高压罐和高压罐制造方法技术

高压罐包括：容器主体(10)，其由主体部(11)和设于该主体部的两端的圆顶部(12)构成；加强层(20)，其是将纤维构件卷绕于容器主体的外周而形成的。加强层包括：环向缠绕层(40)，其是利用以相对于所述主体部的中心轴线的卷绕角度成为大致直角的方式卷绕纤维构件的环向缠绕形成的；以及高螺旋缠绕层(30)，其是利用以卷绕角度比环向缠绕的卷绕角度相对于中心轴线倾斜、且包含圆顶部在内地卷绕纤维构件的高螺旋缠绕形成的。高螺旋缠绕层具有作为比主体部与圆顶部之间的边界位置靠外侧的部分的加厚部，该加厚部的厚度比位于主体部的部分的厚度厚，环向缠绕层作为比高螺旋缠绕层靠外径侧的层从主体部形成到形成有加厚部的圆顶部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高压罐和高压罐制造方法。
技术介绍
在日本JP2004－144172A公开有通过将带状的纤维强化树脂构件卷绕在容器主体的外周而形成加强层来对容器主体进行加强的高压氢罐。
技术实现思路
专利技术要解决的问题高压氢罐的容器主体具有主体部和设于该主体部的两侧的圆顶部。若利用环向缠绕将带状的纤维强化树脂构件卷绕于这样的形状的容器主体的圆顶部，则纤维强化树脂构件就沿着圆顶部的弯曲面滑落。这样，在具有曲面的圆顶部中，有时易于产生由环向缠绕导致的纤维强化树脂构件的缠绕打滑，加强层的形状不会如设计那样。因此，想到利用由难以缠绕打滑的螺旋缠绕形成的螺旋缠绕层来对圆顶部进行加强，但存在无法仅通过这样的螺旋缠绕层来提高容器主体的主体部与圆顶部之间的边界位置附近(所谓的圆顶部的肩部分)的强度这样的问题。本专利技术的目的在于提供一种能够抑制容器主体的圆顶部的环向缠绕的缠绕打滑、提高圆顶部的肩部分的强度的高压罐。用于解决问题的方案根据本专利技术的某一技术方案，可提供一种高压罐，其包括：容器主体，其由主体部和设于该主体部的两端的圆顶部构成；加强层，其是通过将纤维构件卷绕于容器主体的外周而形成的。加强层包括：环向缠绕层，其是利用以相对于主体部的中心轴线的卷绕角度成为大致直角的方式卷绕纤维构件的环向缠绕形成的；高螺旋缠绕层，其是利用卷绕角度比环向缠绕的卷绕角度相对于中心轴线倾斜、且包含圆顶部在内地卷绕纤维构件的高螺旋缠绕形成的。高螺旋缠绕层具有作为比主体部与圆顶部之间的边界位置靠外侧的部分的加厚部，该加厚部的厚度比位于主体部的部分的厚度厚。环向缠绕层作为比高螺旋缠绕层靠外径侧的层从主体部形成到形成有加厚部的圆顶部。附图说明图1是本专利技术的第1实施方式的高压氢罐的局部剖视图。图2是说明环向缠绕的图。图3A是说明低角度螺旋缠绕的图。图3B是说明高角度螺旋缠绕的图。图4是表示对容器主体实施了高角度螺旋缠绕时的高角度螺旋缠绕层的状态的图。图5是表示对容器主体实施了环向缠绕时的环向缠绕层的状态的图。图6A是表示实施高角度螺旋缠绕之前的容器主体的状态的图。图6B是表示实施高角度螺旋缠绕之前的容器主体的状态的图。图7A是表示第1实施方式的变形例的图。图7B是表示针对第1实施方式的变形例的比较例的图。图8是表示对容器主体进行低角度螺旋缠绕的参考例的图。图9是表示在第2实施方式中对容器主体实施了高角度螺旋缠绕时的高角度螺旋缠绕层的状态的图。图10是表示在第2实施方式中对容器主体实施了低角度螺旋缠绕时的低角度螺旋缠绕层的状态的图。图11是表示基于第1实施方式和第2实施方式的组合的变形例的图。具体实施方式以下，参照附图等对本专利技术的实施方式进行说明。＜第1实施方式＞参照图1，对本专利技术的第1实施方式的高压氢罐100进行说明。图1是高压氢罐100的局部剖视图。图1所示的高压氢罐100可搭载于例如燃料电池车辆，是用于储藏向该车辆的燃料电池堆供给的氢气(阳极气体)的压力容器。储藏于高压氢罐100的氢气的上限规定压力被设定成例如35MPa或70MPa。如图1所示，高压氢罐100具有容器主体10和对该容器主体10的强度进行加强的加强层20。高压氢罐100的容器主体10是在其内部具有气体储藏空间的气体储藏构件。容器主体10由金属、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等具有气体阻隔性的材料形成。容器主体10由圆筒形状的主体部11和设于该主体部11的两端的圆顶形状的圆顶部12构成。主体部11和圆顶部12配置于同一轴线上。在圆顶部12的中心、也就是说、在圆顶部12的顶部形成有沿着主体部11的中心轴线C(罐中心轴线)向外侧突出的隆起部13。一侧的隆起部13用作用于排出容器主体10内的氢气的排出口，在该隆起部13设有用于对氢气的排出流量进行调整的阀。与此相对，另一侧的隆起部13被盖构件等封闭。加强层20是通过利用纤维缠绕法而将带状的纤维强化树脂构件21(FRP)卷绕于容器主体10的外周而形成的层状体。加强层20的形状可根据高压氢罐100所要求的性能决定。构成加强层20的纤维强化树脂构件21(纤维构件)是使环氧树脂、不饱和聚酯树脂等基质树脂浸渗于原材料纤维而成的构件。原材料纤维可使用例如金属纤维、玻璃纤维、碳纤维等无机纤维、芳纶纤维等合成有机纤维。这些纤维既可以单独使用，也可以混合使用。如上述那样，加强层20是通过将纤维强化树脂构件21卷绕于容器主体10的外周而形成的。对于纤维强化树脂构件21向容器主体10的卷绕方法，存在环向缠绕、低角度螺旋缠绕(低螺旋缠绕)、高角度螺旋缠绕(高螺旋缠绕)等。加强层20是以预定的顺序层叠对纤维强化树脂构件21进行环向缠绕而形成的环向缠绕层、对纤维强化树脂构件21进行低角度螺旋缠绕而成的低角度螺旋缠绕层(低螺旋缠绕层)、对纤维强化树脂构件21进行高角度螺旋缠绕而成的高角度螺旋缠绕层(高螺旋缠绕层)而形成的。参照图2、图3A以及图3B，对纤维强化树脂构件21的卷绕方法进行说明。图2是表示环向缠绕的图。如图2所示，在环向缠绕中，纤维强化树脂构件21相对于容器主体10的主体部11的中心轴线C大致垂直地卷绕。环向缠绕中的卷绕位置沿着主体部11的中心轴线C移动。这样，环向缠绕是卷绕角度θ成为大致垂直的角度的卷绕方法。大致垂直包括90°以及可通过使纤维强化树脂构件21彼此沿中心轴线C方向错开而产生的90°左右的角度。此外，卷绕角度θ是在从与主体部11的中心轴线C正交的方向观察的情况下该中心轴线C与纤维强化树脂构件21的卷绕方向所成的角度。接着，参照图3A和图3B，对低角度螺旋缠绕和高角度螺旋缠绕进行说明。低角度螺旋缠绕和高角度螺旋缠绕是卷绕角度比环向缠绕的卷绕角度相对于中心轴线C倾斜、且包含圆顶部12在内地卷绕纤维强化树脂构件21的卷绕方法。如图3A所示，低角度螺旋缠绕是在纤维强化树脂构件21在容器主体10的主体部11上绕中心轴线C一圈前在圆顶部12处纤维强化树脂构件21的卷绕方向折回、卷绕角度θ(中心轴线C与纤维强化树脂构件21的卷绕方向所成的锐角的角度)比高角度螺旋缠绕的卷绕角度小的卷绕方法。在低角度螺旋缠绕中，纤维强化树脂构件21以圆顶部12的隆起部13为卷绕的起点，也就是说，相对于隆起部13卷挂地卷绕于容器主体10。在低角度螺旋缠绕中，卷绕折回位置成为圆顶部12中的隆起部13的根部部分。如图3B所示，高角度螺旋缠绕是在纤维强化树脂构件21在容器主体10的主体部11上绕中心轴线C至少一圈之后在圆顶部12处纤维强化树脂构件21的卷绕方向折回、卷绕角度θ(中心轴线C与纤维强化树脂构件21的卷绕方向所成的锐角的角度)比低角度螺旋缠绕的卷绕角度大的卷绕方法。在高角度螺旋缠绕中，纤维强化树脂构件21以卷挂于圆顶部12的方式卷绕于容器主体10，卷绕折回位置成为圆顶部12上的与隆起部13分开的预定位置。不过，高压氢罐的容器主体的圆顶部成为呈半球状鼓出的形状，因此，若欲利用环向缠绕将纤维强化树脂构件卷绕于圆顶部，则纤维强化树脂构件就从设计上应该卷绕的位置向隆起部侧滑落。如此产生纤维强化树脂构件的缠绕打滑，因此，难以在圆顶部上形成环向缠绕层。因而，圆顶部被螺旋缠绕层加强，但存在仅凭这样的螺旋缠绕层无法提高圆顶部中的与主体部之间的边界附近的位置(所谓的圆顶部的肩部分)的强度这样的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压罐，其特征在于，所述高压罐包括：容器主体，其由主体部和设于该主体部的两端的圆顶部构成；加强层，其是通过将纤维构件卷绕于所述容器主体的外周而形成的，所述加强层包括：环向缠绕层，其是利用以相对于所述主体部的中心轴线的卷绕角度成为大致直角的方式卷绕所述纤维构件的环向缠绕形成的；高螺旋缠绕层，其是利用以卷绕角度比所述环向缠绕的卷绕角度相对于所述中心轴线倾斜、且包含所述圆顶部在内地卷绕所述纤维构件的高螺旋缠绕形成的，所述高螺旋缠绕层具有作为比所述主体部与所述圆顶部之间的边界位置靠外侧的部分的加厚部，该加厚部的厚度比所述高螺旋缠绕层的位于所述主体部的部分的厚度厚，所述环向缠绕层作为比所述高螺旋缠绕层靠外径侧的层从所述主体部形成到形成有所述加厚部的所述圆顶部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高压罐，其特征在于，所述高压罐包括：容器主体，其由主体部和设于该主体部的两端的圆顶部构成；加强层，其是通过将纤维构件卷绕于所述容器主体的外周而形成的，所述加强层包括：环向缠绕层，其是利用以相对于所述主体部的中心轴线的卷绕角度成为大致直角的方式卷绕所述纤维构件的环向缠绕形成的；高螺旋缠绕层，其是利用以卷绕角度比所述环向缠绕的卷绕角度相对于所述中心轴线倾斜、且包含所述圆顶部在内地卷绕所述纤维构件的高螺旋缠绕形成的，所述高螺旋缠绕层具有作为比所述主体部与所述圆顶部之间的边界位置靠外侧的部分的加厚部，该加厚部的厚度比所述高螺旋缠绕层的位于所述主体部的部分的厚度厚，所述环向缠绕层作为比所述高螺旋缠绕层靠外径侧的层从所述主体部形成到形成有所述加厚部的所述圆顶部。2.根据权利要求1所述的高压罐，其特征在于，所述高螺旋缠绕层的加厚部的外径被设定为与所述高螺旋缠绕层的位于所述主体部的部分的外径大致相等。3.根据权利要求1或2所述的高压罐，其特征在于，所述高螺旋缠绕层以所述纤维构件的卷绕折回位置成为从所述主体部与所述圆顶部之间的边界位置向外侧偏离了该纤维构件的单根的宽度的位置的方式形成。4.根据权利要求1或2所述的高压罐，其特征在于，所述圆顶部具有从该圆顶部的顶部向外侧突出的隆起部，所述加强层还具有利用相对于所述主体部的中心轴线的卷绕角度设定得比所述高螺旋缠绕相对于所述主体部的中心轴线的卷绕角度小的低角度螺旋缠绕形成的低角度螺旋缠绕层，所述高螺旋缠绕层以在所述加厚部与所述隆起部之间形成间隙的方式形成，形成所述低角度螺旋缠绕层的所述纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹本真一郎，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP