JP2018105338A - High-pressure tank - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-pressure tank which can suppress the generation of stress at a liner caused by the pressure of a gas when charging the gas into the liner which is in a low-temperature state while securing seal performance between a mouthpiece and the liner.SOLUTION: A metal-made wave spring 24 is interposed between a sidewall part 12B1 of a liner 12 and a flange part 14B of a mouthpiece 14. The wave spring 24 energizes the sidewall part 12B1 to a direction progressing toward the sidewall part 12B1 from the flange part 14B by being pressed by the sidewall part 12B1 to a direction progressing toward the flange part 14B from the sidewall part 12B1. Therefore, when charging a gas into the liner 12, the sidewall part 12B1 is pressed to the flange part 14B side by the pressure of the gas, however, a pressing force generated by the gas to the sidewall part 12B1 is canceled by an energization force from the wave spring 24.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高圧タンクに関する。   The present invention relates to a high-pressure tank.

下記特許文献1には、圧力容器に関する発明が開示されている。この圧力容器では、口金のフランジ部に、この圧力容器の内側から見て環状に形成された環状溝が設けられており、この環状溝には、圧力容器を構成するライナーの内周部が嵌入されている。そして、この環状溝は、嵌入されたライナーの内周部が、ライナーの径方向外側に向かってスライド移動可能な構成とされている。   Patent Document 1 below discloses an invention related to a pressure vessel. In this pressure vessel, an annular groove formed in an annular shape when viewed from the inside of the pressure vessel is provided in the flange portion of the base, and the inner peripheral portion of the liner constituting the pressure vessel is fitted into the annular groove. Has been. The annular groove is configured such that the inner peripheral portion of the inserted liner is slidable toward the radially outer side of the liner.

このため、下記特許文献1に記載された先行技術では、温度変化等によってライナーが収縮すると、その内周部が口金に形成された環状溝から抜ける方向にスライド移動し、ライナーに温度変化等による応力がかかることが抑制される。しかも、内周部は、スライド移動後も環状溝との嵌合状態が維持されるので、口金とライナーとのシール性を確保することができる。   For this reason, in the prior art described in Patent Document 1 below, when the liner contracts due to a temperature change or the like, the inner peripheral portion slides in a direction to escape from the annular groove formed in the base, and the liner changes due to a temperature change or the like. The application of stress is suppressed. In addition, since the inner peripheral portion is maintained in the fitted state with the annular groove even after the slide movement, the sealing performance between the base and the liner can be ensured.

特開2000−291888号公報JP 2000-291888 A

しかしながら、上記先行技術では、低温状態のライナーに高圧のガスが充填されると、ライナーの内周部は、環状溝で規制されるまでライナーの膨張変形によってスライド移動することとなり、ライナーの内周部にガスの圧力による応力が発生することが考えられる。つまり、上記先行技術は、口金とライナーとのシール性を確保しつつ、低温状態のライナーにガスを充填するときにライナーにガスの圧力による応力が発生するのを抑制するという点においては改善の余地がある。   However, in the above-described prior art, when a low-pressure liner is filled with high-pressure gas, the inner peripheral portion of the liner slides due to expansion and deformation of the liner until it is regulated by the annular groove, and the inner periphery of the liner It is conceivable that stress due to gas pressure is generated in the part. In other words, the above prior art is improved in that it suppresses the occurrence of stress due to gas pressure in the liner when filling the gas in the low temperature liner while ensuring the sealing performance between the base and the liner. There is room.

本発明は上記事実を考慮し、口金とライナーとのシール性を確保しつつ、低温状態のライナーにガスを充填するときにライナーにガスの圧力による応力が発生するのを抑制することができる高圧タンクを得ることが目的である。   In consideration of the above-mentioned fact, the present invention is capable of suppressing the occurrence of stress due to the gas pressure in the liner when filling the liner in a low temperature state while ensuring the sealing performance between the base and the liner. The purpose is to obtain a tank.

請求項1に記載の本発明に係る高圧タンクは、壁部と当該壁部と一体に形成された開口部とが端部に設けられた筒状とされていると共に樹脂で構成されたライナーと、前記開口部に直接又は部材を介して摺接可能とされた状態で当該開口部から前記ライナーの内側に挿入された挿入部と、前記壁部と対向しかつ所定の間隔をあけて当該ライナーの外側に配置された鍔部と、を備え、当該ライナーの内側と外側とを連通する貫通部が形成された口金と、前記鍔部及び前記ライナーを覆う繊維強化樹脂製の補強層と、前記壁部と前記鍔部との間に介在し当該壁部によって当該壁部から当該鍔部に向かう方向に押圧されることで当該壁部を当該鍔部から当該壁部に向かう方向に付勢する金属製の付勢部材と、を有している。   A high-pressure tank according to the present invention as set forth in claim 1 is a liner having a wall portion and an opening formed integrally with the wall portion provided at an end portion, and a liner made of resin. The insertion portion inserted into the liner from the opening in a state of being slidable in contact with the opening directly or via a member, and the liner facing the wall portion with a predetermined interval A base part formed with a through part that communicates the inside and the outside of the liner, a reinforcing layer made of fiber reinforced resin covering the collar part and the liner, and The wall is interposed between the wall and the flange, and is pressed by the wall in a direction from the wall toward the flange. The wall is biased in the direction from the flange toward the wall. A metal urging member.

請求項1に記載の本発明によれば、樹脂で構成されたライナーと、口金と、繊維強化樹脂製の補強層と、を含んで高圧タンクが構成されている。ライナーは、壁部と当該壁部と一体に形成された開口部とが端部に設けられた筒状とされており、当該開口部には、口金の挿入部が直接又は部材を介して摺接可能とされた状態で、当該開口部からライナーの内側に挿入されている。そして、口金には、貫通部が形成されており、当該貫通部によってライナーの内側と外側とが連通されている。   According to the first aspect of the present invention, the high-pressure tank is configured to include a liner made of resin, a base, and a reinforcing layer made of fiber reinforced resin. The liner has a cylindrical shape with a wall portion and an opening portion formed integrally with the wall portion provided at an end portion, and the insertion portion of the base is slid directly or via a member in the opening portion. It is inserted into the liner from the opening in a state where contact is possible. And the penetration part is formed in the nozzle | cap | die and the inner side and the outer side of a liner are connected by the said penetration part.

一方、口金は、鍔部を備えており、当該鍔部は、ライナーの壁部と対向しかつ所定の間隔をあけて当該ライナーの外側に配置されており、当該鍔部及びライナーは、補強層によって覆われている。このため、本発明では、口金の貫通部から高圧のガスを充填して、ライナーの内側に貯蔵することができる。しかも、温度変化等によってライナーが収縮しても、当該ライナーの開口部は、口金の挿入部に対して摺動するため、当該ライナーに温度変化等による応力がかかることが抑制される。さらに、ライナーの開口部には、ライナーに充填されたガスからの圧力がかかり、当該開口部は、口金の挿入部に向かって押圧されるため、口金とライナーとのシール性を確保することができる。   On the other hand, the base is provided with a collar, and the collar is opposed to the wall of the liner and disposed outside the liner with a predetermined interval. The collar and the liner are provided with a reinforcing layer. Covered by. For this reason, in this invention, high pressure gas can be filled from the penetration part of a nozzle | cap | die, and it can store inside a liner. In addition, even if the liner contracts due to a temperature change or the like, the opening of the liner slides with respect to the insertion portion of the base, so that the stress due to the temperature change or the like is suppressed on the liner. Furthermore, since the pressure from the gas filled in the liner is applied to the opening of the liner, and the opening is pressed toward the insertion portion of the base, the sealing property between the base and the liner can be ensured. it can.

ところで、低温状態のライナーに高圧のガスが充填されると、ライナーの壁部における開口部並びにその周辺部は、口金の挿入部に沿って摺動することとなり、ライナーに当該ガスの圧力による応力が発生することが考えられる。   By the way, when a low-pressure liner is filled with a high-pressure gas, the opening in the wall of the liner and its peripheral part slide along the insertion part of the base, and stress due to the pressure of the gas is applied to the liner. May occur.

