JP2023131750A - 高圧タンク用安全弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】作動当初から所定量のガスを排出できる安全弁を提供する。【解決手段】安全弁３０は、本体部３１と点火器３４（開放手段の一例）とを有している。本体部３１は、雄ねじが切られている部分である領域３１Ａと、点火器３４が設けられている内部空間３１Ｂと、タンク本体１０の空間１０ａと連通する穴部３１Ｃと、穴部３１Ｃの底部であって、点火器３４が点火されることによって開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）される開放可能部３２と、外部環境と連通し、作動時にガスを排出する排出口３３と、を有している。排出口３３の総開口面積は、０．００８～５．５（ｍｍ２）とすることが好ましい。【選択図】図２
Description
本発明は、高圧タンク用安全弁に関する。
圧縮ガスなどを収容する高圧タンク（ガスボンベ）には、雰囲気温度が何らかの理由で異常上昇した際、溶栓が溶けて開放するという構造の安全弁（溶栓弁ともいう）が装着されているものがある。例えば火災などにより高圧タンクの温度が異常上昇した場合、当該安全弁が作動することによって高圧タンクがバーストすることを未然に防止することができる。
上記特許文献１の安全弁（溶栓弁）では、溶栓が溶けきるまで時間がかかるので、作動当初からガスを一定に排出するということが難しい。なお、可燃性ガス（たとえば、水素ガスなど）を高圧タンクに収容している場合には、安全弁の作動当初から所定時間たとえば、水素ガスへ着火することがあっても影響度が軽微な量）のガスを排出できるようにすることが好ましい。
そこで、本発明は、作動当初から所定量（たとえば、着火することがあっても影響度が軽微な量）のガスを排出できる安全弁を提供することを目的とする。
（１） 本発明は、内部に流体が充填されたタンク本体の開口部に接続することが可能な高圧タンク用安全弁であって、外部環境と接触する排出口と、前記開口部と前記外部環境とを前記排出口を介して連通可能な流路と、を有した本体部と、前記流路のいずれかの位置に設けられ、通常時は前記流路を閉塞し、異常高温時または異常検知時に前記流路を開放する弁と、を備え、前記排出口の総開口面積が０．００８～５．５（ｍｍ２）であることを特徴とする。
（２） 上記（１）の高圧タンク用安全弁においては、前記弁は、前記流路に設けられた開放手段の駆動によって開放される開放可能部を有し、前記開放手段は、前記流路において前記開放可能部よりも下流側に設けられ、火薬の点火によって得られるエネルギー（熱、圧力など）を駆動源として前記開放可能部を開放するものであることが好ましい。ここで言う火薬とは、点火薬、着火薬、AI剤、ガス発生剤などの火薬組成物や、それらを点火器やガス発生器に組み込んだ火工品のことを指す。
（３） 別の観点として、上記（２）の高圧タンク用安全弁においては、前記開放手段は、前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器であり、前記開放可能部は、前記流路に対して交差する方向に設けられたシリンダと、前記シリンダ内において摺動可能に設けられ、初期状態で前記流路を閉塞しているものであって、前記点火器が作動した際に前記点火器の点火によって得られる推進力によって摺動し、前記流路を開放するピストン部材と、を有しているものであってもよい。
（４） 上記（２）の高圧タンク用安全弁においては、前記開放可能部が、前記流路を閉塞する板状部材であり、前記板状部材は、前記火薬の点火によって得られるエネルギーによって溶融、破断、または開裂するものであることが好ましい。
（５） 上記（２）または（３）の高圧タンク用安全弁において、前記開放手段は、前記火薬の発火温度より低い所定温度以上で自動発火し前記火薬を点火するオートイグニッション剤をさらに有していることが好ましい。
（６） 上記（５）の高圧タンク用安全弁において、前記開放可能部が、前記異常高温時に可溶な金属で形成されていることが好ましい。
（７） 別の観点として、上記（２）の高圧タンク用安全弁において、所定箇所に温度差が発生した場合にゼーベック効果によって発電する発電部と、前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器と前記発電部とを電気的に接続する配線と、を有しているものであってもよい。
（８） 上記（７）の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、第１の半導体の一端部と、前記第１の半導体とゼーベック係数が異なる第２の半導体の一端部と、を電気的に直列接続してなるものであり、前記異常高温時において、前記第１の半導体および前記第２の半導体の前記一端部側と他端部側とで温度勾配が発生するように、前記第１の半導体および前記第２の半導体の他端部側を内部において熱から保護する保護部が設けられており、前記第１の半導体および前記第２の半導体の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されていることが好ましい。
（９） 別の観点として、上記（７）の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、金属および半導体のうち二種以上のゼーベック係数が異なる材料を層状に積層形成してなり、
前記異常高温時に、前記発電部において積層方向に温度勾配が発生するように、前記発電部の積層の一方側が保護部によって熱から保護されているものであってもよい。
前記異常高温時に、前記発電部において積層方向に温度勾配が発生するように、前記発電部の積層の一方側が保護部によって熱から保護されているものであってもよい。
（１０） 別の観点として、上記（７）の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、１種類の金属によって形成され、前記異常高温時に一部と前記一部と異なる部分との間に温度勾配が発生するように配設されているものであってもよい。ここでの発電部の形状は、たとえば、層状、板状、棒状、線状などの形状、これらの形状を組み合わせたものなどを含む。
（１１） 別の観点として、上記（７）の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、少なくとも、第１金属部材と、前記第１金属部材とゼーベック係数が異なる第２金属部材とを備え、前記第１金属部材の一端部と前記第２金属部材の一端部とを電気的に接続してなるものであり、前記第１金属部材および前記第２金属部材の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されており、両端部の間に温度勾配が発生するように配設されているものであってもよい。
（１２） 別の観点として、上記（２）の高圧タンク用安全弁において、前記開放手段は、前記火薬の点火によって得られる圧力波によって前記開放可能部に向かって発射される突出部を有した移動体を有しており、作動した際、前記移動体の前記突出部によって前記開放可能部を破断または開裂して開放するものであってもよい。
本発明によれば、作動当初から所定量（たとえば、水素ガスへ着火することがあっても影響度が軽微な量）のガスをスムーズに排出できる高圧タンク用安全弁を提供することが可能となる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して詳細に説明する。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。例えば、以下の実施形態では、燃料電池車両に搭載する燃料ガス（高圧水素）の高圧タンクなどに本発明を適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、別の種類の圧縮ガスや液化ガスを収容する高圧タンクに適用することができる。
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して詳細に説明する。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。例えば、以下の実施形態では、燃料電池車両に搭載する燃料ガス（高圧水素）の高圧タンクなどに本発明を適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、別の種類の圧縮ガスや液化ガスを収容する高圧タンクに適用することができる。
図１に示すように、高圧タンク１００は、内部に高圧ガス（例えば水素ガス）を充填保管するための空間１０ａを備えたタンク本体１０と、このタンク本体１０の一端（図１では下端）に設けられた開口部１１と、タンク本体１０の他端（図１では上端）に設けられた開口部１２と、を有している。
開口部１１には口金部材（図示せず）が設けられており、この口金部材にバルブ（タンクバルブ）２０が装着されている。バルブ２０には、ガスを供給するための供給口２１が設けられている。この供給口２１には、例えば、燃料電池又は水素エンジンなどの水素を動力源とした機関に繋がる配管（図示せず）が接続されており、通常時（火災による高温異常などが発生していない場合）は、バルブ２０、供給口２１および配管を介してタンク本体１０の空間１０ａ内のガスが水素を動力源とした機関に供給される。
開口部１２には、雌ねじ（図示せず）が切られており、安全弁３０外周部のタンク本体１０側の一部（後述する本体部３１の外周部のタンク本体１０側の雄ねじ部３１Ａ）に設けられた雄ねじ（図示せず）が螺合することによって、安全弁３０が装着されている。
安全弁３０は、本体部３１と点火器３４（後述する流路において、タンク本体１０側を上流側として開放可能部３２よりもガスの流れの下流側に設けられ、駆動（作動）によって得られるエネルギーを駆動源として開放可能部３２を開放するものである開放手段の一例）とを有している。本体部３１は、雄ねじが切られている部分である雄ねじ部３１Ａと、点火器３４が設けられている内部空間３１Ｂと、タンク本体１０の空間１０ａと連通する穴部３１Ｃと、穴部３１Ｃの底部であって、点火器３４が点火されることによって開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）される開放可能部３２と、外部環境と連通し、作動時にガスを排出する排出口３３と、を有している。
ここで、タンク本体１０の空間１０ａに水素ガスが充填されている場合、本体部３１には水素脆化対策がされた材料を用いることが好ましく、たとえば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどを用いることが好ましい。
また、開放可能部３２においては、点火器３４からの火炎が当たる箇所に切り込み溝などの脆弱部が形成されていてもよい。これにより、開裂しやすくすることができ、飛散物を抑制することができる。また、開放可能部３２は、通常時はタンク内ガス圧によって変形しない程度、かつ、点火器３４が作動した場合には開裂する程度の板厚に形成しておいてもよい。また、開放可能部３２は、本体部３１と一体形成しているが、これに限らず、貫通孔を設けて、当該貫通孔を閉塞するようにラプチャーディスクを設け、点火器３４の作動によってラプチャーディスクを開裂するようにしてもよい。
総開口面積の大きさは、臨界定数（σ）、ガス定数（Ｒ）、温度（Ｔ）、タンク内の圧力（Ｐ）、タンク内のガス容量（Ｖ）、ガスの排出時間（ｔ）に応じて変動する。一般式としては以下となる。
ただし、技術的に貯蔵できるタンク内の容量が決まっており、加工技術的にも微小の総開口面積を製作するのが難しい。また、微小な総開口面積の場合、異物などで排出口が塞がりガスを排出する効果を達成できない恐れがある。また、総開口面積を一定以上にした場合、ガスの排出速度が速くなり高濃度のガスと空気中の酸素が混ざることで、着火し爆轟などリスクが高まる恐れがある。これらを総合的に考慮し適切な速度でガスを排出する為、排出口３３においては、総開口面積が０．００８～５．５（ｍｍ２）とすることが好ましく、０．０８～３．２（ｍｍ２）とすることがさらに好ましい。
また、排出口３３は、地面側に向けて設ける、または、さらに配管を取り付けて地面側にガスが排出されるようにすることが好ましい。これにより、水素ガスに着火することがあっても影響度が軽微な量（人・設備などへの被害が出にくい量）を排出口３３から排出することができ、また、比較的スムーズに水素ガスを排出することができることから、火災による高温異常などが発生しても、タンク本体１０のバースト防止、および、排出した水素ガスの着火による影響度の軽微化の両方を達成することができる。
内部空間３１Ｂの外部環境側（図２の上部側）には、固定部材３６が固定されており、点火器３４を固定保持している。
点火器３４は、火炎を発生させるためのものであり、点火部（図示せず）と、一対の端子ピン３５とを備えている。点火部は、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体とを含んでいる。
より詳細には、点火部は、カップ状に形成されたスクイブカップと、当該スクイブカップの開口端を閉塞し、一対の端子ピン３５が挿通されてこれを保持する塞栓とを備えており、スクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン３５の先端を連結するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。必要に応じてスクイブカップ内に点火薬以外に、着火薬かつ/またはAI剤を装填することもできる。
ここで、抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、点火薬（塩基性硝酸銅、ジルコニウム）鉛トリシネート等が利用される。なお、火炎を大量に放出するブースターとして更に着火薬としては、Ｂ／ＫＮＯ３ 、Ｂ／ＮａＮＯ３、Ｓｒ（ＮＯ３）２等に代表される金属粉／酸化剤からなる組成物や、テルミット組成物や、水素化チタン／過塩素酸カリウムからなる組成物、チタン/過塩素酸カリウムからなる組成物、ＡＩ剤としては、５－アミノテトラゾール／三酸化モリブデンを主成分とする、Ｂ／５－アミノテトラゾール／硝酸カリウム／三酸化モリブデンや５－アミノテトラゾール／硝酸カリウム／三酸化モリブデンや５－アミノテトラゾール／硝酸カリウム／硝酸ストロンチウム／三酸化モリブデンからなる組成物や、３－ニトロー１，２，４－トリアゾールー５－オン／硝酸ナトリウムからなる組成物や、ニトロセルロースを主成分とする無煙火薬等が用いられる。また、上述したスクイブカップおよび塞栓は、一般に金属製またはプラスチック製である。
一対の端子ピン３５は、点火薬を着火させるために点火部に接続されているとともに、配線４１を介して電源４０（バッテリーなど）に接続されている。電源４０は、たとえば、タンク本体１０の外部温度を検知する温度センサ（図示せず）の検知温度が所定以上になった場合に制御部（図示せず）から送信される命令信号を受信して、配線４１を介して一対の端子ピン３５に所定量の電流を流すものである。すなわち、抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器３４が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合に一般に２［ｍｓ］以下である。
次に、本実施形態における高圧タンク１００における安全弁３０の動作について説明する。
図１を参照して、高圧タンク１００が所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、上述の温度センサによって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源４０から配線４１を介して駆動源である点火器３４に電流が流れ、点火器３４が作動する。点火器３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、内部空間３１Ｂと穴部３１Ｃとが連通する。内部空間３１Ｂと穴部３１Ｃとが連通することによって、タンク本体１０の空間１０ａに充填されていたガスは、穴部３１Ｃ、内部空間３１Ｂ、排出口３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成の安全弁３０によれば、作動当初から所定量（たとえば、着火することがあっても影響度が軽微な量）のガスを排出できる。
