特許 7230094 高圧水素容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】高圧水素容器

(51)【国際特許分類】

   F17C 1/02 20060101AFI20230220BHJP

   F17C 13/06 20060101ALI20230220BHJP

【ＦＩ】

F17C1/02

F17C13/06 301A

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2021069733

(22)【出願日】2021-04-16

(65)【公開番号】P2021173415

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2021-04-16

(31)【優先権主張番号】P 2020074739

(32)【優先日】2020-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391018019

【氏名又は名称】ＪＦＥコンテイナー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】高野 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】岡野 拓史

(72)【発明者】

【氏名】門田 皓太郎

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 周作

(72)【発明者】

【氏名】松原 和輝

【審査官】植前 津子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０６２６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６１５６７１２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１９－０３５４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０２４２８５８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８３２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２８６９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０１５９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５４－００６５０５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第３５３２７１４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０８－２１９２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５０－０１８６１３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭６２－１０１９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公平６－６５４０（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】実開昭６３－１７０９８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１７Ｃ １／００－１３／１２

Ｆ１６Ｊ １２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧水素の貯蔵用の金属円筒と、
前記金属円筒の両端部を覆った一対の蓋部材と、
長手方向を前記金属円筒の中心軸に平行にして配列された複数の締結部材と、
を備え、
前記一対の蓋部材のそれぞれには、前記複数の締結部材を挿通する複数の貫通孔が形成され、
前記複数の締結部材のそれぞれは、
両端部が前記一対の蓋部材のそれぞれに形成された前記複数の貫通孔に差し込まれ、
前記金属円筒よりも外側に点在して前記金属円筒の外周を囲んで配置され、
前記一対の蓋部材の間に前記金属円筒を挟み込んだ状態で固定し、
前記一対の蓋部材は、
前記金属円筒の両端面と直接当接して前記金属円筒の内部を密封した高圧水素容器。

【請求項2】

高圧水素の貯蔵用の金属円筒と、
前記金属円筒の両端部を覆った一対の蓋部材と、
前記一対の蓋部材の間に前記金属円筒を挟み込んだ状態で固定した複数の締結部材と、
を備え、
前記金属円筒及び前記一対の蓋部材の中における前記金属円筒の内部から外部に至る際に、前記一対の蓋部材のうちどちらか一方の前記蓋部材において、外部に至る経路と、前記複数の締結部材のうち前記金属円筒に最も近い締結部材が当該蓋部材に挿通された位置に至る経路と、のうち共通する最短の距離の共通経由位置を有し、
当該蓋部材における前記共通経由位置から外部への最低厚みがｔ［ｍｍ］とされ、
前記共通経由位置と前記複数の締結部材のうち前記金属円筒に最も近い締結部材が当該蓋部材に挿通された位置との間がＬ０［ｍｍ］とされると、
Ｌ０＞ｔが満たされている高圧水素容器。

【請求項3】

前記一対の蓋部材のそれぞれには、前記複数の締結部材を挿通する複数の貫通孔が形成され、
前記複数の締結部材のそれぞれは、前記一対の蓋部材のそれぞれに形成された前記複数の貫通孔に差し込まれている請求項２に記載の高圧水素容器。

【請求項4】

前記複数の締結部材のそれぞれは、長手方向を前記金属円筒の中心軸に平行に配列されている請求項３に記載の高圧水素容器。

【請求項5】

前記複数の締結部材は、前記金属円筒の外周に点在して前記金属円筒の外周を囲んでいる請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の高圧水素容器。

【請求項6】

前記複数の締結部材は、
同一円周上に同じ間隔で点在し、
前記金属円筒と前記金属円筒の外周を囲んだ前記複数の締結部材とは、
前記金属円筒の中心軸を中心とした同心円を構成している請求項１又は請求項５に記載の高圧水素容器。

【請求項7】

前記金属円筒と前記金属円筒の外周を囲んだ前記複数の締結部材との間には、前記金属円筒と前記複数の締結部材とを離間させた隙間が形成されている請求項５又は請求項６に記載の高圧水素容器。

【請求項8】

前記複数の締結部材には、ボルトが用いられている請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の高圧水素容器。

【請求項9】

前記金属円筒と前記一対の蓋部材のそれぞれとを嵌め合う２つの嵌め合い構造を有する請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の高圧水素容器。

