(57)【要約】【課題】水素ガスを急速充填した場合であっても、容器内の温度を抑制すると共に、予めの水素の冷却を不要とする水素貯蔵用容器を提供すること。【解決手段】水素ガスの透過を抑制するライナーと、ライナーの外側に配置され、耐圧性を強化させるための繊維強化樹脂部とを有し、少なくとも大気圧よりも高い圧力を有する水素ガスが前記ライナーに囲まれた内部空間に充填されるようにした水素貯蔵用容器であって、前記ライナーは、その厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であって、かつ１０Ｗ／ｍＫ未満となるように、樹脂に熱伝導性充填材を配合して形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
2014020440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスの透過を抑制するライナーと、前記ライナーの外側に配置され、耐圧性を強化させるための繊維強化樹脂部とを有し、少なくとも大気圧よりも高い圧力を有する水素ガスが前記ライナーに囲まれた内部空間に充填されるようにした水素貯蔵用容器であって、
前記ライナーは、その厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であって、かつ１０Ｗ／ｍＫ未満となるように、樹脂に熱伝導性充填材を配合して形成されている
ことを特徴とする水素貯蔵用容器。
【請求項２】
前記水素ガスは、金属製のボス部を介して前記内部空間に充填されるようになっており、
前記ライナーは、前記ボス部に隣接する領域の厚みが、その他の領域の厚みに比べて大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵用容器。
【請求項３】
前記ライナーは、成型した複数の成型体どうしを溶融接合して形成されており、
前記溶融接合した部分は、前記水素ガスを急速充填した際に、ライナーの表面温度が最も低い領域に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の水素貯蔵用容器。
【請求項４】
前記ライナーの胴部領域は、曲げ強度が１２５ＭＰａ以上、曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上である場合において、５ｍｍ以上の厚みとされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の水素貯蔵用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスを収容する容器、特に、水素ガスを急速充填することが求められる水素貯蔵用容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２排出問題を解決すると共に、ガソリン自動車と同様の燃料補給時間と走行距離の実現が可能な燃料電池自動車は、今後の新たな自動車として期待されている。
この燃料電池自動車は、燃料電池と、水素ガスが充填された水素貯蔵用容器とを車両に搭載するものであり、水素貯蔵用容器に充填された水素ガスを燃料電池に適宜供給して発電・走行するようになっている。
【０００３】
この点、水素ガスは非常に軽くて燃焼性が高く、酸素と反応して爆発を起こすため、水素貯蔵用容器には水素ガスの漏洩等に十分な配慮が必要である。また、水素貯蔵用容器は車両に搭載されるため、強度や重量などにも考慮しなければならない。
そのため、現在、考えられている有用な水素貯蔵用容器として、軽量な樹脂を利用した容器がある。この容器は、水素ガスの透過を抑制するバリア層としての役割を果たす樹脂製のライナーと、このライナーの外面を覆い、強度を確保するためのＦＲＰ層とを有し、圧縮した水素ガスが容器内に収容されるようになっている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３２２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両に搭載する水素貯蔵用容器については、一回の水素ガスの充填で長距離走行が可能となり、さらに、水素ガスの充填時間をガソリンと同様、短時間で済ませるようにしなければならない。このため、水素貯蔵用容器には、長距離走行に必要な量を有する圧縮された水素ガスを短時間（約３〜５分）で急速充填する必要がある。
ところが、水素ガスは急速充填すると、窒素等の他のガス等とは異なり、水素供給開始後、容器内の温度が急激に上昇し、その後、緩やかに温度が降下し始めることが分かっている。
【０００６】
そうすると、急速充填時に容器内の温度も高くなり、容器素材の劣化という安全設計上の大きな問題になる。また、高圧ガス保安協会などの技術基準でも、容器の耐久性を考慮して、容器内温度が８５℃以下となるように定められている。
従って、現状では、水素を供給する外部の水素ステーション等で、予め水素を冷却した上で、それを水素貯蔵用容器に充填して、容器内の温度が８５℃を超えないようにするプレクールという手法を取ることが考えられている。
しかし、このプレクールをすると、水素ステーションの冷却設備の投資費用が高くなって、燃料自動車の普及を阻害する要因ともなってしまう。
【０００７】
本発明は上記課題を解消するためのものであり、水素ガスを急速充填した場合であっても、容器内の温度を抑制すると共に、予めの水素の冷却を不要とする水素貯蔵用容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、請求項１の発明によれば、水素ガスの透過を抑制するライナーと、前記ライナーの外側に配置され、耐圧性を強化させるための繊維強化樹脂部とを有し、少なくとも大気圧よりも高い圧力を有する水素ガスが前記ライナーに囲まれた内部空間に充填されるようにした水素貯蔵用容器であって、前記ライナーは、その厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であって、かつ１０Ｗ／ｍＫ未満となるように、樹脂に熱伝導性充填材を配合して形成されている水素貯蔵用容器により達成される。
【０００９】
請求項１の構成によれば、水素ガスの透過を抑制するライナーと、ライナーの外側に配置され、耐圧性を強化させるための繊維強化樹脂部とを有しているため、水素ガスの漏洩防止と強度確保などが可能となる。
また、このライナーは、樹脂に熱伝導性充填材を配合して形成されているため、軽量に形成することができ、さらに、熱伝導性充填材により、急速充填の際に上昇した容器内側の温度を吸収して放熱性を向上させることができる。
そして、ライナーは厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上、１０Ｗ／ｍＫ未満とされている。ここで、熱伝導性充填材を配合したライナーは、その厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であると大きな優位性が見られことが分かった。また、厚み方向の熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上になると、それ以上熱伝導率を上げても略意味がなく、却って、熱伝導性充填材を多くする分、値段が高くなり、また、圧力サイクルに伴う疲労やリークパスの生じる恐れが生じる。従って、ライナーの厚み方向の熱伝導率を１Ｗ／ｍＫであって、かつ１０Ｗ／ｍＫ未満にして、初めて支障のない有効な放熱が可能となる。
【００１０】
また、好ましくは、前記水素ガスは、金属製のボス部から前記内部空間に充填されるようになっており、前記ライナーは、前記ボス部に隣接する領域の厚みが、その他の領域の厚みに比べて大きいことを特徴とする。
そうすると、ボス部は金属製であるため、ライナーに静電気が蓄積されたとしても、このボス部から車両の配管等の金属部を介して地上への放電が可能となり、静電気による発火を防止できる。
ここで、ボス部の静電気の局所放電により、ライナーの電気の放散ルートにピンホールが生ずる恐れがあり、ピンホールがあるとライナーの水素ガス透過性能に問題が生じる。ところが、本発明では、ライナーはボス部に隣接する領域の厚みが、その他の領域の厚みに比べて大きく、電気の放散ルートの可能性が高い領域のライナーの厚みが大きくなっている。したがって、ピンホールの成否はライナーの厚さに依存するため、ピンホールの形成を有効に防止できる。
【００１１】
また、好ましくは、前記ライナーは、成型した複数の成型体どうしを溶融接合して形成されており、前記溶融接合した部分は、前記水素ガスを急速充填した際に、ライナーの表面温度が最も低い領域に配置されていることを特徴とする。なお、ここに言う「ライナーの表面温度」とは内部空間に露出した面の温度を指す。
従って、水素ガスの急速充填時において、複数の成型体どうしを溶融接合した部分に与える悪影響を抑制できる。すなわち、水素ガスの急速充填の際、容器内面は急激に加熱されるため、特に、複数の成型体どうしを溶融接合した部分に突起等の異形状部が生じていたり、接合度合いが弱かったりすると、急速充填の程度や圧力サイクル等によって、当該接合部が損傷等してしまう恐れがある。しかし、本発明では、溶融接合した部分は、水素ガスを急速充填した際に、ライナーの表面温度が最も低い領域に配置されているため、過酷な加熱が抑制されることになる。
【００１２】
また、好ましくは、前記ライナーの胴部領域は、曲げ強度が１２５ＭＰａ以上、曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上である場合において、５ｍｍ以上の厚みとされていることを特徴とするため、ライナーが座屈変形することを防止できる。
すなわち、ライナーは水素が全く透過しないわけではなく、ライナーと繊維強化樹脂部との間には水素ガスが蓄積することがある。この際、内部空間が高圧水素雰囲気下（例えば７０ＭＰａ）に耐えられる容器において、その容器内の圧力が低下すると、界面に蓄積した水素が膨張して、繊維強化樹脂部に比べて剛性の低いライナーが内側に曲がる座屈変形が生ずる。さらに、この座屈変形が繰り返し起きると、ライナーが劣化して水素の漏洩が生じてしまう。そこで、燃料電池自動車に搭載することが想定されている最高７０ＭＰａの高い圧力と、圧縮水素自動車燃料装置用容器の技術基準（ＪＡＲＩＳ００１）で定められた最低容器充填圧力である２ＭＰａを、繰り返し容器に与えて実験したところ、ライナーの胴部領域が５ｍｍ以上の場合は、座屈現象が生じないことが分かった。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明は、水素ガスを急速充填した場合であっても、容器内の温度を抑制すると共に、予めの水素の冷却を不要とする水素貯蔵用容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の水素貯蔵用容器の好ましい実施形態の構成を示す正面図。
【図２】ライナーの熱伝導率の違いにおける胴部の各位置の最高温度を表す図。
【図３】熱伝導率が異なる４種類のライナーを用いた場合において、胴部中央の壁面内の厚み方向の各部位の熱伝達状況を表す図。
【図４】熱伝導率が異なる４種類のライナーを用いた場合において、水素ガスを急速充填している最中の容器内の温度変化を示す図。
【図５】水素ガスの急速充填時における容器内の温度分布図。
【図６】ライナーの座屈現象とライナーの厚みとの関係を表した図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
尚、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。
図１は、本発明の水素貯蔵用容器１０の好ましい実施形態を示す正面図であり、理解の便宜のため、ボス部２０側の半体を切り欠いて図示している。
【００１６】
図１に示すように、水素貯蔵用容器（以下、「容器」という）１０は、少なくとも大気圧を越える圧力状態で水素ガスを貯蔵するタンクであり、特に、本実施形態の場合は、燃料電池自動車（ＦＣＶ）の燃料電池に水素を供給するために車両に搭載されることを想定して形成されている。
すなわち、（１）車両では水素は概ね常温下にあるために液化が不可能である。（２）また、一回の容器１０への水素ガスの充填でガソリン車と同様の走行距離を確保する必要性がある。（３）また、容器１０への水素ガスの充填はガソリン車と同様に短時間で行える必要性がある。
このような状況の下、容器１０は、数Ｋｇの水素ガス量を数分で急速充填し、充填後の容器１０内の水素ガス雰囲気の圧力が高いこと（本実施形態では最高７０ＭＰａ）に対応できる剛性・疲労性・温度・水素漏洩性が確保できるようになっている。
なお、容器１０は車両の台ＳＴに横倒しに搭載され、その台ＳＴに金属製ベルト等で固定されるようになっている。
以下、具体的に容器１０を説明する。
【００１７】
