JP2016176599A - 高圧タンクおよび高圧タンクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高圧タンクであって、ライナーの外表面に形成された補強層を備え、ライナーは、補強層と接触する領域の少なくとも一部が、補強層との固着を抑制する固着抑制加工が施されている。
【選択図】図1
Description
(1)本発明の一形態によれば、高圧タンクが提供される。この高圧タンクは、ライナーと;前記ライナーの外表面に形成された補強層とを備え;前記ライナーは、前記補強層と接触する領域の少なくとも一部に、前記補強層との固着を抑制する固着抑制加工が施されている。この形態の高圧タンクによると、ライナーは、補強層と接触する領域の少なくとも一部が、補強層との固着を抑制する固着抑制加工が施されているので、ライナーが高圧タンクの内圧によって受ける応力を分散させることができ、応力がライナーの局所に集中することを抑制することができる。
(A1)高圧タンクの構成:
図1は、本発明の第1実施形態としての高圧タンク10の構造を示す説明図である。高圧タンク10は、例えば、車載用の燃料電池システムに用いる燃料ガスとしての水素を貯蔵するために利用される。
図2は、高圧タンク10の製造方法を示す工程図である。最初に、本体部20を用意する(工程T12)。すなわち、口金14,16を取り付けたライナー12を用意する。上述のように、本実施形態においては、ライナー12として樹脂製のライナーを採用する。
図3は、第1実施形態において製造した高圧タンク10の効果を示す説明図である。図3に示すグラフは、本体部20と繊維強化プラスチック層40との間の状態を、「離型剤付与」、「未固着」、「固着」の3つのパターンに分け、各状態においてライナーに加わる最大発生応力を、CAE(Computer Aided Engineering)によるシミュレーションによって算出した結果である。CAEによるシミュレーションを行う際には、繊維強化プラスチックの材質、ライナーの材質、金口の材質、各部材の形状、水素ガスの充填圧力等をパラメータとして用いた。また、グラフの縦軸は、ライナーに許容される応力(以下、許容応力とも呼ぶ)を基準(100%)として表示している。
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(B1)変形例1:
上記実施形態においては、固着抑制加工として、本体部20と繊維強化プラスチック層40との間に離型剤層30を形成し、ライナー12に加わる応力を分散させたが、他の固着抑制加工として、例えば、繊維強化プラスチック層と接触するライナーの接触面の面粗度を低減させ、ライナーと繊維強化プラスチック層との摩擦力を低減させるとしてもよい。例えば、ライナーの外表面に鏡面加工を施して面粗度を低減させるとしてもよい。その他、繊維強化プラスチック層を形成する際に、巻回する繊維に含浸させる樹脂の材料としてライナー表面への固着力が小さい樹脂を選択し、繊維に含浸させるとしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記実施形態においては、離型剤層30を、本体部20と繊維強化プラスチック層40との間の全領域に形成するとしたが、本体部20と繊維強化プラスチック層40との間の一部の領域に離型剤層30を形成するとしてもよい。このようにしても、本体部20と繊維強化プラスチック層40と間の全領域が固着しているライナーと比較して、ライナーに加わる応力を分散させることができ、最大発生応力を低減させることができる。また、図4を用いて説明したように、ライナー12のドーム部21、22の近傍に応力が居所的に集中する傾向が見いだされた。従って、少なくともライナー12のドーム部21,22に離型剤層30を形成することで、ライナー12に加わる応力の集中を抑制することができる。
上記実施形態においては、補強層として繊維強化プラスチック層を採用したが、それに限ることなく、種々の材料によって補強層を形成することができる。例えば、補強層が熱硬化樹脂のみによって形成されているとしてもよい。本体部20に離型剤層30を形成し、その後に、熱硬化樹脂を塗布して熱硬化させて補強層としての熱硬化樹脂層を形成することで実現可能である。このようにしても、本体部20と補強層としての熱硬化樹脂層との間に、離型剤層30が形成されているので、このようにして製造した高圧タンク内に例えば高圧ガスを充填した場合に、ガス圧による応力がライナー12の局所に集中することがなく、応力を分散させることができる。
上記実施形態においては、高圧タンクとして、水素を充填する高圧水素タンクを採用したが、酸素や液体窒素など、種々の物質を充填するための高圧タンクを採用するとしてもよい。
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
12,52…ライナー
14,16…口金
20…本体部
21,22…ドーム部
30…離型剤層
40,54…繊維強化プラスチック層
本発明の一形態は、高圧タンクである。この高圧タンクは、口金を有する樹脂製のライ ナーと;前記ライナーの外表面に形成された補強層と;を備える。前記ライナーには、前 記補強層と接触する領域の少なくとも一部として、前記ライナーと前記補強層との間から 前記口金と前記補強層との間にわたって、少なくとも前記ライナーが有する曲面形状のド ーム部の外表面に前記補強層との固着を抑制するために設けられた離型剤からなる離型剤 層が形成されている。
この形態の高圧タンクによると、口金を有する樹脂性のライナーには、補強層と接触す る領域の少なくとも一部として、ライナーと補強層との間から口金と補強層との間にわた って、少なくともライナーが有する曲面形状のドーム部の外表面に補強層との固着を抑制 するために設けられた離型剤からなる離型剤層が形成されているので、ライナーが高圧タ ンクの内圧によって受ける応力を分散させることができ、ドーム部に加わる応力を分散さ せることができる。また、樹脂製のライナーは低温において破断伸びが低下し、タンクの 内圧による応力が特に局所に集中しやすい。従って、ライナーに固着抑制加工を施して応 力を分散させることは、樹脂製のライナーを適用した高圧タンクに特に効果的である。
また、本発明の他の一形態は、高圧タンクの製造方法である。この製造方法は、口金を 有する樹脂製のライナーの外表面に補強層を形成する補強層形成工程と;前記補強層形成 工程に先立って、前記ライナーと前記補強層とが接触する領域の少なくとも一部として、 前記ライナーと前記補強層との間から前記口金と前記補強層との間にわたって、少なくと も前記ライナーが有する曲面形状のドーム部の外表面に離型剤からなる離型剤層を形成す ることによって、前記ライナーと前記補強層との固着を抑制する固着抑制処理を行う固着 抑制工程と;を備える。
この形態の高圧タンクの製造方法によると、ライナーと補強層とが接触する領域の少な くとも一部として、ライナーと補強層との間から口金と補強層との間にわたって、少なく ともライナーが有する曲面形状のドーム部の外表面に離型剤からなる離型剤層を形成する ことによって、ライナーと補強層との固着を抑制する固着抑制処理を行うので、製造後の 高圧タンクにおいて、ライナーが高圧タンクの内圧によって受ける応力を分散させること ができ、応力がライナーの局所に集中することを抑制することができる。
その他、本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
上記実施形態においては、離型剤層30を、本体部20と繊維強化プラスチック層40との間の全領域に形成するとしたが、本体部20と繊維強化プラスチック層40との間の一部の領域に離型剤層30を形成するとしてもよい。このようにしても、本体部20と繊維強化プラスチック層40と間の全領域が固着しているライナーと比較して、ライナーに加わる応力を分散させることができ、最大発生応力を低減させることができる。また、図4を用いて説明したように、ライナー12のドーム部21、22の近傍に応力が局所的に集中する傾向が見いだされた。従って、少なくともライナー12のドーム部21,22に離型剤層30を形成することで、ライナー12に加わる応力の集中を抑制することができる。
Claims (6)
- 高圧タンクであって、
ライナーと、
前記ライナーの外表面に形成された補強層と
を備え、
前記ライナーは、前記補強層と接触する領域の少なくとも一部に、前記補強層との固着を抑制する固着抑制加工が施されている
高圧タンク。 - 請求項1記載の高圧タンクであって、
前記固着抑制加工は、前記ライナーと前記補強層との間の少なくとも一部に、離型剤からなる離型剤層を形成する加工である
高圧タンク。 - 請求項1または請求項2に記載の高圧タンクであって、
前記固着抑制加工は、前記ライナーと前記補強層との間であって、少なくとも前記ライナーが有する曲面形状のドーム部に施されている
高圧タンク。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の高圧タンクであって、
前記ライナーは樹脂製である
高圧タンク。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の高圧タンクであって、
前記高圧タンクは、水素を充填するための高圧水素タンクである
高圧タンク。 - 高圧タンクの製造方法であって、
ライナーの外表面に補強層を形成する補強層形成工程と
補強層形成工程に先立って、前記ライナーと前記補強層とが接触する領域の少なくとも一部に、前記ライナーと前記補強層との固着を抑制する固着抑制処理を行う固着抑制工程と
を備える高圧タンクの製造方法。
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