JP2010071444A

JP2010071444A - 高圧タンクおよびその製造方法、製造装置

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Publication number: JP2010071444A
Application number: JP2008242444A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hatta; 健八田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02
Also published as: DE102009042401A1; US20100075200A1

Abstract

【課題】ライナの内面に金属層を形成する以外の構造によって当該ライナにおける水素透過量を抑える。
【解決手段】口金部１１と、ライナ２０と、該ライナ２０に設けられた補強層２１とを備える高圧タンク１であって、ライナ２０の外面には例えばＥＶＯＨ層からなるガスバリア層が形成されている。このような高圧タンク１は、雄型と第１の雌型からなる成形用金型に樹脂を注入してライナ２０の第１層を成形し、第１の雌型を取り外して第２の雌型に取り替え、ＥＶＯＨなどのガスバリア性樹脂を注入して第１層の外面にガスバリア層を成形して２層構造とし、該２層構造のライナ２０を取り出した後に該ライナ２０どうしを溶着し、ＦＷ成形した後に加熱硬化させることによって製造することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧タンクおよびその製造方法、製造装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、高圧タンクの構造の改良およびこれに適した製造方法、製造装置に関する。

水素等の貯蔵ないしは供給に用いられる高圧タンク（高圧ガス貯蔵容器）として、例えば樹脂を含浸させたライナの外周面をＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）層で補強したタンク本体と、そのタンク本体の長手方向の開口端部に取り付けられた合金からなる口金部を有しているものが知られている。タンク開口部に設けられた口金部には例えばバルブアッセンブリ（高圧バルブ等を内蔵した部品）が取り付けられる。また、従来、水素透過量を抑えるために樹脂ライナの内面に金属層を形成した構造の高圧タンクも開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−３１６９３４号公報

しかしながら、上述した高圧タンクのようにライナの内面に金属層が形成されていると、高圧時に当該金属層が剥離するおそれがある。

そこで、本発明は、ライナの内面に金属層を形成する以外の構造によって当該ライナにおける水素透過量を抑えるようにした高圧タンクおよびその製造方法、製造装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。金属層のない、ライナとＣＦＲＰ層とからなる従来の２層構造の高圧タンクにおいては、微量ながらも水素ガスがライナ層を透過してライナ層とＣＦＲＰ層との間に滞留することがある。この場合、タンク内が高圧であればＣＦＲＰ層と口金部との間は加圧されてシールされた状態にあるため水素ガスはライナ層とＣＦＲＰ層との間に滞留したままであるが、水素ガスが使用される等して内圧が下がると、シールが弱まったＣＦＲＰ層と口金部との間から水素ガスがタンク外へと漏れてしまうという現象が起こる。高圧タンクに関し、特に水素ガスがライナ層を透過する現象に着目して検討を重ねた本発明者はかかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。

本発明にかかる高圧タンクはこの知見に基づくものであり、口金部と、ライナと、該ライナに設けられた補強層とを備え、ライナの外面にはガスバリア層が形成されているというものである。ガスバリア層は、例えばＥＶＯＨ樹脂材料、あるいは塩化ビニル等の高分子材料、高架橋度樹脂などによって形成されている。

ガスバリア層を形成する例えばＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）はガスを透過させにくい樹脂材料であるから、高圧タンクにおいてライナからのガス透過を抑制することが可能となる。また、ＥＶＯＨとライナ樹脂を混合すると化学反応を起こし、物性が低下してタンクとしての強度が保てなくなる場合がある。この点、本発明のごとく樹脂製ライナ（第１層）に例えばＥＶＯＨ層を形成して２層構造とした場合、ＥＶＯＨとライナ樹脂とが化学反応を起こすようなことはない。加えて、金属層を形成せずともガス透過を抑制することが可能となるから、高圧時に当該金属層が剥離するようなこともない。ライナの外面に形成されているガスバリア層は、樹脂ライナと例えばＣＦＲＰからなる補強層との間に介在した状態となっている。

本発明にかかる高圧タンクは、例えば燃料電池用の水素ガスが充填される貯蔵容器として好適である。

また、本発明にかかる高圧タンクの製造方法は、雄型と第１の雌型からなる成形用金型に樹脂を注入してライナの第１層を成形し、第１の雌型を取り外して第２の雌型に取り替え、ガスバリア性樹脂を注入して第１層の外面にガスバリア層を成形して２層構造とし、該２層構造のライナを取り出した後に該ライナどうしを溶着し、ＦＷ成形した後に加熱硬化させるというものである。

かかる製造方法によれば、成形後のライナ第１層を雄型から取り外さず引き続きガスバリア層（例えばＥＶＯＨ層）を成形し、ライナでのガス透過を抑えた高圧タンクを製造することが可能である。また、このように２層構造のライナを成形する際に雄型を共用することにより、工程の簡素化、工程時間の短縮を図り、さらにはコスト低減を図ることが可能である。

また、高圧タンクの製造方法として、ガスバリア性樹脂材料からなる樹脂フィルムをあらかじめ所定形状に成形しておき、雄型と雌型からなる成形用金型に樹脂を注入してライナの第１層を成形し、雄型と雌型とを引き離した後に樹脂フィルムを雌型内または第１層の外面に装着し、フィルムインサート成形を行うことによって第１層の外面にガスバリア層を成形して２層構造とし、該２層構造のライナを取り出した後に該ライナどうしを溶着し、ＦＷ成形した後に加熱硬化させるようにしてもよい。

さらに、本発明にかかる高圧タンク用ライナの製造装置は、ライナ成形用の雄型と、該雄型との間にライナの第１層成形用の隙間を形成する第１の雌型と、第１層成形後に第１の雌型と取り替えられ、第１層の外面にガスバリア層を成形するための隙間を形成する第２の雌型と、を備えるものである。

この製造装置によれば、成形したライナ第１層を雄型から取り外さず引き続きガスバリア層（例えばＥＶＯＨ層）を成形し、ガス透過を抑えたライナを成形することができる。また、このように２層構造のライナを成形する際に雄型を共用することにより、工程の簡素化、工程時間の短縮を図り、さらにはコスト低減を図ることが可能である。

かかる製造装置において、第２の雌型は、雄型との間に、第１の雌型よりも大きな隙間を形成するものである。この場合、ライナ第１層の成型後において、当該ライナ第１層と第２の雌型との間に、ＥＶＯＨ成形のための隙間が形成される。

また、製造装置においては、第１の雌型と第２の雌型とが並列に配置され、当該第１の雌型および第２の雌型と雄型とが並列方向に相対移動可能であることが好ましい。このような製造装置においては、ライナ第１層が被さった状態の雄型を相対移動させることにより、第１の雌型から第２の雌型へと簡単にかつ素早く移し変えることができる。

本発明によれば、ライナの内面に金属層を形成する以外の構造によって当該ライナにおける水素透過量を抑えることが可能となる。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１〜図１４に本発明にかかる高圧タンクおよびその製造方法、製造装置の実施形態を示す。高圧タンク１は、口金部１１と、樹脂ライナ（ライナ）２０と、該樹脂ライナ２０の外周に設けられたＣＦＲＰ層（補強層）２１と、を備えるものである。以下では、本発明にかかる高圧タンク１を燃料電池システム１００における燃料供給源としての高圧の水素タンクに適用した場合について説明する。

以下、まず本実施形態における燃料電池システムの概略から説明する（図１参照）。この燃料電池システム１００は、燃料電池２と、酸化ガスとしての空気（酸素）を燃料電池２に供給する酸化ガス配管系３０と、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池２に供給する燃料ガス配管系４０と、システム全体を統括制御する制御部７０と、を備えたシステムとして構成されている。

燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単セルを積層したスタック構造を備えている。燃料電池２の単セルは、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２は電力を発生する。

酸化ガス配管系３０は、燃料電池２に供給される酸化ガスが流れる供給路１７と、燃料電池２から排出された酸化オフガスが流れる排出路１２と、を有している。供給路１７には、フィルタ１３を介して酸化ガスを取り込むコンプレッサ１４と、コンプレッサ１４により圧送される酸化ガスを加湿する加湿器１５と、が設けられている。排出路１２を流れる酸化オフガスは、背圧調整弁１６を通って加湿器１５で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。

燃料ガス配管系４０は、燃料供給源としての高圧の水素タンク（本明細書では高圧タンクという）１と、高圧タンク１から燃料電池２に供給される水素ガスが流れる供給路２２と、燃料電池２から排出された水素オフガス（燃料オフガス）を供給路２２の合流点Ａに戻すための循環路２３と、循環路２３内の水素オフガスを供給路２２に圧送するポンプ２４と、循環路２３に分岐接続された排出路２５と、を有している。

高圧タンク１は、例えば燃料電池車の燃料ガス供給用タンクとして好適なものであり、特に図示はしないが例えば３つの高圧タンク１が車体のリア部に搭載される等して用いられる。高圧タンク１は、燃料電池システム１００の一部を構成し、燃料ガス配管系４０を通じて燃料電池２に燃料ガスを供給する。高圧タンク１に貯留される燃料ガスは、例えば水素ガス、圧縮天然ガスといった可燃性の高圧ガスである。

本実施形態の高圧タンク１は、例えば３５ＭＰａといった圧力で水素ガスを貯留可能に構成されている。高圧タンク１の主止弁２６を開くと、供給路２２に水素ガスが流出する。その後、水素ガスは、インジェクタ２９により流量及び圧力を調整された後、さらに下流において機械式の調圧弁２７その他の減圧弁により最終的に例えば２００ｋＰａ程度まで減圧され、燃料電池２に供給される。主止弁２６及びインジェクタ２９は、図１において破線の枠線で示すバルブアッセンブリ５０に組み込まれ、バルブアッセンブリ５０が高圧タンク１に接続されている。

供給路２２の合流点Ａの上流側には、遮断弁２８が設けられている。水素ガスの循環系は、供給路２２の合流点Ａの下流側流路と、燃料電池２のセパレータに形成される燃料ガス流路と、循環路２３とを順番に連通することで構成されている。排出路２５上のパージ弁３３が燃料電池システム１００の運転時に適宜開弁することで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスと共に図示省略した水素希釈器に排出される。パージ弁３３の開弁により、循環路２３内の水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素濃度が上がる。

制御部７０は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、インジェクタ２９の流量制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御部７０は、ガス系統（３０，４０）や図示省略の冷媒系統に用いられる各種の圧力センサや温度センサなどの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。

続いて、高圧タンク１の構造について説明する。

図２は、高圧タンク１の要部を示す断面図である。高圧タンク１は、例えば両端が略半球状である円筒形状のタンク本体１０と、当該タンク本体１０の長手方向の一端部に取り付けられた口金部１１を有する。

タンク本体１０は、例えば二層構造の壁層を有し、内壁層であるライナ２０とその外側の外壁層である樹脂繊維層（補強層）としての例えばＣＦＲＰ層２１を有している。

ライナ２０は、タンク本体１０とほぼ同じ形状に形成される。ライナ２０は、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、またはその他の硬質樹脂などにより形成されている（以下、樹脂ライナ２０ともいう）。

樹脂ライナ２０の口金部１１のある先端側には、内側に屈曲した折返し部３０が形成されている。折返し部３０は、外側のＣＦＲＰ層２１から離間するようにタンク本体１０の内側に向けて折り返されている。折返し部３０は、例えば折り返しの先端に近づくにつれて次第に径が小さくなる縮径部３０ａと、当該縮径部３０ａの先端に接続され径が一定の円筒部３０ｂとを有している。この円筒部３０ｂにより樹脂ライナ２０の開口部が形成されている。

口金部１１は、略円筒形状を有し、樹脂ライナ２０の開口部に嵌入されている。口金部１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、例えばダイキャスト法等により所定の形状に製造されている。口金部１１は、例えばインサート成形により樹脂ライナ２０に取り付けられている。

口金部１１は、例えば先端側（高圧タンク１の軸方向の外側）に鍔部１１ａが形成され、例えばその鍔部１１ａの後方側（高圧タンク１の軸方向の内側）に、高圧タンク１の軸に対して環状の凹み部１１ｂが形成されている。凹み部１１ｂは、軸側に凸に湾曲しＲ形状になっている。この凹み部１１ｂには、同じくＲ形状のＣＦＲＰ層２１の先端部付近が気密に接触している。

例えばＣＦＲＰ層２１と接触する凹み部１１ｂの表面には、例えばフッ素系の樹脂などの固体潤滑コーティングＣが施されている。これにより、ＣＦＲＰ層２１と凹み部１１ｂとの間の摩擦係数が低減されている。

口金部１１の凹み部１１ｂのさらに後方側は、例えば樹脂ライナ２０の折返し部３０の形状に適合するように形成され、例えば凹み部１１ｂに連続して径の大きい突出部１１ｃが形成され、その突出部１１ｃから後方に一定径の口金部円筒部１１ｄが形成されている。上記樹脂ライナ２０の折返し部３０の縮径部３０ａは、突出部１１ｃの表面に密着し、円筒部３０ｂは、口金部円筒部１１ｄの表面に密着している。円筒部３０ｂと口金部円筒部１１ｄとの間には、シール部材４０、４１が介在されている。

口金部１１の内周面には、バルブアッセンブリ５０をねじ込み接続するためのねじ４２が形成されている。バルブアッセンブリ５０は、外部のガス供給ライン（供給路２２）と高圧タンク１の内部との間で燃料ガスの給排を制御するものである。バブルアッセンブリ５０の外周面と口金部１１の内周面との間には、シール部材６０、６１が介在されている。

ＣＦＲＰ層２１は、例えばＦＷ成形（フィラメントワインディング成形）により、樹脂ライナ２０の外周面と口金部１１の凹み部１１ｂに、樹脂の含浸した補強繊維を巻き付け、当該樹脂を硬化させることにより形成されている。ＣＦＲＰ層２１の樹脂には、例えばエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。また、補強繊維としては、炭素繊維、金属繊維などが用いられる。

ここで、本実施形態の高圧タンク１を構成する樹脂ライナ２０は、当該ライナの外周面にＥＶＯＨ（エチレンビニルアルコール共重合樹脂）層からなるガスバリア層が成形されて２層構造となっている（図５等参照）。ＥＶＯＨはガスを透過させにくい樹脂材料であるため、当該高圧タンク１内の水素ガスが樹脂ライナ２０を透過するのを抑制することができる。

この点、樹脂ライナ２０とＣＦＲＰ層２１のみからなる従来構造の高圧タンクの場合、樹脂ライナ２０を透過した水素ガスが当該樹脂ライナ２０とその外側の補強層（本実施形態の場合、ＣＦＲＰ層２１）との間に滞留し、水素ガス放出時に樹脂ライナ２０が内側に変形することがある（図１２〜図１４参照）。このように水素ガス放出時に変形した樹脂ライナ２０は、水素ガス充填時には再度圧力に押されて元に戻り、水素ガスが再放出されれば再び内側に変形してしまい、これを繰り返すうちにやがて破損に至る場合がある（図１３参照）。また、水素ガスが樹脂ライナ２０と補強層（ＣＦＲＰ層２１）との間に滞留しているとき、高圧タンク１内が高圧であればＣＦＲＰ層２１と口金部１１との間が加圧されてシールされた状態にあるため水素ガスは滞留したままであるが、水素ガスが使用される等して内圧が下がると、シールが弱まったＣＦＲＰ層２１と口金部１１との間から水素ガスがタンク外へと漏れてしまう場合がある（図１４参照）。

これに対し、上述のようにＥＶＯＨ層を形成して樹脂ライナ２０を２層構造とした本実施形態の場合には、水素ガスが樹脂ライナ２０を透過するのを抑えることができる。また、一般に、ＥＶＯＨとライナ樹脂とを混合すると化学反応を起こして物性が低下するおそれがあるが、本実施形態では第１層としての従来の脂製ライナの外面にＥＶＯＨ層を形成して２層構造としているため、ＥＶＯＨとライナ樹脂とが化学反応を起こすようなことはない。加えて、金属層を形成せずともガス透過を抑制することが可能となるから、高圧時に当該金属層が剥離するようなことは皆無である。

続いて、高圧タンク１の成形工程について以下に説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、本実施形態にかかる高圧タンク１用の樹脂ライナ２０の製造装置について概略を説明する（図６参照）。この製造装置８０は、ライナ成形用の雄型８１と、該雄型８１との間に樹脂ライナ２０の第１層（以下、符号２０ａで示す）を成形するための隙間を形成する第１の雌型８２と、第１層２０ａの成形後に第１の雌型８２と取り替えられ、第１層２０ａの外面にＥＶＯＨ層（以下、符号２０ｂで示す）を成形するための隙間を形成する第２の雌型８３と、を備えている。第１の雌型８２には、ライナ樹脂を射出する射出成形ユニット８４が設けられており、第２の雌型８３には、ＥＶＯＨ樹脂を注入するための押出し成形ユニット８５が設けられている。本実施形態の第１の雌型８２および第２の雌型８３は分割可能な割型である。

また、本実施形態の製造装置８０において、雄型８１は、成形される２層構造の樹脂ライナ２０の長軸方向にスライドする可動型として形成されている（図６参照）。また、第１の雌型８２および第２の雌型８３は、上述の長軸方向とは垂直である横方向に配置されて一体化されるとともに、当該並列方向にスライド可能に設けられている（図６参照）。雄型８１や雌型８２，８３をスライドさせるための機構についての詳細な説明は省くが、リニアモータ、リニアテーブル、ボールねじ、リニアガイド、位置センサ、ステッピングモータ、サーボモータなどを用いた公知の構成であって構わない。

上述のような高圧タンク用ライナの製造装置８０においては、まず、雄型８１と第１の雌型８２とを組み合わせる。このとき、これら雄型８１と雌型８２との間には、樹脂ライナ２０の第１層２０ａを成形するための所定の厚みをもった隙間が形成される（図３参照）。ここで、射出成形ユニット８４により第１層２０ａを構成する樹脂材料をこの隙間に射出する。

射出成形後、第１の雌型８２を開く。このとき、表面に第１層２０ａが成形された状態のまま雄型８１をいったん後退させた後、雌型８２，８３をスライドさせ（図６参照）、雄型８１の前方に第２の雌型８３を位置させる。その後、雄型８１を前進させて第２の雌型８３と組み合わせると、第１層２０ａと第２の雌型８３との間に、ＥＶＯＨ層２０ｂを成形するための隙間が形成される（図５参照）。なお、この隙間の大きさは、ＥＶＯＨ層２０ｂの所望の肉厚に応じて適宜設定することが可能である。

ここで、当該隙間に対してＥＶＯＨ樹脂材料を注入し、押出成形を行う（図５参照）。これにより、第１層２０ａの外面（表層）にＥＶＯＨ層２０ｂを成形し、２層構造の樹脂ライナ２０とすることができる。

なお、この場合において、ＥＶＯＨ樹脂材料を注入しながら型を閉じることも好ましい。すなわち、第２の雌型８３を閉じながら雄型８１に組み合わせる場合であれば、ＥＶＯＨ樹脂材料を注入しながら第２の雌型８３を閉じることとすれば、第１層２０ａの表層により均一に樹脂を行き渡らせやすい。

成形後、第２の雌型８３を開いて２層構造の樹脂ライナ２０を取り出す。その後、２つの樹脂ライナ２０の開口端どうしを突き合わせた状態で溶着し、口金部１１を組み付け（図７参照）、ＦＷ（フィラメントワインディング）成形を行う（図８参照）。ＦＷ成形後、当該高圧タンク１を加熱硬化して完成品を得る。

本実施形態によれば、第１層２０ａの外面（表層）にＥＶＯＨ層２０ｂが成形された２層構造の樹脂ライナ２０を含む高圧タンク１を得ることができる。かかる高圧タンク１は耐ガス透過性に優れ、水素ガスが当該樹脂ライナ２０を透過し、樹脂ライナ２０とＣＦＲＰ層２１との間に滞留するのを抑える。

また、本実施形態では、第１層２０ａを射出成形した後、当該第１層２０ａを雄型８１から脱型せず、押出成形する型（第２の雌型８３）と合わせてＥＶＯＨ樹脂材料を成形することから、寸法精度、樹脂間の密着性に優れた２層構造の成形品を得ることができる。特に、第１層２０ａの成形後に当該第１層２０ａが収縮すると形状の安定化が難しいが、雄型８１を共用したまま雌型を取り替える本実施形態によれば、第１層２０ａの外面（表層）に肉厚が均一化した安定した形状のＥＶＯＨ層２０ｂを成形することができる。また、雄型８１を共用することにより樹脂ライナ２０ひいては高圧タンク１の成形に要する工程の簡素化、工程時間の短縮を図り、さらにはコスト低減を図ることも可能である。

加えて、ＥＶＯＨ層２０ｂの成形時に用いられる第２の雌型８３の形状は、第１層２０ａの収縮の程度なども踏まえたうえで所望のＥＶＯＨ肉厚が得られるよう適宜設定可能なものである。したがって本実施形態の製造装置８０によれば肉厚や形状、品質が均一化した樹脂ライナ２０を成形することが可能である。

＜第２の実施形態＞
まず、雄型１８１と雌型１８２とを組み合わせ、射出成形ユニット１８４により第１層２０ａを構成する樹脂材料を射出する（図９参照）。射出成形後、雌型１８２を開き、表面に第１層２０ａが成形された状態のまま雄型８１をいったん後退させる。また、押出成形等で所定形状に成形したＥＶＯＨ製の樹脂フィルム（あるいは樹脂シート）２０ｂを雌型１８２に装着してセットする（図１０参照）。この樹脂フィルム２０ｂは、例えば別途押出成形を実施しておく等により事前に成形しておくことができるものである。もちろん、雌型１８２へのセット自体を事前に行っておいてもよい。なお、この樹脂フィルム２０ｂは雌型１８２にではなく雄型８１の第１層２０ａの外面（表層）にセットされてもよい。この場合には、第１層２０ａの表面にエポキシ樹脂等のバインダを必要に応じて塗布してよい。

次に、雌型１８２を再び閉じた状態とし、加圧成形（一種のフィルムインサート成形）を行う（図１１参照）。これにより、樹脂ライナ２０の第１層２０ａの外面（表層）にＥＶＯＨ製の樹脂フィルム２０ｂが一体化され、２層構造の樹脂ライナ２０が得られる。

成形後、雌型１８２を開いて樹脂ライナ２０を取り出す。その後、２つの樹脂ライナ２０の開口端どうしを突き合わせた状態で溶着し、口金部１１を組み付け（図７参照）、ＦＷ（フィラメントワインディング）成形を行う（図８参照）。ＦＷ成形後、当該高圧タンク１を加熱硬化して完成品を得る。

本実施形態の場合にも、第１層２０ａの外面（表層）にＥＶＯＨ層２０ｂが成形された２層構造の樹脂ライナ２０を含む高圧タンク１を得ることができる。この高圧タンク１も耐ガス透過性に優れ、水素ガスが当該樹脂ライナ２０を透過し、樹脂ライナ２０とＣＦＲＰ層２１との間に滞留するのを抑えることが可能である。

ちなみに、この第２の実施形態において、樹脂フィルム２０ｂを例えば雌型１８２内に装着しておき、樹脂を射出成形するいわゆるフィルムインサート成形を行うことによって２層構造の樹脂ライナ２０を得ることもできる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば上述した各実施形態ではＥＶＯＨ層２０ｂをライナ第１層２０ａの外面（表層）に成形したが、これとは逆に第１層２０ａの内面側（裏側）にこの第１層２０ａを成形することも可能である。特に図示はしないが、例えば上述した第２の実施形態において、第１層２０ａを雄型１８２からいったん外し、ＥＶＯＨ製の樹脂フィルム（あるいは樹脂シート）２０ｂをこの第１層２０ａの内側にセットすることにより、ＥＶＯＨ層２０ｂが内側に位置する２層構造の樹脂ライナ２０を成形することができる。

また、上述した実施形態では樹脂ライナ２０の第１層２０ａを射出成形、ＥＶＯＨ層２０ｂを押出成形により成形する場合について説明したがこれらも例示に過ぎず、この他、例えばＥＶＯＨ層２０ｂを射出成形により成形すること等も可能である。

また、上述した実施形態における高圧タンク用ライナの製造装置８０の雄型８１は軸方向へ、雌型８２，８３は並列方向へとそれぞれスライド可能であったが、これとは異なる動き（例えば雄型８１が横方向、雌型８２，８３が長軸方向にスライドするもの、あるいは雄型８１のみが直交２方向にスライドするもの、等）でも構わない。要は、製造装置８０は、雄型８１に対し第１の雌型８２と第２の雌型８３とを取り替える（あるいは切り替える）ことができるように雄型８１と雌型８２，８３とが相対移動可能な構成であればよい。

さらに、ここまでの実施形態では、高圧タンク１が燃料電池システム１００における燃料供給源としての水素タンクである場合について説明したが、これも本発明の好適な形態例にすぎず、本発明にかかる高圧タンク１を水素ガス以外のガスに適用することも可能である。

また、ここまで、口金部として符号１１で示すものを例示して本実施形態を説明してきたが、本発明でいうところの口金部は、バルブアッセンブリ５０が取り付けられるものに限らない。すなわち、高圧タンク１におけるバルブアッセンブリ５０の反対側に例えばボスが設けられる場合、当該ボスが取り付けられる口金部も本発明でいうところの口金部に該当する。なお、図７および図１２においては、ボスが取り付けられる口金部を符号１８で示している。

さらに、ここまでの実施形態では、樹脂ライナ２０の第１層２０ａの外面にＥＶＯＨ層２０ｂからなるガスバリア層を形成した場合を例示して説明したがＥＶＯＨ材料は好適な一例にすぎない。この他、例えば塩化ビニル等が重合してなる高分子材料、あるいは高架橋度樹脂（架橋度が標準架橋度樹脂よりも多い樹脂）など、所定程度の気体透過係数（水素ガス透過係数）を有する材料を用いてガスバリア層を形成することもできる。

本発明の一実施形態における燃料電池システムの構成例を示す図である。本発明にかかる高圧タンクの要部を示す断面図である。高圧タンクの製造方法の一実施形態におけるライナ第１層の射出成形工程を示す図である。射出成形工程の後、第１の雌型を開いた状態を示す図である。ＥＶＯＨ層を押出し射出成形工程の後、第１の雌型を開いた状態を示す図である。本発明にかかる高圧タンク用ライナの製造装置の構成例を示す平面図である。２つの樹脂ライナの開口端どうしを突き合わせた状態で溶着した様子を示す図である。ＦＷ成形後の高圧タンクの一例を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態におけるライナ第１層の射出成形工程を示す図である。射出成形工程の後、雌型を開いて離型させた状態を示す図である。樹脂ライナの外面にＥＶＯＨ製の樹脂フィルムを加圧成形する工程を示す図である。（Ａ）高圧タンクの全体図、（Ｂ）樹脂ライナを透過した水素ガスが当該樹脂ライナとその外側の補強層（ＣＦＲＰ層）との間に溜まる様子を参考として示す部分拡大図である。水素ガス放出時に樹脂ライナが内側に変形する様子を参考として示す図である。樹脂ライナを透過した水素ガスが当該樹脂ライナとその外側の補強層（ＣＦＲＰ層）との間に溜まる様子を参考として示す図である。

符号の説明

１…高圧タンク、１１…口金部、１８…口金部、２０…樹脂ライナ（ライナ）、２０ａ…第１層、２０ｂ…ＥＶＯＨ層（ガスバリア層）、２１…ＣＦＲＰ層（補強層）、８０…高圧タンク用ライナの製造装置、８１…雄型、８２…第１の雌型、８３…第２の雌型

Claims

口金部と、ライナと、該ライナに設けられた補強層とを備え、前記ライナの外面にはガスバリア層が形成されている高圧タンク。
燃料電池用の水素ガスが充填される請求項１に記載の高圧タンク。
前記ガスバリア層がＥＶＯＨ樹脂材料によって形成されている、請求項１または２に記載の高圧タンク。
雄型と第１の雌型からなる成形用金型に樹脂を注入してライナの第１層を成形し、
前記第１の雌型を取り外して第２の雌型に取り替え、
ガスバリア性樹脂を注入して前記第１層の外面にガスバリア層を成形して２層構造とし、
該２層構造のライナを取り出した後に該ライナどうしを溶着し、ＦＷ成形した後に加熱硬化させる、高圧タンクの製造方法。
ガスバリア性樹脂材料からなる樹脂フィルムをあらかじめ所定形状に成形しておき、
雄型と雌型からなる成形用金型に樹脂を注入してライナの第１層を成形し、
前記雄型と雌型とを引き離した後に前記樹脂フィルムを前記雌型内または前記第１層の外面に装着し、フィルムインサート成形を行うことによって前記第１層の外面にガスバリア層を成形して２層構造とし、
該２層構造のライナを取り出した後に該ライナどうしを溶着し、ＦＷ成形した後に加熱硬化させる、高圧タンクの製造方法。
前記ガスバリア性樹脂材料としてＥＶＯＨ樹脂材料を用いる、請求項４または５に記載の高圧タンクの製造方法。
ライナ成形用の雄型と、
該雄型との間にライナの第１層成形用の隙間を形成する第１の雌型と、
前記第１層成形後に前記第１の雌型と取り替えられ、前記第１層の外面にガスバリア層を成形するための隙間を形成する第２の雌型と、
を備える高圧タンク用ライナの製造装置。
前記第２の雌型は、前記雄型との間に、前記第１の雌型よりも大きな隙間を形成するものである請求項７に記載の高圧タンク用ライナの製造装置。
前記第１の雌型と第２の雌型とが並列に配置され、当該第１の雌型および第２の雌型と前記雄型とが並列方向に相対移動可能である請求項７または８に記載の高圧タンク用ライナの製造装置。