(57)【要約】【課題】ガスが繰り返し充填放出されることによる疲労破壊に起因するバーストを未然に防ぐことが可能な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と、ライナー１２の口部に取り付けられた口金部材１６Ｂとを有するガスタンク１１であって、口金部材１６Ｂは、所定回数のガス充填放出に伴う圧力負荷による疲労で亀裂を生じて内部のガスを流出させる弱部２３と、この弱部２３の外側に配設された圧力感知器３１とを備え、弱部２３と圧力感知器３１との間に、気密状態の圧力感知室Ｓが形成されている。【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と、前記ライナーの口部に取り付けられた口金部材とを有するガスタンクであって、
前記口金部材は、所定回数のガス充填放出に伴う圧力負荷による疲労で亀裂を生じて内部のガスを流出させる弱部を有し、  前記弱部とその外側に配設された圧力感知器との間に、気密状態の圧力感知室が形成されてなるガスタンク。
【請求項２】
前記弱部は、その外面及び内面の少なくとも一方に、切込部が形成されている請求項１に記載のガスタンク。
【請求項３】
前記圧力感知器からの信号に基づいて警報を発する警報手段を備えた請求項１または請求項２に記載のガスタンク。
【請求項４】
前記圧力感知器からの信号に基づいてガスの充填を停止させる制御手段を備えた請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタンク。
【請求項５】
前記制御手段は、ガスの充填手段の駆動を停止させる請求項４に記載のガスタンク。
【請求項６】
前記制御手段は、ガスの充填経路の開閉弁を閉鎖させる請求項４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、水素等のガスを常温よりも高圧にて充填するガスタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂ライナーを有する高圧ガスタンクは、ライナーの疲労強度が高いため、ガスの充填・放出による繰り返し疲労に強いタンクであるが、内圧の異常上昇やガスの充填・放出が規定回数を超えて使用されると、バーストに至ることがある。
このため、タンクの過圧時に、内部のガスをリークさせて内圧の異常上昇を抑制するダイアフラムを備えたタンクがある（例えば、特許文献１参照）。また、タンクの過圧時に亀裂が入る切込部をタンク自体に設け、内部のガスをリークさせて内圧の異常上昇を抑制するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−９４１３１号公報
【特許文献２】特開昭５５−１４９４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、上記の技術では、タンクの過圧時に内部のガスをリークさせて内圧の異常上昇を抑制することができる。しかし、樹脂ライナー製タンクにおいては、ガスの充填・放出に伴い発生する圧力負荷に対するライナーの疲労強度がライナーの外側に巻き付けられたＣＦＲＰ層の疲労強度よりも高いため、タンクへのガスの充填・放出が規定回数を超えてもなお継続して行われた場合には、ＣＦＲＰ層の方が先に疲労してバーストに至ることがある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガスが繰り返し充填放出されることによる疲労破壊に起因するバーストを未然に防ぐことが可能な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と、前記ライナーの口部に取り付けられた口金部材とを有するガスタンクであって、前記口金部材は、所定回数のガス充填放出に伴う圧力負荷による疲労で亀裂を生じて内部のガスを流出させる弱部を有し、前記弱部とその外側に配設された圧力感知器との間に、気密状態の圧力感知室が形成されてなる。
【０００６】
この構成のガスタンクによれば、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた後にガスの充填が行われると、弱部にて疲労による亀裂が生じ、内部のガスが圧力感知室内に流れ出し、圧力感知室内の圧力が上昇する。したがって、圧力感知器の信号に基づいて、疲労破壊の発生時期を把握（予測）することができる。これにより、その後のガス充填を停止および禁止させることができる。
【０００７】
また、前記弱部は、その外面及び内面の少なくとも一方に、切込部が形成されていても良い。
【０００８】
この構成によれば、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた後にガスの充填が行われた場合には、弱部の切込部にて円滑に亀裂を生じさせ、ガスを圧力感知室へ流出させることができる。
【０００９】
また、前記圧力感知器からの信号に基づいて警報を発する警報手段を備えていても良い。
【００１０】
この構成によれば、警報手段が発する警報によって、疲労破壊の発生時期を容易に認識（予測）することができる。
【００１１】
また、前記圧力感知器からの信号に基づいてガスの充填を停止させる制御手段を備えていても良い。
【００１２】
この構成によれば、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた後にガスの充填が行われた場合には、制御手段によってガスの充填を停止させることができる。
【００１３】
また、前記制御手段は、ガスの充填手段の駆動を停止させるものでも良い。
【００１４】
この構成によれば、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた後にガスの充填が行われた場合には、制御手段が充填手段の駆動を停止させることにより、容易にガスの充填を停止させることができる。
【００１５】
また、前記制御手段は、ガスの充填経路の開閉弁を閉鎖させるものでも良い。
【００１６】
この構成によれば、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた後にガスの充填が行われた場合には、制御手段がガスの充填経路の開閉弁を閉鎖することにより、容易にガスの充填を停止させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ガスが繰り返し充填放出されることによる疲労破壊に起因するバーストを未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、内部に常温よりも高圧（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、当該ライナー１２よりも疲労強度の低いガラス繊維や炭素繊維などからなる繊維強化樹脂層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、射出成形によって成形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。
