高压容器制造技术

本发明专利技术提供一种高压容器。高压容器(10)具有内胆(12)，该内胆(12)包括主体部(16)和位于端部的收敛部(18a、18b)。在该内胆(12)的外壁上形成有作为纤维层的增强层(14)。该增强层(14)具有层叠低螺旋层(36)而成的内侧层叠部(30)、外侧层叠部(32)、和介设于这些内侧层叠部(30)与外侧层叠部(32)之间的中间层叠部(34)。中间层叠部(34)通过交替地形成至少一层环箍层(38)和至少一层高螺旋层(40)而构成。根据本发明专利技术，能够在实现轻量化和小型化的同时，确保耐压强度。确保耐压强度。确保耐压强度。

【技术实现步骤摘要】
高压容器
本申请是申请号为201911060433.5的专利技术专利申请的分案申请，原申请的申请日为2019年11月1日，优先权日为2018年11月2日，原申请的专利技术名称为“高压容器”。


[0001]本专利技术涉及一种在内胆(liner)的外壁上卷绕有纤维的高压容器。

技术介绍

[0002]为了使燃料电池发电，需要向阳极供给氢气等燃料气体。因此，例如在搭载有燃料电池的燃料电池车中搭载用于填充氢气的高压容器。该高压容器由作为容器主体的内胆和围绕该内胆外壁的增强层构成。内胆由聚酰胺或高密度聚乙烯等树脂材料构成，增强层例如由纤维增强树脂(FRP)构成。
[0003]由FRP构成的增强层一般通过将含浸了树脂的增强纤维在内胆的外壁上多次卷绕后，利用加热使所述树脂固化而形成。在此，通过增强纤维的卷绕方向的不同，形成环箍层(hoop layer)、螺旋层(helical layer)。从充分确保内胆的耐压强度的观点出发，研究了各种应该在增强层的哪个部分形成环箍层、螺旋层的方式。例如，在日本专利技术专利公开公报特开2010
‑
249147号中，提出了一种方式，即将增强层的内周侧(日本专利技术专利公开公报特开2010
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249147号中所说的“FRP层的内侧层”)仅设为相对于高压容器的长度方向以规定的角度倾斜的螺旋层。

