(57)【要約】【課題】ライナと繊維強化樹脂層との間に生じる隙間量を低減する。【解決手段】タンクであって、円筒状の胴体部と、胴体部の中心軸の軸線方向の両端に設けられ、自身の中心軸が胴体部の中心軸と一致する半球状のドーム部と、を有するライナと、ライナの外周面上に形成される繊維強化樹脂層と、ライナと一体に形成された金属製の補強部材と、を備え、補強部材は、ドーム部におけるドーム部と胴体部との境界近傍に位置する肩部に少なくとも配置され、胴体部の少なくとも一部には配置されていない、タンク。【選択図】図４
2019116926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクであって、
円筒状の胴体部と、前記胴体部の中心軸の軸線方向の両端に設けられ、自身の中心軸が前記胴体部の中心軸と一致する半球状のドーム部と、を有するライナと、
前記ライナの外周面上に形成される繊維強化樹脂層と、
前記ライナと一体に形成された金属製の補強部材と、
を備え、
前記補強部材は、前記ドーム部における前記ドーム部と前記胴体部との境界近傍に位置する肩部に少なくとも配置され、前記胴体部の少なくとも一部には配置されていない、
タンク。
【請求項２】
請求項１に記載のタンクであって、
前記ライナの中心軸から前記肩部までの距離は、前記胴体部の内周径×０．９である、
タンク。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のタンクであって、
前記ドーム部の頂部に取り付けられ、前記ドーム部から前記胴体部に向かって前記軸線方向に突出する突出部を有し、バルブを装着する口金を、さらに備え、
前記ライナは、前記突出部の外表面を覆い、
前記補強部材は、前記ライナにおいて、前記肩部から前記突出部を覆う部分までと、前記突出部を覆う部分と、に亘って連続して配置されている、
タンク。
【請求項４】
請求項３に記載のタンクであって、
前記補強部材は、前記突出部の外表面の少なくとも一部と接する、
タンク。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のタンクであって、
前記ライナは、
樹脂によって形成され、
前記補強部材のうち、前記ライナにおいて前記肩部から前記突出部を覆う部分まで配置された第１被覆部の外表面に接する第１接触部と、
前記補強部材のうち、前記ライナにおいて前記突出部を覆う部分に配置された第２被覆部の外表面に接する第２接触部と、
を有し、
前記補強部材は、前記補強部材の厚さ方向に沿って貫通し、前記第１接触部と前記第２接触部との間で前記樹脂を流すための貫通孔を有する、
タンク。
【請求項６】
請求項１に記載のタンクであって、
前記補強部材は、前記肩部を端部として、該端部から前記胴体部の内表面の一部を連続して覆う、
タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧流体用のタンクの構成として、タンクの基材であるライナと、ライナの外周面に形成されている繊維強化樹脂層と、を備える構成が知られている（特許文献１）。ライナは、円筒状の胴体部と、胴体部の軸線方向の両端に設けられた半球状のドーム部とを有し、樹脂によって形成される。また、繊維強化樹脂層は、ライナの外周に、予め熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を幾重にも巻き付けて形成される。繊維強化樹脂層は、ライナの強度を高めるために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５４９９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のタンクが、燃料電池に用いられる燃料ガスの貯蔵用タンクとして車両に搭載される場合、車両が、例えば、高速道路等で連続して運転されると、燃料ガスがタンクから燃料電池に連続的に供給される。このとき、タンク内で燃料ガスが断熱膨張することにより、タンク内の温度が低下するとともに、タンク内の圧力が低下して、タンクが収縮する。
【０００５】
