JP2023096315A - Tank manufacturing device - Google Patents
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Description
本明細書は、ライナとライナに巻き付けられる繊維とを有するタンクを製造するタンク製造装置を開示する。 This specification discloses a tank manufacturing apparatus for manufacturing a tank having a liner and fibers wrapped around the liner.
例えば燃料電池自動車には、中空状のライナと、ライナを覆う繊維強化樹脂層と、を備えるタンクが用いられる。ライナの内圧とライナに巻き回される繊維の張力によってタンクの長さが変化する。特許文献1では、ライナ内にシャフトを配置することによって、タンクの長さが調整されている。 For example, a fuel cell vehicle uses a tank including a hollow liner and a fiber-reinforced resin layer covering the liner. The length of the tank changes depending on the internal pressure of the liner and the tension of the fiber wound around the liner. In US Pat. No. 5,400,000, the length of the tank is adjusted by placing the shaft in the liner.
上記の技術では、タンクの長手方向に合わせた長尺のシャフトの取り扱いが難しい。 With the above technology, it is difficult to handle a long shaft aligned with the longitudinal direction of the tank.
本明細書では、ライナ内に配置するシャフトを用いずに、タンクの長手方向の長さを制御する技術を提供する。 Techniques are provided herein to control the longitudinal length of a tank without a shaft located within the liner.
本明細書では、ライナと前記ライナに巻き付けられる繊維とを有するタンクを製造するタンク製造装置を開示する。タンク製造装置は、前記ライナの長手方向の両端を支持する支持部と、前記ライナの長手方向の荷重を計測する計測部と、前記ライナの内圧と繊維の張力とを調整することによって、前記ライナの長手方向の荷重を調整する調整部と、を備えていてもよい。 Disclosed herein is a tank manufacturing apparatus for manufacturing a tank having a liner and fibers wrapped around the liner. The tank manufacturing apparatus includes a support section that supports both ends of the liner in the longitudinal direction, a measuring section that measures the load in the longitudinal direction of the liner, and an internal pressure of the liner and tension of the fibers to adjust the liner. and an adjuster that adjusts the load in the longitudinal direction of the.
上記の構成によれば、ライナの長手方向の荷重を調整することによって、ライナの内圧と繊維の張力とのバランスに応じて、タンクの長手方向の長さが変化することを抑制することができる。 According to the above configuration, by adjusting the load in the longitudinal direction of the liner, it is possible to suppress the change in the length of the tank in the longitudinal direction according to the balance between the internal pressure of the liner and the tension of the fibers. .
(実施例)
図1に示すように、本実施形態のタンク100は、燃料電池車に搭載され、水素を貯蔵する。タンク100は、ライナ102と、炭素繊維層104と、口金具106と、を備える。ライナ102は、水素ガスに対するガスバリア性を有する樹脂製容器である。ライナ102は、中空の円筒形状を有する。ライナ102の長手方向の両端のそれぞれには、口金具106が取り付けられている。口金具106は、金属製である。一方の口金具106の中央部には、ライナ102の内側と外側とを連通する連通口が配置されている。
(Example)
As shown in FIG. 1, a
ライナ102の外側には、炭素繊維層104が配置されている。炭素繊維層104は、例えばフィラメントワインディング法により、ライナ102の外周面に樹脂を含浸した炭素繊維を巻き付け、巻き付けられた炭素繊維に含浸されている樹脂を硬化させることにより形成される。炭素繊維層104の樹脂には、例えばエポキシ樹脂が用いられる。
A
(タンクの製造装置)
図2に示すように、ライナ102に炭素繊維を巻き付けるためのタンク製造装置10は、本体12と、支持具14と、エア供給部16と、フィード部18と、制御部20と、を備える。支持具14と、エア供給部16と、フィード部18と、制御部20と、は、本体12に取り付けられている。
(tank manufacturing equipment)
As shown in FIG. 2 , the
支持具14は、口金具106に固定されて、ライナ102の長手方向X(即ちライナ102の軸方向)を中心として、ライナ102を本体12に対して回転可能に支持する。支持具14は、保持部22と、ロードセル24と、を備える。保持部22は、本体12に設置されている。保持部22は、口金具106を保持することによって、ライナ102を本体12に対して支持する。ロードセル24は、保持部22に取り付けられている。ロードセル24は、ライナ102の長手方向Xの荷重を計測する。ロードセル24は、例えばダイアフラム型のロードセルである。
The
エア供給部16は、口金具106の連通口を介して、ライナ102内部にエアを供給するポンプを有する。フィード部18は、支持具14によって回転されるライナ102に対して、ライナ102の長手方向Xに移動しながら、樹脂を含浸した炭素繊維を供給することによって、ライナ102に炭素繊維を巻き付ける。
The
制御部20は、とメモリとを備える。制御部20は、支持具14、エア供給部16及びフィード部18のそれぞれと、通信可能に接続されている。制御部20では、CPUが予めメモリに格納されているプログラムに従って、支持具14、エア供給部16及びフィード部18を制御することによって、ライナ102に炭素繊維を巻き付ける。制御部20は、支持具14を駆動してライナ102を回転させる。制御部20は、フィード部18を駆動して、ライナ102に炭素繊維を供給する。制御部20は、フィード部18を長手方向Xに沿って移動させることによって、ライナ102の外側に、複数層の炭素繊維を配置する。複数層の炭素繊維は、ヘリカル巻き及びフープ巻きを備える。制御部20は、炭素繊維を巻き付けている間、エア供給部16及びフィード部18を制御することによって、ライナ102の内圧と、炭素繊維の張力と、を調整する。
The
(ライナの内圧及び炭素繊維の張力の調整処理)
ライナ102に炭素繊維を巻き付ける場合、まず、ライナ102を支持具14に取り付け、エア供給部16を口金具106に取り付ける。図3に示されるように、調整処理では、最初に、S12において、制御部20は、ライナ102の長手方向Xの荷重を0kNに調整する。具体的には、内圧を初期圧力に調整したライナ102が支持具14に取り付けられている状態のライナ102の長手方向Xの荷重を「0kN」と設定する。
(Adjustment of liner internal pressure and carbon fiber tension)
When the carbon fiber is wound around the
次いで、S14では、制御部20は、支持具14及びフィード部18を制御することによって、所定層分の炭素繊維を、ライナ102に巻き付ける。制御部20は、所定層の各層について、ヘリカル巻きとフープ巻きのうちの予め使用者によって制御部20に指定されている巻き方で、炭素繊維を巻き付ける。所定層は、1層以上の層数であり、使用者によって制御部20に予め設定される。次いで、S16では、制御部20は、炭素繊維の巻き付けが完了したか否かを判断する。具体的には、制御部20は、タンク100を作製するために必要な層数(以下「N層」と呼ぶ)だけ炭素繊維を巻き付けた場合に、巻き付けが完了したと判断し、N層未満しか炭素繊維を巻き付けていない場合に、巻き付けが完了していないと判断する。
Next, in S<b>14 , the
巻き付けが完了していないと判断される場合(S16でNO)、S18において、制御部20は、ライナ102にエアを供給して、内圧を調整すべきタイミングであるか否かを判断する。具体的には、制御部20には、巻付けられた炭素繊維の層数に応じて、ライナ102の内圧が所定圧力になるまでエアを供給することが予め設定されている。制御部20は、巻き付けられた炭素繊維の層数が予め設定された層数に到達した場合に、内圧を調整すべきタイミングであると判断し(S18でYES)、炭素繊維の層数が予め設定された層数に到達していない場合に、内圧を調整すべきタイミングでないと判断する(S18でNO)。例えば、制御部20は、2層毎に内圧を調整すべきであると予め設定されている。
If it is determined that the winding is not completed (NO in S16), in S18, the
S18でYESの場合、S20において、制御部20は、エア供給部16に、ライナ102の内圧が所定圧力になるまで、ライナ102内にエアを供給させる。一方、S18でNOの場合、S20をスキップする。次いで、S22では、制御部20は、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNであるか否かを判断する。具体的には、制御部20は、ロードセル24の測定値が0kNであるか否かを判断する。ロードセル24の測定値が0kNである場合、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNであると判断する(S22でYES)。ロードセル24の測定値が0でない場合、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNでないと判断する(S22でNO)。
If YES in S18, in S20, the
S22でNOの場合、S24において、制御部20は、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNとなるように、ライナ102の内圧と、炭素繊維の張力と、の少なくとも一方を調整する。例えば、ライナ102の長手方向Xの荷重がライナ102の中心に向かって負荷されている場合、制御部20は、ライナ102の内圧を上昇させるために、エア供給部16に、ライナ102にエアを供給させる。これにより、ライナ102の長手方向Xの荷重が緩和され、0kNに調整される。なお、制御部20は、ライナ102の内圧の調整に替えて、あるいはそれと同時に、フィード部18に、炭素繊維の張力を緩めさせる。この場合、ヘリカル巻きの炭素繊維の張力が緩くなり、ライナ102の長手方向Xの荷重が緩和される。ライナ102の長手方向Xの荷重がライナ102の外側に向かって負荷されている場合、制御部20は、ライナ102内のエアを抜いて、内圧を低下させる。これにより、ライナ102の長手方向Xの荷重が緩和され、0kNに調整される。なお、制御部20は、ライナ102の内圧の調整に替えて、あるいはそれと同時に、フィード部18に、炭素繊維の張力を上げさせる。この場合、ヘリカル巻きの炭素繊維の張力が上昇して、ライナ102の長手方向Xの荷重が緩和される。
If NO in S22, in S24, the
ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNに調整されると、S14の処理に戻る。S22でYESの場合、S24の処理をスキップして、S14の処理に戻る。
When the load in the longitudinal direction X of the
一方、S16において、N層の炭素繊維が巻き付けられていると判断される場合(S16でYES)、S26において、S22と同様に、制御部20は、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNであるか否かを判断する。ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNでないと判断される場合(S26でNO)、S28において、制御部20は、S24と同様に、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNとなるように、ライナ102の内圧と、炭素繊維の張力と、の少なくとも一方を調整する。一方、ライナ102の長手方向Xの荷重が0kNである場合(S26でYES)、調整処理を終了する。これにより、ライナ102の周りに炭素繊維が巻き付けられる。
On the other hand, if it is determined in S16 that N layers of carbon fibers are wound (YES in S16), in S26, as in S22, the
炭素繊維の巻き付けが終了すると、炭素繊維が巻き付けられたライナ102は、支持具14から取り外されて、熱処理のための装置に配置されて、熱処理される。支持具14から取り外される際、ライナ102の長手方向Xの荷重は、0kNに調整されている。これにより、支持具14から取り外されたライナ102の長手方向Xの長さが、炭素繊維の巻き付けによって変化することを抑制することができる。また、ライナ102の長さの変化を抑えるために、ライナ102内にシャフトを配置する等、別部材を用いずに済む。
After the carbon fiber winding is completed, the carbon fiber wrapped
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、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。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し得るものであり、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。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in this specification or in the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in this specification or drawings can simultaneously achieve a plurality of purposes, and achieving one of them has technical utility in itself.
10 :タンク製造装置
12 :本体
14 :支持具
16 :エア供給部
18 :フィード部
20 :制御部
22 :保持部
24 :ロードセル
100 :タンク
102 :ライナ
104 :炭素繊維層
106 :口金具
10: Tank manufacturing device 12: Main body 14: Supporting device 16: Air supply unit 18: Feed unit 20: Control unit 22: Holding unit 24: Load cell 100: Tank 102: Liner 104: Carbon fiber layer 106: Mouth fitting
Claims (1)
前記ライナの長手方向の両端を支持する支持部と、
前記ライナの長手方向の荷重を計測する計測部と、
前記ライナの内圧と繊維の張力とを調整することによって、前記ライナの長手方向の荷重を調整する調整部と、を備える、タンク製造装置。 A tank manufacturing apparatus for manufacturing a tank having a liner and fibers wrapped around the liner,
a support portion that supports both ends of the liner in the longitudinal direction;
a measuring unit that measures the load in the longitudinal direction of the liner;
an adjustment unit that adjusts the load in the longitudinal direction of the liner by adjusting the internal pressure of the liner and the tension of the fibers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021211969A JP2023096315A (en) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | Tank manufacturing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021211969A JP2023096315A (en) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | Tank manufacturing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2023096315A true JP2023096315A (en) | 2023-07-07 |
Family
ID=87005867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021211969A Pending JP2023096315A (en) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | Tank manufacturing device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2023096315A (en) |
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2021
- 2021-12-27 JP JP2021211969A patent/JP2023096315A/en active Pending
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