WO2021215399A1 - 高圧水素容器 - Google Patents

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俊夫 高野
拓史 岡野
皓太郎 門田
▲高▼木　周作
和輝 松原
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Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure hydrogen container for storing high-pressure hydrogen.
  • Patent Document 1 since there is a repeated pressure cycle of high-pressure hydrogen assumed during use of the high-pressure hydrogen container mounted on the transport vehicle, the body portion is thickened so as to reduce the stress level. A cylindrical portion is used, and a dome-shaped portion is formed at one end of the cylindrical portion. For this reason, there is a problem that it takes time and effort to manufacture a high-pressure hydrogen container that secures a pressure resistance, and the manufacturing cost increases.
  • the present invention is for solving the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a high-pressure hydrogen container having a simple configuration, which does not require much labor in manufacturing and has a pressure resistance that can reduce manufacturing costs.
  • the high-pressure hydrogen container of the present invention A metal cylinder for storing high-pressure hydrogen and A pair of lid members covering both ends of the metal cylinder, A plurality of fastening members fixed with the metal cylinder sandwiched between the pair of lid members, To be equipped.
  • the plurality of fastening members fix one of the pair of lid members and the other lid member by sandwiching a metal cylinder between them. Therefore, the high-pressure hydrogen container can be manufactured by fixing a pair of lid members with a plurality of fastening members. Therefore, it is possible to provide a high-pressure hydrogen container having a simple structure, which does not require much labor in manufacturing and has a pressure resistance that can reduce the manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a forklift 100 according to an embodiment.
  • the forklift 100 shown in FIG. 1 is a fuel cell type transportation vehicle.
  • the forklift 100 includes a cargo handling device 102 at the front of the vehicle body 101.
  • the forklift 100 includes a driver's seat 103 at the center of the vehicle body 101.
  • the forklift 100 includes a fuel cell 104 below the driver's seat 103.
  • the fuel cell 104 includes a power generation unit 105 and a high-pressure hydrogen container 1.
  • the power generation unit 105 chemically reacts oxygen in the air with hydrogen supplied from the high-pressure hydrogen container 1 to generate electric power.
  • the forklift 100 includes a pair of front wheels 106 that are driving wheels at the front of the vehicle body 101, and a pair of rear wheels 107 that are steering wheels at the rear of the vehicle body 101.
  • the pair of front wheels 106 are driven by an electric motor (not shown). Electric power is supplied to the electric motor from the power generation unit 105.
  • the pair of rear wheels 107 are steered by the driver in the driver's seat 103.
  • the forklift 100 is provided with a counterweight 108 at the rear of the vehicle body 101.
  • the counterweight 108 adjusts the weight of the vehicle and balances the weight of the vehicle body 101.
  • the forklift 100 does not have a counterweight at the front of the vehicle body 101.
  • the high-pressure hydrogen container 1 provided in the central portion of the vehicle body 101 of the forklift 100 has a weight that assists the counterweight 108. That is, the high-pressure hydrogen container 1 also serves as a part of the counterweight of the forklift 100. Therefore, the fuel cell 104 is housed in a case (not shown) that is lightweight and easy to process. The case doubles as part of the counterweight.
  • the high pressure hydrogen container 1 is used for the forklift 100.
  • the high-pressure hydrogen container 1 is not limited to being used for this purpose.
  • the high-pressure hydrogen container 1 is also used for other transportation vehicles.
  • the transportation vehicle in which the high-pressure hydrogen container 1 is used may be a towing car used in an airport or the like.
  • FIG. 2 is an external perspective view showing the high-pressure hydrogen container 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the high-pressure hydrogen container 1 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the high-pressure hydrogen container 1 according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a side view showing the high-pressure hydrogen container 1 according to the embodiment from the direction of arrow A in FIG.
  • the high-pressure hydrogen container 1 shown in FIGS. 2, 3, 4 and 5 stores high-pressure hydrogen.
  • the high-pressure hydrogen container 1 includes a metal cylinder 2, a pair of lid members 3, and a plurality of fastening members 4.
  • the metal cylinder 2 is for storing high-pressure hydrogen.
  • the pair of lid members 3 mutually cover both ends of the metal cylinder 2.
  • the plurality of fastening members 4 fix one lid member 3 and the other lid member 3 of the pair of lid members 3 with a metal cylinder 2 sandwiched between them.
  • the metal cylinder 2 is a cylindrical member for storing high-pressure hydrogen with both ends open.
  • the metal cylinder 2 is made of a seamless metal cylinder member in order to prevent leakage of high-pressure hydrogen stored inside.
  • the metal cylinder 2 is made of, for example, low alloy steel. That is, the metal cylinder 2 is configured to have, for example, any one of chrome molybdenum steel, nickel chrome molybdenum steel, manganese chrome steel, manganese steel, and boron-added steel.
  • the decarburized layer is removed from the inner peripheral surface of the metal cylinder 2. Further, after the decarburized layer is removed, the inner peripheral surface of the metal cylinder 2 is subjected to residual compressive stress by irradiation with a shot ball having a large mass.
  • a carbon fiber reinforced resin portion may be wound around the outer circumference of the metal cylinder 2.
  • the carbon fiber reinforced resin portion is provided in order to secure the mechanical strength which is the required pressure resistance of the metal cylinder 2.
  • the carbon fiber reinforced resin portion is a composite material in which carbon fiber is used as a reinforcing material and impregnated with the resin to improve the strength.
  • PAN-based carbon fiber or PITCH-based carbon fiber is used.
  • the lid member 3 is attached to both ends of the metal cylinder 2 to cover the metal cylinder 2 and close the metal cylinder 2.
  • Each of the pair of lid members 3 uses a plate-like body having a square front and back shape.
  • the pair of lid members 3 are attached with their upper, lower, left, and right sides parallel to each other so that they can be easily installed or stacked.
  • the shape of the lid member 3 is not limited to the above configuration, and the design can be changed as appropriate.
  • At least one of the lid members 3 is provided with a valve (not shown) connected to a hydrogen through hole (not shown), which is used for filling or releasing high-pressure hydrogen.
  • the pair of lid members 3 are made of metal similar to the metal cylinder 2.
  • Each of the pair of lid members 3 is formed with a plurality of through holes 3a through which a plurality of fastening members 4 are inserted.
  • the through hole 3a of the lid member 3 may be formed with a recess for accommodating the nut 5 of the fastening member 4.
  • the nut 5 of the fastening member 4 projects to the outside of the lid member 3.
  • Bolts are used for the fastening member 4.
  • the bolts used for the fastening member 4 are long bolts that screw and fix the nuts 5 to both ends. Therefore, each of the plurality of fastening members 4 is inserted into the through hole 3a formed in one lid member 3 and the through hole 3a formed in the other lid member 3 to the outside of both lid members 3. It is protruding. Then, nuts 5 are screw-fixed to both ends of the fastening member 4 projecting to the outside of both lid members 3.
  • the fastening member 4 may use a bolt having a head at one end and screwing only the other end with a nut 5.
  • Each of the plurality of fastening members 4 inserted into the through hole 3a formed in one lid member 3 and the through hole 3a formed in the other lid member 3 has an extending direction, that is, a longitudinal direction of the metal cylinder 2. They are arranged parallel to the central axis O.
