高压罐和制造高压罐的方法技术

一种制造高压罐的方法，包括：制备衬里；形成处于衬里的外侧上的纤维增强树脂层和处于纤维增强树脂层的外表面上的树脂层，纤维增强树脂层是纤维增强树脂的层，树脂层是由热固性树脂的一部分形成的层；使纤维增强树脂层和树脂层的温度升高至预定温度，预定温度是使热固性树脂固化的温度；调节衬里中的压力至高于第一压力的第二压力，第一压力是在形成纤维增强树脂层和树脂层时衬里中的压力；以及使纤维增强树脂层和树脂层的温度保持在预定温度。

High Pressure Tank and Method of Manufacturing High Pressure Tank

【技术实现步骤摘要】
高压罐和制造高压罐的方法
本专利技术涉及一种高压罐和制造高压罐的方法。
技术介绍
在相关技术中，已知包括中空衬里和纤维增强树脂层的高压罐，所述纤维增强树脂层是衬里周围的纤维增强树脂的层(例如，日本未审查专利申请公开第2017-096334号(JP2017-096334A))。在相关技术中，作为制造高压罐的方法，已知这样的技术，其包括：通过使其中纤维被未固化状态的热固性树脂所浸渍的纤维增强树脂围绕衬里缠绕来形成纤维增强树脂层的步骤、以及通过在固化炉中加热使纤维增强树脂层固化的步骤(例如，JP2017-096334A)。
技术实现思路
当形成纤维增强树脂层时，纤维增强树脂层中的热固性树脂渗出到纤维增强树脂层的外表面，使得在一些情况下形成树脂层，所述树脂层是不含纤维的热固性树脂的层。发现当使热固性树脂固化时，在一些情况下在树脂层中形成具有孔结构的气体渗透路径。气体渗透路径使得作为衬里侧的内部和高压罐的外部经由树脂层彼此连通。本专利技术可以以以下方面实现。本专利技术的第一方面涉及一种制造高压罐的方法。所述方法包括：制备具有用于填充气体的内部空间的衬里；通过使其中纤维被热固性树脂所浸渍的纤维增强树脂围绕所述衬里的外侧缠绕，形成处于所述衬里的外侧上的纤维增强树脂层和处于所述纤维增强树脂层的外表面上的树脂层，所述纤维增强树脂层是所述纤维增强树脂的层，所述树脂层是由所述热固性树脂的一部分形成的层；使所述纤维增强树脂层和所述树脂层的温度升高至预定温度，所述预定温度是使所述热固性树脂固化的温度；在进行所述升高温度的期间的至少一个时间段内，调节所述衬里中的压力至高于第一压力的第二压力，所述第一压力是在形成所述纤维增强树脂层和所述树脂层时的所述衬里中的压力；以及在所述升高温度之后使所述纤维增强树脂层和所述树脂层的温度保持在所述预定温度。通过根据本专利技术的第一方面的制造高压罐的方法，通过调节衬里中的压力，在进行所述升高温度的期间的至少一个时间段内，在形成纤维增强树脂层和树脂层时，调节所述衬里中的压力至高于第一压力的第二压力。由此，在完成纤维增强树脂层和树脂层的固化之前，可以使衬里中的更大量的气体通过衬里并移动到外部。从内部通到衬里的外部的气体移动到外部，同时在固化之前在树脂层中形成孔结构。因此，可以通过在形成用于气体流动的孔结构的状态下保持温度来使热固性树脂固化。因此，可以在树脂层中更有效地形成孔结构的气体渗透路径。在根据本专利技术的第一方面的方法中，调节衬里中的压力可以具有以下过程：使所述衬里中的压力从第一压力增加至第二压力，在所述增加压力之后使衬里中的压力保持在第二压力，以及在所述保持压力之后，使衬里中的压力降低至低于第二压力的第三压力；并且所述保持压力是在进行所述升高温度的期间的一个时间段内进行的。通过根据本专利技术的第一方面的方法，由于在进行升高温度期间的一个时间段内调节衬里中的压力为第二压力，因此进一步减小了衬里上的负荷。在根据本专利技术的第一方面的方法中，调节衬里中的压力可以具有以下过程：使衬里中的压力从第一压力增加至第二压力，所述增加压力是在形成所述纤维增强树脂层和所述树脂层的步骤与升高温度的步骤之间进行，以及在进行所述升高温度的期间的整个时间段，使衬里中的压力保持在第二压力。通过根据本专利技术的第一方面的方法，由于在进行升高温度期间的整个时间段期间调节衬里中的压力为第二压力，因此进一步抑制了压力控制的复杂性。在根据本专利技术的第一方面的方法中，在增加压力时，可以通过将不活泼气体密封在衬里中来使衬里中的压力增加至第二压力。通过根据本专利技术的第一方面的方法，由于通过将不活泼气体密封在衬里中来将衬里中的压力增加至第二压力，因此可以降低衬里中的氧浓度。因此，可以进一步减少由于氧化引起的衬里的劣化。在根据本专利技术的第一方面的方法中，不活泼气体可以是氢气、氮气、氦气和氩气中的至少一种。通过根据本专利技术的第一方面的方法，由于不活泼气体的分子量小，因此与相对较大的分子量的情况相比，可以使更大量的气体从衬里的内部通到外部。因此，可以更有效地形成孔结构。在根据本专利技术的第一方面的方法中，通过形成纤维增强树脂层和树脂层而形成的树脂层的断裂韧性值可以为1.7MPa·m0.5或更小。通过根据本专利技术的第一方面的高压罐，由于树脂层的断裂韧性值为1.7MPa·m0.5或更小，因此通过将树脂层经由树脂层从内部推到外部，气体容易移动。因此，与树脂层的断裂韧性值相对较高的情况相比，通过将树脂层经由树脂层从内部推到外部，气体移动时可以容易地形成孔结构。因此，即使在制造高压罐之后，也在树脂层中形成气体渗透路径，使得可以进一步提高气体渗透性。本专利技术的第二方面涉及一种用于填充高压气体的高压罐。所述高压罐包括：具有用于填充气体的内部空间的衬里；设置在所述衬里的外侧上的纤维增强树脂层，所述纤维增强树脂层是其中纤维被热固性树脂所浸渍的纤维增强树脂的层；以及设置在所述纤维增强树脂层的外侧上的树脂层，所述树脂层是所述热固性树脂的层，所述树脂层是热固性树脂的层。所述树脂层具有气体渗透路径，所述气体渗透路径是使内部和外部通过所述树脂层彼此连通的孔结构；以及所述树脂层的断裂韧性值为1.7MPa·m0.5或更小。通过根据本专利技术的第二方面的高压罐，由于树脂层的断裂韧性值为1.7MPa·m0.5或更小，因此通过将树脂层经由树脂层从内部推到外部，气体容易移动。因此，与树脂层的断裂韧性值相对较高的情况相比，通过将树脂层经由树脂层从内部推到外部，气体移动时可以容易地形成孔结构。因此，即使在制造高压罐之后，也在树脂层中形成气体渗透路径，使得可以进一步提高气体渗透性。除了制造高压罐的方法和高压罐之外，本专利技术的方面可以以多种形式实现。例如，本专利技术的方面可以以以下形式实现：其中安装有高压罐的车辆、用于制造高压罐的装置和用于制造高压罐的加热装置。附图说明以下将参照附图描述本专利技术的示例性实施方案的特征、优点、技术意义和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的构件，其中：图1为根据第一实施方案的高压罐的截面图；图2为示出根据第一实施方案的高压罐的截面结构的示意图；图3为用于描述根据第一实施方案的高压罐的制造过程的流程图；图4为第一实施方案中使用的加热装置的示意图；图5为用于描述第一实施方案中的压力调节步骤与升温步骤之间的关系的图；图6为用于描述根据第一实施方案的压力调节步骤的各步骤的流程图；图7为示出第二实施方案中的树脂层的断裂韧性值与白浊现象的发生之间的关系的表；图8为根据第二实施方案中的第一实验例的高压罐的截面结构的示意图；图9为用于描述根据第三实施方案的高压罐的制造过程的流程图；图10为示出第三实施方案中的压力调节步骤与升温步骤之间的关系的图；以及图11为示出第四实施方案中的温度与热固性树脂的粘度变化之间的关系的图。具体实施方式A.第一实施方案A1.高压罐的构造图1为根据第一实施方案的高压罐100的截面图。高压罐100包括衬里20、纤维增强树脂层30、树脂层40以及两个端盖91和92。高压罐100是用于在其中储存高压气体的罐。在第一实施方案中，高压罐100用于在内部空间60中以高压(例如70MPa)气体储存气体(例如氢气或天然气)。在第一实施方案中，储存在高压罐100中的高压气体是氢气。高压罐100装载在例如移动体上，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造高压罐的方法，所述方法的特征在于包括：制备具有用于填充气体的内部空间的衬里；通过使其中纤维被热固性树脂所浸渍的纤维增强树脂围绕所述衬里的外侧缠绕，形成处于所述衬里的外侧上的纤维增强树脂层和处于所述纤维增强树脂层的外表面上的树脂层，所述纤维增强树脂层是所述纤维增强树脂的层，所述树脂层是由所述热固性树脂的一部分形成的层；使所述纤维增强树脂层和所述树脂层的温度升高至预定温度，所述预定温度是使所述热固性树脂固化的温度；在进行所述升高温度的期间的至少一个时间段内，调节所述衬里中的压力至高于第一压力的第二压力，所述第一压力是在形成所述纤维增强树脂层和所述树脂层时的所述衬里中的压力；以及在所述升高温度之后使所述纤维增强树脂层和所述树脂层的温度保持在所述预定温度。

