JP2017194150A - 高圧ガスタンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱硬化性樹脂を含浸した繊維束から口金境界部への熱硬化性樹脂の入り込みを簡便に安価で抑制可能な新たなタンク製造方法を提供する。【解決手段】ライナーは、等張力曲面に倣った外表面を有するドーム部を軸方向両端に備え、口金は、ドーム部頂上の陥没台座部に口金フランジを入り込ませてドーム部に装着される。その後、口金フランジと陥没台座部との境界部分に、ライナーと同等の線膨張係数とドーム部および口金フランジの外表面の曲面形状に倣った内表面を有するリング状のキャップを装着する。その後の繊維層形成において、ドーム部に掛け渡した繊維束でドーム部を口金フランジを含んで巻き付けるヘリカル巻層を最先に形成する。【選択図】図８

Description

本発明は、高圧ガスタンクの製造方法に関する。

高圧ガスタンクは、ライナーをコア材とし、ライナーをカーボン繊維強化プラスチックやガラス繊維強化プラスチック（以下、これらを総称して、繊維強化樹脂層と呼ぶ）で被覆して製造される。通常、ライナーは、軽量化の観点から、ガスバリア性を有する樹脂製の中空容器とされ、口金は、金属成形品とされている。このため、口金・ライナー間のガスシール性を、タンク製造過程において確保するタンク製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１４２０１７号公報

この特許文献1で提案された製造方法は、フィラメントワインディング方法（以下、ＦＷ法）による繊維強化樹脂層の形成に先立ち、口金のフランジとライナーの境界部分に液状ガスケット等のシール部材を塗布し、このシール部材により、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した繊維束から熱硬化性樹脂が口金のフランジとライナーとの間に入り込むことを抑制している。ところで、口金のフランジとライナーの境界部分のシール部材は、塗布時において液状であることから、樹脂の入り込みの抑制を担保するには液状のシール部材の硬化が必要であり、硬化待機の時間に相当する分、タンク製造に時間が掛かるのが実情である。また、液状のシール材は、その調合が複雑である他、塗布形状の人為的な調整処理が必要である等の理由から、コストアップの一因でもあった。こうしたことから、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束からの熱硬化性樹脂の入り込みを液状のシール部材を用いなくとも簡便に安価で抑制可能な新たなタンク製造方法が要請されるに到った。

上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。

（１）本発明の一形態によれば、高圧ガスタンクの製造方法が提供される。この高圧ガスタンクの製造方法は、ライナーの軸方向両端のドーム部の頂上に口金を装着し、前記ライナーの外表に繊維束を繰り返し巻き付けて形成した繊維層を備える高圧ガスタンクの製造方法であって、前記ドーム部を等張力曲面に倣った外表面を有するよう備えると共に、前記ドーム部の前記頂上に口金装着用の有底の陥没台座部を有する前記ライナーを準備する工程と、前記陥没台座部に入り込む口金フランジと、該口金フランジからライナー端部側に突出した口金本体とを有する前記口金を、前記口金フランジが前記陥没台座部に入り込むように、前記頂上に装着する工程と、前記陥没台座部に入り込んだ前記口金フランジのフランジ外周縁と前記陥没台座部との境界部分にリング状のキャップを装着し、前記境界部分の隙間を前記キャップで覆う工程と、熱硬化性樹脂を含浸した前記繊維束を、前記口金および前記キャップを装着済みの前記ライナーの外表に繰り返し巻き付けて前記繊維層を形成する工程とを備える。そして、前記境界部分の隙間を前記キャップで覆う工程では、前記リング状のキャップとして、前記ライナーと同等の線膨張係数を有し、前記ドーム部の外表面と前記口金フランジの外表面の曲面形状に倣った内表面を有するキャップを用い、前記繊維層を形成する工程では、前記軸方向両端の前記ドーム部に前記繊維束が掛け渡されるように前記繊維束で前記ドーム部を前記口金フランジを含んで巻き付けるヘリカル巻層を最先に形成する。

上記形態の高圧ガスタンクの製造方法では、口金フランジのフランジ外周縁と陥没台座部との境界部分を覆ったキャップを、最先に形成されるヘリカル巻層の繊維束で覆う。よって、上記形態の高圧ガスタンクの製造方法によれば、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束から境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みをキャップにより簡便に抑制できる。また、上記形態の高圧ガスタンクの製造方法によれば、既存の金型成形手法で安価に製造可能なリング状のキャップを用いれば済むので、境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みを安価に抑制できる。しかも、既存手法のようなシール材の硬化のための待機が不要であることから、境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みが抑制された高圧ガスタンクを短時間で製造できる。

また、上記形態の高圧ガスタンクの製造方法では、境界部分の隙間を覆うリング状のキャップを、ライナーと同等の線膨張係数を有するものとしたので、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束から形成済みの繊維層における熱硬化性樹脂の加熱硬化の際に、熱膨張の相違によるキャップの破損を抑制できる。このため、破損箇所から境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みも抑制でき、好ましい。この場合、キャップは、ライナーと同一の材料から形成することで、ライナーと同じ線膨張係数を有するものとしてもよい。元より、キャップとライナーとが同一の材料であることに限られるわけでは無く、キャップの線膨張係数は、熱硬化性樹脂の加熱硬化の際の熱膨張の相違によるキャップ破損が抑制できる範囲において、ライナーと同等であればよい。この他、キャップがドーム部の外表面と口金フランジの外表面の曲面形状に倣った内表面を有することにより、ドーム部の外表面と口金フランジの外表面に対するキャップの密着性が増すので、キャップとの隙間から境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みも抑制可能となる。

（２）上記した形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記最先の前記ヘリカル巻層の形成に当たり、前記ヘリカル巻層の形成の際における前記繊維束の巻き付けを、前記ドーム部において前記等張力曲面を描く理論線と前記繊維束の中心線とのズレが前記繊維束の幅の半分以内に収まるように、繰り返すようにしてもよい。こうすれば、ヘリカル巻層の形成の際にドーム部を口金フランジとキャップを含んで覆うように巻き付けられた繊維束を、ドーム部において等張力曲面を描く理論線から繊維束の幅の半分以内にしかずらさないので、ドーム部の外表面における繊維束のズレを抑制することにより、キャップにおけるシワの発生も抑制する。このため、キャップにおけるシワの部位から境界部分に熱硬化性樹脂が入り込まないようにできる。

（３）上記した形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記繊維層を形成する工程では、前記最先の前記ヘリカル巻層の形成後に前記ライナーの内圧を昇圧し、該内圧の昇圧状況下で、前記最先の前記ヘリカル巻層に続く前記繊維層を、前記ライナーの外表への前記繊維束の巻き付けの繰り返しにより形成するようにしてもよい。こうすれば、口金フランジのフランジ外周縁と陥没台座部との境界部分の隙間を覆った状態で繊維層で挟まれたキャップに対して、ライナーの側から圧力を掛けることで、高い面圧でキャップにより境界部分の隙間を覆ってキャップによるシール性、即ち境界部分への熱硬化性樹脂の入り込み抑制効果を高めることができる。

