JP2006322584A - 圧力容器及び圧力容器の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力容器の強度を向上させるとともに、圧力容器を容易に車両などに固定することのできる圧力容器の固定構造を提供する。
【解決手段】本発明の圧力容器の固定構造１は、略半球形状で外側表面に突起３が設けられた補強材４を圧力容器２の両端のドーム部２ｂに被せ、この補強材４の外側に、一方の補強材４と他方の補強材４との間を連結するようにＦＲＰ５を巻きつけたことを特徴とする。さらに、補強材４に固定用突起８を設けてブラケット７に固定し、このブラケット７を車体フレーム６に固定するようにして圧力容器２を容易に車体などへ固定できるようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧ガスを貯蔵するための圧力容器及びその圧力容器を車両に固定するための圧力容器の固定構造に関する。

燃料電池車や天然ガス車両には、燃料ガスである水素ガスやＣＮＧ（圧縮天然ガス）を貯蔵するために円筒状の圧力容器が搭載されている。このような圧力容器では、容器本体となるアルミニウムなどのライナー材だけではガスの充填時に膨張したり、放出時に収縮したりしてしまうので、アルミライナーの外側にＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などを巻きつけて強度を高めている。このＦＲＰの巻き方としては、アルミライナーの胴体部全面にＦＲＰを巻きつけ、そのうえでＦＲＰを容器両端の略半球形状のドーム部に巻きつけている（あるいは、ＦＲＰを容器両端の略半球形状のドーム部に巻きつけ、そのうえでアルミライナーの胴体部全面にＦＲＰを巻きつけている）。

このようなアルミライナーの外側に強化繊維を巻きつけた圧力容器の従来例として、例えば特開２００４−２４５３４８号公報（特許文献１）が開示されている。

また、高圧ガスを貯蔵するための圧力容器は円筒状をしているので、車両などに固定する際には容器の胴体部にバンドを巻きつけて固定していた。このような固定バンドで燃料タンクを固定する燃料タンクの取付構造の従来例として、例えば特開平１０−２７８６０１号公報（特許文献２）が開示されている。

さらに、車体を改造することなく簡単に圧力容器を車両に搭載するために、圧力容器に車両固定用の支持フレームを組み付けたフレーム構造の従来例として、例えば特開平９−２９０６４８号公報（特許文献３）が開示されている。
特開２００４−２４５３４８号公報 特開平１０−２７８６０１号公報 特開平９−２９０６４８号公報

一般に圧力容器はその構造上、ドーム部の口金から胴体部にかけての肩部が強度的に弱い部分となっている。そして、従来の圧力容器では、両端のドーム部の口金から胴体部にかけての肩部が曲面となっているのでＦＲＰが引っ掛かりにくく、ＦＲＰが巻きにくいものとなっていた。したがって、この肩部は他の部分に比べてＦＲＰの厚さが薄くなり、強度不足になるという問題点があった。

また、圧力容器を車体に固定する場合には、圧力容器の胴体部にバンドを巻きつけて固定していたので、部品点数が増加してしまうという問題点があり、さらにフレームへの取り付けが容易ではないので作業効率が悪くなってしまうという問題点もあった。

上述した課題を解決するために、本発明の圧力容器は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の両端を塞ぐ略半球形状のドーム部とから構成された圧力容器であって、外側表面に複数の突起が設けられた略半球形状の補強材を当該圧力容器の両端のドーム部に被せ、前記補強材の外側に、一方の補強材と他方の補強材との間を連結するように繊維部材を巻きつけたことを特徴とする。

また、本発明の圧力容器の固定構造は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の両端を塞ぐ略半球形状のドーム部とから構成された圧力容器の固定構造であって、略半球形状の補強材を前記圧力容器の両端のドーム部に被せ、前記補強材の上から前記圧力容器全体に繊維部材を巻きつけ、前記両端の補強材をブラケットに固定したことを特徴とする。

