水素貯蔵容器およびその製造方法
【課題】熱交換効率の向上および高圧容器としての耐久寿命の信頼性向上に好適な水素貯蔵容器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】軸本体１０および軸本体１０と熱的に接続され且つ容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１とからなる熱伝導手段３を、軸本体１０に沿って折畳み状態で軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入し、容器本体２内で軸本体１０を容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続すると共に、熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態として備える。
【解決手段】軸本体１０および軸本体１０と熱的に接続され且つ容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１とからなる熱伝導手段３を、軸本体１０に沿って折畳み状態で軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入し、容器本体２内で軸本体１０を容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続すると共に、熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態として備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵容器およびその製造方法並びにその熱交換部品に関し、特に、金属製若しくは樹脂製のライニング材の双方に好適な水素貯蔵容器およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から高圧ガス貯蔵容器にガスを充填する際およびガスを放出する際に、容器内の温度変化を少なくする水素貯蔵容器が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、気密性を有するＦＲＰ製の水素タンクと、水素タンクに水素を充填・放出させる流入口を備えたトップボスを備え、さらに、水素タンクの内部と外部との伝熱を行うためのエンドボスと、水素タンクの外部においてエンドボスと熱的に接続され、水素タンクが置かれる外部環境との熱交換を促進する放熱フィンを備えた水素タンクとしている。また、さらに、水素タンクの内部に充填された水素との熱の授受を行う内部熱交換フィン組立体を備え、内部熱交換フィン組立体とエンドボスを熱的に結合した構成を備える。
【特許文献１】特開２００２−１８１２９５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、上記従来例では、貯蔵ガス充填時に水素タンク内部に発生する熱の授受を行う内部熱交換フィン組立体が、熱伝導性の高いアルミニウム合金で形成されているものの、その表面と充填ガスとの接触のみにより熱交換するものであるため、熱交換効率の向上に限界があった。
【０００５】
また、上記従来例では、容器内に内蔵させる内部熱交換フィン組立体を取囲んで容器の端部および胴部にライナを配置し、このライナ外周に樹脂含浸したカーボン繊維をヘリカル巻き・フープ巻きし、加熱硬化させた製造方法により製作されたＣＦＲＰ製であり、前記内部熱交換フィン組立体は高圧水素容器製造の途中段階のライナ内に装着するため、容器完成後にその組付け精度を確認できず、高圧容器としての耐久寿命の信頼性に疑問があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、熱交換効率の向上および高圧容器としての耐久寿命の信頼性向上に好適な水素貯蔵容器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、を備え、前記熱交換手段は軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入され、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態で備えるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、軸本体および軸本体と熱的に接続され且つ容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段とからなる熱伝導手段を、軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入し、熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態として備えることにより、容器本体の製造過程の途中で熱伝導手段を組付けることによる熱伝導手段の組付け精度の悪化要因を排除できて熱伝導手段の組付精度を向上でき、水素貯蔵量の低下、充填時間の長時間化、システム温度上昇等の不具合を抑制できる一方、容器本体はそれ自体単独で製造できるため、製造工程が簡素化できると共に得られた高圧容器の耐久寿命の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の水素貯蔵容器およびその製造方法並びにその熱交換部品を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１〜図３１は、本発明を適用した水素貯蔵容器およびその製造方法の第１実施形態を示し、図１〜図８は第１実施例、図９〜図１１は第２実施例、図１２〜図１５は第３〜５実施例、図１６、１７は第６実施例、図１８、１９は第７実施例、図２０〜図２２は第８実施例であり、図２３〜図２６は夫々連結部の構造を、図２７、２８は第９実施例、図２９〜図３１は熱交換フィンの夫々の配置態様を夫々示している。
【００１１】
図１において、水素貯蔵容器１は高圧ガス貯蔵容器であり、両端に熱伝導率の高い金属であるアルミニウム合金よりなる口金部２Ａ、２Ｂを備えて充填ガスを内部に貯蔵する容器本体２と、口金部２Ａから容器本体２内に挿入配置された熱伝導手段３と、熱伝導手段３の一端に一体に形成され、一方の口金部２Ａに取付けられるインタンクバルブ４と、を備える。また、放熱の必要性に応じて、他方の口金部２Ｂに固定され且つ前記熱伝導手段３に連結されて容器本体２の外側に配置された容器外放熱部材５が装備される。
【００１２】
前記容器本体２は、両端部に配置した各口金部２Ａ、２Ｂを保持して容器端部を形成する丸みを帯びた端部ライナ６Ｂ、６Ｃおよび端部ライナ６Ｂ、６Ｃ同士を連結する筒状の円筒ライナ６Ａからなる気密性を確保でき、水素透過性が低く且つ熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム合金等からなるライナ６と、当該ライナ６の外面にエポキシ樹脂を含浸させた炭素繊維を多層にヘリカル巻きおよびフープ巻きして硬化させたＣＦＲＰの複合樹脂で補強した耐圧性および機械的強度を確保する補強層７とを備える。
【００１３】
前記インタンクバルブ４は、水素の充填および放出を制御する電磁作動のＯＮ／ＯＦＦ弁および逆止弁を含むバルブであり、容器１内への水素の充填口および放出口を兼ねた図示しない出入通路に設置される。放熱の必要性に応じて装備される前記容器外放熱部材５は、例えば、熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム合金により形成され、外気との熱交換効率を向上させるために、例えば、波形に形成して、その表面積が可能な限り広くなるようにしている。なお、外気との熱交換によらず、例えば、冷却水（容器内を加熱する必要がある場合には、温水等が利用される）等と熱交換するようにしてもよい。
【００１４】
前記口金部２Ａから容器本体２に挿入配置される熱伝導手段３は、容器本体２の両端の口金部２Ａ、２Ｂに支持される軸本体１０と、軸本体１０より半径方向外周側に放射状であり且つ軸本体１０の軸方向に所定間隔毎に配置され、軸本体１０から起立されてその先端が容器本体２内面のライナ６に接触可能な多数の熱交換手段としての熱交換フィン１１とより構成されている。前記軸本体１０は、熱伝導性の高いアルミニウム合金等により形成された筒状の容器であり、内部に水素吸蔵合金（ＭＨ合金）若しくは軸本体との熱交換が可能であり且つ外部に配置した図示しない冷却（加熱）ユニットとの間で熱伝達できる熱交換ユニットを収容可能に構成している。
【００１５】
前記熱交換フィン１１は、前記軸本体１０の外周に基部が固定され、例えば、容器１内のガス若しくは雰囲気温度に応じて、前記軸本体１０に沿って折り畳まれた折り畳み状態から起立した起立状態となるよう構成している。
【００１６】
前記熱交換フィン１１は、図２若しくは図３に示すように、前記軸本体１０に一端が固定されたアクチュエータとして機能する形状記憶部材、例えば、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等よりなる形状記憶部材２０と、形状記憶部材２０の他端に固定された熱伝導性の高い熱伝達部材３０、例えば、アルミニウム合金等からなる熱伝達部材（フィン）３０とにより構成している。そして、前記アクチュエータとして機能する形状記憶部材２０の製造時の記憶形状を、図４に示す略Ｌ字形とすることにより、マルテンサイト変態温度以下では、図２若しくは図３に示す折り畳み状態とし、マルテンサイト変態温度を越えた際には、図４に示す起立状態となるよう構成している。
【００１７】
図５は形状記憶合金（例えば、ＮＴ合金（Ｔｉ−Ｎｉ合金））の歪み−応力、温度特性を示す特性図である。図中のマルテンサイト変態温度以下の領域においては、変形を加えていくに連れて通常の金属材料と同様の応力歪み特性を示し、荷重を除荷しても通常の金属材料と同様に変形状態から復帰し、変形歪みが残る状態となるが、この状態からマルテンサイト変態温度を超える温度まで加熱等により熱を加えると初期の記憶形状に復帰する特性を備える。また、マルテンサイト変態温度を超えた領域においては、変形を加えていくに連れて通常の金属材料と同様の応力歪み特性を示し、荷重を除荷すると応力が高い段階では通常の金属材料と同様に変形復帰するが、応力が所定値以下に低下された段階では、熱を加えなくとも初期の記憶形状に復帰する超弾性の特性を備える。
【００１８】
従って、マルテンサイト変態温度として、貯蔵ガスとしての水素ガスの充填時に上昇する容器内温度を目安に設定することにより、低温時および常温の組立時には熱伝達部材（フィン）３０を折り畳み状態とし、水素ガスの充填による温度上昇時には記憶形状に復帰して熱伝達部材３０を起立状態とする。前記熱交換フィン１１は、その基部の形状記憶部材２０を経由させて、熱伝達部材３０と形状記憶部材２０、形状記憶部材２０と軸本体１０との熱伝導が可能であり、容器１内の温度が前記変態温度より高い場合には起立状態となり、図１に示すように、その先端部が容器本体２のライナ６に接触して、熱伝達部材３０とライナ６との熱伝導が可能な状態となる。
【００１９】
また、前記マルテンサイト変態温度として、常温以下の温度、例えば、貯蔵ガスの充填・放出時の容器１内に生じる最も低い温度若しくはそれ以下の温度に設定した場合には、形状記憶部材２０は常に予め設定した記憶形状へ復帰するよう作用し、先端に連結した熱伝達部材３０を起立させて、その先端部が容器本体２のライナ６に接触させて、熱伝達部材３０とライナ６との熱伝導が可能な状態となる。
【００２０】
このような構成の水素貯蔵容器１は、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器内ガスとの接触が広い表面積で行われることとなり、容器内ガスとの熱交換を促進させることができる。このため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンに速やかに伝達させて容器内ガス温度の上昇を抑制できる。
【００２１】
因みに、容器内ガス温度変化のメカニズムは、圧縮による温度上昇と容器１のライナ６からの放熱による温度低下のバランスにより変化する。つまり、容器内ガス温度には、温度分布が発生していることになる。容器１の軸中心付近では、圧縮によるガス温度上昇が起こり、容器１の外殻部付近ではライナ６側へ放熱している。軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した多数の熱交換フィン１１は、容器本体２内の空間の中心部と外殻付近との温度分布を一様にすることができる。しかも、高圧ガスの熱伝導率に比べて、金属（例えば、アルミニウム合金など）の熱伝導率は約１００倍高いため、容器軸中心に熱伝導率の高いアルミニウム合金よりなる軸本体１０を配置することで、容器中心付近で発生する熱を速やかに口金部２Ｂへ伝達することができる。
【００２２】
また、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金を含む熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２０の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる（形状記憶部材による蓄熱作用）。
【００２３】
また、容器本体２の内壁を構成するライナ６に対して、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した熱交換フィン１１が多数箇所で当接するため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィン１１を介してライナ６へ確実に伝達させることができる。ライナ６は熱容量が大きいアルミニウム合金製であるため、容器外放熱部材５が装備されていない場合であっても、熱交換フィン１１から伝達された熱エネルギを自ら蓄熱して容器内ガスの温度上昇を抑制する。この蓄熱した熱エネルギは容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる（アルミニウム合金製ライナによる蓄熱作用）。
【００２４】
また、ライナ６自体による蓄熱作用でライナ６自体が温度上昇した場合には、外気温度との温度差が大きくなるため、外層に配置されている補強層７を介して積極的に容器外に放熱させることができる（アルミニウム合金製ライナよりの放熱効果）。なお、ライナ６がアルミニウム合金等の金属製で形成されていない場合においても、容器内部と外気温度との温度差が所定以上ある場合には、補強層を介在させて外部へ放熱させることが可能である。
【００２５】
また、ライナ６は熱伝導性の高いアルミニウム合金製であるため、熱交換フィン１１から伝達された熱エネルギを速やかに容器本体２の口金２Ａ、２Ｂに伝達する。また、熱交換フィン１１の基部側の形状記憶部材２０は熱伝導性の高い金属で形成した軸本体１０に連結しているため、前記発生熱エネルギの一部を軸本体１０を介して速やかに容器本体２の口金２Ａ、２Ｂに伝達する。口金部２Ａは配管に接続されているため、これらの配管を経由して外部に放熱される。
【００２６】
また、口金部２Ｂに容器外熱交換部材５が連結されている場合には、これらの熱エネルギは速やかに容器１外へ放熱することができ、速やかに貯蔵ガスの熱を吸収することができる。従って、貯蔵ガスの充填に伴う燃料温度上昇をより効果的に防ぎ、充填効率を改善することが可能になる。
【００２７】
さらに、形状記憶部材２０による記憶形状への反発性（弾力性）により熱交換フィン１１がライナ６に弾接するため、容器本体２が温度変化により膨張したり収縮した場合でも、変形の度合に関係なく熱交換フィン１１がライナ６内面に追従して常時接触することができるため、熱伝導性及び放熱性を確実に維持することができる。
【００２８】
このような構成の水素貯蔵容器１は、図６〜図８に示すように、容器本体２と、容器本体２の口金部２Ａから容器本体２内に挿入配置される熱伝導手段３および熱伝導手段３の一端に一体に形成され、一方の口金部２Ａに取付けられるインタンクバルブ４と、より形成されている。そして、前記熱伝導手段３は、前述したように、容器本体２の両端の口金部２Ａ、２Ｂに支持される軸本体１０より半径方向外周側に放射状であり且つ軸本体１０の軸方向に所定間隔毎に配置した多数の熱交換フィン１１を備え、これらの熱交換フィン１１が、軸本体１０に一端が固定された形状記憶部材２０とそれに固定された熱伝達部材３０により構成され、雰囲気温度に応じて、図７に示すように、外力により軸本体１０に沿って折り畳まれた折り畳み状態から、図６に示すように、軸本体１０から起立した起立状態へと復帰するようにしている。
【００２９】
このため、容器本体２と、容器本体２の口金部２Ａから容器本体２内に挿入配置される熱伝導手段３および熱伝導手段３の一端に一体に形成したインタンクバルブ４と、を夫々独立して製造し、完成した容器本体２の口金部２Ａから、インタンクバルブ４に一体となった熱伝導手段３を挿入して、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方の口金２Ｂに係合させつつ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を手元の口金２Ａに係合させることにより、両者は一体化できる。
【００３０】
上記一体化にあたって、熱伝導手段３の熱交換フィン１１は、手元側の口金２Ａを通過させるために当然折り畳み状態とする必要がある。このために、熱交換フィン１１を構成する形状記憶部材２０に外力を加えて熱交換フィン１１を折り畳み状態とすることができる。そして、一旦折り畳み状態とした段階で、その状態が維持されるように、熱交換フィン１１を外側からテープ等を巻回して、その状態を固定することが望ましい。
【００３１】
前記折り畳み状態の熱交換フィン１１を備えた熱伝導手段３を、上記要領で、容器本体２の口金部２Ａから挿入して、折り畳み状態に固定しているテープを巻き放しつつ容器本体２内に挿入し、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を手元の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。テープが巻き放たれて容器本体２内に入った熱交換フィン１１は、マルテンサイト変態温度が常温より低く設定されている場合には、直に起立状態に復帰し、マルテンサイト変態温度が常温より高く設定されている場合には、容器内温度が前記マルテンサイト変態温度を超える段階で起立状態に復帰する。
【００３２】
また、容器本体２の内蔵物である熱伝導手段３を交換・修理するために熱伝導手段３を取出す場合には、前記熱交換フィン１１が軸本体１０からインタンクバルブ４側に傾いている図示の例では、軸本体１０の先端側が係合している口金２Ｂが大きく開放可能であれば、熱交換フィン１１を先端側口金２Ｂの縁を擦りつつ通過させて容器１外に取出すことができる。また逆に、熱交換フィン１１がインタンクバルブ４側から軸本体１０の先端側に倒れて配置されている場合には、インタンクバルブ４が係合している口金２Ａの縁を擦りつつ通過させて容器外に取出すことができる。そして、新規に制作した熱伝導手段３をインタンクバルブ４に固定し、前記要領により容器本体２内に挿入することにより、内部の熱伝導手段３を更新することができる。
【００３３】
そして、容器本体２内に挿入して固定した熱伝導手段３は、熱交換フィン１１の形状記憶部材２０の温度がマルテンサイト変態温度を超えた段階で、形状記憶部材２０の作用により放射状に展開して、容器内の温度制御に供することができる。また、熱交換フィン１１の構成部材に形状記憶部材２０を適用しているため、小径の口金２Ａを貫通後に、熱交換フィン１１を容器内で一杯に自由に形状再現でき、且つ小径の口金２Ａをもつ水素貯蔵容器１の採用が可能となる。
【００３４】
このように、容器本体２と、熱伝導手段３とを別体として製作することで、個々の部品の形状精度を向上させることができ、容器２内に熱伝導手段３を挿入して一体化させることにより、容器完成後の熱伝導手段３の組付け精度も向上させることができ、加えて、高圧容器としての耐久寿命も犠牲にすることがない。
