(57)【要約】【課題】タンク搭載の簡便化をもたらす高圧ガスタンクを提供する。【解決手段】高圧ガスタンク１００は、ライナー１２０の外表面にカーボン繊維ＣＦを巻回して形成された補強層１２２を備え、タンク中心軸の挟んだタンク両側に、タンク延出ユニット１３０を配設して、当該ユニットの固定プレート１３２を補強層１２２の内部からその表皮を貫いてタンク外側に延ばしている。固定プレート１３２は、その突出元であるライナー側プレート１３４が補強層１２２に埋没して当該補強層により固定されていることから、高圧ガスタンク１００は、タンク外形或いはその中心軸といったタンク位置基準に対する固定プレート１３２の位置を規定する。【選択図】図４
2010276059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスタンクであって、
ライナーと、
該ライナーの外表面に繊維を巻回して層状に形成され、前記繊維に付着した樹脂にて硬化した繊維補強層と、
前記繊維補強層の内部において前記巻回された繊維にて取り囲まれて前記繊維補強層に固定されると共に、前記繊維補強層の内部から前記繊維補強層の表皮を貫いてタンク外側に延びるタンク延出部材とを備える
高圧ガスタンク。
【請求項２】
前記タンク延出部材は、前記ライナーの外周に沿って延び前記巻回された繊維にて取り囲まれて前記繊維補強層に埋没するライナー側プレートを備え、該ライナー側プレートから前記タンク外側に延びる請求項１に記載の高圧ガスタンク。
【請求項３】
前記ライナー側プレートは、円筒状の前記ライナーの外形形状に倣った湾曲形状を有し、前記ライナーの周方向に延びる請求項２に記載の高圧ガスタンク。
【請求項４】
前記ライナー側プレートは、前記ライナーの半円周分を超える湾曲形状を有する請求項３に記載の高圧ガスタンク。
【請求項５】
前記タンク延出部材は、前記ライナーを挟んだ両側に前記ライナー側プレートから延びている請求項４に記載の高圧ガスタンク。
【請求項６】
前記ライナー側プレートは、前記ライナーの軸方向に延び、前記タンク延出部材は、前記軸方向に沿って離間して前記ライナー側プレートから延びている請求項２に記載の高圧ガスタンク。
【請求項７】
前記ライナー側プレートと前記タンク延出部材とは金属製とされ、前記ライナー側プレートは金属製の前記ライナーの外表面に接触している請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の高圧ガスタンク。
【請求項８】
請求項１に記載の高圧ガスタンクであって、
金属製の前記タンク延出部材は、樹脂製の前記ライナーの内部に留まる金属製のライナー内部材を備え、該ライナー内部材から前記ライナーおよび前記繊維補強層を貫通してタンク外側に延び、前記ライナーの貫通箇所においてシールされている
高圧ガスタンク。
【請求項９】
車両であって、
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の高圧ガスタンクを、前記タンク延出部材を車体に固定することで搭載する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライナーの外表面に繊維を巻回して補強した高圧ガスタンクと、この高圧ガスタンクを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ガスタンクは、燃料電池車両などの移動体に搭載される場合があり、その軽量化が要求されている。高圧ガスタンクを軽量化する方法としては、フィラメント・ワインディング法（ＦＷ法）による高圧ガスタンクの製造方法が知られている。フィラメント・ワインディング法による高圧ガスタンクの製造方法では、比較的軽量な樹脂製のライナーの外周にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の付着した繊維を巻き付け、熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、ライナーを補強してタンク強度を高めている。そして、高圧ガスタンクの車載に当たっては、タンク外周にバンドを掛け渡し、そのバンドを車体に固定する手法が取られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１９０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、高圧ガスタンクは一端側にバルブを備え、そのバルブから配管を経てガス放出を行うので、配管接続の都合上、タンクの周方向および長手方向に位置決めしてタンク固定を行うことが求められる。バンドはタンク位置決めに関与しないことから、タンク位置決めを行いながらバンドにてタンクを固定する必要があり、煩雑であって。
【０００５】
本発明は、上記した課題を踏まえ、タンク搭載の簡便化をもたらす高圧ガスタンクを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。
【０００７】
[適用１：高圧ガスタンク]
高圧ガスタンクであって、
ライナーと、
該ライナーの外表面に繊維を巻回して層状に形成され、前記繊維に付着した樹脂にて硬化した繊維補強層と、
前記繊維補強層の内部において前記巻回された繊維にて取り囲まれて前記繊維補強層に固定されると共に、前記繊維補強層の内部から前記繊維補強層の表皮を貫いてタンク外側に延びるタンク延出部材とを備える
ことを要旨とする。
【０００８】
上記構成の高圧ガスタンクでは、タンク延出部材を繊維補強層の内部において前記巻回された繊維にて取り囲んで前記繊維補強層に固定して備えるので、このタンク延出部材とタンクとの位置関係は、その固定箇所で規定される。つまり、タンク延出部材の固定箇所を定めることで、タンクの周方向と長手方向についてのタンク延出部材の位置関係が定まる。こうして位置関係が定まったタンク延出部材は、タンク外周の繊維補強層の表皮を貫いてタンク外側に延びているので、タンクの外側においてこのタンク延出部材を固定すれば、高圧ガスタンクは位置決めされた上で固定される。つまり、タンク外側に延びているタンク延出部材を固定するだけで高圧ガスタンクの搭載は完了し、簡便となる。