本発明に係る圧力容器では、圧力容器の両端のドーム部に補強材を被せたので、強度的に弱いドーム部の強度を向上させることができる。また補強材の外側に、一方の補強材と他方の補強材との間を連結するように繊維部材を巻きつけたので、ガスを充填したときに容器が全長方向に膨張することを防ぎ、容器の耐久性を向上させることができる。さらに、補強材の外側表面に突起を設けたので、繊維部材を保持しやすくなって圧力容器の強度と耐久性を向上させることができる。

また、本発明に係る圧力容器の固定構造では、略半球形状の補強材を圧力容器両端のドーム部に被せ、この補強材をブラケットに固定したので、容易に圧力容器を車体などに固定することができ、車両への搭載性や作業効率を向上させることができる。また、補強材の上から圧力容器全体に繊維部材を巻きつけたので、補強材と圧力容器とを完全に固定することができる。

以下、本発明に係わる圧力容器及び圧力容器の固定構造の実施例について説明する。なお、本実施例では図が煩雑になるのを避けるため、断面におけるハッチングを一部省略している。

図１は、実施例１に係る圧力容器及び圧力容器の固定構造を示す概略図である。図１に示すように、本実施例の圧力容器の固定構造１は、高圧ガスを貯蔵するための圧力容器２と、外側表面に突起３が設けられた略半球形状の補強材４と、補強材４の外側に巻きつけられたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）５と、車両の車体フレーム６に固定するためのブラケット７と、補強材４をブラケット７に固定するための固定用突起８とを備えて構成されている。

圧力容器２は、水素ガスやＣＮＧ（圧縮天然ガス）などのガスを高圧で貯蔵するための容器であって、円筒状の胴体部２ａと、この胴体部２ａの両端を塞ぐ略半球形状のドーム部２ｂとから構成されている。この圧力容器２は、アルミニウムなどの金属製のライナー材の外側に図示しないＦＲＰなどの繊維部材を巻きつけて強度を補強したものである。

補強材４は、アルミニウムなどの金属材料からなり、圧力容器２のドーム部２ｂと密着して嵌合するように略半球形状に形成されている。この補強材４は、圧力容器２の両端のドーム部２ｂにそれぞれ被せられている。また、補強材４の外側表面には複数の突起３が設けられている。図１（および図２）では突起３を補強材４の一部のみに示しているが、突起３は補強材４の全面に設けられている。このような突起３を設けたことによって、略半球形状の補強材４にＦＲＰ５を巻きやすくできるとともに、巻いた後にはＦＲＰ５を保持することが容易になって強度を向上させることができる。また、突起３を設置する間隔をＦＲＰ５の繊維束の幅に合わせて設定することにより、突起３によるＦＲＰ５の保持能力が増大し、強度をより向上させることができる。さらに、突起３を設置する位置を、ＦＲＰ５が交差する位置に設置することにより、ＦＲＰ５を巻きつけるときのズレを防止することができ、容易にＦＲＰ５を巻きつけることができる。

ＦＲＰ５は、圧力容器２の両端に設置された補強材４の上から圧力容器２の全体に強度を増すために巻きつけられている。図１では図を簡略化して両端にあるＦＲＰ５を別々に描いているが、実際は一方の補強材４と他方の補強材４との間を連結するように巻きつけられている。これにより、圧力容器２にガスを充填したときに容器が全長方向に膨張することが防止され、容器の耐久性を向上させることができる。また、図１では容器の一部にＦＲＰ５を巻きつけた図としているが、実際は圧力容器２及び補強材４の全体に巻きつけられている。

ブラケット７は、車両の車体フレームなどに固定するためのもので、車体フレーム６に対して平行に取り付けられる。したがって、圧力容器２も車体フレーム６に対して平行に取り付けられる。

固定用突起８は、補強材４とブラケット７とを固定するために設けられた突起状の固定具であり、両端の補強材４にそれぞれ設置されている。この固定用突起８を補強材４に設置したことにより、固定バンドなどの多くの部品を用意しなくても簡単に圧力容器２をブラケット７に固定できるので、車両への搭載性や作業効率を向上させることができる。

ここで、本実施例に係わる圧力容器の部分断面を図２に示す。図２に示すように、圧力容器２のドーム部２ｂにおける断面構造は、ライナー材２１と、このライナー材２１に巻かれたＦＲＰ２２とによって圧力容器２が構成され、その外側に補強材４が被せられている。さらに、この補強材４の上からＦＲＰ５が突起３と係合するように巻きつけられた構造になっている。

次に、本実施例に係る圧力容器及び圧力容器の固定構造１の作用について説明する。

ガスの充填時に圧力容器２にガスが供給されると、圧力容器２はその全長方向に膨張しようとする。しかし、圧力容器２の両端のドーム部２ｂに補強材４が被せられ、さらにＦＲＰ５が一方の補強材４と他方の補強材４との間を連結するように巻きつけられているので、圧力容器２は膨張することなく変形が抑えられることになる。したがって、充填と放出を繰り返し行ったとしても、圧力容器２は変形を繰り返すことはなく、これによって容器の耐久性を向上させることが可能になる。

また、本実施例の圧力容器の固定構造１では、両端の補強材４に固定用突起８を設置したので、この固定用突起８によって圧力容器２をブラケット７に容易に固定することができる。ブラケット７を車体フレーム６に固定することは容易なので、圧力容器２を車体フレーム６に固定することが容易になり、これによって車両への搭載性や作業効率を向上させることができる。

このように、本実施例の圧力容器によれば、強度的に弱いドーム部２ｂの強度を向上させることができる。また、補強材４の外側に、一方の補強材と他方の補強材との間を連結するようにＦＲＰ５を巻きつけたので、ガスを充填したときに容器が全長方向に膨張することがなく、容器の耐久性を向上させることができる。さらに、補強材４の外側表面に突起３を設けたので、ＦＲＰ５を保持しやすくなり圧力容器２の強度と耐久性を向上させることができる。

また、本実施例の圧力容器では、突起３の間隔をＦＲＰ５の繊維束の幅に基づいて設定したので、突起３によるＦＲＰ５の保持能力が増大し、強度を向上させることができる。

さらに、本実施例の圧力容器では、ＦＲＰ５が交差する位置に突起３を設置したので、ＦＲＰ５を巻きつけるときのズレを防止することができ、容易にＦＲＰ５を巻きつけることができる。

また、本実施例の圧力容器の固定構造１では、略半球形状の補強材４を圧力容器２の両端のドーム部２ｂに被せ、この補強材４をブラケット７に固定するようにしたので、ブラケット７を固定することによって容易に圧力容器２を車体などに固定することができ、車両への搭載性や作業効率を向上させることができる。また、補強材４の上から圧力容器２全体にＦＲＰ５を巻きつけたので、補強材４と圧力容器２とを完全に固定することができる。

さらに、本実施例の圧力容器の固定構造１では、補強材４とブラケット７とを固定するための固定用突起８を設けたので、圧力容器２をブラケット７に容易に固定することができ、これによって圧力容器２の車両への搭載性や作業効率をさらに向上させることができる。

次に、本発明の実施例２を図３に基づいて説明する。図３は、実施例２の圧力容器の構造を示す断面図である。実施例１では、ライナー材にＦＲＰを巻いた通常の圧力容器２の上に補強材４を被せたのに対して、本実施例の圧力容器では、図３に示すようにライナー材３１の上に直接補強材３２を被せ、その上からＦＲＰ３３を巻きつけている。ただし、その他の構成については、実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。

このように、本実施例の圧力容器では、ライナー材３１の上に直接、補強材３２を被せ、その上からＦＲＰ３３を巻きつけたので、実施例１のように通常の圧力容器２に補強材４を被せてＦＲＰ５を巻きつけた場合と比較して構造を簡略化することができるため、軽量化することが可能となる。

次に、本発明の実施例３を図４に基づいて説明する。図４は、実施例３の圧力容器の構造を示す部分断面図である。図４に示すように、本実施例の圧力容器４１では、補強材４２の内側表面に凹凸を設けたことが実施例１と異なっており、その他の構成については実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。

