DE112012002720T5

DE112012002720T5 - Hochdruckgastank und Herstellungsverfahren für Hochdruckgastank

Info

Publication number: DE112012002720T5
Application number: DE112012002720.5T
Authority: DE
Inventors: Shinji Miyoshi; Kentaroh Hioki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2013011305A; JP5864146B2; WO2013001348A2; CN103620291A; CN103620291B; US20140131365A1; WO2013001348A3; DE112012002720B4; US9371964B2

Abstract

Dieser Hochdruckgastank (1) ist ein Tank, in dem durch Fasern, die mit einem duroplastischen Harz imprägniert sind und die außen um eine Tankauskleidung (2) gewickelt sind, eine faserverstärkte Harzschicht (3) außen an der Tankauskleidung (2) ausgebildet ist. Die faserverstärkte Harzschicht (3) weist eine Innenschicht (3a), die auf der Seite der Tankauskleidung (2) ausgebildet ist, und eine Außenschicht (3b) auf, die außen an der Innenschicht (3a) ausgebildet ist. Die Innenschicht (3a) wird als dichte Schicht ausgebildet, während die Außenschicht (3b) als Schicht ausgebildet wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht (3a), indem in der ungehärteten Außenschicht eine größere Anzahl von Lufträumen ausgebildet wird als in der Innenschicht (3a) vorhanden sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Hochdruckgastank und genauer einen Hochdruckgastank mit einem Aufbau, bei dem eine Tankauskleidung außen mit einer faserverstärkten Harzschicht bedeckt ist.
2. Beschreibung der einschlägigen verwandten Technik
Eine Tankauskleidung eines Hochdruckgastanks ist außen mit faserverstärktem Harz bedeckt. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-216133 ( JP 2009-216133 A ) beschreibt eine Technik, bei der Gasabzugslöcher in faserverstärktem Harz ausgebildet werden, um zu verhindern, dass Restgas, das durch die Tankauskleidung gedrungen ist und zwischen der Tankauskleidung und dem faserverstärkten Harz eingeschlossen ist, ganz plötzlich, mit einem Freisetzungsgeräusch, nach außen entweicht.
Darüber hinaus beschreibt die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-191904 ( JP 2009-191904 A ) eine Technik, die die Entstehung eines Geräusches, das bei der Freisetzung von Restgas entsteht, dadurch verhindert, dass eine duroplastische Harzschicht, die ganz außen an einer faserverstärkten Harzschicht ausgebildet ist, geschmolzen wird, damit das Restgas leichter durch die Schicht aus duroplastischem Harz hindurch austreten kann.
Ein in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-216133 ( JP 2009-216133 A ) beschriebenes Verfahren zum Ausbilden von Gasabzugslöchern beinhaltet das Ausbilden von Gasabzugslöchern in einer faserverstärkten Harzschicht durch Erzeugen von winzigen Rissen durch Einspritzen von Gas mit einem regulären oder einem darüber liegenden Druck zwischen die Tankauskleidung und die faserverstärkte Harzschicht. Mit diesem Verfahren ist es jedoch schwierig zu steuern, an welchen Stellen die winzigen Risse erzeugt werden, daher ist es schwierig, Gasabzugslöcher gleichmäßig über der gesamten faserverstärkten Harzschicht auszubilden. Falls es in einem Abschnitt der faserverstärkten Harzschicht einen Bereich gibt, wo kein Gasabzugsloch ausgebildet ist, wird in diesem Bereich ein Gasfreisetzungsgeräusch erzeugt. Daher würde eine Bemühung, Gasfreisetzungsgeräusche zu hemmen, einen separaten Arbeitsgang zur Prüfung der Verteilung der Gasabzugslöcher und zum Auswählen eines Tanks, in dem die Gasabzugslöcher auf angemessene Weise verteilt sind, erfordern, was die Herstellung sowohl zeit- als auch kostenaufwändiger machen würde.
Auch beinhaltet ein Herstellungsverfahren, das in JP 2009-191904 A beschrieben ist, die Verwendung eines Lösungsmittels, um eine duroplastische Harzschicht zu schmelzen, die ganz außen an einer faserverstärkten Harzschicht ausgebildet ist. Mit diesem Herstellungsverfahren ist es schwierig, die fertige duroplastische Harzschicht mit einer gleichmäßigen Dicke auszubilden. Daher kann schließlich doch Restgas lokal in einem Abschnitt eingeschlossen werden, wo die duroplastische Harzschicht dick ausgebildet ist, und infolgedessen ist es nicht möglich, ein Phänomen ganz zu verhindern, bei dem Restgas schließlich auf einmal mit einem Freisetzungsgeräusch entweicht.
Wenn eine große Menge an Gas, das durch die Tankauskleidung austreten wird, lokal erzeugt wird, wird dadurch außerdem die zulässige Gasmenge überschritten, die durch die duroplastische Harzschicht dringen kann, daher kann in diesem Abschnitt ein Freisetzungsgeräusch nicht verhindert werden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit schafft die Erfindung einen Hochdruckgastank, der in der Lage ist, ein Gasfreisetzungsgeräusch zu hemmen, das von Gas verursacht wird, welches durch eine Tankauskleidung hindurch ausgetreten ist, ebenso wie ein Herstellungsverfahren für diesen Hochdruckgastank.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Hochdruckgastank, in dem eine faserverstärkte Harzschicht außen an einer Tankauskleidung durch Fasern gebildet wird, die mit duroplastischem Harz imprägniert sind und außen um die Tankauskleidung gewunden bzw. gewickelt sind. Die faserverstärkte Harzschicht beinhaltet eine Innenschicht, die auf der Seite der Tankauskleidung ausgebildet ist, und eine Außenschicht, die außen an der Innenschicht ausgebildet ist. Die Innenschicht ist als dichte Schicht ausgebildet, während die Außenschicht als Schicht ausgebildet ist, die weniger dicht ist als die Innenschicht.
