JP2019172158A - 燃料タンクおよび燃料タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクにおいて、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制する。【解決手段】自身の内部に燃料を貯留する燃料タンク（１００）は、燃料タンク（１００）の内外を連通させる開口部（２６〜２９、６６〜６９）と、耐衝撃性を有する第１樹脂を用いて形成された複数の内層部材（２０、２０ａ、４０、４０ａ）により構成される内層（１０、１０ａ）と、内層（１０、１０ａ）の外側に位置し、耐燃料透過性を有する熱硬化性樹脂の第２樹脂を用いて形成された外層（６０）と、内層（１０、１０ａ）の第１樹脂を構成する分子鎖間に外層（６０）の第２樹脂を構成する分子鎖が入り込んだ構造を有し、内層（１０、１０ａ）と外層（６０）とを互いに結合する結合層（７０）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに関する。

従来から、車両等に搭載されて自身の内部に燃料を貯留する燃料タンクとして、樹脂製の燃料タンクが知られている。単一の樹脂材料で形成された燃料タンクは、燃料タンクに要求される耐衝撃性と耐燃料透過性とが不十分となることがある。このため、複数の樹脂材料で形成された多層構造を有する燃料タンクが用いられることがある。例えば、特許文献１に記載の燃料タンクは、ブロー成形によって多層構造に形成されている。また、特許文献２には、射出成形によって形成され、接着層を有する３層の燃料タンクが開示されている。

特開２０１６−０１６７９４号公報 特開２００６−１６００９３号公報

特許文献１に記載の燃料タンクは、ブロー成形により成形されるため多層構造とすることが容易である反面、ブロー成形後に燃料タンク用部品を内部に組み付けることが困難であり製造工程が複雑化するという問題と、肉厚制御が困難であるという問題とがあった。また、特許文献２に記載の燃料タンクは、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）により耐燃料透過性を確保しているが、内層と外層とを結合させるための接着層を要し、製造工程が複雑化するという問題があった。このため、燃料タンクにおいて、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制できる技術が求められていた。

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）本発明の一形態によれば、燃料タンクが提供される。この燃料タンクは、自身の内部に燃料を貯留する燃料タンクであって；前記燃料タンクの内外を連通させる開口部と；耐衝撃性を有する第１樹脂を用いて形成された複数の内層部材により構成される内層と；前記内層の外側に位置し、耐燃料透過性を有する熱硬化性樹脂の第２樹脂を用いて形成された外層と；前記内層の前記第１樹脂を構成する分子鎖間に前記外層の前記第２樹脂を構成する分子鎖が入り込んだ構造を有し、前記内層と前記外層とを互いに結合する結合層と；を備える。この形態の燃料タンクによれば、耐衝撃性を有する内層と耐燃料透過性を有する外層とを備えるので、多層構造を有さない燃料タンクと比較して、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制できる。また、内層の分子鎖間に外層の分子鎖が入り込んだ構造を有し内層と外層とを互いに結合する結合層を備えるので、内層と外層との結合強度の低下を抑制でき、内層と外層との結合を容易に実現でき、製造工程の複雑化を抑制できる。また、複数の内層部材により構成される内層を備えるので、複数の内層部材をそれぞれ独立して形成して一体化させる際に、内層の内部側に燃料タンク用部品を容易に組み付けることができる。したがって、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制できる。

（２）上記形態の燃料タンクにおいて、前記第１樹脂は、ポリエチレンであってもよい。この形態の燃料タンクによれば、内層がポリエチレンで構成されるので、燃料タンクの性能として要求される耐衝撃性を確保できる。また、内層を構成するポリエチレンの分子鎖間に外層を構成する樹脂の分子鎖が入り込みやすいので、容易に結合層を形成できる。

（３）上記形態の燃料タンク用において、前記第２樹脂は、メラミンフェノール樹脂、ユリア樹脂およびメラミン樹脂のうちのいずれか１つであってもよい。この形態の燃料タンクによれば、外層がメラミンフェノール樹脂、ユリア樹脂およびメラミン樹脂のうちのいずれか１つで構成されるので、燃料タンクの性能として要求される耐燃料透過性を確保できる。また、内層を構成する樹脂の分子鎖間に第２樹脂が入り込みやすいので、容易に結合層を形成できる。

（４）上記形態の燃料タンクにおいて、前記内層は、前記外層側の表面に形成された第１結合部を有し；前記外層は、前記内層側の表面に形成された第２結合部を有し；前記内層と前記外層とは、前記第１結合部および前記第２結合部において、さらに互いに機械的に結合していてもよい。この形態の燃料タンクによれば、内層と外層とが第１結合部および第２結合部において、さらに互いに機械的に結合しているので、内層と外層との結合強度が低下することを抑制できる。

（５）本発明の他の形態によれば、燃料タンクの製造方法が提供される。この燃料タンクの製造方法は、耐衝撃性を有する第１樹脂を用いて射出成形して、内層を構成する複数の内層部材をそれぞれ形成する工程と；前記複数の内層部材を一体化させて前記内層を形成する工程と；耐燃料透過性を有する熱硬化性樹脂の第２樹脂を用いて射出成形して、前記内層の外部側の表面に外層を形成するとともに、前記内層の前記第１樹脂を構成する分子鎖間に前記外層の前記第２樹脂を構成する分子鎖が入り込んだ構造を有し、前記内層と前記外層とを結合する結合層を形成する工程と；前記内層の内部側の温度を、前記第１樹脂の融点よりも低い温度に保つ工程と；を含む。この形態の燃料タンクの製造方法によれば、耐衝撃性を有する内層と耐燃料透過性を有する外層とを備え、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制可能な燃料タンクを製造できる。また、内層と外層とを結合する結合層を備え、内層と外層との結合強度の低下を抑制可能な燃料タンクを製造できる。また、複数の内層部材をそれぞれ独立して形成して一体化させるので、内層の内部側に燃料タンク用部品等を組み付ける場合に、容易に組み付けを実行できる。また、内層の内部側の温度を、内層を構成する第１樹脂の融点よりも低い温度に保つので、第２樹脂を射出成形する際の熱によって内層が熱変形することを抑制でき、高い成形温度を要する熱硬化性樹脂を外層および結合層の構成材料として使用でき、内層と外層との間に結合層を形成できる。また、外層を射出成形で形成する際に内層と外層とを結合する結合層を形成できるので、内層と外層とを結合させるための接着層を、外層を形成するための射出成形とは異なる射出成形等により形成する工程を省略できる。したがって、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制できる。