【００２０】
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１６Ａ，１６Ｂ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１６Ａを有する側がバルブ側とされ、その反対側の口金部材１６Ｂ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１６Ａには、開閉弁１７が組み付けられている。なお、この開閉弁１７としては、雰囲気温度が何らかの理由で異常上昇した際に、溶栓が解けて開放し、ガスが外部に放出される安全弁であることが好ましい。
【００２１】
図２に示すように、エンド側の口金部材１６Ｂは、タンク本体１４の内部側に形成された内方凹部２１と、タンク本体１４の外部側に形成された外方凹部２２とを有している。そして、これら内方凹部２１及び外方凹部２２のそれぞれの底部を形成する部分が、肉厚の薄いヒューズ板部（弱部）２３とされており、このヒューズ板部２３には、その外面に、切込部２４が形成されている。
【００２２】
また、このヒューズ板部２３を有する口金部材１６Ｂには、その外方凹部２２に、圧力感知器３１がはめ込まれており、図示略のＯリングによってシールされている。これにより、ヒューズ板部２３の外方には、圧力感知器３１が配置され、外方凹部２２と圧力感知器３１とによって密閉された圧力感知室Ｓが形成されている。
【００２３】
圧力感知器３１は、圧力感知室Ｓ内の圧力を感知するもので、圧力感知室Ｓ内の圧力が所定値となると、信号線３１ａを介して図示略の警報手段へ信号を送信する。そして、警報手段は、圧力感知器３１から信号を受信すると、音声あるいは表示によって警報を発する。
【００２４】
なお、口金部材１６Ｂは、例えば、アルミニウムなどの金属材料から形成されており、そのヒューズ板部２３は、機械加工あるいは鋳造成形によって所定深さの切込部２４を有する所定の厚さに形成される。
【００２５】
上記のガスタンク１１では、開閉弁１７側からタンク本体１４内へのガスの充填及びタンク本体１４外へのガスの放出が繰り返し行われる。そして、ガスの充填放出に伴いタンク本体１４に作用する圧力負荷の作用回数が規定回数を超えたにもかかわらず、さらにガス充填が実施されると、図３に示すようにタンク本体１４内の圧力が上昇したときに、図４に示すように強度が弱くされている切込部２４の形成箇所に表裏にわたって亀裂Ｃが生じ、タンク本体１４内のガスが切込部２４に生じた亀裂Ｃを徐々に通過し、外方凹部２２と圧力感知器３１とから形成された圧力感知室Ｓ内に流れ出す。
【００２６】
そして、圧力感知室Ｓ内の圧力が所定値となると、圧力感知器３１から警報手段へ信号が送信され、警報手段から警報が発せられる。
したがって、ガスタンク１１へのガスの充填作業を行っている作業者は、警報手段からの警報によって、ガスタンク１１へのガスの充填放出回数が規定回数を超えていると判断し、ガスの充填を停止する。
【００２７】
上記のガスタンク１１を製造する場合は、まず、一対のライナー分割体１２ａを互いに突き合わせて接合してライナー１２を形成する。次いで、ライナー１２の外周に、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。
【００２８】
ここで、ライナー１２は、剛性が低い合成樹脂製であるため、フィラメントワインディング法によって繊維を巻き付ける際には、図５（a）に示すように、それぞれの口金部材１６Ａ，１６Ｂに支持棒５１Ａ，５１Ｂを接続して支持する。
なお、図５（ｂ）に示すように、一方の支持棒５１Ａを、バルブ側の口金部材１６Ａに通してエンド側の口金部材１６Ｂの内方凹部２１に嵌合させ、他方の支持棒５１Ｂをエンド側の口金部材１６Ｂの外方凹部２２に嵌合させて支持しても良い。つまり、エンド側の口金部材１６Ｂは、ライナー１２への繊維の巻き付け時における冶具として用いることができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態に係るガスタンク１１によれば、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた状態でさらにガス充填を行った場合には、ヒューズ板部２３にて亀裂Ｃが生じ、内部のガスが圧力感知室Ｓ内に流れ出し、圧力感知室Ｓ内の圧力が上昇する。したがって、圧力感知器３１の信号に基づいて、ライナー１２よりも疲労強度の低い繊維強化樹脂層１３の疲労破壊時期を把握（予測）することができる。これにより、その後のガスの充填を止めると共に、当該ガスタンク１１への充填を禁止することができる。
【００３０】
また、実施形態では、ヒューズ板部２３の外面に切込部２４が形成されているので、ヒューズ板部２３の切込部２４にて円滑に亀裂Ｃを生じさせ、ガスを圧力感知室３１へ流出させることができる。
また、圧力感知器３１からの信号に基づいて警報を発する警報手段を備えることにより、警報手段が発する警報によって、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた状態であることを容易に認識することができる。
【００３１】
なお、切込部２４は、ヒューズ板部２３の内面に形成しても良く、また、内面及び外面にそれぞれ形成しても良い。
【００３２】
また、上記実施形態では、圧力感知器３１からの信号を受信した警報手段が、内圧が過圧状態であることを警報として発するように構成したが、圧力感知器３１からの信号に基づいて、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた状態であると判定し、開閉弁１７の遮断あるいはガス充填手段の停止を行う制御手段を設けたシステムとしても良い。
このようにすると、圧力感知器３１からの信号に基づいて制御手段によってガスの充填が停止されるので、ガスの充填放出回数が規定回数を超えた状態でのガスの充填を容易に停止させることができ、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ガスタンクの全体構造を示す断面図である。
【図２】ガスタンクのエンド側の口金部材の断面図である。
【図３】ガスタンク内の圧力上昇を示す概略断面図である。
【図４】ガスタンクのエンド側の口金部材の断面図である。
【図５】ガスタンクの製造工程の一部を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１…ガスタンク、１２…ライナー、１６Ｂ…口金部材、１７…開閉弁、２３…ヒューズ板部（弱部）、２４…切込部、３１…圧力感知器、Ｓ…圧力感知室。
【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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