(57)【要約】【課題】貯蔵タンクにおいて蓄積疲労によって生じる容器壁の突発的な破断の発生を構造的に抑制する技術を提供する。【解決手段】水素タンク１０は、ライナー１１と、第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂと、プラグ部材２０と、を備える。ライナー１１は樹脂製の中空容器であり、開口部１１ｏを有している。第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂは、ライナー１１の開口部１１ｏに取り付けられている。プラグ部材２０は第１の口金部１２ａの開口部１５ｈに取り付けられている。プラグ部材２０は、ライナー１１の内部空間１１ｉに連通する連通孔２２と、連通孔２２を塞ぐ蓋面２３を有する蓋部２３と、を有する。蓋部２３の蓋面２３には、ライナー１１における内圧の変化の繰り返しによって亀裂として進展する凹部２４が設けられている。【選択図】図１
2015105659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を貯蔵する貯蔵タンクであって、
開口部を有するライナーと、
前記開口部に取り付けられる金属部材と、
を備え、
前記金属部材は、
前記ライナーの内部空間に連通する連通孔と、
前記連通孔を塞ぐ蓋面を有し、前記蓋面に、前記ライナーにおける内圧の変化の繰り返しによって亀裂として進展する凹部が設けられている蓋部と、
を有する、貯蔵タンク。
【請求項２】
請求項１記載の貯蔵タンクであって、さらに、
フィラメントワインディング法によって形成され、前記ライナーの外表面を被覆する繊維強化樹脂層を備え、
前記凹部は、所定の前記ライナーの内圧変化を繰り返させたときに前記繊維強化樹脂層の蓄積疲労に起因する破断よりも早い時期に前記蓋部を貫通する亀裂に進展するようにパリス則に基づいて形成されている、貯蔵タンク。
【請求項３】
請求項２記載の貯蔵タンクであって、
前記ライナーは樹脂製である、貯蔵タンク。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯蔵タンクであって、
前記開口部には口金部が取り付けられており、
前記金属部材は口金部を介して前記開口部に取り付けられている、貯蔵タンク。
【請求項５】
請求項４記載の貯蔵タンクであって、
前記ライナーは略円筒状のシリンダー部と、前記シリンダー部の両端のそれぞれに設けられた第１と第２のドーム部と、を有し、
前記開口部は、前記第１と第２のドーム部の頂点に設けられた第１と第２の開口部を含み、
前記口金部は、前記第１と第２の開口部のそれぞれに取り付けられる第１と第２の口金部を含み、
前記金属部材は、前記第１の開口部に前記第１の口金部を介して取り付けられている、貯蔵タンク。
【請求項６】
流体を貯蔵する貯蔵タンクが備えるライナーの開口部に取り付けられる金属部材であって、
前記ライナーの内部空間に連通する連通孔と、
前記連通孔を塞ぐ蓋面を有し、前記蓋面に、前記ライナーにおける内圧の変化の繰り返しによって亀裂として進展する凹部が設けられている蓋部と、
を備える、金属部材。
【請求項７】
ライナーの外表面が、フィラメントワインディング法によって形成される繊維強化樹脂層によって被覆されている貯蔵タンクの製造方法であって、
前記ライナーの内部空間に連通する連通孔を塞ぐように配置される蓋部に、所定の前記ライナーの内圧変化を繰り返させたときに前記繊維強化樹脂層の蓄積疲労に起因する破断よりも早い時期に前記蓋部を貫通する亀裂に進展するようにパリス則に基づいて凹部を形成する凹部形成工程を備える、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を貯蔵する貯蔵タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を貯蔵する貯蔵タンクとして、高圧水素が充填される水素タンクが知られている。水素タンクは、本体容器（「ライナー」とも呼ぶ）の外表面に繊維強化樹脂層が形成されている（下記特許文献１−４等）。ライナーはアルミなどの金属材料や樹脂材料によって構成される。繊維強化樹脂層は、フィラメントワインディング法によって形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９８８１号公報
