DE102019109891A1

DE102019109891A1 - Dichtstruktur eines Hochdrucktanks

Info

Publication number: DE102019109891A1
Application number: DE102019109891.2A
Authority: DE
Inventors: Osamu SAWAI; Kosuke KUSABA
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: JP6807891B2; US10890256B2; US20190316681A1; DE102019109891B4; JP2019184025A

Abstract

Eine Dichtstruktur eines Hochdrucktanks weist auf: das erste Element, in dem eine Tankkammer im Inneren ausgebildet ist; und das zweite Element, das in das Öffnungsloch des ersten Elements eingepasst ist und mit einer ringförmigen Nut versehen ist, die auf einer Außenumfangsfläche ausgebildet ist, wobei die Dichtstruktur aufweist: ein Dichtelement mit einer ringförmigen Form, das derart ausgebildet ist, dass es auf der Tankkammerseite in der Nut angeordnet wird; und ein erstes Stützelement und ein zweites Stützelement, die derart ausgebildet sind, dass sie weiter zu der Seite gegenüber der Tankkammerseite angeordnet werden als das Dichtelement in der Nut zum Aufweisen von geneigten Flächenteilen entsprechend einander gegenüber liegend. Der geneigte Flächenteil des ersten Stützelements weist einen Scheitelfalteckteil auf, in dem ein erster Flachwinkel-Neigeteil und ein erster Steilwinkel-Neigeteil miteinander verbunden sind.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtstruktur eines Hochdrucktanks, die auf einen Behälter angewandt wird, der einen hohen Innendruck aufweist, wie beispielsweise ein Wasserstofftank oder Ähnliches.
Beschreibung des Stands der Technik
Aus dem Stand der Technik ist eine Dichtstruktur eines Hochdrucktanks, die auf einen Wasserstofftank und Ähnliches angewandt wird, bekannt (z.B. JP-A-2007-146946 ). Der Hochdrucktank, der in der JP-A-2007-146946 beschrieben ist, weist ein erstes Element, das in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, und ein zweites Element, das in einer säulenartigen Form ausgebildet ist, auf. Eine Tankkammer ist im Inneren des ersten Elements ausgebildet. Ferner ist ein Öffnungsloch an einem Endteil in einer axialen Richtung des ersten Elements vorgesehen. Das zweite Element weist einen Schaftkörper auf, der in das Öffnungsloch des ersten Elements eingepasst ist. Der Schaftkörper des zweiten Elements ist in das Öffnungsloch derart eingepasst, dass er das Öffnungsloch des ersten Elements verschließt.
Eine ringförmige Montagenut ist auf einem Außenumfangsteil des zweiten Elements vorgesehen. Ferner ist der Hochdrucktank mit einem Dichtelement zum Abdichten eines Raums zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element versehen. Das Dichtelement ist an der Montagenut des zweiten Elements montiert. Das Dichtelement weist einen Dichtring, wie beispielsweise einen O-Ring und Ähnliches, und zwei Stützringe auf, auf denen abgeschrägte Flächen entsprechend separat von dem Dichtring ausgebildet sind.
Der Dichtring ist auf der Tankkammerseite an der Innenseite der Montagenut des zweiten Elements angeordnet. Nachdem das erste Element und das zweite Element zusammengebaut sind und Gas in die Tankkammer eingefüllt ist, wird der Dichtring in eine axiale Richtung entgegengesetzt zu der Tankkammerseite durch den Druck der Tankkammer in die Montagenut gedrückt und bewegt. Ferner sind die zwei Stützringe weiter zu der Seite entgegengesetzt zu der Tankkammerseite angeordnet als der Dichtring in der Montagenut des zweiten Elements. Die zwei Stützringe weisen jeweils geneigte Oberflächenteile einander gegenüberliegend auf. Die zwei Stützringe sind derart angeordnet, dass sie aneinander in der axialen Richtung in einem Zustand angrenzend sind, in dem die geneigten Oberflächenteile, die jeweils in der axialen Richtung geneigt sind, einander gegenüber liegen. Die zwei Stützringe werden in einem Zustand, bei dem die geneigten Oberflächenteile aneinander angrenzen, dadurch aufgeschoben, dass sie gegen den Dichtring gedrückt werden, der sich durch den Druck der Tankkammer bewegt, und werden dann derart deformiert, dass die gesamte Breite in einer radialen Richtung größer wird, d.h. sich der Gesamtdurchmesser vergrößert.
Wenn die Deformation der Stützringe erfolgt, wird ein Spalt in der radialen Richtung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element durch den Stützring geschlossen. Folglich, sogar wenn der Dichtring durch Hochdruckgas gedrückt wird und von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite gequetscht wird, kann der Dichtring daran gehindert werden, in den Spalt in der radialen Richtung einzutreten. Entsprechend kann eine Dichtfunktion durch den Dichtring ausreichend durchgeführt werden, und ferner kann der Dichtring daran gehindert werden, in den Spalt in der radialen Richtung einzutreten, und kann somit daran gehindert werden, teilweise zerstört zu werden.
In dem Hochdrucktank, der in der JP-A-2007-146946 beschrieben wird, ist ein Winkel, in dem die entsprechenden geneigten Oberflächenteile der zwei Stützringe in der axialen Richtung geneigt sind, ein gleichförmiger Winkel, der sich nicht abhängig von einer Position ändert. Folglich, wenn sich ein Betrag einer Relativverschiebung in der axialen Richtung zwischen den zwei Stützringen erhöht, erhöht sich ein Deformationsbetrag in der radialen Richtung der zwei Stützringe insgesamt (d.h. ein Betrag der Durchmesservergrößerung) proportional. Folglich, wenn der Dichtring die zwei Stützringe durch den Druck der Tankkammer drückt, besteht eine Möglichkeit, dass eine Last, die auf eine Innenumfangsfläche des ersten Elements durch den deformierten Stützring aufgebracht wird, übermäßig groß wird. Insbesondere, wenn das Dichtelement ein Element ist, das aus Harz hergestellt ist, kann eine Situation auftreten, bei der das erste Element durch die Belastung von dem Stützring bricht.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme gemacht, und es ist ein Ziel davon, eine Dichtstruktur eines Hochdrucktanks vorzusehen, die nicht nur geeignet ist, Dichteigenschaften durch Verschließen eines Spalts in der radialen Richtung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element durch Deformation eines Stützrings in der radialen Richtung zu gewährleisten, sondern die auch geeignet ist, eine Druckkraft in der radialen Richtung von dem Stützring auf das erste Element zu unterbinden, nachdem der Spalt in der radialen Richtung geschlossen ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Dichtstruktur eines Hochdrucktanks vorgesehen, die einen Raum zwischen einem ersten Element mit einer zylindrischen Form und einem zweiten Element abdichtet, wobei der Hochdrucktank aufweist: Das erste Element, in dem ein Öffnungsloch an einem Endteil in der axialen Richtung vorgesehen ist und eine Tankkammer im Inneren ausgebildet ist; und das zweite Element, das in das Öffnungsloch des ersten Elemente eingepasst ist und mit einer ringförmigen Nut versehen ist, die auf einer Außenumfangsfläche ausgebildet ist, wobei die Dichtstruktur aufweist: Ein