DE102019124079B4

DE102019124079B4 - Druckbehälter

Info

Publication number: DE102019124079B4
Application number: DE102019124079.4A
Authority: DE
Inventors: Sakuma Emori
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: JP2020051566A; US20220049816A1; CN110966514A; US20200103075A1; US11215322B2; US11649926B2; JP7351077B2; CN110966514B; DE102019124079A1

Abstract

Druckbehälter (1), aufweisend:eine Auskleidung (3) aus einem Harz, wobei die Auskleidung (3) konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Fluid zu speichern; undeine Verstärkungsschicht (4) aus einem faserverstärkten Harz, wobei das faserverstärkte Harz um eine äußere Umfangsfläche der Auskleidung (3) herum angeordnet ist, wobeidie Auskleidung (3) einen Körperabschnitt (31) mit einer rohrförmigen Form und ein Paar von Seitenendabschnitten (32A, 32B), die jeweils eine kuppelförmige Form aufweisen, beinhaltet, wobei sich einer der Seitenendabschnitte (32A, 32B) kontinuierlich von einem der beiden Enden des Körperabschnitts (31) erstreckt und der andere der Seitenendabschnitte (32A, 32B) sich kontinuierlich von dem anderen der beiden Enden des Körperabschnitts (31) erstreckt, unddie Auskleidung (3) einen Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) beinhaltet, der in einer Mitte der Auskleidung (3) in einer axialen Richtung des Körperabschnitts (31) angeordnet ist, wobei der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) konfiguriert ist, um die Verschiebung der Verstärkungsschicht (4) in axialer Richtung zu begrenzen, wobeider Begrenzungsabschnitt (34A; 34B; 34C) ein vorstehender Abschnitt (34A; 34B; 34C) ist, der auf einer äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) angeordnet ist;der vorstehende Abschnitt (34A; 34B; 34C) mit dem faserverstärkten Harz bedeckt ist; undder vorstehende Abschnitt (34C) ein befestigter Abschnitt (34C) ist, der um die äußere Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) herum angeordnet ist, wobei der befestigte Abschnitt (34C) von der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) absteht und der befestigte Abschnitt (34C) an der äußeren Umfangsfläche befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, dassder befestigte Abschnitt (34C) ein Bündel von Fasern ist, die mit einem Harz imprägniert sind; unddas Harz des befestigten Abschnitts (34C) eine höhere Haftfähigkeit an der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung (3) aufweist als die Haftfähigkeit des in dem faserverstärkten Harz enthaltenen Harzes.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter, der eine Auskleidung aus einem Harz beinhaltet, die konfiguriert ist um ein druckbeaufschlagtes bzw. unter Druck stehendes Fluid zu speichern, und eine Verstärkungsschicht aus einem faserverstärkten Harz, das um eine äußere Umfangsfläche der Auskleidung herum angeordnet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Konventionelle Druckbehälter umfassen einen Druckbehälter mit einer Auskleidung aus einem Harz, die konfiguriert ist, um ein druckbeaufschlagtes bzw. unter Druck stehendes Fluid, wie beispielsweise ein unter Druck stehendes Gas, zu speichern, und eine Verstärkungsschicht, mit der die Auskleidung von außerhalb der Auskleidung verstärkt ist (siehe z.B. die japanische Patentanmeldung JP 2015 - 017 641 A ). Die Verstärkungsschicht wird gebildet, indem ein streifenförmiges, faserverstärktes Harz durch Filamentwicklung (FW) um eine äußere Umfangsfläche der Auskleidung gewickelt wird. Aus der gattungsbildenden JP H10-274392 A sowie der KR 10 2014 0 055 324 A sind weitere Druckbehälter bekannt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn der Druckbehälter jedoch in einen Niedertemperatur- und Niederdruckzustand gelangt, zieht sich die Auskleidung aus einem Harz, das einen höheren Längenausdehnungskoeffizienten bzw. linearen Ausdehnungskoeffizienten hat als die Verstärkungsschicht, in radialer Richtung und axialer Richtung zusammen, so dass ein Spalt zwischen der Auskleidung und der Verstärkungsschicht gebildet werden kann. Dadurch können die Auskleidung und die Verstärkungsschicht in axialer Richtung der Auskleidung gegeneinander verschoben werden.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen Druckbehälter mit einer Konfiguration zu schaffen, die die relative Verschiebung zwischen einer Auskleidung und einer Verstärkungsschicht in axialer Richtung der Auskleidung reduziert. Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche; vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Druckbehälter mit einer Auskleidung bzw. einem Liner und einer Verstärkungsschicht. Die Auskleidung besteht aus einem Harz. Die Auskleidung ist konfiguriert, um ein unter Druck stehendes Fluid zu speichern. Die Verstärkungsschicht besteht aus einem faserverstärkten Harz. Das faserverstärkte Harz ist um eine äußere Umfangsfläche des Liners bzw. der Auskleidung herum angeordnet. Die Auskleidung hat einen Körperabschnitt mit einer rohrförmigen Form und ein Paar Seitenendabschnitte, die jeweils eine kuppelförmige Form aufweisen. Einer der Seitenendabschnitte erstreckt sich kontinuierlich bzw. fortlaufend von einem der beiden Enden des Körperabschnitts, und der andere der Seitenendabschnitte erstreckt sich kontinuierlich bzw. fortlaufend von dem anderen der beiden Enden des Körperabschnitts. Die Auskleidung beinhaltet einen Begrenzungsabschnitt, der in einer Mitte der Auskleidung in axialer Richtung des Körperabschnitts angeordnet ist. Der Begrenzungsabschnitt ist konfiguriert, um die Verschiebung der Verstärkungsschicht in axialer Richtung zu begrenzen.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt ermöglicht der in der Mitte der Auskleidung vorgesehene Begrenzungsabschnitt das Halten der Verstärkungsschicht durch die Auskleidung, selbst wenn die Auskleidung aufgrund der Kontraktion der Auskleidung in radialer Richtung und in axialer Richtung von der Verstärkungsschicht abgelöst wird. Dadurch ist es möglich, die relative Verschiebung zwischen der Verstärkungsschicht und der Auskleidung in axialer Richtung der Auskleidung zu reduzieren.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt ist der Begrenzungsabschnitt in der Mitte der Auskleidung vorgesehen, und somit befindet sich die Position, an der die Verstärkungsschicht von der Liner Auskleidung gehalten wird, in der Mitte der Auskleidung. Daher kann eine axiale Kraft, mit der jeder der kuppelförmigen Seitenendabschnitte der Auskleidung von der Verstärkungsschicht abgelöst wird, wenn sich die Auskleidung in axialer Richtung zusammenzieht, kleiner gemacht werden als in einem Fall, bei dem ein Begrenzungsabschnitt an einer von der Mitte der Auskleidung versetzten Position angeordnet ist (z.B. an einer Position nahe einem Ende der Auskleidung).
