JP2020008148A - 高圧タンク - Google Patents

Abstract

【課題】タンクが落下して衝突面で跳ね上がり、その後再び落下して衝突面に衝突する際の、タンクの損傷を抑える。
【解決手段】高圧タンクは、円筒状のシリンダ部の両側の各々に半球面形状のドーム部を有するライナと、ライナの外表面を覆う補強層と、ライナの両端の少なくとも一方において、ドーム部に形成された補強層の上に配置されたプロテクタと、を備える。プロテクタは、高圧タンクが落下して衝突面に衝突して跳ね上がるときに、高圧タンクが有する運動エネルギの一部として、高圧タンクを周方向に回転させる力を生じさせる回転促進部を備える。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、高圧タンクに関する。

高圧の流体を貯蔵・密封するためのタンクとして、流体を貯蔵する空間を形成するライナと、ライナの外表面を覆う補強層と、を備えるタンクが知られている。また、上記タンクにおいて、タンク取扱い時にタンクが落下したときの耐衝撃性を確保するために、タンク両端の半球面形状のドーム部を含むタンクの外表面に、外部からの衝撃に対してタンクを保護するためのプロテクタを設ける構成が知られている。このようなプロテクタの構造としては、プロテクタの内側に金属製プレートや炭素繊維強化プラスチックプレートを配置して剛性を高めたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１０１７６３号公報

しかしながら、タンクが落下すると、衝突面でタンクが跳ね上がり、その後再び落下して衝突面に再衝突する。このような、タンクが落下して衝突面で跳ね上がった後にタンクが再度衝突する際の、タンクの損傷に係る問題については、従来、十分に検討されておらず、再衝突時のタンクの損傷を抑える技術が望まれていた。

本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の一形態によれば、高圧タンクが提供される。この高圧タンクは、円筒状のシリンダ部の両側の各々に半球面形状のドーム部を有し、流体を密封するための内部空間が形成されたライナと；前記ライナの外表面を覆う補強層と；前記ライナの両端の少なくとも一方において、前記ドーム部に形成された前記補強層の上に配置されたプロテクタと；を備え；前記プロテクタは、前記高圧タンクが落下して衝突面に衝突して跳ね上がるときに、前記高圧タンクが有する運動エネルギの一部として、前記高圧タンクを周方向に回転させる力を生じさせる回転促進部を備える。
この形態の高圧タンクによれば、回転促進部を備えることにより、高圧タンクが落下して跳ね上がる際に高圧タンクが周方向に回転する運動エネルギが生じ、高圧タンクが跳ね上がる高さが低くなる。そのため、衝突面に２度目に衝突するときに高圧タンクが受ける衝撃力を低減することができる。その結果、２度目の衝突に起因する高圧タンクの損傷を抑えることができる。
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧タンクの製造方法等の形態で実現することができる。

高圧タンクの構成を示す説明図である。 内表面側からプロテクタを見た様子を表わす平面図である。 ２Ｂ−２Ｂ断面の様子を表わすプロテクタの断面図である。 高圧タンクが落下する様子を模式的に表わす説明図である。 跳ね上がり時に高圧タンクが回転運動する様子を表わす説明図である。 外表面側からプロテクタを見た様子を表わす平面図である。 ５Ｂ−５Ｂ断面の様子を表わすプロテクタの断面図である。 外表面側からプロテクタを見た様子を表わす平面図である。 ６Ｂ−６Ｂ断面の様子を表わすプロテクタの断面図である。 プロテクタの構成を表わす説明図である。 プロテクタの外観の概略を表わす斜視図である。

Ａ．第１実施形態：
（Ａ−１）タンクの全体構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての高圧タンク１０の構成を示す説明図である。図１において、上半分は断面図であり、下半分は正面図である。図１において、高圧タンク１０の中心軸ＡＸは、一点鎖線により示している。図１では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ軸方向は、中心軸ＡＸに平行な方向であり、Ｙ軸方向は、高圧タンク１０の径方向に平行な方向である。図１に示す上記した各軸の方向は、後述する図２Ａ、図２Ｂ、図５Ａ〜図７に示すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の方向に一致している。

高圧タンク１０は、ライナ２０と、ライナ２０の外周面を被覆する補強層３０と、高圧タンク１０の両端にそれぞれ設けられたプロテクタ４０，４１とを備える。この高圧タンク１０は、例えば、水素を貯蔵するためのタンクとして使用される。

ライナ２０は、流体を密封するための空間を内部に形成する。ライナ２０は、例えば、高圧タンク１０の長手方向の中央で２分割した形状の２つのライナパーツを接合することによって形成されている。ライナ２０は、例えば、ナイロン系樹脂（ポリアミド系樹脂）やポリエチレン系樹脂等の合成樹脂、あるいは、アルミニウム合金等の金属によって形成することができ、本実施形態ではナイロンによって形成している。ライナ２０は、中空円筒状のシリンダ部２２と、シリンダ部２２の両側に続く略半球面形状の２つのドーム部２４とに区分可能である。ライナ２０の両端の各々には、ドーム部２４の頂上の位置に、第１口金１２あるいは第２口金１４が配置されている。第１口金１２は、高圧タンク１０の内部の空間と連通する貫通孔１５を有すると共に、第１口金１２の開口部を開閉する図示しないバルブを備える。このバルブには、高圧タンク１０が所定温度以上になったときにライナ２０内部の流体を外部に放出するための溶栓弁が含まれる。第２口金１４は、有底孔１６を有する。これら第１口金１２および第２口金１４は、例えば、ライナパーツの成形時に、インサート成形によってライナパーツに接合される。

補強層３０は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）によって形成される層であり、ライナ２０の外表面全体を覆っている。具体的には、樹脂を含浸させた繊維束を、フィラメントワインディング法（以下、「ＦＷ法」と呼ぶ）によりライナ２０の表面に巻回し、その後、樹脂を硬化させた層である。典型的なＦＷ法では、ライナ２０のシリンダ部２２の外周を被覆するためのフープ巻きと、ドーム部２４の外周を被覆するためのヘリカル巻きとが利用される。補強層３０の樹脂としては、エポキシ樹脂や、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、補強層３０を構成する繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、およびアラミド繊維等が挙げられる。補強層３０は、複数種類（例えば、ガラス繊維とカーボン繊維）の繊維を用いたＦＷ法による巻回を順次行うことで、異なる繊維を備える層を積層させて形成することもできる。本実施形態では、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）から成る層とガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）から成る層とを順次積層して、補強層３０を形成している。

プロテクタ４０，４１は、ライナ２０の両端のドーム部２４において補強層３０の上に配置されており、外部から受ける衝撃と、高圧タンク１０の内圧による応力から高圧タンク１０を保護する保護部材である。第１口金１２側のドーム部２４上には、プロテクタ４０が配置されており、第２口金１４側のドーム部２４上には、プロテクタ４１が配置されている。プロテクタ４０，４１は、ドーム部２４の形状に沿うように、略半球形状に形成されて、補強層３０上に固定されている。プロテクタ４０，４１は、上記半球形状の頭頂部に貫通孔４２を有しており、貫通孔４２において、第１口金１２あるいは第２口金１４が露出する。

プロテクタ４０，４１は、例えば、金属、発泡ポリウレタン等の樹脂、または繊維強化プラスチック等によって形成することができる。上記した材料のうちの異なる種類の材料によって構成される複数の層を積層して、プロテクタ４０，４１を構成することとしてもよい。プロテクタ４０，４１のうち、第２口金１４側に配置されたプロテクタ４１は、さらに、高圧タンク１０の表面で露出する外層として、耐熱性および耐火性を向上させるための層を設けてもよい。このような外層は、例えば、膨張黒鉛を含む層として形成することができ、膨張黒鉛と発泡ポリウレタンとの混合物を成型することによって形成することができる。なお、第１口金１２側に配置されたプロテクタ４０は、上記外層を有しないこととすればよい。既述したように第１口金１２は安全弁としての溶栓弁を備えているため、溶栓弁の動作を確保する観点から、上記外層を有しないことが望ましい。プロテクタ４０，４１を複数の層を積層して構成する場合には、各層間は、例えば接着剤を用いて貼り合わせればよい。本実施形態の高圧タンク１０は、プロテクタ４０，４１の形状等に特徴がある。以下では、プロテクタ４０，４１の形状について、詳しく説明する。

（Ａ−２）プロテクタの構成：
図２Ａおよび図２Ｂは、プロテクタ４０の構成を表わす説明図である。以下では、プロテクタ４０について説明するが、プロテクタ４１も、同様の形状を有している。図２Ａは、プロテクタ４０の内表面側から、すなわち、Ｘ軸に沿って−Ｘ方向に向かってプロテクタ４０を見た様子を表わす平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す２Ｂ−２Ｂ断面の様子を表わす断面図である。

図２Ａに示すように、本実施形態のプロテクタ４０には、補強層３０に接する内表面に、４つのねじれ溝５０が形成されている。各ねじれ溝５０は、プロテクタ４０の内表面において、外周近傍から中心側の貫通孔４２に向かって延びるように形成される凹部であり、いずれも、同じ方向にねじれた形状を有している。具体的には、プロテクタ４０の外周側から一定の方向（本実施形態では右回りの方向）に湾曲する形状を有している。このようなねじれ溝５０は、例えば、切削加工により形成することができる。ねじれ溝５０は、「回転促進部」とも呼ぶ。

（Ａ−３）落下時の動作：
図３は、高圧タンク１０が鉛直方向下方に落下する様子を模式的に表わす説明図である。図３では、高圧タンク１０の中心軸ＡＸが水平方向に対して斜めの角度で落下する場合を示す。中心軸ＡＸが水平方向に対して斜めの角度で落下する場合には、中心軸ＡＸが水平な状態で側面から落下する場合とは異なり、高圧タンク１０は、ドーム部２４に対応する部位の比較的狭い領域で衝突面ＣＳに衝突する。プロテクタ４０，４１をドーム部２４上に形成することで、このように斜めの角度で高圧タンク１０が落下したときに、高圧タンク１０を保護することが可能になる。

しかしながら、高圧タンク１０が落下して衝突面ＣＳに衝突すると、高圧タンク１０は、衝突面ＣＳからの衝突反力によって跳ね上がった後、再び落下して衝突面ＣＳに衝突する。本実施形態のプロテクタ４０，４１が備えるねじれ溝５０は、このような再度の落下に起因する高圧タンク１０の損傷を抑えるための構造である。

落下の前後における高圧タンク１０のエネルギ状態は、大まかに、以下のように捉えることができる。すなわち、落下前の、衝突面ＣＳからの高さが高さｈ_１であるポイントαに位置する高圧タンク１０が有するエネルギの総量Ａは、ポイントαに位置するときの位置エネルギであり、以下の（１）式で表わされる。

Ａ ＝ ｍｇｈ_１ … （１）
（ｍは高圧タンク１０の質量であり、ｇは重力加速度である。）

ここで、本実施形態の高圧タンク１０に代えて、ねじれ溝５０を有しないプロテクタを備える高圧タンクが鉛直方向下方に落下して、プロテクタにおいて衝突面ＣＳに衝突する場合を想定すると、ポイントαにおける高圧タンクのエネルギの総量Ａは、上記（１）式で表わすとおりである。そして、 高圧タンクが鉛直方向下方に落下して衝突面ＣＳに衝突すると、高圧タンクは、衝突面ＣＳから、鉛直方向上向きの衝撃荷重を加えられる。そのため、衝突後の高圧タンクは、鉛直方向上方に向かって移動する。このような高圧タンクが衝突面ＣＳのポイントβに衝突して高さが０になるとき、高圧タンクに係る上記したエネルギの総量Ａは、以下の（２）式で表わされる。なお、ここでは、高圧タンク１０の落下を自由落下とみなして、落下時に失われるエネルギは無視している。

Ａ ＝ Ｂ ＋ Ｃ ＋ Ｄ … （２）
（Ｂは、高圧タンクが衝突面ＣＳに対して垂直な上方に向かう直線運動の運動エネルギであり、Ｃは、高圧タンクが重心を中心として回転する回転運動の運動エネルギであり、Ｄは、熱エネルギである。）

図４は、跳ね上がり時に高圧タンク１０が回転運動する様子を表わす説明図である。斜めの角度で落下して跳ね上がった高圧タンク１０は、図４に矢印Ｃで示すように、高圧タンク１０の重心Ｇを中心として回転する。そのため、高圧タンクのエネルギの総量Ａの一部は、図４に矢印Ｃで示す重心Ｇを中心とする回転運動の運動エネルギＣとなる。

また、高圧タンクが衝突面ＣＳに衝突すると、衝突時の摩擦やプロテクタの構成部材が圧縮されることにより、熱が生じる。以上より、高圧タンク１０が有していたエネルギの総量Ａは、式（２）に示すように、一部が熱エネルギＤとして失われ、一部は回転運動の運動エネルギＣとなり、残余の直線運動の運動エネルギＢのみが、上方への跳ね上がりに寄与すると考えることができる。

本実施形態の高圧タンク１０は、既述したように、ねじれ溝５０を設けたプロテクタ４０，４１を備える。そのため、このような高圧タンク１０が鉛直方向下方に落下して、プロテクタ４０，４１において衝突面ＣＳに衝突すると、中心軸ＡＸを中心として高圧タンク１０を回転させる力、すなわち、高圧タンク１０を周方向に回転させる力が働く。中心軸ＡＸを中心として高圧タンク１０を回転運動させる力が働く様子を、図４において矢印Ｅで示す。

プロテクタ４０，４１において、ねじれ溝５０が形成される部分は、ねじれ溝５０が形成されていない部分に比べて密度が低いといえる。そして、ねじれ溝５０は、ねじれ形状を有するため、ねじれ溝５０の近傍において衝突面ＣＳに衝突する場合には、加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタ４０，４１の密度が不均一な状態になる。すなわち、プロテクタ４０，４１において衝突面ＣＳとの接点から鉛直方向上向きの様子を考えると、プロテクタ４０，４１の密度が不均一な状態になる。そのため、衝突時には、衝撃荷重が鉛直方向上向きに伝わる際に不均一に伝達されて、プロテクタ４０，４１において、高圧タンク１０を運動させる力として、鉛直方向上向き以外の向きの成分を有する力が生じる。このような、鉛直方向上向き以外の向きの成分を有する力によって、衝突後の高圧タンク１０は、中心軸ＡＸを中心として回転運動する。すなわち、ねじれ溝５０を設けることにより、高圧タンク１０が落下して衝突面ＣＳに衝突して跳ね上がるときに、高圧タンク１０が有する運動エネルギの一部として、高圧タンク１０を周方向に回転させる力が生じる。本実施形態の高圧タンク１０が衝突面ＣＳのポイントβに衝突して高さが０になるときの、高圧タンク１０に係る上記したエネルギの総量Ａは、以下の（３）式で表わされる。

Ａ ＝ Ｂ ＋ Ｃ ＋ Ｄ ＋ Ｅ … （３）
（Ｂ、Ｃ、Ｄは、（２）式と同じ。Ｅは、高圧タンク１０が中心軸ＡＸを中心として回転する回転運動の運動エネルギである。）

プロテクタ４０，４１がねじれ溝５０を有していても、上記した回転運動の運動エネルギＣと熱エネルギＤとは、ほとんど変わらないと考えられる。そのため、ねじれ溝５０を有するプロテクタ４０，４１において衝突面ＣＳに衝突して跳ね上がる際に、高圧タンク１０が中心軸ＡＸを中心として回転することにより、高圧タンク１０の鉛直方向上方への跳ね上がりに係る運動エネルギＢは、ねじれ溝５０を設けない場合に比べて、運動エネルギＥだけ減少する。したがって、プロテクタ４０，４１がねじれ溝５０を有することにより、高圧タンク１０が衝突面ＣＳのポイントβで跳ね上がった後に到達する最高点であるポイントγの高さｈ２は、プロテクタがねじれ溝５０を有しない場合に比べて低くなる。すなわち、高圧タンク１０が衝突面ＣＳのポイントβで跳ね上がった後に到達する最高点で有する位置エネルギは、プロテクタがねじれ溝５０を有しない場合に比べて小さくなる。その結果、高圧タンク１０が２度目に衝突面ＣＳに衝突する際には（図３においてポイントδで表わす）、高圧タンク１０が受ける衝撃力（衝撃荷重）は、プロテクタがねじれ溝５０を有しない場合に比べて小さくなる。なお、２度目の衝突時にも、高圧タンク１０がプロテクタ４０，４１において衝突面ＣＳと衝突する場合には、同様にして、３度目に衝突面ＣＳに衝突する際に高圧タンク１０が受ける衝撃力も、より小さくなる。

以上のように構成された本実施形態の高圧タンク１０によれば、プロテクタ４０，４１がねじれ溝５０を有するため、高圧タンク１０が落下して跳ね上がる際に高圧タンク１０が周方向に回転する運動エネルギが生じ、高圧タンク１０が跳ね上がる高さが低くなる。そのため、衝突面ＣＳに２度目に衝突するときに高圧タンク１０が受ける衝撃力を低減することができる。その結果、２度目の衝突に起因する高圧タンク１０の損傷を抑えることができる。

本実施形態では、プロテクタ４０，４１の各々に４つのねじれ溝５０を設けたが、ねじれ溝５０の数は、４以外の任意の整数とすることができる。ただし、２度目の衝突時の衝撃力を抑える効果を高めるためには、ねじれ溝５０は複数であることが望ましく、より数が多い方が上記効果を高めやすい。２度目の衝突時の衝撃力を抑えるためには、ねじれ溝５０の近傍で１回目の衝突が起こることが望ましいためである。ねじれ溝５０の数が多いほど、１回目の衝突時にねじれ溝の近傍で衝突する可能性が高まり、ねじれ溝の近傍で衝突するほど、衝突時に加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタ４０，４１の密度が不均一となり易い。その結果、高圧タンク１０を運動させる力において、鉛直方向上向き以外の向きの成分が大きくなり、２度目の衝突時の衝撃力を抑える効果を高め易い。

本実施形態では、図２Ａに示すように、同じ形状の複数のねじれ溝５０を、均等な間隔で均一に配置したが、異なる構成としてもよい。例えば、隣り合うねじれ溝５０間の間隔は、不均一であってもよい。また、プロテクタ４０，４１に複数のねじれ溝５０を設ける場合には、個々のねじれ溝５０は異なる大きさであってもよく、異なる向きにねじれるねじれ溝５０が存在していてもよい。ただし、高圧タンク１０が中心軸ＡＸを中心として回転する動作を、衝突時に効率良く得るには、複数設けるねじれ溝５０のねじれの向きは、全体として同じであることが望ましい。なお、プロテクタ４０，４１の内表面を含む部分が、発泡ポリウレタン層など、比較的柔らかい部材で形成される場合には、ねじれ溝５０を形成する加工が容易となり望ましい。

Ｂ．第２実施形態：
図５Ａおよび図５Ｂは、第２実施形態のプロテクタ１４０の構成を表わす説明図である。プロテクタ１４０は、第１実施形態の高圧タンク１０と同様の高圧タンク１０において、プロテクタ４０に代えて用いられる。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。なお、第２実施形態の高圧タンク１０において、第１実施形態のプロテクタ４１に代えて用いられるプロテクタも、プロテクタ１４０と同様の形状を有している。図５Ａは、プロテクタ１４０の外表面側から、すなわち、Ｘ軸に沿って＋Ｘ方向に向かってプロテクタ１４０を見た様子を表わす平面図である。図５Ｂは、図５Ａに示す５Ｂ−５Ｂ断面の様子を表わす断面図である。

図５Ａに示すように、第２実施形態のプロテクタ１４０には、外表面に、４つのねじれ溝１５０が形成されている。各ねじれ溝１５０は、プロテクタ１４０の外表面において、外周近傍から中心側の貫通孔４２に向かって延びるように形成される凹部であり、いずれも、同じ方向にねじれた形状を有している。具体的には、プロテクタ１４０の外周側から一定の方向（本実施形態では右回りの方向）に湾曲する形状を有している。このようなねじれ溝１５０は、例えば、切削加工により形成することができる。ねじれ溝１５０は、「回転促進部」とも呼ぶ。

このような構成としても、第１実施形態と同様に、高圧タンク１０が落下して跳ね上がる際に高圧タンク１０が周方向に回転する運動エネルギが生じるため、衝突面ＣＳに２度目に衝突するときに高圧タンク１０が受ける衝撃力を低減して高圧タンク１０の損傷を抑える同様の効果が得られる。プロテクタ１４０の外表面にねじれ溝１５０を設ける場合にも、衝突時に加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタ１４０の密度が不均一となり、高圧タンク１０を運動させる力として、鉛直方向上向き以外の向きの成分を有する力が生じるためである。

第１実施形態のねじれ溝５０の場合と同様に、ねじれ溝１５０の数は、４以外の任意の整数とすることができ、上記効果を高めるためには、より多くねじれ溝１５０を設けることが望ましい。また、隣り合うねじれ溝１５０間の間隔は、均一であってもよく、不均一であってもよい。複数のねじれ溝１５０を設ける場合には、個々のねじれ溝１５０は、同じ大きさであってもよく、異なる大きさであってもよい。また、複数のねじれ溝１５０を設ける場合には、異なる向きにねじれるねじれ溝１５０が存在していてもよい。ただし、高圧タンク１０が中心軸ＡＸを中心として回転する動作を、衝突時に効率良く得るには、複数設けるねじれ溝１５０のねじれの向きは、全体として同じであることが望ましい。

Ｃ．第３実施形態：
図６Ａおよび図６Ｂは、第３実施形態のプロテクタ２４０の構成を表わす説明図である。プロテクタ２４０は、第１実施形態の高圧タンク１０と同様の高圧タンク１０において、プロテクタ４０に代えて用いられる。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。なお、第３実施形態の高圧タンク１０において、第１実施形態のプロテクタ４１に代えて用いられるプロテクタも、プロテクタ２４０と同様の形状を有している。図６Ａは、プロテクタ２４０の外表面側から、すなわち、Ｘ軸に沿って＋Ｘ方向に向かってプロテクタ２４０を見た様子を表わす平面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す６Ｂ−６Ｂ断面の様子を表わす断面図である。

図６Ａに示すように、第３実施形態のプロテクタ２４０には、外表面に、４つのねじれ凸部２５０が形成されている。各ねじれ凸部２５０は、プロテクタ２４０の外表面において、外周近傍から中心側の貫通孔４２に向かって延びるように形成される凸部であり、いずれも、同じ方向にねじれている。具体的には、プロテクタ２４０の外周側から一定の方向（本実施形態では右回りの方向）に湾曲する形状を有している。このようなねじれ凸部２５０は、例えば、別部材として形成した凸部を貼り付けることにより形成することができる。ねじれ凸部２５０は、「回転促進部」とも呼ぶ。

このような構成としても、第１実施形態と同様の効果が得られる。プロテクタ２４０の外表面にねじれ凸部２５０を設ける場合にも、衝突時に加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタ２４０の密度が不均一となり、高圧タンク１０を運動させる力として、鉛直方向上向き以外の向きの成分を有する力が生じるためである。

第１実施形態のねじれ溝５０の場合と同様に、ねじれ凸部２５０の数は、４以外の任意の整数とすることができ、上記効果を高めるためには、より多くねじれ凸部２５０を設けることが望ましい。また、隣り合うねじれ凸部２５０間の間隔は、均一であってもよく、不均一であってもよい。複数のねじれ凸部２５０を設ける場合には、個々のねじれ凸部２５０は、同じ大きさであってもよく、異なる大きさであってもよい。また、複数のねじれ凸部２５０を設ける場合には、異なる向きにねじれるねじれ凸部２５０が存在していてもよい。ただし、高圧タンク１０が中心軸ＡＸを中心として回転する動作を、衝突時に効率良く得るには、複数設けるねじれ凸部２５０のねじれの向きは、全体として同じであることが望ましい。

Ｄ．第４実施形態：
図７は、第４実施形態のプロテクタ３４０の構成を表わす説明図である。プロテクタ３４０は、第１実施形態の高圧タンク１０と同様の高圧タンク１０において、プロテクタ４０に代えて用いられる。以下の説明では、第１実施形態と共通する部分には同じ参照番号を付して、詳しい説明を省略する。なお、第４実施形態の高圧タンク１０において、第１実施形態のプロテクタ４１に代えて用いられるプロテクタも、プロテクタ３４０と同様の形状を有している。図７は、プロテクタ３４０の内表面側から、すなわち、Ｘ軸に沿って−Ｘ方向に向かってプロテクタ３４０を見た様子を表わす平面図である。

図７に示すように、第４実施形態のプロテクタ３４０には、内表面に、複数の溝部３５０が形成されている。各溝部３５０は、プロテクタ３４０の内表面において、外周近傍から中心部に向かって直進して延びるように形成される凹部である。各溝部３５０は、第１実施形態のねじれ溝５０に比べて細く形成されており、プロテクタ３４０の内表面では、溝部３５０が比較的密に形成されている領域と、比較的疎に形成されている領域とが存在する。プロテクタ３４０に形成される溝部３５０は、全体として、「回転促進部」を構成する。

プロテクタ３４０に形成される溝部３５０は、高圧タンク１０がプロテクタ３４０から落下する衝突時に、プロテクタ３４０に加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタ３４０の密度が十分に不均一になるように、各溝部３５０の幅や溝部の数、および、疎密を有する複数の溝部３５０の配置が設定されている。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第４実施形態では、プロテクタ３４０の内表面に複数の溝部３５０を設けたが、異なる構成としてもよい。例えば、プロテクタの外表面に、径方向に直線的に延びる複数の溝部を形成しても良い。あるいは、プロテクタの外表面に、径方向に直線的に延びる複数の凸部を形成しても良い。このような場合にも、上記複数の溝部あるいは複数の凸部を形成する際に、比較的密に形成する領域と、比較的疎に形成する領域とを設ければよい。そして、高圧タンク１０が斜めに傾いた状態で鉛直方向下方に落下する衝突時に、プロテクタに加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタの密度が十分に不均一になるように、各溝部や凸部の幅や数、および、疎密を有する複数の溝部や凸部の配置を設定することで、同様の効果を得ることができる。

Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）上記した各実施形態では、回転促進部として、プロテクタの内表面または外表面において、凹部や凸部を形成したが、異なる構成としてもよい。例えば、凹部や凸部を設けることなくプロテクタの密度を異ならせて、回転促進部を形成してもよい。具体的には、例えば、既述した第１実施形態、第２実施形態、あるいは第４実施形態のプロテクタに設けた凹部（ねじれ溝あるいは溝部）を、プロテクタの他の箇所よりも密度が低い発泡体で塞ぐこととしてもよい。あるいは、プロテクタの内層を、発泡ポリウレタン等の発泡樹脂層で形成する場合に、このような発砲樹脂層の一部において、局所的に気孔率を異ならせることとしてもよい。このような場合にも、落下時にプロテクタに加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタの密度を不均一とすることで、高圧タンクを運動させる力として、鉛直方向上向き以外の向きの成分を有する力を生じさせて、各実施形態と同様の効果を得ることができる。

（Ｅ２）図８は、さらに他の実施形態におけるプロテクタ４４０の外観の概略を表わす斜視図である。プロテクタ４４０は、第１実施形態の高圧タンク１０と同様の高圧タンク１０において、プロテクタ４０に代えて用いられる。本実施形態の高圧タンク１０において、第１実施形態のプロテクタ４１に代えて用いられるプロテクタも、プロテクタ４４０と同様の形状を有している。

プロテクタ４４０は、外表面に、回転促進部として２つの錘部４５０を備える。この錘部４５０は、互いに近接した位置に設けられており、プロテクタ４４０において偏った配置となっている。既述した各実施形態では、落下時にプロテクタに加えられる鉛直方向上向きの衝撃荷重に対してプロテクタの密度が不均一となるように回転促進部を形成することで、高圧タンクの跳ね上がり時に高圧タンクを運動させる力として、鉛直方向上向き以外の向きの成分を有する力を生じさせている。これに対して、本実施形態では、プロテクタ４４０に錘部４５０を設けることで、高圧タンク１０が落下して跳ね上がる際に、偏って配置される錘部４５０によって、高圧タンク１０が中心軸ＡＸを中心として回転させられる。その結果、既述した実施形態と同様の効果が得られる。

なお、錘部４５０の数は、２以外の整数としてもよく、跳ね上がって上昇する高圧タンク１０を回転させる上記力を生じさせることができればよい。また、錘部４５０は、上昇する高圧タンク１０を回転させる上記力を生じることができる程度に重ければよいため、プロテクタの構成材料は、プロテクタの他の部位を構成する材料よりも密度が高い材料の中から、高圧タンク１０全体の質量を考慮して、適宜選択すればよい。このような錘部４５０は、例えば、プロテクタ４４０の表面に接着剤を用いて貼り付けることにより配置することができる。

また、回転促進部としての錘部４５０は、図８のようにプロテクタ４４０の外表面から突出する以外の形状としてもよい。例えば、プロテクタの内表面または外表面で露出するように、あるいはプロテクタの内部に埋没されるように、偏った配置にてプロテクタ内に錘部を埋め込むこととしてもよい。

（Ｅ３）既述した各実施形態では、第１口金１２側に配置するプロテクタと、第２口金１４側に配置するプロテクタとの形状を同じにしたが、異なる形状としてもよい。例えば、既述した各実施形態のうちの異なる２種類のプロテクタの一方を第１口金側に配置し、他方を第２口金１４側に配置してもよい。また、第１口金１２側と第２口金１４側とのうちの一方のみに、プロテクタを設けてもよい。あるいは、高圧タンクの両端にプロテクタを設ける場合に、一方のプロテクタのみに、回転促進部を設けることとしてもよい。このような構成としても、回転促進部を備えるプロテクタが衝突面に衝突するように高圧タンクが落下したときには、既述した実施形態と同様の効果が得られる。

（Ｅ４）既述した各実施形態では、高圧タンク１０が斜めに傾いた状態で落下する場合に、プロテクタによって高圧タンク１０を保護する態様を説明したが、異なる角度で高圧タンク１０が落下したときに、プロテクタによって高圧タンク１０を保護することとしてもよい。例えば、プロテクタを、より厚く形成することによって、あるいは、プロテクタを、シリンダ部２２と重なる領域まで広げて設けることによって、高圧タンク１０の中心軸ＡＸが水平な状態で落下した場合にも、プロテクタによって衝撃を受けることとしてもよい。このとき、プロテクタが既述した回転促進部を備えるならば、高圧タンク１０が水平な状態で落下する場合にも、衝突面ＣＳへの衝突後に跳ね上がる際に周方向に回転する運動エネルギを生じさせることができ、既述した実施形態と同様の効果が得られる。

（Ｅ５）既述した各実施形態では、高圧タンクを、加圧水素の貯蔵に用いたが、水素以外の他の加圧流体の貯蔵に用いてもよい。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…高圧タンク、１２…第１口金、１４…第２口金、１５…貫通孔、１６…有底孔、２０…ライナ、２２…シリンダ部、２４…ドーム部、３０…補強層、４０，４１，１４０，２４０，３４０，４４０…プロテクタ、４２…貫通孔、５０，１５０…ねじれ溝、２５０…ねじれ凸部、３５０…溝部、４５０…錘部、ＡＸ…中心軸、ＣＳ…衝突面、Ｇ…重心

Claims (1)

1. 高圧タンクであって、
   円筒状のシリンダ部の両側の各々に半球面形状のドーム部を有し、流体を密封するための内部空間が形成されたライナと、
   前記ライナの外表面を覆う補強層と、
   前記ライナの両端の少なくとも一方において、前記ドーム部に形成された前記補強層の上に配置されたプロテクタと、
   を備え、
   前記プロテクタは、前記高圧タンクが落下して衝突面に衝突して跳ね上がるときに、前記高圧タンクが有する運動エネルギの一部として、前記高圧タンクを周方向に回転させる力を生じさせる回転促進部を備える
   高圧タンク。

Images