【００３５】
図９〜図１１に示す熱交換フィンの第２実施例においては、軸本体１０に設置した長短２本のリンク３１Ａ、３１Ｂにより熱伝達部材３０を折り畳み状態・起立状態の間で揺動可能に支持している。即ち、熱伝達部材３０の根元側に短いリンク３１Ａを連結し、長いリンク３１Ｂを熱伝達部材３０の中途部に連結している。そして、形状記憶部材２１Ａ、２１Ｂを長いリンク３１Ｂと熱伝達部材３０とに跨って一個配置し、短いリンク３１Ａと熱伝達部材３０とに跨って更に一個配置している。これらの形状記憶部材２１Ａ、２１Ｂは、図１１に示す形状（角度）を記憶形状として製造されている。このように構成した熱交換フィン１１を軸本体１０に放射状に且つ軸本体１０の軸方向所定間隔に配置することにより熱伝導手段３を構成することができる。
【００３６】
そして、熱交換フィン１１の熱伝達部材３０を図９に示す状態に折り畳むことにより、これら形状記憶部材２１Ａ、２１Ｂに外部から応力・荷重を加えて折り畳み状態として、第１実施例と同様に、テープを熱伝導手段３回りに巻回して固定することにより、容器本体２に挿入可能な状態とできる。
【００３７】
そして、前記テープを巻き放しつつ容器本体２に熱伝導手段３を挿入して、同様に、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を手元の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。テープが巻き放たれた容器本体２内に入った熱交換フィン１１は、マルテンサイト変態温度が常温より低く設定されている場合には、図１０の途中段階を経て図１１に示す直に起立状態に戻り、マルテンサイト変態温度が常温より高く設定されている場合には、容器内温度が前記マルテンサイト変態温度を超える段階で、図１０の途中段階を経て図１１に示す起立状態に戻る。
【００３８】
この実施例においても、前記第１実施例と同様に、容器本体２内の貯蔵ガス（水素ガス）との熱交換表面積を増加させることができ、容器本体２内の貯蔵ガスとの熱交換が促進され、熱伝導手段３で得られる機能を向上させることができる。
【００３９】
図１２および図１３に示す熱交換フィンの第３、４実施例においては、軸本体１０の数箇所（図では、３箇所）において放射状に、前記図９〜図１１に示す熱交換フィン１１を設置し、これらの熱交換フィン１１の熱伝達部材３０の形状を薄肉化する等により柔軟性のある構造とし、これらの熱伝達部材３０同士に柔軟性があり且つ熱伝導性のある金属により形成したメッシュ３２を固定して傘状としたものである。図１２に示す熱伝導手段３においては、傘状に形成したメッシュ３２の開いている側にインタンクバルブ４が固定されており、図１３に示す熱伝導手段３においては、傘状に形成したメッシュ３２の開いている側とは反対側にインタンクバルブ４が固定されている。
【００４０】
このように、放射状に形成した熱交換フィン１１同士に柔軟性があり且つ熱伝導性のある金属により形成したメッシュ３２を固定して傘状とすることにより、容器本体２内の貯蔵ガス（水素ガス）との熱交換表面積を格段に増加させることができ、容器本体２内のガスとの熱交換が一層促進され、前記した第１実施例の熱伝導手段３で得られる機能をより一層向上させることができる。
【００４１】
図１４に示す熱交換フィン１１の第５実施例においては、前記図９〜図１１に示す折り畳み可能な構造において、その熱伝達部材３０を伸縮可能に構成し、この伸縮可能な熱伝達部材３０を軸本体１０の周囲に放射状に配置し、これら放射状に配置した熱伝達部材３０を形状記憶部材で形成したメッシュ（ネット）３３により互いに連結したものである。前記伸縮可能な熱伝達部材３０は、例えば、図１５に示すように、互いに中央をピンで連結したＸ状アーム３０Ａの端部同士を連結ピン３０Ｂで連結し、連結ピン３０Ｂで連結したアーム３０Ａ同士を形状記憶部材２２により結合し、形状記憶部材２２の変態温度を越えた温度に達した段階で、その互いの角度を拡大させるよう構成することにより、実現することができる。
【００４２】
この実施例においても、前記第３、４実施例と同様に、容器本体２内の貯蔵ガス（水素ガス）との熱交換表面積を格段に増加させることができ、容器本体２内のガスとの熱交換が一層促進され、前記した第１実施例の熱伝導手段３で得られる機能をより一層向上させることができる。
【００４３】
また、形状記憶部材で形成したメッシュ（ネット）３３を用いてるため、形状記憶部材による蓄熱作用により、その相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００４４】
図１６に示す熱交換フィン１１の第６実施例においては、アクチュエータとしての形状記憶部材２３により熱伝達部材も兼ねるように、熱交換フィン１１を形状記憶部材２３でのみ構成したものである。このように形状記憶部材２３でのみ熱交換フィン１１を構成する場合には、変態温度を超えた際における形状回復量を大きくできる特徴を備える。また、外力を加えて軸本体１０外周に折り畳む際には、小さくコンパクトにできる一方、マルテンサイト変態温度を超えた際には、その大きい形状回復量により、先端部を容器本体２のライナ６に確実に接触させることができる。
【００４５】
この場合、容器本体２のライナ６に接触する熱交換フィン１１としての形状記憶部材２３の先端を折曲げて、曲面により凸状部分２３Ａに形成することにより、熱交換フィン１１が容器本体２のライナ６に当接する際の傷付きを防止することができる。そして、貯蔵ガスの温度変化による容器本体２の膨張・収縮変形に対し、接触応力一定の状態で追従でき、容器本体２の耐久・寿命を向上させることができる。前記曲面による凸状部分２３Ａは、製造時の記憶形状として形成し、容器本体２への組付前に荷重を加えて軸本体１０の外周に倣うよう偏平状態として容器本体２への組付を容易とし、容器本体２への組付後に記憶形状に復帰させるようにすると、当該熱交換フィン１１の容器本体２内への装着時に、容器２の口金部２Ａとの干渉をより避けることができ、容器口金部２Ａの傷付きを防止することができる。
【００４６】
また、前記凸状部分２３Ａは曲面形状のみに限定されるものでなく、例えば、図１７に示すように、曲率の大きい球面状に突出する形状２３Ｂとすると、ライナ６内面に対して面状の接触部が形成されて、ライナ６内面の傷付きがより一層防止できる。この場合においても、球面状部分２３Ｂは製造時の記憶形状として形成し、容器本体２への組付前に荷重を加えて軸本体１０の外周に倣うよう偏平状態として容器本体２への組付を容易とし、容器本体２への組付後に記憶形状に復帰させるようにすると、当該熱交換フィン１１の容器本体２内への装着時に、容器２の口金部２Ａとの干渉をより避けることができ、容器口金部２Ａの傷付きを防止することができる。
【００４７】
また、前記のように、アクチュエータとしての形状記憶部材２３により熱伝達部材も兼ねるように、熱交換フィン１１を形状記憶部材２３でのみ構成する場合には、形状記憶部材２３の表面にメッキ等により熱伝導率の高い金属のコーティングを施すことにより、高い熱伝導機能を熱交換フィン１１に持たせることができる。例えば、形状記憶部材２３として、Ａｇ−Ｃｄ合金やＴｉ−Ｎｉ合金等の熱伝導率の高くない材質を用いる場合に、熱伝導率の高い金属、例えば、アルミニウム合金をその表面にコーティングすることで、駆動機能は形状記憶合金、熱伝達はコーティング材とした複合機能を持たせることができる。従って、熱交換フィン１１を経由させて、ＭＨ合金（水素貯蔵合金）等で発生した水素化熱等を軸本体１０からライナ６へ熱伝達が向上できるようになる。
【００４８】
また、熱交換フィン１１を構成する形状記憶部材２３のマルテンサイト変態温度を、容器本体２に貯蔵する貯蔵ガスの最低温度と等しいか、それより若干上回る温度に設定処理した形状記憶部材２３により構成することにより、熱交換フィン１１の先端を常時記憶形状に維持させることができ、常時容器本体２のライナ６表面に同一面圧で接触させることができる。
【００４９】
この実施例においても、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金で形成した形状記憶部材２３により形成した熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２３の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００５０】
図１８〜図２０に示す熱交換フィン１１の第７、８実施例においては、複数の形状記憶部材２４〜２６および熱伝導率の高い複数の熱伝達部材３４、３５を組合わせて熱交換フィン１１を構成するようにしている。図１８、１９に示す第７実施例の熱交換フィン１１においては、ライナ６に接触する先端熱伝達部材３５および中途部に配置する中間熱伝達部材３４と、前記中間熱伝達部材３４を軸本体１０に連結する基部形状記憶部材２４と前記２つの熱伝達部材３４、３５を連結する中間形状記憶部材２５とにより構成している。そして、前記各熱伝達部材３４、３５と基部および中間の形状記憶部材３４、３５との連結継手は、形状記憶部材３４、３５の端部に長手方向と直交する横方向に延びる爪部２４Ａ、２５Ａを設け、この爪部２４Ａ、２５Ａを折り曲げて熱伝達部材３４、３５に巻付けるかしめ構造としている。
【００５１】
また、図２０に示す第８実施例の熱交換フィン１１においては、ライナ６に接する先端側形状記憶部材２６および軸本体１０に固定される基部形状記憶部材２４と、これら形状記憶部材２４、２６を連結して中間熱伝達部材３４とにより構成している。そして、前記中間熱伝達部材３４と各形状記憶部材２４、２６との連結継手は、形状記憶部材２４、２６の端部に長手方向と直交する横方向に延びる爪部２４Ａ、２６Ａを設け、この爪部２４Ａ、２６Ａを折り曲げて熱伝達部材３４に巻付けるかしめ構造としている。
【００５２】
これら熱交換フィン１１において、第７実施例では、基部および中間の形状記憶部材２４、２５の長手方向の長さを短縮する一方、先端および中間の熱伝達部材３４、３５の長手方向の長さを長く形成することで、また、第８実施例では、先端および基部の形状記憶部材２４、２６の長手方向の長さを短縮する一方、中間の熱伝達部材３４の長手方向の長さを長く形成することで、貯蔵ガスとの熱交換機能を高めることができる一方、熱交換した熱のライナ６部への熱伝達機能を向上させることができる。しかも、形状記憶部材２４〜２６の使用量を削減することができ、特に、図２０に示す熱交換フィン１１においては、熱伝達部材３４の付け根部分と先端部分とに形状記憶部材２４、２６を用いるものであるため、形状記憶部材２４、２６の使用量を削減することができる。
【００５３】
また、形状記憶部材２６を利用して熱交換フィン１１の先端をライナ６に接触させるようにしているため、貯蔵ガスの温度変化による容器本体２の膨張・収縮変形に対し、接触応力一定の状態で追従でき、容器本体２の耐久・寿命を向上させることができる。また、複数の形状記憶部材２４〜２６を備えることにより、熱交換フィン１１としての形状回復量を大きくできる一方、夫々の形状記憶部材２４〜２６に記憶させる記憶形状を分散させることができ、形状記憶部材２４〜２６の形状記憶処理が容易となる。また、熱交換フィン１１を構成する形状記憶部材２４〜２６のマルテンサイト変態温度を、容器本体２に貯蔵する貯蔵ガスの最低温度と等しいか、それより若干上回る温度に設定処理した形状記憶部材２４〜２６により構成することにより、熱交換フィン１１の先端を常時記憶形状に維持させることができ、常時容器本体２のライナ６表面に同一面圧で接触させることができる。
【００５４】
また、アクチュエータとしての形状記憶部材２４〜２６により熱伝達部材も兼ねるように形状記憶部材２４〜２６の表面にメッキ等により熱伝導率の高い金属のコーティングを施すことにより、高い熱伝導機能を形状記憶部材２４〜２６に持たせることができる。例えば、形状記憶部材２４〜２６として、Ａｇ−Ｃｄ合金やＴｉ−Ｎｉ合金等の熱伝導率の高くない材質を用いる場合に、熱伝導率の高い金属、例えば、アルミニウム合金をその表面にコーティングすることで、駆動機能は形状記憶合金、熱伝達はコーティング材とした複合機能を持たせることができる。従って、熱交換フィン１１を経由させて、ＭＨ合金（水素貯蔵合金）等で発生した水素化熱等を軸本体１０からライナ６へ効率よく熱伝達できるようになる。
【００５５】
また、前記各熱伝達部材３４、３５と形状記憶部材２４〜２６との連結継手をかしめ構造とすることにより、連結部の熱伝達部材３４、３５と形状記憶部材２４〜２６との接触面積（熱伝達表面積）を大きくすることができ、連結部における熱伝達効率を悪化させることなく、熱をライナ６へ移動させることができる。
【００５６】
さらに、前記形状記憶部材２４〜２６のかしめ構造を構成する爪部２４Ａ〜２６Ａの製造時の記憶形状を、かしめ構造が完成された状態の形状若しくは更にかしめにより巻付く熱伝達部材３４、３５の外形に対してより小さくなるようにすることにより、形状記憶部材２４〜２６の形状回復機能により、締結力が一定で、充分強い保持力を発揮する継手構造とすることができ、継手の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
また、第８実施例においても、先端の形状記憶部材２６のライナ６への接触部を、図１６および図１７に示す曲面による凸状部分２３Ａ若しくは曲率の大きい球面状に突出する形状２３Ｂとすることもでき、また、これらの凸状部分２３Ａおよび球面状の突出部分２３Ｂを製造時の記憶形状として、容器本体２への組付性を改善しつつ、ライナ６の傷付きを防止するようにしてもよい。
【００５８】
また、前記各形状記憶部材２４〜２６は、図２１および図２２に示すように、長手方向の断面積を部分的に他の部分の断面積より小さい小断面部分２６Ｂを備えるようにすることができる。こうすることにより、形状記憶部材２４〜２６は熱（温度）を駆動源として作動するアクチュエータであるため、駆動部の断面積を他部位に比べて小さくし、その熱容量を小さくすることで形状回復動作の応答性、即ち、貯蔵ガスの温度上昇に対する熱感度を向上できる。従って、貯蔵ガスの温度上昇に敏感に反応して熱交換フィン１１を速やかに形状回復させてライナ６部へ接触させて、放熱を促進させ、貯蔵ガスの充填時間の短縮、規定時間内の水素貯蔵量増加に効果を発揮する。この小断面部分２６Ａは、図２１に示す実施例では、先端側形状記憶部材２６にのみ形成するものについて図示しているが、基部側の形状記憶部材２４に適用するものであっても、また、図１８、１９に示す中間形状記憶部材２５や基部側形状記憶部材２４に適用するものであっても、また、図１６に示す形状記憶部材２３に適用するものであっても、同様の機能を発揮させることができる。
【００５９】
この実施例においても、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金で形成した形状記憶部材２４〜２６を含む熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２４〜２６の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００６０】
図２３〜図２６は熱伝達部材と形状記憶部材との連結における継手構造の他の実施例を示したものであり、図２３および図２４は形状記憶部材で形成したリベットによるかしめ構造を示し、図２５および図２６は熱伝達部材の端部の周囲を取巻く環状をなした形状記憶部材を用いる継手構造を示している。
【００６１】
図２３および図２４に示す形状記憶部材で形成したリベット２７によるかしめ構造は、製造時の記憶形状を図２４（Ａ）に示すように、リベット先端２７Ａが開いた状態の形状とし、使用時には、図２４（Ｂ）に示すように、リベット先端２７Ａを曲げて直線上に伸ばし、図２３および図２４（Ｃ）に示すように、締結すべき熱伝達部材３０（３４、３５）と形状記憶部材２４（２５、２６）の貫通穴に挿入し、図２４（Ｄ）に示すように、加熱することで記憶形状に回復させて締結部材同士を締付けるようにしたものである。
【００６２】
また、図２５および図２６に示す形状回復継手構造においては、両端の継手２５Ｂ、２５Ｃに締結しようとする熱伝達部材３０（３４、３５）の端部の周長より穴の周長が小さくした形状記憶部材を製造時の記憶形状とし、使用時には継手２５Ｂ、２５Ｃの穴を拡大させて相手側部材である熱伝達部材３０（３４、３５）の端部を挿入し、加熱することで継手２５Ｂ、２５Ｃを記憶形状に回復させて熱伝達部材３０（３４、３５）を継手により締付けるようにしたものである。
【００６３】
これらのかしめ構造においても、連結部の熱伝達部材３０（３４、３５）と形状記憶部材２４〜２６との接触面積（熱伝達表面積）を大きくすることができ、連結部における熱伝達効率を悪化させることなく、熱をライナ６へ移動させることができる。また、形状記憶部材２４〜２６の形状回復機能により、締結力が一定で、充分強い保持力を発揮する継手構造とすることができ、継手の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
図２７に示す熱交換フィンの第９実施例は、形状記憶部材に２方向形状記憶機能を持たせて、低温時には半径方向内方へ収縮した状態とし、温度の上昇に伴って半径方向外方へ膨張するよう構成したものである。
【００６５】
図２７（Ａ）に示す熱交換フィン１１においては、温度上昇に伴い半径方向外側に形状回復する主形状記憶部材２８Ａと、前記主形状記憶部材２８Ａの先端に係合し、温度上昇に連れて半径方向外側に形状回復して主形状記憶部材２８Ａの半径方向外側への形状回復を許容し、温度低下に伴い半径方向内側に屈曲して主形状記憶部材２８Ａの半径方向内側への形状変形を助長させる副形状記憶部材２８Ｂとにより構成した構造を備える。これら形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂの温度に対する変形特性は、図２８に示すように、主形状記憶部材２８Ａのマルテンサイト変態温度および形状回復力が、副形状記憶部材２８Ｂのマルテンサイト変態温度および形状回復力を大きくなるように設定している。
【００６６】
この構成においては、容器内の貯蔵ガスの温度が高温となった場合は、主形状記憶部材２８Ａが形状回復してライナ６に接触し、熱交換フィン１１からライナ６へ熱伝達させて容器内を冷却する一方、低温になった場合には、副形状記憶部材２８Ｂの形状変形により、主形状記憶部材２８Ａのライナ６への接触状態から離れるように曲げ変形させる。従って、容器内の温度上昇時にはその熱エネルギを形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂに蓄熱し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂ内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができるようにして、熱エネルギを有効利用することができる。
【００６７】
同様の機能は、図２７（Ｂ）に示すように、副形状記憶部材に代えて、バイアスバネ２８Ｃにより主形状記憶部材２８Ａがライナ６から離れるように曲げ変形するものであっても、また、図２７（Ｃ）に示すように、上記図２７（Ａ）の複数の特性の相違する形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂを熱交換フィン１１の表側と裏側とに貼り合せた２方向形状記憶部材においても、発揮させることができる。
【００６８】
図２９および図３０は、容器本体２に組込んだ熱伝導手段３の各状態を示している。図２９に示す熱伝導手段３においては、組付け後に、容器ライナ６内表面に熱交換フィン１１が常時接触する構造としており、熱交換フィン１１がライナ６表面に接触することで、容器内で発生した熱エネルギをライナ６に伝達させるための経路を形成する。このため、熱交換フィン１１を経由し、軸本体１０に装備したＭＨ合金等で発生した水素化熱等をライナ６（ライナ温度が、例えば、80℃未満の範囲）に移動（熱伝達）させることが可能となり、熱伝達効率を向上させることができる。図２９に示す水素貯蔵容器においては図１に示す第１実施例と同様な効果を発揮させることができる。
