JP2002181295A - High-pressure gas storage vessel - Google Patents
High-pressure gas storage vesselInfo
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスを高圧で貯蔵
する高圧ガス貯蔵容器に関し、殊に高圧ガス貯蔵容器に
ガスを充填する際及び貯蔵されたガスを取り出す際の容
器内部の温度変化や温度ムラを抑制することのできる高
圧ガス貯蔵容器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-pressure gas storage container for storing a gas at a high pressure, and more particularly to a temperature change inside the container when filling the high-pressure gas storage container and removing the stored gas. The present invention relates to a high-pressure gas storage container capable of suppressing temperature unevenness.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、地球温暖化の原因になる二酸化炭
素の排出量を抑制するなどの環境面から、燃料電池電気
自動車（ＦＣＥＶ）が注目されている。燃料電池電気自
動車は、水素（Ｈ2）と空気中の酸素（Ｏ2）を電気化学
的に反応させて発電する燃料電池を搭載し、燃料電池が
発電した電気をモータに供給して駆動力を発生させてい
る。この燃料電池電気自動車は、液体水素などに比べて
取り扱いが容易であるなどの理由から水素タンク（高圧
水素貯蔵容器）を搭載している。また、内燃機関を搭載
した自動車ではあるが、ガソリンの代わりに水素を燃料
とする水素自動車も環境面から注目されており、この水
素自動車も同様の理由から水素タンクを搭載している。2. Description of the Related Art In recent years, fuel cell electric vehicles (FCEVs) have attracted attention from the environmental point of view such as suppressing the emission of carbon dioxide which causes global warming. A fuel cell electric vehicle is equipped with a fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) in the air, and supplies the electric power generated by the fuel cell to a motor to drive the vehicle. Is occurring. This fuel cell electric vehicle is equipped with a hydrogen tank (high-pressure hydrogen storage container) because it is easier to handle than liquid hydrogen or the like. Although vehicles are equipped with an internal combustion engine, hydrogen vehicles that use hydrogen as fuel instead of gasoline have attracted attention from the environmental point of view, and these hydrogen vehicles also have hydrogen tanks for the same reason.
【０００３】燃料電池電気自動車や水素自動車が搭載す
る水素タンクには、２５ＭＰａ程度の高い圧力で水素
（純水素）が充填されているが、燃料電池などで水素を
消費すると水素タンクの圧力が減ってくる。水素タンク
の圧力が減ると水素の残量も減り、燃料電池などに水素
を供給することができなくなる。したがって、水素タン
クに水素の充填（再充填）が行われる。例えば、燃料電
池電気自動車などは、ガソリンスタンドのような水素ス
テーションに立ち寄り、このステーションに設置された
水素供給源と自動車の水素タンクとを耐圧ホースなどで
接続し、両者の圧力差により水素タンクに水素を充填す
ることが行われる。なお、水素の充填は、ガソリン自動
車におけるガソリンの充填と同様の時間的感覚で行える
ようにするため、水素供給源の圧力（充填元圧）を高く
して、短時間で急速に行えるようにしている。A hydrogen tank mounted on a fuel cell electric vehicle or a hydrogen vehicle is filled with hydrogen (pure hydrogen) at a high pressure of about 25 MPa. However, when hydrogen is consumed in a fuel cell or the like, the pressure in the hydrogen tank decreases. Come. When the pressure in the hydrogen tank decreases, the remaining amount of hydrogen also decreases, and it becomes impossible to supply hydrogen to a fuel cell or the like. Therefore, the hydrogen tank is filled (refilled) with hydrogen. For example, a fuel cell electric vehicle stops at a hydrogen station such as a gas station, connects the hydrogen supply source installed at this station to the hydrogen tank of the vehicle with a pressure-resistant hose, etc. Filling with hydrogen is performed. In order to perform hydrogen filling with the same temporal sense as gasoline filling in gasoline vehicles, the pressure of the hydrogen supply source (filling source pressure) is increased so that hydrogen can be rapidly filled in a short time. I have.
【０００４】一方、水素が充填される水素タンクとして
は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で補強すること
で、従来の鋼製の水素タンクに比べて大幅に軽量化した
ものが車両搭載用として普及しつつある。ちなみに、特
開平９−９６３９９号公報には、ＣＮＧ（Compressed N
atural Gas）充填用ではあるが、繊維強化プラスチック
で補強した圧力容器５０が開示されている（図７参
照）。なお、図７の（ａ）は、圧力容器５０の破断平面
図であり、図７の（ｂ）は（ａ）のライナー５１の構成
を示す破断分解平面図である。[0004] On the other hand, as a hydrogen tank filled with hydrogen, a fuel tank reinforced by fiber reinforced plastic (FRP), which is significantly lighter than a conventional steel hydrogen tank, has been widely used for mounting on vehicles. It is getting. Incidentally, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-96399 describes that CNG (Compressed N
A pressure vessel 50 for filling with atural gas but reinforced with fiber reinforced plastic is disclosed (see FIG. 7). 7A is a cutaway plan view of the pressure vessel 50, and FIG. 7B is a cutaway exploded plan view showing the configuration of the liner 51 of FIG.
【０００５】この図７に示す圧力容器５０の概要を説明
する。圧力容器５０のライナー５１は、剛性のあるアル
ミニウム合金製の２つの端壁部材５１Ｔ，５１Ｅが連結
部材５５により間隔不変に連結されてなる端壁組立体
と、２つの端壁部材５１Ｔ，５１Ｅの間を囲むように筒
状にして取り付けられた伸縮性のある周壁シート５１Ｂ
とで構成されている。このライナー５１の主たる機能
は、圧力容器５０の気密性を担保することである。そし
て、ライナー５１の外周には、シェル５２としてのＦＲ
Ｐ製のヘリカル巻き補強層５２Ｈとフープ巻き補強層５
２Ｆとが形成されている。補強層５２Ｈ，５２Ｆの主た
る機能は、圧力容器５０の耐圧性（機械的強度）を担保
することである。なお、図７において、符号５３Ｔは、
右側の端壁部材５１Ｔの球面状をした端壁部の中心から
外部へ突出する口金部である。この、口金部５３Ｔに
は、ガス（天然ガス）の充填口及び放出口を兼ねたガス
流入口５３Ｔａが設けてある。また、符号５３Ｅは、左
側の端壁部材５１Ｅの球面状をした端壁部の中心部から
外側へ突出するボス部である。また、符号５５Ｃは、連
結部材５５の管壁に設けられた連通孔である。ちなみ
に、補強層５２Ｈ，５２Ｆは、エポキシ樹脂を付着させ
たガラス繊維などをライナー５１に巻き付けることによ
り形成される。ボス部５３は、ガラス繊維をライナー５
１に巻き付ける際に、口金部５３Ｔと共にライナー５１
を回転させるための支持部材として用いられる。また、
連通孔５５Ｃは多数設けられ、ガス流入口５３Ｔａから
流入したガスを圧力容器５０の内部に分配する機能を有
する。An outline of the pressure vessel 50 shown in FIG. 7 will be described. The liner 51 of the pressure vessel 50 includes an end wall assembly in which two end wall members 51T and 51E made of a rigid aluminum alloy are connected by a connecting member 55 at a constant interval, and a liner 51 of the two end wall members 51T and 51E. Elastic peripheral wall sheet 51B attached in a tubular shape so as to surround the space
It is composed of The main function of the liner 51 is to secure the airtightness of the pressure vessel 50. Then, on the outer periphery of the liner 51, the FR as the shell 52 is provided.
P helical winding reinforcement layer 52H and hoop winding reinforcement layer 5
2F are formed. The main function of the reinforcing layers 52H and 52F is to ensure the pressure resistance (mechanical strength) of the pressure vessel 50. In FIG. 7, reference numeral 53T denotes
This is a base that projects outward from the center of the spherical end wall of the right end wall member 51T. The base 53T is provided with a gas inlet 53Ta which also serves as a gas (natural gas) filling port and a discharging port. Reference numeral 53E denotes a boss portion projecting outward from the center of the spherical end wall portion of the left end wall member 51E. Reference numeral 55C denotes a communication hole provided in the tube wall of the connecting member 55. Incidentally, the reinforcing layers 52H and 52F are formed by winding glass fiber or the like to which an epoxy resin is attached around the liner 51. The boss 53 is made of a glass fiber liner 5.
1 and the liner 51 together with the base 53T.
Is used as a support member for rotating. Also,
A large number of communication holes 55C are provided, and have a function of distributing the gas flowing in from the gas inlet 53Ta to the inside of the pressure vessel 50.
【０００６】ところで、水素を初めとしたガスを高圧ガ
ス容器（前記した図７の圧力容器５０など）に充填する
場合は、高圧ガス容器内で断熱的にガスが圧縮（断熱圧
縮）されて発熱する。また、ガスを高圧ガス容器に充填
するということは、圧力の高いガスを高圧ガス容器内に
膨張させることを意味する。この膨張の際には、ジュー
ルトムソン効果における逆転温度ＴIVとの関係で、膨張
されたガスが発熱したり吸熱したりする。例えば、充填
されるガスがメタン（ＣＨ4）を主成分とする天然ガス
の場合、メタンの逆転温度ＴIVが常温以上の温度である
ので、圧力の高い常温の天然ガスを高圧ガス容器内に膨
張させると天然ガスが吸熱する。したがって、天然ガス
を高圧ガス容器に充填する場合は、容器内では（１）断
熱圧縮による発熱と、（２）膨張による吸熱が同時に起
こる。このため、天然ガスを充填する前と充填した後
で、高圧ガス容器の温度が大きく変化することはない。When a gas such as hydrogen is filled in a high-pressure gas container (such as the pressure container 50 in FIG. 7), the gas is adiabatically compressed (adiabatic compression) in the high-pressure gas container to generate heat. I do. Filling a gas into a high-pressure gas container means expanding a high-pressure gas into the high-pressure gas container. During this expansion, the expanded gas generates heat or absorbs heat in relation to the reversal temperature T IV in the Joule-Thomson effect. For example, when the gas to be charged is a natural gas containing methane (CH 4 ) as a main component, the natural gas at a high pressure and a normal temperature is placed in a high-pressure gas container because the inversion temperature T IV of methane is a temperature equal to or higher than a normal temperature. When expanded, natural gas absorbs heat. Therefore, when natural gas is charged into a high-pressure gas container, (1) heat generation due to adiabatic compression and (2) heat absorption due to expansion occur simultaneously in the container. For this reason, the temperature of the high-pressure gas container does not change significantly before and after filling with natural gas.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素は
逆転温度ＴIVが常温以下の約２０２Ｋ（約−７１℃）で
あるため、２０２Ｋ以上の温度の圧縮された水素を膨張
させると発熱する。つまり、常温程度の温度の圧縮され
た水素を高圧ガス容器である水素タンクに充填すると、
（１）断熱圧縮による発熱と（２）膨張による発熱が同
時に起こる。膨張による発熱量は、断熱圧縮による発熱
量に比べて少ないものである。とはいえ、天然ガスを高
圧ガス容器に充填する場合のような膨張による吸熱は生
じない。このため、水素を充填する場合は、高圧水素タ
ンク内の温度（水素の温度及び高圧水素タンク自体の温
度）が著しく上昇してしまう。そして、この温度上昇
は、水素タンクへの水素の充填効率を悪くしてしまうと
いう大きな問題を引き起こす。また、温度上昇は、水素
タンクに備えられる機器類などに悪い影響を与えるとい
う問題を引き起こす。なお、温度上昇は、充填速度、充
填元圧、水素タンク内の圧力で決まるが、充填速度が速
くなればなるほど温度上昇は大きくなる。さらに、充填
元圧を高くすればするほど温度上昇は大きくなる。However, since hydrogen has a reversal temperature T IV of about 202K (about -71 ° C.) which is lower than normal temperature, hydrogen generates heat when expanded at a temperature of 202K or more. In other words, when compressed hydrogen at a temperature around room temperature is filled in a hydrogen tank that is a high-pressure gas container,
(1) Heat generation due to adiabatic compression and (2) Heat generation due to expansion occur simultaneously. The amount of heat generated by expansion is smaller than the amount of heat generated by adiabatic compression. Nevertheless, heat absorption due to expansion as in the case of filling natural gas into a high-pressure gas container does not occur. For this reason, when filling with hydrogen, the temperature in the high-pressure hydrogen tank (the temperature of hydrogen and the temperature of the high-pressure hydrogen tank itself) significantly increases. This increase in temperature causes a serious problem that the efficiency of filling the hydrogen tank with hydrogen is deteriorated. In addition, a rise in temperature causes a problem of adversely affecting devices provided in the hydrogen tank. The temperature rise is determined by the filling speed, the filling source pressure, and the pressure in the hydrogen tank, but the higher the filling speed, the greater the temperature rise. Furthermore, the higher the filling source pressure, the greater the temperature rise.
