高壓罐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及罐。
【背景技術(shù)】
[0002]作為以尚壓填充氣氣等流體的觸，已知有具備金屬制的接口、樹脂制的內(nèi)殼(以下，也稱為“內(nèi)襯”)、纖維強(qiáng)化樹脂制的外殼(以下，也稱為“加強(qiáng)層”)的高壓罐。接口是用于向高壓罐內(nèi)填充流體或?qū)⒏邏汗迌?nèi)的流體放出的作為開口部起作用的構(gòu)件，設(shè)置在高壓罐的開口端。
[0003]作為高壓罐的制造方法，已知有繞絲法(以下，也稱為“FW法”)。在FW法中，在內(nèi)襯安裝有接口的罐主體的外表面上卷繞浸漬有環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂的強(qiáng)化纖維。并且，通過(guò)使該強(qiáng)化纖維含有的熱固性樹脂發(fā)生熱固化來(lái)形成加強(qiáng)層。
[0004]通常，在FW法中，在將罐主體保持為能夠旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，使罐主體沿著罐主體的圓周方向旋轉(zhuǎn)并卷繞強(qiáng)化纖維。在使罐主體旋轉(zhuǎn)時(shí)，將罐主體的接口固定于FW裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，可能接口空轉(zhuǎn)而無(wú)法將浸漬有熱固性樹脂的強(qiáng)化纖維適當(dāng)卷繞于罐主體的外表面。
[0005]因此，在日本國(guó)專利公開公報(bào)日本特開2013-167298號(hào)中提出了將接口的外周形狀形成為鋸齒形狀來(lái)抑制接口的空轉(zhuǎn)的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，高壓罐的內(nèi)壓在使用時(shí)發(fā)生變化。如上所述，內(nèi)襯為樹脂制，接口為金屬制，膨脹率不同。因此，當(dāng)罐的內(nèi)壓發(fā)生變化時(shí)，基于接口與內(nèi)襯的膨脹率的差異，在接口與內(nèi)襯的交界處，在加強(qiáng)層產(chǎn)生應(yīng)力，在加強(qiáng)層可能會(huì)發(fā)生變形。在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，接口的外周形狀為鋸齒形狀，與接口的外周形狀為圓形狀相比，接口與內(nèi)襯的交界較長(zhǎng)，因此在高壓罐的內(nèi)壓發(fā)生變化的情況下，在加強(qiáng)層容易在多個(gè)部位發(fā)生變形。另一方面，若使接口的外周形狀簡(jiǎn)單形成為圓形狀，則如前述那樣接口可能會(huì)空轉(zhuǎn)。
[0007]本發(fā)明為了解決上述的課題而完成，可以作為以下的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008](1)根據(jù)本發(fā)明的一方式，提供一種尚壓觸。該尚壓觸具備:觸主體，具有樹脂制的內(nèi)襯和在所述內(nèi)襯的開口端安裝的非樹脂制的接口 ；及加強(qiáng)層，覆蓋所述罐主體整體，具有耐壓性，所述內(nèi)襯具備與所述內(nèi)襯的中心軸大致正交且與所述接口接觸的第一接觸面，所述接口具備與所述內(nèi)襯的所述第一接觸面接觸的第二接觸面，所述第一接觸面及所述第二接觸面中的任一方具備突起部，另一方具備與所述突起部嵌合的凹部，所述第二接觸面的外周形狀可以為大致圓形狀。
[0009]根據(jù)該方式的高壓罐，內(nèi)襯和接口中的任一方在與內(nèi)襯的中心軸(即，高壓罐的中心軸)大致正交的接觸面上具備突起部，另一方具備與突起部嵌合的凹部，因此伴隨于高壓罐的繞中心軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)矩作用于高壓罐的情況下，突起部與凹部嵌合，能夠抑制內(nèi)襯或接口的空轉(zhuǎn)。因此，例如，通過(guò)FW法在內(nèi)襯及接口的外表面上形成加強(qiáng)層時(shí)，即使大的轉(zhuǎn)矩作用于接口，也能夠抑制接口的空轉(zhuǎn)。而且，這樣的話，例如，與使用第二接觸面的外周形狀為花鍵形狀、鋸齒形狀及多邊形形狀等的接口的情況相比，內(nèi)襯與接口的交界較短。因此，即使高壓罐的內(nèi)壓變化，基于接口與內(nèi)襯的膨脹率的差異而在加強(qiáng)層上作用有應(yīng)力，也能夠抑制加強(qiáng)層的變形在多個(gè)部位發(fā)生的情況。
[0010](2)在上述方式的高壓罐中，可以的是，所述突起部形成為以所述高壓罐的中心軸為中心的放射狀。這樣的話，與伴隨于高壓罐的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩正交地配置突起部，因此能夠更有效地抑制內(nèi)襯或接口的空轉(zhuǎn)。
[0011](3)在上述方式的高壓罐中，可以的是，所述突起部形成于所述內(nèi)襯的所述第一接觸面。這樣的話，與在接口的第二接觸面上形成突起部的情況相比，能夠容易地制造。
[0012](4)在上述方式的高壓罐中，可以的是，而且，所述第一接觸面和所述第二接觸面分別具備第一卡合部和第二卡合部，所述第一卡合部和所述第二卡合部相互卡合而抑制所述接口與所述內(nèi)襯的分離。這樣的話，能抑制接口與內(nèi)襯的分離，因此能夠進(jìn)一步抑制內(nèi)襯或接口的空轉(zhuǎn)。
[0013](5)在上述方式的高壓罐中，可以的是，所述第一卡合部及所述第二卡合部以俯視下呈大致圓周狀的方式形成在比所述突起部靠外周處。這樣的話，能夠?qū)⒔涌谂c內(nèi)襯的接觸面的外周沒(méi)有遺漏且沒(méi)有不足地卡合，因此能夠更牢固地抑制接口的空轉(zhuǎn)。
[0014]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，能夠以具備高壓罐的燃料電池系統(tǒng)、搭載有該燃料電池系統(tǒng)的移動(dòng)體等方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的高壓罐的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0016]圖2是表示將罐主體安裝于FW裝置的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0017]圖3是表不罐主體的外觀結(jié)構(gòu)的一部分的立體圖。
[0018]圖4是將圖1的XI部放大而概略性地表示的放大剖視圖。
[0019]圖5是表示內(nèi)襯的第一接觸面的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0020]圖6是表示接口的第二接觸面的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0021]圖7是表示第二實(shí)施方式的內(nèi)襯的第一接觸面的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0022]圖8是將第二實(shí)施方式的罐主體的圖7的A-A截面放大而概略性地表示的放大剖視圖。
[0023]圖9是表示第三實(shí)施方式的內(nèi)襯的第一接觸面的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0024]圖10是將第三實(shí)施方式的罐主體的圖9的B-B截面放大而概略性地表示的放大剖視圖。
[0025]圖11是表示第四實(shí)施方式的內(nèi)襯的第一接觸面的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0026]圖12是將第四實(shí)施方式的罐主體的圖11的C-C截面放大而概略性地表示的放大剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]A.第一實(shí)施方式:
[0028]A1.高壓罐的結(jié)構(gòu):
[0029]圖1是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的高壓罐的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。在本實(shí)施方式中，高壓罐100用于填充例如壓縮氫。高壓罐100在填充有壓縮氫的狀態(tài)下，例如，為了向燃料電池供給氫而搭載于燃料電池車。
[0030]如圖1所示，高壓罐100呈兩端縮徑成曲面狀的大致圓筒形狀，具備內(nèi)襯10、加強(qiáng)層20、接口 30、接口 40、閥50。以下，將安裝有接口 30及接口 40的內(nèi)襯10也稱為“罐主體60”。
[0031]內(nèi)襯10由尼龍樹脂構(gòu)成，具有以免填充到內(nèi)部空間的氫等向外部泄漏而隔絕的性質(zhì)。
[0032]接口 30安裝在內(nèi)襯10的一方的開口端。接口 30由鋁構(gòu)成，作為高壓罐100的開口起作用，并作為用于向罐主體60安裝配管或閥50的安裝部起作用。而且，接口 30也作為用于將罐主體60向后述的繞絲裝置(以后，也稱為“FW裝置”)安裝的安裝部起作用。接口 30如圖示那樣具備大致圓筒狀的圓筒部36和與圓筒部36大致正交的凸緣狀的凸緣部
38。關(guān)于接口 30的結(jié)構(gòu)，在后文詳細(xì)敘述。
[0033]接口 40安裝在內(nèi)襯10的另一開口端。接口 40由鋁構(gòu)成，安裝成一部分向外部露出的狀態(tài)，作為將罐內(nèi)部的熱量導(dǎo)向外部的熱傳導(dǎo)部起作用。而且，接口 40作為用于將罐主體60向FW裝置安裝的安裝部起作用。如圖所示，接口 40具備:呈與接口 30的圓筒部36同徑的圓柱狀的圓柱部46 ;與接口 30的凸緣部38同徑且與圓柱部46大致正交的凸緣狀的凸緣部48。圓柱部46形成有用于將罐主體60向FW裝置安裝的第一孔部42、第二孔部44。
[0034]加強(qiáng)層20以覆蓋罐主體60的整體的方式形成。“覆蓋罐主體整體”是指至少以跨內(nèi)襯的外表面整體和內(nèi)襯與接口的交界的方式進(jìn)行覆蓋即可，包括接口的一部分未由加強(qiáng)層覆蓋(露出)的方式。詳細(xì)而言，加強(qiáng)層20形成為覆蓋內(nèi)襯10的外表面整體、接口 30的凸緣部38的外表面整體、接口 30的圓筒部36的外表面的一部分、接口 40的外表面。加強(qiáng)層20由作為纖維強(qiáng)化塑料的CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastcs)構(gòu)成，具有耐壓性。在本實(shí)施方式中，加強(qiáng)層20通過(guò)FW法形成。具體而言，使用罐主體60作為心軸，將浸漬有環(huán)氧樹脂的碳纖維在罐主體60的周圍卷繞規(guī)定的匝數(shù)之后，使環(huán)氧樹脂固化而形成。
[0035]閥50在圓柱狀的部分形成有外螺紋(未圖示)。通過(guò)使閥50的外螺紋與在接口30的圓筒部36的內(nèi)側(cè)面形成的內(nèi)螺紋(未圖示)螺合，接口 30的開口由閥50封閉。
[0036]圖2是表示將罐主體安裝于FW裝置的狀態(tài)的說(shuō)明圖。FW裝置200是用于使罐主體60沿著內(nèi)襯10的圓周方向旋轉(zhuǎn)并向罐主體60的外周卷繞浸漬有環(huán)氧樹脂的碳纖維(以下，也簡(jiǎn)稱為“碳纖維”)的裝置。FW裝置200主要具備支承臺(tái)220、電動(dòng)機(jī)210、第一旋轉(zhuǎn)軸212、第二旋轉(zhuǎn)軸214、纖維放出部(未圖示)。
[0037]第一和第二旋轉(zhuǎn)軸212、214是在FW裝置200中，用于將罐主體60保持成能夠以其中心軸為中心旋轉(zhuǎn)的支承軸。在罐主體60的安裝時(shí)，第一旋轉(zhuǎn)軸212從接口 30的貫通孔37沿著罐主體60的中心軸插入到罐主體60的中空部，其軸端與接口 40的第一孔部42嵌合。需要說(shuō)明的是，在第一旋轉(zhuǎn)軸212形成有與在貫通孔37形成的內(nèi)螺紋(未圖示)螺合的外螺紋(未圖示)，第一旋轉(zhuǎn)軸212將接口 30固定，并且將接口 30的貫通孔37氣密地密封。另一方面