JP2014081014A - 圧力ガス容器およびこれを備える車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】バックリングを未然に防止し、有効ガス貯蔵量を増加させることができる圧力ガス容器およびこれを備える車両を提供する。
【解決手段】本発明の圧力ガス容器は、内部にガスを貯蔵するライナ２と、該ライナ２の外側に形成される補強層３とを備える圧力ガス容器１であって、ライナ２に取り付けられ、ガスをライナ２内へ導入するとともにライナ２内のガスを放出する開口１ａが形成されるボス部４、および、ライナ２の外面に取り付けられ、補強層３形成時に使用されるライナ軸支用のアタッチメント部６、のうちの少なくとも何れかにライナ２の外側であって補強層３の内側の空間と外部空間とに通じ、前記ライナを透過しライナ２と補強層３との間にあるガスを外部に放出する貯留ガス放出路６ａが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧のガスを収容する圧力ガス容器およびこれを備える車両に関する。
図１１は、従来の高圧ガスタンクの構成を示す縦断面図である。
水素などの高圧ガスを収容するための高圧ガスタンク１０１は、例えば実際に高圧ガスを収容するタンク形状の樹脂製のライナ１０２と、ライナ１０２を覆って補強するＣＦＲＰ(carbon-fiber- reinforced plastic：炭素繊維強化プラスチック)などの補強層１０３とを備えている。ここで、ライナ１０２は、高圧ガスタンク１０１にガスバリア性を付与し、補強層１０３は高圧ガスタンク１０１に耐圧性を付与する。
なお、高圧ガスタンク１０１には、中央に挿通孔１０４ａを有するフランジ形状の金属ボス１０４が設けられ、金属ボス１０４の挿通孔１０４ａは栓１０５が挿入され、閉栓されている。
ところで、燃料電池車などに使用される高圧ガスタンク１０１は、高圧である燃料ガスが樹脂製のライナ１０２を透過する。そのため、高圧ガスタンク１０１のライナ１０２内を減圧した際、樹脂製のライナ１０２内の圧力と、ライナ１０２と補強層１０３との間に貯留した高圧の燃料ガスの圧力との圧力差が生じる。
この圧力差に起因して、ライナ１０２と補強層１０３との間に貯留した高圧の燃料ガスが、ライナ１０２を押圧することで、図１２に示すように、ライナ１０２のバックリング１０２ｈなどの変形が生じる。
そこで、バックリング１０２ｈの発生を防ぐため、ライナ１０２の内部にて、ある一定の残圧を維持する必要がある。そのため、高圧ガスタンク１０１での使用可能な有効な燃料ガス量(水素量)が低下することとなる。
また、高圧ガスタンク１０１のメンテナンス時においては、高圧ガスタンク１０１内、すなわちライナ１０２内の圧力を大気圧まで減圧する必要がある。この場合、ライナ１０２のバックリング１０２ｈの発生が避けられない可能性がある。
加えて、高圧ガスタンク１０１の廃却時に、ライナ１０２と補強層１０３との間にガス溜りができないように処理することが好ましい。
そこで、これらの問題に対処するため、以下の特許文献１、２、３が開示されている。
特許文献１には、補強層１０３に外部空間に通じる複数の通気口を設けることで、ライナ１０２と補強層１０３との間に貯留したガスを飛散させる構成が記載されている。
特許文献２には、ライナ１０２の外面にガスが拡散し易いように溝部を設け、ライナ１０２と補強層１０３との間にガスが溜まらないようにする構成が記載されている。
特許文献３には、ライナ１０２と補強層１０３との間にライナ１０２に形成された微小球を含む中間層であるガスが拡散し易い層を設け、ガスが溜まらないようにする構成が記載されている。
特開２００９−２１６１３３号公報(図２等) 特開２００９−２５７３５５号公報(図１、図２、図５等) 特開２０１１−２３１９００号公報(図４等)
ところで、特許文献１の構成は、補強層１０３であるＣＦＲＰに通気口を空けるので、ＣＦＲＰの強度や耐久性の低下を招来する可能性がある。
特許文献２，３の構成は、図１１に示す金属ボス１０４と補強層１０３であるＣＦＲＰとの境界の気密性が高いので、ＣＦＲＰの補強層１０３とライナ１０２との間に溜まったガスが抜けにくいという難点がある。
