JP7037247B2 - 燃料タンク - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂製の燃料タンクの補強に関する。
特許文献１には、補強繊維として、カーボン繊維、ポリアラミド繊維、ガラス繊維などの繊維からなる繊維強化プラスチックを織物の状態で用いることが記載されている。また、特許文献２には、繊維強化樹脂複合材料を多重織物の状態で用いることが記載されている。
特開昭６１－１０２４５２号公報 特開２００５－３１３３４６号公報
ところで、車両に用いられる樹脂製の燃料タンクは、燃料が揮発してガスが発生することでタンク内の圧力が上昇し、タンクが膨張する。また、タンクがガスの圧力で膨張する以外にも、タンクが樹脂でできていることで、燃料自身がタンクの樹脂に浸透して、膨潤し、タンク自体が膨張する。いずれの引用文献１，２にも、燃料タンクの膨張を抑える手段として、繊維強化樹脂を適用することはこれまで検討されてこなかった。
本発明は、樹脂タンクの膨張を抑えることが可能な燃料タンクを提供することを目的とする。
本発明は、樹脂材料からなるタンク本体と、前記タンク本体の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸を用いて作られたカバー材と、を備え、前記カバー材は、少なくとも前記タンク本体の上面に溶着されている部位において綾織構造を有し、かつ、前記綾織構造で形成したシートが複数層に配置され、該シートが互いに溶着されていることを特徴とする。
また、本発明は、樹脂材料からなるタンク本体と、前記タンク本体の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸を用いて作られたカバー材と、を備え、前記カバー材は、少なくとも前記タンク本体の上面に溶着されている部位において綾織構造を有し、かつ、前記綾織構造として一重綾織で形成したシートが複数層に配置され、互いに対向する一方の前記一重綾織の少なくとも一部の経糸または緯糸と、他方の前記一重綾織の経糸または緯糸とが交差している多重綾織構造を構成していることを特徴とする。
本発明によれば、樹脂タンクの膨張を抑えることが可能な燃料タンクを提供することができる。
第１実施形態に係る燃料タンクをタンク本体とカバー材に分離した状態を示す斜視図である。 タンク本体の壁面の断面図である。 タンク本体の変位分布図を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。 織物の三原組織を示し、（ａ）は綾織、（ｂ）は平織、（ｃ）は朱子織である。 綾織のカバー材を示す断面図である。 綾織のカバー材の変形例を示す断面図である。 カバー材に用いられる繊維強化複合材料からなる糸を示す断面図である。 燃料タンクの製造工程図である。 綾織のカバー材の配置を示し、（ａ）は繊維方向が０°の場合、（ｂ）は繊維方向が４５°の場合である。 綾織と変則朱子織の場合のピール強度と変位との関係を示すグラフである。 カバー材の成形性の試験結果を示し、（ａ）は二重綾織の場合、（ｂ）は変則朱子織の場合である。 ＰＰ－ＰＥ繊維とガラス繊維における応力と伸度との関係を示すグラフである。 第２実施形態の燃料タンクを示す斜視図である。
次に、本発明の実施形態の燃料タンクについて、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、四輪車に適用される燃料タンク１を例に挙げて説明するが、四輪車に限定されるものではなく、三輪車、二輪車などの各種の車両に適用することができる。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る燃料タンクをタンク本体とカバー材に分離した状態を示す斜視図である。
図１に示すように、燃料タンク（自動車用燃料タンク）１は、燃料（ガソリンなど）が貯められるタンク本体１０と、このタンク本体１０を補強するカバー材２０と、を備えて構成されている。また、燃料タンク１は、図示しない自動車の車体に取り付けられて固定されている。
タンク本体１０は、例えば、シェル状（中空状）で扁平に形成され、車両の床下などに配置される。また、タンク本体１０の上面には、ポンプ等を取り付けるためのポンプ取付孔１０ａ、内部の燃料蒸気を回収するホース等を接続するための取付孔（図示せず）、図示しないリターンパイプを接続するための取付孔（図示せず）などが設けられている。また、タンク本体１０の側面には、図示しないインレットパイプから燃料を注入する燃料注入口（図示せず）が設けられている。なお、タンク本体１０は、例えば、ブロー成形や押し出しシート成形等によって形成される。
カバー材２０は、タンク本体１０の上部に配置される上カバー部２１と、タンク本体１０の下部に配置される下カバー部２２と、を備えて構成されている。上カバー部２１は、タンク本体１０の上面の複雑な形状に沿うように形成されている。また、下カバー部２２は、タンク本体１０の下面の複雑な形状に沿うように形成されている。また、上カバー部２１および下カバー部２２は、タンク本体１０を成形する前に予め金型によってタンク本体１０の表面形状に合うように形成されている。また、上カバー部２１および下カバー部２２は、タンク本体１０を成形する際にタンク本体１０の表面に溶着されることで、上カバー部２１および下カバー部２２とタンク本体１０とが一体化される。
図２は、タンク本体の壁面の断面図である。
図２に示すように、タンク本体１０の壁（壁面）１１は、例えば、タンク外側からタンク内側に向かって順に、表皮層１１ａ、外側ベース層１１ｂ、外側接着剤層１１ｃ、バリヤ層１１ｄ、内側接着剤層１１ｅおよび内側ベース層１１ｆによって構成されている。このように、タンク本体１０の壁１１は、前記した多層構成からなる合成樹脂層（樹脂材料）により形成されている。
また、タンク本体１０の壁１１は、バリヤ層１１ｄの内側に内側本体層（内側接着剤層１１ｅ、内側ベース層１１ｆ）が形成され、外側に外側本体層（表皮層１１ａ、外側ベース層１１ｂ、外側接着剤層１１ｃ）が形成されている。すなわち、タンク本体１０の壁１１は、燃料の不透過性に優れた材質からなるバリヤ層１１ｄを、少なくとも、タンク内面を形成する内側熱可塑性樹脂層とタンク外面を形成する外側熱可塑性樹脂層とで挟んだ多層断面構造で構成されている。
表皮層１１ａおよび外側ベース層１１ｂは、衝撃耐性が大きく燃料油に対して剛性が維持される熱可塑性合成樹脂によって形成されている。この熱可塑性合成樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。表皮層１１ａをポリエチレン樹脂とした場合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；High Density Polyethylene）で形成されることが好ましい。
また、外側ベース層１１ｂをポリエチレン樹脂とした場合、再生樹脂（Regrind Material）を用いることができる。例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を主材として含有する再生樹脂は、使用後に回収された燃料タンクや、製造工程で不良品と判定された燃料タンク等を破粋し、リサイクルして使用するとよい。
外側接着剤層１１ｃは、外側ベース層１１ｂとバリヤ層１１ｄとの間に設けられ、外側ベース層１１ｂとバリヤ層１１ｄとを接着する。この外側接着剤層１１ｃに用いられる接着性の合成樹脂としては、例えば、変性ポリオレフィン樹脂が挙げられ、特に、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂が好ましい。
なお、本実施形態では、表皮層１１ａ、外側ベース層１１ｂおよび外側接着剤層１１ｃにより外側本体層を構成しているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、外側ベース層１１ｂおよび外側接着剤層１１ｃを無くして、表皮層１１ａとバリヤ層１１ｄとを直接溶着するようにしてもよい。
バリヤ層１１ｄは、燃料油の透過が極めて少ない熱可塑性合成樹脂で形成され、例えば、エチレン－ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ；Ethylene Vinylalcohol Copolymer）で形成されることが好ましい。バリヤ層１１ｄとしてエチレン－ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）を用いることにより、ガソリンの透過防止性を向上させることができる。
