CN103635736A - 高压气体容器以及高压气体容器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种供高压气体填充的高压气体容器，其中，该高压气体容器包括供高压气体填充的套筒以及包围上述套筒的外表面的加强套管，上述套筒具有圆筒状的套筒主体部以及通过将上述套筒主体部的两端部缩径而形成的一对套筒肩部，上述加强套管包括嵌合于上述套筒主体部的套管主体部以及自上述套管主体部延伸并抵接于各自的上述套筒肩部的一对套管肩部。

Description

高压气体容器以及高压气体容器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种供高压气体填充的高压气体容器以及该高压气体容器的制造方法。
背景技术
以往以来，应用一种具有供高压气体填充的罐状套筒的高压气体容器。例如JP2006-300140A以及JP2005-337391A提出了一种高压气体容器，为了提高作为机械强度的耐压性，该高压气体容器利用树脂将缠绕在套筒的外周面的增强纤维固定从而形成有加强层。
然而，在JP2006-300140A以及JP2005-337391A所公开那样的以往的高压气体容器中，在套筒的外周面缠绕有增强纤维从而成形有加强层。因此，与向套筒的主体部缠绕的增强纤维相比，向设于其端部的圆顶状的套筒的主体部缠绕的增强纤维的强度变弱。因而，存在有难以确保套筒肩部的机械强度的问题。
另外，加强层通过在套筒的外周表面缠绕多层增强纤维而形成。因此，形成加强层消耗工夫，因而存在难以量产化的问题。
发明内容
本发明即是鉴于上述问题点而做成的，其目的在于提供一种确保了耐压性的高压气体容器，以及提供一种能够量产化的高压气体容器的制造方法。
采用本发明的某样式，提供一种高压气体容器，其供高压气体填充，该高压气体容器包括：套筒，其供高压气体填充；以及加强套管，其包围上述套筒的外表面；上述套筒包括：圆筒状的套筒主体部；以及一对套筒肩部，其通过将上述套筒主体部的两端部缩径而形成；上述加强套管包括：套管主体部，其嵌合于上述套筒主体部；以及一对套管肩部，其自上述套管主体部延伸并抵接于各自的上述套筒肩部。
以下参照添附的附图详细地说明本发明的实施方式、本发明的优点。
附图说明
图1是本发明的实施方式的高压气体容器的剖视图。
图2是放大了本发明的实施方式的高压气体容器的一部分的剖视图。
图3A是表示本发明的实施方式的高压气体容器的制造方法的嵌合工序的概略剖视图。
图3B是表示本发明的实施方式的高压气体容器的制造方法的成形工序的概略剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
首先，参照图1和图2说明本发明的实施方式的高压气体容器1的结构。该高压气体容器1例如安装于将氢气作为燃料的车辆，并用于贮存高压的氢气。
高压气体容器1包括供高压的氢气填充的作为主箱的空心状的套筒2、设于该套筒2的内侧的未图示的空心状的副箱、容纳于该副箱的内侧的储氢物质、以及用于冷却和加热该储氢物质的热交换器。高压气体容器1是包括套筒2和副箱在内的混合型容器。
容纳于副箱内侧的储氢物质例如使用粉末状的储氢合金。该储氢合金为与空气相比能够储存数100倍以上的氢气的合金。
在高压气体容器1内填充氢气时，将高压的氢气供给于套筒2内，并且向热交换器供给作为低温的冷却介质的热交换介质，使副箱内的储氢物质冷却。由此，能够促进氢气储存于储氢物质。
另一方面，在从高压气体容器1取出氢气时，通过向热交换器供给高温的热交换介质，将副箱内的储氢物质加热。由此，能够促进氢气从储氢物质中放出。
高压气体容器1包括供高压的氢气填充的空心状的套筒2、以及用于包围该套筒2的外周面的加强套管4。在图1中看时，套筒2和加强套管4形成为相对于高压气体容器1的中心线O大致对称。
套筒2包括圆筒状的套筒主体部21、以及将该套筒主体部21的两端部收缩成圆顶状的套筒端部22。两端的套筒端部22与套筒主体部21形成为一体。
另外，并不限定于此，还可以将一端的套筒端部与套筒主体部形成为一体，并相对于套筒主体部独立地形成成为箱盖的另一端的套筒端部。另外，还可以是相对于套筒主体部均独立地形成两端的套筒端部。
套筒端部22包括通过将圆筒状的套筒主体部21的两端部缩径为圆顶状而形成的套筒肩部23、以及在各自的中央部开口的套筒开口部24。
虽未图示，但各个套筒开口部24在内侧设置并封闭供氢气进出的通路和供热交换介质进出的通路。
套筒2例如利用铝合金形成。由此，即使套筒2的内表面暴露在氢气中也能够防止其脆化，从而能够确保其耐腐蚀性。
加强套管4利用作为与套筒2相比拉伸强度较高、热膨胀系数较小的金属例如高张力钢形成。
加强套管4具有圆环状的截面，例如使用无缝的管材即无缝管。
加强套管4包括嵌合于套筒主体部21的外周面的圆筒状的套管主体部41、以及自该套管主体部41的两端部延伸并抵接于各自的套筒肩部23的一对套管肩部42。
图2是放大了高压气体容器1的套筒肩部23的附近的剖视图。
如图2所示，套筒肩部23形成为锥形形状。套筒肩部23的外表面23a构成锥形形状的侧面。外表面23a相对于中心线O的倾斜角θ可以根据所要求的套筒肩部23的机械强度任意设定。
套管肩部42沿着套筒肩部23的外表面23a形成为锥形形状。套管肩部42的内表面42a与套筒肩部23的外表面23a面接触。
在于高压气体容器1内填充有氢气时，套筒2的内部压力升高导致套筒2欲膨胀。然而，利用包围套筒2的加强套管4抑制套筒2的膨胀。因而，降低了套筒2的拉伸应力。
具体而言，套筒2通过被嵌合于套筒主体部21的外周面的、加强套管4的套管主体部41包围，被抑制了向与中心线O垂直的径向的膨胀。因而，降低在套筒主体部21产生的沿着径向的内部应力。
而且，通过使加强套管4的套管肩部42抵接于套筒肩部23的外表面23a，抑制了套筒2的向沿着中心线O的轴向的膨胀。因而，降低在套筒肩部23以及套筒主体部21产生的沿着轴向的内部应力。
套筒肩部23的外表面23a以锥形形状抵接于套管肩部42的内表面42a。因此，在套筒2欲膨胀时，沿着该外表面23a进行塑性加工的套管肩部42利用该外表面23a的弹性恢复力按压于套筒肩部23的外表面23a。因而，降低在圆顶状的套筒肩部23与圆筒状的套筒主体部21之间的交界部、亦即连接部所产生的应力。
接着，参照图3A和图3B说明高压气体容器1的制造方法。
高压气体容器1通过依次进行以下工序而制造：嵌合工序，使加强套管4嵌合于套筒2；以及成形工序，通过以使加强套管4的两端部收缩的方式进行成形加工来形成套管肩部42。
在图3A所示的嵌合工序中，例如将形成为直圆筒状的加强套管4通过压入而嵌合于套筒2的外周。由此，套管主体部41的内表面41a无缝隙地抵接于套筒主体部21的外表面21a。
在图3B所示的成形工序中，进行使嵌合于套筒2的直圆筒状的加强套管4的两端部收缩的成形加工。由此，在加强套管4的两端部形成锥形形状的套管肩部42。
该成形加工在加强套管4的两端部利用从加强套管4的径向上按压多个冲压模具5的冲压加工进行，该冲压加工为冷塑性加工。另外，并不限定于此，还可以采用在加强套管4的两端部利用从加强套管4的轴向上按压冲压模具的冲压加工进行成形加工的结构。
另外，在成形工序中，优选的是，套管肩部42的内表面42a相对于中心线O的倾斜角形成为大于套筒肩部23的外表面23a相对于中心线O的倾斜角θ。
在该情况下，套管肩部42利用在其成形后套筒肩部23欲恢复到原来形状的弹性恢复力，以按压于套筒肩部23的方式被固定。因而，套管肩部42在整个套筒肩部23的较宽范围无缝地抵接于套筒肩部23。因而，充分地确保套管肩部42的顶端部与套筒肩部23之间的面压力。
另外，通过在成形工序中实施在冲压模具5和套筒肩部23之间压缩套管肩部42的冲压加工，产生加工硬化，因此，确保充分的强度。
另外，为了进一步提高加强套管4与套筒2之间的密合性，还可以在上述成形工序之后，对套筒2的内部施加压力，以使套筒2膨胀的方式使其塑性变形。
高压气体容器1的制造方法并不限定于上述的制造方法，还可以进行以下的成形工序：预先在加强套管4的一端成形套管肩部42，在进行了将加强套管4嵌合于套筒2并使套管肩部42抵接于套筒肩部23的嵌合工序之后，在加强套管4的另一端成形套管肩部42。
另外，套管肩部42的内表面42a和套筒肩部23的外表面23a在大致整个区域相抵接，但并不限定于此，还可以是仅套管肩部42的顶端部抵接于套筒肩部23，在套管肩部42的基端部和套筒肩部23之间空出环状的间隙。
采用以上的实施方式，起到以下所示的作用效果。
高压气体容器1包括供高压气体填充的套筒2以及包围该套筒2的外周面的加强套管4。套筒2包括圆筒状的套筒主体部21以及通过将该套筒主体部21的端部缩径而形成的套筒肩部23。加强套管4包括嵌合于套筒主体部21的套管主体部41以及自该套管主体部41延伸并抵接于套筒肩部23的套管肩部42。
这样，在高压气体容器1中，加强套管4包围套筒2的套筒主体部21和套筒肩部23的外表面。因此，当在高压气体容器1内填充有高压气体时，利用加强套管4抑制套筒2向径向以及轴向膨胀。因而，降低在自套筒主体部21以圆顶状延伸的套筒肩部23产生的应力，从而确保高压气体容器1的耐压性。
另外，在高压气体容器1中，加强套管4利用与套筒2相比拉伸强度较高的金属形成。
因此，当在高压气体容器1内填充有高压气体时，拉伸强度较高的加强套管4将抑制套筒2的膨胀。因而，高压气体容器1的耐压性提高。
另外，在高压气体容器1中，加强套管4利用与套筒2相比热膨胀系数较小的金属形成。
由此，当在高压气体容器1内填充有高压气体时，虽然套筒2和加强套管4的温度一起上升，但热膨胀系数较小的加强套管4的变形量与套筒2相比变形量较小。由此，加强套管4压缩套筒2，因此，提高高压气体容器1的耐压性。
另外，在高压气体容器1中，套筒肩部23具有锥形形状的外表面23a，套管肩部42具有与套筒肩部23的外表面23a相抵接的锥形形状的内表面42a。
由此，套管肩部42按压于套筒肩部23的外表面23a，降低在圆顶状的套筒肩部23产生的应力。
另外，包括供高压气体填充的套筒2以及包围该套筒2的外周面的加强套管4在内的高压气体容器1通过依次进行以下工序而制造：嵌合工序，将加强套管4嵌合于套筒2的圆筒状的套筒主体部21；以及成形工序，通过以使加强套管4的两端部收缩的方式进行成形加工，形成套管肩部42，该套管肩部42抵接于使套筒主体部21的两端部收缩而形成的套筒肩部23。
这样，套管肩部42通过被实施使加强套管4的端部收缩的成形加工而产生加工硬化，因此，确保充分的强度。
另外，在将加强套管4嵌合于套筒2之后，通过利用成形加工形成套筒肩部23，缩短了将加强套管4组装于套筒2的时间。由此，能够实现高压气体容器1的量产化，从而谋求产品的成本降低。
以上说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅表示了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。
例如，本发明并不限于使用储氢合金储存氢，还能够应用于供其他的气体填充的容器、罐等。
本申请基于2011年7月1日向日本国特许厅提出申请的日本特愿2011-147550要求优先权，通过参照将该申请的全部内容引入到本说明书中。
该发明的实施例所包含的排他性或特征如以下权利要求书所述。

Claims (6)

1.一种高压气体容器，其供高压气体填充，
该高压气体容器包括：
套筒，其供高压气体填充；以及
加强套管，其包围上述套筒的外表面；
上述套筒包括：
圆筒状的套筒主体部；以及
一对套筒肩部，其通过将上述套筒主体部的两端部缩径而形成；
上述加强套管包括：
套管主体部，其嵌合于上述套筒主体部；以及
一对套管肩部，其自上述套管主体部延伸并抵接于各自的上述套筒肩部。
2.根据权利要求1所述的高压气体容器，其中，
上述加强套管利用与上述套筒相比拉伸强度较高的金属形成。
3.根据权利要求1所述的高压气体容器，其中，
上述加强套管利用与上述套筒相比热膨胀系数较小的金属形成。
4.根据权利要求1所述的高压气体容器，其中，
上述套筒利用铝合金形成，上述加强套管利用高张力钢形成。
5.根据权利要求1所述的高压气体容器，其中，
上述套筒肩部包括锥形形状的外表面；
上述套管肩部具有与上述套筒肩部的外表面相抵接的锥形形状的内表面。
6.一种高压气体容器的制造方法，该高压气体容器包括供高压气体填充的套筒以及包围上述套筒的外周面的加强套管，其中，
该高压气体容器的制造方法包括：
嵌合工序，使上述加强套管嵌合于上述套筒的圆筒状的套筒主体部；以及
成形工序，通过使上述加强套管的两端部收缩的方式进行成形加工，形成套管肩部，该套管肩部与使上述套筒主体部的两端部收缩而形成的套筒肩部相抵接。
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