(57)【要約】【課題】ガス配管４１を備えたガスタンク１００において、振動等によりガス配管４１が周囲の機材１４に接触して破損するのを防止する。【解決手段】ガスタンク１００は、中空のライナー２０の外周に内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１と外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２との２層構造の繊維強化樹脂層３０を備える。長手の端部に設けたバルブアセンブリ４０に一端を接続するガス配管４１はその主要部がカーボン繊維強化樹脂層３２とガラス繊維強化樹脂層３１との境界面を通過するように配置されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタンク容器となる中空のライナーの外周に内側層であるカーボン繊維強化樹脂層と外側層であるガラス繊維強化樹脂層との２層構造の繊維強化樹脂層を備え、さらに長手方向の端部に設けたバルブアセンブリに接続したガス流路としてのガス配管を備えたガスタンクであって、前記ガス配管は一部が前記繊維強化樹脂層における前記カーボン繊維強化樹脂層と前記ガラス繊維強化樹脂層との境界面を通過するように配置されていることを特徴とするガスタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライナー外周に繊維強化樹脂層を備えるガスタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス消費機器に天然ガスや水素等の燃料ガスを供給するために、ガスタンクが用いられる。ガスタンクは、高圧でガスを貯蔵するのが一般的であり、ガスタンクとしての機械的強度を確保するために、ガスタンク容器となる中空のライナーの外周に、フィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法）により形成された、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層と外側層であるガラス繊維強化樹脂層との２層構造の繊維強化樹脂層を備えているのが通常である（例えば、特許文献１参照）。また、この種のガスタンクは、通常、ガスタンクの長手方向の端部に設けバルブアセンブリに一端を接続したガス配管を有しており、該ガス配管の他端はマニホルド等の高圧部品に接続していて、ガスタンクに貯蔵された燃料ガスは前記ガス配管および高圧部品を通過して、ガス消費部へ供給される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６０２８５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１３８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６に示すように、通常のガスタンク１０の場合、前記ガス配管１１は外部に露出した状態となっている。そのために、ガスタンク１０を車両等の走行体に搭載した場合などにおいて、走行による振動でガス配管に共振等による振動ｖが生じる恐れがある。ガスタンクが長尺物の場合、あるいは、締結点間の距離、すなわち、ガスタンク１０の長手方向の端部に設けバルブアセンブリ１２からマニホルド１３のような高圧部品に至るまでの距離が長い場合などにおいて、ガス配管１１の長さはより長いものとなり、共振時の振幅も大きくなりやすい。
【０００５】
振動が生じると、周囲の機材（ボデー等）１４との衝突や接触でガス配管１１に損傷が生じる恐れがあるので、それを回避するために、周囲の機材１４にクランプ１５を用いてガス配管１１を固定することが行われる。この固定作業は大きな作業量となっているばかりでなく、周囲の機材（ボデー等）１４の位置との関係で固定に制約もあることから、解決すべき課題となっている。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ガス配管を備えたガスタンクを適宜の使用部位に設置するときに、そのガス配管を周囲の機材に固定する作業をなくすことができ、タンクの設置の作業効率を向上させることのできるガスタンクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるガスタンクは、ガスタンク容器となる中空のライナーの外周に内側層であるカーボン繊維強化樹脂層と外側層であるガラス繊維強化樹脂層との２層構造の繊維強化樹脂層を備え、さらに長手方向の端部に設けたバルブアセンブリに接続したガス流路としてのガス配管を備えたガスタンクであって、前記ガス配管は一部が前記繊維強化樹脂層における前記カーボン繊維強化樹脂層と前記ガラス繊維強化樹脂層との境界面を通過するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるガスタンクでは、前記ガス配管は、一部が繊維強化樹脂層におけるカーボン繊維強化樹脂層とガラス繊維強化樹脂層との境界面を通過するように配置されており、前記界面内に存在する距離の分だけ、ガス配管が外部に露出している部分は少なくなる。それにより、共振等による振動に起因してガス配管が他の機材と接触する度合いは少なくなり、ガス配管の損傷度合いは低下する。また、ガスタンクを使用機材側に設置するときに、ガス配管を他の機材側に固定する目的でクランプする作業も省略することができ、ガスタンクの設置作業の効率化も図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるガスタンクの一例を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】図１に示すガスタンクを機器に設置した状態を示す模式的図。
【図４】ガスタンクの他の例を示す断面図。
【図５】図４に示すガスタンクを機器に設置した状態を示す模式的図。
