(57)【要約】【課題】水素吸蔵用ユニットの中心軸が水素タンクの中心軸に対して偏心したり、傾斜したりしても支障無く水素吸蔵用ユニットを水素タンクに組み付けることを可能にするとともに、水素吸蔵用ユニットを水素タンクの内面で支持することを可能にする。【解決手段】水素タンク11は、容器本体12内に水素吸蔵用ユニット13が一端で支持された状態で収容されている。水素吸蔵用ユニット13は水素タンク11の容器本体12の内周面との間に隙間Δが存在する状態で容器本体12に対して支持されている。チューブ状で充填物30を充填可能な補助支持部材29が隙間Δに配置されている。そして、補助支持部材29内に充填物30が加圧された状態で充填されて、補助支持部材29が水素吸蔵用ユニット13の周面と容器本体12の内周面とに圧接した状態に支持されている。補助支持部材29及び充填物30は弾性体で構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の圧力容器に外形が筒状の内蔵物が少なくとも一端で支持された状態で収容される圧力容器の内蔵物支持方法であって、
前記内蔵物を一端が開放された状態の容器本体に対して、前記内蔵物の周面と前記容器本体の内周面との間に隙間を有する状態で開放端と反対側の端部において支持し、その状態で袋状又はチューブ状の補助支持部材を前記隙間に配置し、その補助支持部材内に加圧しながら充填物を充填して前記補助支持部材を前記内蔵物の周面と前記容器本体の内周面とに圧接した状態にし、前記内蔵物を支持する圧力容器の内蔵物支持方法。
【請求項２】
前記補助支持部材及び前記充填物の少なくとも一方が弾性体で構成されている請求項１に記載の圧力容器の内蔵物支持方法。
【請求項３】
前記補助支持部材が弾性体であり、前記充填物の充填時に前記弾性体が前記容器本体の膨張代を有するように加圧される請求項２に記載の圧力容器の内蔵物支持方法。
【請求項４】
前記充填物の充填後、前記補助支持部材に対して前記圧力容器の軸方向に押付力を加えて前記弾性体が前記容器本体の膨張代を有するように支持する請求項２に記載の圧力容器の内蔵物支持方法。
【請求項５】
外形が筒状の内蔵物が少なくとも一端で支持された状態で収容された筒状の圧力容器であって、前記内蔵物は前記圧力容器の容器本体の内周面との間に隙間が存在する状態で容器本体に対して支持され、袋状又はチューブ状で充填物を充填可能な補助支持部材が前記隙間に配置され、その補助支持部材内に充填物が加圧された状態で充填されて前記補助支持部材が前記内蔵物の周面と前記容器本体の内周面とに圧接した状態で、前記内蔵物が支持されており、前記補助支持部材及び充填物の少なくとも一方が弾性体で構成されている圧力容器。
【請求項６】
前記充填物は前記弾性体が前記容器本体の膨張代を有するように加圧されている請求項５に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記補助支持部材は直線状のチューブ状に形成され、前記隙間に前記容器本体の軸方向に延びるように配置されている請求項５又は請求項６に記載の圧力容器。
【請求項８】
前記内蔵物は、水素吸蔵物質が充填された水素吸蔵用ユニットである請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力容器の内蔵物支持方法及び圧力容器に係り、詳しくは内部に熱交換器等の組立品が内蔵物として収容されている圧力容器の内蔵物支持方法及び圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素エネルギーは太陽熱エネルギーと並んでクリーンエネルギーとして注目されている。水素の貯蔵、輸送の方法として、ある温度、圧力の条件のもとで水素を吸蔵して水素化物になり、必要時に別の温度、圧力の条件のもとで水素を放出する「水素吸蔵合金（以下、ＭＨという）」といわれる金属の利用が着目されている。そして、水素の供給をＭＨを使用して行う水素エンジンや燃料電池電気自動車、あるいはＭＨが水素を吸蔵・放出するときの発熱・吸熱を利用するヒートポンプ等の研究が行われている。
【０００３】
そして、ＭＨを充填した圧力容器（タンク）では、ＭＨによる水素の吸蔵・放出を円滑に行うため、タンク内に熱交換器が内蔵されている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、熱交換器の周囲を水素吸蔵合金とともに断熱性のケースで囲み、該断熱ケースを圧力容器の内面に点状又は線状に接触する支持部材で支持した圧力容器が開示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、図５に示す構成の圧力容器５１も開示されている。即ち、ステンレス鋼製の圧力容器５１内には、多数の小孔５２ａが形成された収納ケース５２が内装され、収納ケース５２内にＭＨの粉末とともに熱交換器５３が収納されている。圧力容器５１の内面と収納ケース５２の外面との間にはグラスウールのように通気性の有る断熱材５４が充填されている。熱交換器５３は熱媒体（熱媒）を流す熱媒管５５に複数のフィン５６が設けられた構造である。そして、熱媒管５５が収納ケース５２及び圧力容器５１の両端を貫通した状態で圧力容器５１に支持されることにより、収納ケース５２及び水素吸蔵合金が熱媒管５５を介して圧力容器５１に支持されている。
【特許文献１】特開２０００−２４９４２５号公報（明細書の段落［００１２］，［００１６］、図１，図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水素エンジンや燃料電池電気自動車の燃料の供給源として水素貯蔵タンクを自動車に搭載する場合は、水素貯蔵タンクの軽量化が重要になる。圧力容器内にＭＨを充填した場合は、同じ圧力及び同じ容積における水素の貯蔵量を多くできる。しかし、ＭＨは水素吸蔵時に膨張するため、圧力容器内全部にＭＨを充填した場合は、ＭＨの膨張の圧力が圧力容器に直接加わる。従って、圧力容器を内圧及びＭＨの膨張力の両方に対向する強度とする必要があり、ＭＨの重量増加分だけでなく圧力容器の強度を高めるための重量増加分との双方の影響で、圧力容器全体の重量が重くなりすぎるという問題がある。
