JP2023158727A - タンクおよびタンクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この形態の方法によれば、第2層を熱硬化により形成する際に、第1層に含まれる第1樹脂のせん断強度をパイプ中の残留応力よりも大きく維持することができる。このため、第2層形成時に、加熱によるパイプの破損を抑制することができる。
(2)上記形態の方法において、前記マンドレルとして、前記第1繊維強化樹脂と同じ線膨張係数を有する材料からなるマンドレルを準備する工程を含んでもよい。
この形態の方法によれば、パイプとマンドレルが同じ線膨張係数を有するため、パイプ形成時にパイプとマンドレルが同じ割合で熱膨張する。このため、形成されたパイプ中の残留応力が、パイプの線膨張係数と異なる線膨張係数を有するマンドレルを用いてパイプを形成した場合と比較して、小さくなる。このため、第2層形成時に加熱によるパイプの破損を抑制することができる。
(3)上記形態の方法において、前記第2加熱条件は、前記ライナーに巻回された前記第2繊維強化樹脂を前記第2樹脂の硬化温度で加熱する条件を含み、前記第2樹脂の前記硬化温度において、前記第1層に含まれる前記第1樹脂のせん断強度が、前記パイプ中の残留応力よりも高くなるような前記第1樹脂および前記第2樹脂を準備する工程を更に備えてもよい。
この形態の方法によれば、第2樹脂の硬化温度において、第1樹脂のせん断強度をパイプ中の残留応力よりも高く保つことができる。このため、第2層形成時に加熱によるパイプの破損を抑制することができる。
(4)上記形態の方法において、前記第2加熱条件における最高加熱温度は、前記第1加熱条件における最高加熱温度よりも低くてもよい。
この形態の方法によれば、第2層を熱硬化により形成する際に、加熱温度が一定である場合に限らず、時間毎に変化する場合であっても、パイプに加えられる最高温度が、パイプ形成時に加えられた最高温度よりも低い温度となる。このため、第2層形成時に、第1樹脂のせん断強度が低下することを抑制でき、加熱によるパイプの破損を抑制することができる。
(5)本開示の他の形態によれば、タンクが提供される。このタンクは、ライナーと、
前記ライナーの外表面に嵌合されるパイプにより構成される第1層および前記パイプを覆う第2層を含む補強層と、を備え、前記第1層に含まれる第1樹脂の硬化温度は、前記第2層に含まれる第2樹脂の硬化温度よりも高い。
この形態のタンクによれば、第1樹脂の硬化温度が、第2樹脂の硬化温度よりも高いため、第2層を熱硬化で形成する際に、第1樹脂の硬化温度が第2樹脂の硬化温度よりも低い場合と比べて、第1樹脂のせん断強度がパイプ中の残留応力を下回ることを抑制することができる。したがって、第2層形成時に、加熱によるパイプの破損を抑制することができる。
A1.装置構成:
図1は、本開示の一実施形態としてのタンク100の構成を示す断面図である。タンク100は、流体を貯蔵する容器である。流体は、例えば水素ガス等の気体、または天然ガス(Liquefied Natural Gas,LNG)等の液体である。タンク100は、例えば燃料電池車(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)に搭載される燃料電池等に用いられる。タンク100は、ライナー10と補強層20とを備える。
図2は、第1実施形態におけるタンク100の製造方法を示す工程図である。タンク100の製造は、タンク100の製造における一工程として実行される。タンク100の製造が実行される前に、予め一対の口金14,15が、ライナー10に取り付けられている。
第2実施形態のタンク100の製造方法は、パイプの成形型のマンドレルとして、第1繊維強化樹脂と同じ線膨張係数を有する材料からなるマンドレルを準備する工程を含む点で、第1実施形態のタンク100の製造方法と異なる。かかる工程は、上述した工程P105において行われ得る。第2実施形態のタンク100の製造方法におけるその他の構成は、第1実施形態のタンク100の製造方法と同じであるので、その説明を省略する。なお、本明細書において「同じ線膨張係数」とは、線膨張係数が全く同一である場合に限らず、±10%程度の範囲で異なる線膨張係数である場合も含む広い概念を有する。
第3実施形態のタンク100の製造方法は、第2加熱条件が、ライナー10に巻回された第2繊維強化樹脂を第2樹脂の硬化温度で加熱する条件を含む点で異なる。また、第2樹脂の硬化温度において、第1層21に含まれる第1樹脂のせん断強度が、パイプ中の残留応力よりも高くなるような第1樹脂および第2樹脂を準備する工程を、工程P105において含む点で、第1および第2実施形態のタンク100の製造方法と異なる。第3実施形態のタンク100の製造方法におけるその他の構成は、第1実施形態のタンク100の製造方法と同じであるので、その説明を省略する。なお、第3実施形態のタンク100の製造方法は、第2実施形態で説明したタンク100の製造方法と組み合わせてもよい。
(D1)第1実施形態において、アルミニウムの線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する材料からなるマンドレルを工程P105において準備してもよい。
第1実施形態において、マンドレルは、アルミニウムにより形成されていたが、アルミニウムに代えて、アルミニウムの線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する任意の材料により形成されていてもよい。そのような材料でマンドレルを形成することで、パイプ形成時のマンドレルの熱膨張を抑制することができる。そのような材料は、例えばSUS、インバー、鋼、またはノビナイト(登録商標)等である。かかる方法によれば、パイプ形成時のマンドレルの熱膨張が小さくなるので、形成したパイプ中の残留応力も小さくなる。したがって、第2層22を熱硬化により形成する際に、パイプの破損を抑制することができる。
かかる方法によれば、加熱温度が一定である場合に限らず、時間毎に変化する場合であっても、第2層22形成時にパイプに加えられる最高温度は、パイプ形成時に加えられた最高温度よりも低くなる。このため、第2層22形成時に、第1樹脂のせん断強度が低下することを抑制でき、パイプの破損を抑制することができる。
このような構成のタンク100によれば、第1樹脂の硬化温度が第2樹脂の硬化温度よりも高いため、第1樹脂の硬化温度が第2樹脂の硬化温度よりも低い場合と比較して、第2層22を熱硬化で形成する際に、第1樹脂のせん断強度がパイプ中の残留応力を下回ることを抑制することができる。したがって、第2層22形成時のパイプの破損を抑制することができる。
Claims (5)
- ライナーと、前記ライナーの外表面に嵌合されるパイプにより構成される第1層および前記パイプを覆う第2層を含む補強層と、を有するタンクの製造方法であって、
第1繊維と第1樹脂とを含む第1繊維強化樹脂を、マンドレルに巻回し、前記マンドレルに巻回された前記第1繊維強化樹脂を第1加熱条件により熱硬化させて、前記パイプを形成する工程と、
前記パイプを前記ライナーに嵌合させて前記第1層を形成する工程と、
第2繊維と第2樹脂とを含む第2繊維強化樹脂を、前記第1層を覆うように前記ライナーに巻回し、前記ライナーに巻回された前記第2繊維強化樹脂を第2加熱条件により熱硬化させて、前記第2層を形成する工程と、
を備え、
前記第2加熱条件は、前記第1層に含まれる前記第1樹脂のせん断強度が、前記パイプ中の残留応力よりも高い状態を維持する温度を上限温度とする条件を含む、
タンクの製造方法。 - 請求項1に記載のタンクの製造方法において、
前記マンドレルとして、前記第1繊維強化樹脂と同じ線膨張係数を有する材料からなるマンドレルを準備する工程を含む、タンクの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載のタンクの製造方法において、
前記第2加熱条件は、前記ライナーに巻回された前記第2繊維強化樹脂を前記第2樹脂の硬化温度で加熱する条件を含み、
前記第2樹脂の前記硬化温度において、前記第1層に含まれる前記第1樹脂のせん断強度が、前記パイプ中の残留応力よりも高くなるような前記第1樹脂および前記第2樹脂を準備する工程を更に備える、
タンクの製造方法。 - 請求項1または2に記載のタンクの製造方法において、
前記第2加熱条件における最高加熱温度は、前記第1加熱条件における最高加熱温度よりも低い、タンクの製造方法。 - タンクであって、
ライナーと、
前記ライナーの外表面に嵌合されるパイプにより構成される第1層および前記パイプを覆う第2層を含む補強層と、
を備え、
前記第1層に含まれる第1樹脂の硬化温度は、前記第2層に含まれる第2樹脂の硬化温度よりも高い、
タンク。
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