【特許文献２】特開２００９−２１６１３３号公報
【特許文献３】特開平成１−２２６５８３号公報
【特許文献４】特開昭６３−０７６９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水素タンクにおいては、従来から、水素の充填と放出の繰り返しによって生じる内圧の変動に起因する蓄積疲労によって生じる容器壁の突発的な破断の発生を構造的に抑制することが望まれていた。特許文献１には、ライナーの表面に配置された金属プレートにおける亀裂の成長をクラックゲージによって計測することによって水素タンクの寿命を予測する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１は水素タンクの寿命の予測を課題としているため、内圧変動の繰り返しに起因する水素タンクの容器壁の破断の発生を構造的に抑制することについては特段の考慮はなされていない。
【０００５】
特許文献２には、樹脂ライナーを被覆する繊維強化樹脂にガス抜き孔を設けて、樹脂ライナーと繊維強化樹脂との間に漏洩ガスが滞留してしまうことを抑制する技術が開示されている。しかしながら、特許文献２は漏洩ガスの滞留に起因するガス容器の破損の抑制を課題としており、内圧の変動の繰り返しに起因する蓄積疲労による容器壁の破断については特段の考慮はなされていない。
【０００６】
特許文献３には、タンク上部の開口部に、タンクの内圧が所定の圧力に到達したときに破損する脆弱部を設ける技術が開示されている。特許文献４には、タンクの底部に脆弱部として凹部を形成する技術が開示されている。特許文献３，４はいずれもタンクの急激な内圧の上昇に起因する不具合を抑制することを課題としており、内圧の変動の繰り返しに起因する蓄積疲労による容器壁の破断については特段の考慮はなされていない。
【０００７】
このように、水素タンクにおいては、蓄積疲労によって生じる容器壁の突発的な破断の発生を構造的に抑制することについてはこれまで十分な工夫がなされてこなかった。このような課題は水素タンクに限らず、高圧流体を貯蔵する貯蔵タンクに共通する課題であった。また、貯蔵タンクにおいては、その他に、耐久性の向上や、小型化、軽量化、搭載性の向上、製造の容易化、低コスト化、省資源化等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部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。
【０００９】
［１］本発明の一形態によれば、流体を貯蔵する貯蔵タンクが提供される。この貯蔵タンクは、開口部を有するライナーと、前記開口部に取り付けられる金属部材と、を備えて良い。前記金属部材は、前記ライナーの内部空間に連通する連通孔と、前記連通孔を塞ぐ蓋面を有する蓋部と、を有し、前記蓋面には、前記ライナーにおける内圧の変化の繰り返しによって亀裂として進展する凹部が設けられていて良い。この形態の貯蔵タンクによれば、内圧の変動が繰り返されると金属部材の蓋部を貫通する亀裂が形成され流体の漏洩経路として機能する。従って、亀裂が蓋部を貫通した後には、内圧の著しい増大が抑制され、蓄積疲労に起因する貯蔵タンクの容器壁の突発的な破断の発生が抑制される。
【００１０】