【０００６】
前記の問題を解消するため、圧力容器内に水素吸蔵合金が充填され、かつ熱交換機能を有する水素吸蔵用ユニットを、圧力容器の内面と水素吸蔵用ユニットの外面との間に空間を設けた状態で収容することが考えられる。この構成では、圧力容器の内圧を調整することで、圧力容器と水素吸蔵用ユニットとの間に貯蔵される水素量が調整され、圧力容器全体の重量当たりの水素貯蔵量を多くすることができる。
【０００７】
しかし、圧力容器の内面と水素吸蔵用ユニットの外面との間に空間を設けた状態で水素吸蔵用ユニットを収容すると、水素吸蔵用ユニットを片持ち状態あるいは、図５に示すように水素吸蔵用ユニットをその両端で支持する構成となる。水素吸蔵用ユニットを片持ち状態で支持する構成では、支持部に大きな力が加わるため、支持部を頑丈に製作する必要があり、水素貯蔵タンクの軽量化が難しくなる。また、両端で支持する構成であっても、図５に示すように、熱交換器５３が細い熱媒管５５において圧力容器５１に支持される構成では、熱媒管５５の支持部に応力が集中するため耐久性が悪くなる。熱交換器以外の内蔵物を備えた圧力容器においても同様な問題がある。
【０００８】
この問題を解消する方法として、熱交換器５３の収納ケース５２の外面と圧力容器５１の内面との間にＯリングのようなゴム体を介在させて、熱交換器５３を収納ケース５２とともに圧力容器の内面で支持する方法が考えられる。この場合、収納ケース５２の外面と圧力容器５１の内面との隙間に合わせてつぶし代を設計する。しかし、収納ケース５２の中心線が圧力容器５１の中心線に対して偏心したり、傾斜したりしている場合、圧力容器５１と収納ケース５２との隙間にバラツキが生じ、つぶし代が大きくなり過ぎる部分が生じて、組み付けられなくなるか組付けが非常に困難になる。
【０００９】
本発明の目的は、内部に熱交換器等の組立品が内蔵物として収容されている圧力容器において、内蔵物の中心線が圧力容器の中心線に対して偏心したり、傾斜したりしても支障無く内蔵物を圧力容器に組み付けることができるとともに、内蔵物を圧力容器の内面で支持することができる圧力容器の内蔵物支持方法及び圧力容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、筒状の圧力容器に外形が筒状の内蔵物が少なくとも一端で支持された状態で収容される圧力容器の内蔵物支持方法である。前記内蔵物を一端が開放された状態の容器本体に対して、前記内蔵物の周面と前記容器本体の内周面との間に隙間を有する状態で開放端と反対側の端部において支持する。そして、その状態で袋状又はチューブ状の補助支持部材を前記隙間に配置し、その補助支持部材内に加圧しながら充填物を充填して前記補助支持部材を前記内蔵物の周面と前記容器本体の内周面とに圧接した状態にし、前記内蔵物を支持する。ここで「外形が筒状」とは外形を筒状の部材（例えば断面が円の円筒部材や断面が四角の筒部材）で構成されていることのみを意味するのではなく、内蔵物が組みあがった状態で外形が筒状の形状であればよい。例えば、同じ大きさの円盤を間隔を空けて並べることで形成される外形（円筒状）や、同じ大きさの四角の板を間隔を空けて並べることで形成される外形（四角の筒状）といった筒状の部材がない場合をも含む。
【００１１】
従って、この発明では、容器本体の内面と内蔵物の周面との間に配置されて内蔵物を容器本体に支持する補助支持部材は、充填物が充填されていない状態で前記隙間に配置され、その後、充填物が加圧されながら充填される。従って、組み付け誤差等により、内蔵物の中心線が容器本体の中心線に対して偏心したり、傾斜したりして前記隙間にバラツキが生じても、補助支持部材は設定された位置に容易に配置されるとともに、内蔵物の周面と前記容器本体の内周面とに圧接した状態に支持される。その結果、圧力容器に径方向の振動が加わっても、内蔵物を端部で支持する支持部に大きな曲げ応力が作用するのが回避され、耐久性が向上する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助支持部材及び前記充填物の少なくとも一方が弾性体で構成されている。この発明では、圧力容器に径方向の振動が加わった際、補助支持部材及び充填物の両方が非弾性体の構成に比較して、内蔵物に加わる衝撃が小さくなり耐久性が向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記補助支持部材が弾性体であり、前記充填物の充填時に前記弾性体が前記容器本体の膨張代を有するように加圧される。ここで、「容器本体の膨張代を有する」とは、充填物の充填後、容器本体が熱膨張あるいは圧力容器に貯蔵される気体の圧力により膨張した状態においても、その膨張に追随して変形し、補助支持部材の内蔵物の周面と容器本体の内周面とに対する圧接状態を確保可能であることを意味する。従って、この発明では、圧力容器に気体が高圧で貯蔵されて容器本体が膨張しても、補助支持部材による内蔵物の支持が確保される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記充填物の充填後、前記補助支持部材に対して前記圧力容器の軸方向に押付力を加えて前記弾性体が前記容器本体の膨張代を有するように支持する。この発明では、前記膨張代の確保が、充填物を充填する際の充填圧力ではなく、充填物の充填後、補助支持部材を押付けることにより補助支持部材及び充填物を変形させることにより行われる。従って、充填物の充填時に大きな圧力を加える必要がない。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、外形が筒状の内蔵物が少なくとも一端で支持された状態で収容された筒状の圧力容器である。前記内蔵物は前記圧力容器の容器本体の内周面との間に隙間が存在する状態で容器本体に対して支持され、袋状又はチューブ状で充填物を充填可能な補助支持部材が前記隙間に配置されている。そして、その補助支持部材内に充填物が加圧された状態で充填されて前記補助支持部材が前記内蔵物の周面と前記容器本体の内周面とに圧接した状態で前記内蔵物が支持されている。また、前記補助支持部材及び充填物の少なくとも一方が弾性体で構成されている。
