DE102020124999A1 - Hochdrucktank, Fahrzeug mit einem Hochdrucktank und Verfahren zum Herstellen eines Hochdrucktanks - Google Patents

Hochdrucktank, Fahrzeug mit einem Hochdrucktank und Verfahren zum Herstellen eines Hochdrucktanks Download PDF

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Abstract

Ein Hochdrucktank (10A; 10B; 10C; 10E) umfasst eine Auskleidung (20), eine Faserschicht (23) und eine Schutzschicht (27A; 27B; 27C; 27Ea, 27Eb). Die Auskleidung (20) hat einen Innenraum (22) zur Speicherung eines Fluids. Die Faserschicht (23) enthält Fasern (24), die um eine Außenfläche der Auskleidung (20) gewickelt sind, und ein duroplastisches Harz (25), das ausgehärtet wurde und die Oberflächen der Fasern (24) bedeckt. Die Schutzschicht (27A; 27B; 27C; 27Ea, 27Eb) enthält ein poröses Element (30), das auf den Fasern (24) angeordnet ist, wobei das poröse Element (30) eine Mehrzahl von Poren (31) aufweist, die sich durch das poröse Element (30) in einer Dickenrichtung des porösen Elements (30) erstrecken. Das duroplastische Harz (25) ist in die Poren (31) eingedrungen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochdrucktank, ein Fahrzeug mit dem Hochdrucktank und ein Verfahren zum Herstellen des Hochdrucktanks.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Es gibt einen Hochdrucktank mit einer Faserschicht aus Fasern, die um die Oberfläche eines Liners bzw. einer Auskleidung gewickelt sind, und einem wärmehärtenden bzw. duroplastischen Harz, das thermisch gehärtet wird. Die japanische Patentanmeldung JP 2018 - 100 768 A offenbart zum Beispiel einen Hochdrucktank mit einer Verstärkungsschicht, die aus der Faserschicht gebildet ist, und einer Schutzschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die auf der Verstärkungsschicht ausgebildet ist. Mit dem glasfaserverstärkten Kunststoff kann die Schutzschicht so ausgebildet werden, dass sie eine hohe Stoßfestigkeit aufweist. Dadurch kann die Haltbarkeit des Hochdrucktanks erhöht werden. Mit der Schutzschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff kann die Verschlechterung des Hochdrucktanks visuell leicht überprüft werden, z.B. aufgrund von Verfärbungen durch Beschädigungen. Auf diese Weise ist es möglich, den Zeitpunkt des Austausches, der aufgrund der Verschlechterung des Hochdrucktanks erforderlich ist, geeignet zu bestimmen.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn die Schutzschicht, die die Faserschicht des Hochdrucktanks schützt, wie oben beschrieben aus dem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt wird, ist im Allgemeinen ein Verfahren vorgesehen, bei dem die als Faserschicht dienenden Fasern gewickelt werden und dann die mit dem duroplastischen Harz imprägnierten Glasfasern gewickelt werden. Daher kann das Verfahren zum Herstellen des Hochdrucktanks kompliziert sein, oder die Herstellungskosten können steigen. Bei dem Hochdrucktank ist es wünschenswert, dass die Schutzschicht, die die Kontrolle der Verschlechterung des Hochdrucktanks erleichtert, einfacher ausgebildet werden kann, während die Schutzwirkung der Faserschicht erhöht wird.
  • Die hier offenbarte Technologie kann in den folgenden Aspekten umgesetzt werden.
  • Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Hochdrucktank. Der Hochdrucktank umfasst einen Liner bzw. eine Auskleidung, eine Faserschicht und eine Schutzschicht. Die Auskleidung hat einen Innenraum zur Speicherung eines Fluids. Die Faserschicht enthält Fasern, die um eine Außenfläche der Auskleidung gewickelt sind, und ein wärmehärtbares bzw. duroplastisches Harz, das ausgehärtet wurde und die Oberflächen der Fasern bedeckt. Die Schutzschicht enthält ein poröses Element, das auf den Fasern angeordnet ist, wobei das poröse Element eine Mehrzahl von Poren aufweist, die sich durch das poröse Element in einer Dickenrichtung des porösen Elements erstrecken. Das duroplastische Harz ist in die Poren eingedrungen.
  • Gemäß dem ersten Aspekt kann die Schutzschicht mit einer einfachen Struktur, bei der die Schutzschicht mit der Faserschicht integriert wird, indem das duroplastische Harz der Faserschicht in die Poren eindringt, mit Hilfe des porösen Elements auf der Faserschicht gebildet werden. Dadurch kann die Haltbarkeit der Faserschicht erhöht werden. Diese Schutzschicht kann gebildet werden, indem das poröse Element auf den Fasern angeordnet wird. Daher kann die Schutzschicht leichter gebildet werden als eine Schutzschicht, die durch Wickeln einer mit dem duroplastischen Harz imprägnierten Glasfaser gebildet wird.
  • Bei dem ersten Aspekt kann das poröse Element ein röhrenförmiges Gitterelement mit einem Gitter umfassen, das die Poren definiert und einen äußeren Umfang der Auskleidung umgibt.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann das röhrenförmige Gitterelement eine Dehnungseigenschaft haben, bei der eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das röhrenförmige Gitterelement gedehnt wird.
  • Gemäß der oben beschriebenen Struktur kann die Schutzschicht der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks folgen, da das röhrenförmige Gitterelement die Dehnungseigenschaft besitzt. Dadurch ist es möglich, eine Verschlechterung der Schutzschicht durch wiederholte Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks zu unterdrücken. Bei dem Verfahren zum Herstellen des Hochdrucktanks wird das röhrenförmige Gitterelement in einem gedehnten Zustand, in dem die Rückstellkraft erzeugt wird, am äußeren Umfang der Auskleidung befestigt. Daher kann das röhrenförmige Gitterelement durch die Rückstellkraft in engen Kontakt mit den Fasern der Faserschicht gebracht werden. Auf diese Weise kann der Grad des engen Kontakts zwischen der Faserschicht und der Schutzschicht erhöht werden und die Trennung der Faserschicht und der Schutzschicht kann unterdrückt werden. Darüber hinaus kann das röhrenförmige Gitterelement leicht im Verfahren zum Herstellen des Hochdrucktanks angeordnet werden. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten des Hochdrucktanks reduzieren.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann das poröse Element ein blechförmiges Gitterelement umfassen, das ein Gitter umfasst, das die Poren definiert, und das so konfiguriert ist, dass es sich durch Verformung des Gitters dehnt oder zusammenzieht.
  • Gemäß der oben beschriebenen Struktur umfasst die Schutzschicht das blechförmige Gitterelement, das seine Form als Blechform behält. Daher wird die Festigkeit der Schutzschicht erhöht. Durch die Verformung des Gitters ist das blechförmige Gitterelement dehnbar oder zusammenziehbar. Daher kann die Schutzschicht der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks folgen. Dadurch ist es möglich, eine Verschlechterung der Schutzschicht durch wiederholtes Ausdehnen und Zusammenziehen des Hochdrucktanks zu unterdrücken. Darüber hinaus wird das blechförmige Gitterelement in einem gewünschten Bereich des Hochdrucktanks angeordnet. Daher kann die Schutzschicht in diesem Bereich gebildet werden. Diese Struktur sorgt für Effizienz, da die Schutzschicht leicht nur in einem schutzbedürftigen Bereich gebildet werden kann.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Schutzschicht eine erste Schutzschicht und eine zweite Schutzschicht umfassen, die voneinander entfernt an Positionen angeordnet sind, an denen die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht einander über eine Mittelachse des Hochdrucktanks gegenüberliegen. Gemäß der oben beschriebenen Struktur können die Schutzschichten auf den jeweiligen Seiten der Mittelachse gebildet werden. Dadurch kann die Schutzwirkung des Hochdrucktanks erhöht werden.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann das blechförmige Gitterelement an einem Ende des blechförmigen Gitterelements mit einem Befestigungselement ausgebildet sein, das sich von einer Oberfläche des Hochdrucktanks nach außen erstreckt und mit einer Halterung verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, dass sie den Hochdrucktank lagert. Gemäß der oben beschriebenen Struktur kann der Hochdrucktank leicht durch das integral mit dem porösen Element der Schutzschicht ausgebildeten Befestigungselement befestigt werden.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann das blechförmige Gitterelement eine Mehrzahl von Fäden und eine Mehrzahl von Verbindern umfassen, die jeweils die Enden der Fäden verbinden. Die Fäden und die Verbinder können die Poren definieren.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann jede der Poren eine rhomboide Form haben.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann jeder der Fäden in eine gekröpfte Form gebogen sein.
  • Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann jede der Poren eine Form haben, die einer Form entspricht, bei der Enden einer Mehrzahl von Ellipsen, die in einer Richtung des Hauptdurchmessers in Reihe angeordnet sind, miteinander verbunden sind.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit dem Hochdrucktank nach dem oben beschriebenen Aspekt. Das Fahrzeug umfasst die Halterung. Das Befestigungsmittel erstreckt sich zu beiden Seiten quer über die Mittelachse des Hochdrucktanks. Der Hochdrucktank wird durch die Halterung in einem Zustand gelagert, in dem oberhalb und unterhalb des Hochdrucktanks Pufferbereiche gebildet sind, in denen sich der Hochdrucktank ausdehnen oder zusammenziehen kann.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt wird die mit der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks einhergehende Verschiebung des Hochdrucktanks unterdrückt. Diese Struktur vermindert das Auftreten eines Falles, in dem Vorrichtungen wie ein an den Hochdrucktank angeschlossenes Ventil oder um den Hochdrucktank herum angeordnete Vorrichtungen Kräfte aufnehmen, die durch die Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks verursacht werden.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Hochdrucktanks. Das Verfahren zum Herstellen des Hochdrucktanks umfasst: Vorbereiten einer Auskleidung mit einem Innenraum zur Speicherung eines Fluids, Vorbereiten eines porösen Elements mit einer Mehrzahl von Poren, die sich durch das poröse Element in einer Dickenrichtung des porösen Elements erstrecken, Wickeln von mit einem duroplastischen Harz imprägnierten Fasern um eine Oberfläche der Auskleidung, Anordnen des porösen Elements auf den Fasern und thermisches Aushärten des in die Fasern imprägnierten duroplastischen Harzes durch Erhitzen der Auskleidung mit dem porösen Element, während das duroplastische Harz in die Poren des porösen Elements fließt.
  • Gemäß dem dritten Aspekt kann die Schutzschicht, die durch das duroplastische Harz mit der Faserschicht integriert ist, leicht durch Anordnen des porösen Elements auf den Fasern gebildet werden.
  • Die hier offenbarte Technologie kann in verschiedenen anderen Aspekten als dem Hochdrucktank und seinem Herstellungsverfahren umgesetzt werden. Zum Beispiel kann die hier offenbarte Technologie in verschiedenen Aspekten umgesetzt werden, wie z.B. in einem Brennstoffzellensystem mit dem Hochdrucktank, in einem Fahrzeug mit dem Hochdrucktank, in einem Verfahren zur Bildung der Schutzschicht des Hochdrucktanks, in einer Vorrichtung zum Herstellen des Hochdrucktanks und in einer Struktur zum Schutz des Hochdrucktanks.
  • Figurenliste
  • Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleichartige Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen, hierbei zeigt:
    • 1 eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank einer ersten Ausführungsform zeigt;
    • 2 eine schematische Schnittdarstellung des Hochdrucktanks der ersten Ausführungsform;
    • 3 eine erläuternde Darstellung, die den Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen des Hochdrucktanks der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 4 eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Befestigungsvorrichtung zeigt, die konfiguriert ist, um ein röhrenförmiges Gitterelement an einer Auskleidung zu befestigen;
    • 5 eine schematische Draufsicht der Befestigungsvorrichtung in einem Zustand, in dem das röhrenförmige Gitterelement befestigt ist;
    • 6 eine schematische Draufsicht, die die Befestigungsvorrichtung zeigt, wenn das röhrenförmige Gitterelement gedehnt ist;
    • 7 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Schritt zum Einsetzen der Auskleidung in das röhrenförmige Gitterelement zeigt;
    • 8 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Befestigungsvorrichtung das Befestigen des röhrenförmigen Gitterelements an der Auskleidung abschließt;
    • 9 eine schematische perspektivische Ansicht, die Zustände vor und nach der Bildung einer Faserschicht und einer Schutzschicht in einem thermischen Aushärtungsschritt zeigt;
    • 10A eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank einer zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 10B eine schematische Schnittdarstellung des Hochdrucktanks der zweiten Ausführungsform;
    • 10C eine schematische Schnittdarstellung des Hochdrucktanks der zweiten Ausführungsform;
    • 11 eine schematische perspektivische Ansicht, die das blechförmige Gitterelemente der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 12 eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Teil des blechförmigen Gitterelements der zweiten Ausführungsform vergrößert zeigt;
    • 13 eine schematische Schnittdarstellung, die ein Halteelement zur Verwendung in einem thermischen Aushärtungsschritt der zweiten Ausführungsform zeigt;
    • 14 eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank einer dritten Ausführungsform zeigt;
    • 15 eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines blechförmigen Gitterelements der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 16 eine schematische Seitenansicht, die einen Prozess zum Herstellen des blechförmigen Gitterelements der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 17 eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines blechförmigen Gitterelements einer vierten Ausführungsform zeigt;
    • 18 eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank einer fünften Ausführungsform zeigt;
    • 19 eine schematische Seitenansicht, die den Hochdrucktank der fünften Ausführungsform zeigt;
    • 20 eine schematische Schnittdarstellung eines am Hochdrucktank der fünften Ausführungsform angebrachten Befestigungsmittels; und
    • 21 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für die Einbauposition des Hochdrucktanks in einem Brennstoffzellenfahrzeug zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Erste Ausführungsform:
  • 1 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank 10A einer ersten Ausführungsform zeigt. In 1 ist eine Mittelachse CX des Hochdrucktanks 10A durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Der Hochdrucktank 10A ist ein Hohlbehälter, der ein Fluid speichert. In der ersten Ausführungsform ist der Hochdrucktank 10A an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert und dient zur Speicherung von Brenngas, das einer Brennstoffzelle zugeführt werden soll. In der ersten Ausführungsform ist der Hochdrucktank 10A mit Wasserstoff unter hohem Druck als Brenngas der Brennstoffzelle gefüllt. Der Hochdrucktank 10A hat eine Druckfestigkeit von 70 MPa oder höher.
  • Der Hochdrucktank 10A hat einen Zylinder 11, der eine im Wesentlichen zylindrische Form hat, und Hauben 12a und 12b, die eine im Wesentlichen halbkugelförmige Form haben und an den jeweiligen Enden des Zylinders 11 angeordnet sind. Jede der Hauben 12a und 12b hat am Scheitelpunkt eine Öffnung (nicht abgebildet). Die Öffnung steht mit einem Innenraum des Hochdrucktanks 10A in Verbindung. Die Öffnung an der Oberseite der ersten Haube 12a wird durch Anbringen einer Metallkappe 13 hermetisch verschlossen. An die Kappe 13 ist ein Rohr angeschlossen, durch das das im Hochdrucktank 10A gespeicherte Fluid fließt. Die Kappe 13 ist mit einem An/Aus-Ventil (nicht abgebildet) und einem Ventil mit Schmelzpfropfen (nicht abgebildet) versehen. Das An/Aus-Ventil regelt, dass das gespeicherte Fluid in den Hochdrucktank 10A hinein oder aus diesem heraus fließt. Das Ventil mit Schmelzpfropfen schmilzt bei einer bestimmten Temperatur oder darüber, um das Austreten des Fluids aus dem Hochdrucktank 10A zu ermöglichen. Die Öffnung am Scheitelpunkt der zweiten Haube 12b wird durch Anbringen eines metallischen Verschlussstopfens 14 hermetisch verschlossen.
  • 2 ist eine schematische Schnittdarstellung des Hochdrucktanks 10A, geschnitten entlang einer Linie II-II in 1. Der Hochdrucktank 10A hat innen einen Liner bzw. eine Auskleidung 20. Die Auskleidung bzw. der Liner 20 ist ein Hohlbehälter, der als Körper des Hochdrucktanks 10A dient. Die Auskleidung 20 hat eine Wand 21 und einen Innenraum 22. Die Wand 21 definiert den Zylinder 11 und die Hauben 12a und 12b. Der Innenraum 22 wird von der Wand 21 zur Lagerung des Fluids umschlossen. In der ersten Ausführungsform besteht die Auskleidung 20 aus einem Harz. Die Auskleidung 20 wird zum Beispiel durch Rotationsgießen aus einem verstärkten Kunststoff hergestellt. In anderen Ausführungsformen kann die Auskleidung 20 anstelle des Harzes aus einem Leichtmetall wie z.B. einer Aluminiumlegierung bestehen.
  • Eine Faserschicht 23 und eine Schutzschicht 27A sind auf der Oberfläche der Wand 21 der Auskleidung 20 gestapelt. Die Faserschicht 23 wird durch Filament- bzw. Faserwickeln gebildet, wobei die Auskleidung 20 als Spindel verwendet wird, um die gesamte Außenfläche der Auskleidung 20 abzudecken. Die Faserschicht 23 enthält Fasern 24 und ein duroplastisches Harz 25. Die Fasern 24 werden um die gesamte Außenfläche der Auskleidung 20 gewickelt, um eine Mehrzahl von übereinander gewickelten Schichten zu bilden. Das duroplastische Harz 25 wird thermisch gehärtet, während es die Oberflächen der Fasern 24 bedeckt und die Fasern 24 miteinander verbindet. In der ersten Ausführungsform besteht die Faserschicht 23 aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK). Die Faser 24 ist eine Kohlefaser, und das duroplastische Harz 25 ist ein Epoxidharz. Das duroplastische Harz 25 ist nicht auf das Epoxidharz beschränkt, sondern kann auch aus anderen duroplastischen Harzen bestehen, wie z.B. einem ungesättigten Polyesterharz.
  • Die Faserschicht 23 bedeckt den Zylinder 11 und die in 1 dargestellten Hauben 12a und 12b. In den Hauben 12a und 12b ragen die Kappe 13 und der Verschlussstopfen14 aus der Faserschicht 23 heraus. Abdeckungen (nicht abgebildet), die sich von zentralen Rohrabschnitten entlang der Hauben 12a und 12b der Auskleidung 20 nach außen erstrecken, werden mit der Faserschicht 23 bedeckt, so dass die Kappe 13 und der Verschlussstopfen 14 an der Auskleidung 20 befestigt sind.
