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WO2016189664A1 - 高圧ガス容器 - Google Patents

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WO2016189664A1
WO2016189664A1 PCT/JP2015/065128 JP2015065128W WO2016189664A1 WO 2016189664 A1 WO2016189664 A1 WO 2016189664A1 JP 2015065128 W JP2015065128 W JP 2015065128W WO 2016189664 A1 WO2016189664 A1 WO 2016189664A1
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WO
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pressure gas
gas container
gas
inner layer
outer layer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/065128
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English (en)
French (fr)
Inventor
上原　茂高
真一郎 竹本
内田　浩司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to PCT/JP2015/065128 priority patent/WO2016189664A1/ja
Priority to CA2987106A priority patent/CA2987106C/en
Priority to EP18192009.1A priority patent/EP3447357A1/en
Priority to JP2017520132A priority patent/JP6458865B2/ja
Priority to KR1020177036041A priority patent/KR20180004273A/ko
Priority to EP15893299.6A priority patent/EP3306174B1/en
Priority to CN201580080359.7A priority patent/CN107614961A/zh
Priority to US15/576,504 priority patent/US10415753B2/en
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention provides an inner layer filled with a high-pressure gas, a boss portion for allowing gas to flow in and out of at least one of the inner layers, and a high airflow covering the outer periphery of the inner layer so as to reinforce the inner layer.
  • the present invention relates to a high-pressure gas container having a conductive outer layer.
  • a high-pressure gas container for storing a gas such as hydrogen in a high-pressure state in which an outer layer formed of carbon fiber is wound around an inner layer liner formed of resin or the like for reinforcement or the like It has been known. At one or both ends of the high-pressure gas container, a hollow boss for allowing gas to flow in and out is formed.
  • the storage gas may permeate through the inner layer liner depending on the permeation ability due to factors such as the molecular size of the storage gas component.
  • the gas that has permeated the inner layer liner is blocked by the outer layer having higher gas permeability than the inner layer liner, and stays between the inner layer liner and the outer layer.
  • the inner layer liner may be compressed by the pressure of the staying gas and deform.
  • JP2008-190699A has a fuel gas tank in which a plurality of openings penetrating in the thickness direction are formed in a reinforcing layer (outer layer) having lower gas permeability than the resin layer as an inner layer. Is disclosed. According to this fuel gas tank, the gas staying between the resin layer and the reinforcing layer is released to the outside through the plurality of openings.
  • an object of the present invention is to provide a high-pressure gas container capable of releasing a gas that permeates the inner layer to the outside without causing a decrease in strength of the outer layer.
  • a high-pressure gas container including an inner layer and an outer layer having a lower air permeability than the inner layer, and having a boss portion provided on at least one end of the inner layer.
  • a gas ventilation part for venting gas is formed between the inner layer and the outer layer, and a gas discharge port leading to the gas ventilation part is formed around the boss part.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a high-pressure gas container according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration of a high-pressure gas container according to the second embodiment of the present invention.
  • 2B is a cross-sectional view of the high-pressure gas container taken along line AA in FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a mode in which a gas vent is provided on the inner layer liner in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the configuration of a high-pressure gas container according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of a high-pressure gas container according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of a high-pressure gas container according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a high-pressure gas container according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a configuration of a high-pressure gas container according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the high-pressure gas container along the line BB in FIG. 8A.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a high-pressure gas container according to a first embodiment of the present invention.
  • the high-pressure gas container 100 stores gas in a high pressure state of 35 Mpa or 70 Mpa. Although various kinds of gas can be assumed for the gas, in the present embodiment, hydrogen gas is particularly assumed, and the high-pressure gas container 100 for storing the hydrogen gas is mounted on, for example, a fuel cell vehicle.
  • the high pressure gas container 100 of this embodiment is provided with the inner layer liner 11 as an inner layer with which high pressure gas is filled inside, and the outer layer 12 whose air permeability is lower than the inner layer liner 11.
  • a boss portion 13-1 and a boss portion 13-2 are formed at both end portions 11a-1 and 11a-2 in the longitudinal direction of the inner layer liner 11 (the direction along the X axis in the figure).
  • a gas ventilation portion 14 is formed between the inner layer liner 11 and the outer layer 12 to allow gas passing through the inner layer liner 11 to pass therethrough.
  • gas discharge ports 15-1 and 15-2 communicating with the gas ventilation portion 14 are formed between the boss portions 13-1 and 13-2 and the outer layer 12.
  • the inner layer liner 11 has a substantially cylindrical shape formed of a material having a relatively high gas barrier property such as polyethylene resin or polypropylene resin from the viewpoint of weight reduction. Further, both end portions 11a-1 and 11a-2 of the inner layer liner 11 are provided with outer peripheral surfaces 13a-1 and 13a-2 of the boss portions 13-1 and 13-2 (hereinafter referred to as boss outer peripheral surfaces 13a-1 and 13a-). Are also connected to each other.
  • the connection between the inner layer liner 11 and the boss portions 13-1 and 13-2 is performed by, for example, a method in which the boss portions 13-1 and 13-2 are previously set in a mold for molding the inner layer liner 11 and blow molding is performed. Is done.
  • both end portions 11a-1 and 11a-2 of the inner layer liner 11 are formed in a shape extending toward the connection portions with the boss portions 13-1 and 13-2. Therefore, both end portions 11a-1 and 11a-2 of the inner layer liner 11 are substantially orthogonal to the boss outer peripheral surfaces 13a-1 and 13a-2.
  • the outer layer 12 mainly functions to reinforce the inner layer liner 11 and is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) formed by impregnating a carbon fiber material with a resin such as an epoxy resin.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the outer layer 12 is formed by winding a strip-like carbon fiber material impregnated with a resin around the outer peripheral surface 11c (hereinafter also referred to as the inner peripheral surface 11c) of the inner layer liner 11 using a filament winding method. .
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the gas ventilation part 14 is configured as a cavity formed between the inner layer liner 11 and the outer layer 12.
  • a hollow gas ventilation portion 14 for example, several spacers are arranged on the outer peripheral surface of the inner layer liner 11, and the outer layer with respect to the inner layer liner 11 in a state where this space is arranged.
  • the carbon fiber material which comprises 12 is wound.
  • the spacer can hold the cavity as the gas ventilation part 14 between the inner layer liner 11 and the outer layer 12.
  • the outer layer 12 has open portions 12a-1 and 12a-2 formed at both ends in the longitudinal direction (the direction along the X axis in the figure).
  • the diameters R1 of the open portions 12a-1 and 12a-2 are larger than the outer diameters r1 of the boss portions 13-1 and 13-2, respectively.
  • the boss portions 13-1 and 13-2 having a relatively small outer diameter r1 are aligned with the axial centers of the open portions 12a-1 and 12a-2 having a relatively large diameter R1. It is inserted. Thus, a space is formed between the boss outer peripheral surfaces 13a-1 and 13a-2 and the edges of the open portions 12a-1 and 12a-2.
  • the gap between the boss portions 13-1 and 13-2 and the outer layer 12 is configured as the gas discharge ports 15-1 and 15-2.
  • the gas discharge ports 15-1 and 15-2 are formed on the boss outer peripheral surfaces 13a-1 and 13a-2 and the open portion when the container is viewed from the front, that is, when the high-pressure gas container 100 is viewed along the X-axis direction in the figure. It has a substantially circular shape defined by the edges of 12a-1 and 12a-2.
  • the open portions 12a-1 and 12a-2 may be formed by winding a resin-impregnated carbon fiber material that forms the outer layer 12 and then processing it. However, it is preferable to form the open portions 12a-1 and 12a-2 by previously winding the resin-impregnated carbon fiber material away from the boss portions 13-1 and 13-2. This eliminates the need to process the outer layer 12 to form the open portions 12a-1 and 12a-2.
