JP7351267B2

JP7351267B2 - 高圧タンクの製造方法

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Publication number: JP7351267B2
Application number: JP2020117509A
Authority: JP
Inventors: 剛司片野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: JP2022022824A; US20220009150A1; CN113910648A; DE102021115080A1; US11654607B2; CN113910648B

Description

本開示は、高圧タンクの製造方法に関する。

特許文献１には、ライナの外面にフィラメントワインディング法で樹脂含浸繊維を巻き付けて補強層を形成する工程を含む高圧タンクの製造方法が記載されている。

特開２０１２－１４９７３９号公報

本開示の発明者は、従来の方法に代わる新たな製造方法として、補強層のパイプ部とドーム部を別個に形成した後に両者を接合して接合体を作成し、その接合体の外側に外ヘリカル層を形成することによって補強層を形成する方法を考案した。しかし、本開示の発明者は、この新たな製造方法において、接合体のパイプ部と外ヘリカル層との間にかなり大きな隙間が発生してしまい、その隙間によって高圧タンクの強度が低下してしまうという課題があることを見出した。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の方法は、ガスバリア性を有するライナと、前記ライナの周囲に配置された補強層とを有する高圧タンクを製造する方法であって、（ａ）繊維強化樹脂製の補強パイプ部を形成する工程であって、前記補強パイプ部は、直管部と、前記直管部の両端にそれぞれ設けられ前記補強パイプ部の端部に向けて外径が縮小する縮径部とを含むように形成される、工程と、（ｂ）一端から他端の開口端に向けて外径が増大する形状を有する繊維強化樹脂製の補強ドーム部を形成する工程と、（ｃ）前記補強ドーム部の前記開口端が前記補強パイプ部の前記縮径部の外面上に位置するように前記補強ドーム部を前記補強パイプ部の両端にそれぞれ配置し、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部を接合することによって接合体を形成する工程と、（ｄ）前記接合体の外面に樹脂含浸繊維をヘリカル巻きすることによって外ヘリカル層を形成することにより、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部と前記外ヘリカル層とを含む前記補強層を形成する工程と、を備える。
第１の形態において、前記工程（ｃ）は、前記工程（ｄ）において前記補強パイプ部と前記補強ドーム部との境界で前記外ヘリカル層の下に形成される隙間となる部分に、樹脂を塗布する工程を含む。
第２の形態において、前記工程（ｂ）は、（ｉ）前記補強ドーム部の前記開口端を含む端部における樹脂を減らすことによって、前記補強ドーム部の前記端部に、前記補強ドーム部の他の部分よりも厚みの小さな薄肉部を形成する工程、を含み、前記工程（ｂ）は、マンドレルに樹脂含浸繊維を巻き付ける第１工程と、前記マンドレルに巻き付けた前記樹脂含浸繊維の樹脂を硬化させる第２工程と、を含み、前記工程（ｉ）は、前記第２工程において、前記補強ドーム部の前記端部となる部分において前記樹脂含浸繊維の外側にゴムバンドを巻き付けた状態で前記樹脂の硬化を行う工程である。

（１）本開示の一形態によれば、ガスバリア性を有するライナと、前記ライナの周囲に配置された補強層とを有する高圧タンクを製造する方法が提供される。この方法は、（ａ）繊維強化樹脂製の補強パイプ部を形成する工程であって、前記補強パイプ部は、直管部と、前記直管部の両端にそれぞれ設けられ前記補強パイプ部の端部に向けて外径が縮小する縮径部とを含むように形成される、工程と、（ｂ）一端から他端の開口端に向けて外径が増大する形状を有する繊維強化樹脂製の補強ドーム部を形成する工程と、（ｃ）前記補強ドーム部の前記開口端が前記補強パイプ部の前記縮径部の外面上に位置するように前記補強ドーム部を前記補強パイプ部の両端にそれぞれ配置し、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部を接合することによって接合体を形成する工程と、（ｄ）前記接合体の外面に樹脂含浸繊維をヘリカル巻きすることによって外ヘリカル層を形成することにより、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部と前記外ヘリカル層とを含む前記補強層を形成する工程と、を備える。
この方法によれば、補強ドーム部の開口端が補強パイプ部の縮径部の外面上に位置するように配置されるので、補強ドーム部の開口端が補強パイプ部の直管部の外面上に位置するように配置される場合に比べて、補強パイプ部と外ヘリカル層との間に大きな隙間が発生する可能性を低減でき、高圧タンクの強度が過度に低下することを防止できる。
（２）上記方法は、前記工程（ｂ）において、前記補強ドーム部は、前記補強ドーム部の最大外径が前記補強パイプ部の最大外径以下となるように形成されるものとしてもよい。
この方法によれば、補強ドーム部の最大外径を補強パイプ部の最大外径以下としているので、補強パイプ部と外ヘリカル層との間に大きな隙間が発生する可能性を更に低減できる。
（３）上記方法において、前記工程（ｃ）は、前記工程（ｄ）において前記補強パイプ部と前記補強ドーム部との境界で前記外ヘリカル層の下に形成される隙間となる部分に、樹脂を塗布する工程を含むものとしてもよい。
この方法によれば、工程（ｄ）において隙間となる部分に、樹脂を予め塗布しておくので、隙間を更に小さくすることができる。
（４）上記方法において、前記工程（ｂ）は、（ｉ）前記補強ドーム部の前記開口端を含む端部に、前記補強ドーム部の他の部分よりも厚みの小さな薄肉部を形成する工程、を含むものとしてもよい。
この方法によれば、補強ドーム部の端部に薄肉部を形成することによって、補強パイプ部と外ヘリカル層との間の隙間を更に小さくすることができる。
（５）上記方法において、前記工程（ｉ）は、前記補強ドーム部の前記端部における樹脂を減らすことによって、前記薄肉部を形成する工程であるものとしてもよい。
この方法によれば、補強ドーム部の端部の樹脂を減らすことによって薄肉部を形成できる。
（６）上記方法において、前記工程（ｂ）は、マンドレルに樹脂含浸繊維を巻き付ける第１工程と、前記マンドレルに巻き付けた前記樹脂含浸繊維の樹脂を硬化させる第２工程と、を含み、前記工程（ｉ）は、前記第２工程において、前記補強ドーム部の前記端部となる部分において前記樹脂含浸繊維の外側にゴムバンドを巻き付けた状態で前記樹脂の硬化を行う工程であるものとしてもよい。
この方法によれば、樹脂含浸繊維の外側にゴムバンドを巻き付けた状態で樹脂の硬化を行うことによって、補強ドーム部の端部の樹脂を減らして薄肉部を形成することができる。

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧タンクの補強層の製造方法等の形態で実現することができる。

実施形態における高圧タンクの構成を示す断面図。実施形態における補強パイプ部と補強ドーム部の接合体を示す断面図。補強ドーム部の構成を示す断面図。参考例における補強パイプ部と補強ドーム部の接合体を示す断面図。高圧タンクの製造方法を示すフローチャート。補強パイプ部の形成方法の一例を示す説明図。補強ドーム部の形成方法の一例を示す説明図。補強ドーム部の端部の樹脂を減らす方法の一例を示す説明図。補強ドーム部の端部の樹脂を減らす方法の他の例を示す説明図。外ヘリカル層の形成方法を示す説明図。

図１は、一実施形態における高圧タンク１００の構成を示す断面図である。高圧タンク１００は、水素ガス等の気体を貯蔵する貯蔵容器であり、例えば、車両用の燃料電池や、定置用の燃料電池に供給する水素を貯蔵するために使用される。高圧タンクとは、一般に、２０℃においてゲージ圧で２００ｋＰａ以上の圧力で気体を貯蔵するタンクである。燃料電池用の高圧タンクは、典型的には２０℃においてゲージ圧で３０ＭＰａ以上の圧力で水素を貯蔵するものが使用される。

高圧タンク１００は、ガスバリア性を有するライナ２０と、ライナ２０の周囲に配置された補強層３０と、高圧タンク１００の両端部に設置された２つの口金８１，８２と、を備えている。第１の口金８１は、ライナ２０内の空間と外部空間とを連通する連通孔８１ｈを有する。この連通孔８１ｈには、バルブを含む接続装置が設置される。第２の口金８２は、外部空間に連通する連通孔を有していないが、連通孔を有するものとしてもよい。また、第２の口金８２は省略してもよい。

