CN115143384A - 高压储罐及其制造方法 - Google Patents

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辰岛宏亮
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种高压储罐及其制造方法。高压储罐(10)具有加强层(14)。加强层(14)具有内侧层叠部(38)、外侧层叠部(40)和中间层叠部(42)。内侧层叠部(38)被配置在作为浸渍纤维的缠绕开始部的内周。外侧层叠部(40)被配置在作为浸渍纤维的缠绕结束部的外周。中间层叠部(42)形成在内侧层叠部(38)与外侧层叠部(40)之间。内胆(12)的第1圆顶部(30)及第2圆顶部(32)在内侧层叠部(38)与外侧层叠部(40)之间分别具有第1芯部件(20a)及第2芯部件(20b)。据此，能够减少纤维的使用量从而实现高压储罐的轻量化。

Description

高压储罐及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种高压储罐及其制造方法，该高压储罐具有用于覆盖由树脂制材料构成的内胆的外周面的加强层。
背景技术
本申请人在日本发明专利公开公报特开2020-070907号中提出了一种能够在内部填充氢气等高压的气体的高压储罐。高压储罐具有内胆和FRP层。高压储罐是由内胆和FRP层构成的双层结构。内胆由树脂材料形成。内胆在高压储罐中被配置在最靠径向内侧的位置。FRP层被配置在内胆的径向外侧。高压储罐的沿着轴向的两端部分别具有接头部。通过将浸渍有树脂的增强纤维在内胆的外壁上缠绕多次来形成加强层。在加强层中，层叠有螺旋层和环带层。螺旋层中的增强纤维的缠绕方向与环带层中的增强纤维的缠绕方向不同。在将螺旋层与环带层层叠之后，对增强纤维进行加热来使其固化。据此，形成加强层。
发明内容
在高压储罐中，期望减少加强层所使用的纤维的使用量，从而实现制造成本的减少和轻量化。
本发明的技术方案是一种高压储罐，其具有中空状的内胆和加强层，其中，所述内胆由树脂制材料构成；所述加强层通过在该内胆的外表面多次缠绕纤维来覆盖所述外表面，所述内胆具有圆筒状的筒体部和被配置在该筒体部的轴向两端部的弯曲部，
所述加强层具有内侧层叠部、外侧层叠部和中间层叠部，其中，
所述内侧层叠部由作为所述纤维的缠绕开始部且被配置在径向内侧的螺旋层层叠而成；
所述外侧层叠部由作为所述纤维的缠绕结束部且被配置在径向外侧的螺旋层层叠而成；
所述中间层叠部被配置在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间，由至少1层的环带层构成，
在所述加强层中覆盖所述弯曲部的部位，在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间，在从所述中间层叠部朝向所述弯曲部的位置配置有芯件。
根据本发明，在加强层中覆盖内胆的弯曲部的部位，在内侧层叠部与外侧层叠部之间配置有芯部件。即，在弯曲部中承受载荷小的相当于中间层叠部的部位配置芯件。当内胆因填充到高压储罐的内部的高压气体而膨胀，弯曲部被施加载荷时，由内侧层叠部和外侧层叠部适当地承受载荷。与在弯曲部设置中间层叠部的情况相比，通过配置芯部件能够减少弯曲部的纤维的使用量。其结果，能够保持弯曲部的载荷的承受性能，同时通过具有芯部件来代替中间层叠部，能够减少纤维的使用量，从而减少高压储罐的制造成本。减少纤维的使用量能够实现高压储罐的轻量化。
上述目的、特征和优点通过参照附图说明的以下实施方式的说明可易于理解。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的高压储罐的整体剖视图。
图2是表示图1所示的高压储罐的接口和第1圆顶部附近的放大剖视图。
图3是表示将第1芯部件安装到图1的高压储罐上的状态的主视图。
图4A是表示内侧层叠部和中间层叠部被层叠于内胆，且安装有分割芯的状态的放大剖视图。图4B是表示开始将外侧层叠部层叠到图4A的内胆上状态的放大剖视图。图4C是表示相对于图4B的内胆由外侧层叠部完全覆盖第1圆顶部和第1芯部件的状态的放大剖视图。
