WO2006082765A1

WO2006082765A1 - 高圧タンクのシール構造

Info

Publication number: WO2006082765A1
Application number: PCT/JP2006/301389
Authority: WO
Inventors: Hirokazu Otsubo; Chihiro Uchimura; Nobuo Kobayashi; Nobuyuki Ogami; Akira Yamashita
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2006-08-10
Also published as: DE112006000286T5; JP4715841B2; US7971852B2; JPWO2006082765A1; DE112006000286B4; US20080111322A1

Abstract

　シール性を適切に確保することができる高圧タンクのシール構造を課題とする。高圧タンクの口金とこれに取り付けられたバルブボデーとの間に、シール特性が互いに異なる複数のシール材を設けた高圧タンクのシール構造である。複数のシール材の一方は耐低温特性を有し、他方は耐高温特性を有する。第１のシール材は、ブチルゴム又はシリコーンで形成されたＯリングである。第２のシール材は、ＥＰＤＭで形成されたＯリングである。また、二つのＯリングは、ガス透過性が異なる。このシール構造は、口金とバルブボデーとの間のほかに、口金とライナーとの間や、口金とシェルとの間や、バルブボデーとシェルとの間に適用することができる。

Description

明細書高圧タンクのシール構造技術分野

本発明は、高圧タンクの開口部に取付け部材を取り付けた構造に関し、例えば開口部を構成する口金と取付け部材を構成するバルブポデーとの間における高圧タンクのシール構造に関するものである。背景技術

水素ガスなどのガスを高圧で貯留する高圧タンクは、例えば燃料電池車両に搭載される。高圧タンクの口金は、高圧タンクの端部に設けたタンク本体の開口部に配置される（例えば特許文献 1参照。）。そして、この種の口金の開口部には、パルプ等の配管要素を一体的に組み込んだパルブボデ一がねじ込み接続される。高圧タンクのシール性を確保するべく、口金とタンク本体との間や、口金とパルプポデ一との間には、シール材が設けられている (例えば、特許文献 1〜 3参照。）。例えば特許文献 1では、この種のシール性を高めるためのシール方式として、二つの Oリングにより軸シールする二重シール構造を採用している。

[特許文献 1] 特開 2000— 1 6 1590号公報（第 3図）

[特許文献 2] 特開 2003— 279000号公報（第 2図〜第 4図） [特許文献 3] 特開 2002— 349796号公報（第 2図）発明の開示

ところで、タンク内圧力が 2 OMP a〜l 0 OMP aとなる高圧タンクでは、ガスの充填および放出時に、断熱圧縮および膨張により急激な温度変化が生じる。例えば、水素ガスの充填では急激な温度上昇を伴い、その放出では急激な温度低下を伴う。この温度変化（特に低温）によって、ゴムからなるシール材の弾性が低下し、シール性が低下する。この点について、上記特許文献は、二重シール構造とはしているものの、何ら考慮がされていなかつた。また、上記各特許文献では、タンクのガス漏れ対策として、性質が等しいシール材を直列に複数設ける構成が提案されているが、更なる改善が望まれていた。

本発明は、シール性を適切に確保することができる高圧タンクのシール構造を提供することを目的としている。また、本発明の一態様では、広範囲な温度領域でシール性を適切に確保することができる高圧タンクのシール構造を提供することをその目的としている。

上記目的を達成するべく、本発明の高圧タンクのシール構造は、高圧タンクの開口部とこれに取り付けられた取付け部材との間における高圧タンクのシール構造であって、開口部を構成する開口縁部と取付け部材との間には、シール特性が互いに異なる複数のシール材が設けられているものである。この構成によれば、例えばある温度環境化において、一つのシール材の弾性が低下しても、他のシール材の弾性は低下せずにシール性を発揮することができる。このように、複数のシール部材に互いに異なるシール特性をもたせることで、高圧タンクの開口部と取付け部材との間のシール性を適切に確保することができるようになる。

ここで、開口部および開口縁部は、口金により構成することができるし、取付け部材は、口金の開口部に取り付けられた機能部品により構成することができる。機能部品とは、バルブや継手のほか流体用の通路を構成する配管等の配管要素、または圧力センサや温度センサなどの検出要素を含む部品である。例えば、機能部品が、パルプ等の配管要素を一体的に組み込んだパルブポデ一からなる場合には、口金とパルプポデ一との間のシール性を適切に確保することができる。

