(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂の巻き付け動作に起因したタンク強度の低下を抑えることができるタンクの製造方法を提供することである。【解決手段】回転しているライナ１１に対して張力を付与しながら帯状の繊維強化樹脂３０を巻き付けるタンクの製造方法であって、繊維強化樹脂の巻き付け位置をライナの筒状の胴体部１７の軸方向に往復させながら、少なくとも胴体部に対して繊維強化樹脂のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程を有し、フープ巻き工程では、繊維強化樹脂の巻き付け位置の移動方向を逆向きにする折り返し動作を行う際に、折り返し動作の前後の繊維強化樹脂の張力よりも低い張力で繊維強化樹脂をライナに巻き付ける構成にした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しているライナに対して張力を付与しながら帯状の繊維強化樹脂を巻き付けるタンクの製造方法であって、
前記繊維強化樹脂の巻き付け位置を前記ライナの筒状の胴体部の軸方向に往復させながら、少なくとも前記胴体部に対して前記繊維強化樹脂のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程を有し、
前記フープ巻き工程では、前記繊維強化樹脂の巻き付け位置の移動方向を逆向きにする折り返し動作を行う際に、前記折り返し動作の前後の前記繊維強化樹脂の張力よりも低い張力で前記繊維強化樹脂を前記ライナに巻き付けることを特徴とするタンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンクとして、ガス等の高圧流体が充填されるライナを繊維強化樹脂で外側から補強した高圧タンクが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の高圧タンクの製造時には、いわゆるフィラメントワインディング工法（以下、ＦＷ工法と称する）によって、帯状の繊維強化樹脂に適度な張力をかけながら、ライナの周回りに繊維強化樹脂が巻き付けられる。ＦＷ工法では、ライナが回転して繊維強化樹脂を巻き取りながら、ライナの筒状の胴体部に周回りに強化繊維を巻き付けるフープ巻き工程が行われる。フープ巻き工程では、ライナの軸方向に繊維強化樹脂の巻き付け位置が往復移動されることで、胴体部の周りに幾重にも繊維強化樹脂が巻き付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８５７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フープ巻き工程において繊維強化樹脂の折り返し動作を行う際に、帯状の繊維強化樹脂が捩れた状態でライナの胴体部に巻き付いて、繊維強化樹脂が本来の強度を発揮することができずにタンク強度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明では、繊維強化樹脂の巻き付け動作に起因したタンク強度の低下を抑えることができるタンクの製造方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るタンクの製造方法は、回転しているライナに対して張力を付与しながら帯状の繊維強化樹脂を巻き付けるタンクの製造方法であって、前記繊維強化樹脂の巻き付け位置を前記ライナの筒状の胴体部の軸方向に往復させながら、少なくとも前記胴体部に対して前記繊維強化樹脂のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程を有し、前記フープ巻き工程では、前記繊維強化樹脂の巻き付け位置の移動方向を逆向きにする折り返し動作を行う際に、前記折り返し動作の前後の前記繊維強化樹脂の張力よりも低い張力で前記繊維強化樹脂を前記ライナに巻き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ライナの胴体部に対するフープ巻き工程の折り返し動作を行う際に、折り返し動作の前後の張力よりも低い張力で帯状の繊維強化樹脂がライナに巻き付けられる。このため、折り返し動作による繊維強化樹脂の捩れが少なくなって、繊維強化樹脂の折り返し位置におけるタンク強度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る高圧タンクの断面模式図である。
【図２】本実施形態に係るフープ巻き工程の概略説明図である。
【図３】比較例に係るフープ巻き工程の詳細説明図である。
【図４】本実施形態に係るフープ巻き工程の詳細説明図である。
【図５】繊維強化樹脂の張力と樹脂幅の関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態に係るタンクの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る高圧タンク１０の断面模式図であり、高圧タンク１０を長手方向の中心軸ＣＸを含む面で切断した側方断面構造を示している。図２は本実施形態に係るフープ巻き工程の概略説明図である。なお、以下の説明では、タンクとして車載用の燃料電池システムで燃料電池に水素等の燃料ガスを貯蔵する高圧タンクを例示して説明するが、タンクは燃料電池システム以外の任意の用途で使用されてもよい。
【００１０】
図１に示すように、高圧タンク１０は、タンクの基材となるライナ１１の外面を繊維強化樹脂層１２で被覆したタンク本体１３を有している。タンク本体１３は、円筒部１４の両端から一対のドーム部１５、１６を半球状に膨出させた外面形状を有している。各ドーム部１５、１６の頂点部分は開口しており、各ドーム部１５、１６のそれぞれの開口に口金２１、２５が取り付けられている。一方の口金２１にはバルブ２８が取り付けられており、バルブ２８によってタンク本体１３内のガスの放出および流入が行われる。他方の口金２５でドーム部１６の開口が遮蔽されており、口金２５によってタンク本体１３内が気密に封止されている。
【００１１】
ライナ１１は、燃料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。ライナ１１の本体となる筒状の胴体部１７の両端部には、ライナ径を縮径させるように軸方向外側に膨出した湾曲部１８、１９が連なっており、湾曲部１８、１９の中央には内窄みの開口が形成されている。ライナ１１の樹脂材料としては、例えば、ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリエチレン等の樹脂を用いることができる。ライナ１１には、燃料ガスとして水素ガスの他に、例えば、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の各種圧縮ガス、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質が充填されてもよい。なお、ライナ１１は、樹脂材料に代えてアルミニウム合金等の金属材料によって形成されていてもよい。
【００１２】
繊維強化樹脂層１２は、一方向に引き揃えられた強化繊維に、未硬化樹脂（未硬化の熱硬化性樹脂）が含浸された繊維強化樹脂３０（図２参照）をライナ１１の外面に幾重にも巻き付けて、加熱炉で未硬化樹脂を硬化させることで形成される。繊維強化樹脂層１２は、繊維強化樹脂３０をフープ巻きしたフープ層Ｌ１と繊維強化樹脂３０をヘリカル巻きしたヘリカル層Ｌ２とで形成されている。フープ巻きはライナ１１の胴体部１７に対して繊維強化樹脂３０を部分的にフープ状に巻き付ける巻き付け態様であり、ヘリカル巻きはライナ１１に対して中心軸ＣＸに対して１０°から６０°の角度で繊維強化樹脂３０をヘリカル状に巻き付ける巻き付け態様である。フープ層Ｌ１によってタンク強度が高められ、ヘリカル層Ｌ２によってタンク外面が形作られている。
【００１３】
なお、本実施形態では、ライナ１１に対してフープ巻きによってフープ層Ｌ１を形成した後に、ヘリカル巻きによってヘリカル層Ｌ２を形成する構成にしたが、少なくともフープ巻きを含む巻き付け態様で繊維強化樹脂がライナ１１の外面に巻き付けられて繊維強化樹脂層１２が形成されていればよい。また、強化繊維としては炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等を採用することができる。本実施形態では、強化繊維に含浸される樹脂に熱硬化性樹脂を用いるが、例えば、この樹脂に、ナイロンなどの熱可塑性樹脂を用いてもよい。この場合には、熱可塑性樹脂が軟化した状態で、繊維強化樹脂を巻き付けた後、これを放冷し、熱可塑性樹脂を硬化させればよい。繊維強化樹脂層１２によってライナ１１が外側から補強されることで高圧タンク１０の強度向上と軽量化が実現されている。
【００１４】
一方の口金２１は、アルミニウムまたはその合金等の金属によって形成されている。口金２１の本体となる筒状部２２の外周にはフランジ部２３が設けられている。口金２１は、一方のドーム部１５の内側にフランジ部２３を位置付けるようにして、筒状部２２の一端をドーム部１５から外部に突出させている。筒状部２２にはバルブ２８から延びるノズル２９が差し込まれており、このノズル２９がタンク内の貯蔵空間２０から燃料ガスを排出する排出口および貯蔵空間２０に燃料ガスを充填する充填口になっている。なお、ノズル２９が排出口および充填口を兼用する構成に限らず、バルブ２８には燃料ガスの排出流路と充填流路とが個別に設けられていてもよい。
【００１５】
他方の口金２５は、一方の口金２１と同様に、アルミニウムまたはその合金等の金属によって形成されている。口金２５の本体となる筒状部２６の外周にはフランジ部２７が設けられている。口金２５は、他方のドーム部１６の内側にフランジ部２７を位置付けるようにして、筒状部２６の一端をドーム部１６から外部に突出させている。他方の口金２５の筒状部２６の内側が途中で遮蔽されており、口金２５によって貯蔵空間２０が密閉されている。このようにして、高圧タンク１０には、タンク本体１３、一対の口金２１、２５によって形成された貯蔵空間２０に高圧状態の燃料ガスが適宜取り出し可能な状態で貯蔵されている。
【００１６】
図２に示すように、高圧タンク１０の製造時には、回転しているライナ１１の胴体部１７に対して、帯状の繊維強化樹脂３０の巻き付け位置を軸方向ＣＸに往復させながら、胴体部１７に繊維強化樹脂３０のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程が実施される。フープ巻き工程では、繊維強化樹脂３０に対して張力を付与しながら胴体部１７の外面に繊維強化樹脂３０が平らに巻き付けられ、胴体部１７と湾曲部１８、１９の境界で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置が折り返されている。繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動方向が変わらない通常の巻き付け動作と、巻き付け位置の移動方向が逆向きの折り返し動作との繰り返しによって胴体部１７に繊維強化樹脂３０が積層される。
【００１７】
ところで、フープ巻きの巻き付け方向Ｄ１は中心軸ＣＸに対して必ずしも直交しているわけではなく、中心軸ＣＸに垂直な方向Ｄ２に対して僅かに傾いている。巻き付け位置の移動方向が変わらない通常の巻き付け動作では、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の軸方向の移動速度も一定である。このため、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが変わることなく、胴体部１７に繊維強化樹脂３０のフープ巻きが繰り返されて、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが大きく崩されることがない。繊維強化樹脂層１２に対して比較的高い張力が付与されていても、繊維強化樹脂３０に捩れを抑えて、ライナ１１の胴体部１７の外面に倣って繊維強化樹脂３０を平らに巻き付けることができる。
【００１８】
一方で、巻き付け位置の移動方向が逆向きになる折り返し動作を行う際には、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１が途中で逆転することで繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが崩れ易い。折り返し動作では、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の軸方向の移動速度が変化する。胴体部１７の端部への繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動中は移動速度が徐々に低下し、胴体部１７の端部で巻き付け位置の移動方向が反転した後に、通常の巻き取り動作の移動速度まで、移動速度が徐々に上昇される。このため、折り返し動作の開始直後から繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが変化し始めて、折り返し動作の完了後に繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが完全に逆転する。
【００１９】
このように、折り返し動作は、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動速度が低下してから移動方向の逆転後に元の移動速度に上昇するまでの動作であり、折り返し動作の前後で巻き付け方向Ｄ１の傾きが逆転する所定期間を含む動作である。折り返し動作で繊維強化樹脂３０に比較的高い張力が付与されていると、巻き付け方向Ｄ１の変化に応じて繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが急激に崩れて、ライナ１１の胴体部１７の外面に繊維強化樹脂３０が捩れた状態で巻き付けられる。この高圧タンクに破裂試験が実施されると、繊維強化樹脂３０に捩れが生じた胴体部１７の端部付近でタンクが破壊するという傾向がある。
【００２０】
そこで、本実施形態の高圧タンク１０の製造方法では、フープ巻き工程で折り返し動作を実施する際に、折り返し動作の前後の張力よりも低い張力でライナ１１の胴体部１７に繊維強化樹脂３０を巻き付けている。繊維強化樹脂３０の折り返し動作を行う際に、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の張力を低くすることで、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスの変化を緩やかにしている。繊維強化樹脂３０の折り返し動作が行われた場合でも、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが崩れ難くなって繊維強化樹脂３０の捩れが緩和される。よって、繊維強化樹脂３０の折り返し位置である胴体部１７の端部付近でのタンク強度の低下を抑えることが可能になっている。
【００２１】
以下、本実施の形態のフープ巻き工程について詳細に説明する。図３は比較例に係るフープ巻き構成の詳細説明図であり、（ａ）は筒状部の端部の拡大図、（ｂ）は繊維強化樹脂の張力波形、（ｃ）は折り返し位置での樹脂形状をそれぞれ示している。図４は本実施形態に係るフープ巻き工程の詳細説明図であり、（ａ）は筒状部の端部の拡大図、（ｂ）は繊維強化樹脂の張力波形、（ｃ）は折り返し位置での樹脂形状をそれぞれ示している。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、比較例に係るフープ巻き工程では、製造装置（不図示）の繰り出し部４１から繰り出された帯状の繊維強化樹脂３０がライナ４２の筒状の胴体部４３に巻き取られている。製造装置の繰り出し部４１の上流側で張力が調整されており、繰り出し部４１が動かされることで繊維強化樹脂３０の胴体部４３に対しての巻き付け位置が往復移動されている。これにより、胴体部４３の一端部側から他端部側に向かって巻き付け位置が移動しながら、フープ巻きが繰り返されて繊維強化樹脂３０の通常の巻き付け動作が実施され、胴体部４３の他端部にて巻き付け位置が逆方向に移動しながら、フープ巻きが繰り返されて繊維強化樹脂３０の折り返し動作が実施される。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、比較例に係るフープ巻き工程は、繊維強化樹脂３０の巻き付け時の張力が略一定に調整されており、通常の巻き付け動作と折り返し動作で張力が変わらない。通常の巻き付け動作では、胴体部４３の一端部側から他端部側に向かって一定速度で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置が移動しているため、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが一定である。繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１が変わらずに胴体部４３に巻き付けられるため、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが大きく変わることがない。
【００２４】
繊維強化樹脂３０の折り返し動作では、胴体部４３の他端部の手前で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動速度が徐々に低下して、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが変化し始める。胴体部４３の他端部にて繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動方向が切り替えられた後に、巻き付け位置の移動速度が元の移動速度まで徐々に上昇して、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが完全に逆転する。このとき、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１には、通常の巻き付け動作と同様な張力が付与されているため、折り返し動作の前後において繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが激しく変化する。よって、図３（ｃ）に示すように、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが崩されて繊維強化樹脂３０に捩れが生じる。そのため、胴体部４３の端部外面に繊維強化樹脂３０を平らに巻き付けることができず、捩れた繊維強化樹脂３０が起点になって胴体部４３の端部付近でタンク強度が低下する。
【００２５】
これに対し、図４（ａ）に示すように、本実施の形態に係るフープ巻き工程でも、比較例と同様に製造装置（不図示）の繰り出し部３１から繰り出された帯状の繊維強化樹脂３０がライナ１１の胴体部１７に巻き取られている。製造装置の繰り出し部３１の上流側には、通常の巻き取り動作と折り返し動作で張力を可変する調整機構３２が設けられている。調整機構３２は、繊維強化樹脂３０の搬送路を形成するダンサーローラや各種ガイドローラで構成され、ダンサーローラの移動によって繊維強化樹脂３０の張力を調整して、繊維強化樹脂３０を繰り出し部３１に送り出している。
【００２６】
通常の巻き付け動作によって胴体部１７の一端部側から他端部側に向かって一定速度で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置が移動している間には、調整機構３２によって一定の張力で繊維強化樹脂３０が胴体部１７に巻き付けられる。折り返し動作によって胴体部１７の端部付近で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動方向が切り替えられている間には、調整機構３２によって通常の巻き付け動作よりも低い張力で繊維強化樹脂３０が胴体部１７に巻き付けられる。折り返し動作が完了すると通常の巻き付け動作が再開され、調整機構３２によって一定の張力で再び繊維強化樹脂３０が胴体部１７に巻き付けられる。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、本実施形態に係るフープ巻き工程は、折り返し動作時の繊維強化樹脂３０の張力が、折り返し動作の前後の通常の巻き付け動作時の繊維強化樹脂３０の張力よりも低くなるように調整されている。通常の巻き付け動作では、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが変わらないため、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスを崩すことなく胴体部１７に繊維強化樹脂３０が巻き付けられる。
【００２８】
折り返し動作では、胴体部１７の他端部の手前で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動速度が低下し始めて、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが中心軸ＣＸに垂直な方向Ｄ２（図２参照）に近づけられる。このとき、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動速度の低下の開始に合わせて、調整機構３２によって繊維強化樹脂３０の張力が低下し始めるように調整される。胴体部１７の他端部で繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動方向が逆向きになると、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動速度が上昇し始めて、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１が逆転する。このとき、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置の移動速度の上昇の開始に合わせて、調整機構３２によって繊維強化樹脂３０の張力が上昇し始めるように調整される。
【００２９】
このように、折り返し動作の開始直後から繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが変化し始め、折り返し動作の完了後に繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きが逆転する。そして、折り返し動作中は、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きの変化に合わせて、折り返し動作の前後よりも繊維強化樹脂３０の張力が低くなるように調整されている。繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の変化に合わせて繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の張力が変化するため、折り返し動作の前後において繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが緩やかに変化する。よって、図４（ｃ）に示すように、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが崩れずに繊維強化樹脂３０の捩れが抑えられる。そのため、胴体部１７の端部外面に繊維強化樹脂３０を平らに巻き付けることが可能になって、胴体部１７の端部付近のタンク強度の低下が抑えられる。
【００３０】
なお、調整機構３２は、例えば繊維強化樹脂３０の巻き付け位置が胴体部１７の端部に到達したタイミングで、繊維強化樹脂３０の張力が最小値になるように調整している。この場合、調整機構３２は、折り返しタイミングを頂点としたＶ字状の張力波形が描かれるように繊維強化樹脂３０の張力をサーボ制御している。これにより、繊維強化樹脂３０の巻き付け方向Ｄ１の傾きの変化に合わせて、繊維強化樹脂３０の張力が調整されて、折り返し動作を行う際の繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスの急激な変化が抑えられている。
【００３１】
また、フープ巻き工程は、胴体部１７の周りにのみ繊維強化樹脂３０をフープ巻きする構成に限らず、少なくとも胴体部１７の周りに繊維強化樹脂３０をフープ巻きする構成であればよい。例えば、胴体部１７から湾曲部１９側に繊維強化樹脂３０が部分的に食み出すように、ライナ１１の周りに繊維強化樹脂３０を巻き付けてもよい。湾曲部１９はライナ径を縮径するように湾曲しているため、繊維強化樹脂３０の一部が湾曲部１９側に食み出ることで捩れ易い。しかしながら、張力を緩めながら繊維強化樹脂３０が胴体部１７の端部に巻き付けられるため、繊維強化樹脂３０の一部が湾曲部１９側に食み出ても、繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスが急激に変化することがない。よって、胴体部１７の端部でライナ１１の外径が縮径し始めるような形状であっても、繊維強化樹脂が捩れた状態でライナ１１に巻き付けられることがなく、胴体部１７の端部付近のタンク強度の低下が抑えられる。
【００３２】
また、本実施形態のフープ巻き工程は、折り返し動作で繊維強化樹脂３０に捩れを起こすことが抑えられて、胴体部１７の端部付近での張力の低下が抑えられているため、比較例のフープ巻き工程（図３（ｂ）参照）と比較して通常の巻き付け動作の平均張力を高めることができる。よって、端部の強度低下を考慮して通常の巻き付け動作で繊維強化樹脂３０の張力を低く設定する必要がなく、胴体部１７の端部以外で繊維強化樹脂３０の張力を高めて、全体としてタンク強度を高めることができる。なお、折り返し動作時の張力は、胴体部１７の端部に所定の強度を確保しつつ、繊維強化樹脂３０に弛みが生じない程度に調整されている。
【００３３】
ここで、図５を参照して、繊維強化樹脂３０の張力と樹脂幅の関係について説明する。図５は、繊維強化樹脂３０の張力と樹脂幅の関係を示すグラフである。なお、図中の実線Ｌは、繊維強化樹脂３０の張力が低くなるほど元幅からの変形が小さくなることを示している。
【００３４】
図５に示すように、幅３５ｍｍの帯状の繊維強化樹脂３０に対する張力を変えながら、ライナ１１の外面に巻き付けられた繊維強化樹脂３０の樹脂幅を測定した。この結果、繊維強化樹脂３０に対して張力４００Ｎ−３６０Ｎの張力が付与されているときには、測定値を示すプロットが幅３０ｍｍ以下の範囲に集中した。また、繊維強化樹脂３０に対して張力３４０Ｎ−３００Ｎの張力が付与されているときには、測定値を示すプロットが幅３０ｍｍよりも高い範囲に集中した。すなわち、張力３６０Ｎ以上では元幅からの変形が略５ｍｍ以上となり、張力３４０Ｎ以下では元幅からの変形が略５ｍｍ未満に抑えられている。
【００３５】
繊維強化樹脂３０の元幅からの変形は捩れを示しており、繊維強化樹脂３０の種類によって捩れの許容量は異なるが、例えば元幅からの変形が５ｍｍ以内を良品とする場合には、張力３００Ｎ以上、３５０Ｎ未満に抑えることが好ましい。特に、繊維強化樹脂３０の元幅から変形しないプロットを含む張力３００Ｎ以上、３２０Ｎ以下に抑えることがより好ましい。通常の巻き付け動作時の平均張力を４２０Ｎ（図４（ｂ）参照）として考えると、折り返し動作時の張力は、通常の巻き付け動作時の張力の７０％以上、８０％以下に抑えることが好ましく、７０％以上、７５％以下に抑えることがより好ましい。
【００３６】
続いて、タンクの製造方法について説明する。図６は、本実施の形態に係るタンクの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００３７】
図６に示すように、ライナ１１が準備されると、ＦＷ工法によってライナ１１の外面に繊維強化樹脂層１２の形成処理が開始される。この場合、未硬化樹脂で強化繊維を帯状に束ねた繊維強化樹脂３０が用意され、回転しているライナ１１の胴体部１７に繊維強化樹脂３０のフープ巻きを繰り返すフープ巻き工程が実施される（ステップＳ０１）。フープ巻き工程では、繊維強化樹脂３０の巻き付け位置を胴体部１７の軸方向に往復させながら、通常の巻き付け動作と折り返し動作とによって胴体部１７に繊維強化樹脂３０のフープ巻きが繰り返される。
【００３８】
通常の巻き付け動作では、繊維強化樹脂３０の張力を一定に調整した状態で、胴体部１７の両端部を除く中間領域に繊維強化樹脂３０が巻き付けられる。折り返し動作では、折り返し動作の前後の繊維強化樹脂３０の張力よりも低い張力で繊維強化樹脂３０が胴体部１７の端部付近に巻き付けられる。これにより、折り返し動作時の繊維強化樹脂３０の幅方向の張力バランスの変化が緩やかになって、胴体部１７の端部付近に巻き付けられる繊維強化樹脂３０の捩れが抑えられている。そして、胴体部１７に対して通常の巻き付け動作と折り返し動作が繰り返されることで、胴体部１７の外面には捩れが抑えられた状態で繊維強化樹脂３０が重ねられてフープ層Ｌ１が形成される。フープ層Ｌ１の端部で繊維強化樹脂３０の捩れが抑えられるため、胴体部１７の端部においてタンク強度の低下が抑えられている。
【００３９】
次に、胴体部１７のフープ層Ｌ１の外側に１０°から６０°の巻き付け角度で繊維強化樹脂３０を巻き付けるヘリカル巻き工程が実施される（ステップＳ０２）。ヘリカル巻き工程では、フープ層Ｌ１およびフープ層Ｌ１から露出した湾曲部１８、１９を含むライナ１１全体に対して繊維強化樹脂３０が螺旋状に繰り返し巻き付けられてヘリカル層Ｌ２が形成される。ＦＷ工法によってライナ１１の外面に繊維強化樹脂３０が巻き付け終わると、加熱炉にて加熱されて強化繊維に含浸された未硬化樹脂が硬化される硬化工程が実施される（ステップＳ０３）。これにより、繊維強化樹脂３０同士が接着されて、ライナ１１の外側に繊維強化樹脂層１２が形成される。
【００４０】
以上のように、本実施形態のタンクの製造方法では、ライナ１１の胴体部１７に対するフープ巻き工程の折り返し動作を行う際に、折り返し動作の前後の張力よりも低い張力で帯状の繊維強化樹脂がライナに巻き付けられる。このため、折り返し動作による繊維強化樹脂３０の捩れが少なくなって、繊維強化樹脂３０の折り返し位置におけるタンク強度の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、胴体部１７の両端部付近で折り返し動作を実施する構成にしたが、胴体部１７の両端部間の任意の位置で折り返し動作が行われてもよい。また、フープ巻き工程を例示して説明したが、本開示の技術は胴体部１７の両端付近で繊維強化樹脂３０を巻き付ける構成に適用可能であり、例えば、ヘリカル巻きを行っている最中に胴体部１７の両端付近で繊維強化樹脂３０の張力を低下させるようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態について説明したが、他の実施形態として実施形態および変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。さらに、本開示の技術は本実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩または派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【符号の説明】
【００４３】
１０：高圧タンク、１１：ライナ、１７：胴体部、３０：繊維強化樹脂
【図１】
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【図２】
2020037961.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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