［２］上記形態の貯蔵タンクは、さらに、フィラメントワインディング法によって形成され、前記ライナーの外表面を被覆する繊維強化樹脂層を備えて良い。また、前記凹部は、所定の前記ライナーの内圧変化を繰り返させたときに前記繊維強化樹脂層の蓄積疲労による破断よりも早い時期に前記蓋部を貫通する亀裂に進展するようにパリス則に基づいて形成されていても良い。この形態の貯蔵タンクによれば、蓄積疲労によって繊維強化樹脂層が破断してしまう前に、蓋部の亀裂を介してライナー内に充填されている流体を漏洩させることができる。従って、蓄積疲労による繊維強化樹脂層の破断に起因する貯蔵タンクにおける容器壁の破断が抑制される。
【００１１】
［３］上記形態の貯蔵タンクにおいて、前記ライナーは樹脂製であっても良い。この形態の貯蔵タンクによれば、繊維強化樹脂層に破断が生じた後の内圧の増大によって樹脂製ライナーに急激な破断が生じてしまうことが抑制される。
【００１２】
［４］上記形態の貯蔵タンクにおいて、前記開口部には口金部が取り付けられており、前記金属部材は口金部を介して前記開口部に取り付けられていても良い。この形態の貯蔵タンクによれば、金属部材を貯蔵タンクに容易に取り付けることができる。
【００１３】
［５］上記形態の貯蔵タンクにおいて、前記ライナーは略円筒状のシリンダー部と、前記シリンダー部の両端のそれぞれに設けられた第１と第２のドーム部と、を有し；前記開口部は、前記第１と第２のドーム部の頂点に設けられた第１と第２の開口部を含み；前記口金部は、前記第１と第２の開口部のそれぞれに取り付けられる第１と第２の口金部を含み；前記金属部材は、前記第１の開口部に前記第１の口金部を介して取り付けられていて良い。この形態の貯蔵タンクによれば、第１の口金部を金属部品の取り付けに用いつつ、第２の口金部をバルブ等の接続に用いることができるため、貯蔵タンクの利便性を向上させることができる。
【００１４】
本発明は、貯蔵タンク以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、貯蔵タンクに取り付けられる金属部材や、貯蔵タンクを搭載する車両などの移動体、貯蔵タンクの製造方法、貯蔵タンクの蓄積疲労に起因する破損を抑制する方法、貯蔵タンクの設計方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】水素タンクの構成を示す概略断面図。
【図２】プラグ部材の構成を示す概略断面図。
【図３】蓋部に設けられた凹部の等価モデルを示す模式図。
【図４】応力拡大係数変動幅とクラック進展速度との関係を示す説明図。
【図５】凹部の形状のバリエーションを示す概略図。
【図６】第２実施形態の水素タンクの構成を示す概略断面図。
【図７】第３実施形態の水素タンクの構成を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての水素タンク１０の構成を示す概略断面図である。水素タンク１０は、高圧水素が充填される貯蔵タンクであり、例えば、燃料電池車両などの移動体に搭載される。水素タンク１０は、ライナー１１と、第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂと、繊維強化樹脂層１３と、プラグ部材２０と、を備える。
【００１７】
ライナー１１は水素タンク１０の本体部を構成する樹脂製の中空容器であり、内部空間１１ｉを有する。本実施形態の水素タンク１０は樹脂製のライナー１１を備えていることによって、軽量性と耐久性とが確保されている。ライナー１１は、略円筒状のシリンダー部１１ｃと、シリンダー部１１ｃの両端のそれぞれに設けられた略半球状の第１と第２のドーム部１１ｄａ，１１ｄｂと、を有する。第１と第２のドーム部１１ｄａ，１１ｄｂのそれぞれの頂部には、第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂを取り付けるための開口部１１ｏが設けられている。
【００１８】