Gemäß diesem Aspekt ist die faserverstärkte Harzschicht geteilt in eine Innenschicht und eine Außenschicht ausgebildet. Daher kann die Funktion der faserverstärkten Harzschicht als Ganzes dadurch verstärkt werden, dass die Eigenschaften dieser Schichten sich voneinander unterscheiden. Genauer kann durch die Ausbildung der Innenschicht als dichte Schicht eine Festigkeit gewährleistet werden, die einer großen Kraft standhalten kann, die von der Seite der Tankauskleidung her angelegt wird. Auch wenn die Innenschicht auf diese Weise dicht ausgebildet wird, weist Gas, das innerhalb der Tankauskleidung gespeichert wird, einen hohen Druck auf, so dass Gas durch die Innenschicht hindurch zur Außenschicht gelangt. Dadurch, dass die Außenschicht als Schicht hergestellt wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht, wird somit ein durchgetretenes Gas in der gesamten Außenschicht verteilt, die eine geringe Dichte aufweist. Damit die Außenschicht eine Schicht wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht, können beispielsweise Lufträume in großer Anzahl in der Außenschicht ausgebildet werden. Dadurch, dass auf diese Weise eine große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht vorgesehen wird, wandert das durchgetretene Gas zwischen die in großer Anzahl vorhandenen Lufträume und wird in der gesamten Außenschicht verteilt. Dadurch, dass das Gas auf diese Weise in der gesamten Außenschicht verteilt wird, kann die Freisetzung von örtlich konzentriertem Gas verringert werden, wodurch es wiederum möglich wird, ein Gasfreisetzungsgeräusch ausreichend zu unterdrücken.
Auch wenn Gas, das durch die Tankauskleidung nach außen gelangt, in großen Mengen lokal erzeugt wird, ist die Dichte der Außenschicht der faserverstärkten Harzschicht gering, so dass das Gas sich nicht in einem einzigen Bereich konzentriert, sondern vielmehr eine Oberflächen-Harzschicht erreicht, nachdem es sich verteilt hat. Infolgedessen durchdringt das Gas die Oberflächen-Harzschicht und strömt aus dem Hochdruckgastank, daher kann die Entstehung eines Gasfreisetzungsgeräusches zuverlässig unterdrückt werden.
Im oben beschriebenen Aspekt kann eine Außenschicht in einer Dicke ausgebildet werden, die geringer ist als eine Dicke der Innenschicht.
Wie oben beschrieben, dient die Innenschicht hauptsächlich dazu, Festigkeit zu gewährleisten, und die Außenschicht dient hauptsächlich dazu, Gas zu verteilen, das von der Seite der Seite der Innenschicht durchgetreten ist. Mit diesem Aufbau kann die Dicke der Innenschicht gewährleistet werden, und somit kann eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden, indem dafür gesorgt wird, dass eine Außenschicht eine Dicke aufweist, die geringer ist als die Dicke der Innenschicht.
Im oben beschriebenen Aspekt können Lufträume in der Außenschicht ausgebildet werden, während keine Lufträume in der Innenschicht ausgebildet werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank, in dem eine faserverstärkte Harzschicht außen an einer Tankauskleidung durch Fasern gebildet wird, die mit duroplastischem Harz imprägniert sind und die außen um die Tankauskleidung gewunden bzw. gewickelt werden. Das Herstellungsverfahren beinhaltet einen Herstellungs-Arbeitsgang zum Herstellen der Tankauskleidung, einen ersten Ausbildungs-Arbeitsgang zum Ausbilden einen ungehärteten Innenschicht an der Tankauskleidung durch Wickeln der Fasern auf die Tankauskleidung, einen zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang zum Ausbilden einer ungehärteten Außenschicht auf der ungehärtetetn Innenschicht durch Wickeln der Fasern auf die ungehärtete Innenschicht und einen Härtungs-Arbeitsgang zum Härten des duroplastischen Harzes der ungehärteten Innenschicht und der ungehärteten Außenschicht, um die Innenschicht und die Außenschicht auszubilden und somit die faserverstärkte Harzschicht auszubilden. Die ungehärtete Innenschicht wird im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang dicht ausgebildet. Die Innenschicht wird als dichte Schicht ausgebildet, während die Außenschicht als Schicht ausgebildet wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht, indem im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang eine große Anzahl von Lufträumen in der ungehärteten Außenschicht ausgebildet wird.
Gemäß diesem Aspekt führt eine Änderung der Methode, wie die ungehärtete Innenschicht im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang ausgebildet wird, gegenüber der Methode, wie die ungehärtete Außenschicht im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang ausgebildet wird, zur Bildung einer faserverstärkten Harzschicht mit einer Innenschicht und einer Außenschicht, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Auf diese Weise wird eine faserverstärkte Harzschicht, die außen an der Tankauskleidung ausgebildet wird, in eine Innenschicht und eine Außenschicht geteilt, so dass es ganz einfach ist, die Eigenschaften dieser Schichten unterschiedlich zu machen, und es infolgedessen einfach ist, die Funktion der faserverstärkten Harzschicht insgesamt zu verstärken. Genauer kann durch die Ausbildung der Innenschicht als dichte Schicht eine Festigkeit gewährleistet werden, die einer großen Kraft standhalten kann, welche von der Seite der Tankauskleidung her angelegt wird. Auch wenn die Innenschicht auf diese Weise dicht ausgebildet wird, weist Gas, das innerhalb der Tankauskleidung gespeichert wird, einen hohen Druck auf, so dass Gas durch die Innenschicht zur Außenschicht durchtritt. Daher wird in dieser Erfindung durchgetretenes Gas in der gesamten Außenschicht verteilt, die eine geringe Dichte aufweist, indem die Außenschicht als Schicht ausgebildet wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht. Damit die Außenschicht eine Schicht wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht, kann beispielsweise eine große Zahl von Lufträumen in der Außenschicht ausgebildet werden. Dadurch, dass auf diese Weise eine große Zahl von Lufträumen in der Außenschicht vorgesehen wird, wandert hindurchgetretenes Gas zwischen in großer Zahl vorhandenen Lufträumen und wird in der gesamten Außenschicht verteilt. Dadurch, dass das Gas auf diese Weise in der gesamten Außenschicht verteilt wird, kann die Freisetzung von örtlich konzentriertem Gas verringert werden, wodurch es wiederum möglich wird, ein Gasfreisetzungsgeräusch ausreichend zu unterdrücken.
