ニュース

Jun 25, 2023

改良型液体水素

トヨタ自動車株式会社は、7月29～30日にオートポリス国際で開催されるENEOSスーパー耐久シリーズ2023 Supported by ブリヂストン第4戦スーパー耐久レース（5時間×1レース）に参戦します

トヨタ自動車は、7月29～30日に大分県オートポリス国際レーシングコースで開催されるENEOSスーパー耐久シリーズ2023 Supported by ブリヂストン第4戦スーパー耐久レース（5時間×1レース）に#32 ORC ROOKIEで参戦する。液体水素で走行するGRカローラH2コンセプト（以前の投稿）と、カーボンニュートラル燃料で走行する#28 ORC ROOKIE GR86 CNFコンセプト（以前の投稿）。

5月26～28日のNAPAC富士SUPER TEC24時間レース第2戦から2か月で、水素を燃料とするカローラ、移動式液体水素ステーション、カーボンニュートラル燃料が進化した。

水素燃料カローラでは、富士24時間レースで課題となった液体水素ポンプの耐久性を向上させ、同条件下での耐久性を30％向上させた。 潤滑油は通常、ポンプ内の摩擦を減らしてストレスを軽減するためにポンプに使用されます。 ただし、潤滑油は水素を汚染するため、液体水素ポンプには使用できません。 今回のレースではポンプギヤドライブユニットへの負担を軽減する緩衝構造を採用し、無交換完走を目指します。

さらに、安全弁や配管などの各種液体水素システムは、これまでのテストやレースで収集したデータの分析に基づいて最適化されています。 また、燃圧の最適化によりポンプストレスを軽減し、ポンプ駆動モーター用バッテリーの軽量化にもつながります。 その結果、車両重量は1,910kgとなり、5月の富士24時間レース時の車両重量1,950kgより40kg軽量化された。

岩谷産業とトヨタが共同開発した移動式液体水素ステーションのジョイントやフレキシブルホースの軽量化にも成功した。 ジョイントやフレキシブルホースの重量は車両に水素を充填する作業者の負担となるため、将来の実用化に向けて小型軽量化が重要となる。

トヨタは、接続カバーを廃止し、水素に触れない部品を鉄からアルミに変更することで、充填ジョイントの重量を8.4kgから6.0kgに、リターンジョイントの重量を16.0kgから12.5kgに軽量化した。 リターンジョイント側のフレキシブルホースも細いホースに変更し、重量を約4kgから1kgに軽量化することで、充填作業時の作業者の負担を軽減し、作業性を向上しました。

富士24時間レース時に使用したジョイント（上）と改良型ジョイント（下）。 充填ジョイントは左側にあります。 右側がリターンジョイント（気化した水素を充填所に戻すジョイント）です。

水素燃料電池カローラでは、これまで充填バルブの開閉や満量時の充填停止などの水素充填作業はすべて手動で行っていました。 今回のレースでは、これらの操作を電子制御によって自動化した。 水素充填を自動化することで、予測可能な時間枠内で効率的かつエラーなく実行できるようになります。

リターンジョイントは写真の奥にあります。 充填ジョイントは前面にあります。

さらに、フジキン社が開発した大流量充填側ストップバルブが今大会より装着される。 充填側ストップバルブは、液体水素タンクの充填口に取り付けられています。 充填プロセスを高速化するために流量が増加するとバルブのサイズが大きくなり、シールがより困難になります。 しかし、フジキンのバルブはその両方を両立させることに成功しました。 その結果、水素充填時間は富士24時間レースの1分40秒から約1分に短縮されました。

株式会社フジキンが開発した大流量充填側ストップバルブ（左が改良前、右が改良後）

ピットには燃料電池発電機が設置されており、水素を燃料とするカローラの移動式液体水素ステーションに電力を供給します。 九州産のガス状水素は、大林組の地熱由来水素、トヨタ自動車九州の太陽光発電水素、福岡市の下水バイオガス由来の3種類を使用している。