JP5831437B2 - High pressure tank inspection method and inspection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、高圧タンクに関する。 The present invention relates to a high-pressure tank.
従来から、高圧水素などの高圧流体を貯蔵する圧力容器として、フィラメント・ワインディング法(以下、「FW法」とも呼ぶ)によって製造された高圧タンクが知られている。FW法では、樹脂部材等で形成されたタンク容器(以後、「ライナー」とも呼ぶ)の外周に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維が巻き付けられる。そして、その強化繊維の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、繊維強化樹脂の補強層(以下、「繊維強化樹脂層」とも呼ぶ)が形成される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a high-pressure tank manufactured by a filament winding method (hereinafter also referred to as “FW method”) is known as a pressure vessel for storing a high-pressure fluid such as high-pressure hydrogen. In the FW method, a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin is wound around the outer periphery of a tank container (hereinafter also referred to as “liner”) formed of a resin member or the like. And the thermosetting resin of the reinforced fiber is thermosetted to form a reinforcing layer of fiber reinforced resin (hereinafter also referred to as “fiber reinforced resin layer”).
ところで、FW法によって高圧タンクを製造した場合には、熱硬化処理後にライナーが熱収縮することによって、ライナーと繊維強化樹脂層との間に空隙が形成されてしまう場合があることが知られている。そのような空隙は、高圧タンクの強度の低下など種々の問題をひき起こす原因となる。特許文献1には、ライナーを透過した高圧のガスがその空隙に滞留することを抑制するために、補強層を貫通する貫通孔を設ける技術が開示されている。また、特許文献2には、ライナーと補強層との間の空隙に樹脂材を注入することによりその空隙を埋める技術が開示されている。 By the way, when a high-pressure tank is manufactured by the FW method, it is known that a void may be formed between the liner and the fiber reinforced resin layer due to thermal shrinkage of the liner after the thermosetting treatment. Yes. Such voids cause various problems such as a decrease in strength of the high-pressure tank. Patent Document 1 discloses a technique of providing a through hole that penetrates a reinforcing layer in order to suppress high-pressure gas that has permeated through a liner from staying in the gap. Patent Document 2 discloses a technique for filling a gap between the liner and the reinforcing layer by injecting a resin material into the gap.
しかし、特許文献1の技術では、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙に滞留する高圧ガスを解放できるものの、当該空隙自体を消失させることはできない。それどころか、繊維強化樹脂層に設けた貫通孔によって、繊維強化樹脂層の強度が低下してしまう可能性がある。特許文献2の技術では、樹脂部材を空隙全体に行き渡らせることができず、空隙が分散的に残留し、高圧タンクの強度の低下を抑制できない可能性がある。また、空隙が大きすぎる場合には、その空隙による強度の低下を、樹脂部材によって補償しきれない可能性もある。さらに、特許文献2の技術では、高圧タンクの補強樹脂部材の注入のための器具や工程が追加されるため、高圧タンクの製造コストが増大してしまう可能性がある。 However, although the technique of Patent Document 1 can release the high-pressure gas remaining in the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer, the gap itself cannot be lost. On the contrary, the strength of the fiber reinforced resin layer may be reduced by the through-hole provided in the fiber reinforced resin layer. In the technique of Patent Document 2, the resin member cannot be spread over the entire gap, and the gap remains in a dispersive manner, and there is a possibility that the strength reduction of the high-pressure tank cannot be suppressed. If the gap is too large, the resin member may not be able to compensate for the strength reduction caused by the gap. Furthermore, in the technique of Patent Document 2, since a tool and a process for injecting the reinforcing resin member of the high-pressure tank are added, the manufacturing cost of the high-pressure tank may increase.
ここで、高圧ガスタンクの使用時には、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙は消失もしくは低減されていることが望ましい。また、当該空隙が著しい高圧ガスタンクについては、不良品として検出されることが望ましい。そのため、繊維強化樹脂層を形成した後の高圧タンクの検査においては、当該空隙の大きさなどを容易かつ正確に把握できることが望ましい。しかし、これまで、高圧タンクの検査においては、ライナーと補強層との間に生じている空隙の検査については十分な工夫がなされてこなかった。 Here, when the high-pressure gas tank is used, it is desirable that the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer is eliminated or reduced. Moreover, it is desirable that a high-pressure gas tank with a significant gap is detected as a defective product. Therefore, in the inspection of the high-pressure tank after the fiber reinforced resin layer is formed, it is desirable that the size of the gap can be easily and accurately grasped. However, until now, in the inspection of the high-pressure tank, sufficient contrivance has not been made for the inspection of the gap generated between the liner and the reinforcing layer.
さらに、本発明の発明者は、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙が、高圧タンクの耐圧試験の試験精度を低下させてしてしまう場合があることを見出した。従来から、高圧タンクの耐圧性を検証するために、高圧タンクの内圧の変化に対する高圧タンクの膨張量の変化が測定されてきた。高圧タンクの膨張量の変化の測定方法としては水槽式測定方法が知られている。水槽式測定方法では、純水が充填された密閉容器に高圧タンクを収容する。そして、高圧タンクの内部に流体を供給して内圧を増加させ、高圧タンクの内圧の変化に伴う膨張によって密閉容器から押し出される純水の量を、高圧タンクの膨張量として測定する。 Furthermore, the inventor of the present invention has found that the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer may reduce the test accuracy of the pressure test of the high-pressure tank. Conventionally, in order to verify the pressure resistance of a high-pressure tank, changes in the expansion amount of the high-pressure tank with respect to changes in the internal pressure of the high-pressure tank have been measured. As a measuring method of the change in the expansion amount of the high-pressure tank, a water tank type measuring method is known. In the water tank type measuring method, the high-pressure tank is housed in a sealed container filled with pure water. Then, a fluid is supplied to the inside of the high-pressure tank to increase the internal pressure, and the amount of pure water pushed out from the sealed container by the expansion accompanying the change in the internal pressure of the high-pressure tank is measured as the expansion amount of the high-pressure tank.
しかし、繊維強化樹脂層を有する高圧タンクについて、上記の水槽式測定方法による膨張量の測定を行うと、密閉容器内において、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙へ純水が侵入し、当該空隙からの空気が漏洩する場合がある。すると、密閉容器から押し出される純水の量が、当該空隙に侵入した純水や当該空隙から漏洩した空気の影響によって変動してしまい、高圧タンクの膨張量の測定結果に誤差を生じさせてしまうことになる。これまで、高圧タンクの膨張量の測定において、ライナーと熱硬化性樹脂の間の空隙の影響を低減することについては十分な工夫がなされてこなかった。 However, for the high-pressure tank having a fiber reinforced resin layer, when the amount of expansion is measured by the above water tank type measurement method, in the sealed container, pure water enters the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer, Air from the gap may leak. Then, the amount of pure water pushed out from the sealed container fluctuates due to the influence of pure water that has entered the gap and air leaked from the gap, causing an error in the measurement result of the expansion amount of the high-pressure tank. It will be. Until now, in the measurement of the expansion amount of the high-pressure tank, sufficient contrivance has not been made to reduce the influence of the gap between the liner and the thermosetting resin.
以上の通り、従来は、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙を考慮した高圧ガスタンクの検査方法についての十分な工夫がなされていなかった。そのほかに、高圧タンクの検査について、その低コスト化や、省資源化、検査工程の容易化、検査装置のユーザビリティ(使い勝手)の向上等が望まれていたが、これらの要求に対しても十分な工夫がなされてこなかった。 As described above, conventionally, sufficient contrivance has not been made for the inspection method of the high-pressure gas tank in consideration of the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer. In addition, for inspection of high-pressure tanks, cost reduction, resource saving, easy inspection process, improved usability of inspection equipment, etc. were desired. Has not been devised.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
[1]本発明の一形態によれば、中空のタンク容器と、前記タンク容器の外表面に形成される補強層と、を備える高圧タンクの検査方法が提供される。この検査方法は、(a)前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する工程と、(b)前記工程(a)において取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する工程と、を備える。この形態の検査方法によれば、タンク容器と補強層との間の空隙についての検査や、当該空隙の影響が抑制された高圧タンクの強度に関する検査を容易かつ高精度で行うことができる。 [1] According to one aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a high-pressure tank comprising a hollow tank container and a reinforcing layer formed on the outer surface of the tank container. In this inspection method, (a) changing the internal pressure of the tank container, obtaining a relationship representing a change in the expansion amount of the tank container with respect to a change in the internal pressure of the tank container, and (b) the step (a) A linear region in which the amount of expansion of the tank container changes linearly with respect to the internal pressure of the tank container in the relationship acquired in step (b), and a value related to the strength of the high-pressure tank is determined based on the linear relationship in the linear region. Acquiring. According to the inspection method of this aspect, it is possible to easily and highly accurately inspect the gap between the tank container and the reinforcing layer and the strength of the high-pressure tank in which the influence of the gap is suppressed.
[2]上記形態の検査方法において、前記工程(a)は、前記タンク容器における前記流体の充填量を増大させて前記タンク容器の内圧を増大させ、前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係を、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係として取得する工程であっても良く;前記工程(b)は、(b1)前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係において、前記タンク容器の内圧に対して前記流体の充填量が線形的に変化する線形領域を検出する工程と、(b2)前記線形領域の始端における前記流体の充填量を、前記タンク容器と前記補強層との間の空隙が消失されたときの値として取得する工程と、(b3)前記空隙の容積と前記流体の充填量との間の、予め準備された対応関係に基づいて、前記工程(b2)において取得された前記流体の充填量の値に対する前記空隙の容積を前記高圧タンクの強度に関する値として取得する工程とを含む工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、高圧タンクにおけるタンク容器と補強層との間の空隙の容積を、流体の充填量に基づいて容易かつ高い精度で取得することができる。 [2] In the inspection method of the above aspect, in the step (a), the filling amount of the fluid in the tank container is increased to increase the internal pressure of the tank container, and the internal pressure of the tank container and the filling amount of the fluid are increased. May be obtained as a relationship representing a change in the expansion amount of the tank container with respect to a change in the internal pressure of the tank container; the step (b) may include (b1) the internal pressure of the tank container Detecting a linear region in which the fluid filling amount changes linearly with respect to the internal pressure of the tank container in relation to the fluid filling amount; and (b2) filling the fluid at the beginning of the linear region. Obtaining a quantity as a value when a gap between the tank container and the reinforcing layer disappears; and (b3) a preliminarily prepared amount between the volume of the gap and the filling amount of the fluid. Correspondence Based on, it may be a process including a step of acquiring the void volume for the loading of the value of the fluid obtained in the step (b2) as the value related to the intensity of the high-pressure tank. According to the inspection method of this aspect, the volume of the gap between the tank container and the reinforcing layer in the high-pressure tank can be acquired easily and with high accuracy based on the fluid filling amount.
[3]上記形態の検査方法は、さらに、(c1)前記工程(b3)において取得された前記空隙の容積に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備えていても良い。この形態の検査方法によれば、タンク容器と補強層との間の空隙の容積に基づいて、高圧タンクの良否の結果が適切に出力される。従って、例えば、当該空隙に起因して強度が著しく低下してしまっている高圧タンクを不良品として摘出することができる。 [3] The inspection method according to the above aspect may further include a step (c1) of outputting a pass / fail result of the high-pressure tank based on the volume of the gap acquired in the step (b3). According to the inspection method of this aspect, the quality result of the high-pressure tank is appropriately output based on the volume of the gap between the tank container and the reinforcing layer. Therefore, for example, a high-pressure tank whose strength is significantly reduced due to the gap can be extracted as a defective product.
[4]上記形態の検査方法において、前記工程(a)は、(a1)前記タンク容器における前記流体の充填量を増大させて、前記タンク容器の内圧を第1の圧力から第2の圧力まで増大させ、前記タンク容器の内圧の昇圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の増大変化を表す第1の関係を取得する工程と、(a2)前記タンク容器における前記流体の充填量を減少させて、前記タンク容器の内圧を前記第2の圧力から前記第1の圧力まで低下させ、前記タンク容器の内圧の降圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の減少変化を表す第2の関係を取得する工程と、を含む工程であっても良く;前記工程(b)は、前記第1の関係および前記第2の関係のそれぞれにおいて、前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する第1の線形領域および第2の線形領域を検出し、前記第1の線形領域および前記第2の線形領域のそれぞれにおける線形関係である第1の線形関係および第2の線形関係の差異に基づいて、前記補強層の強度に関する値を取得する工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、タンク容器の内圧の昇圧時と高圧時のそれぞれにおける、タンク容器の内圧とタンク容器の膨張量の関係を用いるため、高圧タンクの強度に関する検査を、より高い精度で行うことができる。 [4] In the inspection method of the above aspect, the step (a) includes: (a1) increasing the filling amount of the fluid in the tank container so that the internal pressure of the tank container is changed from the first pressure to the second pressure. Increasing a first relationship representing an increase change in the expansion amount of the tank container relative to a pressure increase change in the internal pressure of the tank container; and (a2) decreasing the filling amount of the fluid in the tank container; Reducing the internal pressure of the tank container from the second pressure to the first pressure, and obtaining a second relationship representing a decrease change in the expansion amount of the tank container with respect to a decrease in the internal pressure of the tank container; In the step (b), the expansion amount of the tank container is linear with respect to the internal pressure of the tank container in each of the first relationship and the second relationship. The first linear region and the second linear region to be detected are detected, and the difference between the first linear relationship and the second linear relationship, which is a linear relationship in each of the first linear region and the second linear region, is detected. The step of acquiring a value relating to the strength of the reinforcing layer may be based on the above. According to the inspection method of this embodiment, since the relation between the internal pressure of the tank container and the expansion amount of the tank container at the time of increasing the internal pressure of the tank container and the high pressure is used, the inspection on the strength of the high-pressure tank can be performed with higher accuracy. Can be done.
[5]上記形態の検査方法において、前記工程(b)は、前記第1の線形関係および前記第2の線形関係のそれぞれを前記第1の圧力まで外挿して、前記第1の圧力に対する第1の膨張量および第2の膨張量を取得し、前記第1の膨張量および前記第2の膨張量の差である前記補強層の残留膨張量を、前記補強層の強度に関する値として取得する工程を含む工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、補強層の強度の目安となる残留膨張量(恒久膨張量)を容易に取得することができる。従って、高圧タンクの強度の検証を容易かつ高い精度で行うことができる。 [5] In the inspection method of the above aspect, the step (b) extrapolates each of the first linear relationship and the second linear relationship to the first pressure, and The expansion amount of 1 and the second expansion amount are acquired, and the residual expansion amount of the reinforcing layer that is the difference between the first expansion amount and the second expansion amount is acquired as a value related to the strength of the reinforcing layer. It may be a process including a process. According to the inspection method of this embodiment, the residual expansion amount (permanent expansion amount) that is a measure of the strength of the reinforcing layer can be easily obtained. Therefore, the strength of the high-pressure tank can be easily verified with high accuracy.
[6]上記形態の検査方法において、前記工程(b)は、さらに、前記第1の関係または前記第2の関係において前記第2の圧力に対する前記タンク容器の膨張量を前記補強層の最大膨張量として取得し、前記最大膨張量と、前記残留膨張量とに基づいて前記補強層の恒久増加率を求める工程を含む工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、補強層の強度の目安となる恒久増加率を容易に取得することができる。 [6] In the inspection method of the above aspect, in the step (b), the expansion amount of the tank container with respect to the second pressure in the first relationship or the second relationship is further determined as the maximum expansion of the reinforcing layer. It may be a step including a step of obtaining as a quantity and obtaining a permanent increase rate of the reinforcing layer based on the maximum expansion amount and the residual expansion amount. According to the inspection method of this embodiment, it is possible to easily obtain the permanent increase rate that is a measure of the strength of the reinforcing layer.
[7]上記形態の検査方法は、さらに、(c2)前記恒久増加率に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備えていても良い。この形態の検査方法であれば、高圧タンクの良否判定を恒久増加率に基づいて精度良く行うことができる。 [7] The inspection method according to the above aspect may further include a step (c2) of outputting a result of the quality of the high-pressure tank based on the permanent increase rate. If it is the inspection method of this form, the quality determination of a high-pressure tank can be accurately performed based on a permanent increase rate.
[8]上記形態の検査方法において、前記工程(b)は、前記線形領域における前記タンク容器の内圧に対する前記タンク容器の膨張量の変化率を前記高圧タンクの強度に関する値として求める工程であっても良い。この形態の検査方法であれば、タンク容器における内圧に対する補強層の膨張量の変化率を補強層の強度の目安として取得できるため、高圧タンクの強度の検査を容易かつ高い精度で行うことができる。 [8] In the inspection method of the above embodiment, the step (b), in the step of determining the expansion rate of change of the tank container against the inner pressure of the tank vessel in the linear region as a value related to the intensity of the high-pressure tank There may be. If the inspection method of this embodiment, since it is possible to obtain an expansion rate of change of the reinforcement layer against the inner pressure in the tank container as a measure of the strength of the reinforcing layer, performing the inspection of the intensity of the high-pressure tank easily and accurately Can do.
[9]上記形態の検査方法は、さらに、(c3)前記変化率に基づいて前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備えていても良い。この形態の検査方法であれば、高圧タンクの良否判定を容易かつ高精度で行うことができる。 [9] The inspection method according to the above aspect may further include (c3) a step of outputting a result of pass / fail of the high-pressure tank based on the rate of change. If it is the inspection method of this form, the quality determination of a high-pressure tank can be performed easily and with high precision.
[10]上記形態の検査方法において、前記工程(a)は、光学的センサによって、前記高圧タンクの体積変化を、前記タンク容器の膨張量の変化として取得する工程であっても良い。この形態の検査方法であれば、タンク容器と補強層との間の空隙が消失された後のタンク容器の膨張量の変化を、高圧タンクの体積変化に基づいて容易に測定することができる。 [10] In the inspection method of the above aspect, the step (a) may be a step of acquiring a change in volume of the high-pressure tank as a change in expansion amount of the tank container using an optical sensor. If it is the inspection method of this form, the change of the expansion amount of the tank container after the space | gap between a tank container and a reinforcement layer lose | disappears can be easily measured based on the volume change of a high-pressure tank.
