JP2020037961A - Tank manufacturing method - Google Patents
Tank manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020037961A JP2020037961A JP2018164356A JP2018164356A JP2020037961A JP 2020037961 A JP2020037961 A JP 2020037961A JP 2018164356 A JP2018164356 A JP 2018164356A JP 2018164356 A JP2018164356 A JP 2018164356A JP 2020037961 A JP2020037961 A JP 2020037961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforced resin
- fiber reinforced
- winding
- tension
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、タンクの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a tank.
従来、タンクとして、ガス等の高圧流体が充填されるライナを繊維強化樹脂で外側から補強した高圧タンクが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の高圧タンクの製造時には、いわゆるフィラメントワインディング工法(以下、FW工法と称する)によって、帯状の繊維強化樹脂に適度な張力をかけながら、ライナの周回りに繊維強化樹脂が巻き付けられる。FW工法では、ライナが回転して繊維強化樹脂を巻き取りながら、ライナの筒状の胴体部に周回りに強化繊維を巻き付けるフープ巻き工程が行われる。フープ巻き工程では、ライナの軸方向に繊維強化樹脂の巻き付け位置が往復移動されることで、胴体部の周りに幾重にも繊維強化樹脂が巻き付けられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a tank, a high-pressure tank in which a liner filled with a high-pressure fluid such as a gas is reinforced from outside with a fiber-reinforced resin is known (for example, see Patent Document 1). At the time of manufacturing the high-pressure tank described in Patent Literature 1, the so-called filament winding method (hereinafter, referred to as FW method) is used to wind the fiber-reinforced resin around the liner while applying an appropriate tension to the belt-shaped fiber-reinforced resin. . In the FW method, a hoop winding step of winding a reinforcing fiber around a cylindrical body portion of a liner while rotating the liner to wind the fiber reinforced resin is performed. In the hoop winding process, the winding position of the fiber reinforced resin is reciprocated in the axial direction of the liner, so that the fiber reinforced resin is wound around the body in multiple layers.
ところで、フープ巻き工程において繊維強化樹脂の折り返し動作を行う際に、帯状の繊維強化樹脂が捩れた状態でライナの胴体部に巻き付いて、繊維強化樹脂が本来の強度を発揮することができずにタンク強度が低下するという問題があった。 By the way, when performing the folding operation of the fiber-reinforced resin in the hoop winding process, the band-shaped fiber-reinforced resin is wound around the body of the liner in a twisted state, and the fiber-reinforced resin cannot exhibit its original strength. There was a problem that the tank strength was reduced.
本発明では、繊維強化樹脂の巻き付け動作に起因したタンク強度の低下を抑えることができるタンクの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a tank that can suppress a decrease in tank strength due to a winding operation of a fiber-reinforced resin.
上記課題を解決するために、本発明に係るタンクの製造方法は、回転しているライナに対して張力を付与しながら帯状の繊維強化樹脂を巻き付けるタンクの製造方法であって、前記繊維強化樹脂の巻き付け位置を前記ライナの筒状の胴体部の軸方向に往復させながら、少なくとも前記胴体部に対して前記繊維強化樹脂のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程を有し、前記フープ巻き工程では、前記繊維強化樹脂の巻き付け位置の移動方向を逆向きにする折り返し動作を行う際に、前記折り返し動作の前後の前記繊維強化樹脂の張力よりも低い張力で前記繊維強化樹脂を前記ライナに巻き付けることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a tank according to the present invention is a method for manufacturing a tank in which a belt-shaped fiber reinforced resin is wound while applying tension to a rotating liner, wherein the fiber reinforced resin is provided. A hoop winding step of repeating a hoop winding of the fiber-reinforced resin on at least the body while reciprocating the winding position in the axial direction of the cylindrical body of the liner, wherein in the hoop winding step, When performing a folding operation in which the movement direction of the winding position of the fiber reinforced resin is reversed, the fiber reinforced resin is wound around the liner with a tension lower than the tension of the fiber reinforced resin before and after the folding operation. And
本発明によれば、ライナの胴体部に対するフープ巻き工程の折り返し動作を行う際に、折り返し動作の前後の張力よりも低い張力で帯状の繊維強化樹脂がライナに巻き付けられる。このため、折り返し動作による繊維強化樹脂の捩れが少なくなって、繊維強化樹脂の折り返し位置におけるタンク強度の低下を抑えることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when performing the folding operation | movement of the hoop winding process with respect to the trunk | drum part of a liner, the belt-shaped fiber reinforced resin is wound around a liner with tension lower than the tension before and after the folding operation. For this reason, the twisting of the fiber reinforced resin due to the folding operation is reduced, and a decrease in the tank strength at the folding position of the fiber reinforced resin can be suppressed.
