JP7230775B2 - 高圧タンク、および高圧タンクを備える車両 - Google Patents
高圧タンク、および高圧タンクを備える車両 Download PDFInfo
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Description
この形態の高圧タンクによれば、多孔質部材を用いることによって、繊維層の熱硬化性樹脂が細孔に入り込んで繊維層と一体化された簡素な構成の保護層を繊維層の上に形成でき、繊維層の耐久性を高めることができる。また、そうした保護層であれば、多孔質部材を繊維の上に配置することにより形成することができるため、熱硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維樹脂を巻き付けて保護層を形成する場合よりも簡易に保護層を形成することができる。
(2)上記形態の高圧タンクにおいて、前記多孔質部材は、前記複数の細孔を構成する網目を有し、前記ライナの外周を囲む筒状の筒状網部材を含み、前記筒状網部材は、伸長したときに復元力が生じる伸縮性を有する部材によって構成されてよい。
この形態の高圧タンクによれば、筒状網部材が伸縮性を有することにより、高圧タンクの膨張と収縮とに保護層を追従させることができる。よって、高圧タンクの膨張と収縮の繰り返しにより、保護層が劣化してしまうことを抑制できる。また、高圧タンクの製造工程において、筒状網部材を、復元力が生じる伸長させた状態でライナの外周に装着させることにより、筒状網部材をその復元力で繊維層の繊維に密着させることができる。そのため、繊維層と保護層との密着度を高めることができ、両者の乖離を抑制することができる。加えて、高圧タンクの製造工程において、筒状網部材の配置が容易になるため、高圧タンクの製造コストを低減させることができる。
(3)上記形態の高圧タンクにおいて、前記多孔質部材は、前記細孔としての網目を有し、前記網目の変形により伸縮する板状網部材を含んでよい。
この形態の高圧タンクによれば、保護層が板状に形状保持される板状網部材を有していることにより、保護層の強度が高められている。また、板状網部材は、その網目の変形により伸縮可能であるため、高圧タンクの膨張と収縮とに保護層を追従させることができる。よって、高圧タンクの膨張と収縮の繰り返しにより、保護層が劣化してしまうことを抑制できる。さらに、板状網部材であれば、高圧タンクの所望の領域に板状網部材を配置することによって、当該領域に保護層を形成することができる。よって、保護が必要な領域にのみ保護層を形成することが容易にでき、効率的である。
(4)上記形態の高圧タンクにおいて、前記保護層は、前記高圧タンクの中心軸を挟んで対向する位置に互いに離間して配置される第1保護層と第2保護層とを含んでよい。
この形態の高圧タンクによれば、中心軸を挟んだ両側に保護層を形成することができるため、高圧タンクの保護性を高めることができる。
(5)上記形態の高圧タンクにおいて、前記板状網部材の端部には、前記高圧タンクの表面から外方に延び出ており、前記高圧タンクを支持する支持部が連結される固定部が設けられてよい。
この形態の高圧タンクによれば、保護層を構成する多孔質部材に一体的に設けられている固定部によって、高圧タンクを容易に固定することができる。
(6)第二の形態は、上記形態の高圧タンクを搭載する車両であって、前記支持部を有し、前記固定部は、前記高圧タンクの中心軸を挟んで両側に延び出ており、前記高圧タンクは、前記支持部によって、上方および下方に、前記高圧タンクの膨張・収縮を受け入れるバッファ領域が形成される状態で支持されている、車両として提供される。
この形態の車両によれば、高圧タンクの膨張・収縮にともなう高圧タンクの位置の変動が抑制される。よって、高圧タンクの膨張・収縮により、バルブなどの高圧タンクの接続機器や、高圧タンクの周辺に配置されている機器が負荷を受けることが抑制される。
(7)第三の形態は、高圧タンクの製造方法であって、流体を貯蔵する内部空間を有するライナと、厚み方向に貫通する複数の細孔が配列されている多孔質部材と、を準備する工程と、前記ライナの表面に、熱硬化性樹脂が含浸されている繊維を巻き付け、前記繊維の上に、前記多孔質部材を配置する工程と、前記多孔質部材が配置された前記ライナを加熱し、前記繊維に含浸されている前記熱硬化性樹脂を、前記多孔質部材の前記複数の細孔内に流動させつつ熱硬化させる工程と、を備える、製造方法として提供される。