ここで、本発明では、ライナーの端部に設けられた壁部と口金の鍔部との間に金属製の付勢部材が介在している。この付勢部材は、ライナーの壁部によって当該壁部から口金の鍔部に向かう方向に押圧されることで当該壁部を当該鍔部から当該壁部に向かう方向に付勢するようになっている。このため、ライナーにガスを充填すると、当該ガスの圧力で当該ライナーの壁部は、口金の鍔部側に押圧されるものの、付勢部材からの付勢力によって、当該ガスによる壁部への押圧力が相殺される。   Here, in the present invention, a metal urging member is interposed between the wall portion provided at the end portion of the liner and the collar portion of the base. The urging member is urged by the wall portion of the liner in a direction from the wall portion toward the flange portion of the base, thereby urging the wall portion in a direction from the flange portion toward the wall portion. Yes. For this reason, when the liner is filled with a gas, the wall portion of the liner is pressed against the flange side of the base by the pressure of the gas, but the wall is pressed against the wall portion by the urging force from the urging member. The pressure is offset.

以上説明したように、請求項1に記載の本発明に係る高圧タンクは、口金とライナーとのシール性を確保しつつ、低温状態のライナーにガスを充填するときにライナーにガスの圧力による応力が発生するのを抑制することができるという優れた効果を有する。   As described above, the high-pressure tank according to the first aspect of the present invention has the stress caused by the gas pressure in the liner when the liner in the low temperature state is filled with the gas while ensuring the sealing property between the base and the liner. It has the outstanding effect that generation | occurrence | production of can be suppressed.

本実施形態に係る高圧タンクの構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the composition of the high-pressure tank concerning this embodiment. 本実施形態に係る高圧タンクの要部の挙動を示す断面図であり、(A)はライナーが低温でかつライナーの内側が低圧であるときの状態を示しており、(B)はライナーが低温でかつライナーの内側が高圧であるときの状態を示している。It is sectional drawing which shows the behavior of the principal part of the high-pressure tank which concerns on this embodiment, (A) has shown the state when a liner is low temperature and the inside of a liner is low pressure, (B) is a liner low temperature And the state when the inside of a liner is a high voltage | pressure is shown.

以下、図1及び図2を用いて、本発明に係る高圧タンクの実施形態の一例について説明する。本実施形態に係る「高圧タンク10」は、燃料電池車に搭載されていると共に、燃料電池スタックに供給される高圧の水素ガスが貯蔵されている。なお、高圧タンク10は、その長手方向を車両幅方向とされた状態で車両に搭載されている。   Hereinafter, an example of an embodiment of a high-pressure tank according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The “high pressure tank 10” according to the present embodiment is mounted on a fuel cell vehicle and stores high pressure hydrogen gas supplied to the fuel cell stack. The high-pressure tank 10 is mounted on the vehicle with its longitudinal direction being the vehicle width direction.

この高圧タンク10は、その内殻を構成する「ライナー12」と、ライナー12に取り付けられた一対の「口金14」と、当該口金14の一部及びライナー12を覆う「補強層16」を含んで構成されている。   The high-pressure tank 10 includes a “liner 12” constituting the inner shell, a pair of “bases 14” attached to the liner 12, and a “reinforcing layer 16” that covers a part of the base 14 and the liner 12. It consists of

ライナー12は、樹脂製(一例としてポリアミド6樹脂製)とされていると共に、その主な部分を構成する円筒状の円筒部12Aと、当該円筒部12Aの長手方向両側の周縁部にそれぞれ設けられたドーム部12Bと、を含んで構成されている。   The liner 12 is made of resin (for example, made of polyamide 6 resin), and is provided at each of the cylindrical cylindrical portion 12A constituting the main portion thereof and the peripheral portions on both sides in the longitudinal direction of the cylindrical portion 12A. And a dome portion 12B.

詳しくは、ドーム部12Bは、ライナー12の端部を構成する壁部としての「側壁部12B1」と、当該側壁部12B1の中央部に当該側壁部12B1と一体に設けられた「開口部12B2」と、当該側壁部12B1と円筒部12Aとを繋ぐ湾曲壁部12B3と、を含んで構成されている。   Specifically, the dome portion 12B includes a “side wall portion 12B1” as a wall portion constituting the end portion of the liner 12, and an “opening portion 12B2” provided integrally with the side wall portion 12B1 at the center portion of the side wall portion 12B1. And a curved wall portion 12B3 that connects the side wall portion 12B1 and the cylindrical portion 12A.