Dichtelement, das eine ringförmige Form aufweist, das derart ausgebildet ist, dass es auf der Tankkammerseite in der Nut anzuordnen und dadurch zu bewegen ist, dass es in der axialen Richtung entgegengesetzt zu der Tankkammerseite durch den Druck der Tankkammer gedrückt wird; und ein erstes Stützelement und ein zweites Stützelement, die derart ausgebildet sind, dass sie weiter zu der Seite entgegengesetzt zu der Tankkammerseite angeordnet sind als das Dichtelement in der Nut zum Aufweisen geneigter Flächenteile, die entsprechend einander gegenüber angeordnet sind, und dass sie derart deformiert werden, dass die Gesamtbreite in der radialen Richtung durch Gleiten dazwischen groß wird, was dadurch bewirkt wird, dass sie von dem Dichtelement gedrückt werden, das sich durch den Druck der Tankkammer in einem Zustand bewegt, bei dem die geneigten Flächenteile aneinander angrenzen, wobei der geneigte Flächenteil des ersten Stützelements aufweist: einen ersten Flachwinkel-Neigeteil, der derart ausgebildet ist, dass er in einem vorgegebenen Winkel mit Bezug auf die axiale Richtung des ersten Elements geneigt ist; einem ersten Steilwinkel-Neigeteil, der derart ausgebildet ist, dass er in einem Winkel geneigt ist, der größer als der vorgegebene Winkel mit Bezug auf die axiale Richtung des ersten Elements ist, und dass er ein Anliegen später als ein Anliegezeitpunkt bei dem ersten Flachwinkel-Neigeteil zu dem Zeitpunkt des Drucks von dem Dichtelement erzeugt; und ein Scheitelfalteckteil, an dem der erste Flachwinkel-Neigeteil und der erste Steilwinkel-Neigeteil miteinander verbunden sind.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung wird ein Anliegen zwischen dem ersten und zweiten Stützelement an dem ersten Flachwinkel-Neigeteil mit einem relativ geringen Neigungswinkel in der axialen Richtung erzeugt, nachdem das Anliegen dazwischen an dem ersten Steilwinkel-Neigeteil mit einem relativ großen Neigungswinkel in der axialen Richtung erzeugt ist. Gemäß dem Anliegezeitpunkt, da eine Druckkraft, die in der radialen Richtung von dem zweiten Stützelement auf das erste Stützelement aufgebracht wird, durch den ersten Flachwinkel-Neigeteil vergrößert werden kann, kann eine Verformung in der radialen Richtung des ersten und zweiten Stützelements unverzüglich durch das Drücken (Pressen) des Dichtelements erfolgen, wodurch es möglich gemacht wird, den Spalt in der radialen Richtung zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element unverzüglich zu verschließen. Ferner, da die Druckkraft, die in der radialen Richtung von dem zweiten Stützelement auf das erste Stützelement aufgebracht wird, daran gehindert werden kann, durch den ersten Steilwinkel-Neigeteil gering zu sein, kann die Druckkraft in der radialen Richtung von dem ersten und zweiten Stützelement auf das erste Element unterdrückt werden, nachdem der zuvor erwähnte Spalt in der radialen Richtung geschlossen ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung, die nachfolgend gegeben wird, und der beigefügten Zeichnungen, die nur zu Illustrationszwecken angegeben sind und folglich die vorliegende Erfindung nicht beschränken, noch besser verstanden und in denen:

1 eine Vorderansicht eines Hochdrucktanks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Querschnittsansicht des Hochdrucktanks gemäß der Ausführungsform ist, wenn der Hochdrucktank entlang der geraden Linie II-II aufgenommen wird, die in 1 gezeigt ist;
3 eine Pfeilansicht ist, wenn der Hochdrucktank gemäß der Ausführungsform in einer Pfeilrichtung III betrachtet wird, die in 1 gezeigt ist;
4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Dichtgebiets, das durch eine unterbrochene Linie in 2 gezeigt ist, des Hochdrucktanks gemäß der Ausführungsform ist, wenn ein Behälterhauptkörper und ein Mundstück zusammengebaut sind;
5 eine vergrößerte Schnittansicht des Dichtgebiets, das durch die unterbrochene Linie in 2 gezeigt ist, des Hochdrucktanks gemäß der Ausführungsform ist, nachdem Gas in eine Tankkammer eingefüllt ist,
6 eine vergrößerte Schnittansicht einer Dichtstruktur des Hochdrucktanks gemäß der Ausführungsform in einem Startzustand des Bedruckungsvorgangs aus der Tankkammer oder bei einem Niederdruckvorgang daraus ist;
7 eine vergrößerte Schnittansicht der Dichtstruktur des Hochdrucktanks gemäß der Ausführungsform zu dem Zeitpunkt eines Hochdruckvorgangs aus der Tankkammer ist;
8 eine vergrößerte Schnittansicht einer Dichtstruktur eines Hochdrucktanks gemäß einer ersten Modifizierung der vorliegenden Erfindung in einem Startzustand des Bedruckungsvorgangs aus einer Tankkammer ist;
9 eine vergrößerte Schnittansicht einer Dichtstruktur eines Hochdrucktanks gemäß einer zweiten Modifizierung der vorliegenden Erfindung in einem Startzustand eines Bedruckungsvorgangs aus einer Tankkammer ist;
10 eine vergrößerte Schnittansicht einer Dichtstruktur eines Hochdrucktanks gemäß einer dritten Modifizierung der vorliegenden Erfindung in einem Startzustand eines Bedruckungsvorgangs aus einer Tankkammer ist;
11 eine Schnittansicht eines Hochdrucktanks gemäß einer vierten Modifizierung der vorliegenden Erfindung ist; und
12 eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Hochdrucktanks gemäß einer fünften Modifizierung der vorliegenden Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden eine Ausführungsform und eine Modifizierung einer Dichtstruktur eines Hochdrucktanks gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ferner entspricht in der nachfolgenden Ausführungsform ein Behälterhauptkörper 10 einem „ersten Element“; ein Mundstück 40 entspricht einem „zweiten Element“; ein O-Ring 51 entspricht einem „Dichtelement“; ein zweiter Stützring 54 entspricht einem „ersten Stützelement“; ein erster Stützring 53 entspricht einem „zweiten Stützelement“; ein zweiter Flachwinkel-Neigeteil 56a entspricht einem „ersten Flachwinkel-Neigeteil“; ein zweiter Steilwinkel-Neigeteil 56b entspricht einem „ersten Steilwinkel-Neigeteil“; ein erster Flachwinkel-Neigeteil 55a entspricht einem „zweiten Flachwinkel-Neigeteil“ und ein erster Steilwinkel-Neigeteil 55b entspricht einem „zweiten Steilwinkel-Neigeteil“.
Ein Hochdrucktank 1 gemäß einer Ausführungsform ist ein Tank, der geeignet ist zum Einfüllen von z.B. Wasserstoffgas, Erdgas und Ähnlichem bei/mit einem hohen Druck. Der Hochdrucktank 1 ist z.B. an einem Automobil oder Ähnlichem montiert. Der Hochdrucktank 1 ist mit dem Behälterhauptkörper 10 versehen, wie in 1 und 3 gezeigt. Der Behälterhauptkörper 10 ist in einer ungefähr zylindrischen Form ausgebildet. Wie in 2 gezeigt, ist der Behälterhauptkörper 10 durch Doppelwände aus einer Innenumfangswand 20 und einer Außenumfangswand 30 gebildet. Eine Tankkammer 11 ist im Inneren des Behälterhauptkörpers 10 ausgebildet. Nachfolgend wird eine Richtung, in der sich eine Achse des Hochdrucktanks 1 und eine Achse des Behälterhauptkörpers 10 erstreckt, ungefähr als eine axiale Richtung A bezeichnet.