  • the plurality of fastening members 4 are scattered around the outer circumference of the metal cylinder 2 and surround the outer circumference of the metal cylinder 2. Specifically, the plurality of fastening members 4 are fixed at a plurality of locations on the same circumference at regular intervals.
  • the metal cylinder 2 and the plurality of fastening members 4 surrounding the outer circumference of the metal cylinder 2 form concentric circles centered on the central axis O of the metal cylinder 2.
  • the plurality of fastening members 4 are arranged on a circle centered on the central axis O of the metal cylinder 2.
  • a gap S is formed between the metal cylinder 2 and the plurality of fastening members 4 surrounding the outer periphery of the metal cylinder 2 so as to separate the metal cylinder 2 and the plurality of fastening members 4.
  • the arrangement of the plurality of fastening members 4 is not limited to the above configuration, and can be appropriately changed according to the design.
  • Both ends of each of the plurality of fastening members 4 are screw-fixed on the outside of both lid members 3.
  • the fastening member 4 may be fixed with screws by inserting a tool such as a spanner between the recess of the lid member 3 and the nut 5. Further, the fastening member 4 may have an insertion hole in the head for inserting a tool such as a hexagon wrench and may be screw-fixed.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a portion B of FIG. 4 in an enlarged manner.
  • the high-pressure hydrogen container 1 has two fitting structures 6 for fitting each of the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3.
  • each of the two fitting structures 6 has a convex portion 6a and a groove portion 6b.
  • the convex portion 6a has an outer circumference that is fitted to the inner circumference of the metal cylinder 2 on each metal cylinder 2 side of the pair of lid members 3.
  • the groove portion 6b is recessed in the outer periphery of the convex portion 6a on the metal cylinder 2 side of each of the pair of lid members 3 in a direction opposite to the protruding direction of the convex portion 6a, and the end portion of the metal cylinder 2 is fitted.
  • the fitting structure 6 may be fitted in any other shape.
  • a first sealing portion 7 is provided to seal the side peripheral surface of the convex portion 6a and the inner peripheral surface of the metal cylinder 2.
  • the first seal portion 7 includes a first seal groove 7a formed around the side peripheral surface of the convex portion 6a, a first O-ring 7b arranged in the first seal groove 7a, and a first seal groove. It has a backup ring 7c arranged on the lid member 3 side with respect to the first O-ring 7b in 7a.
  • the first seal groove 7a is configured by screwing the retainer ring 7d to the protruding portion of the lid member 3 provided with the convex portion 6a with screws 7e.
  • the outer diameter of the retainer ring 7d is formed to be larger than the diameter of the bottom surface of the first seal groove 7a.
  • the first seal groove 7a is formed in an annular groove having a small outer peripheral dimension of the convex portion 6a between the protruding portion of the lid member 3 and the retainer ring 7d.
  • the first O-ring 7b and the backup ring 7c are configured so as not to fall off from the first seal groove 7a formed in the annular groove by the retainer ring 7d.
  • the first seal portion 7 does not have to have a backup ring 7c, and has a second backup ring arranged on the metal cylinder 2 side of the first O-ring 7b in the first seal groove 7a. You may.
  • the side peripheral surface of the convex portion 6a and the inner peripheral surface of the metal cylinder 2 are parallel to each other along the central axis O of the metal cylinder 2.
  • the retainer ring 7d may be made of a metal material different from that of the lid member 3.
  • a second seal portion 8 is provided to seal the bottom portion of the groove portion 6b and the end surface that is fitted into the groove portion 6b of the metal cylinder 2 and abuts on the bottom portion of the groove portion 6b.
  • the second seal portion 8 has a second seal groove 8a formed around the end surface of the metal cylinder 2 and a second O-ring 8b arranged in the second seal groove 8a.
  • the end face of the metal cylinder 2 and the bottom surface of the groove 6b are planes orthogonal to the central axis O of the metal cylinder 2.
  • the first seal portion 7 and the second seal portion 8 are not limited to the above configuration as long as they can exhibit the sealing function, and a well-known technique may be used.
  • a leak port 9 penetrating from the inside to the outside is provided between the first seal portion 7 and the second seal portion 8 of the metal cylinder 2.
  • a hydrogen sensor 10 is provided at the outlet of the leak port 9. The hydrogen sensor 10 monitors the leakage of leaked hydrogen before the first seal portion 7 is broken and the second seal portion 8 is broken. Further, hydrogen leakage may occur due to deterioration of the material constituting the seal even if the first seal portion 7 or the second seal portion 8 does not break.
  • the leak port 9 is formed on at least one lid member 3. The leak port 9 is in contact with the position of the lid member 3 side of the first seal portion 7 of the metal cylinder 2, that is, the first seal portion 7 of the surface of the lid member 3 on the metal cylinder 2 side.
  • the portion is formed so as to open on a surface located between the portion and the portion with which the second seal portion 8 abuts. Further, since the leak port 9 is located closer to the inner side where hydrogen is stored than the second seal portion 8, hydrogen does not reach the groove portion 6b where stress is easily concentrated and the portion where the fastening member 4 is fastened. Therefore, the stress concentration portion is not affected by the decrease in strength due to hydrogen, so that the reliability of the strength of the high-pressure hydrogen container 1 is improved.
  • the leak port 9 communicates with the outside of the high-pressure hydrogen container 1.
  • the gas that has passed through the leak port 9 is configured to be guided to a hydrogen sensor 10 installed outside the high-pressure hydrogen container 1.
  • the hydrogen sensor 10 detects gaseous hydrogen guided through the leak port 9.
  • the high-pressure hydrogen container 1 may be configured to notify a warning when the hydrogen sensor 10 detects that the content of hydrogen contained in the gas is equal to or higher than a specified value.
  • the hydrogen sensor 10 may constantly monitor the gas guided through the leak port 9.
  • a predetermined amount of hydrogen is constantly leaking from the leak port 9 because hydrogen permeates the material constituting the first O-ring 7b. Since the hydrogen sensor 10 can detect a change in the amount of hydrogen contained in the gas by constantly monitoring the gas guided through the leak port 9, the change causes deterioration or breakage of the first seal portion 7. Hydrogen leakage due to abnormality can be detected.
  • the hydrogen sensor 10 by constantly monitoring the hydrogen sensor 10, it is possible to determine whether or not the operation of the hydrogen sensor 10 itself is normal. That is, if the hydrogen sensor 10 is normal, hydrogen that permeates the first seal portion 7 is constantly detected. Therefore, if the hydrogen sensor 10 does not detect hydrogen, the hydrogen sensor 10 itself is operating normally. It can be judged that there is no such thing. Therefore, even when the hydrogen sensor 10 does not detect hydrogen, by notifying a warning, an abnormality of the hydrogen sensor 10 itself can be detected, so that the reliability of the high-pressure hydrogen container 1 is improved.
  • the hydrogen sensor 10 may include a notification device 50 that notifies a change in the amount of hydrogen in the gas guided through the leak port 9. Further, the notification device 50 may notify that the hydrogen sensor 10 has not detected hydrogen, that is, that the amount of hydrogen contained in the gas has become substantially zero.
  • the notification device 50 may be realized by means such as an external display or a warning light.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a part of a modified example of the high-pressure hydrogen container 1 according to the embodiment.