【図６】従来の高圧ガスタンクの取り付け構造の一例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明によるガスタンクの一実施の形態を説明する。図１は、本発明によるガスタンクの一例を示す側面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００１１】
ガスタンク１００は、ライナー２０と、繊維強化樹脂層３０と、バルブアセンブリ４０とを備える。前記ライナー２０は、中空のガスタンク容器であり、ナイロン系樹脂等の適宜な樹脂にて型成形されている。前記バルブアセンブリ４０は、ライナー２０の長手方向一端部においてガスタンク口金内に備えられる。該バルブアセンブリ４０には、ガスタンク１００内に貯蔵されたガスを適宜のガス消費機器（不図示）に案内するための、ガス配管４１の一端が接続している。
【００１２】
繊維強化樹脂層３０は、熱硬化性樹脂を含浸した繊維強化樹脂層をＦＷ法によりライナー外周に巻回させることで形成される。繊維強化樹脂層３０は、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１と外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２との２層構造からなる。いずれの層も、ライナー２０における主に円筒状のシリンダー部ａの外周範囲に亘るフープ巻きによる繊維巻きと、ライナー２０の両端のドーム部ｂ１、ｂ２の外周範囲に亘るヘリカル巻きによる繊維巻きを経て形成される。前記内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１は、熱硬化性樹脂を含浸したカーボン繊維をＦＷ法にて巻回したものであり、外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２は、熱硬化性樹脂を含浸したガラス繊維をＦＷ法にて巻回したものである。
【００１３】
ガス配管４１は、前記した内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１と外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２との境界面に位置するようにして配置されており、その一端４１ａをバルブアセンブリ４０に接続しており、他端４１ｂは、繊維強化樹脂層３０の外側に延出した状態で、自由端となっている。
【００１４】
上記ガスタンク１００の製造法の一例を説明する。ガスタンク１００の製造に当たっては、最初に、ライナー２０の外表面に、前記のようにして、ＦＷ法によるフープ巻きおよびヘリカル巻きを繰り返し実行して、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１を形成する。
【００１５】
内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１を形成した後、形成されたカーボン繊維強化樹脂層３１の外表面に、好ましくはライナー２０の中心軸線Ｌと平行となる姿勢で、ガス配管４１を配置し、カーボン繊維糸やガラス繊維糸を用いて、該配置したガス配管４１をライナー２０に仮固定する。仮固定するガス配管４１は、ライナー２０の中心軸方向の長さ程度であることが望ましい。また、ライナー２０のバルブアセンブリ４０側のドーム部ｂ１においては、ガス配管４１の一端４１ａをバルブアセンブリ４０に接続するか、その近傍に位置させるようにして仮固定する。
【００１６】
ガス配管４１を仮固定した状態で、先に形成した内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１の外周面に、ＦＷ法により、外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２を形成する。それにより、仮止めされていたガス配管４１は、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１の外表面と外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２との間に、すなわち２つの層の境界面に埋め込まれた状態となる。なお、ガラス繊維強化樹脂層３２の巻き付け時に、図１に示すように、ガス配管４１の他端側４１ｂを外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２の外側に飛び出すようにして、ガラス繊維強化樹脂層３２の巻き付け作業を行う。
【００１７】
２層からなる繊維強化樹脂層３０を形成した後、全体をＦＷ装置から取り外し、所要の熱処理を行うことで、本実施の形態のガスタンク１００とされる。製造されたガスタンク１００は、例えば適宜のガス消費機器を備えた車両等に持ち込まれ、車両等の機材１４（図６参照）に設置される。具体的には、図３に示すように、車両に取り付けてあるマニホルド１３のような高圧部品に、前記ガス管４１の一方の自由端である端部４１ｂを接続する。また、他方の端部４１ａがバルブアセンブリ４０のバルブに未接続の場合には、バルブアセンブリ４０に対して必要な接続を行う。
【００１８】
上記のガスタンク１００では、設置する周囲の機材１４との関係で、ガス配管４１を長くせざるを得ない場合でも、ガス配管４１の主要部はガスタンク１００に直接固定された状態となっているので、フリーとなっている（すなわち、外部に露出している）部分（この例では、ガス配４０の一端部４０ｂ）の長さを短くすることができる。そのために、振動によりガス配管４１が機材１４のフレーム等に接触することを高い確率で回避することができる。また、ガス配管４１のフリーとなっている端部４１ｂを基材１４のフレーム等にクランピングする作業もなくすことができる。さらに、ガスタンク１００の製造過程で、ガス配管４１をガスタンク側へ固定する作業は完了するので、配管４１を固定する作業を行うことも不必要であり、作業の効率化も図られる。
【００１９】
上記の実施の形態において、ガス配管４１の主要部を繊維強化樹脂層３０におけるカーボン繊維強化樹脂層３１とガラス繊維強化樹脂層３２との境界面を通過するように配置したことは、技術的に大きな意味を持つ。すなわち、ガスタンク容器となる中空のライナー２０の外周に内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１と外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２との２層構造の繊維強化樹脂層３０を備えたガスタンク１００の場合、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１の目的は、主にガスタンク１００の機械的強度を確保するためであり、一方、外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２は、車両の走行中等に飛び石等が衝突することでガスタンク表面に傷が付くのを防止することを目的としており、ガスタンク１００の機械的な強度を担保するものではない。
【００２０】
もし、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１の内側あるいは層内に、ガス配管４１を位置させると、ガス配管４１が位置することでカーボン繊維強化樹脂層３１に屈曲のような不要な変形が生じるのが避けられず、それは、内圧に対するガスタンク１００の強度の低下を招く恐れがある。一方、前記のように、外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２はガスタンク１００の強度を担保するものではないので、その内側にガス配管４１が存在することで、ガラス繊維強化樹脂層３２の巻き込み状態に、図２に例示するような真円からの変形部分が生じても、それが、内圧に対するガスタンク１００の強度の低下を招くことはないからである。
【００２１】
図４は、ガスタンクの他の実施の形態を示す、図１に相当する断面図である。このガスタンク１００ａでは、ガス配管４１におけるライナー２０のバルブアセンブリ４０側のドーム部ｂ１に対応する端部４１ａが、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１と外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２との境界面には位置してなく、繊維強化樹脂層３０の外側に飛び出ている点で、ガスタンク１００の構成を異にしている。他の構成はガスタンク１００と同じであり、同じ符号を付している。
【００２２】
このガスタンク１００ａの製造に当たっては、ガスタンク１００の場合と同様に、内側層であるカーボン繊維強化樹脂層３１を形成した後、形成されたカーボン繊維強化樹脂層３１の外側面に、好ましくはライナー２０の中心軸線Ｌと平行となる姿勢でガス配管４１を配置する。その後、配置したガス配管４１におけるライナー２０のシリンダー部ａに対応する部分４１ｃのみを、カーボン繊維糸やガラス繊維糸を用いて、ライナー２０に仮固定する。その状態で、ライナー２０のシリンダー部ａの領域に、ＦＷ法によるフープ巻きによってガラス繊維を巻き付ける。それにより、ガス配管４１のライナー２０のシリンダー部ａに仮止めされた部分４１ｃは、巻き付けられたガラス繊維によって被覆された状態となり、ライナー２０のシリンダー部ａに固定される。
【００２３】
その後は、ガス配管４１の、ライナー２０のドーム部ｂ１、ｂ２に対応する両端部４１ａ、４１ｂが、フープ巻きされるあるいはヘリカル巻きされるガラス繊維層に埋入しないように注意して、外側層であるガラス繊維強化樹脂層３２を形成する。それにより、図４に示すように、ガス配管４１は、その両端部４１ａ、４１ｂを残して、カーボン繊維強化樹脂層３１とガラス繊維強化樹脂層３２との間に、すなわち２つの層の境界面に埋め込まれた状態となる。
【００２４】
図５は、そのようにして製造されたガスタンク１００ａを、車両等の機材１４に取り付けた状態を示している。ここでは、ガス管４１の一方端４１ａをバルブアセンブリ４０のバルブに接続し、他端４１ｂを基材１４に取り付けてあるマニホルド１３のような高圧部品に接続する。ここで奏される作用効果は、ガスタンク１００の場合とほぼ同じであるが、さらに、端部４１ａのバルブアセンブリ４０に対する接続の自由度が大きくなる利点がある。
【００２５】
上記のガスタンク１００およびガスタンク１００ａでは、ガス管４１の一方端４１ｂである自由端側を、ライナー２０のシリンダー部ａとドーム部４１ｂとの境目近傍から繊維強化樹脂層３０の外側に飛び出させるようにしたが、これは例示であり、それぞれの使用環境に応じて、ドーム部４１ｂの領域の適所から外側に飛び出させるようしてもよく、シリンダー部ａの軸方向の適所から外側に飛び出させるようしてもよい。また、ガス配管４１は１本のものを図示したが、これも例示であり、２本以上のガス配管を同時にカーボン繊維強化樹脂層３１とガラス繊維強化樹脂層３２との境界面を通過するように配置してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１００，１００ａ…ガスタンク、
１３…マニホルドのような高圧部品、
１４…ガスタンクが装着される機材（ボデー等）、
２０…ガスタンク容器となる中空のライナー、
ａ…ライナーのシリンダー部、
ｂ１，ｂ２…ライナーのドーム部、
３１…内側層であるカーボン繊維強化樹脂層、
３２…外側層であるガラス繊維強化樹脂層、
３０…繊維強化樹脂層、
４０…バルブアセンブリ、
４１…ガス配管、
４１ａ，４１ｂ…ガス配管の両端部。
【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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