JP2023072536A - 高圧タンク - Google Patents

Abstract

【課題】貯蔵材を万遍なく均一な温度に管理すること。【解決手段】高圧タンクは、充填ガスを貯蔵可能な内部空間を有する容器本体と、容器本体の長手方向端部の開口部を閉じるように配置され、内部空間に対して気体を流通させることが可能な口金と、内部空間に配設され、充填ガスを吸着放出する貯蔵材と、内部空間に配設され、貯蔵材を温度調整する熱交換器と、を備える。熱交換器は、熱媒体が流れる熱交換配管を有する。口金は、導入管及び排出管が設けられた第一口金を有する。熱交換配管は、導入管の下流端及び排出管の上流端に接続し、内部空間の長手方向一端部側から長手方向他端部側へ熱媒体を流す上り配管部、及び、逆側に熱媒体を流す下り配管部と、上り配管部の長手方向下流端部と下り配管部の長手方向上流端部とを連絡する連絡部と、を有する。連絡部は、容器本体の中心軸線よりも径方向外側において容器本体の内壁に沿って延在するように形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、水素ガスなどの所定気体を充填する高圧タンクに関する。

従来、燃料電池自動車や天然ガス自動車などに用いられる水素ガスや天然ガスなどを充填する高圧タンクが知られている（例えば、特許文献１）。高圧タンクは、充填ガスが格納される容器本体と、容器本体の長手方向（すなわち、軸方向）端部に設けられた開口部を閉じるように配置された口金と、を備えている。口金は、容器本体の内部空間に対して気体を流通させることが可能である。

上記特許文献１に記載された高圧タンクは、容器本体の内部空間に配設されて充填ガスを吸着すると共に放出する貯蔵材を備えている。貯蔵材によれば、容器本体内に格納できる充填ガスの貯蔵量を向上させることができる。一方、貯蔵材は、充填ガスが吸着される際に発熱し、充填ガスが放出される際に吸熱する。この貯蔵材に急激な温度変化が生じると、容器本体が損傷するなどの機械強度の低下が招来する。また、貯蔵材の温度変化は、充填ガスを貯蔵する貯蔵性能を変化させる。例えば、貯蔵材が温度上昇すると、その貯蔵性能が低下する。従って、貯蔵材の温度が均一になるように温度管理が行われなければ、貯蔵材への充填ガスの吸着や貯蔵材からの充填ガスの放出が円滑に進行しない事態が生じ得る。

そこで、上記の高圧タンクは、貯蔵材に接してその貯蔵材を温度調整する熱交換器を備えている。この熱交換器は、容器本体の内部空間に配設されて水などの熱媒体が流れる熱交換配管と、その熱交換配管に接続する熱伝導フィンと、を有している。熱交換配管には、貯蔵材に対する充填ガスの吸着時や放出時に熱媒体が流れる。この場合は、貯蔵材と熱媒体との間で熱媒体を介した熱交換が行われる。また、特に、熱交換配管には熱伝導フィンが接続しているため、貯蔵材と熱媒体との間の熱交換が促進される。従って、貯蔵材に対する充填ガスの吸着時や放出時に貯蔵材の温度上昇や温度低下を抑えて温度管理を均一なものとすることができるので、貯蔵材に対する充填ガスの吸着や放出を円滑に進行させることができる。

特開２００６－１１８５６９号公報

上記特許文献１に記載された高圧タンクにおいて、熱交換配管は、容器本体の長手方向一端部側の口金に設けられた導入管及び排出管に接続しており、高圧タンクの長手方向に延びて略Ｕ字状に曲げられている。すなわち、熱交換配管は、口金の導入管の下流端に接続して内部空間の長手方向に延びる上り配管部と、口金の排出管の上流端に接続して内部空間の長手方向に延びる下り配管部と、を有していると共に、それらの上り配管部の長手方向下流端部と下り配管部の長手方向上流端部とを連絡する連絡部と、を有している。そして、上り配管部と下り配管部とは、内部空間の中心軸線を挟みつつ互いに平行に延びていると共に、連絡部は、上り配管部の長手方向下流端部と下り配管部の長手方向上流端部との間で内部空間の中心軸線に交差するように延びている。

しかしながら、上記した熱交換配管の構造では、連絡部が内部空間の中心軸線に近い箇所に設けられるため、その連絡部が設けられた内部空間の長手方向端部側（特に、その長手方向端部側のうち上記の中心軸線からより遠い径方向外側空間）において貯蔵材の温度管理が不十分になるおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、貯蔵材を万遍なく均一な温度に管理することが可能な高圧タンクを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、筒状に形成されて、所定気体を貯蔵可能な内部空間を有する容器本体と、前記容器本体の長手方向端部に設けられた開口部を閉じるように配置され、前記内部空間に対して気体を流通させることが可能な口金と、前記内部空間に配設され、前記所定気体を吸着すると共に放出する貯蔵材と、前記内部空間に配設され、前記貯蔵材を温度調整する熱交換器と、を備え、前記熱交換器は、熱媒体が流れる熱交換配管を有し、前記口金は、前記熱媒体を前記熱交換配管に導入する導入管及び前記熱交換配管内の前記熱媒体を排出する排出管が設けられた第一口金を有し、前記熱交換配管は、前記導入管の下流端に接続し、前記内部空間の長手方向一端部側から長手方向他端部側に向けて前記熱媒体を流す上り配管部と、前記長手方向他端部側から前記長手方向一端部側に向けて前記熱媒体を流し、前記排出管の上流端に接続する下り配管部と、前記上り配管部の長手方向下流端部と前記下り配管部の長手方向上流端部とを連絡する連絡部と、を有し、前記連絡部は、前記容器本体の中心軸線よりも径方向外側において前記容器本体の内壁に沿って延在するように形成されている、高圧タンクである。

この構成によれば、熱交換配管を用いた貯蔵材の径方向外側部位での熱交換が促進されるので、貯蔵材を万遍なく均一な温度に管理することができる。

本発明の一実施形態に係る高圧タンクを側方から見た図である。 本実施形態の高圧タンクを長手方向を含む平面で切断した際の断面図である。 本実施形態の高圧タンクの図２に示す切断状態での斜視図である。 本実施形態の高圧タンクを一方のドーム部分を切断しかつ長手方向を含む平面で切断した状態での斜視図である。 本実施形態の高圧タンクを図１に示す直線V－Vで切断した際の断面図である。 本実施形態の高圧タンクを図１に示す直線VI－VIで切断した際の断面図である。 本発明の第一変形形態に係る高圧タンクを図１に示す直線V－Vと同じ箇所で切断した際の断面図である。 本発明の第二変形形態に係る高圧タンクを図１に示す直線V－Vと同じ箇所で切断した際の断面図である。

本発明に係る高圧タンクの具体的な実施形態について図面を用いて説明する。

本発明の一実施形態に係る高圧タンク１は、所定気体を高圧で充填する耐圧容器である。高圧タンク１は、例えば、自動車などに搭載され、車両動力の発生に必要な所定気体を充填する。尚、所定気体とは、例えば水素ガスや天然ガスなどである。以下、所定気体を充填ガスと称す。

高圧タンク１は、図１～図４に示す如く、容器本体１０と、口金２０，３０と、補強層４０と、貯蔵材５０と、熱交換器６０と、を備えている。

容器本体１０は、中空筒状に形成されたライナであって、高圧タンク１の内壁層をなす部材である。容器本体１０は、ガスバリア性を有する樹脂材料（例えば、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂，その他の硬質樹脂など）により形成されている。容器本体１０は、胴体部１１と、二つのドーム部１２，１３と、を有している。尚、容器本体１０は、例えばアルミニウムなどの材料により形成された金属ライナであってもよい。

胴体部１１は、円筒状に形成された部位である。胴体部１１は、軸方向（すなわち、長手方向）Ａに延在している。胴体部１１は、断面円形に形成されており、所定外径を有している。ドーム部１２，１３はそれぞれ、半球状に形成された部位である。ドーム部１２，１３は、胴体部１１の長手方向両端部に設けられている。ドーム部１２，１３はそれぞれ、胴体部１１の長手方向端に椀を伏せた状態（ドーム状）に接続するように配置されている。容器本体１０は、それぞれ別体で構成された胴体部１１と二つのドーム部１２，１３とが溶着により一体化されることにより形成される。

容器本体１０は、内部空間１４を有している。内部空間１４は、充填ガスを貯蔵可能な空間である。内部空間１４は、胴体部１１と二つのドーム部１２，１３とにより囲まれている。内部空間１４は、充填ガスを所定量だけ貯蔵できる容量を有している。

容器本体１０の長手方向一端部（具体的には、ドーム部１２）には、第一開口部１５が設けられている。また、容器本体１０の長手方向他端部（具体的には、ドーム部１３）には、第二開口部１６が設けられている。開口部１５，１６はそれぞれ、ドーム部１２，１３において容器本体１０の中心軸線を中心にして略円形に形成されている。第一開口部１５には、口金２０が圧入されている。また、第二開口部１６には、口金３０が圧入されている。

口金２０，３０はそれぞれ、開口部１５，１６を閉じるように配置されており、容器本体１０の長手方向端部にシール部材を介して固定されている。口金２０，３０はそれぞれ、例えばアルミニウム、アルミニウム合金又はステンレス系の材料などの金属により形成されている。口金２０，３０はそれぞれ、略円筒状に形成されている。口金２０，３０はそれぞれ、ボス部２１，３１と、フランジ部２２，３２と、を有している。

ボス部２１，３１の先端側は、ドーム部１２，１３の頂点から長手方向Ａの外方へ突出している。また、ボス部２１，３１の後端側は、ドーム部１２，１３の頂点から長手方向Ａの内方へ突出しており、内部空間１４に収まっている。フランジ部２２，３２は、ドーム部１２，１３の頂点よりも長手方向Ａ内側で径方向外方に広がっている。フランジ部２２，３２は、開口部１５，１６の開口面積よりも大きな面積を有するように形成されている。

口金２０は、容器本体１０の内部空間１４に対して窒素ガスなどの不活性ガスを流通させることが可能である。すなわち、口金２０には、ガス供給管２３が設けられている。ガス供給管２３は、容器本体１０の内部空間１４へ窒素ガスなどの不活性ガスを供給する供給路である。ガス供給管２３は、口金２０の中心軸線上に配置されている。ガス供給管２３には、開閉バルブ（図示せず）が接続されている。この開閉バルブは、ガス供給管２３を開閉させる弁であって、不活性ガスの供給源と内部空間１４との連通／非連通を切り替える。

口金２０は、導入管２５と、排出管２６と、を有している。導入管２５は、後述の熱媒体を容器本体１０外から内部空間１４側へ導入する貫通孔である。排出管２６は、後述の熱媒体を内部空間１４側から容器本体１０外へ排出する貫通孔である。導入管２５及び排出管２６は、口金２０の中心軸線上とは径方向外側にズレた位置に配置されている。尚、導入管２５及び排出管２６は、口金２０に一組以上設けられてよいが、以下では、口金２０に二組設けられているものとする。

導入管２５と排出管２６とは、口金２０の中心軸線を基準にして口金２０の周方向に９０°間隔を空けた状態で互いに平行になるように配置されている。また、高圧タンク１における二つの導入管２５及び二つの排出管２６は、口金２０を長手方向Ａから見て口金２０の周方向に９０°ずつズレるように配置されている。

口金３０は、容器本体１０の内部空間１４に対して充填ガスを流通させることが可能である。すなわち、口金３０には、ガス供給放出管３３が設けられている。ガス供給放出管３３は、容器本体１０外から内部空間１４へ充填ガスを供給すると共に内部空間１４から容器本体１０外へ充填ガスを放出する供給路である。ガス供給放出管３３は、口金３０の中心軸線上に配置されている。ガス供給放出管３３には、開閉バルブ（図示せず）が接続されている。この開閉バルブは、ガス供給放出管３３を開閉させる弁であって、充填ガスの供給源と内部空間１４との連通／非連通を切り替える。

補強層４０は、容器本体１０の外面を覆う被覆材であって、高圧タンク１の外壁層をなす補強部材である。補強層４０は、樹脂を含浸した高強度繊維からなる。この高強度繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などである。また、この高強度繊維に含浸される樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などの熱硬化性樹脂である。

補強層４０は、一本の繊維や複数本の繊維が束ねられた繊維束が容器本体１０に巻き付けられることによりヘリカル層やフープ層を有するように形成される。尚、補強層４０は、ヘリカル層やフープ層が形成されたシートが容器本体１０に巻き付けられることにより形成されてもよい。補強層４０の繊維の引張強度は、例えば６．５ＧＰａ程度である。

