CN113108235A - 高压罐的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压罐的制造方法，是具备衬里和覆盖衬里的外表面的加强层的高压罐的制造方法，具备：形成由纤维强化树脂构成的筒部件的工序；形成由纤维强化树脂构成的一对圆顶部件的工序；以及将筒部件与圆顶部件以及接合来形成作为加强层的加强体的工序，在形成筒部件的工序中，在向芯轴的外周面卷绕含浸有树脂的纤维片材而形成筒体之后，以与筒体重叠的方式卷绕含浸有树脂的纤维束。

Description

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加强层的高压罐的制造方法。
背景技术
以往，作为在氢等的储藏·供给中使用的高压罐，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：衬里，用于气密保持氢气；以及纤维强化树脂层，利用由纤维强化树脂构成的纤维束进行缠绕来加强衬里的外表面。
作为高压罐的制造方法，例如公知有通过纤维缠绕法(以下，亦简称为“FW法”)在衬里的外表面缠绕纤维束并固化来形成纤维强化树脂层的方法。
另外，公知有为了缩短纤维强化树脂层的形成时间而在衬里的外表面卷绕含浸有树脂的纤维片材的方法(例如参照日本特开2017－141947)。在日本特开2017-141947所记载的罐的制造方法中，使衬里中的卷绕纤维片材的区域的直径小于其他部分的直径。由此，在衬里卷绕纤维片材形成了筒状部时，抑制因筒状部的厚度而在筒状部的两端形成阶梯差。
然而，在如上述日本特开2017-141947那样通过卷绕纤维片材来形成筒状部的情况下，存在纤维片材的卷绕结束的端部在卷绕纤维片材之后剥离(掀开)的情况。
发明内容
本发明提供能够抑制纤维片材的卷绕结束的端部剥离的高压罐的制造方法。
本发明的一个形态提供一种高压罐的制造方法，该高压罐具备：衬里，构成为容纳气体；和加强层，由纤维强化树脂构成且构成为覆盖上述衬里的外表面。该高压罐的制造方法具备：形成由上述纤维强化树脂构成的筒部件；形成由上述纤维强化树脂构成的一对圆顶部件；以及将上述筒部件的周缘部与上述圆顶部件的周缘部接合来形成作为上述加强层的加强体。在形成上述筒部件时，在向芯轴的外周面卷绕含浸有树脂的纤维片材而形成筒体之后，以与上述筒体重叠的方式卷绕含浸有树脂的纤维束。
根据本发明的高压罐的制造方法，在形成上述筒部件的工序中，在向上述芯轴的外周面卷绕了含浸有树脂的纤维片材之后，以与上述筒体重叠的方式卷绕含浸有树脂的纤维束。由此，筒体(纤维片材)的外周面被纤维束按压，因而能够抑制纤维片材的卷绕结束的端部剥离(掀开)。
在上述高压罐的制造方法中，可以构成为在形成上述筒部件时，当形成上述筒体之后，以与上述筒体的轴向的两端部邻接的方式在上述芯轴的外周面卷绕上述纤维束来形成与上述筒体的端部重叠的上述周缘部。在纤维片材的卷绕结束的端部剥离的情况下，容易从纤维片材的端缘(筒体的轴向的端部)剥离，因而通过使纤维束与纤维片材的端缘重叠，能够有效地抑制纤维片材的卷绕结束的端部剥离。另外，如上述那样，在形成筒体之后，在以与筒体的轴向的两端部邻接的方式卷绕纤维束的情况下，也能够以与筒体的端部重叠的方式卷绕纤维束，因而能够在与筒体紧贴的状态下卷绕纤维束，能够抑制在上述周缘部(纤维束)与筒体之间形成间隙。另外，利用纤维束形成筒部件的周缘部，因而还能够将筒部件的周缘部形成为与圆顶部件的周缘部的形状相配。
在上述高压罐的制造方法中，可以构成为在以与上述筒体的轴向的两端部邻接的方式卷绕上述纤维束时，以上述筒部件的厚度随着远离上述筒体的端部而变薄的方式卷绕上述纤维束，在接合上述筒部件与上述圆顶部件时，使上述筒部件的周缘部为内侧、上述圆顶部件的周缘部为外侧来嵌合，或者使上述圆顶部件的周缘部为内侧、上述筒部件的周缘部为外侧来嵌合。这样，通过以筒部件的厚度随着远离筒体的端部而变薄的方式卷绕纤维束，从而抑制筒部件与圆顶部件接合时在筒部件的外表面与圆顶部件的外表面的连接部分形成阶梯差。因此，在以覆盖筒部件与圆顶部件的方式形成螺旋层等外侧加强层的情况下，能够抑制因筒部件与圆顶部件的连接部分的阶梯差而在外侧加强层与加强体(筒部件以及圆顶部件)之间形成空洞。由此，能够抑制因空洞而导致高压罐的强度降低。
在上述高压罐的制造方法中，可以构成为在形成上述筒部件时，当形成上述筒体之后，上将述纤维束以从上述筒体的一端部至另一端部与上述筒体重叠的方式进行卷绕。若这样构成，则筒体(纤维片材)的外周面被纤维束遍及轴向的整个区域按压，因而能够可靠地抑制纤维片材的卷绕结束的端部剥离(掀开)。
在上述高压罐的制造方法中，可以构成为在形成上述筒部件时，当形成上述筒体之后，将上述纤维束以与上述筒体的一端部邻接的方式卷绕于上述芯轴的外周面来形成一侧的上述周缘部，并以从上述筒体的一端部至另一端部与上述筒体重叠的方式进行卷绕，进而以与上述筒体的另一端部邻接的方式卷绕于上述芯轴的外周面来形成另一侧的上述周缘部。若这样构成，则筒体(纤维片材)的外周面被纤维束遍及轴向的两端部按压，因而能够可靠地抑制纤维片材的卷绕结束的端部剥离(掀开)。另外，能够相对筒体从一侧的区域至另一侧的区域连续地卷绕纤维束，因而与利用不同的纤维束相对于筒体在一侧的区域与另一侧的区域进行卷绕的情况相比，能够减少供给纤维束的卷出辊的数量。
根据本发明，能够提供一种能够抑制纤维片材的卷绕结束的端部剥离的高压罐的制造方法。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
图1是表示通过本发明的第1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第1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是表示本发明的第1实施方式所涉及的高压罐的制造方法的流程图。
图4是用于对本发明的第1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图。
图5是用于对本发明的第1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图。
图6是表示筒部件的周缘部的构造的剖视图。
图7是用于对本发明的第1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8是用于对本发明的第1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9是表示通过本发明的变形例所涉及的制造方法制成的高压罐的构造的剖视图。
图10是用于对本发明的第2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图。
图11是用于对本发明的第3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图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照附图对本发明的第1实施方式所涉及的高压罐10的制造方法进行说明，但在此之前对高压罐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，但针对其他用途也能够应用。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以及图2所示，高压罐10是两端在圆顶状带圆角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，具有阻气性；和纤维强化树脂层12，覆盖衬里11的外表面且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的外表面的加强层的加强体20和覆盖加强体20的外表面的外侧加强层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，也不设置有接头。
衬里11沿着加强体20的内表面形成。衬里11是形成供高压的氢气填充的容纳空间17的树脂制部件。优选构成衬里11的树脂是将填充的气体(这里为氢气)保持在容纳空间17内的性能、即阻气性良好的树脂。作为这样的树脂，例如能够举出聚酰胺、聚乙烯以及乙烯－乙烯醇共聚树脂(EVOH)、聚酯等热塑性树脂、环氧树脂等热固性树脂。在衬里11，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)、LPG(液化石油气)等各种液化气体、其他气体。
接头14是将铝或者铝合金等金属材料加工成规定形状的结构。在接头14安装有用于对容纳空间17填充以及排出氢气的阀15。在阀15设置有密封部件15a，该密封部件15a在后述的圆顶部件22的突出部22a与衬里11的内表面接触来密封高压罐10的容纳空间17。
加强体20覆盖衬里11的外表面，并且具有加强衬里11来使高压罐10的刚性、耐压性等机械强度提高的功能。加强体20如后述那样具有圆筒状的筒部件21和与筒部件21的两端连接的一对圆顶部件22及23，并且这些部件一体化。在本实施方式中，筒部件21由圆筒状的筒体21a和周缘部21b构成，该周缘部21b形成为与筒体21a的两端接触。
加强体20由树脂以及纤维(连续纤维)构成。在筒部件21中，纤维以相对于加强体20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，纤维被沿筒部件21的周向取向。另外，纤维在衬里11的外表面至少卷绕一周以上。另一方面，在圆顶部件22及23中，纤维未被沿筒部件21的周向取向，配置成朝向与周向交叉的各种方向延伸的纤维彼此重叠。
外侧加强层13形成为覆盖加强体20的外表面。外侧加强层13由树脂以及纤维(连续纤维)构成。在外侧加强层13中，纤维被取向成相对于筒部件21的轴向X平行或者倾斜45度以下，并且经由筒部件21并遍及一对圆顶部件22及23地取向。该纤维防止圆顶部件22及23向轴向外侧的移动，并防止圆顶部件22及23因气体压力而从筒部件21向轴向外侧脱落。
接下来，对本发明的第1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、外侧加强层形成工序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，因而可以并行进行，也可以在先进行任一工序。
在圆顶部件形成工序S1中，形成由纤维强化树脂构成的一对圆顶部件22及23。例如，将含浸有树脂的纤维束粘贴(或者卷绕)于具有圆顶状的表面的模具并使之固化、或者进行注射模塑成型，由此能够形成圆顶部件22及23。此时，在圆顶部件22形成有具有贯通孔22b的圆筒状的突出部22a。而且，在圆顶部件22的突出部22a的外表面安装接头14。
作为含浸于纤维束的树脂，并不特别限定，但例如能够使用热固性树脂。作为热固性树脂，优选使用酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲甲酸树脂以及环氧树脂树脂等热固性树脂，从机械强度等观点考虑，特别优选使用环氧树脂树脂。一般地，环氧树脂树脂是通过将作为双酚A与表氯醇的共聚物等的预聚物跟作为聚氨等的固化剂混合并进行热固化而获得的树脂。环氧树脂树脂在未固化状态下具有流动性，热固化后形成强韧的交联结构。此外，作为含浸于纤维束的树脂，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、机械强度等观点考虑，特别优选使用碳纤维。
在筒部件形成工序S2中，如图4以及图5所示，同时采用在旋转的圆柱状或者圆筒状的芯轴200的外周面卷绕纤维片材F2的所谓的片材缠绕法与卷绕纤维束F3的纤维缠绕法来形成筒部件21。
具体而言，芯轴200具有轴201，轴201借助轴驱动机构(未图示)以规定的旋转速度旋转。芯轴200的材质不特别限定，但为了确保粘贴纤维片材F2时不变形的强度，优选为金属。
在与芯轴200的外周面对置的位置设置有：片材卷出装置，具备向芯轴200供给纤维片材F2的卷出辊210(参照图4)；和纤维束卷出装置，具备向芯轴200供给纤维束F3的卷出辊220(参照图5)。卷出辊210能够以规定的旋转速度旋转。卷出辊220能够以规定的旋转速度旋转，并且能够沿轴201的轴向移动。此外，在本实施方式中，卷出辊220以与芯轴200的两端部对置的方式设置有2个。另外，在本实施方式中，如后述那样，在使用卷出辊210卷绕纤维片材F2之后，使用卷出辊220卷绕纤维束F3。
纤维片材F2至少具有被沿卷出辊210的周向取向的纤维，纤维束F3由被沿卷出辊220的周向取向的纤维形成。由此，能够获得纤维被沿周向取向的筒部件21。
作为纤维片材F2，例如能够使用在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的UD(Uni－Direction)片材、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材等预先含浸有树脂的片材。在纤维束F3也预先含浸有树脂。
作为含浸于纤维片材F2以及纤维束F3的树脂，并不特别限定，但例如能够使用热固性树脂。作为热固性树脂，与形成圆顶部件22及23的纤维束同样，优选使用酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲甲酸树脂以及环氧树脂树脂等热固性树脂，从机械强度等观点考虑，特别优选使用环氧树脂树脂。
作为构成纤维片材F2以及纤维束F3的纤维，与形成圆顶部件22及23的纤维束同样，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、机械强度等观点考虑，特别优选使用碳纤维。
如图4所示，通过边使芯轴200旋转边从卷出辊210卷出纤维片材F2来将纤维片材F2卷绕于芯轴200的规定区域。若纤维片材F2卷绕了规定量，则在规定位置被切断，形成由纤维片材F2构成的筒体21a。
接下来，如图5所示，通过边使芯轴200旋转边从2个卷出辊220卷出纤维束F3来将纤维束F3卷绕至芯轴200的外周面中的与筒体21a的一端部邻接的区域和与另一端部邻接的区域。此时，通过沿轴向移动卷出辊220来将纤维束F3相对于筒体21a在一侧的区域以及另一侧的区域卷绕成规定形状，形成周缘部21b。具体而言，以筒部件21的厚度随着远离筒体21a的端部逐渐变薄的方式卷绕纤维束F3。因此，筒体21a(纤维片材F2)的外周面与芯轴200的外周面经由基于纤维束F3的倾斜面连接。另外，此时，筒部件21的周缘部21b的外周面形成为与圆顶部件22的周缘部22c的内表面以及圆顶部件23的周缘部23a的内表面对应的形状。因此，筒部件21与圆顶部件22及23的连接部分难以脱落。
另外，在形成周缘部21b时，以与筒体21a(纤维片材F2)紧贴的方式卷绕纤维束F3，并且以与筒体21a的一侧的端缘以及另一侧的端缘重叠的方式在筒体21a的一侧的端缘以及另一侧的端缘卷绕一周以上(参照图6)。由此，筒体21a(纤维片材F2)的一侧的端缘以及另一侧的端缘被纤维束F3按压，抑制纤维片材F2剥离(掀开)。
若在筒体21a的轴向的两侧形成周缘部21b，则在规定位置切断纤维束F3，纤维束F3向芯轴200的卷绕结束。然后，将筒部件21(筒体21a、周缘部21b)固化并从芯轴200取出，由此筒部件形成工序S2结束。
在该筒部件形成工序S2中，如上所述，在向芯轴200的外周面卷绕含浸有树脂的纤维片材F2之后，以与筒体21a重叠的方式卷绕含浸有树脂的纤维束F3。由此，筒体21a(纤维片材F2)的外周面被纤维束F3按压，因而能够抑制纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离(掀开)。另外，在纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离的情况下，容易从纤维片材F2的端缘(筒体21a的轴向X的端部)剥离，因而通过使纤维束F3与纤维片材F2的端缘重叠能够有效地抑制纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离。
另外，如上所述，筒部件21形成为轴向的两端的厚度逐渐变薄。由此，如图1所示，在如后述那样使筒部件21为内侧、圆顶部件22及23为外侧来嵌合筒部件21与圆顶部件22及23时，能够抑制在筒部件21的外表面(筒体21a的外周面)与一对圆顶部件22及23的外表面的连接部分形成阶梯差。因此，在如后述那样以覆盖筒部件21与圆顶部件22及23的方式形成螺旋层等外侧加强层13的情况下，能够抑制因筒部件21与圆顶部件22及23的连接部分的阶梯差而在外侧加强层13与加强体20(筒部件21以及圆顶部件22、23)之间形成空洞。由此，能够抑制因空洞而导致高压罐10的强度降低。
另外，如上所述，使用芯轴200形成筒部件21，因而不向衬里11直接卷绕纤维束等就形成筒部件21。由此，不对衬里11作用有片材卷绕带来的卷绕紧固力，因而可以不提高衬里11的强度以应对衬里11因卷绕紧固力而变形。因此，能够减薄衬里11的厚度(壁厚)，因而能够使衬里11的容积增加，并且能够将衬里11轻型化。
此外，这里，对通过2个卷出辊220同时卷绕纤维束F3的例子进行了说明，但例如可以进设置1个卷出辊220，通过1个卷出辊220在筒体21a的轴向两侧分别形成周缘部21b。另外，这里，示出了将周缘部21b的外表面形成为倾斜面的例子，但也可以将周缘部21b的外表面形成为筒部件21的厚度随着远离筒体21a的端部而逐渐变薄的台阶状。
在接合工序S3中，如图7所示，将筒部件21的两端的周缘部21b与一对圆顶部件22及23的周缘部22c及23a(参照图1)接合，来形成作为加强层的加强体20。
具体而言，使筒部件21的周缘部21b与圆顶部件22及23的周缘部22c及23a的一方(这里为周缘部21b)为内侧、另一方(这里为周缘部22c及23a)为外侧来嵌合。此时，可以在筒部件21与圆顶部件22及23之间配置粘接剂(未图示)。若这样构成，则能够进一步抑制在以后的工序中筒部件21与圆顶部件22及23脱落。另外，填埋筒部件21与圆顶部件22及23的间隙，因而在衬里形成工序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的间隙。粘接剂的材质不特别限定，但例如优选使用环氧树脂树脂等热固性树脂。
在外侧加强层形成工序S4中，以覆盖加强体20的外表面的方式，通过纤维强化树脂形成纤维遍及一对圆顶部件22及23配置的外侧加强层13。由此，形成具有加强体20以及外侧加强层13的纤维强化树脂层12。例如，可以通过将含浸有树脂的多个纤维束螺旋卷绕于加强体20的外表面来形成外侧加强层13。另外，也可以通过将含浸有树脂的多个纤维束以沿加强体20的轴向X延伸的状态粘贴于加强体20的外表面来形成外侧加强层13，也可以使用将含浸有树脂的纤维片材卷绕于加强体20的外表面的所谓的片材缠绕法来形成外侧加强层13。
作为含浸于该纤维束的树脂，并不特别限定，但例如能够使用热固性树脂。作为热固性树脂，与形成圆顶部件22及23的纤维束同样，优选使用酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲甲酸树脂以及环氧树脂树脂等热固性树脂，从机械强度等观点考虑，特别优选使用环氧树脂树脂。
另外，作为构成纤维束的纤维，与形成圆顶部件22及23的纤维束同样，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、机械强度等观点考虑，特别优选使用碳纤维。
如上所述，形成纤维遍及一对圆顶部件22及23配置的外侧加强层13，由此通过外侧加强层13的纤维来防止圆顶部件22及23从筒部件21分离，因而能够抑制圆顶部件22及23因气体压力而从筒部件21的两端脱落。
在衬里形成工序S5中，如图8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插入至纤维强化树脂层12。然后，通过边使纤维强化树脂层12旋转边将树脂材料M固化，形成衬里11。
具体而言，贯通孔22b连通纤维强化树脂层12的内部空间与外部空间。将排出树脂材料M的喷嘴500插入至贯通孔22b，向纤维强化树脂层12的内部空间插入树脂材料M。而且，将喷嘴500从贯通孔22b拽出。
如上所述，优选树脂材料M是阻气性良好的树脂。作为这样的树脂，例如能够举出聚酰胺、聚乙烯以及乙烯－乙烯醇共聚树脂(EVOH)、聚酯等热塑性树脂、环氧树脂等热固性树脂，但优选为聚酰胺。
然后，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为低粘度且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在周向上旋转并且使纤维强化树脂层12的两端交替地上下(参照图8)。由此，树脂材料M在具有流动性的状态下被纤维强化树脂层12的旋转带起，并且树脂材料M的一部分因自重而在纤维强化树脂层12的内表面流下，因而树脂材料M成为覆盖加强体20的内表面全部表面的状态。在树脂材料M为热固性树脂的情况下，加热内部空间使树脂材料M固化，形成衬里11。在树脂材料M为热塑性树脂的情况下，降低内部空间的温度，由此使树脂材料M在接触成覆盖纤维强化树脂层12的内表面的状态下固化，形成衬里11。这里，作为树脂材料M，使用常温下具有流动性的两种以上的低分子量·低粘度的液体材料，通过反应注射模塑成型(Reaction Injection Molding)法形成衬里11。在该情况下，通过加热内部空间来从单体生成聚合物，然后，通过冷却内部空间来使聚合物固化，形成衬里11。
根据该衬里形成工序S5，即便在形成纤维强化树脂层12之后，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，与通过使用树脂的注射模塑成型形成衬里的情况不同，不需要衬里成形用的模具。
而且，通过在接头14安装阀15，从而完成高压罐10。
在本实施方式中，如上述那样，在筒部件形成工序S2中，在向芯轴200的外周面卷绕了含浸有树脂的纤维片材F2之后，以与筒体21a重叠的方式卷绕含浸有树脂的纤维束F3。由此，筒体21a(纤维片材F2)的外周面被纤维束F3按压，因而能够抑制纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离(掀开)。另外，由于在纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离的情况下，容易从纤维片材F2的端缘(筒体21a的轴向X的端部)剥离，因而通过使纤维束F3与纤维片材F2的端缘重叠，能够有效地抑制纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离。
此外，在本实施方式中，示出了使筒部件21为内侧、圆顶部件22及23为外侧来嵌合筒部件21与圆顶部件22及23的例子，但例如也可以如图9所示的变形例那样，使筒部件21为外侧、圆顶部件22及23为内侧来嵌合筒部件21的周缘部21b与圆顶部件22及23的周缘部22c及23a。在这种情况下，也能够抑制在筒部件21的外表面(筒体21a的外表面)与圆顶部件22及23的外表面的连接部分形成阶梯差。因此，在以覆盖筒部件21与圆顶部件22及23的方式形成外侧加强层13的情况下，能够抑制因筒部件21与圆顶部件22及23的连接部分的阶梯差而在外侧加强层13与加强体20之间形成空洞。由此，能够抑制因空洞而导致高压罐10的强度降低。
(第2实施方式)
在该第2实施方式中，与上述第1实施方式不同，对在筒部件形成工序S2中将纤维束F3卷绕于筒体21a(纤维片材F2)的外周面的例子进行说明。此外，在本实施方式中，筒部件21由圆筒状的筒体21a构成，筒体21a的轴向的两端部成为筒部件21的周缘部。
在第2实施方式中，如图10所示，卷出辊220以与芯轴200的外周面对置的方式设置有1个。
在筒部件形成工序S2中，与上述第1实施方式同样，将纤维片材F2卷绕于芯轴200的规定区域，形成纤维片材F2构成筒体21a。
接下来，如图10所示，通过边使芯轴200旋转边从卷出辊220卷出纤维束F3来将纤维束F3卷绕于筒体21a(纤维片材F2)的外周面。此时，卷出辊220边卷出纤维束F3，边沿着轴201的轴向移动，纤维束F3被从筒体21a(纤维片材F2)的一端部卷绕至另一端部为止。此时，纤维束F3被以在轴向上隔开规定的间隔的状态(纤维片材F2露出的状态)卷绕。
若将纤维束F3从筒体21a(纤维片材F2)的一端部卷绕至另一端部，则纤维束F3在规定位置被切断，纤维束F3的卷绕结束。然后，将筒部件21(筒体21a、周缘部21b)固化并从芯轴200取出，从而筒部件形成工序S2结束。
本实施方式的高压罐10的其他构造以及其他制造方法与上述第1实施方式同样。
在本实施方式中，如上述那样，以从筒体21a(纤维片材F2)的一端部至另一端部为止重叠的方式卷绕纤维束F3。由此，筒体21a的外周面被纤维束F3遍及轴向X的整个区域按压，因而能够可靠地抑制纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离(掀开)。
本实施方式的其他效果与上述第1实施方式同样。
(第3实施方式)
在该第3实施方式中，与上述第1实施方式以及第2实施方式不同，对在筒部件形成工序S2中将纤维束F3卷绕于芯轴200的外周面中的与筒体21a的一端部邻接的区域、与另一端部邻接的区域、以及筒体21a的外周面的例子进行说明。
在第3实施方式中，如图11所示，卷出辊220以与芯轴200的外周面对置的方式设置有1个。
在筒部件形成工序S2中，与上述第1实施方式同样，将纤维片材F2卷绕于芯轴200的规定区域，形成由纤维片材F2构成的筒体21a。
接下来，如图11所示，边使芯轴200旋转边从卷出辊220卷出纤维束F3，由此将纤维束F3卷绕于芯轴200的外周面中的与筒体21a的一端部邻接的区域，形成一侧的周缘部21b。此时，沿轴向移动卷出辊220，由此与上述第1实施方式同样，以筒部件21的厚度随着远离筒体21a的端部而逐渐变薄的方式卷绕纤维束F3。
若纤维束F3的相对于筒体21a向一侧的区域的卷绕结束，则接着，卷出辊220边卷出纤维束F3边沿着轴201的轴向向另一侧移动，将纤维束F3卷绕于筒体21a(纤维片材F2)的外周面。此时，如图11所示，纤维束F3被以在轴向上隔开规定的间隔的状态(纤维片材F2露出的状态)卷绕。
卷出辊220边卷出纤维束F3边沿着轴向向另一侧进一步移动，将纤维束F3卷绕于芯轴200的外周面中的与筒体21a的另一端部邻接的区域，形成另一侧的周缘部21b。此时，沿轴向移动卷出辊220，由此与上述第1实施方式同样，以筒部件21的厚度随着远离筒体21a的端部而逐渐变薄的方式卷绕纤维束F3。
若相对于筒体21a在另一侧形成周缘部21b，则在规定位置切断纤维束F3，纤维束F3向芯轴200的卷绕结束。然后，将筒部件21(筒体21a、周缘部21b)固化并从芯轴200取出，由此筒部件形成工序S2结束。
本实施方式的高压罐10的其他构造以及其他制造方法与上述第1实施方式同样。此外，在形成周缘部21b时，与上述第1实施方式同样，可以将纤维束F3以与筒体21a的端缘重叠的方式在筒体21a的端缘卷绕一周以上，也可以不使周缘部21b与筒体21a的端缘重叠。
在本实施方式中，如上述那样，纤维束F3在相对于筒体21a从一侧的区域向另一侧的区域移动时，边卷绕于筒体21a(纤维片材F2)的外周面边移动，因而筒体21a的外周面被纤维束F3遍及轴向X的整个区域按压，因而能够可靠地抑制纤维片材F2的卷绕结束的端部Fa剥离(掀开)。另外，能够相对于筒体21a从一侧的区域至另一侧的区域为止连续地卷绕纤维束F3，因而与利用单独的纤维束F3相对于筒体21a在一侧的区域与另一侧的区域进行卷绕的情况相比，能够减少供给纤维束F3的卷出辊220的数量。
此外，在本实施方式中，示出了对于筒体21a的一侧的区域、筒体21a的外周面以及筒体21a的另一侧的区域连续地卷绕纤维束F3的例子，但可以每次在完成向各区域的卷绕后切断纤维束F3，分别进行向各区域的卷绕。另外，可以使用多个卷出辊220来同时进行向各区域的卷绕。
本实施方式的其他效果与上述第1实施方式同样。
此外，应该认为本次公开的实施方式在全部的方面是例示而非限制性的。本发明的范围通过技术方案而非上述的实施方式的说明来示出，还包括与技术方案等同的含义以及范围内的全部的变更。
例如，在上述实施方式中，示出了在形成加强体以及外侧加强层之后形成衬里的例子，但本发明并不限定于此。例如，在接合工序中组合筒部件的两端的周缘部与圆顶部件的周缘部时，可以包裹于预先形成的树脂制的衬里(未图示)。在该情况下，不实施衬里形成工序。此外，衬里能够通过以往公知的制造方法形成，但不使用FW法在衬里的外表面卷绕纤维束，因而可以不提高衬里的强度。因此，能够使衬里的厚度比现有的衬里薄。另外，也可以替换树脂材料而由铝合金等金属材料形成衬里。
另外，在上述实施方式中，示出通过3个部件(筒部件、一对圆顶部件)形成加强体的例子，但本发明并不局限于此。例如，可以通过4个以上的部件(2个以上的筒部件、一对圆顶部件)形成加强体。在该情况下，可以在将2个以上的筒部件相互接合之后，在其两端接合圆顶部件。另外，也可以在圆顶部件各接合1个筒部件之后将它们接合。
另外，在上述实施方式中，示出了在加强体的外表面形成外侧加强层之后形成衬里的例子，但本发明并不局限于此，也可以在加强体的内侧形成衬里之后在加强体的外表面形成外侧加强层。在该情况下，优选使用环氧树脂等热固性树脂形成衬里，以避免在外侧加强层的固化时衬里软化。
另外，在上述实施方式中，示出了将周缘部的外表面形成为倾斜面(或者台阶状)的例子，但当然也可以将周缘部的外表面形成为倾斜面(或者台阶状)以外的形状。

Claims (5)

1.一种高压罐的制造方法，该高压罐具备：衬里，构成为容纳气体；和加强层，由纤维强化树脂构成且构成为覆盖所述衬里的外表面，
所述高压罐的制造方法的特征在于，包括：
形成由所述纤维强化树脂构成的筒部件；
形成由所述纤维强化树脂构成的一对圆顶部件；以及
将所述筒部件的周缘部与所述圆顶部件的周缘部接合来形成作为所述加强层的加强体，
其中，在形成所述筒部件时，在向芯轴的外周面卷绕含浸有树脂的纤维片材而形成筒体之后，以与所述筒体重叠的方式卷绕含浸有树脂的纤维束。
2.根据权利要求1所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在形成所述筒部件时，当形成所述筒体之后，以与所述筒体的轴向的两端部邻接的方式在所述芯轴的外周面卷绕所述纤维束来形成与所述筒体的端部重叠的所述周缘部。
3.根据权利要求2所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在以与所述筒体的轴向的两端部邻接的方式卷绕所述纤维束时，以所述筒部件的厚度随着远离所述筒体的端部而变薄的方式卷绕所述纤维束，
在接合所述筒部件与所述圆顶部件时，使所述筒部件的周缘部为内侧、所述圆顶部件的周缘部为外侧来嵌合，或者使所述圆顶部件的周缘部为内侧、所述筒部件的周缘部为外侧来嵌合。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在形成所述筒部件时，当形成所述筒体之后，将所述纤维束以从所述筒体的一端部至另一端部与所述筒体重叠的方式进行卷绕。
5.根据权利要求1所述的高压罐的制造方法，其特征在于，
在形成所述筒部件时，当形成所述筒体后，将所述纤维束以与所述筒体的一端部邻接的方式卷绕于所述芯轴的外周面来形成一侧的所述周缘部，并以从所述筒体的一端部至另一端部与所述筒体重叠的方式进行卷绕，进而以与所述筒体的另一端部邻接的方式卷绕于所述芯轴的外周面来形成另一侧的所述周缘部。
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