阀主体单元及制造该阀主体单元的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括在阀装置中的阀主体单元和一种制造该阀主体单元的方法。
【背景技术】
[0002]控制高压氢气气体流动的阀装置设置在例如燃料电池车辆中。该阀装置包括:包括氢气气体通道的阀主体单元；以及控制氢气气体流动的高压阀(参见JP 2013-029161A和JP 2010-038247A)。在阀主体单元中，通道的一部分包括容置高压阀的阀容置部。如在JP 2013-029161A的第
[0021]段中所描述的，阀容置部经受包括铝合金的阳极氧化处理的阳极氧化物涂覆。
[0003]在设置有高压阀的阀主体单元中，在高压阀操作时在通道中出现氢气气体压力的相对较大的波动。即，由于高压阀的操作而向通道施加了重复载荷。同时，由铝基合金制成的阀主体单元中的通道(阀容置部)的阳极氧化处理在改进例如通道的抗腐蚀性方面具有优势。然而，上述的重复载荷施加至通过阳极氧化处理形成的氧化层。因此，存在有增大用于氢气气体的通道抵抗重复载荷的耐久性的改进空间。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种下述的阀主体单元和一种制造该阀主体单元的方法，在该阀主体单元中，容易地增大了用于氢气气体的通道抵抗由于高压阀的操作而施加的重复载荷的耐久性。
[0005]本发明的第一方面涉及一种在其中待设置有高压阀的阀主体单元。该阀主体单元包括用于氢气气体的通道。该通道的内表面由通过对铝基合金执行阳极氧化处理而形成的氧化层构成。通道的氧化层通过在具有8 μπι或小于8 μπι厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。
[0006]本发明的第一方面涉及一种包括用于氢气气体的通道并且在其中待设置有高压阀的阀主体单元。该通道的内表面由通过对铝基合金执行阳极氧化处理而形成的氧化层构成；并且通道的氧化层通过在具有8 μπι或小于8 μπι厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。
[0007]本发明人已经发现，在通过执行阳极氧化处理在其上形成氧化层的铝基合金中，随着氧化层的厚度变得更薄，很有可能增大抵抗板弯曲疲劳的耐久性。基于该发现，通道的氧化层通过在具有8 μπι或小于8 μπι厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。该构型允许通道的氧化层以8 μπι或小于8 μπι的厚度形成。S卩，由于通道的氧化层的厚度设定为小，可以容易地获得氧化层的抵抗板弯曲疲劳的增大的耐久性。
[0008]本发明的第二方面涉及一种制造包括用于氢气气体的通道并且在其中待设置有高压阀的阀主体单元的方法，其中，通道的内表面由氧化层构成。该方法包括利用铝基合金生产半成品；并且对该半成品执行阳极氧化处理。该阳极氧化处理在具有8 μπι或小于8 μπι厚度的氧化层形成于阀主体单元的外表面处的条件下执行阳极氧化处理来形成，该外表面具有与通道连通的开口。
[0009]根据本发明的上述方面，可以容易地增大用于氢气气体的通道抵抗由于高压阀的操作而施加的重复载荷的耐久性。
【附图说明】
[0010]将在下文中参照附图对本发明的示例性实施方式的特性、优势以及技术和工业意义进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中:
[0011]图1为根据实施方式的阀主体单元的局部切割截面图；
[0012]图2为示出了关于试验件在电解池的各种温度条件下经受阳极氧化处理的评估结果的曲线图，该曲线图表示氧化层的厚度与安全系数之间的相互关系；以及
[0013]图3为示出了关于试验件在电解池的各种温度条件下经受阳极氧化处理的评估结果的曲线图，该曲线图表示氧化层的厚度与破裂温度之间的相互关系。
【具体实施方式】
[0014]在下文中，将参照附图对根据本发明的实施方式的阀主体单元进行描述。图1中示出的阀主体单元11用在控制高压氢气气体流动的阀装置中。阀主体单元11包括用于氢气气体的通道21和阀容置部31，阀容置部31中的每个阀容置部均为通道21的一部分，并且在阀容置部31中的每个阀容置部中均要设置有高压阀。阀装置包括阀主体单元11和设置在阀主体单元11中的高压阀。阀装置连接至氢气气罐和燃料电池，该燃料电池为氢气气体被输送(供给)至的目的地。阀装置控制以70MPa的填充压力已经填充在气罐中的氢气气体的流动。在阀容置部31中设置的高压阀的示例包括电磁阀和止回阀。阀主体单元11包括其中分别设置有泄压阀、手动阀、止回阀和易熔塞阀的阀容置部31。燃料电池系统由气罐、燃料电池以及包括阀主体单元11的阀装置构成。阀装置安装在车辆中。
[0015]将对阀主体单元11进行详细地描述。通道21包括阀容置部31并具有位于阀主体单元11的外表面12处的开口。S卩，阀主体单元11的外表面12具有与通道21连通的开口 12a。阀容置部31中的每个阀容置部均具有比通道21的除阀容置部31之外的部分的宽度更大的宽度。
[0016]通道21包括:第一通道22和第二通道23，该第一通道22沿图1中示出的Z轴线方向延伸并且连接至气罐，该第二通道23沿图1中示出的Y轴线方向延伸并且与第一通道22连通。如此布置的第一通道22与第二通道23之间的接合部构成了相交部24。
[0017]第二通道23与第三通道25连通，该第三通道25沿图1中示出的X轴线方向延伸并且是供给路径，氢气气体由外部供给源通过该供给路径供给至气缸(气罐)。第二通道23与第四通道26连通，该第四通道26沿图1中示出的X轴线方向延伸并且沿图1中示出的Y轴线方向经由阀容置部31朝向目的地延伸。
[0018]图1包括通道21的内表面的放大视图。该内表面由通过在铝基合金上执行阳极氧化处理形成的氧化层27构成。需注意的是，在图1中夸大了氧化层27的厚度。
[0019]半成品利用铝基合金形成以具有阀主体单元11的整体形状，并且氧化层27通过在半成品上执行阳极氧化处理而形成。在该半成品中，通道21的除阀容置部31之外的部分的宽度在例如3mm至5mm的范围中。根据本实施方式的通道21具有圆形横截面形状，并且通道21的除阀容置部31之外的部分的内径设定成在3mm至5mm的范围中。在半成品的通道21中，从每个开口 12a至相交部24的距离例如为150mm或小于150mm。
[0020]为半成品的基本材料的铝基合金的示例包括铝合金和含有按质量计1%或大于I %的硅的高硅铝合金。考虑到耐氢脆化特性，本实施方式使用“A6061-T6”，“A6061-T6”为根据JIS H4100 (2006)等限定的一类6000系列(Al-Mg-Si基)铝合金。至于铝合金(A6061-T6)的成分:Si含量为按质量计0.4%至0.8% ；Fe含量为按质量计0.7%或小于0.7% ;Cu含量为按质量计0.15%至0.4% ;Mn含量为按质量计0.15%或小于0.15% ；Mg含量为按质量计0.8%至1.2% ；Cr含量为按质量计0.04%至0.35% ；Zn含量为按质量计0.25%或小于0.25% ；Ti含量为按质量计0.15%或小于0.15% ;并且其余为Al。铝合金(A6061-T6)具有295MPa或更高的抗拉强度、245MPa或更高的屈服强度以及10%的伸长率。半成品根据需要经受脱脂处理。脱脂处理的示例包括有机溶剂脱脂、洗涤剂脱脂、硫酸脱月旨、电解脱脂、磷酸脱脂和碱法脱脂。根据本实施方式的半成品经受碱法脱