Auch kann in einem oben beschriebenen Aspekt im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang eine Außenschicht mit einer Dicke ausgebildet werden, die geringer ist als die Dicke der Innenschicht, indem die ungehärtete Außenschicht mit einer Anzahl von Faserwindungen ausgebildet wird, die niedriger ist als die Anzahl der Faserwindungen im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang.
In dieser Struktur dient die Innenschicht hauptsächlich dazu, Festigkeit zu gewährleisten, und die Außenschicht dient hauptsächlich dazu, Gas zu verteilen, das von der Seite der Innenschicht her durchgetreten ist. Mit dieser Struktur kann die Außenschicht in einer Dicke ausgebildet werden, die geringer ist als die Dicke der Innenschicht, indem man die Anzahl der Windungen der ungehärteten Außenschicht niedriger macht als die Anzahl der Windungen der ungehärteten Innenschicht. Demgemäß kann die Dicke der Innenschicht gewährleistet und damit eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden, indem man einfach die Anzahl der Windungen ändert.
Ebenso kann im oben beschriebenen Aufbau im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang die große Zahl von Lufträumen in der Außenschicht dadurch ausgebildet werden, dass eine Wickelspannung der Fasern geringer gehalten wird als die Wickelspannung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang.
Wenn die Wickelspannung der Fasern verringert wird, kommt es in diesem Wicklungsabschnitt zu einem Spiel, und aus diesem Spiel heraus werden zuverlässig Lufträume erzeugt. Im oben beschriebenen Aufbau wird die große Zahl von Lufträumen in der Außenschicht auf einfache und zuverlässige Weise dadurch ausgebildet, dass eine Wickelspannung der Fasern im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang geringer gehalten wird als die Wickelspannung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang.
Ebenso kann im oben beschriebenen Aufbau die Wickelspannung der Fasern im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang 1/2 oder weniger der Wickelspannung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang betragen.
Ebenso kann im oben beschriebenen Aufbau im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang die große Zahl von Lufträumen in der Außenschicht dadurch ausgebildet werden, dass eine Wickelrichtung der Fasern gegenüber der Wickelrichtung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang geändert wird.
Ebenso kann im oben beschriebenen Aufbau die Wickelrichtung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang im Wesentlichen senkrecht sein zur Achse der Tankauskleidung, und die Wickelrichtung der Fasern im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang kann in Bezug auf die Achse der Tankauskleidung leicht angewinkelt sein.
Ebenso kann im oben beschriebenen Aufbau der erste Ausbildungs-Arbeitsgang eine Rund- bzw. Umfangswicklung beinhalten, und der zweite Ausbildungs-Arbeitsgang kann eine Schraubenwicklung beinhalten.
Bei diesem Aufbau kann beispielsweise eine Schraubenwicklung, die leicht angewinkelt in Bezug auf die Achse der Tankauskleidung gewickelt ist, verwendet werden, indem man die Wickelrichtung der Fasern im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang gegenüber der Wickelrichtung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang ändert. Die Verwendung einer derartigen Schraubenwicklung bei der Ausbildung der ungehärteten Außenschicht ermöglicht die Erzeugung von Lufträumen an den seitlichen Endabschnitten der Fasern.
Ebenso kann im oben beschriebenen Aufbau im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang die große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht dadurch ausgebildet werden, dass man ein Lückenmaterial zwischen den Fasern anordnet.
Auch kann im oben beschriebenen Aufbau das Lückenmaterial aus Glasfaser gebildet sein.
In diesem Aufbau kann im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang eine große Anzahl von Lufträumen zuverlässig in der Außenschicht ausgebildet werden, indem man beispielsweise Lückenmaterial, wie Glasfasern, hinzufügt, wenn man die Fasern wickelt.
Gemäß den oben beschriebenen Aspekten und Strukturen können ein Hochdruckgastank, der in der Lage ist, ein Gasfreisetzungsgeräusch, das von Gas verursacht wird, das durch eine Tankauskleidung gedrungen ist, ebenso wie ein Herstellungsverfahren für diesen Hochdruckgastank geschaffen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
1 eine Querschnittsdarstellung eines Hochdruckgastanks gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Aufbaus von Abschnitt A in 1 ist;
3 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Aufbaus von Abschnitt B in 1 ist;
4 ein Ablaufschema ist, das ein Herstellungsverfahren für den Hochdruckgastank gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
5 ein Ablaufschema st, das die Details eines Wicklungs-Arbeitsgangs gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
6 ein Ablaufschema ist, das ein modifiziertes Beispiel für den Wicklungs-Arbeitsgang gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt;
7 eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus einer Außenschicht ist, wenn diese anhand des Wicklungs-Arbeitsgangs gemäß dem in 6 dargestellten modifizierten Beispiel ausgebildet worden ist;
8 ein Ablaufschema ist, das ein anderes modifiziertes Beispiel für den Wicklungs-Arbeitsgang gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt; und
9 eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus einer Außenschicht ist, wenn diese anhand des Wicklungs-Arbeitsgangs gemäß dem in 8 dargestellten modifizierten Beispiel ausgebildet worden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Um die Beschreibung besser verständlich zu machen, werden gleiche Bestandteile in den Zeichnungen so weit möglich mit gleichen Bezugszeichen versehen, und auf wiederholte Beschreibungen solcher Elemente wird verzichtet.
Zunächst wird ein Hochdruckgastank gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Hochdruckgastanks 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel; 1 ist eine Querschnittsdarstellung auf einer Ebene, die senkrecht ist zur axialen Richtung (d. h. der Längsrichtung) des Hochdruckgastanks 1, durch einen Bereich in der Nähe der Mitte des Hochdruckgastanks 1.
Wie in 1 dargestellt ist, weist der Hochdruckgastank 1 eine Tankauskleidung 2, eine faserverstärkte Harzschicht 3, eine Oberflächen-Harzschicht 5 und eine Abdeckung 6 auf. Die Tankauskleidung 2 ist am weitesten innen angeordnet und ist ein zylindrisches Element, das an beiden Enden geschlossen ist, so dass Gas, beispielsweise Wasserstoffgas, darin gehalten werden kann.