ここで、ライナの線膨張係数は、繊維強化樹脂層の線膨張係数に比べて大きいため、ライナの温度変化に伴う寸法変化は、繊維強化樹脂層の寸法変化に比べて大きい。かかる寸法変化量の相違に起因して、タンクが収縮する際に、ライナと繊維強化樹脂層との間に隙間が生じる場合がある。一般に、線膨張係数による寸法変化量は、物体の長さが大きいほど多くなるため、ライナの軸線方向への収縮量は、ライナの径方向への収縮量に比べて大きくなる。このため、ライナと繊維強化樹脂層との間の隙間は、特に、胴体部とドーム部との境界部分からドーム部にかけて大きくなる。
【０００６】
このような低温・低圧力状態のタンクに燃料ガスを急速に充填すると、収縮したタンクが膨張する。このとき、タンクは、ライナの径方向に膨張した後、ライナの軸線方向に膨張する。このため、胴体部とドーム部との境界部分からドーム部にかけての隙間は、残存しやすい。このような隙間が残存することにより、上述の境界部分からドーム部にかけた部分は、繊維強化樹脂層によりライナの強度が強化されないため、ライナが変形し易い。このため、かかる部分においてライナが割れてしまうという問題が生じ得る。このような問題は、燃料電池用の燃料ガスに限らず、天然ガスなどの任意の種類の高圧流体用のタンクにおいても共通する。そこで、ライナと繊維強化樹脂層との間に生じる隙間量を低減する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一実施形態によれば、タンクが提供される。このタンクは；円筒状の胴体部と、前記胴体部の中心軸の軸線方向の両端に設けられ、自身の中心軸が前記胴体部の中心軸と一致する半球状のドーム部と、を有するライナと；前記ライナの外周面上に形成される繊維強化樹脂層と；前記ライナと一体に形成された金属製の補強部材と；を備え；前記補強部材は、前記ドーム部における前記ドーム部と前記胴体部との境界近傍に位置する肩部に少なくとも配置され、前記胴体部の少なくとも一部には配置されていない。
【０００９】
この形態のタンクによれば、補強部材は、ドーム部におけるドーム部と胴体部との境界近傍に位置する肩部に少なくとも配置されるので、タンクが収縮する際に肩部において補強部材がライナの収縮を抑えることができ、補強部材を備えない構成に比べて、ライナと繊維強化樹脂層との間に生じる隙間量を低減できる。加えて、補強部材は、胴体部の少なくとも一部には配置されていないので、補強部材が胴体部全体に配置されている構成に比べて、タンクを軽量化できる。
【００１０】
（２）上記形態のタンクにおいて、前記ライナの中心軸から前記肩部までの距離は、前記胴体部の内周径×０．９であってもよい。この形態のタンクによれば、ライナの中心軸から肩部までの距離は、胴体部の内周径×０．９であるので、ライナと繊維強化樹脂層との間に生じる隙間が残存しやすい胴体部とドーム部との境界部分からドーム部にかけての領域に補強部材を配置できるので、かかる領域においてライナと繊維強化樹脂層との間に生じる隙間量を低減できる。
【００１１】
（３）上記形態のタンクにおいて、前記ドーム部の頂部に取り付けられ、前記ドーム部から前記胴体部に向かって前記軸線方向に突出する突出部を有し、バルブを装着する口金を、さらに備え；前記ライナは、前記突出部の外表面を覆い；前記補強部材は、前記ライナにおいて、前記肩部から前記突出部を覆う部分までと、前記突出部を覆う部分と、に亘って連続して配置されていてもよい。この形態のタンクによれば、補強部材は、ライナにおいて、肩部から突出部を覆う部分までと、突出部を覆う部分と、に亘って連続して配置されているので、肩部から突出部を覆う部分までと、突出部を覆う部分と、に亘って連続する領域におけるライナと繊維強化樹脂層との間に生じる隙間量を低減できる。
【００１２】
（４）上記形態のタンクにおいて、前記補強部材は、前記突出部の外表面の少なくとも一部と接していてもよい。この形態のタンクによれば、補強部材は、突出部の外表面の少なくとも一部と接しているので、タンク内の熱を補強部材から突出部を通じてタンクの外に放出でき、また、突出部から補強部材を通じてタンクの外の温度をタンク内に伝導でき、タンクの温度を適切に調整できる。
【００１３】
（５）上記形態のタンクにおいて、前記ライナは、樹脂によって形成され；前記補強部材のうち、前記ライナにおいて前記肩部から前記突出部を覆う部分まで配置された第１被覆部の外表面に接する第１接触部と；前記補強部材のうち、前記ライナにおいて前記突出部を覆う部分に配置された第２被覆部の外表面に接する第２接触部と；を有し；前記補強部材は、前記補強部材の厚さ方向に沿って貫通し、前記第１接触部と前記第２接触部との間で前記樹脂を流すための貫通孔を有していてもよい。この形態のタンクによれば、補強部材は、厚さ方向に沿って貫通し、第１接触部と第２接触部との間で樹脂を流すための貫通孔を有するので、かかる貫通孔を利用して樹脂を流すことができる。このため、ライナと補強部材とを一体に形成でき、また、樹脂が行き渡らない部分が生じることを抑制できる。
【００１４】
（６）上記形態のタンクにおいて、前記補強部材は、前記肩部を端部として、該端部から前記胴体部の内表面の一部を連続して覆っていてもよい。この形態のタンクによれば、補強部材は、肩部を端部として、該端部から胴体部の内表面の一部を連続して覆っているので、補強部材が突出部から胴体部の内表面の一部を連続して覆う構成に比べて、補強部材を小型化でき、また、タンクを軽量化できる。
【００１５】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、タンクの製造方法、タンクの製造装置、タンクを搭載する移動体等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としてのタンクの概略構成を示す説明図である。
【図２】補強部材の構成を拡大して示す斜視図である。
【図３】補強部材の構成を拡大して示す斜視図である。
【図４】口金付近を拡大して示す模式断面図である。
【図５】ライナと補強部材とを一体成形する際の様子を示す説明図である。
【図６】第１実施形態のタンクの効果を示す説明図である。
【図７】第１実施形態のタンクの他の効果を示す説明図である。
【図８】第２実施形態におけるタンクの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．タンクの構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのタンクの概略構成を示す説明図である。タンク１００は、タンク１００の基材であるライナ１０の外周面上に繊維強化樹脂層２０が形成された構成を有する。タンク１００は、燃料電池システムにおいて、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵するために用いられる。図１では、左側の半分はタンク１００の外観を示し、右側の半分はタンク１００の長手方向に沿った断面を示している。
【００１８】
タンク１００は、上述のライナ１０および繊維強化樹脂層２０に加えて、口金４０と、エンドボス５０と、バルブ６０と、補強部材３０とを備える。
【００１９】
ライナ１０は、高いガスバリア性を有する中空形状の容器である。ライナ１０は、略円筒状で長手方向に延びる胴体部１１と、胴体部１１の中心軸の軸線方向の両端に設けられた半球状の２つのドーム部１２ａおよび１２ｂと、を有する。胴体部１１の中心軸は、ライナ１０の中心軸ＣＸと一致する。また、ドーム部１２ａおよび１２ｂの中心軸は、胴体部１１の中心軸と一致する。「軸線方向」とは、胴体部１１の中心軸に沿った方向である。また、「径方向」とは、軸線方向と直交する方向である。ライナ１０は、例えば、ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等の樹脂により形成されている。なお、樹脂に代えて、アルミニウム合金などの金属により形成されていてもよい。
【００２０】
一方のドーム部１２ａの頂部には口金４０が取り付けられ、他方のドーム部１２ｂの頂部にはエンドボス５０が取り付けられている。口金４０およびエンドボス５０は、いずれもアルミニウムにより形成されており、ライナ１０とタンク１００との間の熱交換を促進する。
【００２１】
口金４０は、口金４０の中心軸と、胴体部１１の中心軸とが一致するように取り付けられている。口金４０は、ライナ１０の内部と連通し、かかる口金４０には、水素ガス供給用の配管が接続される。ライナ１０および口金４０は、圧入によって互いに接合される。口金４０は、フランジ部４１と、突出部４２と、を有する。フランジ部４１は、径方向に張り出す鍔状の部位である。突出部４２は、フランジ部４１に接続され、ドーム部１２ａから胴体部１１に向かって胴体部１１の軸線方向に突出する略円筒状の部位である。
【００２２】
エンドボス５０は、口金４０と同様の形状を有する。エンドボス５０は、口金４０とは異なり、ライナ１０の内部とタンク１００の外部とを連通しない。
【００２３】
バルブ６０は、口金４０の開口部に装着されている。バルブ６０を開くことによって、ライナ１０内に水素ガスを供給したり、ライナ１０内に貯蔵された水素ガスを外部に供給したりできる。また、バルブ６０を閉じることによって、ライナ１０を密閉できる。バルブ６０の一部は、口金４０内に挿入されている。バルブ６０内の流路の一端は、ライナ１０内において開口している。
【００２４】
繊維強化樹脂層２０は、ライナ１０の外周面、口金４０の外周側面およびエンドボス５０の外周側面を覆うように形成されている。繊維強化樹脂層２０は、耐圧性を有し、ライナ１０の強度を高めるために用いられる。繊維強化樹脂層２０は、カーボン繊維強化プラスチック層（ＣＦＲＰ層：Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ層）であり、熱硬化性樹脂が含浸されたカーボン繊維が幾重にも巻き付けられ、かかる繊維からなる層が複数積層された構造を有する。
【００２５】
本実施形態では、上述のカーボン繊維として、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維を用いる。なお、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維に代えて、レーヨン系カーボン繊維や、ピッチ系カーボン繊維など、他の任意のカーボン繊維を用いてもよいし、カーボン繊維の補強を目的として、ガラス繊維やアラミド繊維を含んでもよい。また、カーボン繊維に含浸される熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる。なお、エポキシ樹脂に代えて、ポリエステル樹脂や、ポリアミド樹脂など、熱硬化性を有する他の任意の樹脂を用いてもよい。また、熱硬化性樹脂に代えて紫外線硬化性樹脂が含浸されていてもよい。
【００２６】
図１に示すように、ライナ１０の内側には、補強部材３０が配置されている。補強部材３０は、ライナ１０の強度を高めるために用いられる。補強部材３０は、第１被覆部３１と、第２被覆部３２とからなる。第１被覆部３１は、ドーム部１２ａの一部の内表面を覆うように配置されている。第２被覆部３２は、口金４０の突出部４２の外表面を覆うように配置されている。図１に示すように、補強部材３０は、胴体部１１および他方のドーム部１２ｂには配置されていない。補強部材３０は、ライナ１０と一体に形成されており、ライナ１０の射出成形時にインサート成形される。本実施形態において、補強部材３０は、アルミニウムにより形成されている。なお、補強部材３０は、アルミニウムに代えて、ステンレス鋼やチタンなどの他の種類の金属により形成されてもよい。補強部材３０の配置位置および製造方法等についての詳細な説明は、後述する。
【００２７】
Ａ２．補強部材の詳細構成：
図２および図３は、補強部材３０の構成を拡大して示す斜視図である。図２は、補強部材３０を口金４０側から見た状態を示している。図３は、補強部材３０をライナ１０の内部空間から見た状態を示している。図２および図３に示すように、第１被覆部３１は、円盤状の外観形状を有する部分と、かかる円盤状の中央部分においてライナ１０の内部空間に向かう方向に突出する略円筒状の外観形状を有する部分と、を有する。かかる円筒状の部分の円周上には、複数の貫通孔３５が形成されている。第２被覆部３２は、かかる略円筒状の外観形状を有する部分のうち、貫通孔３５が形成された位置よりもライナ１０の内部空間に向かう方向に突出する部分である。
【００２８】
図４は、口金４０付近を拡大して示す模式断面図である。図４では、貫通孔３５を通る位置での断面を示している。図４に示すように、口金４０の一部は、ライナ１０または補強部材３０に接している。具体的には、フランジ部４１の外表面と、突出部４２の外表面の一部とは、ライナ１０の外表面に接している。また、突出部４２の外表面の他の一部は、第２被覆部３２に接している。
【００２９】
突出部４２には、収容溝４４が形成されている。収容溝４４の外表面は、第２被覆部３２に覆われている。収容溝４４には、バックアップリング４５と、Ｏリング４６とが収容されている。バックアップリング４５は、略矩形の断面形状を有する環状の部材である。バックアップリング４５は、硬質樹脂材料により形成されている。バックアップリング４５は、収容溝４４において、Ｏリング４６に対して軸線方向の外側に配置されており、Ｏリング４６の軸線方向への移動を抑制する。
【００３０】
Ｏリング４６は、略円形の断面形状を有する環状の弾性部材である。Ｏリング４６は、ライナ１０と口金４０との間の気密性を高めるために用いられる。Ｏリング４６は、ライナ１０に口金４０が装着（圧入）される際に、第２被覆部３２の外表面に圧接させられ、突出部４２の外表面とライナ１０の外表面、より正確には、第２被覆部３２の外表面との間の隙間をシールする。Ｏリング４６は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂により形成されている。
【００３１】
図４に示すように、第１被覆部３１は、ライナ１０においてドーム部１２ａの一部と、口金４０の突出部４２の一部と、に亘って連続して配置されている。具体的には、第１被覆部３１は、ライナ１０の内表面のうち、ドーム部１２ａの点Ｐ０から突出部４２までの範囲に配置されている。かかる範囲には、肩部ＳＰが含まれる。したがって、第１被覆部３１は、肩部ＳＰから突出部４２を覆う部分までに亘って連続して配置されている。肩部ＳＰは、胴体部１１とドーム部１２ａとの境界近傍におけるドーム部１２ａの内表面上の点であって、ライナ１０の中心軸ＣＸからの距離が距離ｒ２である点の集合である環状の領域である。本実施形態において、距離ｒ２は、胴体部１１の内周径ｒ１の０．９倍である。なお、図４に示す断面図では、肩部ＳＰは、点Ｐ１として表されている。また、図４では、図示の便宜上、点Ｐ０および点Ｐ１を白点として表している。
【００３２】
本願発明の発明者は、研究の結果、かかる肩部ＳＰを少なくとも覆うことにより、タンク１００の内圧低下時に、ライナ１０の収縮を抑制でき、胴体部１１とドーム部１２ａとの境界部分からドーム部１２ａにかけての領域におけるライナ１０と繊維強化樹脂層２０との間の隙間量を低減できることを見出した。肩部ＳＰにおいてライナ１０の径方向へのライナ１０の収縮（変形）を抑制することによって、肩部ＳＰにおけるライナ１０の内部空間の中心に向かう方向への収縮を抑制できる。これにより、ライナ１０において、胴体部１１とドーム部１２ａとの境界部分からドーム部１２ａにかけての領域よりも軸線方向の端部側（ドーム部１２ａの頂点側）の部分が胴体部１１側（軸線方向）に向かって収縮（変形）することが抑えられると推測される。
【００３３】
図４に示すように、ライナ１０において第１被覆部３１と口金４０のフランジ部４１との間に挟まれる部分（以下、「第１接触部１０ａ」と呼ぶ）は、第１被覆部３１の外表面に接している。
【００３４】
第２被覆部３２は、ライナ１０において口金４０の突出部４２の外表面を覆う部分に配置されている。具体的には、第２被覆部３２は、突出部４２の外表面のうち、収容溝４４のフランジ部４１側の端部よりも軸線方向の外側の位置から突出部４２の終端部までを連続して覆っている。図４に示すように、ライナ１０のうち、第２被覆部３２に対して径方向に接している部分（以下、「第２接触部１０ｂ」と呼ぶ）は、第２被覆部３２の外表面に接している。
【００３５】
図４に示すように、ドーム部１２ａにおける点Ｐ０から胴体部１１との境界までの部分（以下、「非接触部１０ｃ」と呼ぶ）と、胴体部１１とには、補強部材３０が配置されていない。すなわち、胴体部１１は、補強部材３０と接しておらず、胴体部１１の内表面は、補強部材３０に覆われていない。
【００３６】
図２、図３および図４に示すように、補強部材３０は、第１被覆部３１と第２被覆部３２との間に厚さ方向の貫通孔３５を有する。貫通孔３５は、ライナ１０を形成する際に、第１接触部１０ａと第２接触部１０ｂとの間で樹脂を流すために用いられる。
【００３７】
Ａ３．ライナの製造方法：
図５は、ライナ１０と補強部材３０とを一体成形する際の様子を示す説明図である。図５に示すように、ライナ１０と補強部材３０との一体成形の際に樹脂成形金型３００が用いられる。図５では、樹脂成形金型３００のうち、図４に示す口金４０近傍に相当する箇所を拡大して示している。図５に示すように、樹脂成形金型３００は、上型３０１と、下型３０２とを備える。上型３０１は、口金４０の内表面およびライナ１０のドーム部１２ａの外表面に対応する形状に形成されている。下型３０２は、ライナ１０の内表面に対応する形状に形成されている。上型３０１は、樹脂流入口３１０を備える。樹脂流入口３１０は、加熱され溶解した樹脂材料が射出される。図５では、樹脂流入口３１０から流入される樹脂材料の流れを矢印で模式的に示している。
【００３８】
ライナ１０は、以下の手順で形成される。下型３０２に補強部材３０が配置された後、上型３０１の端面が樹脂流入口３１０を除いた部分において下型３０２の端面に接するように上型３０１が下型３０２上に配置され、所定の型圧で型締めされる。このとき、樹脂成形金型３００内には、空隙ｃ１、ｃ２およびｃ３が形成される。空隙ｃ１は、第２接触部１０ｂの形状と略一致する。空隙ｃ２は第１接触部１０ａの形状と、空隙ｃ３の形状は非接触部１０ｃの形状と、それぞれ略一致する。
【００３９】
空隙ｃ１、ｃ２およびｃ３内には、樹脂流入口３１０から樹脂材料が流入される。このとき、樹脂流入口３１０から流入された樹脂材料は、図５の矢印で示すように、樹脂流入口３１０の出口で二手に分岐し、一方は、空隙ｃ２を通り、貫通孔３５内を通って空隙ｃ１へと流入する。また、他方は、空隙ｃ３へと流入する。その後、空隙ｃ１、ｃ２およびｃ３内の樹脂材料が加熱されて硬化すると、ライナ１０が形成される。
【００４０】
以上説明した、本実施形態のタンク１００によれば、補強部材３０は、ドーム部１２ａにおけるドーム部１２ａと胴体部１１との境界近傍に位置する肩部ＳＰに少なくとも配置されるので、タンク１００が収縮する際に肩部ＳＰにおいて補強部材３０がライナ１０の収縮を抑えることができ、補強部材３０を備えない構成に比べて、ライナ１０と繊維強化樹脂層２０との間に生じる隙間量を低減できる。加えて、補強部材３０は、胴体部１１の少なくとも一部には配置されていないので、補強部材３０が胴体部１１全体に配置されている構成に比べて、タンク１００を軽量化できる。
【００４１】
また、ライナ１０と繊維強化樹脂層２０との間に生じる隙間が残存しやすい胴体部１１とドーム部１２ａとの境界部分からドーム部１２ａにかけての領域に補強部材３０を配置できるので、かかる領域においてライナ１０と繊維強化樹脂層２０との間に生じる隙間量を低減できる。加えて、補強部材３０は、突出部４２の外表面の少なくとも一部と接しているので、タンク１００内の熱を補強部材３０から突出部４２を通じてタンク１００の外に放出でき、また、突出部４２から補強部材３０を通じてタンク１００の外の温度をタンク１００内に伝導でき、タンク１００の温度を適切に調整できる。また、補強部材３０は、厚さ方向に沿って貫通し、第１接触部１０ａと第２接触部１０ｂとの間で樹脂を流すための貫通孔３５を有するので、補強部材３０とライナ１０とを一体成形する際に、かかる貫通孔３５を利用して樹脂を流すことができる。このため、樹脂が行き渡らない部分が生じることを抑制できる。
【００４２】
Ｂ．実施例：
図６は、第１実施形態のタンク１００の効果を示す説明図である。上述した第１実施形態に基づき、タンク１００（試料１〜試料４）を製造した。そして、これらの試料１〜試料４について、胴体部１１とドーム部１２ａとの境界におけるライナ１０と繊維強化樹脂層２０との間の軸線方向の隙間量およびライナ１０に加わる最大発生応力を、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）によるシミュレーションによって算出した。ＣＡＥによるシミュレーションを行う際、例えば、ライナ１０の線膨張係数、ヤング率および密度等をパラメータとして用いた。具体的には、ライナ１０の線膨張係数として１．１Ｅ−４、ライナ１０のヤング率として２．６ＧＰａ、ライナ１０の密度として１．０７Ｇ／ｃｍ３を用いた。
【００４３】
図６では、横軸に試料を示し、縦軸に隙間量および最大発生応力を示している。「最大発生応力」とは、低温・低圧力状態、例えば、タンク１００が燃料ガスをほぼ全て出し切った状態のタンク１００に燃料ガスを充填する際におけるライナ１０に加わる最大の応力を意味する。試料１〜試料４は、それぞれ、タンク１００の温度および内圧が異なる。具体的には、試料１と試料２とは、温度が同じであり、内圧が異なる。試料１の内圧は、試料２の内圧に比べて、低い。試料３と試料４とは、温度が同じであり、内圧が異なる。試料３および試料４の温度は、試料１および試料２の温度に比べて、低い。試料３の内圧は、試料１の内圧と同じであり、試料４の内圧は、試料２の内圧と同じである。
【００４４】
試料１と試料２、試料３と試料４を比較して理解できるように、タンク１００の温度が同じ場合、タンク１００の内圧が低い試料に比べて内圧が高い試料では、隙間量および最大発生応力が低い。また、試料１と試料３、試料２と試料４を比較して理解できるように、タンク１００の内圧が同じ場合、タンク１００の温度が低い試料に比べて温度が高い試料では、隙間量および最大発生応力が低い。また、タンク１００の内圧が同じ場合、タンク１００の温度がより低い試料が最大発生応力をより抑えることができた。
【００４５】
図７は、第１実施形態のタンク１００の他の効果を示す説明図である。上述のタンク１００（試料３）を製造した。また、比較例として、補強部材３０を備えない構成のタンク（試料５）を製造した。そして、これらのタンクについて、上述のＣＡＥによるシミュレーションによって、胴体部１１とドーム部１２ａとの境界におけるライナ１０と繊維強化樹脂層２０との間の軸線方向の隙間量を算出した。図７では、横軸に試料を示し、縦軸に隙間量を示している。
【００４６】
図７に示すように、試料３は、比較例の試料５と比べて、隙間量が低減している。これは、試料３として、ライナ１０の内表面に補強部材３０を配置することによって、内圧が低下してタンクが収縮する際に、ライナ１０の軸線方向および径方向への寸法変化を補強部材３０が抑えることによって、ライナ１０の収縮量が低減されたためであると推測される。
【００４７】
Ｃ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態におけるタンク１００ａの概略構成を示す断面図である。図８は、図４と同様に、タンク１００ａのうち口金４０付近を拡大して示している。第２実施形態におけるタンク１００ａは、補強部材３０に代えて補強部材３０ａを備える点において、第１実施形態におけるタンク１００と異なる。第２実施形態におけるタンク１００ａにおけるその他の構成は、第１実施形態のタンク１００と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
第２実施形態における補強部材３０ａは、第１実施形態における補強部材３０と配置位置が異なる。具体的には、図８に示すように、補強部材３０ａは、第１部材３３と、第２部材３４とからなる。第１部材３３と第２部材３４とは、互いに別部材として構成されており、第１部材３３と第２部材３４との間は、大きな孔ではない。第１部材３３は、略円筒状の外観形状を有する。第１部材３３は、上述の第２被覆部３２と同様に、ライナ１０において、口金４０の突出部４２の外表面の一部を覆う部分に配置されている。具体的には、第１部材３３は、収容溝４４のフランジ部４１側の端部よりも軸線方向の外側の位置から突出部４２の終端部までを連続して覆っている。第２部材３４は、略ドーナツ状の円盤状の外観形状を有する。第２部材３４は、ライナ１０の内表面において、ドーム部１２ａにおける点Ｐ１、すなわち、肩部ＳＰを端部として、かかる端部からドーム部１２ａと胴体部１１との境界部分までと、かかる境界部分に近い胴体部１１と、に亘って連続して覆っている。すなわち、補強部材３０ａは、胴体部１１の全体に配置されていない。
【００４９】
以上説明した、第２実施形態のタンク１００ａによれば、上記第１実施形態と同様な効果を奏する。加えて、補強部材３０は、肩部ＳＰを端部として、該端部から胴体部１１の内表面の一部を連続して覆っているので、補強部材３０ａが突出部４２から胴体部１１の内表面の一部を連続して覆う構成に比べて、補強部材３０ａを小型化でき、また、タンク１００を軽量化できる。
【００５０】
Ｄ．他の実施形態：
Ｄ１．他の実施形態１：
上記各実施形態において、補強部材３０および３０ａは、ライナ１０においてドーム部１２ａの内表面上の点Ｐ１を含む所定の領域に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、補強部材３０および３０ａは、点Ｐ１のみに接していてもよい。この構成では、ライナ１０の内表面の点Ｐ１、すなわち、ライナ１０の中心軸ＣＸからの距離ｒ２が胴体部１１の内周径ｒ１×０．９である点の集合体である環状の領域に接するように、環状の金属製のワイヤを配置してもよい。また、例えば、補強部材３０および３０ａは、ライナ１０の中心軸ＣＸからの距離ｒ２が胴体部１１の内周径ｒ１×０．９の点であり、かつ、ライナ１０の外表面の点に接していてもよい。また、例えば、補強部材３０および３０ａは、ライナ１０の中心軸ＣＸからの距離ｒ２が胴体部１１の内周径ｒ１×０．９の点であり、かつ、ライナ１０の内表面の点および外表面の点を除くライナ１０内の点に接していてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
【００５１】
Ｄ２．他の実施形態２：
上記各実施形態において、ライナ１０の中心軸ＣＸから肩部ＳＰまでの距離ｒ２は、胴体部１１の内周径ｒ１×０．９であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、距離ｒ２は、胴体部１１の内周径ｒ１×０．９を中心とした所定の範囲内の距離であってもよい。具体的には、距離ｒ２は、胴体部１１の内周径ｒ１×０．８５から胴体部１１の内周径ｒ１×０．９５の範囲内の任意の距離であってもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
【００５２】
Ｄ３．他の実施形態３：
上記各実施形態において、補強部材３０および３０ａは、ライナ１０のうち口金４０が装着される側のドーム部１２ａに配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、補強部材３０および３０ａは、ライナ１０のうちエンドボス５０が装着される側のドーム部１２ｂに配置されていてもよい。また、例えば、補強部材３０および３０ａは、ドーム部１２ａおよび１２ｂの両方に配置されていてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
【００５３】
Ｄ４．他の実施形態４：
上記第１実施形態において、補強部材３０は、貫通孔３５を備えていたが、貫通孔に代えて、切り欠きを備えていてもよい。また、補強部材３０は、貫通孔３５を備えていなくてもよい。この構成においても、補強部材３０は、ライナ１０において、肩部ＳＰから突出部４２を覆う部分までと、突出部４２を覆う部分と、に亘って連続して配置されているので、上記第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００５４】
Ｄ５．他の実施形態５：
上記第２実施形態において、補強部材３０ａは、第１部材３３を備えていたが、第１部材３３に代えて、ライナ１０と一体成形されていない金属製の略円筒形状の別部材を備えていてもよい。このような構成においても、上記第２実施形態と同様な効果を奏する。
【００５５】
Ｄ６．他の実施形態６：
上記各実施形態において、タンク１００および１００ａは、高圧流体を貯蔵するためのタンクであったが、本発明はこれに限定されない。高圧流体貯蔵用のタンクに限らず、他の任意の用途で用いられるタンクであってもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
【００５６】
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中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、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。
【符号の説明】
【００５７】
１０…ライナ
１０ａ…第１接触部
１０ｂ…第２接触部
１０ｃ…非接触部
１１…胴体部
１２ａ、１２ｂ…ドーム部
２０…繊維強化樹脂層
３０、３０ａ…補強部材
３１…第１被覆部
３２…第２被覆部
３３…第１部材
３４…第２部材
３５…貫通孔
４０…口金
４１…フランジ部
４２…突出部
４４…収容溝
４５…バックアップリング
４６…Ｏリング
５０…エンドボス
６０…バルブ
１００、１００ａ…タンク
３００…樹脂成形金型
３０１…上型
３０２…下型
３１０…樹脂流入口
ＣＸ…中心軸
Ｐ０、Ｐ１…点
ｃ１、ｃ２、ｃ３…空隙
ｒ１…内周径
ｒ２…距離
ＳＰ…肩部
【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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【図７】
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【図８】
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