（６）上記形態の燃料タンクの製造方法において、前記複数の内層部材を一体化させて前記内層を形成する工程は；前記複数の内層部材の少なくとも１つに、燃料タンク用部品の少なくとも一部を組み付ける工程と；前記複数の内層部材を一体化させて、前記燃料タンク用部品の少なくとも一部が前記内部側に組み付けられた前記内層を形成する工程と；を含んでいてもよい。この形態の燃料タンクの製造方法によれば、複数の内層部材の少なくとも１つに燃料タンク用部品の少なくとも一部を組み付けた後に、複数の内層部材を一体化させて内層を形成するので、内層の内部側に燃料タンク用部品を容易に組み付けることができる。

（７）上記形態の燃料タンクの製造方法において、前記低い温度に保つ工程は、前記開口部を介して前記内層の前記外部側から前記内部側へと冷風を送る工程であってもよい。この形態の燃料タンクの製造方法によれば、開口部を介して内層の外部側から内部側へと冷風を送るので、内層の内部側の温度を容易に低下でき、外層を射出成形する際に内層が熱変形することを容易に抑制できる。

本発明は、燃料タンクおよび燃料タンクの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料タンクユニット、燃料タンクを備える車両等の形態で実現することができる。

本発明によれば、耐衝撃性を有する内層と耐燃料透過性を有する外層とを備えるので、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制できる。また、内層の分子鎖間に外層の分子鎖が入り込んだ構造を有し内層と外層とを互いに結合する結合層を備えるので、内層と外層との結合を容易に実現でき、製造工程の複雑化を抑制できる。また、複数の内層部材により構成される内層を備えるので、複数の内層部材をそれぞれ独立して形成して一体化させる際に、内層の内部側に燃料タンク用部品を容易に組み付けることができる。したがって、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制できる。

本発明の一実施形態としての燃料タンクの概略構成を示す概略断面図である。 内層の概略構成を示す分解断面図である。 第１結合部を拡大して示す拡大断面図である。 ＰＥの分子鎖とＭＰの分子鎖とを模式的に示す説明図である。 燃料タンクの製造方法を示す工程図である。 ＭＰを射出成形する様子を模式的に示す説明図である。 第２実施形態の燃料タンクにおける内層の概略構成を示す断面図である。 他の実施形態１における第１結合部および第２結合部を拡大して示す拡大断面図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．燃料タンクの構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料タンク１００の概略構成を示す概略断面図である。図１は、搭載された状態の燃料タンク１００を鉛直方向に沿って切断した断面を示している。燃料タンク１００は、図示しない車両に搭載され、自身の内部に燃料を貯留する中空のタンク室を有する。かかる燃料は、図示しない燃料パイプから燃料タンク１００へと供給され、燃料タンク１００から図示しないインジェクタへと供給される。タンク室１１０には、後述する燃料タンク用部品５０が組み付けられる。図１では、説明の便宜上、後述する複数の開口部２６〜２９、６６〜６９や燃料タンク用部品５０が同一断面状に位置するものとして図示している。

燃料タンク１００は、鉛直方向に沿った大きさが水平方向に沿った大きさに比べて小さく形成された、扁平の外観形状を有する。また、燃料タンク１００は、樹脂製の多層構造を有し、後述するように射出成形により形成される。燃料タンク１００は、内層１０と、外層６０と、結合層７０とを備える。

図２は、内層１０の概略構成を示す分解断面図である。図２は、図１と同様の断面において、説明の便宜上、内層１０とともに、内層１０の内部に組み付けられた燃料タンク用部品５０を図示している。内層１０は、燃料タンク１００を構成する樹脂層のうち最も内側に位置し、タンク室１１０の内壁を構成している。内層１０は、上部内層部材２０と下部内層部材４０とにより構成されている。上部内層部材２０と下部内層部材４０とは、層方向と交差する方向に内層１０が分割された半割体である。

上部内層部材２０は、内層１０のうち鉛直上方側を構成している。上部内層部材２０は、上部内層基部２１と、上部接合部２２とを有する。上部内層基部２１は、上部内層部材２０の外郭を形成している。上部接合部２２は、上部内層基部２１の鉛直下方側の縁を囲んで形成され、層方向の外側に突出している。上部接合部２２は、後述する下部内層部材４０の下部接合部４２と接合されて、各内層部材２０、４０を一体化させる。

上部内層基部２１には、燃料パイプ用開口部２６と、ポンプユニット用開口部２７と、ブリーザパイプ用開口部２８と、バルブ用開口部２９とが形成されている。各開口部２６、２７、２８、２９は、図１に示すように燃料タンク１００の内外を連通させる。

