CN113280254A - 高压罐 - Google Patents

Abstract

本发明是至少具备具有筒状的筒体部和形成于筒体部的两侧的圆顶状的侧端部的衬里、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，加强层具有覆盖筒体部的筒部件、和以覆盖侧端部的方式与筒部件的两侧接合的圆顶部件，衬里具有形成容纳气体的容纳空间的第1树脂层、和在第1树脂层与至少筒部件之间形成的第2树脂层，构成第2树脂层的第2树脂的拉伸弹性模量低于构成第1树脂层的第1树脂的拉伸弹性模量。

Description

高压罐

技术领域

本发明涉及高压罐。

背景技术

例如，在天然气汽车或者燃料电池汽车等中利用有储藏燃料气体的高压罐。这种高压罐具备用于气密保持燃料气体的衬里、和覆盖衬里的外表面的加强层。

作为这样的高压罐，例如，在日本特开2017-141947中公开有具备衬里高压罐，上述衬里具有筒状的筒体部、和形成于筒体部的两侧的圆顶状的侧端部。高压罐具备覆盖衬里的外表面的由纤维强化树脂构成的加强层。

然而，在日本特开2017-141947所记载的高压罐中，树脂制的衬里比纤维强化树脂制的加强层容易伸缩。若在高压罐使用时的气体的填充或者释放时，罐内的气体被隔热膨胀和隔热压缩，则被约束于加强层的衬里因热变化而伸缩，导致衬里可能破损。

发明内容

本发明提供一种能够防止衬里伸缩时的衬里的破损的高压罐。

本发明的一个形态所涉及的高压罐至少具备：衬里，具有筒状的筒体部、和形成于上述筒体部的两侧的圆顶状的侧端部；和加强层，构成为覆盖上述衬里的外表面，并由纤维强化树脂构成。上述加强层具有构成为覆盖上述筒体部的筒部件、和以覆盖上述侧端部的方式与上述筒部件的两侧接合的圆顶部件，上述衬里具有形成容纳气体的容纳空间的第1树脂层、和在上述第1树脂层与至少上述筒部件之间形成的第2树脂层，构成上述第2树脂层的第2树脂的拉伸弹性模量低于构成上述第1树脂层的第1树脂的拉伸弹性模量。

根据上述形态，衬里的筒体部具有第1树脂层和第2树脂层的双层构造。构成第2树脂层的第2树脂的拉伸弹性模量低于构成第1树脂层的第1树脂的拉伸弹性模量，因此第2树脂与第1树脂相比，柔软且容易变形。因此，能够使形成于第1树脂层与至少筒部件之间的第2树脂层作为缓冲由第1树脂层的伸缩产生的热应力的缓冲层发挥功能。由此，能够防止第1树脂层因第1树脂层的伸缩而损伤，并且能够将气体稳定地保持于衬里内。

也可以构成为：在上述形态的基础上，上述第2树脂层以覆盖上述第1树脂层的方式也形成于上述第1树脂层与上述圆顶部件之间。上述的衬里的伸缩在衬里的筒体部与衬里的侧端部的边界部分也容易产生，但在也包括这些边界部分在内的侧端部配置有成为缓冲层的第2树脂层，因此能够更可靠地防止第1树脂层的损伤。

根据本发明，能够防止衬里伸缩时的衬里的破损。

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。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的构造的示意性剖视图。

图2是表示图1所示的高压罐的构造的局部剖视图。

图3是对本发明的一个实施方式所涉及的高压罐的制造方法的工序进行说明的流程图。

图4是用于对在图3所示的准备工序中的筒部件的形成方法进行说明的示意性剖视图。

图5是用于对在图3所示的准备工序中的圆顶部件的形成方法进行说明的局部剖视图。

图6是用于对在图3所示的准备工序中所形成的圆顶部件进行说明的示意性剖视图。

图7是对在图3所示的准备工序中在图4所示的筒部件包覆了树脂层的筒部件进行说明的示意性剖视图。

图8是对在图3所示的准备工序中在图6所示的圆顶部件包覆了树脂层的圆顶部件进行说明的示意性剖视图。

图9是用于对图3所示的接合工序进行说明的示意性立体图。

图10是用于对图3所示的接合工序进行说明的圆顶部件和筒部件的局部剖视图。

图11是对图3所示的接合工序后的第1加强层和第2树脂层进行说明的示意性剖视图。

图12是对图3所示的第2加强层形成工序和第1树脂层形成工序进行说明的示意性剖视图。

图13是用于对图1所示的高压罐的变形例1进行说明的示意性剖视图。

图14是用于对图2所示的高压罐的变形例2进行说明的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的高压罐1的实施方式及其变形例进行说明。

以下，将高压罐1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1的气体，并不限定于高压的氢气，能够举出CNG(压缩天然气)等各压缩气体、LNG(液化天然气)、LPG(液化石油气)等各种液化气、其他的气体。

1.高压罐1

如图1和图2所示，高压罐1是两端呈圆顶状的大致圆筒形状的高压气体储藏容器。高压罐1具备：衬里2，具有阻气性；和加强部3，覆盖衬里2的外表面，并由纤维强化树脂构成。加强部3具有覆盖衬里2的外表面的第1加强层30、和覆盖第1加强层30的外表面的第2加强层34。在高压罐1的一端形成有开口部，在开口部周边安装有接头4。

