特許 7578065 高圧タンク

(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】2024-10-28

(45)【発行日】2024-11-06

(54)【発明の名称】高圧タンク

(51)【国際特許分類】

   F17C 1/06 20060101AFI20241029BHJP

   F17C 1/16 20060101ALI20241029BHJP

   F17C 1/14 20060101ALI20241029BHJP

   F16J 12/00 20060101ALI20241029BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20241029BHJP

【ＦＩ】

F17C1/06

F17C1/16

F17C1/14

F16J12/00 A

H01M8/04 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021084197

(22)【出願日】2021-05-18

(65)【公開番号】P2022177745

(43)【公開日】2022-12-01

【審査請求日】2024-02-12

(73)【特許権者】

【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】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 学

【審査官】森本 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１５２０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６９６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２３０４２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０８１６７６４９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１７Ｃ １／０６

Ｆ１７Ｃ １／１６

Ｆ１７Ｃ １／１４

Ｆ１６Ｊ １２／００

Ｈ０１Ｍ ８／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライナと該ライナの外表面に形成された補強層とを有する高圧タンクであって、
前記ライナは、円筒状で且つ軸方向に沿って移行するにしたがって漸次拡径する胴体部と、該胴体部の小径側端部を閉塞する半球状の第１ドーム部と、前記胴体部の大径側端部を閉塞する半球状の第２ドーム部とを有し、
前記補強層は、強化繊維をフープ巻きにして形成されたフープ層と、前記強化繊維をヘリカル巻きにして形成されたヘリカル層と、を有し、前記フープ層は、前記第１ドーム部側よりも前記第２ドーム部側の方が厚いことを特徴とする高圧タンク。

【請求項2】

前記フープ層の厚みは、前記胴体部の外径に比例して大きくなることを特徴とする請求項１に記載の高圧タンク。

【請求項3】

前記高圧タンクの内部と外部との間を連通する口金が前記第１ドーム部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の高圧タンク。

【請求項4】

前記口金は、前記補強層を貫通する軸部と、該軸部から拡径されて前記第１ドーム部の外壁面に当接するフランジ部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の高圧タンク。

【請求項5】

前記口金の軸部よりも小さい直径を有するエンドボスが前記第２ドーム部に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の高圧タンク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ライナとライナの外表面に形成された補強層とを有する高圧タンクに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の高圧タンクとして、一定の外径で形成された円筒状の胴体部と胴体部の軸方向の両端に設けられたドーム部とを有するライナと、強化繊維をフープ巻きにして形成されたフープ層と、強化繊維をヘリカル巻きにして形成されたヘリカル層とを備えたものが開示されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１６９６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関およびトランスミッションを搭載した後輪駆動の車両構造を、そのまま燃料電池自動車(ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle)の車両構造に採用した場合、トランスミッションが設置されていたフロアトンネル内に特許文献１に記載の高圧タンクを設置すると、高圧タンクの直径を比較的に大きくすることができるため合理的である。しかしながら、フロアトンネル内の空間は、運転席に着座した運転者から見て前方のスペースが大きく、後方に移行するにしたがいスペースが漸次小さくなるテーパ形状で形成されている。この空間内に特許文献１に記載の高圧タンクを設置するとフロアトンネルの前方に空きスペースが発生し、活用できない空間ができてしまうという問題がある。一方、フロアトンネル内の空間を有効に活用するために高圧タンクを軸方向に沿って移行するにしたがって漸次拡径するテーパ形状にした場合には、高圧タンクの機械的強度を確保する必要がある。

【0005】

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、車両のフロアトンネルなどの搭載スペースが小径から大径に漸次拡径するスペースの全体を有効に活用することができるとともに、機械的強度を確保することができる高圧タンクを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明に係る高圧タンクは、ライナと該ライナの外表面に形成された補強層とを有する高圧タンクであって、前記ライナは、円筒状で且つ軸方向に沿って移行するにしたがって漸次拡径する胴体部と、該胴体部の小径側端部を閉塞する半球状の第１ドーム部と、前記胴体部の大径側端部を閉塞する半球状の第２ドーム部とを有し、前記補強層は、強化繊維をフープ巻きにして形成されたフープ層と、前記強化繊維をヘリカル巻きにして形成されたヘリカル層と、を有し、前記フープ層は、前記第１ドーム部側よりも前記第２ドーム部側の方が厚いことを特徴とする。この構成により、高圧タンクは、胴体部が漸次拡径されているので、内燃機関およびトランスミッションを搭載した後輪駆動の車両構造で構成されている燃料電池自動車のフロアトンネル内のスペースに合わせて設置することができ、スペースの全体が有効活用される。また、フープ層は、第１ドーム部側よりも第２ドーム部側の方が厚く形成されているので、胴体部の大径側の機械的強度が確保される。

【0007】

（２）本発明に係る高圧タンクにおいて、前記フープ層の厚みは、前記胴体部の外径に比例して大きくなることを特徴とする。この構成により、胴体部の小径側端部から大径側端部まで均一な機械的強度が確保される。

【0008】

（３）本発明に係る高圧タンクにおいて、前記高圧タンクの内部と外部との間を連通する口金が前記第１ドーム部に取り付けられていることを特徴とする。この構成により、ヘリカル巻きにより形成された第１ドーム部の機械的強度が確保される。即ち、ヘリカル巻きの巻きターン数は大径側の機械的強度を確保するように決定されるので、大面積を有する第２ドーム部のヘリカル層の厚みよりも小面積の第１ドーム部のヘリカル層の厚みが厚く形成される。その結果、第１ドーム部は、第２ドーム部の機械的強度よりも高い機械的強度を有する。口金の装着部分は高い機械的強度が求められるが、口金は、より高い機械的強度を有する第１ドーム部に取り付けられる。

【0009】

（４）本発明に係る高圧タンクにおいて、前記口金は、前記補強層を貫通する軸部と、該軸部から拡径されて前記第１ドーム部の外壁面に当接するフランジ部と、を有することを特徴とする。この構成により、口金は、フランジ部を介して密着して第１ドーム部に装着される。

【0010】

（５）本発明に係る高圧タンクにおいて、前記口金の軸部よりも小さい直径を有するエンドボスが前記第２ドーム部に取り付けられていることを特徴とする。この構成により、結果的に第２ドーム部の機械的強度が確保される。即ち、エンドボスは、フィラメントワインディング装置にライナをセットする際に、ライナの一端をチャックする機能を有するだけであり、口金と比較して、高い機械的強度は要求されない。また、エンドボスの軸部は、ガスを流通させる機能は必要がなく、ライナを貫通して第２ドーム部に取り付ける必要がないので、軸部の直径が比較的に小さくても良い。エンドボスの軸部を口金の軸部よりも小さい直径にすることで、エンドボスによる第２ドーム部の補強層への負荷が小さくなり、第１ドーム部よりも低い機械的強度を有する第２ドーム部にエンドボスを取り付けることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、車両のフロアトンネルなどの搭載スペースが小径から大径に漸次拡径するスペースの全体を有効に活用することができるとともに、機械的強度を確保することができる高圧タンクを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る高圧タンクの図であり、図１（ａ）は、フロアトンネルに設置された高圧タンクの側面図を示し、図１（ｂ）は、中心軸線に直交する方向で切断した高圧タンクの断面図を示す。

【図2】本発明の実施形態に係る高圧タンクの図であり、図１（ｂ）のＡ－Ａで切断した断面図を示す。

【図3】本発明の実施形態に係る高圧タンクの口金の図であり、図３（ａ）は、側面図を示し、図３（ｂ）は、Ｂから見た正面図を示し、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＣ－Ｃで切断した断面図を示す。

【図4】本発明の実施形態に係る高圧タンクのエンドボスの図であり、図４（ａ）は、側面図を示し、図４（ｂ）は、Ｄから見た正面図を示し、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＥ－Ｅで切断した断面図を示す。

【図5】本発明の実施形態に係る高圧タンクの強化繊維の巻き方を説明する図であり、図５（ａ）は、フープ巻きの模式図を示し、図５（ｂ）は、ヘリカル巻きの模式図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る高圧タンクを適用した実施形態に係る高圧タンク１０について図面を参照して説明する。
実施形態に係る高圧タンク１０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ライナ１１と、口金１２と、エンドボス１３と、補強層１４とを有している。高圧タンク１０は、気体を透過させ難い性質、いわゆるガスバリア性を有しており、内部には水素などの高圧のガスが供給されるように構成されている。

【0014】

高圧タンク１０は、燃料電池自動車の運転席の左右方向の中央部に形成されているフロアトンネル内に設置される。この燃料自動車は、内燃機関およびトランスミッションを搭載した後輪駆動の車両構造、つまり、内燃機関を有する車両の車両構造を、そのまま燃料自動車用として用いたものである。フロアトンネルは、内燃機関を有する車両ではトランスミッションが設置されるスペースであり、一点鎖線で示すフロアトンネル上面ラインの下部に形成されている。このスペースは、前方が大径であり、後方に行くに従い小径となるテーパ形状を有している。

【0015】

ライナ１１は、図１（ｂ）および図２に示すように、円筒状の中空容器からなり、軸方向に沿って移行するにしたがって小径から大径に漸次拡径する胴体部２１と、第１ドーム部２２と、第２ドーム部２３とを有している。ライナ１１は、例えば、ポリエチレン、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ナイロン等の高い機械的強度を有するエンジニアリングプラスチックからなり、回転成形法やブロー成形法によって一体的に形成されている。

【0016】

なお、ライナ１１は、エンジニアリングプラスチックに代えてアルミニウム等の軽金属によって形成されても良い。また、ライナ１１は、回転成形法やブロー成形法のような一体成形の製造方法に代えて、ライナ１１を２分割し、別々に射出成形、押出成形等により成形したものを、例えば、赤外線溶着、レーザ溶着、熱板溶着、振動溶着、あるいは超音波溶着等の接合方法で接合することにより形成されても良い。

【0017】

第１ドーム部２２は、図１（ａ）および図２に示すように、半球状に形成され、胴体部２１の小径側端部を閉塞している。第１ドーム部２２は、口金装着部３１を有しており、後述するように、第２ドーム部２３よりも高い機械的強度を有する。高い機械的強度を有する口金装着部３１に口金１２が装着される。口金装着部３１にはガスを流通させる貫通孔３２が形成されている。第２ドーム部２３は、第１ドーム部２２と同様、半球状に形成され、胴体部２１の大径側端部を閉塞している。第２ドーム部２３は、エンドボス装着部３３を有しており、エンドボス装着部３３にはエンドボス１３が装着される。

【0018】

口金１２は、図２、図３（ａ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、軸部４１と、フランジ部４２とを有しており、軸部４１およびフランジ部４２は金属材料で一体的に形成されている。軸部４１およびフランジ部４２には、軸方向に貫通する貫通孔４３が形成されている。貫通孔４３は口金装着部３１の貫通孔３２に連続しており、口金装着部３１の貫通孔３２を介して、高圧タンク１０の内部と外部との間でガスが流通する。

【0019】

口金１２には、シャットバルブなどの図示しない弁が装着され、弁により貫通孔４３および貫通孔３２が連通状態または非連通状態となる。弁は、高圧タンク１０内部に高圧のガスを供給する際に開状態となり、ガスの供給が終了すると閉状態となる。また、弁は、必要に応じて、開状態となり、内部に充填されている高圧のガスが弁を介して外部に供給される。

【0020】

軸部４１は、直径Ｄ１で円筒状に形成され、補強層１４を貫通し第１ドーム部２２の軸方向の外側に突出している。フランジ部４２は、軸部４１から径方向に突出して円盤状に形成されており、第１ドーム部２２の口金装着部３１の外壁面に当接して第１ドーム部２２に装着されている。

【0021】

エンドボス１３は、図２、図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、軸部５１と、フランジ部５２とを有しており、軸部５１およびフランジ部５２は金属材料で一体的に形成されている。

【0022】

軸部５１は、口金１２の軸部４１の直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２で円柱状に形成され、補強層１４を貫通し第２ドーム部２３の軸方向の外側に突出している。フランジ部５２は、軸部５１から径方向に突出して円盤状に形成されており、第２ドーム部２３のエンドボス装着部３３に当接して、例えば接着により第２ドーム部２３に装着されている。

【0023】

エンドボス１３は、フィラメントワインディング装置にライナ１１をセットする際に、ライナ１１の一端をチャックする機能を有しており、口金１２と比較して、高い機械的強度は要求されない。したがって、軸部５１は、口金１２の軸部４１の直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２で形成されている。また、軸部５１は、ガスを流通させる必要がないので、軸部５１を貫通する貫通孔を必要とされない。エンドボス１３は、フランジ部５２が、第２ドーム部２３のエンドボス装着部３３の外壁面に密着して装着されている。

【0024】

口金１２は、燃料の充填放出口としての穴が中心に設けられ、その穴に弁が装着されるボスを有している。ライナ１１において、口金１２とは反対側の箇所には、エンドボス１３が配置されている。エンドボス１３は、その中心部に、フィラメントワインディング（Filament Winding）時の軸支持の為のボスを有している。口金１２の首部周囲における補強層１４の穴径は、通常、エンドボス１３の周囲における補強層１４の穴径より大きい。したがって、口金１２のフランジ部４２と補強層１４との接触面に発生する面圧は、エンドボス１３のフランジ部５２と補強層１４との接触面に発生する面圧よりも大きい。穴面積比に応じたフランジ接触面積を確保することによって口金１２側の面圧を小さくすることは可能であるが、口金１２のフランジ径が大きくなり、コストの増大等の問題がある為、実用的ではない。上記が前提となって、補強層１４の肉厚の大きい第１ドーム部２２に口金１２を設置するのが合理的である。

【0025】

補強層１４は、図１（ｂ）、図２、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、強化繊維Ｆをフープ巻きにしてライナ１１の外表面に形成されたフープ層６１と、強化繊維Ｆをヘリカル巻きにしてライナ１１の外表面に形成されたヘリカル層６２とを有している。フープ層６１およびヘリカル層６２は、例えば、フィラメントワインディング法（Filament Winding Process）による図示しないフィラメントワインディング装置により形成される。

【0026】

強化繊維Ｆは、例えば直径が数μｍ程度の単繊維を束ねて構成された繊維束に、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させることにより形成されている。強化繊維Ｆとして、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）やガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）が挙げられる。

【0027】

単繊維として、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、ＰＢＯ繊維(poly p- phenylene benzobisoxazole繊維)、天然繊維、または高強度ポリエチレン繊維、などの繊維を挙げることができる。熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂に代表される変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂などの樹脂を挙げることができる。

【0028】

フープ巻きは、図５（ａ）に示すように、ライナ１１の中心軸線Ｌと略垂直な巻き角度で、胴体部２１の周方向に巻き付ける巻き方である。フープ巻きによりフープ層６１が胴体部に形成される。ここで、「略垂直」とは、９０°と、強化繊維Ｆ同士が重ならないように強化繊維Ｆの巻き付け位置をずらすことによって生じ得る９０°前後の角度との両方を含む。

【0029】

フープ巻きは、径方向強度を得るための強化繊維Ｆの巻き付け方であり、図２に示すように、高圧タンク１０の胴体部２１に作用する内圧Ｐ（ＭＰａ）によって周方向に生ずる応力σθ（ＭＰａ）に対する機械的強度を得る巻き方である。胴体部２１の一端Ｔ１におけるフープ層６１の厚みをｔａ１とし、胴体部２１の他端Ｔ２におけるフープ層６１の厚みをｔａ２とし、一端Ｔ１から他端Ｔ２までの任意の距離をｘ（ｍｍ）とし、距離ｘにおける胴体部２１の外径をＤｘ（ｍｍ）とすると、外径Ｄｘにおけるフープ層６１の厚みｔａｘは、外径Ｄｘと１次比例の関係にある。

【0030】

即ち、外径Ｄｘにおけるフープ層６１の厚みｔａｘおよび外径Ｄｘは、ｔａｘ＝ｋＤｘの関係にあり、外径Ｄｘが大きくなる程、厚みｔａｘは大きくなっている。なお、定数ｋは、正の値であり、実施形態に係る高圧タンク１０の大きさ、材質、形状などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて適宜選択される。

【0031】

フープ巻きは、フィラメントワインディング装置により強化繊維Ｆを巻回する際に、ライナ１１の回転速度（ｒｐｍ）を一定とすると、以下の方法によりｔａｘ＝ｋＤｘを満たすようにフープ層６１を形成することができる。即ち、炭素繊維強化プラスチックなどの強化繊維Ｆを供給するアイクチＡＫにおける図５（ａ）に示す送り出し端ＯＴの軸方向の位置移動速度（ｍｍ／ｓ）を小径側では速く、大径側では遅くすることにより、ｔａｘ＝ｋＤｘを満たすように大径側のフープ層６１を厚く形成することができる

【0032】

ヘリカル巻きは、軸方向強度を得るための強化繊維Ｆの巻き付け方であり、胴体部２１に形成されたフープ層６１と、第１ドーム部２２および第２ドーム部２３の外表面を包むように、ライナ１１を全体的に覆う巻き方である。ヘリカル巻きによって形成されたヘリカル層６２により、高圧タンク１０の胴体部２１に作用する内圧Ｐ（ＭＰａ）でライナ１１の軸方向に生ずる応力σｚ（ＭＰａ）に対する機械的強度が得られる。

【0033】

ヘリカル巻きにより、図５（ｂ）に示すように、ライナ１１の中心軸線Ｌと０°より大きく９０°未満の巻き角度で、強化繊維Ｆがフープ層６１および第１ドーム部２２および第２ドーム部２３の外表面に巻き付けられてヘリカル層６２が形成される。ライナ１１の胴体部２１がテーパ形状を有しており、第１ドーム部２２よりも第２ドーム部２３の方が大径となる形状を有しているので、ヘリカル層６２の厚みは、軸方向に沿って小径側に移行するにしたがって漸次厚くなるように形成される。つまり、ヘリカル層６２は、図２に示すように、胴体部２１の一端Ｔ１で厚みｔｂ１、胴体部２１の他端Ｔ２で厚みｔｂ１よりも厚い厚みｔｂ２で形成される。なお、ヘリカル層６２を形成する強化繊維Ｆは、フープ層６１と異なった繊維や含浸樹脂を用いても良い。

【0034】

ヘリカル巻きは、ライナ１１の全周に亘り順に巻回される巻き方、いわゆる一筆書きが行われるように順を追って強化繊維Ｆが巻回される巻き方であり、大径側と小径側とではその巻きターン数は同一となる。ヘリカル巻は、巻きターン数が多い程、機械的強度が高まるが、小径の第１ドーム部２２と大径の第２ドーム部２３を有するライナ１１の場合、その巻きターン数は、ライナ１１の大径側を基準に決定され、つまり、ライナ１１の大径側の機械的強度を確保するように決定される。したがって、小径側では必要強度以上の肉厚となり、図２に示すように、大面積を有する第２ドーム部２３のヘリカル層６２の厚みよりも小面積の第１ドーム部２２のヘリカル層６２の厚みが厚くなる。その結果、第１ドーム部２２は、第２ドーム部２３の機械的強度よりも高い余剰強度を有する。この余剰強度を利用すべく、本実施形態では口金１２を小径の第１ドーム部２２に設置している。

【0035】

口金１２の軸部４１が貫通するヘリカル層６２の貫通孔の内壁周辺、いわゆるフランジドーナツエリアに作用する内圧Ｐの分力は、貫通孔の内壁からヘリカル層６２に伝達される。この内圧Ｐの分力は、内圧Ｐがヘリカル層６２に作用する力に加えて付加的に作用するので、フランジドーナツエリアに当接するヘリカル層６２は、フランジドーナツエリア以外の他のエリアに比べて高い機械的強度が求められる。即ち、フランジドーナツエリアのヘリカル層６２は、変形し易く応力の集中が発生するので口金１２の軸部４１の周囲のヘリカル層６２は、より高い機械的強度が必要となる。口金１２は、第２ドーム部よりもヘリカル層６２の機械的強度がより高く、余剰強度を有している第１ドーム部２２に設置されている。

【0036】

口金１２のフランジドーナツエリアに対して、エンドボス１３の軸部５１が貫通するヘリカル層６２の貫通孔の内壁周辺のフランジドーナツエリアに作用する内圧Ｐの分力は、口金１２のフランジドーナツエリアと同様、貫通孔の内壁からヘリカル層６２に伝達される。この内圧Ｐの分力は、口金１２のフランジドーナツエリアと同様、内圧Ｐが補強層１４に作用する力に加えて付加的に作用するが、ヘリカル層６２を貫通する貫通孔の径が小さい程、小さくなる。

【0037】

したがって、第２ドーム部２３の機械的強度が、第１ドーム部２２の機械的強度よりも小さく形成されていても、エンドボス１３の軸部５１の直径Ｄ２は、口金１２の軸部４１の直径Ｄ１よりも小さく形成されているので、エンドボス１３のフランジドーナツエリアに作用する内圧Ｐの分力も小さくなる。その結果、第２ドーム部２３に必要とされる機械的強度は確保されることになる。なお、図２の破線で示す領域は、強度上必要なヘリカル層の厚みを示しているが、第１ドーム部２２のヘリカル層６２の厚みは、強度上必要なヘリカル層の厚みよりも厚く形成されている。

【0038】

なお、ヘリカル巻きの巻き角度、厚みｔａ１、ｔａ２、ｔｂ１、ｔｂ２、Ｄ１、Ｄ２は、実施形態に係る高圧タンク１０の大きさ、材質、形状などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて適宜選択される。

【0039】

実施形態に係る高圧タンク１０の効果について説明する。
（１）実施形態に係る高圧タンク１０は、ライナ１１と補強層１４とを有し、ライナ１１は、円筒状で且つ軸方向に沿って移行するにしたがって漸次拡径する胴体部２１と、胴体部２１の小径側端部を閉塞する半球状の第１ドーム部２２と、胴体部２１の大径側端部を閉塞する半球状の第２ドーム部２３とを有し、補強層１４は、強化繊維Ｆをフープ巻きにして形成されたフープ層６１と、強化繊維Ｆをヘリカル巻きにして形成されたヘリカル層６２とを有し、フープ層６１は、第１ドーム部２２側よりも第２ドーム部２３側の方が厚く形成されている。

【0040】

この構成により、高圧タンク１０は、胴体部２１が漸次拡径されているので、内燃機関およびトランスミッションを搭載した後輪駆動の車両構造で構成されている燃料電池自動車のフロアトンネル内のスペースに合わせて設置することができ、スペースの全体を有効に活用することができるという効果が得られる。従来の真っ直ぐな円筒状の胴体部で形成された、いわゆるオーバルタンクをフロアトンネル内に設置するとオーバルタンクの前方の上部のスペースが空き空間になる。これに対して高圧タンク１０は、前方が拡径されているので、前方の上部のスペースが空き空間がなくなり、オーバルタンクと比較して、より多くのガスを貯留することができる。その結果、燃料電池自動車の航続距離を延伸させることができる。また、フープ層６１は、第１ドーム部２２側よりも第２ドーム部２３側の方が厚く形成されているので、胴体部２１の大径側の機械的強度を確保することができるという効果が得られる。

【0041】

（２）また、実施形態に係る高圧タンク１０は、フープ層６１の厚みが、胴体部２１の外径に比例して大きく形成されている。この構成により、胴体部２１の小径側端部から大径側端部まで均一な機械的強度を確保することができるという効果が得られる。

【0042】

（３）また、高圧タンク１０は、高圧タンク１０の内部と外部との間を連通する口金１２が第１ドーム部２２に取り付けられている。この構成により、ヘリカル巻きにより形成された第１ドーム部２２の口金装着部３１の機械的強度が確保される。即ち、ヘリカル巻きは、いわゆる一筆書きが行われるように順を追って強化繊維Ｆが巻回される巻き方であり、巻きターン数は大径側の機械的強度を確保するように決定されるので、大面積を有する第２ドーム部２３のヘリカル層６２の厚みよりも小面積の第１ドーム部２２のヘリカル層６２の厚みを厚く形成することができる。その結果、第１ドーム部２２は、第２ドーム部２３の機械的強度よりも高い機械的強度を得ることができる。口金１２は補強層１４により補強された高い機械的強度を有する第１ドーム部２２に取り付けられるので、弁が装着されガスの供給路を開状態または閉状態にするという口金１２の機能を有効に果たすことができる。

【0043】

（４）実施形態に係る高圧タンク１０において、口金１２は、補強層１４を貫通する軸部４１と、軸部４１から拡径されて第１ドーム部２２の外壁面に当接するフランジ部４２とを有する。この構成により、口金１２は、フランジ部４２を介して第１ドーム部２２の外壁面に密着して装着することができ、軸部４１にガスの流路を開状態または閉状態にする弁を装着することができる。

【0044】

（５）実施形態に係る高圧タンク１０において、口金１２の軸部４１よりも小さい直径Ｄ２を有するエンドボス１３が第２ドーム部２３に取り付けられている。この構成により、結果的に第２ドーム部２３の機械的強度が確保される。即ち、エンドボス１３は、フィラメントワインディング装置にライナ１１をセットする際に、ライナ１１の一端をチャックする機能を有するだけであり、弁が装着される口金１２と比較して、エンドボス１３には、高い機械的強度は要求されない。また、軸部５１は、ガスを流通させる機能は必要がなく、ライナ１１を貫通して第２ドーム部２３にエンドボス１３を取り付ける必要もないので、軸部５１の直径Ｄ１が比較的に小さくても良い。エンドボス１３の軸部５１を口金１２の軸部４１の直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２にすることで、エンドボス１３による第２ドーム部２３の補強層１４への負荷が小さくなり、第１ドーム部２２よりも低い機械的強度を有する第２ドーム部２３にエンドボス１３を取り付けることができる。

【0045】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

【符号の説明】

【0046】

１０・・・高圧タンク、１１・・・ライナ、１２・・・口金、１３・・・エンドボス、１４・・・補強層、２１・・・胴体部、２２・・・第１ドーム部、２３・・・第２ドーム部、３１・・・口金装着部、３２，４３・・・貫通孔、３３・・・エンドボス装着部、４１，５１・・・軸部、４２，５２・・・フランジ部、６１・・・フープ層、６２・・・ヘリカル層、Ｄ１・・・口金の軸部の直径、Ｄ２・・・エンドボスの軸部の直径、Ｆ・・・強化繊維

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】