(57)【要約】【課題】口金部に装着されたメインバルブを交換する際に、タンク本体内への外気の侵入及びタンク本体内に貯蔵されているガスのタンク本体外への流出を阻止する。【解決手段】タンク本体の端部に設けられた開口部16ｂにバルブユニット18が固定され、バルブユニット18は、本体ハウジング28、サブハウジング29、メインバルブ30、サブバルブ31を備えている。本体ハウジング28は、貫通孔34により連通された装着部32及び収容部33を有する。メインバルブ30は弁機構41を備え、装着部32に取り外し可能に装着されている。サブバルブ31はサブバルブ収容部35に収容され、付勢手段43により閉鎖状態に付勢されている。メインバルブ30に設けられた凸部30ｃはサブバルブ31を付勢手段43の付勢力に抗して開放状態へ移動させる。サブバルブ31が閉鎖状態から移動した状態ではシール部材40によりメインバルブ30とタンク本体の外部との連通状態が阻止される。【選択図】      図２
2006177538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク本体と、
前記タンク本体の口金部に設けられた装着部と、
前記装着部の外側に取り外し可能に装着されるとともに、弁機構が装備されたメインバルブと、
前記メインバルブより前記タンク本体の内側に設けられ、前記メインバルブの装着部と前記タンク本体の内部とを連通させる貫通孔と、
前記貫通孔を挟んで前記装着部と反対側に設けられたサブバルブ収容部と、
前記サブバルブ収容部に少なくとも弁体部が収容された状態で設けられ、前記弁体部により前記貫通孔を開放または閉鎖に切り替えるサブバルブと、
前記サブバルブを閉鎖状態に付勢する付勢手段と、
前記メインバルブに設けられ前記サブバルブを前記付勢手段の付勢力に抗して開放状態に切り替えるサブバルブ開放手段と、
前記サブバルブ開放手段が前記サブバルブを前記閉鎖状態から切り替えた状態では前記メインバルブと前記タンク本体外との連通状態を阻止するシール部と
を備えた圧力容器。
【請求項２】
前記サブバルブ開放手段は、前記メインバルブに対して、前記サブバルブを開放状態へ移動させる作用位置と、前記サブバルブが前記閉鎖状態へ復帰するのを許容する退避位置とに移動可能に設けられている請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
前記タンク本体は、水素吸蔵材を内蔵している請求項１又は請求項２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記サブバルブ収容部は、前記タンク本体内と前記サブバルブ収容部とを連通させる通路を備え、前記通路には前記水素吸蔵材を捕捉するフィルタが設けられている請求項３に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器に係り、詳しくは口金部に開閉用バルブ等の弁機構を備えた圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、天然ガスを燃料とする自動車が低公害車として注目されている。また、地球温暖化を抑制する意識が高まり、特に車両から排出される二酸化炭素の低減を目的として燃料電池自動車や水素エンジン自動車等の水素を燃料とした水素燃料自動車の開発が盛んに行われている。水素燃料自動車には、水素ガスを貯蔵する水素貯蔵タンクが搭載されている。水素貯蔵タンクとしては、例えば、タンク本体に粉末状の水素吸蔵合金を収容したものが知られている。また、家庭用電源設備等としても水素を燃料とした燃料電池が注目されている。
【０００３】
ガスを収容する圧力容器は、ガスをタンク本体内に充填する際あるいはタンク本体内に貯蔵されているガスを放出（供給）する際に使用される開閉用バルブ等の弁機構を口金部に備えている。前記弁機構が故障した場合、弁機構を交換する必要がある。その場合、故障した弁機構を単に口金部から取り外して、正常な弁機構を取り付ける交換方法では、タンク本体内に外部から空気が侵入したり、タンク本体内のガスが外部へ流出したりする。
【０００４】
水素吸蔵合金は、空気に触れると酸化されて劣化し、水素吸蔵量が減少する。そこで、外部環境が空気の状態で弁機構の交換を行っても、タンク本体内への空気の侵入が防止され、また、タンク本体内のガスが外部へ流出しないバルブを備えた圧力容器が望まれている。
【０００５】
また、従来、タンクに対して接続プラグを接続する際、タンク内のガスが外部に漏出することを阻止するバルブが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図１０に示すように、このバルブ６０は、円筒状に形成された金属製のボディ６１を備え、ボディ６１はタンク６２の上部にフランジ部６３を介して固定されている。ボディ６１の上部には第１装着孔６４が形成され、下部には第２装着孔６５が形成されている。両装着孔６４，６５は連通孔６６により連通されている。第２装着孔６５には弁体６７がばね６７ａにより上側（閉鎖位置側）に付勢された状態で設けられている。
【０００６】
第１装着孔６４にはねじ部６８が形成され、ねじ部６８には図示しないチューブに接続された接続プラグ６９が螺合されている。接続プラグ６９には螺合部６９ａの下面に円筒状のピン部６９ｂが形成され、ピン部６９ｂは連通孔６６より小径で、切欠溝７０を介して連通孔６６がピン部６９ｂの孔７１と連通されている。ボディ６１の上部にはシール部材７２が設けられ、第１装着孔６４の下部にはシール部材７３が設けられている。
【０００７】