また、開口部おょぴ開口縁部は、高圧タンクの内殻または外殻により構成され、取付け部材は、内殻または外殻の開口部に取り付けられた口金またはバルブボデ一等の機能部品により構成することができる。したがって、本発明のシール構造は、高圧タンクの内殻と口金との間や、高圧タンクの内殻とバルブボデ一との間や、高圧タンクの外殻と口金との間、および高圧タンクの外殻とバルブポデーとの間などにも適用することができる。

本発明の好ましい一態様では、複数のシール材は、温度特生が互いに異なる。

この構成によれば、充填及び放出に伴い温度変化を生じる高圧タンクを、広範囲な温度領域で確実性良くシールすることができる。

本発明の好ましい一態様では、複数のシール材には、耐低温特性を有する第 1のシール材と、耐高温特性を有する第 2のシール材と、が含まれる。別の観点からすれば、本発明の好ましい一態様では、複数のシール材には、第 1のシール材と第 2のシール材とが含まれ、第 1のシール材は、第 1の温度では第 2のシーノレ材よりもリークが生じにくく、第 2のシーノレ材は、第 1 の温度よりも高い第 2の温度では第 1のシール材ょりもリークが生じにくい。このような構成によれば、高圧タンクの開口部と取付け部材との間のシール 1"生は、高圧タンク内の温度が低下した場合には第 1のシーノレ材により確保され、高圧タンク内の温度が上昇した場合には第 2のシール材により確保される。これにより、一方のシール材の弹性が低下する温度環境になったとしても、他方のシール材の弾性が有効に機能するため、開口部と取付け部材との間のシール性を広範囲な温度領域で適切に確保できる。

なお、ある温度でリークが生じにくいとは、第 1の温度を一例に説明すると以下のとおりである。すなわち、第 1の温度でリークが生じにくいとは、第 1の温度になったときに第 2のシール材よりも第 1のシール材の方が弾性変形し易いことをいう。ただし、この条件は必ずしも十分条件ではなく、材料自体の透過性なども考慮すベき場合もある。

ここで、第 1のシール材は、既存のガスケットや Oリングを有効に活用することができ、例えばプチルゴムゃシリコーンで形成されることが好ましレ、。同様に、第 2のシール材は、既存のガスケットや Oリングを有効に活用することができ、 E P DMで形成されることが好ましい。これらの材料で各シール材を形成することで、上記の温度特性を好適に発揮し、リークを好適に抑制することができる。なお、より好ましいシール材の組合せは、第 1のシール材がシリコーンであり、第 2のシール材が E P D Mである。

本発明の好ましい一態様では、第 1のシール材は、高圧タンク内からみて第 2のシール材よりも内側に位置している。

一般に、高圧タンクではガスの充填よりも放出の方が頻度は高いため、高圧タンク内の温度は、高温となる場合に比べて低温となる頻度が高い。上記構成のように、耐低温特性を有する第 1のシール材を高圧タンク内からみて内側（上流側）に位置させることで、使用頻度の高い方に対応したシール性を適切に確保することができる。

上記とは異なり、別の観点からみれば、本発明の好ましい一態様では、第 1のシール材は、高圧タンク内からみて第 2のシール材ょりも外側に位置していてもよレヽ。

この構成によれば、仮に第 2のシール材が機能しなくなったとしても、第 1のシール材でシール性を確保することができる。

本発明の好ましい一態様では、第 1のシール材と第 2のシール材とは、ガス透過性が異なっており、第 1のシール材およぴ第 2のシール材のうちガス透過性の高い方が、ガス透過性の低い方よりも高圧タンク内からみて外側に位置している。

別の観点からすれば、本発明の好ましい一態様では、複数のシール材には、ガス透過性が互いに異なる第 1のシール材と第 2のシール材とが含まれ、第 1のシール材は、第 2のシール材ょりもガス透過性が高く、且つ高圧タンク内からみて第 2のシール材ょりも外側に位置していてもよい。

この構成によれば、第 1のシール材と第 2のシール材との間のガス溜りを防止することができる。また、ガス透過性の高い方を高圧タンク内からみて外側（下流側）に位置させることで、シールの信頼性を高めることができる。ここで、上記したシリコーンと E P DMの組合せの場合には、比較的ガス透過性の低い E P DMからなる第 2のシール材を、比較的ガス透過性の高いシリコーンからなる第 1のシール材ょりも、高圧タンク内からみて内側に位置させることが好ましい。逆に、ブチルゴムと E P DMの組合せの場合には、比較的ガス透過性の低いプチルゴムからなる第 1のシール材を、比較的ガス透過性の高い E P DMからなる第 2のシール材ょりも、高圧タンク内からみて内側に位置させることが好ましい。

