WO2010058452A1 - 高圧タンク - Google Patents

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WO2010058452A1
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pressure tank
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治弘 内村
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure tank. More specifically, the present invention relates to an improvement in the structure around a valve in a high-pressure tank filled with hydrogen gas or the like.
  • a structure in which a valve assembly (a part incorporating a high-pressure valve) is attached to a base provided in an opening of a high-pressure tank body is used. Further, when the valve assembly is attached to the base, a simple screw structure is often used in which the threaded portion of the valve assembly is screwed into the female thread portion of the base.
  • a high-pressure tank for example, a high-pressure container having a base and a pressure valve
  • the liner-facing surface of the flange portion of the base (the surface of the flange portion facing the liner constituting the tank housing) Have a vent hole whose one end is open (see, for example, Patent Document 1).
  • Japanese Patent Laid-Open No. 11-082887 Japanese Patent Laid-Open No. 11-082887
  • the gas accumulated in the gap between the base and the plug cannot be discharged to the outside.
  • a high-pressure tank having a structure in which the gas accumulated in the gap in the tank can be discharged to the outside of the tank has been proposed, but in some cases, a high cost may be required.
  • an object of the present invention is to provide a high-pressure tank having a structure capable of realizing low cost while suppressing gas accumulation in a space between a valve and a base.
  • the present inventor has made various studies to solve such problems.
  • rubber seals are often used at the end of the valve on the tank body side.
  • the gas vent hole (gas vent hole) is processed.
  • a waterproof and breathable material having waterproofness and air permeability (for example, Gore-Tex (registered trademark)) is used.
  • a seal or the like is provided in the vent hole.
  • the high-pressure tank according to the present invention is based on the above knowledge, and is a space formed between the base and the valve or in the valve in a high-pressure tank including a base and a valve provided in the base.
  • a communication hole that communicates between spaces in which gas that has permeated from the tank side may accumulate, and a gas vent hole that passes from one of the spaces to the outside of the tank are formed.
  • Spaces where gas that has permeated from the tank side may accumulate are independent of each other.
  • a member such as a gas vent hole for extracting gas from the space or a Gore-Tex (registered trademark) seal provided at the outlet of the gas vent hole is required for each space.
  • gas accumulated in a certain space can be discharged from the other space to the outside of the tank through the communication hole. It is sufficient that at least one vent hole and Gore-Tex (registered trademark) seal are provided for the plurality of spaces. Therefore, it is possible to omit a part of the vent holes and Gore-Tex (registered trademark) seals that are conventionally required for each space.
  • a gas vent hole communicating from the space formed between the base and the valve in a direction intersecting with the contact surface between the base and the valve is formed.
  • the gas accumulated in the space can be discharged through the gas vent hole without damaging the contact surface between the base sealed by the surface contact and the valve.
  • the above-described communication hole communicates, for example, a space formed in the valve for accommodating wiring and a space formed between the base and the valve.
  • the gas accumulated in the space where the gas vent hole is not formed is discharged from the other space to the outside of the tank through the communication hole.
  • the communication hole is preferably provided closer to the center of the tank than the threaded portion of the valve. If the communication hole is provided while avoiding the threaded portion, the communication hole can be processed more easily than the case where the communication hole is provided in the threaded portion.
  • the communication hole communicates at least two of the three or more spaces in which gas that has permeated from the tank side may accumulate.
  • the communication hole communicates at least two of the three or more spaces in which gas that has permeated from the tank side may accumulate.
  • the vent holes and Gore-Tex (registered trademark) seals required for each space are more Many can be omitted.
  • the communication hole extends linearly in the radial direction of the valve.
  • the length of the communication hole can be made the shortest.
  • SYMBOLS 1 High pressure tank, 11 ... Base, 50 ... Valve assembly (valve), 51 ... Communication hole, 52 ... Gas vent hole, 52a ... Opening part, 53 ... Screw part, 64 ... Wiring, 66 ... Gore-Tex seal (waterproof transparent Wet material), 70 ... cylindrical space (space where gas permeated from the tank side may accumulate), 80 ... space for wiring (space where gas permeated from the tank side may accumulate)
  • the high-pressure tank 1 is suitable, for example, as a fuel gas supply tank for a fuel cell vehicle.
  • the high pressure tank 1 concerning this invention is applied to the high pressure hydrogen tank as a fuel supply source in a fuel cell system is demonstrated (refer FIG. 1 etc.).
  • the high-pressure tank 1 is used, for example, with three tanks mounted on the rear part of the fuel cell vehicle, although not particularly illustrated.
  • the high-pressure tank 1 constitutes a part of the fuel cell system, and supplies the fuel gas to the fuel cell through the fuel gas piping system.
