タンク部品の締結構造
【課題】十分な大きさの締結荷重を伝達し、さらには保持することを可能とする。
【解決手段】口金部２に形成された座面６とタンク部品３に形成された座面５との間に挟持され、これら座面５，６を互いに離れさせた状態で当該座面５，６のそれぞれに接触する介在部材７を備える。介在部材７は、弾性変形し難い材料によって形成することができる。また、座面５，６と介在部材７とが接触し合う領域の少なくとも一方に、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理が施されていることが好ましい。
【解決手段】口金部２に形成された座面６とタンク部品３に形成された座面５との間に挟持され、これら座面５，６を互いに離れさせた状態で当該座面５，６のそれぞれに接触する介在部材７を備える。介在部材７は、弾性変形し難い材料によって形成することができる。また、座面５，６と介在部材７とが接触し合う領域の少なくとも一方に、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理が施されていることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク部品の締結構造に関する。さらに詳述すると、本発明は、水素等の貯蔵に利用される高圧タンクにおいてねじを利用してバルブアッセンブリ等の部品を締結するための構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素等の貯蔵に利用される高圧タンクとして、タンク開口部に設けられた口金部にバルブアッセンブリ（高圧バルブ等を内蔵した部品）を取り付ける構造のものが利用されている。また、口金部にバルブアッセンブリ等のタンク部品を取り付けるにあたっては、口金部のめねじ部分にバルブアッセンブリのおねじ部分を螺合させるというような単純なねじ構造を利用した締結構造が多く利用されている。
【０００３】
このようなタンク部品の締結構造の場合、例えば口金部とバルブアッセンブリのそれぞれに形成された座面どうしを接触させた状態でスラスト方向の軸力管理を行うものがある。これは、座面どうしが接触した状態で更にねじ締結部を締め込んだときに作用する反力（軸力）で締付け力を調整するというものであり、この場合、バルブアッセンブリを一定のトルクで回転させた場合に一定の締付け力が得られる構造となっていることが望ましい。また、このような締結構造でのシール性の向上を図るものとして、口金部の端面（座面）とバルブアッセンブリとの間にＯリングを挟み込むというシール構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４９７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような構造の高圧タンクにおいては、例えば３５ＭＰａ場合によって７０ＭＰａにも至るような高い内圧をねじ締結部だけでなく座面でも受けることになるため、これに起因して問題が生じることがある。すなわち、バルブアッセンブリの締結荷重を十分に大きくする必要があるが、その一方で、上述のようなＯリングを利用した従来構造では当該締結荷重を十分に伝達し、あるいは保持することが難しいといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、十分な大きさの締結荷重を伝達し、さらには保持することを可能としたタンク部品の締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明者は種々の検討を行った。現状においては、重量の嵩みがちな高圧タンクの重量を少しでも軽減するという観点、さらには加工という面からのコスト削減という観点から、当該高圧タンクの口金部分やバルブアッセンブリにアルミニウム材料を適用することがある。ところが、これによれば軽量化等が図れる反面、バルブアッセンブリの締め付け時に接触面（具体的には例えば口金部の座面と当該バルブアッセンブリの座面）に傷が付いてしまい、場合によっては再利用できなくなる点で問題である。また、このような場合、従来構造だともはや締結荷重を十分に伝達し、あるいは保持することが難しいことがある。このような点につき、本発明者は、締結荷重の伝達や保持という観点からさらに検討を重ね、かかる課題の解決に結びつく技術を知見するに至った。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づくものであり、高圧タンクの口金部に締結されるタンク部品の締結構造であって、前記口金部と締結されるためのねじ締結部と、前記口金部に形成された座面と前記タンク部品に形成された座面との間に挟持され、これら座面を互いに離れさせた状態で当該座面のそれぞれに接触する介在部材と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
タンク部品（例えばバルブアッセンブリ）におけるスラスト方向の締付け力は一定に保たれていることが望ましい。この点、バルブアッセンブリを一定のトルクで締め付けることにより一定の締付け力が得られるようにしたトルク管理が一般に多く行われている。しかし、例えば検査のためにバルブアッセンブリを一度取り外し再び取り付けたような場合、座面間に異物が介在してしまったりあるいは当該座面に傷が付いていたりすることがあり、そのままバルブアッセンブリを締め付けて一定のトルクを与えたとしても締付け力が一定に保たれなくなることがある。これに対し、本発明にかかる締結構造によれば、口金部の座面とタンク部品の座面との間に挟持される介在部材が両座面を離した状態とし、直接接触したり摺接したりしないようにする。こうした場合、座面どうしを接触させたままねじ締結部を強く締め込んだときのように表面に傷が付いたりするようなことが回避されるから、トルク管理のときにおいて一定の締付け力が得られやすい。このため、十分な大きさの締結荷重を伝達しやすく、さらには保持しやすい締結構造とすることが可能となる。
【０００９】
このような締結部材における前記介在部材は、弾性変形し難い材料によって形成されていることが好ましい。弾性変形し難い部材が両座面間に介在している場合、十分に大きな締結荷重を伝達しやすい。
【００１０】
また、前記座面と前記介在部材とが接触し合う領域の少なくとも一方に、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理が施されていることが好ましい。例えば介在部材の両面を処理する等して座面−介在部材間の接触面に生じる摩擦力を低減させれば、摩擦係数を低下させることができる。こうした場合、介在部材の表面と座面との間における摩擦係数（特に動摩擦係数）が少なくなり、互いの表面が滑りやすくなるから、例えば口金部やバルブアッセンブリの座面に生じることのあった同心円状の傷を抑制することが可能となる。
【００１１】
さらに、かかる締結構造において、当該タンク部品と前記口金部との隙間を封止することによって前記高圧タンクの内部から外部へと貯留ガスが漏出するのを抑えるシール部材が、当該タンク部品におけるねじ締結部よりも先端側に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記介在部材がさらばねであることも好ましい。座面の間に介在するさらばねによっても、各座面に傷が付くのを抑制し、トルク管理のときに一定の締付け力が得られやすくなるようにすることができる。しかも、座面の間に介在したさらばねは、ばね力を利用してスラスト方向への反力を発揮する。したがってこの締結構造においては、当該反力（軸力）を利用して締付け力を付与し調整することが可能である。
【００１３】
また、かかる締結構造において、前記介在部材を構成する材料の硬度が、前記口金部または当該タンク部品を構成する材料の硬度よりも小さいことが好ましい。この場合、介在部材と口金部等とが摺接しても相対的に介在部材のほうに傷が付きやすいから、口金部等の表面に同心円状といった傷が生じるのを抑制することができる。
【００１４】
