(57)【要約】【課題】圧力が負荷された収容水素ガスに対するガスバリア性に優れた、搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクを提供する。【解決手段】維強化プラスチックからなる内層２と外層３とを互いに積層した壁面から構成され、この維強化プラスチック内層２の内側には金属製ライナーを有さない、筒状構造を有する水素ガス貯蔵タンクにおいて、前記繊維強化プラスチックの内外層２、３同士の層間に、特定厚みで、特定組成のＺｎ−Ａｌ合金製ライナー４（４ａ、４ｂ）を、メタルジェット法などにて互いに接合して介在させ、収容水素ガスに対するガスバリア性に優れた、搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックからなる内層と外層とを互いに積層した壁面から構成され、この繊維強化プラスチック内層の内側には金属製ライナーを有さない、筒状構造を有する水素ガス貯蔵タンクにおいて、前記繊維強化プラスチックの内外層同士の層間に、厚みが０．５ｍｍ以下で、Ｚｎ：６８〜８８質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＺｎ−Ａｌ合金製ライナーを介在させたことを特徴とする搭載型軽量水素ガス貯蔵タンク。
【請求項２】
前記Ｚｎ−Ａｌ合金製ライナーは、各々分割されたライナー同士がメタルジェット法にて接合されて一体化されているものである請求項１に記載の搭載型軽量水素ガス貯蔵タンク。
【請求項３】
前記水素タンクが燃料電池用である請求項１または２に記載の搭載型軽量水素ガス貯蔵タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に燃料電池用に好適な、搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクに関するものである。本発明は、例えば、モバイル用の超小型、水素燃料自動車用の高信頼性、水素燃料ロケット用の超軽量などの、搭載型軽量の燃料電池用軽量水素ガス貯蔵タンクとして好適である。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスなどのガスを貯蔵する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製のタンク（圧力容器）は、上記モバイルなどの各種装置や機器、あるいは自動車などに搭載される、小型の搭載型タンクとして汎用されている。この内、代表的なものは、特許文献１などに開示されている通り、通常フープラップ容器と呼ばれるＦＲＰタンクである。このＦＲＰタンクは、金属製ライナーと、その胴部を周方向に繊維補強するＦＲＰフープ層とを積層して構成されている。この他にも、フルラップ容器と呼ばれるＦＲＰタンクがあり、金属製ライナーと、ＦＲＰヘリカル層（繊維をほぼ容器軸方向に巻き付けた層）と、ＦＲＰフープ層とを積層して構成されている。
【０００３】
ただ、圧力容器としてのＦＲＰタンクは、内部空間に収容（貯蔵）したガスの圧力が高まると、ＦＲＰの繊維間隔が広がり、ガスが外部に抜けやすいために、前記金属製ライナーをガスシールド層あるいはガスバリア層として、ＦＲＰの内側に設けることが必須となる。
【０００４】
ここで、金属製ライナーの種類としては、従来から、特許文献２に開示されるように、アルミニウム合金製ライナーが、収容（貯蔵）ガスに対する耐性である、耐水素脆性や軽量である利点などで用いられている。これに対して、鋼材は、軽量化が困難であるとともに、水素脆化しやすいために、水素ガス貯蔵タンクのライナーとしては使用できない。
【０００５】
但し、アルミニウム合金製ライナーといえども、それなりの重量があるために、薄肉化による軽量化の要求は高い。このため、厚みを持った板状ではなく、非常に薄い箔状のミクロン単位の厚みの、アルミニウム合金製ライナーが用いられる場合もある。例えば、特許文献３には、ＦＲＰタンクではないが、燃料電池用のホースとして、２つの積層されたゴム層の間に、薄いミクロン単位の厚みのアルミニウム合金ラミネート層を介在させることが開示されている。
【特許文献１】実開平６−７５７４１号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３８４７号公報
【特許文献３】特開２００３−７４７５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＦＲＰとの積層構造において、水素ガスに対する十分なガスシールド性やガスバリア性をもつためには、アルミニウム合金製ライナー同士の、半田などの溶融金属を用いたメタルジェット法などによる、金属溶融接合がどうしても必要となる。ＦＲＰタンクの筒状構造全域に亙って、アルミニウム合金製ライナーを設置する（介在させる）ためには、一枚（単一の）ライナーでは到底不可能である。このため、タンクの筒状構造各部（曲線）形状に応じた、ライナーの分割ユニットを各々制作して、これらユニット同士（端部同士）を接合してライナーとして一体化させることが必要となる。
【０００７】
この際、容器としての気密性を保つだけであれば、ライナーの分割ユニット同士を接合するに際して、接着樹脂による接合や、単に積層しただけ、また、単に機械的に接合するような手段でも適用できる。しかし、圧力が負荷された収容水素ガスに対する十分なガスバリア性（ガスシールド性）をもつためには、これらの接合手段では不十分である。このため、収容水素ガスに対する十分なガスバリア性をもつために、ライナーの分割ユニット同士の接合には、メタルジェット法などによる金属溶融接合がどうしても必要となる。
【０００８】
ただ、アルミニウム合金製ライナーは、合金特性として当然、融点がＦＲＰよりも著しく高い。このため、タンクとして、ＦＲＰとともにライナーを積層、組み立てた上で、メタルジェット法などによるライナーの分割ユニット同士の前記金属溶融接合を行おうとすると、ＦＲＰにとっての処理温度が高くなるために、ＦＲＰ側に対する高温によるダメージが避けがたい。
【０００９】
このため、ＦＲＰとアルミニウム合金製ライナーとが組み合わされ、メタルジェット法などによる金属溶融接合によって接合された、軽量水素ガス貯蔵タンクは、これまで無かったのが実情である。
【００１０】
本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであって、その目的は、圧力が負荷された収容水素ガスに対するガスバリア性に優れた、搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明の搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクの要旨は、繊維強化プラスチックからなる内層と外層とを互いに積層した壁面から構成され、この繊維強化プラスチック内層の内側には金属製ライナーを有さない、筒状構造を有する水素ガス貯蔵タンクにおいて、前記繊維強化プラスチックの内外層同士の層間に、厚みが０．５ｍｍ以下で、Ｚｎ：６８〜８８質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＺｎ−Ａｌ合金製ライナーを介在させたことである。
【００１２】
ここで、前記Ｚｎ−Ａｌ合金製ライナーは、各々分割されたライナー同士がメタルジェット法にて接合されて一体化されているものであることが好ましい。また、前記水素タンクが燃料電池用であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、圧力が負荷された収容水素ガスに対するガスバリア性を保持する金属製ライナーを、従来のアルミニウム合金に代えて、Ｚｎ−Ａｌ合金とすることを特徴とする。そして、本発明では、前提として、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）タンクも、従来のようなＦＲＰ層の内側にアルミニウム合金製などの金属製ライナーを有さない、強度保持要素としてはＦＲＰのみから構成される壁面とする。
【００１４】
Ｚｎ−Ａｌ合金は、箔状のミクロン単位の厚みに薄肉化されても、アルミニウム合金と同等以上の、水素ガスに対する優れたガスシールド性やガスバリア性を有する。また、Ｚｎ−Ａｌ合金は、融点が約４９０℃と、約６００℃以上であるアルミニウム合金よりも著しく低い特性を有する。このため、各々分割されたライナー同士を、メタルジェット法にて接合して、一体化させる場合でも、処理温度が低くて済み、ＦＲＰ側に対する高温によるダメージが無いか、小さい。
【００１５】
この結果、従来のようなＦＲＰ層の内側にアルミニウム合金製などの金属製ライナーが無くても、圧力が負荷された収容水素ガスに対するガスバリア性に優れた、軽量な搭載型水素ガス貯蔵ＦＲＰタンクとすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの厚み）
本発明のＺｎ−Ａｌ合金ライナーの厚みは０．５ｍｍ以下の薄肉とする。厚みが０．５ｍｍを超えた場合には、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの重量が増加し、特に、モバイル用の超小型、水素燃料ロケット用の超軽量などの、装置に載置されるタイプの小型軽量型、燃料電池用軽量水素ガス貯蔵タンクとして不適である。また、厚みが増すした分だけ、ライナーへの成形や、あるいはメタルジェット法などによる金属溶融接合によって接合して、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナー同士を一体化させる作業も一段と難しくなる。
【００１７】
一方で、厚みの下限は特に規定しないが、好ましくは、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの最小の厚みを１μｍ以上とすることが好ましい。この厚みが薄すぎると、ライナーの厚みの不均一さや、ピンホールが存在した場合に、これが致命傷となって、ライナーの水素ガスのバリア性が低下する。また、貯蔵水素ガスの圧力の変化などによる、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）タンクの膨張収縮などの繰り返しの曲げ変形などによって、ライナー中にクラックが導入され、使用中に、貯蔵水素ガスのガスバリア性が低下する恐れがある。
【００１８】
（Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの化学成分組成）
ライナーとしてのＺｎ−Ａｌ合金組成について説明する。本発明では、圧力が負荷された収容水素ガスに対する十分なガスシールド性やガスバリア性を有するために、Ｚｎ−Ａｌ合金の成分は、Ｚｎ含有量が６８〜８８質量％で、残部がＡｌおよび不可避不純物とする。これによって、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの水素ガスバリア性が保証される。
【００１９】
また、この組成範囲では、インゴットを再加熱後急冷し、加工によりβ相をα相内で析出させ、超塑性を発揮させることにより、延性が非常に高いという特性を有する。この結果、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーに対して、例え、ＦＲＰタンクに対する衝撃や、貯蔵水素ガスの圧力の変化などによるＦＲＰタンクの膨張収縮などの繰り返しの曲げ変形が加えられても、薄肉化されたライナーでも、衝撃破壊や疲労破壊することがない。
【００２０】
Ａｌに対する、Ｚｎ含有量が少なすぎても、また多すぎても、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの水素ガスバリア性や延性などの上記特性が大きく低下する。また、Ａｌ含有量が多すぎた場合には、融点が上昇し、各々分割されたライナー同士を、メタルジェット法にて接合して、一体化させる場合に、処理温度が高くなって、ＦＲＰ側に対するダメージを与えることとなる。したがって、Ｚｎ含有量は６８〜８８質量％の範囲とする。
【００２１】
なお、本発明のＺｎ−Ａｌ合金には、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの製造に伴う、他の金属元素や酸素などのガス成分が、不可避不純物として混入される。これら不可避不純物の含有は、Ｚｎ−Ａｌ合金の基本特性であるガスバリア性を低下させない範囲で許容される。例えば、混入しやすい不純物金属元素としては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂなどがあり、これらの合計量で０．５質量％以下の含有までは許容される。不純物金属元素の合計量がこれ以上多くなると、水素ガスバリア性や延性が著しく低下し、また、融点が上昇して、ライナー同士をメタルジェット法にて接合して一体化させる場合に、ＦＲＰ側に対するダメージを与える可能性が高くなる。
【００２２】
（Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの製作方法）
本発明のＺｎ−Ａｌ合金ライナーは、上記Ｚｎ−Ａｌ合金を均一な組成に溶製（溶解、鋳造）後に、熱処理と組み合わせた上で板状に、圧延加工などして板状とする。Ｚｎ−Ａｌ合金は延性が高いために、冷間圧延によって０．５ｍｍ以下の薄板に圧延できる。そして、そのまま使用するか、あるいは成形などの加工を施して、ライナーとして、タンク筒状部の、胴部（側壁部）、碗状の上板や底板などの形状に応じた、所定の形状（大きさ）や厚み（板厚）とする。Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーを碗状の上板や底板に用いる（上板や底板形状のＦＲＰ内外層間に介在させる）場合には、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーを碗状にプレス成形することが好ましい。この際、碗状として一体にプレス成形してもよく、あるいは複数のユニットに分割して、ＦＲＰ内外層間に介在させた後で互いに接合しても良い。
【００２３】
（タンクの製作方法）
Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーを適用したＦＲＰタンク（圧力容器）を製作する方法は、各々分割されたライナー同士を、メタルジェット法にて接合して、一体化させる工程を除いて、従来公知のＡｌ合金ライナーを適用したＦＲＰタンクの製作方法が適用できる。但し、前記した通り、本発明ＦＲＰタンクは、ＦＲＰ内層の内側には、従来のようなアルミニウム合金製などの金属製ライナーを有さない、強度保持要素としてはＦＲＰのみから構成される壁面とする。このため、ある程度の厚みを有する板状の金属製ライナーが無い分、タンクの軽量化が図れる利点がある。言い換えると、重量が重い金属製ライナーが無くても、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーによって水素ガスバリア性が確保できる。
【００２４】
（ライナーの設置）
先ず、図１に、ＦＲＰタンクを製作する際の、ＦＲＰ内層の外側へＺｎ−Ａｌ合金ライナーを設置する態様を示す。図１は筒状ＦＲＰタンク壁面（胴部、側壁部）の一部の断面図（厚み方向断面）を示す。なお、この図１では、ＦＲＰ胴部（側壁部）へＺｎ−Ａｌ合金ライナーを設置する態様を示すが、他の上板や底板にライナーを設ける場合も、形状が相違するのみで、同じ態様である。
【００２５】
図１において、２はＦＲＰタンクの筒状内側壁を構成するＦＲＰ内層、４はＦＲＰ内層２の外側（外部側）へ積層されたＺｎ−Ａｌ合金ライナーである。ここで、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーは、前記した通り、ＦＲＰタンクの筒状構造全域に亙ってライナーを設置するために、分割ユニット４ａ、４ｂとされている。この分割ユニット４ａ、４ｂは、ＦＲＰ内層２の外側へ互いに積層された上で、突き合わせ部６において互いに端部同士が突き合わせられる。そして、この突き合わせ部６の全長に亙って、メタルジェット法などにより吹きつけられた溶融金属５によって、互いに接合されて、水素ガスに対する十分なガスバリア性をもつライナーとして一体化される。この分割ユニット４ａ、４ｂ同士は厚みが薄いので、必ずしも突き合わせでなくても、端部同士を重ね合わせても良い。
【００２６】
Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーを碗状形状の上板や底板のＦＲＰ内外層間に介在させる）場合には、予め、Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーを、上板や底板のＦＲＰ内層外側の碗状形状に適合するようにプレス成形しておく。この際、碗状として一体に成形してもよく、あるいは複数のユニットに分割しても良いが、突き合わせ部や重ね合わせ部での接合は、上記した通りメタルジェット法などにより行う。
【００２７】
その上で、図２に示すように、一体化されたＺｎ−Ａｌ合金ライナー４ａ、４ｂの外側（外部側）へ、ＦＲＰ外層３が積層され、ＦＲＰからなる内層と外層とを互いに積層した筒状構造において、このＦＲＰ内外層同士の層間にＺｎ−Ａｌ合金製ライナーを介在させた水素ガス貯蔵タンクが製造される。
【００２８】
（メタルジェット法）
メタルジェット法自体は半導体の実装用などに使用されて公知である。接合部に溶融金属をメタルジェットとして吹きつけ、接合部におけるこの溶融金属やＺｎ−Ａｌ合金製ライナー端部同士を溶融混合した上で、冷却固化させて接合する。用いる溶融金属は、接合強度を得るためには、ライナーと同じ組成か、近似する組成のＺｎ−Ａｌ合金とする。Ｚｎ−Ａｌ合金は、融点が約４９０℃と著しく低い特性を有するため、吹きつけた溶融金属や各々分割されたライナー同士を、メタルジェット法にて接合して一体化させる場合でも、処理温度が低くて済み、ＦＲＰ側に対する高温によるダメージが無いか、小さい。
【００２９】
（ＦＲＰ層）
ＦＲＰ内外層の内、ＦＲＰ内層は、ＦＲＰのみの容器を作製する従来工程と同じく、型成型などにより作製する。一方、ＦＲＰ外層は、図３に示す公知のワィンディング方法により作製する。同図に示すように、樹脂液を含浸していない連続長繊維束２１、２２、２３を、回転させた作製済のＦＲＰ内層１（Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーをライニング済）の上に、連続的にワィンディング（巻き付け）する。より具体的には、図示しない連続長繊維束２１、２２、２３の送り出し口を、ＦＲＰ内層１の軸方向に移動させつつ、張力を作用させながら、連続的にＦＲＰ内層１上にワィンディング（巻き付け）する。この際に、ＦＲＰタンク各部の仕様応力に応じた、所定の繊維量並びに繊維方向を設計し、上記繊維送り出し口の移動を一回のみあるいは往復で行って、ＦＲＰ積層数（巻き付け層数）を１層あるいは２層以上の複数層とする。
【００３０】
例えば、図３の（イ）に示すように、樹脂液を含浸していない連続長繊維束２１を、型材１の胴部（円筒部）１１に、繊維方向と円筒部の周方向との間の角を実質上零としつつ巻くような、フ−プ巻きによってワィンディングして行く。次に、このフ−プ巻きの終了後、図３の（ロ）に示すように、樹脂液を含浸していない連続長繊維束２２を、型材１のタンクの上板や底板などに相当する両端曲面部１２にまたがって、所定の巻き付け角度でヘリカル巻きして行き、胴部とともに上板や底板のＦＲＰタンクの全体形状（構造）を作成する。更に、このヘリカル巻きの終了後、図３の（ハ）に示すように、樹脂液を含浸していない連続長繊維束２３をのＦＲＰタンクの胴部（相当部）にフ−プ巻きして行く。
【００３１】
これらワィンディングに際し、ヘリカル巻きかフ−プ巻きかの選択や組み合わせは、タンクの仕様に応じて適宜選択できる。また、ＦＲＰ内外層について各々、最初にヘリカル巻きを行い、次いでフ−プ巻きを行うなど、一層を２段階ワィンディングで実施することも可能である。
【００３２】
ここで、前記した通り、本発明ＦＲＰタンクは、ＦＲＰ内層の内側には、従来のようなアルミニウム合金製などの金属製ライナーを有さない。このため、ＦＲＰ内層は、前記した通り、ＦＲＰのみの容器を作製する従来工程と同じく、型成型などにより作製する。一方、ＦＲＰ外層のワィンディングは、直接ＦＲＰ内層上に行う。従来であれば、ＦＲＰ内層の内側に、アルミニウム合金などの金属製ライナーを有するために、この金属製ライナーの外側にＦＲＰをワィンディングして、金属製ライナーをそのままＦＲＰの内側に残すようにする。
【００３３】
これらＦＲＰ構造において、繊維の巻き付け角をθ、被巻き付け体の単位断面積当たりの繊維の断面積をｓとすると、タンク周方向応力に対しては、断面積ｓcosθの補強体として作用し、タンク経線方向（軸方向）に対しては、断面積ｓsinθの補強体として作用する。したがって、上記フ−プ巻きの繊維量、ヘリカル巻きの角度並びに繊維量は、タンクの各部の応力を既知値として算出することができる。これらＦＲＰ内外層のワィンディングは、自在継手機構により傾動自在の容器ライナ−支持ア−ムを有し、三次元方向に移動自在のフィラメントフィ−ドアイを有する、公知のフィラメントワィンディング機を使用して、容器ライナ−の傾き角、連続長繊維束の巻き付け角を制御しつつ行うことができる。
【００３４】
このように、樹脂未含浸のＦＲＰ内層やＦＲＰ外層を得れば、各々の段階で、図４に示すように、繊維層に樹脂を含浸させると共にこの含浸層上に樹脂層を形成する工程を行う。型成型したＦＲＰ内層に、これら樹脂含浸、樹脂層形成を行った後乾燥させれば、上記図１のＦＲＰ内層外側へＺｎ−Ａｌ合金ライナーを設置する態様に移る。また、ワィンディングしたＦＲＰ外層に、これら樹脂含浸、樹脂層形成を行った後乾燥させ、上板１２に、バルブ接続用のネジや必要計器類を装着、塗装すれば、ＦＲＰタンクとして完成する。
【００３５】
図４において、具体的には、ＦＲＰ構造Ａに外型（２つ割れ）４１をセットし、ＦＲＰ構造両端の上板と底板（突出部）１３、１３を外型両端で支持して、外型４１の内面とＦＲＰ構造Ａの外面との間に所定のクリアランス１４を確保する。次いで、外型４１の樹脂注入口３１より樹脂液を加圧注入し、繊維層に樹脂を含浸させると共にこの含浸層上に樹脂層を形成し、樹脂を硬化させたうえで、外型を脱離する。
【００３６】
（ＦＲＰ）
ＦＲＰの強化繊維には、ガラス繊維、カ−ボン繊維等の無機繊維、またはアラミド繊維、ポリエチレン繊維の有機繊維の単独または２種以上を使用できる。上記ワィンディングや型成形の各段階において、強化繊維には同一のものを使用してよく、異なる種類の繊維を使用することも可能である。また、上記含浸や樹脂層形成用の樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂等の熱硬化性樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ナイロン等の公知の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００３７】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００３８】
前記した図１のＺｎ−Ａｌ合金ライナーを模擬して、表１に示す各組成の、同じ組成のＺｎ−Ａｌ合金板同士を突き合わせ、これと同じ組成のＺｎ−Ａｌ合金溶融金属をメタルジェット法にて吹きつけ、Ｚｎ−Ａｌ合金板の突き合わせ部を全長（全幅）に亙って接合した。溶融金属の温度は各例とも共通して、融点以上だがＦＲＰへのダメージが少ない、できるだけ低温の約４６０〜５００℃の範囲とした。
【００３９】
その上で、前記接合部の水素ガスのバリア性を、Ｈｅ（ヘリウム）ガスのガスバリア性にて、評価した。なお、水素ガスのバリア性は、通常は安全性のために、Ｈｅガスのガスバリア性にて代用して評価される。また、このようにＨｅが代用されるのは、Ｈｅは水素よりも分子量が小さく、Ｈｅガスのガスバリア性が優れれば、当然、Ｈｅより分子量が大きい水素ガスのバリア性にも優れることにもよる。
【００４０】
（組成分析）
ここで、Ｚｎ−Ａｌ合金板は、溶製および均熱処理後、圧延して表１に示す所定の板厚とした。供試材の一枚当たりのＺｎ−Ａｌ合金板は５００×５００ｍｍ角の大きさとした。これらのＺｎ−Ａｌ合金板の組成は蛍光Ｘ線分析にて行い、元素含有量は質量％とした。不可避的不純物として、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂの合計量（質量％）を求めた。
【００４１】
（Ｈｅガスバリア特性）
互いに接合したＺｎ−Ａｌ合金板のＨｅガスバリア特性は、ＡＳＴＭ  Ｄ−１４３４−７５法（関連：ＪＩＳ  Ｋ７１２６Ａ法）に規定されている差圧法に準拠した、下記のガス透過率測定装置および試験条件により、Ｈｅガスの透過性を測定、評価した。
【００４２】
（ガス透過率試験条件）
（株）東洋精機製作所製「ガス透過率測定装置：Ｍ−Ｃ３」、測定面積：Φ７０ｍｍ。圧力条件、高圧側であるガス透過入側セルのＨｅ：８００ｍｍＨｇ、セル容量約１Ｌ、低圧側であるガス透過出側セルの大気圧：１０ｍｍＨｇ（Ｔｏｒｒ）以下、容量約１．９ｍＬ。試験温度：２６〜２７℃（室温、空調あり）。出力は時間ごとの低圧側であるガス透過出側セルの内圧の変化「ｃｍ3 ｓｔｐ／（ｃｍ2 ・ｓ・ｃｍＨｇ」表示とした。なお、互いに接合したＺｎ−Ａｌ合金板の突き合わせ接合部を、高圧側であるガス透過入側セル側に配置した。
【００４３】
Ｈｅガスの透過性は、ガス透過出側セルの内圧から求めた。Ｈｅガスの透過性は、６．０×１０2 ｃｍ3 ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下を◎とし、１．５×１０3 ｃｍ3 ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下を○とし、これを超えるガス透過出側セルの内圧を×として評価した。なお、このＨｅガスの透過性評価ではアルミ箔と同等の◎か、○が合格となる。
【００４４】
各発明例は、Ｈｅガスの透過性が共通して、５. １×１０2 ｃｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙ・ａｔｍ以下であり、Ｈｅガスのガスバリア特性としては◎であった。これに対して、比較例４はＺｎ−Ａｌ合金蒸着膜のＺｎ量が下限値未満で少なすぎる。比較例５はＺｎ−Ａｌ合金蒸着膜のＺｎ量が上限値を超えて多すぎる。このため、ヘリウムガスのガスバリア特性が発明例に比して劣っている。
【００４５】
以上の結果から、本発明タンクにおける接合部を有するＺｎ−Ａｌ合金ライナー組成の、Ｈｅガスのバリア性、即ち水素ガスのバリア性に対する意義が裏付けられる。
【００４６】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、圧力が負荷された収容水素ガスに対するガスバリア性に優れた、搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクを提供できる。このため、搭載型軽量水素ガス貯蔵タンクが求められている、モバイル用の超小型、水素燃料自動車用の高信頼性、水素燃料ロケット用の超軽量などの、燃料電池用軽量水素ガス貯蔵タンクとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】Ｚｎ−Ａｌ合金ライナーの接合状態を示す、ＦＲＰタンク壁面の部分断面図（厚み方向断面）である。
【図２】図１の壁面にＦＲＰ外層を取り付けた態様を示す、ＦＲＰタンクの壁面の部分断面図（厚み方向断面）である。
【図３】ＦＲＰを巻き付けてタンクを製造する各工程を（イ）〜（ハ）として示す説明図である。
【図４】ＦＲＰ巻き付け後のタンク構造体に樹脂を含浸させる態様を示す、断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１: 型材、２：ＦＲＰ内層、３：ＦＲＰ外層、４：Ｚｎ−Ａｌ合金ライナー、
５：溶融金属、１１：型材胴部、１２：両端曲面部、１３：上板、底板、１４：クリアランス、２１、２２、２３：連続長繊維束、３１：樹脂注入口、４１：外型、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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