JP7034045B2 - 高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製の複数個のライナ構成部材を接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法に関する。

例えば、特許文献１に記載されるように、流体を内側に収容可能な高圧タンク用ライナは、ライナ構成部材同士を接合して構成されることが知られている。

特開２０１３－１１９９２４号公報

この種の高圧タンク用ライナには、流体が高圧で充填されるため、該流体の圧力に耐え得るようにライナ構成部材同士を良好に接合することが求められる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ライナ構成部材同士を良好に接合して高圧タンク用ライナを得ることが可能な高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法を提供する。

本発明の一態様は、樹脂製の複数個のライナ構成部材にそれぞれ設けられた開口端面を互いに接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造装置であって、前記開口端面に間隔を置いて対向して、前記開口端面を加熱する赤外線加熱機構と、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に空気を流通させる送風機と、を備える。

本発明の別の一態様は、樹脂製の複数個のライナ構成部材にそれぞれ設けられた開口端面を互いに接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造方法であって、赤外線加熱機構と、前記開口端面とを間隔を置いて対向させる対向工程と、送風機により前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に空気を流通させながら、前記赤外線加熱機構により前記開口端面を加熱する送風加熱工程と、を有する。

本発明では、ライナ構成部材の開口端面同士を接合して、高圧タンク用ライナを得るべく、開口端面に赤外線加熱機構を対向させて加熱する。この際、ライナ構成部材を構成する樹脂材に吸収されていた水分が多量に蒸発すること等によって、開口端面と赤外線加熱機構との間に多量に水蒸気が生じても、送風機によって空気を流通させることで、水蒸気の滞留を抑制することができる。これによって、赤外線加熱機構により照射された赤外線が水蒸気に吸収されることを抑制できるため、開口端面の全体を効率的且つ略均等に加熱することができる。その結果、ライナ構成部材同士を良好に接合して高圧タンク用ライナを得ることが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法を適用して得られる高圧タンク用ライナの一例を示す概略構成図である。 図１の高圧タンク用ライナの製造方法におけるライナ構成部材の開口端面同士を位置合わせする位置合わせ工程を説明する説明図である。 図２のライナ構成部材の開口端面に、赤外線加熱機構を対向させる対向工程と、開口端面と赤外線加熱機構との間に送風機により空気を流通させつつ赤外線加熱機構により加熱を行う送風加熱工程とを説明する説明図である。 図３の赤外線加熱機構及び支持体と、開口端面との位置関係を説明する平面図である。 図３の赤外線加熱機構により加熱された開口端面同士を振動溶着する接合工程を説明する説明図である。 本発明の第２実施形態に係る高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法を説明する説明図である。 本発明の第３実施形態に係る高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法を説明する説明図である。 本発明の第４実施形態に係る高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法を説明する説明図である。 図８の赤外線加熱機構及び支持体と、開口端面との位置関係を説明する平面図である。

本発明に係る高圧タンク用ライナの製造装置及び製造方法（以下、単に製造装置、製造方法ともいう）について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

第１実施形態に係る製造装置１０（図３参照）及び製造方法を適用して、図１に示す高圧タンク用ライナ（以下、単に「ライナ」ともいう）１２を得ることができる。先ず、ライナ１２について、図１及び図２を参照しつつ簡単に説明する。

ライナ１２は、例えば、何れも不図示であるが、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両である搭載体に搭載され、燃料電池システムに供給するための水素ガスを貯留する高圧水素用タンクに好適に用いられる。そこで、以下では、ライナ１２が、上記の高圧水素用タンクに用いられる例について説明するが、特にこれに限定されるものではない。ライナ１２は、燃料電池車両以外の搭載体に搭載されてもよいし、水素ガス以外の流体を貯留することも可能である。

図１に示すように、ライナ１２は、円筒状の胴体部１４と、胴体部１４の軸方向両側にそれぞれ設けられたドーム状部１６と、ドーム状部１６の軸方向両側からそれぞれ突出する突出部１８とを有する。胴体部１４の径は軸方向に略一定である。ドーム状部１６は、胴体部１４から突出部１８側に向かって円弧状に縮径する。突出部１８は、胴体部１４よりも小径の円筒状であり、内側にライナ１２の内部と外部を連通する開口２０が設けられている。なお、本実施形態では、ライナ１２は、その軸方向の一端側と他端側とが、軸方向に直交する方向を軸として対称となるように構成されている。

このライナ１２は、図２に示すように、少なくとも一部が円筒状である２個のライナ構成部材２２、２４の端部にそれぞれ設けられた円環状の開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合した後、所定の除去加工等を施すことで得られる。ライナ構成部材２２、２４の各々は、例えば、ナイロン系樹脂等の水素バリア性を有する吸湿性の樹脂材からなる。

一方のライナ構成部材２２は、ライナ１２の軸方向の中心から一端側の半分を構成し、他方のライナ構成部材２４は、ライナ１２の軸方向の中心から他端側の半分を構成する。すなわち、ライナ構成部材２２、２４は、互いに略同形状であり、胴体構成部２６と、上記のドーム状部１６及び突出部１８とをそれぞれ有する。胴体構成部２６は、開口端面２２ａ、２４ａ同士が接合されることで、ライナ１２の胴体部１４を構成する。

開口端面２２ａ、２４ａ近傍の胴体構成部２６の外周面からは、該外周面を全周に亘って周回して突出するフランジ部２８がそれぞれ設けられている。フランジ部２８は、後述するように、ライナ構成部材２２、２４を保持したり、開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合したりする際に利用される。このため、ライナ構成部材２２、２４同士を接合した後のライナ１２では、フランジ部２８が除去加工により切除されている（図１参照）。

次いで、図３を参照しつつ、第１実施形態に係る製造装置１０について説明する。製造装置１０は、不図示の保持機構と、赤外線加熱機構３０と、支持体３２と、送風機３４と、振動溶着機構３６とを備える。保持機構は、例えば、フランジ部２８と係合する係合部等（不図示）を備え、ライナ構成部材２２、２４を互いの開口端面２２ａ、２４ａ同士が間隔を置いて対向するように保持する。なお、保持機構は、後述する振動溶着機構３６の溶着用治具３６ａ、３６ｂによって構成されてもよい。

赤外線加熱機構３０は、開口端面２２ａ、２４ａの形状に応じた円環状の２個の赤外線放射部３８ａ、３８ｂを有する。赤外線放射部３８ａ、３８ｂは、開口端面２２ａ、２４ａにそれぞれ対向して赤外線を放射することで、開口端面２２ａ、２４ａを加熱する。なお、図４では、赤外線放射部３８ａ、３８ｂと開口端面２２ａ、２４ａとを対向させた際の平面視の位置関係を説明するべく、赤外線放射部３８ａ、３８ｂ上に二点鎖線で開口端面２２ａ、２４ａの形状を示している。

図４に示すように、赤外線放射部３８ａ、３８ｂの内径は、開口端面２２ａ、２４ａの内径よりも若干小さく、赤外線放射部３８ａ、３８ｂの外径は、開口端面２２ａ、２４ａの外径よりも若干大きく設定されることが好ましい。この場合、赤外線放射部３８ａ、３８ｂから開口端面２２ａ、２４ａの全体に赤外線を良好に照射することが可能になる。赤外線放射部３８ａ、３８ｂとしては、赤外線（遠赤外線及び近赤外線）を放射して開口端面２２ａ、２４ａを非接触で加熱することが可能であれば、公知のいかなる構成を採用してもよい。

図３に示すように、支持体３２は、開口端面２２ａ、２４ａの外径より大きい寸法の２枚の板部材４０ａ、４０ｂを有する。板部材４０ａ、４０ｂは、互いの一方の主面側が重なるように積層されている。また、板部材４０ａ、４０ｂの他方の主面には、円環状の支持溝４２がそれぞれ形成され、該支持溝４２の内部に赤外線放射部３８ａ、３８ｂがそれぞれ配設される。つまり、支持体３２は、その両面側に赤外線放射部３８ａ、３８ｂをそれぞれ支持する。また、支持体３２の赤外線放射部３８ａ、３８ｂ（支持溝４２）の径方向の内側には、円板状の板状部４４が設けられる。

支持体３２は、上記のように保持機構により保持されたライナ構成部材２２、２４の互いに対向する開口端面２２ａ、２４ａ同士の間に介在する。これによって、支持体３２の両面側に設けられた赤外線放射部３８ａ、３８ｂのそれぞれを開口端面２２ａ、２４ａに間隔を置いて対向させることが可能である。この際、支持体３２の板状部４４は、ライナ構成部材２２、２４の開口端面２２ａ、２４ａよりも径方向の内側に対向する。

送風機３４は、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間に空気を流通させる。具体的に第１実施形態において、送風機３４は、上記のようにして互いに対向させた赤外線放射部３８ａ、３８ｂと開口端面２２ａ、２４ａとの間のそれぞれに空気を流通させることが可能となるように、ライナ構成部材２２、２４の外周部の互いに対向する部位の一方側から他方側（図３の矢印方向）に向かって送風する。

赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間に送風する空気の温度は、例えば、６０℃以上であり且つライナ構成部材２２、２４を構成する樹脂材の融点以下の高温風であることが好ましい。この場合、赤外線加熱機構３０による加熱部である開口端面２２ａ、２４ａが、送風機３４から送風される空気により不均一に抜熱されることを抑制できる。また、前記加熱部の不均一な抜熱を防止するべく、送風機３４による送風速度は、必要最小限の流速に設定することが好ましい。さらに、開口端面２２ａ、２４ａの内周側及び外周側に、不図示の熱電対等を設置すること等により、開口端面２２ａ、２４ａの内周側と外周側との温度差を可及的に小さくすることが好ましい。

振動溶着機構３６は、一組の溶着用治具３６ａ、３６ｂを有する。溶着用治具３６ａは、ライナ構成部材２２のフランジ部２８の内部に挿入可能な円環状である。溶着用治具３６ｂは、ライナ構成部材２４のフランジ部２８に挿入可能な円環状である。振動溶着機構３６は、フランジ部２８に挿入した溶着用治具３６ａ、３６ｂを介して、互いに当接させた開口端面２２ａ、２４ａに振動を付与して、これらを振動溶着することが可能である。

第１実施形態に係る製造装置１０は、基本的には以上のように構成される。第１実施形態に係る製造方法について、製造装置１０を用いてライナ１２を得る場合を例に挙げて説明する。

この製造方法では、先ず、図２に示すように、保持機構（不図示）にセットしたライナ構成部材２２、２４を互いの開口端面２２ａ、２４ａ同士が間隔を置いて対向するように位置合わせする位置合わせ工程を行う。この際、保持機構は、ライナ構成部材２２、２４の軸方向と鉛直方向とを沿わせてもよいし、該軸方向と水平方向とを沿わせてもよいし、水平方向及び鉛直方向に対して該軸方向を傾斜させてもよい。なお、保持機構が溶着用治具３６ａ、３６ｂから構成される場合には、図３に仮想線で示すように、フランジ部２８に溶着用治具３６ａ、３６ｂを挿入して、ライナ構成部材２２、２４を保持してもよい。

次に、図３に示すように、円環状の赤外線加熱機構３０と、開口端面２２ａ、２４ａとを間隔を置いて対向させる対向工程を行う。具体的に、対向工程では、開口端面２２ａ、２４ａ同士の間に支持体３２を介在させる。これによって、赤外線放射部３８ａ、３８ｂを開口端面２２ａ、２４ａに間隔を置いて対向させるとともに、板状部４４をライナ構成部材２２、２４の開口端面２２ａ、２４ａよりも径方向の内側に対向させる。

次に、送風機３４により赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間に空気を流通させながら、赤外線加熱機構３０により開口端面２２ａ、２４ａを加熱する送風加熱工程を行う。具体的に、送風加熱工程では、送風機３４によりライナ構成部材２２、２４の外周部の互いに対向する部位の一方側から他方側に向かって、図３の矢印方向に送風することで、赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ａ、３８ｂ）と開口端面２２ａ、２４ａの間にそれぞれ空気を流通させながら、赤外線加熱機構３０により赤外線を放射して開口端面２２ａ、２４ａを加熱する。

これによって、接合前の開口端面２２ａ、２４ａを所定の温度まで予備加熱した後、開口端面２２ａ、２４ａ同士の間から支持体３２を退避させる。そして、図５に示すように、ライナ構成部材２２、２４を互いに接近させて、開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合する接合工程を行う。

接合工程では、振動溶着により、開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合する。具体的には、軸方向の両側からライナ構成部材２２、２４のフランジ部２８に溶着用治具３６ａ、３６ｂをそれぞれ挿入することで、溶着用治具３６ａ、３６ｂ及びフランジ部２８を介して、開口端面２２ａ、２４ａに互いに接近する方向に加圧力を加える。この状態で、溶着用治具３６ａ、３６ｂの一方を振動させることで、開口端面２２ａ、２４ａを摩擦熱により軟化ないし溶融させて互いに溶着する。

上記のようにして開口端面２２ａ、２４ａ同士を溶着した後、溶着用治具３６ａ、３６ｂをフランジ部２８から離脱させることで、ライナ構成部材２２、２４同士が接合された接合体が得られる。この接合体に、フランジ部２８を切除する除去加工を施すことで、図１に示すライナ１２を得ることができる。

以上から、第１実施形態に係る製造装置１０及び製造方法では、開口端面２２ａ、２４ａに赤外線加熱機構３０を対向させて加熱する際、ライナ構成部材２２、２４を構成する樹脂材に吸収されていた水分が蒸発すること等によって水蒸気が生じることがある。この場合であっても、開口端面２２ａ、２４ａと赤外線加熱機構３０との間に、送風機３４により空気を流通させることで、水蒸気が滞留することを抑制できる。これによって、赤外線加熱機構３０から放射された赤外線が水蒸気に吸収されることを抑制できるため、該赤外線により開口端面２２ａ、２４ａの全体を効率的且つ略均等に加熱することができる。

その結果、開口端面２２ａ、２４ａの溶着時に溶融不良部等が生じることを回避して、ライナ構成部材２２、２４同士を良好に接合することができる。ひいては、高圧の水素ガスを充填しても、該水素ガスの圧力に十分に耐え得る耐久性に優れたライナ１２を得ることが可能になる。

また、第１実施形態に係る製造装置１０及び製造方法では、送風機３４によりライナ構成部材２２、２４の外周部の互いに対向する部位の一方側から他方側に向かって送風する簡単な構成によって、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間の水蒸気を分散させることができる。従って、製造装置１０の簡素化や低コスト化を図りつつ、開口端面２２ａ、２４ａ同士を良好に接合することができる。

次いで、図６を併せて参照しつつ、第２実施形態に係る製造装置５０及び製造方法について説明する。第２実施形態に係る製造装置５０は、１個の送風機３４に代えて、２個の送風機５２ａ、５２ｂと、これらの送風機５２ａ、５２ｂにそれぞれ接続される送風管５４ａ、５４ｂとを備えていることを除いて、上記の第１実施形態に係る製造装置１０と同様に構成されている。送風管５４ａは、送風機５２ａにより送風された空気を、開口２０を介してライナ構成部材２２の内部に導くことが可能に配設されている。送風管５４ｂは、送風機５２ｂにより送風された空気を、開口２０を介してライナ構成部材２４の内部に導くことが可能に配設されている。

なお、製造装置５０では、２個の送風機５２ａ、５２ｂを備えることに代えて、例えば、１個の送風機５２ａのみを備え、不図示ではあるが、送風機５２ａに接続された送風管を分岐させることや、送風機５２ａに２本の送風管を接続すること等によって、ライナ構成部材２２、２４の各々の内部に空気を導くこととしてもよい。

次いで、第２実施形態に係る製造方法について、製造装置５０を用いてライナ１２を得る場合を例に挙げて説明する。この製造方法では、上記の第１実施形態に係る製造方法と同様にして位置合わせ工程及び対向工程を行う。そして、送風機５２ａ、５２ｂにより赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ａ、３８ｂ）と開口端面２２ａ、２４ａとの間に空気を流通させながら、赤外線加熱機構３０により開口端面２２ａ、２４ａをそれぞれ加熱する送風加熱工程を行う。

この送風加熱工程では、送風機５２ａ、５２ｂにより送風管５４ａ、５４ｂを介して、開口２０からライナ構成部材２２、２４の内部にそれぞれ送風することで、図６に矢印で示すように、板状部４４を沿って、ライナ構成部材２２、２４の径方向の外側に向かう空気を、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間にそれぞれ流通させる。

上記のようにして送風加熱工程を行うことで、接合前の開口端面２２ａ、２４ａを所定の温度まで予備加熱した後、上記の第１実施形態に係る製造方法と同様にして接合工程等を行うことによって、図１に示すライナ１２を得ることができる。

従って、第２実施形態に係る製造装置５０及び製造方法によっても、開口端面２２ａ、２４ａと赤外線加熱機構３０との間に水蒸気が滞留することを抑制できる。これによって、開口端面２２ａ、２４ａの全体を効率的且つ略均等に加熱することができるため、ライナ構成部材２２、２４同士を良好に接合して耐久性に優れたライナ１２を得ることができる。

また、第２実施形態に係る製造装置５０及び製造方法では、ライナ構成部材２２、２４の内部に送風することにより、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間に効率的に空気を流通させることができるため、水蒸気の滞留を一層効果的に抑制することができる。

次いで、図７を併せて参照しつつ、第３実施形態に係る製造装置６０及び製造方法について説明する。第３実施形態に係る製造装置６０は、ライナ構成部材２２、２４の外周部の互いに対向する部位の両側に送風機６２ａ、６２ｂが備えられることを除いて、上記の第１実施形態に係る製造装置１０と同様に構成されている。すなわち、送風機６２ａ、６２ｂは、保持機構に保持されたライナ構成部材２２、２４を挟んで互いに対向するように配設されている。

次いで、第３実施形態に係る製造方法について、製造装置６０を用いてライナ１２を得る場合を例に挙げて説明する。この製造方法では、上記の第１実施形態に係る製造方法と同様にして位置合わせ工程及び対向工程を行う。そして、送風機６２ａ、６２ｂにより赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ａ、３８ｂ）と開口端面２２ａ、２４ａとの間にそれぞれ空気を流通させながら、赤外線加熱機構３０により開口端面２２ａ、２４ａを加熱する送風加熱工程を行う。

この送風加熱工程では、図７に矢印で示すように、送風機６２ａ、６２ｂにより、ライナ構成部材２２、２４の外周部の互いに対向する部位から内側に向かってそれぞれ送風することで、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間からライナ構成部材２２、２４の内部に空気を流通させる。そして、この空気を、開口２０を介してライナ構成部材２２、２４の外部に排気する。

上記のようにして送風加熱工程を行うことで、接合前の開口端面２２ａ、２４ａを所定の温度まで予備加熱した後、上記の第１実施形態に係る製造方法と同様にして接合工程等を行うことによって、図１に示すライナ１２を得ることができる。

従って、第３実施形態に係る製造装置６０及び製造方法によっても、開口端面２２ａ、２４ａと赤外線加熱機構３０との間に水蒸気が滞留することを抑制できる。これによって、開口端面２２ａ、２４ａの全体を効率的且つ略均等に加熱することができるため、ライナ構成部材２２、２４同士を良好に接合して耐久性に優れたライナ１２を得ることができる。

また、第３実施形態に係る製造装置６０及び製造方法では、ライナ構成部材２２、２４の外周部の互いに対向する部位の両側から送風することで、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間に効率的に空気を流通させることができるため、水蒸気の滞留を一層効果的に抑制することができる。

次いで、図８及び図９を併せて参照しつつ、第４実施形態に係る製造装置７０及び製造方法について説明する。第４実施形態に係る製造装置７０は、送風機７２と、該送風機７２に接続される送風管７４とを備え、該送風管７４と開口２０を介して一方のライナ構成部材２２の内部に送風可能であること、及び支持体３２の板状部４４に貫通孔７６が設けられていることを除いて、上記の第１実施形態に係る製造装置１０と同様に構成されている。貫通孔７６は、図８に示すように、板状部４４を厚さ方向に貫通する。また、図９に示すように、板状部４４には、平面視で、赤外線放射部３８ａ、３８ｂの内周の一部に沿う円弧状の２個の貫通孔７６が設けられている。なお、貫通孔７６の配置、個数、形状等は特に限定されるものではない。

次いで、第４実施形態に係る製造方法について、製造装置７０を用いてライナ１２を得る場合を例に挙げて説明する。この製造方法では、上記の第１実施形態に係る製造方法と同様にして位置合わせ工程及び対向工程を行う。そして、図８に示すように、送風機７２により赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ａ、３８ｂ）と開口端面２２ａ、２４ａとの間に空気を流通させながら、赤外線加熱機構３０により開口端面２２ａ、２４ａを加熱する送風加熱工程を行う。

この送風加熱工程では、送風機７２により送風管７４を介して、開口２０から一方のライナ構成部材２２の内部に送風することで、図８に矢印で示すように、板状部４４を沿って流通する空気を赤外線加熱機構３０の赤外線放射部３８ａと開口端面２２ａとの間に流通させる。また、貫通孔７６を通過した空気を赤外線加熱機構３０の赤外線放射部３８ｂと開口端面２４ａとの間に流通させる。さらに、貫通孔７６を通過して他方のライナ構成部材２４に流入した空気を、開口２０を介して該ライナ構成部材２４の外部に排気する。

上記のようにして送風加熱工程を行うことで、接合前の開口端面２２ａ、２４ａを所定の温度まで予備加熱した後、上記の第１実施形態に係る製造方法と同様にして接合工程等を行うことによって、図１に示すライナ１２を得ることができる。

従って、第４実施形態に係る製造装置７０及び製造方法によっても、開口端面２２ａ、２４ａと赤外線加熱機構３０との間に水蒸気が滞留することを抑制できる。これによって、開口端面２２ａ、２４ａの全体を効率的且つ略均等に加熱することができるため、ライナ構成部材２２、２４同士を良好に接合して耐久性に優れたライナ１２を得ることができる。

また、第４実施形態に係る製造装置７０及び製造方法では、１個の送風機７２及び送風管７４と、板状部４４に設けられた貫通孔７６との簡単な構成により、ライナ構成部材２２、２４の内部に送風して、開口端面２２ａ、２４ａと赤外線加熱機構３０とのそれぞれの間に効果的に空気を流通させることができる。従って、簡素な構成で効率的に水蒸気の滞留を抑制することができる。

上記の製造装置１０、５０、６０、７０では、赤外線加熱機構３０は、間隔を置いて対向する一組の開口端面２２ａ、２４ａ同士の間に介在し、送風機３４、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２は、一組の開口端面２２ａ、２４ａのうち、一方の開口端面２２ａと赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ａ）との間、及び他方の開口端面２４ａと赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ｂ）との間のそれぞれに空気を流通させることとした。また、上記の実施形態に係る製造方法において、対向工程では、間隔を置いて対向させた一組の開口端面２２ａ、２４ａ同士の間に介在する赤外線加熱機構３０と、一組の開口端面２２ａ、２４ａのそれぞれとを対向させ、送風加熱工程では、一組の開口端面２２ａ、２４ａのうち一方の開口端面２２ａと赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ａ）との間、及び他方の開口端面２４ａと赤外線加熱機構３０（赤外線放射部３８ｂ）との間のそれぞれに空気を流通させることとした。

この場合、互いに対向させて位置合わせした一組の開口端面２２ａ、２４ａの両方を一度の送風加熱工程により効率的に加熱した後、速やかに当接させて接合することが可能になる。このため、開口端面２２ａ、２４ａ同士を効率的且つ良好に接合してライナ１２を得ることが可能になる。

上記の実施形態に係る製造装置１０、５０、６０、７０では、開口端面２２ａ、２４ａ同士の接合前に、送風機３４、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２による送風を行うこととした。また、上記の実施形態に係る製造方法では、送風加熱工程を、開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合する接合工程の前に行うこととした。これによって、開口端面２２ａ、２４ａの全体を効率的且つ略均等に加熱した状態で、開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合することが可能になるため、接合品質に優れたライナ１２を得ることができる。

上記の実施形態に係る製造装置１０、５０、６０、７０では、吸湿性の樹脂材からなるライナ構成部材２２、２４の開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合して、水素ガスを貯留する高圧水素用タンクに用いられるライナ１２を得ることとした。また、上記の実施形態に係る製造方法では、吸湿性の樹脂材からなるライナ構成部材２２、２４の開口端面２２ａ、２４ａ同士を接合して、水素ガスを貯留する高圧水素用タンクに用いられるライナ１２を得ることとした。

水素ガスを貯留する高圧水素用タンクに用いられるライナ１２では、例えば、ナイロン系樹脂等の水素バリア性のある樹脂材が好適に用いられるが、この種の樹脂は、吸湿性が高くなり易い。上記の製造装置１０、５０、６０、７０及び製造方法は、吸湿性が高い樹脂材からなるライナ構成部材２２、２４であっても、水蒸気を分散させながら開口端面２２ａ、２４ａの全体を効率的且つ略均等に加熱することができるため、高圧水素用タンクに用いられるライナ１２を得る場合にも好適に適用することができる。

上記の実施形態に係る製造装置１０、５０、６０、７０では、燃料電池車両に搭載される高圧水素用タンクに用いられるライナ１２を得ることとした。また、上記の実施形態に係る製造方法では、燃料電池車両に搭載される高圧水素用タンクに用いられる高圧タンク用ライナ１２を得ることとした。上記の製造装置１０、５０、６０、７０及び製造方法を適用して得られるライナ１２は、耐久性に優れるため、燃料電池自動車に搭載される高圧水素用タンクにも好適に適用することができる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

上記の第１実施形態～第４実施形態（これらを総称して実施形態ともいう）では、ライナ構成部材２２、２４の少なくとも一部が円筒状であることとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、ライナ構成部材２２、２４の少なくとも一部は、円筒状以外の閉断面形状であってもよい。また、上記の実施形態では、開口端面２２ａ、２４ａ及び赤外線放射部３８ａ、３８ｂのそれぞれを円環状としたが、特にこれに限定されるものでもない。例えば、開口端面２２ａ、２４ａは、多角形状、複数の円弧が連なる形状、楕円形状等であってもよい。赤外線放射部３８ａ、３８ｂは、開口端面２２ａ、２４ａの全体に対向することが可能な形状であればよい。この場合、板状部４４も円板状に代えて、赤外線放射部３８ａ、３８ｂ（開口端面２２ａ、２４ａ）の形状に応じた形状とすることができる。

上記の実施形態では、送風加熱工程により、開口端面２２ａ、２４ａを予備加熱した後、振動溶着により開口端面２２ａ、２４ａを接合する接合工程を行うこととしたが、特にこれに限定されるものではない。

例えば、送風加熱工程により、互いに溶着可能な温度まで加熱した開口端面２２ａ、２４ａを、接合工程で互いに当接させて接合を行ってもよい。また、送風加熱工程で予備加熱を行った場合に、その後の接合工程において、振動溶着以外の種々の溶着手法を採用してもよい。なお、振動溶着以外の溶着手法の一例としては、赤外線加熱を行った後の開口端面２２ａ、２４ａ同士を、振動を加えることなく単に押圧すること等が挙げられる。また、上記の実施形態では、製造装置１０が振動溶着機構３６を備えることとしたが、製造装置１０は、振動溶着機構３６を備えていなくてもよく、振動溶着機構３６以外の接合機構を備えていてもよい。これらの場合であっても、開口端面２２ａ、２４ａを良好に接合することができる。

上記の実施形態では、図３、図６～図８に示すように、支持体３２が２枚の板部材４０ａ、４０ｂを積層して構成されることとした。また、赤外線加熱機構３０が、２個の赤外線放射部３８ａ、３８ｂを備えることとした。しかしながら、特にこれらに限定されるものではない。

支持体３２は、開口端面２２ａ、２４ａに対向するように、赤外線加熱機構３０を支持することが可能に構成されればよく、例えば、一枚の板部材４０ａの両面に赤外線放射部３８ａ、３８ｂを支持してもよい。また、図３及び図７に示す製造装置１０、６０では、支持体３２に板状部４４が設けられていなくてもよい。赤外線加熱機構３０は、支持体３２の両面に露出するように設けられた１個の赤外線放射部３８ａから構成されてもよい。

上記の実施形態では、互いに対向させた一組の開口端面２２ａ、２４ａの間に支持体３２を介在させて、これらの開口端面２２ａ、２４ａを赤外線加熱機構３０によって同時に加熱することとした。しかしながら、図３、図６及び図７に示す、製造装置１０、５０、６０では、開口端面２２ａ、２４ａの何れか一方のみを加熱可能に構成されてもよいし、並列させた開口端面２２ａ、２４ａを赤外線加熱機構３０によって同時に加熱可能に構成されてもよい。

