JP6499575B2 - 宇宙機用燃料タンク及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、宇宙機用燃料タンク及びその製造方法に関する。
人工衛星等の宇宙航行体（ペイロード）に搭載される圧力容器の軽量化を図るために、金属層の厚みを薄くする複合圧力容器の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている複合圧力容器の製造方法では、ヘリウムを収容する圧力容器の軽量化を図っている。
特開２００２−１３９１９７号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示されている複合圧力容器であっても、圧力容器のより軽量化を図る観点から未だ改善の余地があった。
また、上記特許文献１に開示されている複合圧力容器の製造方法では、製造された複合圧力容器に液体酸素を貯留した場合については、考慮されていない。このため、液体酸素雰囲気下での耐着火性の観点から未だ改善の余地があった。
本発明は、上記２つの課題の内、少なくとも一方の課題を改善することができる、宇宙機用燃料タンク及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、前記炭素繊維強化プラスチック層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、前記金属めっき層は、前記研磨面上に形成されている。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、前記炭素繊維強化プラスチック層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、前記金属めっき層は、前記燃料タンクの外面側に形成されている。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、前記炭素繊維強化プラスチック層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、前記金属めっき層は、前記研磨面上と、燃料タンクの外面側に形成されている。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、前記炭素繊維強化プラスチック層における前記燃料タンクの内面側を被覆する金属めっき層と、を備え、前記金属めっき層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有する。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、前記炭素繊維強化プラスチック層における前記燃料タンクの内面側を被覆する金属めっき層と、外面側を被覆する金属めっき層と、を備え、前記内面側を被覆するめっき層は、表面が研磨処理された研磨面を有する。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、前記炭素繊維強化プラスチック層における前記燃料タンクの内面側を被覆する金属めっき層と、を備え、前記金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている。
これにより、従来の燃料タンクに比して、金属めっき層の厚みが小さいので、燃料タンクの軽量化を図ることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、前記炭素繊維強化プラスチック層における前記燃料タンクの外面側を被覆する金属めっき層と、を備え、前記金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている。
これにより、従来の燃料タンクに比して、金属めっき層の厚みが小さいので、燃料タンクの軽量化を図ることができる。
さらに、本発明に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、前記炭素繊維強化プラスチック層における前記燃料タンクの内面側及び外面側を被覆する金属めっき層と、を備え、前記金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている。
これにより、従来の燃料タンクに比して、金属めっき層の厚みが小さいので、燃料タンクの軽量化を図ることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の表面を研磨処理する（Ａ）と、前記（Ａ）の後、前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理された表面に、金属めっき層を形成する（Ｂ）と、前記（Ｂ）により、前記金属めっき層が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｃ）と、を備える。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の表面を研磨処理する（Ａ）と、前記（Ａ）の後、前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理された表面の反対側の面に、金属めっき層を形成する（Ｂ１）と、前記（Ｂ１）により、前記金属めっき層が外面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｃ１）と、を備える。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の表面を研磨処理する（Ａ）と、前記（Ａ）の後、前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理がされた表面と前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理がされた表面の反対側の表面とに、金属めっき層を形成する（Ｂ２）と、前記（Ｂ２）により、前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理がされた表面に形成された前記金属めっき層が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｃ２）と、を備える。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の表面に金属めっき層を形成する（Ｄ）と、前記（Ｄ）の後、前記金属めっき層を研磨処理する（Ｅ）と、前記（Ｅ）により研磨処理した面が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｆ）と、を備える。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の両面に金属めっき層を形成する（Ｄ１）と、前記（Ｄ１）の後、前記金属めっき層を研磨処理する（Ｅ１）と、前記（Ｅ１）により、前記研磨処理がされた前記金属めっき層が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｆ１）と、を備える。
これにより、宇宙機用燃料タンクの内面が平滑化され、宇宙機用燃料タンク内に液体酸素を貯留した場合であっても、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の表面にその厚みが１００μｍ以下である金属めっき層を形成する（Ｇ）と、前記（Ｇ）により金属めっき層を形成した面が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｈ）と、を備える。
これにより、従来の燃料タンクに比して、金属めっき層の厚みが小さいので、燃料タンクの軽量化を図ることができる。
また、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の表面にその厚みが１００μｍ以下である金属めっき層を形成する（Ｇ１）と、前記（Ｇ１）により金属めっき層を形成した面が外面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｈ１）と、を備える。
これにより、従来の燃料タンクに比して、金属めっき層の厚みが小さいので、燃料タンクの軽量化を図ることができる。
さらに、本発明に係る宇宙機用燃料タンクの製造方法は、炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、前記炭素繊維強化プラスチック層の両面にその厚みが１００μｍ以下である金属めっき層を形成する（Ｇ２）と、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｈ２）と、を備える。
これにより、従来の宇宙機用燃料タンクに比して、金属めっき層の厚みが小さいので、宇宙機用燃料タンクの軽量化を図ることができる。
本発明の宇宙機用燃料タンク及びその製造方法によれば、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。また、本発明の宇宙機用燃料タンク及びその製造方法によれば、従来の宇宙機用燃料タンクに比して、宇宙機用燃料タンクの軽量化を図ることができる。
図１は、本実施の形態１に係る燃料タンクをロケット内に配置された状態を示す模式図である。 図２は、図１に示す燃料タンクの要部断面図である。 図３は、本実施の形態１に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図４は、本実施の形態１における変形例１の燃料タンクの要部断面図である。 図５は、本実施の形態１における変形例１の燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図６は、本実施の形態２に係る燃料タンクの要部断面図である。 図７は、本実施の形態２に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図８は、本実施の形態３に係る燃料タンクの要部断面図である。 図９は、本実施の形態３に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図１０は、本実施の形態３における変形例１の燃料タンクの要部断面図である。 図１１は、本実施の形態３における変形例１の燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図１２は、本実施の形態４に係る燃料タンクの要部断面図である。 図１３は、本実施の形態４に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図１４は、本実施の形態４における変形例１の燃料タンクの要部断面図である。 図１５は、本実施の形態４における変形例１の燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。 図１６は、本実施の形態５に係る燃料タンクの要部断面図である。 図１７は、本実施の形態５に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、炭素繊維強化プラスチック層は、燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、金属めっき層は、研磨面上に形成されている。
また、本実施の形態１に係る宇宙機用燃料タンクでは、研磨処理が、２００〜２０００番手の研磨器で研磨する処理であってもよい。
また、本実施の形態１に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層の厚みが１００μｍ以下であってもよい。
さらに、本実施の形態１に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層は、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成されていてもよい。
以下、本実施の形態１に係る宇宙機用燃料タンク（以下、単に燃料タンクと称する）の一例について、図１〜図３を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図１は、本実施の形態１に係る燃料タンクをロケット内に配置した状態を示す模式図である。図２は、図１に示す燃料タンクの要部断面図である。なお、図１においては、ロケットの一部を切断して、その内部構造（燃料タンク）を示している。
図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係る燃料タンク１００は、ロケット（宇宙機）２００内部に配置されていて、低温の液体燃料（例えば、液体酸素又は液体水素）が貯留されている。燃料タンク１００は、炭素繊維強化プラスチック層１０１と、金属めっき層１０２と、を有している。なお、本実施の形態１においては、燃料タンク１００は、円筒状の本体部１００Ａと、本体部１００Ａの一方の開口端を閉鎖する、円板状の第１蓋部１００Ｂと、本体部１００Ａの他方の開口端を閉鎖する、円板状の第２蓋部１００Ｃと、から構成されている。
炭素繊維強化プラスチック層１０１は、燃料タンク１００の内面側の表面１０１Ａが、第１所定の面粗度となるように、研磨処理された研磨面となっている。そして、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａには、金属めっき層１０２がめっき処理により形成されている。なお、金属めっき層１０２の表面１０２Ａが、燃料タンク１００の内面を構成している。
金属めっき層１０２を構成する金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、ニッケル、クロム、亜鉛、スズ、アルミニウム、及びカドミウム等の金属群のうち少なくとも１つの金属を用いてもよく、これらの金属群の合金を用いてもよい。
また、めっき処理としては、無電解めっき処理を実行してもよく、電気めっき処理を実行してもよく、無電解めっき処理を実行後に、電気めっき処理を実行してもよい。なお、本実施の形態１においては、ニッケルの無電解めっき処理を実行した後に、銅の電気めっき処理を実行している。
金属めっき層１０２は、燃料タンク１００の軽量化を図る観点から、１００μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよい。また、金属めっき層１０２は、気化した液体燃料が炭素繊維強化プラスチック層１０１を透過して、燃料タンク１００外へリークするのを防止する観点から、１０〜２０μｍであってもよい。また、金属めっき層１０２は、１つのめっき層で構成されていてもよく、２以上のめっき層で構成されていてもよい。
［燃料タンクの製造方法］
図３は、本実施の形態１に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図３に示すように、作業者等は、まず、燃料タンク１００の炭素繊維強化プラスチック層１０１を製造する（ステップＳ１０１）。炭素繊維強化プラスチック層１０１は、公知の炭素繊維強化プラスチックの製造方法により製造される。
具体的には、例えば、本体部１００Ａは、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂、又はエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させた、炭素繊維からなるプリプレグクロス又はプリプレグシートを積層し、円筒状にした積層体をホットプレス又はオートクレーブすることで作製される。第１蓋部１００Ｂ及び第２蓋部１００Ｃも同様に、樹脂を含浸させてなるプリプレグクロス又はプリプレグシートを積層し、円板状にした積層体をホットプレス又はオートクレーブすることで作製される。
次に、作業者等は、ステップＳ１０１で製造した炭素繊維強化プラスチック層１０１（正確には、本体部１００Ａ、第１蓋部１００Ｂ、及び第２蓋部１００Ｃ）の表面を研磨処理する（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば、作業者等が研磨器で研磨する処理を実行する。使用する研磨器としては、表面１０１Ａを第１所定の面粗度とする観点から、２００番手以上のサンドペーパ、研磨布シート、又は研磨剤がコーティングされた樹脂製シートであってもよく、研磨処理にかかる時間を短縮する観点から、２０００番手以下のサンドペーパ、研磨布シート、又は研磨剤がコーティングされた樹脂製シートであってもよく、１２００番手以下のサンドペーパ等であってもよく、１０００番手以下のサンドペーパ等であってもよく、６００番手以下のサンドペーパ等であってもよい。
このとき、作業者等は、面粗度測定器を用いて、面粗度を測定しながら、第１所定の面粗度となるように、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａをサンドペーパ等で研磨してもよい。また、研磨処理は、予め実験により、表面１０１Ａが第１所定の面粗度となる、サンドペーパ等をかける方向、圧力、及び時間等の各パラメータを求めて、当該パラメータに沿って、作業者等が実行してもよい。
なお、研磨処理は、サンドペーパ等での研磨処理以外の処理を実行してもよく、例えば、化学研磨処理を実行してもよく、バフ研磨処理を実行してもよい。また、面粗度は、例えば、接触式粗さ計、原子間力顕微鏡、白色干渉計、又はレーザ顕微鏡等を用いて、測定してもよい。
次に、作業者等は、めっき処理を実行し、研磨処理した炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２を形成する（ステップＳ１０３）。具体的には、作業者等は、ニッケルの無電解めっき処理を実行した後に、銅の電気めっき処理を実行する。このとき、作業者等は、金属めっき層１０２が１００μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよく、５０μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよい。
なお、本実施の形態１においては、無電解めっき処理を実行後に、電気めっき処理を実行する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、作業者等は、無電解めっき処理のみを実行してもよく、電気めっき処理のみを実行してもよい。
次に、作業者等は、燃料タンク１００を製造する（組み立てる；ステップＳ１０４）。具体的には、作業者等は、本体部１００Ａの開口部に、第１蓋部１００Ｂ及び第２蓋部１００Ｃをそれぞれ配置し、適宜な接合部材（例えば、接着剤）を用いて、これらを接合して、燃料タンク１００を組み立てる。
このように構成された、本実施の形態１に係る燃料タンク１００では、第１所定の面粗度となるように、研磨処理された炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２が形成されている。このため、金属めっき層１０２の表面１０２Ａも第１所定の面粗度近傍、又は第１所定の面粗度の範囲内となり、燃料タンク１００の内面が平滑化される。
これにより、燃料タンク１００内に液体酸素を貯留した場合であっても、燃料タンク１００に外部から衝撃力等が付与されても、燃料タンク１００の内面で、運動エネルギーから熱エネルギーへの変換が抑制され、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
なお、燃料タンク１００の耐着火性の試験は、例えば、ＡＢＭＡ型衝撃試験機を用いて、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）の試験法規格（Ｄ２５１２−９５）に則って、実行することができる。
また、本実施の形態１に係る燃料タンク１００では、金属めっき層１０２の厚みを１００μｍ以下と、従来の燃料タンクに比して、その厚みが小さくなるように構成されている。このため、本実施の形態１に係る燃料タンク１００は、従来の燃料タンクに比して、軽量化を図ることができる。
なお、本実施の形態１に係る燃料タンク１００では、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａが、研磨された研磨面となる形態を採用したが、これに限定されない。例えば、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａと金属めっき層１０２の表面１０２Ａのそれぞれを研磨して、炭素繊維強化プラスチック層１０１と金属めっき層１０２が、それぞれ、研磨面を有する形態を採用してもよい。この場合、ステップＳ１０３で金属めっき層１０２を形成した後に、金属めっき層１０２の表面１０２Ａを研磨器で研磨してもよい。
［変形例１］
次に、実施の形態１における変形例１の燃料タンクについて、説明する。
本実施の形態１における変形例１の燃料タンクは、金属めっき層がタンクの外面側にも形成されている。
以下、本変形例１の燃料タンクの一例について、図４及び図５を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図４は、本実施の形態１における変形例１の燃料タンクの要部断面図である。
図４に示すように、本変形例１の燃料タンク１００は、実施の形態１に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、金属めっき層１０３が、燃料タンク１００の外面側の表面１０１Ｂにも形成されている点が異なる。
なお、金属めっき層１０３は、実施の形態１における燃料タンク１００の金属めっき層１０２と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
［燃料タンクの製造方法］
図５は、本実施の形態１における変形例１の燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図５に示すように、本変形例１の燃料タンク１００の製造方法は、実施の形態１に係る燃料タンク１００の製造方法と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０３に代えて、ステップＳ１０３Ａが実行される点が異なる。
具体的には、作業者等は、研磨処理した炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２を形成し、表面１０１Ｂに金属めっき層１０３を形成する。より詳細には、作業者等は、ニッケルの無電解めっき処理を実行した後に、銅の電気めっき処理を実行する。このとき、作業者等は、金属めっき層１０２又は金属めっき層１０３が１００μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよく、５０μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよい。
なお、本変形例１においては、無電解めっき処理を実行後に、電気めっき処理を実行する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、作業者等は、無電解めっき処理のみを実行してもよく、電気めっき処理のみを実行してもよい。
このように構成された、本変形例１の燃料タンク１００であっても、実施の形態１に係る燃料タンク１００と同様の作用効果を奏する。
また、本変形例１の燃料タンク１００では、燃料タンク１００の外面側に金属めっき層１０３が形成されているため、金属めっき層１０２に軽微な傷があった場合、又は部分的にめっきができない部位があった場合でも燃料ガスのリークを低減することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、炭素繊維強化プラスチック層は、燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、金属めっき層は、燃料タンクの外面側に形成されている。
また、本実施の形態２に係る燃料タンクでは、研磨処理は、２００〜２０００番手の研磨器で研磨する処理であってもよい。
また、本実施の形態２に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層の厚みが１００μｍ以下であってもよい。
さらに、本実施の形態２に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層は、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成されていてもよい。