  • the fuel gas filled in the high-pressure tank 1 is, for example, hydrogen gas, but can also be filled with combustible high-pressure gas such as compressed natural gas.
  • the high-pressure tank 1 of the present embodiment is configured to be able to be filled with hydrogen gas at a pressure of 35 MPa, for example.
  • the main stop valve of the high-pressure tank 1 is opened, hydrogen gas flows out into the supply path. Thereafter, the flow rate and pressure of the hydrogen gas are adjusted by the injector, and then the pressure is further reduced to, for example, about 200 kPa by a mechanical pressure regulating valve or other pressure reducing valve, and supplied to the fuel cell.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the high-pressure tank 1.
  • the high-pressure tank 1 includes, for example, a cylindrical tank body 10 having both ends substantially hemispherical, and a cap part 11, 18 attached to one end part in the longitudinal direction of the tank body 10.
  • the tank body 10 has, for example, a two-layer wall layer, and has a resin liner 20 that is an inner wall layer and a CFRP layer 21 that is a resin fiber layer (reinforcing layer) that is an outer wall layer on the outer side.
  • the resin liner 20 formed in substantially the same shape as the tank body 10 is formed of, for example, polyethylene resin, polypropylene resin, or other hard resin.
  • two types of divided resin liners having the same shape as that divided at substantially the center in the tank axial direction are formed in advance and welded to form a cylindrical resin liner 20 having both ends substantially hemispherical. Trying to get.
  • the valve assembly 50 controls supply / discharge of fuel gas between an external gas supply line (supply path 22) and the inside of the high-pressure tank 1. Seal members 60 and 61 are interposed between the outer peripheral surface of the valve assembly 50 and the inner peripheral surface of the base part 11.
  • a folded portion 30 bent inward is formed on the tip end side of the resin liner 20 where the base 11 is located (see FIG. 2).
  • the folded portion 30 is folded toward the inside of the high-pressure tank body 10 so as to be separated from the outer CFRP layer 21.
  • the folded portion 30 has, for example, a reduced diameter portion 30a that gradually decreases in diameter as it approaches the folded tip, and a cylindrical portion 30b that is connected to the distal end of the reduced diameter portion 30a and has a constant diameter.
  • An opening of the resin liner 20 is formed by the cylindrical portion 30b.
  • the base 11 has a substantially cylindrical shape and is fitted into the opening of the resin liner 20.
  • the base 11 is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy, and is manufactured in a predetermined shape by, for example, a die casting method, and is attached to the resin liner 20 by, for example, insert molding.
  • a female thread portion 42 for screwing and connecting the valve assembly 50 is formed on the inner peripheral surface of the base 11.
  • the valve assembly 50 controls supply / discharge of fuel gas between an external gas supply line (supply path 22) and the inside of the high-pressure tank 1.
  • a threaded portion 53 that is screwed into the female threaded portion 42 of the base 11 is formed on the shaft portion of the valve assembly 50.
  • the threaded portion 53 is not engaged with the female threaded portion 42 and is shown in a different state from the actual state.
  • seal members 60 and 61 are interposed between the outer peripheral surface of the valve assembly 50 and the inner peripheral surface of the base part 11.
  • the base 11 is formed with a flange 11a on the tip side (outside in the axial direction of the high-pressure tank 1), for example, and a recess 11b is formed on the rear side (inside in the axial direction of the high-pressure tank 1) of the flange 11a, for example. It is formed (see FIG. 2). Near the tip of the CFRP layer 21 is in airtight contact with the recess 11b. The surface of the recess 11b that contacts the CFRP layer 21 is provided with a solid lubricant coating such as a fluorine-based resin. Thereby, the friction coefficient between the CFRP layer 21 and the recessed part 11b is reduced.
  • the rear side of the recessed portion 11b of the base 11 is formed so as to conform to the shape of the folded portion 30 of the resin liner 20, for example, and a protruding portion 11c having a large diameter is formed continuously from the recessed portion 11b.
  • a cap cylindrical portion 11d having a constant diameter is formed rearward from the portion 11c.
  • the reduced diameter portion 30a of the folded portion 30 of the resin liner 20 is in close contact with the surface of the protruding portion 11c, and the cylindrical portion 30b is in close contact with the surface of the base cylindrical portion 11d.
  • a seal member such as an O-ring is interposed between the cylindrical portion 30b and the base cylindrical portion 11d.
  • a metal seal 90 is formed at a portion where the outer end surface of the base 11 and the back surface of the head of the valve assembly 50 are in contact with each other (see FIG. 2). Accordingly, when the valve assembly 50 is fastened to the base 11, the contact surfaces of each other are sealed so that gas does not pass therethrough.
  • a metal seal 90 is formed at least at a portion radially outward from the cylindrical space 70, and the space between the cylindrical space 70 and the outside of the tank is sealed. It is said.
  • a valve assembly 50 controls the supply and discharge of fuel gas between an external gas supply line and the inside of the high-pressure tank 1.
  • An O-ring 60 as a seal member is provided between the outer peripheral surface of the valve assembly 50 and the inner peripheral surface of the base 11 (see FIG. 2).
  • an electromagnetic valve 62 and a feedthrough 63 are provided at the end of the valve assembly 50 closer to the tank body (see FIG. 2).
  • the electromagnetic valve 62 opens and closes in response to an electrical signal and is controlled to supply a predetermined amount of fuel gas to the fuel cell system at a predetermined time.
  • the feedthrough 63 is a device for feeding the wiring 64 connected to the electromagnetic valve 62 from the outside of the tank into the high-pressure tank.
  • the feedthrough 63 of the present embodiment is installed in a recess formed at the end of the valve assembly 50 in a state where a part of the wiring 64 is airtightly covered.
  • An O-ring 61 as a sealing member is provided between the recess and the feedthrough 63 (see FIG. 2).
  • the wiring 64 is wired using a wiring space 80 formed in the valve assembly 50.
  • the wiring space 80 is an elongated space formed so as to penetrate the valve assembly 50 along the tank axial direction, and one end of the wiring space 80 is connected to the outside of the tank (see FIG. 2).
  • a grommet 65 that protects the wiring 64 is provided between the inner peripheral surface of the wiring space 80 and the wiring 64.
  • the wiring space 80 that is sealed at both ends by the grommet 65 and the O-ring 61 is a space in which hydrogen gas may accumulate when passing through the seal (specifically, the O-ring 61).
  • a cylindrical space 70 formed of a substantially cylindrical gap is formed between the above-described base 11 and the valve assembly 50 (see FIG. 2). Since this cylindrical space 70 is sealed by the metal seal 90 described above on one end side and the O-ring 60 on the other end side, hydrogen gas is stored when passing through the seal (specifically, the O-ring 60). It is a space with
  • the valve assembly 50 is provided with a communication hole 51 that communicates the wiring space 80 and the cylindrical space 70 (see FIG. 2).
  • the communication hole 51 is formed of a pore formed so as to be connected from the outer peripheral surface of the valve assembly 50 to the wiring space 80.
  • the diameter of the communication hole 51 is not particularly limited as long as the gas accumulated in the spaces 70 and 80 can be discharged. However, if the diameter is too small, processing may be affected. It is good to set appropriately.
  • the gas vent hole 52 for discharging the gas permeated from the high pressure tank 1 to the outside of the tank is provided only in the cylindrical space 70 (see FIG. 2).
  • Gore-Tex having waterproofness and air permeability A registered trademark seal 66 is provided (see FIG. 2).
  • a space in which gas that has permeated from the tank may accumulate (in this embodiment, a cylindrical space 70 formed between the base 11 and the valve assembly 50, formed near the center of the valve assembly 50.
  • gas accumulated in the wiring space 80 is vented from other spaces (tubular spaces 70) through the communication holes 51. 52 can be discharged out of the tank. Therefore, in the high-pressure tank 1 of the present embodiment, it is possible to omit a part of the vent holes and Gore-Tex (registered trademark) seals that have been conventionally required.
  • the gas vent hole 152 and the Gore-Tex (registered trademark) seal 166 conventionally provided corresponding to the wiring space 80 are omitted in the high-pressure tank 1 of this embodiment (in FIG. 2). 2).
  • the gas vent hole 52 described above is formed so as to communicate from the cylindrical space 70 in a direction crossing the contact surface between the base 11 and the valve assembly 50 (see FIG. 2). That is, the vent hole 52 is formed so as to be substantially orthogonal to the contact surface between the base 11 where the metal seal 90 is formed and the valve assembly 50 (see FIG. 2). In such a case, the gas accumulated in the spaces 70 and 80 can be discharged through the gas vent hole 52 without damaging the contact surface between the base 11 and the valve assembly 50 sealed by the surface contact between the metals.
  • the communication hole 51 described above is provided closer to the center of the tank than the threaded portion 53 of the valve assembly 50 (see FIG. 2).
  • the communication hole 51 is easier to process than the case where the communication hole 51 is provided in the screw portion 53.
  • the communication hole 51 extends linearly in the radial direction of the valve assembly 50 (see FIG. 2). In such a case, the length of the communication hole 51 can be minimized (see FIG. 2).
  • the internal gas is sealed using the O-rings (seal members) 60 and 61, and a plurality of gases for discharging the gas that has permeated through the O-rings 60 and 61 to the outside of the tank.
  • the communication hole 51 in the high-pressure tank 1 that requires the gas vent hole 52 and also requires the Gore-Tex (registered trademark) seal 66 in order to avoid the ingress of liquid such as water. It is possible to omit a part of the punch hole (152) and the Gore-Tex (registered trademark) seal 66.
  • space 70 there is a space (space 70) between the base 11 and the valve assembly 50, and there may be another space such as a wiring space 80, and the gas vent hole 52 or Gore-Tex (registered trademark).
  • a space 70 between the base 11 and the valve assembly 50, and there may be another space such as a wiring space 80, and the gas vent hole 52 or Gore-Tex (registered trademark).
  • Gore-Tex registered trademark
  • the Gore-Tex (registered trademark) seal 66 is provided in the opening 52a of the gas vent hole 52.
  • this is only a suitable example of a waterproof and moisture-permeable material having waterproofness and air permeability. Absent. Any other member can be used as long as it can avoid water from entering the tank from the outside of the gas vent hole 52.
  • the cylindrical space 70 and the wiring space 80 are exemplified as the space in which the gas that has permeated from the tank side may accumulate.
  • the present invention when there are three or more such spaces, Of course, it is possible to apply the present invention.
  • two of the three or more spaces may be communicated with each other through the communication hole 51.
  • the gas vent hole 52 and the GORE-TEX (registered trademark) seal 66 all of the spaces may be used. More preferably, the spaces are communicated.
  • the case where there are three or more spaces is a case where, for example, other parts such as a sensor are provided in addition to the above-described electromagnetic valve 62 to increase the space for wiring.
  • the high-pressure tank 1 is a hydrogen high-pressure tank as a fuel supply source in the fuel cell system
  • this is also only a preferred embodiment of the present invention.
  • it is a valve structure in which high-pressure gas is sealed with an O-ring or the like, and has a gas vent hole that allows gas that has permeated through the seal to escape to the outside of the tank and dissipates liquid from the outside, and
  • the present invention can be applied to a high-pressure tank having two or more spaces in which gas can accumulate.
  • the present invention is suitable for application to various high-pressure tanks having a structure in which a valve is fastened to a base, such as a high-pressure tank filled with hydrogen gas or the like.