容器１０は、胴部１０ａ、肩部１０ｂ、首部１０ｃ、及び底部１０ｄを有し、全体が筒状（本実施形態では胴部１０ａが円筒状、肩部１０ｂ及び底部１０ｄがドーム状）であって、その内側に密閉すべき内部空間Ｓ１を有している。また、容器１０は首部１０ｃと底部１０ｄを結ぶ距離Ｌ１が最も長く、例えば４０リットルの容量とされている。なお、本発明の内部空間Ｓ１の容量は特定の容量に限られるものではない。
胴部１０ａ、肩部１０ｂ、及び底部１０ｄはタンク本体１２を構成し、首部１０ｃはボス部２０を構成している。
タンク本体１２は、ライナー１４の外面に繊維強化樹脂部１６を形成して、概ね二層構造とされている。なお、繊維強化樹脂部１６は、ライナー１４の外面の全域を覆うように形成されている。
【００１８】
ライナー１４は、容器１０の気密性を確保するためのもので、収容した水素ガスの透過を抑制するガスバリア層としての役割を果たし、ボス部２０の開口部２０ａを除く内面全体に膜状に設けられている。なお、容器１０のガス透過率は２×１０−１６ｍｏｌ／ｍ２・Ｓ・Ｐａ以下となるように設定されている。
ライナー１４は、車両への搭載を考慮して、金属よりも軽い樹脂を主材としており、比較的大きな容器であっても容易に形成できるように、射出成型により複数（本実施形態では２つ）の成型体１４ａ，１４ｂを形成した後、この複数の成型体１４ａ，１４ｂどうしを接合している。なお、接合の方法としては周知の熱溶着方法を用いることができ、例えば、熱板溶着法、振動溶着法、超音波溶着法が可能である。図１の内側に突出した突起部はこの溶融接合部２５であり、本実施形態の溶融接合部２５は中央領域（胴部１０ａの長手方向の中央領域）に形成されている。
このライナー１４については後で詳細に説明する。
【００１９】
繊維強化樹脂部１６は、容器１０の所要の耐圧性（機械的強度）を確保するための層であり、この層に用いられる繊維強化樹脂はＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）とも呼ばれ、繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料であり、本実施形態では、炭素繊維を強化繊維としたＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）が用いられている。
このＣＦＲＰは、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂が含浸された炭素繊維束を、例えばヘリカル巻層及びフープ巻層を有するようにライナー１４に巻き付け、樹脂を熱硬化することによって形成されている。
また、本実施形態では、ＣＦＲＰからなる繊維強化樹脂部１６の表面に、ガラス繊維を強化繊維としたＧＦＲＰを被膜するように設けて、容器保護層１７を形成している。
さらに、肩部１０ｂにはパッド等からなる衝撃保護層１８が形成されている。
【００２０】
ボス部２０は容器１０の首部１０ｃを構成するものであり、水素ガスの供給・放出口となり、口金部とも呼ばれる。すなわち、このボス部２０にはバルブＢＮが螺合等され、そのバルブＢＮを介してプレクールされていない水素ガスが充填される。
このボス部２０は、ライナー１４に埋め込まれた鍔状部２２を有し、ライナー１４を成型する際にインサート成型して取り付けられる。
ボス部２０はアースとしての役割も兼ねられるように金属製とされている。すなわち、ライナー１４には静電気が溜まるため、この静電気による水素ガスの発火を防止するため、ライナー１４に接続した金属となっている。そして、例えば金属製のバルブＢＮをボス部２０に接続した際、バルブＢＮや車両の金属部分を介して地上へ放電される。
【００２１】
本実施形態の容器１０は以上のように構成され、ライナー１４については、さらに次の特徴を有している。
〔ライナーの熱伝導率〕
先ず、ライナー１４は、樹脂に熱伝導性充填材を配合して形成され、高い熱伝導率を有することを特徴としている。
樹脂は射出成型を容易とする熱可塑性樹脂が好ましく、本実施形態ではポリアミド樹脂を用いている。ポリアミド樹脂には、ラクタムやアミノカルボン酸の重合またはジアミンとカルボン酸の重縮合によって得られるホモポリアミドおよびコポリアミド、並びにこれらの混合物が挙げられ、好ましい例として、ポリドデカミド（ナイロン１２）、ポリカプラミド（ナイロン６）が挙げられる。
【００２２】
