CN103256476A - 压力容器单元及压力容器的温度调节方法 - Google Patents

Abstract

提供压力容器单元及压力容器的温度调节方法，能够实现液化气的利用效率的提高及搬运性的提高且能够容易进行温度管理。压力容器单元（1）具有压力容器（2）和保护压力容器（2）外周的护罩（3），其特征在于，压力容器（2）具有：贮存流体的中空的树脂内衬层（4）；覆盖树脂内衬层（4）外周的树脂制的增强层（5）；固定于树脂内衬层（4）的一端侧及另一端侧的接口部件（6、8）；固定于一端侧的接口部件（6）并成为所述流体的流路的安装部件（7）；及固定于另一端侧的接口部件（8）的导热部件（9），导热部件（9）的一端侧配置在树脂内衬层（4）的中空部，另一端侧配置在压力容器（2）的外部且配置于护罩（3）的收纳部（31a）。

Description

压力容器单元及压力容器的温度调节方法

技术领域

本发明涉及用于贮存流体的压力容器单元及压力容器的温度调节方法。

背景技术

已知用于贮存液化的燃料气体的金属制的压力容器。并且，近年来，已知有实现轻量化并提高了搬运性的树脂制的压力容器（复合容器）。复合容器例如由合成树脂制的树脂内衬层和由FRP等形成的覆盖该树脂内衬层的增强层构成。并且，已知有利用树脂制的护罩进一步覆盖复合容器的外周来保护压力容器使其免受外力的技术。

贮存于压力容器内的液化气在压力容器内气化，并向压力容器外部被取出需要的量而作为燃料来使用。此时的气体产生量是通过由压力容器内的液化气的潜热与来自压力容器的外部的输入热量的温度差产生的热平衡而进行的。当消耗液化气时，由于夺走了液化气的潜热，因此气体的产生量降低，但在压力容器例如为钢制的情况下能够充分地获得来自外部的输入热量，因此能够防止液化气的温度降低，并辅助气体的产生。由此，能够有效地消耗压力容器内的液化气。

但是，由于复合容器由导热性低的树脂形成，因此无法充分获得来自外部的输入热量，从而存在压力容器内的液化气的利用效率低下的问题。因此，在专利文献1中公开了如下技术：在支承压力容器的载置台的内部设置供工作液流动的管，并根据需要对压力容器进行加热。专利文献1所述的压力容器是固定于地面等的大型贮槽类型，而未考虑搬运性。

专利文献1：日本特开2010-156394号公报

在专利文献1所述的压力容器中，必须根据压力容器内的温度来调节工作液的温度，因此存在如下问题：加热设备等附带设备的结构复杂，并且温度管理繁杂。另外，如果是固定于地面等的压力容器，则能够使工作液在配设于载置台的管内流动来进行温度管理，但对于复合容器等具备搬运性的压力容器，难以采用专利文献1的技术。

发明内容

本发明正是为解决这样的课题而完成的，其课题在于提供压力容器单元及压力容器的温度调节方法，能够实现液化气的利用效率的提高以及搬运性的提高，并且能够容易地进行温度管理。

为了解决上述课题，本发明为一种压力容器单元，所述压力容器单元具有压力容器和保护所述压力容器的外周的护罩，其特征在于，所述压力容器具有：中空的树脂内衬层，其用于贮存流体；树脂制的增强层，其覆盖所述树脂内衬层的外周；接口部件，其固定于所述树脂内衬层的一端侧及另一端侧；安装部件，其固定于一端侧的所述接口部件，成为所述流体的流路；以及导热部件，其固定于另一端侧的所述接口部件，所述导热部件的一端侧配置在所述树脂内衬层的中空部，所述导热部件的另一端侧配置在所述压力容器的外部且配置于所述护罩的收纳部。

根据所述结构，能够使导热部件的另一端侧从外部空气获得的热传递至压力容器的内部，因此能够抑制液化气的温度降低。由此，即使在液化气的残余量少的情况下，也能够提高液化气的利用效率。另外，根据导热部件，能够利用压力容器的内部与外部空气的温度差而被动地获得热。因此，不需要如以往那样的加热设备等附带设备等，从而能够形成简易的结构。

另外，导热部件不会变成外部空气温度以上的温度，因此不会对液化气过度加热。因此，压力容器的温度管理变得容易。另外，由于由树脂内衬层及树脂制的增强层构成压力容器，所以能够实现轻量化，并提高搬运性。另外，由于导热部件中的配置于压力容器的外部的部位配置于护罩的收纳部，所以能够保护导热部件而使其免受外力。

