JP2018096459A - 高圧タンク及びその製造方法と、その製造装置 - Google Patents

高圧タンク及びその製造方法と、その製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高圧タンクの生産効率を向上させる。【解決手段】高圧タンク製造装置３０は、樹脂ライナからなる内層１２に巻回されるトゥプリプレグ３６を送り出すための送出器３８と、樹脂ライナの内部に挿入されて近赤外線を放射するハロゲンランプヒータ３４とを有する。トゥプリプレグ３６に含まれる樹脂液には、近赤外線吸収材２０が予め添加されている。この近赤外線吸収材２０は、トゥプリプレグ３６が内層１２に巻回される際、ハロゲンランプヒータ３４から放射された近赤外線を吸収して発熱する。これにより樹脂液が加熱されて硬化し、繊維強化樹脂からなる外層１４が形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、内層が繊維強化樹脂からなる外層で覆われた高圧タンク及びその製造方法と、該高圧タンクを得るための製造装置に関する。
高圧タンクは、例えば、燃料電池システムに設けられ、アノードに供給される水素ガスを貯蔵する。この種の高圧タンクは、水素バリア性を有する熱可塑性樹脂等からなる樹脂ライナを内層とするとともに、該内層（樹脂ライナ）を囲繞する外層を有する。多くの場合、外層は、強化繊維に樹脂基材が含浸された繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる。強化繊維としては、炭素繊維が一般的に選択されている。
このような構造の高圧タンクは、例えば、樹脂ライナに、樹脂基材となる樹脂液を含浸した強化繊維を巻回した後、前記樹脂液を加熱して硬化することで繊維強化樹脂を形成することによって得られる。前記の巻回は、フィラメントワインディングとも呼称される。
近時、フィラメントワインディングを行いながら、樹脂ライナの中空内部側から加熱を行うことが提案されている。例えば、特許文献１には、樹脂ライナの中空内部に挿入したヒータにより、樹脂ライナの外部に巻回された強化繊維に含浸された樹脂液を、内層側に近接する側から離間する側に硬化させる技術が記載されている。
また、特許文献２には、紫外線硬化性を有する熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維を樹脂ライナに巻回し、樹脂ライナの中空内部に挿入した紫外線照射部から紫外線を照射するとともに、樹脂ライナに巻回された強化繊維を樹脂ライナの外部から加熱する技術が開示されている。
特開２０１１−１３６４９１号公報 特開２０１４−１２４９０１号公報
特許文献１に記載されるように樹脂ライナの内部に設けられたヒータで樹脂ライナ外部の樹脂液を加熱する場合、樹脂ライナの温度が、外部側の強化繊維及び樹脂液よりも高くなるので、樹脂ライナの熱変形を招く懸念がある。特に、樹脂ライナがポリエチレン樹脂からなる場合、耐熱温度が１００〜１２０℃程度であるため、樹脂ライナの熱変形を回避するべく、樹脂ライナ内部の温度を８０℃程度に抑制する必要がある。
従って、樹脂液を得るための樹脂として、８０℃で硬化可能なものを選定する必要がある。すなわち、選択肢が少ない。また、このような樹脂は、２液混合を行って硬化するまでの可使時間（ポットライフ）が概して短く、長期保存が容易でない。このため、含浸に必要な量の樹脂をその都度混合しなければならず、煩雑である。しかも、この種の樹脂は、可使時間は短いものの、高圧タンクの外層として使用可能な程度に硬化するまでに長時間を要する。従って、高圧タンクの生産効率を向上することが困難である。
また、樹脂ライナは、一般的には高密度ポリエチレンからなるが、高密度ポリエチレンは紫外線を透過し難い。このため、特許文献２に記載されるように樹脂ライナの内部から放射した紫外線で樹脂ライナ外部の樹脂液を硬化させるためには、樹脂液に多量の紫外線硬化剤を添加しなければならない。このような樹脂液から得られた樹脂基材は、紫外線が照射され難い環境で管理ないし使用する必要がある。紫外線は太陽光にも含まれるので、例えば、高圧タンクを遮光シートで覆うこと等が想定される。従って、この場合、設備投資や管理コストが高騰するという不具合が顕在化する。
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、生産効率を向上し得るとともに、設備投資や管理コストの低廉化を図ることが可能な高圧タンク及びその製造方法と、その製造装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、樹脂ライナからなる内層と、繊維強化樹脂からなる外層とを有する高圧タンクであって、
前記外層が近赤外線吸収材を含有していることを特徴とする。
後述するように、近赤外線吸収材により、内層に熱変形が起こることを回避しながら外層を効率よく形成することができる。従って、この高圧タンクでは、外層を構成する繊維強化樹脂の樹脂基材の選択自由度が向上する。
しかも、この高圧タンクでは、紫外線硬化剤を添加した従来技術のように紫外線を遮断する必要がない。すなわち、該高圧タンクを遮光シートで覆ったり、紫外線が照射され難い環境で管理ないし使用したりする必要がない。このため、設備投資や管理コストの低廉化を図ることができる。
近赤外線吸収材は外層中に均一に分散し、且つ強化繊維同士の間に介在することが好ましい。この場合、外層中の樹脂基材が均等に硬化されるので、外層が万遍なく強化されるからである。
内層の素材は、高密度ポリエチレン樹脂やナイロン樹脂、又はＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）樹脂の少なくともいずれかであることが好ましい。特に高密度ポリエチレン樹脂は、加工が容易であるために内層を得ることが容易である。しかも、耐久性や耐圧性に優れる。また、ポリエチレン樹脂は近赤外線を透過し易い。このため、近赤外線が入射しても温度が上昇し難いので、熱変形が起こり難く好ましい。
また、本発明は、樹脂ライナからなる内層に対して繊維強化樹脂からなる外層を設けることで高圧タンクを得る高圧タンクの製造方法であって、
近赤外線吸収材が添加された樹脂液に強化繊維を浸漬する浸漬工程と、
前記樹脂液を含浸した強化繊維を樹脂ライナに巻回する巻回工程と、
前記樹脂液を、該樹脂液に対しての近赤外線の照射によって加熱することで硬化する硬化工程と、
を有し、
前記巻回工程と前記硬化工程を同時に行うことを特徴とする。
本発明では、樹脂液の加熱に近赤外線を用いる。すなわち、樹脂液に添加された近赤外線吸収材が近赤外線を吸収することに伴って発熱することにより、樹脂液が加熱されて硬化する。このため、樹脂液のみを効率よく加熱して樹脂基材とすることができる。従って、内層である樹脂ライナが熱変形を起こすことを回避することが容易となる。しかも、得られた高圧タンクに紫外線硬化剤が含まれていないので、紫外線を遮断することが不要となる。
また、巻回工程（樹脂ライナに対する強化繊維の巻回）と硬化工程（外層の形成）を同時に行うことから、高圧タンクを効率よく製造することができる。
近赤外線を放射する近赤外線放射手段は、例えば、樹脂ライナの内部に挿入することができる。この場合、樹脂ライナを囲繞するように近赤外線放射手段を設ける必要がないので、近赤外線放射手段を簡素且つ小型なものとすることができる。
また、樹脂ライナの外部に形成される繊維強化樹脂の温度を、非接触式温度計で測定することが好ましい。この場合、繊維強化樹脂に温度計の接触痕が形成されることを回避することができる。従って、美観に優れた高圧タンクが得られる。
そして、前記の温度測定結果に基づいてフィードバック制御を行い、近赤外線放射手段の近赤外線放射量を制御することが好ましい。このことにより、内層である樹脂ライナが熱変形を起こすことが一層有効に回避される。
強化繊維に含浸された樹脂液を仮硬化させてトゥプリプレグを得るようにしてもよい。巻回工程では、このトゥプリプレグを樹脂ライナに巻回すればよい。この場合、樹脂液が飛散したり、後述する送り出し手段等に付着したりすることが回避される。
さらに、本発明は、樹脂ライナからなる内層と、繊維強化樹脂からなる外層とを有する高圧タンクを得るための高圧タンク製造装置であって、
樹脂液を含浸した強化繊維を送り出す送り出し手段と、
前記樹脂ライナを保持する保持手段と、
前記樹脂ライナを回転させる回転駆動手段と、
前記樹脂ライナに巻回された前記強化繊維に含浸された前記樹脂液を加熱するための近赤外線を放射する近赤外線放射手段と、
を有することを特徴とする。
このような構成とすることにより、内層に熱変形が起こることを回避しながら外層を効率よく形成することができる。すなわち、高圧タンクの生産効率を向上させることができる。
近赤外線放射手段は、樹脂ライナの内部に挿入されるものであることが好ましい。上記したように、近赤外線放射手段を、樹脂ライナを囲繞するものに比して簡素且つ小型なものとすることができるからである。
また、樹脂ライナの外部に形成される繊維強化樹脂の温度を測定するための非接触式温度計を設けることが好ましい。この非接触式温度計の測定結果に基づいて近赤外線放射手段の近赤外線放射量を制御する（フィードバック制御を行う）ことにより、樹脂ライナが熱変形を起こすことを一層有効に回避することができる。しかも、繊維強化樹脂（外層）に温度計の接触痕が形成されることが回避される。
送り出し手段は、強化繊維を、該強化繊維に含浸された樹脂液が仮硬化されたトゥプリプレグとして送り出すものであるとよい。樹脂液が飛散することや該送り出し手段に付着することが回避されるからである。
本発明によれば、内層を覆う外層を、近赤外線吸収材を含有するものとして形成するようにしている。このため、外層となる繊維強化樹脂を得るための樹脂液に、近赤外線吸収材を添加している。
従って、樹脂液中の近赤外線吸収材が近赤外線を効率よく吸収して発熱する。その結果として、該樹脂液が加熱されて硬化し、樹脂基材となる。このため、内層である樹脂ライナが熱変形を起こすことを回避しながら、繊維強化樹脂からなる外層を効率よく形成することができる。従って、高圧タンクの生産効率を向上させることができる。
この場合、紫外線硬化剤を含む従来技術のように紫外線を遮断したり、紫外線が照射され難い環境で管理ないし使用したりする必要がない。このため、設備投資や管理コストの低廉化を図ることができる。
本発明の実施の形態に係る高圧タンクの長手方向に沿った概略全体断面図である。 本発明の実施の形態に係る高圧タンク製造装置の要部概略側面図である。 近赤外線吸収材を含有したエポキシ樹脂における吸収曲線と、近赤外線吸収材を含有していないエポキシ樹脂における吸収曲線である。 樹脂ライナからなる内層に、近赤外線吸収材を含んでいないトゥプリプレグから繊維強化樹脂層（外層）を形成する場合での、近赤外線が入射した内層の内面から繊維強化樹脂層の外面にわたる温度変化を示す深さ方向プロファイルである。 樹脂ライナからなる内層に、近赤外線吸収材を含有するトゥプリプレグから繊維強化樹脂層（外層）を形成する場合での、近赤外線が入射した内層の内面から繊維強化樹脂層の外面にわたる温度変化を示す深さ方向プロファイルである。
以下、本発明に係る高圧タンクにつき、その製造方法と該製造方法を実施する高圧タンク製造装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る高圧タンク１０の長手方向に沿った概略全体断面図である。この高圧タンク１０には、例えば、燃料電池とともに自動車車体に搭載され、前記燃料電池のアノードに供給される水素ガスが高圧で充填される。
高圧タンク１０は、内層１２と、該内層１２を覆う外層１４とを有する。この場合、内層１２は、水素バリア性を有し熱可塑性樹脂である高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂からなる樹脂ライナで構成されている。ＨＤＰＥ樹脂が安価で且つ加工が容易であるので、内層１２を低コストで且つ容易に作製することができる。また、ＨＤＰＥ樹脂が強度及び剛性に優れることから、内層１２に十分な耐圧性が確保される。
内層１２の両端には、開口１６ａ、１６ｂがそれぞれ形成される。これら開口１６ａ、１６ｂの少なくともいずれか一方には、アノードに水素ガスを供給するための、又は、水素補給源から水素ガスを補給するための配管（図示せず）が接続される口金１８ａ、１８ｂが設けられる。口金１８ａ、１８ｂの先端は、外層１４から露呈する。
外層１４は、強化繊維に樹脂基材が含浸された繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる。また、外層１４は、近赤外線吸収色素等の近赤外線吸収材２０を含有しており、この近赤外線吸収材２０は、外層１４中に均一に分散するとともに、強化繊維同士の間に介在する。
次に、この高圧タンク１０を得るための製造方法及び製造装置につき説明する。
図２は、本実施の形態に係る高圧タンク製造装置３０の要部概略側面図である。この高圧タンク製造装置３０は、中空体からなり且つ回転可能な保持軸３２ａ、３２ｂ（保持手段）と、これら保持軸３２ａ、３２ｂに支持されたハロゲンランプヒータ３４（近赤外線放射手段）と、樹脂液を含浸した強化繊維であるトゥプリプレグ３６を送り出す送出器３８（送り出し手段）とを有する。
保持軸３２ａは、回転駆動部４０（回転駆動手段）を介して支柱４２ａに支持されている。すなわち、保持軸３２ａは、回転駆動部４０の作用下に回転することが可能である。一方、保持軸３２ｂは、回転支軸４４を介して支柱４２ｂに回転可能に支持されている。後述するように、保持軸３２ｂは、保持軸３２ａが回転することに伴って従動回転する。
又は、保持軸３２ａに第１プーリを設けるようにしてもよい。この場合、該第１プーリの近傍に、回転軸に第２プーリが設けられた回転用モータ（回転駆動手段）を配設するとともに、第１プーリと第２プーリにタイミングベルトを掛け渡す。この構成では、回転用モータが付勢されて回転軸が回転すると、これに追従してタイミングベルトが周回動作する。その結果として、保持軸３２ａが回転するに至る。
保持軸３２ａ、３２ｂと内層１２との間には、ロータリジョイント４６ａ、４６ｂが介装される。ロータリジョイント４６ａを構成するロータ４８ａの図２における左端は保持軸３２ａに挿入され、この左端の内部には、図示しない第１ステータが収容されている。また、右端には口金１８ａが挿入される。同様に、ロータリジョイント４６ｂを構成するロータ４８ｂの左端には口金１８ｂが挿入され、一方、右端は保持軸３２ｂに挿入される。そして、右端の内部には、図示しない第２ステータが収容されている。第１ステータ及び第２ステータは、ロータ４８ａ、４８ｂが回転しても従動回転することはない。
前記ハロゲンランプヒータ３４は、第１ステータと第２ステータに支持され、これにより保持軸３２ａ、３２ｂに間接的に支持される。第１ステータ及び第２ステータが回転しないことから、ハロゲンランプヒータ３４も従動回転することはない。
本実施の形態では、送出器３８に、強化繊維に熱硬化性樹脂からなる樹脂液が予め含浸されることで構成されたトゥプリプレグ３６が巻回されている。この場合、送出器３８から内層１２（樹脂ライナ）に至る途中に、樹脂液を貯留して強化繊維を浸漬するための浸漬槽が不要となるという利点がある。なお、強化繊維に含浸された樹脂液は、流動性を消失する程度に予め仮硬化されている。このため、トゥプリプレグ３６を巻回した送出器３８等に該樹脂液が付着することが防止される。
樹脂液には、近赤外線吸収材２０が予め添加されている。従って、該樹脂液を含浸した強化繊維中では、近赤外線吸収材２０が強化繊維同士の間に介在するとともに、強化繊維中で均一に分散する。
送出器３８は、内層１２に対するトゥプリプレグ３６の巻回位置を変更するべく、内層１２の長手方向に沿って適宜変位することが可能である。又は、送出器３８を位置決め固定するとともに、送出器３８と内層１２の間に公知のデリバリーアイを設けるようにしてもよい。
高圧タンク製造装置３０は、さらに、非接触式温度計である放射温度計５０と、この放射温度計５０と前記ハロゲンランプヒータ３４に信号線５２ａ、５２ｂを介して電気的に接続された制御部５４とを有する。放射温度計５０は内層１２の近傍に配置され、該内層１２に巻回されて形成される繊維強化樹脂（外層１４）の温度を測定する。この測定結果は、信号線５２ａを介して制御部５４に情報信号として伝達される。また、制御部５４は、信号線５２ｂを介して送信した制御信号により、ハロゲンランプヒータ３４の出力を制御する。
本実施の形態に係る高圧タンク製造装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、本実施の形態に係る高圧タンク１０の製造方法との関係で説明する。
高圧タンク１０を得るには、はじめに、内層１２となる樹脂ライナを、ＨＤＰＥ樹脂の溶融物を用いたブロー成形等によって作製する。次に、この樹脂ライナ（内層１２）を、高圧タンク製造装置３０の保持軸３２ａ、３２ｂに保持する。具体的には、ロータリジョイント４６ａ、４６ｂのロータ４８ａ、４８ｂの中空内部に口金１８ａ、１８ｂをそれぞれ挿入するとともに、保持軸３２ａ、３２ｂの中空内部にロータ４８ａ、４８ｂをそれぞれ挿入する。この際、ハロゲンランプヒータ３４が口金１８ａ、１８ｂから内層１２内に挿通されるとともに、該ハロゲンランプヒータ３４の各端部がロータリジョイント４６ａ、４６ｂの第１ステータ、第２ステータに支持される。
その一方で、例えば、エポキシ樹脂を溶融して樹脂液を調製し、浸漬槽に貯留する。さらに、この樹脂液に、波長が４００〜１０００ｎｍ程度の近赤外線を吸収する近赤外線吸収材２０を添加する。近赤外線吸収材２０の好適な具体例としては、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、カラー用カーボンブラック等の近赤外線吸収色素が挙げられる。勿論、色素以外の近赤外線吸収体であってもよい。また、樹脂液を調製するための樹脂は、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂等であってもよい。
樹脂液に対する近赤外線吸収材２０の添加割合は、０．５〜２０重量％とすることが好ましい。０．５重量％未満では、後述する硬化工程時に近赤外線を吸収する効果が十分でなくなる。また、近赤外線吸収能力は２０重量％程度で飽和するので、２０重量％を超える量を添加することは経済的ではない。
樹脂液には、さらに分散剤を添加することが好ましい。又は、近赤外線吸収材２０を添加する際やその後に樹脂液を撹拌するようにしてもよい。勿論、分散剤を添加するとともに樹脂液を撹拌するようにしてもよい。このようにすることにより、近赤外線吸収材２０を樹脂液中に均一に分散させることができる。
この場合、近赤外線吸収材２０や分散剤以外のものを添加する必要は特にない。従って、樹脂液の可使時間に影響が及ぶことが回避される。また、既存の設備を用いて樹脂液を調製することができるので、設備投資が高騰することもない。
次に、浸漬工程を行う。すなわち、上記のようにして近赤外線吸収材２０が分散された樹脂液に、炭素繊維等の強化繊維を浸漬する。これにより、強化繊維同士の間の空隙に樹脂液が浸透する。すなわち、強化繊維に樹脂液が含浸される。その後、樹脂液を、流動性が消失する程度に乾燥させて仮硬化することにより、トゥプリプレグ３６が得られる。
樹脂液中に近赤外線吸収材２０が均一に分散しているので、トゥプリプレグ３６中に近赤外線吸収材２０が均一に分散する。また、樹脂液が強化繊維同士の間の空隙に浸透しているので、近赤外線吸収材２０が強化繊維同士の間に介在する。
次に、巻回工程と硬化工程を同時に行う。すなわち、トゥプリプレグ３６を送出器３８に巻回した後、送出器３８からトゥプリプレグ３６の一端を引き出し、高圧タンク製造装置３０の保持軸３２ａ、３２ｂに保持された樹脂ライナ（内層１２）に巻回する。その後、回転駆動部４０を付勢して保持軸３２ａを回転させる。これに伴い、ロータリジョイント４６ａのロータ４８ａ、内層１２、ロータリジョイント４６ｂのロータ４８ｂ、保持軸３２ｂ及び回転支軸４４が一体的に追従回転する。なお、ロータリジョイント４６ａ、４６ｂの第１ステータ、第２ステータと、これら第１ステータ及び第２ステータに支持されたハロゲンランプヒータ３４は回転しない。
保持軸３２ａの回転開始と同時、又はその前後に、ハロゲンランプヒータ３４を付勢する。これにより、ハロゲンランプヒータ３４から内層１２の内面に向かって近赤外線が放射される。
送出器３８が内層１２の長手方向に沿って往復するように変位することに伴い、トゥプリプレグ３６の巻回位置が変化する。従って、内層１２が全体にわたってトゥプリプレグ３６に覆われる。この間、内層１２の内部で近赤外線が継続して放射される。従って、フィラメントワインディングが行われている最中に、内層１２の内面から近赤外線が入射する。
本実施の形態では、内層１２である樹脂ライナはＨＤＰＥ樹脂からなる。ポリエチレン樹脂は近赤外線の良好な透過体であり、従って、内層１２の内面から入射した近赤外線は、外面側のトゥプリプレグ３６に容易に到達する。トゥプリプレグ３６に到達した近赤外線は、樹脂液中の近赤外線吸収材２０によって吸収される。
図３に、近赤外線吸収材２０を含有したエポキシ樹脂における吸収曲線と、近赤外線吸収材２０を含有していないエポキシ樹脂における吸収曲線とを併せて示す。なお、図３では、近赤外線吸収材２０を含有したエポキシ樹脂を「添加あり」と表し、その吸収曲線を破線で示している。一方、近赤外線吸収材２０を含有していないエポキシ樹脂を「ブランク」と表し、その吸収曲線を実線で示している。破線と実線を対比することにより、近赤外線吸収材２０を添加することに基づき、特に４００〜９００ｎｍ近辺の近赤外線を容易に吸収し得るようになることが明らかである。
さらに、近赤外線吸収材２０を含んでいないトゥプリプレグから繊維強化樹脂層６０を外層として形成する場合での、近赤外線が入射した内層１２の内面から繊維強化樹脂層６０の外面にわたる温度変化を深さ方向プロファイルとして図４に示す。この図４から、内層１２である樹脂ライナでは内面から外面に向かうにつれて温度が低下し、繊維強化樹脂層６０でも同様に、内面から外面に向かうにつれて温度が低下することが分かる。
これに対し、近赤外線吸収材２０を含有するトゥプリプレグ３６から外層１４を形成する場合、図５に示すように、近赤外線が入射した内層１２では、内面から外面に向かうにつれて温度が若干上昇し、外層１４（ないしトゥプリプレグ３６）中では略一定に保たれる。この理由は、外層１４中の近赤外線吸収材２０が、内層１２を透過した近赤外線を吸収して発熱するとともに、外層１４の熱が内層１２に伝達されるからである。
このように、ハロゲンランプヒータ３４から放射された近赤外線を、樹脂液中の近赤外線吸収材２０が効率よく吸収するので、樹脂液が効率よく加熱されるために短時間で硬化する。すなわち、樹脂液から樹脂基材が形成され、これに伴って繊維強化樹脂からなる外層１４が形成される。このように、本実施の形態では、巻回工程（フィラメントワインディング）と硬化工程（外層１４の形成）とを同時に行うことに加え、樹脂液の硬化に要する時間を短縮することができるので、高圧タンク１０を効率よく得ることができる。換言すれば、高圧タンク１０の生産効率を向上させることが可能である。
しかも、内層１２に近赤外線が入射しても、該内層１２の温度はさほど上昇しない（図５参照）。この理由は、近赤外線が内層１２を透過するからである。このため、内層１２が熱変形を起こすことを回避することができる。従って、樹脂液を得るための樹脂として、８０℃で硬化可能なものに制限されることなく様々なものを選定することができる。すなわち、樹脂基材の選択自由度が向上する。
さらに、トゥプリプレグ３６中に近赤外線吸収材２０が均一に分散しているので、近赤外線が均等に吸収される。従って、内層１２上の樹脂液が均等に硬化する。このため、万遍なく強化された外層１４を得ることができる。
外層１４の温度は、該外層１４から若干離間した位置で該外層１４に対向する放射温度計５０を介して測定される。放射温度計５０を外層１４に接触させる必要がないので、外層１４に凹部等の接触痕が形成されることが回避される。
放射温度計５０によって測定された温度は、信号線５２ａを介して制御部５４に情報信号として伝達される。この情報信号を受けた制御部５４は、信号線５２ｂを介してハロゲンランプヒータ３４に制御信号を送信する。これにより、測定温度、換言すれば、外層１４の温度に応じてハロゲンランプヒータ３４の出力が制御される。すなわち、外層１４の温度が過度に高い場合には、ハロゲンランプヒータ３４の出力が小さくされる。これとは逆に、外層１４の温度が過度に低い場合には、ハロゲンランプヒータ３４の出力が大きくされる。
要するに、フィードバック制御が営まれてハロゲンランプヒータ３４の近赤外線放射量が変更される。従って、外層１４における発熱量が変化する。このことによっても、内層１２が熱変形を起こすことが回避される。
外層１４を形成した後、必要に応じ、外層１４をさらに加熱する。この加熱は、ハロゲンランプヒータ３４で行うようにしてもよいし、外層１４の外部に別途配設されたヒータ等の加熱手段で行うようにしてもよい。
以上のようにして、高圧タンク１０が得られるに至る。この高圧タンク１０を使用する際、紫外線硬化剤を添加した従来技術のように紫外線を遮断する必要がない。すなわち、遮光シートで覆ったり、紫外線が照射され難い環境で管理ないし使用したりする等の対策が不要である。このため、設備投資や管理コストの低廉化を図ることができる。
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、浸漬工程を、送出器３８から送り出された強化繊維を樹脂液に浸漬することで行うようにしてもよい。この場合、送出器３８と、保持軸３２ａ、３２ｂに保持された内層１２との間に浸漬槽を配設する。そして、樹脂液が浸透した強化繊維を内層１２に巻回すればよい。
また、内層１２は、高密度ポリエチレン樹脂のみならず、ナイロン樹脂又はＥＶＯＨ樹脂のうち少なくともいずれかによって構成されていてもよい。
１０…高圧タンク １２…内層
１４…外層 ２０…近赤外線吸収材
３０…高圧タンク製造装置 ３２ａ、３２ｂ…保持軸
３４…ハロゲンランプヒータ ３６…トゥプリプレグ
３８…送出器 ４０…回転駆動部
５０…放射温度計 ５４…制御部
６０…繊維強化樹脂層

Claims (11)

  1. 樹脂ライナからなる内層と、繊維強化樹脂からなる外層とを有する高圧タンクであって、
    前記外層が近赤外線吸収材を含有していることを特徴とする高圧タンク。
  2. 請求項１記載の高圧タンクにおいて、前記近赤外線吸収材が前記外層中に均一に分散し、且つ強化繊維同士の間に介在することを特徴とする高圧タンク。
  3. 請求項１又は２記載の高圧タンクにおいて、前記内層が高密度ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂又はＥＶＯＨ樹脂のうち少なくともいずれかからなることを特徴とする高圧タンク。
  4. 樹脂ライナからなる内層に対して繊維強化樹脂からなる外層を設けることで高圧タンクを得る高圧タンクの製造方法であって、
    近赤外線吸収材が添加された樹脂液に強化繊維を浸漬する浸漬工程と、
    前記樹脂液を含浸した強化繊維を樹脂ライナに巻回する巻回工程と、
    前記樹脂液を、該樹脂液に対しての近赤外線の照射によって加熱することで硬化する硬化工程と、
    を有し、
    前記巻回工程と前記硬化工程を同時に行うことを特徴とする高圧タンクの製造方法。
  5. 請求項４記載の製造方法において、近赤外線を放射する近赤外線放射手段を、前記樹脂ライナの内部に挿入して前記加熱を行うことを特徴とする高圧タンクの製造方法。
  6. 請求項４又は５記載の製造方法において、前記樹脂ライナの外部に形成される前記繊維強化樹脂の温度を非接触式温度計で測定するとともに、その測定結果に基づくフィードバック制御によって前記近赤外線放射手段の近赤外線放射量を制御することを特徴とする高圧タンクの製造方法。
  7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の製造方法において、前記強化繊維に含浸された前記樹脂液を仮硬化させてトゥプリプレグを得、前記巻回工程で、前記トゥプリプレグを前記樹脂ライナに巻回することを特徴とする高圧タンクの製造方法。
  8. 樹脂ライナからなる内層と、繊維強化樹脂からなる外層とを有する高圧タンクを得るための高圧タンク製造装置であって、
    樹脂液を含浸した強化繊維を送り出す送り出し手段と、
    前記樹脂ライナを保持する保持手段と、
    前記樹脂ライナを回転させる回転駆動手段と、
    前記樹脂ライナに巻回された前記強化繊維に含浸された前記樹脂液を加熱するための近赤外線を放射する近赤外線放射手段と、
    を有することを特徴とする高圧タンク製造装置。
  9. 請求項８記載の製造装置において、前記近赤外線放射手段が前記樹脂ライナの内部に挿入されるものであることを特徴とする高圧タンク製造装置。
  10. 請求項８又は９記載の製造装置において、前記樹脂ライナの外部に形成される前記繊維強化樹脂の温度を測定するための非接触式温度計を有することを特徴とする高圧タンク製造装置。
  11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の製造装置において、前記送り出し手段は、前記強化繊維を、該強化繊維に含浸された前記樹脂液が仮硬化されたトゥプリプレグとして送り出すことを特徴とする高圧タンク製造装置。
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