JP2018079622A - タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンクの破裂部位の位置を制御する。
【解決手段】タンクの製造方法であって、タンクの基材であるライナに繊維を巻き付けることにより、ライナの外表面に繊維からなる複数の繊維層を順次積層する繊維巻き付け工程を備え、繊維巻き付け工程は、（ａ）複数の繊維層のうち少なくとも一つの繊維層である対象繊維層における一部の領域に繊維を巻き付ける際に、対象繊維層における該一部の領域を除く他の領域に繊維を巻き付ける際に繊維に加える張力よりも低い張力を、繊維に加えて繊維を巻き付ける工程と、（ｂ）対象繊維層の上に繊維を巻き付けて繊維層をさらに形成する工程と、を含む、タンクの製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、タンクの製造方法に関する。

高圧流体用タンクの製造方法として、タンクの基材であるライナに、予め熱硬化性樹脂を含浸させたカーボン繊維を幾重にも巻き付けた後に熱により硬化させ、ライナの外表面に高強度の繊維強化樹脂層を形成する、いわゆるフィラメントワインディング法（以下、「ＦＷ法」と呼ぶ）が知られている。ＦＷ法では、カーボン繊維から成る繊維層が、ライナ表面に近い側から遠い側へと順次積層して形成される。このとき、カーボン繊維には所定の張力が加えられ、ライナ表面上または既に積層された繊維層に重ねて巻き付けられる。特許文献１には、上述のＦＷ法による繊維の巻き付け装置が開示されている。

特開２０１１−２４５７８０号公報

熱硬化性樹脂は、熱硬化する前に、一旦、粘度が低下して、流動性が高くなる。このため、熱硬化性樹脂の加熱時に、繊維強化樹脂層における内層側の流動性が高くなった熱硬化性樹脂が、カーボン繊維に加えられた張力によって外層側に染み出す。これにより、内層側に空隙が形成される。このとき、かかる空隙にカーボン繊維が入り込むことにより、カーボン繊維にうねりや、屈曲が生じて、カーボン繊維の配向性、すなわち予定されていた向き通りにカーボン繊維が巻かれる性能が他の部分と比べて低下する。

タンクにおけるカーボン繊維の配向性が他の部分と比べて低い部分は、繊維強化樹脂層において、強度が最も低い部分となるため、タンクの破裂部位となり得る。しかし、カーボン繊維の配向性は、熱硬化性樹脂の加熱時における繊維強化樹脂層の内層側の空隙の形成状態に応じて変化するので、タンクの破裂部位を特定の位置の部位となるように制御することは困難である。このような課題は、高圧流体用タンクに限らず、他の任意の用途で用いられるタンクにおいても共通する。そこで、タンクの破裂部位の位置を制御する技術が望まれている。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決す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。

（１）本発明の一実施形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は、前記タンクの基材であるライナに繊維を巻き付けることにより、前記ライナの外表面に前記繊維からなる複数の繊維層を順次積層する繊維巻き付け工程を備え；前記繊維巻き付け工程は、（ａ）前記複数の繊維層のうち少なくとも一つの繊維層である対象繊維層における一部の領域に前記繊維を巻き付ける際に、前記対象繊維層における該一部の領域を除く他の領域に前記繊維を巻き付ける際に前記繊維に加える張力よりも低い張力を、前記繊維に加えて前記繊維を巻き付ける工程と；（ｂ）前記対象繊維層の上に前記繊維を巻き付けて繊維層をさらに形成する工程と；を含む。
この形態のタンクの製造方法によれば、複数の繊維層を順次積層する繊維巻き付け工程において、対象繊維層における一部の領域に繊維を巻き付ける際に、対象繊維層における該一部の領域を除く他の領域に繊維を巻き付ける際に繊維に加える張力よりも低い張力を、繊維に加えて繊維を巻き付けた後、対象繊維層の上に繊維層をさらに形成するので、低い張力で繊維を巻き付けた領域の繊維の配向性が低下するため、対象繊維層における一部の領域の強度が他の領域に比べて低くなり、かかる領域をタンクの破裂部位にできる。このため、上述の一部の領域の位置を制御して、タンクの破裂部位の位置を制御することができる。