Die Innenumfangswand 20 ist eine hohle Auskleidung, die aus einem Harz hergestellt ist, das aus einem Material gebildet ist, das Gasbarriereeigenschaften aufweist (z.B. Polyethylen, Polypropylen, Nylon, EVOH (Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer), andere Harze und Ähnliches). Ferner kann die Innenumfangswand 20 eine Metallauskleidung sein, die aus einem Metall gebildet ist, wie beispielsweise Aluminium oder Ähnliches. Die Innenumfangswand 20 weist entsprechend einen etwa gleichförmigen Außendurchmesser und Innendurchmesser auf. Die Außenumfangswand 30 ist ein faserverstärktes Element, das aus einer Faser mit hoher Festigkeit gebildet ist, wie beispielsweise eine Kohlenstofffaser, eine Glasfaser, eine Aramidfaser oder Ähnliches, die mit einem wärmehärtenden Harz imprägniert ist, wie beispielsweise einem Epoxidharz oder Ähnlichem. Die Außenumfangswand 30 ist durch Wickeln, Spannen und Überziehen einer Faser mit hoher Festigkeit um die Außenflächenseite der Innenumfangswand 20 durch ein Filamentwickelverfahren und Ähnliches und durch Aushärten (Trocknen) des Harzes ausgebildet.
Kreisförmige Öffnungslöcher 21 sind entsprechend an gegenüberliegenden Endteilen in der axialen Richtung der Innenumfangswand 20 vorgesehen. Der Hochdrucktank 1 weist auch das Mundstück 40 auf. Das Mundstück 40 weist einen Kuppelteil 41 auf, der in einer in etwa halbkugelförmigen Form ausgebildet ist; einen Einpassteil 42, der in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, die geeignet ist, in das Öffnungsloch 21 der Innenumfangswand 20 eingeführt zu werden und sich in der axialen Richtung A von dem Kuppelteil 41 nach innen erstreckt; und einen Nabenteil 43, der in der axialen Richtung A aus der Nähe eines Höhepunkts (Scheitels) des Kuppelteils 41 nach außen hervorsteht.
Das Mundstück 40 ist aus einem Metall gebildet, wie beispielsweise aus Edelstahl, Aluminium oder Ähnlichem. Die Mundstücke 40 sind entsprechend an den gegenüberliegenden Endteilen in der axialen Richtung der Innenumfangswand 20 montiert und fixiert. Das Montieren und Fixieren des Mundstücks 40 wird durch Einpassen des Einpassteils 42 in das Öffnungsloch 21 der Innenumfangswand 20 realisiert. Das Mundstück 40 ist mit einem Verbindungsloch 44 versehen, das es der Außenseite des Hochdrucktanks 1 und der Tankkammer 11 ermöglicht, miteinander in Verbindung zu stehen. Ein Ventil (nicht gezeigt) ist an dem Verbindungsloch 44 des Mundstücks 40 durch Einschrauben montiert. Das Verbindungsloch 44 des Mundstücks 40 ist von dem Ventil geschlossen.
Der Hochdrucktank 1 wird auf solch eine Art und Weise hergestellt, dass die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und das Mundstück 40 zusammengebaut und montiert und aneinander fixiert werden, und eine Außenfläche einer Baugruppenstruktur der Innenumfangswand 20 und des Mundstücks 40 wird von der Außenumfangswand 30 bedeckt. Wenn der Hochdrucktank 1 auf diese Art und Weise hergestellt ist, wird die geschlossene Tankkammer 11 an der Innenseite (Innenseite in der radialen Richtung) der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 ausgebildet. Die geschlossene Tankkammer 11 wird mit Gas gefüllt. Das Füllen des Gases in die Tankkammer 11 kann bis zu einem spezifischen Druck durchgeführt werden (z.B. 700 Atmosphärendruck).
Die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und das Mundstück 40 sind entsprechend derart ausgebildet, dass ein Innendurchmesser der Innenumfangswand 20 in etwa mit einem Außendurchmesser des Einpassteils 42 des Mundstücks 40 übereinstimmt. Ferner kann der maximale Außendurchmesser des Kuppelteils 41 des Mundstücks 40 (genauer ein Außendurchmesser eines Teils, wo der Kuppelteil 41 mit dem Einpassteil 42 verbunden ist) größer als der Innendurchmesser der Innenumfangswand 20 sein.
Der Hochdrucktank 1 weist ferner ein Dichtelement 50 auf, wie in 4 gezeigt. Das Dichtelement 50 ist ein Element, das einen Raum zwischen der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und dem Mundstück 40 durch Verschließen eines Spalts in der radialen Richtung zwischen einer Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 und einer Außenumfangsfläche des Mundstücks 40 abdichtet, nachdem die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und das Mundstück 40 zusammengebaut sind.
Eine Nut 47 ist an einer Außenumfangsfläche einer vordersten Endseite in der axialen Richtung des Einpassteils 42 des Mundstücks 40 vorgesehen. Die Nut 47 ist eine Montagenut zum Montieren des Dichtelements 50. Die Nut 47 ist in einer Ring- und Gurtform ausgebildet. Das Dichtelement 50 ist in die Nut 47 eingepasst und darin montiert. Nachdem die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und das Mundstück 40 zusammengebaut sind, wird die Nut 47 ein geschlossener Raum in einem Zustand, bei dem das Dichtelement 50 darin angeordnet ist. Ferner ist die Nut 47 von der Tankkammer 11 über eine Stützplatte abgetrennt. Ferner weist der geschlossene Zustand der Nut 47 einen Zustand auf, bei dem ein geringer Spalt, in dem die Nut 47 und die Tankkammer 11 miteinander in Verbindung stehen können, zwischen einer Außenumfangsfläche des Einpassteils 42 und der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 ausgebildet ist.
Das Dichtelement 50 weist den O-Ring 51 und einen Stützring 52. Der O-Ring 51 ist ein Dichtring, der aus einem elastischen Material gebildet ist, wie beispielsweise Gummi oder Ähnliches. Der O-Ring 51 ist ringförmig ausgebildet, so dass er einen Außenumfang einer Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 in dem Einpassteil 42 des Mundstücks 40 umgibt. Ein Innendurchmesser des O-Rings 51 ist geringer als ein Außendurchmesser der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 in einem natürlichen Zustand und weist eine Spanngrenze mit Bezug auf die Bodenwand 47a in der radialen Richtung auf.
Der O-Ring 51 ist auf der Seite der Tankkammer 11 der Nut 47 vorgesehen. Ferner ist ein Außendurchmesser des O-Rings 51 größer als der Innendurchmesser der Innenumfangswand 20 in einem Zustand, bei dem er an der Bodenwand 47 in der radialen Richtung der Nut 47 montiert ist, und weist eine Spanngrenze mit Bezug auf die Innenumfangswand 20 auf. Eine Querschnittsform des O-Rings 51 ist eine annähernde Kreisform.
Der Stützring 52 ist weiter zu der Seite angeordnet, die der Seite der Tankkammer 11 gegenüberliegt, als der O-Ring 51 im Inneren der Nut 47. Der Stützring 52 kann den Raum zwischen der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und des Mundstücks 40 durch Vergrößern des Durchmessers davon aus einem natürlichen Zustand abdichten. Der Stützring 52 weist den ersten Stützring 53 und den zweiten Stützring 54 auf, die separat voneinander ausgebildet sind. Der entsprechende erste und zweite Stützring 53 und 54 sind Ringelemente, die z.B. aus einem Harzmaterial und einem Metallmaterial hergestellt sind. Die entsprechenden ersten und zweiten Stützringe 53 und 54 sind ringförmig ausgebildet, so dass sie den Außenumfang der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 in dem Einpassteil 42 des Mundstücks 40 umgeben.
