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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Hochdrucktank und auf ein Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Es gibt einen üblichen Hochdrucktank, der mit komprimierten Wasserstoff gefüllt ist (Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift 2018-100768, nachstehend als
JP 2018-100768 A bezeichnet). Der Hochdrucktank von
JP 2018-100768 A weist eine Auskleidung, eine Verstärkungslage(-schicht), eine Schutzlage(schicht) und Verschlüsse (Deckel) auf. Die Auskleidung hat eine Eigenschaft, die verhindert, dass Wasserstoff, etc., das in einen Raum innerhalb der Auskleidung gefüllt ist, austritt/ausströmt (eine sogenannte Gasbarriereeigenschaft). Die Verstärkungslage ist ausgebildet, um die gesamte externe Fläche (Außenfläche) der Auskleidung und einen Teil jedes Verschlusses abzudecken. Die Verstärkungslage ist aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFRP) hergestellt und hat eine Druckbeständigkeit. Die Schutzlage ist an der Verstärkungslage ausgebildet. Die Schutzlage ist aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFRP) hergestellt und hat eine höhere Stoßbeständigkeit als die Verstärkungslage.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden, dass ein wiederholtes Gaseinfüllen und -leeren des Hochdrucktanks, der in
JP 2018 -
100768 A beschrieben ist, in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ein Ablösen und Aufdrehen eines Teils der Schutzlage verursacht. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat des Weiteren herausgefunden, dass ein derartiges Ablösen zwischen einer Lage (Schicht) der Schutzlage, in der Glasfasern in einem Kreuzmuster gewickelt sind, und einer Lage (Schicht) davon auftritt, in der Glasfasern in einem Umfangsmuster gewickelt sind.
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Die vorliegende Offenbarung kann in der folgenden Anwendungsform realisiert werden.
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Ein Hochdrucktank ist als eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Dieser Hochdrucktank weist Folgendes auf: eine Kreuzlage(-schicht) (engl. „helical layer“), die erste Fasern, die in einem Kreuzmuster (engl. „helical pattern“) gewickelt bzw. geflochten sind, und ein erstes Harz aufweist, das die ersten Fasern fixiert; eine Umfangslage(-schicht) (engl. „hoop layer“), die außerhalb der Kreuzlage in dem Hochdrucktank angeordnet ist und zweite Fasern, die in einem Umfangsmuster (engl. „hoop pattern“) gewickelt bzw. geflochten sind, und ein zweites Harz aufweist, das die zweiten Fasern fixiert; eine Zwischenlage(-schicht), die zwischen der Kreuzlage und der Umfangslage angeordnet ist und die dritte Fasern, die dünner sind als zumindest entweder die ersten Fasern oder die zweiten Fasern, und ein drittes Harz aufweist, das die dritten Fasern, die ersten Fasern der Kreuzlage und die zweiten Fasern der Umfangslage fixiert.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass der Zwischenraum zwischen den ersten Fasern, die die äußerste Lage (Schicht) der Kreuzlage ausbilden, und der zweiten Fasern, die die innerste Lage (Schicht) der Umfangslage ausbilden, durch die dritten Fasern reduziert wird, die dünner sind als zumindest entweder die ersten Fasern oder die zweiten Fasern. Somit kann der Zwischenraum zwischen den ersten Fasern, die die äußerste Lage der Kreuzlage ausbilden, und der zweiten Fasern, die die innerste Lage der Umfangslage ausbilden, ausgefüllt werden, um dadurch die Ausbildung von Rissen in dem dritten Harz, das diese ersten Fasern und zweite Fasern fixiert, zu reduzieren. Als Ergebnis kann die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Umfangslage von der Kreuzlage ablöst, verringert werden.
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In dem Hochdrucktank der vorstehenden Ausführungsform können die ersten Fasern mit dem ersten Harz imprägniert sein und kann das erste Harz unterschiedliche Faserabschnitte der ersten Fasern miteinander fixieren; und können die zweiten Fasern mit dem zweiten Harz imprägniert sein und kann das zweite Harz unterschiedliche Faserabschnitte der zweiten Fasern miteinander fixieren.
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In einem Hochdrucktank der vorstehenden Ausführungsform können die dritten Fasern mit dem dritten Harz imprägniert sein und können in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, angeordnet sein, um eine Platte (engl. „sheet“) auszubilden.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass der Zwischenraum zwischen der äußersten Lage der Kreuzlage, in der die ersten Fasern in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, und den zweiten Fasern der innersten Lage der Umfangslage durch die dritten Fasern reduziert wird ungeachtet der Richtung der ersten Fasern in der äußersten Lage der Kreuzlage.
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Der Hochdrucktank der vorstehenden Ausführungsform kann des Weiteren eine Auskleidung mit einem zylindrischen Teil und gewölbten Teilen aufweisen, von denen einer an jedem Ende des zylindrischen Teils angeordnet ist, wobei die Kreuzlage ausgebildet ist, um die Auskleidung zu umgeben, und die dritten Fasern können ein einzelnes Stück der Platte ausbilden, das/die angeordnet ist, um den zylindrischen Teil zu umgeben.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass die Umfangslage und die Kreuzlage gleichmäßig gemeinsam um den zylindrischen Teil angefügt (verbunden) sind.
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Ein Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks ist als eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen. Dieses Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks weist Folgendes auf: Ausbilden einer Kreuzlage durch Wickeln von ersten Fasern, die mit einem ersten Harz imprägniert sind, in einem Kreuzmuster an einem halbfertigen Produkt des Hochdrucktanks; Ausbilden einer Zwischenlage durch Anordnen von dritten Fasern, die mit einem dritten Harz imprägniert sind, an der Kreuzlage; und Ausbilden einer Umfangslage durch Wickeln von zweiten Fasern, die mit einem zweiten Harz imprägniert sind, in einem Umfangsmuster an der Zwischenlage, wobei die dritten Fasern der Zwischenlage dünner sind als zumindest entweder die ersten Fasern der Kreuzlage oder die zweiten Fasern der Umfangslage.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass der Zwischenraum zwischen den Fasern, die die äußerste Lage der Kreuzlage ausbildet, und den Fasern, die die innerste Lage der Umfangslage ausbildet, durch die Fasern reduziert wird, die dünner sind als zumindest entweder die Fasern der Kreuzlage oder die Fasern der Umfangslage. Somit kann der Zwischenraum zwischen den Fasern, die die äußerste Lage der Kreuzlage ausbilden, und der Fasern, die die innerste Lage der Umfangslage ausbilden, ausgefüllt werden, um dadurch die Ausbildung von Rissen in dem Harz, das diese Fasern fixiert, zu reduzieren. Als Ergebnis kann die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Umfangslage von der Kreuzlage ablöst, verringert werden.
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In dem Herstellungsverfahren des Hochdrucktanks der vorstehenden Ausführungsform kann das Ausbilden der Zwischenlage ein Anordnen an der Kreuzlage einer Platte aufweisen, in der die dritten Fasern der Zwischenlage in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, angeordnet sind/werden.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass die Fasern der Zwischenlage in einer kürzeren Zeit angeordnet werden als bei einem Gesichtspunkt zum Anordnen der Fasern der Zwischenlage durch Wickeln dieser Fasern.
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In dem Herstellungsverfahren des Hochdrucktanks der vorstehenden Ausführungsform kann das halbfertige Produkt eine Auskleidung mit einem zylindrischen Teil und gewölbten Teilen aufweisen, von denen einer an jedem Ende des zylindrischen Teils angeordnet ist, und kann das Anordnen der Platte an der Kreuzlage ein Anordnen eines einzelnen Stücks der Platte aufweisen, um den zylindrischen Teil zu umgeben.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass die Umfangslage und die Kreuzlage gleichmäßig aneinander (gemeinsam) um den zylindrischen Teil angefügt (verbunden) werden/sind. Die vorliegende Offenbarung kann ferner in verschiedenen Formen, die sich von einem Hochdrucktank unterscheiden, realisiert werden. Zum Beispiel kann in die vorliegende Offenbarung in Ausführungsformen realisiert werden, die ein Computerprogramm, das ein Herstellungsverfahren eines Hochdruckstanks realisiert, und ein dauerhaftes Aufzeichnungsmedium aufweisen, das dieses Computerprogramm speichert.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Besonderheiten von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung sind nachstehend in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen Folgendes gezeigt ist:
- 1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Gestaltung eines Hochdrucktanks als ein Ausführungsbeispiel der Technologie zeigt, die hier offenbart ist;
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs einer Schutzlage 25, die an einem zylindrischen Teil 102 angeordnet ist;
- 3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren eines Hochdrucktanks 100 zeigt;
- 4 ist eine Ansicht, die einen Zustand von Glasfasern F1 einer Kreuzlage 252 darstellt, die um einen Tankhauptkörper in einem Schritt S320 von 3 gewickelt werden;
- 5 ist eine Ansicht, die einen Zustand von Glasfasern F31, F32 einer Zwischenlage 256 darstellt, die an der Kreuzlage 252 in einem Schritt S340 von 3 angeordnet werden;
- 6 ist eine Ansicht, die einen Zustand von Glasfasern F2 einer Umfangslage 254 darstellt, die an der Zwischenlage 256 in einem Schritt S360 von 3 gewickelt werden;
- 7 ist ein Foto, das ein Ergebnis eines wiederholten Gaseinfüllens und - leerens eines Hochdrucktanks 100c einer Vergleichsform, die die Zwischenlage 256 nicht hat, in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zeigt;
- 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil einer Verstärkungslage 20 und der Schutzlage 25 in der Struktur zeigt, die in 7 gezeigt ist;
- 9 ist eine Ansicht, die darstellt, wie ein Ablösen zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 in dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform auftritt; und
- 10 ist eine Ansicht, die darstellt, wie das Auftreten des Ablösens zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 in dem Hochdrucktank 100 des Ausführungsbeispiels reduziert wird.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiel
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A1. Gestaltung des Hochdrucktanks
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1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Gestaltung eines Hochdruckstanks 100 als ein Ausführungsbeispiel der Technologie zeigt, die hier offenbart ist. Der Hochdrucktank 100 ist ein Gastank, der ein hohler Behälter ist, der gestaltet ist, um mit komprimierten Wasserstoff gefüllt zu werden. Der Hochdrucktank 100 ist in einem Brennstoffzellenfahrzeug installiert, um Wasserstoff zu einer Brennstoffzelle zuzuführen.
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Der Hochdrucktank 100 hat als Hauptteile einen zylindrischen Teil 102 und ein Paar gewölbter Teile 104. Der zylindrische Teil 102 des Hochdrucktanks 100 hat eine wesentliche zylindrische Form. Jeder gewölbte Teil 104 des Hochdrucktanks 100 hat eine im westlichen Halbkugelform mit einem Radius, der gleich ist wie der Radius des zylindrischen Teils 102. Jeweils einer der gewölbten Teile 104 ist an jedem Ende des zylindrischen Teils 102 angeordnet, wobei kreisförmige Öffnungen der gewölbten Teile 104 zu dem zylindrischen Teil 102 zugewandt sind. In 1 sind die Grenzen zwischen dem zylindrischen Teil 102 und dem gewölbten Teilen 104 durch gestrichelte Linien angezeigt. Die Begriffe „zylindrischer Teil 102“ und „gewölbter Teil 104“ sind Konzepte zum kollektiven Bezeichnen von Hauptelementen, die nachstehend beschrieben sind, des Hochdrucktanks 100 durch Klassifizieren dieser Elemente durch den Teil des Hochdrucktanks 100.
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Der Hochdrucktank 100 weist eine Auskleidung 10, eine Verstärkungslage(schicht) 20, eine Schutzlage(-schicht) 25, einen Verschluss (Deckel) 30 und einen Verschluss (Deckel) 40 auf.
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Die Auskleidung 10 bildet eine Lage (Schicht) an einer innersten Seite in dem Hochdrucktank 100. Die Auskleidung 10 ist aus einem Nylonharz gebildet. Die Auskleidung 10 hat eine Eigenschaft, die verhindert, dass Wasserstoff, etc., das in einem Raum innerhalb der Auskleidung 10 gefüllt ist, austritt/ausströmt (eine sogenannte Gasbarriereeigenschaft). Haupteile der Auskleidung 10 können auch in einen Teil, der zu dem zylindrischen Teil 102 gehört, und in die Teile, die zu den gewölbten Teilen 104 gehören, unterteilt (aufgeteilt) zu werden.
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Der Verschluss 30 ist an einem oberen Ende des Teils der Auskleidung 10 angeordnet, das zu einem des Paares der gewölbten Teile 104 korrespondiert. Das „obere Ende“ des gewölbten Teils 104 bezeichnet einen Schnittpunkt zwischen dem gewölbten Teil 104 und einer Mittelachse CA des Hochdrucktanks 100. Der Verschluss 30 hat ein Durchgangsloch. Das Durchgangsloch des Verschlusses 30 verbindet das Innere und das Äußere des Hochdrucktanks 100 miteinander. Ein Rohr oder ein Ventil ist an dem Hochdrucktank 100 durch den Verschluss 30 montiert.
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Der Verschluss 40 ist an einem Ende des Teils der Auskleidung 10 angeordnet, das zu dem anderen Ende des Paares der gewölbten Teile 104 korrespondiert. Die Verschlüsse 30, 40 dienen ferner als Montageabschnitte, die verwendet werden, um einen Tankhauptkörper an einer Filamentwickelvorrichtung zu montieren, um die Verstärkungslage 20 und die Schutzlage 25 auszubilden. In der vorliegenden Beschreibung ist die Auskleidung 10 mit dem Verschluss 30 und dem Verschluss 40, die daran montiert sind, ferner als ein „Tankhauptkörper“ bezeichnet. Hauptteile des Tankhauptkörpers können auch in einen Teil, der zu dem zylindrischen Teil 102 gehört, und in Teile, die zu dem gewölbten Teilen 104 gehören, unterteilt (aufgeteilt) werden.
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Die Verstärkungslage 20 ist ausgebildet, um eine externe Fläche (Außenfläche) des Tankhauptkörpers abzudecken. Insbesondere ist die Verstärkungslage 20 ausgebildet, um die gesamte externe Fläche (Außenfläche) der Auskleidung 10 und einen Teil von jeweils dem Verschluss 30 und dem Verschluss 40 abzudecken. Die Verstärkungslage 20 dient zum Verstärken der Druckbeständigkeit des Hochdrucktanks 100. Die Verstärkungslagee 20 ist aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFRP) gebildet, der ein Verbundmaterial eines Epoxidharzes und von Kohlenstofffasern ist. Der Durchmesser der Kohlenstofffasern in der Verstärkungslage 20 hat einen konstanten Wert innerhalb des Bereichs von 2 µm bis 10 µm. Hauptteile der Verstärkungslage 20 können auch in einen Teil, der zu dem zylindrischen Teil 102 gehört, und in Teilen, die zu den gewölbten Teilen 104 gehören, unterteilt (aufgeteilt) werden.
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Der Durchmesser der Kohlenstofffasern in der Verstärkungslage 20 ist kleiner als der Durchmesser von Glasfasern in der Schutzlage 25, die nachstehend beschrieben sind. Diese Gestaltung ermöglicht, dass die Kohlenstofffasern in der Verstärkungslage 20 dichter angeordnet werden können, als die Glasfasern in der Schutzlage 25. Dieser Gesichtspunkt kann die Druckbeständigkeit des Hochdrucktanks 100 verglichen zu einem Gesichtspunkt verbessern, in dem der Durchmesser der Fasern in der Verstärkungslage 20 gleich ist wie oder größer ist als der Durchmesser der Fasern in der Schutzlage 25.
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Die Schutzlage 25 ist an der Verstärkungslage 20 ausgebildet. Die Schutzlage 25 ist aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFRP) gebildet, der ein Verbundmaterial aus einem duroplastischen Harz und Glasfasern ist. Somit hat die Schutzlage 25 eine höhere Stoßfestigkeit als die Verstärkungslage 20.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der Schutzlage 25, der an den zylindrischen Teil 102 angeordnet ist. In 1 und 2 ist eine Richtung von der Mittelachse CA des Hochdrucktanks 100 in Richtung einer Außenseite durch einen Pfeil Do angezeigt. 2 ist eine Ansicht zum Darstellen des Kerns der Technologie und zeigt nicht die exakten Abmessungen jedes Teils.
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Die Schutzlage 25 hat eine Kreuzlage(-schicht) 252, eine Umfangslage(-schicht) 254 und eine Zwischenlage(-schicht) 256. Die Kreuzlage 252, die Umfangslage 254 und die Zwischenlage 256 sind jeweils aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet. Die Kreuzlage 252, die Umfangslage 254 und die Zwischenlage 256 unterscheiden sich voneinander zumindest entweder hinsichtlich der Dicke der Glasfasern, die verwendet werden, oder hinsichtlich der Richtung der Anordnung der Glasfasern. Duroplastische Harze, die jeweils in der Kreuzlage 252, der Umfangslage 254 und der Zwischenlage 256 umfasst sind, sind dasselbe Epoxidharz.
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Die Kreuzlage 252 ist an der Verstärkungslage 20 ausgebildet. Insbesondere ist die Kreuzlage 252 ausgebildet, um die Auskleidung 10 unterhalb der Verstärkungslage 20 abzudecken. Die Kreuzlage 252 weist Glasfasern F1, die in einem Kreuzmuster gewickelt bzw. geflochten sind, und ein Epoxidharz Re1 auf, das die Glasfasern F1 fixiert. Ein Wickeln (Flechten) in einem Kreuzmuster oder ein Kreuzwickeln ist ein Faserwicklungsverfahren, mit dem Fasern in einer Richtung gewickelt werden, die eine Ebene senkrecht zu der Mittelachse CA des Tankhauptkörpers schneidet. Der Durchmesser der Glasfasern F1 in der Kreuzlage 252 hat einen konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von 10 µm bis 20 µm. Hauptteile der Kreuzlage 252 können auch in einen Teil, der zu dem zylindrischen Teil 102 gehört, und in Teile, die zu den gewölbten Teilen 104 gehören, unterteilt (aufgeteilt) werden.
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Die Umfangslage 254 ist außerhalb der Kreuzlage 252 in dem Hochdrucktank 100 angeordnet (siehe den Pfeil Do). Die Umfangslage 254 ist in dem zylindrischen Teil 102 des Hochdrucktanks 100 vorgesehen. Die Umfangslage 254 weist Glasfasern F2, die in einem Umfangsmuster gewickelt sind und ein Epoxidharz Re2 auf, das die Glasfasern F2 fixiert. Ein Wickeln in einem Umfangsmuster oder ein Reifenwickeln ist ein Faserwicklungsverfahren, mit dem Fasern in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer Ebene senkrecht zu der Mittelachse CA des Tankhauptkörpers gewickelt werden. Der Durchmesser der Glasfasern F2 in einer der Umfangslage 254 hat einen konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von 10 µm bis 20 µm. Insbesondere ist der Durchmesser der Glasfasern F2 in der Umfangslage 254 gleich wie der Durchmesser der Glasfasern F1 in der Kreuzlage 252. Diese Gestaltung ermöglicht es, die Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 und die Glasfasern F2 der Umfangslage 254 um den Tankhauptkörper mittels derselben Wicklungsvorrichtung und denselben Fasern zu wickeln.
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Die Zwischenlage 256 ist zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 angeordnet. Die Zwischenlage 256 ist in dem zylindrischen Teil 102 des Hochdrucktanks 100 vorgesehen. Die Zwischenlage 256 weist Glasfasern F31, F32, die in zwei Richtungen angeordnet sind, und ein Epoxidharz Re3 auf, das die Glasfasern F31, F32 fixiert.
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Die Durchmesser der Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 haben einen konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von 2 µm bis 10 µm. Die Durchmesser der Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 sind kleiner als die Durchmesser der Glasfasern F1, F2, die in der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 umfasst sind. Die Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 sind in einer ersten Richtung D1 (siehe 5) und in einer zweiten Richtung D2 (siehe 5), die sich von der ersten Richtung D1 unterscheidet, angeordnet, um eine nichtgewebte Gewebeplatte F3 auszubilden. Die Platte F3 der Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 ist ein einzelnes Stück einer Platte, das/die angeordnet ist, um den Teil der Auskleidung 10 zu umgeben, der zu dem zylindrischen Teil 102 korrespondiert (siehe 1). Die Zusammensetzung der Platte F3 ist nachstehend ausführlich beschrieben.
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Das Epoxidharz Re3 in der Zwischenlage 256 fixiert die Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256, die Glasfasern F1, die in der äußersten Lage (Schicht) der Kreuzlage 252 umfasst sind, und die Glasfasern F2, die in der innersten Lage (Schicht) der Umfangslage 254 umfasst sind. In 2 ist zur Erleichterung des Verständnisses der Technologie eine Grenze zwischen der Kreuzlage 252 und der Zwischenlage 256 durch eine gerade Linie angezeigt und es ist eine Grenze zwischen der Zwischenlage 256 und der Umfangslage 254 durch eine gerade Linie angezeigt. Tatsächlich sind jedoch die Grenzen der Epoxidharze Re1, Re2, Re3, die die Lagen ausbilden, nicht immer visuell erkennbar.
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren des Hochdrucktanks 100 zeigt. In einem Schritt S100 wird die Auskleidung 100 vorbereitet. In einem Schritt S200 wird die Verstärkungslage 200 an der Auskleidung 10 ausgebildet. Insbesondere werden Kohlenstofffasern, die mit dem Epoxidharz Re1 imprägniert sind, um die Auskleidung 10 durch eine Filamentwickelvorrichtung gewickelt, um die Verstärkungslage 20 auszubilden. In dem Stadium des Schritts S200 ist das Epoxidharz Re1, das in der Verstärkungslage 20 umfasst ist, noch nicht ausgehärtet.
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In einem Schritt S300 wird die Schutzlage 25 an der Verstärkungslage 20 ausgebildet. Der Schritt S300 weist Schritte S320, S340, S360 auf.
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In dem Schritt S320 wird die Kreuzlage 252 an dem Tankhauptkörper ausgebildet, an dem die Verstärkungslage 20 ausgebildet worden ist. Insbesondere werden die Glasfasern F1, die mit dem Epoxidharz Re1 imprägniert sind, an der Verstärkungslage 20 in einem Kreuzmuster durch die Filamentwickelvorrichtung gewickelt. In diesem Fall werden die Glasfasern F1 an dem zylindrischen Teil 102 und dem gewölbten Teilen 104 des Tankhauptkörpers gewickelt (siehe 1). Als Ergebnis wird die Kreuzlage 252 an den zylindrischen Teil 102 und den gewölbten Teilen 104 des Tankhauptkörpers ausgebildet. In dem Stadium des Schritts S320 ist das Epoxidharz Re1, das in der Kreuzlage 252 umfasst ist, noch nicht ausgehärtet.
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4 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 darstellt, die um den Tankhauptkörper in dem Schritt S320 von 3 gewickelt werden. 4 ist eine Ansicht zum Darstellen des Kerns der Technologie und zeigt die nicht exakten Abmessungen jedes Teils. Tatsächlich ist die Kreuzlage 252 an einer gekrümmten Fläche ausgebildet. Jedoch zeigt zur Erleichterung des Verständnisses der Technologie 4 den Zustand der Glasfasern F1, als wenn die Kreuzlage 252 an einer flachen Oberfläche ausgebildet wäre. Das Gleiche gilt für 5 und 6.
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Die Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 werden/sind in einer Richtung, die eine Ebene senkrecht zu der Mittelachse CA (siehe 1) des Tankhauptkörpers schneidet, gewickelt. Da der Tankhauptkörper kein kugelförmiger Körper ist, wird, wenn eine Glasfaser F1 in einer derartigen Wicklungsweise gewickelt wird und durch den selben Punkt auf dem Tankhauptkörper wieder hindurchtritt, die Glasfaser F1 an dem Tankhauptkörper in einer Richtung angeordnet, die sich von der beim letzten Mal unterscheidet. In 4 ist aus den Glasfasern F1, die derart in einem Kreuzmuster gewickelt werden, ein Abschnitt, der früher angeordnet worden ist, durch einen Faserabschnitt F11 dargestellt, und ist ein Abschnitt, der später angeordnet worden ist, durch einen Faserabschnitt F12 dargestellt.
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In Schritt S340 von 3 wird die Zwischenlage 256 an der Kreuzlage 252 ausgebildet, die an dem zylindrischen Teil 102 angeordnet ist. Insbesondere wird ein einzelnes Stück der viereckigen Glasfaserplatte F3, in der die Glasfasern F31, F32 in der ersten Richtung D1 (siehe 5) und der zweiten Richtung D2 (siehe 5), die sie von der ersten Richtung D1 unterscheidet, angeordnet sind, vorbereitet. Die Länge der einen Seite der Glasfaserplatte F3 ist im Wesentlichen gleich wie die Länge des zylindrischen Teils 102 (siehe 1) entlang der Mittelachse C2. Die Länge der anderen Seite der Glasfaserplatte F3 ist im Wesentlichen gleich wie die Umfangslänge des zylindrischen Teils 102, in dem die Kreuzlage 252 ausgebildet ist. Die Glasfaserplatte F3 wird mit dem Epoxidharz Re3 imprägniert und dann wird die Glasfaserplatte F3 an der Kreuzlage 252 korrespondierend zu dem zylindrischen Teil 102 gewickelt, um die Kreuzlage 252 abzudecken. Als Ergebnis wird die Zwischenlage 256 an dem zylindrischen Teil 102 des Tankhauptkörpers ausgebildet. In dem Stadium des Schritts S340 ist das Epoxidharz Re3, das in der Zwischenlage 256 umfasst ist, noch nicht ausgehärtet.
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Dieser Gesichtspunkt ermöglicht, dass die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 in einer kürzeren Zeit angeordnet werden als bei einem Gesichtspunkt zum Anordnen der Glasfasern der Zwischenlage 256 durch Wickeln dieser Fasern. Die hohe Stoßbeständigkeit der Schutzlage 25 wird vor allem durch die Glasfasern F1, F2 der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 realisiert. Daher wird die Stoßbeständigkeit der Schutzlage 25 gesichert, selbst wenn die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 durch Wickeln der Glasfaserplatte F3 angeordnet werden.
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5 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 darstellt, die an der Kreuzlage 252 in dem Schritt S340 von 3 angeordnet werden. 5 ist eine Ansicht zum Darstellen des Kerns der Technologie und zeigt nicht die exakten Abmessungen jedes Teils. Glasfasern, die entlang der ersten Richtung D1 angeordnet werden/sind, sind mit F31 bezeichnet. Glasfasern, die entlang der zweiten Richtung D2 angeordnet werden/sind, sind mit F32 bezeichnet. Die Glasfasern F31 und die Glasfasern F32 bilden die nichtgewebte Gewebeplatte F3 im Voraus aus.
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In dem Schritt S360 von 3 wird die Umfangslage 254 an der Zwischenlage 256 ausgebildet, die an dem zylindrischen Teil 102 angeordnet ist. Insbesondere werden die Glasfasern F2, die mit dem Epoxidharz Re2 getränkt sind, an der Zwischenlage 256 in einem Umfangsmuster durch die Filamentwickelvorrichtung gewickelt. Als Ergebnis wird die Umfangslage 254 an dem zylindrischen Teil 102 des Tankhauptkörpers ausgebildet. In dem Stadium des Schritts S360 ist das Epoxidharz Re2, das in der Umfangslage 254 umfasst ist, noch nicht ausgehärtet.
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6 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Glasfasern F2 der Umfangslage 254 darstellt, die an der Zwischenlage 256 in dem Schritt S360 von 3 gewickelt werden/sind. 6 ist eine Ansicht zum Darstellen des Kerns der Technologie und zeigt nicht die exakten Abmessungen jedes Teils. Die Glasfasern F2 der Umfangslage 254 werden/sind in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Ebene senkrecht zu der Mittelachse CA des Tankhauptkörpers (siehe 1) gewickelt. Um die Glasfasern F2 zu wickeln, sodass sie den zylindrischen Teil 102 des Tankhauptkörpers abdecken, werden die Glasfasern F2 an der Zwischenlage 256 gewickelt, während die Position der Glasfaser F2, die gewickelt wird, allmählich entlang der Richtung der Mittelachse CA verlagert wird. In 6 sind unterschiedliche Faserabschnitte der Glasfasern F2, die derart in einem Umfangsmuster gewickelt werden, mit F21, F22, F23 bezeichnet.
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In einem Schritt S400 von 3 werden die Epoxidharze, die in der Verstärkungslage 20 und der Schutzlage 25 umfasst sind, erwärmt und dadurch härten diese Epoxidharze, die in der Verstärkungslage 20 und der Schutzlage 25 umfasst sind, aus. Als Ergebnis werden die Glasfasern F1 der Kreuzlage 225 durch das Epoxidharz Re1 aneinander fixiert. Die Glasfasern F2 der Umfangslage 254 werden aneinander durch das Epoxidharz Re2 fixiert. Die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 werden aneinander durch das Epoxidharz Re3 fixiert. Des Weiteren werden die Glasfasern F1 in der äußersten Lage der Kreuzlage 252 und die Glasfasern F2 in der innersten Lage der Umfangslage 254 an die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 durch das Epoxidharz Re3 fixiert.
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Der Hochdrucktank 100 wird durch den Prozess hergestellt, wie er vorstehend beschrieben ist.
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7 ist ein Foto, das ein Ergebnis eines wiederholten Gaseinfüllens und - leerens eines Hochdrucktanks 100c einer Vergleichsform, die die Zwischenlage 256 nicht hat, in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zeigt. 7 zeigt einen Bereich des Hochdrucktanks 100c der Vergleichsform in einer Ebene einschließlich einer Mittelachse (siehe 1) des Hochdrucktanks 100c der Vergleichsform. Die Gestaltung des Hochdrucktanks 100c der Vergleichsform ist gleich wie die Gestaltung des Hochdrucktanks 100 des Ausführungsbeispiels mit Ausnahme, dass die Vergleichsform die Zwischenlage 256 (siehe 2 und 6) nicht hat. Es kann aus 7 erkannt werden, dass ein wiederholtes Gaseinfüllen und -leeren in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ein Ablösen und Aufdrehen der Schutzlage 25 verursacht. Ein derartiges Ablösen ist in dem zylindrischen Teil 102 des Hochdrucktanks 100c aufgetreten, jedoch nicht in dem gewölbten Teilen 104 davon.
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8 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil der Verstärkungslage 20 und der Schutzlage 25 der Struktur zeigt, die in 7 gezeigt ist. In 8 umfasst die Umfangslage 254, in der Glasfasern in einem Umfangsmuster gewickelt sind, Bereiche der Glasfasern mit Formen von nahezu perfekten Kreisen auf (siehe auch 6). Die Kreuzlage 252, in der Glasfasern in einem Kreuzmuster gewickelt sind, weist Bereiche der Glasfasern mit Formen auf, die in einer seitlichen Richtung langgestreckt sind. Es kann aus 8 erkannt werden, dass ein Ablösen zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 der Schutzlage 25 aufgetreten ist.
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9 ist eine Ansicht, die darstellt, wie das Ablösen zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 in dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform auftritt. 9 zeigt einen Bereich des Hochdrucktanks 100c der Vergleichsform in einer Ebene einschließlich der Mittelachse (siehe 1) des Hochdrucktanks 100c der Vergleichsform. Wie ferner in 6 gezeigt ist, sind in der Umfangslage 254 die Abschnitte F21, F22, F23 der Glasfasern F2 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, während in der Kreuzlage 252 die Abschnitte F11, F12 der Glasfasern F1 in verschiedenen Richtungen angeordnet sind. Aus diesem Grund gibt es in dem Hochdrucktank 100c, in dem die Umfangslage 254 an der Kreuzlage 252 angeordnet ist, ohne dass die Zwischenlage 256 dazwischen angeordnet ist, einen großen Abstand zwischen Kontaktstellen der Glasfasern F1 in der äußersten Lage der Kreuzlage 252 und den Glasfasern F2 in der innersten Lage der Umfangslage 254, und somit gibt es einen großen Zwischenraum IS zwischen den Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 und den Glasfasern F2 der Umfangslage 254. Da die Glasfasern F2 der Umfangslage 254 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind (siehe auch 6), ist der Zwischenraum IS, der in 9 gezeigt ist, kontinuierlich entlang einer Außenumfangsrichtung des zylindrischen Teils 102 in dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform vorhanden. Der Zwischenraum IS zwischen den Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 und den Glasfasern F2 der Umfangslage 254 ist mit dem Epoxidharz Re1 oder dem Epoxidharz Re2 ausgefüllt.
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Eine Spannung (Beanspruchung), die auf die Schutzlage 25 an einer Stelle zwischen den Glasfasern F1, die die äußerste Lage der Kreuzlage 252 ausbildet, und den Glasfasern F2, die die innerste Lage der Umfangslage 254 ausbilden, aufgebracht wird, wird durch die Epoxidharze Re1, Re2 aufgenommen, die den Zwischenraum IS ausfüllen und diese Fasern fixieren. Die Rissfestigkeit (Bruchfestigkeit) des Epoxidharzes ist signifikant geringer als die der Glasfasern. Das Epoxidharz schwellt (quellt) in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit an. Wenn die Epoxidharzmassen Re1, Re2 große Volumina haben, tritt eine große Differenz hinsichtlich der Abmessung zwischen den Glasfasern F2, F3 und der Epoxidharze Re1, Re2 aufgrund des Aufquellens der Epoxidharze Re1, Re2 auf, sodass sich die Epoxidharze Re1, Re2 von den Glasfasern F2, F3 einfach ablösen. Somit ist es bei einem wiederholten Gaseinfüllen und -leeren in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit wahrscheinlich, dass sich Risse zwischen den Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 und den Glasfasern F2 der Umfangslage 254 innerhalb von Abschnitten, die aus den Epoxidharzen Re1, Re2 gebildet sind, oder an Schnittstellen zwischen den Epoxidharzen Re1, Re2 und den Glasfasern F1, F2 bilden.
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Wenn es einen großen Zwischenraum IS zwischen den Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 und den Glasfasern F2 der Umfangslage 254 gibt, ist es wahrscheinlich, dass eine Leerstelle BD, die nicht mit den Epoxidharzen Re1, Re2 ausgefüllt ist, ausgebildet wird/ist. Es ist wahrscheinlich, dass sich ein Riss CR von einer derartigen Leerstelle BD als ein Ergebnis des wiederholten Gaseinfüllens und -leerens entwickelt (bildet).
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Kein Ablösen tritt zwischen der Verstärkungslage 20 und der innersten Lage der Kreuzlage 252 in dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform auf (siehe 8). Das Epoxidharz der Verstärkungslage 20, das Epoxidharz Re1 der Kreuzlage 252 und das Epoxidharz Re2 der Umfangslage 254 sind Harze mit derselben Zusammensetzung. Andererseits ist der Durchmesser der Kohlenstofffasern in der Verstärkungslage 20 kleiner als die Durchmesser der Glasfasern F1, F2 in der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254. Es erscheint, dass wegen des kleineren Durchmessers der Kohlenstofffasern in der Verstärkungslage 20 das vorstehend beschriebene Problem, das mit dem großen Zwischenraum IS zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 einhergeht, nicht aufgetreten ist und daher kein Ablösen zwischen der Verstärkungslage 20 und der Kreuzlage 252 stattgefunden hat.
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10 ist eine Ansicht, die darstellt, wie das Auftreten des Ablösens zwischen der Kreuzlage 252 und der Umfangslage 254 in dem Hochdrucktank 100 des Ausführungsbeispiels reduziert wird. 10 zeigt einen Bereich des Hochdrucktanks 100 des Ausführungsbeispiels in einer Ebene einschließlich der Mittelachse CA (siehe 1) des Hochdrucktanks 100 des Ausführungsbeispiels. Wie ferner in 6 gezeigt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel die Glasfasern F31, F32, die dünner sind als die Glasfasern F2 der Umfangslage 254 und die Glasfasern F1 der Kreuzlage 252, zwischen den Abschnitten F21, F22, F23 der Glasfasern F2 und der Abschnitte F11, F12 der Glasfasern F1 angeordnet. Somit sind der Abstand zwischen Kontaktpunkten der Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 und der Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 und der Abstand zwischen Kontaktpunkten der Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 und der Glasfasern F2 der Umfangslage 254 enger als der Abstand zwischen den Kontaktpunkten in dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform. In anderen Worten ist der Zwischenraum zwischen den Glasfasern F1, F2, F31, F32 kleiner als der Zwischenraum zwischen den Glasfasern F1, F2 in dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform. Somit ist der Hauptteil, an dem die Spannung (Beanspruchung), die auf die Schutzlage 25 aufgebracht wird, durch das Epoxidharz Re3 aufgenommen wird, reduziert und es ist unwahrscheinlicher, dass eine Leerstelle, von der sich ein Riss entwickeln (ausbreiten) kann, ausgebildet wird/ist. Daher ist die Ausbildung von Rissen in dem Epoxidharz Re3, das einen derartigen Zwischenraum ausfüllt und die Glasfasern F1, die die äußerste Lage der Kreuzlage 252 ausbilden, und die Glasfasern F2, die die innerste Lage der Umfangslage 254 ausbilden, ausfüllen, reduziert. Als Ergebnis ist es im Vergleich zu dem Hochdrucktank 100c der Vergleichsform unwahrscheinlicher, dass sich die Umfangslage 254 von der Kreuzlage 252 ablöst.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 in der ersten Richtung D1 und in der zweiten Richtung D2, die sich von der ersten Richtung D1 unterscheidet, angeordnet, um die Platte F3 (siehe 6) auszubilden. Somit kann der Zwischenraum zwischen der äußersten Lage der Kreuzlage 252, in der die Glasfasern F1 in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, und den Glasfasern F2 der innersten Lage der Umfangslage 254 ungeachtet der Richtung der Glasfasern F1 in der äußersten Lage der Kreuzlage 252 reduziert werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 das einzelne Stück der Platte F3 aus, die angeordnet ist, um den zylindrischen Teil 102 der Auskleidung 10 zu umgeben, in der die Verstärkungslage 20 und die Kreuzlage 252 ausgebildet sind (siehe S340 von 3 und 5). Somit können die Umfangslage 254 und die Kreuzlage 252 um den zylindrischen Teil 102 gleichmäßig aneinander angefügt werden.
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Das nachstehende Verfahren ist ferner geeignet als ein Verfahren zum Anordnen einer Struktur mit einer kleineren Größe als die Glasfasern F1, die in der äußersten Lage der Kreuzlage 252 umfasst sind, und der Glasfasern F2, die in der innersten Lage der Umfangslage 254 umfasst sind, um den Abstand zwischen Kontaktstellen (Kontaktpunkten) der Glasfasern F1, F2 und dieser zusätzlichen Struktur zu verändern und um dadurch den Zwischenraum zu reduzieren. Ein Aufbringen eines duroplastischen Harzes, das Partikel mit einem Durchmesser umfasst, die kleiner sind als die Durchmesser der Glasfasern F1, F2, an einer oberen Seite der Kreuzlage 252 und Vorsehen der Umfangslage 254 am oberen Ende dieses duroplastischen Harzes kann theoretisch den Abstand zwischen den Kontaktpunkten der Strukturen verengen (schmaler machen). Jedoch tritt bei diesem Gesichtspunkt eine Schwierigkeit beim Erhalten des Harzes, das Partikel über die gesamte Kreuzlage 252 des zylindrischen Teils 102 enthält, in einer Umgebung auf, die der Schwerkraft ausgesetzt ist. Das heißt, das Harz, das Partikel enthält, tropft von der Oberfläche der Kreuzlage 252 des zylindrischen Teils 102 unter Einwirkung der Schwerkraft herab.
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Stattdessen wird in diesem Ausführungsbeispiel die Glasfaserplatte F3, die mit dem Harz imprägniert ist, auf die Kreuzlage 252 des zylindrischen Teils 102 gewickelt. Somit können die Glasfasern F31, F32 als Strukturen mit einer kleineren Größe als die Glasfasern F1, F2 und das duroplastische Harz zum Fixieren der Glasfasern F1, F2, F31, F32 einfach an der Kreuzlage 252 des zylindrischen Teils 102 angeordnet werden. Daher kann die Zwischenlage 256 einfach ausgebildet werden.
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Die Glasfasern F1 der Kreuzlage 252 in diesem Ausführungsbeispiel sind ferner als „erste Fasern“ bezeichnet. Das Epoxidharz Re1 der Kreuzlage 252 ist ferner als ein „erstes Harz“ bezeichnet. Die Glasfasern F2 der Umfangslage 254 sind ferner als „zweite Fasern“ bezeichnet. Das Epoxidharz Re2 der Umfangslage 254 ist ferner als ein „zweites Harz“ bezeichnet. Die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 sind ferner als „dritte Fasern“ bezeichnet. Das Epoxidharz Re3 der Zwischenlage 256 ist ferner als ein „drittes Harz“ bezeichnet. Der Tankhauptkörper, der die Auskleidung 10 mit dem Verschluss 30 und dem Verschluss 40, die daran montiert sind, ist, ist ferner als ein „halbfertiges Produkt eines Hochdrucktanks“ bezeichnet.
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Weitere Ausführungsbeispiele
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B1. Weiteres Ausführungsbeispiel 1
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die Auskleidung 10 aus einem Nylonharz gebildet. Jedoch kann ein anderes Kunstharz mit einer Gasbarriereeigenschaft, wie zum Beispiel ein auf Polyethylen basierendes Harz, oder ein Metall, wie zum Beispiel rostfreier Stahl, auch verwendet werden, um die Auskleidung herzustellen (bereitzustellen).
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel hat der Durchmesser der Glasfasern F1 in der Kreuzlage 252 einen konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von 10 µm bis 20 µm. Der Durchmesser der Glasfasern F2 in der Umfangslage 254 hat einen konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von 10 µm bis 20 µm. Insbesondere ist der Durchmesser der Glasfasern F2 in der Umfangslage 254 gleich wie der Durchmesser der Glasfasern F1 in der Kreuzlage 252. Der Durchmesser der Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 hat einen konstanten Wert innerhalb eines Bereichs von 2 µm bis 10 µm.
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Jedoch kann der Durchmesser der Fasern in der Kreuzlage einen Wert haben, der kleiner ist als 10 µm, wie zum Beispiel 5 µm oder 8 µm. Der Durchmesser der Fasern in der Kreuzlage kann einen Wert haben, der größer ist als 20 µm, wie zum Beispiel 25 µm oder 38 µm. Der Durchmesser der Fasern in der Umfangslage kann einen Wert haben, der kleiner ist als 10 µm, wie zum Beispiel 5 µm oder 8 µm. Der Durchmesser der Fasern in der Umfangslage kann einen Wert haben, der größer ist als 20 µm, wie zum Beispiel 25 µm oder 38 µm. Der Durchmesser der Fasern in der Zwischenlage kann einen Wert haben, der kleiner ist als 2 µm, wie zum Beispiel 0,5 µm oder 1,0 µm. Der Durchmesser der Fasern in der Zwischenlage kann einen Wert haben, der größer ist als 10 µm, wie zum Beispiel 12 µm oder 15 µm. Kurz gesagt können die Durchmesser der Fasern, die in den jeweiligen Lagen umfasst sind, andere Werte haben. Die Fasern, die in der Kreuzlage umfasst sind, und die Fasern, die in der Umfangslage umfasst sind, können unterschiedlichen Dicken zueinander aufweisen.
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Die Fasern, die in der Zwischenlage umfasst sind, können einen beliebigen Durchmesser haben, der kleiner ist als der Durchmesser von entweder den Fasern, die in der Kreuzlage umfasst sind, oder den Fasern, die in der Umfangslage umfasst sind. Der Durchmesser der Fasern, die in der Zwischenlage umfasst sind, ist bevorzugt nicht größer als die Hälfte, besonders bevorzugt nicht größer als ein Drittel und noch bevorzugter nicht größer als ein Fünftel des kleineren Durchmessers der Durchmesser der Fasern in der Kreuzlage und des Durchmessers der Fasern in der Umfangslage. Die Fasern, die in der Zwischenlage umfasst sind, können Fasern aufweisen, die dicker sind als entweder die Fasern, die in der Kreuzlage umfasst sind, oder die Fasern, die in der Umfangslage umfasst sind.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden die Glasfasern F1, F2, F31, F32 als die Fasern, die in der Kreuzlage 252 umfasst sind, die Fasern, die in der Umfangslage 254 umfasst sind, und die Fasern, die in der Zwischenlage 256 umfasst sind, verwendet. Jedoch können andere Fasern, die sich hinsichtlich Material oder Zusammensetzung unterscheiden, wie zum Beispiel Kohlenstofffasern, als die Fasern, die in der Kreuzlage umfasst sind, als die Fasern, die in der Umfangslage umfasst sind, und als die Fasern, die in der Zwischenlage umfasst sind, auch verwendet werden. Jedoch ist es bevorzugt, dass die Fasern, die in jeder Lage umfasst sind, Temperaturen von 200°C bis 300°C widerstehen. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Fasern, die in jeder Lage umfasst sind, flexibel sind und einfach zu strecken (dehnen) sind. Die Kreuzlage, die Umfangslage und die Zwischenlage können unterschiedliche Fasern aufweisen oder zwei oder alle drei dieser Lagen können dieselben Fasern aufweisen.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird das Epoxidharz als das Harz, das in der Kreuzlage 252 umfasst ist, das Harz, das in der Umfangslage 254 umfasst ist, und das Harz, das in der Zwischenlage 256 umfasst ist, verwendet. Jedoch kann ein anderes duroplastisches Harz, wie zum Beispiel ein ungesättigtes Polyesterharz, auch als das Harz, das in der Kreuzlage umfasst ist, das Harz, das in der Umfangslage umfasst ist, und das Harz, das in der Zwischenlage umfasst ist, verwendet werden. Die Kreuzlage, die Umfangslage und die Zwischenlage können unterschiedliche Harze aufweisen oder zwei oder alle drei dieser Lagen können dasselbe Harz aufweisen.
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Jedoch ist es bevorzugt, dass die Kombination des Fasermaterials und des Harzmaterials, die in jeder Lage verwendet werden, derart ist, dass ein Kontaktwinkel des Harzes, das verwendet wird, relativ zu den Fasern, die verwendet werden, nicht größer ist als 50° in jeder Lage. Der Kontaktwinkel des Fasermaterials wird durch den folgenden Ablauf gemessen: Die Fasern werden parallel zueinander ohne einen Zwischenraum angeordnet und an einer Glasplatte fixiert und dann wird das Harz auf diese Fasern getropft. Der Kontaktwinkel ist ein Kontaktwinkel, der 60 Sekunden nach dem Tropfen des Harzes aus Sicht einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Fasern gemessen wird.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist weder die erste Richtung D1 der Glasfasern F31 noch die zweite Richtung D2 der Glasfasern F32 in der Zwischenlage 256 parallel zu der Richtung der Glasfasern F2, die in der Umfangslage 254 umfasst sind. Jedoch kann die Richtung von zumindest einigen Fasern in der Zwischenlage mit der Richtung der Fasern der Umfangslage übereinstimmen.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist/wird der Hochdrucktank 100 mit komprimierten Wasserstoff gefüllt und ist/wird in einem Brennstoffzellenfahrzeug installiert. Jedoch kann der Hochdrucktank in einem anderen Fahrzeug, wie zum Beispiel in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, installiert werden, oder kann in einem anderen beweglichen Objekt, wie zum Beispiel einem Schiff, einem Flugzeug oder einem Roboter, installiert werden. Alternativ kann der Hochdrucktank in einer stationären Anlage, wie zum Beispiel einem Wohnhaus oder einem Gebäude, installiert werden. Der Hochdrucktank kann mit einem anderen Gas wie Wasserstoff gefüllt werden, zum Beispiel mit Stickstoff oder Helium.
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B2. Weiteres Ausführungsbeispiel 2
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 in der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2, die sich von der ersten Richtung D1 unterscheidet, angeordnet, um die nichtgewebte Gewebeplatte F3 auszubilden (siehe 5 und 6). Jedoch können die Richtungen der Fasern, die in der Zwischenlage umfasst sind, parallel zueinander sein und kann die Platte ein nichtgewebtes Gewebe sein, in dem parallele Fasern aneinander mit einem Klebstoff (Klebemittel) fixiert sind.
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In einem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die Glasfasern F31, F32 in der Zwischenlage 256 in der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2, die sich von der ersten Richtung D1 unterscheidet, angeordnet, um die nichtgewebte Gewebeplatte F3 auszubilden (siehe 5). Jedoch können die Fasern der Zwischenlage eine Platte ausbilden, die ein gewebter Stoff (Gewebe) ist, der (das) durch Verweben der Fasern miteinander ausgebildet wird. Es ist bevorzugt, dass die Fasern der Zwischenlage derart angeordnet werden, dass eine Vielzahl von Fasern eine Fläche bzw. Oberfläche ausbilden.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird, um die Zwischenlage 256 auszubilden, die Glasfaserplatte F3 mit dem Epoxidharz Re3 imprägniert und wird dann die Glasfaserplatte F3 auf die Kreuzlage 252 korrespondierend zu dem zylindrischen Teil 102 gewickelt, um die Kreuzlage 252 abzudecken (siehe S340 von 3 und 5). Jedoch kann ein Gesichtspunkt der Zwischenlage, in dem die Fasern nicht mit dem Harz imprägniert werden/sind, auch angewandt werden.
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B3. Weiteres Ausführungsbeispiel 3
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel bilden die Glasfasern F31, F32 der Zwischenlage 256 ein einzelnes Stück der Platte F3 aus, die angeordnet ist, um den zylindrischen Teil 102 der Auskleidung 10 zu umgeben, in dem/der die Verstärkungslage 20 und die Kreuzlage 252 ausgebildet sind (siehe S340 von 3 und 5). Jedoch kann mehr als eine Platte, zum Beispiel zwei, drei oder fünf Platten der dritten Fasern, verwendet werden, um die Zwischenlage auszubilden.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sie kann in verschiedenen Gestaltungen innerhalb des Umfangs des Wesentlichen der Offenbarung realisiert werden. Zum Beispiel können zum teilweisen oder vollständigen Lösen des vorstehenden Problems oder zum Erreichen von einigen oder allen der vorstehend beschriebenen Wirkungen die technischen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen korrespondierend zu den technischen Merkmalen, die in der Ausführungsform im Abschnitt „Zusammenfassung der Erfindung“ beschrieben sind, beschrieben sind, geeignet untereinander ausgetauscht oder miteinander kombiniert werden. Solange es nicht beschrieben ist, dass sie für die vorliegende Beschreibung wesentlich sind, können technische Merkmale geeignet weggelassen werden.
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Es ist ein Hochdrucktank (100) vorgesehen, der Folgendes aufweist: eine Kreuzlage (252), die erste Fasern (F1), die einem Kreuzmuster gewickelt sind, und ein erstes Harz (Re1) aufweist, das die ersten Fasern (F1) fixiert; eine Umfangslage (254), die außerhalb der Kreuzlage (252) in dem Hochdrucktank (100) angeordnet ist und zweite Fasern (F2), die in einem Umfangsmuster gewickelt sind, und ein zweites Harz (Re2) aufweist, das die zweiten Fasern (F2) fixiert; und eine Zwischenlage (256), die zwischen der Kreuzlage (252) und der Umfangslage (254) angeordnet ist und dritte Fasern (F31, F32), die dünner sind als zumindest entweder die ersten Fasern (F1) oder die zweiten Fasern (F2), und ein drittes Harz (Re3) aufweist, das die dritten Fasern (F31, F32), die ersten Fasern (F1) der Kreuzlage (252) und die zweiten Fasern (F2) der Umfangslage (254) fixiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018100768 A [0002]
- JP 2018 [0003]
- JP 100768 A [0003]
