(57)【要約】【課題】ライナと熱交換器との間のシール性を確保する上で、ライナの強度を低下し難くできる高圧タンクを提供する。【解決手段】水素タンク１は内部の温度変化を抑制するための熱交換ユニット１６を備えている。熱交換ユニット１６は複数の熱媒管１７を有する熱交換器１８と、熱媒管１７の端部がロウ付け又は溶接によって固着されたヘッダ部１９とを備えている。熱交換ユニット１６はヘッダ部１９を穴部２４に嵌合し、ネジ２１によってヘッダ部１９を蓋部７に固定することでライナ３に取り付けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片側が分割式の中空状のライナと、前記ライナの外周面を覆う繊維強化プラスチックと、前記ライナの内部に収容された熱交換器とを備え、前記ライナの内部を高圧にしてガスを貯蔵する高圧タンクにおいて、
前記熱交換器をヘッダ部に接合し、前記ライナのライナ本体及び分割体のうち一方の内面に前記ヘッダ部を係止手段によって固定することで前記熱交換器が取り付けられている高圧タンク。
【請求項２】
前記ライナは一端側で分割され、分割された側と反対側の端部に前記ヘッダ部が固定される開口部が設けられ、前記ヘッダ部は前記開口部に挿通可能な小径部と、前記開口部より大径の大径部とを備え、前記小径部の外周面に雄ねじ部が形成され、前記雄ねじ部を利用して前記ヘッダ部が前記ライナに固定されている請求項１に記載の高圧タンク。
【請求項３】
前記熱交換器は、外部から供給された熱媒が前記ライナに貫設された通路を介して熱媒管を流れることで冷却又は加熱を行う機器であって、
前記ヘッダ部には前記熱媒が流れる流路が形成され、前記流路と前記熱媒管の内部とが連通するように前記熱媒管の端部が前記ヘッダ部に固着されている請求項１又は請求項２に記載の高圧タンク。
【請求項４】
前記ライナの内面と前記ヘッダ部との接合面には、前記ライナの内部と前記熱媒管の通路との間の気密性を確保するシール材が介装されている請求項３に記載の高圧タンク。
【請求項５】
前記ヘッダ部は前記分割体に取り付けられ、該分割体は樹脂製である請求項３又は請求項４に記載の高圧タンク。
【請求項６】
少なくとも片側が分割式の中空状のライナと、前記ライナの外周面を覆う繊維強化プラスチックと、前記ライナの内部に収容された熱交換器とを備え、前記ライナの内部を高圧にしてガスを貯蔵する高圧タンクにおいて、
前記熱交換器は、外部から供給された熱媒が前記ライナに貫設された通路を介して熱媒管を流れることで冷却又は加熱を行う機器であり、前記ライナは分割式とすることでライナ本体と蓋部とを有する構成であって、
前記蓋部の口金部の内面に前記熱媒管の端部を接合することで前記熱交換器が取り付けられている高圧タンク。
【請求項７】
前記熱媒は前記ライナの両側端部のうち片側で出入りする請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の高圧タンク。
【請求項８】
前記ガスは前記ライナの両側端部のうち、前記熱媒が出入りする側に対し反対側から出入りする請求項７に記載の高圧タンク。
【請求項９】
前記熱交換器は前記熱媒管を複数備えている請求項２〜請求項８のいずれか一項に記載の高圧タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のライナとライナの外周面を覆う繊維強化プラスチックとを備え、ライナの内部を高圧にしてガスを貯蔵する高圧タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を抑制する意識が高まり、特に車両から排出される二酸化炭素の低減を目的として燃料電池電気自動車や水素エンジン自動車等の開発が盛んである。燃料電池電気自動車では水素と酸素とを電気化学的に反応させて電力を起こし、その電気をモータに供給して駆動力を発生させる。この種の水素供給源としては水素が充填された高圧タンクが用いられ、その高圧タンクの一例が特許文献１等に開示されている。この高圧タンク（圧力容器）は金属又は樹脂製のライナを備え、その外周は耐圧性を確保するために被覆材で被覆されている。
【特許文献１】特表２０００−５０４８１０号（第６−４２頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、高圧タンクはガスを充填する際に、圧縮仕事によるガスの温度上昇に伴い内圧も上昇する。しかし、伝熱が悪いＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）を被覆材として用いた場合には、高圧タンクの耐圧性がよくなるものの内部で発生した熱が外部に放熱され難く、タンク内部の温度上昇によってガスの充填量が規定量より少なくなる問題が生じる。また、高圧ガスのガス充填時間をなるべく短くしたい要望があるが、急速にガス充填を行うとその分だけ温度上昇が顕著になり、ガス充填量に支障を来す。
【０００４】
また、高圧タンクは充填できるガス量を増やすために、タンク内部に吸蔵材を配置する場合がある。吸蔵材はガス分子と接触したときに吸着熱や反応熱が生じるので、吸蔵材を内蔵する場合はガスの圧縮熱に加え、吸着熱や反応熱を除去する必要がある。このため、高圧ガスを規定量で、かつ急速に充填するためには内部ガスを冷却しながら行う必要があり、この冷却方法としては高圧タンクに熱交換器を取り付ける方法がある。
【０００５】
この熱交換器はタンク内外に亘って通された熱媒管を備え、その熱媒管を介して外部から冷水を取り込んでガスの温度上昇を抑え、熱交換により温まった温水を外部へ放出する。熱交換器を高圧タンクに設置する場合、例えばライナの側部でライナを貫通させて熱媒管を外部へ引き出す必要があるが、その貫通部分でライナと熱媒管との間のシール性を確保する必要がある。そのシール確保としてはろう付けや接着等があるが、この場合にはライナの強度（疲労強度）が低下し、耐久性が悪くなる問題が生じていた。
【０００６】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ライナと熱交換器との間のシール性を確保する上で、ライナの強度を低下し難くできる高圧タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも片側が分割式の中空状のライナと、前記ライナの外周面を覆う繊維強化プラスチックと、前記ライナの内部に収容された熱交換器とを備え、前記ライナの内部を高圧にしてガスを貯蔵する高圧タンクである。前記熱交換器をヘッダ部に接合し、前記ライナのライナ本体及び分割体のうち一方の内面に前記ヘッダ部を係止手段によって固定することで前記熱交換器が取り付けられている。
【０００８】
この発明によれば、熱交換器をヘッダ部に接合し、そのヘッダ部を係止手段によってライナ本体及び分割体のうち一方の内面に固定することで熱交換器がライナに取り付けられる。ところで、熱交換器をライナに取り付ける場合、ロウ付けや溶接等を用いるとライナの強度が低下してしまうが、この構成では熱交換器をヘッダ部に接合し、それをライナに対して取り付ける構成であるので、ロウ付けや溶接等を用いずに済み、ライナ強度の低下が殆ど生じない。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記ライナは一端側で分割され、分割された側と反対側の端部に前記ヘッダ部が固定される開口部が設けられている。前記ヘッダ部は前記開口部に挿通可能な小径部と、前記開口部より大径の大径部とを備え、前記小径部の外周面に雄ねじ部が形成され、前記雄ねじ部を利用して前記ヘッダ部が前記ライナに固定されている。
【００１０】
この発明によれば、ヘッダ部は小径部と大径部とを備え、ライナの分割された側と反対側に設けられた開口部に小径部が挿通され、小径部の外周面に形成された雄ねじ部を利用して前記ヘッダ部が前記ライナに固定されている。従って、ヘッダ部に作用する内圧がヘッダ部とライナ内面との間のシール部のシール性を高めるように作用し、シール性が高められる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記熱交換器は、外部から供給された熱媒が前記ライナに貫設された通路を介して熱媒管を流れることで冷却又は加熱を行う機器であって、前記ヘッダ部には前記熱媒が流れる流路が形成され、前記流路と前記熱媒管の内部とが連通するように前記熱媒管の端部が前記ヘッダ部に固着されている。
【００１２】
この発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、外部からの熱媒を熱媒管に流して冷却又は加熱を行う熱交換器を用いた場合、熱媒管の通路をライナ内部から外部へ引き出す必要がある。その引き出し部分のシール確保のためにロウ付けや溶接等を用いるとライナ強度の低下を招く。しかし、この発明の構成を用いればライナにロウ付けや溶接等を行わずに熱媒管の通路を外部に引き出せることになり、ライナ強度の低下が殆ど生じない。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記ライナの内面と前記ヘッダ部との接合面には、前記ライナの内部と前記熱媒管の通路との間の気密性を確保するシール材が介装されている。この発明によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、ライナの内面とヘッダ部との接合面にはシール材が介装されているので、ライナ内部の高圧ガスが熱媒の流れる熱媒管の通路側に漏れ難くなる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記ヘッダ部は前記分割体に取り付けられ、該分割体は樹脂製である。この発明では、ヘッダ部が取り付けられる分割体を介して熱媒が熱媒管の通路に出入りする。分割体が金属製の場合、分割体を介して熱媒の熱が外部に放射されたり、逆に熱媒が外部の熱で暖められたりし易くなる。しかし、分割体が樹脂製のため、金属製の場合に比較して断熱性が高く、熱媒が分割体を通過する間における熱媒の温度変化が抑制されて、熱交換器による熱交換が効率良く行われるようになる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、少なくとも片側が分割式の中空状のライナと、前記ライナの外周面を覆う繊維強化プラスチックと、前記ライナの内部に収容された熱交換器とを備え、前記ライナの内部を高圧にしてガスを貯蔵する高圧タンクである。前記熱交換器は、外部から供給された熱媒が前記ライナに貫設された通路を介して熱媒管を流れることで冷却又は加熱を行う機器であり、前記ライナは分割式とすることでライナ本体と蓋部とを有する構成であって、前記蓋部の口金部の内面に前記熱媒管の端部を接合することで前記熱交換器が取り付けられている。