以下、本実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る高圧タンク10の断面模式図であり、高圧タンク10を長手方向の中心軸CXを含む面で切断した側方断面構造を示している。図2は本実施形態に係るフープ巻き工程の概略説明図である。なお、以下の説明では、タンクとして車載用の燃料電池システムで燃料電池に水素等の燃料ガスを貯蔵する高圧タンクを例示して説明するが、タンクは燃料電池システム以外の任意の用途で使用されてもよい。
Hereinafter, the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a high-
図1に示すように、高圧タンク10は、タンクの基材となるライナ11の外面を繊維強化樹脂層12で被覆したタンク本体13を有している。タンク本体13は、円筒部14の両端から一対のドーム部15、16を半球状に膨出させた外面形状を有している。各ドーム部15、16の頂点部分は開口しており、各ドーム部15、16のそれぞれの開口に口金21、25が取り付けられている。一方の口金21にはバルブ28が取り付けられており、バルブ28によってタンク本体13内のガスの放出および流入が行われる。他方の口金25でドーム部16の開口が遮蔽されており、口金25によってタンク本体13内が気密に封止されている。
As shown in FIG. 1, the high-
ライナ11は、燃料ガスに対するガスバリア性を有する樹脂によって形成されている。ライナ11の本体となる筒状の胴体部17の両端部には、ライナ径を縮径させるように軸方向外側に膨出した湾曲部18、19が連なっており、湾曲部18、19の中央には内窄みの開口が形成されている。ライナ11の樹脂材料としては、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を用いることができる。ライナ11には、燃料ガスとして水素ガスの他に、例えば、CNG(圧縮天然ガス)等の各種圧縮ガス、LNG(液化天然ガス)、LPG(液化石油ガス)等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質が充填されてもよい。なお、ライナ11は、樹脂材料に代えてアルミニウム合金等の金属材料によって形成されていてもよい。
The
繊維強化樹脂層12は、一方向に引き揃えられた強化繊維に、未硬化樹脂(未硬化の熱硬化性樹脂)が含浸された繊維強化樹脂30(図2参照)をライナ11の外面に幾重にも巻き付けて、加熱炉で未硬化樹脂を硬化させることで形成される。繊維強化樹脂層12は、繊維強化樹脂30をフープ巻きしたフープ層L1と繊維強化樹脂30をヘリカル巻きしたヘリカル層L2とで形成されている。フープ巻きはライナ11の胴体部17に対して繊維強化樹脂30を部分的にフープ状に巻き付ける巻き付け態様であり、ヘリカル巻きはライナ11に対して中心軸CXに対して10°から60°の角度で繊維強化樹脂30をヘリカル状に巻き付ける巻き付け態様である。フープ層L1によってタンク強度が高められ、ヘリカル層L2によってタンク外面が形作られている。
The fiber reinforced
なお、本実施形態では、ライナ11に対してフープ巻きによってフープ層L1を形成した後に、ヘリカル巻きによってヘリカル層L2を形成する構成にしたが、少なくともフープ巻きを含む巻き付け態様で繊維強化樹脂がライナ11の外面に巻き付けられて繊維強化樹脂層12が形成されていればよい。また、強化繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等を採用することができる。本実施形態では、強化繊維に含浸される樹脂に熱硬化性樹脂を用いるが、例えば、この樹脂に、ナイロンなどの熱可塑性樹脂を用いてもよい。この場合には、熱可塑性樹脂が軟化した状態で、繊維強化樹脂を巻き付けた後、これを放冷し、熱可塑性樹脂を硬化させればよい。繊維強化樹脂層12によってライナ11が外側から補強されることで高圧タンク10の強度向上と軽量化が実現されている。
In the present embodiment, the hoop layer L1 is formed by hoop winding on the
一方の口金21は、アルミニウムまたはその合金等の金属によって形成されている。口金21の本体となる筒状部22の外周にはフランジ部23が設けられている。口金21は、一方のドーム部15の内側にフランジ部23を位置付けるようにして、筒状部22の一端をドーム部15から外部に突出させている。筒状部22にはバルブ28から延びるノズル29が差し込まれており、このノズル29がタンク内の貯蔵空間20から燃料ガスを排出する排出口および貯蔵空間20に燃料ガスを充填する充填口になっている。なお、ノズル29が排出口および充填口を兼用する構成に限らず、バルブ28には燃料ガスの排出流路と充填流路とが個別に設けられていてもよい。
One base 21 is formed of a metal such as aluminum or an alloy thereof. A flange portion 23 is provided on the outer periphery of the
他方の口金25は、一方の口金21と同様に、アルミニウムまたはその合金等の金属によって形成されている。口金25の本体となる筒状部26の外周にはフランジ部27が設けられている。口金25は、他方のドーム部16の内側にフランジ部27を位置付けるようにして、筒状部26の一端をドーム部16から外部に突出させている。他方の口金25の筒状部26の内側が途中で遮蔽されており、口金25によって貯蔵空間20が密閉されている。このようにして、高圧タンク10には、タンク本体13、一対の口金21、25によって形成された貯蔵空間20に高圧状態の燃料ガスが適宜取り出し可能な状態で貯蔵されている。
The
図2に示すように、高圧タンク10の製造時には、回転しているライナ11の胴体部17に対して、帯状の繊維強化樹脂30の巻き付け位置を軸方向CXに往復させながら、胴体部17に繊維強化樹脂30のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程が実施される。フープ巻き工程では、繊維強化樹脂30に対して張力を付与しながら胴体部17の外面に繊維強化樹脂30が平らに巻き付けられ、胴体部17と湾曲部18、19の境界で繊維強化樹脂30の巻き付け位置が折り返されている。繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動方向が変わらない通常の巻き付け動作と、巻き付け位置の移動方向が逆向きの折り返し動作との繰り返しによって胴体部17に繊維強化樹脂30が積層される。
As shown in FIG. 2, at the time of manufacturing the high-
ところで、フープ巻きの巻き付け方向D1は中心軸CXに対して必ずしも直交しているわけではなく、中心軸CXに垂直な方向D2に対して僅かに傾いている。巻き付け位置の移動方向が変わらない通常の巻き付け動作では、繊維強化樹脂30の巻き付け位置の軸方向の移動速度も一定である。このため、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが変わることなく、胴体部17に繊維強化樹脂30のフープ巻きが繰り返されて、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが大きく崩されることがない。繊維強化樹脂層12に対して比較的高い張力が付与されていても、繊維強化樹脂30に捩れを抑えて、ライナ11の胴体部17の外面に倣って繊維強化樹脂30を平らに巻き付けることができる。
By the way, the winding direction D1 of the hoop winding is not always perpendicular to the central axis CX, but slightly inclined to a direction D2 perpendicular to the central axis CX. In a normal winding operation in which the moving direction of the winding position does not change, the axial moving speed of the winding position of the fiber reinforced
一方で、巻き付け位置の移動方向が逆向きになる折り返し動作を行う際には、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1が途中で逆転することで繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが崩れ易い。折り返し動作では、繊維強化樹脂30の巻き付け位置の軸方向の移動速度が変化する。胴体部17の端部への繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動中は移動速度が徐々に低下し、胴体部17の端部で巻き付け位置の移動方向が反転した後に、通常の巻き取り動作の移動速度まで、移動速度が徐々に上昇される。このため、折り返し動作の開始直後から繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが変化し始めて、折り返し動作の完了後に繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが完全に逆転する。
On the other hand, when performing a folding operation in which the direction of movement of the winding position is reversed, the winding direction D1 of the fiber reinforced
このように、折り返し動作は、繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動速度が低下してから移動方向の逆転後に元の移動速度に上昇するまでの動作であり、折り返し動作の前後で巻き付け方向D1の傾きが逆転する所定期間を含む動作である。折り返し動作で繊維強化樹脂30に比較的高い張力が付与されていると、巻き付け方向D1の変化に応じて繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが急激に崩れて、ライナ11の胴体部17の外面に繊維強化樹脂30が捩れた状態で巻き付けられる。この高圧タンクに破裂試験が実施されると、繊維強化樹脂30に捩れが生じた胴体部17の端部付近でタンクが破壊するという傾向がある。
As described above, the folding operation is an operation from the time when the moving speed of the winding position of the fiber reinforced
そこで、本実施形態の高圧タンク10の製造方法では、フープ巻き工程で折り返し動作を実施する際に、折り返し動作の前後の張力よりも低い張力でライナ11の胴体部17に繊維強化樹脂30を巻き付けている。繊維強化樹脂30の折り返し動作を行う際に、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の張力を低くすることで、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスの変化を緩やかにしている。繊維強化樹脂30の折り返し動作が行われた場合でも、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが崩れ難くなって繊維強化樹脂30の捩れが緩和される。よって、繊維強化樹脂30の折り返し位置である胴体部17の端部付近でのタンク強度の低下を抑えることが可能になっている。
Therefore, in the manufacturing method of the high-
以下、本実施の形態のフープ巻き工程について詳細に説明する。図3は比較例に係るフープ巻き構成の詳細説明図であり、(a)は筒状部の端部の拡大図、(b)は繊維強化樹脂の張力波形、(c)は折り返し位置での樹脂形状をそれぞれ示している。図4は本実施形態に係るフープ巻き工程の詳細説明図であり、(a)は筒状部の端部の拡大図、(b)は繊維強化樹脂の張力波形、(c)は折り返し位置での樹脂形状をそれぞれ示している。 Hereinafter, the hoop winding step of the present embodiment will be described in detail. 3A and 3B are detailed explanatory views of a hoop winding configuration according to a comparative example, in which FIG. 3A is an enlarged view of an end portion of a tubular portion, FIG. 3B is a tension waveform of a fiber-reinforced resin, and FIG. Resin shapes are shown. 4A and 4B are detailed explanatory views of the hoop winding process according to the present embodiment, in which FIG. 4A is an enlarged view of the end of the cylindrical portion, FIG. 4B is a tension waveform of the fiber-reinforced resin, and FIG. Respectively are shown.
図3(a)に示すように、比較例に係るフープ巻き工程では、製造装置(不図示)の繰り出し部41から繰り出された帯状の繊維強化樹脂30がライナ42の筒状の胴体部43に巻き取られている。製造装置の繰り出し部41の上流側で張力が調整されており、繰り出し部41が動かされることで繊維強化樹脂30の胴体部43に対しての巻き付け位置が往復移動されている。これにより、胴体部43の一端部側から他端部側に向かって巻き付け位置が移動しながら、フープ巻きが繰り返されて繊維強化樹脂30の通常の巻き付け動作が実施され、胴体部43の他端部にて巻き付け位置が逆方向に移動しながら、フープ巻きが繰り返されて繊維強化樹脂30の折り返し動作が実施される。
As shown in FIG. 3A, in the hoop winding process according to the comparative example, the band-shaped fiber reinforced
図3(b)に示すように、比較例に係るフープ巻き工程は、繊維強化樹脂30の巻き付け時の張力が略一定に調整されており、通常の巻き付け動作と折り返し動作で張力が変わらない。通常の巻き付け動作では、胴体部43の一端部側から他端部側に向かって一定速度で繊維強化樹脂30の巻き付け位置が移動しているため、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが一定である。繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1が変わらずに胴体部43に巻き付けられるため、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが大きく変わることがない。
As shown in FIG. 3B, in the hoop winding step according to the comparative example, the tension at the time of winding the fiber reinforced
繊維強化樹脂30の折り返し動作では、胴体部43の他端部の手前で繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動速度が徐々に低下して、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが変化し始める。胴体部43の他端部にて繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動方向が切り替えられた後に、巻き付け位置の移動速度が元の移動速度まで徐々に上昇して、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが完全に逆転する。このとき、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1には、通常の巻き付け動作と同様な張力が付与されているため、折り返し動作の前後において繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが激しく変化する。よって、図3(c)に示すように、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが崩されて繊維強化樹脂30に捩れが生じる。そのため、胴体部43の端部外面に繊維強化樹脂30を平らに巻き付けることができず、捩れた繊維強化樹脂30が起点になって胴体部43の端部付近でタンク強度が低下する。
