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(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】P2024173210
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】水素カートリッジ、及び、ガス供給システム
(51)【国際特許分類】
F17C 13/12 20060101AFI20241205BHJP
F17C 13/04 20060101ALI20241205BHJP
F17C 13/08 20060101ALI20241205BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20241205BHJP
H01M 8/0432 20160101ALI20241205BHJP
H01M 8/04746 20160101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
F17C13/12 301Z
F17C13/04 301D
F17C13/08 301A
H01M8/04 H
H01M8/0432
H01M8/04746
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091465
(22)【出願日】2023-06-02
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129838
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 典輝
(74)【代理人】
【識別番号】100101203
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100104499
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 達人
(72)【発明者】
【氏名】片岡 千明
【テーマコード（参考）】
3E172
5H127
【Ｆターム（参考）】
3E172AA02
3E172AA03
3E172AA05
3E172AA06
3E172AB01
3E172BA01
3E172BB13
3E172BB17
3E172BC01
3E172BC04
3E172BC05
3E172BC07
3E172BC08
3E172BD03
3E172DA01
3E172DA75
3E172EA12
3E172EA22
3E172JA02
3E172JA05
3E172KA03
3E172KA12
3E172KA22
5H127AB04
5H127AC17
5H127BA24
5H127BA59
5H127DB82
5H127DC81
5H127EE13
5H127EE30
(57)【要約】
【課題】水素タンクが火炎等による熱影響を受けた際に、より確実に安全弁の機能を発揮することができるようにする。
【解決手段】タンクは、水素ガスを貯蔵する容器本体と、容器本体に設けられ、開閉によって水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓してタンク内のガスを逃がす溶栓と、水素カートリッジが加熱された際に、容器本体よりも、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、溶栓への熱移動を促進する部材を具備する。
【選択図】図３
【解決手段】タンクは、水素ガスを貯蔵する容器本体と、容器本体に設けられ、開閉によって水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓してタンク内のガスを逃がす溶栓と、水素カートリッジが加熱された際に、容器本体よりも、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、溶栓への熱移動を促進する部材を具備する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素を貯蔵するタンクを具備する水素カートリッジであって、
前記タンクは、
水素ガスを貯蔵する容器本体と、
前記容器本体に設けられ、開閉によって前記水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、
前記容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓して前記タンク内のガスを逃がす溶栓と、
前記水素カートリッジが加熱された際に、前記容器本体よりも、前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、前記溶栓への熱移動を促進する部材を具備する、
水素カートリッジ。
前記タンクは、
水素ガスを貯蔵する容器本体と、
前記容器本体に設けられ、開閉によって前記水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、
前記容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓して前記タンク内のガスを逃がす溶栓と、
前記水素カートリッジが加熱された際に、前記容器本体よりも、前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、前記溶栓への熱移動を促進する部材を具備する、
水素カートリッジ。
【請求項2】
前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、前記自己閉鎖式弁の周囲に設けられた断熱材であり、前記溶栓の周囲には前記断熱材が配置されない、請求項１に記載の水素カートリッジ。
【請求項3】
前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、前記自己閉鎖式弁に対して間隙を有して配置された遮熱材であり、前記溶栓の周囲に前記遮熱材が配置されない、請求項１に記載の水素カートリッジ。
【請求項4】
前記溶栓への熱移動を促進する部材は、前記タンクの外周側に一部が配置され、前記溶栓に接触するように延びる前記容器本体よりも熱伝導率の高い部材である、請求項１に記載の水素カートリッジ。
【請求項5】
前記溶栓への熱移動を促進する部材は、前記タンクの外周側に一部が配置され、前記溶栓に接触するように延びる可燃性の樹脂部材である、請求項１に記載の水素カートリッジ。
【請求項6】
水素カートリッジは、前記タンクを内包するケースを有し、
前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、前記溶栓への熱移動を促進する部材はその少なくとも一部が前記ケースに配置されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の水素カートリッジ。
前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、前記溶栓への熱移動を促進する部材はその少なくとも一部が前記ケースに配置されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の水素カートリッジ。
【請求項7】
水素タンクを収納する収納部を有するガス供給システムであって、
前記水素タンクには、
水素を貯蔵する容器本体と、
前記容器本体に設けられ、開閉によって前記水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、
前記容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓して前記水素タンク内のガスを逃がす溶栓と、を備え、
前記収納部には、前記水素カートリッジが加熱された際に、前記容器本体よりも、前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、前記溶栓への熱移動を促進する部材を具備する、
ガス供給システム。
前記水素タンクには、
水素を貯蔵する容器本体と、
前記容器本体に設けられ、開閉によって前記水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、
前記容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓して前記水素タンク内のガスを逃がす溶栓と、を備え、
前記収納部には、前記水素カートリッジが加熱された際に、前記容器本体よりも、前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、前記溶栓への熱移動を促進する部材を具備する、
ガス供給システム。
【請求項8】
前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、前記収納部のうち、前記自己閉鎖式弁の周囲となる位置に設けられた断熱材であり、前記溶栓の周囲となる位置には前記断熱材が配置されない、請求項７に記載のガス供給システム。
【請求項9】
前記自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、前記収納部のうち、前記自己閉鎖式弁の周囲となる位置に設けられた遮熱材であり、前記溶栓の周囲となる位置には前記遮熱材が配置されない、請求項７に記載のガス供給システム。
【請求項10】
前記溶栓への熱移動を促進する部材は、前記収納部に一部が配置され、前記溶栓に接触するように延びる前記容器本体よりも熱伝導率の高い部材である、請求項７に記載のガス供給システム。
【請求項11】
前記溶栓への熱移動を促進する部材は、前記収納部に一部が配置され、前記溶栓に接触するように延びる可燃性の樹脂部材である、請求項７に記載のガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は水素カートリッジ、及び、当該水素カートリッジが装着されて水素の提供を受けるガス供給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、燃料電池システムを搭載した自動二輪車において、交換可能な水素ボンベを搭載し、水素ボンベが空になった際に、水素ボンベを取り外して交換することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－０９９０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の技術では、例えば事故や不具合等で水素ボンベが火炎に包まれた際に溶栓（安全弁）によって水素を逃がす構造が採用されていることが多いが、溶栓が解放されて水素が逃がされる前に、水素供給のためのバルブが火炎の熱負荷によって解放されることで水素が予期せぬ方向に放出される可能性がある。
【0005】
本開示では上記問題を鑑み、水素タンクが火炎等による熱影響を受けた際に、より確実に安全弁の機能を発揮することができる水素カートリッジを提供することを目的とする。また、水素カートリッジを備えるガス供給システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願は、水素を貯蔵するタンクを具備する水素カートリッジであって、タンクは、水素ガスを貯蔵する容器本体と、容器本体に設けられ、開閉によって水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓してタンク内のガスを逃がす溶栓と、水素カートリッジが加熱された際に、容器本体よりも、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、溶栓への熱移動を促進する部材を具備する、水素カートリッジを開示する。
【0007】
上記水素カートリッジにおいて、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、自己閉鎖式弁の周囲に設けられた断熱材であり、溶栓の周囲には断熱材が配置されないように構成できる。
【0008】
上記水素カートリッジにおいて、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、自己閉鎖式弁に対して間隙を有して配置された遮熱材であり、溶栓の周囲に遮熱材が配置されないように構成できる。
【0009】
上記水素カートリッジにおいて、溶栓への熱移動を促進する部材は、タンクの外周側に一部が配置され、溶栓に接触するように延びる容器本体よりも熱伝導率の高い部材であるように構成できる。
【0010】
上記水素カートリッジにおいて、溶栓への熱移動を促進する部材は、タンクの外周側に一部が配置され、溶栓に接触するように延びる可燃性の樹脂部材であるように構成できる。
【0011】
上記水素カートリッジにおいて、水素カートリッジは、タンクを内包するケースを有し、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、溶栓への熱移動を促進する部材はその少なくとも一部がケースに配置されているように構成できる。
【0012】
本願は、水素タンクを収納する収納部を有するガス供給システムであって、水素タンクには、水素を貯蔵する容器本体と、容器本体に設けられ、開閉によって水素ガスの排出の開始及び停止を切り替える自己閉鎖式弁と、容器本体に設けられ所定の温度に達した時に開栓して水素タンク内のガスを逃がす溶栓と、を備え、収納部には、水素カートリッジが加熱された際に、容器本体よりも、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材、及び／又は、溶栓への熱移動を促進する部材を具備する、ガス供給システムを開示する。
【0013】
上記ガス供給システムにおいて、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、収納部のうち、自己閉鎖式弁の周囲となる位置に設けられた断熱材であり、溶栓の周囲となる位置には断熱材が配置されないように構成できる。
【0014】
上記ガス供給システムにおいて、自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材は、収納部のうち、自己閉鎖式弁の周囲となる位置に設けられた遮熱材であり、溶栓の周囲となる位置には遮熱材が配置されないように構成できる。
【0015】
上記ガス供給システムにおいて、溶栓への熱移動を促進する部材は、収納部に一部が配置され、溶栓に接触するように延びる容器本体よりも熱伝導率の高い部材で構成できる。
【0016】
上記ガス供給システムにおいて、溶栓への熱移動を促進する部材は、収納部に一部が配置され、溶栓に接触するように延びる可燃性の樹脂部材で構成できる。
【発明の効果】
【0017】
本開示によれば、水素タンクが火炎等による熱影響を受けた際に、開閉弁（自己閉鎖式弁）が熱による不具合を生じる前に、より確実に安全弁（溶栓）の機能を発揮させて、意図した部位からのガスの排出をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
１．ガス供給システムの基本構造
初めに、水素カートリッジ、及び、該水素カートリッジが装着されるガス供給システムについてその基本的な構造を説明する。図１に１つの形態にかかるガス供給システム１０の構成を概念的に示した。このようなガス供給システム１０はガスの供給源である水素カートリッジ５０、このガスの供給先であるガス消費装置２０、及び、制御装置３０を有している。このガス供給システム１０は、水素カートリッジ５０に貯留された水素をガス消費装置２０に含まれる燃料電池２１に供給して発電するシステムである。さらに、本形態では水素カートリッジ５０はガス消費装置２０に対して着脱することができるように構成されている。
以下に詳しく説明する。
初めに、水素カートリッジ、及び、該水素カートリッジが装着されるガス供給システムについてその基本的な構造を説明する。図１に１つの形態にかかるガス供給システム１０の構成を概念的に示した。このようなガス供給システム１０はガスの供給源である水素カートリッジ５０、このガスの供給先であるガス消費装置２０、及び、制御装置３０を有している。このガス供給システム１０は、水素カートリッジ５０に貯留された水素をガス消費装置２０に含まれる燃料電池２１に供給して発電するシステムである。さらに、本形態では水素カートリッジ５０はガス消費装置２０に対して着脱することができるように構成されている。
以下に詳しく説明する。
【0020】
１．１．水素カートリッジ
水素カートリッジ５０は供給するガス（本形態では水素）を液体状態や気体状態で貯蔵しておく容器である。図２に説明のための図を示した。図２（ａ）は水素カートリッジ５０の外観図（内包されるタンク５１を点線で表している。）、図２（ｂ）は水素カートリッジ５０の軸線方向Ｏに沿った断面図である。これらの図からわかるように、本形態で水素カートリッジ５０は、タンク５１、ケース５８を有している。
また、タンク５１は、容器本体を構成するライナ５２、補強層５３、及び、保護層５４を備え、さらに口金５５、自己閉鎖式弁５６、溶栓５７を有している。
水素カートリッジ５０は供給するガス（本形態では水素）を液体状態や気体状態で貯蔵しておく容器である。図２に説明のための図を示した。図２（ａ）は水素カートリッジ５０の外観図（内包されるタンク５１を点線で表している。）、図２（ｂ）は水素カートリッジ５０の軸線方向Ｏに沿った断面図である。これらの図からわかるように、本形態で水素カートリッジ５０は、タンク５１、ケース５８を有している。
また、タンク５１は、容器本体を構成するライナ５２、補強層５３、及び、保護層５４を備え、さらに口金５５、自己閉鎖式弁５６、溶栓５７を有している。
【0021】
１．１．１．ライナ
ライナ５２は、タンク５１の容器本体の内部空間を区画する中空の部材であり本形態では円筒状である。ライナ５２は、径が概ね一定である胴体部５２ａの両端の開口がドーム状の側端部５２ｂにより狭められ、狭められた開口５２ｃに口金５５が配置されている。
ライナ５２はその内部空間に収容されたもの（例えば水素）を漏らすことなく保持することができる材料で構成されていればよく、材料は公知のものを用いることができる。具体的には例えばナイロン樹脂、ポリエチレン系の合成樹脂や、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属等からなるものである。その中でも、タンクの軽量化の観点からライナを構成する材料は合成樹脂であることが好ましい。
ライナ５２の厚さは特に限定されることはないが、０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることが好ましい。
ライナ５２は、タンク５１の容器本体の内部空間を区画する中空の部材であり本形態では円筒状である。ライナ５２は、径が概ね一定である胴体部５２ａの両端の開口がドーム状の側端部５２ｂにより狭められ、狭められた開口５２ｃに口金５５が配置されている。
ライナ５２はその内部空間に収容されたもの（例えば水素）を漏らすことなく保持することができる材料で構成されていればよく、材料は公知のものを用いることができる。具体的には例えばナイロン樹脂、ポリエチレン系の合成樹脂や、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属等からなるものである。その中でも、タンクの軽量化の観点からライナを構成する材料は合成樹脂であることが好ましい。
ライナ５２の厚さは特に限定されることはないが、０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることが好ましい。
【0022】
１．１．２．補強層
補強層５３は、容器本体を構成する部材の１つであり、繊維が複数層に亘って積層されるとともに、その繊維には硬化した樹脂が含浸されている。繊維による層は、ライナ５２の外周に繊維束が所定の厚さにまで複数層に亘って巻き付けられてなる。補強層５３の厚さや繊維束の巻き数は必要な強度により決められるため特に限定されることはないが、１０ｍｍ～３０ｍｍ程度である。
補強層５３は、容器本体を構成する部材の１つであり、繊維が複数層に亘って積層されるとともに、その繊維には硬化した樹脂が含浸されている。繊維による層は、ライナ５２の外周に繊維束が所定の厚さにまで複数層に亘って巻き付けられてなる。補強層５３の厚さや繊維束の巻き数は必要な強度により決められるため特に限定されることはないが、１０ｍｍ～３０ｍｍ程度である。
【0023】
＜繊維束＞
補強層５３の繊維束には例えば炭素繊維が用いられており、繊維束は炭素繊維が束となって所定の断面形状（例えば長方形断面）を有する帯状である。具体的には特に限定されることはないが、断面形状が、幅が６ｍｍ～２０ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ～０．３ｍｍ程度の長方形であることが挙げられる。繊維束に含まれる炭素繊維の量も特に限定されることはないが、例えば３６０００本程度の炭素繊維からなることが挙げられる。
補強層５３の繊維束には例えば炭素繊維が用いられており、繊維束は炭素繊維が束となって所定の断面形状（例えば長方形断面）を有する帯状である。具体的には特に限定されることはないが、断面形状が、幅が６ｍｍ～２０ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ～０．３ｍｍ程度の長方形であることが挙げられる。繊維束に含まれる炭素繊維の量も特に限定されることはないが、例えば３６０００本程度の炭素繊維からなることが挙げられる。
【0024】
＜含浸樹脂＞
補強層５３において繊維（繊維束）に含浸及び硬化された樹脂は、これにより繊維の強度を高めることができるものであれば特に限定されることはない。これには例えば熱により硬化する熱硬化樹脂を挙げることができ、具体的にはアミン系又は無水物系の硬化促進剤、及び、ゴム系の強化剤を含むエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等がある。その他、エポキシ樹脂を主剤とし、これに硬化剤を混ぜることにより硬化する樹脂組成物も挙げることができる。これによれば、主剤と硬化剤とを混ぜてから硬化するまでの間にこの混合物である樹脂組成物を繊維層に到達及び浸透させることで、自動的に硬化する。
補強層５３において繊維（繊維束）に含浸及び硬化された樹脂は、これにより繊維の強度を高めることができるものであれば特に限定されることはない。これには例えば熱により硬化する熱硬化樹脂を挙げることができ、具体的にはアミン系又は無水物系の硬化促進剤、及び、ゴム系の強化剤を含むエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等がある。その他、エポキシ樹脂を主剤とし、これに硬化剤を混ぜることにより硬化する樹脂組成物も挙げることができる。これによれば、主剤と硬化剤とを混ぜてから硬化するまでの間にこの混合物である樹脂組成物を繊維層に到達及び浸透させることで、自動的に硬化する。
【0025】
１．１．３．保護層
必要に応じて容器本体を構成する部材の１つとして補強層５３の外周に保護層５４が配置されてもよい。設けられた際には例えばガラス繊維が巻かれ、ここに樹脂が含浸されてなる。含浸される樹脂は補強層５２と同様に考えることができる。これによりタンク５１に対して耐衝撃性を付与することができる。
保護層５４の厚さは特に限定されることはないが、１．０ｍｍ～１．５ｍｍ程度とすることができる。
必要に応じて容器本体を構成する部材の１つとして補強層５３の外周に保護層５４が配置されてもよい。設けられた際には例えばガラス繊維が巻かれ、ここに樹脂が含浸されてなる。含浸される樹脂は補強層５２と同様に考えることができる。これによりタンク５１に対して耐衝撃性を付与することができる。
保護層５４の厚さは特に限定されることはないが、１．０ｍｍ～１．５ｍｍ程度とすることができる。
【0026】
１．１．４．口金、自己閉鎖式弁、溶栓
口金５５は、ライナ５２の２つの開口５２ｃのそれぞれに取り付けられている部材であり、ライナ５２の軸線Ｏの方向両端のそれぞれに配置され、容器本体の内外を連通する開口として機能するとともに弁が配置されている。一方の口金５５には自己閉鎖式弁５６、他方の口金５５には溶栓５７が配置されている。
口金５５を構成する材料は必要な強度を有していれば特に限定されることはないが、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、及び鉄等を挙げることができる。
口金５５は、ライナ５２の２つの開口５２ｃのそれぞれに取り付けられている部材であり、ライナ５２の軸線Ｏの方向両端のそれぞれに配置され、容器本体の内外を連通する開口として機能するとともに弁が配置されている。一方の口金５５には自己閉鎖式弁５６、他方の口金５５には溶栓５７が配置されている。
口金５５を構成する材料は必要な強度を有していれば特に限定されることはないが、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、及び鉄等を挙げることができる。
【0027】
自己閉鎖式弁５６はいわゆる逆止弁、開閉弁であり、水素カートリッジ５０がガス供給システム１０に装着されていないときには閉鎖され、後述するようにガス供給システム１０のガス消費装置２０に装着する際にプッシュロッド２４ａで押圧されることで開放される。
自己閉鎖式弁５６としては公知のものを用いることができるが、シール材として例えば全芳香族ポリイミド樹脂（例えばべスペル（登録商標）、デュポン社）が用いられている。
自己閉鎖式弁５６としては公知のものを用いることができるが、シール材として例えば全芳香族ポリイミド樹脂（例えばべスペル（登録商標）、デュポン社）が用いられている。
【0028】
溶栓５７は、可溶合金安全弁ともいわれ所定の温度に達した時に開栓してタンク内のガス（水素）を逃がす安全弁である。溶栓５７の具体的態様は特に限定されることはなく公知のものを用いることができる。
【0029】
１．１．５．ケース
ケース５８は、タンク５１を内包して水素カートリッジ５０の外郭を形成する部材であり、筐体５８ａ、取っ手５８ｄを有している。
筐体５８ａは筒状の部材であり、その内側にタンク５１を収納することができるように構成されている。また筐体５８ａでは収納されたタンク５１の自己閉鎖式弁５６、溶栓５７が対向する位置にはそれぞれ穴５８ｂ、孔５８ｃが設けられており、外部から自己閉鎖式弁５６にアクセスし、溶栓５７から射出した水素を外部に排出することができるように構成されている。
取っ手５８ｄは筐体５８ａのうち溶栓５７側となる端部に配置されるアーチ状の部材であり、使用者はこの取っ手５８ｄを持って水素カートリッジ５０の持ち運びや、ガス供給システム１０に水素カートリッジ５０の着脱の操作をすることができる。
ケース５８は、タンク５１を内包して水素カートリッジ５０の外郭を形成する部材であり、筐体５８ａ、取っ手５８ｄを有している。
筐体５８ａは筒状の部材であり、その内側にタンク５１を収納することができるように構成されている。また筐体５８ａでは収納されたタンク５１の自己閉鎖式弁５６、溶栓５７が対向する位置にはそれぞれ穴５８ｂ、孔５８ｃが設けられており、外部から自己閉鎖式弁５６にアクセスし、溶栓５７から射出した水素を外部に排出することができるように構成されている。
取っ手５８ｄは筐体５８ａのうち溶栓５７側となる端部に配置されるアーチ状の部材であり、使用者はこの取っ手５８ｄを持って水素カートリッジ５０の持ち運びや、ガス供給システム１０に水素カートリッジ５０の着脱の操作をすることができる。