Die entsprechenden Innendurchmesser des ersten und zweiten Stützrings 53 und 54 sind in etwa dieselben wie der Außendurchmesser der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 in dem natürlichen Zustand. Ferner sind die entsprechenden Außendurchmesser des ersten und zweiten Stützrings 53 und 54 in etwa dieselben wie der Außendurchmesser des Einpassteils 42 in dem natürlichen Zustand und sind etwas geringer als der Innendurchmesser der Innenumfangswand 20. Der erste und zweite Stützring 53 und 54 sind Seite an Seite in der axialen Richtung A in der Nut 47 angeordnet. Der erste Stützring 53 ist näher an der Seite der Tankkammer 11 und näher an der Innenseite in der radialen Richtung angeordnet als der zweite Stützring 54. Der zweite Stützring 54 ist mit Bezug auf das Mundstück 40 derart abgestützt, dass er mit einer Seitenwand 47b in der axialen Richtung in Berührung ist, die eine Seitenwand der Nut 47 des Mundstücks 40 bildet.
Der erste Stützring 53 weist einen geneigten Flächenteil 55 auf. Der zweite Stützring 54 weist einen geneigten Flächenteil 56 auf. Der geneigte Flächenteil 55 und der geneigte Flächenteil 56 liegen einander in einer schrägen Richtung mit Bezug auf die axiale Richtung A gegenüber. Die geneigten Flächenteile 55 und 56 sind entsprechend in abgeschrägten Formen ausgebildet, so dass sie mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt sind.
Eine Breite in der radialen Richtung des ringförmigen ersten Stützrings 53 variiert in Übereinstimmung mit einer axialen Richtungsposition und ist in etwa konstant über den gesamten Umfang an derselben axialen Richtungsposition. Ferner variiert eine Breite in der radialen Richtung des ringförmigen zweiten Stützrings 54 in Übereinstimmung mit einer axialen Richtungsposition und ist in etwa konstant über den gesamten Umfang an derselben axialen Richtungsposition. Der maximale Breitenwert in der radialen Richtung des ersten Stützrings 53 und der maximale Breitenwert in der radialen Richtung des zweiten Stützrings 54 sind entsprechend kleiner als ein Spalt in der radialen Richtung zwischen der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 des Mundstücks 40 und der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 nach dem Zusammenbau. Ferner variiert eine Länge in der axialen Richtung des ersten Stützrings 53 in Übereinstimmung mit der radialen Richtungsposition und ist in etwa konstant über den gesamten Umfang an derselben radialen Richtungsposition. Eine Länge in der axialen Richtung des zweiten Stützrings 54 variiert in Übereinstimmung mit der radialen Richtungsposition und ist in etwa konstant über den gesamten Umfang an derselben radialen Richtungsposition.
Insbesondere vergrößert sich die Länge in der axialen Richtung des ersten Stützrings 53 fortlaufend von einer Außendurchmesserseite-Position zu einer Innendurchmesserseite-Position. Die Breite in der radialen Richtung des ersten Stützrings 53 nimmt von einer Position auf der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu einer Position auf der Seite gegenüberliegend dazu fortlaufend ab. Ferner nimmt die Länge in der axialen Richtung des zweiten Stützrings 54 fortlaufend von einer Außendurchmesserseite-Position zu einer Innendurchmesserseite-Position ab. Die Breite in der radialen Richtung des zweiten Stützrings 54 nimmt fortlaufend von der Position auf der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der Position auf der Seite gegenüberliegend dazu zu. Der erste Stützring 53 und der zweite Stützring 54 sind in der axialen Richtung A in einem Zustand übereinandergelegt, in dem die geneigten Flächenteile 55 und 56 einander gegenüber liegen.
Wie in 6 gezeigt, sind die geneigten Flächenteile 55 und 56 des ersten und zweiten Stützrings 53 und 54 entsprechend derart ausgebildet, dass ein Winkel, der mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist, sich ändert. Der geneigte Flächenteil 55 weist den ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a, den ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b und einen Scheitelfalteckteil 55c auf. Der erste Flachwinkel-Neigeteil 55a und der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b sind miteinander über den Scheitelfalteckteil 55c verbunden. Der Scheitelfalteckteil 55c ist in einer Ringform über den gesamten Umfang eines Außenumfangs des ersten Stützrings 53 ausgebildet. Der Scheitelfalteckteil 55c faltet den geneigten Flächenteil 55 des ersten Stützrings 53 an dem Scheitel in den ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a und den ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b.
Der geneigte Flächenteil 56 weist den zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a, den zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b und einen Grundfalteckteil 56c auf. Der zweite Flachwinkel-Neigeteil 56a und der zweite Steilwinkel-Neigeteil 56b sind miteinander über den Grundfalteckteil 56c verbunden. Der Grundfalteckteil 56c ist in einer Ringform über den gesamten Umfang eines Außenumfangs des zweiten Stützrings 54 ausgebildet. Der Grundfalteckteil 56c faltet den geneigten Oberflächenteil 56 des zweiten Stützrings 54 an dem Grund in den zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a und den zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b.
Der erste Flachwinkel-Neigeteil 55a des geneigten Flächenteils 55 ist ein ebener Teil, der nur durch einen Winkel α1 mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist. Der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b ist ein ebener Teil, der nur durch einen Winkel α2 mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist. Der Winkel α2 ist größer als der Winkel α1. Das heißt, der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b ist ein Teil, wo ein Winkel, der durch eine normale Linie mit Bezug auf die axiale Richtung A gebildet ist, kleiner ist als der des ersten Flachwinkel-Neigeteils 55a.
Der erste Flachwinkel-Neigeteil 55a ist näher an der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A positioniert als der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b. Der geneigte Flächenteil 55 des ersten Stützrings 53 ist derart angeordnet, dass der erste Flachwinkel-Neigeteil 55a auf der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A und auf der Außenseite in der radialen Richtung positioniert ist, und der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b ist auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A und auf der Innenseite in der radialen Richtung positioniert. Der geneigte Flächenteil 55 des ersten Stützrings 53 ist an dem Eckteil 55c scheitel-gefaltet.
Die Länge in der axialen Richtung des ersten Stützrings 53 vergrößert sich fortlaufend von einer äußersten Durchmesserseite-Position zu einer Position des Eckteils 55c der Innendurchmesserseite mit einer konstanten Rate und vergrößert sich auch fortlaufend von der Position des Eckteils 55c zu einer innersten Durchmesserseite-Position mit einer konstanten Rate, die geringer ist als die oben beschriebene konstante Rate. Die Breite in der radialen Richtung des ersten Stützrings 53 nimmt von einer Position, die am nächsten zu der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A liegt, zu einer Position in der axialen Richtung A des Eckteils 55c mit einer konstanten Rate ab und nimmt auch von der Position in der axialen Richtung des Eckteils 55c zu einer Position auf der Seite, die am stärksten/weitesten entgegengesetzt ist zu der Seite der Tankkammer 11, in der axialen Richtung A mit einer konstanten Rate, die die oben beschriebene konstante Rate überschreitet, fortlaufend ab.
Ferner kann der erste Stützring 53 derart ausgebildet sein, dass er eine Endfläche aufweist, die in Richtung zu der axialen Richtung A auf solch eine Art und Weise gerichtet ist, dass ein Endteil auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A von einer Ebene senkrecht mit Bezug auf die axiale Richtung A geschnitten wird. Ferner auf dieselbe Art und Weise kann der erste Stützring 53 derart ausgebildet sein, dass er eine Endfläche aufweist, die in der radialen Richtung auf solch eine Art und Weise nach außen gerichtet ist, dass der äußerste Durchmesserseite-Endteil von einer Ebene senkrecht mit Bezug auf die radiale Richtung geschnitten wird.
Wie oben beschrieben, wenn der Endteil auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite der Tankkammer 11 des ersten Steilwinkel-Neigeteils 55b in dem ersten Stützring 53 von der Ebene senkrecht mit Bezug auf die axiale Richtung A geschnitten wird, wird ein scharfer Eckteil des vordersten Endteils in dem ersten Stützring 53 eliminiert, wodurch der erste Stützring 53 kaum beschädigt wird. Ferner auf dieselbe Art und Weise, wenn der äußerste Durchmesserseite-Endteil in dem ersten Stützring 53 von der Ebene senkrecht mit Bezug auf die radiale Richtung geschnitten wird, wird der erste Stützring 53 kaum beschädigt.
Der zweite Flachwinkel-Neigeteil 56a des geneigten Flächenteils 56 ist ein ebener Teil, der nur durch einen Winkel β1 mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist. Der zweite Steilwinkel-Neigeteil 56b ist ein ebener Teil, der nur durch einen Winkel β2 mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist. Der Winkel β2 ist größer als der Winkel β1. D.h., der zweite Steilwinkel-Neigeteil 56b ist ein Teil, wo ein Winkel, der durch eine normale Linie mit Bezug auf die axiale Richtung A gebildet wird, geringer ist als der des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a. Der Winkel β1 entspricht dem Winkel α1 des ersten Flachwinkel-Neigeteils 55a des geneigten Flächenteils 55 des ersten Stützrings 53. Ferner entspricht der Winkel β2 dem Winkel α2 des ersten Steilwinkel-Neigeteils 55b des geneigten Flächenteils 55 des ersten Stützrings 53.
Der zweite Flachwinkel-Neigeteil 56a ist näher an der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A positioniert als der zweite Steilwinkel-Neigeteil 56b. Der geneigte Flächenteil 56 des zweiten Stützrings 54 ist derart angeordnet, dass der zweite Flachwinkel-Neigeteil 56a auf der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A und auf der Außenseite in der radialen Richtung positioniert ist, und der zweite Steilwinkel-Neigeteil 56b ist auf der Seite entgegengesetzt zu der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A und auf der Innenseite in der radialen Richtung positioniert. Der geneigte Flächenteil 56 des zweiten Stützrings 54 ist an dem Eckteil 56c grund-gefaltet.
Die Länge in der axialen Richtung des zweiten Stützrings 54 nimmt von einer äußersten Durchmesserseite-Position zu einer Position des Eckteils 56c der Innendurchmesserseite mit einer konstanten Rate fortlaufend ab und nimmt auch von der Position des Eckteils 56c zu einer innersten Durchmesserseite-Position mit einer konstanten Rate ab, die geringer ist als die oben beschriebene konstante Rate. Die Breite in der radialen Richtung des zweiten Stützrings 54 nimmt von einer Position, die der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A am nächsten ist, zu einer Position in der axialen Richtung des Eckteils 56c mit einer konstanten Rate fortlaufend zu und nimmt auch von der Position in der axialen Richtung des Eckteils 56c zu einer Position auf der Seite, die am stärksten/weitesten entgegengesetzt ist zu der Seite der Tankkammer 11, in der axialen Richtung A mit einer konstanten Rate, die die oben beschriebene Rate überschreitet, fortlaufend zu.
Der erste Stützring 53 und der zweite Stützring 54 sind derart ausgebildet, dass ein Anliegen zwischen den beiden Stützringen 53 und 54, das durch ein Drücken von dem O-Ring 51, der später beschrieben wird, bewirkt wird, zwischen dem ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a und einem Außendurchmesserseite-Teil des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a beginnt und sich dann zu einem Innendurchmesserseite-Teil des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a verschiebt. Ferner sind der erste Stützring 53 und der zweite Stützring 54 derart ausgebildet, dass das Anliegen zwischen den beiden Stützringen 53 und 54, das durch das Drücken von dem O-Ring 51, der später beschrieben wird, bewirkt wird, zwischen dem ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a und dem zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a erfolgt, nachdem das Anliegen dazwischen verschoben wurde, um zwischen dem ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b und dem zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b zu erfolgen.
Ferner kann der zweite Stützring 54 derart ausgebildet sein, dass er eine Endfläche aufweist, die in Richtung der axialen Richtung A auf solch eine Art und Weise ausgerichtet ist, dass ein Endteil auf der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A von einer Ebene senkrecht mit Bezug auf die axiale Richtung A geschnitten wird. Ferner, auf dieselbe Art und Weise, kann der zweite Stützring 54 derart ausgebildet sein, dass er eine Endfläche aufweist, die in der radialen Richtung auf solch eine Art und Weise nach innen gerichtet ist, dass der innerste Durchmesserseite-Endteil von einer Ebene senkrecht mit Bezug auf die radiale Richtung geschnitten wird.
Wie oben beschrieben, wenn der Endteil auf der Seite der Tankkammer 11 des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a in dem zweiten Stützring 54 von der Ebene senkrecht mit Bezug auf die axiale Richtung A geschnitten wird, wird ein scharfer Eckteil des vordersten Endteils in dem zweiten Stützring 54 eliminiert, wodurch der zweite Stützring 54 kaum beschädigt wird. Ferner auf dieselbe Art und Weise, wenn der innerste Durchmesserseite-Endteil des zweiten Stützrings 54 durch die Ebene senkrecht mit Bezug auf die radiale Richtung geschnitten wird, wird der zweite Stützring 54 kaum beschädigt.
Der zweite Stützring 54 ist derart ausgebildet, dass er zum Vergrößern des Durchmessers davon aus dem natürlichen Zustand geeignet ist. Zum Beispiel kann die ringförmige Form des zweiten Stützrings 54 eine Form werden mit einem Schlitz, der teilweise in der Umfangsrichtung geschnitten ist. Der zweite Stützring 54 befindet sich in einem Zustand, bei dem der Außendurchmesser davon in etwa derselbe ist wie der Außendurchmesser des Einpassteils 42 des Mundstücks 40 oder geringer ist als der Innendurchmesser der Innenumfangswand 20, bis der zweite Stützring 54 von dem ersten Stützring 53, der an dem O-Ring 51 anliegt, der später beschrieben wird, gedrückt wird, auf der anderen Seite ist der Außendurchmesser durch Gleiten zwischen dem geneigten Flächenteil 56 und dem geneigten Flächenteil 55 des ersten Stützrings 53 dadurch vergrößert, dass er durch die Übertragung einer Druckkraft von dem ersten Stützring 53 gedrückt wird. Die Durchmesservergrößerung des zweiten Stützrings 54 setzt sich fort, bis eine Außenumfangsfläche des zweiten Stützrings 54 an der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 anliegt.
Ferner kann der erste Stützring 53 derart ausgebildet sein, dass er geeignet ist, den Durchmesser davon aus dem natürlichen Zustand zu reduzieren. In diesem Fall kann z.B. die ringförmige Form des ersten Stützrings 53 eine Form werden mit einem Schlitz, der teilweise in der Umfangsrichtung geschnitten ist. Ferner ist in diesem Fall, wenn der erste Stützring 53 sich in einem Zustand befindet, bei dem der Innendurchmesser davon etwas größer ist als der Außendurchmesser der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47, d.h. ein Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche des ersten Stützrings 53 und der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 ausgebildet ist, sich der Durchmesser davon durch Gleiten zwischen dem geneigten Flächenteil 55 und dem geneigten Flächenteil 56 des zweiten Stützrings 54 durch Anliegen an oder gedrückt werden gegen den O-Ring 51 reduziert. Die Durchmesserreduzierung des ersten Stützrings 53 setzt sich fort, bis die Innenumfangsfläche des ersten Stützrings 53 an der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 anliegt.
In der Struktur des oben beschriebenen Hochdrucktanks 1, wenn Gas in die Tankkammer 11 eingefüllt wird, nachdem die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und das Mundstück 40 zusammengebaut sind, tritt das Gas in der Tankkammer 11 in die Nut 47 durch einen Spalt zwischen der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und der Außenumfangsfläche des Mundstücks 40 ein.
Wenn Hochdruckgas in die Nut 47 eintritt, wird zunächst der Druck des Hochdruckgases auf den O-Ring 51 aufgebracht, der auf der Seite der Tankkammer 11 in der Nut 47 angeordnet ist, wodurch der gesamte O-Ring 51 gedrückt wird und sich in der axialen Richtung A entgegengesetzt zu der Seite der Tankkammer 11 bewegt. Wenn solch eine Bewegung des O-Rings 51 erfolgt, liegt der O-Ring 51 an einer Endfläche an, die auf die axiale Richtung A des ersten Stützrings 53 gerichtet ist, wodurch eine Druckkraft für die Bewegung in Richtung zu der axialen Richtung A auf den ersten Stützring 53 aufgebracht wird.
Wenn die Druckkraft von dem O-Ring 51 auf den ersten Stützring 53 aufgebracht wird und sich der erste Stützring 53 folglich in der axialen Richtung A entgegengesetzt zu der Seite der Tankkammer 11 bewegt, wird die Druckkraft zum Bewegen des zweiten Stützrings 54 in der radialen Richtung nach außen auf den zweiten Stützring 54 von dem ersten Stützring 53 in einem Zustand aufgebracht, bei dem der zweite Stützring 54 durch das Mundstück 40 auf solch eine Art und Weise gestützt wird, dass der erste Stützring 53 an dem zweiten Stützring 54 anliegt und folglich der zweite Stützring 54 an der Seitenwand 47b in der axialen Richtung der Nut 47 anliegt.
Das Anliegen zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 durch das Drücken von dem O-Ring 51 wird zwischen den geneigten Flächenteilen 55 und 56 von beiden Stützringen 53 und 54 durchgeführt. Wenn solch ein Anliegen durchgeführt wird, gleiten beide der geneigten Flächenteile 55 und 56, während sie gleiten. In diesem Fall wird der gesamte Stützring 52, der den ersten und den zweiten Stützring 53 und 54 aufweist, derart verformt, dass die Durchmesservergrößerung auftritt, die den Außendurchmesser davon veranlasst, größer zu werden, oder die Durchmesserreduzierung, die den Innendurchmesser davon veranlasst, reduziert zu werden, ferner zusammen mit der Durchmesservergrößerung auftritt, d.h. dass die Breite in der radialen Richtung über den gesamten Umfang groß wird.
Wenn die Verformung des Stützrings 52 voranschreitet, bis beide Endteile in der radialen Richtung des Stützrings 52 (genauer der Innenumfangsseite-Endteil des ersten Stützrings 53 und der Außenumfangsseite-Endteil des zweiten Stützrings 54) an der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 und der Bodenwand 47a in der radialen Richtung der Nut 47 des Mundstücks 40 anliegen, sind der Spalt in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und die Außenumfangsfläche des Mundstücks 40 von dem Stützring 52 geschlossen. Folglich gemäß der Struktur des Hochdrucktanks 1 ist es möglich, nicht nur den Raum zwischen der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und dem Mundstück 40 unter Verwendung des elastisch verformbaren O-Rings 50 abzudichten, sondern auch das Phänomen, bei dem ein Teil des O-Rings 51 in den Raum zwischen der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und dem Mundstück 40 eintritt, was durch das Einfüllen des Hochdruckgases in die Tankkammer 11 bewirkt wird, durch Verwendung des Stützrings 52 zu vermeiden, dessen Breite sich in der radialen Richtung vergrößern kann.
Ferner beginnt in dem Hochdrucktank 1 gemäß der Ausführungsform, wie in 6 gezeigt, noch genauer das Anliegen zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 durch das Drücken von dem O-Ring 51 zunächst zwischen dem ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a des geneigten Flächenteils 55 des ersten Stützrings 53 und dem Außendurchmesserseite-Teil des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a des geneigten Flächenteils 56 des zweiten Stützrings 54. Zu diesem Zeitpunkt bringt der erste Stützring 53 eine Druckkraft F1 auf den zweiten Stützring 54 in der axialen Richtung A auf. Dann, wenn das Drücken von dem O-Ring 51 auf den Stützring 52 andauert, verschiebt sich das Anliegen zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 zu einem Raum zwischen dem ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a und dem Innendurchmesserseite-Teil des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a durch Gleiten zwischen dem ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a und dem zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a.
Die Winkel α1 und β1 mit Bezug auf die axiale Richtung A des ersten Flachwinkel-Neigeteils 55a und des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a sind kleiner als die Winkel α2 und β2 mit Bezug auf die axiale Richtung A des ersten Steilwinkel-Neigeteils 55b und des zweiten Steilwinkel-Neigeteils 56b. Folglich, während des Gleitens des ersten Flachwinkel-Neigeteils 55a und des zweiten Flachwinkel-Neigeteils 56a ist ein Änderungsbetrag einer Druckkraft F2, durch den der erste Stützring 53 (genauer der erste Flachwinkel-Neigeteil 55a) den zweiten Stützring 54 (genauer den zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a) in der radialen Richtung nach außen drückt, größer als ein Änderungsbetrag einer Druckkraft F2 in der radialen Richtung nach außen während des Gleitens zwischen dem ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b und dem zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b pro Einheitsbetrag einer Verschiebung X in der axialen Richtung A des ersten Stützrings 53. Der Zustand, bei dem der Änderungsbetrag der Druckkraft F2 pro Einheitsverschiebungsbetrag relativ groß ist, wird fortgesetzt, bis die Verschiebung X des ersten Stützrings 53 eine vorgegebene Verschiebung erreicht, bei der die Position des Eckteils 55c des geneigten Oberflächenteils 55 mit der Position des Eckteils 56c des geneigten Oberflächenteils 56 des zweiten Stützrings 54 übereinstimmt.
Als Nächstes, nachdem die Verschiebung X des ersten Stützrings 53 die vorgegebene Verschiebung erreicht durch Ermöglichen der Tankkammer 11, einen Hochdruckzustand zu erreichen, der höher als der vorgegebene Druck ist, wie in 7 gezeigt, wird das Anliegen zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 durch das Drücken von dem O-Ring 51 zu dem Raum zwischen dem ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b des geneigten Flächenteils 55 des ersten Stützrings 53 und dem zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b des geneigten Flächenteils 56 des zweiten Stützrings 54 verschoben.
Wie oben beschrieben, sind die Winkel α2 und β2 größer als die Winkel α1 und β1. Folglich, während des Gleitens zwischen dem ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b und dem zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b, sogar, obwohl die Kraft F1, die in die axiale Richtung A von dem ersten Stützring 53 zu dem zweiten Stützring 54 drückt, dieselbe ist, ist der Änderungsbetrag der Druckkraft F2, mit der der erste Stützring 53 (genauer der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b) den zweiten Stützring 54 (genauer den zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b) in der radialen Richtung nach außen drückt, kleiner als der Änderungsbetrag der Druckkraft F2 in der radialen Richtung nach außen während des Gleitens zwischen dem ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a und dem zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a pro Einheitsbetrag der Verschiebung X in der axialen Richtung A des ersten Stützrings 53.
Wie oben beschrieben, wird bei der Dichtstruktur des Hochdrucktanks 1 das Anliegen zwischen den geneigten Oberflächenteilen 55 und 56 der ersten und zweiten Stützringe 53 und 54 an dem ersten und zweiten Flachwinkel-Neigeteil 55a und 56a mit einem relativ kleinen Neigungswinkel mit Bezug auf die axiale Richtung A erzeugt, nachdem das Anliegen dazwischen zu dem ersten und zweiten Steilwinkel-Neigeteil 55b und 56b mit einem relativ großen Neigungswinkel mit Bezug auf die axiale Richtung A verschoben ist.
Gemäß dem Anliegezeitpunkt der geneigte Flächenteile 55 und 56 ist es während des Gleitens des ersten und zweiten Flachwinkel-Neigeteils 55a und 56a, da die Druckkraft F2, die von dem ersten Stützring 53 auf den zweiten Stützring 54 in der radialen Richtung nach außen aufgebracht wird, vergrößert werden kann, sogar obwohl die Tankkammer 11 sich in einem Niederdruckzustand befindet, möglich, nicht nur die Kraft zum Vergrößern des Durchmessers des Stützrings 52 ausreichend sicherzustellen, sondern auch den Durchmesser des Stützrings 52 durch das Drücken des O-Rings 51 unverzüglich zu vergrößern. Folglich kann der Spalt in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangswand 20 und dem Mundstück 40 durch den Stützring 52 auf solch eine Art und Weise geschlossen werden, dass der Außenumfangsseite-Endteil des Stützrings 52 sicher und unverzüglich an der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 anliegt.
Ferner, während des Gleitens des ersten und zweiten Steilwinkel-Neigeteils 55b und 56b, nach dem Gleiten des ersten und zweiten Flachwinkel-Neigeteils 55a und 56a ist es möglich, die Druckkraft F2, die in der radialen Richtung von dem ersten Stützring 53 auf den zweiten Stützring 54 aufgebracht wird, zu reduzieren. Folglich, nachdem der Außenumfangsseite-Endteil des Stützrings 52 an der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 anliegt, so dass der Spalt in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangswand 20 und dem Mundstück 40 von dem Stützring 52 geschlossen wird, ist es möglich, eine Belastung, die durch die Durchmesservergrößerung von dem Stützring 52 in Richtung zu der Innenumfangswand 20 bewirkt wird, daran zu hindern, übermäßig erzeugt zu werden.
Folglich, gemäß der Dichtstruktur des Hochdrucktanks 1, ist es möglich, nicht nur die Dichteigenschaften des O-Rings 51 auf solch eine Art und Weise sicherzustellen, dass der Spalt in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 und dem Mundstück 40 durch Verformung in der radialen Richtung des Stützrings 52 geschlossen wird, sondern auch die Druckkraft in der radialen Richtung von dem Stützring 52 auf die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 zu unterdrücken, nachdem der Spalt in der radialen Richtung geschlossen ist. Insbesondere, da die Innenumfangswand 20 des Behälterhauptkörpers 10 ein Element ist, das aus einem Harz hergestellt ist, wenn die Kraft zum Drücken der Innenumfangswand 20 in der radialen Richtung nach außen durch den Stützring 52 zu stark ist, besteht eine Möglichkeit, dass die Innenumfangswand 20 davon beschädigt werden kann. Auf der anderen Seite, da in der Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Kraft zum Drücken der Innenumfangswand 20, die aus dem Harz hergestellt ist, in der radialen Richtung nach außen unterdrückt werden kann, durch die Durchmesservergrößerungsverformung des Stützrings 52 gering zu werden, kann die Beschädigung der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 durch die Belastung von dem Stützring 52 und die Verschlechterung der Bruchlast des gesamten Behälterhauptkörpers 10 zuverlässig verhindert werden.
In der Zwischenzeit wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der Stützring 52 aus dem ersten und zweiten Stützring 53 und 54 gebildet, die getrennt voneinander ausgebildet sind, und die geneigten Oberflächenteile 55 und 56 werden aufeinander in einem Zustand gelegt, bei dem die geneigten Flächenteile 55 und 56 einander gegenüberliegen. Ferner, wie in 4 und 5 beschrieben, ist der erste Stützring 53 näher an der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A und näher zu der Innenseite in der radialen Richtung angeordnet als der zweite Stützring 54 in der Nut 47. Der erste Stützring 53 ist derart ausgebildet, dass er den geneigten Flächenteil 55, dessen Außendurchmesser von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der Seite entgegengesetzt dazu fortlaufend abnimmt, und der geneigte Flächenteil 55 weist den ersten Flachwinkel-Neigeteil 55a, der einen relativ kleinen Winkel aufweist, der mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist; den ersten Steilwinkel-Neigeteil 55b, der einen relativ großen Winkel aufweist, der mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist; und den Scheitelfalteckteil 55c, über den der erste Flachwinkel-Neigeteil 55a und der erste Steilwinkel-Neigeteil 55b miteinander verbunden sind, auf. Ferner ist der zweite Stützring 54 derart ausgebildet, dass er den geneigten Flächenteil 56 aufweist, dessen Innendurchmesser von der Seite der Tankkammer 11 und der axialen Richtung A zu der Seite entgegengesetzt dazu fortlaufend abnimmt, und der geneigte Flächenteil 56 weist den zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a, der einen relativ geringen Winkel aufweist, der mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist; den zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b, der einen relativ großen Winkel aufweist, der mit Bezug auf die axiale Richtung A geneigt ist; und den Grundfalteckteil 56c, über den der zweite Flachwinkel-Neigeteil 56a und der zweite Steilwinkel-Neigeteil 56b miteinander verbunden sind, auf.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie in 8 gezeigt, kann der erste Stützring 53 derart ausgebildet sein, dass er den geneigten Flächenteil 55 aufweist, dessen Innendurchmesser fortlaufend von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der dazu gegenüberliegenden Seite zunimmt, und der zweite Stützring 54 kann derart ausgebildet sein, dass er den geneigten Flächenteil 56 aufweist, dessen Außendurchmesser fortlaufend von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der dazu gegenüberliegenden Seite zunimmt.
Ferner, wie in 9 gezeigt, kann der erste Stützring 53 weiter zu der Seite gegenüber der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A angeordnet sein und kann weiter in der radialen Richtung zu der Außenseite angeordnet sein als der zweite Stützring 54 an der Innenseite der Nut 47. In diesem Fall ist der erste Stützring 53 derart ausgebildet, dass er den geneigten Flächenteil 55 aufweist, dessen Innendurchmesser fortlaufend von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der dazu gegenüberliegenden Seite abnimmt. Ferner ist der zweite Stützring 54 derart ausgebildet, dass er den geneigten Flächenteil 56 aufweist, dessen Außendurchmesser fortlaufend von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der dazu gegenüberliegenden Seite abnimmt.
Ferner, wie in 10 gezeigt ist, kann der erste Stützring 53 weiter zu der Seite gegenüber der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A und weiter zu der Innenseite in der radialen Richtung angeordnet sein als der zweite Stützring 54 an der Innenseite der Nut 47. In diesem Fall ist der erste Stützring 53 derart ausgebildet, dass er den geneigten Flächenteil 55 aufweist, dessen Außendurchmesser fortlaufend von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der dazu gegenüberliegenden Seite zunimmt. Ferner ist der zweite Stützring 54 derart ausgebildet, dass er den geneigten Flächenteil 56 aufweist, dessen Innendurchmesser fortlaufend von der Seite der Tankkammer 11 in der axialen Richtung A zu der dazu gegenüberliegenden Seite zunimmt.
Ferner in der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Innenumfangswand 20, die eine Auskleidung ist, in der das Mundstück 40 in das Öffnungsloch 21 eingesetzt ist, in einer zylindrischen Form ausgebildet, so dass sie sich linear in der axialen Richtung A erstreckt, ohne an dem Endteil in der axialen Richtung zurückgefaltet zu sein, und das Dichtelement 50 verschließt einen Spalt, der in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 und der Außenumfangsfläche des Einpassteils 42 des Mundstücks 40 geöffnet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und, wie in 11 und 12 gezeigt, kann die vorliegende Erfindung auf solch eine Art und Weise angewandt werden, dass die Innenumfangswand 20 derart ausgebildet ist, dass sie an dem Endteil in der axialen Richtung zurückgefaltet ist und das Dichtelement 50 einen Spalt verschließt, der in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangsfläche des rückgefalteten Teils 22 der Innenumfangswand 20 und der Außenumfangsfläche des Einpassteils 42 des Mundstücks 40 geöffnet ist.