【請求項10】

前記一対の蓋部材のそれぞれは、
前記金属円筒側にて前記金属円筒の内周に嵌め合わせる外周を有する凸部を有する請求項９に記載の高圧水素容器。

【請求項11】

前記凸部の側周面と前記金属円筒の内周面とを密封する第１シール部が設けられている請求項１０に記載の高圧水素容器。

【請求項12】

前記第１シール部は、
前記凸部の側周面を一回りして形成された第１シール溝と、
前記第１シール溝内に配置された第１オーリングと、
前記第１シール溝内の前記第１オーリングよりも前記蓋部材側に配置されたバックアップリングと、を有する請求項１１に記載の高圧水素容器。

【請求項13】

前記一対の蓋部材と前記金属円筒の前記一対の蓋部材のそれぞれに当接する端面とを密封する第２シール部が設けられている請求項１１又は請求項１２に記載の高圧水素容器。

【請求項14】

前記第２シール部は、
前記金属円筒の前記端面を一回りして形成された第２シール溝と、
前記第２シール溝内に配置された第２オーリングと、を有する請求項１３に記載の高圧水素容器。

【請求項15】

前記金属円筒における前記第１シール部と前記第２シール部との間には、内部から外部に貫通したリークポートが設けられている請求項１３又は請求項１４に記載の高圧水素容器。

【請求項16】

前記リークポートを通る気体に含まれる水素を検知する水素センサを更に備える請求項１５に記載の高圧水素容器。

【請求項17】

前記水素センサは、
前記リークポートを通る気体に含まれる水素の量を常時監視し、前記リークポートを通る気体に含まれる水素の量が規定値以上の場合に報知する請求項１６に記載の高圧水素容器。

【請求項18】

前記水素センサは、
前記リークポートを通る気体に含まれる水素の量が０になった場合に報知する請求項１６又は請求項１７に記載の高圧水素容器。

【請求項19】

前記一対の蓋部材のそれぞれは、
前記凸部の外周側に位置する溝部を更に備え、
前記溝部は、前記凸部の突出方向とは反対方向に凹んで前記金属円筒が嵌め込まれる請求項１０～請求項１８のいずれか１項に記載の高圧水素容器。

【請求項20】

前記一対の蓋部材のぞれぞれは、表裏形状が正方形である板状体を用いている請求項１～請求項１９のいずれか１項に記載の高圧水素容器。

【請求項21】

当該高圧水素容器は、輸送用車両のカウンターウェイトの一部を兼ねる請求項１～請求項２０のいずれか１項に記載の高圧水素容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧水素を貯蔵する高圧水素容器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料電池式の搬送用車両では、高圧水素の出入口を円筒部の一端部に形成されたドーム状の頂部に設けた高圧水素容器を用いる技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１２００１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の技術では、搬送用車両に搭載された高圧水素容器の使用中に想定される高圧水素の繰り返し圧力サイクルが存在するため、応力水準を低減するように胴部分に厚肉の円筒部を用い、当該円筒部の一端部にドーム状の部分を形成している。このため、耐圧を確保した高圧水素容器の製造に手間がかかり、製造コストが高くなる課題がある。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素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】

【0006】

本発明の高圧水素容器は、
高圧水素の貯蔵用の金属円筒と、
前記金属円筒の両端部を覆った一対の蓋部材と、
前記一対の蓋部材の間に前記金属円筒を挟み込んだ状態で固定した複数の締結部材と、
を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の高圧水素容器によれば、複数の締結部材は、一対の蓋部材のうち一方の蓋部材と他方の蓋部材とを双方の間に金属円筒を挟み込んで固定している。このため、高圧水素容器は、一対の蓋部材を複数の締結部材によって固定して製造できる。したがって、簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素容器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係るフォークリフトを示す概略構成図である。

【図2】実施の形態に係る高圧水素容器を示す外観斜視図である。

【図3】実施の形態に係る高圧水素容器を示す分解斜視図である。

【図4】実施の形態に係る高圧水素容器を示す概略構成図である。

【図5】実施の形態に係る高圧水素容器を図４の矢印Ａの方向から示す側面図である。

【図6】図４のＢ部を拡大して示す拡大図である。

【図7】実施の形態に係る高圧水素容器１の変形例の一部の拡大図である。

【図8】図４のＣ部を拡大して示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の蓄圧器の好ましい実施の形態が図面を参照して詳しく説明されている。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【0010】

＜フォークリフト１００の構成＞
図１は、実施の形態に係るフォークリフト１００を示す概略構成図である。図１に示されるフォークリフト１００は、燃料電池式の輸送用車両である。フォークリフト１００は、車体１０１の前部に荷役装置１０２を備える。フォークリフト１００は、車体１０１の中央部に運転席１０３を備える。

【0011】

フォークリフト１００は、運転席１０３の下方に燃料電池１０４を備える。燃料電池１０４は、発電ユニット１０５と、高圧水素容器１と、を有する。発電ユニット１０５は、空気中の酸素と高圧水素容器１から供給される水素とを化学反応させて電力を発生させる。

【0012】

フォークリフト１００は、車体１０１の前部に駆動輪である一対の前輪１０６と、車体１０１の後部に送舵輪である一対の後輪１０７と、を備える。一対の前輪１０６は、図示しない電動モータに駆動される。電動モータには、発電ユニット１０５から電力が供給される。一対の後輪１０７は、運転席１０３に搭乗した運転者によって操舵される。

【0013】

フォークリフト１００は、車体１０１の後部にカウンターウェイト１０８を備える。カウンターウェイト１０８は、車両重量調整と車体１０１における重量バランスとを図る。フォークリフト１００は、車体１０１の前部にカウンターウェイトを備えない。フォークリフト１００の車体１０１の中央部に備えた高圧水素容器１は、カウンターウェイト１０８を補助する重量を有する。すなわち、高圧水素容器１は、フォークリフト１００のカウンターウェイトの一部を兼ねる。このため、燃料電池１０４は、軽量で加工のし易い図示しないケースに収容されている。ケースは、カウンターウェイトの一部を兼ねない。

【0014】

＜その他の輸送用車両＞
上述のようにフォークリフト１００に高圧水素容器１が用いられる。しかし、高圧水素容器１は、これに用いられることに限られない。その他の輸送用車両にも高圧水素容器１が用いられる。たとえば、高圧水素容器１が用いられる輸送用車両は、空港などで使用されるトーイングカーなどでも良い。

【0015】

＜高圧水素容器１の構成＞
図２は、実施の形態に係る高圧水素容器１を示す外観斜視図である。図３は、実施の形態に係る高圧水素容器１を示す分解斜視図である。図４は、実施の形態に係る高圧水素容器１を示す概略構成図である。図５は、実施の形態に係る高圧水素容器１を図４の矢印Ａの方向から示す側面図である。

【0016】

図２、図３、図４及び図５に示される高圧水素容器１は、高圧水素を貯蔵する。高圧水素容器１は、金属円筒２と、一対の蓋部材３と、複数の締結部材４と、を備える。金属円筒２は、高圧水素の貯蔵用である。一対の蓋部材３は、金属円筒２の両端部を相互に覆っている。複数の締結部材４は、一対の蓋部材３のうち一方の蓋部材３と他方の蓋部材３とを双方の間に金属円筒２を挟み込んで固定している。

【0017】

＜金属円筒２＞
金属円筒２は、両端部が開放された高圧水素の貯蔵用の円筒部材である。金属円筒２は、内部に貯蔵する高圧水素の漏れを防ぐため、継目無しの金属製円筒部材で構成されている。

【0018】

金属円筒２は、たとえば、低合金鋼で構成されている。すなわち、金属円筒２は、たとえばクロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、マンガンクロム鋼、マンガン鋼もしくはボロン添加鋼のうちいずれか１つを有するものとして構成されている。

【0019】

金属円筒２の内周面は、脱炭層が除去されている。また、金属円筒２の内周面は、脱炭層の除去の後、質量の大きいショット玉の照射によって内面に残留圧縮応力が付与されている。

【0020】

なお、金属円筒２の外周には、炭素繊維強化樹脂部が巻き付けられても良い。炭素繊維強化樹脂部は、金属円筒２の所要の耐圧性である機械的強度を確保するために設けられる。炭素繊維強化樹脂部は、強化材に炭素繊維を用い、これに樹脂を含浸させて強度を向上させた複合材料であり、たとえばＰＡＮ系炭素繊維あるいはＰＩＴＣＨ系炭素繊維などが用いられる。