Die Abdeckung 6 ist an einem Endabschnitt in der Längsrichtung der Tankauskleidung 2 befestigt und dient als Einlass, durch den Gas in die Tankauskleidung eingeführt wird. Genauer weist die Abdeckung 6 eine im Allgemeinen zylindrische Form auf und ist ein Metallteil, das in eine Öffnung der Tankauskleidung 2 passt. Die Abdeckung 6 wird verwendet, um eine Verbindung mit einer externen Gaszufuhrleitung zu schaffen, wenn Wasserstoff aus dem Inneren des Hochdruckgastanks 1 aus dem Tank hinaus geliefert wird.
Die faserverstärkte Harzschicht 3 wird durch Wickeln von Faser außen um die Tankauskleidung 2 gebildet. Die faserverstärkte Harzschicht 3 weist eine Innenschicht 3a und eine Außenschicht 3b auf. Die Innenschicht 3a ist als dichte Schicht ausgebildet, die an die Außenseite der Tankauskleidung 2 angrenzt. Dagegen ist die Außenschicht 3b als Schicht mit geringer Dichte ausgebildet, die eine große Anzahl von Lufträumen aufweist und an die Außenseite der Innenschicht 3a angrenzt.
Die Oberflächen-Harzschicht 5 ist als Schicht, die nur aus Harz besteht und keine Fasern aufweist, am äußersten Rand der faserverstärkten Harzschicht 3 ausgebildet.
Nun werden die Innenschicht 3a und die Außenschicht 3b, aus denen die faserverstärkte Harzschicht 3 gebildet ist, mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Aufbaus von Abschnitt A in 1 und zeigt die Außenschicht 3b im Detail. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Aufbaus von Abschnitt B in 1 und zeigt die Innenschicht 3a im Detail.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die Außenschicht 3 insgesamt als CFRP-Struktur (aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bzw. Carbon Fiber Reinforced Plastic) ausgebildet, bei der Kohlefasern 7 übereinander gestapelt sind, und aneinander angrenzende Kohlefasern 7 mit Epoxyharz aneinander gebunden sind, was nicht dargestellt ist.
In der Außenschicht 3b sind Lufträume 8a zwischen den Kohlefasern 7 ausgebildet (einschließlich des Epoxyharzes, das die Kohlefasern miteinander verbindet, im Folgenden nicht unterschieden). Eine große Anzahl der Lufträume 8a ist überall über der gesamten Außenschicht 3b ausgebildet. So ist die Außenschicht 3b eine Schicht, die eine große Anzahl von Lufträumen 8a aufweist.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Innenschicht 3a ebenfalls insgesamt eine CFRP-Struktur, bei der Kohlefasern 7 übereinander gestapelt sind, und aneinander angrenzende Kohlefasern 7 mit Epoxyharz aneinander gebunden sind, was nicht dargestellt ist.
Jedoch sind in der Innenschicht 3a keine Lufträume zwischen den Kohlefasern 7 ausgebildet. Stattdessen sind die Kohlefasern 7 fest miteinander verbunden. Somit ist die Innenschicht 3a als dichte Schicht ausgebildet, die fast keine Lufträume aufweist.
Wie oben beschrieben, ist in dieser Ausführungsform die faserverstärkte Harzschicht 3, die an der Außenseite der Tankauskleidung 2 ausgebildet ist, in die Innenschicht 3a und die Außenschicht 3b geteilt ausgebildet. Daher wird Funktion der faserverstärkten Harzschicht als Ganzes dadurch verstärkt, dass die Eigenschaften dieser Schichten sich voneinander unterscheiden. Genauer kann durch die Ausbildung der Innenschicht 3a als dichte Schicht eine Festigkeit gewährleistet werden, die einer großen Kraft standhalten kann, die von der Seite der Tankauskleidung 2 her angelegt wird. Auch wenn die Innenschicht 3a auf diese Weise dicht ausgebildet wird, weist Gas, das innerhalb der Tankauskleidung 2 gespeichert wird, einen hohen Druck auf, so dass Gas durch die Innenschicht 3a zur Außenschicht 3b hindurch gelangt. Dadurch, dass die Außenschicht 3b als Schicht mit niedriger Dichte hergestellt wird, indem man mehr Lufträume 8a in der Außenschicht 3b bildet als in der Innenschicht 3a vorhanden sind, wandert das Gas, das hindurchgelangt ist, zwischen die große Anzahl von Lufträumen 8a, so dass es in der gesamten Außenschicht 3b verteilt wird. Dadurch, dass das Gas auf diese Weise in der gesamten Außenschicht 3b verteilt wird, kann eine lokale Freisetzung von Gas verringert werden, wodurch es möglich ist, ein Gasfreisetzungsgeräusch ausreichend zu unterdrücken.
Auch wenn Gas, das durch die Tankauskleidung 2 nach außen gelangt, lokal in großen Mengen erzeugt wird, ist ferner die Dichte der Außenschicht 3b aufgrund der großen Anzahl von Lufträumen 8a, die in der Außenschicht 3b der faserverstärkten Harzschicht 3 verteilt sind, niedrig, weswegen sich Gas nicht in einem Bereich konzentriert, sondern statt dessen die Oberflächen-Harzschicht 5 erreicht, nachdem es sich der Verteilung von Lufträumen 8a entsprechend verteilt hat. Infolgedessen durchdringt das Gas die Oberflächen-Harzschicht 5 und strömt aus dem Hochdruckgastank aus, daher kann die Entstehung eines Gasfreisetzungsgeräusches zuverlässig unterdrückt werden.
Außerdem kann in dieser Ausführungsform die Außenschicht 3b mit einer Dicke ausgebildet werden, die geringer ist als die Dicke der Innenschicht 3a. Wie oben beschrieben, dient in diesem Ausführungsbeispiel die Innenschicht 3a hauptsächlich dazu, Festigkeit zu gewährleisten, und die Außenschicht 3b dient hauptsächlich dazu, Gas zu verteilen, das von der Seite der Innenschicht 3a her durchgetreten ist. Dadurch, dass die Außenschicht 3b in einer Dicke hergestellt wird, die geringer ist als die Dicke der Innenschicht 3a, wird die Dicke der Innenschicht 3a gewährleistet, und dadurch kann eine ausreichende Festigkeit gewährleistet werden.
Nun wird ein Herstellungsverfahren des Hochdruckgastanks 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. 4 ist ein Ablaufschema, das ein Herstellungsverfahren für den Hochdruckgastank 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt. Wie in 4 dargestellt ist, beinhaltet das Herstellungsverfahren für den Hochdruckgastank 1 einen Arbeitsgang S10, in dem die Tankauskleidung und die Abdeckung zusammengesetzt werden, einen Wicklungs-Arbeitsgang S20, einen Wärmehärtungs-Arbeitsgang S30 und einen Druckbeaufschlagungsprüfungs-Arbeitsgang S40.
Im Arbeitsgang S10, in dem die Tankauskleidung und die Abdeckung zusammengesetzt werden, wird die Abdeckung 6 als Teil eines vorbereitetenden Arbeitsgangs mit der Tankauskleidung 2 zusammengesetzt. In diesem Fall ist die Abdeckung 6 keine spezielle Abdeckung; es kann eine typische Abdeckung verwendet werden.
Im Wicklungs-Arbeitsgang S20, der sich an den Arbeitsgang S10, in dem die Tankauskleidung und die Abdeckung zusammengesetzt werden, anschließt, wird eine ungehärtete faserverstärkte Harzschicht, aus der die faserverstärkte Harzschicht 3 entstehen wird, durch Wickeln eines CFRP-Prepregs (vorimprägnierte Fasern, die durch Imprägnieren von Kohlefasern mit Epoxyharz und Teilhärten des Epoxyharzes gebildet werden; bandförmig) um die Außenfläche der Tankauskleidung 2 und dessen Wärmehärtung (d. h. Abbindung) ausgebildet.
Nun wird der Wicklungs-Arbeitsgang S20 ausführlich mit Bezug auf 5 beschrieben 5 ist ein Ablaufschema, das die Schritte des Wicklungs-Arbeitsgangs S0 im Einzelnen darstellt. Zuerst wird in Schritt S21 (einem ersten Ausbildungs-Arbeitsgang) eine ungehärtete Innenschicht, aus der die Innenschicht 3a entstehen wird, durch Wärmehärtung gebildet. Genauer wird das CFRP-Prepreg anhand eines Filamentwicklungsverfahrens mit einer Wickelspannung F1 um die Außenfläche der Tankauskleidung 2 gewickelt.
Die vorgegebene Wickelspannung F1 kann dabei ungefähr 60 N betragen. Wenn es bei ungefähr dieser Spannung gewickelt wird, kann das CFRP-Prepreg ohne Spiel gewickelt werden, was die Erzeugung von Lufträumen, die aufgrund eines Spiels entstehen, hemmt. Die Wickelspannung F1 beim Ausbilden der ungehärteten Innenschicht ist nicht darauf begrenzt, dass sie immer konstant sein muss, und kann auf passende Weise gemäß der Anzahl der Windungen innerhalb eines Bereichs geändert werden, der eine vorgegebene Wickelspannung als Mittelwert oder unteren Grenzwert aufweist.
Die Wickelrichtung des CFRP-Prepreg kann die einer sogenannten Umfangswicklung in einer Richtung sein, die im Wesentlichen senkrecht ist zur Tankauskleidung 2. Eine Umfangswicklung ermöglicht die Unterdrückung eines Phänomens, bei dem Lufträume an Seitenendabschnitten des CFRP-Prepreg gebildet werden.
In Schritt S22, der auf Schritt S21 folgt, wird bestimmt, ob die Dicke der ungehärteten Innenschicht eine vorgegebene Dicke erreicht hat. Wenn die Dicke der ungehärteten Innenschicht die vorgegebene Dicke noch nicht erreicht hat, wird das Wickeln fortgesetzt und die Bestimmung in Schritt S22 wird weiterhin durchgeführt. Wenn die Dicke der ungehärteten Innenschicht die vorgegebene Dicke erreicht hat, geht das Verfahren zu Schritt S23 weiter. Die vorgegebene Dicke ist eine Dicke, die nötig ist, um eine Festigkeit bereitzustellen, die dem Innendruck standhalten kann, wenn der Hochdruckgastank 1 verwendet wird, und kann passend eingestellt werden.
In Schritt S23 (einem zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang) wird das CFRP-Prepreg weiter mit einer Wickelspannung F2 gewickelt, die geringer ist als die Wickelspannung F1 in Schritt S21. Genau wie bei der Ausbildung der ungehärteten Innenschicht wird eine ungehärtete Außenschicht durch Wickeln des CFRP-Prepreg anhand des Filamentwicklungsverfahrens ausgebildet. Die Wickelspannung ist dabei die Wickelspannung F2, die geringer ist als die Wickelspannung F1 beim Ausbilden der ungehärteten Innenschicht. Die ungehärtete Außenschicht wird unter Aufrechterhaltung dieser Wickelspannung F2 ausgebildet.
Die vorgegebene Wickelspannung F2 beim Ausbilden der ungehärteten Schicht kann 1/2 der Wickelspannung F1 oder weniger betragen, z. B. etwa 30 N. Dadurch, dass die ungehärtete Außenschicht auf solche Weise ausgebildet wird, während die Wickelspannung F2 niedrig ist, können gleichzeitig mit der Wicklung Lufträume (d. h. Lufträume, die nach dem Wärmehärten zu den Lufträumen 8a werden) gebildet werden. Sobald die ungehärtete Außenschicht auf diese Weise fertig ausgebildet worden ist, liegen daher auf jeden Fall Lufträume in der gesamten ungehärteten Außenschicht vor, so dass die ungehärtete Außenschicht eine geringe Dichte aufweist.
Genau wie die Wickelspannung F1 bei der Ausbildung der ungehärteten Innenschicht ist auch die Wickelspannung F2 bei der Ausbildung der ungehärteten Außenschicht nicht darauf beschränkt, dass sie immer konstant sein muss. Die Wickelspannung F2 beim Ausbilden der ungehärteten Außenschicht kann ebenfalls auf passende Weise gemäß der Anzahl der Windungen innerhalb eines Bereichs geändert werden, der eine vorgegebene Wickelspannung als Mittelwert oder unteren Grenzwert aufweist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang (d. h. Schritt S23) die Anzahl der Windungen des CFRP-Prepreg kleiner als die Anzahl der Windungen im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang (d. h. Schritt S21). Daher wird die ungehärtete Außenschicht in einer Dicke ausgebildet, die geringer ist als die Dicke der ungehärteten Innenschicht, und nach dem Härten ist die Dicke der Außenschicht 3b dünner ausgebildet als die Dicke der Innenschicht 3a.
