JP7254107B2 - 高圧容器の検査方法および検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、高圧容器の検査方法および検査装置に関する。
高圧容器は、樹脂を含浸した繊維束がライナの外周に巻回され、巻回された繊維束（例えば、複数の炭素繊維）で補強層が形成されている。ライナの外周に補強層が形成されることにより、補強層でライナが補強され、高圧容器の耐圧（強度）が確保される。
ここで、高圧容器の耐圧を確保するために、ライナの外周に巻回された炭素繊維の位置を赤外線カメラで検出し、検出した炭素繊維の位置を所定の位置と比較して補強層の良否を判定する高圧容器の検査方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、その他の高圧容器の検査方法として、繊維束を巻回した後工程で、サンプル用の高圧容器の補強層を切断し、切断面において炭素繊維の断面の長径と短径との比（すなわち、アスペクト比）から炭素繊維の角度を算出する方法が知られている。この検査方法によれば、算出した繊維角度を、基準とする角度と比較して補強層の良否を判定する（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１５－１０７５７４号公報 特開２０１５－１２４８４６号公報
ここで、例えば、高圧容器の内部には、加圧された水素ガスが繰り返し貯蔵されることにより、高圧容器に繰り返し応力が発生する。この繰り返し応力に対する耐久性は、ライナのドーム部（以下、収斂部ということもある）の強度が大きく影響することが知られている。このため、収斂部を補強層で良好に補強するために、収斂部における補強層の形状良否を評価することが好ましい。
しかし、特許文献１の高圧容器の検査方法は、炭素繊維の位置を検出して補強層の良否判定するもので、収斂部の形状は評価できない。
また、特許文献２の高圧容器の検査方法は、検出した炭素繊維の角度に基づいて補強層の良否判定するもので、収斂部の形状は評価できない。さらに、特許文献２の高圧容器の検査方法は、繊維束を巻回した後工程で、サンプル用の高圧容器の補強層を切断する必要がある。
本発明は、繊維束の巻回中に収斂部の炭素繊維に触れることなく、収斂部に巻回された補強層の形状を評価できる高圧容器の検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明に係る高圧容器の検査方法は、胴部（例えば、実施形態の胴部１５）と、該胴部に連なり端部に口金（例えば、実施形態の口金１２）を備える収斂部（例えば、実施形態の収斂部１６）と、を有するライナ（例えば、実施形態のライナ１１）を備え、前記ライナの外周（例えば、実施形態の外周面１１ａ）に炭素繊維（例えば、実施形態の炭素繊維２６）を複数層巻回されて補強層（例えば、実施形態の補強層１３）を形成して成る高圧容器（例えば、実施形態の高圧容器１０）の検査方法であって、少なくとも前記外周のうち前記収斂部に巻回される前記炭素繊維の外表面に光を照射しつつ、撮影する撮影工程と、前記撮影により前記炭素繊維の外表面に対する前記光の反射により得られる濃度情報を取得する取得工程と、前記取得工程にて得られた前記濃度情報と、予め設定された濃度情報とを比較して、前記収斂部の前記補強層の形状の良否を判定する判定工程と、を備えている。
この方法によれば、ライナ（例えば、収斂部）に巻回された炭素繊維の外表面に光を照射して、外表面から反射される光の濃度情報を取得する。取得した濃度情報を、予め設定された濃度情報と比較してライナの補強層の形状の良否を判定する。よって、ライナ等に巻回された炭素繊維に触れることなく、例えば、炭素繊維で形成された補強層の外表面の曲率を精度よく判定できる。これにより、炭素繊維（具体的には、炭素繊維の束）の巻回中に炭素繊維に触れることなく、ライナ（例えば、収斂部）に巻回された補強層の形状の良否を評価できる。以下、炭素繊維の束を「繊維束」ということもある。
さらに、この方法によれば、例えば、炭素繊維の外表面の曲率を判定することにより、炭素繊維の巻回中に炭素繊維の位置ずれの検出に加えて、例えば炭素繊維の張力のばらつき等で生じる炭素繊維の緩みによるライナの収斂部からの浮き上がり等も検出できる。これにより、巻回する炭素繊維に規定の張力がかかっているか否かを視覚的に判定できる。
（２）前記濃度情報から得られた前記炭素繊維の曲率と、予め設定された曲率とを比較して、前記高圧容器の良否を判定してもよい。
この方法によれば、濃度情報から得られた炭素繊維の曲率に基づいて高圧容器（例えば、収斂部の補強層）の良否を判定する。よって、例えば炭素繊維の張力のばらつき等で生じる炭素繊維の緩みによるライナの収斂部からの浮き上がり等も検出できる。これにより、巻回する炭素繊維に規定の張力がかかっているかを視覚的に判定できる。
（３）前記ライナの前記外周に前記炭素繊維を巻回する巻回工程をさらに備え、前記撮影は、前記炭素繊維の巻回しにより前記収斂部を前記炭素繊維が通過することを条件に実施されてもよい。
この方法によれば、炭素繊維の巻回しにおいて、ドーム状に形成された収斂部を通過する炭素繊維を撮影する。ここで、収斂部は、ドーム状に形成された部位であり、収斂部に巻回された補強部の形状が、例えば、高圧容器の耐圧、耐久性等に大きく影響することが知られている。これにより、収斂部を通過する炭素繊維の曲率を撮影することにより、高圧容器内への水素充填に伴う内圧増加に耐えうる高圧容器を提供できる。
（４）前記撮影は、前記炭素繊維の巻回しにより前記収斂部を通過する毎に実施されてもよい。
この方法によれば、炭素繊維が収斂部を通過する毎に撮影を実施する。これにより、炭素繊維の巻回中において、炭素繊維の巻き直し、または炭素繊維の巻回を速やかに停止でき、品質の高い高圧容器を提供できる。
（５）前記胴部の長手方向に対する傾斜角度が５０度未満の角度のヘリカル巻である低ヘリカル巻きが形成された低ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第１撮影装置（例えば、実施形態の第１撮影装置６４）と、前記傾斜角度が５０度以上の角度のヘリカル巻である高ヘリカル巻きが形成された高ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第２撮影装置（例えば、実施形態の第２撮影装置６５）と、を備え、前記低ヘリカル巻き形成部は、前記第１撮影装置および前記第２撮影装置を用いて撮影されてもよい。
この方法によれば、低ヘリカル巻き形成部を第１撮影装置および第２撮影装置を用いて撮影する。
ここで、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維（すなわち、収斂部を通過する炭素繊維）の長さは、高ヘリカル巻き形成部の炭素繊維より長い。この長い炭素繊維を第１撮影装置および第２撮影装置の２つの装置を用いて撮影することにより、長い炭素繊維の曲率の良否をより高度に判定できる。
（６）本発明に係る高圧容器の検査装置は、少なくともライナ（例えば、実施形態のライナ１１）の収斂部（例えば、実施形態の収斂部１６）に複数層に巻回されて補強層を形成する炭素繊維（例えば、実施形態の炭素繊維２６）を撮影する撮影部（例えば、実施形態の撮影部５２）と、前記撮影部により撮影された画像を濃度情報に変換する変換部（例えば、実施形態の変換部５３）と、予め設定された濃度情報を格納する格納部（例えば、実施形態の格納部５４）と、前記格納部に格納された各層の前記濃度情報を、予め設定された各層の前記濃度情報の閾値と比較する濃度情報比較部（例えば、実施形態の濃度情報比較部５５）と、前記濃度情報比較部による比較結果をもとに前記補強層の形状の良否を判定する判定部（例えば、実施形態の判定部５６）と、を備えている。
この構成によれば、ライナ（例えば、収斂部）に炭素繊維が複数層に巻回される炭素繊維を撮影し、撮影された画像を濃度情報に変換する。変換された各層の濃度情報を予め設定された各層の濃度情報の閾値と比較し、比較結果に基づいて補強層の形状の良否を判定する。
よって、ライナの収斂部等に巻回された炭素繊維に触れることなく、例えば、炭素繊維で形成された補強層の外表面の曲率を精度よく判定できる。これにより、炭素繊維（具体的には、繊維束）の巻回中に炭素繊維に触れることなく、ライナ（例えば、収斂部）に巻回された補強層の形状の良否を評価できる。
（７）前記ライナを回転させる回転駆動手段（例えば、実施形態の回転駆動手段５１）を備え、前記撮影部は前記回転駆動手段の回転軸（例えば、実施形態の回転軸６１）から傾斜する方向に設けられてもよい。
この構成によれば、回転駆動手段の回転軸から傾斜する方向に撮影部を設けた。よって、例えば、ライナの収斂部に巻回された炭素繊維のうち曲率が大きな部位（肩部）に撮影部を近づける（対向させる）ことができる。これにより、例えば、ライナの収斂部において、炭素繊維の外表面の曲率を、撮影部で精度よく撮影できる。したがって、ライナの収斂部において、炭素繊維の外表面の曲率を精度よく判定できる。
（８）前記撮影部は、前記ライナのうち胴部（例えば、実施形態の胴部１５）の長手方向に対する傾斜角度が５０度未満の角度のヘリカル巻である低ヘリカル巻きが形成された低ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第１撮影装置（例えば、実施形態の第１撮影装置６４）と、前記傾斜角度が５０度以上の角度のヘリカル巻である高ヘリカル巻きが形成された高ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第２撮影装置（例えば、実施形態の第２撮影装置６５）と、を備え、前記低ヘリカル巻き形成部は、前記第１撮影装置および前記第２撮影装置を用いて撮影されてもよい。
この構成によれば、低ヘリカル巻き形成部を第１撮影装置および第２撮影装置を用いて撮影する。
ここで、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維（すなわち、収斂部を通過する炭素繊維）の長さは、高ヘリカル巻き形成部の炭素繊維より長い。この長い炭素繊維を第１撮影装置および第２撮影装置の２つの装置を用いて撮影することにより、長い炭素繊維の曲率の良否をより高度に判定できる。
本発明によれば、繊維束の巻回中に収斂部の炭素繊維に触れることなく、収斂部に巻回された補強層の形状を評価できる。
本発明に係る一実施形態の高圧容器を示す断面図である。 本発明に係る一実施形態の高圧容器の検査装置を示す概念図である。 本発明に係る一実施形態の高圧容器の検査方法を示すフローチャートである。 実施形態のライナに巻回する炭素繊維の光の反射を説明する図である。 （ａ）は、直線状の炭素繊維を撮影する状態を示す図、（ｂ）は、直線状の炭素繊維を撮影した画像を示す図である。 （ａ）は、湾曲状の炭素繊維を撮影する状態を示す図、（ｂ）は、湾曲状の炭素繊維を撮影した画像を示す図である。 （ａ）は、湾曲状の繊維束を撮影する状態を示す図、（ｂ）は、湾曲状の繊維束を撮影した画像を示す図である。 （ａ）は、ライナの収斂部に巻回する繊維束を撮影する状態を示す図、（ｂ）は、規定の曲率を満たした繊維束を撮影した画像を示す図、（ｃ）は、規定の曲率を満たさない繊維束を撮影した画像を示す図である。 実施形態の繊維束を撮影した画像のヒストグラムを示すグラフである。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る高圧容器の検査方法および高圧容器の検査装置を説明する。
高圧容器の用途は、特に限定されないが、実施形態においては、例えば燃料電池車の燃料ガス供給用の高圧タンクとして説明する。高圧容器は、燃料電池システムの一部を構成して燃料電池に燃料ガスを供給する。高圧容器に貯留される燃料ガスは、例えば水素ガス、圧縮天然ガスなどの可燃性の高圧ガスである。
＜高圧容器＞
図１に示すように、高圧容器１０は、中空に形成されたライナ１１と、ライナ１１の軸方向において両端部に取り付けられた口金１２と、ライナ１１の外周面（外周）１１ａに形成された補強層１３と、を備えている。以下、ライナ１１（具体的には、胴部１５）の軸方向を単に「軸方向」ということがある。また、ライナ１１の径方向を単に「径方向」ということがある。
ライナ１１は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、またはその他の硬質樹脂などにより中空体に形成されている。ライナ１１は、軸方向の断面が略楕円形状の中空体に形成され、加圧された水素ガス（流体）が内部に貯蔵される。ライナ１１は、胴部１５と、収斂部（ドーム部）１６と、筒状部１７と、を有する。
胴部１５は、例えば、径方向の断面が略円形の筒状に形成されている。収斂部１６は、胴部１５の軸方向両側の端部に連なり、胴部１５の軸方向外側へ向けて徐々に縮径（収斂）するように略ドーム状に形成されている。筒状部１７は、一対の収斂部１６の中央端部（端部）からそれぞれ胴部１５の軸方向外側（反対側）へ向けて突出されている。
筒状部１７には口金１２が取り付けられている。すなわち、口金１２は、収斂部１６の中央端部に設けられている。口金１２およびライナ１１には補強層１３が形成されている。
補強層１３は、例えば、ライナ１１の外周面１１ａと口金１２の凹み部１２ａに、樹脂が含浸された繊維束２５（図７（ａ）参照）が複数層巻回されることにより形成されている。具体的には、例えば、補強層１３は、樹脂が含浸された繊維束がライナ１１の周方向にフープ巻で巻回されるフープ巻き形成部と、樹脂が含浸された繊維束がライナ１１の軸方向に対して傾斜方向にヘリカル巻で巻回されるヘリカル巻き形成部から構成される。
樹脂が含浸された繊維束とは、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）であり、複数の炭素繊維が束にまとめられ、まとめられた束の炭素繊維にマトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させたものである。以下、樹脂が含浸された繊維束を、単に「繊維束」と略記することもある。
補強層１３は、ライナ１１の外周面１１ａに巻回された繊維束２５（図７（ａ）参照）の樹脂が硬化されることにより形成され、この状態においてライナ１１を補強している。なお、補強層１３の先端部１３ａが口金１２の凹み部１２ａに気密の状態に密着されている。
つぎに、高圧容器１０の検査装置５０（図２参照）について説明する。
＜高圧容器の検査装置＞
図２に示すように、高圧容器１０の検査装置５０は、回転駆動手段５１と、撮影部５２と、変換部５３と、格納部５４と、濃度情報比較部５５と、判定部５６と、を備えている。
回転駆動手段５１は、ライナ１１に備えた両側の口金１２を軸方向において回転軸６１で支持し、回転軸６１を回転させることにより、ライナ１１の軸２１を中心にしてライナ１１を回転させる手段である。
撮影部５２は、例えば、ライナ１１の胴部１５および収斂部１６に複数層に巻回される炭素繊維２６（すなわち、繊維束２５）（双方、図７（ａ）参照）の補強層１３（図１参照）を撮影する。具体的には、撮影部５２は、第１撮影装置６４と、第２撮影装置６５と、第３撮影装置６６と、を備えている。
第１撮影装置６４は、回転駆動手段５１の回転軸６１（軸方向）からθ１傾斜する方向に設けられている。第１撮影装置６４としては、例えば、赤外線カメラが用いられる。
第１撮影装置６４は、ライナ１１の収斂部１６において、低ヘリカル巻きが形成された低ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する。低ヘリカル巻き形成部とは、ライナ１１の軸方向（長手方向）に対する傾斜角度が５０度未満の角度のヘリカル巻である低ヘリカル巻きで繊維束２５（図７（ａ）参照）が巻回されることにより形成された収斂部１６の補強層である。
低ヘリカル巻き形成部に光源から光が照射されることにより、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６の外表面に光が照射される。この状態において、第１撮影装置６４は、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６の外表面に対する光の反射により得られる画像を撮影する。
第２撮影装置６５は、回転駆動手段５１の回転軸６１（軸方向）からθ２傾斜する方向に設けられている。第２撮影装置６５としては、例えば、赤外線カメラが用いられる。第２撮影装置６５は、ライナ１１の収斂部１６において、低ヘリカル巻き形成部に加えて、高ヘリカル巻きが形成された高ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する。高ヘリカル巻き形成部とは、ライナ１１の軸方向（長手方向）に対する傾斜角度が５０度以上の角度のヘリカル巻である高ヘリカル巻きで繊維束２５（図７（ａ）参照）が巻回されることにより形成された収斂部１６の補強層である。
低ヘリカル巻き形成部および高ヘリカル巻き形成部に光源から光が照射されることにより、低ヘリカル巻き形成部および高ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６の外表面に光が照射される。この状態において、第２撮影装置６５は、低ヘリカル巻き形成部および高ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６の外表面に対する光の反射により得られる画像を撮影する。
すなわち、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６（図７（ａ）参照）は、第１撮影装置６４および第２撮影装置６５を用いて撮影される。
第３撮影装置６６は、ライナ１１の胴部１５において、軸方向に対して直交（交差）する方向に設けられている。第３撮影装置６６としては、例えば、赤外線カメラが用いられる。第３撮影装置６６は、ライナ１１の胴部１５において、胴部１５の周方向にフープ巻が形成されたフープ巻き形成部を含むように撮影する。
フープ巻き形成部に光源から光が照射されることにより、フープ巻き形成部の炭素繊維２６（図７（ａ）参照）の外表面に光が照射される。この状態において、第３撮影装置６６は、フープ巻き形成部の炭素繊維２６の外表面に対する光の反射により得られる画像を撮影する。
変換部５３は、第１撮影装置６４、第２撮影装置６５、および第３撮影装置６６により撮影された画像を、それぞれの巻き成形部を形成する炭素繊維２６（図７（ａ）参照）の外表面から反射された光の濃度情報に変換する。
格納部５４は、変換部５３で変換した低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層の濃度情報を格納する。格納部５４には、低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層の規定の濃度情報が予め設定された状態で格納されている。
濃度情報比較部５５は、変換部５３で変換されて格納部５４に格納された各層の濃度情報と、予め設定された各層の濃度情報の閾値とを比較する。
判定部５６は、濃度情報比較部５５による比較結果をもとに、補強層１３（すなわち、低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層）の形状の良否を判定する。
つぎに、高圧容器１０の検査方法について説明する。
＜高圧容器の検査方法＞
図２、図３に示すように、高圧容器の検査方法は、例えば、巻回工程と、撮影工程と、変換工程と、取得工程と、比較工程と、判定工程と、統計処理工程と、結果出力工程と、を備えている。
巻回工程において、ライナ１１の外周面１１ａに繊維束２５（図７（ａ）参照）を巻回する（ステップＳ１）。具体的には、ライナ１１のうち胴部１５の外周面１５ａにおいて、繊維束２５が周方向にフープ巻で巻回される。また、ライナ１１のうち収斂部１６の外周面１６ａにおいて、繊維束２５が軸方向に対して傾斜方向にヘリカル巻で巻回される。ここで、収斂部１６には、繊維束２５が低ヘリカル巻きおよび高ヘリカル巻きで巻回される。
撮影工程において、ライナ１１の外周面１１ａに巻回される繊維束２５（すなわち、炭素繊維２６）（双方、図７（ａ）参照）の外表面に光を照射しつつ、炭素繊維２６の外表面を撮影する（ステップＳ２）。
具体的には、例えば、ライナ１１のうち胴部１５の外周面１５ａにフープ巻で巻回される繊維束２５（炭素繊維２６）の外表面に、光源から光を照射しつつ炭素繊維２６の外表面を第３撮影装置６６で撮影する。
第３撮影装置６６による撮影は、炭素繊維２６の巻回しにより胴部１５を、フープ巻やヘリカル巻で巻回される炭素繊維２６が通過することを条件に実施される。また、第３撮影装置６６による撮影は、炭素繊維２６のフープ巻やヘリカル巻の巻回しにより、炭素繊維２６が胴部１５を通過する毎に実施される。
また、例えば、ライナ１１のうち収斂部１６の外周面１６ａに低ヘリカル巻きで巻回される炭素繊維２６の外表面に、光源から光を照射しつつ炭素繊維２６の外表面を第１撮影装置６４で撮影する。
第１撮影装置６４による撮影は、炭素繊維２６の巻回しにより収斂部１６を、低ヘリカル巻きで巻回される炭素繊維２６が通過することを条件に実施される。また、第１撮影装置６４による撮影は、炭素繊維２６の底ヘリカル巻の巻回しにより、炭素繊維２６が収斂部１６を通過する毎に実施される。
さらに、例えば、ライナ１１のうち収斂部１６の外周面１６ａに高ヘリカル巻きで巻回される炭素繊維２６の外表面に、光源から光を照射しつつ炭素繊維２６の外表面を第２撮影装置６５で撮影する。加えて、第２撮影装置６５は、ライナ１１のうち収斂部１６の外周面１６ａに低ヘリカル巻きで巻回される炭素繊維２６の外表面を撮影する。
すなわち、低ヘリカル巻き形成部は、第１撮影装置６４および前記第２撮影装置６５を用いて撮影される。
第２撮影装置６５による撮影は、炭素繊維２６の巻回しにより収斂部１６を、低ヘリカル巻きおよび高ヘリカル巻きで巻回される炭素繊維２６が通過することを条件に実施される。また、第２撮影装置６５による撮影は、炭素繊維２６の低ヘリカル巻きおよび高ヘリカル巻の巻回しにより、炭素繊維２６が収斂部１６を通過する毎に実施される。
変換工程において、第１撮影装置６４、第２撮影装置６５、および第３撮影装置６６により撮影された画像を、変換部５３で、それぞれの巻き成形部を形成する炭素繊維２６の外表面から反射された光の濃度情報に変換する（ステップＳ３）。
ここで、図４に示すように、１本の炭素繊維２６は、例えば、断面円形に形成され、表面が黒色の曲面に形成されている。この炭素繊維２６は、赤外線カメラなどの撮影装置７１（図５（ａ）参照）で受光可能な反射光２７が極めて限定的なため炭素繊維２６の形状の違いが撮像した画像に現れやすい。
例えば、図４、図５（ａ）に示すように、１本の炭素繊維２６が直線状に延ばされた場合、撮影装置７１に最も近い部位２６ａの反射光が多くなる。よって、図５（ｂ）に示すように、撮影装置７１で撮影した画像７２において、撮影装置７１に最も近い部位２６ａの反射光２７ａが直線状に映し出される。
また、図６（ａ）に示すように、１本の炭素繊維２６が撮影装置７１に向けて突出するように湾曲状に曲げられた場合、撮影装置７１に最も近い部位２６ｂの反射光が多くなる。よって、図６（ｂ）に示すように、撮影装置７１で撮影した画像７３において、撮影装置７１に最も近い部位２６ｂの反射光２７ｂがスポット（点）状に映し出される。
図７（ａ）に示すように、繊維束２５（複数の炭素繊維２６）が撮影装置７１（図６参照）に向けて突出するように湾曲状に曲げられた場合、複数の炭素繊維２６において、撮影装置７１に最も近い部位２５ａの反射光が多くなる。よって、図７（ｂ）に示すように、撮影装置７１で撮影した画像７４は、複数の炭素繊維２６において、撮影装置７１に最も近い部位２５ａの反射光２７ｃが連続して線状に映し出される。
図８（ａ）に示すように、ライナ１１の収斂部１６において、例えば、繊維束２５が低ヘリカル巻きで巻回されることにより低ヘリカル巻き形成部が形成される。低ヘリカル巻きで巻回される繊維束２５（複数の炭素繊維２６）のうち、例えば、湾曲の曲率が大きな曲率部位（肩部）２５ｂに第１撮影装置６４を対向させた状態で近づける。
図８（ａ）において、複数の炭素繊維２６が規定の曲率を満たしている状態を曲線Ａで示し、曲線Ａの反射光の分布状態を曲線Ｂで示す。曲線Ｂに示すように、複数の炭素繊維２６の曲率が規定を満たしている場合には、反射光の分布状態のうち大きな曲率部位２５ｂに相当する頂部２７ｄを先細状に突出させることができる。
また、複数の炭素繊維２６が規定の曲率を満たしていない状態を曲線Ｃで示し、曲線Ｃの反射光の分布状態を曲線Ｄで示す。曲線Ｄに示すように、複数の炭素繊維２６の曲率が規定を満たしていない場合には、反射光の分布状態のうち大きな曲率部位２５ｂに相当する頂部２７ｅが平坦状に形成される。
図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、規定の曲率を満たした複数の炭素繊維２６を第１撮影装置６４で撮影する。撮影した画像７５は、曲線Ｂで示す反射光の分布状態のうち大きな曲率部位２５ｂに相当する頂部２７ｄの反射光２７ｆが連続して線状に鮮明に映し出される。この画像７５から、例えば、光度のピーク位置Ｐ１、および光の明るさや光の色等を示す画素値のヒストグラムＧ１（図９参照）などを濃度情報として求めることができる。
図８（ａ）、図８（ｃ）に示すように、規定の曲率を満たしていない複数の炭素繊維２６を第１撮影装置６４で撮影する。撮影した画像７６は、曲線Ｄで示す反射光の分布状態のうち曲率部位２５ｂに相当する頂部２７ｅの反射光２７ｇが連続して比較的不鮮明に映し出される。この画像７６から、例えば、光度のピーク位置Ｐ２、および光の明るさや光の色等を示す画素値のヒストグラムＧ２（図９参照）などを濃度情報として求めることができる。画素値のヒストグラムＧ１，Ｇ２を図９で説明する。
図９のヒストグラムにおいて、横軸は画素値を示し、縦軸は画素値の出現頻度を示す。
図８（ａ）、図９に示すように、規定の曲率を満たした複数の炭素繊維２６を第１撮影装置６４で撮影した画像７５（図８（ｂ）参照）から濃度情報の一例として画素値のヒストグラムＧ１を求めることができる。
また、規定の曲率を満たさない複数の炭素繊維２６を第１撮影装置６４で撮影した画像７６から濃度情報の一例として画素値のヒストグラムＧ２を求めることができる。
図２、図３に戻って、取得工程において、撮影により炭素繊維２６の外表面に対する光の反射により得られる濃度情報を取得する（ステップＳ４）。
具体的には、変換部５３で変換した低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層の濃度情報を格納部５４に格納（取得）する。格納部５４には、低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層の規定の濃度情報が予め設定された状態で格納されている。
比較工程において、取得工程により得られた各層の濃度情報と、予め設定された各層の濃度情報の閾値とを濃度情報比較部５５で比較する（ステップＳ５）。
すなわち、第３撮影装置６６で撮影したフープ巻き形成部の画像の濃度情報を、予め設定されたフープ巻き形成部の規定の濃度情報と比較する。濃度情報としては、炭素繊維２６の位置や、炭素繊維のヘリカル角度等が挙げられる。
また、第１撮影装置６４で撮影した低ヘリカル巻き形成部の画像の濃度情報を、予め設定された低ヘリカル巻き形成部の規定の濃度情報と比較する。濃度情報としては、炭素繊維２６の曲率の光度のピーク位置や、炭素繊維の曲率の画素値のヒストグラム等が挙げられる。
例えば、炭素繊維２６の曲率の光度のピーク位置としては、第１撮影装置６４で撮影した低ヘリカル巻き形成部の曲率のピーク位置Ｐ１（図８（ｂ）参照）と、予め設定された曲率のピーク位置の閾値とを比較する。
また、第１撮影装置６４で撮影した低ヘリカル巻き形成部の曲率のピーク位置Ｐ２（図８（ｃ）参照）と、予め設定された曲率のピーク位置の閾値とを比較する。
さらに、炭素繊維２６の画素値のヒストグラムとしては、第１撮影装置６４で撮影した低ヘリカル巻き形成部の曲率の画素値のヒストグラムＧ１（図９参照）と、予め設定された曲率の画素値のヒストグラムの閾値とを比較する。
また、第１撮影装置６４で撮影した低ヘリカル巻き形成部の曲率の画素値のヒストグラムＧ２（図９参照）と、予め設定された曲率の画素値のヒストグラムの閾値とを比較する。
また、第２撮影装置６５で撮影した高ヘリカル巻き形成部の曲率の濃度情報を、予め設定された曲率の高ヘリカル巻き形成部の規定の濃度情報と比較する。濃度情報としては、炭素繊維２６の曲率の光度のピーク位置や、炭素繊維の曲率の画素値のヒストグラム等が挙げられる。
判定工程において、比較工程の比較結果に基づいてライナ１１の胴部１５や収斂部１６の補強層１３の形状の良否を判定する（ステップＳ６）。
具体的には、濃度情報比較部５５による比較結果をもとに、補強層１３（すなわち、低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層）の形状の良否を判定部５６で判定する。
統計処理工程において、判定工程の判定結果に基づいて補強層１３（すなわち、低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部、およびフープ巻き形成部の各層）の形状の良否の統計を処理する（ステップＳ７）。結果出力工程において、統計処理工程で統計した処理結果を出力する（ステップＳ８）。
以上説明したように、実施形態の高圧容器１０の検査方法および高圧容器１０の検査方法によれば、ライナ１１の胴部１５や収斂部１６等に巻回された炭素繊維２６の外表面に光を照射して、外表面の各層を撮影する。撮影された画像を濃度情報に変換して、外表面から反射される光の濃度情報を取得する。取得した濃度情報を、予め設定された濃度情報の閾値と比較して、比較結果に基づいてライナ１１の補強層１３の形状の良否を判定する。
よって、例えば、ライナ１１の収斂部１６等に巻回された炭素繊維２６に触れることなく、例えば、炭素繊維２６で形成された補強層１３（すなわち、低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部の各層）の外表面の曲率を精度よく判定できる。これにより、炭素繊維２６（具体的には、繊維束２５）の巻回中に繊維束２５に触れることなく、ライナ１１（例えば、収斂部１６）に巻回された補強層（低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部）の形状の良否を評価できる。
また、例えば、炭素繊維２６で巻回された補強層（低ヘリカル巻き形成部、高ヘリカル巻き形成部）の外表面の濃度情報から得られた炭素繊維の曲率に基づいて高圧容器１０（例えば、収斂部１６の補強層）の良否を判定する。よって、炭素繊維２６の巻回中に炭素繊維２６の位置ずれの検出に加えて、例えば炭素繊維２６の張力のばらつき等で生じる炭素繊維２６の緩みによるライナ１１（例えば、収斂部１６）からの浮き上がり等も検出できる。これにより、巻回する炭素繊維２６に規定の張力がかかっているかを視覚的に判定できる。
ここで、収斂部１６は、ドーム状に形成された部位であり、収斂部１６に巻回された補強部の形状が、例えば、高圧容器１０の耐圧、耐久性等に大きく影響することが知られている。
そこで、回転駆動手段５１の回転軸６１から傾斜する方向に第１撮影装置６４や第２撮影装置６５を設けた。よって、例えば、ライナ１１の収斂部１６に低ヘリカル巻きや高ヘリカル巻きで巻回された炭素繊維のうち曲率が大きな部位（肩部）に第１撮影装置６４や第２撮影装置６５を近づける（対向させる）ことができる。
これにより、例えば、炭素繊維２６の巻回しにおいて、ドーム状に形成されたライナ１１の収斂部１６を通過する炭素繊維２６を撮影することにより、炭素繊維２６の外表面の曲率を、第１撮影装置６４や第２撮影装置６５で精度よく撮影できる。したがって、ライナ１１の収斂部１６において、炭素繊維２６の外表面の曲率を精度よく判定でき、高圧容器１０内への水素充填に伴う内圧増加に耐えうる高圧容器１０を提供できる。
また、炭素繊維２６が収斂部１６を通過する毎に第１撮影装置６４や第２撮影装置６５による撮影を実施する。これにより、炭素繊維２６の巻回中において、炭素繊維２６の巻き直し、または炭素繊維２６の巻回を速やかに停止でき、品質の高い高圧容器１０を提供できる。
さらに、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６を第１撮影装置６４および第２撮影装置６５の２つの装置を用いて撮影する。
ここで、低ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６（すなわち、収斂部１６を通過する炭素繊維２６）の長さは、高ヘリカル巻き形成部の炭素繊維２６より長い。この長い炭素繊維２６を第１撮影装置６４および第２撮影装置６５の２つの装置を用いて撮影することにより、長い炭素繊維２６の曲率の良否をより高度に判定できる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
１０ 高圧容器
１１ ライナ
１１ａ ライナの外周面（外周）
１２ 口金
１３ 補強層
１５ 胴部
１６ 収斂部
２６ 炭素繊維
５１ 回転駆動手段
５２ 撮影部
５３ 変換部
５４ 格納部
５５ 濃度情報比較部
５６ 判定部
６１ 回転軸
６４ 第１撮影装置
６５ 第２撮影装置

Claims (5)

  1. 胴部と、該胴部に連なり端部に口金を備える収斂部と、を有するライナを備え、
    前記ライナの外周に炭素繊維を複数層巻回されて補強層を形成して成る高圧容器の検査方法であって、
    少なくとも前記外周のうち前記収斂部に巻回される前記炭素繊維の外表面に光を照射しつつ、撮影する撮影工程と、
    前記撮影により前記炭素繊維の外表面に対する前記光の反射により得られる濃度情報を取得する取得工程と、
    前記取得工程にて得られた前記濃度情報と、予め設定された濃度情報とを比較して、前記収斂部の前記補強層の形状の良否を判定する判定工程と、
    を備え、
    前記濃度情報から得られた、複数の前記炭素繊維からなる前記補強層の外表面の曲率と、予め設定された曲率とを比較して、前記高圧容器の良否を判定し、
    前記胴部の長手方向に対する傾斜角度が５０度未満の角度のヘリカル巻である低ヘリカル巻きが形成された低ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第１撮影装置と、
    前記傾斜角度が５０度以上の角度のヘリカル巻である高ヘリカル巻きが形成された高ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第２撮影装置と、を備え、
    前記低ヘリカル巻き形成部は、前記第１撮影装置および前記第２撮影装置を用いて撮影され、前記高ヘリカル巻き形成部は、前記第２撮影装置を用いて撮影される高圧容器の検査方法。
  2. 請求項１に記載の高圧容器の検査方法であって、
    前記ライナの前記外周に前記炭素繊維を巻回する巻回工程をさらに備え、
    前記撮影は、前記炭素繊維の巻回しにより前記収斂部を前記炭素繊維が通過することを条件に実施される高圧容器の検査方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載の高圧容器の検査方法であって、
    前記撮影は、前記炭素繊維の巻回しにより前記収斂部を通過する毎に実施される高圧容器の検査方法。
  4. 少なくともライナの収斂部に複数層に巻回されて補強層を形成する炭素繊維を撮影する撮影部と、
    前記撮影部により撮影された画像を濃度情報に変換する変換部と、
    予め設定された濃度情報、および前記変換部によって変換された濃度情報を格納する格納部と、
    前記格納部に格納された前記変換部によって変換された各層の前記濃度情報を、予め設定された各層の前記濃度情報の閾値と比較する濃度情報比較部と、
    前記濃度情報比較部による比較結果をもとに前記補強層の形状の良否を判定する判定部と、
    を備え、
    前記濃度情報から得られた、複数の前記炭素繊維からなる前記補強層の外表面の曲率と、予め設定された曲率とを比較して、高圧容器の良否を判定し、
    前記撮影部は、
    前記ライナのうち胴部の長手方向に対する傾斜角度が５０度未満の角度のヘリカル巻である低ヘリカル巻きが形成された低ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第１撮影装置と、
    前記傾斜角度が５０度以上の角度のヘリカル巻である高ヘリカル巻きが形成された高ヘリカル巻き形成部を含むように撮影する第２撮影装置と、を備え、
    前記低ヘリカル巻き形成部は、前記第１撮影装置および前記第２撮影装置を用いて撮影され、前記高ヘリカル巻き形成部は、前記第２撮影装置を用いて撮影される高圧容器の検査装置。
  5. 請求項４に記載の高圧容器の検査装置であって、
    前記ライナを回転させる回転駆動手段を備え、
    前記撮影部は前記回転駆動手段の回転軸から傾斜する方向に設けられる高圧容器の検査装置。
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