CN112145953A - 高压气体容器 - Google Patents

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CN112145953A CN202010600238.3A CN202010600238A CN112145953A CN 112145953 A CN112145953 A CN 112145953A CN 202010600238 A CN202010600238 A CN 202010600238A CN 112145953 A CN112145953 A CN 112145953A
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reinforcing
pressure gas
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河濑晓
荻原直贵
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种高压气体容器。所述高压气体容器(10)具备内胆(20)、加强层(30)、凸台(接头(50))和开口(排气孔(64))，其特征在于，加强层(30)具备围绕内胆(20)的内侧加强层(32)和围绕内侧加强层(32)的外侧加强层(42)，在内侧加强层(32)上，形成有用于将从内胆(20)泄漏的气体向开口(排气孔(64))引导的气体引导路径(40)，气体引导路径(40)是通过将加强部件(34)沿着内胆(20)排列且层叠而被形成于加强部件(34)之间的空隙。据此，能够易于形成气体引导路径。

Description

高压气体容器
技术领域
本发明涉及一种储存氢气等高压气体的高压气体容器。
背景技术
在燃料电池系统中，作为燃料的氢气气体由高压气体容器储存。例如，被搭载于燃料电池车辆的高压气体容器需要轻量且高强度。因此，高压气体容器的内胆由树脂形成，并且在其外部，由碳纤维增强塑料(称为CFRP)等加强部件形成加强层。
氢气的量虽然微量，但也会穿透树脂制的内胆而泄漏。因此，当安装于内胆的接头和加强层被密封时，随着时间经过，在内胆与加强层之间会滞留有氢气。在日本发明专利公开公报特开2011-231900号中，公开了通过在内胆与加强层之间设置微球，从而在内胆与加强层之间形成空隙，将该空隙作为气体引导路径(气体排出路径)。气体引导路径将穿透内胆的氢气向高压气体容器的外部引导。
发明内容
如日本发明专利公开公报特开2011-231900号所示，在使用微球形成气体引导路径的情况下，需要在内胆与加强层之间设置相当数量的微球。在内胆与加强层之间设置微球的操作耗费工时，并且增加制造成本。
本发明是考虑到上述问题而作出的，其目的在于，提供一种能够易于形成气体引导路径的高压气体容器。
本发明的技术方案为一种高压气体容器，所述高压气体容器具备内胆、加强层、凸台和开口，其中，
所述内胆由树脂制成，并且在内部中储存气体；
所述加强层被形成于所述内胆的外部；
所述凸台被安装于所述内胆；
所述开口被形成于所述凸台，将从所述内胆泄漏并且滞留于所述内胆与所述加强层之间的气体向所述内胆和所述加强层的外部释放，其特征在于，
所述加强层具备围绕所述内胆的内侧加强层和围绕所述内侧加强层的外侧加强层，
在所述内侧加强层上，形成有用于将从所述内胆泄漏的气体向所述开口引导的气体引导路径，
所述气体引导路径是通过将加强部件沿着所述内胆排列且层叠而被形成于所述加强部件之间的空隙。
根据本发明，能够通过将加强部件沿着内胆排列且层叠这样的简单结构，来形成气体引导路径。
上述的目的、特征和优点可从参照附图所说明的下面的实施方式的说明中容易地理解。
附图说明
图1是示意地表示从侧面观察的高压气体容器的一部分的图。
图2是示意地表示从正面观察的高压气体容器的一部分的图。
图3是表示图1的III-III的剖面的图。
图4是表示接头和其周边部分的结构的图。
图5是表示从内胆侧观察的接头的背面的形态的图。
图6是表示从内胆侧观察的接头的背面的形态的图。
图7A、图7B是表示变形例所涉及的通过与加强部件的长度方向正交的平面剖切加强部件而成的剖面的图。
具体实施方式
下面，列举优选的实施方式，参照附图来详细地说明本发明所涉及的高压气体容器。
[1.高压气体容器10的结构]
如图1、图2所示，高压气体容器10具有内胆20、加强层30和两个接头(凸台)50，所述内胆20在内部中储存气体；所述加强层30加强内胆20；所述接头连通内胆20的内部与外部。此外，在图1、图2中，用实线表示被配置于高压气体容器10的内侧的内胆20，用双点划线表示被配置于高压气体容器10的内侧的加强层30。内胆20为长度方向上的两端部比中央部缩径的大致圆筒形状，并且由树脂形成。
如图3所示，加强层30具有围绕内胆20的外周侧的内侧加强层32和围绕内侧加强层32的外周侧的外侧加强层42。首先说明内侧加强层32。
内侧加强层32由一个或者多个加强部件34形成。在本实施方式中，加强部件34是通过蒸镀而使金属38在基材36上成膜而形成的一条带状带。优选金属38是热传导率高的物质，例如铜、银、金、铝等。另外，优选成膜的金属38是具备使气体通过的微细的孔的多孔质。多孔质的金属38具有气体穿透性。
如图1、图2所示，加强部件34通过螺旋卷绕而被配置于内胆20的外周侧。若换言之，则加强部件34的延伸方向相对于内胆20的轴线方向形成大于0度且小于90度的角度。加强部件34通过螺旋卷绕而往复于内胆20的一端侧与另一端侧之间。加强部件34在被配置于内胆20的一端侧的接头50的位置处朝向另一端侧折回，在被配置于内胆20的另一端侧的接头50的位置处朝向一端侧折回。
如图3所示，在与加强部件34的延伸方向正交的剖面上，内侧加强层32的加强部件34是沿着内胆20的周向排列并且沿着内胆20的径向层叠的多层结构。在此，越远离内胆20层数越被相加。而且，将最接近内胆20的层称为第一层。
在第一层的内侧加强层32中，加强部件34以等间隔被排列，并且在彼此相邻的两个加强部件34之间形成有空隙。该空隙被用作气体引导路径40。在第二层的内侧加强层32中，加强部件34也以等间隔被排列，并且在彼此相邻的两个加强部件34之间也形成有空隙。但是，在第二层以后的层中，也可以不形成空隙。第一层的空隙(气体引导路径40)被第二层的加强部件34覆盖上方。这样，第一层的气体引导路径40由内胆20、第一层的加强部件34和第二层的加强部件34所划分出。此外，可以为，第一层的空隙与第二层的空隙重叠，第一层的空隙和第二层的空隙被第三层的加强部件34覆盖。即，可以为，内侧加强层32的第n(n为自然数)层的气体引导路径40被第n+m(m为自然数)层的加强部件34覆盖。
外侧加强层42由使热固化性的树脂46浸渍于CFRP44而成的带状的预浸料形成。带状的预浸料以与内侧加强层32的加强部件34相同的方式通过螺旋卷绕被配置于内侧加强层32的外周侧。此时，带状的预浸料沿着加强部件34被配置。当预浸料被配置于内侧加强层32的外周侧时，热固化性的树脂46浸入内侧加强层32的间隙。而且，树脂46随着加热而固化，从而粘接外侧加强层42和内侧加强层32。但是，由于形成于第一层的内侧加强层32的气体引导路径40被第二层以上的加强部件34覆盖，因此树脂46不会浸入气体引导路径40。
如图4所示，接头50是形成凸台形状的铝等金属。接头50在气体的供给侧和气体的释放侧分别被配置各有一个。接头50具有连接外部的配管和高压气体容器10的功能。
接头50具有成为一体的大径部54和小径部52。大径部54相对地位于内胆20侧，小径部52相对地位于内胆20的相反侧。大径部54与小径部52相比，径向上的长度较长。在接头50的中心部分上，形成有从内胆20侧连通到内胆20的相反侧的孔56。孔56是气体的流路。在内胆20侧的孔56的内部形成有内螺纹58，内胆20的突出部22所形成的外螺纹24被拧入该内螺纹58。此外，套环26被嵌合于内胆20的突出部22的内部而进行加强。在接头50的孔56与内胆20的突出部22之间设置有O形圈70。
将接头50中的面向内胆20的一面，即大径部54中的内胆20侧的一面称为背面60。背面60与内胆20的端面28抵接。在背面60上，形成有一个以上的排气孔(开口)64。排气孔64经由大径部54和小径部52的内部所形成的气体排出路68而与孔56的内部或者高压气体容器10的外部连通。
另外，将大径部54中的与背面60相反一侧的面称为表面62。表面62被内侧加强层32覆盖。如上所述，内侧加强层32的大部分围绕内胆20，另一方面，内侧加强层32的一部分覆盖大径部54的表面62。而且，内侧加强层32覆盖背面60、表面62、内胆20的边界部分。即，被形成于内侧加强层32的气体引导路径40与接头50的大径部54的背面60连通。
如图5、图6所示，在接头50的背面60形成有排气孔64和气体连通部66。气体连通部66是从排气孔64延展的形状(图5)或者从孔56延展的形状(图6)的槽。气体连通部66直接或者间接地连通背面60的周缘部分和排气孔64。
如以上说明的那样，被形成于内侧加强层32的气体引导路径40(图3)沿着加强部件34延伸至接头50的位置，并且与被形成于接头50的背面60的气体连通部66(图5、图6)连通。而且，气体连通部66与排气孔64(图4～图6)连通，排气孔64经由气体排出路68(图4)而与孔56的内部或者高压气体容器10的外部连通。
[2.高压气体容器10的作用]
被储存于内胆20的气体随着时间的经过而穿透内胆20，从而向内胆20的外部泄漏。由于气体不会穿透外侧加强层42，因此，泄漏出的气体滞留于内侧加强层32的气体引导路径40和多孔质的加强部件34的内部。在气体引导路径40侧的压力比高压气体容器10的外部的压力高的情况下，内侧加强层32中所滞留的气体会通过气体引导路径40、气体连通部66、排气孔64、气体排出路68而向高压气体容器10的外部被排出。
当气体被从内胆20释放出时，内胆20的温度由于绝热膨胀而下降。若内胆20的温度变得过低，则有可能变得比例如O形圈70等的高压气体容器10的结构零部件的可使用温度的下限温度更低。在内侧加强层32的加强部件34中含有热传导率高的金属38的情况下，能够使热经由金属38从接头50向内胆20移动，从而能够加热内胆20。
当向内胆20中补充气体时，内胆20的温度由于绝热膨胀而上升。在这样的情况下，与温度下降相反，能够使热经由金属38从内胆20向接头50移动，从而能够冷却内胆20。
[3.变形例]
如图7A、图7B所示，也可以在加强部件34的表面形成槽状的气体流路72。在该变形例中，气体流路72的底面既可以如图7A所示这样由金属38形成，又可以如图7B所示这样由基材36形成。另外，也可以在加强部件34的内部形成中空的气体流路(未图示)。
具有透气性的加强部件34相比不具有透气性的加强部件34，更易于使树脂46穿透。因此，也可以对面向CFRP44一侧的加强部件34实施防水处理。通过对加强部件34实施防水处理，能够防止树脂46穿透加强部件34而浸入气体流路72。
[4.根据实施方式获得的技术思想]
下面，记载能够根据上述实施方式掌握的技术思想。
本发明的技术方案为一种高压气体容器10，其具备内胆20、加强层30、凸台(接头50)和开口(排气孔64)，其中，
所述内胆20由树脂制成，并且在内部中储存气体；
所述加强层30被形成于所述内胆20的外部；
所述凸台(接头50)被安装于所述内胆20；
所述开口(排气孔64)被形成于所述凸台(接头50)，将从所述内胆20泄漏并且滞留于所述内胆20与所述加强层30之间的气体向所述内胆20和所述加强层30的外部释放，其特征在于，
所述加强层30具备围绕所述内胆20的内侧加强层32和围绕所述内侧加强层32的外侧加强层42，
在所述内侧加强层32上，形成有用于将从所述内胆20泄漏的气体向所述开口(排气孔64)引导的气体引导路径40，
所述气体引导路径40是通过将加强部件34沿着所述内胆20排列且层叠而被形成于所述加强部件34之间的空隙。
根据上述结构，能够通过将加强部件34沿着内胆20排列且层叠这样的简单结构，形成气体引导路径40。
在高压气体容器10中，可以为，
所述内侧加强层32的第n(n为自然数)层的所述气体引导路径40被第n+m(m为自然数)层的所述加强部件34覆盖。
根据上述结构，能够通过以下这样的简单结构和制造方法来形成气体引导路径40，即在第n层的内侧加强层32中，在彼此相邻的两个加强部件34之间形成有空隙，并且由第n+m层的内侧加强层32覆盖被形成于第n层的空隙。另外，在形成外侧加强层42时，能够防止外侧加强层42所含的树脂46流入作为气体引导路径40的空隙。