【0021】

＜蓋部材３＞
蓋部材３は、金属円筒２の両端部にそれぞれ取り付けられて覆い、金属円筒２を閉塞する。一対の蓋部材３のぞれぞれは、表裏形状が正方形である板状体を用いている。一対の蓋部材３は、容易に設置又は積み上げできるように、双方の上下左右の各辺を平行に取り付けられている。なお、蓋部材３の形状は、上記構成に限られず、適宜設計変更可能である。少なくとも一方の蓋部材３には、図示しない水素通し孔に繋がった図示しないバルブが設けられ、高圧水素の封入又は放出に利用される。一対の蓋部材３は、金属円筒２と同様な金属製である。

【0022】

一対の蓋部材３のそれぞれには、複数の締結部材４を挿通する複数の貫通孔３ａが形成されている。なお、蓋部材３の貫通孔３ａには、締結部材４のナット５を収納する凹部が形成されても良い。ここでは、凹部が無い場合であるので、締結部材４のナット５が蓋部材３の外側に突出している。

【0023】

＜締結部材４＞
締結部材４には、ボルトが用いられている。締結部材４に用いられたボルトは、両端部にそれぞれナット５をネジ固定するロングボルトである。このため、複数の締結部材４のそれぞれは、一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれて双方の蓋部材３の外側に突出している。そして、双方の蓋部材３の外側に突出した締結部材４の両端部にそれぞれナット５がネジ固定されている。なお、締結部材４は、一方の端部に頭部を有するとともに他方の端部のみをナット５によってネジ固定されるボルトを用いても良い。

【0024】

一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれた複数の締結部材４のそれぞれは、伸びる方向、即ち長手方向を金属円筒２の中心軸Ｏに平行に配列されている。複数の締結部材４は、金属円筒２の外周に点在して金属円筒２の外周を囲んでいる。詳しくは、複数の締結部材４は、一定の同じ間隔で同一円周上に複数箇所に点在して固定を行っている。そして、金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４とは、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした同心円を構成している。つまり、複数の締結部材４は、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした円上に配置されている。金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４との間には、金属円筒２と複数の締結部材４とを離間させた隙間Ｓが形成されている。なお、複数の締結部材４の配置は、上記構成に限られず、適宜設計に応じて変更可能である。

【0025】

複数の締結部材４のそれぞれの両端部は、双方の蓋部材３の外側にてネジ固定される。なお、締結部材４は、蓋部材３の凹部とナット５との間にスパナなどの工具を差し込んでネジ固定されても良い。また、締結部材４は、頭部に六角レンチなどの工具を嵌め込む差し込み穴を有してネジ固定されても良い。

【0026】

＜高圧水素容器１のＢ部の詳細＞
図６は、図４のＢ部を拡大して示す拡大図である。図４及び図６に示されるように、高圧水素容器１は、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとを嵌め合う２つの嵌め合い構造６を有する。

【0027】

図６に示されるように、２つの嵌め合い構造６のそれぞれは、凸部６ａと、溝部６ｂと、を有する。凸部６ａは、一対の蓋部材３のそれぞれの金属円筒２側にて金属円筒２の内周に嵌め合わせる外周を有する。溝部６ｂは、一対の蓋部材３のそれぞれの金属円筒２側の凸部６ａの外周にて凸部６ａの突出方向とは反対方向に凹んで金属円筒２の端部を嵌め込む。なお、嵌め合い構造６は、その他の形状で嵌め合っても良い。

