(57)【要約】【課題】内部に充填される流体の圧力が上昇しにくいタンク構造体を提供する。【解決手段】内部に水素が充填されるタンク本体２０と、タンク本体２０の左端側に設けられたリリーフ弁３０と、を有し、燃料電池車１００に搭載される水素タンク１０と、水素タンク１０を囲繞する囲繞体４０と、囲繞体４０の内面４０ａ（水素タンク１０側の面）に設けられ、温度上昇すると発泡し断熱層５２を形成する熱発泡性断熱層５１と、を備え、発泡前の熱発泡性断熱層５１と水素タンク１０との間には隙間Ｓが形成されていることを特徴とする水素タンク構造体１である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が充填されるタンク本体と、前記タンク本体の少なくとも一端側に設けられたリリーフ弁と、を有し、車両に搭載されるタンクと、
前記タンクを囲繞する囲繞体と、
前記囲繞体の前記タンク側の面に設けられ、温度上昇すると発泡し断熱層を形成する熱発泡性断熱層と、
を備え、
発泡前の前記熱発泡性断熱層と前記タンクとの間には隙間が形成されている
ことを特徴とするタンク構造体。
【請求項２】
前記熱発泡性断熱層が発泡して形成する前記断熱層は、前記隙間を埋める
ことを特徴とする請求項１に記載のタンク構造体。
【請求項３】
内部に流体が充填されるタンク本体と、前記タンク本体の少なくとも一端側に設けられたリリーフ弁と、を有し、車両に搭載されるタンクと、
前記タンクを囲繞する囲繞体と、
前記囲繞体の前記タンクと反対側の面に設けられ、温度上昇すると発泡し断熱層を形成する熱発泡性断熱層と、
を備え、
前記囲繞体と前記タンクとの間には隙間が形成されている
ことを特徴とするタンク構造体。
【請求項４】
前記リリーフ弁は、温度上昇すると開くように構成されており、
前記熱発泡性断熱層は、外部からの熱が前記リリーフ弁に伝導するように、前記リリーフ弁の周りには形成されていない
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタンク構造体。
【請求項５】
前記囲繞体は金属製である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のタンク構造体。
【請求項６】
前記熱発泡性断熱層は、外部の熱源の位置に対応して形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタンク構造体。
【請求項７】
前記囲繞体は、前記車両を構成すると共に前記タンク本体の周囲に配置された複数のパネルを備えて構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のタンク構造体。
【請求項８】
前記囲繞体は、前記タンクを囲繞するカバーを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のタンク構造体。
【請求項９】
複数の前記タンクを備え、
前記カバーは、前記複数のタンクをまとめて囲繞している
ことを特徴とする請求項８に記載のタンク構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池を搭載し、その電力で走行する燃料電池車の開発が進められている。このような燃料電池車には、燃料電池の他、燃料電池に水素（燃料ガス）を供給する水素タンク（ガスタンク）、空気を供給するコンプレッサ、燃料電池を経由するように冷媒を循環させる冷媒ポンプ、直流電力を交流電力に変換するＰＤＵ（Power Drive Unit）、走行用のモータ、モータの駆動力を駆動輪に伝達するドライブトレイン等も搭載される。
ここで、コンプレッサ、冷媒ポンプ、ＰＤＵ、ドライブトレイン等の外部機器は、その作動に伴って発熱する。
【０００３】
また、水素タンクには水素が高圧で充填され、さらに、水素タンクから燃料電池に供給される水素が通流する水素供給流路には、複数の減圧弁（レギュレータ）が設けられる。そして、アクセル開度等に基づいて算出された発電要求量に従って水素の目標圧力を設定し、そして、前記減圧弁の二次側圧力が算出された目標圧力となるように、前記減圧弁を制御している。
【０００４】
このような水素タンクに充填される水素（ガス）とは異なるが、液体燃料（ガソリン）が貯溜される燃料タンクにて入熱により燃料蒸気が発生し、燃料消費等に影響が及ぶのを抑えるために、放熱構造を取り入れた燃料タンクの構造について提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３０２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃料電池車は、真夏の高温環境下で走行したり、また、前記したようにコンプレッサ等の外部機器の発熱によって、水素タンクに熱が入力されると、水素が膨張し、水素タンク内の圧力が上昇してしまう。