本発明の好ましい一態様では、第 1のシール材と第 2のシール材とは、高圧タンクの軸線方向に位置ずれして、開口縁部の内周面と取付け部材の外周面との間に設けられている。

この構成によれば、第 1のシール材および第 2のシール材はともに軸シールとして機能するため、端面シールとして機能する場合に比べてシールの信頼 14を高めることができる。

本発明の好ましい一態様では、開口縁部の内周面おょぴ取付け部材の外周面の少なくとも一方には、第 1のシール材および第 2のシール材を個々に配置するための取付け溝が形成されている。

この構成によれば、二つのシール材が干渉しないため、シール性を好適に高めることができる。

別の観点からすれば、本発明の好ましい一態様では、開口縁部の内周面おょぴ取付け部材の外周面の少なくとも一方には、第 1のシール材およぴ第 2 のシール材をともに配置するための単一の取付け溝が形成されていてもよレ、。この構成によれば、二つのシール材は干渉し得るが、これらのシールまわりのスペース効率の向上およぴ軽量化を図ることができる。

本発明の好ましい一態様では、取付け溝には、パックアツプリングが更に配置されている。

この構成によれば、バックアップリングを併用するため、高圧時のシール性をより一層高めることができる。

また、上記したように、本発明の一態様において、開口部おょぴ開口縁部が口金により構成され、取付け部材がパルブボデ一からなる場合には、以下のような構成を採用することが好ましい。

すなわち、バルブポデ一は、開口縁部に螺合されるねじ部を有し、複数のシール材は、ねじ部の軸線方向の両側に位置していることが好ましい。

上記のとおり、高圧タンク及ぴパルブボデ一では、充填及び放出に伴い温度変化を生じるが、このとき、バルブボデ一はその軸線方向において不均一な温度分布となる場合がある。上記構成とすることで、仮にシール材をねじ部の一端側に集中配置する場合と比べて、バルブボデ一の温度分布の影響を好適に回避し得る。これにより、締結力とシール性を両立することができる。この場合、バルブポデ一は、その軸線方向視で径が異なる複数の箇所を有し、複数のシール材は、パルプポデ一の径に対応して形成されており、高圧タンク内からみてねじ部よりも外側のシール材は、ねじ部よりも内側のシーノレ材と比較して、径が大きいことが、好ましい。

以上説明した本発明の高圧タンクのシール構造によれば、シール性を適切に確保することができる。図面の簡単な説明

図 1は、第 1実施形態に係る高圧タンクの構成を示す断面図である図 2は、第 1実施形態に係る口金およぴバルブポデーまわりのシール構造を示す要部拡大図である。

図 3は、第 2実施形態に係る口金およぴバルブボデーまわりのシール構造を示す要部拡大図である。

図 4は、第 3実施形態に係る口金およびバルブボデーまわりのシール構造を示す要部拡大図である。

図 5は、第 4実施形態に係る高圧タンクの構成を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る高圧タンクのシール構造について説明する。このシール構造は、高圧タンクの開口部とこれに取り付けた取付け部材との間を二重シール構造としたものであるが、その際、二つのシール部材について、異なる温度特性を有するもので構成したものである。以下の第 1実施形態から第 4実施形態では、高圧タンクの開口部として口金の開口部を例に、また取付け部材の例としてバルブボデーを例に説明する。

[第 1実施形態]

図 1に示すように、高圧タンク 1は、全体として密閉円筒状のタンク本体 2と、タンク本体 2の長手方向の一端部に設けられた口金 3と、口金 3に取り付けられたパルプポデー 4と、を具備している。タンク本体 2の内部は、天然ガスや水素ガスなど各種のガスを高圧で貯留する貯留空間 6となっている。高圧タンク 1を燃料電池システムに適用した場合には、例えば 3 5 MP aあるいは 7 O MP aの水素ガス、または 2 0 M P aの C N Gガス（圧縮天然ガス）が貯留空間 6の内部に貯留される。なお、本発明の高圧タンク 1は、ガスタンクのみならず、液体水素タンクや MH (水素吸蔵合金）タンクにも適用することができる。タンク本体 2は、ガスパリア性を有する内側のライナー 2 0 (内殼）と、ライナー 2 0の外側を覆う F R Pからなるシェル 2 2 (外殻）と、の二層構造で構成されている。ライナー 2 0は、例えば高密度ポリエチレンなどの樹脂で構成される。このよ'うに、タンク本体 2を樹脂製とすることもできる力もちろんタンク本体 2をアルミニウム合金など金属製として構成してもよレ、。またあるいは、ライナー 2 0をアルミニウム等の金属製とし、シェル 2 2を樹脂製としてもよい。口金 3は、例えばステンレスなどの金属で形成され、タンク本体 2の半球面状をした端壁部の中心に設けられている。