  • Wie in 2 dargestellt, enthält die Schutzschicht 27A ein poröses Element 30, das auf den Fasern 24 der Faserschicht 23 angeordnet ist, wobei das poröse Element 30 eine Mehrzahl von Poren 31 aufweist, die sich durch das poröse Element 30 in seiner Dickenrichtung erstrecken. Die Mehrzahl von Poren 31 ist über den gesamten Teil des porösen Elements 30 angeordnet. Das poröse Element 30 ist über die gesamte Schutzschicht 27A angeordnet. In der ersten Ausführungsform ist das poröse Element 30 ein röhrenförmiges Gitterelement 30A, das die Auskleidung 20 umgibt und ein Netz bzw. Gitter aufweist, das die Poren 31 definiert. Wie in 1 dargestellt, bedeckt das röhrenförmige Gitterelement 30A der ersten Ausführungsform zumindest den Zylinder 11 und deckt auch die unteren Enden der Hauben 12a und 12b ab.
  • In anderen Ausführungsformen können das röhrenförmige Gitterelement 30A und die Schutzschicht 27A den Zylinder 11 und die Hauben 12a und 12b vollständig abdecken oder können den Zylinder 11 teilweise abdecken. Alternativ können das röhrenförmige Gitterelement 30A und die Schutzschicht 27A die Hauben 12a und 12b ganz oder teilweise abdecken.
  • Das röhrenförmige Gitterelement 30A hat eine Dehnungseigenschaft, bei der eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das röhrenförmige Gitterelement 30A gedehnt wird. Das röhrenförmige Gitterelement 30A ist in einem gedehnten Zustand angeordnet und wird mit der Rückstellkraft an eine Oberflächenschicht der Fasern 24 angebracht. Das röhrenförmige Gitterelement 30A hat eine Wärmebeständigkeit, bei der das röhrenförmige Gitterelement 30A in einem später beschriebenen thermischen Aushärtungsschritt nicht geschmolzen wird. Das röhrenförmige Gitterelement 30A ist ein Faserelement aus einem Harz wie Nylon mit einer hohen Wärmebeständigkeit. Genauer gesagt besteht das röhrenförmige Gitterelement 30A aus NETLON (eingetragenes Warenzeichen).
  • Wie in 2 dargestellt, dringt das duroplastische Harz 25 der Faserschicht 23 in die Poren 31 ein, so dass das röhrenförmige Gitterelement 30A mit der Faserschicht 23 integriert wird. Das duroplastische Harz 25 bedeckt das gesamte röhrenförmige Gitterelement 30A.
  • Damit die Faserschicht 23 vor einem Fremdkörper wie z.B. einem Kieselstein geschützt werden kann, der während des Einsatzes im Brennstoffzellenfahrzeug mit dem Hochdrucktank 10A in Kontakt gelangt, ist die Größe der Pore 31 des röhrenförmigen Gitterelements 30A wünschenswerterweise kleiner als die Größe des Fremdkörpers. Genauer gesagt kann die Pore 31 des röhrenförmigen Gitterelements 30A eine maximale Breite von etwa 0,1 bis 10 mm haben.
  • 3 ist eine erläuternde Darstellung, die den Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen des Hochdrucktanks 10A zeigt. In Schritt P1 werden die Auskleidung 20 und das poröse Element 30 vorbereitet. Der Kappe 13 und der Verschlussstopfen 14 werden an den Öffnungen der Hauben 12a und 12b der Auskleidung 20 befestigt. In Schritt P2 werden die Fasern 24, die mit einem ungehärteten duroplastischen Harz 25 imprägniert sind, mit einem Filamentwickler um den Auskleidung 20 zu einer Spirale oder einem Reifen gewickelt. In Schritt P2 werden die gewickelten Lagen der Fasern 24, die die gesamte Auskleidung 20 abdecken, gestapelt. In Schritt P3 wird das in Schritt P1 vorbereitete poröse Element 30 auf den Fasern 24 angeordnet. In der ersten Ausführungsform wird das röhrenförmige Gitterelement 30A als poröses Element 30 auf den Fasern 24 angeordnet.
  • Einzelheiten des Schrittes P3 werden unter Bezugnahme auf 4 bis 8 der Reihe nach beschrieben. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Befestigungsvorrichtung 100 zeigt, die konfiguriert ist, um das röhrenförmige Gitterelement 30A an der Auskleidung 20 zu befestigen. Die Befestigungsvorrichtung 100 umfasst eine Mehrzahl von Schäften 101 und einen Plattenkörper 105, an dem die Schäfte 101 parallel verlaufend befestigt sind. In einer Fläche 105s des Plattenkörpers 105 ist eine Mehrzahl von Nuten 106 ausgebildet. Die Nuten 106 erstrecken sich von der Mitte zum Außenumfang des Plattenkörpers 105 und sind radial in regelmäßigen Abständen so angeordnet, dass sie die Mitte des Plattenkörpers 105 umgeben. Ein Ende jeder Nut 106, das sich näher an der Mitte des Plattenkörpers 105 befindet, wird im Folgenden als „erstes Ende 106a“ bezeichnet. Ein Ende jeder Nut 106, das sich näher am äußeren Umfang des Plattenkörpers 105 befindet, wird im Folgenden als „zweites Ende 106b“ bezeichnet.
  • Jeder Schaft 101 erstreckt sich von der Nut 106 in einer Richtung senkrecht zur Fläche 105s des Plattenkörpers 105. Der Schaft 101 ist entlang der Nut 106 zwischen dem ersten Ende 106a und dem zweiten Ende 106b der Nut 106 linear beweglich. Die Welle 101 wird durch einen Getriebemechanismus (nicht abgebildet) bewegt, der innerhalb des Plattenkörpers 105 angeordnet ist.
  • In der Befestigungsvorrichtung 100 dienen die Schäfte 101 als Halterungen, die so konfiguriert sind, dass sie das röhrenförmige Gitterelement 30A halten. Das röhrenförmige Gitterelement 30A wird an der Befestigungsvorrichtung 100 befestigt, indem die Schäfte 101 in das röhrenförmige Gitterelement 30A in einem Zustand eingeführt werden, in dem sich die Schäfte 101 an den ersten Enden 106a befinden.
  • 5 ist eine schematische Draufsicht der Befestigungsvorrichtung 100 in einem Zustand, in dem das röhrenförmige Gitterelement 30A befestigt ist. In 5 wird eine äußere Umfangsgrenzlinie der Auskleidung 20, wenn die Auskleidung 20 so angeordnet ist, dass die Mittelachse der Auskleidung 20 auf einer Mittelachse des Plattenkörpers 105 liegt, zur Referenz durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. Der Durchmesser eines imaginären Kreises (nicht abgebildet), der die ersten Enden 106a der Nuten 106 des Plattenkörpers 105 verbindet, ist größer als der Durchmesser des röhrenförmigen Gitterelements 30A, das zu einem Zylinder geformt ist, ohne Dehnung. Das röhrenförmige Gitterelement 30A wird um die Schäfte 101 geschlungen, während es in radialer Richtung gedehnt wird, und wird von den Schäfte 101 in einem Zustand gehalten, in dem eine Rückstellkraft erzeugt wird.
  • 6 ist eine schematische Draufsicht auf die Befestigungsvorrichtung 100, wenn das befestigte röhrenförmige Gitterelement 30A durch Bewegen der Schäfte 101 gedehnt wird. Der Durchmesser des imaginären Kreises (nicht abgebildet), der die ersten Enden 106a der Nuten 106 verbindet, ist kleiner als der Durchmesser der Auskleidung 20. Der Durchmesser eines imaginären Kreises (nicht abgebildet), der die zweiten Enden 106b der Nuten 106 verbindet, ist größer als der Durchmesser der Auskleidung 20. Nachdem das röhrenförmige Gitterelement 30A angebracht wurde, werden die Schäfte 101 zu den zweiten Enden 106b bewegt, um das röhrenförmige Gitterelement 30A zu strecken bzw. zu dehnen. Daher wird der Durchmesser des röhrenförmigen Gitterelements 30A vergrößert. Auf diese Weise kann im röhrenförmigen Gitterelement 30A ein Raum für die Aufnahme der Auskleidung 20 gebildet werden.
  • 7 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die einen Schritt des Einsetzens der Auskleidung 20 in das röhrenförmige Gitterelement 30A zeigt, das von den Schäften 101 der Befestigungsvorrichtung 100 gehalten wird. Die Auskleidung 20 mit den in Schritt P2 gewickelten Fasern 24 wird entlang der Mittelachse des Plattenkörpers 105 der Befestigungsvorrichtung 100 in das röhrenförmige Gitterelement 30A eingeführt, dessen Durchmesser durch die Befestigungsvorrichtung 100 vergrößert wird, wie in 6 dargestellt.
  • 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Befestigungsvorrichtung 100 die Befestigung des röhrenförmigen Gitterelements 30A an der Auskleidung 20 abschließt. Nachdem die Auskleidung 20 in das röhrenförmige Gitterelement 30A eingesetzt ist, wird das röhrenförmige Gitterelement 30A an der Auskleidung 20 befestigt, indem zwischen den Schäften 101 eine äußere Kraft auf das dem Plattenkörper 105 gegenüberliegende Ende des röhrenförmige Gitterelements 30A ausgeübt wird, so dass das röhrenförmige Gitterelement 30A nicht von den Fasern 24 der Auskleidung 20 getrennt wird. In diesem Zustand wird die Auskleidung 20 vom Plattenkörper 105 in einer Richtung entlang der Mittelachse CX wegbewegt, um die Schäfte 101 aus dem Raum zwischen dem röhrenförmigen Gitterelement 30A und der Auskleidung 20 zu entfernen. Dann zieht sich das röhrenförmige Gitterelement 30A mit seiner Rückstellkraft zusammen und wird auf die um die Auskleidung 20 gewickelten Fasern 24 aufgezogen. In der Seitenfläche jedes Schaftes 101 kann eine Nut zur Verbesserung des Schlupfes des röhrenförmigen Gitterelements 30A vorgesehen werden, so dass der Schaft 101 problemlos aus dem röhrenförmigen Gitterelement 30A entfernt werden kann.
  • Nachdem das röhrenförmige Gitterelement 30A an der Auskleidung 20 befestigt ist, wird Schritt P4 von 3 ausgeführt. Schritt P4 ist ein Schritt der thermischen Aushärtung des duroplastischen Harzes 25. In Schritt P4 wird die Auskleidung 20 mit dem röhrenförmigen Gitterelement 30A in einen Heizofen gelegt und auf eine Temperatur erwärmt, die gleich oder höher als die Aushärtungstemperatur des duroplastischen Harzes 25 ist. Auf diese Weise wird das duroplastische Harz, mit dem die Fasern 24 imprägniert sind, thermisch ausgehärtet. In Schritt P4 wird die Auskleidung 20 erwärmt, während sie rotiert wird, um das Positionsungleichgewicht des duroplastischen Harzes 25 aufgrund des Fließens des geschmolzenen duroplastischen Harzes 25 zu reduzieren.
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die die Zustände vor und nach der Ausbildung der Faserschicht 23 und der Schutzschicht 27A im thermischen Härtungsschritt (Schritt P4) zeigt. Wenn die Auskleidung 20 mit den Fasern 24 und dem röhrenförmigen Gitterelement 30A im Heizofen in Schritt P4 erhitzt wird, schmilzt das in den Fasern 24 imprägnierte duroplastische Harz 25 und fließt, um die Zwischenräume zwischen den Fasern 24 zu füllen und in die Poren 31 des röhrenförmigen Gitterelements 30A einzudringen. Das duroplastische Harz 25 fließt weiter, um das gesamte röhrenförmige Gitterelement 30A zu bedecken. Dann wird das duroplastische Harz 25 thermisch ausgehärtet, um die Faserschicht 23 und die Schutzschicht 27A zu bilden, die durch das duroplastische Harz 25 integriert werden. Mit anderen Worten, das duroplastische Harz, mit dem die Fasern 24 imprägniert sind, und das duroplastische Harz, das die Schutzschicht 27A integriert, sind homogen.
  • Gemäß dem Hochdrucktank 10A der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird das röhrenförmige Gitterelement 30A vor dem thermischen Aushärtungsschritt an der Auskleidung 20 befestigt. Daher kann die Schutzschicht 27A, die die Faserschicht 23 schützt, leicht gebildet werden. Gemäß dem Hochdrucktank 10A der ersten Ausführungsform wird die Schutzschicht 27A, deren Festigkeit durch Beschichtung des röhrenförmigen Gitterelements 30A mit dem duroplastischen Harz 25 erhöht wird, auf der Oberflächenschicht gebildet. Dadurch wird die Haltbarkeit des Hochdrucktanks 10A erhöht. Gemäß dem Hochdrucktank 10A der ersten Ausführungsform dringt das duroplastische Harz 25 in die Poren 31 des röhrenförmigen Gitterelements 30A ein, so dass die Faserschicht 23 und die Schutzschicht 27A integriert werden. Dadurch wird die Verschlechterung des Hochdrucktanks 10A durch ein Abschälen der Faserschicht 23 und der Schutzschicht 27A unterdrückt. Mit der Schutzschicht 27A mit dem röhrenförmigen Gitterelement 30A ist es einfach, visuell zu prüfen, ob irgendeine Faser des Gitters des röhrenförmigen Gitterelements 30A gebrochen ist. Daher kann der Grad der Verschlechterung der Schutzschicht 27A visuell basierend darauf überprüft werden, wie die Fasern des röhrenförmigen Gitterelements 30A gebrochen sind. Auf diese Weise ist es möglich, auf einfache und angemessene Weise den Zeitpunkt des Austausches zu bestimmen, der aufgrund der Verschlechterung des Hochdrucktanks 10A erforderlich ist.
  • Gemäß dem Hochdrucktank 10A der ersten Ausführungsform hat das röhrenförmige Gitterelement 30A der Schutzschicht 27A die Dehnungseigenschaft. Wenn sich der Hochdrucktank 10A durch wiederholtes Beladen und Entladen des gespeicherten Fluids wiederholt ausdehnt und zusammenzieht, kann sich das röhrenförmige Gitterelement 30A dehnen und zusammenziehen, um der Ausdehnung und Kontraktion zu folgen. Diese Dehnungseigenschaft unterdrückt die Verschlechterung der Schutzschicht 27A aufgrund der wiederholten Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10A. Das dehnbare röhrenförmige Gitterelement 30A unterdrückt die Einschränkung der Ausdehnung des Hochdrucktanks 10A durch die Schutzschicht 27A. Daher wird die Erzeugung von Eigenspannungen bei der Ausdehnung des Hochdrucktanks 10A und damit die Verschlechterung des Hochdrucktanks 10A unterdrückt. In der ersten Ausführungsform ist das röhrenförmige Gitterelement 30A mit der Rückstellkraft kontrahierbar, die beim Dehnen des röhrenförmigen Gitterelements 30A erzeugt wird. Dadurch wird die Folgefähigkeit der Schutzschicht 27A beim Zusammenziehen des Hochdrucktanks 10A erhöht. Darüber hinaus kann das röhrenförmige Gitterelement 30A, das die Dehnungseigenschaft besitzt, leicht an der Auskleidung 20 befestigt werden. Daher kann die Schutzschicht 27A in kürzerer Zeit geformt werden. Indem das röhrenförmige Gitterelement 30A in einem Zustand, in dem die Rückstellkraft erzeugt wird, an der Auskleidung 20 befestigt wird, kann das röhrenförmige Gitterelement 30A an Unregelmäßigkeiten der gewickelten Lagen der Fasern 24, die auf der Oberflächenschicht der Auskleidung 20 gebildet werden, angepasst werden. Daher wird die Faltenbildung des röhrenförmigen Gitterelements 30A unterdrückt und die Erzeugung eines Spalts zwischen dem röhrenförmigen Gitterelement 30A und der Faser 24 wird unterdrückt. Auf diese Weise ist es möglich, eine Verschlechterung des Aussehens des Hochdrucktanks 10A aufgrund der Faltenbildung des röhrenförmigen Gitterelements 30A zu unterdrücken und eine Verringerung der Haltbarkeit der Schutzschicht 27A aufgrund der zwischen dem röhrenförmigen Gitterelement 30A und der Faser 24 erzeugten Lücke zu unterdrücken.
  • Zweite Ausführungsform:
  • 10A ist eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank 10B einer zweiten Ausführungsform zeigt. 10B ist eine schematische Schnittdarstellung des Hochdrucktanks 10B, geschnitten entlang einer Linie XB-XB in 10A. 10C ist eine schematische Schnittdarstellung des Hochdrucktanks 10B, geschnitten entlang einer Linie XC-XC in 10B. Der Aufbau des Hochdrucktanks 10B der zweiten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen dem des Hochdrucktanks 10A der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass eine Schutzschicht 27B der zweiten Ausführungsform an Stelle der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Schutzschicht 27A vorgesehen ist.
  • Wie in 10A und 10B dargestellt, bedeckt die Schutzschicht 27B der zweiten Ausführungsform einen Teil der Seitenfläche des Zylinders 11 in einem Bereich zwischen den Hauben 12a und 12b an den jeweiligen Enden. Der Hochdrucktank 10B ist an dem Brennstoffzellenfahrzeug in einer Haltung montiert, in der sich die Schutzschicht 27B auf einer unteren Seite befindet. Wie in 10B dargestellt, bedeckt die Schutzschicht 27B der zweiten Ausführungsform den Zylinder 11 in seiner Umfangsrichtung in einem Bereich von etwa 1/3 bis 1/2 des Umfangs des Zylinders 11. Wie in 10C dargestellt, umfasst die Schutzschicht 27B das poröse Element 30 mit den Poren 31, die sich durch das poröse Element 30 in seiner Dickenrichtung erstrecken. Die Poren 31 sind über den gesamten Teil des porösen Elements 30 angeordnet. In der zweiten Ausführungsform wird das poröse Element 30 aus den unten beschriebenen blechförmigen Gitterelementen 30B gebildet. Die blechförmigen Gitterelemente 30B sind über die gesamte Schutzschicht 27B angeordnet.
  • Die Struktur jedes blechförmigen Gitterelementes 30B der Schutzschicht 27B wird auch mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben. 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die blechförmigen Gitterelemente 30B zeigt. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Teil des blechförmigen Gitterelements 30B vergrößert zeigt.
  • Es wird auf 11 Bezug genommen. In der zweiten Ausführungsform enthält die Schutzschicht 27B eine Mehrzahl von blechförmigen Gitterelementen 30B als poröses Element 30. Jedes blechförmige Gitterelement 30B hat eine gekrümmte Form, die der Seitenfläche des Zylinders 11 entspricht, und über das gesamte blechförmige Gitterelement 30B ist ein Netz bzw. Gitter gebildet, das die Poren 31 definiert. Das blechförmige Gitterelement 30B hat eine formbeständige Eigenschaft, um die gekrümmte Blechform beizubehalten. Wie in 10A dargestellt, sind die blechförmigen Gitterelemente 30B auf der Seitenfläche des Zylinders 11 entlang einer Mittelachse CX des Hochdrucktanks 10B in einer Reihe angeordnet. Der Grund, warum die Schutzschicht 27B durch die Verwendung der Mehrzahl der blechförmigen Gitterelemente 30B gebildet wird, wird später beschrieben.
  • Es wird auf 12 Bezug genommen. In der zweiten Ausführungsform ist das blechförmige Gitterelement 30B durch Verformung des Gitters dehnbar oder zusammenziehbar. Zum Beispiel besteht das blechförmige Gitterelement 30B aus einem Streckmetall. Die Poren 31 des blechförmigen Gitterelements 30B sind so geformt, dass eine Mehrzahl von kleinen Schlitzen, die in einem Metallblech, das als Basis für das blechförmige Gitterelement 30B dient, in einem versetzten Muster angeordnet sind, geöffnet wird, indem die beiden Seitenabschnitte jedes Schlitzes zu gegenüberliegenden Seiten entlang einer Dickenrichtung des Metallblechs herausgedrückt werden. In 12 sind die Flächen, die zuvor die Innenwandflächen der Schlitze waren, schraffiert. In der zweiten Ausführungsform ist jede Pore 31 in einer Rhomboidform geöffnet, wie in 12 dargestellt.
  • Das blechförmige Gitterelement 30B enthält eine Mehrzahl von Fäden 33 und eine Mehrzahl von Verbindern 34, die jeweils die Enden von vier Fäden 33 verbinden. In der zweiten Ausführungsform sind die Fäden 33 gerade Abschnitte mit derselben Länge, die als vier Seiten jeder rhombischen Pore 31 dienen. Die Verbinder 34 dienen als Ecken jeder rhombischen Pore 31.
  • Das blechförmige Gitterelement 30B wird durch Ändern der Abmessungsverhältnisse der rhombischen Poren 31 in einer Breitenrichtung X und einer Längsrichtung Y gedehnt oder gestaucht. Die „Breitenrichtung X“ ist eine Umfangsrichtung des Hochdrucktanks 10B, wenn das blechförmige Gitterelement 30B auf dem Hochdrucktank 10B angeordnet ist. Die „Längsrichtung Y“ ist eine Richtung entlang der Mittelachse CX des Hochdrucktanks 10B.
  • Wenn das blechförmige Gitterelement 30B in der Breitenrichtung X gedehnt wird, nehmen die Öffnungsweiten der Poren 31 in Breitenrichtung X zu und die Öffnungsweiten der Poren 31 in Längsrichtung Y nehmen ab. Wenn das blechförmige Gitterelement 30B in der Breitenrichtung X zusammengezogen wird, nehmen die Öffnungsweiten der Poren 31 in Breitenrichtung X ab und die Öffnungsweiten der Poren 31 in Längsrichtung Y nehmen zu. Da das blechförmige Gitterelement 30B die Dehnungseigenschaft hat, kann sich die Schutzschicht 27B dehnen und zusammenziehen, um der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10B zu folgen.
  • In der zweiten Ausführungsform ist die Mehrzahl der blechförmigen Gitterelemente 30B in der Richtung entlang der Mittelachse CX des Hochdrucktanks 10B wie oben beschrieben angeordnet. Dadurch kann die Abmessung jedes blechförmigen Gitterelementes 30B in der Längsrichtung Y entlang der Mittelachse CX des Hochdrucktanks 10B reduziert werden. Durch die geringe Abmessung jedes blechförmigen Gitterelements 30B in Längsrichtung Y kann sich das blechförmige Gitterelement 30B leicht in der Längsrichtung Y zusammenziehen, wenn sich der Hochdrucktank 10B ausdehnt und das blechförmige Gitterelement 30B sich in der Breitenrichtung X streckt. Dadurch ist es möglich, die Spannung in der Schutzschicht 27B zu reduzieren, wenn sich der Hochdrucktank 10B ausdehnt, wodurch eine Verschlechterung der Schutzschicht 27B durch wiederholtes Ausdehnen und Zusammenziehen des Hochdrucktanks 10B unterdrückt wird.
  • Die Struktur eines Halteelements 200 zur Verwendung in einem thermischen Aushärtungsschritt in einem Verfahren zum Herstellen des Hochdrucktanks 10B der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. 13 ist eine schematische Schnittdarstellung in einer Schnittebene orthogonal zu einer Mittelachse des Halteelements 200, das die Auskleidung 20 des Hochdrucktanks 10B festhält.
  • Der Hochdrucktank 10B der zweiten Ausführungsform wird ähnlich wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene Hochdrucktank 10A durch den Ablauf des Herstellungsverfahrens von 3 hergestellt. In Schritt P3 der zweiten Ausführungsform werden die als poröses Element 30B dienenden blechförmigen Gitterelemente 30B auf den um die Auskleidung 20 gewickelten Fasern 24 angeordnet. Im thermischen Aushärtungsschritt (Schritt P4) dringt das duroplastische Harz 25 in die Poren 31 des blechförmigen Gitterelements 30B ein und wird thermisch ausgehärtet, um die Schutzschicht 27B zu bilden. Im Schritt des thermischen Aushärtens wird das Halteelement 200 verwendet, um das Ablösen der blechförmigen Gitterelemente 30B von der Auskleidung 20 zu unterdrücken, bevor das duroplastische Harz 25 thermisch ausgehärtet ist. Das Halteelement 200 hält die Auskleidung 20 und die blechförmigen Gitterelemente 30B in engem Kontakt miteinander. Die Auskleidung 20 und die blechförmigen Gitterelemente 30B werden erhitzt, während sie zusammen mit dem Halteelement 200 in einem Heizofen in dem Zustand gedreht werden, in dem die Auskleidung 20 und die blechförmigen Gitterelemente 30B durch das Halteelement 200 gehalten werden.
  • Das Halteelement 200 hat eine zylindrische Form. Die Auskleidung 20 mit dem blechförmigen Gitterelement 30B ist in dem Halteelement 200 aufgenommen. Das Halteelement 200 umfasst eine halbzylindrische erste Seitenwand 201 und eine halbzylindrische zweite Seitenwand 202, die einander über die Mittelachse des Halteelements 200 zugewandt sind. Ein umlaufendes Ende der ersten Seitenwand 201 ist über ein Scharnier 204 mit einem umlaufenden Ende der zweiten Seitenwand 202 verbunden. Die erste Seitenwand 201 dreht sich um das Scharnier 204 relativ zur zweiten Seitenwand 202.
  • Wie durch eine gestrichelte Linie in 13 angedeutet, wird die erste Seitenwand 201 relativ zur zweiten Seitenwand 202 gedreht, um das Halteelement 200 zu öffnen. Daher kann die Auskleidung 20 mit dem blechförmigen Gitterelement 30B in dem Halteelement 200 aufgenommen werden. Die Auskleidung 20 wird im Halteelement 200 so angeordnet, dass das blechförmige Gitterelement 30B der inneren Umfangsfläche der zweiten Seitenwand 202 zugewandt ist.
  • Ein Verriegelungsmechanismus 205 ist an den Umfangsenden der ersten Seitenwand 201 und der zweiten Seitenwand 202 gegenüber dem Scharnier 204 vorgesehen. Der Verriegelungsmechanismus 205 koppelt die erste Seitenwand 201 und die zweite Seitenwand 202 in einem Zustand, in dem die erste Seitenwand 201 und die zweite Seitenwand 202 geschlossen sind, wodurch die Drehung der ersten Seitenwand 201 und der zweiten Seitenwand 202 eingeschränkt wird. Nachdem die Auskleidung 20 in dem Halteelement 200 untergebracht ist, werden die erste Seitenwand 201 und die zweite Seitenwand 202 durch den Verriegelungsmechanismus 205 fixiert.
  • Eine Mehrzahl von Stützelementen 210 ist am Halteelement 200 befestigt, um die blechförmigen Gitterelemente 30B und die Auskleidung 20 im Halteelement 200 zu stützen. Jedes Stützelement 210 ist ein Bolzen, der durch die erste Seitenwand 201 oder die zweite Seitenwand 202 geht. Die Mehrzahl der Stützelemente 210 jeder Seitenwand 201 oder 202 ist in einer Richtung entlang der Mittelachse des Halteelements 200 angeordnet, wobei die Abbildung weggelassen wurde, da sich die Stützelemente 210 in 13 überlappen. Die Stützelemente 210, die durch die erste Seitenwand 201 verlaufen, drücken an ihren distalen bzw. vorderen Enden die Fasern 24, die um die Seitenfläche der Auskleidung 20 gewickelt sind. Die Stützelemente 210, die durch die zweite Seitenwand 202 gehen, pressen an ihren distalen bzw. vorderen Enden die beiden Enden jedes blechförmigen Gitterelements 30B in Umfangsrichtung der Auskleidung 20. Eine Position der Mittelachse CX der Auskleidung 20 kann durch Einstellen der Einschubtiefen der Stützelemente 210 eingestellt werden. Dadurch ist es möglich, Ungleichmäßigkeiten der Heiztemperatur zu unterdrücken, die durch eine Fehlausrichtung der Mittelachse CX der Auskleidung 20 von der Mittelachse des Halteelements 200 verursacht werden können.
  • Ein Dämpfungselement 215 ist zwischen jedem Stützelement 210 und dem blechförmigen Gitterelement 30B oder der um die Auskleidung 20 gewickelten Faser 24 angeordnet. Das Dämpfungselement 215 besteht aus einem duroplastischen Harz 25 desselben Typs wie das duroplastische Harz 25, mit dem die Fasern 24 imprägniert sind. Im Schritt des thermischen Aushärtens wird das Dämpfungselement 215 geschmolzen und thermisch ausgehärtet, während es mit dem duroplastischen Harz 25 der Faserschicht 23 oder der Schutzschicht 27B integriert wird. Nach dem thermischen Aushärtungsschritt wird eine Masse des thermisch ausgehärteten Dämpfungselements 215, die auf der Oberflächenschicht des Hochdrucktanks 10B verbleibt, durch Schleifen oder ähnliches entfernt. Dieser Vorgang verringert das Auftreten eines Falles, bei dem auf der Oberflächenschicht des Hochdrucktanks 10B eine Stützmarkierung durch das Stützelement 210 des Halteelements 200 zurückbleibt.
  • Gemäß dem Hochdrucktank 10B der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform umfasst die Schutzschicht 27B die blechförmigen Gitterelemente 30B, die ihre Form als Blechform beibehalten. Dadurch wird die Festigkeit der Schutzschicht 27B erhöht.
  • Das blechförmige Gitterelement 30B der Schutzschicht 27B dehnt oder zieht sich durch Verformung des Gitters zusammen. Daher kann die Schutzschicht 27B der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10B folgen. Dadurch wird die Haltbarkeit der Schutzschicht 27B erhöht. Darüber hinaus wird das blechförmige Gitterelement 30B in einem gewünschten Bereich angeordnet, um die Schutzschicht 27B zu bilden, die nur diesen Bereich abdeckt. Daher kann die Schutzschicht 27B leicht nur in einem Bereich mit hohem Schutzbedarf gebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Erhöhung des Gewichts des Hochdrucktanks 10B oder eine Erhöhung der Herstellungskosten durch die Bildung der Schutzschicht 27B in einem Bereich mit geringerem Schutzbedarf zu unterdrücken. Gemäß dem Hochdrucktank 10B der zweiten Ausführungsform und seinem Herstellungsverfahren können verschiedene Wirkungen und Effekte erzielt werden, die in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
  • Dritte Ausführungsform:
  • 14 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank IOC einer dritten Ausführungsform zeigt. Die Struktur des Hochdrucktanks 10C der dritten Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur des Hochdrucktanks 10B der zweiten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass anstelle der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen blechförmigen Gitterelemente 30B in der dritten Ausführungsform ein blechförmiges Gitterelement 30C verwendet wird. Eine Schutzschicht 27C der dritten Ausführungsform wird dadurch gebildet, dass das duroplastische Harz 25 in die Poren 31 eines einzelnen blechförmige Gitterelements 30C eindringt.
  • 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur des blechförmigen Gitterelements 30C zeigt. Das blechförmige Gitterelement 30C der dritten Ausführungsform besteht ähnlich wie das blechförmige Gitterelement 30B der zweiten Ausführungsform aus einem Streckmetall, unterscheidet sich jedoch vom blechförmigen Gitterelement 30B der zweiten Ausführungsform durch die Öffnungsformen der Poren 31. Bei dem blechförmigen Gitterelement 30C hat jeder der Fäden 33, die die Pore 31 umschließen, zwei gebogene Abschnitte 33c. Daher ist der Faden 33 zu einer gekröpften Form gebogen. Im blechförmigen Gitterelement 30C kann jeder Faden 33 an den beiden Biegeabschnitten 33c zusätzlich zum Verbinder 34 als Verbindung gebogen werden. Im blechförmigen Gitterelement 30C kann die Öffnungsform jeder Pore 31 freier verändert werden. Daher kann sich das blechförmige Gitterelement 30C in der Breitenrichtung X und in der Längsrichtung Y unabhängig voneinander dehnen und zusammenziehen. Mit dem blechförmigen Gitterelement 30C kann die Folgefähigkeit der Schutzschicht 27C bei der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10C erhöht werden.
  • 16 ist eine schematische Ansicht, die einen Prozess zum Herstellen des blechförmigen Gitterelements 30C zeigt. In den Schritten A, B und C in einem oberen Teil der Zeichnungsseite von 16 wird ein von Förderrollen 320 gestütztes Metallblech 300 einmal durch ein oberes Gesenk 310 und ein unteres Gesenk 312 gepresst, die jeweils eine dünne Plattenform haben, die den Formen der Fäden 33 entspricht. Auf diese Weise werden in dem Blech 300 Bereiche 31a gebildet, die jeweils einer Hälfte der Pore 31 entsprechen. Nach der ersten Presse wird das Blech 300 von den Transportrollen 320 um eine Strecke entsprechend der Dicke des oberen Gesenks 310 und des unteren Gesenks 312 gefördert. Weiterhin werden die Positionen des oberen Gesenks 310 und des unteren Gesenks 312 in einer Richtung orthogonal zur Förderrichtung des Bleches 300 um einen Abstand verschoben, der einer Hälfte der Abmessung der Pore 31 in Breitenrichtung X entspricht. In den Schritten D, E und F in einem unteren Teil der Zeichnungsseite von 16 werden in einer zweiten Presse unter Verwendung des oberen Gesenks 310 und des unteren Gesenks 312 Bereiche 31b geformt, die jeweils der verbleibenden Hälfte der Pore 31 entsprechen. Das blechförmige Gitterelement 30C der dritten Ausführungsform kann mit der gleichen Fertigungsvorrichtung wie das blechförmige Gitterelement 30B der zweiten Ausführungsform hergestellt werden, indem nur das obere Gesenk 310 und das untere Gesenk 312 ersetzt werden.
  • Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform wird die Folgefähigkeit der Schutzschicht 27C bei der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10C dadurch erhöht, dass sich das zu verformende blechförmige Gitterelement 30C in der Breitenrichtung X und der Längsrichtung Y freier dehnen und kontrahieren lässt als das blechförmige Gitterelement 30B der zweiten Ausführungsform. Gemäß dem Hochdrucktank 10C der dritten Ausführungsform und seinem Herstellungsverfahren können verschiedene, in Zusammenhang mit den vorgenannten Ausführungsformen beschriebene Wirkungen und Effekte erzielt werden.
  • Vierte Ausführungsform:
  • 17 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines blechförmigen Gitterelements 30D zeigt, das als poröses Element 30 in einem Hochdrucktank einer vierten Ausführungsform verwendet werden soll. Die Struktur des Hochdrucktanks der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur des Hochdrucktanks 10C der dritten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das blechförmige Gitterelement 30D der vierten Ausführungsform anstelle des in der dritten Ausführungsform beschriebenen blechförmigen Gitterelements 30C verwendet wird. Das blechförmige Gitterelement 30D der vierten Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch mit dem blechförmigen Gitterelement 30C der dritten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass sich die Öffnungsformen der Poren 31 wie nachfolgend beschrieben unterscheiden.
  • Die Struktur des blechförmigen Gitterelements 30D der vierten Ausführungsform entspricht einer Struktur, bei der die in der dritten Ausführungsform beschriebenen gebogenen Abschnitte 33c jedes Fadens 33 in gekrümmte Abschnitte verändert werden. Jeder Faden 33 hat die Form einer trigonometrischen Wellenform. Die Öffnungsform jeder Pore 31 des blechförmigen Gitterelements 30D entspricht einer Form, in der die Enden von drei Ellipsen, die in einer Linie in Richtung des Hauptdurchmessers angeordnet sind, miteinander verbunden sind.
  • Gemäß dem blechförmigen Gitterelement 30D der vierten Ausführungsform wird die Spannung in jedem Faden 33 verteilt, wenn das blechförmige Gitterelement 30D durch Ändern der Öffnungsform der Pore 31 gedehnt oder zusammengezogen wird. Daher wird die Spannungskonzentration unterdrückt, wenn das blechförmige Gitterelement 30D gedehnt oder zusammengezogen wird. Gemäß dem blechförmigen Gitterelement 30D der vierten Ausführungsform kann die Haltbarkeit der Schutzschicht des Hochdrucktanks weiter erhöht werden. Das blechförmige Gitterelement 30D der vierten Ausführungsform kann ähnlich wie das blechförmige Gitterelement 30C der dritten Ausführungsform leicht hergestellt werden, indem nur die Formen des oberen Gesenks 310 und des unteren Gesenks 312, die in 16 dargestellt sind, verändert werden. Gemäß dem Hochdrucktank der vierten Ausführungsform und seinem Herstellungsverfahren können verschiedene, in Zusammenhang mit den vorgenannten Ausführungsformen beschriebene Wirkungen und Effekte erzielt werden.
  • Fünfte Ausführungsform:
  • 18 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Hochdrucktank 10E einer fünften Ausführungsform zeigt. 19 ist eine schematische Seitenansicht des Hochdrucktanks 10E der fünften Ausführungsform, die aus einer Richtung entlang der Mittelachse CX betrachtet wird. Der Aufbau des Hochdrucktanks 10E der fünften Ausführungsform ist im Wesentlichen identisch mit dem Aufbau des Hochdrucktanks 10C der dritten Ausführungsform, mit Ausnahme der folgenden Merkmale.
  • Wie in 18 dargestellt, ist der Hochdrucktank 10E der fünften Ausführungsform mit einer ersten Schutzschicht 27Ea und einer zweiten Schutzschichten 27Eb anstelle der in der dritten Ausführungsform beschriebenen Schutzschicht 27C versehen. Die erste Schutzschicht 27Ea und jede zweite Schutzschicht 27Eb sind voneinander entfernt auf dem Zylinder 11 an Positionen angeordnet, an denen die erste Schutzschicht 27Ea und die zweite Schutzschicht 27Eb einander über die Mittelachse CX gegenüberliegen.
  • Wie in 18 und 19 dargestellt, bedeckt die erste Schutzschicht 27Ea einen Teil des Umfangsbereichs des Zylinders 11 über den Bereich zwischen den beiden Hauben 12a und 12b, ähnlich wie die in der dritten Ausführungsform beschriebene Schutzschicht 27C. Die erste Schutzschicht 27Ea bedeckt den Zylinder 11 in seiner Umfangsrichtung in einem Bereich von etwa 1/3 bis 1/2 des Umfangs des Zylinders 11.
  • Wie in 18 dargestellt, ist der Hochdrucktank 10E mit einer Mehrzahl von zweiten Schutzschichten 27Eb versehen. Die zweiten Schutzschichten 27Eb sind in der Richtung entlang der Mittelachse CX voneinander entfernt angeordnet. Die zweiten Schutzschichten 27Eb umfassen eine zweite Schutzschicht, die näher an der ersten Haube 12a als an der zweiten Haube 12b vorgesehen ist, und eine zweite Schutzschicht, die näher an der zweiten Haube 12b als an der ersten Haube 12a vorgesehen ist. Die beiden zweiten Schutzschichten 27Eb sind an symmetrischen Positionen jenseits des Schwerpunkts des Hochdrucktanks 10E vorgesehen. Wie in 19 dargestellt, bedeckt jede der zweiten Schutzschichten 27Eb den Zylinder 11 in seiner Umfangsrichtung in einem Bereich von etwa 1/3 bis 1/2 des Umfangs des Zylinders 11. In anderen Ausführungen können ferner eine oder mehrere zweite Schutzschichten 27Eb zwischen den beiden zweiten Schutzschichten 27Eb in der Nähe der Hauben 12a und 12b vorgesehen werden. In anderen Ausführungsformen kann eine einzige zweite Schutzschicht 27Eb vorgesehen werden.
  • Es wird auf 18 und 19 Bezug genommen. Jede der Schutzschichten 27Ea und 27Eb enthält ein blechförmiges Gitterelement 30E. Die Struktur des blechförmigen Gitterelements 30E ist im Wesentlichen die gleiche wie die Struktur des blechförmigen Gitterelements 30C der dritten in 15 dargestellten Ausführungsform, außer dass an beiden Enden die unten beschriebenen Befestigungsmittel 37 angebracht sind. Der Hochdrucktank 10E wird hergestellt, indem man die mit den Befestigungsmittel 37 versehenen blechförmigen Gitterelemente 30E auf den Fasern 24 der Auskleidung 20 anordnet, auf die die Fasern 24 aufgewickelt sind, und bewirkt, dass das duroplastische Harz 25 in die Poren 31 der blechförmigen Gitterelemente 30E eindringt und das duroplastische Harz 25 im Schritt des thermischen Aushärtens thermisch aushärtet. In anderen Ausführungsformen kann das blechförmige Gitterelement 30E eine Struktur haben, bei der die Befestigungsmittel 37 zu dem blechförmigen Gitterelement 30B der zweiten, in 12 dargestellten Ausführungsform, dem blechförmigen Gitterelement 30C der dritten, in 15 dargestellten Ausführungsform oder dem blechförmigen Gitterelement 30D der vierten, in 17 dargestellten Ausführungsform hinzugefügt werden.
  • Das blechförmige Gitterelement 30E jeder der Schutzschichten 27Ea und 27Eb hat die Befestigungsmittel 37 an den jeweiligen Enden in Umfangsrichtung des Zylinders 11. Jedes Befestigungsmittel 37 umfasst einen Plattenabschnitt 38 und ein Befestigungselement 39. Der Plattenabschnitt 38 ist mit dem Ende des blechförmigen Gitterelements 30E verbunden und erstreckt sich von der Oberfläche des Hochdrucktanks 10E nach außen. Das Befestigungselement 39 besteht aus Gummi und ist mit dem Plattenabschnitt 38 verbunden. Die Halterungen SP sind mit den Befestigungsmitteln 37 verbunden, um den im Brennstoffzellenfahrzeug angeordneten Hochdrucktank 1OE zu lagern. Die Halterungen SP erstrecken sich auf beiden Seiten des Hochdrucktanks 10E von der Seite der zweiten Schutzschicht 27Eb zur Seite der ersten Schutzschicht 27Ea und sind mit den entsprechenden Befestigungsmitteln 37 verbunden.
  • Es wird auf 18 Bezug genommen. Die erste Schutzschicht 27Ea ist mit den Befestigungsmitteln 37 an Positionen nahe den beiden Enden in Richtung der Mittelachse CX versehen. Die Befestigungsmittel 37 sind vorzugsweise an symmetrischen Positionen in Bezug auf den Schwerpunkt des Hochdrucktanks 10E angeordnet. Jede zweite Schutzschicht 27Eb ist mit dem Befestigungsmittel 37 in der Mitte in Richtung der Mittelachse CX versehen. Das Befestigungsmittel 37 der ersten Schutzschicht 27Ea und das Befestigungsmittel 37 der zweiten Schutzschicht 27Eb sind in der Richtung entlang der Mittelachse CX versetzt, um Wechselwirkungen zwischen den in 19 dargestellten Halterungen SP zu vermeiden.
  • 20 ist eine schematische Schnittdarstellung des Befestigungsmittels 37, geschnitten entlang einer Linie XX-XX in 19. Der Plattenabschnitt 38 des Befestigungsmittels 37 hat ein Durchgangsloch 38h, durch das das Befestigungselement 39 befestigt wird. Das Befestigungselement 39 wird durch das Durchgangsloch 38h des Plattenabschnitts 38 eingesetzt. Das Befestigungselement 39 wird am Plattenabschnitt 38 befestigt, indem die Umfangskanten des Durchgangslochs 38h in Nuten 39g, die am Außenumfang des Befestigungselements 39 ausgebildet sind, eingepasst werden. Das Befestigungselement 39 hat ein Schraubenloch 39h, das durch das Befestigungselement 39 in Richtung der Dicke des Plattenabschnitts 38 verläuft. Das Befestigungselement 37 wird mit der Halterung SP durch Anziehen einer Schraube BT, die durch das Schraubenloch 39h des Befestigungselements 39 eingesetzt ist, und einer Mutter NT, die innerhalb der hohlen Halterung SP angeordnet ist, verbunden. Gemäß dem Befestigungsmittel 37 kann das Befestigungselement 39 Schwingungen von der Halterung SP absorbieren. Diese Struktur unterdrückt ein Lösen des Hochdrucktanks 10E von der Halterung SP aufgrund einer Verringerung der Befestigungsleistung des Befestigungsmittels 37 durch die Vibration.
  • 21 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Montageposition des Hochdrucktanks 10E in einem Brennstoffzellenfahrzeug 400 zeigt. Das Brennstoffzellenfahrzeug 400 hat eine Kabine 401, einen Kofferraum 402 und eine Bodenplatte 405. Die Insassen nehmen in der Kabine 401 Platz. Der Kofferraum 402 ist hinter der Kabine 401 angeordnet, und das Gepäck wird in den Kofferraum 402 geladen. Die Bodenplatte 405 dient als Boden der Kabine 401 und des Kofferraums 402. Der Hochdrucktank 10E ist unter der Bodenplatte 405 montiert. Unter dem Hochdrucktank 10E ist ein Harzabdeckelement 407 vorgesehen. Das Abdeckelement 407 ist mit der Bodenplatte 405 verbunden und deckt den Hochdrucktank 10E von unten ab.
  • Die Halterungen SP sind mit der Bodenplatte 405 verbunden, erstrecken sich von der Bodenplatte 405 nach unten und sind mit den Befestigungsmitteln 37 des Hochdrucktanks 10E verbunden. Die Abwärtsbewegung des Hochdrucktanks 10E wird durch Kopplung der Befestigungsmittel 37 der ersten Schutzschicht 27Ea an die Halterungen SP unterdrückt. Die Aufwärtsbewegung des Hochdrucktanks 10E wird durch Kopplung der Befestigungsmittel 37 der zweiten Schutzschicht 27Eb an die Halterungen SP begrenzt.
  • Der Hochdrucktank 10E ist so montiert, dass die erste Schutzschicht 27Ea dem Abdeckelement 407 zugewandt ist und die zweiten Schutzschichten 27Eb der Bodenplatte 405 zugewandt sind. Somit kann die erste Schutzschicht 27Ea, die einen großen Abdeckungsbereich hat, einen Unterseitenbereich des Hochdrucktanks 10E schützen, der anfällig für Beschädigungen ist, die durch Wechselwirkung mit der Fahrbahn oder den Aufprall von fliegenden Fremdkörpern wie Steinen verursacht werden. Die zweite Schutzschicht 27Eb, die in einem Oberseitenbereich des Hochdrucktanks 10E angeordnet ist, der weniger anfällig für solche Schäden ist, hat einen kleinen Abdeckungsbereich. Entsprechend wird eine Gewichtszunahme des Hochdrucktanks 10E unterdrückt.
  • Die Befestigungsmittel 37 sind auf beiden Seiten der Mittelachse CX angeordnet und werden in einem Zustand, in dem der Hochdrucktank 10E schwimmend gelagert ist, von den Halterungen SP gelagert, so dass oberhalb und unterhalb des Hochdrucktanks 10E Räume vorhanden sind. Die Räume fungieren als Pufferbereiche BF, in denen sich der Hochdrucktank 10E ausdehnen oder zusammenziehen kann. Wenn sich der Hochdrucktank 10E ausdehnt oder zusammenzieht, ist der Verschiebungsbetrag der Mittelachse CX im Vergleich zu einem Fall, in dem der Hochdrucktank 10E direkt auf dem Boden angeordnet ist, reduziert. Diese Struktur verringert das Auftreten eines Falls, in dem Vorrichtungen wie ein Ventil und ein an den Hochdrucktank 10E angeschlossenes Rohr oder um den Hochdrucktank 10E angeordnete Vorrichtungen Kräfte aufnehmen, die durch die Verschiebung des Hochdrucktanks 10E verursacht werden, wenn sich der Hochdrucktank 10E ausdehnt oder zusammenzieht. In der fünften Ausführungsform ist der Pufferbereich BF ein Raum. In anderen Ausführungsformen kann der Pufferbereich BF ein Bereich sein, in dem ein verformbares Element angeordnet ist, das der Ausdehnung und Kontraktion des Hochdrucktanks 10E folgt.
  • In der fünften Ausführungsform ist der Hochdrucktank 10E in dem Bereich unterhalb des Kofferraums 402 angebracht. In anderen Ausführungsformen kann der Hochdrucktank 10E in einem Bereich unterhalb der Kabine 401 angebracht sein. Der Hochdrucktank 10E braucht nicht unter der Bodenplatte 405 montiert zu werden, sondern kann z.B. in einem Motorraum 408 vor der Kabine 401 montiert werden. In diesem Fall werden die Befestigungsmittel 37 des Hochdrucktanks 10E an den Halterungen SP befestigt, die an eine Wand im Motorraum 408 gekoppelt sind.
  • Der Hochdrucktank 10E der oben beschriebenen fünften Ausführungsform hat die erste Schutzschicht 27Ea und die zweite Schutzschicht 27Eb mit unterschiedlichen Abdeckungsbereichen. Daher wird die Schutzwirkung des Hochdrucktanks 10E erhöht, während die Gewichtszunahme des Hochdrucktanks 10E unterdrückt wird. Die Schutzschichten 27Ea und 27Eb sind mit den Befestigungsmitteln 37 versehen. Dadurch kann der Hochdrucktank 10E leicht befestigt werden. Gemäß dem Hochdrucktank 10E der fünften Ausführungsform können verschiedene, in Zusammenhang mit den vorgenannten Ausführungsformen beschriebene Wirkungen und Effekte erzielt werden.
  • Andere Ausführungsformen:
  • Beispielsweise können verschiedene Strukturen, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben sind, wie folgt modifiziert werden. Die folgenden anderen Ausführungsformen werden als Beispiele für Ausführungsformen zur Implementierung der hier offenbarten Technologie betrachtet, die den oben beschriebenen Ausführungsformen ähnlich sind.
  • Andere Ausführungsform 1:
  • Das in jedem der Hochdrucktanks 10A, 10B, 10C und 10E der oben beschriebenen Ausführungsformen gespeicherte Fluid ist nicht auf Wasserstoff beschränkt. In anderen Ausführungsformen kann jeder der Hochdrucktanks 10A, 10B, 10C und 10E Erdgas, Flüssiggas oder andere Fluide speichern. Jeder der Hochdrucktanks 10A, 10B, 10C und 10E kann sowohl an ein Erdgasfahrzeug oder andere Fahrzeuge als auch an das Brennstoffzellenfahrzeug montiert werden. Jeder der Hochdrucktanks 10A, 10B, 10C und 10E kann an einem anderen beweglichen Objekt als dem Fahrzeug angebracht oder in einem Gebäude installiert werden.
  • Andere Ausführungsform 2:
  • Das poröse Element 30 kann eine andere Struktur haben als das röhrenförmige Gitterelement 30A und die blechförmigen Gitterelemente 30B, 30C, 30D und 30E. Zum Beispiel kann das poröse Element 30 durch Stricken von Drähten zu einem Gitter bzw. Netz gebildet werden oder aus einem perforierten Metall mit Durchgangslöchern in einem Metallblech bestehen. Das poröse Element 30 kann ein röhrenförmiges Gitterelement sein, bei dem ein Gitterelement, das beim Dehnen kaum eine Rückstellkraft erzeugt, in eine röhrenförmige Form gebracht wird.
  • Die hier offenbarte Technologie ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch verschiedene Strukturen implementiert werden, ohne vom Kern der hier offenbarten Technologie abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale der Ausführungsformen, die den technischen Merkmalen der jeweiligen im Abschnitt „KURZFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschriebenen Aspekte entsprechen, ersetzt oder gegebenenfalls kombiniert werden, um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen oder um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Wirkungen zu erzielen. Jedes technische Merkmal kann gegebenenfalls weggelassen werden, sofern es hier nicht anderweitig als wesentlich beschrieben wird, ebenso wie technische Merkmale, die hier als unwesentlich beschrieben werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018100768 A [0002]

Claims (12)

  1. Hochdrucktank (10A; 10B; 10C; 10E), aufweisend: eine Auskleidung (20) mit einem Innenraum (22) zum Speichern eines Fluids; eine Faserschicht (23) mit Fasern (24), die um eine Außenfläche der Auskleidung (20) gewickelt sind, und einem duroplastischen Harz (25), das ausgehärtet wurde und die Oberflächen der Fasern (24) bedeckt; und eine Schutzschicht (27A; 27B; 27C; 27Ea, 27Eb) mit einem porösen Element (30), das auf den Fasern (24) angeordnet ist, wobei das poröse Element (30) eine Mehrzahl von Poren (31) aufweist, die sich durch das poröse Element (30) in einer Dickenrichtung des porösen Elements (30) erstrecken, wobei das duroplastische Harz (25) in die Poren (31) eingedrungen ist.
  2. Hochdrucktank (10A) nach Anspruch 1, wobei das poröse Element (30) ein röhrenförmiges Gitterelement (30A) mit einem Gitter umfasst, das die Poren (31) definiert und einen äußeren Umfang der Auskleidung (20) umgibt.
  3. Hochdrucktank (10A) nach Anspruch 2, wobei das röhrenförmige Gitterelement (30A) eine Dehnungseigenschaft hat, bei der eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das röhrenförmige Gitterelement (30A) gedehnt wird.
  4. Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach Anspruch 1, wobei das poröse Element (30) ein blechförmiges Gitterelement (30B; 30C; 30D; 30E) umfasst, das ein Gitter umfasst, das die Poren (31) definiert, und das so konfiguriert ist, dass es sich durch Verformung des Gitters dehnt oder zusammenzieht.
  5. Hochdrucktank (10E) nach Anspruch 4, wobei die Schutzschicht (27Ea, 27Eb) eine erste Schutzschicht (27Ea) und eine zweite Schutzschicht (27Eb) umfasst, die voneinander entfernt an Positionen angeordnet sind, an denen die erste Schutzschicht (27Ea) und die zweite Schutzschicht (27Eb) einander über eine Mittelachse (CX) des Hochdrucktanks (10E) gegenüberliegen.
  6. Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das blechförmige Gitterelement (30B; 30C; 30D; 30E) an einem Ende des blechförmigen Gitterelements (30B; 30C; 30D; 30E) mit einem Befestigungsmittel (37) ausgebildet ist, das sich von einer Oberfläche des Hochdrucktanks (10B; 10C; 10E) nach außen erstreckt und mit einer Halterung (SP) verbunden werden kann, die so konfiguriert ist, dass sie den Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) lagert.
  7. Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das blechförmige Gitterelement (30B; 30C; 30D; 30E) eine Mehrzahl von Fäden (33) und eine Mehrzahl von Verbindern (34) umfassen, die jeweils Enden der Fäden verbinden, und die Fäden (33) und die Verbinder (34) die Poren (31) definieren.
  8. Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei jede der Poren (31) eine rhomboide Form hat.
  9. Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach einem der Ansprüche 7, wobei jeder der Fäden (33) in eine gekröpfte Form gebogen ist.
  10. Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei jede der Poren (31) eine Form hat, die einer Form entspricht, bei der Enden einer Mehrzahl von Ellipsen, die in einer Richtung des Hauptdurchmessers in Reihe angeordnet sind, miteinander verbunden sind.
  11. Fahrzeug (400) mit dem Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Fahrzeug (400) die Halterung (SP) aufweist, wobei das Befestigungsmittel (37) sich zu beiden Seiten über eine Mittelachse (CX) des Hochdrucktanks (10B; 10C; 10E) erstreckt, und der Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) durch die Halterung (SP) in einem Zustand gelagert ist, in dem oberhalb und unterhalb des Hochdrucktanks (10B; 10C; 10E) Pufferbereiche (BF) gebildet sind, in denen sich der Hochdrucktank (10B; 10C; 10E) ausdehnen oder zusammenziehen kann.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Hochdrucktanks (10A; 10B; 10C; 10E), wobei das Verfahren umfasst: Vorbereiten einer Auskleidung (20) mit einem Innenraum zur Speicherung eines Fluids; Vorbereiten eines porösen Elements (30) mit einer Mehrzahl von Poren (31), die sich durch das poröse Element (30) in einer Dickenrichtung des porösen Elements (30) erstrecken; Wickeln von Fasern (24), die mit einem duroplastischen Harz (25) imprägniert sind, um eine Oberfläche der Auskleidung (20); Anordnen des porösen Elements (30) auf den Fasern (24); und thermisches Aushärten des in die Fasern (24) imprägnierten duroplastischen Harzes (25) durch Erhitzen der Auskleidung (20) mit dem porösen Element (30), während das duroplastische Harz (25) in die Poren (31) des porösen Elements (30) fließt.
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