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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Hochdruckbehälter.
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Verwandter Stand der Technik
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Die
JP 2002-188794 A beschreibt ein Beispiel eines Wasserstoffhochdrucktanks. Dieser Wasserstoffhochdrucktank ist aus einer fassförmigen Auskleidung und einer Verstärkungsschicht konfiguriert, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist, der um die Auskleidung gewickelt ist. Diese Konfiguration erhöht die Steifigkeit der Auskleidung, was es möglich macht, Wasserstoff mit hohem Druck darin zu speichern.
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Jedoch hat dieser Wasserstoffhochdrucktank eine große Fassform, die den verfügbaren Fahrgastraum oder den verfügbaren Gepäckraum in einem Fahrzeug vermindern könnte, in das der Wasserstoffhochdrucktank eingebaut ist. Folglich könnte es unmöglich sein, den Raum in dem Fahrzeug effizient zu nutzen. Die Anordnung einer Vielzahl von Tanks mit einem Durchmesser, der klein genug ist, dass sie nebeneinander in einem verfügbaren Raum in dem Fahrzeug angeordnet werden können, kann als eine potentielle Lösung dieses Falls angesehen werden. Jedoch erfordert die Bereitstellung einer Vielzahl von Tanks eine Verstärkungsschicht für jeden Tank und es ist möglich, dass die Bereitstellung des Raums, der äquivalent zu den Verstärkungsschichten ist, negative Auswirkungen auf den Fahrgastraum oder den Gepäckraum haben kann. Folglich besteht Verbesserungsbedarf im Hinblick auf eine effiziente Fahrzeugraumnutzung.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen Hochdruckbehälter bereit, der eine effiziente Nutzung des Fahrzeugraums ermöglicht.
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Ein Hochdruckbehälter gemäß einem ersten Aspekt hat mehrere Behälterkörper, Kappen und Verstärkungsschichten. Jeder Behälterkörper ist in einer Kreiszylinderform geformt, mit einer Öffnung an mindestens einem Seitenende in Axialrichtung und die mehreren Behälterkörper sind aneinander in Radialrichtung angrenzend angeordnet. Die Kappen sind jeweils in einer im Wesentlichen kreissäulenförmigen Form gebildet, die eine Achse in der gleichen Richtung hat, wie eine Axialrichtung eines zugehörigen Behälterkörpers, und von denen jede eine zugehörige Öffnung von einem der mehreren Behälterkörper verschließt. Die Verstärkungsschichten sind jeweils in einer Gurtform ausgebildet, die in der Breite schmaler ist als eine Durchmesserabmessung eines zugehörigen Behälterkörpers, und haben eine Längsrichtung, die entlang der Axialrichtung des Behälterkörpers verläuft, derart, dass sich die Verstärkungsschicht zwischen dem einen Axialrichtungsseitenende und einem anderen Axialrichtungsseitenende des Behälterkörpers einschließlich der Kappe aufspannt. Jede Verstärkungsschicht überspannt die zugehörige Kappe und den zugehörigen Behälterkörper an einer Position, die von einem Abschnitt maximalen Durchmessers verschieden ist, an einem Ort, der mit einer senkrecht-radialen Richtung senkrecht zu einer Richtung des Angrenzens an einen anderen der Behälterkörper übereinstimmt.
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Gemäß dem ersten Aspekt ist jeder der Behälterkörper in einer Kreiszylinderform ausgebildet, mit einer Öffnung mindestens an einem axialrichtungsseitigen Ende. Mehrere der Behälter sind in einer Radialrichtung aneinander angrenzend angeordnet. Indem entsprechend mehrere Behälterkörper mit Durchmessern entsprechend einem verfügbaren Raum in einem Fahrzeug bereitgestellt werden, ist das Speichern der gewünschten Menge von Fluid in den Behälterkörpern möglich, während eine Auswirkung auf den Fahrgastraum und den Gepäckraum minimal gehalten wird. Die Öffnungen der Behälterkörper sind durch die Kappen verschlossen und jede Verstärkungsschicht erstreckt sich von dem einen axialrichtungsseitigen Ende zu dem anderen axialrichtungsseitigen Ende des entsprechenden Behälterkörpers einschließlich der Kappe. Dadurch wird die Kappe daran gehindert, sich von dem Behälterkörper zu lösen, wenn Hochdruckfluid in dem Behälterkörper gespeichert wird.