この形態の製造方法によれば、多孔質部材を繊維の上に配置することによって、熱硬化性樹脂によって繊維層と一体化された保護層を簡易に設けることができる。
本開示の技術は、高圧タンクやその製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、高圧タンクを備える燃料電池システムや、高圧タンクを備える車両、高圧タンクにおける保護層の形成方法、高圧タンクの製造装置、高圧タンクの保護構造等の形態で実現することができる。
また、本開示の技術は、以下の形態により実現することも可能である。
円筒状のシリンダ部と、前記シリンダ部の両端に設けられたドーム部と、を有する高圧タンクであって、流体を貯蔵する内部空間を有するライナと、前記ライナの外表面に巻き付けられている繊維と、前記繊維の表面を覆い、硬化している熱硬化性樹脂と、を含む繊維層と、前記繊維の上に配置され、厚み方向に貫通する複数の細孔が配列されている多孔質部材を含み、前記複数の細孔に前記熱硬化性樹脂が入り込んでいる保護層と、を備え、前記多孔質部材は、前記複数の細孔としての網目を有し、前記網目の変形により伸縮する板状網部材を含み、前記保護層は、前記高圧タンクの中心軸を挟んで対向する位置に互いに離間して配置される一つの第1保護層と複数の第2保護層とを含み、前記第1保護層は、前記シリンダ部の周方向における一部の領域であって2つの前記ドーム部の間の領域全体を覆っており、前記複数の第2保護層は、前記シリンダ部の中心軸に沿った方向に離間して配列されており、一方の前記ドーム部よりも他方の前記ドーム部に寄った位置に設けられているものと、他方の前記ドーム部よりも一方の前記ドーム部に寄った位置に設けられているものと、を含む、高圧タンク。
図1は、第1実施形態における高圧タンク10Aを示す概略側面図である。図1には、高圧タンク10Aの中心軸CXを一点鎖線で図示してある。高圧タンク10Aは、流体を貯蔵する中空容器である。第1実施形態では、高圧タンク10Aは、燃料電池車両に搭載され、燃料電池に供給される燃料ガスの貯蔵に用いられる。第1実施形態では、高圧タンク10Aには、燃料電池の燃料ガスとして水素が高圧の状態で充填される。高圧タンク10Aは、70MPa以上の耐圧性能を有するように構成されている。
図10Aは、第2実施形態における高圧タンク10Bを示す概略側面図である。図10Bは、図10Aに示す10B-10B切断における高圧タンク10Bの概略断面図である。図10Cは、図10Bに示す10C-10C切断における高圧タンク10Bの概略断面図である。第2実施形態の高圧タンク10Bの構成は、第1実施形態で説明した保護層27Aに代えて、第2実施形態の保護層27Bを備えている点以外は、第1実施形態の高圧タンク10Aとほぼ同じである。
図14は、第3実施形態における高圧タンク10Cを示す概略側面図である。第3実施形態の高圧タンク10Cの構成は、第2実施形態で説明した複数の板状網部材30Bの代わりに、以下に説明する第3実施形態の板状網部材30Cが用いられている点以外は、第2実施形態の高圧タンク10Bの構成とほぼ同じである。第3実施形態の保護層27Cは、1枚の板状網部材30Cの細孔31に熱硬化性樹脂25が入り込むことによって形成されている。
図17は、第4実施形態の高圧タンクにおいて多孔質部材30として用いられる板状網部材30Dの構成を示す概略斜視図である。第4実施形態の高圧タンクの構成は、第3実施形態で説明した板状網部材30Cの代わりに、第4実施形態の板状網部材30Dが用いられている点以外は、第3実施形態の高圧タンク10Cの構成とほぼ同じである。第4実施形態の板状網部材30Dは、以下に説明するように、細孔31の開口形状が異なっている点以外は、第3実施形態の板状網部材30Cとほぼ同じである。
図18は、第5実施形態における高圧タンク10Eを示す概略側面図である。図19は、第5実施形態の高圧タンク10Eを中心軸CXに沿った方向に見たときの概略図である。第5実施形態の高圧タンク10Eの構成は、以下に説明する点以外は、第3実施形態の高圧タンク10Cの構成とほぼ同じである。
上記実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記実施形態と同様に、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。
上記各実施形態の高圧タンク10A,10B ,10C,10Eの貯蔵流体は、水素に限定されることはない。他の実施形態では、高圧タンク10A,10B ,10C,10Eには、例えば、天然ガスや、液化ガスなどの流体が貯蔵されてもよい。また、高圧タンク10A,10B ,10C,10Eは、燃料電池車両に限らず、例えば、天然ガス自動車などの他の車両に搭載されてもよい。高圧タンク10A,10B ,10C,10Eは、車両の代わりに、他の移動体に搭載されてもよいし、建物などに設置されてもよい。
多孔質部材30は、筒状網部材30Aや、板状網部材30B,30C,30D,30Eとは異なる構成を有していてもよい。多孔質部材30は、例えば、針金を網状に編んで形成されてもよいし、金属板に貫通孔を形成したパンチングメタルによって構成されてもよい。多孔質部材30は、伸長させても復元力がほとんど生じない網状の部材を筒状にした筒状網部材によって構成されてもよい。
本開示の技術は、上述の実施形態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各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、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ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
Claims (5)
- 円筒状のシリンダ部と、前記シリンダ部の両端に設けられたドーム部と、を有する高圧タンクであって、
流体を貯蔵する内部空間を有するライナと、
前記ライナの外表面に巻き付けられている繊維と、前記繊維の表面を覆い、硬化している熱硬化性樹脂と、を含む繊維層と、
前記繊維の上に配置され、厚み方向に貫通する複数の細孔が配列されている多孔質部材を含み、前記複数の細孔に前記熱硬化性樹脂が入り込んでいる保護層と、
を備え、
前記多孔質部材は、前記複数の細孔としての網目を有し、前記網目の変形により伸縮する板状網部材を含み、
前記保護層は、前記高圧タンクの中心軸を挟んで対向する位置に互いに離間して配置される一つの第1保護層と複数の第2保護層とを含み、
前記第1保護層は、前記シリンダ部の周方向における一部の領域であって2つの前記ドーム部の間の領域全体を覆っており、
前記複数の第2保護層は、前記シリンダ部の中心軸に沿った方向に離間して配列されており、一方の前記ドーム部よりも他方の前記ドーム部に寄った位置に設けられているものと、他方の前記ドーム部よりも一方の前記ドーム部に寄った位置に設けられているものと、を含む、高圧タンク。 - 請求項1記載の高圧タンクであって、
前記多孔質部材は、前記複数の細孔を構成する網目を有し、前記ライナの外周を囲む筒状の筒状網部材を含み、
前記筒状網部材は、伸長したときに復元力が生じる伸縮性を有する部材によって構成されている、高圧タンク。 - 請求項1または請求項2記載の高圧タンクであって、
前記板状網部材の端部には、前記高圧タンクの表面から外方に延び出ており、前記高圧タンクを支持する支持部が連結される固定部が設けられている、高圧タンク。 - 請求項1または請求項2記載の高圧タンクであって、
前記板状網部材の前記細孔の開口形状は、径方向に一列に並ぶ3つの楕円の端部を互いに連結した形状である、高圧タンク。 - 請求項3記載の高圧タンクを搭載する車両であって、
前記支持部を有し、
前記固定部は、前記高圧タンクの中心軸を挟んで両側に延び出ており、
前記高圧タンクは、前記支持部によって、上方および下方に、前記高圧タンクの膨張・収縮を受け入れるバッファ領域が形成される状態で支持されている、車両。
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