（４）上記したいずれかの形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記境界部分の隙間を前記キャップで覆う工程では、前記ドーム部の外表面と前記口金フランジの外表面の少なくともいずれかの外表面に弾性接着剤を塗布してから前記境界部分に前記キャップを装着するようにしてもよい。こうすれば、キャップ装着後のキャップのズレを抑制して、キャップ装着位置の安定化を図ることができると共に、キャップの製造上の交差によってキャップ内面側に生じる可能性のある隙間を弾性接着剤で塞ぐことで、この隙間から境界部分に熱硬化性樹脂が入り込まないようにできる。

（５）上記したいずれかの形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記キャップは、キャップ内周面に前記境界部分を取り囲む凸部または凹部の少なくとも１つを含むキャップ側係合部を有し、前記ライナーと前記口金は、前記キャップが有する前記キャップ側係合部と係合する係合部を有するようにしてもよい。こうすれば、キャップの製造上の交差によってキャップ内面側に生じる可能性のある隙間、具体的にはキャップとフランジ外表面の隙間、或いはキャップとライナー外表面の隙間から熱硬化性樹脂が入り込んでも、その熱硬化性樹脂をキャップ側係合部と係合部の係合部位に留めることができる。この結果、境界部分への熱硬化性樹脂の入り込み抑制効果を高めることができる。また、キャップ側係合部との係合により、キャップの位置決めも可能となる他、繊維束の巻き付けの際のキャップの位置ズレも抑制可能となる。

（６）上記したいずれかの形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記キャップは、前記境界隙間に入り込む凸部を有するようにしてもよい。こうすれば、境界隙間への凸部の入り込みにより、キャップの位置決めも可能となる他、繊維束の巻き付けの際のキャップの位置ズレも抑制可能となる。

（７）上記形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記境界隙間は、前記ライナーの前記内周壁と前記口金の前記フランジ外周縁とにより、前記キャップの側ほど広がったテーパー形状に形成され、前記キャップは、前記凸部を前記境界隙間の前記テーパー形状に倣ったテーパー状凸部として有するようにしてもよい。こうすれば、次の利点がある。キャップは、ライナーの外表に巻き付けられる繊維束から押付力を受けるので、テーパー形状の境界隙間とこれに入り込むテーパー状凸部との密着性が高まる。よって、境界部分への熱硬化性樹脂の入り込み抑制効果をより高めることができる。

（８）上記したいずれかの形態の高圧ガスタンクの製造方法において、前記キャップは、前記最先の前記ヘリカル巻層の形成の際に巻き付けられる前記繊維束の繊維束幅方向の位置ズレを抑制するガイドを、前記ヘリカル巻層における繊維束巻き付け経路に沿って有するようにしてもよい。こうすれば、最先のヘリカル巻層の形成に際して、繊維束を幅方向に位置ズレないようにできるので、繊維束の位置ズレに伴うキャップのズレを抑制できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、円筒状のライナーの外表に繊維束を巻き付けてライナーに繊維層を形成する高圧ガスタンクの製造装置や、ライナーの軸方向両端のドーム部の頂上に口金を装着して繊維層を備える高圧ガスタンク等の態様で実現することができる。

本発明の実施形態としてのタンク製造方法で得られた高圧ガスタンクの構成をその外観と断面図および要部拡大断面図にて示す説明図である。 ライナーの構成を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。 高圧ガスタンクの製造工程の前半を示す工程図である。 高圧ガスタンクの製造工程の後半を示す工程図である。 繊維強化樹脂層の形成に際しての準備手順の様子を説明する説明図である。 最内層のヘリカル巻層形成の様子を模式的に示す説明図である。 最内層のヘリカル巻層形成の様子を図６における矢印Ａ方向から模式的に示す説明図である。 低角度のヘリカル巻きで最初と２番目に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束の巻き付けの様子を概略的に示す説明図である。 第１変形例のキャップを用いたライナーを半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。 第２変形例のキャップを用いたライナーを半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。 第３変形例のキャップを用いたライナーを半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。 第４変形例のキャップを用いたライナーを半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。 キャップが有する境界凸部の概要を示す説明図である。 第５変形例のキャップを用いたライナーを半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。 第６変形例のキャップを用いたライナーを要部の概略斜視と正面図で示す説明図である。 キャップが装着済みのライナーを図１５における１６−１６屈曲線に沿った断面視により示す説明図である。

図１は本発明の実施形態としてのタンク製造方法で得られた高圧ガスタンク１００の構成をその外観と断面図および要部拡大断面図にて示す説明図であり、図２はライナー１０の構成を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。

図示するように、高圧ガスタンク１００は、ライナー１０を繊維強化樹脂層１０２で被覆して構成され、口金１６を両端から突出させている。繊維強化樹脂層１０２は、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束を後述のＦＷ法によりライナー外表に巻き付けることで形成されている。

ライナー１０は、中空のタンク容器であり、タンク長手方向の中央で２分割された一対のライナーパーツの接合品である。２分割のライナーパーツは、それぞれナイロン系樹脂等の適宜な樹脂にて型成形され、その型成形品のライナーパーツを接合してその接合箇所をレーザー融着することで、ライナー１０が形成される。このパーツ接合を経て、ライナー１０は、円筒状のシリンダー部１２の両側に球面形状のドーム部１４を備えることになる。このライナー１０は、等張力曲面に倣った外表面を有するドーム部１４の頂上、即ちライナー軸ＡＸの軸線に沿った軸方向両端に、口金装着用の有底の陥没台座部１４ｒを備え、その中央にライナー軸ＡＸと同軸の貫通孔１４ｈを有する。

ライナー軸ＡＸに沿った軸方向両端のドーム部１４の頂上に装着された口金１６は金属製であり、陥没台座部１４ｒに入り込む口金フランジ１６ｆと、当該フランジからライナー端部側に突出した口金本体１６ｂと、口金フランジ１６ｆからライナー内部側に突出した凸部１６ｔと、バルブ接続孔１６ｈを備える。両側の口金１６は、外形を含む基本構造において共通するが、一方の口金１６は、バルブ接続孔１６ｈを貫通孔として備えるのに対し、他方はバルブ接続孔１６ｈを有底とし、ライナー内側に、バルブ接続孔１６ｈと同軸の有底孔１６ｉを備える点で相違する。凸部１６ｔは、ドーム部１４の貫通孔１４ｈに嵌合され、口金１６をライナー１０に対して位置決めする。なお、バルブ接続孔１６ｈは、その開口側に配管接続用の高圧シール仕様のテーパネジ部を有する。