【０００９】
上記した高圧ガスタンクは、次のような態様とすることができる。例えば、前記タンク延出部材を、前記ライナーの外周に沿って延び前記巻回された繊維にて取り囲まれて前記繊維補強層に埋没するライナー側プレートを備えるものとし、その上で、該ライナー側プレートからタンク延出部材を前記タンク外側に延ばすようにできる。こうすれば、繊維補強層に埋没したライナー側プレートを介してタンク延出部材の固定強度が高まるので、大型の高圧ガスタンクの搭載に対処できる。
【００１０】
この場合、前記ライナー側プレートを、円筒状の前記ライナーの外形形状に倣った湾曲形状で前記ライナーの周方向に延びるようにすれば、ライナー側プレートを隙なく繊維補強層に埋没でき、固定強度の更なる向上をもたらすことができる。そして、前記ライナーの半円周分を超える湾曲形状を有するライナー側プレートとすれば、ライナー側プレートによってもその装着箇所においてライナーの補強を図ることができる。このライナー半円周分を超える湾曲形状のライナー側プレートから、タンク延出部材を前記ライナーを挟んだ両側に延びるようにすれば、高圧ガスタンクをその両側で容易に固定できる。
【００１１】
また、前記ライナー側プレートを前記ライナーの軸方向に延びるものとし、前記タンク延出部材を、前記軸方向に沿って離間して前記ライナー側プレートから延びるようにすることもできる。こうすれば、タンク軸方向の複数箇所で容易にタンク固定を図ることができる。
【００１２】
また、前記ライナー側プレートと前記タンク延出部材とを金属製とした上で、前記ライナー側プレートを金属製の前記ライナーの外表面に接触させることもできる。こうすれば、次の利点がある。タンクへのガス充填の際には、タンク内圧はガス充填に伴って上昇し、タンク内のガス温度も高まる。これにより、金属製のライナーも昇温するが、その熱は、当該ライナーの外表面に接触したライナー側プレートとこれから延びたタンク延出部材にも伝搬する。タンク延出部材は、タンク外側に延びて、外気やタンク延出部材の固定対象物への熱放出を図るので、上記態様の高圧ガスタンクによれば、ガス充填の際のタンク冷却を、特段の冷却機器を用いることなく実行できる。
【００１３】
更に、前記タンク延出部材を金属製とした上で、樹脂製の前記ライナーの内部に留まる金属製のライナー内部材を備えるものとし、タンク延出部材を該ライナー内部材から前記ライナーおよび前記繊維補強層を貫通してタンク外側に延びるようにする。そして、タンク延出部材のライナー貫通箇所においてシールを図るようにする。こうすれば、樹脂製のライナーを有する高圧ガスタンクにおいて、ガス充填の際のタンク冷却を、ライナーの内部に留まる金属製のライナー内部材からタンク外側に延びるタンク延出部材にて実行できる。
【００１４】
本発明では、車両として、以下の構成を採用した。
【００１５】
[適用２：車両]
車両であって、
上記いずれかの高圧ガスタンクを、前記タンク延出部材を車体に固定することで搭載する
ことを要旨とする。
【００１６】
この車両では、高圧ガスタンクをその位置決めを行った上で容易に搭載でき、タンク搭載性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例としての車両１０におけるタンク搭載の様子を概略的に示す説明図である。
【図２】車載される高圧ガスタンク１００の概略斜視図である。
【図３】高圧ガスタンク１００をその一端側から示す説明図である。
【図４】高圧ガスタンク１００を長手方向と交差して断面視する断面図である。
【図５】タンク固定に用いるタンク延出ユニット１３０の斜視図である。
【図６】タンク製造プロセスの手順を示す手順図である。
【図７】図６の製造手順にて行うＦ・Ｗ法の推移の様子を模式的に示す説明図である。
【図８】巻回されるカーボン繊維ＣＦとタンク延出ユニット１３０との関係を模式的に示す説明図である。
【図９】高圧ガスタンク１００を車載した状態をタンク周辺の構成と共に示す説明図である。
【図１０】配管接続の様子をタンク保持治具３００と共に斜視にて概略的に示す説明図である。
【図１１】配管接続の様子とタンク車載の様子を示す説明図である。
【図１２】図５相当図であり第２実施例のタンク延出ユニット１３０Ａの斜視図である。
【図１３】タンク延出ユニット１３０Ａの装着の様子を示す説明図である。
【図１４】第３実施例のタンク延出ユニット１３０Ｂをライナー１２０との関係を示しつつ斜視する斜視図である。
【図１５】図４相当図であり第３実施例の高圧ガスタンク１００Ａを長手方向と交差して断面視する断面図である。
【図１６】この高圧ガスタンク１００Ａにおける製造過程の様子を模式的に示す説明図である。
【図１７】図１５相当図であり第４実施例の高圧ガスタンク１００Ｂを長手方向と交差して断面視する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の実施例としての車両１０におけるタンク搭載の様子を概略的に示す説明図、図２は車載される高圧ガスタンク１００の概略斜視図、図３は高圧ガスタンク１００をその一端側から示す説明図、図４は高圧ガスタンク１００を長手方向と交差して断面視する断面図、図５はタンク固定に用いるタンク延出ユニット１３０の斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、車両１０は、高圧ガスタンク１００を、タンク長手方向が車両幅方向となるように、プラットフォームＦの下方に横置きに搭載する。高圧ガスタンク１００は、水素ガスを高圧で貯留する。タンクに貯留された水素ガスは、車両１０が搭載した図示しない燃料電池に高圧ガスタンク１００からガス配管Ｐ１、Ｐ２を経て供給され、ガス供給の際には図示しない減圧弁にて減圧される。高圧ガスタンク１００は、後輪ＲＴの車軸より後方側に車両幅方向に横置き搭載され、紙面奥側にも並べて横置き搭載したり、図示するタンク位置の後方側に並べて横置き搭載すること、或いは車両前方側のプラットフォームＦ下方に搭載することも可能である。