  • the shape of the lid member 3 is changed, and the end portion of the metal cylinder 2 is not fitted in the groove portion 6b but is abutted against the flange portion 6c. ing. If the strength of the flange portion 6c can be secured for the lid member 13 according to the modified example, the same strength as that of the lid member 3 can be secured, and hydrogen leakage from the inside can be suppressed.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing the portion C of FIG. 4 in an enlarged manner.
  • the high-pressure hydrogen container 1 covers one of the pair of lid members 3 when going from the inside to the outside of the metal cylinder 2 in the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3.
  • the common route of the shortest distance common between the path to the outside and the path to the position where the fastening member 4 closest to the metal cylinder 2 among the plurality of fastening members 4 is inserted into the lid member 3 Has position P.
  • the minimum thickness of the lid member 3 from the common passage position P to the outside is t [mm].
  • the distance between the common transit position P and the position where the fastening member 4 closest to the metal cylinder 2 among the plurality of fastening members 4 is inserted into the lid member 3 is set to L0 [mm]. At this time, L0> t is satisfied.
  • the reason why the fastening member 4 closest to the metal cylinder 2 is inserted into one of the two lid members 3 is that the plurality of fastening members 4 are on the same circle. This is because the case where it does not exist is also taken into consideration.
  • the high pressure hydrogen container 1 includes a metal cylinder 2 for storing high pressure hydrogen.
  • the high-pressure hydrogen container 1 includes a pair of lid members 3 that cover both ends of the metal cylinder 2.
  • the high-pressure hydrogen container 1 includes a plurality of fastening members 4 in which one lid member 3 and the other lid member 3 of the pair of lid members 3 are fixed by sandwiching a metal cylinder 2 between them.
  • the plurality of fastening members 4 fix one lid member 3 and the other lid member 3 of the pair of lid members 3 with a metal cylinder 2 sandwiched between them. Therefore, the high-pressure hydrogen container 1 can be manufactured by fixing a pair of lid members 3 with a plurality of fastening members 4. Therefore, it is possible to provide the high-pressure hydrogen container 1 having a simple structure, which does not require much labor in manufacturing and secures a pressure resistance that can reduce the manufacturing cost.
  • bolts are used for the fastening member 4.
  • the high-pressure hydrogen container 1 can be manufactured by fixing a pair of lid members 3 with a plurality of fastening members 4 using bolts.
  • each of the pair of lid members 3 is formed with a plurality of through holes 3a through which a plurality of fastening members 4 are inserted.
  • Each of the plurality of fastening members 4 is inserted into a through hole 3a formed in one lid member 3 and a through hole 3a formed in the other lid member 3.
  • each of the plurality of fastening members 4 is inserted into a through hole 3a formed in one lid member 3 and a through hole 3a formed in the other lid member 3, and a pair of high-pressure hydrogen containers 1 are provided.
  • each of the plurality of fastening members 4 inserted into the through hole 3a formed in one lid member 3 and the through hole 3a formed in the other lid member 3 extends in the extending direction, that is, The longitudinal direction is arranged parallel to the central axis O of the metal cylinder 2.
  • the holding force for sandwiching and fixing the metal cylinder 2 in each of the plurality of fastening members 4 is in the direction parallel to the central axis O of the metal cylinder 2, and the holding force does not twist and is high pressure.
  • the durability of the hydrogen container 1 can be improved.
  • the plurality of fastening members 4 are scattered around the outer circumference of the metal cylinder 2 and surround the outer circumference of the metal cylinder 2.
  • each of the plurality of fastening members 4 scattered around the outer circumference of the metal cylinder 2 and surrounding the outer circumference of the metal cylinder 2 are dispersed on the outer circumference of the metal cylinder 2 to sandwich and fix the metal cylinder 2.
  • the holding force is exhibited in a well-balanced manner on the outer periphery of the metal cylinder 2, and the durability of the high-pressure hydrogen container 1 can be improved.
  • the plurality of fastening members 4 are scattered on the same circumference at the same intervals.
  • the metal cylinder 2 and the plurality of fastening members 4 surrounding the outer circumference of the metal cylinder 2 form concentric circles centered on the central axis O of the metal cylinder 2.
  • each of the plurality of fastening members 4 forming concentric circles centered on the central axis O of the metal cylinder 2 equally distributes the distance to the metal cylinder 2 on the outer periphery of the metal cylinder 2 to form the metal cylinder 2. It can exert a holding force to pinch and fix. As a result, the holding force exerts the same and well-balanced influence on the metal cylinder 2 on the outer circumference of the metal cylinder 2, and the durability of the high-pressure hydrogen container 1 can be improved.
  • a gap S is formed between the metal cylinder 2 and the plurality of fastening members 4 surrounding the outer periphery of the metal cylinder 2 so as to separate the metal cylinder 2 and the plurality of fastening members 4.
  • the fastening member 4 is arranged with a gap S, the portion of the lid member 3 that receives the load from the fastening member 4 is also separated from the portion where the metal cylinder 2 and the lid member 3 are fitted. , The stress generating part is not easily affected by hydrogen embrittlement, and the reliability of strength is improved.
  • the high-pressure hydrogen container 1 has two fitting structures 6 for fitting each of the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3.
  • each of the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3 is fitted by each of the two fitting structures 6, and the metal cylinder 2 and each of the pair of lid members 3 are sealed. Can be secured.
  • the high-pressure hydrogen container 1 can form a container in which the high-pressure hydrogen to be stored does not easily leak.
  • each of the two fitting structures 6 has a convex portion 6a having an outer circumference that is fitted to the inner circumference of the metal cylinder 2 on each metal cylinder 2 side of the pair of lid members 3. Further, each of the pair of lid members 3 is recessed at the outer periphery of the convex portion 6a on the metal cylinder 2 side in a direction opposite to the protruding direction of the convex portion 6a, and a groove portion 6b into which the end portion of the metal cylinder 2 is fitted.
  • each of the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3 is fitted by each of the two fitting structures 6 having the convex portion 6a and the groove portion 6b, and the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3 are fitted together. Sealability can be ensured between each.
  • the first sealing portion 7 for sealing the side peripheral surface of the convex portion 6a and the inner peripheral surface of the metal cylinder 2 is provided.
  • the first sealing portion 7 seals the side peripheral surface of the convex portion 6a and the inner peripheral surface of the metal cylinder 2, and sealability is provided between the metal cylinder 2 and each of the pair of lid members 3. Can be secured.
  • the first seal portion 7 has a first seal groove 7a formed around the side peripheral surface of the convex portion 6a and a first O-ring arranged in the first seal groove 7a. It has a 7b and a backup ring 7c arranged on the lid member 3 side of the first O-ring 7b in the first seal groove 7a.
  • the first seal portion 7 using the first O-ring 7b and the backup ring 7c arranged in the first seal groove 7a is formed on the side peripheral surface of the convex portion 6a and the inner peripheral surface of the metal cylinder 2. Is sealed, and a sealing property can be ensured between the metal cylinder 2 and each of the pair of lid members 3.
  • a second seal portion 8 is provided which seals the bottom portion of the groove portion 6b and the end surface which is fitted into the groove portion 6b of the metal cylinder 2 and abuts on the bottom portion of the groove portion 6b.