貯蔵材５０は、容器本体１０の充填ガスを吸着すると共に放出する部材である。貯蔵材５０は、内部空間１４に配設されている。貯蔵材５０は、容器本体１０の内部空間１４に貯蔵できる充電ガスの容量を、内部空間１４に貯蔵材５０が配設されない構造に比べて増やすことが可能である。貯蔵材５０は、例えば水素ガスを吸着可能な多孔性の炭素系材料、ＭＯＦ系材料や水素吸蔵合金などの材料により形成されている。貯蔵材５０は、材料粉末が架橋剤や樹脂などの接合剤を用いて固着された状態で内部空間１４の略全域に亘って配置されている。貯蔵材５０は、容器本体１０内への組み付け性や搭載性などを考慮して、後に詳述する熱交換器６０の形状などに合わせて複数の貯蔵材片５１に分割されている。各貯蔵材片５１は、ペレット状に形成されている。

熱交換器６０は、貯蔵材５０を温度調整する部材である。熱交換器６０は、内部空間１４に配設されており、貯蔵材５０に接触している。熱交換器６０は、熱交換配管６１と、熱伝導フィン６２と、を有している。貯蔵材５０は、熱交換配管６１及び熱伝導フィン６２の双方に接触している。

熱交換配管６１は、熱媒体が流れるパイプ状部材である。この熱媒体は、例えば水や不凍液，ロングライフクーラントなどである。熱交換配管６１は、例えばアルミニウム合金（Ａ６０６１－Ｔ６など）やステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌなど）により形成されている。熱交換配管６１の流入口（上流端）は、口金２０の導入管２５の下流端に接続されている。熱交換配管６１の流出口（下流端）は、口金２０の排出管２６の上流端に接続されている。

尚、異種金属同士が接続される場合は、水の存在に起因した電蝕により金属が劣化することがあるので、金属の劣化を防止するうえでは、口金２０と熱交換配管６１とが同一金属により形成されていることが好ましい。また特に、熱媒体として水が用いられかつ口金２０及び熱交換配管６１としてアルミニウム材が用いられる場合は、熱交換配管６１の内壁に錆が発生するのを防止するため、その内壁にコーティング層が形成されることが好ましい。

熱交換配管６１は、口金２０の導入管２５及び排出管２６の組ごとに設けられている。口金２０に二組の導入管２５及び排出管２６が設けられている場合、熱交換配管６１は、その導入管２５及び排出管２６の組に合わせて二組設けられている。各組の熱交換配管６１は、略Ｕ字状に形成されている。各組の熱交換配管６１は、容器本体１０の長手方向に延びて互いに平行になるように配置されている。

各熱交換配管６１はそれぞれ、上り配管部７１と、下り配管部７２と、連絡部７３と、を有している。尚、図２、図３、及び図４においては、主に、第一組の熱交換配管６１の上り配管部７１と、別の組である第二組の熱交換配管６１の下り配管部７２と、が明示されている。

上り配管部７１は、導入管２５の下流端に接続する流入口を有し、内部空間１４の長手方向一端部側（口金２０側）から長手方向他端部側（口金３０側）に向けて熱媒体を流す部位である。上り配管部７１は、流入口を始点として長手方向Ａに延在した後、径方向外側に屈曲し、更に長手方向Ａに延在する。上り配管部７１は、口金２０における内部空間１４側の長手方向端部と口金３０における内部空間１４側の長手方向端部との間に亘って長手方向Ａに延在している。

上り配管部７１が径方向外側への屈曲後に長手方向Ａに延在する部位は、内部空間１４における容器本体１０の中心軸線から離れた位置に配置されており、例えば、容器本体１０の中心軸線から容器本体１０の内壁までの距離の半分よりも径方向外側に配置されている。尚、上り配管部７１は、コネクタを介して導入管２５の下流端に接続していてもよい。

下り配管部７２は、内部空間１４の長手方向他端部側（口金３０側）から長手方向一端部側（口金２０側）に向けて熱媒体を流し、排出管２６の上流端に接続する流出口を有する部位である。下り配管部７２は、流出口を始点として長手方向Ａに延在した後、径方向外側に屈曲し、更に長手方向Ａに延在する。下り配管部７２は、口金２０における内部空間１４側の長手方向端部と口金３０における内部空間１４側の長手方向端部との間に亘って長手方向Ａに延在している。

下り配管部７２が径方向外側への屈曲後に長手方向Ａに延在する部位は、内部空間１４における容器本体１０の中心軸線から離れた位置に配置されており、例えば、容器本体１０の中心軸線から容器本体１０の内壁までの距離の半分よりも径方向外側に配置されている。尚、下り配管部７２は、コネクタを介して排出管２６の上流端に接続していてもよい。

同組をなす熱交換配管６１の上り配管部７１と下り配管部７２とは、容器本体１０の中心軸線を基準にして容器本体１０の周方向に９０°間隔を空けた状態で互いに平行になるように配置されている。高圧タンク１における二本の上り配管部７１及び二本の下り配管部７２は、図５に示す如く、容器本体１０の長手方向Ａから見て、容器本体１０の中心軸線を基準にして容器本体１０の周方向に９０°ずつズレるように配置されている。

連絡部７３は、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部とを連絡する部位である。連絡部７３は、上り配管部７１から流れてきた熱媒体を下り配管部７２に流す。連絡部７３は、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部との間で、直線状に延び、径方向若しくは長手方向へ湾曲して延び、又は正弦波状に曲がって延びている。連絡部７３は、口金３０を避けて口金３０との接触が生じないように配置形成されている。

連絡部７３は、図４及び図６に示す如く、容器本体１０の中心軸線よりも径方向外側において容器本体１０の内壁に沿って延在するように形成されている。尚、この「沿って」とは、連絡部７３と容器本体１０の円筒内壁との距離が連絡部７３の部位にかかわらず均一に保たれるように周方向に円弧状に延在する状態に限らず、例えば、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部とを直線状に繋いで、連絡部７３と容器本体１０の円筒内壁との距離が連絡部７３の部位に応じて変化する状態を含む概念である。

また、連絡部７３は、口金３０のボス部３１の外面に対する径方向外側においてそのボス部３１の外面に沿って延在するように形成されている。尚、この「沿って」とは、連絡部７３とボス部３１の外面との距離が連絡部７３の部位にかかわらず均一に保たれるように周方向に円弧状に延在する状態に限らず、例えば、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部とを直線状に繋いで、連絡部７３とボス部３１の外面との距離が連絡部７３の部位に応じて変化する状態を含む概念である。以下、本実施例では、連絡部７３は、図４及び図６に示す如く、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部とを直線状に繋いでいるものとする。

高圧タンク１における二つの連絡部７３は、図６に示す如く、容器本体１０の長手方向Ａから見て互いに重ならないように、容器本体１０の中心軸線を基準にして互いに異なる角度範囲に配置されている。具体的には、二つの連絡部７３は、中心軸線に対して点対称となるように配置されている。

熱伝導フィン６２は、熱交換配管６１に接続して熱交換器６０と貯蔵材５０との間の熱交換を促進する部材である。熱伝導フィン６２は、少なくとも熱交換配管６１（具体的には、上り配管部７１及び下り配管部７２における口金２０，３０間で長手方向Ａに延在する部位）の径方向位置よりも径方向外側に向けて板状に広がっている。具体的には、熱伝導フィン６２は、容器本体１０の長手方向Ａに直交する方向に延在するように板状に形成されており、容器本体１０の中心軸線付近から容器本体１０の内壁付近まで円盤状に広がっている。

熱伝導フィン６２は、複数枚（具体的には、三枚以上）設けられている。熱伝導フィン６２は、容器本体１０の長手方向Ａに等間隔に配置されている。長手方向Ａに隣接して対向する熱伝導フィン６２同士の間には、貯蔵材５０の貯蔵材片５１が嵌め込まれて挿入配置されている。尚、熱伝導フィン６２は、熱交換配管６１に一体化されて形成されていてよい。

高圧タンク１の製造は、以下の手順で行われる。

まず、高圧タンク１の各構成部品が製造された後、容器本体１０のドーム部１２に口金２０が圧入されると共に、容器本体１０のドーム部１３に口金３０が圧入される。そして、口金２０の導入管２５及び排出管２６に熱交換配管６１の上り配管部７１及び下り配管部７２が接続するように口金２０に熱交換器６０が取り付けられる。尚、口金２０と熱交換配管６１とは、フレア加工後にコネクタにより互いに接続されてよく、この接続は、ナットを用いた締結により実現されてよい。

次に、上記の熱交換器６０における長手方向Ａに隣接する熱伝導フィン６２同士の間に貯蔵材５０の貯蔵材片５１が嵌め込まれる。その後、上記の如く貯蔵材５０と口金２０に取り付けられた熱交換器６０とが組み付けられたアッシが、容器本体１０の胴体部１１内に挿入され、その状態で、容器本体１０の胴体部１１とドーム部１２，１３とが溶着される。これにより、容器本体１０の内部空間１４に貯蔵材５０及び熱交換器６０がそれぞれ配設された高圧タンク１を製造することができる。

次に、高圧タンク１の使用方法について説明する。

高圧タンク１において、充填ガスが口金３０のガス供給放出管３３を介して内部空間１４へ供給され或いは内部空間１４から放出される際は、口金２０のガス供給管２３が閉じられ、不活性ガスが内部空間１４へ供給されない状態に維持される。

充填ガスがガス供給放出管３３を介して内部空間１４へ供給されると、貯蔵材５０が充填ガスを吸着する。この貯蔵材５０への充填ガスの吸着時には、容器本体１０外から口金２０の導入管２５に冷媒としての熱媒体が流入される。この熱媒体は、導入管２５を流れた後、熱交換配管６１を流通する。具体的には、熱媒体は、熱交換配管６１の上り配管部７１→連絡部７３→下り配管部７２の順に流れる。そして、その熱媒体は、口金２０の排出管２６を流れて容器本体１０外に排出される。

貯蔵材５０への充填ガスの吸着時に冷媒としての熱媒体が熱交換配管６１を流通すれば、発熱する貯蔵材５０と冷たい熱媒体との間で熱交換配管６１及び熱伝導フィン６２を介して熱交換が行われる。このため、貯蔵材５０への充電ガスの吸着時にその貯蔵材５０の温度上昇を抑制することができる。

また、充填ガスが内部空間１４に充填されている状態でガス供給放出管３３側の開閉バルブが開放されると、内部空間１４の充填ガスがガス供給放出管３３を介して放出され、貯蔵材５０から充填ガスが放出される。この貯蔵材５０からの充填ガスの放出時には、容器本体１０外から口金２０の導入管２５に温水などの熱媒体が流入される。この熱媒体は、導入管２５を流れた後、熱交換配管６１を流通する。具体的には、熱媒体は、熱交換配管６１の上り配管部７１→連絡部７３→下り配管部７２の順に流れる。そして、その熱媒体は、口金２０の排出管２６を流れて容器本体１０外に排出される。

貯蔵材５０からの充填ガスの放出時に温水などの熱媒体が熱交換配管６１を流通すれば、吸熱する貯蔵材５０と温かい熱媒体との間で熱交換配管６１及び熱伝導フィン６２を介して熱交換が行われる。このため、貯蔵材５０からの充電ガスの放出時にその貯蔵材５０の温度低下を抑制することができる。

従って、貯蔵材５０に対する充填ガスの吸着時や放出時にもその貯蔵材５０の温度を均一に維持することができるので、貯蔵材５０に対する充填ガスの吸着や放出を円滑に進行させることができる。

次に、高圧タンク１の効果について説明する。

高圧タンク１において、熱交換器６０の熱交換配管６１は、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部とを連絡する連絡部７３を有している。連絡部７３は、容器本体１０の中心軸線よりも径方向外側において容器本体１０の内壁に沿って延在するように形成されている。具体的には、連絡部７３は、口金３０のボス部３１外面に対して径方向外側において、そのボス部３１外面に沿って延在するように形成されている。この構成においては、連絡部が容器本体１０の中心軸線に交差して延在する構成に比べて、熱交換配管６１を用いた貯蔵材５０の径方向外側部位での熱交換が促進されるので、貯蔵材５０を万遍なく均一な温度に管理することができる。

また、高圧タンク１において、熱交換配管６１は、直列接続する上り配管部７１と連絡部７３と下り配管部７２との組を複数組有し、各熱交換配管６１の連絡部７３は、容器本体１０の長手方向から見て互いに重ならないように、容器本体１０の中心軸線を基準にして互いに異なる角度範囲に配置されている。この構成においては、連絡部７３が、内部空間１４における容器本体１０の中心軸線を中心にした複数の周方向箇所に配置される。このため、熱交換配管６１を用いた貯蔵材５０の径方向外側部位での熱交換がより一層促進されるので、貯蔵材５０を万遍なく均一な温度に管理することができる。

また、高圧タンク１において、熱交換配管６１の上り配管部７１は、口金２０の導入管２５の下流端との接続口付近から径方向外側に屈曲し、長手方向Ａに延在する。また、熱交換配管６１の下り配管部７２は、口金２０の排出管２６の上流端との接続口付近から径方向外側に屈曲し、長手方向Ａに延在する。この構成においては、上り配管部７１の長手方向Ａに延在する部位及び下り配管部７２の長手方向Ａに延在する部位が、内部空間１４における容器本体１０の中心軸線から離れた位置に配置される。このため、上り配管部７１の長手方向Ａに延在する部位及び下り配管部７２の長手方向Ａに延在する部位が、口金２０の導入管２５及び排出管２６の径方向位置と同じ位置に配置される構成に比べて、熱交換配管６１を用いた貯蔵材５０の径方向外側部位での熱交換が促進されるので、貯蔵材５０を万遍なく均一な温度に管理することができる。

また、高圧タンク１において、熱交換器６０は、熱交換配管６１に接続し、少なくとも熱交換配管６１の径方向位置よりも径方向外側に向けて板状に広がる熱伝導フィン６２を有している。この構成においては、熱伝導フィン６２が設けられていない構成に比べて、貯蔵材５０と熱交換器６０との熱交換が促進されるので、貯蔵材５０を万遍なく均一な温度に管理することができる。

また、高圧タンク１において、熱伝導フィン６２は、複数枚設けられており、容器本体１０の長手方向Ａに等間隔に配置されている。この構成においては、貯蔵材５０と熱交換器６０との熱交換が、貯蔵材５０における長手方向一端側から長手方向他端側にかけて均等に行われるので、貯蔵材５０を万遍なく均一な温度に管理することができる。

更に、高圧タンク１において、容器本体１０の長手方向Ａに隣接して対向する熱伝導フィン６２同士の間には、貯蔵材片５１が嵌め込まれる。上記の如く、熱伝導フィン６２は、容器本体１０の長手方向Ａに等間隔に配置されている。この構造においては、容器本体１０の長手方向Ａに隣接して対向する熱伝導フィン６２同士で仕切られた空間の形状を、各空間で共通化することができるため、その空間に嵌め込む貯蔵材片５１の形状を共通化することができる。従って、貯蔵材片５１を同一の型で成形して各空間に嵌め込むことができ、貯蔵材片５１の共通化により高圧タンク１の製造容易化を図ると共に製造コストの低減を図ることができる。

尚、上記の実施形態においては、口金２０が特許請求の範囲に記載した「口金」及び「第一口金」に、口金３０が特許請求の範囲に記載した「口金」及び「第二口金」に、それぞれ相当している。

尚、上記の実施形態においては、連絡部７３が、図４及び図６に示す如く、上り配管部７１の長手方向下流端部と下り配管部７２の長手方向上流端部とを直線状に繋いでいる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、連絡部７３が、図７に示す如く、連絡部７３と容器本体１０の円筒内壁やボス部３１の外面との距離が連絡部７３の部位にかかわらず均一に保たれるように周方向に円弧状に延在するものであってもよい。

また、上記の実施形態においては、口金２０の導入管２５及び排出管２６が二組設けられ、かつ、熱交換配管６１が直列接続する上り配管部７１と連絡部７３と下り配管部７２との組を二組有することとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、口金２０の導入管２５及び排出管２６が一組又は三組以上設けられ、かつ、熱交換配管６１が直列接続する上り配管部７１と連絡部７３と下り配管部７２との組を一組又は三組以上有することとしている。

そして、口金２０の導入管２５及び排出管２６が一組設けられかつ熱交換配管６１が直列接続する上り配管部７１と連絡部７３と下り配管部７２との組を一組有する構造においては、図８に示す如く、熱交換配管６１の上り配管部７１と下り配管部７２とが、容器本体１０の中心軸線を基準にして容器本体１０の周方向に１８０°間隔を空けた状態すなわち容器本体１０の中心軸線を挟んで対向した状態で互いに平行になるように配置されてよく、連絡部７３が周方向に円弧状に延在するものであってよい。

また、上記の実施形態においては、口金２０の導入管２５及び排出管２６が複数組（具体的には二組）設けられ、かつ、熱交換配管６１が直列接続する上り配管部７１と連絡部７３と下り配管部７２との組をその導入管２５及び排出管２６の組数と同じ複数組（具体的には二組）有することとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、直列接続する上り配管部７１と下り配管部７２と連絡部７３との組数（すなわち、熱交換配管６１の本数）が導入管２５及び排出管２６の組数よりも少なくてよい。具体的には、内部空間１４において一つの導入管２５から複数本の熱交換配管６１が分岐して接続し、又は、複数本の熱交換配管６１から一つの排出管２６に合流して接続していてもよい。

また、上記の実施形態においては、熱交換配管６１が直列接続する上り配管部７１と連絡部７３と下り配管部７２との組を二組有し、図２～図６に示す如く、二組の上り配管部７１同士が容器本体１０の中心軸線を基準にして周方向に９０°間隔を空けて隣接すると共に、二組の下り配管部７２同士が容器本体１０の中心軸線を基準にして周方向に９０°間隔を空けて隣接する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、二組の上り配管部７１同士が容器本体１０の中心軸線を基準にして周方向に１８０°間隔を空けて配置されて容器本体１０の中心軸線を挟んで対向すると共に、二組の下り配管部７２同士が容器本体１０の中心軸線を基準にして周方向に１８０°間隔を空けて配置されて容器本体１０の中心軸線を挟んで対向することとしてもよい。

尚、本発明は、上述した実施形態や変形形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

１：高圧タンク、１０：容器本体、１１：胴体部、１２，１３：ドーム部、１４：内部空間、１５，１６：開口部、２０，３０：口金、２５：導入管、２６：排出管、３３：ガス供給放出管、４０：補強層、５０：貯蔵材、６０：熱交換器、６１：熱交換配管、６２：熱伝導フィン、７１：上り配管部、７２：下り配管部、７３：連絡部。

Claims (6)

1. 筒状に形成されて、所定気体を貯蔵可能な内部空間を有する容器本体と、
   前記容器本体の長手方向端部に設けられた開口部を閉じるように配置され、前記内部空間に対して気体を流通させることが可能な口金と、
   前記内部空間に配設され、前記所定気体を吸着すると共に放出する貯蔵材と、
   前記内部空間に配設され、前記貯蔵材を温度調整する熱交換器と、
   を備え、
   前記熱交換器は、熱媒体が流れる熱交換配管を有し、
   前記口金は、前記熱媒体を前記熱交換配管に導入する導入管及び前記熱交換配管内の前記熱媒体を排出する排出管が設けられた第一口金を有し、
   前記熱交換配管は、
   前記導入管の下流端に接続し、前記内部空間の長手方向一端部側から長手方向他端部側に向けて前記熱媒体を流す上り配管部と、
   前記長手方向他端部側から前記長手方向一端部側に向けて前記熱媒体を流し、前記排出管の上流端に接続する下り配管部と、
   前記上り配管部の長手方向下流端部と前記下り配管部の長手方向上流端部とを連絡する連絡部と、
   を有し、
   前記連絡部は、前記容器本体の中心軸線よりも径方向外側において前記容器本体の内壁に沿って延在するように形成されている、高圧タンク。
2. 前記連絡部は、前記容器本体の周方向に延在するように形成されている、請求項１に記載された高圧タンク。
3. 前記口金は、前記第一口金とは長手方向反対側に配置され、前記内部空間に対して前記気体を流通させるガス供給放出管が設けられた第二口金を有し、
   前記連絡部は、前記第二口金の筒部外面に対する径方向外側において前記筒部外面に沿って延在するように形成されている、請求項１又は２に記載された高圧タンク。
4. 前記導入管及び前記排出管は、前記口金に複数組設けられ、
   前記熱交換配管は、直列接続する前記上り配管部と前記連絡部と前記下り配管部との組を複数組有し、
   すべての組の前記連絡部は、前記容器本体の長手方向から見て互いに重ならないように、前記容器本体の中心軸線を基準にして互いに異なる角度範囲に配置されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載された高圧タンク。
5. 前記熱交換器は、前記熱交換配管に接続し、少なくとも前記熱交換配管の径方向位置よりも径方向外側に向けて板状に広がる熱伝導フィンを有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載された高圧タンク。
6. 前記熱伝導フィンは、前記容器本体の長手方向に等間隔に配置されている、請求項５に記載された高圧タンク。

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