バルブボデー 4 (取付け部材）は、例えばステンレスなどの金属で形成されている。パルプボデー 4は、口金 3の開口部 3 0にねじ込み接続されることで、開口部 3 0に取り付けられている。本実施形態のバルブボデー 4は、パルプや継手等の配管要素を一体的に組み込んだバルブアッセンプリとして構成されている。バルブアッセンブリを構成するパルブは、例えば、元弁となるシャットバルブと、シャットバルブに直列に配置されたレギユレータと、により構成される。

なお、バルブボデー 4は、この種のバルブやガス流路のほ力、圧力センサや温度センサを有してもよい。また、口金 3にねじ込み接続される機能部品は、バルプボデ一 4に限らず、単一のバルブや継手などの配管要素、ガス流路を構成する配管、圧力センサや温度センサなどの検出要素などであってもよい。

バルブボデー 4は、タンク本体 2内に位置する円筒部 4 0 (軸心部）と、タンク本体 2外に位置する露出部 4 2と、によりタンク本体 2の内外に亘るように構成されている。円筒部 4 0および露出部 4 2には、上記のバルブのほか、貯留空間 6と外部のガスラインと接続する図示省略のガス流路が形成されている。

貯留空間 6のガスは、パルプポデー 4のガス流路ゃパルプを経て外部のガス供給ラインへと放出 (供給) されるが、例えばガスが水素ガスである場合には、タンク本体 2内の温度は低下する。なお、タンク本体 2内は、 3 5 M P aよりも 7 0 M P aの水素ガスの方が、低い温度まで低下する。一方、貯留空間 6へのガスの充填は、外部のガス充填ラインからバルブポデー 4のガス流路やバルブを経ることで行われるが、例えばガスが水素ガスである場合には、タンク本体 2内の温度は上昇する。

露出部 4 2の環状の下端面 4 4は、口金 3のタンク本体 2外に延出されたフランジ部 3 2の上端面 3 4に着座している。円筒部 4 0は、露出部 4 2側の外周面 4 6におねじ 4 8が形成されており、これに対応して口金 3には、その開口部 3 0の内周面 3 6にめねじ 3 8が形成されている。円筒部 4 0は、このねじ部分を介して口金 3の開口部 3 0にスレートねじ接続されている。円筒部 4 0は、そのおねじ 4 8の奥側（露出部 4 2とは反対側）の位置で、口金 3との間をシール手段 5 0により気密にシールされている。

図 2に示すように、シール手段 5 0は、口金 3とバルブボデー 4との間を軸シールする二つの Oリング 5 1， 5 2を有している。二つの Oリング 5 1， 5 2は、パルプボデー 4の円筒部 4 0の外周面 4 6と口金 3の開口部 3 0の内周面 3 6 (開口縁部）との間に設けられている。

二つの Oリング 5 1 , 5 2は、バルブボデー 4の中心線方向に位置ずれしている。詳細には、第 1の Oリング 5 1は、高圧タンク 1内からみて内側 (上流側、一次側）にあり、第 2の Oリング 5 2は、高圧タンク 1内からみて外側（露出部 4 2側、下流側、二次側）にある。二つの Oリング 5 1， 5 2は、所定のつぶし代を有し、円筒部 4 0の外周面 4 6に設けた二つの環状の取付け溝 5 4 , 5 5にそれぞれ装着されている。なお、二つの取付け溝 5 4， 5 5を口金 3の開口部 3 0の内周面 3 6に形成してもよい。

通常、高圧タンク 1内からのガスのリークには、シール手段 5 0とバルブボデー 4又は口金 3との密着部分から透過するガス量と、シール手段 5 0たるシール材を厚み方向に透過するガス量と、の二種類の透過量が考えられる。それゆえ、二つの Oリング 5 1， 5 2の材料を選定するにあたっては、二種類のガス透過量の総量を考慮することが望ましい。また、上記したとおり、高圧タンク 1内の温度は変動することから、二つの Oリング 5 1 , 5 2の温度特性が互いに異なるような材料を選定することが望ましい。

