JP6133707B2 - High pressure tank inspection method, high pressure tank inspection system, and high pressure tank - Google Patents

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

燃料電池車両の燃料電池へ供給される燃料ガス(水素)を貯蔵する燃料ガスタンクとして、タンク容器の外周に、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、その熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクの開発が進められている。   As a fuel gas tank for storing fuel gas (hydrogen) supplied to the fuel cell of a fuel cell vehicle, a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin such as epoxy resin is wound around the outer periphery of the tank container, and its thermosetting property Development of a high-pressure tank in which a fiber reinforced resin layer is formed by thermosetting a resin has been underway.

燃料電池車両に搭載された高圧タンクは、路面干渉等による外部からの衝撃(例えば、圧縮衝撃荷重)によって変形し、その強度が低下する可能性がある。強度が低下する可能性のある高圧タンクをそのまま使用することは好ましくない。このため、高圧タンクの状態をリアルタイムで検出し、強度が低下する可能性のある高圧タンクを早期に交換することが望ましい。なお、「強度が低下する可能性のある高圧タンク」には、強度が低下した高圧タンクも含まれる。   The high-pressure tank mounted on the fuel cell vehicle may be deformed by an external impact (for example, a compressive impact load) due to road surface interference or the like, and its strength may be reduced. It is not preferable to use a high-pressure tank as it may decrease in strength. For this reason, it is desirable to detect the state of the high-pressure tank in real time and replace the high-pressure tank whose strength may be lowered at an early stage. The “high-pressure tank whose strength may be reduced” includes a high-pressure tank whose strength is reduced.

従来から、高圧タンクの変形を検出する手法として、特許文献1に記載されているように、高圧タンクの変形に対応して抵抗値が変化する導電層が、高圧タンクの外側に設けられており、導電層によって検出される抵抗値の変化により、高圧タンクの変形をリアルタイムに検出する手法が開示されている。   Conventionally, as a technique for detecting deformation of a high-pressure tank, as described in Patent Document 1, a conductive layer whose resistance value changes corresponding to the deformation of the high-pressure tank has been provided outside the high-pressure tank. A technique for detecting in real time the deformation of the high-pressure tank by a change in the resistance value detected by the conductive layer is disclosed.

特開2011−185426JP2011-185426A

しかしながら、繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクでは、その表面における変形量(例えば凹み量)が同じでも、繊維強化樹脂層の内部の強度の低下の度合いは同じではなく、その強度の低下が大きくなっている場合がある。繊維強化樹脂層の内部の強度の低下が大きくなっている場合、繊維強化樹脂層中の繊維強化樹脂の層同士の剥離(以下、「層間剥離」とも呼ぶ)が、繊維強化樹脂層の内層深くにまで発生している可能性がある。このため、高圧タンクの表面における変形量だけでは、繊維強化樹脂層の内部で発生した剥離の影響を検出できず、繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクの検査手法としては十分ではない、という課題がある。   However, in the high-pressure tank in which the fiber reinforced resin layer is formed, even if the deformation amount (for example, the dent amount) on the surface is the same, the degree of strength reduction inside the fiber reinforced resin layer is not the same, and the strength reduction is May be larger. When the decrease in strength inside the fiber reinforced resin layer is large, peeling between the fiber reinforced resin layers in the fiber reinforced resin layer (hereinafter also referred to as “interlayer peeling”) is deep inside the fiber reinforced resin layer. It may have occurred up to. For this reason, the amount of deformation on the surface of the high-pressure tank alone cannot detect the influence of peeling occurring inside the fiber-reinforced resin layer, and is not sufficient as an inspection method for the high-pressure tank in which the fiber-reinforced resin layer is formed. There are challenges.

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、タンク容器の外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクの状態を検査する高圧タンクの検査方法が提供される。前記高圧タンクは、円筒状のシリンダー部と、前記シリンダー部の両側のドーム部と、を有している。前記シリンダー部と前記ドーム部との境界から前記ドーム部の先端に向かうタンク肩部における外周側表面または内周側表面に、前記繊維強化樹脂層中の層間剥離の状態に応じて変化する信号を出力する1以上の剥離状態検出センサーを設置する。前記剥離状態検出センサーから出力される信号に基づいて、前記タンク肩部における前記繊維強化樹脂層中に前記層間剥離が存在しているか判定する。この形態の高圧タンクの検査方法によれば、タンク容器の外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクのタンク肩部における繊維強化樹脂層中の層間剥離の状態を判定することができる。これにより、高圧タンクの状態をリアルタイムで検出し、強度が低下する可能性のある高圧タンクを早期に交換することが可能となる。 (1) According to one form of this invention, the inspection method of the high pressure tank which test | inspects the state of the high pressure tank in which the fiber reinforced resin layer was formed in the outer periphery of a tank container is provided. The high-pressure tank has a cylindrical cylinder part and dome parts on both sides of the cylinder part. A signal that changes depending on the state of delamination in the fiber reinforced resin layer on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the tank shoulder toward the tip of the dome portion from the boundary between the cylinder portion and the dome portion. Install one or more peeling state detection sensors to output. Based on the signal output from the peeling state detection sensor, it is determined whether the delamination exists in the fiber reinforced resin layer in the tank shoulder. According to the high pressure tank inspection method of this aspect, it is possible to determine the state of delamination in the fiber reinforced resin layer in the tank shoulder of the high pressure tank in which the fiber reinforced resin layer is formed on the outer periphery of the tank container. As a result, the state of the high-pressure tank can be detected in real time, and the high-pressure tank whose strength may be reduced can be replaced at an early stage.

(2)上記形態の高圧タンクの検査方法において、前記層間剥離が存在する場合に、前記剥離状態検出センサーから出力される信号に基づいて、前記繊維強化樹脂層の深さ方向の前記層間剥離の位置を求め、前記繊維強化樹脂層の内層側の肩部内層領域に前記層間剥離が存在しているか否かを判定するようにしてもよい。この形態の高圧タンクの検査方法によれば、繊維強化樹脂層の内層側の肩部内層領域で層間剥離が発生しているか否か判定することができる。これにより、高圧タンクの状態をリアルタイムで検出しより強度が低下する可能性のある高圧タンクを早期に交換することが可能となる。 (2) In the inspection method for a high-pressure tank according to the above aspect, when the delamination exists, the delamination of the fiber reinforced resin layer in the depth direction is performed based on a signal output from the delamination state detection sensor. The position may be obtained, and it may be determined whether or not the delamination exists in the shoulder inner layer region on the inner layer side of the fiber reinforced resin layer. According to the inspection method for a high-pressure tank of this embodiment, it can be determined whether or not delamination has occurred in the shoulder inner layer region on the inner layer side of the fiber reinforced resin layer. As a result, it is possible to detect the state of the high-pressure tank in real time and replace the high-pressure tank whose strength may be lowered at an early stage.

(3)上記形態の高圧タンクの検査方法において、前記タンク肩部における前記外周表面または内周表面の少なくとも周方向に沿って複数の前記剥離状態検出センサーを設置しており、前記層間剥離が存在する場合に、前記複数の剥離状態検出センサーから出力される複数の信号に基づいて、前記タンク肩部の表面に沿った方向の前記層間剥離の位置を求めるようにしてもよい。この形態の高圧タンクの検査方法によれば、前記タンク肩部の表面に沿った方向の前記層間剥離の位置を求めることができる。 (3) In the inspection method for a high-pressure tank according to the above aspect, a plurality of peeling state detection sensors are installed along at least the circumferential direction of the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the tank shoulder, and the delamination exists. In this case, the delamination position in the direction along the surface of the tank shoulder may be obtained based on a plurality of signals output from the plurality of peeling state detection sensors. According to the high pressure tank inspection method of this aspect, the delamination position in the direction along the surface of the tank shoulder can be obtained.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、高圧タンクの検査システムや高圧タンク、燃料電池システム、燃料電池車両等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in forms such as a high-pressure tank inspection system, a high-pressure tank, a fuel cell system, and a fuel cell vehicle.

第1実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the inspection system of the high pressure tank as 1st Embodiment. タンク肩部の繊維強化樹脂層の内部において層間剥離が発生した場合の問題について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the problem when delamination occurs in the inside of the fiber reinforced resin layer of a tank shoulder part. タンク肩部の繊維強化樹脂層の層間剥離の検出フローを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection flow of the delamination of the fiber reinforced resin layer of a tank shoulder part. 剥離状態検出センサーから出力されるセンサー出力信号の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the sensor output signal output from a peeling state detection sensor. 第1実施形態の変形例としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the test | inspection system of the high pressure tank as a modification of 1st Embodiment. 第2実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the inspection system of the high pressure tank as 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the test | inspection system of the high pressure tank as a modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the inspection system of the high pressure tank as 3rd Embodiment. 第4実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the inspection system of the high pressure tank as 4th Embodiment. 層間剥離が無い場合におけるタンク内圧と歪み量との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the tank internal pressure and distortion amount when there is no delamination. 複数のタンク内圧をパラメータとして層間剥離が発生している深さ方向の位置と歪み量との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the position of the depth direction in which the delamination has generate | occur | produced using several tank internal pressure as a parameter, and distortion amount. 第5実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the inspection system of the high pressure tank as 5th Embodiment.

A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。図1(B)は、検査システム1000を模式的に示している。ただし、検査対象の高圧タンク100については、タンク軸線CXに平行な面(図1(A)のA−A断面)で切った概略断面を模式的に示している。また、図1(A)は、図1(B)の高圧タンク100のタンク軸線CXに沿った方向の左側の側面を模式的に示している。
A. First embodiment:
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a high-pressure tank inspection system according to a first embodiment. FIG. 1B schematically shows an inspection system 1000. However, for the high-pressure tank 100 to be inspected, a schematic cross section taken along a plane parallel to the tank axis CX (cross section AA in FIG. 1A) is schematically shown. FIG. 1A schematically shows the left side surface in the direction along the tank axis CX of the high-pressure tank 100 of FIG.

高圧タンク100は、例えば、燃料電池車両(不図示)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圧力容器である。高圧タンク100は、ライナー10と、繊維強化樹脂層20と、バルブ側口金30と、エンド側口金40と、プラグ50と、を備える。   The high-pressure tank 100 is, for example, a pressure vessel that is mounted on a fuel cell vehicle (not shown) and stores high-pressure hydrogen supplied as fuel gas to the fuel cell. The high-pressure tank 100 includes a liner 10, a fiber reinforced resin layer 20, a valve side base 30, an end side base 40, and a plug 50.

ライナー10は、金属製または強化プラスチック等の樹脂製の中空のタンク容器であり、円筒状のシリンダー部11と、シリンダー部11の両側の略半球形状のドーム部12と、を備える。一方のドーム部12(図1(B)の左側)の頂上箇所には、タンク軸線CXを中心とするプラグ接続孔を有するバルブ側口金30が設けられており、他方のドーム部12(図1(B)の右側)の頂上箇所には、ライナー10のエンド側を閉塞するためのエンド側口金40が設けられている。バルブ側口金30のプラグ接続孔にはプラグ50が挿入接続されている。高圧タンク100には、プラグ50に接続される不図示の配管を介して燃料電池およびガス充填部が接続されており、高圧の燃料ガス(以下、単に「高圧ガス」とも呼ぶ)の充填および放出が行われる。   The liner 10 is a hollow tank container made of a resin such as metal or reinforced plastic, and includes a cylindrical cylinder portion 11 and substantially hemispherical dome portions 12 on both sides of the cylinder portion 11. A valve side cap 30 having a plug connection hole centered on the tank axis CX is provided at the top of one dome portion 12 (left side of FIG. 1B), and the other dome portion 12 (FIG. 1). An end-side base 40 for closing the end side of the liner 10 is provided at the top portion (right side of (B)). A plug 50 is inserted and connected to the plug connection hole of the valve side cap 30. A fuel cell and a gas filling unit are connected to the high-pressure tank 100 via a pipe (not shown) connected to the plug 50, and charging and discharging of high-pressure fuel gas (hereinafter also simply referred to as “high-pressure gas”). Is done.

繊維強化樹脂層20は、ライナー10の外表面と、バルブ側口金30およびエンド側口金40の周囲と(以下、「ライナー10の外表面等」と呼ぶ)を覆う補強層である。繊維強化樹脂層20は、ライナー10の外表面等に巻き付けられた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エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂と、で構成される。繊維強化樹脂層20は、例えば、以下のように形成される。まず、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て、ライナー10の外表面等を覆うように巻き付ける。次に、強化繊維が巻き付けらえたライナー10を恒温槽において所定の温度で加熱し、強化繊維中の熱硬化性樹脂を熱硬化させる。この結果、ライナー10の外表面等に繊維強化樹脂層20が形成される。   The fiber reinforced resin layer 20 is a reinforcing layer that covers the outer surface of the liner 10 and the periphery of the valve side cap 30 and the end side cap 40 (hereinafter referred to as “the outer surface of the liner 10 and the like”). The fiber reinforced resin layer 20 is composed of a reinforced fiber such as carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) wound around the outer surface of the liner 10 and heat such as an epoxy resin that binds the reinforced fibers. And a curable resin. The fiber reinforced resin layer 20 is formed as follows, for example. First, the reinforcing fiber impregnated with the thermosetting resin is wound so as to cover the outer surface and the like of the liner 10 by a predetermined winding method such as so-called helical winding or hoop winding. Next, the liner 10 around which the reinforcing fibers are wound is heated at a predetermined temperature in a thermostatic bath, and the thermosetting resin in the reinforcing fibers is thermoset. As a result, the fiber reinforced resin layer 20 is formed on the outer surface of the liner 10 or the like.

なお、ライナー10のシリンダー部11の外表面を覆うように繊維強化樹脂層20が形成された高圧タンク100の部分102が、高圧タンク100のシリンダー部に対応する。以下では、この部分102を高圧タンク100の「シリンダー部102」と呼ぶ。また、ライナー10のバルブ側のドーム部12の外表面およびバルブ側口金30の外周表面を覆うように繊維強化樹脂層20が形成された高圧タンク100の部分104bが、高圧タンク100のバルブ側のドーム部に対応する。以下では、この部分104bを高圧タンク100のバルブ側の「ドーム部104b」と呼ぶ。同様に、ライナー10のエンド側のドーム部12の外表面およびエンド側口金40の外周表面を覆うように繊維強化樹脂層20が形成された高圧タンク100の部分104eが、高圧タンク100のエンド側のドーム部に対応する。以下では、この部分104eを高圧タンク100のエンド側の「ドーム部104e」と呼ぶ。なお、バルブ側のドーム部104bとエンド側のドーム部104eとを特に区別しない場合には、これらを単に「ドーム部104」とも呼ぶ。   A portion 102 of the high-pressure tank 100 in which the fiber reinforced resin layer 20 is formed so as to cover the outer surface of the cylinder portion 11 of the liner 10 corresponds to the cylinder portion of the high-pressure tank 100. Hereinafter, this portion 102 is referred to as “cylinder portion 102” of the high-pressure tank 100. A portion 104 b of the high-pressure tank 100 in which the fiber reinforced resin layer 20 is formed so as to cover the outer surface of the valve-side dome portion 12 of the liner 10 and the outer peripheral surface of the valve-side base 30 is provided on the valve side of the high-pressure tank 100. Corresponds to the dome. Hereinafter, this portion 104b is referred to as a “dome portion 104b” on the valve side of the high-pressure tank 100. Similarly, the portion 104 e of the high-pressure tank 100 in which the fiber reinforced resin layer 20 is formed so as to cover the outer surface of the dome portion 12 on the end side of the liner 10 and the outer peripheral surface of the end-side base 40 is the end side of the high-pressure tank 100. Corresponds to the dome part. Hereinafter, this portion 104e is referred to as the “dome portion 104e” on the end side of the high-pressure tank 100. In addition, when the dome portion 104b on the valve side and the dome portion 104e on the end side are not particularly distinguished, these are also simply referred to as “dome portion 104”.

検査システム1000は、高圧タンク100と同様に燃料電池車両に搭載され、燃料電池車両の運転動作中においてリアルタイムに高圧タンク100の状態についての検査を行う。検査システム1000は、高圧タンク100のタンク肩部106の外周側表面に設置された剥離状態検出センサー110と、燃料電池車両内に設置された加速度センサー130と、判定部120と、を備える。   The inspection system 1000 is mounted on a fuel cell vehicle in the same manner as the high pressure tank 100, and inspects the state of the high pressure tank 100 in real time during the operation of the fuel cell vehicle. The inspection system 1000 includes a peeling state detection sensor 110 installed on the outer peripheral surface of the tank shoulder 106 of the high-pressure tank 100, an acceleration sensor 130 installed in the fuel cell vehicle, and a determination unit 120.

高圧タンク100のタンク肩部106は、シリンダー部102とドーム部104との境界からドーム部104の先端に向かう部分であって、シリンダー部102とドーム部104との境界からドーム部104の先端までの高さLdに対して50%以内の部分と規定する。ただし、Ld/2の±10%の範囲としてもよい。また、タンク肩部106の内側に存在する繊維強化樹脂層20のうち、その内層側の厚みが50%以内の部分24を「肩部内層領域」と規定する。ただし、繊維強化樹脂層20の厚みの50%±10%の範囲としてもよい。   The tank shoulder portion 106 of the high-pressure tank 100 is a portion from the boundary between the cylinder portion 102 and the dome portion 104 toward the tip of the dome portion 104, from the boundary between the cylinder portion 102 and the dome portion 104 to the tip of the dome portion 104. It is defined as a portion within 50% of the height Ld. However, the range may be ± 10% of Ld / 2. In addition, a portion 24 having a thickness of 50% or less on the inner layer side of the fiber reinforced resin layer 20 existing inside the tank shoulder portion 106 is defined as a “shoulder inner layer region”. However, it may be in the range of 50% ± 10% of the thickness of the fiber reinforced resin layer 20.

剥離状態検出センサー110は、タンク肩部106の繊維強化樹脂層20内の層間剥離を検出するためのセンサーである。剥離状態検出センサー110は、本例では、超音波の送波器および受波器を備えている。送波器から出力されて繊維強化樹脂層20内を伝搬する超音波は、樹脂層と空気の層との界面において反射するため、受波器で受け取る超音波は層間剥離に応じて変化する。剥離状態検出センサー110は、この現象を利用して、層間剥離の発生を検出するものである。なお、剥離状態検出センサー110としては、送波器から出力する超音波がラム波である超音波センサーを用いることが好ましい。   The peeling state detection sensor 110 is a sensor for detecting delamination in the fiber reinforced resin layer 20 of the tank shoulder portion 106. In this example, the peeling state detection sensor 110 includes an ultrasonic transmitter and receiver. Since the ultrasonic wave output from the transmitter and propagating through the fiber reinforced resin layer 20 is reflected at the interface between the resin layer and the air layer, the ultrasonic wave received by the receiver changes according to delamination. The peeling state detection sensor 110 uses this phenomenon to detect the occurrence of delamination. In addition, as the peeling state detection sensor 110, it is preferable to use an ultrasonic sensor in which the ultrasonic wave output from the transmitter is a Lamb wave.

加速度センサー130は、燃料電池車両の運転動作中において路面干渉などによって高圧タンク100に圧縮衝撃荷重等による衝撃が加わったことを検出するためのセンサーである。加速度センサー130としては、一般的に3次元加速度センサーが用いられる。   The acceleration sensor 130 is a sensor for detecting that an impact due to a compression impact load or the like is applied to the high-pressure tank 100 due to road surface interference or the like during the driving operation of the fuel cell vehicle. As the acceleration sensor 130, a three-dimensional acceleration sensor is generally used.

判定部120は、後述するように、剥離状態検出センサー110からの出力信号に基づいて、層間剥離の発生の有無を判定する。   As will be described later, the determination unit 120 determines whether or not delamination has occurred based on an output signal from the peeling state detection sensor 110.

図2は、タンク肩部106の繊維強化樹脂層20の内部において層間剥離が発生した場合の問題について示す説明図である。燃料電池車両の運転動作中において路面干渉などによって高圧タンク100に圧縮衝撃荷重等による衝撃が加わると、図2(A)に示すように、タンク肩部106において、繊維強化樹脂層20の内部で1箇所以上の層間剥離が発生する場合がある。この層間剥離は、発生した時点では小さな層間剥離であったとしても、図2(B)に示すように、運転動作中において高圧ガスの充填・放出を繰り返した場合には、これに応じた応力がライナー10(ドーム部12)を介して繊維強化樹脂層20の層間剥離の部分に加わり、大きな層間剥離に成長する可能性がある。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a problem when delamination occurs in the fiber reinforced resin layer 20 of the tank shoulder 106. When an impact due to a compressive impact load or the like is applied to the high-pressure tank 100 due to road surface interference or the like during the driving operation of the fuel cell vehicle, as shown in FIG. 2 (A), the tank shoulder 106 has an inside of the fiber reinforced resin layer 20. One or more delaminations may occur. Even if this delamination is a small delamination at the time of occurrence, as shown in FIG. 2B, when filling and releasing high-pressure gas repeatedly during the operation, the stress corresponding to this May be added to the delamination portion of the fiber reinforced resin layer 20 through the liner 10 (dome portion 12), and may grow into a large delamination.

タンク肩部106の肩部内層領域24に大きな層間剥離が発生すると、発生した層間剥離よりもさらに内層側の繊維強化樹脂の部分にのみ応力が加わることになる。加わった応力が強度限界を超えると、図2(C)に示すように、強度限界を超えた部分に亀裂等の破損が発生することになる。従って、タンク肩部106の繊維強化樹脂層20の内部、特に、内層側の肩部内層領域24に層間剥離が発生した場合には、肩部の強度発現性が低下して高圧タンクが損傷に至る可能性が高いため、早期に高圧タンクを交換することが望ましい。検査システム1000では、判定部120において、以下で説明するように高圧タンク100の繊維強化樹脂層20の内部の層間剥離の発生の有無を検出する。   When large delamination occurs in the shoulder inner layer region 24 of the tank shoulder 106, stress is applied only to the portion of the fiber reinforced resin further on the inner layer side than the generated delamination. When the applied stress exceeds the strength limit, as shown in FIG. 2C, breakage such as a crack occurs in a portion exceeding the strength limit. Therefore, when delamination occurs in the fiber reinforced resin layer 20 of the tank shoulder portion 106, particularly in the shoulder inner layer region 24 on the inner layer side, the strength development of the shoulder portion decreases and the high-pressure tank is damaged. It is desirable to replace the high-pressure tank as soon as possible. In the inspection system 1000, the determination unit 120 detects whether or not delamination occurs inside the fiber reinforced resin layer 20 of the high-pressure tank 100 as described below.

図3は、タンク肩部106の繊維強化樹脂層20の層間剥離の検出フローを示す説明図である。判定部120は、燃料電池車両の起動に伴って、以下で説明する層間剥離検出処理を開始し、燃料電池車両の停止に伴って終了する。判定部120は、加速度センサー130から出力される検知信号により、あらかじめ設定した値以上の加速度を検出し、路面干渉などによって高圧タンク100の繊維強化樹脂層20で層間剥離を発生させる可能性のある衝撃が加わったことを検出するまで待機する(ステップS10)。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detection flow of delamination of the fiber reinforced resin layer 20 of the tank shoulder portion 106. The determination unit 120 starts delamination detection processing described below with the start of the fuel cell vehicle, and ends with the stop of the fuel cell vehicle. The determination unit 120 may detect an acceleration greater than a preset value from the detection signal output from the acceleration sensor 130, and may cause delamination in the fiber reinforced resin layer 20 of the high-pressure tank 100 due to road surface interference or the like. Wait until it is detected that an impact has been applied (step S10).

衝撃が加わった場合には、判定部120は剥離状態検出センサー110を作動し、繊維強化樹脂層20の層間剥離の状態の検出を実行する(ステップS20)。具体的には、判定部120は、剥離状態検出センサー110の送波器から測定用の超音波を繊維強化樹脂層20へ向けて出力させて受波器が受け取る超音波の測定を行い、受波器から出力される出力信号を剥離状態検出センサー110からのセンサー出力信号として受け取る。なお、本例では、両側のドーム部104(104e,104b)のタンク肩部106にそれぞれ剥離状態検出センサー110が設置されているため、上記測定は、それぞれの剥離状態検出センサー110で別々に実行される。そして、判定部120は、受け取った測定結果を解析し、肩部内層領域に層間剥離が存在するか否かを判定する(ステップS30)。   When an impact is applied, the determination unit 120 operates the peeling state detection sensor 110 to detect the state of delamination of the fiber reinforced resin layer 20 (step S20). Specifically, the determination unit 120 outputs ultrasonic waves for measurement from the transmitter of the peeling state detection sensor 110 toward the fiber reinforced resin layer 20 and measures the ultrasonic waves received by the receiver. An output signal output from the waver is received as a sensor output signal from the peeling state detection sensor 110. In this example, since the peeling state detection sensors 110 are respectively installed on the tank shoulder portions 106 of the dome portions 104 (104e, 104b) on both sides, the above measurement is separately performed by each peeling state detection sensor 110. Is done. And the determination part 120 analyzes the received measurement result and determines whether delamination exists in a shoulder part inner layer area | region (step S30).

図4は、剥離状態検出センサー110から出力されるセンサー出力信号の一例を示すグラフである。縦軸は、センサー出力、すなわち、測定した超音波の大きさを示している。横軸は、表面に送波器から超音波の出力を開始した時点からの経過時間tであり、経過時間tと、繊維強化樹脂層20を伝搬する超音波の波長λ(=Ct/f,Ct:音速,f:超音波の周波数)と、に基づいて導出される繊維強化樹脂層20の表面からの深さを表している。 FIG. 4 is a graph illustrating an example of a sensor output signal output from the peeling state detection sensor 110. The vertical axis indicates the sensor output, that is, the magnitude of the measured ultrasonic wave. The horizontal axis is the elapsed time t from the time when the ultrasonic wave is output from the transmitter to the surface . The elapsed time t and the wavelength λ of the ultrasonic wave propagating through the fiber reinforced resin layer 20 (= Ct / f, Ct: sound velocity, f: frequency of ultrasonic wave), and the depth from the surface of the fiber reinforced resin layer 20 derived from the above.

図4に示すように、層間剥離が無い場合のセンサー出力信号(破線)と、層間剥離が有る場合のセンサー出力信号(実線)と、を比較すればわかるように、層間剥離が有った場合には、信号の状態変化として位相ずれが発生する。これは、上記したように、送波器から出力して繊維強化樹脂層20内を伝搬する超音波は、樹脂層と空気の層(剥離)との界面において反射するため、受波器で受け取る超音波の位相が層間剥離の有無に応じて変化するからである。従って、このセンサー出力信号中の位相ずれの発生の有無を解析することにより、層間剥離の有無を判定することが可能である。例えば、層間剥離が無い状態の信号に対して、あらかじめ設定した許容値(ε)以上の位相ずれが発生した時点で層間剥離が発生していることを検出することができる。そして、超音波出力開始時から位相ずれの検出時までの時間に基づいて、層間剥離の位置が、繊維強化樹脂層20の表面からの深さのどの位置にあるかを求めることが可能であり、肩部内層領域24にあるか否か判断することができる。   As shown in FIG. 4, when there is delamination, as can be seen by comparing the sensor output signal when there is no delamination (broken line) and the sensor output signal when there is delamination (solid line) In this case, a phase shift occurs as a signal state change. As described above, since the ultrasonic wave output from the transmitter and propagating through the fiber reinforced resin layer 20 is reflected at the interface between the resin layer and the air layer (peeling), it is received by the receiver. This is because the phase of the ultrasonic wave changes depending on the presence or absence of delamination. Therefore, it is possible to determine the presence / absence of delamination by analyzing the presence / absence of phase shift in the sensor output signal. For example, it is possible to detect the occurrence of delamination when a phase shift of a preset allowable value (ε) or more occurs with respect to a signal in the absence of delamination. Then, based on the time from the start of ultrasonic output until the detection of the phase shift, it is possible to determine at which position in the depth from the surface of the fiber reinforced resin layer 20 the delamination position is. It can be determined whether or not it is in the shoulder inner layer region 24.

ここで、剥離状態検出センサー110の送波器から発する超音波のタンク軸線CX回りの周方向への伝搬は、内層方向(深さ方向)への伝搬に比べて非常に速いことが分かっている。このため、剥離状態検出センサー110の受波器で受け取る超音波は、周方向の各位置で内層方向に伝搬した超音波の複合波となる。従って、本例では、層間剥離の位置として、繊維強化樹脂層20の表面からの深さ方向の位置を求めることは可能であるが、繊維強化樹脂層20の周方向のどの位置で発生しているかを求めることはできない。また、剥離状態検出センサー110の送波器から発せられる超音波は、タンク軸線CX回りの周方向だけでなくあらゆる方向に伝搬する。ただし、剥離状態検出センサー110が設けられたタンク肩部106で送波器から発せられた超音波が周方向へ伝搬して受波器で受け取られるのに要する時間はあらかじめ計算により求めることができる。そこで、受波器による計測時間を、既知の周方向の伝搬時間に基づいて制限することにより、タンク肩部106内の周方向への伝搬のみの測定を行うことが可能である。 Here, it is known that the propagation of the ultrasonic wave emitted from the transmitter of the peeling state detection sensor 110 in the circumferential direction around the tank axis CX is much faster than the propagation in the inner layer direction (depth direction). . For this reason, the ultrasonic wave received by the wave receiver of the peeling state detection sensor 110 becomes a composite wave of ultrasonic waves propagated in the inner layer direction at each position in the circumferential direction. Therefore, in this example, it is possible to obtain the position in the depth direction from the surface of the fiber reinforced resin layer 20 as the delamination position, but it occurs at any position in the circumferential direction of the fiber reinforced resin layer 20. I can't ask for it. Moreover, the ultrasonic wave emitted from the transmitter of the peeling state detection sensor 110 propagates not only in the circumferential direction around the tank axis CX but also in all directions. However, the time required for the ultrasonic wave emitted from the transmitter to propagate in the circumferential direction at the tank shoulder 106 provided with the peeling state detection sensor 110 and received by the receiver can be obtained in advance by calculation. . Therefore, by limiting the measurement time by the receiver based on the known circumferential propagation time, it is possible to measure only the propagation in the circumferential direction in the tank shoulder 106.

判定部120は、センサー出力信号の位相ずれに基づいて、肩部内層領域24に層間剥離が存在するか否か判断する(図3のステップS30)。肩部内層領域24に層間剥離が存在している場合には、燃料電池車両の制御部に対して層間剥離発生を通知し、燃料電池車両の制御部によってタンク交換の警告を表示する(ステップS40)。なお、タンク交換の警告表示は、例えば、警告灯を点灯することや、表示モニターにタンク交換の警告を表示すること等種々の方法によって行うことができる。   The determination unit 120 determines whether there is delamination in the shoulder inner layer region 24 based on the phase shift of the sensor output signal (step S30 in FIG. 3). If delamination exists in the shoulder inner layer region 24, the control unit of the fuel cell vehicle is notified of the occurrence of delamination, and a tank replacement warning is displayed by the control unit of the fuel cell vehicle (step S40). ). The tank replacement warning display can be performed by various methods such as turning on a warning lamp or displaying a tank replacement warning on a display monitor.

判定部120は、肩部内層領域24に層間剥離が存在しなかった場合(ステップS30;No)に、あるいは、タンク交換の警告を行った(ステップS40)後に、記録装置(不図示)に層間剥離の状態の検出結果を記録する(ステップS50)。なお、層間剥離の状態の検出結果としては、層間剥離の有無を示すデータや層間剥離の位置を示すデータが記録される。また、センサー出力信号のデータを記録するようにしてもよい。検出結果の記録(ステップS50)の実行後、判定部120は、層間剥離検出処理の開始位置(ステップS10)に戻り、加速度センサー130によって衝撃の発生が検出される度に、ステップS20〜ステップS50を繰り返し実行する。   When the delamination does not exist in the shoulder inner layer region 24 (step S30; No), or after issuing a warning for tank replacement (step S40), the determination unit 120 notifies the recording device (not shown) of the interlayer. The detection result of the peeling state is recorded (step S50). As the detection result of the delamination state, data indicating the presence or absence of delamination and data indicating the position of delamination are recorded. Also, sensor output signal data may be recorded. After executing the recording of the detection result (step S50), the determination unit 120 returns to the start position of the delamination detection process (step S10), and each time the occurrence of an impact is detected by the acceleration sensor 130, the determination unit 120 performs step S20 to step S50. Repeatedly.

以上のように、本実施形態においては、燃料電池車両において路面干渉などによる衝撃の発生が検出された場合に、高圧タンクのタンク肩部における繊維強化樹脂層の肩部内層領域において層間剥離が発生していかか否かを検出している。これにより、高圧タンクの強度発現性がタンク肩部において低下し、結果として高圧タンクの損傷に至る可能性があることを事前に予測することができる。そして、高圧タンクの早期の交換を促すことができる。   As described above, in this embodiment, when an impact due to road surface interference or the like is detected in a fuel cell vehicle, delamination occurs in the shoulder inner layer region of the fiber reinforced resin layer in the tank shoulder of the high-pressure tank. Whether or not to do so is detected. Thereby, it can be predicted in advance that the strength development property of the high-pressure tank is reduced at the shoulder portion of the tank, and as a result, the high-pressure tank may be damaged. Then, early replacement of the high-pressure tank can be promoted.

図5は、第1実施形態の変形例としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。図1の検査システム1000では、送波器および受波器を備える剥離状態検出センサー110がタンク肩部106の外周側表面に設置された場合を例に説明している。しかしながら、変形例の検査システム1000B(図5)に示すように、タンク肩部106の外周側表面に、周方向に沿って別々に設置された送波器112および受波器114を1つの剥離状態検出センサーとして利用することも可能である。なお、この場合、2つの剥離状態検出センサー110を用いて、一方を送波器112とし、他方を受波器114として利用することも可能である。本変形例の場合にも、同様に、燃料電池車両において路面干渉などによる衝撃の発生が検出された場合に、高圧タンクのタンク肩部における繊維強化樹脂層の肩部内層領域において層間剥離が発生しているか否かを検出することができる。   FIG. 5 is an explanatory view showing a high-pressure tank inspection system as a modification of the first embodiment. In the inspection system 1000 of FIG. 1, a case where a peeling state detection sensor 110 including a transmitter and a receiver is installed on the outer peripheral side surface of the tank shoulder portion 106 is described as an example. However, as shown in the inspection system 1000B of the modified example (FIG. 5), the transmitter 112 and the receiver 114, which are separately installed along the circumferential direction, are separated from the outer peripheral surface of the tank shoulder 106 by one peeling. It can also be used as a state detection sensor. In this case, it is also possible to use two peeling state detection sensors 110 and use one as the transmitter 112 and the other as the receiver 114. In the case of this modification as well, delamination occurs in the inner layer region of the fiber reinforced resin layer in the tank shoulder of the high-pressure tank when an impact due to road surface interference is detected in the fuel cell vehicle. It can be detected whether or not.

なお、本実施形態では、バルブ側およびエンド側の両方のタンク肩部106に剥離状態検出センサー110を設置した場合を示しているが、どちらか一方のみであってもよい。以下の実施形態においても同様である。   In the present embodiment, the case where the peeling state detection sensor 110 is installed on the tank shoulders 106 on both the valve side and the end side is shown, but only one of them may be provided. The same applies to the following embodiments.

また、本実施形態の層間剥離の検出フローでは、加速度センサー130によって衝撃の発生が検出される度に、層間剥離の有無を検出する処理を行うものとしている(図3)。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、加速度センサー130によって衝撃が検出された後、例えば、定期的なタイミングや、ガスの充填タイミング、タンク内圧の変動量一定以上となった場合等、種々のタイミングで、加速度センサー130によって衝撃の発生が検出されるタイミングに加えて、層間剥離の有無の検出処理を行うようにしてもよい。また、加速度センサー130による衝撃の検出に関係なく、上記種々のタイミングで層間剥離の有無の検出処理を繰り返し行うようにしてもよい。   In the delamination detection flow of the present embodiment, every time the occurrence of an impact is detected by the acceleration sensor 130, a process for detecting the presence or absence of delamination is performed (FIG. 3). However, the present invention is not limited to this. For example, after an impact is detected by the acceleration sensor 130, for example, when a periodic timing, a gas filling timing, a fluctuation amount of the tank internal pressure becomes a certain amount or more, etc. In addition to the timing at which the occurrence of an impact is detected by the acceleration sensor 130 at various timings, a process for detecting the presence or absence of delamination may be performed. In addition, regardless of the detection of the impact by the acceleration sensor 130, the detection process for the presence / absence of delamination may be repeatedly performed at the various timings described above.

B.第2実施形態:
図6は、第2実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。この検査システム1000Cは、タンク肩部106の外周側表面に、周方向に沿って複数の剥離状態検出センサー110を設置した構成を示している。具体的には、4つの剥離状態検出センサー110a〜110dが周方向に沿って等間隔に設置されている。この構成の場合、以下で説明するように、少なくとも、4つの剥離状態検出センサー110a〜110dのいずれか2つの間の周方向に沿った4つの領域Aab,Abc,Acd,Adaのうちのいずれの領域において層間剥離が発生しているかを求めることができる。
B. Second embodiment:
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a high-pressure tank inspection system as a second embodiment. This inspection system 1000 </ b> C shows a configuration in which a plurality of peeled state detection sensors 110 are installed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the tank shoulder 106. Specifically, four peeling state detection sensors 110a to 110d are installed at equal intervals along the circumferential direction. In the case of this configuration, as will be described below, at least any one of the four regions Aab, Abc, Acd, Ada along the circumferential direction between any two of the four peeling state detection sensors 110a to 110d. It can be determined whether delamination occurs in the region.

例えば、第1の剥離状態検出センサー110aの送波器から超音波を出力した場合、第1〜第4の剥離状態検出センサー110a〜110dの受波器は、それぞれの位置に伝搬してきた超音波を検出し、それぞれの検出した超音波に応じたセンサー出力信号を出力する。このとき、受波器としての第1〜第4の剥離状態検出センサー110a〜110dのセンサー出力信号における位相ずれ信号の振幅は、層間剥離の位置に対する周方向の位置関係によって変化する。具体的には、距離が遠いほど振幅が小さくなる。   For example, when an ultrasonic wave is output from the transmitter of the first peeling state detection sensor 110a, the receivers of the first to fourth peeling state detection sensors 110a to 110d propagate the ultrasonic waves to the respective positions. And output a sensor output signal corresponding to each detected ultrasonic wave. At this time, the amplitude of the phase shift signal in the sensor output signals of the first to fourth peeling state detection sensors 110a to 110d serving as receivers varies depending on the positional relationship in the circumferential direction with respect to the delamination position. Specifically, the amplitude decreases as the distance increases.

そこで、例えば、第2の剥離状態検出センサー110bのセンサー出力信号の位相ずれ信号の振幅が最も大きく、第3の剥離状態検出センサー110cのセンサー出力信号の位相ずれ信号の振幅が2番目に大きいとする。この場合、第2の剥離状態検出センサー110bと第3の剥離状態検出センサー110cとの間の領域Abcであって、第2の剥離状態検出センサー110b側の領域で層間剥離が発生していることまで特定することが可能である。なお、周方向に沿って設置する剥離状態検出センサー110の数を多くすれば、設置した数に応じて、層間剥離の位置として、周方向に沿った位置をより精度よく検出することが可能である。   Therefore, for example, when the amplitude of the phase shift signal of the sensor output signal of the second peeling state detection sensor 110b is the largest and the amplitude of the phase shift signal of the sensor output signal of the third peeling state detection sensor 110c is the second largest. To do. In this case, delamination has occurred in the region Abc between the second peeling state detection sensor 110b and the third peeling state detection sensor 110c, and in the region on the second peeling state detection sensor 110b side. It is possible to specify up to. If the number of peeling state detection sensors 110 installed along the circumferential direction is increased, the position along the circumferential direction can be detected more accurately as the delamination position according to the number of sensors installed. is there.

なお、各剥離状態検出センサーのセンサー出力信号の振幅の大きさは、送波器と剥離状態検出センサーの位置関係や送波器の位置と層間剥離の位置との位置関係によっても変化する場合がある。そこで、例えば、超音波を出力する送波器として機能させる剥離状態検出センサーの位置を順に切り替えて、図6の場合には、4つの剥離状態検出センサー110a〜110dを順に切り替えて送波器として機能させて、それぞれ計測を行って、層間剥離の発生に応じた信号変化が最も顕著な信号に基づいて層間剥離の位置を求めることも可能である。   The amplitude of the sensor output signal of each peeling state detection sensor may vary depending on the positional relationship between the transmitter and the peeling state detection sensor and the positional relationship between the transmitter position and the delamination position. is there. Therefore, for example, the position of the peeling state detection sensor that functions as a transmitter that outputs ultrasonic waves is sequentially switched, and in the case of FIG. 6, the four peeling state detection sensors 110a to 110d are sequentially switched to serve as a transmitter. It is also possible to perform measurement and measure each, and obtain the position of delamination based on the signal with the most significant signal change according to the occurrence of delamination.

図7は、第2実施形態の変形例としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。なお、図7では、加速度センサー130および判定部120を省略して示している。前述した図6の検査システム1000Cでは、複数の剥離状態検出センサー110がタンク肩部の外周側表面に周方向に沿って円周状に設置された場合を例に説明している。しかしながら、変形例の検査システム1000D(図7)では、タンク軸線CXの方向に沿った複数の列において、複数の剥離状態検出センサー110(110a1〜110f1,110a2〜110f2)がそれぞれ円周状に設置された構成を示している。この構成の場合には、タンク肩部106において発生する層間剥離の位置として、周方向に沿った位置だけでなく、タンク軸線CXの方向に沿った位置についても求めることが可能である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing a high-pressure tank inspection system as a modification of the second embodiment. In FIG. 7, the acceleration sensor 130 and the determination unit 120 are omitted. In the inspection system 1000 </ b> C of FIG. 6 described above, a case where a plurality of peeling state detection sensors 110 are circumferentially installed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the tank shoulder portion is described as an example. However, in the inspection system 1000D of the modified example (FIG. 7), a plurality of peeling state detection sensors 110 (110a1 to 110f1, 110a2 to 110f2) are installed in a circumferential shape in a plurality of rows along the direction of the tank axis CX. Is shown. In the case of this configuration, it is possible to obtain not only the position along the circumferential direction but also the position along the tank axis CX as the position of delamination that occurs in the tank shoulder 106.

例えば、図6で説明したように、CX軸上の同じ位置にある剥離状態検出センサー110によって、その位置の円周上にある層間剥離を求めることができる。例えば、第1の円周C1にそって設けられた剥離状態検出センサー110a1〜110f1(110d1〜110f1は不図示)によって、第1の円周C1(第1の円周C1の周辺を含む)上にある層間剥離の位置を求め、第2の円周C2に沿って設けられた剥離状態検出センサー110a2〜110f2(110d2〜110f2は不図示)によって、第2の円周C2(第の円周C1の周辺を含む)上にある層間剥離の位置を求めることができる。 For example, as described with reference to FIG. 6, the delamination state detection sensor 110 at the same position on the CX axis can determine the delamination on the circumference of the position. For example, on the first circumference C1 (including the periphery of the first circumference C1) by the peeling state detection sensors 110a1 to 110f1 (110d1 to 110f1 are not shown) provided along the first circumference C1. The position of the delamination at the center is obtained, and the second circumference C2 ( first circumference) is detected by the peeling state detection sensors 110a2 to 110f2 (110d2 to 110f2 are not shown) provided along the second circumference C2. The position of the delamination above (including the periphery of C1) can be determined.

また、いずれか一つの剥離状態検出センサーの送波器から発した超音波を、各剥離状態検出センサーの受波器で受け取って、それぞれが受け取った信号の違いから、周方向に沿った位置だけでなく、タンク軸線CXの方向に沿った位置についても求めることも可能である。例えば、図7において、剥離状態検出センサー110a1の送波器から超音波を発した際に、各剥離状態検出センサー110a1〜110f1,110a2〜110f2の受波器で受け取られた超音波に基づいて出力されるセンサー出力信号の位相ずれ信号の振幅の大きさを比較する。これにより、最も大きい4つの剥離状態検出センサーの位置の間に層間剥離があることがわかる。そして、4つの剥離状態検出センサーの位置とそれぞれの信号振幅とに基づく補間により層間剥離の位置を求めることができる。   In addition, the ultrasonic wave emitted from the transmitter of any one peeling state detection sensor is received by the receiver of each peeling state detection sensor, and only the position along the circumferential direction from the difference of the received signals. In addition, it is possible to obtain the position along the direction of the tank axis CX. For example, in FIG. 7, when an ultrasonic wave is emitted from the transmitter of the peeling state detection sensor 110a1, an output is made based on the ultrasonic waves received by the receivers of the peeling state detection sensors 110a1 to 110f1 and 110a2 to 110f2. The magnitude of the amplitude of the phase shift signal of the sensor output signal is compared. Thereby, it turns out that there exists delamination between the positions of the four largest peeling state detection sensors. And the position of delamination can be calculated | required by the interpolation based on the position of four peeling state detection sensors, and each signal amplitude.

なお、第2実施形態および変形例においても、第1実施形態の変形例(図5)と同様に、別々の送波器および受波器で剥離状態検出センサーを構成することも可能である。   In the second embodiment and the modified example, as in the modified example (FIG. 5) of the first embodiment, it is also possible to configure the peeling state detection sensor with separate transmitters and receivers.

C.第3実施形態:
図8は、第3実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。この検査システム1000Eは、タンク肩部106の外周側表面に、複数の剥離状態検出センサーの送波器112を周方向に沿って設置し、タンク肩部106の内周側表面に、送波器112に対向するように複数の剥離状態検出センサーの受波器114を設置した構成を示している。なお、各受波器114と判定部120との接続線(例えば、金属配線)は、プラグ50に設けられたシール構造(例えば、ハーメチックシール等)の配線取り出し領域(不図示)を介してタンク内部からタンク外部へ取り出される。
C. Third embodiment:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a high-pressure tank inspection system as a third embodiment. In this inspection system 1000E, a plurality of peeling state detection sensors 112 are installed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the tank shoulder 106, and the transmitter is provided on the inner peripheral surface of the tank shoulder 106. 1 shows a configuration in which the receivers 114 of a plurality of peeled state detection sensors are installed so as to face 112. A connection line (for example, metal wiring) between each receiver 114 and the determination unit 120 is tanked via a wiring extraction region (not shown) of a seal structure (for example, hermetic seal) provided in the plug 50. It is taken out from the inside of the tank.

本実施形態の場合にも、各送波器112から出力した超音波を、それぞれ、対向設置された受波器114において受波し、各受波器114のセンサー出力信号における位相ずれの位置および振幅から、層間剥離の位置として、周方向に沿った位置および深さ方向の位置を求めることが可能である。   Also in the case of the present embodiment, the ultrasonic waves output from the respective transmitters 112 are received by the receivers 114 disposed opposite to each other, and the position of the phase shift in the sensor output signal of each receiver 114 and From the amplitude, the position along the circumferential direction and the position in the depth direction can be obtained as the position of delamination.

また、本実施形態においても、第2実施形態の変形例(図7)と同様に、複数の送波器112を、タンク軸線CXの方向に沿った複数の列において、それぞれ円周状に設置し、複数の受波器114を複数の送波器112にそれぞれ対向するように設置した構成としてもよい。このようにすれば、第2実施形態の変形例と同様に、タンク肩部106において発生する層間剥離の位置として、周方向に沿った位置だけでなく、タンク軸線CXの方向に沿った位置についても求めることが可能である。   Also in this embodiment, similarly to the modification of the second embodiment (FIG. 7), a plurality of transmitters 112 are installed in a plurality of rows in a plurality of rows along the direction of the tank axis CX. And it is good also as a structure which installed the some receiver 114 so that it might respectively oppose the some transmitter 112. FIG. In this way, as in the modification of the second embodiment, not only the position along the circumferential direction but also the position along the direction of the tank axis CX as the position of delamination that occurs in the tank shoulder 106. Can also be sought.

なお、本実施形態では、タンク肩部106の外周側表面に送波器112を設置し、タンク肩部106の内周側表面に受波器を設置した構成を例に説明しているが、タンク肩部106の内周表面に送波器112を設置し、タンク肩部106の外周側表面に受波器を設置した構成としてもよい。   In the present embodiment, a configuration in which the transmitter 112 is installed on the outer peripheral surface of the tank shoulder 106 and the receiver is installed on the inner peripheral surface of the tank shoulder 106 is described as an example. The transmitter 112 may be installed on the inner peripheral surface of the tank shoulder 106 and the receiver may be installed on the outer peripheral surface of the tank shoulder 106.

D.第4実施形態:
図9は、第4実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。この検査示システム1000Fは、タンク肩部106の内周側表面に、複数の剥離状態検出センサー116を周方向に沿って設置した構成を示している。剥離状態検出センサー116は、タンクの歪み量を測定するための金属歪みゲージである。なお、各剥離状態検出センサー116と判定部120Fとの接続線(例えば、金属配線)は、第3実施形態の場合(図8)と同様に、プラグ50に設けられたシール構造の配線取り出し領域(不図示)を介してタンク内部からタンク外部へ取り出される。
D. Fourth embodiment:
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an inspection system for a high-pressure tank as a fourth embodiment. This inspection system 1000F shows a configuration in which a plurality of peeled state detection sensors 116 are installed on the inner peripheral surface of the tank shoulder 106 along the circumferential direction. The peeling state detection sensor 116 is a metal strain gauge for measuring the amount of strain in the tank. In addition, the connection line (for example, metal wiring) of each peeling state detection sensor 116 and the determination part 120F is the wiring extraction area | region of the seal structure provided in the plug 50 similarly to the case of 3rd Embodiment (FIG. 8). It is taken out from the inside of the tank via the (not shown).

図10は、層間剥離が無い場合におけるタンク内圧と歪み量との関係の一例を示すグラフである。図10に示すように、あらかじめ、層間剥離が発生していない高圧タンクでタンク内圧と歪み量(「基準歪み量」とも呼ぶ)との関係(以下、「基準歪み特性」とも呼ぶ)を求めておき、判定部120Fは、求めた基準歪み特性をデータとして記憶部(不図示)に保持している。剥離状態検出センサー116によって測定された歪み量が、基準歪み特性曲線よりも上側の領域(図10のハッチング領域)にある場合には、測定時のタンク内圧における基準歪み量よりも大きくなっているため、層間剥離が発生していると考えられる。   FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the tank internal pressure and the strain amount when there is no delamination. As shown in FIG. 10, the relationship between the tank internal pressure and the strain amount (also referred to as “reference strain amount”) (hereinafter also referred to as “reference strain characteristic”) is obtained in advance in a high-pressure tank where delamination does not occur. The determination unit 120F holds the obtained reference distortion characteristics as data in a storage unit (not shown). When the amount of strain measured by the peeled state detection sensor 116 is in the region above the reference strain characteristic curve (hatched region in FIG. 10), it is larger than the reference strain amount in the tank internal pressure at the time of measurement. Therefore, it is considered that delamination has occurred.

そこで、判定部120Fは、加速度センサー130によって衝撃を検出した場合に、剥離状態検出センサー116を作動させて、高圧タンク100のタンク肩部106における歪み量を測定する。そして、測定した歪み量に基づいて、以下のように層間剥離の有無を判定する。すなわち、基準歪み特性を示すデータを参照して、測定時におけるタンク内圧に対応する基準歪み量を求める。そして、測定した歪み量が、基準歪み量より大きい場合には、層間剥離が発生していると判定することができる。そして、層間剥離の深さ方向の位置は、例えば、以下のように求めることができ、これに基づいて、層間剥離が肩部内層領域24で発生しているか否か判断することができる。   Therefore, when the impact is detected by the acceleration sensor 130, the determination unit 120F activates the peeled state detection sensor 116 to measure the strain amount in the tank shoulder 106 of the high-pressure tank 100. And based on the measured distortion amount, the presence or absence of delamination is determined as follows. That is, the reference strain amount corresponding to the tank internal pressure at the time of measurement is obtained with reference to data indicating the reference strain characteristics. When the measured strain amount is larger than the reference strain amount, it can be determined that delamination has occurred. And the position of the depth direction of delamination can be calculated | required as follows, for example, and it can be judged whether delamination has generate | occur | produced in the shoulder inner layer area | region 24 based on this.

図11は、複数のタンク内圧をパラメータとして層間剥離が発生している深さ方向の位置と歪み量との関係の一例を示すグラフである。図11に示すように、あらかじめ、複数のタンク内圧について、それぞれ、層間剥離が発生している深さ方向の位置(タンク表面からの距離)と歪み量との関係を求めておき、判定部120Fは、そのデータを記憶部(不図示)に保持している。記憶部に保持しているデータを参照して、図11に示すように、歪み量測定時におけるタンク内圧および測定した歪み量(εd)に対応するタンク表面からの距離Xdを求めることにより、層間剥離が発生している深さ方向の位置を求めることができる。なお、測定した歪み量(εd)としては、例えば、複数の剥離状態検出センサー116で測定された歪み量のうちの最大値を利用することが好ましい。   FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between the position in the depth direction where delamination occurs and the amount of strain using a plurality of tank internal pressures as parameters. As shown in FIG. 11, the relationship between the position in the depth direction (distance from the tank surface) where the delamination occurs and the amount of strain are determined in advance for each of the plurality of tank internal pressures, and the determination unit 120F. Holds the data in a storage unit (not shown). Referring to the data held in the storage unit, as shown in FIG. 11, the tank internal pressure at the time of strain measurement and the distance Xd from the tank surface corresponding to the measured strain (εd) are obtained. The position in the depth direction where peeling has occurred can be determined. As the measured strain amount (εd), for example, it is preferable to use the maximum value among the strain amounts measured by the plurality of peeled state detection sensors 116.

なお、層間剥離の周方向に沿った位置は、周方向に沿って設置された複数の剥離状態検出センサー116で測定される歪み量の大きさが層間剥離の位置に近いほど大きくなることから、各剥離状態検出センサー116で測定される歪み量を比較することにより求めることができる。   Note that the position along the circumferential direction of delamination becomes larger as the magnitude of strain measured by a plurality of peeling state detection sensors 116 installed along the circumferential direction is closer to the position of delamination, This can be obtained by comparing the amount of strain measured by each peeling state detection sensor 116.

本実施形態の場合には、各剥離状態検出センサー116で測定された歪み量から、層間剥離の有無、並びに、層間剥離の位置として、周方向に沿った位置および深さ方向の位置を求めることが可能である。   In the case of the present embodiment, the position along the circumferential direction and the position in the depth direction are obtained as the presence / absence of delamination and the position of delamination from the amount of strain measured by each delamination state detection sensor 116. Is possible.

また、本実施形態においても、複数の剥離状態検出センサー116を、タンク軸線CXの方向に沿った複数の列において、それぞれ円周状に設置した構成としてもよい。このようにすれば、タンク肩部106において発生する層間剥離の位置として、周方向に沿った位置だけでなく、タンク軸線CXの方向に沿った位置についても求めることが可能である。   Also in the present embodiment, a plurality of peeled state detection sensors 116 may be arranged circumferentially in a plurality of rows along the direction of the tank axis CX. In this way, it is possible to obtain not only the position along the circumferential direction but also the position along the direction of the tank axis CX as the position of delamination that occurs in the tank shoulder 106.

また、本実施形態の場合には、タンク肩部106の内周側表面に金属歪みゲージを用いた剥離状態検出センサー116を設置した構成を例に説明したが、タンク肩部106の外周側表面に剥離状態検出センサー116を設置した構成としてもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the peeling state detection sensor 116 using a metal strain gauge is installed on the inner peripheral surface of the tank shoulder 106 has been described as an example. Alternatively, the peeling state detection sensor 116 may be installed.

また、本実施形態の場合には、剥離状態検出センサー116として金属歪みゲージを用いた構成を例に説明したが、歪み量を測定する剥離状態検出センサーとしてはファイバー・ブラッグ・グレーティング(Fiber Bragg Grating,FBG)を用いてもよい。ただし、FBGを用いる場合には、タンク肩部106に設置されるFBGのセンサー部と、レーザ光源と、検出器と、センサー部、レーザ光源、および、検出器の間を接続するFBGの光ファイバーケーブルと、が設けられる。判定部は検出器から出力される信号の表す歪み量に基づいて、金属歪みゲージの場合と同様に層間剥離の状態を検出することができる。   Further, in the present embodiment, a configuration using a metal strain gauge as the peeling state detection sensor 116 has been described as an example, but a fiber Bragg grating (Fiber Bragg Grating) is used as a peeling state detection sensor for measuring strain. , FBG) may be used. However, when an FBG is used, an FBG fiber optic cable connecting the FBG sensor unit, laser light source, detector, sensor unit, laser light source, and detector installed on the tank shoulder 106 is used. And are provided. Based on the amount of strain represented by the signal output from the detector, the determination unit can detect the state of delamination as in the case of the metal strain gauge.

E.第5実施形態:
図12は、第5実施形態としての高圧タンクの検査システムを示す説明図である。この検査システム1000Gは、タンク肩部106の外周側表面に、複数の剥離状態検出センサー118を周方向に沿って設置した構成を示している。剥離状態検出センサー118はアコースティック・エミッション(Acoustic Emission,AE)センサーである。AEセンサーを用いた剥離状態検出センサー118は、層間剥離に応じて発生する周波数帯域の音を検出することができる。
E. Fifth embodiment:
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a high-pressure tank inspection system as a fifth embodiment. This inspection system 1000G shows a configuration in which a plurality of peeled state detection sensors 118 are installed along the circumferential direction on the outer peripheral side surface of the tank shoulder portion 106. The peeling state detection sensor 118 is an acoustic emission (AE) sensor. A peeling state detection sensor 118 using an AE sensor can detect a frequency band sound generated in accordance with delamination.

そこで、判定部120Gは、加速度センサー130によって衝撃を検出した場合に、剥離状態検出センサー118を作動させて、高圧タンク100のタンク肩部106において発生する音を測定する。そして、測定した音に層間剥離に応じて発生する周波数帯域の音が含まれている場合には、層間剥離が発生していると判定することができる。そして、層間剥離の深さ方向の位置は、例えば、AEセンサーで検出される層間剥離に応じた音の強さは、層間剥離の位置からの距離に応じて変化するので、AEセンサーから出力される信号の振幅に応じて求めることができ、これに基づいて、層間剥離が肩部内層領域24で発生しているか否か判定することができる。なお、タンク肩部106において発生する層間剥離の周方向の位置は、AEセンサーにおいて一般的な位置標定法等の導出方法により求めることができる。   Therefore, when the impact is detected by the acceleration sensor 130, the determination unit 120G activates the peeling state detection sensor 118 and measures the sound generated in the tank shoulder 106 of the high-pressure tank 100. And when the sound of the frequency band which generate | occur | produces according to delamination is contained in the measured sound, it can determine with delamination having generate | occur | produced. The position in the depth direction of the delamination is output from the AE sensor because, for example, the sound intensity according to the delamination detected by the AE sensor changes according to the distance from the delamination position. It can be determined according to the amplitude of the signal to be determined, and based on this, it can be determined whether or not delamination occurs in the shoulder inner layer region 24. The circumferential position of delamination that occurs in the tank shoulder 106 can be obtained by a derivation method such as a general position location method in the AE sensor.

本実施形態の場合には、剥離状態検出センサー118によって層間剥離に応じた音を検出することにより、層間剥離の有無、並びに、層間剥離の位置として、周方向に沿った位置および深さ方向の位置を求めることが可能である。   In the case of this embodiment, by detecting the sound corresponding to the delamination by the delamination state detection sensor 118, the presence / absence of delamination and the position of delamination as well as the position along the circumferential direction and the depth direction It is possible to determine the position.

また、本実施形態においても、複数の剥離状態検出センサー118を、タンク軸線CXの方向に沿った複数の列において、それぞれ円周状に設置した構成としてもよい。このようにすれば、タンク肩部106において発生する層間剥離の位置として、周方向に沿った位置だけでなく、タンク軸線CXの方向に沿った位置についても位置標定法等に基づいて求めることが可能である。   Also in the present embodiment, a plurality of peeled state detection sensors 118 may be arranged circumferentially in a plurality of rows along the direction of the tank axis CX. In this way, not only the position along the circumferential direction but also the position along the direction of the tank axis CX can be obtained based on the position location method or the like as the position of delamination that occurs in the tank shoulder 106. Is possible.

なお、本実施形態の場合には、タンク肩部106の外周側表面にAEセンサーを用いた剥離状態検出センサー118を設置した構成を例に説明したが、タンク肩部106の内周側表面に剥離状態検出センサー118を設置した構成としてもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the peeling state detection sensor 118 using the AE sensor is installed on the outer peripheral side surface of the tank shoulder portion 106 has been described as an example. A configuration in which the peeling state detection sensor 118 is installed may be employed.

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.

10…ライナー
11…シリンダー部
12…ドーム部
20…繊維強化樹脂層
24…肩部内層領域
30…バルブ側口金
40…エンド側口金
50…プラグ
100…高圧タンク
102…シリンダー部
104…ドーム部
104b…ドーム部
104e…ドーム部
106…タンク肩部
110…剥離状態検出センサー
110a〜110d…剥離状態検出センサー
112…送波器
114…受波器
116…剥離状態検出センサー
118…剥離状態検出センサー
120…判定部
120F…判定部
120G…判定部
1000…検査システム
1000B〜1000G…検査システム
CX…タンク軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liner 11 ... Cylinder part 12 ... Dome part 20 ... Fiber reinforced resin layer 24 ... Shoulder inner layer area 30 ... Valve side base 40 ... End side base 50 ... Plug 100 ... High pressure tank 102 ... Cylinder part 104 ... Dome part 104b ... Dome part 104e ... Dome part 106 ... Tank shoulder part 110 ... Peeling state detection sensor 110a-110d ... Peeling state detection sensor 112 ... Transmitter 114 ... Wave receiver 116 ... Peeling state detection sensor 118 ... Peeling state detection sensor 120 ... Determination Part 120F ... Determining part 120G ... Determining part 1000 ... Inspection system 1000B to 1000G ... Inspection system CX ... Tank axis

Claims (5)

タンク容器の外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクの状態を検査する高圧タンクの検査方法であって、
前記高圧タンクは、円筒状のシリンダー部と、前記シリンダー部の両側のドーム部と、を有し、
前記シリンダー部と前記ドーム部との境界から前記ドーム部の先端に向かうタンク肩部における外周側表面または内周側表面に、前記繊維強化樹脂層中の層間剥離の状態に応じて変化する信号を出力する1以上の剥離状態検出センサーを設置し、
前記剥離状態検出センサーから出力される信号に基づいて、前記タンク肩部における前記繊維強化樹脂層中に前記層間剥離が存在しているか判定し、
前記剥離状態検出センサーは、送波器および受波器を有する超音波センサーであり、
前記剥離状態検出センサーから出力される信号は、前記送波器から発せられ、前記タンク肩部の周方向の全周の各位置に伝播した超音波の複合波を受け取った前記受波器から出力される信号であり、
前記層間剥離が存在しているかの判定は、前記信号中の位相ずれの有無を解析することにより行われる
ことを特徴とする高圧タンクの検査方法。
An inspection method for a high-pressure tank for inspecting the state of a high-pressure tank in which a fiber reinforced resin layer is formed on the outer periphery of a tank container,
The high-pressure tank has a cylindrical cylinder part, and dome parts on both sides of the cylinder part,
A signal that changes depending on the state of delamination in the fiber reinforced resin layer on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the tank shoulder toward the tip of the dome portion from the boundary between the cylinder portion and the dome portion. Install one or more peeling state detection sensors to output,
Based on the signal output from the peeling state detection sensor, it is determined whether the delamination exists in the fiber reinforced resin layer in the tank shoulder,
The peeling state detection sensor is an ultrasonic sensor having a transmitter and a receiver,
A signal output from the peeling state detection sensor is output from the receiver that has received the composite wave of the ultrasonic wave emitted from the transmitter and propagated to each position in the circumferential direction of the tank shoulder. Signal
The determination of whether or not the delamination exists is performed by analyzing the presence or absence of a phase shift in the signal .
請求項1に記載の高圧タンクの検査方法であって、
前記層間剥離が存在する場合に、前記剥離状態検出センサーから出力される信号に基づいて、前記繊維強化樹脂層の深さ方向の前記層間剥離の位置を求め、前記繊維強化樹脂層の内層側の肩部内層領域に前記層間剥離が存在しているか否かを判定する
ことを特徴とする高圧タンクの検査方法。
A method for inspecting a high-pressure tank according to claim 1,
When the delamination exists, based on a signal output from the delamination state detection sensor, the position of the delamination in the depth direction of the fiber reinforced resin layer is obtained, and the inner layer side of the fiber reinforced resin layer is determined. A method for inspecting a high-pressure tank, comprising determining whether or not the delamination exists in a shoulder inner layer region.
請求項1または請求項2に記載の高圧タンクの検査方法であって、
前記タンク肩部における前記外周側表面または前記内周側表面の少なくとも周方向に沿って複数の前記剥離状態検出センサーを設置しており、
前記層間剥離が存在する場合に、前記複数の剥離状態検出センサーから出力される複数の信号に基づいて、前記タンク肩部の表面の周方向に沿った前記層間剥離の位置を求める
ことを特徴とする高圧タンクの検査方法。
A method for inspecting a high-pressure tank according to claim 1 or 2,
A plurality of peeling state detection sensors are installed along at least the circumferential direction of the outer peripheral side surface or the inner peripheral side surface of the tank shoulder,
When the delamination exists, the position of the delamination along the circumferential direction of the surface of the tank shoulder is obtained based on a plurality of signals output from the plurality of delamination state detection sensors. Inspection method for high pressure tanks.
タンク容器の外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクの状態を検査する検査システムであって、
前記高圧タンクは、円筒状のシリンダー部と、前記シリンダー部の両端のドーム部と、を有し、
前記シリンダー部と前記ドーム部との境界から前記ドーム部の先端に向かうタンク肩部における外周側表面または内周側表面に設けられ、前記繊維強化樹脂層中の層間剥離の状態に応じて変化する信号を出力する1以上の剥離状態検出センサーと、
前記剥離状態検出センサーから出力される信号に基づいて、前記タンク肩部における前記繊維強化樹脂層中に前記層間剥離が存在しているか判定する判定部と、
を備え
前記剥離状態検出センサーは、送波器および受波器を有する超音波センサーであり、
前記剥離状態検出センサーから出力される信号は、前記送波器から発せられ、前記タンク肩部の周方向の全周の各位置に伝播した超音波の複合波を受け取った前記受波器から出力される信号であり、
前記判定部は、前記信号中の位相ずれの有無を解析することにより前記層間剥離が存在しているか判定する
ことを特徴とする高圧タンクの検査システム。
An inspection system for inspecting the state of a high-pressure tank in which a fiber reinforced resin layer is formed on the outer periphery of a tank container,
The high-pressure tank has a cylindrical cylinder part, and dome parts at both ends of the cylinder part,
Provided on the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the tank shoulder from the boundary between the cylinder portion and the dome portion toward the tip of the dome portion, and changes depending on the state of delamination in the fiber reinforced resin layer One or more peeling state detection sensors that output signals;
Based on a signal output from the peeling state detection sensor, a determination unit that determines whether the delamination exists in the fiber reinforced resin layer in the tank shoulder, and
Equipped with a,
The peeling state detection sensor is an ultrasonic sensor having a transmitter and a receiver,
A signal output from the peeling state detection sensor is output from the receiver that has received the composite wave of the ultrasonic wave emitted from the transmitter and propagated to each position in the circumferential direction of the tank shoulder. Signal
The determination unit determines whether the delamination exists by analyzing the presence or absence of a phase shift in the signal.
A high-pressure tank inspection system characterized by
タンク容器の外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンクであって、
前記高圧タンクは、円筒状のシリンダー部と、前記シリンダー部の両端のドーム部と、を有し、
前記シリンダー部と前記ドーム部との境界から前記ドーム部の先端に向かうタンク肩部における外周側表面または内周側表面に、前記繊維強化樹脂層中の層間剥離の状態に応じて変化する信号を出力する1以上の剥離状態検出センサーが設けられており、
前記剥離状態検出センサーは、送波器および受波器を有する超音波センサーであり、
前記剥離状態検出センサーから出力される信号は、前記送波器から発せられ、前記タンク肩部の周方向の全周の各位置に伝播した超音波の複合波を受け取った前記受波器から出力される信号であり、前記層間剥離が存在している場合において、位相ずれを含む信号である
ことを特徴とする高圧タンク。
A high-pressure tank in which a fiber reinforced resin layer is formed on the outer periphery of the tank container,
The high-pressure tank has a cylindrical cylinder part, and dome parts at both ends of the cylinder part,
A signal that changes depending on the state of delamination in the fiber reinforced resin layer on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the tank shoulder toward the tip of the dome portion from the boundary between the cylinder portion and the dome portion. One or more peeling state detection sensors for output are provided ,
The peeling state detection sensor is an ultrasonic sensor having a transmitter and a receiver,
A signal output from the peeling state detection sensor is output from the receiver that has received the composite wave of the ultrasonic wave emitted from the transmitter and propagated to each position in the circumferential direction of the tank shoulder. The high-pressure tank is a signal that includes a phase shift when the delamination exists .
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