另外，优选的是，所述护罩具有：裙部，其形成于所述压力容器的另一端侧；以及侧壁部，其形成为相对于所述裙部装卸自如，并覆盖所述压力容器的侧部，所述收纳部形成于所述裙部。

根据所述结构，收纳部形成于所述裙部，并且裙部和侧壁部装卸自如，因此能够容易地进行导热部件的更换及维护。

另外，优选的是，所述导热部件的另一端侧形成为，其每单位高度的表面积比所述导热部件的一端侧的每单位高度的表面积大。根据所述结构，能够有效地从外部空气获得热。

另外，本发明涉及一种压力容器的温度调节方法，所述压力容器具有中空的树脂内衬层、和覆盖所述树脂内衬层的外周的树脂制的增强层，其特征在于，具有导热部件，所述导热部件的一端侧配置于所述树脂内衬层的中空部，另一端侧配置于所述压力容器的外部，使所述导热部件的另一端侧从外部空气获得的热传递至所述压力容器的内部。

根据所述结构，能够使导热部件的另一端侧从外部空气获得的热传递至压力容器的内部，因此能够抑制液化气的温度降低。由此，即使在液化气的残余量少的情况下，也能够提高液化气的利用效率。另外，根据导热部件，能够利用压力容器的内部与外部空气的温度差而被动地获得热。因此，不需要如以往那样的加热设备等附带设备等，从而能够形成简易的结构。

另外，导热部件不会变成外部空气温度以上的温度，因此不会对液化气过度加热。因此，压力容器的温度管理变得容易。另外，由于由树脂内衬层及树脂制的增强层构成压力容器，所以能够实现轻量化，并提高搬运性。

根据本发明的压力容器单元及压力容器的温度调节方法，能够实现液化气的利用效率的提高及搬运性的提高，并且能够容易地进行温度管理。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的压力容器单元的侧剖视图。

图2A和图2B是示出本发明的变形例的主要部分的侧剖视图，图2A示出第一变形例，图2B示出第二变形例。

标号说明

1压力容器单元

2压力容器

3护罩

4树脂内衬层

5增强层

6第一接口部件

7安装部件

8第二接口部件

9导热部件

10辅助部件

31裙部

31a收纳部

32侧壁部

33把持部

42翅片

52涡旋部

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。如图1所示，本实施方式的压力容器单元1由压力容器2和对压力容器2的外周进行保护的护罩3构成。

压力容器（复合容器）2主要由树脂内衬层4、增强层5、第一接口部件6、安装部件7、第二接口部件8以及导热部件9构成。压力容器2是用于贮存通过作用高压力而液化的燃料气体的容器。

树脂内衬层4为树脂制的，在内部具备中空部。树脂内衬层4的材料不特别限定，但根据贮存的流体的种类及用途，可采用例如聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚酰胺、聚酮、聚苯硫醚（PPS）、尼龙、氟树脂等热塑性树脂等。另外，也可以在树脂内衬层4设置由乙烯-乙烯醇共聚树脂（EVOH）等形成的阻隔层而形成多层结构。通过利用树脂形成树脂内衬层4，能够实现轻量化。

在本实施方式中，树脂内衬层4包括：呈筒状的主体部4a；从主体部4a的两端部延伸设置的肩部4b、4b；以及从肩部4b向中心轴线C方向延伸设置的端部4c、4c。树脂内衬层4的形状不特别限定，例如也可以是球形。

增强层5由纤维强化树脂（FRP）形成，并覆盖树脂内衬层4的外周。增强层5以如下方式形成：例如将玻璃纤维或碳纤维等增强纤维浸渍于由乙烯酯、环氧树脂等主剂和硬化剂混合而形成的热固化树脂中。在本实施方式中，增强层5包括：呈筒状的主体部5a；从主体部5a的两端部延伸设置的肩部5b、5b；以及从肩部5b向中心轴线C方向延伸设置的端部5c、5c。

第一接口部件6是在树脂内衬层4及增强层5的上端的开口部分固定的部件。第一接口部件6是金属制的，包括：环状的内部凸缘部11；从内部凸缘部11突出的圆筒部12；形成于圆筒部12的上端的环状的外部凸缘部13；以及连通孔14。

树脂内衬层4的端部4c及增强层5的端部5c抵接于圆筒部12的外周面。连通孔14沿上下方向贯通，并在内部形成有螺纹槽。连通孔14形成为随着朝向下方而缩径的锥状。而且，第一接口部件6不限于上述形状。

安装部件7是成为燃料气体的流路的部件。在本实施方式中，安装部件7采用阀门。安装部件7形成为相对于第一接口部件6装卸自如。安装部件7采用阀门或各种连接部件等。

第二接口部件8是在树脂内衬层4及增强层5的下端的开口部分固定的部件。第二接口部件8是金属制的，包括：环状的内部凸缘部21；从内部凸缘部21突出的圆筒部22；形成于圆筒部22的下端的环状的外部凸缘23；以及连通孔24。

树脂内衬层4的端部4c及增强层5的端部5c抵接于圆筒部22的外周面。连通孔24沿上下方向贯通，并在内部形成有螺纹槽（内螺纹）。连通孔24形成为随着朝向上方而缩径的锥状。第二接口部件8不限于上述形状。

导热部件9是金属制的棒状部件，是将从外部空气获得的热传递至压力容器2的内部的部件。导热部件9的一端侧（上端侧）配置于树脂内衬层4的中空部，另一端侧（下端侧）配置在压力容器2的外部。

在本实施方式中，导热部件9经由辅助部件10固定于第二接口部件8。辅助部件10呈大致圆锥状，并与导热部件9形成为一体。在辅助部件10的外周形成有螺纹槽（外螺纹），并螺合于连通孔24。导热部件9中的露出于树脂内衬层4侧的部分的长度和接触外部空气的部分的长度根据压力容器2的大小和贮存的燃料气体的种类适当地进行变更即可。

在本实施方式中，导热部件9采用吸液芯（wick）式热管。热管由铜制的中空密闭管、和封入该中空密闭管的内部的工作液（水或沸点低的有机介质）构成。在热管中，借助来自外部空气的输入热量在一端部（加热部）使工作液蒸发，该蒸气移动至另一端部（低温部）而凝结。进而，从中空密闭管的侧面向压力容器2内放热从而辅助液化气的气化。放热后的工作液通过毛细管结构（吸液芯）回流到一端部（加热部）。热管由于导热性及热响应性高且重量轻，因此适合作为导热部件9。

而且，只要能够将从外部空气获得的热传递至压力容器2的内部，则导热部件9可以采用任何材料及结构。导热部件9也可以是例如由铜或导热率高的其他金属形成的金属板。另外，在本实施方式中，导热部件9借助辅助部件10而固定，但也可以直接焊接于第二接口部件8，也可以通过螺纹或铆接直接固定。

接着，对压力容器的制造方法进行说明。首先，通过吹塑成型、旋压成型或者注射成型来对中空的树脂内衬层4进行成型。第一接口部件6及第二接口部件8在树脂内衬层4的成型时被嵌件成型，但也可以通过成型方法而在后续工序中利用粘着剂等将第一接口部件6及第二接口部件8固定于树脂内衬层4。树脂内衬层4、第一接口部件6和第二接口部件8根据需要由O型环等密封部件等密封。

而且，对于由树脂内衬层4、第一接口部件6和第二接口部件8构成的复合结构物，利用纤维缠绕法等缠绕上热固化树脂后，实施热处理而形成增强层5。最后，固定安装部件7和导热部件9，完成压力容器2。另外，压力容器2的制造方法不限于该制造方法。

护罩3是树脂制的，是用于保护压力容器2的外周的部件。护罩3由形成于压力容器2的下端的裙部31、和从裙部31向上方延伸设置的侧壁部32构成。通过设置护罩3，能够保护压力容器2而使其免受外力，并且能够使压力容器2立起。

裙部31呈环状。在裙部31的中心部形成有成为圆柱状的内部空间的收纳部31a。导热部件9的另一端侧露出于收纳部31a的内部。另外，在本实施方式中，第二接口部件8的外部凸缘23配置于收纳部31a。收纳部31a的长度形成为比导热部件9中的从第二接口部件8露出的部分长。

裙部31的内部（除收纳部31a之外的部分）可以是中空的，也可以是实心的。另外，也可以在裙部31设置重锤等以使压力容器单元1难以倾倒。另外，也可以沿裙部31的半径方向设置与收纳部31a连通的贯通孔。

侧壁部32呈圆筒状，并与增强层5的主体部5a、下侧的肩部5b以及端部5c接触。在侧壁部32的上端侧形成有沿径向贯通的把持部33、33。通过将手或器具等钩挂在把持部33上，能够容易地进行搬运。侧壁部32和裙部31也可以形成为一体，但优选如本实施方式那样例如通过螺纹的形式形成为装卸自如。另外，在本实施方式中，护罩3的上方开放，因此压力容器2相对于3的设置或取出变得容易。

接着，对压力容器单元1的作用效果进行说明。在压力容器2的内部贮存有例如液化的丙烷（沸点约-42℃）。当压力容器2内的液化气气化时，液化气的潜热被夺走从而液化气的温度降低。通常，当液化气的温度降低至大约-30℃～-20℃时，压力容器2内的压力也降低，因此存在难以供给需要量的气体的情况。但是，在本实施方式中，由于能够使导热部件9的另一端侧从外部空气获得的热传递至压力容器2的内部，因此能够抑制液化气的温度降低。由此，即使在液化气的残余量少的情况下，也能够提高液化气的利用效率。

另外，根据导热部件9，能够利用压力容器2的内部与外部空气的温度差而被动地获得热。具体地讲，在将压力容器单元1载置于外部空气温度为20℃的场所的情况下，如果液化气的温度例如为-20℃，则外部空气与压力容器2内的温度差为40℃，因此能够将外部空气的热有效地传递至压力容器2的内部。并且，导热部件9不会变成外部空气温度以上的温度，因此不会对液化气过度加热。

另外，在压力容器2的内部与外部空气的温度差小的情况下，热不会经由导热部件9传递至压力容器2的内部。这样，在本实施方式中，仅通过导热部件9对压力容器2内的温度进行管理，因此温度管理变得容易。另外，由于只将导热部件9配置于压力容器2即可，所以不需要加热设备等附带设备等，从而能够形成为简易的结构。

另外，由树脂内衬层4和树脂制的增强层5构成压力容器2，并且护罩3也为树脂制的，因此能够实现轻量化，并提高搬运性。

另外，导热部件9中的露出于压力容器2的外部的部位配置于在护罩3的裙部31形成的收纳部31a，因此能够可靠地保护导热部件9。另外，由于护罩3的裙部31形成为相对于侧壁部32装卸自如，所以能够容易地进行导热部件9的更换及维护。

图2A和图2B是示出本发明的变形例的图，图2A示出第一变形例，图2B示出第二变形例。在图2A所示的第一变形例中，在导热部件9A形成有多个翅片42，这一点与上述实施方式不同。导热部件9A由本体部41和多个翅片42构成。翅片42在本体部41的下端侧相互之间隔开间隔形成。

在图2B所示的第二变形例中，在导热部件9B形成有涡旋部52，这一点与上述实施方式不同。导热部件9B由本体部51和涡旋部52构成。涡旋部52连接在本体部51的下端并卷绕成螺旋状。

如第一变形例及第二变形例所示，通过设置翅片42或涡旋部52等，与导热部件9的一端侧（配置在树脂内衬层4的内部的部位）相比，能够增大每单位高度的表面积。由此，能够更有效地获得来自外部空气的热。

Claims (4)

1.一种压力容器单元，所述压力容器单元具有压力容器、和保护所述压力容器的外周的护罩，其特征在于，

所述压力容器具有：

中空的树脂内衬层，其用于贮存流体；

树脂制的增强层，其覆盖所述树脂内衬层的外周；

接口部件，其固定于所述树脂内衬层的一端侧及另一端侧；

安装部件，其固定于一端侧的所述接口部件，成为所述流体的流路；以及

导热部件，其固定于另一端侧的所述接口部件，

所述导热部件的一端侧配置在所述树脂内衬层的中空部，所述导热部件的另一端侧配置在所述压力容器的外部且配置于所述护罩的收纳部。

2.根据权利要求1所述的压力容器单元，其特征在于，

所述护罩具有：

裙部，其形成于所述压力容器的另一端侧；以及

侧壁部，其形成为相对于所述裙部装卸自如，并覆盖所述压力容器的侧部，

所述收纳部形成于所述裙部。

3.根据权利要求1或2所述的压力容器单元，其特征在于，

所述导热部件的另一端侧形成为，其每单位高度的表面积比所述导热部件的一端侧的每单位高度的表面积大。

4.一种压力容器的温度调节方法，所述压力容器具有中空的树脂内衬层、和覆盖所述树脂内衬层的外周的树脂制的增强层，其特征在于，

具有导热部件，所述导热部件的一端侧配置于所述树脂内衬层的中空部，另一端侧配置于所述压力容器的外部，

使所述导热部件的另一端侧从外部空气获得的热传递至所述压力容器的内部。

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