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記事詳細:Detailed Article

JARI Research Journal (2012~)環境・エネルギー/Environment & Energy

資料名 / Title

JRJ20170202 研究速報
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自動車用CFRP複合容器の焼損後の残存強度
The residual strength of automotive hydrogen cylinders after exposure to flames

田村 陽介,山崎 浩嗣,前田 清隆,佐藤 研二
Yohsuke TAMURA,Koji YAMAZAKI,Kiyotaka MAEDA,Kenji SATO

燃料電池自動車(FCV)や一部の天然ガス自動車(CNGV)の燃料容器には,炭素繊維強化プラスチック(CFRP)複合容器が用いられる.CFRPの主な材料は炭素繊維とその繊維同士を拘束するためのマトリックス樹脂が使用される.CFRPの耐熱性能はこのマトリックス樹脂の特性によって決まり,使用されているマトリックス樹脂のガラス転移温度以上の環境下になると,その性能が低下し始める.一方,燃料容器が火災などの熱で晒され続けると,容器に充填されているガスの温度が上昇して内圧が増加し,CFRPに加わる応力は増加する.そのため,火災によるCFRP複合容器の破裂を防ぐために,熱作動式の安全弁が装着される.安全弁は,火災時の熱を検知(作動温度:約110℃)し,容器内のガスを放出させて容器の破裂を防ぐ安全装置である.しかし,安全弁が作動する前に消火活動などで鎮火した場合,火炎に晒された容器には,高圧ガスがそのまま取り残された状態になることが想定される.このような状況に至った容器を安全に取り扱うためには,最低限,焼損した容器が残存するガスの内圧に耐えうる強度を保持している必要がある.
 筆者らは,35 MPaの圧縮水素の自動車用CFRP複合容器を用い,安全弁と容器を火炎に晒し,安全弁作動後に水や自然冷却させた場合の焼損後の容器の残存破裂圧力を耐圧試験により調べた.その結果,水や自然冷却した焼損後の容器の残存破裂圧力は新品容器と同じであり,安全弁が作動するまでの間,容器全体が炙られていれば,容器の強度は失われていないことが明らかになった.
 本研究では,さらに,ガスが充填された状態で最大限,火炎に晒すために,事前に安全弁を取り外した自動車用CFRP複合容器を用い,焼損後の容器の残存破裂強度を調べた.
Fuel cell vehicles and some compressed natural gas vehicles are equipped with carbon fiber reinforced plastic (CFRP) composite cylinders. Each of the cylinders has a pressure relief device designed to detect heat and release the internal gas to prevent the cylinder from bursting in a vehicle fire accident. Yet in some accident situations the fire may be extinguished before the pressure relief device is activated, leaving the high-pressure fuel gas inside the fire-damaged cylinder. To handle such a cylinder safely after an accident it is necessary that the cylinder keeps a sufficient post-fire strength against its internal gas pressure, but in most cases it is difficult to accurately determine cylinder strength at the accident site. One way of solving this problem is to predetermine the post-fire burst strengths of cylinders by experiments. In this study, automotive CFRP cylinders having no pressure relief device were exposed to a fire to the verge of bursting; then after the fire was extinguished the residual burst strengths and the overall physical state of the test cylinders were examined. The results indicated that the test cylinders all recorded a residual burst strength at least twice greater than their internal gas pressure.

種別 / Article Type

JARI Research Journal (2012~)

資料名 / Title

JRJ20170202 研究速報

発行年月 / Date of Issue

2017/02

分野 / Field

環境・エネルギー/Environment & Energy
ID:6910
 

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