【００１６】
この発明では、圧力容器に径方向の振動が加わっても、内蔵物を端部で支持する支持部に大きな曲げ応力が作用するのが回避され、耐久性が向上する。また、補助支持部材及び充填物の両方が非弾性体の構成に比較して、内蔵物に加わる衝撃が小さくなり耐久性がより向上する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記充填物は前記弾性体が前記容器本体の膨張代を有するように加圧されている。この発明では、圧力容器に気体が高圧で貯蔵されて容器本体が膨張しても、補助支持部材による内蔵物の支持が確保される。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の発明において、前記補助支持部材は直線状のチューブ状に形成され、前記隙間に前記容器本体の軸方向に延びるように配置されている。この発明では、内蔵物をその長手方向の端部及び中間部の一部と対応する位置で補助支持部材により支持する際、環状の補助支持部材を使用する場合に比較して、組み付けが容易になる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の発明において、前記内蔵物は、水素吸蔵物質が充填された水素吸蔵用ユニットである。この発明では、圧力容器を水素貯蔵タンクとして好適に使用できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、内部に熱交換器等の組立品が内蔵物として収容されている圧力容器において、内蔵物の中心線が圧力容器の中心線に対して偏心したり、傾斜したりしても支障無く内蔵物を圧力容器に組み付けることができるとともに、内蔵物を圧力容器の内面で支持することができる。
【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、本発明を圧力容器としての水素貯蔵タンク（以下、単に水素タンクと称す）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。図１（ａ）は水素タンクの模式断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の鎖線で囲んだ部分の拡大図、図２（ａ）〜（ｃ）は補助支持部材の組み付け手順を示す模式断面図である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、水素タンク１１は、筒状（この実施形態では円筒状）の容器本体１２内に、内蔵物としての水素吸蔵用ユニット１３が収容されている。
容器本体１２は、細長い中空状のライナ１４と、ライナ１４の外面の略全域を覆う繊維強化樹脂層１５とを備えている。ライナ１４は例えばアルミニウム合金を材質とし、水素タンク１１の気密性を確保している。ライナ１４は円筒状の胴部１４ａと、その両端に形成されたドーム部１４ｂとを備えている。ライナ１４は両端が分割式となっており、胴部１４ａの一端側（図１（ａ）における左端側）の開口部１６ａを覆う蓋部１７ａと、他端側の開口部１６ｂを覆う蓋部１７ｂとを備えており、蓋部１７ａ，１７ｂがドーム部１４ｂを構成している。蓋部１７ａには、水素吸蔵用ユニット１３が組み付けられている。
【００２３】
繊維強化樹脂層１５は、この実施形態では炭素繊維を強化繊維としたＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics ）で構成され、水素タンク１１の耐圧性（機械的強度）を確保している。繊維強化樹脂層１５は、樹脂（例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等）が含浸された炭素繊維束を、ヘリカル巻層及びフープ巻層を有するようにライナ１４に巻き付け、樹脂を熱硬化することによって形成されている。
【００２４】
水素吸蔵用ユニット１３は熱交換器１９を備えており、熱交換器１９は水素タンク１１の長手方向（図１（ａ）の左右方向）に延びるとともに、略Ｕ字状に折り曲げられたパイプからなり、熱媒が流通する熱媒管２０と、蓋部１７ａへの取付け部となる略円板形状のヘッダ部２１とを備えている。この実施形態では熱媒管２０は複数本設けられ、端部がロウ付けや溶接等によってヘッダ部２１に固着されている。ヘッダ部２１には各熱媒管２０の上流側端部と、蓋部１７ａに形成された後記する通路２６ａとを連通させる流路（図示せず）と、各熱媒管２０の下流側端部と、蓋部１７ａに形成された後記する通路２６ｂとを連通させる流路（図示せず）とが形成されている。
【００２５】
熱媒管２０には略円板状のフィン２２がライナ１４の軸方向に沿って等間隔に複数固着されている。フィン２２の間には水素吸蔵物質としての粉末状のＭＨ（図示せず）がフィン２２と接触する状態で収容されている。フィン２２の径方向端部には全てのフィン２２を覆う状態で、ＭＨの通過を阻止し水素を透過可能な円筒状のフィルタ２３が設けられている。この実施形態では、フィルタ２３は多数の孔（図示せず）が形成された金属製の円筒で形成されている。水素吸蔵用ユニット１３はその外周面（即ち、フィルタ２３の外周面）と、ライナ１４の内周面との間に隙間Δが存在するように外径が設定されている。容器本体１２の径が２００ｍｍ程度の場合で、隙間Δの大きさきはｍｍのオーダーである。
【００２６】
蓋部１７ａはヘッダ部２１が嵌合固定される凹部２４と、開口部１６ａ、即ち胴部１４ａの端部に嵌合される嵌合部２５とを備えている。嵌合部２５は段差部２５ａを有し、その段差部２５ａにおいて胴部１４ａの端部に嵌合され、胴部１４ａの端面が段差部２５ａの端面に当接することにより、胴部１４ａの長手方向に対する蓋部１７ａ，１７ｂの位置決めがなされるようになっている。凹部２４は円柱状に形成され、その周面と、ヘッダ部２１の周面との間にシールリング（図示せず）が介装されている。また、嵌合部２５の周面と開口部１６ａの内面との間に、ライナ１４の分割部分のシール性（気密性）を確保するためのシールリング（図示せず）が介装されている。蓋部１７ａには通路２６ａ，２６ｂが形成され、通路２６ａ，２６ｂには図示しない熱媒供給部に連通するパイプが接続され、熱媒管２０には熱媒供給部から熱媒としての水（冷水又は加熱水）が通路２６ａ，２６ｂを介して供給可能に構成されている。この実施の形態では通路２６ａが上流側、通路２６ｂが下流側となっている。
【００２７】
水素吸蔵用ユニット１３はヘッダ部２１（基端）が凹部２４に嵌合された状態で、蓋部１７ａに組み付けられている。そして、通路２６ａから熱媒管２０に加熱水が供給されると水素吸蔵用ユニット１３を構成するＭＨが加熱され、通路２６ａから熱媒管２０に冷水が供給されるとＭＨが冷却されるようになっている。
【００２８】
蓋部１７ｂも蓋部１７ａと同様に開口部１６ｂに嵌合される嵌合部２５を備え、嵌合部２５が開口部１６ｂに嵌合されている。蓋部１７ｂには水素の導入、排出用の気体通路用開口部１８が設けられ、気体通路用開口部１８にはバルブ２７が螺合されている。バルブ２７はレギュレータを内蔵するとともに、水素タンク１１の使用状態が水素放出状態と水素充填状態とに切換可能となっている。水素放出状態とは、水素タンク１１内の水素をバルブ２７を介して外部へ放出可能、かつ外部から水素タンク１１内への水素の供給が不能な状態を意味する。また、水素充填状態とは、水素タンク１１内の水素をバルブ２７を介して外部へ放出不能、かつ外部から水素タンク１１内への水素の供給が可能な状態を意味する。バルブ２７と蓋部１７ｂの端面との間にはシールリング（図示せず）が介装されている。
【００２９】
フィルタ２３の長手方向の両端部と対応する位置には、周方向に沿って延びる環状の収容溝２８が形成されている。収容溝２８内には、弾性体製（この実施形態ではゴム製）で環状のチューブ状の補助支持部材２９が配置されている。補助支持部材２９は充填物３０が充填可能に構成され、補助支持部材２９内には充填物３０が加圧された状態で充填されており、補助支持部材２９はフィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面とに圧接した状態に支持されている。この実施形態では補助支持部材２９は、水素吸蔵用ユニット１３の基端側（図１（ａ）の左側）では蓋部１７ａの嵌合部２５の内周面に、水素吸蔵用ユニット１３の先端側では胴部１４ａの内周面にそれぞれ圧接されている。水素吸蔵用ユニット１３の先端側に配置された補助支持部材２９は、水素吸蔵用ユニット１３の基端側に配置された補助支持部材２９より大きく形成されている。また、この実施形態では充填物３０として液状のゴムが使用されている。即ち、水素吸蔵用ユニット１３は、熱媒管２０を介して蓋部１７ａに片持ち状態で支持されるとともに、フィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面との隙間Δに配置されたチューブ状の補助支持部材２９によっても支持されている。
【００３０】
なお、補助支持部材２９には一部にボールの空気導入部と同様な材質で形成された針挿入部を備えており、充填物３０を充填する際は、針挿入部に挿入された針から液状ゴムが充填される。
【００３１】
充填物３０は、補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように加圧されている。容器本体１２の膨張代とは、充填物３０の充填後、容器本体１２が熱膨張あるいは水素圧力により膨張した状態においても、補助支持部材２９及び充填物３０がその膨張に追随して変形し、フィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面とに対する補助支持部材２９の圧接状態を確保可能であることを意味する。膨張代は、水素タンク１１の使用条件に合わせて試験又は計算により求められ、その値を満足するように充填物３０の充填量及び加圧状態が設定される。
【００３２】
次に前記のように構成された水素タンク１１の製造方法を説明する。水素タンク１１を製造する際は、周りに複数のフィン２２が固着された熱媒管２０を有し、その外周を覆うフィルタ２３に囲まれるとともに、内部に水素吸蔵合金が収容された熱交換器１９を用意する。そして、図２（ａ）に示すように、充填物３０が充填されていない状態の補助支持部材２９を、両収容溝２８内に配置する。なお、図２（ａ）〜（ｃ）は、フィルタ２３の蓋部１７ａ側端部の一部のみを表している。そして、熱媒管２０の端部（上流側端部及び下流側端部）を、ロウ付け又は溶接によってヘッダ部２１に固着して、熱交換器１９とヘッダ部２１とが一体化された水素吸蔵用ユニット１３を製造する。
【００３３】
続いて、蓋部１７ａの内面とヘッダ部２１との間にシール材が介装され、ヘッダ部２１が凹部２４に嵌合される状態で、熱交換器１９を蓋部１７ａに組み付ける。この状態では水素吸蔵用ユニット１３は、フィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面を構成する嵌合部２５の内周面との間に隙間Δを有する状態で支持されている。そして、図２（ｂ）に示すように、収容溝２８内に収容された補助支持部材２９は、容器本体１２の内周面と対応する位置に配置される。その状態で補助支持部材２９内の針挿入部へ針を挿入して充填物３０の充填が行われる。充填物３０の充填は、加圧しながら充填物３０（液状ゴム）を充填（注入）することにより行われる。そして、図２（ｃ）に示すように、補助支持部材２９をフィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面とに圧接した状態に支持する。充填物３０の充填時に補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように加圧される。充填物３０の充填後、針が抜かれても、針の抜き跡は自然に塞がれる。
【００３４】
充填物３０の充填は、充填物３０を充填する前の状態において、補助支持部材２９内に空気が殆どない状態から行うのが好ましい。補助支持部材２９内に空気が多量に存在する場合は、充填物３０を充填する際に補助支持部材２９内から余分の空気を抜く必要があるため、作業が面倒である。図２（ａ），（ｂ）において、図示の都合上、充填物３０が充填される前の補助支持部材２９内に多量の空気が存在する状態で描いているが、実際は補助支持部材２９内に空気が殆どない状態である。補助支持部材２９内の空気を抜く方法としては、例えば、針を補助支持部材２９に刺した状態でポンプで補助支持部材２９内の空気を抜く方法がある。
【００３５】
次に、水素吸蔵用ユニット１３を胴部１４ａの内部に収容する。フィルタ２３の周面と胴部１４ａの内周面との間にも隙間Δが生じる。収容溝２８内に収容された補助支持部材２９は、容器本体１２の胴部１４ａ内周面と対応する位置に配置される。その状態で先ほどと同様に補助支持部材２９内への充填物３０の充填が行われ、補助支持部材２９をフィルタ２３の周面と胴部１４ａの内周面とに圧接した状態に支持する。充填物３０の充填時に補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように加圧される。充填物３０の充填後、針が抜かれても、針の抜き跡は自然に塞がれる。
【００３６】
次に蓋部１７ｂを胴部１４ａに、蓋部１７ａと同様に嵌合部２５において嵌合固定する。この作業により分割式のライナ１４が一体化される。
次に、一体化されたライナ１４をフィラメントワインディング装置（図示省略）にセットして、フィラメントワインディングを行い、ライナ１４の外面に樹脂含浸繊維束をヘリカル巻層及びフープ巻層が所定層数形成されるまで巻き付ける。フープ巻層は主にライナ１４の胴部１４ａに形成される。次に、樹脂含浸繊維束が巻き付けられたライナ１４をフィラメントワインディング装置から取り外し、加熱炉に入れて、樹脂を加熱硬化させる。次にバリ等の除去を行った後、蓋部１７ｂの気体通路用開口部１８の雌ねじ部にバルブ２７が螺合されて水素タンク１１の製造が完了する。
【００３７】
次に、前記のように構成された水素タンク１１の作用を、燃料電池搭載電気自動車に使用する場合を例に説明する。
水素タンク１１は通路２６ａ，２６ｂに熱媒供給部から供給される熱媒としての水（冷水又は加熱水）が流れるパイプが接続され、バルブ２７が燃料電池に繋がるパイプ（図示せず）に接続された状態で使用される。容器本体１２内には高圧状態で水素が充填されている。
【００３８】
バルブ２７が水素放出状態に保持された状態において燃料極で水素ガスが使用されると、バルブ２７を介して水素タンク１１から水素ガスが放出されて燃料極に供給される。水素タンク１１内から水素ガスが放出されると、ＭＨの水素吸蔵・放出反応が放出側へ移動してＭＨから水素ガスが放出される。
【００３９】
水素が放出された水素タンク１１に再び水素ガスを充填、即ちＭＨに水素ガスを吸蔵させる場合は、バルブ２７を水素充填状態に切り換えてバルブ２７から水素タンク１１に水素ガスを供給する。水素タンク１１内に供給された水素ガスは、ＭＨと反応して水素化物となってＭＨに吸蔵される。
【００４０】
水素吸蔵用ユニット１３は熱媒管２０の両端がヘッダ部２１に固着された状態でライナ１４に片持ち状態で支持されるとともに、フィルタ２３の長手方向両端周面が補助支持部材２９を介して容器本体１２に支持されている。従って、水素タンク１１に振動が加わっても、水素吸蔵用ユニット１３は水素タンク１１と共に全体が振動する状態となり、補助支持部材２９が存在しない構成と異なり、熱媒管２０の基端にのみ局所的に曲げ応力が加わる状態を回避することができ、耐久性が向上する。
【００４１】
補助支持部材２９内に気体を充填した場合は、水素タンク１１内が高圧（数十ＭＰａ）になると、補助支持部材２９がその圧力で圧縮されてフィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面との間に隙間が生じて支持部材の役割を果たさなくなる。しかし、補助支持部材２９は内部に気体以外の充填物３０が充填されているため、水素タンク１１内が高圧（数十ＭＰａ）になっても、補助支持部材２９はフィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面とに圧接された状態に支持され、支持部材の役割を果たす。従って、熱媒管２０の支持部をさほど頑丈に形成する必要はない。
【００４２】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）外形が筒状の水素吸蔵用ユニット１３は、容器本体１２内に、容器本体１２の内面との間に隙間Δが存在する状態で容器本体１２内に収容され、熱媒管２０の一端において容器本体１２に対して支持されている。そして、チューブ状で充填物３０を充填可能な補助支持部材２９が前記隙間Δに配置され、その補助支持部材２９内に充填物３０が加圧された状態で充填されて補助支持部材２９が水素吸蔵用ユニット１３の周面と容器本体１２の内周面とに圧接した状態に支持されている。従って、水素タンク１１に径方向の振動が加わっても、水素吸蔵用ユニット１３を端部で支持する熱媒管２０に大きな曲げ応力が作用するのが回避され、耐久性が向上する。
【００４３】
（２）補助支持部材２９は、水素タンク１１の製造時に、水素吸蔵用ユニット１３が片側が開放された状態のライナ１４に固定され、水素吸蔵用ユニット１３の周面と容器本体１２の周面との隙間Δに配置された状態で充填物３０を充填することが可能である。従って、水素吸蔵用ユニット１３の中心線が水素タンク１１の中心線に対して偏心したり、傾斜したりしても支障無く水素吸蔵用ユニット１３を水素タンク１１内面で支持することができる。
【００４４】
（３）補助支持部材２９及び充填物３０が弾性体で構成されている。従って、補助支持部材２９及び充填物３０の両方が非弾性体の構成に比較して、水素吸蔵用ユニット１３に加わる衝撃が小さくなり耐久性がより向上する。その結果、燃料電池自動車や水素エンジン自動車等に搭載されて使用される燃料タンクとして好適に使用できる。
【００４５】
（４）充填物３０は、補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように加圧されている。従って、水素タンク１１の使用時に容器本体１２が水素ガスの圧力で膨張したり、あるいは熱膨張で膨張したりしても、その膨張に補助支持部材２９及び充填物３０が追随して変形でき、補助支持部材２９が常に水素吸蔵用ユニット１３の周面と容器本体１２の周面とに圧接された状態に支持される。その結果、水素タンク１１が膨張した場合でも、補助支持部材２９による支持力が確保される。
【００４６】
（５）補助支持部材２９は環状に形成され、水素吸蔵用ユニット１３の周方向全体にわたって接触しているため、水素タンク１１に径方向の振動が加わっても、水素吸蔵用ユニット１３が良好に支持される。従って、自動車に搭載した場合等、水素タンク１１に径方向の振動が加わる状態での使用においても、水素吸蔵用ユニット１３がより安定した状態で支持される。
【００４７】
（６）容器本体１２を構成するライナ１４が分割式に構成され、胴部１４ａに水素吸蔵用ユニット１３を挿入可能な開口部１６ａが設けられ、開口部１６ａを覆う蓋部１７ａに水素吸蔵用ユニット１３が一体に組み付けられている。従って、水素吸蔵用ユニット１３を蓋部１７ａに固定した後、ドーム部１４ｂを構成する蓋部１７ａをライナ１４の胴部１４ａに組み付けることで、水素吸蔵用ユニット１３をライナ１４に収容した状態に組み付けることができるため、胴部１４ａ及びドーム部１４ｂが分割不能な構成に比較して組み付けが容易になる。
【００４８】
（７）容器本体１２はライナ１４と繊維強化樹脂層１５との二重構造のため、全体を金属で構成した場合に比較して、軽量化を図ることができる。
（８）ライナ１４の他端側に水素の導入、排出用の通路としての気体通路用開口部１８が設けられているため、熱媒の供給及び排出と、水素の導入及び排出とを同じ側から行う構成に比較して、構造が簡単になる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図３（ａ），（ｂ）に従って説明する。図３（ａ）は水素タンク１１の模式断面図、（ｂ）は水素タンク１１の中心線と直交する面で切断した場合の拡大部分断面図である。
【００５０】
この実施形態ではフィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面との隙間Δに配置されて水素吸蔵用ユニット１３を支持する補助支持部材２９が直線状のチューブ状に形成されている点が前記第１の実施形態に比較して大きく異なっている。補助支持部材２９は一端に針挿入部が形成されている。補助支持部材２９は、隙間Δに容器本体１２の軸方向に延びるように、かつ針挿入部が蓋部１７ｂ側の端部に位置するように配置されている。補助支持部材２９は蓋部１７ａ，１７ｂと干渉しない範囲においてフィルタ２３のほぼ全長にわたって延びるように配置されている。補助支持部材２９は、複数本（好ましくは３本以上）がフィルタ２３の周方向にほぼ等間隔で配置されている。
【００５１】
この水素タンク１１を製造する場合も第１の実施形態の場合と同様に、先ず水素吸蔵用ユニット１３を製造し、次にその水素吸蔵用ユニット１３を蓋部１７ａに組み付ける。次に補助支持部材２９をフィルタ２３の周面に、その長手方向に沿って延び、かつ針挿入部が熱交換器１９のヘッダ部２１と反対側の端部寄りに位置する状態で所定位置に粘着テープ等などで仮止めする。この仮止めは水素吸蔵用ユニット１３を胴部１４ａに挿通する際、補助支持部材２９が胴部１４ａと干渉せずに所定位置に支持するために行う。次に水素吸蔵用ユニット１３を胴部１４ａに挿通するとともに蓋部１７ａを嵌合部２５において胴部１４ａの一端に固定する。この状態では水素吸蔵用ユニット１３は、フィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面（即ち、胴部１４ａの内周面）との間に隙間Δを有する状態でライナ１４の一端（蓋部１７ａ）に片持ち状態で支持されている。また、蓋部１７ｂはまだ胴部１４ａに固定されていない。
【００５２】
その状態で各補助支持部材２９内への充填物３０の充填が行われる。充填物３０の充填は、蓋部１７ａが固定された側と反対側の胴部１４ａとフィルタ２３との隙間から針を挿入して補助支持部材２９の針挿入部に刺し、加圧しながら充填物３０（液状ゴム）を充填（注入）することにより行われる。そして、図３（ｂ）に示すように、補助支持部材２９をフィルタ２３の周面と容器本体１２の内周面とに圧接した状態に支持する。充填物３０の充填時に補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように加圧される。充填物３０の充填後、針が抜かれても、針の抜き跡は自然に塞がれる。
【００５３】
各補助支持部材２９への充填物３０の充填が完了後、開口部１６ｂを覆う状態で蓋部１７ｂを胴部１４ａに固定し、分割式のライナ１４を一体化する。次に、一体化されたライナ１４をフィラメントワインディング装置（図示省略）にセットして、前記第１の実施形態と同様に繊維強化樹脂層１５を形成し、蓋部１７ｂにバルブ２７が螺合されて水素タンク１１の製造が完了する。
【００５４】
この実施形態においては、前記第１の実施形態の（１）〜（４），（６）〜（８）と同様な効果が得られる他に、次の効果が得られる。
（９）補助支持部材２９は直線状のチューブ状に形成され、隙間Δに容器本体１２の軸方向に延びるように配置されている。従って、水素吸蔵用ユニット１３をその長手方向の端部及び中間と対応する位置で補助支持部材２９により支持する際、環状の補助支持部材２９を使用する場合に比較して、組み付けが容易になる。
【００５５】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
〇  環状の補助支持部材２９を使用する場合、補助支持部材２９をフィルタ２３の他端側、即ち蓋部１７ｂ寄りの端部にのみ設けてもよい。補助支持部材２９をフィルタ２３の他端側に設ける場合、補助支持部材２９を収容溝２８に収容する構成に代えて、例えば、図４（ａ）に示すように、フィルタ２３は、他端に段差部３２及び雄ねじ部３３が連続して設けられた構成とする。そして、段差部３２に、充填物３０が充填された補助支持部材２９が配置されるとともに、雄ねじ部３３に螺合するナット３４により、補助支持部材２９に押付力が加えられた状態で支持する構成とする。ナット３４は端面に凹部３４ａが複数（例えば２個）形成されている。凹部３４ａはナット３４をフィルタ２３の雄ねじ部３３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。
【００５６】
この実施形態の構成では、蓋部１７ｂが胴部１４ａに固定される前の状態で、充填物３０が充填される前の補助支持部材２９が段差部３２に配置され、充填物３０の充填後、ナット３４が雄ねじ部３３に螺合される。そして、補助支持部材２９に対して水素タンク１１の軸方向に押付力が加えられて、補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように変形された状態で支持される。その後、蓋部１７ｂが胴部１４ａに固定され、前記実施形態と同様にして、フィラメントワインディング等の後行程が行われる。即ち、容器本体１２の膨張代の確保が、充填物３０を充填する際の充填圧力ではなく、充填物３０の充填後、補助支持部材２９を容器本体１２の軸方向に押付けて、補助支持部材２９及び充填物３０を変形させることにより行われる。従って、充填物３０の充填時に大きな圧力を加える必要がない。なお、ナット３４をフィルタ２３の雄ねじ部３３に螺合させるときに使用する工具の係止部を係止させるための構成は凹部３４ａに限らず、溝、凸部、凸条であってもよい。それらの形状に合った係止部を備えた工具がナット３４の螺合に使用される。
【００５７】
○  補助支持部材２９に対する充填物３０の充填後、補助支持部材２９に対して圧力容器の軸方向に押付力を加えて補助支持部材２９及び充填物３０を構成する弾性体が容器本体１２の膨張代を有するように支持する構成は次のようにしてもよい。図４（ｂ）に示すように、フィルタ２３の端部に段差部３２を設け、雄ねじ部３３は設けない。充填物３０が充填された後、補助支持部材２９をナット３４で押付ける代わりに、蓋部１７ｂに補助支持部材２９を押圧する環状部３５を設ける。また、胴部１４ａの他端には雌ねじ部３６を設け、蓋部１７ｂにはその雌ねじ部３６に螺合する雄ねじ部３７を設ける。そして、蓋部１７ｂを胴部１４ａに螺合することにより、充填物３０の充填された補助支持部材２９に対して圧力容器の軸方向に押付力を加えた状態に支持する。蓋部１７ｂは繊維強化樹脂層１５により被覆されるため、ナット３４による押付の場合に比較して、長期使用後にも押付力が弛み難い。
【００５８】
○  直線状の補助支持部材２９を使用する場合でも、補助支持部材２９をフィルタ２３の長手方向に沿ってほぼ全長にわたって延びる長さのものを使用する代わりに、短い直線状の補助支持部材２９を周方向にほぼ等間隔で配置する構成としてもよい。また、円弧状のチューブ状の補助支持部材２９を周方向に沿って間隔を開けて配置してもよい。これら場合も、水素タンク１１に径方向の振動が加わっても、水素タンク１１が良好に支持される。
【００５９】
○  補助支持部材２９の配置位置は特に限定されないが、フィルタ２３の他端側で水素吸蔵用ユニット１３を支持する部分を設ける方が好ましい。
○  補助支持部材２９及び充填物３０の両者が弾性体で構成される必要はない。例えば、充填物３０の充填後、補助支持部材２９に対して押付力を加えて容器本体１２の膨張代を有するようにする構成では、少なくともどちらか一方が弾性体で構成されていればよい。補助支持部材２９のみ弾性体の場合は、押付力によって補助支持部材２９の肉厚分変形して膨張代となる。一方、充填物３０のみ弾性体の場合は、押付力によって充填物３０が変形し（補助支持部材２９はその変形に追従した形となり）膨張代となる。また、充填物３０の充填時に容器本体１２の膨張代を有するようにする構成では、少なくとも補助支持部材２９を弾性体で構成してもよい。補助支持部材２９のみ弾性体の場合は、充填物３０の加圧充填により補助支持部材２９の肉厚分変形して膨張代となる。これらの構成においても、水素タンク１１が膨張した場合でも、補助支持部材２９による支持力が確保される。
【００６０】
○  充填物３０として使用する弾性体は液状ゴムに限らない。弾性体は少なくとも充填時において液状であればよく、充填後は固体となってもよい。例えば、充填物３０として補助支持部材２９に悪影響を与えない温度で溶融する弾性体を使用し、加熱溶融状態で充填してもよい。
【００６１】
○  補助支持部材２９には必ずしも、針の抜き跡が自然に塞がる針挿入部を備えていなくてもよい。
○  圧力容器の用途によっては容器本体１２の膨張代を有する構成とする必要はない。例えば、高圧気体が貯蔵された状態においても膨張し難い剛体で圧力容器が構成され、温度変化が少ない環境で使用される場合は、膨張代を有する必要はない。この場合、補助支持部材２９及び充填物３０を非弾性体で構成してもよい。補助支持部材２９及び充填物３０を非弾性体とする構成としては、補助支持部材２９をフィルム製のチューブとし、充填物３０として液体あるいは充填後に硬化可能な樹脂を使用する。この場合も、組み付け誤差等により、水素吸蔵用ユニット１３の中心線が容器本体１２の中心線に対して偏心したり、傾斜したりして隙間Δにバラツキが生じても、補助支持部材２９は設定された位置に容易に配置される。また、充填物３０が充填された状態では、水素吸蔵用ユニット１３の周面と容器本体１２の内周面とに圧接した状態に支持される。その結果、水素タンク１１に径方向の振動が加わっても、水素吸蔵用ユニット１３を端部で支持する熱媒管２０に大きな曲げ応力が作用するのが回避され、耐久性が向上する。
【００６２】
○  直線状の補助支持部材２９を使用する場合、充填物３０として充填する際から固体状態のものを充填してもよい。例えば、弾性体製の補助支持部材２９に棒状体を充填物３０として挿入してもよい。
【００６３】
○  補助支持部材２９はチューブ状に限らず袋状であってもよい。  
