CN114791082A - 高压罐及高压罐的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压罐及高压罐的制造方法。高压罐具有第一加强层和第二加强层。第一加强层是在筒构件的两端部接合有一对圆顶构件的层，筒构件的内周面向收容气体的收容空间露出。在第一加强层与第二加强层之间，以覆盖筒构件的方式形成有第一树脂层，第一树脂层与第一加强层相比，在厚度方向上，气体的透过性低。

Description

高压罐及高压罐的制造方法

技术领域

本发明涉及高压罐及高压罐的制造方法。

背景技术

例如，在天然气汽车或燃料电池汽车等中，利用了贮存燃料气体的高压罐。这种高压罐具有由纤维增强树脂构成的加强层和收容气体的收容空间。

例如，作为这样的高压罐，在日本特开2012-149739中提出了具有形成于内衬的外表面且由纤维增强树脂构成的第一加强层和以覆盖第一加强层的方式形成且由纤维增强树脂构成的第二加强层的高压罐。在日本特开2012-149739所记载的高压罐中，具有气体阻挡性的内衬形成了收容气体的收容空间。

发明内容

在高压罐中，在出货前，通过向高压罐的收容空间填充水来实施耐压检查，但在检查后，有时填充的水不被从收容空间充分除去，未被除去的水残留于收容空间。另外，在高压罐的使用时，有时因温度变化而在收容空间产生结露水。这样的水根据使用时的高压罐的姿势而容易积存于高压罐的筒部分(主干部)的内表面。

然而，在日本特开2012-149739所记载的高压罐中，由于在主干部形成有抑制气体的透过的内衬(树脂层)，所以主干部的内衬会与水直接接触。因而，根据内衬(树脂层)的材质，内衬可能会因水而劣化。

本发明的方案提供防止抑制气体的透过的树脂层因与水接触而劣化的高压罐及高压罐的制造方法。

本发明的方案涉及高压罐，该高压罐具有由第一纤维增强树脂构成的第一加强层和以覆盖所述第一加强层的方式形成且由第二纤维增强树脂构成的第二加强层，形成有收容气体的收容空间。所述第一加强层是具有筒构件和接合于所述筒构件的两端部的一对圆顶构件的层，所述筒构件的内周面向所述收容空间露出，所述第二加强层是以跨所述第一加强层的所述一对圆顶构件的方式将含浸有树脂的纤维束以螺旋缠绕的方式卷绕而得到的层，所述高压罐具有在所述第一加强层与所述第二加强层之间以覆盖所述筒构件的方式形成的树脂层，所述树脂层与所述第一加强层相比，在厚度方向上，所述气体的透过性低。

根据本发明的方案，覆盖筒构件的树脂层与第一加强层相比，在厚度方向上，气体的透过性低(即，气体阻挡性高)，因此，能够抑制透过第一加强层的筒构件的气体经由第二加强层而向外部泄漏。而且，由于树脂层未形成收容空间，所以即使在收容空间存在水，该水也不会与树脂层直接接触。因此，能够抑制由与水接触引起的树脂层的劣化。

可以是，各圆顶构件从所述筒构件的外侧嵌合于所述筒构件，在所述筒构件与所述各圆顶构件嵌合的嵌合部处，在所述筒构件与所述各圆顶构件之间形成有所述树脂层的一部分。

根据该结构，在筒构件与各圆顶构件嵌合的嵌合部处，来自收容空间的气体容易泄漏，但由于在筒构件与各圆顶构件之间形成有树脂层的一部分，所以能够抑制来自筒构件与圆顶构件之间的气体的泄漏。

在本说明书中，公开上述的高压罐的制造方法。本发明的第二方案涉及高压罐的制造方法，该高压罐具有由第一纤维增强树脂构成的第一加强层和以覆盖所述第一加强层的方式形成且由第二纤维增强树脂构成的第二加强层，形成有收容气体的收容空间。所述制造方法包括：准备接合体的工序，所述接合体是成为所述第一加强层的接合体，且是一对圆顶构件接合于筒构件的2个端部的接合体；及形成所述第二加强层的工序，对于准备好的所述接合体，以跨所述一对圆顶构件的方式将含浸有树脂的纤维束以螺旋缠绕的方式卷绕，从而形成所述第二加强层，在所述准备的工序中，作为所述接合体，准备所述筒构件的内周面向所述收容空间露出且以覆盖所述筒构件的方式形成有树脂层的接合体，所述树脂层与所述第一加强层相比，在厚度方向上，所述气体的透过性低。

根据本发明的方案，覆盖筒构件的树脂层与第一加强层相比，在厚度方向上，气体的透过性低，因此能够制造抑制了透过第一加强层的筒构件的气体经由第二加强层而向外部泄漏的高压罐。因此，也可以不在筒构件的内周面形成气体阻挡性高的内衬。而且，由于树脂层未形成收容空间，所以即使在收容空间存在水，该水也不会与树脂层直接接触。因此，能够抑制由树脂层与水接触引起的劣化，因此，能够使用的树脂层的材料的选择的幅度变宽，如容易因水而劣化的树脂等。

可以是，在所述准备的工序中，对于在外周面覆盖有所述树脂层的所述筒构件，从所述筒构件的外侧将所述各圆顶构件嵌合，由此，在所述筒构件与所述圆顶构件嵌合的嵌合部处，在所述筒构件与所述各圆顶构件之间形成所述树脂层的一部分。

根据该方法，能够得到在筒构件与圆顶构件之间形成有树脂层的一部分的高压罐，因此能够抑制来自筒构件与圆顶构件之间的气体的泄漏。

根据本发明的方案的高压罐及高压罐的制造方法，能够防止抑制气体的透过的树脂层因与水接触而劣化。

附图说明

本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标记表示同样的要素，其中：

图1是示出本发明的一实施方式的高压罐的构造的剖视图。

图2是示出图1所示的高压罐的构造的局部剖视图。

图3是说明图1所示的高压罐的制造方法的工序的流程图。

图4是用于在图3所示的构件形成工序中说明筒构件的形成方法的剖视图。

图5是用于在图3所示的构件形成工序中说明一对圆顶构件的形成方法的局部剖视图。

图6是在图3所示的构件形成工序中形成的一对圆顶构件的剖视图。

图7是在图3所示的构件形成工序中在图6所示的一对圆顶构件形成了第二树脂层的一对圆顶构件的剖视图。

图8是用于说明图3所示的第一树脂层形成工序的剖视图。

图9是用于说明图3所示的第一加强层形成工序的示意性立体图。

图10是在图3所示的第一加强层形成工序中形成的接合体的剖视图。

图11是示出图1所示的高压罐的变形例的构造的剖视图。

图12是示出图11所示的高压罐的构造的局部剖视图。

图13是说明图11所示的高压罐的制造方法的工序的流程图。

图14是用于说明图13所示的第一加强层形成工序的示意性立体图。

图15是在图13所示的第一树脂层形成工序中形成的接合体的剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照图1～图15一边对本发明的实施方式及其变形例进行说明。

1.关于高压罐1

以下，将高压罐1设为搭载于燃料电池车辆的被填充高压的氢气的罐来说明，但关于其他的用途也能够应用。另外，作为能够向高压罐1填充的气体，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。

如图1所示，高压罐1是两端呈圆顶状地带有圆弧的大致圆筒形状的高压气体贮存容器。高压罐1至少具备具有气体阻挡性的气体阻挡部2和由纤维增强树脂构成的加强部3。气体阻挡部2具有第一树脂层21及第二树脂层22、23，加强部3具有第一加强层30及第二加强层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。另外，在高压罐1形成有收容气体的收容空间5。高压罐1在使用时，以使高压罐1的(后述的筒构件31)的轴线沿着水平方向的方式平放设置。

接头4是将铝或铝合金等金属材料加工成规定形状而得到的。在接头4安装有用于相对于收容空间5填充及排出氢气的阀6。在阀6设置有在后述的圆顶构件32的突出部32b处与气体阻挡部2相接而将高压罐1的收容空间5密封的密封构件6a。

气体阻挡部2是抑制收容于收容空间5的气体向外部泄漏的层，如上所述，具有第一树脂层21和第二树脂层22、23。需要说明的是，本实施方式的第一树脂层21能够视为本发明的“树脂层”。关于第一树脂层21和第二树脂层22、23后述。

加强部3具有使高压罐1的刚性、耐压性等机械强度提高的功能，由在增强纤维(连续纤维)含浸有树脂的纤维增强树脂构成。加强部3具有第一加强层30和以覆盖第一加强层30的外表面的方式形成的第二加强层34。第一加强层30具有圆筒状的筒构件31和结合于筒构件31的两端部31a、31a的一对圆顶构件32、33，由这些构件一体地形成。

第一加强层30是将在增强纤维含浸有树脂(基体树脂)的纤维增强树脂层多个层叠而得到的构件。筒构件31的增强纤维以相对于筒构件31的轴向X大致正交的角度呈周状地取向，换言之，筒构件31的增强纤维在筒构件31的周向上取向。一对圆顶构件32、33的增强纤维未在筒构件31的周向上取向，分别从各圆顶构件32、33的顶部附近朝向各圆顶构件的周端部32a、33a而在与周向交叉的各种各样的方向上延伸。

在本实施方式中，筒构件31的增强纤维和一对圆顶构件32、33的增强纤维未连续(未相连)。这是因为，如后所述，在分别形成了筒构件31和一对圆顶构件32、33后，在筒构件31的两端安装一对圆顶构件32、33。

作为构成第一加强层30(即，筒构件31及一对圆顶构件32、33)的增强纤维，能够使用玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维及碳纤维等，尤其是，从轻量性、机械强度等观点来看，优选使用碳纤维。

作为含浸于第一加强层30的增强纤维的基体树脂，没有特别的限定，能够使用热塑性树脂或热固性树脂。作为热塑性树脂，例如能够举出聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、尼龙6或尼龙6,6等。作为热固性树脂，例如能够举出苯酚树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂或环氧树脂等。尤其是，从机械强度等观点来看，优选使用环氧树脂。环氧树脂在未硬化状态下存在流动性，在热硬化后能够形成坚韧的交联构造。

第二加强层34是将在增强纤维含浸有树脂(基体树脂)的纤维增强树脂层多个层叠而得到的层。在本实施方式中，第二加强层34以覆盖形成于筒构件31的第一树脂层21的表面和圆顶构件32、33的外表面的方式形成。

具体而言，第二加强层34是以跨一对圆顶构件32、33的方式由增强纤维被取向的纤维增强树脂构成的层。第二加强层34的增强纤维通过含浸有基体树脂的纤维束的螺旋缠绕而以相对于筒构件31的轴向X倾斜的方式取向。通过该增强纤维，能够将圆顶构件32、33束缚于筒构件31。因而，在高压罐1的使用时，能够防止因气压而圆顶构件32、33从筒构件31沿着轴向X向外方脱落。

作为构成第二加强层34的增强纤维，能够举出与在第一加强层30中例示出的材料同样的材料，作为含浸于增强纤维的基体树脂，能够举出与在第一加强层30中例示出的材料同样的材料。

在本实施方式中，气体阻挡部2的第一树脂层21在第一加强层30与第二加强层34之间以覆盖筒构件31的方式形成。例如，第一树脂层21的厚度比第一加强层30的厚度薄，第一树脂层21的厚度是0.05mm～5mm的厚度，第一加强层30的厚度可以为10mm以上。在此，第一树脂层21与第一加强层30相比，在厚度方向上，气体的透过性低(即，气体阻挡性高)。

由此，能够抑制透过第一加强层30的气体经由第二加强层34而向外部泄漏。尤其是，若高压罐1的表面积变大，则气体的透过量增加，在本实施方式中，筒构件31的表面积比一对圆顶构件32、33的表面积大，因此筒构件31与圆顶构件32、33相比气体的透过量大。于是，通过在筒构件31形成第一树脂层21，能够有效地抑制透过第一加强层30的气体经由第二加强层34而向外部泄漏。

在此，“第一树脂层21与第一加强层30相比，在厚度方向上，气体的透过性低”是指：在筒构件31的径向上，第一树脂层21与第一加强层30相比，气体难以透过(气体阻挡性高)。需要说明的是，它们的气体透过性的关系能够通过制作与第一树脂层21相同厚度的试样和与第一加强层30相同厚度的试样并测定相对于这些试样的气体(收容的气体)的透过量来检验。例如，第一树脂层21的树脂可以使用与含浸于第一加强层30的增强纤维的基体树脂相比气体透过性低的树脂。

而且，第一树脂层21优选相对于第一加强层30及第二加强层34具有粘接性。由此，在使用高压罐1时，能够防止在第一加强层30与第二加强层34之间发生剥离，能够维持高压罐1的耐疲劳强度。

例如，优选的是，构成第一树脂层21的树脂和构成第一加强层30的纤维增强树脂的树脂通过交联反应或聚合反应等化学反应而化学结合。

作为第一树脂层21的材料，也可以使用包含作为母材的具有气体阻挡性的合成树脂和使粘接性提高的弹性体的树脂材料。作为具有气体阻挡性的合成树脂，只要是气体阻挡性比基体树脂高的树脂即可，没有特别的限定，例如能够使用热塑性树脂。作为该热塑性树脂，例如能够举出聚酯系树脂或聚乙烯醇系树脂等。若考虑高气体阻挡性，则作为聚酯系树脂，优选是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，作为聚乙烯醇系树脂，优选是聚乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)。

作为弹性体，只要使粘接性提高即可，没有特别的限定，例如能够使用橡胶或以在橡胶的表面具有官能团的方式改性后的改性橡胶。作为橡胶，能够举出乙烯-丁烯共聚物(EBR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)等。

作为改性橡胶的官能团，只要是相对于第一加强层30及第二加强层34使粘接性提高的官能团即可，没有特别的限定。例如，在第一加强层30及第二加强层34的基体树脂是环氧树脂的情况下，改性橡胶的官能团是与环氧基反应的官能团即可，例如能够举出羧基、羟基或氨基。

作为这样的树脂材料的例子，能够举出包含PEN和具有羧基或氨基的改性橡胶的树脂材料或包含EVOH和具有羧基或氨基的改性橡胶的树脂材料等。

另外，作为第一树脂层21的材料，也可以使用具有3层构造的片材料或膜材料。具体而言，也可以使用在具有气体阻挡性的阻挡层的双面形成有具有粘接性的粘接层的片材料或膜材料。作为阻挡层的树脂，能够举出与上述的具有气体阻挡性的合成树脂同样的树脂，例如能够举出EVOH或PEN等。作为粘接层的树脂，例如能够举出聚丙烯(PP)树脂或聚酰胺(PA)树脂等热塑性树脂。

作为这样的片材料或膜材料的例子，能够举出在由EVOH构成的阻挡层的双面形成有由PP构成的粘接层的片材料或膜材料。除此以外，也能够举出在由EVOH构成的阻挡层的双面形成有由PA构成的粘接层的片材料或膜材料。

除此以外，作为第一树脂层21的材料，也可以使用对聚氨酯树脂添加了无机材料等填料的粘接材料。通过使用聚氨酯树脂，能够在第一树脂层21中在低温下显现高的伸展特性，通过添加填料，能够提高第一树脂层21的气体阻挡性。除此以外，从具有高气体阻挡性并且在低温下具有高的伸展特性这一点来看，作为第一树脂层21的材料，也可以使用由变性环氧树脂构成的粘接材料。

在本实施方式中，如图1所示，第二树脂层22、23以分别覆盖一对圆顶构件32、33的位于高压罐1的内侧的内表面32f、33f(参照图6)的方式形成。然而，第二树脂层22、23的形成不限定于图1所示的形态，第二树脂层22、23也可以在第一加强层30与第二加强层34之间以分别覆盖一对圆顶构件32、33的方式形成。

作为第二树脂层22、23的材料，可以使用作为第一树脂层21的材料而例示的树脂材料、片材料或膜材料、或者粘接材料。需要说明的是，第一树脂层21及第二树脂层22、23的材料可以使用相同种类的材料，也可以使用不同种类的材料。

在本实施方式的高压罐1中，如图1所示，筒构件31的内周面31b向收容空间5露出，收容空间5由筒构件31的内周面31b和第二树脂层22、23形成。因此，第一树脂层21未形成收容空间5，因此，即使在所谓的平放的高压罐1的筒构件31的内周面31b积存了水，该水也不会与第一树脂层21直接接触。作为结果，能够抑制由与水接触引起的第一树脂层21的劣化。

例如，PEN及EVOH等这样的具有高气体阻挡性的树脂在分子内具有极性基团，因极性基团而容易水解或者容易发生由水引起的溶胀，结果，有时气体阻挡性降低。然而，在本实施方式中，如上所述，由于第一树脂层21不与水直接接触，所以能够确保第一树脂层21的高气体阻挡性。

另外，在本实施方式的高压罐1中，如图1、图2所示，各圆顶构件32、33从筒构件31的外侧嵌合于筒构件31。详细而言，各圆顶构件32、33的周端部32a、33a从筒构件31的外侧嵌合于筒构件31的各端部31a。在此，在筒构件31的外周面31c(参照图4)覆盖有第一树脂层21。

在这样的筒构件31和各圆顶构件32、33嵌合的嵌合部30a处，在筒构件31与各圆顶构件32、33之间形成有第一树脂层21的一部分。由此，在筒构件31和各圆顶构件32、33嵌合的嵌合部30a处，来自收容空间5的气体容易泄漏，但能够抑制来自筒构件31与各圆顶构件32、33之间的气体的泄漏。

而且，在本实施方式中，在各圆顶构件32、33的内表面32f、33f分别覆盖有第二树脂层22、23。在嵌合部30a处，在筒构件31与各圆顶构件32、33之间分别与第一树脂层21的一部分一起形成有第二树脂层22、23的一部分，第一树脂层21的一部分和第二树脂层22、23的一部分重叠(接合)。由此，能够有效地抑制来自筒构件31与各圆顶构件32、33之间的气体的泄漏。

2.关于高压罐1的制造方法

接着，对本发明的一实施方式的高压罐1的制造方法进行说明。图3是说明高压罐1的制造方法的工序的流程图。如图3所示，高压罐1的制造方法包括构件形成工序S11、第一树脂层形成工序S12、第一加强层形成工序S13及第二加强层形成工序S14。需要说明的是，构件形成工序S11、第一树脂层形成工序S12及第一加强层形成工序S13能够视为在本发明中所说的“准备接合体的工序”。

2-1.关于构件形成工序S11

如图3所示，在高压罐1的制造方法中，首先，进行构件形成工序S11。在该工序中，进行筒构件31的形成和覆盖了第二树脂层22、23的一对圆顶构件32、33的形成。也可以省略该工序，另外准备筒构件31和覆盖了第二树脂层22、23的一对圆顶构件32、33。

(筒构件31的形成方法)

在筒构件31的形成方法中，如图4所示，例如，通过在圆柱状的心轴100的外表面缠绕纤维片F1来形成筒构件31。心轴100的外径D1是相当于筒构件31的内径的外径，优选被设定为各圆顶构件32、33能够从筒构件31的外侧与筒构件31嵌合的大小。

在形成筒构件31时，一边利用旋转机构(未图示)使心轴100在周向上旋转，一边将卷出的纤维片F1向心轴100多次缠绕。纤维片F1是在一方向上对齐的增强纤维中含浸有基体树脂的片，以使增强纤维在心轴100的周向上取向的方式将纤维片F1向心轴100缠绕。由此，形成增强纤维在周向上取向的筒构件31。

