JP7432646B2 - タンクおよびタンク構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水素ガスを貯留するタンクおよびタンク構造体およびその製造方法に関するものであり、詳しくは水素ガスを効率よく搬送できるタンクおよびタンク構造体およびその製造方法に関するものである。

水素ガスを搬送するためのタンクが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には枠体に複数のタンクを固定して搬送する構成が開示されている。

複数のタンクは互いに間隔をあけた状態で枠体に固定されていた。そのため直方体状の枠体に対してタンクの収容効率が悪かった。水素ガスを効率よく搬送することが困難であった。タンクの収容効率を上げるために、タンクどうしを接近させることが考えられる。タンクどうしを接近させると、タンクどうしの接触によりタンクが摩耗したり破損したりする不具合がある。

日本国特開２０２１－１８１７９０号公報

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は水素ガスを効率よく搬送できるタンクおよびタンク構造体およびその製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するためのタンクは、略円筒形状の本体と、この本体の一端に形成される口金とを備えたタンクにおいて、前記タンクの軸方向における両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ溶接により固定される接触部材を備えていて、前記接触部材が、平面視で三つ以上の辺部を有する多角形状であり且つ中心部に前記本体が貫通する貫通孔を有することを特徴とする。

上記の目的を達成するためのタンク構造体は、略円筒形状の本体とこの本体の一端に形成される口金とを備えたタンクを、複数組み合わせて構成されるタンク構造体において、前記タンクが、前記タンクの軸方向における両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ溶接により固定される接触部材を備えていて、前記接触部材が平面視で三つ以上の辺部を有する多角形状であり且つ中心部に前記本体が貫通する貫通孔を有していて、それぞれの前記本体に固定されている前記接触部材の前記辺部どうしが溶接により固定されることを特徴とする。

上記の目的を達成するためのタンク構造体の製造方法は、略円筒形状の本体とこの本体の一端に形成される口金とを備えたタンクを、複数組み合わせてタンク構造体を製造する製造方法において、前記タンクが、前記タンクの軸方向における両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ溶接により固定される接触部材を予め備えていて、前記接触部材が平面視で三つ以上の辺部を有する多角形状であり且つ中心部に前記本体が貫通する貫通孔を有していて、それぞれの前記本体に固定されている前記接触部材の前記辺部どうしを溶接により固定することを特徴とする。

本発明によれば、タンクどうしを接近させると接触部材どうしが接触して、タンクの本体の外周面どうしが接触することがない。タンクの摩耗や破損を防止するには有利である。タンクの摩耗や破損の恐れがないため、タンクどうしを接近させた状態で搬送することが可能となる。水素ガスを効率よく搬送するには有利である。

タンクの概略を例示する説明図である。 タンクの側面を例示する説明図である。 タンクの正面を例示する説明図である。 図３の変形例を例示する説明図である。 タンク構造体の正面を例示する説明図である。 タンク構造体の側面を例示する説明図である。 コンテナにタンク構造体を配置した状態を例示する説明図である。 図５の変形例を例示する説明図である。 図８の変形例を例示する説明図である。 図４の変形例を例示する説明図である。 図５の変形例を例示する説明図である。

以下、タンクおよびタンク構造体およびその製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図中ではタンクの軸方向を矢印ｙ、この軸方向を直角に横断する幅方向を矢印ｘ、上下方向を矢印ｚで示している。

図１に例示するようにタンク１は、略円筒形状に形成される本体１ａを備えている。本体１ａは、円筒形状の胴部１ｂと、軸方向ｙにおいて胴部１ｂの両端に配置されていて曲面を有する閉止部１ｃとを有している。閉止部１ｃは鏡板と言われることもある。本体１ａの一端、つまり一方の閉止部１ｃには口金２が形成されている。口金２を介して本体１ａの内外を水素ガスが移動可能となっている。本体１ａは例えば低合金鋼やアルミ合金などの金属で構成される。また本体１ａはプラスチックで構成されてもよい。

図２に例示するようにタンク１は、タンク１の軸方向ｙにおける両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ固定される接触部材３を備えている。接触部材３は、本体１ａの胴部１ｂに固定されることが望ましい。接触部材３は、本体１ａの閉止部１ｃに固定されてもよい。接触部材３は、金属やプラスチックで構成される。接触部材３は、本体１ａと同様に低合金鋼やアルミ合金で構成されてもよい。

図３に例示するようにこの実施形態では、接触部材３は平面視で正六角形に形成されている。ここで平面視とはタンク１の軸方向ｙに見通す方向を言う。接触部材３は、正六角形を形成する六つの辺部３ａを有している。辺部３ａは、正六角形の外周を形成する辺を言う。接触部材３は、本体１ａが貫通する一つの貫通孔３ｂを中心部に有している。この実施形態では貫通孔３ｂは正六角形に形成されている。この貫通孔３ｂは六つの辺部３ａの内側に配置されていて、辺部３ａには到達しない大きさおよび位置を有している。接触部材３は、本体１ａに対して溶接により固定されている。そのため本体１ａの外周面と接触部材３の貫通孔３ｂとの間には溶接部４が形成されている。本体１ａへの接触部材３の固定方法は溶接に限定されない。本体１ａの所定の位置に接触部材３を固定できれば、他の方法であってもよい。

接触部材３の形状は正六角形に限定されない。接触部材３は、平面視で三つ以上の辺部３ａを有する多角形状であればよい。接触部材３の形状は、例えば三角形状や四角形状であってもよい。接触部材３の有する複数の辺部３ａの長さは、互いに等しくなる状態に限らず、互いに異なる状態であってもよい。

図４に例示するように接触部材３の貫通孔３ｂは、円形に形成されてもよい。また接触部材３が例えば二つなど複数の部品で構成されてもよい。この実施形態では接触部材３は。上下方向ｚに二分割される構成を有している。この接触部材３の部品で上下方向ｚから本体１ａを挟み込んで、ボルトなどの連結具５で接触部材３の部品どうしを連結して締め付けることで、本体１ａに接触部材３が固定される。接触部材３を複数に分割する構成により、本体１ａや接触部材３が溶接できない材料で構成される場合であっても、本体１ａへの接触部材３の固定が容易になる。図４では説明のため本体１ａを図示していない。

貫通孔３ｂの内周面にゴム等で構成される防振部材６が配置されてもよい。接触部材３から本体１ａに振動が伝達されることを防振部材６により抑制できる。また防振部材６は本体１ａに対して摩擦力が大きくなる部材で構成されることが望ましい。タンク１の軸方向ｙにおいて、接触部材３の位置がずれることを抑制できる。

図２に例示するように本体１ａが周面に配置される補強部材７を備えていてもよい。この実施形態では本体１ａの胴部１ｂの外周面を覆う状態で補強部材７が配置されている。またタンク１の軸方向ｙにおいて補強部材７の両端よりも外側に接触部材３がそれぞれ固定されている。補強部材７は、例えば炭素繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチックなどの繊維強化プラスチックで構成できる。補強部材７は上記に限らず金属など他の材料で構成されてもよい。図２では説明のため補強部材７に斜線を付している。

補強部材７は必須の構成要件ではない。タンク１は、補強部材７を有さないいわゆるタイプ１と呼ばれるタンクで構成されてもよい。タンク１は、胴部１ｂに補強部材７を配置されたいわゆるタイプ２と呼ばれるタンクで構成されてもよい。タンク１が補強部材７を有する場合は、補強部材７の外周面を覆う状態で接触部材３が固定されてもよい。またタンク１の軸方向ｙにおいて、補強部材７よりタンク１の端部に近い位置であり補強部材７の配置されていない場所に接触部材３が固定されてもよい。

タンク１を製造する際には、まず接触部材３の貫通孔３ｂに本体１ａを貫通させる。タンク１の軸方向ｙにおける所定の位置で、接触部材３が本体１ａの外周面に溶接等で固定される。接触部材３の固定方法は溶接に限定されない。図４に例示する接触部材３の場合は連結具５による締め付けで、接触部材３が本体１ａに固定される。タンク１の直径方向（幅方向ｘまたは上下方向ｚなど）において、接触部材３の辺部３ａの方が本体１ａの外周面よりも外側となる大きさおよび形状を接触部材３は有している。タンク１が補強部材７を有する場合は、接触部材３の辺部３ａの方が補強部材７の外周面よりも外側となる大きさおよび形状を接触部材３は有している。

本体１ａに設置される接触部材３の数は二つが望ましく、三つ以上であってもよい。タンク１の軸方向ｙにおいて、接触部材３が固定される位置は適宜設定することができる。タンク１の軸方向ｙにおいて両端近傍にそれぞれ一つずつ接触部材３を配置することが望ましい。本体１ａに複数の接触部材３を固定する場合は、タンク１の軸方向ｙに見通したときそれぞれの接触部材３の辺部３ａの位置が重なる方向に固定することが望ましい。複数のタンク１を製造する際には、タンク１の軸方向ｙにおける接触部材３の位置は予め設定されていることが望ましい。つまり接触部材３が固定される位置はいずれのタンク１においても同一とすることが望ましい。

タンク１は搬送時や保管時に接触部材３が地面等に接触する。本体１ａの外周面が地面等に接触しないので、タンク１の摩耗や破損を回避するには有利である。

複数のタンク１において接触部材３が同一の位置に固定されている場合、複数のタンク１どうしを接近させても接触部材３どうしが接触する。タンク１の本体１ａの外周面どうしが接触することを回避できる。複数のタンク１を互いに接近させた状態で配置して搬送しても、タンク１の破損等が発生しない。大量のタンク１を搬送することが可能となるため、水素ガスを効率よく搬送するには有利である。

図５および６に例示するようにタンク１を複数組み合わせてタンク構造体８を構成できる。この実施形態では中心に一つのタンク１と、幅方向ｘにおいて中心のタンク１の両側に配置される二つずつのタンク１とを組み合わせて、合計五つのタンク１でタンク構造体８が構成されている。接触部材３の辺部３ａどうしが溶接で固定されている。接触部材３どうしの固定方法は溶接に限定されない。ボルトなど他の方法で接触部材３どうしを固定してもよい。

接触部材３どうしを固定する構成により、タンク１の胴部１ｂなどの外周面どうしが互いに接触しない状態で、且つ複数のタンク１が密集する状態でタンク１どうしを固定できる。単位容積あたりのタンク１の配置数を増加できるため、水素ガスを効率よく搬送するには有利である。

タンク１どうしが固定されているため、見かけ上一つの大型タンクとして取り扱うことが可能となる。図７に例示するように例えば海上輸送用のコンテナ９にタンク構造体８を設置することで、複数のタンク１を容易に搬送することができる。この実施形態では軸方向ｙに二つのタンク構造体８を並べて、例えば４０ｆｔのコンテナ９に載置している。タンク構造体８は一つあたり１８本のタンク１を備えている。

複数のタンク１が一つのタンク構造体８として一体に構成されているため、フォークリフトやチェーンブロックを使用して、タンク構造体８を一体としてコンテナ９に積載したり、取り出したりすることができる。タンク１を一つずつコンテナ９に積載したり取り出したりする場合に比べて、タンク構造体８を一体として取り扱う方が作業効率を向上できる。タンク構造体８をフォークリフト等で持ち上げる際には、最下段の接触部材３に力をかけることが望ましい。本体１ａの外周面等の劣化を抑制するには有利である。

接触部材３がコンテナ９の床面や壁面や天面と接触するため、タンク１の本体１ａの外周面や補強部材７が床面等と接触することを回避できる。本体１ａの外周面を傷つけることなく、タンク構造体８をコンテナ９に設置できる。コンテナ９によるタンク１の大量搬送が可能となる。図７では説明のためコンテナ９を破線で示している。

