壓力容器及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力容器。
【背景技術(shù)】
[0002]貯藏氫等的壓力容器具備例如內(nèi)襯、加強(qiáng)層、保護(hù)層。內(nèi)襯的內(nèi)部成為貯藏室。加強(qiáng)層由形成在內(nèi)襯的外表面上的纖維強(qiáng)化塑料構(gòu)成。保護(hù)層形成在加強(qiáng)層的外表面，在玻璃纖維與玻璃纖維之間夾設(shè)熱發(fā)泡樹脂層而成(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0003]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0004]【專利文獻(xiàn)】
[0005]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2012-2257號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]【發(fā)明要解決的課題】
[0007]上述在先技術(shù)具有的課題是壓力容器的質(zhì)量及體積由于保護(hù)層的存在而增大。此夕卜，希望其小型化、低成本化、省資源化、制造的容易化、使用容易度的提高等。
[0008]【用于解決課題的方案】
[0009]本發(fā)明用于解決上述課題的至少一部分，可以作為以下的方案來實(shí)現(xiàn)。
[0010](I) 一種壓力容器，具備:容器本體，包括端面板部和殼體板部；及保護(hù)構(gòu)件，包括如果發(fā)泡則變成絕熱層的未發(fā)泡的熱發(fā)泡材料，并覆蓋于所述端面板部的外表面的一部分。根據(jù)該方案，在容器本體的最薄的部位存在于端面板部的情況下，通過熱發(fā)泡材料的發(fā)泡，能夠保護(hù)該部位免于遭受高溫。而且，保護(hù)構(gòu)件未覆蓋于殼體板部，由此能避免覆蓋的區(qū)域擴(kuò)展引起的不良影響的擴(kuò)大。該不良影響可列舉例如壓力容器的外徑變大的情況、壓力容器的質(zhì)量增加的情況、壓力容器的散熱特性惡化的情況中的至少I個(gè)。
[0011](2)在上述方案中，所述保護(hù)構(gòu)件包括:包括所述熱發(fā)泡材料的層；及包括緩沖材料的層。根據(jù)該方案，能夠使保護(hù)構(gòu)件具有保護(hù)免于遭受沖擊的功能，并能夠廉價(jià)地生產(chǎn)保護(hù)構(gòu)件。為了具有免于遭受沖擊的保護(hù)功能，優(yōu)選使保護(hù)構(gòu)件具有一定程度的體積。當(dāng)其體積整體包含熱發(fā)泡材料時(shí)，保護(hù)構(gòu)件的造價(jià)容易升高。因此，若以具有包括熱發(fā)泡材料的層和包括緩沖材料的層的方式成形保護(hù)構(gòu)件，則保護(hù)構(gòu)件具有一定程度的體積，并能夠減少熱發(fā)泡材料的使用量。其結(jié)果是，能夠得到上述的效果。
[0012](3)在上述方案中，包括所述緩沖材料的層相比包括所述熱發(fā)泡材料的層配置在內(nèi)側(cè)。根據(jù)該方案，即使包括緩沖材料的層相對于高溫較弱，通過包括熱發(fā)泡材料的層也能夠保護(hù)免于遭受高溫。
[0013](4)在上述方案中，由所述保護(hù)構(gòu)件保護(hù)的端面板部是未設(shè)置有高溫時(shí)動(dòng)作的安全塞的一方的端面板部。根據(jù)該方案，安全塞的正常的動(dòng)作受到妨礙的可能性降低。這是因?yàn)椋?dāng)在安全塞的附近配置保護(hù)構(gòu)件時(shí)，由于熱發(fā)泡材料的發(fā)泡而存在壓力釋放受妨礙的可能性。
[0014](5)在上述方案中，所述保護(hù)構(gòu)件的外徑為所述容器本體的外徑以下。根據(jù)該方案，能夠防止壓力容器的外徑增大的情況。
[0015](6)在上述方案中，所述保護(hù)構(gòu)件所覆蓋的部位包括所述端面板部中壁厚最薄的部位。根據(jù)該方案，能夠?qū)Ρ诤褡畋〉牟课弧⒓聪鄬τ诟邷刈钊醯牟课贿M(jìn)行保護(hù)。
[0016](7) 一種壓力容器的生產(chǎn)方法，包括:生產(chǎn)包括端面板部和殼體板部的容器本體的工序；及使保護(hù)構(gòu)件覆蓋于所述端面板部的外表面的至少一部分而固定的工序，其中，所述保護(hù)構(gòu)件包括如果發(fā)泡則變成絕熱層的未發(fā)泡的熱發(fā)泡材料。
[0017]本發(fā)明也可以通過上述以外的各種方案實(shí)現(xiàn)。例如，作為上述保護(hù)構(gòu)件或該保護(hù)構(gòu)件的生產(chǎn)方法，可以如下實(shí)現(xiàn)。
[0018](A) 一種保護(hù)構(gòu)件，覆蓋于包括端面板部和殼體板部的容器本體的外表面的至少一部分，由此對所述容器本體進(jìn)行保護(hù)，其中，包括如果發(fā)泡則變成絕熱層的未發(fā)泡的熱發(fā)泡材料，并覆蓋于所述端面板部的外表面的至少一部分。
[0019](B)上述方案的保護(hù)構(gòu)件包括:包括所述熱發(fā)泡材料的層；及包括緩沖材料的層。
[0020](C)在上述方案的保護(hù)構(gòu)件中，包括所述緩沖材料的層相比包括所述熱發(fā)泡材料的層配置在內(nèi)側(cè)。
[0021](D)上述方案的保護(hù)構(gòu)件所保護(hù)的端面板部是未設(shè)置有高溫時(shí)動(dòng)作的安全塞的一方的端面板部。
[0022](E)上述方案的保護(hù)構(gòu)件的外徑為所述容器本體的外徑以下。
[0023](F) 一種生產(chǎn)保護(hù)構(gòu)件的方法，所述保護(hù)構(gòu)件通過覆蓋于容器本體的至少一部分的外表面而保護(hù)所述容器本體，該生產(chǎn)方法包括:通過模具成形來形成構(gòu)成所述保護(hù)構(gòu)件的第一層的第一工序；通過模具成形來形成構(gòu)成所述保護(hù)構(gòu)件并層疊于所述第一層的第二層的第二工序，所述第一層和所述第二層中的至少一方包括熱發(fā)泡材料。根據(jù)該方案，能夠簡單地生產(chǎn)雙層結(jié)構(gòu)的保護(hù)構(gòu)件。
[0024](G)在上述方案的生產(chǎn)方法中，所述熱發(fā)泡材料僅包含在所述第一及第二層中的在保護(hù)壓力容器時(shí)配置在外側(cè)的一方。根據(jù)該方案，能夠減少熱發(fā)泡材料的材料費(fèi)。優(yōu)選在配置于外側(cè)的一方包括熱發(fā)泡材料，這正如前文所述。
[0025](H)在上述方案的生產(chǎn)方法中，在所述第二層中包括所述熱發(fā)泡材料。根據(jù)該方案，能夠簡單地將第一層與第二層結(jié)合。其效果正如(F) (G) (H)記載那樣，通過先形成不包括熱發(fā)泡材料且配置于內(nèi)側(cè)的第一層，然后形成包括熱發(fā)泡材料且配置于外側(cè)的第二層來得到。
[0026]第一層及第二層優(yōu)選相互結(jié)合。作為結(jié)合的種類，可列舉例如機(jī)械結(jié)合。作為機(jī)械結(jié)合的方法，可列舉例如“燕尾接合”。燕尾接合是接頭的一種，是使用如燕尾那樣根部中間變細(xì)的截面形狀的“榫頭”的方法。榫頭是通過向設(shè)于另一構(gòu)件的“榫眼”嵌入而用于使2個(gè)構(gòu)件結(jié)合的突起。如上文所述當(dāng)榫頭的根部中間變細(xì)時(shí)，即使要將結(jié)合的2個(gè)構(gòu)件剝離那樣的力起作用，也不會(huì)簡單地分離。需要說明的是，燕尾接合通常是以木材為對象的方法，但是在本申請中并不局限于木材。
[0027]如(F)記載那樣使用模具成形的情況下，若通過第一工序成形具有榫頭的層，然后，利用已經(jīng)成形的層作為模具的一部分來成形具有榫眼的層，則不需要從榫眼拔出模具的工序。其結(jié)果是，能夠比較容易地生產(chǎn)保護(hù)構(gòu)件。
[0028]具有榫頭的可以是第一層(內(nèi)層)，也可以是第二層(外層)。另一方面，第二層為了保護(hù)第一層免于遭受高溫，優(yōu)選以將第一層包入的方式形成。若將第一層包入于第二層，則能夠形成為第一層整體作為榫頭發(fā)揮功能的形狀。若為這樣的形狀，則第一層的形狀和第二層的形狀都變得簡單，由此模具成形變得容易。這樣，如上文所述，能夠通過簡易的方法使2個(gè)層結(jié)合。該結(jié)合在第二層發(fā)泡時(shí)也能發(fā)揮其效果。
[0029](I)在上述方案的生產(chǎn)方法中，所述第一及第二層包括聚氨脂。根據(jù)該方案，能夠簡單地加強(qiáng)2個(gè)層的結(jié)合。這是因?yàn)?，若通過同種的高分子化合物的聚合來成形2個(gè)層，則第一層與第二層被化學(xué)結(jié)合。
[0030](J)在上述方案的生產(chǎn)方法中，所述熱發(fā)泡材料是膨脹石墨。
【附圖說明】
[0031]圖1是高壓氫罐的剖視圖及仰視圖。
[0032]圖2是表示第二保護(hù)構(gòu)件的生產(chǎn)工序中的第一工序的圖。
[0033]圖3是表示第二保護(hù)構(gòu)件的生產(chǎn)工序中的第二工序的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1示出高壓氫罐100。圖1⑷是主視圖的剖視圖，圖1⑶是仰視圖。高壓氫罐100用于向機(jī)動(dòng)車用的燃料電池供給氫，并搭載于機(jī)動(dòng)車。高壓氫罐100具備樹脂內(nèi)襯10、加強(qiáng)層20、閥側(cè)罐口 30、末端側(cè)罐口 40、閥50、第一保護(hù)構(gòu)件61、第二保護(hù)構(gòu)件62。
[0035]樹脂內(nèi)襯10是用于形成填充氫用的空間的構(gòu)件，通過樹脂成形來生產(chǎn)。加強(qiáng)層20為了對樹脂內(nèi)襯10進(jìn)行加強(qiáng)而將樹脂內(nèi)襯10的外周覆蓋。加強(qiáng)層20的材料是CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics)。加強(qiáng)層 20 通過 FW(Filament Winding)法形成。樹脂內(nèi)襯10和加強(qiáng)層20構(gòu)成罐本體。
[0036]如圖1所示，罐本體由殼體板部80、第一端面板部91、第二端面板部92構(gòu)成。殼體板部80是樹脂內(nèi)襯10和加強(qiáng)層20的一部分，且是截面形狀為直線的部位。該直線的方向與圖1所示的軸線O的方向一致。第一端面板部91及第二端面板部92是樹脂內(nèi)襯10和加強(qiáng)層20的一部分，是非殼體板部80的部位。即，截面形狀是沿著罐的長軸方向的非直線的部位，具體而言是曲線的部位。
[0037]閥側(cè)罐口 30為大致圓筒形狀且具備從外周面突出的突緣部。閥側(cè)罐口 30在第一端面板部91處，在樹脂內(nèi)襯10與加強(qiáng)層20之間夾入上述的突緣部而被固定。閥側(cè)罐口 30的內(nèi)周面作為氫的出入口發(fā)揮功能。閥50為了對基于閥側(cè)罐口 30的氫的出入口進(jìn)行開閉而發(fā)揮功能。閥50具備易恪塞(未圖不)。易恪塞是安全閥的一種，具有在尚壓氛鍾100成為規(guī)定溫度以上的情況下將貯藏的氣體的壓力向外部釋放的功能。在閥側(cè)罐口 30的內(nèi)周面形成內(nèi)螺紋，在閥50的外周面形成外螺紋。通過將該螺紋緊固，而將樹脂內(nèi)襯10內(nèi)部密封。
[0038]末端側(cè)罐口 40以向罐的內(nèi)部和外部這雙方露出的方式配置于第二端面板部92。該配置用于將罐內(nèi)部的熱量向外部散熱。為了提高散熱的效率，末端側(cè)罐口 40的材料采用鋁等金屬。
[0039]第一保護(hù)構(gòu)件61覆蓋于第一端面板部91的薄壁部及其周邊(以下，也將2個(gè)一并稱為“薄壁部等”)，由此保護(hù)薄壁部免于遭受沖擊。第一端面板部91的薄壁部是第一端面板部91中的加強(qiáng)層20的壁厚最薄的部位，是第一端面板部91的中間部。中間部是從閥側(cè)罐口 30和從殼體板部80都分離的部位。這樣的薄壁部的出現(xiàn)是由于使用FW法形成加強(qiáng)層20的緣故。薄壁部與其他的部位相比