衬里2是形成填充高压的氢气的容纳空间5的树脂制的部件。衬里2具有筒体部2a、和形成于筒体部2a的两侧的侧端部2b、2c。筒体部2a沿着高压罐1的轴向X以规定的长度延伸，并具有圆筒状的形状。各侧端部2b、2c连续地形成于筒体部2a的两侧，并具有圆顶状的形状。侧端部2b、2c随着远离筒体部2a而缩径，在一个侧端部2b，在最缩径的部分形成有管状部2d，在该管状部2d形成有贯通孔2e。

接头4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4安装有用于对容纳空间5填充和排出氢气的阀6。在阀6设置有在后述的圆顶部件32的突出部32b与衬里2的(第1树脂层24的)内面接触来密封高压罐1的容纳空间5的密封部件6a。

加强部3具有加强衬里2来使高压罐1的刚性、耐压性等机械强度提高的功能，并由在强化纤维(连续纤维)浸渍了树脂的纤维强化树脂构成。在本实施方式中，如上述那样，加强部3具有覆盖衬里2的外表面的第1加强层30、和覆盖第1加强层30的外表面的第2加强层34。第1加强层30具有覆盖衬里2的筒体部2a的圆筒状的筒部件31、和以覆盖侧端部2b、2c的方式与筒部件31的两侧接合的圆顶部件32、33，并由这些部件形成为一体。本实施方式的第1加强层30相当于本发明所涉及的“加强层”。

第1加强层30是层叠多个在强化纤维浸渍了树脂的纤维强化树脂层而成的部件。筒部件31的强化纤维以相对于筒部件31的轴向X大致正交的角度沿周状取向，换言之，筒部件31的强化纤维沿着筒部件31的周向取向。圆顶部件32、33的强化纤维不沿筒部件31的周向取向，而从顶部附近朝向其周端部32a、33a向与周向交叉的各种方向延伸。

在本实施方式中，筒部件31的强化纤维与圆顶部件32、33的强化纤维不连续(不相连)。这是因为，如后述那样，在分别形成筒部件31和圆顶部件32、33后，在筒部件31的两端安装圆顶部件32、33。

作为构成第1加强层30(即，筒部件31和圆顶部件32、33)的强化纤维，能够使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维以及碳纤维等，特别是从轻型性、机械强度等观点出发，优选使用碳纤维。

作为浸渍于第1加强层30的强化纤维的树脂(基质树脂)，并不特别地限定，但能够使用热塑性树脂或者热固化性树脂。作为热塑性树脂，例如能够举出聚醚醚酮、聚苯撑硫、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、尼龙6、或者尼龙66等。作为热固化性树脂，例如能够举出酚醛树脂、密胺树脂、尿素树脂、或者环氧树脂等。特别是从机械强度等观点出发，优选使用环氧树脂。环氧树脂在未固化状态下有流动性，在热固化后形成强韧的交联构造。

第2加强层34是层叠多个在强化纤维浸渍了树脂的纤维强化树脂层而成的层。第2加强层34形成为覆盖第1加强层30的外表面。即，在本实施方式中，第2加强层34是覆盖筒部件31的外表面、和圆顶部件32、33的外表面的层。

具体而言，第2加强层34是由遍及两个圆顶部件32、33将纤维取向的纤维强化树脂构成的层。第2加强层34的强化纤维通过浸渍了树脂的纤维束的螺旋缠绕取向为相对于筒部件31的轴向X倾斜。通过该强化纤维，能够将圆顶部件32、33约束于筒部件31。因此，在高压罐1的使用时，能够防止圆顶部件32、33因气压而从筒部件31沿着轴向X向外侧脱落。

作为构成第2加强层34的强化纤维，能够举出与在第1加强层30中例示的材料相同的材料，作为浸渍于强化纤维的树脂，能够举出与在第1加强层30中例示的材料相同的材料。

在本实施方式中，衬里2具有由第1树脂构成的第1树脂层24、和由第2树脂构成的第2树脂层20的双层构造。具体而言，衬里2具有形成容纳气体的容纳空间5的第1树脂层24、和形成于第1树脂层24与第1加强层30(加强部3)之间的第2树脂层20。第1树脂层24配置于容纳空间5侧，另一方面，第2树脂层20配置于加强部3的第1加强层30侧。

第1树脂层24形成容纳气体的容纳空间5，并且是在容纳空间5内保持高压气体的层。作为构成第1树脂层24的第1树脂，优选是将填充的气体保持于容纳空间5内的性能、即阻气性良好的树脂。

第2树脂层20以覆盖第1树脂层24的方式形成于第1树脂层24与第1加强层30之间。在本实施方式中，第2树脂层20具备形成于第1树脂层24与筒部件31之间的筒体区域21、和形成于第1树脂层24与圆顶部件32、33之间的圆顶状的侧端区域22、23。在筒体区域21的两侧连续地形成有侧端区域22、23，第2树脂层20通过筒体区域21和侧端区域22、23成为一个连续的层。

这里，在本实施方式中，构成第2树脂层20的第2树脂的拉伸弹性模量低于构成第1树脂层24的第1树脂的拉伸弹性模量。此外，这里所说的拉伸弹性模量是指杨氏模量，并且是纵向弹性系数。将满足上述的拉伸弹性模量的条件作为前提，作为构成第1树脂层24的第1树脂、和构成第2树脂层20的第2树脂，能够举出热塑性树脂或者热固化性树脂。

