BR102020022264B1

BR102020022264B1 - Tanque de alta pressão e método para fabricar tanque de alta pressão

Info

Publication number: BR102020022264B1
Application number: BR102020022264-3A
Authority: BR
Inventors: Koji Katano
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2024-06-18

Abstract

TANQUE DE ALTA PRESSÃO E MÉTODO PARA FABRICAR TANQUE DE ALTA PRESSÃO. A presente invenção refere-se a um método para fabricar um tanque de alta pressão (10) que inclui um revestimento (11) e uma camada de resina reforçada com fibra (12), a camada de resina reforçada com fibra (12) tendo uma primeira camada de reforço que cobre uma superfície externa do revestimento (11) e uma segunda camada de reforço (13) que cobre uma superfície externa da primeira camada de reforço que inclui: formar um membro de cilindro (21) feito de uma resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do membro de cilindro (21); formar dois membros de domo (22, 23) feitos da resina reforçada com fibra; formar um corpo de reforço (20) que é a primeira camada de reforço unindo o membro de cilindro (21) e os membros de domo (22, 23); e formar sobre uma superfície externa do corpo de reforço (20) a segunda camada de reforço (13) feita da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas através dos membros de domo (22, 23).

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um tanque de alta pressão que inclui um revestimento configurado para armazenar gás e uma camada de resina reforçada com fibra feita de uma resina reforçada com fibra e que cobre a superfície externa do revestimento, e um método para fabricar um tanque de alta pressão.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[002] Um tanque que inclui um corpo de tanque e um ressalto preso em uma extremidade de abertura na direção longitudinal do corpo de tanque é convencionalmente conhecido como um tanque de alta pressão que é utilizado para armazenar e suprir hidrogênio, etc. Por exemplo, o corpo de tanque inclui um revestimento para conter gás hidrogênio estanque e uma camada de resina reforçada com fibra formada pelo enrolamento de um feixe de fibras de uma resina reforçada com fibra ao redor da superfície externa do revestimento para reforçar o revestimento.

[003] Em um método conhecido para fabricar um tanque de alta pressão, uma camada de resina reforçada com fibra é formada enrolando um feixe de fibras ao redor de uma superfície externa de um revestimento por, por exemplo, enrolamento de filamento (daqui em diante também simplesmente referido como o "processo FW") e cura do feixe de fibras (por exemplo, Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada Número 2012-149739 (JP 2012-149739 A).

[004] A JP 2012-149739 A descreve um tanque de alta pressão que inclui um revestimento e uma camada de plástico reforçado com fibra (camada de resina reforçada com fibra) que cobre a superfície externa do revestimento. A camada de plástico reforçado com fibra é composta de camadas em argola formadas por enrolamento em argolas de um feixe de fibras impregnado com resina ao redor do revestimento e camadas helicoidais formadas helicoidalmente enrolando um feixe de fibras impregnado de resina ao redor do revestimento inteiro. A camada de plástico reforçado com fibra é composta de uma seção de cilindro cilíndrica formada pelas camadas em argolas e as camadas helicoidais, e um par de seções de domo providas em ambas as extremidades da seção de cilindro e formadas pelas camadas helicoidais.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Em tal tanque de alta pressão como descrito na JP 2012 149739 A, as camadas em argolas proveem a resistência da seção de cilindro, e as camadas helicoidais proveem a resistência das seções de domo. Isto é, as camadas helicoidais são também formadas na seção de cilindro, mas dificilmente contribuem para a resistência da seção de cilindro. No entanto, no caso onde o feixe de fibras está helicoidalmente enrolado ao redor do revestimento de modo a correr para trás e para frente entre ambas as extremidades do revestimento, o feixe de fibras necessariamente passa ao longo da seção de cilindro. Quando a quantidade de feixe de fibras requerida para prover resistência suficiente das seções de domo é helicoidalmente enrolada, as camadas helicoidais são também formadas sobre a seção de cilindro. Isto desnecessariamente aumenta a utilização da resina reforçada com fibra.

[006] A invenção provê um método para fabricar um tanque de alta pressão que pode reduzir a utilização de uma resina reforçada com fibra.

[007] Um primeiro aspecto da invenção refere-se a um método para fabricar um tanque de alta pressão que inclui um revestimento configurado para armazenar gás e uma camada de resina reforçada com fibra feita de uma resina reforçada com fibra e que cobre uma superfície externa do revestimento, a camada de resina reforçada com fibra tendo uma primeira camada de reforço que cobre a superfície externa do revestimento e uma segunda camada de reforço que cobre uma superfície externa do primeira camada de reforço. O método inclui: formar um membro de cilindro feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do membro de cilindro; formar dois membros de domo feitos da resina reforçada com fibra; formar um corpo de reforço que é a primeira camada de reforço unindo ambas as porções de extremidade do membro de cilindro e porções de extremidade dos dois membros de domo; e formar sobre uma superfície externa do corpo de reforço a segunda camada de reforço feita da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas através dos dois membros de domo.

[008] De acordo com o método da invenção, o membro de cilindro é formado. O membro de cilindro é feito da resina reforçada com fibra e tem fibras orientadas na direção circunferencial do membro de cilindro. Como as fibras no membro de cilindro estão orientadas na direção circunferencial, a resistência da camada de resina reforçada com fibra contra a tensão de circular que é gerada por uma pressão de gás está provida por uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Os dois membros de domo feitos da resina reforçada com fibra são também formados. Como os membros de domo são formados separadamente do membro de cilindro utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra, a utilização da resina reforçada com fibra para o membro de cilindro não é aumentada devido à formação dos membros de domo.

[009] A segunda camada de reforço feita da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas através dos dois membros de domo é formada sobre a superfície externa do corpo de reforço. As fibras na segunda camada de reforço impedem os membros de domo de serem separados do membro de cilindro. Os membros de domo são assim impedidos de saírem das porções de extremidade do membro de cilindro pela pressão de gás. A quantidade de fibras na segunda camada de reforço precisa somente ser grande o bastante para impedir que os membros de domo saiam do membro de cilindro. Consequentemente, a utilização da resina reforçada com fibra é reduzida se comparada com as camadas helicoidais na seção de cilindro do tanque de alta pressão convencional.

[0010] Como acima descrito, de acordo com o método da invenção, cada parte da camada de resina reforçada com fibra é formada utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Consequentemente, a resina reforçada com fibra não é desnecessariamente utilizada, e a utilização da resina reforçada com fibra para a segunda camada de reforço sobre o membro de cilindro é reduzida se comparada com o tanque de alta pressão convencional.

[0011] No método acima, o membro de cilindro pode ser formado conectando uma pluralidade de corpos de cilindro cada um feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do corpo de cilindro. Com esta configuração, mesmo um longo membro de cilindro pode ser facilmente formado.

[0012] No método acima, cada ou ambos os dois membros de domo podem ser formados de modo a terem um furo vazado, e o revestimento pode ser formado de modo que o revestimento cubra uma superfície interna do corpo de reforço introduzindo um material de resina no corpo de reforço através do furo vazado. Com esta configuração, o revestimento pode ser facilmente formado dentro do corpo de reforço mesmo após o corpo de reforço ser formado. Mais ainda, nenhum molde para moldar o revestimento é necessário ao contrário do caso onde o revestimento é formado por moldagem por injeção utilizando resina. O revestimento que cobre a superfície interna do corpo de reforço pode ser formado ou após ou antes da segunda camada de reforço ser formada sobre a superfície externa do corpo de reforço.

[0013] Neste caso, o revestimento pode ser formado introduzindo o material de resina que tem fluidez dentro do corpo de reforço, girando o corpo de reforço para fazer com que o material de resina cubra a superfície interna do corpo de reforço, e solidificando o material de resina que cobre a superfície interna do corpo de reforço. Com esta configuração, conforme o corpo de reforço é girado, a superfície interna do corpo de reforço move para cima com o material de resina que tem fluidez no mesmo, e uma parte do material de resina flui para baixo da superfície interna do corpo de reforço devido ao seu próprio peso. O material de resina assim cobre a superfície interna do corpo de reforço. Consequentemente, o revestimento que cobre a superfície interna do corpo de reforço pode ser facilmente formado.

[0014] No método acima, a segunda camada de reforço pode ser formada: colocando uma pluralidade de feixes de fibras impregnados com resina de tal modo que o feixes de fibras estendam em uma direção axial do corpo de reforço em intervalos predeterminados em uma direção circunferencial do corpo de reforço e em uma distância predeterminada da superfície externa do corpo de reforço; e girando porções sobre um primeiro lado de extremidade do feixes de fibras em relação a porções sobre um segundo lado de extremidade do feixes de fibras na direção circunferencial do corpo de reforço. As porções sobre o primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras são giradas em relação às porções sobre o segundo lado de extremidade dos feixes de fibras na direção circunferencial do corpo de reforço. Consequentemente, os feixes de fibras são inclinados com relação a uma direção axial do membro de cilindro, e as folgas entre os feixes de fibras são eliminadas e o feixes de fibras parcialmente sobrepõem uns aos outros. Os feixes de fibras gradualmente se aproximam da superfície externa do corpo de reforço e são colocados por sobre a superfície externa do corpo de reforço sem nenhuma folga entre os feixes de fibras. Neste tempo, os feixes de fibras inclinados com relação à direção axial são trazidos em contato próximo com uma superfície externa do membro de cilindro. As porções sobre o primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras e as porções sobre o segundo lado de extremidade dos feixes de fibras são então torcidas fora das porções de extremidade do membro de cilindro e enroladas ao redor da superfície externas dos membros de domo. A segunda camada de reforço que cobre a superfície externa do corpo de reforço é formada neste modo. De acordo com este método, a segunda camada de reforço é formada sobre a superfície externa do corpo de reforço sem girar o corpo de reforço na direção circunferencial. Portanto não é necessário prover uma estrutura para girar o corpo de reforço (tipicamente, um ressalto no qual o eixo de rotação é preso) na extremidade oposta do tanque de alta pressão do furo vazado. A direção axial e a direção circunferencial do corpo de reforço são as mesmas que a direção axial e a direção circunferencial do membro de cilindro, respectivamente.

[0015] Neste caso, pelo menos uma primeira camada inclinada e pelo menos uma segunda camada inclinada podem ser formadas quando formando a segunda camada de reforço, a pelo menos uma primeira camada inclinada sendo formada girando as porções sobre o primeiro lado de extremidade do feixes de fibras em uma primeira direção, e a pelo menos uma segunda camada inclinada sendo formada girando as porções sobre o primeiro lado de extremidade do feixes de fibras em uma segunda direção que é oposta à primeira direção. A primeira camada inclinada está formada com os feixes de fibras sendo inclinados com relação à direção axial e sujeitos a uma tensão predeterminada. Consequentemente, quando uma força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço pela pressão de gás, a primeira camada inclinada está sujeita a uma força em tal direção que a inclinação de seus feixes de fibras com relação à direção axial é eliminada. Como um resultado, o corpo de reforço é distorcido. Similarmente, a segunda camada inclinada está formada com os feixes de fibras sendo inclinados na direção oposta aos feixes de fibras da primeira camada inclinada e sujeitos a uma tensão predeterminada. Consequentemente, quando a força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço pela pressão de gás, a segunda camada inclinada está sujeita a uma força em tal direção que a inclinação de seus feixes de fibras na direção oposta à inclinação dos feixes de fibras da primeira camada inclinada é eliminada. Como um resultado, o corpo de reforço é distorcido. Os feixes de fibras da primeira camada inclinada e os feixes de fibras da segunda camada inclinada são inclinados em direções opostas. Consequentemente, quando a força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço pela pressão de gás, a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras da primeira camada inclinada é eliminada e a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras da segunda camada inclinada é eliminada atuam para cancelar uma à outra. Isto reduz a distorção da camada de resina reforçada com fibra e, portanto, restringe a redução em resistência do tanque de alta pressão.

[0016] No caso onde a pelo menos uma camada inclinada e a pelo menos uma segunda camada inclinada são formadas, o número da pelo menos uma primeira camada inclinada e o número da pelo menos uma segunda camada inclinada podem ser os mesmos. Com esta configuração, a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras da primeira camada inclinada é eliminada e a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras da segunda camada inclinada é eliminada efetivamente atuam para cancelar uma à outra. Isto efetivamente reduz a distorção da camada de resina reforçada com fibra devido à inclinação dos feixes de fibras e, portanto, efetivamente restringe a redução em resistência do tanque de alta pressão.

[0017] No método acima, após termicamente curar o membro de cilindro, o membro de cilindro pode ser inserido em cada ou ambos os dois membros de domo, e o membro de cilindro e cada ou ambos os dois membros de domo podem ser unidos juntos. A resistência do membro de cilindro é assim aumentada com antecedência pela cura térmica. Consequentemente, quando montando o membro de cilindro e o membro de domo juntos, a porção de extremidade do membro de domo conforma com a porção de extremidade do membro de cilindro, e a porção de extremidade do membro de cilindro funciona como uma porção de guia. O membro de cilindro e o membro de domo podem assim ser facilmente montados juntos. No caso onde os membros de domo não são termicamente curados com antecedência, o membro de domo pode ser deformado quando montando o membro de cilindro e o membro de domo juntos. No entanto, mesmo quando tal deformação do membro de domo ocorre, o membro de domo pode ser pressionado do exterior de modo que o membro de domo conforma com o membro de cilindro. A forma externa do membro de domo pode assim ser ajustada ou o membro de domo pode ser trazido em contato próximo com o membro de cilindro.

[0018] No método acima, após termicamente curar cada ou ambos os dois membros de domo, cada ou ambos os dois membros de domo podem ser inseridos no membro de cilindro, e cada ou ambos os dois membros de domo e o membro de cilindro podem ser unidos juntos. A resistência de cada ou ambos os dois membros de domo é assim aumentada com antecedência pela cura térmica. Consequentemente, quando montando o membro de domo e o membro de cilindro juntos, a porção de extremidade do membro de cilindro conforma com a porção de extremidade do membro de domo, e a porção de extremidade do membro de domo funciona como uma porção de guia. O membro de domo e o membro de cilindro podem assim ser facilmente montados juntos. No caso onde o membro de cilindro não é termicamente curado com antecedência, o membro de cilindro pode ser deformado quando montando o membro de domo e o membro de cilindro juntos. No entanto, mesmo quando tal deformação do membro de cilindro ocorre, o membro de cilindro pode ser pressionado do exterior de modo que o membro de cilindro conforma com o membro de domo. A forma externa do membro de cilindro pode assim ser ajustada ou o membro de cilindro pode ser trazido em contato próximo com o membro de domo.

[0019] No método acima, os dois membros de domo podem ser formados enrolando um feixe de fibras impregnado com resina ao redor de uma matriz predeterminada de tal modo que o feixe de fibras cubra uma superfície externa da matriz predeterminada e então dividindo um corpo de enrolamento resultante do feixe de fibras enrolado ao redor da matriz predeterminada em partes. Com esta configuração, o feixe de fibras pode ser facilmente enrolado sobre a matriz predeterminada utilizando, por exemplo, o processo FW, e os dois membros de domo podem ser facilmente formado dividindo o corpo de enrolamento do feixe de fibras em partes e removendo as partes da matriz predeterminada.

[0020] Um segundo aspecto da invenção refere-se a um tanque de alta pressão que inclui: um revestimento configurado para armazenar gás; e uma camada de resina reforçada com fibra feita de uma resina reforçada com fibra e que cobre uma superfície externa do revestimento, a camada de resina reforçada com fibra tendo uma primeira camada de reforço que cobre a superfície externa do revestimento e uma segunda camada de reforço que cobre uma superfície externa da primeira camada de reforço. A primeira camada de reforço inclui um membro de cilindro feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do membro de cilindro e dois membros de domo feitos da resina reforçada com fibra. Ambas as porções de extremidade do membro de cilindro são unidas a porções de extremidade dos dois membros de domo. A segunda camada de reforço tem fibras orientadas através dos dois membros de domo.

[0021] De acordo com o tanque de alta pressão da invenção, a primeira camada de reforço inclui o membro de cilindro feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas na direção circunferencial do membro de cilindro. Como as fibras no membro de cilindro estão orientadas na direção circunferencial, a resistência da camada de resina reforçada com fibra contra a tensão circular que é gerada por uma pressão de gás está provida por uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Como os dois membros de domo são formados separadamente do membro de cilindro utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra, a utilização da resina reforçada com fibra para o membro de cilindro não é aumentada devido à formação dos membros de domo.

[0022] A segunda camada de reforço é feita da resina reforçada com fibra e tem fibras orientadas através dos dois membros de domo. As fibras na segunda camada de reforço impedem os membros de domo de serem separados do membro de cilindro. Os membros de domo são assim impedidos de saírem das porções de extremidade do membro de cilindro pela pressão de gás. A quantidade de fibras na segunda camada de reforço precisa somente ser grande o bastante para impedir que os membros de domo saiam do membro de cilindro. Consequentemente, a utilização da resina reforçada com fibra é reduzida se comparada com as camadas helicoidais na seção de cilindro do tanque de alta pressão convencional.

[0023] Como acima descrito, de acordo com o tanque de alta pressão da invenção, cada parte da camada de resina reforçada com fibra é formada utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Consequentemente, a resina reforçada com fibra não é desnecessariamente utilizada, e a utilização da resina reforçada com fibra para a segunda camada de reforço sobre o membro de cilindro é reduzida se comparada com o tanque de alta pressão convencional.

[0024] No tanque de alta pressão acima, a segunda camada de reforço pode ter, ao longo de uma circunferência inteira da segunda camada de reforço, uma pluralidade de feixes de fibras orientada através dos dois membros de domo, os feixes de fibras podem incluir uma primeira camada inclinada na qual os feixes de fibras são inclinados com relação a uma direção axial da primeira camada de reforço e uma segunda camada inclinada na qual os feixes de fibras são inclinados em uma direção oposta àquela dos feixes de fibras da primeira camada inclinada com relação à direção axial, e a segunda camada de reforço pode ter a primeira e segunda camadas inclinadas empilhadas uma sobre a outra. A primeira camada inclinada está formada com os feixes de fibras sendo inclinados com relação à direção axial e sujeitos a uma tensão predeterminada. Consequentemente, quando uma força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço pela pressão de gás, a primeira camada inclinada está sujeita a uma força em tal direção que a inclinação de seus feixes de fibras com relação à direção axial é eliminada. Como um resultado, a primeira camada de reforço é distorcida. Similarmente, a segunda camada inclinada está formada com os feixes de fibras sendo inclinados na direção oposta aos feixes de fibras da primeira camada inclinada e sujeitos a uma tensão predeterminada. Consequentemente, quando a força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço pela pressão de gás, a segunda camada inclinada está sujeita a uma força em tal direção que a inclinação de seus feixes de fibras na direção oposta à inclinação dos feixes de fibras da primeira camada inclinada é eliminada. Como um resultado, a primeira camada de reforço é distorcida. Os feixes de fibras da primeira camada inclinada e os feixes de fibras da segunda camada inclinada são inclinados em direções opostas. Consequentemente, quando a força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço pela pressão de gás, a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras da primeira camada inclinada é eliminada e a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras da segunda camada inclinada é eliminada atuam para cancelar uma à outra. Isto reduz a distorção da camada de resina reforçada com fibra e, portanto, restringe a redução em resistência do tanque de alta pressão.

[0025] A invenção assim provê um tanque de alta pressão e um método para fabricar um tanque de alta pressão o qual pode reduzir a utilização de uma resina reforçada com fibra.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] Características, vantagens, e significância técnica e industrial de modalidades exemplares da invenção serão abaixo descritas com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais símbolos iguais denotam elementos iguais, e em que:

[0027] Figura 1 é uma vista em seção que ilustra a estrutura de um tanque de alta pressão que é fabricado por um método de acordo com uma modalidade da invenção;

[0028] Figura 2 é uma vista em seção parcial que ilustra a estrutura de um tanque de alta pressão que é fabricado pelo método de acordo com a modalidade da invenção;

[0029] Figura 3 é um fluxograma do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0030] Figura 4 é uma vista em seção parcial que ilustra uma etapa de formação de membro de domo do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0031] Figura 5 é uma vista em seção que ilustra uma etapa de formação de membro de domo do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0032] Figura 6 é uma vista em perspectiva que ilustra uma etapa de formação de membro de cilindro do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0033] Figura 7 é uma vista em perspectiva que ilustra a etapa de formação de membro de cilindro do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção, que mostra uma parte de uma porção de extremidade na direção axial de um membro de cilindro;

[0034] Figura 8 é uma vista em perspectiva que ilustra uma etapa de união do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0035] Figura 9 é uma vista em seção que ilustra a etapa de união do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0036] Figura 10 é uma vista em perspectiva que ilustra uma etapa de formação de segunda camada de reforço do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0037] Figura 11 é uma vista em perspectiva que ilustra a etapa de formação de segunda camada de reforço do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0038] Figura 12 é uma vista em seção que ilustra um método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma primeira modificação da invenção;

[0039] Figura 13 é uma vista em perspectiva que ilustra um método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma segunda modificação da invenção;

[0040] Figura 14 é uma vista em seção que ilustra uma etapa de formação de revestimento do método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com a modalidade da invenção;

[0041] Figura 15 é uma vista em perspectiva que ilustra a método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma terceira modificação da invenção;

[0042] Figura 16 é uma vista em perspectiva que ilustra a método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma quarta modificação da invenção;

[0043] Figura 17 é uma vista em perspectiva que ilustra a método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma quinta modificação da invenção;

[0044] Figura 18 é uma vista em seção que ilustra a método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma sexta modificação da invenção; e

[0045] Figura 19 é uma vista em seção que ilustra a método para fabricar um tanque de alta pressão de acordo com uma sétima modificação da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES

[0046] Antes de descrever um método para fabricar um tanque de alta pressão 10 de acordo com uma modalidade da invenção, a configuração do tanque de alta pressão 10 será brevemente descrita com referência aos desenhos. Apesar do tanque de alta pressão 10 ser aqui descrito como um tanque que está montado em um veículo de célula de combustível e que está cheio com gás hidrogênio de alta pressão, o tanque de alta pressão 10 pode também ser utilizado em outras aplicações. O gás que pode ser utilizado para encher o tanque de alta pressão 10 não está limitado a gás hidrogênio de alta pressão.

