JP7230758B2 - 構造物の拘束構造 - Google Patents

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Description

本発明は、筒体又は積層体を含む構造物の拘束構造に関する。
下記特許文献１には、高圧タンクを構成する胴体部の軸方向に沿ってシート状のＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）ベルトを巻き付けた高圧タンクの拘束構造が開示されている。このような拘束構造は、複数のセルからなるバッテリを拘束する場合にも適用可能である。
特開２０１８－１１９５７８号公報
しかしながら、上記のような拘束構造は、構造物が膨張する等してＣＦＲＰベルトに加わる張力が増加した場合、ＣＦＲＰベルトの巻き終わり端部において層間にせん断応力が集中し、ＣＦＲＰベルトの層間で剥離が発生してしまうおそれがある。
本発明は上記事実を考慮し、ＣＦＲＰベルトの巻き終わり端部におけるせん断応力を低減でき、層間の剥離を抑制することが可能な構造物の拘束構造を得ることを目的とする。
請求項１に記載の構造物の拘束構造は、筒体又は積層体である被拘束部と、前記被拘束部の両端に設けられた一対の保持部と、前記一対の保持部を掛け渡すように前記被拘束部の軸方向に沿って巻き付けられ、かつ前記軸方向に沿った０°方向の炭素繊維を有する第一ＣＦＲＰベルトと、前記一対の保持部を掛け渡すように前記被拘束部の軸方向に沿って巻き付けられ、前記第一ＣＦＲＰベルトの端部付近の最外層に隣接して内側に積層され、かつ前記軸方向に対して４５°～９０°方向の炭素繊維を有する第二ＣＦＲＰベルトと、を備えている。
請求項１に記載の構造物の拘束構造では、筒体又は積層体である被拘束部が一対の保持部により両側から保持されており、一対の保持部を掛け渡すように被拘束部の軸方向に沿って第一ＣＦＲＰベルトが巻き付けられている。第一ＣＦＲＰベルトは、被拘束部の軸方向に沿って前記軸方向に沿った０°方向の炭素繊維を有している。ここで、軸方向は、筒体の場合は中心軸に沿った方向であり、積層体の場合は積層方向に沿った方向である。また、軸方向に沿った０°方向は、第一ＣＦＲＰベルトの製造時における炭素繊維の方向の誤差、及び、第一ＣＦＲＰベルトを巻き付けた際に生じる炭素繊維の方向の誤差を含む。そして、第一ＣＦＲＰベルトの端部付近の最外層に隣接して４５°～９０°方向の炭素繊維を有する第二ＣＦＲＰベルトが積層されている。なお、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含むものとする。
炭素繊維を有するＣＦＲＰベルトの断面に応力が生じる場合、０°方向の力に対しては炭素繊維ＣＦの性能が大きく寄与し、９０°方向の力に対しては樹脂の性能が大きく寄与する。すなわち、請求項１に記載の構造物の拘束構造によれば、張力と交差する方向に炭素繊維が配置される第二ＣＦＲＰベルトは軸方向に弾性を与えることができる。したがって、第一ＣＦＲＰベルトの巻き終わり端部においてせん断応力が集中して作用しても第二ＣＦＲＰベルトの弾性により緩和されるため、層間の剥離を抑制することができる。
請求項２に記載の構造物の拘束構造は、請求項１に記載の構造物の拘束構造において、 前記第一ＣＦＲＰベルトの端部は、前記第一ＣＦＲＰベルトにおける湾曲部と前記被拘束部に沿った直線部との接続部付近に配置されている。
請求項２に記載の構造物の拘束構造では、第一ＣＦＲＰベルトの湾曲部と直線部との接続部、換言するとＲエンドには、曲げ応力と引っ張り応力の双方が作用している。ここで、Ｒエンドに作用する曲げ応力は、上層側が軸方向外側の応力であり、下層側が軸方向内側の応力である。そのため、曲げ応力と軸方向内側に向かう引っ張り応力との合力は、上層側では相殺される。当該構造物の拘束構造によれば、第一ＣＦＲＰベルトの湾曲部と直線部との接続部において、第一ＣＦＲＰベルトが巻き終わるように形成することで、上層に向かうほど引っ張り張力が緩和される。そのため、ＣＦＲＰベルトの巻き終わり端部におけるせん断応力をさらに低減でき、層間の剥離をさらに抑制することができる。
請求項３に記載の構造物の拘束構造は、請求項１又は２に記載の構造物の拘束構造において、巻き付けられた前記第一ＣＦＲＰベルトの層間には、前記第二ＣＦＲＰベルトの他に前記軸方向に対して４５°～９０°方向の炭素繊維を有する第三ＣＦＲＰベルトが積層され、積層された全てのベルトに占める４５°～９０°方向の炭素繊維を１０％以上５０％以下有している。
請求項３に記載の構造物の拘束構造では、積層された全てのＣＦＲＰベルトにおいて、４５°～９０°方向の炭素繊維を１０％以上５０％以下有している。張力が作用する方向と交差する方向に炭素繊維が配置される第二ＣＦＲＰベルトは厚さ方向に弾性を与えることができる。そのため、０°方向の炭素繊維を有する第一ＣＦＲＰベルトが屈曲する曲線部における厚さ方向の面圧を軽減し、第一ＣＦＲＰベルトの圧縮破壊を抑制することができる。
請求項４に記載の構造物の拘束構造では、請求項３に記載の構造物の拘束構造において、前記第三ＣＦＲＰベルトは、前記第一ＣＦＲＰベルトの最下層に隣接して外側に積層されている。
請求項４に記載の構造物の拘束構造では、第三ＣＦＲＰベルトは、第一ＣＦＲＰベルトの最下層に隣接して外側に積層されていることで、第一ＣＦＲＰベルトにおける湾曲部において固定ベルトが保持部から受ける圧縮力（面圧）の影響を低減することができる。
本発明によれば、ＣＦＲＰベルトの巻き終わり端部におけるせん断応力を低減でき、層間の剥離を抑制することができる。
第１の実施形態に係る高圧タンクを組み合わせたタンクモジュールの斜視図である。 第１の実施形態に係る高圧タンクの側方断面図である。 第１の実施形態に係る高圧タンクの口金付近の側方断面図（図２の拡大図）である。 第１の実施形態に係る高圧タンクの口金付近の側面図であって、Ｒエンドに作用する合力の模式図である。 第１の実施形態に係る高圧タンクであって、固定ベルトの一部を拡大した側方断面図である。 第１の実施形態に係る高圧タンクであって、固定ベルトの平面図であって、炭素繊維の方向を示す模式図である。 第２の実施形態に係るバッテリユニットを組み合わせたバッテリモジュールの斜視図である。
［第１の実施形態］
以下、図１～図６を用いて、構造物の拘束構造が適用された第１の実施形態の高圧タンク１０について説明する。
図１に示されるように、構造物としての高圧タンク１０は、タンクモジュール１２の一部を構成している。すなわち、複数の高圧タンク１０が並べられ、連結されることでタンクモジュール１２が構成されている。このタンクモジュール１２は、一例として、燃料電池車両のフロアパネルの車両下方側に収容されている。本実施形態の高圧タンク１０には、一例として流体である水素が収容されている。
高圧タンク１０は、車両前後方向を軸方向（長手方向）とする円柱状に形成されている。この高圧タンク１０は、筒状の胴体部２０と、胴体部２０の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金３０と、一対の口金３０を掛け渡すように胴体部２０の軸方向に沿って巻き付けられた固定ベルト４０と、を含んで構成されている。胴体部２０は筒体である被拘束部の一例であり、口金３０は保持部の一例である。以下、特段の説明がない限り、胴体部２０の軸方向を単に軸方向とし、胴体部２０の径方向を単に径方向とする。
図２及び図３に示されるように、胴体部２０は、一例としてアルミニウム合金により形成された円筒状のライナ２４と、ライナ２４の外周面に設けられたＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）による補強層２６と、を有している。補強層２６は、ライナ２４の外周面に対し、予め樹脂が含浸されたシート状のＣＦＲＰを巻き付けるか、又はライナ２４の外周面に炭素繊維を巻き付けた後に樹脂を含浸させることで形成されている。なお、補強層２６における内周面側は、繊維強化樹脂内の図示しない炭素繊維がライナ２４ひいては胴体部２０の周方向に沿って配列されている。
口金３０は、軸方向外側部分が軸方向外側に向かって凸となる略半円柱状に形成されている。この口金３０は、挿入部３２と、連通流路３４とを有している。挿入部３２は、高圧タンク１０の開口２２に挿入される部位であり、軸方向内側へ向かって突出された略円柱状に形成されている。挿入部３２の外周面は、胴体部２０の内周面と当接されている。また、挿入部３２の先端部には、外縁部を切り欠くことで形成されたパッキン収容部３６が設けられており、このパッキン収容部３６の内部にＯリング３８が収められている。Ｏリング３８は、径方向に沿って弾性的に変形されている。この挿入部３２によって、胴体部２０は、軸方向一方側の端部と他方側の端部とがそれぞれ閉塞されている。
連通流路３４は、口金３０の内部に形成されている。この連通流路３４は、挿入部３２の内部に軸方向に沿ってかつ当該軸方向内側に向かって開口された第１連通流路３４Ａと、幅方向に延びかつ第１連通流路３４Ａに接続される第２連通流路３４Ｂ（図４参照）とを含んで構成されている。隣接する高圧タンク１０では、第２連通流路３４Ｂ同士が接続されることにより、複数の高圧タンク１０の胴体部２０の内部は、互いに連通されている。なお、複数の挿入部３２を備える口金に対して、複数の胴体部２０を接続してもよい。
口金３０内の連通流路３４には、弁部材としての図示しないバルブが設けられており、これにより連通流路３４内を流れる流体の量をコントロール可能とされている。そして、連通流路３４は、それぞれ図示しない燃料電池スタックや供給パイプ等に接続されている。
固定ベルト４０は、胴体部２０の径方向外側及び一対の口金３０の外側に設けられている。具体的に、固定ベルト４０は、一対の口金３０の外側面に軸方向に沿って架け渡すように巻き付けられている。この固定ベルト４０は、軸方向に沿って胴体部２０を周回される周回ベルト４２と、周回ベルト４２の層間に含まれる層間ベルト４４と、を有している。図５に示されるように、Ａ－Ａ線において固定ベルト４０は２０層にわたり積層されており、径方向内側から２層目及び１８層目には層間ベルト４４が存在し、他の層には周回ベルト４２が存在している。
図３に示されるように、固定ベルト４０は、胴体部２０の軸方向に沿った一対の直線部４０Ａと、口金３０の軸方向外側の外側面に沿った一対の外周部４０Ｂと、直線部４０Ａ及び外周部４０Ｂを接続する曲線部４０Ｃと、を有している。外周部４０Ｂ及び曲線部４０Ｃは、湾曲部の一例である。ここで、曲線部４０Ｃの半径をＲ、高圧タンク１０の高さをＨとすると、Ｒ＞Ｈ／３となるように形成されている。また、外周部４０Ｂの半径をｒとすると、ｒ＞Ｈ／２となるように形成されている。
図６に示されるように、第一ＣＦＲＰベルトである周回ベルト４２は、ＣＦＲＰ製のベルトであって、軸方向に沿った０°方向の炭素繊維ＣＦを有するＵＤ（Ｕｎｉ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）テープである。なお、軸方向に沿った０°方向は、周回ベルト４２の製造時における炭素繊維ＣＦの方向の誤差、及び、周回ベルト４２を巻き付けた際に生じる炭素繊維ＣＦの方向の誤差を含む。また、周回ベルト４２は、炭素繊維ＣＦに予め樹脂が含浸されている所謂プリプレグであって、巻き付け後に硬化するものである。周回ベルト４２は、径方向内側の端部Ｅ１が口金３０の外側面に接着固定され（図３参照）、胴体部２０を１７周して周回層ＣＬを形成した後、径方向外側の端部Ｅ２が直線部４０Ａと曲線部４０Ｃとの接続部付近において層間ベルト４４に接着固定されている（図５参照）。
図６に示されるように、層間ベルト４４は、ＣＦＲＰ製のベルトであって、胴体部２０の幅方向に沿った９０°方向の炭素繊維ＣＦを有するＵＤテープである。なお、軸方向に沿った９０°方向は、層間ベルト４４の製造時における炭素繊維ＣＦの方向の誤差、及び、層間ベルト４４を巻き付けた際に生じる炭素繊維ＣＦの方向の誤差を含む。また、層間ベルト４４は、炭素繊維ＣＦに予め樹脂が含浸されている所謂プリプレグであって、巻き付け後に硬化するものである。ここで、本実施形態では、固定ベルト４０全体に占める層間ベルト４４の炭素繊維ＣＦが１０％有するように形成されている。
図５に示されるように、第二ＣＦＲＰベルトである層間ベルト４４は、最外層である最上層ＴＬの周回ベルト４２に隣接して積層されている。具体的に、層間ベルト４４は、固定ベルト４０の最上層ＴＬの周回ベルト４２と、最上層ＴＬの１周前の周回ベルト４２との間において１周巻き付けられている。
第三ＣＦＲＰベルトである層間ベルト４４は、最下層ＢＬの周回ベルト４２に隣接して積層されている。具体的に、層間ベルト４４は、固定ベルト４０の最下層ＢＬの周回ベルト４２と、最下層ＢＬの１周後の周回ベルト４２との間において１周巻き付けられている。
（製造方法）
高圧タンク１０は、以下のように製造される。まず、作業者は、予めパッキン収容部３６にＯリング３８を収容した口金３０を用意する。続いて作業者は、口金３０の挿入部３２を胴体部２０の開口２２に挿入して、胴体部２０の軸方向両端に口金３０を装着する。
次に作業者は、周回ベルト４２の端部Ｅ１を口金３０の外周面に接触させ、胴体部２０の軸方向に沿って１周程巻き付ける。樹脂硬化後、周回ベルト４２の端部Ｅ１は口金３０に対して接着される。ここで作業者は、１層目の周回ベルト４２の上から層間ベルト４４を１周巻き付けてカットする。なお、２層目となる層間ベルト４４の起点（端部）及び終点（端部）は、それぞれ曲線部４０Ｃを避けるのが望ましい。
そして、作業者は、層間ベルト４４の上から周回ベルト４２を１６周程、すなわち１８層目を形成するまで巻き付ける。ここで作業者は、１７層目の周回ベルト４２の上から層間ベルト４４を１周巻き付けてカットする。なお、１８～１９層目となる層間ベルト４４の起点（端部）及び終点（端部）は、それぞれ直線部４０Ａに設けるのが望ましい。
さらに作業者は、層間ベルト４４の上から周回ベルト４２を１周程、すなわち２０層目を形成するまで巻き付ける。そして、２０層目の周回ベルト４２は、外周部４０Ｂから曲線部４０Ｃを経て直線部４０Ａに至るまで巻き付ける。そして、作業者は周回ベルト４２の端部Ｅ２が直線部４０Ａと曲線部４０Ｃとの接続部付近に位置するように余剰の周回ベルト４２をカットする。
周回ベルト４２及び層間ベルト４４に含浸された樹脂が硬化することで高圧タンク１０は完成する。
なお、上記の工程は作業者が行うことを前提としているが、これに限らず、製造装置により機械化してもよい。
（作用効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
本実施形態の高圧タンク１０では、収容される流体により内部の圧力が上昇すると口金３０が軸方向外側に押圧され、固定ベルト４０に対して張力が発生する。一方、固定ベルト４０は、口金３０との接触部位において、厚さ方向に圧縮する力、つまり面圧を受けることになる。
一方、高圧タンク１０は、外周部４０Ｂにおいてｒを大きくする程、つまり、口金３０の外周半径を大きくする程、軸方向の長さは短縮されるが、直線部４０Ａと外周部４０Ｂとが接続される角度が直角に近づく。そして、直線部４０Ａと外周部４０Ｂとの接続部である曲線部４０Ｃの半径Ｒが小さい程、固定ベルト４０に対して面圧が大きく作用する。ここで、固定ベルト４０に作用する面圧をＰ、固定ベルト４０に作用する張力をＦとすると、Ｐ∝Ｆ／Ｒとなる。つまり、張力Ｆが大きい程、半径Ｒが小さい程、面圧は大きく作用する。
本実施形態の高圧タンク１０は、固定ベルト４０において曲線部４０ＣがＲ＞Ｈ／３を満たすように形成されている。これにより、固定ベルト４０に作用する厚さ方向の面圧を軽減し、圧縮破壊を抑制することができる。なお、曲線部４０ＣのＲは一定である必要はなく、曲げを有し、かつ引っ張り応力が大きいＲエンド（直線部４０Ａと曲線部４０Ｃとの接続部）に近いほど、Ｒを徐辺して拡大することで固定ベルト４０の圧縮に対する強度をさらに向上させることができる。
また、本実施形態では、固定ベルト４０全体に占める９０°方向の炭素繊維ＣＦの割合が１０％となるように形成されている。軸方向に対して０°方向の炭素繊維ＣＦを有する周回ベルト４２は、０°方向に張力が働く場合に厚さ方向の強度を確保することが難しい。ここで、固定ベルト４０を構成するＵＤテープは、９０°方向の力に対して、炭素繊維ＣＦよりも樹脂の性能が大きく寄与する。そのため、軸方向に対して９０°方向の炭素繊維ＣＦを有する層間ベルト４４は、０°方向の張力の影響を受けにくく、厚さ方向への弾性を確保することが可能となる。そこで、本実施形態では固定ベルト４０において、９０°方向の炭素繊維ＣＦを有する層間ベルト４４を一定割合含めることにより、固定ベルト４０全てが周回ベルト４２で構成する場合と比べて、厚さ方向に弾性を与えることができる。そのため、本実施形態によれば、面圧の高くなる曲線部４０Ｃにおいて、固定ベルト４０の引っ張り方向の強度を確保しつつ、圧縮破壊を抑制することができる。
なお、曲線部４０Ｃにおいて固定ベルト４０が口金３０から受ける圧縮力（面圧）の影響を低減するためには、層間ベルト４４をできる限り下層、具体的には２層目に設けることが望ましい。
また、本実施形態の固定ベルト４０では、周回ベルト４２が巻き終わる端部Ｅ２付近の最上層ＴＬに隣接して層間ベルト４４が積層されている。ここで、端部Ｅ２のない下層の周回ベルト４２では軸方向両側に均等に応力が働く、これに対して端部Ｅ２では周回ベルト４２が途切れる側において層間に応力が集中する。したがって、層間ベルト４４が存在せず、単に周回ベルト４２を巻き付けた場合、端部Ｅ２においてせん断応力が集中して作用するため、層間において剥離が生じる懸念がある。
これに対して、本実施形態では周回ベルト４２の端部Ｅ２が層間ベルト４４に対して接着されている。ここで、固定ベルト４０を構成するＵＤテープは、０°方向の力に対しては炭素繊維ＣＦの性能が大きく寄与し、９０°方向の力に対しては樹脂の性能が大きく寄与する。すなわち、炭素繊維ＣＦを０°方向に配置したＣＦＲＰは０°方向の引っ張り強度を確保でき、炭素繊維ＣＦを９０°方向に配置したＣＦＲＰは０°方向において弾性を与えることができる。そして、本実施形態のように、張力と直交する方向に炭素繊維ＣＦが配置される層間ベルト４４は軸方向に弾性を与えることができる。本実施形態によれば、周回ベルト４２の端部Ｅ２においてせん断応力が集中して作用しても層間ベルト４４の弾性により緩和されるため、層間の剥離を抑制することができる。
また、本実施形態では周回ベルト４２の端部Ｅ２が直線部４０Ａと曲線部４０Ｃとの接続部付近に配置されている。図４に示されるように、曲線部４０Ｃから直線部４０Ａに切り替わるＲエンドにおいて、固定ベルト４０は、曲げ応力と引っ張り応力とがいずれも作用している。Ｒエンドに作用する曲げ応力は、周回ベルト４２の上層側が軸方向外側の応力であり、下層側が軸方向内側の応力である。そのため、曲げ応力と引っ張り応力との合力は、上層側では相殺される。すなわち、周回ベルト４２は、直線部４０Ａと曲線部４０Ｃとの接続部であるＲエンドにおいて、上層に向かうほど引っ張り応力が緩和される。そのため、周回ベルト４２の端部Ｅ２をＲエンド付近に設けることで、層間の剥離をさらに抑制することができる。
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、構造物の拘束構造がバッテリユニット５０に適用された例である。なお、第１の実施形態と同じ構成には同じ符号を付し、説明は割愛する。
図７に示されるように、構造物としてのバッテリユニット５０は、バッテリモジュール５２の一部を構成している。すなわち、複数のバッテリユニット５０が並べられ、連結されることでバッテリモジュール５２が構成されている。このバッテリモジュール５２は、一例として、電気自動車のフロアパネルの車両下方側に収容されている。本実施形態のバッテリユニット５０は、全固体電池の一例である。
バッテリユニット５０は、車両前後方向を積層方向とする角柱状に形成されている。ここで、本実施形態では、セル６０の積層方向、ケース７０の長手方向を軸方向とし、セル６０の積層方向と直交する方向を径方向とする。バッテリユニット５０は、軸方向に並んだ複数のセル６０と、セル６０を覆う筒状のケース７０と、ケース７０の軸方向の両端にそれぞれ設けられた固定部８０と、一対の固定部８０を掛け渡すようにケース７０の軸方向に沿って巻き付けられた固定ベルト４０と、を含む。セル６０は積層体である被拘束部の一例であり、固定部８０は保持部の一例である。
セル６０は、軸方向に対して積層されており、隣接するセル６０が直列に接続されている。このセル６０は、軸方向において固定部８０により挟持されている。ケース７０は積層されたセル６０の径方向外側を覆う角筒状の部材である。
本実施形態では、固定ベルト４０により積層されたセル６０が軸方向に拘束されている。そのため、充放電サイクルにおいてセル６０が膨張すれば、固定ベルト４０には軸方向の張力Ｆが生じる。そのため、本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
［備考］
なお、各実施形態において、層間ベルト４４の炭素繊維ＣＦの角度は必ずしも９０°である必要はなく、軸方向に対して４５°以上９０以下であればよい。また、層間ベルト４４における炭素繊維ＣＦの角度は、下層側の層間ベルト４４と上層側の層間ベルト４４とで異なっていてもよい。
また、各実施形態では、固定ベルト４０全体に占める９０°方向の炭素繊維ＣＦの割合が１０％となるように形成されているが、この限りでなく、固定ベルト４０は４５°～９０°方向の炭素繊維ＣＦを１０％以上５０％以下有していればよい。
各実施形態では、周回ベルト４２の端部Ｅ１が口金３０の外周面に接着されているが、この限りでなく、胴体部２０又は固定ベルト４０に対して接着させてもよい。固定ベルト４０に対して接着される場合、端部Ｅ２と同様に、周回ベルト４２の端部Ｅ１は隣接して設けられた層間ベルト４４に接着固定させるとよい。これにより、端部Ｅ１においてせん断応力が集中して作用しても層間ベルト４４の弾性により緩和されるため、層間の剥離を抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
１０ 高圧タンク（構造物）
２０ 胴体部（筒体、被拘束部）
３０ 口金（保持部）
４０Ａ 直線部
４０Ｂ 外周部（湾曲部）
４０Ｃ 曲線部（湾曲部）
４２ 周回ベルト（第一ＣＦＲＰベルト）
４４ 層間ベルト（第二ＣＦＲＰベルト、第三ＣＦＲＰベルト）
５０ バッテリユニット（構造物）
６０ セル（積層体、被拘束部）
８０ 固定部（保持部）
ＣＦ 炭素繊維
ＴＬ 最上層（最外層）
Ｅ２ 端部

Claims (4)

  1. 筒体又は積層体である被拘束部と、
    前記被拘束部の両端に設けられた一対の保持部と、
    前記一対の保持部を掛け渡すように前記被拘束部の軸方向に沿って巻き付けられ、かつ前記軸方向に沿った０°方向の炭素繊維を有する第一ＣＦＲＰベルトと、
    前記一対の保持部を掛け渡すように前記被拘束部の軸方向に沿って巻き付けられ、前記第一ＣＦＲＰベルトの端部付近の最外層に隣接して内側に積層され、かつ前記軸方向に対して４５°～９０°方向の炭素繊維を有する第二ＣＦＲＰベルトと、
    を備える構造物の拘束構造。
  2. 前記第一ＣＦＲＰベルトの端部は、前記第一ＣＦＲＰベルトにおける湾曲部と前記被拘束部に沿った直線部との接続部付近に配置される請求項１に記載の構造物の拘束構造。
  3. 巻き付けられた前記第一ＣＦＲＰベルトの層間には、前記第二ＣＦＲＰベルトの他に前記軸方向に対して４５°～９０°方向の炭素繊維を有する第三ＣＦＲＰベルトが積層され、
    積層された全てのベルトに占める４５°～９０°方向の炭素繊維を１０％以上５０％以下有する請求項１又は２に記載の構造物の拘束構造。
  4. 前記第三ＣＦＲＰベルトは、前記第一ＣＦＲＰベルトの最下層に隣接して外側に積層されている
    請求項３に記載の構造物の拘束構造。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7131523B2 (ja) 2019-10-16 2022-09-06 トヨタ自動車株式会社 モジュール

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017155768A (ja) 2016-02-29 2017-09-07 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP2018119578A (ja) 2017-01-24 2018-08-02 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク製造方法
JP2018204765A (ja) 2017-06-08 2018-12-27 豊田合成株式会社 耐圧容器
JP2019035440A (ja) 2017-08-10 2019-03-07 トヨタ自動車株式会社 高圧容器及び胴体補強層巻き付け方法
US10465848B1 (en) 2015-09-21 2019-11-05 Hexagon Technology As Conformable composite pressure vessel

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3493794B2 (ja) * 1995-02-15 2004-02-03 東レ株式会社 ガスボンベおよびその製造方法
CN1100665C (zh) * 1995-12-04 2003-02-05 东丽株式会社 压力容器及其制造方法
JPH11101397A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｆｒｐ製ドーム付き円筒形状圧力容器
JP4317649B2 (ja) * 2000-07-10 2009-08-19 ダイワ精工株式会社 釣竿
CN1238655C (zh) * 2001-04-04 2006-01-25 中国科学院金属研究所 正交缠绕的复合高压气瓶
JP2003001717A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Toyota Industries Corp プロペラシャフト用のｆｒｐ製パイプ
EP2418412B1 (en) * 2009-04-10 2015-05-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Tank and fabrication method thereof
CN104203541A (zh) * 2012-03-22 2014-12-10 法孚机械加工系统股份有限公司 制造压缩气筒的方法
JP6245142B2 (ja) * 2014-10-30 2017-12-13 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法および二次電池
JP2018112201A (ja) * 2017-01-06 2018-07-19 トヨタ自動車株式会社 高圧容器及び高圧容器製造方法
JP7056142B2 (ja) * 2017-12-25 2022-04-19 トヨタ自動車株式会社 電池モジュール
JP7167465B2 (ja) * 2018-03-29 2022-11-09 トヨタ自動車株式会社 高圧容器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10465848B1 (en) 2015-09-21 2019-11-05 Hexagon Technology As Conformable composite pressure vessel
JP2017155768A (ja) 2016-02-29 2017-09-07 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP2018119578A (ja) 2017-01-24 2018-08-02 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク製造方法
JP2018204765A (ja) 2017-06-08 2018-12-27 豊田合成株式会社 耐圧容器
JP2019035440A (ja) 2017-08-10 2019-03-07 トヨタ自動車株式会社 高圧容器及び胴体補強層巻き付け方法

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