  • both end portions of the outer layer 12 are substantially orthogonal to the boss outer peripheral surfaces 13a-1, 13a-2, similarly to the both end portions 11a-1, 11a-2 of the inner layer liner 11. ing.
  • the boss portions 13-1 and 13-2 are cylindrical members in which holes 13b-1 and 13b-2 are formed along the axial centers thereof.
  • the boss portions 13-1 and 13-2 are made of a metal material such as stainless steel or aluminum.
  • holes 13b-1 and 13b-2 are formed in both the bosses 13-1 and 13-2, and these are opened.
  • the form of the bosses 13-1, 13-2, particularly the holes 13b-1, 13b-2 is not limited to this.
  • the hole 13b-1 of one boss 13-1 is closed with a predetermined lid member, and the hole 13b-1 of the other boss 13-2 is closed.
  • a main stop valve or a plug valve may be provided.
  • one boss portion 13-1 is hermetically sealed to improve the airtightness in the container, and only the other boss portion 13-2 functions as a gas inflow / outlet port.
  • the boss portions 13-1 and 13-2 are not limited to being provided at both ends of the inner layer liner 11, but may be provided only at one end of the inner layer liner 11, or other than the end portions of the inner layer liner 11. It may be provided in the part.
  • an inner layer liner 11 that is an inner layer filled with high-pressure gas, and boss portions 13-1 and 13- for allowing gas provided at both ends of the inner layer liner 11 to flow in and out. 2 and an outer layer 12 which covers the outer peripheral surface 11c of the inner layer liner 11 and has higher air permeability than the inner layer liner 11 so as to reinforce the inner layer liner 11.
  • gas discharge ports 15-1 and 15-2 are provided between the boss portions 13-1 and 13-2 and the outer layer 12, and permeate from the inner layer liner 11 to the outer layer 12.
  • a gas ventilation portion 14 is formed between the inner layer liner 11 and the outer layer 12 so that the gas is discharged into the atmosphere through the gas discharge ports 15-1 and 15-2.
  • the gas that permeates the inner layer liner 11 is guided by the inner layer liner 11 and the outer layer 12 without passing through the outer layer 12 having a high gas barrier property, and is bossed in the gas ventilation portion 14. It moves toward the part 13-1 or the boss part 13-2 side.
  • the gas that has moved through the gas ventilation portion 14 in this way is a gas discharge port 15-1 (or a gas discharge port 15-2) provided between the boss portions 13-1 and 13-2 and the outer layer 12. Will be released to the outside.
  • the gas can be suitably discharged to the outside without retaining the gas in the gas ventilation portion 14.
  • there is no need for processing that causes a decrease in strength of the outer layer 12 such as providing a plurality of gas discharge openings over the entire outer layer 12 as in the prior art. Therefore, the gas which permeate
  • the open portions 12a-1 and 12a-2 having a diameter R1 larger than the outer diameter r1 of the boss portions 13-1 and 13-2 are formed at both ends of the outer layer 12.
  • the outer layer 12 is constituted by winding a fiber material (resin-impregnated carbon fiber material).
  • the fiber discharge ports 15-1 and 15-2 for releasing the gas to the outside can be formed without forming the open portions 12a-1 and 12a-2 at both ends of the outer layer 12 without special processing. This can be realized by an easy process of winding the material.
  • the open portions 12a-1 and 12a-2 are formed only by not winding the fiber material constituting the outer layer 12 around the boss portions 13-1 and 13-2.
  • the gas discharge ports 15-1 and 15-2 defined by this and the boss portions 13-1 and 13-2 are also easily formed.
  • both end portions 11a-1, 11a-2 of the inner layer liner 11 and the boss outer peripheral surface 13a-1, 13a-2 are substantially orthogonal, and both end portions of the outer layer 12 and the boss outer peripheral surface 13a-1 13a-2 are also substantially orthogonal.
  • the gas in the gas ventilation part 14 moves in the gas ventilation part 14 toward the boss parts 13-1 and 13-2, and extends in the extending direction of the boss outer peripheral surfaces 13a-1 and 13a-2 (FIG. 1). It is guided in the direction along the X axis) and discharged from the gas discharge ports 15-1 and 15-2. Thereby, the gas in the gas ventilation part 14 can be discharged
  • FIG. 2A is a schematic longitudinal sectional view of the high-pressure gas container 100 according to the present embodiment
  • FIG. 2B is a sectional view taken along line AA in FIG. 2A.
  • the gas ventilation part 14 is configured as a layer of a porous resin material that is a porous body.
  • porous resin material for example, a material such as porous polyethylene or porous polyurethane in which a plurality of pores having a diameter of about several ⁇ m to several mm are formed can be used. That is, in these materials, the ventilation function required as the gas ventilation part 14 is ensured by the plurality of holes.
  • boss outer peripheral surfaces 13 a-1 and 13 a-2 are connected to both ends of the gas ventilation portion 14. Therefore, the gas ventilation part 14 will coat
  • the outer layer 12 is wound with the carbon fiber material constituting the outer layer 12 around the outer peripheral surface 14c of the gas ventilation portion 14 in a state of covering the entire inner peripheral surface 11c. Is formed.
  • the gas ventilation part 14 is composed of a porous material as a porous body.
  • tensile_strength (winding force) of the fiber material wound (it comprises the outer layer 12) around the gas ventilation part 14 which is this porous body is gas-ized. It can be supported by the ventilation part 14. That is, the tension loss of the outer layer 12 is prevented.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a mode in which a gas ventilation part is applied to the inner layer liner in the present embodiment.
  • the gas ventilation part 14 as a porous body winds the carbon fiber material P1 around the inner layer outer peripheral surface 11c with a winding number density lower than the winding number density for winding the carbon fiber material P2 constituting the outer layer 12. It is formed by turning.
  • the “winding number density” means the number of the fiber material wound per unit surface area of the winding target such as the inner layer outer peripheral surface 11c.
  • the carbon fiber material P1 constituting the gas ventilation part 14 the same material as the carbon fiber material P2 constituting the outer layer 12 is used. Then, as shown in FIG. 3, the carbon fiber material P1 is wound with a coarser winding number density than the carbon fiber material P2 constituting the outer layer 12. In addition, in the figure, the aspect by which the carbon fiber material P2 which comprises the outer layer 12 is wound is typically shown with the broken line for reference.
  • FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of a main part of the high-pressure gas container 100 of the present embodiment.
  • a gap 16 is formed between the carbon fiber materials P1 wound at a relatively coarse winding number density as described above.
  • the carbon fiber material P1 overlaps in two stages in the container radial direction (Y-axis direction), and the positions of the upper carbon fiber material P1 and the lower carbon fiber material P1 in the container axial direction (X-axis direction) mutually. It is wound so as to be slightly offset. Thereby, the clearance gap 16 will be formed between the carbon fiber materials P1 mutually adjacent in both the upper stage and the lower stage.
  • the number and size of the gaps 16 can be arbitrarily set by adjusting the winding number density of the carbon fiber material P1.
  • the gas that has permeated through the inner layer liner 11 and entered the gas vent 14 moves to the gas discharge port 15-1 or 15-2 through the gap 16 formed between the carbon fiber materials P1 described above. Then, it is released to the outside (see the refraction arrow B in the figure).
  • the outer layer 12 of this embodiment is wound around the inner layer liner 11 from above the roughly wound carbon fiber material P1. Since the outer layer 12 is required to have a high gas barrier property, as described above, the winding number density of the carbon fiber material P2 in the outer layer 12 is higher than the winding number density of the carbon fiber material P1 in the gas ventilation portion 14. ing.
  • the gas ventilation part 14 as a porous body winds the fiber material P1 around the inner layer liner 11 with a winding number density lower than the winding number density for winding the fiber material constituting the outer layer 12. It is formed by turning.
  • the gas ventilation part 14 is formed by winding the fiber material P1 around the inner layer liner 11 so as to form gaps 16 having a number and dimensions that ensure gas permeability.
  • the gas ventilation part 14 as the porous body can be configured by a simple method of winding the fiber material P1 relatively coarsely without using a complicated manufacturing process or a high-cost material.
  • the same carbon fiber material as the fiber material P2 constituting the outer layer 12 is used as the fiber material P1 constituting the gas ventilation portion 14. Therefore, the process of forming the gas ventilation part 14 and the process of forming the outer layer 12 follow the same steps except for the number of times of winding the fiber material.
  • the process of winding the fiber material P1 to form the gas ventilation part 14 can be shifted to the process of winding the fiber material P2 constituting the outer layer 12 as a series of processes, the gas ventilation part 14
  • the manufacturing process of the entire high-pressure gas container 100 configured is further simplified.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a high-pressure gas container according to a fourth embodiment of the present invention, in particular, a schematic vertical sectional view of a main part of the high-pressure gas container 100 of the present embodiment.
  • the gas ventilation part 14 as a porous body is constituted by a hollow fiber membrane.
  • the hollow fiber membrane is a polymer membrane composed of a pipe-like member having a plurality of fine holes (for example, a diameter of 1 ⁇ m or less) formed on the side wall.
  • the gas ventilation portion 14 made of a hollow fiber membrane covers the entire inner peripheral surface 11c as in the case of the second embodiment.
  • the outer layer 12 is formed by being wound around the outer peripheral surface 14c of the gas ventilation portion 14 of the hollow fiber membrane covering the entire area of the inner peripheral surface 11c in this way.
  • the gas ventilation part 14 as a porous body is constituted by a hollow fiber membrane.
  • the micropores formed in the hollow fiber membrane and on the side wall thereof can be used as a path for the gas that permeates the inner layer liner 11 to move to the gas discharge port 15-1 or 15-2. That is, the gas ventilation function in the gas ventilation part 14 can be exhibited more reliably.
  • the hollow fiber membrane can be applied to the inner layer liner 11 by winding using a predetermined winding device or the like. Therefore, such winding of the hollow fiber membrane can be performed using equipment and a method similar to those for winding the carbon fiber material constituting the outer layer 12.
  • the process of winding the hollow fiber membrane constituting the gas ventilation part 14 can be shifted to the process of winding the outer layer 12 as a series of processes, the high-pressure gas container 100 in which the gas ventilation part 14 is configured. The entire manufacturing process will be further simplified.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a high-pressure gas container 100 according to a fifth embodiment of the present invention, and in particular, a schematic vertical sectional view of a main part of the high-pressure gas container 100 of the present embodiment.
  • the gas ventilation part 14 as a porous body is made of a water-repellent resin material.
  • the gas ventilation part 14 made of a water-repellent resin material covers the entire inner layer outer peripheral surface 11c as in the case of the second embodiment.
  • the outer layer 12 is formed by winding the carbon fiber P2 impregnated with the resin around the outer peripheral surface 14c of the gas ventilation portion 14 covering the entire inner peripheral surface 11c.
  • the water-repellent resin material in the present embodiment is a material formed by combining, for example, an e-PTFE film formed by stretching polytetrafluoroethylene (PTFE) and a polyurethane polymer. .
  • This material has fine holes (for example, a diameter of less than 1 ⁇ m) of about 1.4 ⁇ 10 8 pieces / cm 2, for example.
  • the hole is formed with a diameter that allows a liquid resin component or water to pass through while allowing hydrogen assumed as a gas in the present embodiment to pass through.
  • a material is Gore-Tex (registered trademark).
  • the gas ventilation part 14 As a result, in the gas ventilation part 14, the function of moving the gas that has permeated the inner layer liner 11 to the gas discharge port 15-1 or 15-2 is ensured, but liquid such as moisture is blocked. Water repellent function is realized. That is, the gas ventilation part 14 is configured to allow gas to permeate but not liquid.
  • the gas ventilation part 14 is made of a water repellent material. Thereby, while the ventilation function in the gas ventilation part 14 is ensured, it can prevent that the resin impregnated with the outer layer 12, or the water
  • the water-repellent material according to the present embodiment is a material in which a plurality of fine holes having a diameter that blocks gas while allowing gas to pass therethrough is formed. It will block
  • the outer layer 12 is formed by winding the carbon fiber P2 impregnated with the resin around the gas ventilation portion 14, tension is applied to the resin-impregnated carbon fiber during the winding operation, and the carbon fiber P2 is impregnated therein. It is assumed that the liquid resin is squeezed out and heads toward the gas ventilation part 14.
  • the liquid resin moves to the gas ventilation part 14 side in this way, the liquid resin is suitably blocked at the outer peripheral surface 14c of the gas ventilation part 14 by the action of the water repellent material. .
  • the high-pressure gas container 100 when the high-pressure gas container 100 according to the present embodiment is mounted on a fuel cell vehicle, so-called water that jumps during traveling reaches the high-pressure gas container 100 when the vehicle travels in rainy weather or the like. The phenomenon of splash may occur.
  • the configuration according to the above-described embodiment and the operation and effect thereof are particularly effective when the high-pressure gas container 100 is mounted on a fuel cell vehicle.
  • water-repellent material according to the present embodiment is an exemplification, and any other material having a similar water-repellent function can be used in addition to the water-repellent material.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a high-pressure gas container 100 according to a sixth embodiment of the present invention, and in particular, is a schematic vertical sectional view of an essential part of the high-pressure gas container 100 of the present embodiment.
  • the gas ventilation part 14 between the inner layer liner 11 and the outer layer 12 is constituted by a fiber material P1 not impregnated with resin.
  • the fiber material P1 constituting the gas ventilation part 14 is the same type of carbon fiber material as the fiber material P2 constituting the outer layer 12. However, unlike the outer layer 12, the fiber material P1 constituting the gas ventilation part 14 is not impregnated with a liquid resin such as an epoxy resin. That is, in this embodiment, the gas ventilation part 14 is comprised by winding the fiber material P1 which is not impregnated with resin around the inner layer liner 11.
  • the gas ventilation part 14 configured by winding the fiber material P1 not impregnated with the resin has lower airtightness than the outer layer 12 configured by winding the fiber material P2 impregnated with the resin. Become. That is, the gas ventilation portion 14 has higher ventilation performance than the outer layer 12.
  • the outer layer 12 is formed of the fiber material P2 impregnated with the resin
  • the gas ventilation portion 14 is formed of the fiber material P1 not impregnated with the resin.
  • the outer layer 12 and the gas ventilation part 14 are made of the same type of carbon fiber material, although there is a difference in whether or not the resin is impregnated. Therefore, it is sufficient to perform the same manufacturing process (winding operation) in configuring the outer layer 12 and the gas ventilation part 14, so that the manufacturing process can be simplified.
  • the fiber material P1 constituting the gas ventilation part 14 is not impregnated with resin, so that the gas ventilation part 14 is ensured to be air permeable.
  • the winding number density of the fiber material P1 constituting the gas ventilation portion 14 is lower than the winding number density of the fiber material P2 constituting the outer layer 12.
  • the winding number density can be increased to some extent.
  • the winding density of the fiber material P1 is increased to some extent so that a gap is not formed as much as possible between the inner layer liner 11 and the outer layer 12, and the function of supporting the tension of the outer layer 12 is further enhanced. May be.
  • FIG. 8A is a schematic plan view of a high-pressure gas container 100 according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a schematic longitudinal sectional view taken along line BB in FIG. 8A in the vicinity of one boss portion 13 of the high-pressure gas container 100.
  • the branch codes such as “boss parts 13-1, 13-2” used in the first to sixth embodiments are omitted, and the codes such as “boss part 13” are not distinguished from each other. To unify.