图5是表示第1变形例所涉及的高压储罐的接口和第1圆顶部附近的放大剖视图。
图6是表示第2变形例所涉及的高压储罐的接口和第1圆顶部附近的放大剖视图。
图7是表示第3变形例所涉及的高压储罐的第2圆顶部附近的放大剖视图。
具体实施方式
高压储罐10用于储存氢气。高压储罐10被搭载于燃料电池车。高压储罐10储存向燃料电池系统供给的氢气。如图1和图2所示，高压储罐10具有内胆12、加强层14、接头18、第1芯部件20a及第2芯部件20b(芯件)。加强层14是覆盖内胆12的外周的外层。接头18具有供排孔16、接头18与内胆12的轴向一端连接。第1芯部件20a及第2芯部件20b被配置在加强层14的内部。
内胆12是高压储罐10的内层。内胆12是由树脂制材料形成的中空体。在内胆12的内部能够收容氢气等高压的气体。内胆12具有主体部22、凹状部24和筒状部26。下面，对在高压储罐10的内部填充氢气的情况进行说明。凹状部24被配置在主体部22的轴向一端。凹状部24朝向主体部22的内部凹进。筒状部26从凹状部24向主体部22的外部突出。
主体部22的外面(外表面)被加强层14覆盖。主体部22具有圆筒部(筒体部)28、第1圆顶部(弯曲部)30和第2圆顶部(弯曲部)32。圆筒部28为大致圆筒形状。圆筒部28的内径和外径分别沿轴向(箭头A、B方向)大致恒定。
第1圆顶部30被配置在圆筒部28的轴向一端。第1圆顶部30朝向圆筒部28的顶端而逐渐向径向内侧弯曲。第1圆顶部30的截面形状是向远离圆筒部28的方向(箭头A方向)而逐渐缩径的弯曲状。第1圆顶部30与凹状部24连接。
第2圆顶部32被配置在圆筒部28的轴向另一端。第2圆顶部32朝向圆筒部28的顶端而逐渐向径向内侧弯曲。第2圆顶部32的截面形状是向远离圆筒部28的方向(箭头B方向)而逐渐缩径的弯曲状。
图1所示的双点划线分别表示第1圆顶部30与圆筒部28的边界、第2圆顶部32与所述圆筒部28的边界。
筒状部26从凹状部24的底部向内胆12的轴向一端突出规定长度。筒状部26的外周面具有外螺纹部34。筒状部26的内部具有通孔36。通孔36沿轴向(箭头A、B方向)贯穿筒状部26。通孔36与主体部22的内部连通。
加强层14由在纤维中浸渍了树脂基材的纤维增强树脂(FRP)形成。在高压储罐10的制造工序中，浸渍了树脂的增强纤维(下面称为浸渍纤维)通过未图示的绕丝(filamentwinding)装置在内胆12的外周面缠绕多次。加强层14是在浸渍纤维被缠绕到内胆12上之后进行加热而使所述树脂固化而成的层叠体。
加强层14具有内侧层叠部38、外侧层叠部40和中间层叠部42。内侧层叠部38包括浸渍纤维的缠绕开始部，且构成加强层14的径向内侧。外侧层叠部40包括浸渍纤维的缠绕结束部，且构成加强层14的径向外侧。外侧层叠部40被配置在比内侧层叠部38靠径向外侧的位置。中间层叠部42被配置在内侧层叠部38和外侧层叠部40之间。
内侧层叠部38和外侧层叠部40是由浸渍纤维低螺旋缠绕而成的低螺旋层的层叠体。螺旋缠绕是指在使浸渍纤维的延伸方向相对于内胆12的圆筒部28的轴向(在图1和图2中、为轴线C)以规定的倾斜角度θ倾斜的状态下缠绕于所述内胆12的缠绕方式。在本实施方式中，低螺旋缠绕是指倾斜角度θ为大约40°以下的情况(θ≦40°)。将倾斜角度θ超过大约40°的情况(θ＞40°)设为高螺旋缠绕。
分别由低螺旋缠绕的层叠体构成内侧层叠部38和外侧层叠部40。据此，构成内胆12的圆筒部28、第1圆顶部30及第2圆顶部32的外周面分别被浸渍纤维覆盖。内侧层叠部38和外侧层叠部40在内胆12的轴向一端的附近分别覆盖第1圆顶部30。内侧层叠部38的轴向一端与外侧层叠部40的轴向一端分别与接头18的外周面连接。内侧层叠部38的轴向一端与外侧层叠部40的轴向一端在高压储罐10的轴向(箭头A、B方向)上连接。
通过以低螺旋缠绕覆盖内胆12的外周面，与以高螺旋缠绕覆盖该内胆12的外周面时相比，能够使所述内胆12的露出面积较小。因此，在高压储罐10中，通过加强层14能确保第1圆顶部30及第2圆顶部32的耐压强度。
中间层叠部42是主要由浸渍纤维环向缠绕而成的环带层。环向缠绕是指浸渍纤维的延伸方向相对于内胆12的圆筒部28的轴向(图1和图2中的轴线C)在大致正交方向上缠绕的缠绕方式。
接头18由金属制材料形成。接头18具有接头主体44和凸缘部46。接头主体44为圆筒状。接头主体44的内部具有供排孔16。供排孔16被配置在接头主体44的中央。供排孔16沿接头主体44的轴向(箭头A、B方向)贯穿。凸缘部46与接头主体44大致正交地向径向外侧扩展。
供排孔16的顶端开口。在接头主体44的顶端连接有未图示的配管等。配管等与供排孔16连通。供排孔16的基端是朝向内胆12的端部。供排孔16的基端的内周面具有螺纹孔48。螺纹孔48具有内螺纹。在供排孔16上，在比螺纹孔48靠向顶端的位置通过环状槽而安装有O形圈50。
接头主体44具有排出用通路52。排出用通路52与供排孔16大致平行地延伸。排出用通路52在接头主体44中被配置在比供排孔16靠外侧的位置。排出用通路52与插入孔54连通。插入孔54在凸缘部46的面向内胆12的端面开口。在接头主体44的顶端，排出用通路52与供排孔16连通。
接头18的凸缘部46被收容于凹状部24。凸缘部46覆盖凹状部24。内胆12的筒状部26插入到接头主体44的螺纹孔48中。螺纹孔48与外螺纹部34旋合。此时，在筒状部26与接头主体44之间保持有O形圈50。筒状部26与接头主体44之间被O形圈50密封。
据此，在内胆12的轴向一端同轴状地安装有接头18时，凸缘部46与所述内胆12一起被所述加强层14覆盖。接头主体44的顶端从加强层14向外部突出规定长度。接头主体44的顶端向外部露出。
在供排孔16的内部安装有套筒部件56。套筒部件56是由金属制材料形成的圆筒状。套筒部件56的一部分插入到内胆12的筒状部26的内部。套筒部件56的端部具有凸起部。凸起部被保持在筒状部26与供排孔16之间。据此，套筒部件56与筒状部26被同轴状固定。供排孔16与内胆12的通孔36通过套筒部件56的内部而连通。
如图1～图4C所示，第1芯部件20a及第2芯部件20b例如由多孔或者蜂窝状的金属制材料构成。第1芯部件20a在加强层14中的覆盖第1圆顶部30的部位被配置在内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。第1芯部件20a分别与内侧层叠部38的外表面和外侧层叠部40的内表面紧贴。第1芯部件20a分别与内侧层叠部38的外表面和外侧层叠部40的内表面粘接。
第2芯部件20b在加强层14中的覆盖第2圆顶部32的部位被配置在内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。第2芯部件20b分别与内侧层叠部38的外表面和外侧层叠部40的内表面紧贴。第2芯部件20b分别与内侧层叠部38的外表面和外侧层叠部40的内表面粘接。
第1芯部件20a代替中间层叠部42而安装于第1圆顶部30。第2芯部件20b代替中间层叠部42而安装于第2圆顶部32。第1芯部件20a及第2芯部件20b的厚度与中间层叠部42的厚度大致相同或者比中间层叠部42的厚度稍厚。
在图1所示的高压储罐10的截面中，第1芯部件20a的径向厚度在沿着第1芯部件20a的延伸方向的大致中央部位处最大。
如图3所示，第1芯部件20a具有多个分割芯58。多个分割芯58能在内胆12的周向进行分割。将各分割芯58相对于第1圆顶部30的轴中心配置在径向外侧。使各分割芯58在第1圆顶部30的周向上彼此接近地配置。使多个分割芯58在第1圆顶部30的周向上贴近配置。多个分割芯58在所述周向上彼此抵接，由此形成环状的第1芯部件20a。第1芯部件20a并不限定于上述那样的能沿周向进行分割的结构。第1芯部件20a可以为在周向上一体形成的圆环状。
如图1和图2所示，第1芯部件20a的截面形状为圆弧状。第1芯部件20a的截面形状与被缠绕到第1圆顶部30上的内侧层叠部38的外表面形状对应。第1芯部件20a的轴向一端朝向接头18而向径向内侧弯曲。第1芯部件20a的轴向一端距离接头18规定距离被配置在径向外侧。第1芯部件20a的轴向一端被内侧层叠部38的轴向一端与外侧层叠部40的轴向一端包围。
