JP2012166388A

JP2012166388A - ガスタンクの製造装置及びガスタンクの製造方法

Info

Publication number: JP2012166388A
Application number: JP2011027605A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Otsuka; 力大塚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】繊維強化樹脂層の表面に発生する気泡を、ハンドリング性が良い簡単な構成の装置を用いて十分に除去する。
【解決手段】ガスタンクの製造装置１は、ガスタンク１０を支持し回転させるガスタンク支持装置２１と、ガスタンク支持装置２１に支持されたガスタンク１０の繊維強化樹脂層１１の外側にレーザＡを照射して、当該繊維強化樹脂層１１の表面の気泡Ｂを除去するレーザ照射装置２３と、を有する。繊維強化樹脂層１１を熱硬化する際に、強化繊維が巻回されたガスタンク１０を支持し回転させ、当該回転されたガスタンク１０の繊維強化樹脂層１１の表面の外側にレーザＡを照射して、当該繊維強化樹脂層１１の表面の気泡Ｂを除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタンクの製造装置及びガスタンクの製造方法に関する。

例えば自動車等の車両に搭載される燃料電池システムには、燃料ガスの供給源として高圧ガスタンクが用いられている。

この種のガスタンクは、略楕円体状のライナ（内容器）と、当該ライナの外周面を覆う繊維強化樹脂層（ＦＲＰ層）を有している。この繊維強化樹脂層は、フィラメントワインディング法により、熱硬化性樹脂が含浸された繊維をライナの外周面に巻き付け、その後繊維強化樹脂層を熱硬化させることにより形成されている。

ところで、フィラメントワインディング法により繊維強化樹脂層を形成する場合、熱硬化の過程において、繊維間に入り込んでいた空気等が次第に繊維強化樹脂層の表面側に移動して、繊維強化樹脂層の表面に気泡が生じるという問題がある。繊維強化樹脂層の表面に気泡が生じた状態で熱硬化されると、ガスタンクの表面に凹凸ができ、意匠性や強度等の種々の問題が生じるため好ましくない。

そこで、熱硬化時に、繊維強化樹脂層の表面に電熱線を接触させ、表面の気泡を物理的に除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１０−１２５８２６号公報

しかしながら、上述の方法では、繊維強化樹脂層に対し電熱線を支持し移動させる必要があるため、大掛かりで精度の高い機械的な機構が必要になる。このため、装置のハンドリング性が悪く、また装置構成が複雑になる。さらに、繊維強化樹脂層の口金側に近い湾曲部等の気泡を除去するのが難しく、繊維強化樹脂層の表面全体の気泡を十分に除去しきれない恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、繊維強化樹脂層に発生する気泡を、ハンドリング性がよく簡単な構成の装置を用いて十分に除去できるガスタンクの製造装置及びその製造方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、ライナの外周面に繊維強化樹脂層が形成されるガスタンクの製造装置であって、ガスタンクを支持し回転させるガスタンク支持装置と、前記ガスタンク支持装置に支持されたガスタンクの繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射して、当該繊維強化樹脂層の表面の気泡を除去するレーザ照射装置と、を有するものである。

本発明によれば、レーザにより繊維強化樹脂層の表面全体の気泡を除去できるので、ハンドリング性が良く簡単な構成の装置を用いて、気泡を十分に除去できる。

前記レーザ照射装置は、前記繊維強化樹脂層の表面から０．５ｍｍ離れた位置にレーザを照射するものであってもよい。

前記レーザは、赤外線であってもよい。

前記レーザ照射装置は、前記ガスタンクの上側の繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射するようにしてもよい。

前記レーザ照射装置は、前記繊維強化樹脂層の表面に沿って面状に広がったレーザを照射するようにしてもよい。

別の観点による本発明は、ライナの外周面に繊維強化樹脂層が形成されるガスタンクの製造方法であって、繊維強化樹脂層を熱硬化する際に、ガスタンクを支持し回転させる工程と、前記回転されたガスタンクの繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射して、当該繊維強化樹脂層の表面の気泡を除去する工程と、を有する、ガスタンクの製造方法である。

前記ガスタンクの製造方法において、前記繊維強化樹脂層の表面から０．５ｍｍ離れた位置にレーザを照射するようにしてもよい。

前記レーザは、赤外線であってもよい。

前記ガスタンクの上側の繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射するようにしてもよい。

前記繊維強化樹脂層の表面に沿って面状に広がったレーザを照射するようにしてもよい。

本発明によれば、ガスタンクの製造装置の簡素化、ガスタンクの意匠性の向上等を図ることができる。

ガスタンクの製造装置の一例を示す模式図である。ガスタンクの構成の概略を示す部分縦断面図である。ガスタンクへのレーザの照射位置を示す縦断面の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係るガスタンクの製造装置１の概略を示す模式図である。

ガスタンクの製造装置１は、例えばガスタンク１０を収容するチャンバ２０と、ガスタンク１０を支持し回転させるガスタンク支持装置２１と、ガスタンク１０を加熱する加熱装置２２と、ガスタンク１０の繊維強化樹脂層１１の表面の外側にレーザＡを照射するレーザ照射装置２３等を有している。

ガスタンク支持装置２１は、ガスタンク１０の長手方向の両側にある口金３０を支持しガスタンク１０を軸回転させる回転シャフト４０と、回転シャフト４０を回転駆動する図示しないモータ等を有している。加熱装置２２は、ガスタンク１０に所定温度の温風を供給する温風供給部５０を有している。

レーザ照射装置２３は、レーザＡを発光するレーザ照射部６０を有している。レーザ照射装置２３は、例えば赤外線のレーザＡを照射できる。なお、レーザＡの波長は、６〜１３μｍ程度が好ましい。レーザ照射装置２３は、ガスタンク１０の上側の繊維強化樹脂層１１の表面に沿って面状に広がったレーザＡを照射できる。レーザ照射装置２３は、例えば図２及び図３に示すように繊維強化樹脂層１１の表面に直接レーザＡが照射されないように、繊維強化樹脂層１１の表面から所定距離Ｄ、例えば０．５ｍｍ離れた位置にレーザＡを照射できる。

次に、上記ガスタンクの製造装置１を用いたガスタンク１の製造方法について説明する。先ず、ガスタンク１０のライナ１２（図２に示す）の外周面に繊維強化樹脂層１１が形成される。この繊維強化樹脂層１１の形成は、図示しない繊維巻き付け装置によりフィラメントワインディング法を用いて行われ、ライナ１２を軸回転させながら、熱硬化性樹脂を含有する繊維をライナ１２の外周面に巻き付けることにより行われる。

次に、繊維強化樹脂層１１が熱硬化される。この際、図１に示すようにガスタンクの製造装置１のチャンバ２０内において、ガスタンク１０が回転シャフト４０に支持される。ガスタンク支持装置２１によりガスタンク１０が軸回転され、加熱装置２２によりガスタンク１０に対し温風が供給される。これにより、繊維強化樹脂層１１が熱硬化する。この際、レーザ照射装置２３により、繊維強化樹脂層１１の表面の外側であって表面から所定距離Ｄ離れた位置にレーザＡが照射される。このレーザＡは、繊維強化樹脂層１１の上側の表面に沿って面状に照射される。これにより、図２に示すように繊維強化樹脂層１１の内部から気体が抜けて繊維強化樹脂層１１の表面に発生した気泡ＢにレーザＡが照射される。レーザＡが照射された気泡Ｂは、レーザＡの熱により昇温し粘性が低下して割れて消滅する。ガスタンク１０が回転された状態でレーザＡを照射することにより、繊維強化樹脂層１１の表面全体の気泡Ｂが除去される。

本実施の形態によれば、レーザＡを照射して繊維強化樹脂層１１の表面全体の気泡が除去されるので、ハンドリング性が良く簡単な構成のレーザ照射装置２３を用いて気泡Ｂを十分に除去できる。また、レーザＡが繊維強化樹脂層１１自体にはほぼ照射されないので、繊維強化樹脂層１１へのレーザＡによる熱的な影響も防止できる。

レーザ照射装置２３は、ガスタンク１０の上側の繊維強化樹脂層１１の外側にレーザＡを照射している。重力の影響でガスタンク１０の下側より上側の方が気泡Ｂの膜厚が薄くなるので、ガスタンク１０の上側の気泡Ｂの方が割れ易い。よって、ガスタンク１０の上側の繊維強化樹脂層１１の外側にレーザＡを照射することにより、より確実により簡単に気泡Ｂを除去できる。

レーザ照射装置２３は、繊維強化樹脂層１１の表面に沿って面状に広がったレーザＡを照射するので、線状のレーザに比べてより短時間で効率的に繊維強化樹脂層１１の表面全体の気泡Ｂを除去できる。

レーザ照射装置２３は、繊維強化樹脂層１１の表面から０．５ｍｍ離れた位置にレーザＡを照射するので、外観に影響を与える０．５ｍｍ以上の気泡Ｂを確実に除去できる。また、レーザＡが繊維強化樹脂層１１に直接照射されることがないので、繊維強化樹脂層１１の表面温度が局所的に変動し硬化不良を起こすことを防止できる。

レーザＡは、赤外線であるので、気泡Ｂの昇温を効果的に行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態において、レーザＡが面状に広がっていたが、線状のものであってもよい。また、レーザＡが繊維強化樹脂層１１の表面から０．５ｍｍ離れた位置に照射されていたが、表面から離れており、なおかつ気泡Ｂに当たるものであれば、その数値はこれに限定されるものではない。また、レーザＡの照射位置も、繊維強化樹脂層１１の上側に限られず繊維強化樹脂層１１の下側など他の位置であってもよい。

また、ガスタンク１０は、燃料電池自動車に燃料ガスタンクとして搭載されるガスタンクに適用され得るが、その他、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両、各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置設備（住宅、ビル）にも適用できる。

１ガスタンクの製造装置
１０ガスタンク
１１繊維強化樹脂層
１２ライナ
２１ガスタンク支持装置
２３レーザ照射装置
Ａレーザ光
Ｂ気泡

Claims

ライナの外周面に繊維強化樹脂層が形成されるガスタンクの製造装置であって、
ガスタンクを支持し回転させるガスタンク支持装置と、
前記ガスタンク支持装置に支持されたガスタンクの繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射して、当該繊維強化樹脂層の表面の気泡を除去するレーザ照射装置と、を有する、ガスタンクの製造装置。
前記レーザ照射装置は、前記繊維強化樹脂層の表面から０．５ｍｍ離れた位置にレーザを照射する、請求項１に記載のガスタンクの製造装置。
前記レーザは、赤外線である、請求項１又は２に記載のガスタンクの製造装置。
前記レーザ照射装置は、前記ガスタンクの上側の繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射する、請求項１〜３のいずれかに記載のガスタンクの製造装置。
前記レーザ照射装置は、前記繊維強化樹脂層の表面に沿って面状に広がったレーザを照射する、請求項１〜４のいずれかに記載のガスタンクの製造装置。
ライナの外周面に繊維強化樹脂層が形成されるガスタンクの製造方法であって、
繊維強化樹脂層を熱硬化する際に、
ガスタンクを支持し回転させる工程と、
前記回転されたガスタンクの繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射して、当該繊維強化樹脂層の表面の気泡を除去する工程と、を有する、ガスタンクの製造方法。
前記繊維強化樹脂層の表面から０．５ｍｍ離れた位置にレーザを照射する、請求項６に記載のガスタンクの製造方法。
前記レーザは、赤外線である、請求項６又は７に記載のガスタンクの製造方法。
前記ガスタンクの上側の繊維強化樹脂層の外側にレーザを照射する、請求項６〜８のいずれかに記載のガスタンクの製造方法。
前記繊維強化樹脂層の表面に沿って面状に広がったレーザを照射する、請求項６〜９のいずれかに記載のガスタンクの製造方法。