図７及び図８に示す製造装置６０、７０では、開口２０からライナ構成部材２２、２４の少なくとも何れか一方の内部の空気を吸引するポンプやコンプレッサ等の吸引機構（不図示）をさらに備えてもよい。また、送風機６２ａ、６２ｂの両方又は何れか一方に代えて上記の吸引機構を備えてもよい。

図７に示す製造装置６０では、ライナ構成部材２２、２４のうち、少なくとも開口端面２２ａ、２４ａの近傍の外周を覆うチャンバ（不図示）を設け、該チャンバ内に送風機６２ａ、６２ｂの少なくとも何れか一方から送風を行うことで、赤外線加熱機構３０と開口端面２２ａ、２４ａとの間に送風を行うようにしてもよい。

上記の実施形態では、軸方向の両側に突出部１８及び開口２０が設けられたライナ１２を得ることとしたが、特にこれに限定されるものではなく、軸方向の一端側にのみ突出部１８及び開口２０が設けられたライナ１２を得ることも可能である。上記の実施形態では、ライナ１２の胴体部１４の径は軸方向に略一定であるとしたが、特にこれに限定されるものではなく、胴体部１４の径は軸方向に異なっていてもよい。

また、上記の実施形態では、２個のライナ構成部材２２、２４を接合してライナ１２を得ることとしたが、３個以上のライナ構成部材を接合してライナ１２を得てもよい。この場合、例えば、ライナ構成部材２２、２４の間に、軸方向に径が略一定の円筒状のライナ構成部材（不図示）が介在する。このように、軸方向に径が略一定の円筒状のライナ構成部材であっても、ライナ構成部材２２、２４の開口端面２２ａ、２４ａと同様に、その全体を効率的且つ略均等に加熱することができる。従って、３個以上の複数個のライナ構成部材であっても、互いに良好に接合して耐久性に優れたライナを得ることができる。

１０、５０、６０、７０…製造装置 １２…高圧タンク用ライナ
２０…開口 ２２、２４…ライナ構成部材
２２ａ、２４ａ…開口端面 ３０…赤外線加熱機構
３２…支持体
３４、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２…送風機
４４…板状部 ５４ａ、５４ｂ、７４…送風管
７６…貫通孔

Claims (18)

1. 樹脂製の複数個のライナ構成部材にそれぞれ設けられた開口端面を互いに接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造装置であって、
   前記開口端面に間隔を置いて対向して、前記開口端面を加熱する赤外線加熱機構と、
   前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に空気を流通させる送風機と、
   を備え、
   前記送風機は、前記ライナ構成部材の外周部の互いに対向する部位の一方側から他方側に向かって送風することで、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に前記空気を流通させる、高圧タンク用ライナの製造装置。
2. 樹脂製の複数個のライナ構成部材にそれぞれ設けられた開口端面を互いに接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造装置であって、
   前記開口端面に間隔を置いて対向して、前記開口端面を加熱する赤外線加熱機構と、
   前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に空気を流通させる送風機と、
   を備え、
   前記赤外線加熱機構の径方向の内側に配設される板状部を有するとともに、前記赤外線加熱機構を支持する支持体をさらに備え、
   前記送風機は、前記ライナ構成部材の軸方向で前記開口端面と反対側に設けられた開口から前記ライナ構成部材の内部に送風することで、前記板状部を沿って、前記ライナ構成部材の径方向の外側に向かう前記空気を、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に流通させる、高圧タンク用ライナの製造装置。
3. 請求項１又は２記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   前記送風機は、前記ライナ構成部材の外周部の互いに対向する部位から内側に向かって送風することで、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間から前記ライナ構成部材の内部に流通させた前記空気を、前記ライナ構成部材の軸方向で前記開口端面と反対側に設けられた開口から排気する、高圧タンク用ライナの製造装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   前記赤外線加熱機構は、間隔を置いて対向する一組の前記開口端面同士の間に介在し、
   前記送風機は、前記一組の開口端面のうち、一方の前記開口端面と前記赤外線加熱機構との間、及び他方の前記開口端面と前記赤外線加熱機構との間のそれぞれに前記空気を流通させる、高圧タンク用ライナの製造装置。
5. 請求項２記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   前記赤外線加熱機構は、間隔を置いて対向する一組の前記開口端面同士の間に介在し、
   前記板状部は、厚さ方向に貫通孔が設けられ、
   前記送風機は、前記一組の開口端面のうち、一方の前記開口端面を有する前記ライナ構成部材の前記開口から内部に送風することで、前記板状部を沿って流通する前記空気を前記赤外線加熱機構と前記一方の開口端面との間に流通させ、且つ前記貫通孔を通過した前記空気を前記赤外線加熱機構と他方の前記開口端面との間に流通させる、高圧タンク用ライナの製造装置。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   前記開口端面同士の接合前に前記送風機による送風を行う、高圧タンク用ライナの製造装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   吸湿性の樹脂材からなる前記ライナ構成部材の前記開口端面同士を接合して、水素ガスを貯留する高圧水素用タンクに用いられる前記高圧タンク用ライナを得る、高圧タンク用ライナの製造装置。
8. 請求項７記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   燃料電池車両に搭載される前記高圧水素用タンクに用いられる前記高圧タンク用ライナを得る、高圧タンク用ライナの製造装置。
9. 請求項１～８の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造装置において、
   前記赤外線加熱機構は、少なくとも一部が円筒状である前記ライナ構成部材の円環状の前記開口端面に対向することが可能な円環状である、高圧タンク用ライナの製造装置。
10. 樹脂製の複数個のライナ構成部材にそれぞれ設けられた開口端面を互いに接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造方法であって、
    赤外線加熱機構と、前記開口端面とを間隔を置いて対向させる対向工程と、
    送風機により前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に空気を流通させながら、前記赤外線加熱機構により前記開口端面を加熱する送風加熱工程と、
    を有し、
    前記送風加熱工程では、前記ライナ構成部材の外周部の互いに対向する部位の一方側から他方側に向かって送風することで、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に前記空気を流通させる、高圧タンク用ライナの製造方法。
11. 樹脂製の複数個のライナ構成部材にそれぞれ設けられた開口端面を互いに接合して高圧タンク用ライナを得る高圧タンク用ライナの製造方法であって、
    赤外線加熱機構と、前記開口端面とを間隔を置いて対向させる対向工程と、
    送風機により前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に空気を流通させながら、前記赤外線加熱機構により前記開口端面を加熱する送風加熱工程と、
    を有し、
    前記対向工程では、前記赤外線加熱機構を前記開口端面に対向させるとともに、前記赤外線加熱機構を支持する支持体のうち、前記赤外線加熱機構の径方向内側に設けられた板状部を前記ライナ構成部材の前記開口端面よりも径方向の内側に対向させ、
    前記送風加熱工程では、前記ライナ構成部材の軸方向で前記開口端面と反対側に設けられた開口から前記ライナ構成部材の内部に送風することで、前記板状部を沿って、前記ライナ構成部材の外側に向かう前記空気を、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間に流通させる、高圧タンク用ライナの製造方法。
12. 請求項１０又は１１記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    前記送風加熱工程では、前記ライナ構成部材の外周部の互いに対向する部位から内側に向かって送風することで、前記赤外線加熱機構と前記開口端面との間から前記ライナ構成部材の内部に流通させた前記空気を、前記ライナ構成部材の軸方向で前記開口端面と反対側に設けられた開口から排気する、高圧タンク用ライナの製造方法。
13. 請求項１０～１２の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    前記対向工程では、間隔を置いて対向させた一組の前記開口端面同士の間に介在する前記赤外線加熱機構と、前記一組の前記開口端面のそれぞれとを対向させ、
    前記送風加熱工程では、前記一組の開口端面のうち一方の前記開口端面と前記赤外線加熱機構との間、及び他方の前記開口端面と前記赤外線加熱機構との間のそれぞれに前記空気を流通させる、高圧タンク用ライナの製造方法。
14. 請求項１１記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    前記対向工程では、間隔を置いて対向させた一組の前記開口端面同士の間に介在する前記赤外線加熱機構と、前記一組の前記開口端面のそれぞれとを対向させ、且つ、前記一組の開口端面のそれぞれの径方向の内側に前記板状部を対向させ、
    前記送風加熱工程では、前記一組の開口端面のうち、一方の前記開口端面を有する前記ライナ構成部材の前記開口から内部に送風することで、前記板状部を沿って流通する前記空気を前記赤外線加熱機構と前記一方の開口端面との間に流通させ、且つ前記板状部に設けられた貫通孔を通過した前記空気を前記赤外線加熱機構と他方の前記開口端面との間に流通させる、高圧タンク用ライナの製造方法。
15. 請求項１０～１４の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    前記送風加熱工程は、前記開口端面同士を接合する接合工程の前に行う、高圧タンク用ライナの製造方法。
16. 請求項１０～１５の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    吸湿性の樹脂材からなる前記ライナ構成部材の前記開口端面同士を接合して、水素ガスを貯留する高圧水素用タンクに用いられる前記高圧タンク用ライナを得る、高圧タンク用ライナの製造方法。
17. 請求項１６記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    燃料電池車両に搭載される前記高圧水素用タンクに用いられる前記高圧タンク用ライナを得る、高圧タンク用ライナの製造方法。
18. 請求項１０～１７の何れか１項に記載の高圧タンク用ライナの製造方法において、
    前記対向工程では、少なくとも一部が円筒状である前記ライナ構成部材の円環状の前記開口端面に、円環状の前記赤外線加熱機構を対向させる、高圧タンク用ライナの製造方法。

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