CN108278478A - 高压容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压容器，具有主体部和插入于主体部的内部的接口，主体部具有圆筒状的内衬和设置于内衬的外周面并对内衬进行加强的加强层。接口具有：抵接部，与内衬的内周面抵接；贯通孔，将主体部的内部与外部连通；以及突起部。通过被向主体部的径向外侧按压而啮入于加强层，抑制接口沿轴向移动。

Description

高压容器
技术领域
本发明涉及高压容器。
背景技术
下述日本特开2015-158243公开了一种氢气蓄压器。在该氢气蓄压器中设置有：形成为圆筒状的内衬；设置于内衬的外周的加强层；插入于内衬的轴向两端部的内部的接口。该接口在外周面形成有外螺纹，通过该外螺纹与在内衬的内周面形成的内螺纹螺合，而将内衬的轴向两端部密闭，因此在内衬的内部能够收容氢。
发明内容
然而，在日本特开2015-158243公开的结构中，若内衬的内部收容高压的氢，则载荷沿着内衬的轴向外方侧而向接口输入，因此负载会作用于内衬的内螺纹。因此，为了耐受该负载而需要使内衬的板厚增厚，但是当内衬的板厚增厚时，内衬内部的容积减少而内部能够收容的氢量可能会减少。因此，上述关联技术在这一点上存在改良的余地。
本发明得到一种不使内部的容积减少就能够收容高压的流体的高压容器。
本发明的一个形态的高压容器具备：主体部，具有形成为圆筒状的内衬和设置于该内衬的外周面并对该内衬进行加强的加强层；及接口，插入于所述主体部的内部。所述接口具有：抵接部，与所述内衬的内周面抵接；连通部，将所述主体部的内部与所述主体部的外部连通；突起部，通过被向所述主体部的径向外侧按压而啮入于所述加强层。
根据上述的结构，在内衬的内部能够经由连通部收容流体，并且可通过抵接部与内衬的内周面抵接来抑制收容的流体向内衬的外部泄漏。
在上述高压容器中，接口具有突起部。该突起部通过被向主体部的径向外侧按压而啮入于加强层，因此能抑制接口沿主体部的轴向(以下，简称为“轴向”)移动。因此，通过在主体部的内部收容高压的流体，在载荷沿轴向而被向接口输入时，该载荷向加强层传递，因此能降低从接口向内衬施加的载荷。因此，能够使内衬的板厚减薄，因此能够抑制内衬内部的容积的减少。这样，本发明的上述方面的高压容器具有不使内部的容积减少就能够收容高压的流体这样优异的效果。
在上述高压容器中，所述接口的所述突起部可以包括朝向所述主体部的径向外侧突出且啮入于所述加强层的多个锯齿部。该锯齿部分别可以具有面向所述主体部的轴向外方的反力面，该反力面可以以与所述主体部的轴向大致正交的方式形成。
根据上述的结构，与反力面倾斜地形成的情况相比，在从收容于主体部的内部的高压的流体沿轴向外方侧向接口输入载荷的情况下，啮入于加强层的锯齿部的反力面接受更大的反力。即，接口难以向轴向外方侧位移，因此能够将更高压的流体收容于内部。这样，上述高压容器具有能够使内部收容的流体的量增加这样优异的效果。
在上述高压容器中，所述主体部的所述加强层可以由纤维强化树脂构成，该纤维强化树脂包含碳纤维，在所述加强层的内周面侧，所述碳纤维可以沿所述主体部的周向排列。
根据上述的结构，突起部容易不切割碳纤维地啮入于纤维强化树脂的碳纤维以外的部位。即，突起部的向加强层的啮入变得容易。这样，上述高压容器具有能够容易地将接口固定于主体部这样优异的效果。
在上述高压容器中，可以是，所述接口的所述突起部能够接受来自所述主体部的内部的压力而向所述主体部的大致径向外侧位移。
根据上述的结构，收容于主体部的内部的流体的压力越高，则突起部向主体部的大致径向外侧位移而向加强层的啮入量越多。由此，与收容于主体部的内部的流体的压力成比例地接口向轴向外方侧难以位移，因此能够将更高压的流体收容于内部。这样，上述高压容器具有能够使内部收容的流体的量进一步增加这样优异的效果。