側壁部12B1は、板厚方向を高圧タンク10の長手方向とされて配置されていると共に高圧タンク10の長手方向から見て円板状に形成されている。一方、湾曲壁部12B3は、側壁部12B1の周縁部から円筒部12Aの径方向外側に向かって延びており、当該円筒部12Aの径方向から見て当該円筒部12Aの中央側を曲率中心とする円弧に沿うように形成されている。そして、開口部12B2は、側壁部12B1からライナー12の内側に向かって延びる円筒状に形成されている。   The side wall portion 12 </ b> B <b> 1 is disposed so that the plate thickness direction is the longitudinal direction of the high-pressure tank 10 and is formed in a disc shape when viewed from the longitudinal direction of the high-pressure tank 10. On the other hand, the curved wall portion 12B3 extends from the peripheral portion of the side wall portion 12B1 toward the outer side in the radial direction of the cylindrical portion 12A, and the center side of the cylindrical portion 12A is the center of curvature when viewed from the radial direction of the cylindrical portion 12A. It is formed along the circular arc. The opening 12B2 is formed in a cylindrical shape extending from the side wall 12B1 toward the inside of the liner 12.

口金14は、金属製(一例としてアルミニウム合金製)とされていると共に、円筒状の本体部14Aと、当該本体部14Aの長手方向中央部においてその外周面から当該本体部14Aの径方向外側に延出された円盤状の「鍔部14B」と、を含んで構成されている。そして、本体部14Aにおける長手方向一方側の部分には、水素供給用のバルブ等が取り付け可能とされており、(以下、この部分を取付部14A1と称する)、当該本体部14Aにおける長手方向他方側の部分は、ライナー12の開口部12B2に挿入されている(以下、この部分を「挿入部14A2」と称する)。つまり、口金14がライナー12に取り付けられた状態において、鍔部14Bは、ライナー12の側壁部12B1と対向しかつ所定の間隔をあけて当該ライナー12の外側に配置されている。   The base 14 is made of metal (for example, made of an aluminum alloy), and has a cylindrical main body portion 14A and a radially central portion of the main body portion 14A from the outer peripheral surface to the radially outer side of the main body portion 14A. And an extended disc-shaped “ridge 14B”. A valve for supplying hydrogen or the like can be attached to a portion on one side in the longitudinal direction of the main body portion 14A (hereinafter, this portion is referred to as a mounting portion 14A1), and the other longitudinal direction in the main body portion 14A. The side portion is inserted into the opening 12B2 of the liner 12 (hereinafter, this portion is referred to as “insertion portion 14A2”). That is, in a state where the base 14 is attached to the liner 12, the collar portion 14 </ b> B is disposed on the outside of the liner 12 so as to face the side wall portion 12 </ b> B <b> 1 of the liner 12 and at a predetermined interval.

また、本体部14Aには、その軸線に沿って「貫通部18」が形成されており、当該貫通部18によってライナー12の内側と外側とが連通されている。さらに、本体部14Aにおける挿入部14A2の先端部側(ライナー12における開口部12B2の先端部側)には、当該本体部14Aの周方向に沿って溝部20が形成されており、当該溝部20には、部材としての「O−リング22(シール部材)」が嵌入されている。そして、挿入部14A2は、開口部12B2にO−リング22を介して摺接可能とされた状態となっている。なお、本実施形態では、高圧タンク10に口金14が二つ設けられているが、車両の構成に応じて、高圧タンク10に口金14が一つだけ設けられている構成であってもよい。また、挿入部14A2や開口部12B2に表面処理等を施すことで、挿入部14A2を開口部12B2に直接摺接可能とさせる構成としてもよい。   Further, a “penetrating portion 18” is formed along the axis of the main body portion 14 </ b> A, and the inner side and the outer side of the liner 12 are communicated by the penetrating portion 18. Furthermore, a groove portion 20 is formed along the circumferential direction of the main body portion 14A on the distal end side of the insertion portion 14A2 in the main body portion 14A (the front end portion side of the opening 12B2 in the liner 12). Is fitted with an “O-ring 22 (seal member)” as a member. The insertion portion 14A2 is in a state where it can be slidably contacted with the opening 12B2 via the O-ring 22. In the present embodiment, two caps 14 are provided in the high-pressure tank 10, but a configuration in which only one cap 14 is provided in the high-pressure tank 10 may be used depending on the configuration of the vehicle. Alternatively, the insertion portion 14A2 and the opening 12B2 may be subjected to a surface treatment or the like so that the insertion portion 14A2 can be directly slidably contacted with the opening 12B2.