そして、このような樹脂に配合された熱伝導性充填材としては、熱伝導率の高い材料であれば、窒化ホウ酸、窒化ケイ素、炭化ケイ素、黒鉛等であってもよいが、本実施形態では、高熱伝導率と機械的強度の双方の向上を図るため、炭素繊維を用いている。具体的には、炭素繊維の中でも、約５００Ｗ／ｍＫ以上（例えば、５４０Ｗ／ｍＫ）の高い熱伝導率を備えているものを利用し、この炭素繊維の体積比率が約１１．３〜約４３．６５％となるように配合している。
【００２３】
このようにして、ライナー１４の熱伝導率は高く形成され、厚み方向では１Ｗ／ｍＫ以上であって、かつ１０Ｗ／ｍＫ未満の熱伝導率を発揮し、優れた放熱性を発揮するようになっている。
なお、ライナー１４は、熱伝導率を高めても耐衝撃性能が低下しないように、特開２００９−２９２８８９号公報に記載されている樹脂を用いてもよく、ポリアミド樹脂と黒鉛系充填材（例えばピッチ系炭素繊維等の黒鉛化炭素繊維）とアラミド繊維とを含有し、ポリアミド樹脂と黒鉛系充填材との質量比が１５／８５〜６０／４０であり、アラミド繊維の含有量がポリアミド樹脂と黒鉛系充填材との合計１００質量部に対して、３〜２０質量部であると好ましい。
【００２４】
図２〜図４はライナーの水素ガス急速充填時における優れた放熱性を説明するための図である。なお、水素ガスの急速充填とは、所要の走行距離が可能な１回の充填を数分間で行えることを意味し、例えば約５００ｋｍの走行が可能なように、約５Ｋｇの水素を約３分間で充填する場合である。また、図２〜図４はシミュレーションにより得たグラフであるが、その結果については、いくつかの異なる熱伝導率を有する複数のライナーを用いて実証している。
【００２５】
先ず図２について説明する。
図２は、ライナーの熱伝導率の違いにおける容器胴部の各位置の最高温度（水素ガスの急速充填開始から凡そ１８０秒後の温度）を表しており、Ｔｆはライナーよりも少し内側の個所（図１のＴｆの個所）、Ｔｉはライナーの表面（図１のＴｉの個所）、Ｔｍはライナーと繊維強化樹脂部との界面（図１のＴｍの個所）、Ｔｏは繊維強化樹脂部の外面（図１のＴｏの個所）の最高温度を表しており、それぞれ熱伝導率を除々に変化させた場合の最高温度である。
熱伝導率の変化は、胴部が約５ｍｍ厚のライナーにおいて、配合される炭素繊維の体積比率を変えることで行っている。
具体的には、炭素繊維の性状は、繊維長が６ｍｍ、嵩密度が４００ｇ／ｌ以上、略円柱形状であり、繊維物性は、繊維径が１１μｍ、熱伝導率が５４０Ｗ／ｍＫ、引張弾性率が９００ＧＰａ、引張強度が３，８００ＭＰａ、破断伸度が０．３％、密度が２．２ｇ／ｃｍ３であり、この炭素繊維の体積比率のみを変えることで、ライナーの厚み方向の熱伝導率を変えている。
そして、図２の（１）は以下の表１の実施例１、図２の（２）は表１の実施例２、図２の（３）は表１の実施例３、図２の（４）は表１の実施例４の熱伝導率に対応している。
【表１】
2014020440.tif 000003
【００２６】
図２に示されるように、ライナーの厚み方向の熱伝導率を上げる程、容器内側Ｔｆやライナーの表面Ｔｉの最高温度が下がり、逆にライナーと繊維強化樹脂部の界面Ｔｍでは最高温度が上がっていることから、厚み方向の熱伝導率を上げる程、容器内の熱をライナーが吸収し放熱していることが理解できる。なお、繊維強化樹脂部の外面Ｔｏは、ライナーの厚み方向の熱伝導率を上げても最高温度は変わらないことも分かった。
さらに、ライナーの厚み方向の熱伝導率が約１Ｗ／ｍＫまでは放熱性が急激に向上して、約１Ｗ／ｍＫになると大きな優位性が見られことも分かった。
逆に、ライナーの厚み方向の熱伝導率が約１Ｗ／ｍＫ以上になると、放熱性の上昇率は鈍化し、１０Ｗ／ｍＫ以上になると殆ど向上しないことが分かった。そうすると、厚み方向の熱伝導率を１０Ｗ／ｍＫ以上にしても意味がなく、却って、熱伝導性充填材を多くする分、値段が高くなり、また、圧力サイクルに伴って疲労する恐れも高まる等の支障面も考慮しなければならなくなる。
このようなことから、ライナーの厚み方向の熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以上であって、１０Ｗ／ｍＫ未満であるのが好ましい。
【００２７】
次に、図３について説明する。
図３は、熱伝導率が異なる４種類のライナー（厚みは全て５ｍｍである）を用いた場合において、胴部中央の壁面内の厚み方向の各部位の温度（水素ガスの急速充填開始から１８０秒後の熱伝達状況）を表した図である。