Landscapes

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Abstract

　バルブ（５０）と口金（１１）の間の空間（７０）などにおけるガス溜まりを抑制しつつ低コストを実現しうる構造の高圧タンク（１）を提供する。これを実現するため、本発明は、口金（１１）と、該口金（１１）に設けられるバルブ（５０）と、を備える高圧タンク（１）において、口金（１１）とバルブ（５０）との間または当該バルブ（５０）内に形成されている空間（７０，８０）であって、タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間どうしを連通する連通孔（５１）と、空間（７０，８０）のいずれかからタンク外へと抜けるガス抜き孔（５２）と、を形成している。連通孔（５１）は、バルブ（５０）のねじ部（５３）よりもタンク中心寄りに設けられていることが好ましい。また、口金（１１）とバルブ（５０）との間に形成される空間（７０）から、口金（１１）とバルブ（５０）との接触面と交差する方向に連通するガス抜き孔５２が形成されていることも好ましい。

Description

高圧タンク
　本発明は、高圧タンクに関する。さらに詳述すると、本発明は、水素ガス等が充填される高圧タンクにおけるバルブ周辺の構造の改良に関する。
　水素等のガス貯蔵に利用される高圧タンクとして、高圧タンク本体の開口部に設けられた口金にバルブアッセンブリ（高圧バルブ等を内蔵した部品）を取り付ける構造のものが利用されている。また、口金にバルブアッセンブリを取り付けるにあたっては、口金のめねじ部分にバルブアッセンブリのおねじ部分を螺合させるという単純なねじ構造が多く利用されている。
　従来、このような高圧タンクとして、例えば口金と気圧バルブを有する高圧容器であって、口金のフランジ部のライナ向き面（フランジ部のうちタンク筐体を構成するライナの方を向いている面）において一端が開口する通気孔を有するもの等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１－０８２８８７号公報
　しかしながら、上述した構造の高圧タンクの場合、口金と詰栓（メクラ栓）との間のような隙間に溜まったガスを外部に排出できない。一方で、このようにタンク内の隙間に溜まったガスをタンク外へと排出できるようにした構造の高圧タンクが提案されているが、場合によっては大きなコストを要する場合がある。
　そこで、本発明は、バルブと口金の間の空間などにおけるガス溜まりを抑制しつつ低コストを実現しうる構造の高圧タンクを提供することを目的とする。
　かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。高圧タンク内の高圧ガスが外部等に漏れないようシールするため、バルブのタンク本体側の端部などにおいてゴムシールが多く使用されている。また、ゴムシールを透過してしまったガスが機器内に溜まらないようにするため、当該ガスの抜け孔（ガス抜き孔）が加工されている。さらにこの場合、ガス抜き孔の外側から水がタンク内へと浸入（逆浸入）するのを回避するため、防水性と通気性を備えた防水透湿性素材（例えばゴアテックス（登録商標））のシールなどがガス抜き孔に設けられる等している。しかし、このようにするとゴムシールやガス抜き孔加工などにコストを要し、さらに、ガス抜き孔やゴアテックス（登録商標）シールが複数になればその分だけ加工費や組付け手間を要してしまう。このような点に着目し、ガス溜まりを抑制しつつ低コストを実現しうる構造について検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。
　本発明にかかる高圧タンクは該知見に基づくもので、口金と、該口金に設けられるバルブと、を備える高圧タンクにおいて、口金とバルブとの間または当該バルブ内に形成されている空間であって、タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間どうしを連通する連通孔と、空間のいずれかからタンク外へと抜けるガス抜き孔と、が形成されている、というものである。
　タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間（例えば口金とバルブとの間に形成されるガス溜まり空間、バルブの中心付近に形成されるガス溜まり空間など）が互いに独立した構造となっている場合、当該空間からガスを抜くためのガス抜き孔や、該ガス抜き孔の出口に設けるゴアテックス（登録商標）シールなどの部材がそれぞれの空間に対して必要となる。この点、空間どうしを連通（バイパス）させた構造の高圧タンクにおいては、ある空間に溜まったガスを、連通孔を介して他の空間からタンク外へと排出することが可能となるから、連通した複数の空間に対して少なくとも１つのガス抜き孔とゴアテックス（登録商標）シールが設けられていれば足りるようになる。したがって、従来は空間ごとに必要となっていたガス抜き孔やゴアテックス（登録商標）シールの一部を省略することが可能である。
　このような高圧タンクにおいては、口金とバルブとの間に形成される空間から、口金とバルブとの接触面と交差する方向に連通するガス抜き孔が形成されていることが好ましい。こうした場合、面接触によってシールされている口金とバルブとの接触面を傷つけることなく、空間に溜まったガスを当該ガス抜き孔によって排出することができる。
　上述の連通孔は、例えば、配線を収容するためバルブに形成された空間と、口金およびバルブの間に形成された空間とを連通するものである。この場合、ガス抜き孔が形成されていない空間に溜まったガスは、連通孔を介して他の空間からタンク外へと排出される。
　また、連通孔は、バルブのねじ部よりもタンク中心寄りに設けられていることが好ましい。ねじ部を避けて連通孔を設けることとすれば、当該ねじ部に設ける場合よりも連通孔の加工が行いやすい。
　また、連通孔は、タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある３つ以上の空間のうち少なくとも２つを連通するものであることも好ましい。空間が３つ以上の場合、そのうちの２つの空間、より好ましくはすべての空間を連通孔で連通させることにより、空間ごとに必要となっていたガス抜き孔やゴアテックス（登録商標）シールをより多く省略することが可能である。
　さらに、連通孔は、バルブの径方向に直線状に延びていることが好ましい。この場合、当該連通孔の長さを最短とすることができる。
　また、ガス抜き孔のタンク外への開口部には、防水性と通気性を備えた防水透湿性素材が設けられている。
　本発明によれば、バルブと口金の間の空間などにおけるガス溜まりを抑制しつつ低コストを実現しうる構造とすることができる。
本発明の一実施形態における高圧タンクの断面図である。 高圧タンクの要部を示す断面図である。
符号の説明
１…高圧タンク、１１…口金、５０…バルブアッセンブリ（バルブ）、５１…連通孔、５２…ガス抜き孔、５２ａ…開口部、５３…ねじ部、６４…配線、６６…ゴアテックスシール（防水透湿性素材）、７０…筒状空間（タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間）、８０…配線用空間（タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間）
　以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
　図１、図２に本発明にかかる高圧タンク１の実施形態を示す。高圧タンク１は、例えば燃料電池車の燃料ガス供給用のタンク等として好適なものである。以下では、本発明にかかる高圧タンク１を燃料電池システムにおける燃料供給源としての高圧の水素タンクに適用した場合について説明する（図１等参照）。
　高圧タンク１は、特に図示はしないが例えば３本のタンクが燃料電池車両のリア部に搭載される等して用いられる。高圧タンク１は燃料電池システムの一部を構成し、燃料ガス配管系を通じて燃料電池に燃料ガスを供給する。高圧タンク１に充填される燃料ガスは例えば水素ガスであるが、その他、圧縮天然ガスといった可燃性の高圧ガスなども充填されうる。本実施形態の高圧タンク１は、例えば３５ＭＰａといった圧力で水素ガスを充填可能に構成されている。特に図示してはいないが、高圧タンク１の主止弁を開くと、供給路に水素ガスが流出する。その後、水素ガスは、インジェクタにより流量及び圧力を調整された後、さらに下流において機械式の調圧弁その他の減圧弁により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧され、燃料電池に供給される。
　図１に、高圧タンク１の概略構成を示す。高圧タンク１は、例えば両端が略半球状である円筒形状のタンク本体１０と、当該タンク本体１０の長手方向の一端部に取り付けられた口金部１１，１８を有する。タンク本体１０は例えば二層構造の壁層を有し、内壁層である樹脂ライナ２０とその外側の外壁層である樹脂繊維層（補強層）としての例えばＣＦＲＰ層２１を有している。タンク本体１０とほぼ同じ形状に形成される樹脂ライナ２０は、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、またはその他の硬質樹脂などにより形成されている。本実施形態では、タンク軸方向の略中心で分割されたのと同じ形状の２種類の分割樹脂ライナをあらかじめ成形し、これらを溶着することによって両端が略半球状である円筒形状の樹脂ライナ２０を得ることとしている。
　バルブアッセンブリ５０は、外部のガス供給ライン（供給路２２）と高圧タンク１の内部との間で燃料ガスの給排を制御するものである。バルブアッセンブリ５０の外周面と口金部１１の内周面との間には、シール部材６０、６１が介在されている。
　樹脂ライナ２０の口金１１のある先端側には、内側に屈曲した折返し部３０が形成されている（図２参照）。折返し部３０は、外側のＣＦＲＰ層２１から離間するように高圧タンク本体１０の内側に向けて折り返されている。折返し部３０は、例えば折り返しの先端に近づくにつれて次第に径が小さくなる縮径部３０ａと、当該縮径部３０ａの先端に接続され径が一定の円筒部３０ｂとを有している。この円筒部３０ｂにより樹脂ライナ２０の開口部が形成されている。
　口金１１は、略円筒形状を有し、樹脂ライナ２０の開口部に嵌入されている。口金１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、例えばダイキャスト法等により所定の形状に製造されており、例えばインサート成形により樹脂ライナ２０に取り付けられている。口金１１の内周面には、バルブアッセンブリ５０をねじ込み接続するためのめねじ部４２が形成されている。
　バルブアッセンブリ５０は、外部のガス供給ライン（供給路２２）と高圧タンク１の内部との間で燃料ガスの給排を制御するものである。このバルブアッセンブリ５０の軸部分には、口金１１のめねじ部４２に螺合するねじ部５３が形成されている。なお、図２では、後述する筒状空間７０をわかりやすく示すため、ねじ部５３をめねじ部４２に噛み合わせていない、実際とは異なる状態で図示している。また、バルブアッセンブリ５０の外周面と口金部１１の内周面との間には、シール部材６０、６１が介在されている。
