(57)【要約】    【課題】  高圧タンクの雰囲気温度を適切に検出して安全弁を正常に作動させることができる高圧タンクを提供すること及び当該高圧タンクを搭載した燃料電池車両を提供することを目的とする。    【解決手段】  高圧タンク１は、高圧ガスを内部に収容するタンク本体１０と、温度上昇に伴ってタンク本体１０に収容された高圧ガスを外部に放出する安全弁２０と、安全弁２０に接続された良熱伝導手段３０と、を備え、良熱伝導手段３０は、タンク本体１０の表面が有する熱伝導率以上の熱伝導率を有する部材で形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスを内部に収容するタンク本体と、
温度上昇に伴って前記タンク本体に収容された高圧ガスを外部に放出する安全弁と、
前記安全弁に接続された良熱伝導手段と、
を備える高圧タンク。
【請求項２】
前記良熱伝導手段は、
前記タンク本体の表面が有する熱伝導率以上の熱伝導率を有する部材で形成されている請求項１記載の高圧タンク。
【請求項３】
前記良熱伝導手段は、
前記安全弁の感温部と接触するように配置されている請求項１記載の高圧タンク。
【請求項４】
前記タンク本体の表面は、
樹脂製の部材で形成されている請求項１乃至３いずれか一項に記載の高圧タンク。
【請求項５】
前記良熱伝導手段は、
アルミ製の部材で形成されている請求項４に記載の高圧タンク。
【請求項６】
前記良熱伝導手段は、
前記安全弁から前記タンク本体の周囲に沿って延在するように配置された請求項１乃至５いずれか一項に記載の高圧タンク。
【請求項７】
前記良熱伝導手段は、
前記安全弁から前記タンク本体の近傍に配置された易燃性部品の方向に延在するように配置された請求項１乃至６いずれか一項に記載の高圧タンク。
【請求項８】
前記高圧タンクは高圧水素ガスを収容した水素タンクであり、該水素タンクが燃料電池車両に搭載された請求項１乃至７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、安全弁を備える高圧タンクと当該高圧タンクが搭載された燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮ガスなどを収容する高圧タンク（ガスボンベ）では、高圧タンクの雰囲気温度が何らかの理由で異常上昇すると、高圧タンク内の内圧上昇によって当該高圧タンクの耐久性が低下するという不具合がある。そこで、このような不具合を解消するために、高圧タンクのタンク本体に当該タンク本体内のガスを逃すための安全弁が付設される場合がある。
【０００３】
かかる安全弁は、雰囲気温度の異常上昇などにより安全弁が過熱すると、溶栓が溶け出してタンク本体内のガスが排出される構造になっており、例えば、特開２００２−１６８３９９号公報（特許文献１）などに記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１６８３９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１２９８号公報
【特許文献３】特開２００２−２８６１３８号公報
【特許文献４】特開２００１−３１７６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両等に搭載される高圧タンクについては、その航続距離を稼ぐために高圧タンクを大型化することが期待されているところ、高圧タンクを大型化するためには、その全長を伸ばす構成を採用することが有効である。
【０００５】
しかし、安全弁は、タンク本体または周囲からの伝熱により過熱して開弁するため、高圧タンクの全長を伸ばした場合において安全弁から離れた部位で火災が発生した場合には、当該火災発生部位の温度上昇を安全弁側で検出するのが遅くなり、高圧タンク内の内圧上昇によって当該高圧タンクの耐久性低下という不具合が生じる。
【０００６】
このような問題を解消するために、例えば、安全弁を高圧タンクの両端部にそれぞれ配設するという構成も考えられるが、安全弁が複数個必要になり製造コストも高くなってしまうため妥当ではない。また、いずれの安全弁からも離れた部位（例えば、中央部）における温度上昇については、検出することができないおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、高圧タンク周囲の熱を適切に安全弁に伝達して当該安全弁を正常に作動させることができる高圧タンク及び当該高圧タンクを搭載した燃料電池車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる高圧タンクは、高圧ガスを内部に収容するタンク本体と、温度上昇に伴って前記タンク本体に収容された高圧ガスを外部に放出する安全弁と、前記安全弁に接続された良熱伝導手段と、を備える。
【０００９】
かかる構成を備えた高圧タンクでは、安全弁にタンク本体と良熱伝導手段の双方から熱伝達が行われるので、安全弁を適切に過熱させ正常に作動させることができるようになる。また、高圧タンクの全長を伸ばした場合でも、安全弁から離れた部位に良熱伝導手段を配置することで当該部位における温度上昇を安全弁に伝達させることがきるので、安全弁を複数設けることなく高圧タンクの耐久性低下を防止することができる。
【００１０】
また、前記良熱伝導手段は、前記タンク本体の表面が有する熱伝導率以上の熱伝導率を有する部材で形成することができる。これによれば、熱伝導率が低いタンク本体についても、良熱伝導手段から安全弁に適切に熱を伝達させて、当該安全弁を正常に作動させることができるようになる。
【００１１】
また、前記良熱伝導手段は、前記安全弁の感温部と接触するように配置することができる。これによれば、良熱伝導手段から安全弁の感温部へ直接熱伝達が行われるので、熱伝達の迅速化が図られる。
【００１２】
ここで、安全弁の感温部とは、安全弁がタンク本体に収容された高圧ガスを外部に放出する場合の温度上昇を感知するものであり、例えば、可溶栓における可溶合金などが該当する。
【００１３】
また、前記タンク本体の表面は、樹脂製の部材で形成してもよいし、前記良熱伝導手段は、アルミ製の部材で形成してもよい。この構成によれば、高圧タンクの軽量化を図りつつ、安全弁へ熱を効率的に伝達することができるようになる。
【００１４】
また、前記良熱伝導手段は、前記安全弁から前記タンク本体の周囲に沿って延在するように配置する構成とすることができる。この構成によれば、タンク本体における安全弁から離れた箇所の熱も、安全弁へ伝達することができるようになる。
【００１５】
また、前記良熱伝導手段は、前記安全弁から前記タンク本体の近傍に配置された易燃性（燃え易い）部品の方向に延在するように配置する構成としてもよい。この構成によれば、タンク本体を過熱させる原因となる易燃性部品周囲の熱も、安全弁へ伝達することができるようになる。
【００１６】
また、本発明にかかる高圧タンクは、高圧水素ガスを収容した水素タンクであり、該水素タンクが燃料電池車両に搭載された構成とすることができる。この構成によれば、燃料電池車両の航続距離を稼ぐために高圧タンクの全長を伸ばした場合等においても、安全弁を適切に作動させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高圧タンク周囲の熱を適切に安全弁に伝達して安全弁を正常に作動させることができる高圧タンク及び当該高圧タンクを搭載した燃料電池車両を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る高圧タンクについて説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。例えば、以下の実施形態では、燃料電池車両に搭載する燃料ガス（高圧水素）の高圧タンクに本発明を適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、別の種類の圧縮ガスや液化ガスを収容する高圧タンクに任意に適用することができる。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる高圧タンクの概略平面図である。図２は、図１に示すタンク本体と安全弁を裁断して示す断面図である。図３は、図１に示す高圧タンク１の外観斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、高圧タンク１は、タンク本体１０と、タンク本体１０の長手方向一方の端部略中央に付設された安全弁２０と、安全弁２０にその一方の端部が接続された良熱伝導手段３０と、を備えている。
【００２１】
タンク本体１０は、略円柱状に形成されてなり、例えば高圧水素ガスなどの媒体をその内部１２に収容している。タンク本体１０の形状やサイズは仕様に応じたものを任意に採用することができるが、ここでは、タンク本体１０が燃料電池車両に搭載されているので、車両の航続距離を稼ぐために、タンク本体１０の全長が長めに設定された大型のタンク本体１０（例えば、全長180cm程度）が採用されている。
【００２２】
タンク本体１０の表面１１は、所定の部材で形成されてなり、この部材には任意の素材のものを使用することができるが、上述したように、ここでは、タンク本体１０が燃料電池車両に搭載されているので、車両の軽量化を図るために樹脂ライナ等が用いられている。タンク本体１０の表面１１は、後述する安全弁２０の部分を除いてタンク本体１０の外周面を覆うように構成されている。
【００２３】
次に、図２に示すように、タンク本体１０の長手方向一方の端部の略中央に付設された安全弁２０は、タンク本体１０への取り付け用ねじ部２５と、タンク本体１０へ取り付け時に当たりとなる鍔部２４などを有する弁本体２３と、この弁本体２３のほぼ軸線に沿って、タンク本体１０の内部１２と外部とを開通するように形成されたガス逃し路２１と、このガス逃し路２１を常時は閉塞するように充填された可溶合金２２等で構成されている。
【００２４】
このように構成された安全弁２０では、何らかの原因で安全弁２０の雰囲気温度が上昇して所定温度を満たすと、感温部としての可溶合金２２が軟化溶融してガス逃し路２１が空き、タンク本体１０の内部１２と外部とが開通した状態になる。その結果、タンク本体１０内の高圧ガスが外部に放出されて（図２でいう矢印の方向）、タンク本体１０の耐久性低下が防止される。
【００２５】
なお、安全弁２０は、可溶栓を含む概念であり、その構成は、図２に示すものに限られない。温度上昇に伴ってタンク本体１０の媒体が外部へ放出されるものであれば、周知のものを任意に採用することができる。例えば、可溶合金２２は、ガス逃し路２１に溶かし込んでこれを固化させるように構成してもよいし、所定の形状に予め成形しておいた可溶合金２２をガス逃し路２１へ挿入するように構成してもよい。
【００２６】
次に、良熱伝導手段３０は、図１乃至図３に示すように、安全弁２０に接続された端部（接続端）３１と、開放端３２と、を備え、端部３１が接続された安全弁２０からタンク本体１０に沿って延在するように形成されている。
【００２７】
良熱伝導手段３０は、高圧タンク１０周辺の熱エネルギーを安全弁２０へ移動させるためのものであり、タンク本体１０の表面１１の熱伝導率と同等またはそれ以上の熱伝導率を有する部材から形成されている。例えば、タンク本体１０の表面１１が樹脂製部材から形成されている場合には、良熱伝導手段３０を、樹脂製部材またはアルミ製やスティール製などの金属製部材から形成することができる。
【００２８】
また、良熱伝導手段３０は、所定の表面積を有する板状に形成され、その端部３１は、タンク本体１０の端面と鍔部２４の端面との間に配置され、押圧されつつ、ねじ部２５によって安全弁２０と共締めされる。
【００２９】
なお、安全弁２０は、ねじ部２５の端面と鍔部２４の端面との間に可溶合金２２と接するように切り欠け２６が形成されている。良熱伝導手段３０の端部３１の所定部位は、安全弁２０の切り欠け２６に収容されると可溶合金２２と接し、良熱伝導手段３０がねじ部２５によって共締めされるとこの状態が固定される。これによれば、安全弁２０の可溶合金２２に良熱伝導手段３０を接触させるように配置しているので、熱伝達の迅速化が図れ、好適である。
【００３０】
そして、端部３１より先は、タンク本体１０に沿って延在するように形成され、開放端３２が、タンク本体１０の長手方向他方の端部（安全弁２０が配設された端部と反対の端部）近傍に位置するように配置されている。
【００３１】
なお、良熱伝導手段３０の形状は、図３に示したものに限られず、例えば、車両の軽量化等の目的が損なわれないものであれば、タンク本体１０の外周面の略半分を覆うように形成してもよいし、高圧タンク１が搭載されるスペースに合わせた形状に形成することもできる。また、良熱伝導手段３０を安全弁２０へ接続する構成も、溶接またはねじ止め等に限られず、良熱伝導手段３０から安全弁２０へ熱伝達が可能であれば、任意の接続構成を採用することができる。さらにまた、開放端３２を、タンク本体１０の長手方向他方の端部近傍まで延在させずに、長手方向略中央にとどめるように配置してもよい。
【００３２】
次に、このように構成された安全弁２０の作動について説明する。高圧タンク１の雰囲気温度が平常な状態では、安全弁２０の圧力逃し孔２１は可溶合金２２等によって閉塞されている。
【００３３】
その後、火災等の所定の原因によって、高圧タンク１の安全弁２０から離れた部位において雰囲気温度が上昇すると、高圧タンク１の表面及び当該部位付近に配置された良熱伝導手段３０が過熱し、高圧タンク１の表面及び良熱伝導手段３０から熱が安全弁２０へ伝達される。上述したとおり、タンク本体１０の表面は、熱伝導率の低い樹脂ライナで形成されているため、タンク本体１０より安全弁２０へ熱伝達は行われにくいが、良熱伝導手段３０は、熱伝導率が高いアルミなどで形成されているため、安全弁２０へ効率的に熱伝達が行われる。
【００３４】
その結果、タンク本体１０内の内圧上昇によってタンク本体１０の耐久性が低下する前に安全弁２０が過熱し、可溶合金２２が軟化溶融してガス逃し路２１が空き、タンク本体１０内の高圧ガスが外部に放出される。
【００３５】
以上、第１の実施の形態によれば、例えば、車両の航続距離を稼ぐために全長が長めに設定されたタンク本体１０について、安全弁２０が配置されたタンク本体１０の端部と反対側の端部近傍で火災などが発生した場合には、タンク本体１０の当該端部の雰囲気温度と安全弁２０の雰囲気温度との間にずれやタイムラグが生じる可能性があるが、タンク本体１０に沿って延在する良熱伝導手段３０によって火災による熱が安全弁２０へ効率的に伝達される結果、高圧タンク内の内圧上昇によってタンク本体１０の耐久性が低下する前に安全弁２０を作動させることができるようになる。
【００３６】
特に、車両軽量化等の目的で、高圧タンク１の表面が樹脂ライナなどの熱伝導率の低い部材で形成されている場合には、高圧タンク１の火災発生部位から安全弁２０へ、さらに熱が伝達されにくくなる。しかし、本実施形態にかかる良熱伝導手段３０は、アルミなどの熱伝導率の高い部材で形成されているので、火災による熱が良熱伝導手段３０から安全弁２０へ伝達され、適切に安全弁２０を作動させることが可能になる。
【００３７】