In einem Fall, bei dem die Kappen an den jeweiligen Endabschnitten der Auskleidung vorgesehen sind, werden die Kappen beim Zusammenziehen der Auskleidung in axialer Richtung von der Verstärkungsschicht gehalten, und somit wirkt eine Kontraktionskraft der Auskleidung auf die Kappen in die Richtungen, in denen die Kappen von der Auskleidung gelöst werden. Gemäß dem vorstehenden Aspekt ist jedoch der Begrenzungsabschnitt in der Mitte des Körperabschnitts der Auskleidung vorgesehen, so dass eine solche Kontraktionskraft reduziert wird und somit die durch die Kontraktion der Auskleidung auf die Kappen wirkende Kraft reduziert wird. Es sei angemerkt, dass die Mitte der Auskleidung in axialer Richtung des Körperabschnitts einen Abschnitt bezeichnet, der die Mitte eines Bereichs zwischen beiden Enden der Auskleidung in axialer Richtung beinhaltet.
Solange der Begrenzungsabschnitt in der Mitte der Auskleidung vorgesehen ist, kann der Begrenzungsabschnitt auf der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts in Form eines Punktes sein oder aus zwei oder mehreren Begrenzungsabschnitten bestehen, die voneinander getrennt sind. Im vorstehenden Aspekt kann sich der Begrenzungsabschnitt entlang des Umfangs der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts erstrecken. Bei dieser Konfiguration ermöglicht der in der Mitte der Auskleidung vorgesehene Begrenzungsabschnitt, dass die Verstärkungsschicht stabil von der Auskleidung gehalten wird. Der Ausdruck „der Begrenzungsabschnitt erstreckt sich entlang des Umfangs der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts“ im vorstehenden Aspekt bedeutet, dass ein ringförmiger (endloser) Begrenzungsabschnitt auf der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts der Auskleidung vorgesehen ist.
Im vorstehenden Aspekt kann der Begrenzungsabschnitt ein vertiefter Abschnitt sein, der in der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, und ein Teil des faserverstärkten Harzes kann in dem vertieften Abschnitt angeordnet sein. Bei dieser Konfiguration werden die Auskleidung und die Verstärkungsschicht durch einen Teil des faserverstärkten Harzes, das im vertieften Abschnitt angeordnet ist, miteinander in Eingriff gebracht, so dass es möglich ist, die Verschiebung der Verstärkungsschicht gegenüber der Auskleidung in axialer Richtung der Auskleidung zu reduzieren.
Im vorstehenden Aspekt kann der Begrenzungsabschnitt ein vorstehender Abschnitt sein, der auf der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts angeordnet ist, und der vorstehende Abschnitt kann mit dem faserverstärkten Harz abgedeckt sein. Bei dieser Konfiguration sind die Auskleidung und die Verstärkungsschicht durch das faserverstärkte Harz, mit dem der vorstehende Abschnitt bedeckt ist, miteinander in Eingriff gebracht, so dass es möglich ist, die Verschiebung der Verstärkungsschicht gegenüber der Auskleidung in axialer Richtung zu reduzieren.
Der vorstehende Abschnitt, der ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ist, kann als Teil der Auskleidung ausgebildet werden, beispielsweise durch Abschaben eines Teils der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung, solange der vorstehende Abschnitt in der Mitte der Auskleidung vorgesehen ist. In dem vorstehenden Aspekt kann der vorstehende Abschnitt ein befestigter Abschnitt sein, der um die äußere Umfangsfläche des Körperabschnitts herum angeordnet ist, so dass er von der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts absteht, und an der äußeren Umfangsfläche befestigt ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, einen befestigten Abschnitt mit einer gewünschten Form und einer gewünschten Größe in der Mitte der Auskleidung bereitzustellen, ohne einen Teil der Auskleidung wegkratzen zu müssen.
Der befestigte Abschnitt ist nicht besonders begrenzt, solange er als Begrenzungsabschnitt, der ein vorstehender Abschnitt ist, wirkt. In der vorstehenden Konfiguration kann der befestigte Abschnitt ein Bündel von mit einem Harz imprägnierten Fasern sein, und das Harz des befestigten Abschnitts kann eine höhere Haftfähigkeit an der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung aufweisen als die Haftfähigkeit des in dem faserverstärkten Harz enthaltenen Harzes. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, selbst wenn sich das faserverstärkte Harz während der Kontraktion der Auskleidung von der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung ablöst, zuverlässiger zu verhindern, dass der befestigte Abschnitt von der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung abgezogen wird.
Gemäß dem vorgenannten Aspekt der Erfindung ist es möglich, die Relativverschiebung zwischen der Auskleidung und der Verstärkungsschicht in axialer Richtung der Auskleidung zu reduzieren.