【0028】

凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封する第１シール部７が設けられている。第１シール部７は、凸部６ａの側周面を一回りして形成された第１シール溝７ａと、第１シール溝７ａ内に配置された第１オーリング７ｂと、第１シール溝７ａ内の第１オーリング７ｂよりも蓋部材３側に配置されたバックアップリング７ｃと、を有する。第１シール溝７ａは、凸部６ａを設けた蓋部材３の突出部にリテーナリング７ｄをネジ７ｅによってネジ固定して構成されている。リテーナリング７ｄの外径は、第１シール溝７ａの底面の径よりも大きく形成されている。これにより、第１シール溝７ａは、蓋部材３の突出部とリテーナリング７ｄとの間で凸部６ａの外周寸法が小さい環状溝に形成されている。第１オーリング７ｂとバックアップリング７ｃとは、リテーナリング７ｄにより環状溝に形成された第１シール溝７ａから脱落しないように構成されている。なお、第１シール部７は、バックアップリング７ｃを有さなくても良いし、第１シール溝７ａ内の第１オーリング７ｂよりも金属円筒２側に配置された第２バックアップリングを有しても良い。凸部６ａの側周面及び金属円筒２の内周面は、金属円筒２の中心軸Ｏに沿って平行である。なお、リテーナリング７ｄは、蓋部材３と異なる金属材料により構成されていても良い。

【0029】

溝部６ｂの底部と金属円筒２における溝部６ｂに嵌め込まれて溝部６ｂの底部に当接する端面とを密封する第２シール部８が設けられている。第２シール部８は、金属円筒２の端面を一回りして形成された第２シール溝８ａと、第２シール溝８ａ内に配置された第２オーリング８ｂと、を有する。金属円筒２の端面及び溝部６ｂの底面は、金属円筒２の中心軸Ｏに対して直交した平面である。

【0030】

なお、第１シール部７と第２シール部８とは、密封機能を発揮できれば上記構成に限られず、周知技術を用いても良い。

【0031】

金属円筒２における第１シール部７と第２シール部８との間には、内部から外部に貫通したリークポート９が設けられている。リークポート９の出口には、水素センサ１０が設けられる。水素センサ１０は、第１シール部７が破断して第２シール部８が破断する以前の漏洩水素の漏れを監視する。また、水素の漏洩は、第１シール部７又は第２シール部８が破断に至らずとも、シールを構成する材料の劣化により生ずる場合がある。ここでは、リークポート９は、少なくとも一方の蓋部材３に形成されている。なお、リークポート９は、金属円筒２の第１シール部７よりも蓋部材３側の位置、即ち蓋部材３の表面のうち金属円筒２側の面のうち、第１シール部７が当接する部分と第２シール部８が当接する部分との間に位置する面に開口するように形成されていれば良い。また、リークポート９が第２シール部８よりも、水素が貯蔵される内部側に位置することにより、応力が集中し易い溝部６ｂ及び締結部材４が締結されている部分へ水素が到達しない。そのため、応力集中部に水素による強度低下の影響が及ばないため、高圧水素容器１の強度の信頼性が向上する。

【0032】

図６に示すように、リークポート９は、高圧水素容器１の外部に連通している。リークポート９を通った気体は、高圧水素容器１の外部に設置された水素センサ１０に導かれるように構成されている。水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体の水素を検知する。高圧水素容器１は、水素センサ１０が気体に含まれる水素の含有量が規定値以上であることを検知した場合に、警告を報知するように構成されていても良い。

【0033】

また、水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体を常時監視していても良い。高圧水素容器１の第１シール部７は、水素が第１オーリング７ｂを構成する材料を透過することにより常時所定量の水素がリークポート９から漏洩している。水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体を常時監視することにより、気体に含まれる水素の量の変化を検知できるため、その変化により第１シール部７の劣化又は破断などの異常による水素漏洩を検知できる。

【0034】

また、水素センサ１０が常時監視を行うことにより、水素センサ１０自体の動作が正常であるか否かを判定することもできる。つまり、水素センサ１０が正常であれば、第１シール部７を透過する水素を常時検知し続けるため、水素センサ１０が水素を検知していない場合は、水素センサ１０自体が正常に動作していないと判断できる。よって、水素センサ１０が水素を検知していない場合にも警告を報知することにより、水素センサ１０自体の異常も検知できるため、高圧水素容器１の信頼性が向上する。

【0035】

水素センサ１０は、リークポート９を通って導かれた気体中の水素量の変化を報知する報知装置５０を備えていても良い。また、報知装置５０は、水素センサ１０が水素を検知していないこと、即ち気体中に含まれる水素量が実質的に０になったことを報知しても良い。報知装置５０は、外部のディスプレイ又は警告灯などの手段により実現されても良い。

【0036】

図７は、実施の形態に係る高圧水素容器１の変形例の一部の拡大図である。図７に示す高圧水素容器１の変形例は、蓋部材３の形状が変更されており、金属円筒２の端部が溝部６ｂに嵌合されているのではなく、フランジ部６ｃに突き当てられている。変形例に係る蓋部材１３は、フランジ部６ｃの強度が確保できれば、蓋部材３と同様の強度を確保でき、内部からの水素漏洩も抑止できる。

【0037】

＜高圧水素容器１のＣ部の詳細＞
図８は、図４のＣ部を拡大して示す拡大図である。図８に示されるように、高圧水素容器１は、金属円筒２及び一対の蓋部材３の中における金属円筒２の内部から外部に至る際に、一対の蓋部材３のうちどちらか一方の蓋部材３において、外部に至る経路と、複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置に至る経路と、のうち共通する最短の距離の共通経由位置Ｐを有する。蓋部材３における共通経由位置Ｐから外部への最低厚みがｔ［ｍｍ］とされる。共通経由位置Ｐと複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置との間がＬ０［ｍｍ］とされる。このとき、Ｌ０＞ｔが満たされている。ここで、Ｌ０を金属円筒２に最も近い締結部材４が一対の蓋部材３のうちどちらか一方の蓋部材３に挿通された位置とした理由は、複数の締結部材４が同一円上に点在しない場合も考慮しているためである。

【0038】

＜実施の形態の効果＞
実施の形態によれば、高圧水素容器１は、高圧水素の貯蔵用の金属円筒２を備える。高圧水素容器１は、金属円筒２の両端部をそれぞれ覆う一対の蓋部材３を備える。高圧水素容器１は、一対の蓋部材３のうち一方の蓋部材３と他方の蓋部材３とを双方の間に金属円筒２を挟み込んで固定した複数の締結部材４を備える。

【0039】

この構成によれば、複数の締結部材４は、一対の蓋部材３のうち一方の蓋部材３と他方の蓋部材３とを双方の間に金属円筒２を挟み込んで固定している。このため、高圧水素容器１は、一対の蓋部材３を複数の締結部材４によって固定して製造できる。したがって、簡易な構成で製造に手間がかからず、製造コストが低減できる耐圧を確保した高圧水素容器１が提供できる。

【0040】

実施の形態によれば、締結部材４には、ボルトが用いられている。

【0041】

この構成によれば、高圧水素容器１は、一対の蓋部材３をボルトを用いた複数の締結部材４によって固定して製造できる。

【0042】

実施の形態によれば、一対の蓋部材３のそれぞれには、複数の締結部材４を挿通する複数の貫通孔３ａが形成されている。複数の締結部材４のそれぞれは、一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれている。

【0043】

この構成によれば、複数の締結部材４のそれぞれが一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれ、高圧水素容器１が一対の蓋部材３を複数の締結部材４によって固定して製造できる。

【0044】

実施の形態によれば、一方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａと他方の蓋部材３に形成された貫通孔３ａとに差し込まれた複数の締結部材４のそれぞれは、伸びる方向、即ち長手方向を金属円筒２の中心軸Ｏに平行に配列されている。

【0045】

この構成によれば、複数の締結部材４のそれぞれにおける金属円筒２を挟み込んで固定する挟持力が金属円筒２の中心軸Ｏに平行な方向であり、当該挟持力にはねじれが生じず、高圧水素容器１の耐久性が向上できる。

【0046】

実施の形態によれば、複数の締結部材４は、金属円筒２の外周に点在して金属円筒２の外周を囲んでいる。

【0047】

この構成によれば、金属円筒２の外周に点在して金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４のそれぞれは、金属円筒２の外周に分散して金属円筒２を挟み込んで固定する挟持力を発揮できる。これにより、当該挟持力が金属円筒２の外周にて相互にバランス良く発揮され、高圧水素容器１の耐久性が向上できる。

【0048】

実施の形態によれば、複数の締結部材４は、同一円周上に同じ間隔で点在している。金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４とは、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした同心円を構成している。

【0049】

この構成によれば、金属円筒２の中心軸Ｏを中心とした同心円を構成した複数の締結部材４のそれぞれは、金属円筒２の外周に金属円筒２に対する距離を等しく分散して金属円筒２を挟み込んで固定する挟持力を発揮できる。これにより、当該挟持力が金属円筒２の外周にて相互に金属円筒２に対する影響を等しくかつバランス良く発揮され、高圧水素容器１の耐久性が向上できる。

【0050】

実施の形態によれば、金属円筒２と金属円筒２の外周を囲んだ複数の締結部材４との間には、金属円筒２と複数の締結部材４とを離間させた隙間Ｓが形成されている。

【0051】

この構成によれば、貯蔵する高圧水素に直接接触する金属円筒２には、水素が浸透する。しかし、隙間Ｓを隔てた複数の締結部材４には、金属円筒２からにじみ出た水素が隙間Ｓから拡散して浸透しない。そのため、高圧水素容器１は、複数の締結部材４の水素劣化を生じず、複数の締結部材４の耐久性が向上できる。また、隙間Ｓが金属円筒２と複数の締結部材４との間に存在することにより、金属円筒２が貯蔵する高圧水素によって周方向に変形してもその変形応力が複数の締結部材４に伝わらない。また、締結部材４が隙間Ｓをおいて配置されていることにより、蓋部材３の締結部材４から荷重を受ける部分も、金属円筒２と蓋部材３とが嵌合する部分から離れているため、応力発生部が水素脆化の影響を受けにくく、強度の信頼性が向上する。

【0052】

実施の形態によれば、高圧水素容器１は、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとを嵌め合う２つの嵌め合い構造６を有する。

【0053】

この構成によれば、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとが２つの嵌め合い構造６のそれぞれによって嵌め合い、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。これにより、高圧水素容器１は、貯蔵する高圧水素が漏れ難い容器を構成できる。

【0054】

実施の形態によれば、２つの嵌め合い構造６のそれぞれは、一対の蓋部材３のそれぞれの金属円筒２側にて金属円筒２の内周に嵌め合わせる外周を有する凸部６ａを有する。また、一対の蓋部材３のそれぞれは、金属円筒２側の凸部６ａの外周にて凸部６ａの突出方向とは反対方向に凹んで金属円筒２の端部を嵌め込む溝部６ｂと、を有する。

【0055】

この構成によれば、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとが凸部６ａと溝部６ｂとを有する２つの嵌め合い構造６のそれぞれによって嵌め合い、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。

【0056】

実施の形態によれば、凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封する第１シール部７が設けられている。

【0057】

この構成によれば、第１シール部７が凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。

【0058】

実施の形態によれば、第１シール部７は、凸部６ａの側周面を一回りして形成された第１シール溝７ａと、第１シール溝７ａ内に配置された第１オーリング７ｂと、第１シール溝７ａ内の第１オーリング７ｂよりも蓋部材３側に配置されたバックアップリング７ｃと、を有する。

【0059】

この構成によれば、第１シール溝７ａ内に配置された第１オーリング７ｂ及びバックアップリング７ｃを用いた第１シール部７が凸部６ａの側周面と金属円筒２の内周面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。

【0060】

実施の形態によれば、溝部６ｂの底部と金属円筒２における溝部６ｂに嵌め込まれて溝部６ｂの底部に当接する端面とを密封する第２シール部８が設けられている。

【0061】

この構成によれば、第２シール部８が溝部６ｂの底部と金属円筒２の端面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。しかも、第２シール部８は、ボアシールとして機能する第１シール部７とは密封面の異なるトップシールとして機能する。これにより、第２シール部８は、第１シール部７に対して密封面を異ならせることにより、第１シール部７の密閉性の影響を受けることがないため、第１シール部７に加えて更に高圧水素容器１の密封性を確保し、高圧水素容器１の水素漏洩防止性能をより向上できる。さらに、第１シール部７及び第２シール部８は、双方をそれぞれ設けた異なる面を有する同一の嵌め合い構造６にひとまとめに設けられ、効率良く配置できる。

【0062】

実施の形態によれば、第２シール部８は、金属円筒２の端面を一回りして形成された第２シール溝８ａと、第２シール溝８ａ内に配置された第２オーリング８ｂと、を有する。

【0063】

この構成によれば、第２シール溝８ａ内に配置された第２オーリング８ｂを用いた第２シール部８が溝部６ｂの底部と金属円筒２の端面とを密封し、金属円筒２と一対の蓋部材３のそれぞれとの間には密封性が確保できる。また、第２オーリング８ｂが蓋部材３の溝部６ｂの底部ではなく金属円筒２の端面に形成された第２シール溝８ａ内に配置されるので、第２シール溝８ａが形成し易く、かつ、第２オーリング８ｂが配置し易く、第２シール部８が製造し易い。