なお、図３でも、図２と同様に、樹脂に配合する炭素繊維の体積比率のみを変えることで熱伝導率を変えており、図３の（１）は上記表１の実施例１、図３の（２）は表１の実施例２、図３の（３）は表１の実施例３、図３の（４）は表１の実施例４の熱伝導率に対応している。
【００２８】
図３の（３）（４）の線に示されるように、厚み方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫと１２Ｗ／ｍＫの場合は、ライナーの表面（図１のＴｉの位置）から外側（図１のＴｍ）に向かってどの部位も温度が約５０℃と一定であり、熱が効率よく伝わっていることが窺える。
なお、急速充填時の熱が繊維強化樹脂部に伝わると（容器内面から５ｍｍを越えると）、外側に向うに従って温度が下がっており、このことから、繊維強化樹脂部の放熱性はライナーの放熱性に比べて悪いことも分かる。
また、図３の（２）の線に示されるように、厚み方向の熱伝導率が１．１７Ｗ／ｍＫの場合は、ライナーの表面（図１のＴｉの位置）から外側（図１のＴｍ）に向うに従って温度が下がっている。このことから、放熱性が図３の（３）（４）の線に比べて鈍化していることが分かる。しかし、この場合であっても、図３の（１）の線に比べて放熱性が十分に向上している様子が窺える。
【００２９】
なお、図３では（３）（４）に示されるように、厚み方向の熱伝導率が４Ｗ／ｍＫでも１２Ｗ／ｍＫでも、熱伝達状況が略変わらないことも理解でき、このことから、図２と照らし合わせて考慮すると、ライナーの厚み方向の熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ〜４Ｗ／ｍＫが好ましく、さらに約４Ｗ／ｍＫが最も好ましい。以下の表２は厚み方向の熱伝導率を４Ｗ／ｍＫとした場合のライナーの基本性能例（樹脂や炭素繊維の特性及び体積比率は上述の通り）である。
【表２】
2014020440.tif 000004
【００３０】
次に、図４について説明する。
図４は、熱伝導率が異なる４種類のライナーを用いた場合において、水素ガスを急速充填している最中の容器内の温度変化を表す図である。
図４でも、４種類のライナーの厚みは全て５ｍｍであり、図２と同様に、樹脂に配合する炭素繊維の体積比率のみを変えることで熱伝導率を変えており、図４の（１）は上記表１の実施例１、図４の（２）は表１の実施例２、図４の（４）は表１の実施例４の熱伝導率に対応している。なお、図４の（５）は厚み方向の熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫの場合のグラフである。
この図４の（１）（２）のグラフに示されるように、ライナーの熱伝導率が０．２４Ｗ／ｍＫから１．１７Ｗ／ｍＫに上がっただけで、最高温度が１０℃も下がったことが分かる。しかし、図４の（４）（５）のグラフに示されるように、ライナーの熱伝導率が余り高くなっても、放熱性の効果は殆ど上がらないことも分かる。
【００３１】
以上、図２〜図４のように、ライナーの熱伝導率を高くすることで放熱性を向上させて、水素ガスの急速充填時における温度上昇を抑制して、容器の耐久性向上を図ることができる。そして、ライナーは厚み方向の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上となることで、優位性のある放熱が可能となり、１０Ｗ／ｍＫ未満となることで、値段を抑え、圧力サイクルによる疲労を抑制し、さらにリークパスが生じる恐れも抑制しつつ、放熱性を最大限に向上させることができる。
【００３２】
〔ライナーの接合位置について〕
次に、ライナーは、接合位置に特徴を有している。
すなわち、図１に示すように、ライナー１４は複数の成型体１４ａ，１４ｂどうしを接合して形成されているため溶融接合部２５を有するが、この溶融接合部２５は、水素ガスを急速充填した際に、ライナー１４の表面温度が最も低い領域に配置されている。従って、図１の容器１０は、水素ガス急速充填時の温度上昇において、溶融接合部２５に与える悪影響を抑制することができる。
【００３３】
図５は、図１の容器を使用した場合におけるライナーの表面温度が低い領域を把握するためのデータであり、水素ガス急速充填時における容器の内部空間の温度分布図である。なお、図５では５Ｋｇの水素を矢印の位置から３分間で充填している。
この図５では、温度分布を５段階に区別し、ＬＶ１、ＬＶ２、ＬＶ３、ＬＶ４、ＬＶ５の順に温度が高くなっていく。そうすると、ライナーの表面温度が最も低いのは図５の破線の領域ＡＰ１であることが分かる。従って、領域ＡＰ１に図１の溶融接合部２５を設けるとよい。
【００３４】
さらに、図５を具体的に見ると、水素ガスの充填口（つまりボス部付近）は温度が低い領域（ＬＶ１、ＬＶ２）であり、充填口の反対側（図５の右側）に温度の比較的高い領域（ＬＶ４、ＬＶ５）が生じることも理解できる。そして、この図５の右側の温度が高い領域は容器の長さ等の他の状況に左右される恐れがある。このため、図５の右側の温度が高い領域よりさらに右側（つまり容器の底部側）に図１の溶融接合部２５を配置するより、比較的温度が均一な図５のＡＰ２（すなわち、容器の長手方向の中央部）に図１の溶融接合部２５を配置するのが最も好ましい。
【００３５】
〔ボス部付近のライナーについて〕
次に、ライナーはボス部付近についても特徴を有している。
すなわち、図１で説明したように、金属製のボス部２０が放電するようになっているため、ライナー１４の電気の放散ルートにピンホールが生ずる恐れがあり、このピンホールがあるとライナー１４の水素ガス透過性能に問題が生じる。そこで、ピンホールの成否はライナー１４の厚さに依存するため、ライナー１４は、ボス部２０に隣接する領域の厚みＤ１が、その他の領域の厚み（例えば胴部１０ａの厚みＤ２）に比べて大きくなっており、図の厚みＤ１は７ｍｍ以上である。なお、このボス部２０に隣接するライナー１４の厚みが大きくても、本実施形態のライナー１４は上述のように放熱性に優れているため、耐久性に問題は生じない。
【００３６】
〔ライナーの厚みについて〕
次に、ライナーはボス部付近以外の厚みについても特徴を有している。
すなわち、図１のライナー１４と繊維強化樹脂部１６との間には水素ガスが蓄積することがあり、この際、内部空間Ｓ１の圧力が低下すると、界面に蓄積した水素が膨張して、ライナー１４が内側に曲がる座屈変形が生ずる。そこで、この座屈変形を防止するための厚みがライナー１４には必要となる。
【００３７】
図６はその厚みを説明するためのものであり、座屈現象とライナーの厚みとの関係を表した図である。なお、図６では、燃料電池自動車に搭載することが想定されている最高圧力である７０ＭＰａを内部空間の水素雰囲気下に加え、所要時間放置して水素を浸透させ、その後、圧縮水素自動者燃料装置用容器の技術基準（ＪＡＲＩＳ００１）で定められた最低容器充填圧力である２ＭＰａまで圧力を下げ、これを１０回繰り返した後、胴部を長手方向の半分の位置で切断して実験した結果である。また、ライナーには曲げ強度が１２５ＭＰａ、曲げ弾性率が２０ＧＰａのものを用いている。
そして、図６の●の位置では座屈変形が見られ、○の位置では座屈変形が見られなかった。この実験により、曲げ強度が１２５ＭＰａ以上、曲げ弾性率が２０ＧＰａ以上のライナーであれば、その厚みは５ｍｍ以上あれば座屈現象が生じないことが理解できる。そこで、図１のライナー１４の胴部領域の厚みは５ｍｍ以上としている。
そして、このようにライナー１４の厚みを大きくしても、ライナー１４は熱伝導率が向上したため、放熱性に支障が生ずることはなく、ライナー１４が５ｍｍである場合、放熱性に問題がないことは図２〜図４に示す通りである。
【００３８】
ところで、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明は様々な修正と変更が可能であり、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形が可能である。
例えば、上記図２〜図５でシミュレーションや実験を行うため、種々の限定条件を加えたが、本発明はこの限定条件に限られるものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・水素貯蔵用容器、１４・・・ライナー、１６・・・繊維強化樹脂部、２０・・・ボス部、２５・・・溶融接合部
【図１】
2014020440.tif 000005
【図２】
2014020440.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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