JP6614020B2

JP6614020B2 - tank

Info

Publication number: JP6614020B2
Application number: JP2016093764A
Authority: JP
Inventors: 大五郎森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2036-05-09
Also published as: JP2017203466A

Description

本発明は、タンクに関する。 The present invention relates to a tank.

タンクは、一般的に、内部に収容された流体を外部に導出するためのバルブを備えている。特許文献１に記載されたタンクはこうしたバルブとして電磁弁を備えている。電磁弁は作動時に振動するため、タンクも電磁弁の動作に伴って振動する。 The tank is generally provided with a valve for leading the fluid contained inside to the outside. The tank described in Patent Document 1 includes an electromagnetic valve as such a valve. Since the solenoid valve vibrates during operation, the tank also vibrates with the operation of the solenoid valve.

特許第５３８８８７８号公報Japanese Patent No. 5388878

一般的に、電磁弁の振動を完全に抑制することは困難である。そこで、タンクにダイナミックダンパを設けることで、タンクの振動を抑制することが考えられる。しかし、タンクの膨張収縮に伴ってタンクの固有振動数は変化するため、従来のダイナミックダンパでは十分に振動を抑制できないおそれがある。また、ダイナミックダンパとタンクとの接触部分がタンクの膨張収縮に追従できず、ダイナミックダンパが外れてしまい、振動抑制効果が低減するおそれがある。そのため、タンクの振動をより効果的に抑制可能な技術が望まれていた。 Generally, it is difficult to completely suppress the vibration of the electromagnetic valve. Thus, it is conceivable to suppress the vibration of the tank by providing a dynamic damper in the tank. However, since the natural frequency of the tank changes as the tank expands and contracts, the conventional dynamic damper may not sufficiently suppress the vibration. Further, the contact portion between the dynamic damper and the tank cannot follow the expansion and contraction of the tank, and the dynamic damper comes off, which may reduce the vibration suppressing effect. Therefore, a technique capable of more effectively suppressing tank vibration has been desired.

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、タンクが提供される。このタンクは、外周に補強層が形成された円筒部を有するタンク本体と；前記タンク本体の一端に設けられた電磁弁と；前記補強層の外周に配置され、前記タンク本体の振動を抑制するための円筒形状のダイナミックダンパと、を備え；前記ダイナミックダンパは、前記補強層に接する円筒形状のリング部材と、前記リング部材上に設けられた円筒形状の弾性部材と、前記弾性部材上に設けられた円筒形状の重りとを有し；前記リング部材は、円周方向に沿って、一端と、他端と、前記一端と前記他端との間の間隙と、を有し；前記タンク本体内の上限圧力及び下限圧力において変化する、前記タンク本体の固有振動数に合わせた前記ダイナミックダンパの固有振動数とするために、前記リング部材が変形して、前記弾性部材のばね定数を前記タンク本体内の上限圧力及び下限圧力において変形させる。この形態のタンクによれば、タンク本体が膨張収縮して固有振動数が変化した場合でも、リング部材が変形して弾性部材のばね定数が変化することによりダイナミックダンパの固有振動数も変化する。そのため、電磁弁の動作に伴うタンクの振動を効果的に抑制することができる。また、補強層に接するリング部材には間隙部が設けられているので、タンク本体の膨張収縮に伴って、リング部材が変形可能である。そのため、ダイナミックダンパの形状をタンク本体の膨張収縮に追従させることができ、タンク本体に発生する振動をより効果的に抑制することができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a tank is provided. The tank includes a tank body having a cylindrical portion having a reinforcing layer formed on the outer periphery; an electromagnetic valve provided at one end of the tank body; and disposed on the outer periphery of the reinforcing layer to suppress vibration of the tank body. A cylindrical dynamic member for contact with the reinforcing layer; a cylindrical elastic member provided on the ring member; and the dynamic damper provided on the elastic member. The ring member has one end, the other end, and a gap between the one end and the other end along a circumferential direction; and the tank body. In order to obtain the natural frequency of the dynamic damper that matches the natural frequency of the tank body, which changes at the upper limit pressure and the lower limit pressure, the ring member is deformed, and the spring constant of the elastic member Ru is deformed at the upper limit pressure and the lower limit pressure in the tank body. According to this type of tank, even when the natural frequency changes due to expansion and contraction of the tank body, the natural frequency of the dynamic damper also changes as the ring member deforms and the spring constant of the elastic member changes. Therefore, the vibration of the tank accompanying the operation of the electromagnetic valve can be effectively suppressed. Further, since the gap member is provided in the ring member in contact with the reinforcing layer, the ring member can be deformed as the tank body expands and contracts. Therefore, the shape of the dynamic damper can be made to follow the expansion and contraction of the tank body, and the vibration generated in the tank body can be more effectively suppressed.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、タンクの製造方法等の形態で実現することができる。 In addition, this invention can be implement | achieved with various forms, for example, can be implement | achieved with forms, such as a manufacturing method of a tank.

タンクの概略構造を示す概形図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of a tank. 図１のＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of FIG. 1 typically. タンク内の圧力上昇時における、図２のＢ部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. 2 when the pressure in the tank is increased. タンク内の圧力低下時における、図２のＢ部分の拡大図である。It is an enlarged view of the B section of Drawing 2 at the time of pressure drop in a tank. タンク本体とダイナミックダンパの固有振動数の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the natural frequency of a tank body and a dynamic damper.

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態におけるタンク１００の概略構造を示す概形図である。タンク１００は、例えば高圧水素を収容し、燃料電池車両に搭載される。タンク１００は、タンク本体１０と、バルブ２０と、ダイナミックダンパ３０と、を備える。タンク本体１０は、ライナー１１を有する。ライナー１１は、円筒部１２と円筒部１２の両端に設けられた二つのドーム部１３とを有する。ライナー１１は、例えば、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂によって形成されている。円筒部１２及びドーム部１３の外周には補強層１４が形成されている。補強層１４は、例えば、ガラス繊維や炭素繊維を１００００〜４００００本程度束ね、エポキシ等の熱硬化性樹脂を含浸させることによって形成された繊維束を、ライナー１１の外周に巻き付けることによって形成されている。 A. Embodiment:
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic structure of a tank 100 according to an embodiment of the present invention. The tank 100 contains high-pressure hydrogen, for example, and is mounted on a fuel cell vehicle. The tank 100 includes a tank body 10, a valve 20, and a dynamic damper 30. The tank body 10 has a liner 11. The liner 11 includes a cylindrical portion 12 and two dome portions 13 provided at both ends of the cylindrical portion 12. The liner 11 is made of a thermoplastic resin such as polyethylene, nylon, polypropylene, or polyester. A reinforcing layer 14 is formed on the outer periphery of the cylindrical portion 12 and the dome portion 13. The reinforcing layer 14 is formed by, for example, winding a fiber bundle formed by bundling about 10,000 to 40,000 glass fibers or carbon fibers and impregnating a thermosetting resin such as epoxy around the outer periphery of the liner 11. Yes.

バルブ２０は、タンク１００の一端、より具体的には一方のドーム部１３の頂部に設けられた口金１５に設けられている。バルブ２０は、タンク１００の内容物（例えば、高圧水素）をタンク１００外に放出する際に開く。本実施形態では、バルブ２０は、電磁弁によって構成されている。電磁弁の作動時にはパルス振動が発生する。パルス振動は、幅広い周波数を含むため、バルブ２０の作動時には、タンク１００がタンク１００の固有振動数で加振される。 The valve 20 is provided in a base 15 provided at one end of the tank 100, more specifically at the top of one dome portion 13. The valve 20 opens when the contents of the tank 100 (for example, high-pressure hydrogen) are discharged out of the tank 100. In the present embodiment, the valve 20 is configured by an electromagnetic valve. Pulse vibration occurs when the solenoid valve is activated. Since the pulse vibration includes a wide range of frequencies, the tank 100 is vibrated at the natural frequency of the tank 100 when the valve 20 is operated.

ダイナミックダンパ３０は、補強層１４の円周方向に配置されている。ダイナミックダンパ３０は、タンク本体１０の振動を抑制するための装置である。ダイナミックダンパ３０は、タンク本体１０の固有振動数周辺での共振現象を制振（吸振）する。 The dynamic damper 30 is disposed in the circumferential direction of the reinforcing layer 14. The dynamic damper 30 is a device for suppressing vibration of the tank body 10. The dynamic damper 30 dampens (absorbs) a resonance phenomenon around the natural frequency of the tank body 10.

図２は、図１のＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。ダイナミックダンパ３０は、円筒形状であり、リング部材３１と、間隙部３２と、弾性部材３３と、重り３４とを備える。リング部材３１は、補強層１４に接している。リング部材３１は、鋼材から成り、円筒形状である。間隙部３２は、リング部材３１の円周方向の一部に設けられている。間隙部は単に間隙とも呼ぶ。リング部材３１は、間隙部３２を備えることにより、タンク本体１０の膨張による外形の変化を吸収するための膨張吸収機構として機能する。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an AA cross section of FIG. The dynamic damper 30 has a cylindrical shape, and includes a ring member 31, a gap portion 32, an elastic member 33, and a weight 34. The ring member 31 is in contact with the reinforcing layer 14. The ring member 31 is made of steel and has a cylindrical shape. The gap portion 32 is provided in a part of the ring member 31 in the circumferential direction. The gap is also simply called a gap. The ring member 31 includes the gap portion 32, thereby functioning as an expansion absorbing mechanism for absorbing changes in the outer shape due to expansion of the tank body 10.

弾性部材３３は、リング部材３１及び間隙部３２上に設けられている。弾性部材３３は、ゴムから成り、円筒形状である。本実施形態では、弾性部材３３と補強層１４の間に、間隙部３２を有するリング部材３１が備えられているので、リング部材３１が補強層１４上を滑ることにより、弾性部材３３を均一に伸ばすことができる。重り３４は、弾性部材３３上に設けられている。重り３４は、本実施形態ではスチールから成り、円筒形状である。重り３４は、予め定められた質量を有する。 The elastic member 33 is provided on the ring member 31 and the gap portion 32. The elastic member 33 is made of rubber and has a cylindrical shape. In the present embodiment, since the ring member 31 having the gap portion 32 is provided between the elastic member 33 and the reinforcing layer 14, the elastic member 33 is made uniform by sliding the ring member 31 on the reinforcing layer 14. Can be stretched. The weight 34 is provided on the elastic member 33. In this embodiment, the weight 34 is made of steel and has a cylindrical shape. The weight 34 has a predetermined mass.

図３は、タンク本体１０内の圧力上昇時における、図２のＢ部分の拡大図である。図３には、図２のダイナミックダンパ３０の部分のみを示している。タンク本体１０内の圧力が上昇した場合（例えば５０〜７０ＭＰａ）、タンク本体１０は、見かけ上、剛性が上昇し固有振動数が上昇する。また、タンク本体１０の内圧上昇に伴い、タンク本体１０が膨張する。リング部材３１は、タンク本体１０の膨張に伴って直径が大きくなり、間隙部３２が広くなる。そうすると、弾性部材３３が周方向に伸びる。弾性部材３３は、伸びると見かけ上堅くなるため、ばね定数が大きくなり、ダイナミックダンパ３０の固有振動数も大きくなる。 FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. 2 when the pressure in the tank body 10 is increased. FIG. 3 shows only the portion of the dynamic damper 30 of FIG. When the pressure in the tank main body 10 increases (for example, 50 to 70 MPa), the tank main body 10 apparently increases in rigidity and the natural frequency increases. Further, as the internal pressure of the tank body 10 increases, the tank body 10 expands. The diameter of the ring member 31 increases as the tank body 10 expands, and the gap portion 32 widens. Then, the elastic member 33 extends in the circumferential direction. Since the elastic member 33 is apparently stiff when extended, the spring constant increases and the natural frequency of the dynamic damper 30 also increases.

図４は、タンク本体１０内の圧力低下時における、図２のＢ部分の拡大図である。図４には、図２のダイナミックダンパ３０の部分のみを示している。タンク本体１０内の圧力が低下した場合（例えば１〜１０ＭＰａ）、タンク本体１０は、見かけ上、剛性が低下し固有振動数が低下する。また、タンク本体１０の内圧低下に伴い、タンク本体１０が収縮する。リング部材３１は、タンク本体１０の収縮に伴って直径が小さくなり、間隙部３２が狭くなる。そうすると、弾性部材３３は、周方向に縮むため、ばね定数が小さくなり、ダイナミックダンパ３０の固有振動数も小さくなる。 FIG. 4 is an enlarged view of a portion B in FIG. 2 when the pressure in the tank body 10 is lowered. FIG. 4 shows only the portion of the dynamic damper 30 of FIG. When the pressure in the tank main body 10 decreases (for example, 1 to 10 MPa), the tank main body 10 apparently decreases in rigidity and the natural frequency decreases. Further, as the internal pressure of the tank body 10 decreases, the tank body 10 contracts. The diameter of the ring member 31 decreases as the tank body 10 contracts, and the gap 32 narrows. Then, since the elastic member 33 is contracted in the circumferential direction, the spring constant is reduced, and the natural frequency of the dynamic damper 30 is also reduced.

図５は、タンク本体１０とダイナミックダンパ３０の固有振動数の変化を示したグラフである。縦軸は固有振動数（Ｈｚ）を示しており、横軸はタンク本体１０の内圧（ＭＰａ）を示している。本実施形態では、弾性部材３３は、予め定めたタンク本体１０内の上限圧力及び下限圧力において、ダイナミックダンパ３０の固有振動数がタンク本体１０の固有振動数と同じとなるばね定数になるように形成されている。弾性部材３３がこのようなばね定数を有していれば、図５に示すように、弾性部材３３の固有振動数はタンク本体１０の内圧の変化に対して線形的に変化するため、予め定めた上限圧力と下限圧力との間の範囲全体にわたって、ダイナミックダンパ３０の固有振動数がタンク本体１０の固有振動数と一致する。 FIG. 5 is a graph showing changes in the natural frequency of the tank body 10 and the dynamic damper 30. The vertical axis represents the natural frequency (Hz), and the horizontal axis represents the internal pressure (MPa) of the tank body 10. In the present embodiment, the elastic member 33 has a spring constant at which the natural frequency of the dynamic damper 30 is the same as the natural frequency of the tank body 10 at a predetermined upper limit pressure and lower limit pressure in the tank body 10. Is formed. If the elastic member 33 has such a spring constant, the natural frequency of the elastic member 33 changes linearly with changes in the internal pressure of the tank body 10 as shown in FIG. over a range between the upper limit pressure and the lower limit pressure, the natural frequency of the dynamic damper 30 is that matches the natural frequency of the tank body 10.

以上で説明した本実施形態のタンク１００によれば、タンク本体１０が膨張収縮して固有振動数が変化した場合でも、リング部材３１が変形することで弾性部材３３のばね定数が変化するため、ダイナミックダンパ３０の固有振動数も変化する。そのため、バルブ２０の動作に伴うタンク本体１０の振動を効果的に抑制することができる。また、補強層１４に接するリング部材３１には間隙部３２が設けられているので、タンク本体１０の膨張収縮に伴って、リング部材３１が変形可能である。そのため、ダイナミックダンパ３０の形状をタンク本体１０の膨張収縮に追従させることができ、タンク本体１０に発生する振動をより効果的に抑制することができる。 According to the tank 100 of the present embodiment described above, even when the tank body 10 expands and contracts and the natural frequency changes, the spring constant of the elastic member 33 changes due to the ring member 31 being deformed. The natural frequency of the dynamic damper 30 also changes. Therefore, the vibration of the tank body 10 accompanying the operation of the valve 20 can be effectively suppressed. In addition, since the gap portion 32 is provided in the ring member 31 in contact with the reinforcing layer 14, the ring member 31 can be deformed as the tank body 10 expands and contracts. Therefore, the shape of the dynamic damper 30 can be made to follow the expansion and contraction of the tank main body 10, and vibration generated in the tank main body 10 can be more effectively suppressed.

Ｂ．変形例：
上記実施形態において、ダイナミックダンパ３０と同様の構成を有するダイナミックダンパが、更にタンク１００の口金１５やバルブ２０、あるいはタンク１００を車体に固定するためのタンクバンドに取り付けられてもよい。 B. Variations:
In the above embodiment, a dynamic damper having the same configuration as that of the dynamic damper 30 may be attached to the base 15 of the tank 100, the valve 20, or a tank band for fixing the tank 100 to the vehicle body.

本発明は、上述の実施形態や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角形対中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、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 and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in the square pairs described in the summary section of the invention are intended to solve the above-described problems or to achieve part or all of the above-described effects. In order to achieve, it is possible to replace and combine as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

１０…タンク本体
１１…ライナー
１２…円筒部
１３…ドーム部
１４…補強層
１５…口金
２０…バルブ
３０…ダイナミックダンパ
３１…リング部材
３２…間隙部
３３…弾性部材
３４…重り
１００…タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tank main body 11 ... Liner 12 ... Cylindrical part 13 ... Dome part 14 ... Reinforcement layer 15 ... Base 20 ... Valve 30 ... Dynamic damper 31 ... Ring member 32 ... Gap part 33 ... Elastic member 34 ... Weight 100 ... Tank

Claims

A tank,
A tank body having a cylindrical portion with a reinforcing layer formed on the outer periphery;
A solenoid valve provided at one end of the tank body;
A cylindrical dynamic damper disposed on the outer periphery of the reinforcing layer for suppressing vibration of the tank body,
The dynamic damper has a cylindrical ring member in contact with the reinforcing layer, a cylindrical elastic member provided on the ring member, and a cylindrical weight provided on the elastic member,
The ring member has, along the circumferential direction, one end, the other end, and a gap between the one end and the other end,
In order to obtain the natural frequency of the dynamic damper that matches the natural frequency of the tank body, which changes at the upper limit pressure and the lower limit pressure in the tank body, the ring member is deformed and the spring constant of the elastic member the Ru is deformed at the upper limit pressure and the lower limit pressure in the tank body, the tank.