In the folding operation of the fiber reinforced
これに対し、図4(a)に示すように、本実施の形態に係るフープ巻き工程でも、比較例と同様に製造装置(不図示)の繰り出し部31から繰り出された帯状の繊維強化樹脂30がライナ11の胴体部17に巻き取られている。製造装置の繰り出し部31の上流側には、通常の巻き取り動作と折り返し動作で張力を可変する調整機構32が設けられている。調整機構32は、繊維強化樹脂30の搬送路を形成するダンサーローラや各種ガイドローラで構成され、ダンサーローラの移動によって繊維強化樹脂30の張力を調整して、繊維強化樹脂30を繰り出し部31に送り出している。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, in the hoop winding step according to the present embodiment, similarly to the comparative example, the strip-shaped fiber reinforced
通常の巻き付け動作によって胴体部17の一端部側から他端部側に向かって一定速度で繊維強化樹脂30の巻き付け位置が移動している間には、調整機構32によって一定の張力で繊維強化樹脂30が胴体部17に巻き付けられる。折り返し動作によって胴体部17の端部付近で繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動方向が切り替えられている間には、調整機構32によって通常の巻き付け動作よりも低い張力で繊維強化樹脂30が胴体部17に巻き付けられる。折り返し動作が完了すると通常の巻き付け動作が再開され、調整機構32によって一定の張力で再び繊維強化樹脂30が胴体部17に巻き付けられる。
While the winding position of the fiber reinforced
図4(b)に示すように、本実施形態に係るフープ巻き工程は、折り返し動作時の繊維強化樹脂30の張力が、折り返し動作の前後の通常の巻き付け動作時の繊維強化樹脂30の張力よりも低くなるように調整されている。通常の巻き付け動作では、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが変わらないため、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスを崩すことなく胴体部17に繊維強化樹脂30が巻き付けられる。
As shown in FIG. 4B, in the hoop winding step according to the present embodiment, the tension of the fiber-reinforced
折り返し動作では、胴体部17の他端部の手前で繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動速度が低下し始めて、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが中心軸CXに垂直な方向D2(図2参照)に近づけられる。このとき、繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動速度の低下の開始に合わせて、調整機構32によって繊維強化樹脂30の張力が低下し始めるように調整される。胴体部17の他端部で繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動方向が逆向きになると、繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動速度が上昇し始めて、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1が逆転する。このとき、繊維強化樹脂30の巻き付け位置の移動速度の上昇の開始に合わせて、調整機構32によって繊維強化樹脂30の張力が上昇し始めるように調整される。
In the folding operation, the moving speed of the winding position of the fiber reinforced
このように、折り返し動作の開始直後から繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが変化し始め、折り返し動作の完了後に繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きが逆転する。そして、折り返し動作中は、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きの変化に合わせて、折り返し動作の前後よりも繊維強化樹脂30の張力が低くなるように調整されている。繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の変化に合わせて繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の張力が変化するため、折り返し動作の前後において繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが緩やかに変化する。よって、図4(c)に示すように、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが崩れずに繊維強化樹脂30の捩れが抑えられる。そのため、胴体部17の端部外面に繊維強化樹脂30を平らに巻き付けることが可能になって、胴体部17の端部付近のタンク強度の低下が抑えられる。