口金フランジ１６ｆは、フランジ底面側が平面で、外表面が弧状となるよう形成されている。従って、口金フランジ１６ｆの外周縁１６ｆｅは、フランジ厚みが外側に行くほど減ずる。この口金フランジ１６ｆは、陥没台座部１４ｒの凹所内周壁１４ｒｓとの間に、開口凹所１５を形成する。開口凹所１５は、ライナー端部側ほど広く開口したくさび形状の凹所であり、陥没台座部１４ｒに入り込んだ口金フランジ１６ｆ、詳しくは当該フランジの外周縁１６ｆｅと陥没台座部１４ｒとの境界部分の隙間（境界隙間）となる。この場合、ドーム部１４の凹所内周壁１４ｒｓは、図２に示すように、ライナー１０の軸回りに矩形波形状に蛇行してライナー軸ＡＸを取り囲むよう形成され、口金フランジ１６ｆは、その外周縁１６ｆｅを凹所内周壁１４ｒｓの蛇行形状に合致して蛇行させている。このため、開口凹所１５は、蛇行しつつライナー軸ＡＸを取り囲む。

キャップ１８は、ライナー１０と同一の樹脂、例えばナイロン系樹脂を用いて最大厚みが１ｍｍ以下、好ましくは０．３〜０．５ｍｍ程度の薄葉断面のリング形状をなすよう型成形された型成形品であり、ライナー１０と同じ線膨張係数を有する。このキャップ１８は、口金フランジ１６ｆの外周縁１６ｆｅからドーム部１４に掛けてフランジ外表面とドーム外表面を覆う。ドーム部１４は、その外表面（以下、ドーム外表面と称する）を等張力曲面に倣った曲面とし、口金１６は、少なくともキャップ１８で覆われる範囲の口金フランジ１６ｆの外周縁１６ｆｅの外表面（以下、フランジ外表面と称する）を、ドーム部１４の等張力曲面に倣ったドーム外表面に連続した等張力曲面としている。キャップ１８は、等張力曲面に倣ったドーム部１４のドーム外表面と当該外表面に等張力曲面に倣って連続する口金フランジ１６ｆのフランジ外表面の曲面形状に倣った内表面を有する。よって、キャップ１８は、蛇行軌跡の開口凹所１５を覆った状態で、口金フランジ１６ｆの外周縁１６ｆｅからドーム部１４に掛けてフランジ外表面とドーム外表面に密着する。

本実施形態の製造方法で得られた高圧ガスタンク１００は、既述したように蛇行しつつライナー軸ＡＸを取り囲む開口凹所１５を、リング状のキャップ１８で覆った上で、キャップ１８の外表を含むライナー１０の外表に繊維強化樹脂層１０２を形成して備える。この繊維強化樹脂層１０２は、後述するＦＷ法において、フープ巻きによる繊維巻き付けと低角度・高角度のヘリカル巻きによる繊維巻き付けとが使い分けられて形成される。繊維強化樹脂層１０２の形成には、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いることが一般的であるが、ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。

次に、本実施形態としての高圧ガスタンク１００の製造方法について説明する。図３は高圧ガスタンク１００の製造工程の前半を示す工程図であり、図４は高圧ガスタンク１００の製造工程の後半を示す工程図である。まず、ライナー１０を製造して準備する(工程Ｓ１００)。ライナー製造に当たっては、樹脂成形である一対のライナーパーツと上記構成の口金１６とを準備した上で、口金１６をライナーパーツのドーム部１４に組み付ける（工程Ｓ１０２）。具体的には、各ライナーパーツにおけるドーム部１４の陥没台座部１４ｒに、口金１６の口金フランジ１６ｆを入り込ませた上で、ドーム部１４の貫通孔１４ｈに口金１６の凸部１６ｔを嵌合させる。これにより、口金１６は、ドーム部１４に位置決めされてドーム部１４に装着され、口金１６をドーム部頂上に有するライナーパーツが得られる。このライナーパーツにおいては、装着済みの口金１６における口金フランジ１６ｆの外周縁１６ｆｅと陥没台座部１４ｒの凹所内周壁１４ｒｓとの間に、開口凹所１５が形成される。

次いで、口金１６を両端に装着済みの一対のライナーパーツを、シリンダー部１２の側で接合してその接合箇所をレーザー融着して組み付ける（工程Ｓ１０４）。これにより、口金１６を両端に装着済みのライナー１０が得られる。次に、得られたライナー１０のドーム部１４に、詳しくは、ドーム部１４と陥没台座部１４ｒに入り込んだ口金１６の口金フランジ１６ｆとの境界部位に、キャップ１８を装着する（工程Ｓ１０６）。このキャップ装着に当たっては、キャップ装着前に、変成シリコーン系やウレタン樹脂系の弾性接着剤を、陥没台座部１４ｒの周囲におけるドーム部１４のドーム外表面と陥没台座部１４ｒに入り込んだ口金フランジ１６ｆにおける外周縁１６ｆｅの側のフランジ外表面の少なくともいずれかに塗布し、接着剤塗布に続いてキャップ１８を装着する。このキャップ装着により、ドーム部１４と陥没台座部１４ｒに入り込んだ口金１６の口金フランジ１６ｆとの境界部位の隙間である開口凹所１５がキャップ１８でライナー軸ＡＸの軸回りに覆われる。塗布した弾性接着剤は、数分程度で硬化してキャップ１８を接着する。ここまでのライナー製造工程により、ライナー１０の製造・準備が完了し、得られたライナー１０は、円筒状のシリンダー部１２の両側に、等張力曲面に倣った球面形状のドーム外表面を有するドーム部１４を備え、各ドーム部の頂上に口金１６を装着して有することになる。

こうしてライナー１０が得られると、図４に示すように、ライナー１０の外表に、ＦＷ法によって、繊維強化樹脂層１０２を形成する（工程Ｓ２００）。図５は繊維強化樹脂層１０２の形成に際しての準備手順の様子を説明する説明図である。工程Ｓ２００の繊維強化樹脂層の形成を行うに当たっては、まず、両端のドーム部１４に口金１６が装着済みでキャップ１８についても装着済みのライナー１０に各種治具を装着する。装着される治具は、軸受長寸治具２００と、軸受短寸治具２１０と、回転軸受治具２３０である。

軸受長寸治具２００は、一方の口金１６のバルブ接続孔１６ｈにシール性を確保して挿入され、治具先端を他方の口金１６のライナー内の有底孔１６ｉに入り込ませる。軸受短寸治具２１０は、他方の口金１６のライナー外側のバルブ接続孔１６ｈにシール性を確保して挿入されており、軸受長寸治具２００と軸受短寸治具２１０とは、ライナー１０を両端で受け止めて、ライナー１０の回転軸回りの軸受けとして機能する。軸受長寸治具２００は、ライナー内に位置する筒状部位に、複数のエアー放出口２０１を軸方向に沿って列状に有し、ライナー外部の側に、エアーカプラ２０４を有する。エアーカプラ２０４は、図示しないコンプレッサと接続され、そのコンプレッサが圧送する加圧エアーを、軸受短寸治具２１０の軸方向に沿って形成された図示しないエアー管路を経てそれぞれのエアー放出口２０１からライナー内に導く。エアーカプラ２０４は、ライナー１０と一体となった軸受長寸治具２００の回転および回転軸受けに支障が無いよう、軸受長寸治具２００に装着されている。加圧エアーの供給については後述する。

回転軸受治具２３０は、軸受脚２３１を備え、この軸受脚２３１によりライナー１０の両側の軸受長寸治具２００と軸受短寸治具２１０とを軸受けし、図示しないモーターの回転により回転するライナー１０をライナー軸ＡＸの軸回りに回転自在に軸支する。なお、図５では軸受脚２３１の軸支の様子を模式的に示すが、軸受脚２３１は、ローラーベアリング等を用いて、ライナー１０を軸ブレすることなく軸支する。こうして各種治具により軸支されたライナー１０にＦＷ法を用いて繊維強化樹脂層１０２が次の手順で形成される。

図４に示す工程Ｓ２００での繊維強化樹脂層１０２の形成は、軸受長寸治具２００と軸受短寸治具２１０が装着されたライナー１０を、回転軸受治具２３０で軸支した状態で、ライナー軸ＡＸの軸回りに回転させ、回転しているライナー１０の外表に、エポキシ樹脂ＥＰを含浸させたカーボン繊維束ＣＦ（以下、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦと称する）を繰り返し巻き付けることでなされる。本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、繊維強化樹脂層１０２の形成に際して、ライナー１０の外表に密着する最内層のヘリカル巻層を最先に形成する（工程Ｓ２０２）。最内層のヘリカル巻層の形成に際し、軸受長寸治具２００は、回転しているライナー１０の内部にコンプレッサの圧送した加圧エアーをエアーカプラ２０４とエアー放出口２０１を経て導き、ライナー内圧を０．１ＭＰａの初期内圧に調整する。図６は最内層のヘリカル巻層形成の様子を模式的に示す説明図であり、図７は最内層のヘリカル巻層形成の様子を図６における矢印Ａ方向から模式的に示す説明図である。なお、図７では、巻き付けられる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの順序を表すために、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦに添え字を付けている。

工程Ｓ２０２で形成される最内層のヘリカル巻層は、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦがライナー軸ＡＸに対してなす角度が低角度の繊維角αＬＨ（例えば、約１１〜２５°）である低角度のヘリカル巻きで形成される。より詳細に説明すると、最内層のヘリカル巻層の形成のための低角度のヘリカル巻きでは、キャップ１８が装着済みのドーム部１４（図５参照）の等張力曲面に倣ったドーム外表面の領域とシリンダー部１２の外表面の領域とを繊維束巻き付け対象とし、ライナー１０をライナー軸ＡＸの軸回りに回転させつつ、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの供給元である繊維送出部１３２から延びた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦがライナー軸ＡＸに対して低角度の繊維角αＬＨ（約１１〜２５°）で交差して巻き付けられるよう、ライナー回転速度と繊維送出部１３２の往復動速度を調整する。その上で、ライナー軸ＡＸ方向に沿って繊維送出部１３２を往復移動させて、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦをシリンダー部１２の両端のドーム部１４に掛け渡されるよう螺旋状に繰り返し巻き付ける。この場合、両側のドーム部１４では、繊維送出部１３２の往路・復路の切換に伴って繊維束の巻き付け方向が折り返されると共に、ライナー軸ＡＸからの折り返し位置も調整される。

ドーム部１４における巻き付け方向の折り返しを複数回繰り返すことにより、ライナー１０の外表面には、低角度の繊維角αＬＨで樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦが網目状に張り渡されて巻き付けた最内層のヘリカル巻層が形成される。この場合、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの巻き付けは、ドーム部１４のほぼ全域の外表、詳しくは装着済みのキャップ１８の外表が、最初に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１から最後に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦｎのそれぞれのカーボン繊維束で覆われるまで、繰り返される。

最内層のヘリカル巻層において、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦは、低角度でヘリカル巻きされているので、口金１６の口金フランジ１６ｆとキャップ１８を含んでドーム部１４を覆うようにドーム部１４に掛け渡されて、順次、巻き付けられ、キャップ１８を口金フランジ１６ｆとドーム部１４に押し付ける。本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、ライナー１０の回転速度と繊維送出部１３２の往復動速度と往復切り替えのタイミングを調整することで、最内層のヘリカル巻層における樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの巻き付けを次のように規定した。図８は低角度のヘリカル巻きで最初と２番目に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束の巻き付けの様子を概略的に示す説明図である。

最内層のヘリカル巻層の形成のための低角度のヘリカル巻きでは、キャップ１８を装着したタンク製造設計上、それぞれの樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦは、ライナー軸ＡＸに対して低角度の繊維角αＬＨ（約１１〜２５°）で交差すると共に、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃは、ドーム部１４の外表面が倣って形成された等張力曲面を描く理論線ＰＬｃと一致する。ところが、繊維束巻き付け時のライナー１０の回転速度や繊維送出部１３２の往復速度および往復動切り替えタイミングを樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃと等張力曲面を描く理論線ＰＬｃとが一致するよう調整済みであっても、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦに係る張力や樹脂含浸量等の影響を受けて、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃと等張力曲面を描く理論線ＰＬｃとがずれることが起き得る。図８では、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃが、図中白抜き矢印で示すように、ライナー外側にずれた状態が示されている。

樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃが等張力曲面を描く理論線ＰＬｃからずれて樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦが巻き付けられた場合、低角度のヘリカル巻きであっても、中心線のズレＣｚ（図８参照）により、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦそのものが、例えば図８に示すように、ライナー外側にずれ得る。こうした繊維束のズレに起因して、ドーム部１４に装着済みのキャップ１８にシワが発生し得ると想定される。よって、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃと等張力曲面を描く理論線ＰＬｃとのズレＣｚが樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの幅（繊維束幅ＥＣＦｗ）の半分以内に収まるように、繊維束巻き付け時のライナー１０の回転速度や繊維送出部１３２の往復速度および往復動切り替えタイミングを適宜調整し、このズレＣｚで収まるように、低角度のヘリカル巻きを所定の回数に亘って繰り返した。これにより、最初に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１と２番目に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ２、およびそれ以降に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ３〜ＥＣＦｎ（添え字ｎは、整数）は、ズレＣｚが繊維束幅ＥＣＦｗの半分以内に収まるように順次巻き付けられて、最内層のヘリカル巻層を形成する。なお、順次巻き付けられていく樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦをデジタル光学カメラで撮像することで、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃと等張力曲面を描く理論線ＰＬｃとのズレＣｚの程度を求め、そのズレの程度により繊維束巻き付け時のライナー１０の回転速度や繊維送出部１３２の往復速度および往復動切り替えタイミングを適宜調整するようにすれば、より好ましい。

上記した工程Ｓ２０２での最内層のヘリカル巻層の形成に続き、ライナー１０の内圧を昇圧した状況下で低角度のヘリカル巻きを継続し（工程Ｓ２０４）、その後は、更なる内圧昇圧状況下でのフープ巻き（工程Ｓ２０６）を実行する。工程Ｓ２０４では、回転しているライナー１０の内部にコンプレッサの圧送した加圧エアーをエアーカプラ２０４とエアー放出口２０１を経て改めて導き、ライナー内圧を初期内圧（０．１ＭＰａ）より高圧の１次内圧（０．５ＭＰａ）に昇圧調整し、この昇圧調整の状況下で、低角度のヘリカル巻きを継続する。そして、工程Ｓ２０４の低角度のヘリカル巻きの継続の間において、適宜の間隔で、高角度のヘリカル巻きを併用する。この高角度のヘリカル巻きは、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦがライナー軸ＡＸに対してなす角度が高角度の繊維角（例えば、約３０〜６０°）となるように、ライナー１０の回転速度や繊維送出部１３２の往復速度および往復動切り替えタイミングを適宜調整して、実行される。高角度のヘリカル巻きを併用しつつ低角度のヘリカル巻きを継続することで、ドーム部１４の内側を含むライナー１０の内圧を１次内圧（０．５ＭＰａ）に昇圧調整した状態で、ドーム部１４のキャップ１８は、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦで覆われる。

工程Ｓ２０４の低角度のヘリカル巻きの継続に続く工程Ｓ２０６では、回転しているライナー１０の内部にコンプレッサの圧送した加圧エアーをエアーカプラ２０４とエアー放出口２０１を経て改めて導き、ライナー内圧を１次内圧（０．５ＭＰａ）より高圧の２次内圧（０．８ＭＰａ）に昇圧調整し、この昇圧調整の状況下で、フープ巻きを実行する。そして、工程Ｓ２０６のフープ巻きは、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦがライナー軸ＡＸに対してほぼ垂直に近い巻き角度（繊維角α０：例えば約８９°）で交差して巻き付けられるように、ライナー１０の回転速度や繊維送出部１３２の往復速度および往復動切り替えタイミングを適宜調整して、実行される。このフープ巻きを所定の回数繰り返す間に低角度のヘリカル巻きを適宜間隔で併用すれば、ドーム部１４の側においては、２次内圧（０．８ＭＰａ）に昇圧調整された状況下でキャップ１８を樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦで覆うことになる。なお、工程Ｓ２０６のフープ巻きにおいて、低角度のヘリカル巻きを省略してもよい。

工程Ｓ２０４における高角度のヘリカル巻きを併用した低角度のヘリカル巻きの繊維束の巻数や、工程Ｓ２０６におけるフープ巻きの繊維束の巻数、およびフープ巻きへの切り替えタイミングは、完成品としての高圧ガスタンク１００に求められる繊維強化樹脂層１０２の層厚さを考慮して設定される。上記した工程Ｓ２０２〜２０６の樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの巻き付けにより、ライナー１０の外表には、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦにおけるエポキシ樹脂ＥＰが未硬化の状態の繊維強化樹脂層が形成され、繊維強化樹脂層が未硬化の半製品高圧ガスタンクが得られる。なお、この半製品高圧ガスタンクは、繊維強化樹脂層が未硬化であるものの、タンク外観は高圧ガスタンク１００と同じである。

得られた半製品高圧ガスタンクは、軸受長寸治具２００や軸受短寸治具２１０および回転軸受治具２３０で軸支された状態のまま、エポキシ樹脂ＥＰの硬化工程へ搬送されて、樹脂加熱処理に処される。この加熱処理により、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦにおけるエポキシ樹脂ＥＰが硬化して、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：カーボン繊維強化プラスチック）から成る繊維強化樹脂層１０２が形成され、養生冷却を経て高圧ガスタンク１００が完成する。なお、樹脂加熱処理に際しては、ヒータ内蔵の加熱炉を用いることができるほか、高周波誘導加熱を誘起する誘導加熱コイルを用いて誘導加熱する加熱手法を用いることができる。この高周波誘導加熱では、速やかな熱硬化性樹脂の昇温を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、ドーム部１４の陥没台座部１４ｒに入り込んだ口金１６の口金フランジ１６ｆ、詳しくは当該フランジにおける外周縁１６ｆｅとドーム部１４との境界部分の隙間である開口凹所１５をリング状のキャップ１８で覆う。その上で、このキャップ１８を、最内層のヘリカル巻層を形成するよう低角度のヘリカル巻きで繰り返し巻き付けられたそれぞれの樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１〜ＥＣＦｎで覆って（図７，図８参照）、ドーム外表面およびフランジ外表面に押し付ける。よって、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦから開口凹所１５へのエポキシ樹脂ＥＰの入り込みをキャップ１８により簡便に抑制できる。

本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、既存の金型成形手法で安価に製造可能なリング状のキャップ１８を用いれば済み、既存手法のようなシール材の硬化のための待機が不要である。よって、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、境界部分へのエポキシ樹脂ＥＰの入り込みを安価に抑制できると共に、境界部分へのエポキシ樹脂ＥＰの入り込みが抑制された高圧ガスタンク１００を短時間で製造できる。

本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、キャップ１８を、ライナー１０と同一のナイロン系樹脂を用いて、ライナー１０と同じ線膨張係数を有し、等張力曲面に倣ったドーム部１４のドーム外表面と当該外表面に等張力曲面に倣って連続する口金フランジ１６ｆのフランジ外表面の曲面形状に倣った内表面を有する薄葉断面のリング状の型成形品とした。よって、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦから形成済みの未硬化の繊維強化樹脂層におけるエポキシ樹脂ＥＰの加熱硬化の際に、ライナー１０との熱膨張の相違に起因したキャップ１８の破損を抑制できると共に、ドーム部１４のドーム外表面とこれに連続する口金フランジ１６ｆのフランジ外表面へのキャップ１８の密着性を高めることができる。このため、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、キャップ１８の破損箇所やキャップ１８とドーム外表面およびフランジ外表面との隙間から境界部分の隙間である開口凹所１５への未硬化のエポキシ樹脂ＥＰの入り込みをより確実に抑制できる。ところで、未硬化の繊維強化樹脂層におけるエポキシ樹脂ＥＰの加熱硬化が済むと、タンクからのガス放出等の手法により、高圧ガスタンク１００は冷却される。この冷却の際においても、ライナー１０との熱膨張の相違に起因したキャップ１８の破損を抑制でき、好ましい。

本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、キャップ１８をドーム部１４のドーム外表面や口金１６の口金フランジ１６ｆのフランジ外表面に押し付ける最内層のヘリカル層を樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦにより形成するに当たり、口金１６の口金フランジ１６ｆとキャップ１８を含んで覆うようにドーム部１４に掛け渡されて最初に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１から最後に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦｎを、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの中心線ＥＣＦｃと等張力曲面を描く理論線ＰＬｃとのズレＣｚが繊維束幅ＥＣＦｗの半分以内に収まるように巻き付けた（図８参照）。このようにズレを規定することで、繊維束のズレに起因して発生し得ると想定されるシワはキャップ１８に発生し難くなる。よって、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、ドーム部１４の外表面における巻き付け済み樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦのズレの抑制により、キャップ１８におけるシワの発生も抑制して、キャップ１８におけるシワの部位から境界部分の隙間である開口凹所１５への未硬化のエポキシ樹脂ＥＰの入り込みをより確実に抑制できる。

本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、ドーム部１４と口金１６の口金フランジ１６ｆとの境界部分の隙間である開口凹所１５を覆うようキャップ１８を装着するに当たり、キャップ装着前に、弾性接着剤をドーム部１４のドーム外表面と口金フランジ１６ｆのフランジ外表面の少なくともいずれかに塗布し、接着剤塗布に続いてキャップ１８を装着した。よって、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、装着後のキャップ１８の位置ズレを抑制して、キャップ装着位置の安定化や再現性を高めることができる。この他、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、キャップ１８の製造上の公差によってキャップ内面側に生じる可能性のある隙間を弾性接着剤で塞ぐことで、この隙間から開口凹所１５に未硬化のエポキシ樹脂ＥＰが入り込まないようにできる。

本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法では、最内層のヘリカル巻層を初期内圧（０．１ＭＰａ）のライナー内圧の状況下で樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１〜ＥＣＦｎで形成した後に、ライナー１０の内圧を初期内圧（０．１ＭＰａ）より高圧の１次内圧（０．５ＭＰａ）に昇圧した状況下でのヘリカル巻きの継続（工程Ｓ２０４）と、ライナー内圧を１次内圧（０．５ＭＰａ）より高圧の２次内圧（０．８ＭＰａ）に昇圧した状況下でのフープ巻き（工程Ｓ２０６）とを行って、最内層のヘリカル巻層に続く繊維層（ヘリカル巻層、フープ巻層）を形成した。よって、本実施形態の高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、ドーム部１４と口金１６の口金フランジ１６ｆとの境界部分の隙間である開口凹所１５を覆った状態で最内層のヘリカル巻層で挟まれたキャップ１８にライナー１０の側から１次内圧（０．５ＭＰａ）や２次内圧（０．８ＭＰａ）といった高圧の圧力を掛けることで、開口凹所１５を高い面圧でキャップ１８により覆ってシール性を高め、開口凹所１５への未硬化のエポキシ樹脂ＥＰの入り込みを抑制するという効果をより高めることができる。

次に、上記した実施形態としてのタンク製造方法で、キャップ１８に代わって用いることが可能な変形例のキャップについて説明する。図９は、第１変形例のキャップ１８Ａを用いたライナー１０を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。この変形例のキャップ１８Ａは、開口凹所１５を覆うよう装着され、ドーム部１４の外表面に接するライナー側内周面１９ａに第１キャップ側凸部２１を、口金フランジ１６ｆの外表面に接する口金フランジ側内周面１９ｂに第２キャップ側凸部３１を有する。このライナー側内周面１９ａと口金フランジ側内周面１９ｂは、いずれもキャップ内周面であり、キャップ１８Ａは、第１キャップ側凸部２１と第２キャップ側凸部３１を、キャップ側係合部として有する。

このキャップ１８Ａが装着されるライナー１０は、ドーム部１４に第１キャップ側凸部２１と係合する第１係合凹部２２をキャップ側係合部と係合する係合部として有し、口金１６は、口金フランジ１６ｆに第２キャップ側凸部３１と係合する第２係合凹部３２をキャップ側係合部と係合する係合部として有する。第１キャップ側凸部２１と第１係合凹部２２は、開口凹所１５の外側に円形状に形成され、第１係合凹部２２に第１キャップ側凸部２１が係合した第１キャップ係合部位２０は、開口凹所１５を外側で取り囲む。第２キャップ側凸部３１と第２係合凹部３２は、開口凹所１５の内側に円形状に形成され、第２係合凹部３２に第２キャップ側凸部３１が係合した第２キャップ係合部位３０は、開口凹所１５を内側で取り囲む。よって、第１変形例のキャップ１８Ａを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、次の利点がある。

樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦを用いた繊維強化樹脂層１０２の形成の過程で、キャップ１８Ａとドーム部１４の外表面の隙間、或いはキャップ１８Ａと口金フランジ１６ｆの外表面の隙間から、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦにおける熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が入り込む可能性がある。しかしながら、第１変形例のキャップ１８Ａを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、上記した隙間から入り込んだ未硬化のエポキシ樹脂を第１キャップ係合部位２０と第２キャップ係合部位３０に留め置くことで、開口凹所１５へのエポキシ樹脂の入り込みを高い実効性で抑制できる。また、第１キャップ係合部位２０と第２キャップ係合部位３０により、キャップ１８Ａを位置決めできるほか、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦの巻き付けの際のキャップ１８Ａの位置ズレも抑制できる。

図１０は、第２変形例のキャップ１８Ｂを用いたライナー１０を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。この変形例のキャップ１８Ｂは、ライナー側内周面１９ａに第１キャップ側凹部２３を、口金フランジ側内周面１９ｂに第２キャップ側凹部３３を有する。そして、このキャップ１８Ｂが装着されるライナー１０は、ドーム部１４に第１キャップ側凹部２３と係合する第１係合凸部２４を有し、口金１６は、口金フランジ１６ｆに第２キャップ側凹部３３と係合する第２係合凸部３４を有する。第１キャップ側凹部２３と第１係合凸部２４は、開口凹所１５の外側に円形状に形成され、第１キャップ側凹部２３に第１係合凸部２４が係合した第１キャップ係合部位２０は、開口凹所１５を外側で取り囲む。第２キャップ側凹部３３と第２係合凸部３４は、開口凹所１５の内側に円形状に形成され、第２キャップ側凹部３３に第２係合凸部３４が係合した第２キャップ係合部位３０は、開口凹所１５を内側で取り囲む。よって、第２変形例のキャップ１８Ｂを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によっても、開口凹所１５へのエポキシ樹脂の入り込みを高い実効性で抑制できると共に、キャップ１８Ｂの位置決めや位置ズレ抑制も達成できる。

図１１は、第３変形例のキャップ１８Ｃを用いたライナー１０を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。この変形例のキャップ１８Ｃは、ライナー側内周面１９ａに、既述した第１キャップ側凸部２１を有し、口金フランジ側内周面１９ｂに、既述した第２キャップ側凹部３３を有する。そして、このキャップ１８Ｃが装着されるライナー１０は、ドーム部１４に第１キャップ側凸部２１と係合する既述した第１係合凹部２２を有し、口金１６は、口金フランジ１６ｆに第２キャップ側凹部３３と係合する既述した第２係合凸部３４を有する。そして、第１キャップ側凸部２１に第１係合凹部２２が係合した第１キャップ係合部位２０は、開口凹所１５を外側で取り囲み、第２キャップ側凹部３３に第２係合凸部３４が係合した第２キャップ係合部位３０は、開口凹所１５を内側で取り囲む。よって、第３変形例のキャップ１８Ｃを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によっても、開口凹所１５へのエポキシ樹脂の入り込みを高い実効性で抑制できると共に、キャップ１８Ｂの位置決めや位置ズレ抑制も達成できる。なお、この変形例において、第１キャップ係合部位２０を、図１０に示した第１キャップ側凹部２３と第１係合凸部２４で構成し、第２キャップ係合部位３０を、図９に示した第２キャップ側凸部３１と第２係合凹部３２で構成してもよい。

図１２は、第４変形例のキャップ１８Ｄを用いたライナー１０を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。図１３は、キャップ１８Ｄが有する境界凸部４０の概要を示す説明図である。この変形例のキャップ１８Ｄが装着されるライナー１０は、開口凹所１５を、口金１６を取り囲む円形形状として備え、キャップ１８Ｄは、境界隙間である開口凹所１５に入り込む境界凸部４０を有する。境界凸部４０は、キャップ１８Ｄの下面であるキャップ内周面から突出した薄肉の環状体であり、開口凹所１５の全域において、この開口凹所１５に入り込む。第４変形例のキャップ１８Ｄを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によっても、境界凸部４０への開口凹所１５の入り込みにより、キャップ１８Ｄの位置決めや位置ズレ抑制も達成できる。また、図１３に示すように、境界凸部４０に凸状４１を設ければ、この凸状４１によりキャップ１８Ｄのライナー軸ＡＸ回りの回転も防止可能となる。なお、開口凹所１５が既述した実施形態のように矩形波形状の繰り返しによりライナー軸を取り囲む凹所であれば、境界凸部４０を、矩形波形状の一部部位に入り込むような湾曲した板状体とすればよい。

図１４は、第５変形例のキャップ１８Ｅを用いたライナー１０を半断面図と正面図および要部拡大図で示す説明図である。この変形例のキャップ１８Ｅが装着されるライナー１０と口金１６は、境界隙間である開口凹所１５をキャップ１８Ｅの側ほど広がったテーパー形状に凹所内周壁１４ｒｓと外周縁１６ｆｅとで形成する。そして、キャップ１８Ｅは、境界凸部４０Ａを開口凹所１５のテーパー形状に倣ったテーパー状凸部として有する。この変形例のキャップ１８Ｅは、ライナー１０の外表に巻き付けられる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦから図中の白抜き矢印で示すように押付力を受けるので、境界凸部４０Ａを高い密着性でテーパー形状の開口凹所１５に押し付ける。よって、第５変形例のキャップ１８Ｅを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、開口凹所１５へのエポキシ樹脂の入り込みをより高い実効性で抑制できる。なお、開口凹所１５が既述した実施形態のように矩形波形状の繰り返しによりライナー軸を取り囲む凹所であれば、矩形波形状の一部部位において、開口凹所１５をテーパー状とし、この一部部位の開口凹所１５に境界凸部４０Ａが入り込むようにすればよい。

図１５は、第６変形例のキャップ１８Ｆを用いたライナー１０を要部の概略斜視と正面図で示す説明図である。図１６は、キャップ１８Ｆが装着済みのライナー１０を図１５における１６−１６屈曲線に沿った断面視により示す説明図である。この変形例のキャップ１８Ｆは、図７を用いて説明した最内層のヘリカル巻層の形成のために低角度の繊維角αＬＨ（例えば、約１１〜２５°）で最初にヘリカル巻きされる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１が入り込む凹状ガイド５０を有する。この凹状ガイド５０は、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１の入り込みにより、この樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１の繊維束幅方向の位置ズレを抑制する機能を果たし、最初にヘリカル巻きされる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１の繊維束巻き付け経路に沿って形成され、その深さは、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１が収まるよう０．１ｍｍ程度とされている。最初にヘリカル巻きされる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１は、凹状ガイド５０に収まった状態で、低角度のヘリカル巻きされるので、口金１６の口金フランジ１６ｆとキャップ１８Ｆを含んでドーム部１４を覆うようにドーム部１４に掛け渡され、図１６の白抜き矢印で示すように、キャップ１８Ｆを口金フランジ１６ｆとドーム部１４に押し付ける。この押付力の分力は、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１をドーム部１４の等張力曲面を描く理論線ＰＬｃ（図８参照）から繊維束幅方向にずれる側に作用し得るが、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１は、その巻き付け経路において凹状ガイド５０に収まっているので、繊維束の位置ズレは回避される。よって、第６変形例のキャップ１８Ｆを用いた高圧ガスタンク１００の製造方法によれば、樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１の位置ズレに伴うキャップ１８Ｆのズレを抑制できる。

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、或いは、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。

上記の実施形態では、開口凹所１５を矩形波形状の繰り返しによりライナー軸を取り囲むようにしたが、正弦波や三角波等の形状の繰り返しでライナー軸ＡＸを取り囲んだり、一部領域に異形形状を有するようにしてライナー軸ＡＸを囲むよう開口凹所１５を形成してもよい。また、開口凹所１５を円状にライナー軸ＡＸを取り囲むようにしたり、開口凹所１５を円弧状としてライナー軸ＡＸを部分的に取り囲むようにしてもよい。

上記の実施形態では、キャップ１８をライナー１０と同一のナイロン系樹脂を用いてリング状に型成形することで、ライナー１０と同じ線膨張係数を有するものとしたが、キャップ１８を、ライナー１０と異なる樹脂材料を用いてリング状に型成形してもよく、この場合には、得られたキャップ１８の線膨張係数が次のようなものとなればよい。キャップ１８の線膨張係数がライナー１０と大きく相違しないのであれば、繊維強化樹脂層１０２を形成するエポキシ樹脂ＥＰの加熱硬化の際の熱膨張の相違に起因してキャップが破損する可能性を抑制できる。よって、熱膨張の相違に起因したキャップ破損が抑制できる範囲において、キャップ１８の線膨張係数がライナー１０と同等となるように、キャップ形成材料を選定すればよい。或いは、キャップ１８の線膨張係数がライナー１０と相違しても、熱膨張の相違によるキャップ破損を抑制できるように、キャップ１８の強度を高めてもよい。

上記の実施形態では、キャップ１８の装着に際して、弾性接着剤をドーム部１４のドーム外表面と口金フランジ１６ｆのフランジ外表面の少なくともいずれかに塗布したが、弾性接着剤をキャップ１８の内表面に塗布し、接着剤塗布済みのキャップ１８を装着してもよい。なお、キャップ装着前の弾性接着剤の塗布を省略してもよい。

上記の実施形態では、ＦＷ法によりライナー外表に巻き付けられる補強用の繊維束を樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦとしたが、エポキシ樹脂含有のガラス繊維束やアラミド繊維束等を用いることができる他、複数種類のスライバー繊維が束状となった繊維束、例えばガラス繊維とカーボン繊維とが入り交じった繊維束をＦＷ法により繰り返し巻き付けて、繊維強化樹脂層１０２を形成することもできる。

上記の実施形態では、ライナー１０を２分割のツーパーツ品としたが、シリンダー部１２とその両側のドーム部１４とに別れたスリーパーツ品としてもよい。

上記の第１変形例〜第３変形例では、開口凹所１５の外側と内側に開口凹所１５を取り囲む第１キャップ係合部位２０と第２キャップ係合部位３０とを設けたが、第１キャップ係合部位２０と第２キャップ係合部位３０のいずれか一方のキャップ係合部位を設けるようにしてもよい。

上記の第６変形例では、キャップ１８Ｆに最初にヘリカル巻きされる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１が入り込む凹状ガイド５０を設けたが、図７に示すように、２番目に巻き付けられる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ２や３番目に巻き付けられた樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ３が入り込むよう、凹状ガイド５０を複数設けてもよい。

また、上記の第６変形例では、最初にヘリカル巻きされる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１の繊維束幅方向の位置ズレ抑制を凹状ガイド５０により図ったが、これに限らない。例えば、キャップ１８Ｆの外表面に、最初にヘリカル巻きされる樹脂含浸カーボン繊維束ＥＣＦ１の繊維束幅方向の位置ズレを抑制するよう、小突起を繊維束の幅方向両側に点在して複数設けたり、二筋の小突起の凸状を繊維束の幅方向両側に設けてもよい。

上記の第１変形例〜第６変形例では、キャップ装着に際しての弾性接着剤の塗布を省略してもよい。

１０…ライナー
１２…シリンダー部
１４…ドーム部
１４ｈ…貫通孔
１４ｒ…陥没台座部
１４ｒｓ…凹所内周壁
１５…開口凹所
１６…口金
１６ｂ…口金本体
１６ｆ…口金フランジ
１６ｆｅ…外周縁
１６ｈ…バルブ接続孔
１６ｉ…有底孔
１６ｔ…凸部
１８、１８Ａ〜１８Ｆ…キャップ
１９ａ…ライナー側内周面
１９ｂ…口金フランジ側内周面
２０…第１キャップ係合部位
２１…第１キャップ側凸部
２２…第１係合凹部
２３…第１キャップ側凹部
２４…第１係合凸部
３０…第２キャップ係合部位
３１…第２キャップ側凸部
３２…第２係合凹部
３３…第２キャップ側凹部
３４…第２係合凸部
４０、４０Ａ…境界凸部
４１…凸状
５０…凹状ガイド
１００…高圧ガスタンク
１０２…繊維強化樹脂層
１３２…繊維送出部
２００…軸受長寸治具
２０１…エアー放出口
２０４…エアーカプラ
２１０…軸受短寸治具
２３０…回転軸受治具
２３１…軸受脚
ＡＸ…ライナー軸
ＣＦ…カーボン繊維束
Ｃｚ…ズレ
ＥＰ…エポキシ樹脂
ＥＣＦ、ＥＣＦ１〜ＥＣＦｎ…樹脂含浸カーボン繊維束
ＥＣＦｗ…繊維束幅
ＥＣＦｃ…中心線
ＰＬｃ…理論線
αＬＨ…繊維角

Claims (8)

1. ライナーの軸方向両端のドーム部の頂上に口金を装着し、前記ライナーの外表に繊維束を繰り返し巻き付けて形成した繊維層を備える高圧ガスタンクの製造方法であって、
   前記ドーム部が等張力曲面に倣った外表面を有すると共に、前記ドーム部の前記頂上に口金装着用の有底の陥没台座部を有する前記ライナーを準備する工程と、
   前記陥没台座部に入り込む口金フランジと、該口金フランジからライナー端部側に突出した口金本体とを有する前記口金を、前記口金フランジが前記陥没台座部に入り込むように、前記頂上に装着する工程と、
   前記陥没台座部に入り込んだ前記口金フランジのフランジ外周縁と前記陥没台座部の内周壁との境界部分にリング状のキャップを装着し、前記境界部分の境界隙間を前記キャップで覆う工程と、
   熱硬化性樹脂を含浸した前記繊維束を、前記口金および前記キャップを装着済みの前記ライナーの外表に繰り返し巻き付けて前記繊維層を形成する工程とを備え、
   前記境界隙間を前記キャップで覆う工程では、
   前記リング状のキャップとして、前記ライナーと同等の線膨張係数を有し、前記ドーム部の外表面と前記口金フランジの外表面の曲面形状に倣った内表面を有するキャップを用い、
   前記繊維層を形成する工程では、
   前記軸方向両端の前記ドーム部に前記繊維束が掛け渡されるように前記繊維束で前記ドーム部を前記口金フランジを含んで巻き付けるヘリカル巻層を最先に形成する、
   高圧ガスタンクの製造方法。
2. 前記繊維層を形成する工程では、前記最先の前記ヘリカル巻層の形成に当たり、前記ヘリカル巻層の形成の際における前記繊維束の巻き付けを、前記ドーム部において前記等張力曲面を描く理論線と前記繊維束の中心線とのズレが前記繊維束の幅の半分以内に収まるように、繰り返す、請求項１に記載の高圧ガスタンクの製造方法。
3. 前記繊維層を形成する工程では、前記最先の前記ヘリカル巻層の形成後に前記ライナーの内圧を昇圧し、該内圧の昇圧状況下で、前記最先の前記ヘリカル巻層に続く前記繊維層を、前記ライナーの外表への前記繊維束の巻き付けの繰り返しにより形成する、請求項１または請求項２に記載の高圧ガスタンクの製造方法。
4. 前記境界隙間を前記キャップで覆う工程では、前記ドーム部の外表面と前記口金フランジの外表面の少なくともいずれかの外表面に弾性接着剤を塗布してから前記キャップを装着する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高圧ガスタンクの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高圧ガスタンクの製造方法であって、
   前記キャップは、キャップ内周面に前記境界部分を取り囲む凸部または凹部の少なくとも１つを含むキャップ側係合部を有し、
   前記ライナーと前記口金は、前記キャップが有する前記キャップ側係合部と係合する係合部を有する、高圧ガスタンクの製造方法。
6. 前記キャップは、前記境界隙間に入り込む凸部を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高圧ガスタンクの製造方法。
7. 請求項６に記載の高圧ガスタンクの製造方法であって、
   前記境界隙間は、前記ライナーの前記内周壁と前記口金の前記フランジ外周縁とにより、前記キャップの側ほど広がったテーパー形状に形成され、
   前記キャップは、前記凸部を前記境界隙間の前記テーパー形状に倣ったテーパー状凸部として有する、高圧ガスタンクの製造方法。
8. 前記キャップは、前記最先の前記ヘリカル巻層の形成の際に巻き付けられる前記繊維束の繊維束幅方向の位置ズレを抑制するガイドを、前記ヘリカル巻層における繊維束巻き付け経路に沿って有する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の高圧ガスタンクの製造方法。

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