本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、タンクに繊維を巻き付ける方法や、タンクの製造装置等の形態においても実現できる。

本発明の実施形態におけるタンクの製造方法により製造されたタンクの構成を示す断面図である。 図１に示す領域における繊維強化樹脂層の構成を拡大して示す説明図である。 本実施形態におけるタンクの製造方法が適用されるフィラメントワインディング装置の概略構成を示す説明図である。 本実施形態におけるタンクの製造方法を示す工程図である。 繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）の詳細手順を示す工程図である。 ダンサーシリンダーの圧力および繊維束の張力とＦＷ開始のタイミングを模式的に示すタイミングチャートである。

Ａ．実施形態：
Ａ１．タンクの構成：
図１は、本発明の実施形態におけるタンクの製造方法により製造されたタンクの構成を示す断面図である。本実施形態の製造方法により製造されるタンク１０は、タンク１０の基材であるライナ（後述のライナ２０）にカーボン繊維を巻き付けた構成を有する。タンク１０は、燃料電池システムにおいて、燃料ガスとしての水素ガスを貯蔵するために用いられる。図１では、タンク１０の軸線ＣＸに沿った断面を示している。

タンク１０は、ライナ２０と、２つの口金部３０と、繊維強化樹脂層４０とを備える。ライナ２０は、高いガスバリア性を有する樹脂製の容器である。ライナ２０は、例えば、ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等の樹脂により形成されている。なお、樹脂に代えて、アルミニウム合金などの金属により形成されていてもよい。ライナ２０は、略円筒状の胴体部２１と、胴体部２１を挟んで配置される凸曲面形状の２つのドーム部２２と、を有する。図１において、中心軸ＣＸは、胴体部２１の中心軸を表わす。タンク１０の長手方向とは、中心軸ＣＸに沿った方向である。

２つの口金部３０は、それぞれドーム部２２の頂点部分に取り付けられている。図１に示すように、口金部３０は、ライナ２０における長手方向の両端部に装着されている。口金部３０は、口金部３０の中心軸と、ライナ２０の中心軸ＣＸとが一致するように取り付けられている。一方の口金部３０は、ライナ２０の内部と連通し、かかる口金部３０には、水素ガス供給用の配管が接続される。

繊維強化樹脂層４０は、ライナ２０の外表面を覆うように形成されている。繊維強化樹脂層４０は、耐圧性を有し、ライナ２０の強度を高めるために用いられる。繊維強化樹脂層４０は、フィラメントワインディング法により形成される。具体的には、ライナ２０の外表面に、予め熱硬化性樹脂を含浸させたカーボン繊維（後述のカーボン繊維１００）の繊維束（後述の繊維束Ｗ）が幾重にも巻き付けられ、かかる繊維束Ｗからなる層（以下、「繊維層」と呼ぶ）が複数積層される。その後、繊維束Ｗに含まれる熱硬化性樹脂を加熱して硬化させることにより形成される。本実施形態では、カーボン繊維として、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維を用いる。なお、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維に代えて、レーヨン系カーボン繊維や、ピッチ系カーボン繊維など、他の任意のカーボン繊維を用いてもよいし、カーボン繊維の補強を目的として、ガラス繊維やアラミド繊維を含んでもよい。また、カーボン繊維に含浸される熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる。なお、エポキシ樹脂に代えて、ポリエステル樹脂や、ポリアミド樹脂など、熱硬化性を有する他の任意の樹脂を用いてもよい。

Ａ２．繊維強化樹脂層の構成：
図２は、図１に示す領域Ａｒ１における繊維強化樹脂層４０の構成を拡大して示す説明図である。領域Ａｒ１は、ライナ２０の胴体部２１における中心部近傍を含む領域である。以降では、繊維強化樹脂層４０を、ライナ２０から近い側から遠い側に向かって順番に第１層、第２層、第３層、・・・第Ｎ層と呼ぶ。図２では、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４層Ｌ４および第５層Ｌ５を含む部分を模式的に表わしている。図２において、Ｘ軸は、軸線ＣＸと平行であり、Ｙ軸およびＺ軸は、Ｘ軸と垂直な方向である。

第１層Ｌ１は、ライナ２０の外周表面に多数の周回分の繊維断面がＸ軸と略平行に並ぶようにライナ２０の外周面に巻き付けられている。第２層Ｌ２は、第１層Ｌ１に接して第１層Ｌ１の上側（＋Ｚ方向側）に配置されている。第２層Ｌ２も、第１層Ｌ１と同様に、多数の周回分の繊維断面がＸ軸と略平行に並ぶように第１層Ｌ１の外周面に巻き付けられている。第３層Ｌ３〜第５層Ｌ５も、第２層Ｌ２と同様に、多数の周回分の繊維断面がＸ軸と略平行に並ぶように内側に隣接する繊維層の外周面に巻き付けられている。

図２に示すように、第３層Ｌ３における胴体部２１の中心部の一部の領域には、低張力部４３が形成されている。詳細な説明は後述するが、低張力部４３は、繊維束Ｗを巻き付ける際に、かかる一部の領域を除く他の領域に繊維束Ｗを巻き付ける際に繊維束Ｗに加える張力よりも低い張力を加えることにより形成される。以降の説明では、第３層Ｌ３のように、繊維層における一部の領域に低張力部４３が形成された繊維層を「対象繊維層」と呼ぶ。本実施形態では、繊維強化樹脂層４０は、対象繊維層Ｌ３における一部の領域に低張力部４３が形成され、対象繊維層Ｌ３の上に繊維層がさらに形成された構成を有する。

Ａ３．タンクの製造装置の構成：
図３は、本実施形態におけるタンクの製造方法が適用されるフィラメントワインディング装置の概略構成を示す説明図である。図３では、フィラメントワインディング装置５００に加えて、製造途中のタンク１０が表わされている。フィラメントワインディング装置５００は、フィラメントワインディング法によってライナ２０に繊維束Ｗを巻き付ける装置である。フィラメントワインディング装置５００は、４つのボビン２１１、２１２、２１３および２１４と、４つの第１搬送ローラ２０１、２０２、２０３および２０４と、結束ローラ２３０と、ダンサー３００と、アクティブダンサー３１０と、３つの第２搬送ローラ２０５、２０６および２０７と、繊維案内装置３２０と、ライナ回転装置３３０と、制御装置３４０と、を備える。

４つのボビン２１１、２１２、２１３および２１４は、筒状の外観形状を有し、それぞれ、カーボン繊維１００が巻きつけられている。カーボン繊維１００は、例えば、ポリアクリロニトリルの原糸を約３０００℃で焼成した糸を約２４０００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。

４つの第１搬送ローラ２０１、２０２、２０３および２０４は、各ボビン２１１〜２１４に対応して設けられており、各ボビン２１１〜２１４から繰り出された各カーボン繊維１００を結束ローラ２３０へ搬送する。

結束ローラ２３０は、各ボビン２１１〜２１４からそれぞれ繰り出されたカーボン繊維１００を揃えて繊維束Ｗとして搬送する。

ダンサー３００は、ライナ２０に繊維束Ｗを巻き付ける際の繊維束Ｗに与える張力を制御する。ダンサー３００は、ダンサーシリンダー３０１を備える。繊維束Ｗに与える張力の制御は、ダンサーシリンダー３０１の圧力を制御することにより行う。具体的には、ダンサーシリンダー３０１の圧力が予め設定された所定の圧力となるように、ダンサーシリンダー３０１にエアー圧が加えられる（以下、「昇圧」と呼ぶ）。本実施形態において、ダンサーシリンダー３０１の圧力は、繊維層の各層ごとに設定される。