　また、口金１１は、例えば先端側（高圧タンク１の軸方向の外側）に鍔部１１ａが形成され、例えばその鍔部１１ａの後方側（高圧タンク１の軸方向の内側）に凹み部１１ｂが形成されている（図２参照）。この凹み部１１ｂには、ＣＦＲＰ層２１の先端部付近が気密に接触している。また、ＣＦＲＰ層２１と接触する凹み部１１ｂの表面には、例えばフッ素系の樹脂などの固体潤滑コーティングが施されている。これにより、ＣＦＲＰ層２１と凹み部１１ｂとの間の摩擦係数が低減されている。
　口金１１の凹み部１１ｂのさらに後方側は、例えば樹脂ライナ２０の折返し部３０の形状に適合するように形成され、例えば凹み部１１ｂに連続して径の大きい突出部１１ｃが形成され、その突出部１１ｃから後方に一定径の口金円筒部１１ｄが形成されている。上記樹脂ライナ２０の折返し部３０の縮径部３０ａは、突出部１１ｃの表面に密着し、円筒部３０ｂは、口金円筒部１１ｄの表面に密着している。特に図示していないが、円筒部３０ｂと口金円筒部１１ｄとの間には、Ｏリング等のシール部材が介在されている。
　また、口金１１の外側端面とバルブアッセンブリ５０の頭部裏面とが接触する部分には、互いに気密に接触するためのメタルシール９０が形成されている（図２参照）。したがって、口金１１にバルブアッセンブリ５０を締結させた状態とすると、互いの接触面はその間をガスが透過しないようにシールされる。例えば本実施形態の高圧タンク１の場合、少なくとも、筒状空間７０よりも径方向外側の部分にメタルシール９０が形成されており、該筒状空間７０とタンク外との間がシールされた状態とされる。
　バルブアッセンブリ（本明細書では単にバルブともいう）５０は、外部のガス供給ラインと高圧タンク１の内部との間で燃料ガスの給排を制御するものである。バルブアッセンブリ５０の外周面と口金１１の内周面との間には、シール部材としてのＯリング６０が設けられている（図２参照）。
　また、バルブアッセンブリ５０のタンク本体寄り端部には、電磁弁６２およびフィードスルー６３が設けられている（図２参照）。電磁弁６２は電気信号に応じて開閉するものであり、燃料電池システムに対して所定時に所定量の燃料ガスを供給するように制御される。フィードスルー６３は、電磁弁６２に接続される配線６４をタンク外から高圧であるタンク内へと送り込むための機器である。本実施形態のフィードスルー６３は、配線６４の一部を気密に覆った状態で、バルブアッセンブリ５０の端部に形成されている凹部内に設置されている。凹部とフィードスルー６３との間には、シール部材としてのＯリング６１が設けられている（図２参照）。
　配線６４は、バルブアッセンブリ５０内に形成されている配線用空間８０を利用して配線されている。この配線用空間８０はタンク軸方向に沿ってバルブアッセンブリ５０内を貫通するように形成されている細長い空間で、この配線用空間８０の一端はタンク外へと繋がっている（図２参照）。この一端において、配線用空間８０の内周面と配線６４との間には、配線６４を保護するグロメット６５が設けられている。このグロメット６５およびＯリング６１によって両端がシールされている配線用空間８０は、当該シール（具体的にはＯリング６１）を透過した場合の水素ガスが溜まることのある空間である。
　また、上述した口金１１とバルブアッセンブリ５０との間には、略筒状の隙間からなる筒状空間７０が形成される（図２参照）。この筒状空間７０は、一端側が上述したメタルシール９０、他端側がＯリング６０によってそれぞれシールされているため、当該シール（具体的にはＯリング６０）を透過した場合の水素ガスが溜まることのある空間である。
　ここで、本実施形態では、バルブアッセンブリ５０に、上述の配線用空間８０と筒状空間７０とを連通する連通孔５１を設けている（図２参照）。具体的には、この連通孔５１は、バルブアッセンブリ５０の外周面から配線用空間８０へと繋がるように形成された細孔からなる。連通孔５１の径は、空間７０，８０に溜まっているガスを排出しうるものであれば特に限られることはないが、細すぎると加工に影響が及ぶ可能性があるので諸事情を踏まえて適宜設定するのがよい。
　また、本実施形態では、高圧タンク１内から透過したガスをタンク外へと排出するためのガス抜き孔５２を、筒状空間７０に対してのみ設けることとしている（図２参照）。このガス抜き孔５２の開口部５２ａには、当該ガス抜き孔５２の外側から水などがタンク内へと浸入（逆浸入）するのを回避するため、防水性と通気性を備えたゴアテックス（登録商標）シール６６を設けている（図２参照）。
　このように、タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間（本実施形態の場合、口金１１とバルブアッセンブリ５０との間に形成される筒状空間７０、バルブアッセンブリ５０の中心付近に形成される配線用空間８０）どうしをバイパスさせた構造の高圧タンク１においては、例えば配線用空間８０に溜まったガスを、連通孔５１を介して他の空間（筒状空間７０）からガス抜き孔５２を通じてタンク外へと排出することが可能である。したがって、本実施形態の高圧タンク１においては、従来必要であったガス抜き孔やゴアテックス（登録商標）シールの一部を省略することができる。具体的に示すと、従来は配線用空間８０に対応して設けられていたガス抜き孔１５２およびゴアテックス（登録商標）シール１６６を本実施形態の高圧タンク１では省略している（図２中の２点鎖線参照）。
　また、本実施形態では、上述したガス抜き孔５２を、筒状空間７０から、口金１１とバルブアッセンブリ５０との接触面を交差する方向に連通するように形成している（図２参照）。すなわち、メタルシール９０が形成されている口金１１とバルブアッセンブリ５０の接触面に対して、ガス抜き孔５２がほぼ直交するように形成されている（図２参照）。こうした場合、金属どうしの面接触によってシールされている口金１１とバルブアッセンブリ５０との接触面を傷つけることなく、空間７０，８０に溜まったガスを当該ガス抜き孔５２によって排出することができる。
　また、本実施形態では、上述した連通孔５１を、バルブアッセンブリ５０のねじ部５３よりもタンク中心寄りに設けている（図２参照）。このようにねじ部５３を避けて連通孔５１を設ける本実施形態の場合には、当該ねじ部５３に連通孔５１を設ける場合よりも当該連通孔５１の加工が行いやすい。さらに、本実施形態ではバルブアッセンブリ５０の径方向に直線状に延びる連通孔５１としている（図２参照）。こうした場合、当該連通孔５１の長さを最短とすることができる（図２参照）。
　以上のように、本実施形態では、Ｏリング（シール部材）６０，６１を用いて内部ガスをシールしており、これらＯリング６０，６１を透過したガスをタンク外へ排出するための複数のガス抜き孔５２が必要であり、尚かつ水等の液体の浸入を回避するためゴアテックス（登録商標）シール６６をも必要とする構成の高圧タンク１において、連通孔５１を利用することによってガス抜き孔（１５２）やゴアテックス（登録商標）シール６６の一部を省略することを可能としている。一般に、口金１１とバルブアッセンブリ５０との間には空間（空間７０）が存在し、さらに配線用空間８０などの他の空間が存在する場合があり、ガス抜き孔５２やゴアテックス（登録商標）シール６６の数が増えればその分だけ加工や組付けのコスト、材料のコストが増す。本実施形態では、これらガス抜き孔５２やゴアテックス（登録商標）シール６６の一部を省略することが可能な構造とすることで、このようなコストの削減を実現させている。
　なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば上述した各実施形態では、配線用空間８０に繋がるガス抜き孔１５２およびゴアテックス（登録商標）シール１６６を省略した場合について説明したが（図２参照）、もちろん、これとは逆に、筒状空間７０に繋がるガス抜き孔５２およびゴアテックス（登録商標）シール６６を省略することも可能である。ただし、図２に例示した高圧タンク１のように、ガス抜き孔５２よりもガス抜き孔１５２のほうが長くなる場合には、当該長くなるガス抜き孔１５２を省略するほうが、通気のしやすさという観点からは有利である。
　また、上述した実施形態では、ガス抜き孔５２の開口部５２ａにゴアテックス（登録商標）シール６６を設けたが、これは防水性と通気性を備えた防水透湿性素材の好適な一例にすぎない。これ以外の部材であっても、ガス抜き孔５２の外側から水がタンク内へと浸入するのを回避することができるものであれば利用することが可能である。
　さらに、上述した実施形態では、タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間として筒状空間７０と配線用空間８０の２つを例示したが、このような空間が３つ以上ある場合にも本発明を適用することは当然に可能である。この場合には、３つ以上存在する空間のうちの２つを連通孔５１で連通させるだけでもよいが、ガス抜き孔５２やゴアテックス（登録商標）シール６６の省略という観点からすればすべての空間を連通させることがより好ましい。空間が３つ以上ある場合とは、例えば上述した電磁弁６２に加えてセンサなど他の部品が併設され、配線用の空間が増えるような場合である。
　また、上述した実施形態では、高圧タンク１が燃料電池システムにおける燃料供給源としての水素高圧タンクである場合について説明したが、これも本発明の好適な形態例にすぎない。要は、高圧ガスをＯリング等でシールしているバルブ構造であり、該シールを透過したガスをタンク外に逃がすとともに外部からの液体の浸入を嫌うガス抜き孔を有しており、尚かつガスが溜まる可能性のある空間が２つ以上ある高圧タンクに対して本発明を適用することが可能である。
　本発明は、水素ガス等が充填される高圧タンク等、バルブを口金に締結させる構造の各種高圧タンクに適用して好適なものである。

Claims (7)

  1. 　口金と、該口金に設けられるバルブと、を備える高圧タンクにおいて、
    　前記口金と前記バルブとの間または当該バルブ内に形成されている空間であって、タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある空間どうしを連通する連通孔と、
    　前記空間のいずれかからタンク外へと抜けるガス抜き孔と、
    が形成されている、高圧タンク。
  2. 　前記口金と前記バルブとの間に形成される前記空間から、前記口金と前記バルブとの接触面と交差する方向に連通する前記ガス抜き孔が形成されている、請求項１に記載の高圧タンク。
  3. 　前記連通孔は、配線を収容するため前記バルブに形成された前記空間と、前記口金および前記バルブの間に形成された空間とを連通するものである、請求項１または２に記載の高圧タンク。
  4. 　前記連通孔は、前記バルブのねじ部よりもタンク中心寄りに設けられている、請求項３に記載の高圧タンク。
  5. 　前記連通孔は、前記タンク側から透過したガスが溜まる可能性のある３つ以上の空間のうち少なくとも２つを連通するものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の高圧タンク。
  6. 　前記連通孔は、前記バルブの径方向に直線状に延びている、請求項１から５のいずれか一項に記載の高圧タンク。
  7. 　前記ガス抜き孔のタンク外への開口部に、防水性と通気性を備えた防水透湿性素材が設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載の高圧タンク。
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