JP2009185990A - ガスタンク - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化樹脂層とライナとの境界に入り込んだガスを排出して、ライナの変形を防止できるガスタンクを提供する。
【解決手段】ライナ２０と、当該ライナ２０に取り付けられた口金部１１を有し、ライナ２０の外周面と口金部１１の外周面の一部に亘り繊維が巻き付けられて繊維強化樹脂層２１が形成されている高圧ガスタンク２において、口金部１１の外周面には、繊維強化樹脂層２１とライナ２０との境界にあるガスを繊維強化樹脂層２１の外部に排出するための焼結金属層Ａが形成されている。焼結金属層Ａは、口金部１１の鍔部１１ａ、湾曲部１１ｂ及び頂上部１１ｃの表面に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガスタンクに関する。

例えば自動車等の車両に搭載される燃料電池システムには、燃料ガスの供給源として高圧ガスタンクが用いられる。この種のガスタンクとして、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このガスタンクは、例えばライナ（内容器）と、その長手方向の開口端部に取り付けられた口金部を有し、そのライナの外周面と口金部の外周面の一部には、樹脂を含浸した繊維が巻き付けられて繊維強化樹脂（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））層が形成されている。

特開２００７−１５５１１６号公報

ところで、上記ガスタンクでは、例えば高圧のガスが封入された状態が続くと、一部のガスがライナを透過することがある。繊維強化樹脂層は、ガス透過性が低いため、ライナを透過したガスは、ライナとその外層の繊維強化樹脂層との間に滞留する。例えば高圧のガスがライナと繊維強化樹脂層との間に溜まった状態で、ガスタンクのガスが放出されてガスタンク内が減圧すると、ライナと繊維強化樹脂層との間のガスの圧力とライナの内圧との間に圧力差ができ、ライナが内側に変形することが懸念される。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、繊維強化樹脂層などの繊維層とライナとの境界に入り込んだガスを排出して、ライナの変形を防止できるガスタンクを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、ライナと、当該ライナに取り付けられた口金部を有し、ライナの外周面と口金部の外周面の一部に亘り繊維が巻き付けられて繊維層が形成されているガスタンクであって、前記口金部の外周面には、繊維層とライナとの境界にあるガスを繊維層の外部に排出するための焼結金属層が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、口金部の外周面の焼結金属層により、繊維層とライナとの境界にあるガスを排出できるので、ガスタンク内が減圧された際に、ライナと繊維層との境界のガスの圧力によりライナが内側に変形することを防止できる。また、口金部の外周面の少なくとも一部が強度の高い焼結金属層になるので、口金部の強度を維持しつつ、ガスの排出を行うことができる。

上記ガスタンクにおいて、前記口金部の外周面は、前記繊維層の外部に露出する露出面と、前記繊維層が接触する繊維層接触面と、前記繊維層と前記ライナとの境界が接触する境界接触面と、前記ライナが接触するライナ接触面とをこの順で連続して有し、前記焼結金属層は、前記露出面、前記繊維層接触面及び前記境界接触面に形成されていてもよい。

本発明によれば、ライナの変形を防止できるので、ガスタンクの耐久性を向上できる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るガスタンクを搭載した燃料電池自動車１の模式図である。

燃料電池自動車１には、例えば３つの高圧ガスタンク２が車体のリア部に搭載されている。高圧ガスタンク２は、燃料電池システム３の一部を構成し、ガス供給ライン４を通じて各高圧ガスタンク２から燃料電池５に燃料ガスが供給可能になっている。高圧ガスタンク２に貯留される燃料ガスは、可燃性の高圧ガスであり、例えば圧縮天然ガス又は水素ガスである。なお、高圧ガスタンク２は、燃料電池自動車１のみならず、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両のほか、各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置設備（住宅、ビル）にも適用できる。

図２は、高圧ガスタンク２の構成の概略を示す縦断面図である。高圧ガスタンク２は、例えば略楕円体のタンク本体１０と、当該タンク本体１０の長手方向の両端部に取り付けられた口金部１１、１２を有する。

タンク本体１０は、例えば二層構造を有し、内壁層であるライナ２０とその外壁層である繊維層としてのＦＲＰ層２１を有している。

ライナ２０は、タンク本体１０とほぼ同じ略楕円体形状を有する。ライナ２０は、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、またはその他の硬質樹脂などにより形成されている。

例えば図３に示すようにライナ２０の口金部１１のある先端側には、内側に屈曲した折返し部３０が形成されている。折返し部３０は、外側のＦＲＰ層２１から離間するようにタンク本体１０の内側に向けて折り返されている。折返し部３０は、例えば折り返しの先端に近づくにつれて次第に径が小さくなる縮径部３０ａと、当該縮径部３０ａの先端に接続され、径が一定の円筒部３０ｂとを有している。この円筒部３０ｂによりライナ２０の開口部が形成されている。

口金部１１は、略円筒形状を有し、ライナ２０の開口部に嵌入されている。口金部１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、例えばダイキャスト法等により所定の形状に製造されている。口金部１１は、例えばインサート成形によりライナ２０に取り付けられている。

口金部１１は、例えば先端側（高圧ガスタンク２の軸方向の外側）に鍔部１１ａが形成されている。この鍔部１１ａの外周面は、ＦＲＰ層２１の外側に露出する露出面になっている。例えば鍔部１１ａの後方側（高圧ガスタンク２の軸方向の内側）には、一端縮径しその後滑らかに径が大きくなるように湾曲した湾曲部１１ｂが形成されている。この湾曲部１１ｂの外周面は、ＦＲＰ層２１の先端部付近が気密に接触する繊維層接触面になっている。