【技术特征摘要】
2017.12.25 JP 2017-2473641.一种制造高压罐的方法，所述方法的特征在于包括：制备具有用于填充气体的内部空间的衬里；通过使其中纤维被热固性树脂所浸渍的纤维增强树脂围绕所述衬里的外侧缠绕，形成处于所述衬里的外侧上的纤维增强树脂层和处于所述纤维增强树脂层的外表面上的树脂层，所述纤维增强树脂层是所述纤维增强树脂的层，所述树脂层是由所述热固性树脂的一部分形成的层；使所述纤维增强树脂层和所述树脂层的温度升高至预定温度，所述预定温度是使所述热固性树脂固化的温度；在进行所述升高温度的期间的至少一个时间段内，调节所述衬里中的压力至高于第一压力的第二压力，所述第一压力是在形成所述纤维增强树脂层和所述树脂层时的所述衬里中的压力；以及在所述升高温度之后使所述纤维增强树脂层和所述树脂层的温度保持在所述预定温度。2.根据权利要求1所述的方法，特征在于：所述调节所述衬里中的压力包括：使所述衬里中的压力从所述第一压力增加至所述第二压力，在所述增加压力之后使所述衬里中的压力保持在所述第二压力，以及在所述保持压力之后，使所述衬里中的压力降低至低于所述第二压力的第三压力；并且所述保持压力是在进行所述升高温度的期间的一个时间段内进行的。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：上田直树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP