JP7347360B2

JP7347360B2 - タンク及びタンクの製造方法

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Publication number: JP7347360B2
Application number: JP2020130159A
Authority: JP
Inventors: 剛司片野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: JP2022026604A; US11486545B2; US20220034449A1

Description

本開示は、タンク及びタンクの製造方法に関する。

特許文献１には、ライナの上のＣＦＲＰで形成された補強層が形成されている。ライナのドーム部における補強層の厚さは、円筒部における補強層の厚さよりも薄くなっている。この補強層の薄くなったドーム部に２層構造のタンクプロテクタが配置され、２層のうちの少なくとも１層に加熱されることで膨張し、耐火・断熱性を発揮する有する膨張黒鉛を添加することが開示されている。

特開２０１９－１２０２６３号公報

今後、タンクの軽量化を進めるにあたり、タンク外周において、こうした膨張黒鉛層を設ける範囲を広くしたい場合がありえる。こうした場合の適切な製造方法や構造が望まれていた。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は、ライナと、前記のライナの外周に配置される繊維強化樹脂層と、を備える構造体であって、円筒部と前記円筒部の軸方向の両端に設けられたドーム部とを有する構造体を形成する工程と、前記構造体を形成する工程の後に、前記ドーム部に対応して設けられたドーム形成部に切り欠きを有する断熱シートを前記繊維強化樹脂層に巻き付ける工程と、前記ドーム形成部により前記ドーム部を覆う工程と、を備える。この形態によれば、断熱層を構造体の円筒部とドーム部の両方に配置できる。
（２）上記形態のタンクの製造方法において、前記断熱シートは、前記ドーム形成部において、両面に粘着層または接着剤を備え、前記ドーム形成部の間の領域において、一方の面に粘着層または接着剤を備えており、前記断熱シートの巻き付け後、前記ドーム部に対応する前記ドーム形成部の前記粘着層または前記接着剤を露出させ、前記ドーム形成部にタンクプロテクタを貼り付けてもよい。この形態によれば、断熱シートのドーム形成部の両面に粘着層または接着剤を備えているので、断熱シートを貼り付けた後にドーム部形成部に接着剤等を塗工する工程が不要となる。
（３）上記形態のタンクの製造方法において、前記構造体は、前記ドーム部の一方に、口金及び前記口金に取り付けられた溶栓弁を有しており、前記一方の前記ドーム部を覆う部分における前記断熱シートの断熱性能は、他方の前記ドーム部を覆う部分における前記断熱シートの断熱性能よりも低くてもよい。この形態によれば、口金側の断熱シートの断熱性能が口金と反対側の断熱シートの断熱性能よりも低いので、例えば、何らかの要因でタンクが加熱されたとき、口金に接続された溶栓弁を加熱させることで、溶栓弁を動作させて、タンクの圧力を逃すことができる。
（４）本開示の一形態によれば、タンクが提供される。このタンクは、ライナと、ライナの外周に形成された繊維強化樹脂層とを備える構造体であって、円筒部と前記円筒部の軸方向の両端に設けられたドーム部とを有する構造体と、前記構造体の外側に配置される断熱層であって、断熱シートにより形成される断熱層と、を備え、前記断熱シートは、前記ドーム部を覆うドーム形成部であって、切り欠きを有するドーム形成部と、前記ドーム形成部の間の領域であって、前記構造体の前記円筒部を周方向に巻き取り可能な中間部と、を有するを有する。この形態によれば、円筒部に断熱層を形成すると共に、切り欠きにより、ドーム部の断熱層を容易に形成できる。
（５）上記形態のタンクにおいて、前記ドーム形状部の外側にタンクプロテクタを備えてもよい。この形態によれば、タンクプロテクタにより、タンクを保護できる。
（６）上記形態のタンクにおいて、前記ドーム部の一方に、口金及び前記口金に取り付けられた溶栓弁を備え、前記一方の前記ドーム部を覆う部分における前記断熱シートの断熱性能は、他方の前記ドーム部を覆う部分における前記断熱シートの断熱性能よりも低くてもよい。この形態によれば、口金側の断熱層の断熱性能が口金と反対側の断熱層の断熱性能よりも低いので、例えば、何らかの要因でタンクが加熱されたとき、口金に接続された溶栓弁を加熱させることで、溶栓弁を動作させて、タンクの圧力を逃すことができる。
本開示は、タンクの製造方法、タンク以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、タンクの断熱方法、タンクの断熱構造等の形態で実現することができる。

第１実施形態のタンクを示す説明図である。タンクの製造工程を示す説明図である。ライナの製造工程を示す説明図である。ＣＦＲＰ層のうちドーム形補強層内層を形成する工程を示す説明図である。ＣＦＲＰ層のうち円筒形補強層内層を形成する工程を示す説明図である。ライナに円筒形補強層内層及びドーム形補強層内層を組み付ける工程を示す説明図である。補強層外層を形成する工程を示す説明図である。補強層外層を形成する工程を示す説明図である。断熱層を形成する断熱シートを形成する工程を示す説明図である。ＣＦＲＰ層が形成されたタンクに断熱層を形成する工程を示す説明図である。断熱層形成後のタンクを示す説明図である。断熱層にタンクプロテクタを接着する工程を示す説明図である。第２実施形態のタンクを示す説明図である。ドーム形状部の断熱性能を、ドーム形状部の断熱性能よりも低くする構成の一例を示す説明図である。ドーム形状部ｃの断熱性能を、ドーム形状部の断熱性能よりも低くする構成の他の例を示す説明図である。第３実施形態のタンクを示す説明図である。

・第１実施形態：
図１は、第１実施形態のタンク１００を示す説明図である。タンク１００は、ライナ１１０と、繊維強化樹脂層１２０と、断熱層１３０と、口金１４０と、タンクプロテクタ１５０と、を備える。

ライナ１１０は、略円筒形をした円筒部１１１と、円筒部の両側に略半球面のドーム形状をしたドーム部１１２、１１３を有する樹脂製の部材であり、内部に水素やＬＰガスなどの燃料ガスを貯蔵する。ライナ１１０を形成する樹脂については、後述する。

繊維強化樹脂層１２０は、ライナ１１０を補強する補強層として機能する。繊維強化樹脂層１２０については、後述する。

断熱層１３０は、円筒形状部１３１及びドーム形状部１３２、１３３を有し、黒鉛粒子及びウレタン樹脂を含んだ層である。断熱層１３０は、熱にさらされると、内部の黒鉛粒子が、膨張し、互いに絡まりあうことによって大容量の空隙を有する断熱層を形成する。また、黒鉛粒子は、難燃性であるため、断熱層１３０は、断熱性に加え耐火性も有する。例えば、タンク１００を搭載する車両が何らかの事情で火炎にさらされても、断熱層１３０の黒鉛粒子は、燃えることなく火炎の熱を受けて膨張し、タンク１００へ熱が伝わるの抑制する。

ドーム形状部１３２は、切り込み１３４を有し、ドーム形状部１３３は、切り込み１３５を有する。切り込み１３４は、ドーム形状部１３２を形成するドーム形成片の境界であり、切り込み１３５は、ドーム形状部１３３を形成するドーム形成片の境界である。切り込み１３４、１３５は、それぞれ、タンク１００の軸Ｏと垂直な平面と交差し、ドーム形状部１３２、１３３の頂部を通る大円の一部である。なお、切り込み１３４、１３５は、ドーム形状部１３２、１３３の大円の一部でなくてもよい。

口金１４０は、一方のドーム部１１２の頂部に設けられており、他方のドーム部１１３には、設けられていない。口金１４０には、後述するように、主止弁が取り付けられ、主止弁には、溶栓弁が取り付けられる。

タンクプロテクタ１５０は、ドーム形状部１３２、１３３の外側に貼り付けられている。タンクプロテクタ１５０は、タンク１００の軸Ｏ方向において、断熱層１３０よりも外側にはみ出ており、軸Ｏと垂直な方向においても、断熱層１３０よりも外側にはみ出ている。タンク１００の輸送中等において、タンク１００が落下しても、地面等には、タンク１００が当たらず、タンクプロテクタ１５０が当たるので、落下によるタンクの破損を抑制できる。

図２は、タンク１００の製造工程を示す説明図である。ステップＳ１００では、ライナ１１０を形成する。ステップＳ１１０では、ライナ１１０の外側に繊維樹脂強化層であるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）層１２０を形成する。ステップＳ１２０では、ＣＦＲＰ層１２０の外側に、断熱シートを巻き付けて、断熱層１３０を形成する。その後、ステップＳ１３０では、ドーム形状部１３２、１３３にタンクプロテクタ１５０が貼り付けられる。

図３は、ライナ１１０の製造工程を示す説明図である。円筒部１１１と、口金１４０を有するドーム部１１２と、口金を有さないドーム部１１３を、樹脂の射出成形により形成する。射出成形に用いる樹脂としては、例えば、ポリアミドが用いられる。なお、ポリアミド以外に、例えば、ポリエチレン、及びエチレン－ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）、ポリエステル等の熱可塑性樹脂や、エポキシ等の熱硬化性樹脂が用いられてもよい。

円筒部１１１の軸方向の端部１１１ｅは、端部１１１ｅ以外の場所と比較して、外径が少し小さくなっている。ドーム部１１２の頂部と反対側の端部１１２ｅは、内径が大きくなっており、ドーム部１１３の頂部と反対側の端部１１３ｅも、内径が大きくなっている。そのため、円筒部１１１の両端に、ドーム部１１２、１１３を外周側から嵌め込むことができる。図３の円筒部１１１とドーム部１１２、１１３が熱可塑性樹脂で形成されている場合には、円筒部１１１とドーム部１１２、１１３とを、接着剤で接着し、あるいは、レーザー等で接合部を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させ、接着する。円筒部１１１とドーム部１１２、１１３が熱硬化性樹脂で形成されている場合には、円筒部１１１とドーム部１１２、１１３とを、接着剤で接着する。接着剤としては、例えば、エポキシ系樹脂の接着剤が用いられる。なお、円筒部１１１の軸方向の端部１１１ｅの内径を大きくし、ドーム部１１２の端部１１２ｅとドーム部１１３の端部１１３ｅの外径を小さくしても良い。円筒部１１１の両端に、ドーム部１１２、１１３を内周側から嵌め込むことができる。

図４は、ＣＦＲＰ層１２０のうちドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉを形成する工程を示す説明図である。両側にドーム形状を有するマンドレル２００を準備する。マンドレル２００の表面の形状は、２つのドーム形状２０２、２０３を短い円筒２０１でつないだ形状である。図４の破線は、便宜上、ドーム形状２０２、２０３と円筒２０１の境界を示した線である。フィラメントワインディング法（ＦＷ法）により、マンドレル２００の外面に樹脂が含浸された繊維束１２４を巻き付ける。このとき繊維束１２４を、シャフト２１０の軸方向に対して、４０°で交差する角度で巻き付けることが好ましい。なお、繊維束１２４を巻き付ける角度について、下限は、例えば３０°以上あればよく、上限は、６０°以下であればよい。本実施形態では、繊維束１２４の繊維として、炭素繊維が用いられる。軽量性や機械的強度等の観点から好ましいからである。なお、炭素繊維の代わりに、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維を用いても良い。本実施形態では、繊維に含浸される樹脂としては、エポキシ樹脂を用いている。機械的強度等の観点好ましいからである。なお、繊維に含浸される樹脂として、エポキシ樹脂の他、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂を用いても良い。また、熱硬化性樹脂の他、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド、ポリアクリル酸エステル、ポリイミド、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を用いても良い。

繊維束１２４に含浸される樹脂を硬化させた後、マンドレル２００の外面に巻回された巻回体の円筒部２０１に対応する部分を、円筒の外周に沿って、例えばカッターを用いて２分割し、ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉを形成する。その後、ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉの形状を整える。例えば、カッターを用いて切った切断部分、すなわち、頂部と反対側の端部の内側を少し薄くする。後述する円筒形補強層内層と嵌合しやすくするためである。なお、マンドレル２００の円筒部２０１のほぼ中央の径を少し大きくしておいても良い。

図５は、ＣＦＲＰ層１２０のうち円筒形補強層内層１２１ｉを形成する工程を示す説明図である。円筒形のマンドレル２２０を準備する。マンドレル２２０の外径は、ライナ１１０の外径と同じ径である。フィラメントワインディング法（ＦＷ法）により、マンドレル２２０の円筒面に樹脂が含浸された繊維束１２４を巻き付ける。なお、マンドレル２２０の円筒面に、樹脂が含浸された繊維シートを巻き付けても良い。繊維に含浸される樹脂を硬化させた後、マンドレル２２０を取り除き、円筒形補強層内層１２１ｉを形成する。その後、円筒形補強層内層１２１ｉの形状を整える。例えば、円筒形補強層内層１２１ｉの軸方向の両端の外側を削り、薄くする。ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉの端部と嵌合しやすくするためである。従って、ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉの端部の外側を削って薄くし、円筒形補強層内層１２１ｉの軸方向の両端の内側を削り、薄くしてもよい。

図６は、ライナ１１０に円筒形補強層内層１２１ｉ及びドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉを組み付ける工程を示す説明図である。円筒形補強層内層１２１ｉの内側にライナ１１０の円筒部１１１を挿入する。その後、ライナ１１０のドーム部１１２、１１３にそれぞれドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉを被せ、補強層内層１２０ｉを形成する。ここで、円筒形補強層内層１２１ｉとドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉとは、例えば、接着剤で接着する。なお、ライナ１１０の円筒部１１１と円筒形補強層内層１２１ｉ、ドーム部１１２とドーム形補強層内層１２２ｉ、ドーム部１１３とドーム形補強層内層１２３ｉをそれぞれ接着剤で接着しても良い。

図７、図８は、補強層外層１２０ｏを形成する工程を示す説明図である。補強層内層１２０ｉが形成されたタンク１００の口金１４０に支持機構（図示せず）を取り付けて、保持する。なお、図７および図８では、タンク１００を水平に配置した状態を示しているが、タンク１００が重力によって下方に撓むのを防止するためにタンク１００を鉛直に配置してもよい。

次に、樹脂が含浸された複数の繊維束１２５を、タンク１００の軸方向Ｘに延在させるとともに、タンク１００の周方向に所定の角度間隔で、かつ、タンク１００の補強層内層１２０ｉの外面から所定の距離を隔てて配置する。このとき、繊維束１２５の各々は、巻出装置の巻出部４００を介して巻き出され、繊維束１２５の先端は保持部材４１０によって保持されている。

本実施形態では、繊維束１２５に含浸される樹脂として、エポキシ樹脂を用いている。機械的強度等の観点から好ましい。なお、繊維束１２５に含浸される樹脂として、エポキシ樹脂の他、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いても良い。また、本実施形態では、繊維束１２５を構成する繊維として、炭素繊維を用いている。軽量性や機械的強度等の観点から好ましい。なお、繊維束１２５を構成する繊維として、炭素繊維の他、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維を用いても良い。

その後、図７に示した状態から、複数の巻出部４００と複数の保持部材４１０とをタンク１００の周方向に互いに逆方向に回転させることにより、複数の繊維束１２５の第１端側（巻出部４００側）の部分と第２端側（保持部材４１０側）の部分とがタンク１００の周方向に相対的に回転する。ここでは、複数の繊維束１２５の第１端側の部分を第１方向に回転させ、第２端側の部分を第１方向とは逆方向である第２方向に回転させる。これにより、図８に示すように、複数の繊維束１２５がタンク１００の軸方向Ｘに対して傾斜した状態になるとともに、繊維束１２５同士の隙間がなくなり繊維束１２５同士が一部重なり合う。そして、複数の繊維束１２５は、補強層内層１２０ｉの外面に徐々に近づきながら補強層内層１２０ｉの外面に隙間なく配置される。このとき、複数の繊維束１２５は、軸方向Ｘに対して傾斜した状態で補強層内層１２０ｉの外面に密着し、補強層内層１２０ｉの外面に密着した部分は樹脂の粘着力によって動きが拘束される。その後、複数の繊維束１２５の第１端側の部分および第２端側の部分はタンク１００の端部の外側において巻出部４００および保持部材４１０によって捩じられドーム形補強層内層１２２ｉおよびドーム形補強層内層１２３ｉ（図示せず）の外面に巻き付けられる。このようにして、補強層外層１２０ｏが補強層内層１２０ｉの外面を覆うように形成される。その後、繊維束１２５の不要部分を切断することによって、繊維束１２５による１層目が形成される。

繊維束１２５は、ガス圧によってドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉが円筒形補強層内層１２１ｉから軸方向Ｘの外側に外れるのを防止するものであるため、タンク１００の軸方向Ｘに沿って設けられている。繊維束１２５の傾斜角度（タンク１００の軸方向Ｘに対する角度）は、特に限定されるものではないが、繊維束１２５は、タンク１００の軸方向Ｘに対して０°よりも大きい角度で傾斜するように配向されることが好ましい。１０°よりも大きい傾斜角であればより好ましい。また、傾斜角度の上限は、４５°以下であることが好ましく、２０°以下であることがより好ましい。

次に、繊維束１２５による補強層外層１２０ｏの２層目を、１層目と同様の方法によって形成する。ただし、２層目を形成する際には、複数の繊維束１２５の第１端側（巻出部４００側）の部分を第２方向に回転させ、第２端側（保持部材４１０側）の部分を第１方向に回転させる。なお、３層目以降を形成する場合、奇数層目については、１層目と同様に形成し、偶数層目については、２層目と同様にして形成する。ここで、繊維束１２５の傾斜角度が第１層と同じ向きの層を「第１傾斜層１２０ｏ１」と呼び、繊維束１２５の傾斜角度が第２層と同じ向きの層を「第２傾斜層１２０ｏ２」と呼ぶ。

補強層外層１２０ｏの層数は、補強層外層１２０ｏの強度が確保されるのであれば、特に限定されるものではないが、例えば２～１２層にすることが好ましく、２層にすることがより好ましい。なお、補強層外層１２０ｏの層数は、補強層外層１２０ｏの強度が確保されるのであれば、できるだけ少ない方が好ましい。また、補強層外層１２０ｏの層数は、偶数が好ましい。この理由は以下の通りである。奇数層目の第１傾斜層１２０ｏ１は、複数の繊維束１２５が所定の張力を有して軸方向Ｘに対して傾斜した状態で配置され、後で傾斜した状態のまま硬化されるため、ガス圧によりタンクのライナ１１０に膨張する力が作用すると、第１傾斜層１２０ｏ１には、軸方向Ｘに対する傾斜を解消する方向に力が生じ、ＣＦＲＰ層１２０にひずみが生じる。同様に、偶数層目の第２傾斜層１２０ｏ２は、複数の繊維束１２５が所定の張力を有して第１傾斜層１２０ｏ１とは反対方向に傾斜した状態で配置され、後で傾斜した状態のまま硬化されるため、ガス圧によりライナ１１０に膨張する力が作用すると、第２傾斜層１２０ｏ２には、第１傾斜層１２０ｏ１とは反対方向の傾斜を解消する方向に力が生じ、ＣＦＲＰ層１２０にひずみが生じる。しかし、第１傾斜層１２０ｏ１と第２傾斜層１２０ｏ２とが、互いに反対方向に傾斜しているため、ガス圧により補強層外層１２０ｏに膨張する力が作用した場合に、第１傾斜層１２０ｏ１の傾斜を解消する方向の力と第２傾斜層１２０ｏ２の傾斜を解消する方向の力とが互いに打ち消し合うように作用する。ここで、補強層外層１２０ｏの層数が偶数であれば、
すなわち、第１傾斜層１２０ｏ１と第２傾斜層１２０ｏ２とを同じ層数だけ形成するので、第１傾斜層１２０ｏ１の傾斜を解消する方向の力と第２傾斜層１２０ｏ２の傾斜を解消する方向の力とを、効果的に互いに打ち消し合うように作用させることができる。これにより、複数の繊維束１２５の傾斜に起因してＣＦＲＰ層１２０にひずみが生じるのを効果的に抑制することができるので、タンク１００にひずみが生じることを抑制できる。そして、タンク１００の強度が低下するのを抑制することができる。なお、第１傾斜層１２０ｏ１と第２傾斜層１２０ｏ２とを異なる層数形成してもよいし、また、第１傾斜層１２０ｏ１あるいは、第２傾斜層１２０ｏ２のみを形成してもよい。

補強層外層１２０ｏを所定の層数形成した後、例えば１００～１７０度の温度で１０～１２０分加熱して、繊維束１２５の樹脂を硬化させて、ライナ１１０とＣＦＲＰ層１２０を備える構造体を形成する。

上述したように、２つのドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉに亘って繊維が配置された補強層外層１２０ｏを形成することによって、ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉが円筒形補強層内層１２１ｉから離間することが補強層外層１２０ｏの繊維によって防止されるので、ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉがガス圧により円筒形補強層内層１２１ｉの両端から外れるのを抑制することができる。この補強層外層１２０ｏは、ドーム形補強層内層１２２ｉ、１２３ｉが円筒形補強層内層１２１ｉから外れるのを防止することが可能な繊維量を有すればよいので、従来のタンクの円筒部に形成されていたヘリカル層に比べて、繊維強化樹脂の使用量を少なくすることができる。

図９は、断熱層１３０を形成する断熱シート１３０ｓを形成する工程を示す説明図である。先ず、断熱シート１３０ｓを準備する。断熱シート１３０ｓは、黒鉛粒子とウレタンとを含む長方形形状を有するシートである。断熱シート１３０ｓの両端部をそれぞれ、切り込み１３４、１３５を用いて、カットし、切り欠き１３８、１３９を取り除く。その結果、長方形形状の中間部１３１ｓと、ドーム形成部１３２ｓ、１３３ｓが形成される。ドーム形成部１３２ｓは、地球儀の表面を形成するときに用いられる舟形多円錐形状を赤道線で切った形状を有し、複数のドーム形成片１３２ｓｐに分割できる。ドーム形成部１３３ｓも、舟形多円錐形状をいわゆる赤道線で切った形状を有し、複数のドーム形成片１３３ｓｐに分割できる。なお、ドーム形成片１３２ｓｐは、ドーム形成片１３３ｓｐの頂点がカットされ凹ませた形状となっている。このカットした部分は、ドーム形成片１３２ｓｐをドーム形状に変形した場合に、ちょうどドームの頂部に当たる部分であり、ドームの頂部に断熱シート１３０ｓが設けられない開口を形成する。この開口に、口金１４０が通る。

図１０は、ＣＦＲＰ層１２０が形成されたタンク１００に断熱層１３０を形成する工程を示す説明図である。断熱シート１３０ｓのタンク１００側の面には、全面に接着剤１５１を塗り、タンク１００と反対側の面には、ドーム形成部１３２ｓ、１３３ｓのみに接着剤１５２を塗る。接着剤１５１、１５２の代わりに粘着層を用いてもよい。ＣＦＲＰ層１２０が形成されたタンク１００を回転させながらＣＦＲＰ層１２０の上に断熱シート１３０ｓを貼り付ける。ドーム形成片１３２ｓｐ、１３３ｓｐを折り曲げて、それぞれ、ＣＦＲＰ層１２０のドーム部に貼り付けることで、断熱層１３０を形成する。

図１１は、断熱層１３０形成後のタンク１００を示す説明図である。断熱層１３０のうち、円筒形状部１３１の表面には、接着剤が露出していないが、ドーム形状部１３２、１３３の表面には、接着剤１５２が露出している。

図１２は、断熱層１３０にタンクプロテクタ１５０を接着する工程を示す説明図である。タンクプロテクタ１５０は、例えば、円錐面から頂部を切り取ったような形状を有しており、例えばポリウレタンで形成されている。タンクプロテクタ１５０は、膨張黒鉛層を含んでいても良い。タンクプロテクタ１５０は、タンク１００が落下したときに、タンク１００が直接地面等に当たらないように保護するとともに、タンクプロテクタ１５０が地面に当たったときには、衝撃を緩和する。タンクプロテクタ１５０は、膨張黒鉛層を含んでいても良い。衝撃緩和に加え、タンク１００の耐火、耐熱性を向上できる。図１２に示すように、断熱層１３０のドーム形状部１３２、１３３の表面には、接着剤１５２が露出している。この露出した接着剤１５２にタンクプロテクタ１５０を接着する。

以上、本実施形態によれば、円筒部１１１と、円筒部１１１の軸方向の両端に設けられたドーム部１１２、１１３と、を有するライナ１１０の外周に繊維強化樹脂層であるＣＦＲＰ層１２０を形成する工程の後に、ドーム部１１２、１１３に対応する両端にドーム部の形状に合わせた切り欠き１３８、１３９を有する断熱シート１３０ｓをＣＦＲＰ層に巻き付ける工程を備えるので、断熱シート１３０ｓを円筒部とドーム部の両方に巻き付け、容易に断熱層１３０を形成できる。

ドーム形状部１３２を複数のドーム形成片１３２ｓｐで形成し、ドーム形状部１３３を複数のドーム形成片で形成するので、ドームの形状に合った断熱層１３０を形成できる。図９に示す例では、８枚のドーム形成片１３２ｓｐ、ドーム形成片１３３ｓｐを形成しているが、ドーム形成片１３２ｓｐ、ドーム形成片１３３ｓｐの周方向の幅を狭めて、ドーム形成片１３２ｓｐ、ドーム形成片１３３ｓｐの数を増やしても良い。よりドーム形状に追従させやすくできる。

断熱シート１３０ｓは、円筒部に対応する中間部１３１ｓにおいて、一方の面に接着剤１５１を備え、ドーム部に対応する端部であるドーム形成部１３２ｓ、１３３ｓにおいて、両面に接着剤１５２を備えているので、断熱シート１３０ｓをＣＦＲＰ層１２０に貼り付けた後、ドーム形成部１３２ｓ、１３３ｓの接着剤が露出している。その結果、その露出した接着剤１５２を用いて、タンクプロテクタ１５０を接着できる。すなわち、タンクプロテクタ１５０を接着するために、新たな接着剤を塗工する必要が無い。なお、接着剤１５１、１５２の代わりに、粘着層を用いても良い。

・第２実施形態：
図１３は、第２実施形態のタンク１００を示す説明図である。図１３では、タンクプロテクタの図示を省略している。第２実施形態のタンク１００は、口金１４０に主止弁１４１と、溶栓弁１４２を備える。主止弁１４１は、タンク１００内のガスの排出をオン、オフする弁である。溶栓弁１４２は、主止弁１４１に取り付けられている。溶栓弁１４２は、タンク１００の内部と外部とを連通する穴を有しており、該穴は、融点の低い金属で閉塞されている。タンク１００が高温になると、熱により金属が溶けて、タンク１００の内部と外部とを連通する穴が開通する。溶栓弁１４２は、連通した穴からタンク１００内の圧力を逃す。第２実施形態では、この溶栓弁１４２に熱が伝わりやすいように、口金１４０がある側の断熱層１３０のドーム形状部１３２ｂの断熱性能を、口金１４０がない側のドーム形状部１３３ｂの断熱性能よりも低くしている。

図１４は、ドーム形状部１３２ｂの断熱性能を、ドーム形状部１３３ｂの断熱性能よりも低くする断熱シート１３０ｓｂの構成の一例を示す説明図である。断熱シート１３０ｓｂは、第１実施形態の断熱シート１３０ｓと比較すると、中間部１３１ｓｂとドーム形成部１３３ｓｂがドーム形成部１３２ｓｂよりも巻き取り方向（図１４では上下方向）に長くなっている点及び、ドーム形成片１３２ｓｐｂの数が、ドーム形成片１３３ｓｐｂの数の半分である点が異なっている。この構成により、断熱シート１３０ｓｂをタンク１００に巻き付けたとき、円筒形状部１３１ｂ、ドーム形状部１３３ｂは、断熱シート１３０ｓｂが２層になるが、ドーム形状部１３２ｂでは、断熱シート１３０ｓｂは、１層である。したがって、ドーム形状部１３２ｂの断熱性能を、ドーム形状部１３３ｂの断熱性能よりも低くできる。

図１５は、ドーム形状部１３２ｃの断熱性能を、ドーム形状部１３３ｃの断熱性能よりも低くする構成の他の例を示す説明図である。断熱シート１３０ｓｃは、第１実施形態の断熱シート１３０ｓと比較すると、タンク１００の軸方向に長くなっており、折り曲げられている。そのため、ドーム形成部１３２ｓｃ、ドーム形成片１３２ｓｐｃは、１層であるが、中間部１３１ｓｃと、ドーム形成部１３３ｓｃ、ドーム形成片１３３ｓｐｃは、２層になっている。そのため、断熱シート１３０ｓｃをＣＦＲＰ層１２０に巻き付けると、ドーム形状部１３２ｃの断熱性能を、ドーム形状部１３３ｃの断熱性能よりも低くできる。

以上、第２実施形態によれば、口金１４０がある側のドーム形状部１３２ｂ、１３２ｃの断熱性能を、口金１４０がない他方のドーム形状部１３３ｂ、１３３ｃの断熱性能よりも低くしているので、タンク１００ｂ、１００ｃが加熱されたときに、口金１４０を介して溶栓弁１４２に熱を伝えて溶栓弁１４２を開弁させることができる。その結果、タンク１００ｂ、１００ｃの内部の圧力を低下させることができる。

第２実施形態では、ドーム形状部１３２ｂ、１３２ｃにおける断熱シート１３０ｓｂ、１３０ｓｃの層数を、他の部分における層数よりも少なくしたが、断熱シート１３０ｓｂ、１３０ｓｃのドーム形状部１３２ｂ、１３２ｃ側の厚さを他の部分における厚さよりも薄くしても良い。

・第３実施形態：
図１６は、第３実施形態のタンク１００ｄを示す説明図である。第１実施形態、第２実施形態では、断熱層１３０、１３０ｂ、１３０ｃは、タンク１００、１００ｂ、１００ｃを円周方向に沿って取り囲んでいるが、第２実施形態のタンク１００ｄでは、鉛直上方（＋ｚ方向）において、断熱層１３０ｄが設けられていない。一般に、火炎が生じたとき、火炎は、タンク１００ｄの下方から炙る。そのため、断熱層１３０ｄは、タンク１００ｄの下方を保護するように設ければよい。なお、車両におけるタンク１００の配置位置によっては、火炎が下方以外から炙る場合が想定されるが、この場合には、火炎が炙る方向と反対側に断熱層１３０ｄが設けられていない領域を形成すれば良い。

上記各実施形態において、断熱シート１３０ｓは、舟形多円錐形状を残す切り欠き１３８、１３９を備えているが、他の形状であっても良い。また、単なる切り込みを備える構成であってもよい。また、ドーム形成時にドーム形成片１３２ｓｐは重なってもよく、また、隣接するドーム形成片１３２ｓｐの間に隙間があってもよい。ドーム形成片１３３ｓｐについても同様である。

上記各実施形態では、ライナ１１０の外側に、別途製造したCFRP層１２０を配置しているが、CFRP層１２０をフィラメントワインディング方により形成しても良い。また、先にCFRP層１２０を形成し、その後、CFRP層１２０の内側に樹脂を注入してライナ１１０を形成しても良い。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１００…タンク、１００ｂ…タンク、１００ｃ…タンク、１００ｄ…タンク、１１０…ライナ、１１１…円筒部、１１１ｅ…端部、１１２…ドーム部、１１２ｅ…端部、１１３…ドーム部、１１３ｅ…端部、１２０…繊維強化樹脂層（ＣＦＲＰ層）、１２０ｉ…補強層内層、１２０ｏ…補強層外層、１２１ｉ…円筒形補強層内層、１２２ｉ…ドーム形補強層内層、１２３ｉ…ドーム形補強層内層、１２４…繊維束、１２５…繊維束、１３０…断熱層、１３０ｄ…断熱層、１３０ｓ…断熱シート、１３０ｓｂ…断熱シート、１３０ｓｃ…断熱シート、１３１…円筒形状部、１３１ｂ…円筒形状部、１３１ｓ…中間部、１３１ｓｃ…中間部、１３２…ドーム形状部、１３２ｂ…ドーム形状部、１３２ｃ…ドーム形状部、１３２ｓ…ドーム形成部、１３２ｓｂ…ドーム形成部、１３２ｓｃ…ドーム形成部、１３２ｓｐ…ドーム形成片、１３２ｓｐｂ…ドーム形成片、１３２ｓｐｃ…ドーム形成片、１３３…ドーム形状部、１３３ｂ…ドーム形状部、１３３ｃ…ドーム形状部、１３３ｓ…ドーム形成部、１３３ｓｃ…ドーム形成部、１３３ｓｐ…ドーム形成片、１３３ｓｐｂ…ドーム形成片、１３３ｓｐｃ…ドーム形成片、１３４…切り込み、１３５…切り込み、１３８…切り欠き、１３９…切り欠き、１４０…口金、１４１…主止弁、１４２…溶栓弁、１５０…タンクプロテクタ、１５１…接着剤、１５２…接着剤、２００…マンドレル、２１１…円筒部、２１２…ドーム部、２１３…ドーム部、２１０…シャフト、２２０…マンドレル、４００…巻出部、４１０…保持部材

Claims

タンクの製造方法であって、
ライナと、前記ライナの外周に配置される繊維強化樹脂層と、を備える構造体であって、円筒部と前記円筒部の軸方向の両端に設けられたドーム部とを有し、前記ドーム部の一方に、口金及び前記口金に取り付けられた溶栓弁を備える構造体を形成する工程と、
前記構造体を形成する工程の後に、前記ドーム部に対応して設けられたドーム形成部に切り欠きを有する断熱シートを前記繊維強化樹脂層に巻き付ける工程と、
前記断熱シートの前記ドーム形成部により前記ドーム部を覆う工程と、
を備え、
前記断熱シートを前記繊維強化樹脂層に巻き付ける工程において用いられる前記断熱シートの前記ドーム形成部のうち、前記溶栓弁が取り付けられた口金を備える側の前記ドーム部を覆う部分の断熱性能は、前記溶栓弁が取り付けられていない側の前記ドーム部を覆う部分の断熱性能よりも低い、
タンクの製造方法。
請求項１に記載のタンクの製造方法であって、
前記断熱シートは、
前記ドーム形成部において、両面に粘着層または接着剤を備え、
前記ドーム形成部の間の領域において、一方の面に粘着層または接着剤を備えており、
前記断熱シートの巻き付け後、前記ドーム部に対応する前記ドーム形成部の前記粘着層または前記接着剤を露出させ、
前記ドーム形成部にタンクプロテクタを貼り付ける、タンクの製造方法。
タンクであって、
ライナと、ライナの外周に形成された繊維強化樹脂層とを備える構造体であって、円筒部と前記円筒部の軸方向の両端に設けられたドーム部とを有する構造体と、
前記構造体の外側に配置される断熱層であって、断熱シートにより形成される断熱層と、
を備え、
前記断熱シートは、
前記ドーム部を覆うドーム形成部であって、切り欠きを有するドーム形成部と、
前記ドーム形成部の間の領域であって、前記構造体の前記円筒部を周方向に巻き取り可能な中間部と、を有し、
前記ドーム部の一方に、口金及び前記口金に取り付けられた溶栓弁を備え、
前記断熱シートは、前記溶栓弁が取り付けられた口金を備える側の前記ドーム部を覆う部分の断熱性能が、前記溶栓弁が取り付けられていない側の前記ドーム部を覆う部分の断熱性能よりも低い、
タンク。
請求項３に記載のタンクであって、
前記ドーム部の外側にタンクプロテクタを備える、タンク。