本発明は上記実状に鑑み、バックリングを未然に防止し、有効ガス貯蔵量を増加させることができる圧力ガス容器およびこれを備える車両の提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明の請求項１に関わる圧力ガス容器は、内部にガスを貯蔵するライナと、該ライナの外側に形成される補強層とを備える圧力ガス容器であって、前記ライナに取り付けられ、ガスを前記ライナ内へ導入するとともに前記ライナ内のガスを放出する開口が形成されるボス部、および、前記ライナの外面に取り付けられ、前記補強層形成時に使用されるライナ軸支用のアタッチメント部、のうちの少なくとも何れかに前記ライナの外側であって前記補強層の内側の空間と外部空間とに通じ、前記ライナと前記補強層との間にあるガスを外部に放出する貯留ガス放出路が設けられている。
請求項１の圧力ガス容器によれば、ライナと補強層との間にあるガスを外部に放出する貯留ガス放出路が設けられるので、ライナと補強層との間のガスを外部に放出することでライナ内外のガス間の差圧を低下できる。そのため、ライナの変形を抑制できる。また、圧力ガス容器で使用できるガス量が増加する。
本発明の請求項２に関わる圧力ガス容器は、請求項１に記載の圧力ガス容器において、前記貯留ガス放出路に、前記ライナと前記補強層との間にあるガスを透過するガス透過性材が納められている。
請求項２の圧力ガス容器によれば、貯留ガス放出路に、前記ライナと前記補強層との間にあるガスを透過するガス透過性材が納められるので、ライナと補強層との間のガスを外部に放出できるとともに、異物が内部に混入することを抑制できる。
本発明の請求項３に関わる圧力ガス容器は、請求項１に記載の圧力ガス容器において、前記貯留ガス放出路には、前記ガスの放出を抑制する栓体が設けられている。
請求項３の圧力ガス容器によれば、貯留ガス放出路に、ガスの放散を抑制する栓体が設けられるので、メンテナンス時やタンク廃却時にライナの内圧を大気圧まで低下させる際、栓体を貯留ガス放出路から開栓することでライナと前記補強層との間のガスを外部に放出し、ライナの変形を抑制できる。
本発明の請求項４に関わる圧力ガス容器は、請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の圧力ガス容器において、前記アタッチメント部は、前記ライナの外面に対向する箇所に、前記貯留ガス放出路を中心に広がる形状の凹状のガス連通部が前記貯留ガス放出路に連通して形成されている。
請求項４の圧力ガス容器によれば、ライナと前記補強層との間にあるガスが、凹状のガス連通部に逃がされ集められ、貯留ガス放出路を通して外部に放出することができる。
本発明の請求項５に関わる車両は、請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の圧力ガス容器が備えられ、前記貯留ガス放出路は、排出ガスの排出路に接続されている。
請求項５の車両によれば、ライナと補強層との間にあるガスの量が多い場合、排出ガスの排出路を通じて適切にガスを排出することができる。
本発明によれば、バックリングを未然に防止し、有効ガス貯蔵量を増加させることができる圧力ガス容器およびこれを備える車両を達成することが可能となる。
(ａ)は本発明に係わる実施形態の高圧ガスタンクの構成を示す縦断面図、(ｂ)は(ａ)のＡ部拡大図。 (ａ)はＦＷ用スピンドルアタッチメントを円筒部側から目視した斜視図、(ｂ)はＦＷ用スピンドルアタッチメントを円錐部ｃ側から目視した斜視図。 (ａ)は他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントを円筒部側から目視した斜視図、(ｂ)は他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントを円錐部側から目視した斜視図。 (ａ)は図２のライナの外面にＣＦＲＰの補強層を形成する際のライナ廻りの状態を示す縦断面図、(ｂ)は(ａ)のＢ部拡大図。 比較例(従来)のＦＷ法を用いてＣＦＲＰである補強層を、ライナ廻りに形成した高圧ガスタンクの構成を示す縦断面図。 図５の比較例(従来)の高圧ガスタンクでバックリングが生じた状態を示す縦断面図。 変形例１の図１(ａ)のＡ部拡大相当図。 変形例２の図１(ａ)のＡ部拡大相当図、(ａ)は開閉栓を閉栓した状態を示す図、(ｂ)は開閉栓を開栓した状態を示す図。 (ａ)は変形例３の高圧ガスタンクの内部構成を示す縦断面図、(ｂ)は変形例３の高圧ガスタンクのタンク栓を示す図、(ｃ)は変形例３の高圧ガスタンクを開栓した状態を示す縦断面図。 (ａ)は変形例４の高圧ガスタンクの内部構成を示す要部の縦断面図、(ｂ)は変形例４の高圧ガスタンクのタンク栓を示す図、(ｃ)は変形例４の高圧ガスタンクを開栓した状態を示す縦断面図。 従来の高圧ガスタンクの構成を示す縦断面図。 従来の高圧ガスタンクでバックリングが発生した状態の縦断面図。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜実施形態＞＞