[11]上記形態の検査方法において、前記タンク容器は樹脂部材によって構成されていても良く;前記補強層は、繊維強化樹脂を前記タンク容器に巻き付けて熱硬化させることによって形成された繊維強化樹脂層であっても良い。この形態の検査方法であれば、 [11] In the inspection method of the above aspect, the tank container may be formed of a resin member; the reinforcing layer is a fiber reinforced resin formed by winding a fiber reinforced resin around the tank container and thermosetting the resin. It may be a layer. If this type of inspection method,
[12]本発明の他の形態によれば、中空のタンク容器と、前記タンク容器の外表面に形成される補強層と、を備える高圧タンクの検査装置が提供される。この検査装置は、前記タンク容器における流体の充填量を変化させて前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する膨張試験部と;前記膨張試験部が取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する強度検証部と;を備える。この形態の検査装置によれば、タンク容器と補強層との間の空隙についての検査や、当該空隙の影響を抑制した高圧タンクの検査を容易かつ高精度で行うことができる。 [12] According to another aspect of the present invention, there is provided a high-pressure tank inspection apparatus comprising a hollow tank container and a reinforcing layer formed on the outer surface of the tank container. This inspection apparatus changes an internal pressure of the tank container by changing a filling amount of the fluid in the tank container, and obtains a relationship representing a change in the expansion amount of the tank container with respect to a change in the internal pressure of the tank container. A linear region in which the expansion amount of the tank container changes linearly with respect to the internal pressure of the tank container in the relationship acquired by the expansion test unit, and based on the linear relationship in the linear region, A strength verification unit that acquires a value related to the strength of the high-pressure tank. According to the inspection apparatus of this aspect, it is possible to easily and highly accurately inspect the gap between the tank container and the reinforcing layer and the high-pressure tank in which the influence of the gap is suppressed.
本発明は、検査方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、高圧タンクにおけるタンク容器と補強層との間の空隙の容積の測定方法や、当該空隙の容積を検出できる高圧タンクの検査装置、当該検査装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the inspection method. For example, a method for measuring the volume of a gap between a tank container and a reinforcing layer in a high-pressure tank, an inspection device for a high-pressure tank capable of detecting the volume of the gap, a control method for the inspection device, and a computer program for realizing the control method The present invention can be realized in the form of a non-temporary recording medium that records the computer program.
A.第1実施形態: A. First embodiment:
図1は、本発明の一実施形態としての高圧タンクの検査装置100の構成を示す概略図である。この検査装置100は、高圧タンク10に純水を充填して高圧タンク10の内圧を増加させ、その内圧と純水の充填量との関係に基づいて、高圧タンク10の劣化原因となる空隙(詳細は後述)についての検査を行う。検査装置100は、純水槽20と、重量計30と、ポンプ40と、圧力検出器50と、配管60と、制御部110と、を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a high-pressure
検査対象である高圧タンク10はバルブ15に配管60が接続されることによって、検査装置100に取り付けられる。純水槽20は、高圧タンク10に充填される純水を貯蔵する貯水槽である。純水槽20は、配管60を介して高圧タンク10に接続されている。重量計30は、純水を含む純水槽20の重さを測定し、制御部110に出力する。ポンプ40は、配管60に設けられており、制御部110からの指令に応じて、純水槽20から高圧タンク10へと純水を流入させる。圧力検出器50は、高圧タンク10とポンプ40との間における配管60内の圧力を検出し、制御部110に出力する。
The high-
制御部110は、中央処理装置(CPU;Central Processing Unit)と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されており、検査装置100の各構成部を制御して、高圧タンク10の検査処理(後述)を実行する。制御部110は、後述する検査処理を実行するための機能部として、充填制御部111と、計測部112と、記録部113と、容積取得部114と、判定部115と、を備える。
The
充填制御部111は、ポンプ40の駆動を制御して高圧タンク10への純水の供給を制御する。計測部112は、重量計30の検出値に基づき、純水槽20内の純水の重量の減少量を高圧タンク10に充填された純水の重量(以下、「純水の充填量」と呼ぶ。)として取得する。また、計測部112は、圧力検出器50の検出値を高圧タンク10の内圧として取得する。
The filling
記録部113は、計測部112が取得した高圧タンク10における純水の充填量と内圧とを、記憶部(図示は省略)に格納することによって記録する。容積取得部114は、高圧タンク10における純水の充填量と内圧の検出値の記録に基づいて高圧タンク10の空隙の容積や高圧タンク10の使用時における内圧の下限値を取得する。それらの取得方法の詳細については後述する。判定部115は、取得された空隙16の容積に基づいて、高圧タンク10の良否を判定する。
The
図2は、検査装置100の検査対象である高圧タンク10の構成を示す概略断面図である。なお、図2には、高圧タンク10の中心軸OLを一点鎖線によって図示してある。高圧タンク10は、例えば、燃料電池車両に搭載され、燃料電池に燃料ガスとして供給される高圧水素を貯蔵する。高圧タンク10は、ライナー11と、繊維強化樹脂層12と、バルブ側口金13と、エンド側口金14と、バルブ15と、を備える。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of the high-
ライナー11は、高圧タンク10の本体部を構成するタンク容器であり、内部に高圧水素を収容するための収容空間SPを有する。ライナー11は、略円筒状のシリンダー部と、その両端の略半球状のドーム部と、を有する。なお、2つのドーム部の頂部には、口金部13,14が取り付けられる開口部が形成されている。ライナー11は、例えば、強化プラスチック等の樹脂部材を用いて回転成形法によって形成される。なお、ライナー11は、樹脂部材に換えて、アルミニウム等の軽金属によって構成されても良い。また、ライナー11は、回転成形法のような一体成形の製造方法に換えて、複数に分割された部材を接着して一体化する製造方法によって形成されても良い。
The
繊維強化樹脂層12は、ライナー11の外表面を覆う補強層である。繊維強化樹脂層12は、ライナー11の外表面に巻き付けられる炭素繊維強化プラスチック(CFRP;carbon-fiber-reinforced plastic)などの強化繊維と、その強化繊維同士を結着する熱硬化性樹脂と、で構成される。繊維強化樹脂層12は、以下のように形成される。
(1)熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を、いわゆるヘリカル巻きやフープ巻きなどの所定の巻き方にって、ライナー11に巻き付ける。
(2)強化繊維が巻き付けられたライナー11を恒温槽において、例えば85℃程度の高温で加熱し、強化繊維中の熱硬化性樹脂を熱硬化させる。
The fiber reinforced
(1) The reinforcing fiber impregnated with the thermosetting resin is wound around the
(2) The
バルブ側口金13は、バルブ15を取り付けるために接続部であり、高圧タンク10の一方のドーム部に固定的に取り付けられる。バルブ側口金13は、略円筒状の本体部と、ライナー11と繊維強化樹脂層12との間に嵌入される鍔部と、を有する。バルブ側口金13の開口部はライナー11の収容空間SPと接続されており、その内周面にはバルブ15のオネジ部と勘合するメネジ部が形成されている。バルブ側口金13は、ステンレスやアルミニウムなどの金属部材によって形成されても良いし、強化プラスチック等の樹脂部材によって形成されても良い。なお、バルブ15は、ライナー11に繊維強化樹脂層12が形成された後に、バルブ側口金13に取り付けられる。
The valve-
エンド側口金14は、エンド側口金14は、ライナー11の開口部を封止する封止部材であり、バルブ側口金13とは反対側の高圧タンク10のドーム部に固定的に取り付けられている。エンド側口金14は、ライナー11の開口部に気密に勘合する略円柱状の本体部と、ライナー11と繊維強化樹脂層12との間に嵌入される鍔部と、を有する。エンド側口金14は、ステンレスやアルミニウムなどの金属部材によって形成されても良いし、強化プラスチックなどの樹脂部材によって形成されても良い。なお、エンド側口金14は、繊維強化樹脂層12から外部に露出する端部部位を有する。これによって、エンド側口金14は、収容空間SP内の熱を外部に導く放熱部として機能する。
The
ところで、高圧タンク10の製造工程では、繊維強化樹脂層12の形成後に、ライナー11と繊維強化樹脂層12との間に空隙16が形成される場合がある。空隙16は、繊維強化樹脂層12を形成するための熱硬化処理後のライナー11の熱収縮量と繊維強化樹脂層12の熱収縮量との差に起因して生じる。具体的には、以下の通りである。
By the way, in the manufacturing process of the high-
熱硬化処理においては、ライナー11は、恒温槽による加熱と、強化繊維に含浸されているエポキシ樹脂の硬化反応による発熱と、によって昇温する。通常、ライナー11は、熱膨張係数が大きい材質で構成されており、熱膨張や熱収縮を生じやすい。ライナー11は、熱硬化処理中には外表面に巻き付けられた強化繊維によって熱膨張が制限されるが、熱硬化処理の後には温度の低下に伴って熱収縮する。そのため、熱硬化処理の後に、ライナー11と繊維強化樹脂層12との間には空気が閉じ込められた空隙16が形成されることになる。
In the thermosetting treatment, the temperature of the
著しく大きい空隙16を有したままの状態で高圧タンク10が使用されると、ライナー11の歪みが大きくなり、低温環境下などにおいてライナー11に破損または亀裂が発生する可能性がある。そのため、高圧タンク10の使用時においては、空隙16が消失若しくは低減されていることが望ましい。また、高圧タンク10の製造時においては、空隙16が著しく大きい高圧タンク10については製造不良として出荷前に摘出されることが望ましい。
If the high-
ここで、高圧タンク10の空隙16は、高圧タンク10のライナー11に内圧を付与してライナー11を膨張変形させることにより、消失若しくは低減させることができる。従って、高圧タンク10の使用時には、そうした空隙16を消失若しくは低減させることができる高圧タンク10の内圧を下限値として規定し、高圧タンク10の内圧がその下限値を下回らないように制御されることが望ましい。そのため、高圧タンク10の使用前の検査においては、その高圧タンク10の内圧の下限値が正確に把握できることが望ましい。
Here, the
ところで、高圧タンク10の空隙16の大きさは、X線CTスキャナの画像によって目視で大まかに確認することができる。しかし、X線CTスキャナの画像では、空隙の容積を正確に計測することは容易ではない。また、X線CTスキャナを用いて空隙16を消失若しくは低減させることができる高圧タンク10の内圧の下限値を測定する方法としては、例えば、X線CTスキャナの画像によって空隙16の状態を確認しつつ高圧タンク10の内圧を変化させていく方法がある。しかし、この方法では、非常に手間がかかるため、全ての高圧タンク10について、各高圧タンク10ごとの適切な内圧の下限値を計測することは困難である。
By the way, the size of the
そこで、本実施形態の検査装置100(図1)では、以下に説明する検査処理において、高圧タンク10の空隙16の大きさ(容積)と、高圧タンク10の内圧の適切な下限値とを取得する。そして、さらに、空隙16の容積の検出結果に基づいて、高圧タンク10の良否を検査する。具体的には以下の通りである。
Therefore, in the inspection apparatus 100 (FIG. 1) of the present embodiment, the size (volume) of the
図3は、検査装置100が実行する検査処理の処理手順を示すフローチャートである。ステップS10では、充填制御部111はポンプ40を駆動させて高圧タンク10の収容空間SPが純水で満たされるまで供給する。以後、ポンプ40によって圧力を付与しなくても、高圧タンク10の収容空間SPが純水で満たされている状態を「初期充填状態」と呼ぶ。充填制御部111は、高圧タンク10が初期充填状態に到達した後に、さらに、ポンプ40に純水の供給を継続させ、高圧タンク10の内圧を増加させていく。
FIG. 3 is a flowchart illustrating the processing procedure of the inspection process executed by the
ステップS20では、記録部113が、高圧タンク10に充填されている純水の重量と高圧タンク10の内圧の計測値を計測部112から取得して記録する。ステップS30では、容積取得部114が、記録部113によって記録された計測値に基づいて、高圧タンク10の内圧の変化に対する純水の充填量の変化を表す関係を取得する。そして、その関係において、ライナー11の膨張によって空隙16が消失されたことを示す所定の変化を検出する。
In step S <b> 20, the
図4は、初期充填状態到達後における高圧タンク10の内圧と純水の充填量との関係を説明するための説明図である。図4には、初期充填状態到達後における高圧タンク10の内圧と純水の充填量との関係を示すグラフを、横軸を高圧タンク10の内圧とし、縦軸を高圧タンク10の純水の充填量として示してある。このグラフは、本発明の発明者の実験によって得られたものである。なお、このグラフは、初期充填状態に到達したときの高圧ガスの圧力と純水の充填量を原点としている。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the internal pressure of the high-
本発明の発明者は、初期充填状態に到達した後に高圧タンク10に対する純水の供給を継続すると純水の充填量が高圧タンク10の内圧の変化に対して、以下のように変化するとことを見出した。純水の充填量は、まず、高圧タンク10の内圧に対して、上に凸の曲線を描くように増加する。そして、内圧がある圧力P1に到達すると、高圧タンク10の内圧に対してある変化率で線形的に増加するようになる。純水の充填量が高圧タンク10の内圧に対してこのように変化する理由は以下のように推察される。
When the inventor of the present invention continues to supply pure water to the high-
初期充填状態に到達した直後は、高圧タンク10の内圧が増加に伴って、ライナー11は、空隙16の空気によって生じる反力を受けつつ膨張していく。そして、ライナー11の外表面が繊維強化樹脂層12の内表面に到達し、空隙16がほとんど消失された状態になった後には、ライナー11と繊維強化樹脂層12とが一体となって膨張変形を開始する。
Immediately after reaching the initial filling state, the
ここで、空隙16が存在する期間においては、ライナー11に働く空気による反力は空隙16が縮小されるほど大きくなる。そのため、その期間においては、高圧タンク10の内圧に対して、ライナー11の膨張量に相当する純水の充填量は曲線的に変化する。そして、空隙16がほとんど消失された後には、ライナー11は繊維強化樹脂層12による抵抗を受けつつ繊維強化樹脂層12とともに膨張する。そのため、その期間においては、高圧タンク10の内圧に対して、ライナー11の膨張量に相当する純水の充填量は直線的(線形的)に変化することになる。
Here, in the period in which the
上記の推察から、高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化が曲線的な変化から直線的な変化へと推移するときの圧力P1は、高圧タンク10において空隙16がほとんど消失した状態になったときの圧力であると考えられる。そこで、本実施形態の検査装置100では、容積取得部114は、記録部113によって記録された計測値に基づいて、高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が変化する変化点である圧力P1を取得する。具体的には、容積取得部114は、例えば、以下のようにその変化点を検出する。
From the above inference, the pressure P1 when the change in the filling amount of the pure water with respect to the internal pressure of the high-
容積取得部114は、記録部113によって記録された計測値のデータを用いて、微小区間ごとの高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化率を算出していく。容積取得部114は、微小区間ごとの各変化率が、所定の区間において、ほぼ一定の範囲内の変動幅に収束している場合には、高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が直線的に推移していると判定する。そして、当該変化率が最初に取得されたときの内圧を圧力P1として取得する。なお、この圧力P1が、高圧タンク10の空隙16がほとんど消失さされた状態になる高圧タンク10の内圧の適切な下限値である。
The
充填制御部111は、容積取得部114によって圧力P1が検出されるまで、高圧タンク10に対する純水の供給を継続し、高圧タンク10の内圧を増加させ続ける(図3のステップS30の「NO」の矢印)。そして、容積取得部114によって圧力P1が検出されたときには、ポンプ40の駆動を停止させて、高圧タンク10に対する純水の供給を停止させる(ステップS40)。
The filling
ステップS50では、容積取得部114は、ステップS30で用いた高圧タンク10の内圧と純水の充填量との関係(図4)から、高圧タンク10の内圧が圧力P1に到達したときの純水の充填量W1を取得する。なお、この純水の充填量W1は、高圧タンク10において、空隙16をほとんど消失させるできる純水の充填量である。以後、この純水の充填量W1を「空隙消失充填量W1」とも呼ぶ。容積取得部114は、さらに、空隙消失充填量W1に基づいて、以下に説明するように、空隙16の容積を取得する。
In step S50, the
図5は、空隙消失充填量W1と高圧タンク10の空隙16の容積との関係を説明するための説明図である。図5には、空隙消失充填量W1と高圧タンク10の空隙16の容積との関係を示すグラフを、横軸を空隙消失充填量とし、縦軸を高圧タンク10の空隙16の容積として示してある。なお、このグラフは、本発明の発明者の実験によって得られたものである。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the gap disappearance filling amount W1 and the volume of the
本発明の発明者は、複数の同じ型の高圧タンク10(以下、「タンクA」とも呼ぶ)について、空隙消失充填量W1と、空隙消失充填量W1の純水の体積を計測した。ここで、空隙消失充填量W1に対する純水の体積は、空隙16を消失させることができるライナー11の膨張体積、即ち、空隙16の容積に相当する。
The inventor of the present invention measured the void disappearance filling amount W1 and the volume of pure water of the void disappearance filling amount W1 for a plurality of high pressure tanks 10 (hereinafter also referred to as “tank A”) of the same type. Here, the volume of pure water relative to the gap disappearance filling amount W1 corresponds to the expansion volume of the
本発明の発明者は、その計測結果から、空隙消失充填量W1と空隙16の容積との間には、グラフGaに表されるような、線形関係があることを見出した。そして、空隙消失充填量W1と空隙16の容積との間の関係を予め取得しておけば、その関係に基づいて、空隙消失充填量W1の計測値に対して高圧タンク10の空隙16の容積を取得できることを見出した。
The inventor of the present invention has found from the measurement results that there is a linear relationship between the gap disappearance filling amount W1 and the volume of the
本実施形態の検査装置100では、高圧タンク10についての空隙消失充填量W1と空隙16の容積との間の関係が設定されたマップが記憶部(図示は省略)に予め格納されている。容積取得部114はそのマップを参照して、空隙消失充填量W1に対する空隙16の容積V1を取得する。
In the
ところで、本発明の発明者は、シリンダー部の径がタンクAとは異なる複数の同じ型の高圧タンク10(以下、「タンクB」とも呼ぶ)についても、同様に、空隙消失充填量W1と、その空隙消失充填量W1の純水の体積を計測した。そして、その計測結果から、グラフGbに示されるような、グラフGaとほぼ同じ変化率を示す線形関係を得た。 By the way, the inventor of the present invention similarly applies to the gap disappearance filling amount W1 for a plurality of the same type of high-pressure tanks 10 (hereinafter also referred to as “tank B”) whose diameter of the cylinder portion is different from that of the tank A. The volume of pure water having the void disappearance filling amount W1 was measured. And the linear relationship which shows the change rate substantially the same as the graph Ga as shown by the graph Gb was obtained from the measurement result.