Die Beschreibung wird unter erneuter Bezugnahme auf 4 fortgesetzt. Im Wärmehärtungs-Arbeitsgang S30, der auf den Wicklungs-Arbeitsgang S20 folgt, wird das duroplastische Harz der ungehärteten Schichten durch Erwärmen gehärtet, wodurch die faserverstärkte Harzschicht 3 gebildet wird. Wie oben beschrieben, ist der Außenrand der Tankauskleidung 2 nach Abschluss des Wicklungs-Arbeitsgangs S20 mit zwei Schichten bedeckt, d. h. einer ungehärteten Innenschicht, die fast keine Lufträume aufweist, weil das Wickeln mit einer relativ hohen Wickelspannung durchgeführt worden ist, und einer ungehärteten Außenschicht, in der verteilt eine große Anzahl von Lufträumen vorhanden ist, weil das Wickeln mit einer relativ geringen Wickelspannung durchgeführt worden ist.
In diesen Zustand, nach dem Wärmehärtungs-Arbeitsgang S30, in dem das duroplastische Harz durch Erwärmen des gesamten Körpers gehärtet wird, ist das duroplastische Harz der ungehärteten Innenschicht und der ungehärteten Außenschicht gehärtet, während die große Anzahl von Lufträumen nur in der ungehärteten Außenschicht vorliegt, wodurch man die Innenschicht 3a und die Außenschicht 3b erhält. Auf diese Weise wird die faserverstärkte Harzschicht 3 gebildet.
Im Druckbeaufschlagungsprüfungs-Arbeitsgang S40, der auf den Wärmehärtungs-Arbeitsgang S30 folgt, wird eine Druckbeaufschlagungsprüfung durchgeführt, um zu prüfen, ob der Hochdruckgastank 1 eine vorgegebene Festigkeit aufweist. Es wurde bereits eine große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht 3b gebildet, daher müssen in diesem Druckbeaufschlagungsprüfungs-Arbeitsgang nicht erneut Lufträume gebildet werden, so dass eine normale Druckbeaufschlagungsprüfung durchgeführt werden kann.
Mit dem Herstellungsverfahren für den Hochdruckgastank 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang (d. h. in Schritt S21 in 5) eine große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht 3b ausgebildet, indem die Wickelspannung der Fasern (CFRP-Prepreg) gegenüber dem ersten Ausbildungs-Arbeitsgang (d. h. Schritt S23 in 5) verringert wird.
Genauer wird in der ungehärteten Innenschicht das CFRP-Prepreg mit einer hohen Wickelspannung F1 gewickelt, so dass Lücken, die an den Grenzflächen gebildet werden, wo das CFRP-Prepreg sich selbst berührt, durch die Verformung des CFRP-Prepreg aufgefüllt werden. Infolgedessen bleiben keine Lufträume zurück.
Im Gegensatz dazu wird in der ungehärteten Außenschicht das CFRP-Prepreg mit einer schwachen Wickelspannung F2 gewickelt, die 1/2 der Wickelspannung F1 oder weniger entspricht, so dass kaum eine Verformung des CFRP-Prepreg stattfindet. Daher werden die Lücken, die an den Grenzflächen entstehen, wo das CFRP-Prepreg sich selbst berührt, nicht aufgefüllt, sondern bleiben stattdessen als Lufträume bestehen.
Wenn die Wickelkraft des CFRP-Prepreg niedrig ist, ist somit ein Spiel im gewickelten Abschnitt vorhanden, und aus diesem Spiel heraus werden zuverlässig Lufträume erzeugt. Daher ist die Wickelspannung der Faser im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang (d. h. Schritt S21 in 5) niedriger als im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang (d. h. Schritt S23 in 5), so dass mühelos und zuverlässig eine große Anzahl von Lufträumen 8a in der Außenschicht 3b gebildet wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird als Verfahren zum Ausbilden der Innenschicht 3a als dichte Schicht ein Beispiel beschrieben, bei dem die Wickelspannung der Innenschicht 3a gegenüber der der Außenschicht 3b geändert wird, während eine größere Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht 3b ausgebildet wird als in der Innenschicht 3a vorhanden sind. Jedoch kann eine große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht 3b nicht nur dadurch erzeugt werden, dass man die Wickelspannungen variiert, sondern auch dadurch, dass man die Wickelrichtungen variiert. Im Folgenden wird ein Beispiel, in dem die Wickelrichtungen variiert werden, als modifiziertes Beispiel beschrieben.
6 ist ein Ablaufschema, das die Einzelheiten eines Wicklungs-Arbeitsgangs des modifizierten Beispiels (der dem in 4 dargestellten Wicklungs-Arbeitsgang S20 entspricht) darstellt. In diesem Beispiel unterscheidet sich nur der Inhalt des Wicklungs-Arbeitsgangs vom oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, alles andere ist dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gleich.
Zuerst wird in Schritt S24 (einem ersten Ausbildungs-Arbeitsgang) eine ungehärtete Innenschicht, aus der die Innenschicht 3a entstehen wird, durch Wärmehärtung gebildet. Genauer wird das CFRP-Prepreg mit einer Wickelspannung F1 anhand des Filamentwicklungsverfahrens um die Außenfläche der Tankauskleidung 2 gewickelt. Die Wickelrichtung des CFRP-Prepreg ist in diesem Fall die einer sogenannten Umfangswicklung in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht ist zur Achse der Tankauskleidung 2. Eine Umfangswicklung ermöglicht die Unterdrückung eines Phänomens, bei dem Lufträume an Seitenendabschnitten des CFRP-Prepreg gebildet werden.
Die vorgegebene Wickelspannung F1 kann dabei ungefähr 60 N betragen. Wenn es bei ungefähr dieser Spannung gewickelt wird, kann das CFRP-Prepreg ohne Spiel gewickelt werden, was die Erzeugung von Lufträumen, die aufgrund eines Spiels entstehen, hemmt. Die Wickelspannung F1 beim Ausbilden der ungehärteten Innenschicht ist nicht darauf begrenzt, dass sie immer konstant sein muss, und kann auf passende Weise gemäß der Anzahl der Windungen innerhalb eines Bereichs geändert werden, der eine vorgegebene Wickelspannung als Mittelwert oder unteren Grenzwert aufweist.
In Schritt S25, der auf Schritt S24 folgt, wird bestimmt, ob die Dicke der ungehärteten Innenschicht eine vorgegebene Dicke erreicht hat. Wenn die Dicke der ungehärteten Innenschicht die vorgegebene Dicke noch nicht erreicht hat, wird das Wickeln fortgesetzt und die Bestimmung in Schritt S25 wird weiterhin durchgeführt. Wenn die Dicke der ungehärteten Innenschicht die vorgegebene Dicke erreicht hat, geht das Verfahren zu Schritt S26 weiter. Die vorgegebene Dicke ist eine Dicke, die nötig ist, um eine Festigkeit bereitzustellen, die dem Innendruck standhalten kann, wenn der Hochdruckgastank 1 verwendet wird, und kann passend eingestellt werden.
In Schritt S26 (einem zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang) wird das CFRP-Prepreg weiter mit einer Spannung gewickelt, die der Wickelspannung F1 in Schritt S21 gleich ist. In Schritt S26 wird die Wickelrichtung von einer Umfangswicklung, die in einer Richtung gewunden wird, die im Wesentlichen senkrecht ist zur Achse der Tankauskleidung 2, in eine Schraubenwicklung geändert, die leicht abgewinkelt zur Achse der Tankauskleidung 2 gewickelt ist.
Dadurch, dass die Wickelrichtung beim Ausbilden der ungehärteten Schicht auf diese Weise zu einer Schraubenwicklung gemacht wird, wird die Ausbildung von Lufträumen an den Seitenendabschnitten des CFRP-Prepreg erleichtert, wenn das CFRP-Prepreg sich selbst überlappt. Auch wenn das Wickeln durchgeführt wird, während eine starke Wickelspannung beibehalten wird, verschwinden die Lücken somit nicht, sondern bleiben als Lufträume bestehen.
7 ist eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus der Außenschicht 3b eines Hochdruckgastanks, die anhand des Wicklungs-Arbeitsgangs ausgebildet worden ist, der mit Bezug auf 6 beschrieben wird. In der Außenschicht 3b ist die Wickelrichtung die einer Schraubenwicklung, dies wirkt sich so aus, dass Lücken, die bleiben, an den seitlichen Endabschnitten der Kohlefasern 7 gebildet werden, wenn sich die Kohlefasern 7 gegenseitig überlappen, wodurch Lufträume 8b gebildet werden.
Nun wird als weiteres modifiziertes Beispiel ein Beispiel beschrieben, bei dem eine große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht 3b statt durch eine Wickelspannung unter Verwendung von Lückenmaterial ausgebildet wird.
8 ist ein Ablaufschema, das die Einzelheiten eines Wicklungs-Arbeitsgangs dieses modifizierten Beispiels (der dem in 4 dargestellten Wicklungs-Arbeitsgang S20 entspricht) darstellt. In diesem Beispiel unterscheidet sich nur der Inhalt des Wicklungs-Arbeitsgangs vom oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, alles andere ist dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gleich.
Zuerst wird in Schritt S27 (einem ersten Ausbildungs-Arbeitsgang) eine ungehärtete Innenschicht, aus der die Innenschicht 3a entstehen wird, durch Wärmehärtung gebildet. Genauer wird das CFRP-Prepreg mit einer Wickelspannung F1 anhand des Filamentwicklungsverfahrens um die Außenfläche der Tankauskleidung 2 gewickelt. Die Wickelrichtung des CFRP-Prepreg ist in diesem Fall die einer sogenannten Umfangswicklung in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht ist zur Achse der Tankauskleidung 2. Eine Umfangswicklung ermöglicht die Unterdrückung eines Phänomens, bei dem Lufträume an Seitenendabschnitten des CFRP-Prepreg gebildet werden.
Die vorgegebene Wickelspannung F1 kann dabei ungefähr 60 N betragen. Wenn es bei ungefähr dieser Spannung gewickelt wird, kann das CFRP-Prepreg ohne Spiel gewickelt werden, was die Erzeugung von Lufträumen, die aufgrund eines Spiels entstehen, hemmt. Die Wickelspannung F1 beim Ausbilden der ungehärteten Innenschicht ist nicht darauf begrenzt, dass sie immer konstant sein muss, und kann auf passende Weise gemäß der Anzahl der Windungen innerhalb eines Bereichs geändert werden, der eine vorgegebene Wickelspannung als Mittelwert oder unteren Grenzwert aufweist.
In Schritt S28, der auf Schritt S27 folgt, wird bestimmt, ob die Dicke der ungehärteten Innenschicht eine vorgegebene Dicke erreicht hat. Wenn die Dicke der ungehärteten Innenschicht die vorgegebene Dicke noch nicht erreicht hat, wird das Wickeln fortgesetzt und die Bestimmung in Schritt S28 wird weiterhin durchgeführt. Wenn die Dicke der ungehärteten Innenschicht die vorgegebene Dicke erreicht hat, geht das Verfahren zu Schritt S29 weiter. Die vorgegebene Dicke ist eine Dicke, die nötig ist, um eine Festigkeit bereitzustellen, die dem Innendruck standhalten kann, wenn der Hochdruckgastank 1 verwendet wird, und kann passend eingestellt werden.
In Schritt S29 (einem zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang) wird das CFRP-Prepreg weiter mit einer Spannung gewickelt, die der Wickelspannung F1 in Schritt S21 gleich ist. In Schritt S29 wird die ungehärtete Außenschicht unter Zugabe von Glasfasern 9 als Lückenmaterial ausgebildet, wenn das CFRP-Prepreg gewickelt wird.
