[發明專利]高壓罐及制造高壓罐的方法

有效

• 申請號: 202010069491.0
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111503265B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 片野剛司
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F16J12/00
• 分類號: F16J12/00;F17C1/06;B29C70/16;B29C70/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張建濤;陳硯文

本發明涉及高壓罐及制造高壓罐的方法。高壓罐包括：襯里，該襯里用于存儲流體；以及增強層，該增強層覆蓋襯里的外表面并且包括纏繞在襯里上的纖維和樹脂。增強層包括螺旋層組和大角度層，其中，該螺旋層組包括層疊的螺旋層，并且該大角度層與螺旋層組相鄰地并且在襯里側上設置。螺旋層組包括最內層、最外層和中間層，其中，該最內層最靠近襯里并且是分別具有最大纖維纏繞角度和第二最大纖維纏繞角度的第一螺旋層和第二螺旋層中的一個螺旋層，并且該最外層最靠近高壓罐的外表面并且是第一螺旋層和第二螺旋層中的另一個螺旋層，并且中間層被布置在最內層和最外層之間并且包括纏繞角度小于最內層和最外層的螺旋層。

技術領域

本發明涉及一種高壓罐和一種制造高壓罐的方法。

背景技術

被構造成以密封方式存儲高壓流體的罐的實例包括這樣一種罐，該罐包括：限定在其中存儲流體的空間的襯里；和增強層，該增強層被設置為使得襯里被增強層覆蓋，由包括樹脂和纖維的纖維增強塑料(FRP)制成，并且被構造成確保抵抗罐內壓力的足夠強度。日本未審專利申請特開第2005-106142號(JP 2005-106142A)描述了一種壓力容器，該壓力容器包括增強層，該增強層包括多個螺旋纏繞部，每個螺旋纏繞部均包括螺旋地纏繞在襯里上的纖維。在增強層中，螺旋纏繞部被布置成使得纖維纏繞角度從靠近襯里設置的內部螺旋纏繞部朝向外部螺旋纏繞部逐漸增加。

發明內容

在高壓罐的增強層中，能夠以各種順序布置包括包括被螺旋地纏繞的纖維的螺旋層和包括被纏繞成環向圖案的纖維的環向層的各種層。然而，還沒有考慮到在增強層中的這些層之間的位置關系地對改善罐性能(諸如整個罐的耐久性)進行充分的研究。

本發明能夠在以下方面中實現。

(1)本發明的一個方面涉及一種高壓罐。該高壓罐包括：襯里，所述襯里具有內部空間，所述內部空間用于存儲流體；以及增強層，所述增強層包括纏繞在襯里上的纖維和樹脂，并且被設置在襯里的外表面上，使得襯里的外表面被增強層覆蓋。增強層包括：螺旋層組，所述螺旋層組包括層疊的螺旋層，在螺旋層中的每一個層中，纖維被螺旋地纏繞；以及大角度層，所述大角度層被設置在與螺旋層組相鄰并且在靠近襯里的一側上的位置處。大角度層在纖維纏繞角度方面大于螺旋層組的螺旋層中的任一個螺旋層。纖維纏繞角度是纖維相對于高壓罐的軸線的方向的纏繞角度。螺旋層組包括最內層、最外層和中間層。最內層被布置成最靠近襯里。最內層是在螺旋層組的螺旋層中具有最大纖維纏繞角度的第一螺旋層和在螺旋層組的螺旋層中具有第二最大纖維纏繞角度的第二螺旋層中的一個螺旋層。最外層被布置成最靠近高壓罐的外表面。最外層是第一螺旋層和第二螺旋層中的另一個螺旋層。中間層被布置在最內層和最外層之間。中間層包括具有比最內層的纖維纏繞角度和最外層的纖維纏繞角度中的每一個纖維纏繞角度都小的纖維纏繞角度的螺旋層。利用根據該方面的高壓罐的構造，能夠使得大角度層和螺旋層組之間的纖維纏繞角度差更小。因此，能夠將在大角度層和螺旋層組之間產生的剪切應力保持為低，由此能夠提高高壓罐的耐久性。此外，容易適當地設定螺旋層組中的相鄰層之間的纖維纏繞角度差。因此，在螺旋層組中纖維纏繞塌陷的發生能夠受到約束。因此，可以容易地抑制由于纖維纏繞塌陷而導致的高壓罐的強度和耐久性的降低。作為結果，能提高高壓罐的性能。(2)在根據以上方面的高壓罐中，在螺旋層組中彼此相鄰地布置的螺旋層的纖維纏繞角度可以彼此不同。利用高壓罐的這種構造，在螺旋層組中纖維纏繞塌陷的發生能夠受到約束。因此，可以增強抑制由于纖維纏繞塌陷而導致的高壓罐的強度和耐久性降低的效果。(3)在根據以上方面的高壓罐中，最內層可以是第一螺旋層，并且最外層可以是第二螺旋層。利用高壓罐的這種構造，可以減小在增強層中產生的應力。因此，可以增強改善高壓罐的耐久性的效果。(4)在根據以上方面的高壓罐中，螺旋層組的螺旋層可以被以被以如下的順序層疊起來，即：使得在彼此相鄰的所述螺旋層之間的纖維纏繞角度差的集合被用作對象總體的情況下的標準偏差最小化。利用高壓罐的這種構造，通過減小在螺旋層組中的相鄰螺旋層之間的纖維纏繞角度差的變化，使得使螺旋層組的層的物理性質更加均勻，并且因此能夠減小在螺旋層組中應力的產生。除了以上方面之外，本發明可以在各個方面中實現。例如，本發明可以在與制造高壓罐的方法有關的方面中實現。