【００１６】
この発明によれば、熱交換器の端部を蓋部の口金部の内面に接合することで熱交換器がライナに取り付けられる。ところで、熱交換器をライナに取り付ける場合、ロウ付けや溶接等を用いるとライナの強度が低下してしまう。しかし、この構成では熱媒管をライナに直接接合しているものの、ライナの中で肉厚が厚い口金部に熱媒管を接合する構成であるので、ライナ強度に影響が出難く、熱媒管をライナに接合する構成であってもライナ強度の低下が抑えられる。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記熱媒は前記ライナの両側端部のうち片側で出入りする。この発明によれば、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の発明の作用に加え、ライナの両側端部のうち片側で熱媒が出入りする構成であるので、例えば熱媒源をライナの熱媒入口の近くに配置した場合、熱媒出口と熱媒源との間の距離が熱媒入口と熱媒源との間の距離とほぼ同じになり、熱媒出口から延びる管路を熱媒源まで引き戻す必要がない。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、前記ガスは前記ライナの両側端部のうち、前記熱媒が出入りする側に対し反対側から出入りする。この発明によれば、請求項７に記載の発明の作用に加え、ガスがライナの両側端部のうち熱媒が出入りする側に対し反対側から出入りするので、ライナの一方の端部が熱媒用で他方がガス用とすることが可能となり、どちらか一方の端部が熱媒及びガスの間で共用化されずに済んで高圧タンクの構成が簡素化する。
【００１９】
請求項９に記載の発明では、請求項２〜請求項８のいずれか一項に記載の発明において、前記熱交換器は前記熱媒管を複数備えている。この発明によれば、請求項２〜請求項８のいずれか一項に記載の発明の作用に加え、熱媒管を複数備えた熱交換器を用いるので、高圧タンク内の温度抑制効果が高くなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ライナと熱交換器との間のシール性を確保する上で、ライナの強度を低下し難くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の高圧タンクを水素タンクに具体化した第１の実施形態を図１及び図２に従って説明する。
【００２２】
図１は、水素タンク１の模式断面図である。高圧タンクとしての水素タンク１は細長い中空状（筒状）をなし、その内部の収容室２に高圧状態で水素が充填されている。収容室２を高圧にするのは水素の充填量を多くとるためであり、例えば収容室２の圧力を２５ＭＰａとした場合には大気中と比較して約２５０倍の水素が充填可能となる。水素タンク１は両端部のうち水素が出入りする側が先端（図１では右側端部）、その反対側が基端（図１では左側端部）となっている。
【００２３】
水素タンク１はタンク外形をなす中空状のライナ３と、ライナ３の外周面の略全域を覆う繊維強化プラスチックとしての高強度ＣＦＲＰ４とを備えている。高強度ＣＦＲＰ４は水素タンク１の耐圧性（機械的強度）を確保し、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）によりライナ３に巻き付けられる。このＦＷ法とはライナ３が回転した状態で、炭素繊維に樹脂（例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等）を含浸させながらヘリカル巻層とフープ巻層を有するようにライナ３に巻き付け、その樹脂を熱硬化させる製法である。
【００２４】
ライナ３は例えばアルミニウム合金を材質とし、水素タンク１の気密性を確保している。ライナ３は基端側が分割式となっており、略筒状のライナ本体としての本体部５と、本体部５の基端側の開口部６を覆う分割体としての蓋部７とを備えている。ライナ３の先端部８には収容室２と外部とを連通する通気路９の先にバルブ１０が取り付けられ、このバルブ１０のポート切り換えによって水素タンク１の使用状態が水素放出状態と水素充填状態との間で切り換えられる。
【００２５】
蓋部７は中央部位に口金部１１を有する形状をなし、その口金部１１には収容室２と外部とを連通する２つの通路１２，１３が略平行に並んだ状態で形成されている。蓋部７はその周縁部分で周方向に沿って略等間隔に並んだ複数（例えば８個）のネジ１４によって本体部５に固定されている。本体部５と蓋部７との接合部位には収容室２内の気密性を確保するためのシール材１５が介装されている。
【００２６】
ライナ３の収容室２には水素充填時又は水素放出時のタンク内の温度変化を抑制する熱交換ユニット１６が収容されている。熱交換ユニット１６はライナ３の径方向に沿って並んで複数（この実施形態では３つ）配置された熱媒管１７を有する熱交換器１８と、熱交換ユニット１６の蓋部７への取り付け部分となる取付対象としての略円板形状のヘッダ部１９とを備えている。熱媒管１７は１本のパイプを折り曲げることで形成された略Ｕ字形状をなしており、これら端部がロウ付けや溶接等によってヘッダ部１９に固着されている。
【００２７】
図２は、蓋部７と熱交換ユニット１６との組み付けを説明する模式分解図である。蓋部７の薄肉部２０にはライナ３の周方向に沿って略等間隔に、ネジ２１を挿通するための孔部２２が形成されている。ヘッダ部１９の蓋部７側の面には、孔部２２に対応する位置にネジ穴２３が複数形成されている。熱交換ユニット１６は蓋部７の内面に凹設された穴部２４にヘッダ部１９を嵌合し、ネジ２１を孔部２２に挿通してその段差で頭部を係止し、軸部をネジ穴２３に螺着することで蓋部７に固定されている。なお、ネジ２１、孔部２２及びネジ穴２３が係止手段を構成する。
【００２８】
ところで、水素タンク１は水素充填時に内部温度が上昇し、水素放出時に内部温度が下降するが、この温度変化を抑制するために熱媒管１７には冷水又は温水（熱媒）が流れ、この実施形態では水素充填時に冷水が、水素放出時に温水が一方の端部から他方の端部に向かって流れる。このため、各熱媒管１７は一方の端部（図１では上側端部）が水経路の上流側端部１７ａとなり、他方の端部（図１では下側端部）が下流側端部１７ｂとなる。
【００２９】
ヘッダ部１９には各熱媒管１７の上流側端部１７ａと対応する位置に、上流側端部１７ａと蓋部７との間を貫通して延びる流路２５が複数（この実施形態では３つ）形成されている。これら流路２５は略平行に配置され、その流路径が熱媒管１７の内径とほぼ同じとなっている。蓋部７の内面には通路１２の経よりも大経に設定された凹部２６が形成され、この凹部２６によって通路１２と３つの流路２５とが連通されている。
【００３０】
また、熱媒管１７の上流側と同様にして、ヘッダ部１９には各熱媒管１７の下流側端部１７ｂと対応する位置に、下流側端部１７ｂと蓋部７との間を貫通して延びる流路２７が複数（この実施形態では３つ）形成されている。これら流路２７も上流側のものと同様に略平行に配置され、その流路径が熱媒管１７の内径とほぼ同じである。蓋部７の内面には通路１３の径よりも大径に設定された凹部２８が形成され、この凹部２８によって通路１３と３つの流路２７とが連通されている。
【００３１】
蓋部７の内面には凹部２６，２８の各周囲に略円環状の溝部２９，３０が形成されている。溝部２９には上流側水経路の収容室２との間の気密性を確保するシール材３１が、溝部３０には下流側水経路の収容室２との間の気密性を確保するシール材３２が各々取り付けられている。また、ヘッダ部１９の外周面には全周に亘って溝部３３が形成され、この溝部３３には収容室２と熱媒管１７の通路との間の気密性を確保するシール材３４が取り付けられている。
【００３２】
図１に示すように、熱交換ユニット１６は基端側が穴部２４に嵌合されることで収容室２に収容されている。また、熱媒管１７には略円盤状のフィン３６がライナ３の軸方向に沿って等間隔に複数固着され、このフィン３６によって水素タンク１内の温度変化の抑制効果を高めている。
【００３３】
フィン３６の間には粉末状の水素吸蔵合金（ＭＨ粉末）がフィン３６と接触する状態で収容されている。水素吸蔵合金は水素タンク１内の水素の充填量を多くする機能があり、大気中に比べて数百〜１０００倍の水素充填を可能にする。フィン３６の径方向端部には全てのフィン３６を覆う状態で水素を透過可能なフィルタ３７（破線で図示）が取り付けられている。
【００３４】
ここで、水素吸蔵合金は水素を吸蔵するときに吸着熱や反応熱を生じて発熱し、水素を放出するときに吸熱する。従って、水素タンク１は水素充填時に水素吸蔵合金の吸着熱又は反応熱による発熱作用や、タンク内へガスを圧縮充填するときに生じる圧縮仕事によって温度上昇し、水素放出時には水素吸蔵合金の吸熱作用によって温度降下するが、熱媒管１７に冷水又は温水を流すことでこの温度変化が抑制される。
【００３５】
次に、この実施形態の水素タンク１の作用について説明する。
水素タンク１を製造する一連の工程を説明すると、周りに複数のフィン３６が固着された熱媒管１７を有し、その外周を覆うフィルタ３７に囲まれた内部に水素吸蔵合金が収容された熱交換器１８を用意する。そして、熱媒管１７の通路とヘッダ部１９の流路２５，２７とが連通した位置決め状態で、熱媒管１７の端部（上流側端部１７ａ及び下流側端部１７ｂ）を、ロウ付け又は溶接によってヘッダ部１９に固着して、熱交換器１８とヘッダ部１９とが一体化された熱交換ユニット１６を製造する。
【００３６】
