(57)【要約】【課題】高圧タンクにおいてライナーと補強層との間に生じている空隙の検査精度を向上させる技術を提供する。【解決手段】検査装置１００は、ライナー１１とライナー１１の外表面に形成される繊維強化樹脂層１２とを備える高圧タンク１０の検査処理を実行する。検査装置１００は、ライナー１１の内部に純水を充填してライナー１１の内圧を増加させる。検査装置１００は、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間の空隙１６が消失された状態を検出し、そのときの純水の充填量である空隙消失充填量を取得する。検査装置１００は、予め準備された、空隙１６の容積と空隙消失充填量との間の対応関係に基づいて、前工程において取得された空隙消失充填量に対する空隙１６の容積を取得する。【選択図】図１
2014119292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のタンク容器と、前記タンク容器の外表面に形成される補強層と、を備える高圧タンクの検査方法であって、
（ａ）前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）において取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する工程と、
を備える、検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、前記タンク容器における流体の充填量を増大させて前記タンク容器の内圧を増大させ、前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係を、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係として取得する工程であり、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係において、前記タンク容器の内圧に対して前記流体の充填量が線形的に変化する線形領域を検出する工程と、
（ｂ２）前記線形領域の始端における前記流体の充填量を、前記タンク容器と前記補強層との間の空隙が消失されたときの値として取得する工程と、
（ｂ３）前記空隙の容積と前記流体の充填量との間の、予め準備された対応関係に基づいて、前記工程（ｂ２）において取得された前記流体の充填量の値に対する前記空隙の容積を前記高圧タンクの強度に関する値として取得する工程と、
を含む、検査方法。
【請求項３】
請求項２記載の検査方法であって、さらに、
（ｃ１）前記工程（ｂ３）において取得された前記空隙の容積に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程
を備える、検査方法。
【請求項４】
請求項１記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、
（ａ１）前記タンク容器における流体の充填量を増大させて、前記タンク容器の内圧を第１の圧力から第２の圧力まで増大させ、前記タンク容器の内圧の昇圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の増大変化を表す第１の関係を取得する工程と、
（ａ２）前記タンク容器における前記流体の充填量を減少させて、前記タンク容器の内圧を前記第２の圧力から前記第１の圧力まで低下させ、前記タンク容器の内圧の降圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の減少変化を表す第２の関係を取得する工程と、
を含み、
前記工程（ｂ）は、前記第１の関係および前記第２の関係のそれぞれにおいて、前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する第１の線形領域および第２の線形領域を検出し、前記第１の線形領域および前記第２の線形領域のそれぞれにおける線形関係である第１の線形関係および第２の線形関係の差異に基づいて、前記補強層の強度に関する値を取得する工程である、検査方法。
【請求項５】
請求項４記載の検査方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記第１の線形関係および前記第２の線形関係のそれぞれを前記第１の圧力まで外挿して、前記第１の圧力に対する第１の膨張量および第２の膨張量を取得し、前記第１の膨張量および前記第２の膨張量の差である前記補強層の残留膨張量を、前記補強層の強度に関する値として取得する工程を含む、検査方法。
【請求項６】
請求項５記載の検査方法であって、
前記工程（ｂ）は、さらに、前記第１の関係または前記第２の関係において前記第２の圧力に対する前記タンク容器の膨張量を前記補強層の最大膨張量として取得し、前記最大膨張量と、前記残留膨張量とに基づいて前記補強層の恒久増加率を求める工程を含む、検査方法。
【請求項７】
請求項６記載の検査方法であって、さらに、
（ｃ２）前記恒久増加率に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備える、検査方法。
【請求項８】
請求項１記載の検査方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記線形領域における前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化の変化率を前記高圧タンクの強度に関する値として求める工程である、検査方法。
【請求項９】
請求項８記載の検査方法であって、さらに、
（ｃ３）前記変化率に基づいて前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備える、検査方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の検査方法であって、
前記工程（ａ）は、光学的センサによって、前記高圧タンクの体積変化を、前記タンク容器の膨張量の変化として取得する工程である、検査方法。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の検査方法であって、
前記タンク容器は樹脂部材によって構成されており、
前記補強層は、繊維強化樹脂を前記タンク容器に巻き付けて熱硬化させることによって形成された繊維強化樹脂層である、検査方法。
【請求項１２】
中空のタンク容器と、前記タンク容器の外表面に形成される補強層と、を備える高圧タンクの検査装置であって、
前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する膨張試験部と、
前記膨張試験部が取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する強度検証部と、
を備える、検査装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の検査装置であって、
前記膨張試験部は、前記タンク容器における流体の充填量を増大させて前記タンク容器の内圧を増大させ、前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係を、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係として取得し、
前記強度検証部は、
前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係において、前記タンク容器の内圧に対して前記流体の充填量が線形的に変化する線形領域を検出する線形領域検出部と、
前記線形領域の始端における前記流体の充填量を、前記タンク容器と前記補強層との間の空隙が消失されたときの値として取得し、前記空隙の容積と前記流体の充填量との間の、予め準備された対応関係に基づいて、前記値に対する前記空隙の容積を前記高圧タンクの強度に関する値として取得する空隙容積取得部と、を備える、検査装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の検査装置であって、
前記膨張試験部は、
（ｉ）前記タンク容器における流体の充填量を増大させて、前記タンク容器の内圧を第１の圧力から第２の圧力まで増大させ、前記タンク容器の内圧の昇圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の増大変化を表す第１の関係を取得するとともに、
（ｉｉ）前記タンク容器における前記流体の充填量を減少させて、前記タンク容器の内圧を前記第２の圧力から前記第１の圧力まで低下させ、前記タンク容器の内圧の降圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の減少変化を表す第２の関係を取得し、
前記強度検証部は、前記第１の関係および前記第２の関係のそれぞれにおいて、前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する第１の線形領域および第２の線形領域を検出し、前記第１の線形領域および前記第２の線形領域のそれぞれにおける線形関係である第１の線形関係および第２の線形関係の差異に基づいて、前記補強層の強度に関する値を取得する、検査装置。
【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】
従来から、高圧水素などの高圧流体を貯蔵する圧力容器として、フィラメント・ワインディング法（以下、「ＦＷ法」とも呼ぶ）によって製造された高圧タンクが知られている。ＦＷ法では、樹脂部材等で形成されたタンク容器（以後、「ライナー」とも呼ぶ）の外周に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維が巻き付けられる。そして、その強化繊維の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、繊維強化樹脂の補強層（以下、「繊維強化樹脂層」とも呼ぶ）が形成される。
【０００３】
ところで、ＦＷ法によって高圧タンクを製造した場合には、熱硬化処理後にライナーが熱収縮することによって、ライナーと繊維強化樹脂層との間に空隙が形成されてしまう場合があることが知られている。そのような空隙は、高圧タンクの強度の低下など種々の問題をひき起こす原因となる。特許文献１には、ライナーを透過した高圧のガスがその空隙に滞留することを抑制するために、補強層を貫通する貫通孔を設ける技術が開示されている。また、特許文献２には、ライナーと補強層との間の空隙に樹脂材を注入することによりその空隙を埋める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６１４１４号公報
【特許文献２】特開平１０−２３１９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術では、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙に滞留する高圧ガスを解放できるものの、当該空隙自体を消失させることはできない。それどころか、繊維強化樹脂層に設けた貫通孔によって、繊維強化樹脂層の強度が低下してしまう可能性がある。特許文献２の技術では、樹脂部材を空隙全体に行き渡らせることができず、空隙が分散的に残留し、高圧タンクの強度の低下を抑制できない可能性がある。また、空隙が大きすぎる場合には、その空隙による強度の低下を、樹脂部材によって補償しきれない可能性もある。さらに、特許文献２の技術では、高圧タンクの補強樹脂部材の注入のための器具や工程が追加されるため、高圧タンクの製造コストが増大してしまう可能性がある。
【０００６】
ここで、高圧ガスタンクの使用時には、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙は消失もしくは低減されていることが望ましい。また、当該空隙が著しい高圧ガスタンクについては、不良品として検出されることが望ましい。そのため、繊維強化樹脂層を形成した後の高圧タンクの検査においては、当該空隙の大きさなどを容易かつ正確に把握できることが望ましい。しかし、これまで、高圧タンクの検査においては、ライナーと補強層との間に生じている空隙の検査については十分な工夫がなされてこなかった。
【０００７】
さらに、本発明の発明者は、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙が、高圧タンクの耐圧試験の試験精度を低下させてしてしまう場合があることを見出した。従来から、高圧タンクの耐圧性を検証するために、高圧タンクの内圧の変化に対する高圧タンクの膨張量の変化が測定されてきた。高圧タンクの膨張量の変化の測定方法としては水槽式測定方法が知られている。水槽式測定方法では、純水が充填された密閉容器に高圧タンクを収容する。そして、高圧タンクの内部に流体を供給して内圧を増加させ、高圧タンクの内圧の変化に伴う膨張によって密閉容器から押し出される純水の量を、高圧タンクの膨張量として測定する。
【０００８】
しかし、繊維強化樹脂層を有する高圧タンクについて、上記の水槽式測定方法による膨張量の測定を行うと、密閉容器内において、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙へ純水が侵入し、当該空隙からの空気が漏洩する場合がある。すると、密閉容器から押し出される純水の量が、当該空隙に侵入した純水や当該空隙から漏洩した空気の影響によって変動してしまい、高圧タンクの膨張量の測定結果に誤差を生じさせてしまうことになる。これまで、高圧タンクの膨張量の測定において、ライナーと熱硬化性樹脂の間の空隙の影響を低減することについては十分な工夫がなされてこなかった。
【０００９】
以上の通り、従来は、ライナーと繊維強化樹脂層との間の空隙を考慮した高圧ガスタンクの検査方法についての十分な工夫がなされていなかった。そのほかに、高圧タンクの検査について、その低コスト化や、省資源化、検査工程の容易化、検査装置のユーザビリティ（使い勝手）の向上等が望まれていたが、これらの要求に対しても十分な工夫がなされてこなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部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。
【００１１】
［１］本発明の一形態によれば、中空のタンク容器と、前記タンク容器の外表面に形成される補強層と、を備える高圧タンクの検査方法が提供される。この検査方法は、（ａ）前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）において取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する工程と、を備える。この形態の検査方法によれば、タンク容器と補強層との間の空隙についての検査や、当該空隙の影響が抑制された高圧タンクの強度に関する検査を容易かつ高精度で行うことができる。
【００１２】
［２］上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）は、前記タンク容器における前記流体の充填量を増大させて前記タンク容器の内圧を増大させ、前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係を、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係として取得する工程であっても良く；前記工程（ｂ）は、（ｂ１）前記タンク容器の内圧と前記流体の充填量との関係において、前記タンク容器の内圧に対して前記流体の充填量が線形的に変化する線形領域を検出する工程と、（ｂ２）前記線形領域の始端における前記流体の充填量を、前記タンク容器と前記補強層との間の空隙が消失されたときの値として取得する工程と、（ｂ３）前記空隙の容積と前記流体の充填量との間の、予め準備された対応関係に基づいて、前記工程（ｂ２）において取得された前記流体の充填量の値に対する前記空隙の容積を前記高圧タンクの強度に関する値として取得する工程とを含む工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、高圧タンクにおけるタンク容器と補強層との間の空隙の容積を、流体の充填量に基づいて容易かつ高い精度で取得することができる。
【００１３】
［３］上記形態の検査方法は、さらに、（ｃ１）前記工程（ｂ３）において取得された前記空隙の容積に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備えていても良い。この形態の検査方法によれば、タンク容器と補強層との間の空隙の容積に基づいて、高圧タンクの良否の結果が適切に出力される。従って、例えば、当該空隙に起因して強度が著しく低下してしまっている高圧タンクを不良品として摘出することができる。
【００１４】
［４］上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）は、（ａ１）前記タンク容器における前記流体の充填量を増大させて、前記タンク容器の内圧を第１の圧力から第２の圧力まで増大させ、前記タンク容器の内圧の昇圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の増大変化を表す第１の関係を取得する工程と、（ａ２）前記タンク容器における前記流体の充填量を減少させて、前記タンク容器の内圧を前記第２の圧力から前記第１の圧力まで低下させ、前記タンク容器の内圧の降圧変化に対する前記タンク容器の膨張量の減少変化を表す第２の関係を取得する工程と、を含む工程であっても良く；前記工程（ｂ）は、前記第１の関係および前記第２の関係のそれぞれにおいて、前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する第１の線形領域および第２の線形領域を検出し、前記第１の線形領域および前記第２の線形領域のそれぞれにおける線形関係である第１の線形関係および第２の線形関係の差異に基づいて、前記補強層の強度に関する値を取得する工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、タンク容器の内圧の昇圧時と高圧時のそれぞれにおける、タンク容器の内圧とタンク容器の膨張量の関係を用いるため、高圧タンクの強度に関する検査を、より高い精度で行うことができる。
【００１５】
［５］上記形態の検査方法において、前記工程（ｂ）は、前記第１の線形関係および前記第２の線形関係のそれぞれを前記第１の圧力まで外挿して、前記第１の圧力に対する第１の膨張量および第２の膨張量を取得し、前記第１の膨張量および前記第２の膨張量の差である前記補強層の残留膨張量を、前記補強層の強度に関する値として取得する工程を含む工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、補強層の強度の目安となる残留膨張量（恒久膨張量）を容易に取得することができる。従って、高圧タンクの強度の検証を容易かつ高い精度で行うことができる。
【００１６】
［６］上記形態の検査方法において、前記工程（ｂ）は、さらに、前記第１の関係または前記第２の関係において前記第２の圧力に対する前記タンク容器の膨張量を前記補強層の最大膨張量として取得し、前記最大膨張量と、前記残留膨張量とに基づいて前記補強層の恒久増加率を求める工程を含む工程であっても良い。この形態の検査方法によれば、補強層の強度の目安となる恒久増加率を容易に取得することができる。
【００１７】
［７］上記形態の検査方法は、さらに、（ｃ２）前記恒久増加率に基づいて、前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備えていても良い。この形態の検査方法であれば、高圧タンクの良否判定を恒久増加率に基づいて精度良く行うことができる。
【００１８】
［８］上記形態の検査方法において、前記工程（ｂ）は、前記線形領域における前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化の変化率を前記高圧タンクの強度に関する値として求める工程であっても良い。この形態の検査方法であれば、タンク容器における内圧の変化に対する補強層の膨張量の変化の変化率を補強層の強度の目安として取得できるため、高圧タンクの強度の検査を容易かつ高い精度で行うことができる。
【００１９】
［９］上記形態の検査方法は、さらに、（ｃ３）前記変化率に基づいて前記高圧タンクの良否の結果を出力する工程を備えていても良い。この形態の検査方法であれば、高圧タンクの良否判定を容易かつ高精度で行うことができる。
【００２０】
［１０］上記形態の検査方法において、前記工程（ａ）は、光学的センサによって、前記高圧タンクの体積変化を、前記タンク容器の膨張量の変化として取得する工程であっても良い。この形態の検査方法であれば、タンク容器と補強層との間の空隙が消失された後のタンク容器の膨張量の変化を、高圧タンクの体積変化に基づいて容易に測定することができる。
【００２１】
［１１］上記形態の検査方法において、前記タンク容器は樹脂部材によって構成されていても良く；前記補強層は、繊維強化樹脂を前記タンク容器に巻き付けて熱硬化させることによって形成された繊維強化樹脂層であっても良い。この形態の検査方法であれば、
【００２２】
［１２］本発明の他の形態によれば、中空のタンク容器と、前記タンク容器の外表面に形成される補強層と、を備える高圧タンクの検査装置が提供される。この検査装置は、前記タンク容器における流体の充填量を変化させて前記タンク容器の内圧を変化させ、前記タンク容器の内圧の変化に対する前記タンク容器の膨張量の変化を表す関係を取得する膨張試験部と；前記膨張試験部が取得した前記関係において前記タンク容器の内圧に対して前記タンク容器の膨張量が線形的に変化する線形領域を検出し、前記線形領域における線形関係に基づいて、前記高圧タンクの強度に関する値を取得する強度検証部と；を備える。この形態の検査装置によれば、タンク容器と補強層との間の空隙についての検査や、当該空隙の影響を抑制した高圧タンクの検査を容易かつ高精度で行うことができる。
【００２３】
本発明は、検査方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、高圧タンクにおけるタンク容器と補強層との間の空隙の容積の測定方法や、当該空隙の容積を検出できる高圧タンクの検査装置、当該検査装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】高圧タンクの検査装置の構成を示す概略図。
【図２】高圧タンクの構成を示す概略断面図。
【図３】検査装置が実行する検査処理の処理手順を示す説明図。
【図４】初期充填状態到達後における高圧タンクの内圧と純水の充填量との関係を説明するための説明図。
【図５】空隙消失充填量と高圧タンクの空隙の容積との関係を説明するための説明図。
【図６】第２実施形態における高圧タンクの検査装置の構成を示す概略図。
【図７】第２実施形態の検査装置において実行される高圧タンクの検査処理の処理手順を示す説明図。
【図８】第１と第２の関係を表すグラフの一例を示す説明図。
【図９】繊維強化樹脂層の恒久増加率の取得処理を説明するための説明図。
【図１０】繊維強化樹脂層の膨張変化を説明するための説明図。
【図１１】第３実施形態としての高圧タンクの検査処理の処理手順を示す説明図。
【図１２】第３実施形態における高圧タンクの強度判定を説明するための説明図。
【図１３】第４実施形態における高圧タンクの検査装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
A．第１実施形態：
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態としての高圧タンクの検査装置１００の構成を示す概略図である。この検査装置１００は、高圧タンク１０に純水を充填して高圧タンク１０の内圧を増加させ、その内圧と純水の充填量との関係に基づいて、高圧タンク１０の劣化原因となる空隙（詳細は後述）についての検査を行う。検査装置１００は、純水槽２０と、重量計３０と、ポンプ４０と、圧力検出器５０と、配管６０と、制御部１１０と、を備える。
【００２７】
検査対象である高圧タンク１０はバルブ１５に配管６０が接続されることによって、検査装置１００に取り付けられる。純水槽２０は、高圧タンク１０に充填される純水を貯蔵する貯水槽である。純水槽２０は、配管６０を介して高圧タンク１０に接続されている。重量計３０は、純水を含む純水槽２０の重さを測定し、制御部１１０に出力する。ポンプ４０は、配管６０に設けられており、制御部１１０からの指令に応じて、純水槽２０から高圧タンク１０へと純水を流入させる。圧力検出器５０は、高圧タンク１０とポンプ４０との間における配管６０内の圧力を検出し、制御部１１０に出力する。
【００２８】
制御部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されており、検査装置１００の各構成部を制御して、高圧タンク１０の検査処理（後述）を実行する。制御部１１０は、後述する検査処理を実行するための機能部として、充填制御部１１１と、計測部１１２と、記録部１１３と、容積取得部１１４と、判定部１１５と、を備える。
【００２９】
充填制御部１１１は、ポンプ４０の駆動を制御して高圧タンク１０への純水の供給を制御する。計測部１１２は、重量計３０の検出値に基づき、純水槽２０内の純水の重量の減少量を高圧タンク１０に充填された純水の重量（以下、「純水の充填量」と呼ぶ。）として取得する。また、計測部１１２は、圧力検出器５０の検出値を高圧タンク１０の内圧として取得する。
【００３０】
記録部１１３は、計測部１１２が取得した高圧タンク１０における純水の充填量と内圧とを、記憶部（図示は省略）に格納することによって記録する。容積取得部１１４は、高圧タンク１０における純水の充填量と内圧の検出値の記録に基づいて高圧タンク１０の空隙の容積や高圧タンク１０の使用時における内圧の下限値を取得する。それらの取得方法の詳細については後述する。判定部１１５は、取得された空隙１６の容積に基づいて、高圧タンク１０の良否を判定する。
【００３１】
図２は、検査装置１００の検査対象である高圧タンク１０の構成を示す概略断面図である。なお、図２には、高圧タンク１０の中心軸ＯＬを一点鎖線によって図示してある。高圧タンク１０は、例えば、燃料電池車両に搭載され、燃料電池に燃料ガスとして供給される高圧水素を貯蔵する。高圧タンク１０は、ライナー１１と、繊維強化樹脂層１２と、バルブ側口金１３と、エンド側口金１４と、バルブ１５と、を備える。
【００３２】
ライナー１１は、高圧タンク１０の本体部を構成するタンク容器であり、内部に高圧水素を収容するための収容空間ＳＰを有する。ライナー１１は、略円筒状のシリンダー部と、その両端の略半球状のドーム部と、を有する。なお、２つのドーム部の頂部には、口金部１３，１４が取り付けられる開口部が形成されている。ライナー１１は、例えば、強化プラスチック等の樹脂部材を用いて回転成形法によって形成される。なお、ライナー１１は、樹脂部材に換えて、アルミニウム等の軽金属によって構成されても良い。また、ライナー１１は、回転成形法のような一体成形の製造方法に換えて、複数に分割された部材を接着して一体化する製造方法によって形成されても良い。
【００３３】
繊維強化樹脂層１２は、ライナー１１の外表面を覆う補強層である。繊維強化樹脂層１２は、ライナー１１の外表面に巻き付けられる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；carbon-fiber-reinforced plastic）などの強化繊維と、その強化繊維同士を結着する熱硬化性樹脂と、で構成される。繊維強化樹脂層１２は、以下のように形成される。
（１）熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を、いわゆるヘリカル巻きやフープ巻きなどの所定の巻き方にって、ライナー１１に巻き付ける。
（２）強化繊維が巻き付けられたライナー１１を恒温槽において、例えば８５℃程度の高温で加熱し、強化繊維中の熱硬化性樹脂を熱硬化させる。
【００３４】
バルブ側口金１３は、バルブ１５を取り付けるために接続部であり、高圧タンク１０の一方のドーム部に固定的に取り付けられる。バルブ側口金１３は、略円筒状の本体部と、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間に嵌入される鍔部と、を有する。バルブ側口金１３の開口部はライナー１１の収容空間ＳＰと接続されており、その内周面にはバルブ１５のオネジ部と勘合するメネジ部が形成されている。バルブ側口金１３は、ステンレスやアルミニウムなどの金属部材によって形成されても良いし、強化プラスチック等の樹脂部材によって形成されても良い。なお、バルブ１５は、ライナー１１に繊維強化樹脂層１２が形成された後に、バルブ側口金１３に取り付けられる。
【００３５】
エンド側口金１４は、エンド側口金１４は、ライナー１１の開口部を封止する封止部材であり、バルブ側口金１３とは反対側の高圧タンク１０のドーム部に固定的に取り付けられている。エンド側口金１４は、ライナー１１の開口部に気密に勘合する略円柱状の本体部と、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間に嵌入される鍔部と、を有する。エンド側口金１４は、ステンレスやアルミニウムなどの金属部材によって形成されても良いし、強化プラスチックなどの樹脂部材によって形成されても良い。なお、エンド側口金１４は、繊維強化樹脂層１２から外部に露出する端部部位を有する。これによって、エンド側口金１４は、収容空間ＳＰ内の熱を外部に導く放熱部として機能する。
【００３６】
ところで、高圧タンク１０の製造工程では、繊維強化樹脂層１２の形成後に、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間に空隙１６が形成される場合がある。空隙１６は、繊維強化樹脂層１２を形成するための熱硬化処理後のライナー１１の熱収縮量と繊維強化樹脂層１２の熱収縮量との差に起因して生じる。具体的には、以下の通りである。
【００３７】
熱硬化処理においては、ライナー１１は、恒温槽による加熱と、強化繊維に含浸されているエポキシ樹脂の硬化反応による発熱と、によって昇温する。通常、ライナー１１は、熱膨張係数が大きい材質で構成されており、熱膨張や熱収縮を生じやすい。ライナー１１は、熱硬化処理中には外表面に巻き付けられた強化繊維によって熱膨張が制限されるが、熱硬化処理の後には温度の低下に伴って熱収縮する。そのため、熱硬化処理の後に、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間には空気が閉じ込められた空隙１６が形成されることになる。
【００３８】
著しく大きい空隙１６を有したままの状態で高圧タンク１０が使用されると、ライナー１１の歪みが大きくなり、低温環境下などにおいてライナー１１に破損または亀裂が発生する可能性がある。そのため、高圧タンク１０の使用時においては、空隙１６が消失若しくは低減されていることが望ましい。また、高圧タンク１０の製造時においては、空隙１６が著しく大きい高圧タンク１０については製造不良として出荷前に摘出されることが望ましい。
【００３９】
ここで、高圧タンク１０の空隙１６は、高圧タンク１０のライナー１１に内圧を付与してライナー１１を膨張変形させることにより、消失若しくは低減させることができる。従って、高圧タンク１０の使用時には、そうした空隙１６を消失若しくは低減させることができる高圧タンク１０の内圧を下限値として規定し、高圧タンク１０の内圧がその下限値を下回らないように制御されることが望ましい。そのため、高圧タンク１０の使用前の検査においては、その高圧タンク１０の内圧の下限値が正確に把握できることが望ましい。
【００４０】
ところで、高圧タンク１０の空隙１６の大きさは、Ｘ線ＣＴスキャナの画像によって目視で大まかに確認することができる。しかし、Ｘ線ＣＴスキャナの画像では、空隙の容積を正確に計測することは容易ではない。また、Ｘ線ＣＴスキャナを用いて空隙１６を消失若しくは低減させることができる高圧タンク１０の内圧の下限値を測定する方法としては、例えば、Ｘ線ＣＴスキャナの画像によって空隙１６の状態を確認しつつ高圧タンク１０の内圧を変化させていく方法がある。しかし、この方法では、非常に手間がかかるため、全ての高圧タンク１０について、各高圧タンク１０ごとの適切な内圧の下限値を計測することは困難である。
【００４１】
そこで、本実施形態の検査装置１００（図１）では、以下に説明する検査処理において、高圧タンク１０の空隙１６の大きさ（容積）と、高圧タンク１０の内圧の適切な下限値とを取得する。そして、さらに、空隙１６の容積の検出結果に基づいて、高圧タンク１０の良否を検査する。具体的には以下の通りである。
【００４２】
図３は、検査装置１００が実行する検査処理の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、充填制御部１１１はポンプ４０を駆動させて高圧タンク１０の収容空間ＳＰが純水で満たされるまで供給する。以後、ポンプ４０によって圧力を付与しなくても、高圧タンク１０の収容空間ＳＰが純水で満たされている状態を「初期充填状態」と呼ぶ。充填制御部１１１は、高圧タンク１０が初期充填状態に到達した後に、さらに、ポンプ４０に純水の供給を継続させ、高圧タンク１０の内圧を増加させていく。
【００４３】
ステップＳ２０では、記録部１１３が、高圧タンク１０に充填されている純水の重量と高圧タンク１０の内圧の計測値を計測部１１２から取得して記録する。ステップＳ３０では、容積取得部１１４が、記録部１１３によって記録された計測値に基づいて、高圧タンク１０の内圧の変化に対する純水の充填量の変化を表す関係を取得する。そして、その関係において、ライナー１１の膨張によって空隙１６が消失されたことを示す所定の変化を検出する。
【００４４】
図４は、初期充填状態到達後における高圧タンク１０の内圧と純水の充填量との関係を説明するための説明図である。図４には、初期充填状態到達後における高圧タンク１０の内圧と純水の充填量との関係を示すグラフを、横軸を高圧タンク１０の内圧とし、縦軸を高圧タンク１０の純水の充填量として示してある。このグラフは、本発明の発明者の実験によって得られたものである。なお、このグラフは、初期充填状態に到達したときの高圧ガスの圧力と純水の充填量を原点としている。
【００４５】
本発明の発明者は、初期充填状態に到達した後に高圧タンク１０に対する純水の供給を継続すると純水の充填量が高圧タンク１０の内圧の変化に対して、以下のように変化するとことを見出した。純水の充填量は、まず、高圧タンク１０の内圧に対して、上に凸の曲線を描くように増加する。そして、内圧がある圧力Ｐ１に到達すると、高圧タンク１０の内圧に対してある変化率で線形的に増加するようになる。純水の充填量が高圧タンク１０の内圧に対してこのように変化する理由は以下のように推察される。
【００４６】
初期充填状態に到達した直後は、高圧タンク１０の内圧が増加に伴って、ライナー１１は、空隙１６の空気によって生じる反力を受けつつ膨張していく。そして、ライナー１１の外表面が繊維強化樹脂層１２の内表面に到達し、空隙１６がほとんど消失された状態になった後には、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２とが一体となって膨張変形を開始する。
【００４７】
ここで、空隙１６が存在する期間においては、ライナー１１に働く空気による反力は空隙１６が縮小されるほど大きくなる。そのため、その期間においては、高圧タンク１０の内圧に対して、ライナー１１の膨張量に相当する純水の充填量は曲線的に変化する。そして、空隙１６がほとんど消失された後には、ライナー１１は繊維強化樹脂層１２による抵抗を受けつつ繊維強化樹脂層１２とともに膨張する。そのため、その期間においては、高圧タンク１０の内圧に対して、ライナー１１の膨張量に相当する純水の充填量は直線的（線形的）に変化することになる。
【００４８】
上記の推察から、高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化が曲線的な変化から直線的な変化へと推移するときの圧力Ｐ１は、高圧タンク１０において空隙１６がほとんど消失した状態になったときの圧力であると考えられる。そこで、本実施形態の検査装置１００では、容積取得部１１４は、記録部１１３によって記録された計測値に基づいて、高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が変化する変化点である圧力Ｐ１を取得する。具体的には、容積取得部１１４は、例えば、以下のようにその変化点を検出する。
【００４９】
容積取得部１１４は、記録部１１３によって記録された計測値のデータを用いて、微小区間ごとの高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化率を算出していく。容積取得部１１４は、微小区間ごとの各変化率が、所定の区間において、ほぼ一定の範囲内の変動幅に収束している場合には、高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が直線的に推移していると判定する。そして、当該変化率が最初に取得されたときの内圧を圧力Ｐ１として取得する。なお、この圧力Ｐ１が、高圧タンク１０の空隙１６がほとんど消失さされた状態になる高圧タンク１０の内圧の適切な下限値である。
【００５０】
充填制御部１１１は、容積取得部１１４によって圧力Ｐ１が検出されるまで、高圧タンク１０に対する純水の供給を継続し、高圧タンク１０の内圧を増加させ続ける（図３のステップＳ３０の「ＮＯ」の矢印）。そして、容積取得部１１４によって圧力Ｐ１が検出されたときには、ポンプ４０の駆動を停止させて、高圧タンク１０に対する純水の供給を停止させる（ステップＳ４０）。
【００５１】
ステップＳ５０では、容積取得部１１４は、ステップＳ３０で用いた高圧タンク１０の内圧と純水の充填量との関係（図４）から、高圧タンク１０の内圧が圧力Ｐ１に到達したときの純水の充填量Ｗ１を取得する。なお、この純水の充填量Ｗ１は、高圧タンク１０において、空隙１６をほとんど消失させるできる純水の充填量である。以後、この純水の充填量Ｗ１を「空隙消失充填量Ｗ１」とも呼ぶ。容積取得部１１４は、さらに、空隙消失充填量Ｗ１に基づいて、以下に説明するように、空隙１６の容積を取得する。
【００５２】
図５は、空隙消失充填量Ｗ１と高圧タンク１０の空隙１６の容積との関係を説明するための説明図である。図５には、空隙消失充填量Ｗ１と高圧タンク１０の空隙１６の容積との関係を示すグラフを、横軸を空隙消失充填量とし、縦軸を高圧タンク１０の空隙１６の容積として示してある。なお、このグラフは、本発明の発明者の実験によって得られたものである。
【００５３】
本発明の発明者は、複数の同じ型の高圧タンク１０（以下、「タンクＡ」とも呼ぶ）について、空隙消失充填量Ｗ１と、空隙消失充填量Ｗ１の純水の体積を計測した。ここで、空隙消失充填量Ｗ１に対する純水の体積は、空隙１６を消失させることができるライナー１１の膨張体積、即ち、空隙１６の容積に相当する。
【００５４】
本発明の発明者は、その計測結果から、空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積との間には、グラフＧａに表されるような、線形関係があることを見出した。そして、空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積との間の関係を予め取得しておけば、その関係に基づいて、空隙消失充填量Ｗ１の計測値に対して高圧タンク１０の空隙１６の容積を取得できることを見出した。
【００５５】
本実施形態の検査装置１００では、高圧タンク１０についての空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積との間の関係が設定されたマップが記憶部（図示は省略）に予め格納されている。容積取得部１１４はそのマップを参照して、空隙消失充填量Ｗ１に対する空隙１６の容積Ｖ１を取得する。
【００５６】
ところで、本発明の発明者は、シリンダー部の径がタンクＡとは異なる複数の同じ型の高圧タンク１０（以下、「タンクＢ」とも呼ぶ）についても、同様に、空隙消失充填量Ｗ１と、その空隙消失充填量Ｗ１の純水の体積を計測した。そして、その計測結果から、グラフＧｂに示されるような、グラフＧａとほぼ同じ変化率を示す線形関係を得た。
【００５７】
この結果から、ある型の高圧タンク１０についての空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積との間の線形関係が既知であれば、その線形関係に基づいて、異なる型の高圧タンク１０の線形関係を取得できることがわかる。具体的には、以下の通りである。
【００５８】
ある型の高圧タンク１０について、１組の空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積の計測値を取得し、その１組の計測値に合わせて、既に取得している空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積との間の関係を示すグラフをシフトさせる。これによって、その型の高圧タンク１０についての空隙消失充填量Ｗ１と空隙１６の容積との間の線形関係を得ることができる。
【００５９】
ステップＳ６０（図３）では、判定部１１５が、容積取得部１１４によって取得された空隙１６の容積Ｖ１に基づいて、高圧タンク１０の製品としての良否を判定する。具体的には、判定部１１５は、容積Ｖ１が所定の閾値よりも小さいときには、空隙１６のサイズが許容範囲であるとして、その高圧タンク１０に対して「良」の判定をし、その結果を表示部（図示は省略）などに出力する。この場合には、制御部１１０はそのまま検査処理を終了する。
【００６０】
一方、判定部１１５は、容積Ｖ１が所定の閾値以上であるときには、空隙１６のサイズが許容範囲から外れており、高圧タンク１０の強度が不足する可能性が高いものとして、その高圧タンク１０に対して「否」の判定をし、その結果を表示部（図示は省略）などに出力する。この場合には、制御部１１０は、ステップＳ８０において警告処理を実行した上で、検査処理を終了する。なお、いずれの判定をした場合でも、制御部１１０は、表示部などに、検査結果として、高圧タンク１０の空隙１６の容積と、高圧タンク１０の適切な内圧の下限値と、を出力する。
【００６１】
以上のように、本実施形態の検査装置１００であれば、高圧タンク１０に純水を充填しつつその内圧を計測することによって、空隙１６の容積を容易かつ正確に計測することができる。従って、高圧タンク１０の空隙１６についての検査精度を向上させることができる。また、本実施形態の検査装置１００であれば、空隙１６の容積と同時に、その空隙１６を消失若しくは低減させることができる高圧タンク１０の内圧の下限値である圧力Ｐ１を取得することができる。従って、高圧タンク１０の空隙１６をほとんど消失させた状態で高圧タンク１０の使用を適切に継続させることができる使用基準を適切に決定することができる。
【００６２】
B．第２実施形態：
図６は本発明の第２実施形態としての高圧タンクの検査装置２００の構成を示す概略図である。この検査装置２００は、高圧タンク１０におけるライナー１１の内圧に対する膨張量の変化を表す関係を取得し、その関係に基づいて、高圧タンク１０の強度に関する評価値を取得し、その評価値に基づいて高圧タンク１０の良否判定を行う。なお、高圧タンク１０の構成は、第１実施形態で説明した構成と同じである。
【００６３】
検査装置２００は、純水槽２１０と、重量計２１５と、３つの配管２２１〜２２３と、２つの開閉バルブ２３１，２３２と、ポンプ２３３と、圧力センサ２４１と、温度センサ２４２と、圧力測定値出力部２４３と、制御部２５０と、を備える。純水槽２１０は、高圧タンク１０に供給される純水を貯蔵する。重量計２１５は、純水槽２１０に貯蔵されている純水の重量を測定し、制御部２５０に出力する。なお、重量計２１５は純水槽２１０における純水の温度に応じて出力値を補正しても良い。
【００６４】
第１と第２の配管２２１，２２２はそれぞれ、一端が純水槽２１０に接続されるとともに、他端がともに第３の配管２２３の一端に接続されて合流している。第３の配管２２３の他端は高圧タンク１０のバルブ１５に接続されている。第１と第２の配管２２１，２２２にはそれぞれ、第１と第２の開閉バルブ２３１，２３２が設けられている。また、第１の配管２２１には純水槽２１０と第１の開閉バルブ２３１との間にポンプ２３３が設けられている。なお、ポンプ２３３としては例えば、ブースーターポンプを採用しても良く、昇圧時間の短縮のためにプランジャーポンプを採用しても良い。
【００６５】
検査装置２００は、ライナー１１の内圧を増大させるときには、第１の開閉バルブ２３１を開くとともに第２の開閉バルブ２３２を閉じて、純水槽２１０の純水をポンプ２３３の駆動力によって第１の配管２２１および第３の配管２２３を介してライナー１１へと供給する。また、検査装置２００は、ライナー１１の内圧を低下させるときには、第１の開閉バルブ２３１を閉じるとともに第２の開閉バルブを開き、ライナー１１に充填された純水を、第３の配管２２３および第２の配管２２２を介して純水槽２１０へと送出させる。
【００６６】
圧力センサ２４１は、第３の配管２２３に取り付けられており、第３の配管２２３における純水の圧力を高圧タンク１０におけるライナー１１の内圧として検出する。温度センサ２４２は、例えば熱電対温度計によって構成され、ライナー１１内の純水の温度を検出する。圧力測定値出力部２４３は圧力センサ２４１の検出信号および温度センサ２４２の検出信号を受信する。圧力測定値出力部２４３は、圧力センサ２４３の検出信号に応じた圧力値を、温度センサ２４２の検出信号に応じて補正した上で、制御部２５０に出力する。
【００６７】
制御部２５０は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部２５０は、後述する検査処理を実行するための機能部として、充填制御部２５１と、計測値記録部２５２と、評価値取得部２５３と、判定部２５４と、を備える。充填制御部２５１は、第１と第２の開閉バルブ２３１，２３２の開閉およびポンプ２３３の駆動を制御して高圧タンク１０における純水の充填量を制御することによって、高圧タンク１０の内圧（ライナー１１の内圧）を制御する。
【００６８】
計測値記録部２５２は、圧力測定値出力部２４３の出力値と重量計３０の出力値とを記録する。ここで、計測値記録部２５２は、高圧タンク１０における純水の充填量と高圧タンク１０のライナー１１の容積の膨張量との対応関係を予め有している。計測値記録部２５２は、その対応関係を用いて、圧力測定値出力部２４３の出力値と重量計３０の出力値とに基づき、ライナー１１の内圧と膨張量との関係を取得する。なお、詳細は後述するが、検査装置２００では、ライナー１１の内圧を上昇させていく昇圧時（加圧時）と、降下させていく降圧時（減圧時）のそれぞれについて、ライナー１１の内圧と膨張量との関係を取得する。
【００６９】
評価値取得部２５３は、計測値記録部２５２において取得された上記の関係を用いて、高圧タンク１０の強度に関する評価値として、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率を取得する。恒久増加率およびその取得方法の詳細については後述する。判定部２５４は、評価値取得部２５３によって取得された恒久増加率に基づいて、高圧タンク１０の強度についての良否を判定する。
【００７０】
図７は、第２実施形態の検査装置２００において実行される高圧タンク１０の検査処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この検査処理の実行前には、純水が充填されて初期充填状態（前述）にある高圧タンク１０が検査装置２００に取り付けられる。
【００７１】
ステップＳ１００では、充填制御部２５１は、第１の開閉バルブ２３１を開くとともに第２の開閉バルブ２３２を閉じ、ポンプ２３３を駆動させて、高圧タンク１０に対する純水の供給を開始し、ライナー１１の内圧を初期圧力Ｐ0から、所定の試験圧力Ｐｔまで昇圧させる。計測値記録部２５２は、重量計２１５の出力値と圧力測定値出力部２４３の出力値とを記録し、昇圧時におけるライナー１１の内圧と膨張量との関係を取得する。以下、この昇圧時におけるライナー１１の内圧と膨張量との関係を「第１の関係」とも呼ぶ。
【００７２】
ステップＳ１１０では、充填制御部２５１は、ポンプ２３３の駆動を停止させるとともに第１の開閉バルブ２３１を閉じ、第２の開閉バルブ２３２を開く。これによって、高圧タンク１０からの純水の送出が開始され、ライナー１１の内圧が低下し始める。計測値記録部２５２は、ライナー１１の内圧が試験圧力Ｐｔから初期圧力Ｐ0へと降圧する間の重量計２１５の出力値と圧力測定値出力部２４３の出力値とを記録し、降圧時におけるライナー１１の内圧と膨張量との関係を取得する。以下、この降圧時におけるライナー１１の内圧と膨張量との関係を「第２の関係」とも呼ぶ。
【００７３】
図８は、ステップＳ１００，Ｓ１１０において得られる第１と第２の関係を表すグラフの一例を示す説明図である。図８には、横軸を圧力とし、縦軸を膨張量（純水の充填量）として、高圧タンク１０の昇圧時において得られる第１の関係を表すグラフを実線で図示し、高圧タンク１０の降圧時において得られる第２の関係を表すグラフを一点鎖線で図示してある。
【００７４】
第１の関係を表すグラフと第２の関係を表すグラフとはそれぞれ、第１実施形態で説明した、高圧タンク１０の内圧と純水の充填量との関係を表すグラフ（図４）と同様なグラフとして得られる。第１の関係を表すグラフと第２の関係を表すグラフはそれぞれ、初期圧力Ｐ0の近傍において圧力に対してライナー１１の膨張量が上に凸の曲線を描いて著しく増大する曲線領域と、曲線領域の後段において圧力に対してライナー１１の膨張量が直線的に増大する線形領域と、を有する。
【００７５】
ここで、第１の関係を表すグラフ（実線）と第２の関係を表すグラフ（一点鎖線）とでは、第２の関係を表すグラフの方が、第１の関係を表すグラフより、線形領域における変化の勾配が緩やかになっており、これによって両者は一致しなくなっている。この理由は、高圧タンク１０が一旦膨張すると、その膨張が完全には解消されずに残留するためである。この膨張が残留する度合いが小さいほど、繊維強化樹脂層１２の強度が高いと言える。
【００７６】
ステップＳ１２０〜Ｓ１５０（図７）では、評価値取得部２５３が、計測値記録部２５２によって取得された第１と第２の関係に基づいて、高圧タンク１０の強度に関する評価値として、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率を取得する。「繊維強化樹脂層１２の恒久増加率」とは、高圧タンク１０が膨張・収縮したときに、繊維強化樹脂層１２に残留する膨張の度合いを示すパラメータである。繊維強化樹脂層１２の恒久増加率は以下のように取得される。
【００７７】
図９は、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０における繊維強化樹脂層１２の恒久増加率の取得処理を説明するための説明図である。図９には、図８と同様な、第１と第２の関係を表すグラフを図示してある。以下では、図９を参照図として、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理内容を説明する。
【００７８】
ステップＳ１２０では、評価値取得部２５３は、第１と第２の関係に基づいて、繊維強化樹脂層１２の第１と第２の基準膨張量Ｅａ，Ｅｂを取得する。具体的には、評価値取得部２５３は、第１と第２の関係のそれぞれにおいて線形領域を検出する。そして、それらの線形領域におけるライナー１１の内圧と膨張量との間の線形関係を初期圧力Ｐ0まで外挿して、初期圧力Ｐ0に対して得られる膨張量をそれぞれ、第１と第２の基準膨張量Ｅａ，Ｅｂとして取得する。
【００７９】
図１０は、内圧を付与されたときの繊維強化樹脂層１２の膨張変化を説明するための説明図である。図１０には、横軸を圧力とし、縦軸を膨張量として、ＦＥＭ（Finite Element Method）によって取得された、内圧を付与された繊維強化樹脂層１２の膨張量の変化を示すグラフの一例を図示してある。繊維強化樹脂層１２は、内圧が付与されると、その内圧に応じて線形的に膨張量が増大する。
【００８０】
図１０のグラフに示された関係から、図９に示された第１と第２の関係における線形領域は繊維強化樹脂層１２の膨張変化が支配的となって生じていることがわかる。この線形領域における線形関係を、曲線領域まで外挿することにより、ライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間に空隙が生じているときのライナー１１の内圧の変化に対する繊維強化樹脂層１２の膨張量の変化が推定できる。
【００８１】
即ち、第１の基準膨張量Ｅａは、試験開始前の初期充填状態における繊維強化樹脂層１２の体積を示す値であると解釈できる。また、第２の基準膨張量Ｅｂは、高圧タンク１０の内圧を試験圧力Ｐｔまで昇圧させた後に初期充填状態に復帰させたときの繊維強化樹脂層１２の体積を示す値であると解釈できる。
【００８２】
ステップＳ１３０（図７）では、評価値取得部２５３は、繊維強化樹脂層１２の最大膨張量Ｅｍを取得する。ここで、「繊維強化樹脂層１２の最大膨張量Ｅｍ」とは、高圧タンク１０の試験中における繊維強化樹脂層１２の体積変化の最大値を意味する。評価値取得部２５３は、第１と第２の関係に基づいて、試験圧力Ｐｔに対するライナー１１の最大膨張量Ｅｔを取得する。そして、評価値取得部２５３は、ライナー１１の最大膨張量Ｅｔと第１の基準膨張量Ｅａとの差を、繊維強化樹脂層１２の最大膨張量Ｅｍとして取得する（Ｅｍ＝Ｅｔ−Ｅａ）。
【００８３】
ステップＳ１４０では、評価値取得部２５３は、繊維強化樹脂層１２の恒久膨張量Ｅｐを取得する。ここで、「繊維強化樹脂層１２の恒久膨張量Ｅｐ」とは、高圧タンク１０の内圧を変動させたときに繊維強化樹脂層１２に残留する膨張量を意味し、高圧タンク１０の内圧の変動前後における繊維強化樹脂層１２の体積変化量である。評価値取得部２５３は、第２の基準膨張量Ｅｂと第１の基準膨張量Ｅａとの差を、繊維強化樹脂層１２の恒久膨張量Ｅｐとして取得する（Ｅｐ＝Ｅｂ−Ｅａ）。
【００８４】
ステップＳ１５０では、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率Ｒｉを、繊維強化樹脂層１２の最大膨張量Ｅｍに対する繊維強化樹脂層１２の恒久膨張量Ｅｐの割合として取得する（Ｒｉ＝Ｅｐ／Ｅｍ）。このように、第２実施形態の検査装置２００によれば、高圧タンク１０の内圧の変化に対するライナー１１の膨張量の変化に基づいて、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率を取得することができる。
【００８５】
ステップＳ１６０では、判定部２５４が、評価値取得部２５３によって取得された繊維強化樹脂層１２の恒久増加率Ｒｉに基づいて、高圧タンク１０の強度についての良否を判定する。具体的には、判定部２５４は、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率Ｒｉが所定の閾値よりも小さいときには、繊維強化樹脂層１２が十分な強度を有するものとして、高圧タンク１０に対して「良」の判定をする。この場合には、制御部２５０は、その結果を表示部（図示は省略）などに出力して検査処理を終了する。
【００８６】
一方、ステップＳ１６０において、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率Ｒｉが所定の閾値以上であるときには、判定部２５４は、高圧タンク１０の繊維強化樹脂層１２の強度が不足する可能性があるものとして、高圧タンク１０に対して「否」の判定をする。この場合には、制御部２５０は、ステップＳ１７０において警告処理を実行した上で、検査処理を終了する。なお、いずれの判定をした場合であっても、制御部２５０は、表示部（図示は省略）などに、繊維強化樹脂層１２の最大膨張量Ｅｍ、恒久膨張量Ｅｐ、恒久増加率Ｒｉを検査結果として表示しても良い。
【００８７】
以上のように、第２実施形態の検査装置２００によれば、高圧タンク１０の内圧を試験的に変動させることによって、繊維強化樹脂層１２の強度の目安となる恒久増加率を容易かつ高精度で取得することができる。また、その恒久増加率に基づいて、高圧タンク１０の強度の判定を行うことができるため、高圧タンク１０の強度についての判定精度を向上させることができる。
【００８８】
C．第３実施形態：
図１１は本発明の第３実施形態としての高圧タンク１０の検査処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この検査処理は、第２実形態で説明した検査装置２００（図６）と同様な構成を有する検査装置において実行される。この検査処理では、高圧タンク１０の内圧の変化に繊維強化樹脂層１２の変化の変化率に基づいて、高圧タンク１０の強度の判定を行う。
【００８９】
ステップＳ１００では、第２実施形態で説明したのと同様に、充填制御部２５１が高圧タンク１０の内圧を初期圧力Ｐ0から試験圧力Ｐｔまで昇圧させ、計測値記録部２５２がその昇圧時におけるライナー１１の内圧と膨張量との関係（第１の関係）を取得する。ステップＳ１０５では、評価値取得部２５３は、計測値記録部２５２が取得した第１の関係において線形領域を検出し、その線形領域においてライナー１１の内圧に対する膨張量の変化率を取得する。ステップＳ１６１では、判定部２５４がその変化率に基づいて、高圧タンク１０の強度についての良否判定を実行する。
【００９０】
図１２は、ステップＳ１６１における高圧タンク１０の強度判定を説明するための説明図である。図１２には、ステップＳ１００において取得される、昇圧時におけるライナー１１の内圧と膨張量との関係を示すグラフの一例を図示してある。なお、図１２には、線形領域における変化率αの許容範囲ＡＲの一例をハッチングを付して図示してある。また、図１２には、判定部２５４によって「否」の判定（ＮＧ判定）がなされる場合のグラフの例を破線で図示してある。
【００９１】
前記したとおり、評価値取得部２５３は、ステップＳ１０５において、第１の関係の線形領域においてライナー１１の内圧に対する膨張量の変化率を取得する。ここで、判定部２５４は予め基準となる変化率αを記憶している。判定部２５４は、評価値取得部２５３が取得した変化率が、変化率αに対して所定の許容範囲内（例えば、α±１０％の範囲内）である場合には、繊維強化樹脂層１２の強度は十分であるとして、高圧タンク１０の強度について「良」の判定をする。一方、判定部２５４は、評価値取得部２５３が取得した変化率が、その所定の許容範囲内から外れている場合には、繊維強化樹脂層１２の強度が不十分であるとして、高圧タンク１０の強度について「否」の判定をする。
【００９２】
制御部２５０は、ステップＳ１６１において「良」の判定結果が得られた場合には、そのまま検査処理を終了し、「否」の判定結果が得られた場合には、ステップＳ１７０において警告処理を実行した上で、検査処理を終了する。なお、いずれの判定の場合においても、制御部２５０は、評価値取得部２５３が取得した変化率の値に応じた繊維強化樹脂層１２の強度のレベルを検査結果として表示しても良い。
【００９３】
以上のように、第３実施形態の検査処理であれば、高圧タンク１０の繊維強化樹脂層１２の強度判定を簡易に行うことができる。
【００９４】
D．第４実施形態：
図１３は、本発明の第４実施形態としての高圧タンク１０の検査装置２００Ａの構成を示す概略図である。この検査装置２００Ａは、第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２と、ヘッド制御部２６５と、が追加されている点以外は、第３実施形態で説明した検査装置と同様な構成を有している。なお、この検査装置２００Ａは、以下に説明する点以外は、第３実施形態で説明したのと同じ手順で、高圧タンク１０の検査処理を実行する（図１１）。
【００９５】
第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２はそれぞれ、レーザー光を射出する発光部と、その反射光を受光する受光部と、を備える光学スキャナ装置である。第１の光学ヘッド２６１は、高圧タンク１０の中心軸方向に往復移動して、高圧タンク１０の中心軸方向の全体を光学的に走査する。第２の光学ヘッド２６２は、高圧タンク１０の径方向に往復移動して、高圧タンク１０の径方向の全体を光学的に走査する。
【００９６】
ヘッド制御部２６５は、第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２を制御する。ヘッド制御部２６５は、第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２によって高圧タンク１０の中心軸方向のサイズの変化と、高圧タンク１０の径方向のサイズの変化とを検出する。ヘッド制御部２６５は、その検出値を用いて高圧タンク１０の体積の変化量を算出し、制御部２５０に出力する。
【００９７】
この構成によって、第４実施形態の検査装置２００Ａは、高圧タンク１０の内圧の変化に伴う膨張量の変化を光学的に検出する。制御部２５０の計測値記録部２５２は、圧力測定値出力部２４３から受信した高圧タンク１０の内圧の計測値と、ヘッド制御部２６５から受信した高圧タンク１０の体積の変化量の計測値と、を記録し、昇圧時における高圧タンク１０の内圧と繊維強化樹脂層１２の膨張量との関係を取得する。この関係は、図８のグラフにおける線形領域と同様な線形関係として取得される。
【００９８】
評価値取得部２５３は、計測値記録部２５２が取得した関係において、昇圧時における高圧タンク１０の内圧に対する繊維強化樹脂層１２の膨張量の変化率を取得する。そして、その変化率に基づいて、第３実施形態で説明したのと同様に、繊維強化樹脂層１２の強度についての判定を行い、高圧タンク１０の良否を判定する。
【００９９】
以上の通り、第４実施形態の検査装置２００Ａによれば、高圧タンク１０の膨張量を第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２によって光学的に計測する。従って、純水の充填量に基づいて高圧タンク１０の膨張量を取得する第３実施形態の構成より、より正確に膨張量の変化量を計測することができるため、高圧タンク１０の検査精度を向上させることができる。
【０１００】
E．変形例：
E1．変形例１：
上記各実施形態では、検査装置１００，２００，２００Ａでは、高圧タンク１０に対して純水を充填していた。しかし、検査装置１００，２００，２００Ａは、高圧タンク１０に対して純水以外の流体を充填しても良い。例えば、検査装置１００，２００，２００Ａが高圧タンク１０に対して充填する流体は、高圧水素などの高圧ガスであっても良く、粉体であっても良い。
【０１０１】
E2．変形例２：
上記第１実施形態では、検査装置１００は、高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化が曲線的な変化から直線的な変化に推移したときの純水の充填量を、ライナー１１の外表面が繊維強化樹脂層１２の内表面に接触した状態、即ち、高圧タンク１０において空隙１６が消失された状態になったときの純水の充填量として取得していた。しかし、検査装置１００は、高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化が曲線的な変化から直線的な変化に推移したとき以外のタイミングにおける純水の充填量を取得しても良い。検査装置１００は、空隙１６が所定の状態になったときの純水の充填量を取得すれば良い。検査装置１００は、例えば、Ｘ線ＣＴスキャナによって高圧タンク１０の所定の一部位を観察して、当該部位においてライナー１１と繊維強化樹脂層１２との間隔が所定の幅まで狭くなり、空隙１６が減少した状態を検出しても良い。なお、この場合には、空隙１６の減少分の容積を取得することができ、検査装置１００は、その容積以上の空隙１６が存在していることを検出することができる。
【０１０２】
E3．変形例３：
上記各実施形態では、検査装置１００，２００，２００Ａは、取得した空隙１６の容積や、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率、線形領域における変化率に基づいて、高圧タンク１０についての良否の判定結果を出力していた。しかし、検査装置１００，２００，２００Ａは、高圧タンク１０についての良否についての判定を実行しなくても良く、その判定結果を出力しなくても良い。検査装置１００，２００，２００Ａは、少なくとも、空隙１６の容積や、繊維強化樹脂層１２の恒久増加率、線形領域における変化率などの高圧タンク１０の強度に関する値を取得すれば良い。例えば、上記第２実施形態の検査装置２００は、繊維強化樹脂層１２の恒久膨張量のみを求めて出力するのみの構成であっても良い。
【０１０３】
E4．変形例４：
上記各実施形態において、高圧タンク１０はＦＷ法によって製造される高圧タンク１０を検査対象としていた。しかし、検査装置１００，２００，２００Ａの検査対象となる高圧タンク１０は、ＦＷ法によって形成されていなくても良い。検査装置１００，２００，２００Ａの検査対象となる高圧タンク１０は、ライナー１１の補強層として、繊維強化樹脂層１２以外の他の補強層を有していても良い。
【０１０４】
E5．変形例５：
上記第１実施形態では、検査装置１００は、高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が直線的になったことを検出することによって、高圧タンク１０において空隙１６が消失された状態を検出していた。ここで、「高圧タンク１０の内圧に対する純水の充填量の変化の傾向が直線的」になっている状態には、その変化の近似直線の傾きおよび切片をそれぞれＳＬおよびΔＷｉとし、初期充填状態における収容空間ＳＰの容積をＶSPとしたときに、±１％を切片ΔＷｉに加えた傾きＳＬのそれぞれ直線に挟まれた範囲に近似直線が含まれている状態が含まれるものとしても良い（図４）。
【０１０５】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、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。
【０１０６】
E6．変形例６：
上記第２実施形態の高圧タンク１０の検査処理では、第１と第２の関係に基づいて、恒久膨張量や恒久増加率を取得していた。しかし、高圧タンク１０の検査処理では、恒久膨張量や恒久増加率を取得しなくても良い。高圧タンク１０の検査処理では、第１と第２の関係のそれぞれの線形領域における線形関係の差異に基づいて、繊維強化樹脂層１２の強度に関する値を取得すれば良い。
【０１０７】
E7．変形例７：
上記第３実施形態および第４実施形態では、内圧の昇圧時における高圧タンク１０の内圧と膨張量との関係に基づいて高圧タンク１０の良否判定を行っていた。しかし、内圧の昇圧時における高圧タンク１０の内圧と膨張量との関係に換えて、内圧の降圧時における高圧タンク１０の内圧と膨張量との関係に基づいて高圧タンク１０の良否判定を行っても良い。
【０１０８】
E8．変形例８：
上記第４実施形態では、第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２がレーザー光によって高圧タンク１０を走査することによって、高圧タンク１０の体積の変化量（膨張量）を検出していた。しかし、第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２は、いずれか一方が省略されても良い。また、第１と第２の光学ヘッド２６１，２６２は、レーザー光の走査に換えて、高圧タンク１０の全体を照射する拡散光によって高圧タンク１０の体積の変化を検出しても良い。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…高圧タンク
１１…ライナー
１２…繊維強化樹脂層
１３…バルブ側口金
１４…エンド側口金
１５…バルブ
１６…空隙
２０…純水槽
３０…重量計
４０…ポンプ
５０…圧力検出器
６０…配管
１００…検査装置
１１０…制御部
１１１…充填制御部
１１２…計測部
１１３…記録部
１１４…容積取得部
１１５…判定部
２００…検査装置
２００Ａ…検査装置
２１０…純水槽
２１５…重量計
２２１…第１の配管
２２２…第２の配管
２２３…第３の配管
２３１…第１の開閉バルブ
２３２…第２の開閉バルブ
２３３…ポンプ
２４１…圧力センサ
２４２…温度センサ
２４３…圧力測定値出力部
２５０…制御部
２５１…充填制御部
２５２…記録部
２５３…評価値取得部
２５４…判定部
２６１…第１の光学ヘッド
２６２…第２の光学ヘッド
２６５…ヘッド制御部
ＳＰ…収容空間
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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