在上述高压容器中，可以是，所述接口的所述突起部在与所述加强层相反的一侧具有锥形部，该锥形部随着朝向所述主体部的轴向的一方侧而向所述主体部的径向内侧倾斜。可以是，所述接口包含与该锥形部抵接的按压部，该按压部构成为以使所述突起部啮入于所述加强层的方式将所述突起部向所述加强层按压。
根据上述的结构，在将接口装配于主体部时，如果使按压部向轴向的一侧移动并保持，则锥形部以及突起部向径向外侧位移，由此突起部被向主体部的径向外侧按压而维持啮入于加强层的状态。这样，上述高压容器具有能够维持接口与主体部之间的密闭性这样优异的效果。
在上述高压容器中，可以是，所述主体部的所述内衬由铝合金或尼龙树脂构成。
根据上述的结构，能够实现主体部的轻量化。这样，上述高压容器具有能够提高搬运性这样优异的效果。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1A是表示从车辆上方观察由第一实施方式的高压容器构成的油箱模块的状态的俯视图。
图1B是表示从车辆侧面观察图1A的油箱模块的状态的侧视图。
图1C是表示从车辆后面观察图1A的油箱模块的状态的后视图。
图2是表示沿图1A的A-A线剖切的状态的放大剖视图。
图3是相对于图2而表示接口的紧固连结前的状态的放大剖视图。
图4是表示第二实施方式的高压容器的主要部分的放大剖视图。
具体实施方式
以下，使用图1A～图3，说明本发明的第一实施方式的高压容器10。需要说明的是，上述的图中所示的箭头FR表示车辆前后方向前侧，箭头OUT表示车宽方向外侧，箭头UP表示车辆上下方向上侧。
如图1A、1B、1C所示，油箱模块12通过使多个高压容器10组合而构成，具体而言，由第一高压容器14、第二高压容器16、第三高压容器18构成。作为一例，该油箱模块12在燃料电池车辆的地板(未图示)的车辆下方侧沿着地板配置。
第一高压容器14形成为以车辆前后方向为轴向(长度方向)的圆柱状。如图2所示，该第一高压容器14包括形成为圆筒状的主体部20和在主体部20的轴向外方侧两端部分别设置的接口22。主体部20具有：形成为圆筒状且作为一例而由铝合金构成的内衬24；通过将片状的CFRP(碳纤维强化树脂)卷缠于内衬24的外周面25而形成的加强层26。需要说明的是，在加强层26的内周面侧，纤维强化树脂内的未图示的碳纤维沿着内衬24进而主体部20的周向进行排列。而且，在加强层26的内周面以外的部位，碳纤维沿着内衬24的周向排列，并且该沿周向排列的碳纤维的一半的量的碳纤维以与轴向交叉的方式排列。此外，加强层26的轴向外方侧的两端部比内衬24的轴向两端部向轴向外方侧延伸。
接口22具有抵接部28、突起保持部30、紧固连结用具32以及按压部34。抵接部28具有形成为大致圆筒状的抵接主体部36和从抵接主体部36的外周向轴向外方侧突出的垫片收容部38。抵接主体部36的轴向内侧部形成为朝向轴向内侧的端面而成为锥状的大致圆锥状。而且，在抵接主体部36，在径向的中央部形成有沿轴向贯通的紧固连结孔40。在构成紧固连结孔40的轴向内方侧的紧固连结孔内侧部42，设有朝向径向外侧形成为凹形状的槽部44和收容在该槽部44内的O形密封圈46。而且，紧固连结孔40具有：在紧固连结孔内侧部42的轴向外方侧从紧固连结孔内侧部42向径向外侧扩径的扩径部48；在扩径部48的轴向外方侧以大致恒定的直径向轴向外方侧延伸设置的紧固连结孔外侧部50。在紧固连结孔外侧部50的内周面形成有内螺纹。
垫片收容部38的外周面52与内衬24的内周面抵接，而且在外周面52的一部分形成有槽部54。在该槽部54内收容有沿内衬24的径向进行弹性变形的O形密封圈56。
抵接主体部36具有按压部39，该按压部39构成相比垫片收容部38而位于轴向外方的轴向外侧部。该按压部39的外周面随着朝向轴向外方侧而向抵接主体部36的径向内侧倾斜。该外周面的倾斜的角度与后述的锥形部58的倾斜角度大致相同。
突起保持部30形成为大致圆筒状，并且设置在抵接主体部36的比垫片收容部38靠轴向外方侧部处及按压部34的外周侧且主体部20的仅加强层26的部位(主体部20的比内衬24的轴向两端部靠轴向外方侧处)。突起保持部30由沿轴向的未图示的分割线在轴向观察下分割成多个，在外周面形成有作为突起部的多个锯齿部60。该锯齿部60沿着突起保持部30的周向连续地形成，并且锯齿部60的构成轴向外方侧的面的反力面62以与轴向正交的方式形成。而且，锯齿部60的构成轴向内方侧的面的斜面64以随着朝向轴向外方侧而朝向突起保持部30的径向外侧的方式倾斜，由该斜面64和反力面62构成的锯齿部60的前端部的倾斜角度为锐角。
在突起保持部30的轴向外方侧的端部66形成有比锯齿部60向径向外侧延伸设置的凸缘部68。该凸缘部68的轴向内方侧面与加强层26的轴向外方侧的端面70抵接。
在突起保持部30的内周面形成有锥形部58、72。锥形部58形成在突起保持部30的内周面的轴向内方侧，随着朝向轴向外方侧而向径向内侧倾斜。而且，锥形部72形成在突起保持部30的内周面的轴向外方侧，随着朝向轴向内方侧而向径向内侧倾斜。锥形部58与锥形部72的交界部位于突起保持部30的内周面的轴向的大致中央。
按压部34形成为轴向的长度与锥形部72的轴向的长度大致相同的大致圆筒状，插入到突起保持部30的内部。按压部34的外周面以与锥形部72相同的角度随着朝向轴向内方侧而向径向内侧倾斜。如图2所示，在接口22装配于主体部20的状态下，按压部34与锥形部72抵接，将突起保持部30向加强层26按压，以使如后所述形成于突起保持部30的锯齿部60啮入加强层26。另一方面，按压部34的内侧的贯通孔78与抵接主体部36的紧固连结孔外侧部50为大致相同直径。
紧固连结用具32设置在按压部34的轴向外方侧，紧固连结用具32的头部74的轴向内方侧面与按压部34的轴向外方侧面抵接，并且紧固连结用具32的轴部76向按压部34的贯通孔78及抵接主体部36的紧固连结孔40插入。在轴部76形成有外螺纹，该外螺纹与抵接主体部36的紧固连结孔外侧部50的内螺纹螺合，由此将按压部34、抵接主体部36及突起保持部30进行紧固连结。紧固连结用具32的前端部形成为与紧固连结孔内侧部42大致相同直径，通过将紧固连结用具32的前端部插入于紧固连结孔内侧部42而使槽部44内的O形密封圈46向径向外侧弹性地变形。
在紧固连结用具32的头部74形成有被紧固连结部80。该被紧固连结部80设为朝向轴向外方侧开口的有底圆柱状的槽，并且在被紧固连结部80的内周面形成有内螺纹，与后述的共轨(Common Rail)96的紧固连结部84螺合。而且，在头部74的轴向外方侧面的被紧固连结部80的径向外侧形成有槽部86，在该槽部86内收容有O形密封圈88。需要说明的是，在紧固连结用具32形成有沿轴向贯通的作为连通部的贯通孔90。
接下来，说明接口22的紧固连结。如图3所示，在接口22的紧固连结用具32松缓的状态下，抵接部28的按压部39与突起保持部30的锥形部58的轴向内方侧抵接，并且按压部34与突起保持部30的锥形部72的轴向外方侧抵接。因此，与紧固连结用具32进行了紧固连结的状态的突起保持部30(参照图2)相比，突起保持部30位于径向内侧。因此，在将接口22向主体部20的内部插入时，使紧固连结用具32相对于抵接部28的紧固连结成为松缓成锯齿部60的前端与加强层26的内周面抵接的程度的状态，由此突起保持部30以及接口22能够向主体部20的内部插入。此时，突起保持部30通过凸缘部68与加强层26的端面70抵接而被限制向主体部20的内部的进一步的移动。
在主体部20的内部插入了接口22之后，如果使紧固连结用具32紧固连结，则抵接部28向轴向外方侧移动，并且按压部34向轴向内方侧移动。因此，抵接部28的按压部39及按压部34分别使突起保持部30沿锥形部58、72向径向外侧位移，因此如图2所示，突起保持部30的锯齿部60啮入加强层26的内周面。由此，接口22被固定于主体部20，并维持接口22与主体部20之间的密闭状态。需要说明的是，锯齿部60的前端啮入加强层26的内周面的碳纤维和与之相邻的碳纤维之间。
如图1A、图1C所示，上述的结构的第一高压容器14沿车辆宽度方向相邻地配设多个(在本实施方式中为9个)。
如图1A所示，第二高压容器16以从车辆宽度方向外侧夹着多个第一高压容器14的方式配设成左右一对。各第二高压容器16基本上设为与第一高压容器14同样的结构。具体而言，与第一高压容器14同样，以车辆前后方向为轴向并形成为与第一高压容器14相同直径的圆柱状，轴向的长度设定得比第一高压容器14短。而且，第一高压容器14与第二高压容器16以各自的轴向后端部在车辆前后方向上成为大致相同的位置的方式配置。
如图1A、图1B所示，第三高压容器18沿车辆前后方向相邻地配设多个(在本实施方式中为11个)。各第三高压容器18基本上设为与第一高压容器14同样的结构。具体而言，以车辆宽度方向为轴向并形成为与第一高压容器14相同直径的圆柱状，第三高压容器18的轴向的长度设定为与配设多个的状态的第一高压容器14的从车辆宽度方向一端部至车辆宽度方向另一端部的长度大致相同。如图1B所示，第三高压容器18配设于在第一高压容器14的车辆后端部侧载置的第一段部92和在该第一段部92上载置的第二段部94。第一段部92包括构成其车辆前方侧端部的第三高压容器18A、与第三高压容器18A相邻的第三高压容器18B、构成第一段部92的车辆后方侧端部的第三高压容器18C及与第三高压容器18C相邻的第三高压容器18D。第二段部94由分别载置于第三高压容器18A、18B、18C、18D的第三高压容器18E构成。
第一高压容器14、第二高压容器16及第三高压容器18的各自的接口22紧固连结于多个共轨96。该共轨96具有：将多个第一高压容器14及多个第二高压容器16的车辆后方侧的接口22彼此全部连结的第一共轨98；将第一高压容器14及第二高压容器16的车辆前方侧的接口22彼此全部连结的第二共轨100；以及将多个第三高压容器18的车辆宽度方向两侧的接口22彼此全部连结的左右一对的第三共轨102。在各个共轨96形成有紧固连结部84，该紧固连结部84一体地形成在与各高压容器10的接口22对应的位置，如图2所示，在各个紧固连结部84形成有与接口22的贯通孔90对应的流路104。形成于多个紧固连结部84的流路104分别被连结，因此多个第一高压容器14及第二高压容器16彼此的内部与多个第三高压容器18彼此的内部分别连通。需要说明的是，共轨96分别经由阀而与燃料电池堆或供给管等连接。
接下来，说明本实施方式的作用及效果。
在本实施方式中，如图2所示，主体部20具有形成为圆筒状的内衬24和设置于内衬24的外周面并对内衬24进行加强的加强层26。在主体部20的内部插入接口22，该接口22具有与内衬24的内周面抵接的抵接部28和将主体部20的内部与外部连通的贯通孔90。因此，在内衬24的内部能够经由连通部收容流体(在本实施方式中为氢)，并且可通过抵接部28与内衬24的内周面抵接而抑制收容的流体向内衬24的外部泄漏。