内側接着剤層１１ｅは、バリヤ層１１ｄと内側ベース層１１ｆとの間に設けられ、バリヤ層１１ｄと内側ベース層１１ｆとを接着する。この内側接着剤層１１ｅに用いられる接着性の合成樹脂としては、外側接着剤層１１ｃと同様に、例えば、変性ポリオレフィン樹脂が挙げられ、特に、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン樹脂が好ましい。
内側ベース層１１ｆは、表皮層１１ａと同様に、熱可塑性合成樹脂によって形成されている。この熱可塑性剛性樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。内側ベース層１１ｆをポリエチレン樹脂とした場合、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；High Density Polyethylene）で形成されることが好ましい。
図３は、タンク本体の変位分布図を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。なお、図３では、タンク本体１０がカバー材２０で補強されていない状態を示している。
ところで、タンク本体１０内にガソリンなどの揮発性の高い燃料が供給されると、燃料から揮発したガスによってタンク本体１０を膨張させる力が発生する。タンク本体１０の内部は、燃料が消費されると、重力の影響で下側が液体で、上側が空洞になる。このため、タンク本体１０の内部では、揮発したガスの圧力によって、鉛直方向上向きの力を受け、タンク本体１０の内部の上面側が下面側よりも膨張し易くなる。
図３（ａ）に示すように、タンク本体１０の上面では、符号Ｒ１で示す領域が最も膨らみが大きくなる（変位量（変形量）が最大になる）。また、領域Ｒ２が領域Ｒ１よりも変位量が小さく、領域Ｒ３が領域Ｒ２よりも変位量が小さく、領域Ｒ４が領域Ｒ３よりも変位量が小さく、領域Ｒ５が領域Ｒ４よりも変位量が小さくなる。
図３（ｂ）に示すように、タンク本体１０の下面では、符号Ｒ８で示す領域が最も膨らみが小さくなる（変位量（変形量）が最小になる）。また、領域Ｒ７が領域Ｒ８よりも変位量が大きく、領域Ｒ６が領域Ｒ７よりも変位量が大きく、領域Ｒ５が領域Ｒ６よりも変位量が大きくなる。
このような結果から明らかなように、燃料タンクでは、上面側が下面側に比べて変形量が大きくなり、膨張し易くなる。
そこで、発明者らは、タンク本体１０の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸で形成された織物を使用して、燃料タンクの膨張を抑制する要件について鋭意検討した。その結果、以下の４つの要件が重要であることを見い出した。すなわち、その要件は、（１）目付量、（２）縦／横方向の伸び、（３）織物表面の平滑度、（４）糸の伸び、である。
なお、（１）目付量は、カバー材２０の剛性に関する要件である。（２）縦／横方向の伸びは、カバー材２０によるタンク本体１０の変形抑制に関する要件である。（３）織物表面の平滑度は、タンク本体１０とカバー材２０との溶着性に関する要件である。（４）糸の伸びは、カバー材２０の成形性に関する要件である。以下、４つの要件について詳細に説明する。
まず、（１）目付量について説明する。図４は、織物の三原組織を示し、（ａ）は平織、（ｂ）は綾織、（ｃ）は朱子織である。なお、目付量は、単位面積当たりの糸の重量を意味する。例えば、目付量が多くなれば、糸が密に配置されるので、剛性が高くなる。
図４（ａ）に示す平織（ひらおり）は、経糸（たていと）と緯糸（よこいと）を１本ずつ交互に交差させる織り方である。この平織では、経糸と緯糸が１：１で配置される織り方である。
図４（ｂ）に示す綾織（あやおり）は、例えば、経糸が２本の緯糸上を通過した後に１本の緯糸の下をくぐる織り方である。この綾織では、経糸と緯糸が交差する点が斜めに連続して形成される織り方である。
図４（ｃ）に示す朱子織（しゅすおり）は、例えば、経糸が３本以上の緯糸上を通過した後に１本の緯糸の下をくぐる織り方である。この朱子織では、経糸と緯糸が交差する点が隣り合わない織り方である。
このように、平織では、生地としての異方性が無いため性能は安定している。しかし、組織点（経糸と緯糸とが交差する点、以下交差点とする）が多いため、隙間ができ易くなり、単位体積当たりの剛性が低くなる。一方、朱子織では、組織点（交差点）が少なくなるため、目付量が増えて、剛性は高くなる。しかし、成形時の金型摩擦に弱く、また組織点（交差点）が少ないので、繊維が解け易くなる（ほどけ易くなる）。一方、綾織では、平織と朱子織との中間的な位置付けになる。このような点を鑑みた結果、綾織（綾織構造）が、目付量が平織より高く、剛性を十分確保でき、また、組織点（交差点）が２：１ということで、燃料タンク１の要件を満たすには十分な組織点（交差点）があり、綾織を採用するのが好ましいという結果が得られた。
図５は、綾織のカバー材を示す断面図である。
図５に示すように、カバー材２０Ａ（２０）は、一重綾織のシート２０ａと一重綾織のシート２０ｂとが重ねて構成され、シート２０ａとシート２０ｂとが互いに溶着されたものである（以下、綾織と称する）。換言すると、カバー材２０Ａは、上層のシート２０ａと下層のシート２０ｂとがセパレートした２枚の織物で構成されている。このシート２０ａ，２０ｂからなる二重の綾織（綾織構造）のカバー材２０を燃料タンク１（図１参照）に適用することで、シート２０ａ，２０ｂが多層になるため目付量を増やすことができ、カバー材２０としての剛性が向上する。
図６は、綾織のカバー材の変形例を示す断面図である。
図６に示すように、カバー材２０Ｂ（２０）は、一重綾織で形成したシート２０ｃ，２０ｄが重ねて構成されたものである（以下、二重綾織と称する）。互いに対向するシート２０ｃ（一方のシート）の経糸２０ｃ１と、シート２０ｄ（他方のシート）の緯糸２０ｄ１とが交差している。また、互いに対向するシート２０ｄ（他方のシート）の経糸２０ｄ２と、シート２０ｃ（一方のシート）の緯糸２０ｃ２とが交差している。換言すると、カバー材２０Ｂは、上層のシート２０ｃと下層のシート２０ｄとが接結し、１枚の織物で構成されている。このような多重綾織構造（綾織構造）を用いることで、上下に重ねられたシート２０ｃ，２０ｄ同士が糸の交差により結合されるため、より剛性の高いカバー材２０Ｂを得ることができる。
次に、（２）縦／横方向の伸びについて説明する。このカバー材２０の縦／横方向の伸びが強くなることで、燃料タンク１の膨張を抑制するのに効果を発揮することができる。つまり、カバー材２０が伸びると、タンク本体１０が膨張したときに、それに合わせてカバー材２０も伸びてしまい、燃料タンク１の膨張を抑えることができなくなる。よって、カバー材２０は、燃料タンク１の使用時に、カバー材２０が伸びないことまたは伸びにくいことが要件になる。
そこで、綾織は、組織点（交差点）が多いため、縦方向（経糸に沿った方向）と横方向（緯糸に沿った方向）の引っ張りに対してそれぞれ強い性質（伸びない性質）を有する。よって、カバー材２０を綾織構造とすることで、タンク本体１０を膨張させる力が発生したとしても、タンク本体１０の膨張を抑えることが可能になる。
図７は、カバー材に用いられる繊維強化複合材料からなる糸を示す断面図である。
図７に示すように、糸３０は、芯材３１（繊維）としてポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、鞘材３２（マトリックス樹脂）としてポリエチレン樹脂（ＰＥ）によって構成され、芯鞘構造のものを、鞘材３２を溶かして複数本にしたものである。図７に示す状態が１本の糸（繊維束）の状態である。この１本の糸を経糸・緯糸として綾織構造のシートにし、シートがカバー材２０に成形されている。このようなＰＰ－ＰＥ繊維を、ＰＰＦＲＴＰ（PP Fiber Reinforced Thermo Plastics）と称する。また、このようなＰＰ－ＰＥ繊維をカバー材２０のシートとして用いることで、成形性に優れ且つコスト的に安価なものにできる。
なお、熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸は、ＰＰ－ＰＥ繊維に限定されるものではなく、ガラスファイバからなる繊維を熱可塑性樹脂でコーティングしたもの（GFRTP）、炭素繊維を熱可塑性樹脂でコーティングしたもの（CFRTP）など他の繊維強化樹脂からなる繊維を使用してもよい。
図８は、燃料タンクの製造工程図である。
まず、タンク本体１０（図１参照）の表面に沿うように形成された金型（不図示）を用いてカバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）を予め成形する。カバー材２０の成形時の温度条件などは、カバー材２０の種類に応じて適宜設定される。ＰＰ－ＰＥ繊維の場合の成形時の温度は、例えば、ＰＥ樹脂が溶けて、ＰＰ樹脂が溶けない温度に設定される。
そして、図８（ａ）に示すように、成形済のカバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）をブロー成形金型２０３内に固定する。図８（ａ）に示す装置は、燃料タンク１をブロー成形するブロー成形装置２００であり、溶融した樹脂を押し出す押出機２０１と、押出機２０１に接続されたダイス２０２と、ダイス２０２の下方に配置されたブロー成形金型２０３と、樹脂を膨らませる空気を送り込むエア供給部２０４と、を備えている。
ブロー成形金型２０３は、開閉自在な第１半体２０３ａおよび第２半体２０３ｂで構成されている。第１、第２半体２０３ａ，２０３ｂは、成形済のカバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）をセットするキャビティ２０３ｃ，２０３ｄを備えている。
そして、図８（ｂ）に示すように、押出機２０１から押し出された溶融樹脂をダイス２０２を通過させて筒状のパリソン２０５とする。そして、パリソン２０５をブロー成形金型２０３の第１、第２半体２０３ａ，２０３ｂ間に挟持させる。そして、エア供給部２０４のノズルをパリソン２０５に突き刺し、パリソン２０５内にエア供給部２０４からエアを供給する。これにより、パリソン２０５が膨張してカバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）の内面に密着する。なお、このとき、カバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）を負圧吸引して、カバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）をキャビティ２０３ｃ，２０３ｄに密着させる。また、パリソン２０５がカバー材２０（上カバー部２１および下カバー部２２）の内面に密着することで、タンク本体１０の熱でカバー材２０の表面（内面）が溶融して、カバー材２０とタンク本体１０とが溶着する。
そして、ブロー成形金型２０３を冷却して燃料タンク１を冷却する。タンク表面温度が所定温度以下に到達後、図８（ｃ）に示すように、ブロー成形金型２０３の第１半体２０３ａと第２半体２０３ｂを開いて、燃料タンク１を取り出す。なお、ブロー成形金型２０３を開く前に、負圧吸引を停止する。
本実施形態では、熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料（ＰＰＦＲＴＰ）からなる糸で作られた（織られた）カバー材２０を用いている。これにより、燃料タンク１の成形時に、カバー材２０の表面の樹脂（例えば、ポリエチレン樹脂）とタンク本体１０の表面の樹脂（例えば、ポリエチレン樹脂）が溶けて、タンク本体１０の表面にカバー材２０が貼り付くように構成されている。
また、タンク本体１０とカバー材２０との間における溶着性は、前記した（３）織物表面の平滑度を要件とするものである。つまり、タンク本体１０の表面とカバー材２０との間に隙間が空いていると、タンク本体１０とカバー材２０との間における接点が少なくなる。これにより、タンク本体１０にカバー材２０が溶着したときに隙間ができ易くなる。その結果、タンク本体１０とカバー材２０との溶着性が悪化し、カバー材２０がタンク本体１０から剥がれ易くなる。
ところで、朱子織は、組織点（交差点）が少ないので、交差点と交差点との間に隙間が生じ易くなる。しかし、綾織は、比較的、組織点（交差点）が多いので、タンク本体１０に接する点が高密度になる。よって、綾織構造のカバー材２０を使用することで、タンク本体１０とカバー材２０との間における溶着性を向上できる。
図９は、綾織のカバー材の配置を示し、（ａ）は繊維方向が０°の場合、（ｂ）は繊維方向が４５°の場合である。なお、図９（ａ）の複数の実線で示すように、繊維方向が０°とは、ＰＰ樹脂からなる芯材３１（図７参照）の繊維方向を示し、経糸（または緯糸）の方向が燃料タンク１の前後方向（図示両矢印の方向）と一致している場合を示している。また、図９（ｂ）の複数の実線で示すように、繊維方向が４５°とは、経糸（または緯糸）の方向が燃料タンク１の前後方向（図示両矢印の方向）に対して４５°傾いた方向である場合を示している。
図９（ａ）に示す繊維方向を０°の場合の変位量は、約１６ｍｍである。また、図９（ｂ）に示す繊維方向を４５°の場合の変位量は、約１６ｍｍである。このように、繊維方向が０°であっても、４５°であっても、変位量がほぼ同程度である結果が得られた。
ところで、燃料タンク１は、複雑な形状を有しているため、カバー材２０の成形時にタンクの凹凸によって繊維方向が乱れるという課題がある。しかし、本実施形態では、カバー材２０を綾織で形成することで、縦方向と横方向の伸びに強くなるため、繊維方向によらずに剛性を発揮することができ、生産技術のロバスト性を上げることができる。また、カバー材２０を綾織にすることで、カバー材２０を成形する際に、繊維方向を考慮しなくてもよいため、カバー材２０の製造が容易になる。
図１０は、綾織と変則朱子織の場合のピール強度と変位との関係を示すグラフである。なお、図１０において、実線は綾織、破線は変則朱子織を示している。変則朱子織は、朱子織の一種であり、組織点（交差点）を変則的に形成したものである。
具体的には、テストピースとして、燃料タンク１と同様な材質（表皮層１１ａがポリエチレン樹脂、図２参照）のものを短冊状に作成した。カバー材２０は、芯鞘構造の樹脂（芯材：ポリプロピレン樹脂、鞘材：ポリエチレン樹脂）を、綾織にしたシートと、変則朱子織にしたシートとをそれぞれ作成した。なお、テストピースと織物との溶着条件を１８０℃×１ｍｉｎ（分）とし、試験速度を２０ｍｍ／ｍｉｎ（ｍｍ／分）とした。引っ張り試験機を用いて、織物とテストピースとの溶着面における界面剥離の有無を観察した。
その結果、図１０のグラフに示すように、綾織の場合において、変則朱子織の場合よりも高いピール強度（ピーリング強度）が得られた。また、綾織の場合は、母材（ポリエチレン樹脂）の破壊が発生し、変則朱子織の場合は、界面剥離が発生した。このような結果より、織り方の違いにより溶着強度に差異が確認され、綾織が朱子織よりも溶着性が高いことが確認された。
図１１は、カバー材の成形性を確認する試験結果を示し、（ａ）は実施形態としての二重綾織の場合、（ｂ）は比較例としての変則朱子織の場合である。ここでは、織物による成形性の影響を確認するため、最も深絞りとなる形状のものを用いて、プレス成形によって比較した。また、図１１（ａ）および（ｂ）の上段は、成形後のカバー材の上面全体を示す写真であり、タンク本体１０に取り付ける前の状態である。また、図１１（ａ）および（ｂ）の下段は、タンク本体１０の周囲角部の拡大写真である。また、二重綾織は、図６で説明した断面構造のものである。
図１１（ｂ）の上段に示すように、比較例としての変則朱子織の場合には、破線丸印で囲んだ領域内の転写性が十分ではないことが確認された。すなわち、円形の突起部の形状に変則朱子織のシートが追従していないことが確認された。また、図１１（ｂ）の下段において丸印で囲んだ領域内に示すように、角部（角Ｒ）の皺（しわ）の発生が多いことが確認された。
一方、図１１（ａ）の上段に示すように、実施形態としての綾織の場合には、丸印で囲んだ領域内の転写性が良好であることが確認された。すなわち、円形の突起部の形状に綾織のシートが十分に追従していることが確認された。また、図１１（ａ）の下段において丸印で囲んだ領域内に示すように、角部（角Ｒ）の皺（しわ）の発生が少ないことが確認された。
このような結果から、綾織（二重綾織）の場合は、成形性が朱子織（変則朱子織）の場合に比べて優れていることが確認された。ちなみに、変則朱子織において転写性が悪く且つ角部にしわが多く発生した原因としては、組織点（交差点）が少ないので、折り曲げると、組織点（交差点）がずれることが考えられる。このため、折り曲げた所で折れてくれず、ずれて浮きが発生する。これに対して、綾織の場合は、組織点（交差点）も多く、折り曲げたときの組織点（交差点）のずれが抑えられるので、転写性に優れるとともに角部の皺の発生を少なくできる。
図１２は、ＰＰ－ＰＥ繊維とガラス繊維における応力と伸度（伸び率）との関係を示すグラフである。なお、ＰＰ－ＰＥ繊維は、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）からなる繊維（連続繊維）に、マトリックスとしてポリエチレン樹脂（ＰＥ）がコーティングされた芯鞘構造のものを複数本束ねて１本の糸にしたものである。一方、ガラス繊維は、ガラスファイバを熱硬化性樹脂でコーティングした繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）である。
図１２に示すように、引っ張り試験機を用いて試験を行った結果、ガラス繊維では、ほとんど伸びることなく、約２％伸びたところで破断した。一方、ＰＰ－ＰＥ繊維では、ガラス繊維に比べて６倍以上の伸度（伸び率）で破断した。このような結果から、ＰＰ－ＰＥ繊維では、図１２において白抜き矢印で示すように、弾性変形域が増加する。これによって、カバー材２０にＰＰ－ＰＥ繊維を適用することで、複雑な形状の燃料タンク１の形状に対する追従性が良好になる。
このように、複雑な形状のタンク本体１０にカバー材２０を構成するシートを追従させる必要があり、前記した（４）糸の伸びが要件になる。この糸（ＰＰ－ＰＥ繊維）の伸びが大きいことにより、タンク本体１０の表面の形状に対する追従性がよくなり、成形性が向上する。しかし、ＰＰ－ＰＥ繊維が伸び過ぎると、逆にタンク本体１０の膨張抑制効果が損なわれる。そこで、本実施形態では、ＰＰ－ＰＥ繊維を綾織にすることで、タンク本体１０の膨張を抑えることができるようにしたものである。
なお、ＰＰ－ＰＥ繊維の鞘材のＰＥ樹脂は、最終的に溶けるので、伸びにそれほど寄与しなくてもよい。芯材のＰＰ樹脂の伸びが強いことによって、タンク形状に成形できるかどうかが決定される。ＰＥ樹脂はＰＰ樹脂よりも融点が低いので、ＰＥ樹脂は溶けても、ＰＰ樹脂が溶けないことで、芯として織物構造（綾織構造）を残したままにできる。
以上説明したように、本実施形態の燃料タンク１では、樹脂材料（例えば、表皮層にポリエチレン樹脂を有する材料）からなるタンク本体１０と、タンク本体１０の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸で作られたカバー材２０と、を備える。カバー材２０は、少なくともタンク本体１０の上面に溶着されている部位において綾織構造を有している。これによれば、綾織で織られたカバー材２０は、カバー材２０の縦方向および横方向の引っ張りに対して強い（伸びない）性質を有している。また、燃料タンク１の上面は、揮発した燃料ガスによる圧力を最も受ける場所である。よって、少なくとも燃料タンク１の上面に綾織のカバー材２０を溶着することで、燃料タンク１の膨張抑制効果が最も高くなる。なお、綾織のカバー材２０は、多くの目付量を得られ、表面も平滑であるため、タンク本体１０との溶着性に優れている。
また、本実施形態において、カバー材２０は、綾織で形成したシート２０ａ，２０ｂが複数層に配置され、該シート２０ａ，２０ｂが互いに溶着されている（図５参照）。これによれば、シート２０ａ，２０ｂが複数層（多層）になるため、目付量を増やすことができ、カバー材２０としての剛性が向上する。
また、本実施形態において、カバー材２０は、綾織として一重綾織で形成したシート２０ｃ，２０ｄが複数層に配置され、互いに対向する一方のシート２０ｃの少なくとも一部の経糸２０ｃ１または緯糸２０ｃ２と、他方のシート２０ｄの経糸２０ｄ２または緯糸２０ｄ１とが交差している多重綾織構造を構成している（図６参照）。これによれば、多重綾織構造によって、重ねられたシート２０ｃ，２０ｄ同士が糸の交差（経糸２０ｃ１と緯糸２０ｄ１との交差、緯糸２０ｃ２と経糸２０ｄ２との交差）により結合されるため、より剛性の高いカバー材２０を得ることができる。また、前記したシート２０ａ，２０ｂのように上下で交差する場合は、シート２０ａとシート２０ｂとを別々に織って重ねる必要があり、工程が増えるが、シート２０ｃ，２０ｄの場合には、そのような工程が不要になり、製造時間や製造コストを低減できる。
また、本実施形態において、タンク本体１０の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸は、ポリプロピレン樹脂からなる繊維にポリエチレン樹脂がコーティングされた芯鞘構造である。これによれば、繊維強化材として通常用いられるガラスファイバや炭素繊維に比較して、ＰＰ－ＰＥ繊維は伸び率（伸度）が高い（図１２参照）。よって、ＰＰ－ＰＥ繊維で形成されたカバー材２０は、複雑な形状である燃料タンク１の形状に対する追従性が良くなり、カバー材２０の成形性が向上する。
また、本実施形態において、タンク本体１０の表面（表皮層１１ａ）は、ポリエチレン樹脂からなる（図２参照）。これによれば、ＰＥ樹脂の表皮層１１ａとＰＰ－ＰＥ繊維のカバー材２０と組み合わせることで、同種の樹脂で溶着が行われるので、溶着性の効率が向上する。
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態の燃料タンクを示す斜視図である。
図１３に示すように、第２実施形態の燃料タンク１Ａは、第１実施形態におけるカバー材２０Ａの配置を上面側に限定したものである。その他の構成は、第１実施形態と同様である。カバー材２０Ａは、第１実施形態と同様に、タンク本体１０の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料（ＰＰＦＲＴＰ）からなる糸が綾織構造によって作られている。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、燃料タンク１Ａの膨張抑制効果が高くなる。また、カバー材２０Ａを綾織にすることで、多くの目付量が得られ、表面も平滑であるため、タンク本体１０との溶着性に優れる。
また、第２実施形態では、カバー材２０Ａがタンク本体１０のほぼ全体ではなく、部分的に配置されているので、カバー材２０Ａを第１実施形態に比べて安価に製造することができる。
なお、第２実施形態では、カバー材２０Ａを単一のシートで構成した場合を例に挙げて説明したが、例えば図３の領域Ｒ１，Ｒ２で示すように、カバー材を分割して配置してもよい。
以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。第１実施形態では、カバー材２０の全体を綾織で形成した場合を例に挙げて説明したが、タンク本体１０の変形が大きくなる部分を綾織構造とし、その他の部分を別の織り方の織物構造としてもよい。また、タンク本体１０の変形が大きくなる部分を綾織構造とし、その他の部分を織物以外の構造としてもよい。
１ 燃料タンク
１０ タンク本体
１１ 壁
１１ａ 表皮層
１１ｂ 外側ベース層
１１ｃ 外側接着剤層
１１ｄ バリヤ層
１１ｅ 内側接着剤層
１１ｆ 内側ベース層
２０，２０Ａ カバー材
２１ 上カバー部
２２ 下カバー部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ シート
２０ｃ１，２０ｄ２ 経糸
２０ｃ２，２０ｄ１ 緯糸
３０ 糸
３１ 芯材
３２ 鞘材

Claims (4)

  1. 樹脂材料からなるタンク本体と、
    前記タンク本体の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸を用いて作られたカバー材と、を備え、
    前記カバー材は、少なくとも前記タンク本体の上面に溶着されている部位において綾織構造を有し、かつ、前記綾織構造で形成したシートが複数層に配置され、該シートが互いに溶着されていることを特徴とする燃料タンク。
  2. 樹脂材料からなるタンク本体と、
    前記タンク本体の表面と溶着可能な熱可塑性樹脂を含む繊維強化複合材料からなる糸を用いて作られたカバー材と、を備え、
    前記カバー材は、少なくとも前記タンク本体の上面に溶着されている部位において綾織構造を有し、かつ、前記綾織構造として一重綾織で形成したシートが複数層に配置され、互いに対向する一方の前記一重綾織の少なくとも一部の経糸または緯糸と、他方の前記一重綾織の経糸または緯糸とが交差している多重綾織構造を構成していることを特徴とする燃料タンク。
  3. 請求項１または請求項２に記載の燃料タンクにおいて、
    前記糸は、ポリプロピレン樹脂からなる繊維にポリエチレン樹脂がコーティングされた芯鞘構造であることを特徴とする燃料タンク。
  4. 請求項３に記載の燃料タンクにおいて、
    前記タンク本体の表面は、ポリエチレン樹脂からなることを特徴とする燃料タンク。
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