(57)【要約】【課題】大型化や固定構造の複雑化によるコストアップを招くことなく、雰囲気温度の上昇に対するより高い安全性が確保されたガスタンクを提供する。【解決手段】内部にガスが充填されるライナー１２を有するガスタンクであって、ライナー１２の外周側に、ライナー１２の融点よりも低い作動温度にて変形してライナー１２に突き刺さって貫通する形状記憶合金からなる複数の作動子２１が、ライナー１２の全体に間隔をあけて設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にガスが充填されるライナーを有するガスタンクであって、
前記ライナーの外周側に、前記ライナーの融点よりも低い作動温度にて変形して前記ライナーを貫通する形状記憶合金からなる複数の作動子が、前記ライナー全体に間隔をあけて設けられているガスタンク。
【請求項２】
前記作動子は、前記ライナーと、前記ライナーの外周を覆う外周層との間に配置されている請求項１に記載のガスタンク。
【請求項３】
前記作動子は、前記ライナーの外周を覆う外周層に、その厚さ方向にわたって埋め込まれ、一端が外周面あるいは外周面近傍に達している請求項１に記載のガスタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素等のガスを充填するガスタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮ガスなどを収容するガスタンクには、雰囲気温度が何らかの理由で異常上昇した際に、溶栓が解けて開放する安全弁を組み付けたものがある。
この種の安全弁を備えたガスタンクとしては、タンク本体の外周に、長手方向に沿って１本の伝熱板を配設し、タンク本体の長手方向における安全弁から離れた箇所にて雰囲気温度の異常上昇が生じたとしても、安全弁に熱を伝達させ、この安全弁を開放させてタンク本体内のガスを放出させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、温度変化で形状を伸縮変化させる形状記憶合金からなる温度作動子を設け、この温度作動子の針によって高温時に放出膜を破り、容器内の媒体を放出する安全装置を備えたタンクも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１５２９４号公報
【特許文献２】特開昭６０−７３２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のようなタンクによれば、雰囲気温度の異常上昇に対して安全弁や安全装置を作動させて内圧の上昇を抑えて安全性を確保することができるが、安全性をより高めるために、特に、安全弁や安全装置から離れた箇所にて生じた雰囲気温度の上昇に対しても十分な安全性を確保する必要がある。
また、特許文献１のような伝熱板を外側に設けたタンクでは、安全弁から離れた箇所での熱を伝熱板によって安全弁に伝達することができるが、タンク本体に対して隙間をあけて配設された伝熱板を有するためタンクの大型化を招き、車両等に搭載する際に搭載スペースが制限され、さらには、タンク本体の外側の伝熱板により車両搭載時の固定構造が複雑化し、コストアップを招いてしまう。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化や固定構造の複雑化によるコストアップを招くことなく、雰囲気温度の上昇に対するより高い安全性が確保されたガスタンクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するため、本発明に係るガスタンクは、内部にガスが充填されるライナーを有するガスタンクであって、前記ライナーの外周側に、前記ライナーの融点よりも低い作動温度にて変形して前記ライナーを貫通する形状記憶合金からなる複数の作動子が、前記ライナー全体に間隔をあけて設けられている。
【０００６】
かかる構成によれば、雰囲気温度の異常上昇が先端側から後端側におけるいずれの箇所にて生じたとしても、作動子が作動温度に達しライナーを貫通する。したがって、ライナー内のガスを外部に放出させて内圧上昇を抑制することができ、安全性を高めることができる。
また、外周面に沿って間隔をあけて伝達板を設ける構造と比較して、小型化及び簡略化を図ることができ、これにより、車両等に搭載する際に、搭載スペースの制限を受けづらくすることができ、また、固定構造の簡略化によるコスト低減を図ることができる。
【０００７】
また、前記作動子は、前記ライナーと、前記ライナーの外周を覆う外周層との間に配置されていても良い。
【０００８】
この構成によれば、作動子が変形してライナーに突き刺さる際に、外周層から反力を得ることができ、ライナーを良好に貫通させることができる。
【０００９】
また、前記作動子は、前記ライナーの外周を覆う外周層に、その厚さ方向にわたって埋め込まれ、一端が外周面あるいは外周面近傍に達していても良い。
