JP2019116926A - タンク - Google Patents
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Abstract
Description
A1.タンクの構成:
図1は、本発明の一実施形態としてのタンクの概略構成を示す説明図である。タンク100は、タンク100の基材であるライナ10の外周面上に繊維強化樹脂層20が形成された構成を有する。タンク100は、燃料電池システムにおいて、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵するために用いられる。図1では、左側の半分はタンク100の外観を示し、右側の半分はタンク100の長手方向に沿った断面を示している。
図2および図3は、補強部材30の構成を拡大して示す斜視図である。図2は、補強部材30を口金40側から見た状態を示している。図3は、補強部材30をライナ10の内部空間から見た状態を示している。図2および図3に示すように、第1被覆部31は、円盤状の外観形状を有する部分と、かかる円盤状の中央部分においてライナ10の内部空間に向かう方向に突出する略円筒状の外観形状を有する部分と、を有する。かかる円筒状の部分の円周上には、複数の貫通孔35が形成されている。第2被覆部32は、かかる略円筒状の外観形状を有する部分のうち、貫通孔35が形成された位置よりもライナ10の内部空間に向かう方向に突出する部分である。
図5は、ライナ10と補強部材30とを一体成形する際の様子を示す説明図である。図5に示すように、ライナ10と補強部材30との一体成形の際に樹脂成形金型300が用いられる。図5では、樹脂成形金型300のうち、図4に示す口金40近傍に相当する箇所を拡大して示している。図5に示すように、樹脂成形金型300は、上型301と、下型302とを備える。上型301は、口金40の内表面およびライナ10のドーム部12aの外表面に対応する形状に形成されている。下型302は、ライナ10の内表面に対応する形状に形成されている。上型301は、樹脂流入口310を備える。樹脂流入口310は、加熱され溶解した樹脂材料が射出される。図5では、樹脂流入口310から流入される樹脂材料の流れを矢印で模式的に示している。
図6は、第1実施形態のタンク100の効果を示す説明図である。上述した第1実施形態に基づき、タンク100(試料1〜試料4)を製造した。そして、これらの試料1〜試料4について、胴体部11とドーム部12aとの境界におけるライナ10と繊維強化樹脂層20との間の軸線方向の隙間量およびライナ10に加わる最大発生応力を、CAE(Computer Aideded Engineering)によるシミュレーションによって算出した。CAEによるシミュレーションを行う際、例えば、ライナ10の線膨張係数、ヤング率および密度等をパラメータとして用いた。具体的には、ライナ10の線膨張係数として1.1E−4、ライナ10のヤング率として2.6GPa、ライナ10の密度として1.07G/cm3を用いた。
図8は、第2実施形態におけるタンク100aの概略構成を示す断面図である。図8は、図4と同様に、タンク100aのうち口金40付近を拡大して示している。第2実施形態におけるタンク100aは、補強部材30に代えて補強部材30aを備える点において、第1実施形態におけるタンク100と異なる。第2実施形態におけるタンク100aにおけるその他の構成は、第1実施形態のタンク100と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
D1.他の実施形態1:
上記各実施形態において、補強部材30および30aは、ライナ10においてドーム部12aの内表面上の点P1を含む所定の領域に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、補強部材30および30aは、点P1のみに接していてもよい。この構成では、ライナ10の内表面の点P1、すなわち、ライナ10の中心軸CXからの距離r2が胴体部11の内周径r1×0.9である点の集合体である環状の領域に接するように、環状の金属製のワイヤを配置してもよい。また、例えば、補強部材30および30aは、ライナ10の中心軸CXからの距離r2が胴体部11の内周径r1×0.9の点であり、かつ、ライナ10の外表面の点に接していてもよい。また、例えば、補強部材30および30aは、ライナ10の中心軸CXからの距離r2が胴体部11の内周径r1×0.9の点であり、かつ、ライナ10の内表面の点および外表面の点を除くライナ10内の点に接していてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、ライナ10の中心軸CXから肩部SPまでの距離r2は、胴体部11の内周径r1×0.9であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、距離r2は、胴体部11の内周径r1×0.9を中心とした所定の範囲内の距離であってもよい。