(57)【要約】【課題】高圧タンクに衝撃力が加わった場合でも、簡易な構造によりタンク本体にかかる衝撃力を抑制することができる高圧タンクを提供する。【解決手段】タンク本体に対してタンク被覆部材が相対移動するための回転手段を備えることにより、高圧タンクに衝撃力が加わった場合でも、簡易な構造によりタンク本体にかかる衝撃力を抑制することができる高圧タンクである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを貯蔵するタンク本体と、
前記タンク本体の少なくとも一部を覆うタンク被覆部材と、
前記タンク本体に対して前記タンク被覆部材が相対的に回転移動するための回転手段と、
を備えることを特徴とする高圧タンク。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧タンクであって、
前記回転手段は、前記タンク本体と前記タンク被覆部材との間に介在し、タンク被覆部材内面及びタンク本体外面の少なくとも一方の面の少なくとも一部に形成された潤滑材を含む潤滑層を有することを特徴とする高圧タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクに関し、特に、水素ガスや天然ガス等の燃料ガスを高圧で貯蔵する高圧タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池自動車や天然ガス自動車等には、燃料ガスとしての水素ガスや天然ガス等を貯蔵する高圧タンクが搭載される。高圧タンクは、例えば、燃料ガスに直接接触する金属製のライナ（内層）と、このライナの外周面に積層された繊維強化樹脂製の繊維強化樹脂層（外層）とから構成されている。また、軽量化を図るために例えば樹脂製のライナを用いた高圧タンクも知られている。
【０００３】
このような高圧タンクは例えば、略円筒状のタンク本体を横向き水平姿勢にした状態で車体の後方下部等に搭載される。何らかの理由により、燃料電池自動車に搭載されている高圧タンクに極めて大きな衝撃が加わった場合に、その衝撃力を抑制する技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、強度を有する容器の内部に、同容器の内壁面に対して適当な隔離距離を設けて高圧タンクを固定し、同容器がある規定値以上の衝撃を受けた場合に同固定部が切断されるような構造又は強度とし、容器の内壁面を、高圧タンクが規定値以上の衝撃を受けて固定部が切断した後、高圧タンクが同内壁面に衝突して減衰振動を起こす構造とした燃料電池自動車の水素タンク支持装置が記載されている。これにより、燃料電池自動車に搭載されている高圧タンクにきわめて大きな衝撃が加わった場合においても、高圧タンクの破損、破壊を確実に防止することができるとしている。
【０００５】
また、特許文献２には、高圧ガスを収容する高圧タンクを、伸縮可能な拘束部材を介してタンクバンドにより固定するとともに、このタンクバンドを、車体の床下に弾性支持部材を介して配置するタンクフレームに固定し、高圧タンクと、この高圧タンクから高圧ガスの供給を受けかつ車体に固定される高圧ガス使用部とを、フレキシブルメタルホースで連結した高圧タンク取付構造が記載されている。これにより、高圧タンクとこれを支持するフレームとの間の拘束力を確保するとともに、高圧タンクに接続する高圧配管を、高圧タンクと高圧タンク以外の部品との相対移動に対応できるようにすることができるとしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９７７２４号公報
【特許文献２】特開２００５−７５２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法では、高コスト、水素リーク等の問題点がある。
【０００８】
また、特許文献２の方法では、フレキシブルメタルホースは強度とフレキシビリティとに背反があり、要求仕様が厳しいため困難であるという問題点がある。
【０００９】
本発明は、高圧タンクに衝撃力が加わった場合でも、簡易な構造によりタンク本体にかかる衝撃力を抑制することができる高圧タンクである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ガスを貯蔵するタンク本体と、前記タンク本体の少なくとも一部を覆うタンク被覆部材と、前記タンク本体に対して前記タンク被覆部材が相対的に回転移動するための回転手段と、を備える高圧タンクである。
【００１１】
また、前記高圧タンクにおいて、前記回転手段は、前記タンク本体と前記タンク被覆部材との間に介在し、タンク被覆部材内面及びタンク本体外面の少なくとも一方の面の少なくとも一部に形成された潤滑材を含む潤滑層を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、タンク本体に対してタンク被覆部材が相対的に回転移動するための回転手段を備えることにより、高圧タンクに衝撃力が加わった場合でも、簡易な構造によりタンク本体にかかる衝撃力を抑制することができる高圧タンクである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の実施形態に係る高圧タンクの一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。図１（ａ）は高圧タンクの概略側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。高圧タンク１は、ガスを貯蔵するタンク本体１０と、タンク本体１０の少なくとも一部を覆うタンク被覆部材１２と、タンク本体１０に対してタンク被覆部材１２が相対移動するための回転手段としての板状部材１４とを備える。
【００１５】
通常、衝撃物による高圧タンクへの衝撃（応力）は一方向から来ることが多く、衝撃物と高圧タンクとの接触部分の面積が小さい。また、その衝撃物と高圧タンク表面との間の摩擦抵抗が大きく、特に衝撃力の方向が高圧タンクの中心軸２０の方向に向かっているとき、高圧タンクが損傷を受ける可能性がある。
【００１６】
そこで、本実施形態に係る図１の高圧タンク１において、タンク被覆部材１２及び回転手段としての板状部材１４を備えることにより、図２に示すように、高圧タンク１に衝撃物１６による衝撃力が加わったときにタンク本体１０に対してタンク被覆部材１２が相対的に回転移動するため、例えば、衝撃力がタンク本体１０の中心軸２０に向かっている場合でも、衝撃力の方向をタンクの中心軸２０方向からずらすことができる。また、衝撃物１６と高圧タンク１との摩擦抵抗を減らすことができる。このため、タンク本体１０への衝撃力を抑制することができる。
【００１７】
タンク被覆部材１２を構成する材料としては、衝撃物による衝撃力に耐えうる強度を有するものであれば良く特に制限はないが、例えば、ＳＵＳ、鉄、アルミニウム等の金属；アルミナ、ジルコニア等のセラミックス；エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂等の材料が挙げられる。
【００１８】
回転手段としては、タンク本体１０に対してタンク被覆部材１２が相対的に回転移動することができればよく特に制限はないが、タンク本体１０とタンク被覆部材１２との間に介在することが好ましい。例えば図１に示すような複数の板状部材１４を羽根として有する風車構造が挙げられる。この風車構造において、タンク本体１０の軸方向に沿って、タンク被覆部材１２の内面からタンク本体１０外面に対して斜め方向に突出する複数の板状部材１４を備えることにより、高圧タンク１に衝撃力が加わった場合にタンク本体１０に対してタンク被覆部材１２が相対的に回転移動することができる。タンク本体１０外面に対して板状部材１４が斜め方向に突出しているため、タンク本体１０外面と板状部材１４との間の摩擦抵抗を低減することができる。また、板状部材１４は、タンク本体１０の外面からタンク被覆部材１２内面に対して斜め方向に突出していてもよい。風車構造は、タンク本体１０に対してタンク被覆部材１２が一方向に相対的に回転移動するものであることが好ましい。
【００１９】
風車構造の板状部材１４を構成する材料としては、特に制限はないが、上記タンク被覆部材１２を構成する材料が挙げられ、その中でも高い靱性値を有するものが好ましい。
【００２０】
また、図３に示すように、回転手段として、タンク被覆部材１２の内面及びタンク本体１０の外面の少なくとも一方の面の少なくとも一部に潤滑材を含む潤滑層１８を有することが好ましい。図３の例では、タンク被覆部材１２の内面に板状部材１４が形成されているため、タンク本体１０の外面の少なくとも一部に潤滑層１８を有する。潤滑層１８を有することにより、タンク本体１０外面と板状部材１４との間の摩擦抵抗をさらに低減することができる。よって、高圧タンク１に衝撃物による衝撃力が加わった場合に、タンク本体１０に対してタンク被覆部材１２が相対移動しやすくなり、高圧タンク１と衝撃物との間の摩擦抵抗を減らすことができる。なお、タンク本体１０の外面に板状部材１４が形成されている場合は、タンク被覆部材１２の内面の少なくとも一部に潤滑層１８を有していてもよい。
【００２１】
潤滑材としては、タンク本体１０外面あるいはタンク被覆部材１２内面と板状部材１４との間の摩擦抵抗を減らすことができれば良く、特に制限はないが、例えば、グリース、ジェル等の材料を用いることができる。例えば、タンク本体１０の外面あるいはタンク被覆部材１２内面の少なくとも一部に潤滑材を塗布、メッキ等を施すことにより潤滑層１８を形成することができる。
【００２２】
タンク被覆部材１２として、図４に示すように、ゴムパッド２２を用い、タンク被覆部材１２とタンク本体１０との間のタンク本体１０外面あるいはタンク被覆部材１２内面の少なくとも一部に、潤滑材を含む潤滑層１８を形成して回転手段としてもよい。潤滑層１８を有することにより、タンク本体１０外面とゴムパッド２２内面との間の摩擦抵抗を低減することができる。高圧タンク１に衝撃力が加わった場合にタンク本体１０に対してゴムパッド２２が相対的に回転移動することにより、高圧タンク１と衝撃物との間の摩擦抵抗を減らすことができる。
【００２３】
ゴムパッドを構成する材料としては、衝撃吸収力を有するものであれば良く特に制限はないが、ウレタン、シリコンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム等の弾性体等が挙げられる。
【００２４】
本実施形態に係る高圧タンク１は、例えば、燃料電池車両に搭載する燃料ガス（水素ガス等）等を貯蔵するためのものであるが、これに限定されない。
【００２５】
高圧タンク１のタンク本体１０は、例えば、ライナ（内層）、繊維強化樹脂層（外層）で構成されている。また、高圧タンク１のタンク本体１０には、ガス充填・放出口等を備えてもよい。
【００２６】
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に収容している。タンク本体１０の形状やサイズは使用目的、仕様等に応じたものを任意に採用することができる。
【００２７】
ライナは、水素ガス等に直接接触する層であり、樹脂材料、金属等で構成されている。ライナを構成する樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、フッ素樹脂等が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やポリウレタン等が挙げられる。ライナを構成する金属としては、アルミ合金等の金属が挙げられる。ライナの肉厚やライナを構成する材料の種類は、ライナに要求される気密性や成形性等に応じて適宜決定することができる。