【０００８】また、前記した図７に示すようなＦＲＰ製
の補強層５２Ｈ，５２Ｆで補強した圧力容器５０を水素
タンクとして使用すると、補強層５２Ｈ，５２Ｆの部分
の熱伝導率が悪く、つまり内部で発生した熱の逃げ道が
なく、水素タンクの温度がさらに上昇して、充填効率を
一層悪くしたり、水素タンクに取り付けられたＰＲＤ
（Pressure Relief Device）や水素タンクの寿命を短く
したりする。When the pressure vessel 50 reinforced with the FRP reinforcing layers 52H and 52F as shown in FIG. 7 is used as a hydrogen tank, the thermal conductivity of the reinforcing layers 52H and 52F is poor, that is, the internal There is no escape route for the heat generated in the tank, and the temperature of the hydrogen tank rises further, making the filling efficiency even worse or the PRD attached to the hydrogen tank
(Pressure Relief Device) and shorten the life of the hydrogen tank.
【０００９】一方、水素タンクから圧縮された水素を取
り出し（放出し）て使用する場合は、水素タンク内で
は、水素が断熱的に膨張（断熱膨張）する。すると、充
填時とは逆に、水素タンク内の温度（水素の温度及び水
素タンク自体の温度）が著しく低下してしまう。殊に、
図７に示すような、ＦＲＰ製の補強層５２Ｈ、５２Ｆで
補強した圧力容器５０を水素タンクとして使用すると、
水素タンク内の温度が一層低下する。よって、温度上昇
及び温度低下による影響を受けて、水素タンクに取り付
けられたＰＲＤ（Pressure Relief Device）や水素タン
ク（ライナーや補強層）の寿命をさらに短くしたり、周
辺機器に悪い影響を与える恐れがある。On the other hand, when the compressed hydrogen is taken out (released) from the hydrogen tank and used, the hydrogen expands adiabatically (adiabatic expansion) in the hydrogen tank. Then, contrary to the time of filling, the temperature in the hydrogen tank (the temperature of hydrogen and the temperature of the hydrogen tank itself) is significantly reduced. In particular,
When a pressure vessel 50 reinforced with FRP reinforcing layers 52H and 52F as shown in FIG. 7 is used as a hydrogen tank,
The temperature in the hydrogen tank drops further. Therefore, the life of the PRD (Pressure Relief Device) and the hydrogen tank (liner and reinforcing layer) attached to the hydrogen tank may be further shortened and the peripheral equipment may be adversely affected by the influence of the temperature rise and the temperature decrease. There is.
【００１０】さらに、水素タンク内は、水素の充填時や
取り出し時に温度ムラが生じることがある。温度ムラ
は、前記した充填効率をさらに悪くしたり、水素タンク
の寿命を短くしたりする恐れがある。[0010] Furthermore, temperature irregularities may occur in the hydrogen tank when filling or removing hydrogen. The temperature unevenness may further deteriorate the charging efficiency and shorten the life of the hydrogen tank.
【００１１】なお、水素に限らずガスの充填時や放出時
には、充填されるガスの種類によって程度の差こそあ
れ、高圧ガス容器の内部などに温度変化が発生する。In addition, when filling or discharging gas, not only hydrogen, a temperature change occurs in the interior of the high-pressure gas container or the like, depending on the type of gas to be charged.
【００１２】そこで、本発明は前記した問題を解決し、
充填効率を改善して急速充填を行えるようにすると共
に、温度的に安定した状態で使用することのできる高圧
ガス貯蔵容器を提供することを主たる課題とする。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problem,
A main object of the present invention is to provide a high-pressure gas storage container which can be used in a state in which the filling efficiency is improved and rapid filling is performed, and which is stable in temperature.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】前記課題に鑑み本発明者
らは鋭意研究を行い、高圧ガス貯蔵容器のガス充填時及
び放出時に最も温度が高くなったり低くなったりするの
が口金部やボス部であることなどに着目し、本発明を完
成させるに至った。すなわち、前記課題を解決した本発
明（請求項１）は、気密性を有する容器本体と、前記容
器本体にガスを流入させる流入口及び前記容器本体から
ガスを流出させる流出口を、少なくとも備えた高圧ガス
貯蔵容器であって、熱伝導性材料から構成され、その一
端を前記容器本体の内部に露出させその他端を前記容器
本体の外部に露出させ、かつ前記容器本体に気密性を保
持しつつ固着された伝熱部材と、前記容器本体の外部に
おいて前記伝熱部材の他端と熱的に接続され、前記容器
本体が置かれる外部環境との熱交換を促進する外部熱交
換手段を備えたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present inventors have conducted intensive studies and found that the temperature of the high pressure gas storage container at the time of filling or discharging is highest or lowest at the base or the boss. The present invention has been completed by paying attention to the fact that it is a part. That is, the present invention that solves the above problem (claim 1) includes at least a gas-tight container main body, an inlet for flowing gas into the container main body, and an outlet for flowing gas from the container main body. A high-pressure gas storage container comprising a heat conductive material, one end of which is exposed to the inside of the container body and the other end of which is exposed to the outside of the container body, while maintaining airtightness in the container body. A heat transfer member fixed thereto, and an external heat exchange means thermally connected to the other end of the heat transfer member outside the container body to promote heat exchange with an external environment in which the container body is placed. It is characterized by the following.
【００１４】伝熱部材は、気密性を保持しつつ一端を容
器本体の内部に露出させ、他端を容器本体の外部に露出
させている。すなわち、伝熱部材は、容器本体を貫通し
ている。このため、ガスを充填する際に熱が発生すれ
ば、発熱（温熱）は、伝熱部材により容器本体の外部に
導かれる。容器本体の外部に導かれた熱は、外部熱交換
手段により外部環境に排出（熱交換）される。また、ガ
スを放出する際に熱が吸収されれば、吸熱（冷熱）は、
発熱の場合と同様に伝熱部材により容器本体の外部に導
かれ、外部熱交換手段により外部環境に排出（熱交換）
される。つまり、容器本体の内外に温度差が発生すれ
ば、温度の均一化が図られる。なお、熱伝導性材料と
は、例えばアルミニウム（アルミニウム合金）、銅（銅
合金）、ニッケル（ニッケル合金）など熱伝導が良好な
材料である。また、伝熱部材の一端とは、一面や一部と
同義である。他端についても一端と同様の意味内容であ
る。この伝熱部材が、容器本体の内部に一端を露出させ
る面積及び容器本体の外部に他端を露出させる面積は、
広い方が好ましい。伝熱面積を広くして、容器本体の外
部と内部の伝熱を促進することができるからである。The heat transfer member has one end exposed inside the container body and the other end exposed outside the container body while maintaining airtightness. That is, the heat transfer member penetrates the container body. For this reason, if heat is generated when filling the gas, the heat (heat) is guided to the outside of the container body by the heat transfer member. The heat guided to the outside of the container body is discharged (heat exchange) to the external environment by the external heat exchange means. Also, if heat is absorbed when releasing gas, the endothermic (cold heat)
As in the case of heat generation, it is guided to the outside of the container body by the heat transfer member and discharged to the external environment by the external heat exchange means (heat exchange)
Is done. That is, if a temperature difference occurs between the inside and outside of the container body, the temperature can be made uniform. The heat conductive material is a material having good heat conductivity, such as aluminum (aluminum alloy), copper (copper alloy), and nickel (nickel alloy). Further, one end of the heat transfer member is synonymous with one surface or a part. The other end has the same meaning as the one end. This heat transfer member has an area where one end is exposed inside the container body and an area where the other end is exposed outside the container body.
A wider one is preferred. This is because the heat transfer area can be increased to promote heat transfer between the outside and the inside of the container body.
【００１５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の伝熱部材が、繊維強化材料により補強された前記容器
本体の軸方向の端部に備えられ、前記容器本体のボス部
を兼ねることを特徴とする高圧ガス貯蔵容器である。The invention described in claim 2 is the first invention.
Wherein the heat transfer member is provided at an axial end of the container body reinforced with a fiber reinforced material, and also serves as a boss of the container body.
【００１６】繊維強化材料による補強は、容器本体を回
転させならが行われる。この際の回転軸としてボス部が
使用される。請求項２の高圧ガス容器では、伝熱部材が
ボス部を兼ねるように構成される。The reinforcement by the fiber reinforced material is performed by rotating the container body. A boss is used as a rotating shaft at this time. In the high pressure gas container according to the second aspect, the heat transfer member is configured to also serve as the boss.
【００１７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は請求項２の流入口及び／又は流出口が前記伝熱部材
を兼ねる構成である。The invention described in claim 3 is the first invention.
Alternatively, the inflow port and / or the outflow port of the second aspect also serves as the heat transfer member.
【００１８】流入口及び流出口（充填口及び放出口）は
どの容器にも必ず設けられ、しかも外部機器（配管）と
の接続の関係から金属が用いられる。したがって、請求
項３の発明によれば、高圧ガス貯蔵容器の構成を簡略化
することができる。ちなみに、流入口及び流出口は、後
記する発明の実施の形態におけるトップボスや口金に該
当する。なお、前記各構成において、高圧ガス貯蔵容器
内に、該容器内の熱を集めて前記伝熱部材に伝える構成
とするのが好ましい。容器内の熱を外部に排出しやすく
なるからである。The inlet and outlet (filling port and discharging port) are always provided in every container, and metal is used because of the connection with external equipment (piping). Therefore, according to the third aspect of the invention, the configuration of the high-pressure gas storage container can be simplified. Incidentally, the inflow port and the outflow port correspond to a top boss and a base in an embodiment of the invention described later. In each of the above configurations, it is preferable that the heat in the high-pressure gas storage container be collected and transferred to the heat transfer member. This is because heat in the container can be easily discharged to the outside.
【００１９】また、請求項４に記載の発明は、前記各構
成において、前記流入口を前記容器本体の端部に設ける
場合は、前記伝熱部材を前記容器本体の端部とは反対側
の端部に備えたことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器であ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in each of the above configurations, when the inflow port is provided at an end of the container main body, the heat transfer member is provided on a side opposite to the end of the container main body. A high-pressure gas storage container provided at an end.
【００２０】ガスを容器本体に流入させる場合は、ガス
が膨張される流入口の部分よりも流入口とは反対側が熱
くなる。したがって、かかる部分に伝熱部材を備えるこ
とにより、容器本体の内部と外部の伝熱が促進される。When the gas flows into the container body, the side opposite to the inlet becomes hotter than the inlet where the gas is expanded. Therefore, by providing the heat transfer member in such a portion, heat transfer between the inside and the outside of the container body is promoted.
【００２１】また、前記課題を解決した本発明（請求項
５）は、気密性を有する容器本体と、前記容器本体にガ
スを流入させる流入口及び前記容器本体からガスを流出
させる流出口を、少なくとも備えた高圧ガス貯蔵容器で
あって、前記容器の内部に、充填されたガスとの熱の授
受を行う複数の内部熱交換フィン同士を熱的に結合した
内部熱交換フィン組立体をさらに備えたことを特徴とす
る。According to another aspect of the present invention, there is provided an airtight container body, an inlet for allowing gas to flow into the container body, and an outlet for allowing gas to flow out of the container body. A high-pressure gas storage container provided at least, further comprising, inside the container, an internal heat exchange fin assembly in which a plurality of internal heat exchange fins that exchange heat with a filled gas are thermally coupled to each other. It is characterized by having.
【００２２】内部熱交換フィン同士は熱的に結合されて
いる。このため、容器本体内に温度ムラがあっても内部
熱交換フィン同士を熱が伝わって、温度ムラを解消す
る。The internal heat exchange fins are thermally connected. For this reason, even if there is temperature unevenness in the container body, heat is transmitted between the internal heat exchange fins, and the temperature unevenness is eliminated.
【００２３】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
の高圧ガス貯蔵容器において、前記容器本体の外部に露
出させ、かつ前記容器本体に気密性を保持しつつ固着さ
れた伝熱部材を備え、前記内部熱交換フィン組立体を前
記伝熱部材の一端と熱的に結合した構成を有する。The invention described in claim 6 is the same as the invention in claim 5
A high-pressure gas storage container, comprising: a heat transfer member that is exposed to the outside of the container main body and is fixed to the container main body while maintaining airtightness, wherein the internal heat exchange fin assembly is connected to one end of the heat transfer member. And a configuration thermally coupled to
【００２４】この構成によれば、容器本体内部の熱（温
熱／冷熱）を、内部熱交換フィン組立体で集めて外部に
導くことができる。According to this configuration, the heat (hot / cold) inside the container body can be collected by the internal heat exchange fin assembly and guided to the outside.
【００２５】また、請求項７に記載の発明は、前記容器
本体の外部において前記伝熱部材の他端と熱的に接続さ
れ、前記容器本体が置かれる外部環境との熱交換を促進
する外部熱交換手段を備えたことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, the outside of the container body is thermally connected to the other end of the heat transfer member to promote heat exchange with an external environment in which the container body is placed. A heat exchange means is provided.
【００２６】この構成によれば、容器本体内部の熱（温
熱／冷熱）は効率良く外部環境に放熱される。According to this configuration, the heat (hot / cold) inside the container body is efficiently radiated to the external environment.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。図１は、水素タンクが搭載される燃料電池
電気自動車の、（ａ）は一部透視平面破断図であり、
（ｂ）は一部透視側面図である。なお、図１（ａ）で
は、水素タンクを第１実施形態のものとして破断平面図
で現してある。Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1 is a partially cutaway plan view cutaway view of a fuel cell electric vehicle equipped with a hydrogen tank.
(B) is a partially transparent side view. In FIG. 1A, the hydrogen tank is shown in a cutaway plan view as that of the first embodiment.
【００２８】図１に示す自動車は燃料電池電気自動車
（ＦＣＥＶ）であり、水素タンク（高圧ガス貯蔵容器）
は、車両後部の後輪の上方に横置きで搭載されている。
また、このＦＣＥＶは、燃料電池（ＦＣシステム）と走
行用のモータを搭載している。燃料電池には水素タンク
から水素供給管を通して水素が供給され、空気中の酸素
と水素を電気化学的に反応させて発電する。発電した電
力は走行用のモータに供給され、ＦＣＥＶを走行させ
る。The vehicle shown in FIG. 1 is a fuel cell electric vehicle (FCEV), and a hydrogen tank (high-pressure gas storage container)
Is mounted laterally above the rear wheels of the rear part of the vehicle.
This FCEV is equipped with a fuel cell (FC system) and a running motor. Hydrogen is supplied to the fuel cell from a hydrogen tank through a hydrogen supply pipe, and electrochemically reacts oxygen and hydrogen in the air to generate power. The generated electric power is supplied to a motor for traveling, and causes the FCEV to travel.
【００２９】≪第１実施形態≫次に、第１実施形態の水
素タンクを説明する。図２は、第１実施形態の、（ａ）
が水素タンクの破断平面図であり、（ｂ）が水素タンク
の正断面図であり、（ｃ）が水素タンクの背面図であ
る。First Embodiment Next, a hydrogen tank according to a first embodiment will be described. FIG. 2 shows (a) of the first embodiment.
1 is a cutaway plan view of a hydrogen tank, (b) is a front sectional view of the hydrogen tank, and (c) is a rear view of the hydrogen tank.
【００３０】図２に示すように、水素タンク１０は、樽
のような外形をした高圧ガス貯蔵容器であり、ライナー
１１、シェル１２、伝熱部材たるボス１３（トップボス
１３Ｔ、エンドボス１３Ｅ）、外部熱交換手段たる放熱
フィン１４、内部熱交換組立体たる内部熱交換フィンア
センブリ１５を含んで構成される。なお、容器本体は、
ライナー１１及びシェル１２などから構成される。As shown in FIG. 2, the hydrogen tank 10 is a high-pressure gas storage container having a barrel-like outer shape, and includes a liner 11, a shell 12, bosses 13 serving as heat transfer members (top boss 13T, end boss 13E), The radiating fin 14 is an external heat exchange means, and the internal heat exchange fin assembly 15 is an internal heat exchange assembly. The container body is
It is composed of a liner 11, a shell 12, and the like.
【００３１】ライナー１１は、水素タンク１０の形状に
沿った形状をしており、高密度ポリエチレンを材質とし
て、水素タンク１０の気密性（ガスバリア性）を確保す
る役割を有する。水素は分子量が小さいため、ライナー
１１は、１０ｍｍ程度の厚みを有し気密性を良好なもの
にしている。このライナー１１は、別個に製造された円
筒状の胴１１Ｂとパラボラアンテナ状の端壁（トップ端
壁１１Ｔ、エンド端壁１１Ｅ）を、それぞれ所定の位置
で全周にわたって熱融着することにより樽状に形成され
る。なお、胴１１Ｂの部分が水素タンク１０の中央部で
あり、トップ単壁１１Ｔ及びエンド単壁１１Ｅの部分が
水素タンク１０の端部（高圧ガス貯蔵容器の軸方向の端
部）である。The liner 11 has a shape conforming to the shape of the hydrogen tank 10 and is made of high-density polyethylene, and has a role of ensuring airtightness (gas barrier properties) of the hydrogen tank 10. Since hydrogen has a small molecular weight, the liner 11 has a thickness of about 10 mm and has good airtightness. The liner 11 is formed by heat-sealing a separately manufactured cylindrical body 11B and a parabolic antenna-shaped end wall (top end wall 11T, end end wall 11E) at predetermined positions over the entire circumference, respectively. It is formed in a shape. The portion of the body 11B is the central portion of the hydrogen tank 10, and the portions of the single top wall 11T and the single end wall 11E are the ends of the hydrogen tank 10 (the ends in the axial direction of the high-pressure gas storage container).
【００３２】また、ライナー１１の各端壁１１Ｔ，１１
Ｅの略中央には、ボス１３（１３Ｔ，１３Ｅ）が固着さ
れている（固着部分の気密性は確保されている）。な
お、本発明においてライナー１１の材質は、気密性を確
保することができるものであればよく、ナイロンや後記
するアルミニウム合金など種々の材料を使用することが
できる。また、その厚みは、ライナー１１を構成する材
料の水素透過性（ML/CM2/MIN）に基づいて、厚くしたり
薄くしたりすることができる。The end walls 11T, 11T of the liner 11
A boss 13 (13T, 13E) is fixed substantially at the center of E (the airtightness of the fixed portion is ensured). In the present invention, the material of the liner 11 may be any material that can secure airtightness, and various materials such as nylon and an aluminum alloy described later can be used. Further, the thickness can be increased or decreased based on the hydrogen permeability (ML / CM2 / MIN) of the material constituting the liner 11.
【００３３】シェル１２は、水素タンク１０の耐圧性及
び機械的強度を確保する役割を有する。水素タンク１０
には、２５ＭＰａという極めて高い圧力で水素が充填さ
れるため、シェル１２はＦＲＰを材質としている。シェ
ル１２は、ライナー１１の周囲にエポキシ樹脂を付着さ
せた炭素繊維を所定の要領で巻き付けた後、エポキシ樹
脂を硬化することにより形成される。なお、本発明にお
いて、ＦＲＰとして使用される繊維及びプラスチックは
特定のものに限定されるものではない。ちなみに、炭素
繊維は、ボス１３を支軸としてライナー１１を回転させ
ることにより巻き付けられる。The shell 12 has a role of ensuring pressure resistance and mechanical strength of the hydrogen tank 10. Hydrogen tank 10
Is filled with hydrogen at an extremely high pressure of 25 MPa, so that the shell 12 is made of FRP. The shell 12 is formed by winding a carbon fiber with an epoxy resin adhered around the liner 11 in a predetermined manner, and then curing the epoxy resin. In the present invention, the fibers and plastics used as the FRP are not limited to specific ones. Incidentally, the carbon fiber is wound by rotating the liner 11 around the boss 13 as a support shaft.
【００３４】ボス（ボス部）１３は、トップボス１３Ｔ
とエンドボス１３Ｅがある。いずれも、熱伝導率良好な
金属であるアルミニウム合金を材質とする。図２（ａ）
に示すようにトップボス１３Ｔは貫通孔を有し、一端に
フランジ部分を備える円筒形状をしている。トップボス
１３Ｔは、ライナー１１におけるトップ端壁１１Ｔの略
中央に、円筒形状部分を突出するように固着されてい
る。なお、貫通孔には雌ネジが切ってあり、インタンク
電磁弁ＳＶが装着される（貫通孔は、水素の充填口及び
放出口を兼ねた水素流入口の役割を有する）。一方、エ
ンドボス１３Ｅは凹部を有し、一端にフランジ部分を備
える円筒形状をしている。エンドボス１３Ｅは、ライナ
ー１１におけるエンド端壁１１Ｅの略中央に円筒形状部
分を突出するように固着されている。なお、エンドボス
１３Ｅの凹部には雌ネジが切ってあり、図示しない支軸
が装着される。支軸は、ライナー１１を回転させるため
に使用される（炭素繊維はライナー１１を回転させるこ
とにより巻き付けられる）。The boss (boss portion) 13 is a top boss 13T.
And the end boss 13E. In each case, an aluminum alloy which is a metal having good thermal conductivity is used as a material. FIG. 2 (a)
The top boss 13T has a through hole and has a cylindrical shape with a flange at one end as shown in FIG. The top boss 13T is fixed to substantially the center of the top end wall 11T of the liner 11 so as to project a cylindrical portion. In addition, a female screw is cut in the through hole, and an in-tank solenoid valve SV is mounted (the through hole has a role of a hydrogen inflow port that also serves as a hydrogen charging port and a hydrogen discharging port). On the other hand, the end boss 13E has a concave shape, and has a cylindrical shape having a flange portion at one end. The end boss 13E is fixed to substantially the center of the end end wall 11E of the liner 11 so as to project a cylindrical portion. A female screw is cut in the recess of the end boss 13E, and a support shaft (not shown) is mounted. The support shaft is used to rotate the liner 11 (the carbon fibers are wound by rotating the liner 11).
【００３５】ライナー１１の外周にシェル１２を形成し
た後の水素タンク１０として、トップボス１３Ｔは、水
素タンク１０の内部にフランジ形状になっている端面を
露出させ、かつ水素タンク１０の外部に円筒形状部分を
突出させ、気密性を確保しつつ固着されている。一方、
エンドボス１３Ｅも、水素タンク１０の内部にフランジ
形状になっている端面を露出させ、かつ水素タンク１０
の外部に円筒形状部分を突出させ、気密性を確保しつつ
固着されている。このようにボス１３を水素タンク１０
に固着することにより、水素タンク１０の内部における
発熱（温熱）及び吸熱（冷熱）を、水素タンク１０の外
部に導き易くする。As the hydrogen tank 10 after the shell 12 has been formed on the outer periphery of the liner 11, the top boss 13T exposes a flange-shaped end face inside the hydrogen tank 10 and a cylinder outside the hydrogen tank 10. The shape part is projected and fixed while ensuring airtightness. on the other hand,
The end boss 13E also exposes a flange-shaped end face inside the hydrogen tank 10 and
A cylindrical portion is projected out of the device, and is fixed while ensuring airtightness. Thus, the boss 13 is connected to the hydrogen tank 10
The heat generation (warm heat) and the heat absorption (cold heat) inside the hydrogen tank 10 are easily led to the outside of the hydrogen tank 10 by being fixed to the hydrogen tank 10.
【００３６】放熱フィン１４は、熱伝導良好なアルミニ
ウム合金を材質とする。図２（ｃ）に示すように、放熱
フィン１４は、表面積を広くするために波型形状をして
おり、水素タンク１０の外部に突出したエンドボス１３
Ｅの円筒形状部分に、溶接により熱的導通が良好に図れ
るように固着されている。第１実施形態では、放熱フィ
ン１４は１２枚固着されている。なお、放熱フィン１４
は、水素タンク１０の外周部分に密着している必要はな
いが、水素タンク１０の形状に沿うような形状の放熱フ
ィン１４を、水素タンク１０の形状に沿うように固着す
るのが好ましい。何故ならば、水素タンク１０の設置ス
ペースの削減を図ることができるからである（放熱フィ
ン１４が邪魔になることがない）。The radiation fins 14 are made of an aluminum alloy having good heat conductivity. As shown in FIG. 2C, the radiation fins 14 have a corrugated shape in order to increase the surface area, and the end bosses 13 projecting outside the hydrogen tank 10.
E is fixed to the cylindrical portion of E by welding so that good thermal conduction can be achieved. In the first embodiment, twelve radiation fins 14 are fixed. Note that the radiation fins 14
Although it is not necessary to closely adhere to the outer peripheral portion of the hydrogen tank 10, it is preferable to fix the radiation fins 14 having a shape conforming to the shape of the hydrogen tank 10 so as to conform to the shape of the hydrogen tank 10. This is because the installation space for the hydrogen tank 10 can be reduced (the radiation fins 14 do not become an obstacle).
【００３７】図２（ａ）に示す内部熱交換フィンアセン
ブリ１５は、１１枚の内部熱交換フィン１５Ａ，１５
Ａ，，と軸材１５Ｂから構成され、水素タンク１０の内
部における発熱及び吸熱を水素タンク１０の外部に導き
易くすると共に、水素タンク１０の内部における温度ム
ラを解消する役割を果たす。このため、内部熱交換フィ
ンアセンブリ１５（内部熱交換フィン１５Ａ、軸材１５
Ｂ）は、熱伝導良好なアルミニウム合金を材質とする。The internal heat exchange fin assembly 15 shown in FIG. 2A has eleven internal heat exchange fins 15A, 15A.
A and a shaft member 15B serve to facilitate the generation of heat and heat absorption inside the hydrogen tank 10 to the outside of the hydrogen tank 10 and to eliminate temperature unevenness inside the hydrogen tank 10. For this reason, the internal heat exchange fin assembly 15 (the internal heat exchange fin 15A, the shaft 15
B) is made of an aluminum alloy having good heat conductivity.
【００３８】内部熱交換フィン１５Ａは伝熱を良くする
ため、放射状に波打った円盤形状をしている。また、各
内部熱交換フィン１５Ａ，１５Ａ，，は中央部に開口部
を有し、軸材１５Ｂに所定の間隔を保持して挿通される
と共に、熱的導通が良好に図れるように軸材１５Ｂに固
定されている。第１実施形態では、内部熱交換フィンア
センブリ１５は、内部熱交換フィン１５Ａを１１枚有し
ている。The internal heat exchange fins 15A have a radially wavy disk shape to improve heat transfer. Each of the internal heat exchange fins 15A, 15A, has an opening at the center, is inserted into the shaft 15B at a predetermined interval, and is provided with a shaft 15B so as to achieve good thermal conduction. It is fixed to. In the first embodiment, the internal heat exchange fin assembly 15 has eleven internal heat exchange fins 15A.
【００３９】軸材１５Ｂは、中空円筒形状をしており、
その一端をトップボス１３Ｔのフランジ形状になってい
る端面に対して、熱的導通が良好に図れるように固定さ
れている。また、他端をエンドボス１３Ｅのフランジ形
状になっている端面に対して、熱的導通が良好に図れる
ように固定されている。また、軸材１５Ｂは、多数の連
通孔１５Ｃ，１５Ｃ，，を有し、インタンク電磁弁ＳＶ
を介して流入（充填）された水素は、軸材１５Ｂの内部
を通流して各連通孔１５Ｃ，１５Ｃ，，から分散して水
素タンク１０の内部に導かれるようになっている。ま
た、水素タンク１０の内部に充填された水素は、各連通
孔１５Ｃ，１５Ｃ，，から軸材１５Ｂの内部を通流して
インタンク電磁弁ＳＶに集まり、このインタンク電磁弁
ＳＶを介して水素タンク１０の外部に放出されるように
なっている。The shaft 15B has a hollow cylindrical shape.
One end thereof is fixed to the flange-shaped end surface of the top boss 13T so as to achieve good thermal conduction. Further, the other end is fixed to the flange-shaped end surface of the end boss 13E so as to achieve good thermal conduction. The shaft member 15B has a large number of communication holes 15C, 15C,.
The hydrogen that has flowed in (filled) through the shaft member 15B flows through the inside of the shaft member 15B, is dispersed from the communication holes 15C, 15C, and is guided into the hydrogen tank 10. The hydrogen charged in the hydrogen tank 10 flows from the communication holes 15C, 15C, through the inside of the shaft member 15B, and collects in the in-tank solenoid valve SV. The water is discharged to the outside of the tank 10.
【００４０】インタンク電磁弁ＳＶは、電磁作動のＯＮ
／ＯＦＦ弁に逆止弁が付設された構成を有する。電磁作
動のＯＮ／ＯＦＦ弁は、図１に示す水素供給管に接続さ
れる。そして、図示しない制御装置の制御に基づいてＯ
Ｎ（開）／ＯＦＦ（閉）し、ＯＮ状態で水素タンク１０
の内部の水素を水素供給管（燃料電池）に放出する。ま
た、ＯＦＦ状態で水素の放出を停止する。逆止弁は、Ｆ
ＣＥＶの図示しない水素充填口に接続される。そして、
電磁作動のＯＮ／ＯＦＦ弁の状態にかかわらず、水素タ
ンク１０の内圧よりも高い圧力が逆止弁に加わると開弁
する。一方、水素タンク１０の内圧よりも低い圧力しか
逆止弁に加わらない場合は、閉弁する。これにより、水
素の充填が行われる。つまり、電磁作動のＯＮ／ＯＦＦ
弁は水素の放出の際に機能し、逆止弁は水素の充填の際
に機能する。The in-tank solenoid valve SV turns on the electromagnetic operation.
A check valve is attached to the / OFF valve. The electromagnetically activated ON / OFF valve is connected to the hydrogen supply pipe shown in FIG. Then, based on the control of a control device (not shown), O
N (open) / OFF (closed)
Of hydrogen inside the fuel cell is discharged to a hydrogen supply pipe (fuel cell). The release of hydrogen is stopped in the OFF state. Check valve is F
Connected to a hydrogen filling port (not shown) of CEV. And
Regardless of the state of the electromagnetically activated ON / OFF valve, the valve opens when a pressure higher than the internal pressure of the hydrogen tank 10 is applied to the check valve. On the other hand, when only a pressure lower than the internal pressure of the hydrogen tank 10 is applied to the check valve, the valve is closed. Thereby, hydrogen filling is performed. In other words, ON / OFF of electromagnetic operation
The valve functions when releasing hydrogen and the check valve functions when charging hydrogen.
【００４１】次に、第１実施形態の水素タンク１０の動
作を、充填時と放出時に分けて説明する。Next, the operation of the hydrogen tank 10 of the first embodiment will be described separately for filling and discharging.
【００４２】〔充填時〕図１から図３を参照して、水素
タンク１０の充填時における動作を説明する。図３は、
充填時における水素タンク内の圧力及び温度の変化を示
すタイムチャートである。図３の横軸〔経過時間〕の単
位は秒（sec）である。[Filling] With reference to FIGS. 1 to 3, the operation at the time of filling the hydrogen tank 10 will be described. FIG.
4 is a time chart showing changes in pressure and temperature in a hydrogen tank during filling. The unit of the horizontal axis [elapsed time] in FIG. 3 is seconds (sec).
【００４３】図１に示すＦＣＥＶが水素を補給（充填）
するため、水素ステーションに立ち寄る。水素ステーシ
ョンでは、ＦＣＥＶが備える水素充填口と水素供給源を
耐圧ホースで接続する。なお、ＦＣＥＶのインタンク電
磁弁ＳＶにおける電磁作動のＯＮ／ＯＦＦ弁は、ＯＦＦ
状態（閉、充填位置）になっている。水素供給源からの
水素は、水素充填口を介してインタンク電磁弁ＳＶにお
ける逆止弁に導かれる。ちなみに、水素タンク１０（内
容積約１００リットル）の残圧はほぼ０ＭＰａであり、
水素供給源の元圧は約３０ＭＰａであるとする。また、
供給される水素の温度、水素タンク１０の内部の温度及
び水素タンク１０が設置される環境の温度は、いずれも
常温である。The FCEV shown in FIG. 1 supplies (fills) hydrogen.
To stop at the hydrogen station. At the hydrogen station, a hydrogen filling port provided in the FCEV and a hydrogen supply source are connected by a pressure-resistant hose. The ON / OFF valve of the electromagnetic operation in the in-tank solenoid valve SV of the FCEV is OFF.
It is in the state (closed, filling position). Hydrogen from the hydrogen supply is guided to a check valve in the in-tank solenoid valve SV through a hydrogen filling port. Incidentally, the residual pressure of the hydrogen tank 10 (the internal volume is about 100 liters) is almost 0 MPa,
It is assumed that the source pressure of the hydrogen supply is about 30 MPa. Also,
The temperature of the supplied hydrogen, the temperature inside the hydrogen tank 10, and the temperature of the environment in which the hydrogen tank 10 is installed are all normal temperatures.
【００４４】この状態では、水素タンク１０の内圧より
も水素供給源の元圧の方が高いので、逆止弁を通して水
素タンク１０に水素の充填が開始される。すると、逆止
弁を通流した水素は、軸材１５Ｂの内側、軸材１５Ｂに
開けられた多数の連通孔１５Ｃ，１５Ｃ，，をさらに通
流して水素タンク１０に充填される。In this state, since the original pressure of the hydrogen supply source is higher than the internal pressure of the hydrogen tank 10, filling of the hydrogen tank 10 with the hydrogen through the check valve is started. Then, the hydrogen flowing through the check valve further flows through a large number of communication holes 15C, 15C, formed in the shaft 15B, inside the shaft 15B, and is filled in the hydrogen tank 10.
【００４５】充填初期は、充填元圧との圧力差が大きい
ので、水素タンク１０の内圧が急激に上昇する。内圧の
急激な上昇は、水素タンク１０の内部での水素の急激な
断熱圧縮及び膨張を意味し、これらによる発熱で、水素
タンク１０の内部の温度も急激に上昇する。In the initial stage of filling, since the pressure difference from the filling source pressure is large, the internal pressure of the hydrogen tank 10 rises sharply. The rapid increase in the internal pressure means rapid adiabatic compression and expansion of hydrogen inside the hydrogen tank 10, and the heat generated by these causes the temperature inside the hydrogen tank 10 to also rise rapidly.
【００４６】温度が上昇しはじめると、水素タンク１０
の外部の環境と水素タンク１０の内部との温度差が大き
くなる。すると、この温度差を推進力として、水素タン
ク１０の内部から外部への伝熱が促進されることにな
る。ところが、水素タンク１０の内部で発生した熱は、
熱伝導率の関係上、高密度ポリエチレン製のライナー１
１やＦＲＰ製のシェル１２を伝わって外部に逃げること
ができない。When the temperature starts to rise, the hydrogen tank 10
The temperature difference between the outside environment and the inside of the hydrogen tank 10 increases. Then, the heat transfer from the inside to the outside of the hydrogen tank 10 is promoted using the temperature difference as a driving force. However, the heat generated inside the hydrogen tank 10 is
High density polyethylene liner 1 due to thermal conductivity
1 and the shell 12 made of FRP cannot escape to the outside.
【００４７】しかし、第１実施形態の水素タンク１０の
場合、内部で発生した熱は、内部熱交換フィンアセンブ
リ１５（各内部熱交換フィン１５Ａ，１５Ａ，，及び軸
材１５Ｂ）で集められ、エンドボス１３Ｅに伝わる（熱
はトップボス１３Ｔにも伝わる）。ここで、エンドボス
１３Ｅには放熱フィン１４が１２枚固着してある。した
がって、エンドボス１３Ｅに伝わった熱は１２枚の放熱
フィン１４，１４，，により、速やかに水素タンク１０
の外部の環境中に放熱される（外部環境との熱交換が促
進される）。However, in the case of the hydrogen tank 10 of the first embodiment, the heat generated inside is collected by the internal heat exchange fin assemblies 15 (the internal heat exchange fins 15A, 15A, and the shaft 15B), and the end bosses are formed. 13E (heat is also transmitted to the top boss 13T). Here, twelve radiation fins 14 are fixed to the end boss 13E. Therefore, the heat transmitted to the end boss 13E is quickly transmitted to the hydrogen tank 10 by the twelve radiation fins 14, 14,.
Is dissipated into the external environment (heat exchange with the external environment is promoted).
【００４８】よって、水素タンク１０の内部における急
激な温度上昇は止まる。なお、放熱量は、水素タンク１
０の内部と外部の温度差が大きくなればなるほど大きく
なる。また、水素タンク１０が風通しのよいところに設
置してあると、放熱は良好に行われる。ちなみに、トッ
プボス１３Ｔに伝わった熱は、水素タンク１０から露出
している部分の表面積が少ないなどの理由により、水素
タンク１０の内部の温度上昇を積極的に抑止させるほど
放熱されることはない。Therefore, the rapid rise in temperature inside the hydrogen tank 10 stops. The amount of heat released is determined by the hydrogen tank 1
The larger the temperature difference between the inside and the outside of 0 becomes, the larger it becomes. When the hydrogen tank 10 is installed in a well-ventilated place, heat is radiated well. Incidentally, the heat transmitted to the top boss 13T is not dissipated so as to actively suppress the temperature rise inside the hydrogen tank 10 because the surface area of the portion exposed from the hydrogen tank 10 is small. .
【００４９】充填中期では、なお断熱圧縮と膨張による
発熱が継続される。しかし、充填初期と同様に、水素タ
ンク１０の内部で発生した熱は、速やかに水素タンク１
０の外部に放熱されるので温度上昇はない（発熱量と放
熱量のバランスがとれている）。In the middle stage of the filling, heat generation due to adiabatic compression and expansion is continued. However, as in the initial stage of the filling, the heat generated inside the hydrogen tank 10 is quickly transferred to the hydrogen tank 1.
Since the heat is radiated to the outside of 0, there is no temperature rise (the amount of heat generation and the amount of heat radiation are balanced).
【００５０】一方、従来例に示す圧力容器５０（図７参
照）を水素タンクとして使用すると（比較例）、水素タ
ンクの外部への熱の逃げ道がないため、あるいは、逃げ
道が不充分であるため、充填中期においても温度上昇は
継続する。なお、充填中期において温度上昇が鈍ってい
るのは、水素タンクの内部の圧力上昇により充填元圧と
の圧力差が小さくなり、断熱圧縮と膨張により発生する
熱が少なくなるからである。加えて、発生した熱が、既
に充填してある水素の温度を上昇させるために消費され
るからである。On the other hand, when the pressure vessel 50 (see FIG. 7) shown in the conventional example is used as a hydrogen tank (comparative example), there is no escape route of heat to the outside of the hydrogen tank, or the escape route is insufficient. The temperature rise continues during the middle stage of filling. The reason why the temperature rise is slowed in the middle stage of the filling is that the pressure difference between the filling source pressure and the pressure inside the hydrogen tank is reduced, and the heat generated by adiabatic compression and expansion is reduced. In addition, the generated heat is consumed to raise the temperature of the already charged hydrogen.
【００５１】充填後期でも、なお断熱圧縮と膨張による
発熱が継続される。しかし、充填初期及び中期と同様
に、水素タンク１０の内部で発生した熱は、速やかに水
素タンク１０の外部に放熱されるので温度上昇はない
（発熱量と放熱量のバランスがとれている）。In the latter stage of the filling, the heat generated by the adiabatic compression and expansion is continued. However, as in the initial and middle stages of the filling, the heat generated inside the hydrogen tank 10 is quickly radiated to the outside of the hydrogen tank 10, so that the temperature does not rise (the calorific value and the radiated amount are balanced). .
【００５２】一方、比較例では、水素タンクの外部への
熱の逃げ道がないため、充填後期においても温度上昇は
継続し、著しく高い温度（８０から１００℃程度）にな
っている。なお、充填後期においてさらに温度上昇が鈍
っているのは、水素タンクの内部の圧力上昇により充填
元圧との圧力差がさらに小さくなり、断熱圧縮と膨張に
より発生する熱がさらに少なくなるからである。加え
て、発生した熱が、既に充填してある多量の水素の温度
を上昇させるために、さらに消費されるからである。On the other hand, in the comparative example, since there is no escape route of heat to the outside of the hydrogen tank, the temperature continues to rise even in the latter stage of filling, and the temperature is extremely high (about 80 to 100 ° C.). The reason why the temperature rise is further slowed in the latter stage of the filling is that the pressure difference between the filling source pressure and the pressure inside the hydrogen tank is further reduced, and the heat generated by the adiabatic compression and expansion is further reduced. . In addition, the generated heat is further consumed to raise the temperature of the large amount of hydrogen already charged.
【００５３】したがって、第１実施形態の水素タンク１
０によれば、水素の充填時に比較例のような著しい温度
上昇はない。このため、水素の充填後に温度が低下して
常温に戻っても、水素タンク１０の内圧が大きく低下す
ることはない（つまり充填効率を高めることができ
る）。また、水素タンク１０自体や周辺機器に、熱的に
悪い影響を与える恐れがない。加えて、内部熱交換フィ
ンアセンブリ１５により、水素タンク１０の内部の温度
ムラが解消される。Therefore, the hydrogen tank 1 of the first embodiment
According to 0, there is no remarkable temperature rise when filling with hydrogen as in the comparative example. For this reason, even if the temperature decreases after the filling with hydrogen and returns to normal temperature, the internal pressure of the hydrogen tank 10 does not greatly decrease (that is, the filling efficiency can be increased). Further, there is no possibility that the hydrogen tank 10 itself and peripheral devices are adversely affected by heat. In addition, the internal heat exchange fin assembly 15 eliminates temperature unevenness inside the hydrogen tank 10.
【００５４】〔放出時〕図１、図２及び図４を参照し
て、水素タンク１０の放出時における動作を説明する。
図４は、放出時における水素タンク内の圧力及び温度の
変化を示すタイムチャートである。図４の横軸〔経過時
間〕の単位は、図３とは異なり時間（hr）である。[During Release] The operation of the hydrogen tank 10 during discharge will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a time chart showing changes in pressure and temperature in the hydrogen tank at the time of release. The unit of the horizontal axis [elapsed time] in FIG. 4 is time (hr) unlike FIG.
【００５５】図１に示すＦＣＥＶの走行中は、水素タン
ク１０のインタンク電磁弁ＳＶにおける電磁作動のＯＮ
／ＯＦＦ弁を介して水素が放出される。放出された水素
は、燃料電池に供給され発電のために消費される。ちな
みに、水素タンク１０（内容積１００リットル）の圧力
は２５ＭＰａである。また、水素タンク１０の内部の温
度及び水素タンク１０が設置される環境の温度は、いず
れも常温である。ＦＣＥＶは、略一定の圧力低下割合に
なるように水素を消費するものとする。While the FCEV shown in FIG. 1 is running, the electromagnetic operation of the in-tank solenoid valve SV of the hydrogen tank 10 is turned on.
Hydrogen is released via the / OFF valve. The released hydrogen is supplied to the fuel cell and consumed for power generation. Incidentally, the pressure of the hydrogen tank 10 (internal volume 100 liters) is 25 MPa. In addition, the temperature inside the hydrogen tank 10 and the temperature of the environment in which the hydrogen tank 10 is installed are both ordinary temperatures. The FCEV consumes hydrogen so as to have a substantially constant pressure drop rate.
【００５６】水素タンク１０から水素が放出されはじめ
ると、断熱膨張により水素タンク１０の内部の温度が低
下して行く。温度が低下して行くと、水素タンク１０の
外部の環境と水素タンク１０の内部との温度差が大きく
なる。すると、この温度差を推進力として水素タンク１
０の内部と水素タンク１０の外部との伝熱が促進され
る。具体的には、水素タンク１０の内部で発生した冷熱
は、内部熱交換フィン組立体（各内部熱交換フィン１５
Ａ，１５Ａ，，及び軸材１５Ｂ）で集められ、エンドボ
ス１３Ｅに伝わる（冷熱はトップボス１３Ｔにも伝わ
る）。第１実施形態では、エンドボス１３Ｅには放熱フ
ィン１４が１２枚固着してあるので、冷熱は１２枚の放
熱フィン１４，１４，，により、速やかに水素タンク１
０の外部の環境中に放熱される。逆の表現をすると、水
素タンク１０の外部の環境の熱（温熱）が、放熱フィン
１４，１４，，、エンドボス１３Ｅ及び内部熱交換フィ
ンアセンブリ１５の順に、水素タンク１０の内部に供給
される。When hydrogen begins to be released from the hydrogen tank 10, the temperature inside the hydrogen tank 10 decreases due to adiabatic expansion. As the temperature decreases, the temperature difference between the environment outside the hydrogen tank 10 and the inside of the hydrogen tank 10 increases. Then, the hydrogen tank 1
0 and the outside of the hydrogen tank 10 are promoted. Specifically, the cold generated inside the hydrogen tank 10 is supplied to the internal heat exchange fin assembly (each internal heat exchange fin 15
A, 15A, and the shaft member 15B), and are transmitted to the end boss 13E (the cold is also transmitted to the top boss 13T). In the first embodiment, since twelve radiating fins 14 are fixed to the end boss 13E, the cold heat is quickly supplied to the hydrogen tank 1 by the twelve radiating fins 14, 14,.
The heat is dissipated into the environment outside the zero. In other words, the heat (heat) of the environment outside the hydrogen tank 10 is supplied to the inside of the hydrogen tank 10 in the order of the radiation fins 14, 14, ..., the end boss 13E and the internal heat exchange fin assembly 15.
【００５７】したがって、水素タンク１０の内部におけ
る温度低下は鈍り、やがて温度低下は止まる（水素タン
ク１０の内部における吸熱量と放熱量（侵入熱量）のバ
ランスがとれると温度低下は止まる）。なお、放熱量
は、水素タンク１０の内部と外部の温度差が大きくなれ
ばなるほど大きくなる。また、水素タンク１０が風通し
のよいところに設置してあると、放熱は良好に行われ
る。Therefore, the temperature drop inside the hydrogen tank 10 is slowed down, and then the temperature drop stops (the temperature drop stops when the amount of heat absorption and the amount of heat radiation (penetration heat) inside the hydrogen tank 10 are balanced). The amount of heat radiation increases as the temperature difference between the inside and the outside of the hydrogen tank 10 increases. When the hydrogen tank 10 is installed in a well-ventilated place, heat is radiated well.
【００５８】一方、従来例に示す圧力容器５０（図７参
照）を水素タンクとして使用すると（比較例）、水素タ
ンクの外部への冷熱の逃げ道がないため、あるいは、逃
げ道が不充分であるため、温度低下は継続する。On the other hand, when the pressure vessel 50 (see FIG. 7) shown in the conventional example is used as a hydrogen tank (comparative example), there is no escape route for cold heat to the outside of the hydrogen tank, or the escape route is insufficient. , The temperature drop continues.
【００５９】したがって、第１実施形態の水素タンク１
０によれば、水素の放出時に比較例のような著しい温度
低下はない。このため、水素タンク１０自体や周辺機器
に、熱的に悪い影響を与える恐れがない。加えて、内部
熱交換フィンアセンブリ１５により、水素タンク１０の
内部の温度ムラが解消される。また、充填と放出を繰り
返す際の熱サイクルの振幅が小さくなるので、水素タン
ク１０自体にとって、好ましい。Therefore, the hydrogen tank 1 of the first embodiment
According to 0, there is no remarkable temperature drop when releasing hydrogen as in the comparative example. For this reason, there is no possibility that the hydrogen tank 10 itself or peripheral devices will be adversely affected thermally. In addition, the internal heat exchange fin assembly 15 eliminates temperature unevenness inside the hydrogen tank 10. In addition, since the amplitude of the thermal cycle when charging and discharging are repeated is reduced, it is preferable for the hydrogen tank 10 itself.
【００６０】≪第２実施形態≫次に、第２実施形態の水
素タンクを説明する。図５は、第２実施形態の水素タン
クの一部破断平面図である。なお、第２実施形態の水素
タンク２０は、第１実施形態の水素タンク１０（図２参
照）と基本構成を同一にしている。したがって、第１実
施形態と同一の構成要素については、第２実施形態でも
同一の符号を付し、その説明を省略することとする。以
下、第１実施形態と異なる部分を説明する。Second Embodiment Next, a hydrogen tank according to a second embodiment will be described. FIG. 5 is a partially broken plan view of the hydrogen tank of the second embodiment. The hydrogen tank 20 of the second embodiment has the same basic configuration as the hydrogen tank 10 of the first embodiment (see FIG. 2). Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the second embodiment, and description thereof will be omitted. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be described.
【００６１】第２実施形態では、エンドボス１３Ｅの凹
部（水素タンク１０の外部）に、アルミニウム合金製の
外部ヒートパイプ２４Ｂが固着されている。なお、外部
ヒートパイプ２４Ｂの固着は、エンドボス１３Ｅの凹部
に設けられた雌ネジを利用して熱的導通が良好に図れる
ように行われている。In the second embodiment, an external heat pipe 24B made of an aluminum alloy is fixed to a concave portion (outside of the hydrogen tank 10) of the end boss 13E. The fixing of the external heat pipe 24B is performed by using a female screw provided in the recess of the end boss 13E so as to achieve good thermal conduction.
【００６２】この外部ヒートパイプ２４Ｂには、アルミ
ニウム合金製の外部放熱フィン２４Ａが、熱的導通が良
好に図れるように固着されている。なお、外部放熱フィ
ン２４Ａは、図２に示す内部熱交換フィン１５Ａと同様
に、放射状に波打った円盤形状をしている。External heat radiating fins 24A made of an aluminum alloy are fixed to the external heat pipe 24B so as to achieve good thermal conduction. The external radiating fins 24A have a disk shape that is radially wavy, like the internal heat exchange fins 15A shown in FIG.
【００６３】一方、エンドボス１３Ｅのフランジ形状に
なっている端面（水素タンク１０の内部）には、アルミ
ニウム合金製の内部ヒートパイプ２５Ｂが、溶接により
熱的導通が良好に図れるように固着されている。On the other hand, an internal heat pipe 25B made of an aluminum alloy is fixed to the flanged end surface of the end boss 13E (inside of the hydrogen tank 10) by welding so that thermal conduction can be sufficiently achieved. .
【００６４】内部ヒートパイプ２５Ｂには、外部放熱フ
ィンと同様の円盤状のフィンが内部熱交換フィン２５Ａ
として熱的導通が良好に図れるように固着されている。The internal heat pipe 25B is provided with a disk-shaped fin similar to the external heat radiation fin.
Is fixed so that good thermal conduction can be achieved.
【００６５】なお、水素タンク２０の肩の部分には、ウ
レタンなどのクッションＣが取り付けてある。A cushion C such as urethane is attached to the shoulder of the hydrogen tank 20.
【００６６】この第２実施形態の水素タンク２０の動作
を説明する。 〔充填時〕水素は、第１実施形態と同様にして水素タン
ク２０に充填される。この充填時に発生する熱（温熱）
は、内部熱交換フィン２５Ａで集められ、内部ヒートパ
イプ２５Ｂ、エンドボス１３Ｅ、外部ヒートパイプ２４
Ｂの順に伝わり、外部放熱フィン２４Ａから、水素タン
ク２０が置かれる外部環境中に放熱される。このため、
第１実施形態と同様に、水素の充填時における著しい温
度上昇を効果的に抑制することができる。The operation of the hydrogen tank 20 according to the second embodiment will be described. [At the time of filling] Hydrogen is filled into the hydrogen tank 20 in the same manner as in the first embodiment. Heat generated at the time of filling (warm heat)
Are collected by the internal heat exchange fins 25A, and the internal heat pipe 25B, the end boss 13E, and the external heat pipe 24
B, and the heat is radiated from the external radiating fins 24A into the external environment where the hydrogen tank 20 is placed. For this reason,
As in the first embodiment, a remarkable temperature rise during hydrogen filling can be effectively suppressed.
【００６７】〔放出時〕一方、水素タンク２０からの水
素の放出も第１実施形態と同様にして行われる。放出時
に発生する冷熱も、水素の充填時における温熱と同様の
経路で水素タンク２０の外部の環境中に放熱される。こ
のため、第１実施形態と同様に、水素の放出時における
温度低下を抑制することができる。[During Release] On the other hand, release of hydrogen from the hydrogen tank 20 is performed in the same manner as in the first embodiment. The cold generated at the time of release is also radiated into the environment outside the hydrogen tank 20 along the same route as the heat at the time of filling hydrogen. For this reason, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress a decrease in temperature at the time of releasing hydrogen.