Figurenliste
Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleichartige Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:

1 eine schematische Schnittansicht eines Druckbehälters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts A des in 1 dargestellten Druckbehälters;
3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Auskleidung des in 1 dargestellten Druckbehälters;
4 eine schematische perspektivische Ansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 dargestellten Druckbehälters;
5A eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Abwandlung der Auskleidung des in 1 dargestellten Druckbehälters zeigt;
5B eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils einer Abwandlung des in 2 dargestellten Druckbehälters;
6 eine schematische perspektivische Ansicht einer Auskleidung eines Druckbehälters gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Druckbehälters mit der in 6 dargestellten Auskleidung;
8A eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Abwandlung der Auskleidung des in 6 dargestellten Druckbehälters zeigt;
8B eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Hauptteils einer Abwandlung des in 6 dargestellten Druckbehälters;
9 eine schematische perspektivische Ansicht, die eine weitere Abwandlung der Auskleidung des in 6 dargestellten Druckbehälters zeigt; und
10 eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Druckbehälters mit der in 9 dargestellten Auskleidung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die 1 bis 10 beschrieben.
Erste Ausführungsform
Konfiguration des Druckbehälters 1
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Druckbehälters 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts A des in 1 dargestellten Druckbehälters 1. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Auskleidung 3 des in 1 dargestellten Druckbehälters 1. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht zur Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 dargestellten Druckbehälters 1.
Wie in 1 dargestellt, ist der Druckbehälter 1 ein Brennstofftank, der konfiguriert ist, um Brennstoffgas, wie beispielsweise Wasserstoffgas, zu speichern, das einer Brennstoffzelle in einem fahrzeuginternen Brennstoffzellensystem zugeführt wird. Der Druckbehälter 1 kann für andere Zwecke als die Stromerzeugung durch das Brennstoffzellensystem verwendet werden. Beispiele für die im Druckbehälter 1 zu speichernde Substanz können nicht nur Wasserstoffgas, das als Brenngas dient, sondern auch verschiedene Arten von komprimiertem Gas, wie komprimiertes Erdgas (CNG), verschiedene Arten von Flüssiggas, wie verflüssigtes Erdgas (LNG) und Propangas (LPG), und verschiedene andere unter Druck stehende Substanzen sein.
Der Druckbehälter 1 beinhaltet die Auskleidung 3, die Kappen 2A, 2B und eine Verstärkungsschicht 4. Die Auskleidung 3 besteht aus einem Harz und ist konfiguriert, um ein unter Druck stehendes Fluid zu speichern. Die Kappen 2A, 2B sind aus einem Metall gefertigt. Die Kappe 2A ist an einem Endabschnitt der Auskleidung 3 befestigt, und die Kappe 2B ist an dem anderen Endabschnitt der Auskleidung 3 befestigt. Die Verstärkungsschicht 4 besteht aus einem faserverstärkten Harz. Die Verstärkungsschicht 4 ist so angeordnet, dass eine äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 mit dem faserverstärkten Harz bedeckt ist und die äußere Umfangsfläche einer jeden Kappe 2A, 2B teilweise mit dem faserverstärkten Harz bedeckt ist.
Die Auskleidung 3 verfügt über einen Stau- bzw. Speicher- oder Vorratsraum 34 zur Speicherung von Brenngas. Der Vorratsraum 34 ist definiert durch ein Harz mit einer Gasbarriereeigenschaft gegenüber dem Brenngas. Beispiele für das Harzmaterial der Auskleidung 3 sind thermoplastische Harze wie Polyethylen, Polypropylen, Nylonpolyamid und ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer.
Die Auskleidung 3 beinhaltet einen Körperabschnitt 31 mit einer rohrförmigen Form und ein Paar von Seitenendabschnitten 32A, 32B, die jeweils eine kuppelförmige Form aufweisen. Der Seitenendabschnitt 32A erstreckt sich kontinuierlich bzw. fortlaufend von einem Ende des Körperabschnitts 31, und der Seitenendabschnitt 32B erstreckt sich kontinuierlich bzw. fortlaufend von dem anderen Ende des Körperabschnitts 31. Der Vorratsraum 34 für die Gasspeicherung ist innerhalb der Auskleidung 3 vorgesehen. Insbesondere ist der Körperabschnitt 31 ein zylindrischer Abschnitt mit einer vorbestimmten Länge, der sich entlang einer Mittelachse X des Druckbehälters 1 erstreckt, wie in 1 dargestellt. Der Seitenendabschnitt 32A weist eine solche Außenkontur auf, dass der Seitenendabschnitt 32A halbkugelförmig von dem einen Ende des Körperabschnitts 31 herausragt. Ebenso weist der Seitenendabschnitt 32B eine solche Außenkontur auf, dass der Seitenendabschnitt 32B halbkugelförmig von dem anderen Ende des Körperabschnitts 31 herausragt. In einem oberen Abschnitt eines jeden Seitenendabschnitts 32A, 32B ist eine Öffnung vorgesehen. Die Kappe 2A aus Metall ist in die Öffnung des Seitenendabschnitts 32A eingesetzt. Ebenso ist die Kappe 2B aus Metall in die Öffnung des Seitenendabschnitts 32B eingesetzt.
Die Kappe 2A besteht aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Kappe 2A beinhaltet einen rohrförmigen Abschnitt 21A, der ein Hauptkörper ist, und einen Flanschabschnitt 22A, der am Außenumfang des rohrförmigen Abschnitts 21A vorgesehen ist. Das faserverstärkte Harz der Verstärkungsschicht 4 ist um den Flanschabschnitt 22A der Kappe 2A und die Auskleidung 3 gewickelt, wobei der Flanschabschnitt 22A gegen die Außenfläche des Seitenendabschnitts 32A gedrückt wird. An der Kappe 2A ist ein Ventil (nicht abgebildet) angebracht. Mit dem Ventil wird Brenngas aus dem Druckbehälter 1 abgeführt oder in den Druckbehälter 1 geleitet.
Wie die Kappe 2A ist die Kappe 2B aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt und beinhaltet einen rohrförmigen Abschnitt 21B, der ein Hauptkörper ist, und einen Flanschabschnitt 22B, der am Außenumfang des rohrförmigen Abschnitts 21 B vorgesehen ist. Das faserverstärkte Harz der Verstärkungsschicht 4 ist um den Flanschabschnitt 22B der Kappe 2B und die Auskleidung 3 gewickelt, wobei der Flanschabschnitt 22B gegen die Außenfläche des Seitenendabschnitts 32B gedrückt wird. Die Innenseite des rohrförmigen Abschnitts 21B der Kappe 2B ist abgedichtet, und somit ist der Vorratsraum 34 durch die Kappe 2B hermetisch abgeschlossen.
