JP2016166617A - High-pressure tank and manufacturing method of high-pressure tank - Google Patents

High-pressure tank and manufacturing method of high-pressure tank Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that a GFRP (Glass Fiber-Reinforced Plastic) layer in a high-pressure tank is weak in strength compared to a CFRP (Carbon Fiber-Reinforced Plastic) layer, and does not contribute to the improvement of the rigidity of the high-pressure tank, and the weight of the high-pressure tank is increased by the GFRP layer which hardly contributes to the improvement of the rigidity, however, when forming the GFRP layer differently from the CFRP layer, it takes a long time for the manufacturing of the high-pressure tank, and consequently, there has been required a high-pressure tank having no GFRP layer.SOLUTION: In a high-pressure tank having a liner being an inner shell, and a reinforcing layer which is formed by winding a fiber bundle on the liner, the reinforcing layer has a portion which has a prescribed thickness from an outer surface of the high-pressure tank and is constituted of the fiber bundle different from the other portion in color.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高圧タンク、および、高圧タンクの製造方法に関する。   The present invention relates to a high-pressure tank and a method for manufacturing a high-pressure tank.

従来から、内殻であるライナーと、ライナーに複数の繊維を束ねた樹脂含浸繊維束を巻き付けて形成した補強層と、を備える高圧タンクが知られている(特許文献1)。特許文献1に記載された高圧タンクは、補強層にカーボン繊維を用いており、カーボン繊維の補強層(CFRP層)を保護するために、さらにCFRP層の上にガラス繊維の保護層(GFRP層)を備える。ここで、高圧タンクに設けられたGFRP層は、高圧タンクが外部から衝撃を受けた際の性能劣化判断に用いられるものであり、衝撃により受けた傷がGFRP層の厚さを超えない程度(下層のCFRP層が露出しない程度)であれば、高圧タンクの性能に影響がないと判断できる。   Conventionally, a high-pressure tank including a liner that is an inner shell and a reinforcing layer formed by winding a resin-impregnated fiber bundle in which a plurality of fibers are bundled around the liner is known (Patent Document 1). The high-pressure tank described in Patent Document 1 uses carbon fibers as a reinforcing layer. In order to protect the carbon fiber reinforcing layer (CFRP layer), a glass fiber protective layer (GFRP layer) is further provided on the CFRP layer. ). Here, the GFRP layer provided in the high-pressure tank is used for performance degradation judgment when the high-pressure tank receives an impact from the outside, and the degree of the damage received by the impact does not exceed the thickness of the GFRP layer ( If the lower CFRP layer is not exposed), it can be determined that the performance of the high-pressure tank is not affected.

特開平8−35598号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-35598

上述の高圧タンクにおけるGFRP層は、CFRP層に比べて強度が弱く、高圧タンクの強度向上にほとんど寄与していない。そのような強度向上にほとんど寄与しないGFRP層によって高圧タンクの重量が増加するという課題がある。また、GFRP層をCFRP層とは別に形成すると、高圧タンクの製造に時間を要するという課題も生じる。したがって、GFRP層を備えない高圧タンクが望まれていた。   The GFRP layer in the above-described high-pressure tank is weaker than the CFRP layer, and hardly contributes to the improvement of the strength of the high-pressure tank. There is a problem that the weight of the high-pressure tank increases due to the GFRP layer that hardly contributes to the improvement in strength. Further, when the GFRP layer is formed separately from the CFRP layer, there is a problem that it takes time to manufacture the high-pressure tank. Therefore, a high-pressure tank that does not include a GFRP layer has been desired.

本発明は、上述のごとくGFRP層を備えない高圧タンクを得るためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   The present invention has been made to obtain a high-pressure tank that does not include a GFRP layer as described above, and can be realized as the following modes.

(1)本発明は、内殻であるライナーと;前記ライナー上に繊維束を巻回することで形成される補強層と、を備える高圧タンクにおいて;前記補強層は、前記高圧タンクの外表面から所定の厚みの部分が他の部分とは異なる色の繊維束で構成されていることを特徴とする。このような高圧タンクであれば、CFRP層の上に別途GFRP層を設けることなく、高圧タンクが外部から衝撃を受けた際の性能劣化判断ができる。そのため、GFRP層をなくすことができるので、高圧タンクの重量を軽量化することができる。また、GFRP層を形成するために要していた製造時間を削減することができる。 (1) The present invention is a high-pressure tank comprising: a liner that is an inner shell; and a reinforcing layer formed by winding a fiber bundle on the liner; the reinforcing layer is an outer surface of the high-pressure tank The portion having a predetermined thickness is composed of a fiber bundle having a color different from that of the other portions. With such a high-pressure tank, it is possible to judge performance deterioration when the high-pressure tank receives an impact from the outside without providing a separate GFRP layer on the CFRP layer. Therefore, since the GFRP layer can be eliminated, the weight of the high-pressure tank can be reduced. Further, the manufacturing time required for forming the GFRP layer can be reduced.

(2)本発明の他の形態は、内殻であるライナー上に第1の繊維束を巻回することで形成される第1の補強層と;前記第1の補強層の上に前記第1の繊維束とは異なる色の第2の繊維束を巻回することで形成される所定の厚みを有する第2の補強層と、を備える高圧タンクの製造方法において;前記第1の繊維束を前記ライナー上に巻回する第1巻回工程と;前記第2の繊維束を前記第1の補強層の上に巻回する第2巻回工程と、の間において;前記第1の繊維束と前記第2の繊維束とを切り換える切換工程を備えることを特徴とする。このような高圧タンクの製造方法であれば、CFRP層の上に別途GFRP層を設けることなく、高圧タンクが外部から衝撃を受けた際の性能劣化判断ができる高圧タンクを得ることができる。そのため、GFRP層を形成するために要していた製造時間を削減できる。ここで、「第1の繊維束と第2の繊維束とを切り替える」とは、第1の繊維束を搬送途中で着色して第2の繊維束を作成してライナーへ供給すること、第1の繊維束と第2の繊維束が予め繋がった繊維束をライナーへ供給すること、第1の繊維束が巻回されたボビンと第2の繊維束が巻回されたボビンとを用意して所定のタイミングで繊維束を供給するボビンを切り替えてライナーへ繊維束を供給することなど、2つの異なる色の繊維束を切り替えてライナーへ供給すること全てを意味する。 (2) According to another aspect of the present invention, there is provided a first reinforcing layer formed by winding a first fiber bundle on a liner as an inner shell; and the first reinforcing layer on the first reinforcing layer. A high-pressure tank manufacturing method comprising: a second reinforcing layer having a predetermined thickness formed by winding a second fiber bundle having a different color from that of the first fiber bundle; Between the first winding step of winding the first fiber on the liner; and the second winding step of winding the second fiber bundle on the first reinforcing layer; A switching step for switching between a bundle and the second fiber bundle is provided. With such a high-pressure tank manufacturing method, it is possible to obtain a high-pressure tank capable of determining performance deterioration when the high-pressure tank is subjected to an external impact without providing a separate GFRP layer on the CFRP layer. Therefore, the manufacturing time required for forming the GFRP layer can be reduced. Here, “switching between the first fiber bundle and the second fiber bundle” means that the first fiber bundle is colored in the course of conveyance to create a second fiber bundle and supply it to the liner, Supplying a fiber bundle in which the first fiber bundle and the second fiber bundle are connected in advance to the liner, and preparing a bobbin around which the first fiber bundle is wound and a bobbin around which the second fiber bundle is wound This means that all the fiber bundles of two different colors are switched and supplied to the liner, such as switching the bobbin supplying the fiber bundle at a predetermined timing and supplying the fiber bundle to the liner.

本発明の一実施形態である高圧タンクの中心軸を含む断面の図である。It is a figure of the section containing the central axis of the high-pressure tank which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態であるフィラメントワインディング装置の説明図である。It is explanatory drawing of the filament winding apparatus which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態であるガイド機構の構成を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of the guide mechanism which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態であるガイド機構の一部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a part of guide mechanism which is one Embodiment of this invention.

図1に示すように、高圧タンク1は、内殻であるライナー2と、ライナー2上に繊維束を巻回することで形成された補強層3と、口金6と、を備える。高圧タンク1は、高圧(例えば70MPa程度)の水素ガスを貯蔵する。高圧タンク1は、長尺で一端に口金6を有し、両端が曲面上である円筒形状をなす。   As shown in FIG. 1, the high-pressure tank 1 includes a liner 2 as an inner shell, a reinforcing layer 3 formed by winding a fiber bundle on the liner 2, and a base 6. The high-pressure tank 1 stores high-pressure (for example, about 70 MPa) hydrogen gas. The high-pressure tank 1 is long and has a base 6 at one end, and has a cylindrical shape with both ends on a curved surface.

ライナー2は、円筒形状であるストレート部と、ストレート部の両端に曲面上に形成された第1ドーム部および第2ドーム部、を有する。第1ドーム部は、口金6が挿入される開口部が形成されている。ライナー2は、例えば、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂によって構成されている。   The liner 2 includes a straight portion having a cylindrical shape, and a first dome portion and a second dome portion formed on curved surfaces at both ends of the straight portion. The first dome has an opening into which the cap 6 is inserted. The liner 2 is made of a thermoplastic resin such as polyethylene, nylon, polypropylene, or polyester.

口金6は、第1ドーム部の開口部と嵌合しており、軸を中心に孔が形成されている。孔には、高圧タンク1内のガスを取り出すためのバルブが挿入される。口金6の中心軸と高圧タンク1の中心軸は一致している。口金6は、例えば、アルミニウムやステンレススチール等の金属によって構成されている。   The base 6 is fitted with the opening of the first dome portion, and a hole is formed around the axis. A valve for taking out the gas in the high-pressure tank 1 is inserted into the hole. The central axis of the base 6 and the central axis of the high-pressure tank 1 coincide. The base 6 is made of, for example, a metal such as aluminum or stainless steel.

補強層3は、繊維束をライナー2上および口金6上に巻回することで形成されている。補強層3は、着色されていない繊維束で形成される第1の補強層4と、着色された繊維束で形成される第2の補強層5と、を含む。繊維束は、例えば、カーボンであり、カーボン繊維束700としては、例えば、ポリアクリルニトリルの原糸を約3,000℃で焼成した糸を約24,000本程度撚って集め、バインダ樹脂によって軽く接着させた、厚さ約200μm、幅4mmから5mm程度の扁平なシートを例示することができる。さらに、カーボン繊維束700は、熱硬化型エポキシ等の樹脂が含浸されている。樹脂が含浸されたカーボン繊維束700を樹脂含浸カーボン繊維束710と呼ぶ。なお、樹脂含浸カーボン繊維束710は、複数の繊維に熱硬化性樹脂を予め含浸させて、半硬化もしくは乾燥させたプリプレグであってもよい。本実施形態における着色されていない繊維束は第1の繊維束であり、着色された繊維束は第2の繊維束である。   The reinforcing layer 3 is formed by winding the fiber bundle on the liner 2 and the base 6. The reinforcing layer 3 includes a first reinforcing layer 4 formed of a fiber bundle that is not colored, and a second reinforcing layer 5 formed of a fiber bundle that is colored. The fiber bundle is, for example, carbon. As the carbon fiber bundle 700, for example, about 24,000 yarns obtained by firing polyacrylonitrile raw yarns at about 3,000 ° C. are twisted and collected. A flat sheet having a thickness of about 200 μm and a width of about 4 mm to 5 mm can be exemplified. Further, the carbon fiber bundle 700 is impregnated with a resin such as a thermosetting epoxy. The carbon fiber bundle 700 impregnated with the resin is referred to as a resin-impregnated carbon fiber bundle 710. The resin-impregnated carbon fiber bundle 710 may be a prepreg in which a plurality of fibers are pre-impregnated with a thermosetting resin and semi-cured or dried. The uncolored fiber bundle in the present embodiment is a first fiber bundle, and the colored fiber bundle is a second fiber bundle.

第2の補強層5は、着色された樹脂含浸カーボン繊維束710が第1の補強層4上に巻回されることで形成されている。着色された樹脂含浸カーボン繊維束710は、後述する樹脂含浸カーボン繊維束710をライナー2上に巻回する工程において、樹脂含浸カーボン繊維束710をライナー2に搬送する途中で樹脂含浸カーボン繊維束710に塗料を塗布することで作成され、第1の補強層4上に巻回される。塗料の色は何色でもよいが、繊維束をカーボンとする場合には、カーボンと見分けがつきやすい赤色等であることが好ましい。   The second reinforcing layer 5 is formed by winding a colored resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the first reinforcing layer 4. The colored resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is a resin-impregnated carbon fiber bundle 710 in the course of transporting the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the liner 2 in the step of winding the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 described later on the liner 2. It is created by applying a paint to the first reinforcing layer 4 and wound around the first reinforcing layer 4. The color of the paint may be any number, but when the fiber bundle is made of carbon, it is preferably red or the like that can be easily distinguished from carbon.

第2の補強層5は、高圧タンク1の表面から所定の厚みを有する。ここで、所定の厚みは、高圧タンク1が衝撃を受けた際に、許容できる高圧タンク1の表面からの傷の深さと同等に予め定められている。このような厚みであれば、表面の傷の部分で第2の補強層5の下層である第1の補強層4が露出した場合に、もしくは、第2の補強層5の塗料が剥れてカーボン部分が露出した場合に、高圧タンク1の性能が劣化したおそれがあると判断することができる。さらに、GFRP層をなくすことができるので、高圧タンク1の重量を軽量化することができる。なお、本実施形態では、所定の厚みは、補強層3の最外層の厚みと同等であるように定められている。   The second reinforcing layer 5 has a predetermined thickness from the surface of the high-pressure tank 1. Here, the predetermined thickness is determined in advance to be equivalent to the allowable depth of damage from the surface of the high-pressure tank 1 when the high-pressure tank 1 receives an impact. If it is such thickness, when the 1st reinforcement layer 4 which is the lower layer of the 2nd reinforcement layer 5 is exposed in the part of a crack of a surface, or the coating material of the 2nd reinforcement layer 5 peels off When the carbon portion is exposed, it can be determined that the performance of the high-pressure tank 1 may be deteriorated. Furthermore, since the GFRP layer can be eliminated, the weight of the high-pressure tank 1 can be reduced. In the present embodiment, the predetermined thickness is determined to be equal to the thickness of the outermost layer of the reinforcing layer 3.

図2は、高圧タンク1を製造する工程で用いられるフィラメントワインディング装置10の構成を示した説明図である。フィラメントワインディング装置10は、繊維巻出機構20と、樹脂含浸機構30と、ガイド機構40と、ライナー回転装置50と、制御部60と、を備える。   FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of the filament winding apparatus 10 used in the process of manufacturing the high-pressure tank 1. The filament winding apparatus 10 includes a fiber unwinding mechanism 20, a resin impregnation mechanism 30, a guide mechanism 40, a liner rotating device 50, and a control unit 60.

繊維巻出機構20は、繊維束を巻きだす機構であり、複数のボビン201〜204と、複数の搬送ローラ211〜214と、結束ローラ220と、を有する。ボビン201〜204は、糸を巻き付ける筒状の部材であり、カーボン繊維束700が巻き付けられている。搬送ローラ211〜214は、各ボビン201〜204に対応して設けられており、ボビン201〜204から巻き出されたカーボン繊維束700を結束ローラ220に搬送する。結束ローラ220は、ボビン201〜204から巻き出された複数のカーボン繊維束700をそろえて、樹脂含浸機構30へ搬送する。   The fiber unwinding mechanism 20 is a mechanism for winding a fiber bundle, and includes a plurality of bobbins 201 to 204, a plurality of conveying rollers 211 to 214, and a bundling roller 220. The bobbins 201 to 204 are cylindrical members around which the yarn is wound, and the carbon fiber bundle 700 is wound around the bobbins 201 to 204. The conveyance rollers 211 to 214 are provided corresponding to the bobbins 201 to 204, and convey the carbon fiber bundle 700 unwound from the bobbins 201 to 204 to the bundling roller 220. The bundling roller 220 aligns the plurality of carbon fiber bundles 700 unwound from the bobbins 201 to 204 and conveys them to the resin impregnation mechanism 30.

樹脂含浸機構30は、カーボン繊維束700に対してエポキシ樹脂の含浸を行う機構であり、複数の搬送ローラ301〜305と、樹脂含浸槽310と、を有する。搬送ローラ301〜305は、カーボン繊維束700をガイド機構40へ搬送する。樹脂含浸槽310には、40℃から50℃の範囲で加熱され、粘度管理が行われている液体状の熱硬化型エポキシ樹脂が収容されている。カーボン繊維束700は、搬送ローラ302の下部を搬送されることにより、樹脂含浸槽310の熱硬化型エポキシ樹脂に浸される。   The resin impregnation mechanism 30 is a mechanism for impregnating the carbon fiber bundle 700 with an epoxy resin, and includes a plurality of transport rollers 301 to 305 and a resin impregnation tank 310. The conveyance rollers 301 to 305 convey the carbon fiber bundle 700 to the guide mechanism 40. The resin impregnation tank 310 contains a liquid thermosetting epoxy resin heated in the range of 40 ° C. to 50 ° C. and subjected to viscosity management. The carbon fiber bundle 700 is immersed in the thermosetting epoxy resin in the resin impregnation tank 310 by being conveyed under the conveyance roller 302.

ガイド機構40は、樹脂含浸カーボン繊維束710を揃えてライナー2の外表面にガイドする機構である。ガイド機構40は、第1ガイドローラ410と、第2ガイドローラ420と、第3ガイドローラ430と、を有しており、第1ガイドローラ410、第2ガイドローラ420、第3ガイドローラ430を用いて樹脂含浸カーボン繊維束710をライナー2に搬送する。第1ガイドローラ410、第2ガイドローラ420、第3ガイドローラ430は、搬送される樹脂含浸カーボン繊維束710との接触によって自身は回転しないように構成されている。第2ガイドローラ420は、多孔質金属で構成されており、ローラの内部から表面へ向かって樹脂含浸カーボン繊維束710を着色する塗料が噴出できる。また、ガイド機構40は、後述する制御部60によって予めプログラムされた動作に基づいて、移動しながらライナー2の外表面に樹脂含浸カーボン繊維束710をガイドする。   The guide mechanism 40 is a mechanism for aligning and guiding the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the outer surface of the liner 2. The guide mechanism 40 includes a first guide roller 410, a second guide roller 420, and a third guide roller 430. The first guide roller 410, the second guide roller 420, and the third guide roller 430 Used to convey the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the liner 2. The first guide roller 410, the second guide roller 420, and the third guide roller 430 are configured not to rotate by contact with the conveyed resin-impregnated carbon fiber bundle 710. The second guide roller 420 is made of a porous metal, and a paint for coloring the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 can be ejected from the inside of the roller toward the surface. The guide mechanism 40 guides the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the outer surface of the liner 2 while moving based on an operation programmed in advance by the control unit 60 described later.

ライナー回転装置50は、巻き付け対象であるライナー2を回転させることにより、樹脂含浸カーボン繊維束710に張力を掛けつつ、ライナー2に樹脂含浸カーボン繊維束710を巻き付ける。ライナー2は、長軸が回転可能に支持され、ライナー回転装置50によって長軸周りに回転される。ガイド機構40からガイドされた樹脂含浸カーボン繊維束710は、その端部がライナー2の図示しない巻始め部に固定され、ライナー2の回転によって、ライナー2の外周に巻き取られる。製品の形状が形作られると、その後硬化処理が行われ、エポキシ樹脂が硬化して、繊維強化された高圧タンク1が成形される。   The liner rotating device 50 winds the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 around the liner 2 while applying tension to the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 by rotating the liner 2 to be wound. The liner 2 is supported so that the major axis is rotatable, and is rotated around the major axis by the liner rotating device 50. The end portion of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 guided from the guide mechanism 40 is fixed to a winding start portion (not shown) of the liner 2 and is wound around the outer periphery of the liner 2 by the rotation of the liner 2. When the shape of the product is formed, a curing process is performed thereafter, the epoxy resin is cured, and the high-pressure tank 1 reinforced with fiber is formed.

制御部60は、CPU等を備える制御装置であり、樹脂含浸槽310、ガイド機構40、ライナー回転装置50と電気的に接続される。制御部60は、予め定めたプログラムに基づいて、ガイド機構40を移動させつつライナー2上に樹脂含浸カーボン繊維束710をガイドするように制御する。また、制御部60は、予め定めたプログラムに基づいて、ライナー回転装置50がライナー2を回転させる速度を制御する。制御部60は、第2の補強層5が予め定めた厚みとなるように、後述する塗料供給装置450が予め定めたタイミングから塗料をカーボン繊維束700に塗布するように制御する。なお、制御部60は、樹脂含浸槽310の槽内に配置された図示しない加熱手段を制御して、液体状の熱硬化型エポキシ樹脂を40℃から50℃の範囲に加熱している。   The control unit 60 is a control device including a CPU and the like, and is electrically connected to the resin impregnation tank 310, the guide mechanism 40, and the liner rotation device 50. The controller 60 controls the resin impregnated carbon fiber bundle 710 to be guided on the liner 2 while moving the guide mechanism 40 based on a predetermined program. The control unit 60 controls the speed at which the liner rotating device 50 rotates the liner 2 based on a predetermined program. The control unit 60 controls the coating material supply device 450 described later to apply the coating material to the carbon fiber bundle 700 from a predetermined timing so that the second reinforcing layer 5 has a predetermined thickness. The controller 60 controls a heating means (not shown) disposed in the resin impregnation tank 310 to heat the liquid thermosetting epoxy resin in the range of 40 ° C. to 50 ° C.

