(57)【要約】【課題】製造コストの上昇を招くことなくドーム部の高い耐圧性を確保することが可能な高圧タンクを提供する。【解決手段】高圧タンクは、筒状に形成された胴体部と、胴体部の軸方向両端それぞれにドーム状に形成されたドーム部と、を有する容器本体と、容器本体の外面に複数周に亘って巻き付けられた補強層と、を備える。補強層は、胴体部の外面に巻き付けられる、繊維が胴体部の軸方向に対して直交する第一方向に延びて周回する第一強化繊維部材と、容器本体の外面に巻き付けられると共に、繊維が第一方向とは異なる第二方向に延びて第一強化繊維部材に交差する第二強化繊維部材と、繊維が第一方向とは異なりかつ第二方向とは異なる第三方向に延びて第一強化繊維部材及び第二強化繊維部材の双方に交差する第三強化繊維部材と、が編み込まれた繊維強化樹脂シートと、を有する。【選択図】図２
2020067102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成された胴体部と、前記胴体部の軸方向両端それぞれにドーム状に形成されたドーム部と、を有する容器本体と、
前記容器本体の外面に複数周に亘って巻き付けられた補強層と、
を備え、
前記補強層は、
前記胴体部の外面に巻き付けられる、繊維が前記胴体部の軸方向に対して直交する第一方向に延びて周回する第一強化繊維部材と、
前記容器本体の外面に巻き付けられると共に、繊維が前記第一方向とは異なる第二方向に延びて前記第一強化繊維部材に交差する第二強化繊維部材と、繊維が前記第一方向とは異なりかつ第二方向とは異なる第三方向に延びて前記第一強化繊維部材及び前記第二強化繊維部材の双方に交差する第三強化繊維部材と、が編み込まれた繊維強化樹脂シートと、
を有する、高圧タンク。
【請求項２】
前記第一強化繊維部材は、前記第二強化繊維部材及び前記第三強化繊維部材と共に編み込まれて、前記繊維強化樹脂シートを構成している、請求項１に記載の高圧タンク。
【請求項３】
前記ドーム部の外面に巻き付けられている前記繊維強化樹脂シートにおける前記第二強化繊維部材と前記第三強化繊維部材とのドーム部側交差角は、前記胴体部の外面に巻き付けられている前記繊維強化樹脂シートにおける前記第二強化繊維部材と前記第三強化繊維部材との胴体部側交差角とは異なる、請求項１又は２に記載の高圧タンク。
【請求項４】
前記ドーム部側交差角は、前記胴体部側交差角に比べて、前記胴体部の軸方向を基準にして大きい、請求項３に記載の高圧タンク。
【請求項５】
前記ドーム部側交差角は、前記胴体部との接続部側から前記ドーム部の頂部にかけて徐々に変化する、請求項３又は４に記載の高圧タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池自動車や天然ガス自動車などに用いられる水素ガスなどを貯蔵する高圧タンクが知られている（例えば、特許文献１）。高圧タンクは、ガスが貯蔵される容器本体と、その容器本体を補強する補強層と、を備えている。容器本体は、円筒状に形成された胴体部と、胴体部の軸方向両側それぞれに形成されたドーム部と、を有している。補強層は、高圧タンクの耐圧を高めるために、容器本体の外面に繊維強化部材が巻き付けられた層である。
【０００３】
補強層は、複数回周回される一枚の繊維強化樹脂シートを有している。この繊維強化樹脂シートは、胴体部の軸方向に沿って延びる第一強化繊維部材と、胴体部の軸方向に対して直交する方向に延びて周回する第二強化繊維部材と、からなる。補強層は、繊維強化樹脂シートが容器本体の外面に複数周に亘って巻き付けられることにより形成される。特に、ドーム部の補強層は、繊維強化樹脂シートの軸方向端部が周方向に捻られることにより形成される。ドーム部の補強層がこのような第一強化繊維部材と第二強化繊維部材とからなる繊維強化樹脂シートのみで構成される構造では、ドーム部の強度が不十分となるおそれがある。
【０００４】
そこで、上記特許文献１の高圧タンクは、補強層として、繊維強化樹脂シートとは別の、容器本体の外面に低角度ヘリカル巻き（すなわち、インプレーン巻き）される線状の連続繊維フィラメントを追加することにより、補強されている。このようにドーム部の補強に低角度ヘリカル巻きと第一強化繊維部材とを併用することにより、低角度ヘリカル層の厚さを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１５５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の如く捻りにより形成された補強層と線状の連続繊維フィラメントとによる補強層の組み合わせでは、捻りによる補強層の繊維ズレに対する強度があまり高くならないため、ドーム部の高い耐圧性確保のためにフィラメントワインディング法により連続繊維フィラメントを複数周に亘って周回させることが必要である。このため、高圧タンクの製造時間が長くなり、製造コストが上昇してしまう。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、製造コストの上昇を招くことなくドーム部の高い耐圧性を確保することが可能な高圧タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、筒状に形成された胴体部と、前記胴体部の軸方向両端それぞれにドーム状に形成されたドーム部と、を有する容器本体と、前記容器本体の外面に複数周に亘って巻き付けられた補強層と、を備え、前記補強層は、前記胴体部の外面に巻き付けられる、繊維が前記胴体部の軸方向に対して直交する第一方向に延びて周回する第一強化繊維部材と、前記容器本体の外面に巻き付けられると共に、繊維が前記第一方向とは異なる第二方向に延びて前記第一強化繊維部材に交差する第二強化繊維部材と、繊維が前記第一方向とは異なりかつ第二方向とは異なる第三方向に延びて前記第一強化繊維部材及び前記第二強化繊維部材の双方に交差する第三強化繊維部材と、が編み込まれた繊維強化樹脂シートと、を有する、高圧タンクである。
【０００９】
この構成によれば、容器本体の胴体部が、互いに異なる三方向に延びる第一、第二、及び第三強化繊維部材により巻き締められると共に、容器本体のドーム部が、互いに異なる二方向に延びる第二及び第三強化繊維部材により巻き締められる。このため、ドーム部が一方向の強化繊維部材により巻き締められる構造に比べて、ドーム部の耐圧性を向上させることができる。また、ドーム部の外面に強化繊維部材を巻き締めるうえで、そのドーム部の外面に一枚の繊維強化樹脂シートを巻き付ける作業を行うこととすればよい。このため、別途、線状の繊維を低角度ヘリカル巻き（インプレーン巻き）することを不要とすることが可能であるので、ドーム部の外面に線状の繊維を傾斜角度ズレさせながら複数周に亘って周回させる構造に比べて、製造時間を短縮させることができると共に、製造設備の大型化を抑えて製造コストの削減を図ることができる。従って、製造コストの上昇を招くことなく、ドーム部の高い耐圧性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態に係る高圧タンクの構造を模式的に表した図である。
【図２】第一実施形態の高圧タンクが備える繊維強化樹脂シートの容器本体への巻き付け前の構成図である。
【図３】第一実施形態の高圧タンクの製造中における斜視図である。
【図４】第一実施形態の高圧タンクが備える繊維強化樹脂シート（フープ層を除く。）の容器本体への巻き付け後の胴体部とドーム部との構造の違いを説明するための展開図である。
【図５】第二実施形態に係る高圧タンクが備える補強層の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る高圧タンクの具体的な実施形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
［第一実施形態］
第一実施形態の高圧タンク１は、例えば水素ガスや天然ガスなどを高圧で充填する耐圧容器である。高圧タンク１は、例えば自動車などに搭載される。高圧タンク１は、図１に示す如く、容器本体１０と、補強層３０と、を備えている。
【００１３】
容器本体１０は、高圧タンク１の内壁層をなす中空のライナである。容器本体１０は、部位として、胴体部１１と、ドーム部１２と、を有している。胴体部１１は、円筒状に形成された部位である。胴体部１１は、断面円形に形成されており、所定外径を有している。ドーム部１２は、半球状に形成された部位である。ドーム部１２は、胴体部１１の軸方向両端部それぞれに設けられている。ドーム部１２は、胴体部１１の軸方向端部に椀を伏せた状態（ドーム状）に形成されている。容器本体１０は、胴体部１１と２つのドーム部１２とが一体化されているように形成されている。容器本体１０の内部空間には、ガスが充填される。以下、高圧タンク１、容器本体１０、及び胴体部１１の軸が延びる方向を、適宜、軸方向Ａと称す。
【００１４】
容器本体１０は、構成部品として、ライナ部２０と、口金２１と、を有している。すなわち、容器本体１０は、ライナ部２０と口金２１とが組み付けられることにより構成される。ライナ部２０及び口金２１は、互いに組み付けられた状態で上記の胴体部１１及びドーム部１２を形成する。
【００１５】
ライナ部２０は、少なくとも胴体部１１を形成するような形状（すなわち、略円筒状）に形成されている。尚、ライナ部２０は、ドーム部１２の少なくとも一部を含むように形成されていてもよい。ライナ部２０は、ガスバリア性を有する材料（例えば、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂，その他の硬質樹脂など）により形成されている。尚、ライナ部２０は、例えばアルミニウムなどの材料により形成された金属ライナであってもよい。
【００１６】
ライナ部２０の軸方向両端部にはそれぞれ、開口２２が設けられている。開口２２は、胴体部１１の軸中心を中心にして略円形に形成されている。開口２２には、口金２１が嵌入されている。口金２１は、ライナ部２０の軸方向両端部それぞれに固定されている。ライナ部２０への口金２１の固定は、両者の螺合または嵌め合いにより或いはインサート成形により行われる。口金２１は、略円筒状に形成されており、ボス部２３及びフランジ部２４を有している。口金２１のボス部２３の先端側は、ドーム部１２の頂点から軸方向Ａの外方へ突出している。口金２１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの金属により形成されている。口金２１には、バルブ（図示せず）が螺合により取り付けられている。
【００１７】
補強層３０は、高圧タンク１の外壁層をなし、容器本体１０の外面を覆う補強部材である。補強層３０は、樹脂を含浸した高強度繊維からなる。この高強度繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などである。また、この高強度繊維に含浸される樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などの熱硬化性樹脂である。尚、この高強度繊維に含浸される樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂であってもよい。補強層３０は、容器本体１０の外面を覆った状態で、高強度繊維に含浸されている樹脂が硬化又は固化されることによりその容器本体１０の外面側に固着される。尚、高強度繊維への樹脂の含浸は、容器本体１０の外面を覆う前に行われてもよいし、その後に行われてもよい。
【００１８】
補強層３０は、フープ層と、ヘリカル層と、を有している。フープ層は、繊維の向く方向が容器本体１０の軸方向Ａに対して略垂直に延びている層のことである。このフープ層は、容器本体１０の胴体部１１の外面側に形成され、胴体部１１を巻き締めるために設けられる。また、ヘリカル層は、繊維の向く方向が容器本体１０の軸方向Ａに対して傾斜している層のことである。このヘリカル層は、容器本体１０の軸方向Ａに対して繊維の向く方向が傾斜する角度が比較的小さい低角度ヘリカル層であって、容器本体１０の胴体部１１及びドーム部１２の双方の外面側に形成され、主にドーム部１２を巻き締めるために設けられている。尚、補強層３０として、更に、上記の低角度ヘリカル層よりも軸方向Ａに対する傾斜角度が大きい高角度ヘリカル層が形成されていてもよい。
【００１９】