【００２０】
高圧ガスタンク１００は、後述するように樹脂製で円筒形状のライナーを補強して構成され、図２に示すように、長尺で円柱状をなし、タンク一端側に、金属製のバルブベース１１０を有する。このバルブベース１１０は、タンク内充填ガスの流路を備えてタンク一端に装着され、側面に装着された配管コネクタ１１２を介して、ガス配管Ｐ１、Ｐ２と接続される。この場合、高圧ガスタンク１００の外形或いはその中心軸に対するバルブベース１１０の位置関係は当該ベース装着により定まり、このバルブベース１１０における配管コネクタ１１２の設置位置も定まる。つまり、高圧ガスタンク１００の外形或いはその中心軸に対して、バルブベース１１０および配管コネクタ１１２の位置関係は定まることになる。なお、以下の説明に際しては、タンクに対する位置関係の基準となる高圧ガスタンク１００の外形或いはその中心軸を、適宜、タンク位置基準と称する。
【００２１】
図４に示すように、高圧ガスタンク１００は、ガスに対するバリア層となる樹脂製または金属製のライナー１２０と、これを取り巻く補強層１２２と、タンク外側に延びるタンク延出ユニット１３０とを備える。ライナー１２０は、ナイロン系樹脂などの樹脂の射出成型品或いは金属成型品である。補強層１２２は、カーボン繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等の高強度繊維（本実施例ではカーボン繊維）を用いたフィラメント・ワインディング法（以下、Ｆ・Ｗ法）によって後述するようにライナー１２０の外表面にカーボン繊維を巻回して層状に形成され、繊維付着樹脂にて硬化してライナー１２０をその外側から補強する。本実施例では、後述するようにＦ・Ｗ法による繊維巻回を２度に分けて行うので、補強層１２２では、内側補強層１２２ａと外側補強層１２２ｂとが積層することになる。なお、内側・外側の補強層が分離されるわけではなく、Ｆ・Ｗ法により内側補強層１２２ａが先に形成され、これに続いて外側補強層１２２ｂが形成されることになる。
【００２２】
タンク延出ユニット１３０は、図４および図５に示すように、ライナー１２０の外形形状に倣って湾曲した円弧状のライナー側プレート１３４から固定プレート１３２を突出して備える。この両プレートは、共に金属製とされ、固定プレート１３２はライナー側プレート１３４に溶接等の手法で一体化されている。ライナー側プレート１３４は、後述するようにライナー１２０への補強層１２２の形成の際に補強層１２２の内部において当該補強層に固定され、固定プレート１３２は、補強層１２２の内部から当該補強層の表皮を貫いてタンク外側に延び、突出端側にタンク固定用の貫通孔１３６を備える。なお、ライナー１２０の表面にタンク延出ユニット１３０を直に装着する際には、ライナー１２０が樹脂製であれば熱融着や振動融着の手法でライナー側プレート１３４が固定され、ライナー１２０が金属製であれば溶接にてライナー側プレート１３４が固定される。高圧ガスタンク１００は、図２〜図４に示すように、タンク両側およびタンク前後方向に並べてタンク延出ユニット１３０を備える。
【００２３】
次に、上記した構成を有する高圧ガスタンク１００の製造プロセスについて説明する。図６はタンク製造プロセスの手順を示す手順図、図７は図６の製造手順にて行うＦ・Ｗ法の推移の様子を模式的に示す説明図、図８は巻回されるカーボン繊維ＣＦとタンク延出ユニット１３０との関係を模式的に示す説明図である。
【００２４】
図６の製造プロセスに示すように、まず、樹脂製のライナー１２０を準備してこれをＦ・Ｗ装置２００にセットする（ステップＳ１００）。準備されたライナー１２０は、図７（Ａ）に示すように、一端にはバルブベース１１０の接続に用いられる口金１２４を備え、他端側にタンク回転時のセット金具１２６を備える。Ｆ・Ｗ装置２００は、回転駆動部２１０とその上方のリール２２０を備える。回転駆動部２１０は、ライナー１２０をその両端で支持してライナー１２０をその中心軸ＣＸを中心として回転させる。リール２２０は、カーボン繊維ＣＦを巻き取って備え、図示しない往復駆動機器により中心軸ＣＸの軸方向に沿って往復動しつつ、カーボン繊維ＣＦを送り出す。Ｆ・Ｗ装置２００は、回転駆動部２１０によるライナーの回転速度調整とリール２２０の往復動速度調整とを行いつつ、リール２２０からカーボン繊維ＣＦを送り出すことで、ライナー１２０の外表面におけるカーボン繊維ＣＦの巻回箇所を変えつつ、ライナー１２０の外表面に亘ってカーボン繊維ＣＦをクロス状に重ね合わせて巻回する。
【００２５】
カーボン繊維ＣＦは、リール２２０への巻き取りに際して、或いは、リール２２０からの送り出しに際して、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が付着される。具体的には、カーボン繊維ＣＦは、エポキシ樹脂の貯留槽に浸漬された上でリール２２０に巻き取られたり、リール２２０からの送り出しに際して貯留槽に含浸される。この熱硬化性樹脂は、後述する熱硬化処理によって熱硬化することにより、カーボン繊維ＣＦを相互に接着する接着剤として機能しつつ、補強層１２２を硬化形成する。
【００２６】
上記したＦ・Ｗ装置２００へのライナーセットが完了すると、Ｆ・Ｗ装置２００にて、ライナーの回転速度調整とリールの往復動速度調整とを行いつつ、初期のフィラメント・ワインディング（Ｆ・Ｗ）を実行する（ステップＳ１１０）。この初期Ｆ・Ｗは、単体のライナー１２０に対して行われるので、ステップＳ１１０を実行することで、ライナー１２０の外表面には、図４に示す内側補強層１２２ａが形成される（図７（Ｂ）参照）。この初期Ｆ・Ｗでは、後述するタンク延出ユニット１３０をカーボン繊維ＣＦに付着した熱硬化性樹脂により接着できるようにすればよい。なお、この状態では、熱硬化性樹脂の熱硬化は未了であるため、内側補強層１２２ａは、熱硬化性樹脂の付着済みのカーボン繊維ＣＦが層状に巻回した状態のままである。
【００２７】
次に、タンク延出ユニット１３０を内側補強層１２２ａの巻回形成済みのライナー１２０に装着する（ステップＳ１２０；図７（Ｃ）参照）。この際には、タンク延出ユニット１３０のライナー側プレート１３４を内側補強層１２２ａの外表面に押し当てて、繊維付着の熱硬化性樹脂にてタンク延出ユニット１３０を接着する。或いは、繊維付着の熱硬化性樹脂との接着性を有する接着剤をライナー側プレート１３４の裏面に塗布して、タンク延出ユニット１３０を接着する。このタンク延出ユニット１３０の接着に際しては、タンク延出ユニット１３０は既述したタンク位置基準に対して位置決めされる。つまり、タンク延出ユニット１３０を、図４に示すようにライナー１２０を挟んでその両側に位置させつつ、タンク両側のタンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２を、タンク直径に沿って並ばせる。例えば、横置きタンクに対して固定プレート１３２が水平方向にタンク両側から突出して並ぶようにする。しかも、タンクから見て同じ側に位置するタンク延出ユニット１３０については、図２に示すようにタンク中心軸に沿って前後に並ぶようにされる。
【００２８】
上記したタンク延出ユニット１３０の装着に続いては、Ｆ・Ｗ装置２００を用いたＦ・Ｗを改めて実行する（ステップＳ１３０）。このステップＳ１３０でのＦ・Ｗは、図７（Ｃ）に示すように前後左右にタンク延出ユニット１３０を装着した状態のライナー１２０に対して行われる。このため、ステップＳ１３０でのＦ・Ｗにより巻回されるカーボン繊維ＣＦは、タンク延出ユニット１３０の装着されていない箇所では、図４に示すように内側補強層１２２ａに重なってクロス状に巻回する。タンク延出ユニット１３０の装着箇所においては、図８に示すように、カーボン繊維ＣＦは、ライナー側プレート１３４をその表面においてクロス状に巻回し、ライナー側プレート１３４を取り囲むことになる。この場合、図８に示すように、ライナー側プレート１３４の表面に重なるようよう図における固定プレート１３２の上方から巻回されるカーボン繊維ＣＦは、ライナー側プレート１３４から紙面手前側に突出した固定プレート１３２を避けて当該プレートの基部を取り囲んで固定プレート１３２の下方側に巻回される。固定プレート１３２の下方側から巻回されるカーボン繊維ＣＦも同様である。
【００２９】
このようなカーボン繊維ＣＦの巻回は、タンク延出ユニット１３０の装着箇所近辺での繊維巻回に際して、ライナーの回転速度調整とリールの往復動速度調整とを行うことで達成される。つまり、タンク延出ユニット１３０の装着箇所近辺では、リールの往復動速度をそれ以前より高めることで、固定プレート１３２にカーボン繊維ＣＦが干渉しないようにカーボン繊維ＣＦを巻回できる。そして、ステップＳ１３０でのＦ・Ｗにより、図４に示すように、内側補強層１２２ａに重ねて外側補強層１２２ｂが形成されると共に、ライナー側プレート１３４は、補強層１２２を構成する内側補強層１２２ａと外側補強層１２２ｂに挟まれて補強層１２２に埋没することになる。固定プレート１３２にあっては、図２と図４および図７（Ｄ）に示すように、このライナー側プレート１３４から補強層１２２を貫いてタンク外側に延びる。なお、この状態であっても、熱硬化性樹脂の熱硬化は未了であるため、内側補強層１２２ａとステップＳ１３０で形成された外側補強層１２２ｂは、熱硬化性樹脂の付着済みのカーボン繊維ＣＦが層状に巻回した状態のままである。
【００３０】
上記したステップＳ１３０でのＦ・Ｗの前半において、タンク延出ユニット１３０の装着箇所を除く範囲についてのカーボン繊維ＣＦの巻回を、ライナー側プレート１３４の板厚に相当する分だけ、先行して行う。その後に、タンク延出ユニット１３０の装着箇所を含めてカーボン繊維ＣＦを巻回するようにしてステップＳ１３０でのＦ・Ｗを完了するようにすることもできる。こうすれば、前半のＦ・Ｗにより、タンク延出ユニット１３０の装着箇所を含めてほぼ同じ厚みとなるため、後半のＦ・Ｗにてタンク外周形状に段差を残さないようにできる。
【００３１】
上記したステップＳ１３０でのＦ・Ｗにて形成される外側補強層１２２ｂは、熱硬化性樹脂の硬化を経てタンク延出ユニット１３０をそのライナー側プレート１３４にて固定する。よって、この際の外側補強層１２２ｂの巻き付け程度は、固定強度を維持できるようにすればよい。
【００３２】
上記したＦ・Ｗに続いては、タンク延出ユニット１３０を装着した上でカーボン繊維ＣＦの巻回が終了した状態の高圧ガスタンク１００を、図示しない熱硬化処理装置にて熱硬化処理に処する（ステップＳ１４０）。熱硬化処理装置は、巻回済みのカーボン繊維ＣＦに付着した熱硬化性樹脂を熱硬化させる装置であり、高圧ガスタンク１００をその中心軸ＣＸを中心に定速で回転させつつ、高圧ガスタンク１００を取り囲む密閉空間を昇温して、高圧ガスタンク１００を所定時間に亘って加熱する。これにより、熱硬化性樹脂が熱硬化して、カーボン繊維ＣＦが相互に接着されると共に、硬化した補強層１２２をライナー１２０の外表面に備える高圧ガスタンク１００が得られる。この場合の昇温温度や加熱時間は、用いる熱硬化性樹脂の種類や補強層１２２の層厚み等を考慮して定めればよい。
【００３３】
一般に、熱硬化性樹脂は、熱硬化のための加熱が開始されると、一旦その粘度が低下し、ほぼ液状となるまでに軟化する。また、熱硬化性樹脂は、この軟化した状態から、さらに、加熱が継続されると、架橋反応が進行して硬化する。また、熱硬化性樹脂は、硬化に伴って収縮する性質を有する。従って、熱硬化性樹脂の硬化が進行すると、高圧ガスタンク１００には、熱硬化性樹脂の収縮により、そのタンク径が縮小する方向に力が働くこととなる。そこで、上記した熱硬化処理の際には、その処理過程においてタンク内圧を調整して、熱硬化性樹脂の収縮によりタンク径の縮径を抑制している。
【００３４】
熱硬化性樹脂の硬化後には、高圧ガスタンク１００を熱硬化処理装置から取り外し、口金１２４にバルブベース１１０（図２、図４参照）を装着し（ステップＳ１５０）、高圧ガスタンク１００を出荷、或いは車載ラインに投入する。バルブベース１１０の装着に際し、バルブベース１１０は既述したようにタンク位置基準に対して位置決めされる。既述したように、タンク前後左右のタンク延出ユニット１３０についてもタンク位置基準に対して位置決めされることから、タンク延出ユニット１３０とバルブベース１１０の位置関係も定まることになる。
【００３５】
次に、上記した高圧ガスタンク１００の車載の様子と車載のための配管接続について説明する。図９は高圧ガスタンク１００を車載した状態をタンク周辺の構成と共に示す説明図である。
【００３６】
図９に示すうに、後輪ＲＴの後方側のプラットフォームＦは、車両幅方向に延びたタンク車載用の凹所１２を備え、凹所両側をタンク固定座１３とする。高圧ガスタンク１００は、タンク外側に延びたタンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２がタンク固定座１３に当接した状態とされ、この状態で、タンク延出ユニット１３０、詳しくは固定プレート１３２は、座金１４０と固定ボルト１４２を用いてタンク固定座１３にネジ締め固定され、高圧ガスタンク１００の車載が完了する。そして、車載された高圧ガスタンク１００には、そのバルブベース１１０の配管コネクタ１１２にガス配管Ｐ１とガス配管Ｐ２が接続されることになる。こうしたタンク車載に先だち、本実施例では高圧ガスタンク１００への配管接続を行う。図１０は配管接続の様子をタンク保持治具３００と共に斜視にて概略的に示す説明図、図１１は配管接続の様子とタンク車載の様子を示す説明図である。
【００３７】
図示するように、ガス配管Ｐ１とガス配管Ｐ２の接続に際して、まず、高圧ガスタンク１００をタンク保持治具３００に載置する。タンク保持治具３００は、列状に並んだ保持プレート３０２に保持ピン３０４を備え、保持プレート３０２を湾曲腕３０６にて固定する。また、タンク保持治具３００は、タンク下方側に位置するタンク保持腕３１０とこれを昇降させるリフター装置３１２を備える。
【００３８】
保持プレート３０２は、高圧ガスタンク１００の左右に位置するようその間隔が規定されている。図６のステップＳ１２０において、高圧ガスタンク１００のタンク位置基準に対してそれぞれのタンク延出ユニット１３０の位置は既述したように規定されていることから、それぞれのタンク延出ユニット１３０における貫通孔１３６のピッチは既に定まっている。よって、保持ピン３０４は、高圧ガスタンク１００が前後左右に有するタンク延出ユニット１３０（固定プレート１３２）の貫通孔１３６のピッチに合わせて設置されている。このため、貫通孔１３６に保持ピン３０４が入り込むように高圧ガスタンク１００を載置すれば、具体的には固定プレート１３２を保持プレート３０２に乗せれば、タンク延出ユニット１３０がタンク位置基準に対して既に規定されていることと相まって、高圧ガスタンク１００は、車両１０に車載した姿勢をタンク保持治具３００にて再現することになる。なお、本実施例では、４本の保持ピン３０４を用いたが、少なくとも２本の保持ピン３０４を用いれば、タンクの車載姿勢を再現できる。
【００３９】
バルブベース１１０にあっても、図６のステップＳ１５０においてタンク位置基準に対して規定されているので、タンク保持治具３００への高圧ガスタンク１００の搭載により、車両１０に車載したバルブベース１１０の姿勢は再現されることになる。なお、タンク保持治具３００に、バルブベース１１０の装着位置、詳しくはタンク軸周りの姿勢を規定する治具を設けて、バルブベース１１０の装着位置の確認、調整を行うようにすることもできる。
【００４０】
タンク保持治具３００への高圧ガスタンク１００の搭載後、バルブベース１１０の配管コネクタ１１２にガス配管Ｐ１とガス配管Ｐ２を接続する。この両ガス配管は、車両１０へのタンク搭載の状態において、その配管経路が予め定められている。よって、ガス配管Ｐ１とガス配管Ｐ２の両ガス配管は、接続前において、配管経路に沿って屈曲等された上、車両固定用の固定金具ＰＫを配管経路の所定位置に備えた状態とされる。つまり、両ガス配管は、配管経路に沿って屈曲した状態のまま、配管一端のタンク接続側で配管コネクタ１１２に接続されて、高圧ガスタンク１００と一体となる。本実施例では、こうして接続された両ガス配管をいわゆる片持ち状態とすることを回避するため、保持プレート３０２から図示しない配管仮保持アームを延ばして、配管を保持している。
【００４１】
ガス配管接続後は、高圧ガスタンク１００をタンク保持治具３００ごと車両１０における搭載箇所、即ちプラットフォームＦの凹所１２の下方まで運び、ガス配管接続済みの高圧ガスタンク１００を、タンク保持腕３１０とリフター装置３１２により持ち上げる。そうすると、高圧ガスタンク１００は、タンク外側に延びたタンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２をプラットフォームＦのタンク固定座１３に当接させて、固定ボルト１４２によりプラットフォームＦに搭載・固定される。
【００４２】
上記したように本実施例の車両１０では、車両搭載前の高圧ガスタンク単体の状態において、高圧ガスタンク１００の外形或いはその中心軸といったタンク位置基準に対して、バルブベース１１０の位置やタンク外側に延びる固定プレート１３２の位置を規定している（ステップＳ１２０、１５０）。詳しくは、タンク中心軸に対する軸周りのバルブベース１１０の姿勢（回転位置）や、タンク外形或いはタンク中心軸とタンク長手方向に対する固定プレート１３２の位置を、タンク製造過程において規定している。このため、高圧ガスタンク１００を図９に示すようにプラットフォームＦに固定プレート１３２を介して固定するだけで、横置き状態で車両上下・前後および幅方向のみならず軸回りにも位置決めされた状態で、高圧ガスタンク１００を締め付け固定できる。よって、本実施例の高圧ガスタンク１００によれば、車両１０への搭載に際してのタンク位置決め作業が不要となり、簡便である。車両１０に関して述べれば、本実施例によれば、高圧ガスタンク１００を位置決めした上で容易に搭載でき、タンク搭載性に優れた車両を提供できる。
【００４３】
また、本実施例の高圧ガスタンク１００では、固定プレート１３２をタンク位置基準に対して位置決めしてタンク外側に延ばすに当たり、タンク外形形状に倣って周方向に湾曲した円弧状のライナー側プレート１３４をその製造過程において補強層１２２に埋没してこの補強層１２２を形成するカーボン繊維ＣＦで固定した。このため、ライナー側プレート１３４を介したタンク延出ユニット１３０の固定強度を高めることができ、大型の高圧ガスタンク１００の車両搭載に好適に対処できる。
【００４４】
また、本実施例では、車両搭載前の高圧ガスタンク単体の状態において、既述したようにタンク位置基準に対するバルブベース１１０や固定プレート１３２の位置を規定しているので、車両搭載前に、高圧ガスタンク１００の搭載状態をタンク保持治具３００にて再現できる。この結果、車両搭載前の状態において、車両搭載後の配管経路で屈曲した上で車両固定のための固定金具ＰＫを備えたガス配管Ｐ１およびガス配管Ｐ２を、高圧ガスタンク１００に接続できる。つまり、高圧ガスタンク１００への接続対象となるガス配管についても、車両搭載前に車両搭載後の状態とできることから、タンク搭載のみならず、車両への配管固定作業も簡便となる。しかも、ガス配管は予め配管経路で屈曲していることから、ガス配管にその接続作業に際しての配管の湾曲・屈曲の必要性が低くなり、ガス配管に不用意な応力を残さないようにできる。
【００４５】
このように車両搭載前の状態においてガス配管Ｐ１およびガス配管Ｐ２を高圧ガスタンク１００に接続できるため、配管およびその接続箇所における水素ガスリークチェックなどの各種検査についても、車両搭載前の治具上で行うことができる。加えて、検査を治具上で行うため、ターンテーブルなどを用いた量産化が可能となるばかりか、リーク発見の際のその補修についても治具上において簡便に対処できる。更には、燃料電池スタックについても、車両搭載前に配管やタンクと共にアッシー化でき、搭載性や作業性に優れる。
【００４６】
また、本実施例の高圧ガスタンク１００では、タンク搭載に際してタンク外周に掛け渡すバンドが不要となるので、重量軽減が可能となる。
【００４７】
次に、他の実施例について説明する。図１２は図５相当図であり第２実施例のタンク延出ユニット１３０Ａの斜視図、図１３はタンク延出ユニット１３０Ａの装着の様子を示す説明図である。
【００４８】
図示するように、このタンク延出ユニット１３０Ａは、ライナー１２０の半円周分を超える円弧形状を有するライナー側プレート１３４Ａと、二つの固定プレート１３２を備える。二つの固定プレート１３２は、ライナー側プレート１３４Ａの円弧形状における直径に沿って、それぞれ外側に延びている。そして、このタンク延出ユニット１３０Ａは、ライナー側プレート１３４Ａをバネ鋼板から形成することで、ライナー側プレート１３４Ａを円弧開口箇所が開くよう外側に撓み可能としている。
【００４９】
このタンク延出ユニット１３０Ａは、図６におけるステップＳ１２０において、既述したタンク延出ユニット１３０に代わって高圧ガスタンク１００（詳しくは、内側補強層１２２ａ）の外周に装着される。この装着の際には、図１３に示すように、一旦、ライナー側プレート１３４Ａを外側に撓ませ、その後、ライナー側プレート１３４Ａが内側補強層１２２ａを密着して取り囲むようにして、タンク延出ユニット１３０Ａを装着する。その後は、図６におけるステップＳ１３０以降の手順で高圧ガスタンク１００が製造される。
【００５０】
上記した第２実施例のタンク延出ユニット１３０Ａを用いた高圧ガスタンク１００では、ライナー側プレート１３４Ａが取り囲む範囲においてライナー１２０を補強することができる。また、一つのタンク延出ユニット１３０Ａを装着することで、タンク中心軸を挟んだタンク両側の二つの固定プレート１３２を、タンク位置基準に対して位置決めした上でライナー側プレート１３４Ａからタンク外側に延ばすことができる。よって、タンク延出ユニット１３０Ａの装着の際に、タンク両側の固定プレート１３２同士の位置決めが不要となる。この結果、タンク延出ユニット１３０Ａの装着作業の簡略化を図ることができると共に、高圧ガスタンク１００をその両側で容易に固定できる。
【００５１】
図１４は第３実施例のタンク延出ユニット１３０Ｂをライナー１２０との関係を示しつつ斜視する斜視図である。図示するように、このタンク延出ユニット１３０Ｂは、ライナー１２０の軸方向に延びた長尺状のライナー側プレート１３４Ｂを備え、当該プレートの両端側において、固定プレート１３２を離間してライナー側プレート１３４Ｂから延ばして備える。このタンク延出ユニット１３０Ｂは、図６におけるステップＳ１２０において、既述したタンク延出ユニット１３０に代わって高圧ガスタンク１００（詳しくは、内側補強層１２２ａ）の外周に装着され、その後は、図６におけるステップＳ１３０以降の手順で高圧ガスタンク１００が製造される。
【００５２】
上記した第３実施例のタンク延出ユニット１３０Ｂを用いた高圧ガスタンク１００では、タンク中心軸を挟んだタンク両側にそれぞれタンク延出ユニット１３０Ｂを装着することで、タンク両側において、タンク軸方向に沿って離れた二つの固定プレート１３２を、タンク位置基準に対して位置決めした上でライナー側プレート１３４Ｂからタンク外側に延ばすことができる。よって、タンク両側にタンク延出ユニット１３０Ｂを装着する際に、タンク軸方向に沿って離れた固定プレート１３２同士の位置決めが不要となる。この結果、タンク延出ユニット１３０Ａの装着作業の簡略化を図ることができると共に、高圧ガスタンク１００をタンク軸方向に沿って離れた二つの固定箇所で容易に固定できる。