このように、水素タンクにおける水素の圧力が上昇してしまうと、前記した減圧弁の一次側圧力も上昇することになり、前記目標圧力よりも高い圧力で、水素が燃料電池に供給される虞がある。そして、このように高い圧力で水素が供給されると、水素が燃料電池で良好に消費されないばかりか、燃料電池の劣化に繋がる虞がある。
【０００７】
ここで、制御範囲が広いワイドレンジの減圧弁を搭載する方法も考えられるが、このようなワイドレンジの減圧弁は非常に高価であるため、コストを要してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、内部に充填される流体の圧力が上昇しにくいタンク構造体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】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、内部に流体（後記する実施形態では水素）が充填されるタンク本体と、前記タンク本体の少なくとも一端側に設けられたリリーフ弁と、を有し、車両に搭載されるタンクと、前記タンクを囲繞する囲繞体と、前記囲繞体の前記タンク側の面に設けられ、温度上昇すると発泡し断熱層を形成する熱発泡性断熱層と、を備え、発泡前の前記熱発泡性断熱層と前記タンクとの間には隙間が形成されていることを特徴とするタンク構造体である。
【００１０】
このようなタンク構造体によれば、発泡前の前記熱発泡性断熱層とタンクとの間には隙間が形成されており、タンク本体の外表面に断熱層は形成されていないので、タンク本体の壁部の熱抵抗は大きくならず、流体及びタンクは、隙間に存在する外気と良好に熱交換する。
これにより、流体の充填／放出に伴って、流体及びタンクの温度が上昇／下降しようとしても、流体及びタンクは隙間の外気と熱交換し、つまり、放熱／吸熱するので、流体及びタンクの温度が上昇／下降しにくくなり、維持されやすくなる。したがって、タンクに充填された流体の圧力が上昇しにくくなる。
【００１１】
また、タンクの外表面に断熱層は形成されていないので、その表面側に断熱層が形成されたタンクに対して、タンク本体の壁部が薄くなり、タンク室（容積）が大きくなる。
【００１２】
さらに、囲繞体のタンク側の面に、温度上昇すると発泡し断熱層を形成する熱発泡性断熱層が設けられているので、タンク構造体の周囲に配置された外部機器の熱が熱発泡性断熱層に伝導すると、熱発泡性断熱層が温度上昇して発泡し、断熱層が形成される。そうすると、外部機器からの熱は、断熱層で断熱され、タンクに充填された流体の温度は上昇しにくくなり、ゆえに、流体の圧力も上昇しにくくなる。
【００１３】
このようにして、タンク本体内の圧力は上昇しにくくなるので、タンクからの流体の圧力を制御するレギュレータは、ワイドレンジである必要はなく、レギュレータを含み流体の供給を受けるシステム（後記する実施形態では燃料電池システム）を簡便かつ安価で構成できる。
また、前記レギュレータ等の一次側圧力が上昇しにくいので、前記レギュレータによって、流体の圧力を適切に制御した後、流体を必要とする流体需要機器（後記する実施形態では燃料電池）に、供給できる。
【００１４】
また、前記タンク構造体において、前記熱発泡性断熱層が発泡して形成する前記断熱層は、前記隙間を埋めることを特徴とする。
【００１５】
このようなタンク構造体によれば、外部機器の熱が入りやすい箇所（領域）、つまり、外部機器の熱が伝導しやすい箇所では、この熱によって熱発泡性断熱層が発泡して断熱層を形成し、断熱層が隙間を埋めてタンクと密着する。これにより、外部機器からの熱は断熱層で断熱され、タンクに充填された流体の温度及び圧力は上昇しにくくなる。
【００１６】
一方、他の箇所（領域）、つまり、外部機器の熱が伝導しにくい箇所では、熱発泡性断熱層は発泡せず、隙間が形成されたままとなる。これにより、外部機器側でタンクは断熱層と密着しながらも、タンク本体の流体は外部機器と反対側に残る隙間の外気と熱交換できる。したがって、流体を充填／放出しても、前記隙間の外気に対して放熱／吸熱するので、流体及びタンクの温度が上昇／下降しにくくなる。
【００１７】
また、本発明は、内部に流体が充填されるタンク本体と、前記タンク本体の少なくとも一端側に設けられたリリーフ弁と、を有し、車両に搭載されるタンクと、前記タンクを囲繞する囲繞体と、前記囲繞体の前記タンクと反対側の面に設けられ、温度上昇すると発泡し断熱層を形成する熱発泡性断熱層と、を備え、前記囲繞体と前記タンクとの間には隙間が形成されていることを特徴とするタンク構造体である。
【００１８】
このようなタンク構造体によれば、流体及びタンクは隙間の外気と熱交換し、つまり、放熱／吸熱するので、流体及びタンクの温度が上昇／下降しにくくなり、維持されやすくなる。したがって、タンクに充填された流体の圧力が上昇しにくくなる。
【００１９】
また、タンクの外表面に断熱層は形成されていないので、タンク本体の壁部が薄くなり、タンク室（容積）が大きくなる。
さらに、囲繞体のタンクと反対側の面に、温度上昇すると発泡し断熱層を形成する熱発泡性断熱層が設けられているので、タンク構造体の周囲に配置された外部機器の熱が熱発泡性断熱層に伝導すると、熱発泡性断熱層が温度上昇して発泡し、断熱層が形成される。そうすると、外部機器からの熱は、断熱層で断熱され、タンク本体に充填された流体の温度は上昇しにくくなり、ゆえに、流体の圧力も上昇しにくくなる。
【００２０】
また、前記タンク構造体において、前記リリーフ弁は、温度上昇すると開くように構成されており、前記熱発泡性断熱層は、外部からの熱が前記リリーフ弁に伝導するように、前記リリーフ弁の周りには形成されていないことを特徴とする。
【００２１】
このようなタンク構造体によれば、熱発泡性断熱層はリリーフ弁の周りには形成されていないので、外部からの熱は、熱発泡性断熱層（断熱層）で断熱されることはなく、リリーフ弁に速やかに伝導する。これにより、リリーフ弁の開くタイミングが遅れることはない。
【００２２】
また、前記タンク構造体において、前記囲繞体は金属製であることを特徴とする。
【００２３】
このようなタンク構造体によれば、囲繞体は金属製であるので、囲繞体の熱伝導率が高い。これにより、外部からの熱は、囲繞体の内部を速やかに伝導する。したがって、外部からの熱を、熱発泡性断熱層に速やかに伝導させることができる。
【００２４】
また、前記タンク構造体において、前記熱発泡性断熱層は、外部の熱源の位置に対応して形成されていることを特徴とする。
【００２５】
このようなタンク構造体によれば、熱発泡性断熱層は外部の熱源の位置に対応して、つまり、外部の熱源の熱が入熱する可能性のある領域に対応して形成されているので、熱発泡性断熱層が小さくなり、軽量化される。これにより、タンク構造体を車両に搭載容易となる。
なお、熱発泡性断熱層だけでなく、囲繞体も外部の熱源の位置に対応して、つまり、外部の熱源の熱が入熱する可能性のある領域に対応して、タンクを囲繞する大きさ等に構成されていることが好ましい。
【００２６】
また、前記タンク構造体において、前記囲繞体は、前記車両を構成すると共に前記タンク本体の周囲に配置された複数のパネルを備えて構成されることを特徴とする。
【００２７】
このようなタンク構造体によれば、車両を構成すると共にタンク本体の周囲に配置された複数のパネルによって、囲繞体を構成できる。
【００２８】
また、前記タンク構造体において、前記囲繞体は、前記タンクを囲繞するカバーを備えることを特徴とする。
【００２９】
このようなタンク構造体によれば、タンクを囲繞するカバーによって、囲繞体を構成できる。
また、タンクとカバー（囲繞体）とが、一体に構成されていれば、タンク構造体の取り扱い（組み付け、交換等）は容易となる。
【００３０】
また、前記タンク構造体において、複数の前記タンクを備え、前記カバーは、前記複数のタンクをまとめて囲繞していることを特徴とする。
【００３１】
このようなタンク構造体によれば、カバーが複数のタンクをまとめて囲繞しているので、１つのカバーによって、複数のタンクをまとめる、例えば、ユニット化しやすくなる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、内部に充填される流体の圧力が上昇しにくいタンク構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池車の側面図である。
【図２】第１実施形態に係る水素タンク構造体の側断面図であり、通常時（発泡前）を示す。
【図３】第１実施形態に係る水素タンク構造体の側断面図であり、発泡時を示す。
【図４】第１実施形態に係るリリーフ弁の側断面図であり、リリーフ弁の閉弁状態（通常時）を示す。
【図５】第１実施形態に係るリリーフ弁の側断面図であり、リリーフ弁の開弁状態（高温時）を示す。
【図６】第１実施形態に係る水素タンク構造体の輪切り断面図（図２のＸ１−Ｘ１線断面図）であり、通常時（発泡前）を示す。
【図７】第１実施形態に係る水素タンク構造体の輪切り断面図（図３のＸ２−Ｘ２線断面図）であり、発泡時を示す。
【図８】第２実施形態に係る水素タンク構造体の側断面図であり、通常時（発泡前）を示す。
【図９】第３実施形態に係る水素タンク構造体の側断面図であり、通常時（発泡前）を示す。
【図１０】第３実施形態に係る水素タンク構造体の側断面図であり、発泡時を示す。
【図１１】第３実施形態に係る水素タンク構造体の輪切り断面図（図９のＸ３−Ｘ３線断面図）であり、通常時（発泡前）を示す。
【図１２】第３実施形態に係る水素タンク構造体の輪切り断面図（図１０のＸ４−Ｘ４線断面図）であり、発泡時を示す。
【図１３】（ａ）、（ｂ）共に変形例に係る水素タンク構造体の平面図である。
【図１４】変形例に係る水素タンク構造体の輪切り断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
≪第１実施形態≫
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００３５】
≪燃料電池車の構成≫
本実施形態に係る燃料電池車１００（車両、移動体）は、燃料電池スタック１１０（燃料電池）と、水素タンク１０（タンク）を含む水素タンク構造体１（タンク構造体、図２参照）と、減圧弁１２１と、コンプレッサ１３１と、希釈器１３２と、を備えている。
なお、燃料電池車１００の具体的種類には、例えば、四輪車、三輪車、二輪車、一輪車、列車等がある。
【００３６】
燃料電池スタック１１０は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）をセパレータ（図示しない）で挟持してなる単セルが複数積層されて構成されている。ＭＥＡは、電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟持するカソード及びアノードとを備えている。各セパレータには、溝や貫通孔からなるアノード流路１１１（燃料ガス流路）及びカソード流路１１２（酸化剤ガス流路）が形成されている。
【００３７】
水素タンク１０は、アノード流路１１１に供給される水素（燃料ガス、流体）が充填されるタンクである。そして、水素タンク１０は、配管１２１ａ、減圧弁１２１（レギュレータ）、配管１２１ｂを介して、アノード流路１１１の入口に接続されており、水素タンク１０の水素が、配管１２１ａ等を通って、アノード流路１１１に供給されるようになっている。
【００３８】
すなわち、配管１２１ａと配管１２１ｂとで水素供給流路（燃料ガス供給流路）が構成されており、この水素供給流路に減圧弁１２１が設けられている。また、水素供給流路には、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）によって開閉制御される常閉型の遮断弁も設けられている。なお、減圧弁及び遮断弁は、例えば、下流に向かって、一次遮断弁、一次減圧弁、二次遮断弁、二次減圧弁のように複数で設けられる。
【００３９】
減圧弁１２１は、例えば、本願出願人による特開２００４−１８５８３１号公報に記載されるように、配管１２１ｃから入力されるパイロット圧に基づいて、アノード流路１１１における水素の圧力と、カソード流路１１２における空気の圧力とがバランスするように、水素の圧力を下げる一次減圧弁である。なお、配管１２１ｃの上流端は、カソード流路１１２に向かう空気が通流する配管１３１ａに接続されている。
【００４０】
アノード流路１１１の出口は、配管１２１ｄを介して、希釈器１３２に接続されている。そして、アノード流路１１１から排出されたアノードオフガスは、配管１２１ｄを通って、希釈器１３２に排出されるようになっている。
【００４１】
コンプレッサ１３１は、配管１３１ａを介して、カソード流路１１２の入口に接続されており、ＥＣＵからの指令に従って作動すると、酸素を含む空気を取り込んで圧縮し、これをカソード流路１１２に圧送するようになっている。なお、コンプレッサ１３１は、燃料電池スタック１１０や高圧バッテリ（図示しない）を電源としている。
【００４２】
また、コンプレッサ１３１は作動すると作動熱を発生する熱源であり、本実施形態では、この作動熱の一部が水素タンク１０に伝導する場合を例示する。すなわち、コンプレッサ１３１は、水素タンク１０からみて、発熱する外部機器である。そして、ここでは、熱源となる外部機器が、水素タンク構造体１の上方に配置され、外部機器の熱が水素タンク構造体１の上方から入熱する構成を例示する（図３、図７参照）。
なお、このように発熱する外部機器は、コンプレッサ１３１の他、ＥＣＵ、冷媒ポンプ、高圧バッテリ、ＰＤＵ、ドライブトレイン等、種々挙げられる。
【００４３】
カソード流路１１２の出口は、配管１３２ａを介して、希釈器１３２に接続されている。そして、カソード流路１１２から排出されたカソードオフガスは、配管１３２ａを通って希釈器１３２に排出されるようになっている。
なお、配管１３２ａには、ＥＣＵによって開度が制御される常開型の背圧弁（図示しない）が設けられている。すなわち、ＥＣＵは、アクセル開度に基づいて、発電要求量、目標空気圧力、目標水素圧力を算出し、目標空気圧力となるように、背圧弁の開度及びコンプレッサ１３１の回転速度を制御するようになっている。
【００４４】
希釈器１３２は、配管１２１ｄからのアノードオフガス中の水素を、配管１３２ａからのカソードオフガスで希釈し、水素濃度を低減させるものであり、その内部に希釈空間を有している。そして、希釈後のガスは、配管１３２ｂを通って車外に排出されるようになっている。
【００４５】
≪水素タンク構造体の構成≫
次に、水素タンク構造体１の具体的構成について、図２〜図７を参照して説明する。
図２〜図７に示すように、水素タンク構造体１は、水素タンク１０と、水素タンク１０を囲繞する囲繞体４０と、囲繞体４０の内面４０ａ（水素タンク１０側の面）に設けられた熱発泡性断熱層５１と、を備えている。
【００４６】
＜水素タンク＞
水素タンク１０は、略円柱状の外形を有しており、燃料電池車１００に対して横置きで搭載され、その軸方向は車幅方向（左右方向）に沿っている。
水素タンク１０は、タンク本体２０と、タンク本体２０の左端側（一端側）に設けられたリリーフ弁３０と、を備えている。
なお、水素タンク１０は、図示しない金属製のベルトを介して、後記する前クロスメンバ４１Ｃ及び後クロスメンバ４１Ｄに固定されている。
この他、タンク本体２０の左端側及び右端側（両端側）に、リリーフ弁３０がそれぞれ設けられた構成でもよい。
【００４７】
＜タンク本体＞
タンク本体２０は、その外形が略円柱状を呈しており、図４、図５に示すように、ライナー２１と、ライナー２１の外周面を覆いライナー２１を補強する補強層２２と、を備える二重構造となっている。
ただし、タンク本体２０は、二重構造に限定されず、例えば、合成樹脂製または金属製のライナーのみから構成された一重構造のものでもよい。
【００４８】
ライナー２１は、アルミニウム合金等から形成され、タンク本体２０の骨格となる部品であり、その外形は略円柱状を呈している。そして、ライナー２１の内部は、水素が充填・貯留されるタンク室２１ａとなっている。また、ライナー２１の左端側には、リリーフ弁３０が螺合されるネック部２１ｂが形成されている。
【００４９】
補強層２２は、例えば、熱硬化性樹脂が含浸された長い炭素繊維を、ライナー２１に所定に巻回した後、前記熱硬化性樹脂を硬化させることで得られるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic：炭素繊維強化プラスチック）層から構成される。
【００５０】
＜リリーフ弁＞
リリーフ弁３０は、常閉型の弁であって、開弁することで、タンク本体２０内の水素を外部に放出し、タンク本体２０内の圧力を低下させるものである。また、リリーフ弁３０は、車幅方向において左端側に配置されているので、前後からの衝突によって、燃料電池車１００が前後方向で圧縮しても、リリーフ弁３０は圧縮されず、保護されるようになっている。
【００５１】
リリーフ弁３０は、ネック部２１ｂに螺設されるバルブボディ３１と、バルブボディ３１内を進退する弁体３２（ピストン）と、弁体３２を閉弁方向（右方向）に付勢する圧縮コイルばね３３と、圧縮コイルばね３３がバルブボディ３１内に装填された状態を保持するキャップ３４と、圧縮コイルばね３３とキャップ３４との間に介装された金属体３５と、を備えている。
なお、バルブボディ３１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）によって開閉制御され、燃料電池スタック１１０への水素供給時等に開弁される常閉型の遮断弁（インタンク電磁弁）と、水素充電時に開弁する常閉型の逆止弁（いずれも図示しない）と、が設けられている。
【００５２】
バルブボディ３１は、通常時（閉弁時）に弁体３２が着座する弁座３１ａを有すると共に、その内部には、開弁時に水素の放出通路となる第１ポート３１ｂ及び第２ポート３１ｃが形成されている。
【００５３】
弁体３２は、一体成形された左側（一端側）の大径部３２ａと、大径部３２ａから右側（他端側）に延出した小径部３２ｂと、を備えている。
【００５４】
小径部３２ｂは、通常時（閉弁時）において、バルブボディ３１の弁座３１ａに着座し、第１ポート３１ｂと第２ポート３１ｃとを遮断する。このように第１ポート３１ｂと第２ポート３１ｃとが遮断されると、リリーフ弁３０は閉弁状態となる（図４参照）。なお、通常時とは、タンク本体２０内が定格圧力以下であって、金属体３５が溶融していない状態である。
【００５５】
一方、例えば、タンク本体２０内が定格圧力よりも高くなり、弁体３２が弁座３１ａから離座すると、第１ポート３１ｂと第２ポート３１ｃとが連通する。このように第１ポート３１ｂと第２ポート３１ｃとが連通すると、リリーフ弁３０が開弁状態となる（図５参照）。
【００５６】
金属体３５は、昇温した場合に溶融し、キャップ３４に形成された流出路３４ａから外部に流出することで、キャップ３４と圧縮コイルばね３３との間にスペースを形成するための部品である。このようにスペースが形成されると、タンク本体２０内の水素の圧力によって、弁体３２が左にスライド、つまり、小径部３２ｂが弁座３１ａから離座すると同時に、第１ポート３１ｂと第２ポート３１ｃとが連通し、タンク本体２０内の水素が、第１ポート３１ｂ、第２ポート３１ｃを通って、外部に放出され、圧力が低下するようになっている。
【００５７】
＜囲繞体＞
囲繞体４０は、水素タンク１０を囲繞する構造体であり、水素タンク１０との間に所定の隙間Ｓを開けつつ、水素タンク１０全体を取り囲んでいる。
なお、囲繞体４０と水素タンク１０との隙間Ｓは、囲繞体４０の内面４０ａに形成された熱発泡性断熱層５１の発泡前後の厚さ（発泡による増厚程度）を考慮したうえで、（１）通常時（発泡前）の熱発泡性断熱層５１と水素タンク１０との間に隙間Ｓが形成され、かつ、（２）熱発泡性断熱層５１が発泡してなる断熱層５２が隙間Ｓを埋めるように設計される。
【００５８】
このような囲繞体４０は、第１実施形態では、井桁状のサブフレーム４１と、フロアパネル４２の一部であって水素タンク１０の上外周面から所定間隔（隙間Ｓ）を開けつつ湾曲する湾曲部４２ａと、水素タンク１０の下部を覆うアンダーパネル４３と、前パネル４４と、後パネル４５と、左パネル４６と、右パネル４７と、を備えており、サブフレーム４１等は、燃料電池車１００の車体を構成する部品（パネル）である。
【００５９】
サブフレーム４１は、前後方向に延びる左フレーム４１Ａ及び右フレーム４１Ｂと、車幅方向に延びる前クロスメンバ４１Ｃ及び後クロスメンバ４１Ｄと、を備えている。
そして、これらのフレーム及びパネルが、接合（溶接）、ボルトによる締結等されることで、囲繞体４０は構成されている。
【００６０】
また、これらのフレーム及びパネルは、熱伝導率の高い金属製の部品で構成されている。つまり、囲繞体４０は、金属製であり、その熱伝導率は高い。
これにより、外部機器（コンプレッサ１３１等）からの熱は、囲繞体４０内を速やかに伝導し、囲繞体４０の内面４０ａに形成された熱発泡性断熱層５１に速やかに伝導する。したがって、熱発泡性断熱層５１は、速やかに昇温、発泡し、断熱層５２が速やかに形成されるようになっている。
【００６１】
＜熱発泡性断熱層＞
熱発泡性断熱層５１は、例えばポリ燐酸アンモニウム等の発泡剤を成分とする層であり、外部から加熱され温度上昇し、発泡温度に到達するとガスを発生することで発泡し、内部に多数の気泡が形成された断熱層５２（発泡層）を形成する層である（図３、図７参照）。そして、このように断熱層５２が形成されると、外部からの熱は断熱層５２で断熱されるようになっている。これにより、水素タンク１０（水素）の温度は上昇しにくく、水素タンク１０の圧力が上昇しにくくなっている。
【００６２】
熱発泡性断熱層５１が発泡する発泡温度は、コンプレッサ１３１等の外部機器の温度に対応して、ガスを発生させる発泡剤を変更することで、適宜に設計変更される。
【００６３】
発泡前の熱発泡性断熱層５１と、水素タンク１０との間には、前記したように隙間Ｓが形成されており、この隙間Ｓには空気が存在している。つまり、水素タンク１０は隙間Ｓの空気と熱交換するように構成されている。
【００６４】
これにより、水素充填時における水素の断熱圧縮により、水素タンク１０の温度が上昇しようとしても、水素タンク１０は隙間Ｓの空気に放熱し、温度上昇量が少なくなっている。
一方、水素放出時における水素の断熱膨張により、水素タンク１０の温度が低下しようとしても、水素タンク１０は隙間Ｓの空気の熱を吸熱し、温度低下量が少なくなっている。
【００６５】
すなわち、水素タンク１０は隙間Ｓの空気と良好に熱交換するので、水素の充填／放出により、水素タンク１０の温度は変動しにくくなっている。つまり、水素タンク１０の温度が大きく低下することはない。
【００６６】
ただし、熱発泡性断熱層５１は、図２、図３に示すように、囲繞体４０の内面４０ａのうち、リリーフ弁３０に対向する部分には、形成されていない。すなわち、熱発泡性断熱層５１は、リリーフ弁３０の周りには形成されていない。
これにより、リリーフ弁３０の周りに断熱層５２が形成されることはない。したがって、外部からの熱が、断熱層５２で断熱されることはなく、リリーフ弁３０に良好に伝導し、その温度は良好に上昇する。ゆえに、リリーフ弁３０の開弁が遅れることはない。
【００６７】
熱発泡性断熱層５１が発泡してなる断熱層５２の厚さは、断熱層５２が隙間Ｓを埋めるように、つまり、断熱層５２の厚さが隙間Ｓ以上となるように構成されている。断熱層５２の厚さは、発泡剤の量・種類を変化したり、熱発泡性断熱層５１の厚さを変化したりすることで、容易に制御される。
【００６８】
なお、このような熱発泡性断熱層５１は、例えば、ポリ燐酸アンモニウム等の発泡剤を成分とする公知の熱発泡性断熱塗料を、囲繞体４０の内面４０ａに塗布することで形成される。そして、塗布量・塗布回数を変化させることで、熱発泡性断熱層５１の厚さは調整される。
【００６９】
また、熱発泡性断熱層５１は、一層構造に限定されず、発泡温度が異なる複数の発泡剤を含む多層構造としてもよい。さらに、熱発泡性断熱層５１と囲繞体４０との間に下塗り層を介在させてもよいし、熱発泡性断熱層５１の上に上塗り層を形成してもよい。
【００７０】
≪水素タンク構造体の作用効果≫
このような水素タンク構造体１によれば、次の作用効果を得る。
通常時（発泡前）において、水素タンク１０と熱発泡性断熱層５１との間に隙間Ｓが形成されているので、水素の充填／放出により、水素タンク１０の温度が上昇／低下しようとしても、水素及び水素タンク１０は、隙間Ｓの空気と良好に熱交換する。これにより、水素及び水素タンク１０の温度は、上昇／低下しにくくなる。すなわち、水素及び水素タンク１０の温度が大きく低下することはない。
【００７１】
ここで、熱源となる外部機器は、前記したように、水素タンク構造体１の上方に配置されている。
また、外部機器の熱が水素タンク構造体１に上方から入熱すると、その熱は、熱伝導性の高い金属製の囲繞体４０内を速やかに伝導し、熱発泡性断熱層５１に速やかに伝導する。そうすると、熱発泡性断熱層５１の略上半分の温度は速やかに上昇し、発泡剤の種類に対応した発泡温度に到達すると発泡し、断熱層５２が形成され、断熱層５２は隙間Ｓを埋める（図３、図７参照）。すなわち、断熱層５２の表面は、水素タンク１０の外周面に密着する。
【００７２】
