贮气罐和贮气罐的制造方法技术

本发明专利技术提供一种对氢气等的分子小的气体也可确保高的气体阻挡性的贮气罐。在ＦＲＰ层的内侧具有树脂衬里的高压贮气罐中，在树脂衬里的内面形成氧化层。通过长丝缠绕法将增强纤维卷绕在树脂衬里的外面时，预先将空气封入树脂衬里的内部，在接着的热固化增强纤维形成ＦＲＰ层时，热氧化树脂衬里的内面来形成氧化层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及贮气罐(gas tank)和贮气罐的制造方法。
技术介绍
在搭载于例如汽车等车辆上的燃料电池系统中，使用高压贮气罐作为燃料气体的 供给源。这种贮气罐，使用例如在树脂衬里(内容器)的外面形成有增强层的贮气罐(参 照专利文献1)。增强层，一般通过FW(长丝缠绕)法将含有树脂的纤维卷绕在树脂衬里的 外面，其后通过热固化来形成。上述贮气罐，为了防止由透过所导致的燃料气体的泄漏，要求高的气体阻挡性。作 为确保气体阻挡性的方法，在专利文献2中公开了 在贮气瓶的内壳的内表面形成氟树脂 的被膜，防止作为燃料气体的天然气的透过。现有技术文献专利文献1 日本特开2006-242247号公报专利文献2 日本特开平8-1813号公报
技术实现思路
但是，上述方法，虽然能够确保对分子比较大的天然气的气体阻挡性，但对于氢气 等分子比较小的气体不能得到充分的气体阻挡性。本专利技术是鉴于该点而完成的，其目的是提供对氢气等的分子小的气体也能够确保 高的气体阻挡性的贮气罐和该贮气罐的制造方法。用于达到上述目的的本专利技术，是在增强层的内侧具有树脂衬里的贮气罐，其特征 在于，上述树脂衬里形成有氧化层。根据本专利技术，即使对氢气等的分子小的气体也可利用氧化层来确保高的气体阻挡 性。 也可以在上述树脂衬里的内面形成上述氧化层。在这种情况下，可抑制罐内部的 气体透过树脂衬里自身，因此能够防止由气体所导致的树脂衬里的劣化。上述氧化层可以形成为50 100 μ m的厚度。通过将氧化层形成为该厚度，能够充 分确保气体阻挡性，并且还能维持树脂衬里整体的延展的特性。通过维持树脂衬里整体的 延展的特性，可以柔软地应对由热变形和/或载荷所导致的变形，能够确保贮气罐的强度。上述氧化层可以是与上述树脂衬里相同的树脂的氧化层。在这种情况下，氧化层 为与树脂衬里相同的母材，因此可以相同程度地进行例如由热变形和/或载荷所导致的变 形。因此，例如树脂衬里与氧化层的粘合性变高。上述氧化层可以通过氧化上述树脂衬里来形成。在这种情况下，氧化层不会从树 脂衬里剥离。上述树脂衬里可以由聚酰胺系树脂形成。在这种情况下，氧化层的气体阻挡层进一步提高。上述贮气罐可以是用于贮存氢气的贮气罐。氢气由于分子比较小因此容易透过， 将本专利技术所涉及的贮气罐用于氢气的贮存用途的效果大。另一观点涉及的本专利技术，是贮气罐的制造方法，其特征在于，具有将含有氧的气 体封入树脂衬里的内部，采用长丝缠绕法将增强纤维卷绕在上述树脂衬里的外面的工序； 和在将上述树脂衬里的外面的增强纤维热固化而形成增强层的同时，将上述树脂衬里的内 面热氧化而形成氧化层的工序。在这种情况下，能够一边在树脂衬里的外面形成增强层一边在树脂衬里的内面形 成氧化层，因此能够利用现有的工序简单地制造具有氧化层的贮气罐。上述贮气罐的制造方法，还具有在卷绕上述增强纤维的工序之前，注射成型出上 述树脂衬里，其后将上述树脂衬里加热处理的工序，在上述加热处理的工序中，可以向上述 树脂衬里的内部供给含有氧的气体，将上述树脂衬里的内面热氧化。上述树脂衬里的内面的热氧化，可以在空气气氛内在130°C的温度下进行10 20 小时。在这种情况下，能够实现气体阻挡性和延展性这两方面都优异的树脂衬里。另外，在 对上述树脂衬里进行加热处理的工序中进行热氧化的情况下，将形成上述增强层时的热氧 化和加热处理树脂衬里时的热氧化合在一起的合计时间为10 20小时。根据本专利技术，针对氢气等的分子小的气体也能够确保高的气体阻挡性。附图说明图1是搭载有高压贮气罐的燃料电池汽车的示意图。图2是表示高压贮气罐的概略构成的纵截面图。