そして、接続プラグ６９のねじ部６８に対して螺合するようにタンク６２を相対回転させると、タンク６２がバルブ６０と共に軸線方向に変位する。図１０に示すように、シール部材７２の上面に接続プラグ６９の大径部６９ｃが当接し、さらにタンク６２が変位することにより、シール部材７２が押しつぶされて変形する。そして、ピン部６９ｂの先端が弁体６７の上面に当接して弁体６７を下方に押圧するのとほぼ同時、もしくは若干早く、螺合部６９ａの下面がシール部材７３の上面に当接して押圧する。その結果、弁体６７が弁座から離間して、タンク６２内のガスが連通孔６６、切欠溝７０、孔７１を経てチューブに導出される。また、タンク６２内のガスが連通孔６６を経て接続プラグ６９とバルブ６０の隙間から漏出するのが阻止される。
【０００８】
弁体６７が開いている状態から接続プラグ６９を取り外す際は、前記と逆方向にタンク６２が回転されて接続プラグ６９から離れる方向に移動され、弁体６７が弁座に当接した後、接続プラグ６９によるシール部材７２，７３の押圧が解除される。
【特許文献１】特開２００４−３６７６８号公報（段落番号［０００６］，［００３３］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
外部環境が空気の状態で弁機構の交換を行っても、タンク本体内への空気の侵入が防止され、また、タンク本体内のガスが外部へ流出しないバルブとして、特許文献１に記載のバルブ６０に、接続プラグ６９に代えて弁機構を備えたメインバルブを取り付けることが考えられる。ところが、特許文献１に記載のバルブ６０は、ゴム製のシール部材７２を接続プラグ６９で押し込んで変形させて、弁体６７を開放位置に移動させる構成のため、ストロークを大きくできない。小さなストロークで流量を大きくとるには、径を大きくする必要があり、径を大きくすると、タンク内の圧力が例えば７０ＭＰａのように高圧になるとシールに作用する圧力が大きくなる。その結果、高圧状態でバルブが故障したとき、メインバルブ交換後にバルブを開放するのが困難になる。また、シール部材７２，７３を押しつぶしてストロークを確保するため、シール部材７２，７３の材質がゴム製となるが、ゴムは経時変化で劣化しやすく、同じ押圧力を作用させても劣化後は、シールに必要なストロークが変化する。その結果、シールがされていない状態で弁体６７が開放され、ガスが漏出する状態となる場合がある。
【００１０】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、口金部に装着されたメインバルブを交換する際に、タンク本体内への外気の侵入及びタンク本体内に貯蔵されているガスのタンク本体外への流出を阻止することができる圧力容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、タンク本体と、前記タンク本体の口金部に設けられた装着部と、前記装着部の外側に取り外し可能に装着されるとともに、弁機構が装備されたメインバルブと、前記メインバルブより前記タンク本体の内側に設けられ、前記メインバルブの装着部と前記タンク本体の内部とを連通させる貫通孔とを備えている。また、前記貫通孔を挟んで前記装着部と反対側に設けられたサブバルブ収容部と、前記サブバルブ収容部に少なくとも弁体部が収容された状態で設けられ、前記弁体部により前記貫通孔を開放または閉鎖に切り替えるサブバルブと、前記サブバルブを閉鎖状態に付勢する付勢手段と、前記メインバルブに設けられ前記サブバルブを前記付勢手段の付勢力に抗して開放状態に切り替えるサブバルブ開放手段と、前記サブバルブ開放手段が前記サブバルブを前記閉鎖状態から切り替えた状態では前記メインバルブと前記タンク本体外との連通状態を阻止するシール部とを備えている。ここで、「貫通孔を開放または閉鎖に切り替える」とは、直接貫通孔の端部を開放または閉鎖することに限らず、貫通孔を間接的に開放または閉鎖すること即ち貫通孔に続く部分を開放または閉鎖することも含む。
【００１２】
この発明では、メインバルブが装着部に装着されて、サブバルブ開放手段によりサブバルブが付勢手段の付勢力に抗して開放状態へ切り替えられて保持された状態で圧力容器が使用される。そして、メインバルブに接続された管路を介してタンク本体内のガスの供給（放出）又はタンク本体内へのガスの充填が行われる。メインバルブの弁機構が故障して交換が必要な場合、サブバルブ開放手段によるサブバルブの開放状態への切り替えが解除され、サブバルブは付勢手段の作用により閉鎖状態へ復帰する。そして、サブバルブによりタンク本体内のガスを外部へ導く貫通孔が閉鎖された状態で、メインバルブが装着部から取り外されて、正常なメインバルブが装着部に装着される。従って、口金部に装着されたメインバルブを交換する際に、タンク本体内への外気の侵入及びタンク本体内に貯蔵されているガスのタンク本体外への流出を阻止することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記サブバルブ開放手段は、前記メインバルブに対して、前記サブバルブを開放状態へ移動させる作用位置と、前記サブバルブが前記閉鎖状態へ復帰するのを許容する退避位置とに移動可能に設けられている。この発明では、メインバルブが装着部に装着された状態でサブバルブ開放手段が移動されて、サブバルブが開放状態又は閉鎖状態に配置される。メインバルブを装着部から取り外す際は、先ずサブバルブ開放手段が退避位置へ移動されてサブバルブが閉鎖状態に保持され、その状態でメインバルブが装着部から取り外される。このとき、サブバルブは閉鎖状態に保持されているため、タンク本体内のガスが外気へ漏出したり、タンク本体内へ外気が侵入するのが防止される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記タンク本体は、水素吸蔵材を内蔵している。この発明では、水素吸蔵材を内蔵していない場合に比較して、同じ充填圧力において２倍以上の水素ガスを充填することができ満充填時の水素貯蔵量を増加させることができる。しかもメインバルブの交換時に、外気がタンク本体内に侵入するのが阻止され、タンク本体内に収容された水素吸蔵材が酸化して劣化することを防止できる。