JP7020734B1 - 繊維強化プラスチック製のタンク分割体、繊維強化プラスチック製のタンク、及び繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い締結トルクに耐えること。【解決手段】第１タンク分割体６０のフランジ部６２は、強化繊維を含み、筒部１１の径方向Ｒにおいて熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚のマット６９Ａを有するマット群６３を備えている。フランジ部６２には、端面６２ａとは反対側の部分が切り欠かれてなり、筒部１１の周方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の凹部６５と、凹部６５の各々の底面６５ａと端面６２ａとを軸線方向Ａに貫通する複数のボルト孔６６とが設けられている。複数の凹部６５は、マット群６３を切り欠くことで形成されている。凹部６５の各々の底面６５ａは、マット群６３を構成する複数枚のマット６９Ａ、すなわち軸線方向Ａに延在する複数枚のマット６９Ａの切欠面により形成されている。【選択図】図１４

Description

本発明は、繊維強化プラスチック製のタンク分割体、同タンク分割体を備えるタンク、同タンク分割体の製造方法に関する。

従来、繊維強化プラスチック製のタンクがある（例えば特許文献１参照）。
タンクは、第１タンク分割体、第２タンク分割体、及びシール部材を備えている。
各タンク分割体は、繊維強化プラスチック製の筒部と、繊維強化プラスチック製のフランジ部とを有している。フランジ部は、筒部の端部の外周面に設けられ、筒部の径方向の外側に向かって突出している。フランジ部には、複数のボルト孔が筒部の周方向に互いに間隔をおいて設けられている。

シール部材は、環状であり、第１タンク分割体のフランジ部の端面と、第２タンク分割体のフランジ部の端面との間に設けられている。シール部材は、第１タンク分割体と第２タンク分割体との間をシールする。

各フランジ部のボルト孔にボルトを挿通するとともに同ボルトにナットを螺合することによって、タンク分割体同士が連結されている。
特許文献１に記載のタンクでは、シール部材がフランジ部の端面の略全体にわたって設けられている。

特開２００６－２４７４６８号公報

ところで、高圧の内容物を貯留するタンクにおいては、シール部材によるシール性を高める必要がある。この場合、ポリテトラフルオロエチレン製などの硬質のシール部材を、フランジの端面においてボルト孔よりも径方向の内側にのみ設けるとともに、ボルトの締結トルクを高めることが考えられる。これにより、シール部材の受圧面積が小さくなり、シール部材に作用する圧力、すなわちシール圧が高められる。しかしながらこの場合には、ボルトの締結トルクを高めることで、フランジ部の径方向の外側部分に対して筒部から離れる方向に作用する荷重が増大しやすい。その結果、フランジ部と筒部との境界付近にクラックが発生しやすい。

上記課題を達成するための繊維強化プラスチック製のタンク分割体は、筒部と、前記筒部の端部の外周面に設けられ、前記筒部の径方向の外側に向かって突出するフランジ部と、を有する。前記フランジ部は、強化繊維を含み、前記径方向において熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚のマットを有するマット群を備えており、前記マット群は、前記強化繊維を含むマットを前記筒部の前記端部の外周面に塗布された熱硬化性樹脂を介して積層し、さらに積層されたマット上に熱硬化性樹脂を介してマットを積層することを複数回繰り返すことによって形成されており、前記フランジ部には、前記筒部の軸線方向における前記フランジ部の端面のうち前記軸線方向における前記筒部の端面に対して前記径方向の外側に隣り合う端面とは反対側の部分が切り欠かれてなり、前記筒部の周方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の凹部と、前記凹部の各々の底面と前記フランジ部の端面とを前記筒部の軸線方向に貫通する複数のボルト孔と、が設けられている。

上記構成によれば、フランジ部がマット群を備えている。マット群を構成する複数枚のマットは筒部の軸線方向に延びている。ここで、ボルト孔に挿通されるボルトを締結することに伴って、フランジ部の径方向の外側部分に対して筒部から離れる方向に荷重が作用する。このとき、上記荷重は、筒部の軸線方向においてフランジ部を構成する複数枚のマットを剪断する方向に作用する。ここで、マットを剪断するのに要する荷重は、マット同士の間に介在する熱硬化製樹脂を破断するのに要する荷重よりも数倍以上大きい。したがって、上記荷重に対するフランジ部の強度が飛躍的に高められる。

一方、上記構成によれば、フランジ部を部分的に切り欠いて形成された凹部によって、タンク分割体同士を連結するボルトをボルト孔に挿通する際にボルトの頭部が逃がされる。あるいは、上記凹部に、ボルトに螺合されるナットが収容される。ここで、凹部は、ボルトの頭部やナットを逃がすことのできる大きさ、あるいは、ボルトやナットを締結する工具を挿入することのできる大きさであれば足りる。このため、凹部の大きさを必要最小限に抑えることによって、フランジ部の強度が低下することを抑制できる。

したがって、より高い締結トルクに耐えることができる。
上記繊維強化プラスチック製のタンク分割体において、前記複数の凹部は、前記マット群を切り欠くことで形成されており、前記凹部の各々の底面は、前記マット群を構成する複数枚の前記マットのうち前記軸線方向に延在する部分の切欠面により形成されていることが好ましい。

同構成によれば、フランジ部には、軸線方向において凹部の底面の位置の両側にわたって複数枚のマットが延在しているため、上記荷重に対するフランジ部の強度を飛躍的に高めることがより確実に実現できる。

