JP2022142647A - 高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents

高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2022142647A
JP2022142647A JP2021042902A JP2021042902A JP2022142647A JP 2022142647 A JP2022142647 A JP 2022142647A JP 2021042902 A JP2021042902 A JP 2021042902A JP 2021042902 A JP2021042902 A JP 2021042902A JP 2022142647 A JP2022142647 A JP 2022142647A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molten resin
cavity
pressure
internal pressure
intermediate body
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.)
Granted
Application number
JP2021042902A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7447851B2 (ja
Inventor
智彦 西山
Tomohiko Nishiyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021042902A priority Critical patent/JP7447851B2/ja
Priority to BR102022004425-2A priority patent/BR102022004425A2/pt
Priority to EP22161637.8A priority patent/EP4059701B1/en
Priority to KR1020220030471A priority patent/KR20220129474A/ko
Priority to US17/654,809 priority patent/US20220299161A1/en
Priority to CN202210246715.XA priority patent/CN115071169B/zh
Publication of JP2022142647A publication Critical patent/JP2022142647A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7447851B2 publication Critical patent/JP7447851B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04—Protecting sheathings
    • F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/566—Winding and joining, e.g. winding spirally for making tubular articles followed by compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/602—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels for tubular articles having closed or nearly closed ends, e.g. vessels, tanks, containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/26—Lining or sheathing of internal surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/462—Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/546—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
    • B29C70/548—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure using distribution constructions, e.g. channels incorporated in or associated with the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C2037/90—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7154—Barrels, drums, tuns, vats
    • B29L2031/7156—Pressure vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7172—Fuel tanks, jerry cans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/058—Size portable (<30 l)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2109—Moulding
    • F17C2209/2127—Moulding by blowing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2154—Winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Figure 2022142647000001
【課題】中間体の内圧を予め高く設定せずとも、昇圧される樹脂の圧力によって、中間体が変形することを抑制する技術を提供する。
【解決手段】高圧タンクの製造方法は、金型のキャビティ内にライナに繊維束が巻回されている中間体を配置する配置工程と、前記キャビティに注入される溶融樹脂を昇圧して、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を、前記繊維束に含浸させる含浸工程と、を備え、前記含浸工程は、前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記中間体の内圧を上昇させる昇圧工程を含む。
【選択図】図１

Description

本明細書は、高圧タンク製造装置及び高圧タンクの製造方法を開示する。
特許文献１には、高圧タンクの製造方法が開示されている。この製造方法では、ライナに繊維束を巻回した中間体が配置されている金型内に樹脂を充填して加圧することによって、樹脂を繊維束に含浸させる。
特開２０１９－１５２３１０号公報