燃料パイプ用開口部２６には、給油口から供給される燃料を燃料タンク１００へと導くための燃料パイプが取り付けられる。ポンプユニット用開口部２７は、燃料を吸入してインジェクタへと送出する図示しないポンプユニットを取り付けるために機能する。ポンプユニット用開口部２７は、複数の開口部２６、２７、２８、２９のうち最も大きく形成され、燃料タンク１００へのポンプユニットの取り付け完了後に図示しない蓋部材により塞がれる。ブリーザパイプ用開口部２８には、給油時に燃料タンク１００の内部の燃料蒸気を逃がすための、図示しないブリーザパイプが取り付けられる。バルブ用開口部２９は、燃料タンク用部品５０の１つである満タン規制弁５３を組み付ける位置に形成されている。バルブ用開口部２９には、満タン規制弁５３と図示しないキャニスタとを接続する配管が取り付けられる。

本実施形態の燃料タンク用部品５０には、流動音低減板５１と、逆止弁５２と、満タン規制弁５３と、ロールオーバー弁５４と、エバポ配管５５と、サブタンク５６とが該当する。流動音低減板５１は、上部内層基部２１に組み付けられ、鉛直下方側に突出した壁状の構成を有する。流動音低減板５１は、燃料の流動を抑制して流動音を低減させる。逆止弁５２は、燃料パイプ用開口部２６のタンク室１１０側の端部に組み付けられる。逆止弁５２は、燃料タンク１００から燃料パイプへの燃料の逆流を抑制する。満タン規制弁５３は、バルブ用開口部２９と対向して組み付けられる。満タン規制弁５３は、タンク室１１０における燃料の液位が給油時に上昇して、弁室に収容されたフロートがバルブ用開口部２９を塞ぐことにより、給油を停止させる。ロールオーバー弁５４は、上部内層基部２１に組み付けられる。ロールオーバー弁５４は、タンク室１１０に貯留された燃料が車両の傾斜時等に外部へと流出することを抑制する。エバポ配管５５は、満タン規制弁５３とロールオーバー弁５４とを接続させるように組み付けられる。エバポ配管５５は、満タン規制弁５３の弁室とロールオーバー弁５４の弁室とを連通させる。サブタンク５６は、後述する下部内層基部４１に組み付けられ、鉛直上方側に突出した筒状の構成を有する。サブタンク５６の内部には、ポンプユニットが取り付けられる。サブタンク５６は、ポンプユニットに装着された図示しない液位センサによって、車両の傾斜時等に燃料切れが誤検出されることを抑制する。

図２に示すように、下部内層部材４０は、内層１０のうち鉛直下方側を構成している。下部内層部材４０は、下部内層基部４１と、下部接合部４２とを有する。下部内層基部４１は、下部内層部材４０の外郭を形成している。下部接合部４２は、下部内層基部４１の鉛直上方側の縁を囲んで形成され、層方向の外側に突出している。下部接合部４２は、上部接合部２２と接合されて、内層部材２０、４０を一体化させる。

図１に示すように、上部接合部２２と下部接合部４２とが接合されることにより、上部内層部材２０と下部内層部材４０とが一体化されて、内層１０が形成される。内層１０の表面のうち外層６０が形成される側の表面、すなわち上部内層基部２１の外表面と下部内層基部４１の外表面とには、図１では図示が省略された複数の第１結合部（後述の第１結合部１２）が形成されている。本実施形態において、外表面とは、燃料タンク１００の外部側の表面、すなわちタンク室１１０側とは反対側の表面を意味し、内表面とは、燃料タンク１００の内部側の表面、すなわちタンク室１１０側の表面を意味する。

図３は、第１結合部１２とその周辺を拡大して示す拡大断面図である。図３は、燃料タンク１００の層方向に沿った断面を示している。第１結合部１２は、内層１０の外表面において、アンダーカット状に形成されている。本実施形態において、アンダーカット状とは、内層１０を構成する各内層部材２０、４０を射出成形により成形する際に、アンダーカットとなってスライドコアにより離型させるような形状を意味する。本実施形態において、第１結合部１２は、内層１０の外表面に形成された鉤形状の凹部として形成されている。第１結合部１２は、外層６０の内表面に形成された第２結合部６２とともに、内層１０と外層６０とを互いに機械的に結合させる。第１結合部１２および第２結合部６２については、後述する燃料タンク１００の製造方法において詳細に説明する。

図１に示す各内層部材２０、４０は、燃料タンク１００の性能として要求される耐衝撃性を有する樹脂材料でそれぞれ形成されている。耐衝撃性とは、引っ張り強度や引っ張り破断強度等の試験により評価され、衝撃に対して所定の強度を有することを意味する。本実施形態において、各内層部材２０、４０は、ポリエチレンで形成されている。ポリエチレンは、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、変性ポリエチレン等、任意の種類のポリエチレン（以下、「ＰＥ」とも呼ぶ）であってもよい。本実施形態において、変性ポリエチレンとは、特定の官能基が付加されたＰＥを意味する。各内層部材２０、４０の層方向の厚さ、すなわち肉厚は、燃料タンク１００の性能として要求される耐衝撃性や耐火炎性、耐圧性等を確保できる厚さに構成されてもよい。本実施形態における各内層部材２０、４０の肉厚は、約５ｍｍに設定されている。

外層６０は、燃料タンク１００を構成する樹脂層のうち最も外側に位置している。外層６０は、内層１０の外表面を覆う外層基部６１を有する。外層基部６１には、上部内層基部２１と同様に、燃料パイプ用開口部６６と、ポンプユニット用開口部６７と、ブリーザパイプ用開口部６８と、バルブ用開口部６９とが形成されている。各開口部６６、６７、６８、６９は、燃料タンク１００の内外を連通させる。外層基部６１の外表面には、図３に示すような複数の第２結合部６２が形成されている。

外層６０は、燃料タンク１００の性能として要求される耐燃料透過性を有する、熱硬化性樹脂で形成されている。本実施形態において、外層６０は、メラミンフェノール樹脂（以下、「ＭＰ」とも呼ぶ）で形成されている。耐燃料透過性とは、燃料蒸気に対するガス透過係数が小さく、気体状態および液体状態の燃料に対して所定のバリア性を有することを意味する。ＭＰの炭化水素ガスに対する透過係数は、約１．５×１０^−１２［ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ］である。外層６０の肉厚は、燃料タンク１００の性能として要求される耐燃料透過性を確保できる厚さに構成されてもよい。

ここで、耐燃料透過性を有する熱可塑性樹脂として汎用されるＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）の炭化水素ガスに対する透過係数は、約１．３×１０^−１３［ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ］である。このため、ＭＰで構成される外層６０においては、ＥＶＯＨと同様の耐燃料透過性を確保するために、ＥＶＯＨを用いる燃料タンクよりも肉厚が５倍程度厚く構成されてもよい。本実施形態における外層６０の肉厚は、約２．５ｍｍに設定されている。ＭＰのような熱硬化性樹脂は、一般に、溶融状態において熱硬化性樹脂よりも高い流動性を有する。

結合層７０は、内層１０と外層６０との間に形成されて、内層１０と外層６０とを互いに結合している。結合層７０は、後述する燃料タンク１００の製造方法において詳細に説明するように、外層６０を形成するＭＰを内層１０の外表面を覆うように射出成形する際に、形成される。結合層７０は、内層１０を構成するＰＥの分子鎖間に外層６０を構成するＭＰの分子鎖が入り込んだ構造を有する。

図４は、ＰＥの分子鎖とＭＰの分子鎖とを模式的に示す説明図である。ＰＥの分子鎖は、ＭＰの分子鎖よりも長い。ＰＥは、分子鎖が比較的長いので分子鎖間の隙間が比較的大きく、分子構造が疎であるので、耐衝撃性を有するという特徴がある。しかしながら、分子構造が疎であるので耐燃料透過性が劣るという特徴がある。硬化前のＭＰは、分子鎖が比較的短いので分子鎖間の隙間が比較的小さく、硬化して架橋すると分子構造が密になるので、耐燃料透過性を有するという特徴がある。しかしながら、分子構造が密であるので耐衝撃性が劣るという特徴がある。このように、一般に、耐衝撃性を実現するための分子構造と、耐燃料透過性を実現するための分子構造とは、相反する。そこで、本実施形態の燃料タンク１００は、内層１０と外層６０とを異なる樹脂材料で構成することにより、多層構造を有さない燃料タンクと比較して、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制している。

ここで、耐燃料透過性を有するＥＶＯＨは、一般に、ＰＥとの接着性が悪い。このため、ＥＶＯＨとＰＥとを層構造にして結合させる場合、ＥＶＯＨとＰＥとの間に接着層等の接着機能を有する部材を要する。したがって、層構造が複雑化し、射出成形により製造する場合に製造工程が複雑化する。

本実施形態では、以下に説明する製造方法により燃料タンク１００を製造することで、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制しつつ、製造工程の複雑化を抑制する。

本実施形態において、ポリエチレン（ＰＥ）は、課題を解決するための手段における第１樹脂の下位概念に相当し、メラミンフェノール樹脂（ＭＰ）は、課題を解決するための手段における第２樹脂の下位概念に相当する。

Ａ−２．燃料タンクの製造方法：
図５は、燃料タンク１００の製造方法を示す工程図である。図６は、ＭＰを射出成形する様子を模式的に示す説明図である。図６は、図１および図２と同様の断面を示している。

図５に示すように、内層部材２０、４０を形成するためのＰＥの射出成形を実行する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０では、図示しない各内層部材用金型に、加熱溶融したＰＥを射出して、内層部材２０、４０をそれぞれ射出成形する。このとき、上部内層部材２０の上部内層基部２１に各開口部２６、２７、２８、２９が形成されるとともに、複数の第１結合部１２が形成される。複数の第１結合部１２は、各内層部材２０、４０の表面のうち、完成品におけるタンク室１１０側とは反対側、すなわち燃料タンク１００の内部となる側とは反対側に形成される。

ステップＳ１１０で形成された内層部材２０、４０に、燃料タンク用部品５０を組み付ける（ステップＳ１２０）。燃料タンク用部品５０は、各内層部材２０、４０のうち、完成品におけるタンク室１１０側、すなわち燃料タンク１００の内部となる側へと組み付けられる。各内層部材２０、４０がそれぞれ内層１０を構成する半割体であるため、燃料タンク１００の内部側への燃料タンク用部品５０の組み付けは、容易に実行される。

ステップＳ１２０の後、各内層部材２０、４０を一体化させて、内層１０を形成する（ステップＳ１３０）。本実施形態では、上部接合部２２と下部接合部４２とを当接させて、熱板溶着やレーザー溶着等の熱溶着により結合させることにより、上部内層部材２０と下部内層部材４０とを一体化させる。これにより、燃料タンク用部品５０が内部に組み付けられた内層１０が形成される。

ステップＳ１３０の後、外層用金型１２０の内部に内層１０を配置する（ステップＳ１４０）。このとき、内層１０が外層用金型１２０に接触しないように、非接触で配置する。より具体的には、図６に示すように、外層用金型１２０の第１金型１２１と第２金型１２２との間に内層１０を非接触で配置して第１金型１２１と第２金型１２２とを型締めする。ここで、外層用金型１２０の内部（キャビティ）の大きさは、内層１０の大きさと外層６０の肉厚とを考慮して設計されている。本実施形態では、外層６０の肉厚が約２．５ｍｍであるため、外層用金型１２０と内層１０の外表面との隙間が、内層１０の外表面の全体に亘って約２．５ｍｍ空いた状態で、内層１０が配置される。外層用金型１２０は、後の工程においてＭＰを用いて射出成形するために、例えば１８０℃程度の成形温度に熱せられる。

