JP2021063539A - 水素充填用ホース - Google Patents
水素充填用ホース Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021063539A JP2021063539A JP2019187898A JP2019187898A JP2021063539A JP 2021063539 A JP2021063539 A JP 2021063539A JP 2019187898 A JP2019187898 A JP 2019187898A JP 2019187898 A JP2019187898 A JP 2019187898A JP 2021063539 A JP2021063539 A JP 2021063539A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hose
- surface layer
- layers
- hydrogen gas
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 66
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 46
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 15
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 6
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009954 braiding Methods 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N chloroprene Chemical compound ClC(=C)C=C YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- -1 fluororesin Polymers 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
- F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
- F16L11/083—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/02—Layer formed of wires, e.g. mesh
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/043—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/06—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of natural rubber or synthetic rubber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
- B32B25/14—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising synthetic rubber copolymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
- B32B25/16—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising polydienes homopolymers or poly-halodienes homopolymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B25/00—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber
- B32B25/18—Layered products comprising a layer of natural or synthetic rubber comprising butyl or halobutyl rubber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/40—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyurethanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/18—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by an internal layer formed of separate pieces of material which are juxtaposed side-by-side
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
- B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L11/12—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/712—Weather resistant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/732—Dimensional properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2605/00—Vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
- F16L2011/047—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with a diffusion barrier layer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
【課題】高圧の水素ガスをより大流量で流すことが可能な水素充填用ホースを提供する。【解決手段】同軸状に積層された内面層２と外面層５との間に同軸状に積層された補強層３を備えて、内面層２が９０℃における乾燥水素ガスのガス透過係数が１×１０-8ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓｅｃ．・ｃｍＨｇ以下の熱可塑性樹脂により形成されていて、内面層２により形成される流路２ａの直径を１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下にして、補強層３を４層以上８層以下にして、それぞれの補強層３を金属線材４を螺旋状に巻き付けて形成されているスパイラル構造にして、外面層５には厚さ方向に貫通するプリッキング孔６を散在させて、内面層２を透過した水素ガスｈをホース１の外部に円滑に流出させ易くした。【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、高圧の水素ガスをより大流量で流すことが可能な水素充填用ホースに関するものである。