  • the basic configuration of the container body composed of the inner layer liner 11, the outer layer 12, and the gas ventilation portion 14 is the same as that of the high-pressure gas container 100 according to the second embodiment.
  • the boss portion 13 has an annular portion 13c at the base end side portion, and a plurality of (8 in the figure) radiate in the circumferential direction of the boss portion 13 on the upper surface of the annular portion 13c. ) Arranged rib portions 13d are provided.
  • the end portion 11d on the boss portion 13 side of the inner layer liner 11 and the end portion 14d on the boss portion 13 side of the gas ventilation portion 14 are in contact with the tip end portion of the rib portion 13d.
  • the outer layer 12 is formed so as to cover a partial region of the upper surface of the rib portion 13d, that is, a region of about 3/4 in this embodiment.
  • a gap is formed between the edge of the open portion 12a of the outer layer 12 (end surface of the outer layer 12) and the boss outer peripheral surface 13a. Further, the gap communicates with the space 20 between the plurality of rib portions 13d.
  • the gas that permeates the inner layer liner 11 and moves to the boss portion 13 side through the gas vent portion 14 is introduced into the space 20 between the plurality of rib portions 13d and communicates therewith. It progresses to the said clearance gap, and will be discharge
  • the ratio of the outer layer 12 covering the upper surface region of the rib portion 13d can be arbitrarily adjusted as long as the open portion 12a is secured.
  • the ratio of the outer layer 12 covering the upper surface region of the rib portion 13d can be 0 to 95% with respect to the entire upper surface region. In particular, it is preferably over 50%.
  • a relatively thick part 13e is formed at the tip side part of the boss part 13.
  • the gas passage region is narrowed by being surrounded by the edge of the open portion 12a of the outer layer 12, the boss outer peripheral surface 13a, and the thick portion 13e.
  • the release of gas from the gas discharge port 15 is promoted by the so-called Venturi effect.
  • the boss portion 13 is formed with rib portions 13d that are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the boss portion 13.
  • the strength around the boss 13 is improved.
  • the rib portions 13d are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the boss portion 13, a space 20 formed between adjacent rib portions 13d in the circumferential direction is part of the gas discharge port 15.
  • the outer layer 12 is formed so as to cover a part of the upper surface region of the rib portion 13d.
  • the outer layer 12 which performs the reinforcing function of the inner layer liner 11 can be extended so as to cover a part of the upper surface region of the rib portion 13d, and the reinforcing function can be exhibited more suitably.
  • the outer layer 12 is formed so as to cover a part of the upper surface region of the rib portion 13d, the space 20 formed between the rib portions 13d is secured without being blocked. (See FIG. 8A). Therefore, while improving the reinforcing function of the inner layer liner 11 as described above, the gas discharge capability at the gas discharge port 15 can be maintained without loss.
  • the case where the outer layer 12 covers the upper surface region of the rib portion 13d has been described.
  • the edge of the open part 12a of the outer layer 12, the boss part side end part 11d of the inner layer liner 11, and the boss part side end part 14d of the gas ventilation part 14 are formed flush with each other.
  • the gap between the edge of the open portion 12a of the outer layer 12 and the outer peripheral surface 13a of the boss increases, and as a result, the area of the gas discharge port 15 increases. Therefore, it is preferable to increase the thickness and the axial direction (X-axis direction) length of the thick portion 13e of the boss portion 13 described above. As a result, even if the area of the gas discharge port 15 itself is increased, the region surrounded by the edge of the open portion 12a, the boss outer peripheral surface 13a, and the thick portion 13e is reduced so that the above-mentioned Venturi effect is preferably exhibited. It can be ensured without impairing the gas release function.
  • the case where the number of the rib portions 13d to be arranged is eight is illustrated and described.
  • the number of the rib portions 13d is not limited to eight, and the gas discharge is not limited. It is possible to adjust appropriately in consideration of the gas discharge performance at the outlet 15 and the height of the reinforcing function by the rib portion 13d. Further, the width of the rib portion 13d can be adjusted.
  • the high-pressure gas container 100 is a container that stores hydrogen gas and is mounted on a fuel cell vehicle, but is not limited thereto, and stores other types of gas. You may make it apply the structure of this invention to the high pressure gas container used for uses other than the high pressure gas container and fuel cell vehicle.
  • the configuration of the gas ventilation part 14 is not limited to the aspect of the first to seventh embodiments.
  • the gas ventilation part 14 may be configured by providing protrusions at predetermined intervals on the outer peripheral surface 11 c of the inner layer liner 11. In this case, while maintaining the tension of the outer layer 12 by the protrusions, the gas ventilation function is ensured by the gaps between the protrusions.
  • the inner layer liner 11 may be molded into a shape that integrally includes the protrusions.
  • the elements of the first to seventh embodiments can be arbitrarily combined within a range that can be assumed by those skilled in the art.

Landscapes

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Abstract

内部に高圧ガスが充填される内層（１１）と、内層の少なくとも一か所に設けられたガスを流出入させるためのボス部（１３－１，１３－２）と，内層を補強するように該内層の外周を覆うとともに内層よりもガスバリア性の高い外層（１２）を備えた高圧ガス容器（１００）であって、ボス部と外層との間にガス放出口（１５－１，１５－２）を設け、内層を透過したガスが前記ガス放出口を通って大気中に放出されるように、内層と外層との間にガス通気部（１４）を形成した高圧ガス容器。

Description

高圧ガス容器
　本発明は、内部に高圧ガスが充填される内層と、内層の少なくとも一か所に設けられたガスを流出入させるためのボス部と、内層を補強するように該内層の外周を覆う高通気性の外層を備えた高圧ガス容器に関する。
　水素等のガスを高圧状態で貯蔵する高圧ガス容器であって、樹脂等で形成された内層ライナに対して、補強等のために炭素繊維で形成された外層を巻回させてなる高圧ガス容器が知られている。この高圧ガス容器の一端又は両端には、ガスを流出入させるための中空のボス部が形成される。
　このような構成の高圧ガス容器においては、貯蔵ガス成分の分子の大きさなどの要因による透過能力に応じて、当該貯蔵ガスが内層ライナを透過することがある。このように内層ライナを透過したガスは、内層ライナよりもガス透過性が高い外層で遮断されて、内層ライナと外層の間に滞留することとなる。
　このように内層ライナと外層の間でガスが滞留し続けていくと、その滞留ガスの圧力により内層ライナが圧迫されて変形することがある。
　このような事態を防止すべく、ＪＰ２００８－１９０６９９Ａには、内層である樹脂層よりもガス透過性が低い補強層（外層）に、その厚さ方向に貫通する複数の開口が形成される燃料ガスタンクが開示されている。この燃料ガスタンクによれば、樹脂層と補強層の間に滞留するガスを上記複数の開口から外部に放出させている。
　ＪＰ２００８－１９０６９９Ａの場合には、滞留ガスを放出させる開口が外層である補強層全体に亘って設けられているため、補強層の強度が低下するという問題が生じる。特に、補強層が炭素繊維などの繊維材に樹脂を含浸させて形成される場合には、上記開口を設けることにより繊維材と樹脂との間の層間剥離を誘発するおそれがあり、補強層の強度低下がより一層懸念される。
　このような従来の課題を解決する為に、本発明は、外層の強度低下を招くことなく内層を透過するガスを外部に放出させることのできる高圧ガス容器の提供を目的とする。
　本発明のある態様によれば、内層と、内層よりも通気性の低い外層と、を備え、内層の少なくとも一方の端部にボス部が設けられた高圧ガス容器が提供される。この高圧ガス容器では、内層と外層との間にガスを通気するガス通気部が形成され、ボス部の周囲にガス通気部に通じるガス放出口が構成される。
図１は、本発明の第１実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図２Ａは、本発明の第２実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図２Ｂは、図２ＡのＡ－Ａ線に沿う高圧ガス容器の断面図である。 図３は、本発明の第３実施形態において内層ライナにガス通気部を施す態様を説明する図である。 図４は、本発明の第３実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図５は、本発明の第４実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図６は、本発明の第５実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図７は、本発明の第６実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図８Ａは、本発明の第７実施形態に係る高圧ガス容器の構成を説明する図である。 図８Ｂは、図８ＡのＢ－Ｂ線に沿う高圧ガス容器の断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
 （第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る高圧ガス容器を説明する概略縦断面図である。この高圧ガス容器１００は、内部に３５Ｍｐａ又は７０Ｍｐａの高圧状態でガスが貯蔵される。当該ガスについては種々の種類のものを想定することができるが、本実施形態では、特に水素ガスが想定され、この水素ガスを貯蔵する高圧ガス容器１００は、例えば燃料電池車両に搭載される。
　そして、本実施形態の高圧ガス容器１００は、内部に高圧ガスが充填される内層としての内層ライナ１１と、内層ライナ１１よりも通気性の低い外層１２と、を備えている。内層ライナ１１の長手方向（図のＸ軸に沿う方向）の両端部１１ａ－１，１１ａ－２には、それぞれボス部１３－１とボス部１３－２が形成されている。また、内層ライナ１１と外層１２の間に、内層ライナ１１を透過するガスを通気させるガス通気部１４が形成されている。特に、本実施形態では、ボス部１３－１、１３－２と外層１２の間にガス通気部１４に連通するガス放出口１５－１、１５－２が形成されている。
　内層ライナ１１は、軽量化の観点から、ポリエチレン樹脂、又はポリプロピレン樹脂等の比較的ガスバリア性の高い材料で形成された略円柱形状を有する。また、内層ライナ１１の両端部１１ａ－１，１１ａ－２には、ボス部１３－１、１３－２の外周面１３ａ－１、１３ａ－２（以下では、ボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２とも記載する）がそれぞれ接続されている。なお、内層ライナ１１とボス部１３－１、１３－２の接続は、例えば内層ライナ１１を成型する金型に予めボス部１３－１、１３－２をセットしてブロー成型を行う等の方法により行われる。
　特に、本実施形態では内層ライナ１１の両端部１１ａ－１、１１ａ－２は、ボス部１３－１、１３－２との接続部分に向かって伸長する形状に形成されている。したがって、内層ライナ１１の両端部１１ａ－１、１１ａ－２は、ボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２に対して略直交する。
　外層１２は、主として内層ライナ１１を補強する機能を果たすものであり、エポキシ樹脂等の樹脂を炭素繊維材に含浸してなる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で構成される。特に、外層１２は、樹脂を含浸した帯状の炭素繊維材を、フィラメントワインディング法を利用して内層ライナ１１の外周面１１ｃ（以下、内層外周面１１ｃとも記載する）に巻き付けることで形成されている。なお、本実施形態では、当該巻き付けの一例として、炭素繊維材の巻き付け角度が比較的大きい、いわゆるハイヘリカル巻きが用いられる。このように構成された外層１２は、内層ライナ１１よりも通気性が低くなる。すなわち、外層１２は、内層ライナ１１よりもガスバリア性が高くなる。
　一方、本実施形態では、ガス通気部１４は、内層ライナ１１と外層１２との間において形成される空洞として構成されている。なお、このような空洞状のガス通気部１４を構成するにあたっては、例えば、内層ライナ１１の外周面にいくつかのスペーサを配置し、このスペースが配置された状態の内層ライナ１１に対して外層１２を構成する炭素繊維材を巻回する。
　これにより、スペーサが内層ライナ１１と外層１２の間にガス通気部１４としての空洞を保持することができる。特に、外層１２を構成するために巻回される炭素繊維材の張力を保つことができるように、内層ライナ１１の外周面に配置するスペーサの数や大きさを調整することが好ましい。
　また、外層１２は、その長手方向（図のＸ軸に沿う方向）の両端部分に、それぞれ開放部１２ａ－１、１２ａ－２が形成されている。開放部１２ａ－１、１２ａ－２の径Ｒ１は、それぞれ、ボス部１３－１、１３－２の外径ｒ１よりも大きい。
　そして、相対的に大きい径Ｒ１を有する開放部１２ａ－１、１２ａ－２に、相対的に小さい外径ｒ１を有するボス部１３－１、１３－２が、それぞれの軸中心を合わせた状態で挿通されている。これにより、ボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２と開放部１２ａ－１、１２ａ－２の縁部との間に空間が形成されている。
　この空間は、図から明らかなようにガス通気部１４に接して連通している。したがって、本実施形態では、このボス部１３－１、１３－２と外層１２の間の隙間がガス放出口１５－１、１５－２として構成される。なお、このガス放出口１５－１、１５－２は、容器正面視、すなわち高圧ガス容器１００を図のＸ軸方向に沿って視ると、ボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２と開放部１２ａ－１、１２ａ－２の縁部により画定される略円環形状を呈している。
　なお、開放部１２ａ－１、１２ａ－２は、外層１２を構成する樹脂含浸炭素繊維材を巻回した後に加工して構成するようにしても良い。しかしながら、予め樹脂含浸炭素繊維材をボス部１３－１、１３－２から離間するように巻回することで、開放部１２ａ－１、１２ａ－２を形成することが好ましい。これにより、開放部１２ａ－１、１２ａ－２を形成するために外層１２に対して加工を行う工程が不要となる。
　さらに、図から理解されるように、外層１２の両端部も、内層ライナ１１の両端部１１ａ－１、１１ａ－２と同様に、ボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２に対して略直交している。
　一方、ボス部１３－１、１３－２は、その軸中心に沿って孔部１３ｂ－１、１３ｂ－２が形成された円筒状部材である。ボス部１３－１、１３－２は、例えばステンレス鋼や、アルミニウム等の金属材料で形成されている。
　なお、図１においては、ボス部１３－１、１３－２の双方において、孔部１３ｂ－１、１３ｂ－２が形成されており、これらが開口している。しかしながら、ボス部１３－１、１３－２、特に孔部１３ｂ－１、１３ｂ－２の形態はこれに限られない。
　例えば、実際に高圧ガス容器１００が使用される状態において、一方のボス部１３－１の孔部１３ｂ－１を所定の蓋部材により閉塞し、他方のボス部１３－２の孔部１３ｂ－１に主止弁や溶栓弁を設けるようにしても良い。この場合、一方のボス部１３－１を密閉状態として容器内の気密性を高めつつ、他方のボス部１３－２のみがガスの流出入口の機能を果たすこととなる。また、ボス部１３－１、１３－２は、内層ライナ１１の両端に設けられることに限定されず、例えば内層ライナ１１の一端にのみ設けられても良く、或いは内層ライナ１１の端部以外の部分に設けられても良い。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、内部に高圧ガスが充填される内層である内層ライナ１１と、内層ライナ１１の両端に設けられたガスを流出入させるためのボス部１３－１、１３－２と、内層ライナ１１を補強するように該内層ライナ１１の外周面１１ｃを覆うとともに内層ライナ１１よりも通気性の高い外層１２を備えている。また、本実施形態の高圧ガス容器１００では、ボス部１３－１、１３－２と外層１２との間にガス放出口１５－１、１５－２を設け、内層ライナ１１から外層１２へ透過したガスがガス放出口１５－１、１５－２を通って大気中に放出されるように、内層ライナ１１と外層１２との間にガス通気部１４が形成されている。
　したがって、本実施形態の高圧ガス容器１００では、内層ライナ１１を透過するガスは、ガスバリア性が高い外層１２を透過せずに、内層ライナ１１と外層１２に誘導されてガス通気部１４内をボス部１３－１又はボス部１３－２側に向かって移動することとなる。そして、このようにガス通気部１４を移動してきたガスは、ボス部１３－１、１３－２と外層１２との間に設けられたガス放出口１５－１（又はガス放出口１５－２）から外部に放出されることとなる。
　これにより、本実施形態の高圧ガス容器１００では、ガス通気部１４内にガスを滞留させることなく、好適に外部に放出させることができる。特に、本実施形態では、従来のように外層１２全体に亘ってガス放出用の開口を複数設けるなどの当該外層１２の強度低下を招く加工を必要としない。したがって、外層１２の強度低下を招くことなく内層ライナ１１を透過するガスを外部に放出させることができる。
　また、本実施形態の高圧ガス容器１００では、外層１２の両端部にボス部１３－１、１３－２の外径ｒ１より大きい径Ｒ１の開放部１２ａ－１、１２ａ－２を形成するように、外層１２を構成する繊維材（樹脂含浸炭素繊維材）を巻回することで構成されることが好ましい。
　これにより、ガスを外部に放出させるガス放出口１５－１、１５－２を特別な加工を行うことなく、外層１２の両端部に開放部１２ａ－１、１２ａ－２を形成するように、繊維材を巻回するという容易なプロセスで実現することができる。
　言い換えれば、ボス部１３－１、１３－２の周辺の領域に外層１２を構成する繊維材を巻回しないようにするだけで、開放部１２ａ－１、１２ａ－２が形成されることとなり、結果としてこれとボス部１３－１、１３－２により画定されるガス放出口１５－１、１５－２も容易に形成されることとなる。
　さらに、本実施形態では、内層ライナ１１の両端部１１ａ－１、１１ａ－２とボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２が略直交しており、外層１２の両端部とボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２も略直交している。
　したがって、ガス通気部１４内のガスは、ガス通気部１４内をボス部１３－１、１３－２側に移動し、ボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２によりその延在方向（図１のＸ軸に沿う方向）に誘導されてガス放出口１５－１、１５－２から放出されることとなる。これにより、ガス通気部１４内のガスを外部へ効果的に排出させることができる。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態においては、先の実施形態において説明した要素と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図２Ａは、本実施形態に係る高圧ガス容器１００の概略縦断面図であり、図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ－Ａ線断面図である。本実施形態では、特に、ガス通気部１４が、多孔体である多孔質樹脂材料の層として構成されている。
　多孔質樹脂材料としては、例えば数μｍ～数ｍｍ程度の径の孔部が複数形成された多孔質ポリエチレンや多孔質ポリウレタン等の材料を用いることができる。すなわち、これら材料では、複数の孔部によりガス通気部１４として必要な通気機能が確保されることとなる。
　さらに、ガス通気部１４の両端部にはボス外周面１３ａ－１、１３ａ－２が接続される。したがって、ガス通気部１４は、内層外周面１１ｃの全域を被覆することとなる。
　そして、本実施形態では、外層１２は、このように内層外周面１１ｃの全域を被覆した状態のガス通気部１４に対して、その外周面１４ｃに外層１２を構成する炭素繊維材が巻回されることで形成される。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、ガス通気部１４は、多孔体としての多孔質材料により構成されている。これにより、ガス通気部１４におけるガス通気性が確保されつつも、この多孔体であるガス通気部１４に対して巻回される（外層１２を構成する）繊維材の張力（巻回力）をガス通気部１４によりサポートすることができる。すなわち、外層１２の張力抜けが防止される。
　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態について説明する。
　図３は、本実施形態において内層ライナにガス通気部を施す態様を説明する図である。
　本実施形態では、多孔体としてのガス通気部１４が、外層１２を構成する炭素繊維材Ｐ２を巻回する巻き数密度よりも低い巻き数密度で、炭素繊維材Ｐ１を内層外周面１１ｃに巻回することで形成される。なお、本実施形態において、「巻き数密度」とは、内層外周面１１ｃ等の巻回対象における単位表面積当りに繊維材が巻回されている数を意味する。
　ガス通気部１４を構成する炭素繊維材Ｐ１としては、外層１２を構成する炭素繊維材Ｐ２と同じ材料が用いられる。そして、図３に示すように、炭素繊維材Ｐ１は、外層１２を構成する炭素繊維材Ｐ２よりも粗い巻き数密度で巻き付けられる。なお、図においては、参考のため、外層１２を構成する炭素繊維材Ｐ２が巻回される態様を破線で模式的に示している。
　一方、図４は、本実施形態の高圧ガス容器１００の要部概略縦断面図である。当図から理解されるように、上述のように相対的に粗い巻き数密度で巻回された炭素繊維材Ｐ１の相互間には、隙間１６が形成されることとなる。
　図においては、炭素繊維材Ｐ１が容器径方向（Ｙ軸方向）において２段に重なり且つ、上段の炭素繊維材Ｐ１と下段の炭素繊維材Ｐ１の容器軸方向（Ｘ軸方向）の位置が相互に若干オフセットするように巻回されている。これにより、上段及び下段の双方において相互に隣接する炭素繊維材Ｐ１の間に隙間１６が形成されることとなる。なお、この隙間１６の数やサイズは、炭素繊維材Ｐ１の巻き数密度を調整する等して任意に設定することができる。
　したがって、内層ライナ１１を透過してガス通気部１４に進入してきたガスは、上述の炭素繊維材Ｐ１相互間に形成された隙間１６を経路として、ガス放出口１５－１又は１５－２に移動し、外部に放出されることとなる（図の屈折矢印Ｂ参照）。
　一方、本実施形態の外層１２は、この粗く巻回された炭素繊維材Ｐ１の上から内層ライナ１１に対して巻回される。なお、外層１２には高いガスバリア性が要求されるため、上述のように、外層１２における炭素繊維材Ｐ２の巻き数密度は、ガス通気部１４の炭素繊維材Ｐ１の巻き数密度よりも高くなっている。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、多孔体としてのガス通気部１４は、外層１２を構成する繊維材を巻回する巻き数密度よりも低い巻き数密度で内層ライナ１１に繊維材Ｐ１を巻回することで形成される。特に、ガス通気部１４は、そのガス通気性が確保される程度の数や寸法の隙間１６が形成されるように、内層ライナ１１に対して繊維材Ｐ１を巻回することにより形成される。
　これにより、多孔体としてのガス通気部１４を、煩雑な製造プロセスや高コストの材料を用いることなく、繊維材Ｐ１を比較的粗く巻回するという簡易な方法で構成することができる。
　特に、本実施形態では、ガス通気部１４を構成する繊維材Ｐ１として、外層１２を構成する繊維材Ｐ２と同一の炭素繊維材料が用いられている。したがって、ガス通気部１４を構成するプロセスと外層１２を構成するプロセスは、繊維材を巻く回数を除いて同等の工程を辿ることとなる。
　したがって、ガス通気部１４を構成するために繊維材Ｐ１を巻回する工程から一連の工程として、外層１２を構成する繊維材Ｐ２を巻回する工程に移ることができるので、ガス通気部１４が構成される高圧ガス容器１００全体の製造プロセスがより簡素化されることとなる。
　（第４実施形態）
　以下、第４実施形態について説明する。
　図５は、本発明の第４実施形態に係る高圧ガス容器の概略構成図、特に本実施形態の高圧ガス容器１００の要部概略縦断面図である。
　図示のように、本実施形態では、多孔体としてのガス通気部１４が中空糸膜により構成されている。ここで、中空糸膜とは、側壁に複数の微細な孔部（例えば１μｍ以下の径）が形成されたパイプ状部材から構成される高分子膜である。
　本実施形態では、図示のように、中空糸膜からなるガス通気部１４が、第２実施形態の場合と同様に、内層外周面１１ｃの全域を被覆する状態となっている。また、外層１２は、このように内層外周面１１ｃの全域を被覆した中空糸膜のガス通気部１４の外周面１４ｃに巻回されて形成されることとなる。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、多孔体としてのガス通気部１４は、中空糸膜により構成される。これにより、中空糸膜の内部及びその側壁に形成された微細孔部を、内層ライナ１１を透過するガスがガス放出口１５－１又は１５－２に移動するための経路とすることができる。すなわち、ガス通気部１４におけるガス通気機能をより確実に発揮させることができる。
　特に、中空糸膜は、所定の巻き付け装置などを用いて巻回により内層ライナ１１に施すことが可能である。したがって、このような中空糸膜の巻回は、外層１２を構成する炭素繊維材を巻回するための設備や方法と同様の設備や方法を用いて実行することが可能である。
　これにより、ガス通気部１４を構成する中空糸膜を巻回する工程から一連の工程として、外層１２を巻回する工程に移ることができるので、ガス通気部１４が構成される高圧ガス容器１００全体の製造プロセスがより簡素化されることとなる。
　（第５実施形態）
　以下、第５実施形態について説明する。
　図６は、本発明の第５実施形態に係る高圧ガス容器１００の概略構成図、特に本実施形態の高圧ガス容器１００の要部概略縦断面図である。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、多孔体としてのガス通気部１４が撥水製樹脂材料により構成されている。具体的に、撥水製樹脂材料により構成されるガス通気部１４が、第２実施形態の場合と同様に、内層外周面１１ｃの全域を被覆する状態となっている。また、外層１２は、このように内層外周面１１ｃの全域を被覆したガス通気部１４の外周面１４ｃに、樹脂を含浸した炭素繊維Ｐ２を巻回することで形成されることとなる。
　本実施形態における撥水製樹脂材料は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を延伸加工して形成されるe-PTFEフィルムと、ポリウレタンポリマーと、を複合化することで形成される材料である。この材料は、例えば１．４×１０8個／ｃｍ2程度の微細な孔部（例えば、径が１μｍ未満）を有している。
　上記孔部は、本実施形態においてガスとして想定される水素を通過させつつも、液体の樹脂成分や水を通過させることができる径に形成されている。このような材料の一例としては、ゴアテックス（登録商標）が挙げられる。
　これにより、ガス通気部１４においては、内層ライナ１１を透過して来たガスを通してガス放出口１５－１又は１５－２に移動させる機能は確保されつつも、水分等の液体は遮断されるという撥水機能が実現されている。すなわち、ガス通気部１４は、ガスは透過させるが液体を透過させないように構成されることとなる。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、ガス通気部１４が、撥水性材料により構成されている。これにより、ガス通気部１４における通気機能は確保されつつも、例えば外層１２で含浸されている樹脂、又は結露等により生じる水分等がガス通気部１４に侵入することを防止することができる。
　特に、本実施形態に係る撥水性材料は、ガスを通過させる一方で液体を遮断する大きさの径を有する微細な孔部が複数形成された材料であるので、上述の樹脂や水分の侵入が遮断されて、当該孔部の目詰まりが防止されることとなる。このように、孔部の目詰まりが防止されることで、ガスを通過させるというガス通気部１４本来の機能を損なうことなく、確実に発揮させることができる。
　特に、本実施形態においては、樹脂を含浸した炭素繊維Ｐ２をガス通気部１４に巻回することで外層１２を形成するので、巻回作業時に樹脂含浸炭素繊維に張力がかかり、これに含浸している液体樹脂が搾り出されてガス通気部１４側に向かうことが想定される。
　しかしながら、このようにガス通気部１４側に液体樹脂が移動してきたとしても、上記撥水性材料の作用により当該液体樹脂がガス通気部１４の外周面１４ｃの部分で好適に遮断されることとなる。
　さらに、本実施形態に係る高圧ガス容器１００が燃料電池車両に搭載される場合には、当該車両が雨天時等に走行することで、走行中に跳ねた水分が高圧ガス容器１００に到達するいわゆるスプラッシュという現象が生じることがある。
　したがって、高圧ガス容器１００が燃料電池車両に搭載される場合には、特に、水分がガス通気部１４内に侵入することを防止する要求が高くなる。結果として、上述の本実施形態に係る構成及びその作用効果は、高圧ガス容器１００を燃料電池車両に搭載する場合に特に有効なものとなる。
　なお、本実施形態に係る上記撥水性材料は例示であり、当該撥水性材料以外にも、同様の撥水機能を奏する他の任意の材料を用いることができる。
　（第６実施形態）
　以下、第６実施形態について説明する。
　図７は、本発明の第６実施形態に係る高圧ガス容器１００の概略構成図、特に本実施形態の高圧ガス容器１００の要部概略縦断面図である。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、内層ライナ１１と外層１２の間のガス通気部１４が、樹脂が含浸されていない繊維材Ｐ１により構成されている。
　具体的に、ガス通気部１４を構成する繊維材Ｐ１は、外層１２を構成する繊維材Ｐ２と同じ種類の炭素繊維材である。しかし、ガス通気部１４を構成する繊維材Ｐ１は、外層１２とは異なりエポキシ樹脂等の液体樹脂が含浸されていない。すなわち、本実施形態では、樹脂を含浸しない繊維材Ｐ１を内層ライナ１１に巻回することでガス通気部１４が構成される。
　このように樹脂が含浸されていない繊維材Ｐ１を巻回して構成されたガス通気部１４は、樹脂が含浸された繊維材Ｐ２を巻回して構成された外層１２と比較して気密性が低くなる。すなわち、ガス通気部１４は、外層１２に比べて通気性能が高くなる。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、外層１２が、樹脂の含浸された繊維材Ｐ２により形成されており、ガス通気部１４は、樹脂を含浸していない繊維材Ｐ１により形成される。これにより、樹脂を含浸させない繊維材Ｐ１を用いるという容易な方法で、煩雑な製造プロセスや高コストの材料を用いることなくガス通気部１４の通気機能を確保することができる。
　特に、本実施形態において、外層１２及びガス通気部１４は、樹脂含浸の有無の相違はあるものの、相互に同じ種類の炭素繊維材で構成されている。したがって、外層１２とガス通気部１４を構成するにあたり同一の製造プロセス（巻回作業）を行えば足りるので、製造工程の簡素化が図られる。
　さらに、上述のように本実施形態では、ガス通気部１４を構成する繊維材Ｐ１に樹脂が含浸されないことにより、当該ガス通気部１４の通気性は確保されている。しかしながら、ガス通気部１４の通気性能を一定以上の水準に確保する観点からは、繊維材Ｐ１を巻回する巻き数密度についても、高くなりすぎない程度に調整することが好ましい。
　特に、第３実施形態のように、ガス通気部１４を構成する繊維材Ｐ１の巻き数密度を、外層１２を構成する繊維材Ｐ２の巻き数密度より低くすることが好ましい。これにより、ガス通気部１４を構成する繊維材Ｐ１に樹脂が含浸されないことと相俟って、より良好にガス通気部１４の通気性能を確保することができる。
　一方で、本実施形態では、上述のように繊維材Ｐ１に樹脂を含浸させないことでガス通気部１４の通気性を確保しているため、巻き数密度はある程度高くすることも可能である。このように、繊維材Ｐ１の巻き数密度をある程度高くして、内層ライナ１１と外層１２の間に可能な限り隙間を形成しないようにして、外層１２の張力を支持する機能をより高めるようにしても良い。
　（第７実施形態）
　以下、第７実施形態について説明する。
　図８Ａは、本発明の第７実施形態に係る高圧ガス容器１００の概略平面図であり、図８Ｂは、高圧ガス容器１００の一方のボス部１３の近傍における図８ＡのＢ－Ｂ線概略縦断面図である。なお、本実施形態では、第１～第６実施形態において用いた「ボス部１３－１、１３－２」等の枝符号は省略し、これらを区別することなく「ボス部１３」等の符号に統一する。
　図示のように、本実施形態では、内層ライナ１１、外層１２、及びガス通気部１４からなる容器本体の基本構成は、上記第２実施形態に係る高圧ガス容器１００と同様である。
　本実施形態では特に、ボス部１３が、その基端側部分に円環部１３ｃを有しており、この円環部１３ｃの上面においてボス部１３の周方向に放射状に複数（図では８個）配置されたリブ部１３ｄが設けられている。
　そして、内層ライナ１１のボス部１３側の端部１１ｄ、及びガス通気部１４のボス部１３側の端部１４ｄが、リブ部１３ｄの先端部に当接されている。また、外層１２は、リブ部１３ｄの上面の一部領域、本実施形態では約３／４程度の領域を覆う状態で形成されている。
　これにより、外層１２の開放部１２ａの縁部（外層１２の端面）とボス外周面１３ａとの間に隙間が構成される。さらに、この隙間は、複数配置されたリブ部１３ｄの間の空間２０と連通する。
　したがって、内層ライナ１１を透過してガス通気部１４を通ってボス部１３側に移動してくるガスは、複数配置されたリブ部１３ｄの相互間の空間２０に導入されて、これと連通する上記隙間に進行し、最終的に容器外部に放出されることとなる。すなわち、上記隙間と空間２０によりガス放出口１５が形成されていることとなる。
　なお、外層１２がリブ部１３ｄの上面領域を覆う割合は、開放部１２ａが確保される限り任意に調整が可能である。例えば、外層１２がリブ部１３ｄの上面領域を覆う割合を、当該上面領域全体に対して０～９５％とすることができる。特に、５０％を超えていることが好ましい。
　さらに、ボス部１３の先端側部分には、相対的に肉厚の肉厚部１３ｅが形成されている。これにより、外層１２の開放部１２ａの縁部、ボス外周面１３ａ、及び肉厚部１３ｅに囲まれてガスの通過領域が狭窄されている。これにより、いわゆるベンチュリー効果で、ガス放出口１５からのガスの放出が促進されることとなる。
　上述した本実施形態に係る高圧ガス容器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
　本実施形態の高圧ガス容器１００では、ボス部１３に、該ボス部１３の周方向に沿って所定間隔ごとに配置されるリブ部１３ｄが形成されている。これにより、ボス部１３周辺の強度の向上が図られる。特に、リブ部１３ｄは、ボス部１３の周方向に沿って所定間隔ごとに配置されるので、当該周方向において隣接するリブ部１３ｄの間に形成される空間２０をガス放出口１５の一部として利用することができる。
　また、本実施形態の高圧ガス容器１００では、外層１２は、リブ部１３ｄの上面領域の一部を被覆するように形成される。これにより、内層ライナ１１の補強機能を果たす外層１２を、リブ部１３ｄの上面領域の一部に亘るように伸長させて当該補強機能をより好適に発揮させることができる。
　さらに、このように外層１２をリブ部１３ｄの上面領域の一部を被覆するように形成しても、上述のリブ部１３ｄの間に形成される空間２０は、塞がれることなく確保されている（図８Ａ参照）。したがって、上述のように内層ライナ１１の補強機能を向上させつつも、ガス放出口１５におけるガス放出能力も損なうことなく維持することができる。
　なお、本実施形態では、外層１２がリブ部１３ｄの上面領域を覆っている場合を説明した。しかしながら、例えば、外層１２の開放部１２ａの縁部と、内層ライナ１１のボス部側端部１１ｄ、及びガス通気部１４のボス部側端部１４ｄと、を面一に形成するなどして、外層１２がリブ部１３ｄの上面領域を全く覆わないように構成しても良い。これにより、外層１２を構成する炭素繊維の巻回数を減少させることができる。
　この場合、外層１２の開放部１２ａの縁部とボス外周面１３ａとの間隙が大きくなるので、結果としてガス放出口１５の面積が大きくなる。したがって、上述のボス部１３の肉厚部１３ｅの肉厚や軸方向（Ｘ軸方向）長さをより大きくすることが好ましい。これにより、ガス放出口１５自体の面積が大きくなっても、開放部１２ａの縁部、ボス外周面１３ａ、及び肉厚部１３ｅに囲まれる領域を小さくして上述のベンチュリー効果を好適に発揮させ、ガス放出機能を損なうことなく確保することができる。
　なお、本実施形態では、配置されるリブ部１３ｄの個数が８個である場合を図示して説明しているが、このリブ部１３ｄの個数は８個に限定されるものではなく、ガス放出口１５におけるガス放出性能やリブ部１３ｄによる補強機能の高さを考慮して適宜調整することが可能である。また、リブ部１３ｄの幅の大きさを調整することもできる。
　以上、本発明の第１実施形態～第７実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。例えば、上記実施形態では、高圧ガス容器１００として、水素ガスを貯蔵する容器であって、燃料電池車両に搭載されるものが想定されているが、これに限られず、他の種類のガスを貯蔵する高圧ガス容器や燃料電池車両以外の用途に使用される高圧ガス容器に本発明の構成を適用するようにしても良い。
　また、ガス通気部１４の構成は、上記第１実施形態～第７実施形態の態様に限られない。例えば、ガス通気部１４を、内層ライナ１１の外周面１１ｃ上において所定間隔ごとに突起部を設けて構成しても良い。この場合、当該突起部によって外層１２の張力を維持しつつも、この突起部相互間の隙間によりガス通気機能が確保されることとなる。さらに、内層ライナ１１を、上記突起部を一体的に備える形状に成型するようにしても良い。
　また、上記第１～第７実施形態の要素は、当業者が想定しうる範囲で任意に組み合わせることが可能である。

Claims (10)

  1. 　内部に高圧ガスが充填される内層と、前記内層の少なくとも一か所に設けられたガスを流出入させるためのボス部と、前記内層を補強するように該内層の外周を覆うとともに該内層よりも通気性の高い外層を備えた高圧ガス容器であって、
    　前記ボス部と前記外層との間にガス放出口を設け、前記内層から前記外層へ透過したガスが前記ガス放出口を通って大気中に放出されるように、前記内層と前記外層との間にガス通気部が形成された高圧ガス容器。
  2. 　請求項１に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記ガス放出口は、前記外層の少なくとも一方の端部に前記ボス部の外径より大きい径の開放部を形成するように、該外層を構成する繊維材を巻回することで構成される高圧ガス容器。
  3. 　請求項１又は２に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記ガス通気部は、多孔体として構成される高圧ガス容器。
  4. 　請求項３に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記多孔体は、前記外層を構成する繊維材の巻き数密度よりも低い巻き数密度で前記内層に繊維材を巻回することで形成される高圧ガス容器。
  5. 　請求項３又は４に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記外層が、樹脂の含浸された繊維材により形成され、
    　前記多孔体は、樹脂を含浸していない繊維材により形成される高圧ガス容器。
  6. 　請求項３に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記多孔体は、中空糸膜により構成される高圧ガス容器。
  7. 　請求項３に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記多孔体は、撥水性材料により構成される高圧ガス容器。
  8. 　請求項７に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記撥水性材料は、ガスを通過させる一方で液体を遮断する大きさの径を有する微細な孔部が複数形成された材料である高圧ガス容器。
  9. 　請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記ボス部に、該ボス部の周方向に沿って所定間隔ごとにリブ部が形成され、
    　前記周方向において隣接する前記リブ部の間が前記ガス放出口の一部を形成する高圧ガス容器。
  10. 　請求項９に記載の高圧ガス容器であって、
    　前記外層は、前記リブ部の上面領域の一部を被覆するように形成される高圧ガス容器。
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