【００６９】
図３０に示す熱伝導手段３においては、相変態後も、容器ライナ６内表面に熱交換フィン１１が常時接触しない構造としており、高圧容器内部で熱交換フィン１１が形状回復した後も、ライナ６内表面に接触しない形状に形状記憶処理を行った形状記憶部材を用いて形成することができる。このため、形状記憶部材の相変態時（温度上昇時）に吸収した熱エネルギを形状記憶部材内に蓄積し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができ、熱エネルギを有効利用することができる。
【００７０】
図３１（Ａ）に示す水素貯蔵タンクは、アルミニウム合金製のライナ６と、ライナ６の外面を覆う繊維強化樹脂層７とを備え、内部に熱伝導手段３としての熱交換機能を有する熱交換器１２を複数収容する構成となっている。熱交換器１２は、図示しないが、各熱交換器１２の熱媒管の両端が熱交換器１２の一端側に設けられ、全ての熱交換器１２の熱媒管が連結パイプによって直列に接続されている構成としている。そして、複数の熱交換器１２を高圧容器内に収容する場合のライナ６と接する熱交換フィン１１の設置位置を、図３１（Ｂ）に示すように、容器本体２のライナ６と対面する部位にのみ設定するようにしている。このように、熱伝達経路として、熱交換器１２同士の接触部を有効活用することで、形状記憶部材の使用料を削減することが可能となる。
【００７１】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００７２】
（ア）気密性を有するライナ６の外面を覆って繊維強化樹脂層７を備える容器本体２の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段３が収容されている水素貯蔵容器１において、前記熱伝導手段３は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１と、前記熱交換手段１１と熱的に接続され且つ容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続する軸本体１０と、を備え、前記熱交換手段１１は軸本体１０に沿って折畳み状態で軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入され、容器本体２内で熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態で備えるようにした。
【００７３】
即ち、軸本体１０および軸本体１０と熱的に接続され且つ容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１とからなる熱伝導手段３を、軸本体１０に沿って折畳み状態で軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入し、容器本体２内で軸本体１０を容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続すると共に、熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態として備えることにより、容器本体２の製造過程の途中で熱伝導手段３を組付けることによる熱伝導手段３の組付け精度の悪化要因を排除できて熱伝導手段３の組付精度を向上でき、水素貯蔵量の低下、充填時間の長時間化、システム温度上昇等の不具合を抑制できる一方、容器本体２はそれ自体単独で製造できるため、製造工程が簡素化できると共に得られた高圧容器の耐久寿命の信頼性を向上できる。
【００７４】
（イ）熱交換手段１１として、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等の形状記憶部材２０を折畳み可能且つ展開可能な構成部材として備えることにより、小径の口金２Ａを貫通させて容器本体２に挿入でき、挿入後に容器内一杯に自由に形状再現でき、小径口金２Ａの水素貯蔵容器の採用が可能となり、それだけ容器本体２の耐圧強度を向上できる一方、形状再現させた熱交換手段１１により容器内の水素ガス温度上昇を抑制できる。しかも、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金による熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２０の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００７５】
（ウ）図１６に示すように、熱交換手段１１として、軸本体１０に基部を固定し、軸本体１０から起立させた形状に形状記憶させた形状記憶部材２３により構成することにより、形状回復量を大きくでき、上記（ア）および（イ）の効果を容易に実現できる。
【００７６】
（エ）図２〜４、図９〜１５、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１は、熱伝導率の高い金属部材３０〜３５と、前記金属部材３０〜３５に連結され、この金属部材３０〜３５を軸本体１０から起立させた状態とするように形状に形状記憶させた形状記憶部材２０〜２５とにより構成することにより、熱交換手段１１の形状回復量を大きくできると共に、形状記憶部材２０〜２５の形状記憶処理が容易となる。また、熱伝導率の高い金属部材３０〜３５が組合されることで、熱交換手段１１の熱伝達効率が向上する。
【００７７】
（オ）図１８〜図２０、図２３、２４に示すように、熱伝導率の高い金属部材３４、３５と形状記憶部材２４〜２６とは、形状記憶部材２４〜２６の形状回復力により前記金属部材３４、３５に自らを接触させるかしめ構造により連結されていることにより、熱伝導率の高い金属部材３４、３５との熱伝達表面積を多くとれ、締結部における熱伝達効率を悪化させることなく、熱を移動させることができ、水素の充填時間を短縮できる。
【００７８】
（カ）図２５、２６に示すように、熱伝導率の高い金属部材３４、３５と形状記憶部材２５とは、前記金属部材３４、３５の端部を取囲み、形状記憶部材２５の形状回復力により前記金属部材３４、３５を締付けて連結する継手構造２５Ｂ、２５Ｃとすることにより、締結力が一定で、充分強い保持力を発揮することが可能となり、締結部の信頼性を向上できる。
【００７９】
（キ）図１８〜図２０に示すように、熱交換手段１１の形状記憶部材２４〜２６の長さを、熱伝導率の高い金属部材３４、３５より短く形成することにより、熱交換手段１１の熱交換効率および熱伝達効率を向上できる。
【００８０】
（ク）図２１、２２に示すように、熱交換手段１１の形状記憶部材２４〜２６は、その断面積を熱伝導率の高い金属部材３４、３５より小さく形成することにより、熱容量を小さくして、その形状回復動作、即ち、熱交換手段１１の形状回復作動時の応答性を向上でき、水素の充填時間の短縮や規定時間内の水素貯蔵量の増加を図ることができる。
【００８１】
（ケ）図２９に示すように、容器本体２のライナ６は金属材料により構成され且つ容器本体２の口金部２Ｂに熱的に接続され、前記熱交換手段１１は、組付け後に前記ライナ６の内表面に常時接触するよう構成されることにより、容器内で発生した熱をライナ６に伝達させるための経路を形成でき、熱交換手段１１で容器内ガスと熱交換した交換熱や軸本体１０に内蔵させた水素吸蔵（ＭＨ）合金等で発生した水素化熱をライナ６に移動（熱伝達）させて外部に放熱でき、熱伝達率の高い水素貯蔵容器１とすることができる。また、ライナ６は熱容量が大きいアルミニウム合金製であるため、容器外放熱部材５が装備されていない場合であっても、熱交換フィン１１から伝達された熱エネルギを自ら蓄熱して容器内ガスの温度上昇を抑制する。この蓄熱した熱エネルギは容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。また、ライナ６自体による蓄熱作用でライナ６自体が温度上昇した場合には、外気温度との温度差が大きくなるため、外層に配置されている補強層７を介して積極的に容器外に放熱させることができる。
【００８２】
（コ）図１６、２０に示すように、熱交換手段１１のライナ６への接触端部は、その端部を折曲げて形成した曲面部２３Ａに形成され、熱交換手段１１は曲面部２３Ａを介してライナ６との接触することにより、ライナ６内表面の傷付き防止を図りながら、容器膨張、収縮変形に対し、接触応力一定のまま追従でき、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８３】
（サ）また、熱交換手段１１のライナ６への接触端部は、前記曲面部２３Ａを形状記憶させた形状記憶部材２３、２６により形成し、温度上昇時の形状記憶部材２３、２６の形状回復効果により曲面部２３Ａが形成されることにより、容器内へ熱交換手段１１を設置する作業中は曲面部２３Ａがなく、容器の口金２Ａ等との干渉による傷付けを回避でき、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８４】
（シ）図１７に示すように、熱交換手段１１のライナ６への接触端部は、曲率の大きい球面状に突出する形状２３Ｂに形成され、熱交換手段１１は曲面部２３Ｂを介してライナ６との接触することにより、ライナ６内表面の傷付き防止を図りながら、容器膨張、収縮変形に対し、接触応力一定のまま追従でき、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８５】
（ス）図１６、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１は、少なくともその一部を構成する形状記憶部材２３〜２６により、貯蔵ガスの温度変化に応じて膨張・収縮する容器本体２の変形に追従して変形することにより、容器のライナ６への接触圧を大幅に変化させることなく接触させることができ、ライナ６の傷付きを防止して、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８６】
（セ）また、図１６、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１の少なくとも一部を構成する形状記憶部材２３〜２６は、その表面に熱伝導性の高い金属でコーティングされていることにより、Ａｇ−Ｃｄ、Ｔｉ−Ｎｉ等の熱伝導率の高くない材質の形状記憶合金を用いる場合においても、良好な熱伝達特性を持たせることができ、駆動機能は形状記憶合金、熱伝達はコーティング材とした複合機能を持たせることができる。従って、熱交換手段１１を経由させて、軸本体１０に内蔵させたＭＨ合金（水素貯蔵合金）等で発生した水素化熱等を軸本体１０からライナ６へ効率的に熱伝達できるようになる。
【００８７】
（ソ）更に、図１６、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１の少なくとも一部を構成する形状記憶部材２３〜２６のマルテンサイト変態温度は、容器内部に生じうる最低温度近傍の温度に設定することにより、熱交換手段１１を常時記憶させた形状に維持させることができ、常時ライナ６表面に同一面圧で接触させることが可能となる。
【００８８】
（タ）図３０に示すように、熱交換手段１１は、少なくとも一部を構成する形状記憶部材がマルテンサイト変態温度を超えて形状回復された相変態後も、容器のライナ６内表面に常時接触しないことにより、相変態時（温度上昇時）に吸収した熱エネルギを形状記憶部材内に蓄積し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができ、熱エネルギを有効利用することができる。
【００８９】
（チ）図３１に示すように、容器本体２内には、複数の熱交換器１２が収容され、各熱交換器１２は、夫々ライナ６と対面する部位にのみ熱交換手段１１を立設して備えることにより、熱伝達経路として、熱交換器１２同士の接触部を有効活用することで、形状記憶部材の使用料を削減することが可能となる。
【００９０】
（ツ）図２７に示すように、熱交換手段１１は、温度上昇に伴い半径方向外側に形状回復する主形状記憶部材２８Ａと、前記主形状記憶部材２８Ａに係合し、温度上昇に連れて半径方向外側に形状回復して主形状記憶部材２８Ａの半径方向外側への形状回復を許容し、温度低下に伴い半径方向内側に屈曲して主形状記憶部材２８Ａの半径方向内側への形状変形を助長させる副形状記憶部材２８Ｂ、若しくは、前記主形状記憶部材２８Ａに係合して主形状記憶部材２８Ａを半径方向内側へ付勢するバイアスバネ２８Ｃとにより構成したことにより、容器内の貯蔵ガスの温度が高温となった場合は、主形状記憶部材２８Ａが形状回復してライナ６に接触し、熱交換フィン１１からライナ６へ熱伝達させて容器内を冷却する一方、低温になった場合には、副形状記憶部材２８Ｂの形状変形により、主形状記憶部材２８Ａのライナ６への接触状態から離れるように曲げ変形させる。従って、容器内の温度上昇時にはその熱エネルギを形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂに蓄熱し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂ内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができるようにして、熱エネルギを有効利用することができる。
【００９１】
（第２実施形態）
図３２は、本発明を適用した水素貯蔵容器およびその製造方法の第２実施形態を示し、図３２（Ａ）は容器本体の断面図、図３２（Ｂ）および図３２（Ｃ）は容器本体から取出した状態のインタンクバルブユニットおよび熱伝導手段を示す説明図、図３２（Ｄ）は熱伝導手段の回復形状を示す断面図である。本実施形態においては、インタンクバルブユニットと熱伝導手段とを離脱可能として夫々の口金から取出し可能としたものである。なお、第１実施形態と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００９２】
図３２に示す水素貯蔵容器の実施形態においては、インタンクバルブ４、熱伝導手段３、容器本体２の基本的な構成は、第１実施形態と同様に構成されるが、インタンクバルブ４と熱伝導手段３とを離脱可能としている。
【００９３】
即ち、インタンクバルブ４の軸部４Ａに嵌合させて、筒状に形成した熱伝導手段３の軸本体１０が形成されている。軸本体１０に内蔵されていた水素吸蔵合金（ＭＨ合金）若しくは軸本体１０との熱交換が可能であり且つ外部に配置した冷却（加熱）ユニットとの間で熱伝達できる図示しない熱交換ユニットは、インタンクバルブ４の軸部４Ａに収容するよう構成し、インタンクバルブ４の軸部４Ａとこの軸部４Ａに嵌合する熱伝導手段３の軸本体１０とは、その嵌合する面同士の間で熱伝達可能な構造となっている。また、容器本体２は、その両端の口金２Ａ、２Ｂを開放可能に構成している。
【００９４】
本実施形態の水素貯蔵容器１の組立時においては、先ず熱伝導手段３の軸本体１０の外周に、第１実施形態と同様にして、熱交換手段としての熱交換フィン１１を折り畳み状態で沿わせてテープ等により折り畳み状態を固定する。この折り畳み状態は、熱交換フィン１１の先端が、拡径したインタンクバルブ４がある側に倒して折り畳まれる。
【００９５】
次いで、この状態の熱伝導手段３の軸本体１０にインタンクバルブ４の軸部４Ａを嵌合させて両者を一体化させる。容器本体２の一方の口金２Ａは開放状態とし、他方の口金２Ｂは閉じた状態とする。そして、第１実施形態と同様に、折り畳み状態の熱交換フィン１１を備えた（インタンクバルブ４と一体の）熱伝導手段３を、上記要領で、容器本体２の開放した一方の口金部２Ａから挿入して、折り畳み状態に固定しているテープを巻き放しつつ容器本体２内に挿入し、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方にある他方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を一方の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。テープが巻き放たれて容器本体２内に入った熱交換フィン１１は、マルテンサイト変態温度が常温より低く設定されている場合には、直に起立状態に復帰し、マルテンサイト変態温度が常温より高く設定されている場合には、容器内温度が前記マルテンサイト変態温度を超える段階で起立状態に復帰する。
【００９６】
また、容器本体２の内蔵物である熱伝導手段３を交換・修理するために、容器本体２内から熱伝導手段３を取出す場合には、インタンクバルブ４の一方の口金２Ａとの係合を外して（図３２（Ａ）参照）、その軸部４Ｂを熱伝導手段３の軸本体１０から抜出しつつ、インタンクバルブ４を手前側に取出す（図３２（Ｂ）参照）。また、熱伝導手段３は、その熱交換フィン１１が軸本体１０からインタンクバルブ４側に傾いているため、軸本体１０の先端側が係合している他方の口金２Ｂを開放して、一方の口金２Ａから他方の口金２Ｂに向かって熱伝導手段３を押出し、熱交換フィン１１を先端側口金２Ｂの縁を擦りつつ通過させて容器外に取出すことができる（図３２（Ｃ）参照）。そして、新規に制作した熱伝導手段３をインタンクバルブ４に固定し、前記要領により容器本体２内に挿入することにより、内部の熱伝導手段３を更新することができる。
【００９７】
以上のように、本実施形態の水素貯蔵容器１は、インタンクバルブ４の軸部４Ａと伸縮・折畳み可能な熱交換フィン１１を備える熱伝導手段３の軸本体１０とを嵌合させ且つ離脱可能とすることにより、インタンクバルブ４は容器口元（トップ）側から、熱伝導手段３（熱交換フィン）は容器ボトム部側から、夫々取出すことができ、容器本体２を破壊および分解せずに内臓物を取出し可能となり、内臓物の交換完了後に高圧容器を再利用でき、整備性を向上できる。
【００９８】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（タ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００９９】
（テ）気密性を有するライナ６の外面を覆って繊維強化樹脂層７を備え且つ一方の口金２Ａに係合させて貯蔵ガスの給排を制御するインタンクバルブ４を備える容器本体２の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段３が収容されている水素貯蔵容器１において、前記熱伝導手段３は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１と、前記熱交換手段１１と熱的に接続され且つ容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続され、前記インタンクバルブ４の軸部４Ａに嵌合された筒状の軸本体１０と、から構成され、前記熱交換手段１１は軸本体１０に沿って折畳み状態でインタンクバルブ４の軸部４Ａと嵌合させた軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入して、容器本体２内で熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態とし、前記インタンクバルブ４の軸部４Ａとの嵌合状態を離脱させて、容器本体２の他方の口金２Ｂより、熱交換手段１１を軸本体１０に沿って折畳み状態としつつ軸本体１０と共に取出し可能としたことにより、容器本体２を破壊および分解せずに内臓物を取出し可能となり、内臓物の交換完了後に高圧容器を再利用でき、整備性を向上できる。
【０１００】
（第３実施形態）
図３３は、本発明を適用した水素貯蔵容器およびその製造方法の第３実施形態を示す組立要領図である。本実施形態においては、熱伝導手段として容器本体に固定される軸本体と軸本体とは別体に形成した熱交換手段とにより構成したものである。なお、第１、２実施形態と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【０１０１】