このように断熱層５２が速やかに形成されるので、外部機器からの熱は、断熱層５２で断熱される。これにより、外部機器からの熱は、水素タンク１０に伝導せず、水素及び水素タンク１０の温度は上昇しにくくなり、水素の圧力も上昇しにくくなる。
【００７３】
一方、水素タンク構造体１の下半分には、外部機器からの熱が伝導しにくいので、熱発泡性断熱層５１の下半分は発泡せず、断熱層５２が隙間Ｓを埋めることはない。すなわち、水素タンク構造体１の下半分には隙間Ｓがそのまま残り、水素タンク１０の上部と断熱層５２とが密着した後も、水素及び水素タンク１０は、隙間Ｓの空気と良好に熱交換可能となっている。これにより、水素を充填／放出したとしても、隙間Ｓの空気に対して放熱／吸熱するので、水素の圧力は上昇しにくくなる。
【００７４】
また、発熱する外部機器が水素タンク１０の左方に配置され、その外部機器の熱が水素タンク１０の左側に入熱した場合、左側のリリーフ弁３０の周り、つまり、リリーフ弁３０に対向する囲繞体４０の内面４０ａには、熱発泡性断熱層５１が存在しないので、断熱層５２が形成されることはない。
【００７５】
これにより、囲繞体４０の左側部分に入熱した熱は、囲繞体４０を伝導した後、断熱層５２で断熱されることなく、リリーフ弁３０に良好に伝導する。したがって、リリーフ弁３０の温度は速やかに上昇し、金属体３５が溶融すると、リリーフ弁３０が開く（図５参照）。そうすると、タンク室２１ａの水素が外部に放出され、水素タンク１０内の圧力が下がる。
【００７６】
このようにして、水素タンク１０内の水素の圧力が上昇しにくくなるので、図１に示す減圧弁１２１の一次側圧力が、コンプレッサ１３１の作動熱等の影響を受けて上昇することはない。
したがって、制御範囲が広範囲であるワイドレンジの減圧弁１２１を備える必要はなく、燃料電池車１００を低コストで製造可能となる。そして、減圧弁１２１は、水素を適切な圧力に減圧・調整することができ、水素が適切な圧力でアノード流路１１１に供給され、想定外な高圧での水素供給による燃料電池スタック１１０の劣化も未然に防止される。また、水素が燃料電池スタック１１０をそのまま通り抜けることも低減され、燃料電池スタック１１０の燃費、つまり、水素の消費効率は高まる。
【００７７】
≪第１実施形態−変形例≫
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、後記する実施形態と適宜組み合わせたり、次のように変更できる。
【００７８】
前記した第１実施形態では、リリーフ弁３０の周囲に、つまり、囲繞体４０の内面４０ａのうちリリーフ弁３０と対向する部分に、熱発泡性断熱層５１が形成されない構成を例示したが、リリーフ弁３０の周囲にも、つまり、内面４０ａの全体に熱発泡性断熱層５１が形成された構成でもよい。
【００７９】
前記した第１実施形態では、水素タンク１０が移動体に搭載された構成を例示したが、その他に例えば、据え置き型の水素タンク１０でもよい。
【００８０】
前記した第１実施形態では、タンクが燃料電池スタック１１０に水素を供給する水素タンクである構成を例示したが、その他に例えば、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas)エンジンに天然ガスを供給する天然ガスタンクでもよい。
【００８１】
前記した第１実施形態では、タンク本体２０に可燃性の水素が充填される構成を例示したが、可燃性のガスに限定されず、例えば、酸素、窒素、アルゴン等が充填される構成でもよい。
また、充填対象はガスに限定されず、例えば液体水素やＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）等の液体（流体）が充填・貯溜されるタンクでもよい。
【００８２】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態について、図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
第２実施形態に係る水素タンク構造体２は、囲繞体４０の外面４０ｂ（水素タンク１０と反対側の面）に設けられた熱発泡性断熱層５３を、さらに備えている。これにより、外部機器の熱が入熱すると、囲繞体４０の外面４０ｂ側にも断熱層が形成されるようになっている。
なお、熱発泡性断熱層５３は、第１実施形態と同様に、リリーフ弁３０の周囲には形成されていない。
【００８３】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
第３実施形態に係る水素タンク構造体３は、水素タンク１０を囲繞するタンクカバー６１（囲繞体）と、タンクカバー６１の内面６１ａ（水素タンク１０側の面）全体に設けられた熱発泡性断熱層７１と、を備えている。
なお、タンクカバー６１と水素タンク１０との相対位置は、例えば、スペーサ（図示しない）によって保持されている。
この他、タンクカバー６１の外面６１ｂ（水素タンク１０と反対側の面）にも熱発泡性断熱層７１が設けられた構成でもよいし、外面６１ｂのみに熱発泡性断熱層７１が設けられた構成でもよい。