以下、本実施の形態２に係る宇宙機用燃料タンク（以下、単に燃料タンクと称する）の一例について、図６及び図７を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図６は、本実施の形態２に係る燃料タンクの要部断面図である。
図６に示すように、本実施の形態２に係る燃料タンク１００は、実施の形態１に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、燃料タンク１００の内面側に形成された金属めっき層１０２に代えて、燃料タンク１００の外面側に金属めっき層１０３が形成されている点が異なる。なお、金属めっき層１０３は、実施の形態１における変形例１の燃料タンク１００の金属めっき層１０３と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
［燃料タンクの製造方法］
図７は、本実施の形態２に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図７に示すように、本実施の形態２に係る燃料タンク１００の製造方法は、実施の形態１に係る燃料タンク１００の製造方法と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０３に代えて、ステップＳ１０３Ｂが実行される点が異なる。具体的には、作業者等は、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ｂに金属めっき層１０３を形成する。なお、金属めっき層１０３の形成方法は、実施の形態１における変形例１の燃料タンク１００の金属めっき層１０３と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
このように構成された、本実施の形態２に係る燃料タンク１００では、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａが、第１所定の面粗度となるように、研磨処理されている。すなわち、燃料タンク１００の内面が平滑化されている。
このため、燃料タンク１００内に液体酸素を貯留した場合であっても、燃料タンク１００に外部から衝撃力等が付与されても、燃料タンク１００の内面で、運動エネルギーから熱エネルギーへの変換が抑制され、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本実施の形態２に係る燃料タンク１００では、金属めっき層１０３の厚みを１００μｍ以下と、従来の燃料タンクに比して、その厚みが小さくなるように構成されている。このため、本実施の形態２に係る燃料タンク１００は、従来の燃料タンクに比して、軽量化を図ることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態３に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、炭素繊維強化プラスチック層における燃料タンクの内面側を被覆する金属めっき層と、を備え、金属めっき層は、燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有する。
また、本実施の形態３に係る宇宙機用燃料タンクでは、研磨処理が、バフ研磨処理であってもよい。
また、本実施の形態３に係る宇宙機用燃料タンクでは、研磨処理が、２００〜２０００番手の研磨器で研磨する処理であってもよい。
また、本実施の形態３に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層の厚みが１００μｍ以下であってもよい。
さらに、本実施の形態３に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層が、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成されていてもよい。
以下、本実施の形態３に係る宇宙機用燃料タンク（以下、単に燃料タンクと称する）の一例について、図８及び図９を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図８は、本実施の形態３に係る燃料タンクの要部断面図である。
図８に示すように、本実施の形態３に係る燃料タンク１００は、実施の形態１に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａではなく、金属めっき層１０２の表面１０２Ａに研磨処理がなされて、研磨面が形成されている点が異なる。
金属めっき層１０２の表面１０２Ａへの研磨処理は、第２所定の面粗度となるように、処理されている。研磨処理としては、例えば、バフ研磨処理であってもよく、化学研磨処理であってもよく、研磨器で研磨する処理であってもよい。使用する研磨器としては、表面１０１Ａを第２所定の面粗度とする観点から、２００番手以上のサンドペーパ、研磨布シート、又は研磨剤がコーティングされた樹脂製シートであってもよく、研磨処理にかかる時間を短縮する観点から、２０００番手以下のサンドペーパ、研磨布シート、又は研磨剤がコーティングされた樹脂製シートであってもよく、１２００番手以下のサンドペーパ等であってもよく、１０００番手以下のサンドペーパ等であってもよく、６００番手以下のサンドペーパ等であってもよい。
また、研磨処理は、面粗度測定器を用いて、面粗度を測定しながら、第２所定の面粗度となるように、作業者等が、バフ研磨機を用いて研磨してもよく、サンドペーパ等で研磨してもよい。なお、研磨処理は、金属めっき層１０２が１０〜１００μｍの厚みを有するように、研磨してもよく、金属めっき層１０２を削り取って、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａまで、研磨処理を実行してもよい。また、第２所定の面粗度は、第１所定の面粗度と同じ面粗度であってもよく、異なる面粗度であってもよい。
さらに、研磨処理後に、再度、めっき処理を実行してもよい。この場合、金属めっき層１０２の厚みが、１００μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよい。
［燃料タンクの製造方法］
図９は、本実施の形態３に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図９に示すように、本実施の形態３に係る燃料タンク１００の製造方法では、実施の形態１に係る燃料タンク１００の製造方法と同様に、作業者等が、燃料タンク１００の炭素繊維強化プラスチック層１０１を製造する（ステップＳ１０１）。
次に、作業者等は、めっき処理を実行し、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２を形成する（ステップＳ１０２Ｃ）。具体的には、作業者等は、ニッケルの無電解めっき処理を実行した後に、銅の電気めっき処理を実行する。このとき、作業者等は、金属めっき層１０２が１００μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよく、厚めにめっきしておいて、後の研磨処理により、金属めっき層１０２が１００μｍ以下にしてもよい。
なお、本実施の形態３においては、無電解めっき処理を実行後に、電気めっき処理を実行する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、作業者等は、無電解めっき処理のみを実行してもよく、電気めっき処理のみを実行してもよい。
次に、作業者等は、ステップＳ１０２Ｃで形成した金属めっき層１０２の表面１０２Ａの研磨処理する（ステップＳ１０３Ｃ）。具体的には、例えば、作業者等がバフ研磨機を用いて金属めっき層１０２の表面１０２Ａを研磨する。
なお、研磨処理では、作業者が金属めっき層１０２の表面１０２Ａをサンドペーパ等で研磨してもよい。また、研磨処理では、金属めっき層１０２が１０〜１００μｍの厚みを有するように、金属めっき層１０２を研磨してもよく、金属めっき層１０２が１０〜５０μｍの厚みを有するように、金属めっき層１０２を研磨してもよい。また、金属めっき層１０２を削り取って、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａまで、研磨してもよい。この場合、金属めっき層１０２を再度、めっき処理を実行してもよい。
次に、作業者等は、燃料タンク１００を製造する（組み立てる；ステップＳ１０４）。
このように構成された、本実施の形態３に係る燃料タンク１００では、第２所定の面粗度となるように、金属めっき層１０２が形成されているため、燃料タンク１００の内面が平滑化される。
これにより、燃料タンク１００内に液体酸素を貯留した場合であっても、燃料タンク１００に外部から衝撃力等が付与されても、燃料タンク１００の内面で、運動エネルギーから熱エネルギーへの変換が抑制され、液体酸素雰囲気下での耐着火性を向上させることができる。
また、本実施の形態３に係る燃料タンク１００では、金属めっき層１０２の厚みを１００μｍ以下と、従来の燃料タンクに比して、その厚みが小さくなるように構成されている。このため、本実施の形態３に係る燃料タンク１００は、従来の燃料タンクに比して、軽量化を図ることができる。
［変形例１］
次に、本実施の形態３における変形例１の燃料タンクについて、説明する。
本実施の形態３における変形例１の燃料タンクは、金属めっき層がタンクの外面側にも形成されている。
以下、本変形例１の燃料タンクの一例について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図１０は、本実施の形態３における変形例１の燃料タンクの要部断面図である。
図１０に示すように、本変形例１の燃料タンク１００は、実施の形態３に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、金属めっき層１０３が、燃料タンク１００の外面側の表面１０１Ｂにも形成されている点が異なる。なお、金属めっき層１０３は、実施の形態１における変形例１の燃料タンク１００の金属めっき層１０３と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
［燃料タンクの製造方法］
図１１は、本実施の形態３における変形例１の燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１１に示すように、本変形例１の燃料タンク１００の製造方法は、実施の形態３に係る燃料タンク１００の製造方法と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０２Ｃに代えて、ステップＳ１０２Ｄが実行される点が異なる。
具体的には、作業者等は、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２を形成し、表面１０１Ｂに金属めっき層１０３を形成する。なお、金属めっき層１０３の形成方法は、実施の形態１における変形例１の燃料タンク１００の金属めっき層１０３と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
このように構成された、本変形例１の燃料タンク１００であっても、実施の形態３に係る燃料タンク１００と同様の作用効果を奏する。
また、本変形例１の燃料タンク１００では、燃料タンク１００の外面側に金属めっき層１０３が形成されているため、金属めっき層１０２に軽微な傷があった場合、又は部分的にめっきができない部位があった場合でも燃料ガスのリークを低減することができる。
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、炭素繊維強化プラスチック層における燃料タンクの内面側を被覆する金属めっき層と、を備え、金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている。
また、本実施の形態４に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層が、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成されていてもよい。
以下、本実施の形態４に係る宇宙機用燃料タンク（以下、単に燃料タンクと称する）の一例について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図１２は、本実施の形態４に係る燃料タンクの要部断面図である。
図１２に示すように、本実施の形態４に係る燃料タンク１００は、実施の形態１に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに研磨処理がなされていない点が異なる。
［燃料タンクの製造方法］
図１３は、本実施の形態４に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１３に示すように、本実施の形態４に係る燃料タンク１００の製造方法では、実施の形態１に係る燃料タンク１００の製造方法と同様に、作業者等が、燃料タンク１００の炭素繊維強化プラスチック層１０１を製造する（ステップＳ１０１）。
次に、作業者等は、めっき処理を実行し、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２を形成する（ステップＳ１０２Ｅ）。具体的には、作業者等は、ニッケルの無電解めっき処理を実行した後に、銅の電気めっき処理を実行する。このとき、作業者等は、金属めっき層１０２が１００μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよく、金属めっき層１０２が５０μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよい。
なお、本実施の形態４においては、無電解めっき処理を実行後に、電気めっき処理を実行する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、作業者等は、無電解めっき処理のみを実行してもよく、電気めっき処理のみを実行してもよい。
次に、作業者等は、燃料タンク１００を製造する（組み立てる；ステップＳ１０４）。
このように構成された、本実施の形態４に係る燃料タンク１００では、金属めっき層１０２の厚みを１００μｍ以下と、従来の燃料タンクに比して、その厚みが小さくなるように構成されている。このため、本実施の形態４に係る燃料タンク１００は、従来の燃料タンクに比して、軽量化を図ることができる。
［変形例１］
次に、本実施の形態４における変形例１の燃料タンクについて、説明する。
本実施の形態４における変形例１の燃料タンクは、金属めっき層がタンクの外面側にも形成されている。
以下、本変形例１の燃料タンクの一例について、図１４及び図１５を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図１４は、本実施の形態４における変形例１の燃料タンクの要部断面図である。
図１４に示すように、本変形例１の燃料タンク１００は、実施の形態４に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、金属めっき層１０３が、燃料タンク１００の外面側の表面１０１Ｂにも形成されている点が異なる。なお、金属めっき層１０３は、実施の形態１における変形例１の燃料タンク１００の金属めっき層１０３と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
［燃料タンクの製造方法］
図１５は、本実施の形態４における変形例１の燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１５に示すように、本変形例１の燃料タンク１００の製造方法は、実施の形態４に係る燃料タンク１００の製造方法と基本的動作は同じであるが、ステップＳ１０２Ｅに代えて、ステップＳ１０２Ｆが実行される点が異なる。
具体的には、作業者等は、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ａに金属めっき層１０２を形成し、表面１０１Ｂに金属めっき層１０３を形成する。なお、金属めっき層１０３の形成方法は、実施の形態１における変形例１の燃料タンク１００の金属めっき層１０３と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
このように構成された、本変形例１の燃料タンク１００であっても、実施の形態４に係る燃料タンク１００と同様の作用効果を奏する。
また、本変形例１の燃料タンク１００では、燃料タンク１００の外面側に金属めっき層１０３が形成されているため、金属めっき層１０２に軽微な傷があった場合、又は部分的にめっきができない部位があった場合でも燃料ガスのリークを低減することができる。
（実施の形態５）
本実施の形態５に係る宇宙機用燃料タンクは、宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、炭素繊維強化プラスチック層と、炭素繊維強化プラスチック層における燃料タンクの外面側を被覆する金属めっき層と、を備え、金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている。
また、本実施の形態５に係る宇宙機用燃料タンクでは、金属めっき層が、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成されていてもよい。
以下、本実施の形態５に係る宇宙機用燃料タンク（以下、単に燃料タンクと称する）の一例について、図１６及び図１７を参照しながら説明する。
［燃料タンクの構成］
図１６は、本実施の形態５に係る燃料タンクの要部断面図である。
図１６に示すように、本実施の形態５に係る燃料タンク１００は、実施の形態４に係る燃料タンク１００と基本的構成は同じであるが、燃料タンク１００の内面側に形成された金属めっき層１０２に代えて、燃料タンク１００の外面側に金属めっき層１０３が形成されている点が異なる。
［燃料タンクの製造方法］
図１７は、本実施の形態５に係る燃料タンクの製造方法を模式的に示す工程図である。
図１７に示すように、本実施の形態５に係る燃料タンク１００の製造方法では、実施の形態１に係る燃料タンク１００の製造方法と同様に、作業者等が、燃料タンク１００の炭素繊維強化プラスチック層１０１を製造する（ステップＳ１０１）。
次に、作業者等は、めっき処理を実行し、炭素繊維強化プラスチック層１０１の表面１０１Ｂに金属めっき層１０３を形成する（ステップＳ１０２Ｇ）。具体的には、作業者等は、ニッケルの無電解めっき処理を実行した後に、銅の電気めっき処理を実行する。このとき、作業者等は、金属めっき層１０３が１００μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよく、金属めっき層１０３が５０μｍ以下となるように、めっき処理を実行してもよい。
なお、本実施の形態５においては、無電解めっき処理を実行後に、電気めっき処理を実行する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、作業者等は、無電解めっき処理のみを実行してもよく、電気めっき処理のみを実行してもよい。
次に、作業者等は、燃料タンク１００を製造する（組み立てる；ステップＳ１０４）。
このように構成された、本実施の形態５に係る燃料タンク１００では、金属めっき層１０３の厚みを１００μｍ以下と、従来の燃料タンクに比して、その厚みが小さくなるように構成されている。このため、本実施の形態５に係る燃料タンク１００は、従来の燃料タンクに比して、軽量化を図ることができる。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
本発明の宇宙機用燃料タンク及びその製造方法は、液体酸素雰囲気下での燃料タンクの耐着火性を向上させることができるため、有用である。
１００ 燃料タンク
１００Ａ 本体部
１００Ｂ 第１蓋部
１００Ｃ 第２蓋部
１０１ 炭素繊維強化プラスチック層
１０１Ａ 表面
１０１Ｂ 表面
１０２ 金属めっき層
１０２Ａ 表面
１０３ 金属めっき層
２００ ロケット

Claims (11)

  1. 宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、
    炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、
    前記炭素繊維強化プラスチック層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、
    前記金属めっき層は、前記研磨面上に形成されていて、
    前記研磨処理は、２００〜２０００番手の研磨器で研磨する処理である、宇宙機用燃料タンク。
  2. 宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、
    炭素繊維強化プラスチック層と金属めっき層を備え、
    前記炭素繊維強化プラスチック層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、
    前記金属めっき層は、前記燃料タンクの外面側に形成されていて、
    前記研磨処理は、２００〜２０００番手の研磨器で研磨する処理である、宇宙機用燃料タンク。
  3. 前記金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている、請求項１又は２に記載の宇宙機用燃料タンク。
  4. 前記金属めっき層は、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の宇宙機用燃料タンク。
  5. 宇宙機の推進用燃料を貯留する宇宙機用燃料タンクであって、
    炭素繊維強化プラスチック層と、
    前記炭素繊維強化プラスチック層における前記燃料タンクの内面側を被覆する金属めっき層と、を備え、
    前記金属めっき層は、前記燃料タンクの内面側に、表面が研磨処理された研磨面を有し、
    前記研磨処理は、２００〜２０００番手の研磨器で研磨する処理である、宇宙機用燃料タンク。
  6. 前記金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている、請求項５に記載の宇宙機用燃料タンク。
  7. 前記金属めっき層は、無電解ニッケルめっき処理後に銅めっき処理を実行することにより形成される、請求項５又は６に記載の宇宙機用燃料タンク。
  8. 炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、
    前記炭素繊維強化プラスチック層の表面を２００〜２０００番手の研磨器で研磨処理する（Ａ）と、
    前記（Ａ）の後、前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理された表面に、金属めっき層を形成する（Ｂ）と、
    前記（Ｂ）により、前記金属めっき層が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｃ）と、を備える、宇宙機用燃料タンクの製造方法。
  9. 炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、
    前記炭素繊維強化プラスチック層の表面を２００〜２０００番手の研磨器で研磨処理する（Ａ）と、
    前記（Ａ）の後、前記炭素繊維強化プラスチック層の前記研磨処理された表面の反対側の面に、金属めっき層を形成する（Ｂ１）と、
    前記（Ｂ１）により、前記金属めっき層が外面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｃ１）と、を備える、宇宙機用燃料タンクの製造方法。
  10. 炭素繊維強化プラスチック層を備える宇宙機用燃料タンクの製造方法であって、
    前記炭素繊維強化プラスチック層の表面に金属めっき層を形成する（Ｄ）と、
    前記（Ｄ）の後、前記金属めっき層を２００〜２０００番手の研磨器で研磨処理する（Ｅ）と、
    前記（Ｅ）により研磨処理した面が内面側に位置するように、前記炭素繊維強化プラスチック層を配置して、前記宇宙機用燃料タンクを製造する（Ｆ）と、を備える、宇宙機用燃料タンクの製造方法。
  11. 前記金属めっき層は、その厚みが１００μｍ以下となるように形成されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の宇宙機用燃料タンクの製造方法。
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