図１(ａ)は、本発明に係わる実施形態の高圧ガスタンク１の構成を示す縦断面図であり、図１(ｂ)は、図１(ａ)のＡ部拡大図である。
実施形態の高圧ガスタンク(圧力ガス容器)１は、燃料電池車(車両)の高圧の燃料ガス(水素)などを収容するタンクである。
高圧ガスタンク１は、圧縮した水素などの高圧ガスを収容するタンク形状の樹脂製のライナ２と、ライナ２を覆って補強するＣＦＲＰなどの補強層３とを備えている。
高圧ガスタンク１、ライナ２は、円筒状の形状を呈し、軸方向の両端部が閉塞されるタンク形状に形成されている。補強層３は、ライナ２の外形状に沿った形状に形成される。
高圧ガスタンク１の軸方向の一方端部には、ライナ２の内部と外部空間とを挿通し、高圧ガスをライナ２内に収容およびライナ２内から排出するための挿通孔のガス収容・排出口１ａが形成されている。具体的には、高圧ガスタンク１の一方端部のライナ２の開口２ａには、中央に収容・排出口１ａを有する金属ボス４が設けられている。
金属ボス４は、中央に挿通孔の収容・排出口１ａが貫設され、円筒部４ｅおよびフランジ部４ｆとを有する形状に形成されている。金属ボス４は、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４など)などを用いて、鋳物や切削加工などにより製造される。
金属ボス４の収容・排出口１ａにはタンク栓５が挿入され閉栓される。一方、金属ボス４の収容・排出口１ａに挿入された栓５に埋め込まれた不図示の弁を開くことで、開栓がなされる。
一方、高圧ガスタンク１の軸方向の他方端部には、ＦＷ法(Filament Winding Process)で補強層３のＣＦＲＰを形成するためのＦＷ用スピンドルアタッチメント６が、ライナ２の他方端部(ボトム部２ｂ)に当接する態様で補強層３に設けられている。すなわち、高圧ガスタンク１は、胴部と一対の鏡部を有するが、一方の鏡部に金属ボス４が、他方の鏡部にＦＷ用スピンドルアタッチメント６が備わる。
図１(ｂ)に示すように、ＦＷ用スピンドルアタッチメント６は、中央に挿通孔のガス飛散用通気口６ａが形成され、円筒部６ｂと円錐部６ｃとを有して形成されている。
図２(ａ)は、ＦＷ用スピンドルアタッチメント６を円筒部６ｂ側から目視した斜視図であり、図２(ｂ)は、ＦＷ用スピンドルアタッチメント６を円錐部６ｃ側から目視した斜視図である。
ＦＷ用スピンドルアタッチメント６の円錐部６ｃのライナ２の外面に対向する箇所には、ライナ２、補強層３間に溜まったガスを抜くのを目的とするガス抜き用通気口（穴）６ａ１がガス飛散用通気口６ａを中心に放射状に凹設されている。放射状の凹部であるガス飛散用通気口６ａは中心部でガス飛散用通気口６ａに連通されている。
これにより、ライナ２と補強層３との間に溜まったガスは、ライナ２と補強層３との間の隙間を通って、放射状の凹部のガス抜き用通気口（穴）６ａ１に逃がされ集められ、ガス飛散用通気口６ａを通して、外部に放散することができる。
このように、ＦＷ用スピンドルアタッチメント６に、ガス抜き用通気口（穴）６ａ１およびガス飛散用通気口６ａが形成されることで、ライナ２を透過しライナ２と補強層３との間に溜まる高圧ガスは、ライナ２と補強層３との間で圧力が発生するまたは高まることなく、ガス飛散用通気口６ａを通過させて排出できる。ここで、ガス飛散用通気口６ａからの飛散ガス量が少ない場合は、ライナ２を透過した高圧ガスをガス飛散用通気口６ａから、高圧ガスタンク１の外部の大気に放散(放出)させる。
一方、ライナ２を透過した高圧ガスのガス飛散用通気口６ａからの飛散ガス量が多い場合は、不図示の車両のベントライン(排出路)へ接続する構成とし、ベントラインに、ライナ２を透過したガスを流すこととしている。つまり、ガス飛散用通気口６ａからの飛散ガス量が多い場合、ガス飛散用通気口６ａを不図示のベントラインと接続することで、適切にガスを車両の外部へ放出することができる。