続いて、蓋部７の内面とヘッダ部１９との間にシール材３１，３２，３４が介装された状態で、ヘッダ部１９を穴部２４に嵌合してネジ２１によってヘッダ部１９を蓋部７に取付固定する。熱交換ユニット１６が取り付けられた後、熱交換器１８を本体部５の内部に収容した状態で蓋部７をネジ１４によって本体部５に固定し、分割式のライナ３を一体化する。そして、このライナ３をＦＷ装置（図示省略）にセットして、熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維をＦＷ法によりライナ３の外周に巻き付け、その後、熱硬化性樹脂を硬化させて高強度ＣＦＲＰ４を形成する。
【００３７】
この実施形態では、流路２５，２７を有するヘッダ部１９に熱媒管１７の端部を固着し、蓋部７の通路１２，１３に位置決めした状態でヘッダ部１９をネジ２１によって蓋部７に固定することで熱交換ユニット１６がライナ３に取り付けられる。ところで、熱交換器１８を搭載する場合には熱媒管１７を外部に引き出す必要があるが、ライナ３を貫通して熱媒管１７を引き出すとその部分をシールするためにロウ付けや溶接等を行う必要があり、ライナ３が高熱処理されるとライナ強度が低下してしまう。しかし、この実施形態の構成を用いればライナ３にロウ付けや溶接等を行う必要がなくなり、シール性を確保しつつライナ３の強度も確保される。
【００３８】
従って、この実施形態では以下のような効果を得ることができる。
（１）ヘッダ部１９に熱交換器１８の熱媒管１７を固着し、ヘッダ部１９をネジ２１によって蓋部７に取り付けた。従って、熱交換器１８をライナ３の内部に設置する構成であっても、シール性確保のためにライナ３にロウ付けや溶接等を行わずに済むので、ライナ強度の低下を抑えることができる。
【００３９】
（２）口金部１１をライナ３の基端側端部に形成し、その口金部１１に対応する位置に凹設された穴部２４にヘッダ部１９を嵌合してネジ２１によって固定する。従って、熱媒管１７の通路がライナ３の側部から突出する構成とならないので、ＦＷ法で高強度ＣＦＲＰ４をライナ３の外周に形成する構成であっても支障が生じない。
【００４０】
（３）ヘッダ部１９を用いて熱交換器１８をライナ３に取り付ける構成であるので、ヘッダ部１９に設ける流路２５，２７を適宜変更することで、蓋部７の構造を変えることなく様々な種類の熱交換器１８を使用することができる。
【００４１】
（４）ライナ３が本体部５と蓋部７とに分かれる分割式であるので、熱交換ユニット１６等の内蔵物をライナ３の内部に入れることができる。
（５）ヘッダ部１９はネジ２１によって蓋部７に固定されるので、簡単な構成でヘッダ部１９を蓋部７に固定することができる。
【００４２】
（６）蓋部７の内面とヘッダ部１９との接合面にはシール材３１，３２，３４が介装されているので、熱媒管１７の通路とライナ３の収容室２との間の気密性を確保でき、高圧ガスが熱媒管１７の通路に漏れ難くなる。
【００４３】
（７）蓋部７に冷水又は温水の出入り口となる通路１２，１３が形成されているので、ライナ３の片側で冷水又は温水が出入りする。従って、例えば冷水又は温水の供給源が蓋部７側に設置された場合、その供給源と水の入口との間の距離と、供給源と水の出口との間の距離とがほぼ同じになり、水出口から延びる管路（図示省略）を引き戻す必要がない。
【００４４】
（８）蓋部７が冷水又は温水の出入り口となり、ライナ３の蓋部７に対し反対側の端部が水素ガスの出入り口となる。従って、どちらか一方の端部が水と水素ガスとで共用されると構造が複雑化するが、各々の端部を専用化しているので、この種の問題が生じない。
【００４５】
（９）複数の熱媒管１７を有する熱交換器１８を使用するので、その分だけタンク内部の冷却効果又は加熱効果がよくなり、水素タンク１内の温度抑制効果を高くできる。
（１０）熱交換器１８とヘッダ部１９とはライナ３の軸方向に並んで配置されているので、水素タンク１を径方向にコンパクト化できる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を図３に従って説明する。この実施形態は熱媒管１７の端部の取付構造が第１の実施形態と異なっており、他の基本的な構成は同じである。従って、同一部分に関しては同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図３は、水素タンク１の基端側の部分断面図である。蓋部７の内面にはシール材１５に囲まれた部位に凹部３８が形成されている。蓋部７の内面には通路１２，１３と熱媒管１７の通路とが連通した状態で、熱媒管１７の端部（上流側端部１７ａ及び下流側端部１７ｂ）がロウ付け又は溶接によって直接固着されている。また、この実施形態の熱交換器１８は熱媒管１７を１本のみ有した構成となっている。
【００４８】
この構成においても前記実施形態の（４），（７），（８）と同様な効果が得られる他に、次の効果が得られる。
（１１）蓋部７にロウ付けや溶接等で熱媒管１７を固着する構成であっても、肉厚な口金部１１に固着するので、ライナ３の強度が大幅に低下せずに済む。また、口金部１１がライナ３の基端側端部に位置し、その口金部１１に対応する位置に熱媒管１７が固着されるので、ＦＷ法で高強度ＣＦＲＰ４をライナ３に巻き付ける構成であっても支障が生じない。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を図４（ａ），（ｂ）に従って説明する。この実施形態では、ライナ３が片側（一端側）で分割されて、本体部５と蓋部７とを備えている点は第１及び第２の実施形態と同じであるが、ヘッダ部が本体部５に固定され、蓋部７に通気路９及びバルブ１０が設けられている点が前記第１及び第２の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と同様な部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。なお、図４（ａ）は水素タンク１の模式断面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、蓋部７には、その中心部に収容室２と外部とを連通する通気路９がライナ３の軸線に沿って延びるように形成され、通気路９の端部にはバルブ１０が取り付けられている。
【００５１】
ライナ３は分割された側と反対側の端部に、熱交換ユニット１６のヘッダ部３９が固定される開口部４０が設けら、開口部４０には雌ねじ部４１が設けられている。ライナ３の内側には開口部４０の端部に沿うように環状の凹部４２が形成されている。凹部４２にはシール材４３を収容する段差部４２ａが開口部４０に面して形成されている。
【００５２】
ヘッダ部３９は金属製（例えば、アルミニウム合金製）で、開口部４０に挿通可能な小径部３９ａと、開口部４０より大径の大径部３９ｂとを備え、小径部３９ａの外周面に雄ねじ部４４が形成されている。大径部３９ｂは凹部４２の径より小径に、かつ段差部４２ａより大径に形成されている。そして、雄ねじ部４４を利用して、具体的には雄ねじ部４４を雌ねじ部４１へ螺合することにより、ヘッダ部３９がライナ３に固定されている。
【００５３】
ヘッダ部３９には熱媒の通路４５，４６が形成され、通路４５，４６と熱媒管１７の通路とが連通した状態で、熱媒管１７の端部（上流側端部１７ａ及び下流側端部１７ｂ）がロウ付け又は溶接によって固着されている。小径部３９ａの先端には、凹部４７が複数（例えば２個）形成されている。凹部４７は水素タンク１を製造する際、ヘッダ部３９をライナ３に螺合させるときに使用する図示しない工具の係止部を係止させるためのものである。
【００５４】
この実施形態の水素タンク１を製造する場合は、熱交換器１８を用意して、熱媒管１７の通路とヘッダ部３９の通路４５，４６とが連通した位置決め状態で、熱媒管１７の端部（上流側端部１７ａ及び下流側端部１７ｂ）を、ロウ付け又は溶接によってヘッダ部１９に固着して、熱交換器１８とヘッダ部３９とが一体化された熱交換ユニット１６を製造する。
【００５５】
続いて、ヘッダ部３９の小径部３９ａの基端にシール材４３を嵌合した状態で、小径部３９ａの先端側を開口部４０に挿通するとともに、小径部３９ａの雄ねじ部４４を開口部４０の雌ねじ部４１に螺合させる。このとき、小径部３９ａの先端側を開口部４０に挿通した状態で、ヘッダ部３９を回転させるための工具（図示せず）の係止凸部を凹部４７に嵌合させて、工具を介してヘッダ部３９を回転させる。その結果、雄ねじ部４４が雌ねじ部４１に螺合されてヘッダ部３９がライナ３に固定される。また、シール材４３が凹部４２の段差部４２ａに収容されるとともに、ライナ３と大径部３９ｂとの間で挟持された状態となり、ライナ３とヘッダ部３９との間のシールが確保される。
【００５６】
ライナ３に熱交換ユニット１６を取り付けた後、蓋部７をネジ１４によって本体部５に固定し、分割式のライナ３を一体化する。そして、このライナ３をＦＷ装置（図示省略）にセットして、熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維をＦＷ法によりライナ３の外周に巻き付け、その後、熱硬化性樹脂を硬化させて高強度ＣＦＲＰ４を形成する。
【００５７】
この実施形態においては、第１の実施形態の（４），（７），（８）と同様な効果が得られる他に、次の効果が得られる。
（１２）ヘッダ部３９が口金部の機能を果たし、雄ねじ部４４が雌ねじ部４１に螺合されることによりライナ３に固定される。従って、熱媒管１７の通路がライナ３の側部から突出する構成とならないので、ＦＷ法で高強度ＣＦＲＰ４をライナ３に形成する構成であっても支障が生じない。また、シール材４３を１箇所設けるだけで収容室２の気密性を確保することができる。
【００５８】
（１３）ヘッダ部３９に作用する水素タンク１の内圧によりヘッダ部３９が開口部４０側へ押圧されて、大径部３９ｂによりシール材４３がライナ３に確実に圧着される。即ち、ヘッダ部３９に作用する水素タンク１の内圧が、ヘッダ部３９とライナ３内面との間のシール部のシール性を高めるように作用し、シール性が高められる。
【００５９】
（１４）口金部の機能を果たすヘッダ部３９を用いて熱交換器１８をライナ３に取り付ける構成であるので、ヘッダ部３９に設ける通路４５，４６を適宜変更することで、蓋部７の構造を変えることなく様々な種類の熱交換器１８を使用することができる。
【００６０】
（１５）水素タンク１の製造工程において、ヘッダ部３９をライナ３に固定する際、工具を介してヘッダ部３９が回転されるため、熱交換器１８に無理な力を作用させずに容易に雄ねじ部４４を雌ねじ部４１に螺合させることができる。
【００６１】
なお、実施形態は前記に限定されず、例えば、次の態様に変更してもよい。
○  第１及び第２の実施形態において、ライナ３は片側のみが分割式であることに限定されない。例えば、図５に示すように両側が分割式としてもよく、基端側が蓋部７で、先端側が蓋部４８で閉じられる構成としてもよい。
【００６２】
○  第１の実施形態において、蓋部７の通路１２（１３）と３つの流路２５（２７）とを連通する凹部２６（２８）は蓋部７に形成されることに限定されない。例えば、図６に示すようにヘッダ部１９に凹部４９，４９が形成される構成でもよい。
【００６３】
○  第１の実施形態において、通路１２（１３）は凹部２６（２８）で分岐して３つの流路２５（２７）に連通する構成に限らず、流路２５，２７ごとに１本ずつ形成されてもよい。
【００６４】
○  第１の実施形態において、係止手段はネジ２１に限らず、例えば蓋部７の内面にフック部を、そのフック部が係止可能な段部をヘッダ部１９に設け、フック部を段部に係止することでヘッダ部１９を蓋部７に取り付ける構成でもよい。
【００６５】
○  第１の実施形態のように蓋部７にヘッダ部１９を取り付けるとともに蓋部７に形成された通路１２を介して熱媒を熱媒管１７に導入する構成において、蓋部７を金属製ではなく樹脂製としてもよい。蓋部７が金属製の場合、熱媒で熱を熱交換器１８に供給する際に熱媒が蓋部７を通過する間に熱が外部に放出されて熱媒の温度が下がったり、逆に熱媒で冷却する際に熱媒が暖められて熱交換器１８における熱交換効率が低下する。しかし、蓋部７を樹脂製とした場合、樹脂が金属に比較して断熱性が高いため、蓋部７を通過する間に熱媒の温度変化が小さくなり、熱交換器１８における熱交換効率が高くなる。
【００６６】
○  第１の実施形態において、ネジ２１を蓋部７側から挿通してヘッダ部１９に螺着してヘッダ部１９を蓋部７に取り付ける構成に限らず、ネジ２１をヘッダ部１９側から挿通して取り付ける構成としてもよい。
【００６７】
○  第１の実施形態において、ヘッダ部１９は蓋部７に取り付けられることに限らず、例えばヘッダ部１９を先端側にして熱交換ユニット１６を本体部５に収容し、ヘッダ部１９をネジで本体部５の先端側端部に固定することで熱交換ユニット１６が本体部５に取り付けられてもよい。
【００６８】
○  第３の実施形態のように雄ねじ部４４を利用してヘッダ部３９がライナ３に固定される構成において、図７（ａ）に示すように、ライナ３の先端に軸方向に延びる筒部５０を設け、筒部５０の部分にも高強度ＣＦＲＰ４を形成してもよい。この場合、水素タンク１の内圧による開口部４０の開きを抑制することができる。
【００６９】
〇  第３の実施形態のように雄ねじ部４４を利用してヘッダ部３９がライナ３に固定される構成において、ヘッダ部３９全体を金属製とするのではなく通路４５，４６の形成される部分を樹脂製としてもよい。例えば、図７（ｂ）に示すように、ヘッダ部３９の先端側をざぐって収容部５１を形成し、通路４５，４６の一部（通路４５のみ図示）が形成された樹脂製の栓５２を収容部５１に収容した状態でネジ５３により固定する。なお、ヘッダ部３９の金属製の部分には、栓５２の通路４５，４６と熱媒管１７とを連通させる通路が形成され、収容部５１の端面と栓５２の端面との間に、通路４５，４６の接続部からの熱媒の漏れを防止するシール材５４が介在されている。この場合、樹脂は金属に比較して断熱性が高いため、ヘッダ部３９全体が金属製の場合に比較して、ヘッダ部３９を通過する間に熱媒の温度変化が小さくなり、熱交換器１８における熱交換効率が高くなる。また、樹脂製とすることでヘッダ部３９の軽量化を図ることができる。この構成においても、ライナ３の先端に筒部５０を設けてもよい。
【００７０】
〇  雄ねじ部４４を利用してヘッダ部３９をライナ３に固定する構成として、ライナ３に形成された雌ねじ部４１と螺合させる構成に代えて、ナットを使用してもよい。例えば、図８（ａ）に示すように、ヘッダ部３９の先端部に雄ねじ部４４を形成するとともに、雄ねじ部４４がライナ３の外部に突出するようにヘッダ部３９を形成し、雄ねじ部４４にナット５５を螺合させて、ヘッダ部３９をライナ３に固定する。この場合、水素タンク１の製造工程において、ヘッダ部３９をライナ３に固定する際、ヘッダ部３９とライナ３とを相対回転させる必要がなく、ナット５５を回転させればよく固定作業が簡単になる。
【００７１】
〇  雄ねじ部４４を利用してヘッダ部３９をライナ３に固定する構成として、図８（ｂ）に示すように、ライナ３に形成された雌ねじ部４１及びナット５５の両者と螺合させる構成としてもよい。この場合、雄ねじ部４４をナット５５のみあるいは雌ねじ部４１のみと螺合する構成に比較して、螺合部の緩みが生じ難くなる。
【００７２】
〇  ナット５５を使用する構成においても、ライナ３の先端に筒部５０を設けない構成としてもよい。