在高压气体容器10中，可以为，
所述加强部件34是金属38，并且被连接于所述凸台(接头50)。
根据上述结构，由于内胆20被热传导率高的金属38的加强部件34围绕，并且加强部件34被连接于凸台(接头50)，因此能够通过凸台(接头50)和内胆20进行热交换。从而，能够抑制在向高压气体容器10补充气体时，高压气体容器10的温度上升，并且能够抑制在从高压气体容器10释放气体时，高压气体容器10的温度下降。
在高压气体容器10中，可以为，
所述加强部件34具有透气性。
根据上述结构，由于气体不仅能够通过气体引导路径40而且能够通过加强部件34，因此能够延展与凸台(接头50)的开口(排气孔64)相连的气体的流路。
在高压气体容器10中，可以为，
所述气体引导路径40沿着所述内胆20的周向以等间隔被排列。
根据上述结构，能够适当调节各气体引导路径40的宽度。
在高压气体容器10中，可以为，
所述凸台(接头50)具有气体连通部66，所述气体连通部66用于使所述开口(排气孔64)和所述气体引导路径40连通。
根据上述结构，能够更有效地将通过气体引导路径40并且到达凸台(接头50)的气体导向开口(排气孔64)。
在高压气体容器10中，可以为，
所述凸台(接头50)具有孔56，所述孔56使气体从所述内胆20的外部向内部通过或者从内部向外部通过，
所述气体连通部66是从所述开口(排气孔64)或者所述孔56延展的形状的槽。
在高压气体容器10中，可以为，
具备气体排出路68，所述气体排出路68被形成于所述凸台(接头50)，用于将从所述内胆20泄漏的气体排出，
所述开口(排气孔64)被连接于所述气体排出路68。
根据上述结构，在滞留于内胆20与加强层30之间的气体的量较多的情况下，能够将气体通过气体排出路68排出。
此外，本发明所涉及的高压气体容器并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能够采用各种结构。

Claims (8)

1.一种高压气体容器(10)，其具备内胆(20)、加强层(30)、凸台(50)和开口(64)，其中，
所述内胆由树脂制成，并且在内部中储存气体；
所述加强层被形成于所述内胆的外部；
所述凸台被安装于所述内胆；
所述开口被形成于所述凸台，将从所述内胆泄漏并且滞留于所述内胆与所述加强层之间的气体向所述内胆和所述加强层的外部释放，其特征在于，
所述加强层具备围绕所述内胆的内侧加强层(32)和围绕所述内侧加强层的外侧加强层(42)，
在所述内侧加强层上，形成有用于将从所述内胆泄漏的气体向所述开口引导的气体引导路径(40)，
所述气体引导路径是通过将加强部件(34)沿着所述内胆排列且层叠而被形成于所述加强部件之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的高压气体容器，其特征在于，
所述内侧加强层的第n层的所述气体引导路径被第n+m层的所述加强部件覆盖，其中，n为自然数，m为自然数。
3.根据权利要求1所述的高压气体容器，其特征在于，
所述加强部件是金属(38)，并且被连接于所述凸台。
4.根据权利要求1所述的高压气体容器，其特征在于，
所述加强部件具有透气性。
5.根据权利要求1所述的高压气体容器，其特征在于，
所述气体引导路径沿着所述内胆的周向以等间隔被排列。
6.根据权利要求1所述的高压气体容器，其特征在于，
所述凸台具有气体连通部(66)，所述气体连通部用于使所述开口和所述气体引导路径连通。
7.根据权利要求6所述的高压气体容器，其特征在于，
所述凸台具有孔(56)，所述孔使气体从所述内胆的外部向内部通过或者从内部向外部通过，
所述气体连通部是从所述开口或者所述孔延展的形状的槽。
8.根据权利要求1所述的高压气体容器，其特征在于，
所述高压气体容器具备气体排出路，所述气体排出路被形成于所述凸台，用于将从所述内胆泄漏的气体排出，
所述开口被连接于所述气体排出路。
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