T 1d() T 1s() P 2s(MPaG) T2s() P 2d(MPaG) T 2d() G(kg/h) N(min -1 ) L m(kw) L s(kw) Q n(nm 3 /h) L pol1(kw) Lpol1(kW) pol(%) 20 10000 許容混入量 500ppb(=0.5ppm) 1000 10 100 10 1 0.1 0 2D 1 次 2 次 3 次 0.01 0 100 200 300 400 スナッハ フィルタフィルタフィルタ 累積運転時間 t(h) 測定場所 図 図 1 1 フィルタ後の油分混入量測定結果フイルタ後の油分混入量測定結図 2 2 フィルタ装置各部の油分混入量比較 フィルタ後の油分混入量 ( 濃度 ) ( 容積基準 ) c(ppb) 油分混入量 ( 容積基準 ) α(ppb) 0 1 2 3 4 5 6 254
高圧段圧縮機 圧縮機フレーム 図 3 低圧吸込 100MPa 級水素圧縮機 図図 44 高圧水素圧縮機用フレームの応力計算結果 低圧段圧縮機 255
3.1MPa28MPa, 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 DLC 0.010 0.005 0.000 CVD(Chemical Vapour Deposition) TAC(Tetrahedral Amolphous Carbon) DLC ( 5)5000 (/ /) 5000 2030µm DLC PEEK DLC(3µm) DLC 256 0.48m/s, 5 (ISO VG220), 0.7cc/min 摩擦係数 摩擦係数 μ 漏れ量 (ml/min) 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 面圧 (MPa) 比摩耗量 5000 時間摩耗深さ銅合金 : 9.3 10 R(0.65mL/min) -20 m 3 /(N m) *1% 0.03mm の漏れ量 =307mL/min 高分子 : 2.1 10-17 m 3 /(N m) 7.5 mm DLC 膜 L(0.65mL/min) : 4.6 10-20 m 3 /(N m) 0.02mm R(0.27mL/min) L(0.27mL/min) 図 6 耐摩耗特性 R(0.22mL/min) L(0.22mL/min) パッキン構造 高圧側 RR 図 55 耐荷重特性耐荷重特性 TR 合口隙間 低圧側 銅合金 DLC(TAC) 膜 DLC 膜 (A 社 ) DLC 厚膜 PEEK 樹脂 25MPa, 0.48m/s, 100 0.030 (ISO 25MPa,0.48m/s VG220), 0.7cc/min 黄銅銅合金 PEEK 高分子 DLC(TAC) 膜 ( 永田膜 ) 0 20 40 60 80 100 時間 (hr) 0 0 50 100 150 200 250 300 35 しゅう動周波数回転数 (rpm) ν(hz) 図注油量による漏れ量の変化図図 77 注油量と漏れ量の関係 図 8 改良型ロッドハ ッキン構造図 8 改良型ロッドパッキン構造図 8 改造型ロッドパッキン構造
H15 1 H16 257
1) 2) 3) "100MPa " 4) 2004 5) () 258
259
. Ⅱ. 研究開発マネジメントについて 1 2 260
261
NEDO 石川島播磨重工業株式会社 262
263
1 PE PEEK PTFEPTFE-PPS PIPEEK PI PBI PBI 2 3 264
DLC WC HVOF WC HVOF DLC H15 2 2 1 265
No. A-1 PTFE A-2 PTFECu A-3 PEEK A-4 PTFEPPS A-5 PTFEPPS A-6 PTFECCu B-1 PTFEPPS 2 WC 1 MPa 10N 3.5 m/sec 3.5 m/sec 99.99% 99.99% 20 hr 24 hr 3 A-5 PTFE PPS 4 2 A-5 PTFEPPS PTFE+++PEEK 266
SCM FCA WC Super D-gun DLC WPC Ni-P 1 5 2 3 KW 1 5 267
268
H15 H16 1 H17 1 269
270
271
PM NOx 272
273
C = α β / d R eth 0.98 0.97 H2 0.96 N2 0.95 0.94 0.93 0.92 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 理論レイノルズ数の逆数の平方根 流出係数 274
0.97 0.96 測定値 0.95 理論解 0.94 0.93 0.92 0.010 0.015 0.020 0.025 流出係数 理論レイノルズ数の逆数の平方根 60L 70MPa 5 3.4kg 5 Q m 700g/min 70MPa 0.6mm 0.1 275
2.4mm 7 2.4mm 0.5MPa 100g/min 0.1 276
H16 3MPa 30MPa H17 35MPa 70MPa H15 H16 277
278
Ⅱ. 研究開発マネジメントについて PM NOx 70MPa 70MPa (a)70mpa 17 70MPa (b) (c) 279
(d) 70MPa 5 70MPa NEDO 280
210-0011 6 3 436-0082 13 1 281
436-0082 13 1 210-0011 6 3 577-0015 3 9 21 282
283
, 2 3 1 284
5% 4% 3% 2% 1% 0% -1% -2% -3% -4% -5% 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 流量 Q[kg/ 分 ] 2 器差 [%] 285
286
287
1750 18 16 1500 14 1250 12 (g/min)1000 750 500 250 0 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 (s) 10 8 (MPa) 288
289
290
291
292