[发明专利]压力容器

说明书

技术领域

本发明涉及搭载于燃料电池机动车等且具有用于预测寿命的功能的压力容器。

背景技术

燃料电池机动车(Fuel Cell Vehicle)或压缩天然气机动车(Compressd Natural GasVehicle)上搭载有储藏作为燃料的高压气体的压力容器。该压力容器成为具备套筒(liner)和加强层的复合容器，其中套筒在内表面侧划分出高压气体的储藏空间，加强层围绕该套筒。此外，作为通常的材料，套筒采用铝合金或树脂，此外，加强层采用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics：碳纤维强化塑料)。

该压力容器重复进行由于高压气体的填充而使内压上升，伴随向燃料电池等的放出而内压减小这样的压力循环。此种压力循环的重复进行成为压力容器的裂纹产生和其成长的原因，裂纹的成长影响压力容器的寿命。

在现有的压力容器中，由于其寿命的不均大，因此赋予必要强度以上的强度，从而重量大且价格高昂。此外，压力容器的使用状况例如在各燃料电池机动车中也不相同。因此，对于各压力容器，若能够高精度地预测其寿命，在寿命将要用尽之前更换压力容器，则对于实现压力容器的轻量化等是非常有益的。

压力容器的现有的寿命预测方法有：(a)预先对于同型的产品进行压力循环试验，研究寿命，并将试验结果适用于同型的其他的压力容器；(b)从与使用中的压力容器同型的压力容器切取试验片，对于该试验片通过疲劳试验来研究疲劳度，并根据该试验结果预测该压力容器的寿命；(c)对于使用中的压力容器利用超声波器等进行非破坏检查，研究损伤，并根据该损伤进行预测。

专利文献1公开了在原子能设备等中对具有温度变动的流体流过内部的配管的热疲劳损伤进行监视的监视装置。根据该监视装置，在受到热疲劳的配管的外周部加工孔，而形成配管的薄壁部，将该薄壁部作为配管中热疲劳损伤部位的集中部位，从而与其他部位相比，先进行热疲劳，并测定该薄壁部的应变，检测热疲劳损伤的蓄积。

专利文献2公开了在高温、高压下使用的压力容器的寿命预测方法。根据该寿命预测方法，依据(a)压力容器钢的回火脆化量与杂质的晶界偏析量成比例；及(b)若知晓温度履历和使用中的各温度下的杂质的平衡偏析量，则能够预测包含重复加热、冷却的复杂的热循环下产生的杂质的晶界偏析量这两个观点，对于压力容器的材料中包含的特定成分，将实际的温度履历适用到关于晶界偏析量的变化和压力容器的温度变化之间的关系而构筑的关系式中，算出杂质的晶界偏析量，预测压力容器的寿命。

【专利文献】

【专利文献1】日本专利公开平9-324900号公报

【专利文献2】日本专利公开平5-18497号公报

在压力容器的现有的三种寿命预测方法中，对于(a)来说，试验产品的试验结果一概适用到各压力容器，精度降低。对于(b)及(c)来说，寿命的预测需要大规模的准备，难以马上预测。

专利文献1的监视装置的主要目的不是压力循环所导致的裂纹的成长而是热疲劳损伤的监视，并且在适用到压力容器的寿命预测的情况下，在压力容器的外表面加工孔，削弱加强层，使压力容器的寿命一下子降低。

专利文献2的压力容器的寿命预测方法是根据温度履历进行的，难以用于压力容器的内压变化作为寿命的决定要素的压力容器的寿命预测。

发明内容

本发明的目的在于针对内压较大变动的压力容器，抑制使用状况及个体不均的影响，而能够高精度且立刻地预测寿命。

本发明中，涉及压力容器的结构不完全部。该结构不完全部是指材料力学及结构力学等中力学定义的结构(包括组成和物理形状)上的特征，与日本国法律制造物责任法第二条第二款的“缺陷”完全不同。相对于没有裂纹或凹部的完全结构部，具有裂纹或凹部的结构部是不完全结构部的例子。

本发明的压力容器具备：将加压后的流体储藏在内部的套筒；围绕该套筒来加强该套筒的加强层，检测部，其夹设在所述套筒与所述加强层之间，并根据夹设部位处的物理量来检测依赖于所述套筒和所述加强层中的至少一方的寿命关联值。

根据本发明，检测部不是设在压力容器的外表面，而是设在套筒与加强层之间，根据设置部位处的物理量来检测依赖于套筒或加强层中的至少一方的寿命关联值，由此能够可靠地预测套筒和加强层这两方的寿命。此外，能够高精度且立刻地预测偏差各不相同的压力容器的寿命。