(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023167249
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】軽量低温適合圧力容器
(51)【国際特許分類】
F17C 3/04 20060101AFI20231116BHJP
F17C 1/06 20060101ALI20231116BHJP
B32B 1/02 20060101ALI20231116BHJP
B32B 15/08 20060101ALI20231116BHJP
B32B 5/28 20060101ALI20231116BHJP
F16J 12/00 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
F17C3/04 A
F17C1/06
B32B1/02
B32B15/08 105Z
B32B5/28 A
F16J12/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022078286
(22)【出願日】2022-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】301023238
【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構
(72)【発明者】
【氏名】内藤 公喜
【テーマコード（参考）】
3E172
3J046
4F100
【Ｆターム（参考）】
3E172AA02
3E172AA06
3E172AB01
3E172BA04
3E172BB03
3E172BB12
3E172BB17
3E172BC04
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3E172CA11
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3E172CA22
3E172DA03
3E172DA04
3E172DA36
3E172EA03
3E172EB03
3J046AA20
3J046BA03
3J046BA08
3J046BD09
3J046CA02
3J046CA04
3J046DA05
4F100AB04A
4F100AB10A
4F100AB31A
4F100AC10C
4F100AC10E
4F100AD11C
4F100AD11E
4F100AG00C
4F100AG00E
4F100AK01C
4F100AK01E
4F100AK47C
4F100AK47E
4F100BA05
4F100BA07
4F100BA10A
4F100BA10E
4F100CB00B
4F100DA01
4F100DG00C
4F100DG00E
4F100DH02C
4F100DH02E
4F100DJ01D
4F100JG04B
4F100JG04C
4F100JJ02D
(57)【要約】
【課題】液体水素タンクに用いて好適な、真空断熱構造のような断熱性が得られると共に、軽量化の利点を有する軽量低温適合圧力容器を提供すること。
【解決手段】低温流体又は圧縮気体等の流体を、低温で貯蔵することができる軽量低温適合圧力容器であって、貯蔵空間１０２を囲むステンレス鋼製またはアルミ合金製の内部圧力容器１０４と、内部圧力容器１０４とその外側の層との熱膨張による応力を吸収し、かつ絶縁性を有する延性接着剤層１１２、内部圧力容器１０４とのガルバニック腐食を確実に回避するための絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４、軽量で強度を確保する第２のファイバー補強プラスチック層１１６、貯蔵空間１０２への熱の伝達を抑止する高断熱発泡剤層１１８、発泡剤層１１８の外部からの衝撃を回避する第３のファイバー補強プラスチック層１２０が一体に巻装されているものである。
【選択図】図１
【解決手段】低温流体又は圧縮気体等の流体を、低温で貯蔵することができる軽量低温適合圧力容器であって、貯蔵空間１０２を囲むステンレス鋼製またはアルミ合金製の内部圧力容器１０４と、内部圧力容器１０４とその外側の層との熱膨張による応力を吸収し、かつ絶縁性を有する延性接着剤層１１２、内部圧力容器１０４とのガルバニック腐食を確実に回避するための絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４、軽量で強度を確保する第２のファイバー補強プラスチック層１１６、貯蔵空間１０２への熱の伝達を抑止する高断熱発泡剤層１１８、発泡剤層１１８の外部からの衝撃を回避する第３のファイバー補強プラスチック層１２０が一体に巻装されているものである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
低温流体又は圧縮気体等の流体を、低温で貯蔵することができる軽量低温適合圧力容器であって、
貯蔵空間を囲む、ステンレス鋼製またはアルミ合金製の内部圧力容器と、
前記内部圧力容器を囲み、前記内部圧力容器とその外側の層との熱膨張による応力を吸収し、かつ絶縁性を有する延性接着剤層と、
前記延性接着剤層を囲み、前記内部圧力容器とのガルバニック腐食を確実に回避するための絶縁性のファイバー補強プラスチック層と、
前記絶縁性のファイバー補強プラスチック層を囲み、軽量で強度を確保する第２のファイバー補強プラスチック層と、
前記第２のファイバー補強プラスチック層を囲んで、貯蔵空間への熱の伝達を抑止する発泡剤層と、
前記発泡剤層を囲み、発泡剤層の外部からの衝撃を回避する第３のファイバー補強プラスチック層が一体に巻装されていることを特徴とする軽量低温適合圧力容器。
貯蔵空間を囲む、ステンレス鋼製またはアルミ合金製の内部圧力容器と、
前記内部圧力容器を囲み、前記内部圧力容器とその外側の層との熱膨張による応力を吸収し、かつ絶縁性を有する延性接着剤層と、
前記延性接着剤層を囲み、前記内部圧力容器とのガルバニック腐食を確実に回避するための絶縁性のファイバー補強プラスチック層と、
前記絶縁性のファイバー補強プラスチック層を囲み、軽量で強度を確保する第２のファイバー補強プラスチック層と、
前記第２のファイバー補強プラスチック層を囲んで、貯蔵空間への熱の伝達を抑止する発泡剤層と、
前記発泡剤層を囲み、発泡剤層の外部からの衝撃を回避する第３のファイバー補強プラスチック層が一体に巻装されていることを特徴とする軽量低温適合圧力容器。
【請求項2】
前記内部圧力容器が、前記第２及び第３のファイバー補強プラスチック層と発泡剤層で覆われるサンドイッチ構造を有する、請求項１に記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項3】
前記延性接着剤層が、前記内部圧力容器の膨張／収縮のために曲がるように構成される、請求項１又は２に記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項4】
熱の伝達を抑止するために、真空断熱構造を併用した手段を更に含む、請求項１乃至３の何れかに記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項5】
前記絶縁性のファイバー補強プラスチック層は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）の何れか１つを用いる、請求項１乃至４の何れかに記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項6】
前記第２のファイバー補強プラスチック層は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）、若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いる、請求項１乃至５の何れかに記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項7】
前記第３のファイバー補強プラスチック層は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）、若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いる、請求項１乃至６の何れかに記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項8】
前記軽量低温適合圧力容器は、液体水素タンクとして使用されるものであって、耐圧の基準値が７０ＭＰａよりも低圧に定められている、請求項１乃至７の何れかに記載の軽量低温適合圧力容器。
【請求項9】
前記耐圧の基準値は、４０ＭＰａ、２５ＭＰａ、または１０ＭＰａの何れかである請求項８に記載の軽量低温適合圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば車載用に用いて好適な、軽量化と断熱性を両立した液体水素タンクに用いて好適な軽量低温適合圧力容器に関する。
【背景技術】
【0002】
水素社会の実現では、エネルギ密度の高い液体水素が重要であり、気体水素タンクから液体水素タンクに研究開発が移行しており、例えば特許文献１、２が提案されている。特許文献１では、内部圧力容器として繊維強化樹脂マトリックスを備える軽量複合材料製であるため、製造コストが金属製に比較して高額になるという課題があった。また、真空断熱層を設けた構造であった。
特許文献２では、内部圧力容器としてステンレス内装タンクと強化繊維巻き付けされた管体ＧＰＩ高圧管の二重タンク構造となっており、ステンレス内装タンクと管体ＧＰＩ高圧管の間に真空断熱層を設けることで、断熱性能を高めている。しかし、特許文献２では、７０ＭＰａの物質透過性の高い高圧水素ガスの密封性能を確保するために、液体水素タンクが４本必要な構造であるため、製造コストが高額になるという課題があった。
なお、液体水素タンクは大型商用車であるバス・トラック用としてドイツが先行開発（ステンレス製）している。
特許文献２では、内部圧力容器としてステンレス内装タンクと強化繊維巻き付けされた管体ＧＰＩ高圧管の二重タンク構造となっており、ステンレス内装タンクと管体ＧＰＩ高圧管の間に真空断熱層を設けることで、断熱性能を高めている。しかし、特許文献２では、７０ＭＰａの物質透過性の高い高圧水素ガスの密封性能を確保するために、液体水素タンクが４本必要な構造であるため、製造コストが高額になるという課題があった。
なお、液体水素タンクは大型商用車であるバス・トラック用としてドイツが先行開発（ステンレス製）している。
【0003】
航空機への展開（航空機の電動化）ではタンクの重量、極低温環境での材料活用に課題がある。個人用自動車への展開ではタンクの重量、極低温環境での材料活用および液体水素のボイルオフの課題がある。
また、例えば特許文献３に示すように、液体水素タンクの軽量化のために、樹脂材料とガラス繊維強化樹脂複合材料の積層板構造であって、底部に金属片を有する構造も提案されているが、積層板構造では真空断熱構造のような断熱性が得られないという課題があった。
また、例えば特許文献３に示すように、液体水素タンクの軽量化のために、樹脂材料とガラス繊維強化樹脂複合材料の積層板構造であって、底部に金属片を有する構造も提案されているが、積層板構造では真空断熱構造のような断熱性が得られないという課題があった。
【0004】
図４は、従来の気体水素タンクに用いられる真空断熱構造の一例を示す構成断面図である。
従来の気体水素タンクは、圧力容器４００として、貯蔵室４０２、内部圧力容器４０４、二重殻接合部４０５、端部開口部４０６、端部肉厚部４０７、外側容器４０８、真空断熱層４１０を備えている。
貯蔵室４０２は、例えば高圧の気体水素ガスを貯蔵する領域で、温度範囲は液体水素温度（２０Ｋ）から貯蔵室４０２が圧縮水素で満たされた際に起こる高温まで（４００Ｋまで）広い温度範囲にわたる。貯蔵室４０２は、例えば、高圧の気体水素ガスを使用する軽量車両用貯蔵の応用例では、通常、２５０リットルの外部体積中に５ｋｇのＨ２を貯蔵した場合、例えば７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）までの動作圧力を有する。高圧の気体水素ガスを７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）としているのは、液体水素と気体水素の体積変化が約８００倍であることと、液体水素タンクのエネルギ密度が７０ＭＰａの気体水素タンクの１．１倍であることを考慮している。
従来の気体水素タンクは、圧力容器４００として、貯蔵室４０２、内部圧力容器４０４、二重殻接合部４０５、端部開口部４０６、端部肉厚部４０７、外側容器４０８、真空断熱層４１０を備えている。
貯蔵室４０２は、例えば高圧の気体水素ガスを貯蔵する領域で、温度範囲は液体水素温度（２０Ｋ）から貯蔵室４０２が圧縮水素で満たされた際に起こる高温まで（４００Ｋまで）広い温度範囲にわたる。貯蔵室４０２は、例えば、高圧の気体水素ガスを使用する軽量車両用貯蔵の応用例では、通常、２５０リットルの外部体積中に５ｋｇのＨ２を貯蔵した場合、例えば７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）までの動作圧力を有する。高圧の気体水素ガスを７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）としているのは、液体水素と気体水素の体積変化が約８００倍であることと、液体水素タンクのエネルギ密度が７０ＭＰａの気体水素タンクの１．１倍であることを考慮している。
【0005】
内部圧力容器４０４は、高い比強度を有する軽量で剛性の構造であると共に、燃料貯蔵空間１０２内部からの高圧（圧縮気体のため）に耐えるように構成され、車両の応用例において、重量が圧力容器で決定的に重要である点に配慮している。内部圧力容器４０４は、液体水素温度（－２５３℃）と常温との間の断熱を可能とすると共に、耐圧７０ＭＰａを許容する構造体が必要であるため、水素ガスの遮蔽性能と低温脆性の高い例えばＳＵＳ３１６材やクロム・ニッケル鋼主体の２層ステンレス鋼などからなる薄肉の高圧容器に内装するタンクとしている。
外側容器４０８は、多層断熱材の効率的な動作に必要な容器の周りの真空を維持するために動作する。外側容器４０８では、多層真空超断熱層で断熱される。多層真空超断熱層は、圧力が０．０１Ｐａ（７．５×１０－５ｍｍＨｇ）より低い高真空下において、優れた熱特性を示す。
内部圧力容器４０４と外側容器４０８は、７０ＭＰａに安全に耐えなければならないため、非常に強固な構造になっている。外側容器４０８には、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）を用いるとよいが、それでも重量が重くなっている。
外側容器４０８は、多層断熱材の効率的な動作に必要な容器の周りの真空を維持するために動作する。外側容器４０８では、多層真空超断熱層で断熱される。多層真空超断熱層は、圧力が０．０１Ｐａ（７．５×１０－５ｍｍＨｇ）より低い高真空下において、優れた熱特性を示す。
内部圧力容器４０４と外側容器４０８は、７０ＭＰａに安全に耐えなければならないため、非常に強固な構造になっている。外側容器４０８には、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）を用いるとよいが、それでも重量が重くなっている。
【0006】
端部開口部４０６は、貯蔵室４０２に液体水素を出し入れするための開口部で、内部圧力容器４０４の端部に設けられている。端部肉厚部４０７は、端部開口部４０６の管壁面となる肉厚部である。二重殻接合部４０５は、端部肉厚部４０７に設けられるもので、例えば、内部圧力容器４０４の端部開口部４０６側の端部と外側容器４０８の端部が、例えば溶接を用いて接合されるもので、真空断熱層４１０の真空状態を維持するような密封構造となっている。
真空断熱層４１０は、貯蔵室４０２への熱伝達を抑止する働きをする。真空断熱層４１０に用いられる断熱材としては、低温動作の際に貯蔵空間への熱伝達を減少させる外部真空多層断熱材を含む。
真空断熱層４１０は、貯蔵室４０２への熱伝達を抑止する働きをする。真空断熱層４１０に用いられる断熱材としては、低温動作の際に貯蔵空間への熱伝達を減少させる外部真空多層断熱材を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第４８１５１２９号
【特許文献2】特開２０１８－６６４２６号
【特許文献3】特開平１－２９９４００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述したように、液体水素タンクの軽量化のために、内部圧力容器として繊維強化樹脂マトリックスを備える軽量複合材料を用いた構造が、特許文献３で提案されているが、積層板構造のみでは真空断熱構造のような断熱性が得られないという課題があった。
特許文献２では、ステンレスやアルミ合金の薄板と炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）を用いた構造と真空断熱（最外層がステンレスやアルミ合金の薄板）を併用した構造が提案されているが、軽量化（比重）の利点が少ないという課題があった。
また、図４に示す従来構造では、低温液体又は圧縮気体を低温で貯蔵するとき、真空断熱構造では時間の経過とともに真空断熱性能が低下するという課題があった。真空断熱構造では真空度が低下し、性能が悪くなるのを防止するため、例えば真空状態を維持する電子顕微鏡（ＴＥＭ,ＳＥＭ等）のように、真空状態を維持するため真空ポンプを常時稼働する必要がある。
本発明はこのような課題を解決するもので、液体水素タンクに用いて好適な、真空断熱構造のような断熱性が得られると共に、軽量化の利点を有する軽量低温適合圧力容器を提供することを目的とする。
特許文献２では、ステンレスやアルミ合金の薄板と炭素繊維強化樹脂複合材料（ＣＦＲＰ）を用いた構造と真空断熱（最外層がステンレスやアルミ合金の薄板）を併用した構造が提案されているが、軽量化（比重）の利点が少ないという課題があった。
また、図４に示す従来構造では、低温液体又は圧縮気体を低温で貯蔵するとき、真空断熱構造では時間の経過とともに真空断熱性能が低下するという課題があった。真空断熱構造では真空度が低下し、性能が悪くなるのを防止するため、例えば真空状態を維持する電子顕微鏡（ＴＥＭ,ＳＥＭ等）のように、真空状態を維持するため真空ポンプを常時稼働する必要がある。
本発明はこのような課題を解決するもので、液体水素タンクに用いて好適な、真空断熱構造のような断熱性が得られると共に、軽量化の利点を有する軽量低温適合圧力容器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】
【0009】
〔１〕本発明の軽量低温適合圧力容器は、例えば図１に示すように、低温流体又は圧縮気体等の流体を、低温で貯蔵することができる軽量低温適合圧力容器であって、貯蔵空間１０２を囲むステンレス鋼製またはアルミ合金製の内部圧力容器１０４と、内部圧力容器１０４を囲み、内部圧力容器１０４とその外側の層との熱膨張による応力を吸収し、かつ絶縁性を有する延性接着剤層１１２、延性接着剤層１１２を囲み、内部圧力容器１０４とのガルバニック腐食を確実に回避するための絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４、絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４を囲み、軽量で強度を確保する第２のファイバー補強プラスチック層１１６、ファイバー補強プラスチック層１１６を囲んで、貯蔵空間１０２への熱の伝達を抑止する高断熱発泡剤層１１８、発泡剤層１１８を囲み、発泡剤層１１８の外部からの衝撃を回避する第３のファイバー補強プラスチック層１２０が一体に巻装された軽量低温適合圧力容器である。
このように構成された装置においては、低温液体又は圧縮気体を低温で貯蔵するとき、真空断熱構造のように時間とともに真空断熱性能が低下することなく、低温断熱を維持することができる。また、内部圧力容器１０４は絶縁性を有する接着剤層１１２およびファイバー補強プラスチック層１１４で被覆されており、運用時の塩イオン等の介入によるガルバニック腐食を確実に防止している。
このように構成された装置においては、低温液体又は圧縮気体を低温で貯蔵するとき、真空断熱構造のように時間とともに真空断熱性能が低下することなく、低温断熱を維持することができる。また、内部圧力容器１０４は絶縁性を有する接着剤層１１２およびファイバー補強プラスチック層１１４で被覆されており、運用時の塩イオン等の介入によるガルバニック腐食を確実に防止している。
【0010】
〔２〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕において、好ましくは、例えば図１に示すように、内部圧力容器１０４が、第２及び第３のファイバー補強プラスチック層（１１６、１２０）と発泡剤層１１８で覆われるサンドイッチ構造を有するとよい。
〔３〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕又は〔２〕において、好ましくは、前記延性接着剤層が、前記内部圧力容器の膨張／収縮のために曲がるように構成されるとよい。
〔４〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔３〕において、熱の伝達を抑止するために、真空断熱構造を併用した手段を更に含むとよい。この場合、真空断熱構造には、真空度が低下する場合でも、真空度を回復できるように、真空ポンプを常時稼働させる構造とするとよい。
〔５〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔４〕において、好ましくは、絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）の何れか１つを用いるよい。
〔６〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔５〕において、好ましくは、第２のファイバー補強プラスチック層１１６は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）、若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
〔７〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔６〕において、好ましくは、第３のファイバー補強プラスチック層１２０は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）、若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
〔８〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔７〕において、好ましくは、前記軽量低温適合圧力容器は、液体水素タンクとして使用されるものであって、耐圧の基準値が７０ＭＰａよりも低圧に定められているとよい。
〔９〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔８〕において、好ましくは、前記耐圧の基準値は、４０ＭＰａ、２５ＭＰａ、または１０ＭＰａの何れかであるとよい。
〔３〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕又は〔２〕において、好ましくは、前記延性接着剤層が、前記内部圧力容器の膨張／収縮のために曲がるように構成されるとよい。
〔４〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔３〕において、熱の伝達を抑止するために、真空断熱構造を併用した手段を更に含むとよい。この場合、真空断熱構造には、真空度が低下する場合でも、真空度を回復できるように、真空ポンプを常時稼働させる構造とするとよい。
〔５〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔４〕において、好ましくは、絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）の何れか１つを用いるよい。
〔６〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔５〕において、好ましくは、第２のファイバー補強プラスチック層１１６は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）、若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
〔７〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔６〕において、好ましくは、第３のファイバー補強プラスチック層１２０は、バサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）、若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
〔８〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔１〕～〔７〕において、好ましくは、前記軽量低温適合圧力容器は、液体水素タンクとして使用されるものであって、耐圧の基準値が７０ＭＰａよりも低圧に定められているとよい。
〔９〕本発明の軽量低温適合圧力容器〔８〕において、好ましくは、前記耐圧の基準値は、４０ＭＰａ、２５ＭＰａ、または１０ＭＰａの何れかであるとよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明の軽量低温適合圧力容器によれば、多層積層板構造でありながら真空断熱構造のような断熱性が得られると共に、軽量化の利点を有する軽量低温適合圧力容器を提供できる。
また、本発明の軽量低温適合圧力容器を液体水素タンクとして使用する場合、液体水素タンクは気体水素タンクのように高圧の耐圧性能を常時確保する必要性はなく、断熱性を確保すれば、耐圧が７０ＭＰａよりも低圧なタンクとすることが可能であるため、ＣＦＲＰの使用量を気体水素タンクよりも少なくすることができ、軽量かつ低コストで製造できるタンクとなる。
また、本発明の軽量低温適合圧力容器を液体水素タンクとして使用する場合、液体水素タンクは気体水素タンクのように高圧の耐圧性能を常時確保する必要性はなく、断熱性を確保すれば、耐圧が７０ＭＰａよりも低圧なタンクとすることが可能であるため、ＣＦＲＰの使用量を気体水素タンクよりも少なくすることができ、軽量かつ低コストで製造できるタンクとなる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施例を示すサンドイッチ構造の液体水素タンクの構成断面図である。
【図2】本発明の比較例を示す積層板構造の液体水素タンクの構成断面図である。
【図3】熱計算に用いるモデルと式（３層）の説明図である。
【図4】従来の気体水素タンクに用いられる真空断熱構造の一例を示す構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すサンドイッチ構造の液体水素タンクの構成断面図である。
図１に示す液体水素タンクは、圧力容器１００として、貯蔵空間１０２、内部圧力容器１０４、端部開口部１０６、端部肉厚部１０７、接着剤層１１２、絶縁ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ：ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）１１４、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１６、発泡剤層１１８、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０を備えている。
貯蔵空間１０２は、例えば液体水素を貯蔵する領域で、温度範囲は液体水素温度（２０Ｋ）から貯蔵空間１０２が圧縮水素で満たされた際に起こる高温まで（１００Ｋまで）広い温度範囲にわたる。貯蔵空間１０２は、例えば、液体水素を使用する軽量車両用貯蔵の応用例では、通常、２５０リットルの外部体積中に５ｋｇのＨ２を貯蔵した場合、例えば７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）までの動作圧力を有する。
図１は、本発明の一実施例を示すサンドイッチ構造の液体水素タンクの構成断面図である。
図１に示す液体水素タンクは、圧力容器１００として、貯蔵空間１０２、内部圧力容器１０４、端部開口部１０６、端部肉厚部１０７、接着剤層１１２、絶縁ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ：ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ）１１４、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１６、発泡剤層１１８、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０を備えている。
貯蔵空間１０２は、例えば液体水素を貯蔵する領域で、温度範囲は液体水素温度（２０Ｋ）から貯蔵空間１０２が圧縮水素で満たされた際に起こる高温まで（１００Ｋまで）広い温度範囲にわたる。貯蔵空間１０２は、例えば、液体水素を使用する軽量車両用貯蔵の応用例では、通常、２５０リットルの外部体積中に５ｋｇのＨ２を貯蔵した場合、例えば７０ＭＰａ（７００ｂａｒ）までの動作圧力を有する。
【0014】
内部圧力容器１０４は、高い比強度を有する軽量で剛性の構造であると共に、燃料貯蔵空間１０２内部からの高圧（圧縮気体のため）に耐えるように構成され、車両の応用例において、重量が圧力容器で決定的に重要である点に配慮している。内部圧力容器１０４は、液体水素温度（－２５３℃）と常温との間の断熱を可能とすると共に、耐圧７０ＭＰａを許容する構造体が必要であるため、水素ガスの遮蔽性能と低温脆性の高い例えばＳＵＳ３１６材やクロム・ニッケル鋼主体の２層ステンレス鋼・アルミ合金などからなる薄肉の高圧容器に内装するタンクとしている。
端部開口部１０６は、貯蔵室１０２に液体水素を出し入れするための開口部で、内部圧力容器１０４の端部に設けられている。端部肉厚部１０７は、端部開口部１０６の管壁面となる肉厚部である。
端部開口部１０６は、貯蔵室１０２に液体水素を出し入れするための開口部で、内部圧力容器１０４の端部に設けられている。端部肉厚部１０７は、端部開口部１０６の管壁面となる肉厚部である。
【0015】
接着剤層１１２は、例えば、内部圧力容器１０４の端部開口部１０６側の端部とファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４、１１６の端部を、例えば接着剤を用いて接合する層である。
接着剤としては、例えばウレタン、シリコン、ポリビニルブチラール樹脂系の延性のある接着剤層が得られる材料を用いるとよい。接着剤層１１２の厚みは、例えば０．０６～２ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．５～２ｍｍであり、最も好ましくは１～２ｍｍとするとよい。０．０５ｍｍより薄いと内部圧力容器１０４とその外側の層との熱膨張による応力を吸収できず剥がれを生ずると共に、ガルバニック腐食を防止するのに必要な絶縁性が確保できない。２ｍｍよりも厚いと、接着剤の使用量が増加して、製造コストが高騰すると共に、硬化迄の時間がかかる。
接着剤としては、例えばウレタン、シリコン、ポリビニルブチラール樹脂系の延性のある接着剤層が得られる材料を用いるとよい。接着剤層１１２の厚みは、例えば０．０６～２ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．５～２ｍｍであり、最も好ましくは１～２ｍｍとするとよい。０．０５ｍｍより薄いと内部圧力容器１０４とその外側の層との熱膨張による応力を吸収できず剥がれを生ずると共に、ガルバニック腐食を防止するのに必要な絶縁性が確保できない。２ｍｍよりも厚いと、接着剤の使用量が増加して、製造コストが高騰すると共に、硬化迄の時間がかかる。
【0016】
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４、１１６は、接着剤層１１２を介して、内部圧力容器１０４の外周面に巻装されるもので、内部圧力容器１０４の周面強度を補強する。また、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４は、延性接着剤層１１２を囲み、内部圧力容器１０４とのガルバニック腐食を確実に回避するための絶縁性を備えている。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４には、例えばバサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。絶縁性を確保する為、導電性のあるカーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、またはカーボンファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）は用いられない。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４の厚みは、タンクの大きさや強度等設計指針に依存して定めるとよい。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４には、例えばバサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。絶縁性を確保する為、導電性のあるカーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、またはカーボンファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）は用いられない。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４の厚みは、タンクの大きさや強度等設計指針に依存して定めるとよい。
【0017】
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１６は、絶縁性のファイバー補強プラスチック層１１４を囲み、軽量で強度を確保するものである。ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１６には、例えばバサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４の厚みは、タンクの大きさや強度等設計指針に依存して定めるとよい。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４の厚みは、タンクの大きさや強度等設計指針に依存して定めるとよい。
【0018】
発泡剤層（断熱層）１１８は、貯蔵空間１０２への熱伝達を抑止する働きをする。発泡剤層（断熱層）１１８に用いられる断熱材としては、低温動作の際に貯蔵空間への熱伝達を減少させる多孔質断熱材を含むもので、発泡剤層とすることでファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１６、１２０の隙間が充填される。
発泡剤としては、例えばウレタン、プロピレン、フェノール、スチレン、イソシアネート、オール樹脂系の材料を用いるとよい。発泡倍率としては１５～６０倍が好ましい。また、発泡剤層はハニカムコアを均等概念として含むものであり、例えばアルミ合金、アラミドファイバー補強プラスチック、ペーパー製ハニカムコアやコルゲートコアでもよい。
発泡剤層（断熱層）１１８の厚みは、例えば１５～２５ｍｍが好ましく、更に好ましくは１５～２０ｍｍであり、最も好ましくは１５～１８ｍｍとするとよい。１４ｍｍより薄いと、内部圧力容器１０４への熱の伝達を抑止する高断熱性が確保できない。２５ｍｍよりも厚いと、液体水素タンクの外形寸法が大型化して収納空間に制限のある車載用には向かない。
発泡剤としては、例えばウレタン、プロピレン、フェノール、スチレン、イソシアネート、オール樹脂系の材料を用いるとよい。発泡倍率としては１５～６０倍が好ましい。また、発泡剤層はハニカムコアを均等概念として含むものであり、例えばアルミ合金、アラミドファイバー補強プラスチック、ペーパー製ハニカムコアやコルゲートコアでもよい。
発泡剤層（断熱層）１１８の厚みは、例えば１５～２５ｍｍが好ましく、更に好ましくは１５～２０ｍｍであり、最も好ましくは１５～１８ｍｍとするとよい。１４ｍｍより薄いと、内部圧力容器１０４への熱の伝達を抑止する高断熱性が確保できない。２５ｍｍよりも厚いと、液体水素タンクの外形寸法が大型化して収納空間に制限のある車載用には向かない。
【0019】
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０は、多孔質断熱材の外部からの衝撃を回避するために設けられる。ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０では、多孔質断熱層で断熱され、優れた熱特性を示す。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０には、例えばバサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０の厚みは、タンクの大きさや強度等設計指針に依存して定めるとよい。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０には、例えばバサルトファイバー補強プラスチック層（ＢＦＲＰ）、ガラスファイバー補強プラスチック層（ＧＦＲＰ）、アラミドファイバー（ＡＦＲＰ）を含むポリマーファイバー補強プラスチック層（ＰＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ）若しくは、カーボンファイバー補強プラスチック層（ＣＦＲＰ）、または上記のファイバー補強プラスチックの複合材料層（ＢＦＲＰ／ＧＦＲＰ／ＡＦＲＰ／ＰＦＲＰ／ＣＦＲＰ）の何れか１つを用いるとよい。
ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１２０の厚みは、タンクの大きさや強度等設計指針に依存して定めるとよい。
【0020】
図２は、本発明の比較例を示す積層板構造の液体水素タンクの構成断面図である。
図２に示す液体水素タンクは、圧力容器２００として、貯蔵空間２０２、内部圧力容器２０４、端部開口部２０６、端部肉厚部２０７、接着剤層２１２、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）２１４を備えている。
なお、貯蔵空間２０２、内部圧力容器２０４、端部開口部２０６、端部肉厚部２０７、接着剤層２１２、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）２１４は、それぞれ貯蔵空間１０２、内部圧力容器１０４、端部開口部１０６、端部肉厚部１０７、接着剤層１１２、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４、１１６、１２０と同様なので、説明を省略する。
図２に示す液体水素タンクは、圧力容器２００として、貯蔵空間２０２、内部圧力容器２０４、端部開口部２０６、端部肉厚部２０７、接着剤層２１２、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）２１４を備えている。
なお、貯蔵空間２０２、内部圧力容器２０４、端部開口部２０６、端部肉厚部２０７、接着剤層２１２、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）２１４は、それぞれ貯蔵空間１０２、内部圧力容器１０４、端部開口部１０６、端部肉厚部１０７、接着剤層１１２、ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）１１４、１１６、１２０と同様なので、説明を省略する。
【0021】
このように構成された装置における熱伝導状態について説明する。
図３は、熱計算に用いるモデルと式（３層）の説明図である。
内部圧力容器の金属材料として、ステンレス又はアルミ合金の場合における、真空断熱構造（図４に示す比較例）を取り上げる。ここでは、ステンレスおよびアルミ合金の真空断熱構造で内部温度が－２５３℃、外部温度が１０℃であるとし、また真空断熱構造では、熱輻射や端部での熱伝導の影響で０．０２［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度の熱伝導率があるものとした。貯蔵室壁面の全体厚みは、サンドイッチ構造（図１に示す実施例）、積層板構造（図２に示す比較例）共に、真空断熱構造（図４に示す比較例）と同じ厚みに固定しており、ここでは２５ｍｍとしている。また、熱量Ｑについても、真空断熱構造と同じである。
図３は、熱計算に用いるモデルと式（３層）の説明図である。
内部圧力容器の金属材料として、ステンレス又はアルミ合金の場合における、真空断熱構造（図４に示す比較例）を取り上げる。ここでは、ステンレスおよびアルミ合金の真空断熱構造で内部温度が－２５３℃、外部温度が１０℃であるとし、また真空断熱構造では、熱輻射や端部での熱伝導の影響で０．０２［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度の熱伝導率があるものとした。貯蔵室壁面の全体厚みは、サンドイッチ構造（図１に示す実施例）、積層板構造（図２に示す比較例）共に、真空断熱構造（図４に示す比較例）と同じ厚みに固定しており、ここでは２５ｍｍとしている。また、熱量Ｑについても、真空断熱構造と同じである。
【0022】
上記の条件で、各構造での有効熱伝導率、見かけの比重、外部温度（内部温度は－２５３℃）を求めた。伝熱面積Ａは１とした。
【数1】
【数2】
【0023】
実施例１ （内部圧力容器の金属材料がステンレスの場合）
真空断熱構造（図４に示す比較例）
ステンレス（熱伝導率ｋは８０［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重８ｇ／ｃｍ３）
図３において、層ｌＡはステンレス層で、厚み１０ｍｍであり、層ｌＢは真空断熱層で、厚み１０ｍｍ，層ｌＣはステンレス層であり、厚み５ｍｍである。
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は４．８ｇ／ｃｍ３となる。
真空断熱構造（図４に示す比較例）
ステンレス（熱伝導率ｋは８０［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重８ｇ／ｃｍ３）
図３において、層ｌＡはステンレス層で、厚み１０ｍｍであり、層ｌＢは真空断熱層で、厚み１０ｍｍ，層ｌＣはステンレス層であり、厚み５ｍｍである。
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は４．８ｇ／ｃｍ３となる。
【0024】
積層板構造（図２に示す比較例）
接着剤（熱伝導率ｋ０．３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．２ｇ／ｃｍ３）、ＦＲＰ（熱伝導率ｋ０．６［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはステンレス層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み１ｍｍ、層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み２２ｍｍ
ｋ（有効熱伝導率）は０．６２［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は２．０ｇ／ｃｍ３、外部温度は－２３２℃となる。
接着剤（熱伝導率ｋ０．３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．２ｇ／ｃｍ３）、ＦＲＰ（熱伝導率ｋ０．６［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはステンレス層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み１ｍｍ、層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み２２ｍｍ
ｋ（有効熱伝導率）は０．６２［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は２．０ｇ／ｃｍ３、外部温度は－２３２℃となる。
【0025】
サンドイッチ構造（図１に示す実施例）
発泡剤（コア材）（熱伝導率ｋ０．０３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重０．０５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはステンレス層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み１ｍｍ，層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み５ｍｍ、層ｌＤは発泡剤層で、厚み１５ｍｍ、層ｌＥはＦＲＰ層で、厚み２ｍｍである。
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は１．１ｇ／ｃｍ３、外部温度は１８℃となる。
発泡剤（コア材）（熱伝導率ｋ０．０３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重０．０５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはステンレス層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み１ｍｍ，層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み５ｍｍ、層ｌＤは発泡剤層で、厚み１５ｍｍ、層ｌＥはＦＲＰ層で、厚み２ｍｍである。
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は１．１ｇ／ｃｍ３、外部温度は１８℃となる。
【0026】
積層板構造では軽量化効果は５８％であるが、断熱効果は非常に小さい。
サンドイッチ構造では軽量化効果は７６％で、かつ、同一熱量だと真空断熱より高い温度を維持できる。断熱性に優れている。
サンドイッチ構造では軽量化効果は７６％で、かつ、同一熱量だと真空断熱より高い温度を維持できる。断熱性に優れている。
【0027】
実施例２ （内部圧力容器の金属材料がアルミ合金の場合）
真空断熱構造（図４に示す比較例）
アルミ合金（熱伝導率ｋ２４０［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重２．８ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはアルミ合金層で、厚み１０ｍｍ、層ｌＢは真空断熱層であり、厚み１０ｍｍ、層ｌＣはアルミ合金層で、厚み５ｍｍである。
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は１．７ｇ／ｃｍ３となる。
真空断熱構造（図４に示す比較例）
