CN113028271A - 高压罐、高压罐的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高压罐及高压罐的制造方法，上述高压罐具备衬里、和纤维强化树脂层，纤维强化树脂层具有覆盖衬里的外表面的第1加强层、和覆盖第1加强层的外表面的第2加强层，由纤维强化树脂形成纤维被沿周向取向的筒部件，由纤维强化树脂形成两个圆顶部件，将筒部件与圆顶部件接合来形成作为第1加强层的加强体，在加强体的外表面，由纤维强化树脂形成纤维遍及两个圆顶部件地取向的第2加强层。

Description

高压罐、高压罐的制造方法
技术领域
本发明涉及具备容纳气体的衬里、和覆盖衬里的外表面的由纤维强化树脂构成的纤维强化树脂层的高压罐及其制造方法。
背景技术
以往，作为用于氢等的储藏、供给的高压罐，公知有具备罐主体、和安装于该罐主体的长度方向的开口端部的接头的罐。罐主体例如包括用于气密保持氢气的衬里、和用由纤维强化树脂构成的纤维束缠绕其外表面来加强的纤维强化树脂层。
作为高压罐的制造方法，例如公知有通过长丝缠绕法(以下，也简称为“FW法”)向衬里的外表面缠绕并固化纤维束来形成纤维强化树脂层的方法(例如参照日本特开2012-149739)。
在日本特开2012-149739公开有具备衬里、和覆盖衬里的外表面的纤维强化塑料层(纤维强化树脂层)的高压罐。纤维强化塑料层由将浸渍有树脂的纤维束环形缠绕于衬里而得的环形层、和将浸渍有树脂的纤维束螺旋缠绕于衬里整体而得的螺旋层形成。另外，纤维强化塑料层由圆筒状的筒部和一对圆顶部构成，其中，圆筒状的筒部由环形层和螺旋层形成，一对圆顶部设置于筒部的两端并由螺旋层形成。
另外，在上述日本特开2012-149739那样的高压罐中，通过环形层确保筒部的强度，通过螺旋层确保圆顶部件的强度。即，螺旋层也形成于筒部，但对筒部的强度几乎没有贡献。然而，在以通过螺旋缠绕在衬里的两端部往复的方式缠绕纤维束的情况下，纤维束必定通过筒部。因此，若螺旋缠绕圆顶部的强度所需的量的纤维束，则与之对应地也在筒部形成螺旋层，因此存在纤维强化树脂的使用量不必要地变多这一问题点。
发明内容
本发明提供一种能够减少纤维强化树脂的使用量的高压罐的制造方法。
本发明的第1形态涉及高压罐的制造方法，上述高压罐具备构成为容纳气体的衬里、和覆盖上述衬里的外表面的由纤维强化树脂构成的纤维强化树脂层，上述纤维强化树脂层具有覆盖上述衬里的外表面的第1加强层、和覆盖上述第1加强层的外表面的第2加强层。该制造方法包括：由上述纤维强化树脂形成纤维被沿周向取向的筒部件；由上述纤维强化树脂形成两个圆顶部件；将上述筒部件的两端部与上述两个圆顶部件的端部接合来形成作为上述第1加强层的加强体；以及在上述加强体的外表面，由上述纤维强化树脂形成纤维被遍及上述两个圆顶部件地取向的上述第2加强层。
根据本发明的高压罐的制造方法，由上述纤维强化树脂形成纤维被沿周向取向的筒部件。由此，在筒部件中，纤维被沿周向取向，因此能够通过适量的纤维强化树脂确保纤维强化树脂层相对于由气压产生的环形应力的强度。另外，由纤维强化树脂形成两个圆顶部件。由此，能够使用适量的纤维强化树脂，与筒部件分开形成两个圆顶部件。因此，不会由圆顶部件的形成导致筒部件中的纤维强化树脂的使用量增加。
另外，在上述加强体的外表面，由上述纤维强化树脂形成纤维被遍及上述两个圆顶部件地取向的上述第2加强层。由此，通过第2加强层的纤维防止圆顶部件从筒部件分离，因此能够防止圆顶部件因气压而从筒部件的端部脱落。该第2加强层只要具有能够防止圆顶部件从筒部件脱落的纤维量即可，因此与形成于以往的高压罐的筒部的螺旋层相比，能够减少纤维强化树脂的使用量。
如上所述，根据本发明的高压罐的制造方法，使用适量的纤维强化树脂来形成纤维强化树脂层的各部位，因此不会使用不必要的纤维强化树脂，与以往的高压罐相比，能够减少筒部件上的第2加强层的纤维强化树脂的使用量。
也可以构成为：在上述高压罐的制造方法的基础上，通过连接由上述纤维强化树脂形成且纤维沿周向取向的多个筒体而形成上述筒部件。若这样构成，即使是长的筒部件，也能够容易地形成。
也可以构成为：上述高压罐的制造方法将上述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件形成为具有贯通孔，经由上述贯通孔向上述加强体的内部填入树脂材料，并以由上述树脂材料覆盖上述加强体的内表面的方式形成上述衬里。若这样构成，则即使是形成加强体后，也能够容易地在加强体的内侧形成衬里。另外，与通过使用了树脂的注射模塑成型形成衬里的情况不同，无需衬里成型用的模具。此外，以覆盖加强体的内表面的方式形成衬里可以在将第2加强层形成于加强体的外表面后进行，也可以在将第2加强层形成于加强体的外表面前进行。
在该情况下，也可以构成为：在形成上述衬里时，向上述加强体的内部填入具有流动性的上述树脂材料，以上述树脂材料覆盖上述加强体的内表面的方式使上述加强体旋转，并使覆盖了上述加强体的内表面的上述树脂材料固化，由此形成上述衬里。若这样构成，则通过加强体旋转，从而通过加强体的内表面使具有流动性的树脂材料升起，并且树脂材料的一部分因自重而在加强体的内表面流落。由此，变为树脂材料覆盖了加强体的内表面的状态，因此能够以覆盖加强体的内表面的方式容易地形成衬里。
也可以构成为：在上述高压罐的制造方法的基础上，使浸渍有树脂的多个纤维束沿上述加强体的轴向延伸，并且在上述加强体的周向上以规定的间隔并且与上述加强体的外表面隔开规定的距离来配置，使上述多个纤维束的第1端侧的部分相对于上述多个纤维束的第2端侧的部分在上述加强体的周向上相对地旋转，由此形成上述第2加强层。这样，通过使多个纤维束的第1端侧的部分相对于多个纤维束的第2端侧的部分在加强体的周向上相对地旋转，从而变为多个纤维束相对于筒部件的轴向倾斜的状态，并且纤维束彼此的缝隙消除，纤维束彼此的一部分重叠。而且，多个纤维束逐渐接近加强体的外表面，并且无缝隙地配置于加强体的外表面。此时，多个纤维束在相对于上述轴向倾斜的状态下与筒部件的外表面紧贴，其后，将第1端侧的部分和第2端侧的部分在筒部件的端部的外侧扭曲并缠绕于圆顶部件的外表面。这样，以覆盖加强体的外表面的方式形成第2加强层。根据该方法，不使加强体在周向上旋转就能够在加强体的外表面形成第2加强层。因此，也可以不在高压罐的与贯通孔相反的一侧的端部设置用于使加强体旋转的构造(一般来说，安装旋转轴的接头)。此外，加强体的轴向和周向分别与筒部件的轴向和周向相同。
在该情况下，也可以构成为：在形成上述第2加强层时，形成：至少一个第1倾斜层，通过使上述多个纤维束的上述第1端侧的部分向第1方向旋转而形成；和至少一个第2倾斜层，通过使上述多个纤维束的上述第1端侧的部分向作为与上述第1方向相反的方向的第2方向旋转而形成。第1倾斜层在多个纤维束具有规定的张力并且倾斜的状态下配置，因此若因气压而膨胀的力作用于第2加强层，则在第1倾斜层在消除纤维束相对于轴向的倾斜的方向上产生力，从而在加强体产生变形。同样，第2倾斜层在多个纤维束具有规定的张力并向与第1倾斜层相反的方向倾斜的状态下配置，因此若因气压而膨胀的力作用于第2加强层，则在第2倾斜层在消除与第1倾斜层相反的方向的纤维束的倾斜的方向上产生力，从而在加强体产生变形。第1倾斜层和第2倾斜层的纤维束向互为相反的方向倾斜，因此在因气压而膨胀的力作用于第2加强层的情况下，消除第1倾斜层的纤维束的倾斜的方向的力、与消除第2倾斜层的纤维束的倾斜的方向的力以相互抵消的方式发挥作用。由此，能够抑制在纤维强化树脂层产生变形，因此能够抑制高压罐的强度降低。
在形成至少一个第1倾斜层和至少一个第2倾斜层的情况下，也可以将上述至少一个第1倾斜层和上述至少一个第2倾斜层形成相同的层数。若这样构成，则能够使消除第1倾斜层的纤维束的倾斜的方向的力与消除第2倾斜层的纤维束的倾斜的方向的力以有效地相互抵消的方式发挥作用。由此，能够有效地抑制由纤维束的倾斜导致在纤维强化树脂层产生变形，因此能够有效地抑制高压罐的强度降低。
也可以构成为：在上述高压罐的制造方法的基础上，在对上述筒部件进行热固化处理后，将上述两个圆顶部件中的至少一个筒部件配置于上述圆顶部件的内侧，并将上述筒部件与上述至少一个圆顶部件接合。这样，通过对筒部件进行热固化处理来预先提高强度，从而在使筒部件与圆顶部件嵌合时，圆顶部件的端部仿形筒部件的端部，筒部件的端部作为引导部发挥功能，因此能够使筒部件与圆顶部件容易地嵌合。此时，在未对圆顶部件进行热固化处理的情况下，即使在使筒部件与圆顶部件嵌合时圆顶部件变形，也能够从外侧按住圆顶部件使之仿形于筒部件。因此，能够调整圆顶部件的外形、使圆顶部件与筒部件紧贴。
也可以构成为：在上述高压罐的制造方法的基础上，在对上述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件进行热固化处理后，将上述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件配置于上述筒部件的内侧，并将上述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件与上述筒部件接合。这样，通过对两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件进行热固化处理来预先提高强度，从而在使圆顶部件与筒部件嵌合时，筒部件的端部仿形于圆顶部件的端部，圆顶部件的端部作为引导部发挥功能，因此能够使圆顶部件与筒部件容易地嵌合。此时，在未对筒部件进行热固化处理的情况下，即使在使圆顶部件与筒部件嵌合时筒部件变形，也能够从外侧按住筒部件使之仿形于圆顶部件。因此，能够调整筒部件的外形、使筒部件与圆顶部件紧贴。
也可以构成为：在上述高压罐的制造方法的基础上，在以覆盖规定的模具的外表面的方式卷绕浸渍有树脂的纤维束后，分割由卷绕于上述规定的模具的上述纤维束构成的卷绕体，由此形成上述两个圆顶部件。若这样构成，则例如能够使用FW法来将纤维束容易地卷绕于规定的模具，通过分割由该卷绕的纤维束构成的卷绕体并从规定的模具分离，能够容易地形成两个圆顶部件。
本发明的第2形态涉及高压罐，上述高压罐具备构成为容纳气体的衬里、和覆盖上述衬里的外表面的由纤维强化树脂构成的纤维强化树脂层，上述纤维强化树脂层具有覆盖上述衬里的外表面的第1加强层、和覆盖上述第1加强层的外表面的第2加强层。上述第1加强层包括由上述纤维强化树脂形成且纤维被沿周向取向的筒部件、和由上述纤维强化树脂形成的两个圆顶部件，上述筒部件的两端部与上述两个圆顶部件的端部接合，上述第2加强层形成为纤维遍及上述两个圆顶部件地取向。
根据本发明的高压罐，第1加强层包括由上述纤维强化树脂形成且纤维被沿周向取向的筒部件。由此，在筒部件中，纤维被沿周向取向，因此能够通过适量的纤维强化树脂确保纤维强化树脂层相对于由气压产生的环形应力的强度。另外，能够使用适量的纤维强化树脂来与筒部件分开形成两个圆顶部件。因此，不会由圆顶部件的形成导致筒部件中的纤维强化树脂的使用量增加。
另外，上述第2加强层由上述纤维强化树脂以纤维遍及上述两个圆顶部件地取向的方式形成。由此，通过第2加强层的纤维防止圆顶部件从筒部件分离，因此能够防止圆顶部件因气压而从筒部件的端部脱落。该第2加强层只要具有能够防止圆顶部件从筒部件脱落的纤维量即可，因此与以往的形成于高压罐的筒部的螺旋层相比，能够减少纤维强化树脂的使用量。
如上所述，根据本发明的高压罐，使用适量的纤维强化树脂来形成纤维强化树脂层的各部位，因此不会使用不必要的纤维强化树脂，与以往的高压罐相比，减少筒部件上的第2加强层的纤维强化树脂的使用量。
也可以构成为：在上述高压罐的基础上，在上述第2加强层的整个周向设置有遍及上述两个圆顶部件取向的多个纤维束，上述多个纤维束包括上述纤维束相对于上述第1加强层的轴向倾斜的第1倾斜层、和上述纤维束相对于上述轴向向与上述第1倾斜层的纤维束相反的方向倾斜的第2倾斜层，上述第2加强层具有被层叠配置的上述第1倾斜层和上述第2倾斜层。第1倾斜层在多个纤维束具有规定的张力并相对于轴向倾斜的状态下配置，因此若因气压而膨胀的力作用于第2加强层，则在第1倾斜层在消除纤维束相对于轴向的倾斜的方向上产生力，从而在第1加强层产生变形。同样，第2倾斜层在多个纤维束具有规定的张力并向与第1倾斜层相反的方向倾斜的状态下配置，因此若因气压而膨胀的力作用于第2加强层，则在第2倾斜层在消除与第1倾斜层相反的方向的纤维束的倾斜的方向上产生力，从而在第1加强层产生变形。第1倾斜层和第2倾斜层的纤维束向互为相反的方向倾斜，因此在因气压而膨胀的力作用于第2加强层的情况下，消除第1倾斜层的纤维束的倾斜的方向的力与消除第2倾斜层的纤维束的倾斜的方向的力以相互抵消的方式发挥作用。由此，能够抑制在纤维强化树脂层产生变形，因此能够抑制高压罐的强度降低。
根据本发明，能够提供可以减少纤维强化树脂的使用量的高压罐及其制造方法。
附图说明
以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中，
图1是表示通过本发明的一个实施方式所涉及的制造方法制成的高压罐的构造的剖视图。
图2是表示通过本发明的一个实施方式所涉及的制造方法制成的高压罐的构造的局部剖视图。
图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的流程图。
图4是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的圆顶部件形成工序进行说明的局部剖视图。
图5是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的圆顶部件形成工序进行说明的剖视图。
图6是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的筒部件形成工序进行说明的立体图。
图7是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的筒部件形成工序进行说明的立体图，并且是表示筒部件的轴向的端部的一部分的图。
图8是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的接合工序进行说明的立体图。
图9是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的接合工序进行说明的剖视图。
图10是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的第2加强层形成工序进行说明的立体图。
图11是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的第2加强层形成工序进行说明的立体图。
图12是用于对本发明的第1变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的剖视图。
图13是用于对本发明的第2变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的立体图。
图14是用于对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的衬里形成工序进行说明的剖视图。
图15是用于对本发明的第3变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的立体图。
图16是用于对本发明的第4变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的立体图。
图17是用于对本发明的第5变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的立体图。
图18是用于对本发明的第6变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的剖视图。
图19是用于对本发明的第7变形例所涉及的高压罐的制造方法进行说明的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐10的制造方法进行说明，但在其之前对高压罐10的结构简单地进行说明。以下，将高压罐10作为搭载于燃料电池车辆的填充高压的氢气的罐来进行说明，但也能够用于其他的用途。另外，作为能够填充于高压罐10的气体，并不限定于高压的氢气。
如图1和图2所示，高压罐10是两端在圆顶状中带有圆的大致圆筒形状的高压气体储藏容器。高压罐10具备：衬里11，具有气体阻隔性；和纤维强化树脂层12，覆盖衬里11的外表面，并由纤维强化树脂构成。纤维强化树脂层12具有作为覆盖衬里11的外表面的第1加强层的加强体20、和覆盖加强体20的外表面的第2加强层13。在高压罐10的一端形成有开口部，在开口部周边安装有接头14。此外，在高压罐10的另一端未形成开口部，也未设置接头。
衬里11沿着加强体20的内表面形成。衬里11是形成填充高压的氢气的容纳空间17的树脂制部件。优选构成衬里11的树脂是将所填充的气体(这里为氢气)保持于容纳空间17内的性能、即气体阻隔性良好的树脂。作为这样的树脂，例如能够举出聚酰胺、聚乙烯、以及乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH)、聚酯等热塑性树脂、环氧树脂等热固化性树脂。在衬里11中，作为燃料气体，除了氢气之外，例如也可以填充CNG(压缩天然气体)等各压缩气体、LNG(液化天然气体)、LPG(液化石油气体)等各种液化气体、其他的气体。
接头14是将铝或者铝合金等金属材料加工成规定形状的部件。在接头14安装有用于对容纳空间17填充和排出氢气的阀15。在阀15设置有密封部件15a，密封部件15a在后述的圆顶部件22的突出部22a与衬里11的内表面相接触来密封高压罐10的容纳空间17。
加强体20具有覆盖衬里11的外表面，并且加强衬里11来使高压罐10的刚性、耐压性等机械强度提高的功能。如后述那样，加强体20具有圆筒状的筒部件21、和与筒部件21的两端连接的两个圆顶部件22和23，并且将这些部件一体化。
加强体20由树脂和纤维(连续纤维)构成。在筒部件21中，纤维以相对于筒部件21的轴向X大致正交的角度形成为周状。换言之，在筒部件21中，纤维沿着筒部件21的周向被取向。另外，纤维至少卷绕于衬里11的外表面1周以上。由此，在筒部件21，纤维被沿周向取向，因此能够通过适量的纤维强化树脂确保相对于由内压(气压)产生的环形应力的纤维强化树脂层12的强度。另一方面，在圆顶部件22和23，纤维未沿着筒部件21的周向取向，而配置为朝向与周向交叉的各种方向延伸的纤维彼此重叠。由此，在圆顶部件22和23，能够通过适量的纤维强化树脂确保纤维强化树脂层12相对于由内压(气压)产生的应力的强度。
在本实施方式中，筒部件21的纤维、与圆顶部件22及23的纤维不连续(不相连)。这是因为，如后述那样，在分别形成筒部件21、两个圆顶部件22和23后，在筒部件21的两端安装两个圆顶部件22和23。
第2加强层13以覆盖加强体20的外表面的方式形成。第2加强层13覆盖整个圆顶部件22和23。第2加强层13由树脂和纤维(连续纤维)构成。在第2加强层13中，将纤维取向为相对于筒部件21的轴向X平行或者倾斜45度以下，并且经由筒部件21并遍及两个圆顶部件22和23地取向。该纤维防止圆顶部件22和23向轴向X的外侧的移动，防止因气压而圆顶部件22和23从筒部件21向轴向X的外侧脱落。
接下来，对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐10的制造方法进行说明。图3是表示高压罐10的制造方法的流程图。如图3所示，高压罐10的制造方法构成为包括圆顶部件形成工序S1、筒部件形成工序S2、接合工序S3、第2加强层形成工序S4以及衬里形成工序S5。此外，圆顶部件形成工序S1与筒部件形成工序S2是相互独立的工序，因此可以并行进行，也可以先进行其中一个工序。
如图4所示，在圆顶部件形成工序S1中，例如通过长丝缠绕法(FW法)，将浸渍有树脂的纤维束F卷绕于芯轴(规定的模具)100的外表面。具体而言，芯轴100具有主体部101、和从主体部101的一端向外侧延伸的轴部102。从轴部102的轴向观察，主体部101形成为圆形状。在主体部101的轴向中央的外周面形成有在周向上延伸1周的槽部101a。轴部102可旋转地支承于旋转机构(未图示)。
而且，通过使芯轴100旋转，从而以包覆芯轴100的外表面的方式缠绕纤维束F。此时，通过也在轴部102的外表面缠绕纤维束F，从而形成具有贯通孔22b(参照图5)的圆筒状的突出部22a。另外，此时，以相对于轴部102的轴向例如交叉40度的角度缠绕纤维束F。此外，并不特别地限定芯轴100的材质，但为了确保在缠绕纤维束F时不会变形的强度，优选是金属。
作为浸渍于纤维束F的树脂，并不特别地限定，但例如能够使用热固化性树脂。作为热固化性树脂，优选使用酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲酸树脂、以及环氧树脂等热固化性树脂，从机械强度等的观点出发，特别优选使用环氧树脂。一般来说，环氧树脂是通过将作为双酚A与表氯醇的共聚合物等的预聚物、与作为聚氨等的固化剂混合来热固化而得的树脂。环氧树脂在未固化状态下有流动性，即是流体，在热固化后形成强韧的交联构造。此外，作为浸渍于纤维束F的树脂，也可以使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，能够使用聚醚醚酮、聚硫化苯、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺等。
作为构成纤维束F的纤维，能够使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维、以及碳纤维等，从轻型性、机械强度等的观点的出发，特别优选使用碳纤维。
接下来，使用刀具110(参照图4)，将卷绕于芯轴100的外表面的卷绕体(纤维束F)分割为2个。其后，如图5所示，通过将分割的卷绕体从芯轴100分离而形成两个圆顶部件22和23。
具体而言，从图4所示的状态，将接头14安装于突出部22a的外表面。而且，使卷绕体(纤维束F)的树脂固化，使芯轴100旋转，并且将刀具110的刀尖插入于芯轴100的槽部101a，由此将卷绕体分割为两个。其后，通过将卷绕体从芯轴100分离而形成两个圆顶部件22和23。此外，作为刀具110，并不特别地限定，但例如能够使用在旋转圆盘的外周面形成有刀刃的刀具、在薄板的侧面形成有刀刃的刀具、通过激光将纤维束F切断的刀具。
通过使纤维束F的树脂固化，能够抑制基于刀具110的切断时的纤维束F的变形，并且能够抑制从芯轴100取下时的两个圆顶部件22和23的变形。
作为使纤维束F的树脂固化的方法，并不特别地限定，但例如在纤维束F(即，两个圆顶部件22和23)的树脂由热固化性树脂构成的情况下，也可以将树脂预固化。预固化的条件(温度和时间)根据纤维束F的树脂的种类而不同，但设定为纤维束F的树脂的粘度高于卷绕于芯轴100后的粘度(预固化前的粘度)。这里，作为预固化，到纤维束F的树脂的流动性消失为止使纤维束F固化。
优选基于刀具110的切断时和从芯轴100取下时的纤维束F的树脂的粘度为0.05～100Pa·s。通过将树脂的粘度设为0.05Pa·s以上，能够充分地抑制基于刀具110的切断时和从芯轴100取下时的纤维束F的变形。通过将树脂的粘度设为100Pa·s以下，未固化部分大量残留，因此能够抑制当在之后的工序中使筒部件21与两个圆顶部件22及23固化后，筒部件21与两个圆顶部件22及23之间的粘合强度降低。另外，能够缩短树脂的加热时间，因此能够缩短圆顶部件22和23的制造时间。作为预固化的条件，能够举出以比浸渍于纤维束F的树脂的凝胶化温度高的温度加热10～120分钟。例如，在使浸渍于纤维束F的树脂为环氧树脂的情况下，也可以将预固化的条件设为100～170℃的温度、10～120分钟。
纤维束F的树脂的粘度越高，越能够抑制由刀具110引起的纤维束F的变形，并且越能够抑制从芯轴100取下时的两个圆顶部件22和23的变形。此外，也可以使纤维束F的树脂完全(例如到杨氏模量等的物性稳定为止)固化(正式固化)，但圆顶部件22和23的制造时间变长，因此优选在变为了能够从芯轴100容易地取下的粘度(例如0.05Pa·s)以上的时刻停止加热并制冷。此外，本说明书和专利权利要求的范围的“热固化处理”是包含预固化和正式固化的概念。
另外，也可以构成为：在纤维束F的树脂由热塑性树脂构成的情况下，将树脂具有流动性的状态、即树脂为流体的状态的纤维束F冷却，由此使纤维束F的树脂固化。即使在这种情况下，也能够抑制由刀具110引起的纤维束F的变形，并且能够抑制从芯轴100取下两个圆顶部件22和23时的纤维束F的变形。
此外，这里，对使纤维束F的树脂固化并通过刀具110切断的例子进行了说明，但也可以不使纤维束F的树脂固化就通过刀具110切断。在该情况下，也可以通过刀具110将纤维束F切断后使其固化。
另外，使纤维束F的树脂固化并不是必须的条件。但是，在不使纤维束F的树脂固化的情况下，树脂具有粘着性，从而难以从芯轴100取下纤维束F(纤维束F容易变形)，因此例如优选在卷绕纤维束F时向预先芯轴100的表面涂覆脱模剂、降低从芯轴100取出两个圆顶部件22和23时的拉拔速度来抑制纤维束F的变形。
另外，这里，对在将纤维束F卷绕于芯轴100的外表面后在突出部22a的外表面安装接头14的例子进行了说明，但也可以在芯轴100的主体部101与轴部102的连接部预先安装接头，并在该状态下将纤维束F卷绕于芯轴100的外表面。在该情况下，变为接头的一部分被纤维束F覆盖并被约束的状态，因此能够通过纤维束F将接头稳固地固定。
在筒部件形成工序S2中，如图6所示，例如，通过在旋转的圆筒模200的内表面粘贴纤维片F2的所谓CW(Centrifugal Winding-离心缠绕)法形成筒部件21。具体而言，通过旋转机构(未图示)使圆筒模200以规定的旋转速度旋转。并不特别地限定圆筒模200的材质，但为了确保在粘贴纤维片F2时不会变形的强度，优选是金属。
在圆筒模200内设置有将辊状的纤维片F2卷出的卷出装置(未图示)的卷出辊210。通过使圆筒模200旋转并且卷出纤维片F2，从而纤维片F2粘贴于圆筒模200的内表面，形成筒部件21。
纤维片F2至少具有沿卷出辊210的周向取向的纤维。由此，能够获得纤维被沿周向取向的筒部件21。
作为纤维片F2，例如能够使用通过约束线编入了在单一方向上对齐的多个纤维束的所谓UD(Uni-Direction)片、编入了在单一方向上对齐的多个纤维束和与该多个纤维束交叉例如正交的多个纤维束的纤维片等。
另外，作为纤维片F2，可以使用未预先浸渍树脂的纤维片，也可以使用预先浸渍了树脂的纤维片。在使用未预先浸渍树脂的纤维片F2的情况下，在旋转的圆筒模200的内表面从卷出辊210卷出纤维片F2，在通过离心力和摩擦力将纤维片F2粘贴于圆筒模200的内表面的状态下，使树脂流入至圆筒模200内来使树脂浸渍于纤维片F2。也可以代替该方法而通过边卷出纤维片F2边使树脂流入至圆筒模200内，从而使纤维片F2粘贴于圆筒模200的内表面，并且使树脂浸渍于纤维片F2。作为纤维片F2，在使用未预先浸渍树脂的纤维片的情况、和使用预先浸渍了树脂的纤维片的情况下，都以树脂具有流动性的方式、即以树脂是流体的方式根据需要在加热纤维片F2的状态下使圆筒模200旋转，由此能够借助离心力将纤维片F2内的气泡脱泡。此外，根据需要设置该脱泡工序。
作为浸渍于纤维片F2的树脂，并不特别地限定，但例如能够使用热固化性树脂。作为热固化性树脂，与纤维束F相同，优选使用酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲酸树脂、以及环氧树脂等热固化性树脂，从机械强度等的观点出发，特别优选使用环氧树脂。
作为构成纤维片F2的纤维，与纤维束F相同，能够使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维以及碳纤维等，从轻型性、机械强度等的观点出发，特别优选使用碳纤维。
如图7所示，形成于圆筒模200的内表面的筒部件21形成为轴向X的两端的厚度朝向筒部件21的轴向X的端部而逐渐变薄。由此，如图2所示，在组合了筒部件21与两个圆顶部件22及23的状态下，不易在筒部件21的外表面与两个圆顶部件22及23的外表面的连接部分形成阶梯差。因此，能够抑制由筒部件21与两个圆顶部件22及23的连接部分的阶梯差导致在第2加强层13与加强体20之间形成空隙。
为了将筒部件21的轴向X的两端的厚度形成为朝向筒部件21的轴向X的端部逐渐变薄，优选纤维片F2的轴向X(宽度方向)的端部以纤维束的厚度朝向筒部件21的轴向X的端部而逐渐变薄的方式编入有纤维束。另外，也可以通过用辊等按压筒部件21的轴向X的两端而使厚度逐渐变薄。此外，即使当在圆筒模200的内表面形成多层纤维片F2的情况下，通过基于圆筒模200的旋转的离心力，也将纤维束和树脂相对于圆筒模200的内表面按压于径向外侧，因此不会在纤维片F2的层的端部形成厚度方向的缝隙。
接下来，从圆筒模200的内部取下筒部件21。此时，在使筒部件21固化的状态下，从圆筒模200的内表面取下。通过使筒部件21为固化的状态，能够抑制从圆筒模200取下筒部件21时的筒部件21的变形。