[0047] Como mostrado nas Figuras 1 e 2, o tanque de alta pressão 10 é um contentor de armazenamento de gás de alta pressão geralmente cilíndrico com ambas as extremidades arredondadas em uma forma de domo. O tanque de alta pressão 10 inclui um revestimento 11 que tem propriedades de barreira de gás e a camada de resina reforçada com fibra 12 feita de uma resina reforçada com fibra e que cobre a superfície externa do revestimento 11. A camada de resina reforçada com fibra 12 tem um corpo de reforço 20 e uma segunda camada de reforço 13. O corpo de reforço 20 é uma primeira camada de reforço e cobre a superfície externa do revestimento 11, e a segunda camada de reforço 13 cobre a superfície externa do corpo de reforço 20. O tanque de alta pressão 10 tem uma abertura em sua uma extremidade e tem um ressalto 14 preso ao redor da abertura. O tanque de alta pressão 10 não tem abertura na outra extremidade e não tem um ressalto preso na outra extremidade.

[0048] O revestimento 11 estende ao longo da superfície interna do corpo de reforço 20. O revestimento 11 é um membro de resina que forma um espaço de alojamento 17 que está cheio com gás hidrogênio de alta pressão. A resina para o revestimento 11 é de preferência uma resina capaz de manter o gás de enchimento (neste exemplo, gás hidrogênio) dentro do espaço de alojamento 17, a saber uma resina que tem propriedades de barreira de gás satisfatórias. Exemplos de tal resina incluem resinas termoplásticas tais como poliamida, polietileno, resina de copolímero de etileno-vinil álcool (EVOH), e poliéster e resinas termoestáveis, tal como a resina epóxi. Ao invés de gás hidrogênio, o revestimento 11 pode ser cheio com outros gases combustíveis. Exemplos de tais gases combustíveis incluem gases comprimidos tal como gás natural comprimido (CNG) e vários gases liquefeitos tal como gás liquefeito natural (LNG) e gás de petróleo liquefeito (LPG).

[0049] O ressalto 14 é formado por usinagem de um material metálico tal como alumínio ou liga de alumínio em uma forma predeterminada. Uma válvula 15 que controla o fluxo de gás hidrogênio para dentro e para fora do espaço de alojamento 17 está presa no ressalto 14. A válvula 15 está provida com um membro de vedação 15a. O membro de vedação 15a contacta a superfície interna do revestimento 11 em uma porção protuberante 22a de um membro de domo 22 posteriormente descrito e veda o espaço de alojamento 17 do tanque de alta pressão 10.

[0050] O corpo de reforço 20 cobre a superfície externa do revestimento 11 e tem uma função de reforçar o revestimento 11 para aperfeiçoar a resistência mecânica, tal como rigidez e resistência à pressão, do tanque de alta pressão 10. Como será posteriormente descrito, o corpo de reforço 20 tem um membro de cilindro cilíndrico 21 e dois membros de domo 22, 23 conectados em ambas as porções de extremidade do membro de cilindro 21. O corpo de reforço 20 é um membro formado unindo o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23.

[0051] O corpo de reforço 20 é feito de resina e fibras (fibras contínuas). No membro de cilindro 21, as fibras estendem ao longo da circunferência inteira do membro de cilindro 21 em um ângulo substancialmente perpendicular à direção axial X do membro de cilindro 21. Em outras palavras, as fibras no membro de cilindro 21 estão orientadas na direção circunferencial. As fibras são enroladas pelo menos uma vez ao redor do revestimento 11. Como as fibras no membro de cilindro 21 estão orientadas na direção circunferencial do membro de cilindro 21, a resistência da camada de resina reforçada com fibra 12 contra tensão circular que é gerada por uma pressão interna (pressão de gás) está provida por uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Nos membros de domo 22, 23, por outro lado, as fibras não estão orientadas na direção circunferencial do membro de cilindro 21, mas as fibras que estendem em várias direções que cruzam a direção circunferencial são colocadas umas no topo das outras. A resistência da camada de resina reforçada com fibra 12 contra a tensão que é gerada pela pressão interna (pressão de gás) está, portanto, provida por uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra nos membros de domo 22, 23.

[0052] Na presente modalidade, as fibras no membro de cilindro 21 não são contínuas com (não conectadas a) as fibras nos membros de domo 22, 23. Como será posteriormente descrito, o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23 são formados separadamente, e os dois membros de domo 22, 23 são então presos em ambas porções de extremidade do membro de cilindro 21.

[0053] A segunda camada de reforço 13 cobre a superfície externa do corpo de reforço 20. A segunda camada de reforço 13 cobre os membros de domo inteiros 22, 23. A segunda camada de reforço 13 é feita de resina e fibras (fibras contínuas). As fibras na segunda camada de reforço 13 são orientadas paralelas a, ou obliquamente a 45 graus ou menos com relação à, direção axial X do membro de cilindro 21 e estendem sobre o membro de cilindro 21 e através dos dois membros de domo 22, 23 localizados em ambas as extremidades do membro de cilindro 21. Estas fibras impedem que os membros de domo 22, 23 se movam para fora na direção axial X e assim impedem que os membros de domo 22, 23 saiam do membro de cilindro 21 para fora na direção axial X pela pressão de gás.

[0054] A seguir, um método para fabricar o tanque de alta pressão 10 de acordo com a modalidade da invenção será descrito. A Figura 3 é um fluxograma que ilustra o método para fabricar o tanque de alta pressão 10. Como mostrado nas Figura 3, o método para fabricar o tanque de alta pressão 10 inclui uma etapa de formação de membro de domo S1, uma etapa de formação de membro de cilindro S2, uma etapa de união S3, uma etapa de formação de segunda camada de reforço S4, e uma etapa de formação de revestimento S5. Como a etapa de formação de membro de domo S1 e a etapa de formação de membro de cilindro S2 são independentes uma da outra, as etapas S1, S2 podem ser executadas ou em paralelo ou sequencialmente em qualquer ordem.

[0055] Na etapa de formação de membro de domo S1, como mostrado nas Figura 4, um feixe de fibras impregnado com resina F é enrolado ao redor da superfície externa de um mandril (matriz predeterminada) 100, por exemplo, por enrolamento de filamento (processo FW). Especificamente, o mandril 100 tem um corpo principal 101 e uma porção de eixo 102 que estende para fora de uma extremidade do corpo principal 101. O corpo principal 101 tem uma forma circular como visto na direção axial da porção de eixo 102. O corpo principal 101 tem uma ranhura 101a no meio na direção axial. A ranhura 101a está formada na superfície periférica externa do corpo principal 101 e estende ao longo da circunferência inteira do corpo principal 101. A porção de eixo 102 está suportada rotativa por um mecanismo de rotação (não mostrado).

[0056] O mandril 100 é girado para enrolar o feixe de fibras F de modo que o feixe de fibras F cubra a superfície externa do mandril 100. Neste tempo, o feixe de fibras F é também enrolado ao redor da superfície externa da porção de eixo 102 para formar a porção protuberante cilíndrica 22a com um furo vazado 22b (ver Figura 5). O feixe de fibras F é enrolado a, por exemplo, 40 graus com relação à direção axial da porção de eixo 102. O material do mandril 100 não está especificamente limitado, mas é de preferência metal para que o mandril 100 seja forte o suficiente para não deformar quando o feixe de fibras F for enrolado ao redor do mandril 100.

[0057] A resina com a qual o feixe de fibras F é impregnado não está especificamente limitada, mas é, por exemplo, uma resina termoestável. Exemplos preferidos da resina termoestável incluem uma resina de fenol, uma resina de melamina, uma resina de ureia, e uma resina epóxi, e uma resina epóxi é especificamente preferível em termos de resistência mecânica, etc. As resinas epóxi são tipicamente resinas produzidas misturando um pré-polímero tal como um copolímero de bisfenol A e epicloridrina e um agente de cura tal como poliamina e curando termicamente a mistura. As resinas epóxi têm fluidez, a saber, as resinas epóxi são fluidas quando não curadas e formam uma forte estrutura de ligação cruzada quando termicamente curadas. A resina com a qual o feixe de fibras F é impregnado pode ser uma resina termoplástica. Exemplos de resina termoplástica incluem poliéter éter cetona, sulfeto de polifenileno, éster de ácido poliacrílico, poli-imida e poliamida.

[0058] Exemplos de fibras do feixe de fibras F incluem fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de boro, e fibras de carbono. As fibras de carbono são especificamente preferíveis em termos de leveza, resistência mecânica, etc.

[0059] A seguir, o corpo de enrolamento resultante (feixe de fibras F) formado sobre a superfície externa do mandril 100 é dividido em duas partes utilizando um cortador 110 (ver Figura 4). Como mostrado na Figura 5, as duas partes foram então removidas do mandril 100. Os dois membros de domo 22, 23 são formados neste modo.

[0060] Especificamente, no estado mostrado na Figura 4, o ressalto 14 está preso na superfície externa da porção protuberante 22a. A resina no corpo de enrolamento (feixe de fibras F) é então solidificada, e uma lâmina do cortador 110 é inserida na ranhura 101a do mandril 100 enquanto girando o mandril 100. O corpo de enrolamento é assim dividido em duas partes, e as duas partes são então removidas do mandril 100. Os dois membros de domo 22, 23 são formados neste modo. O cortador 110 não está especificamente limitado, mas pode ser, por exemplo, um disco rotativo com uma lâmina ao longo de sua superfície periférica externa, uma fina placa com uma lâmina ao longo de sua superfície lateral, ou um cortador que corte a feixe de fibras F utilizando um feixe de laser.

[0061] Solidificando a resina no feixe de fibras F reduz a deformação do feixe de fibras F quando cortando com o cortador 110 e reduz a deformação dos dois membros de domo 22, 23 quando removendo do mandril 100.

[0062] O processo de solidificar a resina no feixe de fibras F não está especificamente limitado. No entanto, por exemplo, quando a resina no feixe de fibras F (isto é, a resina nos dois membros de domo 22, 23) é uma resina termoestável, a resina pode ser pré-curada. As condições de pré-cura (temperatura e tempo), as quais variam dependendo do tipo de resina no feixe de fibras F, são ajustadas de modo que a viscosidade da resina pré-curada no feixe de fibras F é mais alta do que aquela da resina no feixe de fibras F quando o feixe de fibras F está enrolado sobre o mandril 100 (viscosidade antes da pré-cura). Neste exemplo, a resina no feixe de fibras F é pré-curada até que a resina no feixe de fibras F não é mais fluida.

[0063] A viscosidade da resina no feixe de fibras F quando cortando com o cortador 110 e quando removendo do mandril 100 é de preferência 0,05 a 100 Pa-s. Com a viscosidade sendo 0,05 Pa-s ou mais alta, a deformação do feixe de fibras F quando cortando com o cortador 110 e quando removendo do mandril 100 é suficientemente reduzida. Mais ainda, com a viscosidade sendo 100 Pa-s ou mais baixa, uma grande parte da resina no feixe de fibras F permanece não curada. A presença desta parte não curada restringe a redução em resistência de adesivo entre o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23 quando curando o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23 em uma etapa posterior. Mais ainda, como o tempo de aquecimento da resina é reduzido, o tempo de fabricação dos membros de domo 22, 23 é reduzido. As condições de pré-cura incluem aquecer por 10 a 120 minutos em temperaturas mais altas do que a temperatura de gelificação da resina com a qual o feixe de fibras F está impregnado. Por exemplo, no caso onde o feixe de fibras F está impregnado com umas resina epóxi, as condições de pré-cura podem ser 100 a 170°C e 10 a 120 minutos.

[0064] Quanto mais alta é a viscosidade da resina no feixe de fibras F, mais a deformação do feixe de fibras F quando cortando com o cortador 110 é reduzida e mais a deformação dos membros de domo 22, 23 quando removendo do mandril 100 é reduzida. A resina no feixe de fibras F pode ser curada completamente (por exemplo, até que as propriedades físicas tais como o módulo de Young tornem-se estáveis) (cura completa). Neste caso, no entanto, o tempo de fabricação dos membros do domo 22, 23 é aumentado. É, portanto, desejável parar o aquecimento e permitir esfriar quando a resina no feixe de fibras F atinge tal viscosidade que as duas partes possam ser facilmente removidas do mandril 100 (por exemplo, 0,05 Pa.s) ou mais alta. "Cura térmica" na especificação e nas reivindicações representa um conceito que inclui pré-cura e cura completa.

[0065] Quando a resina no feixe de fibras F é uma resina termoplástica, a resina no feixe de fibras F pode ser solidificada resfriando o feixe de fibras F quando a resina tem fluidez, isto é, a resina é fluida. Neste caso também, a deformação do feixe de fibras F quando cortando com o cortador 110 é reduzida, e a deformação do feixe de fibras F quando removendo os dois membros de domo 22, 23 do mandril 100 é também reduzida.

[0066] No exemplo acima descrito, o feixe de fibras F é cortado com o cortador 110 após solidificar a resina no feixe de fibras F. No entanto, o feixe de fibras F pode ser cortado com o cortador 110 sem solidificar a resina no feixe de fibras F. Neste caso, a resina no feixe de fibras F pode ser solidificada após cortar o feixe de fibras F com o cortador 110.

[0067] Não é essencial solidificar a resina no feixe de fibras F. No entanto, no caso onde a resina no feixe de fibras F não é solidificada, a resina fica pegajosa, e é difícil remover o feixe de fibras F do mandril 100 (o feixe de fibras F tende a ser deformado). É, portanto, preferível, por exemplo, aplicar um agente de liberação na superfície do mandril 100 antes de enrolar o feixe de fibras F ao redor do mandril 100 ou remover os dois membros de domo 22, 23 do mandril 100 em uma velocidade reduzida de modo a reduzir a deformação do feixe de fibras F.

[0068] No exemplo acima descrito, o ressalto 14 é preso na superfície externa da porção protuberante 22a após enrolar o feixe de fibras F ao redor da superfície externa do mandril 100. No entanto, a ressalto pode ser preso com antecedência na porção unida entre o corpo principal 101 e a porção de eixo 102 do mandril 100, e o feixe de fibras F pode ser enrolado ao redor da superfície externa do mandril 100 com o ressalto preso na porção unida. Neste caso, uma parte do ressalto é coberta com e presa pelo feixe de fibras F. O ressalto pode assim ser firmemente fixo pelo feixe de fibras F.

[0069] Na etapa de formação de membro de cilindro S2, como mostrado nas Figura 6, o membro de cilindro 21 está formado pelo que é denominado enrolamento centrífugo (processo CW), a saber prendendo uma folha de fibra F2 na superfície interna de uma matriz cilíndrica rotativa 200. Especificamente, a matriz cilíndrica 200 é girada em uma velocidade rotacional predeterminada por um mecanismo de rotação (não mostrado). O material da matriz cilíndrica 200 não está especificamente limitado, mas é de preferência um metal para que a matriz cilíndrica 200 seja resistente o bastante para não deformar quando a folha de fibra F2 está presa na matriz cilíndrica 200.

[0070] Um rolo de alimentação 210 de um dispositivo de alimentação (não mostrado) que alimenta a folha de fibra F2 de um rolo da folha de fibra F2 está disposto dentro da matriz cilíndrica 200. A folha de fibra F2 é alimentada enquanto girando a matriz cilíndrica 200. A folha de fibra F2 é assim presa na superfície interna da matriz cilíndrica 200. O membro de cilindro 21 é formado neste modo.

[0071] A folha de fibra F2 tem pelo menos fibras orientadas na direção circunferencial do rolo de alimentação 210. O membro de cilindro 21 que tem fibras orientadas na direção circunferencial pode assim ser obtido.

[0072] Exemplos da folha de fibra F2 incluem o que é denominada uma folha de unidireção (UD) formada entrelaçando uma pluralidade de feixes de fibras alinhados em uma única direção com um fio de restrição, e uma folha de fibra formada entrelaçando uma pluralidade de feixes de fibras alinhados em uma única direção com uma pluralidade de feixes de fibras que cruza estes feixes de fibras, por exemplo, orientada perpendicularmente a estes feixes de fibras.

[0073] A folha de fibra F2 pode ser uma folha de fibra não pré- impregnada com resina ou uma folha de fibra pré-impregnada com resina. No caso onde a folha de fibra F2 é uma folha de fibra não pré- impregnada com resina, a de fibra F2 é alimentada para a superfície interna da matriz cilíndrica rotativa 200 pelo rolo de alimentação 210. Com a folha de fibra F2 assim presa na superfície interna da matriz cilíndrica 200 pela força centrífuga e força de atrito, a resina é vazada para dentro da matriz cilíndrica 200 para impregnar a folha de fibra F2 com a resina. Alternativamente, a resina pode ser vazada dentro da matriz cilíndrica 200 enquanto alimentando a folha de fibra F2. Especificamente, a folha de fibra F2 pode ser impregnada com resina enquanto prendendo a folha de fibra F2 na superfície interna da matriz cilíndrica 200. No caso onde a folha de fibra F2 é uma folha de fibra não pré-impregnada com resina ou no caso onde a folha de fibra F2 é uma folha de fibra pré-impregnada com resina, bolhas de ar podem ser removidas da folha de fibra F2 por força centrífuga girando a matriz cilíndrica 200 com a folha de fibra F2 sendo aquecida conforme necessário de modo que a resina tenha fluidez, isto é, a resina é fluida. Este processo de retiradas de bolhas é executado conforme necessário.

[0074] A resina com a qual a folha de fibra F2 está impregnada não está especificamente limitada, mas é, por exemplo, uma resina termoestável. Como o feixe de fibras F, exemplos preferidos da resina termoestável incluem uma resina de fenol, uma resina de melamina, uma resina de ureia, e uma resina epóxi, e uma resina epóxi é especificamente preferível em termos de resistência mecânica, etc.

[0075] Como o feixe de fibras F, exemplos das fibras da folha de fibra F2 incluem fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de boro, e fibras de carbono, e fibras de carbono são especificamente preferíveis em termos de leveza, resistência mecânica, etc.

[0076] Como mostrado nas Figura 7, as porções de extremidade na direção axial X do membro de cilindro 21 formadas sobre a superfície interna da matriz cilíndrica 200 tornam-se gradualmente mais finas na direção das bordas na direção axial X do membro de cilindro 21. Como mostrado nas Figura 2, degraus são, portanto, menos prováveis de serem formados na porção unida entre a superfície externa do membro de cilindro 21 e as superfícies externas dos dois membros de domo 22, 23 quando o membro de cilindro 21 é combinado com os dois membros de domo 22, 23. Isto reduz a formação de vazios entre a segunda camada de reforço 13 e o corpo de reforço 20 devido aos degraus na porção unida entre o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23.

[0077] De modo a tornar ambas as porções de extremidade na direção axial X do membro de cilindro 21 gradualmente mais finas na direção das bordas na direção axial X do membro de cilindro 21, os feixes de fibras nas porções de extremidade na direção axial X (direção lateral) da folha de fibra F2 são de preferência entrelaçados de modo que a espessura dos feixes de fibras torne-se gradualmente menor na direção das bordas na direção axial X da folha de fibra F2. Ambas as porções de extremidade na direção axial X do membro de cilindro 21 podem ser feitas gradualmente mais finas na direção das bordas na direção axial X do membro de cilindro 21 pressionando ambas as porções de extremidade na direção axial X do membro de cilindro 21 por rolos, etc. Mesmo quando uma pluralidade de camadas da folha de fibra F2 é formada sobre a superfície interna da matriz cilíndrica 200, os feixes de fibras e a resina são pressionados radialmente para fora contra a superfície interna da matriz cilíndrica 200 devido à força centrífuga gerada pela rotação da matriz cilíndrica 200, nenhuma folga na direção de espessura é deixada nas porções de extremidade das camadas da folha de fibra F2.

[0078] Posteriormente, o membro de cilindro 21 é removido da matriz cilíndrica 200. Neste tempo, o membro de cilindro 21 está solidificado e então separado da superfície interna da matriz cilíndrica 200. Solidificar o membro de cilindro 21 reduz a deformação do membro de cilindro 21 quando removendo da matriz cilíndrica 200.

[0079] Como no caso do feixe de fibras F na etapa de formação de membro de domo S1, o processo de solidificar o membro de cilindro 21 não está especificamente limitado. No entanto, por exemplo, quando a resina do membro de cilindro 21 (isto é, a folha de fibra F2) é uma resina termoestável, a resina pode ser pré-curada. Condições de pré-cura (temperatura e tempo), as quais variam dependendo do tipo de resina do membro de cilindro 21, são ajustadas de modo que a viscosidade da resina pré-curada do membro de cilindro 21 é mais alta do que aquela da resina da folha de fibra F2 alimentada sobre a matriz cilíndrica 200 (ou a resina vazada dentro da matriz cilíndrica 200). Neste exemplo, a resina na folha de fibra F2 é pré-curada até que a resina na folha de fibra F2 não seja mais fluida. É preferível pré-curar a resina enquanto girando a matriz cilíndrica 200. Independentemente se a folha de fibra F2 é uma folha de fibra pré-impregnada com resina ou uma folha de fibra não pré-impregnada com resina, o ar está presente entre a folha de fibra F2 e a matriz cilíndrica 200 ou entre as camadas da folha de fibra F2 quando a folha de fibra F2 é formada sobre a superfície interna da matriz cilíndrica 200. Girando a matriz cilíndrica 200 quando pré- curando a resina que tem uma viscosidade reduzida devido ao calor, o ar pode ser removido pela força centrífuga gerada pela rotação da matriz cilíndrica 200. Isto reduz a formação de vazios no membro de cilindro 21.

[0080] A viscosidade da resina do membro de cilindro 21 quando removendo da matriz cilíndrica 200 é de preferência 0,05 a 100 Pa-s. Com a viscosidade sendo 0,05 Pa-s ou mais alta, a deformação do membro de cilindro 21 quando removendo da matriz cilíndrica 200 é suficientemente reduzida. Com a viscosidade sendo 100 Pa-s ou mais baixa, uma grande parte da resina do membro de cilindro 21 permanece não curada. A presença desta parte não curada restringe a redução em resistência adesiva entre o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23 quando curando o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23 em uma etapa posterior. Mais ainda, como o tempo de aquecimento da resina é reduzido, o tempo de fabricação do membro de cilindro 21 é reduzido. As condições de pré-cura incluem aquecer por 10 a 120 minutos em temperaturas mais altas do que a temperatura de gelificação da resina com a qual a folha de fibra F2 está impregnada. Por exemplo, no caso onde a folha de fibra F2 está impregnado com uma resina epóxi, as condições de pré-cura podem ser 100 a 170°C e 10 a 120 minutos.

[0081] Quanto mais alta é a viscosidade da resina do membro de cilindro 21, mais a deformação do membro de cilindro 21 quando removendo da matriz cilíndrica 200 é reduzida. A resina do membro de cilindro 21 pode ser curada completamente (por exemplo, até que propriedades físicas tais como o módulo de Young tornem-se estáveis) (cura completa). Neste caso, no entanto, o tempo de fabricação do membro de cilindro 21 é aumentado. É, portanto, desejável parar o aquecimento e permitir esfriar quando a resina do membro de cilindro 21 atinge tal viscosidade que o membro de cilindro 21 possa ser facilmente removido matriz cilíndrica 200 (por exemplo, 0,05 Pa.s) ou mais alta.

[0082] Quando a resina do membro de cilindro 21 é uma resina termoplástica, o membro de cilindro 21 pode ser solidificado resfriando o membro de cilindro 21 quando a resina tem fluidez, isto é, a resina é fluida. Neste caso também, a deformação do membro de cilindro 21 quando removendo da matriz cilíndrica 200 é reduzida.

[0083] Não é essencial solidificar o membro de cilindro 21. No entanto, no caso onde o membro de cilindro 21 não é solidificado, o membro de cilindro 21 fica pegajoso e é difícil remover o membro de cilindro 21 da matriz cilíndrica 200 (o membro de cilindro 21 tende a ser deformado). É, portanto, preferível, por exemplo, aplicar um agente de liberação na superfície interna da matriz cilíndrica 200 antes de prender a folha de fibra F2 na superfície interna da matriz cilíndrica 200 ou remover o membro de cilindro 21 da matriz cilíndrica 200 em uma velocidade reduzida de modo a reduzir a deformação do membro de cilindro 21. Alternativamente, a matriz cilíndrica 200 pode ser composta de uma pluralidade de membros que podem ser separados na direção radial, e a matriz cilíndrica 200 pode ser removida do membro de cilindro 21 pouco a pouco (um membro por um membro).

[0084] No exemplo acima descrito, o membro de cilindro 21 é formado sobre a superfície interna da matriz cilíndrica 200. No entanto, o membro de cilindro 21 pode ser formado por outros métodos. Por exemplo, o membro de cilindro 21 pode ser formado prendendo a folha de fibra F2 na superfície externa da matriz cilíndrica ou enrolando em argola um feixe de fibras impregnado com resina ao redor da matriz cilíndrica pelo processo FW. No entanto, no caso onde o membro de cilindro 21 está termicamente curado (pré-curado ou completamente curado) ou resfriado, o membro de cilindro 21 contrai durante a cura ou devido à diminuição de temperatura e torna-se difícil remover o membro de cilindro 21 da superfície externa da matriz cilíndrica. É, portanto, preferível formar o membro de cilindro 21 sobre a superfície interna da matriz cilíndrica 200.

[0085] Como acima descrito, na etapa de formação de membro de cilindro S2, o membro de cilindro 21 feito de uma resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas na direção circunferencial é formado utilizando a matriz cilíndrica 200. Como as fibras no membro de cilindro 21 estão orientadas na direção circunferencial, a resistência da camada de resina reforçada com fibra 12 contra a tensão circular que é gerada pela pressão de gás está provida por uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Na etapa de formação de membro de domo S1, os dois membros de domo 22, 23 são formados utilizando o mandril 100. Os membros de domo 22, 23 são assim formados separadamente do membro de cilindro 21 utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. A utilização da resina reforçada com fibra para o membro de cilindro 21, portanto, não é aumentada devido à formação dos membros de domo 22, 23.

[0086] Os membros de domo 22, 23 são formados utilizando o mandril 100, e o membro de cilindro 21 é formado utilizando a matriz cilíndrica 200. Consequentemente, o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 são formados sem diretamente enrolar o feixe de fibras etc. ao redor do revestimento 11. Como o revestimento 11 não está sujeito a uma força de aperto devido ao enrolamento em argola, enrolamento helicoidal, etc., não é necessário aumentar a resistência do revestimento 11 de modo que o revestimento 11 não é deformado pela força de aperto. A espessura (espessura de parede) do revestimento 11 pode, portanto, ser reduzida. Consequentemente, a capacidade do revestimento 11 pode ser aumentada e o peso do revestimento 11 pode ser reduzido.

[0087] Reduzindo a espessura do revestimento 11 também tem os seguintes efeitos. Por exemplo, quando o gás é continuamente utilizado em uma pressão próxima da pressão de gás de limite inferior (o limite inferior da faixa de utilização normal) do tanque de alta pressão 10, o revestimento 11 pode termicamente contrair devido a diminuições em temperatura e pressão interna causadas por expansão adiabática. No entanto, reduzindo a espessura do revestimento 11, o revestimento 11 mais facilmente expande devido à pressão interna, e a contração térmica do revestimento 11 é, portanto, reduzida. Consequentemente, a pressão de gás de limite inferior pode ser ajustada para um valor mais baixo, e uma maior quantidade de gás pode ser descarregada do tanque de alta pressão 10.

[0088] Na etapa de união S3, como mostrado nas Figuras 8 e 9, tanto as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 quanto as porções de extremidade 22c, 23a dos dois membros de domo 22, 23 são unidas para formar o corpo de reforço 20 que é a primeira camada de reforço.

[0089] Especificamente, a porção de extremidade 22c do membro de domo 22 e a porção de extremidade 23a do membro de domo 23 são montadas nas porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21. Como as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21, a porção de extremidade 22c do membro de domo 22, e a porção de extremidade 23a do membro de domo 23 têm uma forma cilíndrica, a porção de extremidade 22c do membro de domo 22 e a porção de extremidade 23a do membro de domo 23 contactam as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 ao longo da circunferência inteira. Um adesivo 300 (ver Figura 9) pode ser aplicado entre o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23. Esta configuração adicionalmente restringe os membros de domo 22, 23 de saírem do membro de cilindro 21 em uma etapa posterior. Mais ainda, como o adesivo 300 preenche as folgas entre o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23, um material de resina para o revestimento 11 é impedido de fluir para dentro das folgas entre o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 na etapa de formação de revestimento S5. O material do adesivo 300 não está especificamente limitado, mas é de preferência, por exemplo, uma resina termoestável tal como uma resina epóxi. O adesivo 300 pode ser uma resina que tem os mesmos componentes que aqueles do membro de cilindro 21 ou dos membros de domo 22, 23. Mesmo quando o adesivo 300 não é utilizado, a resina contida na segunda camada de reforço 13 vaza da segunda camada de reforço 13 e preenche as folgas entre o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 durante a cura na etapa de formação de segunda camada de reforço S4. O material de resina para o revestimento 11 é, portanto, restrito de fluir para dentro das folgas entre o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 na etapa de formação de revestimento S5.

[0090] É preferível que os membros de domo 22, 23 cujas porções de extremidade 22c, 23a devem estar localizadas dentro das porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 quando montando os membros de domo 22, 23 e o membro de cilindro 21 juntos sejam termicamente curados (pré-curados ou completamente curados) com antecedência. A resistência dos membros de domo 22, 23 é assim aumentada com antecedência pela cura térmica. Consequentemente, quando montando os membros de domo 22, 23 e o membro de cilindro 21 juntos, as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 conformam às porções de extremidade 22c, 23a dos membros de domo 22, 23, e os membros de domo 22, 23 funcionam como porções de guia. O membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 podem assim ser facilmente montados juntos. No caso onde o membro de cilindro 21 cuja porção de extremidade 21a deve estar localizada fora das porções de extremidade 22c, 23a dos membros de domo 22, 23 não é termicamente curado com antecedência, o membro de cilindro 21 pode ser deformado quando montando o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 juntos. No entanto, mesmo quando tal deformação do membro de cilindro 21 ocorre, a forma externa do membro de cilindro 21 pode ser ajustada como mostrado nas Figura 7 ou o membro de cilindro 21 pode ser trazido em contato próximo com os membros de domo 22, 23, porque o membro de cilindro 21 pode ser pressionado do exterior. O ressalto 14 está preso no membro de domo 22, e o corpo de reforço 20 e a segunda camada de reforço 13 são suportados pelo ressalto 14 em uma etapa posterior. É, portanto, preferível que o membro de domo 22 tenha uma resistência aumentada de modo que este possa suportar o ressalto 14, o corpo de reforço 20, e a segunda camada de reforço 13. Consequentemente, é efetivo termicamente curar o membro de domo 22 com antecedência.

[0091] Na etapa de formação de segunda camada de reforço S4, a segunda camada de reforço 13 feita de uma resina reforçada com fibra e que tem fibras colocadas através dos dois membros de domo 22, 23 é formada de modo a cobrir a superfície externa do corpo de reforço 20. A camada de resina reforçada com fibra 12 que tem o corpo de reforço 20 e a segunda camada de reforço 13 é formada neste modo. A segunda camada de reforço 13 pode ser formada, por exemplo, por métodos mostrados nas Figuras 10 e 11. Especificamente, um mecanismo de suporte (não mostrado) está preso no ressalto 14 montado sobre o corpo de reforço 20 de modo que o mecanismo de suporte prende o corpo de reforço 20. As Figuras 10 e 11 ilustram o corpo de reforço 20 colocado horizontalmente. O corpo de reforço 20 pode ser colocado verticalmente de modo a impedir que o corpo de reforço 20 curve para baixo sob a gravidade.

[0092] Uma pluralidade de feixes de fibras impregnados com resina F4 é então colocada sobre o corpo de reforço 20 de modo que os feixes de fibras F4 estendam na direção axial X do corpo de reforço 20 em intervalos angulares predeterminados na direção circunferencial do corpo de reforço 20 e em uma distância predeterminada da superfície externa do corpo de reforço 20. Neste tempo, os feixes de fibras F4 são alimentados através de partes de alimentação 400 de um dispositivo de alimentação, e as extremidades mais distantes dos feixes de fibras F4 são presas por membros de retenção 410.

[0093] A resina com a qual os feixes de fibras F4 estão impregnados não está especificamente limitada, mas é, por exemplo, uma resina termoestável. Como o feixe de fibras F, exemplos preferidos da resina termoestável incluem uma resina de fenol, uma resina de melamina, uma resina de ureia, e uma resina epóxi, e uma resina epóxi é especificamente preferível em termos de resistência mecânica, etc.

[0094] Como o feixe de fibras F, exemplos de fibras dos feixes de fibras F4 incluem fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de boro, e fibras de carbono, e fibras de carbono são especificamente preferíveis em termos de leveza, resistência mecânica, etc.

[0095] Posteriormente, no estado mostrado na Figura 10, as partes de alimentação 400 e os membros de retenção 410 são girados em direções opostas na direção circunferencial do corpo de reforço 20. As porções sobre um primeiro lado de extremidade (lado de parte de alimentação 400) dos feixes de fibras F4 e as porções sobre um segundo lado de extremidade (lado de membro de retenção 410) dos feixes de fibras F4 são assim giradas uma em relação à outra na direção circunferencial do corpo de reforço 20. Neste exemplo, as porções sobre o primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras F4 são giradas em uma primeira direção, e as porções sobre o segundo lado de extremidade dos feixes de fibras F4 são giradas em uma segunda direção oposta à primeira direção. Como mostrado na Figura 11, os feixes de fibras F4 são assim inclinados com relação à direção axial X do membro de cilindro 21, e as folgas entre os feixes de fibras F4 são eliminadas e os feixes de fibras F4 parcialmente sobrepõem uns aos outros. Os feixes de fibras F4 gradualmente se aproximam da superfície externa do corpo de reforço 20 e são colocados por sobre a superfície externa do corpo de reforço 20 sem nenhuma folga entre os feixes de fibras F4. Neste tempo, os feixes de fibras F4 inclinados com relação à direção axial X são trazidos em contato próximo com a superfície externa do membro de cilindro 21, e o movimento destas porções dos feixes de fibras F4 os quais estão em contato próximo com a superfície externa do membro de cilindro 21 é restringido devido à força adesiva da resina. As porções sobre o primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras F4 e as porções sobre o segundo lado de extremidade dos feixes de fibras F4 são então torcidas pelas partes de alimentação 400 e os membros de retenção 410 fora das porções de extremidade do membro de cilindro 21 e assim enroladas ao redor das superfícies externas dos membros de domo 22, 23. Neste modo, a segunda camada de reforço 13 está formada de modo a cobrir a superfície externa do corpo de reforço 20. Posteriormente, porções desnecessárias dos feixes de fibras F4 são cortadas. A primeira camada dos feixes de fibras F4 é assim formada.

[0096] Os feixes de fibras F4 estão providos de modo a impedir que os membros de domo 22, 23 saiam do membro de cilindro 21 para fora na direção axial X pela pressão de gás. Os feixes de fibras F4 estão, portanto, colocados na direção axial X do membro de cilindro 21. O ângulo de inclinação dos feixes de fibras F4 (o ângulo dos feixes de fibras F4 com relação à direção axial X do membro de cilindro 21) não está especificamente limitado, mas os feixes de fibras F4 estão orientados de preferência em um ângulo maior do que 0 graus e igual a ou menor do que 45 graus, mais de preferência em um ângulo maior do que 0 graus e igual a ou menor do que 20 graus, com relação à direção axial X do membro de cilindro 21.

[0097] Posteriormente, a segunda camada dos feixes de fibras F4 é formada por um método similar àquele para a primeira camada. Quando formando a segunda camada, as porções sobre o primeiro lado de extremidade (lado de parte de alimentação 400) dos feixes de fibras F4 são giradas na segunda direção, e as porções sobre o segundo lado de extremidade (o lado de membro de retenção 410) dos feixes de fibras F4 são giradas na primeira direção. No caso onde a terceira e subsequentes camadas dos feixes de fibras F4 são formadas, camadas de número ímpar (primeiras camadas inclinadas) são formadas em um modo similar àquele da primeira camada, e camadas de número par (segunda camadas inclinadas) são formados em um modo similar àquele da segunda camada.

[0098] O número de camadas dos feixes de fibras F4 não está especificamente limitado desde que a segunda camada de reforço 13 tenha resistência suficiente. No entanto, o número de camadas dos feixes de fibras F4 é de preferência 2 a 12, e de mais preferência 2. Quanto menor é o número de camadas dos feixes de fibras F4, mais preferível, desde que a segunda camada de reforço 13 tenha resistência suficiente. É preferível que o número de primeiras camadas inclinadas e o número de segunda camadas inclinadas sejam os mesmos. A primeira camada inclinada está formada com os feixes de fibras F4 sendo inclinados com relação à direção axial X e sujeitos a uma tensão predeterminada, e é posteriormente curada com os feixes de fibras F4 no estado inclinado. Consequentemente, quando uma força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço 13 pela pressão de gás, a primeira camada inclinada está sujeita a uma força em tal direção que a inclinação de seus feixes de fibras F4 com relação à direção axial X é eliminada. Como um resultado, o corpo de reforço 20 é distorcido. Similarmente, a segunda camada inclinada está formada com os feixes de fibras F4 sendo inclinados na direção oposta aos feixes de fibras F4 da primeira camada inclinada e sujeitos a uma tensão predeterminada, e é posteriormente curada com os feixes de fibras F4 no estado inclinado. Consequentemente, quando a força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço 13 pela pressão de gás, a segunda camada inclinada está sujeita a uma força em tal direção que a inclinação de seus feixes de fibras F4 na direção oposta à inclinação dos feixes de fibras F4 da primeira camada inclinada é eliminada. Como um resultado, o corpo de reforço 20 é distorcido. Os feixes de fibras F4 da primeira camada inclinada e os feixes de fibras F4 da segunda camada inclinada são inclinados em direções opostas. Consequentemente, quando a força expansiva é aplicada na segunda camada de reforço 13 pela pressão de gás, a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras F4 da primeira camada inclinada é eliminada e a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras F4 da segunda camada inclinada é eliminada atuam para cancelar uma à outra. Isto reduz a distorção da camada de resina reforçada com fibra 12 e, portanto, reduz a distorção do tanque de alta pressão 10. Esta configuração assim restringe a redução em resistência do tanque de alta pressão 10.

[0099] Neste exemplo, o número de primeiras camadas inclinadas e o número de segundas camadas inclinadas são os mesmos. Consequentemente, a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras F4 da primeira camada inclinada é eliminada e a força em tal direção que a inclinação dos feixes de fibras F4 da segunda camada inclinada é eliminada efetivamente atuam para cancelar uma à outra. Isto efetivamente reduz a distorção da camada de resina reforçada com fibra 12 devido à inclinação dos feixes de fibras F4 e, portanto, efetivamente restringe a redução em resistência do tanque de alta pressão 10. O número de primeiras camadas inclinadas pode ser diferente do número de segundas camadas inclinadas. Por exemplo, somente a(s) primeira(s) camada(s) inclinada(s) ou somente a(s) segunda(s) camada(s) inclinada(s) pode(podem) ser formada(s).

[00100] Um número predeterminado de camadas dos feixes de fibras F4 é formado para formar a segunda camada de reforço 13. Posteriormente, o corpo de reforço 20 e a segunda camada de reforço 13 são aquecidos e curados, por exemplo, a 100 a 170°C por 10 a 120 minutos. Neste tempo, o adesivo 300 permeia dentro do corpo de reforço 20 e da segunda camada de reforço 13.

[00101] Como acima descrito, a segunda camada de reforço 13 tem fibras colocadas através dos dois membros de domo 22, 23. As fibras da segunda camada de reforço 13 impedem os membros de domo 22, 23 de serem separados do membro de cilindro 21. Os membros de domo 22, 23 são assim restritos de saírem de ambas as porções de extremidade do membro de cilindro 21 pela pressão de gás. A quantidade de fibras na segunda camada de reforço 13 precisa somente ser grande o bastante para impedir que os membros de domo 22, 23 saiam do membro de cilindro 21. Consequentemente, a utilização da resina reforçada com fibra é reduzida se comparada com as camadas helicoidais na seção de cilindro do tanque de alta pressão convencional.

[00102] De acordo com a etapa de formação de segunda camada de reforço S4, a segunda camada de reforço 13 é formada sobre a superfície externa do corpo de reforço 20 sem girar o corpo de reforço 20 na direção circunferencial. Portanto, não é necessário prover uma estrutura para girar o corpo de reforço 20 (tipicamente, um ressalto no qual um eixo de rotação está preso) sobre a extremidade oposta do tanque de alta pressão 10 do furo vazado 22b.

[00103] No exemplo acima descrito, como mostrado nas Figuras 10 e 11, a segunda camada de reforço 13 é formada sobre a superfície externa do corpo de reforço 20 girando os feixes de fibras F4 na direção circunferencial do corpo de reforço 20. No entanto, a segunda camada de reforço 13 pode ser formada por outros métodos. Por exemplo, a segunda camada de reforço 13 pode ser formada utilizando o que é denominado enrolamento de folha, a saber enrolando uma folha de fibra impregnada de resina ao redor da superfície externa do corpo de reforço 20. Neste caso, as fibras na folha de fibra estão de preferência orientadas na direção axial X do membro de cilindro 21. No entanto, como os feixes de fibras F4, as fibras na folha de fibra podem ser orientadas em um ângulo maior do 0 graus e igual a ou menor do que 45 graus com relação à direção axial X do membro de cilindro 21, ou podem ser orientadas em um ângulo maior do que 0 graus e igual a ou menor do que 20 graus com relação à direção axial X do membro de cilindro 21. No caso onde a segunda camada de reforço 13 é formada utilizando os feixes de fibras F4 ou a folha de fibra, as fibras podem ser orientadas paralelas à direção axial X. A segunda camada de reforço 13 pode ser formada sobre a superfície externa do corpo de reforço 20 pelo processo FW. No caso onde o processo FW é utilizado, é preferível curar o corpo de reforço 20 antes de formar a segunda camada de reforço 13 de modo a impedir a deformação do corpo de reforço 20.

[00104] No exemplo acima descrito, como mostrado nas Figura 2, uma extremidade da segunda camada de reforço 13 (a extremidade no lado de ressalto 14, as primeiras extremidades dos feixes de fibras F4) estende para uma posição imediatamente antes do ressalto 14. No entanto, como na primeira modificação mostrada na Figura 12, uma extremidade da segunda camada de reforço 13 pode cobrir uma parte da superfície externa do ressalto 14. Com esta configuração, o ressalto 14 pode ser preso pela segunda camada de reforço 13. O ressalto 14 é, portanto, confiavelmente impedido de sair do corpo de reforço 20.

[00105] No exemplo acima descrito, como mostrado na Figura 1, a outra extremidade da segunda camada de reforço 13 (a extremidade oposta do ressalto 14, as segundas extremidades dos feixes de fibras F4) tem uma superfície lisa, geralmente esférica. No entanto, como em uma segunda modificação mostrada na Figura 13, a outra extremidade da segunda camada de reforço 13 pode ter uma protrusão 13b com uma porção rebaixada 13a. Com esta configuração, a outra extremidade da segunda camada de reforço 13 pode ser presa, por exemplo, pelo membro de retenção 450 mostrado na Figura 13. Isto aperfeiçoa a funcionalidade em uma etapa posterior e aperfeiçoa a capacidade de montagem do tanque de alta pressão 10 em um veículo de célula de combustível. A protrusão 13b com a porção rebaixada 13a pode ser facilmente formado ajustando a posição de corte quando cortando os feixes de fibras F4 no estado mostrado na Figura 11.

[00106] Na etapa de formação de revestimento S5, como mostrado nas Figura 14, um material de resina M é introduzido na camada de resina reforçada com fibra 12 através do furo vazado 22b na porção protuberante 22a do corpo de reforço 20. O material de resina M é então solidificado enquanto girando a camada de resina reforçada com fibra 12. O revestimento 11 é formado neste modo.

[00107] Especificamente, o espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 comunica com o exterior através do furo vazado 22b. Um bocal 500 que descarrega o material de resina M é inserido através do furo vazado 22b, e o material de resina M é introduzido no espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 através do bocal 500. O bocal 500 é então removido do furo vazado 22b.

[00108] Como acima descrito, o material de resina M é de preferência uma resina que tem propriedades de barreira de gás satisfatórias. Exemplos de tal resina incluem resinas termoplásticas tal como poliamida, polietileno, resina de copolímero de etileno-álcool vinílico (EVOH), poliéster e resinas termoestáveis tal como resina epóxi, e poliamida é preferido. O material de resina M pode ser um material de resina que tem fluidez na temperatura normal ou pode ser um material em pó.

[00109] O corpo de reforço 20 é então girado de modo que o material de resina M cobre a superfície interna do corpo de reforço 20. Especificamente, o espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 é aquecido a uma temperatura predeterminada ou maior conforme necessário. Com o material de resina M tendo fluidez de baixa viscosidade (0 a 0,05 Pa-s), a camada de resina reforçada com fibra 12 é girada na direção circunferencial ao redor de seu eixo geométrico que estende na direção horizontal, enquanto movendo ambas as extremidades do camada de resina reforçada com fibra 12 alternadamente para cima e para baixo (ver Figura 14). Conforme a camada de resina reforçada com fibra 12 é girada, a superfície interna da camada de resina reforçada com fibra 12 move para cima com o material de resina M que tem fluidez no mesmo, e uma parte do material de resina M flui para baixo da superfície interna da camada de resina reforçada com fibra 12 devido ao seu próprio peso. O material de resina M é assim trazido em contato com, e cobre, a superfície interna inteira do corpo de reforço 20. No caso onde o material de resina M é uma resina termoestável, o espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 é aquecido para curar o material de resina M. O revestimento 11 é assim formado. No caso onde o material de resina M é uma resina termoplástica, o espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 é resfriado para solidificar o material de resina M que está em contato com, e cobre, a superfície interna da camada de resina reforçada com fibra 12. O revestimento 11 é assim formado. Neste exemplo, o revestimento 11 é formado por moldagem de injeção de reação utilizando dois ou mais tipos de materiais líquidos que têm baixo peso molecular e fluidez de baixa viscosidade em temperatura normal como o material de resina M. Neste caso, o espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 é aquecido para produzir um polímero de um monômero. O espaço interno da camada de resina reforçada com fibra 12 é então resfriado para solidificar o polímero. O revestimento 11 é assim formado.

[00110] De acordo com a etapa de formação de revestimento S5, o revestimento 11 pode ser facilmente formado dentro da camada de resina reforçada com fibra 12 mesmo após a camada de resina reforçada com fibra 12 ser formada. Mais ainda, nenhum molde para moldar o revestimento é necessário ao contrário do caso onde o revestimento é formado por moldagem por injeção utilizando resina.

[00111] O tanque de alta pressão 10 é completado prendendo a válvula 15 no ressalto 14.

[00112] Na presente modalidade, como acima descrito, o membro de cilindro 21 feito da resina reforçada com fibra e que tem as fibras orientadas na direção circunferencial é formado. Como as fibras no membro de cilindro 21 estão orientadas na direção circunferencial, a resistência da camada de resina reforçada com fibra 12 contra a tensão circular que é gerada pela pressão de gás está provida por uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Os membros de domo 22, 23 podem ser formados separadamente do membro de cilindro 21 utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Consequentemente, a utilização da resina reforçada com fibra para o membro de cilindro 21 não é aumentada devido à formação dos membros de domo 22, 23.

[00113] A segunda camada de reforço 13 feita da resina reforçada com fibra e que tem as fibras orientada através dos dois membros de domo 22, 23 é formada sobre a superfície externa do corpo de reforço 20. As fibras na segunda camada de reforço 13 impedem os membros de domo 22, 23 de serem separados do membro de cilindro 21. Os membros de domo 22, 23 são assim impedidos de saírem das porções de extremidade do membro de cilindro 21 pela pressão de gás. A quantidade de fibras na segunda camada de reforço 13 precisa somente ser grande o bastante para impedir que os membros de domo 22, 23 saiam do membro de cilindro 21. Consequentemente, a utilização da resina reforçada com fibra é reduzida se comparada com as camadas helicoidais na seção de cilindro do tanque de alta pressão convencional.

[00114] Como acima descrito, de acordo com o método para fabricar o tanque de alta pressão 10 da presente modalidade, cada parte da camada de resina reforçada com fibra 12 é formada utilizando uma quantidade apropriada de resina reforçada com fibra. Consequentemente, a resina reforçada com fibra não é desnecessariamente utilizada, e a utilização da resina reforçada com fibra para a segunda camada de reforço 13 sobre o membro de cilindro 21 é reduzida se comparada com o tanque de alta pressão convencional.

[00115] A modalidade aqui descrita deve ser considerada como ilustrativa em todos os aspectos, não restritiva. O escopo da invenção não está limitado à descrição acima da modalidade.

[00116] Por exemplo, no exemplo descrito na modalidade acima, os dois membros de domo 22, 23 são formados por enrolamento de filamento na etapa de formação de membro de domo S1. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Por exemplo, como em uma terceira modificação da invenção mostrada na Figura 15, os dois membros de domo 22, 23 podem ser formados por colocação de fita, a saber pressionamento e aplicando o feixe de fibras F na superfície de uma matriz em forma de domo (matriz predeterminada) 160 utilizando um rolo 150. Neste caso, uma pluralidade de matrizes (por exemplo, duas matrizes) com diferentes formas podem ser utilizadas de acordo com as formas dos membros de domo 22, 23. Isto é, os dois membros de domo 22, 23 podem ser formados utilizando pelo menos uma matriz (uma ou mais matrizes).

[00117] No exemplo descrito na modalidade acima, o revestimento 11 é formado após o corpo de reforço 20 e a segunda camada de reforço 13 serem formados. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Por exemplo, como em uma quarta modificação da invenção mostrada na Figura 16, quando combinando ambas as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 e as porções de extremidade 22c, 23a dos dois membros de domo 22, 23 na etapa de união S3, o membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23 podem ser colocados de modo a cobrir um revestimento de resina 611 formado com antecedência. Neste caso, a etapa de formação de revestimento S5 não é executada. O revestimento 611 pode ser formado por um método de fabricação convencionalmente conhecido. No entanto, a resistência do revestimento 611 não precisa ser aumentada porque nenhum feixe de fibras é enrolado ao redor da superfície externa do revestimento 611 pelo processo FW. Consequentemente, a espessura do revestimento 611 pode ser reduzida se comparada com o revestimento convencional. O revestimento 611 pode ser feito de um material metálico tal como uma liga de alumínio ao invés do material de resina.

[00118] Neste método de fabricação, o diâmetro externo do revestimento 611 é feito ligeiramente menor do que o diâmetro interno do membro de cilindro 21 de modo que o revestimento 611 possa ser facilmente inserido através do membro de cilindro 21. Consequentemente, com o revestimento 611 coberto pelo membro de cilindro 21 e os dois membros de domo 22, 23, existe uma folga entre a superfície interna do corpo de reforço 20 e a superfície externa do revestimento 611. No entanto, com o tanque de alta pressão 10 (o revestimento 611) cheio com gás hidrogênio, o revestimento 611 expande devido à pressão de gás, e a superfície interna do corpo de reforço 20 é, portanto, mantida em contato próximo com a superfície externa do revestimento 611.

[00119] No exemplo descrito na modalidade acima, o membro de cilindro 21 está composto de um único membro. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Por exemplo, como uma quinta modificação da invenção mostrada na Figura 17, o membro de cilindro 21 pode ser formado conectando dois ou mais (três na Figura 17) corpos de cilindro 121. Neste caso, os dois ou mais corpos de cilindro 121 podem primeiro ser unidos para formar o membro de cilindro 21, e os membros de domo 22, 23 podem então ser unidos a ambas as porções de extremidade do membro de cilindro 21. Alternativamente, os corpos de cilindro 121 podem primeiro ser unidos nos membros de domo 22, 23, um corpo de cilindro 121 para cada membro de domo 22, 23, e os membros resultantes podem então ser unidos juntos. Os corpos de cilindro 121 podem ser formados por um método similar àquele para o membro de cilindro 21 acima descrito. Isto é, os corpos de cilindro 121 são feitos de uma resina reforçada com fibra e têm fibras orientadas na direção circunferencial. Como no caso onde o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 são unidos juntos, os corpos de cilindro 121 podem ser conectados juntos com uma porção de extremidade de um dos corpos de cilindro 121 localizada dentro de uma porção de extremidade do outro corpo de cilindro 121. Alternativamente, os corpos de cilindro 121 podem ser feitos para toparem um no outro e ligados juntos utilizando um adesivo. Por exemplo, no caso onde uma pluralidade de tipos de corpos de cilindro 121 com diferentes comprimentos ou tamanho é formada, uma pluralidade de matrizes com diferentes comprimentos ou tamanho pode ser utilizada de acordo com os tipos de corpos de cilindro 121. Isto é, o membro de cilindro 21 pode ser formado utilizando pelo menos uma matriz (uma ou mais matrizes).

[00120] No exemplo descrito na modalidade acima, as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 e as porções de extremidade 22c, 23a dos membros de domo 22, 23 são montadas juntas na etapa de união S3. No entanto, a invenção não está limitada a isto. As porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 e as porções de extremidade 22c, 23a dos membros de domo 22, 23 podem ser feitas toparem umas nas outras e ligadas juntas utilizando um adesivo.

[00121] Como uma sexta modificação da invenção mostrada na Figura 18, o corpo de reforço 20 pode ser composto de dois membros (por exemplo, os dois membros de domo 22, 23). Neste caso, o tanque de alta pressão 10 pode ser fabricado executando todas as etapas da modalidade acima exceto a etapa de formação de membro de cilindro S2, a saber, a etapa de formação de membro de domo S1, a etapa de união S3, a etapa de formação de segunda camada de reforço S4, e a etapa de formação de revestimento S5, em um modo similar àquele da modalidade acima. No caso onde os dois membros de domo 22, 23 são unidos juntos, é preferível fazer a porção de extremidade 22c do membro de domo 22 e a porção de extremidade 23a do membro de domo 23 toparem uma na outra e ligá-las juntas utilizando um adesivo, porque a porção de extremidade 22c do membro de domo 22 e a porção de extremidade 23a do membro de domo 23 têm o mesmo tamanho.

[00122] No exemplo descrito na modalidade acima, após termicamente curar os membros de domo 22, 23, as porções de extremidade 22c, 23a dos membros de domo 22, 23 são inseridas nas porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21, e os membros de domo 22, 23 e o membro de cilindro 21 são unidos juntos. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Como em uma sétima modificação da invenção mostrada na Figura 19, após termicamente curar o membro de cilindro 21, as porções de extremidade 21a do membro de cilindro 21 podem ser inseridas nas porções de extremidade 22c, 23a dos membros de domo 22, 23, e o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 podem ser unidos juntos. Neste caso, o membro de cilindro 21 e os membros de domo 22, 23 podem ser facilmente montados juntos. Mais ainda, a forma externa dos membros de domo 22, 23 pode ser ajustada, e os membros de domo 22, 23 podem estar em contato próximo com o membro de cilindro 21.

[00123] No exemplo descrito na modalidade acima, o revestimento 11 está formado na etapa de formação de revestimento S5 girando a camada de resina reforçada com fibra 12 de modo que o material de resina que tem fluidez cobre a superfície interna inteira da camada de resina reforçada com fibra 12. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Por exemplo, o revestimento 11 pode ser formado por moldagem de sopro ou pulverização térmica. Em moldagem de sopro, o revestimento 11 é formado extrudando um material de resina termoplástica, amaciado por aquecimento, em uma forma tubular dentro da camada de resina reforçada com fibra 12 através do furo vazado 22b, introduzindo ar comprimido no material de resina tubular de modo que o material de resina contacta e cobre a superfície interna da camada de resina reforçada com fibra 12, e solidificando o material de resina. Em pulverização térmica, o revestimento 11 é formado pulverizando um líquido ou material de resina amaciado por sobre a superfície interna da camada de resina reforçada com fibra 12.

[00124] No exemplo descrito na modalidade acima, o revestimento 11 é formado após a segunda camada de reforço 13 ser formada sobre a superfície externa do corpo de reforço 20. No entanto, a invenção não está limitada a isto. A segunda camada de reforço 13 pode ser formada sobre a superfície externa do corpo de reforço 20 após o revestimento 11 ser formado dentro do corpo de reforço 20. Neste caso, é preferível que o revestimento 11 seja feito de uma resina termoestável tal como resina epóxi de modo que o revestimento 11 não seja amaciado quando curando a segunda camada de reforço 13.

[00125] No exemplo descrito na modalidade acima, o membro de domo 22 com o furo vazado 22b está formado na etapa de formação de membro de domo S1. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Por exemplo, o furo vazado 22b pode ser formado na camada de resina reforçada com fibra 12 após a etapa de união S3.

[00126] No exemplo descrito na modalidade acima, o membro de cilindro 21 é formado utilizando uma matriz. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Por exemplo, o membro de cilindro 21 pode ser formado enrolando uma folha de fibra ou um feixe de fibras ao redor de um revestimento formado por um método de fabricação convencionalmente conhecido, e dois membros de domo 22, 23 podem ser unidos do membro de cilindro 21.

[00127] No exemplo descrito na modalidade acima, o furo vazado 22b está provido somente no membro de domo 22, e o ressalto 14 está preso a somente uma extremidade do tanque de alta pressão 10. No entanto, a invenção não está limitada a isto. Um furo vazado pode ser formado em ambos os membros de domo 22, 23, e um ressalto pode ser preso a tanto uma extremidade quanto a outra extremidade do tanque de alta pressão 10.

Claims

1. Método para fabricar um tanque de alta pressão que inclui um revestimento (11) configurado para armazenar gás e uma camada de resina reforçada com fibra (12) feita de uma resina reforçada com fibra e que cobre uma superfície externa do revestimento (11), a camada de resina reforçada com fibra (12) tendo uma primeira camada de reforço que cobre a superfície externa do revestimento (11), o método compreendendo: formar um membro de cilindro (21) feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do membro de cilindro (21); formar dois membros de domo (22, 23) feitos da resina reforçada com fibra; formar um corpo de reforço (20) que é a primeira camada de reforço unindo ambas as porções de extremidade do membro de cilindro (21) e porções de extremidade dos dois membros de domo (22, 23), caracterizado pelo fato de que: a camada de resina reforçada com fibra (12) compreende ainda uma segunda camada de reforço (13) que cobre uma superfície externa da primeira camada de reforço, e o método compreende ainda formar sobre uma superfície externa do corpo de reforço (20) a segunda camada de reforço (13) feita da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas através dos dois membros de domo (22, 23), em que a segunda camada de reforço (13) é formada colocando uma pluralidade de feixes de fibras impregnados com resina de tal modo que os feixes de fibras estendam em uma direção axial do corpo de reforço (20) em intervalos predeterminados em uma direção circunferencial do corpo de reforço (20) e em uma distância predeterminada da superfície externa do corpo de reforço (20), e girando porções sobre um primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras em relação a porções sobre um segundo lado de extremidade dos feixes de fibras na direção circunferencial do corpo de reforço (20).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o membro de cilindro (21) é formado conectando uma pluralidade de corpos de cilindro cada um feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do corpo de cilindro.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: cada ou ambos os dois membros de domo (22, 23) são formados de modo a terem um furo vazado, e o revestimento (11) é formado de modo que o revestimento cobra uma superfície interna do corpo de reforço (20) introduzindo um material de resina no corpo de reforço (20) através do furo vazado.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que: o revestimento (11) é formado introduzindo o material de resina que tem fluidez no corpo de reforço (20), girando o corpo de reforço (20) para fazer com que o material de resina cubra a superfície interna do corpo de reforço (20), e solidificando o material de resina que cobre a superfície interna do corpo de reforço (20).

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que: pelo menos uma primeira camada inclinada e pelo menos uma segunda camada inclinada são formadas quando formando a segunda camada de reforço (13), a pelo menos uma primeira camada inclinada sendo formada girando as porções sobre o primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras em uma primeira direção, e a pelo menos uma segunda camada inclinada sendo formada girando as porções sobre o primeiro lado de extremidade dos feixes de fibras em uma segunda direção que é oposta à primeira direção.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que: o número da pelo menos uma primeira camada inclinada e o número da pelo menos uma segunda camada inclinada são os mesmos.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que: após termicamente curar o membro de cilindro (21), o membro de cilindro (21) é inserido em cada ou ambos os dois membros de domo (22, 23), e o membro de cilindro (21) e cada ou ambos os dois membros de domo (22, 23) são unidos juntos.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que: após termicamente curar cada ou ambos os dois membros de domo (22, 23), cada ou ambos os dois membros de domo (22, 23) são inseridos no membro de cilindro (21), e cada ou ambos os dois membros de domo (22, 23) e o membro de cilindro (21) são unidos.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que: os dois membros de domo (22, 23) são formados enrolando um feixe de fibras impregnado com resina ao redor de uma matriz predeterminada de tal modo que o feixe de fibras cubra uma superfície externa da matriz predeterminada e então dividindo um corpo de enrolamento resultante do feixe de fibras enrolado ao redor da matriz predeterminada em partes.

10. Tanque de alta pressão compreendendo: um revestimento (11) configurado para armazenar gás; e uma camada de resina reforçada com fibra (12) feita de uma resina reforçada com fibra e que cobre uma superfície externa do revestimento (11), a camada de resina reforçada com fibra (12) tendo uma primeira camada de reforço que cobre a superfície externa do revestimento (11), em que a primeira camada de reforço inclui um membro de cilindro (21) feito da resina reforçada com fibra e que tem fibras orientadas em uma direção circunferencial do membro de cilindro (21) e dois membros de domo (22, 23) feitos da resina reforçada com fibra, e ambas as porções de extremidade do membro de cilindro (21) são unidas a porções de extremidade dos dois membros de domo (22, 23), caracterizado pelo fato de que: a camada de resina reforçada com fibra (12) compreende uma segunda camada de reforço (13) que cobre a superfície externa da primeira camada de reforço, a segunda camada de reforço (13) tem fibras orientadas através dos dois membros de domo (22, 23). a segunda camada de reforço (13) tem, ao longo de uma circunferência inteira da segunda camada de reforço (13), uma pluralidade de feixes de fibras orientada através dos dois membros de domo (22, 23), os feixes de fibras incluem uma primeira camada inclinada na qual os feixes de fibras são inclinados com relação a uma direção axial da primeira camada de reforço e uma segunda camada inclinada na qual os feixes de fibras são inclinados em uma direção oposta àquela dos feixes de fibras da primeira camada inclinada com relação à direção axial, e a segunda camada de reforço (13) tem a primeira e segunda camadas inclinadas empilhadas uma sobre a outra.