纤维片F1的增强纤维能够使用与在第一加强层30中例示的材料同样的材料，作为含浸于增强纤维的基体树脂，能够举出与在第一加强层30中例示的材料同样的材料。

如图4所示，筒构件31以使轴向X的各端部31a的厚度随着向筒构件31的轴向X的端部前进而逐渐变薄的方式形成。通过设为这样的形状，在将筒构件31的两端部31a、31a和圆顶构件32、33的周端部32a、33a分别重叠时，难以在筒构件31的外表面与圆顶构件32、33的外表面的连接部分形成台阶。

为了使筒构件31的轴向X的两端部31a、31a的厚度随着向筒构件31的轴向X的端部前进而逐渐形成得薄，可以将纤维片F1的缠绕宽度逐渐缩窄，也可以通过将筒构件31的轴向X的两端部31a利用辊等按压而将厚度逐渐减薄。

需要说明的是，在此，对在心轴100的外表面缠绕纤维片F1而形成筒构件31的例子进行了说明。然而，也可以通过在心轴100的外表面利用纤维缠绕法(FW法)环向缠绕含浸有基体树脂的纤维束来形成筒构件31。或者，作为其他的方法，也可以通过在旋转的心轴100的内表面粘贴纤维片的所谓CW(Centrifugal Winding：离心缠绕)法来形成筒构件31。

在基体树脂是热固性树脂的情况下，将缠绕于心轴100的状态的纤维片F1加热，使未硬化的热固性树脂硬化。另一方面，在基体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，将纤维片F1的树脂固化。在基体树脂的硬化或固化后，将筒构件31从心轴100拆卸。需要说明的是，在使用了热固性树脂的情况下，也可以在进行至后述的第一树脂层形成工序S12后，使基体树脂硬化并且与第一树脂层21的树脂化学反应(交联反应或聚合反应等)。由此，能够提高筒构件31与第一树脂层21的粘接性。

(带第二树脂层的一对圆顶构件32、33的形成方法)

在覆盖了第二树脂层22、23的一对圆顶构件32、33的形成方法中，首先，形成图6所示的一对圆顶构件32、33。在该形成方法中，如图5所示，例如通过纤维缠绕法(FW法)，将含浸有基体树脂的纤维束F2向心轴200的外表面卷绕。具体而言，心轴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。

主体部201在从轴部202的轴向观察时形成为圆形状。在主体部201的轴向中央的外周面形成有在周向上绕一圈延伸的槽部201a。心轴200是将一对圆顶构件32、33接在一起而得到的形状，在相对于其接缝的位置形成有槽部201a。轴部202以能够旋转的方式支承于旋转机构(未图示)。

在形成一对圆顶构件32、33时，首先，通过使心轴200旋转，以覆盖心轴200的外表面的方式缠绕纤维束F2，形成卷绕体35。此时，通过在轴部202的外表面也缠绕纤维束F2，如图6所示，形成具有贯通孔32c的圆筒状的突出部32b。将纤维束F2以相对于轴部202的轴向例如以30～50度交叉的角度缠绕。

纤维束F2的增强纤维能够使用与在第一加强层30中例示的材料同样的材料，作为含浸于增强纤维的基体树脂，能够举出与在第一加强层30中例示的材料同样的材料。在纤维束F2的基体树脂是热塑性树脂的情况下，在将热塑性树脂加热而使其软化的状态下，向心轴200缠绕纤维束F2。另一方面，在纤维束F2的基体树脂是热固性树脂的情况下，在热固性树脂未硬化的状态下，向心轴200缠绕纤维束F2。

需要说明的是，可以将卷绕体35的相当于圆顶构件32、33的接缝的位置的附近利用辊等按压，以使各圆顶构件32、33的周端部32a、33a的厚度随着向筒构件31的轴向X的端部前进而逐渐变薄。

接着，将卷绕于心轴200的外表面的卷绕体35使用切割器210(参照图5)而分割成2个。之后，如图6所示，通过将分割后的卷绕体35从心轴200分离而形成一对圆顶构件32、33。

具体而言，从图5所示的状态起，向突出部32b的外表面安装接头4。在含浸于卷绕体的纤维束F2的树脂是热固性树脂的情况下，将卷绕体35硬化。另一方面，在含浸于卷绕体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，将纤维束F2的树脂固化。

在这样将含浸于纤维束F2的树脂硬化或固化后的状态下，一边使心轴200旋转，一边将切割器210的刀尖向心轴200的槽部201a插入。由此，纤维束F2由切割器210切断，能够将卷绕体分割成2个。通过将分割后的卷绕体从心轴200分离而形成一对圆顶构件32、33。

接着，如图6及图7所示，在形成的一对圆顶构件32、33的内表面32f、33f分别形成第二树脂层22、23。具体而言，在使用作为第一树脂层21的材料而例示的树脂材料或粘接材料的情况下，可以通过将液状或软化后的这些材料向内表面32f、33f涂布并将其硬化或固化而分别形成第二树脂层22、23。或者，在使用作为第一树脂层21的材料而例示的片材料或膜材料等的情况下，可以通过将片材料等向内表面32f、33f粘贴而分别形成第二树脂层22、23。

在本实施方式中，将一对圆顶构件32、33的形成和第二树脂层22、23的覆盖独立地进行，但也可以将它们同时进行。在该情况下，例如，可以在图5所示的心轴200的表面形成了成为第二树脂层22、23的树脂层后，在该树脂层上形成卷绕体35。接着，可以将该卷绕体35切断而形成带第二树脂层22、23的一对圆顶构件32、33。

在此，说明了在圆顶构件32、33的内表面32f、33f分别形成第二树脂层22、23的情况，但不限定于此，也可以在一对圆顶构件32、33的位于高压罐1的外侧的外表面32g、33g(参照图6)分别形成第二树脂层22、23。在该情况下，也可以将圆顶构件32、33的内表面32f、33f向收容空间5露出。

2-2.关于第一树脂层形成工序S12

接着，如图3所示，进行第一树脂层形成工序S12。在该工序中，如图4及图8所示，以覆盖准备好的筒构件31的外周面31c的方式形成第一树脂层21。在此，第一树脂层21与第一加强层30相比，在厚度方向上，气体的透过性低。另外，第一树脂层21优选相对于第一加强层30及第二加强层34具有粘接性。

在形成第一树脂层21时，在作为材料而如上述那样使用包含作为母材的具有气体阻挡性的合成树脂和使粘接性提高的弹性体的树脂材料的情况下，可以将液状或软化后的树脂材料向筒构件31的外周面31c涂布。

在此，在第一树脂层21(或母材的合成树脂)是热塑性树脂且第二加强层34的基体树脂是热固性树脂的情况下，第一树脂层21的树脂的玻璃转变温度(Tg)优选比第二加强层34的基体树脂的硬化的温度低。

由此，在将后述的第二加强层34的基体树脂通过加热而硬化时，将第一树脂层21的热塑性树脂软化(熔融)，第一树脂层21向第二加强层34紧贴。而且，也可以将第一树脂层21和第二加强层34的基体树脂通过交联反应或聚合反应等化学反应而化学结合。其结果，能够提高经由第一树脂层21的第一加强层30及第二加强层34的粘接性。需要说明的是，在热塑性树脂中，通过进行单体的平均分子量、从单体向聚合物的树脂的聚合度等的调整等，能够设定为期望的Tg。

另外，在第二加强层34的基体树脂是环氧树脂的情况下，上述的树脂材料中包含的弹性体优选是以在表面具有与环氧树脂的环氧基反应的官能团的方式改性后的改性橡胶。作为官能团，能够举出羧基、羟基或氨基。由此，在将第二加强层34的基体树脂通过加热而硬化时，将第二加强层34的环氧树脂和改性橡胶的官能团化学结合。其结果，能够提高第一加强层30及第二加强层34的粘接性。

另外，在形成第一树脂层21时，作为材料，如上所述，也可以将在具有气体阻挡性的阻挡层的两面形成有具有粘接性的粘接层的片材料或膜材料向筒构件31的外周面31c以环绕至少1圈的方式粘贴。

需要说明的是，在粘接层是热塑性树脂且第二加强层34的基体树脂是热固性树脂的情况下，优选在将第二加强层34的基体树脂硬化的温度条件下热塑性树脂与基体树脂化学结合。

除此以外，在作为成为第一树脂层21的材料而使用上述的粘接材料的情况下，也可以将粘接材料向外周面31c涂布。在第一树脂层21的材料中包含的树脂材料或粘接材料是热固性树脂的情况下，利用热使树脂硬化。需要说明的是，在使用了热固性树脂的情况下，在第二加强层形成工序S14中，也可以使第一树脂层21的热固性树脂与第二加强层34的基体树脂一起硬化。由此，能够提高第一树脂层21及第二加强层34的粘接性。

需要说明的是，在本实施方式中，在心轴100形成了筒构件31的状态下继续形成了第一树脂层21，但例如也可以在从心轴100拆卸了筒构件31后形成第一树脂层21。

2-3.关于第一加强层形成工序S13

接着，如图3所示，进行第一加强层形成工序S13。在该工序中，如图9及图10所示，在筒构件31的两端部31a、31a接合一对圆顶构件32、33。具体而言，在筒构件31的各端部31a分别接合各圆顶构件32、33的周端部32a、33a。由此，能够形成成为第一加强层30的接合体30A。

在此，在本实施方式中，筒构件31是在外周面31c形成有第一树脂层21的状态，一对圆顶构件32、33是在内表面32f、33f形成有第二树脂层22、23的状态。通过将这样的筒构件31和一对圆顶构件32、33接合，如图10所示，能够形成具有第一加强层30和气体阻挡部2的接合体30A。

