人とくるまのテクノロジー展2015:部品メーカーの出展(上) トヨタ ミライ搭載部品

トヨタ紡織、豊田自動織機、デンソー、アイシン、ジェイテクト、愛三工業、東レ

2015/06/08

要 約

 2015年5月20~22日に開催された「人とくるまのテクノロジー展2015(公益社団法人 自動車技術会主催)」では、2014年12月に発売された、燃料電池車(Fuel Cell Vehicle: FCV) トヨタ ミライのカットモデルの展示がトヨタブースで行われた。関係する部品サプライヤーも、燃料電池スタック、水素タンクなどに関連する部品技術について展示を行い注目を浴びていた。本レポートでは、これらのサプライヤーの展示概要をまとめる。

トヨタミライ トヨタミライのエンジンルーム部分:パワーコントロールユニットとモーター トヨタミライのカットモデル:前座席下には燃料電池スタックが、後部座席下には水素燃料タンクが、後部座席後ろには駆動用二次電池と水素燃料タンクが納められている。
トヨタミライ トヨタミライのエンジンルーム部分:パワーコントロールユニットとモーター トヨタミライのカットモデル:前座席下には燃料電池スタックが、後部座席下には水素燃料タンクが、後部座席後ろには駆動用二次電池と水素燃料タンクが納められている。

展示された主なトヨタミライ向け部品

燃料電池スタック部品 スタックマニホールド トヨタ紡織
セパレーター
イオン交換器
エアコンプレッサー 豊田自動織機
水素循環ポンプ
水素循環ポンプ用インバーター
エア・バルブモジュール アイシン精機
ターミナル(集電部品) アイシン高丘
電極基材 東レ
燃料電池スタックの冷却システム(ラジエーター、電動ウォーターポンプなど) デンソー
水素インジェクター 愛三工業
水素供給部品 高圧水素供給バルブ ジェイテクト
減圧弁
水素充填製品(高圧センサー、赤外線送信機など) デンソー
水素タンク用炭素繊維 東レ
その他 シート/ドアパネル トヨタ紡織
スタックフレーム 東レ


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トヨタ紡織:スタックマニホールド、セパレーター、イオン交換器、シート、ドアパネル

 

スタックマニフォールド セパレーター
スタックマニホールド セパレーター:写真上下の穴は空気の出入り口、左右のそれぞれ四つの穴の内、三つ集まっている穴は水が流れ、少し離れている穴には水素が流れる。
トヨタ紡織による、セパレーターとスタックマニホールドの動画解説

 

スタックマニホールド トヨタ紡織の、燃料電池スタックに水素や空気、冷却水を供給する配管部品がミライに採用。伸縮性の異なるアルミ部品と樹脂部品を、インサート成形することで薄くすることが出来た。
セパレーター 燃料電池の水素極のセパレーター。非常に細かい流路がチタン材に成形されている。チタン材は通常30%程度しか伸びないが、トヨタ紡織の「高精度・高速プレス加工技術」により、60%伸ばすことに成功した(詳細は明かせないが、金型での成形時に打って伸ばしたとのこと)。
イオン交換器 燃料電池の冷却水から、不純物イオンを取り除いて、スタック内の絶縁性を保つ。
シート/ドアパネル トヨタミライにはシート、ドアパネルも供給。
イオン交換器 シート/ドアパネル
イオン交換器:写真下から、冷却水が交換器内に入り、上に抜けていく。下のパイプ接続口を中心からずらすことで、流入した水が(不純物イオンを取り除く)イオン交換樹脂を攪拌するように工夫されている。 トヨタ ミライのシート/ドアパネル

 



豊田自動織機:エアコンプレッサー、水素循環ポンプ/インバーター

 

エアコンプレッサー 水素循環ポンプ
エアコンプレッサー 水素循環ポンプ

エアコンプレッサーと水素循環ポンプの役割

内部循環方式

資料:トヨタ自動車(株)

 