補強層３０のフープ層及びヘリカル層は共に、図２に示す如く、繊維強化樹脂シート３１により形成される。繊維強化樹脂シート３１は、一枚のシート状に形成された部材である。繊維強化樹脂シート３１は、容器本体１０の外面に巻き付けられる前に予めシート状に形成される。繊維強化樹脂シート３１は、複数の方向（具体的には、三方向）に配向された繊維が編み込まれることにより構成されている。尚、本明細書において、繊維とは、一本の繊維を意味するだけでなく、複数本の繊維が束ねられた繊維束を意味することもあるものとする。また、シート状とは、繊維が延びる方向に延在するだけでなく、複数本の繊維がその繊維方向に直交する方向に一体となって容器本体１０の軸方向長さ程度に亘って並んでいることである。繊維強化樹脂シート３１の繊維の引張強度は、６．５ＧＰａ程度である。
【００２０】
繊維強化樹脂シート３１は、繊維の延びる方向が互いに異なる三つの強化繊維部材３２，３３，３４を有している。強化繊維部材３２は、胴体部１１の軸方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに延びる繊維からなる。強化繊維部材３２は、胴体部１１の外面に巻き付けられて周回し、フープ層を形成している。強化繊維部材３３，３４はそれぞれ、胴体部１１の軸方向Ａに対して斜め方向に延びる繊維からなる。強化繊維部材３３，３４は、胴体部１１及びドーム部１２の外面に巻き付けられて周回し、ヘリカル層を形成している。以下、強化繊維部材３２を第一強化繊維部材３２と、強化繊維部材３３，３４を第二強化繊維部材３３及び第三強化繊維部材３４と、それぞれ称す。
【００２１】
第二強化繊維部材３３は、第一強化繊維部材３２の延びる上記直交方向Ｂとは異なる方向Ｃに延びており、第一強化繊維部材３２に交差している。第二強化繊維部材３３の延びる方向Ｃが第一強化繊維部材３２の延びる直交方向Ｂに対してなす角度（すなわち、第一強化繊維部材３２と第二強化繊維部材３３との編み角）は、例えば１０°−８０°（好ましくは４５°）である。第三強化繊維部材３４は、第一強化繊維部材３２の延びる上記直交方向Ｂとは異なりかつ第二強化繊維部材３３の延びる上記方向Ｃとは異なる方向Ｄに延びており、第一強化繊維部材３２及び第二強化繊維部材３３の双方に交差している。第三強化繊維部材３４の交差は、第一強化繊維部材３２の延びる直交方向Ｂを基準にして第二強化繊維部材３３とは線対称となるようになされている。第三強化繊維部材３４の延びる方向Ｄが第一強化繊維部材３２の延びる直交方向Ｂに対してなす角度（すなわち、第一強化繊維部材３２と第三強化繊維部材３４との編み角）は、例えば１０°−８０°（好ましくは４５°）である。
【００２２】
第一強化繊維部材３２、第二強化繊維部材３３、及び第三強化繊維部材３４は、互いに編み込まれて繊維強化樹脂シート３１を構成する。繊維強化樹脂シート３１は、容器本体１０への巻き付け前において、その容器本体１０の軸方向長さよりも長い軸方向長さを有している。繊維強化樹脂シート３１での各強化繊維部材３２，３３，３４の編み込みは、第二強化繊維部材３３の領域が繊維強化樹脂シート３１のシート全域に亘りかつ第三強化繊維部材３４の領域が繊維強化樹脂シート３１のシート全域に亘ると共に、第一強化繊維部材３２の領域が繊維強化樹脂シート３１における胴体部１１の外面に対応する領域のみに占められるように行われる。
【００２３】
繊維強化樹脂シート３１は、容器本体１０の外面に巻き付けられることでその容器本体１０を覆う。繊維強化樹脂シート３１は、容器本体１０を覆ったとき、第一強化繊維部材３２が胴体部１１の外面に沿って胴体部１１の軸方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに延び、第二強化繊維部材３３が容器本体１０の外面に沿ってその直交方向Ｂとは異なる方向Ｃに延び、かつ第三強化繊維部材３４が容器本体１０の外面に沿ってその直交方向Ｂとは異なりかつその方向Ｃとは異なる方向Ｄに延びるように形成配置される。繊維強化樹脂シート３１は、容器本体１０の外面に複数周に亘って巻き付けられて径方向外側に積層される。
【００２４】