在此，接口22具有锯齿部60。该锯齿部60通过被向主体部20的径向外侧按压而啮入加强层26，因此接口22沿轴向的移动受到抑制。因此，通过在主体部20的内部收容高压的流体，当载荷沿轴向而向接口22输入时，该载荷向加强层26传递，因此能降低从接口22向内衬24施加的载荷。因此，能够使内衬24的板厚减薄，从而能够抑制内衬24内部的容积的减少。由此，能够不使内部的容积减少就收容高压的流体。
另外，接口22的锯齿部60的构成轴向外方侧的面的反力面62以与轴向大致正交的方式形成，因此与反力面62倾斜地形成的情况相比，在从收容于主体部20的内部的高压的流体沿轴向外方侧向接口22输入了载荷时，啮入于加强层26的锯齿部60的反力面62承受更大的反力。即，接口22向轴向外方侧难以位移，因此能够将更高压的流体收容在主体部20的内部。由此，能够使主体部20的内部收容的流体的量增加。
此外，主体部20的加强层26由纤维强化树脂构成，并且，在加强层26的内周面侧，纤维强化树脂内的碳纤维沿主体部20的周向排列，因此锯齿部60容易不切割碳纤维就啮入于纤维强化树脂的碳纤维以外的部位。即，锯齿部60的向加强层26的啮入变得容易。由此，能够容易地将接口22固定于主体部20。
此外，通过纤维强化树脂内的碳纤维沿主体部20的周向排列，从内周面侧向构成加强层26的纤维强化树脂啮入的锯齿部60在轴向上能够与碳纤维抵接。因此，在从收容于主体部20的内部的高压的流体沿轴向外方侧向接口22输入了载荷时，接口22的锯齿部60从碳纤维也能够得到反力，因此接口22更难以向轴向外方侧位移。因此，能够将更高压的流体收容于主体部20的内部。由此，能够使主体部20的内部收容的流体的量进一步增加。
此外，在接口22的保持锯齿部60的突起保持部30设有随着朝向轴向一方侧而向主体部20的径向内侧倾斜的锥形部58、72，在接口22设有与锥形部72、58抵接的按压部34及抵接主体部36。因此，在将接口22装配于主体部20时，如果将按压部34及抵接主体部36向轴向的一方侧移动并保持，则锥形部58、72以及锯齿部60向径向外侧位移，由此锯齿部60被向主体部20的径向外侧按压而维持啮入于加强层26的状态。由此，能够维持接口22与主体部20之间的密闭性。
另外，主体部20的内衬24由铝合金或尼龙树脂构成，因此能够实现主体部20的轻量化。由此，能够提高搬运性。
接下来，使用图4，说明本发明的第二实施方式的高压容器。需要说明的是，对于与前述的第一实施方式基本上相同的结构部分，使用同一符号并省略其说明。
该第二实施方式的高压容器110的基本的结构与第一实施方式相同，特征点在于接口112的突起保持部114通过收容在主体部20的内部的流体的压力而位移。
即，如图4所示，在高压容器110的主体部20的轴向两端部插入接口112。该接口112具有突起保持部114和受压部116。突起保持部114形成为大致圆筒状，并且在外周面形成有多个锯齿部60。而且，突起保持部114的内周面随着朝向轴向外方侧而向径向内侧倾斜。此外，突起保持部114由大致沿轴向的未图示的分割线在轴向观察下分割成多个。
受压部116插入到突起保持部114的内部。该受压部116形成为有底大致圆筒状，以配置于轴向外方侧的底部118为中心而侧壁部120能够大致沿径向进行弹性变形。侧壁部120的外周面与突起保持部114的内周面抵接。而且，在侧壁部120的外周面的轴向内方侧形成有向径向外侧突出的突出部122，突起保持部114的轴向内方侧的端部与该突出部122的轴向外方侧面抵接。此外，受压部116的开口部124与主体部20的内部连通。即，主体部20的内部的流体进入受压部116的内部，并且能够通过该流体的压力而侧壁部120向大致径向外侧位移。
盖构件126从轴向外方侧安装于受压部116的轴向外方侧的端部及突起保持部114的轴向外方侧的端部，该盖构件126与加强层26的端面70结合。
接下来，说明第二实施方式的作用及效果。
根据上述结构，第二实施方式的高压容器110除了接口112的突起保持部114通过收容于主体部20的内部的流体的压力而位移的点以外，与第一实施方式的高压容器10同样地构成，因此能得到与第一实施方式同样的效果。
另外，接口112的突起保持部114能够接受来自主体部20的内部的压力而向主体部20的大致径向外侧位移，因此收容于主体部20的内部的流体的压力越高，则突起保持部114的锯齿部60的向加强层26的啮入量越多。由此，与收容于主体部20的内部的流体的压力成比例地接口112难以向轴向外方侧位移，因此能够将更高压的流体收容在主体部20的内部。由此，能够使收容于一层主体部20的内部的流体的量进一步增加。
另外，接口112主要由突起保持部114、受压部116以及盖构件126构成，不需要进行紧固连结的紧固连结用具等。即，能够削减部件个数，因此能够有助于轻量化、成本的降低。
此外，受压部116的开口部124连通于主体部20的内部，因此流体会流入到受压部116的内部，从而能够使高压容器110内能够收容的流体的量增加。
需要说明的是，在上述的第一、第二实施方式中，突起保持部30、114的锯齿部60以反力面62与轴向大致正交的方式形成，但是并不局限于此，反力面62也可以形成为相对于轴向倾斜的形状。而且，形成于突起保持部30、114的突起部并不局限于锯齿部60，也可以是其他的形状的突起部。
另外，内衬24由铝合金构成，但是并不局限于此，也可以由尼龙树脂等的抑制内部的氢的透过的材料构成。此外，高压容器10、110设为在内部收容有氢的结构，但是并不局限于此，也可以收容其他的气体或LPG等液体等。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明没有限定为上述，当然在不脱离其主旨的范围内，除了上述以外也可以进行各种变形来实施。

Claims (6)

1.一种高压容器，其特征在于，包括：
主体部，具有形成为圆筒状的内衬和设置于该内衬的外周面并对该内衬进行加强的加强层；及
接口，插入于所述主体部的内部，
该接口具有：抵接部，与所述内衬的内周面抵接；连通部，将所述主体部的内部与所述主体部的外部连通；以及突起部，通过被向所述主体部的径向外侧按压而啮入于所述加强层。
2.根据权利要求1所述的高压容器，其特征在于，
所述接口的所述突起部包括朝向所述主体部的径向外侧突出且啮入于所述加强层的多个锯齿部，
该锯齿部分别具有面向所述主体部的轴向外方的反力面，该反力面以与所述主体部的轴向大致正交的方式形成。
3.根据权利要求1或2所述的高压容器，其特征在于，
所述主体部的所述加强层包含纤维强化树脂，该纤维强化树脂包含碳纤维，并且在所述加强层的内周面侧，所述碳纤维沿所述主体部的周向排列。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的高压容器，其特征在于，
所述接口的所述突起部构成为接受来自所述主体部的内部的压力而向所述主体部的大致径向外侧位移。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的高压容器，其特征在于，
所述接口的所述突起部在与所述加强层相反的相反侧具有锥形部，该锥形部随着朝向所述主体部的轴向的一侧而向所述主体部的径向内侧倾斜，
所述接口包含与该锥形部抵接的按压部，该按压部构成为以使所述突起部啮入于所述加强层的方式将所述突起部向所述加强层按压。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的高压容器，其特征在于，
所述主体部的所述内衬包含铝合金或尼龙树脂。
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