CN118159767A - 高压气体容器 - Google Patents

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CN118159767A CN202280067428.0A CN202280067428A CN118159767A CN 118159767 A CN118159767 A CN 118159767A CN 202280067428 A CN202280067428 A CN 202280067428A CN 118159767 A CN118159767 A CN 118159767A
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Abstract

高压气体容器具备：树脂制衬里，在内部形成有填充气体的中空部；凸嘴，设置在所述树脂制衬里上，用于对内部填充气体；加强层，覆盖所述树脂制衬里；以及密封环，设置在所述凸嘴上，与所述树脂制衬里接触，与所述树脂制衬里之间形成密封，所述树脂制衬里的面向所述中空部的部分由第一树脂材料形成，所述密封环所接触的部位由比所述第一树脂材料更不易压缩变形的第二树脂材料形成。

Description

高压气体容器
技术领域
本公开涉及一种高压气体容器。
背景技术
已知一种高压气体容器，其为在加强层的内侧具备树脂制的衬里的结构容器(例如，参考日本特开2013-002492号公报)。
在树脂制的衬里上设置有充气用凸嘴。
当向高压气体容器内填充气体，特别是填充高压的气体时，容器内的气体有时会通过凸嘴与树脂之间的界面漏出到容器外。
另外，作为一例，当100MPa等非常高的压力作用于衬里的树脂材料时，有时该树脂材料的体积会减小。作为树脂材料，例如可以使用聚乙烯。
有些高压气体容器会在凸嘴与树脂材料之间设置用于防止气体泄露的密封环。在具备密封环和树脂制的衬里的高压气体容器中，如果反复进行由于气体填充而引起的内压的上升及由于气体使用而引起的内压的降低，则密封环所接触的部分的树脂材料会产生弹性减弱，有时树脂材料的形状无法恢复原状。
如果树脂材料的形状无法恢复原状，则有时密封环与树脂材料之间的密封性会下降，气体会从密封环与树脂之间通过。
凸嘴与树脂材料一体成型而相互紧密贴合，但并不是被粘接。因此，如果气体通过了密封环与树脂材料之间的间隙，则高压的气体有时会从凸嘴与树脂材料之间通过并向容器外漏出。另外，由于加强层没有考虑气体阻隔性，因此，通过了密封环与树脂材料之间的间隙的气体有时也会透过加强层漏出到容器外。
发明内容
本公开的目的在于提供一种能够抑制反复进行内压的上升和下降时的气体泄漏的高压气体容器。
本公开的一方案的高压气体容器具备：树脂制衬里，在内部形成有填充气体的中空部；凸嘴，设置在所述树脂制衬里上，用于对内部填充气体；加强层，覆盖所述树脂制衬里；以及密封环，设置在所述凸嘴上，与所述树脂制衬里接触，与所述树脂制衬里之间形成密封，所述树脂制衬里的面向所述中空部的部分由第一树脂材料形成，所述密封环所接触的部位由比所述第一树脂材料更不易压缩变形的第二树脂材料形成。
发明效果
根据本公开的一方案的高压气体容器，能够抑制反复进行内压的上升和下降时的气体泄漏。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式的高压气体容器的一部分的剖面侧视图。
图2是表示凸嘴附近的剖面图。
图3是表示凸嘴附近的一部分的放大剖面图。
图4是表示比较例的高压气体容器的凸嘴附近的剖面图。
具体实施方式
[实施方式]
使用图1～图3，对本公开的一实施方式的高压气体容器10进行说明。