图3是高压贮气罐的壁部的放大纵截面图。图4是表示高压贮气罐的制造方法的主要工序的流程图。图5是表示对树脂衬里进行加热处理的工序的情况的说明图。图6是表示将树脂纤维卷绕于树脂衬里的工序的情况的说明图。图7是表示将树脂纤维热固化的工序的情况的说明图。图8是表示将树脂纤维热固化的工序的加热温度的变动的说明图。图9是验证在各种条件下形成的氧化层的气体阻挡性和延展性的实验结果。具体实施例方式以下，参照附图，对本专利技术的优选的实施方式进行说明。图1是搭载有本实施方式 所涉及的贮气罐的燃料电池汽车1的示意图。在燃料电池汽车1中，在车身的后部搭载有例如3个高压贮气罐2。高压贮气罐2 构成燃料电池系统3的一部分，可通过气体供给线4将燃料气体从各高压贮气罐2供给到 燃料电池5。贮存在高压贮气罐2中的燃料气体为可燃性的高压气体，例如为氢气。另外， 高压贮气罐2不仅可适用于燃料电池汽车1，而且可适用于电动汽车、混合动力汽车等的车 辆，还可适用于各种移动体(例如船舶、飞机、机器人等)和定置设备(住宅、大厦)。图2是表示高压贮气罐2的概略构成的纵截面图。高压贮气罐2具有例如大致椭 圆体的罐主体10、安装在该罐主体10的纵向的两端部的金属盖部11、12。罐主体10具有例如双层结构，具有内侧的树脂衬里20和作为覆盖该树脂衬里204的外面的增强层的FRP(纤维增强塑料；Fiber Reinforced Plastics)层21。树脂衬里20具有与罐主体10大致相同的大致椭圆体形状。树脂衬里20由例如 尼龙6、尼龙6，6等的聚酰胺系树脂形成。树脂衬里20具有例如3mm左右的厚度。FRP层21由含有树脂的纤维形成。FRP层21的树脂，可使用例如环氧树脂、改性 环氧树脂或不饱和聚酯树脂等。另外，作为纤维，可以使用碳纤维、金属纤维等。在树脂衬里20的内面的整个面上形成有氧化层22。图3是放大了高压贮气罐2 的壁部的说明图。氧化层22如后述那样是通过使树脂衬里20的内面的树脂氧化来形成的。 氧化层22，相对于例如3mm左右的厚度的树脂衬里20，形成为例如50 IOOym左右的厚 度。接着，对如以上那样构成的高压贮气罐2的制造方法进行说明。图4是表示该制 造方法的主要工序的一例的流程图。首先，注射成型出树脂衬里20(图4的工序Si)。例如，使聚酰胺系树脂流入模具 中，成型出2个大致半椭圆体，将它们熔合，成型出树脂衬里20。通过该注射成型，可成型出 厚度均勻的树脂衬里20。接着，树脂衬里20例如如图5所示那样在加热室30中在规定的条件下被加热处 理(退火处理)。在该退火处理中，例如将作为含有氧的气体的空气40供给到树脂衬里20 的内部。退火处理，例如在内部压力为大气压、温度为130°C左右的条件下进行5小时左右。 由此，在树脂衬里20的残余应力被除去的同时，树脂衬里20的内表面的一部分被热氧化 (图4的工序S2)。退火处理结束之后，树脂衬里20如图6所示那样被设置在纤维卷绕装置50的旋 转支撑部51。在该旋转支撑部51上连接有例如与作为含有氧的气体的空气的贮气瓶52连 通的气体供给管53，可将贮气瓶52的空气通过气体供给管53和旋转支撑部51供给到树脂 衬里20内。若由旋转支撑部51支撑树脂衬里20，则通过该旋转支撑部51的旋转，将树脂衬里 20旋转，聚酰胺系的树脂纤维F被卷绕在树脂衬里20的外面。树脂纤维F，在上游部被浸 渗热塑性树脂，其后由纤维引导部M进行角度调整，被卷绕于树脂衬里20。此时，通过气体 供给管53将空气供给、封入到树脂衬里20内。由此，可以防止由于树脂纤维F的卷绕而使 树脂衬里20凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贮气罐，是在增强层的内侧具有树脂衬里的贮气罐，其特征在于，所述树脂衬里形成有氧化层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：江森作马，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP