JP7351077B2 - 高圧タンク - Google Patents

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Description

本発明は、ガスが充填される樹脂製のライナと、ライナの外周面に繊維強化樹脂が巻回された補強層と、を備えた高圧タンクに関する。
従来、高圧タンクとして、ガス等の高圧流体が充填される樹脂製のライナを補強層で外側から補強したものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。補強層は、ライナの外周面に帯状の繊維強化樹脂を、フィラメントワインディング法(FW法)で巻回することにより成形される。
特開2015-017641号公報
しかしながら、高圧タンクが低温低圧状態となる際には、補強層よりも線膨張係数が高い樹脂製のライナが径方向および軸方向に収縮し、ライナと補強層との間に隙間が形成されることがある。この結果、ライナと補強層とが、ライナの軸方向に沿って、相対的に移動することがある。
本発明では、ライナと補強層とが、ライナの軸方向に沿って相対的に移動することを防止する高圧タンクを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る高圧タンクは、ガスが充填される樹脂製のライナと、前記ライナの外周面に繊維強化樹脂が巻回された補強層と、を備えた高圧タンクであって、前記ライナは、筒状の胴体部と、前記胴体部の両側に連続して形成された一対のドーム状の側端部と、が形成されており、前記胴体部の軸方向における前記ライナの中央には、前記補強層が前記軸方向に沿って移動することを規制する形状を有した規制部が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ライナが径方向および軸方向に収縮し、ライナが補強層から剥離したとしても、ライナの中央に設けられた規制部によって補強層がライナに拘束される。これにより、ライナと補強層とが、ライナの軸方向に沿って相対的に移動することを防止することができる。
特に、本発明によれば、規制部がライナの中央に形成されているので、補強層の拘束位置が、ライナの中央になる。したがって、ライナの中央から外れた位置に(たとえばライナの一方端寄りに)規制部が形成された場合に比べて、ライナの軸方向の収縮時に、ライナのドーム状の側端部が、補強層から剥がれる軸方向の力を低減することができる。
ライナの両側に口金が設けられている場合、ライナの軸方向の収縮時に、口金は補強層に拘束されるため、ライナから口金が外れる方向に、ライナの収縮力が口金に作用するが、本発明によれば、ライナの胴体部の中央に規制部が形成されているので、このような収縮力が低減され、ライナの収縮により口金に作用する力が低減される。なお、本発明でいう「胴体部の軸方向におけるライナの中央」とは、軸方向において、ライナの両端の中心を含む部分である。
ここで、規制部がライナの中央に形成されていれば、規制部は、胴体部の外周面にスポット的にまたは断続的に形成されていてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記規制部は、前記胴体部の外周面を周回するように形成されている。この態様によれば、規制部は、胴体部の外周面を周回するように形成されているので、ライナの中央に形成された規制部により、補強層を安定して拘束することができる。なお、本発明でいう「胴体部の外周面を周回するように形成される」とは、胴体部のライナの外周面に環状に(無端状に)形成されることをいう。
規制部の好ましい態様としては、前記規制部は、前記胴体部の外周面に形成された凹部であり、前記凹部には、前記繊維強化樹脂が配置されている。この態様によれば、凹部に配置された繊維強化樹脂により、ライナと補強層とが係止され、ライナに対して、補強層が軸方向に沿って移動することを防止することができる。
別の規制部の好ましい態様としては、前記規制部は、前記胴体部の外周面に形成された凸部であり、前記凸部には、前記繊維強化樹脂が覆われている。この態様によれば、凸部を覆う繊維強化樹脂により、ライナと補強層とが係止され、ライナに対して、補強層が軸方向に沿って移動することを防止することができる。
ここで、規制部となる凸部は、ライナの中央に設けられていれば、たとえば、ライナの外周面の一部を削り込んで、ライナの一部として形成されていてもよいが、より好ましい態様としては、前記凸部は、前記胴体部の外周面から突出するように、前記胴体部の外周面に巻回されて、前記外周面に固着された固着部である。この態様によれば、凸部は、ライナの外周面に巻回されて、外周面に固着された固着部であるので、ライナに対して削り込み等を行うことなく、ライナの中央に所望の形状および大きさの固着部を簡単に設けることができる。