この結果から、ある型の高圧タンク10についての空隙消失充填量W1と空隙16の容積との間の線形関係が既知であれば、その線形関係に基づいて、異なる型の高圧タンク10の線形関係を取得できることがわかる。具体的には、以下の通りである。
From this result, if the linear relationship between the void disappearance filling amount W1 and the volume of the void 16 for a certain type of high-
ある型の高圧タンク10について、1組の空隙消失充填量W1と空隙16の容積の計測値を取得し、その1組の計測値に合わせて、既に取得している空隙消失充填量W1と空隙16の容積との間の関係を示すグラフをシフトさせる。これによって、その型の高圧タンク10についての空隙消失充填量W1と空隙16の容積との間の線形関係を得ることができる。
With respect to a certain type of high-
ステップS60(図3)では、判定部115が、容積取得部114によって取得された空隙16の容積V1に基づいて、高圧タンク10の製品としての良否を判定する。具体的には、判定部115は、容積V1が所定の閾値よりも小さいときには、空隙16のサイズが許容範囲であるとして、その高圧タンク10に対して「良」の判定をし、その結果を表示部(図示は省略)などに出力する。この場合には、制御部110はそのまま検査処理を終了する。
In step S60 (FIG. 3), the
一方、判定部115は、容積V1が所定の閾値以上であるときには、空隙16のサイズが許容範囲から外れており、高圧タンク10の強度が不足する可能性が高いものとして、その高圧タンク10に対して「否」の判定をし、その結果を表示部(図示は省略)などに出力する。この場合には、制御部110は、ステップS80において警告処理を実行した上で、検査処理を終了する。なお、いずれの判定をした場合でも、制御部110は、表示部などに、検査結果として、高圧タンク10の空隙16の容積と、高圧タンク10の適切な内圧の下限値と、を出力する。
On the other hand, when the volume V1 is equal to or larger than the predetermined threshold, the
以上のように、本実施形態の検査装置100であれば、高圧タンク10に純水を充填しつつその内圧を計測することによって、空隙16の容積を容易かつ正確に計測することができる。従って、高圧タンク10の空隙16についての検査精度を向上させることができる。また、本実施形態の検査装置100であれば、空隙16の容積と同時に、その空隙16を消失若しくは低減させることができる高圧タンク10の内圧の下限値である圧力P1を取得することができる。従って、高圧タンク10の空隙16をほとんど消失させた状態で高圧タンク10の使用を適切に継続させることができる使用基準を適切に決定することができる。
As described above, the
B.第2実施形態:
図6は本発明の第2実施形態としての高圧タンクの検査装置200の構成を示す概略図である。この検査装置200は、高圧タンク10におけるライナー11の内圧に対する膨張量の変化を表す関係を取得し、その関係に基づいて、高圧タンク10の強度に関する評価値を取得し、その評価値に基づいて高圧タンク10の良否判定を行う。なお、高圧タンク10の構成は、第1実施形態で説明した構成と同じである。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a high-pressure
検査装置200は、純水槽210と、重量計215と、3つの配管221〜223と、2つの開閉バルブ231,232と、ポンプ233と、圧力センサ241と、温度センサ242と、圧力測定値出力部243と、制御部250と、を備える。純水槽210は、高圧タンク10に供給される純水を貯蔵する。重量計215は、純水槽210に貯蔵されている純水の重量を測定し、制御部250に出力する。なお、重量計215は純水槽210における純水の温度に応じて出力値を補正しても良い。
The
第1と第2の配管221,222はそれぞれ、一端が純水槽210に接続されるとともに、他端がともに第3の配管223の一端に接続されて合流している。第3の配管223の他端は高圧タンク10のバルブ15に接続されている。第1と第2の配管221,222にはそれぞれ、第1と第2の開閉バルブ231,232が設けられている。また、第1の配管221には純水槽210と第1の開閉バルブ231との間にポンプ233が設けられている。なお、ポンプ233としては例えば、ブースーターポンプを採用しても良く、昇圧時間の短縮のためにプランジャーポンプを採用しても良い。
One end of each of the first and
検査装置200は、ライナー11の内圧を増大させるときには、第1の開閉バルブ231を開くとともに第2の開閉バルブ232を閉じて、純水槽210の純水をポンプ233の駆動力によって第1の配管221および第3の配管223を介してライナー11へと供給する。また、検査装置200は、ライナー11の内圧を低下させるときには、第1の開閉バルブ231を閉じるとともに第2の開閉バルブを開き、ライナー11に充填された純水を、第3の配管223および第2の配管222を介して純水槽210へと送出させる。
When increasing the internal pressure of the
圧力センサ241は、第3の配管223に取り付けられており、第3の配管223における純水の圧力を高圧タンク10におけるライナー11の内圧として検出する。温度センサ242は、例えば熱電対温度計によって構成され、ライナー11内の純水の温度を検出する。圧力測定値出力部243は圧力センサ241の検出信号および温度センサ242の検出信号を受信する。圧力測定値出力部243は、圧力センサ243の検出信号に応じた圧力値を、温度センサ242の検出信号に応じて補正した上で、制御部250に出力する。
The
制御部250は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部250は、後述する検査処理を実行するための機能部として、充填制御部251と、計測値記録部252と、評価値取得部253と、判定部254と、を備える。充填制御部251は、第1と第2の開閉バルブ231,232の開閉およびポンプ233の駆動を制御して高圧タンク10における純水の充填量を制御することによって、高圧タンク10の内圧(ライナー11の内圧)を制御する。
The
計測値記録部252は、圧力測定値出力部243の出力値と重量計30の出力値とを記録する。ここで、計測値記録部252は、高圧タンク10における純水の充填量と高圧タンク10のライナー11の容積の膨張量との対応関係を予め有している。計測値記録部252は、その対応関係を用いて、圧力測定値出力部243の出力値と重量計30の出力値とに基づき、ライナー11の内圧と膨張量との関係を取得する。なお、詳細は後述するが、検査装置200では、ライナー11の内圧を上昇させていく昇圧時(加圧時)と、降下させていく降圧時(減圧時)のそれぞれについて、ライナー11の内圧と膨張量との関係を取得する。
The measurement
評価値取得部253は、計測値記録部252において取得された上記の関係を用いて、高圧タンク10の強度に関する評価値として、繊維強化樹脂層12の恒久増加率を取得する。恒久増加率およびその取得方法の詳細については後述する。判定部254は、評価値取得部253によって取得された恒久増加率に基づいて、高圧タンク10の強度についての良否を判定する。
The evaluation
図7は、第2実施形態の検査装置200において実行される高圧タンク10の検査処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この検査処理の実行前には、純水が充填されて初期充填状態(前述)にある高圧タンク10が検査装置200に取り付けられる。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the inspection process of the high-
ステップS100では、充填制御部251は、第1の開閉バルブ231を開くとともに第2の開閉バルブ232を閉じ、ポンプ233を駆動させて、高圧タンク10に対する純水の供給を開始し、ライナー11の内圧を初期圧力P0から、所定の試験圧力Ptまで昇圧させる。計測値記録部252は、重量計215の出力値と圧力測定値出力部243の出力値とを記録し、昇圧時におけるライナー11の内圧と膨張量との関係を取得する。以下、この昇圧時におけるライナー11の内圧と膨張量との関係を「第1の関係」とも呼ぶ。
In step S100, the filling
ステップS110では、充填制御部251は、ポンプ233の駆動を停止させるとともに第1の開閉バルブ231を閉じ、第2の開閉バルブ232を開く。これによって、高圧タンク10からの純水の送出が開始され、ライナー11の内圧が低下し始める。計測値記録部252は、ライナー11の内圧が試験圧力Ptから初期圧力P0へと降圧する間の重量計215の出力値と圧力測定値出力部243の出力値とを記録し、降圧時におけるライナー11の内圧と膨張量との関係を取得する。以下、この降圧時におけるライナー11の内圧と膨張量との関係を「第2の関係」とも呼ぶ。
In step S <b> 110, the filling
図8は、ステップS100,S110において得られる第1と第2の関係を表すグラフの一例を示す説明図である。図8には、横軸を圧力とし、縦軸を膨張量(純水の充填量)として、高圧タンク10の昇圧時において得られる第1の関係を表すグラフを実線で図示し、高圧タンク10の降圧時において得られる第2の関係を表すグラフを一点鎖線で図示してある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a graph representing the first and second relationships obtained in steps S100 and S110. In FIG. 8, the horizontal axis represents pressure, the vertical axis represents the expansion amount (pure water filling amount), and a graph representing the first relationship obtained when the high-
第1の関係を表すグラフと第2の関係を表すグラフとはそれぞれ、第1実施形態で説明した、高圧タンク10の内圧と純水の充填量との関係を表すグラフ(図4)と同様なグラフとして得られる。第1の関係を表すグラフと第2の関係を表すグラフはそれぞれ、初期圧力P0の近傍において圧力に対してライナー11の膨張量が上に凸の曲線を描いて著しく増大する曲線領域と、曲線領域の後段において圧力に対してライナー11の膨張量が直線的に増大する線形領域と、を有する。
The graph representing the first relationship and the graph representing the second relationship are the same as the graph (FIG. 4) representing the relationship between the internal pressure of the high-
ここで、第1の関係を表すグラフ(実線)と第2の関係を表すグラフ(一点鎖線)とでは、第2の関係を表すグラフの方が、第1の関係を表すグラフより、線形領域における変化の勾配が緩やかになっており、これによって両者は一致しなくなっている。この理由は、高圧タンク10が一旦膨張すると、その膨張が完全には解消されずに残留するためである。この膨張が残留する度合いが小さいほど、繊維強化樹脂層12の強度が高いと言える。
Here, in the graph representing the first relationship (solid line) and the graph representing the second relationship (dashed line), the graph representing the second relationship is more linear than the graph representing the first relationship. The slope of the change in is gradual, which makes them inconsistent. This is because once the high-
ステップS120〜S150(図7)では、評価値取得部253が、計測値記録部252によって取得された第1と第2の関係に基づいて、高圧タンク10の強度に関する評価値として、繊維強化樹脂層12の恒久増加率を取得する。「繊維強化樹脂層12の恒久増加率」とは、高圧タンク10が膨張・収縮したときに、繊維強化樹脂層12に残留する膨張の度合いを示すパラメータである。繊維強化樹脂層12の恒久増加率は以下のように取得される。
In steps S120 to S150 (FIG. 7), the evaluation
図9は、ステップS120〜S150における繊維強化樹脂層12の恒久増加率の取得処理を説明するための説明図である。図9には、図8と同様な、第1と第2の関係を表すグラフを図示してある。以下では、図9を参照図として、ステップS120〜S150の処理内容を説明する。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the process of acquiring the permanent increase rate of the fiber reinforced
ステップS120では、評価値取得部253は、第1と第2の関係に基づいて、繊維強化樹脂層12の第1と第2の基準膨張量Ea,Ebを取得する。具体的には、評価値取得部253は、第1と第2の関係のそれぞれにおいて線形領域を検出する。そして、それらの線形領域におけるライナー11の内圧と膨張量との間の線形関係を初期圧力P0まで外挿して、初期圧力P0に対して得られる膨張量をそれぞれ、第1と第2の基準膨張量Ea,Ebとして取得する。
In step S120, the evaluation
図10は、内圧を付与されたときの繊維強化樹脂層12の膨張変化を説明するための説明図である。図10には、横軸を圧力とし、縦軸を膨張量として、FEM(Finite Element Method)によって取得された、内圧を付与された繊維強化樹脂層12の膨張量の変化を示すグラフの一例を図示してある。繊維強化樹脂層12は、内圧が付与されると、その内圧に応じて線形的に膨張量が増大する。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a change in expansion of the fiber reinforced
図10のグラフに示された関係から、図9に示された第1と第2の関係における線形領域は繊維強化樹脂層12の膨張変化が支配的となって生じていることがわかる。この線形領域における線形関係を、曲線領域まで外挿することにより、ライナー11と繊維強化樹脂層12との間に空隙が生じているときのライナー11の内圧の変化に対する繊維強化樹脂層12の膨張量の変化が推定できる。
From the relationship shown in the graph of FIG. 10, it can be seen that the linear change in the first and second relationships shown in FIG. 9 is caused mainly by the expansion change of the fiber reinforced
即ち、第1の基準膨張量Eaは、試験開始前の初期充填状態における繊維強化樹脂層12の体積を示す値であると解釈できる。また、第2の基準膨張量Ebは、高圧タンク10の内圧を試験圧力Ptまで昇圧させた後に初期充填状態に復帰させたときの繊維強化樹脂層12の体積を示す値であると解釈できる。
That is, the first reference expansion amount Ea can be interpreted as a value indicating the volume of the fiber reinforced
ステップS130(図7)では、評価値取得部253は、繊維強化樹脂層12の最大膨張量Emを取得する。ここで、「繊維強化樹脂層12の最大膨張量Em」とは、高圧タンク10の試験中における繊維強化樹脂層12の体積変化の最大値を意味する。評価値取得部253は、第1と第2の関係に基づいて、試験圧力Ptに対するライナー11の最大膨張量Etを取得する。そして、評価値取得部253は、ライナー11の最大膨張量Etと第1の基準膨張量Eaとの差を、繊維強化樹脂層12の最大膨張量Emとして取得する(Em=Et−Ea)。
In step S <b> 130 (FIG. 7), the evaluation
ステップS140では、評価値取得部253は、繊維強化樹脂層12の恒久膨張量Epを取得する。ここで、「繊維強化樹脂層12の恒久膨張量Ep」とは、高圧タンク10の内圧を変動させたときに繊維強化樹脂層12に残留する膨張量を意味し、高圧タンク10の内圧の変動前後における繊維強化樹脂層12の体積変化量である。評価値取得部253は、第2の基準膨張量Ebと第1の基準膨張量Eaとの差を、繊維強化樹脂層12の恒久膨張量Epとして取得する(Ep=Eb−Ea)。
In step S140, the evaluation
ステップS150では、繊維強化樹脂層12の恒久増加率Riを、繊維強化樹脂層12の最大膨張量Emに対する繊維強化樹脂層12の恒久膨張量Epの割合として取得する(Ri=Ep/Em)。このように、第2実施形態の検査装置200によれば、高圧タンク10の内圧の変化に対するライナー11の膨張量の変化に基づいて、繊維強化樹脂層12の恒久増加率を取得することができる。
In step S150, the permanent increase rate Ri of the fiber reinforced
ステップS160では、判定部254が、評価値取得部253によって取得された繊維強化樹脂層12の恒久増加率Riに基づいて、高圧タンク10の強度についての良否を判定する。具体的には、判定部254は、繊維強化樹脂層12の恒久増加率Riが所定の閾値よりも小さいときには、繊維強化樹脂層12が十分な強度を有するものとして、高圧タンク10に対して「良」の判定をする。この場合には、制御部250は、その結果を表示部(図示は省略)などに出力して検査処理を終了する。
In step S <b> 160, the
一方、ステップS160において、繊維強化樹脂層12の恒久増加率Riが所定の閾値以上であるときには、判定部254は、高圧タンク10の繊維強化樹脂層12の強度が不足する可能性があるものとして、高圧タンク10に対して「否」の判定をする。この場合には、制御部250は、ステップS170において警告処理を実行した上で、検査処理を終了する。なお、いずれの判定をした場合であっても、制御部250は、表示部(図示は省略)などに、繊維強化樹脂層12の最大膨張量Em、恒久膨張量Ep、恒久増加率Riを検査結果として表示しても良い。
On the other hand, in step S160, when the permanent increase rate Ri of the fiber reinforced
以上のように、第2実施形態の検査装置200によれば、高圧タンク10の内圧を試験的に変動させることによって、繊維強化樹脂層12の強度の目安となる恒久増加率を容易かつ高精度で取得することができる。また、その恒久増加率に基づいて、高圧タンク10の強度の判定を行うことができるため、高圧タンク10の強度についての判定精度を向上させることができる。
As described above, according to the
C.第3実施形態:
図11は本発明の第3実施形態としての高圧タンク10の検査処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この検査処理は、第2実形態で説明した検査装置200(図6)と同様な構成を有する検査装置において実行される。この検査処理では、高圧タンク10の内圧に対する繊維強化樹脂層12の変化率に基づいて、高圧タンク10の強度の判定を行う。
C. Third embodiment:
FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of the inspection processing of the high-
ステップS100では、第2実施形態で説明したのと同様に、充填制御部251が高圧タンク10の内圧を初期圧力P0から試験圧力Ptまで昇圧させ、計測値記録部252がその昇圧時におけるライナー11の内圧と膨張量との関係(第1の関係)を取得する。ステップS105では、評価値取得部253は、計測値記録部252が取得した第1の関係において線形領域を検出し、その線形領域においてライナー11の内圧に対する膨張量の変化率を取得する。ステップS161では、判定部254がその変化率に基づいて、高圧タンク10の強度についての良否判定を実行する。
At step S100, in the same manner as described in the second embodiment, the filling
図12は、ステップS161における高圧タンク10の強度判定を説明するための説明図である。図12には、ステップS100において取得される、昇圧時におけるライナー11の内圧と膨張量との関係を示すグラフの一例を図示してある。なお、図12には、線形領域における変化率αの許容範囲ARの一例をハッチングを付して図示してある。また、図12には、判定部254によって「否」の判定(NG判定)がなされる場合のグラフの例を破線で図示してある。
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the strength determination of the high-
前記したとおり、評価値取得部253は、ステップS105において、第1の関係の線形領域においてライナー11の内圧に対する膨張量の変化率を取得する。ここで、判定部254は予め基準となる変化率αを記憶している。判定部254は、評価値取得部253が取得した変化率が、変化率αに対して所定の許容範囲内(例えば、α±10%の範囲内)である場合には、繊維強化樹脂層12の強度は十分であるとして、高圧タンク10の強度について「良」の判定をする。一方、判定部254は、評価値取得部253が取得した変化率が、その所定の許容範囲内から外れている場合には、繊維強化樹脂層12の強度が不十分であるとして、高圧タンク10の強度について「否」の判定をする。
As described above, the evaluation
制御部250は、ステップS161において「良」の判定結果が得られた場合には、そのまま検査処理を終了し、「否」の判定結果が得られた場合には、ステップS170において警告処理を実行した上で、検査処理を終了する。なお、いずれの判定の場合においても、制御部250は、評価値取得部253が取得した変化率の値に応じた繊維強化樹脂層12の強度のレベルを検査結果として表示しても良い。
If a determination result of “good” is obtained in step S161, the
以上のように、第3実施形態の検査処理であれば、高圧タンク10の繊維強化樹脂層12の強度判定を簡易に行うことができる。
As described above, with the inspection process according to the third embodiment, it is possible to easily determine the strength of the fiber reinforced
D.第4実施形態:
図13は、本発明の第4実施形態としての高圧タンク10の検査装置200Aの構成を示す概略図である。この検査装置200Aは、第1と第2の光学ヘッド261,262と、ヘッド制御部265と、が追加されている点以外は、第3実施形態で説明した検査装置と同様な構成を有している。なお、この検査装置200Aは、以下に説明する点以外は、第3実施形態で説明したのと同じ手順で、高圧タンク10の検査処理を実行する(図11)。
D. Fourth embodiment:
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration of an inspection apparatus 200A for the high-
第1と第2の光学ヘッド261,262はそれぞれ、レーザー光を射出する発光部と、その反射光を受光する受光部と、を備える光学スキャナ装置である。第1の光学ヘッド261は、高圧タンク10の中心軸方向に往復移動して、高圧タンク10の中心軸方向の全体を光学的に走査する。第2の光学ヘッド262は、高圧タンク10の径方向に往復移動して、高圧タンク10の径方向の全体を光学的に走査する。
Each of the first and second
ヘッド制御部265は、第1と第2の光学ヘッド261,262を制御する。ヘッド制御部265は、第1と第2の光学ヘッド261,262によって高圧タンク10の中心軸方向のサイズの変化と、高圧タンク10の径方向のサイズの変化とを検出する。ヘッド制御部265は、その検出値を用いて高圧タンク10の体積の変化量を算出し、制御部250に出力する。
The
この構成によって、第4実施形態の検査装置200Aは、高圧タンク10の内圧の変化に伴う膨張量の変化を光学的に検出する。制御部250の計測値記録部252は、圧力測定値出力部243から受信した高圧タンク10の内圧の計測値と、ヘッド制御部265から受信した高圧タンク10の体積の変化量の計測値と、を記録し、昇圧時における高圧タンク10の内圧と繊維強化樹脂層12の膨張量との関係を取得する。この関係は、図8のグラフにおける線形領域と同様な線形関係として取得される。
With this configuration, the inspection apparatus 200A of the fourth embodiment optically detects a change in the expansion amount accompanying a change in the internal pressure of the high-
評価値取得部253は、計測値記録部252が取得した関係において、昇圧時における高圧タンク10の内圧に対する繊維強化樹脂層12の膨張量の変化率を取得する。そして、その変化率に基づいて、第3実施形態で説明したのと同様に、繊維強化樹脂層12の強度についての判定を行い、高圧タンク10の良否を判定する。
The evaluation
以上の通り、第4実施形態の検査装置200Aによれば、高圧タンク10の膨張量を第1と第2の光学ヘッド261,262によって光学的に計測する。従って、純水の充填量に基づいて高圧タンク10の膨張量を取得する第3実施形態の構成より、より正確に膨張量の変化量を計測することができるため、高圧タンク10の検査精度を向上させることができる。
As described above, according to the inspection apparatus 200A of the fourth embodiment, the expansion amount of the high-
E.変形例:
E1.変形例1:
上記各実施形態では、検査装置100,200,200Aでは、高圧タンク10に対して純水を充填していた。しかし、検査装置100,200,200Aは、高圧タンク10に対して純水以外の流体を充填しても良い。例えば、検査装置100,200,200Aが高圧タンク10に対して充填する流体は、高圧水素などの高圧ガスであっても良く、粉体であっても良い。
E. Variation:
E1. Modification 1:
In each of the above embodiments, the high-
E2.変形例2:
上記第1実施形態では、検査装置100は、高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化が曲線的な変化から直線的な変化に推移したときの純水の充填量を、ライナー11の外表面が繊維強化樹脂層12の内表面に接触した状態、即ち、高圧タンク10において空隙16が消失された状態になったときの純水の充填量として取得していた。しかし、検査装置100は、高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化が曲線的な変化から直線的な変化に推移したとき以外のタイミングにおける純水の充填量を取得しても良い。検査装置100は、空隙16が所定の状態になったときの純水の充填量を取得すれば良い。検査装置100は、例えば、X線CTスキャナによって高圧タンク10の所定の一部位を観察して、当該部位においてライナー11と繊維強化樹脂層12との間隔が所定の幅まで狭くなり、空隙16が減少した状態を検出しても良い。なお、この場合には、空隙16の減少分の容積を取得することができ、検査装置100は、その容積以上の空隙16が存在していることを検出することができる。
E2. Modification 2:
In the first embodiment, the
E3.変形例3:
上記各実施形態では、検査装置100,200,200Aは、取得した空隙16の容積や、繊維強化樹脂層12の恒久増加率、線形領域における変化率に基づいて、高圧タンク10についての良否の判定結果を出力していた。しかし、検査装置100,200,200Aは、高圧タンク10についての良否についての判定を実行しなくても良く、その判定結果を出力しなくても良い。検査装置100,200,200Aは、少なくとも、空隙16の容積や、繊維強化樹脂層12の恒久増加率、線形領域における変化率などの高圧タンク10の強度に関する値を取得すれば良い。例えば、上記第2実施形態の検査装置200は、繊維強化樹脂層12の恒久膨張量のみを求めて出力するのみの構成であっても良い。
E3. Modification 3:
In each said embodiment, inspection apparatus 100,200,200A determines the quality about the high-
E4.変形例4:
上記各実施形態において、高圧タンク10はFW法によって製造される高圧タンク10を検査対象としていた。しかし、検査装置100,200,200Aの検査対象となる高圧タンク10は、FW法によって形成されていなくても良い。検査装置100,200,200Aの検査対象となる高圧タンク10は、ライナー11の補強層として、繊維強化樹脂層12以外の他の補強層を有していても良い。
E4. Modification 4:
In each of the above-described embodiments, the high-
E5.変形例5:
上記第1実施形態では、検査装置100は、高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が直線的になったことを検出することによって、高圧タンク10において空隙16が消失された状態を検出していた。ここで、「高圧タンク10の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が直線的」になっている状態には、その変化の近似直線の傾きおよび切片をそれぞれSLおよびΔWiとし、初期充填状態における収容空間SPの容積をVSPとしたときに、±1%を切片ΔWiに加えた傾きSLのそれぞれ直線に挟まれた範囲に近似直線が含まれている状態が含まれるものとしても良い(図4)。
E5. Modification 5:
In the first embodiment, the
本発明は、上述の実施形態や実施例、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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
E6.変形例6:
上記第2実施形態の高圧タンク10の検査処理では、第1と第2の関係に基づいて、恒久膨張量や恒久増加率を取得していた。しかし、高圧タンク10の検査処理では、恒久膨張量や恒久増加率を取得しなくても良い。高圧タンク10の検査処理では、第1と第2の関係のそれぞれの線形領域における線形関係の差異に基づいて、繊維強化樹脂層12の強度に関する値を取得すれば良い。
E6. Modification 6:
In the inspection process of the high-
E7.変形例7:
上記第3実施形態および第4実施形態では、内圧の昇圧時における高圧タンク10の内圧と膨張量との関係に基づいて高圧タンク10の良否判定を行っていた。しかし、内圧の昇圧時における高圧タンク10の内圧と膨張量との関係に換えて、内圧の降圧時における高圧タンク10の内圧と膨張量との関係に基づいて高圧タンク10の良否判定を行っても良い。
E7. Modification 7:
In the said 3rd Embodiment and 4th Embodiment, the quality determination of the
E8.変形例8:
上記第4実施形態では、第1と第2の光学ヘッド261,262がレーザー光によって高圧タンク10を走査することによって、高圧タンク10の体積の変化量(膨張量)を検出していた。しかし、第1と第2の光学ヘッド261,262は、いずれか一方が省略されても良い。また、第1と第2の光学ヘッド261,262は、レーザー光の走査に換えて、高圧タンク10の全体を照射する拡散光によって高圧タンク10の体積の変化を検出しても良い。
E8. Modification 8:
In the fourth embodiment, the first and second
10…高圧タンク
11…ライナー
12…繊維強化樹脂層
13…バルブ側口金
14…エンド側口金
15…バルブ
16…空隙
20…純水槽
30…重量計
40…ポンプ
50…圧力検出器
60…配管
100…検査装置
110…制御部
111…充填制御部
112…計測部
113…記録部
114…容積取得部
115…判定部
200…検査装置
200A…検査装置
210…純水槽
215…重量計
221…第1の配管
222…第2の配管
223…第3の配管
231…第1の開閉バルブ
232…第2の開閉バルブ
233…ポンプ
241…圧力センサ
242…温度センサ
243…圧力測定値出力部
250…制御部
251…充填制御部
252…記録部
253…評価値取得部
254…判定部
261…第1の光学ヘッド
262…第2の光学ヘッド
265…ヘッド制御部
SP…収容空間
DESCRIPTION OF
Claims (14)
(a)前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する工程と、
(b)前記工程(a)において取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する工程と、
を備える、検査方法。 A method for inspecting a high-pressure tank comprising a hollow tank container and a reinforcing layer formed on the outer surface of the tank container,
(A) changing the internal pressure of the tank container and obtaining a relationship representing a change in the expansion amount of the tank container with respect to a change in the internal pressure of the tank container;
(B) detecting a linear region in which the expansion amount of the tank container linearly changes with respect to the internal pressure of the tank container in the relationship acquired in the step (a), and based on the linear relationship in the linear region, Obtaining a value relating to the strength of the high-pressure tank;
An inspection method comprising:
前記工程(a)は、前記タンク容器における流体の充填量を増大させて前記タンク容器の内圧を増大させ、前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係を、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係として取得する工程であり、
前記工程(b)は、
(b1)前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係において、前記タンク容器の内圧に対して前記流体の充填量が線形的に変化する線形領域を検出する工程と、
(b2)前記線形領域の始端における前記流体の充填量を、前記タンク容器と前記補強層との間の空隙が消失されたときの値として取得する工程と、
(b3)前記空隙の容積と前記流体の充填量との間の、予め準備された対応関係に基づいて、前記工程(b2)において取得された前記流体の充填量の値に対する前記空隙の容積を前記高圧タンクの強度に関する値として取得する工程と、
を含む、検査方法。 The inspection method according to claim 1,
In the step (a), the filling amount of the fluid in the tank container is increased to increase the internal pressure of the tank container, and the relationship between the internal pressure of the tank container and the filling amount of the fluid is determined by the internal pressure of the tank container. Obtaining a relationship representing a change in expansion amount of the tank container with respect to a change,
The step (b)
(B1) detecting a linear region in which the fluid filling amount linearly changes with respect to the internal pressure of the tank container in the relationship between the internal pressure of the tank container and the filling amount of the fluid;
(B2) obtaining a filling amount of the fluid at a starting end of the linear region as a value when a gap between the tank container and the reinforcing layer disappears;
(B3) Based on the correspondence prepared in advance between the volume of the gap and the filling amount of the fluid, the volume of the gap with respect to the value of the filling amount of the fluid acquired in the step (b2) Obtaining a value relating to the strength of the high-pressure tank;
Including an inspection method.
(c1)前記工程(b3)において取得された前記空隙の容積に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程
を備える、検査方法。 The inspection method according to claim 2, further comprising:
(C1) An inspection method comprising a step of outputting a quality result of the high-pressure tank based on the volume of the gap acquired in the step (b3).
前記工程(a)は、
(a1)前記タンク容器における流体の充填量を増大させて、前記タンク容器の内圧を第1の圧力から第2の圧力まで増大させ、前記タンク容器の内圧の昇圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の増大変化を表す第1の関係を取得する工程と、
(a2)前記タンク容器における前記流体の充填量を減少させて、前記タンク容器の内圧を前記第2の圧力から前記第1の圧力まで低下させ、前記タンク容器の内圧の降圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の減少変化を表す第2の関係を取得する工程と、
を含み、
前記工程(b)は、前記第1の関係および前記第2の関係のそれぞれにおいて、前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する第1の線形領域および第2の線形領域を検出し、前記第1の線形領域および前記第2の線形領域のそれぞれにおける線形関係である第1の線形関係および第2の線形関係の差異に基づいて、前記補強層の強度に関する値を取得する工程である、検査方法。 The inspection method according to claim 1,
The step (a)
(A1) The amount of fluid in the tank container is increased to increase the internal pressure of the tank container from the first pressure to the second pressure, and the expansion amount of the tank container with respect to the increase in the internal pressure of the tank container Obtaining a first relationship representing an increasing change in
(A2) reducing the filling amount of the fluid in the tank container to reduce the internal pressure of the tank container from the second pressure to the first pressure, and the tank container against a decrease in the internal pressure of the tank container Obtaining a second relationship representing a decrease change in the expansion amount of
Including
In the step (b), in each of the first relationship and the second relationship, a first linear region and a second linear region in which an expansion amount of the tank container changes linearly with respect to an internal pressure of the tank container. And detecting the linear region of the reinforcing layer based on the difference between the first linear relationship and the second linear relationship, which is a linear relationship in each of the first linear region and the second linear region. An inspection method, which is a process of acquiring a value.
前記工程(b)は、前記第1の線形関係および前記第2の線形関係のそれぞれを前記第1の圧力まで外挿して、前記第1の圧力に対する第1の膨張量および第2の膨張量を取得し、前記第1の膨張量および前記第2の膨張量の差である前記補強層の残留膨張量を、前記補強層の強度に関する値として取得する工程を含む、検査方法。 The inspection method according to claim 4,
The step (b) extrapolates each of the first linear relationship and the second linear relationship to the first pressure, and a first expansion amount and a second expansion amount with respect to the first pressure. And obtaining a residual expansion amount of the reinforcing layer, which is a difference between the first expansion amount and the second expansion amount, as a value related to the strength of the reinforcing layer.
前記工程(b)は、さらに、前記第1の関係または前記第2の関係において前記第2の圧力に対する前記タンク容器の膨張量を前記補強層の最大膨張量として取得し、前記最大膨張量と、前記残留膨張量とに基づいて前記補強層の恒久増加率を求める工程を含む、検査方法。 The inspection method according to claim 5,
The step (b) further obtains the expansion amount of the tank container with respect to the second pressure as the maximum expansion amount of the reinforcing layer in the first relationship or the second relationship, and An inspection method including a step of obtaining a permanent increase rate of the reinforcing layer based on the residual expansion amount.
(c2)前記恒久増加率に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備える、検査方法。 The inspection method according to claim 6, further comprising:
(C2) An inspection method comprising a step of outputting a result of quality of the high-pressure tank based on the permanent increase rate.
前記工程(b)は、前記線形領域における前記タンク容器の内圧に対する前記タンク容器の膨張量の変化率を前記高圧タンクの強度に関する値として求める工程である、検査方法。 The inspection method according to claim 1,
Wherein step (b) is a step of obtaining an expansion rate of change of the tank container against the inner pressure of the tank vessel in the linear region as a value related to the intensity of the high-pressure tank, the inspection method.
(c3)前記変化率に基づいて前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備える、検査方法。 The inspection method according to claim 8, further comprising:
(C3) An inspection method comprising a step of outputting a pass / fail result of the high-pressure tank based on the rate of change.
前記工程(a)は、光学的センサによって、前記高圧タンクの体積変化を、前記タンク容器の膨張量の変化として取得する工程である、検査方法。 The inspection method according to claim 8 or 9, wherein
The said process (a) is a test | inspection method which is a process of acquiring the volume change of the said high-pressure tank as a change of the expansion amount of the said tank container with an optical sensor.
前記タンク容器は樹脂部材によって構成されており、
前記補強層は、繊維強化樹脂を前記タンク容器に巻き付けて熱硬化させることによって形成された繊維強化樹脂層である、検査方法。 The inspection method according to any one of claims 1 to 9,
The tank container is made of a resin member,
The said reinforcement layer is a test | inspection method which is a fiber reinforced resin layer formed by winding fiber reinforced resin around the said tank container, and making it thermoset.
前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する膨張試験部と、
前記膨張試験部が取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する強度検証部と、
を備える、検査装置。 An inspection apparatus for a high-pressure tank comprising a hollow tank container and a reinforcing layer formed on the outer surface of the tank container,
An expansion test unit that changes the internal pressure of the tank container and obtains a relationship representing a change in the expansion amount of the tank container with respect to a change in the internal pressure of the tank container;
A linear region in which the expansion amount of the tank container linearly changes with respect to the internal pressure of the tank container in the relationship acquired by the expansion test unit is detected, and based on the linear relationship in the linear region, the high pressure tank A strength verification unit for obtaining values related to strength;
An inspection apparatus comprising:
前記膨張試験部は、前記タンク容器における流体の充填量を増大させて前記タンク容器の内圧を増大させ、前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係を、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係として取得し、
前記強度検証部は、
前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係において、前記タンク容器の内圧に対して前記流体の充填量が線形的に変化する線形領域を検出する線形領域検出部と、
前記線形領域の始端における前記流体の充填量を、前記タンク容器と前記補強層との間の空隙が消失されたときの値として取得し、前記空隙の容積と前記流体の充填量との間の、予め準備された対応関係に基づいて、前記値に対する前記空隙の容積を前記高圧タンクの強度に関する値として取得する空隙容積取得部と、を備える、検査装置。 The inspection apparatus according to claim 12,
The expansion test unit increases the fluid filling amount in the tank container to increase the internal pressure of the tank container, and the relationship between the internal pressure of the tank container and the fluid filling amount changes the internal pressure of the tank container. Obtained as a relationship representing a change in the expansion amount of the tank container with respect to
The strength verification unit
A linear region detecting unit that detects a linear region in which the fluid filling amount linearly changes with respect to the internal pressure of the tank container in the relationship between the internal pressure of the tank container and the fluid filling amount;
The filling amount of the fluid at the beginning of the linear region is obtained as a value when the gap between the tank container and the reinforcing layer disappears, and is between the volume of the gap and the filling amount of the fluid. An inspection apparatus comprising: a void volume acquisition unit that acquires the volume of the void with respect to the value as a value related to the strength of the high-pressure tank based on a correspondence prepared in advance.
前記膨張試験部は、
(i)前記タンク容器における流体の充填量を増大させて、前記タンク容器の内圧を第1の圧力から第2の圧力まで増大させ、前記タンク容器の内圧の昇圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の増大変化を表す第1の関係を取得するとともに、
(ii)前記タンク容器における前記流体の充填量を減少させて、前記タンク容器の内圧を前記第2の圧力から前記第1の圧力まで低下させ、前記タンク容器の内圧の降圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の減少変化を表す第2の関係を取得し、
前記強度検証部は、前記第1の関係および前記第2の関係のそれぞれにおいて、前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する第1の線形領域および第2の線形領域を検出し、前記第1の線形領域および前記第2の線形領域のそれぞれにおける線形関係である第1の線形関係および第2の線形関係の差異に基づいて、前記補強層の強度に関する値を取得する、検査装置。 The inspection apparatus according to claim 12,
The expansion test section is
(I) Increasing the filling amount of the fluid in the tank container to increase the internal pressure of the tank container from the first pressure to the second pressure, and the expansion amount of the tank container with respect to the increase in the internal pressure of the tank container Obtaining a first relationship representing an increasing change in
(Ii) reducing the filling amount of the fluid in the tank container to reduce the internal pressure of the tank container from the second pressure to the first pressure, and the tank container against a decrease in the internal pressure of the tank container Obtaining a second relationship representing a decrease change in the expansion amount of
The strength verification unit includes a first linear region and a second linear region in which an expansion amount of the tank container linearly changes with respect to an internal pressure of the tank container in each of the first relationship and the second relationship. A value relating to the strength of the reinforcing layer is detected based on a difference between the first linear relationship and the second linear relationship, which is a linear relationship in each of the first linear region and the second linear region. Get the inspection device.
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