特に、水素ガスが充填される高圧タンク１００において使用する場合、排出口３３において０．００１ｍｍ～０．２ｍｍの径、より好ましくは０．０１ｍｍ～０．１ｍｍの径とすることにより、水素ガスに着火することがあっても影響度が軽微な量を排出口３３から排出することができ、また、比較的スムーズに水素ガスを排出することができることから、火災による高温異常などが発生しても、タンク本体１０のバースト防止、および、排出した水素ガスの着火による影響度の軽微化の両方を達成することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁１３０は、図３（ａ）に示したように、第１実施形態の本体部３１に対して全体的に細長い形状をした本体部１３１である点、穴部１３１Ｃを閉塞する底部である開放可能部１３２が板状部材を溶接、カシメ、切削または貼り付けることによって形成されている点、排出口１３３が一つまたは複数形成されている点、点火器１３４が固定部材１３６によってかしめ固定またはモールド成型されている点、本体部１３１と点火器１３４との間をＯリング１３７によってシールしている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
開放可能部１３２の一部分は、長期間にわたって圧縮ガスに晒されるものであるため、開放可能部１３２は、薄肉の金属板から形成されたニッケル合金製の部材にて構成されていることが望ましい。たとえば、開放可能部１３２としては、耐熱性および耐腐食性を有する金属製の薄板（たとえば厚みが２００［μｍ］程度）が好適に用いられ、Ｎｉ：１０［重量％］、Ｃｒ：２３［重量％］、Ｍｎ：６［重量％］、Ｍｏ：２［重量％］、Ｃ：０．０１［重量％］、Ｎ：０．５［重量％］、その他の成分割合からなるＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ（ＪＩＳ規格記号）などのステンレス鋼やインコネル合金（インコネル６２５）などからなる薄板が特に好適に用いられる。また、開放可能部１３２には、点火器１３４からの火炎が当たる箇所に切り込み溝などの脆弱部が形成されていてもよい。
なお、複数の排出口１３３において、地面側に向けて設けることができるものはそのままでもよいが、地面側に向けて設けることができないものは、配管を取り付けて地面側にガスが排出されるようにすることが好ましい。排出ガスが燃焼しない構造または、燃焼しても火炎が他に危害を与えないように、遮熱、遮炎構造の場合は、地面側でなくても良い。
次に、本実施形態における安全弁１３０の動作について説明する。
図３を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、温度センサによって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源（図示せず）から配線１４１を介して点火器１３４に電流が流れ、点火器１３４が作動する。点火器１３４が作動することによって生じた火炎により、開放可能部１３２が開放（溶融、開裂または破断などによって孔部１３２ａが形成）され、内部空間１３１Ｂと穴部１３１Ｃとが連通する（図３（ｂ）参照）。内部空間１３１Ｂと穴部１３１Ｃとが連通することによって、タンク本体１１０の内部空間に充填されていたガスは、穴部１３１Ｃ、孔部１３２ａ、内部空間１３１Ｂ、排出口１３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成の安全弁１３０によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第３実施形態について、図４を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁２３０は、図４に示したように、複数の部材からなる本体部２３１を用いている点、点火器の代わりに点火薬２３４Ａとオートイグニッション剤（ＡＩ剤）２３４Ｂとを開放手段２３４として用いている点、排出口２３３にフィルタ２３８が設けられている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
本体部２３１は、断面が凹部形状の第１部材２３１ａと、略板状の第２部材２３１ｂと、断面が略Ｔ字状の第３部材２３１ｃと、を備えている。第１部材２３１ａの中央部には、排出口２３３が形成されている。第２部材２３１ｂの中央部の第３部材２３１ｃ側には凹部２３１Ｂ１が形成され、第３部材２３１ｃの中央部の第２部材２３１ｂ側には凹部２３１Ｃ１が形成されている。そして、凹部２３１Ｂ１と凹部２３１Ｃ１との間には、凹部２３１Ｃ１側に配設された点火薬２３４Ａと、凹部２３１Ｂ１側に配設されたＡＩ剤２３４Ｂとが挟持されている。点火薬２３４ＡとＡＩ剤２３４Ｂの配設はどちらを凹部２３１Ｃ１側としてもよく、さらに、ＡＩ剤２３４Ｂに点火薬２３４Ａを内包してもよく、さらにＡＩ剤２３４Ｂ単体でもよい。また、第２部材２３１ｂ、第３部材２３１ｃのそれぞれの対向する面には、第２部材２３１ｂと第３部材２３１ｃとの間にシール部材２３７を配置するためのリング状の凹部２３１Ｂ２、２３１Ｃ２が設けられている。
シール部材２３７は、例えば、Ｏリング、パッキン、またはガスケットなどである。シール部材２３７の材料としては、フッ素ゴムや、スチレン系ゴム、オレフィン系ゴム等を用いても良い。別の態様として、シール部材２３７に接着剤を塗布してシールする方法であっても良い。当該接着剤としては、例えば、シアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系ゴム又はオレフィン系ゴム等を原料として含むものが好適に利用できる。また、シール部材２３７は、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、の少なくとも一種を含む金属製のものでもよい。
点火薬２３４Ａの例としては、ＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等が挙げられる。
ＡＩ剤２３４Ｂは、前記点火薬の発火温度より低い所定温度以上となった場合、当該温度による熱に反応して自動発火するオートイグニッション（ＡＩ）機能を有する火薬である。ここで、ＡＩ剤２３４Ｂは、高圧タンクがバーストする温度より低く、例えば、発火温度２３０℃以下で自動発火するものが好ましく、さらに、熱伝導率や熱源の距離を考慮すると２００℃以下で自動発火するものが好ましい。なお、たとえば、ＡＩ剤２３４Ｂは、以下の（Ａ）または（Ｂ）の成分を含むものであることが好ましい。
（Ａ）燃料成分と酸化剤と燃焼調整剤とを結合剤によって結合して成形してなるＡＩ剤である。ここで、燃料成分の例としては、アミノテトラゾール或いはこの塩からなる窒素原子含有有機物が挙げられる。酸化剤の例としては、その５０重量％以上が硝酸塩を含むものが挙げられる。燃焼調整剤の例としては、モリブデン，鉄又はその酸化物が挙げられる。結合剤の例としては、次の（１）、（２）、（３）の群から選択されるものが挙げられる。
（１）次の一般式で表されるヒドロタルサイト型化合物
〔Ｍ2+ 1-xＭ3+ x（ＯＨ）2〕x+〔Ａn- x/n・ｍＨ2Ｏ〕x-
ここで、Ｍ2+：Ｍｇ2+，Ｍｎ2+，Ｆｅ2+，Ｃｏ2+，Ｎｉ2+，Ｃｕ2+，Ｚｎ2+等の２価金属
Ｍ3+：Ａｌ3+，Ｆｅ3+，Ｃｒ3+，Ｃｏ3+，Ｉｎ3+等の３価金属
Ａn-：ＯＨ-，Ｆ-，Ｃｌ-，Ｂｒ-，ＮＯ3 -，ＣＯ3 2-，
ＳＯ4 2-，Ｆｅ（ＣＮ）6 3-，ＣＨ3ＣＯＯ-，蓚酸イオン，サリチル酸イオン等のｎ価のアニオン
ｘ：０＜ｘ≦０．３３
（２）酸性白土
（３）高分子結合剤
高分子結合剤は、火薬を所望の成形体とする際に破壊強度およびその他の機械的性質を改善することができるものである。この高分子結合剤としては、具体的にはカルボキシメチルセルロースの金属塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、グアガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、デンプンなどの多糖誘導体、ステアリン酸塩、フッ素ゴム、ＳＢＳゴム等の有機結合剤等を例示することができる。これらの高分子結合剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
（１）次の一般式で表されるヒドロタルサイト型化合物
〔Ｍ2+ 1-xＭ3+ x（ＯＨ）2〕x+〔Ａn- x/n・ｍＨ2Ｏ〕x-
ここで、Ｍ2+：Ｍｇ2+，Ｍｎ2+，Ｆｅ2+，Ｃｏ2+，Ｎｉ2+，Ｃｕ2+，Ｚｎ2+等の２価金属
Ｍ3+：Ａｌ3+，Ｆｅ3+，Ｃｒ3+，Ｃｏ3+，Ｉｎ3+等の３価金属
Ａn-：ＯＨ-，Ｆ-，Ｃｌ-，Ｂｒ-，ＮＯ3 -，ＣＯ3 2-，
ＳＯ4 2-，Ｆｅ（ＣＮ）6 3-，ＣＨ3ＣＯＯ-，蓚酸イオン，サリチル酸イオン等のｎ価のアニオン
ｘ：０＜ｘ≦０．３３
（２）酸性白土
（３）高分子結合剤
