高壓氣體容器以及高壓氣體容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種供高壓氣體填充的高壓氣體容器，其中，該高壓氣體容器包括供高壓氣體填充的套筒以及包圍上述套筒的外表面的加強(qiáng)套管，上述套筒具有圓筒狀的套筒主體部以及通過將上述套筒主體部的兩端部縮徑而形成的一對(duì)套筒肩部，上述加強(qiáng)套管包括嵌合于上述套筒主體部的套管主體部以及自上述套管主體部延伸并抵接于各自的上述套筒肩部的一對(duì)套管肩部。
【專利說明】高壓氣體容器以及高壓氣體容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供高壓氣體填充的高壓氣體容器以及該高壓氣體容器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往以來，應(yīng)用一種具有供高壓氣體填充的罐狀套筒的高壓氣體容器。例如JP2006-300140A以及JP2005-337391A提出了一種高壓氣體容器，為了提高作為機(jī)械強(qiáng)度的耐壓性，該高壓氣體容器利用樹脂將纏繞在套筒的外周面的增強(qiáng)纖維固定從而形成有加強(qiáng)層。
[0003]然而，在JP2006-300140A以及JP2005-337391A所公開那樣的以往的高壓氣體容
器中，在套筒的外周面纏繞有增強(qiáng)纖維從而成形有加強(qiáng)層。因此，與向套筒的主體部纏繞的增強(qiáng)纖維相比，向設(shè)于其端部的圓頂狀的套筒的主體部纏繞的增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度變?nèi)酢Ｒ蚨?，存在有難以確保套筒肩部的機(jī)械強(qiáng)度的問題。
[0004]另外，加強(qiáng)層通過在套筒的外周表面纏繞多層增強(qiáng)纖維而形成。因此，形成加強(qiáng)層消耗工夫，因而存在難以量產(chǎn)化的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明即是鑒于上述問題點(diǎn)而做成的，其目的在于提供一種確保了耐壓性的高壓氣體容器，以及提供一種能夠量產(chǎn)化的高壓氣體容器的制造方法。
[0006]采用本發(fā)明的某樣式，提供一種高壓氣體容器,其供高壓氣體填充，該高壓氣體容器包括:套筒，其供高壓氣體填充；以及加強(qiáng)套管，其包圍上述套筒的外表面；上述套筒包括:圓筒狀的套筒主體部；以及一對(duì)套筒肩部，其通過將上述套筒主體部的兩端部縮徑而形成；上述加強(qiáng)套管包括:套管主體部，其嵌合于上述套筒主體部；以及一對(duì)套管肩部，其自上述套管主體部延伸并抵接于各自的上述套筒肩部。
[0007]以下參照添附的附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓氣體容器的剖視圖。
[0009]圖2是放大了本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓氣體容器的一部分的剖視圖。
[0010]圖3A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓氣體容器的制造方法的嵌合工序的概略剖視圖。
[0011]圖3B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓氣體容器的制造方法的成形工序的概略剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。[0013]首先，參照?qǐng)D1和圖2說明本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓氣體容器I的結(jié)構(gòu)。該高壓氣體容器I例如安裝于將氫氣作為燃料的車輛，并用于貯存高壓的氫氣。
[0014]高壓氣體容器I包括供高壓的氫氣填充的作為主箱的空心狀的套筒2、設(shè)于該套筒2的內(nèi)側(cè)的未圖示的空心狀的副箱、容納于該副箱的內(nèi)側(cè)的儲(chǔ)氫物質(zhì)、以及用于冷卻和加熱該儲(chǔ)氫物質(zhì)的熱交換器。高壓氣體容器I是包括套筒2和副箱在內(nèi)的混合型容器。
[0015]容納于副箱內(nèi)側(cè)的儲(chǔ)氫物質(zhì)例如使用粉末狀的儲(chǔ)氫合金。該儲(chǔ)氫合金為與空氣相比能夠儲(chǔ)存數(shù)100倍以上的氫氣的合金。
[0016]在高壓氣體容器I內(nèi)填充氫氣時(shí)，將高壓的氫氣供給于套筒2內(nèi)，并且向熱交換器供給作為低溫的冷卻介質(zhì)的熱交換介質(zhì)，使副箱內(nèi)的儲(chǔ)氫物質(zhì)冷卻。由此，能夠促進(jìn)氫氣儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫物質(zhì)。
[0017]另一方面，在從高壓氣體容器I取出氫氣時(shí)，通過向熱交換器供給高溫的熱交換介質(zhì)，將副箱內(nèi)的儲(chǔ)氫物質(zhì)加熱。由此，能夠促進(jìn)氫氣從儲(chǔ)氫物質(zhì)中放出。
[0018]高壓氣體容器I包括供高壓的氫氣填充的空心狀的套筒2、以及用于包圍該套筒2的外周面的加強(qiáng)套管4。在圖1中看時(shí)，套筒2和加強(qiáng)套管4形成為相對(duì)于高壓氣體容器I的中心線O大致對(duì)稱。
[0019]套筒2包括圓筒狀的套筒主體部21、以及將該套筒主體部21的兩端部收縮成圓頂狀的套筒端部22。兩端的套筒端部22與套筒主體部21形成為一體。
[0020]另外，并不限定于此，還可以將一端的套筒端部與套筒主體部形成為一體，并相對(duì)于套筒主體部獨(dú)立地形成成為箱蓋的另一端的套筒端部。另外，還可以是相對(duì)于套筒主體部均獨(dú)立地形成兩端的套筒端部。
[0021]套筒端部22包括通過將圓筒狀的套筒主體部21的兩端部縮徑為圓頂狀而形成的套筒肩部23、以及在各自的中央部開口的套筒開口部24。
[0022]雖未圖示，但各個(gè)套筒開口部24在內(nèi)側(cè)設(shè)置并封閉供氫氣進(jìn)出的通路和供熱交換介質(zhì)進(jìn)出的通路。
[0023]套筒2例如利用鋁合金形成。由此，即使套筒2的內(nèi)表面暴露在氫氣中也能夠防止其脆化，從而能夠確保其耐腐蝕性。
[0024]加強(qiáng)套管4利用作為與套筒2相比拉伸強(qiáng)度較高、熱膨脹系數(shù)較小的金屬例如高張力鋼形成。
[0025]加強(qiáng)套管4具有圓環(huán)狀的截面，例如使用無縫的管材即無縫管。
[0026]加強(qiáng)套管4包括嵌合于套筒主體部21的外周面的圓筒狀的套管主體部41、以及自該套管主體部41的兩端部延伸并抵接于各自的套筒肩部23的一對(duì)套管肩部42。
[0027]圖2是放大了高壓氣體容器I的套筒肩部23的附近的剖視圖。
[0028]如圖2所示，套筒肩部23形成為錐形形狀。套筒肩部23的外表面23a構(gòu)成錐形形狀的側(cè)面。外表面23a相對(duì)于中心線O的傾斜角Θ可以根據(jù)所要求的套筒肩部23的機(jī)械強(qiáng)度任意設(shè)定。
[0029]套管肩部42沿著套筒肩部23的外表面23a形成為錐形形狀。套管肩部42的內(nèi)表面42a與套筒肩部23的外表面23a面接觸。
[0030]在于高壓氣體容器I內(nèi)填充有氫氣時(shí)，套筒2的內(nèi)部壓力升高導(dǎo)致套筒2欲膨脹。然而，利用包圍套筒2的加強(qiáng)套管4抑制套筒2的膨脹。因而，降低了套筒2的拉伸應(yīng)力。[0031]具體而言，套筒2通過被嵌合于套筒主體部21的外周面的、加強(qiáng)套管4的套管主體部41包圍，被抑制了向與中心線O垂直的徑向的膨脹。因而，降低在套筒主體部21產(chǎn)生的沿著徑向的內(nèi)部應(yīng)力。
[0032]而且，通過使加強(qiáng)套管4的套管肩部42抵接于套筒肩部23的外表面23a，抑制了套筒2的向沿著中心線O的軸向的膨脹。因而，降低在套筒肩部23以及套筒主體部21產(chǎn)生的沿著軸向的內(nèi)部應(yīng)力。
[0033]套筒肩部23的外表面23a以錐形形狀抵接于套管肩部42的內(nèi)表面42a。因此，在套筒2欲膨脹時(shí)，沿著該外表面23a進(jìn)行塑性加工的套管肩部42利用該外表面23a的彈性恢復(fù)力按壓于套筒肩部23的外表面23a。因而，降低在圓頂狀的套筒肩部23與圓筒狀的套筒主體部21之間的交界部、亦即連接部所產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0034]接著，參照?qǐng)D3A和圖3B說明高壓氣體容器I的制造方法。
[0035]高壓氣體容器I通過依次進(jìn)行以下工序而制造:嵌合工序，使加強(qiáng)套管4嵌合于套筒2 ;以及成形工序，通過以使加強(qiáng)套管4的兩端部收縮的方式進(jìn)行成形加工來形成套管肩部42。
[0036]在圖3A所示的嵌合工序中，例如將形成為直圓筒狀的加強(qiáng)套管4通過壓入而嵌合于套筒2的外周。由此，套管主體部41的內(nèi)表面41a無縫隙地抵接于套筒主體部21的外表面21a。
[0037]在圖3B所示的成形工序中，進(jìn)行使嵌合于套筒2的直圓筒狀的加強(qiáng)套管4的兩端部收縮的成形加工。由此，在加強(qiáng)套管4的兩端部形成錐形形狀的套管肩部42。
[0038]該成形加工在加強(qiáng)套管4的兩端部利用從加強(qiáng)套管4的徑向上按壓多個(gè)沖壓模具5的沖壓加工進(jìn)行，該沖壓加工為冷塑性加工。另外，并不限定于此，還可以采用在加強(qiáng)套管4的兩端部利用從加強(qiáng)套管4的軸向上按壓沖壓模具的沖壓加工進(jìn)行成形加工的結(jié)構(gòu)。
[0039]另外，在成形工序中，優(yōu)選的是，套管肩部42的內(nèi)表面42a相對(duì)于中心線O的傾斜角形成為大于套筒肩部23的外表面23a相對(duì)于中心線O的傾斜角Θ。
[0040]在該情況下，套管肩部42利用在其成形后套筒肩部23欲恢復(fù)到原來形狀的彈性恢復(fù)力，以按壓于套筒肩部23的方式被固定。因而，套管肩部42在整個(gè)套筒肩部23的較寬范圍無縫地抵接于套筒肩部23。因而，充分地確保套管肩部42的頂端部與套筒肩部23之間的面壓力。
[0041]另外，通過在成形工序中實(shí)施在沖壓模具5和套筒肩部23之間壓縮套管肩部42的沖壓加工，產(chǎn)生加工硬化，因此，確保充分的強(qiáng)度。
[0042]另外，為了進(jìn)一步提高加強(qiáng)套管4與套筒2之間的密合性，還可以在上述成形工序之后，對(duì)套筒2的內(nèi)部施加壓力，以使套筒2膨脹的方式使其塑性變形。
[0043]高壓氣體容器I的制造方法并不限定于上述的制造方法，還可以進(jìn)行以下的成形工序:預(yù)先在加強(qiáng)套管4的一端成形套管肩部42，在進(jìn)行了將加強(qiáng)套管4嵌合于套筒2并使套管肩部42抵接于套筒肩部23的嵌合工序之后，在加強(qiáng)套管4的另一端成形套管肩部42。
[0044]另外，套管肩部42的內(nèi)表面42a和套筒肩部23的外表面23a在大致整個(gè)區(qū)域相抵接，但并不限定于此，還可以是僅套管肩部42的頂端部抵接于套筒肩部23，在套管肩部42的基端部和套筒肩部23之間空出環(huán)狀的間隙。[0045]采用以上的實(shí)施方式，起到以下所示的作用效果。
[0046]高壓氣體容器I包括供高壓氣體填充的套筒2以及包圍該套筒2的外周面的加強(qiáng)套管4。套筒2包括圓筒狀的套筒主體部21以及通過將該套筒主體部21的端部縮徑而形成的套筒肩部23。加強(qiáng)套管4包括嵌合于套筒主體部21的套管主體部41以及自該套管主體部41延伸并抵接于套筒肩部23的套管肩部42。
[0047]這樣，在高壓氣體容器I中，加強(qiáng)套管4包圍套筒2的套筒主體部21和套筒肩部23的外表面。因此，當(dāng)在高壓氣體容器I內(nèi)填充有高壓氣體時(shí)，利用加強(qiáng)套管4抑制套筒2向徑向以及軸向膨脹。因而，降低在自套筒主體部21以圓頂狀延伸的套筒肩部23產(chǎn)生的應(yīng)力，從而確保高壓氣體容器I的耐壓性。
[0048]另外，在高壓氣體容器I中，加強(qiáng)套管4利用與套筒2相比拉伸強(qiáng)度較高的金屬形成。
[0049]因此，當(dāng)在高壓氣體容器I內(nèi)填充有高壓氣體時(shí)，拉伸強(qiáng)度較高的加強(qiáng)套管4將抑制套筒2的膨脹。因而，高壓氣體容器I的耐壓性提高。
[0050]另外，在高壓氣體容器I中，加強(qiáng)套管4利用與套筒2相比熱膨脹系數(shù)較小的金屬形成。
[0051]由此，當(dāng)在高壓氣體容器I內(nèi)填充有高壓氣體時(shí)，雖然套筒2和加強(qiáng)套管4的溫度一起上升，但熱膨脹系數(shù)較小的加強(qiáng)套管4的變形量與套筒2相比變形量較小。由此，加強(qiáng)套管4壓縮套筒2，因此，提高高壓氣體容器I的耐壓性。
[0052]另外，在高壓氣體容器I中，套筒肩部23具有錐形形狀的外表面23a，套管肩部42具有與套筒肩部23的外表面23a相抵接的錐形形狀的內(nèi)表面42a。
[0053]由此，套管肩部42按壓于套筒肩部23的外表面23a，降低在圓頂狀的套筒肩部23產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0054]另外，包括供高壓氣體填充的套筒2以及包圍該套筒2的外周面的加強(qiáng)套管4在內(nèi)的高壓氣體容器I通過依次進(jìn)行以下工序而制造:嵌合工序，將加強(qiáng)套管4嵌合于套筒2的圓筒狀的套筒主體部21 ;以及成形工序，通過以使加強(qiáng)套管4的兩端部收縮的方式進(jìn)行成形加工，形成套管肩部42，該套管肩部42抵接于使套筒主體部21的兩端部收縮而形成的套筒肩部23。
[0055]這樣，套管肩部42通過被實(shí)施使加強(qiáng)套管4的端部收縮的成形加工而產(chǎn)生加工硬化，因此，確保充分的強(qiáng)度。
[0056]另外，在將加強(qiáng)套管4嵌合于套筒2之后，通過利用成形加工形成套筒肩部23，縮短了將加強(qiáng)套管4組裝于套筒2的時(shí)間。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高壓氣體容器I的量產(chǎn)化，從而謀求產(chǎn)品的成本降低。
[0057]以上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但上述實(shí)施方式僅表示了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，其宗旨并不是將本發(fā)明的技術(shù)范圍限定于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0058]例如，本發(fā)明并不限于使用儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)存氫，還能夠應(yīng)用于供其他的氣體填充的容器、罐等。
[0059]本申請(qǐng)基于2011年7月I日向日本國特許廳提出申請(qǐng)的日本特愿2011-147550要求優(yōu)先權(quán)，通過參照將該申請(qǐng)的全部內(nèi)容引入到本說明書中。
[0060]該發(fā)明的實(shí)施例所包含的排他性或特征如以下權(quán)利要求書所述。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓氣體容器，其供高壓氣體填充， 該高壓氣體容器包括: 套筒，其供高壓氣體填充；以及 加強(qiáng)套管，其包圍上述套筒的外表面； 上述套筒包括: 圓筒狀的套筒主體部；以及 一對(duì)套筒肩部，其通過將上述套筒主體部的兩端部縮徑而形成； 上述加強(qiáng)套管包括: 套管主體部，其嵌合于上述套筒主體部；以及 一對(duì)套管肩部，其自上述套管主體部延伸并抵接于各自的上述套筒肩部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體容器，其中， 上述加強(qiáng)套管利用與上述套筒相比拉伸強(qiáng)度較高的金屬形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體容器，其中， 上述加強(qiáng)套管利用與上述套筒相比熱膨脹系數(shù)較小的金屬形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體容器，其中， 上述套筒利用鋁合金形成，上述加強(qiáng)套管利用高張力鋼形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓氣體容器，其中， 上述套筒肩部包括錐形形狀的外表面； 上述套管肩部具有與上述套筒肩部的外表面相抵接的錐形形狀的內(nèi)表面。
6.一種高壓氣體容器的制造方法，該高壓氣體容器包括供高壓氣體填充的套筒以及包圍上述套筒的外周面的加強(qiáng)套管，其中， 該高壓氣體容器的制造方法包括: 嵌合工序，使上述加強(qiáng)套管嵌合于上述套筒的圓筒狀的套筒主體部；以及成形工序，通過使上述加強(qiáng)套管的兩端部收縮的方式進(jìn)行成形加工，形成套管肩部，該套管肩部與使上述套筒主體部的兩端部收縮而形成的套筒肩部相抵接。
【文檔編號(hào)】F17C1/04GK103635736SQ201280032491
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月1日
【發(fā)明者】中村善也, 小林隆 申請(qǐng)人:萱場工業(yè)株式會(huì)社