第2芯部件20b具有多个分割芯58。多个分割芯58能沿内胆12的周向进行分割。将各分割芯58相对于第2圆顶部32的轴中心配置在径向外侧。使各分割芯58在第2圆顶部32的周向上彼此接近而配置。使多个分割芯58在第2圆顶部32的周向上贴近配置。多个分割芯58在所述周向上彼此抵接而成为环状的第2芯部件20b。
在图1所示的高压储罐10的截面中，第2芯部件20b的径向厚度在沿着第2芯部件20b的延伸方向的大致中央部位处最大。第2芯部件20b并不限定于上述那样的能沿周向进行分割的结构。第2芯部件20b也可以是在周向上一体形成的圆环状。
如图1所示，第2芯部件20b的截面形状是圆弧状。第2芯部件20b的截面形状与被缠绕在第2圆顶部32上的内侧层叠部38的外表面形状对应。第2芯部件20b的轴向另一端向径向内侧弯曲。第2芯部件20b与第1芯部件20a为大致相同形状。第2芯部件20b的轴向另一端被内侧层叠部38的轴向另一端与外侧层叠部40包围。
如图1和图2所示，第1芯部件20a的轴向另一端比第1圆顶部30的轴向另一端向第2圆顶部32突出规定距离L1。第1芯部件20a的轴向另一端被配置与圆筒部28重叠的位置。第1芯部件20a的轴向另一端与中间层叠部42的轴向一端连续地连接。
第1芯部件20a的轴向另一端的厚度与中间层叠部42的厚度大致相同。第1芯部件20a的轴向另一端的外表面与中间层叠部42的外表面大致共面。
如图1所示，第2芯部件20b的轴向一端比第2圆顶部32的轴向一端向第1圆顶部30突出规定距离L2。第2芯部件20b的轴向一端被配置在与圆筒部28重叠的位置。第2芯部件20b的轴向一端与中间层叠部42的轴向另一端连续地连接。
第2芯部件20b的轴向一端的厚度与中间层叠部42的厚度大致相同。第2芯部件20b的轴向一端的外表面与中间层叠部42的外表面大致共面。
第1芯部件20a及第2芯部件20b由多孔或者蜂窝状的金属制材料形成。据此，能够提高第1芯部件20a、第2芯部件20b与内侧层叠部38和外侧层叠部40的界面粘接强度。
接着，一边参照图4A～图4C，一边对由绕丝装置(未图示)制造高压储罐10的情况进行说明。此外，由于绕丝装置是公知的装置，因此省略其详细的说明。
首先，如图1和图4A所示，将接头18的凸缘部46安装到内胆12的凹状部24上。在该内胆12的外周面上，从内胆12的轴向另一端向轴向一端多次缠绕浸渍纤维。据此，以覆盖内胆12的圆筒部28、第1圆顶部30及第2圆顶部32整体的方式形成内侧层叠部38(第1层叠工序)。内侧层叠部38以规定厚度形成于内胆12的外周面。内侧层叠部38是由浸渍纤维以低螺旋缠绕的方式缠绕在内胆12的外周面上而成的低螺旋层(第1螺旋层)。
接着，在覆盖内胆12的外周面的内侧层叠部38的外侧多次缠绕浸渍纤维。在圆筒部28的外周的范围内，浸渍纤维从内胆12的轴向另一端向轴向一端缠绕多次。据此，以覆盖圆筒部28的方式形成中间层叠部42。中间层叠部42以规定厚度形成于内侧层叠部38的外周面。中间层叠部42沿着圆筒部28的轴向从轴向另一端形成到轴向一端，且覆盖所述圆筒部28。中间层叠部42不形成在第1圆顶部30及第2圆顶部32上。第1圆顶部30及第2圆顶部32不被中间层叠部42覆盖。因此，第1圆顶部30及第2圆顶部32仅由内侧层叠部38覆盖。中间层叠部42以相对于内胆12的轴线大致正交的环向缠绕的方式缠绕浸渍纤维。中间层叠部42是至少一层的环带层。
如图4A所示，第1圆顶部30的外周面由内侧层叠部38覆盖。在该内侧层叠部38的外周面上安装有第1芯部件20a的各分割芯58。第2圆顶部32的外周面由内侧层叠部38覆盖。在该内侧层叠部38的外周面上安装有第2芯部件20b的各分割芯58(配置工序)。各分割芯58被配置在内侧层叠部38的径向外侧。