また、タンク本体内部の水素ガスが外部へ流出しないので、安全性が高くなる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記サブバルブ収容部は、前記タンク本体内と前記サブバルブ収容部とを連通させる通路を備え、前記通路には前記水素吸蔵材を捕捉するフィルタが設けられている。この発明では、タンク本体に収容された水素吸蔵材の微粉末がサブバルブ収容部やメインバルブ内へ侵入するのが抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、口金部に装着されたメインバルブを交換する際に、タンク本体内への外気の侵入及びタンク本体内に貯蔵されているガスのタンク本体外への流出を阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明を水素貯蔵タンクに具体化した第１の実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００１８】
図１に示すように、水素貯蔵タンク１１は、筒状（この実施の形態では円筒状）のタンク本体１２内に水素吸蔵用ユニット１３が内蔵されている。タンク本体１２は、細長い中空状のライナ１４と、ライナ１４の外面の略全域を覆う繊維強化樹脂層１５とを備えている。ライナ１４は、例えば、アルミニウム合金を材質とし、水素貯蔵タンク１１の気密性を確保している。ライナ１４は一端（基端、図１における左側端部）側が分割式となっており、略筒状の本体部１４ａと、本体部１４ａの基端側の開口部１６ａを覆う蓋部１７とを備えている。ライナ１４の他端（先端）側には後記するバルブユニット１８を固定するための開口部１６ｂが設けられている。
【００１９】
繊維強化樹脂層１５は、この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）で構成され、水素貯蔵タンク１１の耐圧性（機械的強度）を確保している。繊維強化樹脂層１５は、樹脂（例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等）が含浸された炭素繊維束を、ヘリカル巻層及びフープ巻層を有するようにライナ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。
【００２０】
水素吸蔵用ユニット１３は蓋部１７に組み付けられている。水素吸蔵用ユニット１３は、熱交換器１９と、蓋部１７への取付け部となる略円板形状のヘッダ部２０と、熱交換器１９の周囲を覆うフィルタ部２１とを備えている。熱交換器１９は、熱媒体が流通する略Ｕ字状に折り曲げられた熱媒管１９ａと、水素吸蔵合金（ＭＨ）との間の熱交換の効率を高めるための多数のフィン１９ｂとを備え、熱媒管１９ａの端部がロウ付けや溶接等によってヘッダ部２０に固着されている。ヘッダ部２０は、蓋部１７との間にシール材を介装させた状態で蓋部１７にねじ２０ａで固定されている。
【００２１】
熱媒管１９ａは円板状のエンドプレート２２，２３を貫通する状態でエンドプレート２２，２３に固着され、フィン１９ｂは両エンドプレート２２，２３の間に設けられている。フィン１９ｂ及びエンドプレート２２，２３との間に水素吸蔵合金の粉末であるＭＨ粉末２４が充填されている。ＭＨ粉末２４はぎっしり詰めた状態ではなく空間的にゆとりを持った状態で充填され、水素吸蔵合金の膨張の作用力を吸収する。そして、フィン１９ｂ及びエンドプレート２２，２３の周面と接触する状態でフィルタ部２１が設けられている。
【００２２】
フィルタ部２１はその外周面と、ライナ１４の内周面との間に空間が存在するように外径が設定されている。水素吸蔵用ユニット１３は、その長手方向の中間部において、タンク本体１２の内面とフィルタ部２１の外面との間に両者に接触した状態で介在される支持部材１２ａを介してタンク本体１２に支持されている。支持部材１２ａは連続気孔を有する金属多孔体で構成されている。
【００２３】
蓋部１７は開口部１６ａに嵌挿される凸部２５と、凸部２５より大径のフランジ部２６とを備えている。蓋部１７には凸部２５の端面側に形成されるとともにヘッダ部２０を嵌合する凹部２５ａと、凹部２５ａに連通する通路１７ａ，１７ｂとが形成されている。通路１７ａ，１７ｂには図示しない熱媒供給部に連通するパイプが接続され、熱媒管１９ａには熱媒供給部から熱媒体が供給可能に構成されている。通路１７ａ，１７ｂはヘッダ部２０に形成された流路（図示せず）を介してそれぞれ、熱媒管１９ａの端部と連通されている。そして、蓋部１７は、本体部１４ａとの間にシール材を介装させた状態で本体部１４ａにねじ２７により固定されている。
【００２４】
ライナ１４の先端側の開口部１６ｂには、バルブユニット１８が固定されている。図２に示すように、バルブユニット１８は、口金部としての本体ハウジング２８及びサブハウジング２９と、メインバルブ３０と、サブバルブ３１とを備えている。本体ハウジング２８は、装着部３２及び収容部３３を有し、装着部３２及び収容部３３は貫通孔３４により連通されている。収容部３３は貫通孔３４に連続する部分が、貫通孔３４側に向かって縮径となるテーパ状に形成されている。装着部３２は円柱状に形成されるとともに、貫通孔３４と反対側の端部周縁に環状の段差部３２ａを備えている。装着部３２の内周面には中央より収容部３３側に雌ねじ部３２ｂが形成されている。
【００２５】
サブハウジング２９は、有底筒状に形成され、収容部３３とサブハウジング２９の空間とでサブバルブ収容部３５が構成されている。サブハウジング２９の底部にはサブバルブ３１の基端をタンク本体１２内に突出させる孔が形成されている。また、サブハウジング２９には、タンク本体１２内とサブバルブ収容部３５とを連通させる通路３６を備え、通路３６にはフィルタ部２１を通過した水素吸蔵合金の微粉末を捕捉するフィルタ３７が設けられている。フィルタ３７は例えば焼結金属で形成されている。
【００２６】
ライナ１４には開口部１６ｂの内側端部にフランジ部１６ｃが形成され、サブハウジング２９は開口側に形成されたフランジ部２９ａがライナ１４のフランジ部１６ｃで抜け止めされる状態で開口部１６ｂに挿入されている。フランジ部１６ｃとフランジ部２９ａとの間にはシール部材３８が介在されている。本体ハウジング２８は、サブバルブ３１をフランジ部１６ｃ側へ押圧する状態で開口部１６ｂに螺合されてタンク本体１２に固定されている。ライナ１４の端面と本体ハウジング２８のフランジ部２８ａとの間にはシール部材３９が介在されている。シール部材３８，３９にはＯ−リングが使用されている。
【００２７】
メインバルブ３０は大径部３０ａと、小径部３０ｂと、小径部３０ｂの先端に形成されたサブバルブ開放手段としての凸部３０ｃとを有している。そして、メインバルブ３０は、凸部３０ｃが貫通孔３４を貫通して先端がサブバルブ収容部３５内に突出する状態で、小径部３０ｂの先端側に形成された雄ねじ部が装着部３２の雌ねじ部３２ｂと螺合することにより、装着部３２に取り外し可能に装着されている。凸部３０ｃの外径は貫通孔３４の径より小さく形成され、凸部３０ｃが貫通孔３４を貫通している状態でガスが貫通孔３４を流通可能になっている。
【００２８】
メインバルブ３０は、大径部３０ａが装着部３２の段差部３２ａに設けられたシール部材４０を押圧して大径部３０ａと本体ハウジング２８とのシールを確保する位置まで螺入された状態で装着部３２に装着される。この装着状態において小径部３０ｂの端面と装着部３２の端面との間に空間が生じるように形成されている。小径部３０ｂの外径は、シール部材４０と嵌合して大径部３０ａによるシール部材４０の押圧がない状態でメインバルブ３０と装着部３２との間のシールを確保するように形成されている。即ち、シール部材４０は面シール部材としても軸シール部材としても機能するように構成されている。また、メインバルブ３０は、弁機構４１を装備し、大径部３０ａには弁機構４１を外部の図示しない配管と連通させる連通路４２ａが形成され、小径部３０ｂには弁機構４１を装着部３２の空間と連通させる連通路４２ｂが形成されている。弁機構４１としては電磁開閉弁が設けられている。
【００２９】
サブバルブ３１は、先端側に貫通孔３４を開放または閉鎖に切り替える弁体部３１ａが形成され、基端がタンク本体１２に突出する状態でサブバルブ収容部３５に収容されている。弁体部３１ａは円錐台状に形成されている。弁体部３１ａは、テーパ面３１ｂがサブバルブ収容部３５のテーパ部に当接することで貫通孔３４を閉鎖するようになっている。
【００３０】
弁体部３１ａとサブハウジング２９の底部との間には、サブバルブ３１を閉鎖状態に付勢する付勢手段４３が設けられている。この実施形態では付勢手段４３としてコイルばねが使用されている。そして、サブバルブ３１は、メインバルブ３０が装着部３２に装着された状態では、弁体部３１ａが凸部３０ｃと当接した状態でサブバルブ収容部３５のテーパ部から離れた開放状態に配置されている。サブハウジング２９にはサブバルブ３１の基端側の周面とのシール性を確保するシール部材４４が設けられている。シール部材４４にはＯ−リングが使用されている。
【００３１】
メインバルブ３０に設けられたシール部材４０は、凸部３０ｃがサブバルブ３１を閉鎖状態から切り替えた（移動させた）状態ではメインバルブ３０とタンク本体１２外との連通状態を阻止するシール部の役割を果たす。
【００３２】
次に、前記のように構成された水素貯蔵タンク１１の作用を、燃料電池搭載電気自動車に使用する場合を例に説明する。
水素貯蔵タンク１１は、横置き状態で使用される。通路１７ａ，１７ｂには熱媒供給部から供給される熱媒体（例えば、エチレングリコールを主成分とした不凍液、ロングライフクーラント）が流れるパイプ（図示せず）が接続される。熱媒体として、燃料電池の冷却に使用された後の熱媒体を、熱媒管１９ａに供給するようにしてもよい。また、メインバルブ３０は連通路４２ａにおいて、燃料電池の水素電極側に繋がる図示しない配管が継手を介して接続される。配管の途中には水素充填口を備えた管路（図示せず）が分岐され、配管と前記管路との分岐部に方向切換弁（図示せず）が設けられている。そして、タンク本体１２への水素充填時及びタンク本体１２からの水素供給時に対応して前記方向切換弁が切り換えられる。タンク本体１２内には満充填において高圧状態（例えば、２５ＭＰａ〜３５ＭＰａ）の水素が充填される。
【００３３】
燃料電池の使用時には、前記方向切換弁が水素供給側に切り換えられ、弁機構４１が開放された状態に保持される。そして、燃料電池で水素ガスが使用されると、タンク本体１２内の水素ガスが、通路３６、サブバルブ収容部３５、貫通孔３４、連通路４２ｂ、弁機構４１、連通路４２ａを介して水素貯蔵タンク１１から放出されて燃料電池に供給される。水素吸蔵合金からの水素の放出は吸熱反応であるので、水素の放出に必要な熱が熱媒体により供給されないと、ＭＨ粉末２４は自身の顕熱を消費して水素を放出するためその温度が低下する。ＭＨ粉末２４の温度が低下すると水素放出の反応速度が低下する。しかし、水素放出時には通路１７ａ、熱媒管１９ａ及び通路１７ｂを加熱された熱媒体が流れ、この熱媒体によって熱媒管１９ａ及びフィン１９ｂを介してＭＨ粉末２４の温度降下が抑制され、水素放出の反応が円滑に進行する。
【００３４】
水素が放出された水素貯蔵タンク１１に再び水素ガスを充填させる場合、即ちＭＨ粉末２４に水素ガスを吸蔵させる場合は、前記方向切換弁が水素充填側に切り換えられる。そして、例えば、図示しない水素ステーションのディスペンサのカップラが水素充填口に連結されて、水素ステーションの水素カードルと水素貯蔵タンク１１の圧力差により、水素貯蔵タンク１１に水素ガスが供給される。
【００３５】
水素貯蔵タンク１１内に供給された水素ガスは、ＭＨ粉末２４と反応して水素化物となってＭＨ粉末２４に吸蔵される。水素の吸蔵反応は発熱反応であるので、水素の吸蔵反応で発生した熱を除去しないと吸蔵反応が円滑に進行しない。しかし、水素ガスを充填する際は、通路１７ａ、熱媒管１９ａ及び通路１７ｂを冷却された熱媒体が流れ、この熱媒体によって熱媒管１９ａ及びフィン１９ｂを介してＭＨ粉末２４の温度上昇が抑制され、水素ガスの吸蔵が効率よく行われる。
【００３６】
次に弁機構４１が故障した場合にメインバルブ３０を正常な弁機構４１を備えたメインバルブ３０と交換する場合の作用を説明する。一般にフェイルセーフのため、弁機構４１は、故障時には閉じた状態で開放不能となる。図３に示すように、サブバルブ３１が開放状態に配置された状態で、メインバルブ３０をねじによる締め付けが緩むとともに小径部３０ｂが装着部３２から離脱する方向へ移動するように回動させると、凸部３０ｃがサブバルブ３１から離間する方向（図３の右方向）へ移動する。そして、移動途中で、まだ小径部３０ｂの雄ねじ部でない部分がシール部材４０と嵌合して、装着部３２とメインバルブ３０とのシールが保持されている状態で、図４に示すように、サブバルブ３１は付勢手段４３の付勢力により、弁体部３１ａのテーパ面３１ｂがサブバルブ収容部３５のテーパ部と当接して貫通孔３４を閉鎖する状態となる。その後、さらにメインバルブ３０が回動されて、装着部３２から取り外される。
【００３７】
次に正常な弁機構４１を備えたメインバルブ３０が装着部３２に装着される。メインバルブ３０の装着部３２への装着は、小径部３０ｂの先端寄りの雄ねじを雌ねじ部３２ｂに螺合させて取り外し時と逆方向へ回動させることで行う。図４に示すように、凸部３０ｃがまだサブバルブ３１と当接しない状態で小径部３０ｂとシール部材４０とが嵌合して、メインバルブ３０と装着部３２との間のシール性が確保された後、さらにメインバルブ３０の回動が継続される。そして、凸部３０ｃがサブバルブ３１に当接した後、さらにメインバルブ３０が回動されて、図３に示すように、大径部３０ａがシール部材４０を押圧する位置に達し、サブバルブ３１が開放状態に配置された状態でメインバルブ３０の回動が終了し、メインバルブ３０の交換が終了する。
【００３８】
従って、サブバルブ３１が閉鎖状態から移動を開始する時点では、シール部材４０によるメインバルブ３０と装着部３２との間のシールが確保された状態にある。そして、サブバルブ３１が開放状態に配置された状態では、大径部３０ａがシール部材４０を押圧した状態となって、メインバルブ３０と装着部３２との間のシールに加えてメインバルブ３０と本体ハウジング２８との間のシールが確保された状態となる。
【００３９】
この実施形態では以下の効果を有する。
（１）水素貯蔵タンク１１はタンク本体１２の口金部（本体ハウジング２８）に設けられた装着部３２に取り外し可能に装着されるメインバルブ３０と、メインバルブ３０が装着部３２から取り外された際にタンク本体１２内部と外部とを連通させる貫通孔３４を閉鎖するサブバルブ３１とを備えている。そして、サブバルブ３１は付勢手段４３により閉鎖状態に付勢され、サブバルブ３１が閉鎖状態から移動された状態ではメインバルブ３０とタンク本体１２外との連通状態を阻止するシール部（シール部材４０）とを備えている。従って、口金部に装着されたメインバルブ３０を交換する際に、タンク本体１２内への外気の侵入及びタンク本体１２内に貯蔵されているガスのタンク本体１２外への流出を阻止することができる。タンク本体１２内部の水素ガスが外部へ流出しないので、安全性が高くなる。
【００４０】
（２）サブバルブ開放手段（凸部３０ｃ）は、メインバルブ３０に一体に形成され、メインバルブ３０が装着部３２に装着されることにより、サブバルブ３１は自動的に開放状態に配置される。従って、サブバルブ開放手段の構造が簡単になるとともにメインバルブ３０の交換作業が簡単になる。
【００４１】
（３）タンク本体１２は、水素吸蔵材（水素吸蔵合金）を内蔵している。従って、水素吸蔵材を内蔵していない場合に比較して、同じ充填圧力において２倍以上の水素ガスを充填することができ、車両に搭載する水素貯蔵タンク１１として使用した場合、１回の充填で走行できる距離が長くなる。また、メインバルブ３０の交換時に、外気がタンク本体１２内に侵入するのが阻止されるため、タンク本体１２内に収容された水素吸蔵材が酸化して劣化するのが防止される。
【００４２】
（４）サブバルブ収容部３５は、タンク本体１２内とサブバルブ収容部３５とを連通させる通路３６を備え、通路３６にはＭＨ粉末２４を捕捉するフィルタ３７が設けられている。従って、タンク本体１２に収容されたＭＨ粉末２４の微粉末がサブバルブ収容部３５やメインバルブ３０内へ侵入するのが抑制され、弁機構４１が故障し難くなる。
【００４３】
（５）バルブユニット１８は、口金部を構成する本体ハウジング２８及びサブハウジング２９を備え、タンク本体１２を構成するライナ１４の端部に設けられた開口部１６ｂに、タンク本体１２の外側からサブハウジング２９及び本体ハウジング２８が組み付け可能に構成されている。従って、タンク本体１２が製造された後にバルブユニット１８を組み付けることができ、タンク本体１２の製造やバルブユニット１８の組付けが簡単になる。
【００４４】
（６）バルブユニット１８は、開口部１６ｂに、タンク本体１２の外側からサブハウジング２９が挿入され、サブハウジング２９を押圧するように本体ハウジング２８が開口部１６ｂと螺合する状態で組み付けられている。従って、タンク本体１２の製造やバルブユニット１８の組付けがより簡単になる。
【００４５】
