JP7121431B1 - 高圧タンク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高圧に耐えるのに十分な強度を有しつつ、製造時間を短縮し、生産性を高めた、高圧タンク、及びプレス成形により繊維強化樹脂を硬化させて得られる高圧タンクの製造方法。【解決手段】タンクライナーと、タンクライナーの外側に金属層と、金属層の外側周に樹脂を含浸した繊維束を巻回されて形成される炭素繊維層と、炭素繊維層の外側に配置された繊維強化樹脂層とを含む補強層から形成される高圧タンクであって、プレス成形により、補強層を構成する繊維強化樹脂が硬化し、高圧タンクを得る。【選択図】図１
Description
本発明は、高圧タンクと、高圧タンクのタンクライナーの外周部に巻く繊維強化樹脂のプレス成形に関する。
燃料電池自動車や水素自動車等に搭載される水素タンクなどの燃料タンクには、高圧に耐えるために十分な強度を有すること、及び軽量であることが要求されている。このような燃料タンクの製造方法として、円筒状のタンクライナーを回転させながら、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した炭素繊維を当該タンクライナーの表面に繰り返し巻き付けてタンク容器を作製し、その後に熱硬化性樹脂を熱硬化させる方法（すなわち、フィラメントワインディング法）が知られている。
この種の高圧タンクの製造方法として、タンクライナーの外周に熱硬化性樹脂を含浸した繊維束を繰り返し巻き付けて繊維強化樹脂層とし、加熱炉で繊維強化樹脂層を加熱して硬化させるものが開示されている（特許文献１、２参照）。この高圧タンクの製造方法においては、高圧に耐えるのに十分な強度を有するために熱硬化性樹脂を含浸した繊維束を繰り返し巻き付けるが、巻き付けには時間を要する。また、繊維強化樹脂層の硬化を加熱炉で行っているが、加熱炉での硬化も時間を要する。
そこで、本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、高圧に耐えるのに十分な強度を有しつつ、製造時間を短縮し、生産性を高めた、高圧タンク、及び高圧タンクの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、タンクライナーの外側に金属層を配置することにより、高圧に耐えるのに十分な強度を有しつつ、短時間で、高圧タンクが製造できることを見出した。すなわち、本発明は、以下を包含する。
［１］ タンクライナーと、
前記タンクライナーの外側に配置される金属層と、
前記金属層の外側に配置される繊維強化樹脂を含む補強層を含む高圧タンク。
［２］ 前記補強層が、前記金属層の外側に炭素繊維を巻回されて形成される炭素繊維層と、前記炭素繊維層の外側に配置された繊維強化樹脂層とを含む［１］に記載の高圧タンク。
［３］ 前記金属が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル及びマグネシウムからなる群から選択される一種である、［１］に記載の高圧タンク。
［４］ 高圧タンクが、水素タンクである、［１］に記載の高圧タンク。
［５］ タンクライナーを用意する工程と、
前記タンクライナーの外側表面に金属層を配置する工程と、
前記金属層の外側に、炭素繊維を巻回し、炭素繊維層を形成する工程と、
前記炭素繊維層の外側にシート状プリプレグを配置し、プレス前高圧タンクを得る工程と、
前記プレス前高圧タンクを加熱プレスし、高圧タンクを得る工程とを含む、高圧タンクの製造方法。
［６］ 前記タンクライナーの外側表面に金属層を配置する工程が、金属箔を配置することによって実施される、［５］に記載の高圧タンクの製造方法。
［７］ 前記タンクライナーの外側表面に金属層を配置する工程が、金属粉を塗装スプレーでタンクライナーに吹き付けることにより実施される、［５］に記載の高圧タンクの製造方法。
［８］ 前記プリプレグが、繊維強化樹脂のプリプレグである、［５］に記載の高圧タンクの製造方法。
［１］ タンクライナーと、
前記タンクライナーの外側に配置される金属層と、
前記金属層の外側に配置される繊維強化樹脂を含む補強層を含む高圧タンク。
［２］ 前記補強層が、前記金属層の外側に炭素繊維を巻回されて形成される炭素繊維層と、前記炭素繊維層の外側に配置された繊維強化樹脂層とを含む［１］に記載の高圧タンク。
［３］ 前記金属が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル及びマグネシウムからなる群から選択される一種である、［１］に記載の高圧タンク。
［４］ 高圧タンクが、水素タンクである、［１］に記載の高圧タンク。
［５］ タンクライナーを用意する工程と、
前記タンクライナーの外側表面に金属層を配置する工程と、
前記金属層の外側に、炭素繊維を巻回し、炭素繊維層を形成する工程と、
前記炭素繊維層の外側にシート状プリプレグを配置し、プレス前高圧タンクを得る工程と、
前記プレス前高圧タンクを加熱プレスし、高圧タンクを得る工程とを含む、高圧タンクの製造方法。
［６］ 前記タンクライナーの外側表面に金属層を配置する工程が、金属箔を配置することによって実施される、［５］に記載の高圧タンクの製造方法。
［７］ 前記タンクライナーの外側表面に金属層を配置する工程が、金属粉を塗装スプレーでタンクライナーに吹き付けることにより実施される、［５］に記載の高圧タンクの製造方法。
［８］ 前記プリプレグが、繊維強化樹脂のプリプレグである、［５］に記載の高圧タンクの製造方法。
本発明によれば、高圧に耐えるのに十分な強度を有しつつ、短時間で、高圧タンクを製造することができる。
本発明の高圧タンクの補強層は、繊維強化樹脂層を含むが、タンクライナーと繊維強化樹脂よりなる補強層との間に金属層を備えている。金属層を構成する金属は高い熱伝導性と、熱を反射する性質があり、加熱プレスに用いる金型からプリプレグ全体に熱が伝わりやすくなる。この作用により、金型の熱は早く繊維強化樹脂（プレプレグ等）に伝導し、金属層と金型に挟まれた繊維強化樹脂の硬化時間を速めることができる。
本発明の高圧タンクの補強層は、繊維強化樹脂層を含むが、タンクライナーと繊維強化樹脂よりなる補強層との間に金属層を備えている。金属層を構成する金属は高い熱伝導性と、熱を反射する性質があり、加熱プレスに用いる金型からプリプレグ全体に熱が伝わりやすくなる。この作用により、金型の熱は早く繊維強化樹脂（プレプレグ等）に伝導し、金属層と金型に挟まれた繊維強化樹脂の硬化時間を速めることができる。
以下、発明を実施する形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
［高圧タンク］
図１を用いて説明する。高圧タンク８は、タンクライナー１と；タンクライナー１の外側表面に配置される金属層３と；金属層３の外側に樹脂を含浸した繊維束を巻回されて形成される炭素繊維層４１と炭素繊維層の外側に配置される繊維強化樹脂層４２とを含む補強層４と；から形成される高圧タンクである。プレス成形により、繊維強化樹脂の補強層を構成する繊維強化樹脂が硬化し、高圧タンク８を得る。
図１を用いて説明する。高圧タンク８は、タンクライナー１と；タンクライナー１の外側表面に配置される金属層３と；金属層３の外側に樹脂を含浸した繊維束を巻回されて形成される炭素繊維層４１と炭素繊維層の外側に配置される繊維強化樹脂層４２とを含む補強層４と；から形成される高圧タンクである。プレス成形により、繊維強化樹脂の補強層を構成する繊維強化樹脂が硬化し、高圧タンク８を得る。
タンクライナー１とは、ガスバリア性に優れ、低温でも耐衝撃性を有する材料を使用したタンク形状の部材であれば特に限定されるものではなく、材料はポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、またはその他の硬質樹脂などにより形成されたタンクライナーを用いることが出来るが、ポリアミド樹脂を材料として使用したタンクライナーが好ましい。
金属層３を構成する金属とは、熱伝導が良く、輻射熱を反射する性質がある材料であれば特に限定されるものではなく、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、マグネシウム等の種々の金属を用いることができる。
金属層３の厚さは限定されるものではないが、金属層３を容易に形成するため、０．０５～３ｍｍ程度が好ましい。
金属層３は、タンクライナー１の外側表面の少なくとも一部又は全部に配置されるものであるが、少なくともタンクライナー１の筒の側部（シリンダー部）を覆うものが好ましい。
金属層３は、アルミフォイル等の金属箔であってもよいし、金属粉を塗装スプレーでタンクライナーに吹き付けることにより形成してもよい。アルミフォイルは安価な市販品で薄く巻き付けることができ、金属粉は均一に塗布できるという特徴を有する。
金属層３の厚さは限定されるものではないが、金属層３を容易に形成するため、０．０５～３ｍｍ程度が好ましい。
金属層３は、タンクライナー１の外側表面の少なくとも一部又は全部に配置されるものであるが、少なくともタンクライナー１の筒の側部（シリンダー部）を覆うものが好ましい。
金属層３は、アルミフォイル等の金属箔であってもよいし、金属粉を塗装スプレーでタンクライナーに吹き付けることにより形成してもよい。アルミフォイルは安価な市販品で薄く巻き付けることができ、金属粉は均一に塗布できるという特徴を有する。
補強層４は、少なくとも、繊維強化樹脂を含む。補強層４の好ましい態様としては、炭素繊維５を巻回されて形成される炭素繊維層４１と、繊維強化樹脂層４２ｂとを含む。
まず、炭素繊維層４１について説明する。
炭素繊維層４１は、樹脂を含浸した炭素繊維５の繊維束から構成される。繊維束とは、連続した炭素繊維５に樹脂を均等に含浸させ、加熱又は乾燥して粘性状態にした束状の中間素材であれば特に限定されるものではない。
炭素繊維５は、例えば、ポリアクリルニトリルを原料とするＰＡＮ系炭素繊維とピッチを原料とするピッチ系炭素繊維等を用いることが出来る。炭素繊維層４１を構成する炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましいが、それに限定されるものではない。
炭素繊維５に含浸させる樹脂についても、特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及びそれらの一種を含む樹脂組成物を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、これらは組み合わせて使用することができる。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、複数混合して用いてもよい。
炭素繊維層４１の厚さは限定されるものではないが、高圧に耐えるのに十分な強度を有するため、０．１～５０ｍｍ程度が好ましい。
まず、炭素繊維層４１について説明する。
炭素繊維層４１は、樹脂を含浸した炭素繊維５の繊維束から構成される。繊維束とは、連続した炭素繊維５に樹脂を均等に含浸させ、加熱又は乾燥して粘性状態にした束状の中間素材であれば特に限定されるものではない。
炭素繊維５は、例えば、ポリアクリルニトリルを原料とするＰＡＮ系炭素繊維とピッチを原料とするピッチ系炭素繊維等を用いることが出来る。炭素繊維層４１を構成する炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましいが、それに限定されるものではない。
炭素繊維５に含浸させる樹脂についても、特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及びそれらの一種を含む樹脂組成物を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、これらは組み合わせて使用することができる。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、複数混合して用いてもよい。
炭素繊維層４１の厚さは限定されるものではないが、高圧に耐えるのに十分な強度を有するため、０．１～５０ｍｍ程度が好ましい。
炭素繊維層４１の外側に配置される繊維強化樹脂層４２ｂは、プリプレグ４２ａを配置した上で加熱プレスにより得られる繊維強化樹脂から構成される。
繊維強化樹脂層４２ｂを形成するためのプリプレグ４２ａは、ガラスクロス、炭素繊維のような繊維状補強材に樹脂を均等に含浸させ、加熱又は乾燥して粘性状態にしたシート状の中間素材であれば特に限定されるものではなく、織物プリプレグ、一方向プリプレグ等を用いることが出来る。
プリプレグ４２ａを構成する樹脂についても、特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及びそれらの一種を含む樹脂組成物を用いることができる。例えば、１００℃～１５０℃未満の耐熱性を有するエンジニアリングプラスチック、１５０℃以上の耐熱性を有するスーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。具体的な種類としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、これらは組み合わせて使用することができる。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、複数混合して用いてもよい。
繊維強化樹脂層４２ｂを形成するためのプリプレグ４２ａは、ガラスクロス、炭素繊維のような繊維状補強材に樹脂を均等に含浸させ、加熱又は乾燥して粘性状態にしたシート状の中間素材であれば特に限定されるものではなく、織物プリプレグ、一方向プリプレグ等を用いることが出来る。
プリプレグ４２ａを構成する樹脂についても、特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及びそれらの一種を含む樹脂組成物を用いることができる。例えば、１００℃～１５０℃未満の耐熱性を有するエンジニアリングプラスチック、１５０℃以上の耐熱性を有するスーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。具体的な種類としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられ、これらは組み合わせて使用することができる。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、複数混合して用いてもよい。