  • the second seal portion 8 seals the bottom portion of the groove portion 6b and the end face of the metal cylinder 2, and a sealability can be ensured between the metal cylinder 2 and each of the pair of lid members 3.
  • the second seal portion 8 functions as a top seal having a different sealing surface from the first seal portion 7 that functions as a bore seal.
  • the second seal portion 8 is not affected by the airtightness of the first seal portion 7 by making the sealing surface different from that of the first seal portion 7, so that the second seal portion 8 is added to the first seal portion 7.
  • the sealing property of the high-pressure hydrogen container 1 can be ensured, and the hydrogen leakage prevention performance of the high-pressure hydrogen container 1 can be further improved.
  • the first seal portion 7 and the second seal portion 8 are collectively provided in the same fitting structure 6 having different surfaces provided on both sides, and can be efficiently arranged.
  • the second seal portion 8 includes a second seal groove 8a formed around the end face of the metal cylinder 2 and a second O-ring 8b arranged in the second seal groove 8a. , Have.
  • the second seal portion 8 using the second O-ring 8b arranged in the second seal groove 8a seals the bottom portion of the groove portion 6b and the end face of the metal cylinder 2, and is paired with the metal cylinder 2. Sealability can be ensured between each of the lid members 3 of the above. Further, since the second O-ring 8b is arranged in the second seal groove 8a formed on the end surface of the metal cylinder 2 instead of the bottom of the groove portion 6b of the lid member 3, the second seal groove 8a can be easily formed. , The second O-ring 8b is easy to arrange, and the second seal portion 8 is easy to manufacture.
  • a leak port 9 penetrating from the inside to the outside is provided between the first seal portion 7 and the second seal portion 8 in the metal cylinder 2.
  • the stored hydrogen flows out from the leak port 9, so that the breakage or deterioration of the first seal portion 7 can be detected before the breakage or deterioration of the second seal portion 8.
  • the breakage or deterioration of the first seal portion 7 can be detected before the hydrogen leaks from the high-pressure hydrogen container 1 due to the breakage or deterioration of the second seal portion 8, and the hydrogen leakage of the high-pressure hydrogen container 1 can be prevented.
  • a hydrogen sensor 10 for detecting hydrogen contained in the gas passing through the leak port 9 is further provided. Further, the hydrogen sensor 10 constantly monitors the amount of hydrogen contained in the gas passing through the leak port 9, and notifies when the amount of hydrogen contained in the gas is equal to or more than a specified value. Further, the hydrogen sensor 10 notifies when the amount of hydrogen contained in the gas becomes zero.
  • the high-pressure hydrogen container 1 can reliably detect hydrogen leakage due to breakage or deterioration of the first seal portion 7, and determines whether or not the hydrogen sensor 10 is operating normally. You can also. As a result, the certainty of hydrogen leakage detection is improved, and the reliability of the high-pressure hydrogen container 1 is improved.
  • the high-pressure hydrogen container 1 is a lid member of either one of the pair of lid members 3 when reaching from the inside to the outside of the metal cylinder 2 in the metal cylinder 2 and the pair of lid members 3.
  • a common transit position having the shortest common distance between the path to the outside and the path to the position where the fastening member 4 closest to the metal cylinder 2 among the plurality of fastening members 4 is inserted into the lid member 3.
  • the minimum thickness of the lid member 3 from the common passage position P to the outside is t [mm].
  • the distance between the common transit position P and the position where the fastening member 4 closest to the metal cylinder 2 among the plurality of fastening members 4 is inserted into the lid member 3 is set to L0 [mm]. At this time, L0> t is satisfied.
  • the high-pressure hydrogen container 1 does not cause hydrogen deterioration of the plurality of fastening members 4 before the lid member 3, and is not easily damaged.
  • each of the pair of lid members 3 uses a plate-like body having a square front and back shape.
  • the manufacturer can perform processing on each of the pair of lid members 3 by lathe processing instead of milling processing. As a result, the processing cost can be reduced, and the high-pressure hydrogen container 1 can be easily manufactured.
  • the high-pressure hydrogen container 1 also serves as a part of the counterweight of the transportation vehicle.
  • the weight of the high-pressure hydrogen container 1 becomes heavy due to the metal cylinder 2, the pair of lid members 3, and the plurality of fastening members 4. Therefore, the total amount of counterweights mounted on the transportation vehicle can be reduced, and the number of parts of the transportation vehicle can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the transportation vehicle can be reduced.
  • 1 high-pressure hydrogen container 2 metal cylinder, 3 lid member, 3a through hole, 4 fastening member, 5 nut, 6 fitting structure, 6a convex part, 6b groove part, 6c flange part, 7 1st seal part, 7a 1st seal Groove, 7b 1st O-ring, 7c backup ring, 7d retainer ring, 7e screw, 8 2nd seal, 8a 2nd seal groove, 8b 2nd O-ring, 9 leak port, 10 hydrogen sensor, 13 lid member, 50 Notification device, 100 fork lift, 101 car body, 102 cargo handling device, 103 driver's seat, 104 fuel cell, 105 power generation unit, 106 front wheel, 107 rear wheel, 108 counter weight.

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Abstract

簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素容器を提供する。高圧水素容器は、高圧水素の貯蔵用の金属円筒と、金属円筒の両端部を覆った一対の蓋部材と、一対の蓋部材の間に金属円筒を挟み込んだ状態で固定した複数の締結部材と、を備える。

Description

高圧水素容器
　本発明は、高圧水素を貯蔵する高圧水素容器に関する。
　従来、燃料電池式の搬送用車両では、高圧水素の出入口を円筒部の一端部に形成されたドーム状の頂部に設けた高圧水素容器を用いる技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
特許第６１２００１７号公報
　しかし、特許文献１の技術では、搬送用車両に搭載された高圧水素容器の使用中に想定される高圧水素の繰り返し圧力サイクルが存在するため、応力水準を低減するように胴部分に厚肉の円筒部を用い、当該円筒部の一端部にドーム状の部分を形成している。このため、耐圧を確保した高圧水素容器の製造に手間がかかり、製造コストが高くなる課題がある。
　本発明は、上記課題を解決するためのものであり、簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素容器を提供することを目的とする。
　本発明の高圧水素容器は、
　高圧水素の貯蔵用の金属円筒と、
　前記金属円筒の両端部を覆った一対の蓋部材と、
　前記一対の蓋部材の間に前記金属円筒を挟み込んだ状態で固定した複数の締結部材と、
を備える。
　本発明の高圧水素容器によれば、複数の締結部材は、一対の蓋部材のうち一方の蓋部材と他方の蓋部材とを双方の間に金属円筒を挟み込んで固定している。このため、高圧水素容器は、一対の蓋部材を複数の締結部材によって固定して製造できる。したがって、簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素容器が提供できる。
実施の形態に係るフォークリフトを示す概略構成図である。 実施の形態に係る高圧水素容器を示す外観斜視図である。 実施の形態に係る高圧水素容器を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る高圧水素容器を示す概略構成図である。 実施の形態に係る高圧水素容器を図４の矢印Ａの方向から示す側面図である。 図４のＢ部を拡大して示す拡大図である。 実施の形態に係る高圧水素容器１の変形例の一部の拡大図である。 図４のＣ部を拡大して示す拡大図である。
　以下に、本発明の蓄圧器の好ましい実施の形態が図面を参照して詳しく説明されている。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
＜フォークリフト１００の構成＞
　図１は、実施の形態に係るフォークリフト１００を示す概略構成図である。図１に示されるフォークリフト１００は、燃料電池式の輸送用車両である。フォークリフト１００は、車体１０１の前部に荷役装置１０２を備える。フォークリフト１００は、車体１０１の中央部に運転席１０３を備える。
　フォークリフト１００は、運転席１０３の下方に燃料電池１０４を備える。燃料電池１０４は、発電ユニット１０５と、高圧水素容器１と、を有する。発電ユニット１０５は、空気中の酸素と高圧水素容器１から供給される水素とを化学反応させて電力を発生させる。
　フォークリフト１００は、車体１０１の前部に駆動輪である一対の前輪１０６と、車体１０１の後部に送舵輪である一対の後輪１０７と、を備える。一対の前輪１０６は、図示しない電動モータに駆動される。電動モータには、発電ユニット１０５から電力が供給される。一対の後輪１０７は、運転席１０３に搭乗した運転者によって操舵される。
　フォークリフト１００は、車体１０１の後部にカウンターウェイト１０８を備える。カウンターウェイト１０８は、車両重量調整と車体１０１における重量バランスとを図る。フォークリフト１００は、車体１０１の前部にカウンターウェイトを備えない。フォークリフト１００の車体１０１の中央部に備えた高圧水素容器１は、カウンターウェイト１０８を補助する重量を有する。すなわち、高圧水素容器１は、フォークリフト１００のカウンターウェイトの一部を兼ねる。このため、燃料電池１０４は、軽量で加工のし易い図示しないケースに収容されている。ケースは、カウンターウェイトの一部を兼ねない。
＜その他の輸送用車両＞
　上述のようにフォークリフト１００に高圧水素容器１が用いられる。しかし、高圧水素容器１は、これに用いられることに限られない。その他の輸送用車両にも高圧水素容器１が用いられる。たとえば、高圧水素容器１が用いられる輸送用車両は、空港などで使用されるトーイングカーなどでも良い。
＜高圧水素容器１の構成＞
　図２は、実施の形態に係る高圧水素容器１を示す外観斜視図である。図３は、実施の形態に係る高圧水素容器１を示す分解斜視図である。図４は、実施の形態に係る高圧水素容器１を示す概略構成図である。図５は、実施の形態に係る高圧水素容器１を図４の矢印Ａの方向から示す側面図である。
　図２、図３、図４及び図５に示される高圧水素容器１は、高圧水素を貯蔵する。高圧水素容器１は、金属円筒２と、一対の蓋部材３と、複数の締結部材４と、を備える。金属円筒２は、高圧水素の貯蔵用である。一対の蓋部材３は、金属円筒２の両端部を相互に覆っている。複数の締結部材４は、一対の蓋部材３のうち一方の蓋部材３と他方の蓋部材３とを双方の間に金属円筒２を挟み込んで固定している。
＜金属円筒２＞
　金属円筒２は、両端部が開放された高圧水素の貯蔵用の円筒部材である。金属円筒２は、内部に貯蔵する高圧水素の漏れを防ぐため、継目無しの金属製円筒部材で構成されている。
　金属円筒２は、たとえば、低合金鋼で構成されている。すなわち、金属円筒２は、たとえばクロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、マンガンクロム鋼、マンガン鋼もしくはボロン添加鋼のうちいずれか１つを有するものとして構成されている。
　金属円筒２の内周面は、脱炭層が除去されている。また、金属円筒２の内周面は、脱炭層の除去の後、質量の大きいショット玉の照射によって内面に残留圧縮応力が付与されている。
　なお、金属円筒２の外周には、炭素繊維強化樹脂部が巻き付けられても良い。炭素繊維強化樹脂部は、金属円筒２の所要の耐圧性である機械的強度を確保するために設けられる。炭素繊維強化樹脂部は、強化材に炭素繊維を用い、これに樹脂を含浸させて強度を向上させた複合材料であり、たとえばＰＡＮ系炭素繊維あるいはＰＩＴＣＨ系炭素繊維などが用いられる。
＜蓋部材３＞
　蓋部材３は、金属円筒２の両端部にそれぞれ取り付けられて覆い、金属円筒２を閉塞する。一対の蓋部材３のぞれぞれは、表裏形状が正方形である板状体を用いている。一対の蓋部材３は、容易に設置又は積み上げできるように、双方の上下左右の各辺を平行に取り付けられている。なお、蓋部材３の形状は、上記構成に限られず、適宜設計変更可能である。少なくとも一方の蓋部材３には、図示しない水素通し孔に繋がった図示しないバルブが設けられ、高圧水素の封入又は放出に利用される。一対の蓋部材３は、金属円筒２と同様な金属製である。
　一対の蓋部材３のそれぞれには、複数の締結部材４を挿通する複数の貫通孔３ａが形成されている。なお、蓋部材３の貫通孔３ａには、締結部材４のナット５を収納する凹部が形成されても良い。ここでは、凹部が無い場合であるので、締結部材４のナット５が蓋部材３の外側に突出している。
＜締結部材４＞
　締結部材４には、ボルトが用いられている。締結部材４に用いられたボルトは、両端部にそれぞれナット５をネジ固定するロングボルトである。このため、複数の締結部材４のそれぞれは、一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれて双方の蓋部材３の外側に突出している。そして、双方の蓋部材３の外側に突出した締結部材４の両端部にそれぞれナット５がネジ固定されている。なお、締結部材４は、一方の端部に頭部を有するとともに他方の端部のみをナット５によってネジ固定されるボルトを用いても良い。