図3は、ガイド機構40の構成を示す上面図である。本実施形態では、図3に示すように、樹脂含浸カーボン繊維束710の搬送方向の上流から順に、第1ガイドローラ410、第2ガイドローラ420、第3ガイドローラ430が配置されている。第1ガイドローラ410および第2ガイドローラ420は、軸方向の中央部の直径が端部の直径よりも大きい太鼓型ローラである。第3ガイドローラ430は、軸方向の中央部の直径が端部の直径よりも小さい鼓型ローラである。図3に示すように、樹脂含浸カーボン繊維束710は、第1ガイドローラ410側から入り込み、第1ガイドローラ410の上面外周、第2ガイドローラ420の下側外周、および、第3ガイドローラ430の上側外周にそれぞれ接触してライナー2にガイドされる。第2ガイドローラ420の中心軸の位置は、第1ガイドローラ410の中心軸および第3ガイドローラ430の中心軸の位置よりも高い。第2ガイドローラ420は、例えば、ステンレス、ニッケル、チタン、チタン合金等の多孔質金属で構成されている。第2ガイドローラ420には、塗料配管440が接続されており、塗料配管440には塗料を供給する塗料供給装置450が接続されている。   FIG. 3 is a top view showing the configuration of the guide mechanism 40. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a first guide roller 410, a second guide roller 420, and a third guide roller 430 are arranged in order from the upstream in the transport direction of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710. The first guide roller 410 and the second guide roller 420 are drum type rollers in which the diameter of the central portion in the axial direction is larger than the diameter of the end portion. The third guide roller 430 is a drum type roller in which the diameter of the central portion in the axial direction is smaller than the diameter of the end portion. As shown in FIG. 3, the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 enters from the first guide roller 410 side, the upper surface outer periphery of the first guide roller 410, the lower outer periphery of the second guide roller 420, and the third guide roller 430. Are respectively guided by the liner 2 in contact with the upper outer periphery thereof. The position of the center axis of the second guide roller 420 is higher than the positions of the center axis of the first guide roller 410 and the center axis of the third guide roller 430. The second guide roller 420 is made of, for example, a porous metal such as stainless steel, nickel, titanium, or a titanium alloy. A paint pipe 440 is connected to the second guide roller 420, and a paint supply device 450 that supplies the paint is connected to the paint pipe 440.

図4は第2ガイドローラ420および樹脂含浸カーボン繊維束710の斜視図である。第2ガイドローラ420は、多孔質金属で構成されており、ローラの中心軸付近に塗料配管440が接続されている。塗料配管440は、塗料供給装置450に接続されている。塗料供給装置450は、制御部60からの信号を受けて、塗料配管440を通して塗料を第2ガイドローラ420に供給する。第2ガイドローラ420は、多孔質金属で構成されているので、中心軸付近に接続された塗料配管440からの塗料を多孔質の孔を通して、第2ガイドローラ420の表面に噴出することができる。   FIG. 4 is a perspective view of the second guide roller 420 and the resin-impregnated carbon fiber bundle 710. The second guide roller 420 is made of a porous metal, and a paint pipe 440 is connected near the central axis of the roller. The paint pipe 440 is connected to the paint supply device 450. The paint supply device 450 receives a signal from the control unit 60 and supplies the paint to the second guide roller 420 through the paint pipe 440. Since the second guide roller 420 is made of a porous metal, the paint from the paint pipe 440 connected in the vicinity of the central axis can be ejected to the surface of the second guide roller 420 through the porous hole. .

制御部60は、第2の補強層5が所定の厚みとなるように、所定のタイミングから塗料を第2ガイドローラ420に供給するように塗料供給装置450へ信号を送信する。ここで、所定の厚みは、高圧タンク1が衝撃を受けた際に、許容できる高圧タンク1の表面からの傷の深さと同等に予め定められている。本実施形態では、所定の厚みは、最外層の厚みとするので、最外層を巻回する際に、制御部60は、塗料供給装置450へ信号を送信する。塗料供給装置450は、第2ガイドローラ420に塗料を供給し、第2ガイドローラ420は表面から樹脂含浸カーボン繊維束710に塗料を塗布する。なお、第2ガイドローラ420は太鼓型であり、樹脂含浸カーボン繊維束710を拡幅するので、樹脂含浸カーボン繊維束710全体に均一に塗料を塗布することができる。これにより、CFRP層の上に別途GFRP層を設けることなく、高圧タンク1が衝撃を受けたときに、高圧タンク1の性能が劣化したおそれがあると判断することができる高圧タンク1を得ることができる。そのため、GFRP層を形成するために要していた製造時間を削減できる。   The control unit 60 transmits a signal to the coating material supply device 450 so as to supply the coating material to the second guide roller 420 from a predetermined timing so that the second reinforcing layer 5 has a predetermined thickness. Here, the predetermined thickness is determined in advance to be equivalent to the allowable depth of damage from the surface of the high-pressure tank 1 when the high-pressure tank 1 receives an impact. In the present embodiment, since the predetermined thickness is the thickness of the outermost layer, the control unit 60 transmits a signal to the paint supply device 450 when the outermost layer is wound. The coating material supply device 450 supplies the coating material to the second guide roller 420, and the second guide roller 420 applies the coating material to the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 from the surface. The second guide roller 420 has a drum shape and widens the resin-impregnated carbon fiber bundle 710, so that the paint can be uniformly applied to the entire resin-impregnated carbon fiber bundle 710. Thereby, without providing a separate GFRP layer on the CFRP layer, when the high-pressure tank 1 receives an impact, it is possible to obtain a high-pressure tank 1 capable of determining that the performance of the high-pressure tank 1 may be deteriorated. Can do. Therefore, the manufacturing time required for forming the GFRP layer can be reduced.

<変形例1>
上記実施形態では、第2の補強層5の厚みを最外層の厚みとしていたが、第2の補強層5の厚みはこれに限られない。補強層3の強度等によって、許容できる傷の深さは異なるため、必要に応じて、第2の補強層の厚みをより厚くしてもよい。
<Modification 1>
In the said embodiment, although the thickness of the 2nd reinforcement layer 5 was made into the thickness of an outermost layer, the thickness of the 2nd reinforcement layer 5 is not restricted to this. Since the allowable depth of scratches varies depending on the strength of the reinforcing layer 3 and the like, the thickness of the second reinforcing layer may be increased as necessary.

<変形例2>
上記実施形態では、第2ガイドローラ420において樹脂含浸カーボン繊維束710に塗料を塗布するために、第2ガイドローラ420を多孔質金属としていたが、これに限られない。第2ガイドローラ420の一部にスリットを設けて、スリットから塗料を塗布しても良い。また、別途塗料供給装置450に接続されたスプレーを設けて樹脂含浸カーボン繊維束710に塗料を塗布しても良い。また、樹脂含浸カーボン繊維束710に塗料を塗布する場所は、第2ガイドローラ420上に限られず、樹脂含浸カーボン繊維束710をライナー2に搬送する途中であれば良い。
<Modification 2>
In the above embodiment, the second guide roller 420 is made of a porous metal in order to apply the paint to the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 in the second guide roller 420. However, the present invention is not limited to this. A slit may be provided in a part of the second guide roller 420, and the paint may be applied from the slit. Alternatively, a spray connected to the paint supply device 450 may be provided separately to apply the paint to the resin-impregnated carbon fiber bundle 710. Further, the place where the paint is applied to the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is not limited to the second guide roller 420, and may be any place in the middle of conveying the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the liner 2.

<変形例3>
上記実施形態では、第1の補強層を着色されていない繊維束で構成し、第2の補強層を着色された繊維束で構成したが、これに限られない。第1の補強層を着色された繊維束として、第2の補強層を着色されていない繊維束としてもよい。
<Modification 3>
In the said embodiment, although the 1st reinforcement layer was comprised with the fiber bundle which is not colored and the 2nd reinforcement layer was comprised with the colored fiber bundle, it is not restricted to this. The first reinforcing layer may be a colored fiber bundle, and the second reinforcing layer may be an uncolored fiber bundle.

<変形例4>
上記実施形態では、塗料を塗布することで第1の繊維束である着色されていない繊維束と第2の繊維束である着色された繊維束とを切り替えていたが、これに限られない。第1の繊維束と第2の繊維束が繋がった繊維束をあらかじめ用意しておいて、ライナー2上に前述の繊維束を巻回することで、繊維束を切り替えても良い。このとき、第2の繊維束の長さは、ライナー2の形状や第2の補強層の厚み等に応じて、定めればよい。また、第1の繊維束が巻回されたボビンと第2の繊維束が巻回されたボビンをあらかじめ用意しておいて、所定のタイミングで繊維束を供給するボビン変えることで、繊維束を切り替えてもよい。
<Modification 4>
In the above-described embodiment, the non-colored fiber bundle that is the first fiber bundle and the colored fiber bundle that is the second fiber bundle are switched by applying the paint. However, the present invention is not limited to this. The fiber bundle may be switched by preparing a fiber bundle in which the first fiber bundle and the second fiber bundle are connected in advance and winding the fiber bundle on the liner 2. At this time, the length of the second fiber bundle may be determined according to the shape of the liner 2 and the thickness of the second reinforcing layer. In addition, the bobbin around which the first fiber bundle is wound and the bobbin around which the second fiber bundle is wound are prepared in advance, and the fiber bundle is changed by changing the bobbin that supplies the fiber bundle at a predetermined timing. You may switch.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態あるいは変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiments or the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

1…高圧タンク
2…ライナー
3…補強層
4…第1の補強層
5…第2の補強層
6…口金
10…フィラメントワインディング装置
20…繊維巻出機構
30…樹脂含浸機構
40…ガイド機構
50…ライナー回転装置
60…制御部
201、202、203、204…ボビン
211、212、213、214…搬送ローラ
220…結束ローラ
301、302…搬送ローラ
310…樹脂含浸槽
410…第1ガイドローラ
420…第2ガイドローラ
430…第3ガイドローラ
440…塗料配管
450…塗料供給装置
700…カーボン繊維束
710…樹脂含浸カーボン繊維束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High pressure tank 2 ... Liner 3 ... Reinforcement layer 4 ... 1st reinforcement layer 5 ... 2nd reinforcement layer 6 ... Base 10 ... Filament winding apparatus 20 ... Fiber unwinding mechanism 30 ... Resin impregnation mechanism 40 ... Guide mechanism 50 ... Liner rotating device 60 ... Control unit 201, 202, 203, 204 ... Bobbins 211, 212, 213, 214 ... Conveying roller 220 ... Bundling roller 301, 302 ... Conveying roller 310 ... Resin impregnation tank 410 ... First guide roller 420 ... First 2 guide rollers 430... 3rd guide roller 440. Paint pipe 450. Paint supply device 700.

Claims (2)

内殻であるライナーと、前記ライナー上に繊維束を巻回することで形成される補強層と、を備える高圧タンクにおいて、
前記補強層は、前記高圧タンクの外表面から所定の厚みの部分が他の部分とは異なる色の繊維束で構成されていることを特徴とする高圧タンク。
In a high-pressure tank comprising a liner which is an inner shell, and a reinforcing layer formed by winding a fiber bundle on the liner,
The high-pressure tank is characterized in that the reinforcing layer is composed of a fiber bundle having a predetermined thickness from the outer surface of the high-pressure tank and having a color different from that of the other portions.
内殻であるライナー上に第1の繊維束を巻回することで形成される第1の補強層と、前記第1の補強層の上に前記第1の繊維束とは異なる色の第2の繊維束を巻回することで形成される所定の厚みを有する第2の補強層と、を備える高圧タンクの製造方法において、
前記第1の繊維束を前記ライナー上に巻回する第1巻回工程と、
前記第2の繊維束を前記第1の補強層の上に巻回する第2巻回工程と、の間において、
前記第1の繊維束と前記第2の繊維束とを切り換える切換工程を備えることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
A first reinforcing layer formed by winding a first fiber bundle on a liner which is an inner shell, and a second color different from the first fiber bundle on the first reinforcing layer. In a manufacturing method of a high-pressure tank comprising: a second reinforcing layer having a predetermined thickness formed by winding a fiber bundle of
A first winding step of winding the first fiber bundle on the liner;
Between the second winding step of winding the second fiber bundle on the first reinforcing layer,
A method for manufacturing a high-pressure tank, comprising a switching step of switching between the first fiber bundle and the second fiber bundle.
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