（７）サブバルブ３１は貫通孔３４側程縮径となるテーパ面３１ｂを有する弁体部３１ａを有し、サブバルブ収容部３５には弁体部３１ａのテーパ面３１ｂに対応するテーパ部が形成されている。従って、弁体部３１ａがサブバルブ３１の軸方向と直交する面においてサブバルブ収容部３５と当接して貫通孔３４を閉鎖する構成に比較して、サブバルブ３１が閉鎖状態に配置された状態におけるシール面の面積を大きくするのが容易になる。
【００４６】
（８）サブバルブ３１はサブハウジング２９を貫通してその基端がタンク本体１２内に突出するようにサブバルブ収容部３５に収容されている。従って、サブバルブ３１全体がサブバルブ収容部３５内に収容される構成に比較して、サブバルブ３１のストロークの調整が簡単になる。
【００４７】
（９）水素貯蔵タンク１１は熱交換器１９を内蔵し、熱交換器１９は、熱媒体が流通する熱媒管１９ａと、熱媒管１９ａに接合された複数のフィン１９ｂとを備え、ＭＨ粉末２４は、フィン１９ｂの間にゆとりを持って充填されている。従って、水素ガスの吸蔵時におけるＭＨ粉末２４の膨張量が大きくなっても、水素吸蔵合金の膨張時の作用力が吸収されて、熱交換器１９の変形、破損が抑制される。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を図５及び図６に従って説明する。この実施形態は、サブバルブ３１のサブバルブ収容部３５への収容状態が前記第１の実施形態と異なっている。前記第１の実施形態と同様の構成部分は同一符号を付して説明を省略又は簡略する。
【００４９】
この実施形態のサブハウジング４５は、有底筒状に形成されるとともに、底部中央に円柱状のガイド部４５ａが形成されている。サブバルブ３１は、基端中央にガイド穴４６が形成され、ガイド穴４６にガイド部４５ａが挿入された状態で軸方向に移動可能に支持されている。即ち、サブバルブ３１は一部がタンク本体１２内に突出することなく、全体がサブバルブ収容部３５内に収容されている。
【００５０】
図５に示すように、メインバルブ３０が装着部３２に装着された状態では、凸部３０ｃによりサブバルブ３１は開放状態に保持される。そして、メインバルブ３０の交換時には、図６に示すように、メインバルブ３０が装着部３２から取り外される途中でサブバルブ３１が閉鎖状態に配置される。この状態では、シール部材４０によりメインバルブ３０と本体ハウジング２８との間のシールが確保されている。そして、さらにメインバルブ３０が回動されて装着部３２から取り外される。
【００５１】
従って、この実施形態においては、前記第１の実施形態の効果（１）〜（７），（９）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。
（１０）サブバルブ３１全体がサブバルブ収容部３５内に収容されているため、サブバルブ３１の一部がタンク本体１２内に突出する構成で必要なシール部材４４が不要になり、構造が簡単になるとともに組み付けも簡単になる。
【００５２】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を図７及び図８に従って説明する。この実施形態のバルブユニット１８は、サブバルブ開放手段がメインバルブ３０に対して、サブバルブ３１を開放状態へ移動させる作用位置と、サブバルブ３１が閉鎖状態へ復帰するのを許容する退避位置とに移動可能に設けられている点が前記第１の実施形態と大きく異なっている。また、メインバルブ３０とタンク本体１２外部との連通状態を阻止するシール部の構成も異なっている。その他の構成は第１の実施形態と同様であり、同様の構成部分は同一符号を付して説明を省略又は簡略する。
【００５３】
メインバルブ３０は、大径部３０ａ及び小径部３０ｂは備えるが凸部３０ｃはなく、メインバルブ３０の中心部には孔４７が形成されている。孔４７は大径部４７ａ及び小径部４７ｂを有し、大径部４７ａにはねじ孔４８ａを有するブロック４８が嵌合されている。ねじ孔４８ａにはサブバルブ開放手段としてのねじ棒４９が螺合されている。ねじ棒４９は、基端側寄りにねじ部４９ａが設けられ、ねじ棒４９の回転により、先端側の大径部４９ｂが貫通孔３４を貫通してサブバルブ３１を開放状態へ移動させる作用位置と、サブバルブ３１が閉鎖状態へ復帰するのを許容する退避位置とに移動可能に形成されている。大径部４９ｂと小径部４７ｂとの間にはシール部材５０が介装され、小径部４７ｂと大径部４９ｂとの間のシールが確保されている。ねじ棒４９は、常に基端がブロック４８から小径部４７ｂと反対側に突出する長さに形成されている。シール部材５０にはＯ−リングが使用されている。
【００５４】
弁機構４１は大径部３０ａに装備され、連通路４２ａは大径部３０ａの径方向に延びるように形成され、連通路４２ｂは小径部３０ｂを貫通するように形成されている。
本体ハウジング２８の大径部３０ａと対向する面には環状溝が形成され、該環状溝にメインバルブ３０とタンク本体１２外との連通状態を阻止するシール部としてのシール部材５１が嵌合されている。シール部材５１にはＯ−リングが使用されている。
【００５５】
この実施形態では通常の使用状態においては、図７に示すように、メインバルブ３０が装着部３２に装着され、ねじ棒４９の先端が貫通孔３４を貫通するとともにサブバルブ３１の弁体部３１ａと当接してサブバルブ３１を開放状態に移動させた状態に保持する。この状態で、弁機構４１が開放されると、タンク本体１２内が通路３６、サブバルブ収容部３５、貫通孔３４、連通路４２ｂ、弁機構４１、連通路４２ａを介して外部配管と連通状態となる。そして、水素貯蔵タンク１１からの水素ガスの放出（供給）あるいは水素貯蔵タンク１１への水素ガスの充填が行われる。
【００５６】
メインバルブ３０の交換時には、図７に示すように、ねじ棒４９の先端がサブバルブ３１と当接して、サブバルブ３１を開放状態に保持している状態から、ねじ棒４９が大径部４９ｂをサブバルブ３１から離間させる方向へ移動させるように回動される。この間、シール部材５１がメインバルブ３０によって本体ハウジング２８側へ押圧されているため、本体ハウジング２８とメインバルブ３０との間のシールは確保されている。また、ねじ棒４９とメインバルブ３０との間のシールは、小径部４７ｂと大径部４９ｂとの間に介装されたシール部材５０によって確保される。
【００５７】
そして、図８に示すように、弁体部３１ａのテーパ面３１ｂがサブバルブ収容部３５のテーパ部と当接する閉鎖状態に配置された後、メインバルブ３０が回動されて、装着部３２から取り外される。この間、貫通孔３４はサブバルブ３１によって閉鎖されているため、タンク本体１２内の水素ガスの流出が阻止される。
【００５８】
新しいメインバルブ３０を装着する際は、ねじ棒４９は大径部４９ｂの大部分が小径部４７ｂ内に引き込まれた退避位置に保持された状態でメインバルブ３０が装着部３２に装着される。そして、図８に示すようにメインバルブ３０が装着部３２に装着されると、メインバルブ３０と本体ハウジング２８との間のシールがシール部材５１によって確保された状態となる。この状態でねじ棒４９が回動されて、図７に示すように、サブバルブ３１が開放状態に配置される。そして、メインバルブ３０の交換が完了する。
【００５９】
従って、この実施形態においては、前記第１の実施形態の効果（１），（３）〜（９）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。
（１１）サブバルブ開放手段（ねじ棒４９）は、メインバルブ３０に対して、サブバルブ３１を開放状態へ移動させる作用位置と、サブバルブ３１が閉鎖状態へ復帰するのを許容する退避位置とに移動可能に設けられている。従って、メインバルブ３０が装着部３２に装着された状態でサブバルブ３１を閉鎖状態に確実に移動させることができ、メインバルブ３０の交換時にタンク本体１２内のガスが外気へ漏出したり、タンク本体１２内へ外気が侵入するのが防止される。また、サブバルブ３１の開放状態及び閉鎖状態間の移動量を大きくするのが容易になる。
【００６０】
（１２）本体ハウジング２８とメインバルブ３０との間のシールを、単にメインバルブ３０の大径部３０ａによって押圧されるシール部材５１による面シールのみで行うことができ、面シールと軸シールの両者を必要とする前記第１及び第２の実施形態に比較してシール部の構成が簡単になる。
【００６１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○  第１及び第２の実施形態において、シール部材４０に面シール機能及び軸シール機能の両方を持たせる構成に代えて、面シール機能と軸シール機能とを別のシール部材に持たせる構成としてもよい。例えば、図９に示すように、装着部３２は底部側が小径に、開口側が大径となるように形成され、小径部の内周面に雌ねじ部３２ｂが形成されている。本体ハウジング２８の大径部３０ａと対向する面には第３の実施形態と同様な環状溝が形成され、該環状溝にメインバルブ３０とタンク本体１２外との連通状態を阻止するシール部としてのシール部材５１が嵌合されている。シール部材５１は、メインバルブ３０が装着部３２に装着された状態でメインバルブ３０と本体ハウジング２８とに圧接された状態となって面シールの機能を果たす。小径部３０ｂには装着部３２の大径部と対応する箇所に環状溝が形成され、該環状溝内にシール部材５２が収容されている。シール部材５２にはＯ−リングが使用されている。シール部材５２は、装着部３２及び大径部３０ａに圧接される状態で環状溝内に収容されて軸シールの機能を果たす。
【００６２】
○  メインバルブ３０に装備される弁機構４１は電磁開閉弁に限らず、他の弁機構、例えば、減圧弁、チェック弁等も装備されていてもよい。
○  メインバルブ３０は、タンク本体１２内のガスの放出及びタンク本体１２内へのガスの充填の両方が可能な構成に限らず、放出及び充填の一方のみの専用バルブであってもよい。
【００６３】
○  バルブユニット１８として、本体ハウジング２８にサブハウジング２９が螺合される構成としてもよい。この場合、本体ハウジング２８、サブハウジング２９、サブバルブ３１、付勢手段４３がライナ１４の外部で組み付けられた後、バルブユニット１８を開口部１６ｂに組み付けることができ、組み付けが簡単になる。
【００６４】
○  口金部として本体ハウジング２８をライナ１４と別体せずに、装着部３２及びサブバルブ収容部３５をライナ１４と一体に形成し、サブハウジング及びサブバルブ３１をライナ１４の内側から組み付ける構成としてもよい。この場合、メインバルブ３０が組み付けられる側と反対側が絞られる前に、サブハウジング及びサブバルブ３１をライナ１４に組み付け、その後、水素吸蔵用ユニット１３が組み付けられた蓋部１７がライナ１４に組み付けられる。
【００６５】
○  熱交換器１９は、熱媒体が流通する熱媒管１９ａを有すればよく、フィン１９ｂの形状を円板以外の形状としてもよい。また、フィン１９ｂを備えていなくてもよい。
○  熱媒管１９ａはＵ字状に屈曲された構成に限らない。例えば、熱媒管１９ａを熱媒体がタンク本体１２の長手方向に沿って複数回往復するように屈曲した形状としたり、一対の直線状のパイプとし、一端（基端）をヘッダ部２０に固着し、他端（先端）を、流路を有するブロック材によって接続した構成としたりしてもよい。
【００６６】
○  熱交換器１９は、蓋部１７にヘッダ部２０を介して固定される構成に限らず、蓋部１７に熱媒管１９ａの端部が固着された構成としてもよい。
○  熱交換器１９は中間部を支持部材１２ａで支持される構成に限らず、熱媒管１９ａにより片持ち状態で蓋部１７に支持される構成や、熱媒管がタンク本体１２を貫通するとともに、熱媒管の両端でタンク本体１２に支持される構成であってもよい。
【００６７】
○  水素貯蔵タンク１１は、熱交換器１９を内蔵しない構成であってもよい。しかし、熱交換器１９を内蔵する構成の方が、水素吸蔵材からの水素の放出時における水素吸蔵材の加熱、水素吸蔵材への水素の吸蔵時における水素吸蔵材の冷却を円滑に行うことができる。