樹脂を加圧する際に、中間体が樹脂の圧力に押されて変形することを防止するためには、中間体の内圧を予め高くしておけばよい。しかしながら、中間体の内圧が高すぎると、ライナが膨張することによって、繊維束がずれる場合がある。
本明細書では、中間体の内圧を予め高く設定せずとも、昇圧される樹脂の圧力によって、中間体が変形することを抑制する技術を提供する。
本明細書では、高圧タンク製造方法を開示する。高圧タンクの製造方法は、金型のキャビティ内にライナに繊維束が巻回されている中間体を配置する配置工程と、前記キャビティに注入される溶融樹脂を昇圧して、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を、前記繊維束に含浸させる含浸工程と、を備え、前記含浸工程は、前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記中間体の内圧を上昇させる昇圧工程を含む。
また、本明細書では、高圧タンク製造装置を開示する。高圧タンク製造装置は、ライナに繊維束が巻回されている中間体を配置するキャビティを有する金型と、前記キャビティ内に溶融樹脂を注入して昇圧する注入機構と、前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記キャビティ内に配置された前記中間体の内圧を昇圧する昇圧機構と、を備える。
上記した製造方法及び製造装置では、溶融樹脂を昇圧する際に、中間体の内圧が上昇される。この構成によれば、中間体の内圧を予め高く設定しなくて済む。これにより、ライナが変形して繊維束がずれることを抑制することができる。また、溶融樹脂の昇圧の際に、中間体の内圧を上昇させることによって、溶融樹脂の昇圧によって中間体が変形することを抑制することができる。
本明細書では、さらに、高圧タンク製造装置のためのコンピュータブログラムを開示する。前記高圧タンク製造装置は、ライナに繊維束が巻回されている中間体を配置するキャビティを有する金型と、前記キャビティ内に溶融樹脂を注入して昇圧する注入機構と、前記溶融樹脂の昇圧中に、前記キャビティ内に配置された前記中間体の内圧を昇圧する昇圧機構と、前記注入機構と昇圧機構との少なくとも一方を制御するコンピュータと、を備える。コンピュータプログラムは、前記コンピュータに、前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記中間体の前記内圧と、前記キャビティ内の前記溶融樹脂の圧力と、の少なくとも一方の昇圧を制御させる。
この構成によれば、溶融樹脂を昇圧する際に、中間体の内圧とキャビティ内の溶融樹脂の圧力との少なくとも一方の昇圧を制御することによって、中間体の内圧を予め高く設定しなくても、溶融樹脂を昇圧する際に、中間体の内圧とキャビティ内の溶融樹脂の圧力とのバランスを保つことができる。これにより、ライナが変形して繊維束がずれることを抑制することができるとともに、中間体が変形することを抑制することができる。
実施例の高圧タンク製造装置の縦断面図。 実施例の下型を上方から視た平面図。 実施例のピン縦断面図。 実施例の高圧タンクの縦断面図。 実施例の高圧タンクの製造方法を示すフローチャート。 実施例の中間体の内圧と溶融樹脂の圧力とを表すグラフ。
本明細書が開示する熱管理装置の技術要素を、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
前記含浸工程は、前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧を制御する圧力制御工程を含んでいてもよい。前記昇圧工程では、制御される前記溶融樹脂の昇圧に応じて、前記中間体の前記内圧が上昇されてもよい。
この構成によれば、溶融樹脂の昇圧を制御することによって、中間体の内圧の昇圧に合わせて溶融樹脂を昇圧させることができる。溶融樹脂の昇圧によって中間体が変形することを適切に抑制することができる。
前記圧力制御工程では、前記溶融樹脂を押圧する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御してもよい。
溶融樹脂を押圧する力と、キャビティに流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、キャビティ内に流入されている溶融樹脂の圧力を、中間体の内圧に合わせて上昇させることができる。
前記配置工程では、前記中間体の内圧は、初期内圧を有していてもよい。前記含浸工程では、前記溶融樹脂が硬化するまでの間、前記中間体の前記内圧と前記キャビティ内の前記溶融樹脂の圧力との差圧が前記初期内圧以上であってもよい。
溶融樹脂を昇圧する過程では、キャビティ内に溶融樹脂が充填された直後に、溶融樹脂の圧力が急上昇することが分かった。中間体の内圧とキャビティ内の溶融樹脂の圧力との差圧を中間体の初期内圧以上に維持することによって、溶融樹脂の圧力の急上昇によって、中間体の内圧を超える事態を回避することができる。これにより、溶融樹脂の圧力によって中間体が変形することを抑制することができる。
前記含浸工程では、前記溶融樹脂が硬化するまでの間、前記中間体の前記内圧と前記キャビティ内の前記溶融樹脂の圧力との差圧が２ＭＰａ以下であってもよい。
この構成によれば、溶融樹脂の圧力が小さすぎて、中間体が内圧によって変形することを抑制することができる。
前記金型の前記キャビティ以外の貯留空間であって、前記キャビティに連通する前記貯留空間に、前記溶融樹脂を貯留する貯留工程を、さらに備えていてもよい。前記含浸工程では、前記貯留空間内に貯留される前記溶融樹脂を押し出して、前記キャビティに注入してもよい。
この構成によれば、金型外の溶融樹脂を直接的にキャビティに注入する場合と比較して、キャビティ内の溶融樹脂の圧力を制御し易い。
前記金型は、前記キャビティに連通する貯留空間を備えていてもよい。前記注入機構は、前記貯留空間に貯留される前記溶融樹脂を前記キャビティに押し出すピストンと、前記ピストンを移動させるアクチュエータと、を備えていてもよい。
この構成によれば、アクチュエータによってピストンを制御することによって、キャビティ内の溶融樹脂の圧力を制御することができる。
前記アクチュエータは、サーボモータを備えていてもよい。
この構成によれば、サーボモータによってピストンの移動を細かく制御することができる。これにより、キャビティ内の溶融樹脂の圧力を制御し易い。
前記注入機構は、前記キャビティに前記溶融樹脂を注入する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御する制御部を備えていてもよい。
キャビティに溶融樹脂を注入する力と、キャビティに流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、キャビティ内に流入された溶融樹脂の圧力を、中間体の内圧に合わせて上昇させることができる。
高圧タンク製造装置のためのコンピュータプログラムは、高圧タンク製造装置のコンピュータに、前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記溶融樹脂を押圧する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、前記溶融樹脂の圧力を制御させてもよい。
キャビティに溶融樹脂を注入する力と、キャビティに流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、キャビティ内に流入されている溶融樹脂の圧力を、中間体の内圧に合わせて上昇させることができる。
高圧タンク製造装置のためのコンピュータプログラムは、高圧タンク製造装置のコンピュータに、前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧中に、０．５秒以下の間隔で、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を押圧する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、前記溶融樹脂の圧力を制御させてもよい。
この構成によれば、溶融樹脂への押圧力と流入速度とを細かく制御することによって、溶融樹脂の圧力を、中間体の内圧の昇圧に合わせて昇圧させることができる。
（第１実施例）
図１に示すように、本実施例の高圧タンク製造装置１０は、高圧タンク１００を製造する際に用いられる。
（高圧タンクの構成）
最初に、図４を参照して高圧タンク１００を説明する。高圧タンク１００は、燃料電池自動車に搭載され、天然ガス、水素ガス等の燃料ガスを貯蔵する。高圧タンク１００は、ライナ１０２と、樹脂が含浸されている繊維束１０４と、環状部材１０６と、を備える。ライナ１０２は、ガスバリア性の樹脂材料で作製されている。ライナ１０２は、中央部分１０２ａにおいて円筒形状を有している。ライナ１０２の先端部分１０２ｂは、中央部分１０２ａから離間してライナ１０２の端に向かうのに従って、徐々に細くなっている。
ライナ１０２の外側表面には、繊維束１０４が配置されている。繊維束１０４は、ライナ１０２の外側表面に炭素繊維を巻回させることによって形成されている。繊維束１０４は、ライナ１０２の全長に亘って配置されている。繊維束１０４は、ブレーディング製法によって炭素繊維が巻回されている。
繊維束１０４は、高圧タンク１００の両端において、ライナ１０２と環状部材１０６とによって、挟まれて保持されている。高圧タンク製造装置１０は、ライナ１０２に繊維束１０４が巻回され、かつ、環状部材１０６によって繊維束１０４が保持されている中間体２００の繊維束１０４に樹脂を含浸させるために用いられる。このため、高圧タンク製造装置１０は、含浸装置１０と呼ぶこともできる。なお、変形例では、高圧タンク１００の用途は、燃料電池自動車の燃料ガスを貯留するタンクに限られず、上記と同様の構造を有しており、高圧のガスを貯留するタンクであってもよい。
（高圧タンク製造装置の構成）
図１及び図２に示すように、高圧タンク製造装置１０は、金型１１と、昇圧機構５０と、注入機構６０と、を備える。金型１１は、上型１２と下型１４とを備える。上型１２と下型１４とが閉じられると、金型１１内にキャビティ４０が形成される。キャビティ４０には、中間体２００が配置される。キャビティ４０は、中間体２００の外形よりも若干大きな空間を有する。このため、キャビティ４０に中間体２００が配置されている状態では、キャビティ４０と中間体２００との間に、溶融樹脂が流れる程度の小さな隙間が形成される。なお、図１では、見易さを優先して、キャビティ４０と中間体２００との隙間が大きく描かれている。
図１に示すように、金型１１には、昇圧機構５０が取り付けられている。昇圧機構５０は、金型１１に配置される中間体２００の内圧を昇圧する。昇圧機構５０は、ガスボンベ５２と、連通管５４と、弁装置５６と、を備える。ガスボンベ５２は、例えば窒素ガスのように、ライナ１０２に注入されるガスを貯留する。連通管５４は、キャビティ４０内に配置される中間体２００の内部に連通され、中間体２００の内部とガスボンベ５２とを連通する。弁装置５６は、連通管５４を開閉することによってガスボンベ５２から中間体２００の内部に流れる窒素の量を調整する。弁装置５６は、作業者が手動で制御する。
図２に示すように、下型１４には、注入機構６０が配置されている。注入機構６０は、キャビティ４０に溶融樹脂を注入する。注入機構６０は、注入口６６と、複数の貯留空間６２、６４、６５と、樹脂流路６８、６９と、複数のピストン７０と、サーボモータ７４と、制御装置８０（図３参照）と、を備える。注入口６６は、下型１４の上面に開口している。注入口６６は、下型１４に形成されている貫通孔を介して、下型１４の外部に配置されている貯留槽に連通されている。貯留槽には、溶融樹脂が貯留されている。
注入口６６は、樹脂流路６８に接続されている。樹脂流路６８は、下型１４の上面に形成されている溝形状を有する。樹脂流路６８は、キャビティ４０よりも注入口６６側に配置されている複数の貯留空間６２まで延びている。これにより、注入口６６と複数の貯留空間６２のそれぞれとが連通されている。また、樹脂流路６８は、複数の貯留空間６２のそれぞれから、キャビティ４０まで延びている。これにより、複数の貯留空間６２のそれぞれとキャビティ４０とが連通している。複数の貯留空間６２のそれぞれは、下型１４の上面から下方に向かって延びる円管形状の空孔を有する。複数の貯留空間６２は、互いに同一の形状を有する。
図３に示すように、複数の貯留空間６２のそれぞれには、ピストン７０が配置されている。ピストン７０は、貯留空間６２内で上下方向に移動可能に配置されている。ピストン７０は、貯留空間６２の周壁に対して、溶融樹脂が流入しない程度の隙間を有して配置されている。ピストン７０は、平板形状の支持プレート７２を介して、複数のサーボモータ７４に取り付けられている。サーボモータ７４は、制御装置８０によって制御されている。制御装置８０は、ＣＰＵ及びメモリを有する。メモリには、ＣＰＵのためのコンピュータプログラムが予め格納されている。制御装置８０は、コンピュータプログラムに従って、サーボモータ７４のトルク及びピストン７０の移動速度を制御する。なお、本実施例では、４個のサーボモータ７４が配置されるが、サーボモータの個数は、１個でもよいし、２個以上であってもよい。
複数の貯留空間６２に配置される複数のピストン７０は、１枚の支持プレート７２に取り付けられている。これにより、複数のピストン７０は、サーボモータ７４によって上下方向に移動される１枚の支持プレート７２によって、上下方向に移動される。
注入口６６に対してキャビティ４０を挟んで反対側の下型１４の上面には、樹脂流路６９が配置されている。樹脂流路６９は、樹脂流路６８と同様に、溝形状を有する。樹脂流路６９は、キャビティ４０から複数の貯留空間６４、６５のそれぞれまで延びている。これにより、キャビティ４０と複数の貯留空間６４、６５のそれぞれとが連通している。複数の貯留空間６５のそれぞれは、貯留空間６２と同一の形状を有する。複数の貯留空間６４は、貯留空間６２、６５よりも穴径が小さい円筒形状の空孔を有する。複数の貯留空間６４、６５のそれぞれには、貯留空間６２と同様に、ピストン７０が配置されている。貯留空間６４、６５内のピストン７０は、貯留空間６２内のピストン７０と同一の支持プレート７２に取り付けられている。
（高圧タンクの製造方法）
次いで、図５、図６を参照して、高圧タンク１００の製造方法を説明する。この製造方法では、まず、ライナ１０２に繊維束１０４を配置して環状部材１０６で保持することによって、中間体２００が作製される。次いで、繊維束１０４に樹脂を含浸させる樹脂含浸処理が実行される。樹脂含浸処理では、設備３００（例えばプレス装置）に取り付けられた金型１１に、中間体２００が配置されているキャビティ４０に樹脂を注入し、加圧することによって、繊維束１０４に樹脂を含浸させる、いわゆるＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇの略）成形が実行される。
樹脂含浸処理では、まず、金型１１の上型１２と下型１４とを離間させて、下型１４のキャビティ４０の形状部分に中間体２００を配置し、支持部１６で中間体２００を固定する（Ｓ１２）。中間体２００には、中間体２００の一端側から昇圧機構５０の連通管５４が取り付けられ、連通管５４が中間体２００の内部に連通される。次いで、上型１２と下型１４とを閉じる。
次いで、溶融樹脂を注入口６６から貯留空間６２、６４、６５に注入する（Ｓ１４）。注入される樹脂は、例えば、エポキシ樹脂である。なお、Ｓ１４の処理の前に、貯留空間６２、６４、６５内のピストン７０は、下限位置に配置される。注入口６６から金型１１内に流入した溶融樹脂は、樹脂流路６８を通過して、複数の貯留空間６２に流入され、充填される。また、溶融樹脂は、樹脂流路６８からキャビティ４０の表面と中間体２００との隙間を通過して、樹脂流路６９に流入する。樹脂流路６９を流れる溶融樹脂は、複数の貯留空間６４、６５に流入して充填される。
次いで、Ｓ１５において、制御装置８０がサーボモータ７４を駆動させて、ピストン７０を上昇させることによって、複数の貯留空間６２、６４、６５に貯留されている溶融樹脂を押圧して、キャビティ４０に溶融樹脂を充填する。次いで、Ｓ１６において、制御部がサーボモータ７４によってピストン７０を上向きに押圧することによって、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力を上昇させる。これにより、樹脂が繊維束１０４に含浸され始める。Ｓ１６では、さらに、作業者が弁装置５６を操作することによって、ガスボンベ５２から連通管５４を介して、中間体２００の内部にガスを導入する。これにより、中間体２００の内圧を昇圧する。Ｓ１５及びＳ１６の工程では、制御装置８０は、コンピュータプログラムによって予め設定されているサーボモータ７４のトルク及び上昇速度の上限値を用いて、サーボモータ７４を制御する。
Ｓ１６において、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力及び中間体２００の内圧がそれぞれに対して予め決められた圧力値に昇圧されると、Ｓ１８において、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力及び中間体２００の内圧が保持される。溶融樹脂が保圧されて含浸が進行すると、溶融樹脂が徐々に硬化していく。樹脂の硬化後（Ｓ２０）、上型１２と下型１４とを離間させ、成形済みの高圧タンク１００を、金型１１から取り出して（Ｓ２２）、樹脂含浸処理を終了する。
（Ｓ１４～Ｓ１８における中間体の内圧と溶融樹脂の圧力の説明）
次いで、図６を参照して、金型１１に溶融樹脂が注入されてから溶融樹脂が硬化するまでの工程における中間体２００の内圧２０２とキャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４とについて説明する。なお、図６では、内圧２０２及び圧力２０４は、圧力変化の傾向を説明するために、実際の中間体２００の内圧及び溶融樹脂の圧力を模式的に表している。
金型１１に配置される中間体２００には、予め圧力Ｐ１の内圧が与えられている。圧力Ｐ１は、中間体２００の形状を維持するために付与される圧力であり、例えば０．７ＭＰａである。Ｓ１４において貯留空間６２、６４、６５内に溶融樹脂が貯留される段階では、タイミングＴ１までの期間で示されるように、キャビティ４０を通過する溶融樹脂の圧力がキャビティ４０内に流入する前のキャビティ４０内の圧力（図６で０．０ＭＰａ）と等しくなるように、溶融樹脂が流入される。Ｓ１４の段階では、ピストン７０は、下限位置から移動されない。
次いで、Ｓ１５では、制御装置８０は、サーボモータ７４を制御することによって、複数のピストン７０を上昇させて、複数の貯留空間６２、６４、６５に貯留されている溶融樹脂を押圧する。これにより、溶融樹脂がキャビティ４０に流入する。Ｓ１５では、タイミングＴ１～Ｔ２の期間で示されるように、中間体２００の内圧２０２とキャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４とは、変化しない。タイミングＴ２までの間は、中間体２００の内圧２０２とキャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４との圧力差は、差圧Ｄ１で維持されている。この期間では、制御装置８０は、サーボモータ７４を制御することによって、サーボモータ７４を、トルクＮ１に維持し、ピストン７０の上昇速度の上限を速度Ｖ１に維持する。これにより、制御装置８０は、溶融樹脂を押圧する力を一定に維持し、キャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量の上限を決定する。
次いで、Ｓ１６では、タイミングＴ２～Ｔ３の期間で示されるように、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４が圧力Ｐ２まで上昇され、中間体２００の内圧２０２が圧力Ｐ１から圧力Ｐ３まで上昇される。タイミングＴ２～Ｔ３の期間では、制御装置８０は、サーボモータ７４のトルクをトルクＮ１から徐々に上昇させる。例えば、Ｓ１６において、タイミングＴ２～Ｔ３の期間が１５秒間で、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４と中間体２００の内圧２０２とのそれぞれを、予め決められた圧力Ｐ２、Ｐ３のそれぞれに上昇させる場合、制御装置８０は、サーボモータ７４のトルクをトルクＮ１から０．１秒の間隔で徐々に上昇させ、１５秒間で、トルクＮ２に到達させる。トルクＮ２は、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４を圧力Ｐ２に到達させるためのトルクである。なお、トルクは、０．１秒毎に一定で上昇される。これにより、制御装置８０は、キャビティ４０内の溶融樹脂に付与される押圧力を徐々に上昇させる。
また、この期間では、制御装置８０は、ピストン７０の上昇速度の上限を速度Ｖ１よりも低い速度Ｖ２に維持する。これにより、制御装置８０は、キャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量の上限を決定する。
溶融樹脂の昇圧の初期段階では、溶融樹脂がキャビティ４０に充填されて含浸が開始されると、溶融樹脂の圧力が急激に上昇する。上記した構成によれば、溶融樹脂に付与される押圧力とキャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量とを制御することによって、溶融樹脂の圧力の上昇を抑えることができる。これにより、タイミングＴ２～Ｔ３の期間において、昇圧工程における中間体２００の内圧２０２とキャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４との差圧Ｄ２は、差圧Ｄ１以上で維持される。また、差圧Ｄ２は、２．０ＭＰａ以下に抑えられる。これにより、中間体２００の内圧２０２が高すぎて、中間体２００が膨張して、繊維束１０４がずれてしまうことを抑制することができる。
次いで、Ｓ１８では、タイミングＴ３～Ｔ４の期間に示すように、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４が圧力Ｐ２で維持され、中間体２００の内圧２０２が圧力Ｐ３に維持される。タイミングＴ３～Ｔ４の期間では、制御装置８０は、サーボモータ７４のトルクをトルクＮ２に維持する。これにより、キャビティ４０内の溶融樹脂に付与される押圧力が維持される。
また、この期間では、制御装置８０は、ピストン７０を停止する。これにより、キャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量の上限が決定される。タイミングＴ３～Ｔ４の保圧工程における中間体２００の内圧２０２とキャビティ４０内の溶融樹脂の圧力２０４との差圧Ｄ３は、差圧Ｄ１以上２．０ＭＰａ以下で維持される。
タイミングＴ４が過ぎると、樹脂が硬化されて圧力２０４は低下される。このタイミングで、制御装置８０は、ピストン７０を降下させる。
（効果）
本実施例では、溶融樹脂の昇圧中に、キャビティ４０内に配置された中間体２００の内圧が昇圧される。この構成によれば、中間体２００の初期内圧を予め高く設定しなくて済む。これにより、内圧によってライナ１０２が変形して繊維束１０４がずれることを抑制することができる。また、溶融樹脂の昇圧の際に、中間体２００の内圧を上昇させることによって、溶融樹脂の昇圧によって中間体２００が変形することを抑制することができる。
また、溶融樹脂を昇圧する際に、溶融樹脂の圧力を制御することによって、中間体２００の内圧とキャビティ４０内の溶融樹脂の圧力とのバランスを保つことができる。これにより、ライナ１０２が変形して繊維束１０４がずれることを抑制することができるとともに、中間体２００が変形することを抑制することができる。
溶融樹脂を昇圧する際に、制御装置８０は、サーボモータ７４のトルクと上昇速度とを制御することによって、溶融樹脂を押圧する力と、キャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、を制御する。これにより、キャビティ４０内に流入されている溶融樹脂の圧力を、中間体２００の内圧に合わせて上昇させることができる。
制御装置８０は、サーボモータ７４のトルクを０．１秒単位で上昇させる。また、制御装置８０は、サーボモータ７４の上昇速度の上限を決定している。これにより、溶融樹脂の圧力が急激に変化することを抑制することができる。なお、本実施例では、タイミングＴ２～Ｔ３の期間の初期段階で、溶融樹脂の圧力２０４が大きく変化している。サーボモータ７４のトルクの変化量が大きいほど、溶融樹脂の圧力の変化の度合いが、圧力２０４で表される変化よりも激しくなる。
樹脂含浸工程では、溶融樹脂の硬化が開始する前に、溶融樹脂を繊維束１０４に含浸させなければならない。このため、溶融樹脂の圧力を昇圧するための期間は、溶融樹脂の硬化速度によって予め決められている。また、含浸のために保持すべき溶融樹脂の圧力、即ち、上昇させるべきサーボモータ７４のトルクも予め決められている。従って、サーボモータ７４のトルクを、０．１秒よりも長い時間単位（例えば１．０秒単位）で上昇させるようとすると、単位時間当たりに上昇させるトルクが大きくなる。即ち、単位時間当たりのトルクの変化量が大きくなる。本実施例では、０．５秒単位以下でトルクを徐々に上昇させることができれば、溶融樹脂の急激な圧力変化を抑制することができることが分かった。
また、溶融樹脂及び中間体２００の内圧の昇圧過程において、差圧Ｄ２を初期の差圧Ｄ１以上に維持することによって、溶融樹脂の圧力の急上昇によって、中間体２００の内圧を超える事態を回避することができる。これにより、溶融樹脂の圧力によって中間体２００が変形することを抑制することができる。さらに、差圧Ｄ２を２．０ＭＰａ以下に維持することによって、溶融樹脂の圧力が小さすぎて、中間体２００が内圧によって変形することを抑制することができる。
本実施例では、注入口６６から金型１１に注入される溶融樹脂を、一旦、貯留空間６２、６４、６５に貯留してから、キャビティ４０に充填する。この構成によれば、注入口６６から溶融樹脂を直接的にキャビティ４０に充填する場合と比較して、キャビティ内の溶融樹脂の圧力を制御し易い。
また、貯留空間６２、６４、６５内の溶融樹脂を、サーボモータ７４によって移動されるピストン７０で押し出すことによって、キャビティ４０に充填させる。これにより、サーボモータ７４によってピストン７０の移動を細かく制御することによって、キャビティ４０内の溶融樹脂の圧力を適切に制御することができる。
（第２実施例）
本実施例では、制御装置８０は、コンピュータプログラムに従って、サーボモータ７４とともに、弁装置５６を制御する。具体的には、制御装置８０は、タイミングＴ２において、弁装置５６を開弁し、タイミングＴ３において、弁装置５６を閉弁する。タイミングＴ２～Ｔ３の期間では、制御装置８０は、弁装置５６の開度を一定に維持する。次いで、タイミングＴ３以降の期間では、制御装置８０は、弁装置５６を閉弁する。なお、変形例では、制御装置８０は、タイミングＴ２～Ｔ３の期間において、溶融樹脂の圧力に合わせて、弁装置５６の開度を変化させてもよい。
なお、変形例では、制御装置８０は、制御装置８０は、溶融樹脂を押圧する力及びキャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量を制御せずに、弁装置５６の開閉を制御してもよい。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
（１）ピストン７０は、サーボモータ７４以外に、エアシリンダ、油圧シリンダ等のアクチュエータによって移動されてもよい。
（２）金型１１は、複数の貯留空間６２、６４、６５を備えていなくてもよい。この場合、溶融樹脂は、注入口６６から流路（例えば樹脂流路６８）を通過して、キャビティ４０に流入してもよい。
（３）制御装置８０は、サーボモータ７４のトルクと上昇速度との一方のみを制御してもよい。即ち、制御装置８０は、溶融樹脂を押圧する力とキャビティ４０に流入する溶融樹脂の単位時間当たりの流量との一方のみを制御してもよい。
（４）溶融樹脂は、貯留空間６２、６４、６５に充満されていなくてもよい。この場合、制御装置８０は、ピストン７０を上昇させる際の初期段階で、貯留空間６２、６４、６５からキャビティ４０に向かって溶融樹脂が流れるまでの間、サーボモータ７４のトルクを大きく（例えば最大値）に設定して、サーボモータ７４を制御してもよい。これにより、溶融樹脂を貯留空間６２、６４、６５からキャビティ４０に充填させる期間を短くすることができる。
（５）制御装置８０は、サーボモータ７４を、フィードバック制御によって制御してもよい。例えば、制御装置８０は、中間体２００の内圧を計測するセンサと溶融樹脂の圧力を計測するセンサとから、中間体２００の内圧及び溶融樹脂の圧力の昇圧中の圧力値を取得して、取得済みの圧力値を用いて、サーボモータ７４のトルク及び上限速度を補正してもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
１０：高圧タンク製造装置、１１：金型、４０：キャビティ、５０：昇圧機構、５２：ガスボンベ、５４：連通管、５６：弁装置、６０：注入機構、６２：貯留空間、６４：貯留空間、６５：貯留空間、６６：注入口、６８、６９：樹脂流路、７０：ピストン、７４：サーボモータ、８０：制御装置、１００：高圧タンク、１０２：ライナ、１０４：繊維束、１０６：環状部材、２００：中間体

Claims (13)

  1. 高圧タンクの製造方法であって、
    金型のキャビティ内にライナに繊維束が巻回されている中間体を配置する配置工程と、
    前記キャビティに注入される溶融樹脂を昇圧して、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を、前記繊維束に含浸させる含浸工程と、を備え、
    前記含浸工程は、前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記中間体の内圧を上昇させる昇圧工程を含む、高圧タンクの製造方法。
  2. 前記含浸工程は、前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧を制御する圧力制御工程を含み、
    前記昇圧工程では、制御される前記溶融樹脂の昇圧に応じて、前記中間体の前記内圧が上昇される、請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
  3. 前記圧力制御工程では、前記溶融樹脂を押圧する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御する、請求項２に記載の高圧タンクの製造方法。
  4. 前記配置工程では、前記中間体の前記内圧は、初期内圧を有し、
    前記含浸工程では、前記溶融樹脂が硬化するまでの間、前記中間体の前記内圧と前記キャビティ内の前記溶融樹脂の圧力との差圧が前記初期内圧以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧タンクの製造方法。
  5. 前記含浸工程では、前記溶融樹脂が硬化するまでの間、前記中間体の前記内圧と前記キャビティ内の前記溶融樹脂の圧力との差圧が２ＭＰａ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の高圧タンクの製造方法。
  6. 前記金型の前記キャビティ以外の貯留空間であって、前記キャビティに連通する前記貯留空間に、前記溶融樹脂を貯留する貯留工程を、さらに備え、
    前記含浸工程では、前記貯留空間内に貯留される前記溶融樹脂を押し出して、前記キャビティに注入する、請求項１から５のいずれか一項に記載の高圧タンクの製造方法。
  7. ライナに繊維束が巻回されている中間体を配置するキャビティを有する金型と、
    前記キャビティ内に溶融樹脂を注入して昇圧する注入機構と、
    前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記キャビティ内に配置された前記中間体の内圧を昇圧する昇圧機構と、を備える、高圧タンク製造装置。
  8. 前記金型は、前記キャビティに連通する貯留空間を備え、
    前記注入機構は、
    前記貯留空間に貯留される前記溶融樹脂を前記キャビティに押し出すピストンと、
    前記ピストンを移動させるアクチュエータと、を備える、請求項７に記載の高圧タンク製造装置。
  9. 前記アクチュエータは、サーボモータを備える、請求項８に記載の高圧タンク製造装置。
  10. 前記注入機構は、前記キャビティに前記溶融樹脂を注入する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御する制御部を備える、請求項７から９のいずれか一項に記載の高圧タンク製造装置。
  11. 高圧タンク製造装置のためのコンピュータブログラムであって、
    前記高圧タンク製造装置は、
    ライナに繊維束が巻回されている中間体を配置するキャビティを有する金型と、
    前記キャビティ内に溶融樹脂を注入して昇圧する注入機構と、
    前記溶融樹脂の昇圧中に、前記キャビティ内に配置された前記中間体の内圧を昇圧する昇圧機構と、
    前記注入機構と昇圧機構との少なくとも一方を制御するコンピュータと、を備え、
    前記コンピュータに、
    前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記中間体の前記内圧と前記キャビティ内の前記溶融樹脂の圧力との少なくとも一方の昇圧を制御させる、コンピュータプログラム。
  12. 前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに、
    前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧の際に、前記溶融樹脂を押圧する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、前記溶融樹脂の圧力を制御させる、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
  13. 前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに、
    前記キャビティ内の前記溶融樹脂の昇圧中に、０．５秒以下の間隔で、前記キャビティ内の前記溶融樹脂を押圧する力と、前記キャビティに流入する前記溶融樹脂の単位時間当たりの流量と、の少なくとも一方を制御することによって、前記溶融樹脂の圧力を制御させる、請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
JP2021042902A 2021-03-16 2021-03-16 高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム Active JP7447851B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021042902A JP7447851B2 (ja) 2021-03-16 2021-03-16 高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム
BR102022004425-2A BR102022004425A2 (pt) 2021-03-16 2022-03-10 Método para fabricação de tanque de alta pressão, aparelho de fabricação de tanque de alta pressão, e meio de armazenamento não transitório
EP22161637.8A EP4059701B1 (en) 2021-03-16 2022-03-11 High-pressure tank manufacturing apparatus
KR1020220030471A KR20220129474A (ko) 2021-03-16 2022-03-11 고압 탱크의 제조 방법, 고압 탱크 제조 장치 및 비일시적 기억 매체
US17/654,809 US20220299161A1 (en) 2021-03-16 2022-03-14 Method for manufacturing high-pressure tank, high-pressure tank manufacturing apparatus, and non-transitory storage medium
CN202210246715.XA CN115071169B (zh) 2021-03-16 2022-03-14 制造高压罐的方法、高压罐制造设备及非暂时性存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021042902A JP7447851B2 (ja) 2021-03-16 2021-03-16 高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022142647A true JP2022142647A (ja) 2022-09-30
JP7447851B2 JP7447851B2 (ja) 2024-03-12

Family

ID=80775107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021042902A Active JP7447851B2 (ja) 2021-03-16 2021-03-16 高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220299161A1 (ja)
EP (1) EP4059701B1 (ja)
JP (1) JP7447851B2 (ja)
KR (1) KR20220129474A (ja)
CN (1) CN115071169B (ja)
BR (1) BR102022004425A2 (ja)

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5499739A (en) * 1994-01-19 1996-03-19 Atlantic Research Corporation Thermoplastic liner for and method of overwrapping high pressure vessels
JPH0996399A (ja) * 1995-07-25 1997-04-08 Toyoda Gosei Co Ltd 圧力容器
CA2318005A1 (en) * 2000-09-12 2002-03-12 Heinz Portmann Pre-stressed fibre-reinforce high pressure vessel
US6651659B2 (en) * 2001-05-23 2003-11-25 John I. Izuchukwu Ambulatory storage system for pressurized gases
US7100262B2 (en) * 2003-07-08 2006-09-05 Polymer & Steel Technologies Holding Company Llc Method of forming filament-reinforced composite thermoplastic pressure vessel fitting assembly
US20070065538A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-22 Husky Injection Molding Systems Ltd. Molding system having valve including pump
DE102006026609A1 (de) * 2006-06-08 2008-01-17 Krauss Maffei Gmbh Komponentenzufuhr-Düse mit Druckentlastung
JP4552159B2 (ja) * 2008-07-09 2010-09-29 トヨタ自動車株式会社 ガスタンク及びガスタンクの製造方法
JP2010064392A (ja) 2008-09-11 2010-03-25 Toyota Motor Corp 繊維強化プラスチックの製造方法および製造装置
JP2010071444A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Toyota Motor Corp 高圧タンクおよびその製造方法、製造装置
CN102388256B (zh) * 2009-04-10 2015-03-18 丰田自动车株式会社 罐及其制造方法
JP5456889B2 (ja) * 2010-05-19 2014-04-02 八千代工業株式会社 圧力容器の口金部材とブローピンとの係合構造並びにこれを有する圧力容器の口金構造および圧力容器の製造方法
EP2805097A4 (en) * 2012-01-20 2015-12-02 Lightsail Energy Inc COMPRESSED GAS STORAGE UNIT
DE202012013354U1 (de) * 2012-07-16 2016-07-01 Elkamet Kunststofftechnik Gmbh Druckbehälter
KR20150121730A (ko) * 2014-03-26 2015-10-30 현대자동차주식회사 연료가스 저장탱크 및 제조방법
DE102014008649A1 (de) 2014-06-13 2015-12-17 Hydac Technology Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Druckbehälters
EP3012507B1 (de) * 2014-10-23 2019-02-06 Magna Steyr Fuel Systems GesmbH Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Druckbehälters und Druckbehälter
US10907769B2 (en) * 2014-11-28 2021-02-02 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Pressure vessel, liner and method for manufacturing a pressure vessel
DE102017101627A1 (de) * 2016-02-18 2017-08-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hochdrucktank und Verfahren zum Herstellen eines Hochdrucktanks
CA3018551A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Worthington Industries, Inc. Boss and liner interface for a pressure vessel
US11359766B2 (en) * 2016-10-05 2022-06-14 Plastic Omnium New Energies France Composite pressure vessel with a monolayer liner
JP6601425B2 (ja) * 2017-01-18 2019-11-06 トヨタ自動車株式会社 ガスタンク用のライナーおよびガスタンク
JP6614180B2 (ja) * 2017-02-21 2019-12-04 トヨタ自動車株式会社 水素タンク素体の製造方法、および水素タンクの製造方法
US10422477B2 (en) * 2017-04-07 2019-09-24 United Technologies Corporation Composite vessel assembly and method of manufacture
JP6790997B2 (ja) 2017-04-28 2020-11-25 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクの製造方法
EP3489001A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-29 Afros S.P.A. Apparatus for fine and controlled adjustment of an injection molding process and related industrial process
JP6939525B2 (ja) * 2017-12-25 2021-09-22 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクの製造方法
JP6897607B2 (ja) 2018-03-06 2021-06-30 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクの製造方法
FR3089856B1 (fr) * 2018-12-14 2022-01-21 Safran Moule de cuisson pour fabriquer une piece de turbomachine en materiau composite a partir d’une preforme, procede de fabrication d’une piece au moyen d’un tel moule et piece obtenue par un tel procede
JP7059963B2 (ja) * 2019-02-13 2022-04-26 株式会社豊田自動織機 圧力容器の製造方法及び圧力容器の製造装置
NL2022640B1 (en) * 2019-02-26 2020-09-01 Fiberneering Tech Development B V A method for preparing a composite product
FR3094260B1 (fr) * 2019-03-29 2021-04-16 Faurecia Systemes Dechappement Fabrication d’un réservoir à gaz sous haute pression
JP7264075B2 (ja) * 2020-01-30 2023-04-25 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN115071169B (zh) 2024-05-31
JP7447851B2 (ja) 2024-03-12
BR102022004425A2 (pt) 2022-09-20
EP4059701A1 (en) 2022-09-21
KR20220129474A (ko) 2022-09-23
EP4059701B1 (en) 2023-04-12
US20220299161A1 (en) 2022-09-22
CN115071169A (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7081219B2 (en) Method and machine for manufacturing molded structures using zoned pressure molding
JP4825899B2 (ja) 繊維強化樹脂の製造方法、繊維強化樹脂の製造装置
US6558590B1 (en) Method and machine for manufacturing molded structures using zoned pressure molding
JP6140679B2 (ja) 再使用可能なレジン分配ラインを具備する真空を利用したレジン注入成形プロセス
JP6939525B2 (ja) 高圧タンクの製造方法
US7785518B2 (en) Method and apparatus for molding composite articles
CA2515468A1 (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
WO2010058803A1 (ja) 繊維強化複合材の製造方法、及び繊維強化複合材の製造装置
JP2009028939A (ja) Ｒｔｍ成形方法
JP2022142647A (ja) 高圧タンクの製造方法、高圧タンク製造装置、及びコンピュータプログラム
KR102403410B1 (ko) 섬유 강화 수지 성형품의 제조 방법 및 제조 장치
JP2014156115A (ja) 繊維強化樹脂の製造方法
KR100697631B1 (ko) 섬유강화 열경화성 수지의 가변 단면 제품 제조방법 및 그장치
CN104105584B (zh) 纤维增强树脂的制备方法
JP7230832B2 (ja) 繊維強化樹脂成形品の製造方法および製造装置
JP7287324B2 (ja) 繊維強化樹脂成形品の製造方法および製造装置
CN110382214B (zh) 用于制造纤维增强塑料构件的方法和设备
JP2022134516A (ja) 高圧タンク製造装置及び高圧タンク製造方法
JP5104674B2 (ja) 繊維強化材料製品とその製造方法
CN116001189B (zh) 一种玄武岩纤维复合材料的注塑成型工艺
JP2024010424A (ja) 高圧タンク及び高圧タンクの製造装置
KR20200013377A (ko) 복합소재 성형장치
DE102022121377A1 (de) Verfahren zur herstellung eines tanks
JP2020183059A (ja) 成形装置、及び基材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240130

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240212

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7447851

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151