ライナ２０は、気体の外部への透過を抑制するガスバリア性を有する樹脂で構成されている。ライナ２０を形成する樹脂としては、例えば、ポリアミド、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を用いることができる。

補強層３０は、ライナ２０を補強する繊維強化樹脂層であり、補強ドーム部５０と補強パイプ部６０とを含む接合体４０と、外ヘリカル層７０とを有する。補強層３０を「補強体」とも呼ぶことも可能である。補強ドーム部５０は、いわゆるドーム状の形状を有している。より具体的には、補強ドーム部５０は、その一端から他端の開口端５１に向けて外径が次第に増大する形状を有する。開口端５１は、高圧タンク１００の軸方向に沿った補強ドーム部５０の両端のうち、高圧タンク１００の中心により近い方の端である。開口端５１と反対側の補強ドーム部５０の端は、口金８１に接している。図１に示す例では、補強ドーム部５０は、中空の略球体の一部を切断して得られる形状を有しているが、これ以外の種々の形状を採用可能である。補強パイプ部６０は、直管部６２と、直管部６２の両端にそれぞれ設けられた縮径部６４とを有する。縮径部６４は、補強パイプ部６０の端部に向けて外径が縮小するように形成されている。なお、直管部６２の内径と縮径部６４の内径は、等しいことが好ましい。補強ドーム部５０と補強パイプ部６０の形成方法については後述する。補強パイプ部６０の両端には、補強ドーム部５０がそれぞれ配置されている。補強ドーム部５０は、その内面が補強パイプ部６０の外面に接するように配置される。また、本実施形態では、補強ドーム部５０の開口端５１が補強パイプ部６０の縮径部６４の外面上に位置するように補強ドーム部５０が配置されている。外ヘリカル層７０は、補強ドーム部５０と補強パイプ部６０を含む接合体４０の外面に樹脂含浸繊維をヘリカル巻きすることによって形成された層である。外ヘリカル層７０の主な機能は、高圧タンク１００の内圧が高くなったときに補強ドーム部５０が補強パイプ部６０から外れてしまうことを防止することにある。図１では、図示の便宜上、外ヘリカル層７０とライナ２０のハッチングを省略している。

補強層３０を形成する樹脂としては、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ることができ、特に、機械的強度等の観点からエポキシ樹脂を用いることが好ましい。補強層３０を形成する繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、及び炭素繊維等を用いることができ、特に、軽量性や機械的強度等の観点から炭素繊維を用いることが好ましい。

図２は、実施形態における接合体４０を示す断面図である。図２では、図示の便宜上、接合体４０の左半分のみを示している。接合体４０は、補強パイプ部６０と、その両端にそれぞれ配置された補強ドーム部５０とを含む。本実施形態において、接合体４０は、更に、補強ドーム部５０に接合された口金８１，８２を含んでいる。

補強ドーム部５０は、補強ドーム部５０の開口端５１が縮径部６４の外面上に位置するように配置されている。このような配置を採用すれば、補強ドーム部５０の開口端５１が直管部６２の外面上に位置するように配置される場合に比べて、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間に大きな隙間が発生する可能性を低減でき、高圧タンク１００の強度が過度に低下することを防止できる。

本実施形態では、補強ドーム部５０は、更に、補強ドーム部５０の最大外径Ｄ５０maxが、補強パイプ部６０の最大外径Ｄ６０max以下であるという特徴を有する。補強ドーム部５０の最大外径Ｄ５０maxは、補強ドーム部５０の開口端５１を含む端部における外径である。この特徴を採用すれば、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間に大きな隙間が発生する可能性を更に低減できる。但し、補強ドーム部５０の最大外径Ｄ５０maxは、補強パイプ部６０の最大外径Ｄ６０maxを超えていてもよい。

本実施形態では、更に、補強パイプ部６０と補強ドーム部５０との境界ＢＲにおいて、外ヘリカル層７０の下に形成される隙間となる部分に、樹脂を塗布することによって樹脂充填部３２が形成されている。樹脂充填部３２を形成する樹脂としては、補強層３０を形成するために用いる樹脂と同じものを使用することが好ましい。樹脂充填部３２を形成すれば、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間の隙間を更に小さくすることができる。

図３は、補強ドーム部５０の構成を示す断面図である。補強ドーム部５０は、ドーム本体部５２と、薄肉部５４とを含む。薄肉部５４は、補強ドーム部５０の開口端５１を含む端部に形成されており、薄肉部５４以外の部分であるドーム本体部５２よりも厚みの小さな部分である。薄肉部５４は、ドーム本体部５２よりも単位表面積当たりの樹脂量又は繊維量が少ない部分として形成することができる。補強ドーム部５０の端部に薄肉部５４を形成すれば、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間の隙間を更に小さくすることができる。なお、本実施形態では、薄肉部５４は、高圧タンク１００の軸方向の中心に近づくほど厚みが徐々に薄くなるテーパ状の形状を有している。この構成では、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間の隙間を更に小さくすることができる。但し、薄肉部５４を省略して、補強ドーム部５０の全体をほぼ均一な厚みとしてもよい。

図４は、参考例における補強パイプ部６０と補強ドーム部５０の接合体４１を示す断面図である。この接合体４１では、補強ドーム部５０は、補強ドーム部５０の開口端５１が補強パイプ部６０の直管部６２の外面上に位置するように配置されている。この結果、補強ドーム部５０の最大外径Ｄ５０maxは、補強パイプ部６０の最大外径Ｄ６０maxよりも大きくなっている。この参考例では、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間にかなり大きな隙間ＧＰが発生する可能性がある。従って、図２で説明したように、補強ドーム部５０を、補強ドーム部５０の開口端５１が補強パイプ部６０の縮径部６４の外面上に位置するように配置することが好ましい。また、補強ドーム部５０の最大外径Ｄ５０maxを、補強パイプ部６０の最大外径Ｄ６０max以下とすることが特に好ましい。

図５は、高圧タンク１００の製造方法を示すフローチャートである。以下の各ステップで使用される方法の例については後述する。ステップＳ１０では、補強パイプ部６０を形成する。ステップＳ２０では、補強ドーム部５０を形成する。ステップＳ３０では、補強ドーム部５０に口金８１又は８２を接合する。ステップＳ４０では、２つの補強ドーム部５０を補強パイプ部６０の両端部に接合して接合体４０を形成する。ステップＳ４５では、補強ドーム部５０と補強パイプ部６０の境界に隙間充填用の樹脂を塗布することによって、図２で説明した樹脂充填部３２を形成する。ステップＳ４５は、ステップＳ４０の一部と考えることも可能である。また、ステップＳ４５は省略可能である。ステップＳ５０では、接合体４０の外面に外ヘリカル層７０を形成する。ステップＳ６０では、補強層３０の未硬化の樹脂を硬化する。ステップＳ７０では、補強層３０の内面にライナ２０を形成する。

図６は、図５のステップＳ１０における補強パイプ部６０の形成方法の一例を示す説明図である。補強パイプ部６０は、フィラメントワインディング法を用いて、略円筒状のマンドレル６６に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。フィラメントワインディング法では、マンドレル６６を回転させながら、繊維束ガイド２１０を移動させることによってマンドレル６６に繊維束ＦＢを巻き付ける。図６の例では、フープ巻きによって繊維束ＦＢを巻き付けているが、ヘリカル巻きを用いてもよい。フィラメントワインディング（ＦＷ）法としては、以下に説明するウェットＦＷとドライＦＷのいずれかを利用可能である。

一般に、繊維強化樹脂製の物体を形成する典型的な方法としては、以下のような方法が存在する。
＜ウェットＦＷ＞
ウェットＦＷは、繊維束ＦＢを巻き付ける直前に、低粘度化した液状の樹脂を繊維束ＦＢに含浸させ、その樹脂含浸繊維束をマンドレルに巻き付ける方法である。
＜ドライＦＷ＞
ドライＦＷは、線維束に予め樹脂を含浸させて乾燥させたトウプリプレグを準備し、トウプリプレグをマンドレルに巻き付ける方法である。
＜ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形＞
ＲＴＭ成形は、雌雄一対の成形型内に繊維を設置し、型を閉締した後、樹脂注入口より樹脂を注入して繊維に含浸させて成形する方法である。
＜ＣＷ（Centrifugal Winding）＞
ＣＷは、回転する円筒形の型の内面に繊維シートを貼り付けることによって筒状の部材を形成する方法である。繊維シートとしては、予め樹脂が含浸された繊維シートを用いてもよく、樹脂が含浸されていない繊維シートを用いてもよい。後者の場合には、繊維シートを筒状に巻いた後に、型内に樹脂を流し込んで繊維シートに樹脂を含浸させる。

上述した図６の例では、フィラメントワインディング法を使用して補強パイプ部６０を形成しているが、ＲＴＭ成形等の他の方法を用いて補強パイプ部６０を形成してもよい。補強パイプ部６０の樹脂の硬化は、ステップＳ１０において実行してもよく、あるいは、ステップＳ６０において実行してもよい。

ステップＳ１０で補強パイプ部６０の樹脂の硬化を行う場合には、樹脂の粘度がそれらの目標値以上で安定した状態となるまで完全に硬化を行う本硬化を行ってもよいが、本硬化に至らない予備硬化を行ってもよい。一般に、未硬化の熱硬化型樹脂は、加熱すると最初は粘度が低下し、その後も加熱を続けると粘度が上昇してゆき、加熱を十分な時間継続すると樹脂の粘度がその目標値以上で安定した状態となる。このような経過を前提としたとき、粘度の低下後に粘度が再上昇して当初の粘度に到達した時点以降も硬化を継続し、本硬化の終点に至る前のいずれかの時点で硬化を終了する処理を「予備硬化」と呼ぶ。ステップＳ１０において予備硬化を実行し、後述するステップＳ６０において本硬化を実行するようにすれば、補強パイプ部６０を、補強ドーム部５０及び外ヘリカル層７０に対してより強固に接合することができる。

なお、マンドレル６６と補強パイプ部６０の分離を容易にするために、マンドレル６６を分割式としてもよい。マンドレル６６を分割式としても両者を分離しにくい場合には、補強パイプ部６０の全体を略中央で２分割した分割体を別個に形成し、それらの２つの分割体を接合することによって補強パイプ部６０を形成してもよい。

図７は、図５のステップＳ２０における補強ドーム部５０の形成方法の一例を示す説明図である。補強ドーム部５０は、フィラメントワインディング法を用いて、マンドレル５６に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。マンドレル５６は、補強ドーム部５０を２つ合わせた外形を有するものとすることが好ましい。このフィラメントワインディング法では、マンドレル５６を回転させながら、繊維束ガイド２１０を移動させることによってマンドレル５６に繊維束ＦＢを巻き付ける。図７の例では、ヘリカル巻きによって繊維束ＦＢを巻き付けている。フィラメントワインディング法としては、上述したウェットＦＷとドライＦＷのいずれも利用可能である。繊維束ＦＢの巻き付けが終了した後に、切断線ＣＬに沿って切断することにより、２つの補強ドーム部５０を得ることができる。なお、ＲＴＭ成形等の他の方法を用いて補強ドーム部５０を形成してもよい。

図８は、補強ドーム部５０の端部の樹脂を減らす方法の一例を示す説明図である。図３で説明したように、補強ドーム部５０の開口端５１を含む端部に薄肉部５４を形成することが好ましい。この場合に、薄肉部５４となる部分の未硬化の樹脂を、吸引装置２２０で吸引して除去することによって薄肉部５４を形成するようにしてもよい。こうすれば、補強ドーム部５０の端部の樹脂を減らすことによって、薄肉部５４を形成することができる。なお、樹脂の除去具としては、吸引装置２２０の代わりに、ローラーやドクターブレードなどの他の除去具を用いてもよい。薄肉部５４となる部分の樹脂を減らす場合には、上述したウェットＦＷを使用することが好ましい。あるいは、上述したドライＦＷにおいて、マンドレル５６に巻き付けたトウプリプレグを加熱して樹脂を低粘度化した状態で、未硬化の樹脂を除去してもよい。

図９は、補強ドーム部５０の端部の樹脂を減らす方法の他の例を示す説明図である。この方法では、マンドレル５６に樹脂含浸繊維を巻き付ける第１工程の後に、マンドレル５６に巻き付けた樹脂含浸繊維の樹脂を硬化させる第２工程を実行する。この第２工程において、図９に示すように、補強ドーム部５０の端部の薄肉部５４となる部分において、樹脂含浸繊維の外側にゴムバンド５８を巻き付けた状態で樹脂の硬化を実行する。このとき、ゴムバンド５８は、張力を掛けた状態で巻き付ける。この方法によれば、ゴムバンド５８の下にある樹脂が外側に押し出されるので、補強ドーム部５０の端部の樹脂を減らして薄肉部５４を形成することができる。この方法を採用する場合には、上述したウェットＦＷとドライＦＷのいずれを採用してもよい。また、第２工程における樹脂の硬化としては、本硬化を行ってもよく、予備硬化を行ってもよい。

なお、補強ドーム部５０の樹脂の硬化は、ステップＳ２０において実行してもよく、あるいは、ステップＳ６０において実行してもよい。図５のステップＳ２０において補強ドーム部５０の硬化を行う場合には、図７に示したマンドレル５６の中央部から両端に向かって硬化を順次行うようにしてもよい。こうすれば、２つの補強ドーム部５０の端部における樹脂の量が他の部分よりも少なくなるので、図８や図９に示したような樹脂の除去を行うことなく、薄肉部５４を形成することが可能である。この際の樹脂の硬化としては、本硬化を行ってもよく、予備硬化を行ってもよい。ステップＳ２０において予備硬化を実行し、後述するステップＳ６０において本硬化を実行するようにすれば、補強ドーム部５０を、補強パイプ部６０及び外ヘリカル層７０に対してより強固に接合することができる。

図５のステップＳ３０では、補強ドーム部５０と口金８１又は８２とが接合される。ステップＳ４０では、ステップＳ３０で形成された接合体に、更に、補強パイプ部６０を接合することによって図２に示した接合体４０が形成される。ステップＳ３０及びステップＳ４０における接合は、例えば接着剤や粘着剤を用いて行うことができる。図５のステップＳ４５では、図２で説明した樹脂充填部３２が形成される。

図１０は、図５のステップＳ５０における外ヘリカル層７０の形成方法を示す説明図である。外ヘリカル層７０は、フィラメントワインディング法を用いて、接合体４０の外面に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。このフィラメントワインディング法では、中心軸ＡＸを中心として接合体４０を回転させながら、繊維束ガイド２１０を移動させることによって接合体４０に繊維束ＦＢを巻き付ける。フィラメントワインディング法としては、ウェットＦＷとドライＦＷのいずれも利用可能である。前述したように、外ヘリカル層７０の主な機能は、高圧タンク１００の内圧が高くなったときに補強ドーム部５０が補強パイプ部６０から外れてしまうことを防止することにある。この機能を達成するため、繊維束ＦＢの巻き付け角度αは、４５度以下とすることが好ましい。巻き付け角度αは、接合体４０の中心軸ＡＸに対する繊維束ＦＢの角度である。

図５のステップＳ６０では、補強層３０の未硬化の樹脂を硬化させる。この硬化は図６に即して説明した本硬化である。ステップＳ７０では、硬化後の補強層３０の内面に、ライナ２０を形成する。ステップＳ７０におけるライナの形成は、例えば、口金付きの補強層３０の内部に液状のライナ材料を入れて、補強層３０を回転させながらライナ材料を硬化させることによって行うことができる。こうして、ライナ２０の形成が終了すると、図１に示した高圧タンク１００が完成する。

なお、ライナ２０は、図５のステップＳ７０以外の工程で形成してもよい。例えば、補強ドーム部５０及び補強パイプ部６０とは別個にライナ２０を形成し、その後、前述したステップＳ３０においてライナ２０と２つの補強ドーム部５０と口金８１，８２とを接合してもよい。この場合に、ライナ２０の形成は、例えば、射出成形によって行うことが可能である。この際、ライナ２０の全体を略中央で２分割した分割体を別個に射出成形し、射出成形型から取り出した後に２つの分割体を接合することによって、ライナ２０を形成してもよい。この成形の際に、口金８１又は８２を射出成形型内に設置して、インサート成形により口金８１又は８２とライナ２０の分割体とを接合してもよい。あるいは、ライナ２０の２つの分割体を型から取り出した後で、２つの分割体に口金８１，８２をそれぞれ接合してもよい。

以上のように、本実施形態では、補強ドーム部５０の開口端５１が補強パイプ部６０の縮径部６４の外面上に位置するように配置される。この結果、補強ドーム部５０の開口端５１が補強パイプ部６０の直管部６２の外面上に位置するように配置される場合に比べて、補強パイプ部６０と外ヘリカル層７０との間に大きな隙間が発生する可能性を低減でき、高圧タンク１００の強度が過度に低下することを防止できる。

本開示は、上述の実施形態や実施形態、変形例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、開示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、実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また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。

２０…ライナ、３０…補強層、３２…樹脂充填部、４０…接合体、４１…接合体、５０…補強ドーム部、５１…開口端、５２…ドーム本体部、５４…薄肉部、５６…マンドレル、５８…ゴムバンド、６０…補強パイプ部、６２…直管部、６４…縮径部、６６…マンドレル、７０…外ヘリカル層、８１…口金、８１ｈ…連通孔、８２…口金、１００…高圧タンク、２１０…繊維束ガイド、２２０…吸引装置

Claims

ガスバリア性を有するライナと、前記ライナの周囲に配置された補強層とを有する高圧タンクを製造する方法であって、
（ａ）繊維強化樹脂製の補強パイプ部を形成する工程であって、前記補強パイプ部は、直管部と、前記直管部の両端にそれぞれ設けられ前記補強パイプ部の端部に向けて外径が縮小する縮径部とを含むように形成される、工程と、
（ｂ）一端から他端の開口端に向けて外径が増大する形状を有する繊維強化樹脂製の補強ドーム部を形成する工程と、
（ｃ）前記補強ドーム部の前記開口端が前記補強パイプ部の前記縮径部の外面上に位置するように前記補強ドーム部を前記補強パイプ部の両端にそれぞれ配置し、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部を接合することによって接合体を形成する工程と、
（ｄ）前記接合体の外面に樹脂含浸繊維をヘリカル巻きすることによって外ヘリカル層を形成することにより、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部と前記外ヘリカル層とを含む前記補強層を形成する工程と、
を備え、
前記工程（ｃ）は、前記工程（ｄ）において前記補強パイプ部と前記補強ドーム部との境界で前記外ヘリカル層の下に形成される隙間となる部分に、樹脂を塗布する工程を含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記工程（ｂ）において、前記補強ドーム部は、前記補強ドーム部の最大外径が前記補強パイプ部の最大外径以下となるように形成される、方法。
ガスバリア性を有するライナと、前記ライナの周囲に配置された補強層とを有する高圧タンクを製造する方法であって、
（ａ）繊維強化樹脂製の補強パイプ部を形成する工程であって、前記補強パイプ部は、直管部と、前記直管部の両端にそれぞれ設けられ前記補強パイプ部の端部に向けて外径が縮小する縮径部とを含むように形成される、工程と、
（ｂ）一端から他端の開口端に向けて外径が増大する形状を有する繊維強化樹脂製の補強ドーム部を形成する工程と、
（ｃ）前記補強ドーム部の前記開口端が前記補強パイプ部の前記縮径部の外面上に位置するように前記補強ドーム部を前記補強パイプ部の両端にそれぞれ配置し、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部を接合することによって接合体を形成する工程と、
（ｄ）前記接合体の外面に樹脂含浸繊維をヘリカル巻きすることによって外ヘリカル層を形成することにより、前記補強パイプ部と前記補強ドーム部と前記外ヘリカル層とを含む前記補強層を形成する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、（ｉ）前記補強ドーム部の前記開口端を含む端部における樹脂を減らすことによって、前記補強ドーム部の前記端部に、前記補強ドーム部の他の部分よりも厚みの小さな薄肉部を形成する工程、を含み、
前記工程（ｂ）は、
マンドレルに樹脂含浸繊維を巻き付ける第１工程と、
前記マンドレルに巻き付けた前記樹脂含浸繊維の樹脂を硬化させる第２工程と、
を含み、
前記工程（ｉ）は、前記第２工程において、前記補強ドーム部の前記端部となる部分において前記樹脂含浸繊維の外側にゴムバンドを巻き付けた状態で前記樹脂の硬化を行う工程である、方法。