JP2012180892A - ガスタンク及びガスタンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化層の強度を維持しつつ、ライナを透過したガスを好適に排出するガスタンクを提供する。
【解決手段】ガスタンク２は、ライナ１０と、当該ライナ１０に設けられた口金１１、１２と、ライナ１０と口金１１、１２の外周面を覆う繊維強化樹脂層１３を有している。ライナ１０及び口金１１、１２と、繊維強化樹脂層１３との間には、複数のパイル３０からなるパイル層２０が設けられている。パイル層２０は、口金１１、１２と繊維強化樹脂層１３との間からガスタンク２の外部に通じている。ライナ１０を透過したガスは、パイル層２０を通ってガスタンク２の外部に排出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガスタンク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、当該ライナの両端に設けられた口金と、ライナと口金の外周面を覆う繊維強化層を有している。この繊維強化層は、例えばライナと口金の外周面に、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が巻き付けられることにより形成されている。

ところで、上記ガスタンクに高圧のガスが封入されると、ガスの一部がライナを透過し、繊維強化層内に滞留することがある。繊維強化層内にガスが滞留すると、例えばガスタンクに対するガスの流入出によりライナの内圧が変化した際に、当該ライナの内圧と繊維強化層内の滞留ガスの圧力との圧力差によりライナが変形する恐れがある。

そこで、繊維強化層内の滞留ガスを排出するために、繊維強化層内に微細な空隙を形成したり（特許文献１参照）、繊維強化層の厚み方向に貫通孔を形成する（特許文献２参照）ことが提案されている。また、他に口金と繊維強化層の間に連通孔を形成する（特許文献３の図６参照）ことが提案されている。

特開２００９−１７４７００号公報 特開２００８−２６１４１４号公報 特開２００９−２４３６６０号公報

しかしながら、上述の特許文献１や特許文献２ように繊維強化層に空隙や貫通孔を形成した場合、繊維強化層の強度が低下する恐れがある。また、特許文献３のように口金と繊維強化層の間にのみ連通孔を形成する場合、ライナから漏れた滞留ガスを適切に排出することは難しい。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、繊維強化層の強度を維持しつつ、ライナを透過したガスを好適に排出できるガスタンクと、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、ライナと、当該ライナに設けられた口金と、前記ライナと前記口金の外周面を覆う繊維強化層を有するガスタンクであって、前記ライナ及び口金と、前記繊維強化層との間には、複数のパイルからなるパイル層が設けられ、前記パイル層は、前記口金と前記繊維強化層との間からガスタンクの外部に通じている。

本発明によれば、ライナ及び口金と繊維強化層との間にパイル層が形成され、そのパイル層がガスタンクの外部に通じているため、ライナを透過したガスがパイル層から外部に排出される。これにより、繊維強化層の強度を維持しつつ、ライナを透過したガスを好適に排出できる。

前記パイルの表面には、前記繊維強化層に含有される樹脂が前記パイル層に浸透するのを抑制するためのフィルムがコーティングされていてもよい。

前記パイルは、前記ライナ及び前記口金の外周面に植毛されていてもよい。

前記パイルは、特定方向に向けて植毛されていてもよい。

前記パイルは、前記パイル層の前記ガスタンクの外部に通じる部分に向くように植毛されていてもよい。

別の観点による本発明は、ガスタンクの製造方法であって、ライナと当該ライナに設けられた口金の外周面にパイルを植毛してパイル層を形成する工程と、前記パイル層の外周面に繊維を巻き付けて繊維強化層を形成する工程と、を有する。

前記ガスタンクの製造方法において、前記パイルの表面には、前記繊維強化層に含有される樹脂が前記パイル層に浸透するのを抑制するためのフィルムがコーティングされていてもよい。

前記ガスタンクの製造方法において、前記パイルは、前記ライナ及び前記口金の外周面に植毛されていてもよい。

また、前記パイルは、特定方向に向けて植毛されていてもよい。

また、前記パイルは、前記パイル層の前記ガスタンクの外部に通じる部分に向くように植毛されていてもよい。

本発明によれば、繊維強化層の強度を維持しつつ、ライナを透過したガスを好適に排出できるので、ガスタンクの強度を向上し、またガスタンクの寿命を延ばすことができる。

ガスタンクを搭載した燃料電池自動車の模式図である。 ガスタンクの構成の概略を示す縦断面図である。 ガスタンクの壁構造を示す拡大縦断面図である。 パイルを植毛した状態を示す説明図である。 パイルにフィルムをコーティングした状態を示す説明図である。 パイルを斜めに植毛した状態を示す説明図である。

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を搭載した燃料電池自動車１の模式図である。

燃料電池自動車１には、例えば３つのガスタンク２が車体のリア部に搭載されている。ガスタンク２は、燃料電池システム３の一部を構成し、ガス供給ライン４を通じて各ガスタンク２から燃料電池５に燃料ガスが供給可能になっている。ガスタンク２に貯留される燃料ガスは、可燃性の高圧ガスであり、例えば水素ガスである。なお、ガスタンク２は、燃料電池自動車１のみならず、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両のほか、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。

図２に示すようにガスタンク２は、略楕円体状の樹脂製のライナ１０と、ライナ１０の長手方向の両端部に設けられた口金１１、１２と、ライナ１０及び口金１１、１２の外周面を覆う繊維強化樹脂層１３を有している。

ライナ１０及び口金１１、１２と、繊維強化樹脂層１３との間には、パイル層２０が形成されている。パイル層２０は、ライナ１０及び口金１１、１２の外周面のほぼ全体、つまり繊維強化樹脂層１３の内周面の全体を覆うように形成され、口金１１、１２と繊維強化樹脂層１３との間からガスタンク２の外部に通じている。

図３は、図２に示すガスタンク２の壁面断面の一部分Ａを拡大した部分拡大図である。図３に示すようにパイル層２０は、円柱状の多数の微細なパイル３０によって形成されている。パイル３０は、例えば樹脂製の短繊維により形成され、例えば１ｍｍ程度の長さ、１０μｍ程度の太さを有している。なお、パイル３０の長さは、繊維強化樹脂層１３の硬化前の樹脂がパイル層２０に浸透するので、その分長く設定されていてもよい。

パイル層２０は、例えば図４に示すように多数のパイル３０をライナ１０及び口金１１、１２の外周面に植毛することによって形成されている。ライナ１０及び口金１１、１２の外周面に接着材層４０を形成し、パイル３０は、静電気植毛技術を用いて接着材層４０に植毛されている。

繊維強化樹脂層１３は、フィラメントワイディング（ＦＷ）法によりパイル層２０の外周面に、熱硬化性の樹脂が含浸された繊維が巻かれて形成されている。なお、繊維強化樹脂層１３の樹脂として、例えばエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、又は不飽和ポリエステル樹脂などが用いられている。また、繊維としては、例えば炭素繊維が用いられている。

ガスタンク２の製造工程においては、ライナ１０と口金１１、１２の外周面にパイル３０を植毛してパイル層２０が形成され、その後パイル層２０の外周面に繊維を巻き付けて繊維強化樹脂層１３が形成される。

以上のように構成されたガスタンク２によれば、例えば図３に示すようにガスタンク２に封入された高圧のガスがライナ１０を透過した場合、当該ガスがパイル層２０内のパイル３０の隙間を通って、図２に示すようにガスタンク２の両端部の口金１１、１２と繊維強化樹脂層１３との間から外部に流出する。よって、ライナ１０を透過したガスは、繊維強化樹脂層１３内に滞留することなくガスタンク２の外部に適切に排出される。また、パイル層２０は、繊維強化樹脂層１３と別に設けられているので、繊維強化樹脂層１３の強度は維持される。

パイル３０は、ライナ１０及び口金１１、１２の外周面に植毛されているので、通気性の高いパイル層２０を好適かつ簡単に形成できる。

なお、以上の実施の形態で記載したパイル３０の表面には、例えば図５に示すように樹脂フィルム５０がコーティングされていてもよい。かかる場合、当該樹脂フィルム５０により、繊維強化樹脂層１３内の樹脂がパイル３０を通じてパイル層２０内に浸透するのを抑制できる。よって、パイル層２０の厚みや隙間を十分に確保でき、パイル層２０からのガスの排出を適切かつ確実に行うことができる。

また、以上の実施の形態では、パイル３０がライナ１０及び口金１１、１２の外周面に対し垂直に植毛されていたが、例えば図６に示すようにパイル層２０のパイル３０は、特定方向に向けて斜めに植毛されていてもよい。かかる場合、例えばパイル３０は、パイル層２０のガスタンク２の外部に通じる端部Ｂ側に向くように植毛されていてもよい。この場合、例えば図１においてガスタンク２の左半分のパイル層２０のパイル３０が口金１１側に向けられ、右半分のパイル層２０のパイル３０が口金１２側に向けられる。パイル３０が向いている方向にガスが流れやすくなるため、パイル層２０に流入したガスを外部に通じる端部Ｂの方向に効果的に流すことができる。なお、パイル３０の植毛の方向は、ガスを流す方向に応じて適宜変更してもよい。

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。

例えば上記実施の形態におけるガスタンク２の繊維強化樹脂層１３の層の数や材料の種類は任意に選択できる。また、パイル層２０は、必ずしもライナ１０と口金１１、１２の外周面の全面に形成されている必要はなく、一部に形成されていてもよい。また、上記実施の形態において、パイル層２０が、両方の口金１１、１２からガスタンク２の外部に通じていたが、片側の口金からのみ外部に通じていてもよい。

１ 燃料電池自動車
２ ガスタンク
１０ ライナ
１１、１２ 口金
１３ 繊維強化樹脂層
２０ パイル層
３０ パイル

Claims (10)

1. ライナと、当該ライナに設けられた口金と、前記ライナと前記口金の外周面を覆う繊維強化層を有するガスタンクであって、
   前記ライナ及び口金と、前記繊維強化層との間には、複数のパイルからなるパイル層が設けられ、
   前記パイル層は、前記口金と前記繊維強化層との間からガスタンクの外部に通じている、ガスタンク。
2. 前記パイルの表面には、前記繊維強化層に含有される樹脂が前記パイル層に浸透するのを抑制するためのフィルムがコーティングされている、請求項１に記載のガスタンク。
3. 前記パイルは、前記ライナ及び前記口金の外周面に植毛されている、請求項１又は２に記載のガスタンク。
4. 前記パイルは、特定方向に向けて植毛されている、請求項３に記載のガスタンク。
5. 前記パイルは、前記パイル層の前記ガスタンクの外部に通じる部分に向くように植毛されている、請求項４に記載のガスタンク。
6. ガスタンクの製造方法であって、
   ライナと当該ライナに設けられた口金の外周面にパイルを植毛してパイル層を形成する工程と、
   前記パイル層の外周面に繊維を巻き付けて繊維強化層を形成する工程と、を有する、ガスタンクの製造方法。
7. 前記パイルの表面には、前記繊維強化層に含有される樹脂が前記パイル層に浸透するのを抑制するためのフィルムがコーティングされている、請求項６に記載のガスタンクの製造方法。
8. 前記パイルは、前記ライナ及び前記口金の外周面に植毛されている、請求項６又は７に記載のガスタンクの製造方法。
9. 前記パイルは、特定方向に向けて植毛されている、請求項８に記載のガスタンクの製造方法。
10. 前記パイルは、前記パイル層の前記ガスタンクの外部に通じる部分に向くように植毛されている、請求項９に記載のガスタンクの製造方法。

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