(57)【要約】【課題】熱硬化による熱硬化性樹脂の減少を抑制しつつ、熱硬化性樹脂の低粘度化による染み出しを抑制する。【解決手段】高圧ガスタンクの製造方法は、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱し、熱硬化性樹脂を熱硬化させて強化繊維層を形成する熱硬化処理工程を備える。熱硬化処理工程は、繊維層から染み出して分離した熱硬化性樹脂を回収する工程と、回収した熱硬化性樹脂を冷却する工程と、冷却した熱硬化性樹脂をタンク容器の外表面に塗布する工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスタンクの製造方法であって、
熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱し、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて強化繊維層を形成する熱硬化処理工程を備え、
前記熱硬化処理工程は、
前記繊維層から染み出して分離した前記熱硬化性樹脂を回収する工程と、
回収した前記熱硬化性樹脂を冷却する工程と、
冷却した前記熱硬化性樹脂を前記タンク容器の外表面に塗布する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧ガスタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ガスタンクの製造方法として、フィラメントワインディング法（以下、「ＦＷ法」とも呼ぶ）による高圧ガスタンクの製造方法が知られている。ＦＷ法による高圧ガスタンクの製造方法では、ライナーとも呼ばれるタンク容器の外表面に、エポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付けて、その繊維中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、強化繊維層を形成する。
【０００３】
特許文献１には、金属ライナーのドーム部に向けて配置した冷却装置により、ドーム部の樹脂含浸繊維を冷却して樹脂の低粘度化を遅らせるようにし、樹脂含浸繊維の横すべりを抑えるようにした技術が開示されている。また、特許文献２には、熱硬化性樹脂を硬化させて、中空部を有する筒状の基材表面にＦＲＰ（繊維強化樹脂）層を形成する樹脂硬化工程に併行して、ＦＲＰ層の外側に外圧を付与し、かつ、基材の内側に、外圧に対抗する内圧を付与することにより、ＦＲＰ層の形成時における熱硬化性樹脂の染み出しを抑制するようにした技術が開示されている。また、特許文献３には、ライナーの外周に備える繊維硬化樹脂層のエポキシ樹脂を熱硬化させる際に、ライナーの内圧を変化させることにより、部分的な応力集中によるライナーの変形を抑制した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２０１１−１７９６３８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３６４７４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２３０３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１の製造方法は、上記したように、ライナーのドーム部分における樹脂含浸繊維の横すべりの抑制を目的としているため、ドーム部の樹脂含浸繊維のみを冷却して熱硬化性樹脂の低粘度化を遅らせるようにしている。この製造方法の場合、ドーム部の表面からの熱硬化性樹脂の染み出しは抑制されるが、筒状胴部の表面からの熱硬化性樹脂の染み出しは抑制されないため、染み出した熱硬化性樹脂による表面の凸凹や、染み出した樹脂の流れの偏りによる熱硬化性樹脂のツララ、等が発生して表面性状が悪化する、という問題がある。また、染み出して垂れ落ちた熱硬化性樹脂分が無駄になるため、無駄なコストの増加となる可能性がある。また、ＦＲＰ層の熱硬化性樹脂量が減少し、強度低下を招く可能性もある。
【０００６】
熱硬化性樹脂の染み出しを抑制する方法として、単純には、特許文献１の技術の冷却装置による冷却を、ライナーのドーム部だけでなく筒状胴部にも適用して、熱硬化性樹脂の低粘度化を全体的に遅らせることが考えられる。しかしながら、この場合には、冷却装置の大型化する、という問題がある。従って、熱硬化による熱硬化性樹脂の減少を抑制しつつ、熱硬化性樹脂の低粘度化による染み出しを抑制して、表面性状の悪化を抑制することが可能な技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、高圧ガスタンクの製造方法が提供される。この高圧ガスタンクの製造方法は、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱し、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて強化繊維層を形成する熱硬化処理工程を有する。前記熱硬化処理工程は、前記繊維層から染み出して分離した前記熱硬化性樹脂を回収する工程と；回収した前記熱硬化性樹脂を冷却する工程と；冷却した前記熱硬化性樹脂を前記タンク容器の外表面に塗布する工程と；を含む。この形態の高圧ガスタンクの製造方法によれば、染み出して分離した熱硬化樹脂を冷却し塗布するので、繊維層内の熱硬化性樹脂量の減少を抑制しつつ、熱硬化性樹脂の染み出しを抑制することが可能である。これにより、形成された繊維層の表面性状の悪化を抑制することができる。また、回収した熱硬化性樹脂を冷却することにより、熱硬化性樹脂の染み出しを抑制することができるので、熱硬化処理を実行するための装置の小型化に有利である。
【０００９】
本発明は、上記高圧ガスタンクの製造方法や高圧ガスタンクの製造装置等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】熱硬化性樹脂を熱硬化させるための熱硬化処理装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ａ．実施形態：
高圧ガスタンクは、「ライナー」とも呼ばれるタンク容器の外表面に、樹脂含浸繊維をフィラメントワインディング法により巻き付けて繊維層を形成し、繊維層中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層（ＦＲＰ層）を形成することにより、作製される。なお、タンク容器は、ナイロン系樹脂などの樹脂によって構成される。樹脂含浸繊維には、炭素繊維等の剛性の高い繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたものが用いられる。
【００１２】
図１は、熱硬化性樹脂を熱硬化させるための熱硬化処理装置の構成を示す概略図である。この熱硬化処理装置１００は、加熱炉１６０と、加熱炉１６０内に設けられた基台１１０及び加熱部１２０と、加熱炉１６０の内外に設けられた樹脂再塗布部１５０とを備えている。
【００１３】
基台１１０は、タンク容器１０の中心軸ＣＸを中心として、タンク容器１０を所定の回転速度で回転可能なように、タンク容器１０を両端から保持するシャフトとしてのタンク取付部１１１，１１２を有している。また、基台１１０は、タンク取付部１１１，１１２を介してタンク容器１０に回転駆動力を付与する回転駆動部１１３を有している。また、加熱部１２０は、回転駆動部１１３によって回転しているタンク容器１０の全体を、所定の温度（例えば約１３０℃程度）で加熱可能なように設けられている。
【００１４】
樹脂再塗布部１５０は、加熱炉１６０内の基台１１０に取り付けられるタンク容器１０の下部側に設けられた樹脂受けパン１５４および上部側に設けられた複数のスプレーノズル１５２と、加熱炉１６０の外側に設けられた回収樹脂タンク１５１と、を備えている。回収樹脂タンク１５１と各スプレーノズル１５２とは供給配管１５３を介して接続されており、回収樹脂タンク１５１と樹脂受けパン１５４とは回収配管１５５を介して接続されている。加熱炉１６０の外側の回収配管１５５の部分には、回収ポンプ１５６が設けられている。回収樹脂タンク１５１には冷却部１５７が設けられている。冷却部１５７としては、放熱フィンによる空冷式の冷却装置や、低温の冷媒を用いた冷却装置等の種々の冷却装置を用いることができる。
【００１５】
熱硬化処理装置１００は、熱硬化処理として、タンク取付部１１１，１１２に取り付けられたタンク容器１０を、回転駆動部１１３によって所定の回転速度で回転させつつ、加熱部１２０によって、約７〜８時間程度加熱する。これにより、タンク容器１０の外表面に形成された繊維層中の熱硬化性樹脂を熱硬化させてＦＲＰ層を形成する。
【００１６】
ここで、上記熱硬化処理においてタンク容器１０の加熱が開始されると、樹脂含浸繊維中に含浸されていた熱硬化性樹脂の粘度が低下して流動し始め、回転による遠心力に応じて繊維層２１の外表面側（表層側）へと染み出し始める。染み出した低粘度の熱硬化性樹脂２２ａは、垂れ落ちて樹脂受けパン１５４で受けられる。樹脂受けパン１５４で受けられた低粘度の熱硬化性樹脂２２ａは、回収ポンプ１５６により回収配管１５５を介して回収されて回収樹脂タンク１５１へ送られて溜められる。回収樹脂タンク１５１に回収された熱硬化性樹脂２２ａは、冷却部１５７で冷却されることにより粘性が高められた熱硬化性樹脂２２ｂとなる。なお、回収配管１５５中には、例えば、回収ポンプ１５６の入口あるいは出口や、回収樹脂タンク１５１の入口などに、熱硬化性樹脂中に混入した異物をろ過するためのろ過装置（不図示）が設けられる。
【００１７】
回収樹脂タンク１５１に回収されて冷却により粘性が高められた熱硬化性樹脂２２ｂは、供給配管１５３を介して各スプレーノズル１５２からタンク容器１０へ向けて散布されることにより、タンク容器１０の表面に再塗布される。これにより、タンク容器１０の表面に染み出した低粘度の熱硬化性樹脂２２ａと再塗布された高粘度の熱硬化性樹脂２２ｂとが混合され、低粘度の熱硬化性樹脂２２ａが冷却されることになるので、タンク容器１０の繊維層２１の表層側の熱硬化性樹脂の粘性が全体的に高まることになり、熱硬化性樹脂の染み出しを抑制し、垂れ落ちるのを抑制することができ、表面性状の悪化を抑制することが可能である。
【００１８】
また、熱硬化処理中において、タンク容器から染み出した熱硬化性樹脂を高粘度化してタンク容器に再塗布すること、および、これによりタンクの表面の熱硬化性樹脂の粘度の低下を抑制すること、を繰り返すことにより、加熱温度を従来よりも低い温度でコントロールすることができる。これによっても、高温時の熱硬化性樹脂の低粘度化による染み出しを抑制することが可能であり、表面性状の悪化を抑制することが可能である。また、垂れ落ちた熱硬化性樹脂を再活用することにより、繊維層に含まれる熱硬化性樹脂の減少を抑制することができるので、形成されるＦＲＰ層が熱硬化性樹脂の減少によって強度が低下してしまうことを抑制することが可能である。また、用いる樹脂含浸繊維の元々の樹脂含浸量を低く抑えることができるので、無駄を抑制することが可能である。
【００１９】
また、回収した低粘度の熱硬化性樹脂を冷却するのみであるので、課題で説明したようなタンク容器全体を冷却するための冷却装置のような大型の冷却装置は必要なく、装置の小型化に有利である。
【００２０】
Ｂ．変形例：
上記実施形態においては、加熱炉１６０の外部に回収樹脂タンク１５１および回収ポンプ１５６を設けた構成として説明しているが、冷却部１５７が低温の冷媒を用いた冷却装置により回収した低粘度の熱硬化性樹脂２２ａを強制的に冷却する構造の場合には、冷却部１５７を含む回収樹脂タンク１５１および回収ポンプ１５６を、加熱炉１６０内に設けるようにしてもよい。また、回収樹脂タンク１５１に含む冷却部１５７を独立して、回収ポンプ１５６と回収樹脂タンク１５１との間の回収配管１５５中に設けるようにしてもよい。
【００２１】
また、上記実施形態においては、樹脂受けパン１５４と回収樹脂タンク１５１との間の回収配管１５５中に回収ポンプ１５６を設けて、樹脂受けパン１５４で受けられた熱硬化性樹脂２２ｂを吸い込んで回収樹脂タンク１５１へ向けて排出する構成としているが、供給配管１５３の樹脂受けパン１５４側の末端に回収ポンプを設けて、吸気したエアーを回収配管１５５に排出するエアーの流れを利用して、樹脂受けパン１５４で受けられた熱硬化性樹脂２２ｂを回収樹脂タンク１５１へ送り出す構造としてもよい。
【００２２】
なお、タンク容器としては、樹脂性だけでなく金属性等の種々のタンク容器を用いることができる。また、樹脂含浸繊維の繊維としては、炭素繊維だけでなく金属繊維やガラス繊維、アラミド繊維などの種々の強化繊維、これらの混合繊維等の種々の繊維を適用することができる。また、樹脂含浸繊維の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂だけでなくポリアミド樹脂やフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の種々の樹脂を適用することができる。また、繊維層を形成する方法としては、フィラメントワインディング法だけでなくハンドレイアップ法やテープワインディング法等の種々の一般的な方法を適用することができる。
【００２３】
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、上述の効果の一部また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】
【００２４】
１０…タンク容器
２１…繊維層
２２ａ…熱硬化性樹脂
２２ｂ…熱硬化性樹脂
１００…熱硬化処理装置
１１０…基台
１１１，１１２…タンク取付部
１１３…回転駆動部
１２０…加熱部
１５０…樹脂再塗布部
１５１…回収樹脂タンク
１５２…スプレーノズル
１５３…供給配管
１５４…樹脂受けパン
１５５…回収配管
１５６…回収ポンプ
１５７…冷却部
１６０…加熱炉
ＣＸ…中心軸
【図１】
2014030982.tif 000003