本実施形態では、二つの Oリング 5 1 , 5 2は、温度特性やガスの透過性など、互いに異なるシール特性（性状）を有している。具体的には、第 1の Oリング 5 1は、第 2の Oリング 5 2に比べて、低温特性（耐寒性）に優れた材料で形成されている共に、ガス透過性の低い材料で形成されている。例えば、第 1の Oリング 5 1は、 I I R (ブチルゴム）で形成され、耐低温特性（良低温特性）およぴ耐ガス透過性（ガス不透過特性）を有している。例えば、第 2の Oリング 5 2は、 E P DM (エチレン ' プロピレンゴム）で形成され、耐高温特性（良高温特性）およぴ耐候性を有している。

ここで、第 1の Oリング 5 1の「耐低温特性」とは、例えばガス放出（水素ガスの放出）に伴い低下したタンク本体 2内の温度に対して、第 1の Oリング 5 1の弾性が低下しない又は抑制されることを意味する。同様に、第 2 の Oリング 5 2の「耐高温特性」とは、例えばガス充填（水素ガスの充填）に伴い上昇したタンク本体 2内の温度に対して、第 2の Oリング 5 2の弾性が低下しない又は抑制されることを意味する。また、これら二つの Oリング 5 1， 5 2は、ガス放出およびガス充填のいずれでもない高圧タンク 1の待機時、すなわちタンク本体 2内が常温である場合には、弾性が低下しない温度特"生を有している。

このように、高圧タンク 1内の温度変化を考慮し、第 1の温度では第 2の Oリング 5 2よりもリークが生じにくい特性の第 1の Oリング 5 1と、第 1 の温度よりも高い第 2の温度では第 1の Oリング 5 1よりもリークが生じにくい第 2の Oリング 5 2と、の両者を併用して密閉することで、高圧タンク 1からのガスのリークを効果的に抑制できる。

図中の符号 5 7および 5 8は、第 1の Oリング 5 1が装着された取付け溝 5 4に互いに隣接して配置された二つのパックアツプリングを示している。二つのバックアップリング 5 7 , 5 8は第 1の Oリング 5 1の下流側（低圧側）に配置され、一方のバックアップリング 5 7は第 1の Oリング 5 1に隣接している。なお、第 1の Oリング 5 1の片側のみならず、両側にも一つまたは二つのパックアップリングを配置してもよレ、。また、第 2の Oリング 5 2の取付け溝 5 5にも、バックアツプリングを配置してもよレ、。

以上のように、本実施形態の高圧タンク 1のシール構造によれば、口金 3 とバルブボデー 4との間に介在させたシール手段 5 0が、温度特性の異なる二つの Oリング 5 1， 5 2により構成されている。このため、一方の Oリング（ 5 1または 5 2 ) の弾性が低下するような温度環境になつた場合にも、他方の 0リング（5 2または 5 1 ) の弾性が確保されることになる。

これにより、高圧タンク 1内の温度が上昇した場合も低下した場合も、二つの Oリング 5 1， 5 2のいずれか一方によって、口金 3とバルブポデー 4 との間を気密にシールしておくことができる。したがって、既存の Oリングを有効に活用して、口金 3とパルブボデ一 4との間のシール性を広範囲な温度領域で適切に確保することができる。

また、高圧タンク 1を例えば燃料電池車両に適用した場合には、水素ガスの充填に比べ、水素ガスの放出の方が頻度は高い。つまり、高圧タンク 1内は、高温となる場合に比べて低温となる場合の頻度が高いことになる。上記のように、耐低温特性を有する第 1の Oリング 5 1を高圧タンク 1内からみて内側に設けたため、使用頻度の高い方に対応したシール性を適切に確保することができる。

また、二つの Oリング 5 1， 5 2のガス透過性が異なり、ガス透過性の高い第 2の Oリング 5 2を第 1の Oリング 5 1よりも高圧タンク 1内からみて外側に設けている。このため、 Oリング間（5 1， 5 2間）のガス溜りを適切に防止することができる。

なお、シール手段 5 0を二つの Oリング 5 1 , 5 2で構成したが、もちろんリップパッキンやガスケットなどで構成してもよい。また、二つの Oリング 5 1， 5 2を両方とも軸シールとして用いたが、もちろん端面シールを併用してもよい。例えば、第 2の Oリング 5 2で、バルブポデー 4の露出部 4 2の下端面 4 4と口金 3のフランジ部 3 2の上端面 3 4との間を気密にシールしてもよレ、。この場合には、 Oリングではなくガスケットを用いてもよい。また、シール手段 5 0は、温度特性の異なる三つ以上のシール材を具備してもよい。さらに、第 1の 0リング 5 1と第 2の Oリング 5 2との配置を逆にしてもよく、耐高温特性を有する第 2の Oリング 5 2を高圧タンク 1内からみて内側に設けてもよい。また、バックアップリング 5 7， 5 8を併用しない構造とすることができる。

[第 2実施形態]

次に、図 3を参照して、第 2実施形態にかかる高圧タンク 1のシール構造について説明する。第 1実施形態との相違点は、シール手段 5 0の二つの O リング 5 1 , 5 2を共通の取付け溝 6 1に配置した点である。共通の取付け溝 6 1には、高圧タンク 1の上流側からみて順に、上記の性状の第 1の Oリング 5 1、第 2の Oリング 5 2、および二つのパックアップリング 5 7， 5 8が隣接して配置されている。

本実施形態によれば、シール性を広範囲な温度領域で適切に確保することができるなど、上記同様の作用 ·効果を奏することができる。加えて、これらのシールまわりのスペース効率の向上および軽量化を図ることができる。なお、上記同様に、第 1の Oリング 5 1および第 2の Oリング 5 2の配置順序は逆であってもよいし、二以上の Oリング（シーノレ材）を用いてもよい。さらに、バックアップリング 5 7， 5 8は、これらシール材の両側に設けてもよい。

[第 3実施形態]

次に、図 4を参照して、第 3実施形態にかかる高圧タンク 1のシール構造について説明する。第 1実施形態との主な相違点は、シール手段 5 0の二つの Oリング 5 1， 5 2を形成する材質を代えたことである。

先ず、材質を代えた理由を説明する。

上記したように、二つの Oリング 5 1、 5 2の材質の組合せは、高圧タンク 1内の温度変化を考慮して選定することが好ましく、その際、高圧タンク 1内に充填するガスの種類や圧力によって選定することが好ましい。上記した第 1実施形態の組合せ、すなわち第 1の Oリング 5 1を I I Rで形成し、第 2の Oリング 5 2を E P DMで形成する組合せは、 3 5 M P aの水素ガスを充填する場合には有効である。しかしながら、 7 O M P aの水素ガスを充填する場合には、 3 5 M p aの場合よりもガス放出時の低温に耐えられる必要があり、 I I Rよりも低温特性に優れた材質の Oリングを用いることが好ましい。

そこで、本実施形態では、耐低温特性の第 1の Oリング 5 1を、 I I Rよりも低温特性に優れたシリコーンで形成し、耐高温特性の第 2の Oリング 5 2を、 E P DMで形成している。シリコーンからなる第 1の Oリング 5 1は、 I I Rや E P DMが弾性を失うような例えば一 5 0 °C以下の温度環境下でも、弾性が低下せず、密着力を確保することができる。

もっとも、シリコーンからなる Oリング 5 1は、 E P DMからなる Oリング 5 2に比べて、水素ガスのガス透過性が高いので、シール性が懸念されるとも考えられる。しかしながら、上記のとおり、高圧タンク 1内からのガスのリークを考慮する場合、 Oリング 5 1 , 5 2とバルブボデー 4等との密着性と、 Oリング 5 1 , 5 2自体の材料透過性と、の両者を考慮する必要がある。このため、水素透過全体で考えた場合に、 E P DMが弾性を失うような一 5 0 °C以下の温度環境下では、シリコーンの Oリング 5 1は、 E P DMの Oリング 5 2よりもシール性が高くなるので、ガスのリークを適切に抑制することができる。

次に、二つの Oリング 5 1 , 5 2の配置について述べる。

本実施形態では、第 1の Oリング 5 1が高圧タンク 1内からみて第 2の O リング 5 2よりも外側に配置されている。このように、第 2の Oリング 5 2 に比べて材料自体のガス透過性の高い第 1の Oリング 5 1を、第 2の Oリング 5 2よりも外側に（二次側に）設けることで、 Oリング間（5 1 , 5 2 間）のガス溜りを適切に防止することができる。なお、取付け溝 5 4 , 5 5 のそれぞれには、二つのバックアツプリング 5 7 , 5 8を隣接して配置しているが、パックアップリングの個数及ぴ配置態様はこれに限るものではない。以上説明したように、本実施形態によれば、第 1実施形態よりも広範囲な温度領域、特に低温の領域で適切にシール性を確保することができる。なお、第 1実施形態で説明した変形例は、本実施形態においても適宜適用することができる。

[第 4実施形態]

次に、図 5を参照して、第 4実施形態にかかる高圧タンク 1のシール構造について説明する。第 1実施形態との主な相違点は、バルブポデー 4の径を代えたことと、シール手段 5 0たる Oリング 5 1， 5 2の配置位置を代えたことである。

パルプボデー 4は、その軸線方向視で径が異なる複数の箇所を有している。具体的には、バルブポデー 4の円筒部 4 0は、おねじ 4 8が形成されたねじ部と、おねじ 4 8よりもタンク本体 2内側に位置する小径部 1 0 1と、おねじ 4 8よりもタンク本体 2外側に位置する太径部 1 0 2と、を有している。おねじ 4 8の有効径は、小径部 1 0 1の外径 D 1よりも大きく、且つ、太径部 1 0 2の外径 D 2よりも小さく設定されている。 1389

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二つの Oリング 5 1 , 5 2は、それぞれ I I R及ぴ E P DMからなり、おねじ 4 8の軸線方向の両側に配置されている。具体的には、第 1の Oリング 5 1は、小径部 1 0 1に形成された取付け溝 5 4に、パックアツプリング 1 1 1ともに装着されている。一方、第 2の Oリング 5 2は、大径部 1 0 2に形成された取付け溝 5 5に、ノックアップリング 1 1 2とともに装着されている。上記のとおり、小径部 1 0 1の外径 D 1が大径部 1 0 2の外径 D 2よりも小さいので、第 1の Oリング 5 1は第 2の Oリング 5 2よりも径が小さくなっている。

本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記のとおり、高圧タンク 1及ぴバルブポデー 4では、水素ガスの充填及ぴ放出に伴い温度変化を生じる。このとき、パルプポデー 4はその軸線方向において不均一な温度分布となる場合がある。本実施形態のように、二つの Oリング 5 1， 5 2をバルブボデー 4の軸線方向に離間して配置することで、これらをおねじ 4 8の一端側に集中配置する場合に比べて、パルプボデー 4 の温度分布の影響を好適に回避することができる。これにより、おねじ 4 8 による締結性と二つの Oリング 5 1， 5 2によるシール性を両立することができる。

また、バルブポデー 4の軸線方向の径を上記のように設定しているため、 Oリング 5 1 , 5 2が装着されたパルブポデ一 4が口金 3にねじ込み接続される際に、 Oリング 5 1がめねじ 3 8に摺動することを抑制できる。これにより、 Oリング 5 1の耐久性を高めることができる。さらに、外側の Oリング 5 2のガス透過性は内側の Oリング 5 1のそれよりも高いので、低温'低圧時にめねじ 3 8とおねじ 4 8との間のガス黙りを好適に抑制することがでさる。

なお、本実施形態においても、第 3実施形態で説明した二つの Oリング 5 1 , 5 2の材質を適用できる。すなわち、小径部 1 0 1側の Oリングを E P DMを形成し、大径部 1 0 2側の Oリングをシリコーンで形成することがでさる。

[他の実施形態]

上記の各実施形態では、高圧タンク 1のシール構造について、口金 3とバルブポデー 4との間にシール材（第 1の Oリング 5 1や、第 2の Oリング 5 2 ) を配置した例について説明したが、もちろんこのシール構造（シール手段 5 0 ) は、高圧タンク 1の他の部分にも適用することができる。

例えば図 1及び図 5に示すように、ライナー 2 0の開口部 7 0とこれに取り付けられた口金 3 (取付け部材）との間に適用した場合には、開口部 7 0 の内周面（開口縁部）と口金 4の外周面との間に、軸シールする二つのシール材 8 1 , 8 2が設けられる。一方のシール材 8 1は例えば Oリング 5 1と同様の性状（例えば I I Rなどの材質）で、他方のシール材 8 2は例えば O リング 5 2と同様の性状（例えば E P DMなどの材質）で構成すればよい。あるいは、第 3実施形態のようにシール材 8 1を E P DMで形成し、シール材 8 2をシリコーンで形成してもよい。開口部 7 0は、主としてライナー 2 0の強度を確保する返し部 7 1の内周側に構成される。

また、タンク本体 2や口金 3が他の構造からなる場合や、これに関連してバルブボデー 4などの機能部品が他の構造からなる場合には、本発明のシール手段 5 0は、図示省略した他の部分にも適用することができる。例えば、ライナー 2 0の開口部にバルブボデー 4が嵌め込まれるように取り付けられた場合には、その開口部の開口縁部とバルプポデ一 4の外周面との間にシール手段 5 0を設けてもよレ、。また、シェル 2 2の開口部に口金 3が嵌め込まれるように取り付けられた場合には、その開口部の開口縁部と口金 3の外周面との間にシール手段 5 0を設けてもよい。さらに、シェル 2 2の開口部にパルプポデー 4が嵌め込まれるように取り付けられた場合には、その開口部の開口縁部とパルブポデ一 4の外周面との間にシール手段 5 0を設けてもよ

CT0C/900Zdf/X3d S9.Z80/900Z OAV

Claims

請求の範囲

1 . 高圧タンクの開口部とこれに取り付けられた取付け部材との間における高圧タンクのシール構造であって、

前記開口部を構成する開口縁部と前記取付け部材との間には、シール特性が互！/、に異なる複数のシール材が設けられている、高圧タンクのシール構造。

2 . 前記複数のシール材は、温度特性が互いに異なる請求項 1に記載の高圧タンクのシール構造。

3 . 前記複数のシール材には、

耐低温特性を有する第 1のシール材と、

耐高温特性を有する第 2のシール材と、が含まれる請求項 2に記載の高圧タンクのシール構造。

4 . 前記複数のシール材には、第 1のシール材と第 2のシール材とが含まれ、

前記第 1のシール材は、第 1の温度では前記第 2のシール材ょりもリークが生じにくく、

前記第 2のシール材は、前記第 1の温度よりも高い第 2の温度では前記第 1のシール材ょりもリークが生じにくい請求項 2に記載の高圧タンクのシーノレ構造。

5 . 前記第 1のシール材は、前記高圧タンク内からみて前記第 2のシール材ょりも内側に位置している請求項 3又は 4に記載の高圧タンクのシール構造。

6 . 前記第 1のシール材は、前記高圧タンク内からみて前記第 2のシール材よりも外側に位置している請求項 3又は 4に記載の高圧タンクのシール構造。

7 . 前記第 1のシール材と前記第 2のシーノレ材とは、ガス透過性が異なつており、

前記第 1のシール材および前記第 2のシール材のうちガス透過性の高い方力ガス透過性の低い方よりも前記高圧タンク内からみて外側に位置している請求項 3ないし 5のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

8 . 前記複数のシール材には、ガス透過性が互いに異なる第 1のシール材と第 2のシール材とが含まれ、

前記第 1のシール材は、前記第 2のシール材ょりもガス透過性が高く、且つ前記高圧タンク内からみて前記第 2のシール材ょりも外側に位置している請求項 1ないし 6のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

9 . 前記第 1のシール材と前記第 2のシール材とは、前記高圧タンクの軸線方向に位置ずれして、前記開口縁部の内周面と前記取付け部材の外周面との間に設けられている請求項 3ないし 8のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

1 0 . 前記開口縁部の内周面おょぴ前記取付け部材の外周面の少なくとも一方には、前記第 1のシール材および前記第 2のシール材を個々に配置するための取付け溝が形成されている請求項 9に記載の高圧タンクのシール構造。

1 1 . 前記開口縁部の内周面おょぴ前記取付け部材の外周面の少なくとも一方には、前記第 1のシール材および前記第 2のシール材をともに配置するための単一の取付け溝が形成されている請求項 9に記載の高圧タンクのシール構造。

1 2 . 前記取付け溝には、パックアップリングが更に配置されている請求項 1 0または 1 1に記載の高圧タンクのシール構造。

1 3 . 前記第 1のシール材は、プチルゴムで形成されている請求項 1ないし 1 2のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

1 4 . 前記第 1のシール材は、シリコーンで形成されている請求項 1ないし 1 2のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

1 5 . 前記第 2のシーノレ材は、 E P DMで形成されている請求項 1ないし 1 4のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

1 6 . 前記開口部および前記開口縁部は、口金により構成され、

前記取付け部材は、前記口金の前記開口部に取り付けられたパルプボデーからなる請求項 1ないし 1 5のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。

1 7 . 前記バルブポデ一は、前記開口縁部に螺合されるねじ部を有し、前記複数のシール材は、前記ねじ部の軸線方向の両側に位置している請求項 1 6に記載の高圧タンクのシール構造。

1 8 . 前記パルブボデ一は、その軸線方向視で径が異なる複数の箇所を有し、

前記複数のシール材は、前記バルブポデ一の径に対応して形成されており、前記高圧タンク内からみて前記ねじ部よりも外側のシール材は、当該ねじ部よりも内側のシール材と比較して、径が大きい請求項 1 7に記載の高圧タンクのシール構造。

1 9 . 前記開口部および前記開口縁部は、前記高圧タンクの内殻または外殻により構成され、

前記取付け部材は、前記内殻または前記外殻の前記開口部に取り付けられた口金またはバルブボデ一からなる請求項 1ないし 1 5のいずれか一項に記載の高圧タンクのシール構造。