本実施形態では、ステップＳ１４０において、内層１０の外部からポンプユニット用開口部２７、ブリーザパイプ用開口部２８、バルブ用開口部２９および燃料パイプ用開口部２６にそれぞれ支柱１４０、１４１、１４２および１４３を挿入して内層１０を支持することにより、内層１０を非接触で配置する。ポンプユニット用開口部２７には、支柱１４０が挿入され、ブリーザパイプ用開口部２８には支柱１４１が挿入され、ブリーザパイプ用開口部２８には支柱１４２が挿入され、燃料パイプ用開口部２６には支柱１４３が挿入される。各支柱１４０、１４１、１４２、１４３は、軸方向の連通孔１４５、１４６、１４７、１４８が形成された略筒状の外観形状を有し、各開口部２７、２８、２９、２６の大きさに合わせてそれぞれ構成されている。本実施形態において、支柱１４０〜１４３は、鋼によりそれぞれ構成されているが、鋼に代えて、他の金属材料や耐熱性樹脂等の、ＭＰの成形温度に耐え得る耐熱性を有する任意の材料により構成されてもよい。

各支柱１４０〜１４３と第１金型１２１との隙間には、断熱部材１５０がそれぞれ配置される。断熱部材１５０は、ＭＰの射出成形時における第１金型１２１の熱によって上部内層部材２０に形成された各開口部２７、２８、２９、２６の温度が上昇することを抑制する。本実施形態において、断熱部材１５０は、グラスウールにより構成されているが、グラスウールに代えて発泡ウレタン等の、断熱性とＭＰの成形温度に耐え得る耐熱性とを有する任意の材料により構成されていてもよい。

図５に示すように、内層１０の内部側の温度を低い温度に保つ（ステップＳ１５０）。内層１０の内部側とは、内層１０のうち完成品においてタンク室１１０となる側を意味する。本実施形態では、ポンプユニット用開口部２７に挿入された支柱１４０の連通孔１４５を介して、外層用金型１２０の外部から内層１０の内部へと冷風を送ることにより、内層１０の内部側の温度を低い温度に保つ。本実施形態において、ステップＳ１５０は、ステップＳ１４０の実行と同時に実行され、後述するステップＳ１６０の実行中も継続して実行される。

図６において矢印で示すように、ポンプユニット用開口部２７を介して内層１０の外部側から内部側へと供給された冷風は、ブリーザパイプ用開口部２８に挿入された支柱１４１の連通孔１４６、バルブ用開口部２９に挿入された支柱１４２の連通孔１４７および燃料パイプ用開口部２６に挿入された支柱１４３の連通孔１４８を介して、内層１０の内部側から外部側へと排出される。

本実施形態において、冷風は、内層１０の内部側の温度をＰＥの融点よりも低下させることが可能な温度の風を意味する。本実施形態では、約０℃の空気を冷風として使用する。なお、約０℃に代えて、２０℃〜３０℃等の室温程度の空気を冷風として使用してもよく、０℃未満の空気を冷風として使用してもよい。また、空気に代えて、他の任意の気体を冷風として使用してもよい。これにより、内層１０の内部側の温度を、０℃程度に保ってもよく、２０℃〜３０℃程度に保ってもよく、０℃よりも低い温度に保ってもよい。また、内層１０の内部側の温度を、ＰＥの耐熱温度よりも低い温度に低下させてもよく、燃料タンク用部品５０の耐熱温度よりも低い温度に低下させてもよく、ＰＥおよび燃料タンク用部品５０のそれぞれの耐冷温度を限度として低下させてもよい。このように、内層１０の内部側の温度を、ＰＥの融点よりも低い温度に保つ。本実施形態において、耐熱温度とは、外層６０および結合層７０を形成するためのＭＰの射出成形時における外層用金型１２０の熱およびＭＰの熱によって、内層１０および内層１０の内部に組み付けられた燃料タンク用部品５０が熱変形しない温度を意味する。すなわち、外層６０および結合層７０の形成に要する成形時間の間、成形温度に対して耐え得る温度を意味する。または、燃料タンク用部品５０の製品性能が低下しない程度の温度に内層１０の内部側の温度を調整してもよい。

外層６０および結合層７０を形成するためのＭＰの射出成形を実行する（ステップＳ１６０）。より具体的には、溶融状態のＭＰを外層用金型１２０のゲート１２５から射出し、例えば約１８０℃等の所定の成形温度で、例えば約２分等の所定の成形時間保持する。これにより、内層１０の外部側の表面を覆うように外層６０が形成されるとともに、内層１０と外層６０との間に結合層７０が形成される。

上述のように、ＭＰは、熱硬化性樹脂なので溶融状態において高い流動性を有する。ステップＳ１６０において、ＭＰは、内層１０の外表面を構成するＰＥの分子鎖間にＭＰの分子鎖が入り込む。これにより、ＰＥの分子鎖間にＭＰの分子鎖が入り込んだ構造を有する結合層７０が、内層１０と外層６０との間に形成される。

内層１０の外表面には、図３に示すような形状の第１結合部１２が複数形成されている。このため、ステップＳ１６０では、溶融状態のＭＰが第１結合部１２に充填されることによって、外層６０の内表面に複数の第２結合部６２が形成される。これにより、内層１０と外層６０とは、結合層７０による結合に加えて、第１結合部１２および第２結合部６２において互いに機械的に結合する。なお、図３では図示を省略しているが、第１結合部１２と第２結合部６２との間にも結合層７０が形成されている。

ＭＰの熱および外層用金型１２０の熱によって、内層１０の外表面の温度が上昇するのに対し、内層１０の内表面および内層１０の内部に組み付けられた燃料タンク用部品５０の温度は、支柱１４０からの冷風によって温度上昇が抑制されている。すなわち、ステップＳ１５０によって、内層１０の内表面および内層１０の内部に組み付けられた燃料タンク用部品５０の熱変形が抑制される。

ステップＳ１６０の後、離型することにより、燃料タンク１００が完成する。完成した燃料タンク１００は、ポンプユニットや燃料パイプ等が取り付けられて使用される。

以上説明した本実施形態の燃料タンク１００によれば、耐衝撃性を有する内層１０と耐燃料透過性を有する外層６０とを備えるので、多層構造を有さない燃料タンクと比較して、耐衝撃性と耐燃料透過性との低下を抑制できる。また、内層１０がＰＥで構成されるので、燃料タンク１００の性能として要求される耐衝撃性を確保できる。また、内層１０のＰＥの分子鎖間に外層を構成する樹脂の分子鎖が入り込みやすいので、容易に結合層７０を形成できる。また、外層６０が熱硬化性樹脂で構成されるので、外層６０を形成する際に、溶融状態における流動性を確保できる。このため、内層１０を構成する樹脂の分子鎖間に外層６０を構成する樹脂の分子鎖が入り込みやすいので、容易に結合層７０を形成できる。また、外層６０がＭＰで構成されるので、結合層７０を形成させるための高い流動性と、燃料タンク１００の性能として要求される耐燃料透過性とを確保できる。

また、内層１０を構成する樹脂の分子鎖間に外層６０を構成する樹脂の分子鎖が入り込んだ構造を有し、内層１０と外層６０とを互いに結合する結合層７０を備えるので、内層１０と外層６０との結合強度の低下を抑制でき、内層１０と外層６０との剥離を抑制できる。また、外層６０と結合層７０とを一回の射出成形によって同時に形成できるので、内層１０と外層６０とを結合させるための接着層を、外層６０を形成するための射出成形とは異なる射出成形等により形成する工程を省略でき、製造工程の増加を抑制できる。したがって、内層１０と外層６０との結合を容易に実現でき、製造工程の複雑化を抑制できる。また、接着層等の接着部材を要さないので、製造コストを低減できる。

また、内層１０の外表面に第１結合部１２が形成され、外層６０の内表面に第２結合部６２が形成され、内層１０と外層６０とが第１結合部１２および第２結合部６２において、結合層７０による結合に加えて互いに機械的に結合している。このため、内層１０と外層６０との結合強度が低下することをより抑制できる。したがって、燃料タンク１００のタンク室１１０に燃料が貯留された状態において、内層１０の内部の圧力変動によって多層構造の樹脂が剥離することを抑制できる。すなわち、内層１０と結合層７０とが層間剥離すること、外層６０と結合層７０とが層間剥離すること、結合層７０が凝集剥離すること等を抑制できる。したがって、燃料タンク１００の信頼性の低下を抑制できる。また、複数の第１結合部１２および第２結合部において結合しているので、結合強度の低下をより抑制できる。

また、複数の内層部材２０、４０により内層１０が構成されるので、複数の内層部材２０、４０をそれぞれ射出成形で形成し、内層部材２０、４０の内部側に燃料タンク用部品５０を組み付けた後に、内層部材２０、４０を一体化して内層１０を形成できる。このため、タンク室１１０に燃料タンク用部品５０を容易に組み付けることができ、製造工程の複雑化を抑制できる。また、内層１０が半割体の上部内層部材２０と下部内層部材４０とにより構成されるので、内層が三分割以上の分割体により構成される態様と比較して、製造工程の複雑化を抑制できる。また、内層部材２０、４０を熱溶着により一体化させるので、上部接合部２２および下部接合部４２における接合強度が低下することを抑制できる。

また、射出成形により燃料タンク１００を製造するので、内層１０を複数の内層部材２０、４０に容易に分割して構成でき、タンク室１１０に燃料タンク用部品５０を容易に組み付けることができる。また、ブロー成形により燃料タンクを製造する場合と比較して、タンク室への燃料タンク用部品５０の組み付け性を向上でき、肉厚制御の精度を向上できる。

また、射出成形により内層部材２０、４０を形成するので、第１結合部１２を容易に形成できる。また、射出成形により外層６０を形成するので、第２結合部６２を容易に形成できる。

また、燃料タンク１００を製造する際に、開口部２７、２８、２９、２６に支柱１４０、１４１、１４２、１４３をそれぞれ挿入して内層１０を支持するので、外層用金型１２０の内部に内層１０を非接触で配置できる。また、４本の支柱１４０、１４１、１４２、１４３により内層１０を支持するので、１本の支柱で支持する構成と比較して安定して支持できる。また、内層１０の外表面にＭＰを射出成形する際に、内層１０の内部側の温度を低い温度に保つので、内層１０および内層１０の内部に組み付けられた燃料タンク用部品５０の熱変形を抑制できる。また、かかる熱変形を抑制できるので、高い成形温度を要する熱硬化性樹脂を、外層６０および結合層７０の構成材料として使用できる。このため、溶融状態における高い流動性を有する熱硬化性樹脂を外層６０の材料として使用でき、内層１０と外層６０との間に結合層７０を形成できる。

また、燃料タンク１００を製造する際に、内層１０の外部側から内部側へと冷風を送るので、内層１０の内部側の温度を容易に低下できる。また、複数の開口部２６、２７、２８、２９のうち最も大きく形成されたポンプユニット用開口部２７を介して冷風を送るので、冷却効率の低下を抑制できる。また、内層１０の内部に供給された冷風を開口部２８、２９、２６から排出させるので、冷却効率の低下を抑制できる。また、開口部２７、２８、２９、２６に挿入された支柱１４０、１４１、１４２、１４３に形成された連通孔１４５、１４６、１４７、１４８を介して冷風を供給および排出するので、内層１０の内部側の温度を低下させるために専用の部材を用いることを省略できる。また、冷風により内層１０の内部側の温度を低下させるので、冷却水等の液体の冷媒を用いる構成と比較して、容易に冷却を実現できる。また、空気を冷風として用いるので、冷却コストの上昇を抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態の燃料タンク１００における内層１０ａの概略構成を示す断面図である。第２実施形態の燃料タンク１００における内層１０ａは、上部内層部材２０ａと下部内層部材４０ａとの接合構造において、第１実施形態の燃料タンク１００における内層１０と異なる。外層６０および結合層７０を含めたその他の構成は第１実施形態の燃料タンク１００と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。

第２実施形態における上部内層部材２０ａは、上部接合部２２に代えて上部接合部２２ａを有する。また、第２実施形態における下部内層部材４０ａは、下部接合部４２に代えて下部接合部４２ａを有する。図７において拡大して示すように、上部接合部２２ａは、内層部材２０ａの層方向、すなわち肉厚方向の中央部において、下部接合部４２ａ側に突出して形成された凸部として構成されている。また、下部接合部４２ａは、下部内層部材４０ａの層方向、すなわち肉厚方向の中央部において、上部接合部２２ａ側に窪んで形成された凹部として構成されている。

上部内層部材２０ａと下部内層部材４０ａとは、上部接合部２２ａと下部接合部４２ａとが機械的に接合することにより一体化される。一体化されて形成された内層１０ａの外表面は、第１実施形態と同様にＭＰで覆われる。

以上説明した第２実施形態の燃料タンク１００によれば、第２実施形態と同様な効果を奏する。加えて、図５に示すステップＳ１３０において、上部接合部２２ａと下部接合部４２ａとの溶着を省略でき、製造工程の複雑化をさらに抑制できる。

Ｃ．他の実施形態：
（１）図８は、他の実施形態１における第１結合部１２ｂおよび第２結合部６２ｂを拡大して示す拡大断面図である。上記実施形態において、第１結合部１２は、内層１０の外表面に形成された鉤形状の凹部として形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、内層１０の外表面に形成された鉤形状の凸部として第１結合部１２ｂが形成されて、第１結合部１２ｂの周りにＭＰが充填されて第２結合部６２ｂが形成されてもよい。また、例えば、第１結合部１２、１２ｂは、曲線で構成されたアンダーカット状に形成されてもよい。すなわち一般には、内層１０、１０ａは、外層６０側の表面に形成された第１結合部１２、１２ｂを有し、外層６０は、内層１０、１０ａ側の表面に形成された第２結合部６２、６２ｂを有し、内層１０、１０ａと外層６０とは、第１結合部１２、１２ｂおよび第２結合部６２、６２ｂにおいて、さらに互いに機械的に結合していてもよい。また、例えば、第１結合部１２、１２ｂおよび第２結合部６２、６２ｂを省略してもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（２）上記実施形態において、内層１０、１０ａは、ＰＥにより構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＰＥと同等または同等以上の耐衝撃性を有する任意の樹脂材料で構成されてもよく、ＰＥと同等の耐衝撃性を確保できる範囲内において、ＰＥに再生材または他の樹脂材料等が混合されて構成されてもよい。また、上記実施形態において、外層６０は、ＭＰにより構成されていたが、ＭＰに代えて、ユリア樹脂およびメラミン樹脂等の、耐燃料透過性を有する任意の熱硬化性樹脂により構成されてもよい。また、内層１０、１０ａおよび外層６０は、それぞれ耐衝撃性および耐燃料透過性を確保できる任意の厚さの肉厚に構成されてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（３）上記実施形態における燃料タンク１００の構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、上記実施形態において、内層１０、１０ａは、半割体の上部内層部材２０、２０ａと下部内層部材４０、４０ａとにより構成されていたが、三分割以上の分割体により構成されていてもよい。また、各開口部２６〜２９、６６〜６９のうちの一部が省略されていてもよく、他の任意の開口部が形成されていてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（４）上記実施形態において、燃料タンク１００の内側に組み付けられていた燃料タンク用部品５０は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、流動音低減板５１と、逆止弁５２と、満タン規制弁５３と、ロールオーバー弁５４と、エバポ配管５５と、サブタンク５６とのうちの少なくとも一部が省略されてもよく、他の任意の燃料タンク用部品５０が組み付けられてもよい。また、燃料タンク用部品５０のうちの少なくとも一部が、内層１０、１０ａを構成する各内層部材２０、２０ａ、４０、４０ａを射出成形する際に一体成形されてもよい。このような構成によっても、上記実施形態と同様な効果を奏する。

（５）上記実施形態における燃料タンク１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、ステップＳ１１０において内層部材２０、４０を射出成形する際に、外表面に第１結合部１２が一体成形されていたが、ステップＳ１１０の実行後に、内層部材２０、４０の外表面に第１結合部１２が溶着等により形成される態様であってもよい。また、例えば、ステップＳ１２０において実行されていた燃料タンク用部品５０の組み付けの少なくとも一部を、燃料タンク１００の完成後に実行してもよい。

また、例えば、ステップＳ１４０では、４本の支柱１４０、１４１、１４２、１４３により内層１０を支持していたが、他の任意の開口部に支柱１４０、１４１、１４２、１４３が挿入されてもよく、４本に限らず２本以上の任意の本数の支柱１４０、１４１、１４２、１４３により内層１０を支持してもよい。また、他の任意の方法により外層用金型１２０の内部に内層１０を非接触で配置してもよい。

また、例えば、ステップＳ１４０の実行前からステップＳ１５０が実行されてもよい。また、例えば、内層１０の外部から内部へと冷風を送る方式は、１本の支柱１４０からの送風に限らず、複数の支柱１４０、１４１、１４２、１４３からの送風であってもよい。また、内層１０を支持する支柱１４０、１４１、１４２、１４３とは異なる部材を用いる等、他の任意の方式によって開口部２７を介して内層１０の外部側から内部側へと冷風を送る方式であってもよい。かかる方式においては、内層１０を支持するための支柱１４０、１４１、１４２、１４３の連通孔１４５、１４６、１４７、１４８のうちの少なくとも一部が省略されてもよい。また、例えば、ポンプユニット用開口部２７に代えて他の任意の開口部２６、２８、２９から冷風を供給してもよく、任意の燃料部品の開口部２６、２７、２８、２９のうちのいずれか１つ以上を選択して冷風を排出してもよい。また、例えば、断熱部材１５０が省略されて、断熱部材１５０が配置されていた空間に存在する空気によって、各開口部２６、２７、２８、２９の温度上昇が抑制されてもよい。

また、例えば、冷風に代えて他の任意の方法によって内層１０の内部側の温度を低下させてもよい。例えば、冷風に代えて冷却水等の他の任意の冷媒を用いて内層１０の内部側の温度を低下させてもよい。また、例えば、内部に燃料タンク用部品５０が組み付けられた内層１０を、極低温に予め冷却してから外層用金型１２０の内部に非接触で配置する態様であってもよい。かかる態様においては、ステップＳ１６０の成形温度および成形時間において、内層１０の内表面および燃料タンク用部品５０の熱変形を抑制できるような温度に冷却してもよく、例えば、−２０℃等に冷却してもよい。かかる構成によれば、冷風を送る工程を省略できる。

（６）上記実施形態において、燃料タンク１００は、車両に搭載されていたが、車両に限らず飛行機や船等の任意の移動体に搭載されてもよい。

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、１０ａ…内層
１２、１２ｂ…第１結合部
２０、２０ａ…上部内層部材
２１…上部内層基部
２２、２２ａ…上部接合部
２６、６６…燃料パイプ用開口部
２７、６７…ポンプユニット用開口部
２８、６８…ブリーザパイプ用開口部
２９、６９…バルブ用開口部
４０、４０ａ…下部内層部材
４１…下部内層基部
４２、４２ａ…下部接合部
５０…燃料タンク用部品
５１…流動音低減板
５２…逆止弁
５３…満タン規制弁
５４…ロールオーバー弁
５５…エバポ配管
５６…サブタンク
６０…外層
６１…外層基部
６２、６２ｂ…第２結合部
７０…結合層
１００…燃料タンク
１１０…タンク室
１２０…外層用金型
１２１…第１金型
１２２…第２金型
１２５…ゲート
１４０、１４１、１４２、１４３…支柱
１４５、１４６、１４７、１４８…連通孔
１５０…断熱部材

Claims (7)

1. 自身の内部に燃料を貯留する燃料タンクであって、
   前記燃料タンクの内外を連通させる開口部と、
   耐衝撃性を有する第１樹脂を用いて形成された複数の内層部材により構成される内層と、
   前記内層の外側に位置し、耐燃料透過性を有する熱硬化性樹脂の第２樹脂を用いて形成された外層と、
   前記内層の前記第１樹脂を構成する分子鎖間に前記外層の前記第２樹脂を構成する分子鎖が入り込んだ構造を有し、前記内層と前記外層とを互いに結合する結合層と、
   を備える、
   燃料タンク。
2. 請求項１に記載の燃料タンクにおいて、
   前記第１樹脂は、ポリエチレンである、
   燃料タンク。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料タンクにおいて、
   前記第２樹脂は、メラミンフェノール樹脂、ユリア樹脂およびメラミン樹脂のうちのいずれか１つである、
   燃料タンク。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料タンクにおいて、
   前記内層は、前記外層側の表面に形成された第１結合部を有し、
   前記外層は、前記内層側の表面に形成された第２結合部を有し、
   前記内層と前記外層とは、前記第１結合部および前記第２結合部において、さらに互いに機械的に結合している、
   燃料タンク。
5. 自身の内部に燃料を貯留し、内外を連通させる開口部を有する燃料タンクの製造方法であって、
   耐衝撃性を有する第１樹脂を用いて射出成形して、内層を構成する複数の内層部材をそれぞれ形成する工程と、
   前記複数の内層部材を一体化させて前記内層を形成する工程と、
   耐燃料透過性を有する熱硬化性樹脂の第２樹脂を用いて射出成形して、前記内層の外部側の表面に外層を形成するとともに、前記内層の前記第１樹脂を構成する分子鎖間に前記外層の前記第２樹脂を構成する分子鎖が入り込んだ構造を有し、前記内層と前記外層とを結合する結合層を形成する工程と、
   前記内層の内部側の温度を、前記第１樹脂の融点よりも低い温度に保つ工程と、
   を含む、
   燃料タンクの製造方法。
6. 請求項５に記載の燃料タンクの製造方法において、
   前記複数の内層部材を一体化させて前記内層を形成する工程は、
   前記複数の内層部材の少なくとも１つに、燃料タンク用部品の少なくとも一部を組み付ける工程と、
   前記複数の内層部材を一体化させて、前記燃料タンク用部品の少なくとも一部が前記内部側に組み付けられた前記内層を形成する工程と、
   を含む、
   燃料タンクの製造方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の燃料タンクの製造方法において、
   前記低い温度に保つ工程は、前記開口部を介して前記内層の前記外部側から前記内部側へと冷風を送る工程である、
   燃料タンクの製造方法。

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