Die Verstärkungsschicht 4 besteht aus einem faserverstärkten Harz (auch „faserverstärkter Kunststoff (FRP)“ genannt) mit in einer Richtung ausgerichteten Verstärkungsfasern (Filamente), die mit einem Matrixharz imprägniert sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird das faserverstärkte Harz durch Reifenwicklung und Spiralwicklung so gewickelt, dass mehrere Schichten auf der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 und einem freiliegenden Abschnitt der äußeren Umfangsfläche einer jeden Kappe 2A, 2B gebildet werden.
Beispiele für Verstärkungsfasern sind Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Aluminiumoxidfasern, Borfasern, Stahlfasern, Poly(p-phenylen-benzobisoxazol)-Fasern (PBO-Fasern), Naturfasern und hochfeste Polyethylenfasern. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein carbonfaserverstärktes Harz (auch „carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK)“ genannt) mit Carbonfasern, die als Verstärkungsfasern dienen, um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 gewickelt, und ein glasfaserverstärktes Harz (auch „glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK)“ genannt) mit als Verstärkungsfasern dienenden Glasfasern wird weiter um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 gewickelt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein wärmehärtendes bzw. duroplastisches Harz als Matrixharz verwendet. Beispiele für das wärmehärtende Harz sind Epoxidharz, modifizierte Epoxidharze, die durch ein Vinylesterharz gekennzeichnet sind, Phenolharze, Melaminharze, Karbamid- bzw. Harnstoffharz, ungesättigtes Polyesterharz, Alkydharz, Polyurethanharz und wärmehärtendes Polyimidharz.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein wärmehärtendes Harz als Matrixharz verwendet. Ein Harz, mit dem ein Faserbündel imprägniert wird, kann jedoch ein thermoplastisches Harz sein, solange das thermoplastische Harz auf einen Erweichungspunkt (Glasübergangspunkt) oder höher erwärmt werden kann. Beispiele für das thermoplastische Harz sind ein Polyesterharz, ein Polypropylenharz, ein Nylonharz (z.B. ein 6-Nylonharz oder ein 6,6-Nylonharz), ein Polyamidharz, ein Polycarbonatharz, ein Acrylharz und ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz (ABS-Harz).
In der vorliegenden Ausführungsform ist in der Mitte der Auskleidung 3 ein Begrenzungsabschnitt in einer Richtung entlang der Mittelachse X (der axialen Richtung) des Körperabschnitts 31 vorgesehen. Der Begrenzungsabschnitt ist so geformt, dass er die Verschiebung der Verstärkungsschicht 4 in axialer Richtung begrenzt. Wie in 2 dargestellt, ist ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ein vertiefter Abschnitt 33A, der in der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 ausgebildet ist, und ein Teil des faserverstärkten Harzes der Verstärkungsschicht 4 ist in dem vertieften Abschnitt 33A angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform kann das faserverstärkte Harz in dem vertieften Abschnitt 33A in beliebiger Weise angeordnet werden, solange das faserverstärkte Harz der Verstärkungsschicht 4 nicht aus dem vertieften Abschnitt 33A austritt (d.h. solange das faserverstärkte Harz mit dem vertieften Abschnitt 33A in Eingriff bleibt), selbst wenn sich die Auskleidung 3 in radialer Richtung zusammenzieht. Die maximale Tiefe des vertieften Abschnitts 33A ist vorzugsweise auf eine solche Tiefe eingestellt, dass das faserverstärkte Harz der Verstärkungsschicht 4 nicht aus dem vertieften Abschnitt 33A der Auskleidung 3 herauskommt, wenn sich die Auskleidung 3 in radialer Richtung zusammenzieht. Es ist wünschenswert, die maximale Tiefe des vertieften Abschnitts 33A auf eine Tiefe einzustellen, die größer ist als die maximale Menge, um die sich die Auskleidung 3 unter einer gegebenen Einsatzumgebung des Druckbehälters 1 in radialer Richtung zusammenzieht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 33A eine Ringnut, die sich entlang des Umfangs der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 erstreckt. Der vertiefte Abschnitt 33A ist ein konkaver Abschnitt, der in Bezug auf die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 in einem Abschnitt entlang der axialen Richtung der Auskleidung 3 vertieft ist. Insbesondere ist eine Wandfläche, die den vertieften Abschnitt 33A definiert (eine Seitenwandfläche, die die Nut definiert), eine gekrümmte Wandfläche. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Spannung bzw. Belastung derart zu reduzieren, dass sie auf den vertieften Abschnitt 33A der Auskleidung 3 konzentriert ist, wenn die Verstärkungsschicht 4 mit dem vertieften Abschnitt 33A in Eingriff steht. Die Breite des vertieften Abschnitts 33A (Nutbreite) ist nicht auf eine bestimmte Breite beschränkt und kann beispielsweise in einem Bereich von 5% bis 15% der Gesamtlänge der Auskleidung 3 liegen.
Der vertiefte Abschnitt 33A kann beispielsweise durch Abschaben eines Teils einer herkömmlichen Auskleidung gebildet werden. Der vertiefte Abschnitt 33A kann jedoch nach jedem Verfahren gebildet werden. So kann beispielsweise der vertiefte Abschnitt 33A gebildet werden, indem ein Wandabschnitt des Körperabschnitts 31 der Auskleidung 3 verformt wird, wobei die Dicke der Auskleidung 3 im Wesentlichen konstant gehalten wird.
In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet die Mitte der Auskleidung 3, in der der vertiefte Abschnitt 33A vorgesehen ist, der ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ist, einen Abschnitt mit einer Mittellinie C, der sich in der Mitte eines Bereichs zwischen beiden Enden der Auskleidung 3 befindet. Der vertiefte Abschnitt 33A kann ein beliebiger Abschnitt mit der Mittellinie C sein. Wenn also die Länge der Auskleidung 3 in ihrer axialen Richtung durch L gekennzeichnet ist, ist der vertiefte Abschnitt 33A so vorgesehen, dass er eine Position beinhaltet, die in einem Abstand von L/2 von jedem Ende der Auskleidung 3 in axialer Richtung liegt.
In dem wie vorstehend beschrieben konfigurierten Druckbehälter 1 dehnt sich das Brenngas beispielsweise adiabatisch im Vorratsraum 34 aus, wenn das Brenngas aus dem Druckbehälter 1 abgeleitet wird. Dies kann zu einer Verringerung des Innendrucks des Vorratsraums 34 und damit zu einer Abnahme der Temperatur des Brenngases im Vorratsraum 34 führen. In diesem Fall kann sich die Auskleidung 3 in ihrer radialen Richtung und axialen Richtung zusammenziehen. Selbst wenn die Auskleidung 3 aufgrund der Kontraktion der Auskleidung 3 von der Verstärkungsschicht 4 gelöst wird, ermöglicht der in der Mitte der Auskleidung 3 vorgesehene vertiefte Abschnitt 33A (ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt), dass die Verstärkungsschicht 4 von der Auskleidung 3 gehalten wird. Insbesondere sind die Auskleidung 3 und die Verstärkungsschicht 4 durch einen Teil des faserverstärkten Harzes der Verstärkungsschicht 4, das im vertieften Abschnitt 33A angeordnet ist, miteinander verbunden bzw. in Eingriff. Dadurch ist es möglich, die Verschiebung der Verstärkungsschicht 4 gegenüber der Auskleidung 3 in axialer Richtung zu reduzieren.
Insbesondere befindet sich, da der vertiefte Abschnitt 33A, der ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ist, in der Mitte der Auskleidung 3 vorgesehen ist, die Position, an der die Verstärkungsschicht 4 von der Auskleidung 3 gehalten wird, in der Mitte der Auskleidung 3. Daher kann eine axiale Kraft, mit der jeder der Seitenendabschnitte 32A, 32B der Auskleidung 3 von der Verstärkungsschicht 4 abgezogen wird, wenn sich die Auskleidung 3 in axialer Richtung zusammenzieht, verglichen zu einem Fall, bei dem ein Begrenzungsabschnitt an einer von der Mitte der Auskleidung 3 versetzten Position vorgesehen ist (z.B. an einer Position nahe einem Ende der Auskleidung 3) verringert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Kappen 2A, 2B wie vorstehend beschrieben von außerhalb der Auskleidung 3 mit den jeweiligen Endabschnitten der Auskleidung 3 in Kontakt gebracht. Wenn sich die Auskleidung 3 in axialer Richtung zusammenzieht, werden daher die Kappen 2A, 2B, um die herum das faserverstärkte Harz angeordnet ist, von der Verstärkungsschicht 4 gehalten. Somit wirkt eine Kontraktionskraft der Auskleidung 3 auf die Kappen 2A, 2B in die Richtungen, in welche die Kappen 2A, 2B von der Auskleidung 3 gelöst werden. Der vertiefte Abschnitt 33A, der ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ist, ist jedoch in der Mitte des Körperabschnitts 31 der Auskleidung 3 vorgesehen, so dass eine solche Kontraktionskraft reduziert wird und somit die durch die Kontraktion der Auskleidung 3 auf die Kappen 2A, 2B wirkende Kraft reduziert wird.
Insbesondere, ermöglicht der in der Mitte der Auskleidung 3 vorgesehene vertiefte Abschnitt 33A, da sich der vertiefte Abschnitt 33A entlang des Umfangs der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 erstreckt, dass die Verstärkungsschicht 4 stabil bzw. zuverlässig von der Auskleidung 3 gehalten wird. Solange ein Teil des faserverstärkten Harzes der Verstärkungsschicht 4 im vertieften Abschnitt 33A angeordnet werden kann und die Verstärkungsschicht 4 von der Auskleidung 3 stabil gehalten werden kann, kann der vertiefte Abschnitt 33A beispielsweise aus zwei oder mehreren voneinander beabstandeten vertieften Abschnitten bestehen, die sich in Umfangsrichtung der Auskleidung 3 erstrecken und die in der Mitte der Auskleidung 3 angeordnet sind, wie in 5A dargestellt.
Solange eine ausreichende Festigkeit der Auskleidung 3 aufrechterhalten wird, wenn die Verstärkungsschicht 4 mit dem vertieften Abschnitt 33A in Eingriff steht, kann anstelle des in 2 dargestellten vertieften Abschnitts 33A ein vertiefter Abschnitt 33B vorgesehen werden, der durch eine Bodenfläche 33a und von der Bodenfläche 33a aufsteigende Seitenwandflächen 33b definiert ist, wie in 5B dargestellt.
Verfahren zur Herstellung des Druckbehälters 1
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Druckbehälters 1 beschrieben. Zunächst wird die Auskleidung 3, wie in 3 dargestellt, hergestellt. Insbesondere werden ein vorgeformtes rohrförmiges Element, das dem Körperabschnitt 31 entspricht, und kuppelförmige Elemente, die den Seitenendabschnitten 32A, 32B entsprechen, miteinander verbunden. Anschließend werden die Kappen 2A, 2B an den jeweiligen Endabschnitten der Auskleidung 3 mit z.B. einem Klebstoff befestigt. Als nächstes wird der in 3 dargestellte vertiefte Abschnitt 33A in der Mitte der Auskleidung 3 gebildet, indem ein Abschnitt des Körperabschnitts 31 weggeschabt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der vertiefte Abschnitt 33A in der Mitte der Auskleidung 3 gebildet, nachdem die Kappen 2A, 2B an den jeweiligen Endabschnitten der Auskleidung 3 mit z.B. einem Klebstoff befestigt sind. Alternativ kann der vertiefte Abschnitt 33A im Voraus in einem rohrförmigen Element, das dem Körperabschnitt 31 entspricht, ausgebildet werden.
Eine Aufrauhungsbehandlung, wie beispielsweise eine Strahlbehandlung oder eine Ätzbehandlung, kann auf der Oberfläche des vertieften Abschnitts 33A der Auskleidung 3 durchgeführt werden. Die Oberflächenrauheit des vertieften Abschnitts 33A ist größer als die Oberflächenrauheit des anderen Abschnitts der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 als der vertiefte Abschnitt 33A. Somit kann die Verstärkungsschicht 4 aufgrund einer Verankerungswirkung leicht im vertieften Abschnitt 33A gehalten werden.
Anschließend wird ein faserverstärktes Harz 41 (Prepreg - vorimprägnierter Werkstoff) hergestellt. Das faserverstärkte Harz 41 beinhaltet kontinuierliche Verstärkungsfasein, die in einer Richtung ausgerichtet und mit einem ungehärteten wärmehärtenden bzw. duroplastischen Harz imprägniert sind. Das hergestellte faserverstärkte Harz 41 liegt in Form eines Streifens oder einer Schnur vor. Das faserverstärkte Harz 41 wird schichtweise um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 gewickelt, an der die Kappen 2A, 2B befestigt sind, während auf das faserverstärkte Harz 41 eine vorbestimmte Wickelspannung aufgebracht wird. Durch Filamentwicklung (FW) wird die Verstärkungsschicht 4 wie folgt gebildet. Zunächst wird das faserverstärkte Harz 41 in axialer Richtung bewegt, während die Auskleidung 3 gedreht wird, so dass das faserverstärkte Harz 41 durch Reifenwicklung um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 gewickelt wird, während Überlappungen des faserverstärkten Harzes 41 entstehen (siehe z.B. 4), und dann wird das faserverstärkte Harz 41 z.B. durch Schraubenwicklung um die Auskleidung 3 gewickelt. Zu diesem Zeitpunkt gelangt das faserverstärkte Harz in den vertieften Abschnitt 33A, der in der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 vorgesehen ist. Anschließend wird die gebildete Verstärkungsschicht 4 erwärmt, um das nicht ausgehärtete, wärmehärtende Harz auszuhärten. Auf diese Weise wird der Druckbehälter 1 erhalten.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden werden ein Druckbehälter gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und ein Verfahren zur Herstellung des Druckbehälters Bezug nehmend auf die 6 bis 8B beschrieben. Ein Druckbehälter 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Druckbehälter 1 gemäß der ersten Ausführungsform in der Form eines auf der Auskleidung 3 vorgesehenen Begrenzungsabschnitts. Daher werden die gleichen Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine detaillierte Beschreibung entfällt.
Wie in 6 und 7 dargestellt, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Begrenzungsabschnitt in der Mitte der Auskleidung 3 in axialer Richtung des Körperabschnitts 31 vorgesehen. Der Begrenzungsabschnitt ist so geformt, dass er die Verschiebung der Verstärkungsschicht 4 in axialer Richtung begrenzt. Wie in 6 dargestellt, ist ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ein Vorsprung bzw. vorstehender Abschnitt 34A, der auf der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 vorgesehen ist, und der vorstehende Abschnitt 34A ist mit dem faserverstärkten Harz der Verstärkungsschicht 4 bedeckt. In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet die Mitte der Auskleidung 3, in der der vorstehende Abschnitt 34A vorgesehen ist, der ein Beispiel für den Begrenzungsabschnitt ist, wie bei der ersten Ausführungsform einen Abschnitt mit einer Mittellinie, die sich in der Mitte eines Bereichs zwischen beiden Enden der Auskleidung 3 befindet. Der vorstehende Abschnitt 34A kann ein beliebiger Abschnitt einschließlich der Mittellinie sein. Es ist bevorzugt, die maximale Höhe des vorstehenden Abschnitts 34A auf eine Höhe einzustellen, die höher ist als die maximale Menge, um die sich die Auskleidung 3 in radialer Richtung zusammenzieht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der vorstehende Abschnitt 34A ein ringförmiger Grat, der sich entlang des Umfangs der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 erstreckt. Die Breite des vorstehenden Abschnitts 34A (Gratbreite) ist nicht auf eine bestimmte Breite beschränkt und kann beispielsweise in einem Bereich von 5% bis 15% der Gesamtlänge der Auskleidung 3 liegen. Der vorstehende Abschnitt 34A ist ein konvexer Abschnitt, der sich in Bezug auf die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 in einem Abschnitt entlang der axialen Richtung der Auskleidung 3 wölbt. Insbesondere ist eine Wandfläche, die den vorstehenden Abschnitt 34A definiert, eine gekrümmte Wandfläche. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Spannung bzw. Belastung derart zu reduzieren, dass sie auf den vorstehenden Abschnitt 34A der Auskleidung 3 konzentriert ist, wenn die Verstärkungsschicht 4 mit dem vorstehenden Abschnitt 34A in Eingriff steht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht der in der Mitte der Auskleidung 3 vorgesehene vorstehende Abschnitt 34A, selbst wenn die Auskleidung 3 aufgrund der Kontraktion der Auskleidung 3 von der Verstärkungsschicht 4 gelöst wird, das Halten der Verstärkungsschicht 4 durch die Auskleidung 3 wie bei der ersten Ausführungsform. Insbesondere sind die Auskleidung 3 und die Verstärkungsschicht 4 durch das faserverstärkte Harz der Verstärkungsschicht 4, mit dem der vorstehende Abschnitt 34A abgedeckt ist, miteinander verbunden. Dadurch ist es möglich, die Verschiebung der Verstärkungsschicht 4 gegenüber der Auskleidung 3 in axialer Richtung zu reduzieren. Weiterhin ist es möglich, eine axiale Kraft zu reduzieren, die wirkt, wenn jeder der Seitenendabschnitte 32A, 32B der Auskleidung 3 während der Kontraktion der Auskleidung 3 in axialer Richtung von der Verstärkungsschicht 4 gelöst wird. Weiterhin ist es möglich, die durch das Zusammenziehen der Auskleidung 3 auf die Kappen 2A, 2B wirkenden Kräfte zu reduzieren.
Insbesondere ermöglicht der in der Mitte der Auskleidung 3 vorgesehene vorstehende Abschnitt 34A, da sich der vorstehende Abschnitt 34A entlang des Umfangs der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 erstreckt, das stabile Halten der Verstärkungsschicht 4 durch die Auskleidung 3. Solange der vorstehende Abschnitt 34A mit dem faserverstärkten Harz der Verstärkungsschicht 4 bedeckt ist und somit die Verstärkungsschicht 4 stabil von der Auskleidung 3 gehalten werden kann, kann der vorstehende Abschnitt 34A aus zwei oder mehreren voneinander getrennten vorstehenden Abschnitten bestehen, die sich in Umfangsrichtung der Auskleidung 3 erstrecken und die beispielsweise in der Mitte der Auskleidung 3 angeordnet sind, wie in 8A dargestellt.
Solange eine ausreichende Festigkeit der Verstärkungsschicht 4 erhalten bleibt, wenn die Verstärkungsschicht 4 mit dem vorstehenden Abschnitt 34A in Eingriff steht, kann anstelle des in 7 dargestellten vorstehenden Abschnitts 34A ein vorstehender Abschnitt 34B mit einem rechteckigen Querschnitt vorgesehen werden, wie in 8B dargestellt.
Bei der Herstellung des Druckbehälters 1 kann der vorstehende Abschnitt 34A gebildet werden, indem beispielsweise ein Abschnitt einer herkömmlichen Auskleidung vor der Bildung der Verstärkungsschicht 4 weggeschabt wird. Alternativ werden beispielsweise zwei Rohrelemente mit Formen hergestellt, die durch Aufspalten bzw. Aufweiten der Form des Körperabschnitts 31 in der Mitte des Körperabschnitts 31 erhalten werden. Wenn dann die Stirnflächen der beiden Rohrelemente miteinander in Kontakt gebracht und durch thermisches Schmelzverbinden miteinander verbunden werden, werden Teile der beiden Rohrelemente, zu denen auch die Stirnflächen gehören, in den Vorsprung bzw. vorstehenden Abschnitt 34A verformt. Der vorstehende Abschnitt 34A kann während des Formens eines dem Körperabschnitt 31 entsprechenden rohrförmigen Elements gebildet werden. Nachdem die in 6 dargestellte Auskleidung 3 hergestellt ist, wird die Verstärkungsschicht 4 gebildet, indem das faserverstärkte Harz 41 um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 mit dem vorstehenden Abschnitt 34A gewickelt wird, und zwar nach dem gleichen Verfahren wie das in Bezug auf 4 beschriebene Verfahren. Dadurch kann der Druckbehälter erhalten werden. Auf diese Weise wird die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 34A mit dem faserverstärkten Harz der Verstärkungsschicht 4 abgedeckt.
In den 6 bis 8B ist der vorstehende Abschnitt 34A, 34B so ausgebildet, dass er integral mit der Auskleidung 3 ist. Alternativ kann, wie beispielsweise in 9 dargestellt, der auf der Auskleidung 3 vorgesehene vorstehender Abschnitt ein befestigter Abschnitt 34C sein, der derart um die äußere Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 herum vorgesehen ist, dass er von der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 absteht und der an der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 befestigt ist. Der befestigte Abschnitt 34C kann beispielsweise aus einem Harz, wie beispielsweise einem duroplastischen Harz, oder Metall bestehen, solange der befestigte Abschnitt 34C als Begrenzungsabschnitt dient. In der vorliegenden Ausführungsform ist der befestigte Abschnitt 34C ein Bündel von mit einem Harz imprägnierten Fasern.
Ein Harz, mit dem ein Faserbündel imprägniert wird, ist vorzugsweise ein Harz mit einer höheren Haftfähigkeit (höhere Affinität) an der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 als das Matrixharz, das in dem faserverstärkten Harz der Verstärkungsschicht 4 enthalten ist. Wenn beispielsweise die Auskleidung 3 aus einem Nylonharz (Nylon 6, Nylon 66 oder dergleichen) besteht und das Matrixharz ein Epoxidharz ist, kann ein acrylmodifiziertes Silikonharz oder dergleichen ein Beispiel für das Harz sein, mit dem ein Faserbündel des befestigten Abschnitts 34C imprägniert wird. Wenn die Auskleidung aus einem Polyethylenharz besteht und das Matrixharz ein Epoxidharz ist, kann Cyanacrylat oder dergleichen ein Beispiel für das Harz sein, mit dem ein Faserbündel des befestigten Abschnitts 34C imprägniert wird.
Der befestigte Abschnitt 34C kann erhalten werden, indem man ein Bündel von Fasern, die mit einem ungehärteten Harz imprägniert sind, mehrfach um die äußere Umfangsfläche des Körperabschnitts 31 in der Mitte der Auskleidung mit einer glatten äußeren Umfangsfläche wickelt wird und dann das Harz thermisch ausgehärtet wird. Dann wird das faserverstärkte Harz 41 nach dem gleichen Verfahren wie das mit Bezug auf 4 beschriebene Verfahren um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 mit dem befestigten Abschnitt 34C gewickelt, um die Verstärkungsschicht 4 zu bilden. Dadurch erhält man den Druckbehälter 1. Auf diese Weise wird, wie in 10 dargestellt, die Oberfläche des befestigten Abschnitts 34C mit dem faserverstärkten Harz der Verstärkungsschicht 4 abgedeckt.
Das im befestigten Abschnitt 34C enthaltene Harz ist ein Harz mit einer höheren Haftfähigkeit an der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 als das im faserverstärkten Harz der Verstärkungsschicht 4 enthaltene Harz. Selbst wenn das faserverstärkte Harz während der Kontraktion der Auskleidung 3 von der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 abgelöst wird, ist es somit möglich, zuverlässiger zu verhindern, dass der befestigte Abschnitt 34C von der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3 abgezogen wird.
Bevor das faserverstärkte Harz um die äußere Umfangsfläche der Auskleidung 3 gewickelt wird, kann eine Aufrauhungsbehandlung auf der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 34A, der Außenfläche des vorstehenden Abschnitts 34B oder der Außenfläche des befestigten Abschnitts 34C durchgeführt werden. Auf diese Weise ist die Oberflächenrauheit des vorstehenden Abschnitts 34A, des vorstehenden Abschnitts 34B oder des befestigten Abschnitts 34C, der der Aufrauhungsbehandlung unterzogen wurde, größer als die Oberflächenrauheit des verbleibenden Abschnitts der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung 3. Somit kann die Verstärkungsschicht 4 aufgrund einer Verankerungswirkung leicht durch den vorstehenden Abschnitt 34A, den vorstehenden Abschnitt 34B oder den befestigten Abschnitt 34C gehalten werden, der der Aufrauhungsbehandlung unterzogen wurde.
Einige Ausführungsformen der Erfindung wurden oben ausführlich beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene konstruktive Änderungen können an den vorgenannten Ausführungsformen im Umfang der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden.
So besteht beispielsweise der befestigte Abschnitt gemäß der zweiten Ausführungsform aus einem Bündel von Fasern, die mit einem Harz imprägniert sind. Alternativ kann der befestigte Abschnitt aus einem Harz mit einem höheren linearen Ausdehnungskoeffizienten als dem des Harzmaterials der Auskleidung hergestellt werden. Auf diese Weise ist der Kontraktionsbetrag des befestigten Abschnitts größer als der Kontraktionsbetrag des Harzmaterials der Auskleidung, und somit wird der befestigte Abschnitt zuverlässiger an der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung befestigt.

Claims

Druckbehälter (1), aufweisend: eine Auskleidung (3) aus einem Harz, wobei die Auskleidung (3) konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Fluid zu speichern; und eine Verstärkungsschicht (4) aus einem faserverstärkten Harz, wobei das faserverstärkte Harz um eine äußere Umfangsfläche der Auskleidung (3) herum angeordnet ist, wobei die Auskleidung (3) einen Körperabschnitt (31) mit einer rohrförmigen Form und ein Paar von Seitenendabschnitten (32A, 32B), die jeweils eine kuppelförmige Form aufweisen, beinhaltet, wobei sich einer der Seitenendabschnitte (32A, 32B) kontinuierlich von einem der beiden Enden des Körperabschnitts (31) erstreckt und der andere der Seitenendabschnitte (32A, 32B) sich kontinuierlich von dem anderen der beiden Enden des Körperabschnitts (31) erstreckt, und die Auskleidung (3) einen Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) beinhaltet, der in einer Mitte der Auskleidung (3) in einer axialen Richtung des Körperabschnitts (31) angeordnet ist, wobei der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) konfiguriert ist, um die Verschiebung der Verstärkungsschicht (4) in axialer Richtung zu begrenzen, wobei der Begrenzungsabschnitt (34A; 34B; 34C) ein vorstehender Abschnitt (34A; 34B; 34C) ist, der auf einer äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) angeordnet ist; der vorstehende Abschnitt (34A; 34B; 34C) mit dem faserverstärkten Harz bedeckt ist; und der vorstehende Abschnitt (34C) ein befestigter Abschnitt (34C) ist, der um die äußere Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) herum angeordnet ist, wobei der befestigte Abschnitt (34C) von der äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) absteht und der befestigte Abschnitt (34C) an der äußeren Umfangsfläche befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der befestigte Abschnitt (34C) ein Bündel von Fasern ist, die mit einem Harz imprägniert sind; und das Harz des befestigten Abschnitts (34C) eine höhere Haftfähigkeit an der äußeren Umfangsfläche der Auskleidung (3) aufweist als die Haftfähigkeit des in dem faserverstärkten Harz enthaltenen Harzes.
Druckbehälter (1) nach Anspruch 1, wobei sich der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) entlang eines Umfangs einer äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) erstreckt.
Druckbehälter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B) ein vertiefter Abschnitt (33A; 33B) ist, der in einer äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) ausgebildet ist; und ein Teil des faserverstärkten Harzes in dem vertieften Abschnitt (33A; 33B) angeordnet ist.
Druckbehälter (1), aufweisend: eine Auskleidung (3) aus einem Harz, wobei die Auskleidung (3) konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Fluid zu speichern; und eine Verstärkungsschicht (4) aus einem faserverstärkten Harz, wobei das faserverstärkte Harz um eine äußere Umfangsfläche der Auskleidung (3) herum angeordnet ist, wobei die Auskleidung (3) einen Körperabschnitt (31) mit einer rohrförmigen Form und ein Paar von Seitenendabschnitten (32A, 32B), die jeweils eine kuppelförmige Form aufweisen, beinhaltet, wobei sich einer der Seitenendabschnitte (32A, 32B) kontinuierlich von einem der beiden Enden des Körperabschnitts (31) erstreckt und der andere der Seitenendabschnitte (32A, 32B) sich kontinuierlich von dem anderen der beiden Enden des Körperabschnitts (31) erstreckt, und die Auskleidung (3) einen Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) beinhaltet, der in einer Mitte der Auskleidung (3) in einer axialen Richtung des Körperabschnitts (31) angeordnet ist, wobei der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) konfiguriert ist, um die Verschiebung der Verstärkungsschicht (4) in axialer Richtung zu begrenzen, wobei der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B) ein vertiefter Abschnitt (33A; 33B) ist, der in einer äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) ausgebildet ist; und ein Teil des faserverstärkten Harzes in dem vertieften Abschnitt (33A; 33B) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächenrauheit des vertieften Abschnitts (33A; 33B) größer ist als eine Oberflächenrauheit der äußeren Umfangsfläche der restlichen Auskleidung (3).
Druckbehälter (1) nach Anspruch 4, wobei sich der Begrenzungsabschnitt (33A; 33B; 34A; 34B; 34C) entlang eines Umfangs einer äußeren Umfangsfläche des Körperabschnitts (31) erstreckt.