本実施形態の水素貯蔵容器１の熱伝導手段３は、図３３（Ａ）に示すように、インタンクバルブ４と一体に形成された軸本体１０と、熱交換手段としての収縮および膨張可能な多数の熱交換ボール１１Ａとにより構成されている。
【０１０２】
前記熱交換ボール１１Ａは、形状記憶合金よりなる線材を網状とし且つ球形状となるように編込んでその球形体状態で形状記憶されて構成されている。そして、その使用に当たっては、前記球形体状態の熱交換ボール１１Ａを外方の多方向から圧縮荷重を加えて容器本体２の口金２Ａの内径よりも小径の球体に変形させたものを利用する。なお、この変形状態の熱交換ボール１１Ａは、その形状が必ずしも球体とする必要はなく、容器本体２の口金２Ａを無理なく通過できる形状、例えば、楕円球体、棒状体としてもよい。その他の熱伝導手段３の軸本体１０（内部に水素吸蔵合金（ＭＨ合金）若しくは軸本体１０との熱交換が可能であり且つ外部に配置した図示しない冷却（加熱）ユニットとの間で熱伝達できる熱交換ユニットが内蔵されている）、インタンクバルブ４、容器本体２、口金２Ａ等は第１実施形態と同様に構成している。
【０１０３】
そして、図３３（Ｂ）に示す容器本体２の口金２Ａより容器本体２の中に、小径となった球体の熱交換ボール１１Ａを多数充填する。この充填は、熱交換ボール１１Ａが口金２Ａの内径より小さくなるよう変形されているため、口金２Ａと干渉して口金２Ａ内部を傷付けることなく、円滑に行うことができる。また、その充填量としては、熱交換ボール１１Ａの全てが形状記憶された形状に回復された際の全容積と、容器本体２の内容積から軸本体１０の容積を差引いた空間容積とが同等の大きさとなる数量が投入される。この状態では、容器本体２内には、熱交換ボール１１Ａが形状回復していないことと、熱伝導手段３の軸本体１０が挿入されていないこととにより、充分な空きスペースが存在する。
【０１０４】
次いで、図３３（Ｃ）に示すように、容器本体２にインタンクバルブ４と一体となった熱伝導手段３の軸本体１０を挿入し、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方にある他方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３の軸本体１０と一体のインタンクバルブ４を一方の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。容器本体２内は、熱交換ボール１１Ａが形状回復していないことにより、充分な空きスペースが存在する。
【０１０５】
この状態で、水素の充填を行うことにより、容器内の温度が、熱交換ボール１１Ａを構成している形状記憶部材に設定しているマルテンサイト変態温度を超える段階で、図３３（Ｄ）に示すように、熱交換ボール１１Ａは記憶形状に形状回復し、容器本体２内に均等に分散されて、最外周に存在する熱交換ボール１１Ａは容器本体２のライナ６に夫々接触し、最内周に存在する熱交換ボール１１Ａは軸本体１０に夫々接触され、中間に存在する熱交換ボール１１Ａは隣接する熱交換ボール１１Ａと互いに接触して偏りなく配置された状態となる。
【０１０６】
この状態の水素貯蔵容器１においては、熱交換ボール１１Ａが網状であり且つ球形状となるように編込んで形成されているため、貯蔵される水素ガスと飛躍的に増加された接触面積により夫々熱交換可能となっている。また、ライナ６および軸本体１０に対する接触状態、および、熱交換ボール１１Ａ相互の接触状態のいずれにおいても、均一に等応力で接触している。このため、熱交換ボール１１Ａに伝達された熱エネルギは、隣接する熱交換ボール１１Ａを次々と経由して軸本体１０およびライナ６に伝達させることができる。従って、アルミニウム合金製ライナによる蓄熱作用を充分に発揮させることができると共に、アルミニウム合金製ライナよりの放熱効果も発揮させることができる。
【０１０７】
また、容器内の貯蔵ガスの温度変化により容器本体２が膨張変形や収縮変形された場合には、熱交換ボール１１Ａ自体が形状記憶部材による線材をメッシュ状に編込んで形成されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換ボール１１Ａを構成する形状記憶部材の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【０１０８】
また、容器内の貯蔵ガスの温度変化により容器本体２が膨張変形や収縮変形された場合には、熱交換ボール１１Ａ自体が形状記憶部材による線材をメッシュ状に編込んで形成されているため、それぞれが接触応力一定のまま追従して膨張変形および収縮変形し、容器本体２の耐久寿命を低下させることが防止される。
【０１０９】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【０１１０】
（ト）気密性を有するライナ６の外面を覆って繊維強化樹脂層７を備える容器本体２の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段３が収容されている水素貯蔵容器１において、前記熱伝導手段３は、容器内部で展開され且つ分散されて内部ガスとの間で熱交換を行うメッシュ状金属により球状若しくはブロック状に形成された多数の熱交換部材１１Ａと、前記熱交換部材１１Ａとの接触により熱的に接続され且つ容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続する軸本体１０と、を備え、前記多数の熱交換部材１１Ａは口金部から容器本体２内の軸本体１０周りに縮小変形された状態で挿入され、軸本体１０周りで本来の形状に形状回復されて容器ライナ６と軸本体１０との間の空間に充填される。
【０１１１】
このことにより、貯蔵される水素ガスと飛躍的に増加された接触面積により夫々熱交換可能となる。また、ライナ６および軸本体１０に対する接触状態、および、熱交換部材１１Ａ相互の接触状態のいずれにおいても、均一に等応力で接触し、熱交換部材１１Ａに伝達された熱エネルギは、隣接する熱交換部材１１Ａを次々と経由して軸本体１０およびライナ６に伝達して、ライナ６に蓄熱させ且つ外部に放熱させることができ、また、放熱口金２Ｂを経由して容器の外部へ伝達させることもできる。また、熱交換部材１１Ａは軸本体１０と別体であるため、挿入作業時の容器本体２の傷付きを防止でき、作業が簡素化される。
【０１１２】
（ナ）熱交換部材１１Ａは、メッシュで構成され且つ球体状をなす形状記憶部材で構成することにより、容器内で形状回復されると、球体の形状であるために、隙間空間を有効に活用しながら、それぞれの熱交換部材１１Ａ同士が等間隔且つ等応力になるように配置され、熱伝達効率を向上でき、容器の耐久寿命を向上させることができる。しかも、容器内の貯蔵ガスの温度変化により容器本体２が膨張変形や収縮変形された場合には、熱交換部材１１Ａ自体が形状記憶部材による線材をメッシュ状に編込んで形成されているため、それぞれが接触応力一定のまま追従して膨張変形および収縮変形し、容器本体２の耐久寿命を低下させることが防止される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の水素貯蔵容器は、主に水素を貯蔵する容器として説明しているが、他の圧縮性ガスを高圧で貯蔵する高圧容器に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す水素貯蔵容器の断面図。
【図２】同じく熱交換フィンの第１実施例を示す要部説明図。
【図３】同じく熱交換フィンの第１実施例の変形例を示す要部説明図。
【図４】熱交換フィンの作動状態を説明する説明図。
【図５】形状記憶合金の歪み−応力，温度特性図。
【図６】展開状態の熱伝導手段の概略断面図。
【図７】折畳み状態の熱伝導手段の概略断面図。
【図８】容器本体の断面図。
【図９】熱交換フィンの第２実施例の折畳み状態の要部説明図。
【図１０】熱交換フィンの第２実施例の展開途中の要部説明図。
【図１１】熱交換フィンの第２実施例の展開状態の要部説明図。
【図１２】熱交換フィンの第３実施例の展開状態の要部説明図。
【図１３】熱交換フィンの第４実施例の展開状態の要部説明図。
【図１４】熱交換フィンの第５実施例の展開状態の要部説明図。
【図１５】第５実施例の伸縮支柱を示す概略図。
【図１６】熱交換フィンの第６実施例を示す要部説明図。
【図１７】第６実施例のライナとの接触部を示す斜視図。
【図１８】熱交換フィンの第７実施例を示す要部側面図。
【図１９】同じく第７実施例の熱交換フィンの斜視図。
【図２０】熱交換フィンの第８実施例を示す斜視図。
【図２１】形状記憶部材の形状を示す斜視図。
【図２２】形状記憶部材の形状を示す平面図。
【図２３】かしめ構造の一例を示す斜視図。
【図２４】図２３に用いる形状記憶リベットの形状変化を順を追って（Ａ）〜（Ｄ）に示す説明図。
【図２５】形状回復継手構造を示す斜視図。
【図２６】形状回復継手構造の変形例を示す斜視図。
【図２７】熱交換フィンの第９実施例を夫々（Ａ）〜（Ｃ）に分けて示す説明図。
【図２８】図２７（Ａ）に示す熱交換フィンの応力−温度特性図。
【図２９】容器ライナ内表面に熱交換フィンが常時接触する構造の水素貯蔵容器の断面図。
【図３０】容器ライナ内表面に熱交換フィンが常時接触しない構造の水素貯蔵容器の断面図。
【図３１】熱交換器を複数収容する構成の水素貯蔵容器の断面図（Ａ）および各熱交換器を示す説明図（Ｂ）。
【図３２】本発明の第２実施形態を示す水素貯蔵容器の夫々の部分を（Ａ）〜（Ｄ）に分けて示す説明図。
【図３３】本発明の第３実施形態を示す水素貯蔵容器を、その組立手順（Ａ）〜（Ｄ）に分けて示す説明図。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 水素貯蔵容器
２ 容器本体
３ 熱伝導手段
４ インタンクバルブ
５ 外部放熱手段、外部放熱部材
６ ライナ
７ 補強層
１０ 軸本体
１１ 熱交換手段としての熱交換フィン
１２ 熱交換器
２０〜２８ 形状記憶部材
３０〜３５ 熱伝達部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素貯蔵容器およびその製造方法並びにその熱交換部品に関し、特に、金属製若しくは樹脂製のライニング材の双方に好適な水素貯蔵容器およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から高圧ガス貯蔵容器にガスを充填する際およびガスを放出する際に、容器内の温度変化を少なくする水素貯蔵容器が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、気密性を有するＦＲＰ製の水素タンクと、水素タンクに水素を充填・放出させる流入口を備えたトップボスを備え、さらに、水素タンクの内部と外部との伝熱を行うためのエンドボスと、水素タンクの外部においてエンドボスと熱的に接続され、水素タンクが置かれる外部環境との熱交換を促進する放熱フィンを備えた水素タンクとしている。また、さらに、水素タンクの内部に充填された水素との熱の授受を行う内部熱交換フィン組立体を備え、内部熱交換フィン組立体とエンドボスを熱的に結合した構成を備える。
【特許文献１】特開２００２−１８１２９５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、上記従来例では、貯蔵ガス充填時に水素タンク内部に発生する熱の授受を行う内部熱交換フィン組立体が、熱伝導性の高いアルミニウム合金で形成されているものの、その表面と充填ガスとの接触のみにより熱交換するものであるため、熱交換効率の向上に限界があった。
【０００５】
また、上記従来例では、容器内に内蔵させる内部熱交換フィン組立体を取囲んで容器の端部および胴部にライナを配置し、このライナ外周に樹脂含浸したカーボン繊維をヘリカル巻き・フープ巻きし、加熱硬化させた製造方法により製作されたＣＦＲＰ製であり、前記内部熱交換フィン組立体は高圧水素容器製造の途中段階のライナ内に装着するため、容器完成後にその組付け精度を確認できず、高圧容器としての耐久寿命の信頼性に疑問があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、熱交換効率の向上および高圧容器としての耐久寿命の信頼性向上に好適な水素貯蔵容器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、を備え、前記熱交換手段は軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入され、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態で備えるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、軸本体および軸本体と熱的に接続され且つ容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段とからなる熱伝導手段を、軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入し、熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態として備えることにより、容器本体の製造過程の途中で熱伝導手段を組付けることによる熱伝導手段の組付け精度の悪化要因を排除できて熱伝導手段の組付精度を向上でき、水素貯蔵量の低下、充填時間の長時間化、システム温度上昇等の不具合を抑制できる一方、容器本体はそれ自体単独で製造できるため、製造工程が簡素化できると共に得られた高圧容器の耐久寿命の信頼性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の水素貯蔵容器およびその製造方法並びにその熱交換部品を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１〜図３１は、本発明を適用した水素貯蔵容器およびその製造方法の第１実施形態を示し、図１〜図８は第１実施例、図９〜図１１は第２実施例、図１２〜図１５は第３〜５実施例、図１６、１７は第６実施例、図１８、１９は第７実施例、図２０〜図２２は第８実施例であり、図２３〜図２６は夫々連結部の構造を、図２７、２８は第９実施例、図２９〜図３１は熱交換フィンの夫々の配置態様を夫々示している。
【００１１】
図１において、水素貯蔵容器１は高圧ガス貯蔵容器であり、両端に熱伝導率の高い金属であるアルミニウム合金よりなる口金部２Ａ、２Ｂを備えて充填ガスを内部に貯蔵する容器本体２と、口金部２Ａから容器本体２内に挿入配置された熱伝導手段３と、熱伝導手段３の一端に一体に形成され、一方の口金部２Ａに取付けられるインタンクバルブ４と、を備える。また、放熱の必要性に応じて、他方の口金部２Ｂに固定され且つ前記熱伝導手段３に連結されて容器本体２の外側に配置された容器外放熱部材５が装備される。
【００１２】
前記容器本体２は、両端部に配置した各口金部２Ａ、２Ｂを保持して容器端部を形成する丸みを帯びた端部ライナ６Ｂ、６Ｃおよび端部ライナ６Ｂ、６Ｃ同士を連結する筒状の円筒ライナ６Ａからなる気密性を確保でき、水素透過性が低く且つ熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム合金等からなるライナ６と、当該ライナ６の外面にエポキシ樹脂を含浸させた炭素繊維を多層にヘリカル巻きおよびフープ巻きして硬化させたＣＦＲＰの複合樹脂で補強した耐圧性および機械的強度を確保する補強層７とを備える。
【００１３】
前記インタンクバルブ４は、水素の充填および放出を制御する電磁作動のＯＮ／ＯＦＦ弁および逆止弁を含むバルブであり、容器１内への水素の充填口および放出口を兼ねた図示しない出入通路に設置される。放熱の必要性に応じて装備される前記容器外放熱部材５は、例えば、熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム合金により形成され、外気との熱交換効率を向上させるために、例えば、波形に形成して、その表面積が可能な限り広くなるようにしている。なお、外気との熱交換によらず、例えば、冷却水（容器内を加熱する必要がある場合には、温水等が利用される）等と熱交換するようにしてもよい。
【００１４】
前記口金部２Ａから容器本体２に挿入配置される熱伝導手段３は、容器本体２の両端の口金部２Ａ、２Ｂに支持される軸本体１０と、軸本体１０より半径方向外周側に放射状であり且つ軸本体１０の軸方向に所定間隔毎に配置され、軸本体１０から起立されてその先端が容器本体２内面のライナ６に接触可能な多数の熱交換手段としての熱交換フィン１１とより構成されている。前記軸本体１０は、熱伝導性の高いアルミニウム合金等により形成された筒状の容器であり、内部に水素吸蔵合金（ＭＨ合金）若しくは軸本体との熱交換が可能であり且つ外部に配置した図示しない冷却（加熱）ユニットとの間で熱伝達できる熱交換ユニットを収容可能に構成している。
【００１５】
前記熱交換フィン１１は、前記軸本体１０の外周に基部が固定され、例えば、容器１内のガス若しくは雰囲気温度に応じて、前記軸本体１０に沿って折り畳まれた折り畳み状態から起立した起立状態となるよう構成している。
【００１６】
前記熱交換フィン１１は、図２若しくは図３に示すように、前記軸本体１０に一端が固定されたアクチュエータとして機能する形状記憶部材、例えば、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等よりなる形状記憶部材２０と、形状記憶部材２０の他端に固定された熱伝導性の高い熱伝達部材３０、例えば、アルミニウム合金等からなる熱伝達部材（フィン）３０とにより構成している。そして、前記アクチュエータとして機能する形状記憶部材２０の製造時の記憶形状を、図４に示す略Ｌ字形とすることにより、マルテンサイト変態温度以下では、図２若しくは図３に示す折り畳み状態とし、マルテンサイト変態温度を越えた際には、図４に示す起立状態となるよう構成している。
【００１７】
図５は形状記憶合金（例えば、ＮＴ合金（Ｔｉ−Ｎｉ合金））の歪み−応力、温度特性を示す特性図である。図中のマルテンサイト変態温度以下の領域においては、変形を加えていくに連れて通常の金属材料と同様の応力歪み特性を示し、荷重を除荷しても通常の金属材料と同様に変形状態から復帰し、変形歪みが残る状態となるが、この状態からマルテンサイト変態温度を超える温度まで加熱等により熱を加えると初期の記憶形状に復帰する特性を備える。また、マルテンサイト変態温度を超えた領域においては、変形を加えていくに連れて通常の金属材料と同様の応力歪み特性を示し、荷重を除荷すると応力が高い段階では通常の金属材料と同様に変形復帰するが、応力が所定値以下に低下された段階では、熱を加えなくとも初期の記憶形状に復帰する超弾性の特性を備える。
【００１８】
従って、マルテンサイト変態温度として、貯蔵ガスとしての水素ガスの充填時に上昇する容器内温度を目安に設定することにより、低温時および常温の組立時には熱伝達部材（フィン）３０を折り畳み状態とし、水素ガスの充填による温度上昇時には記憶形状に復帰して熱伝達部材３０を起立状態とする。前記熱交換フィン１１は、その基部の形状記憶部材２０を経由させて、熱伝達部材３０と形状記憶部材２０、形状記憶部材２０と軸本体１０との熱伝導が可能であり、容器１内の温度が前記変態温度より高い場合には起立状態となり、図１に示すように、その先端部が容器本体２のライナ６に接触して、熱伝達部材３０とライナ６との熱伝導が可能な状態となる。
【００１９】
また、前記マルテンサイト変態温度として、常温以下の温度、例えば、貯蔵ガスの充填・放出時の容器１内に生じる最も低い温度若しくはそれ以下の温度に設定した場合には、形状記憶部材２０は常に予め設定した記憶形状へ復帰するよう作用し、先端に連結した熱伝達部材３０を起立させて、その先端部が容器本体２のライナ６に接触させて、熱伝達部材３０とライナ６との熱伝導が可能な状態となる。
【００２０】
このような構成の水素貯蔵容器１は、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器内ガスとの接触が広い表面積で行われることとなり、容器内ガスとの熱交換を促進させることができる。このため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンに速やかに伝達させて容器内ガス温度の上昇を抑制できる。
【００２１】
因みに、容器内ガス温度変化のメカニズムは、圧縮による温度上昇と容器１のライナ６からの放熱による温度低下のバランスにより変化する。つまり、容器内ガス温度には、温度分布が発生していることになる。容器１の軸中心付近では、圧縮によるガス温度上昇が起こり、容器１の外殻部付近ではライナ６側へ放熱している。軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した多数の熱交換フィン１１は、容器本体２内の空間の中心部と外殻付近との温度分布を一様にすることができる。しかも、高圧ガスの熱伝導率に比べて、金属（例えば、アルミニウム合金など）の熱伝導率は約１００倍高いため、容器軸中心に熱伝導率の高いアルミニウム合金よりなる軸本体１０を配置することで、容器中心付近で発生する熱を速やかに口金部２Ｂへ伝達することができる。
【００２２】
また、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金を含む熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２０の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる（形状記憶部材による蓄熱作用）。
【００２３】
また、容器本体２の内壁を構成するライナ６に対して、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した熱交換フィン１１が多数箇所で当接するため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィン１１を介してライナ６へ確実に伝達させることができる。ライナ６は熱容量が大きいアルミニウム合金製であるため、容器外放熱部材５が装備されていない場合であっても、熱交換フィン１１から伝達された熱エネルギを自ら蓄熱して容器内ガスの温度上昇を抑制する。この蓄熱した熱エネルギは容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる（アルミニウム合金製ライナによる蓄熱作用）。
【００２４】
また、ライナ６自体による蓄熱作用でライナ６自体が温度上昇した場合には、外気温度との温度差が大きくなるため、外層に配置されている補強層７を介して積極的に容器外に放熱させることができる（アルミニウム合金製ライナよりの放熱効果）。なお、ライナ６がアルミニウム合金等の金属製で形成されていない場合においても、容器内部と外気温度との温度差が所定以上ある場合には、補強層を介在させて外部へ放熱させることが可能である。
【００２５】
また、ライナ６は熱伝導性の高いアルミニウム合金製であるため、熱交換フィン１１から伝達された熱エネルギを速やかに容器本体２の口金２Ａ、２Ｂに伝達する。また、熱交換フィン１１の基部側の形状記憶部材２０は熱伝導性の高い金属で形成した軸本体１０に連結しているため、前記発生熱エネルギの一部を軸本体１０を介して速やかに容器本体２の口金２Ａ、２Ｂに伝達する。口金部２Ａは配管に接続されているため、これらの配管を経由して外部に放熱される。
【００２６】
また、口金部２Ｂに容器外熱交換部材５が連結されている場合には、これらの熱エネルギは速やかに容器１外へ放熱することができ、速やかに貯蔵ガスの熱を吸収することができる。従って、貯蔵ガスの充填に伴う燃料温度上昇をより効果的に防ぎ、充填効率を改善することが可能になる。
【００２７】
さらに、形状記憶部材２０による記憶形状への反発性（弾力性）により熱交換フィン１１がライナ６に弾接するため、容器本体２が温度変化により膨張したり収縮した場合でも、変形の度合に関係なく熱交換フィン１１がライナ６内面に追従して常時接触することができるため、熱伝導性及び放熱性を確実に維持することができる。
【００２８】
このような構成の水素貯蔵容器１は、図６〜図８に示すように、容器本体２と、容器本体２の口金部２Ａから容器本体２内に挿入配置される熱伝導手段３および熱伝導手段３の一端に一体に形成され、一方の口金部２Ａに取付けられるインタンクバルブ４と、より形成されている。そして、前記熱伝導手段３は、前述したように、容器本体２の両端の口金部２Ａ、２Ｂに支持される軸本体１０より半径方向外周側に放射状であり且つ軸本体１０の軸方向に所定間隔毎に配置した多数の熱交換フィン１１を備え、これらの熱交換フィン１１が、軸本体１０に一端が固定された形状記憶部材２０とそれに固定された熱伝達部材３０により構成され、雰囲気温度に応じて、図７に示すように、外力により軸本体１０に沿って折り畳まれた折り畳み状態から、図６に示すように、軸本体１０から起立した起立状態へと復帰するようにしている。
【００２９】
このため、容器本体２と、容器本体２の口金部２Ａから容器本体２内に挿入配置される熱伝導手段３および熱伝導手段３の一端に一体に形成したインタンクバルブ４と、を夫々独立して製造し、完成した容器本体２の口金部２Ａから、インタンクバルブ４に一体となった熱伝導手段３を挿入して、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方の口金２Ｂに係合させつつ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を手元の口金２Ａに係合させることにより、両者は一体化できる。
【００３０】
上記一体化にあたって、熱伝導手段３の熱交換フィン１１は、手元側の口金２Ａを通過させるために当然折り畳み状態とする必要がある。このために、熱交換フィン１１を構成する形状記憶部材２０に外力を加えて熱交換フィン１１を折り畳み状態とすることができる。そして、一旦折り畳み状態とした段階で、その状態が維持されるように、熱交換フィン１１を外側からテープ等を巻回して、その状態を固定することが望ましい。
【００３１】
前記折り畳み状態の熱交換フィン１１を備えた熱伝導手段３を、上記要領で、容器本体２の口金部２Ａから挿入して、折り畳み状態に固定しているテープを巻き放しつつ容器本体２内に挿入し、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を手元の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。テープが巻き放たれて容器本体２内に入った熱交換フィン１１は、マルテンサイト変態温度が常温より低く設定されている場合には、直に起立状態に復帰し、マルテンサイト変態温度が常温より高く設定されている場合には、容器内温度が前記マルテンサイト変態温度を超える段階で起立状態に復帰する。
【００３２】
また、容器本体２の内蔵物である熱伝導手段３を交換・修理するために熱伝導手段３を取出す場合には、前記熱交換フィン１１が軸本体１０からインタンクバルブ４側に傾いている図示の例では、軸本体１０の先端側が係合している口金２Ｂが大きく開放可能であれば、熱交換フィン１１を先端側口金２Ｂの縁を擦りつつ通過させて容器１外に取出すことができる。また逆に、熱交換フィン１１がインタンクバルブ４側から軸本体１０の先端側に倒れて配置されている場合には、インタンクバルブ４が係合している口金２Ａの縁を擦りつつ通過させて容器外に取出すことができる。そして、新規に制作した熱伝導手段３をインタンクバルブ４に固定し、前記要領により容器本体２内に挿入することにより、内部の熱伝導手段３を更新することができる。
【００３３】
そして、容器本体２内に挿入して固定した熱伝導手段３は、熱交換フィン１１の形状記憶部材２０の温度がマルテンサイト変態温度を超えた段階で、形状記憶部材２０の作用により放射状に展開して、容器内の温度制御に供することができる。また、熱交換フィン１１の構成部材に形状記憶部材２０を適用しているため、小径の口金２Ａを貫通後に、熱交換フィン１１を容器内で一杯に自由に形状再現でき、且つ小径の口金２Ａをもつ水素貯蔵容器１の採用が可能となる。
【００３４】
このように、容器本体２と、熱伝導手段３とを別体として製作することで、個々の部品の形状精度を向上させることができ、容器２内に熱伝導手段３を挿入して一体化させることにより、容器完成後の熱伝導手段３の組付け精度も向上させることができ、加えて、高圧容器としての耐久寿命も犠牲にすることがない。
【００３５】
図９〜図１１に示す熱交換フィンの第２実施例においては、軸本体１０に設置した長短２本のリンク３１Ａ、３１Ｂにより熱伝達部材３０を折り畳み状態・起立状態の間で揺動可能に支持している。即ち、熱伝達部材３０の根元側に短いリンク３１Ａを連結し、長いリンク３１Ｂを熱伝達部材３０の中途部に連結している。そして、形状記憶部材２１Ａ、２１Ｂを長いリンク３１Ｂと熱伝達部材３０とに跨って一個配置し、短いリンク３１Ａと熱伝達部材３０とに跨って更に一個配置している。これらの形状記憶部材２１Ａ、２１Ｂは、図１１に示す形状（角度）を記憶形状として製造されている。このように構成した熱交換フィン１１を軸本体１０に放射状に且つ軸本体１０の軸方向所定間隔に配置することにより熱伝導手段３を構成することができる。
【００３６】
そして、熱交換フィン１１の熱伝達部材３０を図９に示す状態に折り畳むことにより、これら形状記憶部材２１Ａ、２１Ｂに外部から応力・荷重を加えて折り畳み状態として、第１実施例と同様に、テープを熱伝導手段３回りに巻回して固定することにより、容器本体２に挿入可能な状態とできる。
【００３７】
そして、前記テープを巻き放しつつ容器本体２に熱伝導手段３を挿入して、同様に、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を手元の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。テープが巻き放たれた容器本体２内に入った熱交換フィン１１は、マルテンサイト変態温度が常温より低く設定されている場合には、図１０の途中段階を経て図１１に示す直に起立状態に戻り、マルテンサイト変態温度が常温より高く設定されている場合には、容器内温度が前記マルテンサイト変態温度を超える段階で、図１０の途中段階を経て図１１に示す起立状態に戻る。
【００３８】
この実施例においても、前記第１実施例と同様に、容器本体２内の貯蔵ガス（水素ガス）との熱交換表面積を増加させることができ、容器本体２内の貯蔵ガスとの熱交換が促進され、熱伝導手段３で得られる機能を向上させることができる。
【００３９】
図１２および図１３に示す熱交換フィンの第３、４実施例においては、軸本体１０の数箇所（図では、３箇所）において放射状に、前記図９〜図１１に示す熱交換フィン１１を設置し、これらの熱交換フィン１１の熱伝達部材３０の形状を薄肉化する等により柔軟性のある構造とし、これらの熱伝達部材３０同士に柔軟性があり且つ熱伝導性のある金属により形成したメッシュ３２を固定して傘状としたものである。図１２に示す熱伝導手段３においては、傘状に形成したメッシュ３２の開いている側にインタンクバルブ４が固定されており、図１３に示す熱伝導手段３においては、傘状に形成したメッシュ３２の開いている側とは反対側にインタンクバルブ４が固定されている。
【００４０】
このように、放射状に形成した熱交換フィン１１同士に柔軟性があり且つ熱伝導性のある金属により形成したメッシュ３２を固定して傘状とすることにより、容器本体２内の貯蔵ガス（水素ガス）との熱交換表面積を格段に増加させることができ、容器本体２内のガスとの熱交換が一層促進され、前記した第１実施例の熱伝導手段３で得られる機能をより一層向上させることができる。
【００４１】
図１４に示す熱交換フィン１１の第５実施例においては、前記図９〜図１１に示す折り畳み可能な構造において、その熱伝達部材３０を伸縮可能に構成し、この伸縮可能な熱伝達部材３０を軸本体１０の周囲に放射状に配置し、これら放射状に配置した熱伝達部材３０を形状記憶部材で形成したメッシュ（ネット）３３により互いに連結したものである。前記伸縮可能な熱伝達部材３０は、例えば、図１５に示すように、互いに中央をピンで連結したＸ状アーム３０Ａの端部同士を連結ピン３０Ｂで連結し、連結ピン３０Ｂで連結したアーム３０Ａ同士を形状記憶部材２２により結合し、形状記憶部材２２の変態温度を越えた温度に達した段階で、その互いの角度を拡大させるよう構成することにより、実現することができる。
【００４２】
この実施例においても、前記第３、４実施例と同様に、容器本体２内の貯蔵ガス（水素ガス）との熱交換表面積を格段に増加させることができ、容器本体２内のガスとの熱交換が一層促進され、前記した第１実施例の熱伝導手段３で得られる機能をより一層向上させることができる。
【００４３】
また、形状記憶部材で形成したメッシュ（ネット）３３を用いてるため、形状記憶部材による蓄熱作用により、その相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００４４】
図１６に示す熱交換フィン１１の第６実施例においては、アクチュエータとしての形状記憶部材２３により熱伝達部材も兼ねるように、熱交換フィン１１を形状記憶部材２３でのみ構成したものである。このように形状記憶部材２３でのみ熱交換フィン１１を構成する場合には、変態温度を超えた際における形状回復量を大きくできる特徴を備える。また、外力を加えて軸本体１０外周に折り畳む際には、小さくコンパクトにできる一方、マルテンサイト変態温度を超えた際には、その大きい形状回復量により、先端部を容器本体２のライナ６に確実に接触させることができる。
【００４５】
この場合、容器本体２のライナ６に接触する熱交換フィン１１としての形状記憶部材２３の先端を折曲げて、曲面により凸状部分２３Ａに形成することにより、熱交換フィン１１が容器本体２のライナ６に当接する際の傷付きを防止することができる。そして、貯蔵ガスの温度変化による容器本体２の膨張・収縮変形に対し、接触応力一定の状態で追従でき、容器本体２の耐久・寿命を向上させることができる。前記曲面による凸状部分２３Ａは、製造時の記憶形状として形成し、容器本体２への組付前に荷重を加えて軸本体１０の外周に倣うよう偏平状態として容器本体２への組付を容易とし、容器本体２への組付後に記憶形状に復帰させるようにすると、当該熱交換フィン１１の容器本体２内への装着時に、容器２の口金部２Ａとの干渉をより避けることができ、容器口金部２Ａの傷付きを防止することができる。
【００４６】
また、前記凸状部分２３Ａは曲面形状のみに限定されるものでなく、例えば、図１７に示すように、曲率の大きい球面状に突出する形状２３Ｂとすると、ライナ６内面に対して面状の接触部が形成されて、ライナ６内面の傷付きがより一層防止できる。この場合においても、球面状部分２３Ｂは製造時の記憶形状として形成し、容器本体２への組付前に荷重を加えて軸本体１０の外周に倣うよう偏平状態として容器本体２への組付を容易とし、容器本体２への組付後に記憶形状に復帰させるようにすると、当該熱交換フィン１１の容器本体２内への装着時に、容器２の口金部２Ａとの干渉をより避けることができ、容器口金部２Ａの傷付きを防止することができる。
【００４７】
また、前記のように、アクチュエータとしての形状記憶部材２３により熱伝達部材も兼ねるように、熱交換フィン１１を形状記憶部材２３でのみ構成する場合には、形状記憶部材２３の表面にメッキ等により熱伝導率の高い金属のコーティングを施すことにより、高い熱伝導機能を熱交換フィン１１に持たせることができる。例えば、形状記憶部材２３として、Ａｇ−Ｃｄ合金やＴｉ−Ｎｉ合金等の熱伝導率の高くない材質を用いる場合に、熱伝導率の高い金属、例えば、アルミニウム合金をその表面にコーティングすることで、駆動機能は形状記憶合金、熱伝達はコーティング材とした複合機能を持たせることができる。従って、熱交換フィン１１を経由させて、ＭＨ合金（水素貯蔵合金）等で発生した水素化熱等を軸本体１０からライナ６へ熱伝達が向上できるようになる。
【００４８】
また、熱交換フィン１１を構成する形状記憶部材２３のマルテンサイト変態温度を、容器本体２に貯蔵する貯蔵ガスの最低温度と等しいか、それより若干上回る温度に設定処理した形状記憶部材２３により構成することにより、熱交換フィン１１の先端を常時記憶形状に維持させることができ、常時容器本体２のライナ６表面に同一面圧で接触させることができる。
【００４９】
この実施例においても、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金で形成した形状記憶部材２３により形成した熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２３の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００５０】
図１８〜図２０に示す熱交換フィン１１の第７、８実施例においては、複数の形状記憶部材２４〜２６および熱伝導率の高い複数の熱伝達部材３４、３５を組合わせて熱交換フィン１１を構成するようにしている。図１８、１９に示す第７実施例の熱交換フィン１１においては、ライナ６に接触する先端熱伝達部材３５および中途部に配置する中間熱伝達部材３４と、前記中間熱伝達部材３４を軸本体１０に連結する基部形状記憶部材２４と前記２つの熱伝達部材３４、３５を連結する中間形状記憶部材２５とにより構成している。そして、前記各熱伝達部材３４、３５と基部および中間の形状記憶部材３４、３５との連結継手は、形状記憶部材３４、３５の端部に長手方向と直交する横方向に延びる爪部２４Ａ、２５Ａを設け、この爪部２４Ａ、２５Ａを折り曲げて熱伝達部材３４、３５に巻付けるかしめ構造としている。
【００５１】
また、図２０に示す第８実施例の熱交換フィン１１においては、ライナ６に接する先端側形状記憶部材２６および軸本体１０に固定される基部形状記憶部材２４と、これら形状記憶部材２４、２６を連結して中間熱伝達部材３４とにより構成している。そして、前記中間熱伝達部材３４と各形状記憶部材２４、２６との連結継手は、形状記憶部材２４、２６の端部に長手方向と直交する横方向に延びる爪部２４Ａ、２６Ａを設け、この爪部２４Ａ、２６Ａを折り曲げて熱伝達部材３４に巻付けるかしめ構造としている。
【００５２】
これら熱交換フィン１１において、第７実施例では、基部および中間の形状記憶部材２４、２５の長手方向の長さを短縮する一方、先端および中間の熱伝達部材３４、３５の長手方向の長さを長く形成することで、また、第８実施例では、先端および基部の形状記憶部材２４、２６の長手方向の長さを短縮する一方、中間の熱伝達部材３４の長手方向の長さを長く形成することで、貯蔵ガスとの熱交換機能を高めることができる一方、熱交換した熱のライナ６部への熱伝達機能を向上させることができる。しかも、形状記憶部材２４〜２６の使用量を削減することができ、特に、図２０に示す熱交換フィン１１においては、熱伝達部材３４の付け根部分と先端部分とに形状記憶部材２４、２６を用いるものであるため、形状記憶部材２４、２６の使用量を削減することができる。
【００５３】
また、形状記憶部材２６を利用して熱交換フィン１１の先端をライナ６に接触させるようにしているため、貯蔵ガスの温度変化による容器本体２の膨張・収縮変形に対し、接触応力一定の状態で追従でき、容器本体２の耐久・寿命を向上させることができる。また、複数の形状記憶部材２４〜２６を備えることにより、熱交換フィン１１としての形状回復量を大きくできる一方、夫々の形状記憶部材２４〜２６に記憶させる記憶形状を分散させることができ、形状記憶部材２４〜２６の形状記憶処理が容易となる。また、熱交換フィン１１を構成する形状記憶部材２４〜２６のマルテンサイト変態温度を、容器本体２に貯蔵する貯蔵ガスの最低温度と等しいか、それより若干上回る温度に設定処理した形状記憶部材２４〜２６により構成することにより、熱交換フィン１１の先端を常時記憶形状に維持させることができ、常時容器本体２のライナ６表面に同一面圧で接触させることができる。
【００５４】
また、アクチュエータとしての形状記憶部材２４〜２６により熱伝達部材も兼ねるように形状記憶部材２４〜２６の表面にメッキ等により熱伝導率の高い金属のコーティングを施すことにより、高い熱伝導機能を形状記憶部材２４〜２６に持たせることができる。例えば、形状記憶部材２４〜２６として、Ａｇ−Ｃｄ合金やＴｉ−Ｎｉ合金等の熱伝導率の高くない材質を用いる場合に、熱伝導率の高い金属、例えば、アルミニウム合金をその表面にコーティングすることで、駆動機能は形状記憶合金、熱伝達はコーティング材とした複合機能を持たせることができる。従って、熱交換フィン１１を経由させて、ＭＨ合金（水素貯蔵合金）等で発生した水素化熱等を軸本体１０からライナ６へ効率よく熱伝達できるようになる。
【００５５】
また、前記各熱伝達部材３４、３５と形状記憶部材２４〜２６との連結継手をかしめ構造とすることにより、連結部の熱伝達部材３４、３５と形状記憶部材２４〜２６との接触面積（熱伝達表面積）を大きくすることができ、連結部における熱伝達効率を悪化させることなく、熱をライナ６へ移動させることができる。
【００５６】
さらに、前記形状記憶部材２４〜２６のかしめ構造を構成する爪部２４Ａ〜２６Ａの製造時の記憶形状を、かしめ構造が完成された状態の形状若しくは更にかしめにより巻付く熱伝達部材３４、３５の外形に対してより小さくなるようにすることにより、形状記憶部材２４〜２６の形状回復機能により、締結力が一定で、充分強い保持力を発揮する継手構造とすることができ、継手の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
また、第８実施例においても、先端の形状記憶部材２６のライナ６への接触部を、図１６および図１７に示す曲面による凸状部分２３Ａ若しくは曲率の大きい球面状に突出する形状２３Ｂとすることもでき、また、これらの凸状部分２３Ａおよび球面状の突出部分２３Ｂを製造時の記憶形状として、容器本体２への組付性を改善しつつ、ライナ６の傷付きを防止するようにしてもよい。
【００５８】
また、前記各形状記憶部材２４〜２６は、図２１および図２２に示すように、長手方向の断面積を部分的に他の部分の断面積より小さい小断面部分２６Ｂを備えるようにすることができる。こうすることにより、形状記憶部材２４〜２６は熱（温度）を駆動源として作動するアクチュエータであるため、駆動部の断面積を他部位に比べて小さくし、その熱容量を小さくすることで形状回復動作の応答性、即ち、貯蔵ガスの温度上昇に対する熱感度を向上できる。従って、貯蔵ガスの温度上昇に敏感に反応して熱交換フィン１１を速やかに形状回復させてライナ６部へ接触させて、放熱を促進させ、貯蔵ガスの充填時間の短縮、規定時間内の水素貯蔵量増加に効果を発揮する。この小断面部分２６Ａは、図２１に示す実施例では、先端側形状記憶部材２６にのみ形成するものについて図示しているが、基部側の形状記憶部材２４に適用するものであっても、また、図１８、１９に示す中間形状記憶部材２５や基部側形状記憶部材２４に適用するものであっても、また、図１６に示す形状記憶部材２３に適用するものであっても、同様の機能を発揮させることができる。
【００５９】
この実施例においても、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金で形成した形状記憶部材２４〜２６を含む熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２４〜２６の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００６０】
図２３〜図２６は熱伝達部材と形状記憶部材との連結における継手構造の他の実施例を示したものであり、図２３および図２４は形状記憶部材で形成したリベットによるかしめ構造を示し、図２５および図２６は熱伝達部材の端部の周囲を取巻く環状をなした形状記憶部材を用いる継手構造を示している。
【００６１】
図２３および図２４に示す形状記憶部材で形成したリベット２７によるかしめ構造は、製造時の記憶形状を図２４（Ａ）に示すように、リベット先端２７Ａが開いた状態の形状とし、使用時には、図２４（Ｂ）に示すように、リベット先端２７Ａを曲げて直線上に伸ばし、図２３および図２４（Ｃ）に示すように、締結すべき熱伝達部材３０（３４、３５）と形状記憶部材２４（２５、２６）の貫通穴に挿入し、図２４（Ｄ）に示すように、加熱することで記憶形状に回復させて締結部材同士を締付けるようにしたものである。
【００６２】
また、図２５および図２６に示す形状回復継手構造においては、両端の継手２５Ｂ、２５Ｃに締結しようとする熱伝達部材３０（３４、３５）の端部の周長より穴の周長が小さくした形状記憶部材を製造時の記憶形状とし、使用時には継手２５Ｂ、２５Ｃの穴を拡大させて相手側部材である熱伝達部材３０（３４、３５）の端部を挿入し、加熱することで継手２５Ｂ、２５Ｃを記憶形状に回復させて熱伝達部材３０（３４、３５）を継手により締付けるようにしたものである。
【００６３】
これらのかしめ構造においても、連結部の熱伝達部材３０（３４、３５）と形状記憶部材２４〜２６との接触面積（熱伝達表面積）を大きくすることができ、連結部における熱伝達効率を悪化させることなく、熱をライナ６へ移動させることができる。また、形状記憶部材２４〜２６の形状回復機能により、締結力が一定で、充分強い保持力を発揮する継手構造とすることができ、継手の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
図２７に示す熱交換フィンの第９実施例は、形状記憶部材に２方向形状記憶機能を持たせて、低温時には半径方向内方へ収縮した状態とし、温度の上昇に伴って半径方向外方へ膨張するよう構成したものである。
【００６５】
図２７（Ａ）に示す熱交換フィン１１においては、温度上昇に伴い半径方向外側に形状回復する主形状記憶部材２８Ａと、前記主形状記憶部材２８Ａの先端に係合し、温度上昇に連れて半径方向外側に形状回復して主形状記憶部材２８Ａの半径方向外側への形状回復を許容し、温度低下に伴い半径方向内側に屈曲して主形状記憶部材２８Ａの半径方向内側への形状変形を助長させる副形状記憶部材２８Ｂとにより構成した構造を備える。これら形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂの温度に対する変形特性は、図２８に示すように、主形状記憶部材２８Ａのマルテンサイト変態温度および形状回復力が、副形状記憶部材２８Ｂのマルテンサイト変態温度および形状回復力を大きくなるように設定している。
【００６６】
この構成においては、容器内の貯蔵ガスの温度が高温となった場合は、主形状記憶部材２８Ａが形状回復してライナ６に接触し、熱交換フィン１１からライナ６へ熱伝達させて容器内を冷却する一方、低温になった場合には、副形状記憶部材２８Ｂの形状変形により、主形状記憶部材２８Ａのライナ６への接触状態から離れるように曲げ変形させる。従って、容器内の温度上昇時にはその熱エネルギを形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂに蓄熱し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂ内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができるようにして、熱エネルギを有効利用することができる。
【００６７】
同様の機能は、図２７（Ｂ）に示すように、副形状記憶部材に代えて、バイアスバネ２８Ｃにより主形状記憶部材２８Ａがライナ６から離れるように曲げ変形するものであっても、また、図２７（Ｃ）に示すように、上記図２７（Ａ）の複数の特性の相違する形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂを熱交換フィン１１の表側と裏側とに貼り合せた２方向形状記憶部材においても、発揮させることができる。
【００６８】
図２９および図３０は、容器本体２に組込んだ熱伝導手段３の各状態を示している。図２９に示す熱伝導手段３においては、組付け後に、容器ライナ６内表面に熱交換フィン１１が常時接触する構造としており、熱交換フィン１１がライナ６表面に接触することで、容器内で発生した熱エネルギをライナ６に伝達させるための経路を形成する。このため、熱交換フィン１１を経由し、軸本体１０に装備したＭＨ合金等で発生した水素化熱等をライナ６（ライナ温度が、例えば、80℃未満の範囲）に移動（熱伝達）させることが可能となり、熱伝達効率を向上させることができる。図２９に示す水素貯蔵容器においては図１に示す第１実施例と同様な効果を発揮させることができる。
【００６９】
図３０に示す熱伝導手段３においては、相変態後も、容器ライナ６内表面に熱交換フィン１１が常時接触しない構造としており、高圧容器内部で熱交換フィン１１が形状回復した後も、ライナ６内表面に接触しない形状に形状記憶処理を行った形状記憶部材を用いて形成することができる。このため、形状記憶部材の相変態時（温度上昇時）に吸収した熱エネルギを形状記憶部材内に蓄積し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができ、熱エネルギを有効利用することができる。
【００７０】
図３１（Ａ）に示す水素貯蔵タンクは、アルミニウム合金製のライナ６と、ライナ６の外面を覆う繊維強化樹脂層７とを備え、内部に熱伝導手段３としての熱交換機能を有する熱交換器１２を複数収容する構成となっている。熱交換器１２は、図示しないが、各熱交換器１２の熱媒管の両端が熱交換器１２の一端側に設けられ、全ての熱交換器１２の熱媒管が連結パイプによって直列に接続されている構成としている。そして、複数の熱交換器１２を高圧容器内に収容する場合のライナ６と接する熱交換フィン１１の設置位置を、図３１（Ｂ）に示すように、容器本体２のライナ６と対面する部位にのみ設定するようにしている。このように、熱伝達経路として、熱交換器１２同士の接触部を有効活用することで、形状記憶部材の使用料を削減することが可能となる。
【００７１】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００７２】
（ア）気密性を有するライナ６の外面を覆って繊維強化樹脂層７を備える容器本体２の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段３が収容されている水素貯蔵容器１において、前記熱伝導手段３は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１と、前記熱交換手段１１と熱的に接続され且つ容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続する軸本体１０と、を備え、前記熱交換手段１１は軸本体１０に沿って折畳み状態で軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入され、容器本体２内で熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態で備えるようにした。
【００７３】
即ち、軸本体１０および軸本体１０と熱的に接続され且つ容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１とからなる熱伝導手段３を、軸本体１０に沿って折畳み状態で軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入し、容器本体２内で軸本体１０を容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続すると共に、熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態として備えることにより、容器本体２の製造過程の途中で熱伝導手段３を組付けることによる熱伝導手段３の組付け精度の悪化要因を排除できて熱伝導手段３の組付精度を向上でき、水素貯蔵量の低下、充填時間の長時間化、システム温度上昇等の不具合を抑制できる一方、容器本体２はそれ自体単独で製造できるため、製造工程が簡素化できると共に得られた高圧容器の耐久寿命の信頼性を向上できる。
【００７４】
（イ）熱交換手段１１として、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等の形状記憶部材２０を折畳み可能且つ展開可能な構成部材として備えることにより、小径の口金２Ａを貫通させて容器本体２に挿入でき、挿入後に容器内一杯に自由に形状再現でき、小径口金２Ａの水素貯蔵容器の採用が可能となり、それだけ容器本体２の耐圧強度を向上できる一方、形状再現させた熱交換手段１１により容器内の水素ガス温度上昇を抑制できる。しかも、軸本体１０から放射状であり且つ軸方向所定間隔毎に配置した形状記憶合金による熱交換フィン１１が多数配置されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換フィンを構成する形状記憶部材２０の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【００７５】
（ウ）図１６に示すように、熱交換手段１１として、軸本体１０に基部を固定し、軸本体１０から起立させた形状に形状記憶させた形状記憶部材２３により構成することにより、形状回復量を大きくでき、上記（ア）および（イ）の効果を容易に実現できる。
【００７６】
（エ）図２〜４、図９〜１５、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１は、熱伝導率の高い金属部材３０〜３５と、前記金属部材３０〜３５に連結され、この金属部材３０〜３５を軸本体１０から起立させた状態とするように形状に形状記憶させた形状記憶部材２０〜２５とにより構成することにより、熱交換手段１１の形状回復量を大きくできると共に、形状記憶部材２０〜２５の形状記憶処理が容易となる。また、熱伝導率の高い金属部材３０〜３５が組合されることで、熱交換手段１１の熱伝達効率が向上する。
【００７７】
（オ）図１８〜図２０、図２３、２４に示すように、熱伝導率の高い金属部材３４、３５と形状記憶部材２４〜２６とは、形状記憶部材２４〜２６の形状回復力により前記金属部材３４、３５に自らを接触させるかしめ構造により連結されていることにより、熱伝導率の高い金属部材３４、３５との熱伝達表面積を多くとれ、締結部における熱伝達効率を悪化させることなく、熱を移動させることができ、水素の充填時間を短縮できる。
【００７８】
（カ）図２５、２６に示すように、熱伝導率の高い金属部材３４、３５と形状記憶部材２５とは、前記金属部材３４、３５の端部を取囲み、形状記憶部材２５の形状回復力により前記金属部材３４、３５を締付けて連結する継手構造２５Ｂ、２５Ｃとすることにより、締結力が一定で、充分強い保持力を発揮することが可能となり、締結部の信頼性を向上できる。
【００７９】
（キ）図１８〜図２０に示すように、熱交換手段１１の形状記憶部材２４〜２６の長さを、熱伝導率の高い金属部材３４、３５より短く形成することにより、熱交換手段１１の熱交換効率および熱伝達効率を向上できる。
【００８０】
（ク）図２１、２２に示すように、熱交換手段１１の形状記憶部材２４〜２６は、その断面積を熱伝導率の高い金属部材３４、３５より小さく形成することにより、熱容量を小さくして、その形状回復動作、即ち、熱交換手段１１の形状回復作動時の応答性を向上でき、水素の充填時間の短縮や規定時間内の水素貯蔵量の増加を図ることができる。
【００８１】
（ケ）図２９に示すように、容器本体２のライナ６は金属材料により構成され且つ容器本体２の口金部２Ｂに熱的に接続され、前記熱交換手段１１は、組付け後に前記ライナ６の内表面に常時接触するよう構成されることにより、容器内で発生した熱をライナ６に伝達させるための経路を形成でき、熱交換手段１１で容器内ガスと熱交換した交換熱や軸本体１０に内蔵させた水素吸蔵（ＭＨ）合金等で発生した水素化熱をライナ６に移動（熱伝達）させて外部に放熱でき、熱伝達率の高い水素貯蔵容器１とすることができる。また、ライナ６は熱容量が大きいアルミニウム合金製であるため、容器外放熱部材５が装備されていない場合であっても、熱交換フィン１１から伝達された熱エネルギを自ら蓄熱して容器内ガスの温度上昇を抑制する。この蓄熱した熱エネルギは容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。また、ライナ６自体による蓄熱作用でライナ６自体が温度上昇した場合には、外気温度との温度差が大きくなるため、外層に配置されている補強層７を介して積極的に容器外に放熱させることができる。
【００８２】
（コ）図１６、２０に示すように、熱交換手段１１のライナ６への接触端部は、その端部を折曲げて形成した曲面部２３Ａに形成され、熱交換手段１１は曲面部２３Ａを介してライナ６との接触することにより、ライナ６内表面の傷付き防止を図りながら、容器膨張、収縮変形に対し、接触応力一定のまま追従でき、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８３】
（サ）また、熱交換手段１１のライナ６への接触端部は、前記曲面部２３Ａを形状記憶させた形状記憶部材２３、２６により形成し、温度上昇時の形状記憶部材２３、２６の形状回復効果により曲面部２３Ａが形成されることにより、容器内へ熱交換手段１１を設置する作業中は曲面部２３Ａがなく、容器の口金２Ａ等との干渉による傷付けを回避でき、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８４】
（シ）図１７に示すように、熱交換手段１１のライナ６への接触端部は、曲率の大きい球面状に突出する形状２３Ｂに形成され、熱交換手段１１は曲面部２３Ｂを介してライナ６との接触することにより、ライナ６内表面の傷付き防止を図りながら、容器膨張、収縮変形に対し、接触応力一定のまま追従でき、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８５】
（ス）図１６、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１は、少なくともその一部を構成する形状記憶部材２３〜２６により、貯蔵ガスの温度変化に応じて膨張・収縮する容器本体２の変形に追従して変形することにより、容器のライナ６への接触圧を大幅に変化させることなく接触させることができ、ライナ６の傷付きを防止して、容器の耐久寿命を向上できる。
【００８６】
（セ）また、図１６、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１の少なくとも一部を構成する形状記憶部材２３〜２６は、その表面に熱伝導性の高い金属でコーティングされていることにより、Ａｇ−Ｃｄ、Ｔｉ−Ｎｉ等の熱伝導率の高くない材質の形状記憶合金を用いる場合においても、良好な熱伝達特性を持たせることができ、駆動機能は形状記憶合金、熱伝達はコーティング材とした複合機能を持たせることができる。従って、熱交換手段１１を経由させて、軸本体１０に内蔵させたＭＨ合金（水素貯蔵合金）等で発生した水素化熱等を軸本体１０からライナ６へ効率的に熱伝達できるようになる。
【００８７】
（ソ）更に、図１６、図１８〜２０に示すように、熱交換手段１１の少なくとも一部を構成する形状記憶部材２３〜２６のマルテンサイト変態温度は、容器内部に生じうる最低温度近傍の温度に設定することにより、熱交換手段１１を常時記憶させた形状に維持させることができ、常時ライナ６表面に同一面圧で接触させることが可能となる。
【００８８】
（タ）図３０に示すように、熱交換手段１１は、少なくとも一部を構成する形状記憶部材がマルテンサイト変態温度を超えて形状回復された相変態後も、容器のライナ６内表面に常時接触しないことにより、相変態時（温度上昇時）に吸収した熱エネルギを形状記憶部材内に蓄積し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができ、熱エネルギを有効利用することができる。
【００８９】
（チ）図３１に示すように、容器本体２内には、複数の熱交換器１２が収容され、各熱交換器１２は、夫々ライナ６と対面する部位にのみ熱交換手段１１を立設して備えることにより、熱伝達経路として、熱交換器１２同士の接触部を有効活用することで、形状記憶部材の使用料を削減することが可能となる。
【００９０】
（ツ）図２７に示すように、熱交換手段１１は、温度上昇に伴い半径方向外側に形状回復する主形状記憶部材２８Ａと、前記主形状記憶部材２８Ａに係合し、温度上昇に連れて半径方向外側に形状回復して主形状記憶部材２８Ａの半径方向外側への形状回復を許容し、温度低下に伴い半径方向内側に屈曲して主形状記憶部材２８Ａの半径方向内側への形状変形を助長させる副形状記憶部材２８Ｂ、若しくは、前記主形状記憶部材２８Ａに係合して主形状記憶部材２８Ａを半径方向内側へ付勢するバイアスバネ２８Ｃとにより構成したことにより、容器内の貯蔵ガスの温度が高温となった場合は、主形状記憶部材２８Ａが形状回復してライナ６に接触し、熱交換フィン１１からライナ６へ熱伝達させて容器内を冷却する一方、低温になった場合には、副形状記憶部材２８Ｂの形状変形により、主形状記憶部材２８Ａのライナ６への接触状態から離れるように曲げ変形させる。従って、容器内の温度上昇時にはその熱エネルギを形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂに蓄熱し、容器内の温度が低下される際には形状記憶部材２８Ａ、２８Ｂ内部に蓄積された潜熱を取出し、水素放出熱に再利用できるエネルギ貯蔵機能を持たせることができるようにして、熱エネルギを有効利用することができる。
【００９１】
（第２実施形態）
図３２は、本発明を適用した水素貯蔵容器およびその製造方法の第２実施形態を示し、図３２（Ａ）は容器本体の断面図、図３２（Ｂ）および図３２（Ｃ）は容器本体から取出した状態のインタンクバルブユニットおよび熱伝導手段を示す説明図、図３２（Ｄ）は熱伝導手段の回復形状を示す断面図である。本実施形態においては、インタンクバルブユニットと熱伝導手段とを離脱可能として夫々の口金から取出し可能としたものである。なお、第１実施形態と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００９２】
図３２に示す水素貯蔵容器の実施形態においては、インタンクバルブ４、熱伝導手段３、容器本体２の基本的な構成は、第１実施形態と同様に構成されるが、インタンクバルブ４と熱伝導手段３とを離脱可能としている。
【００９３】
即ち、インタンクバルブ４の軸部４Ａに嵌合させて、筒状に形成した熱伝導手段３の軸本体１０が形成されている。軸本体１０に内蔵されていた水素吸蔵合金（ＭＨ合金）若しくは軸本体１０との熱交換が可能であり且つ外部に配置した冷却（加熱）ユニットとの間で熱伝達できる図示しない熱交換ユニットは、インタンクバルブ４の軸部４Ａに収容するよう構成し、インタンクバルブ４の軸部４Ａとこの軸部４Ａに嵌合する熱伝導手段３の軸本体１０とは、その嵌合する面同士の間で熱伝達可能な構造となっている。また、容器本体２は、その両端の口金２Ａ、２Ｂを開放可能に構成している。
【００９４】
本実施形態の水素貯蔵容器１の組立時においては、先ず熱伝導手段３の軸本体１０の外周に、第１実施形態と同様にして、熱交換手段としての熱交換フィン１１を折り畳み状態で沿わせてテープ等により折り畳み状態を固定する。この折り畳み状態は、熱交換フィン１１の先端が、拡径したインタンクバルブ４がある側に倒して折り畳まれる。
【００９５】
次いで、この状態の熱伝導手段３の軸本体１０にインタンクバルブ４の軸部４Ａを嵌合させて両者を一体化させる。容器本体２の一方の口金２Ａは開放状態とし、他方の口金２Ｂは閉じた状態とする。そして、第１実施形態と同様に、折り畳み状態の熱交換フィン１１を備えた（インタンクバルブ４と一体の）熱伝導手段３を、上記要領で、容器本体２の開放した一方の口金部２Ａから挿入して、折り畳み状態に固定しているテープを巻き放しつつ容器本体２内に挿入し、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方にある他方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３と一体のインタンクバルブ４を一方の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。テープが巻き放たれて容器本体２内に入った熱交換フィン１１は、マルテンサイト変態温度が常温より低く設定されている場合には、直に起立状態に復帰し、マルテンサイト変態温度が常温より高く設定されている場合には、容器内温度が前記マルテンサイト変態温度を超える段階で起立状態に復帰する。
【００９６】
また、容器本体２の内蔵物である熱伝導手段３を交換・修理するために、容器本体２内から熱伝導手段３を取出す場合には、インタンクバルブ４の一方の口金２Ａとの係合を外して（図３２（Ａ）参照）、その軸部４Ｂを熱伝導手段３の軸本体１０から抜出しつつ、インタンクバルブ４を手前側に取出す（図３２（Ｂ）参照）。また、熱伝導手段３は、その熱交換フィン１１が軸本体１０からインタンクバルブ４側に傾いているため、軸本体１０の先端側が係合している他方の口金２Ｂを開放して、一方の口金２Ａから他方の口金２Ｂに向かって熱伝導手段３を押出し、熱交換フィン１１を先端側口金２Ｂの縁を擦りつつ通過させて容器外に取出すことができる（図３２（Ｃ）参照）。そして、新規に制作した熱伝導手段３をインタンクバルブ４に固定し、前記要領により容器本体２内に挿入することにより、内部の熱伝導手段３を更新することができる。
【００９７】
以上のように、本実施形態の水素貯蔵容器１は、インタンクバルブ４の軸部４Ａと伸縮・折畳み可能な熱交換フィン１１を備える熱伝導手段３の軸本体１０とを嵌合させ且つ離脱可能とすることにより、インタンクバルブ４は容器口元（トップ）側から、熱伝導手段３（熱交換フィン）は容器ボトム部側から、夫々取出すことができ、容器本体２を破壊および分解せずに内臓物を取出し可能となり、内臓物の交換完了後に高圧容器を再利用でき、整備性を向上できる。
【００９８】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（タ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００９９】
（テ）気密性を有するライナ６の外面を覆って繊維強化樹脂層７を備え且つ一方の口金２Ａに係合させて貯蔵ガスの給排を制御するインタンクバルブ４を備える容器本体２の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段３が収容されている水素貯蔵容器１において、前記熱伝導手段３は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段１１と、前記熱交換手段１１と熱的に接続され且つ容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続され、前記インタンクバルブ４の軸部４Ａに嵌合された筒状の軸本体１０と、から構成され、前記熱交換手段１１は軸本体１０に沿って折畳み状態でインタンクバルブ４の軸部４Ａと嵌合させた軸本体１０と共に口金部２Ａから容器本体２内に挿入して、容器本体２内で熱交換手段１１を軸本体１０に沿った折畳み状態から軸本体１０より起立させた展開状態とし、前記インタンクバルブ４の軸部４Ａとの嵌合状態を離脱させて、容器本体２の他方の口金２Ｂより、熱交換手段１１を軸本体１０に沿って折畳み状態としつつ軸本体１０と共に取出し可能としたことにより、容器本体２を破壊および分解せずに内臓物を取出し可能となり、内臓物の交換完了後に高圧容器を再利用でき、整備性を向上できる。
【０１００】
（第３実施形態）
図３３は、本発明を適用した水素貯蔵容器およびその製造方法の第３実施形態を示す組立要領図である。本実施形態においては、熱伝導手段として容器本体に固定される軸本体と軸本体とは別体に形成した熱交換手段とにより構成したものである。なお、第１、２実施形態と同一装置・部材には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【０１０１】
本実施形態の水素貯蔵容器１の熱伝導手段３は、図３３（Ａ）に示すように、インタンクバルブ４と一体に形成された軸本体１０と、熱交換手段としての収縮および膨張可能な多数の熱交換ボール１１Ａとにより構成されている。
【０１０２】
前記熱交換ボール１１Ａは、形状記憶合金よりなる線材を網状とし且つ球形状となるように編込んでその球形体状態で形状記憶されて構成されている。そして、その使用に当たっては、前記球形体状態の熱交換ボール１１Ａを外方の多方向から圧縮荷重を加えて容器本体２の口金２Ａの内径よりも小径の球体に変形させたものを利用する。なお、この変形状態の熱交換ボール１１Ａは、その形状が必ずしも球体とする必要はなく、容器本体２の口金２Ａを無理なく通過できる形状、例えば、楕円球体、棒状体としてもよい。その他の熱伝導手段３の軸本体１０（内部に水素吸蔵合金（ＭＨ合金）若しくは軸本体１０との熱交換が可能であり且つ外部に配置した図示しない冷却（加熱）ユニットとの間で熱伝達できる熱交換ユニットが内蔵されている）、インタンクバルブ４、容器本体２、口金２Ａ等は第１実施形態と同様に構成している。
【０１０３】
そして、図３３（Ｂ）に示す容器本体２の口金２Ａより容器本体２の中に、小径となった球体の熱交換ボール１１Ａを多数充填する。この充填は、熱交換ボール１１Ａが口金２Ａの内径より小さくなるよう変形されているため、口金２Ａと干渉して口金２Ａ内部を傷付けることなく、円滑に行うことができる。また、その充填量としては、熱交換ボール１１Ａの全てが形状記憶された形状に回復された際の全容積と、容器本体２の内容積から軸本体１０の容積を差引いた空間容積とが同等の大きさとなる数量が投入される。この状態では、容器本体２内には、熱交換ボール１１Ａが形状回復していないことと、熱伝導手段３の軸本体１０が挿入されていないこととにより、充分な空きスペースが存在する。
【０１０４】
次いで、図３３（Ｃ）に示すように、容器本体２にインタンクバルブ４と一体となった熱伝導手段３の軸本体１０を挿入し、熱伝導手段３の軸本体１０の先端を前方にある他方の口金２Ｂに係合させ、熱伝導手段３の軸本体１０と一体のインタンクバルブ４を一方の口金２Ａに係合させることにより、両者を一体化させることができる。容器本体２内は、熱交換ボール１１Ａが形状回復していないことにより、充分な空きスペースが存在する。
【０１０５】
この状態で、水素の充填を行うことにより、容器内の温度が、熱交換ボール１１Ａを構成している形状記憶部材に設定しているマルテンサイト変態温度を超える段階で、図３３（Ｄ）に示すように、熱交換ボール１１Ａは記憶形状に形状回復し、容器本体２内に均等に分散されて、最外周に存在する熱交換ボール１１Ａは容器本体２のライナ６に夫々接触し、最内周に存在する熱交換ボール１１Ａは軸本体１０に夫々接触され、中間に存在する熱交換ボール１１Ａは隣接する熱交換ボール１１Ａと互いに接触して偏りなく配置された状態となる。
【０１０６】
この状態の水素貯蔵容器１においては、熱交換ボール１１Ａが網状であり且つ球形状となるように編込んで形成されているため、貯蔵される水素ガスと飛躍的に増加された接触面積により夫々熱交換可能となっている。また、ライナ６および軸本体１０に対する接触状態、および、熱交換ボール１１Ａ相互の接触状態のいずれにおいても、均一に等応力で接触している。このため、熱交換ボール１１Ａに伝達された熱エネルギは、隣接する熱交換ボール１１Ａを次々と経由して軸本体１０およびライナ６に伝達させることができる。従って、アルミニウム合金製ライナによる蓄熱作用を充分に発揮させることができると共に、アルミニウム合金製ライナよりの放熱効果も発揮させることができる。
【０１０７】
また、容器内の貯蔵ガスの温度変化により容器本体２が膨張変形や収縮変形された場合には、熱交換ボール１１Ａ自体が形状記憶部材による線材をメッシュ状に編込んで形成されているため、容器本体２内へのガス充填に伴い発生した熱エネルギを熱交換ボール１１Ａを構成する形状記憶部材の相変態により蓄熱させてエネルギを蓄えさせることができ、また、容器ガスの放出時における吸熱作用時に蓄熱した熱エネルギを放出させて容器内ガスの温度低下を抑制させることにも再利用することができる。
【０１０８】
また、容器内の貯蔵ガスの温度変化により容器本体２が膨張変形や収縮変形された場合には、熱交換ボール１１Ａ自体が形状記憶部材による線材をメッシュ状に編込んで形成されているため、それぞれが接触応力一定のまま追従して膨張変形および収縮変形し、容器本体２の耐久寿命を低下させることが防止される。
【０１０９】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【０１１０】
（ト）気密性を有するライナ６の外面を覆って繊維強化樹脂層７を備える容器本体２の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段３が収容されている水素貯蔵容器１において、前記熱伝導手段３は、容器内部で展開され且つ分散されて内部ガスとの間で熱交換を行うメッシュ状金属により球状若しくはブロック状に形成された多数の熱交換部材１１Ａと、前記熱交換部材１１Ａとの接触により熱的に接続され且つ容器本体２の口金部２Ｂと熱的に接続する軸本体１０と、を備え、前記多数の熱交換部材１１Ａは口金部から容器本体２内の軸本体１０周りに縮小変形された状態で挿入され、軸本体１０周りで本来の形状に形状回復されて容器ライナ６と軸本体１０との間の空間に充填される。
【０１１１】
このことにより、貯蔵される水素ガスと飛躍的に増加された接触面積により夫々熱交換可能となる。また、ライナ６および軸本体１０に対する接触状態、および、熱交換部材１１Ａ相互の接触状態のいずれにおいても、均一に等応力で接触し、熱交換部材１１Ａに伝達された熱エネルギは、隣接する熱交換部材１１Ａを次々と経由して軸本体１０およびライナ６に伝達して、ライナ６に蓄熱させ且つ外部に放熱させることができ、また、放熱口金２Ｂを経由して容器の外部へ伝達させることもできる。また、熱交換部材１１Ａは軸本体１０と別体であるため、挿入作業時の容器本体２の傷付きを防止でき、作業が簡素化される。
【０１１２】
（ナ）熱交換部材１１Ａは、メッシュで構成され且つ球体状をなす形状記憶部材で構成することにより、容器内で形状回復されると、球体の形状であるために、隙間空間を有効に活用しながら、それぞれの熱交換部材１１Ａ同士が等間隔且つ等応力になるように配置され、熱伝達効率を向上でき、容器の耐久寿命を向上させることができる。しかも、容器内の貯蔵ガスの温度変化により容器本体２が膨張変形や収縮変形された場合には、熱交換部材１１Ａ自体が形状記憶部材による線材をメッシュ状に編込んで形成されているため、それぞれが接触応力一定のまま追従して膨張変形および収縮変形し、容器本体２の耐久寿命を低下させることが防止される。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の水素貯蔵容器は、主に水素を貯蔵する容器として説明しているが、他の圧縮性ガスを高圧で貯蔵する高圧容器に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す水素貯蔵容器の断面図。
【図２】同じく熱交換フィンの第１実施例を示す要部説明図。
【図３】同じく熱交換フィンの第１実施例の変形例を示す要部説明図。
【図４】熱交換フィンの作動状態を説明する説明図。
【図５】形状記憶合金の歪み−応力，温度特性図。
【図６】展開状態の熱伝導手段の概略断面図。
【図７】折畳み状態の熱伝導手段の概略断面図。
【図８】容器本体の断面図。
【図９】熱交換フィンの第２実施例の折畳み状態の要部説明図。
【図１０】熱交換フィンの第２実施例の展開途中の要部説明図。
【図１１】熱交換フィンの第２実施例の展開状態の要部説明図。
【図１２】熱交換フィンの第３実施例の展開状態の要部説明図。
【図１３】熱交換フィンの第４実施例の展開状態の要部説明図。
【図１４】熱交換フィンの第５実施例の展開状態の要部説明図。
【図１５】第５実施例の伸縮支柱を示す概略図。
【図１６】熱交換フィンの第６実施例を示す要部説明図。
【図１７】第６実施例のライナとの接触部を示す斜視図。
【図１８】熱交換フィンの第７実施例を示す要部側面図。
【図１９】同じく第７実施例の熱交換フィンの斜視図。
【図２０】熱交換フィンの第８実施例を示す斜視図。
【図２１】形状記憶部材の形状を示す斜視図。
【図２２】形状記憶部材の形状を示す平面図。
【図２３】かしめ構造の一例を示す斜視図。
【図２４】図２３に用いる形状記憶リベットの形状変化を順を追って（Ａ）〜（Ｄ）に示す説明図。
【図２５】形状回復継手構造を示す斜視図。
【図２６】形状回復継手構造の変形例を示す斜視図。
【図２７】熱交換フィンの第９実施例を夫々（Ａ）〜（Ｃ）に分けて示す説明図。
【図２８】図２７（Ａ）に示す熱交換フィンの応力−温度特性図。
【図２９】容器ライナ内表面に熱交換フィンが常時接触する構造の水素貯蔵容器の断面図。
【図３０】容器ライナ内表面に熱交換フィンが常時接触しない構造の水素貯蔵容器の断面図。
【図３１】熱交換器を複数収容する構成の水素貯蔵容器の断面図（Ａ）および各熱交換器を示す説明図（Ｂ）。
【図３２】本発明の第２実施形態を示す水素貯蔵容器の夫々の部分を（Ａ）〜（Ｄ）に分けて示す説明図。
【図３３】本発明の第３実施形態を示す水素貯蔵容器を、その組立手順（Ａ）〜（Ｄ）に分けて示す説明図。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 水素貯蔵容器
２ 容器本体
３ 熱伝導手段
４ インタンクバルブ
５ 外部放熱手段、外部放熱部材
６ ライナ
７ 補強層
１０ 軸本体
１１ 熱交換手段としての熱交換フィン
１２ 熱交換器
２０〜２８ 形状記憶部材
３０〜３５ 熱伝達部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、を備え、
前記熱交換手段は軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入され、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態で備えることを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２】
前記熱交換手段は、形状記憶部材を折畳み可能且つ展開可能な構成部材として備えることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵容器。
【請求項３】
前記熱交換手段は、軸本体に基部を固定し、軸本体から起立させた形状に形状記憶させた形状記憶部材により構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項４】
前記熱交換手段は、熱伝導率の高い金属部材と、前記金属部材に連結され、この金属部材を軸本体から起立させた状態とするように形状に形状記憶させた形状記憶部材とにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項５】
前記熱伝導率の高い金属部材と形状記憶部材とは、形状記憶部材の形状回復力により前記金属部材に自らを接触させるかしめ構造により連結されていることを特徴とする請求項４に記載の水素貯蔵容器。
【請求項６】
前記熱伝導率の高い金属部材と形状記憶部材とは、前記金属部材の端部を取囲み、形状記憶部材の形状回復力により前記金属部材を締付けて連結されていることを特徴とする請求項４に記載の水素貯蔵容器。
【請求項７】
前記熱交換手段の形状記憶部材の長さは、熱伝導率の高い金属部材より短く形成されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項８】
前記熱交換手段の形状記憶部材は、その断面積を熱伝導率の高い金属部材より小さく形成されていることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項９】
前記容器本体のライナは金属材料により構成され且つ容器本体の口金部に熱的に接続され、
前記熱交換手段は、組付け後に前記ライナの内表面に常時接触するよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１０】
前記熱交換手段のライナへの接触端部は、その端部を折曲げて形成した曲面部に形成され、熱交換手段は曲面部を介してライナとの接触することを特徴とする請求項９に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１１】
前記熱交換手段のライナへの接触端部は、前記曲面部を形状記憶させた形状記憶部材により形成し、温度上昇時の形状記憶部材の形状回復効果により曲面部が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１２】
前記熱交換手段のライナへの接触端部は、曲率の大きい球面状に突出する形状に形成され、熱交換手段は曲面部を介してライナとの接触することを特徴とする請求項９に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１３】
前記熱交換手段は、少なくともその一部を構成する形状記憶部材により、貯蔵ガスの温度変化に応じて膨張・収縮する容器本体の変形に追従して変形することを特徴とする請求項９に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１４】
前記熱交換手段の少なくとも一部を構成する形状記憶部材は、その表面に熱伝導性の高い金属でコーティングされていることを特徴とする請求項２から請求項８、請求項１１、請求項１２のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１５】
前記熱交換手段の少なくとも一部を構成する形状記憶部材のマルテンサイト変態温度は、容器内部に生じうる最低温度近傍の温度に設定されていることを特徴とする請求項２から請求項８、請求項１１、請求項１２のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１６】
前記熱交換手段は、少なくとも一部を構成する形状記憶部材がマルテンサイト変態温度を超えて形状回復された相変態後も、容器のライナ内表面に常時接触しないことを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１７】
前記容器本体内には、複数の熱交換器が収容され、
前記各熱交換器は、夫々ライナと対面する部位にのみ熱交換手段を立設して備えることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１８】
前記熱交換手段は、温度上昇に伴い半径方向外側に形状回復する主形状記憶部材と、前記主形状記憶部材に係合し、温度上昇に連れて半径方向外側に形状回復して主形状記憶部材の半径方向外側への形状回復を許容し、温度低下に伴い半径方向内側に屈曲して主形状記憶部材の半径方向内側への形状変形を助長させる副形状記憶部材、若しくは、前記主形状記憶部材に係合して主形状記憶部材を半径方向内側へ付勢するバイアスバネとにより構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１９】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備え且つ一方の口金に係合させて貯蔵ガスの給排を制御するインタンクバルブを備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続され、前記インタンクバルブの軸部に嵌合された筒状の軸本体と、から構成され、
前記熱交換手段は軸本体に沿って折畳み状態でインタンクバルブの軸部と嵌合させた軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入して、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態とし、
前記インタンクバルブの軸部との嵌合状態を離脱させて、容器本体の他方の口金より、熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態としつつ軸本体と共に取出し可能としたことを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２０】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開され且つ分散されて内部ガスとの間で熱交換を行うメッシュ状金属により球状若しくはブロック状に形成された多数の熱交換部材と、前記熱交換部材との接触により熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、を備え、
前記多数の熱交換部材は口金部から容器本体内の軸本体周りに縮小変形された状態で挿入され、軸本体周りで本来の形状に形状回復されて容器ライナと軸本体との間の空間に充填されることを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２１】
前記熱交換部材は、メッシュで構成され且つ球体状をなす形状記憶部材で構成したことを特徴とする請求項２０に記載の水素貯蔵容器。
【請求項２２】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器の製造方法において、
前記熱伝導手段を、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、で構成し、
前記熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入し、
容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態とすることを特徴とする水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項２３】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備え且つ一方の口金に係合させて貯蔵ガスの給排を制御するインタンクバルブを備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器の製造方法において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続され、前記インタンクバルブの軸部に嵌合された筒状の軸本体と、で構成し、
前記熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態でインタンクバルブの軸部と嵌合させた軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入して、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態として水素貯蔵容器を組立形成し、
前記インタンクバルブの軸部との嵌合状態を離脱させて、容器本体の他方の口金より、熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態としつつ軸本体と共に取出し可能として分解可能としたことを特徴とする水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項２４】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器の製造方法において、
前記熱伝導手段を、容器内部で展開され且つ分散されて内部ガスとの間で熱交換を行うメッシュ状金属により球状若しくはブロック状に形成された多数の熱交換部材と、前記熱交換部材との接触により熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、で構成し、
前記多数の熱交換部材を口金部から容器本体内の軸本体周りに縮小変形された状態で挿入し、軸本体周りで本来の形状に形状回復させて容器ライナと軸本体との間の空間に充填することを特徴とする水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項２５】
前記熱交換手段または熱交換部材は、形状記憶部材を折畳み可能且つ展開可能な構成部材として備えることを特徴とする請求項２２から請求項２４のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項１】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、を備え、
前記熱交換手段は軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入され、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態で備えることを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２】
前記熱交換手段は、形状記憶部材を折畳み可能且つ展開可能な構成部材として備えることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵容器。
【請求項３】
前記熱交換手段は、軸本体に基部を固定し、軸本体から起立させた形状に形状記憶させた形状記憶部材により構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項４】
前記熱交換手段は、熱伝導率の高い金属部材と、前記金属部材に連結され、この金属部材を軸本体から起立させた状態とするように形状に形状記憶させた形状記憶部材とにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項５】
前記熱伝導率の高い金属部材と形状記憶部材とは、形状記憶部材の形状回復力により前記金属部材に自らを接触させるかしめ構造により連結されていることを特徴とする請求項４に記載の水素貯蔵容器。
【請求項６】
前記熱伝導率の高い金属部材と形状記憶部材とは、前記金属部材の端部を取囲み、形状記憶部材の形状回復力により前記金属部材を締付けて連結されていることを特徴とする請求項４に記載の水素貯蔵容器。
【請求項７】
前記熱交換手段の形状記憶部材の長さは、熱伝導率の高い金属部材より短く形成されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項８】
前記熱交換手段の形状記憶部材は、その断面積を熱伝導率の高い金属部材より小さく形成されていることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項９】
前記容器本体のライナは金属材料により構成され且つ容器本体の口金部に熱的に接続され、
前記熱交換手段は、組付け後に前記ライナの内表面に常時接触するよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１０】
前記熱交換手段のライナへの接触端部は、その端部を折曲げて形成した曲面部に形成され、熱交換手段は曲面部を介してライナとの接触することを特徴とする請求項９に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１１】
前記熱交換手段のライナへの接触端部は、前記曲面部を形状記憶させた形状記憶部材により形成し、温度上昇時の形状記憶部材の形状回復効果により曲面部が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１２】
前記熱交換手段のライナへの接触端部は、曲率の大きい球面状に突出する形状に形成され、熱交換手段は曲面部を介してライナとの接触することを特徴とする請求項９に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１３】
前記熱交換手段は、少なくともその一部を構成する形状記憶部材により、貯蔵ガスの温度変化に応じて膨張・収縮する容器本体の変形に追従して変形することを特徴とする請求項９に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１４】
前記熱交換手段の少なくとも一部を構成する形状記憶部材は、その表面に熱伝導性の高い金属でコーティングされていることを特徴とする請求項２から請求項８、請求項１１、請求項１２のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１５】
前記熱交換手段の少なくとも一部を構成する形状記憶部材のマルテンサイト変態温度は、容器内部に生じうる最低温度近傍の温度に設定されていることを特徴とする請求項２から請求項８、請求項１１、請求項１２のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１６】
前記熱交換手段は、少なくとも一部を構成する形状記憶部材がマルテンサイト変態温度を超えて形状回復された相変態後も、容器のライナ内表面に常時接触しないことを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１７】
前記容器本体内には、複数の熱交換器が収容され、
前記各熱交換器は、夫々ライナと対面する部位にのみ熱交換手段を立設して備えることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器。
【請求項１８】
前記熱交換手段は、温度上昇に伴い半径方向外側に形状回復する主形状記憶部材と、前記主形状記憶部材に係合し、温度上昇に連れて半径方向外側に形状回復して主形状記憶部材の半径方向外側への形状回復を許容し、温度低下に伴い半径方向内側に屈曲して主形状記憶部材の半径方向内側への形状変形を助長させる副形状記憶部材、若しくは、前記主形状記憶部材に係合して主形状記憶部材を半径方向内側へ付勢するバイアスバネとにより構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素貯蔵容器。
【請求項１９】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備え且つ一方の口金に係合させて貯蔵ガスの給排を制御するインタンクバルブを備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続され、前記インタンクバルブの軸部に嵌合された筒状の軸本体と、から構成され、
前記熱交換手段は軸本体に沿って折畳み状態でインタンクバルブの軸部と嵌合させた軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入して、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態とし、
前記インタンクバルブの軸部との嵌合状態を離脱させて、容器本体の他方の口金より、熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態としつつ軸本体と共に取出し可能としたことを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２０】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開され且つ分散されて内部ガスとの間で熱交換を行うメッシュ状金属により球状若しくはブロック状に形成された多数の熱交換部材と、前記熱交換部材との接触により熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、を備え、
前記多数の熱交換部材は口金部から容器本体内の軸本体周りに縮小変形された状態で挿入され、軸本体周りで本来の形状に形状回復されて容器ライナと軸本体との間の空間に充填されることを特徴とする水素貯蔵容器。
【請求項２１】
前記熱交換部材は、メッシュで構成され且つ球体状をなす形状記憶部材で構成したことを特徴とする請求項２０に記載の水素貯蔵容器。
【請求項２２】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器の製造方法において、
前記熱伝導手段を、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、で構成し、
前記熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態で軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入し、
容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態とすることを特徴とする水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項２３】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備え且つ一方の口金に係合させて貯蔵ガスの給排を制御するインタンクバルブを備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器の製造方法において、
前記熱伝導手段は、容器内部で展開されて内部ガスとの間で熱交換を行う熱交換手段と、前記熱交換手段と熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続され、前記インタンクバルブの軸部に嵌合された筒状の軸本体と、で構成し、
前記熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態でインタンクバルブの軸部と嵌合させた軸本体と共に口金部から容器本体内に挿入して、容器本体内で熱交換手段を軸本体に沿った折畳み状態から軸本体より起立させた展開状態として水素貯蔵容器を組立形成し、
前記インタンクバルブの軸部との嵌合状態を離脱させて、容器本体の他方の口金より、熱交換手段を軸本体に沿って折畳み状態としつつ軸本体と共に取出し可能として分解可能としたことを特徴とする水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項２４】
気密性を有するライナの外面を覆って繊維強化樹脂層を備える容器本体の内部に、内部ガスとの間で熱交換可能である熱伝導手段が収容されている水素貯蔵容器の製造方法において、
前記熱伝導手段を、容器内部で展開され且つ分散されて内部ガスとの間で熱交換を行うメッシュ状金属により球状若しくはブロック状に形成された多数の熱交換部材と、前記熱交換部材との接触により熱的に接続され且つ容器本体の口金部と熱的に接続する軸本体と、で構成し、
前記多数の熱交換部材を口金部から容器本体内の軸本体周りに縮小変形された状態で挿入し、軸本体周りで本来の形状に形状回復させて容器ライナと軸本体との間の空間に充填することを特徴とする水素貯蔵容器の製造方法。
【請求項２５】
前記熱交換手段または熱交換部材は、形状記憶部材を折畳み可能且つ展開可能な構成部材として備えることを特徴とする請求項２２から請求項２４のいずれか一つに記載の水素貯蔵容器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００７−２３９８３３（Ｐ２００７−２３９８３３Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６１４１４（Ｐ２００６−６１４１４）
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月７日（２００６．３．７）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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