○  環状の補助支持部材２９を配置する収容溝２８あるいは段差部３２は、フィルタ２３側ではなく、蓋部１７ａ，１７ｂ側あるいは胴部１４ａ側に設けてもよい。この場合は水素吸蔵用ユニット１３を胴部１４ａに挿入する際に、補助支持部材２９が水素吸蔵用ユニット１３と干渉しないように胴部１４ａ側に仮止めした状態で行う。
【００６４】
○  補助支持部材２９は全て同一の材質に限らない。例えば、収容溝２８或いは段差部３２に対応する部分と圧接する部分を別の材質として、収容溝２８或いは段差部３２に対応する部分を変形しにくい材質としても良い。この場合充填物３０の充填前の状態でも補助支持部材２９が収容溝２８或いは段差部３２から外れにくく、ライナ１４を組み立てやすい。また補助支持部材２９の断面も円形に限らない。
【００６５】
○  ライナ１４は水素吸蔵用ユニット１３が固定される側のみ蓋部１７ａを有する構成としてもよい。例えば、蓋部１７ａが設けられる側と反対側は、補助支持部材２９の配置及び充填物３０の充填終了後、ライナ１４の絞り加工を行ってドーム部１４ｂを構成してもよい。また、ライナ１４を、一方のドーム部１４ｂを構成する蓋部１７ａと、他方のドーム部１４ｂが一体に形成された胴部１４ａとで構成してもよい。
【００６６】
○  ライナ１４は蓋部を備えず、両側とも絞り加工で形成する構成としてもよい。例えば、ライナの一方の側を絞り加工した状態で水素吸蔵用ユニット１３を組み付けた後、補助支持部材２９への充填物３０の充填を行い、その後、ライナの他方の側を絞り加工する。その後、フィラメントワインディング及び加熱硬化により繊維強化樹脂層１５を形成する。
【００６７】
○  熱交換器１９は熱媒管２０を介して片持ち状態でライナ１４に支持される構成に限らず、従来技術のように熱媒管が容器本体１２を貫通するとともに、熱媒管の両端で容器本体１２に支持される構成のものであってもよい。
【００６８】
○  水素吸蔵用ユニット１３の形状はほぼ円筒状に限らず、例えば、断面多角形状であってもよい。熱媒管２０に固着されるフィン２２の形状を、四角形にすれば四角形の筒状となり、六角形とすれば六角形の筒状となる。
【００６９】
○  水素吸蔵用ユニット１３は、熱媒管２０にフィン２２を備えずに、単に熱媒を流す構成とし、フィルタ２３で囲まれた収容空間に、ＭＨ粉末を充填したり、水素吸蔵合金成形体を収容したりする構成としてもよい。
【００７０】
○  水素吸蔵用ユニット１３として、フィラメントワインディング及び加熱硬化により繊維強化樹脂層１５が形成された後、バルブ２７を取り付ける前に、フィルタ２３で囲まれた収容空間にＭＨ粉末を充填する構成としてもよい。
【００７１】
○  水素タンク１１は燃料電池搭載電気自動車の水素源として搭載されて使用するものに限らず、例えば、水素エンジンの水素源やヒートポンプ等に適用してもよい。また、家庭用電源の燃料電池の水素源として使用してもよい。
【００７２】
○  圧力容器として水素を貯蔵する水素タンクに限らず、例えば窒素、圧縮天然ガス等の他のガスを貯蔵する圧力容器に適用してもよい。
○  繊維強化樹脂の強化繊維は炭素繊維に限らず、ガラス繊維や炭化ケイ素系セラミック繊維やアラミド繊維等の一般に高弾性・高強度といわれるその他の繊維を強化繊維として使用してもよい。
【００７３】
○  ライナ１４の材質はアルミニウム合金に限らず、気密性を確保可能でアルミニウムと同程度の比重の金属や、金属に限らずポリアミド、高密度ポリエチレン等の合成樹脂であってもよい。
【００７４】
〇  容器本体１２はライナ１４と繊維強化樹脂層１５との複層構造に限らず、全体が金属製であってもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
【００７５】
（１）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記補助支持部材は環状のチューブ状に形成され、少なくとも前記内蔵物の他端寄りに配置される。
（２）請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記補助支持部材は直線状のチューブ状に形成され、前記隙間に前記容器本体の軸方向に延びるように配置される。
【００７６】
（３）請求項１〜請求項８及び技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の発明において、前記充填物は少なくとも充填時に液状のゴムである。
（４）請求項１〜請求項８及び技術的思想（１）〜（３）のいずれか一項に記載の発明において、前記圧力容器は水素を燃料とする自動車の燃料タンクとして使用される。
【００７７】
（５）請求項１〜請求項８及び前記技術的思想（１）〜（４）のいずれか一項に記載の発明において、前記圧力容器の容器本体は、中空状のライナと、該ライナの外面を覆う繊維強化樹脂層とを備え、前記ライナは他端側が開口部と蓋部とに分割されている。
【００７８】
（６）請求項８に記載の発明において、前記水素吸蔵ユニットは熱交換器を備え、該熱交換器の熱媒管への熱媒の導入、排出が前記容器本体の一端側から行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（ａ）は第１の実施形態の水素貯蔵タンクの模式断面図、（ｂ）はその部分拡大図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は補助支持部材の組み付け手順を示す模式断面図。
【図３】（ａ）は第２の実施形態の水素貯蔵タンクの模式断面図、（ｂ）は拡大部分断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は別の実施形態の部分模式断面図。
【図５】従来の圧力容器の模式断面図。
【符号の説明】
【００８０】
Δ…隙間、１１…圧力容器としての水素タンク、１２…容器本体、１３…内蔵物としての水素吸蔵用ユニット、２９…補助支持部材、３０…充填物。
【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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