【0064】

実施の形態によれば、金属円筒２における第１シール部７と第２シール部８との間には、内部から外部に貫通したリークポート９が設けられている。

【0065】

この構成によれば、貯蔵する水素がリークポート９から流出することにより、第２シール部８の破断又は劣化以前に第１シール部７の破断又は劣化が検出できる。これにより、第２シール部８の破断又は劣化による高圧水素容器１からの水素漏れ以前に第１シール部７の破断又は劣化が検出でき、高圧水素容器１の水素漏れが防止できる。

【0066】

実施の形態によれば、リークポート９を通る気体に含まれる水素を検知する水素センサ１０を更に備える。また、水素センサ１０は、リークポート９を通る気体に含まれる水素の量を常時監視し、気体に含まれる水素の量が規定値以上の場合に報知する。さらに、水素センサ１０は、気体に含まれる水素の量が０になった場合に報知する。このように構成されることにより、高圧水素容器１は、第１シール部７の破断又は劣化による水素漏洩を確実に検出でき、かつ水素センサ１０が正常に作動しているか否かを判定することもできる。これにより、水素漏洩検知の確実性が向上し、高圧水素容器１の信頼性が向上する。

【0067】

実施の形態によれば、高圧水素容器１は、金属円筒２及び一対の蓋部材３の中における金属円筒２の内部から外部に至る際に、一対の蓋部材３のうちどちらか一方の蓋部材３において、外部に至る経路と、複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置に至る経路と、のうち共通する最短の距離の共通経由位置Ｐを有する。蓋部材３における共通経由位置Ｐから外部への最低厚みがｔ［ｍｍ］とされる。共通経由位置Ｐと複数の締結部材４のうち金属円筒２に最も近い締結部材４が蓋部材３に挿通された位置との間がＬ０［ｍｍ］とされる。このとき、Ｌ０＞ｔが満たされている。

【0068】

この構成によれば、貯蔵する高圧水素に直接接触する金属円筒２及び一対の蓋部材３には、水素が浸透する。しかし、Ｌ０＞ｔが満たされている場合に、複数の締結部材４には、水素が蓋部材３の内外にわたって浸透するよりも以前に蓋部材３を通じて締結部材４に浸透しない。そのため、高圧水素容器１は、蓋部材３よりも以前に複数の締結部材４の水素劣化を生じず、損傷し難い。

【0069】

実施の形態によれば、一対の蓋部材３のぞれぞれは、表裏形状が正方形である板状体を用いている。

【0070】

この構成によれば、製造者は、一対の蓋部材３のぞれぞれに対する加工をフライス加工ではなく旋盤加工によって実施できる。これにより、加工コストが低減でき、高圧水素容器１の製造が容易である。

【0071】

実施の形態によれば、高圧水素容器１は、輸送用車両のカウンターウェイトの一部を兼ねている。

【0072】

この構成によれば、金属円筒２、一対の蓋部材３及び複数の締結部材４によって高圧水素容器１の重量が重くなる。そのため、輸送用車両のカウンターウェイトの搭載総量が削減でき、輸送用車両の部品点数が削減できる。これにより、輸送用車両の製造コストが低減できる。

【符号の説明】

【0073】

１ 高圧水素容器、２ 金属円筒、３ 蓋部材、３ａ 貫通孔、４ 締結部材、５ ナット、６ 嵌め合い構造、６ａ 凸部、６ｂ 溝部、６ｃ フランジ部、７ 第１シール部、７ａ 第１シール溝、７ｂ 第１オーリング、７ｃ バックアップリング、７ｄ リテーナリング、７ｅ ネジ、８ 第２シール部、８ａ 第２シール溝、８ｂ 第２オーリング、９ リークポート、１０ 水素センサ、１３ 蓋部材、５０ 報知装置、１００ フォークリフト、１０１ 車体、１０２ 荷役装置、１０３ 運転席、１０４ 燃料電池、１０５ 発電ユニット、１０６ 前輪、１０７ 後輪、１０８ カウンターウェイト。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】