Ferner ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Hochdrucktank 1, in dem das Mundstück 40 in das Öffnungsloch 21 der Innenumfangswand 20 eingesetzt ist, die die Auskleidung des Behälterhauptkörpers 10 ist, eine Struktur, die das Dichtelement 50 zum Verschließen des Spalts aufweist, der in der radialen Richtung zwischen der Innenumfangsfläche der Innenumfangswand 20 und der Außenumfangsfläche des Mundstücks 40 geöffnet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie in 12 gezeigt, kann der Hochdrucktank 1, in den ein Ventil 80 an dem Verbindungsloch 44, das ein Öffnungsloch ist, das in dem Mundstück 40 vorgesehen ist, geschraubt und montiert ist als eine Struktur ausgebildet sein, die das Dichtelement 50 zum Verschließen eines Spalts aufweist, der in der radialen Richtung zwischen einer Innenumfangsfläche des Mundstücks 40 und einer Außenumfangsfläche des Ventils 80 geöffnet ist, und kann auf die Dichteigenschaften des Dichtelements 50 angewendet werden.
Ferner weist in der oben beschriebenen Ausführungsform der erste Stützring 53 den geneigten Flächenteil 55 auf, dessen Neigungswinkel sich mit Bezug auf die axiale Richtung A an dem Scheitelfalteckteil 55c ändert, und der zweite Stützring 54 weist den geneigten Flächenteil 56 auf, dessen Neigungswinkel sich mit Bezug auf die axiale Richtung A an dem Grundfalteckteil 56c ändert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist nicht erforderlich, dass der erste Stützring 53 den geneigten Flächenteil 55 aufweist, dessen Neigungswinkel sich mit Bezug auf die axiale Richtung A an dem Scheitelfalteckteil 55c ändert, und alternativ kann die Form des ersten Stützrings 53 jede Form aufweisen, wie beispielsweise eine Kreisbogenform in einem Querschnitt und Ähnliches, wenn das Anliegen zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 durch Drücken von dem O-Ring 51 zwischen dem zweiten Steilwinkel-Neigeteil 56b des zweiten Stützrings 54 und des ersten Stützrings 53 durchgeführt wird, nachdem es zwischen dem zweiten Flachwinkel-Neigeteil 56a des zweiten Stützrings 54 und des ersten Stützrings 53 durchgeführt wurde.
Ferner bildet sich in der oben beschriebenen Ausführungsform in einem Fall, bei dem der erste Stützring 53, der getrennt von dem zweiten Stützring 54 ausgebildet ist, aus einem Harz hergestellt ist, wenn der erste Stützring 54 gegen den O-Ring 51 gedrückt wird, der Spalt zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 in Folge der elastischen Verformung davon aus, wodurch eine Möglichkeit besteht, dass der O-Ring 51 in den Spalt eingeschoben sein kann. Folglich kann der erste Stützring 53 durch Zweifarbformen und Ähnliches ausgebildet sein, so dass der Spalt sich kaum zwischen dem ersten Stützring 53 und dem zweiten Stützring 54 ausbildet, sogar wenn die elastische Verformung stattfindet, wodurch die Steifigkeit des ersten Stützrings 53 teilweise reduziert werden kann.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifizierungen beschränkt und verschiedene Modifizierungen können innerhalb des Umfangs durchgeführt werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007146946 A [0002, 0006]

Claims

Dichtstruktur eines Hochdrucktanks, die einen Raum zwischen einem ersten Element mit einer zylindrischen Form und einem zweiten Element abdichtet, wobei der Hochdrucktank aufweist: das erste Element, in dem ein Öffnungsloch an einem Endteil in der axialen Richtung vorgesehen ist und eine Tankkammer im Inneren ausgebildet ist; und das zweite Element, das in das Öffnungsloch des ersten Elements eingesetzt ist und mit einer ringförmigen Nut versehen ist, die auf einer Außenumfangsfläche ausgebildet ist, wobei die Dichtstruktur aufweist: ein Dichtelement mit einer Ringform, das derart ausgebildet ist, dass es auf der Tankkammerseite in der Nut angeordnet ist und dadurch bewegt wird, dass es in der axialen Richtung entgegengesetzt zu der Tankkammerseite durch den Druck aus der Tankkammer gedrückt wird; und ein erstes Stützelement und ein zweites Stützelement, die ausgebildet sind, dass sie weiter zu der Seite entgegengesetzt zu der Tankkammerseite angeordnet sind als das Dichtelement in der Nut, geneigte Flächenteile aufweisen, die entsprechend einander gegenüberliegen, und derart deformiert werden, dass die gesamte Breite in der radialen Richtung durch Gleiten dazwischen groß wird, das dadurch bewirkt wird, dass sie von dem Dichtelement, das sich durch den Druck aus der Tankkammer bewegt, in einen Zustand gedrückt werden, bei dem die geneigten Flächenteile aneinander anliegen, bei der der geneigte Flächenteil des ersten Stützelements aufweist: einen ersten Flachwinkel-Neigeteil, der derart ausgebildet ist, dass er in einem vorgegebenen Winkel mit Bezug auf die axiale Richtung des ersten Elements geneigt ist; einen ersten Steilwinkel-Neigeteil, der derart ausgebildet ist, dass er in einem Winkel, der größer als der vorgegebene Winkel ist, mit Bezug auf die axiale Richtung des ersten Elements geneigt ist und ein Anliegen später als ein Anliegezeitpunkt an dem ersten Flachwinkel-Neigeteil zu dem Zeitpunkt des Drucks von dem Dichtelement erzeugt; und einen Scheitelfalteckteil, an dem der erste Flachwinkel-Neigeteil und der erste Steilwinkel-Neigeteil miteinander verbunden sind.
Dichtstruktur des Hochdrucktanks nach Anspruch 1, bei der der geneigte Flächenteil des zweiten Stützelements aufweist: einen zweiten Flachwinkel-Neigeteil, der derart ausgebildet ist, dass er in einem entsprechenden Winkel geneigt ist, der dem vorgegebenen Winkel des ersten Flachwinkel-Neigeteils mit Bezug auf die axiale Richtung des ersten Elements entspricht; einen zweiten Steilwinkel-Neigeteil, der derart ausgebildet ist, dass er in einem Winkel geneigt ist, der größer als der entsprechende Winkel mit Bezug auf die axiale Richtung des ersten Elements ist und ein Anliegen später als ein Anliegezeitpunkt an dem zweiten Flachwinkel-Neigeteil zu dem Zeitpunkt des Drucks von dem Dichtelement erzeugt; und ein Grundfalteckteil, über den der zweite Flachwinkel-Neigeteil und der zweite Steilwinkel-Neigeteil miteinander verbunden sind.
Dichtstruktur des Hochdrucktanks nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zweite Stützelement in der Nut näher an der Tankkammerseite angeordnet ist als das erste Stützelement; und das erste Stützelement derart angeordnet ist, dass der erste Flachwinkel-Neigeteil näher an der Tankkammerseite positioniert ist als der erste Steilwinkel-Neigeteil.
Dichtstruktur des Hochdrucktanks nach Anspruch 3, bei der das erste Stützelement derart angeordnet ist, dass der erste Flachwinkel-Neigeteil näher an der Außenseite in der radialen Richtung positioniert ist als der erste Steilwinkel-Neigeteil.
Dichtstruktur des Hochdrucktanks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das erste Element eine Auskleidung ist, die aus Harz hergestellt ist.
Dichtstruktur des Hochdrucktanks nach Anspruch 5, bei der das zweite Element ein Mundstück ist, das an dem Endteil in der axialen Richtung des ersten Elements montiert ist.