第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂはそれぞれ、プラグ部材２０や主止弁などのバルブ（図示は省略）を取り付けるための金属部品である。第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂは、本体部１５と、鍔部１６と、を有する。本体部１５には、略円筒形状を有しており、その中心にライナー１１の内部空間１１ｉに連通する貫通孔である連通孔１５ｈを有している。連通孔１５ｈの内周面には、プラグ部材２０やバルブを接続して固定するためのねじ溝が形成されている（図示は省略）。
【００１９】
鍔部１６は、本体部１５の外周に形成された略円環板状の突起部である。鍔部１６はライナー１１のドーム部１１ｄａ，１１ｄｂの外表面に密着するように配置された状態で、ドーム部１１ｄａ，１１ｄｂと繊維強化樹脂層１３との間に狭まれる。これによって、水素タンク１０では、各口金部１２ａ，１２ｂの固定性が確保されるとともに、各口金部１２ａ，１２ｂとライナー１１との間のシール性が確保される。
【００２０】
繊維強化樹脂層１３は、フィラメントワインディング法によってライナー１１の外表面を被覆するように形成された補強層である。具体的に、繊維強化樹脂層１３は、以下のように形成される。ライナー１１の開口部１１ｏに第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂを取り付ける。ライナー１１の外表面に熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維（プリプレグ）を、いわゆるフープ巻きやヘリカル巻きによって巻き付ける。プリプレグの巻層によって外表面が被覆されたライナー１１全体を加熱し、プリプレグ中の熱硬化性樹脂を熱硬化させる。これによって、プリプレグの巻層が繊維強化樹脂層１３になる。
【００２１】
プラグ部材２０は、第１の口金部１２ａの連通孔１５ｈに取り付けられる金属部品であり、水素タンク１０において、いわゆるＬＢＢを実現するための部品である。ここで、「ＬＢＢ」とは、Ｌｅａｋ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｂｕｒｓｔの略語であり、容器壁の破断が発生する前に、貯蔵タンクの貯蔵流体を漏洩させることを意味する。ＬＢＢが実現されていれば、内圧変動の繰り返しに起因する蓄積疲労によって貯蔵タンクが突発的に破断してしまうことが抑制される。
【００２２】
図２は、プラグ部材２０の構成を示す概略断面図である。図２には、プラグ部材２０とともに、プラグ部材２０近傍における水素タンク１０の一部を図示してある。また、図２の紙面左側には、蓋部２３の第１の面Ｓ１の概略正面図を、蓋部２３の概略断面図と対応させて図示してある。プラグ部材２０は、筒状本体部２１と、蓋部２３と、を有する。
【００２３】
筒状本体部２１は、略円筒状の形状を有しており、中央にライナー１１の内部空間１１ｉに連通する連通孔２２が設けられている。筒状本体部２１の外周面には、第１の口金部１２ａの連通孔１５ｈの内周面に形成されているネジ溝に螺号するネジ溝が形成されている（図示は省略）。筒状本体部２１は、耐水素脆性を有する金属によって形成されていることが望ましい。
【００２４】
蓋部２３は、連通孔２２を閉塞する略円盤状の部材であり、連通孔２２の途中に接合されている。蓋部２３は、ステンレスやアルミニウムなどの耐水素脆性を有する部材によって構成されていることが望ましい。より具体的には、蓋部２３は、ＳＵＳ３１６ＬやＴ６０６１によって構成されても良い。蓋部２３は、第１の面Ｓ１がライナー１１の内部空間１１ｉ側に向き、第２の面Ｓ２が外部に向くように配置されている。
【００２５】
蓋部２３の第１の面Ｓ１には、凹部２４が形成されている。凹部２４は、略三角形状の断面を有する線状の溝部であり、深さｄを有している。凹部２４は、水素タンク１０の使用中におけるライナー１１における内圧の変動によって、蓋部２３の厚み方向に進展する亀裂の起点となる。凹部２４は、ライナー１１において所定の内圧変化が繰り返されたときに繊維強化樹脂層１３の蓄積疲労による破損よりも早い時期に蓋部２３を貫通する亀裂に進展するようにパリス則に基づいて、その形状が決定されている。具体的には以下の通りである。
