压力容器的制作方法

本公开涉及一种压力容器，更具体地，涉及一种能够提高安全性和可靠性的压力容器。

背景技术：

1、燃料电池电动车辆(fcev)通过燃料电池堆中氧气和氢气之间的电化学反应产生电能，并将电能用作动力源。

2、燃料电池电动车辆可以通过从外部供应燃料和空气连续发电而与电池的容量无关，因此具有较高的效率，并且几乎不排放污染物。凭借这些优势，人们正在对燃料电池电动车辆进行持续的研究和开发。

3、燃料电池电动车辆配备有被构造成储存氢气的氢气罐。储存在氢气罐中的氢气可以沿着氢气供应管线供应给燃料电池堆，并用于产生电能。

4、类型4(type 4)压力容器可以被用作氢能车辆的氢气罐。类型4压力容器包括内衬(例如，由非金属材料制成)以及由碳纤维复合材料缠绕在内衬的外表面制成的加固层。

5、在某些情况下，在氢气罐的出口(例如，在氢气罐的端部设置的凸台)中设置热激活泄压装置(tprd)，在氢气罐的温度升高(例如，由于火灾导致温度升高)时，发挥强行将氢气排放到外部的作用。

6、在某些情况下，如果热激活泄压装置(tprd)错误地操作，则当氢气罐的温度升高时，氢气罐可能会爆裂，因为即使氢气罐的温度升高，氢气也不会被强行排放到氢气罐的外部。

7、因此，为了使得即使热激活泄压装置损坏或错误地操作，也可以通过强行从氢气罐中排放氢气而防止氢气罐爆裂，最近进行了各种研究，但研究结果仍不充分。因此，有必要开发一种技术，使得即使热激活泄压装置损坏或错误地操作，也可以通过强行从氢气罐中排放氢气而防止氢气罐爆裂。

技术实现思路

1、本公开致力于提供一种能够提高安全性和可靠性的压力容器。

2、特别地，本公开致力于通过利用在压力容器的温度升高时施加到凸台的热量来局部地熔化内衬上的目标位置处的内衬的一部分，从而在加固层爆裂前强行排放氢气。

3、此外，本公开致力于即使热激活泄压装置(tprd)损坏或错误地操作也通过从压力容器强行排放氢气来防止压力容器的爆裂。

4、本公开还致力于减少由压力容器的爆裂导致的安全事故的发生的风险。

5、根据本技术中描述的主题的一方面，一种压力容器包括：内衬，被构造成储存目标流体，并包括在内衬的端部设置的一个或多个凸台；加固层，被构造成环绕内衬的外围；以及导热构件，被设置在内衬和加固层之间，其一端与凸台接触，另一端在预设的目标位置与内衬接触，导热构件被构造成将施加到凸台的热量传递到目标位置。

6、这是为了提高压力容器的安全性和可靠性。

7、也就是说，热激活泄压装置(tprd)被设置在压力容器中，并被构造成在压力容器的温度因火灾等而升高时将氢气强行排放到外部。在热激活泄压装置(tprd)错误地操作的情况下，就会出现压力容器爆裂的问题，因为即使压力容器的温度升高，氢气也不会被强行排放到压力容器的外部。此外，还存在由于压力容器的爆裂而发生安全事故的问题。

8、在一些实施例中，可以通过利用在压力容器的温度升高时施加到凸台上的热量来局部熔化内衬上的目标位置处的内衬的一部分，使得可以提供可以排放氢气的孔。因此，可以获得在压力容器爆裂前强行排放氢气而提高安全性和可靠性的有益效果。

9、在一些实施例中，即使热激活泄压装置(tprd)损坏或错误地操作，氢气也可以从压力容器中被强行排放。因此，可以获得在内衬的温度升高之前防止加固层爆裂的有益效果。此外，可以获得减少由加固层爆裂引起的安全事故发生的风险的有益效果。

10、根据条件和设计规范，内衬可以具有各种结构。

11、例如，内衬可以包括圆柱体部和分别设置在圆柱体部的两个相对端的圆顶形侧部，并且凸台可以连接到该侧部。

12、在一些实施例中，凸台可以包括：第一凸台，被设置在内衬的一端；以及第二凸台，被设置在内衬的另一端。

13、根据条件和设计规范，凸台可以具有各种结构。

14、例如，凸台可以包括：颈部，其一端暴露于内衬的外部；以及凸缘部，连接到颈部的另一端，并具有比颈部更大的横截面积。

15、在一些实施例中，凸台可以由具有比内衬的材料和加固层的材料更高的热传导率的材料制成。

16、在一些实施例中，压力容器可以包括热激活泄压装置(tprd)，其连接到凸台，并被构造成选择性地将目标流体排放到外部。

17、根据条件和设计规范，加固层可以由各种材料制成。

18、例如，加固层可以包括被构造成环绕内衬的外围的碳纤维层。

19、在另一示例中，在一些实施例中，加固层可以包括被构造成环绕碳纤维层的外围的玻璃纤维层。

20、根据条件和设计规范，与导热构件的另一端接触的内衬上的目标位置可以进行各种改变。

21、例如，目标位置可以被限定在内衬的圆柱体部上。

22、这是为了在发生火灾时，最大限度地减少凸台被通过导热构件从凸台传递到内衬的热量强烈分离的程度。也就是说，目标位置可以被限定在内衬的侧部上，而不是内衬的圆柱体部上。然而，可能出现的问题是，当邻近凸台的侧部熔化时，连接到侧部的凸台的联接强度难以稳定地保持。此外，可能出现的问题是，随着凸台的联接强度降低，凸台被拉出并与内衬强烈分离，而不能承受内衬的内部压力。