図４に示すように、圧力容器４１に巻きつけられているＦＲＰ４３の表面には細かな凹凸が存在している。したがって、補強材４２の内側表面に同程度の凹凸を設けると、この凹凸がＦＲＰ４３の表面に存在する凹凸と略均一に接触することになって、接触性が向上して強度を向上させることができる。なお、補強材４２の内側表面に設けられた凹凸は、ＦＲＰ４３の表面に均一に接触できるような形状であればどのような形状であってもよく、例えば波型形状などであってもよい。

このように、本実施例の圧力容器４１では、補強材４２の内側表面に凹凸を設けたので、補強材４２とＦＲＰ４３との間の接触性が向上し、これによって圧力容器４１の強度を向上させることができる。

次に、本発明の実施例４を図５に基づいて説明する。図５は、実施例５の圧力容器における補強材の構造を示す図である。図５に示すように、本実施例の圧力容器における補強材５１の周囲には複数のスリット５２が設けられている。その他の構成については、実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。

このように、本実施例の圧力容器では、補強材５１の周囲にスリット５２を設けたので、補強材５１の上にＦＲＰを巻きつけたときに補強材５１が内側に食い込んで圧力容器の表面に密着させることができ、これによって圧力容器の強度を向上させることができる。

次に、本発明の実施例５を図６に基づいて説明する。図６は、実施例５の圧力容器の固定構造を示す図である。図６に示すように、本実施例の圧力容器の固定構造６１では、車体フレーム６２に対してブラケット６３を垂直に取り付けるようにしている。そして、補強材６４には固定用突起６５が左右に２つ設置されて左右のブラケット６３に固定されている。その他の構成については、実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。

このように、本実施例の圧力容器の固定構造６１では、実施例１と同様に圧力容器を車体などに容易に固定することができ、車両への搭載性や作業効率を向上させることができる。また、ブラケット６３を車体フレーム６２に対して垂直にしたことにより、図６に示すように左右のブラケット６３を別の車体フレーム６２に固定することができる。

以上、本発明の圧力容器及び圧力容器の固定構造について、図示した実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

実施例１に係る圧力容器の固定構造の構成を示す概略図である。 実施例１に係る圧力容器の構造を示す部分断面図である。 実施例２に係る圧力容器の構造を示す断面図である。 実施例３に係る圧力容器の構造を示す部分断面図である。 実施例４に係る圧力容器における補強材の構造を示す図である。 実施例５に係る圧力容器の固定構造の構成を示す図である。

符号の説明

１、６１…固定構造
２、４１…圧力容器
２ａ…胴体部
２ｂ…ドーム部
３…突起
４、３２、４２、５１、６４…補強材
５、２２、３３、４３…ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）
６、６２…車体フレーム
７、６３…ブラケット
８、６５…固定用突起
２１、３１…ライナー材
５２…スリット

Claims (7)

1. 円筒状の胴体部と、前記胴体部の両端を塞ぐ略半球形状のドーム部とから構成された圧力容器であって、
   外側表面に複数の突起が設けられた略半球形状の補強材を当該圧力容器の両端のドーム部に被せ、前記補強材の外側に、一方の補強材と他方の補強材との間を連結するように繊維部材を巻きつけたことを特徴とする圧力容器。
2. 前記補強材の外側表面に設けられた突起の間隔は、前記繊維部材の束の幅に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力容器。
3. 前記補強材の外側表面に設けられた突起は、前記繊維部材が交差する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の圧力容器。
4. 前記補強材の内側表面に凹凸を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧力容器。
5. 前記補強材の周囲にスリットを設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧力容器。
6. 円筒状の胴体部と、前記胴体部の両端を塞ぐ略半球形状のドーム部とから構成された圧力容器の固定構造であって、
   略半球形状の補強材を前記圧力容器の両端のドーム部に被せ、前記補強材の上から前記圧力容器全体に繊維部材を巻きつけ、前記両端の補強材をブラケットに固定したことを特徴とする圧力容器の固定構造。
7. 前記両端の補強材には、前記補強材と前記ブラケットとを固定するための固定用突起が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の圧力容器の固定構造。

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