Durch die Zugabe von Glasfasern 9 als Lückenmaterial bei der Ausbildung der ungehärteten Außenschicht wird die Bildung von Lücken in der Nähe der Glasfasern 9 erleichtert, wenn sich das CFRP-Prepreg selbst überlappt. Auch wenn das Wickeln durchgeführt wird, während eine starke Wickelspannung beibehalten wird, verschwinden die Lücken somit nicht, sondern bleiben als Lufträume bestehen.
9 ist eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus der Außenschicht 3b eines Hochdruckgastanks, die anhand des Wicklungs-Arbeitsgangs ausgebildet worden ist, der mit Bezug auf 8 beschrieben wird. In der Außenschicht 3b werden Glasfasern als Lückenmaterial hinzugefügt, was sich so auswirkt, dass Lücken, die bleiben, an den Seitenendabschnitten der Kohlefasern 7 gebildet werden, wenn sich die Kohlefasern 7 gegenseitig überlappen, wodurch Lufträume 8c gebildet werden.
In dem Ausführungsbeispiel und dessen modifizierten Beispielen wird durch Variieren der Wickelspannung, der Wickelrichtung oder des Vorhandenseins/Fehlens von Lückenmaterial im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang eine große Anzahl von Lufträumen in der ungehärteten Außenschicht gebildet. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können auch mehrere von der Wickelspannung, der Wickelrichtung und dem Vorhandensein/Fehlen von Lückenmaterial im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang gleichzeitig gegenüber dem ersten Ausbildungs-Arbeitsgang geändert werden.

Claims

Hochdruckgastank (1), in dem aus Fasern, die mit einem duroplastischen Harz imprägniert sind und die außen um eine Tankauskleidung (2) gewunden sind, eine faserverstärkte Harzschicht (3) außen an der Tankauskleidung (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass: die faserverstärkte Harzschicht (3) eine auf der Seite der Tankauskleidung (2) ausgebildete Innenschicht (3a) und eine außen an der Innenschicht (3a) ausgebildete Außenschicht (3b) aufweist; und die Innenschicht (3a) als dichte Schicht ausgebildet ist, während die Außenschicht (3b) als Schicht ausgebildet ist, die weniger dicht ist als die Innenschicht (3a).
Hochdruckgastank (1) nach Anspruch 1, wobei die Außenschicht (3b) in einer Dicke ausgebildet ist, die geringer ist als eine Dicke der Innenschicht (3a).
Der Hochdruckgastank (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Außenschicht (3b) Lufträume (8a) ausgebildet sind und in der Innenschicht (3a) keine Lufträume ausgebildet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckgastanks, bei dem mit Fasern, die mit einem duroplastischen Harz imprägniert sind und die außen um eine Tankauskleidung (2) gewickelt werden, eine faserverstärkte Harzschicht (3) außen an der Tankauskleidung (2) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Vorbereitungs-Arbeitsgang zum Vorbereiten der Tankauskleidung (2); einen ersten Ausbildungs-Arbeitsgang zum Ausbilden einer ungehärteten Innenschicht auf der Tankauskleidung (2) durch Wickeln der Fasern auf die Tankauskleidung (2); einen zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang zum Ausbilden einer ungehärteten Außenschicht auf der ungehärteten Innenschicht durch Wickeln der Fasern auf die ungehärtete Innenschicht; und einen Härtungs-Arbeitsgang zum Harten des duroplastischen Harzes der ungehärteten Innenschicht und der ungehärteten Außenschicht durch Erwärmen, um die Innenschicht (3a) und die Außenschicht (3b) zu bilden und somit die faserverstärkte Harzschicht (3) auszubilden, wobei die ungehärtete Innenschicht im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang dicht ausgebildet wird; und die Innenschicht (3a) als dichte Schicht ausgebildet wird, während die Außenschicht (3b) als Schicht ausgebildet wird, die weniger dicht ist als die Innenschicht (3a), indem im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang eine große Anzahl von Lufträumen in der ungehärteten Außenschicht ausgebildet wird.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 4, wobei im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang eine Außenschicht in einer Dicke ausgebildet wird, die geringer ist als die Dicke der Innenschicht, indem die ungehärtete Außenschicht mit einer Anzahl von Windungen der Fasern ausgebildet wird, die niedriger ist als die Anzahl von Windungen der Faser im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 4, wobei im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang die große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht (3b) dadurch ausgebildet wird, dass eine Wickelspannung (F2) der Fasern unter der Wickelspannung (F1) der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang gehalten wird.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 6, wobei die Wickelspannung (F2) der Fasern im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang gleich 1/2 oder weniger der Wickelspannung (F1) der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang beträgt.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 4, wobei im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang die große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht (3b) dadurch ausgebildet wird, dass eine Wickelrichtung der Fasern gegenüber der Wickelrichtung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang geändert wird.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 8, wobei die Wickelrichtung der Fasern im ersten Ausbildungs-Arbeitsgang im Wesentlichen senkrecht ist zur Achse der Tankauskleidung (2), und die Wickelrichtung der Fasern im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang in Bezug auf die Achse der Tankauskleidung (2) leicht abgewinkelt ist.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 9, wobei der erste Ausbildungs-Arbeitsgang eine Umfangswicklung beinhaltet und der zweite Ausbildungs-Arbeitsgang eine Schraubenwicklung beinhaltet.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 4, wobei im zweiten Ausbildungs-Arbeitsgang die große Anzahl von Lufträumen in der Außenschicht (3b) dadurch ausgebildet wird, dass ein Lückenmaterial zwischen den Fasern angeordnet wird.
Herstellungsverfahren für einen Hochdruckgastank nach Anspruch 11, wobei das Lückenmaterial aus Glasfaser (9) gebildet wird.
Hochdruckgastank, aufweisend: eine Tankauskleidung; und eine faserverstärkte Harzschicht, die an einem Außenrand der Tankauskleidung durch Fasern ausgebildet ist, die mit duroplastischem Harz imprägniert sind und die außen um die Tankauskleidung gewickelt sind, wobei die faserverstärkte Harzschicht eine Innenschicht, die auf der Seite der Tankauskleidung ausgebildet ist, und eine Außenschicht aufweist, die außen an der Innenschicht ausgebildet ist, und wobei die Innenschicht als dichte Schicht ausgebildet ist, während die Außenschicht als Schicht ausgebildet ist, die weniger dicht ist als die Innenschicht.