上記繊維強化プラスチック製のタンク分割体において、前記マット及び前記マット群をそれぞれ第１マット及び第１マット群とするとき、前記フランジ部は、強化繊維を含み、熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚の第２マットを有し、前記第１マット群の外面に対して熱硬化性樹脂を介して積層された第２マット群を更に備え、前記第１マットは、前記径方向に延びる第１部分と、前記第１部分の前記径方向の内側に連なるとともに前記軸線方向に延びる第２部分と、を有し、前記第２マットは、前記径方向において前記第１部分と前記第２部分とにわたって延びるとともに、前記第１部分と前記第２部分との間の隅部を埋めており、前記複数の凹部は、前記フランジ部の端面とは反対側から、前記第１マット群及び前記第２マット群が部分的に切り欠かれてなることが好ましい。

上記構成によれば、フランジ部が、第１マット群及び第２マット群を備えている。ここで、第１マット群を構成する複数枚の第１マットが、筒部の径方向に延びる第１部分と、第１部分の径方向の内側に連なるとともに筒部の軸線方向に延びる第２部分とを有している。すなわち、各第１マットが、筒部の径方向と軸線方向との双方に沿って延びている。また、第２マット群を構成する複数枚の第２マットが、筒部の径方向において第１部分と第２部分とにわたって延びるとともに、第１部分と第２部分との間の隅部を埋めている。すなわち、第２マットが、第１マットの第１部分と第２部分とを連結している。これらにより、フランジ部の径方向の外側部分に対して筒部から離れる方向に作用する荷重に対するフランジ部の強度が飛躍的に高められる。

一方、上記構成によれば、第１マット群及び第２マット群を部分的に切り欠いて設けられた凹部によって、第１タンク分割体と第２タンク分割体とを連結するボルトをボルト孔に挿通する際にボルトの頭部が逃がされる。あるいは、上記凹部に、ボルトに螺合されるナットが収容される。ここで、凹部は、ボルトの頭部やナットを逃がすことのできる大きさ、あるいは、ボルトやナットを締結する工具を挿入することのできる大きさであれば足りる。このため、凹部の大きさを必要最小限に抑えることによって、フランジ部の強度が低下することを抑制できる。

したがって、より高い締結トルクに耐えることができる。
また、上記課題を解決するための繊維強化プラスチック製のタンクは、前記タンク分割体を第１タンク分割体とするとき、前記第１タンク分割体と、前記第１タンク分割体の前記筒部の前記端部の開口を覆う第２タンク分割体と、前記フランジ部の端面と前記第２タンク分割体との間に介在するシール部材と、を備える。

同構成によれば、上記繊維強化プラスチック製のタンク分割体に準じた作用効果を奏することができる。
上記タンクにおいて、前記シール部材は、前記ボルト孔よりも前記径方向の内側にのみ介在することが好ましい。

同構成によれば、例えばフランジ部の端面全体にシール部材が介在する構成のようにシール部材がボルト孔よりも径方向の内側及び外側の双方に介在する構成に比べて、シール部材の受圧面積が小さくなり、シール部材に作用する圧力が高められる。これにより、フランジ部とシール部材との間や、第２タンク分割体とシール部材との間のシール性が向上する。こうした効果は、特に硬質のシール部材を採用する場合に顕著となる。

一方、上記構成にあっては、ボルトの締結トルクを高めると、フランジ部の径方向の外側部分に対して筒部から離れる方向に作用する荷重が増大しやすい。その結果、フランジ部と筒部との境界付近にクラックが発生しやすい。こうした現象は、特に硬質のシール部材を採用する場合に顕著となる。

この点、本発明によれば、フランジ部の強度が飛躍的に高められることから、上述したクラックの発生を好適に抑制できる。
上記タンクにおいて、前記シール部材は、ポリテトラフルオロエチレン製の平パッキンであることが好ましい。

シール部材として例えばゴム系材料製のＯリングを用いる場合、タンク内に貯留される内容物により腐食が進行することを回避するために、タンク内に貯留可能な内容物の種類が制限される。

この点、上記構成によれば、シール部材が腐食等に対して高い耐性を有するポリテトラフルオロエチレン製であるため、タンク内に貯留される内容物の種類の自由度が大きくなる。

一方、上記構成によれば、シール部材が硬質となることから、前述したように、フランジ部と筒部との境界付近にクラックが発生しやすい。この点、本発明によれば、フランジ部の強度が飛躍的に高められることから、上述したクラックの発生を好適に抑制できる。

また、上記課題を解決するための繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法は、筒部と、前記筒部の端部の外周面に一体に設けられ、前記筒部の径方向の外側に向かって突出するフランジ部と、を有する繊維強化プラスチック製のタンク分割体を製造する方法である。

同方法は、定盤上に前記端部を下側にして前記筒部を載置する筒部載置工程と、強化繊維を含むマットを前記筒部の前記端部の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層することを複数回繰り返すことでマット群を形成するマット群形成工程と、前記筒部の軸線方向における前記フランジ部の端面のうち前記軸線方向における前記筒部の端面に対して前記径方向の外側に隣り合う端面とは反対側の部分を切り欠くことで、前記筒部の周方向に互いに間隔をおいて複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部の各々の底面と前記フランジ部の端面とを前記筒部の軸線方向に貫通する複数のボルト孔を形成するボルト孔形成工程と、を備える。

同方法によれば、より高い締結トルクに耐えることのできるタンク分割体を容易に製造することができる。
上記繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法において、前記凹部形成工程では、前記マット群を切り欠くことで前記複数の凹部を形成するとともに、前記マット群を構成する複数枚のマットのうち前記軸線方向に延在する部分を切り欠くことで前記凹部の各々の底面を形成することが好ましい。

上記繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法において、前記マット、前記マット群、及び前記マット群形成工程をそれぞれ第１マット、第１マット群、及び第１マット群形成工程とするとき、前記第１マット群形成工程では、前記第１マットの第１部分を前記定盤上に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに前記第１マットのうち第１部分の前記径方向の内側に連なる第２部分を前記筒部の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層することを複数回繰り返すことで第１マット群を形成し、前記第１マット群形成工程の後に、強化繊維を含む第２マットを、前記第１マット群に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに前記径方向において前記第１部分と前記第２部分とにわたって延ばすことを複数回繰り返すことで、前記第１部分と前記第２部分との間の隅部を埋める第２マット群を形成する第２マット群形成工程を更に備え、前記凹部形成工程は、前記フランジ部の端面とは反対側から、前記第１マット群及び前記第２マット群を部分的に切り欠くことで、前記筒部の周方向に互いに間隔をおいて複数の凹部を形成することが好ましい。

上記繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法において、前記筒部載置工程に先立ち、前記定盤上に、強化繊維を含むベースマットを載置するベースマット載置工程と、前記ベースマット上に熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、を備え、前記筒部載置工程では、前記熱硬化性樹脂が未硬化な状態になっている前記ベースマット上に、前記端部を下側にして前記筒部を載置することが好ましい。

同方法によれば、フランジ部の端面が、定盤上に載置されたベースマットによって構成される。このため、フランジ部の端面を平滑にすることができる。

本発明によれば、より高い締結トルクに耐えることができる。また、本発明によれば、より高い締結トルクに耐えることのできるタンク分割体を容易に製造することができる。

第１実施形態のタンクの正面図。 第１実施形態の第１タンク分割体の平面図。 第１実施形態の第１タンク分割体の斜視図。 図２の４－４線に沿ったタンクの拡大断面図。 第１実施形態の第１タンク分割体のフランジ部を中心とした拡大断面図であって、（ａ）は、凹部を通らない位置の図、（ｂ）は、ボルト孔を通る位置の図。 （ａ）、（ｂ）は、第１実施形態のベースマット載置工程及び塗布工程を示す斜視図。 （ａ）は、第１実施形態の筒部載置工程を示す斜視図、（ｂ）は、ベースマット上に筒部が載置された状態の断面図。 （ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の環状マット積層工程を示す図、（ｃ）は、環状マットが積層された状態の断面図。 （ａ）は、第１実施形態の第１マット群形成工程の前半の状態を示す断面図、（ｂ）は、同状態の断面図。 第１実施形態の第１マット群形成工程直後の状態を示す断面図。 第１実施形態の第２マット群形成工程直後の状態を示す断面図。 （ａ）は、第１実施形態の凹部形成工程直後のフランジ部を中心とした断面図、（ｂ）は、同フランジ部の平面図。 （ａ）は、第１実施形態のボルト孔形成工程直後のフランジ部を中心とした断面図、（ｂ）は、同フランジ部の平面図。 第２実施形態の第１タンク分割体のフランジ部を中心とした拡大断面図。 第２実施形態のマット群形成工程直後の状態を示す断面図。 第１変形例の第１タンク分割体のフランジ部を中心とした拡大断面図。 第１変形例のマット群形成工程直後の状態を示す断面図。 第２変形例の第１タンク分割体のフランジ部を中心とした拡大断面図。 第２変形例のマット群形成工程直後の状態を示す断面図。

＜第１実施形態＞
以下、図１～図１３を参照して、第１実施形態について説明する。
図１及び図４に示すように、タンクは、第１タンク分割体１０、第２タンク分割体２０、ボルト３１、及びナット３２を備えている。

まず、第１タンク分割体１０について説明する。
図１～図５に示すように、第１タンク分割体１０は、繊維強化プラスチック製であり、円筒状の筒部１１と、筒部１１の端部１１ｂの外周面に設けられ、筒部１１の径方向の外側に向かって突出するフランジ部１２とを有している。

以降において、筒部１１の軸線方向を単に軸線方向Ａとし、筒部１１の径方向を単に径方向Ｒとし、筒部１１の周方向を単に周方向Ｃとして説明する。
筒部１１は、繊維強化プラスチック製である。筒部１１は、強化繊維を含み、互いに積層された複数枚のマット（いずれも図示略）により形成されている。本実施形態では、強化繊維として、ガラス繊維が用いられている。

図１に示すように、筒部１１の端部１１ｂは、開口１１ｃを有している。筒部１１において端部１１ｂとは反対側の端部は、開口１１ｃに対向する頂部１１ａを有している。
頂部１１ａの中心部には、軸線方向Ａに沿って外側に向けて突出する円筒状の導入部１１ｄが設けられている。導入部１１ｄの先端には、フランジ１１ｅが設けられている。なお、フランジ１１ｅには、二点鎖線にて示す導入管が接続される。

図５（ａ）に示すように、フランジ部１２は、強化繊維を含む円環状のベースマット１７を有している。ベースマット１７の一方（同図の下方）の面が、フランジ部１２の端面１２ａを構成している。ベースマット１７の他方（同図の上方）の面には、強化繊維を含む環状マット１８が熱硬化性樹脂を介して積層されている。本実施形態では、ベースマット１７を構成する強化繊維として、ガラス繊維、より詳しくは、サーフェイシングマットが用いられている。環状マット１８を構成する強化繊維として、ガラス繊維、より詳しくは、ガラスチョップドストランドマットが用いられている。ベースマット１７は、１層でもよいし、２層以上であってもよい。環状マット１８は、１層でもよいし、２層以上であってもよい。

環状マット１８においてベースマット１７とは反対側（同図の上側）の面には、第１マット群１３が熱硬化性樹脂を介して積層されている。
第１マット群１３は、強化繊維を含み、熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚の第１マット１３Ａを有している。第１マット１３Ａは、径方向Ｒに延びる第１部分１３ａと、第１部分１３ａの径方向Ｒの内側に連なるとともに軸線方向Ａに延びる第２部分１３ｂとを有している。複数枚の第１マット１３Ａのうち最も内周側に位置する第１マット１３Ａの第２部分１３ｂは、筒部１１の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層されている。

第１マット群１３の外面には、第２マット群１４が熱硬化性樹脂を介して積層されている。
第２マット群１４は、強化繊維を含み、熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚の第２マット１４Ａを有している。第２マット１４Ａは、径方向Ｒにおいて第１部分１３ａと第２部分１３ｂとにわたって延びるとともに、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとの間の隅部１３ｃを埋めている。

本実施形態では、第１マット１３Ａ及び第２マット１４Ａの双方を構成する強化繊維として、ガラス繊維、より詳しくは、ガラスチョップドストランドマットが用いられている。

なお、図５（ａ）において、第１マット群１３及び第２マット群１４については、断面を示すハッチングを省略している。
図１～図４、及び図５（ｂ）に示すように、フランジ部１２には、端面１２ａとは反対側から、第１マット群１３及び第２マット群１４を部分的に切り欠いて設けられた複数の凹部１５が設けられている。複数の凹部１５は、周方向Ｃにおいて互いに等間隔にて設けられている。凹部１５は、径方向Ｒの外側に向かって且つ軸線方向Ａにおいて端面１２ａとは反対側に向かって開口している。凹部１５は、端面１２ａと平行な底面１５ａを有している。凹部１５は、平面視においてＵ字状の内面１５ｂを有している。

図２～図４、及び図５（ｂ）に示すように、フランジ部１２には、凹部１５の各々の底面１５ａとフランジ部１２の端面１２ａとを軸線方向Ａに貫通する複数のボルト孔１６が設けられている。

第１タンク分割体１０の表面全体には、トップコート（図示略）が塗布されている。
なお、図５（ｂ）では、第１マット群１３及び第２マット群１４の層構造の図示を省略している。

次に、第２タンク分割体２０について説明する。
図１及び図４に示すように、第２タンク分割体２０は、第１タンク分割体１０と同一の構成を備えている。したがって、第１タンク分割体１０の符号「＊＊」に「１０」を加算した符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

図１に示すように、第２タンク分割体２０は、第１タンク分割体１０の頂部１１ａに対応する構成として底部２１ａを有している。また、第２タンク分割体２０は、第１タンク分割体１０の導入部１１ｄに対応する構成として、導出部２１ｄを有している。なお、フランジ２１ｅには、二点鎖線にて示す導出管が接続される。

図４に示すように、フランジ部１２，２２の端面１２ａ，２２ａ同士は、対向して配置される。これにより、第１タンク分割体１０の開口１１ｃが第２タンク分割体２０によって覆われるとともに、第２タンク分割体２０の開口２１ｃが第１タンク分割体１０によって覆われている。

端面１２ａ，２２ａ同士の間には、円環状のシール部材４０が介在している。シール部材４０は、ボルト孔１６よりも径方向Ｒの内側にのみ介在している。本実施形態のシール部材４０は、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））製の平パッキンである。

図１及び図４に示すように、第１タンク分割体１０の凹部１５側からボルト孔１６，２６にボルト３１の軸部３１ｂが挿通されている。軸部３１ｂにおいて第２タンク分割体２０の凹部２５内に突出する部分には、ナット３２が螺合されている。なお、ボルト３１の頭部３１ａと凹部１５の底面１５ａとの間には、図示しないワッシャが介在している。

次に、第１タンク分割体１０の製造方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、定盤５０上に、円板状のベースマット１７を載置する（ベースマット載置工程）。

続いて、図６（ｂ）に示すように、ベースマット１７上に未硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布する（塗布工程）。これにより、熱硬化性樹脂が、ベースマット１７を構成する強化繊維に含浸される。

続いて、図７（ａ）に示すように、熱硬化性樹脂が未硬化な状態になっているベースマット１７上に、端部１１ｂを下側にして筒部１１を載置する（筒部載置工程）。このとき、図７（ｂ）に示すように、筒部１１の端部１１ｂは、ベースマット１７に食い込む。

続いて、図８（ａ）に示すように、ベースマット１７上に、環状マット１８を載置し、図８（ｂ）に示すように、環状マット１８に対して未硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布する。これにより、熱硬化性樹脂が、環状マット１８を構成する強化繊維に含浸される。このとき、図８（ｃ）に示すように、環状マット１８の内周面は、筒部１１の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層される。

続いて、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、第１マット１３Ａの第１部分１３ａを環状マット１８上に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに第２部分１３ｂを筒部１１の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層する。

図１０に示すように、熱硬化性樹脂を介した第１マット１３Ａの積層を複数回繰り返すことで第１マット群１３を形成する（第１マット群形成工程）。
続いて、図１１に示すように、第２マット１４Ａを、第１マット群１３に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに径方向Ｒにおいて第１部分１３ａと第２部分１３ｂとにわたって延ばす。熱硬化性樹脂を介した第２マット１４Ａの積層を複数回繰り返すことで、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとの間の隅部１３ｃを埋める第２マット群１４を形成する（第２マット群形成工程）。

なお、各工程における熱硬化性樹脂の塗布後には、環状マット１８、第１マット１３Ａ、第２マット１４Ａに対してそれぞれローラを押し当てることで脱泡される。
このようにしてベースマット１７、環状マット１８、第１マット１３Ａ、及び第２マット１４Ａを積層することにより、フランジ部１２が形成される。

続いて、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、フランジ部１２の端面１２ａとは反対側から、第１マット群１３及び第２マット群１４をザグリ加工により部分的に切り欠くことで、筒部１１の周方向Ｃに互いに間隔をおいて複数の凹部１５を形成する（凹部形成工程）。

続いて、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、凹部１５の各々の底面１５ａとフランジ部１２の端面１２ａとを軸線方向Ａに貫通する複数のボルト孔１６を形成する（ボルト孔形成工程）。

続いて、図１３（ａ）に示すように、ベースマット１７のうち筒部１１の内側に位置する部分１７ａを切除する。
最後に、トップコートを形成することにより、第１タンク分割体１０が完成する。また、第２タンク分割体２０も第１タンク分割体１０と同一の製造方法によって製造されることから、第２タンク分割体２０の製造法については説明を省略する。

次に、本実施形態の作用について説明する。
第１タンク分割体１０のフランジ部１２が、第１マット群１３及び第２マット群１４を備えている。ここで、第１マット群１３を構成する複数枚の第１マット１３Ａが、筒部１１の径方向Ｒに延びる第１部分１３ａと、第１部分１３ａの径方向Ｒの内側に連なるとともに筒部１１の軸線方向Ａに延びる第２部分１３ｂとを有している。すなわち、各第１マット１３Ａが、筒部１１の径方向Ｒと軸線方向Ａとの双方に沿って延びている。また、第２マット群１４を構成する複数枚の第２マット１４Ａが、筒部１１の径方向Ｒにおいて第１部分１３ａと第２部分１３ｂとにわたって延びるとともに、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとの間の隅部１３ｃを埋めている。すなわち、第２マット１４Ａが、第１マット１３Ａの第１部分１３ａと第２部分１３ｂとを連結している。これらにより、フランジ部１２の径方向Ｒの外側部分に対して筒部１１から離れる方向に作用する荷重に対するフランジ部１２の強度が飛躍的に高められる。また、第２タンク分割体２０についても同様である（以上、作用１）。

一方、上記実施形態によれば、第１マット群１３及び第２マット群１４を部分的に切り欠いて設けられた凹部１５によって、第１タンク分割体１０と第２タンク分割体２０とを連結するボルト３１をボルト孔１６に挿通する際にボルト３１の頭部３１ａが逃がされる。また、第２タンク分割体２０については、上記凹部１５に、ボルト３１に螺合されるナット３２が収容される。ここで、凹部１５は、ボルト３１の頭部３１ａやナット３２を逃がすことのできる大きさ、あるいは、ボルト３１やナット３２を締結する工具を挿入することのできる大きさであれば足りる。このため、凹部１５の大きさを必要最小限に抑えることによって、フランジ部１２の強度が低下することを抑制できる（以上、作用２）。

発明者は、以下の圧力試験を行った。この圧力試験では、タンク内を水で満水にした状態で、タンクの内圧を１．５ＭＰａまで加圧した。
本実施形態のタンクでは、１．５ＭＰａまで加圧しても、水漏れ及びフランジ部１２，２２の変形は発生しなかった。

一方、従来のタンクでは、０．４～０．５ＭＰａまで加圧した時点でフランジ部に割れが発生した。
次に、本実施形態の効果について説明する。

（１－１）第１タンク分割体１０のフランジ部１２は、第１マット群１３と、第２マット群１４とを備える。フランジ部１２には、複数の凹部１５と、複数のボルト孔１６とが設けられている。

こうした構成によれば、上記作用１及び作用２を奏することから、より高い締結トルクに耐えることができる。
（１－２）シール部材４０は、ボルト孔１６よりも径方向Ｒの内側にのみ介在する。

こうした構成によれば、例えばフランジ部１２の端面１２ａ全体にシール部材が介在する構成のようにシール部材がボルト孔１６よりも径方向Ｒの内側及び外側の双方に介在する構成に比べて、シール部材４０の受圧面積が小さくなり、シール部材４０に作用する圧力が高められる。これにより、フランジ部１２とシール部材４０との間や、第２タンク分割体２０とシール部材４０との間のシール性が向上する。こうした効果は、特に硬質のシール部材４０を採用する場合に顕著となる。

一方、上記構成にあっては、ボルト３１の締結トルクを高めると、フランジ部１２の径方向Ｒの外側部分に対して筒部１１から離れる方向に作用する荷重が増大しやすい。その結果、フランジ部１２と筒部１１との境界付近にクラックが発生しやすい。こうした現象は、特に硬質のシール部材４０を採用する場合に顕著となる。

この点、本実施形態によれば、フランジ部１２の強度が飛躍的に高められることから、上述したクラックの発生を好適に抑制できる。
（１－３）シール部材４０は、ポリテトラフルオロエチレン製の平パッキンである。

シール部材４０として例えばゴム系材料製のＯリングを用いる場合、タンク内に貯留される内容物により腐食が進行することを回避するために、タンク内に貯留可能な内容物の種類が制限される。

この点、上記構成によれば、シール部材４０が腐食等に対して高い耐性を有するポリテトラフルオロエチレン製であるため、タンク内に貯留される内容物の種類の自由度が大きくなる。

一方、上記構成によれば、シール部材４０が硬質となることから、前述したように、フランジ部１２と筒部１１との境界付近にクラックが発生しやすい。この点、本実施形態によれば、フランジ部１２の強度が飛躍的に高められることから、上述したクラックの発生を好適に抑制できる。

（１－４）第１タンク分割体１０の製造方法は、筒部載置工程と、第１マット群形成工程と、第２マット群形成工程と、凹部形成工程と、ボルト孔形成工程とを備える。
こうした方法によれば、より高い締結トルクに耐えることのできる第１タンク分割体１０を容易に製造することができる。

（１－５）第１タンク分割体１０の製造方法は、筒部載置工程に先立ち、定盤５０上に、ベースマット１７を載置するベースマット載置工程と、ベースマット１７上に熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程とを備える。筒部載置工程では、熱硬化性樹脂が未硬化な状態になっているベースマット１７上に、端部１１ｂを下側にして筒部１１を載置する。

こうした方法によれば、フランジ部１２の端面１２ａが、定盤５０上に載置されたベースマット１７によって構成される。このため、フランジ部１２の端面１２ａを平滑にすることができる。

＜第２実施形態＞
以下、図１４及び図１５を参照して、第２実施形態について説明する。
本実施形態では、第１タンク分割体のフランジ部の構造が第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の第１タンク分割体の構成において、第１実施形態の第１タンク分割体１０と同一の構成については、同一の符号を付す。また、本実施形態の第１タンク分割体の構成において、第１タンク分割体１０と対応する構成については第１タンク分割体１０の符号「＊＊」に「５０」を加算した符号を付す。これにより、第１実施形態と重複する説明を省略する。

図１４に示すように、フランジ部６２は、強化繊維を含む円環状のベースマット１７を有している。ベースマット１７の一方（同図の下方）の面が、フランジ部６２の端面６２ａを構成している。

ベースマット１７の他方（同図の上方）の面には、マット群６３が固定されている。なお、本実施形態では、環状マット１８が省略されている。
マット群６３は、強化繊維を含み、筒部１１の径方向Ｒにおいて熱硬化製樹脂を介して互いに積層された複数枚のマット６９Ａを有している。複数枚のマット６９Ａのうち最も内周側に位置するマット６９Ａは、筒部１１の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層されている。

なお、図１４及び図１５において、マット群６３については、断面を示すハッチングを省略している。
図１４に示すように、フランジ部６２には、同図に二点鎖線にて示すように、端面６２ａとは反対側から、マット群６３を切り欠くことで形成された複数の凹部６５が設けられている。凹部６５は、端面６２ａと平行な底面６５ａを有している。

ここで、凹部６５の底面６５ａ全体が、軸線方向Ａに延在する複数枚のマット６９Ａの切欠面により形成されている。
同図に二点鎖線にて示すように、フランジ部６２には、底面６５ａと端面６２ａとを軸線方向Ａに貫通するボルト孔６６が設けられている。

また、第２タンク分割体は、第１タンク分割体６０と基本的に同一の構成を有している。このため、第２タンク分割体については、説明を省略する。
次に、第１タンク分割体６０の製造方法について第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、ベースマット載置工程及び筒部載置工程を行う。ただし、環状マット１８を載置する工程は行わない。
次に、図１５に示すように、マット群形成工程を行う。このマット群形成工程では、筒部１１の端部１１ｂの外周面に、熱硬化性樹脂を介してマット６９Ａを積層する。次に、マット６９Ａの外周面に熱硬化性樹脂を介してマット６９Ａを積層する。この作業を複数回繰り返すことによってマット群６３を形成する。このとき、複数枚のマット６９Ａの基端側の端部は、ベースマット１７に固定される。

次に、図１５に二点鎖線にて示すように、マット群６３を機械加工によりトリミングすることによりフランジ部６２の外形を形成する（トリミング工程）。
なお、凹部形成工程以降の工程については、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態の作用について説明する。
フランジ部６２がマット群６３を備えている。マット群６３を構成する複数枚のマット６９Ａは筒部１１の軸線方向Ａに延びている。ここで、ボルト孔６６に挿通されるボルト３１を締結することに伴って、フランジ部６２の径方向Ｒの外側部分に対して筒部１１から離れる方向に荷重が作用する。このとき、上記荷重は、筒部１１の軸線方向Ａにおいてフランジ部６２を構成する複数枚のマット６９Ａを剪断する方向に作用する。ここで、マット６９Ａを剪断するのに要する荷重は、第１実施形態のフランジ１２のように第１マット１３Ａの第１部分１３ａ同士の間に介在する熱硬化製樹脂を破断するのに要する荷重よりも数倍以上大きい。したがって、上記荷重に対するフランジ部６２の強度が第１実施形態に比べて更に高められる（以上、作用３）。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、第１実施形態の効果（１－２）、（１－３）、（１－５）に加えて、以下の効果を奏することができる。
（２－１）第１タンク分割体６０のフランジ部６２は、強化繊維を含み、筒部１１の径方向Ｒにおいて熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚のマット６９Ａを有するマット群６３を備えている。フランジ部６２には、端面６２ａとは反対側の部分が切り欠かれてなり、筒部１１の周方向Ｃに互いに間隔をおいて設けられた複数の凹部６５と、凹部６５の各々の底面６５ａと端面６２ａとを軸線方向Ａに貫通する複数のボルト孔６６とが設けられている。

こうした構成によれば、上記作用３及び第１実施形態の作用２と同様な作用を奏することができるため、より高い締結トルクに耐えることができる。
（２－２）複数の凹部６５は、マット群６３を切り欠くことで形成されており、凹部６５の各々の底面６５ａは、マット群６３を構成する複数枚のマット６９Ａ、すなわち軸線方向Ａに延在する複数枚のマット６９Ａの切欠面により形成されている。

こうした構成によれば、フランジ部６２には、軸線方向Ａにおいて凹部６５の底面６５ａの位置の両側にわたって複数枚のマット６９Ａが延在しているため、上記荷重に対するフランジ部６２の強度を第１実施形態に比べて更に高めることができる。

（２－３）第１タンク分割体６０の製造方法は、筒部載置工程と、マット群形成工程と、凹部形成工程と、ボルト孔形成工程とを備える。凹部形成工程では、マット群６３を切り欠くことで複数の凹部６５を形成するとともに、マット群６３を構成する複数枚のマット６９Ａ、すなわち軸線方向Ａに延在する複数枚のマット６９Ａを切り欠くことで凹部６５の各々の底面６５ａを形成する。

こうした方法によれば、より高い締結トルクに耐えることのできるタンク分割体を容易に製造することができる。
＜変形例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図１６に示す第１変形例の第１タンク分割体６０のように、マット６９Ａ同士の間に、１枚または複数枚のマット６３Ａを挟むようにしてもよい。このマット６３Ａは、第１実施形態において例示した第１マット１３Ａと同様、径方向Ｒに延びる第１部分６３ａと、第１部分６３ａの径方向Ｒの内側に連なるとともに軸線方向Ａに延びる第２部分６３ｂとを有している。この第１変形例の第１タンク分割体６０では、凹部６５の底面６５ａ全体が、マット群６３を構成する複数枚のマット６９Ａ，６３Ａのうち軸線方向Ａに延在する部分の切欠面により形成されている。

図１７に示すように、第１変形例の第１タンク分割体６０を製造する際には、まず、筒部１１の端部１１ｂの外周面に、熱硬化性樹脂を介してマット６９Ａを積層する。次に、マット６３Ａの第１部分６３ａをベースマット１７上に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに、第２部分６３ｂをマット６９Ａの外周面に熱硬化性樹脂を介して積層する。次に、マット６３Ａの第２部分６３ｂの外周面に、熱硬化性樹脂を介してマット６９Ａを積層する。こうした作業を複数回繰り返すことでマット群６３が形成される。

ここで、筒部１１の端部１１ｂの外周面とマット６３Ａの第２部分６３ｂとの間、あるいはマット６３Ａの第２部分６３ｂ同士の間に積層されるマット６９Ａは、１枚であってもよいし、複数枚積層されていてもよい。また、マット６９Ａ同士の間に設けられるマット６３Ａの枚数についても同様である。なお、図１６及び図１７において、マット群６３については、断面を示すハッチングを省略している。

そして、トリミング工程を行った後、凹部形成工程を行う。凹部形成工程では、マット群６３を構成する複数枚のマット６３Ａ，６９Ａのうち軸線方向Ａに延在する第２部分６３ｂ及びマット６９Ａのみが設けられている部分を切り欠く。これにより、凹部６５の各々の底面６５ａを形成する。

第１変形例の第１タンク分割体６０においては、上記第２実施形態と同様な効果を奏することができる。ただし、第１変形例の第１タンク分割体６０においては、フランジ６２を構成するマット群６３が、径方向Ｒに延在する部分、すなわちマット６３Ａの第１部分６３ａを有しているために、第２実施形態よりは上記荷重に対するフランジ部６２の強度が低くなる。

・図１８に示す第２変形例の第１タンク分割体６０のように、マット群６３は、マット６９Ａを有しておらず、熱硬化製樹脂を介して互いに積層された複数枚のマット６３Ａを有するものであってもよい。

ここで、凹部６５の底面６５ａのうちボルト孔６６よりも径方向Ｒの内側の部分は、複数枚のマット６３Ａのうち軸線方向Ａに延在する第２部分６３ｂの切欠面により形成されている。一方、底面６５ａのうちボルト孔６６よりも径方向Ｒの外側の部分は、複数枚のマット６３Ａのうち径方向Ｒに延在する第１部分６３ａの切欠面により形成されている。なお、図１８及び図１９において、マット群６３については、断面を示すハッチングを省略している。

図１９に示すように、第２変形例の第１タンク分割体６０を製造する際には、まず、マット６３Ａの第１部分６３ａをベースマット１７上に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに第２部分６３ｂを筒部１１の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層する。次に、マット６３Ａの第１部分６３ａを直前に積層したマット６３Ａの第１部分６３ａ上に熱硬化製樹脂を介して積層するとともに、第２部分６３ｂを直前に積層したマット６３Ａの第２部分６３ｂの外周面に熱硬化製樹脂を介して積層する。こうした作業を複数回繰り返すことでマット群６３を形成する。

そして、トリミング工程を行った後、凹部形成工程を行うことで複数の凹部６５を形成する。
第２変形例の第１タンク分割体６０においては、上記第１実施形態と同様な効果を奏することができる。ただし、第２変形例の第１タンク分割体６０においては、第２実施形態及び第１変形例よりは上記荷重に対するフランジ部６２の強度が低くなる。

・強化繊維は、ガラス繊維に限定されず、タンクに求められる強度に応じて炭素繊維や有機繊維を採用することもできる。
・凹部１５が、径方向Ｒの外側に向かって開口していない、すなわち、軸線方向Ａにおいて端面１２ａとは反対側にのみ開口する構成であってもよい。

・シール部材４０は、ポリテトラフルオロエチレン以外の樹脂材料によって形成されていてもよい。また、シール部材として、ゴム系のＯリングを採用することもできる。この場合、フランジ部１２，２２の端面１２ａ，２２ａに円環状のシール溝を形成することもできる。

・シール部材は、フランジ部１２，２２の端面１２ａ，２２ａにおいてボルト孔１６よりも径方向Ｒの外側にも介在するものであってもよい。
・第１実施形態において、環状マット１８を省略してもよい。また、第２実施形態、第１変形例、第２変形例において、環状マット１８を設けるようにしてもよい。

・タンクは、上記実施形態において例示した第１タンク分割体１０及び第２タンク分割体２０の双方を備えるものに限定されない。例えば、第１タンク分割体１０のみを筒部１１及びフランジ部２２を有するものとし、第２タンク分割体については、第１タンク分割体１０の開口１１ｃを覆う板状の蓋体とすることもできる。

１０，６０…第１タンク分割体
１１…筒部
１１ａ…頂部
１１ｂ…端部
１１ｃ…開口
１１ｄ…導入部
１１ｅ…フランジ
１２，６２…フランジ部
１２ａ，６２ａ…端面
１３…第１マット群
１３Ａ…第１マット
１３ａ，６３ａ…第１部分
１３ｂ，６３ｂ…第２部分
１３ｃ…隅部
１４…第２マット群
１４Ａ…第２マット
１５，６５…凹部
１５ａ，６５ａ…底面
１５ｂ…内面
１６，６６…ボルト孔
１７…ベースマット
１７ａ…部分
１８…環状マット
２０…第２タンク分割体
２１…筒部
２１ａ…底部
２１ｂ…端部
２１ｃ…開口
２１ｄ…導出部
２１ｅ…フランジ
２２…フランジ部
２２ａ…端面
２５…凹部
２５ａ…底面
２５ｂ…内面
２６…ボルト孔
３１…ボルト
３１ａ…頭部
３１ｂ…軸部
３２…ナット
４０…シール部材
５０…定盤
６３…マット群
６３Ａ…マット
６９Ａ…マット

Claims (10)

1. 筒部と、前記筒部の端部の外周面に設けられ、前記筒部の径方向の外側に向かって突出するフランジ部と、を有する繊維強化プラスチック製のタンク分割体において、
   前記フランジ部は、強化繊維を含み、前記径方向において熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚のマットを有するマット群を備えており、
   前記マット群は、前記強化繊維を含むマットを前記筒部の前記端部の外周面に塗布された熱硬化性樹脂を介して積層し、さらに積層されたマット上に熱硬化性樹脂を介してマットを積層することを複数回繰り返すことによって形成されており、
   前記フランジ部には、前記筒部の軸線方向における前記フランジ部の端面のうち前記軸線方向における前記筒部の端面に対して前記径方向の外側に隣り合う端面とは反対側の部分が切り欠かれてなり、前記筒部の周方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の凹部と、前記凹部の各々の底面と前記フランジ部の端面とを前記筒部の軸線方向に貫通する複数のボルト孔と、が設けられている、
   繊維強化プラスチック製のタンク分割体。
2. 前記複数の凹部は、前記マット群を切り欠くことで形成されており、
   前記凹部の各々の底面は、前記マット群を構成する複数枚の前記マットのうち前記軸線方向に延在する部分の切欠面により形成されている、
   請求項１に記載の繊維強化プラスチック製のタンク分割体。
3. 前記マット及び前記マット群をそれぞれ第１マット及び第１マット群とするとき、
   前記フランジ部は、強化繊維を含み、熱硬化性樹脂を介して互いに積層された複数枚の第２マットを有し、前記第１マット群の外面に対して熱硬化性樹脂を介して積層された第２マット群を更に備え、
   前記第１マットは、前記径方向に延びる第１部分と、前記第１部分の前記径方向の内側に連なるとともに前記軸線方向に延びる第２部分と、を有し、
   前記第２マットは、前記径方向において前記第１部分と前記第２部分とにわたって延びるとともに、前記第１部分と前記第２部分との間の隅部を埋めており、
   前記複数の凹部は、前記フランジ部の端面とは反対側から、前記第１マット群及び前記第２マット群が部分的に切り欠かれてなる、
   請求項１に記載の繊維強化プラスチック製のタンク分割体。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のタンク分割体を第１タンク分割体とするとき、
   前記第１タンク分割体と、
   前記第１タンク分割体の前記筒部の前記端部の開口を覆う第２タンク分割体と、
   前記フランジ部の端面と前記第２タンク分割体との間に介在するシール部材と、を備える、
   繊維強化プラスチック製のタンク。
5. 前記シール部材は、前記ボルト孔よりも前記径方向の内側にのみ介在する、
   請求項４に記載の繊維強化プラスチック製のタンク。
6. 前記シール部材は、ポリテトラフルオロエチレン製の平パッキンである、
   請求項５に記載の繊維強化プラスチック製のタンク。
7. 筒部と、前記筒部の端部の外周面に一体に設けられ、前記筒部の径方向の外側に向かって突出するフランジ部と、を有する繊維強化プラスチック製のタンク分割体を製造する方法において、
   定盤上に前記端部を下側にして前記筒部を載置する筒部載置工程と、
   強化繊維を含むマットを前記筒部の前記端部の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層することを複数回繰り返すことでマット群を形成するマット群形成工程と、
   前記筒部の軸線方向における前記フランジ部の端面のうち前記軸線方向における前記筒部の端面に対して前記径方向の外側に隣り合う端面とは反対側の部分を切り欠くことで、前記筒部の周方向に互いに間隔をおいて複数の凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部の各々の底面と前記フランジ部の端面とを前記筒部の軸線方向に貫通する複数のボルト孔を形成するボルト孔形成工程と、を備える、
   繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法。
8. 前記凹部形成工程では、前記マット群を切り欠くことで前記複数の凹部を形成するとともに、
   前記マット群を構成する複数枚のマットのうち前記軸線方向に延在する部分を切り欠くことで前記凹部の各々の底面を形成する、
   請求項７に記載の繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法。
9. 前記マット、前記マット群、及び前記マット群形成工程をそれぞれ第１マット、第１マット群、及び第１マット群形成工程とするとき、
   前記第１マット群形成工程では、前記第１マットの第１部分を前記定盤上に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに前記第１マットのうち第１部分の前記径方向の内側に連なる第２部分を前記筒部の外周面に熱硬化性樹脂を介して積層することを複数回繰り返すことで第１マット群を形成し、
   前記第１マット群形成工程の後に、強化繊維を含む第２マットを、前記第１マット群に熱硬化性樹脂を介して積層するとともに前記径方向において前記第１部分と前記第２部分とにわたって延ばすことを複数回繰り返すことで、前記第１部分と前記第２部分との間の隅部を埋める第２マット群を形成する第２マット群形成工程を更に備え、
   前記凹部形成工程は、前記フランジ部の端面とは反対側から、前記第１マット群及び前記第２マット群を部分的に切り欠くことで、前記筒部の周方向に互いに間隔をおいて複数の凹部を形成する、
   請求項７に記載の繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法。
10. 前記筒部載置工程に先立ち、前記定盤上に、強化繊維を含むベースマットを載置するベースマット載置工程と、
    前記ベースマット上に熱硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、を備え、
    前記筒部載置工程では、前記熱硬化性樹脂が未硬化な状態になっている前記ベースマット上に、前記端部を下側にして前記筒部を載置する、
    請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の繊維強化プラスチック製のタンク分割体の製造方法。

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