【００６８】
○  水素貯蔵タンク１１は水素吸蔵合金を内蔵する構成に限らず、例えば、水素吸蔵用ユニット１３に代えて、熱交換器１９のみを内蔵した構成としてもよい。この場合、水素を高圧で充填する際は、断熱圧縮により発生する熱を除去するため、熱交換器１９に冷却された熱媒体が流され、水素貯蔵タンク１１内に水素を高圧充填する際の時間を、熱交換器１９を装備しない場合に比較して短くできる。また、水素貯蔵タンク１１内の水素の加熱が必要な場合は、加熱された熱媒体を熱交換器１９に流すことにより対応できる。
【００６９】
○  水素貯蔵タンク１１は燃料電池自動車の水素源として搭載されて使用するものに限らず、例えば、水素エンジンの水素源やヒートポンプ等に適用してもよい。また、家庭用電源の燃料電池の水素源として使用してもよい。
【００７０】
○  水素貯蔵タンク１１は水素吸蔵合金以外の水素吸蔵材、例えば、活性炭素繊維（activated carbon fiber）や単層カーボンナノチューブを収容した構成としてもよい。
〇  水素貯蔵タンク１１は、満充填した時の圧力が２５ＭＰａ〜３５ＭＰａに限らず、その範囲より大きくても、小さくてもよい。
【００７１】
○  ライナ１４は蓋部１７を有する分割式であることに限定されない。例えば、熱交換器１９をライナ１４の一端に組み付けた後、スピニング加工でライナ１４の他端側を絞るように加工してもよい。
【００７２】
○  ライナ１４の材質はアルミニウム合金に限らず、気密性を確保可能でアルミニウムと同程度の比重の金属や、金属に限らずポリアミド、高密度ポリエチレン等の合成樹脂であってもよい。
【００７３】
○  繊維強化樹脂の強化繊維は炭素繊維に限らず、ガラス繊維や炭化ケイ素系セラミック繊維やアラミド繊維等の一般に高弾性・高強度といわれるその他の繊維を強化繊維として使用してもよい。
【００７４】
○  タンク本体１２は、ライナ１４及び繊維強化樹脂層１５からなる構成に限らず、全体が金属製であってもよい。しかし、ライナ１４及び繊維強化樹脂層１５からなる構成の方が同じ容積、同じ耐圧性で比較した場合に軽量となる。
【００７５】
○  水素貯蔵タンクに限らず、例えば窒素、圧縮天然ガス等の他のガスを貯蔵、供給する圧力容器に適用してもよい。この場合も、メインバルブ３０を交換する際に、タンク本体１２内への外気の侵入及びタンク本体１２内に貯蔵されているガスのタンク本体１２外への流出を阻止することができる。
【００７６】
○  水素ガス以外のガスを貯蔵する圧力容器においても、圧力容器内に熱交換器を内蔵する構成の方が、ガスを充填する際の断熱圧縮により発生する熱が、高圧タンク内に装備された熱交換器により除去され、圧力容器内にガスを高圧充填する際の時間を、熱交換器を装備しない場合に比較して短くできる。また、圧力容器内のガスの加熱が必要な場合は、加熱された熱媒体を熱交換器に流すことにより対応できる。
【００７７】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１に記載の発明において、前記シール部は面シール機能と軸シール機能とを備えている。
【００７８】
（２）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記メインバルブは前記装着部に螺合により装着され、前記サブバルブ開放手段は、前記メインバルブと一体移動可能に形成され、前記メインバルブが前記装着部に装着された状態で、前記サブバルブを前記開放状態に保持する。
【００７９】
（３）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記口金部は本体ハウジングとサブハウジングとから構成され、前記タンク本体の端部にサブハウジング、本体ハウジングの順に外側から組み付け可能に構成されている。
【００８０】
（４）前記技術的思想（３）に記載の発明において、前記サブハウジングは前記タンク本体の開口部に嵌挿され、前記本体ハウジングは前記サブハウジングを押圧する状態で前記開口部に螺合されている。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施形態における水素貯蔵タンクの模式断面図。
【図２】バルブユニットの装着状態を示す断面図。
【図３】水素貯蔵タンクの部分模式断面図。
【図４】水素貯蔵タンクの部分模式断面図。
【図５】第２の実施形態における水素貯蔵タンクの部分模式断面図。
【図６】同じく水素貯蔵タンクの部分模式断面図。
【図７】第３の実施形態における水素貯蔵タンクの部分模式断面図。
【図８】同じく水素貯蔵タンクの部分模式断面図。
【図９】別の実施形態の部分模式断面図。
【図１０】従来技術の模式断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１１…圧力容器としての水素貯蔵タンク、１２…タンク本体、２４…水素吸蔵合金としてのＭＨ粉末、２８…口金部としての本体ハウジング、２９…口金部としてのサブハウジング、３０…メインバルブ、３１…サブバルブ、３１ａ…弁体部、３０ｃ…サブバルブ開放手段としての凸部、３２…装着部、３４…貫通孔、３５…サブバルブ収容部、３６…通路、３７…フィルタ、４０，５１…シール部としてのシール部材、４１…弁機構、４３…付勢手段、４９…サブバルブ開放手段としてのねじ棒。
【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】
2006177538.tif 000009
【図８】
2006177538.tif 000010
【図９】
2006177538.tif 000011
【図１０】
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