【００２８】
繊維強化樹脂層は、ライナの外側を覆うように設けられてライナを補強する層であり、強化繊維及びマトリックス樹脂を含んで構成されている。繊維強化樹脂層を構成する強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。また、繊維強化樹脂層を構成するマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、フッ素樹脂等が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やポリウレタン等が挙げられる。
【００２９】
繊維強化樹脂層は、例えば強化繊維の繊維束にマトリックス樹脂溶液を含浸させた状態でライナの外面に巻き付けた後、樹脂を硬化させて形成することができる。
【００３０】
本実施形態に係る高圧タンク１は、例えば、移動体に搭載され、内部に高圧ガスを貯留する高圧タンクである。また、高圧タンク１は、据え置き型の高圧タンクであっても良い。
【００３１】
ここで、移動体としては、二輪の車両、バスや乗用車等の四輪以上の自動車のほか、電車、船舶、航空機、ロボットなどが挙げられる。高圧ガスとしては、圧縮天然ガスや水素ガスなどが挙げられる。
【００３２】
図５は、本実施形態に係る高圧タンク１を燃料電池自動車の車両３０に搭載した概略側面図であり、図６は、高圧タンク１を燃料電池自動車の車両３０に搭載した概略後面図である。両図とも、図１で示した高圧タンク１を簡略化して示している。
【００３３】
乗用車タイプの車両３０は、車体３２のリア部に高圧タンク１を搭載、固定している。車体３２は、ボディフレームを有しており、ボディフレームは、車体３２の下部に配置されたパイプ材からなる一対のサイドメンバー３４ａ，３４ｂを有している。一対のサイドメンバー３４ａ，３４ｂは、互いに車両左右方向に間隙を存して配置されて、車両前後方向に延びている。一対のサイドメンバー３４ａ，３４ｂの左右外側には、前輪３６および後輪３８がそれぞれ配置されている。
【００３４】
なお、図示省略したが、車体３２の例えばフロント部には、燃料電池システムの各種構成機器（たとえば燃料電池）、燃料電池によって発生された電力により車両３０の推進力を生じさせるモータ、車両３０を統括制御するパワーコントロールユニットなどが配置されており、車両３０は燃料電池自動車として機能するようになっている。
【００３５】
高圧タンク１は、その長手方向が車両左右方向に向くように、横向き水平姿勢で車体３２の後方下部に搭載されている。この位置に高圧タンク１を車載することで、車両客室を狭めることを抑制することができ、居住性を確保し易くなる。複数の高圧タンク１を車載する場合には、横向きの高圧タンク１を車両前後方向に並列配置すればよい。
【００３６】
高圧タンク１は、一対のサイドメンバー３４ａ，３４ｂの間に位置しており、図示省略したブラケット等により高圧タンク１の中心軸２０がボディフレームに固定されている。なお、高圧タンク１を台座上に載置して、高圧タンク１または台座をボディフレームに適宜の連結具により固定してもよい。
【００３７】
高圧タンク１の車載位置は、車体３２のリア部のみならず、車体３２のフロント部や床下部であってもよい。もちろん、運転席の下側に高圧タンク１を搭載してもよい。車両３０が乗用車よりも大きいバスなどの場合には、車両上部の前部や中央部に高圧タンク１を搭載し、固定してもよい。この場合も、高圧タンク１を複数としてもよい。また、高圧タンク１の長手方向が車両３０の前後方向に向くように、高圧タンク１を縦置き水平姿勢で車体３２に搭載し、固定してもよい。
【００３８】
このように本実施形態に係る高圧タンク１を搭載した車両３０に、例えば、外部からの衝撃物により高圧タンク１に衝撃力が及んでも、タンク本体に対してタンク被覆部材が相対移動するための回転手段を備えることにより、タンク本体にかかる衝撃力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る高圧タンクの一例を示す概略側面図である。（ｂ）図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高圧タンクに衝撃物による衝撃力が加わったときの様子を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る高圧タンクの他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る高圧タンクの他の例を示す概略断面図であり、高圧タンクに衝撃物による衝撃力が加わったときの様子を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る高圧タンクを燃料電池自動車の車両に搭載した概略側面図である。
【図６】本実施形態に係る高圧タンクを燃料電池自動車の車両に搭載した概略後面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  高圧タンク、１０  タンク本体、１２  タンク被覆部材、１４  板状部材、１６  衝撃物、１８  潤滑層、２０  中心軸、２２  ゴムパッド、３０  車両、３２  車体、３４ａ，３４ｂ  サイドメンバー、３６  前輪、３８  後輪。
【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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