図５および図６に例示するようにタンク構造体８は、複数のタンク１の口金２に連結される配管１０を備えていてもよい。タンク１の軸方向ｙに見通したときタンク構造体８の中心部に配置される統合部１０ａと、この統合部１０ａとそれぞれのタンク１の口金２とを連結する枝部１０ｂとで、配管１０は構成される。図６に例示するようにこの実施形態では統合部１０ａは、タンク１の軸方向ｙに略平行となる配管で構成されている。配管１０は高圧水素用ステンレス鋼のフレキシブル配管で構成することが望ましい。配管１０は上記に限らず、銅管で構成されてもよい。統合部１０ａと枝部１０ｂとが異なる材料で構成されてもよい。図６では説明のため補強部材７に斜線を付している。

タンク構造体８は、複数のタンク１が配管１０により予め連結される構成を有しているため、タンク構造体８の配管１０と水素ガスの供給先の配管との連結のみで水素ガスの供給を開始できる。タンク構造体８が配管１０を備えていない場合は、複数のタンク１の口金２どうしを配管で連結する度に窒素置換等の作業が必要となる。図６に例示する実施形態では一回の窒素置換の作業で、複数のタンク１から水素ガスの供給を開始できる。

図５に例示するようにタンク１の軸方向ｙに見通したとき、統合部１０ａを中心に放射状に枝部１０ｂが連結される構成となる。そのためそれぞれの枝部１０ｂの長さを比較的短く構成できる。タンク構造体８の搬送時に振動等により配管１０が破損することを抑制するには有利である。

統合部１０ａは、タンク１の軸方向ｙに見通したときタンク構造体８の中心部に配置される構成に限定されない。タンク構造体８の中心部に統合部１０ａが配置される方が、複数の枝部１０ｂの中で最長となる枝部１０ｂの長さを短くできる。枝部１０ｂが短いほど、タンク構造体８の搬送時に振動等により配管１０が破損する可能性を低減できる。

タンク構造体８において、配管１０は必須の構成要件ではない。タンク構造体８の搬送が完了した後に、水素ガスの供給先で配管１０がタンク構造体８に連結される構成であってもよい。

図８に例示するように六つのタンク１を組み合わせてタンク構造体８を構成してもよい。この実施形態ではタンク１は、軸方向に見通した平面視で正三角形に形成される接触部材３を有している。この接触部材３は、正三角形を形成する三つの辺部３ａを有している。接触部材３の辺部３ａどうしが溶接で固定されている。複数の接触部材３は、平面視で正六角形となる状態に連結されている。

タンク１の軸方向ｙに見通したときタンク構造体８の中心部に配置される統合部１０ａと、この統合部１０ａとそれぞれのタンク１の口金２とを連結する枝部１０ｂとで構成される配管１０を、タンク構造体８は有している。枝部１０ｂは、統合部１０ａから放射状に連結されるため、それぞれの枝部１０ｂの長さを比較的短く構成できる。配管１０が振動等により破損する可能性を抑制できる。

図９に例示するように平面視で三角形に形成される接触部材３を有するタンク１と、平面視で四角形に形成される接触部材３を有するタンク１とを組み合わせてタンク構造体８を構成してもよい。複数の接触部材３は、平面視で六角形となる状態に連結されている。

形状の異なる接触部材３を組み合わせることで、幅方向ｘおよび上下方向ｚにおいて任意の大きさを有するタンク構造体８を構成することができる。また異なる直径を有するタンク１を組み合わせてタンク構造体８を構成することができる。そのため例えば海上輸送用のコンテナ９の大きさに合わせてタンク構造体８を構成できる。また例えばタンク構造体８が設置される場所の大きさや形状に合わせてタンク構造体８を構成できる。所定の容積においてタンク１を効率よく配置できるため、水素ガスを効率よく搬送したり貯留したりするには有利である。

図１０に例示するように接触部材３が複数の貫通孔３ｂを有する構成であってもよい。また平面視で貫通孔３ｂが辺部３ａに到達する大きさや位置を有していてもよい。この実施形態では平面視で四角形に形成される接触部材３に四つの貫通孔３ｂが形成されている。四角形を構成する上方側の辺部３ａに対して、四つの貫通孔３ｂは到達する形状を有している。貫通孔３ｂは上方を開放する形状を有している。つまり貫通孔３ｂにより辺部３ａの少なくとも一部が分断される状態となる。

接触部材３は、幅方向ｘの両端にガイド部材１１を有していてもよい。ガイド部材１１は平板状に形成されている。ガイド部材１１は接触部材３の上端よりも上方に突出する状態で接触部材３に固定されている。この接触部材３は、四本のタンク１の軸方向ｙにおける両端近傍に一つずつ溶接等により固定される。

図１１に例示するようにタンク構造体８は、接触部材３に固定される四本のタンク１を上下方向ｚに重ねて構成される。下方側の接触部材３のガイド部材１１に案内されて、上方側の接触部材３は重ねられる。四本のタンク１に固定される接触部材３をホイスト等で吊り上げることで、複数の接触部材３を上下方向ｚに重ねることができる。上下方向ｚに隣接する接触部材３どうしは例えばガイド部材１１により互いに固定される。貫通孔３により切断された辺部３ａは、上方に重ねられる接触部材３により閉じられる状態となる。タンク１の本体１ａの外周面どうしが接触することを防止できる。この実施形態のタンク構造体８は、１６本のタンク１を有している。このタンク構造体８は例えば２０ｆｔのコンテナに設置することができる。

１ タンク
１ａ 本体
１ｂ 胴部
１ｃ 閉止部
２ 口金
３ 接触部材
３ａ 辺部
３ｂ 貫通孔
４ 溶接部
５ 連結具
６ 防振部材
７ 補強部材
８ タンク構造体
９ コンテナ
１０ 配管
１０ａ 統合部
１０ｂ 枝部
１１ ガイド部材
ｘ 幅方向
ｙ 軸方向
ｚ 上下方向

Claims (6)

1. 略円筒形状の本体と、この本体の一端に形成される口金とを備えたタンクにおいて、
   前記タンクの軸方向における両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ溶接により固定される接触部材を備えていて、
   前記接触部材が、平面視で三つ以上の辺部を有する多角形状であり且つ中心部に前記本体が貫通する貫通孔を有することを特徴とするタンク。
2. 前記タンクの直径方向において前記本体の周面よりも、前記接触部材の前記辺部の方が外側となる構成を前記接触部材が有していて、
   前記本体は、平面視で周囲全体を複数の前記辺部により囲まれる状態となる請求項１に記載のタンク。
3. 前記接触部材が、平面視で三角形または正六角形に形成されている請求項１または２に記載のタンク。
4. 略円筒形状の本体とこの本体の一端に形成される口金とを備えたタンクを、複数組み合わせて構成されるタンク構造体において、
   前記タンクが、前記タンクの軸方向における両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ溶接により固定される接触部材を備えていて、前記接触部材が平面視で三つ以上の辺部を有する多角形状であり且つ中心部に前記本体が貫通する貫通孔を有していて、
   それぞれの前記本体に固定されている前記接触部材の前記辺部どうしが溶接により固定されることを特徴とするタンク構造体。
5. 前記接触部材が、平面視で三角形または正六角形に形成されている請求項４に記載のタンク構造体。
6. 略円筒形状の本体とこの本体の一端に形成される口金とを備えたタンクを、複数組み合わせてタンク構造体を製造する製造方法において、
   前記タンクが、前記タンクの軸方向における両端近傍で予め定めた位置にそれぞれ溶接により固定される接触部材を予め備えていて、前記接触部材が平面視で三つ以上の辺部を有する多角形状であり且つ中心部に前記本体が貫通する貫通孔を有していて、
   それぞれの前記本体に固定されている前記接触部材の前記辺部どうしを溶接により固定することを特徴とする製造方法。

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