燃料電池自動車等に水素ガスを充填するホースが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。水素充填用ホースには、優れた耐水素ガス透過性が求められるだけでなく、近年ではより短時間でより多量の水素ガスをディスペンサから燃料電池自動車等に供給することが要望されている。
このような要望に応えるために単純にホース内径を大きくして、高圧の水素ガスの流量を増加させると、ホースの破壊圧が低下する。そのため、ホースの耐圧性能を向上させる必要がある。隣接する層に確実に力を伝えて耐圧効率を向上させるには、ホースの補強層を繊維よりも金属線材で形成する方が有利である。また、補強層はブレード構造よりもスパイラル構造にする方が耐圧性能を向上させるには有利である。
一方で、ホース内径を大きくすることに伴い、水素ガスの透過量が増加するため、補強層を金属線材により形成した場合は、金属線材が水素脆化し易くなるという問題が生じる。そのため、高圧の水素ガスをより大流量で流すには、ホース構造を改善する余地がある。
本発明の目的は、高圧の水素ガスをより大流量で流すことが可能な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および外面層と、前記内面層と前記外面層との間に同軸状に積層された補強層とを備えて、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／ｃｍ2・ｓｅｃ．・ｃｍＨｇ以下の熱可塑性樹脂により形成されている使用圧力が７０ＭＰａ以上の水素充填用ホースにおいて、前記内面層により形成される流路の直径が１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下であり、前記補強層が４層以上８層以下であり、それぞれの前記補強層が金属線材を螺旋状に巻き付けて形成されているスパイラル構造であり、前記外面層に厚さ方向に貫通するプリッキング孔が散在していることを特徴とする。
本発明によれば、流路の直径が１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の大口径にすることで、高圧の水素ガスの流量を大きくすることができる。また、前記補強層を４層以上８層以下にして、それぞれの前記補強層を金属線材を螺旋状に巻き付けて形成されているスパイラル構造にすることで、ホースは流路を大口径にしながらも、実用に耐え得る十分な耐圧性能を確保することが可能になる。そして、外面層にプリッキング孔を散在させることで、内面層を透過した水素ガスはホースの外部に円滑に流出し易くなるので、金属線材の水素脆化を抑制するには有利になる。
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、２に例示する本発明の水素充填用ホース１（以下、ホース１という）の実施形態は、内周側から順に、内面層２、補強層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、外面層５が同軸状に積層されている。図面の一点鎖線ＣＬは、ホース軸心を示している。
このホース１は図３に例示するように、水素ステーションに設置されるディスペンサ７に装備される場合には、ホース１の両端にホース金具８が加締めて取付けられる。ホース１を通じてディスペンサ７から車両９や貯蔵タンクなどに低温（例えばマイナス４０℃以上マイナス２０℃以下）で高圧（例えば７０ＭＰａ以上８７．５ＭＰａ以下）の水素ガスｈが供給、充填される。即ち、ホース１の使用圧力は７０ＭＰａ以上になっている。
ホース１の最内周に配置された内面層２によって円筒状の流路２ａが形成されている。内面層２には高圧の水素ガスｈが直接接触するので、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／ｃｍ2・ｓｅｃ．・ｃｍＨｇ以下の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（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１等）、フッ素樹脂、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内面層２に用いることにより、優れた耐水素ガス透過性を得ることができる。流路２ａの直径（即ち、ホース１の内径）は例えば、１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下、より好ましくは１２ｍｍ以上２５ｍｍ以下、さらに好ましくは１６ｍｍ以上２５ｍｍ以下の大口径に設定されている。流路２ａの直径が大きくなる程、水素ガスｈの流量を増加させるには有利になり、この直径が小さくなる程、ホース１の耐圧性能を確保する（破壊圧を大きくする）には有利になる。
内面層２の寸法変化を抑制するには層厚を厚くすることが好ましい。一方、ホース１の柔軟性を確保するには、内面層２の層厚を薄くすることが好ましい。そのため、内面層２の層厚は例えば、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に設定される。
補強層３は金属線材４により形成されていて、ホース１に要求される耐圧性能、曲げ性能等に基づいて、適切な材料や構造等が選択される。この実施形態では補強層３が４層であるが、ホース１に要求される性能に基づいて、４層以上８層以下の範囲で設定される。
それぞれの補強層３は金属線材４で形成されたスパイラル構造になっている。それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを形成する金属線材４は、ホース軸心ＣＬに対して所定の編組角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４で螺旋状に巻き付けられている。それぞれの補強層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、積層順に金属線材４の巻き付け方向が交互に異ならされる。
金属線材４の巻き付け方向を異ならせて隣り合って積層される補強層３どうしが対になるので、補強層３の積層数は基本的に複数にする。それぞれの補強層３どうしの間には、互いの接触を防止する中間層を配置することもできる。この中間層は繊維、樹脂やゴム等で形成できる。介在させる中間層は、隣り合って積層される補強層３と接着させる。
それぞれの編組角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、４５°以上６０°以下が好ましい。編組角度が４５°未満ではホース内圧が作用した際のホース１の径方向の変化量が過大になり、６０°超ではホース１の長手方向の変形量が過大になる。それぞれの編組角度Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は同じにすることも異ならせることもできる。
金属線材４としては、ピアノ線（ＪＩＳ Ｇ ３５０２で規定された仕様）、硬鋼線材（ＪＩＳ Ｇ ３５０６で規定された仕様）、硬鋼線（ＪＩＳ Ｇ ３５２１で規定された仕様）、ステンレス鋼線材（ＪＩＳ Ｇ ４３０８で規定された仕様）、銅及び銅合金の線（ＪＩＳ Ｈ ３２６０で規定された仕様）、アルミニウム及びアルミニウム合金の線（ＪＩＳ Ｈ ４０４０で規定された仕様）、マグネシウム合金の線（ＪＩＳ Ｈ ４２０３で規定された仕様）、チタン及びチタン合金の線（ＪＩＳ Ｈ ４６７０で規定された仕様）や、これらに伸線処理を施したものを例示できる。金属線材４の外径は、ホース１の耐圧性能および柔軟性を考慮して、例えば０．２ｍｍ以上１．２ｍｍ以下、より好ましくは０．２５ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下にする。金属線材４の物性としては、常温での破断強度が１００Ｎ以上好ましくは１６０Ｎ以上より好ましくは２００Ｎ以上で、破断伸びが５％以下より好ましくは３．５％以下さらに好ましくは３．０％以下にする。
ホース１の最外周に配置される外面層５には、ホース１に要求される性能（耐候性、耐摩耗性、柔軟性等）や使用環境等に基づいて、適切な材料が選択され、適切な層厚が設定される。外面層５は熱可塑性樹脂から成る単層構造にすることも、ゴムと熱可塑性樹脂との複層構造にすることもできる。外面層５を形成する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、ゴムとしては、クロロプレンアクリロゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等を例示することができる。
外面層５の層厚は例えば、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定される。外面層４の層厚が大きくなる程、ホース１の耐候性を確保するには有利になり、層厚を小さくする程、柔軟性を確保するには有利になる。ホース１の耐候性と柔軟性を両立させるには、外面層５の層厚を上述した範囲に設定することが好ましい。
外面層５には厚さ方向に貫通するプリッキング孔６が散在している。プリッキング孔６の外径は例えば０．２ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である。プリッキング孔６の配置密度は、ホース１の長さ１ｍ当たり５個以上にする。プリッキング孔６の配置密度の上限は一概に特定することはできないが、外面層５の機能を確保しつつ、金属線材４の水素脆化の抑制に効果的な配置密度を例えば実験データ等に基づいて把握して、その把握した配置密度でプリッキング孔６を配置するとよい。プリッキング孔６は外面層５に均等に分布して配置されることが望ましい。
従来の水素充填用ホースの内径（流路の直径）は、１０ｍｍ未満が一般的なので、流路２ａの直径を１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下にしたこのホース１は従来に比して大口径になっている。そのため、高圧の水素ガスｈの流量を大きくすることができる。流量をより大きくするために、流路２ａの直径は１２ｍｍ以上、或いは１６ｍｍ以上にすることが望ましい。尚、ホース口径をよりダウンサイジングした仕様にまで適用して、流路２ａの直径を４ｍｍ以上２５ｍｍ以上にすることもできる。
流路２ａを大口径にすることによるホース１の破壊圧の低下を回避するために、金属線材４で形成されたスパイラル構造の補強層３を４層以上有する仕様にしている。尚、補強層８の積層数が増加するとホース１の柔軟性が損なわれるため、これを回避するために、補強層３の積層数は８層以下にする。この仕様にすることで、ホース１は、流路２ａを大口径にしながらも、実用に耐え得る十分な耐圧性能を確保している。
また、流路２ａを流れる水素ガスｈの流量が増加することに伴って、内面層２を透過する水素ガスｈの量も増加する。これに伴い、それぞれの補強層３を形成する金属線材４が水素ガスｈに接触し易くなる。金属線材４に水素ガスｈが接触している時間が長くなるに連れて、金属線材４の水素脆化が促進されて補強層３の耐用期間が短くなる。
ゴムや樹脂で形成された外面層５は、金属線材４を巻き付けて形成されたそれぞれの補強層３よりも水素ガスｈが透過し難い。そのため、内面層２を透過した水素ガスｈが金属線材４に接触する時間が長くなり易い。そこで、このホース１では、外面層５にプリキング孔６を散在させている。内面層２を透過した水素ガスｈは、プリッキング孔６通じてホース１の外部により円滑に流出し易くなる。その結果、それぞれの補強層３を形成する金属線材４が水素ガスｈに接触する時間が短くなり、金属線材４の水素脆化を抑制するには有利になっている。
流路２ａには、水素ガスｈ以外の流体が意図せずに流れる場合も想定される。この場合、その流体がホース１の内部に残留すると、ホース内圧が低下した場合に、残留した流体が膨張してホース１内部で層間剥離が発生する可能性が高くなる。そこで、それぞれの補強層３は内面層２よりも気体透過度Ｔを大きくし、外面層５はそれぞれの補強層３よりも気体透過度Ｔを大きくする。補強層３の間に中間層を介在させる場合は、中間層の気体透過度Ｔはそれぞれの補強層３と同等以上にする。
この気体透過度Ｔ（ｍｍ3／ｍｍ2・ｓｅｃ・ＭＰａ）は、透過係数Ｐ（ｍｍ3・ｍｍ／ｍｍ2・ｓｅｃ・ＭＰａ）を、気体を透過させる層の層厚ｔで除して算出される（Ｔ＝Ｐ／ｔ）。透過係数Ｐとは、単位時間、単位面積、単位圧力当たりにその層を透過する気体の量であるので、気体透過度Ｔは層厚ｔに依存しない指標になる。透過係数Ｐは具体的には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１に規定されたガス透過度試験方法に準拠して取得する。試験温度は室温、透過させる気体としては空気を用いて気体透過度を取得する。
ディスペンサ７からホース１を介して車両９などに高圧の水素ガスｈを安全に供給、充填するには、ホース１に使用圧力が作用していない時（ホース内圧がゼロの時）に対する使用内圧８７．５ＭＰａが作用している時のホース１の外径および長さの変化率は、±１％以内にすることが好ましい。この変化率を±１％以内にするには、特にそれぞれの補強層３において編組角度Ａの平均を５４°以上５５°以下にするとよい。
また、高圧の水素ガスｈをより多量に短時間で確実に供給、充填するには、ホース１に使用内圧８７．５ＭＰａが作用し、流路２ａを流れる水素ガスｈの温度がマイナス４０℃以上マイナス３３℃以下の条件下で、水素ガスｈの最大流量を６０ｇ／分〜３００ｇ／分にするとよい。この最大流量を確保するには、上述したように流路２ａを大口径にしつつ、ホース１の耐圧性能を確保できる上述した補強層３の仕様と、プリッキング孔６の仕様との最適な組み合わせを採用する。
または、ホース１に使用内圧８７．５ＭＰａが作用し、ホース１の使用環境温度が２３±２℃の条件下で、流路２ａからホース１外部への水素ガスｈの透過量を５００ｃｍ3（ｍ・ｈ）以下にすることが望ましい。この透過量５００ｃｍ3／（ｍ・ｈ）以下を確保しつつ、上述した水素ガスｈの最大流量を６０ｇ／分〜３００ｇ／分を確保することがより望ましい。
