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(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】2023-04-25
(45)【発行日】2023-05-08
(54)【発明の名称】高圧水素容器
(51)【国際特許分類】
F16J 12/00 20060101AFI20230426BHJP
F17C 13/00 20060101ALI20230426BHJP
【ＦＩ】
F16J12/00 D
F17C13/00 301Z
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022011354
(22)【出願日】2022-01-28
(65)【公開番号】P2022119198
(43)【公開日】2022-08-16
【審査請求日】2022-05-27
(31)【優先権主張番号】P 2021016001
(32)【優先日】2021-02-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(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】岡野 拓史
(72)【発明者】
【氏名】松原 和輝
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 周作
(72)【発明者】
【氏名】石川 信行
(72)【発明者】
【氏名】高野 俊夫
【審査官】山本 健晴
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１３８６６２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０６３７７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０８３０４７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｊ １２／００
Ｆ１７Ｃ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧水素の貯蔵用の金属製の筒体と、前記筒体の端部を塞ぐ蓋部材と、を備え、
前記筒体は、
当該筒体の中心軸方向において端部に前記蓋部材を固定するための接合部と、
高圧水素を貯蔵する貯蔵部の外郭となる筒部と、
前記中心軸方向において前記接合部と前記筒部との間に配置され、当該筒体の内面に形成されたシール面と、を備え、
前記蓋部材は、
前記筒体の前記シール面と当接するシール部と、
前記筒体の前記接合部に固定される固定部と、を備え、
前記シール面のうち前記シール部が当接している領域を当接領域とし、
前記当接領域から前記筒体の外面までの肉厚を肉厚Ｈとし、
前記接合部を含む前記接合部から前記当接領域までの前記筒体の一部分であって、応力σ以上の応力が発生している部分を応力発生部とし、
前記当接領域と前記応力発生部との距離を距離Ｌとしたときに、
前記肉厚Ｈと前記距離Ｌとの関係は、
少なくともＨ＜Ｌを満たし、
前記応力σは、
前記貯蔵部に高圧水素が充填された使用状態において、前記筒体を構成する金属材料の引張強度の１／３である、高圧水素容器。
【請求項2】
高圧水素の貯蔵用の金属製の筒体と、前記筒体の端部を塞ぐ蓋部材と、を備え、
前記筒体は、
当該筒体の中心軸方向において端部に前記蓋部材を固定するための接合部と、
高圧水素を貯蔵する貯蔵部の外郭となる筒部と、
前記中心軸方向において前記接合部と前記筒部との間に配置され、当該筒体の内面に形成されたシール面と、を備え、
前記蓋部材は、
前記筒体の前記シール面と当接するシール部と、
前記筒体の前記接合部に固定される固定部と、を備え、
前記シール面のうち前記シール部が当接している領域を当接領域とし、
前記当接領域から前記筒体の外面までの肉厚を肉厚Ｈとし、
前記接合部を含む前記接合部から前記当接領域までの前記筒体の一部分であって、応力σ以上の応力が発生している部分を応力発生部とし、
前記当接領域と前記応力発生部との距離を距離Ｌとしたときに、
前記肉厚Ｈと前記距離Ｌとの関係は、
少なくともＨ＜Ｌを満たし、
前記応力σは、
前記貯蔵部に高圧水素が充填された使用状態において、前記筒体を構成する金属材料の疲労限応力である、高圧水素容器。
【請求項3】
前記蓋部材は、前記シール部を備え前記筒部側に位置する第１部材と、
前記固定部を備える第２部材と、を備え、
前記第１部材の外径寸法は、
前記シール面の内径寸法よりも小さい、請求項１又は請求項２に記載の高圧水素容器。
【請求項4】
前記蓋部材は、前記シール部を備え前記筒部側に位置する第１部材と、
前記固定部を備える第２部材と、を備え、
前記第１部材は、
オーステナイト系ステンレス鋼で形成されている、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の高圧水素容器。
【請求項5】
前記接合部は、前記筒体の端部の内周面に形成された雌ねじ部であり、
前記固定部は、
前記蓋部材に形成された雄ねじ部であり、
前記接合部と前記固定部とは、
互いに螺合する、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の高圧水素容器。
【請求項6】
前記シール部は、前記蓋部材に取り付けられたＯリングである、請求項１～請求項５の何れか１項に記載の高圧水素容器。
【請求項7】
前記応力σは、
静水圧応力である、請求項１～請求項６の何れか１項に記載の高圧水素容器。
【請求項8】
前記筒体は、低合金鋼にて構成されている、請求項１～請求項７の何れか１項に記載の高圧水素容器。
【請求項9】
前記応力発生部は、複数の応力発生部を含み、
前記距離Ｌは、
前記当接領域と前記複数の応力発生部のうち前記当接領域に最も近い前記応力発生部との距離である、請求項１～請求項８の何れか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】
例えば、水素ステーションにおいて使用される高圧水素を貯蔵する高圧水素容器は、シリンダ（円筒胴）の開口端に蓋をねじ止めする構造が採用されている。このような水素貯蔵用の容器は、シリンダの内部に充填された水素ガスが、シリンダの内周面と蓋の外周面との間に設けられたＯリングなどの樹脂製シール部材によりシールされている（例えば、特許文献１を参照）。
【0003】
しかし、特許文献１に開示されているところによれば、樹脂製シール部材は、微量ながら水素が透過する。そのため、シリンダの開口端部に形成されている雌ねじ部に水素が到達し、応力が集中するねじ底を起点とし、水素により誘起された破壊が生じる。これを解決するために、特許文献１に開示されている高圧水素容器は、雌ねじ部と樹脂製シール部材との間に位置する隙間部に貫通孔を設け、隙間部内のガスを排出する構造とするとともに、酸素を含むガスを隙間部に導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－５６４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示されている高圧水素容器は、樹脂製シール部材を透過して隙間部に滞留する水素を貫通孔から排出している。そのため、隙間部に隣接して高い応力が発生している雌ねじ部が配置されているが、高圧水素容器は、樹脂製シール部材を透過して隙間部に滞留する水素を起因とする割れが抑制されている。しかし、高圧の水素を金属製の容器内に貯蔵する場合、容器内に所定の濃度で存在する水素分子は、金属製の容器を構成する金属組織内に侵入し、金属組織内に拡散していく。つまり、特許文献１の高圧水素容器においては、シリンダ内の水素がシリンダを構成する金属組織の内部に侵入し、金属組織内を水素が拡散して雌ねじ部に到達する。雌ねじ部は、シリンダの開口端に締結固定されている蓋との螺合により、応力が集中するため、容器のその他の部分と比較して高い応力が発生している。また、特許文献１におけるシリンダは、内周面に設けられた中心軸に垂直な突き当て面を有する。そして、突き当て面には蓋が当接されて、蓋に軸力が生じ、蓋が雌ねじ部に締結固定される。これにより、高圧水素容器は、雌ねじ部だけでなく突き当て面周辺にも応力が集中する。そのため、雌ねじ部及び突き当て面周辺の応力が発生している部分は、金属組織内を拡散した水素の影響を受けて、割れなどの破損の起点となるという課題があった。
【0006】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、金属組織内への水素の拡散を起因とする破損を抑制する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】
【0007】
本発明に係る高圧水素容器は、高圧水素の貯蔵用の金属製の筒体と、前記筒体の端部を塞ぐ蓋部材と、を備え、前記筒体は、当該筒体の中心軸方向において端部に前記蓋部材を固定するための接合部と、高圧水素を貯蔵する貯蔵部の外郭となる筒部と、前記中心軸方向において前記接合部と前記筒部との間に配置され、当該筒体の内面に形成されたシール面と、を備え、前記蓋部材は、前記筒体の前記シール面と当接するシール部と、前記筒体の前記接合部に固定される固定部と、を備え、前記シール面のうち前記シール部が当接している領域を当接領域とし、前記当接領域から前記筒体の外面までの肉厚を肉厚Ｈとし、前記接合部を含む前記接合部から前記当接領域までの前記筒体の一部分であって、所定の応力σ以上の応力が発生している部分を応力発生部とし、前記当接領域と前記応力発生部との距離を距離Ｌとしたときに、前記肉厚Ｈと前記距離Ｌとの関係は、少なくともＨ＜Ｌを満たす。
【発明の効果】
【0008】
本発明の高圧水素容器によれば、筒体に蓋部材が固定されることにより所定の応力が発生している応力発生部と当接領域との距離Ｌが、Ｈ＜Ｌの関係を満たすため、筒体を構成する金属材料は、水素の拡散の影響を受けない。したがって、高圧水素容器の金属組織内への水素の拡散による強度への影響を抑えることができ、高い負荷が掛かっても信頼性の高い高圧水素容器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る高圧水素容器１００を示す断面図である。
【図3】実施の形態１に係る高圧水素容器１００のシール部２３の近傍の金属組織内の水素の拡散状態を示す図である。
【図4】水素ガスの圧力と金属組織内に侵入する初期の水素量との相関関係を示した図である。
【図5】水素拡散係数Ｄと拡散流量Ｊとの相関関係を示した図である。
【図6】実施の形態１に係る高圧水素容器１００の雌ねじ部１５の周辺の応力発生状態の一例を示す図である。
【図7】金属材料に加わる応力と応力が加わるサイクル数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の高圧水素容器の好ましい実施の形態を、図面を参照して詳しく説明する。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。
【0011】
実施の形態１．
＜高圧水素容器１００＞
図１は、実施の形態１に係る高圧水素容器１００を示す断面図である。図１に示す高圧水素容器１００は、構造を模式的に表したものである。高圧水素容器１００は、例えば車両などに水素を供給する水素ステーションに設置されるものであり、内部に高圧の水素を貯蔵するものである。燃料電池式の車両は、例えば７５ＭＰａ程度の高圧で水素を貯蔵するタンクを備えている。そのような車両のタンクに水素を充填するには、内部の圧力を車両のタンクよりもさらに高圧に維持できる高圧水素容器１００が必要となる。高圧水素容器１００は、燃料電池式の車両に水素を供給するごとに、内部の圧力が下がるものの、内部の圧力が高い状態で維持される。つまり、高圧水素容器１００は、高圧力の領域で周期的な圧力変動を受ける。さらに、車両に水素を供給する頻度を考慮すると、高圧水素容器１００は、高圧力かつ高サイクルの圧力変動を受けつつ、長期間に亘って耐久性を維持できることが必要となるものである。
＜高圧水素容器１００＞
図１は、実施の形態１に係る高圧水素容器１００を示す断面図である。図１に示す高圧水素容器１００は、構造を模式的に表したものである。高圧水素容器１００は、例えば車両などに水素を供給する水素ステーションに設置されるものであり、内部に高圧の水素を貯蔵するものである。燃料電池式の車両は、例えば７５ＭＰａ程度の高圧で水素を貯蔵するタンクを備えている。そのような車両のタンクに水素を充填するには、内部の圧力を車両のタンクよりもさらに高圧に維持できる高圧水素容器１００が必要となる。高圧水素容器１００は、燃料電池式の車両に水素を供給するごとに、内部の圧力が下がるものの、内部の圧力が高い状態で維持される。つまり、高圧水素容器１００は、高圧力の領域で周期的な圧力変動を受ける。さらに、車両に水素を供給する頻度を考慮すると、高圧水素容器１００は、高圧力かつ高サイクルの圧力変動を受けつつ、長期間に亘って耐久性を維持できることが必要となるものである。
【0012】
＜高圧水素容器１００の構成＞
図１に示されるように、実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、金属製の筒体１０と、筒体１０の開口端に締結固定された蓋体２０とを備える。金属製の筒体１０は、円筒形状であり、両端が開口されている。開口端には雌ねじ部１５が形成されている。雌ねじ部１５は、筒体１０の内面に形成されたねじである。また、筒体１０の中心軸方向（図１の中心軸Ｃに沿った方向）において、中央部には水素を貯蔵する貯蔵部１２の外郭を形成する筒部１３が配置されている。筒部１３は、円筒形状の部分である。実施の形態１において筒部１３のうち貯蔵部１２が配置されている部分の肉厚は、例えばｔ＝５０ｍｍに設定されている。蓋体２０及び蓋体２０を筒体１０の端部に固定する部材を蓋部材と称する場合がある。
図１に示されるように、実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、金属製の筒体１０と、筒体１０の開口端に締結固定された蓋体２０とを備える。金属製の筒体１０は、円筒形状であり、両端が開口されている。開口端には雌ねじ部１５が形成されている。雌ねじ部１５は、筒体１０の内面に形成されたねじである。また、筒体１０の中心軸方向（図１の中心軸Ｃに沿った方向）において、中央部には水素を貯蔵する貯蔵部１２の外郭を形成する筒部１３が配置されている。筒部１３は、円筒形状の部分である。実施の形態１において筒部１３のうち貯蔵部１２が配置されている部分の肉厚は、例えばｔ＝５０ｍｍに設定されている。蓋体２０及び蓋体２０を筒体１０の端部に固定する部材を蓋部材と称する場合がある。
【0013】
筒体１０の中心軸方向において筒部１３と雌ねじ部１５との間には、シール面１６が形成されている。シール面１６は、筒体１０の内面に形成されている面であり、蓋体２０のシール部２３と当接し、高圧水素容器１００の内部の水素が漏れないようにする部分である。シール面１６は、シール性を保つために、シール部２３が当接する部分が滑らかな面で構成されていると良い。
【0014】
実施の形態１において、蓋体２０は、シール部２３を備える第１部材２１と、雄ねじ部２５を備える第２部材２２と、を備える。第１部材２１は、水素が貯蔵される貯蔵部１２の中心軸方向の端部を塞ぐ部材である。第１部材２１は、略円柱に形成されており、実施の形態１においては筒体１０のシール面１６よりも外径寸法が小さく形成されている。第１部材２１の外周面には、溝２１ａ（図２参照）が形成されており、ここにシール部材２４がはめ込まれている。シール部材２４は、例えばＯリングであるが、その他の構造のシール部材を採用しても良い。
【0015】
図２は、図１の雌ねじ部１５及びシール面１６の周辺の拡大図である。雌ねじ部１５は、筒体１０の開口端１９から所定の区間に形成されている。雌ねじ部１５の隣には逃がし部１７が配置されている。逃がし部１７は、雌ねじ部１５とシール面１６との間にある筒体１０の内面に形成された段差形状、つまり雌ねじ部１５よりも内径寸法が大きくなっている部分であり、雌ねじ部１５を加工する際の工具の逃がしになる。実施の形態１において逃がし部１７の両端が傾斜面となっており、雌ねじ部１５及びシール面１６のそれぞれに接続している。筒体１０は、内径の変化を緩やかにすることにより、貯蔵部１２の圧力及び雌ねじ部１５の締結により発生する応力を緩和している。
【0016】
中心軸方向において逃がし部１７の隣にはシール面１６が形成されている。実施の形態１においてシール面１６は、逃がし部１７よりも内径寸法が小さく、筒部１３の内径寸法と同じに形成されているが、蓋体２０のシール部２３に合わせて内径寸法は適宜設定することができる。シール面１６は、シール部材２４が当接することにより、貯蔵部１２から水素が漏れないようにシールする。なお、シール面１６が配置されている部分の筒体１０の肉厚を、肉厚Ｈとする。この肉厚Ｈと上述した貯蔵部１２における筒体１０の肉厚ｔとは、異なる値に設定されても良い。つまり、筒体１０のシール面１６と貯蔵部１２の内面との間に段差が形成されていても良い。実施の形態１においては一例としてＨ＝ｔとなっている構成を示している。
【0017】
（筒体１０）
筒体１０は、例えば、低合金鋼で構成されている。すなわち、筒体１０は、例えば、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、又はボロン添加鋼等の鋼材により構成されている。また、筒体１０は、両端が開口された円筒形状であり、両端部の内周面に雌ねじ部１５、ねじ加工の際の工具の逃がし部１７、及びシール面１６が形成されている。また、筒体１０の中央部は、内側が貯蔵部１２となる筒部１３である。なお、実施の形態１において筒体１０は、両端が開口されている円筒形状であるが、一端が開口されている有底筒形状であっても良い。また、筒体１０は、円筒形状に限定されるものでは無く、楕円筒などその他の形状とすることができる。
筒体１０は、例えば、低合金鋼で構成されている。すなわち、筒体１０は、例えば、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、又はボロン添加鋼等の鋼材により構成されている。また、筒体１０は、両端が開口された円筒形状であり、両端部の内周面に雌ねじ部１５、ねじ加工の際の工具の逃がし部１７、及びシール面１６が形成されている。また、筒体１０の中央部は、内側が貯蔵部１２となる筒部１３である。なお、実施の形態１において筒体１０は、両端が開口されている円筒形状であるが、一端が開口されている有底筒形状であっても良い。また、筒体１０は、円筒形状に限定されるものでは無く、楕円筒などその他の形状とすることができる。
【0018】
筒体１０の内周面は、加工により脱炭層が除去されている。また、筒体１０の内周面は、脱炭層の除去の後、質量の大きいショット玉を照射することによって残留圧縮応力が付与されている。残留圧縮応力は、筒部１３、シール面１６、逃がし部１７、及び雌ねじ部１５に付与されていても良い。
【0019】
逃がし部１７及び雌ねじ部１５は、シール部２３から漏れた水素ガスが滞留する場合がある。逃がし部１７及び雌ねじ部１５の応力発生部Ｍは、漏れた水素ガスにより強度が低下する場合がある。そのため、滞留した水素ガスを排出すべく、外部と逃がし部１７により形成された空間とを連通する排出孔（図示無し）を設けても良い。また、外部と逃がし部１７とを連通する孔を複数設け、逃がし部１７の気体と外部の空気とを循環するように構成されても良い。
【0020】
（蓋体２０）
蓋体２０は、筒体１０の端部に接合されている。蓋体２０は、貯蔵部１２の中心軸方向に配置されており、筒体１０の端部を閉塞している。蓋体２０は、貯蔵部１２に面して配置されている第１部材２１と、筒体１０の雌ねじ部１５に固定される第２部材２２と、を備える。第１部材２１は、プラグと呼ばれ、貯蔵部１２を閉塞する部品である。第２部材２２は、グランドナットと呼ばれ、プラグを軸方向に固定する部品である。
蓋体２０は、筒体１０の端部に接合されている。蓋体２０は、貯蔵部１２の中心軸方向に配置されており、筒体１０の端部を閉塞している。蓋体２０は、貯蔵部１２に面して配置されている第１部材２１と、筒体１０の雌ねじ部１５に固定される第２部材２２と、を備える。第１部材２１は、プラグと呼ばれ、貯蔵部１２を閉塞する部品である。第２部材２２は、グランドナットと呼ばれ、プラグを軸方向に固定する部品である。
【0021】
（第１部材２１）
第１部材２１は、貯蔵部１２に水素ガスを充填する際に高圧水素ガスに接触するため、低温である水素ガスに対する強度が高い材料により構成されている。つまり、第１部材２１は、低温であっても強度が確保できる材料で構成され、例えばオーステナイト系ステンレス鋼で構成されている。第１部材２１は、略円柱形状に形成されており、少なくともシール面１６の内径寸法よりも外径寸法が小さく形成されている。第１部材２１の端面は、貯蔵部１２の軸方向の面を構成する。
第１部材２１は、貯蔵部１２に水素ガスを充填する際に高圧水素ガスに接触するため、低温である水素ガスに対する強度が高い材料により構成されている。つまり、第１部材２１は、低温であっても強度が確保できる材料で構成され、例えばオーステナイト系ステンレス鋼で構成されている。第１部材２１は、略円柱形状に形成されており、少なくともシール面１６の内径寸法よりも外径寸法が小さく形成されている。第１部材２１の端面は、貯蔵部１２の軸方向の面を構成する。
【0022】
第１部材２１の外周面は、シール部２３を備える。実施の形態１において、シール部２３は、溝２１ａとシール部材２４とを備える。溝２１ａには、シール部材２４として例えばＯリングが配置されている。シール部材２４は、外周面が筒体１０のシール面１６に当接している。筒体１０のシール面１６のうち、シール部材２４が当接している領域を当接領域１８と称する。シール部材２４の外径寸法は、シール面１６の内径寸法よりも大きく設定されている。これにより、第１部材２１は、シール部材２４により筒体１０の内側に圧入するように挿入される。シール部材２４であるＯリングは、シール面１６に圧迫されて溝２１ａの内部に充填され、溝２１ａの底面とシール面１６との間の隙間を閉塞する。これらのシール部２３及びシール面１６で構成される構造により、貯蔵部１２から高圧水素ガスが漏れないように封入される。
【0023】
（第２部材２２）
第２部材２２は、筒体１０の雌ねじ部１５に螺合する雄ねじ部２５と、第１部材２１の端面２８と当接する端面２９と、を備える。第２部材２２は、第１部材２１が貯蔵部１２の高圧水素ガスから受ける軸方向の力を押さえ、蓋体２０を筒体１０の端部に固定するものである。第２部材２２が備える雄ねじ部２５は、筒体１０の雌ねじ部１５と螺合し、蓋体２０の軸方向の位置が固定される。実施の形態１においては、筒体１０と蓋体２０とは、軸方向において互いに突き当たる面を有していない。よって、筒体１０の雌ねじ部１５と第２部材２２の雄ねじ部２５との螺合部には、第１部材２１のシール部２３と筒体１０のシール面１６との摩擦力及び貯蔵部１２の高圧水素ガスによる力が軸力となって掛かる。この軸力により雌ねじ部１５と雄ねじ部２５との締結力が生じ、蓋体２０は、筒体１０の端部に固定される。なお、第１部材２１と筒体１０とは、軸方向に当接するように構成されても良い。また、第２部材２２と筒体１０とが軸方向に当接するように構成されても良い。この場合は、雌ねじ部１５と雄ねじ部２５との締結力は軸方向に当接することにより生じる軸力により生ずる。
第２部材２２は、筒体１０の雌ねじ部１５に螺合する雄ねじ部２５と、第１部材２１の端面２８と当接する端面２９と、を備える。第２部材２２は、第１部材２１が貯蔵部１２の高圧水素ガスから受ける軸方向の力を押さえ、蓋体２０を筒体１０の端部に固定するものである。第２部材２２が備える雄ねじ部２５は、筒体１０の雌ねじ部１５と螺合し、蓋体２０の軸方向の位置が固定される。実施の形態１においては、筒体１０と蓋体２０とは、軸方向において互いに突き当たる面を有していない。よって、筒体１０の雌ねじ部１５と第２部材２２の雄ねじ部２５との螺合部には、第１部材２１のシール部２３と筒体１０のシール面１６との摩擦力及び貯蔵部１２の高圧水素ガスによる力が軸力となって掛かる。この軸力により雌ねじ部１５と雄ねじ部２５との締結力が生じ、蓋体２０は、筒体１０の端部に固定される。なお、第１部材２１と筒体１０とは、軸方向に当接するように構成されても良い。また、第２部材２２と筒体１０とが軸方向に当接するように構成されても良い。この場合は、雌ねじ部１５と雄ねじ部２５との締結力は軸方向に当接することにより生じる軸力により生ずる。
【0024】
実施の形態１において第１部材２１は、円柱形状又は円盤形状に形成されているが、中央部に配管が接合されていても良い。配管は、液体水素又は水素ガスを外部から貯蔵部１２に供給するものである。又は、配管は、貯蔵部１２に貯蔵された水素ガスを外部へ排出するものである。高圧水素容器１００は、水素ガスを高圧の状態で貯蔵し、例えば車両などに搭載された水素タンクに水素ガスを充填するものである。蓋体２０の第１部材２１は、配管が設置されることにより液体水素又は水素ガスの供給時に低温にさらされる場合があるため、オーステナイト系ステンレス鋼などの低温においても強度を確保できる材質であることが望ましい。また、蓋体２０の第２部材２２は、水素ガスに接触するものでは無く、直接低温にさらされることが無い。そのため、第２部材２２は、固定部である雄ねじ部２５の強度が確保できれば良く、筒体１０と同様な低合金鋼を採用しても良い。
【0025】
実施の形態１において第１部材２１と第２部材２２とは、分割されているため、それぞれ異なる材料で構成することができ、耐久性を確保しつつ、コストを下げることができる。実施の形態１においては、第１部材２１だけをオーステナイト系ステンレス鋼とし、第２部材２２はその他の材質を採用することにより、コストを低減しつつ蓋体２０の固定強度及び蓋体２０の耐久性も確保できる。なお、第１部材２１と第２部材２２とは、一体となっていても良い。一体にすることにより、高圧水素容器１００を構成する部品点数を削減できるという利点がある。
【0026】
（接合部周辺の応力発生部Ｍとシール部２３との位置関係）
実施の形態１においては、筒体１０は、第２部材２２が雌ねじ部１５に螺合し、貯蔵部１２からは高圧水素により圧力が掛かるため、各部分に所定の応力σが発生している。筒体１０は、応力集中が発生しやすい部位として、逃がし部１７及び雌ねじ部１５の谷底１５ａがある。ここで、図１及び２に示す高圧水素容器１００のシール部２３とシール面１６とが当接している当接領域１８から、応力集中が生じている逃がし部１７又は雌ねじ部１５の谷底１５ａまでの距離のうち短い方を距離Ｌとし、当接領域１８から筒体１０の外面までの距離を肉厚Ｈとする。実施の形態１に係る高圧水素容器１００においては、距離Ｌと肉厚Ｈとの関係は、Ｈ＜Ｌを満たす。このように設定されることにより、応力集中が発生し易い逃がし部１７及び雌ねじ部１５は、貯蔵部１２の水素の影響を受けて水素脆化による割れ等の破損が生じるのを抑制できる。
実施の形態１においては、筒体１０は、第２部材２２が雌ねじ部１５に螺合し、貯蔵部１２からは高圧水素により圧力が掛かるため、各部分に所定の応力σが発生している。筒体１０は、応力集中が発生しやすい部位として、逃がし部１７及び雌ねじ部１５の谷底１５ａがある。ここで、図１及び２に示す高圧水素容器１００のシール部２３とシール面１６とが当接している当接領域１８から、応力集中が生じている逃がし部１７又は雌ねじ部１５の谷底１５ａまでの距離のうち短い方を距離Ｌとし、当接領域１８から筒体１０の外面までの距離を肉厚Ｈとする。実施の形態１に係る高圧水素容器１００においては、距離Ｌと肉厚Ｈとの関係は、Ｈ＜Ｌを満たす。このように設定されることにより、応力集中が発生し易い逃がし部１７及び雌ねじ部１５は、貯蔵部１２の水素の影響を受けて水素脆化による割れ等の破損が生じるのを抑制できる。
【0027】
（高圧水素容器１００を構成する金属への水素拡散の例）
図３は、実施の形態１に係る高圧水素容器１００のシール部２３の近傍の金属組織内の水素の拡散状態を示す図である。図３は、所定の条件下において貯蔵部１２内の水素ガスの高圧水素容器の金属組織内への拡散を解析により図示したものである。実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、筒体１０が低合金鋼で構成されているため、貯蔵部１２に充填された水素ガスが接している面から金属組織に水素が侵入し、拡散していく。実施の形態１に係る高圧水素容器１００においては、シール部２３とシール面１６とが当接している当接領域１８からシール面１６の近傍の領域まで水素が拡散している。また、筒部１３においては、内面から筒部１３の外面に至るまで水素が拡散している。ただし、筒体１０の径方向と比較して軸方向には水素の拡散は大きくない。従って、金属組織内に拡散した水素は、筒体１０の逃がし部１７及び雌ねじ部１５には至っていない。金属組織内に侵入した水素は、所定の条件で金属組織内を拡散するが、比較的肉厚の薄い筒体１０の径方向に拡散し易いため、当接領域１８から軸方向に離れて位置している逃がし部１７及び雌ねじ部１５には水素が拡散しない。なお、蓋体２０においては、第１部材２１の中心軸Ｃ近傍の領域においては肉厚方向に透過するように水素が拡散している。
図３は、実施の形態１に係る高圧水素容器１００のシール部２３の近傍の金属組織内の水素の拡散状態を示す図である。図３は、所定の条件下において貯蔵部１２内の水素ガスの高圧水素容器の金属組織内への拡散を解析により図示したものである。実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、筒体１０が低合金鋼で構成されているため、貯蔵部１２に充填された水素ガスが接している面から金属組織に水素が侵入し、拡散していく。実施の形態１に係る高圧水素容器１００においては、シール部２３とシール面１６とが当接している当接領域１８からシール面１６の近傍の領域まで水素が拡散している。また、筒部１３においては、内面から筒部１３の外面に至るまで水素が拡散している。ただし、筒体１０の径方向と比較して軸方向には水素の拡散は大きくない。従って、金属組織内に拡散した水素は、筒体１０の逃がし部１７及び雌ねじ部１５には至っていない。金属組織内に侵入した水素は、所定の条件で金属組織内を拡散するが、比較的肉厚の薄い筒体１０の径方向に拡散し易いため、当接領域１８から軸方向に離れて位置している逃がし部１７及び雌ねじ部１５には水素が拡散しない。なお、蓋体２０においては、第１部材２１の中心軸Ｃ近傍の領域においては肉厚方向に透過するように水素が拡散している。
【0028】
図３の高圧水素容器１００は、特にクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）を用いて、貯蔵部１２に９５ＭＰａの水素ガスを充填した場合の、各部の金属組織内への水素の拡散状態を示している。また、図３は、水素が高圧水素容器１００の各部の金属組織内へ拡散し定常状態となったときの図である。高圧水素容器１００の貯蔵部１２の水素は、時間の経過とともに金属組織内へ侵入し、やがて筒体１０を透過する。図３においては、水素が筒体１０の筒部１３を透過し、高圧水素容器１００が設置されている大気圧下の環境に筒部１３を透過した水素が流出している状態である。この状態においては、筒体１０の金属組織内を拡散する水素量は、筒体１０の肉厚方向に拡散しているが、軸方向への拡散は少ない。また、図３において、貯蔵部１２内の初期水素濃度は０．１８１［重量ｐｐｍ］であり、水素拡散係数Ｄは、２．３×１０－１０［ｍ２／ｓ］である。
【0029】
図３の高圧水素容器１００における水素の拡散状態を示す図は、以下に示す金属組織内の水素の拡散流量Ｊを基にして求められる。
【0030】
【数1】
【0031】
ここで、
Ｊ：拡散流量［ｐｐｍ・ｍｍ／ｓ］
Ｄ：拡散係数［ｍｍ２／ｓ］
φ：正規化濃度φ＝ｃ／ｓ
ｃ：水素濃度［ｐｐｍ］
ｓ：溶解度［ｐｐｍ・ｍｍ／Ｎ１／２］
ｐ：静水圧応力（σｘ＋σＹ＋σＺ）／３［ＭＰａ］
κｐ：濃度に依存する静水圧応力（係数）効果係数
である。
Ｊ：拡散流量［ｐｐｍ・ｍｍ／ｓ］
Ｄ：拡散係数［ｍｍ２／ｓ］
φ：正規化濃度φ＝ｃ／ｓ
ｃ：水素濃度［ｐｐｍ］
ｓ：溶解度［ｐｐｍ・ｍｍ／Ｎ１／２］
ｐ：静水圧応力（σｘ＋σＹ＋σＺ）／３［ＭＰａ］
κｐ：濃度に依存する静水圧応力（係数）効果係数
である。
【0032】
図４は、水素ガスの圧力と金属組織内に侵入する初期の水素量との相関関係を示した図である。図４は、高圧水素透過試験により求められた図であり、水素の圧力Ｐとクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）に侵入する水素量Ｃ０との関係を示している。図４によれば、クロムモリブデン鋼に侵入する水素量Ｃ０は、圧力Ｐの増加に伴い増大する。図４に示される様に、Ｃ０＝０．５２３Ｐ（１／２） ｅｘｐ（－１０００／Ｔ）の関係になっている。ここで、Ｔは、温度である。図３に示される高圧水素容器１００は、貯蔵部１２の内部の圧力が９５ＭＰａに設定されているため、図３より、初期の水素量Ｃ０は、０．１８１重量ｐｐｍである。
【0033】
図５は、水素拡散係数Ｄと拡散流量Ｊとの相関関係を示した図である。図５は、図４と同じ高圧水素透過試験より求められた図である。クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）の容器内に水素ガスを導入し、導入開始から水素が容器を透過して定常状態になるまでの挙動から水素拡散係数Ｄが求められた。また、高圧水素容器１００と外気との接触面においては、水素濃度を０［重量ｐｐｍ］としている。なお、図５において、ｔは時間［ｓ］であり、ｘは金属と水素ガスとが接している表面からの距離［ｍ］を示している。図３は、図５より水素拡散係数Ｄ＝２．３×１０－１０［ｍ２／ｓ］として高圧水素容器１００の水素拡散状態を示したものである。
【0034】
なお、図３に示す高圧水素容器１００への水素の拡散状態を求めるにあたり、溶解度ｓは、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５）と強度及び組織が類似した材料の値を用い、０．０７６０３３［ｐｐｍ・ｍｍ／Ｎ１／２］とした（参考文献：Ｆｕｊｉｉ Ｔ．，Ｈａｚａｍａ Ｔ．， Ｎａｋａｊｉｍａ Ｈ．，ａｎｄ Ｈｏｒｉｔａ Ｒ．：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｓｔｅｅｌｓ，（１９８２），３６１， ＡＳＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｐａｒｋ，Ｏｈｉｏ．）。また、静水圧応力効果係数κｐについては下記の各濃度における係数を線形補完して求めたものを使用した。
０．００ｐｐｍ：０．０００００［Ｎ１／２／ｍｍ］
１．００ｐｐｍ：０．１０８０３［Ｎ１／２／ｍｍ］
３．００ｐｐｍ：０．５４０１４［Ｎ１／２／ｍｍ］
０．００ｐｐｍ：０．０００００［Ｎ１／２／ｍｍ］
１．００ｐｐｍ：０．１０８０３［Ｎ１／２／ｍｍ］
３．００ｐｐｍ：０．５４０１４［Ｎ１／２／ｍｍ］
【0035】
（高圧水素容器１００に発生する応力）
図６は、実施の形態１に係る高圧水素容器１００の雌ねじ部１５の周辺の応力発生状態の一例を示す図である。図６においては、高圧水素容器１００の貯蔵部１２に９５ＭＰａの水素ガスを充填した状態での筒体１０と蓋体２０とを接合した部分の周辺の静水圧応力分布を示したものである。図６においては、筒体１０及び蓋体２０は、貯蔵部１２の高圧水素の圧力により、全体的にある程度の応力が発生するが、筒体１０及び蓋体２０を構成する材料の引張強度と比較して、十分に低い。ただし、筒体１０においては、逃がし部１７の底部１７ａ及び雌ねじ部１５の貯蔵部１２側に位置する谷底１５ａは、高い応力σが発生している。応力σは、ＸＹＺの３方向の応力の平均である静水圧応力であり、σ＝（σＸ＋σＹ＋σＺ）／３で求められる。静水圧応力が高い程、金属組織は水素の影響を受けやすい。
図６は、実施の形態１に係る高圧水素容器１００の雌ねじ部１５の周辺の応力発生状態の一例を示す図である。図６においては、高圧水素容器１００の貯蔵部１２に９５ＭＰａの水素ガスを充填した状態での筒体１０と蓋体２０とを接合した部分の周辺の静水圧応力分布を示したものである。図６においては、筒体１０及び蓋体２０は、貯蔵部１２の高圧水素の圧力により、全体的にある程度の応力が発生するが、筒体１０及び蓋体２０を構成する材料の引張強度と比較して、十分に低い。ただし、筒体１０においては、逃がし部１７の底部１７ａ及び雌ねじ部１５の貯蔵部１２側に位置する谷底１５ａは、高い応力σが発生している。応力σは、ＸＹＺの３方向の応力の平均である静水圧応力であり、σ＝（σＸ＋σＹ＋σＺ）／３で求められる。静水圧応力が高い程、金属組織は水素の影響を受けやすい。
【0036】
実施の形態１において、高圧水素容器１００の応力発生部Ｍは、雌ねじ部１５、シール面１６の近傍、逃がし部１７を含む領域であって、所定の応力σ以上の応力が発生している箇所を意味する。所定の応力σは、例えば金属材料の引張強度の１／３である。実施の形態１においては、図６に示す、逃がし部１７の底部１７ａ及び雌ねじ部１５の貯蔵部１２側の部分の谷底１５ａが応力発生部Ｍに該当する。図６に示すように、実施の形態１に係る高圧水素容器１００においては、当接領域１８から最も近い逃がし部１７の底部１７ａを応力発生部Ｍとし、当接領域１８から応力発生部Ｍまでの距離Ｌは、当接領域１８から筒体１０の外面までの肉厚Ｈよりも大きく設定されている。従来においては、金属組織内の水素の拡散は考慮されておらず、距離Ｌと肉厚Ｈとの関係は、貯蔵部１２内の圧力に耐えられる程度に設定されていた。つまり、高圧水素容器は、圧力に耐えられれば、距離Ｌがなるべく小さくなる様に設定されていた。しかし、実施の形態１においては、図３に示されているように、水素が金属組織内を拡散して応力発生部Ｍに到達する前に、水素は筒体１０を透過して筒体１０の外部に流出するように形成されているため、応力発生部Ｍは水素の影響を受けることがない。
【0037】
上述したように、距離Ｌと肉厚Ｈとの関係は、Ｈ＜Ｌである。詳しくは、係数をＫとすると、Ｈ＝Ｋ・Ｌであり、係数Ｋは１より小さい値をとる。係数Ｋは、筒体１０の材質、筒体１０に発生する応力分布、及び貯蔵部１２の水素の濃度により変動するが、実施の形態１における高圧水素容器１００においてはＫ＜１である。なお、実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、貯蔵部１２内の圧力が使用状態である１００ＭＰａ以下の圧力に設定され、筒体１０を構成するクロムモリブデン鋼の引張強さ９３０ＭＰａの１／３である３１０ＭＰａ以上の部位を応力発生部Ｍとしている。図６に示す高圧水素容器１００は、逃がし部１７の底部１７ａの応力発生部Ｍで３５０ＭＰａ程度の応力が発生しており、雌ねじ部１５の谷底１５ａの応力発生部Ｍで４９０ＭＰａ程度の応力が発生している。
【0038】
図７は、金属材料に加わる応力と応力が加わるサイクル数との関係を示す図である。金属材料は、繰り返しの応力を加えた時に破壊に至るが、応力を下げていくと１０６～１０７サイクル以上の繰り返し応力が加わっても破壊しない。この時の応力を疲労限度と呼ぶ。金属材料が水素の影響下にある場合は、繰返し応力の回数が少ない低サイクル領域では、水素の影響がない場合と比較して金属材料が破壊に至る応力が低くなる。ただし、繰り返し応力が疲労限応力以下であれば、水素の影響を無視できる。そのため、応力発生部Ｍの基準を金属材料の疲労限応力以上の応力が発生している部位とすることにより、距離Ｌをより小さく設定することができる。距離Ｌは、なるべく小さく設定することにより、水素の影響を受ける環境下においても十分な強度を確保しつつ、高圧水素容器１００の貯蔵部１２以外の部分の大きさを小さくすることができる。
【0039】
また、高圧水素容器１００は、７５ＭＰａ～１００ＭＰａの高圧の水素が充填され、例えば車両の水素タンクに供給するものであるため、高い頻度で圧力の変動が生ずる。例えば車両の水素タンクは７５ＭＰａで水素を貯蔵するため、高圧水素容器１００の貯蔵部１２は、少なくとも７５ＭＰａより高い圧力に維持される必要がある。従って、高圧水素容器１００は、水素タンクなどに水素を供給し貯蔵部１２の圧力が低下した後に、液体水素又は水素ガスが貯蔵部１２に供給され、再度高圧にされる。そのため、高圧水素容器１００の筒体１０は、例えば７５ＭＰａ～１００ＭＰａなどの高圧の領域で圧力の変動を頻繁に受ける。この圧力変動により筒体１０は、常時応力が発生している状態にあり、特に応力集中が発生し易い、筒体１０と蓋体２０との接合部においては高い応力が発生し、かつ応力振幅を繰り返し受けることになる。高圧水素容器１００は、このような高い応力の振幅を繰り返し受けても破壊しないように高い強度が必要となる。
【0040】
実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、上述のように高い強度が必要であるため、高い引張強度を有し、疲労強度も高い低合金鋼が用いられる。しかし、低合金鋼は、引張強度も高く、靭性にも優れるため疲労強度も高いが、金属組織内に水素が侵入すると靭性が低下し、破損につながる。従来は水素が接している面に対する水素の影響のみを考慮していたが、実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、水素が接している部材の金属組織内を拡散する水素の影響による部材の強度低下を抑制している。高圧水素容器１００は、応力発生部Ｍからシール部２３とシール面１６との当接領域１８までの距離Ｌを適正に設定することにより、強度低下を抑制しつつ、貯蔵部１２を最大限に確保し、容積効率を高くすることができる。
【0041】
筒体１０の雌ねじ部１５は、接合部と称する場合がある。また、蓋体２０の雄ねじ部２５は、固定部と称する場合がある。なお、実施の形態１における雌ねじ部１５及び雄ねじ部２５は、他の形態の接合構造を取っても良い。筒体１０と蓋体２０との接合は、例えば嵌合、溶接、又はボルトによる固定等、その他の接合手段により接合されていても良い。筒体１０と蓋体２０との接合を変更した場合、実施の形態１に係る高圧水素容器１００に対し応力発生部Ｍの位置が変更されるが、その場合であっても、距離Ｌが肉厚Ｈよりも大きくなるという条件を満たすことにより、高圧水素容器１００の強度を確保することができる。つまり、図６に示す様に、高圧水素容器１００の内部の圧力を所定の条件にし、筒体１０に発生する応力を把握し、応力発生部Ｍを特定する。そのとき、シール部２３が当接する当接領域１８と応力発生部Ｍとの距離Ｌが肉厚Ｈよりも大きくなっているため、高圧水素容器１００は、貯蔵している水素の影響を受けることなく強度を確保することができる。
【0042】
なお、実施の形態１においては、応力発生部Ｍは、「金属材料の引張応力の１／３」以上の応力が発生している部位と設定したが、「金属材料の疲労限応力」が発生している部位と設定しても良い。
【0043】
図６に示す高圧水素容器１００は、図３に示されているものと同じものであり、例えば以下の様な寸法になっている。
当接領域１８から筒体１０の外周までの肉厚Ｈ：５０ｍｍ
逃がし部１７の底部１７ａの肉厚Ｈ２：３６ｍｍ
雌ねじ部１５の軸方向長さＳ：２１７ｍｍ
第１部材２１の肉厚Ｅ：１１０ｍｍ
筒体１０の外径：φ４０６ｍｍ
第２部材２２の肉厚：４２ｍｍ
当接領域１８から筒体１０の外周までの肉厚Ｈ：５０ｍｍ
逃がし部１７の底部１７ａの肉厚Ｈ２：３６ｍｍ
雌ねじ部１５の軸方向長さＳ：２１７ｍｍ
第１部材２１の肉厚Ｅ：１１０ｍｍ
筒体１０の外径：φ４０６ｍｍ
第２部材２２の肉厚：４２ｍｍ
【0044】
また、図６に示す高圧水素容器１００の応力分布は、貯蔵部１２内の圧力が９５ＭＰａであり、筒体１０と蓋体２０とが雌ねじ部１５及び雄ねじ部での状態を示している。上記の様な高圧水素容器１００において、当接領域１８から応力発生部Ｍまでの距離Ｌは、６５．５ｍｍである。この距離Ｌは、応力発生部Ｍが「金属材料の引張応力の１／３」の応力である３１０ＭＰａ以上の応力が発生している部位としたときの、当接領域１８から最も近い応力発生部Ｍとの距離Ｌであり、図６に示されている距離Ｌ１に相当する。なお、応力発生部Ｍが「金属材料の疲労限応力」である４６５ＭＰａ以上の応力が発生している部位としたときは、距離Ｌは、図６に示されている距離Ｌ２となり、８６ｍｍである。図６に示すようなＨ＜Ｌを満たす高圧水素容器１００は、応力発生部Ｍが筒体１０に貯蔵された水素による影響を無視することができ、内部の高圧水素による応力振幅を受けても破壊に至るのを防ぐことができる。
【0045】
なお、図６に示されている肉厚Ｈは、実施の形態１においては筒体１０の肉厚ｔと同じであるが、例えば図６において筒体１０の外周面に段差１３ａ（図２の点線で示されるような形状）がある場合、当接領域１８から段差１３ａまでの最短距離ｈを肉厚Ｈとする。
【0046】
上記のように、高圧水素容器１００は、貯蔵部１２の圧力を加えた状態での応力の発生状態が求められ、応力発生部Ｍの位置が特定されている。応力発生部Ｍは、上述したように応力σが金属材料の引張応力の１／３以上、又は金属材料の疲労限応力以上の部分である。高圧水素容器１００の形状により、応力発生部Ｍは、複数箇所が該当する場合があるが、その場合は、シール部材２４が当接する当接領域１８からの距離が最も近い応力発生部Ｍである。このとき、当接領域１８から応力発生部Ｍまでの距離Ｌと肉厚Ｈとの関係は、Ｈ＜Ｌを満たすように高圧水素容器１００は構成されている。距離Ｌが肉厚Ｈよりも大きいが極力小さく設計されることにより、応力発生部Ｍは、水素の影響を受けることがなく強度が低下しない。なお、応力発生部Ｍが複数箇所存在する場合には、当接領域１８と応力発生部Ｍとの最短距離を距離Ｌとし、高圧水素容器１００は、Ｈ＜Ｌの条件を満たすように構成されている。
【0047】
また、実施の形態１に係る高圧水素容器１００は、第１部材２１又は第２部材２２と筒体１０とが軸方向に当接する構造になっていないため、図６に示されるように応力発生部Ｍが逃がし部１７又は雌ねじ部１５の谷底１５ａに位置している。このように構成されることにより、高圧水素容器１００は、Ｈ＜Ｌを満たすため、応力発生部Ｍに水素の影響が及ばず、高圧の水素を貯蔵した状態で強度を確保することが可能となる。なお、例えば第１部材２１と筒体１０とを軸方向に当接させるように高圧水素容器を構成した場合は、その軸方向当接部の周辺に応力発生部Ｍが位置するため、当接領域１８とその軸方向当接部との距離がＬとなり、高圧水素容器はＨ＜Ｌを満たすように構成すると良い。
【0048】
（実施例）
表１は、当接領域１８から筒体１０の外周までの肉厚Ｈに対し当接領域１８から応力発生部Ｍまでの距離Ｌを変化させたときの水素拡散解析を実施し、応力発生部Ｍに集積した最大水素濃度［ppm］の結果を示したものである。
表１は、当接領域１８から筒体１０の外周までの肉厚Ｈに対し当接領域１８から応力発生部Ｍまでの距離Ｌを変化させたときの水素拡散解析を実施し、応力発生部Ｍに集積した最大水素濃度［ppm］の結果を示したものである。
【0049】
【表1】
【0050】
表１に示すように、実施例の場合には応力発生部Ｍに水素の影響が及ばず、高圧の水素を貯蔵した状態で強度を確保することが可能となる。一方、比較例の様にＨ＜Ｌを満足しない場合には応力発生部Ｍに水素が集積するため、貯蔵部１２に高圧の水素を貯蔵した状態で高圧水素容器１００の疲労強度が低下する結果となった。
【0051】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【0052】
１０ 筒体、１２ 貯蔵部、１３ 筒部、１５ 雌ねじ部、１５ａ 谷底、１６ シール面、１７ 逃がし部、１７ａ 底部、１８ 当接領域、１９ 開口端、２０ 蓋体、２１ 第１部材、２１ａ 溝、２２ 第２部材、２３ シール部、２４ シール部材、２５ 雄ねじ部、２６ シール部、２７ 端面、１００ 高圧水素容器、Ｃ 中心軸、Ｃ０ 水素量、Ｄ 水素拡散係数、Ｈ 肉厚、Ｊ 拡散流量、Ｋ 係数、Ｌ 距離、Ｍ 応力発生部、Ｐ 圧力、ｓ 溶解度、ｔ 肉厚、κｐ 静水圧応力効果係数、σ 応力、φ 正規化濃度。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】