本发明专利技术提供一种压力容器，其搭载于燃料电池机动车等，并能够高精度且短时间地预测由内侧的套筒和外侧的加强层构成的压力容器的剩余寿命。人工结构不完全部(21)在氢气罐(10)的整个使用期间以维持为氢气罐(10)的最弱部的尺寸形成在套筒(11)的外表面。检测器(20)例如由夹设在套筒(11)与加强层(12)之间的裂纹测定仪(30)构成，并在人工结构不完全部(21)的附近固接于套筒(11)的外表面。裂纹(22)的长度伴随由于氢气罐(10)的使用增多而导致的内压的压力循环的增加而增加。伴随裂纹(22)的成长，检测器(20)的电阻值增加。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及搭载于燃料电池机动车等且具有用于预测寿命的功能的压力容器。
技术介绍
燃料电池机动车(Fuel Cell Vehicle)或压缩天然气机动车(Compressd NaturalGasVehicle)上搭载有储藏作为燃料的高压气体的压力容器。该压力容器成为具备套筒(liner)和加强层的复合容器，其中套筒在内表面侧划分出高压气体的储藏空间，加强层围绕该套筒。此外，作为通常的材料，套筒采用铝合金或树脂，此外，加强层采用CFRP(CarbonFiber Reinforced Plastics :碳纤维强化塑料)。该压力容器重复进行由于高压气体的填充而使内压上升，伴随向燃料电池等的放出而内压减小这样的压力循环。此种压力循环的重复进行成为压力容器的裂纹产生和其成 长的原因，裂纹的成长影响压力容器的寿命。在现有的压力容器中，由于其寿命的不均大，因此赋予必要强度以上的强度，从而重量大且价格高昂。此外，压力容器的使用状况例如在各燃料电池机动车中也不相同。因此，对于各压力容器，若能够高精度地预测其寿命，在寿命将要用尽之前更换压力容器，则对于实现压力容器的轻量化等是非常有益的。压力容器的现有的寿命预测方法有(a)预先对于同型的产品进行压力循环试验，研究寿命，并将试验结果适用于同型的其他的压力容器；(b)从与使用中的压力容器同型的压力容器切取试验片，对于该试验片通过疲劳试验来研究疲劳度，并根据该试验结果预测该压力容器的寿命；(C)对于使用中的压力容器利用超声波器等进行非破坏检查，研究损伤，并根据该损伤进行预测。专利文献I公开了在原子能设备等中对具有温度变动的流体流过内部的配管的热疲劳损伤进行监视的监视装置。根据该监视装置，在受到热疲劳的配管的外周部加工孔，而形成配管的薄壁部，将该薄壁部作为配管中热疲劳损伤部位的集中部位，从而与其他部位相比，先进行热疲劳，并测定该薄壁部的应变，检测热疲劳损伤的蓄积。专利文献2公开了在高温、高压下使用的压力容器的寿命预测方法。根据该寿命预测方法，依据(a)压力容器钢的回火脆化量与杂质的晶界偏析量成比例；及(b)若知晓温度履历和使用中的各温度下的杂质的平衡偏析量，则能够预测包含重复加热、冷却的复杂的热循环下产生的杂质的晶界偏析量这两个观点，对于压力容器的材料中包含的特定成分，将实际的温度履历适用到关于晶界偏析量的变化和压力容器的温度变化之间的关系而构筑的关系式中，算出杂质的晶界偏析量，预测压力容器的寿命。专利文献专利文献I日本专利公开平9-324900号公报专利文献2日本专利公开平5-18497号公报在压力容器的现有的三种寿命预测方法中，对于(a)来说，试验产品的试验结果一概适用到各压力容器，精度降低。对于(b)及(C)来说，寿命的预测需要大规模的准备，难以马上预测。专利文献I的监视装置的主要目的不是压力循环所导致的裂纹的成长而是热疲劳损伤的监视，并且在适用到压力容器的寿命预测的情况下，在压力容器的外表面加工孔，削弱加强层，使压力容器的寿命一下子降低。专利文献2的压力容器的寿命预测方法是根据温度履历进行的，难以用于压力容器的内压变化作为寿命的决定要素的压力容器的寿命预测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对内压较大变动的压力容器，抑制使用状况及个体不均的影响，而能够高精度且立刻地预测寿命。本专利技术中，涉及压力容器的结构不完全部。该结构不完全部是指材料力学及结构力学等中力学定义的结构(包括组成和物理形状)上的特征，与日本国法律制造物责任法第二条第二款的“缺陷”完全不同。相对于没有裂纹或凹部的完全结构部，具有裂纹或凹部的结构部是不完全结构部的例子。本专利技术的压力容器具备将加压后的流体储藏在内部的套筒；围绕该套筒来加强该套筒的加强层，检测部，其夹设在所述套筒与所述加强层之间，并根据夹设部位处的物理量来检测依赖于所述套筒和所述加强层中的至少一方的寿命关联值。