【００５３】
次に、また別の実施例について説明する。図１５は図４相当図であり第３実施例の高圧ガスタンク１００Ａを長手方向と交差して断面視する断面図、図１６はこの高圧ガスタンク１００Ａにおける製造過程の様子を模式的に示す説明図である。
【００５４】
図示するように、この高圧ガスタンク１００Ａは、図４に示した高圧ガスタンク１００と同様、タンク延出ユニット１３０をライナー１２０Ａを挟んでその両側に位置させつつ、タンク両側のタンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２を、タンク直径に沿って並ぶようにしてタンク外側に延ばしている。そして、高圧ガスタンク１００Ａは、ライナー１２０Ａを金属製とした上で、ライナー側プレート１３４を直にライナー１２０Ａの外表面に接触させている。つまり、図６の製造プロセスにおいて、ステップＳ１００で金属製のライナー１２０Ａの準備・セットを行った後、図６のステップＳ１１０を省略してステップＳ１２０以降の手順を進めることで、高圧ガスタンク１００Ａが製造される。
【００５５】
この場合、ステップＳ１２０ではライナー側プレート１３４を金属製のライナー１２０Ａの外表面に溶接してタンク延出ユニット１３０を装着し、ステップＳ１３０でのカーボン繊維ＣＦのＦ・Ｗを行う。この際、カーボン繊維ＣＦは、図１６に示すように、タンク延出ユニット１３０の装着されていない箇所では、ライナー１２０Ａの外表面に直接クロス状に巻回される。その一方、タンク延出ユニット１３０の装着箇所においては、既述したようにライナー側プレート１３４をその表面においてクロス状に巻回して、ライナー側プレート１３４を取り囲む。これにより、ライナー１２０Ａの外表面には補強層１２２が直接形成され、ライナー側プレート１３４は、ライナー１２０Ａの外表面に接触した状態で補強層１２２に埋没する。なお、こうしたＦ・Ｗにおいても、その前半において、タンク延出ユニット１３０の装着箇所を除く範囲についてのカーボン繊維ＣＦの巻回を、ライナー側プレート１３４の板厚に相当する分だけ、先行して行う。その後に、タンク延出ユニット１３０の装着箇所を含めてカーボン繊維ＣＦを巻回するようにしてステップＳ１３０でのＦ・Ｗを完了するようにすることもできる。
【００５６】
この高圧ガスタンク１００Ａでは、以下に説明するように、ガス充填時のタンク冷却を容易に図ることができる。この高圧ガスタンク１００Ａを搭載した車両１０では、その走行に伴い、タンク内のガスを加圧充填して補給する必要がある。こうしたガス充填の際には、高圧ガスタンク１００Ａのタンク内圧はガス充填に伴って上昇し、タンク内のガスは昇温する。金属製のライナー１２０Ａは、この昇温したガスに触れて昇温するが、その熱は、当該ライナーの外表面に接触した金属製のライナー側プレート１３４とこれから延びた金属製の固定プレート１３２にも伝搬する。固定プレート１３２は、タンク外側に延びて、外気やプラットフォームＦのタンク固定座１３への熱放出を図る。よって、上記した高圧ガスタンク１００Ａによれば、ガス充填の際のタンク冷却を特段の冷却機器を用いることなくタンク延出ユニット１３０を介して実行できる。つまり、高圧ガスタンク１００Ａによれば、タンク冷却のみならずコスト低減に寄与することができる。
【００５７】
次に、樹脂製のライナー１２０を用いた場合でのタンク冷却をもたらす高圧ガスタンク１００Ｂについて説明する。図１７は図１５相当図であり第４実施例の高圧ガスタンク１００Ｂを長手方向と交差して断面視する断面図である。
【００５８】
図示するように、この高圧ガスタンク１００Ｂにあっても、図４に示した高圧ガスタンク１００と同様、タンク延出ユニット１３０をタンク両側に位置させつつ、タンク両側のタンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２を、タンク直径に沿って並ぶようにしてタンク外側に延ばしている。そして、高圧ガスタンク１００Ｂでは、タンク延出ユニット１３０のライナー側プレート１３４を樹脂製のライナー１２０Ｂの内部に留まる部材として用いた点に特徴がある。つまり、高圧ガスタンク１００Ｂは、金属製のライナー側プレート１３４を樹脂製のライナー１２０Ｂの内部に留めた上で、金属製の固定プレート１３２をライナー側プレート１３４から樹脂製のライナー１２０および補強層１２２を貫通してタンク外側に延ばしている。固定プレート１３２は、ライナー貫通箇所に配設されたシール部材１３５により、ライナー１２０Ｂに対してシールされている。
【００５９】
この高圧ガスタンク１００Ｂの製造に際しては、図６のステップＳ１００において、金属製のタンク延出ユニット１３０を上記したようにシールした上で組み込んだ樹脂製のライナー１２０Ｂを準備する。高圧ガスタンク１００Ｂに用いる樹脂製ライナーは、両端において縮径されていることから、ライナー軸と交差して分割した分割ライナーをその開口側で接合して形成される。この際、それぞれの分割ライナーは、樹脂の射出成型手法にて形成され、両分割ライナーは、その接合箇所においてレーザー照射等により熱溶融されて、樹脂製ライナーを形成する。よって、分割ライナーの射出成型金型（分割金型）において、固定プレート１３２の貫通装着孔とシール部材１３５の装着凹所を形成するためのキャビティーを形成し、このキャビティーを有する射出成型金型を用いて分割ライナーを形成する。
【００６０】
その上で、この分割ライナーに、シール部材１３５を配設した上で、タンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２をその内側からライナー外側に突出させ、ライナー側プレート１３４をライナー内側に留めておく。この場合、ライナー側プレート１３４をライナー内壁に倣って湾曲させておくことで、ライナー側プレート１３４を、ライナー内壁に接触させてライナー内部に留めることができる。次いで、両分割ライナーをその接合箇所においてレーザー照射等により熱溶融して、樹脂製のライナー１２０Ｂを形成・準備する。この場合、固定プレート１３２の貫通装着孔の形成箇所は、ライナー完成品としての形態で、ライナー両側のタンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２が、ライナー直径に沿って並んでライナー外側（タンク外側）に延びる位置とされる。つまり、準備された樹脂製のライナー１２０Ｂは、その両側に固定プレート１３２をライナー直径に沿ってライナー外側に延ばしたものとなる。
【００６１】
このように固定プレート１３２を両側に延ばしたライナー１２０から高圧ガスタンク１００Ｂを製造するには、上記したように得た樹脂製のライナー１２０Ｂに対して、図６のステップＳ１１０とそれに続くステップ１２０とを省略してステップＳ１３０以降の手順を進める。この場合、ステップＳ１３０でのカーボン繊維ＣＦのＦ・Ｗでは、カーボン繊維ＣＦは、タンク延出ユニット１３０の固定プレート１３２が外側に延びていない箇所では、ライナー１２０Ｂの外表面に直接クロス状に巻回される。その一方、固定プレート１３２が外側に延びた箇所では、固定プレート１３２を避けつつ（図９参照）、固定プレート１３２をその基部側から取り囲んでライナー１２０Ｂの外表面においてクロス状に巻回する。これにより、図１７に示すように、ライナー１２０Ａの外表面に補強層１２２が直接形成され、この補強層１２２は、熱硬化性樹脂の熱硬化を経て、固定プレート１３２を取り囲んで固定する。固定プレート１３２は、補強層１２２の内部からタンク外側に延びる。
【００６２】
図１７に示す高圧ガスタンク１００Ｂでは、ライナー１２０Ｂを熱の伝搬性が低い樹脂製としても、以下に説明するように、ガス充填時のタンク冷却を容易に図ることができる。この高圧ガスタンク１００Ｂを搭載した車両１０でのガス充填であっても、高圧ガスタンク１００Ｂのガスは既述したようにガス充填に伴って昇温するが、ライナー１２０Ｂの内部に留まる金属製のライナー側プレート１３４は、昇温したガスに触れてその熱を金属製の固定プレート１３２に伝搬する。この結果、タンク外側に延びてタンク固定座１３に固定される固定プレート１３２による熱放出により、ガス充填の際のタンク冷却を特段の冷却機器を用いることなくタンク延出ユニット１３０を介して実行できる。また、ライナー１２０Ｂを既存の樹脂製の物としても、高温時のガス供給制限が緩和されるので、ガス充填を速やかに行うことができる。
【００６３】
本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の態様で実施可能である。例えば、上記した実施例では、高圧ガスタンク１００に前後・左右の４個のタンク延出ユニット１３０を設けたが、タンク重量に応じてタンク延出ユニット１３０の数を増減することもできる。
【００６４】
また、図１５に示した高圧ガスタンク１００Ａを、図１２に示すライナー側プレート１３４Ａを用いたものとすることもできる。車両１０におけるタンク搭載箇所は、後輪ＲＴの後方側に限らず、乗員シートの下方側等にすることもできる。
【００６５】
この他、上記の実施例では、タンクを挟んで位置する二つの固定プレート１３２がタンク両側で水平方向に突出するようにしたが、両固定プレート１３２がタンク両側においてタンク外周から接線方向に突出するようにすることもできる。また、二つの固定プレート１３２ともタンク中心軸から径方向に沿って突出するが、タンク外周回りにおいて所定の角度、例えば、９０度や１２０度の角度差を持って突出するようにすることもできる。
【００６６】
加えて、ライナー１２０の外表面にライナー側プレート１３４が入り込む凹所を設け、この凹所にライナー側プレート１３４を配置した上で、補強層１２２を形成することもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…車両
１２…凹所
１３…タンク固定座
１００、１００Ａ、１００Ｂ…高圧ガスタンク
１１０…バルブベース
１１２…配管コネクタ
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ…ライナー
１２２…補強層
１２２ａ…内側補強層
１２２ｂ…外側補強層
１２４…口金
１２６…セット金具
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ…タンク延出ユニット
１３２…固定プレート
１３４、１３４Ａ、１３４Ｂ…ライナー側プレート
１３５…シール部材
１３６…貫通孔
１４０…座金
１４２…固定ボルト
２１０…回転駆動部
２２０…リール
３００…タンク保持治具
３０２…保持プレート
３０４…保持ピン
３０６…湾曲腕
３１０…タンク保持腕
３１２…リフター装置
Ｆ…プラットフォーム
Ｐ１…ガス配管
Ｐ２…ガス配管
ＰＫ…固定金具
ＣＦ…カーボン繊維
ＲＴ…後輪
【図１】
2010276059.tif 000003
【図２】
2010276059.tif 000004
【図３】
2010276059.tif 000005
【図４】
2010276059.tif 000006
【図５】
2010276059.tif 000007
【図６】
2010276059.tif 000008
【図７】
2010276059.tif 000009
【図８】
2010276059.tif 000010
【図９】
2010276059.tif 000011
【図１０】
2010276059.tif 000012
【図１１】
2010276059.tif 000013
【図１２】
2010276059.tif 000014
【図１３】
2010276059.tif 000015
【図１４】
2010276059.tif 000016
【図１５】
2010276059.tif 000017
【図１６】
2010276059.tif 000018
【図１７】
2010276059.tif 000019