(57)【要約】【課題】衝突等が起きた際にもガス放出を行わないまま衝撃等への対処が可能なガス放出手法を提供する。【解決手段】高圧ガスタンク１０は、ドーム部１２に装着され、タンク内ガスの給排に関与するガス流路を有するタンクバルブ２０と、当該バルブに装着され、ガス流路からタンク外部に到るガス放出路を温度上昇に伴って閉塞状態から開放状態に推移させる溶栓部材３７を感温用突出体３２に有し、タンク内ガスを外部に放出するガス放出弁５０とを備える。ガス放出弁５０は、ガス放出路の閉塞状態を維持したまま、感温用突出体３２がドーム部１２のタンク周壁側に回転して傾くよう、感温用突出体３２をタンクバルブ２０に回転可能に装着させている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスタンクであって、
タンク周壁に装着され、タンク内ガスの給排に関与するガス流路を有するタンクバルブと、
該タンクバルブに装着され、前記ガス流路からタンク外部に到るガス放出路を温度上昇に伴って閉塞状態から開放状態に推移させる感温部を有し、前記タンク内ガスを前記ガス放出路を経て外部に放出するガス放出弁とを備え、
該ガス放出弁は、前記感温部を前記タンクバルブから突出した突出部の内部に備え、前記ガス放出路の閉塞状態を維持したまま、前記突出部が前記タンク周壁側に回転して傾くよう、前記突出部を前記タンクバルブに回転可能に装着させている
高圧ガスタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガスタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年になり、高圧ガスタンクの適用が広がり、高圧ガスタンクは、例えば、燃料電池と共に車両への搭載がなされている。このため、車両に起きる不測の事態への対処が種々進められている。例えば、車両の周辺において火災が全く発生しないわけではなく、こうした火災への対処が必要である。火災発生時には、タンク内の水素ガス等のタンク内ガスをできるだけ早期のうちに大気放出することが望ましいことから、タンク内ガスを放出する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。他方、衝突等により車両に力が加わった場合には、不用意にタンク内ガスを放出しないガス放出防止手法も提案されている（例えば、特許文献２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６９４１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−８５２２５号公報
【特許文献３】特開２００９−１５０５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガス放出を果たすガス放出弁であっても、衝突等により車両に加わる力は作用するが、ガス放出防止を図る弁（以下、ガス放出防止弁）とは、その目的が全く相違する。つまり、ガス放出防止弁では、衝突等への対処としてガス放出を行うことになるが、ガス放出弁では、衝突等が起きた際にもガス放出を行わないまま衝撃等への対処が必要となる。このため、ガス放出弁に、ガス放出防止弁の機構をそのまま適用できないことが実情であり、ガス放出弁についての衝撃等への対処が要請されるに到った。この他、温度上昇に伴うガス放出が可能な高圧ガスタンクのコンパクト化や軽量化、低コスト化、或いは高圧ガスタンクを用いた燃料電池車両や発電プラントとしての機器構成の簡略化や低コスト化を可能とすることも要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、高圧ガスタンクが提供される。この高圧ガスタンクは、タンク周壁に装着され、タンク内ガスの給排に関与するガス流路を有するタンクバルブと、該タンクバルブに装着され、前記ガス流路からタンク外部に到るガス放出路を温度上昇に伴って閉塞状態から開放状態に推移させる感温部を有し、前記タンク内ガスを前記ガス放出路を経て外部に放出するガス放出弁とを備える。該ガス放出弁は、前記感温部を前記タンクバルブから突出した突出部の内部に備え、前記ガス放出路の閉塞状態を維持したまま、前記突出部が前記タンク周壁側に回転して傾くよう、前記突出部を前記タンクバルブに回転可能に装着させている。