作为使筒部件21固化的方法，与圆顶部件形成工序S1的纤维束F的情况相同，并不特别地限定，但例如在筒部件21(即纤维片F2)的树脂由热固化性树脂构成的情况下，也可以将树脂预固化。预固化的条件(温度和时间)根据筒部件21的树脂的种类而不同，但设定为筒部件21的树脂的粘度高于卷出至圆筒模200的纤维片F2的树脂(或者流入至圆筒模200的树脂)的粘度。这里，作为预固化，使纤维片F2固化直到纤维片F2的树脂的流动性消失为止。此外，在将树脂预固化的情况下，优选边使圆筒模200旋转边执行。与是否预先浸渍了树脂无关，在将纤维片F2形成于圆筒模200的内表面的状态下，空气渗入至纤维片F2与圆筒模200之间、纤维片F2彼此之间。在通过热使低粘度化的树脂预固化时使圆筒模200旋转，由此能够借助圆筒模200的离心力挤出该空气。因此，能够抑制在筒部件21的内部产生空隙。
优选从圆筒模200取下筒部件21时的筒部件21的树脂的粘度为0.05～100Pa·s。通过将树脂的粘度设为0.05Pa·s以上，能够充分地抑制从圆筒模200取下筒部件21时的筒部件21的变形。通过将树脂的粘度设为100Pa·s以下，从而未固化部分大量残留，因此能够抑制当在之后的工序中使筒部件21与两个圆顶部件22及23固化时，筒部件21与两个圆顶部件22及23之间的粘合强度降低。另外，能够缩短树脂的加热时间，因此能够缩短筒部件21的制造时间。作为预固化的条件，能够举出以比浸渍于纤维片F2的树脂的凝胶化温度高的温度加热10～120分钟。例如，在使浸渍于纤维片F2的树脂为环氧树脂的情况下，也可以将预固化的条件设为100～170℃的温度、10～120分钟。
筒部件21的树脂的粘度越高，越能够抑制从圆筒模200取下筒部件21时的筒部件21的变形。此外，也可以使筒部件21的树脂完全(例如到杨氏模量等的物性稳定为止)固化(正式固化)，但筒部件21的制造时间变长，因此优选在变为了能够容易地从圆筒模200取下的粘度(例如0.05Pa·s)以上的时刻停止加热并自然冷却。
另外，在筒部件21的树脂由热塑性树脂构成的情况下，也可以通过将树脂具有流动性的状态、即树脂为流体的状态的筒部件21冷却而使筒部件21固化。在这种情况下，也能够抑制从圆筒模200取下筒部件21时的筒部件21的变形。
此外，使筒部件21固化并不是必须的条件。但是，在不使筒部件21固化的情况下，筒部件21具有粘着性，从而难以从圆筒模200取下(筒部件21容易变形)，因此例如优选在粘贴纤维片F2时预先在圆筒模200的内表面涂覆脱模剂、降低从圆筒模200取出筒部件21时的拉拔速度来抑制筒部件21的变形。另外，也可以由能够在径向上分割的多个部件构成圆筒模200，并将圆筒模200从筒部件21一点一点地(1个部件1个部件地)脱模。
这里，对在圆筒模200的内表面形成筒部件21的例子进行了说明，但也能够通过其他的方法形成筒部件21。例如，也可以通过在圆筒模的外表面粘贴纤维片F2、在圆筒模的外表面通过FW法环形缠绕浸渍了树脂的纤维束来形成筒部件21。但是，在对筒部件21进行热固化处理(预固化、正式固化)或者冷却的情况下，筒部件21因固化收缩或者温度降低而收缩并难以从圆筒模的外表面取下，因此优选在圆筒模200的内表面形成筒部件21。
如上述那样，在筒部件形成工序S2中使用圆筒模200并由纤维强化树脂形成纤维被沿周向取向的筒部件21。由此，在筒部件21中，纤维被沿周向取向，因此能够通过适量的纤维强化树脂确保纤维强化树脂层12相对于由气压产生的环形应力的强度。另外，在圆顶部件形成工序S1中使用芯轴100来形成两个圆顶部件22和23。由此，能够使用适量的纤维强化树脂与筒部件21分开形成圆顶部件22和23。因此，不会由圆顶部件22和23的形成导致筒部件21中的纤维强化树脂的使用量增加。
另外，使用芯轴100来形成圆顶部件22和23，并使用圆筒模200来形成筒部件21，因此不将纤维束等直接卷绕于衬里11就形成筒部件21、圆顶部件22以及23。由此，由环形缠绕、螺旋缠绕等引起的卷紧力不会作用于衬里11，因此也可以不提高衬里11的强度，使得不会由卷紧力导致衬里11变形。因此，能够减薄衬里11的厚度(壁厚)，因此能够使衬里11的容积增加，并且能够将衬里11轻型化。
并且，通过衬里11的厚度变薄，也存在以下的效果。例如，当在高压罐10的下限气压(使用范围的下限值)附近连续使用气体的情况下，因由隔热膨胀引起的温度降低和内压的降低而存在衬里11热收缩的情况。然而，若减薄衬里11的厚度，则衬里11容易因内压而膨胀，从而能够抑制衬里11热收缩，因此能够将下限气压设定得比之前低，从而能够从高压罐10更多地放出所填充的气体。
在接合工序S3中，如图8和图9所示，将筒部件21的两端部21a与两个圆顶部件22及23的端部22c及23a接合来形成作为第1加强层的加强体20。
具体而言，使圆顶部件22及23的端部22c及23a为内侧，使筒部件21的两端部21a为外侧来进行嵌合。筒部件21的端部21a、圆顶部件22的端部22c、以及圆顶部件23的端部23a分别形成为周状，因此圆顶部件22的端部22c和圆顶部件23的端部23a分别相对于筒部件21的端部21a在整周上接触。此时，也可以在筒部件21与圆顶部件22及23之间配置粘合剂300(参照图9)。若这样构成，则能够在之后的工序中进一步抑制筒部件21和圆顶部件22及23脱落。另外，填埋筒部件21与圆顶部件22及23的缝隙，因此在衬里形成工序S5中，能够防止成为衬里11的树脂材料流入至筒部件21与圆顶部件22及23的缝隙。并不特别地限定粘合剂300的材质，但例如优选使用环氧树脂等热固化性树脂。另外，作为粘合剂300，也可以使用与筒部件21或者圆顶部件22、23相同的成分的树脂。此外，即使在不使用粘合剂300的情况下，在第2加强层形成工序S4中第2加强层13所含有的树脂也在固化时从第2加强层13渗出并填埋筒部件21与圆顶部件22及23的缝隙，因此在衬里形成工序S5中，能够抑制成为衬里11的树脂材料流入至筒部件21与圆顶部件22及23的缝隙。
另外，优选对在嵌合时端部22c、23a配置于筒部件21的端部21a的内侧的圆顶部件22和23进行热固化处理(预固化或者正式固化)。这样，通过预先对圆顶部件22和23进行热固化处理来提高强度，从而在使圆顶部件22及23与筒部件21嵌合时，筒部件21的端部21a仿形于圆顶部件22和23的端部22c和23a，圆顶部件22和23作为引导部发挥功能，因此能够使筒部件21与圆顶部件22及23容易地嵌合。另外，此时，在不对端部21a配置于圆顶部件22、23的端部22c、23a的外侧的筒部件21进行热固化处理的情况下，即使在嵌合时筒部件21变形，也能够从外侧按住筒部件21，因此如图7所示，能够调整筒部件21的外形、使其与圆顶部件22及23紧贴。此外，在圆顶部件22安装有接头14，在之后的工序中通过接头14支承加强体20和第2加强层13，因此优选圆顶部件22以能够支承接头14、加强体20以及第2加强层13的方式提高了强度。因此，预先使圆顶部件22进行热固化处理是有效的。
在第2加强层形成工序S4中，以覆盖加强体20的外表面的方式由纤维强化树脂形成纤维遍及两个圆顶部件22和23配置的第2加强层13。由此，形成具有加强体20和第2加强层13的纤维强化树脂层12。第2加强层13例如能够使用图10和图11所示的方法来形成。具体而言，在设置于加强体20的接头14安装支承机构(未图示)来保持加强体20。此外，在图10和图11中示出了将加强体20水平配置的状态，但为了防止加强体20因重力而向下方弯曲，也可以将加强体20铅垂配置。
然后，使浸渍有树脂的多个纤维束F4向加强体20的轴向X延伸，并且在加强体20的周向上以规定的角度间隔且从加强体20的外表面隔开规定的距离来配置。此时，纤维束F4分别经由卷出装置的卷出部400卷出，纤维束F4的前端被保持部件410保持。
作为浸渍于纤维束F4的树脂，并不特别地限定，但例如能够使用热固化性树脂。作为热固化性树脂，与纤维束F相同，优选使用酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲酸树脂以及环氧树脂等热固化性树脂，从机械强度等的观点出发，特别优选使用环氧树脂。
作为构成纤维束F4的纤维，与纤维束F相同，能够使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维以及碳纤维等，从轻型性、机械强度等的观点出发，特别优选使用碳纤维。
其后，从图10所示的状态，使多个卷出部400和多个保持部件410在加强体20的周向上向互为相反的方向旋转，由此多个纤维束F4的第1端侧(卷出部400侧)的部分和第2端侧(保持部件410侧)的部分在加强体20的周向上相对地旋转。这里，使多个纤维束F4的第1端侧的部分向第1方向旋转，使第2端侧的部分向作为与第1方向相反的方向的第2方向旋转。由此，如图11所示，多个纤维束F4变为相对于筒部件21的轴向X倾斜的状态，并且纤维束F4彼此的缝隙消除，从而纤维束F4彼此的一部分重叠。而且，多个纤维束F4逐渐接近加强体20的外表面，并且无缝隙地配置于加强体20的外表面。此时，多个纤维束F4在相对于轴向X倾斜的状态下与筒部件21的外表面紧贴，与筒部件21的外表面紧贴的部分的运动被树脂的粘着力约束。其后，多个纤维束F4的第1端侧的部分和第2端侧的部分在筒部件21的端部的外侧被卷出部400和保持部件410扭曲并缠绕于圆顶部件22和23的外表面。这样，以覆盖加强体20的外表面的方式形成第2加强层13。其后，通过切断纤维束F4的无用部分而形成基于纤维束F4的第1层。
纤维束F4防止圆顶部件22和23因气压而从筒部件21向轴向X的外侧脱落，因此沿着筒部件21的轴向X设置。并不特别地限定纤维束F4的倾斜角度(相对于筒部件21的轴向X的角度)，但优选将纤维束F4取向为相对于筒部件21的轴向X倾斜大于0度且在45度以下，更优选取向为倾斜大于0度且在20度以下。
接下来，通过与第1层相同的方法形成纤维束F4的第2层。但是，在形成第2层时，使多个纤维束F4的第1端侧(卷出部400侧)的部分向第2方向旋转，使第2端侧(保持部件410侧)的部分向第1方向旋转。而且，在形成第3层以后的层的情况下，对于第奇数层(第1倾斜层)，与第1层相同地形成，对于第偶数层(第2倾斜层)，与第2层相同地形成。
若确保第2加强层13的强度，则不特别地限定纤维束F4的层数，但例如优选为2～12层，更优选为2层。这样，若确保第2加强层13的强度，则优选纤维束F4的层数尽量少。另外，优选将第1倾斜层和第2倾斜层层叠相同的层数。这里，在多个纤维束F4具有规定的张力并相对于轴向X倾斜的状态下配置第1倾斜层，并在之后保持倾斜的状态不变将其固化，因此若因气压而膨胀的力作用于第2加强层13，则在第1倾斜层中在消除纤维束F4相对于轴向X的倾斜的方向上产生力，从而在加强体20产生变形。同样，在多个纤维束F4具有规定的张力并向与第1倾斜层相反的方向倾斜的状态下配置第2倾斜层，并在之后保持倾斜的状态不变将其固化，因此若因气压而膨胀的力作用于第2加强层13，则在第2倾斜层中在消除纤维束F4的与第1倾斜层相反的方向的倾斜的方向上产生力，从而在加强体20产生变形。第1倾斜层和第2倾斜层的纤维束F4相互向相反的方向倾斜，因此在因气压而膨胀的力作用于第2加强层13的情况下，消除第1倾斜层的纤维束F4的倾斜的方向的力与消除第2倾斜层的纤维束F4的倾斜的方向的力以相互抵消的方式发挥作用。由此，能够抑制在纤维强化树脂层12产生变形，因此抑制在高压罐10产生变形。因此，能够抑制高压罐10的强度降低。
这里，将第1倾斜层和第2倾斜层形成相同的层数，因此能够使消除第1倾斜层的倾斜的方向的力与消除第2倾斜层的倾斜的方向的力以有效地相互抵消的方式发挥作用。由此，能够有效地抑制由多个纤维束F4的倾斜导致在纤维强化树脂层12产生变形，因此能够有效地抑制高压罐10的强度降低。此外，可以将第1倾斜层和第2倾斜层形成不同的层数，例如也可以仅形成第1倾斜层和第2倾斜层。
通过将纤维束F4形成规定的层数，从而形成第2加强层13。其后，使加强体20和第2加强层13例如以100～170度的温度加热并固化10～120分钟。此时，将粘合剂300导入至加强体20和第2加强层13而成为一体。
如上述那样，通过形成纤维遍及两个圆顶部件22和23配置的第2加强层13，从而通过第2加强层13的纤维防止圆顶部件22和23从筒部件21分离，因此能够抑制圆顶部件22和23因气压而从筒部件21的两端脱落。该第2加强层13只要具有能够防止圆顶部件22和23从筒部件21脱落的纤维量即可，因此与形成于以往的高压罐的筒部的螺旋层相比，能够减少纤维强化树脂的使用量。
根据该第2加强层形成工序S4，不使加强体20向周向旋转就能够在加强体20的外表面形成第2加强层13。因此，也可以不在与贯通孔22b相反的一侧的端部设置用于使加强体20旋转的构造(一般来说，安装旋转轴的接头)。
此外，这里，如图10和图11所示，对通过使多个纤维束F4向加强体20的周向旋转而在加强体20的外表面形成第2加强层13的例子进行了表示，但也能够通过其他的方法形成第2加强层13。例如，也可以使用将浸渍有树脂的纤维片卷绕于加强体20的外表面的所谓片缠绕法来形成第2加强层13。此时，优选将纤维片所包含的纤维沿着筒部件21的轴向X取向，但与纤维束F4相同，可以以相对于筒部件21的轴向X倾斜大于0度且45度以下的方式取向，也可以以倾斜大于0度且20度以下的方式取向。另外，在使用纤维束F4、纤维片来形成第2加强层13的情况下，也可以将纤维与轴向X平行地取向。另外，也可以使用FW法来在加强体20的外表面形成第2加强层13。但是，在使用FW法的情况下，为了防止加强体20的变形，优选在形成第2加强层13之前预先使加强体20固化。
另外，这里，如图2所示，对将第2加强层13的一端(接头14侧的端部、纤维束F4的第1端)形成到接头14的近前的例子进行了表示，但也可以如图12所示的第1变形例那样，以覆盖接头14的外表面的一部分的方式形成第2加强层13的一端。若这样构成，则能够通过第2加强层13保持接头14，因此能够可靠地防止接头14从加强体20脱落。
另外，这里，如图1所示，对将第2加强层13的另一端(与接头14相反的一侧的端部、纤维束F4的第2端)形成为没有凹凸的大致球面状的例子进行了表示，但也可以如图13所示的第2变形例那样，在第2加强层13的另一端形成具有凹陷部13a的凸部13b。若这样构成，则例如能够通过图13所示的那样的保持部件450保持第2加强层13的另一端。由此，能够使之后的工序中的作业性提高，并且能够使高压罐10向燃料电池车辆的搭载性提高。此外，通过在从图11的状态切断纤维束F4时调整切断位置，能够容易地形成具有凹陷部13a的凸部13b。
在衬里形成工序S5中，如图14所示，经由形成于加强体20的突出部22a的贯通孔22b将树脂材料M填入至纤维强化树脂层12。而且，通过使纤维强化树脂层12旋转，并且使树脂材料M固化，从而形成衬里11。
具体而言，贯通孔22b将纤维强化树脂层12的内部空间与外部空间连通。将排出树脂材料M的喷嘴500插入至贯通孔22b，并将树脂材料M填入至纤维强化树脂层12的内部空间。而且，将喷嘴500从贯通孔22b引出。
如上述那样，优选树脂材料M是气体阻隔性良好的树脂。作为这样的树脂，例如能够举出聚酰胺、聚乙烯、以及乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH)、聚酯等热塑性树脂、环氧树脂等热固化性树脂，但优选是聚酰胺。此外，作为树脂材料M，除了在常温下具有流动性的材料以外，能够使用粉末状的材料。
其后，以树脂材料M覆盖加强体20的内表面的方式使加强体20旋转。具体而言，根据需要将纤维强化树脂层12的内部空间加热至规定温度以上，在树脂材料M为低粘度(0～0.05Pa·s)并具有流动性的状态下，使纤维强化树脂层12以沿着水平方向的轴为中心向周向旋转，并且使纤维强化树脂层12的两端交替上下(参照图14)。由此，通过纤维强化树脂层12的旋转使具有流动性的树脂材料M升起，并且树脂材料M的一部分因自重而在纤维强化树脂层12的内表面流落，由此树脂材料M变为与加强体20的整个内表面接触并覆盖的状态。在树脂材料M是热固化性树脂的情况下，加热内部空间来使树脂材料M固化，从而形成衬里11。在树脂材料M是热塑性树脂的情况下，降低纤维强化树脂层12的内部空间的温度，由此使树脂材料M在以覆盖纤维强化树脂层12的内表面的方式接触的状态下固化，从而形成衬里11。这里，作为树脂材料M，使用在常温下具有流动性的两种以上的低分子量且低粘度的液体材料，并通过反应注射模塑成型(Reaction Injection Molding)法形成衬里11。在该情况下，通过加热内部空间而从单基体生成聚合物，其后，通过将内部空间冷却而使聚合物固化来形成衬里11。
根据该衬里形成工序S5，即使在形成纤维强化树脂层12后，也能够容易地在纤维强化树脂层12的内侧形成衬里11。另外，与通过使用了树脂的注射模塑成型来形成衬里的情况不同，不需要衬里成型用的模具。
而且，通过在接头14安装阀15，从而高压罐10完成。
在本实施方式中，如上述那样，由纤维强化树脂形成纤维被沿周向取向的筒部件21。由此，在筒部件21纤维被沿周向取向，因此能够通过适量的纤维强化树脂确保纤维强化树脂层12相对于由气压产生的环形应力的强度。另外，使用适量的纤维强化树脂来与筒部件21分开形成圆顶部件22和23。因此，不会由圆顶部件22和23的形成导致筒部件21中的纤维强化树脂的使用量增加。
另外，在加强体20的外表面由纤维强化树脂形成纤维遍及两个圆顶部件22和23取向的第2加强层13。由此，通过第2加强层13的纤维防止圆顶部件22和23从筒部件21分离，因此能够防止圆顶部件22和23因气压而从筒部件21的端部脱落。该第2加强层13只要具有能够防止圆顶部件22和23从筒部件21脱落的纤维量即可，因此与形成于以往的高压罐的筒部的螺旋层相比，能够减少纤维强化树脂的使用量。
如上所述，根据本实施方式的高压罐10的制造方法，使用适量的纤维强化树脂来形成纤维强化树脂层12的各部位，因此与以往的高压罐相比，不使用不必要的纤维强化树脂，能够减少筒部件21上的第2加强层13的纤维强化树脂的使用量。
此外，应认为此次所公开的实施方式在所有的方面都是例示，而不是限制性的。本发明的范围并不限定于上述的实施方式的说明。
例如，在上述实施方式中，在圆顶部件形成工序S1中，对使用长丝缠绕法来形成两个圆顶部件22和23的例子进行了表示，但本发明并不局限于此。例如，也可以如图15所示的本发明的第3变形例那样，使用带铺放法，通过辊150将纤维束F在圆顶状的模具(规定的模具)160的表面加压并粘贴，由此形成两个圆顶部件22和23。在该情况下，根据圆顶部件22和23的形状使用形状不同的多个(例如2个)的模具即可。即，两个圆顶部件22和23能够使用至少一个(一个以上)模具来形成。
另外，在上述实施方式中，对在形成加强体20和第2加强层13后形成衬里11的例子进行了表示，但本发明并不局限于此。例如也可以如图16所示的本发明的第4变形例那样，当在接合工序S3中将筒部件21的两端部21a与两个圆顶部件22及23的端部22c及23a组合时，将筒部件21、两个圆顶部件22和23包裹于预先形成的树脂制的衬里611。在该情况下，不实施衬里形成工序S5。此外，衬里611能够通过以往公知的制造方法来形成，但不使用FW法在衬里611的外表面卷绕纤维束，因此可以不提高衬里611的强度。因此，与以往的衬里相比，能够使衬里611的厚度减薄。此外，也可以代替树脂材料而由铝合金等金属材料形成衬里611。
通过该制造方法，为了容易将筒部件21罩在衬里611，将衬里611的外径形成得比筒部件21的内径稍小。因此，在将筒部件21、两个圆顶部件22和23罩在衬里611的状态下，在加强体20的内表面与衬里611的外表面之间形成缝隙。但是，在向高压罐10内(衬里611内)填充了氢气的状态下，衬里611因气压而膨胀，因此保持于加强体20的内表面与衬里611的外表面紧贴的状态。
另外，在上述实施方式中，对由一个部件形成筒部件21的例子进行了表示，但本发明并不局限于此。例如，也可以如图17所示的本发明的第5变形例那样，通过将两个以上(在图17中为3个)的筒体121连接而形成筒部件21。在该情况下，也可以在将两个以上的筒体121相互接合后在其两端接合圆顶部件22和23。另外，也可以在将筒体121挨个接合于圆顶部件22和23后将它们接合。筒体121能够通过与上述的筒部件21相同的方法来形成。即，筒体121由纤维强化树脂形成，并且纤维被沿周向取向。筒体121彼此的连接也可以和筒部件21与圆顶部件22及23的接合相同，将一个筒部件121的端部配置于另一个筒部件121的端部的内侧来将筒体121彼此连接。另外，也可以将筒体121彼此对上并使用粘合剂来连接。此外，例如在形成长度、大小不同的多个种类的筒体121的情况下，根据筒体121使用长度、大小不同的多个模具即可。即，筒部件21能够使用至少一个(一个以上)模具来形成。
另外，在上述实施方式中，对在接合工序S3中使筒部件21的端部21a与圆顶部件22及23的端部22c及23a嵌合的例子进行了表示，但本发明并不局限于此，也可以使筒部件21的端部21a与圆顶部件22及23的端部22c及23a抵接并使用粘合剂来接合。
另外，也可以如图18所示的本发明的第6变形例那样，由两个部件(例如两个圆顶部件22和23)形成加强体20。在该情况下，除了筒部件形成工序S2之外，与上述实施方式相同地执行圆顶部件形成工序S1、接合工序S3、第2加强层形成工序S4以及衬里形成工序S5，由此能够制造高压罐10。在将两个圆顶部件22与23接合的情况下，圆顶部件22的端部22c和圆顶部件23的端部23a为相同的大小，因此优选使圆顶部件22的端部22c与圆顶部件23的端部23a抵接并使用粘合剂来接合。
另外，在上述实施方式中，对在对圆顶部件22和23进行热固化处理后，将圆顶部件22和23的端部22c、23a配置于筒部件21的端部21a的内侧，并将圆顶部件22及23与筒部件21接合的例子进行了说明，但本发明并不局限于此。也可以如图19所示的本发明的第7变形例那样，在对筒部件21进行热固化处理后，将筒部件21的端部21a配置于圆顶部件22和23的端部22c、23a的内侧，并将筒部件21与圆顶部件22及23接合。在该情况下，能够容易地使筒部件21与圆顶部件22及23嵌合，并且，能够调整圆顶部件22和23的外形、使圆顶部件22和23与筒部件21紧贴。
另外，在上述实施方式中，对在衬里形成工序S5中，以边使纤维强化树脂层12旋转边在树脂材料具有流动性的状态下覆盖纤维强化树脂层12的整个内表面的方式形成衬里11的例子进行了表示，但本发明并不局限于此。例如也可以如吹塑成型那样，经由贯通孔22b向纤维强化树脂层12的内部筒状地挤出加热并软化的热塑性树脂材料，并向该筒状的树脂材料的内部送入压缩空气，由此在以覆盖纤维强化树脂层12的内表面的方式接触的状态下使树脂材料固化来形成衬里11。另外，例如也可以如热喷涂那样，通过向纤维强化树脂层12的内表面吹送液状或者软化的树脂材料而形成衬里11。
另外，在上述实施方式中，对当在加强体20的外表面形成第2加强层13后，形成衬里11的例子进行了表示，但本发明并不局限于此，也可以当在加强体20的内侧形成衬里11后，在加强体20的外表面形成第2加强层13。在该情况下，优选使用环氧树脂等热固化性树脂来形成衬里11，使得在第2加强层13的固化时衬里11不会软化。
另外，在上述实施方式中，对在圆顶部件形成工序S1中以具有贯通孔22b的方式形成圆顶部件22的例子进行了表示，但本发明并不局限于此，例如也可以在接合工序S3后在纤维强化树脂层12形成贯通孔22b。
另外，在上述实施方式中，对使用模具来形成筒部件21的例子进行了表示，但本发明并不局限于此。例如，也可以在通过以往公知的制造方法形成的衬里卷绕纤维片、纤维束，由此形成筒部件21，并将两个圆顶部件22及23与该筒部件21接合。
另外，在上述实施方式中，对仅在圆顶部件22设置贯通孔22b，并且仅在高压罐10的一端设置接头14的例子进行了表示，但本发明并不局限于此，也可以在圆顶部件22与23双方设置贯通孔，并且在高压罐10的一端与另一端双方设置接头。

Claims (12)

1.一种高压罐的制造方法，所述高压罐具备构成为容纳气体的衬里、和覆盖所述衬里的外表面的由纤维强化树脂构成的纤维强化树脂层，所述纤维强化树脂层具有覆盖所述衬里的外表面的第1加强层、和覆盖所述第1加强层的外表面的第2加强层，其特征在于，
所述高压罐的制造方法具备：
由所述纤维强化树脂形成纤维被沿周向取向的筒部件，并由所述纤维强化树脂形成两个圆顶部件；
将所述筒部件的两端部与所述两个圆顶部件的端部接合来形成作为所述第1加强层的加强体；以及
在所述加强体的外表面，由所述纤维强化树脂形成纤维被遍及所述两个圆顶部件地取向的所述第2加强层。
2.根据权利要求1所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
通过连接多个筒体而形成所述筒部件，所述筒体由所述纤维强化树脂形成且纤维沿周向取向。
3.根据权利要求1或2所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
将所述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件形成为具有贯通孔，
经由所述贯通孔向所述加强体的内部填入树脂材料，并以由所述树脂材料覆盖所述加强体的内表面的方式形成所述衬里。
4.根据权利要求3所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
向所述加强体的内部填入具有流动性的所述树脂材料，以所述树脂材料覆盖所述加强体的内表面的方式使所述加强体旋转，并使覆盖了所述加强体的内表面的所述树脂材料固化，由此形成所述衬里。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
使浸渍有树脂的多个纤维束沿所述加强体的轴向延伸，并且在所述加强体的周向上以规定的间隔并且与所述加强体的外表面隔开规定的距离来配置，
使所述多个纤维束的第1端侧的部分相对于所述多个纤维束的第2端侧的部分在所述加强体的周向上相对地旋转，由此形成所述第2加强层。
6.根据权利要求5所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在形成所述第2加强层时，形成至少一个第1倾斜层和至少一个第2倾斜层，
所述至少一个第1倾斜层通过使所述多个纤维束的所述第1端侧的部分向第1方向旋转而形成，
所述至少一个第2倾斜层通过使所述多个纤维束的所述第1端侧的部分向作为与所述第1方向相反的方向的第2方向旋转而形成。
7.根据权利要求6所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
将所述至少一个第1倾斜层和所述至少一个第2倾斜层形成相同的层数。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在对所述筒部件进行热固化处理后，将所述筒部件配置于所述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件的内侧，并将所述筒部件与所述至少一个圆顶部件接合。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在对所述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件进行热固化处理后，将所述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件配置于所述筒部件的内侧，并将所述两个圆顶部件中的至少一个圆顶部件与所述筒部件接合。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在以覆盖规定的模具的外表面的方式卷绕浸渍有树脂的纤维束后，分割由卷绕于所述规定的模具的所述纤维束构成的卷绕体，由此形成所述两个圆顶部件。
11.一种高压罐，所述高压罐具备构成为容纳气体的衬里、和覆盖所述衬里的外表面的由纤维强化树脂构成的纤维强化树脂层，所述纤维强化树脂层具有覆盖所述衬里的外表面的第1加强层、和覆盖所述第1加强层的外表面的第2加强层，其特征在于，
所述第1加强层包括由所述纤维强化树脂形成且纤维被沿周向取向的筒部件、和由所述纤维强化树脂形成的两个圆顶部件，
所述筒部件的两端部与所述两个圆顶部件的端部接合，
所述第2加强层形成为纤维遍及所述两个圆顶部件地取向。
12.根据权利要求11所述的高压罐，其特征在于，
在所述第2加强层的整个周向设置有遍及所述两个圆顶部件取向的多个纤维束，
所述多个纤维束包括所述纤维束相对于所述第1加强层的轴向倾斜的第1倾斜层、和所述纤维束相对于所述轴向向与所述第1倾斜层的纤维束相反的方向倾斜的第2倾斜层，
所述第2加强层具有被层叠配置的所述第1倾斜层和所述第2倾斜层。
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