また、良熱伝導手段３０をタンク本体１０の周囲に沿って配置しているので、タンク本体１０の周囲に形成されがちなデッドスペースを有効利用することができ、高圧タンク１全体としてはコンパクトに収めることができる。
【００３８】
また、例えば、燃料電池車両において１のタンク本体１０の長さを車両の進行方向に延ばし、これに安全弁２０と良熱伝導手段３０を設ければ、従来搭載していたタンク本体の数を減少させることができるとともに、車両の軽量化及び生産コスト削減を図ることが可能になる。
【００３９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる高圧タンクについて図面を参照して説明する。なお、第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した部材とほぼ同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
図４は、第２の実施の形態にかかる高圧タンク２の概略平面図である。図４に示すように、第２の実施の形態にかかる高圧タンク２と、第１の実施の形態にかかる高圧タンク１とが異なる点は、良熱伝導手段をタンク本体１０の全周囲に配置した点である。
【００４１】
具体的には、第２の実施の形態にかかる高圧タンク２は、タンク本体１０と、タンク本体１０に接続された安全弁２０と、安全弁２０に両端部が接続された良熱伝導手段４０と、を備えている。
【００４２】
良熱伝導手段４０は、安全弁２０にそれぞれ接続された一方の端部３１と他方の端部４２とを備え、タンク本体１０を囲う略矩形形状の枠を形成している。この枠は、その高さをタンク本体１０の内径と略同等に設定することで、タンク本体１０をすっぽり囲うように構成してもよいし、図１に示すように、タンク本体１０の内径以下のサイズに設定してもよい。
【００４３】
第２の実施の形態によれば、良熱伝導手段４０を高圧タンク２の全周囲に配置し、さらに、良熱伝導手段４０の両端部４１，４２を安全弁２０に接続しているので、高圧タンク２周囲の温度上昇をより確実に安全弁２０へ伝達することができるようになる。
【００４４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態にかかる高圧タンクについて図面を参照して説明する。なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した部材とほぼ同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図５は、第３の実施の形態にかかる高圧タンク３の概略外観図である。図５に示すように、第３の実施の形態にかかる高圧タンク３と、第１の実施の形態にかかる高圧タンク１とが異なる点は、良熱伝導手段をタンク本体１０の周囲に巻きつけるように配置した点である。
【００４６】
具体的には、第３の実施の形態にかかる高圧タンク３は、タンク本体１０と、タンク本体１０に接続された安全弁２０と、安全弁２０に接続された良熱伝導手段５０と、を備えている。
【００４７】
良熱伝導手段５０は、安全弁２０に接続された端部５１と開放端５２とを備え、タンク本体１０の長手方向を軸として該タンク本体１０の周囲に巻きつくように螺旋形状に形成されている。良熱伝導手段５０は、巻きつけやすいようにワイヤ状に形成されており、螺旋間隔は仕様に応じて任意に設定することが可能である。
【００４８】
第３の実施の形態によれば、良熱伝導手段４０を高圧タンク２の周囲に巻きつけるように配置したので、高圧タンク２周囲の温度上昇をより確実に安全弁２０へ伝達することができるようになる。
【００４９】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかる高圧タンク４について図面を参照して説明する。なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した部材とほぼ同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図６は、第４の実施の形態にかかる高圧タンク４の概略平面図である。図６に示すように、第４の実施の形態にかかる高圧タンク４と、第１の実施の形態にかかる高圧タンク１とが異なる点は、発火しやすい箇所に複数の良熱伝導手段を設ける構成とした点である。
【００５１】
具体的には、第４の実施の形態にかかる高圧タンク４は、タンク本体１０と、タンク本体１０に接続された安全弁２０と、安全弁２０に接続された第１の良熱伝導手段６０と第２の良熱伝導手段７０と、を備えている。
【００５２】
第１の良熱伝導手段６０は、安全弁２０に接続された端部６１と開放端６２とを備え、易燃性部品８０の方向に延在している。易燃性部品８０とは、燃え易い可燃性部品のことであり、タンク本体１０が燃料電池車両に搭載されている場合には、例えば、配線、断熱材、シール材などがこれに該当する。
【００５３】
第２の良熱伝導手段７０は、安全弁２０に接続された端部７１と開放端７２とを備え、タンク本体１０の周囲に沿って延在しているが、タンク本体１０長手方向略中央部で折り返し、長手方向安全弁２０側の端部と略中央部との間で複数層を形成するように構成されている。ここでは、発火しやすい箇所としてタンク本体１０の長手方向安全弁２０側の端部と略中央部間が想定されている。
【００５４】
このような第４の実施の形態によれば、複数の良熱伝導手段を設ける構成としたので、より広範囲にわたって温度上昇を検出することができるようになる。また、発火しやすい箇所や部品に着目して良熱伝導手段を配置する構成としたので、より効率的に温度上昇を検出し、適切に安全弁２０を作動させることが可能になる。
【００５５】
特に、自動車など車両は、車体のコンパクト化が要求されるため、わずかな収容スペースに構成部品が密接して配設されやすい。そのため、配線、断熱材、シール材などの易燃性の構成部品が発火した場合には、タンク本体１０が過熱するのも時間の問題であるが、上記構成によれば、タンク本体１０周辺に配置された部品の易燃性などを考慮して第１の良熱伝導手段６０を設けているので、タンク本体１０が過熱する可能性のある状態で安全弁２０を確実に作動させることができる。
【００５６】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態にかかる高圧タンクについて図面を参照して説明する。なお、第５の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した部材とほぼ同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
図７は、第５の実施の形態にかかる高圧タンク５を裁断して示す断面図である。図７に示すように、第５の実施の形態にかかる高圧タンク５と、第１の実施の形態にかかる高圧タンク１とが異なる点は、良熱伝導手段９０をボルト締めによってタンク本体１０へ取り付けている点である。
【００５８】
具体的には、第５の実施の形態にかかる高圧タンク５は、タンク本体１０と、タンク本体１０に接続された安全弁２００と、安全弁２００に端部９１が接続された良熱伝導手段９０と、を備えている。
【００５９】
良熱伝導手段９０は、安全弁２００に接続された端部（接続端）９１と、開放端９２と、を備え、端部９１が接続された安全弁２００からタンク本体１０に沿って延在するように形成されている。良熱伝導手段９０の端部９１は、弁本体２３の鍔部２４の端面に配置され、ボルト９３締めによってタンク本体１０へ取り付けられる。
【００６０】
第５の実施の形態によれば、良熱伝導手段９０を弁本体２３の鍔部２４端面に配置し、ボルト締めによってこれを取り付け固定しているので、良熱伝導手段９０を安全弁２００へ容易に接続することができる。
【００６１】
なお、良熱伝導手段９０と安全弁２００との接続構成は、上記第１の実施の形態や第５の実施の形態に示したものに限られず、例えば、良熱伝導手段９０の端部９１を接着などにより弁本体２３の鍔部２４端面に固定することもできる。
【００６２】
［その他の実施の形態］
以上、好適な実施の形態を用いて本発明を説明してきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、１のタンク本体１０に対して１の安全弁２０を設ける場合について例示したが、タンク本体１０のサイズ等によっては、１のタンク本体１０に複数の安全弁２０を設けてもよい。かかる場合には、安全弁２０ごとに良熱伝導手段３０を備える構成としてもよいし、２以上の安全弁２０が１の良熱伝導手段０３を共有する構成としてもよい。
【００６３】
複数の安全弁を備えたタンクに本発明を適用した場合においても、上記実施の形態と同等の作用効果を生じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる高圧タンクの概略平面図である。
【図２】図１に示す安全弁を裁断して示す断面図である。
【図３】図１に示す高圧タンク１の外観斜視図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる高圧タンク２の概略平面図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる高圧タンク３の概略外観図である。
【図６】第４の実施の形態にかかる高圧タンク４の概略外観図である。
【図７】第５の実施の形態にかかる高圧タンク５を裁断して示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  高圧タンク
１０  タンク本体
１１  タンク本体表面
１２  タンク本体内部
２０  安全弁
３０  良熱伝導手段
３１  端部（接続端）
３２  開放端
【図１】
2005315294.tif 000003
【図２】
2005315294.tif 000004
【図３】
2005315294.tif 000005
【図４】
2005315294.tif 000006
【図５】
2005315294.tif 000007
【図６】
2005315294.tif 000008
【図７】
2005315294.tif 000009