JP2018202756A - タンクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タンクの製造方法であって、繊維束が配列されて構成されたシートを前記繊維束の長尺方向に張力をかけた状態で搬送する搬送工程と、搬送されているシートにおいて張力が低下している張力低下部位を検出する検出工程と、検出工程において張力低下部位が検出された場合に、有機溶媒を吹き付けて張力低下部位における張力の低下を回復させる張力回復工程と、搬送されたシートをライナに巻回する巻回工程と、を備える、タンクの製造方法。
【選択図】図3
Description
A1.タンクの構成
図1は、本発明の実施形態における製造方法によって製造されるタンク10の概略構成を示す断面図である。図1には、相互に直交するXYZ軸が図示されている。図1のXYZ軸は、他の図のXYZ軸に対応する。本実施形態におけるタンク10には、例えば、70MPa程度の高圧の水素ガスが貯蔵される。タンク10は、ライナ20と補強層30とを備えている。
図2は、タンク10の製造方法を示す工程図である。本実施形態の製造方法では、まず、ライナ20にシートを巻回してシート層32を形成するシート層形成工程が行われる(工程P100)。シート層形成工程の詳細については、後述する。
B1.変形例1:
実施形態におけるタンク10の製造方法では、カメラ230により撮像された画像に写ったシート32Pにおける繊維束の配向角度に基づいて張力低下部位が検出されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、シート32Pに非接触の状態でシート32Pにおける張力を測定できる非接触張力計による測定結果に基づいて張力低下部位が検出されてもよい。非接触張力計としては、搬送されているシート32Pに対して搬送方向と直交する方向(シート32Pの面に垂直な方向)から空気を当てることにより空気圧力値の変化によって張力を測定するもの、または、搬送されているシート32Pを振動させることでシート32Pから発生する音の周波数を測定して張力に換算するもの等がある。また、カメラ230により撮像された画像に写ったシート32Pにおける繊維束の配向角度と非接触張力計による測定結果とのうち両方に基づいて張力低下部位を検出した場合、繊維束の配向角度と非接触張力計による測定結果とのうち一方のみに基づいて張力低下部位を検出した場合に比べて、張力低下部位の検出精度を高めることができる。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、ライナ20に巻回されたシート32Pを加熱硬化してシート層32を形成していたが、本発明はこれに限られない。例えば、マンドレルにシート32Pを巻回したのち、マンドレルに巻回されたシート32Pを熱硬化させてシート層32を形成してもよい。このような場合、シート層32からマンドレルを分離したのち、シート層32にライナ20を嵌めることによって、ライナ20の外表面にシート層32が配される。このようなタンク10の製造方法は、特にライナ20のような樹脂製のライナにシートを直接巻き付ける際に効果的である。なぜなら、張力低下部位の発生を抑えるために巻回されるシートにかける張力を高めると、ライナがゆがんでしまうおそれがあるが、このようなタンク10の製造方法によれば、ライナ20をゆがませることなく、巻回後のタンク10のシート層32における繊維束の張力低下を抑制できるからである。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、インジェクタ240は、X軸方向に沿って5つ配置されていたが、本発明はこれに限られない。インジェクタ240は、搬送方向であるY軸方向から傾いた方向に沿って複数配置されていてもよい。また、インジェクタ240は、Y軸方向から見て互いに重ならない位置に複数配置されていてもよい。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、張力低下部位に対する有機溶媒の吹き付けは、X軸方向に沿って複数配置されたインジェクタ240のうち、シート32Pの幅方向であるX軸方向において張力低下部位Dの位置と対応する位置に配置されたインジェクタ240によって行われていたが、本発明はこれに限られない。張力低下部位に対する有機溶媒の吹き付けは、複数配置されたインジェクタ240のすべてから有機溶媒が吹き付けられることによって行われてもよい。また、X軸方向に移動可能に構成された1つのインジェクタ240が、張力低下部位DにおけるX軸方向上の位置と同じX軸方向上の位置に移動して、張力低下部位Dに対して有機溶媒の吹き付けを行ってもよい。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、シート32Pが搬送される搬送方向に沿って伸びた仮想の基準線に対する繊維束の傾きに基づいて、張力低下部位が検出されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、シート32Pを画定している辺のうち幅方向において向かい合った辺のいずれか一方に対する繊維束の傾きに基づいて、張力低下部位が検出されてもよい。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、シート32Pは、シート32Pを構成する繊維束が搬送方向に沿って伸ばされた状態で搬送されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、シートの長手方向から傾いた方向に沿って伸びた状態で配列されている繊維束から構成されるシートの場合、シート32Pを構成する繊維束が搬送方向から傾いた方向に配列された状態で搬送されてもよい。このような場合であっても、張力低下部位が回復されることによって、実施形態におけるタンク10の製造方法と同様の効果が得られる。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、ライナ20に巻回されたシート32Pを加熱硬化されることによってシート層32を形成していたが、本発明はこれに限られない。例えば、樹脂が含浸されていないシート32Pがライナ20に巻回された状態においてライナ20を型の中に配置し、型の中に樹脂を圧力を掛けて流し込むことによってシート層32を形成してもよい。
実施形態におけるタンク10の製造方法に用いられたシート32Pは、一方向に配列された繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させることによって構成されたシートであったが、本発明はこれに限られない。例えば、シート32Pは、二方向以上に配列された繊維束に熱硬化性樹脂を含浸させることによって構成されたシートであってもよい。このようなシートの場合、配列されたそれぞれの繊維束の長尺方向に張力がかけられた状態でシートが搬送されることにより、検出工程において張力低下部位が検出されやすくなる。
実施形態におけるタンク10の製造方法では、インジェクタ240が吹き付ける有機溶媒は、アセトンであったが、本発明はこれに限られない。例えば、インジェクタ240が吹き付ける有機溶媒は、メチルアルコールやエチルアルコールなどのアルコール系溶媒、ケトン系溶媒、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサンおよびジメチルスルホキシドなどのエーテル系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンおよびブロモベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、エチルベンゼンおよびビニルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、シリコーンオイル系溶媒、アミン系有機溶媒等から選択されてもよい。インジェクタ240が吹き付ける有機溶媒は、蒸発速度が速いものが好ましく、アセトン、ジエチルエーテルおよびクロロホルムなどが好ましい。インジェクタ240が吹き付ける有機溶媒は、沸点が摂氏100度以下または潜熱が水よりも小さいものが好ましい。インジェクタ240が吹き付けるものとして、有機溶媒を採用しているのは、水を用いた場合において起こり得る、ライナが吸水する、エポキシ樹脂が固まりにくくなる、エポキシ樹脂の加水分解が促進される、等の問題を回避するためである。
13…口金
14…口金
15…貫通孔
20…ライナ
21…ストレート部
22…ドーム部
23…ドーム部
30…補強層
32…シート層
32P…シート
34…ヘリカル層
200…シート巻回装置
210…搬送ローラ
220…ライナ回転部
230…カメラ
240…インジェクタ
250…制御部
260…検出部
AX…軸線
D…張力低下部位
Da…繊維束
F…繊維束
R1…領域
R2…領域
Claims (6)
- タンクの製造方法であって、
繊維束が配列されて構成されたシートを前記繊維束の長尺方向に張力をかけた状態で搬送する搬送工程と、
搬送されている前記シートにおいて張力が低下している張力低下部位を検出する検出工程と、
前記検出工程において前記張力低下部位が検出された場合に、有機溶媒を吹き付けて前記張力低下部位における張力の低下を回復させる張力回復工程と、
搬送された前記シートをライナに巻回する巻回工程と、
を備える、タンクの製造方法。 - 請求項1に記載のタンクの製造方法であって、
前記張力回復工程における前記有機溶媒の吹き付けは、搬送されている前記シートから離れて前記シートの幅方向に沿って配置されるとともに前記シートの面に向けて前記有機溶媒を吹き付けることができる複数の吹き付け部によって行われる、タンクの製造方法。 - 請求項2に記載のタンクの製造方法であって、
前記張力回復工程における前記有機溶媒の吹き付けは、前記複数の吹き付け部のうち、前記シートの幅方向において前記張力低下部位の位置と対応する位置に配置された吹き付け部によって行われる、タンクの製造方法。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のタンクの製造方法であって、
前記検出工程は、撮像装置により撮像された画像に写った前記シートにおける前記繊維束の配向角度に基づいて前記張力低下部位を検出する、タンクの製造方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のタンクの製造方法であって、
前記検出工程は、非接触の状態で張力を測定できる非接触張力計による測定結果に基づいて前記張力低下部位を検出する、タンクの製造方法。 - タンクの製造方法であって、
繊維束が配列されて構成されたシートを前記繊維束の長尺方向に張力をかけた状態で搬送する搬送工程と、
搬送されている前記シートにおいて張力が低下している張力低下部位を検出する検出工程と、
前記検出工程において前記張力低下部位が検出された場合に、有機溶媒を吹き付けて前記張力低下部位における張力の低下を回復させる張力回復工程と、
搬送された前記シートをマンドレルに巻回する巻回工程と、
前記マンドレルに巻回された前記シートを硬化させてシート層を形成するシート層形成工程と、
前記シート層と前記マンドレルとを分離したのち、前記シート層にライナを嵌める嵌め工程と、
を備える、タンクの製造方法。
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