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Es ist anzumerken, dass jede Verstärkungsschicht gurtförmig geformt ist, mit einer eingestellten Breite, die schmaler (kleiner) ist als die Durchmesserabmessung des zugehörigen Behälterkörpers, und dass die Verstärkungsschichten mit ihrer Längsrichtung entlang der Axialrichtung des Behälterkörpers verlaufen (nachfolgend der Einfachheit halber als die „Axialrichtung“ bezeichnet), um sich zwischen dem einen axialrichtungsseitigen Ende und dem anderen axialrichtungsseitigen Ende des Behälterkörpers einschließlich über die Kappe zu erstrecken. Jede Verstärkungsschicht erstreckt sich über die zugehörige Kappe und den zugehörigen Behälterkörper an einer Position, die von dem Abschnitt maximalen Durchmessers verschieden ist, an einer Stelle entsprechend der senkrecht-radialen Richtung senkrecht zu der Richtung des Angrenzens an einen anderen der Behälterkörper. Insbesondere können die Verstärkungsschichten in Räumen vorgesehen werden, die sich auftun, wenn die kreissäulenförmigen Behälterkörper in einer Radialrichtung aneinander angrenzend bereitgestellt werden. Wenn folglich die mehreren Behälterkörper aneinander angrenzend aufgereiht werden, kann eine Vergrößerung der Abmessung der Behälterkörper in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Angrenzens der Behälterkörper (beispielsweise eine Höhenabmessung in Fällen, in denen die Behälterkörper in einer Radialrichtung entlang einer horizontalen Ebene aufgereiht werden), die durch die Verstärkungsschichten hervorgerufen ist, unterdrückt werden, was eine kompaktere Konfiguration ermöglicht.
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Ein Hochdruckbehälter gemäß einem zweiten Aspekt hat den ersten Aspekt, wobei die Verstärkungsschichten konfiguriert sind, um eine erste Verstärkungsschicht, die eine Position überspannt, die von dem Abschnitt maximalen Durchmessers verschieden ist, entlang der Axialrichtung des Behälterkörpers gesehen zu überspannt und eine zweite Verstärkungsschicht aufzuweisen, die eine Position überspannen, die von dem Abschnitt maximalen Durchmessers in der Axialrichtung des Behälterkörpers gesehen verschieden ist, und die zudem eine verschiedene Position gegenüber der Position der ersten Verstärkungsschicht ist.
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Zudem überkreuzen die erste Verstärkungsschicht und die zweite Verstärkungsschicht einander an der Kappe.
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Gemäß dem zweiten Aspekt sind die Verstärkungsschichten konfiguriert, die erste Verstärkungsschicht und die zweite Verstärkungsschicht zu enthalten. Die erste Verstärkungsschicht überspannt eine Stelle abweichend von dem Abschnitt maximalen Durchmessers entlang der Axialrichtung gesehen und die zweite Verstärkungsschicht überspannt eine Position, die von dem Abschnitt maximalen Durchmessers in der Axialrichtung gesehen abweicht und ist zudem an einer anderen Position als die Position der ersten Verstärkungsschicht. Die erste Verstärkungsschicht und die zweite Verstärkungsschicht überkreuzen einander an der Kappe. Die Bereitstellung der mehreren Verstärkungsschichten, die die Kappen überspannen, um sich über verschiedene Positionen zueinander zu erstrecken, kann die die Kappen an den Behälterkörpern haltende Kraft erhöht werden. Dadurch kann die Druckfestigkeit erhöht werden.
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Ein Hochdruckbehälter gemäß einem dritten Aspekt hat den ersten Aspekt oder den zweiten Aspekt, wobei ein Rippenpaar auf einer Oberfläche jeder der Kappen vorgesehen ist, um einander von beiden Breitenrichtungsseiten der Verstärkungsschicht gegenüber zu liegen, wobei das Rippenpaar derart geformt ist, dass es im Wesentlichen in einer Normalrichtung zu einer Fläche der Verstärkungsschicht vorsteht.
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Gemäß dem dritten Aspekt ist die Oberfläche jeder Kappe mit den Rippenpaaren ausgebildet, die einander von beiden Breitenrichtungsseiten der Verstärkungsschicht gegenüberliegen und im Wesentlichen in der Normalrichtung zu der Fläche der verstärkten Schicht vorstehen. Die Rippen erschweren den Verstärkungsschichten das Loslösen von der Kappe, was es ermöglicht, die Kraft zu erhöhen, die die Kappe auf dem entsprechenden Behälterkörper hält. Somit kann die Druckfestigkeit des Hochdruckbehälters erhöht werden.
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Ein Hochdruckbehälter gemäß einem vierten Aspekt hat den dritten Aspekt, wobei die Kappe mit einem Umschlingungsabschnitt ausgebildet ist, welchen die Verstärkungsschicht umschlingt, wobei der Umschlingungsabschnitt mit einer Einbaustelle ausgebildet ist, die in die gleiche Richtung vorsteht, wie die Rippen und weiter vorsteht als die Rippen.
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Gemäß dem vierten Aspekt ist die Kappe mit dem Umschlingungsabschnitt ausgebildet, um den die Verstärkungsschicht geschlungen ist. Der Umschlingungsabschnitt ist mit der Einbaustelle in der gleichen Richtung vorstehend ausgebildet, wie die Rippen und sie steht weiter vor als die Rippen. Dies erleichtert den Zusammenbau der Verstärkungsschicht an den Umschlingungsabschnitt und folglich an der Kappe, auch in Fällen, in welchen die Produktivität erhöht wird, indem die Verstärkungsschicht in einer Ringform vorgefertigt wird und die Verstärkungsschicht mit dem Umschlingungsabschnitt von der Einbaustelle zusammengebaut wird, die weiter vorsteht als die Rippen.
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Ein Hochdruckbehälter gemäß einem fünften Aspekt hat den ersten Aspekt, wobei mindestens eine der Kappen einen Einführabschnitt aufweist, der in den zugehörigen Behälterkörper eingeführt ist, wobei der Einführabschnitt mit einer Dichtung versehen ist, um gegen den entsprechenden Behälterkörper anzuliegen.
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Gemäß dem fünften Aspekt verschließen die Kappen die entsprechenden Behälterkörper und sind in der Lage, sich entlang der Axialrichtung zu bewegen. Folglich kann die Spannung, die auf die Kappen von dem Fluid innerhalb der Behälterkörper ausgeübt wird, reguliert werden, während sie gegen eine Spannung ausgeglichen ist, die von den Verstärkungsschichten des Hochdruckbehälters auf die Kappen wirkt.
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Ein Hochdruckbehälter gemäß einem sechsten Aspekt hat den ersten Aspekt, wobei mindestens eine der Kappen einen Verbindungskanal umfasst, der zumindest ein Fluid, das in dem Behälterkörper gespeichert ist, der durch diese Kappe verschlossen ist, mit mindestens einem anderen angrenzenden Behälterkörper in Verbindung bringt und der zwischen der mindestens einen der Kappen und einer anderen Kappe ausgebildet ist, die den mindestens einen anderen benachbarten Behälterkörper verschließt.
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Gemäß dem sechsten Aspekt sind die Innenseiten benachbarter Behälterkörper des Hochdruckbehälters miteinander durch den Verbindungskanal verbunden. Dadurch kann die Spannung innerhalb der angrenzenden Behälterkörper des Hochdruckbehälters gleichgemacht werden, wodurch eine Spannungskonzentration auf die Verstärkungsschichten an einem Abschnitt des Hochdruckbehälters reduziert oder verhindert werden kann.
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Der Hochdruckbehälter gemäß dem ersten Aspekt hat den hervorragenden vorteilhaften Effekt der effizienten Nutzung des Fahrzeugraums.
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Der Hochdruckbehälter gemäß dem zweiten Aspekt, dem dritten Aspekt, dem fünften Aspekt und dem sechsten Aspekt hat den hervorragenden vorteilhaften Effekt, dass die Menge intern gespeicherten Hochdruckfluids erhöht werden kann.
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Der Hochdruckbehälter gemäß dem vierten Aspekt hat den hervorragenden vorteilhaften Effekt der Verbesserung der Produktivität.
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Figurenliste
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden auf der Basis der nachfolgenden Figuren im Einzelnen erläutert, wobei:
- 1 eine schematische Perspektivansicht ist, die einen Teil eines Hochdruckbehälters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem Zustand von der Fahrzeugoberseite gesehen zeigt;
- 2 eine vergrößerte Vorderansicht ist, die den Abschnitt Z in 1 zeigt;
- 3 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Zustand längs einer Linie A-A in 1 geschnitten zeigt;
- 4 eine vergrößerte Schnittansicht ist, die einen Zustand längs einer Linie B-B in 3 geschnitten zeigt; und
- 5 eine schematische Perspektivansicht ist, die eine Kappe eines Hochdruckbehälters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem von der Fahrzeugoberseite gesehenen Zustand zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Es folgt eine Erläuterung hinsichtlich einer beispielhaften Ausführungsform eines Hochdruckbehälters 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1 bis 5. In den Zeichnungen zeigt der Pfeil VORNE eine Fahrzeugvorwärts-Rückwärtsrichtungsvorderseite, der Pfeil AUSSEN zeigt eine Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseite und der Pfeil OBEN zeigt eine Oberseite in Fahrzeugvertikalrichtung.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Tankmodul 12 durch Kombinieren mehrerer der Hochdruckbehälter 10 konfiguriert. Insbesondere ist jeder Hochdruckbehälter 10 in einer im Wesentlichen kreissäulenförmigen Form geformt, deren Axialrichtung (Längsrichtung) entlang der Fahrzeugvorwärts-Rückwärtsrichtung verläuft. Mehrere gleich konfigurierte Hochdruckbehälter 10 sind zueinander benachbart entlang der Fahrzeugbreitenrichtung (eine Radialrichtung der Hochdruckbehälter 10) angeordnet. Das Tankmodul 12 ist beispielsweise an einer Fahrzeugunterseite einer Bodenplatte (in den Zeichnungen nicht gezeigt) eines Brennstoffzellenfahrzeugs angeordnet und ist in der Lage, Wasserstoff, der als ein intern gespeichertes Fluid dient, das von außen zugeführt wird, einem Brennstoffzellenstack (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zuzuführen.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat jeder Hochdruckbehälter 10 einen Behälterkörper 20, ein Abdeckelement 22 und Verstärkungsschichten 26. Der Behälterkörper 20 ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die in eine Kreiszylinderform geformt ist, die an beiden Axialrichtungsenden offen ist. Der Behälterkörper 20 hat eine Durchmesserabmessung, die in der Lage ist, in einem verfügbaren Raum an der Fahrzeugunterseite der Bodenplatte aufgenommen zu werden.
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Das Abdeckelement 22 ist konfiguriert, indem ein Bogen aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFRP) um eine Außenumfangsfläche 20A des Behälterkörpers 20 gewickelt ist. Die Kohlenstofffasern, die in den Zeichnungen nicht gezeigt sind, in dem Abdeckelement 22 sind so angeordnet, dass sie überwiegend der Umfangsrichtung des Behälterkörpers folgen. Mit anderen Worten, die Faserrichtung in dem Abdeckelement 22 ist die Umfangsrichtung des Behälterkörpers 20.
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Wie in 1 gezeigt ist, sind die Behälterkörper 20 der mehreren Hochdruckbehälter 10 aneinander angrenzend in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet, wobei das Abdeckelement 22 um jeden Behälterkörper 20 gewunden ist. Eine Kappe 28 ist in ein axialrichtungsseitiges Ende (Fahrzeugvorderseite) und das andere axialrichtungsseitige Ende (Fahrzeugrückseite) jedes der mehreren Behälterkörper 20 eingesetzt.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat jede Kappe 28 ihre Axialrichtung in der Fahrzeugvorwärts-Rückwärtsrichtung verlaufend und ist im Wesentlichen halbkreissäulenförmig ausgebildet und steht in Richtung der Axialrichtungsaußenseite des Behälterkörpers 20 vor. Jede Kappe 28 hat einen Körpereinführabschnitt 46 und einen Verbindungskanal 48. Der Körpereinführabschnitt 46 ist innerhalb des Behälterkörpers 20 des Hochdruckbehälters 10 angeordnet und ist im Wesentlichen kreissäulenförmig geformt und steht in Richtung der Axialrichtungsinnenseite des Behälterkörpers 20 vor. Eine Außenumfangsfläche 46A des Körpereinsetzabschnitts 46 liegt an einer Innenumfangsfläche 20B des Behälterkörpers 20 an. Es ist anzumerken, dass die Kappe 28 in der Lage ist, in der Axialrichtung relativ zu dem Behälterkörper 20 zu gleiten, und dass die Kappe 28 in der Lage ist, sich in der Axialrichtung entsprechend des Drucks eines Fluids zu bewegen, das in dem Behälterkörper 20 gespeichert ist. Auf diese Weise kann eine Spannung, die von dem Fluid innerhalb des Behälterkörpers 20 ausgeübt wird, gesteuert werden.
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Ein Dichtungsaufnahmeabschnitt 52, der durch Nuten eines Außenkantenabschnitts in Richtung der Radialrichtungsinnenseite ausgebildet ist, ist an einem Führungsendabschnitt des Körpereinführabschnitts 46 ausgebildet. Ein O-Ring 54, der als Dichtung dient, ist in dem Dichtungsaufnahmeabschnitt 52 enthalten. Der O-Ring 54 ist in der Radialrichtung des Behälterkörpers 20 elastisch verformt. Die Körpereinführabschnitte 46 verschließen das eine axialrichtungsseitige Ende (Fahrzeugvorderseite) und das andere axialrichtungsseitige Ende (Fahrzeugrückseite) des Behälterkörpers 20.
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Der Verbindungskanal 48 ist innerhalb der Kappe 28 ausgebildet. Insbesondere ist der Verbindungskanal 48 konfiguriert, einen ersten Verbindungskanal 56 und einen zweiten Verbindungskanal 58 (sh. 2) zu enthalten. Der erste Verbindungskanal 56 folgt der Axialrichtung des Behälterkörpers 20 innerhalb des Körpereinführabschnitts 46 und öffnet in Richtung der Axialrichtungsinnenseite, und der zweite Verbindungskanal 58 erstreckt sich entlang einer Radialrichtung des Behälterkörpers 20 (die Fahrzeugbreitenrichtung) und ist an ein axialrichtungsaußenseitiges Ende des ersten Verbindungskanals 56 angeschlossen. Wie in 5 gezeigt ist, sind Kanalkopplungsabschnitte 28A, 28B jeweils an Stellen der Kappe 28 ausgebildet, die mit dem zweiten Verbindungskanal 58 übereinstimmen. Die Kanalkopplungsabschnitte 28A, 28B haben ein Innengewinde, das es ermöglicht, rohrförmige Kopplungsrohre 30 daran zu befestigen. Die Kopplungsrohre 30 koppeln die Kanalkopplungsabschnitte 28A, 28B mit Kanalkopplungsabschnitten 28A, 28B in Kappen 28 anderer benachbarter Hochdruckbehälter 10. Die Innenseiten der Behälterkörper 20 mehrerer benachbarter Hochdruckbehälter 10 sind somit miteinander durch die ersten Verbindungskanäle 56 und die zweiten Verbindungskanäle 58 verbunden.
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Wie in 1 gezeigt ist, haben die Verstärkungsschichten 26 eine erste Verstärkungsschicht 26A und eine zweite Verstärkungsschicht 26B. Die erste Verstärkungsschicht 26A und die zweite Verstärkungsschicht 26B sind jeweils eine Außenfläche des Abdeckelements 22 des Behälterkörpers 20 und eine Außenfläche des Paars von Kappen 28 überspannend vorgesehen. Jede Verstärkungsschicht 26 ist aus einem gurtförmigen (blattförmigen) kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFRP) gleich dem Abdeckelement 22 gebildet. Jede Verstärkungsschicht 26 ist ringförmig geformt mit einer Breitenrichtungsabmessung der Verstärkungsschicht 26, die kleiner gewählt ist als die Durchmesserabmessung des Behälterkörpers 20. Ferner überspannen die Verstärkungsschichten 26 die Axialrichtung des Behälterkörpers 20 (Abdeckelements 22) und die Kappen 28 an Positionen, die von den Abschnitten maximalen Durchmessers 22A, 22B, 28D, 28E (sh. 3) verschieden sind, wobei dies Orte sind, die einer senkrecht-radialen Richtung (die Fahrzeugvertikalrichtung) senkrecht zu der Richtung des Aneinandergrenzens zwischen dem Behälterkörper 20 des Hochdruckbehälters 10 und den Behälterkörpern 20 der anderen Hochdruckbehälter 10 (senkrecht zu der Fahrzeugbreitenrichtung) entsprechen. Insbesondere, wie in 2 gezeigt ist, überspannt die erste Verstärkungsschicht 26A jede Kappe 28 von zwischen dem Abstand größten Durchmessers 28D und dem Kanalkopplungsabschnitt 28A nach zwischen dem Abschnitt maximalen Durchmessers 28E und dem Kanalkopplungsabschnitt 28B.
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Die zweite Verstärkungsschicht 26B überspannt jede Kappe 28 von zwischen dem Abschnitt maximalen Durchmessers 28D und dem Kanalkopplungsabschnitt 28B bis zwischen dem Abschnitt maximalen Durchmessers 28E und dem Kanalkopplungsabschnitt 28A. Die erste Verstärkungsschicht 26A und die zweite Verstärkungsschicht 26B überspannen voneinander verschiedene Positionen. Die erste Verstärkungsschicht 26A und die zweite Verstärkungsschicht 26B sind jeweils an Positionen angeordnet, wo sie nicht in der Radialrichtung bezüglich den Abschnitten maximalen Durchmessers 22A, 22B, 28D, 28E nach außen vorstehen. Mit anderen Worten, eine Höhenabmessung der Kappe 28 und eine Höhenrichtungsabmessung des Behälterkörpers 20 werden durch die Verstärkungsschichten 26 nicht vergrößert.
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Wie in 5 gezeigt ist, sind Umschlingungsabschnitte 28G, 28H auf der Oberfläche von jeder Kappe 28 an Orten ausgebildet, die durch die Verstärkungsschichten 26 überspannt werden. Insbesondere ist der Umschlingungsabschnitt 28G an einem Ort ausgebildet, der durch die erste Verstärkungsschicht 26A überspannt ist und der Umschlingungsabschnitt 28H ist an einem Ort ausgebildet, der durch die zweite Verstärkungsschicht 26B überspannt ist. Der Umschlingungsabschnitt 28H ist für einen Abstand unterbrochen, der der Breite des Umschlingungsabschnitts 28G an einem Ort entspricht, wo der Umschlingungsabschnitt 28G und der Umschlingungsabschnitt 28H einander kreuzen (ein zentraler Abschnitt C jeder Kappe 28 in der Axialrichtung gesehen). Ferner ist an dem Ort, wo der Umschlingungsabschnitt 28G und der Umschlingungsabschnitt 28H einander kreuzen, der Umschlingungsabschnitt 28G in Richtung der Axialrichtungsinnenseite des Umschlingungsabschnitts 28H um einen Betrag versetzt ausgeformt, der der Dicke der ersten Verstärkungsschicht 26A entspricht (sh. 4).
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Ein Paar von Rippen 28J sind an beiden Breitenrichtungsenden des Umschlingungsabschnitts 28G auf der Oberfläche der Kappe 28 ausgebildet, d.h. an beiden Breitenrichtungsseiten der ersten Verstärkungsschicht 26A. Die Rippen 28J stehen in einer im Wesentlichen Normalrichtung zu der Fläche der ersten Verstärkungsschicht 26A vor, die den Umschlingungsabschnitt 26G überspannt, d.h. in der Bogendickenrichtung (eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche) der ersten Verstärkungsschicht 26A. Ein Vorsprungsbetrag jeder Rippe 28J in der im Wesentlichen Normalrichtung der Fläche der ersten Verstärkungsschicht 26A (sh. 1) ist konfiguriert, mit dem Fortschreiten von dem zentralen Abschnitt C in Richtung der Außenseite in Radialrichtung der Kappe 28 abzunehmen. Das heißt, der Vorsprungsbetrag jeder Rippe 28J bezüglich des Umschlingungsabschnitts 28G ist an dem zentralen Abschnitt C am größten und der Vorsprungsbetrag jeder Rippe 28J ist am kleinsten an der Außenseite in Radialrichtung. Ein Vorsprungsbetrag des Umschlingungsabschnitts 28G wird größer als der der Rippen 28J an der Außenseite der Kappe 28 in der Radialrichtung. Mit anderen Worten, der Umschlingungsabschnitt 28G hat Stellen, die weiter vorstehen als die Rippen 28J.
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Ein Paar von Rippen 28K ist auf gleicher Weise an dem Umschlingungsabschnitt 28H an beiden Breitenrichtungsenden des Umschlingungsabschnitts 28H auf der Oberfläche der Kappe 28 ausgebildet, d.h. an beiden Breitenrichtungsseiten der zweiten Verstärkungsschicht 26B. Das heißt, die Rippen 28K stehen in einer im Wesentlichen Normalrichtung zu der Fläche der zweiten Verstärkungsschicht 26B (sh. 1), vor, die den Umschlingungsabschnitt 28H überspannt. Die Rippen 28K sind gleich dem Umschlingungsabschnitt 28H in dem zentralen Abschnitt C der Kappe 28 unterbrochen und ein Vorsprungsbetrag jeder Rippe 28K in der im Wesentlichen Normalrichtung zu der Fläche der zweiten Verstärkungsschicht 26B ist konfiguriert, mit Fortschreiten in Richtung der Radialrichtungsaußenseite abzunehmen. Das heißt, der Vorsprungsbetrag jeder Rippe 28K bezüglich des Umschlingungsabschnitts 28H ist am größten in der Nähe der Unterbrechungsstelle an dem zentralen Abschnitt C und der Vorsprungsbetrag jeder Rippe 28K ist am kleinsten an der Radialrichtungsaußenseite. Ein Vorsprungsbetrag des Umschlingungsabschnitts 28H wird größer als der der Rippen 28K an der Radialrichtungsaußenseite der Kappe 28. Mit anderen Worten, der Umschlingungsabschnitt 28H hat Stellen, die weiter vorstehen als die Rippen 28K.
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Der Verbindungskanal 48 innerhalb jeder Kappe 28 ist mit einem Ventil, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, versehen, das als ein Ventilelement dient, wodurch die Rate mit der Fluid durch den Verbindungskanal 48 fließt, unter Verwendung des Ventils gesteuert werden kann. Der Verbindungskanal 48 ist zudem mit einem Brennstoffzellenstack, einer Versorgungsleitung und dergleichen verbunden, von denen keines in den Zeichnungen gezeigt ist.
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In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist der Behälterkörper 20 in einer Kreiszylinderform geformt mit einer Öffnung an mindestens einem Seitenende in seiner Axialrichtung. Mehrere der Behälterkörper 20 sind zueinander in einer Radialrichtung benachbart angeordnet. Entsprechend gestattet die Anordnung mehrerer Behälterkörper 20, die jeweils einen Durchmesser haben, der für einen verfügbaren Raum in dem Fahrzeug passend ist, die erforderliche Menge von Fluid in den Behälterkörpern 20 zu speichern, während die Auswirkungen auf einen Fahrzeugfahrgastraum und einen Gepäckraum minimal gehalten werden. Die Öffnungen in den Behälterkörpern 20 sind durch die Kappen 28 verschlossen und die Verstärkungsschichten 26 erstrecken sich von einem Seitenende zu dem anderen Seitenende jedes Behälterkörpers 20 einschließlich der Kappen 28. Auf diese Weise können die Kappen 28 daran gehindert werden, sich von den Behälterkörpern 20 zu lösen, wenn Hochdruckfluid in den Behälterkörpern 20 gespeichert wird.
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Es ist anzumerken, dass jede Verstärkungsschicht 26 gurtförmig geformt ist, der mit einer schmaleren Breite festgelegt ist als eine Durchmesserabmessung des Behälterkörpers 20, und dass die Verstärkungsschicht 26 mit ihrer Längsrichtung entlang der Axialrichtung des Behälterkörpers 20 verläuft, um sich zwischen dem einen axialrichtungsseitigen Ende und dem anderen axialrichtungsseitigen Ende des Behälterkörpers 20 einschließlich der Kappen 28 zu erstrecken. Die Verstärkungsschichten 26 überspannen Stellen abweichend von den Abschnitten maximalen Durchmessers 22A, 22B, 28D, 28E, wobei diese die Orte entsprechend der senkrecht-radialen Richtung senkrecht zu der Richtung des Angrenzens zwischen den Kappen 28 und dem Behälterkörper 20 und anderen Behälterkörpern 20 sind. Das heißt, die Verstärkungsschichten 26 können innerhalb von Räumen S vorgesehen werden, die sich auftun, wenn die kreissäulenförmigen Behälterkörper 20 in einer Radialrichtung aneinander angrenzend vorgesehen sind. Wenn folglich die mehreren Behälterkörper 20 aneinander angrenzend aufgereiht werden, kann eine Zunahme der Abmessungen der Behälterkörper 20 in der Richtung senkrecht zu der Richtung des Angrenzens zwischen den Behälterkörpern 20, das durch die Verstärkungsschichten 26 hervorgerufen wird, verhindert werden, was eine kompaktere Konfiguration ermöglicht.
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Die Verstärkungsschichten 26 sind konfiguriert, die erste Verstärkungsschicht 26A und die zweite Verstärkungsschicht 26B zu umfassen. In der Axialrichtung gesehen überspannt die erste Verstärkungsschicht 26A eine Position abweichend von den maximalen Durchmesserabschnitten 22A, 22B, 28D, 28E, und in der Axialrichtung gesehen überspannt die zweite Verstärkungsschicht 26B eine von den Abschnitten maximalen Durchmessers 22A, 22B, 28D, 28E abweichende Position, die zudem von der Position der ersten Verstärkungsschicht 26A verschieden ist. Die erste Verstärkungsschicht 26A und die zweite Verstärkungsschicht 26B kreuzen einander an den Kappen 28. Das heißt, die Bereitstellung der mehreren Verstärkungsschichten 26, die die Kappen 28 an zueinander verschiedenen Positionen überspannen, ermöglicht es, die die Kappen 28 an dem Behälterkörper 20 haltende Kraft zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, die Druckfestigkeit zu erhöhen.
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Die Oberfläche jeder Kappe 28 ist mit den Rippen 28J, 28K ausgebildet, die jeweils als Paar vorgesehen sind, das einander aus beiden Breitenrichtungsseiten der zugehörigen Verstärkungsschicht 26 gegenüberliegenden und im Wesentlichen in der Normalrichtung zu der Fläche der zugehörigen Verstärkungsschicht 26 vorsteht. Die Rippen 28J, 28K erschweren es der Verstärkungsschicht 26 sich von den Kappen 28 zu lösen, wodurch die die Kappen 28 an dem Behälterkörper 20 haltende Kraft weiter erhöht werden kann. Zudem kann die Druckfestigkeit des Hochdruckbehälters 10 vergrößert werden. Dadurch kann eine größere Menge Hochdruckfluid in dem Hochdruckbehälter 10 gespeichert werden.
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Jede Kappe 28 ist mit den Umschlingungsabschnitten 28G, 28H ausgebildet, um die die Verstärkungsschichten 26 geschlungen sind. Die Umschlingungsabschnitte 28G, 28H sind jeweils mit Stellen ausgebildet, die in den gleichen Richtungen vorstehen wie die Rippen 28J, 28K, um weiter vorzustehen als die Rippen 28J, 28K. Dies erleichtert den Einbau der Verstärkungsschichten 26 an die Umschlingungsabschnitte 28G, 28H und somit an die Kappen 28, auch in Fällen, in welchen, anstelle des Wickelns der Verstärkungsschichten 26 auf die Kappen 28 und den Behälterkörper 20, die Produktivität verbessert wird, indem jede Verstärkungsschicht 26 in einem separaten Prozess in eine Ringform vorgeformt wird und die ringförmigen Verstärkungsschichten 26 auf die Umschlingungsabschnitte 28G, 28H von den Stellen eingebaut werden, die weiter vorstehen als die Rippen 28J, 28K. Dadurch kann die Produktivität verbessert werden.
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Es ist anzumerken, dass in der beispielhaften Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurde, jeder Behälterkörper 20 aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Jedoch gibt es diesbezüglich keine Beschränkung und der Behälterkörper 20 kann aus einem Material hergestellt werden, das die Durchdringung von innenseitigen Wasserstoff verhindert, wie z.B. ein Nylonharz. Zudem ist der Hochdruckbehälter 10 konfiguriert, intern Wasserstoff aufzunehmen. Jedoch besteht diesbezüglich keine Beschränkung und der Hochdruckbehälter 10 kann ein anderes Gas aufnehmen oder kann eine Flüssigkeit wie LPG aufnehmen.
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Zudem ist jeder Behälterkörper 20 an beiden Axialrichtungsenden offen. Jedoch besteht diesbezüglich keine Beschränkung und der Behälterkörper 20 kann in einer Kreiszylinderform mit einem Boden ausgebildet werden, um lediglich an einem Axialrichtungsseitenende offen zu sein, mit einer Kappe 28, die den Behälterkörper 20 lediglich an dem einen Axialrichtungsseitenende verschließt.
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Die Innenseiten der mehreren Hochdruckbehälter 10 sind in Parallelschaltung miteinander durch die Verbindungskanäle 48 der Kappen 28 und dergleichen verbunden. Jedoch besteht diesbezüglich keine Beschränkung und die Innenseiten der mehreren Hochdruckbehälter 10 können miteinander in Serienschaltung verbunden sein (eine Konfiguration, in welcher die Innenseiten der entsprechenden Hochdruckbehälter 10, der Kappen 28, der Verbindungskanäle 48 und dergleichen eine einzelne meandernde Linie in der Fahrzeugdraufsicht bilden).
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Die Verstärkungsschichten 26 sind die erste Verstärkungsschicht 26A und die zweite Verstärkungsschicht 26B enthaltend konfiguriert. Jedoch besteht diesbezüglich keine Beschränkung und die Verstärkungsschicht kann aus einem einzelnen Körper konfiguriert sein oder kann drei oder mehr einzelne Verstärkungsschichten enthaltend konfiguriert sein.
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Es wurde eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf das obige beschränkt und offensichtlich können verschiedene andere Modifikationen innerhalb eines Bereichs eingebracht werden, der den Gedanken der vorliegenden Offenbarung nicht verlässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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