根据本专利技术，检测部不是设在压力容器的外表面，而是设在套筒与加强层之间，根据设置部位处的物理量来检测依赖于套筒或加强层中的至少一方的寿命关联值，由此能够可靠地预测套筒和加强层这两方的寿命。此外，能够高精度且立刻地预测偏差各不相同的压力容器的寿命。优选本专利技术的第二方案的压力容器在第一方案的压力容器的基础上，人工结构不完全部以在所述套筒的内表面不露出的方式形成在所述套筒的外表面侧的金属材料上，所述检测部检测所述人工结构不完全部的成长来作为所述夹设部位处的物理量，所述人工结构不完全部的成长由于伴随流体向所述压力容器的出入而所述压力容器的内压的变动的重复引起。据此，金属的结构不完全部伴随压力容器的内压的变动的重复而逐渐成长。根据第二方案，人工结构不完全部形成在套筒的外表面侧的金属材料上，从而将该人工结构不完全部的成长作为寿命关联值来检测，由此能够准确地预测压力容器的寿命。优选对于该压力容器的结构不完全部，将该结构不完全部向与该结构不完全部上产生的应力中的最大应力产生的方向垂直的垂直面投影的投影面积作为S，所述人工结构不完全部的M大于任一自然结构不完全部的M，且其最大应力方向的长度为因该人工结构不完全部的形成而导致的压力容器疲劳寿命的降低达到允许限度的尺寸以下。据此，人工结构不完全部将由于其存在而导致的压力容器疲劳寿命的降低限制在允许值内，并同时在整个压力容器的使用期间内，维持压力容器中的最大的结构不完全部，因此，将与寿命预测相关的检测对象仅限定在人工结构不完全部，从而能够预测压力容器的使用期间的各时刻下的寿命。优选所述检测部为裂纹测定仪或应变仪。随着长时间使用压力容器，人工结构不完全部处的裂纹的长度增大，或者人工结构不完全部的部位的应变增加。据此，能够根据伴随压力容器的使用的人工结构不完全部成长而导致的裂纹的长度或应变的变化来高精度且迅速地检测压力容器的寿命。优选所述套筒为树脂制，金属膜材夹设在所述套筒与所述加强层之间，所述人工结构不完全部设置在所述金属膜材上。相对于金属中的结构不完全部随着该金属疲劳的蓄积而逐渐成长，树脂中的结构不完全部在寿命终结之前一下子加剧，因此难以根据结构不完全部的观测来预测寿命。据此，相对于具备树脂制套筒的压力容器，将金属膜材夹设在树脂制的套筒与加强层之间，并将人工结构不完全部设置于该金属膜材，由此与套筒 为金属制的压力容器的寿命相同，能够根据人工结构不完全部的成长的观测，顺利地预测压力容器的寿命。优选压力容器具备预测部，其根据所述检测部的输出来预测所述压力容器的剩余寿命；出入量控制部，其在该预测部预测的剩余寿命小于规定值时，与剩余寿命在规定值以上时相比，以减少压力容器的内压的变动幅度的方式来控制所述加压后的流体向所述压力容器内的出入量。压力容器的内压的变动振幅越小，作用于套筒及加强层的载荷能够越小。据此，当压力容器接近寿命终结时，控制所述加压后的流体向压力容器内的出入量来抑制内压的变动，因此能够实现压力容器的寿命延长。附图说明图I是氢气罐及其控制装置的结构图。图2是表示氢气罐中的压力循环的重复数与氢气罐上形成的人工结构不完全部处的裂纹的成长的关系的实验图。图3是关于检测人工结构不完全部的形成部位处的裂纹的长度的裂纹测定仪的说明图。图4是表示人工结构不完全部的形成部位处的裂纹的长度与裂纹测定仪的电阻值的关系的图表。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压力容器，其具备：将加压后的流体储藏在内部的套筒；围绕该套筒来加强该套筒的加强层，所述压力容器的特征在于，所述压力容器具备检测部，该检测部夹设在所述套筒与所述加强层之间，并根据夹设部位处的物理量来检测依赖于所述套筒和所述加强层中的至少一方的寿命关联值。
【技术特征摘要】
2011.04.06 JP 2011-0849061.一种压カ容器，其具备将加压后的流体储藏在内部的套筒；围绕该套筒来加强该套筒的加强层， 所述压カ容器的特征在干， 所述压カ容器具备检测部，该检测部夹设在所述套筒与所述加强层之间，井根据夹设部位处的物理量来检测依赖于所述套筒和所述加强层中的至少一方的寿命关联值。2.根据权利要求I所述的压力容器，其特征在干， 人工结构不完全部以在所述套筒的内表面不露出的方式形成在所述套筒的外表面侧的金属材料上， 所述检测部检测所述人工结构不完全部的成长来作为所述夹设部位处的物理量，所述人工结构不完全部的成长由于伴随流体向所述压カ容器的出入而所述压カ容器的内压的变动的重复引起。3.根据权利要求2所述的压力容器，其特征在干， 将该压力容器的结构不完全部向与该结构不完全部...
【专利技术属性】
技术研发人员：金崎俊彦，宫川一夫，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。