【００１０】
この構成によれば、雰囲気温度の異常上昇による作動子の反応の迅速化を図ることができ、しかも、外周層への埋め込みによるアンカー効果で外周層の強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大型化や固定構造の複雑化によるコストアップを招くことなく、雰囲気温度の上昇に対するより高い安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るガスタンクについて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係るガスタンクについて説明する。
図１は、内部に常圧よりも高圧（例えば７０ＭＰａ）の高圧ガス（例えば水素ガス）を充填保管するためのガスタンク１１を示すもので、このガスタンク１１は、合成樹脂製のライナー１２の外周側を、ガラス繊維や炭素繊維などからなる繊維強化樹脂層（外周層）１３によって覆った構成のタンク本体１４を有している。タンク本体１４を構成するライナー１２は、射出成形によって形成された一対のライナー分割体１２ａを互いに突き合わせてレーザ溶着などで接合して一体化したものである。
【００１４】
タンク本体１４の両端には、ライナー１２に形成された口部１５に、口金部材１６が取り付けられており、バルブが取り付け可能な口金部材１６を有する側がバルブ側とされ、その反対側がエンド側とされている。
そして、このバルブ側の口金部材１６には、安全弁１７が組み付けられ、雰囲気温度が何らかの理由で異常上昇した際に、安全弁１７の溶栓が解けて開放し、ガスが外部に放出される。
【００１５】
図２及び図３に示すように、上記のガスタンク１１を構成するライナー１２の外周面側には、繊維強化樹脂層１３の内周面側に位置する複数の形状記憶合金からなる作動子２１が、ライナー１２の全体に互いに間隔をあけて設けられている。これら作動子２１は、常温にて平面形状をなしており、所定の作動温度に加熱されることにより形状が変化し、ライナー１２側へ突出する。なお、この作動子２１の形状が変化する作動温度は、ライナー１２の融点よりも低い温度（例えば約１００℃）とされている。
【００１６】
上記構造のガスタンク１１において、例えば、火炎などによってバルブ側の口金部材１６に設けた安全弁１７の周囲の雰囲気温度が異常上昇すると、安全弁１７の溶栓の可溶合金が軟化溶融することにより、タンク本体１４内が外部に連通される。その結果、タンク本体１４内のガスが外部に放出され、タンク本体１４の内圧上昇が抑制される。
【００１７】
また、このガスタンク１１では、例えば、エンド側にて温度上昇が生じると、バルブ側に設けた安全弁１７の周囲の雰囲気温度の上昇が遅れる。しかし、この場合、ガスタンク１１では、エンド側での温度が、ライナー１２と繊維強化樹脂層１３との間に設けられた形状記憶合金からなる作動子２１の作動温度に達すると、図４に示すように、この形状記憶合金からなる作動子２１の形状がライナー１２側へ突出するように変化してライナー１２に突き刺さり、ライナー１２を貫通する。
【００１８】
すると、内部のガスが各作動子２１によって形成されたライナー１２の孔部からライナー１２と繊維強化樹脂層１３との間に流出し、図５の矢線で示すように、口金部材１６と繊維強化樹脂層１３との隙間あるいは繊維強化樹脂層１３を介して外部に放出され、その結果、タンク本体１４の内圧上昇が抑制される。
【００１９】
上記のガスタンク１１を製造する場合は、一対のライナー分割体１２ａを互いに突き合わせて接合したライナー１２の外周面全体に、形状記憶合金からなる作動子２１を貼り付ける。そして、この作動子２１を貼り付けたライナー１２に、エポキシ樹脂を含浸させたガラス繊維や炭素繊維をフィラメントワインディング（ＦＷ）法によって巻き付けて加熱硬化させて繊維強化樹脂層１３とする。その後、口金部材１６に安全弁１７を取り付ける。繊維強化樹脂層１３に含有させるエポキシ樹脂としては、作動子２１の作動温度よりも低い温度にて硬化するものを用いる。
【００２０】
なお、作動子２１は、射出成形によってライナー分割体１２ａを成形する際に、同時に外周面に貼り付けることも可能である。
また、作動子２１の貼り付け位置及び貼り付け数量は、ガスタンク１１の大きさ、内圧あるいは環境等に応じて適宜決定する。
【００２１】
このように、上記第１実施形態に係るガスタンク１１によれば、ライナー１２の融点よりも低い所定の作動温度にて形状を変化させてライナー１２に突き刺さる形状記憶合金からなる複数の作動子２１をライナー１２の全体に間隔をあけて設けた構造であるので、雰囲気温度の異常上昇が先端側から後端側におけるいずれの箇所にて生じたとしても、作動子２１が作動温度に達しライナー１２を貫通する。したがって、ライナー１２内のガスを、ライナー１２と繊維強化樹脂層１３との隙間を介して外部に放出させて内圧上昇を抑制することができ、安全性を高めることができる。