【００８４】
タンクカバー６１は、リリーフ弁３０側が開口し、右側に底部を有する略有底円筒体を呈している。タンクカバー６１は、水素タンク１０のリリーフ弁３０以外の部分を、つまり、水素タンク１０のタンク本体２０を囲繞している。これにより、外部からの熱は、リリーフ弁３０には速やかに伝導するようになっている。
この他、タンクカバー６１が、リリーフ弁３０を含め、水素タンク１０全体を囲繞する構成でもよい。
【００８５】
タンクカバー６１は、第１実施形態に係る囲繞体４０と同様に、熱伝導率の高い金属製である。これにより、外部からの熱は、タンクカバー６１内を良好に伝導し、熱発泡性断熱層７１に速やかに伝導するようになっている。
【００８６】
通常時（発泡前）の熱発泡性断熱層７１と、タンク本体２０との間には、第１実施形態と同様に、隙間Ｓが形成されている（図９、図１１参照）。これにより、水素を充填／放出したとしても、水素及び水素タンク１０は隙間Ｓの空気と良好に交換し、水素及び水素タンク１０の温度は変化しにくくなっている。したがって、水素タンク１０の圧力は上昇しにくくなっている。
【００８７】
熱発泡性断熱層７１が発泡してなる断熱層７２は、隙間Ｓを埋め、タンク本体２０に密着するように設計されている（図１０、図１２参照）。すなわち、隙間Ｓの大きさ、熱発泡性断熱層７１の厚さ、発泡程度（発泡剤の種類）は、断熱層７２は、隙間Ｓを埋めるように設計されている。
【００８８】
≪第３実施形態の変形例≫
以上、本発明の第３実施形態について説明したが、例えば、次のように変更できる。
前記した第３実施形態では、内面６１ａに熱発泡性断熱層７１が形成されたタンクカバー６１は、タンク本体２０の全体を囲繞する構成を例示したが、外部の熱源（コンプレッサ１３１等）の位置に対応して、タンク本体２０を部分的に囲繞する構成でもよい。
【００８９】
例えば、図１３（ａ）に示すように、コンプレッサ１３１（熱源）が水素タンク１０の前方に配置されている場合、コンプレッサ１３１によって加熱される虞のあるタンク本体２０の胴体部のみを、タンクカバー６１で囲繞する構成としてもよい。なお、タンクカバー６１の内面６１ａに形成された熱発泡性断熱層７１も、コンプレッサ１３１の位置に対応して配置されることになる。
【００９０】
また、図１３（ｂ）に示すように、コンプレッサ１３１（熱源）が水素タンク１０の右方に配置されている場合、コンプレッサ１３１によって加熱される虞のあるタンク本体２０の右側部のみを、タンクカバー６１で囲繞する構成としてもよい。なお、タンクカバー６１の内面６１ａに形成された熱発泡性断熱層７１も、コンプレッサ１３１の位置に対応して配置されることになる。
【００９１】
このように外部の熱源であるコンプレッサ１３１の位置に対応して、加熱される虞のあるタンク本体２０の部分のみを囲繞するようにタンクカバー６１及び熱発泡性断熱層７１を形成し、配置するので、タンクカバー６１及び熱発泡性断熱層７１は、小さくなり、軽量化される。
【００９２】
前記した第３実施形態では、タンクカバー６１が１本の水素タンク１０を囲繞する構成を例示したが、その他に例えば、図１４に示すように、燃料電池車１００に２本の水素タンク１０が搭載される場合、タンクカバー６１が２本の水素タンク１０をまとめて囲繞する構成としてもよい。
このような構成によれば、タンクカバー６１の取付時に要する作業時間の短縮や、タンクカバー６１の全体量が減ることによる質量及び製造コストの低減、さらには、まとめて囲繞した一体物としての機能保証のし易さ等のメリットを得る。
【符号の説明】
【００９３】
１、２、３  水素タンク構造体（タンク構造体）
１０    水素タンク
２０    タンク本体
３０    リリーフ弁
４０    囲繞体
４０ａ、６１ａ  内面（水素タンク側の面）
４０ｂ、６１ｂ  外面（水素タンクと反対側の面）
５１、５３、７１  熱発泡性断熱層
５２、７２  断熱層
６１    タンクカバー（囲繞体）
１００  燃料電池車（車両）
１１０  燃料電池スタック（燃料電池）
１２１  減圧弁
１３１  コンプレッサ（熱源）
Ｓ      隙間
【図１】
2011194952.tif 000003
【図２】
2011194952.tif 000004
【図３】
2011194952.tif 000005
【図４】
2011194952.tif 000006
【図５】
2011194952.tif 000007
【図６】
2011194952.tif 000008
【図７】
2011194952.tif 000009
【図８】
2011194952.tif 000010
【図９】
2011194952.tif 000011
【図１０】
2011194952.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2011194952.tif 000014
【図１３】
2011194952.tif 000015
【図１４】
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