在接合时，对于在外周面31c覆盖有第一树脂层21的筒构件31，从筒构件31的外侧将各圆顶构件32、33嵌合。由此，在筒构件31和各圆顶构件32、33嵌合的嵌合部30a(参照图2)处，在筒构件31与各圆顶构件32、33之间形成第一树脂层21的一部分。其结果，能够得到在筒构件31与各圆顶构件32、33之间形成有第一树脂层21的一部分的高压罐1，因此能够抑制来自筒构件31与各圆顶构件32、33之间的气体的泄漏。

需要说明的是，在本实施方式中，在嵌合部30a处，在筒构件31与各圆顶构件32、33之间，与第一树脂层21的一部分一起形成有第二树脂层22、23的一部分。因而，在接合时，以使第一树脂层21的一部分和第二树脂层22、23的一部分互相重叠的方式将它们接合。

筒构件31与各圆顶构件32、33的接合也可以经由形成于嵌合部30a的第一及第二树脂层21～23而接合。在构成第一及第二树脂层21～23的树脂是热塑性树脂的情况下，可以将嵌合部30a加热而使热塑性树脂熔融，将嵌合部30a热融合(接合)。另一方面，在构成第一及第二树脂层21～23的树脂是热固性树脂的情况下，可以通过加热使嵌合部30a硬化而将嵌合部30a接合。

除此以外，在构成筒构件31和各圆顶构件32、33的基体树脂是热塑性树脂的情况下，也可以将筒构件31的各端部31a和各圆顶构件32、33的周端部32a、33a加热，在热塑性树脂熔融的状态下，使它们嵌合而热融合(接合)。另一方面，在构成筒构件31和各圆顶构件32、33的基体树脂是热固性树脂的情况下，也可以在筒构件31和各圆顶构件32、33嵌合的状态下，通过加热使热固性树脂硬化而将它们接合。

在这样准备的接合体30A中，如图10所示，筒构件31的内周面31b向收容空间5露出，由筒构件31的内周面31b和第二树脂层22、23形成了收容空间5。也就是说，第一树脂层21未形成收容空间5。

而且，在接合体30A中，筒构件31的外周面31c由第一树脂层21覆盖。由此，在形成后述的第二加强层34时，能够在第一加强层30与第二加强层34之间以覆盖筒构件31的方式形成第一树脂层21。如上所述，这样的第一树脂层21与第一加强层30相比，在厚度方向上，气体的透过性低。

2-4.关于第二加强层形成工序S14

接着，如图3所示，进行第二加强层形成工序S14。在该工序中，如图10及图1所示，相对于准备好的接合体30A，以跨一对圆顶构件32、33的方式将含浸有树脂(基体树脂)的纤维束以螺旋缠绕的方式卷绕，从而形成第二加强层34。

具体而言，将成为第二加强层34的含浸有基体树脂的纤维束通过FW法而向接合体30A的表面以螺旋缠绕的方式呈层状地缠绕。在此，在本实施方式中，如上所述，在接合体30A中，筒构件31的外周面31c被第一树脂层21覆盖，因此将纤维束向第一树脂层21的表面及圆顶构件32、33的外表面32g、33g缠绕。

螺旋缠绕是跨圆顶构件32、33而相对于筒构件31的轴向X斜着(10°以上且60°以下的范围)卷绕起来的绕法。缠绕的纤维束的层数只要确保第二加强层34的强度即可，没有特别的限定，例如是2～10层左右。

纤维束的增强纤维能够举出与在第一加强层30中例示的材料同样的材料，作为含浸于增强纤维的基体树脂，能够举出与在第一加强层30中例示的材料同样的材料。

将纤维束向接合体30A的外表面卷绕结束后，在含浸有纤维束的基体树脂是热固性树脂的情况下，使该树脂硬化。此时，在第一加强层30的基体树脂和第一及第二树脂层21～23的树脂是热固性树脂且未完全硬化的情况下，也使这些树脂硬化。另一方面，在含浸于纤维束的基体树脂是热塑性树脂的情况下，将该树脂通过放冷或强制冷却而冷却从而使其固化。此时，在第一加强层30的基体树脂和第一及第二树脂层21～23的树脂是热塑性树脂且未完全固化的情况下，也将这些树脂冷却而使其固化。

通过这样形成第二加强层34，能够形成具有第一加强层30及第二加强层34的加强部3。在加强部3中，在第一加强层30与第二加强层34之间，以覆盖筒构件31的方式形成有第一树脂层21。由此，能够经由第一树脂层21而提高第一加强层30与第二加强层34的粘接性，因此难以在第一加强层30与第二加强层34之间产生空隙。

在形成了第二加强层34后，如图1所示，通过在接头4安装阀6，高压罐1完成。

根据本实施方式，如上所述，在第一加强层30与第二加强层34之间覆盖筒构件31的第一树脂层21与第一加强层30相比，在厚度方向上，气体的透过性低。因而，能够制造抑制了透过第一加强层30的气体经由第二加强层34而向外部泄漏的高压罐1。因此，也可以不在筒构件31的内周面31b形成气体阻挡性高的内衬。

而且，如上所述，第一树脂层21未形成收容空间5，因此，即使在收容空间5存在水，也不会与该水直接接触。因此，能够抑制由第一树脂层21与水接触引起的劣化，因此也能够使用容易因水而劣化的树脂等，结果，能够使用的树脂层的材料的选择的幅度变宽。例如，能够适宜地采用作为官能团而具有亲水基的树脂(例如，PEN、EVOH或聚氨酯)等。

3.关于本实施方式的变形例

参照图11～图15来对本实施方式的变形例进行说明。以下，主要关于不同点进行说明，关于与上述的实施方式相同的构件及部分，标注相同的标号而省略其详细的说明。

在上述的实施方式的高压罐1中，说明了在嵌合部30a处在筒构件31与各圆顶构件32、33之间形成有第一树脂层21的一部分的例子，但嵌合部30a的构造不限定于此。

例如，也可以如图11、12所示的本变形例的高压罐1那样，在嵌合部30b处，以覆盖各圆顶构件32、33的外表面32g、33g的至少一部分的方式连续地形成有第一树脂层21。具体而言，在后述的将筒构件31和各圆顶构件32、33接合而成的接合体30B(参照图15)的外周面处，第一树脂层21以覆盖筒构件31与各圆顶构件32、33的边界部分的方式延伸。由此，能够利用第一树脂层21来抑制来自该边界部分的气体的泄漏。

如图13所示，在本变形例的高压罐1的制造方法中，第一加强层形成工序和第一树脂层形成工序的顺序与上述的实施方式不同，以下仅说明不同点。需要说明的是，构件形成工序S21、第一加强层形成工序S22及第一树脂层形成工序S23相当于在本发明中所说的“准备接合体的工序”。

在本变形例的高压罐1的制造方法中，构件形成工序S21与上述的实施方式的构件形成工序S11是同样的。在第一加强层形成工序S22中，如图14所示，在形成第一树脂层21前，在筒构件31的两端部31a、31a接合一对圆顶构件32、33，制作接合体30B。

接着，如图13所示，进行第一树脂层形成工序S23。在该工序中，如图15所示，与上述的实施方式的第一树脂层形成工序S12同样地，在接合体30B的状态下，在筒构件31的外周面31c形成第一树脂层21。具体而言，以将各圆顶构件32、33的周端部32a、33a的外周面与筒构件31的外周面31c一起覆盖的方式形成第一树脂层21。

接着，如图13所示，进行第二加强层形成工序S24。在该工序中，如图15及图11所示，与上述的实施方式的第二加强层形成工序S14同样地形成第二加强层34。这样，能够得到本变形例的高压罐1。

以上，虽然对本发明的一实施方式进行了详述，但本发明不限定于前述的实施方式，能够进行各种设计变更。

Claims (4)

1.一种高压罐，具有由第一纤维增强树脂构成的第一加强层和以覆盖所述第一加强层的方式形成且由第二纤维增强树脂构成的第二加强层，形成有收容气体的收容空间，其特征在于，

所述第一加强层是具有筒构件和接合于所述筒构件的两端部的一对圆顶构件的层，所述筒构件的内周面向所述收容空间露出，

所述第二加强层是以跨所述第一加强层的所述一对圆顶构件的方式将含浸有树脂的纤维束以螺旋缠绕的方式卷绕而得到的层，

所述高压罐具有在所述第一加强层与所述第二加强层之间以覆盖所述筒构件的方式形成的树脂层，

所述树脂层与所述第一加强层相比，在厚度方向上，所述气体的透过性低。

2.根据权利要求1所述的高压罐，其特征在于，

各圆顶构件从所述筒构件的外侧嵌合于所述筒构件，

在所述筒构件与所述各圆顶构件嵌合的嵌合部处，在所述筒构件与所述各圆顶构件之间形成有所述树脂层的一部分。

3.一种高压罐的制造方法，所述高压罐具有由第一纤维增强树脂构成的第一加强层和以覆盖所述第一加强层的方式形成且由第二纤维增强树脂构成的第二加强层，形成有收容气体的收容空间，所述制造方法的特征在于，包括：

准备接合体的工序，所述接合体是成为所述第一加强层的接合体，且是一对圆顶构件接合于筒构件的2个端部的接合体；及

形成所述第二加强层的工序，对于准备好的所述接合体，以跨所述一对圆顶构件的方式将含浸有树脂的纤维束以螺旋缠绕的方式卷绕，从而形成所述第二加强层，

在所述准备的工序中，作为所述接合体，准备所述筒构件的内周面向所述收容空间露出且以覆盖所述筒构件的方式形成有树脂层的接合体，所述树脂层与所述第一加强层相比，在厚度方向上，所述气体的透过性低。

4.根据权利要求3所述的高压罐的制造方法，其特征在于，

在所述准备的工序中，对于在外周面覆盖有所述树脂层的所述筒构件，从所述筒构件的外侧将所述各圆顶构件嵌合，由此，在所述筒构件与所述圆顶构件嵌合的嵌合部处，在所述筒构件与所述各圆顶构件之间形成所述树脂层的一部分。

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