上記形態の高圧ガスタンクでは、タンクの周囲で火炎が発生すれば、その火炎の熱を受けるガス放出弁の感温部にてガス放出路を開放状態に推移させ、タンク内ガスをガス放出路を経て外部に放出する。その一方、何らかの原因で高圧ガスタンクのタンクバルブに対してタンク軸方向外部から力が加わると、ガス放出防止弁は、その力を突出部にて受けることで、タンクバルブの装着箇所において突出部を回転させ、突出部はタンク周壁側に回転して傾く。こうして突出部が傾いても、突出部の感温部は火炎の熱を受けている訳ではないので、ガス放出弁は、ガス放出路を閉塞状態に維持したままであって、その開放を招かない。この結果、上記形態の高圧ガスタンクによれば、衝突等が起きた際にもガス放出を行わないまま衝撃等への対処が可能となる。この場合、突出部を、タンクバルブへの装着箇所からタンクバルブの装着箇所のタンク周壁までの隔たりより長くすれば、ガス放出弁は、突出部をタンク周壁に支えられて傾いたままとする。
【０００７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池搭載車両としての構成の他、工場や店舗或いは住居等に設置した燃料電池と高圧ガスタンクとを含んだ発電プラントとして構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態としての高圧ガスタンク１０の外観を一部拡大して概略的に示す説明図である。
【図２】高圧ガスタンク１０が有するタンクバルブ２０の周辺を側面視して示す説明図である。
【図３】ガス放出弁５０のガス放出弁構成材３０をタンクバルブ２０と共に図２の３−３線に沿って断面視して概略的に示す説明図である。
【図４】ガス放出弁構成材３０をタンクバルブ２０と共に図２の４−４線に沿って断面視して概略的に示す説明図である。
【図５】ガス放出弁５０における流路開放の様子を模式的に示す説明図である。
【図６】タンク軸方向外側から外力が加わった際の対処の様子を斜視にて示す説明図である。
【図７】タンク軸方向外側から外力が加わった際の対処の様子を側面視して示す説明図である。
【図８】他の実施形態の高圧ガスタンク１０Ａの要部たるタンクバルブ２０Ａを外力が加わった際の対処の様子と合わせて説明する説明図である。
【図９】感温用突出体３２にて温度上昇に伴うタンク内ガス放出を図るようにしたガス放出弁構成材３０Ａを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としての高圧ガスタンク１０の外観を一部拡大して概略的に示す説明図、図２は高圧ガスタンク１０が有するタンクバルブ２０の周辺を側面視して示す説明図である。
【００１０】
高圧ガスタンク１０は、図示しない中空の円筒形状の長尺樹脂容器をライナーとし、ライナー外周表面に繊維強化層を有する。この繊維強化層は、高強度の炭素繊維やガラス繊維等をフィラメントワインディング法（ＦＷ法）にて巻回して、繊維を熱硬化性樹脂で硬化させて形成される。こうして繊維強化された高圧ガスタンク１０は、水素ガスを最大７０ＭＰａという高圧で貯留する。高圧ガスタンク１０は、タンク長手方向の一方のドーム部１２の頂上に、タンクバルブ２０と、ガス放出弁５０とを備える。タンクバルブ２０は、タンク内から延びるガス流路２２を備え、当該流路に接続された図示しない供給管路および充填管路と共に、高圧ガスタンク１０の水素ガスの給排に関与する。この他、タンクバルブ２０は、一端側から延びたガード部２４を備え、このガード部２４により、ガス放出弁５０が有する後述のガス放出弁構成材３０のベース３１をタンク軸方向外側から覆う。
【００１１】
次に、ガス放出弁５０について、タンクバルブ２０との関係を含めて説明する。図３はガス放出弁５０のガス放出弁構成材３０をタンクバルブ２０と共に図２の３−３線に沿って断面視して概略的に示す説明図、図４はガス放出弁構成材３０をタンクバルブ２０と共に図２の４−４線に沿って断面視して概略的に示す説明図である。図示するように、ガス放出弁５０は、ガス放出弁構成材３０と、タンクバルブ２０の内部に形成したガス放出路５２（図４参照）を備える。ガス放出弁構成材３０は、タンクバルブ２０の一端側に装着され、ベース３１と感温用突出体３２とを備える。ベース３１は、凸部３３とネジ案内孔３４（図２参照）とを備える。凸部３３は、図示しないオーリングを介してタンクバルブ２０の嵌合孔２１に気密に嵌合され、ベース３１を後述の感温用突出体３２と共に嵌合孔２１の軸回りに回転自在とする。ネジ案内孔３４は、嵌合孔２１を中心とする円弧状に形成され、タンクバルブ２０へのベース３１の固定に用いられる。