　一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれた複数の締結部材４のそれぞれは、伸びる方向、即ち長手方向を金属円筒２の中心軸Ｏに平行に配列されている。複数の締結部材４は、金属円筒２の外周に点在して金属円筒２の外周を囲んでいる。詳しくは、複数の締結部材４は、一定の同じ間隔で同一円周上に複数箇所に点在して固定を行っている。そして、金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４とは、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした同心円を構成している。つまり、複数の締結部材４は、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした円上に配置されている。金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４との間には、金属円筒２と複数の締結部材４とを離間させた隙間Ｓが形成されている。なお、複数の締結部材４の配置は、上記構成に限られず、適宜設計に応じて変更可能である。
　複数の締結部材４のそれぞれの両端部は、双方の蓋部材３の外側にてネジ固定される。なお、締結部材４は、蓋部材３の凹部とナット５との間にスパナなどの工具を差し込んでネジ固定されても良い。また、締結部材４は、頭部に六角レンチなどの工具を嵌め込む差し込み穴を有してネジ固定されても良い。
＜高圧水素容器１のＢ部の詳細＞
　図６は、図４のＢ部を拡大して示す拡大図である。図４及び図６に示されるように、高圧水素容器１は、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとを嵌め合う２つの嵌め合い構造６を有する。
　図６に示されるように、２つの嵌め合い構造６のそれぞれは、凸部６ａと、溝部６ｂと、を有する。凸部６ａは、一対の蓋部材３のそれぞれの金属円筒２側にて金属円筒２の内周に嵌め合わせる外周を有する。溝部６ｂは、一対の蓋部材３のそれぞれの金属円筒２側の凸部６ａの外周にて凸部６ａの突出方向とは反対方向に凹んで金属円筒２の端部を嵌め込む。なお、嵌め合い構造６は、その他の形状で嵌め合っても良い。
　凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封する第１シール部７が設けられている。第１シール部７は、凸部６ａの側周面を一回りして形成された第１シール溝７ａと、第１シール溝７ａ内に配置された第１オーリング７ｂと、第１シール溝７ａ内の第１オーリング７ｂよりも蓋部材３側に配置されたバックアップリング７ｃと、を有する。第１シール溝７ａは、凸部６ａを設けた蓋部材３の突出部にリテーナリング７ｄをネジ７ｅによってネジ固定して構成されている。リテーナリング７ｄの外径は、第１シール溝７ａの底面の径よりも大きく形成されている。これにより、第１シール溝７ａは、蓋部材３の突出部とリテーナリング７ｄとの間で凸部６ａの外周寸法が小さい環状溝に形成されている。第１オーリング７ｂとバックアップリング７ｃとは、リテーナリング７ｄにより環状溝に形成された第１シール溝７ａから脱落しないように構成されている。なお、第１シール部７は、バックアップリング７ｃを有さなくても良いし、第１シール溝７ａ内の第１オーリング７ｂよりも金属円筒２側に配置された第２バックアップリングを有しても良い。凸部６ａの側周面及び金属円筒２の内周面は、金属円筒２の中心軸Ｏに沿って平行である。なお、リテーナリング７ｄは、蓋部材３と異なる金属材料により構成されていても良い。
　溝部６ｂの底部と金属円筒２における溝部６ｂに嵌め込まれて溝部６ｂの底部に当接する端面とを密封する第２シール部８が設けられている。第２シール部８は、金属円筒２の端面を一回りして形成された第２シール溝８ａと、第２シール溝８ａ内に配置された第２オーリング８ｂと、を有する。金属円筒２の端面及び溝部６ｂの底面は、金属円筒２の中心軸Ｏに対して直交した平面である。
　なお、第１シール部７と第２シール部８とは、密封機能を発揮できれば上記構成に限られず、周知技術を用いても良い。
　金属円筒２における第１シール部７と第２シール部８との間には、内部から外部に貫通したリークポート９が設けられている。リークポート９の出口には、水素センサ１０が設けられる。水素センサ１０は、第１シール部７が破断して第２シール部８が破断する以前の漏洩水素の漏れを監視する。また、水素の漏洩は、第１シール部７又は第２シール部８が破断に至らずとも、シールを構成する材料の劣化により生ずる場合がある。ここでは、リークポート９は、少なくとも一方の蓋部材３に形成されている。なお、リークポート９は、金属円筒２の第１シール部７よりも蓋部材３側の位置、即ち蓋部材３の表面のうち金属円筒２側の面のうち、第１シール部７が当接する部分と第２シール部８が当接する部分との間に位置する面に開口するように形成されていれば良い。また、リークポート９が第２シール部８よりも、水素が貯蔵される内部側に位置することにより、応力が集中し易い溝部６ｂ及び締結部材４が締結されている部分へ水素が到達しない。そのため、応力集中部に水素による強度低下の影響が及ばないため、高圧水素容器１の強度の信頼性が向上する。
　図６に示すように、リークポート９は、高圧水素容器１の外部に連通している。リークポート９を通った気体は、高圧水素容器１の外部に設置された水素センサ１０に導かれるように構成されている。水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体の水素を検知する。高圧水素容器１は、水素センサ１０が気体に含まれる水素の含有量が規定値以上であることを検知した場合に、警告を報知するように構成されていても良い。
　また、水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体を常時監視していても良い。高圧水素容器１の第１シール部７は、水素が第１オーリング７ｂを構成する材料を透過することにより常時所定量の水素がリークポート９から漏洩している。水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体を常時監視することにより、気体に含まれる水素の量の変化を検知できるため、その変化により第１シール部７の劣化又は破断などの異常による水素漏洩を検知できる。
　また、水素センサ１０が常時監視を行うことにより、水素センサ１０自体の動作が正常であるか否かを判定することもできる。つまり、水素センサ１０が正常であれば、第１シール部７を透過する水素を常時検知し続けるため、水素センサ１０が水素を検知していない場合は、水素センサ１０自体が正常に動作していないと判断できる。よって、水素センサ１０が水素を検知していない場合にも警告を報知することにより、水素センサ１０自体の異常も検知できるため、高圧水素容器１の信頼性が向上する。
　水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体中の水素量の変化を報知する報知装置５０を備えていても良い。また、報知装置５０は、水素センサ１０が水素を検知していないこと、即ち気体中に含まれる水素量が実質的に０になったことを報知しても良い。報知装置５０は、外部のディスプレイ又は警告灯などの手段により実現されても良い。
　図７は、実施の形態に係る高圧水素容器１の変形例の一部の拡大図である。図７に示す高圧水素容器１の変形例は、蓋部材３の形状が変更されており、金属円筒２の端部が溝部６ｂに嵌合されているのではなく、フランジ部６ｃに突き当てられている。変形例に係る蓋部材１３は、フランジ部６ｃの強度が確保できれば、蓋部材３と同様の強度を確保でき、内部からの水素漏洩も抑止できる。
＜高圧水素容器１のＣ部の詳細＞
　図８は、図４のＣ部を拡大して示す拡大図である。図８に示されるように、高圧水素容器１は、金属円筒２及び一対の蓋部材３の中における金属円筒２の内部から外部に至る際に、一対の蓋部材３のうちどちらか一方の蓋部材３において、外部に至る経路と、複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置に至る経路と、のうち共通する最短の距離の共通経由位置Ｐを有する。蓋部材３における共通経由位置Ｐから外部への最低厚みがｔ［ｍｍ］とされる。共通経由位置Ｐと複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置との間がＬ０［ｍｍ］とされる。このとき、Ｌ０＞ｔが満たされている。ここで、Ｌ０を金属円筒２に最も近い締結部材４が一対の蓋部材３のうちどちらか一方の蓋部材３に挿通された位置とした理由は、複数の締結部材４が同一円上に点在しない場合も考慮しているためである。
＜実施の形態の効果＞
　実施の形態によれば、高圧水素容器１は、高圧水素の貯蔵用の金属円筒２を備える。高圧水素容器１は、金属円筒２の両端部をそれぞれ覆う一対の蓋部材３を備える。高圧水素容器１は、一対の蓋部材３のうち一方の蓋部材３と他方の蓋部材３とを双方の間に金属円筒２を挟み込んで固定した複数の締結部材４を備える。
　この構成によれば、複数の締結部材４は、一対の蓋部材３のうち一方の蓋部材３と他方の蓋部材３とを双方の間に金属円筒２を挟み込んで固定している。このため、高圧水素容器１は、一対の蓋部材３を複数の締結部材４によって固定して製造できる。したがって、簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素容器１が提供できる。
　実施の形態によれば、締結部材４には、ボルトが用いられている。
　この構成によれば、高圧水素容器１は、一対の蓋部材３をボルトを用いた複数の締結部材４によって固定して製造できる。
　実施の形態によれば、一対の蓋部材３のそれぞれには、複数の締結部材４を挿通する複数の貫通孔３ａが形成されている。複数の締結部材４のそれぞれは、一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれている。
　この構成によれば、複数の締結部材４のそれぞれが一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれ、高圧水素容器１が一対の蓋部材３を複数の締結部材４によって固定して製造できる。
　実施の形態によれば、一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれた複数の締結部材４のそれぞれは、伸びる方向、即ち長手方向を金属円筒２の中心軸Ｏに平行に配列されている。
　この構成によれば、複数の締結部材４のそれぞれにおける金属円筒２を挟み込んで固定する挟持力が金属円筒２の中心軸Ｏに平行な方向であり、当該挟持力にはねじれが生じず、高圧水素容器１の耐久性が向上できる。
　実施の形態によれば、複数の締結部材４は、金属円筒２の外周に点在して金属円筒２の外周を囲んでいる。
　この構成によれば、金属円筒２の外周に点在して金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４のそれぞれは、金属円筒２の外周に分散して金属円筒２を挟み込んで固定する挟持力を発揮できる。これにより、当該挟持力が金属円筒２の外周にて相互にバランス良く発揮され、高圧水素容器１の耐久性が向上できる。
　実施の形態によれば、複数の締結部材４は、同一円周上に同じ間隔で点在している。金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４とは、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした同心円を構成している。
　この構成によれば、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした同心円を構成した複数の締結部材４のそれぞれは、金属円筒２の外周に金属円筒２に対する距離を等しく分散して金属円筒２を挟み込んで固定する挟持力を発揮できる。これにより、当該挟持力が金属円筒２の外周にて相互に金属円筒２に対する影響を等しくかつバランス良く発揮され、高圧水素容器１の耐久性が向上できる。
　実施の形態によれば、金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４との間には、金属円筒２と複数の締結部材４とを離間させた隙間Ｓが形成されている。
　この構成によれば、貯蔵する高圧水素に直接接触する金属円筒２には、水素が浸透する。しかし、隙間Ｓを隔てた複数の締結部材４には、金属円筒２からにじみ出た水素が隙間Ｓから拡散して浸透しない。そのため、高圧水素容器１は、複数の締結部材４の水素劣化を生じず、複数の締結部材４の耐久性が向上できる。また、隙間Ｓが金属円筒２と複数の締結部材４との間に存在することにより、金属円筒２が貯蔵する高圧水素によって周方向に変形してもその変形応力が複数の締結部材４に伝わらない。また、締結部材４が隙間Ｓをおいて配置されていることにより、蓋部材３の締結部材４から荷重を受ける部分も、金属円筒２と蓋部材３とが嵌合する部分から離れているため、応力発生部が水素脆化の影響を受けにくく、強度の信頼性が向上する。
　実施の形態によれば、高圧水素容器１は、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとを嵌め合う２つの嵌め合い構造６を有する。
　この構成によれば、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとが２つの嵌め合い構造６のそれぞれによって嵌め合い、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。これにより、高圧水素容器１は、貯蔵する高圧水素が漏れ難い容器を構成できる。
　実施の形態によれば、２つの嵌め合い構造６のそれぞれは、一対の蓋部材３のそれぞれの金属円筒２側にて金属円筒２の内周に嵌め合わせる外周を有する凸部６ａを有する。また、一対の蓋部材３のそれぞれは、金属円筒２側の凸部６ａの外周にて凸部６ａの突出方向とは反対方向に凹んで金属円筒２の端部を嵌め込む溝部６ｂと、を有する。
　この構成によれば、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとが凸部６ａと溝部６ｂとを有する２つの嵌め合い構造６のそれぞれによって嵌め合い、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。
　実施の形態によれば、凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封する第１シール部７が設けられている。
　この構成によれば、第１シール部７が凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。
　実施の形態によれば、第１シール部７は、凸部６ａの側周面を一回りして形成された第１シール溝７ａと、第１シール溝７ａ内に配置された第１オーリング７ｂと、第１シール溝７ａ内の第１オーリング７ｂよりも蓋部材３側に配置されたバックアップリング７ｃと、を有する。
　この構成によれば、第１シール溝７ａ内に配置された第１オーリング７ｂ及びバックアップリング７ｃを用いた第１シール部７が凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。
　実施の形態によれば、溝部６ｂの底部と金属円筒２における溝部６ｂに嵌め込まれて溝部６ｂの底部に当接する端面とを密封する第２シール部８が設けられている。
　この構成によれば、第２シール部８が溝部６ｂの底部と金属円筒２の端面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。しかも、第２シール部８は、ボアシールとして機能する第１シール部７とは密封面の異なるトップシールとして機能する。これにより、第２シール部８は、第１シール部７に対して密封面を異ならせることにより、第１シール部７の密閉性の影響を受けることがないため、第１シール部７に加えて更に高圧水素容器１の密封性を確保し、高圧水素容器１の水素漏洩防止性能をより向上できる。さらに、第１シール部７及び第２シール部８は、双方をそれぞれ設けた異なる面を有する同一の嵌め合い構造６にひとまとめに設けられ、効率良く配置できる。
　実施の形態によれば、第２シール部８は、金属円筒２の端面を一回りして形成された第２シール溝８ａと、第２シール溝８ａ内に配置された第２オーリング８ｂと、を有する。
　この構成によれば、第２シール溝８ａ内に配置された第２オーリング８ｂを用いた第２シール部８が溝部６ｂの底部と金属円筒２の端面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。また、第２オーリング８ｂが蓋部材３の溝部６ｂの底部ではなく金属円筒２の端面に形成された第２シール溝８ａ内に配置されるので、第２シール溝８ａが形成し易く、かつ、第２オーリング８ｂが配置し易く、第２シール部８が製造し易い。
　実施の形態によれば、金属円筒２における第１シール部７と第２シール部８との間には、内部から外部に貫通したリークポート９が設けられている。
　この構成によれば、貯蔵する水素がリークポート９から流出することにより、第２シール部８の破断又は劣化以前に第１シール部７の破断又は劣化が検出できる。これにより、第２シール部８の破断又は劣化による高圧水素容器１からの水素漏れ以前に第１シール部７の破断又は劣化が検出でき、高圧水素容器１の水素漏れが防止できる。
　実施の形態によれば、リークポート９を通る気体に含まれる水素を検知する水素センサ１０を更に備える。また、水素センサ１０は、リークポート９を通る気体に含まれる水素の量を常時監視し、気体に含まれる水素の量が規定値以上の場合に報知する。さらに、水素センサ１０は、気体に含まれる水素の量が０になった場合に報知する。このように構成されることにより、高圧水素容器１は、第１シール部７の破断又は劣化による水素漏洩を確実に検出でき、かつ水素センサ１０が正常に作動しているか否かを判定することもできる。これにより、水素漏洩検知の確実性が向上し、高圧水素容器１の信頼性が向上する。
　実施の形態によれば、高圧水素容器１は、金属円筒２及び一対の蓋部材３の中における金属円筒２の内部から外部に至る際に、一対の蓋部材３のうちどちらか一方の蓋部材３において、外部に至る経路と、複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置に至る経路と、のうち共通する最短の距離の共通経由位置Ｐを有する。蓋部材３における共通経由位置Ｐから外部への最低厚みがｔ［ｍｍ］とされる。共通経由位置Ｐと複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置との間がＬ０［ｍｍ］とされる。このとき、Ｌ０＞ｔが満たされている。
　この構成によれば、貯蔵する高圧水素に直接接触する金属円筒２及び一対の蓋部材３には、水素が浸透する。しかし、Ｌ０＞ｔが満たされている場合に、複数の締結部材４には、水素が蓋部材３の内外にわたって浸透するよりも以前に蓋部材３を通じて締結部材４に浸透しない。そのため、高圧水素容器１は、蓋部材３よりも以前に複数の締結部材４の水素劣化を生じず、損傷し難い。
　実施の形態によれば、一対の蓋部材３のぞれぞれは、表裏形状が正方形である板状体を用いている。
　この構成によれば、製造者は、一対の蓋部材３のぞれぞれに対する加工をフライス加工ではなく旋盤加工によって実施できる。これにより、加工コストが低減でき、高圧水素容器１の製造が容易である。
　実施の形態によれば、高圧水素容器１は、輸送用車両のカウンターウェイトの一部を兼ねている。
　この構成によれば、金属円筒２、一対の蓋部材３及び複数の締結部材４によって高圧水素容器１の重量が重くなる。そのため、輸送用車両のカウンターウェイトの搭載総量が削減でき、輸送用車両の部品点数が削減できる。これにより、輸送用車両の製造コストが低減できる。
　１　高圧水素容器、２　金属円筒、３　蓋部材、３ａ　貫通孔、４　締結部材、５　ナット、６　嵌め合い構造、６ａ　凸部、６ｂ　溝部、６ｃ　フランジ部、７　第１シール部、７ａ　第１シール溝、７ｂ　第１オーリング、７ｃ　バックアップリング、７ｄ　リテーナリング、７ｅ　ネジ、８　第２シール部、８ａ　第２シール溝、８ｂ　第２オーリング、９　リークポート、１０　水素センサ、１３　蓋部材、５０　報知装置、１００　フォークリフト、１０１　車体、１０２　荷役装置、１０３　運転席、１０４　燃料電池、１０５　発電ユニット、１０６　前輪、１０７　後輪、１０８　カウンターウェイト。

Claims (21)

  1. 　高圧水素の貯蔵用の金属円筒と、
    　前記金属円筒の両端部を覆った一対の蓋部材と、
    　前記一対の蓋部材の間に前記金属円筒を挟み込んだ状態で固定した複数の締結部材と、
    を備える高圧水素容器。
  2. 　前記複数の締結部材には、ボルトが用いられている請求項１に記載の高圧水素容器。
  3. 　前記一対の蓋部材のそれぞれには、前記複数の締結部材を挿通する複数の貫通孔が形成され、
    　前記複数の締結部材のそれぞれは、前記一対の蓋部材のそれぞれに形成された前記複数の貫通孔に差し込まれている請求項２に記載の高圧水素容器。
  4. 　前記複数の締結部材のそれぞれは、長手方向を前記金属円筒の中心軸に平行に配列されている請求項３に記載の高圧水素容器。
  5. 　前記複数の締結部材は、前記金属円筒の外周に点在して前記金属円筒の外周を囲んでいる請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の高圧水素容器。
  6. 　前記複数の締結部材は、
    　同一円周上に同じ間隔で点在し、
    　前記金属円筒と前記金属円筒の外周を囲んだ前記複数の締結部材とは、
    　前記金属円筒の中心軸を中心とした同心円を構成している請求項５に記載の高圧水素容器。
  7. 　前記金属円筒と前記金属円筒の外周を囲んだ前記複数の締結部材との間には、前記金属円筒と前記複数の締結部材とを離間させた隙間が形成されている請求項５又は請求項６に記載の高圧水素容器。
  8. 　前記金属円筒と前記一対の蓋部材のそれぞれとを嵌め合う２つの嵌め合い構造を有する請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の高圧水素容器。
  9. 　前記一対の蓋部材のそれぞれは、
    　前記金属円筒側にて前記金属円筒の内周に嵌め合わせる外周を有する凸部を有する請求項８に記載の高圧水素容器。
  10. 　前記凸部の側周面と前記金属円筒の内周面とを密封する第１シール部が設けられている請求項９に記載の高圧水素容器。
  11. 　前記第１シール部は、
    　前記凸部の側周面を一回りして形成された第１シール溝と、
    　前記第１シール溝内に配置された第１オーリングと、
    　前記第１シール溝内の前記第１オーリングよりも前記蓋部材側に配置されたバックアップリングと、を有する請求項１０に記載の高圧水素容器。
  12. 　前記一対の蓋部材と前記金属円筒の前記一対の蓋部材のそれぞれに当接する端面とを密封する第２シール部が設けられている請求項１０又は請求項１１に記載の高圧水素容器。
  13. 　前記第２シール部は、
    　前記金属円筒の前記端面を一回りして形成された第２シール溝と、
    　前記第２シール溝内に配置された第２オーリングと、を有する請求項１２に記載の高圧水素容器。
  14. 　前記金属円筒における前記第１シール部と前記第２シール部との間には、内部から外部に貫通したリークポートが設けられている請求項１２又は請求項１３に記載の高圧水素容器。
  15. 　前記リークポートを通る気体に含まれる水素を検知する水素センサを更に備える請求項１４に記載の高圧水素容器。
  16. 　前記水素センサは、
    　前記リークポートを通る気体に含まれる水素の量を常時監視し、前記リークポートを通る気体に含まれる水素の量が規定値以上の場合に報知する請求項１５に記載の高圧水素容器。
  17. 　前記水素センサは、
    　前記リークポートを通る気体に含まれる水素の量が０になった場合に報知する請求項１５又は請求項１６に記載の高圧水素容器。
  18. 　前記一対の蓋部材のそれぞれは、
    　前記凸部の外周側に位置する溝部を更に備え、
    　前記溝部は、前記凸部の突出方向とは反対方向に凹んで前記金属円筒が嵌め込まれる請求項９～請求項１７のいずれか１項に記載の高圧水素容器。
  19. 　前記金属円筒及び前記一対の蓋部材の中における前記金属円筒の内部から外部に至る際に、前記一対の蓋部材のうちどちらか一方の前記蓋部材において、外部に至る経路と、前記複数の締結部材のうち前記金属円筒に最も近い締結部材が当該蓋部材に挿通された位置に至る経路と、のうち共通する最短の距離の共通経由位置を有し、
    　当該蓋部材における前記共通経由位置から外部への最低厚みがｔ［ｍｍ］とされ、
    　前記共通経由位置と前記複数の締結部材のうち前記金属円筒に最も近い締結部材が当該蓋部材に挿通された位置との間がＬ０［ｍｍ］とされると、
    　Ｌ０＞ｔが満たされている請求項１～請求項１８のいずれか１項に記載の高圧水素容器。
  20. 　前記一対の蓋部材のぞれぞれは、表裏形状が正方形である板状体を用いている請求項１～請求項１９のいずれか１項に記載の高圧水素容器。
  21. 　当該高圧水素容器は、輸送用車両のカウンターウェイトの一部を兼ねる請求項１～請求項２０のいずれか１項に記載の高圧水素容器。
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