(57)【要約】【課題】ライナと補強層との離型性が確保できる技術を提供する。【解決手段】高圧タンクの製造方法は、ライナの外表面に、樹脂が含浸していない繊維を巻き付けて繊維層を形成する工程と、繊維層の上に、樹脂が含浸した繊維を巻き付けて補強層を形成する工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タンクの製造方法であって、
ライナの外表面に、樹脂が含浸していない繊維を巻き付けて繊維層を形成する工程と、
前記繊維層の上に、樹脂が含浸した繊維を巻き付けて補強層を形成する工程と、を備える、高圧タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池システムに用いられる高圧タンクの製造において、例えば、特許文献１に記載されているように、ライナと補強層との間に離型剤層を形成する工程を備えるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、補強層をライナから離型するためには、ライナ全体からムラ無く離型できる必要があり、補強層に含まれる接着剤成分の影響により離型剤では離型性の確保が困難となるおそれがある。そのため、ライナと補強層との離型性が確保できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、高圧タンクの製造方法が提供される。この高圧タンクの製造方法はライナの外表面に、樹脂が含浸していない繊維を巻き付けて繊維層を形成する工程と、前記繊維層の上に、樹脂が含浸した繊維を巻き付けて補強層を形成する工程と、を備える。この形態の高圧タンクの製造方法によれば、ライナと補強層との間に、樹脂が含浸していない繊維によって繊維層を形成するため、ライナと補強層との離型性が確保できる。
【０００７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧タンクや、フィラメントワインディング装置を用いた高圧タンクの製造方法、フィラメントワインディング装置、フィラメントワインディング装置の制御方法などの形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】高圧タンクの概略構造を示す断面図である。
【図２】高圧タンクの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】第１の含浸方法を示す図である。
【図４】第２の含浸方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態の高圧タンクの製造方法によって製造される高圧タンク１００の概略構造を示す断面図である。高圧タンク１００は、例えば１０〜７０ＭＰａの高圧水素を収容し、燃料電池車両に搭載される。高圧タンク１００は、ライナ１０と、口金２０と、繊維層３０と、補強層４０とを備える。
【００１０】
ライナ１０は、円筒部１２と円筒部１２の両端に設けられた二つのドーム部１４とを有する。ライナ１０は、例えばポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等の水素ガスに対するガスバリア性を有する樹脂によって形成されている。なお、本実施形態においては、ライナ１０は樹脂製としたが、金属製であってもよい。円筒部１２およびドーム部１４の外周には補強層４０が形成されている。本実施形態において、口金２０は、ライナ１０の長手方向両端に設けられているが、一端だけに設けられてもよい。
【００１１】
補強層４０は、例えば、ガラス繊維や炭素繊維（以下、単に「繊維」という）を１００００〜４００００本程度束ね、エポキシ等の熱硬化性樹脂を含浸させることによって形成された繊維束を、フィラメントワインディング法によって、ライナ１０の外周の後述する繊維層３０上に巻き付け、熱硬化させることによって形成されている。繊維束に含浸させる樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂等、他の熱硬化性樹脂を用いてもよい。本実施形態において、補強層４０を形成する繊維１本の直径は６μｍ程度である。繊維の直径はこれより大きくても小さくてもよい。なお、補強層４０の外表面には、高圧タンク１００の強度を向上させるための保護層が形成されていてもよい。保護層は、例えば、ガラス繊維強化プラスチックにより形成可能である。
【００１２】
繊維層３０は、繊維を１００００〜４００００本程度束ね、樹脂を含浸させずに形成された繊維束を、フィラメントワインディング法によって、ライナ１０の外表面に巻き付けることによって形成されている。繊維層３０は、ライナ１０と補強層４０との固着を抑制している。なお、繊維層３０は、ライナ１０と補強層４０との間の領域のうち、円筒部１２と補強層４０との間の領域にのみ形成されてもよい。繊維層３０は、補強層４０の樹脂成分が接着剤となり補強層４０の内周に固定される。繊維層３０の補強層４０への接着性を確保するため、繊維層３０は、ライナ１０の外周に１層のみ形成されることが好ましいが、２層以上形成されてもよい。
【００１３】
図２は、本実施形態における高圧タンクの製造方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の高圧タンク製造では、まず、ステップＳ１００で、口金が装着済みの樹脂製容器をライナ１０として用意する。ライナ１０は、例えば、円筒部１２の両端に、口金２０が装着済みのドーム部１４を溶着して準備される。
【００１４】
次に、ステップＳ１１０において、ライナ１０の外表面に樹脂が含浸していない繊維束Ｔを巻き付けて繊維層３０を形成する。続いて、ステップＳ１２０において、ステップＳ１１０で形成された繊維層３０の上に樹脂が含浸した繊維束を巻き付けて補強層４０を形成する。
【００１５】
最後に、ステップＳ１３０において、ステップＳ１２０で巻き付けた補強層の繊維束の樹脂を硬化する。より具体的には、熱ヒーターを備える熱硬化炉や、加熱コイルを用いた高周波誘電加熱式の熱硬化炉において、ライナ１０を回転させつつ加熱して、熱硬化性樹脂を熱硬化させる。樹脂の熱硬化後の冷却養生を経て、高圧タンクの製造が完了する。
【００１６】
高圧タンクの製造に用いる繊維束への樹脂の含浸方法には、例えば、以下の２通りある。第１の含浸方法はライナ１０に繊維束を巻き付ける時に含浸させる方法であり、第２の含浸方法はライナ１０に送出される繊維束をボビンに巻き付ける時に予め含浸させる方法である。
【００１７】
図３は、第１の含浸方法を示す図である。含浸装置２００は、繊維束Ｔに含浸される樹脂ＲＥが収容された水槽である。図３上部は、繊維層３０の形成における含浸装置２００を示しており、図３下部は、補強層４０の形成における含浸装置２００を示している。図３上部に示すように、繊維束Ｔを樹脂ＲＥが含浸しないように送出し、繊維層３０を形成する分の繊維束Ｔ、例えば、繊維層３０に相当する１層目分の繊維束Ｔをライナ１０に巻き付けることにより、繊維層３０が形成される。その後、図３下部に示すように、含浸装置２００を上昇させ、繊維束Ｔを樹脂ＲＥに含浸するよう送出し、繊維層３０の上に巻き付けることにより補強層４０が形成される。
【００１８】
図４は、第２の含浸方法を示す図である。ボビン３００は、ライナ１０に送出される繊維束Ｔが巻き付けられる筒状の部材である。図４上部は、補強層４０を形成する分の繊維束Ｔをボビン３００に巻き付ける場合を示しており、図４下部は、繊維層３０を形成する分の繊維束Ｔをボビン３００に巻き付ける場合を示している。図４上部に示すように、繊維束Ｔを樹脂ＲＥに含浸するよう送出し、補強層４０を形成する分の繊維束Ｔをボビン３００に巻き付ける。その後、図４下部に示すように、含浸装置２００を下降させ、繊維束Ｔを樹脂ＲＥが含浸しないように送出し、繊維層３０を形成する分の繊維束Ｔ、例えば、繊維層３０に相当する１層目分の繊維束Ｔをボビン３００に巻き付ける。なお、繊維層３０を形成する分の繊維束Ｔをボビン３００に巻き付ける前に、補強層４０を形成する分の繊維束Ｔの最外層に樹脂ＲＥの染み出し防止用のフィルムを配置してもよい。このようにしてボビン３００を用意した後、このボビン３００からライナ１０に繊維束Ｔを巻き出す。上述した第１の含浸方法および第２の含浸方法によれば、繊維層３０と補強層４０とを連続的に形成できる。
【００１９】
以上で説明した本実施形態の高圧タンク１００の製造方法によれば、ライナ１０と補強層４０との間に、樹脂ＲＥが含浸していない繊維束Ｔによって繊維層３０を形成するため、ライナ１０と補強層４０との離型性が確保できる。
【００２０】
Ｂ．その他の実施形態：
上記実施形態において、繊維層３０と補強層４０との間に離型剤層を形成しても良い。離型剤層は、ステップＳ１１０とＳ１２０との間で形成され、離型剤を繊維層３０の表面にスプレー若しくはワイピング等で塗布して乾燥させることによって形成される。離型剤として水溶性のワックス系離型剤であるポリエチレンワックスや、シリコン系離型剤やフッ素系離型剤等を用いることができる。
【００２１】
本発明は、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中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、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。
【符号の説明】
【００２２】
１０…ライナ、１２…円筒部、１４…ドーム部、２０…口金、３０…繊維層、４０…補強層、１００…高圧タンク、２００…含浸装置、３００…ボビン、ＲＥ…樹脂、Ｔ…繊維束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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