(57)【要約】【課題】従来よりも加熱時間を短縮することができ、加熱後に加熱用の材料を取り出す必要のない高圧タンクの製造方法を提供する。【解決手段】配置工程Ｓ１と、巻回工程Ｓ２と、加熱工程Ｓ３と、を有することを特徴とする高圧タンクの製造方法Ｍ。配置工程Ｓ１では、導電性の加熱材を樹脂ライナの外周に配置する。巻回工程Ｓ２では、加熱材が配置された樹脂ライナの外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻き付ける。加熱工程Ｓ３では、樹脂ライナの外周の加熱材および繊維を誘導加熱によって加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる。【選択図】図１
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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、
導電性の加熱材を樹脂ライナの外周に配置する配置工程と、
前記加熱材が配置された前記樹脂ライナの外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻き付ける巻回工程と、
前記樹脂ライナの外周の前記加熱材および前記繊維を誘導加熱によって加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱工程と、
を有することを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【請求項２】
前記加熱材の電気抵抗率は、前記繊維の電気抵抗率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項３】
前記加熱材は、帯状の金属箔であり、
前記配置工程において、前記金属箔を前記樹脂ライナの外周に巻き付けることを特徴とする請求項２に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項４】
前記加熱工程において前記樹脂ライナの周囲に配置される誘導加熱コイルの少なくとも一部は、前記樹脂ライナに巻き付けられた前記金属箔に沿って巻回されていることを特徴とする請求項３に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂ライナは、円筒部と、該円筒部の軸方向の両側の一対のドーム部とを有し、
前記配置工程において、前記ドーム部および前記円筒部の前記軸方向の両端部に前記金属箔を隙間なく巻き付け、前記円筒部の前記軸方向の中央部に隙間を空けて前記金属箔を巻き付けることを特徴とする請求項３に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項６】
前記金属箔は、アルミニウム箔であることを特徴とする請求項３に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項７】
前記繊維は、炭素繊維であることを特徴とする請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から被加熱物を誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱する誘導加熱方法とその装置および高圧ガスタンクの製造方法に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。この従来の発明は、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して形成した繊維強化樹脂層の高繊維体積含有率化（高Ｖｆ化）の抑制をもたらす新たな誘導加熱手法を提供することを目的としている（同文献、第０００６段落から第０００８段落を参照）。この目的を達成するための手段として、特許文献１は、以下のような誘導加熱方法を開示している。
【０００３】
特許文献１に記載された従来の誘導加熱方法では、中空容器の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有する被加熱物を、その被加熱物を取り囲む誘導加熱コイルにより高周波誘導加熱する。この従来の誘導加熱方法は、誘導加熱コイルに高周波電流を通電して高周波誘導加熱を誘起した上で、以下の第１工程と第２工程を備えることを特徴としている（同文献、請求項１等を参照）。
【０００４】
第１工程は、繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層において、その第１繊維強化樹脂層より中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層より先に高周波誘導加熱による加熱を進める工程である。第２工程は、第１繊維強化樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化が始まった後に、第２繊維強化樹脂層において高周波誘導加熱による加熱を起こす工程である。
【０００５】
この従来の誘導加熱方法により、第２繊維強化樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が加熱を受けて粘度低下を来しても、この第２繊維強化樹脂層の熱硬化性樹脂は、既に硬化を始めた第１繊維強化樹脂層に遮られて第２繊維強化樹脂層から染み出しにくくなる。この結果、繊維強化樹脂層が高周波誘導加熱を受けて昇温する際における樹脂の染み出しを抑制することで、繊維強化樹脂層が高Ｖｆとなることを抑制できる（同文献、第００１１段落等を参照）。
【０００６】
また、従来からフィラメント材料およびライナを使用して複合物品を製造する方法が知られている（下記特許文献２、請求項１等を参照）。この従来の方法は、ａ．ライナの内面と熱伝導関係にある材料を用意する段階と、ｂ．未硬化フィラメント材料をライナの外面に与える段階と、ｃ．ライナの内面と熱伝導関係にある材料の一部を加熱し、材料の一部の加熱によって複合物品を硬化させる段階と、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１６３３０５号公報
【特許文献２】特表２０１４−５２７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された従来の誘導加熱方法は、繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化が始まった後に、その第１繊維強化樹脂層より中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層において加熱を起こす。そのため、繊維強化樹脂層の高Ｖｆ化を抑制できるという優れた効果を有する反面、熱硬化性樹脂全体の硬化時間の短縮に課題がある。
【０００９】
特許文献２に記載された複合物品の製造方法は、上記ａ．のように、ライナの内面と熱伝導関係にある材料を用意し、上記ｃ．のように、その材料の一部を加熱して、ライナの外面の未硬化フィラメント材料を加熱する。そのため、この従来の複合物品の製造方法では、上記ｃ．の複合物品を硬化させる段階の後に、ライナの内面と熱伝導関係にある材料を取り出す必要があり、製造工程が煩雑で時間がかかるという課題がある。
【００１０】
本開示は、従来よりも生産性の向上が可能な高圧タンクの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一態様は、高圧タンクの製造方法であって、導電性の加熱材を樹脂ライナの外周に配置する配置工程と、前記加熱材が配置された前記樹脂ライナの外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻き付ける巻回工程と、前記樹脂ライナの外周の前記加熱材および前記繊維を誘導加熱によって加熱して前記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱工程と、を有することを特徴とする高圧タンクの製造方法である。
【００１２】
本開示の上記一態様では、巻回工程で樹脂ライナの外周に巻き付けられた繊維のうち、樹脂ライナの外表面の近傍の深層部を構成する繊維は、樹脂ライナの外表面から離隔した表層部を構成する繊維よりも、加熱工程で加熱されにくい傾向がある。しかし、本開示の上記一態様によれば、配置工程で樹脂ライナの外周に配置された導電性の加熱材が、加熱工程で誘導加熱によって加熱される。
【００１３】
これにより、巻回工程で樹脂ライナの外周に巻き付けられた繊維のうち、樹脂ライナの外表面の近傍の深層部を構成する繊維に含浸された熱硬化性樹脂が、加熱工程で加熱材と繊維の双方の誘導加熱によって加熱される。そのため、加熱工程において、樹脂ライナの外表面の近傍の深層部を構成する繊維に含浸された熱硬化性樹脂と、樹脂ライナの外表面から離隔した表層部を構成する繊維に含浸された熱硬化性樹脂とを、従来よりも効率よく均一に加熱することができる。
【００１４】
また、加熱材は、配置工程で樹脂ライナの外周に配置されるため、加熱工程の終了後に樹脂ライナの内部から取り出す必要がない。したがって、本開示の上記一態様によれば、加熱工程において樹脂ライナの外周の熱硬化性樹脂全体の硬化時間を従来よりも短縮することができ、従来よりも高圧タンクの製造工程を簡潔にして製造時間を短縮し、高圧タンクの生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、従来よりも生産性の向上が可能な高圧タンクの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の一実施形態に係る高圧タンクの製造方法の各工程を示すフロー図。
【図２】高圧タンクの構成の一例を示す模式的な断面図。
【図３】図１に示す配置工程で外周に加熱材が配置された樹脂ライナの模式図。
【図４】図１に示す加熱工程を経て製造された高圧タンクの模式的な平面図。
【図５】図４に示す高圧タンクの周囲の誘導加熱コイルのV−V線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本開示に係る高圧タンクの製造方法の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本開示の一実施形態に係る高圧タンクの製造方法Ｍの各工程を示すフロー図である。図２は、図１に示す高圧タンクの製造方法Ｍによって製造される高圧タンク１の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【００１９】
本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍは、たとえば３５［ＭＰａ］または７０［ＭＰａ］程度の高圧ガスを貯蔵する高圧ガスタンクの製造方法である。具体的には、高圧タンク１は、たとえば、上記のような高圧の水素ガスを貯蔵する容器である。より具体的には、高圧タンク１は、たとえば、燃料電池車に搭載され、燃料電池車の発電ユニットを構成する燃料電池スタックに水素ガスを供給する車載用高圧タンクである。高圧タンク１は、たとえば、樹脂ライナ１１と、繊維強化樹脂層１２と、加熱層１３と、を備えている。また、図２に示す例において、高圧タンク１は、さらに口金１４，１５を備えている。
【００２０】
樹脂ライナ１１は、ガスバリア性を有する樹脂製の中空容器である。樹脂ライナ１１を構成する樹脂としては、たとえば、ナイロンなどのポリアミド合成樹脂やエチレンビニールアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）を用いることができる。樹脂ライナ１１は、たとえば、円筒部１１ｃと、その円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両側の一対のドーム部１１ｄとを有している。円筒部１１ｃは、たとえば、樹脂ライナ１１の長手方向に延びる中心軸Ａを中心とする円筒状の部分である。ドーム部１１ｄは、円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両端に設けられたドーム状の部分である。
【００２１】
繊維強化樹脂層１２は、主に、硬化した熱硬化性樹脂と、導電性の繊維とによって構成されている。繊維強化樹脂層１２は、たとえば、樹脂ライナ１１の外表面の近傍の深層部１２ｄと、樹脂ライナ１１の外表面から離隔した表層部１２ｓとを有している。表層部１２ｓは、たとえば、繊維強化樹脂層１２の外表面を含み、繊維強化樹脂層１２の厚さの半分程度の厚さを有する部分である。深層部１２ｄは、たとえば、樹脂ライナ１１の外表面または加熱層１３の外表面に対向する繊維強化樹脂層１２の内表面を含み、繊維強化樹脂層１２の厚さの半分程度の厚さを有する部分である。
【００２２】
繊維強化樹脂層１２を構成する熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂を用いることができる。また、導電性の繊維としては、たとえば、炭素繊維を用いることができる。詳細については後述するが、繊維強化樹脂層１２を構成する導電性の繊維は、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた状態で、樹脂ライナ１１の外周に巻き付けられる。また、繊維強化樹脂層１２を構成する熱硬化性樹脂は、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維に含浸された未硬化の状態で樹脂ライナ１１の外周に配置され、樹脂ライナ１１の外周で加熱されて硬化されている。
【００２３】
加熱層１３は、樹脂ライナ１１の外周に配置された加熱材１３ｍ（図３を参照。）の層である。加熱材１３ｍとしては、誘導加熱によって加熱することができる導電性を有する素材を用いることができる。また、誘導加熱による加熱を促進する観点から、加熱材１３ｍの電気抵抗率は、繊維強化樹脂層１２を構成する導電性の繊維の電気抵抗率よりも低いことが好ましい。加熱材１３ｍの具体例としては、帯状の金属箔１３ｆを例示することができる。金属箔１３ｆの素材は、導電性を有し、誘導加熱によって加熱される金属であれば特に限定されない。しかし、加工性や工業上利用性などの観点から、金属箔１３ｆは、アルミニウム箔であることが好ましい。
【００２４】
口金１４，１５は、たとえば、高圧タンク１の中心軸でもある樹脂ライナ１１の円筒部１１ｃの中心軸Ａに平行な方向において、高圧タンク１の両端部に設けられている。より詳細には、口金１４，１５は、樹脂ライナ１１のドーム部１１ｄの頂点を含む中央部に設けられている。高圧タンク１の両端部の一対の口金１４，１５のうち、一方の口金１４は、高圧タンク１の内側と外側に開口を有する流路１４ｃを有し、他方の口金１５は、高圧タンク１の内側と外側に凹部１５ａ，１５ｂを有している。
【００２５】
一方の口金１４の流路１４ｃは、高圧タンク１に貯蔵される流体の出入口となる。また、詳細については後述するが、一対の口金１４，１５は、高圧タンク１の製造時に樹脂ライナ１１を支持するための支持部としても機能する。口金１４，１５の材質としては、たとえば、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン合金など、導電性の金属材料を使用することができる。また、口金１４，１５の材質は、たとえば、セラミックスや樹脂など、電気絶縁性を有する絶縁材料であってもよい。
【００２６】
本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍは、図１に示すように、配置工程Ｓ１と、巻回工程Ｓ２と、加熱工程Ｓ３と、を有することを特徴としている。以下、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍの各工程について、詳細に説明する。
【００２７】
図３は、配置工程Ｓ１によって外周に加熱材１３ｍが配置された状態の樹脂ライナ１１の模式図である。樹脂ライナ１１の形状は、前述のように、円筒部１１ｃと、その円筒部１１ｃの中心軸Ａに平行な方向の両部に設けられたドーム部１１ｄと、を有する３次元的な形状である。しかし、図３では、樹脂ライナ１１の形状を簡略化して平面的に示している。
【００２８】
配置工程Ｓ１は、導電性の加熱材１３ｍを樹脂ライナ１１の外周に配置する工程である。配置工程Ｓ１により、図２に示すように、樹脂ライナ１１の外周に加熱層１３を形成することができる。加熱材１３ｍの電気抵抗率は、加熱工程Ｓ３で誘導加熱によって加熱材１３ｍを加熱しやすくする観点から、巻回工程Ｓ２で樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける導電性の繊維の電気抵抗率よりも低いことが好ましい。また、本実施形態では、加熱材１３ｍとして帯状の金属箔１３ｆを用い、配置工程Ｓ１において、金属箔１３ｆを樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける。具体的には、金属箔１３ｆは、たとえばアルミニウム箔である。
【００２９】
配置工程Ｓ１では、たとえば、図２に示す樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａに平行なシャフト２１（図３参照）を、樹脂ライナ１１に固定された一対の口金１４，１５のうち、一方の口金１４の流路１４ｃに挿入し、そのシャフト２１の先端を、他方の口金１５の一対の凹部１５ａ，１５ｂのうち、樹脂ライナ１１の内側の凹部１５ａに係合させる。さらに、その口金１５の一対の凹部１５ａ，１５ｂのうち、樹脂ライナ１１の外側の凹部１５ｂに、樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａに平行な別のシャフト２２（図３参照）の先端を係合させる。これにより、一対のシャフト２１，２２によって樹脂ライナ１１に固定された一対の口金１４，１５が支持される。シャフト２１，２２は、たとえば、図示を省略する適宜の回転機構によって、樹脂ライナ１１の中心軸Ａを中心として回転可能に設けられている。
【００３０】
配置工程Ｓ１では、たとえば、樹脂ライナ１１に固定された一対の口金１４，１５を支持する一対のシャフト２１，２２を回転させ、中心軸Ａを中心として樹脂ライナ１１を回転させながら、樹脂ライナ１１の外周に長尺の帯状の金属箔１３ｆを巻き付ける。また、配置工程Ｓ１では、たとえば、図３に示すように、樹脂ライナ１１のドーム部１１ｄおよび円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両端部に金属箔１３ｆを隙間なく巻き付け、円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの中央部に隙間Ｇを空けて金属箔１３ｆを巻き付けている。
【００３１】
たとえば、配置工程Ｓ１において、樹脂ライナ１１の外周に帯状の金属箔１３ｆを螺旋巻きで巻き付ける場合を想定する。ここで、螺旋巻きとは、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対し、巻き付ける帯状の金属箔１３ｆの角度βが、０度を超えかつ４５度未満になる巻き方である。この場合、たとえば、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対する帯状の金属箔１３ｆの角度βを増減させながら、金属箔１３ｆを樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける。これにより、樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａの両端部では、帯状の金属箔１３ｆが樹脂ライナ１１の外表面に隙間なく巻き付けられる。また、樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａの中央部では、帯状の金属箔１３ｆが樹脂ライナ１１の外表面の周方向に隙間Ｇを空けて巻き付けられ、隙間Ｇに樹脂ライナ１１の外表面の一部が露出している。
【００３２】
また、図示を省略するが、たとえば、配置工程Ｓ１において、樹脂ライナ１１の外周に帯状の金属箔１３ｆを円筒巻きで巻き付ける場合を想定する。ここで、円筒巻きとは、樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａに対し、巻き付ける帯状の金属箔１３ｆの角度βが、４５度以上かつ９０度未満になる巻き方である。この場合にも、たとえば、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対する帯状の金属箔１３ｆの角度βを増減させながら、金属箔１３ｆを樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける。これにより、樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａの両端部では、帯状の金属箔１３ｆが樹脂ライナ１１の外表面に隙間なく巻き付けられる。また、樹脂ライナ１１の軸方向Ｄａの中央部では、帯状の金属箔１３ｆが樹脂ライナ１１の外表面の軸方向Ｄａに隙間を空けて巻き付けられ、その隙間に樹脂ライナ１１の外表面の一部が露出する。
【００３３】
また、たとえば、配置工程Ｓ１において、樹脂ライナ１１の外周に帯状の金属箔１３ｆを螺旋巻きと円筒巻きとを適宜組み合わせて巻き付けてもよい。この場合にも、たとえば、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対する帯状の金属箔１３ｆの角度βを増減させながら、金属箔１３ｆを樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける。これにより、樹脂ライナ１１のドーム部１１ｄおよび円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両端部に隙間なく金属箔１３ｆを巻き付け、円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの中央部に隙間Ｇを空けて金属箔１３ｆを巻き付けることができる。
【００３４】
なお、配置工程Ｓ１において樹脂ライナ１１の外周に加熱材１３ｍを配置する手法は、前述の手法に限定されない。たとえば、配置工程Ｓ１において、加熱材として熱硬化性樹脂を含浸しない導電性の繊維または金属線材を用い、樹脂ライナ１１の外周にその導電性の繊維または金属線材を巻き付けることによって、加熱材を樹脂ライナ１１の外周に配置してもよい。また、配置工程Ｓ１において、加熱材として、帯状の金属箔１３ｆに代えて、導電性のメッシュまたはシートを用いてもよい。また、配置工程Ｓ１において、塗布または吹付けによって、樹脂ライナ１１の外周に導電性を有する加熱材を配置してもよい。いずれの場合にも、加熱材の電気抵抗率は、巻回工程Ｓ２で樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける導電性の繊維の電気抵抗率よりも低いことが好ましい。
【００３５】
巻回工程Ｓ２は、図３に示す加熱材１３ｍが配置された樹脂ライナ１１の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻き付ける工程である。巻回工程Ｓ２において、熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維は、たとえば前記特許文献１に記載された公知のフィラメントワインディング法（ＦＷ法）によって、加熱材１３ｍが配置された樹脂ライナ１１の外周に繰り返し巻き付けられる。巻回工程Ｓ２で樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける導電性の繊維としては、たとえば、炭素繊維を用いることができる。
【００３６】
また、巻回工程Ｓ２において、加熱材１３ｍが配置された樹脂ライナ１１の外周への繊維の巻き方としては、前述の配置工程Ｓ１における金属箔１３ｆの巻き方と同様に、樹脂ライナ１１を回転させながら巻き付けることができる。また、巻回工程Ｓ２における繊維も巻き方も、前述の配置工程Ｓ１における金属箔１３ｆの巻き方と同様に、螺旋巻き、円筒巻き、およびこれらの組み合わせを、適宜、用いることができる。
【００３７】
図４は、図１に示す加熱工程Ｓ３を経て製造された高圧タンク１の模式的な平面図である。図５は、図４に示す高圧タンク１の周囲の誘導加熱コイル３０のV−V線に沿う断面図である。なお、図５では、誘導加熱コイル３０のみを切断した状態で示している。
【００３８】
加熱工程Ｓ３は、樹脂ライナ１１の外周の加熱材１３ｍおよび繊維を誘導加熱によって加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる工程である。より詳細には、加熱工程Ｓ３は、配置工程Ｓ１で樹脂ライナ１１の外周に配置された導電性の加熱材１３ｍと、巻回工程Ｓ２で加熱材１３ｍの周囲に巻回された導電性の繊維の双方を、誘導加熱コイル３０を用いた誘導加熱によって加熱することで、樹脂ライナ１１の外周の未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させる工程である。加熱工程Ｓ３では、巻回工程Ｓ２を経た樹脂ライナ１１を、たとえば、シャフト２１，２２の回転によって、中心軸Ａを中心として回転させる。
【００３９】
図４および図５に示す例において、巻回工程Ｓ２を経て外周に加熱材１３ｍが配置され、さらにその加熱材１３ｍの周囲に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維が巻回された樹脂ライナ１１は、その全体が誘導加熱コイル３０の内側に配置されている。しかし、加熱工程Ｓ３において、樹脂ライナ１１が中心軸Ａを中心として回転する場合、巻回工程Ｓ２を経た樹脂ライナ１１の径方向の一部のみが誘導加熱コイル３０の内側に配置されるようにしてもよい。
【００４０】
また、加熱工程Ｓ３において、加熱材１３ｍである帯状の金属箔１３ｆを誘導加熱によって効率よく加熱する観点から、樹脂ライナ１１の周囲に配置される誘導加熱コイル３０の少なくとも一部は、樹脂ライナ１１に巻き付けられた金属箔１３ｆに沿って巻回されていることが好ましい。図５に示す例において、樹脂ライナ１１の外周に螺旋巻きされた帯状の金属箔１３ｆの少なくとも一部は、たとえば、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対し、０度を超えかつ４５度未満の角度βで、樹脂ライナ１１の周囲に巻き付けられている。
【００４１】
この場合、螺旋状に巻回された誘導加熱コイル３０の少なくとも一部は、たとえば、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対し、角度βと等しい角度αで巻回されていることが好ましい。また、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対する帯状の金属箔１３ｆの角度βと、樹脂ライナ１１の中心軸Ａに対する誘導加熱コイル３０の角度αとの差は、たとえば、３０度未満であることが好ましく、２０度未満であることがより好ましく、１０度未満であることがさらに好ましい。
【００４２】
このように、角度αと角度βとの差が、たとえば０度以上かつ３０度未満である場合に、誘導加熱コイル３０が金属箔１３ｆに沿って巻回されている、ということができる。なお、配置工程Ｓ１において、誘導加熱コイル３０の角度αと帯状の金属箔１３ｆの角度βとの差が３０度未満になるように角度βを調節しながら、帯状の金属箔１３ｆを樹脂ライナ１１に巻き付けてもよいのは、勿論である。
【００４３】
加熱工程Ｓ３において、誘導加熱コイル３０に供給する電力および電源の周波数は特に限定されない。たとえば、繊維強化樹脂層１２の厚さ、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維と誘導加熱コイル３０との距離、繊維強化樹脂層１２を構成する熱硬化性樹脂の昇温速度などに基づいて、誘導加熱コイル３０に供給する電力と電源の周波数を設定することができる。
【００４４】
以下、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍの作用について説明する。
【００４５】
本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍは、前述のように、次の各工程を有することを特徴としている。まず、導電性の加熱材１３ｍを樹脂ライナ１１の外周に配置する配置工程Ｓ１である。次に、加熱材１３ｍが配置された樹脂ライナ１１の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻き付ける巻回工程Ｓ２である。そして、樹脂ライナ１１の外周の加熱材１３ｍおよび繊維を誘導加熱によって加熱して熱硬化性樹脂を硬化させる加熱工程Ｓ３である。
【００４６】
この高圧タンクの製造方法Ｍでは、巻回工程Ｓ２で樹脂ライナ１１の外周に巻き付けられた繊維のうち、繊維強化樹脂層１２において樹脂ライナ１１の外表面の近傍の深層部１２ｄを構成する繊維は、樹脂ライナ１１の外表面から離隔した表層部１２ｓを構成する繊維よりも、加熱工程Ｓ３で加熱されにくい傾向がある。しかし、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍによれば、配置工程Ｓ１で樹脂ライナ１１の外周に配置されて加熱層１３を形成する導電性の加熱材１３ｍが、加熱工程Ｓ３で誘導加熱によって加熱される。
【００４７】
これにより、巻回工程Ｓ２で樹脂ライナ１１の外周に巻き付けられた繊維のうち、樹脂ライナ１１の外表面の近傍の深層部１２ｄを構成する繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂が、加熱工程Ｓ３で加熱材１３ｍと繊維の双方の誘導加熱によって加熱される。そのため、加熱工程Ｓ３において、樹脂ライナ１１の外表面の近傍の深層部１２ｄを構成する繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂と、樹脂ライナ１１の外表面から離隔した表層部１２ｓを構成する繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂とを、従来よりも効率よく均一に加熱することができる。
【００４８】
また、加熱材１３ｍは、配置工程Ｓ１で樹脂ライナ１１の外周に配置されるため、加熱工程Ｓ３の終了後に樹脂ライナ１１の内部から取り出す必要がない。したがって、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍによれば、加熱工程Ｓ３において樹脂ライナ１１の外周の表層部１２ｓと深層部１２ｄを構成する熱硬化性樹脂全体の硬化時間を、従来よりも短縮することができる。また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍによれば、従来よりも高圧タンクの製造工程を簡潔にして、製造時間を短縮し、高圧タンク１の生産性を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍにおいて、配置工程Ｓ１で樹脂ライナ１１の外周に配置される導電性の加熱材１３ｍの電気抵抗率は、巻回工程Ｓ２で加熱材１３ｍが配置された樹脂ライナ１１の外周に巻回される導電性の繊維の電気抵抗率よりも低い。
【００５０】
これにより、加熱工程Ｓ３において、繊維強化樹脂層１２を構成する導電性の繊維よりも、加熱材１３ｍを誘導加熱によって効率よく加熱することができる。これにより、加熱材１３ｍによって繊維強化樹脂層１２の深層部１２ｄを構成する熱硬化性樹脂を効率よく加熱して、深層部１２ｄを構成する熱硬化性樹脂の硬化時間を短縮させることができる。
【００５１】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍにおいて、加熱材１３ｍは、帯状の金属箔１３ｆである。また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍでは、配置工程Ｓ１において、金属箔１３ｆを樹脂ライナ１１の外周に巻き付ける。
【００５２】
これにより、たとえば繊維強化樹脂層１２を構成する繊維と同様に、加熱材１３ｍを樹脂ライナ１１の外周に巻き付けて配置することができる。また、樹脂ライナ１１に対する金属箔１３ｆの巻き方を制御することで、加熱層１３の厚みを調節したり、樹脂ライナ１１の場所に応じて金属箔１３ｆの配置の仕方を異ならせたりすることができる。
【００５３】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍでは、加熱工程Ｓ３において樹脂ライナ１１の周囲に配置される誘導加熱コイル３０の少なくとも一部が、樹脂ライナ１１に巻き付けられた金属箔１３ｆに沿って巻回されている。
【００５４】
これにより、加熱工程Ｓ３において、樹脂ライナ１１に巻き付けられた金属箔１３ｆを効率よく加熱することができる。そのため、繊維強化樹脂層１２の深層部１２ｄを構成する熱硬化性樹脂の硬化時間を短縮させ、繊維強化樹脂層１２を構成する熱硬化性樹脂全体の硬化時間を短縮することができる。
【００５５】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍにおいて、樹脂ライナ１１は、円筒部１１ｃと、その円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両側の一対のドーム部１１ｄとを有している。また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍでは、配置工程Ｓ１において、ドーム部１１ｄおよび円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両端部に金属箔１３ｆを隙間なく巻き付け、円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの中央部に隙間Ｇを空けて金属箔１３ｆを巻き付ける。
【００５６】
これにより、巻回工程Ｓ２において、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂が、樹脂ライナ１１の円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの中央部において、隙間Ｇを介して樹脂ライナ１１の外表面に接する。一方、樹脂ライナ１１の円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両端部とドーム部１１ｄでは、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂と樹脂ライナ１１の外表面は接しない。
【００５７】
この状態で、加熱工程Ｓ３において、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる。すると、繊維強化樹脂層１２を構成する硬化後の熱硬化性樹脂は、樹脂ライナ１１の円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの中央部において、隙間Ｇを介して樹脂ライナ１１の外表面に接着される。一方、樹脂ライナ１１の円筒部１１ｃの軸方向Ｄａの両端部とドーム部１１ｄでは、繊維強化樹脂層１２を構成する硬化後の熱硬化性樹脂と樹脂ライナ１１の外表面との間に、加熱材１３ｍによって形成された加熱層１３が介在した状態になる。
【００５８】
これにより、加熱材１３ｍによって、繊維強化樹脂層１２を構成する硬化後の熱硬化性樹脂と、樹脂ライナ１１の外表面との接着を、部分的に抑制することができる。そのため、従来、繊維強化樹脂層１２を構成する硬化後の熱硬化性樹脂と、樹脂ライナ１１の外表面との接着を抑制するために使用していた、接着防止剤が不要になる。これにより、接着防止剤のコストを削減することができるだけでなく、樹脂ライナ１１に対する接着防止剤の塗布工程を省略して、高圧タンク１の生産性を向上させることができる。
【００５９】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍにおいて、金属箔１３ｆは、たとえば、アルミニウム箔である。
【００６０】
これにより、金属箔１３ｆの加工性を向上させ、樹脂ライナ１１に対する加熱材１３ｍの巻き付けを容易にして、配置工程Ｓ１の生産性を向上させることができる。また、金属箔１３ｆの工業上利用性および入手性を向上させ、高圧タンク１の製造コストを低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法Ｍにおいて、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維は、炭素繊維である。
【００６２】
これにより、繊維強化樹脂層１２を構成する繊維の導電性を確保し、加熱工程Ｓ３において、繊維を誘導加熱によって加熱し、繊維に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させることができる。また、繊維強化樹脂層１２の強度を向上させ、高圧タンク１の耐圧性、耐久性、および機械的強度を向上させることができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、従来よりも生産性の向上が可能な高圧タンクの製造方法Ｍを提供することができる。
【００６４】
以上、図面を用いて本開示に係る高圧タンクの製造方法の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではない。本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１      高圧タンク
１１    樹脂ライナ
１１ｃ  円筒部
１１ｄ  ドーム部
１３ｆ  金属箔
１３ｍ  加熱材
３０    誘導加熱コイル
Ｄａ    軸方向
Ｇ      隙間
Ｍ      高圧タンクの製造方法
Ｓ１    配置工程
Ｓ２    巻回工程
Ｓ３    加熱工程
【図１】
2020116761.tif 000003
【図２】
2020116761.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020116761.tif 000006
【図５】
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