プリプレグ４２ａを構成する繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等を用いることができる。繊維強化樹脂プレプレグ中の繊維基材としては、０．０３ｍｍ～０．５ｍｍの厚さの炭素繊維材が好ましいが、それに限定されるものではない。また、プリプレグ４２ａを構成する炭素繊維はポリアクリルニトリルを原料とするＰＡＮ系炭素繊維とピッチを原料とするピッチ系炭素繊維等を用いることが出来る。プリプレグ層を構成するプリプレグ中の炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましいが、それに限定されるものではない。また、プリプレグを構成する繊維には、ＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などの複合体も包含されるものとする。
プリプレグ４２ａとしては、エポキシ樹脂と炭素繊維とから構成されている織物プリプレグが好ましいが、それに限定されるものではない。また、一枚のプリプレグで構成されてもよいし、同種又は異種の複数枚のプレプレグで構成されていてもよい。
炭素繊維層４１の外側に配置するプリプレグの厚さは限定されるものではないが、高圧に耐えるのに十分な強度を有するため、０．１～５０ｍｍ程度が好ましい。
炭素繊維層４１の外側に配置するプリプレグの厚さは限定されるものではないが、高圧に耐えるのに十分な強度を有するため、０．１～５０ｍｍ程度が好ましい。
［高圧タンクの製造方法］
本明細書において、高圧タンク８の製造方法とは、タンクライナー１を用意する工程と；タンクライナー１の外側表面に金属層３を配置する工程と；金属層３の外側に、炭素繊維５を巻回し、炭素繊維層４１を形成する工程と；炭素繊維層４１の外側にシート状プリプレグ４２ａを配置し、プレス前高圧タンク７を得る工程と；プレス前高圧タンク７を加熱プレスし、高圧タンク８を得る工程とを含む、高圧タンク８の製造方法である。製造方法について、図２を用いて説明する。
本明細書において、高圧タンク８の製造方法とは、タンクライナー１を用意する工程と；タンクライナー１の外側表面に金属層３を配置する工程と；金属層３の外側に、炭素繊維５を巻回し、炭素繊維層４１を形成する工程と；炭素繊維層４１の外側にシート状プリプレグ４２ａを配置し、プレス前高圧タンク７を得る工程と；プレス前高圧タンク７を加熱プレスし、高圧タンク８を得る工程とを含む、高圧タンク８の製造方法である。製造方法について、図２を用いて説明する。
タンクライナー１を用意する工程（図２（ａ））では、図示しないが、繊維束をタンクライナー１の外側に繰り返し巻き付けることが出来るように、タンクライナー１を回転軸に装着し、モーターによりタンクライナー１が回転できるようにすることを含む。
タンクライナー１の外側表面に金属層３を配置する工程（図２（ｂ））には、タンクライナー１に金属箔を貼り付ける方法、円筒状の薄い金属箔にタンクライナーを差し込む方法、金属粉を塗装スプレーで吹き付ける方法等が挙げられる。金属粉を塗装スプレーで吹き付ける方法は、金属層の厚さを一定にしやすい点で好ましい。
金属層３の外側に、炭素繊維５を巻回し、炭素繊維層４１を形成する工程（図２（ｃ））は、具体的な例として、周知のフィラメントワインディング（ＦＷ）法により、樹脂を含浸した繊維束を、タンクライナー１の外側表面に形成された金属層３の外側に繰り返し巻き付ける工程などが挙げられる。具体的な繊維巻き付け方法としては、図３に挙げられるように、フープ巻き（図３の５Ｐ）、低角度ヘリカル巻き（図３の５Ｈ）、高角度のヘリカル巻きなどが挙げられ、状況や場所により使い分けられる。本明細書ではタンクライナー１の略半球状部分をドーム部、筒状胴体部分をシリンダー部とし、こうした繊維巻き付けの使い分けにより、炭素繊維層４１は、タンクライナー１におけるシリンダー部およびドーム部の外表全域を被覆する。
炭素繊維層４１の外側にシート状のプリプレグ４２ａを配置し、プレス前高圧タンク７を得る工程とは、炭素繊維層４１の外側にシート状のプリプレグ４２ａを配置し、タンクライナー７におけるシリンダー部およびドーム部の外表全域を被覆する工程である（図２（ｃ）参照）。シート状プリプレグは、半硬化な状態であるため、フレキシブルな硬さであり、図２（ｃ）のように、口金２１，２２を含み、一度に外側全体を被覆してのよいし、まず被覆しやすいシリンダー部のみについてプリプレグ４１ａ１を配置し、その後、ドーム部４１ａ２を配置してもよい。
シート状のプリプレグ４２ａを貼り付ける方法とは、例えば、シリンダー部については、図４に示すように、炭素繊維層の外側のシリンダー部において、矩形シート状のシリンダー用プリプレグ４２ａを１周巻き、端部Ｅを少し重ねるようにする。このようにすることにより、端部Ｅを強化することができる。図４（ａ）では、プリプレグのシートを１周のみ巻いたものを示すが、シリンダー用プレプレグ４２ａ１は複数層重ねることができ、その際は、２層目、３層目の端部は、下層のプリプレグの端部Ｅとは重ならないところに配置することが好ましい。例えば、３層のプリプレグを配置する際は、各端部は、高圧タンクの円周において、互いに等距離にはなれる、すなわち、中心からのそれぞれの端部までのなす角度が１２０°になるように配置する。
その後、ドーム部にドーム部用プリプレグ４２ａ２を配置する。図４では、ドーム部用プリプレグ４２ａ２は口金付近の形状にあわせてキャップ状に加工したプリプレグを配置するが、別の方法として、プリプレグを細く切断し、それを巻き付ける方法が挙げられる。この方法であれば複雑な形状であっても、微調整が可能となる。なお、ドーム部用プリプレグ４２ａ２についても、１層又は複数層（例えば、２層、３層、４層など）設けることができる。
その後、ドーム部にドーム部用プリプレグ４２ａ２を配置する。図４では、ドーム部用プリプレグ４２ａ２は口金付近の形状にあわせてキャップ状に加工したプリプレグを配置するが、別の方法として、プリプレグを細く切断し、それを巻き付ける方法が挙げられる。この方法であれば複雑な形状であっても、微調整が可能となる。なお、ドーム部用プリプレグ４２ａ２についても、１層又は複数層（例えば、２層、３層、４層など）設けることができる。
プレス前高圧タンク７を加熱プレスし高圧タンク８を得る工程を、図５を用いて説明する。具体的には、電熱線等の加熱手段を有する上金型６２と下金型６１とを用いて、プレス前高圧タンク７を両金型に挟み込むことによって行われる工程である。上金型６２及び下金型６１は、成形品を形成するために、所定の形状を有することができる。例えば、上金型６２及び下金型６１のプレス面に、プレス前高圧タンク７に対応する（プレス前高圧タンクが入り込むことができる）凹部を設けることができる。
本発明のプレス前高圧タンク７のプレス成形においてプレス加工温度は通常１００～３５０℃である。炭素繊維層４１、及びプリプレグ４２ａの樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、１２０～１６０℃にすることができ、炭素繊維層４１、及びプリプレグ４２ｂの樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、２３０～３５０℃にすることができる。
プレス前高圧タンク７のプレス加工の圧力についても、特に限定されるものではなく、通常０．１～１５ＭＰａである。
このようにして得られる高圧タンク８は、水素タンク等に使用することができる。
次に本発明を、実施例を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、実施例に限定されるものではなく、当業者に周知された範囲で適宜設計変更等することが可能である。
［プレス前高圧タンクの製造］
まず、口金２１と口金２２とがドーム部１２に装着済みのタンクライナー１が準備され、このタンクライナー１に回転軸（図示しない）を装着する。
次に、モーター（図示しない）の回転により回転するタンクライナー１にアルミフォイルを貼り付け、金属層３をタンクライナー１の外側に形成する（図２（ａ）参照）。
まず、口金２１と口金２２とがドーム部１２に装着済みのタンクライナー１が準備され、このタンクライナー１に回転軸（図示しない）を装着する。
次に、モーター（図示しない）の回転により回転するタンクライナー１にアルミフォイルを貼り付け、金属層３をタンクライナー１の外側に形成する（図２（ａ）参照）。
次に、金属層３が形成されたタンクライナー３０にＦＷ法を用いて炭素繊維層４１を形成する。
金属層３が形成されたタンクライナー３０を回転させつつ、シリンダー部１１の外周範囲に亘るフープ巻き（５Ｐ）による半硬化樹脂付炭素繊維５（トウプリプレグ）の繰り返し巻き付けと、ドーム部１２の外周範囲に亘る低角度・高角度のヘリカル巻き（５Ｈ等）による半硬化樹脂付炭素繊維５の繰り返し巻き付けとを使い分け、回転速度やトウプリプレグ５の送り出し速度についても調整し、繰り返し巻き付ける（図２（ｂ）、図３参照）。
金属層３が形成されたタンクライナー３０を回転させつつ、シリンダー部１１の外周範囲に亘るフープ巻き（５Ｐ）による半硬化樹脂付炭素繊維５（トウプリプレグ）の繰り返し巻き付けと、ドーム部１２の外周範囲に亘る低角度・高角度のヘリカル巻き（５Ｈ等）による半硬化樹脂付炭素繊維５の繰り返し巻き付けとを使い分け、回転速度やトウプリプレグ５の送り出し速度についても調整し、繰り返し巻き付ける（図２（ｂ）、図３参照）。
次に、炭素繊維層４１が形成されたタンクライナー４１１にプリプレグ４２ａを配置し、プレス前高圧タンク７を形成する（図２（ｃ）参照）。
［プレス前高圧タンクの成形］
プレス機を用いるプレス方法について説明する。まず、プレス前高圧タンク７に対応する（プレス前高圧タンク７が入り込むことができる）凹部を設けた下金型６１、及び上金型６２を内部又は外部に備えられている加熱ヒーター（図示しない）により、１３０℃に加熱する。
次に、回転軸からプレス前高圧タンク７を取り外し、下金型６１に載置する（図５（ａ）参照）。
そして、上金型６２の凹部にプレス前高圧タンク７が入り込み、下金型６１と上金型６２が接するまで、下金型６１を上昇させる。
プレス機を用いるプレス方法について説明する。まず、プレス前高圧タンク７に対応する（プレス前高圧タンク７が入り込むことができる）凹部を設けた下金型６１、及び上金型６２を内部又は外部に備えられている加熱ヒーター（図示しない）により、１３０℃に加熱する。
次に、回転軸からプレス前高圧タンク７を取り外し、下金型６１に載置する（図５（ａ）参照）。
そして、上金型６２の凹部にプレス前高圧タンク７が入り込み、下金型６１と上金型６２が接するまで、下金型６１を上昇させる。
下金型６１と上金型６２が接し、プレス前高圧タンク７を加圧した状態で、所定の位置で下金型の上昇を停止する。上昇を停止した位置で、引き続き加熱を行い、繊維強化樹脂が硬化するように、加圧、加熱を継続する。下金型６１の停止した状態の時間は、１０秒から１時間の範囲である（図５（ｂ）参照）。
必要な加圧、加熱を実施した後、加熱を停止し、所定の温度まで冷却した後、下金型６１を降下させ、プレス成形された高圧タンク８を得た。
１・・・タンクライナー
１１・・・シリンダー部
１２・・・ドーム部
２１・・・口金
２２・・・口金
３・・・金属層
３０・・・金属層が形成されたタンクライナー
４１・・・炭素繊維層
４１１・・・炭素繊維層が形成されたタンクライナー
４２・・・プリプレグ
５・・・（粘性樹脂付）炭素繊維
６１・・・下金型
６２・・・上金型
７・・・プレス前高圧タンク
８・・・高圧タンク
１１・・・シリンダー部
１２・・・ドーム部
２１・・・口金
２２・・・口金
３・・・金属層
３０・・・金属層が形成されたタンクライナー
４１・・・炭素繊維層
４１１・・・炭素繊維層が形成されたタンクライナー
４２・・・プリプレグ
５・・・（粘性樹脂付）炭素繊維
６１・・・下金型
６２・・・上金型
７・・・プレス前高圧タンク
８・・・高圧タンク
Claims (4)
- 硬質樹脂製タンクライナーを用意する工程と、
前記タンクライナーの外側表面に樹脂の硬化時間を速めるための金属層を配置する工程であって、前記金属層は、金属箔からなる、又は金属粉を塗装スプレーで吹き付けることにより形成される工程と、
前記金属層の外側に、前記金属層と接するように樹脂含浸炭素繊維を巻回し、樹脂含浸炭素繊維層を形成する工程と、
前記タンクライナーのシリンダー部において、前記樹脂含浸炭素繊維層の外側に矩形シート状プリプレグを端部同士が重なるように１周巻き付けるように配置し、かつ、巻き付けたシート状プリプレグの外側に、別の矩形シート状プリプレグを端部同士が重なるように１周巻き付けるように配置することにより、プレス前高圧タンクを得る工程と、
前記プレス前高圧タンクを加熱プレスし、高圧タンクを得る工程とを含み、
前記シート状プリプレグの巻き付けは複数回実施し、２回目及び３回目に巻き付けられたシート状プリプレグの重なった端部は、１回目に巻き付けられたシート状プリプレグの端部とは異なる部分に配置される、高圧タンクの製造方法。 - 前記金属層の金属が、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル及びマグネシウムからなる群から選択される一種である、請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
- 前記プリプレグが、繊維強化樹脂のプリプレグである、請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
- 高圧タンクが、水素タンクである、請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
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