湾曲部１１ｂの後方側には、径が最大となる頂上部１１ｃが形成されている。頂上部１１ｃの外周面は、例えばＦＲＰ層２１とライナ２０との境界に接触する境界接触面になっている。

頂上部１１ｃの後方側には、例えばライナ２０の折返し部３０の形状に適合するように形成され、例えば頂上部１１ｃから次第に径が小さくなる縮径部１１ｄが形成され、その縮径部１１ｄから後方に一定径の口金円筒部１１ｅが形成されている。上記ライナ２０の折返し部３０の縮径部３０ａは、口金部１１の縮径部１１ｄの表面に密着し、円筒部３０ｂは、口金円筒部１１ｅの表面に密着している。したがって、縮径部１１ｄと口金円筒部１１ｅの外周面は、ライナ２０に接触するライナ接触面になっている。円筒部３０ｂと口金円筒部１１ｅとの間には、シール部材４０、４１が介在されている。

口金部１１の鍔部１１ａ、湾曲部１１ｂ及び頂上部１１ｃの外周面には、通気性のある焼結金属層Ａが形成されている。つまり、図４に示すように焼結金属層Ａは、ＦＲＰ層２１とライナ２０との境界部分からＦＲＰ層２１の内側を通り、ＦＲＰ層２１の外側に通じている。これにより、ＦＲＰ層２１とライナ２０との境界に入り込んだガスを焼結金属層Ａを通じて外部に排出できる。

図３に示すように口金部１１の内周面には、バルブアッセンブリ５０をねじ込み接続するためのねじ４２が形成されている。バルブアッセンブリ５０は、外部のガス供給ライン４と高圧ガスタンク２の内部との間で燃料ガスの給排を制御するものである。バブルアッセンブリ５０の外周面と口金部１１の内周面との間には、シール部材６０、６１が介在されている。

ＦＲＰ層２１は、例えばフィラメントワインディング法により、ライナ２０の外周面と口金部１１の一部である湾曲部１１ｂの外周面に、樹脂の含浸した繊維を巻き付け、当該樹脂を硬化させることにより形成されている。ＦＲＰ層２１の樹脂には、例えばエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。また、繊維としては、炭素繊維、金属繊維などが用いられる。

図２に示すライナ２０の後端部にある口金部１２は、例えばライナ２０の外部から内部に通じる貫通孔が形成されていない部分以外は、口金部１１と同様の構成を有している。したがって、口金部１１と同様の口金部１２の鍔部、湾曲部及び頂上部の外周面には、焼結金属層Ａが形成されており、ＦＲＰ層２１とライナ２０との境界に入り込んだガスを焼結金属層Ａを通じて外部に排出できる。

本実施の形態の高圧ガスタンク２によれば、高圧ガスタンク２内に高圧ガスの一部がライナ２０を透過し、ライナ２０とＦＲＰ層２１との間に入り込んだ際に、図４に示すように口金部１１の外周面の焼結金属層Ａを通じて、当該ガスをＦＲＰ層２１の外部に排出できる。この結果、高圧ガスタンク２内が減圧された際にライナ２０とＦＲＰ層２１との間のガスの圧力によりライナ２０が内側に変形することを防止できる。また、口金部１１の外周面の一部が強度の高い焼結金属層Ａになるので、口金部１１の強度を維持しつつ、ガスの排出を行うことができる。

また、口金部１１の焼結金属層Ａが、鍔部１１ａ、湾曲部１１ｂ及び頂上部１１ｃの表面に形成されるので、ライナ２０とＦＲＰ層２１との間に入り込んだガスを、ＦＲＰ層２１の外部に適正に排出できる。また、縮径部１１ｄや口金円筒部１１ｅの表面には、焼結金属層Ａが形成されないので、高圧ガスタンク２の気密性が維持される。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態では、ライナ２０の両側の口金部１１、１２に焼結金属層Ａを形成していたが、口金部１１、１２のいずれか一方に焼結金属層Ａを形成してもよい。

高圧ガスタンクを搭載した燃料電池自動車の模式図である。 高圧ガスタンクの構成の概略を示す縦断面図である。 高圧ガスタンクの要部の縦断面図である。 焼結金属層を形成した高圧ガスタンクの要部の拡大図である。

符号の説明

２ 高圧ガスタンク
１０ タンク本体
１１ 口金部
１１ａ 鍔部
１１ｂ 湾曲部
１１ｃ 頂上部
２０ ライナ
２１ ＦＲＰ層
Ａ 焼結金属層

Claims (2)

1. ライナと、当該ライナに取り付けられた口金部を有し、ライナの外周面と口金部の外周面の一部に亘り繊維が巻き付けられて繊維層が形成されているガスタンクであって、
   前記口金部の外周面には、繊維層とライナとの境界にあるガスを繊維層の外部に排出するための焼結金属層が形成されていることを特徴とする、ガスタンク。
2. 前記口金部の外周面は、前記繊維層の外部に露出する露出面と、前記繊維層が接触する繊維層接触面と、前記繊維層と前記ライナとの境界が接触する境界接触面と、前記ライナが接触するライナ接触面とをこの順で連続して有し、
   前記焼結金属層は、前記露出面、前記繊維層接触面及び前記境界接触面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のガスタンク。

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