具体的には、距離r2は、胴体部11の内周径r1×0.85から胴体部11の内周径r1×0.95の範囲内の任意の距離であってもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、補強部材30および30aは、ライナ10のうち口金40が装着される側のドーム部12aに配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、補強部材30および30aは、ライナ10のうちエンドボス50が装着される側のドーム部12bに配置されていてもよい。また、例えば、補強部材30および30aは、ドーム部12aおよび12bの両方に配置されていてもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
上記第1実施形態において、補強部材30は、貫通孔35を備えていたが、貫通孔に代えて、切り欠きを備えていてもよい。また、補強部材30は、貫通孔35を備えていなくてもよい。この構成においても、補強部材30は、ライナ10において、肩部SPから突出部42を覆う部分までと、突出部42を覆う部分と、に亘って連続して配置されているので、上記第1実施形態と同様な効果を奏する。
上記第2実施形態において、補強部材30aは、第1部材33を備えていたが、第1部材33に代えて、ライナ10と一体成形されていない金属製の略円筒形状の別部材を備えていてもよい。このような構成においても、上記第2実施形態と同様な効果を奏する。
上記各実施形態において、タンク100および100aは、高圧流体を貯蔵するためのタンクであったが、本発明はこれに限定されない。高圧流体貯蔵用のタンクに限らず、他の任意の用途で用いられるタンクであってもよい。このような構成においても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
10a…第1接触部
10b…第2接触部
10c…非接触部
11…胴体部
12a、12b…ドーム部
20…繊維強化樹脂層
30、30a…補強部材
31…第1被覆部
32…第2被覆部
33…第1部材
34…第2部材
35…貫通孔
40…口金
41…フランジ部
42…突出部
44…収容溝
45…バックアップリング
46…Oリング
50…エンドボス
60…バルブ
100、100a…タンク
300…樹脂成形金型
301…上型
302…下型
310…樹脂流入口
CX…中心軸
P0、P1…点
c1、c2、c3…空隙
r1…内周径
r2…距離
SP…肩部
Claims (6)
- タンクであって、
円筒状の胴体部と、前記胴体部の中心軸の軸線方向の両端に設けられ、自身の中心軸が前記胴体部の中心軸と一致する半球状のドーム部と、を有するライナと、
前記ライナの外周面上に形成される繊維強化樹脂層と、
前記ライナと一体に形成された金属製の補強部材と、
を備え、
前記補強部材は、前記ドーム部における前記ドーム部と前記胴体部との境界近傍に位置する肩部に少なくとも配置され、前記胴体部の少なくとも一部には配置されていない、
タンク。 - 請求項1に記載のタンクであって、
前記ライナの中心軸から前記肩部までの距離は、前記胴体部の内周径×0.9である、
タンク。 - 請求項1または請求項2に記載のタンクであって、
前記ドーム部の頂部に取り付けられ、前記ドーム部から前記胴体部に向かって前記軸線方向に突出する突出部を有し、バルブを装着する口金を、さらに備え、
前記ライナは、前記突出部の外表面を覆い、
前記補強部材は、前記ライナにおいて、前記肩部から前記突出部を覆う部分までと、前記突出部を覆う部分と、に亘って連続して配置されている、
タンク。 - 請求項3に記載のタンクであって、
前記補強部材は、前記突出部の外表面の少なくとも一部と接する、
タンク。 - 請求項3または請求項4に記載のタンクであって、
前記ライナは、
樹脂によって形成され、
前記補強部材のうち、前記ライナにおいて前記肩部から前記突出部を覆う部分まで配置された第1被覆部の外表面に接する第1接触部と、
前記補強部材のうち、前記ライナにおいて前記突出部を覆う部分に配置された第2被覆部の外表面に接する第2接触部と、
を有し、
前記補強部材は、前記補強部材の厚さ方向に沿って貫通し、前記第1接触部と前記第2接触部との間で前記樹脂を流すための貫通孔を有する、
タンク。 - 請求項1に記載のタンクであって、
前記補強部材は、前記肩部を端部として、該端部から前記胴体部の内表面の一部を連続して覆う、
タンク。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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