【００２６】
図３は、蓋部２３に設けられた凹部２４の等価モデルを示す模式図である。図３には、蓋部２３の凹部２４が形成されている部位の一部を抜き出した略直方体のモデルを図示してある。また、図３には、互いに直交する三方向を示す矢印ｘ，ｙ，ｚを図示してある。矢印ｘは、凹部２４の延伸方向と一致する方向（以下、「延伸方向ｘ」とも呼ぶ。）を示している。矢印ｙは、凹部２４の幅方向、すなわち、蓋部２３の第１の面Ｓ１に平行かつ延伸方向ｘに垂直な方向と一致する方向（以下、「幅方向ｙ」とも呼ぶ。）を示している。矢印ｚは、凹部２４の深さ方向、すなわち、蓋部２３の厚み方向と一致する方向（以下、「深さ方向ｚ」とも呼ぶ。）を示している。
【００２７】
水素タンク１０の使用時には、水素の充填と放出によってライナー１１の内圧は変動を繰り返すことになる。水素が充填されてライナー１０の内圧が増大する際には、蓋部２３の凹部２４には主に凹部２４を開く幅方向ｙに沿った矢印Ｐの方向の荷重が発生する。この荷重の発生態様は、開口形（モードＩ）とも呼ばれる。このような荷重による応力の変動が繰り返し発生すると、パリス則に従って、凹部２４を起点とした亀裂が深さ方向ｘに沿って進展する。
【００２８】
凹部２４を起点とする亀裂の先端部近傍における応力や変位の大きさは、凹部２４の固有の応力拡大係数によって一義的に決まる。この応力拡大係数は、亀裂の形状（主に亀裂の深さ）や、蓋部２３の材料の種類などによって決まる係数であり、実験的に予め求められる。従って、以下に説明するように、パリス則によって、所定の応力の増減が繰り返されたときの亀裂の進展の度合いを応力拡大係数に基づいて予め求めることができる。
【００２９】
図４は、応力拡大係数変動幅とクラック進展速度との関係を示す説明図である。図４には、縦軸をクラック進展速度ｄａ／ｄＮとし、横軸を応力拡大係数変動幅ΔＫとする両対数グラフを図示してある。ここで、「クラック進展速度ｄａ／ｄＮ」は、１サイクルの所定の応力変動による亀裂の進展量である。また、「応力拡大係数変動幅ΔＫ」は、正弦波的に応力を変動させるとき、すなわち、一定周期で応力を所定範囲内で周期的に変動させるときに、亀裂の先端部において応力拡大係数が変動する幅である。
【００３０】
図４のグラフに示されているように、応力拡大係数変動幅ΔＫには、クラック進展速度ｄａ／ｄＮとの関係が下記の式（１）によって表される範囲が存在する。式（１）によって表される関係がパリス則と呼ばれる。
ｄａ／ｄＮ＝Ｃ（ΔＫ）n  …（１）
上記の式（１）中のＣ，ｎはそれぞれ材料固有の値として実験的に求められる値である。
【００３１】
ここで、水素タンク１０に水素が最大限まで充填されているときと最小限の水素が充填されているときとの間での内圧の変動差を「最大内圧変動幅」と呼ぶ。本実施形態の水素タンク１０では、最大内圧変動幅に対して求められる応力拡大係数変動幅ΔＫが上記の式（１）の関係が成立する範囲となるように、蓋部２３の構成材料と、凹部２４の形状（主に深さｄ）と、が決められている。
【００３２】
最大内圧変動幅での内圧の変動が周期的に繰り返されたときに、上記の（１）式から求められる亀裂の進展量が蓋部２３を貫通するまでの時間を「亀裂貫通時間Ｔａ」と呼ぶ。凹部２４は、亀裂貫通時間Ｔａが、同様な応力変動を付与したときに繊維強化樹脂層１３が破断に至る疲労時間ｔｂよりも短くなるように形成されている（Ｔａ＜Ｔｂ）。「繊維強化樹脂層１３の疲労時間ｔｂ」は、ＳＮ試験によって実験的に求められる時間である。
【００３３】
ここで、本実施形態の水素タンク１０ではライナー１１が樹脂製である。樹脂製のライナー１１は、繊維強化樹脂層１３よりも内圧の変動の繰り返しに対する耐久時間が長い。そのため、内圧の変動の繰り返しに起因する蓄積疲労による破断は、ライナー１１よりも先に繊維強化樹脂層１３に生じる可能性が高い。亀裂到達時間Ｔａが繊維強化樹脂層１３の疲労時間ｔｂより短いと、蓄積疲労によって繊維強化樹脂層１３が破断してしまう前に、凹部２４から進展した亀裂を蓋部２３の第２の面Ｓ２まで到達させることができる。
