JP2010031993A - 水素充填用ホース - Google Patents

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Abstract

【課題】耐水素ガス透過性を向上させ、耐圧性を大幅に向上させることができる水素充填用ホースを提供する。
【解決手段】内面層2を、90℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が1×10−8cc・cm/cm・sec.・cmHg以下である熱可塑性樹脂により形成し、補強層3のそれぞれを、PBO繊維fを編組させたブレード構造にし、これら補強層3a、3b、3cのPBO繊維fの編組角度A1、A2、A3を、外周側の補強層ほど大きくし(A1<A2<A3)、編組角度A1を43°以上51°以下に設定し、かつ、それぞれの補強層3の編組密度係数Kを1.0以上4.5以下に設定することで、内圧を内周側の第1補強層3aから外周側の第2補強層3b、第3補強層3cに効率よく伝達して、高い補強効果を得る。
【選択図】図1

Description

本発明は、水素充填用ホースに関し、さらに詳しくは、耐水素ガス透過性を向上させるとともに、耐圧性を大幅に向上させることができる水素充填用ホースに関するものである。
ホースの耐圧性を向上させるには、内面層と外面層との間に補強層を設けることが有効である。補強層としては、有機繊維や金属ワイヤ等の補強線材を編組させたブレード構造、これら補強線材をホース軸心を中心に螺旋状に巻付けたスパイラル構造が知られている。
ところで、近年、燃料電池自動車等の開発が盛んに行なわれている。これに伴って、水素ステーションから燃料電池自動車等に水素ガスを充填するホースの開発も進められている。この水素充填用ホースには、耐水素ガス透過性とともに、70〜80MPa程度の高い内圧に耐え得る実用性が必要とされている。水素脆化性の問題から金属製の補強層を採用することが難しく、有機繊維系の補強層を使用しなければならないという制約がある。
有機繊維系の補強層としては、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール(PBO)繊維のブレード構造やスパイラル構造が提案されている(特許文献1参照)。有機繊維の中でも極めて高い強度を得ることができるPBO繊維は、耐圧性を向上させるには適しているが、単にブレード構造やスパイラル構造にしただけでは、水素充填用ホースに要求される耐圧性をクリアすることは困難であった。
特開平6−300169号公報
本発明の目的は、耐水素ガス透過性を向上させるとともに、耐圧性を大幅に向上させることができる水素充填用ホースを提供することにある。
上記目的を達成するため本発明の水素充填用ホースは、同軸状に積層された内面層と外面層との間に、少なくとも2層の補強層を同軸状に積層した水素充填用ホースにおいて、前記内面層が、90℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が1×10−8cc・cm/cm・sec.・cmHg以下である熱可塑性樹脂からなり、前記外面層が、熱可塑性樹脂からなり、前記補強層のそれぞれが、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール(PBO)繊維を編組させたブレード構造を有し、その編組角度を、外周側の補強層ほど大きくするとともに、最内周の補強層における編組角度を43°以上51°以下に設定し、それぞれの補強層の編組密度係数Kを1.0以上4.5以下に設定したことを特徴とするものである。編組密度係数Kとは、下記(1)式により算出されるものである。
K=(補強層を構成するPBO繊維本数/2)/(P×sinA)・・・(1)
Pは補強層を構成するPBO繊維の編組ピッチ、Aは補強層を構成するPBO繊維の編組角度である。
ここで、前記補強層の積層数を3層とした場合は、内周側から2番目の補強層における編組角度を48°以上53°以下に設定し、最外周の補強層における編組角度を53°以上58°以下に設定する。前記補強層の積層数を2層とした場合は、最外周の補強層における編組角度を51°以上58°以下に設定する。本発明においては、最外周の補強層と、外面層との間に、有機繊維で構成した保護層を設けることもできる。