さらに、前記口金部あるいは当該タンク部品に対して相対的に回転するのを抑えるための回り止めが前記介在部材に設けられていることも好ましい。この場合には、当該タンク部品の座面側に設けられた第一のワッシャと、前記口金部の座面側に設けられた第二のワッシャとで構成されていることがさらに好ましい。このような締結構造の場合、第１のワッシャと第二のワッシャ間で傷を生じさせやすく、座面に傷が付くのを抑制することが可能である。
【００１５】
また、前記ねじ締結部が、前記口金部に形成されたフランジと当該タンク部品に形成されたフランジとを挟み込んで締付け力を付与する締結手段によって構成されていることも好ましい。このような締結構造においては、口金部やタンク本体に対して当該タンク部品を相対回転させることなく取り付けたり取り外したりすることが可能である。また、タンク部品自体に形成されるねじ部（ねじ締結部）を省略することが可能となるから、当該タンク部品を短縮・小型化し、その分だけ高圧タンクにおける水素等のガス貯蔵量増加を図ることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば十分な大きさの締結荷重を伝達し、さらには保持することが可能な締結構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図４に本発明にかかるタンク部品の締結構造の実施形態を示す。本発明にかかるタンク部品の締結構造は、高圧タンク１の口金部２に取り付けられる例えばバルブアッセンブリなどのタンク部品（以下、バルブアッセンブリともいう）３を締結するためのものである。以下では、このようなバルブアッセンブリ（タンク部品）３の締結構造の一実施形態として、本発明を燃料電池自動車用の高圧水素タンクに適用した場合について説明することにする。
【００１９】
まず、本実施形態における燃料電池システムの概略について示す（図１参照）。この燃料電池システム１０は、燃料電池２０と、酸化ガスとしての空気（酸素）を燃料電池２０に供給する酸化ガス配管系３０と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２０に供給する燃料ガス配管系４０と、システム全体を統括制御する制御部７０と、を備えたシステムとして構成されている。
【００２０】
燃料電池２０は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備えている。燃料電池２０の単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２０は電力を発生する。
【００２１】
酸化ガス配管系３０は、燃料電池２０に供給される酸化ガスが流れる供給路１１と、燃料電池２０から排出された酸化オフガスが流れる排出路１２と、を有している。供給路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排出路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
【００２２】
燃料ガス配管系４０は、燃料供給源としての高圧の水素タンク（本明細書では高圧タンクという）１と、高圧タンク１から燃料電池２０に供給される水素ガスが流れる供給路２２と、燃料電池２０から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を供給路２２の合流点Ａに戻すための循環路２３と、循環路２３内の水素オフガスを供給路２２に圧送するポンプ２４と、循環路２３に分岐接続された排出路２５と、を有している。
【００２３】
高圧タンク１は、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。高圧タンク１の主止弁２６を開くと、供給路２２に水素ガスが流出する。その後、水素ガスは、インジェクタ２９により流量及び圧力を調整された後、さらに下流において機械式の調圧弁２７その他の減圧弁により、最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２０に供給される。主止弁２６及びインジェクタ２９は、図１において破線の枠線で示すバルブアッセンブリ３に組み込まれ、バルブアッセンブリ３が高圧タンク１に接続されている。
【００２４】
供給路２２の合流点Ａの上流側には、遮断弁２８が設けられている。水素ガスの循環系は、供給路２２の合流点Ａの下流側流路と、燃料電池２０のセパレータに形成される燃料ガス流路と、循環路２３とを順番に連通することで構成されている。排出路２５上のパージ弁３３が燃料電池システム１０の運転時に適宜開弁することで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスと共に図示省略した水素希釈器に排出される。パージ弁３３の開弁により、循環路２３内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。
【００２５】
制御部７０は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、インジェクタ２９の流量制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御部７０は、ガス系統（３０，４０）や図示省略の冷媒系統に用いられる各種の圧力センサや温度センサなどの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。
【００２６】
続いて、本実施形態にかかるタンク部品の締結構造について説明する（図２等参照）。
【００２７】
高圧タンク１は、当該高圧タンク１のボディを構成する密閉円筒状の本体の一端に口金部２が設けられた構造となっている（図２参照）。本体は、ガスが外部へ透過するのを抑制する内側の樹脂ライナ１ａと、この樹脂ライナ１ａの外側を覆う例えばＣＦＲＰあるいはＧＦＲＰからなるシェル１ｂとの二層構造となっている。また、高圧タンク１の本体内部は水素ガスを高圧で貯蔵する貯蔵空間１ｃとなっている（図２参照）。
【００２８】
口金部２は、例えばアルミニウム合金で形成され、タンク本体の球面状をした端壁部の中心に設けられている。また、この口金部２の内周面に形成されためねじを介して、バルブアッセンブリ３が当該口金部２にねじ込まれて着脱可能な状態で締結されるようになっている。本実施形態ではこの口金部２を筒状（パイプ状）としているが（図２、図３参照）、これは一例に過ぎず特にこのような形状に限定されることはない。
【００２９】
バルブアッセンブリ３は、高圧タンク１におけるガス排出部を構成している部品である。図中では特に示していないが、直列に配置された高圧バルブやインジェクタを内蔵した構造となっている。また、このバルブアッセンブリ３のハウジングはアルミニウム合金製である。これらも特に図示していないが、このハウジングには、インジェクタ等以外に、安全弁（リリーフ弁、溶栓弁）や逆止弁など他のバルブが設けられてもよい。
【００３０】
また、このようなバルブアッセンブリ３を高圧タンク１に締結するための構造は、口金部２と締結されるためのねじ締結部４と、バルブアッセンブリ３に形成されている座面５と、口金部２に形成されている座面６と、を備えたものとなっており、これにより、当該バルブアッセンブリ７を高圧タンク１に着脱可能な状態で締結することを可能としている（図２等参照）。
【００３１】
ねじ締結部４は、バルブアッセンブリ３を口金部２に締結するために形成されているもので、より具体的には、口金部２の内周面のめねじに螺合するよう当該バルブアッセンブリ３の外周面に形成されたおねじである。例えば本実施形態の場合、バルブアッセンブリ３の一部は口金部２の内側に収まる細径部となっており、この細径部の途中に上述のようなねじ締結部４が形成されている（図２、図３参照）。
【００３２】
座面５、座面６は、バルブアッセンブリ３を口金部２に締結させた際にいずれかの部材と接触するもので、このように各座面５，６がいずれかの部材と接触した状態で更にねじ締結部４を締め込むことによりバルブアッセンブリ３に反力（軸力）が作用する。口金部２側の座面６は、例えば本実施形態においては、上述のごとく筒状に形成された当該口金部２の上端面に環状に形成されている。一方、バルブアッセンブリ３側の座面５は、当該バルブアッセンブリ３の下面であって、口金部２側の座面６と対向するような環状面に形成されている（図３等参照）。
【００３３】
さらに、例えばバルブアッセンブリ３と口金部２の隙間を封止することによって高圧タンク１の内部から外部へと貯留ガスが漏出するのを抑えるシール部材８が適宜設けられる。この場合、シール部材８は、バルブアッセンブリ３におけるねじ締結部４よりも先端側（高圧タンク１側）に設けられていることが好ましい（図３参照）。バルブアッセンブリ３と口金部２との隙間間隔が狭小だと、口金部２に対してバルブアッセンブリ３を取り付けたり取り外したりするとき当該バルブアッセンブリ３が僅かに傾いただけでその先端部が口金部２の内周に接触するおそれがあるが、このように先端側にシール部材８を設けている場合にはバルブアッセンブリ３の先端部と口金部２の内周とが接触するのを回避しうるという利点がある。
【００３４】
ここで、本実施形態においては、さらに介在部材７を設けることとしている（図２、図３参照）。介在部材７は、口金部２に形成された座面６とバルブアッセンブリ３に形成された座面５との間に挟持され、これら座面５，６を互いに離れさせた状態にして当該座面５，６のそれぞれに接触する部材である。このような介在部材７は、口金部２の座面６とバルブアッセンブリ３の座面５との間に挟持されて、両座面５，６を離した状態として直接接触したり摺接したりしないようにする。例えば座面５，６どうしを接触させたままねじ締結部４を強く締め込むと両座面５，６に傷が付くことがあるのに対し、上述のように介在部材７を配置する本実施形態の締結構造によれば、従来のようにして両座面５，６に傷が付くようなことを回避することが可能となる。このため、トルク管理のときに一定の締付け力が得られやすい。
【００３５】
このような介在部材７は、弾性変形し難い材料、例えば変形し難い形状とされた金属材料によって形成されていることが好ましい。例えば本実施形態では環状の金属製ワッシャを介在部材７として用いることとしている（図２、図３参照）。また、ここでは弾性変形し難い材料として金属材料を例示したが、より好ましくは、かかる介在部材７を構成する材料の硬度が口金部２またはバルブアッセンブリ３を構成する材料の硬度よりも小さいことである。こうした場合には、介在部材７と口金部２やバルブアッセンブリ３とが摺接しても相対的に介在部材７のほうに傷が付きやすいから、口金部２等の表面に同心円状といった傷が生じるのを抑制することが可能である。一例として、アルミニウム合金製の口金部２やバルブアッセンブリ３を用いている本実施形態の場合には、展性・延性に富む銅製の介在部材７を採用することができる。例えば銅ワッシャ等の介在部材７を採用した場合、傷が生じたとしても銅ワッシャの方に集中することになるから、結果として座面５，６に傷が付くのを抑制することが可能となる。また、傷の付いた銅ワッシャを新品に交換するだけで初期とほぼ同様の状態に戻すことができるという利点もある。
【００３６】
なお、弾性変形し難い材料の一例としてここでは金属材料を例示したがこれに限られることはなく、これ以外にも例えばセラミック、カーボン、硬めのナイロンなど、あるいは硬化樹脂などを適用することが可能である。上述したような弾性変形し難い部材を両座面５，６間に介在させた場合には、バルブアッセンブリ３と口金部２の間で大きな締結荷重を伝達しやすいという利点もある。
【００３７】
また、座面５，６と介在部材７とが接触し合う領域の少なくとも一方には、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理を施すことがさらに好ましい。例えば介在部材７の両面を処理して座面５，６と介在部材７間の接触面に生じる摩擦力を低減させれば、摩擦係数を低下させることができる。こうした場合には、介在部材７の表面と座面５，６との間における摩擦係数、特に動摩擦係数が少なくなり、互いの表面が滑りやすくなるから、座面５，６に生じることのあった同心円状の傷を抑制することが可能となる。例えば本実施形態においては介在部材（金属製ワッシャ）７の両面に処理を施すこととしているが、この代わり座面５や座面６に表面処理を施すようにしてもよい。
【００３８】
ここで上述のような表面処理の具体例を挙げると以下のとおりである。アルミニウム合金などの金属表面における摩擦係数μは通常０．３〜０．４程度であるが、例えばフッ素系樹脂をコーティングした場合には摩擦係数μを０．２以下、場合によっては０．１以下程度にまで低下させることが可能である。あるいは、ポリエチレンワックスを含有した樹脂等によっても摩擦係数を低下させることが可能である。また、これらのようにコーティングを施す場合の当該コーティング厚さは例示すれば数〜数十μｍ程度である。
【００３９】
さらに、口金部２あるいはバルブアッセンブリ３に対して介在部材７が相対的に回転するのを抑えるため、回り止め９を設けることも好ましい（図４参照）。回り止め９によって相対回転を抑えることにより、バルブアッセンブリ３の着脱時、介在部材７がいわゆる共回りをするのを抑えることができる。このような回り止め９の具体的な構造や形状は特に限定されるものではなく、例示すれば、ボルトを利用して介在部材７を口金部２に固定する構造とすることができる（図４参照）。こうした場合、介在部材７は口金部２と一体的となり相対回転しないから、互いに擦れ合うのは、バルブアッセンブリ３の座面５および当該座面５に接する介在部材７の上面だけということになる。したがって、この場合には当該バルブアッセンブリ３の座面５、および介在部材７の上面だけを表面処理すれば足りるから、処理対象となる領域が少なくて済むという利点がある。なお、以上は例示に過ぎず、介在部材７を逆にバルブアッセンブリ３に一体化してもいいことはいうまでもない。
【００４０】
以上のような締結構造を備えた本実施形態の高圧タンク１においては、バルブアッセンブリ３を締結する際の締付けトルクが安定するという利点がある。すなわち、タンク部品（例えばバルブアッセンブリ）３におけるスラスト方向の締付け力は一定に保たれていることが望ましく、通常は、当該バルブアッセンブリ３を一定のトルクで締め付けることにより一定の締付け力が得られるようにしている（いわゆるトルク管理）。その一方で、例えば検査のためにバルブアッセンブリ３を一度取り外し、再び取り付けたような場合、座面５，６に傷が付くことがあり、そのままバルブアッセンブリ３を締め付けると一定のトルクを与えたとしても締付け力が一定に保たれなくなることがある。この点、本実施形態の高圧タンク１によれば座面５，６どうしを直接接触させないようにして傷付きを抑制するから、締結時に作用するトルクが変わるのを抑えて締付け力を安定させることが可能である。このため、締付け力を保持してトルク管理を継続して行うことが可能となる。また、タンク部品（バルブアッセンブリ）３を着脱しても再利用することが可能となる。
【００４１】
また、高圧タンク１やタンク部品においては、例えば３５ＭＰａ場合によって７０ＭＰａにも至るような高い内圧をねじ締結部４だけでなく座面５，６でも受けることになる。この点、本実施形態の高圧タンク１では座面５，６間に弾性変形し難い介在部材（例えば銅等からなる金属ワッシャ）７を介在させていることから、高い締結荷重を作用させた場合に当該締結荷重を十分に伝達することが可能である。つまり、例えばＯリングといった弾性材料を介在させていた従来の締結構造と比較して締結荷重を十分に伝達しやすい構造となっている。
【００４２】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では口金部２に形成された座面６とバルブアッセンブリ３に形成された座面５との間に、弾性変形し難い材料（例えば銅）からなる介在部材７を挟持することとしたが、これとは逆に、弾性変形しうる介在部材７を挟持させることも可能である。以下、本発明の別の実施形態として説明する（図５〜図７参照）。
【００４３】
図５等に示す実施形態においては、座面５と座面６との間にさらばね（皿バネ）を挟持することとしている（図５等参照）。このような介在部材（さらばね）７によっても、バルブアッセンブリ３の座面５と口金部２の座面６とを互いに離した状態とすることができるから座面５，６どうしが擦れ合ったときのように円周状の傷が付くのを回避することが可能である。したがって、トルク管理のときに一定の締付け力が得られやすくなるようにすることができる。しかも、座面５，６の間に挟持された介在部材（さらばね）７は、ばね力を利用してスラスト方向への反力を発揮する。したがってこの締結構造においては、当該反力（軸力）を利用して締付け力を付与し調整することが可能である。つまり、先述の締結構造の場合には座面５，６どうしが接触した状態で更にねじ締結部４を締め込んだときに作用する反力（軸力）で締付け力を得るのに対し、図５等に示す締結構造の場合には、これに加えて、介在部材７自体の弾性を利用して更なる反力（軸力）を確保することが可能である。これによれば、座面５，６への傷付きを抑えて締結力を安定させるのみならず、介在部材７自体の反力をも利用し、更なる軸力を確保したうえでスラスト方向の軸力管理を行うことが可能である。別の表現をすれば、両座面５，６を互いに付き合わせた状態でトルクを作用させて締め付けるといういわばトルク管理型の締結構造に対し、さらに別の軸力を作用させることが可能な締結構造を実現することができる。
【００４４】
また、ねじ締結部４を主として締付け力を生じさせるばかりでなく、これ以外の構造のよってスラスト方向への締付け力を得ることもできる。例えば、図７においては、口金部２とバルブアッセンブリ３にそれぞれフランジを形成し（フランジ２ａ、フランジ３ａ）、同心円上に等間隔に配置した複数のボルト１７およびナット１８からなる締結手段によってこれらフランジ２ａ，３ａにスラスト方向の締付け力を付与している（図７参照）。このような締結構造においては、当該バルブアッセンブリ３を相対回転させることなく口金部２に対して着脱することが可能である。また、この締結構造においてはバルブアッセンブリ３に形成されていたねじ部（ねじ締結部４）を省略することが可能であるから、バルブアッセンブリ３を短縮・小型化し、その分だけ高圧タンク１における水素等のガス貯蔵量増加を図ることも可能である。なお、以上のようなフランジ方式の締結構造（フランジ２ａ，３ａやボルト１７およびナット１８を利用したもの）は、さらばねからなる介在部材７と同時に適用した場合に、さらばねが発揮する軸力をも調整可能という点で好ましいが（図７参照）、介在部材７がさらばね以外のものである締結構造に適用しても好適である。
【００４５】
さらに別の実施形態として、回り止め９付きの介在部材７を複数設けることも好ましい。例えば図８〜図１１に示す締結構造は、バルブアッセンブリ３側に配置される介在部材７（７ａ）と、口金部２側に配置される介在部材７（７ｂ）とを両座面５，６で挟持しているものである（図１０等参照）。このような介在部材７としては、例えば９０度おきに４つの回り止め９が形成された環状のワッシャを用いることができる（図８、図９参照）。各回り止め９は例えば折り曲げ可能な爪からなるものであり、バルブアッセンブリ３の頭部あるいは口金部２の外周部に引っ掛かるように形成されている。この場合、口金部２やバルブアッセンブリ３には、各回り止め９が引っ掛かりやすく尚かつ介在部材７が相対回転し難くなるようにするための溝２ｂ，３ｂが形成されていることが好ましい（図１１参照)。
【００４６】
以上のような締結構造においては、介在部材７を共回りさせずにバルブアッセンブリ３を取り付け、あるいは取り外すことが可能である。すなわち、一方の介在部材７ａは回り止め９によってバルブアッセンブリ３と一体化し、尚かつ他方の介在部材７ｂは回り止め９によって口金部２と一体化しているために、バルブアッセンブリ３の着脱時に擦れ合うのは両介在部材７ａ，７ｂの接触面のみである。換言すれば、バルブアッセンブリ３側の介在部材７ａによって座面５を保護し、口金部２側の介在部材７ｂによって座面６を保護した状態でバルブアッセンブリ３を着脱することが可能である。これによれば、座面５，６にはなんら傷を付けることなくバルブアッセンブリ３を取り付けあるいは取り外すことが可能であるから、締結時に作用するトルクが変わるのを抑えて締付け力を安定させることができる。しかも、表面に傷が付いた介在部材７ａ，７ｂは容易に交換することが可能なものであるから、タンク部品（バルブアッセンブリ）３を交換するよりも手間とコストがかからないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態における燃料電池システムの概略を示す構成図である。
【図２】本発明にかかる締結構造の一実施形態を示す高圧タンクの縦断面図である。
【図３】図２に示した高圧タンクの口金部付近の拡大図である。
【図４】介在部材の回り止めが併設された高圧タンクの口金部付近の拡大図である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す高圧タンクの縦断面図である。
【図６】図５に示した高圧タンクの口金部付近の拡大図である。
【図７】口金部とバルブアッセンブリに形成したフランジをボルトおよびナットで締め付けるようにした締結構造の一例を拡大して示す縦断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態における介在部材（ワッシャ）の平面図である。
【図９】図８に示した介在部材（ワッシャ）の正面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態における締結構造の一例を拡大して示す縦断面図である。
【図１１】図１０に示した締結構造の斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…高圧タンク、２…口金部、２ａ…フランジ、３…バルブアッセンブリ（タンク部品）、３ａ…フランジ、４…ねじ締結部、５…タンク部品側の座面、６…口金部側の座面、７…介在部材、８…シール部材、９…回り止め、１７…ボルト（締結手段）、１８…ナット（締結手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンク部品の締結構造に関する。さらに詳述すると、本発明は、水素等の貯蔵に利用される高圧タンクにおいてねじを利用してバルブアッセンブリ等の部品を締結するための構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素等の貯蔵に利用される高圧タンクとして、タンク開口部に設けられた口金部にバルブアッセンブリ（高圧バルブ等を内蔵した部品）を取り付ける構造のものが利用されている。また、口金部にバルブアッセンブリ等のタンク部品を取り付けるにあたっては、口金部のめねじ部分にバルブアッセンブリのおねじ部分を螺合させるというような単純なねじ構造を利用した締結構造が多く利用されている。
【０００３】
このようなタンク部品の締結構造の場合、例えば口金部とバルブアッセンブリのそれぞれに形成された座面どうしを接触させた状態でスラスト方向の軸力管理を行うものがある。これは、座面どうしが接触した状態で更にねじ締結部を締め込んだときに作用する反力（軸力）で締付け力を調整するというものであり、この場合、バルブアッセンブリを一定のトルクで回転させた場合に一定の締付け力が得られる構造となっていることが望ましい。また、このような締結構造でのシール性の向上を図るものとして、口金部の端面（座面）とバルブアッセンブリとの間にＯリングを挟み込むというシール構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４９７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような構造の高圧タンクにおいては、例えば３５ＭＰａ場合によって７０ＭＰａにも至るような高い内圧をねじ締結部だけでなく座面でも受けることになるため、これに起因して問題が生じることがある。すなわち、バルブアッセンブリの締結荷重を十分に大きくする必要があるが、その一方で、上述のようなＯリングを利用した従来構造では当該締結荷重を十分に伝達し、あるいは保持することが難しいといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、十分な大きさの締結荷重を伝達し、さらには保持することを可能としたタンク部品の締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明者は種々の検討を行った。現状においては、重量の嵩みがちな高圧タンクの重量を少しでも軽減するという観点、さらには加工という面からのコスト削減という観点から、当該高圧タンクの口金部分やバルブアッセンブリにアルミニウム材料を適用することがある。ところが、これによれば軽量化等が図れる反面、バルブアッセンブリの締め付け時に接触面（具体的には例えば口金部の座面と当該バルブアッセンブリの座面）に傷が付いてしまい、場合によっては再利用できなくなる点で問題である。また、このような場合、従来構造だともはや締結荷重を十分に伝達し、あるいは保持することが難しいことがある。このような点につき、本発明者は、締結荷重の伝達や保持という観点からさらに検討を重ね、かかる課題の解決に結びつく技術を知見するに至った。
【０００７】
本発明はかかる知見に基づくものであり、高圧タンクの口金部に締結されるタンク部品の締結構造であって、前記口金部と締結されるためのねじ締結部と、前記口金部に形成された座面と前記タンク部品に形成された座面との間に挟持され、これら座面を互いに離れさせた状態で当該座面のそれぞれに接触する介在部材と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
タンク部品（例えばバルブアッセンブリ）におけるスラスト方向の締付け力は一定に保たれていることが望ましい。この点、バルブアッセンブリを一定のトルクで締め付けることにより一定の締付け力が得られるようにしたトルク管理が一般に多く行われている。しかし、例えば検査のためにバルブアッセンブリを一度取り外し再び取り付けたような場合、座面間に異物が介在してしまったりあるいは当該座面に傷が付いていたりすることがあり、そのままバルブアッセンブリを締め付けて一定のトルクを与えたとしても締付け力が一定に保たれなくなることがある。これに対し、本発明にかかる締結構造によれば、口金部の座面とタンク部品の座面との間に挟持される介在部材が両座面を離した状態とし、直接接触したり摺接したりしないようにする。こうした場合、座面どうしを接触させたままねじ締結部を強く締め込んだときのように表面に傷が付いたりするようなことが回避されるから、トルク管理のときにおいて一定の締付け力が得られやすい。このため、十分な大きさの締結荷重を伝達しやすく、さらには保持しやすい締結構造とすることが可能となる。
【０００９】
このような締結部材における前記介在部材は、弾性変形し難い材料によって形成されていることが好ましい。弾性変形し難い部材が両座面間に介在している場合、十分に大きな締結荷重を伝達しやすい。
【００１０】
また、前記座面と前記介在部材とが接触し合う領域の少なくとも一方に、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理が施されていることが好ましい。例えば介在部材の両面を処理する等して座面−介在部材間の接触面に生じる摩擦力を低減させれば、摩擦係数を低下させることができる。こうした場合、介在部材の表面と座面との間における摩擦係数（特に動摩擦係数）が少なくなり、互いの表面が滑りやすくなるから、例えば口金部やバルブアッセンブリの座面に生じることのあった同心円状の傷を抑制することが可能となる。
【００１１】
さらに、かかる締結構造において、当該タンク部品と前記口金部との隙間を封止することによって前記高圧タンクの内部から外部へと貯留ガスが漏出するのを抑えるシール部材が、当該タンク部品におけるねじ締結部よりも先端側に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記介在部材がさらばねであることも好ましい。座面の間に介在するさらばねによっても、各座面に傷が付くのを抑制し、トルク管理のときに一定の締付け力が得られやすくなるようにすることができる。しかも、座面の間に介在したさらばねは、ばね力を利用してスラスト方向への反力を発揮する。したがってこの締結構造においては、当該反力（軸力）を利用して締付け力を付与し調整することが可能である。
【００１３】
また、かかる締結構造において、前記介在部材を構成する材料の硬度が、前記口金部または当該タンク部品を構成する材料の硬度よりも小さいことが好ましい。この場合、介在部材と口金部等とが摺接しても相対的に介在部材のほうに傷が付きやすいから、口金部等の表面に同心円状といった傷が生じるのを抑制することができる。
【００１４】
さらに、前記口金部あるいは当該タンク部品に対して相対的に回転するのを抑えるための回り止めが前記介在部材に設けられていることも好ましい。この場合には、当該タンク部品の座面側に設けられた第一のワッシャと、前記口金部の座面側に設けられた第二のワッシャとで構成されていることがさらに好ましい。このような締結構造の場合、第１のワッシャと第二のワッシャ間で傷を生じさせやすく、座面に傷が付くのを抑制することが可能である。
【００１５】
また、前記ねじ締結部が、前記口金部に形成されたフランジと当該タンク部品に形成されたフランジとを挟み込んで締付け力を付与する締結手段によって構成されていることも好ましい。このような締結構造においては、口金部やタンク本体に対して当該タンク部品を相対回転させることなく取り付けたり取り外したりすることが可能である。また、タンク部品自体に形成されるねじ部（ねじ締結部）を省略することが可能となるから、当該タンク部品を短縮・小型化し、その分だけ高圧タンクにおける水素等のガス貯蔵量増加を図ることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば十分な大きさの締結荷重を伝達し、さらには保持することが可能な締結構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１〜図４に本発明にかかるタンク部品の締結構造の実施形態を示す。本発明にかかるタンク部品の締結構造は、高圧タンク１の口金部２に取り付けられる例えばバルブアッセンブリなどのタンク部品（以下、バルブアッセンブリともいう）３を締結するためのものである。以下では、このようなバルブアッセンブリ（タンク部品）３の締結構造の一実施形態として、本発明を燃料電池自動車用の高圧水素タンクに適用した場合について説明することにする。
【００１９】
まず、本実施形態における燃料電池システムの概略について示す（図１参照）。この燃料電池システム１０は、燃料電池２０と、酸化ガスとしての空気（酸素）を燃料電池２０に供給する酸化ガス配管系３０と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２０に供給する燃料ガス配管系４０と、システム全体を統括制御する制御部７０と、を備えたシステムとして構成されている。
【００２０】
燃料電池２０は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備えている。燃料電池２０の単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２０は電力を発生する。
【００２１】
酸化ガス配管系３０は、燃料電池２０に供給される酸化ガスが流れる供給路１１と、燃料電池２０から排出された酸化オフガスが流れる排出路１２と、を有している。供給路１１には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排出路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
【００２２】
燃料ガス配管系４０は、燃料供給源としての高圧の水素タンク（本明細書では高圧タンクという）１と、高圧タンク１から燃料電池２０に供給される水素ガスが流れる供給路２２と、燃料電池２０から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を供給路２２の合流点Ａに戻すための循環路２３と、循環路２３内の水素オフガスを供給路２２に圧送するポンプ２４と、循環路２３に分岐接続された排出路２５と、を有している。
【００２３】
高圧タンク１は、例えば３５ＭＰａ又は７０ＭＰａの水素ガスを貯留可能に構成されている。高圧タンク１の主止弁２６を開くと、供給路２２に水素ガスが流出する。その後、水素ガスは、インジェクタ２９により流量及び圧力を調整された後、さらに下流において機械式の調圧弁２７その他の減圧弁により、最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧されて、燃料電池２０に供給される。主止弁２６及びインジェクタ２９は、図１において破線の枠線で示すバルブアッセンブリ３に組み込まれ、バルブアッセンブリ３が高圧タンク１に接続されている。
【００２４】
供給路２２の合流点Ａの上流側には、遮断弁２８が設けられている。水素ガスの循環系は、供給路２２の合流点Ａの下流側流路と、燃料電池２０のセパレータに形成される燃料ガス流路と、循環路２３とを順番に連通することで構成されている。排出路２５上のパージ弁３３が燃料電池システム１０の運転時に適宜開弁することで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスと共に図示省略した水素希釈器に排出される。パージ弁３３の開弁により、循環路２３内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。
【００２５】
制御部７０は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、インジェクタ２９の流量制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御部７０は、ガス系統（３０，４０）や図示省略の冷媒系統に用いられる各種の圧力センサや温度センサなどの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。
【００２６】
続いて、本実施形態にかかるタンク部品の締結構造について説明する（図２等参照）。
【００２７】
高圧タンク１は、当該高圧タンク１のボディを構成する密閉円筒状の本体の一端に口金部２が設けられた構造となっている（図２参照）。本体は、ガスが外部へ透過するのを抑制する内側の樹脂ライナ１ａと、この樹脂ライナ１ａの外側を覆う例えばＣＦＲＰあるいはＧＦＲＰからなるシェル１ｂとの二層構造となっている。また、高圧タンク１の本体内部は水素ガスを高圧で貯蔵する貯蔵空間１ｃとなっている（図２参照）。
【００２８】
口金部２は、例えばアルミニウム合金で形成され、タンク本体の球面状をした端壁部の中心に設けられている。また、この口金部２の内周面に形成されためねじを介して、バルブアッセンブリ３が当該口金部２にねじ込まれて着脱可能な状態で締結されるようになっている。本実施形態ではこの口金部２を筒状（パイプ状）としているが（図２、図３参照）、これは一例に過ぎず特にこのような形状に限定されることはない。
【００２９】
バルブアッセンブリ３は、高圧タンク１におけるガス排出部を構成している部品である。図中では特に示していないが、直列に配置された高圧バルブやインジェクタを内蔵した構造となっている。また、このバルブアッセンブリ３のハウジングはアルミニウム合金製である。これらも特に図示していないが、このハウジングには、インジェクタ等以外に、安全弁（リリーフ弁、溶栓弁）や逆止弁など他のバルブが設けられてもよい。
【００３０】
また、このようなバルブアッセンブリ３を高圧タンク１に締結するための構造は、口金部２と締結されるためのねじ締結部４と、バルブアッセンブリ３に形成されている座面５と、口金部２に形成されている座面６と、を備えたものとなっており、これにより、当該バルブアッセンブリ７を高圧タンク１に着脱可能な状態で締結することを可能としている（図２等参照）。
【００３１】
ねじ締結部４は、バルブアッセンブリ３を口金部２に締結するために形成されているもので、より具体的には、口金部２の内周面のめねじに螺合するよう当該バルブアッセンブリ３の外周面に形成されたおねじである。例えば本実施形態の場合、バルブアッセンブリ３の一部は口金部２の内側に収まる細径部となっており、この細径部の途中に上述のようなねじ締結部４が形成されている（図２、図３参照）。
【００３２】
座面５、座面６は、バルブアッセンブリ３を口金部２に締結させた際にいずれかの部材と接触するもので、このように各座面５，６がいずれかの部材と接触した状態で更にねじ締結部４を締め込むことによりバルブアッセンブリ３に反力（軸力）が作用する。口金部２側の座面６は、例えば本実施形態においては、上述のごとく筒状に形成された当該口金部２の上端面に環状に形成されている。一方、バルブアッセンブリ３側の座面５は、当該バルブアッセンブリ３の下面であって、口金部２側の座面６と対向するような環状面に形成されている（図３等参照）。
【００３３】
さらに、例えばバルブアッセンブリ３と口金部２の隙間を封止することによって高圧タンク１の内部から外部へと貯留ガスが漏出するのを抑えるシール部材８が適宜設けられる。この場合、シール部材８は、バルブアッセンブリ３におけるねじ締結部４よりも先端側（高圧タンク１側）に設けられていることが好ましい（図３参照）。バルブアッセンブリ３と口金部２との隙間間隔が狭小だと、口金部２に対してバルブアッセンブリ３を取り付けたり取り外したりするとき当該バルブアッセンブリ３が僅かに傾いただけでその先端部が口金部２の内周に接触するおそれがあるが、このように先端側にシール部材８を設けている場合にはバルブアッセンブリ３の先端部と口金部２の内周とが接触するのを回避しうるという利点がある。
【００３４】
ここで、本実施形態においては、さらに介在部材７を設けることとしている（図２、図３参照）。介在部材７は、口金部２に形成された座面６とバルブアッセンブリ３に形成された座面５との間に挟持され、これら座面５，６を互いに離れさせた状態にして当該座面５，６のそれぞれに接触する部材である。このような介在部材７は、口金部２の座面６とバルブアッセンブリ３の座面５との間に挟持されて、両座面５，６を離した状態として直接接触したり摺接したりしないようにする。例えば座面５，６どうしを接触させたままねじ締結部４を強く締め込むと両座面５，６に傷が付くことがあるのに対し、上述のように介在部材７を配置する本実施形態の締結構造によれば、従来のようにして両座面５，６に傷が付くようなことを回避することが可能となる。このため、トルク管理のときに一定の締付け力が得られやすい。
【００３５】
このような介在部材７は、弾性変形し難い材料、例えば変形し難い形状とされた金属材料によって形成されていることが好ましい。例えば本実施形態では環状の金属製ワッシャを介在部材７として用いることとしている（図２、図３参照）。また、ここでは弾性変形し難い材料として金属材料を例示したが、より好ましくは、かかる介在部材７を構成する材料の硬度が口金部２またはバルブアッセンブリ３を構成する材料の硬度よりも小さいことである。こうした場合には、介在部材７と口金部２やバルブアッセンブリ３とが摺接しても相対的に介在部材７のほうに傷が付きやすいから、口金部２等の表面に同心円状といった傷が生じるのを抑制することが可能である。一例として、アルミニウム合金製の口金部２やバルブアッセンブリ３を用いている本実施形態の場合には、展性・延性に富む銅製の介在部材７を採用することができる。例えば銅ワッシャ等の介在部材７を採用した場合、傷が生じたとしても銅ワッシャの方に集中することになるから、結果として座面５，６に傷が付くのを抑制することが可能となる。また、傷の付いた銅ワッシャを新品に交換するだけで初期とほぼ同様の状態に戻すことができるという利点もある。
【００３６】
なお、弾性変形し難い材料の一例としてここでは金属材料を例示したがこれに限られることはなく、これ以外にも例えばセラミック、カーボン、硬めのナイロンなど、あるいは硬化樹脂などを適用することが可能である。上述したような弾性変形し難い部材を両座面５，６間に介在させた場合には、バルブアッセンブリ３と口金部２の間で大きな締結荷重を伝達しやすいという利点もある。
【００３７】
また、座面５，６と介在部材７とが接触し合う領域の少なくとも一方には、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理を施すことがさらに好ましい。例えば介在部材７の両面を処理して座面５，６と介在部材７間の接触面に生じる摩擦力を低減させれば、摩擦係数を低下させることができる。こうした場合には、介在部材７の表面と座面５，６との間における摩擦係数、特に動摩擦係数が少なくなり、互いの表面が滑りやすくなるから、座面５，６に生じることのあった同心円状の傷を抑制することが可能となる。例えば本実施形態においては介在部材（金属製ワッシャ）７の両面に処理を施すこととしているが、この代わり座面５や座面６に表面処理を施すようにしてもよい。
【００３８】
ここで上述のような表面処理の具体例を挙げると以下のとおりである。アルミニウム合金などの金属表面における摩擦係数μは通常０．３〜０．４程度であるが、例えばフッ素系樹脂をコーティングした場合には摩擦係数μを０．２以下、場合によっては０．１以下程度にまで低下させることが可能である。あるいは、ポリエチレンワックスを含有した樹脂等によっても摩擦係数を低下させることが可能である。また、これらのようにコーティングを施す場合の当該コーティング厚さは例示すれば数〜数十μｍ程度である。
【００３９】
さらに、口金部２あるいはバルブアッセンブリ３に対して介在部材７が相対的に回転するのを抑えるため、回り止め９を設けることも好ましい（図４参照）。回り止め９によって相対回転を抑えることにより、バルブアッセンブリ３の着脱時、介在部材７がいわゆる共回りをするのを抑えることができる。このような回り止め９の具体的な構造や形状は特に限定されるものではなく、例示すれば、ボルトを利用して介在部材７を口金部２に固定する構造とすることができる（図４参照）。こうした場合、介在部材７は口金部２と一体的となり相対回転しないから、互いに擦れ合うのは、バルブアッセンブリ３の座面５および当該座面５に接する介在部材７の上面だけということになる。したがって、この場合には当該バルブアッセンブリ３の座面５、および介在部材７の上面だけを表面処理すれば足りるから、処理対象となる領域が少なくて済むという利点がある。なお、以上は例示に過ぎず、介在部材７を逆にバルブアッセンブリ３に一体化してもいいことはいうまでもない。
【００４０】
以上のような締結構造を備えた本実施形態の高圧タンク１においては、バルブアッセンブリ３を締結する際の締付けトルクが安定するという利点がある。すなわち、タンク部品（例えばバルブアッセンブリ）３におけるスラスト方向の締付け力は一定に保たれていることが望ましく、通常は、当該バルブアッセンブリ３を一定のトルクで締め付けることにより一定の締付け力が得られるようにしている（いわゆるトルク管理）。その一方で、例えば検査のためにバルブアッセンブリ３を一度取り外し、再び取り付けたような場合、座面５，６に傷が付くことがあり、そのままバルブアッセンブリ３を締め付けると一定のトルクを与えたとしても締付け力が一定に保たれなくなることがある。この点、本実施形態の高圧タンク１によれば座面５，６どうしを直接接触させないようにして傷付きを抑制するから、締結時に作用するトルクが変わるのを抑えて締付け力を安定させることが可能である。このため、締付け力を保持してトルク管理を継続して行うことが可能となる。また、タンク部品（バルブアッセンブリ）３を着脱しても再利用することが可能となる。
【００４１】
また、高圧タンク１やタンク部品においては、例えば３５ＭＰａ場合によって７０ＭＰａにも至るような高い内圧をねじ締結部４だけでなく座面５，６でも受けることになる。この点、本実施形態の高圧タンク１では座面５，６間に弾性変形し難い介在部材（例えば銅等からなる金属ワッシャ）７を介在させていることから、高い締結荷重を作用させた場合に当該締結荷重を十分に伝達することが可能である。つまり、例えばＯリングといった弾性材料を介在させていた従来の締結構造と比較して締結荷重を十分に伝達しやすい構造となっている。
【００４２】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では口金部２に形成された座面６とバルブアッセンブリ３に形成された座面５との間に、弾性変形し難い材料（例えば銅）からなる介在部材７を挟持することとしたが、これとは逆に、弾性変形しうる介在部材７を挟持させることも可能である。以下、本発明の別の実施形態として説明する（図５〜図７参照）。
【００４３】
図５等に示す実施形態においては、座面５と座面６との間にさらばね（皿バネ）を挟持することとしている（図５等参照）。このような介在部材（さらばね）７によっても、バルブアッセンブリ３の座面５と口金部２の座面６とを互いに離した状態とすることができるから座面５，６どうしが擦れ合ったときのように円周状の傷が付くのを回避することが可能である。したがって、トルク管理のときに一定の締付け力が得られやすくなるようにすることができる。しかも、座面５，６の間に挟持された介在部材（さらばね）７は、ばね力を利用してスラスト方向への反力を発揮する。したがってこの締結構造においては、当該反力（軸力）を利用して締付け力を付与し調整することが可能である。つまり、先述の締結構造の場合には座面５，６どうしが接触した状態で更にねじ締結部４を締め込んだときに作用する反力（軸力）で締付け力を得るのに対し、図５等に示す締結構造の場合には、これに加えて、介在部材７自体の弾性を利用して更なる反力（軸力）を確保することが可能である。これによれば、座面５，６への傷付きを抑えて締結力を安定させるのみならず、介在部材７自体の反力をも利用し、更なる軸力を確保したうえでスラスト方向の軸力管理を行うことが可能である。別の表現をすれば、両座面５，６を互いに付き合わせた状態でトルクを作用させて締め付けるといういわばトルク管理型の締結構造に対し、さらに別の軸力を作用させることが可能な締結構造を実現することができる。
【００４４】
また、ねじ締結部４を主として締付け力を生じさせるばかりでなく、これ以外の構造のよってスラスト方向への締付け力を得ることもできる。例えば、図７においては、口金部２とバルブアッセンブリ３にそれぞれフランジを形成し（フランジ２ａ、フランジ３ａ）、同心円上に等間隔に配置した複数のボルト１７およびナット１８からなる締結手段によってこれらフランジ２ａ，３ａにスラスト方向の締付け力を付与している（図７参照）。このような締結構造においては、当該バルブアッセンブリ３を相対回転させることなく口金部２に対して着脱することが可能である。また、この締結構造においてはバルブアッセンブリ３に形成されていたねじ部（ねじ締結部４）を省略することが可能であるから、バルブアッセンブリ３を短縮・小型化し、その分だけ高圧タンク１における水素等のガス貯蔵量増加を図ることも可能である。なお、以上のようなフランジ方式の締結構造（フランジ２ａ，３ａやボルト１７およびナット１８を利用したもの）は、さらばねからなる介在部材７と同時に適用した場合に、さらばねが発揮する軸力をも調整可能という点で好ましいが（図７参照）、介在部材７がさらばね以外のものである締結構造に適用しても好適である。
【００４５】
さらに別の実施形態として、回り止め９付きの介在部材７を複数設けることも好ましい。例えば図８〜図１１に示す締結構造は、バルブアッセンブリ３側に配置される介在部材７（７ａ）と、口金部２側に配置される介在部材７（７ｂ）とを両座面５，６で挟持しているものである（図１０等参照）。このような介在部材７としては、例えば９０度おきに４つの回り止め９が形成された環状のワッシャを用いることができる（図８、図９参照）。各回り止め９は例えば折り曲げ可能な爪からなるものであり、バルブアッセンブリ３の頭部あるいは口金部２の外周部に引っ掛かるように形成されている。この場合、口金部２やバルブアッセンブリ３には、各回り止め９が引っ掛かりやすく尚かつ介在部材７が相対回転し難くなるようにするための溝２ｂ，３ｂが形成されていることが好ましい（図１１参照)。
【００４６】
以上のような締結構造においては、介在部材７を共回りさせずにバルブアッセンブリ３を取り付け、あるいは取り外すことが可能である。すなわち、一方の介在部材７ａは回り止め９によってバルブアッセンブリ３と一体化し、尚かつ他方の介在部材７ｂは回り止め９によって口金部２と一体化しているために、バルブアッセンブリ３の着脱時に擦れ合うのは両介在部材７ａ，７ｂの接触面のみである。換言すれば、バルブアッセンブリ３側の介在部材７ａによって座面５を保護し、口金部２側の介在部材７ｂによって座面６を保護した状態でバルブアッセンブリ３を着脱することが可能である。これによれば、座面５，６にはなんら傷を付けることなくバルブアッセンブリ３を取り付けあるいは取り外すことが可能であるから、締結時に作用するトルクが変わるのを抑えて締付け力を安定させることができる。しかも、表面に傷が付いた介在部材７ａ，７ｂは容易に交換することが可能なものであるから、タンク部品（バルブアッセンブリ）３を交換するよりも手間とコストがかからないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態における燃料電池システムの概略を示す構成図である。
【図２】本発明にかかる締結構造の一実施形態を示す高圧タンクの縦断面図である。
【図３】図２に示した高圧タンクの口金部付近の拡大図である。
【図４】介在部材の回り止めが併設された高圧タンクの口金部付近の拡大図である。
【図５】本発明の別の実施形態を示す高圧タンクの縦断面図である。
【図６】図５に示した高圧タンクの口金部付近の拡大図である。
【図７】口金部とバルブアッセンブリに形成したフランジをボルトおよびナットで締め付けるようにした締結構造の一例を拡大して示す縦断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態における介在部材（ワッシャ）の平面図である。
【図９】図８に示した介在部材（ワッシャ）の正面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態における締結構造の一例を拡大して示す縦断面図である。
【図１１】図１０に示した締結構造の斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…高圧タンク、２…口金部、２ａ…フランジ、３…バルブアッセンブリ（タンク部品）、３ａ…フランジ、４…ねじ締結部、５…タンク部品側の座面、６…口金部側の座面、７…介在部材、８…シール部材、９…回り止め、１７…ボルト（締結手段）、１８…ナット（締結手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タンクの口金部に締結されるタンク部品の締結構造であって、
前記口金部と締結されるためのねじ締結部と、
前記口金部に形成された座面と前記タンク部品に形成された座面との間に挟持され、これら座面を互いに離れさせた状態で当該座面のそれぞれに接触する介在部材と、
を備えている
ことを特徴とするタンク部品の締結構造。
【請求項２】
前記介在部材は、弾性変形し難い材料によって形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項３】
前記座面と前記介在部材とが接触し合う領域の少なくとも一方に、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項４】
当該タンク部品と前記口金部との隙間を封止することによって前記高圧タンクの内部から外部へと貯留ガスが漏出するのを抑えるシール部材が、当該タンク部品におけるねじ締結部よりも先端側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項５】
前記介在部材がさらばねであることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項６】
前記介在部材を構成する材料の硬度が、前記口金部または当該タンク部品を構成する材料の硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項７】
前記口金部あるいは当該タンク部品に対して相対的に回転するのを抑えるための回り止めが前記介在部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項８】
当該タンク部品の座面側に設けられた第一のワッシャと、前記口金部の座面側に設けられた第二のワッシャとで構成されていることを特徴とする請求項７に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項９】
前記ねじ締結部が、前記口金部に形成されたフランジと当該タンク部品に形成されたフランジとを挟み込んで締付け力を付与する締結手段によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３および５〜８のいずれかに記載のタンク部品の締結構造。
【請求項１】
高圧タンクの口金部に締結されるタンク部品の締結構造であって、
前記口金部と締結されるためのねじ締結部と、
前記口金部に形成された座面と前記タンク部品に形成された座面との間に挟持され、これら座面を互いに離れさせた状態で当該座面のそれぞれに接触する介在部材と、
を備えている
ことを特徴とするタンク部品の締結構造。
【請求項２】
前記介在部材は、弾性変形し難い材料によって形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項３】
前記座面と前記介在部材とが接触し合う領域の少なくとも一方に、当該表面における摩擦係数を低下させる表面処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項４】
当該タンク部品と前記口金部との隙間を封止することによって前記高圧タンクの内部から外部へと貯留ガスが漏出するのを抑えるシール部材が、当該タンク部品におけるねじ締結部よりも先端側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項５】
前記介在部材がさらばねであることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項６】
前記介在部材を構成する材料の硬度が、前記口金部または当該タンク部品を構成する材料の硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項７】
前記口金部あるいは当該タンク部品に対して相対的に回転するのを抑えるための回り止めが前記介在部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項８】
当該タンク部品の座面側に設けられた第一のワッシャと、前記口金部の座面側に設けられた第二のワッシャとで構成されていることを特徴とする請求項７に記載のタンク部品の締結構造。
【請求項９】
前記ねじ締結部が、前記口金部に形成されたフランジと当該タンク部品に形成されたフランジとを挟み込んで締付け力を付与する締結手段によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３および５〜８のいずれかに記載のタンク部品の締結構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２７８４７３（Ｐ２００７−２７８４７３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０９０１５（Ｐ２００６−１０９０１５）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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