如图1所示，本实施方式的高压气体容器10具备中空结构的树脂制衬里12，该中空结构的树脂制衬里12具有圆筒状的主体部12A和与主体部12A的轴向两侧连续的圆顶形的镜部12B。树脂制衬里12由具有气体阻隔性的树脂材料形成。
树脂制衬里12的面向中空部的部分由第一树脂材料13形成。此外，树脂制衬里12的一部分由第二树脂材料15形成(后面进行详细叙述。)。
在镜部12B的轴心部设置有朝向容器外侧突出的接口14。此外，接口也被称为凸嘴。如图1及图2所示，本实施方式的接口14由第一接口部件16和第二接口部件18构成。
第一接口部件16在成型树脂制衬里12时被嵌入成型。另外，在成型树脂制衬里12后安装第二接口部件18。
此外，本实施方式的接口14(第一接口部件16及第二接口部件18)由不锈钢等金属材料形成，但也可以由陶瓷等非金属材料形成。
作为一例，树脂制衬里12被卷绕含浸有树脂的碳纤维等增强纤维而形成的增强纤维加强层20覆盖。
如图2所示，第一接口部件16具备圆盘状的凸缘部18A和与凸缘部18A的轴心部一体地形成的圆筒部18B。
凸缘部18A埋设在第一树脂材料13中。
另一方面，圆筒部18B大部分从镜部12B向容器外侧突出，且贯穿增强纤维加强层20。
在圆筒部18B的中心部，从容器外侧朝向容器内侧，形成有大径孔部22A、内螺纹22B、小径孔部22C、中径孔部22D。
第二接口部件18从容器外侧朝向容器内侧形成有大径部16A、中径部16B、外螺纹16C、小径部16D。
第一接口部件16的中径部16B以不会晃动的方式插入第二接口部件18的大径孔部22A，第一接口部件16的外螺纹16C拧入第二接口部件18的内螺纹22B。另外，第二接口部件18的小径部16D以不会晃动的方式插入第二接口部件18的小径孔部22C。
如图3所示，从树脂制衬里12以圆筒形状延伸的圆筒部24插入第一接口部件16的中径孔部22D与第二接口部件18的小径部16D之间。
在圆筒部24的前端侧一体地形成有圆筒状的硬质部24A，该硬质部24A由比构成树脂制衬里12的第一树脂材料13硬的树脂的第二树脂材料15形成。此外，在将第一接口部件16嵌入成型在树脂制衬里12上时形成圆筒部24。
形成硬质部24A的第二树脂材料15使用的材料为：在作用相同的压力时，压缩变形量比构成树脂制衬里12的第一树脂材料13小的材料。作为一例，硬质部24A可以使用比构成树脂制衬里12的第一树脂材料13硬的树脂材料。
作为构成树脂制衬里12的第一树脂材料13，可以使用具有气体阻隔性的、例如聚乙烯(例如HDPE(High Density Polyethylene)、LLDPE(Linear Low DensityPolyethylene))。此外，只要具有气体阻隔性，则树脂制衬里12也可以使用除聚乙烯之外的合成树脂。
在本实施方式中，作为构成树脂制衬里12的第一树脂材料13，使用了LLDPE，面向内部空间的部分由LLDPE单层形成。
在本实施方式中，作为LLDPE的一例，使用株式会社Prime Polymer制的SP4030(S)。另外，SP4030(S)的密度为937kg/m3。
另一方面，作为形成硬质部24A的第二树脂材料15，在本实施方式中，作为一例，使用聚酰胺树脂(例如尼龙6、尼龙66等)。此外，作为形成硬质部24A的第二树脂材料15，也可以使用除聚酰胺树脂之外的其他合成树脂(例如聚丙烯树脂、聚碳酸酯树脂等)。另外，作为形成硬质部24A的第二树脂材料15，与构成树脂制衬里12的第一树脂材料13相同，选用具有气体阻隔性的材料。
作为一例，硬质部24A可以在嵌入成型树脂制衬里12时同时成型第一接口部件16，使构成硬质部24A的第二树脂材料15与第一树脂材料13相互融合而一体化。因此，抑制了气体从构成硬质部24A的第二树脂材料15与第一树脂材料13的接合部分(界面)漏出。
在第二接口部件18的小径部16D，在内螺纹侧形成有环形槽26。该环形槽26具有：固定直径的部分、和在固定直径部分的外螺纹16C侧直径逐渐减小的锥形部分。在环形槽26的固定直径部分嵌入有O型环等密封环28。环形槽26的锥形部分嵌入有直径朝向容器外侧缩小的备用环30。
此外，密封环28与圆筒部24的硬质部24A的内周面接触，备用环30与第二接口14的小径孔部22C接触，以确定环形槽26的位置及硬质部24A的位置。
如图2及图3所示，在第二接口部件18的轴心部形成有用于使气体进出的气体通道32，在气体通道32的容器外侧端部形成有与设置在配管(省略图示)、软管等上的接口(省略图示)螺纹连接的内螺纹34。
(作用和效果)
接下来，将本实施方式的高压气体容器10的作用与如图4所示的比较例进行对比并进行说明。
此外，在根据比较例的高压气体容器中，对与本实施方式相同的构成标注相同的附图标记，并省略对其的说明。
如图4所示，在根据比较例的高压气体容器中，圆筒部24的所有的部分由第一树脂材料(LLDPE)13形成，密封环28与第一树脂材料13接触。
在本实施方式的高压气体容器10和比较例的高压气体容器中，作为一例，可以将一个接口14用于填充气体，将另一个接口14用于放出气体。
在向高压气体容器10填充气体(例如氢气、氦气等)并使用时，容器内的气体经由第二接口部件18的小径部16D和圆筒部24之间的间隙到达环形槽26，但由于在环形槽26上设置有密封环28，因此，抑制了气体超过环形槽26而向容器外侧泄露。
在图4所示的比较例的高压气体容器中，如果反复进行由于气体的填充引起的内压的上升和由于气体的使用而引起的内压的降低，则密封环28接触的圆筒部24的第一树脂材料13会发生弹性减弱，有时圆筒部24的形状无法恢复到原状。
如果圆筒部24的形状无法恢复到原状，则密封环28与圆筒部24之间的密封性会降低，气体会通过密封环28与圆筒部24之间，通过的气体会通过圆筒部24与第一接口部件16之间向容器外漏出(参照箭头A)，或者通过第一接口部件16与第二接口部件18之间向容器外漏出(参照箭头B)。
另一方面，在本实施方式的高压气体容器10中，密封环28接触的部分形成为硬质部24A，该硬质部24A由比构成树脂制衬里12的第一树脂材料13更难压缩的聚酰胺合成树脂制成。
由聚酰胺合成树脂制成的硬质部24A在作用高压时不易产生变形，因此，能够减少反复进行由于气体的填充引起的内压的上升和由于气体的使用而引起的内压的降低时的弹性减弱量。由此，能够抑制由密封环28引起的密封性的降低。
因此，具有本实施方式的结构的高压气体容器10例如可以适合用于如填充超过100MPa的高压力的气体。
此外，在本实施方式中，“高压气体”也可以是具有除日本高压气体保安法中规定的压力之外的压力的气体。在本实施方式的高压气体容器10中，例如可以填充具有105MPa的压力的气体。
[试验例1]
对具有实施方式的结构的容积30L的高压气体容器，实施了高压气体保安协会的压缩氢蓄压器用复合压力容器相关标准(KHKS 0225(2019))中记载的泄露试验，结果，泄露量为技术标准的1/10以下。
此外，进行试验的高压气体容器的规格如下所述。
容积：30L
树脂制衬里的外径：300mm
树脂制衬里的厚度：10mm
[试验例2]
准备图1～3所示的本实施方式的结构的高压气体容器(使用尼龙形成密封环接触的部位并作为硬质部24A)和图4所示的比较例的高压气体容器(没有硬质部24A的情况下，密封环与聚乙烯接触)。而且，对本实施方式的结构的高压气体容器与比较例的高压气体容器分别进行基于压缩氢蓄压器用复合压力容器相关标准的“疲劳强度等的确认试验”的循环寿命试验。
试验例2中使用的高压气体容器的规格与试验例1相同。
本试验例2与高压气体保安协会的“疲劳强度等的确认试验”不同，持续循环试验直到从接口部分产生泄露，对产生泄露之前的循环次数进行比较。
试验的结果，实施方式的结构的高压气体容器中，将树脂制衬里中的密封环接触的部位设为尼龙。因此，实施方式的结构的高压气体容器与密封环与聚乙烯接触的比较例的高压气体容器相比，产生泄露之前的循环次数大幅增加，确认到循环寿命延长。
[其他的实施方式]
以上，对本公开的一实施方式进行了说明，但本公开不限于上述实施方式，除上述实施方式之外，当然，在不脱离该主旨的范围内也可以实施各种变形。
此外，关于以上说明进一步公开了以下的附记。
(附记1)
附记1的高压气体容器具备：树脂制衬里，在内部形成有填充气体的中空部；凸嘴，设置在所述树脂制衬里上，用于对内部填充气体；加强层，覆盖所述树脂制衬里；以及密封环，设置在所述凸嘴上，与所述树脂制衬里接触，与所述树脂制衬里之间形成密封，所述树脂制衬里的面向所述中空部的部分由第一树脂材料形成，所述密封环所接触的部位由比所述第一树脂材料更不易压缩变形的第二树脂材料形成。
在附记1的高压气体容器中，可以从凸嘴向树脂制衬里的内部填充气体。
密封环与树脂制衬里接触，使密封树脂制衬里与凸嘴之间形成密封，具有抑制填充的气体泄露的功能。
由于气体的填充而内压上升时第一树脂材料被压缩，由于气体的使用而内压降低时第一树脂材料要恢复原来的形状，但反复内压的上升和内压下降时，有时第一树脂材料会产生弹性减弱。
第一树脂材料由于面向填充有气体的中空部设置，因此，即使产生弹性减弱，材料自身的气体阻隔性也不会降低，因此，充分地抑制了气体从面向中空部的部分泄漏。
与树脂制衬里接触并与树脂制衬里之间形成密封的密封环由于由比第一树脂材料更不易压缩变形的第二树脂材料形成，因此，在气体的压力作用时，第二树脂材料的变形比第一树脂材料少。因此，即使反复进行内压的上升和内压的降低，第二树脂材料与第一树脂材料相比也不易发生弹性减弱且弹性减弱量也得到抑制，因此，能够抑制与密封环之间的密封性的降低，并能够抑制因密封性的降低引起的气体泄漏。
(附记2)
附记2的高压气体容器为，在附记1的高压气体容器中，所述第一树脂材料为LLDPE，所述第二树脂材料为聚酰胺树脂。
由于聚酰胺树脂比LLDPE硬，因此，压力作用时的压缩变形量小于LLDPE。
此外，2021年10月7日申请的日本专利申请2021-165766号的公开通过参照全部引入到本说明书中。
本说明书中记载的全部的文献、专利申请及技术规格与具体且分别记载了通过参照引入各个文献、专利申请及技术规格的情况相同程度地通过参照引入到本说明书中。

Claims (2)

1.一种高压气体容器，具备：
树脂制衬里，在内部形成有填充气体的中空部；
凸嘴，设置在所述树脂制衬里上，用于对内部填充气体；
加强层，覆盖所述树脂制衬里；以及
密封环，设置在所述凸嘴上，与所述树脂制衬里接触，与所述树脂制衬里之间形成密封，
所述树脂制衬里的面向所述中空部的部分由第一树脂材料形成，所述密封环所接触的部位由比所述第一树脂材料更不易压缩变形的第二树脂材料形成。
2.根据权利要求1所述的高压气体容器，其中，
所述第一树脂材料为LLDPE，
所述第二树脂材料为聚酰胺树脂。
CN202280067428.0A 2021-10-07 2022-03-31 高压气体容器 Pending CN118159767A (zh)

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