技术实现思路

[0004]对于高压容器的端部、即收敛部，无法卷绕倾斜角度大的高螺旋层。因此，在日本专利技术专利公开公报特开2010
‑r/>249147号记载的现有技术中，构成为将高螺旋层和倾斜角度小的低螺旋层交替卷绕。但是，实际上难以交替地卷绕倾斜角度差异较大的螺旋层，需要在螺旋层之间插入被称为过渡层(transit layer)的层。由于该过渡层对耐压强度没有任何帮助，因此，即使增加增强纤维的层数(增强层的厚度)而使高压容器大型化，也无法期待确保由过渡层带来的耐压强度。
[0005]本专利技术的主要目的在于，提供一种能够在实现轻量化和小型化的同时，确保耐压强度的高压容器。
[0006]根据本专利技术的一技术方案，提供一种高压容器，其具有内胆且通过在所述内胆的外壁上卷绕多圈纤维而形成有纤维层，其中所述内胆具有主体部(壳体部)和位于端部的收敛部，其特征在于，所述纤维层在作为卷绕起点的内周侧和作为卷绕终点的外周侧分别具有层叠低螺旋层而成的内侧层叠部和外侧层叠部，并且，在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间介设有中间层叠部，该中间层叠部通过交替地形成至少一层环箍层和至少一层高螺旋层而构成，其中，至少一层所述高螺旋层相对于所述主体部的长度方向的倾斜角度大于所述低螺旋层相对于所述主体部的长
度方向的倾斜角度。
[0007]构成内侧层叠部或外侧层叠部的低螺旋层充分覆盖收敛部。因此，能够确保收敛部的耐压强度。另一方面，中间层叠部的特别是环箍层有助于确保主体部的耐压强度。
[0008]并且，由于仅由低螺旋层构成内侧层叠部和外侧层叠部，因此，不需要在这些内侧层叠部和外侧层叠部中设置过渡层。这是因为，由于在内侧层叠部内和外侧层叠部内倾斜角度没有较大差异，因此，卷绕也不会变得困难。另外，由于环箍层和高螺旋层的倾斜角度也没有较大差异，因此，在中间层叠部也不需要特别设置过渡层。
[0009]这样，在本专利技术中，能够减少对耐压强度没有帮助的过渡层。相应地避免了纤维层的厚度变大，因此，能够实现高压容器的小型化和轻量化。
[0010]环箍层(或高螺旋层)相对于高压容器的长度方向的交叉角度与低螺旋层相对于高压容器的长度方向的交叉角度差异较大。因此，优选随着层数增加而增大构成内侧层叠部的低螺旋层的倾斜角度。据此，能够减小内侧层叠部的最上方的低螺旋层与中间层叠部的最下方的层的角度差。因此，在卷绕纤维时，容易从内侧层叠部向中间层叠部转移。
[0011]基于同样的理由，优选随着层数增加而减小构成外侧层叠部的低螺旋层的倾斜角度。这是因为，在该情况下，能够减小中间层叠部的最上方的层与外侧层叠部的最下方的低螺旋层的角度差，因此，在卷绕纤维时，容易从中间层叠部向外侧层叠部转移。
[0012]另外，优选将构成内侧层叠部或外侧层叠部且彼此相邻的低螺旋层彼此的倾斜角度的差设为20
°
以下。在这样构成的情况下，即使在反复循环进行高压流体的放出和填充时、或对高压容器施加了较大的冲击时，在低螺旋层彼此之间也不容易引起层间剥离。因此，也能够在长期且在施加冲击时维持耐压强度。
[0013]并且，优选使构成内侧层叠部的低螺旋层的倾斜角度的变化和构成外侧层叠部的低螺旋层的倾斜角度的变化大致对称。通过这样设定，能够将两端的收敛部的耐压强度确保为大致相同程度。
[0014]并且，优选构成中间层叠部的环箍层的端部随着该中间层叠部的层数增加而向远离收敛部的方向移动。
[0015]如上述那样构成的高压容器例如适合作为被搭载于燃料电池车中并储存向燃料电池的阳极电极供给的氢气的容器。
[0016]根据本专利技术，由低螺旋层构成内侧层叠部和外侧层叠部，来确保收敛部的耐压强度，另一方面，由中间层叠部的特别是环箍层确保主体部的耐压强度。另外，由于不需要特别地在内侧层叠部、中间层叠部和外侧层叠部分别设置过渡层，因此，相应地避免了纤维层的厚度变大，因此，能够实现高压容器的小型化和轻量化。
[0017]如上所述，通过采用上述结构，能够在实现高压容器的轻量化和小型化的同时确保耐压强度。
[0018]通过参照附图对以下实施方式所做的说明，上述的目的、特征及优点应易于被理解。
附图说明
[0019]图1是沿着本专利技术的实施方式所涉及的高压容器的长度方向的概略整体剖视图。图2是表示增强层的详细情况的主要部分放大剖视图。
图3是表示以低螺旋卷绕将含浸树脂卷绕于内胆的状态的概略立体图。图4是表示以高螺旋卷绕将含浸树脂卷绕于内胆的状态的概略立体图。图5是表示以倾斜角度比图4更大的高螺旋卷绕将含浸树脂卷绕于内胆的状态的概略立体图。图6是表示含浸有树脂的增强纤维的倾斜角度变化的图表。图7是从图6中摘取出内侧层叠部和外侧层叠部后所得到的图表。
具体实施方式
[0020]下面，列举本专利技术所涉及的高压容器的优选实施方式，参照附图详细地进行说明。
[0021]图1是延着本实施方式所涉及的高压容器10的长度方向的概略整体剖视图。该高压容器10例如与燃料电池一起被搭载在燃料电池车上，并通过高压来填充向所述燃料电池的阳极供给的氢气。
[0022]高压容器10具有内胆12和覆盖该内胆12的增强层14(纤维层)。其中的内胆12例如由表现出氢阻隔性的高密度聚乙烯(HDPE)树脂构成。在该情况下，HDPE树脂由于便宜且容易加工，因此具有能够以低成本且容易地制作内胆12的优点。另外，由于HDPE树脂的强度和刚性优异，因此，可确保内胆12具有充分的耐压性。
[0023]内胆12具有中空的主体部16、第一圆顶部18a和第二圆顶部18b，其中，中空的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压容器(10)，其具有内胆(12)且通过在所述内胆的外壁上卷绕多圈纤维而形成有纤维层(14)，其中所述内胆具有主体部(16)和位于端部的收敛部(18a、18b)，其特征在于，所述纤维层在作为卷绕起点的内周侧和作为卷绕终点的外周侧分别具有层叠低螺旋层而成的内侧层叠部(30)和外侧层叠部(32)，并且，在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间介设有中间层叠部(34)，该中间层叠部(34)通过交替地形成至少一层的环箍层(38)和至少一层的高螺旋层(40)而构成，其中，至少一层的所述高螺旋层相对于所述主体部的长度方向的倾斜角度大于所述低螺旋层相对于所述主体部的长度方向的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的高压容器，其特征在于，构成所述内侧层叠部的所述低螺旋层的倾斜角度随...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅津健太，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：