〇  ヘッダ部３９をライナ３に固定する作業に使用する工具を係止させる凹部４７の位置は、ヘッダ部３９の先端面に限らず、ライナ３から突出する部分の周面としてもよい。
【００７３】
〇  ヘッダ部３９をライナ３に固定する作業に使用する工具を係止させる凹部４７をヘッダ部３９に設ける代わりに、通路４５，４６に工具を係止させてヘッダ部３９を回転させるようにしてもよい。この場合、凹部４７を形成する必要がない。
【００７４】
〇  ヘッダ部３９をライナ３に固定する作業において、雄ねじ部４４を雌ねじ部４１に螺合させる際、ヘッダ部３９を回転させる代わりに、ヘッダ部３９を固定保持した状態でライナ３を回転させてもよい。ヘッダ部３９の固定は、例えば工具を介して行われる。
【００７５】
○  冷水及び温水の出入りは基端側の一端で行われることに限らず、一方の端部で冷水及び温水を取り込み、他方の端部で放出する構成でもよい。
○  第１の実施形態において、熱交換器１８が有する熱媒管１７の本数は１本や３本に限らず、例えば２本、４本以上等、その本数は特に限定されない。このとき、ヘッダ部１９には熱媒管１７の本数に応じた流路２５，２７が形成される。
【００７６】
〇  雄ねじ部４４を利用してヘッダ部３９をライナ３に固定する構成においても、熱交換器１８が有する熱媒管１７の本数は１本に限らず、２本以上としてもよい。熱媒管１７を２本以上とする場合、ヘッダ部３９全体が金属製の場合はヘッダ部３９に熱媒管１７の本数と同じ数の通路４５，４６を形成する必要がある。また、ヘッダ部３９の一部を樹脂製の栓５２とする構成においては、栓５２には通路４５，４６が１本ずつ形成し、金属部側にヘッダ部１９の場合と同様な凹部４９を形成するとともに凹部４９に連通する孔を熱媒管１７の本数と同じ数形成する。
【００７７】
○  熱交換器１８は冷水又は温水を送ってタンク内部を冷却又は加熱する冷温水式に限らず、例えばタンク内部の熱を金属製のフィンによって外部に伝わらせて放出するフィンアセンブリでもよい。
【００７８】
○  高圧タンクは水素タンク１に限らず、これ以外に例えば窒素や圧縮天然ガス等の他の流体を貯蔵するタンクとして用いてよい。
○  熱媒は水に限らず、これ以外の流体を用いてタンク内部の温度抑制を行ってもよい。
【００７９】
前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）請求項１〜請求項５及び請求項７〜請求項９において、前記熱交換器と前記ヘッダ部とは前記ライナの軸方向に並んで配置されている。
【００８０】
（２）請求項１、請求項３〜請求項５及び請求項７〜請求項９において、前記係止手段は、取付対象に対して螺着される軸部と前記軸部の螺着状態を保持する頭部とを有するネジ手段である。
【００８１】
（３）請求項２に記載の発明において、前記大径部と前記ライナの内面との間にシール材が介装されている。
（４）請求項２に記載の発明において、前記雄ねじ部は前記開口部に設けられた雌ねじ部に螺合されている。
【００８２】
（５）請求項２に記載の発明において、前記雄ねじ部は前記開口部から前記ライナの外側に突出する部分に設けられ、該雄ねじ部に螺合されるナットを介して前記ヘッダ部が前記ライナに固定されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１の実施形態の水素タンクの模式断面図。
【図２】蓋部と熱交換ユニットとの組み付けを説明する模式分解図。
【図３】第２の実施形態の水素タンクの基端側の部分拡大断面図。
【図４】（ａ）は第３の実施形態の水素タンクの模式断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図。
【図５】別の実施形態の水素タンクの模式断面図。
【図６】別の実施形態のヘッダ部の模式断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）はそれぞれ別の実施形態のヘッダ部の部分模式断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）はそれぞれ別の実施形態のヘッダ部の部分模式断面図。
【符号の説明】
【００８４】
１…高圧タンクとしての水素タンク、３…ライナ、４…繊維強化プラスチックとしての高強度ＣＦＲＰ、５…ライナ本体としての本体部、６，４０…開口部、７，４８…分割体としての蓋部、１１…口金部、１２，１３，４５，４６…通路、１５，３１，３２，３４，４３，５４…シール材、１７…熱媒管、１７ａ…端部としての上流側端部、１７ｂ…端部としての下流側端部、１８…機器としての熱交換器、１９，３９…取付対象を構成するヘッダ部、２１…係止手段及を構成するボルト、２２…係止手段を構成する孔部、２３…係止手段を構成するネジ穴、２５，２７…流路、３９ａ…小径部、３９ｂ…大径部、４４…雄ねじ部。
【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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