23、在一些实施例中，目标位置可以限定在内衬的圆柱体部上，换言之，待被导热构件熔化的内衬的点可以限定在圆柱体部上。因此，可以获得稳定地保持凸台的联接强度和抑制凸台分离的有益效果。

24、根据条件和设计规范，目标位置的数量可以进行不同的改变。

25、例如，目标位置可以被限定在圆柱体部的中心区域和圆柱体部的两个相对的边缘区域中的至少任意一个中。

26、在一些实施例中，目标位置可以被限定在圆柱体部上，而导热构件的另一端可以通过侧部与圆柱体部接触。

27、在一些实施例中，导热构件可以沿着连接凸台和目标位置的最短路线设置。如上所述，因为导热构件是沿着连接凸台和目标位置的最短路线设置的，所以可以最大限度地提高由导热构件实现的导热效率和传热性能，并更快地熔化目标位置处的内衬的一部分。

28、导热构件可以具有能够将施加到凸台上的热量传递到内衬上的目标位置的各种结构。

29、在一些实施例中，导热构件可以由具有比加固层的材料更高的热传导率的材料制成。

30、在一些实施例中，导热构件可以包括：第一导热层，具有第一热传导率，一端与凸台接触，另一端在目标位置与内衬接触；以及第二导热层，具有低于第一热传导率的第二热传导率，并插在内衬和第一导热层之间。

31、特别地，第二导热层可以被设置在第一导热层的面向内衬的外表面的内表面上，使得第二导热层对应于第一导热层的与凸台接触的一端和第一导热层的与内衬接触的另一端之间的部分。

32、如上所述，第一导热层的除了第一导热层的一端和另一端之外的所有剩余部分可以由第二导热层覆盖。因此，可以最大程度地减小将沿第一导热层传递的热量传递到其它无意的点(例如，内衬的侧部)的程度。因此，可以更快速且有效地加热(熔化)目标位置处的内衬的一部分。

33、在一些实施例中，第一导热层的第一热传导率可以是500w/mk至1200w/mk，第一导热层的熔点可以是500℃或更高，第二导热层的第二热传导率可以是0.05w/mk至0.2w/mk，第二导热层的熔点可以是250℃或更高。

34、在一些实施例中，导热构件的一端(第一导热层的一端)可以邻近颈部的最外围端设置，并与颈部的侧向表面接触。

35、这是基于这样一个事实，即凸台的所有部分之中的暴露于外部的颈部的最外围端被从外部施加的热量最快速地加热到最高温度。由于凸台的所有部分之中的最快速地被加热到最高温度的颈部的最外围端的热量经由导热构件传递到目标位置，因此可以获得更快速且有效地加热(熔化)目标位置处的内衬的一部分的有益效果。

36、在一些实施例中，导热构件可以包括第三导热层，其具有低于第一热传导率的第三热传导率，并且被设置在第一导热层的面向加固层的内表面的外表面上。

37、如上所述，第三导热层可以被设置在第一导热层的面向加固层的内表面的外表面，这使得可以最大程度地减小将沿第一导热层传递的热量传递到加固层的程度。因此，可以获得抑制由沿第一导热层传递的热量对加固层造成损坏(爆裂)的有益效果。

38、在一些实施例中，目标位置可以被限定为对应于目标流体由热激活泄压装置排放的方向。

39、在一些实施例中，压力容器可以包括被设置在加固层中同时对应于目标位置的引导孔。

40、例如，引导孔可以被设置在加固层中同时对应于目标位置。因此，当目标位置处的内衬的一部分熔化时通过设置在内衬中的孔排放的目标流体的排放方向可以被引导到朝向压力容器的下侧的方向，该方向是目标流体被热激活泄压装置排放的方向。因此，可以获得满足与目标流体(例如，氢气)排放方向有关的规定并提高安全性和可靠性的有益效果。

41、在一些实施例中，压力容器可以包括被限定在加固层和内衬之间同时对应于目标位置的引导空间。

42、在一些实施例中，引导空间可以被设置在加固层和内衬之间同时对应于目标位置。因此，当目标位置处的内衬的一部分熔化时通过设置在内衬中的孔排放的目标流体的排放方向可以被引导到朝向压力容器的下侧的方向，该方向是目标流体被热激活泄压装置排放的方向。因此，可以获得满足与目标流体(例如，氢气)排放方向有关的规定并提高安全性和可靠性的有益效果。