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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Hochdrucktank, der durch eine mit einem Harz imprägnierte Faserschicht versteift ist.
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Stand der Technik
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Ein Hochdrucktank für Brennstoffzellenfahrzeuge hat einen Liner, der einen Raum in seinem Inneren ausbildet. Eine Faserschicht, die mit einem Harz imprägniert ist, ist um den äußeren Umfang des Liners angeordnet, um eine Versteifungsschicht auszubilden, welche eine hohe Festigkeit verwirklicht. Dabei sind einige Liner jeweils so ausgebildet, dass sie einen rohrförmigen Linerkörper und Mundstücke haben, die an den Endabschnitten des Linerkörpers angeordnet sind. Der Linerkörper ist beispielsweise aus einem Harz hergestellt und die Mundstücke sind aus einem Metall hergestellt. Bei einem solchen Liner kann das Harz in der Versteifungsschicht zwischen den Linerkörper und die Mundstücken eindringen, was eine gewisse Fehlfunktion bewirkt. Hierzu sind beispielsweise Patentliteratur 1 bis 4 offengelegt.
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Patentliteratur 1 offenbart, dass eine Flüssigdichtung (FIPG: Formed In Place Gasket) auf den äußeren Umfang eines Liners, welcher Grenzabschnitte zwischen einem Linerkörper und Mundstücken hat, aufgebracht und darüber ausgehärtet wird, oder dass eine Folie auf den äußeren Umfang des Liners aufgebracht wird.
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Patentliteratur 2 offenbart, dass Kappen mit einem Klebstoff an äußeren Umfangsabschnitten eines Liners angebracht werden, welcher Grenzabschnitte zwischen einem Linerkörper und Mundstücken hat.
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Patentliteratur 3 offenbart, dass Kappen vorgesehen werden, welche vorstehende Teile haben, die in Spalte eingesetzt werden, die Grenzen zwischen einem Linerkörper und Mundstücken sind.
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Patentliteratur 4 offenbart, dass ein FIPG oder ein CIPG (Cured in Place Gasket) auf den äußeren Umfang eines Liners, welcher Grenzabschnitte zwischen einem Linerkörper und Mundstücken hat, aufgebracht und ausgehärtet wird.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP 2015 - 218840 A
- Patentliteratur 2: JP 2017 - 194150 A
- Patentliteratur 3: JP 2017 - 129193 A
- Patentliteratur 4: JP 2015 - 102180 A
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Zusammenfassung
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Technische Aufgabe
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Bei herkömmlichen Technologien gibt es ein Effizienzproblem bei der Bereitstellung eines Mittels zum Verhindern, dass ein Harz in einer Versteifungsschicht in Grenzabschnitte zwischen einem Linerkörper und Mundstücken eindringt, was es schwierig macht, die Produktivität des Herstellens von Hochdrucktanks zu verbessern.
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf diese tatsächlichen Umstände gefertigt. Ein Hauptziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Hochdrucktanks bereitzustellen, das in der Lage ist, das Eindringen eines Harzes in einer Versteifungsschicht in die Grenze zwischen einem Linerkörper und einem Mundstück zu unterdrücken, und zudem eine ausgezeichnete Produktivität bietet.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorliegende Anmeldung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Hochdrucktanks, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Anordnen eines Harzblattes auf einem Linerkörper, der ein Mundstück hat, wobei das Harzblatt einen Spalt zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt des Mundstücks und dem Linerkörper abdeckt, und Erwärmen des Harzblattes sowie Verschweißen des Harzblattes mit dem Mundstück und dem Linerkörper, um einen Liner herzustellen; und Ausbilden einer Faserschicht um einen äußeren Umfang des Liners herum, wobei die Faserschicht mit einem Harz imprägniert ist, und Aushärten des Harzes, wobei ein Erweichungspunkt eines Werkstoffs, der das Harzblatt bildet, höher liegt als eine maximale Temperatur, wobei die maximale Temperatur von dem Liner aufgrund des Erwärmens des Harzes erreicht wird.
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Dabei umfasst das „Ausbilden einer Faserschicht um einen äußeren Umfang des Liners herum, wobei die Faserschicht mit einem Harz imprägniert ist“ sowohl das Wickeln einer mit einem Harz imprägnierten Faser im Voraus um den äußeren Umfang des Liners herum als auch das Wickeln einer Faser um den äußeren Umfang des Liners herum und das anschließende Herbeiführen einer Durchsetzung der Faser durch das Harz unter hohem Druck.
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Das Mundstück kann ein scheibenförmiges Flanschteil haben, und das Harzblatt kann angeordnet sein, sodass es zumindest einen Teil einer Fläche des Flanschteils abdeckt.
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Das Harzblatt kann aus einem Nylonharz hergestellt sein.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird durch das Verschweißen eines Harzblattes ermöglicht, das Eindringen eines Harzes in einer Versteifungsschicht in eine Grenze zwischen einem Linerkörper und einem Mundstück zu unterdrücken und eine ausgezeichnete Produktivität zu erzielen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch ein äußeres Erscheinungsbild eines Hochdrucktanks 10;
- 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der axialen Richtung des Hochdrucktanks 10;
- 3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 2;
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Richtung, die senkrecht zu der Achse des Hochdrucktanks 10 verläuft;
- 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Liners 11;
- 6 ist eine rechte Seitenansicht des Liners 11;
- 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens S10 zur Herstellung eines Hochdrucktanks;
- 8 veranschaulicht einen Schritt S11 zum Ausschneiden eines Harzblattes, und ist eine Vorderansicht und eine teilweise Querschnittsansicht eines Harzblattes 14;
- 9 veranschaulicht einen Schritt S12 zum Formen des Harzblattes;
- 10 veranschaulicht den Schritt S12 zum Formen des Harzblattes; und
- 11 veranschaulicht einen Schritt S13 zum Verschweißen des Harzblattes.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1. Aufbau eines Hochdrucktanks
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1 zeigt schematisch das äußere Erscheinungsbild eines Hochdrucktanks 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, und 2 zeigt schematisch einen Querschnitt entlang der Achse des Hochdrucktanks 10. 3 ist eine vergrößerte Ansicht des mit B in 2 angegebenen Abschnitts, und 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Pfeile A-A in 1.
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Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, hat der Hochdrucktank 10 einen Liner 11 und eine Versteifungsschicht 15. Der Aufbau von jedem der vorgenannten Teile wird im Folgenden beschrieben.
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Liner
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Der Liner 11 ist ein hohles Bauteil, das den Raum innerhalb des Hochdrucktanks 10 definiert. 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Liners 11 (der obere Abschnitt von 5 zeigt die Außenfläche, und der untere Abschnitt davon zeigt einen Querschnitt). 6 ist eine rechte Seitenansicht des Liners 11. Wie aus den 1 bis 6 ersichtlich ist, hat der Liner 11 bei diesem Ausführungsbeispiel einen Linerkörper 12, Mundstücke 13 und Harzblätter 14.
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Der Linerkörper 12 ist ein rohrförmiges Bauteil und hält in seinem Innenraum ohne Leckage alles darin Untergebrachte (z. B. Wasserstoff). Genauer gesagt ist der Durchmesser des Linerkörpers 12 an beiden axialen Enden des Rohrs verkürzt, um Endabschnitte 12a auszubilden. Öffnungen 12b, wo die Mundstücke 13 angeordnet sind, sind an den mittleren Abschnitten dieser Endabschnitte 12a an beiden Enden des rohrförmigen Linerkörpers 12 in der axialen Richtung ausgebildet. Diese Öffnungen 12b sind so geformt, dass vorstehende Abschnitte 13c der Mundstücke 13 in sie eingepasst werden können.
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Der Linerkörper 12 kann aus jedem bekannten Werkstoff gebildet sein, solange der Werkstoff in der Lage ist, das Untergebrachte ohne Leckage in dem Raum innerhalb des Linerkörpers 12 zu halten. Der Linerkörper 12 besteht zum Beispiel aus einem Harz wie Nylonharzen und Polyethylen-Kunstharzen.
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Die Dicke des Linerkörpers 12 ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch im Hinblick auf eine Gewichtsreduzierung vorzugsweise etwa 0,5 mm bis 3,0 mm.
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Die Mundstücke 13 sind metallische Bauteile, die an den Endabschnitten 12a des Linerkörpers 12 angeordnet sind. Die Mundstücke 13 werden bei der Herstellung des Hochdrucktanks 10 als Futterteile verwendet und bilden Anschlüsse beim Befüllen des Hochdrucktanks 10 mit dem Untergebrachten und bei der Entnahme des Untergebrachten aus dem Hochdrucktank 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat jedes der Mundstücke 13 ein Flanschteil 13a, einen Mundstückkörper 13b und den vorstehenden Abschnitt 13c.
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Das Flanschteil 13a ist scheibenförmig, und der äußere Umfangsrand davon bildet bei diesem Ausführungsbeispiel einen Kreis. Die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt, und eine Verzahnung kann die äußere Umfangskante bilden. Dies ermöglicht die Übertragung von Beschleunigungs- und/oder Verzögerungsmomenten von dem Mundstück auf den Linerkörper beim Wickeln der Faser für die Versteifungsschicht.
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Eine Plattenfläche 13d, die eine Seite des scheibenförmigen Flanschteils ist (Fläche, die dem Endabschnitt 12a des Linerkörpers 12 zugewandt ist), ist flach, und eine Plattenfläche 13e, die die andere Seite davon ist (Fläche, die zu dem Endabschnitt 12a des Linerkörpers 12 entgegengesetzt ist), ist so ausgebildet, dass der Flanschteil 13a an einem Abschnitt davon, der näher an der Mitte der Scheibe liegt, dicker ist.
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Der Mundstückkörper 13b ist ein vorstehendes Teil, das in der Mitte des Flanschteils 13a auf der Seite der Plattenfläche 13e angeordnet ist.
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Der vorstehende Abschnitt 13c ist ein vorstehender Abschnitt, der in der Mitte des Flanschteils 13a auf der Seite der Plattenfläche 13d angeordnet ist.
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Das Mundstück 13 hat ein Loch 13f, sodass das Flanschteil 13a, der Mundstückkörper 13b und der vorstehende Abschnitt 13c miteinander in Verbindung stehen. Das Loch 13f eines der zwei Mundstücke 13, die der Liner 11 hat, durchdringt das Flanschteil 13a, den Mundstückkörper 13b und den vorstehenden Abschnitt 13c, um das Mundstück 13 zu durchdringen. Im Gegensatz dazu ist das Loch 13f des anderen Mundstücks 13 ausgebildet, ohne den vorstehenden Abschnitt 13c zu durchdringen.
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Die vorstehenden Abschnitte 13c solcher Mundstücke 13 werden in die Öffnungen 12b der Endabschnitte 12a des Linerkörpers 12 eingeführt, um die Mundstücke 13 mit Bezug auf den Linerkörper 12 zu positionieren, und die flachen Plattenflächen 13d der Flanschteile 13a sind so angeordnet, dass sie die flachen äußeren Endflächen der Endabschnitte 12a des Linerkörpers 12 überlagern.
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Dadurch können das Innere und das Äußere des Liners 11 durch das Mundstück 13, das durch das Loch 13f durchdrungen ist, miteinander in Verbindung stehen. Dieses Mundstück 13 ist so ausgebildet, dass daran z.B. ein Ventil oder dergleichen anbringbar ist, welches die Entnahme des in dem Linerkörper 12 Untergebrachten ermöglicht. Im Gegensatz dazu stehen das Innere und das Äußere des Liners 11 an dem nicht durch das Loch 13f durchdrungenen Mundstück 13 nicht miteinander in Verbindung, sodass der Liner 11 so ausgebildet ist, dass das in dem Linerkörper 12 Untergebrachte nicht ausläuft.
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Die Harzblätter 14 sind ringförmige, blattartige Bauteile, die aus einem Harz hergestellt sind. Der Werkstoff, der die Harzblätter 14 bildet, ist nicht besonders beschränkt, ist aber vorzugsweise ein thermoplastisches Harz und ist vorzugsweise ein Harz mit einem Erweichungspunkt, der höher liegt als die maximale Temperatur, die durch ein Harz in der Versteifungsschicht 15 oder den Liner 11 erreicht wird, wenn ein Erwärmen zum Ausbilden der Versteifungsschicht 15 durchgeführt wird. Dadurch können Änderungen hinsichtlich der Dicke der Harzblätter 14 und eine solche Verformung, dass die Harzblätter 14 teilweise in andere Abschnitte eindringen, unterdrückt werden, wenn beim Ausbilden der Versteifungsschicht ebenfalls ein Erwärmen durchgeführt wird.
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Dabei ist der Erweichungspunkt eine Vicat-Erweichungstemperatur (VST) nach ISO 306 (JIS K7206), gemessen nach dem B50-Verfahren.
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Zum Beispiel, falls die maximale Temperatur, die von der Versteifungsschicht 15 und dem Liner 11 erreicht wird, wenn das Harz in der Versteifungsschicht 15 ausgehärtet wird, auf 160°C festgelegt ist, wird der Erweichungspunkt der Harzblätter so festgelegt, dass er gleich wie oder höher als dieser Wert ist, und beispielsweise können Nylon 6 (Erweichungspunkt: 180°C), Nylon 66 (Erweichungspunkt: 230°C), oder ein Polyester (Erweichungspunkt: 240°C) verwendet werden. Wenn unter diesen Werkstoffen beispielsweise der Werkstoff der Harzblätter 14 und der Werkstoff des Linerkörpers 12 derselbe sind (Nylonharz), kann die Haftung (Schweißbarkeit) zwischen dem Linerkörper 12 und den Harzblättern 14 weiter verbessert werden, wenn die Harzblätter 14 vorgesehen sind.
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Die Dicke der Harzblätter 14 ist nicht besonders beschränkt. Diese Dicke beträgt vorzugsweise mindestens 0,05 mm an Abschnitten der Harzblätter 14, welche über den Flächen 13e der Mundstücke 13 gelegen sind, auch wenn angenommen wird, dass es eine geringfügige Änderung der Dicke, nachdem die Harzblätter 14 als Bauteile angeordnet werden, die den Hochdrucktank bilden, und ein Unterschied gemäß den Abschnitten gibt, da die Dicke der Harzblätter, die bei der Herstellung des Hochdrucktanks vorbereitet werden (Harzblätter, die bei dem Schritt S11 zum Ausschneiden der Harzblätter vorbereitet werden), vorzugsweise 0,05 mm bis 2,0 mm beträgt, wie später beschrieben.
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Die Abmessungen der ringförmigen äußeren und inneren Umfänge von jedem der Harzblätter 14 können wie folgt in Erwägung gezogen werden.
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In einem Zustand, in dem der Linerkörper 12 und die Mundstücke 13 zusammengefügt sind, entsteht ein Spalt C zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt von jedem der Flanschteile 13a und dem Linerkörper 12, wie in 3 mit C angegeben ist. Das flüssige Harz in der Versteifungsschicht kann während der Herstellung des Hochdrucktanks 10 in diesen Spalt eindringen und eine Fehlfunktion bewirken. Daher sind der äußere und der innere Umfang von jedem der Harzblätter 14 so angeordnet, dass das Harzblatt 14 mindestens diesen Spalt C abdeckt. Das heißt, das Harzblatt 14 deckt den Spalt C ab, und gleichzeitig wird ein Abschnitt davon auf der Seite des äußeren Umfangs des Abschnitts davon, der diesen Spalt C abdeckt, mit dem Linerkörper 12 verschweißt (Fügezustand, in dem das Harzblatt 14 und der Linerkörper 12 miteinander vereint sind, sodass die Grenzfläche davon unklar ist), und ein Abschnitt davon auf der Seite des inneren Umfangs des Abschnitts davon, der den Spalt C abdeckt, wird an die Fläche 13e des Mundstücks 13 geklebt (Fügezustand durch eine physikalische Ankerwirkung). Dies hat den Spalt C zur Folge, der mit dem Harzblatt 14 abgedeckt ist, was das Eindringen des Harzes in der Versteifungsschicht in den Spalt C unterdrücken kann.
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Die Harzblätter 14 sind zwischen den Flächen 13e der Flanschteile 13a der Mundstücke 13 und der Versteifungsschicht 15 angeordnet, was ein abnormales Geräusch unterdrücken kann, das insbesondere dann erzeugt wird, wenn sich der Linerkörper 12 und die Versteifungsschicht 15 bei der Herstellung und bei der Verwendung des Hochdrucktanks ausdehnen oder zusammenziehen.
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Eine solche Erzeugung eines abnormalen Geräusches wird durch Haftgleiten verursacht, wenn sich der Linerkörper 12 und die Versteifungsschicht 15 aufgrund eines thermischen oder physikalischen Einflusses ausdehnen oder zusammenziehen, sodass die Flächen 13e der Mundstücke 13 und die Versteifungsschicht 15 relativ zueinander übereinander gleiten. Herkömmlicherweise wird beispielsweise eine solche Maßnahme ergriffen, dass ein Gleitmittel auf die Mundstücke aufgetragen wird, wie in der Patentliteratur 4 beschrieben ist.
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Im Gegensatz dazu sind gemäß der vorliegenden Offenbarung die Harzblätter 14 zwischen den Flächen 13e der Mundstücke 13 und der Versteifungsschicht 15 angeordnet, was die vorgenannte Erzeugung eines abnormalen Geräusches unterdrücken kann. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Anordnung der elastisch verformbaren Harzblätter 14 zwischen den Flächen 13e der Mundstücke 13 und der Versteifungsschicht 15 das Haftgleiten unterdrückt. Das heißt, die vorliegende Offenbarung ermöglicht es, nicht nur das Ziel der Unterdrückung des Eintritts des Harzes in der Versteifungsschicht 15 in die Spalte C zu erreichen, sondern auch das Ziel der Unterdrückung der Erzeugung eines anormalen Geräusches.
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Um die Wirkung der Unterdrückung der Erzeugung eines abnormalen Geräusches noch stärker hervorzubringen, erreichen die inneren Umfangsseiten der Harzblätter 14 vorzugsweise Stellen, die nahe an den Mundstückkörpern 13b liegen. Genauer gesagt deckt jede dieser inneren Umfangsseiten vorzugsweise die Hälfte oder mehr der Fläche 13e des Flanschteils 13a von jedem der Mundstücke 13 in der Durchmesserrichtung ab, noch bevorzugter deckt sie die gesamte Fläche 13e des Flanschteils 13a ab, und am meisten bevorzugt deckt sie die Fläche 13e des Flanschteils 13a sowie einen zurückversetzten Teil ab, der ein Verbindungsabschnitt der Fläche 13e des Flanschteils 13a und des Mundstückkörpers 13b ist, wie durch D in 3 angegeben.
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Versteifungsschicht
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Die Versteifungsschicht 15 hat eine Faserschicht und das Harz, das mit der Faserschicht imprägniert wird und ausgehärtet wird. Die Faserschicht wird durch Wickeln vieler Schichten von Faserbündeln um die äußere Oberfläche des Liners 11 mit einer vorbestimmten Dicke ausgebildet.
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Für die Faserbündel der Faserschicht wird eine Kohlenstofffaser verwendet. Die Faserbündel sind Bündel aus einer Kohlenstofffaser in Form eines Bandes, das eine vorgegebene Querschnittsform (z. B. einen rechteckigen Querschnitt) hat. Diese Querschnittsform ist nicht besonders beschränkt, kann jedoch ein Rechteck von etwa 6 mm bis 9 mm Breite und 0,1 mm bis 0,15 mm Dicke sein. Die in den Faserbündeln enthaltene Menge einer Kohlenstofffaser ist ebenfalls nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel sind die Faserbündel aus etwa 36000 Strängen einer Kohlenstofffaser ausgebildet.
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Solche Faserbündel aus Kohlenstofffasern werden um die Außenfläche des Liners 11 herum gewickelt, um die Faserschicht auszubilden.
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Das Harz, mit dem die Faserschicht in der Versteifungsschicht 15 imprägniert und ausgehärtet wird, ist nicht besonders beschränkt, solange es zuerst die Faserschicht mit Fließfähigkeit durchsetzt und danach durch irgendein Verfahren aushärtet, um es zu ermöglichen, die Festigkeit der Faserschicht zu erhöhen. Beispiele für das Harz umfassen thermohärtende Harze, die durch Erwärmen aushärten, wie z. B. Härtungsbeschleuniger auf Amin- oder Anhydridbasis, sowie Epoxidharze und ungesättigte Polyesterharze, die ein Verstärkungsmittel auf Kautschukbasis enthalten. Beispiele für das Harz umfassen auch thermoplastische Harze und Harzzusammensetzungen, die ein Epoxidharz als ein Hauptbestandteil enthalten: ein Härtungsmittel wird der Harzzusammensetzung beigemischt, um die Harzzusammensetzung auszuhärten.
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Sonstiges
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Zusätzlich zum Vorgenannten kann der Hochdrucktank bei Bedarf mit einer Schutzschicht versehen werden. Die Schutzschicht ist eine Schicht, die auf dem äußeren Umfang der Versteifungsschicht angeordnet ist, und wird durch Wickeln einer Glasfaser und Imprägnieren der Glasfaser mit einem Harz ausgebildet. Das Harz, mit dem die Glasfaser imprägniert wird, kann mit dem der Versteifungsschicht gleichgesetzt werden. Dadurch kann der Hochdrucktank schlagfest gemacht werden. Die Dicke der Schutzschicht ist nicht besonders beschränkt, kann jedoch etwa 1,0 mm bis 1,5 mm betragen.
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2. Herstellungsverfahren
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7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens S10 zur Herstellung eines Hochdrucktanks gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie aus 7 ersichtlich ist, weist das Verfahren S10 zur Herstellung eines Hochdrucktanks einen Schritt S11 zum Ausschneiden von Harzblättern, einen Schritt S12 zum Formen der Harzblätter, einen Schritt S13 zum Verschweißen der Harzblätter, einen Schritt S14 zum Wickeln einer mit einem Harz imprägnierten Faser und einen Schritt S15 zum Aushärten der mit einem Harz imprägnierten Faser auf. Nachfolgend wird jeder Schritt beschrieben.
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Schritt zum Ausschneiden von Harzblättern
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Bei dem Schritt S11 zum Ausschneiden von Harzblättern (welcher auch als „Schritt S11“ bezeichnet werden kann) werden die Harzblätter 14 zur Vorbereitung ausgeschnitten. 8 ist eine Vorderansicht (links in 8) und eine teilweise Querschnittsansicht (rechts in 8) eines der Harzblätter 14, das ausgeschnitten ist. Wie vorstehend beschrieben, hat das Harzblatt 14 bei diesem Ausführungsbeispiel eine ringförmige Form. Jedes der bei dem Schritt S11 hergestellten Harzblätter 14 ist an beiden seiner Flächen flach.
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Die Dicke der bei dem Schritt S11 hergestellten Harzblätter 14 ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch vorzugsweise 0,5 mm bis 2,0 mm. Die Abmessung von jedem der Harzblätter 14 ist so gewählt, dass: die Harzblätter 14 so angeordnet sind, dass sie die Spalte zwischen dem Linerkörper 12 und den äußeren Umfangsabschnitten der Flanschteile 13a der Mundstücke 13 abdecken (Spalt C in 3), und ein Abschnitt von jedem der Harzblätter 14 auf der Seite des äußeren Umfangs des Abschnitts davon, der diesen Spalt C abdeckt, überlagert dem Linerkörper 12, und ein Abschnitt davon auf der Seite des inneren Umfangs des Abschnitts davon, der den Spalt C abdeckt, überlagert der Fläche 13e des Flanschteils 13a, wie vorstehend beschrieben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zur besseren Unterdrückung des vorstehend beschriebenen Haftgleitens an den Innenumfängen der Harzblätter 14 möglichst kleine Löcher zum Hindurchgehen der Mundstückkörper 13b der Mundstücke 13 ausgebildet.
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Der Werkstoff der bei dem Schritt S11 vorbereiteten Harzblätter 14 ist wie vorstehend beschrieben.
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Schritt zum Formen von Harzblättern
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Bei dem Schritt S12 zum Formen der Harzblätter (welcher als „Schritt S12“ bezeichnet werden kann) werden die bei dem Schritt S11 vorbereiteten Harzblätter 14 so geformt, dass sie eine Form haben, die Teilen folgt, wo die Harzblätter 14 angeordnet werden sollen. Dies ermöglicht es, die Harzblätter 14 genauer anzuordnen. Es ist daher nicht immer erforderlich, den Schritt S12 vorzusehen. Es ist ausreichend, den Schritt S12 bei Bedarf vorzusehen.
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Das Verfahren zum Formen der Harzblätter 14 ist im Einzelnen nicht besonders beschränkt. 9 und 10 veranschaulichen ein Beispiel. Bei diesem Beispiel werden eine Matrize 21 mit einer vorstehenden Fläche 21a, die dem Teil folgend geformt ist, wo jedes der Harzblätter 14 angeordnet ist, und eine Form 22 mit einer vertieften Fläche 22a, die dem Teil folgend geformt ist, wo jedes der Harzblätter 14 angeordnet ist, vorbereitet; und jedes der bei dem Schritt S11 vorbereiteten Harzblätter 14 wird zwischen der vorstehenden Fläche 21a und der vertieften Fläche 22a angeordnet, wie in 9 gezeigt ist, und die Matrize 21 und die Form 22 werden gegen das Harzblatt 14 gedrückt, sodass das Harzblatt 14 zwischen der vorstehenden Fläche 21a und der vertieften Fläche 22a angeordnet ist. Zu dieser Zeit wird die Matrize 21 und/oder die Form 22 erwärmt, um das Harzblatt 14 zu erwärmen, sodass die Temperatur des Harzblattes 14 mindestens den Erweichungspunkt davon erreicht.
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Dies führt dazu, dass das Harzblatt 14 so geformt ist, dass es vorstehende und vertiefte Flächen hat, die der Form des Teils folgen, wo das Harzblatt 14 angeordnet werden soll, nachdem die Matrize 21 und die Form 22 von dem Harzblatt 14 getrennt werden, wie in 10 gezeigt ist.
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Schritt zum Verschweißen von Harzblättern
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Bei dem Schritt S13 zum Verschweißen der Harzblätter (der als „Schritt S13“ bezeichnet werden kann) werden die bei dem Schritt S12 geformten Harzblätter 14 (die bei dem Schritt S11 vorbereiteten Harzblätter 14, wenn der Schritt S12 nicht vorgesehen ist) mit dem Linerkörper 12 verschweißt, an welchem die Mundstücke 13 angebracht sind.
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Das heißt, die Harzblätter 14 werden auf eine Temperatur erwärmt, die höher liegt als der Erweichungspunkt des Werkstoffs, der die Harzblätter 14 bildet, und werden gegen den Linerkörper 12 gedrückt, an welchem die Mundstücke 13 angebracht sind, um die Harzblätter 14 zu verschweißen. Die Stellen, wo die Harzblätter 14 angeordnet sind, sind wie vorstehend beschrieben. Dabei bedeutet „Verschweißen“ ein Verschweißen mit Bezug auf die Abschnitte, wo die Harzblätter 14 den Linerkörper 12 überlagern (Verbindungszustand, bei dem die Harzblätter 14 und der Linerkörper 12 miteinander vereint sind, sodass ihre Grenzfläche unklar ist), und ein Anhaften an den Flächen 13e der Mundstücke 13 mit Bezug auf die Abschnitte, wo die Harzblätter 14 die Flächen 13e der Mundstücke 13 überlagern (Verbindungszustand durch eine physikalische Ankerwirkung).
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Demnach ist der Liner 11 hergestellt.
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Bei diesem Beispiel, wie in 11 ausdrücklich gezeigt, wird jedes der Harzblätter 14 zum Verschweißen zwischen der vorgenannten Form 22 und dem Abschnitt angeordnet, wo das Harzblatt 14 auf dem Linerkörper 12, an welchem das Mundstück 13 angebracht ist, angeordnet werden soll, und das Harzblatt 14 wird gegen den Linerkörper 12, an welchem das Mundstück 13 angebracht ist, gedrückt, wobei es zwischen dem Linerkörper 12, an dem das Mundstück 13 angebracht ist, und der vertieften Fläche 22a der Form 22 zwischengeordnet ist. Zu dieser Zeit wird die Form 22 erwärmt, sodass die Temperatur des Harzblattes 14 mindestens den Erweichungspunkt erreicht.
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Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht gemäß der vorliegenden Offenbarung lediglich das Verschweißen des Harzblattes 14 eine problemlose Anordnung der Harzblätter 14 an geeigneten Stellen, was eine effiziente Herstellung des Hochdrucktanks ermöglicht. Das heißt, die Kosten für die Installation eines Auftragsgeräts und die Kosten für einen Trockenofen, welche bei der Verwendung einer FIPG erforderlich sind, werden reduziert, und zudem wird die Zeit für das Aushärten einer FIPG unnötig, was es ermöglicht, die Verarbeitung des Hochdrucktanks in einer kurzen Zeit abzuschließen. Die Verwendung eines Klebstoffs ist ebenfalls unnötig, was es ermöglicht, solche Mängel zu unterdrücken, dass die Spannung der Faser aufgrund von Variationen hinsichtlich der Dicke und Breite einer Klebstoffschicht die Harzblätter verzerrt, um Falten und Positionsabweichungen zu erzeugen, wenn die mit einem Harz für die Versteifungsschicht imprägnierte Faser gewickelt wird.
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Schritt zum Ausbilden einer Schicht aus einer mit Harz imprägnierten Faser
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Bei dem Schritt S14 zum Ausbilden einer Schicht aus der mit einem Harz imprägnierten Faser (der als „Schritt S14“ bezeichnet werden kann) werden Faserbündel, welche mit einem Harz in einem halbausgehärteten Zustand imprägniert sind, um den äußeren Umfang des bei dem Schritt S13 vorbereiteten Liners 11 gewickelt. Das Verfahren zum Wickeln solcher Faserbündel ist nicht besonders beschränkt und kann nach jedem bekannten Verfahren erfolgen. Zum Beispiel kann die Filament-Wickeltechnik verwendet werden.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf das Vorgenannte beschränkt. Ein solches Verfahren kann auch dahingehend angewandt werden, dass die Faserbündel, die nicht mit einem Harz imprägniert sind, um den äußeren Umfang des Liners 11 herumgewickelt werden, um eine Schicht auszubilden, die nur aus den Faserbündeln besteht, und danach ein Harz in diese Schicht, die aus den Faserbündeln besteht, lediglich mit hohem Druck eingespritzt wird, um die Faserbündel mit dem Harz zu imprägnieren.
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Schritt zum Aushärten der mit Harz imprägnierten Faser
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Bei dem Schritt S15 zum Aushärten der mit einem Harz imprägnierten Faser (welcher als „Schritt S15“ bezeichnet werden kann) wird das Harz, mit welchem die bei Schritt S14 ausgebildete Schicht imprägniert wurde, ausgehärtet. Dieses Aushärten umfasst beispielsweise ein Erwärmen mit einem Heizofen. Die maximale Temperatur, die der Liner 11 und die mit einem Harz imprägnierte Faser zu dieser Zeit durch das Erwärmen erreichen, und die maximale Temperatur, die in dem Heizofen erreicht wird, sind vorzugsweise niedriger als der Erweichungspunkt der Harzblätter 14, um eine Verformung der Harzblätter 14 unterdrücken zu können.
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Da ein thermoplastisches Harz durch Erwärmen weichgemacht wird, um verarbeitet zu werden, und durch Abkühlen aushärtet, wenn das thermoplastische Harz als das Harz verwendet wird, mit welchem die Faser imprägniert wird, ist die Temperatur für diese Verarbeitung (Verarbeitungspunkttemperatur) vorzugsweise niedriger als der Erweichungspunkt der Harzblätter 14.
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Sonstiges
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Die vorliegende Offenbarung kann wie vorstehend beschrieben das Auftreten von Fehlfunktionen unterdrücken, da die Harzblätter 14 die Spalte zwischen dem Linerkörper 12 und den äußeren Umfangsabschnitten der Flanschteile 13a der Mundstücke 13 (Spalt C in 3) abdecken, ohne dass das Harz, mit dem die Faser imprägniert ist, in die Spalte C eindringt.
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Demnach wird der Hochdrucktank hergestellt.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hochdrucktanks bereitgestellt, das in der Lage ist, das Eindringen eines Harzes in einer Versteifungsschicht in die Grenze zwischen einem Linerkörper und einem Mundstück zu unterdrücken, und zudem eine ausgezeichnete Produktivität bietet. Das Verfahren zur Herstellung eines Hochdrucktanks weist ein Anordnen eines Harzblattes auf einem Linerkörper mit einem Mundstück, wobei das Harzblatt einen Spalt zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt des Mundstücks und dem Linerkörper abdeckt, und ein Erwärmen des Harzblattes sowie ein Verschweißen des Harzblattes mit dem Mundstück und dem Linerkörper, um einen Liner herzustellen; und ein Ausbilden einer Faserschicht um den äußeren Umfang des Liners herum, wobei die Faserschicht mit einem Harz imprägniert ist, und Aushärten des Harzes auf, wobei der Erweichungspunkt eines Werkstoffs, der das Harzblatt bildet, höher liegt als die maximale Temperatur, die von dem Liner aufgrund des Erwärmens des Harzes erreicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hochdrucktank
- 11
- Liner
- 12
- Linerkörper
- 13
- Mundstück
- 14
- Harzblatt
- 15
- Versteifungsschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015 [0006]
- JP 218840 A [0006]
- JP 2017 [0006]
- JP 194150 A [0006]
- JP 129193 A [0006]
- JP 102180 A [0006]