次に、他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントＡ６について説明する。
図３(ａ)は、他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントＡ６を円筒部Ａ６ｂ側から目視した斜視図であり、図３(ｂ)は、他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントＡ６を円錐部Ａ６ｃ側から目視した斜視図である。
他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントＡ６は、中央に挿通孔のガス飛散用通気口Ａ６ａが形成され、円筒部Ａ６ｂと円錐部Ａ６ｃとを有して形成されている。
他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントＡ６における円錐部Ａ６ｃのライナ２の外面に対向する箇所には、ライナ２、補強層３間に溜まったガスを抜くのを目的とするガス抜き用突起Ａ６ａ１が凸設されている。凸状のガス抜き用突起Ａ６ａ１の間には、ガス抜き用凹部Ａ６ａ２が形成され、ガス抜き用凹部Ａ６ａ２は中心部でガス飛散用通気口Ａ６ａに連通されている。
これにより、ライナ２と補強層３との間に溜まったガスは、ライナ２と補強層３との間の隙間を通って、他例のＦＷ用スピンドルアタッチメントＡ６のガス抜き用凹部Ａ６ａ２に逃がされ集められ、ガス飛散用通気口Ａ６ａを通して、外部に放散することができる。
＜高圧ガスタンク１の製造方法＞
次に、高圧ガスタンク１の製造方法について説明する。
まず、ライナ２は、ポリアミド樹脂などの樹脂を用いて、例えば、軸方向の左右の形状(図１(ａ))の部材を一対、射出成形により成形する。
そして、これらライナ２の左右の形状の部材を、溶着により接合し、ライナ２を形成する。なお、ライナ２は、熱可塑性樹脂を用いる場合を例示したが、樹脂であれば他の樹脂を用いてもよい。また、ライナ２は他の製造方法を用いてもよい。
続いて、ライナ２の開口２ａに金属ボス４を取り付ける。なお、金属ボス４はライナ２にインサート成形で形成してもよく、金属ボス４のライナ２への取り付けは、任意である。
続いて、ライナ２の外面にＣＦＲＰである補強層３を形成する。ＣＦＲＰの補強層３は、ＦＷ法を用いてライナ２廻りに形成される。
ライナ２の外面へのＣＦＲＰの補強層３の形成は、以下のように行われる。
図４(ａ)は、ライナ２の外面にＣＦＲＰの補強層３を形成する際のライナ２廻りの状態を示す縦断面図であり、図４(ｂ)は、図４(ａ)のＢ部拡大図である。
まず、図４(ａ)に示すように、ライナ２の軸方向の一方端部の開口２ａに取り付けられた金属ボス４の収容・排出口１ａに挿入されたＦＷ治具ｊ１のセンタに、第１ＦＷ装置センタｃ１を当接させる。同時に、図４(ｂ)に示すように、ライナ２の軸方向の他方端部のボトム部２ｂに取り付けたＦＷ用スピンドルアタッチメント６の円筒部６ｂのガス飛散用通気口６ａに第２ＦＷ装置センタｃ２を嵌合させる。
こうして、図４(ａ)に示すように、ライナ２の軸方向の一方端部を、第１ＦＷ装置センタｃ１で保持するとともに、ライナ２の軸方向の他方端部を、第２ＦＷ装置センタｃ２で保持し、第１ＦＷ装置センタｃ１を回転することでライナ２を回転させる。
そして、不図示のケースに入れられた溶融状態のエポキシ樹脂などの樹脂に、炭素繊維を浸し、回転させたライナ２の外面に、樹脂を含浸させた炭素繊維を巻き付けて成形する。
その後、加熱炉内で、ライナ２の外面に巻回された炭素繊維に付着した樹脂を硬化させ、図１(ａ)に示す高圧ガスタンク１が完成する。
図５は、比較例の同様なＦＷ法を用いてＣＦＲＰである補強層２０３を、ライナ２０２廻りに形成した高圧ガスタンク２０１の構成を示す縦断面図である。
比較例の高圧ガスタンク２０１は、本実施形態(本発明)の高圧ガスタンク１と比べ、ＦＷ用スピンドルアタッチメント２０６の構成が異なる。
その他の構成は、図１の高圧ガスタンク１と同様な構成であるから、同様な構成要素には、２００番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
比較例の高圧ガスタンク２０１において、ＣＦＲＰの補強層２０３に設けられるＦＷ用スピンドルアタッチメント２０６は、実施形態のＦＷ用スピンドルアタッチメント６と異なり、ガス飛散用通気口６ａ(図１(ａ)参照)が形成されていない。詳述すると、ＦＷ用スピンドルアッタチメント２０６は、通常、ＦＷ加工を実施する時にライナ２０２の回転を補助する目的とライナードーム部２０２ｄの頂点を通る炭素繊維のずれを防止するために取り付けているが、タンク製造後、実際に高圧ガスタンク２０１を使用する際には機能を持っていない。
そして、金属ボス２０４は、ライナ２０２と補強層２０３とに気密性高く接合されている。同様に、ＦＷ用スピンドルアタッチメント２０６も、ライナ２０２と補強層２０３とに気密性高く接合されている。
この構成により、比較例の高圧ガスタンク２０１では、ライナ２０２内のガスがライナ２０２を透過して補強層２０３とライナ２０２との間に漏出した場合、補強層２０３とライナ２０２との間の空間の気密性が高くなっていることから、補強層２０３と金属ボス２０４、ＦＷ用スピンドルアタッチメント２０６などの接合部との隙間からガスが逃げにくい状態にある。
そのため、メンテナンス時などにライナ２０２内を減圧した際、ライナ２０２、補強層２０３間の高圧のガスがライナ２０２を押圧し、図６に示すバックリング２０２ｈが生じる。
これに対して、実施形態の高圧ガスタンク１では、図１(ｂ)に示すように、ＦＷ用スピンドルアタッチメント６に挿通孔のガス飛散用通気口６ａが形成されるので、通常のタンク使用時には、本来機能を持たないボトム部２ｂに設けたＦＷ用スピンドルアタッチメント６を介して、ライナ２から透過してきたガスを外部に飛散(放出)させることができる。
詳細には、ガス飛散用通気口６ａを設けることで、ライナ２から透過してきたライナ２、補強層３間のガスが溜り、圧力が生じるまたは圧力が高くなる前に、ガス飛散用通気口６ａから、当該ガスが外部に飛散するのでバックリングが生じない。その結果、バックリングの抑制のためのタンク必要残圧、換言すればライナ２内に残留させる水素(残留水素量)の低減が可能となり、高圧ガスタンク１から取り出して使用できる有効水素量が増加する。
＜変形例１＞
図７は、変形例１の図１(ａ)のＡ部拡大相当図である。
変形例１の高圧ガスタンクにおいては、実施形態１と同様、ＦＷ用スピンドルアタッチメント１６は、中央に挿通孔のガス飛散用通気口１６ａが貫設され、円筒部１６ｂと円錐部１６ｃとを有して形成される。そして、ガス飛散用通気口１６ａに、ガス透過性が高い材料で形成したガス透過材１６ｔを設置したものである。
その他の構成は、実施形態と同様であるから、同様な構成要素には１０番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
変形例１の高圧ガスタンクでは、高圧ガス（水素）の透過性が高い材料のガス透過材１６ｔをＦＷ用スピンドルアタッチメント１６のガス飛散用通気口１６ａに設置する。
ガス透過材１６ｔとしては、例えば、シリコーンゴム、連続気泡構造をもつ発泡材（ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォームなど）、フィルタなどに使用されるような多孔質な焼結金属が用いられる。
ガス透過材１６ｔをＦＷ用スピンドルアタッチメント１６のガス飛散用通気口１６ａへ成形する方法としては、材料に応じて、以下の方法がある。
例えば、発泡材などの材料を用いる場合、未硬化状態の材料をガス飛散用通気口１６ａへ注入し、冷却または加熱により硬化させ形成する。
或いは、シリコーンゴムなどの材料を用いる場合、ガス飛散用通気口１６ａと同じまたは少し大きめの材料を作っておき、それをガス飛散用通気口１６ａへ挿入(圧入)または接着剤でつける(固着する)。
或いは、焼結金属などの材料を用いる場合、ガス飛散用通気口１６に雌ネジを螺刻し、そこに入る雄ネジを焼結金属などのガス透過材１６ｔに螺刻し、焼結金属などのガス透過材１６ｔをガス飛散用通気口１６に螺着する。
ガス透過材１６ｔを設けることで、ライナ１２を透過したガスをタンク外部へ飛散(放出)させる機能をもつ。同時に、高圧ガスタンクの外部から水等の異物が、ガス飛散用通気口１６ａを通過して内部に混入することを、ガス透過材１６ｔにより防止できる。
この場合も、ガス透過材１６ｔを通過しての飛散ガス量が少ない場合は大気に放散(放出)する。一方、ガス透過材１６ｔを通過しての飛散ガス量が多い場合は、ガス透過材１６ｔを設けたガス飛散用通気口１６ａを車両のベントライン(排出路)へ接続し、ライナ１２を透過したガスをベントラインに流す。すなわち、ガス飛散用通気口１６ａからの飛散ガス量が多い場合には、ガス飛散用通気口１６ａをベントラインと接続することで、適切にガスを車両の外部へ放出することができる。
なお、高圧ガスタンク内に貯蔵されるガスを透過するものであれば、例示したもの以外のものを適用してもよく、ＦＷ用スピンドルアタッチメント１６のガス飛散用通気口１６ａへの形成方法も、例示した以外の方法を適用してもよい。
＜変形例２＞
図８は、変形例２の図１(ａ)のＡ部拡大相当図であり、図８(ａ)は、開閉栓２７を閉栓した状態を示す図であり、図８(ｂ)は、開閉栓２７を開栓した状態を示す図である。
変形例２の高圧ガスタンクにおいては、実施形態１と同様、ＦＷ用スピンドルアタッチメント２６は、中央に挿通孔のガス飛散用通気口２６ａが貫設され、円筒部２６ｂと円錐部２６ｃとを有して形成される。そして、ガス飛散用通気口２６ａに、開閉可能な栓である開閉栓２７を設ける構成である。その他の構成は、実施形態と同様であるから、同様な構成要素には２０番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
高圧ガスタンクでは、通常の使用時には、ライナ２２内のガスの圧力と、ライナ２２、補強層３間のライナ２２を透過したガスの圧力とは、ほぼ等しいと考えられるため、バックリングが発生する懸念はない。
これに対して、メンテナンス時やタンク廃却時にタンク内圧(ライナ２２内の圧力)を大気圧まで減圧する場合、ライナ２２内のガスの圧力と、ライナ２２、補強層３間のライナ２２を透過したガスの圧力とが大きく異なる。つまり、ライナ２２内のガスの圧力が大気圧でライナ２２、補強層３間のライナ２２を透過したガスの圧力が高圧の状態となる。そのため、この差圧により、ライナ２２に外部から圧力が加わり、バックリングが発生することとなる。
そこで、メンテナンス時やタンク廃却時、開閉栓２７を開栓することで、ライナ２２、補強層３間のガスを放散してライナ２２、補強層３間のガス圧力を低下させることで差圧を低くし、バックリングの発生を抑制できる。
この場合も、開閉栓２７を開栓することで、ガス飛散用通気口２６ａからの飛散ガス量が少ない場合は大気に放散(放出)する一方、ガス飛散用通気口２６ａからの飛散ガス量が多い場合は、ガス飛散用通気口２６ａを車両のベントライン(排出路)へ接続し、ライナ２２を透過したガスをベントラインに流し、適切にガスを車両の外部へ放出できる。
＜変形例３＞
図９(ａ)は、変形例３の高圧ガスタンク３１の内部構成を示す縦断面図であり、図９(ｂ)は、変形例３の高圧ガスタンクのタンク栓３５を示す図であり、図９(ｃ)は、変形例３の高圧ガスタンク３１を開栓した状態を示す縦断面図である。
変形例３の高圧ガスタンク３１は、実施形態と異なり、タンク栓３５が取着される金属ボス３４に通気口３４ａを形成し、タンク栓３５と金属ボス３４との間を面シールしたものである。これ以外の構成は、実施形態と同様であるので、実施形態と同様な構成要素には、３０番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
変形例３の高圧ガスタンク３１は、一方端部のライナ３２の開口３２ａに、収容・排出口３１ａが中央に形成される金属ボス３４が設けられている。
金属ボス３４は、中央に挿通孔の収容・排出口３１ａが貫設され、筒部３４ｅとフランジ部３４ｆとを有する形状に形成されている。金属ボス３４は、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４など)などを用いて鋳物、切削加工などにより製造される。金属ボス３４の収容・排出口３１ａには、タンク栓３５が螺着される雌ネジ３４ｍが螺刻されている。
金属ボス３４のフランジ部３４ｆには、ライナ３２の内部からライナ３２を透過して、ライナ３２と補強層３３との間に漏出したガスを高圧ガスタンク３１の外部に放出する貫通孔の通気口３４ａが形成されている。
図９(ｂ)に示すように、タンク栓３５は、金属ボス３４の雌ネジ３４ｍに螺着される雄ネジ３５ｎ１が螺刻されるネジ部３５ｎと栓頭部３５ｈとを有している。
タンク栓３５の栓頭部３５ｈとネジ部３５ｎとの境界部には、金属ボス３４のフランジ部３４ｆに当接して、タンク栓３５の栓頭部３５ｈと金属ボス３４のフランジ部３４ｆとの間を気密に面シールするＯリングやゴムパッキンなどのシール部材３９が設けられている。シール部材３９により、ライナ３２内のガスが、タンク栓３５の栓頭部３５ｈと金属ボス３４のフランジ部３４ｆとの間を通過して、外部に漏出することを防止できる。
高圧ガスタンク３１の使用に際しては、金属ボス３４の雌ネジ３４ｍに、タンク栓３５(図９(ｂ)参照)のネジ部３５ｎの雄ネジ３５ｎ１を螺着して、タンク栓３５を金属ボス３４に螺設する。そして、図９(ｃ)に示す高圧ガスタンク３１のライナ３２内に燃料ガスなどの高圧ガスを収容する。その後、タンク栓３５に埋め込まれた不図示の弁を閉じることで、収容・排出口３１ａが閉栓される。なお、タンク栓３５に埋め込まれた不図示の弁を開くことで、収容・排出口３１ａが開栓される。
変形例３によれば、ライナ３２から外部に透過してきたガスが、ライナ３２と補強層３３との間に溜り圧力が生じる前または圧力が高くなる前に、金属ボス３４の通気口３４ａからガスが飛散する(放出される)ので、ライナ３２内のガスとライナ３２と補強層３３との間のガスとの差圧が低下し、ライナ３２のバックリングが生じない。その結果、ライナ３２内のタンク必要残圧、つまりライナ３２内に残存させるガス量の低減が可能になり、使用可能なガス量(水素量)を増加させることができる。
＜変形例４＞
図１０(ａ)は、変形例４の高圧ガスタンク４１の内部構成を示す要部の縦断面図であり、図１０(ｂ)は、変形例４の高圧ガスタンク４１のタンク栓４５を示す図であり、図１０(ｃ)は、変形例４の高圧ガスタンク４１を開栓した状態を示す縦断面図である。
変形例４の高圧ガスタンク４１は、実施形態と異なり、タンク栓４５が取着される金属ボス４４に通気口４４ａを形成するとともに、変形例３と異なり、タンク栓４５と金属ボス４４との間を軸シールしたものである。これ以外の構成は、実施形態と同様であるので、実施形態と同様な構成要素には、４０番台の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
金属ボス４４は、中央に挿通孔の収容・排出口４１ａが貫設され、円筒部４４ｅとフランジ部４４ｆとを有する形状に形成されている。金属ボス４４は、ステンレス鋼(ＳＵＳ３０４など)などを用いて鋳物、切削加工などにより形成される。
金属ボス４４の収容・排出口４１ａには、タンク栓４５が螺着される雌ネジ４４ｍが螺刻されている。
金属ボス４４のフランジ部４４ｆには、ライナ４２と補強層４３との間に漏出したガスを高圧ガスタンク４１の外部に放出する貫通孔の通気口４４ａが、ライナ４２と補強層３との間の隙間と、タンク栓４５のネジ部４５ｎとの間の空間とを、連通する態様で形成されている。
図１０(ｂ)に示すタンク栓４５は、雄ネジ４５ｎ１が螺刻されるネジ部４５ｎと栓頭部４５ｈとを有している。
金属ボス４４の円筒部４４ｅの端部の内面には、タンク栓４５のネジ部４５ｎに当接して、タンク栓４５のネジ部４５ｎと金属ボス３４の円筒部４４ｅの内面との間を気密に軸シールするＯリングやゴムパッキンなどのシール部材４９が設けられている。シール部材４９により、ライナ４２内のガスが、金属ボス４４の円筒部４４ｅの内面とタンク栓４５のネジ部４５ｎとの間を通過して、外部に漏出することを防止できる。なお、シール部材４９は、金属ボス４４の円筒部４４ｅでなく、タンク栓４５のネジ部４５ｎ側に設ける構成としてもよい。
高圧ガスタンク４１の使用に際しては、金属ボス４４の雌ネジ４４ｍに、タンク栓４５(図１０(ｂ)参照)のネジ部４５ｎの雄ネジ４５ｎ１を螺着し、タンク栓４５を金属ボス４４に螺設する。そして、図１０(ｃ)に示す高圧ガスタンク４１のライナ４２内に燃料ガスなどの高圧ガスを収容する。その後、タンク栓４５に埋め込まれた不図示の弁を閉じることで、収容・排出口４１ａを閉栓する。なお、タンク栓４５に埋め込まれた不図示の弁を開くことで、収容・排出口４１ａが開栓される。
変形例４によれば、ライナ４２から透過してきたガスが、ライナ４２と補強層４３との間に溜り圧力が生じるまたは圧力が高くなる前に、金属ボス４４の通気口４４ａからガスが飛散する(放出される)のでライナ４２内のガスとライナ４２と補強層４３との間のガスとの差圧が低下し、ライナ４２にバックリングが生じない。結果として、ライナ４２内のタンク必要残圧、つまりライナ４２内に残存させるガス量の低減が可能になり、使用可能なガス量(水素量)を増加させることができる。
加えて、シール部材４９を、金属ボス４４の円筒部４４ｅの内面とタンク栓４５のネジ部４５ｎとの軸シールになるように構成したので、金属ボス４４の通気口４４ａの位置が、タンク栓４５のネジ部４５ｎおよびタンク栓４５の栓頭部４５ｈに対向する位置に広がり、通気口４４ａを形成する位置の自由度が向上する。