エアコンプレッサー 燃料電池スタックが発電のために必要とする空気(酸素)を圧縮して送り込む部品。圧縮構造には6葉ヘリカル120度ねじりローターを用いた。小流量の時は低圧に、高流量の時は高圧に圧縮することで圧縮効率を高めることが出来る。前モデル(トヨタが2008年にリース販売したFCHV-adv; 以下同じ)と比べて、圧縮効率が小流量時に14%、高流量時には20%向上。
制振鋼板を使うなど消音構造を採用することで、不快な音を減らしながら、加速感を感じる音づくりにも貢献する。音圧は前モデル比44%軽減。内燃機関のないミライにとって、エアコンプレッサーの音が走行中に運転手に聞こえる主な音となる。
水素循環ポンプ 燃料スタック内で、無反応であった水素と水を、循環させるポンプ。水素極側で効率良く水素と水を循環させることで、世界初の加湿器のないFCスタックの実現に貢献した。(従来は、空気極側のエアコンプレッサーで送り込む空気に加湿をして、スタック内の湿度を高めていた。詳しくはこちらのレポートをご覧下さい)。
水素循環ポンプ用インバーター 上記の水素循環ポンプとウォーターポンプとの両方のインバーターを一体化。そのことで、冷却水路と電力供給を共有でき、小型軽量化に貢献。前モデル比23%の小型化を達成。
水素循環ポンプ用インバーター
水素循環ポンプ用インバーター

 

 



デンソー:冷却部品/水素充填製品

 

冷却部品/水素充填製品
冷却部品/水素充填製品

 

冷却部品/ 水素充填製品 デンソーは、FCVトヨタ ミライに様々な部品を供給しており、その一部をシステム構成が分かるように展示。同社が供給しているのは燃料電池スタックの冷却システム(ラジエーター、電動ウォーターポンプなど)と、水素タンクに水素を充填するのに係わる製品(高圧センサー、赤外線送信機)など。

 

 



アイシングループ:エア・バルブモジュールとターミナル

エア・バルブモジュール ターミナル
エア・バルブモジュール ターミナル:写真手前の長方形の穴が空いているのがマイナス極のターミナル。奥のものがプラス極のターミナル。

 

エア・バルブモジュール 燃料電池スタック内の空気量を調整する部品。「調圧」「分流」「封止」の機能をモジュール化した。アクセルがオンになり発電が必要になったときは、バルブを開いて燃料電池に空気を送り込む。アクセル開度に応じて、空気を適切に「分流」し空気量を調整することで発電量を変化させる。発電が不要になったときは「封止」して空気を送り込まない。
ターミナル 燃料電池スタックの集電部品。電気抵抗が低く、スタック内の腐食環境にも耐えられる表面処理を行った。アイシン高丘製。

 

 



ジェイテクト:水素供給バルブと減圧弁

 

ジェイテクトの高圧水素バルブ ジェイテクトの減圧弁
高圧水素バルブ 減圧弁

 

ジェイテクト 高圧水素供給バルブ 水素タンクに充填されている高圧水素を封止し、または供給する部品。
減圧弁 上記のバルブから供給される高圧水素(70MPa)を、燃料電池スタックで利用可能なように1MPaまで減圧する。

 



愛三工業:水素インジェクター

愛三工業のFCV用水素インジェクター
FCV用水素インジェクター
FCV用水素インジェクター 燃料電池スタックに供給する水素の圧力・流量を制御する。

 



東レ:ミライへ炭素繊維を供給

 

東レ製の炭素繊維が使われている、ミライの水素タンク 東レ製の炭素繊維が使われている部品
東レ製の炭素繊維が使われている、ミライの水素タンク 東レ製の炭素繊維が使われている部品(東レプレスリリースより)

 

高圧水素タンク用高強度炭素繊維 安全性、強度、軽量性を満たすために開発した専用の高強度炭素繊維がミライの水素タンクに採用。
燃料電池スタックの電極基材(ガス拡散層)用カーボンペーパー ガス拡散性、耐久性などの要求特性を兼ね備える。燃料電池スタックの性能向上、省スペース化に貢献。
自動車構造部品向けに開発した熱可塑性炭素繊維複合材料(熱可塑性CFRP) 自動車のフロア部分に相当する「スタックフレーム」という燃料電池を保護する部品に、プレス成形が可能な熱可塑性CFRPをトヨタ自動車と共同開発し利用。

 

                     <自動車産業ポータル、マークラインズ>