補強層16は、繊維強化樹脂製(一例として、炭素繊維強化樹脂(CFRP)製)とされており、口金14の鍔部14B及びライナー12を覆っている。具体的には、補強層16におけるライナー12の円筒部12Aを覆っている部分は、主に炭素繊維がフープ巻きされることで構成されており、当該補強層16における鍔部14Bを覆っている部分は、炭素繊維がヘリカル巻きされることで構成されている。なお、補強層16の形成方法に関しては、詳しく後述することとする。また、補強層16は、ガラス繊維強化プラスチックで一部又は全部が構成されていてもよい。   The reinforcing layer 16 is made of fiber reinforced resin (for example, made of carbon fiber reinforced resin (CFRP)), and covers the collar portion 14B of the base 14 and the liner 12. Specifically, the portion of the reinforcing layer 16 covering the cylindrical portion 12A of the liner 12 is mainly configured by hoop winding of carbon fiber, and covers the flange portion 14B of the reinforcing layer 16. The portion is configured by helically winding carbon fibers. A method for forming the reinforcing layer 16 will be described in detail later. Further, the reinforcing layer 16 may be partially or entirely made of glass fiber reinforced plastic.

ここで、本実施形態では、ライナー12の側壁部12B1と口金14の鍔部14Bとの間に、付勢部材としての鋼製の「ウェーブスプリング24」が一つ配置されている点に特徴がある。以下、本実施形態の要部を構成するウェーブスプリング24の構成について詳細に説明していくこととする。   Here, the present embodiment is characterized in that one “wave spring 24” made of steel as an urging member is disposed between the side wall portion 12B1 of the liner 12 and the flange portion 14B of the base 14. is there. Hereinafter, the configuration of the wave spring 24 constituting the main part of the present embodiment will be described in detail.

ウェーブスプリング24は、その外形が円筒状に構成されており、その軸方向を口金14の本体部14Aの長手方向とされた状態で当該本体部14Aにおける挿入部14A2の基端部側に装着されている。このウェーブスプリング24は、その軸方向に弾性変形可能な弾性部材であり、口金14がライナー12に取り付けられた状態において、ライナー12の側壁部12B1に付勢力を付与することが可能となっている。   The outer shape of the wave spring 24 is formed in a cylindrical shape, and the wave spring 24 is mounted on the base end side of the insertion portion 14A2 in the main body portion 14A in a state where the axial direction is the longitudinal direction of the main body portion 14A of the base 14. ing. The wave spring 24 is an elastic member that can be elastically deformed in the axial direction, and can apply a biasing force to the side wall portion 12B1 of the liner 12 in a state where the base 14 is attached to the liner 12. .

