JP2024002294A - High pressure tank and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に開示の技術は、高圧流体を貯蔵するための高圧タンク及びその製造方法に関する。 The technology disclosed herein relates to a high-pressure tank for storing high-pressure fluid and a method for manufacturing the same.
特許文献1には、円筒部の両端にドーム部を有する形状の高圧タンクが開示されている。高圧タンクは、繊維強化樹脂で構成された内側FRP層(特許文献1では、補強体と称している)と、内側FRP層の外側に位置する繊維強化樹脂で構成された外側FRP層(特許文献1では、さらなる補強層と称している)と、を備える。 Patent Document 1 discloses a high-pressure tank having a cylindrical portion and dome portions at both ends. The high-pressure tank has an inner FRP layer (referred to as a reinforcing body in Patent Document 1) made of fiber-reinforced resin and an outer FRP layer made of fiber-reinforced resin located outside the inner FRP layer (Patent Document 1). 1, it comprises a further reinforcing layer).
高圧タンクの内部に高圧流体が充填され、または、高圧タンクの内部から高圧流体が放出されると、高圧タンクの内圧が大きく変化する。高圧タンクの内圧が大きく変化すると、高圧タンクが変形する。特に、平面的な形状を有する高圧タンクの円筒部は、ドーム状に湾曲するドーム部に比べ、高圧流体の充填及び放出時に変形しやすい。特許文献1の高圧タンクでは、外側FRP層の繊維の動きは、内側FRP層の樹脂の粘着力によって拘束される。このような構成の高圧タンクでは、高圧流体の充填及び放出時に高圧タンクが変形した場合に、円筒部において内側FRP層と外側FRP層とがずれるおそれがある。本明細書では、円筒部において内側FRP層と外側FRP層とを強固に接合し得る技術を開示する。 When a high-pressure tank is filled with high-pressure fluid or when high-pressure fluid is discharged from the high-pressure tank, the internal pressure of the high-pressure tank changes significantly. When the internal pressure of a high-pressure tank changes significantly, the high-pressure tank deforms. In particular, the cylindrical portion of the high-pressure tank that has a planar shape is more easily deformed when filling and discharging high-pressure fluid than the dome portion that is curved into a dome shape. In the high-pressure tank of Patent Document 1, the movement of the fibers in the outer FRP layer is restricted by the adhesive force of the resin in the inner FRP layer. In a high-pressure tank having such a configuration, when the high-pressure tank is deformed during filling and discharging of high-pressure fluid, there is a risk that the inner FRP layer and the outer FRP layer may become misaligned in the cylindrical portion. This specification discloses a technique that can firmly join an inner FRP layer and an outer FRP layer in a cylindrical portion.
本明細書が開示する技術は、高圧流体を貯蔵する円筒部の両端にドーム部を有する形状の高圧タンクによって具現化される。高圧タンクは、繊維強化材料で構成された内側FRP層と、前記内側FRP層の外側に位置するとともに、繊維強化材料で構成された外側FRP層と、少なくとも前記円筒部において、前記内側FRP層と前記外側FRP層との間に設けられた接着層と、を備える。前記接着層は、前記内側FRP層に接触している内側接着層と、前記外側FRP層に接触している外側接着層と、前記内側接着層と前記外側接着層との間に位置するとともに、前記内側FRP層及び前記外側FRP層よりもバリア性の高いバリア層と、を有する。 The technology disclosed in this specification is realized by a high-pressure tank having a cylindrical part that stores high-pressure fluid and has dome parts at both ends. The high-pressure tank includes an inner FRP layer made of fiber-reinforced material, an outer FRP layer located outside the inner FRP layer and made of fiber-reinforced material, and at least the inner FRP layer in the cylindrical portion. and an adhesive layer provided between the outer FRP layer and the outer FRP layer. The adhesive layer is located between an inner adhesive layer in contact with the inner FRP layer, an outer adhesive layer in contact with the outer FRP layer, and the inner adhesive layer and the outer adhesive layer, and a barrier layer having higher barrier properties than the inner FRP layer and the outer FRP layer.
上述した高圧タンクによると、少なくとも円筒部において、内側FRP層と外側FRP層との間に設けられた接着層が、内側FRP層と外側FRP層とを強固に接合する。これにより、高圧タンクの内圧の変化に起因して円筒部が変形する場合に、内側FRP層と外側FRP層とがずれることを防止することができる。さらに、接着層は、内側FRP層に接触している内側接着層と、外側FRP層に接触している外側接着層と、両FRP層の間に位置するとともに、内側FRP層及び外側FRP層よりもバリア性のバリア層を有する。このため、例えば内側FRP層の内側に、接着層とは別のバリア層を設ける必要がない。本明細書が開示する高圧タンクは、その製造工程を簡略化することができる。 According to the high-pressure tank described above, the adhesive layer provided between the inner FRP layer and the outer FRP layer firmly joins the inner FRP layer and the outer FRP layer at least in the cylindrical portion. This can prevent the inner FRP layer and the outer FRP layer from shifting when the cylindrical portion is deformed due to a change in the internal pressure of the high-pressure tank. Furthermore, the adhesive layer is located between the inner adhesive layer that is in contact with the inner FRP layer, the outer adhesive layer that is in contact with the outer FRP layer, and both FRP layers, and the adhesive layer is located between the inner FRP layer and the outer FRP layer. It also has a barrier layer with barrier properties. Therefore, for example, there is no need to provide a barrier layer separate from the adhesive layer inside the inner FRP layer. The high-pressure tank disclosed herein can simplify its manufacturing process.
さらに、本明細書では、高圧流体を貯蔵する円筒部の両端にドーム部を有する形状の高圧タンクの製造方法も開示する。前記高圧タンクは、繊維強化材料で構成された内側FRP層と、前記内側FRP層の外側に位置するとともに、前記繊維強化材料で構成された外側FRP層と、少なくとも前記円筒部において、前記内側FRP層と前記外側FRP層との間に設けられた接着層と、を備える。前記接着層は、前記内側FRP層に接触している内側接着層と、前記外側FRP層に接触している外側接着層と、前記内側接着層と前記外側接着層との間に位置するとともに、前記内側FRP層及び前記外側FRP層よりもバリア性の高いバリア層と、を有する。前記内側FRP層は、前記円筒部に位置する第1内側FRP層と、前記ドーム部に位置する第2内側FRP層とを有する。前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との間では、前記繊維強化材料の繊維材料が連続していない。前記製造方法は、前記第1内側FRP層を前記繊維強化材料で形成する第1形成工程と、前記第2内側FRP層を前記繊維強化材料で形成する第2形成工程と、形成された前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層とを接合する接合工程と、前記接合工程の前または後において、少なくとも前記第1内側FRP層の外側に前記接着層を設ける接着層形成工程と、接合された前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との外側に、前記外側FRP層を前記繊維強化材料で形成する第3形成工程と、を備える。 Furthermore, the present specification also discloses a method for manufacturing a high-pressure tank having a cylindrical portion and dome portions at both ends for storing high-pressure fluid. The high-pressure tank includes an inner FRP layer made of a fiber-reinforced material, an outer FRP layer located outside the inner FRP layer, and made of the fiber-reinforced material, and at least in the cylindrical portion, the inner FRP layer is located outside the inner FRP layer. and an adhesive layer provided between the outer FRP layer and the outer FRP layer. The adhesive layer is located between an inner adhesive layer in contact with the inner FRP layer, an outer adhesive layer in contact with the outer FRP layer, and the inner adhesive layer and the outer adhesive layer, and a barrier layer having higher barrier properties than the inner FRP layer and the outer FRP layer. The inner FRP layer includes a first inner FRP layer located in the cylindrical portion and a second inner FRP layer located in the dome portion. The fiber material of the fiber reinforced material is not continuous between the first inner FRP layer and the second inner FRP layer. The manufacturing method includes a first forming step of forming the first inner FRP layer with the fiber-reinforced material, a second forming step of forming the second inner FRP layer with the fiber-reinforced material, and a second forming step of forming the first inner FRP layer with the fiber-reinforced material. a bonding step of bonding the first inner FRP layer and the second inner FRP layer; a bonding layer forming step of providing the adhesive layer at least on the outside of the first inner FRP layer before or after the bonding step; and a third forming step of forming the outer FRP layer with the fiber reinforced material on the outside of the first inner FRP layer and the second inner FRP layer.
上述した製造方法によると、接合工程の前または後に実行される接着層形成工程において、少なくとも第1内側FRP層の外側に、接着層が設けられる。接着層は、バリア層を有する。このため、例えば、接着層とは別のバリア層の外周面に内側FRP層が配置し、内側FRP層の外側に接着層を配置する構成と比較すると、バリア層を内側及び外側接着層と同一の工程で設けることができるため、工程を簡略化することができる。 According to the manufacturing method described above, the adhesive layer is provided at least on the outside of the first inner FRP layer in the adhesive layer forming step performed before or after the bonding step. The adhesive layer has a barrier layer. For this reason, for example, compared to a structure in which the inner FRP layer is arranged on the outer peripheral surface of a barrier layer different from the adhesive layer and the adhesive layer is arranged outside the inner FRP layer, the barrier layer is the same as the inner and outer adhesive layers. Since it can be provided in the step of 1, the process can be simplified.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be explained in the following "Detailed Description of the Invention".
本技術の一実施形態では、前記内側FRP層は、前記円筒部に位置する第1内側FRP層と前記ドーム部に位置する第2内側FRP層とを有してもよい。その場合、前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との間では、前記繊維強化材料の繊維材料が連続していなくてもよい。このような構成によると、第1内側FRP層と第2内側FRP層とのそれぞれを、別々に形成することができる。このため、例えば、第1内側FRP層に比して第2内側FRP層の繊維強化材料を多く配置するように、FRP層毎に異なる量の繊維強化材料を配置することができる。これにより、円筒部、ドーム部のそれぞれに対して、適切な量の繊維強化材料を配置することができる。さらに、内側FRP層の外側に位置する外側FRP層によって、内側FRP層の第1内側FRP層及び第2内側FRP層を強固に連結することができる。 In one embodiment of the present technology, the inner FRP layer may include a first inner FRP layer located in the cylindrical portion and a second inner FRP layer located in the dome portion. In that case, the fiber material of the fiber reinforced material may not be continuous between the first inner FRP layer and the second inner FRP layer. According to such a configuration, each of the first inner FRP layer and the second inner FRP layer can be formed separately. Therefore, different amounts of fiber-reinforced material can be arranged for each FRP layer, for example, so that more fiber-reinforced material is arranged in the second inner FRP layer than in the first inner FRP layer. Thereby, an appropriate amount of fiber-reinforced material can be placed in each of the cylindrical part and the dome part. Furthermore, the first inner FRP layer and the second inner FRP layer of the inner FRP layer can be firmly connected by the outer FRP layer located outside the inner FRP layer.
本技術の一実施形態では、前記接着層の一部は、前記ドーム部まで延びており、前記第2内側FRP層と前記外側FRP層との間に位置してもよい。このような構成によると、接着層によって、内側FRP層の第1内側FRP層及び第2内側FRP層を強固に連結することができる。 In one embodiment of the present technology, a portion of the adhesive layer may extend to the dome portion and be located between the second inner FRP layer and the outer FRP layer. According to such a configuration, the adhesive layer can firmly connect the first inner FRP layer and the second inner FRP layer of the inner FRP layer.
本技術の一実施形態では、前記接着層の一部は、前記ドーム部まで延びており、前記円筒部と前記ドーム部との境界で互いに重なり合う前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との間に位置してもよい。このような構成によると、接着層によって、内側FRP層の第1内側FRP層及び第2内側FRP層を強固に連結することができる。 In one embodiment of the present technology, a part of the adhesive layer extends to the dome part, and the first inner FRP layer and the second inner FRP layer overlap each other at the boundary between the cylindrical part and the dome part. It may be located between. According to such a configuration, the adhesive layer can firmly connect the first inner FRP layer and the second inner FRP layer of the inner FRP layer.
(実施例)
図1は、実施例の高圧タンク2の斜視図を示す。高圧タンク2は、例えば、燃料電池車両(図示省略)に搭載される。高圧タンク2は、燃料電池車両が発電をするために用いる高圧の水素ガスを貯留する。すなわち、高圧タンク2は、高圧流体を貯蔵するタンクである。なお、高圧タンク2に貯蔵される高圧流体は、水素ガスに限定されず、例えば、高圧の液体であってもよい。
(Example)
FIG. 1 shows a perspective view of a high-
高圧タンク2の形状は、中心軸CLに延びる円筒形状を有する円筒部21と円筒部21の両端に設けられるドーム部22、26とを有する。以下では、円筒部21の中心軸CLに平行な方向(すなわち、図中座標軸におけるZ軸の正方向及び負方向)を軸方向と称する。
The shape of the high-
高圧タンク2は、内側FRP(Fiber Reinforced Plastics)層4と、外側FRP層6と、口金8と、を備える。各FRP層4、6は、炭素繊維の長尺のフィラメントに熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)を含浸させることによって構成される。即ち、各FRP層4、6は、繊維強化樹脂で構成される。外側FRP層6は、内側FRP層4の外側に位置しており、内側FRP層4の外面を覆っている。なお、変形例では、熱硬化性樹脂に代えて、熱可塑性樹脂を炭素繊維の長尺のフィラメントに含浸させてもよい。
The high-
口金8は、金属で構成されるボスであり、ドーム部22の軸方向の一端(すなわち、図1の右側の端)に設けられている。口金8は、高圧タンク2の内部と外部とを連通する貫通孔を有する。口金8の貫通孔を介して、高圧タンク2内の水素ガスが外部に放出され、また、外部から高圧タンク2内に水素ガスが供給される。
The
図2を参照して、高圧タンク2の詳細構造について説明する。図2は、図1の線II-IIに沿った断面図である。内側FRP層4は、第1内側FRP層41と第2内側FRP層42とを有する。第1内側FRP層41は、高圧タンク2の円筒部21(図1参照)に位置する。第2内側FRP層42は、高圧タンク2のドーム部22(図1参照)に位置する。詳細は後述するが、各内側FRP層41、42は、別々のフィラメントワインディング工程で形成される。そのため、各内側FRP層41、42のフィラメント(すなわち、繊維材料)は、連続していない。
The detailed structure of the
第1内側FRP層41の軸方向の端は、第2内側FRP層42の内側(すなわち、中心軸CL側)に位置する。すなわち、軸方向に関して、第1内側FRP層41は、ドーム部22まで延びている。別言すれば、高圧タンク2の円筒部21とドーム部22との境界B1において、各内側FRP層41、42は、互いに重なり合っている。
The axial end of the first
接着層10は、円筒部21とドーム部22の一部において、内側FRP層4と外側FRP層6との間に設けられる。接着層10は、内側FRP層4と外側FRP層6とを接着する。接着層10は、平板状のシートによって構成されている。
The
図2の拡大図に示されるように、接着層10は、内側接着層14と外側接着層16と第1バリア層15とを有する。各層14、15、16は、積層され、一枚のシート状の接着層10を構成する。本実施例の内側接着層14及び外側接着層16は、PP(polypropylene)で構成される。本実施例の第1バリア層15は、EVOH(ethylene-vinylalcohol copolymer)で構成される。第1バリア層15は、各FRP層4、6よりもガスバリア性が高い。このため、第1バリア層15は、高圧タンク2内の水素ガスが外部に漏れることを防止する。
As shown in the enlarged view of FIG. 2, the
このように、本実施例の高圧タンク2は、接着層10によって、円筒部21とドーム部22の一部において、内側FRP層4と外側FRP層6とを強固に接着する。これにより、高圧タンク2の内圧の変化に起因して円筒部21が変形する場合に、内側FRP層4と外側FRP層6が互いにずれることを防止することができる。さらに、先に述べたように、接着層10は、第1バリア層15を備える。そのため、高圧タンク2では、例えば従来のライナのような、内側FRP層4の内側に位置する別のバリア層を備える必要がない。そのため、本実施例の高圧タンク2は、ライナのような別のバリア層を形成し、当該ライナの外周に内側FRP層4を巻き付ける従来の工程と比較すると、製造工程を簡略化することができる。
In this way, in the high-
ここで、高圧タンク2の円筒部21とドーム部22とでは、求められる形状剛性が異なることがある。例えば、円筒部21と比較すると、口金8の周辺に位置するドーム部22には、水素ガスの放出及び充填時に、軸方向に大きな荷重がかかりやすい。また、円筒部21は、平面で形成されているため、フィラメント同士が重なることなく、円筒部21の外周面の全部に均等にフィラメントを巻き付けやすい。これに対し、ドーム部22は、曲面で形成されているため、ドーム部22の全面にフィラメントを巻き付ける際、フィラメント同士が重なりやすい。
Here, the
ここで、例えば、第1内側FRP層41及び第2内側FRP層42を一体でフィラメントワインディングによって形成する比較例が想定される。本比較例では、ドーム部22を形成する第2内側FRP層42の全面に対して、フィラメント同士を重ねながら必要な量のフィラメントを巻き付けると、円筒部21を形成する第1内側FRP層41に巻き付けられるフィラメント同士も重なる。その結果、本比較例では、第1内側FRP層41に配置されるフィラメントの量が、必要以上に増加することがある。本実施例の高圧タンク2では、先に述べたように、各内側FRP層41、42は、別々のフィラメントワインディング工程で形成される。このため、各内側FRP層41、42の炭素繊維のフィラメント量を、別々に設定することができる。比較例のように、ドーム部22を形成する第2内側FRP層42の全面にフィラメントを巻き付けることに起因して、円筒部21を形成する第1内側FRP層41のフィラメント量が増加しない。各内側FRP層41、42に対して、適切な量のフィラメントを巻き付けることができる。
Here, for example, a comparative example is assumed in which the first
さらに、外側FRP層6は、円筒部21とドーム部22とに亘って炭素繊維のフィラメントが巻き付けられる。このため、高圧タンク2は、外側FRP層6によって、別体で構成される第1内側FRP層41と第2内側FRP層42とを強固に連結することができる。
Further, in the
第2内側FRP層42の内側には、第2バリア層44が設けられている。第2バリア層44も、第1バリア層15と同様に、EVOHのシートで構成される。なお、変形例では、第2バリア層44は、例えば、ポリエチレンを第2内側FRP層42の内側に塗布することによって形成されてもよい。
A
接着層10の軸方向の端は、境界B1を超えて、第2内側FRP層42の外面上に位置する。すなわち、接着層10の一部は、高圧タンク2のドーム部22まで延びている。その結果、接着層10は、第1内側FRP層41と第2内側FRP層42とを接合する。これにより、別体の第1内側FRP層41と第2内側FRP層42とを、強固に連結することができる。
The axial end of the
続いて、図3~図6を参照して、高圧タンク2の製造方法について説明する。最初に、図3を参照して、第1形成工程について説明する。第1形成工程では、フィラメントワインディング法のいわゆるフープ巻きによって、円筒型の第1マンドレルM1の外周面にフィラメントF1が巻き付けられる。図3の左図に示されるように、第1形成工程では、第1マンドレルM1を、中心軸CLを軸として回転方向R1に回転させた状態で、ノズルN1が、軸方向に平行な方向G1に沿って往復移動する。これにより、フィラメントF1が、第1マンドレルM1の外周面に巻き付られる。ノズルN1が方向G1に繰り返し往復移動することにより、第1マンドレルM1の外周面に、複数層にわたってフィラメントF1が積層される。
Next, a method for manufacturing the
第1マンドレルM1の外周面に巻き付けられた後、フィラメントF1は、加熱される。当該加熱により、フィラメントF1に含浸された熱硬化性樹脂が硬化する。その後、第1マンドレルM1が硬化したフィラメントF1から取り外される。これにより、図3の右図に示されるように、第1内側FRP層41が形成される。
After being wound around the outer peripheral surface of the first mandrel M1, the filament F1 is heated. By the heating, the thermosetting resin impregnated into the filament F1 is cured. The first mandrel M1 is then removed from the cured filament F1. As a result, the first
図4を参照して第2形成工程について説明する。第2形成工程では、フィラメントワインディング法のいわゆるヘリカル巻きによって、第2マンドレルM2の外周面にフィラメントF2が巻き付けられる。第2マンドレルM2は、側面視において、長円形形状を有する。第2マンドレルM2の軸方向の両端は、ドーム状に湾曲している。第2マンドレルM2の軸方向の一方の端には、口金8が固定されている。
The second forming step will be explained with reference to FIG. 4. In the second forming step, the filament F2 is wound around the outer peripheral surface of the second mandrel M2 by so-called helical winding of the filament winding method. The second mandrel M2 has an oval shape in side view. Both ends of the second mandrel M2 in the axial direction are curved into a dome shape. A
図4の左図に示されるように、第2形成工程では、第2マンドレルM2を、中心軸CLを軸として回転方向R2に回転させた状態で、ノズルN1が、中心軸CLに対して角度θ2だけ傾斜する方向G2に移動する。これにより、フィラメントF2が、ドーム状に湾曲する第2マンドレルM2の外周面に巻き付られる。ここで、角度θ2は、第2マンドレルM2の湾曲面の形状、フィラメントF2の直径等に応じて設定される。ノズルN2が方向G2に繰り返し往復移動することにより、第2マンドレルM2の外周面に、複数層にわたってフィラメントF2が積層される。 As shown in the left diagram of FIG. 4, in the second forming step, the second mandrel M2 is rotated in the rotation direction R2 about the central axis CL, and the nozzle N1 is rotated at an angle with respect to the central axis CL. It moves in the direction G2 inclining by θ2. Thereby, the filament F2 is wound around the outer circumferential surface of the second mandrel M2 which curves into a dome shape. Here, the angle θ2 is set depending on the shape of the curved surface of the second mandrel M2, the diameter of the filament F2, etc. By repeatedly reciprocating the nozzle N2 in the direction G2, the filament F2 is laminated in multiple layers on the outer peripheral surface of the second mandrel M2.
フィラメントF2が第2マンドレルM2の外周面に巻き付けられた後、フィラメントF2が加熱され、フィラメントF2に含浸された熱硬化性樹脂が硬化する。次いで、硬化したフィラメントF2は、カットラインC1に沿って切断される。切断されたフィラメントF2は、第2マンドレルM2から取り外される。この際、口金8もフィラメントF2とともに第2マンドレルM2から取り外される。これにより、図4の右図に示されるように、ドーム状に湾曲する第2内側FRP層42、46が形成される。その後、形成された第2内側FRP層42、46の内周面に、それぞれ、シート状の第2バリア層44、48が貼付される。
After the filament F2 is wound around the outer peripheral surface of the second mandrel M2, the filament F2 is heated, and the thermosetting resin impregnated in the filament F2 is cured. Then, the cured filament F2 is cut along the cut line C1. The cut filament F2 is removed from the second mandrel M2. At this time, the
図5を参照して、接合工程について説明する。接合工程では、第1内側FRP層41の両端に対して、第2内側FRP層42、46が方向J1に組付けられる。この際、図5の上方の拡大図に示されるように、第2内側FRP層42は、第1内側FRP層41の外周面を覆うように配置される。別言すれば、接合工程では、第1内側FRP層41は、第2内側FRP層42に挿入される。これにより、第1内側FRP層41の端部において、第1内側FRP層41は、第2内側FRP層42と重なる。
The bonding process will be described with reference to FIG. 5. In the joining process, the second inner FRP layers 42 and 46 are attached to both ends of the first
図6を参照して、接着層形成工程および第3形成工程について説明する。接着層形成工程では、接合工程で組付けられた第1内側FRP層41及び第2内側FRP層42、46の外周面に対して、シート状の接着層10が巻き付けられる。図2を参照して説明したように、接着層10は、内側接着層14と外側接着層16と第1バリア層15とを有する。
With reference to FIG. 6, the adhesive layer forming step and the third forming step will be described. In the adhesive layer forming step, the sheet-
次いで、第3形成工程では、フィラメントワインディング法のフープ巻き及びヘリカル巻きによって、第1内側FRP層41、第2内側FRP層42、46及び、接着層10(以下では、接合体と称する)の外周面に、フィラメントF3が巻き付けられる。第3形成工程のヘリカル巻きでは、接合体を、中心軸CLを軸として回転方向R3に回転させた状態で、ノズルN3が、中心軸CLに対して所定の角度θ3だけ傾斜する方向G3に移動する。ここで、角度θ3は、接合体の形状、フィラメントF3の直径等に応じて設定される。なお、変形例では、第3形成工程において、ヘリカル巻きのみによって、接合体の外周面に、フィラメントF3が巻き付けられてもよい。
Next, in the third forming step, the outer peripheries of the first
第3の形成工程で接合体の外周面に巻き付けられた後、フィラメントF3は、加熱される。当該加熱により、フィラメントF3に含浸された熱硬化性樹脂が硬化する。これにより、高圧タンク2(図1参照)が製造される。 After being wound around the outer peripheral surface of the bonded body in the third forming step, the filament F3 is heated. By the heating, the thermosetting resin impregnated into the filament F3 is cured. As a result, the high pressure tank 2 (see FIG. 1) is manufactured.
また、円筒部21とドーム部22、26の一部において、内側FRP層4と外側FRP層6との間に接着層10が設けられるため、特に円筒部21において、各FRP層4、6が強固に固定される。なお、ドーム部22、26においては、一部しか接着層10が設けられないが、ドーム部22、26は、湾曲形状を有しており、円筒部21に比べて高い剛性を有する。このため、高圧タンク2の内圧が変化しても、ドーム部22、26は、円筒部21に比べて変形しにくい。そのため、ドーム部22、26では、円筒部21に比べて接着層10の範囲を小さくすることができる。これにより、接着層10のサイズを小さくすることができる。
In addition, since the
以上、本明細書が開示する技術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。上記の実施例の変形例を以下に列挙する。 Although specific examples of the technology disclosed in this specification have been described above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The techniques described in the claims include various modifications and changes to the specific examples illustrated above. Modifications of the above embodiment are listed below.
(変形例1)接着層形成工程は、接合工程の前に実行されてもよい。その場合、接着層10の一部は、円筒部21とドーム部22との境界B1で互いに重なり合う第1内側FRP層41と第2内側FRP層42との間に位置してもよい。このような構成によると、第2バリア層44が、外側接着層16に固定されるため、第1内側FRP層41と第2内側FRP層42とを強固に連結することができる。
(Modification 1) The adhesive layer forming step may be performed before the bonding step. In that case, a part of the
(変形例2)内側接着層14及び外側接着層16は、PPに代えて、エポキシ樹脂で構成されてもよい。さらなる変形例では、内側接着層14及び外側接着層16は、ポリイミドによって構成されてもよいし、熱可塑ポリエステルによって構成されてもよい。
(Modification 2) The
(変形例3)各バリア層15、44、48は、EVOHのシートに代えて、ナイロンのシートによって構成されてもよい。さらなる変形例では、各バリア層15、44、48は、PET(PolyEthylene Terephthalate)のシートによって構成されてもよい。また、第2バリア層44には、接着層10と同様のシートが用いられてもよい。すなわち、第2バリア層44、48は、内側接着層14及び外側接着層16を備えてもよい。このような構成によると、第2のバリア層44、48の接着層14、16により、第1内側FRP層41と第2内側FRP層42とをさらに強固に連結することができる。
(Modification 3) Each of the barrier layers 15, 44, and 48 may be composed of a nylon sheet instead of an EVOH sheet. In a further variant, each
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。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims as filed. Furthermore, the techniques illustrated in this specification or the drawings can achieve multiple objectives simultaneously, and achieving one of the objectives has technical utility in itself.
2 :高圧タンク
4 :内側FRP層
6 :外側FRP層
8 :口金
10 :接着層
14 :内側接着層
15 :第1バリア層
16 :外側接着層
21 :円筒部
22、26 :ドーム部
41 :第1内側FRP層
42 :第2内側FRP層
44、48 :第2バリア層
B1 :境界
C1 :カットライン
CL :中心軸
F1~F3 :フィラメント
M1 :第1マンドレル
M2 :第2マンドレル
N1~N3 :ノズル
2 : High pressure tank 4 : Inner FRP layer 6 : Outer FRP layer 8 : Base 10 : Adhesive layer 14 : Inner adhesive layer 15 : First barrier layer 16 : Outer adhesive layer 21 :
Claims (5)
繊維強化材料で構成された内側FRP層と、
前記内側FRP層の外側に位置するとともに、前記繊維強化材料で構成された外側FRP層と、
少なくとも前記円筒部において、前記内側FRP層と前記外側FRP層との間に設けられた接着層と、
を備え、
前記接着層は、
前記内側FRP層に接触している内側接着層と、
前記外側FRP層に接触している外側接着層と、
前記内側接着層と前記外側接着層との間に位置するとともに、前記内側FRP層及び前記外側FRP層よりもバリア性の高いバリア層と、を有する、
高圧タンク。 A high-pressure tank having a cylindrical part and dome parts at both ends for storing high-pressure fluid,
an inner FRP layer made of fiber-reinforced material;
an outer FRP layer located outside the inner FRP layer and made of the fiber reinforced material;
an adhesive layer provided between the inner FRP layer and the outer FRP layer at least in the cylindrical portion;
Equipped with
The adhesive layer is
an inner adhesive layer in contact with the inner FRP layer;
an outer adhesive layer in contact with the outer FRP layer;
a barrier layer located between the inner adhesive layer and the outer adhesive layer and having higher barrier properties than the inner FRP layer and the outer FRP layer;
high pressure tank.
前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との間では、前記繊維強化材料の繊維材料が連続していない、請求項1に記載の高圧タンク。 The inner FRP layer has a first inner FRP layer located in the cylindrical part and a second inner FRP layer located in the dome part,
The high-pressure tank according to claim 1, wherein the fiber material of the fiber reinforced material is not continuous between the first inner FRP layer and the second inner FRP layer.
前記高圧タンクは、
繊維強化材料で構成された内側FRP層と、
前記内側FRP層の外側に位置するとともに、前記繊維強化材料で構成された外側FRP層と、
少なくとも前記円筒部において、前記内側FRP層と前記外側FRP層との間に設けられた接着層と、
を備え、
前記接着層は、
前記内側FRP層に接触している内側接着層と、
前記外側FRP層に接触している外側接着層と、
前記内側接着層と前記外側接着層との間に位置するとともに、前記内側FRP層及び前記外側FRP層よりもバリア性の高いバリア層と、を有し、
前記内側FRP層は、前記円筒部に位置する第1内側FRP層と、前記ドーム部に位置する第2内側FRP層とを有し、
前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との間では、前記繊維強化材料の繊維材料が連続しておらず、
前記製造方法は、
前記第1内側FRP層を前記繊維強化材料で形成する第1形成工程と、
前記第2内側FRP層を前記繊維強化材料で形成する第2形成工程と、
形成された前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層とを接合する接合工程と、
前記接合工程の前または後において、少なくとも前記第1内側FRP層の外側に前記接着層を設ける接着層形成工程と、
接合された前記第1内側FRP層と前記第2内側FRP層との外側に、前記外側FRP層を前記繊維強化材料で形成する第3形成工程と、
を備える、
製造方法。
A method for manufacturing a high-pressure tank having a cylindrical portion and dome portions at both ends for storing high-pressure fluid, the method comprising:
The high pressure tank is
an inner FRP layer made of fiber-reinforced material;
an outer FRP layer located outside the inner FRP layer and made of the fiber reinforced material;
an adhesive layer provided between the inner FRP layer and the outer FRP layer at least in the cylindrical portion;
Equipped with
The adhesive layer is
an inner adhesive layer in contact with the inner FRP layer;
an outer adhesive layer in contact with the outer FRP layer;
a barrier layer located between the inner adhesive layer and the outer adhesive layer and having higher barrier properties than the inner FRP layer and the outer FRP layer;
The inner FRP layer has a first inner FRP layer located in the cylindrical part and a second inner FRP layer located in the dome part,
Between the first inner FRP layer and the second inner FRP layer, the fiber material of the fiber reinforced material is not continuous,
The manufacturing method includes:
a first forming step of forming the first inner FRP layer with the fiber reinforced material;
a second forming step of forming the second inner FRP layer with the fiber reinforced material;
a joining step of joining the formed first inner FRP layer and the second inner FRP layer;
Before or after the bonding step, an adhesive layer forming step of providing the adhesive layer on at least the outside of the first inner FRP layer;
a third forming step of forming the outer FRP layer using the fiber reinforced material on the outer side of the joined first inner FRP layer and the second inner FRP layer;
Equipped with
Production method.
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