高分子結合剤は、火薬を所望の成形体とする際に破壊強度およびその他の機械的性質を改善することができるものである。この高分子結合剤としては、具体的にはカルボキシメチルセルロースの金属塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、グアガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、デンプンなどの多糖誘導体、ステアリン酸塩、フッ素ゴム、ＳＢＳゴム等の有機結合剤等を例示することができる。これらの高分子結合剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
（Ｂ）（ａ）５－アミノテトラゾール３～２５（重量％）、（ｂ）ホウ素５～３０（重量％）、（ｃ）硝酸カリウム５０～８５（重量％）、（ｄ）三酸化モリブデン０．２～１０（重量％）、の各成分を各組成比で含有し、その発熱量が４５００Ｊ/ｇ以上のＡＩ剤である。
次に、本実施形態における安全弁２３０の動作について説明する。
図４を参照して、高圧タンクがバーストする温度よりも低い所定温度以上の異常な高温にさらされた場合、当該温度による熱に反応し、ＡＩ剤２３４Ｂが自動発火し、点火薬２３４Ａが燃焼することで、開放手段２３４が作動する。開放手段２３４が作動することによって生じた火炎により、開放可能部２３２Ａ、２３２Ｂが開放（溶融、開裂または破断などによって凹部２３１Ｂ１、凹部２３１Ｃ１それぞれの底部に孔部が形成）され、排出口２３３と穴部２３１Ｃとが連通する。排出口２３３と穴部１３１Ｃとが連通することによって、タンク本体２１０の内部空間に充填されていたガスは、穴部１３１Ｃ、凹部２３１Ｃ１の底部に形成された孔部、凹部２３１Ｃ１、凹部２３１Ｂ１、凹部２３１Ｂ１の底部に形成された孔部、排出口２３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお、排出口２３３においては、フィルタ２３８を必要に応じて配置しても良い。フィルタ２３８は、点火薬２３４ＡおよびＡＩ剤２３４Ｂが燃焼した際に発生する残渣の捕集、発生したガスの熱を奪って冷却したり消炎したりする機能を有するものである。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁２３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について、図５を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第４実施形態について、図５を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁３３０は、図５に示したように、点火器３３４への電流供給源として発電部３５０を用いている点、発電部３５０において発生した電流を送電するための配線３４１が設けられている点、発電部３５０の内側に固定部材３３６を設けている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
発電部３５０は、内側の第１金属層３５１と、中間の半導体層３５２と、外側の第２金属層３５３とを備え、半導体層３５２を第１金属層３５１と第２金属層３５３とで挟み込んだものとなっている。なお、発電部３５０は、半導体のうち二種以上のゼーベック係数が異なる材料を層状に積層形成してなるものであって、所定温度以上の異常な高温にさらされた場合に電流を発生させることができるものであれば、どのようなものでもよい。なお、ゼーベック係数とは一般的に金属および半導体の両端に温度差が発生すると温度差に比例する電圧が発生する、この温度差と電圧との比例係数のことをいう。ここで、半導体の二種の組み合わせの例としては、ｎ型半導体とｐ型半導体などが挙げられる。また、金属と半導体との二種以上を選択する場合は、たとえば、下記金属の二種の組み合わせおよび上記半導体の二種の組み合わせで挙げた材料の中から、ゼーベック係数が異なる材料を適宜選択する。金属の二種の組み合わせの例としては、イリジウムとロジウム、白金とロジウム、銅とコンスタンタン、鉄とコンスタンタン、銅と鉄、金と白金、ニッケルとモリブデン、タングステンとレニウム、金とパラジウム、白金とパラジウムなどが挙げられる。また、発電部３５０は、外部が異常高温となった場合において、外部側と内部側とで温度差（温度勾配）が発生するように配置されることによってゼーベック効果が得られる一種類の金属のみからなるものであってもよい。
次に、本実施形態における安全弁３３０の動作について説明する。
図５を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、発電部３５０から配線３４１を介して点火器３３４に電流が流れ、点火器３３４が作動する。点火器３３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部３３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、内部空間３３１Ｂと穴部３３１Ｃとが連通する。内部空間３３１Ｂと穴部３３１Ｃとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部３３１Ｃ、内部空間３３１Ｂ、排出口３３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁３３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について、図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第５実施形態について、図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁４３０は、図６に示したように、点火器の代わりに開放手段４３４を用いている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
開放手段４３４は、ピストン機能を有した板状台座４３４Ａおよびピン部材４３４Ｃ（突出部）と、ＡＩ剤４３４Ｂと、を備えている。板状台座４３４ＡはＡＩ剤４３４Ｂの開放可能部４３２側に貼り付けられている。ピン部材４３４Ｃは、板状台座４３４Ａの開放可能部４３２側に固定されており、先端が尖った形状の部材である。
次に、本実施形態における安全弁４３０の動作について説明する。
図６を参照して、高圧タンクがバーストする温度よりも低い所定温度以上の異常な高温にさらされた場合、当該温度による熱に反応してＡＩ剤４３４Ｂが自動発火する。ＡＩ剤４３４Ｂが自動発火することによって生じた圧力波（静圧と動圧とを含む）によって、板状台座４３４Ａが開放可能部４３２側へ移動し、ピン部材４３４Ｃにより開放可能部４３２が開放（開裂または破断などによって孔部が形成）され、内部空間４３１Ｂと穴部４３１Ｃとが連通する。内部空間４３１Ｂと穴部４３１Ｃとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部４３１Ｃ、内部空間４３１Ｂ、排出口４３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁４３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について、図７を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第６実施形態について、図７を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁５３０は、図７に示したように、シリンダ部５３６ａを有した固定部材５３６を用いている点、シリンダ部５３６ａ内に配設されたピストン部材５３９（移動体）を用いている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
次に、本実施形態における安全弁５３０の動作について説明する。
図７を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、温度センサ（図示せず）によって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源（図示せず）から配線５４１を介して点火器５３４に電流が流れ、点火器５３４が作動する。点火器５３４が作動することによって生じた圧力波（静圧と動圧とを含む）によって、ピストン部材５３９はシリンダ部５３６ａ内部を開放可能部５３２側に摺動する。その後、ピストン部材５３９の先端部によって、開放可能部５３２が開放（開裂または破断などによって孔部５３２ａが形成）され、内部空間５３１Ｂと穴部５３１Ｃとが連通する（図７（ｂ）参照）。内部空間５３１Ｂと穴部５３１Ｃとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部５３１Ｃ、内部空間５３１Ｂ、排出口５３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について、図８を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第７実施形態について、図８を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁６３０は、図８（ａ）の初期状態の図に示したように、穴部６３１Ｃを閉塞する底部である開放可能部６３２が、ピストン部材６３９の平面（図８（ａ）下側面）およびシール部材６５０を用いて閉塞することによって形成されている点、点火器６３４の作動時の圧力波（静圧と動圧とを含む）によって、ピストン部材６３９（移動体）が内部空間６３１Ｂ内で摺動するように設けられている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。なお、図８（ａ）に示したように、ピストン部材６３９は、貫通孔６５１に螺合されたボルト部材６６０によってシール部材６５０側に押し付けられ、高圧ガスを十分に封止できる状態となっており、内部空間６３１Ｂと穴部６３１Ｃとは初期状態では連通していない。また、ボルト部材６６０の内部には外部と連通している排出口６３３が形成されており、ピストン部材６３９が図８（ｂ）の状態となった場合、排出口６３３を介して内部空間６３１Ｂと外部とが連通するようになっている。
次に、本実施形態における安全弁６３０の動作について説明する。
図８を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、温度センサ（図示せず）によって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源（図示せず）から配線６４１を介して点火器６３４に電流が流れ、点火器６３４が作動する。点火器６３４が作動することによって生じた圧力波（静圧と動圧とを含む）によって、ピストン部材６３９は内部空間６３１Ｂを点火器６３４と反対側に摺動する。これにより、ピストン部材６３９およびシール部材６５０で形成されていた開放可能部６３２が開放され、内部空間６３１Ｂと穴部６３１Ｃとが連通する（図８（ｂ）参照）。内部空間６３１Ｂと穴部６３１Ｃとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部６３１Ｃ、内部空間６３１Ｂ、排出口６３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態について、図９を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第８実施形態について、図９を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁７３０は、図９に示したように、点火器７３４への電流供給源として発電部７５０を用いている点、発電部７５０において発生した電流を送電するための配線７４１が設けられている点、発電部７５０の一部に固定部材７３６を設けて、点火器７３４を支持している点、内部空間７３１Ｂが本体部７３１と蓋部７３７とで形成されている点、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
発電部７５０は、第１半導体７５２Ａ、第２半導体７５２Ｂ、導電部材７５４、７５５Ａ、７５５Ｂを備えている。たとえば、第１半導体７５２Ａはｎ型半導体、第２半導体７５２Ｂはｐ型半導体である。
第１半導体７５２Ａの一端部（外側端部）と第２半導体７５２Ｂの一端部（外側端部）とは、導電部材７５４を介して電気的に接続されている。また、第１半導体７５２Ａの他端部は、導電部材７５５Ａおよび一方の配線７４１を介して、一方の端子ピン７３５に電気的に接続されている。また、第２半導体７５２Ｂの他端部は、導電部材７５５Ｂおよび他方の配線７４１を介して、他方の端子ピン７３５に電気的に接続されている。導電部材７５５Ａ、導電部材７５５Ｂのそれぞれは、本体部７３１内壁に樹脂等の接着剤によって本体部７３１と電気的に絶縁された状態で固定されている。
内部空間７３１Ｂは、中央に凹部を有した本体部７３１と、当該凹部を閉塞するように設けられた蓋部７３７とに囲まれることによって形成されている。また、本体部７３１と蓋部７３７とは、第１半導体７５２Ａおよび第２半導体７５２Ｂの他端部側（点火器７３４側）を、外部の熱から保護する保護部としても機能する。
また、発電部７５０の第１半導体７５２Ａ、第２半導体７５２Ｂのそれぞれは、蓋部７３７に設けられた貫通孔７３７ａ、７３７ｂを貫通するように設けられている。なお、図示しないが、貫通孔７３７ａ、７３７ｂは、ガスが漏れ出ないように、第１半導体７５２Ａ、第２半導体７５２Ｂと樹脂等とによって閉塞されている。また、第１半導体７５２Ａ、第２半導体７５２Ｂと貫通孔７３７ａ、７３７ｂとは、電気的に絶縁されている。
点火器７３４は、導電部材７５５Ａ、７５５Ｂの点火器７３４側に固定された固定部材７３６に支持されている。
次に、本実施形態における安全弁７３０の動作について説明する。
図９を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第１半導体７５２Ａおよび第２半導体７５２Ｂの外側部分と、第１半導体７５２Ａおよび第２半導体７５２Ｂの内部空間７３１Ｂ側部分との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部７５０から配線７４１を介して点火器７３４に電流が流れ、点火器７３４が作動する。点火器７３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部７３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間７３１Ｂ、排出口７３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線７４１と点火器７３４の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁７３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態について、図１０を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第９実施形態について、図１０を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁８３０は、図１０に示したように、点火器８３４への電流供給源として、本体部８３１と別に離して設けられた発電部８５０を用いている点で、主に、第８実施形態の安全弁７３０と異なっている。また、安全弁８３０は、第１実施形態の電源４０（バッテリーなど）の代わりに、発電部８５０を用いている点で、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
発電部８５０は、第１半導体８５２Ａ、第２半導体８５２Ｂ、導電部材８５４、８５５Ａ、８５５Ｂ、箱状の保護部８３７を備えている。保護部８３７は、外部の熱から保護するものであって、本体部８３１と同様の材料または耐熱性材料等で形成されている。
第１半導体８５２Ａの一端部（外側端部）と第２半導体８５２Ｂの一端部（外側端部）とは、導電部材８５４を介して電気的に接続されている。また、第１半導体８５２Ａの他端部は、導電部材８５５Ａおよび一方の配線８４１を介して、一方の端子ピン８３５に電気的に接続されている。また、第２半導体８５２Ｂの他端部は、導電部材８５５Ｂおよび他方の配線８４１を介して、他方の端子ピン８３５に電気的に接続されている。導電部材８５５Ａ、導電部材８５５Ｂのそれぞれは、保護部８３７内壁に樹脂等の接着剤によって固定されている。
また、発電部８５０の第１半導体８５２Ａ、第２半導体８５２Ｂのそれぞれは、保護部８３７の上部側に設けられた貫通孔８３７ａ、８３７ｂを貫通するように設けられている。なお、図示しないが、貫通孔８３７ａ、８３７ｂは、第１半導体８５２Ａ、第２半導体８５２Ｂと樹脂等とによって閉塞されている。また、第１半導体８５２Ａ、第２半導体８５２Ｂと貫通孔８３７ａ、８３７ｂとは、電気的に絶縁されている。
次に、本実施形態における安全弁８３０の動作について説明する。
図１０を参照して、発電部８５０が所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第１半導体８５２Ａおよび第２半導体８５２Ｂの外側部分と、第１半導体８５２Ａおよび第２半導体８５２Ｂの内部空間８３７Ａ側部分との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部８５０から配線８４１を介して点火器８３４に電流が流れ、点火器８３４が作動する。点火器８３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部８３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間８３１Ｂ、排出口８３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線８４１と点火器８３４の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第１、第８実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁８３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態について、図１１を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第１０実施形態について、図１１を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁９３０は、図１１に示したように、点火器９３４への電流供給源として発電部９５０を用いている点、発電部９５０において発生した電流を送電するための配線９４１が設けられている点、発電部９５０の内部空間９３１Ｂ側に固定部材９３６を設けている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。
発電部９５０は、同一の金属からなり、外部側に設けられた第１部９５１と、第１部９５１と対向するように内部側に設けられた第２部９５２と、第１部９５１の端部と第２部９５２の端部とを電気的に接続している接続部９５３とを備えている。また、第２部９５２は、内部空間９３１Ｂ側に突起部９５２Ａを有しており、発電部９５０はヒートシンクとなっている。
内部空間９３１Ｂは、中央に凹部を有した本体部９３１と、当該凹部を閉塞するように設けられた発電部９５０とに囲まれることによって形成されている。また、本体部９３１と発電部９５０とは、第２部９５２を、外部の熱から保護する保護部としても機能する。
次に、本実施形態における安全弁９３０の動作について説明する。
図１１を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第１部９５１と第２部９５２との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部９５０から配線９４１を介して点火器９３４に電流が流れ、点火器９３４が作動する。点火器９３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部９３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間９３１Ｂ、排出口９３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線９４１と点火器９３４の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁９３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第１１実施形態＞
次に、本発明の第１１実施形態について、図１２を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第１１実施形態について、図１２を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁１０３０は、図１１に示したように、点火器１０３４への電流供給源として発電部１０５０を用いている点、発電部１０５０において発生した電流を送電するための配線１０４１が設けられている点、発電部１０５０の内部空間１０３１Ｂ側に固定部材９３６を設けている点で、主に、第１実施形態の安全弁３０と異なっている。また、安全弁１０３０は、図１１に示したように、点火器１０３４への電流供給源として、本体部１０３１と離して設けられた部位（後述する第１部１０５１）を有した発電部８５０を用いている点で、主に、第１０実施形態の安全弁９３０と異なっている。
発電部１０５０は、同一の金属からなり、第１部１０５１と、第２部１０５２と、接続部１０５３とを備えている。第１部１０５１は、本体部１０３１と離して設けられ、第２部１０５２は、第１部１０５１と接続部１０５３を介して電気的に接続されている。また、第２部１０５２は、外部側に突起部１０５２Ａを有しており、発電部１０５０はヒートシンクとなっている。なお、突起部１０５２Ａは、本体部１０３１内部側に設けられていてもよい。
内部空間１０３１Ｂは、中央に凹部を有した本体部１０３１と、当該凹部を閉塞するように設けられた発電部１０５０の第２部１０５２とに囲まれることによって形成されている。また、固定部材１０３６は、第２部１０５２の点火器１０３４側に設けられ、点火器１０３４を支持している。
次に、本実施形態における安全弁１０３０の動作について説明する。
図１２を参照して、第１部１０５１が所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第１部１０５１と第２部１０５２との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部１０５０から配線１０４１を介して点火器１０３４に電流が流れ、点火器１０３４が作動する。点火器１０３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部１０３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間１０３１Ｂ、排出口１０３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線１０４１と点火器１０３４の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁１０３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
＜第１２実施形態＞
次に、本発明の第１２実施形態について、図１３を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
次に、本発明の第１２実施形態について、図１３を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第１実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
車両１１００は、車体１１０１と、車体１１０１下部の中央部に取り付けられた高圧タンク１１０２と、を備えている。高圧タンク１１０２は、タンク本体１１０３を有している。タンク本体１１０３には、図示しないが、第９実施形態において示した安全弁８３０または第１１実施形態において示した安全弁１０３０と同様の安全弁が複数設けられている。
当該安全弁は、図示しない点火器と、発電部１１５０Ａ、１１５０Ｂと、配線１１４１Ａ、１１４１Ｂと、を有している。発電部１１５０Ａは車体１１０１の下部の前方部に設けられ、発電部１１５０Ｂは車体１１０１の下部の後方部に設けられている。また、当該点火器には、安全弁８３０または安全弁１０３０の場合と同様、配線１１４１Ａ、１１４１Ｂを介して、発電部１１５０Ａ、１１５０Ｂが電気的に接続されている。すなわち、発電部１１５０Ａ、１１５０Ｂは、当該安全弁の本体部などと、離間して設けられている。
次に、本実施形態における安全弁の動作について説明する。
図１３を参照して、発電部１１５０Ａまたは発電部１１５０Ｂが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第１部１０５１と第２部１０５２との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部１０５０から配線１０４１を介して点火器１０３４に電流が流れ、点火器１０３４が作動する。点火器１０３４が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部１０３２は開放（溶融、開裂または破断などによって孔部が形成）され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間１０３１Ｂ、排出口１０３３で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源４０のような外部電源を必要としないので、第１実施形態の安全弁３０を用いる場合と比較して、安全弁１０３０の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知（異常検知）して安全に作動させることが可能である。
なお、発電部１１５０Ａ、１１５０Ｂ以外に、車体の任意の箇所において、発電部１１５０Ａ、１１５０Ｂと同様の別の発電部を設けて、配線を介して別の発電部を点火器に電気的に接続した構成としてもよい。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
たとえば、各実施形態の安全弁の排出口から排出されるガスが引火性ガスである場合、地面側に向いて排出されることが好ましい。したがって、安全弁から排出されるガスの排出方向を地面側に規制する配管等を排出口に適宜設けることとしてもよい。ただし、特に引火しないガスである場合には、人体などに影響が出ない範囲で適宜の方向に排出口を向けて設けてもよい。
また、第３実施形態における第２部材２３１ｂおよび第３部材２３１ｃを、外部の火災等によって高圧タンクの周辺温度が高温（異常高温）になった際に可溶な材料（たとえば、鉛、錫、ビスマス、インジウム、アンチモンを二つ以上組み合わせた金属の合金）などで形成したものとしてもよい。これにより、外部で火災が発生して熱が伝導してきた場合、第２部材２３１ｂおよび第３部材２３１ｃは脆弱な状態となり、安全弁２３０の作動時に、開放可能部２３２Ａ、２３２Ｂが開放（開裂または破断）されやすくなる。このとき、第３実施形態の場合よりも少ない量の点火薬２３４Ａで、開放可能部２３２Ａ、２３２Ｂを開放可能である。
また、上記各実施形態では、異常高温時に安全弁が作動するものであったが、これに限られない。各安全弁の作動は、センサなどによって異常検知した場合に発するＥＣＵ（Electronic Control Unit）からの命令信号によるものであってもよい。たとえば、センサなどによって衝突を検知した場合にＥＣＵが出力する命令信号によって、各安全弁が作動するようになっていてもよい。
また、上記実施形態および変形例のゼーベック効果によって発電する発電部の形状（特に、１種類の金属によって形成されたものの形状）については、層状、板状、棒状、線状など、および、これらの形状の組み合わせなど、様々な形状を採用することができる。
また、第１０、第１１実施形態において、１種類の金属によって発電部を形成したが、これに限られない。たとえば、第１部と第２部とにゼーベック係数の異なる金属を用いた発電部としてもよい。
また、上記実施形態および変形例の各部位は、必要に応じて適宜組み合わせてもよい。
１０、１１０、２１０、１１０３ タンク本体
１０ａ 空間
１１、１２、１１２、２１２ 開口部
２０ バルブ
２１ 供給口
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０、９３０、１０３０ 安全弁
３１、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１、８３１、９３１、１０３１ 本体部
３１Ａ、１３１Ａ、２３１Ａ、３３１Ａ、４３１Ａ、５３１Ａ、６３１Ａ、７３１Ａ、８３１Ａ、９３１Ａ、１０３１Ａ 雄ねじ部
３１Ｂ、１３１Ｂ、３３１Ｂ、４３１Ｂ、５３１Ｂ、６３１Ｂ、７３１Ｂ、８３１Ｂ、８３７Ａ、９３１Ｂ、１０３１Ｂ 内部空間
３１Ｃ、１３１Ｃ、２３１Ｃ、３３１Ｃ、４３１Ｃ、５３１Ｃ、６３１Ｃ、９３１Ｃ、１０３１Ｃ 穴部
３２、１３２、２３２Ａ、２３２Ｂ、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２、８３２、９３２、１０３２ 開放可能部
３３、１３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３、７３３、８３３、９３３、１０３３ 排出口
３４、１３４、３３４、５３４、６３４、７３４、８３４、９３４、１０３４ 点火器
３５、１３５、３３５、５３５、６３５、７３５、８３５、９３５、１０３５ 端子ピン
３６、１３６、３３６、５３６、７３６、８３６、９３６、１０３６ 固定部材
４０ 電源
４１、１４１、３４１、５４１、６４１、７４１、８４１、９４１、１０４１、１１４１Ａ、１１４１Ｂ 配線
２３４Ｂ、４３４Ｂ ＡＩ剤
１００、１１０２ 高圧タンク
１３２ａ、５３２ａ 孔部
１３７、２３７、６５０ シール部材
２３１Ｂ１、２３１Ｂ２、２３１Ｃ１、２３１Ｃ２ 凹部
２３１ａ 第１部材
２３１ｂ 第２部材
２３１ｃ 第３部材
２３４、４３４ 開放手段
２３４Ａ 点火薬
２３８ フィルタ
３５０、７５０、８５０、９５０、１０５０、１１５０Ａ、１１５０Ｂ 発電部
３５１ 第１金属層
３５２ 半導体層
３５３ 第２金属層
４３４Ａ 板状台座
４３４Ｃ ピン部材
５３６ａ シリンダ部
５３９、６３９ ピストン部材
６５１、７３７ａ、７３７ｂ、８３７ａ、８３７ｂ 貫通孔
７３７ 蓋部
７５２Ａ、８５２Ａ 第１半導体
７５２Ｂ、８５２Ｂ 第２半導体
７５４、７５５Ａ、７５５Ｂ、８５５Ａ、８５５Ｂ 導電部材
８３７ 保護部
９５１、１０５１ 第１部
９５２、１０５２ 第２部
９５３、１０５３ 接続部
１１００ 車両
１１０１ 車体
１０ａ 空間
１１、１２、１１２、２１２ 開口部
２０ バルブ
２１ 供給口
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０、８３０、９３０、１０３０ 安全弁
３１、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１、８３１、９３１、１０３１ 本体部
３１Ａ、１３１Ａ、２３１Ａ、３３１Ａ、４３１Ａ、５３１Ａ、６３１Ａ、７３１Ａ、８３１Ａ、９３１Ａ、１０３１Ａ 雄ねじ部
３１Ｂ、１３１Ｂ、３３１Ｂ、４３１Ｂ、５３１Ｂ、６３１Ｂ、７３１Ｂ、８３１Ｂ、８３７Ａ、９３１Ｂ、１０３１Ｂ 内部空間
３１Ｃ、１３１Ｃ、２３１Ｃ、３３１Ｃ、４３１Ｃ、５３１Ｃ、６３１Ｃ、９３１Ｃ、１０３１Ｃ 穴部
３２、１３２、２３２Ａ、２３２Ｂ、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２、８３２、９３２、１０３２ 開放可能部
３３、１３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３、７３３、８３３、９３３、１０３３ 排出口
３４、１３４、３３４、５３４、６３４、７３４、８３４、９３４、１０３４ 点火器
３５、１３５、３３５、５３５、６３５、７３５、８３５、９３５、１０３５ 端子ピン
３６、１３６、３３６、５３６、７３６、８３６、９３６、１０３６ 固定部材
４０ 電源
４１、１４１、３４１、５４１、６４１、７４１、８４１、９４１、１０４１、１１４１Ａ、１１４１Ｂ 配線
２３４Ｂ、４３４Ｂ ＡＩ剤
１００、１１０２ 高圧タンク
１３２ａ、５３２ａ 孔部
１３７、２３７、６５０ シール部材
２３１Ｂ１、２３１Ｂ２、２３１Ｃ１、２３１Ｃ２ 凹部
２３１ａ 第１部材
２３１ｂ 第２部材
２３１ｃ 第３部材
２３４、４３４ 開放手段
２３４Ａ 点火薬
２３８ フィルタ
３５０、７５０、８５０、９５０、１０５０、１１５０Ａ、１１５０Ｂ 発電部
３５１ 第１金属層
３５２ 半導体層
３５３ 第２金属層
４３４Ａ 板状台座
４３４Ｃ ピン部材
５３６ａ シリンダ部
５３９、６３９ ピストン部材
６５１、７３７ａ、７３７ｂ、８３７ａ、８３７ｂ 貫通孔
７３７ 蓋部
７５２Ａ、８５２Ａ 第１半導体
７５２Ｂ、８５２Ｂ 第２半導体
７５４、７５５Ａ、７５５Ｂ、８５５Ａ、８５５Ｂ 導電部材
８３７ 保護部
９５１、１０５１ 第１部
９５２、１０５２ 第２部
９５３、１０５３ 接続部
１１００ 車両
１１０１ 車体
Claims (12)
- 内部に流体が充填されたタンク本体の開口部に接続することが可能な高圧タンク用安全弁であって、
外部環境と接触する排出口と、前記開口部と前記外部環境とを前記排出口を介して連通可能な流路と、を有した本体部と、
前記流路のいずれかの位置に設けられ、通常時は前記流路を閉塞し、異常高温時または異常検知時に前記流路を開放する弁と、を備え
前記排出口の総開口面積が０．００８～５．５（ｍｍ２）であることを特徴とする高圧タンク用安全弁。 - 前記弁は、前記流路に設けられた開放手段の駆動によって開放される開放可能部を有し、
前記開放手段は、前記流路において前記開放可能部よりも下流側に設けられ、火薬の点火によって得られるエネルギーを駆動源として前記開放可能部を開放するものであることを特徴とする請求項１に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記開放手段は、前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器であり、
前記開放可能部は、前記流路に対して交差する方向に設けられたシリンダと、前記シリンダ内において摺動可能に設けられ、初期状態で前記流路を閉塞しているものであって、前記点火器が作動した際に前記点火器の点火によって得られる圧力波によって摺動し、前記流路を開放するピストン部材と、を有していることを特徴とする請求項２に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記開放可能部が、前記流路を閉塞する板状部材であり、
前記板状部材は、前記火薬の点火によって得られるエネルギーによって溶融、破断、または開裂するものであることを特徴とする請求項２に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記開放手段は、前記火薬の発火温度より低い所定温度以上で自動発火し前記火薬を点火するオートイグニッション剤をさらに有していることを特徴とする請求項２または３に記載の高圧タンク用安全弁。
- 前記開放可能部が、前記異常高温時に可溶な金属で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の高圧タンク用安全弁。
- 所定箇所に温度差が発生した場合にゼーベック効果によって発電する発電部と、
前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器と前記発電部とを電気的に接続する配線と、
を有していることを特徴とする請求項２に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記発電部は、金属および半導体のうち二種以上のゼーベック係数が異なる材料を層状に積層形成してなり、
前記異常高温時に、前記発電部において積層方向に温度勾配が発生するように、前記発電部の積層の一方側が保護部によって熱から保護されていることを特徴とする請求項７に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記発電部は、第１の半導体の一端部と、前記第１の半導体とゼーベック係数が異なる第２の半導体の一端部と、を電気的に直列接続してなるものであり、
前記異常高温時において、前記第１の半導体および前記第２の半導体の前記一端部側と他端部側とで温度勾配が発生するように、前記第１の半導体および前記第２の半導体の他端部側を内部において熱から保護する保護部が設けられており、
前記第１の半導体および前記第２の半導体の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記発電部は、１種類の金属によって形成され、前記異常高温時に一部と前記一部と異なる部分との間に温度勾配が発生するように配設されていることを特徴とする請求項７に記載の高圧タンク用安全弁。
- 前記発電部は、少なくとも、第１金属部材と、前記第１金属部材とゼーベック係数が異なる第２金属部材とを備え、前記第１金属部材の一端部と前記第２金属部材の一端部とを電気的に接続してなるものであり、
前記第１金属部材および前記第２金属部材の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されており、両端部の間に温度勾配が発生するように配設されていることを特徴とする請求項７に記載の高圧タンク用安全弁。 - 前記開放手段は、前記火薬の点火によって得られる圧力波によって前記開放可能部に向かって発射される突出部を有した移動体を有しており、
作動した際、前記移動体の前記突出部によって前記開放可能部を破断または開裂して開放することを特徴とする請求項２に記載の高圧タンク用安全弁。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
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| PCT/JP2023/006326 WO2023171368A1 (ja) | 2022-03-09 | 2023-02-21 | 高圧タンク用安全弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022036686A JP2023131750A (ja) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 高圧タンク用安全弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023131750A true JP2023131750A (ja) | 2023-09-22 |
Family
ID=87935034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022036686A Pending JP2023131750A (ja) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 高圧タンク用安全弁 |
Country Status (2)
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|---|---|
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| WO (1) | WO2023171368A1 (ja) |
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| FR2795477B1 (fr) * | 1999-06-24 | 2001-08-03 | Giat Ind Sa | Soupape de surpression |
| JP4631648B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2011-02-16 | マツダ株式会社 | 車両用気体燃料タンク構造 |
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| JP2013076433A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Honda Motor Co Ltd | タンク装置 |
| JP5935734B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2016-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | タンク保護容器 |
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2022
- 2022-03-09 JP JP2022036686A patent/JP2023131750A/ja active Pending
-
2023
- 2023-02-21 WO PCT/JP2023/006326 patent/WO2023171368A1/ja active Application Filing
Also Published As
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|---|---|
| WO2023171368A1 (ja) | 2023-09-14 |
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