ここで、固着部は、凸部となる規制部として作用するものであれば、特に限定されるものではないが、前記固着部は、樹脂が含浸された繊維束であり、前記固着部の前記樹脂は、前記繊維強化樹脂に含まれる樹脂よりも、前記ライナの外周面に対して、接着性の高い樹脂である。この態様によれば、固着部に含まれる樹脂が、繊維強化樹脂に含まれる樹脂よりも、ライナの外周面に対して、接着性の高い樹脂であるので、ライナの収縮時に、繊維強化樹脂がライナの外周面から剥離しても、固着部がライナの外周面から剥離することをより確実に防止することができる。
本発明によれば、ライナと補強層とが、ライナの軸方向に沿って相対的に移動することを防止することができる。
本発明の第1実施形態に係る高圧タンクの模式的断面図である。 図1に示す高圧タンクのA部の拡大断面図である。 図1に示す高圧タンクのライナの模式的斜視図である。 図1に示す高圧タンクの製造方法を説明するための模式的斜視図である。 図1に示す高圧タンクのライナの変形例に係る模式的斜視図である。 図2に示す高圧タンクの変形例に係る要部の拡大断面図である。 本発明の第2実施形態に係る高圧タンクのライナの模式的斜視図である。 図6に示すライナを備えた高圧タンクの要部の拡大断面図である。 図6に示す高圧タンクのライナの変形例に係る模式的斜視図である。 図6に示す高圧タンクの変形例に係る要部の拡大断面図である。 図6に示す高圧タンクのライナの別の変形例に係る模式的斜視図である。 図9に示すライナを備えた高圧タンクの要部の拡大断面図である。
以下、図1~10を参照しながら、本発明に係るいくつかの実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
1.高圧タンク1について
図1は、本発明の第1実施形態に係る高圧タンク1の模式的断面図である。図2は、図1に示す高圧タンク1のA部の拡大断面図である。図3は、図1に示す高圧タンク1のライナ3の模式的斜視図である。図4は、図1に示す高圧タンク1の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
図1に示すように、高圧タンク1は、車載用の燃料電池システムで燃料電池に水素ガス等の燃料ガスを貯蔵する燃料タンクである。なお、高圧タンク1は、燃料電池システム以外の任意の用途で使用されてもよく、燃料ガスとして水素ガスの他に、たとえば、CNG(圧縮天然ガス)等の各種圧縮ガス、LNG(液化天然ガス)、LPG(液化石油ガス)等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質が充填されてもよい。
高圧タンク1は、ガスが充填される樹脂製のライナ3と、ライナ3の両端に取付けられた金属製の口金2A、2Bと、ライナ3の外周面と口金2A、2Bの一部の外周面を被覆するように、繊維強化樹脂が巻回された補強層4と、を備えている。
ライナ3には、燃料ガスに対するガスバリア性を有する樹脂によって、燃料ガスの貯蔵空間が形成されている。ライナ3の樹脂材料としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはナイロンポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。
ライナ3は、筒状の胴体部31と、胴体部31の両側に連続して形成された一対のドーム状の側端部32A、32Bとを備えており、内部には、ガスを貯蔵するための貯蔵空間34が形成されている。具体的には、胴体部31は、高圧タンク1の図1に示す高圧タンク1の中心軸Xに沿って、所定の長さを有して延在する円筒状部分である。側端部32A、32Bは、胴体部31の両側に連続し、半球状に膨出させた外面形状を有している。側端部32A、32Bの頂部は開口しており、各側端部の開口には、金属製の口金2A、2Bが取り付けられている。
一方の口金2Aは、アルミニウムまたはその合金等の金属製であり、本体となる筒状部21Aと、その外周に形成されたフランジ部22Aを備えている。口金2Aのフランジ部22Aは、一方の側端部32Aの外面に押し当てられた状態で、ライナ3とともに補強層4の繊維強化樹脂が巻回されている。一方の口金2Aにはバルブ(図示せず)が取り付けられており、バルブ(図示せず)によって高圧タンク1内の燃料ガスの放出および流入が行われる。
他方の口金2Bは、一方の口金2Aと同様に、アルミニウムまたはその合金等の金属製であり、本体となる筒状部21Bと、その外周に形成されたフランジ部22Bを備えている。他方の口金2Bのフランジ部22Bは、他方の側端部32Bの外面に押し当てられた状態で、ライナ3とともに補強層4の繊維強化樹脂が巻回されている。他方の口金2Bの筒状部21Bの内側は閉塞されており、他方の口金2Bによって貯蔵空間34が密閉されている。
補強層4は、一方向に引き揃えられた強化繊維(フィラメント)にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂(FRP)で形成されている。本実施形態では、繊維強化樹脂をフープ巻およびヘリカル巻で、ライナ3の外周面と口金2A、2Bの露出した外周面に複数の層が形成されるように巻回されている。
強化繊維としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊維、PBO繊維、天然繊維、又は高強度ポリエチレン繊維などの繊維を挙げることができる。本実施形態では、ライナ3の外周面には、炭素繊維を強化繊維とした炭素繊維強化樹脂(CFRP)が巻回され、さらに、ガラス繊維を強化繊維としたガラス繊維強化樹脂(GFRP)が巻き回される。
また、本実施形態では、マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂であり、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂に代表される変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂を挙げることができる。
なお、本実施形態では、マトリクス樹脂に熱硬化性樹脂を挙げたが、樹脂を軟化点(ガラス転移点)以上に加熱することができるのであれば、繊維束に含浸する樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂(たとえば6-ナイロン樹脂または6,6-ナイロン樹脂)、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、またはABS樹脂等を挙げることができる。
さらに、本実施形態では、胴体部31の中心軸Xに沿った方向(軸方向)におけるライナ3の中央に、補強層4が軸方向に沿って移動することを規制する形状を有した規制部(33A)が設けられている。図2に示すように、規制部は、胴体部31の外周面に形成された凹部33Aであり、凹部33Aには、補強層4の繊維強化樹脂が配置されている。本実施形態では、ライナ3の径方向の収縮により、凹部33Aから補強層4の繊維強化樹脂が抜け出さなければ(すなわち係止状態を維持できれば)、凹部33Aへの繊維強化樹脂の配置状態は特に限定されない。ここで、凹部33Aの最大深さは、ライナ3が径方向に収縮した際に、ライナ3の凹部33Aから補強層4の繊維強化樹脂が抜け出さない深さであり、その深さは、高圧タンク1の使用環境に応じたライナ3の径方向の最大収縮量よりも深いことが好ましい。
本実施形態では、凹部33Aは、胴体部31の外周面を周回するように形成された環状の凹溝となっている。凹部33Aは、ライナ3の軸方向に沿った断面において、ライナ3の外周面から湾曲するように凹んでおり、具体的には凹部33Aを形成する壁面(凹溝の側壁面)は、湾曲した壁面となっている。これにより、凹部33Aに補強層4が係止した際に、ライナ3の凹部33Aに応力が収集することを抑えることができる。また、凹部33Aの幅(溝幅)は、特に限定されないが、たとえば、ライナ3の全長に対して5~15%の幅である。
このような凹部33Aは、たとえば、従来のライナに対して凹部33Aを削り込むことにより成形することができるが、例えば、ライナ3の肉厚を略一定に保った状態で、ライナ3の胴体部31の壁部を変形させることにより、成形されてもよく、凹部33Aの成形方法は特に限定されない。
ここで、規制部である凹部33Aが設けられるライナ3の中央とは、ライナ3の両端の間に位置する中心線Cを含む部分のことであり、凹部33Aが、この中心線Cを含めばよい。したがって、ライナ3の軸方向の長さをLとすると、軸方向Lに沿って端部からL/2の距離となる位置を含むように、凹部33Aが形成される。
このように構成された高圧タンク1は、たとえば、充填された燃料ガスが放出される際に、充填空間内で燃料ガスが断熱膨張することで、貯蔵空間34の内圧が低下し、温度が低下することがあり、この際、ライナ3が径方向および軸方向に収縮することがある。このライナ3の収縮により、ライナ3が補強層4から剥離したとしても、ライナ3の中央に設けられた凹部33A(規制部)によって補強層4がライナ3に拘束される。具体的には、凹部33Aに配置された補強層4の繊維強化樹脂により、ライナ3と補強層4とが係止され、ライナ3に対して、補強層4が軸方向に沿って移動することを防止することができる。
特に、規制部である凹部33Aがライナ3の中央に形成されているので、補強層4の拘束位置が、ライナ3の中央になる。したがって、ライナ3の中央から外れた位置に(たとえばライナ3の一方端寄りに)規制部が形成された場合に比べて、ライナ3の軸方向の収縮時に、ライナ3の側端部32A、32Bが、補強層4から剥がれる軸方向の力を低減することができる。
ここで、本実施形態では、上述したように、ライナ3の両側には、ライナ3の外側から口金2A、2Bが当接されている。したがって、ライナ3の軸方向の収縮時に、繊維強化樹脂が巻回された口金2A、2Bは補強層4に拘束されるため、ライナ3から口金2A、2Bが外れる方向に、ライナ3の収縮力が口金2A、2Bに作用する。しかしながら、上述したように、ライナ3の胴体部31の中央に規制部である凹部33Aが形成されているので、このような収縮力が低減され、ライナ3の収縮により口金2A、2Bに作用する力が低減される。
特に、凹部33Aが、胴体部31の外周面を周回するように形成されているので、ライナ3の中央に形成された凹部33Aにより、補強層4を安定して拘束することができる。ここで、凹部33Aに補強層4の繊維強化樹脂を配置し、補強層4を安定して拘束することができるのであれば、たとえば図5Aに示すように、ライナ3の中央の周回りに、凹部33Aを断続的に形成してもよい。
凹部33Aに補強層4が係止した際に、ライナ3の強度が確保されるのであれば、図5Bに示すように、図2に示す凹部33Aの代わりに、底面33aと、底面33aから立ち上った側壁面33b、33bにより形成された凹部33Bを設けてもよい。
2.高圧タンク1の製造方法について
以下に、高圧タンク1の製造方法について説明する。まず、図3に示すようなライナ3を成形する。具体的には、予め成形された胴体部31に相当する筒状部材と、側端部32A、32Bに相当するドーム状部材と、を接合する。次に、ライナ3の両側に口金2A、2Bを接着剤等により固定する。次に、ライナ3の中央において、胴体部31を削り、図3に示す凹部33Aを成形する。
なお、本実施形態では、ライナ3の両側に口金2A、2Bを接着剤等により固定した後に、ライナ3の中央に凹部33Aを成形したが、胴体部31に相当する筒状部材に凹部33Aを予め成形してもよい。
また、ライナ3の凹部33Aが形成される表面に、ブラスト処理またはエッチング処理などの粗化処理を行ってもよい。凹部33Aの表面粗さが、それ以外のライナ3の外周面の表面粗さよりも大きくなるため、アンカー効果により、補強層4が凹部33Aに拘束され易い。
次に、一方向に引き揃えられた連続強化繊維に未硬化の熱硬化性樹脂が含浸された繊維強化樹脂(プリプレグ)を準備する。準備した繊維強化樹脂41は、帯状または紐状であり、この繊維強化樹脂41を、所定の巻き張力をかけながら、口金を取り付けたライナ3の外周面に層状に巻き付ける。まず初めに、フィラメントワインディング法(FW法)により、ライナ3を回転させながら、繊維強化樹脂41を軸方向に移動させて、繊維強化樹脂41をラップさせながら、フープ巻きでライナ3の外周面に巻回し(たとえば図4参照)、その後ヘリカル巻等を行うことで、補強層4を成形する。この際、ライナ3の外周面に形成された凹部33Aにも、繊維強化樹脂が入り込む。その後、成形された補強層4を加熱し、未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させる。これにより、高圧タンク1を得ることができる。
〔第2実施形態〕
以下に、図6~図8Bを参照しながら、本発明の第2実施形態に係る高圧タンクとその製造方法について説明する。第2実施形態に係る高圧タンク1が、第1実施形態と相違する点は、ライナ3に形成された規制部の形状である。したがって、第1実施形態と同じ部分には、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
図6、図7に示すように、本実施形態では、胴体部31の軸方向におけるライナ3の中央に、補強層4が軸方向に沿って移動することを規制する形状を有した規制部(34A)が設けられている。図6に示すように、規制部は、胴体部31の外周面に形成された凸部34Aであり、凸部34Aには、補強層4の繊維強化樹脂が覆われている。ここで、規制部である凸部34Aが設けられるライナ3の中央とは、第1実施形態と同様に、ライナ3の両端の間に位置する中心線を含む部分のことであり、凸部34Aが、この中心線を含めばよい。ここで、凸部34Aの最大高さは、ライナ3が径方向に収縮した際の最大収縮量よりも高いことが好ましい。
本実施形態では、凸部34Aは、胴体部31の外周面を周回するように形成された環状の凸条となっている。また、凸部34Aの幅(凸条の幅)は、特に限定されないが、たとえば、ライナ3の全長に対して5~15%の幅である。凸部34Aの表面は、ライナ3の軸方向に沿った断面において、ライナ3の外周面から湾曲するように隆起しており、具体的には凸部34Aを形成する表面は、湾曲した表面となっている。これにより、凸部34Aに補強層4が係止した際に、ライナ3の凸部34Aに応力が収集することを抑えることができる。
本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、ライナ3の収縮により、ライナ3が補強層4から剥離したとしても、ライナ3の中央に設けられた凸部34A(規制部)によって補強層4がライナ3に拘束される。具体的には、凸部34Aを覆う補強層4の繊維強化樹脂により、ライナ3と補強層4とが係止され、ライナ3に対して、補強層が軸方向に沿って移動することを防止することができる。また、第1実施形態と同様に、ライナ3の軸方向の収縮時に、ライナ3の側端部32A、32Bが、補強層4から剥がれる場合に作用する軸方向の力を低減することができ、さらには、ライナ3の収縮により口金2A、2Bに作用する力が低減される。
特に、凸部34Aが、胴体部31の外周面を周回するように形成されているので、ライナ3の中央に形成された凸部34Aにより、補強層4を安定して拘束することができる。ここで、凸部34Aに補強層4の繊維強化樹脂が覆われているので、補強層4を安定して拘束することができるのであれば、たとえば図8Aに示すように、ライナ3の中央の周回りに、凸部34Aを断続的に形成してもよい。
なお、凸部34Aに補強層4が係止した際に、補強層4側の強度が確保されるのであれば、図8Bに示すように、図7に示す凸部34Aの代わりに、断面が矩形状の凸部34Bであってもよい。
なお、高圧タンクの製造する際に、補強層4を成形する前に、ライナ3の凸部34Aを、たとえば、従来のライナを削り込むことにより成形してもよい。この他にも、たとえば、胴体部31の中央で分割した形状の2つの筒状部材を準備し、これらの端面を突合せて熱融着により接合した際に、端面を含む部分を変形させて凸部34Aを成形してもよい。また、胴体部31に相当する筒状部材を成形する際に、凸部34Aを成形してもよい。図6に示すライナ3を準備した後、図4で説明した方法と同様の方法で、繊維強化樹脂41を、凸部34Aを含むライナ3の外周面に沿って巻回して、補強層4を成形し、高圧タンクを得ることができる。これにより、凸部34Aの表面に沿って、補強層4の繊維強化樹脂が覆われる。
さらに、図6~図8Bでは、凸部34A、34Bは、ライナ3と一体的に成形されたが、たとえば、図9に示すように、ライナ3に形成された凸部が、胴体部31の外周面から突出するように、胴体部31の外周面に巻回されて、胴体部31の外周面に固着された固着部34Cであってもよい。固着部34Cは、規制部として機能するのであれば、熱硬化性樹脂などの樹脂、金属等であってもよいが、本実施形態では、固着部34Cは、樹脂が含浸された繊維束である。
ここで、繊維束に含浸される樹脂は、補強層4の繊維強化樹脂に含まれるマトリクス樹脂よりも、ライナ3の外周面に対して、接着性の高い(親和性の高い)樹脂であることが好ましい。たとえば、ライナがナイロン樹脂(ナイロン6、ナイロン66等)であり、マトリクス樹脂がエポキシ樹脂である場合には、固着部34Cの繊維束に含浸される樹脂として、アクリル変成シリコーン樹脂などを挙げることができる。また、ライナがポリエチレン樹脂であり、マトリクス樹脂がエポキシ樹脂である場合には、固着部34Cの繊維束に含浸される樹脂は、シアノアクリルレートなどを挙げることができる。
このような固着部34Cは、平滑な外周面を有したライナの中央において、その胴体部31の外周面に、未硬化の樹脂が含浸された繊維束を複数回巻き付けて、これを熱硬化させることにより得ることができる。その後、図4で説明した方法と同様の方法で、繊維強化樹脂41を、固着部34Cを含むライナ3の外周面に沿って巻回して、補強層4を成形し、高圧タンクを得ることができる。これにより、図10に示すように、固着部34Cの表面に沿って、補強層4の繊維強化樹脂が覆われる。
これにより、固着部34Cに含まれる樹脂が、補強層4の繊維強化樹脂に含まれる樹脂よりも、ライナ3の外周面に対して、接着性の高い樹脂であるので、ライナ3の収縮時に、繊維強化樹脂がライナの外周面から剥離しても、固着部34Cがライナ3の外周面から剥離することをより確実に防止することができる。
さらに、繊維強化樹脂の巻回の前に、凸部34A、34B、または固着部34Cの表面を粗化処理してもよい。これにより、粗化処理された凸部34A、34B、または固着部34Cの表面粗さが、それ以外のライナ3の外周面の表面粗さよりも大きくなるため、アンカー効果により、補強層4が、粗化処理された凸部34A、34B、または固着部34Cに拘束され易い。
以上、本発明のいくつかの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
たとえば、第2実施形態に係る固着部は、樹脂に含浸された繊維束からなるが、たとえば、ライナの樹脂材料よりも、線膨張係数の大きい樹脂からなってもよい。これにより、ライナの樹脂材料の収縮量よりも固着部の収縮量が大きくなるため、ライナの外周面に対して固着部をより確実に固着することができる。
1:高圧タンク、2A,2B:口金、3:ライナ、31:胴体部、32A,32B:側端部、33A,33B:凹部(規制部)、34A,34B:凸部(規制部)、34C:固着部(凸部)、4:補強層

Claims (1)

  1. ガスが充填される樹脂製のライナと、前記ライナの外周面に繊維強化樹脂が巻回された補強層と、を備えた高圧タンクであって、
    前記ライナは、筒状の胴体部と、前記胴体部の両側に連続して形成された一対のドーム状の側端部と、が形成されており、
    前記胴体部の軸方向における前記ライナの中央には、前記補強層が前記軸方向に沿って移動することを規制する形状を有した規制部が設けられ、
    前記規制部は、前記胴体部の外周面を周回するように前記胴体部の外周面に形成された凸部であり、前記凸部には、前記繊維強化樹脂が覆われており、
    前記凸部は、前記胴体部の外周面から突出するように、前記胴体部の外周面に巻回されて、前記外周面に固着された固着部であり、
    前記固着部は、前記ライナの樹脂りも、線膨張係数の大きい樹脂からなり、
    前記凸部の表面粗さは、それ以外の前記ライナの外周面の表面粗さよりも大きいことを特徴とする高圧タンク。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7398331B2 (ja) 2020-04-28 2023-12-14 株式会社Ihiエアロスペース 燃料搭載構造体とその製造方法
JP7338575B2 (ja) * 2020-07-08 2023-09-05 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013162428A1 (en) 2012-04-23 2013-10-31 Hfc Sweden Ab Vessel for compressed gas, liner and method of manufacturing vessel
JP2016044792A (ja) 2014-08-26 2016-04-04 トヨタ自動車株式会社 タンク
WO2018066293A1 (ja) 2016-10-04 2018-04-12 八千代工業株式会社 圧力容器
DE102018222316A1 (de) 2018-12-19 2020-06-25 Audi Ag Verfahren zum Herstellen eines Drucktanks zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug und hiermit hergestellter Drucktank

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1007545A (en) * 1963-05-24 1965-10-13 Metal Containers Ltd Filament wound vessels
US3815773A (en) * 1971-05-17 1974-06-11 Brunswick Corp Cyclic pressure vessel
SU485276A1 (ru) 1972-06-30 1975-09-25 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Синтеза Минерального Сырья Сосуд высоких давлений и температур
DE2512313A1 (de) * 1975-03-20 1976-09-30 Amalga Corp Druckbehaelter
US5429845A (en) * 1992-01-10 1995-07-04 Brunswick Corporation Boss for a filament wound pressure vessel
JPH09108832A (ja) * 1995-10-19 1997-04-28 Mitsubishi Electric Corp 溶接構造体およびその溶接方法
JPH09119598A (ja) * 1995-10-26 1997-05-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Frp製圧力容器用の口金部成形方法
CN1100665C (zh) * 1995-12-04 2003-02-05 东丽株式会社 压力容器及其制造方法
JPH10274392A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Kobe Steel Ltd 耐外圧性に優れたfrp圧力容器
JPH10338038A (ja) * 1997-06-10 1998-12-22 Mitsubishi Chem Corp 異形軽量圧力容器
CA2464664C (en) * 2001-10-12 2012-02-07 Polymer & Steel Technologies Holding Company, L.L.C. Composite pressure vessel assembly and method
KR100589450B1 (ko) * 2003-01-24 2006-06-14 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 고압탱크
JP2004324781A (ja) * 2003-04-25 2004-11-18 Showa Denko Kk ガスボンベ用ライナおよびその製造方法
US7389890B1 (en) * 2004-05-10 2008-06-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Composite cryogenic propellant tank including an integrated floating compliant liner
US7556171B2 (en) * 2005-11-17 2009-07-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Tank
FR2902364B1 (fr) * 2006-06-16 2012-04-27 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une vessie d'etancheite en polymere thermodurcissable pour un reservoir contenant un fluide sous pression, tel qu'un reservoir composite, et reservoir
US20120085070A1 (en) * 2007-12-11 2012-04-12 TOKITAE LLC, a limited liability company of the State of Delaware Establishment and maintenance of low gas pressure within interior spaces of temperature-stabilized storage systems
RU2393375C2 (ru) * 2008-08-27 2010-06-27 Сергей Владимирович ЛУКЬЯНЕЦ Баллон высокого давления
JP2010071444A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Toyota Motor Corp 高圧タンクおよびその製造方法、製造装置
WO2010116528A1 (ja) * 2009-04-10 2010-10-14 トヨタ自動車株式会社 タンクおよびその製造方法
JP5348570B2 (ja) * 2009-04-10 2013-11-20 トヨタ自動車株式会社 タンクおよびその製造方法
JP5408351B2 (ja) * 2010-06-08 2014-02-05 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクおよび高圧タンクの製造方法
US9103499B2 (en) * 2010-12-03 2015-08-11 GM Global Technology Operations LLC Gas storage tank comprising a liquid sealant
JP5621631B2 (ja) * 2011-02-02 2014-11-12 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクの製造方法、および、高圧タンク
DE102012013937A1 (de) * 2012-07-16 2014-01-16 Elkamet Kunststofftechnik Gmbh Druckbehälter und Verfahren zur Herstellung dieses Behälters
KR20140055324A (ko) 2012-10-31 2014-05-09 현대자동차주식회사 고압 탱크
CN103383058B (zh) * 2013-07-05 2015-03-04 江苏久维压力容器制造有限公司 一种短切碳纤维掺杂的加强筋型高压气瓶
JP5999039B2 (ja) * 2013-07-10 2016-09-28 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクおよび高圧タンクの製造方法
CN205001837U (zh) * 2015-08-19 2016-01-27 天津市华赛尔气体有限公司 一种复合结构气瓶
JP6599393B2 (ja) * 2017-03-17 2019-10-30 本田技研工業株式会社 高圧タンク

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013162428A1 (en) 2012-04-23 2013-10-31 Hfc Sweden Ab Vessel for compressed gas, liner and method of manufacturing vessel
JP2016044792A (ja) 2014-08-26 2016-04-04 トヨタ自動車株式会社 タンク
WO2018066293A1 (ja) 2016-10-04 2018-04-12 八千代工業株式会社 圧力容器
DE102018222316A1 (de) 2018-12-19 2020-06-25 Audi Ag Verfahren zum Herstellen eines Drucktanks zur Speicherung von Brennstoff in einem Kraftfahrzeug und hiermit hergestellter Drucktank

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