より詳しくは、ウェーブスプリング24は、側壁部12B1によって当該側壁部12B1から鍔部14Bに向かう方向に押圧されることで側壁部12B1を鍔部14Bから側壁部12B1に向かう方向に付勢するようになっている。また、ライナー12が低温(−60[℃])の状態において、側壁部12B1に作用する水素ガスの圧力の和をF1[N]とし、開口部12B2に作用する当該圧力の和と開口部12B2及びO−リング22の弾性力との和をF2[N]とし、O−リング22と挿入部14A2との動摩擦係数をμ[−]とし、水素ガスに押圧されることで許容応力が発生している状態における側壁部12B1の変位量(変形ストローク)をdL[mm]とし、ウェーブスプリング24のばね定数をK[N/mm]とすると、これらの間には、F1≦μF2+KdLの関係が成立している。なお、μは、O−リング22の潰れ量を変更することで調整することが可能となっている。また、ウェーブスプリング24の代わりにコイルスプリングを用いる構成とすることも可能である。   More specifically, the wave spring 24 is pressed by the side wall portion 12B1 in the direction from the side wall portion 12B1 toward the flange portion 14B, thereby biasing the side wall portion 12B1 in the direction from the flange portion 14B toward the side wall portion 12B1. It has become. Further, when the liner 12 is at a low temperature (−60 [° C.]), the sum of the pressures of the hydrogen gas acting on the side wall portion 12B1 is F1 [N], and the sum of the pressure acting on the opening portion 12B2 and the opening portion 12B2 And the sum of the elastic force of the O-ring 22 is F2 [N], the dynamic friction coefficient between the O-ring 22 and the insertion portion 14A2 is μ [-], and allowable stress is generated when pressed by hydrogen gas. Assuming that the displacement (deformation stroke) of the side wall 12B1 is dL [mm] and the spring constant of the wave spring 24 is K [N / mm], a relationship of F1 ≦ μF2 + KdL is established between them. doing. Note that μ can be adjusted by changing the collapse amount of the O-ring 22. Further, a configuration using a coil spring instead of the wave spring 24 is also possible.

また、本実施形態では、上述したように、高圧タンク10に補強層16が設けられているが、最初の工程でライナー12の円筒部12Aに炭素繊維をフープ巻きしようとするとライナー12と口金14との隙間に炭素繊維が食い込むことが考えられる。このため、補強層16の少なくとも一層目の炭素繊維を巻き付けるときには、ライナー12と口金14との隙間を跨ぐようにしてヘリカル巻きが行われる。そして、本実施形態では、ヘリカル巻きによる補強層16の形成方法が、ウェーブスプリング24のばね定数Kの大きさによって異なっている。以下、ばね定数Kに応じた補強層16の形成方法について説明していくこととする。   In the present embodiment, as described above, the high-pressure tank 10 is provided with the reinforcing layer 16. However, when the carbon fiber is hoop-wrapped around the cylindrical portion 12 </ b> A of the liner 12 in the first step, the liner 12 and the base 14. It is thought that carbon fiber bites into the gap. For this reason, when the carbon fiber of at least the first layer of the reinforcing layer 16 is wound, helical winding is performed across the gap between the liner 12 and the base 14. In this embodiment, the method of forming the reinforcing layer 16 by helical winding differs depending on the magnitude of the spring constant K of the wave spring 24. Hereinafter, a method for forming the reinforcing layer 16 according to the spring constant K will be described.

まず、ばね定数Kが所定の値より大きい場合について説明する。この場合には、炭素繊維をヘリカル巻きするときの張力に対してウェーブスプリング24の反力を十分に確保することが可能であるため、ライナー12と口金14との隙間を確保しつつ炭素繊維を巻き付けることができる。したがって、ウェーブスプリング24が装着された状態の口金14をライナー12に取り付け、この状態で炭素繊維がヘリカル巻きされるようになっている。   First, a case where the spring constant K is larger than a predetermined value will be described. In this case, since the reaction force of the wave spring 24 can be sufficiently secured against the tension when the carbon fiber is helically wound, the carbon fiber is secured while ensuring a gap between the liner 12 and the base 14. Can be wound. Therefore, the base 14 with the wave spring 24 mounted thereon is attached to the liner 12, and the carbon fiber is helically wound in this state.