【００１２】
感温用突出体３２は、ベース３１にて挟持されるようにして当該ベースから延びてタンクバルブ２０から図におけるタンク上方側に突出し、孔付ボルト３５にてベース３１と共にタンクバルブ２０にネジ止め固定される。この場合、孔付ボルト３５は、ネジ案内孔３４を貫通してタンクバルブ２０に螺合され、締め付けトルクも調整されている。よって、感温用突出体３２は、ドーム部１２のタンク周壁側に回転して傾くよう、ベース３１と共にタンクバルブ２０に回転可能に装着される。この際の回転中心は、タンクバルブ２０の嵌合孔２１となる。また、感温用突出体３２は、その回転中心からの突出長Ｌｓ（図２参照）が、タンクバルブ２０の装着箇所であるドーム部１２のタンク周壁までの離間距離Ｄｓ（図１参照）より長くされている。
【００１３】
この他、感温用突出体３２は、キャップ３６と、溶栓部材３７と、保持シャフト３８と、スプリング３９と、閉塞維持用鋼球４０と、シャフト案内孔４１と、逃げ孔４２と、キャップ保持孔４３とを備える。キャップ３６は、溶栓部材３７を収容した上で、感温用突出体３２の上端に螺合される。溶栓部材３７は、タンク周囲（詳しくは、バルブ周囲）が通常の水素ガス供給状況下で想定される温度より高い所定温度（例えば、１１０℃）に晒されると溶融する合金から形成されている。保持シャフト３８は、Ｔ字状をなし、その鍔部に貫通孔３８ｈを有する。この保持シャフト３８は、シャフト部先端（図における下端）をシャフト案内孔４１に挿入してキャップ保持孔４３の内部に位置し、キャップ保持孔４３に収容されたスプリング３９の付勢力を受けて、溶栓部材３７を押し上げる。シャフト案内孔４１は、図３に示すように、キャップ保持孔４３の下端から凸部３３の先端に掛けて屈曲して形成され、その屈曲部に逃げ孔４２を有する。閉塞維持用鋼球４０は、スプリング３９の付勢力を受けた保持シャフト３８のシャフト下端で押される。
【００１４】
ガス放出弁５０は、上記のガス放出弁構成材３０に加え、タンクバルブ２０の側に、ガス放出路５２と、分岐ガス放出路５４と、ガス放出弁体シャフト５６と、後端シャフト５７と、シールリング５８と、オーリング５９とを備える。ガス放出路５２は、高圧ガスタンク１０のタンク内と連通したタンクバルブ２０のガス流路２２から嵌合孔２１の底部まで延び、その経路途中で分岐ガス放出路５４を分岐させる。分岐ガス放出路５４は、図４に示すように、ガス放出路５２から分岐してガード部２４に沿って屈曲しガード部２４の端面のガス放出口５４ｓまで延びる。ガス放出弁体シャフト５６は、ガス放出路５２に挿入され、タンクバルブ２０のガス流路２２からガス放出路５２に入り込んだタンク内の水素ガスの圧力を受けて、後端シャフト５７を閉塞維持用鋼球４０に押し当てる。閉塞維持用鋼球４０は、このガス放出弁体シャフト５６の後端シャフト５７による側方からの押し当てと、保持シャフト３８による上方からの押し当てとにより、シャフト案内孔４１の屈曲部に位置する。ガス放出弁体シャフト５６は、図３と図４における左端側に、シールリング５８とオーリング５９とを保持し、シールリング５８にて、分岐ガス放出路５４を閉塞し、オーリング５９にて、ガス放出路５２を閉塞する。こうした構成を有するガス放出弁５０は、図３および図４に示す溶栓部材３７の未溶融時には、タンクバルブ２０のガス流路２２からタンク外部に到るガス放出路５２と分岐ガス放出路５４とを閉塞状態に維持する。
【００１５】
その一方、ガス放出弁５０は、溶栓部材３７が溶融すると、次のようにしてガス放出を図る。図５はガス放出弁５０における流路開放の様子を模式的に示す説明図である。なお、説明の便宜上、図５では、ガード部２４に沿って延びる分岐ガス放出路５４を、ガス放出路５２から屈曲して示している。図示するように、溶栓部材３７が溶融すると、その溶融した溶栓部材３７は、保持シャフト３８の貫通孔３８ｈからキャップ保持孔４３に流れ落ち、保持シャフト３８は、スプリング３９の付勢力を受けて持ち上がる。そうすると、閉塞維持用鋼球４０は、保持シャフト３８による上方からの押し当てから開放され、後端シャフト５７による側方からの押し当てを受けるだけとなる。後端シャフト５７による側方からの押し当ては、閉塞維持用鋼球４０のセンターより下方側でなされるので、閉塞維持用鋼球４０は、キャップ保持孔４３から延びたシャフト案内孔４１に沿って持ち上がる。よって、ガス放出弁体シャフト５６は、後端シャフト５７が逃げ孔４２に入り込むまでタンク内ガス圧に押されて移動する。これにより、ガス放出弁５０は、それまでシールリング５８により閉塞されていた分岐ガス放出路５４をガス放出路５２と連通させ、ガス流路２２に繋がるガス放出路５２を、分岐ガス放出路５４を介して開放状態に推移させ、高圧ガスタンク１０の水素ガスをガス放出路５２および分岐ガス放出路５４を経て大気に放出する。つまり、ガス放出弁構成材３０を有するガス放出弁５０は、タンクバルブ２０のガス流路２２からタンク外部に到るガス放出路５２および分岐ガス放出路５４を温度上昇に伴って閉塞状態から開放状態に推移させる溶栓部材３７を、タンクバルブ２０から突出した感温用突出体３２に備え、タンク周囲温度（バルブ周囲温度）の上昇に伴う溶栓部材３７の溶融により、ガス放出路５２および分岐ガス放出路５４を閉塞状態から開放状態に推移させて高圧ガスタンク１０の水素ガスを大気に放出する。
【００１６】
以上説明した本実施形態の高圧ガスタンク１０によれば次の利点がある。図６はタンク軸方向外側から外力が加わった際の対処の様子を斜視にて示す説明図、図７はタンク軸方向外側から外力が加わった際の対処の様子を側面視して示す説明図である。
【００１７】
本実施形態の高圧ガスタンク１０では、その周囲で火炎が発生すれば、その火炎の熱を受ける感温用突出体３２の溶栓部材３７の溶融を経て、分岐ガス放出路５４を開放状態に推移させ（図５参照）、タンク内の水素ガスを分岐ガス放出路５４を経て外部に放出する。この場合、本実施形態の高圧ガスタンク１０は、溶栓部材３７をタンクバルブ２０から突出した感温用突出体３２の先端に有するので、火災がタンクバルブ２０の装着側とは反対側で起きたとしても、早期のうちに溶栓部材３７の溶融を起こして、ガス放出を図ることができる。その一方、何らかの原因でタンクバルブ２０に対してタンク軸方向外部から外力が加わると、図６および図７に示すように、ガス放出弁構成材３０を有するガス放出弁５０は、その外力をガス放出弁構成材３０の感温用突出体３２にて受けて、感温用突出体３２を嵌合孔２１を中心に回転させる。これにより、感温用突出体３２は、ドーム部１２のタンク周壁側に回転して傾く。こうして感温用突出体３２が傾いても、感温用突出体３２の溶栓部材３７は火炎の熱を受けて溶融する訳ではないので、ガス放出弁５０は、ガス放出路５２を閉塞状態に維持し、開放しない。この結果、本実施形態の高圧ガスタンク１０によれば、衝突等が起きて外力がタンクバルブ２０にタンク軸方向外側から作用しても、ガス放出を行わないまま衝撃等に伴う外力への対処が可能となる。勿論、火炎に対しては、支障なく、速やかなガス放出を図ることができる。また、外力が消失した後には、感温用突出体３２をタンクバルブ２０から上方に延びるように、ベース３１と共に元の姿勢（図１参照）に戻せばよく、簡便である。
【００１８】
本実施形態の高圧ガスタンク１０では、感温用突出体３２の突出長Ｌｓをドーム部１２のタンク周壁までの離間距離Ｄｓ（図７参照）より長くした。このため、ガス放出弁５０は、その有するガス放出弁構成材３０における感温用突出体３２をドーム部１２のタンク周壁に支えられて傾いたままとする。高圧ガスタンク１０は、ドーム部１２にあってもＦＷ法にて繊維強化されているので、本実施形態の高圧ガスタンク１０によれば、感温用突出体３２を傾斜したまま強固に支えて、感温用突出体３２の溶栓部材３７の損壊、例えば飛び出し等を抑制できる。
【００１９】
本実施形態の高圧ガスタンク１０では、タンクバルブ２０の一端側から延びたガード部２４により、ガス放出弁構成材３０のベース３１をタンク軸方向外側から覆う。このため、本実施形態の高圧ガスタンク１０によれば、タンク軸方向外側から加わった外力からベース３１を、延いてはベース３１の回転軸支部位の損傷を抑制できる。ガード部２４よりも高い箇所にてタンク軸方向外側から加わった外力に対しては、既述したように感温用突出体３２をドーム部１２の側に回転させて、外力への対処を図ることができる。
【００２０】
次に、他の実施形態の高圧ガスタンクについて説明する。図８は他の実施形態の高圧ガスタンク１０Ａの要部たるタンクバルブ２０Ａを外力が加わった際の対処の様子と合わせて説明する説明図である。
【００２１】
図示するように、この実施形態では、タンクバルブ２０Ａは、ガード部２４Ａを感温用突出体３２の上端近傍までの高さで備え、感温用突出体３２よりタンク軸側に隆起部２４Ｂを備える。隆起部２４Ｂは、感温用突出体３２の外周壁と接触した上で、ガード部２４Ａと同じ高さまで延び、ガード部２４Ａと一体となって感温用突出体３２を取り囲む。よって、この実施形態のタンクバルブ２０Ａを有する高圧ガスタンク１０Ａによれば、タンク軸方向外側からの外力によるベース３１の損傷を、ガード部２４Ａにより広い範囲に亘って抑制できる。また、この実施形態のタンクバルブ２０Ａを有する高圧ガスタンク１０Ａによれば、隆起部２４Ｂにより、タンク軸に交差する方向から感温用突出体３２に加わった外力を受け止めることで、この外力による感温用突出体３２の損傷を抑制できる。
【００２２】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００２３】
上記の実施形態の高圧ガスタンク１０では、感温用突出体３２を、タンクバルブ２０からタンク上方側に突出したが、これに限らない。感温用突出体３２を、ベース３１に立設した上で、タンク軸に向かうようタンクバルブ２０から延ばすようにしてもよい。そして、ベース３１からの立設箇所において、感温用突出体３２をドーム部１２のタンク周壁の側に傾動できるよう、ベース３１に装着してもよい。
【００２４】
この他、上記の実施形態の高圧ガスタンク１０では、感温用突出体３２の先端に配設した溶栓部材３７をガス放出路５２の開放に用いるに当たり、感温用突出体３２については、ガス放出路を形成しないようにしたが、これに限らない。例えば、感温用突出体３２を、溶栓部材３７を備えた上で、タンク内ガスの放出に用いるようにしてもよい。図９は感温用突出体３２にて温度上昇に伴うタンク内ガス放出を図るようにしたガス放出弁構成材３０Ａを示す説明図である。
【００２５】
図示するように、この実施形態のガス放出弁構成材３０Ａは、既述したシャフト案内孔４１に代えて屈曲貫通孔４１Ａを備え、溶栓部材３７を収容するキャップ３６Ａに、貫通孔３６ｈを備える。屈曲貫通孔４１Ａは、シャフト案内孔４１と同様に、キャップ保持孔４３の下端から凸部３３の先端に掛けて屈曲して形成され、タンクバルブ２０の側のガス放出路５２と連通し、ガス放出路５２の一部として機能する。溶栓部材３７は、円錐台形状とされ、図示しないＣリングにてキャップ３６Ａに収容・保持される。この溶栓部材３７は、非溶融時において、タンクバルブ２０のガス流路２２からガス放出路５２を経て屈曲貫通孔４１Ａに入り込んだタンク内の水素ガスの圧力を受けて、貫通孔３６ｈを閉塞する。この場合、貫通孔３６ｈの周囲にオーリングを装着しておくことで、溶栓部材３７による気密性は高まる。この実施形態のガス放出弁構成材３０Ａを有する高圧ガスタンク１０であっても、既述したように感温用突出体３２のドーム部１２の側への回転により外力に対して対処できるほか、火災発生時の温度上昇に伴う溶栓部材３７の溶融を経て、感温用突出体３２の屈曲貫通孔４１Ａから高圧ガスタンク１０の水素ガスを外部に放出できる。
【符号の説明】
【００２６】
１０、１０Ａ…高圧ガスタンク
１２…ドーム部
２０、２０Ａ…タンクバルブ
２１…嵌合孔
２２…ガス流路
２４、２４Ａ…ガード部
２４Ｂ…隆起部
３０、３０Ａ…ガス放出弁構成材
３１…ベース
３２…感温用突出体
３３…凸部
３４…ネジ案内孔
３５…孔付ボルト
３６、３６Ａ…キャップ
３６ｈ…貫通孔
３７…溶栓部材
３８…保持シャフト
３８ｈ…貫通孔
３９…スプリング
４０…閉塞維持用鋼球
４１…シャフト案内孔
４１Ａ…屈曲貫通孔
４２…逃げ孔
４３…キャップ保持孔
５０…ガス放出弁
５２…ガス放出路
５４…分岐ガス放出路
５４ｓ…ガス放出口
５６…ガス放出弁体シャフト
５７…後端シャフト
５８…シールリング
５９…オーリング
Ｌｓ…突出長
Ｄｓ…離間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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