作为第1树脂和第2树脂的热塑性树脂，例如能够举出聚丙烯系树脂、尼龙系树脂(例如尼龙6或者尼龙66)、聚碳酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、ABS系树脂、聚酰胺系树脂、聚乙烯系树脂、乙烯－乙烯醇共聚物树脂(EVOH)、聚酯系树脂、以及液晶聚合物等。

作为第1树脂和第2树脂的热固化性树脂，例如能够举出酚醛树脂、密胺树脂、尿素树脂以及环氧树脂等。这里，通过从上述的树脂中选定不同的树脂来满足第1与第2树脂的拉伸弹性模量的关系，但例如通过调整添加于树脂的添加剂(在热固化性树脂的情况下，为固化剂的种类和添加量)等，能够满足这些弹性率的关系。例如，在环氧树脂的情况下，通过调整固化剂的种类和添加量，能够将拉伸弹性模量调整在1000MPa～9000MPa的范围，并能够以满足上述的拉伸弹性模量的关系的方式选定第1树脂和第2树脂。

构成第2树脂层20的第2树脂的拉伸弹性模量低于构成第1树脂层24的第1树脂的拉伸弹性模量，因此第2树脂与第1树脂相比，柔软且容易变形。因此，能够使形成于第1树脂层24与至少筒部件31之间的第2树脂层20作为缓冲由第1树脂层24的伸缩产生的热应力的缓冲层发挥功能。由此，能够防止第1树脂层24因第1树脂层24的伸缩而损伤，从而能够将气体稳定地保持于衬里2内。

特别是衬里2的伸缩在衬里2的筒体部2a与衬里2的侧端部2b、2c的边界部分也容易产生。因此，优选第2树脂层20以覆盖第1树脂层24的方式也形成于第1树脂层24与筒部件31之间、和第1树脂层24与圆顶部件32、33之间。若为这样的结构，则在也包括上述的边界部分在内的侧端部2b、2c配置成为缓冲层的第2树脂层20，因此能够更可靠地防止第1树脂层24的损伤。特别是作为容易发现这样的效果的条件，优选第2树脂的拉伸弹性模量、与第1树脂的拉伸弹性模量之差是300～500MPa的范围。

另外，优选构成第2树脂层20的第2树脂的线膨胀率低于构成第1树脂层24的第1树脂的线膨胀率。由此，按照由纤维强化树脂构成的第1加强层30、由第2树脂构成的第2树脂层20、由第1树脂构成的第1树脂层24的顺序，难以因热而膨胀和收缩，因此难以因热膨胀和热收缩而在第1树脂层24与第2树脂层20的界面产生剪切应力。例如，在第2树脂是环氧树脂(线膨胀系数4.5～6.5×10^-5/K)的情况下，在第1树脂中能够举出尼龙6(线膨胀系数5.9～10×10^-5/K)、尼龙66(线膨胀系数8.0～10×10^-5/K)。

第1树脂的透气性高于第2树脂的透气性。即，第2树脂与第1树脂相比，阻气性较高。由此，在填充至容纳空间5的气体透过了第1树脂层24的情况下，通过的气体不会积存于第1树脂层24与第2树脂层20的界面，而从第2树脂层20经由加强部3向外部释放。其结果是，能够防止由积存于第1树脂层24与第2树脂层20的界面的气体导致第1树脂层24和第2树脂层20剥离。

树脂的透气性的程度例如能够通过根据JISK7126等测定该树脂的气体透过量来特定。通过从以上例示的树脂中适当地选定，能够满足第1树脂与第2树脂的透气性的关系。并且，在热塑性树脂的情况下，透气性能够通过对单基体的平均分子量、从单基体向聚合物的树脂的聚合度等进行调整等来设定。另一方面，在热固化性树脂的情况下，透气性能够通过调整未固化的热固化性树脂的平均分子量、固化剂的种类以及量来设定。

优选构成第1树脂层24的第1树脂、与构成第2树脂层20的第2树脂的SP值相近。这里，SP值是指溶解度参数或溶解性参数，树脂彼此的SP值越相近，则相溶性(亲和性)越高。在本实施方式中，更优选第1树脂层24与第2树脂层20的树脂的SP值之差(绝对值)为7以下。

通过将SP值之差设为7以下，第1树脂层24与第2树脂层20的相溶性变高，第1树脂层24与第2树脂层20的紧贴性提高。通过紧贴性提高，从而在使用高压罐1时，能够防止因由温度变化引起的第1树脂层24与第2树脂层20的伸缩量的不同而第1树脂层24和第2树脂层20剥离。例如，在环氧树脂的情况下，SP值处于9.7～10.9的范围，在尼龙6的情况下，是11.6左右，在尼龙66的情况下，SP值是13.6。因此，若在第1树脂和第2树脂中选定这些树脂，则SP值能够满足上述的关系。

此外，通过从以上例示的树脂中适当地选定，能够满足第1树脂与第2树脂的SP值的关系。在热固化性树脂中，通过调整热固化性树脂所包含的固化剂的种类、添加量等，能够设定为所希望的SP值。另一方面，在热塑性树脂中，通过调整平均分子量等，能够设定为所希望的SP值。

例如，在构成第1加强层30的纤维强化树脂的树脂是环氧树脂的情况下，优选第2树脂层20的第2树脂是环氧树脂，第1树脂层24的第1树脂是尼龙6、或者尼龙66。由此，不仅满足上述的第1与第2树脂的拉伸弹性模量的关系，也容易满足上述的第1与第2树脂的线膨胀系数的关系、SP值的关系等。除此之外，在第2树脂层20的第2树脂是尼龙66的情况下，也优选第1树脂层24的第1树脂是尼龙6。

对于第2树脂层20而言，筒体区域21和侧端区域22、23可以由相同的种类的第2树脂构成，筒体区域21和侧端区域22、23也可以由不同的种类的第2树脂构成。

2.高压罐1的制造方法

接下来，对本实施方式所涉及的高压罐1的制造方法进行说明。图3是对高压罐1的制造方法的工序进行说明的流程图。如图3所示，高压罐1的制造方法包括准备工序S1、接合工序S2、第2加强层形成工序S3、以及第1树脂层形成工序S4。

2-1.准备工序S1

在准备工序S1中，可以分开准备包覆了成为第2树脂层20的树脂层的筒部件31和圆顶部件32、33，也可以如以下说明的那样，在形成筒部件31和圆顶部件32、33后，在这些包覆树脂层。

(筒部件和圆顶部件形成)

筒部件31的形成、和圆顶部件32、33的形成相互独立地进行，因此可以并行地进行，也可以先进行任意一方。首先，以下对筒部件31的形成方法进行说明。

在图7所示的筒部件31的形成方法中，如图4所示，例如，通过在圆柱状的芯轴100的外表面缠绕纤维片F1，从而形成筒部件31。芯轴100的外径是相当于筒部件31的内径的外径，并且相当于圆顶部件32、33的周端部32a、33a的最外位置处的内周的直径。并不特别地限定芯轴100的材质，但为了确保在缠绕纤维片F1时不会变形的强度，优选是金属。

在形成筒部件31时，通过旋转机构(未图示)使芯轴100向周向旋转，并且将所卷出的纤维片F1缠绕于芯轴100多次。纤维片F1是将树脂浸渍至在一个方向上拉齐的强化纤维的片，并以将强化纤维取向为芯轴100的周向的方式将纤维片F1缠绕于芯轴100。由此，形成将强化纤维沿周向取向的筒部件31。

作为纤维片F1，例如使用用约束线编入了在一个方向上对齐的多个纤维束的所谓UD(Uni-Direction：单向)片，但也可以使用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。

纤维片F1的强化纤维能够使用与在第1加强层30中例示的材料相同的材料，作为浸渍于强化纤维的树脂，能够举出与在第1加强层30中例示的材料相同的材料。

在纤维片F1的树脂是热固化性树脂的情况下，以未固化的热固化性树脂变为完全固化的状态的方式加热缠绕于芯轴100的状态的纤维片F1。这里，“完全固化的状态”是指未固化的热固化性树脂的聚合反应完成的状态，并且是指通过加热不进一步固化的状态。其中，若确保筒部件31的保形性即可，也可以加热缠绕至芯轴100的状态的纤维片F1，使得未固化的热固化性树脂变为未完全固化的状态。

这里，“未完全固化的状态”是指通过加热，未固化的热固化性树脂的聚合反应进行，热固化性树脂的流动性降低而能够在之后的工序中确保保形性的状态。此外，在以下的说明书中，将完全固化的状态称为正式固化，将未完全固化的状态称为预固化，并将这些统称为热固化。

另一方面，在浸渍于纤维片F1的树脂是热塑性树脂的情况下，将软化的状态的热塑性树脂冷却，从而固化纤维片F1的树脂。这样，在筒部件31的各周端部31a形成对接用的端面31d。

在树脂的热固化或者固化后，从芯轴100取下筒部件31。通过树脂的热固化或者固化，筒部件31的保形性变高。因此，能够容易地将筒部件31从芯轴100脱模，从而能够抑制从芯轴100取下筒部件31时的筒部件31的变形。

此外，这里，对将纤维片F1缠绕于芯轴100的外表面来形成筒部件31的例子进行了说明。然而，也可以构成为：通过长丝缠绕法(FW法)将浸渍了树脂的纤维束环形缠绕于芯轴100的外表面，由此形成筒部件31。或者，作为其他的方法，也可以通过将纤维片粘贴于旋转的芯轴100的内面的所谓CW(Centrifugal_Winding-离心式缠绕)法来形成筒部件31。

接下来，在图6所示的圆顶部件32、33的形成方法中，如图5所示，例如通过FW法将浸渍了树脂的纤维束F2卷绕于芯轴200的外表面。具体而言，芯轴200具有主体部201、和从主体部201的一端向外侧延伸的轴部202。

从轴部202的轴向观察，主体部201形成为圆形状。在主体部201的轴向中央的外周面形成有在周向上环绕1周延伸的槽部201a。芯轴200的外表面是除了衬里2的筒体部2a将圆顶状的侧端部2b、2c结合的形状，在相当于该焊缝的位置形成有槽部201a。轴部202可旋转地支承于旋转机构(未图示)。

在形成圆顶部件32、33时，首先，通过使芯轴200旋转，从而以包覆芯轴200的外表面的方式缠绕纤维束F2来形成卷绕体35。此时，通过也在轴部202的外表面缠绕纤维束F2，如图6所示，从而形成具有贯通孔32c的圆筒状的突出部32b。以相对于轴部202的轴向例如以30～50°交叉的角度缠绕纤维束F2。此外，并不特别地限定芯轴200的材质，但为了确保在缠绕纤维束F2时不会变形的强度，优选是金属。

纤维束F2的强化纤维能够使用与在第1加强层30中例示的材料相同的材料，作为浸渍于强化纤维的树脂，能够举出与在第1加强层30中例示的材料相同的材料。在纤维束F2的树脂是热塑性树脂的情况下，在将热塑性树脂加热来使其软化的状态下，在芯轴200缠绕纤维束F2。另一方面，在纤维束F2的树脂是热固化性树脂的情况下，在热固化性树脂未固化的状态下，在芯轴200缠绕纤维束F2。

接下来，使用刀具210(参照图5)将卷绕至芯轴200的外表面的卷绕体35分割为两个。其后，如图5所示，通过将分割的卷绕体35从芯轴200分离而形成一对圆顶部件32、33。

具体而言，从图5所示的状态，在突出部32b的外表面安装接头4。在浸渍至卷绕体的纤维束F2的树脂是热固化性树脂的情况下，在预固化或者正式固化的条件(加热温度和加热时间)下将卷绕体35热固化。另一方面，在浸渍至卷绕体35的纤维束F2的树脂是热塑性树脂的情况下，将软化的状态的热塑性树脂冷却，从而固化纤维束F2的树脂。

这样在将浸渍至纤维束F2的树脂热固化或者固化的状态下，使芯轴200旋转，并且将刀具210的刀尖插入于芯轴200的槽部201a。由此，能够用刀具210将纤维束F2切断，将卷绕体35分割为两个。通过将所分割的卷绕体从芯轴200分离，从而形成两个圆顶部件32、33。由此，在各圆顶部件32、33的周端部32a、33a形成对接用的环状的端面32d、33d。此外，作为刀具210，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F2切断的刀具。

在将浸渍至纤维束F2的树脂热固化或者固化的状态下，通过刀具210切断，因此能够抑制切断时的纤维束F2的变形，并且能够抑制从芯轴200取下时的两个圆顶部件32、33的变形。

另外，这里，示出了在将纤维束F2的树脂热固化或者固化的状态下通过刀具210切断的例子，但也可以不将纤维束F2的树脂热固化或者固化就通过刀具210切断。在这种情况下，也可以在通过刀具210将纤维束F2切断后使其热固化或者固化。

此外，这里，示出了将浸渍了树脂的纤维束F2卷绕于芯轴200的外表面的例子，但也可以在通过将没有浸渍树脂的纤维束F2卷绕于芯轴200的外表面来形成卷绕体后，使树脂浸渍于该卷绕体。

另外，这里，对在将纤维束F2卷绕于芯轴200的外表面后在突出部32b的外表面安装接头4的例子进行了说明，但也可以在芯轴200的主体部201与轴部202的连接部预先安装接头，并在该状态下将接头的一部分与芯轴200的外表面一起用纤维束F2卷绕。在这种情况下，接头的一部分被纤维束F2覆盖而变为被约束的状态，因此能够通过纤维束F2稳固地固定接头。

(树脂层的包覆)

如图7和图8所示，用树脂层21A～23A包覆如上述那样形成的筒部件31和两个圆顶部件32、33的内面。该内面是与衬里2的外表面接触的接触面31f～33f，并且是位于高压罐1的内侧的面。具体而言，如图7所示，被筒部件31的接触面31f包覆的树脂层21A相当于图1所示的第2树脂层20的筒体区域21。如图8所示，被圆顶部件32、33的接触面32f、33f包覆的树脂层22A、23A相当于图1所示的第2树脂层20的侧端区域22、23。

作为树脂层21A～23A的形成方法，树脂层21A可以通过将液状或者软化的第2树脂涂覆于接触面31f来形成，例如也可以通过粘贴由第2树脂构成的片来形成。同样，各树脂层22A、23A可以通过将液状或者软化的第2树脂涂覆于接触面32f、33f来形成，例如也可以通过粘贴由第2树脂构成的片来形成。

作为第2树脂，能够举出与第2树脂层20相同的材料。在本实施方式中，分别独立地形成树脂层21A～23A，因此能够简单地使构成树脂层21A～23A的第2树脂为不同的种类的树脂。

并且，作为树脂层21A～23A的形成方法，也可以在接触面31f～33f涂覆环氧树脂等双液混合型的热固化性树脂，并使其干燥来形成各树脂层21A～23A。除此之外，也可以构成为：将包括ε-己内酰胺等热塑性树脂单基体和催化剂在内的树脂涂覆于接触面31f～33f，以热塑性树脂单基体的聚合反应开始的温度以上的温度加热，由此形成由尼龙6等热塑性树脂构成的树脂层21A～23A。

在第2树脂是热固化性树脂的情况下，热固化性树脂可以未固化，可以以热固化性树脂变为未完全固化的状态的方式通过加热将树脂预固化，也可以以变为完全固化的状态的方式通过加热将树脂正式固化。此外，在第2树脂是热塑性树脂的情况下，热塑性树脂是固化的状态。

在本实施方式中，优选第2树脂的玻璃转移温度(Tg)低于浸渍于筒部件31和圆顶部件32、33的强化纤维的基质树脂的Tg。由此，能够以比筒部件31和圆顶部件32、33的基质树脂的Tg低的温度形成树脂层21A～23A，因此能够确保筒部件31和圆顶部件32、33的保形性。此外，在热固化性树脂中，通过调整热固化性树脂所包含的固化剂的种类、添加量等，能够设定为所希望的Tg。并且，在热塑性树脂的情况下，通过对单基体的平均分子量、从单基体向聚合物的树脂的聚合度等进行调整等，能够设定为所希望的Tg。

此外，在本实施方式中，分别独立地进行了筒部件和圆顶部件形成和树脂层的包覆，但例如也可以同时进行。具体而言，也可以当在图4所示的芯轴100的表面以上述的方法形成树脂层后，在该树脂层上形成筒部件31。同样，也可以当在图5所示的芯轴200的表面以上述的方法形成树脂层后，在该树脂层上形成卷绕体35，之后将该卷绕体35切断来形成圆顶部件32、33。

2-2.接合工序S2

在接合工序S2中，如图9和图10所示，将筒部件31的两侧的各周端部31a、与圆顶部件32、33的周端部32a、33a接合。并且，将被筒部件31包覆的树脂层21A、与被圆顶部件32、33包覆的树脂层22A、23A接合。

此时，通过将筒部件31的各周端部31a的端面31d、与各圆顶部件32、33的周端部32a、33a的端面32d、33d对接，从而进行筒部件31与圆顶部件32、33的接合、和树脂层21A与树脂层22A、23A的接合。

由此，如图11所示，能够同时形成具有筒部件31和两个圆顶部件32、33的第1加强层30、和具有筒体区域21和侧端区域22、23的第2树脂层20。此外，树脂层21A成为第2树脂层20的筒体区域21，树脂层22A、23A成为第2树脂层20的侧端区域22、23。

这里，例如也可以经由粘合剂将筒部件31与圆顶部件32、33接合。优选粘合剂是与构成筒部件31和圆顶部件32、33的纤维强化树脂的树脂相同种类的粘合剂。除此之外，在构成筒部件31和圆顶部件32、33的纤维强化树脂的树脂是热固化性树脂的情况下，如上述那样，也可以在将热固化性树脂预固化的状态下将它们对接，并通过加热使热固化性树脂正式固化来将它们接合。

在构成筒部件31和圆顶部件32、33的纤维强化树脂的树脂是热塑性树脂的情况下，也可以将筒部件31的各周端部31a的端面31d、和各圆顶部件32、33的周端部32a、33a的端面32d、33d加热，在热塑性树脂熔融的状态下将它们对接来热熔接(接合)。

也可以经由上述的粘合剂将包覆了筒部件31的树脂层21A、与包覆了圆顶部件32、33的树脂层22A、23A接合。优选粘合剂是与构成筒部件31和圆顶部件32、33的纤维强化树脂的树脂相同种类的粘合剂，但例如也可以是由与树脂层21A～23A的树脂相同种类的树脂构成的粘合剂。除此之外，在树脂层21A～23A的树脂是热固化性树脂的情况下，也可以当在使热固化性树脂未固化的状态或者预固化的状态下将这些对接的状态下，通过加热使热固化性树脂正式固化来将它们接合。在树脂层21A～23A的树脂是热塑性树脂的情况下，也可以将树脂层21A～23A的各端部加热，在热塑性树脂熔融的状态下将它们对接来热熔接(接合)。

2-3.第2加强层形成工序S3

在第2加强层形成工序S3中，如图12所示，以覆盖第1加强层30的外表面的方式形成第2加强层34。

在该工序中，通过FW法将浸渍了成为第2加强层34的树脂的纤维束以螺旋缠绕层状地缠绕于第1加强层30的表面。螺旋缠绕是遍及圆顶部件32、33相对于筒部件31的轴向X倾斜地(10°以上60°以下的范围)进行缠卷的缠卷方法。若确保第2加强层34的强度，则不特别地限定所缠绕的纤维束的层数，但例如是2～10层左右。

纤维束的强化纤维能够举出与在第1加强层30中例示的材料相同的材料，作为浸渍于强化纤维的树脂，能够举出与在第1加强层30中例示的材料相同的材料。

2-4.第1树脂层形成工序S4

接下来，在第1树脂层形成工序S4中，如图12所示，在将树脂未固化或者软化的状态的第2加强层34形成为覆盖第1加强层30的表面的状态下，以覆盖第2树脂层20的表面的方式形成第1树脂层24。第1树脂层24通过涂覆第1树脂而形成。

若涂覆第1树脂的方法是能够在第2树脂层20的表面形成第1加强层30的方法，则不特别地限定。例如，如图12所示，经由将第2树脂层20的内部空间与外部空间连通的贯通孔32c，插入喷嘴300，并从喷嘴300排出第1树脂。在排出时，使喷嘴300沿着轴向X移动，并且使第1加强层30向周向旋转。由此，在第2树脂层20的整个面涂覆第1树脂。在涂覆后，经由贯通孔32c，从内部空间拉出喷嘴300。作为第1树脂，能够举出与作为构成上述的第1树脂层24的树脂例示的树脂相同的树脂。

在本实施方式中，优选第1树脂的玻璃转移温度(Tg)低于构成第2树脂层20的第2树脂的Tg。由此，在涂覆第1树脂后，能够防止正式固化或者固化的第2树脂层20的第2树脂过度地流动化。此外，如上述那样，在热固化性树脂中，通过调整热固化性树脂所包含的固化剂的种类、添加量等，能够设定为所希望的Tg。并且，在热塑性树脂的情况下，通过对单基体的平均分子量、从单基体向聚合物的树脂的聚合度等进行调整等，能够设定为所希望的Tg。

另外，在构成第2树脂层20的第2树脂为未固化或者预固化的热固化性树脂的情况下，优选第1树脂的胶凝化温度比第2树脂的胶凝化温度低10℃以上。由此，在将第1树脂层24和第2树脂层20正式固化时，第1树脂首先正式固化，因此易于保持衬里2的形状。另外，从相同的观点出发，第1树脂优选使用在第2树脂层20的环境温度(具体而言，常温)下正式固化的树脂。在将第1树脂涂覆于第2树脂层20的表面后，第1树脂固化，因此易于保持衬里2的形状。

在第2加强层34所包含的树脂和第1树脂是热塑性树脂的情况下，将树脂冷却并固化。此外，在热塑性树脂是热塑性树脂单基体和使其聚合反应的催化剂的情况下，能够通过以聚合反应的开始温度以上的温度加热来形成第2加强层34和第1树脂层24。另一方面，在第2加强层34所包含的树脂和第1树脂是热固化性树脂的情况下，通过加热将树脂正式固化。此时，在第1加强层30和第2树脂层20的树脂未完全固化的情况下，也使这些树脂正式固化。此外，在第1加强层30和第2树脂层20完全固化的情况下，优选第2加强层34和第1树脂的正式固化在第1加强层30的树脂不流动化的条件、和第2树脂层20的树脂也可以稍微流动化但不会过度地流动化的条件下进行。

此外，在将树脂正式固化或者固化时，也可以将容纳空间5内加压。由此，能够提高第1树脂层24与第2树脂层20的粘合性。

如图1所示，通过形成第1树脂层24，能够形成具有第1树脂层24和第2树脂层20的衬里2。另外，通过形成第1树脂层24，第2树脂层20的筒体区域21与侧端区域22、23的接缝被第1树脂层24覆盖，因此能够确保衬里2的气密性。另一方面，通过形成第2加强层34，能够形成具有第1加强层30和第2加强层34的加强部3。另外，通过形成第2加强层34，能够将圆顶部件32、33约束于筒部件31。

这样，在与第1树脂层24一起形成第2加强层34后，如图1所示，通过在接头4安装阀6，从而高压罐1完成。

此外，这里，对当在第1加强层30的表面用纤维束进行螺旋缠绕后，在第2树脂层20的表面涂覆第1树脂的例子进行了说明，但也可以当在第2树脂层20的表面涂覆第1树脂后，在第1加强层30的表面用纤维束进行螺旋缠绕。

另外，这里，同时进行了第2加强层34和第1树脂层24的固化或者正式固化，但也可以先将第2加强层34与第1树脂层24的任意一方固化或者正式固化，其后将另一方固化或者正式固化。

图13是表示本实施方式的变形例1所涉及的高压罐1的构造的示意性剖视图。图13所示的变形例1与本实施方式不同之处在于衬里2仅在筒体部2a具有第2树脂层20。因而，以下主要对不同点进行说明，对于与本实施方式相同的部件和部分，标注相同的附图标记并省略其详细的说明。

在变形例1的高压罐1中，衬里2是第1树脂层24、和仅在第1树脂层24与筒部件31之间形成的第2树脂层20的双层构造。因此，第2树脂层20仅由筒体区域21构成。

另外，衬里2的筒体部2a的表面积大于侧端部2b、2c，因此在衬里2伸缩后，与侧端部2b、2c相比，筒体部2a比较容易被约束于第1加强层30。由此，筒体部2a比侧端部2b、2c容易破损。因此，在变形例1中，通过仅在容易被约束于第1加强层30的筒体部2a具有第2树脂层20，从而在衬里2伸缩后，能够有效地防止由第1加强层30的约束导致的第1树脂层24的破损。

以下对变形例1的高压罐1的制造方法与上述的图3所示的制造方法不同的点进行说明。在图3所示的准备工序S1中，准备的圆顶部件32、33没有被图6所示的树脂层22A、23A包覆。具体而言，在如图5和图6所示形成圆顶部件32、33后，不通过树脂层22A、23A包覆圆顶部件32、33的接触面32f、33f。在图3所示的接合工序S2中，将被树脂层21A包覆的筒部件31的两侧的各周端部31a、与未被树脂层22A、23A包覆的状态的圆顶部件32、33的周端部32a、33a接合。在图3所示的第1树脂层形成工序S4中，以覆盖圆顶部件32、33的接触面32f、33f和第2树脂层20(这里，为筒体区域21)的表面的方式形成第1树脂层24。这样，能够形成具有第1树脂层24、和仅在第1树脂层24与筒部件31之间形成的第2树脂层20的衬里2。

图14是表示本实施方式的变形例2所涉及的高压罐1的构造的局部剖视图。如图14所示，变形例2与本实施方式不同之处在于筒部件31的各周端部31a、31a、与圆顶部件32、33的周端部32a、33a嵌合。因而，以下主要对不同的点进行说明，对于与本实施方式相同的部件和部分，标注相同的附图标记并其省略详细的说明。

在变形例2中，筒部件31和圆顶部件32、33形成为轴向X的周端部31a、32a、33a的厚度随着趋向端部而逐渐变薄。通过成为这样的形状，在将筒部件31的周端部31a、31a与各圆顶部件32、33的周端部32a、33a重叠后，不易在筒部件31的外表面与圆顶部件32、33的外表面的连接部分形成阶梯差。

以下对变形例2的高压罐1的制造方法与上述的图3所示的制造方法不同的点进行说明。在图3所示的准备工序S1中，为了逐渐变薄地形成筒部件31的轴向X的两端的厚度，可以以图4所示的纤维片F1的轴向X(宽度方向)的端部的纤维束的厚度逐渐变薄的方式编入纤维束，也可以使纤维片F1的缠绕宽度逐渐变窄。除此之外，也可以用辊等挤压筒部件31的轴向X的两端来使厚度逐渐变薄。此外，也可以通过用辊等挤压圆顶部件32、33的周端部32a、33a来使其厚度比其他部分薄。

另外，在图3所示的接合工序S2中，将圆顶部件32、33的周端部32a、33a与筒部件31的各周端部31a、31a接合。具体而言，将筒部件31的周端部31a、与圆顶部件32、33的周端部32a、33a的一方作为内侧，并将另一方作为外侧来嵌合。由此，能够使筒部件31与圆顶部件32、33的接合变得更稳固，因此能够更可靠地防止圆顶部件32、33和筒部件31因气压而脱落。

此外，在变形例2中，第2树脂层20也可以与变形例1相同地仅形成于第1树脂层24与筒部件31之间。

另外，在附图中没有示出，但作为本实施方式的变形例3所涉及的高压罐1，也可以在筒部件31与圆顶部件32、33之间具备接合部件。若为这样的结构，则能够提高筒部件31与圆顶部件32、33的粘合性，因此能够更可靠地防止圆顶部件32、33和筒部件31因气压而脱落。并且，也在筒体区域21与侧端区域22、23之间配置有接合部件，因此能够将该接合部件作为密封材料发挥作用。由此，能够提高容纳于衬里2内的高压气体的气密性。

接合部件配置于包括筒体区域21在内的筒部件31的各周端部31a、与包括侧端区域22、23在内的圆顶部件32、33的周端部32a、33a之间。接合部件可以是与包括第2树脂层20在内的端面31d～33d相应的环状的形状，也可以是与周端部31a及周端部32a、33a嵌合那样的形状。接合部件由树脂构成，优选是与构成筒部件31和各圆顶部件32、33的纤维强化树脂的树脂、或者第2树脂层20的树脂相同的树脂。此外，在变形例3中，第2树脂层20也可以与变形例1相同地仅形成于第1树脂层24与筒部件31之间。

此外，这次所公开的实施方式全部的点应被认为是例示，并非是对本发明进行的限制。本发明的范围并非由上述的实施方式的说明限定，而是由权利要求书的范围表示，并且包括与权利要求书的范围等同的意思以及在其范围内的全部变更。

例如，在上述实施方式中，衬里的筒体部和筒部件的形状是圆筒状，但若能够将被树脂层包覆的圆顶部件与被树脂层包覆的筒部件的两端分别接合，则并不限定于圆筒状。例如，衬里的筒体部和筒部件的形状也可以是扁平的形状(椭圆形状)、多边形的形状等。

另外，在上述实施方式中，对仅在任意一方的圆顶部件设置贯通孔，并且在高压罐的任意一端设置接头的例子进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以在圆顶部件的双方设置贯通孔，并且在高压罐的双方设置接头。

另外，在上述实施方式中，示出了由3个部件(筒部件、圆顶部件)形成第1加强层的例子，但本发明并不局限于此。例如，也可以由4个以上的部件(两个以上的筒部件、圆顶部件)形成第1加强层。在这种情况下，也可以在将两个以上的筒部件相互接合后，将圆顶部件与其两端接合。另外，也可以在将筒部件与圆顶部件挨个接合后，将它们接合。

Claims (2)

1.一种高压罐，其特征在于，

所述高压罐具备：

衬里，具有筒状的筒体部、和形成于所述筒体部的两侧的圆顶状的侧端部；和

加强层，构成为覆盖所述衬里的外表面，并由纤维强化树脂构成，

其中，所述加强层具有构成为覆盖所述筒体部的筒部件、和以覆盖所述侧端部的方式与所述筒部件的两侧接合的圆顶部件，

所述衬里具有形成容纳气体的容纳空间的第1树脂层、和在所述第1树脂层与至少所述筒部件之间形成的第2树脂层，

构成所述第2树脂层的第2树脂的拉伸弹性模量低于构成所述第1树脂层的第1树脂的拉伸弹性模量。

2.根据权利要求1所述的高压罐，其特征在于，

所述第2树脂层以覆盖所述第1树脂层的方式也形成于所述第1树脂层与所述圆顶部件之间。

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