As described above, the inclination of the winding direction D1 of the fiber reinforced
なお、調整機構32は、例えば繊維強化樹脂30の巻き付け位置が胴体部17の端部に到達したタイミングで、繊維強化樹脂30の張力が最小値になるように調整している。この場合、調整機構32は、折り返しタイミングを頂点としたV字状の張力波形が描かれるように繊維強化樹脂30の張力をサーボ制御している。これにより、繊維強化樹脂30の巻き付け方向D1の傾きの変化に合わせて、繊維強化樹脂30の張力が調整されて、折り返し動作を行う際の繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスの急激な変化が抑えられている。
The
また、フープ巻き工程は、胴体部17の周りにのみ繊維強化樹脂30をフープ巻きする構成に限らず、少なくとも胴体部17の周りに繊維強化樹脂30をフープ巻きする構成であればよい。例えば、胴体部17から湾曲部19側に繊維強化樹脂30が部分的に食み出すように、ライナ11の周りに繊維強化樹脂30を巻き付けてもよい。湾曲部19はライナ径を縮径するように湾曲しているため、繊維強化樹脂30の一部が湾曲部19側に食み出ることで捩れ易い。しかしながら、張力を緩めながら繊維強化樹脂30が胴体部17の端部に巻き付けられるため、繊維強化樹脂30の一部が湾曲部19側に食み出ても、繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスが急激に変化することがない。よって、胴体部17の端部でライナ11の外径が縮径し始めるような形状であっても、繊維強化樹脂が捩れた状態でライナ11に巻き付けられることがなく、胴体部17の端部付近のタンク強度の低下が抑えられる。
Further, the hoop winding step is not limited to the configuration in which the fiber reinforced
また、本実施形態のフープ巻き工程は、折り返し動作で繊維強化樹脂30に捩れを起こすことが抑えられて、胴体部17の端部付近での張力の低下が抑えられているため、比較例のフープ巻き工程(図3(b)参照)と比較して通常の巻き付け動作の平均張力を高めることができる。よって、端部の強度低下を考慮して通常の巻き付け動作で繊維強化樹脂30の張力を低く設定する必要がなく、胴体部17の端部以外で繊維強化樹脂30の張力を高めて、全体としてタンク強度を高めることができる。なお、折り返し動作時の張力は、胴体部17の端部に所定の強度を確保しつつ、繊維強化樹脂30に弛みが生じない程度に調整されている。
In the hoop winding step of the present embodiment, the twisting of the fiber reinforced
ここで、図5を参照して、繊維強化樹脂30の張力と樹脂幅の関係について説明する。図5は、繊維強化樹脂30の張力と樹脂幅の関係を示すグラフである。なお、図中の実線Lは、繊維強化樹脂30の張力が低くなるほど元幅からの変形が小さくなることを示している。
Here, the relationship between the tension of the fiber reinforced
図5に示すように、幅35mmの帯状の繊維強化樹脂30に対する張力を変えながら、ライナ11の外面に巻き付けられた繊維強化樹脂30の樹脂幅を測定した。この結果、繊維強化樹脂30に対して張力400N−360Nの張力が付与されているときには、測定値を示すプロットが幅30mm以下の範囲に集中した。また、繊維強化樹脂30に対して張力340N−300Nの張力が付与されているときには、測定値を示すプロットが幅30mmよりも高い範囲に集中した。すなわち、張力360N以上では元幅からの変形が略5mm以上となり、張力340N以下では元幅からの変形が略5mm未満に抑えられている。
As shown in FIG. 5, the resin width of the fiber reinforced
繊維強化樹脂30の元幅からの変形は捩れを示しており、繊維強化樹脂30の種類によって捩れの許容量は異なるが、例えば元幅からの変形が5mm以内を良品とする場合には、張力300N以上、350N未満に抑えることが好ましい。特に、繊維強化樹脂30の元幅から変形しないプロットを含む張力300N以上、320N以下に抑えることがより好ましい。通常の巻き付け動作時の平均張力を420N(図4(b)参照)として考えると、折り返し動作時の張力は、通常の巻き付け動作時の張力の70%以上、80%以下に抑えることが好ましく、70%以上、75%以下に抑えることがより好ましい。
The deformation of the fiber reinforced
続いて、タンクの製造方法について説明する。図6は、本実施の形態に係るタンクの製造方法の一例を示すフローチャートである。 Subsequently, a method of manufacturing the tank will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the method for manufacturing a tank according to the present embodiment.
図6に示すように、ライナ11が準備されると、FW工法によってライナ11の外面に繊維強化樹脂層12の形成処理が開始される。この場合、未硬化樹脂で強化繊維を帯状に束ねた繊維強化樹脂30が用意され、回転しているライナ11の胴体部17に繊維強化樹脂30のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程が実施される(ステップS01)。フープ巻き工程では、繊維強化樹脂30の巻き付け位置を胴体部17の軸方向に往復させながら、通常の巻き付け動作と折り返し動作とによって胴体部17に繊維強化樹脂30のフープ巻きが繰り返される。
As shown in FIG. 6, when the
通常の巻き付け動作では、繊維強化樹脂30の張力を一定に調整した状態で、胴体部17の両端部を除く中間領域に繊維強化樹脂30が巻き付けられる。折り返し動作では、折り返し動作の前後の繊維強化樹脂30の張力よりも低い張力で繊維強化樹脂30が胴体部17の端部付近に巻き付けられる。これにより、折り返し動作時の繊維強化樹脂30の幅方向の張力バランスの変化が緩やかになって、胴体部17の端部付近に巻き付けられる繊維強化樹脂30の捩れが抑えられている。そして、胴体部17に対して通常の巻き付け動作と折り返し動作が繰り返されることで、胴体部17の外面には捩れが抑えられた状態で繊維強化樹脂30が重ねられてフープ層L1が形成される。フープ層L1の端部で繊維強化樹脂30の捩れが抑えられるため、胴体部17の端部においてタンク強度の低下が抑えられている。
In a normal winding operation, the fiber reinforced
次に、胴体部17のフープ層L1の外側に10°から60°の巻き付け角度で繊維強化樹脂30を巻き付けるヘリカル巻き工程が実施される(ステップS02)。ヘリカル巻き工程では、フープ層L1およびフープ層L1から露出した湾曲部18、19を含むライナ11全体に対して繊維強化樹脂30が螺旋状に繰り返し巻き付けられてヘリカル層L2が形成される。FW工法によってライナ11の外面に繊維強化樹脂30が巻き付け終わると、加熱炉にて加熱されて強化繊維に含浸された未硬化樹脂が硬化される硬化工程が実施される(ステップS03)。これにより、繊維強化樹脂30同士が接着されて、ライナ11の外側に繊維強化樹脂層12が形成される。
Next, a helical winding step of winding the fiber reinforced
以上のように、本実施形態のタンクの製造方法では、ライナ11の胴体部17に対するフープ巻き工程の折り返し動作を行う際に、折り返し動作の前後の張力よりも低い張力で帯状の繊維強化樹脂がライナに巻き付けられる。このため、折り返し動作による繊維強化樹脂30の捩れが少なくなって、繊維強化樹脂30の折り返し位置におけるタンク強度の低下を抑えることができる。
As described above, in the tank manufacturing method according to the present embodiment, when performing the folding operation of the hoop winding process on the
なお、本実施形態では、胴体部17の両端部付近で折り返し動作を実施する構成にしたが、胴体部17の両端部間の任意の位置で折り返し動作が行われてもよい。また、フープ巻き工程を例示して説明したが、本開示の技術は胴体部17の両端付近で繊維強化樹脂30を巻き付ける構成に適用可能であり、例えば、ヘリカル巻きを行っている最中に胴体部17の両端付近で繊維強化樹脂30の張力を低下させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the folding operation is performed near both ends of the
また、本実施形態について説明したが、他の実施形態として実施形態および変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。さらに、本開示の技術は本実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩または派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。 Further, although the present embodiment has been described, another embodiment may be a combination of the embodiment and the modified examples in whole or in part. Further, the technology of the present disclosure is not limited to the present embodiment, and may be variously changed, replaced, or modified without departing from the spirit of the technical idea. Furthermore, if the technical idea can be realized in another way by the advancement of the technology or another technology derived therefrom, the method may be implemented using that method. Therefore, the claims cover all embodiments that can be included within the scope of the technical idea.
10:高圧タンク、11:ライナ、17:胴体部、30:繊維強化樹脂 10: High pressure tank, 11: Liner, 17: Body, 30: Fiber reinforced resin
Claims (1)
前記繊維強化樹脂の巻き付け位置を前記ライナの筒状の胴体部の軸方向に往復させながら、少なくとも前記胴体部に対して前記繊維強化樹脂のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程を有し、
前記フープ巻き工程では、前記繊維強化樹脂の巻き付け位置の移動方向を逆向きにする折り返し動作を行う際に、前記折り返し動作の前後の前記繊維強化樹脂の張力よりも低い張力で前記繊維強化樹脂を前記ライナに巻き付けることを特徴とするタンクの製造方法。 A method for manufacturing a tank for winding a belt-like fiber reinforced resin while applying tension to a rotating liner,
While reciprocating the winding position of the fiber reinforced resin in the axial direction of the cylindrical body of the liner, a hoop winding step of repeating hoop winding of the fiber reinforced resin at least on the body,
In the hoop winding step, when performing a folding operation to reverse the moving direction of the winding position of the fiber reinforced resin, the fiber reinforced resin with a tension lower than the tension of the fiber reinforced resin before and after the folding operation. A method for manufacturing a tank, wherein the tank is wound around the liner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018164356A JP2020037961A (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Tank manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018164356A JP2020037961A (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Tank manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020037961A true JP2020037961A (en) | 2020-03-12 |
Family
ID=69737706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018164356A Pending JP2020037961A (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Tank manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020037961A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022029208A (en) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | Jfeコンテイナー株式会社 | General composite container |
-
2018
- 2018-09-03 JP JP2018164356A patent/JP2020037961A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022029208A (en) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | Jfeコンテイナー株式会社 | General composite container |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7763137B2 (en) | Pressure shell, high-pressure tank provided with the pressure shell, manufacturing method of the high-pressure tank and manufacturing apparatus of the high-pressure tank | |
JP6627961B2 (en) | High pressure gas storage container and method of manufacturing high pressure gas storage container | |
US5830400A (en) | Method of manufacturing a hollow structure for storing pressurized fluids | |
WO2010116526A1 (en) | Tank and fabrication method thereof | |
US20090095796A1 (en) | Wire wrapped pressure vessels | |
CN111438930B (en) | Method for manufacturing high-pressure tank | |
JP2006132746A (en) | Pressure vessel and hydrogen storage tank, and method for manufacturing pressure vessel | |
IE41621B1 (en) | Improvements in or relating to pressure vessels | |
CN1306173A (en) | Vessel of storing high pressure gas | |
JP2023505037A (en) | High-pressure tank with wound hoop layer and helical layer and method for manufacturing the same | |
JPWO2017073108A1 (en) | Composite container | |
WO2018096905A1 (en) | Method for manufacturing pressure container | |
WO2020085054A1 (en) | Pressure vessel | |
WO2023024394A1 (en) | Carbon fiber fully-wound gas cylinder and carbon fiber winding method therefor | |
JP2020037961A (en) | Tank manufacturing method | |
JP6834900B2 (en) | How to manufacture high pressure tank | |
KR101998540B1 (en) | Structure, and method for manufacturing the structure | |
JP2005113971A (en) | Liner for pressure resistant container | |
KR20240005680A (en) | Composite interwoven gas encapsulation assembly | |
JP2005113963A (en) | Pressure resistant container manufacturing method | |
JP2020139565A (en) | High pressure tank | |
JP2020142388A (en) | Method for manufacturing high pressure tank | |
JPH10274391A (en) | Frp pressure vessel excellent in external pressure tightness | |
JP2020175564A (en) | Manufacturing method of high pressure tank | |
EP4353455A1 (en) | Method for winding filament and pressure vessel manufactured thereby |