【００２２】
また、タンク本体１４の外周面に沿って間隔をあけて伝達板を設ける構造と比較して、小型化及び簡略化を図ることができ、これにより、車両等に搭載する際に、搭載スペースの制限を受けづらくすることができ、また、固定構造の簡略化によるコスト低減を図ることができる。
【００２３】
特に、作動子２１がライナー１２と繊維強化樹脂層１３との間に配置され、作動子２１のライナー１２と反対側に繊維強化樹脂層１３があるので、作動子２１が変形して、ライナー１２に突き刺さる際に、繊維強化樹脂層１３から反力を得ることができ、ライナー１２を良好に貫通させることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るガスタンクについて、第１実施形態との相違部分を中心に説明する。
第２実施形態に係るガスタンク１１では、図６に示すように、繊維強化樹脂層１３に、その厚さ方向にわたって複数の形状記憶合金からなる作動子４１が、ライナー１２の全体に、互いに間隔をあけて埋め込まれている。これら作動子４１は、常温にて棒状をなしており、所定の作動温度に加熱されることにより形状が変化し、ライナー１２側へ突出する。なお、この作動子２１の形状が変化する作動温度も、ライナー１２の融点よりも低い温度（例えば１００℃程度）とされている。
これら作動子４１は、繊維強化樹脂層１３の成形時に、この繊維強化樹脂層１３に差し込まれたもので、その一端は、タンク本体１４の外周面あるいはその近傍に達している。
【００２５】
そして、上記の作動子４１を有するガスタンク１１において、バルブ側の口金部材１６に設けた安全弁１７の周囲の雰囲気温度が異常上昇すると、安全弁１７の溶栓の可溶合金が軟化溶融することにより、タンク本体１４内が外部に連通される。その結果、タンク本体１４内のガスが外部に放出され、タンク本体１４の内圧上昇が抑制される。
【００２６】
また、ガスタンク１１のエンド側での温度が、繊維強化樹脂層１３に埋め込まれた形状記憶合金からなる作動子４１の作動温度に達すると、図７に示すように、この形状記憶合金からなる作動子４１の形状がライナー１２側へ突出するように変化してライナー１２に突き刺さり、ライナー１２を貫通する。
【００２７】
すると、内部のガスが各作動子４１によって形成されたライナー１２の孔部からライナー１２と繊維強化樹脂層１３との間に流出し、口金部材１６と繊維強化樹脂層１３との隙間あるいは繊維強化樹脂層１３を介して外部に放出され、その結果、タンク本体１４の内圧上昇が抑制される。
【００２８】
このように、上記第２実施形態によれば、ライナー１２の融点よりも低い所定の作動温度にて形状を変化させてライナー１２に突き刺さる形状記憶合金からなる複数の作動子４１をライナー１２の全体に間隔をあけ設けた構造であるので、雰囲気温度の異常上昇が先端側から後端側におけるいずれの箇所にて生じたとしても、作動子４１が作動温度に達しライナー１２を貫通する。したがって、ライナー１２内のガスを、ライナー１２と繊維強化樹脂層１３との隙間を介して外部に放出させて内圧上昇を抑制することができ、安全性を高めることができる。
【００２９】
また、タンク本体１４の外周面に沿って間隔をあけて伝達板を設ける構造と比較して、小型化及び簡略化を図ることができ、これにより、車両等に搭載する際に、搭載スペースの制限を受けづらくすることができ、また、固定構造の簡略化によるコスト低減を図ることができる。
【００３０】
特に、作動子４１が繊維強化樹脂層１３の厚さ方向にわたって埋め込まれ、その一端が、タンク本体１４の外周面あるいは外周面近傍に達しているので、雰囲気温度の異常上昇による作動子４１の反応の迅速化を図ることができ、しかも、繊維強化樹脂層１３への埋め込みによるアンカー効果で繊維強化樹脂層１３の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ガスタンクの全体構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態のガスタンクの断面構造を説明する一部の断面図である。
【図３】ガスタンクの内部構造を説明するライナーの側面図である。
【図４】作動子の形状の変化を示す一部の断面図である。
【図５】ガスタンクの雰囲気温度上昇時における状態を示す断面図である。
【図６】第２実施形態のガスタンクの断面構造を説明する一部の断面図である。
【図７】作動子の形状の変化を示す一部の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１…ガスタンク、１２…ライナー、１３…繊維強化樹脂層（外周層）、２１，４１…作動子。
【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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