本発明の水素充填用ホースによれば、内面層が、90℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が1×10−8cc・cm/cm・sec.・cmHg以下である水素ガスバリア性が良好な熱可塑性樹脂により形成されるので、優れた耐水素ガス透過性を得ることができる。
また、少なくとも2層設けた補強層のそれぞれを、有機繊維の中で極めて高強度のポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール(PBO)繊維を編組させたブレード構造にし、さらに、これら補強層のPBO繊維の編組角度を、外周側の補強層ほど大きくし、最内周の補強層では編組角度を43°以上51°以下に設定し、かつ、それぞれの補強層の編組密度係数Kを1.0以上4.5以下に設定することで、内周側の補強層から外周側の補強層に内圧を効率よく伝達して、高い補強効果を得ることができる。これにより、大幅に耐圧性を向上させることが可能になる。
以下、本発明の水素充填用ホースを図に示した実施形態に基づいて説明する。
図1に例示するように、この実施形態の水素充填用ホース1(以下、ホース1という)は、内周側から順に、内面層2、補強層3(第1補強層3a、第2補強層3b、第3補強層3c)、外面層4が同軸状に積層された構造となっている。図1の一点鎖線CLは、ホース軸心を示している。
内面層2は、90℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が1×10−8cc・cm/cm・sec.・cmHg以下である熱可塑性樹脂により形成されている。このガス透過係数は、JIS K7126に準拠して測定した値である。この熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ポリアセタール、エチレンビニルアルコール共重合体等を例示することができる。
このように、水素ガスバリア性が良好な樹脂を用いることにより、優れた耐水素ガス透過性を得ることができる。内面層2の内径は、例えば、4.5mm〜12.0mm程度であり、層厚は、0.5mm〜2.0mm程度に設定される。
外面層4は、熱可塑性樹脂により形成されている。この熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン、ポリエステル等を例示することができる。外面層4の層厚は、例えば、0.2mm〜1.0mm程度に設定される。
それぞれの補強層3は、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維f(以下、PBO繊維fという)を編組させたブレード構造を有している。これら補強層3では、PBO繊維fの編組角度が、外周側の補強層3ほど大きくなっている。この実施形態では、第1補強層3aにおけるPBO繊維fの編組角度A1、第2補強層3bにおけるPBO繊維fの編組角度A2、第3補強層3cにおけるPBO繊維fの編組角度A3が、A1<A2<A3の関係になっている。そして、第1補強層3aにおける編組角度A1が43°以上51°以下に設定されている。
また、それぞれの補強層3では、PBO繊維fの編組密度係数Kが1.0以上4.5以下に設定されている。編組密度係数Kは、上述した(1)式により算出される。尚、図2にPBO繊維fの編組角度Aおよび編組ピッチPをより詳しく示している。図2の一点鎖線CLは、ホース軸心である。
この構造により、内周側の補強層3ほど内圧によって径方向に変化し易くなり、内圧を内周側の第1補強層3aから外周側の第3補強層3cに向って効率的に伝達させることができる。そのため、特定の補強層3が過大に内圧を負担することがなく、内圧がすべての補強層3に分散して、高い補強効果を得ることができる。それ故、ホース1の耐圧性を大幅に向上させることができるようになり、水素充填用ホースに要求される耐圧性(内圧70〜80MPa程度での実用性)をクリアすることが可能になる。
尚、本発明では、2層以上の補強層3を有し、外周側の補強層3ほど編組角度を大きくするとともに、最内周の第1補強層3aにおける編組角度が43°以上51°以下に設定され、それぞれの補強層3の編組密度係数Kが1.0以上4.5以下に設定されていればよい。
最内周の第1補強層3aにおける編組角度A1が43°未満では、内圧による径方向の変化量が過大になり、51°超では過小になる。また、それぞれの補強層3の編組密度係数が1.0未満では、補強効果が小さくなり、4.5超では、柔軟性が低下し、また、内圧がすべての補強層3に伝達しにくくなる。したがって、最内周の第1補強層3aにおける編組角度A1およびそれぞれの補強層3の編組密度係数Kを上記範囲に設定することが必要になる。
補強層3を3層にする場合は、内周側の第1補強層3aから外周側の第2補強層3b、第3補強層3cに順次、内圧を効率的に伝達するために、第2補強層3bにおける編組角度A2を48°以上53°以下に設定し、第3補強層3cにおける編組角度A3を53°以上58°以下に設定する。上下に隣接する補強層3における編組角度の差が過小でも、過大でも内圧をそれぞれの補強層3に分散させにくくなるためである。
同様の理由から、補強層3の積層数を2層にする場合には、内周側の補強層における編組角度を43°以上51°以下に設定し、外周側の補強層における編組角度を51°以上58°以下に設定する。
本発明では、補強層3がPBO繊維fにより形成されているので、水素脆化性の問題を回避することができる。また、70〜80MPa程度の使用内圧に耐え得るので、水素ステーションから燃料電池自動車等に水素ガスを充填する十分な実用性および安全性を確保することができる。
PBO繊維fの線径は、例えば、0.1mm〜0.3mm程度にする。この実施形態では、すべての補強層3におけるPBO繊維fの線径は同じになっているが、異なる線径にすることもできる。例えば、外周側の補強層3ほど線径を大きくすることもできる。
それぞれの補強層3の層厚は、例えば、0.2mm〜1.5mm程度に設定される。この実施形態では、すべての補強層3の層厚が同じになっているが、異なる層厚にすることもできる。
また、本発明では、最外周の第3補強層3cと、外面層4との間に、有機繊維で構成した保護層を設けることもできる。保護層は、有機繊維を編組させて構成したものであっても、スパイラル状に巻回させて構成したものであってもよい。この保護層のクッション性によって、ホース1に金具を加締める際に、補強層3が損傷、破損することを防止できる。この有機繊維としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維等を例示できる。
図1に例示したホースと同様の構造の試験体を、表1に示すように補強層の仕様のみを変えて4種類(実施例1、2、比較例1、2)作製し、耐圧性を評価した。この評価試験は、JIS B8362に記載の方法に準拠して破壊圧を測定したものである。そして、水素充填用ホースとして内圧約70〜80MPaの実用を想定し、使用圧力の約4倍程度の安全率を考慮して、破壊圧が320MPa以上の場合を実用に耐え得るとして○、320MPa未満を実用性に欠けるとして×で示した。
実施例1および比較例1は補強層が3層であり、実施例2および比較例2は補強層が2層であった。また、実施例1、2の補強層のPBO繊維の線径は0.15mmであり、それぞれの補強層の層厚は0.6〜1.0mm、比較例1、2の補強層のアラミド繊維の線径は0.15mmであり、それぞれの補強層の層厚は0.6〜1.0mmであった。
Figure 2010031993
表1の結果から、本発明の構成要件を具備する実施例1、2は、比較例1、2よりも破壊圧が大きく耐圧性に優れ、内圧70MPaの実用に耐え得ることが確認できた。
本発明の水素充填用ホースを一部切開した側面図である。 PBO繊維の編組角度および編組ピッチを説明する斜視図である。
符号の説明
1 水素充填用ホース
2 内面層
3 補強層
3a 第1補強層
3b 第2補強層
3c 第3補強層
4 外面層
f PBO繊維
CL ホース軸心

Claims (4)

  1. 同軸状に積層された内面層と外面層との間に、少なくとも2層の補強層を同軸状に積層した水素充填用ホースにおいて、前記内面層が、90℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が1×10−8cc・cm/cm・sec.・cmHg以下である熱可塑性樹脂からなり、前記外面層が、熱可塑性樹脂からなり、前記補強層のそれぞれが、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール(PBO)繊維を編組させたブレード構造を有し、その編組角度を、外周側の補強層ほど大きくするとともに、最内周の補強層における編組角度を43°以上51°以下に設定し、それぞれの補強層の編組密度係数を1.0以上4.5以下に設定したことを特徴とする水素充填用ホース。
  2. 前記補強層の積層数を3層とし、内周側から2番目の補強層における編組角度を48°以上53°以下に設定し、最外周の補強層における編組角度を53°以上58°以下に設定した請求項1に記載の水素充填用ホース。
  3. 前記補強層の積層数を2層とし、最外周の補強層における編組角度を51°以上58°以下に設定した請求項1に記載の水素充填用ホース。
  4. 最外周の補強層と、外面層との間に、有機繊維で構成した保護層を設けた請求項1〜3のいずれかに記載の水素充填用ホース。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014021422A1 (ja) 2012-08-02 2014-02-06 日本合成化学工業株式会社 高圧ガス用ホース又は貯蔵容器
WO2016199643A1 (ja) * 2015-06-09 2016-12-15 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
JP2017003105A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
JP2017083187A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 三菱電機株式会社 半導体圧力センサ
KR20170085486A (ko) 2014-11-20 2017-07-24 도레이 카부시키가이샤 고압 수소에 접하는 성형품용 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품
JP2018025236A (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 横浜ゴム株式会社 ホース
JP2018066445A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
JP2019194487A (ja) * 2018-05-02 2019-11-07 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
KR20220054456A (ko) * 2018-02-19 2022-05-02 게이츠 코포레이션 압력 호스

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0742879A (ja) * 1993-02-05 1995-02-10 Yokohama Rubber Co Ltd:The 高圧ゴムホース
JPH0914519A (ja) * 1995-04-28 1997-01-17 Yokohama Rubber Co Ltd:The 補強高圧ホース
JPH0926062A (ja) * 1995-07-12 1997-01-28 Yokohama Rubber Co Ltd:The 高圧ホース
JPH11141751A (ja) * 1997-09-05 1999-05-28 Yokohama Rubber Co Ltd:The 高圧ゴムホース
JP2001032965A (ja) * 1999-07-21 2001-02-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The ホース
JP2004216665A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Bridgestone Corp 高圧低ガス透過性ホース

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0742879A (ja) * 1993-02-05 1995-02-10 Yokohama Rubber Co Ltd:The 高圧ゴムホース
JPH0914519A (ja) * 1995-04-28 1997-01-17 Yokohama Rubber Co Ltd:The 補強高圧ホース
JPH0926062A (ja) * 1995-07-12 1997-01-28 Yokohama Rubber Co Ltd:The 高圧ホース
JPH11141751A (ja) * 1997-09-05 1999-05-28 Yokohama Rubber Co Ltd:The 高圧ゴムホース
JP2001032965A (ja) * 1999-07-21 2001-02-06 Yokohama Rubber Co Ltd:The ホース
JP2004216665A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Bridgestone Corp 高圧低ガス透過性ホース

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014021422A1 (ja) 2012-08-02 2014-02-06 日本合成化学工業株式会社 高圧ガス用ホース又は貯蔵容器
KR20170085486A (ko) 2014-11-20 2017-07-24 도레이 카부시키가이샤 고압 수소에 접하는 성형품용 폴리아미드 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품
EP3309438A4 (en) * 2015-06-09 2019-01-16 The Yokohama Rubber Co., Ltd. HYDROGEN ISSUE HOSE
WO2016199643A1 (ja) * 2015-06-09 2016-12-15 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
JP2017003105A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
KR20170139136A (ko) 2015-06-09 2017-12-18 요코하마 고무 가부시키가이샤 수소 충전용 호스
US10584810B2 (en) 2015-06-09 2020-03-10 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Hydrogen-dispensing hose
KR102012885B1 (ko) * 2015-06-09 2019-08-22 요코하마 고무 가부시키가이샤 수소 충전용 호스
JP2017083187A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 三菱電機株式会社 半導体圧力センサ
JP2018025236A (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 横浜ゴム株式会社 ホース
JP2018066445A (ja) * 2016-10-20 2018-04-26 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
KR20220054456A (ko) * 2018-02-19 2022-05-02 게이츠 코포레이션 압력 호스
KR102612344B1 (ko) * 2018-02-19 2023-12-11 게이츠 코포레이션 압력 호스를 위한 보강층
JP2019194487A (ja) * 2018-05-02 2019-11-07 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース
JP7159605B2 (ja) 2018-05-02 2022-10-25 横浜ゴム株式会社 水素充填用ホース

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