详细而言，如图2和图3所示，使呈凹状凹进的各分割芯58的内表面与内侧层叠部38相向。使分割芯58从内侧层叠部38(第1圆顶部30)的外周朝内胆12向径向接近。通过使各分割芯58朝向内胆12接近，所述分割芯58沿着内胆12的周向彼此接近。相邻的两个分割芯58的分割壁60彼此抵接。据此，两个分割芯58在周向上连接而成为环状的第1芯部件20a。使第1芯部件20a的内表面紧贴于内侧层叠部38的外周面。
第1芯部件20a的轴向一端沿着内侧层叠部38和内胆12的轴向一端以离开接头18的径向外侧规定距离的方式配置。第1芯部件20a的轴向另一端以与中间层叠部42的轴向一端连续的方式紧贴地连接。
第2芯部件20b使3个分割芯58的内表面与第2圆顶部32的内侧层叠部38相向。使分割芯58从内侧层叠部38(第2圆顶部32)的外周朝内胆12向径向内侧接近。伴随着各分割芯58向内胆12的移动，所述分割芯58沿着内胆12的周向彼此接近。相邻的两个分割芯58的分割壁60彼此抵接。据此，两个分割芯58在周向上连接而成为环状的第2芯部件20b。使第2芯部件20b的内表面紧贴于内侧层叠部38的外周面。
第2芯部件20b的轴向另一端沿着内侧层叠部38和内胆12的轴向另一端从第2圆顶部32的轴中心向径向外侧离开规定距离而配置。第2芯部件20b的轴向一端以与中间层叠部42的轴向另一端连续的方式紧贴地连接。
第1芯部件20a及第2芯部件20b分别由3个分割芯58构成。如图1和图4A所示，由第1芯部件20a完全覆盖第1圆顶部30的内侧层叠部38。由第2芯部件20b完全覆盖第2圆顶部32的内侧层叠部38。将第1芯部件20a的外周面与中间层叠部42的外周面以大致共面的方式连接。将第2芯部件20b的外周面与中间层叠部42的外周面以大致共面的方式连接。如此，第1芯部件20a及第2芯部件20b分别成为具有多个分割芯58且可分割的结构。因此，在将内胆12安装到未图示的绕丝装置上时，能够容易且可靠地将第1芯部件20a及第2芯部件20b安装到内胆12的外周面上。
接着，如图1和图4B所示，从内胆12的轴向另一端向轴向一端(箭头A方向)多次缠绕浸渍纤维。据此，由浸渍纤维覆盖中间层叠部42、第1芯部件20a及第2芯部件20b的外周。形成覆盖第1芯部件20a及第2芯部件20b的外周的外侧层叠部40(第2层叠工序)。换言之，外侧层叠部40是在层叠有内侧层叠部38和中间层叠部42的圆筒部28的外周缠绕浸渍纤维而成的结构。外侧层叠部40缠绕并层叠于内侧层叠部38、第1芯部件20a及第2芯部件20b的外周。
外侧层叠部40是通过在内胆12的径向外侧以低螺旋缠绕的方式缠绕浸渍纤维而形成的低螺旋层(第2螺旋层)。外侧层叠部40也可以以高螺旋缠绕的方式进行层叠，以覆盖第1圆顶部30与圆筒部28的边界附近和第2圆顶部32与圆筒部28的边界附近。据此，能够将第1芯部件20a及第2芯部件20b牢固地固定在内胆12的第1圆顶部30及第2圆顶部32上的规定位置。
接着，如图1、图2和图4C所示，内侧层叠部38、中间层叠部42和外侧层叠部40层叠于内胆12的外周面。第1芯部件20a被收容在第1圆顶部30上的内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。第2芯部件20b被收容在第2圆顶部32上的内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。通过对包括内胆12的高压储罐10进行加热，内侧层叠部38、中间层叠部42和外侧层叠部40的浸渍纤维的树脂固化。在所述内胆12的外周形成有由内侧层叠部38、中间层叠部42和外侧层叠部40构成的多层加强层14。内胆12的外周被多层加强层14覆盖的高压储罐10的制造完成。
接着，对上述高压储罐10的动作简单地进行说明。
首先，在高压储罐10的内部储存氢气时，通过未图示的配管等向接头18的供排孔16供给所述氢气。氢气通过供排孔16和套筒部件56被导入到内胆12的中空内部。氢气被填充到内胆12的内部。
此时，在内胆12的内部，内压由于氢气而逐渐上升。伴随着该内胆12的内压上升，该内胆12向外周稍微膨胀。通过内胆12的主体部22(圆筒部28、第1圆顶部30和第2圆顶部32)向外周变形，加强层14被主体部22向径向外侧推压。
在该主体部22朝向加强层14变形时，向与内胆12的轴向正交的径向外侧对圆筒部28施加载荷。从内胆12的内部向外周侧对第1圆顶部30及第2圆顶部32施加载荷。第1圆顶部30及第2圆顶部32通过所述载荷而向扩展的方向变形。此时，从内胆12对加强层14施加的载荷主要由在所述内胆12的径向外侧与内胆12最接近的内侧层叠部38的纤维方向承受。外侧层叠部40和中间层叠部42在纤维方向上承受的载荷比所述内侧层叠部38承受的载荷小。
当接头18因氢气的内压而在轴向上位移时，在第1圆顶部30上作用有弯矩。产生弯矩的载荷主要由在所述内胆12的径向外侧最接近内胆12的内侧层叠部38和被配置在最靠径向外侧的位置的外侧层叠部40承受。
第1芯部件20a及第2芯部件20b由多孔或者蜂窝状的金属制材料形成。据此，能够提高由浸渍纤维构成的内侧层叠部38和外侧层叠部40与第1芯部件20a、第2芯部件20b的界面粘接强度。因此，在向高压储罐10填充氢气时，第1圆顶部30及第2圆顶部32由于氢气的压力而被施加的载荷除了由内侧层叠部38和外侧层叠部40承受之外，还可以分别由第1芯部件20a及第2芯部件20b承受。
在可以仅由内侧层叠部38和外侧层叠部40承受分别施加于第1圆顶部30及第2圆顶部32的载荷时，可以由例如高分子发泡体或者无纺织布等形成所述第1芯部件20a及第2芯部件20b。即不需要由多孔或者蜂窝状的金属制材料形成第1芯部件20a及第2芯部件20b。
接着，使储存在高压储罐10内的氢气通过供排孔16向外部排出。氢气从内胆12的中空内部通过套筒部件56和供排孔16向外部排出。伴随着该氢气的排出，内胆12的内压下降。内胆12向径向内侧稍微收缩。
在本实施方式中，高压储罐10具有内胆12和加强层14。内胆12由树脂制材料形成为中空状。加强层14在内胆12的外表面上多次缠绕浸渍纤维。加强层14覆盖内胆12的外表面。内胆12具有圆筒部28、第1圆顶部30及第2圆顶部32。第1圆顶部30及第2圆顶部32分别被配置在圆筒部28的轴向两端。加强层14具有内侧层叠部38、外侧层叠部40和中间层叠部42。内侧层叠部38是作为浸渍纤维缠绕于内胆12的缠绕开始部且被配置在径向内侧的螺旋层。外侧层叠部40是作为浸渍纤维缠绕于内胆12的缠绕结束部且被配置在径向外侧的螺旋层。中间层叠部42被配置在内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。中间层叠部42为至少1层的环带层。第1圆顶部30及第2圆顶部32中，分别将第1芯部件20a及第2芯部件20b配置在内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。
在高压储罐10的内部填充氢气，内胆12通过氢气而内压上升并膨胀。伴随着该内胆12的膨胀，朝向内胆12的径向外侧而对内胆12施加载荷。此时，在第1圆顶部30及第2圆顶部32中，将第1芯部件20a及第2芯部件20b配置在内侧层叠部38与外侧层叠部40之间。换言之，将第1芯部件20a及第2芯部件20b配置在承受载荷小的相当于中间层叠部42的部位。据此，当第1圆顶部30及第2圆顶部32膨胀而施加载荷时，由内侧层叠部38和外侧层叠部40适当地承受所述载荷。通过配置第1芯部件20a及第2芯部件20b而代替中间层叠部42，能够减少浸渍纤维的使用量。即，能够在保持内侧层叠部38和外侧层叠部40对载荷的承受性能的同时减少浸渍纤维的使用量。
其结果，与由具有内侧层叠部38、外侧层叠部40和中间层叠部42这3层的加强层14覆盖内胆12的第1圆顶部30及第2圆顶部32时相比，能够减少所述第1圆顶部30及第2圆顶部32的浸渍纤维的使用量。因此，能够减少高压储罐10的制造成本。能够实现高压储罐10的轻量化。
将第1芯部件20a及第2芯部件20b以沿着第1圆顶部30及第2圆顶部32的内侧层叠部38的方式分别进行配置。将第1芯部件20a以与中间层叠部42的轴向一端连续的方式进行连接，将第2芯部件20b以与中间层叠部42的轴向另一端连续的方式进行连接。据此，第1芯部件20a的外表面与中间层叠部42的外表面、和第2芯部件20b的外表面与中间层叠部42的外表面通过没有台阶且连续的表面连接。因此，当在第1芯部件20a及第2芯部件20b和中间层叠部42的外表面上缠绕浸渍纤维时，能够抑制因上述台阶而引起的所述浸渍纤维的曲折。
其结果，能够在第1芯部件20a及第2芯部件20b和中间层叠部42的外表面上缠绕浸渍纤维而形成外侧层叠部40。当在第1芯部件20a及第2芯部件20b和中间层叠部42的外表面上缠绕浸渍纤维时，能够防止浸渍纤维曲折而导致加强层14的强度下降这一情况。能够由具有所期望的强度的加强层14覆盖内胆12的外周面。
也可以使用图5所示的第1变形例所涉及的高压储罐70。高压储罐70具有第1芯部件(芯件)72。第1芯部件72被配置在内胆12的第1圆顶部30的径向外侧。第1芯部件72的轴向一端延伸到接头18的外周面。第1芯部件72的轴向一端在内侧层叠部74的轴向一端与外侧层叠部76的轴向一端之间沿轴向(箭头A、B方向)层叠。
由于高压储罐70具有第1芯部件72，因此与高压储罐10相比，能够减少加强层14的轴向一端上的内侧层叠部74和外侧层叠部76的浸渍纤维的使用量。因此，与高压储罐10相比，能够实现第1变形例所涉及的高压储罐70的进一步轻量化。高压储罐70比高压储罐10能够减少制造成本。
也可以使用图6所示的第2变形例所涉及的高压储罐80。高压储罐80具有第1芯部件(芯件)82。在第1芯部件82内部具有多个支柱(连接部件)84。多个支柱84将内侧层叠部38与外侧层叠部40连接。多个支柱84由纤维或者树脂制材料形成。多个支柱84沿着内侧层叠部38和外侧层叠部40的厚度方向延伸。多个支柱84的一端与内侧层叠部38的外周面抵接。多个支柱84的另一端与外侧层叠部40的内周面抵接。据此，内侧层叠部38和外侧层叠部40由多个支柱84支承。
多个支柱84沿着内侧层叠部38和外侧层叠部40在轴向上等间隔地分离配置。多个支柱84沿着第1芯部件82的周向彼此分离。
在高压储罐80的内部填充氢气，当由氢气的内压而引起的载荷从内胆12的第1圆顶部30施加到内侧层叠部38时，所述载荷从内侧层叠部38经由第1芯部件82的多个支柱84而传递到外侧层叠部40。因此，能够降低第1芯部件82承受的载荷。通过利用高分子发泡体或者无纺织布等形成多个支柱84，能够使包括第1芯部件82的高压储罐80进一步轻量化。通过使用第1芯部件82，能够减少高压储罐80的制造成本。也可以使具有多个支柱84的芯部件作为第2芯部件20b配置于第2圆顶部32，来代替作为第1芯部件82配置于第1圆顶部30。
也可以使用图7所示的第3变形例所涉及的高压储罐90。高压储罐90具有第2芯部件(芯件)92。第2芯部件92具有3个分割芯58。各分割芯58在径向内侧彼此抵接。由3个分割芯58覆盖整个第2圆顶部32。与高压储罐10、70、80相比，在高压储罐90中，能够进一步减少覆盖第2圆顶部32的加强层14的浸渍纤维的使用量。因此，能够进一步使高压储罐90轻量化。能够进一步减少高压储罐90的制造成本。
高压储罐10、70、80、90分别是仅在内胆12的轴向一端连接有接头18的单端接头结构。也可以在内胆12的轴向一端和轴向另一端分别连接有接头18的两端接头结构的高压储罐中使用第1芯部件20a、72、82和第2芯部件20b、92。
上述实施方式可概括如下。
上述实施方式是一种高压储罐(10、70、80、90)，其具有中空状的内胆(12)和加强层(14)，其中，所述内胆(12)由树脂制材料构成；所述加强层(14)通过在该内胆的外表面多次缠绕纤维来覆盖所述外表面，所述内胆具有圆筒状的筒体部(22)和被配置在该筒体部的轴向两端部的一组弯曲部(30、32)，
所述加强层具有内侧层叠部(38、74)、外侧层叠部(40、76)和中间层叠部(42)，其中，
所述内侧层叠部(38、74)由作为所述纤维的缠绕开始部且被配置在径向内侧的螺旋层层叠而成；
所述外侧层叠部(40、76)由作为所述纤维的缠绕结束部且被配置在径向外侧的螺旋层层叠而成；
所述中间层叠部(42)被配置在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间，由至少1层的环带层构成，
在所述加强层中覆盖所述弯曲部的部位，在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间，在从所述中间层叠部朝向所述弯曲部的位置配置有芯件(20a、20b、72、92)。
各所述芯件以沿着所述内侧层叠部与所述中间层叠部连续的方式配置。
从所述内胆的轴向观察时，各所述芯件为截面呈圆形的大致圆筒形状。
所述内侧层叠部的层数与所述外侧层叠部的层数大致相同。
在各所述芯件上设置有连接部件(84)，该连接部件(84)将所述内侧层叠部与所述外侧层叠部连接。
一种高压储罐的制造方法，该高压储罐具有中空状的内胆和加强层，其中，所述内胆由树脂制材料构成；所述加强层通过在该内胆的外表面多次缠绕纤维来覆盖所述外表面，所述内胆具有圆筒状的筒体部和被配置在该筒体部的轴向两端部的弯曲部，
所述高压储罐的制造方法具有第1层叠工序、配置工序和第2层叠工序，其中，
在所述第1层叠工序中，开始对所述内胆缠绕所述纤维，在所述加强层的径向内侧层叠第1螺旋层来形成内侧层叠部；
在所述配置工序中，在所述内侧层叠部的外表面配置芯件；
在所述第2层叠工序中，在所述芯件的外表面层叠第2螺旋层来形成外侧层叠部。
所述芯件具有在所述内胆的周向上分割而成的多个分割芯，在所述配置工序中，安装所述多个所述芯件。
此外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的情况下，可以采用各种结构。

Claims (7)

1.一种高压储罐(10、70、80、90)，其具有内胆(12)和加强层(14)，其中，所述内胆(12)为中空状，由树脂制材料构成；所述加强层(14)通过在该内胆的外表面多次缠绕纤维来覆盖所述外表面，所述内胆具有圆筒状的筒体部(22)和被配置在该筒体部的轴向两端部的弯曲部(30、32)，所述高压储罐的特征在于，
所述加强层具有内侧层叠部(38、74)、外侧层叠部(40、76)和中间层叠部(42)，其中，
所述内侧层叠部(38、74)由作为所述纤维的缠绕开始部且被配置在径向内侧的螺旋层层叠而成；
所述外侧层叠部(40、76)由作为所述纤维的缠绕结束部且被配置在径向外侧的螺旋层层叠而成；
所述中间层叠部(42)被配置在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间，由至少1层的环带层构成，
在所述加强层中覆盖所述弯曲部的部位，在所述内侧层叠部与所述外侧层叠部之间，在从所述中间层叠部朝向所述弯曲部的位置配置有芯件(20a、20b、72、92)。
2.根据权利要求1所述的高压储罐，其特征在于，
各所述芯件以沿着所述内侧层叠部且与所述中间层叠部连续的方式配置。
3.根据权利要求1所述的高压储罐，其特征在于，
从所述内胆的轴向观察时，各所述芯件为截面呈圆形的大致圆筒形状。
4.根据权利要求1所述的高压储罐，其特征在于，
所述内侧层叠部的层数与所述外侧层叠部的层数大致相同。
5.根据权利要求1所述的高压储罐，其特征在于，
在各所述芯件上设置有连接部件(84)，该连接部件(84)将所述内侧层叠部与所述外侧层叠部连接。
6.一种高压储罐的制造方法，该高压储罐具有内胆和加强层，其中，所述内胆为中空状，由树脂制材料构成；所述加强层通过在该内胆的外表面多次缠绕纤维来覆盖所述外表面，所述内胆具有圆筒状的筒体部和被配置在该筒体部的轴向两端部的弯曲部，所述高压储罐的制造方法的特征在于，
具有第1层叠工序、配置工序和第2层叠工序，其中，
在所述第1层叠工序中，开始对所述内胆缠绕所述纤维，在所述加强层的径向内侧层叠第1螺旋层来形成内侧层叠部；
在所述配置工序中，在所述内侧层叠部的外表面配置芯件；
在所述第2层叠工序中，在所述芯件的外表面层叠第2螺旋层来形成外侧层叠部。
7.根据权利要求6所述的高压储罐的制造方法，其特征在于，
所述芯件具有沿所述内胆的周向被分割的多个分割芯，
在所述配置工序中，安装多个所述芯件。
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