アルミ合金（熱伝導率ｋ２４０［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重２．８ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはアルミ合金層で、厚み１０ｍｍ、層ｌＢは真空断熱層であり、厚み１０ｍｍ、層ｌＣはアルミ合金層で、厚み５ｍｍである。
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は１．７ｇ／ｃｍ３となる。
【0028】
積層板構造（図２に示す比較例）
接着剤（熱伝導率ｋ０．３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．２ｇ／ｃｍ３）、ＣＦＲＰ（熱伝導率ｋ０．６［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはアルミ合金層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み：１ｍｍ、層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み２２ｍｍ
ｋ（有効熱伝導率）は０．６２［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は１．６ｇ／ｃｍ３、外部温度は－２３２℃となる。
接着剤（熱伝導率ｋ０．３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．２ｇ／ｃｍ３）、ＣＦＲＰ（熱伝導率ｋ０．６［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重１．５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはアルミ合金層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み：１ｍｍ、層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み２２ｍｍ
ｋ（有効熱伝導率）は０．６２［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は１．６ｇ／ｃｍ３、外部温度は－２３２℃となる。
【0029】
サンドイッチ構造（図１に示す実施例） 発泡剤（コア材）（熱伝導率ｋ０．０３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、比重０．０５ｇ／ｃｍ３）
層ｌＡはアルミ合金層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み：１ｍｍ、層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み：５ｍｍ、ｌＤ（発泡剤層）：１５ｍｍ、ｌＥ（ＦＲＰ層）：２ｍｍ
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は０．７ｇ／ｃｍ３、外部温度は１８℃となる。
層ｌＡはアルミ合金層で、厚み２ｍｍ、層ｌＢは接着剤層で、厚み：１ｍｍ、層ｌＣはＦＲＰ層で、厚み：５ｍｍ、ｌＤ（発泡剤層）：１５ｍｍ、ｌＥ（ＦＲＰ層）：２ｍｍ
ｋ（有効熱伝導率）は０．０５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、見かけの比重は０．７ｇ／ｃｍ３、外部温度は１８℃となる。
【0030】
積層板構造では軽量化効果は５％で、かつ、断熱効果は非常に小さい。
サンドイッチ構造では軽量化効果は５７％で、かつ、同一熱量だと真空断熱より高い温度を維持できる。断熱性に優れている。
サンドイッチ構造では軽量化効果は５７％で、かつ、同一熱量だと真空断熱より高い温度を維持できる。断熱性に優れている。
【0031】
本発明の軽量低温適合圧力容器を液体水素タンクとして使用する場合、液体水素タンクは気体水素タンクのように高圧の耐圧性能を常時確保する必要性はなく、断熱性を確保すれば、耐圧が７０ＭＰａよりも低圧なタンクとすることが可能である。耐圧が７０ＭＰａよりも低圧であるので、図４に示す気体水素タンクと比較して、ＣＦＲＰを多く使用する必要性がなく、軽量かつ低コストで製造できるタンクとなる。低圧と言っても、ある程度は圧力に耐えうる構造が必要で、本発明の軽量低温適合圧力容器を液体水素タンクに適用する場合、耐圧の基準値がコストを含めた設計に依存する部分である。
耐圧の基準値は、４０ＭＰａ、２５ＭＰａ、または１０ＭＰａの何れかとするのがよいが、これに限定されず、７０ＭＰａよりも低圧であれば他の適宜の数値を用いても良い。
耐圧の基準値は、４０ＭＰａ、２５ＭＰａ、または１０ＭＰａの何れかとするのがよいが、これに限定されず、７０ＭＰａよりも低圧であれば他の適宜の数値を用いても良い。
【0032】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明の軽量低温適合圧力容器によれば、液体水素タンクに用いて好適であり、例えば航空機（水素燃焼航空機や電動化航空機）、トラック、バス等の商用自動車だけでなく個人用自動車にも適用できるが、これに限定されず、更に、船舶や液体水素所蔵基地タンクに用いて好適である。
【符号の説明】
【0034】
１００、２００、４００ 圧力容器
１０２、２０２、４０２ 貯蔵空間
１０４、２０４、４０４ 内部圧力容器
１０６、２０６、４０６ 端部開口部
１０７、２０７、４０７ 端部肉厚部
１１２、２１２ （延性）接着剤層
１１４、２１４ ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）
１１６ 第２のファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）
１１８ 発泡剤層
１２０ 第３のファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）
４０５ 二重殻接合部
４０８ 外側容器
４１０ 真空断熱層
１０２、２０２、４０２ 貯蔵空間
１０４、２０４、４０４ 内部圧力容器
１０６、２０６、４０６ 端部開口部
１０７、２０７、４０７ 端部肉厚部
１１２、２１２ （延性）接着剤層
１１４、２１４ ファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）
１１６ 第２のファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）
１１８ 発泡剤層
１２０ 第３のファイバー補強プラスチック層（ＦＲＰ）
４０５ 二重殻接合部
４０８ 外側容器
４１０ 真空断熱層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