高圧タンク１の製造は、以下の手順で行われる。具体的には、まず、図３に示す如く、補強層３０をなす一枚の繊維強化樹脂シート３１が巻回された状態で容器本体１０に対して軸方向Ａに平行に並べられ、繊維強化樹脂シート３１が引き出されながら容器本体１０が軸中心で回転されることにより、その繊維強化樹脂シート３１が容器本体１０の胴体部１１の外面に巻き付けられる。次に、その繊維強化樹脂シート３１の外面にフィルムを巻く処理などを行うことにより、その繊維強化樹脂シート３１が容器本体１０のドーム部１２の外面に沿って腑形されて巻き付けられる。
【００２５】
そして、繊維強化樹脂シート３１が径方向に所定複数周に亘って積層されることにより補強層３０の巻き付けが完了すると、補強層３０の樹脂成分が硬化又は固化されて、その補強層３０が容器本体１０の外面に固着される。これにより、高圧タンク１は、容器本体１０の外面に補強層３０が巻き付けられた状態に製造される。
【００２６】
上記の如く製造された高圧タンク１では、容器本体１０の胴体部１１が、繊維強化樹脂シート３１の第一強化繊維部材３２、第二強化繊維部材３３、及び第三強化繊維部材３４により巻き締められると共に、容器本体１０のドーム部１２が、繊維強化樹脂シート３１の第二強化繊維部材３３及び第三強化繊維部材３４により巻き締められる。
【００２７】
すなわち、胴体部１１は、互いに異なる三方向に延びて交差する強化繊維部材３２，３３，３４により網目状に巻き締められる。このため、胴体部１１が一方向や二方向の強化繊維部材により巻き締められる構造に比べて、胴体部１１の強度を上げることができ、その胴体部１１の耐圧性を向上させることができる。また、ドーム部１２は、互いに異なる二方向に延びて交差する強化繊維部材３３，３４により網目状に巻き締められる。このため、ドーム部１２が一方向の強化繊維部材により巻き締められる構造に比べて、ドーム部１２の強度を上げることができ、そのドーム部１２の耐圧性を向上させることができる。
【００２８】
また、容器本体１０の外面に繊維強化樹脂シート３１が巻き付けられた状態で、図４に示す如く、ドーム部１２の外面に巻き締められている第二強化繊維部材３３の繊維と第三強化繊維部材３４の繊維とがなす軸方向Ａを含んだ範囲の角度（ドーム部側交差角）βは、胴体部１１の外面に巻き締められている第二強化繊維部材３３の繊維と第三強化繊維部材３４の繊維とがなす軸方向Ａを含んだ範囲の角度（胴体部側交差角）αとは異なり、具体的には、その胴体部側交差角αに比べて軸方向Ａを基準にして大きくなるように巻き締める構成とするのが好ましい。更に、ドーム部側交差角βは、ドーム部１２と胴体部１１との接続部側からドーム部１２の頂部にかけて徐々に変化し具体的には大きくなる。この構造では、胴体部側交差角αが例えば４５°であるとき、ドーム部１２では、繊維方向に対して直交する方向に並ぶ繊維間の隙間が小さくなり、繊維の密集度が高くなるため、ドーム部１２の強度を上げることができ、ドーム部１２の更なる耐久性向上を図ることができる。尚、図４では、第一強化繊維部材３２を省いた繊維強化樹脂シート３１が示されている。
【００２９】
また、胴体部１１の外面に巻き締められる三方向の強化繊維部材３２，３３，３４は、一枚の繊維強化樹脂シート３１を構成している。ドーム部１２の外面に巻き締められる二方向の強化繊維部材３３，３４は、一枚の繊維強化樹脂シート３１を構成している。この構造では、胴体部１１の外面に強化繊維部材３２，３３，３４を巻き締めかつドーム部１２の外面に強化繊維部材３３，３４を巻き締めるうえで、容器本体１０の外面に一枚の繊維強化樹脂シート３１を巻き付ける作業を行うこととすればよく、別途に線状や帯状の繊維をフープ巻きすることは不要であると共に、線状や帯状の繊維をヘリカル巻き（インプレーン巻き）することは不要である。尚、帯状とは、容器本体１０の軸方向長さ程度に亘るシート状よりも狭い範囲で複数本の繊維がその繊維方向に直交する方向に並んでいることである。また、線状とは、一本の繊維自体や複数本の繊維が一つに束ねられていることである。
【００３０】