【0030】
１．１．６．その他
タンク５１の許容圧力は特に限定されることはないが、より多くの水素を供給できる観点から２０ＭＰａを超えて７０ＭＰａ以下の許容圧力で水素を貯蔵できるタンクを挙げることができる。
タンク５１の許容圧力は特に限定されることはないが、より多くの水素を供給できる観点から２０ＭＰａを超えて７０ＭＰａ以下の許容圧力で水素を貯蔵できるタンクを挙げることができる。
【0031】
本形態では上記のように、自己閉鎖式弁５６と溶栓５７とがそれぞれ異なる口金５５に配置され、タンク５１の一端側と他端側とで反対側となるように設けられている。本開示では必ずしもこのよう形態に限定されることはなく、同じ口金に両弁が配置される形態であってもよいが、後述するように本形態のように自己閉鎖式弁５６と溶栓５７とがそれぞれ異なる口金５５に配置され、タンク５１の一端側と他端側とで反対側となるように設けられている形態においてより顕著な効果を奏するものとなる。
【0032】
本形態のガス供給システム１０では水素カートリッジ５０が複数設けられており（例えば３つ）、それぞれのタンク５１に水素が充填される。ここでは３つの水素カートリッジ５０が配置される例を挙げ、これらを区別するために符号を５０ａ、５０ｂ、５０ｃで表した。これらの水素カートリッジ５０のタンク５１は全て同じ容量であってもよいし、異なる容量のタンクが含まれていてもよい。
【0033】
１．２．ガス消費装置
ガス消費装置２０は、水素カートリッジ５０のガス供給先であり、ガスを受け取るとともにこれを消費する装置である。本形態でガス消費装置２０は図１に表れているように、燃料電池２１、供給流路２２、収納部２３、接続装置２４、インジェクション２５、圧力計２６を備えている。
ガス消費装置としては、水素を燃料の１つとして発電することにより目的を達する装置を挙げることができる。特に限定されることはないが、例えば燃料電池による発電及び／又は蓄電装置、燃料電池により動力を得る自動車等を挙げることができる。
ガス消費装置２０は、水素カートリッジ５０のガス供給先であり、ガスを受け取るとともにこれを消費する装置である。本形態でガス消費装置２０は図１に表れているように、燃料電池２１、供給流路２２、収納部２３、接続装置２４、インジェクション２５、圧力計２６を備えている。
ガス消費装置としては、水素を燃料の１つとして発電することにより目的を達する装置を挙げることができる。特に限定されることはないが、例えば燃料電池による発電及び／又は蓄電装置、燃料電池により動力を得る自動車等を挙げることができる。
【0034】
１．２．１．燃料電池
燃料電池２１は供給されたガスを消費する機器であり、水素カートリッジ５０から水素の供給を受けるとともに不図示の空気孔から空気の供給を受けて発電する。燃料電池２１の具体的構成は特に限定されることはなく公知のものを用いることができる。
燃料電池２１は供給されたガスを消費する機器であり、水素カートリッジ５０から水素の供給を受けるとともに不図示の空気孔から空気の供給を受けて発電する。燃料電池２１の具体的構成は特に限定されることはなく公知のものを用いることができる。
【0035】
１．２．２．供給流路
供給流路２２は、水素カートリッジ５０から燃料電池２１にガスを導く経路であり配管により構成されている。本形態では水素カートリッジ５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれと燃料電池２１とが接続されている。ここでは水素カートリッジ５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれから延びる配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃが合流して１つの配管２２ｄとなり燃料電池２１に接続されている。
供給流路２２は、水素カートリッジ５０から燃料電池２１にガスを導く経路であり配管により構成されている。本形態では水素カートリッジ５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれと燃料電池２１とが接続されている。ここでは水素カートリッジ５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれから延びる配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃが合流して１つの配管２２ｄとなり燃料電池２１に接続されている。
【0036】
１．２．３．収納部
収納部２３は、水素カートリッジ５０をガス消費装置２０に接続する際に水素カートリッジ５０が収納される部位である。図３には図２（ｂ）と同じ視点で、水素カートリッジ５０がガス消費装置２０に接続された場面を表した。図３からわかるように、収納部２３は水素カートリッジ５０が配置される空間であり、水素カートリッジ５０を出し入れできる開口２３ｂを有した内壁２３ａにより囲まれる空間である。収納部２３のうち当該開口とは反対側となる壁部には接続装置２４が配置されている。
収納部２３は、水素カートリッジ５０をガス消費装置２０に接続する際に水素カートリッジ５０が収納される部位である。図３には図２（ｂ）と同じ視点で、水素カートリッジ５０がガス消費装置２０に接続された場面を表した。図３からわかるように、収納部２３は水素カートリッジ５０が配置される空間であり、水素カートリッジ５０を出し入れできる開口２３ｂを有した内壁２３ａにより囲まれる空間である。収納部２３のうち当該開口とは反対側となる壁部には接続装置２４が配置されている。
【0037】
１．２．４．接続装置
接続装置２４は供給流路２２のうち水素カートリッジ５０のタンク５１との接続部分に配置され、上記したタンク５１の自己閉鎖式弁５６に接続するとともに、タンク５１の自己閉鎖式弁５６の開閉を操作する。図３からわかるように接続装置２４は収納部２３に配置された棒状のプッシュロッド２４ａを有しており、水素カートリッジ５０が収納部２３に収納された際にプッシュロッド２４ａが自己閉鎖式弁５６の弁体を押圧するこで自己閉鎖式弁５６を開放させつつ供給流路２２に接続させる。
接続装置２４は供給流路２２のうち水素カートリッジ５０のタンク５１との接続部分に配置され、上記したタンク５１の自己閉鎖式弁５６に接続するとともに、タンク５１の自己閉鎖式弁５６の開閉を操作する。図３からわかるように接続装置２４は収納部２３に配置された棒状のプッシュロッド２４ａを有しており、水素カートリッジ５０が収納部２３に収納された際にプッシュロッド２４ａが自己閉鎖式弁５６の弁体を押圧するこで自己閉鎖式弁５６を開放させつつ供給流路２２に接続させる。
【0038】
１．２．５．インジェクション
インジェクション２５は接続装置２４と燃料電池２１との間の供給流路２２（本形態では供給流路２２ｄ）に配置され、燃料電池２１への水素の供給を制御する。インジェクションの具体的形態は特に限定されることはないが、流量調整弁を挙げることができる。
インジェクション２５は接続装置２４と燃料電池２１との間の供給流路２２（本形態では供給流路２２ｄ）に配置され、燃料電池２１への水素の供給を制御する。インジェクションの具体的形態は特に限定されることはないが、流量調整弁を挙げることができる。
【0039】
１．２．６．圧力計
圧力計２６は、接続装置２４とインジェクション２５との間における供給流路２２の流路内圧力（配管内の圧力）を測定する圧力計である。圧力計２６の具体的形態は特に限定されることはないが、得られた圧力値データを制御装置３０に送信できるように構成されている。
圧力計２６は、接続装置２４とインジェクション２５との間における供給流路２２の流路内圧力（配管内の圧力）を測定する圧力計である。圧力計２６の具体的形態は特に限定されることはないが、得られた圧力値データを制御装置３０に送信できるように構成されている。
【0040】
１．３．制御装置
制御装置３０は、ガス供給システム１０の各機器を制御し、適切な運転を維持する装置であり、接続装置２４のプッシュロッド２４ａ、インジェクション２５、圧力計２６等と通信できるように構成されている。
制御装置３０は、プロセッサーであり演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算ユニット）、作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、記録媒体として機能するＲＯＭ（Read-Only Memory）、有線、無線を問わず情報を制御装置３０に受け入れるインターフェイスである受信部、及び、有線、無線を問わず情報を制御装置３０から外部に送るインターフェイスである送信部を備えている。そして制御装置３０は、各機器からの情報を得てガス供給システム１０を運転するために必要な演算をして必要な機器へ制御信号を送信する。
このような制御装置３０は典型的にはコンピュータにより構成できる。
制御装置３０は、ガス供給システム１０の各機器を制御し、適切な運転を維持する装置であり、接続装置２４のプッシュロッド２４ａ、インジェクション２５、圧力計２６等と通信できるように構成されている。
制御装置３０は、プロセッサーであり演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit、中央演算ユニット）、作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、記録媒体として機能するＲＯＭ（Read-Only Memory）、有線、無線を問わず情報を制御装置３０に受け入れるインターフェイスである受信部、及び、有線、無線を問わず情報を制御装置３０から外部に送るインターフェイスである送信部を備えている。そして制御装置３０は、各機器からの情報を得てガス供給システム１０を運転するために必要な演算をして必要な機器へ制御信号を送信する。
このような制御装置３０は典型的にはコンピュータにより構成できる。
【0041】
２．本開示にかかる水素カートリッジの態様
水素カートリッジは、水素供給システムに装着されている状態、及び、装着されていない状態のいずれの場面でも何らかの理由により火炎に晒されることを想定する必要がある。そのため、溶栓を配置して所定の温度に達したときにタンクからガスを排出する安全策が取られている。このとき、タンクに対する火炎等の熱源の位置や姿勢によっては溶栓より先に開閉弁が加熱されてしまい開閉弁側で不具合が生じて予期せぬ方向にガスが排出されてしまう虞がある。特に、上記した水素カートリッジ５０のように、自己閉鎖式弁５６（開閉弁）と溶栓５７とが互いにタンク５１の反対側となるような離隔した位置に配置された場合にはその傾向が強い。開閉弁と溶栓とをタンクの同じ側に配置すると当該弁を配置した側で弁が重なるため大きくなる傾向にあり、本形態のように弁をタンクの一方と他方とに分けることで、水素カートリッジの小型化を図ることができる利点がある。
そのため、上記した水素カートリッジ５０では以下のような形態を具備している。
水素カートリッジは、水素供給システムに装着されている状態、及び、装着されていない状態のいずれの場面でも何らかの理由により火炎に晒されることを想定する必要がある。そのため、溶栓を配置して所定の温度に達したときにタンクからガスを排出する安全策が取られている。このとき、タンクに対する火炎等の熱源の位置や姿勢によっては溶栓より先に開閉弁が加熱されてしまい開閉弁側で不具合が生じて予期せぬ方向にガスが排出されてしまう虞がある。特に、上記した水素カートリッジ５０のように、自己閉鎖式弁５６（開閉弁）と溶栓５７とが互いにタンク５１の反対側となるような離隔した位置に配置された場合にはその傾向が強い。開閉弁と溶栓とをタンクの同じ側に配置すると当該弁を配置した側で弁が重なるため大きくなる傾向にあり、本形態のように弁をタンクの一方と他方とに分けることで、水素カートリッジの小型化を図ることができる利点がある。
そのため、上記した水素カートリッジ５０では以下のような形態を具備している。
【0042】
２．１．自己閉鎖式弁側態様
第１の態様では、自己閉鎖式弁５６側に容器本体よりも熱が伝わり難く（熱移動を遅らせる）、及び／又は、自己閉鎖式弁５６に直接熱が伝わり難くする（熱移動を遅らせる）ように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７に熱を伝えて溶栓５７が作動し意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態例について説明する。
第１の態様では、自己閉鎖式弁５６側に容器本体よりも熱が伝わり難く（熱移動を遅らせる）、及び／又は、自己閉鎖式弁５６に直接熱が伝わり難くする（熱移動を遅らせる）ように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７に熱を伝えて溶栓５７が作動し意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態例について説明する。
【0043】
２．１．１．形態１Ａ
図４（ａ）に形態１Ａにかかる水素カートリッジ５０を示した。図４（ａ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ａではタンク５１のうち保護層５４の外周、自己閉鎖式弁５６の外周及び端面部を断熱材６１、６２により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。本形態では保護層５４の外周、自己閉鎖式弁５６の外周を断熱材６１で覆い、自己閉鎖式弁５６の端面はキャップ状の断熱材６２により覆っている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は特に限定されることはなく公知のものを用いることができ、典型的には熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、好ましくは０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料を適用することができる。具体例としては独立気泡構造のニトリルゴム等が挙げられる。
図４（ａ）に形態１Ａにかかる水素カートリッジ５０を示した。図４（ａ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ａではタンク５１のうち保護層５４の外周、自己閉鎖式弁５６の外周及び端面部を断熱材６１、６２により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。本形態では保護層５４の外周、自己閉鎖式弁５６の外周を断熱材６１で覆い、自己閉鎖式弁５６の端面はキャップ状の断熱材６２により覆っている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は特に限定されることはなく公知のものを用いることができ、典型的には熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、好ましくは０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料を適用することができる。具体例としては独立気泡構造のニトリルゴム等が挙げられる。
【0044】
２．１．２．形態１Ｂ
図４（ｂ）に形態１Ｂにかかる水素カートリッジ５０を示した。図４（ｂ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ｂではケース５８の筐体５８ａの内面、及び、自己閉鎖式弁５６の端面部を断熱材６３、６２により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。本形態ではケース５８の筐体５８ａの内面を断熱材６３で覆い、自己閉鎖式弁５６の端面はキャップ状の断熱材６２により覆っている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、断熱材６３、６２により自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は形態１Ａと同様に考えることができる。
図４（ｂ）に形態１Ｂにかかる水素カートリッジ５０を示した。図４（ｂ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ｂではケース５８の筐体５８ａの内面、及び、自己閉鎖式弁５６の端面部を断熱材６３、６２により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。本形態ではケース５８の筐体５８ａの内面を断熱材６３で覆い、自己閉鎖式弁５６の端面はキャップ状の断熱材６２により覆っている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、断熱材６３、６２により自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は形態１Ａと同様に考えることができる。
【0045】
２．１．３．形態１Ｃ
図５（ａ）に形態１Ｃにかかる水素カートリッジ５０を示した。図５（ａ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ｃではケース５８の筐体５８ａの内面、及び、自己閉鎖式弁５６の端面部を容器本体より熱伝導率が高い材料からなる遮熱材６４、６５により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。本形態ではケース５８の筐体５８ａの内面を遮熱材６４で覆い、自己閉鎖式弁５６の端面はキャップ状の遮熱材６５により覆っている。また、遮熱材６４とタンク５１の保護層５４、及び遮熱材６５と自己閉鎖式弁５６とは接触することなく間隙Ａを有しており、ここに空気層を形成するように構成されている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である遮熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、遮熱材６４、６５が熱を拡散しつつ外部に逃がし、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