アクティブダンサー３１０は、繊維束Ｗの張力を調整する。具体的には、アクティブダンサー３１０は、ボビン軸３１１を備え、ダンサー３００が水平となるようにボビン軸３１１を移動させることにより繊維束Ｗの張力を調整する。

３つの第２搬送ローラ２０５、２０６および２０７は、所望の張力が付与された状態の繊維束Ｗを繊維案内装置３２０へ搬送する。

繊維案内装置３２０は、繊維束Ｗをライナ２０の外表面に案内する。繊維案内装置３２０は、制御装置３４０と電気的に接続しており、制御部（後述の制御部３４１）からの指示に応じて、自身の位置をライナ２０の長手方向に移動させながら、ライナ２０の外表面に繊維束Ｗを案内する。

ライナ回転装置３３０は、ライナ２０の中心軸ＣＸに沿った両端を保持し、ライナ２０を中心軸ＣＸを軸線として回転させる。ライナ回転装置３３０は、制御装置３４０と電気的に接続しており、制御部（後述の制御部３４１）からの指示に応じて、ライナ２０の回転と停止を行う。

制御装置３４０は、フィラメントワインディング装置５００全体を制御する。本実施形態では、制御装置３４０は、コンピュータにより構成されている。制御装置３４０のＣＰＵは、制御装置３４０内のメモリに予め格納されている制御プログラムを実行することにより、制御部３４１として機能する。

制御部３４１は、上述のダンサー３００、繊維案内装置３２０、ライナ回転装置３３０等をそれぞれ制御して、繊維束Ｗに与える張力を制御してライナ２０への繊維束Ｗの巻き付けを実行する。

Ａ４．タンクの製造方法：
図４は、本実施形態におけるタンクの製造方法を示す工程図である。図４に示すように、まず準備工程が実行される（工程Ｐ１０５）。準備工程（Ｐ１０５）では、上述のライナ２０や、カーボン繊維１００など、タンク１０の製造にあたって必要となる材料を準備し、フィラメントワインディング装置５００に取り付ける。準備工程（工程Ｐ１０５）が完了すると、繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）が実行される（工程Ｐ１１０）。繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）では、ライナ２０の外表面に繊維束Ｗを巻き付けて、繊維束Ｗからなる複数の繊維層を順次積層する。

図５は、繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）の詳細手順を示す工程図である。図５では、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２の繊維巻き付け工程と、第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維巻き付け工程とのそれぞれの繊維巻き付け工程における詳細手順を表している。繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）が実行されると、まず第１層Ｌ１および第２層Ｌ２の繊維巻き付け工程が実行される。制御部３４１は、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧を開始する（工程Ｐ１０１）。このとき、制御部３４１は、ダンサーシリンダー３０１の圧力が予め設定した所定の圧力となるようにダンサーシリンダー３０１にエアー圧を加える。工程Ｐ１０１が完了すると、制御部３４１は、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧を完了する（工程Ｐ１０２）。上述のように、繊維束Ｗに加えられる張力は、ダンサーシリンダー３０１の圧力により制御されるので、繊維束Ｗに加えられる張力は、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧の完了とともに一定となる。

工程Ｐ１０２が完了すると、制御部３４１は、張力一定のまま繊維束Ｗを巻き付ける（工程Ｐ１０３）。工程Ｐ１０３では、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２の繊維束Ｗの巻き付けが順次行われる。本実施形態では、第１層Ｌ１はヘリカル巻きにより繊維束Ｗが巻き付けられ、第２層Ｌ２はフープ巻きにより繊維束Ｗが巻き付けられる。したがって、本実施形態における繊維強化樹脂層４０は、ヘリカル巻きにより繊維束Ｗが巻き付けられた繊維層と、フープ巻きにより繊維束Ｗが巻き付けられた繊維層とがそれぞれ別層の繊維層として形成される構成を有する。ヘリカル巻きとは、軸線ＣＸに対して、例えば１０°〜６０°の角度（繊維配向）を付けてライナ２０に対して繊維束Ｗを巻き付ける方法である。フープ巻きとは、上述の角度（繊維配向）を９０°に近似させて繊維束Ｗをライナ２０の周方向に揃えてライナ２０に対して繊維束Ｗを巻き付ける方法である。以下、繊維束Ｗのライナ２０への巻き付け処理を簡単に説明する。

繊維案内装置３２０は、制御部３４１からの繊維束Ｗの案内開始を指示する制御信号を受信すると、ライナ２０の胴体部２１の中心部まで移動し、その後、ライナ２０に対して繊維束Ｗの案内を開始する。また、ライナ回転装置３３０は、制御部３４１からのライナ２０の回転開始を指示する制御信号を受信すると、ライナ２０の回転を開始する。そして、まずヘリカル巻きが実行されて第１層Ｌ１の繊維束Ｗが巻き付けられる。第１層Ｌ１の繊維束Ｗの巻き付けが完了すると、ヘリカル巻きからフープ巻きへと移行するためにコンビネーション巻きが実行される。コンビネーション巻きとは、軸線ＣＸに対する繊維束Ｗの角度がヘリカル巻きにおける角度（１０°〜６０°）からフープ巻きにおける角度（９０°）となるように、繊維束Ｗの角度を起こしながらライナ２０に対して繊維束Ｗを巻き付ける方法である。コンビネーション巻きでは、ヘリカル巻きや、フープ巻きにおいて繊維束Ｗに加える張力よりも低い張力を繊維束Ｗに加えて繊維束Ｗが巻き付けられる。コンビネーション巻きが完了した後、フープ巻きが実行されて第２層Ｌ２の繊維束Ｗが巻き付けられる。

工程Ｐ１０３が完了すると、制御部３４１は、ダンサーシリンダー３０１の圧力を低減する（工程Ｐ１０４）。制御部３４１は、工程Ｐ１０１において昇圧したダンサーシリンダー３０１の圧力を減圧する。

工程Ｐ１０４が完了すると、繊維案内装置３２０は、ライナ２０に対して繊維束Ｗの案内を停止して、制御部３４１に対して繊維束Ｗの案内完了の制御信号を送信する。また、ライナ回転装置３３０は、ライナ２０の回転を停止して、制御部３４１に対してライナ２０の回転停止の制御信号を送信する。

第１層Ｌ１、第２層Ｌ２の繊維巻き付け工程が完了した後、第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維束Ｗの巻き付け工程が実行される。制御部３４１は、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧を開始する（工程Ｐ２０１）。工程Ｐ２０１では、上述の工程Ｐ１０１と同様に、ダンサーシリンダー３０１の圧力が予め設定した所定の圧力となるようにダンサーシリンダー３０１の昇圧が行われる。ダンサーシリンダー３０１の昇圧が開始された後、制御部３４１は、繊維束Ｗの巻き付けを開始する（工程Ｐ２０２）。繊維束Ｗの巻き付けが開始されると（工程Ｐ２０２）、上述の工程Ｐ１０３と同様に、繊維案内装置３２０によりライナ２０に対して繊維束Ｗの案内が開始され、ライナ回転装置３３０によりライナ２０の回転が開始される。そして、第２層Ｌ２の繊維束Ｗの巻き付けと同様に、フープ巻きが実行されて、第３層Ｌ３の繊維束Ｗの巻き付けが開始される。

第３層Ｌ３の繊維束Ｗの巻き付けが開始された後（工程Ｐ２０２の後）、制御部３４１は、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧を完了する（工程Ｐ２０３）。上述のように、繊維束Ｗに加えられる張力は、ダンサーシリンダー３０１の圧力により制御されるので、繊維束Ｗに加えられる張力は、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧の開始時が最も低く、昇圧の完了とともに一定となる。したがって、工程Ｐ２０２から工程Ｐ２０３において繊維束Ｗが巻き付けられた一部の領域は、第３層Ｌ３において低張力部４３として形成される。

工程Ｐ２０３が完了すると、制御部３４１は、張力一定のまま繊維束Ｗを巻き付ける（工程Ｐ２０４）。工程Ｐ２０４では、第３層Ｌ３の一部の領域を除く他の領域の繊維束Ｗの巻き付けが行われ、第４層Ｌ４以降の繊維層の繊維束Ｗの巻き付けが行われる。そして、予め定めた所定数分の繊維層の繊維束Ｗの巻き付けが完了すると、第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維巻き付け工程が完了し、繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）は完了する。

図４に示すように、繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）が完了すると、熱硬化工程が実行される（工程Ｐ１１５）。熱硬化工程（Ｐ１１５）では、ライナ２０全体を加熱する。これにより、ライナ２０の外周面に巻き付けられたカーボン繊維１００に含まれる熱硬化性樹脂が硬化し、ライナ２０の外表面を覆う繊維強化樹脂層４０が形成される。このようにして、繊維強化樹脂層４０を有するタンク１０が得られる。

図６は、ダンサーシリンダー３０１の圧力および繊維束Ｗの張力とＦＷ開始のタイミングを模式的に示すタイミングチャートである。図６において、横軸は時間を示し、縦軸はダンサーシリンダー３０１の圧力およびＦＷ速度および繊維束Ｗの張力を示す。図６において、ダンサーシリンダー３０１は実線で表している。ＦＷ速度は一点鎖線で、繊維束Ｗの張力は二点鎖線で、それぞれ表している。図６では、時刻ｔ０において第２層Ｌ２の繊維束Ｗの巻き付け工程が完了し、時刻ｔ１において第３層Ｌ３の繊維束Ｗの巻き付け工程を開始する状態を示している。

時刻ｔ１において、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧が開始される（工程Ｐ２０１）。時刻ｔ２において、繊維束Ｗの巻き付けが開始される（工程Ｐ２０２）。時刻ｔ３において、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧が完了する（工程Ｐ２０３）。したがって、ダンサーシリンダー３０１の圧力は、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて徐々に上昇している。また、ＦＷ速度は、時刻ｔ０から時刻ｔ２にかけて０であったが、時刻ｔ２での繊維束Ｗの巻き付け開始とともに、徐々に上昇している。上述のように、繊維束Ｗの張力は、ダンサーシリンダー３０１に圧力を加えることにより付与されるので、ダンサーシリンダー３０１の圧力の上昇に少し遅れて時刻ｔ２付近から上昇している。

上述のように、時刻ｔ３においてダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧が完了すると（工程Ｐ２０３）、図６に示すように、ダンサーシリンダー３０１の圧力は一定に保たれる。これにより、繊維束Ｗの張力も緩やかに上昇して、時刻ｔ４においてはほぼ変化がなく一定の張力となっている。したがって、図６に示すように、第３層Ｌ３の繊維束Ｗの張力は、ＦＷ開始時が最も低く、それ以降はＦＷ開始時に比べて高い。このため、第３層Ｌ３においてＦＷ開始時の一部の領域に低張力部４３が形成されることになる。

以上説明した、本実施形態のタンクの製造方法によれば、複数の繊維層を順次積層する繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）において、対象繊維層Ｌ３における一部の領域に繊維束Ｗを巻き付ける際に、対象繊維層Ｌ３における該一部の領域を除く他の領域に繊維束Ｗを巻き付ける際に繊維束Ｗに加える張力よりも低い張力を、繊維束Ｗに加えて繊維束Ｗを巻き付けた後、対象繊維層Ｌ３の上に繊維層をさらに形成するので、対象繊維層Ｌ３における一部の領域の強度を他の領域に比べて低くして、かかる領域をタンク１０の破裂部位にできる。このため、上述の一部の領域の位置を制御して、タンク１０の破裂部位の位置を制御することができる。

Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上記実施形態において、低張力部４３は、対象繊維層Ｌ３を形成する際の繊維束Ｗの巻き付け開始時に形成されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、低張力部４３は、対象繊維層Ｌ３における繊維束Ｗの巻き付け途中の一部の領域に形成されてもよいし、対象繊維層Ｌ３における繊維束Ｗの巻き付け終了の一部の領域に形成されてもよい。すなわち、低張力部４３が対象繊維層Ｌ３における一部の領域に形成される構成であれば、本実施形態と同様の効果を奏する。

Ｂ２．変形例２：
上記実施形態において、低張力部４３が形成される対象繊維層は、第３層Ｌ３に限定されない。例えば、第４層Ｌ４、第５層Ｌ５などのフープ巻きが実行されて繊維束Ｗが巻き付けられる繊維層であれば他の任意の層であってもよい。この場合、低張力部４３を形成したい繊維層の繊維巻き付け工程の実行開始前に、図５に示す工程Ｐ１０４を追加して実行する。例えば、第４層Ｌ４のフープ巻きによる繊維束Ｗの巻き付けが完了した後、ダンサーシリンダーの圧力の低減（工程Ｐ１０４）を実行し、ダンサーシリンダーの圧力の昇圧開始（工程Ｐ２０１）、第５層Ｌ５を形成するため繊維束Ｗの巻き付けの開始（工程Ｐ２０２）、ダンサーシリンダーの圧力の昇圧完了（工程Ｐ２０３）の各工程をこの順番に実行することにより、上述のように、工程Ｐ２０２から工程Ｐ２０３において繊維束Ｗが巻き付けられた第５層Ｌ５の一部の領域を低張力部４３として形成できる。したがって、このような構成においても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

Ｂ３．変形例３：
上記実施形態において、図５に示す工程Ｐ１０４を省略してもよい。この場合、例えば、第１層Ｌ１および第２層Ｌ２の繊維層の繊維束Ｗの巻き付けをヘリカル巻きにより実行し、第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維束Ｗの巻き付けをフープ巻きにより実行することで、第３層Ｌ３の繊維束Ｗの巻き始めの領域を低張力部４３として形成できる。

具体的には、図５に示すように、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２の繊維巻き付け工程において、ダンサーシリンダーの圧力の昇圧が完了されると（工程Ｐ１０２）、ヘリカル巻きが実行されて第１層Ｌ１の繊維束Ｗが巻き付けられる（工程Ｐ１０３）。第１層Ｌ１の繊維束Ｗの巻き付けが完了すると、引き続きヘリカル巻きが実行されて第２層Ｌ２の繊維束Ｗが巻き付けられる（工程Ｐ１０３）。上述のように、本変形例において第３層Ｌ３以降の繊維層は、フープ巻きにより繊維束Ｗが巻き付けられるので、第２層Ｌ２の繊維束Ｗの巻き付けが完了すると、上述のコンビネーション巻きが実行される。

コンビネーション巻き実行後、第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維巻き付け工程が実行される。第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維巻き付け工程では、上述のように、まずダンサーシリンダー３０１の昇圧が行われる（工程Ｐ２０１）。ダンサーシリンダー３０１の昇圧が開始された後、フープ巻きが実行されて第３層Ｌ３の繊維束Ｗの巻き付けが開始される（工程Ｐ２０２）。そして、工程Ｐ２０２が完了すると、ダンサーシリンダー３０１の圧力の昇圧が完了される（工程Ｐ２０３）。

第２層Ｌ２の繊維束Ｗの巻き付け実行後、第３層Ｌ３の繊維束Ｗを巻き付け開始前にコンビネーション巻きを実行することにより、繊維束Ｗに加えられる張力は低下している。このため、第３層Ｌ３以降の繊維層の繊維巻き付け工程において、繊維束Ｗに加えられる張力は、上述のように、昇圧の開始（工程Ｐ２０１）時が最も低く、次第に上昇して、昇圧の完了（工程Ｐ２０３）とともに一定となる。したがって、工程Ｐ２０２から工程Ｐ２０３において繊維束Ｗが巻き付けられた一部の領域、すなわち、第３層Ｌ３の繊維束Ｗの巻き始めの領域は、低張力部４３として形成される。

以上説明した変形例３の構成においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。加えて、工程Ｐ１０４を省略することにより、図４に示す繊維巻き付け工程（Ｐ１１０）に要する時間を短縮できる。

Ｂ４．変形例４：
上記実施形態において、カーボン繊維１００として、熱硬化性樹脂を含浸させたカーボン繊維を用いていたが、本発明はこれに限定されない。熱硬化性樹脂に代えて、紫外線硬化性樹脂を含浸させてもよい。その場合、熱硬化工程（工程Ｐ１１５）において紫外線を照射させて樹脂を硬化させてもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を奏する。

Ｂ５．変形例５：
上記実施形態において、４つの巻出しボビン２１１〜２１４には、それぞれ、予め熱硬化性樹脂を含浸させたカーボン繊維１００が巻き付けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、予め熱硬化性樹脂が含浸されていないカーボン繊維を巻き付けてもよい。この場合、フィラメントワインディング装置５００において、４つの巻出しボビン２１１〜２１４から繊維案内装置３２０までの搬送経路中に熱硬化性樹脂槽を設けて、４つの巻出しボビン２１１〜２１４から搬送されてきたカーボン繊維をかかる熱硬化性樹脂槽に浸すことにより熱硬化性樹脂を含浸させてもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を奏する。

Ｂ６．変形例６：
上記実施形態において、ライナ２０は、高圧流体を貯蔵するためのタンク用のライナであったが、本発明はこれに限定されない。高圧流体貯蔵用のタンクに限らず、他の任意の用途で用いられるタンク用のライナであってもよい。このような構成においても、本実施形態と同様の効果を奏する。

本発明は、上述の実施形態および変形例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、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。

１０…タンク
２０…ライナ
２１…胴体部
２２…ドーム部
３０…口金部
４０…繊維強化樹脂層
４３…低張力部
１００…カーボン繊維
２０１、２０２、２０３、２０４…第１搬送ローラ
２０５、２０６、２０７…第２搬送ローラ
２１１、２１２、２１３、２１４…ボビン
２３０…結束ローラ
３００…ダンサー
３０１…ダンサーシリンダー
３１０…アクティブダンサー
３１１…ボビン軸
３２０…繊維案内装置
３３０…ライナ回転装置
３４０…制御装置
３４１…制御部
５００…フィラメントワインディング装置
Ａｒ１…領域
ＣＸ…軸線
ＣＸ…中心軸
Ｌ１…第１層
Ｌ２…第２層
Ｌ３…第３層、対象繊維層
Ｌ４…第４層
Ｌ５…第５層
Ｗ…繊維束

Claims (1)

1. タンクの製造方法であって、
   前記タンクの基材であるライナに繊維を巻き付けることにより、前記ライナの外表面に前記繊維からなる複数の繊維層を順次積層する繊維巻き付け工程を備え、
   前記繊維巻き付け工程は、
   （ａ）前記複数の繊維層のうち少なくとも一つの繊維層である対象繊維層における一部の領域に前記繊維を巻き付ける際に、前記対象繊維層における該一部の領域を除く他の領域に前記繊維を巻き付ける際に前記繊維に加える張力よりも低い張力を、前記繊維に加えて前記繊維を巻き付ける工程と、
   （ｂ）前記対象繊維層の上に前記繊維を巻き付けて繊維層をさらに形成する工程と、
   を含む、タンクの製造方法。

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