このため、軸方向Ａに延びる胴体部１１の外面に線状や帯状の繊維を軸方向Ａにずらしながら複数周に亘って周回させる構造に比べて、製造時間を短縮させることができると共に、製造設備の大型化を抑えて製造コストの削減を図ることができる。また、ドーム部１２の外面に線状や帯状の繊維を傾斜角度ズレさせながら複数周に亘って周回させる構造に比べて、製造時間を短縮させることができると共に、製造設備の大型化を抑えて製造コストの削減を図ることができる。更に、ドーム部１２において線状や帯状の繊維が複数周に亘って周回する構造とは異なり、ドーム部１２の全域で繊維を巻くことが困難となる部分が生じ難いので、その困難となる部分を補強することは不要であり、その補強のために繊維の使用量が多くなるのを抑えることができ、補強層３０が厚肉化するのを抑えることができ、高圧タンク１の軽量化を図ることができる。
【００３１】
従って、高圧タンク１によれば、製造コストの上昇を招くことなく、胴体部１１の高い耐圧性を確保することができると共に、ドーム部１２の高い耐圧性を確保することができる。
【００３２】
尚、上記の第一実施形態においては、直交方向Ｂが特許請求の範囲に記載した「第一方向」に、方向Ｃ及び方向Ｄが特許請求の範囲に記載した「第二方向」及び「第三方向」に、それぞれ相当している。
【００３３】
［第二実施形態］
第二実施形態の高圧タンク１００は、第一実施形態の高圧タンク１と同様に、例えば、自動車などに搭載される、水素ガスや天然ガスなどを高圧で充填する耐圧容器である。一方、高圧タンク１００は、第一実施形態の高圧タンク１とは異なり、補強層３０が一枚の繊維強化樹脂シート３１により構成される構造に代えて、補強層１１０が一枚の繊維強化樹脂シート１１１と強化繊維部材１１２とにより構成される構造を有している。尚、第二実施形態では、第一実施形態の構成と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略する。
【００３４】
高圧タンク１００は、図５に示す如く、補強層１１０を備えている。補強層１１０は、高圧タンク１００の外壁層をなし、補強層３０と同様に、容器本体１０の外面を覆う補強部材である。補強層１１０は、繊維強化樹脂シート１１１と、強化繊維部材１１２と、を有している。補強層１１０のヘリカル層は、繊維強化樹脂シート１１１により形成される。また、補強層１１０のフープ層は、強化繊維部材１１２により形成される。
【００３５】
繊維強化樹脂シート１１１は、一枚のシート状に形成された部材である。繊維強化樹脂シート１１１は、容器本体１０の外面に巻き付けられる前に予めシート状に形成される。繊維強化樹脂シート１１１は、二方向に配向された繊維が編み込まれることにより構成されている。繊維強化樹脂シート１１１は、繊維の延びる方向が互いに異なる二つの強化繊維部材１１３，１１４を有している。強化繊維部材１１３，１１４はそれぞれ、胴体部１１の軸方向Ａに対して斜め方向に延びる繊維からなる。強化繊維部材１１３，１１４は、胴体部１１及びドーム部１２の外面に巻き付けられて周回し、ヘリカル層を形成している。以下、強化繊維部材１１２を第一強化繊維部材１１２と、強化繊維部材１１３，１１４を第二強化繊維部材１１３及び第三強化繊維部材１１４と、それぞれ称す。
【００３６】
第一強化繊維部材１１２は、繊維強化樹脂シート１１１とは別体で設けられている。第一強化繊維部材１１２は、胴体部１１の軸方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに延びる繊維からなる。第一強化繊維部材１１２は、胴体部１１の外面に巻き付けられて周回し、フープ層を形成している。第一強化繊維部材１１２は、一本の繊維や一本の繊維束が延びた線状に、複数本の繊維や複数本の繊維束が軸方向Ａに並んだ帯状に、又は複数本の繊維や複数本の繊維束が胴体部１１の軸方向長さ程度に亘って並んだシート状に形成されている。
【００３７】
第二強化繊維部材１１３は、第一強化繊維部材１１２の延びる上記直交方向Ｂとは異なる方向Ｃに延びており、第一強化繊維部材１１２に交差している。第二強化繊維部材１１３の延びる方向Ｃが第一強化繊維部材１１２の延びる直交方向Ｂに対してなす角度は、例えば１０°−８０°（好ましくは４５°）である。第三強化繊維部材１１４は、第一強化繊維部材１１２の延びる上記直交方向Ｂとは異なりかつ第二強化繊維部材１１３の延びる上記方向Ｃとは異なる方向Ｄに延びており、第一強化繊維部材１１２及び第二強化繊維部材１１３の双方に交差している。第三強化繊維部材１１４の交差は、第一強化繊維部材１１２の延びる直交方向Ｂを基準にして第二強化繊維部材１１３とは線対称となるようになされている。第三強化繊維部材１１４の延びる方向Ｄが第一強化繊維部材１１２の延びる直交方向Ｂに対してなす角度は、例えば１０°−８０°（好ましくは４５°）である。
【００３８】
第二強化繊維部材１１３及び第三強化繊維部材１１４は、互いに編み込まれて繊維強化樹脂シート１１１を構成する。繊維強化樹脂シート１１１は、容器本体１０への巻き付け前において、その容器本体１０の軸方向長さよりも長い軸方向長さを有している。繊維強化樹脂シート１１１での各強化繊維部材１１３，１１４の編み込みは、繊維強化樹脂シート１１１のシート全域に亘るように行われる。
【００３９】
繊維強化樹脂シート１１１は、容器本体１０の外面に巻き付けられることでその容器本体１０を覆う。繊維強化樹脂シート１１１は、容器本体１０を覆ったとき、第二強化繊維部材１１３が容器本体１０の外面に沿って方向Ｃに延びかつ第三強化繊維部材１１４が容器本体１０の外面に沿って方向Ｄに延びるように形成配置される。繊維強化樹脂シート１１１は、容器本体１０の外面に複数周に亘って巻き付けられて径方向外側に積層される。更に、第一強化繊維部材１１２は、上記の繊維強化樹脂シート１１１が容器本体１０の外面に巻き付けられる前に、胴体部１１の外面に沿って胴体部１１の軸方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに延びるように形成配置される。
【００４０】
高圧タンク１００の製造は、以下の手順で行われる。具体的には、まず、補強層１１０のフープ層をなす第一強化繊維部材１１２が容器本体１０の胴体部１１の外面に複数周に亘って巻き付けられる。次に、補強層１１０のヘリカル層をなす一枚の繊維強化樹脂シート１１１が巻回された状態でその第一強化繊維部材１１２が巻き付けられている容器本体１０に対して軸方向Ａに並べられ、繊維強化樹脂シート１１１が引き出されながら容器本体１０が軸中心で回転されることにより、その繊維強化樹脂シート１１１が容器本体１０の胴体部１１の外面に巻き付けられる。その後、その繊維強化樹脂シート１１１の外面にフィルムを巻く処理などを行うことにより、その繊維強化樹脂シート１１１が容器本体１０のドーム部１２の外面に沿って腑形されて巻き付けられる。
【００４１】
そして、繊維強化樹脂シート１１１が径方向に所定複数周に亘って積層されることにより補強層１１０の巻き付けが完了すると、補強層１１０の樹脂成分が硬化又は固化されて、その補強層１１０が容器本体１０の外面に固着される。これにより、高圧タンク１００は、容器本体１０の外面に補強層１１０が巻き付けられた状態に製造される。
【００４２】
上記の如く製造された高圧タンク１００でも、容器本体１０の胴体部１１が、第一強化繊維部材１１２並びに繊維強化樹脂シート１１１の第二強化繊維部材１１３及び第三強化繊維部材１１４により巻き締められると共に、容器本体１０のドーム部１２が、繊維強化樹脂シート１１１の第二強化繊維部材１１３及び第三強化繊維部材１１４により巻き締められる。すなわち、胴体部１１は、互いに異なる三方向に延びて交差する強化繊維部材１１２，１１３，１１４により網目状に巻き締められる。このため、胴体部１１が一方向や二方向の強化繊維部材により巻き締められる構造に比べて、胴体部１１の強度を上げることができ、その胴体部１１の耐圧性を向上させることができる。また、ドーム部１２は、互いに異なる二方向に延びて交差する強化繊維部材１１３，１１４により網目状に巻き締められる。このため、ドーム部１２が一方向の強化繊維部材により巻き締められる構造に比べて、ドーム部１２の強度を上げることができ、そのドーム部１２の耐圧性を向上させることができる。
【００４３】
また、容器本体１０の外面に繊維強化樹脂シート１１１が巻き付けられると、ドーム部１２の外面に巻き締められている第二強化繊維部材１１３の繊維と第三強化繊維部材１１４の繊維とがなす軸方向Ａを含んだ範囲のドーム部側交差角βは、胴体部１１の外面に巻き締められている第二強化繊維部材１１３の繊維と第三強化繊維部材１１４の繊維とがなす軸方向Ａを含んだ範囲の胴体部側交差角αとは異なり、具体的には、その胴体部側交差角αに比べて軸方向Ａを基準にして大きくなる。更に、ドーム部側交差角βは、ドーム部１２と胴体部１１との接続部側からドーム部１２の頂部にかけて徐々に変化し具体的には大きくなる。この構造では、胴体部側交差角αが例えば４５°であるとき、ドーム部１２では、繊維方向に対して直交する方向に並ぶ繊維間の隙間が小さくなり、繊維の密集度が高くなるため、ドーム部１２の強度を上げることができ、ドーム部１２の更なる耐久性向上を図ることができる。
【００４４】
また、容器本体１０の外面に巻き締められる三方向の強化繊維部材１１２，１１３，１１４のうち強化繊維部材１１３，１１４は、一つの繊維強化樹脂シート１１１を構成している。この構造では、容器本体１０の外面に強化繊維部材１１２，１１３，１１４を巻き締めるうえで、容器本体１０の外面に一枚の繊維強化樹脂シート１１１を巻き付けかつ胴体部１１の外面に第一強化繊維部材１１２を巻き付ける作業を行うこととすればよく、別途に線状や帯状の繊維をヘリカル巻き（インプレーン巻き）することを不要とすることができる。
【００４５】
このため、ドーム部１２の外面に線状や帯状の繊維を傾斜角度ズレさせながら複数周に亘って周回させる構造に比べて、製造時間を短縮させることができると共に、製造設備の大型化を抑えて製造コストの削減を図ることができる。更に、ドーム部１２において線状や帯状の繊維が複数周に亘って周回する構造とは異なり、ドーム部１２の全域で繊維を巻くことが困難となる部分が生じ難いので、その困難となる部分を補強することは不要であり、その補強のために繊維の使用量が多くなるのを抑えることができ、補強層１１０が厚肉化するのを抑えることができ、高圧タンク１００の軽量化を図ることができる。従って、高圧タンク１００によれば、製造コストの上昇を招くことなく、ドーム部１２の高い耐圧性を確保することができる。
【００４６】
ところで、上記の第二実施形態においては、第一強化繊維部材１１２が、繊維強化樹脂シート１１１が容器本体１０の外面に巻き付けられる前に、胴体部１１の外面に沿って胴体部１１の軸方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに延びるように形成配置される。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。繊維強化樹脂シート１１１が容器本体１０の外面に巻き付けられた後に、第一強化繊維部材１１２が、胴体部１１の外面に沿って胴体部１１の軸方向Ａに対して直交する直交方向Ｂに延びるように形成配置されてもよい。
【００４７】
尚、上記の第一及び第二実施形態においては、補強層３０，１１０が、互いに異なる三方向に延びる強化繊維部材３２，３３，３４，１１２，１１３，１１４からなる。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。補強層３０，１１０が、互いに異なる四以上の方向に延びる強化繊維部材からなるものとしてもよい。
【００４８】
また、必要に応じて低角度ヘリカル巻き（インプレーン巻き）による補強層を追加してもよい。この場合でも、ドーム部１２の全域で繊維を巻くことができるため、低角度ヘリカル巻きの巻数を低減することができ、製造コストの上昇を抑制しつつ、ドーム部１２の高い耐圧性を確保することができる。
【００４９】
尚、本発明は、上述した実施形態や変形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で種々の変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１００：高圧タンク、１０：容器本体、１１：胴体部、１２：ドーム部、３０，１１０：補強層、３１，１１１：繊維強化樹脂シート、３２，１１２：第一強化繊維部材３３，１１３：第二強化繊維部材、３４，１１４：第三強化繊維部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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