WO2017149817A1 - 高圧ガス貯蔵容器、および高圧ガス貯蔵容器の製造方法 - Google Patents

高圧ガス貯蔵容器、および高圧ガス貯蔵容器の製造方法 Download PDF

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WO2017149817A1
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reinforcing
pressure gas
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真一郎 竹本
内田 浩司
賢太郎 河野
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日産自動車株式会社
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    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1369Fiber or fibers wound around each other or into a self-sustaining shape [e.g., yarn, braid, fibers shaped around a core, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure gas storage container and a method for manufacturing a high-pressure gas storage container.
  • reinforcing members in which reinforcing fibers are impregnated with resin have attracted attention as automobile parts.
  • the reinforcing fiber since the reinforcing fiber has low adhesion to the resin, it is necessary to improve the adhesion of the reinforcing fiber to the resin.
  • the surface of the aromatic polyamide fiber is modified and bonded by irradiating the aromatic polyamide fiber with plasma from a direction perpendicular to the fiber arrangement surface.
  • a method for improving adhesion has been disclosed to improve the properties.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a high-pressure gas storage container and a method for manufacturing a high-pressure gas storage container that can be reduced in weight while maintaining appropriate strength by a reinforcing member. Objective.
  • the high-pressure gas storage container includes a liner that contains high-pressure gas, and a reinforcing layer that is formed by winding a belt-shaped reinforcing member around the outer peripheral surface of the liner.
  • the reinforcing member is made of a reinforcing fiber impregnated with resin and at least partially irradiated with plasma.
  • a method of manufacturing a high-pressure gas storage container includes a liner that contains high-pressure gas, and a reinforcing layer that is formed by winding a belt-shaped reinforcing member around the outer peripheral surface of the liner. It is a manufacturing method of a gas storage container. In the manufacturing method of the high-pressure gas storage container, at least a part of the reinforcing fiber is irradiated with plasma, the reinforcing fiber is impregnated with resin to form the reinforcing member, and the reinforcing member is wound around the outer peripheral surface of the liner.
  • FIG. 1 is a view showing a high-pressure gas storage container 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the liner 10 of the high-pressure gas storage container 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the reinforcing member 20 made of the reinforcing fiber 21 impregnated with the resin 22.
  • FIG. 1 shows a process in which the reinforcing member 20 is wound around the outer peripheral surface 10 ⁇ / b> A of the liner 10.
  • the high-pressure gas storage container 1 has a liner 10 that contains a high-pressure gas such as hydrogen gas, and a belt-shaped reinforcing member 20 wound around an outer peripheral surface 10A of the liner 10 as shown in FIG. And the formed reinforcing layer 30. 3 and 5, the reinforcing member 20 is composed of reinforcing fibers 21 impregnated with resin 22 and irradiated with plasma P.
  • a high-pressure gas such as hydrogen gas
  • the reinforcing member 20 is composed of reinforcing fibers 21 impregnated with resin 22 and irradiated with plasma P.
  • the liner 10 is formed as a cylindrical tank.
  • the liner 10 has a gas barrier property and suppresses permeation of high-pressure gas to the outside. As shown in FIGS. 1 and 2, the liner 10 is provided on one side of the barrel portion 11 provided at the center in the axial direction X, the mirror portion 12 provided on both sides of the barrel portion 11 in the axial direction X, and the mirror portion 12. A base 13 to be used.
  • the trunk portion 11 is formed in a cylindrical shape so as to extend in the axial direction X.
  • the mirror part 12 curves so as to gradually decrease outward in the axial direction X.
  • a radially outward force F ⁇ b> 1 acts on the inner peripheral surface 11 ⁇ / b> A of the trunk portion 11 from the high-pressure gas accommodated therein.
  • a force F2 acts on the inner peripheral surface 12A of the mirror part 12 from a high-pressure gas accommodated therein along a direction orthogonal to the inner peripheral surface 12A.
  • the magnitudes of the force F1 and the force F2 are equal.
  • a bending stress S is generated in the shoulder portion 14 which is a boundary portion between the inner peripheral surface 11A of the trunk portion 11 and the inner peripheral surface 12A of the mirror portion 12, and the strength against the bending stress is required as compared with other portions. It is.
  • the base 13 is configured to protrude outward from the mirror part 12 in the axial direction X.
  • a pipe is connected to the base 13 or a valve mechanism including an open / close valve and a pressure reducing valve is connected to fill and discharge the high pressure gas storage container 1 with high pressure gas.
  • die 13 may be provided in the mirror part 12 of both sides.
  • the material constituting the liner 10 can be made of metal or synthetic resin.
  • the metal for example, iron, aluminum, stainless steel or the like can be used.
  • the synthetic resin that can be used include polyethylene, polyamide, and polypropylene.
  • the reinforcing layer 30 is formed by winding a predetermined number of reinforcing members 20 around the outer peripheral surface 10 ⁇ / b> A of the liner 10.
  • the number of times the reinforcing member 20 is wound, that is, the number of the reinforcing layers 30 is not particularly limited, but is 20 to 30, for example.
  • the reinforcing layer 30 improves the pressure resistance strength of the liner 10.
  • the reinforcing member 20 is made of a reinforcing fiber 21 impregnated with a resin 22 as shown in FIG.
  • the reinforcing member 20 includes a reinforcing member 20A wound around a hoop layer 31 described later, and a reinforcing member 20B wound around the helical layer 32.
  • the reinforcing fiber 21 according to this embodiment is irradiated with plasma P.
  • an acidic functional group can be added to the reinforcing fiber 21. Therefore, the adhesion of the resin 22 to the reinforcing fiber 21 is improved, and the strength as the reinforcing member 20 is improved.
  • the reinforcing fiber 21 for example, carbon fiber, glass fiber, polyamide fiber or the like can be used.
  • a carbon fiber having a small coefficient of thermal expansion and excellent dimensional stability and less deterioration in mechanical properties even at high temperatures will be described.
  • the reinforcing fiber 21 is configured in a bundle of about 1000 to 50000 carbon fibers.
  • thermosetting resin for example, an epoxy resin, a polyester resin, or a phenol resin can be used.
  • thermoplastic resin for example, a polyamide resin or a polypropylene resin can be used.
  • FIG. 4A is a graph showing how the tensile strength of the reinforcing member 20 is improved by irradiating the plasma P.
  • FIG. 4B is a graph showing how the bending strength of the reinforcing member 20 is improved by irradiating the plasma P.
  • the left side shows the strength of a test piece obtained by impregnating resin 22 with carbon fibers called large tow having 30000 or more single fibers.
  • the right side shows the strength of the test piece in which the large tow is irradiated with the plasma P and impregnated with the resin 22.
  • the tensile strength of the reinforcing member 20 is improved by irradiating the plasma P.
  • the bending strength of the reinforcing member is improved by irradiating the plasma P.
  • the bending strength is preferably improved more than the tensile strength.
  • the reinforcing layer 30 includes a hoop layer 31 formed by winding the reinforcing member 20 ⁇ / b> A around the trunk portion 11 along the circumferential direction, and the reinforcing member 20 ⁇ / b> B with respect to the trunk portion 11 and the mirror portion 12. And a helical layer 32 wound spirally.
  • the hoop layers 31 and the helical layers 32 are alternately stacked.
  • the hoop layers 31 and the helical layers 32 may not be stacked alternately.
  • the hoop layer 31 ensures the tensile strength in the radial direction of the body part 11.
  • the reinforcing member 20 ⁇ / b> A wound around the hoop layer 31 has a relatively low strength. Therefore, the amount of plasma P irradiated to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20A is relatively small. Note that, as described above, since the tensile strength of the reinforcing member 20 due to the irradiation of the plasma P is relatively small, the amount of the plasma P irradiated to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20A may be small.
  • the helical layer 32 ensures the strength in the axial direction X of the high-pressure gas storage container 1 because the reinforcing member 20B is wound around the trunk portion 11 and the mirror portion 12. Therefore, the helical layer 32 ensures the strength of the shoulder portion 14 for which bending strength is required. For this reason, the reinforcing member 20B wound around the helical layer 32 has a relatively high strength. Therefore, the amount of plasma P irradiated to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20B is relatively large. As described above, since the bending strength of the reinforcing member 20 is preferably improved by the irradiation of the plasma P, the bending strength of the shoulder portion 14 can be preferably ensured.
  • FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing apparatus 100 for the high-pressure gas storage container 1.
  • the manufacturing apparatus 100 for the high-pressure gas storage container 1 includes a storage unit 110, an irradiation unit 120, an impregnation unit 130, a transport unit 140, a detection unit 150, and a control unit 160. .
  • the storage unit 110 stores the bobbin-shaped reinforcing fibers 21.
  • the storage unit 110 includes a set unit 111 on which the bobbin-shaped reinforcing fibers 21 are set, and four rollers 112 to 115 that maintain the tension of the reinforcing fibers 21.
  • the irradiation unit 120 irradiates the reinforcing fiber 21 with plasma P.
  • the irradiation unit 120 irradiates the surface 21A of the reinforcing fiber 21 with the plasma P from a direction inclined with respect to the Y direction (orthogonal direction orthogonal to the surface 21A). It is preferable.
  • the irradiation part 120 irradiates the surface 21A of the reinforced fiber 21 with the plasma P from the direction inclined 30 degrees or more with respect to the Y direction.
  • the plasma gas is applied to the surface 21A of the reinforcing fiber 21 while being inclined, so that compression of the plasma gas is suppressed and the center It is possible to irradiate by ignoring the high temperature part. Therefore, it is possible to efficiently irradiate the reinforcing fiber 21 with the plasma P and add an acidic functional group to the reinforcing fiber 21 while reducing damage to the reinforcing fiber 21.
  • the power source of the irradiation unit 120 it is preferable to use an AC power source 121.
  • the AC power supply 121 is grounded (grounded).
  • the irradiation intensity of the plasma P irradiated from the irradiation unit 120 can be adjusted by adjusting the plasma voltage, current, frequency, electrode, and gas conditions (gas composition).
  • adjusting the irradiation intensity of plasma P means adjusting the irradiation intensity of plasma P by adjusting at least one of the above-described plasma voltage, current, frequency, electrode, and gas conditions. It means to adjust.
  • the plasma voltage is, for example, 200 to 400 V and preferably 260 to 280 V from the viewpoint of the ease of generating plasma P.
  • the pulse discharge frequency is, for example, 10 to 30 kHz, and preferably 16 to 20 kHz, from the viewpoint of easy generation of plasma P.
  • the plasma irradiation distance is, for example, 2 to 30 mm, preferably 10 to 15 mm. If the plasma irradiation distance is short, the reinforcing fiber 21 may be damaged. If the plasma irradiation distance is long, the surface modification effect becomes small.
  • the plasma irradiation time is, for example, 0.1 to 5.0 seconds, and preferably 0.5 to 1.0 seconds. If the plasma irradiation time is short, the surface modification effect is small, and if it is long, the reinforcing fiber 21 may be damaged.
  • the plasma gas for example, a mixed gas containing 0.5% or more of oxygen, nitrogen, or helium can be used.
  • the impregnation unit 130 impregnates the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P with the resin 22.
  • the impregnation unit 130 includes a storage unit 131 in which the resin 22 is stored, and a rotating unit 132 that rotates in synchronization with the conveyance of the reinforcing fibers 21 while being in contact with the reinforcing fibers 21.
  • the impregnation unit 130 further includes an adjustment unit 133 that adjusts the amount of the resin 22 that adheres to the rotation unit 132, and a pair of rollers 134 and 135 that are provided on the upstream side and the downstream side of the rotation unit 132 in the transport direction and maintain tension. And having.
  • the impregnation unit 130 further includes a guide unit 136 that is provided on the downstream side of the downstream roller 135 and guides the reinforcing fiber 21 toward the liner 10.
  • the storage unit 131 includes a recess 131 ⁇ / b> A on the upper side, and the resin 22 is stored in the recess 131 ⁇ / b> A.
  • the rotating part 132 rotates while contacting the resin 22 stored in the recess 131A in the lower part and in contact with the reinforcing fiber 21 conveyed in the upper part.
  • the rotating unit 132 rotates clockwise in synchronization with the conveyance of the reinforcing fiber 21.
  • the resin 22 adhering to the outer periphery of the rotation part 132 is lifted upward and adheres to the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P.
  • the reinforcing fiber 21 can be impregnated with the resin 22 and the reinforcing member 20 is formed.
  • the rotating unit 132 maintains the tension of the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P together with the rollers 134 and 135.
  • the adjusting unit 133 adjusts the amount of the resin 22 attached to the outer periphery of the rotating unit 132.
  • the adjusting unit 133 contacts the resin 22 attached to the outer periphery of the rotating unit 132 to move the removing unit 133A that removes the resin 22 by a predetermined amount and the removing unit 133A so that the rotating unit 132 can be approached and separated.
  • Moving unit 133B to be moved.
  • the guide part 136 guides the reinforcing fiber 21 impregnated with the resin 22 toward the liner 10.
  • the guide part 136 has an L shape.
  • the structure of the impregnation part 130 will not be specifically limited if it is the structure which can impregnate the resin 22 to the reinforced fiber 21 with which the plasma P was irradiated.
  • the transport unit 140 transports the reinforcing fiber 21 from the left side to the right side of FIG. 5, while the reinforcing member 20 obtained by impregnating the resin 22 into the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P on the surface 21 ⁇ / b> A is used as the liner 10. Is wound around the outer peripheral surface 10A.
  • the transport unit 140 is a motor.
  • the detection unit 150 detects the conveyance speed of the reinforcing fiber 21.
  • a known speed sensor can be used.
  • the location where the detection unit 150 is disposed is not particularly limited as long as the reinforcing fiber 21 is conveyed.
  • the control unit 160 controls the operation of the irradiation unit 120, the transport unit 140, and the like.
  • the control part 160 what was comprised by the well-known microcomputer provided with CPU, RAM, ROM, etc. can be used.
  • the bobbin-shaped reinforcing fiber 21 is set in the setting unit 111, and the conveying unit 140 is operated in a state where the liner 10 is set at the position shown in FIG. As a result, the liner 10 rotates and the reinforcing fibers 21 are conveyed (S01). At this time, the detection unit 150 detects the conveyance speed of the reinforcing fibers 21.
  • the irradiation unit 120 irradiates the conveyed reinforcing fiber 21 with the plasma P (S02).
  • the step S02 of irradiating the plasma P includes a first irradiation step of irradiating the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 with the plasma P.
  • the step S02 of irradiating the plasma P includes a second irradiation step of irradiating the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20B wound around the helical layer 32 with the plasma P.
  • the first irradiation step and the second irradiation step are performed alternately. Moreover, the irradiation amount of the plasma P irradiated in the first irradiation step is smaller than the irradiation amount of the plasma P irradiated in the second irradiation step.
  • the irradiation amount of the plasma P is adjusted by adjusting the irradiation intensity of the irradiation unit 120 and the conveyance speed of the reinforcing fiber 21. That is, in the first irradiation step, the irradiation amount of the plasma P is reduced by adjusting the irradiation intensity of the irradiation unit 120 to be weak and increasing the conveyance speed of the reinforcing fiber 21. On the other hand, in the second irradiation step, the irradiation amount of the plasma P is increased by adjusting the irradiation intensity of the irradiation unit 120 and decreasing the conveyance speed of the reinforcing fiber 21.
  • the irradiation intensity of the plasma P can be reduced with respect to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 where relatively high strength is not required. Accordingly, the amount of plasma gas used can be reduced, and the running cost can be reduced.
  • the conveying speed of the reinforcing fiber 21 is increased. be able to. Therefore, manufacturing time can be shortened and productivity can be improved.
  • the resin 22 is impregnated into the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P (S03).
  • the reinforcing member 20A is formed by impregnating the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P in the first irradiation step with the resin 22.
  • the reinforcing member 20B is formed by impregnating the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P in the second irradiation step with the resin 22.
  • the strength of the reinforcing member 20B is higher than that of the reinforcing member 20A.
  • the step S04 of winding the reinforcing member 20 includes a hoop winding step of winding the reinforcing member 20A around the trunk portion 11 along the circumferential direction. Further, the step S04 of winding the reinforcing member 20 includes a helical winding step of winding the reinforcing member 20B around the trunk portion 11 and the mirror portion 12 in a spiral shape.
  • the hoop winding process and the helical winding process are performed alternately.
  • the conveyance speed of the reinforcing fiber 21 changes according to the change in the diameter of the position where the mirror part 12 is wound. There is.
  • the conveyance speed changes, even if the irradiation intensity of the plasma P is constant, the irradiation amount of the plasma P to the reinforcing fiber 21 changes. Therefore, there is a concern that unintended variation in strength occurs in the reinforcing member 20 in one layer 31, 32.
  • the control unit 160 adjusts the irradiation intensity of the irradiation unit 120 based on the information on the conveyance speed detected by the detection unit 150 and irradiates the reinforcing fiber 21 with the plasma P. Keep the amount constant. Specifically, when the transfer speed is relatively high, the irradiation intensity of the plasma P is adjusted to be high, and when the transfer speed is relatively low, the irradiation intensity of the plasma P is adjusted to be low. To do. As described above, by adjusting the irradiation intensity of the irradiation unit 120, it is possible to suppress a variation in the intensity of the reinforcing member 20 in one of the layers 31 and 32.
  • the high-pressure gas storage container 1 having the liner 10, the hoop layer 31 made of the reinforcing member 20A, and the helical layer 32 made of the reinforcing member 20B is manufactured by the above manufacturing method.
  • the reinforcing fiber 21 is irradiated with the plasma P, the strength of the reinforcing member 20 is improved. Therefore, it is possible to reduce the amount of the reinforcing member 20 wound around the outer peripheral surface 10 ⁇ / b> A of the liner 10 while suppressing a decrease in strength of the high-pressure gas storage container 1.
  • the high-pressure gas storage container 1 includes the liner 10 that stores high-pressure gas, and the reinforcing layer 30 that is formed by winding the belt-shaped reinforcing member 20 around the outer peripheral surface 10A of the liner 10.
  • the reinforcing member 20 is composed of reinforcing fibers 21 impregnated with resin 22 and irradiated with plasma P.
  • acidic functional groups can be added to the reinforcing fibers 21 by irradiating the reinforcing fibers 21 with the plasma P. Therefore, the adhesion of the resin 22 to the reinforcing fiber 21 is improved, and the strength of the reinforcing member 20 is improved. Therefore, the amount of the reinforcing member 20 wound around the outer peripheral surface 10A of the liner 10 can be reduced and the weight can be reduced while suppressing a decrease in strength.
  • the liner 10 has a barrel 11 provided in a cylindrical shape in the center of the axial direction X, and a mirror that is provided on both sides of the barrel 11 in the axial direction X and curves so as to gradually decrease outward in the axial direction X.
  • Part 12 The reinforcing layer 30 includes a hoop layer 31 formed by winding the reinforcing member 20 ⁇ / b> A around the body 11 along the circumferential direction, and a helical formed by winding the reinforcing member 20 ⁇ / b> B around the body 11 and the mirror 12 in a spiral shape. And layer 32.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20B wound around the helical layer 32 is irradiated with plasma P.
  • the helical layer 32 contributes to securing the strength of the shoulder portion 14 for which bending strength is required.
  • the strength in the shoulder 14 can be improved. it can.
  • the bending strength of the reinforcing member 20B is preferably improved by the irradiation of the plasma P, the bending strength at the shoulder portion 14 can be preferably improved.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 is irradiated with plasma P. Further, the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 is configured so that the amount of the plasma P irradiated is smaller than the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20B wound around the helical layer 32. Do it. According to the high-pressure gas storage container 1 configured as described above, since the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 is irradiated with the plasma P, the strength of the trunk portion 11 can be improved. it can.
  • the irradiation intensity of the plasma P can be reduced with respect to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 where relatively high strength is not required. Accordingly, the amount of plasma gas used can be reduced, and the running cost can be reduced.
  • the method for manufacturing the high-pressure gas storage container 1 is a reinforcement formed by winding the belt-shaped reinforcing member 20 around the liner 10 containing the high-pressure gas and the outer peripheral surface 10A of the liner 10. And a high pressure gas storage container 1 having a layer 30.
  • the reinforcing fiber 21 is irradiated with plasma P, the reinforcing fiber 21 is impregnated with the resin 22 to form the reinforcing member 20, and the reinforcing member 20 is wound around the outer peripheral surface 10 ⁇ / b> A of the liner 10.
  • acidic functional groups can be added to the reinforcing fibers 21 by irradiating the reinforcing fibers 21 with the plasma P. Therefore, the adhesion of the resin 22 to the reinforcing fiber 21 is improved, and the strength of the reinforcing member 20 is improved. Therefore, the amount of the reinforcing member 20 wound around the outer peripheral surface 10A of the liner 10 can be reduced and the weight can be reduced while suppressing a decrease in strength.
  • the reinforcing member 20 when the reinforcing member 20 is wound around the outer peripheral surface 10A of the liner 10, there is a helical winding process in which the reinforcing member 20B including the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P is spirally wound around the liner 10.
  • the helical layer 32 formed by the helical winding process contributes to securing the strength of the shoulder portion 14 for which bending strength is required.
  • the plasma P is applied to the reinforcing fiber 21 that constitutes the reinforcing member 20B wound around the helical layer 32, the strength of the shoulder portion 14 can be improved.
  • the bending strength of the reinforcing member 20B is preferably improved by irradiation with plasma P, the bending strength at the shoulder portion 14 can be preferably improved, and the occurrence of stress concentration at the shoulder portion 14 can be suppressed. .
  • a hoop winding step of winding the reinforcing member 20 ⁇ / b> A including the reinforcing fiber 21 irradiated with the plasma P around the trunk portion 11 along the circumferential direction is further performed.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound in the hoop winding process has a smaller amount of irradiation of the plasma P than the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20B wound in the helical winding process.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 is irradiated with the plasma P, the strength in the trunk portion 11 is improved. Can do.
  • the irradiation intensity of the plasma P can be reduced with respect to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 where relatively high strength is not required. Accordingly, the amount of plasma gas used can be reduced, and the running cost can be reduced.
  • the conveying speed of the reinforcing fiber 21 when the irradiation amount of the plasma P is relatively small is faster than the conveying speed of the reinforcing fiber 21 when the irradiation amount of the plasma P is relatively large. According to this manufacturing method, manufacturing time can be shortened and productivity can be improved.
  • the irradiation intensity of the plasma P is adjusted so that the irradiation amount of the plasma P to the reinforcing fiber 21 becomes constant according to the change in the conveying speed of the reinforcing fiber 21 in the helical winding process. According to this manufacturing method, it is possible to suppress the occurrence of variation in strength in the reinforcing member 20 in one of the layers 31 and 32 constituting the reinforcing layer 30.
  • the surface 21A of the reinforcing fiber 21 is irradiated with the plasma P from the direction inclined with respect to the orthogonal direction orthogonal to the surface 21A. According to this configuration, since the plasma P is irradiated on the surface 21A of the reinforcing fiber 21 while being inclined, the compression of the plasma gas is suppressed, and the central high temperature portion can be emitted and irradiated. Therefore, it is possible to efficiently irradiate the reinforcing fiber 21 with the plasma P and to impart an acidic functional group to the reinforcing fiber 21 while reducing damage to the reinforcing fiber 21.
  • the high-pressure gas storage container 2 according to Modification Example 1 is different from the high-pressure gas storage container 1 according to the above-described embodiment in the configuration of the helical layer 320.
  • FIG. 7 is a view showing the high-pressure gas storage container 2 according to the first modification. In FIG. 7, the hoop layer 31 is not shown for easy understanding.
  • the helical layer 320 of the high-pressure gas storage container 2 according to Modification 1 is formed by winding the reinforcing member 20 ⁇ / b> C at an angle inclined by the first inclination angle ⁇ ⁇ b> 1 with respect to the axial direction X. 321. Further, the helical layer 320 includes a second helical layer 322 formed by winding the reinforcing member 20D at an angle inclined with respect to the axial direction X by a second inclination angle ⁇ 2 smaller than the first inclination angle ⁇ 1.
  • the boundary angle between the first tilt angle ⁇ 1 and the second tilt angle ⁇ 2 is set to 55 degrees, which is a tilt angle at which the strength against the internal pressure of the cylindrical part can be theoretically optimally secured.
  • the first helical layer 321 has a great effect of contributing to the effect of the hoop layer 31, that is, securing the strength of the body portion 11 in the circumferential direction.
  • the second helical layer 322 has a larger influence that contributes to securing the strength of the shoulder portion 14 than the first helical layer 321.
  • the reinforcing member 20 ⁇ / b> D wound around the second helical layer 322 has a higher strength than the reinforcing member 20 ⁇ / b> C wound around the first helical layer 321. Therefore, the amount of irradiation of the plasma P is larger in the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20D than in the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C.
  • the step of irradiating the plasma P includes a first irradiation step of irradiating the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 with the plasma P. Further, the step of irradiating the plasma P includes a third irradiation step of irradiating the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C wound around the first helical layer 321 with the plasma P. Further, the step of irradiating the plasma P includes a fourth irradiation step of irradiating the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20D wound around the second helical layer 322 with the plasma P.
  • the irradiation amount of plasma P irradiated in the third irradiation step is smaller than the irradiation amount of plasma P irradiated in the fourth irradiation step. Further, the amount of plasma P irradiated in the third irradiation step is larger than the amount of plasma P irradiated in the first irradiation step.
  • the step of winding the reinforcing member 20 includes a hoop winding step of winding the reinforcing member 20A around the trunk portion 11 along the circumferential direction.
  • the step of winding the reinforcing member 20 includes a first helical winding step of winding the reinforcing member 20C around the trunk portion 11 and the mirror portion 12 at an angle inclined by the first inclination angle ⁇ 1 with respect to the axial direction X.
  • the step of winding the reinforcing member 20 includes a second helical winding step of winding the reinforcing member 20D around the trunk portion 11 and the mirror portion 12 at an angle inclined by the second inclination angle ⁇ 2 with respect to the axial direction X. .
  • the helical layer 320 of the high-pressure gas storage container 2 includes the first helical layer 321 and the second helical layer 322.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C wound around the first helical layer 321 is less irradiated with the plasma P than the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20D wound around the second helical layer 322. Consists of.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C wound around the first helical layer 321 whose strength is not required as compared with the second helical layer 322 is used.
  • the irradiation intensity of plasma P can be reduced. Accordingly, the amount of plasma gas used can be reduced, and the running cost can be reduced.
  • the first helical layer 321 is wound around the reinforcing member 20C at an angle of 55 degrees or more with respect to the axial direction X, and the second helical layer 322 has the reinforcing member 20D of less than 55 degrees with respect to the axial direction X. Wrapped at an inclined angle.
  • the reinforcing member 20 is wound at an angle inclined by 55 degrees with respect to the axial direction X, the strength of the liner 10 against the internal pressure from the high-pressure gas can be theoretically optimally ensured.
  • the first helical layer 321 has an effect that contributes to the effect of the hoop layer 31, that is, to ensure the strength of the body portion 11 in the circumferential direction.
  • the influence of the second helical layer 322 contributing to securing the strength of the shoulder 14 is greater than that of the first helical layer 321. Therefore, the distribution of the plasma P applied to the reinforcing fibers 21 constituting the hoop layer 31, the first helical layer 321, and the second helical layer 322 can be optimized.
  • the helical winding process includes a first helical winding process and a second helical winding process.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C wound in the first helical winding process is less irradiated with the plasma P than the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20D wound in the second helical winding process.
  • the irradiation intensity of the plasma P can be reduced with respect to the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing member 20C wound around the first helical layer 321 where relatively high strength is not required. Accordingly, the amount of plasma gas used can be reduced, and the running cost can be reduced.
  • the reinforcing member 20C is wound at an angle inclined by 55 degrees or more with respect to the axial direction X
  • the reinforcing member 20D is inclined by less than 55 degrees with respect to the axial direction X. Wrap at an angle.
  • the reinforcing member 20 is wound at an angle inclined by 55 degrees with respect to the axial direction X
  • the strength of the liner 10 against the internal pressure from the high-pressure gas can be theoretically optimally ensured.
  • the first helical layer 321 has an effect that contributes to the effect of the hoop layer 31, that is, to ensure the strength of the body portion 11 in the circumferential direction.
  • the influence of the second helical layer 322 contributing to securing the strength of the shoulder 14 is greater than that of the first helical layer 321. Therefore, the distribution of irradiation of the plasma P to the reinforcing fibers 21 constituting the hoop layer 31, the first helical layer 321 and the second helical layer 322 can be further optimized.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 is irradiated with the plasma P.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20A wound around the hoop layer 31 may not be irradiated with the plasma P. According to the high pressure gas storage container and the manufacturing method of the high pressure gas storage container configured as described above, the usage amount of the plasma gas can be further reduced, so that the running cost can be further reduced.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C wound around the first helical layer 321 was irradiated with the plasma P.
  • the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing member 20C wound around the first helical layer 321 may not be irradiated with the plasma P.
  • the plasma P is irradiated to all the reinforcing fibers 21 constituting the reinforcing layer 30.
  • any form of the reinforcing fiber 21 constituting the reinforcing layer 30 and at least a portion irradiated with the plasma P is included in the present invention.
  • the liner 10 has a cylindrical shape, but may have a quadrangular prism shape or the like.
  • the angle serving as the boundary between the first helical layer 321 and the second helical layer 322 is set to 55 degrees, but is not limited thereto.

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Abstract

【課題】補強部材(20)による適切な強度を保ちつつ、軽量化することのできる高圧ガス貯蔵容器を提供する。 【解決手段】高圧ガスを収容するライナー(10)と、ライナー(10)の外周面(10A)に帯状の補強部材(20)を巻き付けて形成した補強層(30)と、を有し、補強部材(20)は、樹脂(22)が含浸され、かつ、少なくとも一部にプラズマ(P)が照射された強化繊維(21)からなる。

Description

高圧ガス貯蔵容器、および高圧ガス貯蔵容器の製造方法
 本発明は、高圧ガス貯蔵容器、および高圧ガス貯蔵容器の製造方法に関する。
 近年、自動車部品として、強化繊維に樹脂を含浸させた補強部材が注目を集めている。一般的に強化繊維は樹脂との接着性が低いために、強化繊維の樹脂に対する接着性を向上させる必要がある。
 これに関連して、例えば下記の特許文献1には、芳香族ポリアミド繊維に対して繊維の配置面に直交する方向からプラズマを照射することによって、芳香族ポリアミド繊維の表面を改質して接着性を改良する接着性改良方法が開示されている。
特開昭61-258065号公報
 一方、近年、自動車用の燃料として水素ガス等が使用されており、このような自動車には、高圧ガス貯蔵容器が搭載される。このような高圧ガス貯蔵容器では、引張強度や曲げ強度に対して所定の強度が求められている。
 しかしながら、単に複合材料をガスボンベのライナーの外周に巻き付ける場合、所定の強度を得るために、多くの補強部材を巻き付ける必要があり、容器全体としての重さが増大する可能性がある。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、補強部材による適切な強度を保ちつつ、軽量化することのできる高圧ガス貯蔵容器および高圧ガス貯蔵容器の製造方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成する本発明に係る高圧ガス貯蔵容器は、高圧ガスを収容するライナーと、前記ライナーの外周面に帯状の補強部材を巻き付けて形成した補強層と、を有する。前記補強部材は、樹脂が含浸され、かつ、少なくとも一部にプラズマが照射された強化繊維からなる。
 また、上記目的を達成する本発明に係る高圧ガス貯蔵容器の製造方法は、高圧ガスを収容するライナーと、前記ライナーの外周面に帯状の補強部材を巻き付けて形成した補強層と、を有する高圧ガス貯蔵容器の製造方法である。高圧ガス貯蔵容器の製造方法は、強化繊維の少なくとも一部にプラズマを照射し、前記強化繊維に樹脂を含浸させて前記補強部材を形成し、前記補強部材を前記ライナーの前記外周面に巻き付ける。
本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器を示す図である。 高圧ガス貯蔵容器のライナーを示す断面図である。 樹脂が含浸された強化繊維からなる補強部材の一部を示す断面図である。 プラズマを照射することによって、引張強度が向上する様子を示すグラフである。 プラズマを照射することによって、曲げ強度が向上する様子を示すグラフである。 高圧ガス貯蔵容器の製造装置を示す図である。 高圧ガス貯蔵容器の製造方法を示すフローチャートである。 改変例1に係る高圧ガス貯蔵容器を示す図である。
 以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
 図1は、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1を示す図である。図2は、高圧ガス貯蔵容器1のライナー10を示す断面図である。図3は、樹脂22が含浸された強化繊維21からなる補強部材20の一部を示す断面図である。なお、理解の容易のため、図1では、補強部材20をライナー10の外周面10Aに巻き付けている過程を示している。
 <高圧ガス貯蔵容器>
 本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1は、概説すると、図1に示すように、水素ガス等の高圧ガスを収容するライナー10と、ライナー10の外周面10Aに帯状の補強部材20を巻き付けて形成した補強層30と、を有する。また、補強部材20は、図3、5に示すように、樹脂22が含浸され、かつ、プラズマPが照射された強化繊維21からなる。以下、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1の構成を詳述する。
 ライナー10は、円筒形状からなるタンクとして形成されている。ライナー10は、ガスバリア性を有し、高圧ガスの外部への透過を抑制する。ライナー10は、図1、2に示すように、軸方向Xの中央に設けられる胴部11と、胴部11の軸方向Xの両側に設けられる鏡部12と、鏡部12の一方に設けられる口金13と、を有する。
 胴部11は、軸方向Xに延在するように、筒状に構成される。鏡部12は、軸方向Xの外方に向けて漸減するように湾曲する。
 図2に示すように、胴部11の内周面11Aには、内部に収容される高圧ガスから、径方向外方への力F1が作用する。また、鏡部12の内周面12Aには、内部に収容される高圧ガスから、内周面12Aに直交する方向に沿って力F2が作用する。なお、力F1および力F2の大きさは等しい。このため、胴部11の内周面11Aおよび鏡部12の内周面12Aの境界部分である肩部14には、曲げ応力Sが発生し、他の部位に比べて曲げ応力に対する強度が必要である。
 口金13は、鏡部12から軸方向Xの外方に向けて突出して構成される。口金13には、配管を接続するか、あるいは開閉バルブや減圧バルブを備えたバルブ機構を接続し、高圧ガス貯蔵容器1に対して、高圧ガスの充填および放出を行う。なお、口金13は、両側の鏡部12に設けられていてもよい。
 ライナー10を構成する材料は、金属製または合成樹脂製を用いることができる。金属製としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスなどを用いることができる。合成樹脂製としては、例えば、ポリエチレン、ポリアミド、ポリプロピレンなどを用いることができる。
 補強層30は、ライナー10の外周面10Aに補強部材20を所定数巻き付けることによって形成する。補強部材20を巻き付ける回数、すなわち、補強層30の層数は、特に限定されないが、例えば20~30である。このように、補強部材20をライナー10の外周面10Aに巻き付けることによって、補強層30は、ライナー10の耐圧強度を向上させる。以下では、まず、補強部材20の概略構成について説明し、その後、補強層30の構成について説明する。
 補強部材20は、図3に示すように、樹脂22が含浸された強化繊維21からなる。補強部材20は、後述するフープ層31において巻き付けられる補強部材20Aと、ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bと、を有する。
 本実施形態に係る強化繊維21は、プラズマPが照射されてなる。このように、強化繊維21にプラズマPを照射することによって、強化繊維21に酸性官能基を付加させることができる。したがって、強化繊維21に対する樹脂22の密着性が向上し、補強部材20としての強度が向上する。
 強化繊維21としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維などを用いることができる。本実施形態では、一例として、熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れ、高温下においても機械的特性の低下が少ない炭素繊維を挙げて説明する。強化繊維21は、炭素繊維が1000本から50000本程度の束の状態で構成される。
 樹脂22としては、例えば、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂を用いることができる。
 図4Aは、プラズマPを照射することによって、補強部材20の引張強度が向上する様子を示すグラフである。図4Bは、プラズマPを照射することによって、補強部材20の曲げ強度が向上する様子を示すグラフである。なお、図4A、図4Bにおいて、左側はラージトウと呼ばれる単繊維数が30000本以上の炭素繊維に樹脂22を含浸させたテストピースの強度を示す。また、右側はラージトウにプラズマPを照射して樹脂22を含浸させたテストピースの強度を示す。
 図4Aに示すように、プラズマPを照射することによって、補強部材20の引張強度は向上する。また、図4Bに示すように、プラズマPを照射することによって、補強部材の曲げ強度は向上する。ここで図4Aおよび図4Bを比較して、強化繊維21にプラズマPを照射することによって、引張強度よりも曲げ強度が好適に向上する。
 補強層30は、図1に示すように、補強部材20Aを胴部11に対して円周方向に沿って巻き付けてなるフープ層31と、補強部材20Bを胴部11および鏡部12に対して螺旋状に巻き付けてなるヘリカル層32と、を有する。フープ層31およびヘリカル層32は、交互に積層されている。なお、フープ層31およびヘリカル層32は、交互に積層されていなくてもよい。
 フープ層31は、補強部材20Aが胴部11に巻かれてなるため、胴部11の径方向の引張強度を確保する。ここで、胴部11は応力集中が発生し難いため、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aは、強度が比較的低く構成される。したがって、補強部材20Aを構成する強化繊維21に照射されるプラズマPの量は比較的少ない。なお、上述したように、プラズマPの照射による補強部材20の引張強度の向上は比較的少ないことからも、補強部材20Aを構成する強化繊維21に照射されるプラズマPの量は少なくてよい。
 ヘリカル層32は、補強部材20Bが胴部11および鏡部12に巻かれてなるため、高圧ガス貯蔵容器1の軸方向Xの強度を確保する。よって、ヘリカル層32は、曲げ強度が求められる肩部14の強度を確保する。このため、ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bは、強度が比較的高く構成される。したがって、補強部材20Bを構成する強化繊維21に照射されるプラズマPの量は比較的多い。なお、上述したように、プラズマPの照射によって補強部材20の曲げ強度は好適に向上するために、肩部14の曲げ強度を好適に確保することができる。
 <高圧ガス貯蔵容器の製造装置>
 次に、図5を参照して、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1の製造装置100を説明する。図5は、高圧ガス貯蔵容器1の製造装置100を示す図である。
 高圧ガス貯蔵容器1の製造装置100は、図5に示すように、収納部110と、照射部120と、含浸部130と、搬送部140と、検知部150と、制御部160と、を有する。
 収納部110は、ボビン状の強化繊維21を収納する。収納部110は、ボビン状の強化繊維21がセットされるセット部111と、強化繊維21の張力を維持する4つのローラ112~115と、を有する。
 照射部120は、強化繊維21に対してプラズマPを照射する。照射部120は、本出願人が特願2014-181512に開示するように、強化繊維21の表面21AにY方向(表面21Aに直交する直交方向)に対して傾斜した方向からプラズマPを照射することが好ましい。なお、照射部120は、Y方向に対して30°以上傾斜した方向から強化繊維21の表面21AにプラズマPを照射することが好ましい。このように、Y方向に対して傾斜した方向からプラズマPを照射することによって、プラズマガスは、強化繊維21の表面21Aに傾斜して照射されるため、プラズマガスの圧縮が抑制され、かつ中心の高温部分を逃して照射することができる。したがって、強化繊維21の損傷を低減しつつ、効率よくプラズマPを強化繊維21に照射して強化繊維21に酸性官能基を付加することができる。
 照射部120の電源としては、交流電源121を用いることが好ましい。交流電源121は、アース(接地)される。
 照射部120から照射されるプラズマPの照射強度は、プラズマ電圧、電流、周波数、電極、およびガス条件(ガスの組成)を調整することによって、調整することができる。以下、本明細書において、「プラズマPの照射強度を調整する」とは、上述のプラズマ電圧、電流、周波数、電極、およびガス条件の少なくとも一つを調整することによって、プラズマPの照射強度を調整することを意味するものとする。
 以下、プラズマPの照射条件の一例について説明する。
 プラズマ電圧は、プラズマPの発生し易さの観点から、例えば200~400Vであって、260~280Vであることが好ましい。
 パルス放電周波数は、プラズマPの発生し易さの観点から、例えば10~30kHzであって、16~20kHzであることが好ましい。
 プラズマ照射距離は、例えば2~30mmであって、10~15mmであることが好ましい。プラズマ照射距離が短いと強化繊維21が損傷する可能性があり、長いと表面改質効果が小さくなる。
 プラズマ照射時間は、例えば0.1~5.0秒であって、0.5~1.0秒であることが好ましい。プラズマ照射時間が短いと表面改質効果が小さくなり、長いと強化繊維21が損傷する可能性がある。
 プラズマガスとしては、例えば酸素、窒素、またはヘリウムを0.5%以上含む混合ガスを用いることができる。
 含浸部130は、プラズマPが照射された強化繊維21に樹脂22を含浸させる。含浸部130は、図5に示すように、樹脂22が貯蔵された貯蔵部131と、強化繊維21に接しつつ強化繊維21の搬送と同期して回転する回転部132と、を有する。含浸部130は、さらに、回転部132に付着する樹脂22の量を調整する調整部133と、搬送方向における回転部132の上流側および下流側に設けられ張力を維持する一対のローラ134、135と、を有する。また、含浸部130は、さらに、下流側のローラ135の下流側に設けられ強化繊維21をライナー10に向けてガイドするガイド部136を有する。
 貯蔵部131は、図5に示すように、上方に凹部131Aを備えており、凹部131Aに、樹脂22が貯蔵される。
 回転部132は、下方において、凹部131Aに貯蔵される樹脂22に接するとともに、上方において、搬送される強化繊維21に接しながら回転する。回転部132は、強化繊維21の搬送と同期して、時計回りに回転する。このように回転部132が時計回りに回転することによって、回転部132の外周に付着された樹脂22が、上方に持ち上げられ、プラズマPが照射された強化繊維21に対して付着する。これによって、強化繊維21に樹脂22を含浸させることができ、補強部材20が形成する。なお、回転部132は、ローラ134、135とともに、プラズマPが照射された強化繊維21の張力を維持する。
 調整部133は、回転部132の外周に付着した樹脂22の量を調整する。調整部133は、回転部132の外周に付着した樹脂22に接触することによって、樹脂22を所定の量だけ除去する除去部133Aと、除去部133Aを回転部132に対して接近離間可能に移動させる移動部133Bと、を有する。
 移動部133Bによって、除去部133Aを、図5の右側に移動すると、回転部132の外周に付着した樹脂22はより多くの量が除去される。一方、移動部133Bによって、除去部133Aを、図5の左側に移動すると、回転部132の外周に付着した樹脂22はより少ない量が除去される。
 ガイド部136は、樹脂22が含浸された強化繊維21を、ライナー10に向けてガイドする。ガイド部136は、L字形状を有する。
 なお、含浸部130の構成は、プラズマPが照射された強化繊維21に樹脂22を含浸することのできる構成であれば、特に限定されない。
 搬送部140は、強化繊維21を、図5の左側から右側に向けて搬送しつつ、表面21AにプラズマPが照射された強化繊維21に樹脂22を含浸してなる補強部材20を、ライナー10の外周面10Aに巻き付ける。搬送部140は、モーターである。
 検知部150は、強化繊維21の搬送速度を検知する。検知部150としては、公知の速度センサを用いることができる。検知部150が配置される箇所は、強化繊維21が搬送される範囲であれば、特に限定されない。
 制御部160は、照射部120、搬送部140などの動作制御を行う。制御部160としては、CPU、RAM、ROM等を備える公知のマイクロコンピュータにより構成されたものを用いることができる。
 <高圧ガス貯蔵容器の製造方法>
 次に、図6のフローチャートを参照して、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1の製造方法は、フィラメントワインディング法によって行われる。
 まず、ボビン状の強化繊維21をセット部111にセットするとともに、ライナー10を図5に示す位置にセットした状態で、搬送部140を動作させる。これによって、ライナー10が回転し、強化繊維21が搬送される(S01)。このとき、検知部150は、強化繊維21の搬送速度を検知する。
 次に、照射部120は、搬送される強化繊維21に対して、プラズマPを照射する(S02)。プラズマPを照射する工程S02は、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21にプラズマPを照射する第1照射工程を有する。また、プラズマPを照射する工程S02は、ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bを構成する強化繊維21にプラズマPを照射する第2照射工程を有する。
 第1照射工程および第2照射工程は、交互に行われる。また、第1照射工程において照射されるプラズマPの照射量は、第2照射工程において照射されるプラズマPの照射量よりも、少ない。
 プラズマPの照射量は、照射部120の照射強度および強化繊維21の搬送速度を調整することによって、調整する。すなわち、第1照射工程において、照射部120の照射強度が弱くなるように調整するとともに強化繊維21の搬送速度を早くすることによって、プラズマPの照射量を低減させる。一方、第2照射工程において、照射部120の照射強度が強くなるように調整するとともに強化繊維21の搬送速度を遅くすることによって、プラズマPの照射量を増大させる。
 第1照射工程において、比較的強度が求められないフープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21に対しては、プラズマPの照射強度を低減することができる。したがって、プラズマガスの使用量を低減することができ、ランニングコストを低減させることができる。
 また、第1照射工程において、比較的強度が求められないフープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21に対してプラズマPを照射する際は、強化繊維21の搬送速度を早くすることができる。したがって、製造時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
 次に、プラズマPが照射された強化繊維21に樹脂22を含浸させる(S03)。
 第1照射工程においてプラズマPが照射された強化繊維21に樹脂22が含浸することによって、補強部材20Aが形成する。また、第2照射工程においてプラズマPが照射された強化繊維21に樹脂22が含浸することによって、補強部材20Bが形成する。ここで、第1照射工程よりも第2照射工程においてより多くのプラズマPが照射されているため、補強部材20Bは、補強部材20Aよりも、強度が向上している。
 次に、補強部材20をライナー10の外周面10Aに巻き付ける(S04)。補強部材20を巻き付ける工程S04は、補強部材20Aを、胴部11に対して、円周方向に沿って巻き付けるフープ巻き工程を有する。また、補強部材20を巻き付ける工程S04は、補強部材20Bを、胴部11および鏡部12に対して、螺旋状に巻き付けるヘリカル巻き工程を有する。
 フープ巻き工程およびヘリカル巻き工程は、交互に行われる。
 なお、ヘリカル巻き工程のうち、特に補強部材20Bを鏡部12に対して巻き付ける際に、鏡部12の巻かれる位置の径が変化することに応じて、強化繊維21の搬送速度が変化する場合がある。このように搬送速度が変化した場合、プラズマPの照射強度が一定であっても、強化繊維21へのプラズマPの照射量が変化する。したがって、一つの層31、32において、補強部材20に意図しない強度のばらつきが発生することが懸念される。
 そこで、本実施形態に係る製造方法では、検知部150が検知する搬送速度の情報に基づいて、制御部160は、照射部120の照射強度を調整して、強化繊維21へのプラズマPの照射量を一定にする。具体的には、搬送速度が相対的に早いときは、プラズマPの照射強度が高くなるように調整して、搬送速度が相対的に遅いときは、プラズマPの照射強度が低くなるように調整する。このように、照射部120の照射強度を調整することによって、一つの層31、32において、補強部材20に強度のばらつきが発生することを抑制することができる。
 以上の製造方法によって、ライナー10と、補強部材20Aからなるフープ層31と、補強部材20Bからなるヘリカル層32と、を有する高圧ガス貯蔵容器1が製造される。ここで、強化繊維21にはプラズマPが照射されているため、補強部材20の強度が向上する。したがって、高圧ガス貯蔵容器1の強度の低下を抑制しつつ、ライナー10の外周面10Aに巻き付けられる補強部材20の量を低減させることができる。
 以上説明したように、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1は、高圧ガスを収容するライナー10と、ライナー10の外周面10Aに帯状の補強部材20を巻き付けて形成した補強層30と、を有する。補強部材20は、樹脂22が含浸され、かつ、プラズマPが照射された強化繊維21からなる。このように構成した高圧ガス貯蔵容器1によれば、強化繊維21にプラズマPを照射することによって、強化繊維21に酸性官能基を付加させることができる。したがって、強化繊維21に対する樹脂22の密着性が向上し、補強部材20の強度が向上する。よって、強度の低下を抑制しつつ、ライナー10の外周面10Aに巻き付ける補強部材20の量を、プラズマPを照射しないものに比して低減させることができ、軽量化することができる。
 また、ライナー10は、軸方向Xの中央に筒状に設けられる胴部11と、胴部11の軸方向Xの両側に設けられ軸方向Xの外方に向けて漸減するように湾曲する鏡部12と、を有する。補強層30は、補強部材20Aを胴部11に対して円周方向に沿って巻き付けてなるフープ層31と、補強部材20Bを胴部11および鏡部12に対して螺旋状に巻き付けてなるヘリカル層32と、を有する。ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bを構成する強化繊維21は、プラズマPが照射されてなる。ここでヘリカル層32は、曲げ強度が求められる肩部14の強度確保に寄与する。このように構成された高圧ガス貯蔵容器1によれば、ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bを構成する強化繊維21にプラズマPが照射されているため、肩部14における強度を向上させることができる。特に、プラズマPの照射によって補強部材20Bの曲げ強度が好適に向上するために、肩部14における曲げ強度を好適に向上することができる。
 また、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21は、プラズマPが照射されてなる。また、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21は、ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bを構成する強化繊維21よりも、プラズマPが照射される量が少なくなるように構成してなる。このように構成された高圧ガス貯蔵容器1によれば、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21にプラズマPが照射されているため、胴部11における強度を向上させることができる。一方、比較的強度が求められないフープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21に対しては、プラズマPの照射強度を低減することができる。したがって、プラズマガスの使用量を低減することができ、ランニングコストを低減させることができる。
 また、以上説明したように、本実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1の製造方法は、高圧ガスを収容するライナー10と、ライナー10の外周面10Aに帯状の補強部材20を巻き付けて形成した補強層30と、を有する高圧ガス貯蔵容器1の製造方法である。高圧ガス貯蔵容器1の製造方法は、強化繊維21にプラズマPを照射し、強化繊維21に樹脂22を含浸させて補強部材20を形成し、補強部材20をライナー10の外周面10Aに巻き付ける。この高圧ガス貯蔵容器1の製造方法によれば、強化繊維21にプラズマPを照射することによって、強化繊維21に酸性官能基を付加させることができる。したがって、強化繊維21に対する樹脂22の密着性が向上し、補強部材20の強度が向上する。よって、強度の低下を抑制しつつ、ライナー10の外周面10Aに巻き付ける補強部材20の量を、プラズマPを照射しないものに比して低減させることができ、軽量化することができる。
 また、補強部材20をライナー10の外周面10Aに巻き付ける際に、プラズマPが照射された強化繊維21を備える補強部材20Bをライナー10に対して、螺旋状に巻き付けるヘリカル巻き工程を有する。ここで、ヘリカル巻き工程によって形成されるヘリカル層32は、曲げ強度が求められる肩部14の強度確保に寄与する。この製造方法によれば、ヘリカル層32において巻き付けられる補強部材20Bを構成する強化繊維21にプラズマPが照射されているため、肩部14における強度を向上させることができる。特に、プラズマPの照射によって補強部材20Bの曲げ強度が好適に向上するために、肩部14における曲げ強度を好適に向上することができ、肩部14における応力集中の発生を抑制することができる。
 また、補強部材20をライナー10の外周面10Aに巻き付ける際に、プラズマPが照射された強化繊維21を備える補強部材20Aを胴部11に対して円周方向に沿って巻き付けるフープ巻き工程をさらに有する。フープ巻き工程において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21は、ヘリカル巻き工程において巻き付けられる補強部材20Bを構成する強化繊維21よりも、プラズマPの照射量が少ない。この製造方法によって製造された高圧ガス貯蔵容器1によれば、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21にプラズマPが照射されているため、胴部11における強度を向上させることができる。一方、比較的強度が求められないフープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21に対しては、プラズマPの照射強度を低減することができる。したがって、プラズマガスの使用量を低減することができ、ランニングコストを低減させることができる。
 また、プラズマPの照射量が相対的に少ない場合の強化繊維21の搬送速度は、プラズマPの照射量が相対的に多い場合の強化繊維21の搬送速度よりも速い。この製造方法によれば、製造時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
 また、ヘリカル巻き工程における強化繊維21の搬送速度の変化に応じて、強化繊維21に対するプラズマPの照射量が一定となるように、プラズマPの照射強度を調整する。この製造方法によれば、補強層30を構成する一つの層31、32における、補強部材20に強度のばらつきが発生することを抑制することができる。
 また、強化繊維21の表面21Aに、表面21Aに直交する直交方向に対して傾斜した方向からプラズマPを照射する。この構成によれば、プラズマPは、強化繊維21の表面21Aに傾斜して照射されるため、プラズマガスの圧縮が抑制され、かつ中心の高温部分を逃して照射することができる。したがって、強化繊維21の損傷を低減しつつ、効率よくプラズマPを強化繊維21に照射して強化繊維21に酸性官能基を付与することができる。
 <改変例1>
 以下、上述した実施形態の改変例について説明する。
 改変例1に係る高圧ガス貯蔵容器2は、ヘリカル層320の構成が、上述した実施形態に係る高圧ガス貯蔵容器1と相違する。図7は、改変例1に係る高圧ガス貯蔵容器2を示す図である。なお、図7では、理解の容易のため、フープ層31の図示は省略する。
 改変例1に係る高圧ガス貯蔵容器2のヘリカル層320は、図7に示すように、補強部材20Cを軸方向Xに対して第1傾斜角θ1だけ傾斜した角度で巻き付けてなる第1ヘリカル層321を有する。また、ヘリカル層320は、補強部材20Dを軸方向Xに対して第1傾斜角θ1よりも小さい第2傾斜角θ2だけ傾斜した角度で巻き付けてなる第2ヘリカル層322を有する。
 ここで、第1傾斜角θ1と第2傾斜角θ2の境界角度を、円筒部品の内圧に対する強度を理論上最適に確保することのできる傾斜角である55度とする。このとき、第1ヘリカル層321は、フープ層31の効果、すなわち、胴部11の円周方向の強度確保に寄与する影響が大きい。一方、第2ヘリカル層322は、第1ヘリカル層321に比して、肩部14の強度確保に寄与する影響が大きい。このため、第2ヘリカル層322において巻き付けられる補強部材20Dは、第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cよりも、強度が高く構成される。したがって、補強部材20Dを構成する強化繊維21には、補強部材20Cを構成する強化繊維21よりも、プラズマPの照射量が多い。
 次に、改変例1に係る高圧ガス貯蔵容器2の製造方法を説明する。
 ここでは、プラズマPを照射する工程および補強部材20を巻き付ける工程についてのみ説明する。
 プラズマPを照射する工程は、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21にプラズマPを照射する第1照射工程を有する。また、プラズマPを照射する工程は、第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21にプラズマPを照射する第3照射工程を有する。また、プラズマPを照射する工程は、第2ヘリカル層322において巻き付けられる補強部材20Dを構成する強化繊維21にプラズマPを照射する第4照射工程を有する。
 第3照射工程において照射されるプラズマPの照射量は、第4照射工程において照射されるプラズマPの照射量よりも少ない。また、第3照射工程において照射されるプラズマPの照射量は、第1照射工程において照射されるプラズマPの照射量よりも多い。
 補強部材20を巻き付ける工程は、補強部材20Aを、胴部11に対して、円周方向に沿って巻き付けるフープ巻き工程を有する。また、補強部材20を巻き付ける工程は、補強部材20Cを、胴部11および鏡部12に対して、軸方向Xに対して第1傾斜角θ1だけ傾斜した角度で巻き付ける第1ヘリカル巻き工程を有する。また、補強部材20を巻き付ける工程は、補強部材20Dを、胴部11および鏡部12に対して、軸方向Xに対して第2傾斜角θ2だけ傾斜した角度で巻き付ける第2ヘリカル巻き工程を有する。
 以上説明したように、改変例1に係る高圧ガス貯蔵容器2のヘリカル層320は、第1ヘリカル層321と、第2ヘリカル層322と、を有する。第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21は、第2ヘリカル層322において巻き付けられる補強部材20Dを構成する強化繊維21よりも、プラズマPが照射される量が少なくなるように構成してなる。このように構成された高圧ガス貯蔵容器2によれば、第2ヘリカル層322に比して強度が求められない第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21に対しては、プラズマPの照射強度を低減することができる。したがって、プラズマガスの使用量を低減することができ、ランニングコストを低減させることができる。
 また、第1ヘリカル層321は、補強部材20Cが軸方向Xに対して55度以上傾斜した角度で巻き付けてなり、第2ヘリカル層322は、補強部材20Dが軸方向Xに対して55度未満傾斜した角度で巻き付けてなる。ここで、補強部材20を軸方向Xに対して55度傾斜した角度で巻き付ける場合、高圧ガスからの内圧に対するライナー10の強度を理論上最適に確保することができる。このため、第1ヘリカル層321は、フープ層31の効果、すなわち、胴部11の円周方向の強度確保に寄与する影響が大きくなる。一方、第2ヘリカル層322は、第1ヘリカル層321に比して、肩部14の強度確保に寄与する影響が大きくなる。したがって、フープ層31、第1ヘリカル層321、第2ヘリカル層322を構成する強化繊維21に対するプラズマPの照射する配分を最適化することができる。
 また、ヘリカル巻き工程は、第1ヘリカル巻き工程と、第2ヘリカル巻き工程と、を有する。第1ヘリカル巻き工程において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21は、第2ヘリカル巻き工程において巻き付けられる補強部材20Dを構成する強化繊維21よりも、プラズマPが照射される量が少ない。この製造方法によれば、比較的強度が求められない第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21に対しては、プラズマPの照射強度を低減することができる。したがって、プラズマガスの使用量を低減することができ、ランニングコストを低減させることができる。
 また、第1ヘリカル巻き工程において、補強部材20Cを軸方向Xに対して55度以上傾斜した角度で巻き付け、第2ヘリカル巻き工程において、補強部材20Dを軸方向Xに対して55度未満傾斜した角度で巻き付ける。ここで、補強部材20を軸方向Xに対して55度傾斜した角度で巻き付ける場合、高圧ガスからの内圧に対するライナー10の強度を理論上最適に確保することができる。このため、第1ヘリカル層321は、フープ層31の効果、すなわち、胴部11の円周方向の強度確保に寄与する影響が大きくなる。一方、第2ヘリカル層322は、第1ヘリカル層321に比して、肩部14の強度確保に寄与する影響が大きくなる。したがって、フープ層31、第1ヘリカル層321、第2ヘリカル層322を構成する強化繊維21に対するプラズマPの照射する配分をより最適化することができる。
 本発明は、上述した実施形態および改変例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。
 上述した実施形態では、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21にはプラズマPが照射された。しかしながら、フープ層31において巻き付けられる補強部材20Aを構成する強化繊維21にはプラズマPが照射されなくてもよい。このように構成された高圧ガス貯蔵容器および高圧ガス貯蔵容器の製造方法によれば、プラズマガスの使用量をより低減することができるため、ランニングコストをより低減させることができる。
 また、上述した改変例1では、第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21にはプラズマPが照射された。しかしながら、第1ヘリカル層321において巻き付けられる補強部材20Cを構成する強化繊維21にはプラズマPが照射されなくてもよい。
 また、上述した実施形態および改変例1では、補強層30を構成する全ての強化繊維21にプラズマPが照射されていた。しかしながら、補強層30を構成する強化繊維21の任意の箇所であって少なくとも一部にプラズマPが照射される形態であれば、本発明に含まれるものとする。
 また、上述した実施形態では、ライナー10は円筒状を有したが、四角柱形状等であってもよい。
 また、上述した改変例1では、第1ヘリカル層321と第2ヘリカル層322の境界となる角度を55度に設定したが、これに限定されない。
 さらに、本出願は、2016年3月4日に出願された日本特許出願番号2016-042730号に基づいており、それらの開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
  1、2  高圧ガス貯蔵容器、
  10  ライナー、
  10A  ライナーの外周面、
  11  胴部、
  12  鏡部、
  20、20A、20B、20C、20D  補強部材、
  21  強化繊維、
  22  樹脂、
  30  補強層、
  31  フープ層、
  32、320  ヘリカル層、
  321  第1ヘリカル層、
  322  第2ヘリカル層、
  P  プラズマ。

Claims (15)

  1.  高圧ガスを収容するライナーと、前記ライナーの外周面に帯状の補強部材を巻き付けて形成した補強層と、を有する高圧ガス貯蔵容器であって、
     前記補強部材は、樹脂が含浸され、かつ、少なくとも一部にプラズマが照射された強化繊維からなる高圧ガス貯蔵容器。
  2.  前記ライナーは、軸方向の中央に筒状に設けられる胴部と、前記胴部の前記軸方向の両側に設けられ前記軸方向の外方に向けて漸減するように湾曲する鏡部と、を有し、
     前記補強層は、前記補強部材を前記胴部に対して円周方向に沿って巻き付けてなるフープ層と、前記補強部材を前記胴部および前記鏡部に対して螺旋状に巻き付けてなるヘリカル層と、を有し、
     前記ヘリカル層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維は、前記プラズマが照射されてなる請求項1に記載の高圧ガス貯蔵容器。
  3.  前記フープ層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維は、前記プラズマが照射されてなり、
     前記フープ層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維は、前記ヘリカル層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維よりも、前記プラズマが照射される量が少なくなるように構成してなる、請求項2に記載の高圧ガス貯蔵容器。
  4.  前記フープ層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維に対して、前記プラズマが照射される量はゼロである、請求項2に記載の高圧ガス貯蔵容器。
  5.  前記ヘリカル層は、前記補強部材を前記軸方向に対して第1傾斜角だけ傾斜した角度で巻き付けてなる第1ヘリカル層と、前記補強部材を前記軸方向に対して前記第1傾斜角よりも小さい第2傾斜角だけ傾斜した角度で巻き付けてなる第2ヘリカル層と、を有し、
     前記第1ヘリカル層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維は、前記第2ヘリカル層において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維よりも、前記プラズマが照射される量が少なくなるように構成してなる、請求項2~4のいずれか1項に記載の高圧ガス貯蔵容器。
  6.  前記第1ヘリカル層は、前記補強部材が前記軸方向に対して55度以上傾斜した角度で巻き付けてなり、
     前記第2ヘリカル層は、前記補強部材が前記軸方向に対して55度未満傾斜した角度で巻き付けてなる、請求項5に記載の高圧ガス貯蔵容器。
  7.  高圧ガスを収容するライナーと、前記ライナーの外周面に帯状の補強部材を巻き付けて形成した補強層と、を有する高圧ガス貯蔵容器の製造方法であって、
     強化繊維の少なくとも一部にプラズマを照射し、
     前記強化繊維に樹脂を含浸させて前記補強部材を形成し、
     前記補強部材を前記ライナーの前記外周面に巻き付ける高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  8.  前記補強部材を前記ライナーの前記外周面に巻き付ける際に、
     前記プラズマが照射された前記強化繊維を備える前記補強部材を前記ライナーに対して、螺旋状に巻き付けるヘリカル巻き工程を有する請求項7に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  9.  前記補強部材を前記ライナーの前記外周面に巻き付ける際に、
     前記プラズマが照射された前記強化繊維を備える前記補強部材を前記ライナーのうち軸方向の中央に筒状に設けられる胴部に対して、円周方向に沿って巻き付けるフープ巻き工程をさらに有し、
     前記フープ巻き工程において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維は、前記ヘリカル巻き工程において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維よりも、前記プラズマの照射量が少ない、請求項8に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  10.  前記補強部材を前記ライナーのうち軸方向の中央に筒状に設けられる胴部に対して、円周方向に沿って巻き付けるフープ巻き工程をさらに有し、
     前記フープ巻き工程において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維に対する前記プラズマの照射量はゼロである、請求項8に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  11.  前記ヘリカル巻き工程は、
     前記補強部材を軸方向に対して第1傾斜角だけ傾斜した角度で巻き付ける第1ヘリカル巻き工程と、
     前記補強部材を前記軸方向に対して前記第1傾斜角よりも小さい第2傾斜角だけ傾斜した角度で巻き付ける第2ヘリカル巻き工程と、を有し、
     前記第1ヘリカル巻き工程において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維は、前記第2ヘリカル巻き工程において巻き付けられる前記補強部材を構成する前記強化繊維よりも、前記プラズマの照射量が少ない、請求項8~10のいずれか1項に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  12.  前記第1ヘリカル巻き工程において、前記補強部材を前記軸方向に対して55度以上傾斜した角度で巻き付け、
     前記第2ヘリカル巻き工程において、前記補強部材を前記軸方向に対して55度未満傾斜した角度で巻き付ける請求項11に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  13.  前記プラズマの照射量が相対的に少ない場合の前記強化繊維の搬送速度は、前記プラズマの照射量が相対的に多い場合の前記強化繊維の搬送速度よりも速い請求項9~12のいずれか1項に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  14.  前記ヘリカル巻き工程における前記強化繊維の搬送速度の変化に応じて、
     前記強化繊維に対する前記プラズマの照射量が一定となるように、前記プラズマの照射強度を調整する請求項8~13のいずれか1項に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
  15.  前記強化繊維の表面に、前記表面に直交する直交方向に対して傾斜した方向から前記プラズマを照射する請求項7~14のいずれか1項に記載の高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
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US16/081,441 US10940663B2 (en) 2016-03-04 2016-09-29 High-pressure gas storage container and method for producing high-pressure gas storage container
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109893898A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 曼·胡默尔有限公司 用于过滤器子组件的衬里
CN109893897A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 曼·胡默尔有限公司 用于过滤器子组件的衬里
JP2020067102A (ja) * 2018-10-22 2020-04-30 豊田合成株式会社 高圧タンク
JP2021076194A (ja) * 2019-11-11 2021-05-20 トヨタ自動車株式会社 圧力容器及びその製造方法
US11193630B2 (en) 2019-04-01 2021-12-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha High pressure tank and method for manufacturing the same

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7176287B2 (ja) * 2018-08-09 2022-11-22 トヨタ自動車株式会社 圧力容器及びその製造方法
KR20210145157A (ko) * 2019-03-05 2021-12-01 리나마 코포레이션 Iv형 압력 용기의 파형관 파손 방지 방법
US20200347992A1 (en) 2019-05-02 2020-11-05 Agility Fuel Systems Llc Polymeric liner based gas cylinder with reduced permeability
JP7131523B2 (ja) * 2019-10-16 2022-09-06 トヨタ自動車株式会社 モジュール
KR102242337B1 (ko) * 2020-03-04 2021-06-28 주식회사 티포엘 고압가스 저장 압력용기 제조장치
JP7287369B2 (ja) * 2020-09-11 2023-06-06 トヨタ自動車株式会社 タンクおよびタンクの製造方法
CN117597533A (zh) * 2021-05-07 2024-02-23 敏捷燃料系统公司 复合交织气体安全壳组件
JP2022173964A (ja) * 2021-05-10 2022-11-22 トヨタ自動車株式会社 高圧タンクの製造方法
KR20230106213A (ko) 2022-01-05 2023-07-13 주식회사 티포엘 고압용기 제작설비의 용기라이너 회전지지 및 커플링 장치
KR20230141033A (ko) 2022-03-31 2023-10-10 주식회사 티포엘 고압용기 제작설비의 라이너 와인딩용 필라멘트 공급 장치 및 이를 포함하는 고압용기 제작설비의 라이너 와인딩 장비

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63144153A (ja) * 1986-12-05 1988-06-16 群馬工業高等専門学校長 炭素繊維強化セメント複合材料およびその製造法
JPH04249545A (ja) * 1990-03-30 1992-09-04 Goodyear Tire & Rubber Co:The ゴムに対する接着力を強化するためのポリマーの表面処理方法およびこの方法を用いて作成された空気入りタイヤ
JP2005337394A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Nippon Oil Corp 繊維強化圧力容器及びその製造法
JP2006233354A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Teijin Techno Products Ltd ゴム補強用繊維の製造方法
JP2015081401A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 日東紡績株式会社 布帛表面の加工方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61258065A (ja) 1985-05-10 1986-11-15 アイシ−エス株式会社 芳香族ポリアミド繊維の接着性改良方法およびその装置
CN1100665C (zh) * 1995-12-04 2003-02-05 东丽株式会社 压力容器及其制造方法
JP4578068B2 (ja) * 2003-06-18 2010-11-10 株式会社Ihiエアロスペース シェル用積層体及びこれを用いた圧力容器
JP2006307947A (ja) 2005-04-27 2006-11-09 Nissan Motor Co Ltd 高圧ガス貯蔵容器の製造方法及び高圧ガス貯蔵容器
WO2011152733A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-08 Ragasco As Composite pressure container and method of manufacturing the same
JP6099039B2 (ja) * 2012-12-10 2017-03-22 Jxエネルギー株式会社 複合容器の製造方法
JP2015051401A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 株式会社栗本鐵工所 混練機
KR101855874B1 (ko) * 2014-04-25 2018-06-01 일진복합소재 주식회사 압력 용기
JP6319000B2 (ja) 2014-09-05 2018-05-09 日産自動車株式会社 強化基材の表面改質方法及び表面改質装置
JP7176287B2 (ja) * 2018-08-09 2022-11-22 トヨタ自動車株式会社 圧力容器及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63144153A (ja) * 1986-12-05 1988-06-16 群馬工業高等専門学校長 炭素繊維強化セメント複合材料およびその製造法
JPH04249545A (ja) * 1990-03-30 1992-09-04 Goodyear Tire & Rubber Co:The ゴムに対する接着力を強化するためのポリマーの表面処理方法およびこの方法を用いて作成された空気入りタイヤ
JP2005337394A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Nippon Oil Corp 繊維強化圧力容器及びその製造法
JP2006233354A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Teijin Techno Products Ltd ゴム補強用繊維の製造方法
JP2015081401A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 日東紡績株式会社 布帛表面の加工方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3425257A4 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109893898A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 曼·胡默尔有限公司 用于过滤器子组件的衬里
CN109893897A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 曼·胡默尔有限公司 用于过滤器子组件的衬里
CN109893897B (zh) * 2017-12-08 2022-04-26 曼·胡默尔有限公司 用于过滤器子组件的衬里
CN109893898B (zh) * 2017-12-08 2022-07-22 曼·胡默尔有限公司 用于过滤器子组件的衬里
JP2020067102A (ja) * 2018-10-22 2020-04-30 豊田合成株式会社 高圧タンク
WO2020084946A1 (ja) * 2018-10-22 2020-04-30 豊田合成株式会社 高圧タンク
JP7093010B2 (ja) 2018-10-22 2022-06-29 豊田合成株式会社 高圧タンク
US11193630B2 (en) 2019-04-01 2021-12-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha High pressure tank and method for manufacturing the same
JP2021076194A (ja) * 2019-11-11 2021-05-20 トヨタ自動車株式会社 圧力容器及びその製造方法
JP7314771B2 (ja) 2019-11-11 2023-07-26 トヨタ自動車株式会社 圧力容器及びその製造方法

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