高压罐和高压罐的制造方法技术

本发明专利技术涉及高压罐和高压罐的制造方法。所述高压罐包括：螺旋层，该螺旋层包含第一纤维和第一树脂，第一纤维被以螺旋图案卷绕，第一树脂固定第一纤维；环形层，该环形层位于高压罐中的螺旋层的外侧并且包含第二纤维和第二树脂，第二纤维被以环形图案卷绕，第二树脂固定第二纤维；和中间层，该中间层位于螺旋层和环形层之间并且包含第三纤维和第三树脂，第三纤维比至少第一纤维或第二纤维细，第三树脂固定第三纤维、螺旋层的第一纤维和环形层的第二纤维。

High pressure tank and manufacturing method of high pressure tank

【技术实现步骤摘要】
高压罐和高压罐的制造方法
本公开涉及高压罐和高压罐的制造方法。
技术介绍
传统的高压罐填充有压缩氢气(日本专利申请特开No.2018-100768；下文称为JP2018-100768A)。JP2018-100768A的高压罐包括衬里、增强层、保护层和插塞。衬里具有阻止填充衬里的内部空间的氢气等向外泄漏的性质(所谓的阻气性)。增强层被形成为覆盖衬里的整个外表面和每个插塞的一部分。增强层由碳纤维增强塑料(CFRP)制成并具有耐压性。保护层被形成在增强层上。保护层由玻璃纤维增强塑料(GFRP)制成，并且具有比增强层高的抗冲击性。
技术实现思路
本申请的专利技术人已经发现，在高温、高湿环境中在JP2018-100768A中描述的高压罐的反复充气和排空会导致保护层部分剥离和翻起(turningup)。本申请的专利技术人还发现，这种剥离发生在保护层的、其中玻璃纤维被以螺旋图案卷绕的层和保护层的、其中玻璃纤维被以环形图案卷绕的层之间。本公开能够以下面的实施方式实现。作为本公开的一种实施方式提供了高压罐。该高压罐包括：螺旋层，所述螺旋层包含第一纤维和第一树脂，所述第一纤维被以螺旋图案卷绕，所述第一树脂固定第一纤维；环形层，所述环形层位于高压罐中的螺旋层的外侧，并且包含第二纤维和第二树脂，所述第二纤维被以环形图案卷绕，所述第二树脂固定第二纤维；和中间层，所述中间层位于螺旋层和环形层之间，并且包含第三纤维和第三树脂，所述第三纤维比至少第一纤维或第二纤维细，所述第三树脂固定第三纤维、螺旋层的第一纤维和环形层的第二纤维。这个方面允许在形成螺旋层的最外层的第一纤维和形成环形层的最内层的第二纤维之间的间隙由于比至少第一纤维或第二纤维细的第三纤维而减小。因此，在形成螺旋层的最外层的第一纤维和形成环形层的最内层的第二纤维之间的间隙能够被填充，由此减少在固定这些第一纤维和第二纤维的第三树脂中的裂纹的形成。作为结果，能够降低环形层从螺旋层剥离的可能性。在以上实施方式的高压罐中，第一纤维可以浸渍有第一树脂，并且第一树脂可以将第一纤维的不同纤维部分彼此固定；并且第二纤维可以浸渍有第二树脂，并且第二树脂可以将第二纤维的不同纤维部分彼此固定。在以上实施方式的高压罐中，第三纤维可以浸渍有第三树脂，并且可以在第一方向和与第一方向不同的第二方向上布置第三纤维，以便形成片材。这个方面允许在螺旋层的、其中第一纤维在不同方向上布置的最外层和环形层的最内层的第二纤维之间的间隙被第三纤维减小，而不管在螺旋层的最外层中的第一纤维的方向如何。以上实施方式的高压罐可以进一步包括衬里，所述衬里具有圆筒部和圆顶部，在圆筒部的每个端部处布置一个圆顶部，其中螺旋层被形成为围绕衬里，并且第三纤维可以形成被布置成围绕圆筒部的单片片材。这个方面允许环形层和螺旋层围绕圆筒部被均匀地联接在一起。作为本公开的另一种实施方式提供了一种高压罐的制造方法。这种高压罐的制造方法包括：通过在高压罐的半成品上以螺旋图案卷绕浸渍有第一树脂的第一纤维来形成螺旋层；通过在螺旋层上布置浸渍有第三树脂的第三纤维来形成中间层；并且通过在中间层上以环形图案卷绕浸渍有第二树脂的第二纤维来形成环形层。中间层的第三纤维比至少螺旋层的第一纤维或环形层的第二纤维细。这个方面允许在形成螺旋层的最外层的纤维和形成环形层的最内层的纤维之间的间隙由于比至少螺旋层的纤维或环形层的纤维细的纤维而减小。因此，在形成螺旋层的最外层的纤维和形成环形层的最内层的纤维之间的间隙能够被填充，以由此减少在固定这些纤维的树脂中的裂纹的形成。作为结果，能够降低环形层从螺旋层剥离的可能性。在以上实施方式的高压罐的制造方法中，形成中间层可以包括在螺旋层上布置片材，在该片材中，中间层的第三纤维被在第一方向和与第一方向不同的第二方向上布置。与通过卷绕这些纤维而布置中间层的纤维的方面相比，这个方面允许在更短的时间内布置中间层的纤维。在以上实施方式的高压罐的制造方法中，半成品可以包括衬里，所述衬里具有圆筒部和圆顶部，在圆筒部的每个端部处布置一个圆顶部，并且将片材布置在螺旋层上可以包括布置单片片材以便围绕圆筒部。这个方面允许环形层和螺旋层围绕圆筒部被均匀地联接在一起。本公开还可以以除高压罐之外的各种形式实现。例如，本公开可以以包括实现高压罐的制造方法的计算机程序和存储该计算机程序的非暂时性记录介质的实施方式实现。附图说明下面将参考附图描述本专利技术的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：图1是示出作为在此公开的技术的实施例的高压罐的概略构造的截面视图；图2是位于圆筒部102处的保护层25的截面的放大视图；图3是示出高压罐100的制造方法的流程图；图4是示意在图3的步骤S320中围绕罐主体卷绕的螺旋层252的玻璃纤维F1的状态的视图；图5是示意在图3的步骤S340中布置在螺旋层252上的中间层256的玻璃纤维F31、F32的状态的视图；图6是示意在图3的步骤S360中卷绕在中间层256上的环形层254的玻璃纤维F2的状态的视图；图7是示出在高温、高湿环境中不具有中间层256的对照实施方式的高压罐100c的反复充气和排空的结果的照片；图8是示出图7所示结构中的增强层20和保护层25的一部分的放大视图；图9是示意在对照实施方式的高压罐100c中的螺旋层252和环形层254之间如何发生剥离的视图；并且图10是示意在该实施例的高压罐100中如何减少在螺旋层252和环形层254之间的剥离的发生的视图。具体实施方式A.实施例A1.高压罐的构造图1是示出作为在此公开的技术的实施例的高压罐100的概略构造的截面视图。高压罐100是气罐，该气罐是被构造成填充有压缩氢气的中空容器。高压罐100被安装在燃料电池车辆中以向燃料电池供应氢气。高压罐100具有圆筒部102和一对圆顶部104作为构成部分。高压罐100的圆筒部102具有基本圆筒的形状。高压罐100的每个圆顶部104具有基本半球形的形状，其半径等于圆筒部102的半径。在圆筒部102的每个端部处布置一个圆顶部104，使得圆顶部104的圆形开口面向圆筒部102。在图1中，在圆筒部102和圆顶部104之间的边界由虚线指示。术语“圆筒部102”和“圆顶部104”是通过用高压罐100的一部分对这些元件进行分类来共同地指代高压罐100的、将在以下描述的组成元件的概念。高压罐100包括衬里10、增强层20、保护层25、插塞30和插塞40。衬里10构成高压罐100中的最内侧上的层。衬里10由尼龙树脂构成。衬里10具有阻止填充衬里10的内部空间的氢气等向外泄漏的性质(所谓的阻气性)。衬里10的构成部分也可以被划分成属于圆筒部102的部分和属于圆顶部104的部分。插塞30被布置在衬里10的与该一对圆顶部104中的一个圆顶部104对应的部分的顶部处。圆顶部10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压罐，其特征在于包括：/n螺旋层，所述螺旋层包含第一纤维和第一树脂，所述第一纤维被以螺旋图案卷绕，所述第一树脂固定所述第一纤维；/n环形层，所述环形层位于所述高压罐中的所述螺旋层的外侧，并且包含第二纤维和第二树脂，所述第二纤维被以环形图案卷绕，所述第二树脂固定所述第二纤维；和/n中间层，所述中间层位于所述螺旋层和所述环形层之间，并且包含第三纤维和第三树脂，所述第三纤维比至少所述第一纤维或所述第二纤维细，所述第三树脂固定所述第三纤维、所述螺旋层的第一纤维和所述环形层的第二纤维。/n

【技术特征摘要】
20181016 JP 2018-1948761.一种高压罐，其特征在于包括：
螺旋层，所述螺旋层包含第一纤维和第一树脂，所述第一纤维被以螺旋图案卷绕，所述第一树脂固定所述第一纤维；
环形层，所述环形层位于所述高压罐中的所述螺旋层的外侧，并且包含第二纤维和第二树脂，所述第二纤维被以环形图案卷绕，所述第二树脂固定所述第二纤维；和
中间层，所述中间层位于所述螺旋层和所述环形层之间，并且包含第三纤维和第三树脂，所述第三纤维比至少所述第一纤维或所述第二纤维细，所述第三树脂固定所述第三纤维、所述螺旋层的第一纤维和所述环形层的第二纤维。


2.根据权利要求1所述的高压罐，其特征在于：
所述第一纤维被浸渍有所述第一树脂，并且所述第一树脂将所述第一纤维的不同纤维部分彼此固定；并且
所述第二纤维被浸渍有所述第二树脂，并且所述第二树脂将所述第二纤维的不同纤维部分彼此固定。


3.根据权利要求1或2所述的高压罐，其特征在于，所述第三纤维被浸渍有所述第三树脂，并且被布置在第一方向和与所述第一方向不同的第二方向上以便形成片材。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相根，
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