一方、ばね定数Kが所定の値以下である場合には、炭素繊維をヘリカル巻きするときの張力に対してウェーブスプリング24の反力を十分に確保することが困難であるため、棒状の治具が用いられる。詳しくは、ウェーブスプリング24が装着された口金14、ライナー12に治具を挿通させ、当該治具とライナー12の両端部に配置された口金14とを締結する。そして、ライナー12と口金14との隙間に、一例としてパンタグラフ構造とされた可変機構を有する支持具を挿入する。そして、この状態で炭素繊維がヘリカル巻きされるようになっている。   On the other hand, when the spring constant K is equal to or less than a predetermined value, it is difficult to sufficiently secure the reaction force of the wave spring 24 against the tension when the carbon fiber is helically wound. Is used. Specifically, a jig is inserted into the base 14 and the liner 12 to which the wave spring 24 is attached, and the jig and the base 14 disposed at both ends of the liner 12 are fastened. Then, a support having a variable mechanism having a pantograph structure is inserted into the gap between the liner 12 and the base 14 as an example. In this state, the carbon fiber is helically wound.

(本実施形態の作用及び効果)
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
(Operation and effect of this embodiment)
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.

本実施形態では、樹脂で構成されたライナー12と、口金14と、繊維強化樹脂製の補強層16と、を含んで高圧タンク10が構成されている。ライナー12は、側壁部12B1と当該側壁部12B1と一体に形成された開口部12B2とが端部に設けられた筒状とされており、開口部12B2には、口金14の挿入部14A2がO−リング22を介して摺接可能とされた状態で、開口部12B2からライナー12の内側に挿入されている。そして、口金14には、貫通部18が形成されており、当該貫通部18によってライナー12の内側と外側とが連通されている。   In the present embodiment, the high-pressure tank 10 is configured to include a liner 12 made of resin, a base 14, and a reinforcing layer 16 made of fiber reinforced resin. The liner 12 has a cylindrical shape in which an end portion is provided with a side wall portion 12B1 and an opening portion 12B2 formed integrally with the side wall portion 12B1, and the insertion portion 14A2 of the base 14 is inserted into the opening portion 12B2. -It is inserted into the inside of the liner 12 from the opening 12B2 in a state where it can be slidably contacted via the ring 22. A through-hole 18 is formed in the base 14, and the inside and the outside of the liner 12 communicate with each other through the through-hole 18.

一方、口金14は、鍔部14Bを備えており、当該鍔部14Bは、ライナー12の側壁部12B1と対向しかつ所定の間隔をあけて当該ライナー12の外側に配置されており、鍔部14B及びライナー12は、補強層16によって覆われている。このため、本実施形態では、口金14の取付部14A1に取り付けられた水素供給用のバルブ等から貫通部18を介して高圧のガスを充填して、ライナー12の内側に貯蔵することができる。しかも、温度変化等によってライナー12が収縮しても、ライナー12の開口部12B2は、口金14の挿入部14A2に対して摺動するため、ライナー12に温度変化等による応力がかかることが抑制される。さらに、ライナー12の開口部12B2には、ライナー12に充填されたガスからの圧力がかかり、開口部12B2は、口金14の挿入部14A2に向かって押圧されるため、口金14とライナー12とのシール性を確保することができる。   On the other hand, the base 14 includes a collar portion 14B, and the collar portion 14B is disposed on the outside of the liner 12 so as to face the side wall portion 12B1 of the liner 12 and at a predetermined interval. The liner 12 is covered with a reinforcing layer 16. For this reason, in this embodiment, high-pressure gas can be filled through the through portion 18 from a hydrogen supply valve or the like attached to the attachment portion 14A1 of the base 14 and stored inside the liner 12. Moreover, even if the liner 12 contracts due to a temperature change or the like, the opening 12B2 of the liner 12 slides with respect to the insertion part 14A2 of the base 14, so that stress due to a temperature change or the like is not applied to the liner 12. The Further, pressure from the gas filled in the liner 12 is applied to the opening 12B2 of the liner 12, and the opening 12B2 is pressed toward the insertion portion 14A2 of the base 14, so that the connection between the base 14 and the liner 12 occurs. Sealability can be secured.

ところで、図2に示されるように、低温低圧状態のライナー12(図2(A)参照)に高圧のガスが充填されると、ライナー12の側壁部12B1における開口部12B2並びにその周辺部は、口金14の挿入部14A2に沿って摺動する(図2(B)参照)。その結果、ライナー12にガスの圧力による応力が発生することが考えられる。なお、図2(B)では、低温低圧状態のライナー12における側壁部12B1を二点鎖線で示している。   By the way, as shown in FIG. 2, when the high-pressure gas is filled in the low-temperature and low-pressure liner 12 (see FIG. 2A), the opening 12B2 in the side wall 12B1 of the liner 12 and its peripheral portion are It slides along the insertion portion 14A2 of the base 14 (see FIG. 2B). As a result, it is considered that stress due to gas pressure is generated in the liner 12. In FIG. 2B, the side wall portion 12B1 of the liner 12 in the low temperature and low pressure state is indicated by a two-dot chain line.