なお、変形例３、４においても、高圧ガスタンク３１、４１の通気口３４ａ、４４ａからの飛散ガス量が少ない場合は高圧ガスタンク３１、４１の外部の大気に、ライナ３２、４２を透過したガスを放散(放出)させる。
一方、飛散ガス量が多い場合は、通気口３４ａ、４４ａからの流路を不図示の車両のベントライン(排出路)へ接続し、ベントラインにライナ３２、４２を透過したガスを流し、適切にガスを車両の外部へ放出することができる。
以上、実施形態、変形例１〜４の構成によれば、バックリングを未然に防ぎ、高圧ガスタンクに収容する有効ガス(水素など)の貯蔵量を増加させることができる。
＜その他の変形例＞
１．前記実施形態、変形例１〜４では、高圧ガスタンク内に貯蔵するガスとして、燃料ガス(水素)を例示して説明したが、ガスとして燃料ガス(水素)を以外のものを適用してもよい。
２．前記実施形態、変形例１〜４では、燃料電池車(車両)に使用する燃料ガスのタンクを例示して説明したが、燃料電池車(車両)以外のタンクに本願発明を用いることができるのは勿論である。
３．前記実施形態、変形例１〜４では、補強層の繊維として、炭素繊維を例示しているが、同様な機能、作用を果たせれば、炭素繊維以外のものでもよい。
４．前記実施形態、変形例１〜４では、ＦＷ用スピンドルアタッチメント６、１６、２６または金属ボス３４、４４に貯留ガス放出路のガス飛散用通気口６ａ、１６ａ、２６ａ、通気口３４ａ、４４ａを形成する場合を例示したが、両方に貯留ガス放出路を設けてもよい。
５．前記実施形態、変形例１〜４では、様々な構成を説明したが、これらの構成を適宜、任意に組み合わせて構成してもよい。
以上、本発明の様々な実施形態、変形例を述べたが、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明は発明の趣旨を変更しない範囲において適宜、任意に変更可能である。
１、３１、４１ 高圧ガスタンク(圧力ガス容器)
２、１２、２２、３２、４２ ライナ
３、１３、２３、３３、４３ 補強層
６、Ａ６、１６、２６ ＦＷ用スピンドルアタッチメント(アタッチメント部)
６ａ、Ａ６ａ、１６ａ、２６ａ ガス飛散用通気口(貯留ガス放出路)
６ａ１、Ａ６ａ１ ガス連通部
１６ｔ ガス透過性材
２７ 開閉栓(栓体)
３１ａ、４１ａ 収容・排出口(開口)
３４、４４ 金属ボス(ボス部)
３４ａ、４４ａ 通気口(貯留ガス放出路)

Claims (5)

  1. 内部にガスを貯蔵するライナと、該ライナの外側に形成される補強層とを備える圧力ガス容器であって、
    前記ライナに取り付けられ、ガスを前記ライナ内へ導入するとともに前記ライナ内のガスを放出する開口が形成されるボス部、および、
    前記ライナの外面に取り付けられ、前記補強層形成時に使用されるライナ軸支用のアタッチメント部、
    のうちの少なくとも何れかに
    前記ライナの外側であって前記補強層の内側と外部空間とに通じ、前記ライナを透過し前記ライナと前記補強層との間にあるガスを外部に放出する貯留ガス放出路が設けられる
    ことを特徴とする圧力ガス容器。
  2. 請求項１に記載の圧力ガス容器において、
    前記貯留ガス放出路に、前記ライナと前記補強層との間にあるガスを透過するガス透過性材が納められる
    ことを特徴とする圧力ガス容器。
  3. 請求項１に記載の圧力ガス容器において、
    前記貯留ガス放出路には、前記ガスの放出を抑制する栓体が設けられる
    ことを特徴とする圧力ガス容器。
  4. 請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の圧力ガス容器において、
    前記アタッチメント部は、前記ライナの外面に対向する箇所に、前記貯留ガス放出路を中心に広がる形状の凹状のガス連通部が前記貯留ガス放出路に連通して形成される
    ことを特徴とする圧力ガス容器。
  5. 請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載の圧力ガス容器が備えられ、
    前記貯留ガス放出路は、排出ガスの排出路に接続される
    ことを特徴とする車両。
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