【００６８】したがって、第２実施形態の水素タンク２
０によれば、水素の放出時に図３に示す比較例のような
著しい温度低下はない。このため、水素タンク２０自体
や周辺機器に、熱的に悪い影響を与える恐れがない。ま
た、充填と放出を繰り返す際の熱サイクルの振幅が小さ
くなるので、水素タンク１０自体にとって、好ましい。
なお、外部放熱フィン２４Ａの表面積は、第１実施形態
の放熱フィン１４（図２参照）よりも広く、かつ外部環
境の空気が接触し易くなっている。このため、外部環境
中への放熱が、第１実施形態よりも効率良く行われる。Therefore, the hydrogen tank 2 of the second embodiment
According to 0, there is no remarkable temperature drop when releasing hydrogen as in the comparative example shown in FIG. For this reason, there is no possibility that the hydrogen tank 20 itself or peripheral devices will be adversely affected thermally. In addition, since the amplitude of the thermal cycle when charging and discharging are repeated is reduced, it is preferable for the hydrogen tank 10 itself.
The surface area of the external fins 24A is wider than that of the fins 14 of the first embodiment (see FIG. 2), and the air of the external environment is easily contacted. Therefore, heat radiation into the external environment is performed more efficiently than in the first embodiment.
【００６９】≪第３実施形態≫次に、第３実施形態の水
素タンクを説明する。図６は、第３実施形態の水素タン
クの破断平面図である。なお、第３実施形態の水素タン
ク３０の第１実施形態と同一の構成要素については、第
１実施形態と同一の符号を付し、その説明を省略するこ
ととする。以下、第１実施形態と異なる部分を説明す
る。Third Embodiment Next, a hydrogen tank according to a third embodiment will be described. FIG. 6 is a cutaway plan view of the hydrogen tank of the third embodiment. Note that the same components as those of the first embodiment of the hydrogen tank 30 of the third embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof will be omitted. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be described.
【００７０】第３実施形態の水素タンク３０は、ライナ
ー３１がアルミニウム合金製である。また、第３実施形
態の水素タンク３０は、第１実施形態におけるボス１３
（トップボス１３Ｔ及びエンドボス１３Ｅ）を有しな
い。In the hydrogen tank 30 of the third embodiment, the liner 31 is made of an aluminum alloy. The hydrogen tank 30 of the third embodiment is different from the boss 13 of the first embodiment.
(Top boss 13T and end boss 13E).
【００７１】ライナー３１は、水素タンク３０の気密性
を確保する役割を有する。この点、第１実施形態におけ
るライナー１１と同様である。ライナー３１は、別個に
製造された円筒状の胴３１Ｂとパラボラアンテナ状の端
壁（トップ端壁３１Ｔ、エンド端壁３１Ｅ）をそれぞれ
所定の位置で全周にわたって溶接することにより樽状に
形成される。なお、トップ端壁３１Ｔには、水素の充填
口及び放出口を兼ねた口金３３（流入口、図２のトップ
ボス１３Ｔに相当）が形成される。口金３３には雌ネジ
が切ってあり、インタンク電磁弁ＳＶが装着される。ま
た、ライナー３１には、ライナー３１（トップ端壁３１
Ｔ）と熱的導通が良好に行われるようにして、内部熱交
換フィンアセンブリ１５が内装される。内部熱交換フィ
ンアセンブリ１５の構成は、第１実施形態のものと同じ
であるのでその説明を省略する。The liner 31 has a role of ensuring the airtightness of the hydrogen tank 30. This is the same as the liner 11 in the first embodiment. The liner 31 is formed in a barrel shape by welding a cylindrical body 31B and a parabolic antenna-shaped end wall (top end wall 31T, end end wall 31E), which are separately manufactured, at predetermined positions over the entire circumference. You. The top end wall 31T is provided with a base 33 (inflow port, corresponding to the top boss 13T in FIG. 2) which also serves as a hydrogen charging port and a hydrogen discharging port. The base 33 is provided with a female screw, and an in-tank solenoid valve SV is mounted. The liner 31 includes a liner 31 (top end wall 31).
The internal heat exchange fin assembly 15 is installed so that thermal conduction with T) is performed well. Since the configuration of the internal heat exchange fin assembly 15 is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.
【００７２】ライナー３１は、第１実施形態のようにエ
ンドボス１３Ｅ（図２参照）がないので、口金３３の部
分を支軸として回転され、第１実施形態と同様にしてシ
ェル３２が、口金３３を突出させた状態で形成される。Since the liner 31 does not have the end boss 13E (see FIG. 2) as in the first embodiment, the liner 31 is rotated about the base 33 as a support shaft, and the shell 32 is fixed to the base 33 similarly to the first embodiment. Is formed in a state in which is projected.
【００７３】放熱フィン３４は、第１実施形態の放熱フ
ィン１４とは異なり口金３３に固着されている。放熱フ
ィン３４の形状、材質、固着の態様などは第１実施形態
と同じであるので、その説明を省略する。The heat radiation fins 34 are fixed to the base 33 unlike the heat radiation fins 14 of the first embodiment. Since the shape, material, mode of fixation, and the like of the radiation fins 34 are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
【００７４】この第３実施形態の水素タンク３０の動作
を説明する。 〔充填時〕水素は、第１実施形態と同様にして水素タン
ク３０に充填される。この充填時に発生する熱（温熱）
は、内部熱交換フィンアセンブリ１５で集められ、口金
３３の部分に伝わる。また、第１実施形態とは異なり、
熱は、アルミニウム合金製のライナー３１の部分からも
口金３３の部分に伝わる。口金３３の部分に伝わった熱
は、口金３３に固着された各放熱フィン３４，３４，，
により、速やかに外部の環境中に放熱される。このた
め、第１実施形態と同様に、水素の充填時における温度
上昇を抑制することができる。また、水素タンク３０の
内部の温度ムラも解消される。The operation of the hydrogen tank 30 according to the third embodiment will be described. [At the time of filling] Hydrogen is filled into the hydrogen tank 30 in the same manner as in the first embodiment. Heat generated at the time of filling (warm heat)
Is collected by the internal heat exchange fin assembly 15 and transmitted to the base 33. Also, unlike the first embodiment,
Heat is also transmitted from the aluminum alloy liner 31 to the base 33. The heat transmitted to the base 33 is dissipated by the radiation fins 34, 34,.
As a result, heat is quickly dissipated into the external environment. Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress a rise in temperature during hydrogen filling. Further, temperature unevenness inside the hydrogen tank 30 is also eliminated.
【００７５】なお、ライナー３１がアルミニウム合金製
であっても、シェル３２がＦＲＰ製であるため、シェル
３２の部分から冷熱が積極的に放熱されることはあまり
期待できない。Even if the liner 31 is made of an aluminum alloy, the shell 32 is made of FRP, so that it is not expected that the cooling heat is actively radiated from the shell 32.
【００７６】〔放出時〕一方、水素タンク３０からの水
素の放出も第１実施形態と同様にして行われる。放出時
に発生する冷熱も、水素の充填時における温熱と同様の
経路で水素タンク３０の外部の環境中に放熱される。こ
のため、第１実施形態と同様に、水素の放出時における
温度低下を抑制することができる。また、水素タンク３
０の内部の温度ムラも解消される。[During Release] On the other hand, release of hydrogen from the hydrogen tank 30 is performed in the same manner as in the first embodiment. The cold generated at the time of release is also radiated into the environment outside the hydrogen tank 30 along the same route as the warm at the time of filling hydrogen. For this reason, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress a decrease in temperature at the time of releasing hydrogen. In addition, hydrogen tank 3
Temperature unevenness inside 0 is also eliminated.
【００７７】したがって、第３実施形態の水素タンク３
０によれば、水素の放出時に図３に示す比較例のような
著しい温度低下はない。このため、水素タンク３０自体
や周辺機器に、熱的に悪い影響を与える恐れがない。ま
た、充填と放出を繰り返す際の熱サイクルの振幅が小さ
くなるので、水素タンク３０自体にとって好ましい。Therefore, the hydrogen tank 3 of the third embodiment
According to 0, there is no remarkable temperature drop when releasing hydrogen as in the comparative example shown in FIG. For this reason, there is no possibility that the hydrogen tank 30 itself or peripheral devices will be adversely affected thermally. In addition, since the amplitude of the thermal cycle when charging and discharging are repeated is reduced, it is preferable for the hydrogen tank 30 itself.
【００７８】以上、本発明の実施の形態を詳細に説明し
たが、本発明は前記した実施の形態に限定されることな
く、様々な態様で実施することができる。例えば、高圧
ガス貯蔵容器（水素タンク）が鋼製やアルミニウム製で
あってもよい。また、伝熱部材は容器本体の任意の部分
に備えられる。また、第１実施形態から第３実施形態を
適宜組み合わせてもよい。また、本発明（請求項１から
請求項３）においては、第２実施形態のような内部熱交
換フィン及び内部ヒートパイプは必ずしも必要ではな
い。この場合は、水素タンクの内部に露出したボスのフ
ランジ形状になっている端面の表面積が広いことが望ま
しい。水素タンク内部の熱（温熱／冷熱）を集めやすく
なるからである。また、高圧水素貯蔵容器が燃料電池電
気自動車に搭載される例を説明したが、用途を限定する
ものではない。また、水素の充填方法及び／又は水素の
放出方法も限定するものではない。また、高圧ガス容器
に充填されるガスも水素に限らない。例えば、炭酸ガ
ス、窒素、ヘリウム、アルゴン、メタンなどが充填され
る。Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented in various modes. For example, the high-pressure gas storage container (hydrogen tank) may be made of steel or aluminum. Further, the heat transfer member is provided at an arbitrary portion of the container body. Further, the first to third embodiments may be appropriately combined. Further, in the present invention (claims 1 to 3), the internal heat exchange fins and the internal heat pipe as in the second embodiment are not necessarily required. In this case, it is desirable that the surface area of the flange-shaped end face of the boss exposed inside the hydrogen tank be large. This is because heat (hot / cold) inside the hydrogen tank can be easily collected. Further, the example in which the high-pressure hydrogen storage container is mounted on the fuel cell electric vehicle has been described, but the application is not limited. Further, the method for charging hydrogen and / or the method for releasing hydrogen are not limited. Further, the gas charged in the high-pressure gas container is not limited to hydrogen. For example, carbon dioxide, nitrogen, helium, argon, methane and the like are filled.
【００７９】[0079]
【発明の効果】以上説明した本発明のうち請求項１に記
載の発明によれば、高圧ガス貯蔵容器の内部で発生した
熱（温熱／冷熱）は、容器本体の外部に導かれて放熱さ
れる。したがって、充填時における容器本体の内部の著
しい温度変化を確実に防止することができる。また、放
出時における容器本体の内部の著しい温度変化も確実に
防止することができる。よって、容器本体や周辺機器に
熱的な悪い影響を与えることがない。また、充填時に
は、充填効率を大幅に向上することができる。また、請
求項２に記載の発明によれば、ボス部を伝熱部材とする
ので、構成を簡略化することができる。かつ、繊維強化
材料で補強されて容器本体の内部が温度変化しやすい高
圧ガス貯蔵容器であっても、著しい温度変化を確実に防
止することができる。また、請求項３に記載の発明によ
れば、高圧ガス貯蔵容器の構成を簡略化することができ
る。また、請求項４に記載の発明によれば、内部の熱
（温熱／冷熱）をより効率よく、より迅速に外部に導く
ことができる。According to the first aspect of the present invention described above, the heat (hot / cold heat) generated inside the high-pressure gas storage container is guided to the outside of the container body and radiated. You. Therefore, a remarkable temperature change inside the container body at the time of filling can be reliably prevented. Also, a remarkable temperature change inside the container body at the time of discharge can be reliably prevented. Therefore, there is no adverse thermal effect on the container body and peripheral devices. At the time of filling, the filling efficiency can be greatly improved. According to the second aspect of the present invention, since the boss portion is a heat transfer member, the configuration can be simplified. Further, even in the case of a high-pressure gas storage container reinforced with a fiber reinforced material and the inside of the container body easily changes in temperature, a remarkable temperature change can be surely prevented. According to the third aspect of the present invention, the configuration of the high-pressure gas storage container can be simplified. According to the fourth aspect of the present invention, the internal heat (hot / cold heat) can be more efficiently and externally led to the outside.
【００８０】また、請求項５に記載の発明によれば、高
圧ガス貯蔵容器内における温度ムラを解消することがで
きる。このため、温度ムラに起因する充填効率の悪化を
防止することができる。また、容器本体や周辺機器への
熱的な悪い影響を与えることがない。また、請求項６に
記載の発明によれば、高圧ガス貯蔵容器の内部で発生し
た熱（温熱／冷熱）は、容器本体の外部に導かれ放熱さ
れる。したがって、充填時における容器本体の内部の著
しい温度変化を防止することができる。また、放出時に
おける容器本体の内部の著しい温度変化も防止すること
ができる。よって、容器本体や周辺機器に熱的な悪い影
響を与えることがない。また、充填時には、充填効率を
大幅に向上することができる。また、請求項７に記載の
発明によれば、さらに確実に、高圧ガス貯蔵容器の内部
で発生した熱（温熱／冷熱）が容器本体の外部に放熱さ
れる。According to the fifth aspect of the present invention, temperature unevenness in the high-pressure gas storage container can be eliminated. For this reason, it is possible to prevent the filling efficiency from being deteriorated due to the temperature unevenness. In addition, there is no adverse thermal effect on the container body and peripheral devices. According to the invention described in claim 6, heat (hot / cold heat) generated inside the high-pressure gas storage container is guided to the outside of the container body and radiated. Therefore, a remarkable temperature change inside the container body at the time of filling can be prevented. In addition, a remarkable temperature change inside the container body at the time of discharge can be prevented. Therefore, there is no adverse thermal effect on the container body and peripheral devices. At the time of filling, the filling efficiency can be greatly improved. According to the invention of claim 7, the heat (hot / cold) generated inside the high-pressure gas storage container is more reliably radiated to the outside of the container body.
【図１】 本発明にかかる実施の形態の水素タンクが
搭載される燃料電池電気自動車の、（ａ）は一部透視平
面破断図であり、（ｂ）は一部透視側面図である。FIG. 1A is a partially cutaway perspective plan view, and FIG. 1B is a partially transparent side view, of a fuel cell electric vehicle equipped with a hydrogen tank according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明にかかる第１実施形態の、（ａ）は
水素タンクの破断平面図であり、（ｂ）は水素タンクの
正断面図であり、（ｃ）は水素タンクの背面図である。2A is a cutaway plan view of a hydrogen tank, FIG. 2B is a front sectional view of the hydrogen tank, and FIG. 2C is a rear view of the hydrogen tank according to the first embodiment of the present invention. is there.
【図３】 図２の水素タンクの充填時における水素タ
ンク内の圧力及び温度の変化を示すタイムチャートであ
る。3 is a time chart showing changes in pressure and temperature in the hydrogen tank when the hydrogen tank in FIG. 2 is filled.
【図４】 図２の水素タンクの放出時における水素タ
ンク内の圧力及び温度の変化を示すタイムチャートであ
る。FIG. 4 is a time chart showing changes in pressure and temperature in the hydrogen tank when the hydrogen tank in FIG. 2 is discharged.
【図５】 本発明にかかる第２実施形態の水素タンク
の一部破断平面図である。FIG. 5 is a partially cutaway plan view of a hydrogen tank according to a second embodiment of the present invention.
【図６】 本発明にかかる第３実施形態の水素タンク
の破断平面図である。FIG. 6 is a cutaway plan view of a hydrogen tank according to a third embodiment of the present invention.
【図７】 従来例の圧力容器の、（ａ）は破断平面図
であり、（ｂ）は（ａ）のライナーの構成を示す破断分
解平面図である。7A is a cutaway plan view of a conventional pressure vessel, and FIG. 7B is a cutaway exploded plan view showing the configuration of the liner shown in FIG. 7A.
１０ … 水素タンク（高圧ガス貯蔵容器） １１ … ライナー １２ … シェル（繊維強化材料） １３ … ボス（伝熱部材） １３Ｔ … トップボス（流入口、流出口） １３Ｅ … エンドボス １４ … 放熱フィン（外部熱交換手段） １５ … 内部熱交換フィンアセンブリ（内部熱交換
フィン組立体） １５Ａ … 内部熱交換フィン １５Ｂ … 軸材 １５Ｃ … 連通孔 ２０ … 水素タンク（高圧ガス貯蔵容器） ２４Ａ … 外部放熱フィン（外部熱交換手段） ２４Ｂ … 外部ヒートパイプ（外部熱交換手段） ２５Ａ … 内部熱交換フィン ２５Ｂ … 内部ヒートパイプ ３０ … 水素タンク（高圧ガス貯蔵容器） ３１ … ライナー ３２ … シェル（繊維強化材料） ３３ … 口金（流入口）Reference Signs List 10: hydrogen tank (high-pressure gas storage container) 11: liner 12: shell (fiber reinforced material) 13: boss (heat transfer member) 13T: top boss (inlet, outlet) 13E: end boss 14: radiation fin (external heat) Exchange means) 15 Internal heat exchange fin assembly (Internal heat exchange fin assembly) 15A Internal heat exchange fin 15B Shaft material 15C Communication hole 20 Hydrogen tank (high-pressure gas storage container) 24A External heat radiation fin (External heat) Exchange means) 24B ... external heat pipe (external heat exchange means) 25A ... internal heat exchange fins 25B ... internal heat pipe 30 ... hydrogen tank (high pressure gas storage container) 31 ... liner 32 ... shell (fiber reinforced material) 33 ... base ( Inlet)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高久 晃一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 斗ヶ沢 秀一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D038 CA00 CB01 CC00 CC20 3E072 AA03 GA30 5H027 AA02 BA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Takaku 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Pref. Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Shuichi Togazawa 1-4-4 Chuo, Wako-shi, Saitama No. 1 F-term in Honda R & D Co., Ltd. (Reference) 3D038 CA00 CB01 CC00 CC20 3E072 AA03 GA30 5H027 AA02 BA13
Claims (7)
体にガスを流入させる流入口及び前記容器本体からガス
を流出させる流出口を、少なくとも備えた高圧ガス貯蔵
容器であって、 熱伝導性材料から構成され、その一端を前記容器本体の
内部に露出させその他端を前記容器本体の外部に露出さ
せ、かつ前記容器本体に気密性を保持しつつ固着された
伝熱部材と、 前記容器本体の外部において前記伝熱部材の他端と熱的
に接続され、前記容器本体が置かれる外部環境との熱交
換を促進する外部熱交換手段を備えたこと、を特徴とす
る高圧ガス貯蔵容器。1. A high-pressure gas storage container comprising at least an airtight container main body, an inlet for allowing gas to flow into the container main body, and an outlet for discharging gas from the container main body. A heat transfer member made of a material, one end of which is exposed to the inside of the container body, the other end of which is exposed to the outside of the container body, and which is fixed to the container body while maintaining airtightness; A high-pressure gas storage container, comprising: an external heat exchange means that is thermally connected to the other end of the heat transfer member outside the heat transfer member and promotes heat exchange with an external environment in which the container body is placed.
強された前記容器本体の軸方向の端部に備えられ、前記
容器本体のボス部を兼ねることを特徴とする請求項１に
記載の高圧ガス貯蔵容器。2. The container according to claim 1, wherein the heat transfer member is provided at an axial end of the container main body reinforced by a fiber reinforced material, and also serves as a boss of the container main body. High pressure gas storage container.
熱部材を兼ねる構成であることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の高圧ガス貯蔵容器。3. The high-pressure gas storage container according to claim 1, wherein the inflow port and / or the outflow port also serve as the heat transfer member.
ける場合は、前記伝熱部材を前記容器本体の端部とは反
対側の端部に備えたことを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれか１項に記載の高圧ガス貯蔵容器。4. When the inlet is provided at an end of the container main body, the heat transfer member is provided at an end opposite to the end of the container main body. The high-pressure gas storage container according to claim 3.
本体にガスを流入させる流入口及び前記容器本体からガ
スを流出させる流出口を、少なくとも備えた高圧ガス貯
蔵容器であって、 前記容器の内部に、充填されたガスとの熱の授受を行う
複数の内部熱交換フィン同士を熱的に結合した内部熱交
換フィン組立体を備えたこと、を特徴とする高圧ガス貯
蔵容器。5. A high-pressure gas storage container comprising at least an airtight container main body, an inlet for allowing gas to flow into the container main body, and an outlet for allowing gas to flow out of the container main body. A high-pressure gas storage container comprising an internal heat exchange fin assembly in which a plurality of internal heat exchange fins for transferring heat to and from a charged gas are thermally connected.
を前記容器本体の内部に露出させその他端を前記容器本
体の外部に露出させ、かつ前記容器本体に気密性を保持
しつつ固着された伝熱部材を備え、前記内部熱交換フィ
ン組立体を前記伝熱部材の一端と熱的に結合した構成を
有することを特徴とする請求項５に記載の高圧ガス貯蔵
容器。6. A container made of a heat conductive material, one end of which is exposed to the inside of the container body, the other end of which is exposed to the outside of the container body, and is fixed to the container body while maintaining airtightness. The high-pressure gas storage container according to claim 5, further comprising a heat transfer member, wherein the internal heat exchange fin assembly is thermally coupled to one end of the heat transfer member.
部材の他端と熱的に接続され、前記容器本体が置かれる
外部環境との熱交換を促進する外部熱交換手段を備えた
ことを特徴とする請求項６に記載の高圧ガス貯蔵容器。7. An external heat exchange means which is thermally connected to the other end of the heat transfer member outside the container body to promote heat exchange with an external environment in which the container body is placed. The high-pressure gas storage container according to claim 6, wherein
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