このホース１によれば、例えば、ホース内径が小さい従来のホースを３本程度同時に使用した場合と同じ流量の高圧の水素ガスｈを同じ時間で、車両９などに供給、充填することが可能になる。
１ 水素充填用ホース
２ 内面層
２ａ 流路
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 補強層
４ 金属線材
５ 外面層
６ プリッキング孔
７ ディスペンサ
８ ホース金具
９ 車両
ＣＬ ホース軸心
２ 内面層
２ａ 流路
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 補強層
４ 金属線材
５ 外面層
６ プリッキング孔
７ ディスペンサ
８ ホース金具
９ 車両
ＣＬ ホース軸心
Claims (5)
- 同軸状に積層された内面層および外面層と、前記内面層と前記外面層との間に同軸状に積層された補強層とを備えて、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／ｃｍ2・ｓｅｃ．・ｃｍＨｇ以下の熱可塑性樹脂により形成されている使用圧力が７０ＭＰａ以上の水素充填用ホースにおいて、
前記内面層により形成される流路の直径が１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下であり、前記補強層が４層以上８層以下であり、それぞれの前記補強層が金属線材を螺旋状に巻き付けて形成されているスパイラル構造であり、前記外面層に厚さ方向に貫通するプリッキング孔が散在していることを特徴とする水素充填用ホース。 - 前記使用圧力が作用していない時に対する前記使用内圧８７．５ＭＰａが作用している時の前記ホースの外径および長さの変化率が、±１％以内である請求項１に記載の水素充填用ホース。
- 前記使用内圧８７．５ＭＰａが作用し、前記流路を流れる水素ガスの温度がマイナス４０℃以上マイナス３３℃以下の条件下で、前記ホースの最大流量が６０ｇ／分以上３００ｇ／分以下である請求項２に記載の水素充填用ホース。
- 前記使用内圧８７．５ＭＰａが作用し、前記ホースの使用環境温度が２３±２℃の条件下で前記流路から前記ホース外部への水素ガス透過量が５００ｃｍ3／（ｍ・ｈ）以下である請求項１〜３のいずれかに記載の水素充填用ホース。
- それぞれの前記補強層は前記内面層よりも気体透過度が大きく、前記外面層はそれぞれの前記補強層よりも気体透過度が大きい請求項１〜４のいずれかに記載の水素充填用ホース。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019187898A JP7356009B2 (ja) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 水素充填用ホース |
| US17/633,726 US11746933B2 (en) | 2019-10-11 | 2020-08-11 | Hydrogen-filling hose |
| PCT/JP2020/030538 WO2021070465A1 (ja) | 2019-10-11 | 2020-08-11 | 水素充填用ホース |
| CN202080056593.7A CN114222878B (zh) | 2019-10-11 | 2020-08-11 | 氢填充用软管 |
| KR1020227003265A KR20220025054A (ko) | 2019-10-11 | 2020-08-11 | 수소 충전용 호스 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019187898A JP7356009B2 (ja) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 水素充填用ホース |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021063539A true JP2021063539A (ja) | 2021-04-22 |
| JP7356009B2 JP7356009B2 (ja) | 2023-10-04 |
Family
ID=75437084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019187898A Active JP7356009B2 (ja) | 2019-10-11 | 2019-10-11 | 水素充填用ホース |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11746933B2 (ja) |
| JP (1) | JP7356009B2 (ja) |
| KR (1) | KR20220025054A (ja) |
| CN (1) | CN114222878B (ja) |
| WO (1) | WO2021070465A1 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4923923B1 (ja) * | 1970-03-18 | 1974-06-19 | ||
| JPS54128022A (en) * | 1978-03-14 | 1979-10-04 | Dunlop Co Ltd | Oil transportation pipe |
| JPS5940079A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-05 | 横浜ゴム株式会社 | 高圧ホ−ス |
| JP2007205417A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Bridgestone Corp | 高圧ホース |
| JP2009504445A (ja) * | 2005-08-12 | 2009-02-05 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 多層パイプ |
| JP2018194068A (ja) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | 横浜ゴム株式会社 | 高圧ホース |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4236293B2 (ja) * | 1997-05-02 | 2009-03-11 | 横浜ゴム株式会社 | ホース及びその製造方法 |
| US6334466B1 (en) | 1998-10-09 | 2002-01-01 | The Gates Corporation | Abrasion-resistant material handling hose |
| BR9916419A (pt) * | 1998-12-21 | 2001-10-02 | Parker Hannifin Corp | Construção de mangueira resistente à deformação |