遮熱材の種類は特に限定されることはなく公知のものを用いることができ、典型的には熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を適用することができる。具体例としては金属を挙げることができ、例えば鉄やアルミニウムを適用できる。
図５（ａ）に形態１Ｃにかかる水素カートリッジ５０を示した。図５（ａ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ｃではケース５８の筐体５８ａの内面、及び、自己閉鎖式弁５６の端面部を容器本体より熱伝導率が高い材料からなる遮熱材６４、６５により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。本形態ではケース５８の筐体５８ａの内面を遮熱材６４で覆い、自己閉鎖式弁５６の端面はキャップ状の遮熱材６５により覆っている。また、遮熱材６４とタンク５１の保護層５４、及び遮熱材６５と自己閉鎖式弁５６とは接触することなく間隙Ａを有しており、ここに空気層を形成するように構成されている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である遮熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、遮熱材６４、６５が熱を拡散しつつ外部に逃がし、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
遮熱材の種類は特に限定されることはなく公知のものを用いることができ、典型的には熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を適用することができる。具体例としては金属を挙げることができ、例えば鉄やアルミニウムを適用できる。
【0046】
２．１．４．形態１Ｄ
図５（ｂ）に形態１Ｄにかかる水素カートリッジ５０を示した。図５（ｂ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ｄではタンク５１の保護層５４の外周を断熱材６６、自己閉鎖式弁５６の外周及び端面部を遮熱材６７、６８により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。遮熱材６７、６８と自己閉鎖式弁５６とは接触することなく間隙を有しており、ここに空気層を形成するように構成されている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材、遮熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱影響を受けたとき、断熱材６６が容器本体へ熱の伝達を抑制し、遮熱材６７、６８が熱を拡散しつつ外部に逃がすことで、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は形態１Ａ、遮熱材の種類は形態１Ｃと同様に考えることができる。
図５（ｂ）に形態１Ｄにかかる水素カートリッジ５０を示した。図５（ｂ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態１Ｄではタンク５１の保護層５４の外周を断熱材６６、自己閉鎖式弁５６の外周及び端面部を遮熱材６７、６８により覆い、溶栓５７の外周は覆わない構成である。遮熱材６７、６８と自己閉鎖式弁５６とは接触することなく間隙を有しており、ここに空気層を形成するように構成されている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材、遮熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱影響を受けたとき、断熱材６６が容器本体へ熱の伝達を抑制し、遮熱材６７、６８が熱を拡散しつつ外部に逃がすことで、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は形態１Ａ、遮熱材の種類は形態１Ｃと同様に考えることができる。
【0047】
２．２．溶栓側態様
第２の態様では、溶栓５７側に容器本体よりも熱が伝わり易くなるように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７に熱が伝わり溶栓５７が作動して意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態について説明する。
第２の態様では、溶栓５７側に容器本体よりも熱が伝わり易くなるように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７に熱が伝わり溶栓５７が作動して意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態について説明する。
【0048】
２．２．１．形態２Ａ
図６（ａ）に形態２Ａにかかる水素カートリッジ５０を示した。図６（ａ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態２Ａでは熱伝導材７１が配置されている。熱伝導材７１は容器本体よりも熱伝導率が高い材料であり、本形態で熱伝導材７１は、ケース５８の筐体５８ａの外周を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。本形態では自己閉鎖式弁５６は断熱材や遮熱材に覆われておらず、熱伝導材に接触していない。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、熱伝導材７１を介して溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は特に限定されることはなく公知のものを用いることができ、典型的には熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を適用することができる。具体例としては金属を挙げることができ、例えば鉄やアルミニウムを適用できる。
図６（ａ）に形態２Ａにかかる水素カートリッジ５０を示した。図６（ａ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態２Ａでは熱伝導材７１が配置されている。熱伝導材７１は容器本体よりも熱伝導率が高い材料であり、本形態で熱伝導材７１は、ケース５８の筐体５８ａの外周を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。本形態では自己閉鎖式弁５６は断熱材や遮熱材に覆われておらず、熱伝導材に接触していない。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、熱伝導材７１を介して溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は特に限定されることはなく公知のものを用いることができ、典型的には熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の材料を適用することができる。具体例としては金属を挙げることができ、例えば鉄やアルミニウムを適用できる。
【0049】
２．２．２．形態２Ｂ
図６（ｂ）に形態２Ｂにかかる水素カートリッジ５０を示した。図６（ｂ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態２Ｂでは熱伝導材７２が配置されている。熱伝導材７２は容器本体より熱伝導率が高い材料であり、本形態で熱伝導材７２は、ケース５８の筐体５８ａの内面を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。本形態では自己閉鎖式弁５６は断熱材や遮熱材に覆われておらず、熱伝導材に接触していない。このとき、熱伝導材７２とタンク５１の保護層５４との間に間隙を有し、ここに空気層が形成されていることが好ましい。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、熱伝導材７２を介して溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は形態２Ａと同様に考えることができる。
図６（ｂ）に形態２Ｂにかかる水素カートリッジ５０を示した。図６（ｂ）は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態２Ｂでは熱伝導材７２が配置されている。熱伝導材７２は容器本体より熱伝導率が高い材料であり、本形態で熱伝導材７２は、ケース５８の筐体５８ａの内面を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。本形態では自己閉鎖式弁５６は断熱材や遮熱材に覆われておらず、熱伝導材に接触していない。このとき、熱伝導材７２とタンク５１の保護層５４との間に間隙を有し、ここに空気層が形成されていることが好ましい。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、熱伝導材７２を介して溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は形態２Ａと同様に考えることができる。
【0050】
２．２．３．形態２Ｃ
形態２Ｃはケース５８の筐体５８ａのうち筒状の側面を形成する部位、及び、溶栓５７側となる端部を形成する部位を可燃性の樹脂により形成する（不図示）。筐体５８ａのうち自己閉鎖式弁５６側となる端部を形成する部位は、可燃性でない材料により形成する。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である可燃性の樹脂を配置することで、水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂により形成された筐体５８ａの部位が燃焼して導火の役割をすることで溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
このような可燃性の樹脂の種類は特に限定されることはないが、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）を挙げることができる。
形態２Ｃはケース５８の筐体５８ａのうち筒状の側面を形成する部位、及び、溶栓５７側となる端部を形成する部位を可燃性の樹脂により形成する（不図示）。筐体５８ａのうち自己閉鎖式弁５６側となる端部を形成する部位は、可燃性でない材料により形成する。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である可燃性の樹脂を配置することで、水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂により形成された筐体５８ａの部位が燃焼して導火の役割をすることで溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
このような可燃性の樹脂の種類は特に限定されることはないが、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）を挙げることができる。
【0051】
２．２．４．形態２Ｄ
図７に形態２Ｄにかかる水素カートリッジ５０を示した。図７は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態２Ｄでは、ケース５８の筐体５８ａのうち筒状の側面を形成する部位を可燃性の樹脂により形成し、これに連続して溶栓５７に接触するように熱伝導材７３が延在している。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材、可燃性の樹脂を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂により形成された筐体５８ａの部位が燃焼して導火の役割をし、熱伝導材７３に熱が伝わり、さらにこの熱が熱伝導材７３を伝わって溶栓５７に達することで、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されて機能し、意図したガスの排出をすることができる。
可燃性の樹脂は形態２Ｃ、熱伝導材の種類は形態２Ａと同様に考えることができる。
図７に形態２Ｄにかかる水素カートリッジ５０を示した。図７は図２（ｂ）と同じ視点による図である。形態２Ｄでは、ケース５８の筐体５８ａのうち筒状の側面を形成する部位を可燃性の樹脂により形成し、これに連続して溶栓５７に接触するように熱伝導材７３が延在している。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材、可燃性の樹脂を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂により形成された筐体５８ａの部位が燃焼して導火の役割をし、熱伝導材７３に熱が伝わり、さらにこの熱が熱伝導材７３を伝わって溶栓５７に達することで、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されて機能し、意図したガスの排出をすることができる。
可燃性の樹脂は形態２Ｃ、熱伝導材の種類は形態２Ａと同様に考えることができる。
【0052】
２．３．その他
上記形態１Ａ～１Ｄと形態２Ａ～２Ｄとは、併用してもよい。すなわち、自己閉鎖式弁５６に容器本体よりも熱を伝え難くする構成と、溶栓５７に容器本体よりも熱を伝え易くする構成とを合わせて適用してもよい。より具体的には形態１Ａと形態２Ａ～２Ｄとのいずれか、形態１Ｂと形態２Ａ～２Ｄとのいずれか、形態１Ｃと形態２Ａ～２Ｄとのいずれか、及び、形態１Ｄと形態２Ａ～２Ｄとのいずれかを組み合わせることができる。
上記形態１Ａ～１Ｄと形態２Ａ～２Ｄとは、併用してもよい。すなわち、自己閉鎖式弁５６に容器本体よりも熱を伝え難くする構成と、溶栓５７に容器本体よりも熱を伝え易くする構成とを合わせて適用してもよい。より具体的には形態１Ａと形態２Ａ～２Ｄとのいずれか、形態１Ｂと形態２Ａ～２Ｄとのいずれか、形態１Ｃと形態２Ａ～２Ｄとのいずれか、及び、形態１Ｄと形態２Ａ～２Ｄとのいずれかを組み合わせることができる。
【0053】
３．本開示にかかるガス消費装置の収納部の態様
上記では水素カートリッジ５０において溶栓５７で意図するガス排出を行う態様を説明したが、これに代えて、又は、これに合わせてガス消費装置２０の収納部２３に溶栓５７で意図するガス排出を行う態様を適用することができる。
上記では水素カートリッジ５０において溶栓５７で意図するガス排出を行う態様を説明したが、これに代えて、又は、これに合わせてガス消費装置２０の収納部２３に溶栓５７で意図するガス排出を行う態様を適用することができる。
【0054】
３．１．自己閉鎖式弁側態様
第３の態様では、自己閉鎖式弁５６側に容器本体よりも熱が伝わり難くく（熱移動を遅らせる）、及び／又は、自己閉鎖式弁５６に直接熱が伝わり難くする（熱移動を遅らせる）ように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７が作動して意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態について説明する。
第３の態様では、自己閉鎖式弁５６側に容器本体よりも熱が伝わり難くく（熱移動を遅らせる）、及び／又は、自己閉鎖式弁５６に直接熱が伝わり難くする（熱移動を遅らせる）ように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７が作動して意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態について説明する。
【0055】
３．１．１．形態３Ａ
図８（ａ）に形態３Ａにかかる態様を説明する図を示した。図８（ａ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態３Ａでは収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位、及び、自己閉鎖式弁５６側の筐体５８ａの端面に対向する部位を断熱材８１により覆い、溶栓５７が配置された側の筐体５８ａの端面は覆わない構成である。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は形態１Ａと同様に考えることができる。
図８（ａ）に形態３Ａにかかる態様を説明する図を示した。図８（ａ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態３Ａでは収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位、及び、自己閉鎖式弁５６側の筐体５８ａの端面に対向する部位を断熱材８１により覆い、溶栓５７が配置された側の筐体５８ａの端面は覆わない構成である。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である断熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
断熱材の種類は形態１Ａと同様に考えることができる。
【0056】
３．１．２．形態３Ｂ
図８（ｂ）に形態３Ｂにかかる態様を説明する図を示した。図８（ｂ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態３Ｂでは収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位、及び、自己閉鎖式弁５６側の筐体５８ａの端面に対向する部位を遮熱材８２により覆い、溶栓５７が配置された側の筐体５８ａの端面は覆わない構成である。遮熱材８２と筐体２８ａとは接触することなく間隙を有しており、ここに空気層を形成するように構成されている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である遮熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、遮熱材８２が熱を拡散しつつ外部に熱を逃がし、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
遮熱材の種類は形態１Ｃと同様に考えることができる。
