DE112008001296B4

DE112008001296B4 - Tank

Info

Publication number: DE112008001296B4
Application number: DE112008001296T
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Iida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: JP2008291906A; CA2687945A1; JP4748105B2; CN101680597B; CN101680597A; WO2008146765A1; CA2687945C; DE112008001296T5; US20100170906A1

Abstract

Ein Tank (300) zum Speichern eines Gases ist mit einer Farbpatronenschicht (16) versehen, die färbemittelhaltige Patronen beinhaltet, oder mit einer Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die auf der äußeren Oberfläche des Tankkörpers (10) ausgebildet ist. Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist beispielsweise eine Wärmeisoliermaterialschicht (14) auf, die auf der äußeren Oberfläche des Tankkörpers (10) ausgebildet ist, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung zu halten, eine Farbpatronenschicht (16), die auf der äußeren Oberfläche der wärmeisolierenden Schicht gebildet ist und färbemittelhaltige Patronen beinhaltet, und eine färbemittelabsorbierenden Schicht (18)) auf, die auf der äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht (16) ausgebildet und in der Lage ist, ein Färbemittel zu absorbieren. Durch eine Stoßeinwirkung wird das aus der Farbpatronenschicht (16) freigesetzte Färbemittel in einer färbemittelabsorbierende Schicht (18) des Tanks absorbiert. Das Färbemittel wird auf der Oberfläche der färbemittelabsorbierende Schicht (18) abgesondert und breitet sich dort aus. Der Grad der Stoßeinwirkung, die auf den Tank (300) ausgeübt wurde, wird anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels oder des Grads der Intensität des Färbemittels geschätzt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 oder 4 einen Tank, insbesondere einen Tank, der auf eine von außen erfolgende Stoßeinwirkung auf den Tank reagieren kann.
Technischer Hintergrund
Beispiele für Tanks, die zum Halten von Gasen oder Hochdruckgasen verwendet werden, sind Metalltanks und FK-Tanks (Tanks aus faserverstärktem Kunststoff). FK-Tanks sind leicht und weisen eine hervorragende Wärmebeständigkeit und Dauerhaftigkeit auf, und sie werden daher als Hochdrucktanks verwendet, die in beweglichen Karosserien, wie z. B. Automobilen, installiert sind, wobei diese Hochdrucktanks Erdgastanks, die in erdgasbetriebenen Fahrzeugen montiert sind, und Wasserstoff-Hochdruckgastanks für Brennstoffzellen, die in Brennstoffzellenfahrzeugen verwendet werden, beinhalten.
Außerdem handelt es sich bei den vorstehend erwähnten Metalltanks und FK-Tanks um wiederverwendbare Tanks, die, wenn das darin enthaltene Gas aufgebraucht ist, wieder erneut mit Gas befüllt werden. Die Festigkeit der vorstehend beschriebenen Metalltanks und FK-Tanks tendiert jedoch im Allgemeinen zur Verschlechterung, wenn diese von außen erfolgenden Stoßeinwirkungen ausgesetzt sind.
Dementsprechend muss ein Tank vor dem Befüllen das Tanks mit Gas einer Beurteilung von außen unterzogen werden, um zu bestimmen, ob er großen Stoßkräften bzw. Stoßeinwirkungen ausgesetzt worden ist, die so schwer waren, dass ein erneutes Befüllen des Tanks mit Gas nicht mehr möglich ist.
Zu Verfahren, die zum Erfassen solcher Stoßkräfte vorgeschlagen worden sind, gehören die nachstehend beschriebenen. Die JP 02-80467 A schlägt beispielsweise ein Verfahren vor, bei dem an einem sich bewegenden Fahrzeug, wie z. B. einem Automobil, einem Motorrad oder einem Fahrrad, an kontaktanfälligen Stellen oder an in der Nähe solcher Stellen befindlichen oberflächlichen Aussparungen bzw. Rillen mit Farbe gefüllte Patronen angebracht sind, so dass ein Objekt, das mit dem Fahrzeug in Kontakt gelangt bzw. mit diesem kollidiert, mit der Farbe überzogen wird. Ferner wird in der JP 05-416592 A eine Fahrzeugkollisionserfassungsvorrichtung vorgeschlagen, in der ein Lichtwellenleiter bzw. eine optische Faser um das Fahrzeug gewickelt ist, und eine Kollision auf Basis der Variationen der Lichtübertragungseigenschaften des Lichtwellenleiters erfasst wird. Ferner schlägt die JP 04-251784 A eine Dämpfungs- und Schutzfunktionen aufweisende Einwickelfolie vor, die verwendet wird, um den Umfang einer Trommel zu bedecken, die zum Verpacken eines Stromkabels verwendet wird, wobei eine druckempfindliche Farbgebungsfolie auf der äußeren Oberfläche der Einwickelfolie angeordnet ist, so dass, wenn die Trommel einem lokal ausgeübten Druck oder einer Stoßeinwirkung während des Verpackens des Stromkabels innerhalb der Trommel ausgesetzt wird, sich die druckempfindliche Farbgebungsfolie verfärbt, so dass auf das Stromkabel lokal ausgeübte Drücke oder Stoßkräfte sogar dann erfasst werden können, wenn das im Inneren der Trommel verpackte Stromkabel keine Verformung aufzeigt.
Außerdem wird durch die JP 2007-16988 A ein Hochdrucktank offenbart, der mit eine Wärmespeichermaterial versehen ist. Zudem offenbart die JP 08-35598 A ein Gefäß, in dem ein beschädigungsminderndes Material, das sich nach einer von außen erfolgenden Stoßeinwirkung einer physischen Verformung unterziehen kann, innerhalb des dicksten Bereichs einer äußeren Schale angeordnet ist, die aus einem fadengewickelten Material gebildet ist.
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren, in dem eine Farbe an dem kollidierenden Objekt haften bleibt, ist es schwierig, zu bewirken, dass ein Hinweis auf die Stärke bzw. Intensität der Stoßeinwirkung auf der Tankoberfläche zurückbleibt, wodurch der Grad der Beschädigung des Tanks basierend auf der Stärke der Tankstoßwirkung nicht geschätzt werden kann. Wenn das vorstehende Verfahren, bei dem Variationen von Lichtübertragungseigenschaften eines Lichtwellenleiters zum Erfassen von Kollisionen herangezogen werden, zum Erfassen von Tankstoßeinwirkungen verwendet wird, sorgt dies für eine Vergrößerung der Abmessungen des Tanks an sich relativ zum Inhalt des Tanks, wodurch sich dann das Installieren eines solchen Tanks in ein Fahrzeug oder dergleichen problematisch gestaltet. Im Fall der Einwickelfolie, die auf deren alleräußerster Oberfläche eine druckempfindliche Farbgebungsfolie aufweist, wird selbst durch eine sehr schwache Stoßeinwirkung tendenziell eine Einfärbung bewirkt, die sich auf der gesamten Folie ausbreitet, was bedeutet, dass es schwierig ist, festzustellen, ob der Tank einer großen Stoßeinwirkung ausgesetzt gewesen ist oder nicht, die so schwer war, dass ein Befüllen des Tanks mit Gas nicht mehr möglich ist, was die zunehmende Wahrscheinlichkeit zur Folge hat, dass der Tank nicht mehr sehr oft verwendet werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehenden Sachlage entwickelt worden und schafft einen Tank, der ermöglicht, dass eine Beurteilung dessen, ob der Tank einer großen Stoßeinwirkung bzw. Stoßkraft ausgesetzt gewesen ist, die so schwer war, dass ein Wiederbefüllen des Tank nicht mehr möglich ist, ohne Weiteres vorgenommen werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die unabhängigen Ansprüche 1 oder 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind Gegenstand der Unteransprüche.
Um einen solchen Tank zu schaffen, weist der Tank gemäß der vorliegenden Erfindung die nachstehend beschriebenen Merkmale auf.

(1) Einen Tank zum Speichern eines Gases, wobei der Tank mit einer Farbpatronenschicht versehen ist, die färbemittelhaltige Patronen aufweist.

Die färbemittelhaltigen Patronen im Inneren der Farbpatronenschicht reißen während einer Stoßeinwirkung auf den Tank, und der Grad der Ausbreitung der daraus resultierenden Einfärbung über der Tankoberfläche variiert abhängig von der Größe der Stoßeinwirkung. Das bedeutet, dass eine Schätzung der Größe der Stoßeinwirkung möglich ist.

(2) Der unter Punkt (1) oben beschriebene Tank, bei dem eine färbemittelabsorbierende Schicht, die in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist.

Das bei einer Stoßeinwirkung aus der Farbpatronenschicht freigesetzte Färbemittel wird durch die färbemittelabsorbierende Schicht auf der alleräußersten Schicht des Tanks absorbiert, und dieses Färbemittel wird dann nach außen abgesondert und breitet sich über der Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht aus, was bedeutet, dass die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels oder des Grads der Dichte des Färbemittels geschätzt werden kann.

(3) Ein Tank zum Speichern von Gas, wobei eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung verursacht worden ist, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist, und die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht eine Wärmeisoliermaterialschicht, die eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, eine Farbpatronenschicht, die auf der äußeren Oberfläche der Wärmeisoliermaterialschicht angeordnet ist und färbemittelhaltige Patronen aufweist, und eine färbemittelabsorbierende Schicht aufweist, die auf der äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht angeordnet und in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren.

Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist eine Wärmeisolierfunktion auf, die durch die Wärmeisoliermaterialschicht ermöglicht wird, und weil sich die Wärmeisoliermaterialschicht bei einer Stoßeinwirkung verformt, wodurch bewirkt wird, dass das Färbemittel aus der Farbpatronenschicht freigesetzt wird und durch die färbemittelabsorbierende Schicht absorbiert wird, und dann abgesondert wird und sich über der Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht ausbreitet, kann die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels, des Grads der Dichte des Färbemittels oder des Grads der Verformung der Wärmeisoliermaterialschicht geschätzt werden.

(4) Ein Tank zum Speichern eines Gases, wobei eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung verursacht wurde, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist, und die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht eine Farbpatronenschicht, die färbemittelhaltige Patronen enthält, eine Wärmeisoliermaterialschicht, die auf der äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht angeordnet ist, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, und eine färbemittelabsorbierende Schicht, die auf der äußeren Oberfläche der Wärmeisoliermaterialschicht angeordnet und in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren, aufweist.

Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist eine Wärmeisolierfunktion auf, die durch die Wärmeisoliermaterialschicht ermöglicht wird, und die Wärmeisoliermaterialschicht verformt sich bei einer Stoßeinwirkung, wodurch bewirkt wird, dass das Färbemittel aus der Farbpatronenschicht freigesetzt wird. Das Färbemittel gelangt dann durch die Wärmeisoliermaterialschicht, wird durch die färbemittelabsorbierende Schicht absorbiert und wird dann abgesondert und breitet sich über der gesamten Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht aus. In den Fällen, in denen sich das Färbemittel auf der farbemittelabsorbierenden Schicht ausgebreitet hat, wird sofort sichtbar, dass die Stoßeinwirkung so stark war, dass bewirkt wurde, dass das Färbemittel durch die Wärmeisoliermaterialschicht gelangt und aus der färbemittelabsorbierende Schicht abgesondert wird, und die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank kann anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels, des Grads der Dichte des Färbemittels oder des Grads der Verformung der Wärmeisoliermaterialschicht geschätzt werden.

(5) Ein Tank zum Speichern eines Gases, wobei eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung bewirkt wurde, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist, und die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht eine färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht, die färbemittelhaltige Patronen aufweist, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, und eine färbemittelabsorbierende Schicht aufweist, die auf der äußeren Oberfläche der färbemittelhaltige Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht angeordnet und in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren.

Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist eine wärmeisolierende Funktion auf, und bei einer Stoßeinwirkung wird die färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht einer Verformung unterzogen, und das Färbemittel, das aus den färbemittelhaltigen Patronen der färbemittelhaltige Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht freigesetzt wird, wird durch die färbemittelabsorbierende Schicht absorbiert und dann abgesondert und breitet sich über der Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht aus. Dementsprechend kann die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels, des Grads der Dichte des Färbemittels oder des Grads der Verformung der eine färbemittelhaltige Patrone enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht.

(6) Der nach einem der vorstehenden Punke (1) bis (5) beschriebene Tank, wobei es sich bei dem Färbemittel um eine fluoreszierende Substanz handelt.

Durch Verwendung einer fluoreszierenden Substanz als das Färbemittel können die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank und die Richtung, in der sich die Stoßeinwirkung ereignet hat, basierend auf dem Betrag der Fluoreszenz und der Konzentration der Fluoreszenz, die der auf der Oberfläche des Tanks freigelegten fluoreszierenden Substanz entweicht, mit hoher Genauigkeit erfasst werden.

(7) Der nach einem der vorstehenden Punkte (1) bis (6) beschriebene Tank, wobei eine Wärmespeichermaterialschicht zwischen der äußeren Oberfläche des Tankkörpers bzw. Tankgehäuses und der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, zwischen der äußeren Oberfläche des Tankkörpers und der Wärmeisoliermaterialschicht, zwischen dem Tankkörper und der Farbpatronenschicht oder zwischen dem Tankkörper bzw. Tankgehäuse und der färbemittelhaltige Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht angeordnet ist.

Durch Bereitstellen einer Wärmespeichermaterialschicht kann die Wärme, die durch die Wärmeenergie erzeugt wird, die freigesetzt wird, wenn das in dem Tank gespeicherte Gas einem Phasenübergang unterzogen wird, durch das Wärmespeichermaterial gespeichert werden, wohingegen die Unterkühlung, die aus der Absorption der Wärmeenergie resultiert, die eine Begleiterscheinung des umgekehrten Phasenübergangs in die vorstehend erwähnte Phase ist, durch die Wärme unterdrückt werden kann, die während der vorstehend beschriebenen Freisetzung der Wärmeenergie gespeichert wird. Die Kälteenergie hingegen, die infolge der Absorption der Wärmeenergie entsteht, die eine Begleiterscheinung des Phasenübergangs ist, kann gespeichert werden, wohingegen die Erwärmung, die durch die Freisetzung der Wärmeenergie erzeugt wird, die eine Begleiterscheinung des umgekehrten Phasenübergangs in die vorstehende erwähnte Phase ist, durch die Kälteenergie unterdrückt werden, die während der vorstehend beschriebenen Absorption der Wärmeenergie gespeichert wird.

(8) Der nach dem obigen Punkt (7) beschriebene Tank, wobei es sich bei dem Tank um einen Hochdrucktank handelt, der mit einem Hochdruckgas befüllt ist.

In einem Hochdrucktank ist es aufgrund der Tatsache, dass der Tank mit einem Hochdruckgas befüllt ist, besonders wichtig, eine Beurteilung vornehmen zu können, ob der Tank einer großen Stoßeinwirkung ausgesetzt worden ist, die so stark war, dass ein Wiederbefüllen des Tanks mit Hochdruckgas nicht mehr möglich ist.

(9) Ein Tank zum Speichern eines Gases, wobei eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung verursacht wurde, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist, und die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht eine Wärmeisoliermaterialschicht, die eine Wärmeisolierfunktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, und eine farbige Schicht aufweist, die unmittelbar unterhalb der Wärmeisoliermaterialschicht angeordnet ist und mit einer zu der Farbe der Wärmeisolierschicht verschiedenen Farbe eingefärbt ist.

Weil die farbige Schicht, die direkt unterhalb der Wärmeisoliermaterialschicht angeordnet ist, an beliebigen Stellen, die durch eine Stoßeinwirkung auf die Wärmeisoliermaterialschicht beschädigt worden sind, freiliegt, kann die Schwere der Stoßeinwirkung anhand der Farbveränderung an der Tankoberfläche und des Oberflächenbereichs der freigelegten Farbbereiche geschätzt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Querschnittansicht eines Beispiels eines Tanks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Querschnittansicht eines Beispiels eines Tanks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Querschnittansicht eines Beispiels eines Tanks gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Querschnittansicht eines Beispiel eines Tanks gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Querschnittansicht eines Beispiels eines Tanks gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
1 zeigt ein Beispiel eines Tanks gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt, handelt es sich bei einem Tank 100 gemäß dieser Ausführungsform um einen Tank zum Speichern von Gas, wobei eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung verursacht wurde, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist, und die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht eine Wärmeisoliermaterialschicht 14 mit einer wärmeisolierenden Funktion aufweist. Wie außerdem in 1 dargestellt ist, weist der Tank 100 gemäß dieser Ausführungsform eine Wärmespeichermaterialschicht 12 auf, die auf der äußeren Oberfläche eines Tankkörpers bzw. Tankgehäuses 10 angeordnet ist, und die Wärmeisolienmaterialschicht 14 ist auf der äußeren Oberfläche der Wärmespeichermaterialschicht 12 angeordnet.
Beispiele für Materialien, die für den Tankkörper bzw. das Tankgehäuse verwendet werden können, beinhalten Metalle, wie z. B. Stahl im Fall von typischerweise vertikal aufgestellten Tanks, sowie leichte und feste FK (faserverstärkte Kunststoffe) und dergleichen im Fall von Tanks, die in beweglichen Karosserien, wie z. B. Fahrzeugen, angebracht sind.
Zudem besteht die Wärmespeichermaterialschicht 12 vorzugsweise aus einem latenten Wärmespeichermaterial, das die Wärme speichert, die durch die Wärmeenergie entsteht, die freigesetzt wird, wenn das im Tank 100 gespeicherte Gas einem Phasenübergang unterzogen wird, und die eine Unterkühlung unterdrückt, die aus der Absorption der Wärmeenergie resultiert, die eine Begleiterscheinung des umgekehrten Phasenübergangs in die vorstehend erwähnte Phase ist, indem die Wärme genutzt wird, die während der vorstehend beschriebenen Freisetzung der Wärmeenergie gespeichert wird, und sie besteht außerdem vorzugsweise aus einem latenten Wärmespeichermaterial, das die Kälteenergie speichert, die aufgrund der Absorption der Wärmeenergie entsteht, die eine Begleiterscheinung des Phasenübergangs ist, und das eine Erwärmung unterdrückt, die durch die Freisetzung der Wärmeenergie entsteht, die eine Begleiterscheinung des umgekehrten Phasenübergangs in die vorstehend erwähnte Phase ist, indem die Kälteenergie genutzt wird, die während der vorstehend beschriebenen Absorption der Wärmeenergie gespeichert wird.
Wenn die Wärmespeichermaterialschicht 12 als Kältespeicherschicht funktioniert, kann für die Wärmespeichermaterialschicht 12 ein Material verwendet werden, das durch Gelieren oder Verdicken einer wässrigen Lösung, die ein Kühlmittel enthält, und durch anschließendes Einkapseln der gelierten und verdickten wässrigen Lösung in einen Beutel aus synthetischem Harz, Imprägnieren eines porösen Materials mit einer wässrigen Lösung, die ein Kühlmittel enthält, und anschließendes Einkapseln des imprägnierten porösen Materials in einen Beutel aus synthetischem Harz, und Imprägnieren eines porösen Materials mit einer typischen gelartigen Substanz, die als Kühlmittel fungiert, hergestellt wird. Beispiele für Materialien, die als Kühlmittel verwendet werden können, sind Mischungen, die vorbestimmte Anteile aus Parabenzoat-Ester, Kalziumhydroxid und Carboxymethylcellulose (CMC), Ethylenglykol und Ammoniak und ähnliches beinhalten. Weitere Beispiele für Materialien, die als die vorstehenden porösen Materialien verwendet werden können, beinhalten Elastomerschäume, wie z. B. Urethanschäume.
Das Wärmeisoliermaterial für die Wärmeisoliermaterialschicht 14 kann aus Gips, Kalkputz, Papier, Fasern oder einer Kombination derselben bestehen und ist ein Material, das eine wärmeisolierende Funktion und eine ähnliche oder geringere Festigkeit gegenüber der des Tankkörpers aufweist und in der Lage ist, eine irreversible Verformung nach einer durch eine externe Stoßeinwirkung bewirkten Verformung einzubehalten. Ferner weist in diesen Fällen der Tankkörper z. B. einen Durchmesser von 300 mm und eine Tankkörperlänge von 800 mm auf, wobei die Dicke der Wärmeisoliermaterialschicht 14 dabei vorzugsweise nicht weniger als 20 mm beträgt. Wenn die Dicke der Wärmeisoliermaterialschicht 14 geringer als 20 mm ist, dann hinterlassen sämtliche Stoßeinwirkungen über einer bestimmten Stärke auch nur Spuren einer vergleichbaren Größe, d. h., dass unmöglich sichergestellt werden kann, dass die Größe der auf dem Tank hinterlassenen Spuren der Größe der Stoßeinwirkung entspricht, und es folglich schwierig sein kann, die Größe der Stoßeinwirkung zu schätzen.
Ein Beispiel für einen Tank gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. Diese strukturellen Elemente, die mit den vorstehend beschriebenen strukturellen Elementen für die erste Ausführungsform identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine Beschreibung dieser Elemente wird daher verzichtet.
Wie in 2 dargestellt, handelt es sich bei einem Tank 200 gemäß dieser Ausführungsform um einen Tank zum Speichern von Gas, wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht eine Wärmeisoliermaterialschicht 14, die eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, und eine farbige Schicht 22 aufweist, die unmittelbar unterhalb der Wärmeisoliermaterialschicht 14 angeordnet ist und mit einer zu der Farbe der Wärmeisoliermaterialschicht 14 verschiedenen Farbe eingefärbt ist. Wie in 2 gezeigt ist, weist der Tank 200 gemäß dieser Ausführungsform eine Wärmespeichermaterialschicht 12, die auf der äußeren Oberfläche des Tankkörpers 10 angeordnet ist, die eingefärbte Schicht 22, die auf der äußeren Oberfläche der Wärmespeichermaterialschicht 12 angeordnet ist, und die Wärmeisoliermaterialschicht 14, die auf der äußeren Oberfläche der eingefärbten Schicht 22 angeordnet ist, auf.
Die eingefärbte Schicht 22 kann eine beliebige Farbe aufweisen, vorausgesetzt die Farbe unterscheidet sich von der der Wärmeisoliermaterialschicht 14. Beispiele für das Material für die eingefärbte Schicht 22 beinhalten farbige Filme, farbige Papiere oder Fasern und farbigen Gips oder Kalkputz. Weil die farbige Schicht 22 unmittelbar unterhalb der Wärmeisoliermaterialschicht 14 angeordnet ist, wird die farbige Schicht 22 unterhalb der Wärmeisoliermaterialschicht 14 an einer beliebigen Stelle freigelegt, die durch eine Stoßeinwirkung auf die Wärmeisoliermaterialschicht 14 beschädigt wurde, d. h., dass die Stärke der Stoßeinwirkung anhand der Veränderung der Farbe an der Tankoberflache und dem Oberflächenbereich der freigelegten Farbbereiche geschätzt werden kann.
Zudem handelt es sich bei den Tanks gemäß den anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung um Tanks zum Speichern von Gas, die mit einer Farbpatronenschicht versehen sind, die färbemittelhaltige Patronen aufweist. Bei dieser Art von Konfiguration reißen die färbemittelhaltigen Patronen innerhalb der Farbpatronenschicht, wenn der Tank einer Stoßeinwirkung ausgesetzt wird, und weil der Grad der Ausbreitung der Einfärbung, die durch das Färbemittel auf der Tankoberfläche bewirkt wird, von der Größe der Stoßeinwirkung abhängig ist, kann die Größe der Stoßeinwirkung anhand des Grads der Ausbreitung der Einfärbung geschätzt werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist außerdem eine färbemittelabsorbierende Schicht, die in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren, auf der alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet. Dabei wird das aus der Farbpatronenschicht freigesetzte Färbemittel bei einer Stoßeinwirkung durch die färbemittelabsorbierende Schicht, die die alleräußerste Schicht des Tanks darstellt, absorbiert, und das Färbemittel wird dann von der Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht abgesondert und breitet sich über der Schichtoberfläche aus, d. h. dass die Größe der Stoßeinwirkung anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels oder des Grads der Dichte des Färbemittels geschätzt werden kann.
Die Strukturen der Tanks gemäß diesen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf 3, 4 bzw. 5 als die dritte, vierte und fünfte Ausführungsform beschrieben. In der dritten, vierten und fünften Ausführungsform sind jene strukturellen Elemente, die mit den vorstehend beschriebenen strukturellen Elementen für die erste und zweite Ausführungsform identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine Beschreibung dieser Elemente wird daher verzichtet.
3 stellt einen Tank 300 gemäß der dritten Ausführungsform dar. Der Tank 300 ist ein Tank zum Speichern von Gas, wobei eine Wärmespeichermaterialschicht 10 auf der äußeren Oberfläche des Tankkörpers 10 angeordnet ist, und eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht auf der äußeren Oberfläche der Wärmespeichermaterialschicht 12 angeordnet ist. Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist eine Wärmeisoliermaterialschicht 14, die auf der äußeren Oberfläche der Wärmespeichermaterialschicht 12 angeordnet ist, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und ist in der Lage, eine Verformung einzubehalten, eine Farbpatronenschicht 16, die auf der äußeren Oberfläche der Wärmeisoliermaterialschicht 14 angeordnet ist und färbemittelhaltige Patronen aufweist, und eine färbemittelabsorbierende Schicht 18 auf, die auf der äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht 16 angeordnet und in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren.
In der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht dieser Ausführungsform stellt die Wärmeisoliermaterialschicht 14 eine wärmeisolierende Funktion bereit, und die Wärmeisoliermaterialschicht 14 verformt sich außerdem nach einer Stoßeinwirkung, wodurch bewirkt wird, dass das Färbemittel aus der Farbpatronenschicht 16 freigesetzt und durch die färbemittelabsorbierende Schicht 18 absorbiert wird, und dann abgesondert wird und sich über der Oberfläche der färbemittelabsorbierende Schicht 18 ausbreitet. Dementsprechend erfolgt die Ausbreitung des Färbemittels in Reaktion auf die Stoßeinwirkungen, d. h., dass nicht nur der Umstand, dass eine Stoßeinwirkung eingetreten ist, rasch anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels sichergestellt werden kann, sondern dass die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank anhand des Grads der Dichte des Färbemittels und anhand des Grads der Verformung der Wärmeisoliermaterialschicht geschätzt werden kann.
Das Färbemittel in der Farbpatronenschicht 16 kann eine beliebige Art von Färbemittel sein, wenngleich einer fluoreszierenden Substanz der Vorzug gegeben wird. Durch Verwendung einer fluoreszierenden Substanz kann nämlich die Größe einer Stoßeinwirkung, die Richtung, in der die Stoßeinwirkung eingetreten ist, und die Tiefenrichtung der Stoßeinwirkung basierend auf dem Betrag der Fluoreszenz und der Konzentration der Fluoreszenz, die der fluoreszierenden Substanz entstammt, die auf dem Tank freigelegt worden ist, mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Für die fluoreszierende Substanz ist die Verwendung solcher Arten von Substanzen ideal, die typischerweise in fluoreszierenden Färbemitteln und fluoreszierenden Beschichtungsmaterialien verwendet werden. Ferner kann der Einkapselungsvorgang zum Aufnehmen des Färbemittels in die Patronen unter Verwendung normaler Verfahren durchgeführt werden, und Beispiele für Materialien, die als der Patronenfilm verwendet werden können, beinhalten Gelatine, CMC und Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere. Die Festigkeit des Patronenfilms beinhaltet eine Reißfestigkeit, die der Größe der Stoßeinwirkung entspricht, so dass eine Erfassung dahingehend vorgenommen werden kann, ob der Tank einer großen Stoßeinwirkung, die so stark war, dass ein Wiederbefüllen des Tanks mit Gas nicht mehr möglich ist, ausgesetzt worden ist oder nicht.
Zudem kann die färbemittelabsorbierende Schicht 18 aus einem beliebigen Material bestehen, das in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren, wenngleich Papiermaterialien, Fasern, Gips, Kalkputz oder eine Kombination aus denselben bevorzugt werden.
Im Fall eines Tankkörpers mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Tankkörperlänge von 800 mm ist die Dicke der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht, die die Wärmeisoliermaterialschicht 14, die Farbpatronenschicht 16 und die färbemittelabsorbierende Schicht 18 aufweist, vorzugsweise nicht geringer als 20 mm. Wenn die Dicke der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht geringer als 20 mm ist, dann hinterlassen sämtliche Stoßeinwirkungen über einer bestimmten Stärke nur Spuren und/oder eine Einfärbung mit Färbemittel einer ähnlichen Größe, d. h., es kann unmöglich sichergestellt werden, dass die Größe der auf dem Tank hinterlassenen Spuren oder der Einfärbung mit Farbe der Größe der Stoßeinwirkung entspricht, und somit kann die Größe der Stoßeinwirkung nur schwer geschätzt werden.
4 stellt einen Tank 4 gemäß der vierten Ausführungsform dar. Bei dem Tank 400 handelt es sich um einen Tank zum Speichern von Gas, wobei eine Wärmespeichermaterialschicht 12 auf der äußeren Oberfläche des Tankkörpers 10 angeordnet ist und eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht auf der äußeren Oberfläche der Wärmespeichermaterialschicht 12 angeordnet ist. Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist eine Farbpatronenschicht 16, die färbemittelhaltige Patronen aufweisen, eine Wärmeisoliermaterialschicht 14, die auf der äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht 16 angeordnet ist, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, und eine färbemittelabsorbierende Schicht 18 auf, die auf der äußeren Oberfläche der Wärmeisoliermaterialschicht 14 angeordnet und in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren.
In der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht dieser Ausführungsform stellt die Wärmeisoliermaterialschicht 14, die gegenüber dem Färbemittel durchlässig ist, eine wärmeisolierende Funktion bereit, und auch die Wärmeisoliermaterialschicht 14 verformt sich bei einer Stoßeinwirkung, wodurch bewirkt wird, dass das Färbemittel aus der Farbpatronenschicht 16 freigesetzt wird, durch die Wärmeisoliermaterialschicht 14 gelangt, durch die färbemittelabsorbierende Schicht 18 absorbiert und dann abgesondert wird und sich über der Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht 18 verteilt. In jenen Fällen, wo sich das Färbemittel also über der färbemittelabsorbierenden Schicht 18 ausgebreitet hat, wird unmittelbar deutlich, dass die Stoßeinwirkung ausreichend groß war, so dass bewirkt wird, dass das Färbemittel durch die Wärmeisoliermaterialschicht 14 gelangt und durch die färbemittelabsorbierende Schicht 18 abgesondert wird, und die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank kann anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels, des Grads der Dichte des Färbemittels und des Grads der Verformung der Wärmeisoliermaterialschicht geschätzt werden. In anderen Worten können im Gegensatz zum Tank 300 gemäß der dritten Ausführungsform nur große Stoßeinwirkungen aufgezeichnet werden. Zudem muss die Wärmeisoliermaterialschicht 14 in dieser Ausführungsform ein Material aufweisen, das von dem Färbemittel durchdrungen werden kann, und Beispiele für dieses Material sind Gips, Kalkputz, Papiermaterialen, Fasern und Kombination aus denselben.
5 stellt einen Tank 500 gemäß der fünften Ausführungsform dar. Bei dem Tank 500 handelt es sich um einen Tank zum Speichern von Gas, wobei eine Wärmespeichermaterialschicht 12 auf der äußeren Oberfläche des Tankkörpers 10 angeordnet ist und eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht auf der äußeren Oberfläche der Wärmespeichermaterialschicht 12 angeordnet ist. Die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht weist eine färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht 20 auf, die färbemittelhaltige Patronen enthält, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und ist in der Lage ist, eine Verformung einzubehalten, und eine färbemittelabsorbierende Schicht 18 auf, die auf der äußeren Oberfläche der färbemittelhaltigen Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht 20 angeordnet und in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren.
Die färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht 20 ist eine Schicht, die durch Verteilen von färbemittelhaltigen Patronen, die aus dem vorstehend in der dritten Ausführungsform beschriebenen Patronenfilm und dem Färbemittel gebildet werden, innerhalb eines vorstehend erwähnten Wärmeisoliermaterials gebildet wird, das aus Gips, Kalkputz, Papier, Faser oder einer Kombination aus denselben besteht.
Dementsprechend stellt die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht dieser Ausführungsform eine wärmeisolierende Funktion bereit, und auf eine Stoßeinwirkung hin wird die färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht 20 einer Verformung unterzogen, und das Färbemittel, das aus den färbemittelhaltigen Patronen der färbemittelhaltige Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht 20 freigesetzt wird, wird durch die färbemittelabsorbierende Schicht 18 absorbiert und dann abgesondert und breitet sich über der Oberfläche der färbemittelabsorbierenden Schicht 18 aus. Dementsprechend kann die Größe der Stoßeinwirkung auf den Tank anhand des Grads der Ausbreitung des Färbemittels, des Grad der Dichte des Färbemittels und des Grads der Verformung der färbemittelhaltige Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht 20 geschätzt werden.
Aufgrund der Tatsache, dass Faktoren, wie z. B. die Festigkeit der Wärmeisoliermaterialschicht 14, die Festigkeit des färbemittelhaltigen Patronenfilms und die Färbemittelabsorptionsrate der färbemittelabsorbierenden Schicht 18 allesamt bekannt sind, ist es bei den Tanks 100 bis 500 der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen möglich, basierend auf dem Grad der Verformung (beispielsweise der Größe der Verformung, der Tiefe der Verformung und der Form der Verformung) der Wärmeisoliermaterialschicht 14, die auf dem Tank ausgebildet ist, der einer Stoßeinwirkung ausgesetzt worden ist, und dem Grad der Einfärbung durch Färbemittel (z. B. des durch das Färbemittel eingefärbten Oberflächenbereichs, der Dichte der Einfärbung und der Form des eingefärbten Bereichs), die Größe der Stoßeinwirkung mit hoher Genauigkeit zu messen.
Die vorstehend beschriebenen Tanks 100 bis 500 der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen können als Hochdrucktanks zum Speichern eines Hochdruckgases verwendet werden. Weil ein Hochdrucktank mit einem Hochdruckgas befüllt ist, ist es bei einem solchen Tank besonders wichtig, dass eine Beurteilung vorgenommen werden kann, ob der Tank einer großen Stoßeinwirkung, die so stark war, dass ein Wiederbefüllen des Tanks mit Hochdruckgas nicht mehr möglich ist, ausgesetzt worden ist oder nicht.
Ein in einem Fahrzeug montierter Hochdruck-Wasserstoffgastank ist typischerweise mit einem Wasserstoffgas bei 700 Atmosphären befüllt. Ferner ist der Hochdruck-Wasserstoffgastank häufig unterhalb des Fahrzeugbodens aufgenommen, und in Anbetracht der Umgebung, in der der Tank aufgenommen ist, sollte durch die Möglichkeit, den Grad von beliebigen Stoßeinwirkungen auf den Tank aufzeichnen zu können, ein sichereres Wiederbefüllen des Tanks mit einem Hochdruck-Wasserstoffgas ermöglicht werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Größe einer beliebigen Stoßeinwirkung auf den Tank geschätzt werden, und eine Beurteilung kann auch dahingehend vorgenommen werden, ob ein Wiederbefüllen mit Gas möglich ist oder nicht.
Wenngleich die vorliegende Erfindung im Vorstehenden ausführlich beschrieben worden ist, ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen, speziellen Konfigurationen beschränkt.
Industrielle Anwendbarkeit
Ein Tank gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Anwendung verwendet werden, in der ein Tank benötigt wird, doch ist er besonders geeignet für Tanks, die zum Speichern eines Hochdruckgases verwendet werden, und ideal für Hochdruckgastanks, die in beweglichen Karosserien, wie z. B. Automobilen, montiert sind.

Claims

Tank zum Speichern von Gas, wobei der Tank eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (14, 16, 18) aufweist die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung bewirkt wurde, wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (14, 16, 18) mit einer Farbpatronenschicht (16) versehen ist, die Patronen aufweist, die ein Färbemittel enthalten, und wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (14, 16, 18) ferner eine färbemittelabsorbierende Schicht (18) aufweist, die in der Lage ist, das Färbemittel zu absorbieren, wenn die Farbpatronenschicht einer Verformung unterzogen und dabei das Färbemittel freigesetzt wird, und die auf einer alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist.
Tank nach Anspruch 1, wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (14, 16, 18) ferner eine Wärmeisoliermaterialschicht (14) aufweist, die eine wärmeisolierende Funktion aufweist und die in der Lage ist, eine Verformung beizubehalten, wobei die Farbpatronenschicht (16) auf einer äußeren Oberfläche der Wärmeisoliermaterialschicht (14) angeordnet ist, und wobei die färbemittelabsorbierende Schicht (18) auf einer äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht (16) angeordnet ist.
Tank nach Anspruch 1, wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (14, 16, 18) ferner eine Wärmeisoliermaterialschicht (14) aufweist, die auf einer äußeren Oberfläche der Farbpatronenschicht (16) angeordnet ist, eine wärmeisolierende Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung beizubehalten, und wobei die färbemittelabsorbierende Schicht (18) auf einer äußeren Oberfläche der Wärmeisoliermaterialschicht (14) angeordnet ist.
Tank zum Speichern von Gas, wobei eine Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (18, 20), die in der Lage ist, eine Verformung aufzuzeichnen, die durch eine Stoßeinwirkung bewirkt wurde, und die auf einer alleräußersten Schicht des Tanks angeordnet ist, wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (18, 20) eine färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht (20), mit wärmeisolierender Funktion aufweist und in der Lage ist, eine Verformung beizubehalten, und wobei die Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (18, 20) ferner eine färbemittelabsorbierende Schicht (18) aufweist, die auf einer äußeren Oberfläche der die färbemittelhaltigen Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht (20) angeordnet ist und in der Lage ist, ein Färbemittel zu absorbieren, wenn die färbemittelhaltige Patronen enthaltende Wärmeisoliermaterialschicht (20) einer Verformung unterzogen und dabei das Färbemittel freigesetzt wird.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Färbemittel eine fluoreszierende Substanz ist.
Tank nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Schicht aus einem Wärmespeichermaterial (12) zwischen einer äußeren Oberfläche eines Körpers (10) des Tanks und der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (14, 16, 18), insbesondere zwischen einer äußeren Oberfläche eines Körpers (10) des Tanks und der Wärmeisoliermaterialschicht (14), oder zwischen einem Körper (10) des Tanks und der Farbpatronenschicht (16) angeordnet ist.
Tank nach Anspruch 4, wobei eine Schicht aus einem Wärmespeichermaterial (12) zwischen einer äußeren Oberfläche eines Körpers (10) des Tanks und der Stoßeinwirkungsaufzeichnungsschicht (18, 20), insbesondere zwischen einem Körper (10) des Tanks und der färbemittelhaltige Patronen enthaltenden Wärmeisoliermaterialschicht (20) angeordnet ist.
Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es sich bei dem Tank um einen Hochdrucktank handelt, der mit einem Hochdruckgas befüllt ist.