【００３４】
蓋部２３を貫通する亀裂が形成されると、当該亀裂が水素のリーク経路として機能するため、繊維強化樹脂層１３に破断が生じた後のライナー１１における内圧の著しい増大が抑制される。従って、繊維強化樹脂層１３に蓄積疲労などによって破断が生じてしまった後の内圧によってライナー１１の容器壁に突発な破断が生じることを抑制される。このように、本実施形態の水素タンク１０によれば、プラグ部材２０における凹部２４によってＬＢＢが実現されている。
【００３５】
ところで、本実施形態の水素タンク１０の製造工程をまとめると以下のようになる。なお、工程の順序は下記の順序に限られるものではない。
（工程１）ライナー１１を準備し、その開口部１１ｏに第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂを取り付ける準備工程。
（工程２）フィラメントワインディング法によって繊維強化樹脂層１３を形成する工程。
（工程３）上記のように亀裂貫通時間Ｔａが繊維強化樹脂層１３の疲労時間ｔｂよりも短くなるようにパリス則に基づいて凹部の形状を決定する工程。
（工程４）プラグ部材２０の蓋部２３に凹部２４を形成する工程。
（工程５）プラグ部材２０を第１の口金部１２ａに取り付ける工程。
【００３６】
図５は、蓋部２３に設けられる凹部２４の形状のバリエーションを示す概略図である。図５の（Ａ）欄および（Ｂ）欄にはそれぞれ、紙面左側に蓋部２３ａ，２３ｂの概略正面図を図示してあり、紙面右側に蓋部２３ａ，２３ｂの概略断面図を図示してある。図５の（Ａ）欄に図示された蓋部２３ａには、凹部２４ａが、略半円形状の断面を有する溝部として形成されている。この凹部２４ａであっても、主に深さｄの調整によって、亀裂到達時間Ｔａを調整することが可能である。
【００３７】
図５の（Ｂ）欄に図示された蓋部２３ｂには、凹部２４ｂが、略半球形状の陥没部として形成されている。このように溝状に形成されていない凹部２４ｂであっても、深さｄの調整によって、亀裂到達時間Ｔａを調整することが可能である。以上のように、プラグ部材２０の蓋部２３に設けられる凹部は、図２に示された形状に限定されることはなく、種々の断面形状を有していても良い。
【００３８】
ところで、本実施形態の水素タンク１０（図１）では、第１の金部１２ａに取り付けられるプラグ部材２０に凹部２４を有する蓋部２３が設けられている。従って、ライナー１１に余分な開口部を設けることなく、凹部２４を有する蓋部２３をライナー１１に簡易に取り付けることができる。加えて、本実施形態の水素タンク１０は、プラグ部材２０が取り付けられる第１の口金部１２ａに加えて、第２の口金部１２ｂを有しているため、プラグ部材２０の取り付けによってバルブの接続が制限されてしまうことが抑制されている。
【００３９】
以上のように、本実施形態２０の水素タンク２０では、凹部２４が設けられた蓋部２３を備えるプラグ部材２０の取り付けによって、内圧変動の繰り返しに起因するライナー１１や繊維強化樹脂層１３の急激な破断の発生が構造的に抑制されている。従って、水素タンク１０の信頼性が向上されている。
【００４０】
B．第２実施形態：
図６は、本発明の第２実施形態としての水素タンク１０Ａの構成を示す概略断面図である。第２実施形態の水素タンク１０Ａは、以下に説明する点以外は、第１実施形態の水素タンク１０（図１）の構成と同様である。第２実施形態の水素タンク１０Ａは、第２のドーム部１１ｄｂに開口部１１ｏが設けられておらず、第１のドーム部１１ｄａの開口部１１ｏにのみ口金部１２Ａが取り付けられている。
【００４１】
口金部１２Ａは、第１実施形態で説明した第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂと同様に略円筒状の本体部１５と、略円環状の鍔部１６と、を有する。本体部１５には、互いに平行な第１と第２の連通孔１５ｈａ，１５ｈｂが設けられている。第１と第２の連通孔１５ｈａ，１５ｈｂはライナー１１の内部空間１１ｉに連通する貫通孔である。第１の連通孔１５ｈａには、プラグ部材２０が取り付けられ、第２の連通孔１５ｈｂにはバルブが取り付けられる。プラグ部材２０は、第１実施形態で説明したものと同様の構成であり、ライナー１１の内部空間１１ｉに連通する連通孔２２と、連通孔２２を塞ぐ蓋部２３と、を有し、蓋部２３には、亀裂の起点となる凹部２４が設けられている。
【００４２】
以上のように、第２実施形態の水素タンク１０Ａにおいても、凹部２４が設けられた蓋部２３を備えるプラグ部材２０によって、内圧変動の繰り返しに起因するライナー１１や繊維強化樹脂層１３の急激な破断の発生が構造的に抑制されている。
【００４３】
C．第３実施形態：
図７は、本発明の第３実施形態としての水素タンク１０Ｂの構成を示す概略断面図である。第３実施形態の水素タンク１０Ｂは、以下に説明する点以外は、第１実施形態の水素タンク１０（図１）の構成と同様である。第３実施形態の水素タンク１０Ｂは、第１の口金部１２ａに取り付けられるプラグ部材２０の代わりに、ライナー１１のシリンダー部１１ｃに環状部材２０Ｂが取り付けられている。環状部材２０Ｂはライナー１１のシリンダー部１１ｃに設けられた開口部に取り付けられている金属部材である。
【００４４】
環状部材２０Ｂは、略円筒状の本体部２１Ｂと、蓋部２３と、鍔部２５Ｂと、を有する。本体部２１の中心には、ライナー１１の内部空間１１ｉに連通する貫通孔２２Ｂが設けられている。蓋部２３は、第１実施形態のプラグ部材２０が備えていた蓋部２３と同じ構成を有しおり、貫通孔２２Ｂを塞ぐように配置されている。蓋部２３には、内部空間１１ｉ側の第１の面Ｓ１に亀裂の起点となる凹部２４が設けられている。
【００４５】
鍔部２５Ｂは本体部２１Ｂの外周表面に設けられた円環板状の突起部であり、第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂの鍔部１６と同様に、ライナー１１の外表面と繊維強化樹脂層１３との間に配置される。環状部材２０Ｂは、繊維強化樹脂層１３が形成される前に、第１と第２の口金部１２ａ，１２ｂとともにライナー１１のシリンダー部１１ｃに設けられている開口部に取り付けられる。繊維強化樹脂層１３の形成の際には、プリプレグは環状部材２０Ｂの本体部２１Ｂの外周に巻かれる。
【００４６】
第３実施形態の水素タンク１０Ｂにおいても、凹部２４が設けられた環状部材２０Ｂを有することによって、第１実施形態の水素タンク１０と同様に、内圧変動の繰り返しに起因するライナー１１や繊維強化樹脂層１３の破断の発生が構造的に抑制されている。
【００４７】
D．変形例：
D1．変形例１：
上記各実施形態において説明した凹部２４を有するプラグ部材２０や環状部材２０Ｂは、上記各実施形態において説明した水素タンクに限らず、他の気体や液体などの種々の流体が貯蔵される貯蔵タンクに取り付けられても良い。プラグ部材２０や環状部材２０Ｂは、例えば、酸素タンクや薬液タンクなどに取り付けられても良い。
【００４８】
D2．変形例２：
上記各実施形態および変形例においては、ライナー１１は樹脂製としている。これに対して、ライナー１１は樹脂材料以外の材料によって構成されていても良い。ライナー１１は、例えば、アルミニウムなどの金属材料によって構成されていても良い。この場合において、凹部２４は、ライナー１１が蓄積疲労によって破断する前に凹部２４を起点とする亀裂が蓋部２３を貫通するように形成されていることが望ましい。
【００４９】
D3．変形例３：
上記各実施形態および変形例においては、ライナー１１の外表面には繊維強化樹脂層１３が補強層として形成されている。これに対して、ライナー１１の外表面には繊維強化樹脂層１３以外の補強層が形成されていても良いし、補強層が省略されてライナー１１の外表面が露出した状態であるとしても良い。
【００５０】
D4．変形例４：
上記各実施形態および変形例においては、凹部２４はパリス則に基づいてその形状が決定されていたが、凹部２４はパリス則に基づいてその形状が決定されていなくても良い。凹部２４は、ライナー１１における内圧の変化の繰り返しによって進展する亀裂の起点となるように形成されていれば良い。
【００５１】
D5．変形例５：
上記各実施形態および変形例においては、蓋部２３には１つの凹部２４が形成されている。これに対して、蓋部２３には複数の凹部２４が形成されても良い。また、上記各実施形態および変形例においては、ライナー１１には凹部２４を有する蓋部２３が１箇所に設けられているが、ライナー１１には凹部２４を有する蓋部２３が複数箇所に設けられていても良い。
【００５２】
D6．変形例６：
上記各実施形態および変形例においては、凹部２４は、蓋部２３において、ライナー１１の内部空間１１ｓ側の第１の面Ｓ１に設けられている。これに対して、凹部２４は、第２の面Ｓ２に形成されていても良い。凹部２４は蓋部２３が受ける内圧の変動によって亀裂として進展するように形成されていれば良い。
【００５３】
D7．変形例７：
上記各実施形態および変形例においては、蓋部２３の平板な円盤状の部材によって構成されている。蓋部２３は、平板な円盤状の部材に限定されることはなく、例えば、曲面を有する長方形部材によって構成されていても良い。
【００５４】
D8．変形例８：
上記各実施形態および各変形例においては、凹部２４を有する蓋部２３は、プラグ部材２０に取り付けられていることによって、口金部１２ａ，１２Ａに着脱可能に取り付けられている。これに対して、凹部２４を有する蓋部２３は、直接的に口金部１２ａ，１２Ａの開口部１５ｈ，１５ｈａに取り付けられても良い。また、上記各実施形態および各変形例においては、凹部２４を有する蓋部２３はプラグ部材２０や環状部材２０Ｂの本体部２１，２１Ｂに取り付けられている。これに対して、凹部２４を有する蓋部２３は、鍛造や鋳造によってプラグ部材２０や環状部材２０Ｂの本体部２１，２１Ｂと一体的に形成されても良い。
【００５５】
D9．変形例９：
上記各実施形態や変形例の構成において、凹部２４を起点とする亀裂から外部に漏洩してくる水素を検出する水素センサが、プラグ部材２０や環状部材２０Ａの連通孔２２内等、蓋部２３の第２の面Ｓ２の近傍に配置されていても良い。これによって、水素タンクなど、凹部２４が設けられ金属部材を備える貯蔵タンクの蓄積疲労に対する寿命を事前に検出することができる。
【００５６】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例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、実施例、変形例中の技術的特徴は、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】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…水素タンク
１１…ライナー
１１ｃ…シリンダー部
１１ｄａ，１１ｄｂ…ドーム部
１１ｉ…内部空間
１１ｏ…開口部
１２ａ，１２ｂ，１２Ａ…口金部
１５…本体部
１５ｈ，１５ｈａ，１５ｈｂ…連通孔
１６…鍔部
１３…繊維強化樹脂層
２０…プラグ部材
２０Ｂ…環状部材
２１…筒状本体部
２１Ｂ…本体部
２２…連通孔
２３…蓋部
２４…凹部
２５Ｂ…鍔部
【図１】
2015105659.tif 000003
【図２】
2015105659.tif 000004
【図３】
2015105659.tif 000005
【図４】
2015105659.tif 000006
【図５】
2015105659.tif 000007
【図６】
2015105659.tif 000008
【図７】
2015105659.tif 000009