図８（ｂ）に形態３Ｂにかかる態様を説明する図を示した。図８（ｂ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態３Ｂでは収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位、及び、自己閉鎖式弁５６側の筐体５８ａの端面に対向する部位を遮熱材８２により覆い、溶栓５７が配置された側の筐体５８ａの端面は覆わない構成である。遮熱材８２と筐体２８ａとは接触することなく間隙を有しており、ここに空気層を形成するように構成されている。
このような容器本体よりも自己閉鎖式弁への熱移動を遅らせる部材である遮熱材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、遮熱材８２が熱を拡散しつつ外部に熱を逃がし、自己閉鎖式弁５６への熱影響を抑えつつ、先に溶栓５７が機能して意図したガスの排出をすることができる。
遮熱材の種類は形態１Ｃと同様に考えることができる。
【0057】
３．２．溶栓側態様
第４の態様では、溶栓５７側に容器本体より熱が伝わり易くなるように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７が作動して意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態について説明する。
第４の態様では、溶栓５７側に容器本体より熱が伝わり易くなるように構成する。これにより自己閉鎖式弁５６に不具合が生じる前に溶栓５７が作動して意図したガス排出を得る。以下に具体的な形態について説明する。
【0058】
３．２．１．形態４Ａ
図９（ａ）に形態４Ａにかかる態様を説明する図を示した。図９（ａ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態４Ａでは熱伝導材８３が配置されている。熱伝導材８３は容器本体より熱伝導率が高い材料であり、本形態で熱伝導材８３は、収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位、及び、自己閉鎖式弁５６側の筐体５８ａの端面に対向する部位を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。このとき、熱伝導材８３と筐体５８ａとの間に間隙を有して空気層が形成されていることが好ましい。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱を受けたとき、熱伝導材８３を介して溶栓５７に熱が伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は形態２Ａと同様に考えることができる。
図９（ａ）に形態４Ａにかかる態様を説明する図を示した。図９（ａ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態４Ａでは熱伝導材８３が配置されている。熱伝導材８３は容器本体より熱伝導率が高い材料であり、本形態で熱伝導材８３は、収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位、及び、自己閉鎖式弁５６側の筐体５８ａの端面に対向する部位を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。このとき、熱伝導材８３と筐体５８ａとの間に間隙を有して空気層が形成されていることが好ましい。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱を受けたとき、熱伝導材８３を介して溶栓５７に熱が伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は形態２Ａと同様に考えることができる。
【0059】
３．２．２．形態４Ｂ
図９（ｂ）に形態４Ｂにかかる態様を説明する図を示した。図９（ｂ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態４Ｂでは可燃性の樹脂８４が配置されている。本形態で可燃性の樹脂８４は、収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対抗する部位を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である可燃性の樹脂を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂８４が燃焼し導火して溶栓５７に熱が伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
可燃性の樹脂の種類は形態２Ｃと同様に考えることができる。
図９（ｂ）に形態４Ｂにかかる態様を説明する図を示した。図９（ｂ）は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態４Ｂでは可燃性の樹脂８４が配置されている。本形態で可燃性の樹脂８４は、収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対抗する部位を覆うとともに、これに連続して溶栓５７に接触するように延在している。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である可燃性の樹脂を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂８４が燃焼し導火して溶栓５７に熱が伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されることで機能し、意図したガスの排出をすることができる。
可燃性の樹脂の種類は形態２Ｃと同様に考えることができる。
【0060】
３．２．３．形態４Ｃ
図１０に形態４Ｃにかかる態様を説明する図を示した。図１０は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態４Ｃでは可燃性の樹脂８５及び熱伝導材８６が配置されている。本形態で可燃性の樹脂８５は、収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位を覆い、これに連続して熱伝導材８６が溶栓５７に接触するように延在している。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材及び可燃性の樹脂を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂８４が燃焼し導火して熱伝導材８６を介して溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されて機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は形態２Ａ、可燃性の樹脂の種類は形態２Ｃと同様に考えることができる。
図１０に形態４Ｃにかかる態様を説明する図を示した。図１０は水素カートリッジ５０が収納部２３に装着された場面で、図３と同じ視点による図である。
形態４Ｃでは可燃性の樹脂８５及び熱伝導材８６が配置されている。本形態で可燃性の樹脂８５は、収納部２３の内面２３ａのうち、水素カートリッジ５０の筐体５８ａの側面に対向する部位を覆い、これに連続して熱伝導材８６が溶栓５７に接触するように延在している。
このような容器本体よりも溶栓への熱移動を促進する部材である熱伝導材及び可燃性の樹脂を配置することで水素カートリッジ５０が火炎等により熱の影響を受けたとき、可燃性の樹脂８４が燃焼し導火して熱伝導材８６を介して溶栓５７に熱が速く伝わり、自己閉鎖式弁５６に先立って溶栓５７が加熱されて機能し、意図したガスの排出をすることができる。
熱伝導材の種類は形態２Ａ、可燃性の樹脂の種類は形態２Ｃと同様に考えることができる。
【0061】
４．その他
上記では水素カートリッジ５０における態様（形態１Ａ～１Ｄ、形態２Ａ～２Ｄ）及び収納部２３における態様（形態３Ａ、３Ｂ、形態４Ａ～４Ｃ）のそれぞれについて説明したが、水素カートリッジ５０における態様と収納部２３における態様とは、矛盾の生じない限りにおいて併用することができる。これによりさらに本開示の効果を顕著なものとすることが可能である。
上記では水素カートリッジ５０における態様（形態１Ａ～１Ｄ、形態２Ａ～２Ｄ）及び収納部２３における態様（形態３Ａ、３Ｂ、形態４Ａ～４Ｃ）のそれぞれについて説明したが、水素カートリッジ５０における態様と収納部２３における態様とは、矛盾の生じない限りにおいて併用することができる。これによりさらに本開示の効果を顕著なものとすることが可能である。
【符号の説明】
【0062】
１０…ガス供給システム、２０…ガス消費装置、２１…燃料電池、２２…供給流路、２３…収納部、２４…接続装置、３０…制御装置、５０…水素カートリッジ、５１…タンク、５２…ライナ、５３…補強層、５４…保護層、５５…口金、５６…自己閉鎖式弁（逆止弁、開閉弁）、５７…溶栓
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】