ここで、本実施形態では、ライナー12の側壁部12B1と口金14の鍔部14Bとの間に金属製のウェーブスプリング24が介在している。このウェーブスプリング24は、側壁部12B1によって当該側壁部12B1から鍔部14Bに向かう方向に押圧されることで当該側壁部12B1を当該鍔部14Bから当該側壁部12B1に向かう方向に付勢するようになっている。このため、ライナー12にガスを充填すると、当該ガスの圧力で側壁部12B1は鍔部14B側に押圧されるものの、ウェーブスプリング24からの付勢力によって、当該ガスによる側壁部12B1への押圧力が相殺される。   Here, in the present embodiment, a metal wave spring 24 is interposed between the side wall portion 12B1 of the liner 12 and the flange portion 14B of the base 14. The wave spring 24 is pressed by the side wall part 12B1 in the direction from the side wall part 12B1 toward the flange part 14B, so that the side wall part 12B1 is urged in the direction from the flange part 14B toward the side wall part 12B1. It has become. For this reason, when the liner 12 is filled with gas, the side wall 12B1 is pressed toward the flange 14B by the pressure of the gas, but due to the urging force from the wave spring 24, the pressing force on the side wall 12B1 by the gas is increased. Offset.

したがって、本実施形態では、口金14とライナー12とのシール性を確保しつつ、低温状態のライナー12にガスを充填するときにライナー12にガスの圧力による応力が発生するのを抑制することができる。   Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of stress due to the gas pressure in the liner 12 when the liner 12 in the low temperature state is filled with gas while ensuring the sealing performance between the base 14 and the liner 12. it can.

10 高圧タンク
12 ライナー
12B1 側壁部(壁部)
12B2 開口部
14 口金
14A2 挿入部
14B 鍔部
16 補強層
18 貫通部
22 O−リング(部材)
24 ウェーブスプリング(付勢部材)
10 High-pressure tank 12 Liner 12B1 Side wall (wall)
12B2 Opening part 14 Base 14A2 Insertion part 14B Gutter part 16 Reinforcement layer 18 Penetration part 22 O-ring (member)
24 Wave spring (biasing member)

Claims (1)

壁部と当該壁部と一体に形成された開口部とが端部に設けられた筒状とされていると共に樹脂で構成されたライナーと、
前記開口部に直接又は部材を介して摺接可能とされた状態で当該開口部から前記ライナーの内側に挿入された挿入部と、前記壁部と対向しかつ所定の間隔をあけて当該ライナーの外側に配置された鍔部と、を備え、当該ライナーの内側と外側とを連通する貫通部が形成された口金と、
前記鍔部及び前記ライナーを覆う繊維強化樹脂製の補強層と、
前記壁部と前記鍔部との間に介在し当該壁部によって当該壁部から当該鍔部に向かう方向に押圧されることで当該壁部を当該鍔部から当該壁部に向かう方向に付勢する金属製の付勢部材と、
を有する高圧タンク。
A wall and a liner formed integrally with the wall and a cylindrical shape provided at the end, and a liner made of resin;
An insertion portion inserted into the liner from the opening in a state where the opening is slidable directly or via a member, and the wall portion is opposed to the insertion portion with a predetermined interval. A base portion provided with a collar portion formed on the outer side, and a base formed with a penetrating portion communicating the inner side and the outer side of the liner;
A reinforcing layer made of fiber reinforced resin covering the flange and the liner,
The wall portion is interposed between the wall portion and the flange portion and pressed by the wall portion in the direction from the wall portion toward the flange portion, thereby biasing the wall portion in the direction from the flange portion toward the wall portion. A metal biasing member that
Having high pressure tank.
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