| JP4310769B2 (ja) * | 2001-10-18 | 2009-08-12 | 株式会社ブリヂストン | ガス供給用ホース |
| US8714204B2 (en) * | 2006-12-18 | 2014-05-06 | Deepflex Inc. | Free venting pipe and method of manufacture |
| US8356637B2 (en) * | 2009-03-18 | 2013-01-22 | Eaton Corporation | Hydraulic supply hose including an integral tensile load member |
| JP6152887B2 (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-28 | 横浜ゴム株式会社 | 高圧ホース |
| WO2018000091A1 (en) * | 2016-06-27 | 2018-01-04 | Shawcor Ltd. | Polymeric pipe with axial venting elements |
-
2019
- 2019-10-11 JP JP2019187898A patent/JP7356009B2/ja active Active
-
2020
- 2020-08-11 WO PCT/JP2020/030538 patent/WO2021070465A1/ja active Application Filing
- 2020-08-11 CN CN202080056593.7A patent/CN114222878B/zh active Active
- 2020-08-11 KR KR1020227003265A patent/KR20220025054A/ko not_active Application Discontinuation
- 2020-08-11 US US17/633,726 patent/US11746933B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4923923B1 (ja) * | 1970-03-18 | 1974-06-19 | ||
| JPS54128022A (en) * | 1978-03-14 | 1979-10-04 | Dunlop Co Ltd | Oil transportation pipe |
| JPS5940079A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-05 | 横浜ゴム株式会社 | 高圧ホ−ス |
| JP2009504445A (ja) * | 2005-08-12 | 2009-02-05 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 多層パイプ |
| JP2007205417A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Bridgestone Corp | 高圧ホース |
| JP2018194068A (ja) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | 横浜ゴム株式会社 | 高圧ホース |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11746933B2 (en) | 2023-09-05 |
| CN114222878B (zh) | 2023-12-15 |
| KR20220025054A (ko) | 2022-03-03 |
| JP7356009B2 (ja) | 2023-10-04 |
| WO2021070465A1 (ja) | 2021-04-15 |
| CN114222878A (zh) | 2022-03-22 |
| US20220325828A1 (en) | 2022-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5647392B2 (ja) | 水素充填用ホース | |
| JP6103088B2 (ja) | 水素充填用ホース | |
| JP6988159B2 (ja) | 高圧ホース | |
| JP6152887B2 (ja) | 高圧ホース | |
| JP5577409B2 (ja) | 樹脂製フューエルインレットパイプおよびその製法 | |
| JP6926413B2 (ja) | ホース | |
| JP6152886B2 (ja) | 水素充填用ホース | |
| CN103115202A (zh) | 油田用多层柔性复合管及其制备方法 | |
| JP5549247B2 (ja) | 水素充填用ホースとホース金具のアッセンブリ品の製造方法 | |
| WO2021070465A1 (ja) | 水素充填用ホース | |
| JP6720826B2 (ja) | 水素充填用ホース | |
| JP2005282702A (ja) | 金属蛇腹管複合ホース | |
| JP5220402B2 (ja) | ワイヤロープおよびコントロールケーブル | |
| JP5107140B2 (ja) | 流体搬送用ホース | |
| CN205639915U (zh) | 一种液压油管 | |
| JP6895370B2 (ja) | ホース | |
| JP2019194487A (ja) | 水素充填用ホース | |
| WO2022123906A1 (ja) | 積層ホース | |
| JP2007044915A (ja) | 給水給湯ホース | |
| JP2021527767A (ja) | 水中係留索 | |
| JP2018021618A (ja) | ホース | |
| JP2018009642A (ja) | ホース | |
| JP2005315394A (ja) | 耐圧振動吸収ホース |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220909 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20221207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230117 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230502 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230525 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230822 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230904 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7356009 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |