(57)【要約】【課題】タンクにおいて、段差によって生じるガラス繊維の折れ曲がりを抑制できる技術を提供する。【解決手段】タンクの製造方法は、（ａ）硬化前補強層を形成する工程と、（ｂ）ラベルの少なくとも一部を硬化前補強層に埋め込む工程と、（ｃ）ラベルを覆うように硬化前の熱硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維を巻き付けて硬化前表面層を形成する工程と、を備え、工程（ａ）は、（ａ１）硬化前内層を形成する工程と、（ａ２）カバー率が、硬化前内層よりも低く、かつ、１００％未満である硬化前外層であって、硬化前内層上に配置された硬化前外層を形成する工程と、を有する。【選択図】図８
2018179081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの製造方法であって、
（ａ）ライナに硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維を巻き付けて硬化前補強層を形成する工程と、
（ｂ）ラベルの少なくとも一部を前記硬化前補強層に埋め込む工程と、
（ｃ）前記ラベルを覆うように前記硬化前の熱硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維を巻き付けて硬化前表面層を形成する工程と、を備え、
前記工程（ａ）は、
（ａ１）硬化前内層を形成する工程と、
（ａ２）前記硬化前補強層が位置する空間において前記熱硬化性樹脂が含浸された繊維が占める体積の割合であるカバー率が、前記硬化前内層よりも低く、かつ、１００％未満である硬化前外層であって、前記硬化前内層上に配置された硬化前外層を形成する工程と、を有する、タンクの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のタンクの製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記硬化前補強層上に前記ラベルを配置する工程と、
（ｂ２）前記工程（ｃ１）において前記ラベル上に巻き付ける前記ガラス繊維によって前記ラベルの少なくとも一部を前記硬化前補強層に埋め込む工程と、を含み、
前記工程（ｂ２）は、前記ラベル上に前記ガラス繊維を巻き付けるときに、前記ガラス繊維に付与する張力を、前記ラベルとは異なる他の部分上に前記ガラス繊維を巻き付けるときの前記ガラス繊維に付与する張力よりも高くする工程を含む、タンクの製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のタンクの製造方法であって、
前記工程（ａ２）によって形成される前記硬化前外層の厚みは、前記ラベルの厚みよりも大きい、タンクの製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のタンクの製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記ラベルの表面が、前記硬化前補強層のうちで前記ラベルが埋め込まれる周囲に位置する硬化前周囲補強層の表面と略同一な面上に位置するまで、前記ラベルを前記硬化前補強層に埋め込む工程である、タンクの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のタンクの製造方法であって、
前記工程（ｂ）によって前記硬化前補強層に埋め込まれる前記ラベルは、金属製である、タンクの製造方法。
【請求項６】
タンクであって、
ライナと、
前記ライナ上に配置された、繊維強化樹脂によって形成された補強層と、
前記補強層上に配置されたラベルと、
前記ラベルを覆って配置された、ガラス繊維強化樹脂によって形成された表面層と、を備え、
前記補強層は、
内層と、
前記補強層が位置する空間において前記繊維強化樹脂が占める体積の割合であるカバー率が、前記内層よりも低く、かつ、１００％未満である外層であって、前記内層上に配置された外層と、を有し、
前記ラベルの少なくとも一部は、前記補強層に埋まっている、タンク。
【請求項７】
請求項６に記載のタンクであって、
前記外層は、前記ラベルの厚みよりも大きい厚みを有する、タンク。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のタンクであって、
前記ラベルの表面と、前記補強層のうちで前記ラベルの周囲に位置する周囲補強層の表面とは、略同一な面上に位置する、タンク。
【請求項９】
請求項６から請求項８までのいずれか一項に記載のタンクであって、
前記ラベルは金属製である、タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タンクについての技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスや液化ガスなどの流体を収容するタンクが知られている（特許文献）。特許文献１の技術では、タンクは、ライナと、ライナ上に繊維強化樹脂によって形成された補強層と、補強層上に配置されたラベルと、ラベルを覆って配置されたガラス繊維を含む表面層と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４２３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術において、補強層上に配置されたラベルと、ラベル周囲に位置する補強層との境界部分に段差が生じる場合がある。この場合、ラベルを覆うようにガラス繊維を巻き付けたときに、段差によってガラス繊維が折れ曲がる場合がある。ここで、タンクに流体が充填されたり、タンクから流体が放出されたりすることで、タンクは膨張収縮を繰り返す。よって、タンクの膨張収縮によって、ガラス繊維の折れ曲がった部分に割れが発生したり、ガラス繊維が剥がれたりする場合がある。よって、従来から、段差によって生じるガラス繊維の折れ曲がりを抑制できる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、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。
【０００６】
（１）本開示の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は、（ａ）ライナに硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維を巻き付けて硬化前補強層を形成する工程と、（ｂ）ラベルの少なくとも一部を前記硬化前補強層に埋め込む工程と、（ｃ）前記ラベルを覆うように前記硬化前の熱硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維を巻き付けて硬化前表面層を形成する工程と、を備え、前記工程（ａ）は、（ａ１）硬化前内層を形成する工程と、（ａ２）前記硬化前補強層が位置する空間において前記熱硬化性樹脂が含浸された繊維が占める体積の割合であるカバー率が、前記硬化前内層よりも低く、かつ、１００％未満である硬化前外層であって、前記硬化前内層上に配置された硬化前外層を形成する工程と、を有する。この形態によれば、硬化前外層のカバー率が１００％未満であるので、硬化前外層は空隙を有する。これにより、ラベルの少なくとも一部を硬化前補強層に埋め込むときに、ラベルによって押し込まれた硬化前外層の繊維を空隙に押し退けることができるので、ラベルの少なくとも一部を容易に硬化前補強層に埋め込むことができる。よって、ラベルとラベルの周囲に位置する硬化前補強層との境界部分に生じる段差を小さくできるので、ガラス繊維を巻き付けるときに、ガラス繊維が境界部分で折れ曲がることを抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態であって、前記工程（ｂ）は、（ｂ１）前記硬化前補強層上に前記ラベルを配置する工程と、（ｂ２）前記工程（ｃ１）において前記ラベル上に巻き付ける前記ガラス繊維によって前記ラベルの少なくとも一部を前記硬化前補強層に埋め込む工程と、を含み、前記工程（ｂ２）は、前記ラベル上に前記ガラス繊維を巻き付けるときに、前記ガラス繊維に付与する張力を、前記ラベルとは異なる他の部分上に前記ガラス繊維を巻き付けるときの前記ガラス繊維に付与する張力よりも高くする工程を含んでもよい。上記形態によれば、ガラス繊維を巻き付けるときにラベルの少なくとも一部を硬化前補強層に埋め込むことができる。
【０００８】
（３）上記形態であって、前記工程（ａ２）によって形成される前記硬化前外層の厚みは、前記ラベルの厚みよりも大きくてもよい。上記形態によれば、ラベルのより多くの部分を硬化前補強層に容易に埋め込むことができる。
【０００９】
（４）上記形態であって、前記工程（ｂ）は、前記ラベルの表面が、前記硬化前補強層のうちで前記ラベルが埋め込まれる周囲に位置する硬化前周囲補強層の表面と略同一な面上に位置するまで、前記ラベルを前記硬化前補強層に埋め込む工程であってもよい。上記形態によれば、ラベルとラベルの周囲に位置する硬化前周囲補強層との境界部分に生じる段差をより小さくできるので、ガラス繊維を巻き付けるときに、ガラス繊維が境界部分で折れ曲がることをより抑制できる。
【００１０】
（５）上記形態であって、前記工程（ｂ）によって前記硬化前補強層に埋め込まれる前記ラベルは、金属製であってもよい。上記形態によれば、ラベルが金属製であるので、硬化前補強層の繊維よりもラベルは硬い。よって、ラベルを硬化前補強層に押し込んでラベルの少なくとも一部を硬化前補強層に埋め込むときに、ラベルによって硬化前補強層の繊維を容易に押し退けることができる。これにより、ラベルの少なくとも一部を硬化前補強層により容易に埋め込むことができる。
【００１１】
（６）本開示の他の一形態によれば、タンクが提供される。このタンクは、ライナと、前記ライナ上に配置された、繊維強化樹脂によって形成された補強層と、前記補強層上に配置されたラベルと、前記ラベルを覆って配置された、ガラス繊維強化樹脂によって形成された表面層と、を備え、前記補強層は、内層と、前記補強層が位置する空間において前記繊維強化樹脂が占める体積の割合であるカバー率が、前記内層よりも低く、かつ、１００％未満である外層であって、前記内層上に配置された外層と、を有し、前記ラベルの少なくとも一部は、前記補強層に埋まっている。上記形態によれば、外層のカバー率が１００％未満であるので、ラベルの少なくとも一部を容易に補強層に埋めることができる。これにより、ラベルとラベルの周囲に位置する補強層との境界部分に生じる段差を小さくできるので、ガラス繊維が境界部分で折れ曲がることを抑制できる。
【００１２】
（７）上記形態であって、前記外層は、前記ラベルの厚みよりも大きい厚みを有していてもよい。上記形態によれば、ラベルのより多くの部分を補強層に容易に埋めることができる。
【００１３】
（８）上記形態であって、前記ラベルの表面と、前記補強層のうちで前記ラベルの周囲に位置する周囲補強層の表面とは、略同一な面上に位置してもよい。上記形態によれば、ラベルとラベルの周囲に位置する補強層（周囲補強層）との境界部分に生じる段差をより小さくできるので、ガラス繊維が境界部分で折れ曲がることをより抑制できる。
【００１４】
（９）上記形態であって、前記ラベルは金属製であってもよい。上記形態によれば、ラベルが金属製であるので、補強層の繊維よりもラベルは硬い。よって、例えば、ラベルを硬化前の補強層に押し込むことでラベルの少なくとも一部を硬化前の補強層に埋め込む場合、ラベルによって硬化前の補強層の繊維を容易に押し退けることができる。これにより、ラベルの少なくとも一部を硬化前の補強層により容易に埋め込むことができる。
【００１５】
本開示は、上記のタンク、タンクの製造方法以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、水素ガスが充填されたタンクを備える燃料電池システム、タンクを搭載した車両などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の第１実施形態としてのタンクの概略構成を示す断面図。
【図２】図１中において点線で囲んだ領域Ｒ２の拡大図。
【図３】繊維束のフープ巻きについて説明する図。
【図４】繊維束のヘリカル巻きについて説明する図。
【図５】タンクの製造工程を説明するフロー図。
【図６】ステップＳ１０の詳細なフロー図。
【図７】ステップＳ１０を説明するための図。
【図８】ステップＳ２０の詳細なフロー図。
【図９】第２実施形態のタンクの製造工程を説明するフロー図。
【図１０】ステップＳ２０ａの詳細なフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本開示の第１実施形態としてのタンク１００の概略構成を示す断面図である。図１は、タンク１００の中心軸Ｏを通り、かつ、中心軸Ｏに平行な切断面のうち、タンク１００のラベルＬＢを通る切断面におけるタンク１００の図である。タンク１００は、本開示の第１実施形態としてのタンク１００の製造方法によって製造される。タンク１００には、例えば、圧縮された水素ガスが充填される。タンク１００は、例えば、燃料電池にアノードガスとしての水素ガスを供給するための供給源として燃料電池車両に搭載される。
【００１８】
タンク１００は、中空容器である。タンク１００は、タンク１００の素体を形成するライナ１０と、補強層２０と、ラベルＬＢと、表面層２５とを備える。タンク１００は、さらに、タンク１００の中心軸Ｏに沿った方向（長手方向）の両側に口金３０，４０を備える。なお、本実施形態において、タンク１００の中心軸Ｏと、ライナ１０の中心軸Ｏとは同じである。
【００１９】
ライナ１０は、ナイロン樹脂によって形成されている。ライナ１０は、内部空間に充填された水素ガス等が外部に漏れないように遮断する性質（いわゆるガス不透過性）を有する。なお、ライナ１０は、ナイロン樹脂に限らず、ポリエチレン系樹脂等の流体不透過性を有する他の合成樹脂や、ステンレス鋼等の金属を用いて形成してもよい。ライナ１０は、略円筒形状を成す円筒部１２と、円筒部１２の長手方向の両端に接続された略半球状のドーム部１４，１６とを有する。
【００２０】
補強層２０は、ライナ１０を覆うように、ライナ１０上に配置されている。補強層２０は、繊維強化樹脂によって形成されている。本実施形態では、補強層２０は、熱硬化性樹脂と炭素繊維との複合材料である炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）によって形成されている。熱硬化性樹脂として、アミン系または無水物系の硬化促進剤、及び、ゴム系の強化剤を有したエポキシ樹脂を用いている。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂に限定されず、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。
【００２１】
ラベルＬＢは、板状の部材である。ラベルＬＢの厚みは、例えば、約１ｍｍ〜約２ｍｍである。本実施形態ではラベルＬＢは金属製であり、例えば、アルミニウムによって作製される。なお、ラベルＬＢは、アルミニウム以外の他の金属（例えば、ステンレス鋼やチタン）や合金によって作製されてもよいし、金属以外の材料（例えば、合成樹脂）によって作製されてもよい。ラベルＬＢは、タンク１００を識別するための情報が記載されている。詳細には、ラベルＬＢの後述する表面には、タンク１００の製造番号、製造履歴（製造日時、製造工場、製造ライン等）等の製造情報が記載されている。ラベルＬＢの表面は、タンク１００の外部から視認可能である。ラベルＬＢは、補強層２０のうち円筒部１２上に配置された円筒補強層２２０上に配置されている。ラベルＬＢおよび補強層２０の詳細は後述する。
【００２２】
表面層２５は、ラベルＬＢを覆った状態で補強層２０上に配置されている。詳細には、表面層２５は、補強層２０の表面およびラベルＬＢの表面を覆うように補強層２０上に配置されている。表面層２５は透明または半透明であり、表面層２５よりもライナ１０側（内側）に配置されたラベルＬＢを、タンク１００の外部から視認できる。表面層２５は、熱硬化性樹脂とガラス繊維との複合材料であるガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）によって形成されている。表面層２５は、補強層２０よりも高い耐衝撃性を有する。本実施形態において、熱硬化性樹脂は、補強層２０を形成する熱硬化性樹脂と同様のエポキシ樹脂を用いている。なお、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂に限定されず、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。また、硬化促進剤、強化剤等を調整することにより補強層２０を形成する熱硬化性樹脂とは性質(粘度、ゲル化温度等)の異なるエポキシ樹脂を用いてもよい。表面層２５は、１層であってもよいし複数の層であってもよい。
【００２３】
口金３０，４０は、ライナ１０の長手方向の両端に位置する２つの開口端にそれぞれ取付けられている。口金３０は、タンク１００の開口として機能すると共に、タンク本体に配管やバルブを取り付けるための取付部として機能する。また、口金３０，４０は、補強層２０および表面層２５を形成する際に、タンク本体をフィラメントワインディング装置へ取り付けるための取付部としても機能する。
【００２４】
図２は、図１中において点線で囲んだ領域Ｒ２の拡大図である。補強層２０は、内層２０２と、外層２０４と、最外層２０６と、を備える。内層２０２は、ライナ１０の外表面と接する層である。内層２０２は、後述するヘリカル巻きやフープ巻きによってライナ１０上に巻き付けられた繊維強化樹脂によって形成されている。内層２０２は、複数の層が積層されて形成されている。また、内層２０２は、カバー率が外層２０４よりも高い層である。カバー率とは、補強層２０（ここでは、内層２０２）が位置する空間において、繊維強化樹脂が占める体積の割合を意味する。すなわち、必要最小限の繊維強化樹脂によってライナ１０の全表面積を隙間なく覆った場合、カバー率は１００％となる。例えば、カバー率７５％とは、補強層２０が位置する空間において繊維強化樹脂が７５％の体積を占め、隙間（空隙）が２５％の体積を占めている。なお、本実施形態において、カバー率は、補強層２０のうちで、円筒部１２上に配置された円筒補強層２２０におけるカバー率を意味する。これは、円筒部１２上に配置された円筒補強層２２０では、ドーム部１４，１６上に配置された補強層２０に比べて、繊維強化樹脂の並び方が単純であるため、円筒補強層２２０の方がドーム部１４，１６上に配置された補強層よりもカバー率を算出しやすいためである。内層２０２のカバー率は、１００％または１００％より大きい。また、内層２０２は、複数の層（例えば、１０層〜２０層）が積層されている。
【００２５】
外層２０４は、内層２０２上に配置されている。外層２０４は、後述するヘリカル巻きによって内層２０２上に巻き付けられた繊維強化樹脂によって形成されている。なお、外層２０４は、ヘリカル巻きとフープ巻きとを組み合わせて形成してもよいし、フープ巻きによって形成してもよい。外層２０４のカバー率は、内層２０２よりも低く、１００％未満である。例えば、外層２０４のカバー率は、５０％以上１００％未満の範囲であってもよく、ラベルＬＢを埋め込む際の繊維の移動先である空隙を十分に確保するために７０％以上９０％以下の範囲であることが好ましい。本実施形態では、外層２０４のカバー率は、約７５％である。なお、外層２０４のカバー率の下限を５０％とすることで、タンク１００の強度が低下する可能性を低減できる。外層２０４は、複数の層（例えば、８層〜１５層）が積層されている。外層２０４は、ラベルＬＢの厚みよりも大きい厚みを有していることが好ましい。例えば、外層２０４の厚みは、ラベルＬＢの厚みの２倍以上であってもよく、２０倍以下であってもよい。本実施形態では、外層２０４は、複数の層によって形成されることで約１３ｍｍの厚みを有する。
【００２６】
最外層２０６は、補強層２０の形状を整えるための層である。最外層２０６は、後述するフープ巻きによって外層２０４上に巻き付けられた繊維強化樹脂によって形成されている。最外層２０６のカバー率は、外層２０４よりも高く、例えば１００％である。最外層２０６は、樹脂が含浸された繊維束を外層２０４上に巻き付けるときの、繊維束に付与される張力が、外層２０４を形成するときに繊維束に付与される張力よりも大きい。例えば、外層２０４を形成するときに巻き付ける繊維束に付与される張力が１５Ｎ〜３０Ｎであるのに対し、最外層２０６を形成するときに巻き付ける繊維束に付与される張力は５０Ｎ〜７０Ｎである。最外層２０６は、１層によって形成されている。なお、最外層２０６は省略してもよいし、複数の層によって形成されていてもよい。
【００２７】
ラベルＬＢは、補強層２０上に配置されている。本実施形態では、ラベルＬＢは、補強層２０のうちで円筒部１２上に形成された円筒補強層２２０上に配置されている。なお、ラベルＬＢが補強層２０上に配置されているとは、ラベルＬＢの表面Ｌｆａが補強層２０に覆われることなく補強層２０に対して露出している状態で、ラベルＬＢの裏面Ｌｆｂが補強層２０と接している状態を意味する。また、ラベルＬＢの少なくとも一部は、補強層２０（詳細には円筒補強層２２０）に埋まっている。本実施形態では、ラベルＬＢの表面Ｌｆａ以外の部分が補強層２０に埋まっている。詳細には、ラベルＬＢは、最外層２０６および外層２０４に埋まっている。また、ラベルＬＢの表面Ｌｆａと、補強層２０のうちでラベルＬＢの周囲に位置する周囲補強層２０Ｔの表面２０ｆａとが略同一な面（例えば、補強層２０の円周方向に沿った面）上に位置する。つまり、タンク１００の中心軸Ｏを通り、かつ、中心軸Ｏに平行な面であってラベルＬＢを通る面でタンク１００を切断したときに（図２に示す切断面のときに）、ラベルＬＢの表面Ｌｆａと周囲補強層２０Ｔの表面２０ｆａとは略同一な平面上に位置する。つまり、ラベルＬＢの表面Ｌｆａと、補強層２０との境界部分は、段差が無く滑らかな面を形成する。本実施形態において、略同一とは、同一に加え、製造過程において生じ得る公差によるずれも含む。
【００２８】
図３は、繊維束３１，３１ａのフープ巻きについて説明する図である。繊維束３１は、熱硬化性樹脂が含浸され、補強層２０を形成するための繊維束である。繊維束３１は、例えば、炭素繊維の束である。繊維束３１ａは、熱硬化性樹脂が含浸され、表面層２５を形成するための繊維束である。繊維束３１ａは、例えば、ガラス繊維の束である。熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１，３１ａは、加熱処理によって熱硬化性樹脂が硬化することで繊維強化樹脂となる。繊維束３１、３１ａは、繊維供給口３５からライナ１０に向けて供給されてライナ１０に巻き付けられる。フープ巻きによって繊維束３１，３１ａがライナ１０の円筒部１２に巻き付けられる。フープ巻きでは、繊維束３１，３１ａがライナ１０の中心軸Ｏに対して略垂直となるように、繊維束３１，３１ａを巻き付けながら、巻き付け位置（換言すれば、繊維供給口３５の位置）を中心軸Ｏ方向に移動させる。換言すれば、フープ巻きとは、中心軸Ｏと繊維束３１，３１ａの巻き付け方向とがなす角度が略垂直となるように、繊維束３１を巻回する方法である。ここで「略垂直」とは、９０°と、繊維束３１同士が重ならないように繊維の巻き付け位置をずらすことによって生じ得る９０°前後の角度と、の両方を含む。
【００２９】
図４は、繊維束３１，３１ａのヘリカル巻きについて説明する図である。ヘリカル巻によって繊維束３１，３１ａが円筒部１２とドーム部１４，１６に亘って巻き付けられる。ヘリカル巻きでは、繊維束３１，３１ａが円筒部１２の中心軸Ｏに対して所定の角度となるように、繊維束３１，３１ａを巻き付けながら、巻き付け位置をライナ１０の周囲において移動させる。換言すれば、ヘリカル巻きとは、中心軸Ｏと繊維束３１，３１ａの巻き付け方向とがなす角度αが所定の角度（例えば、１０°〜３０°の範囲のいずれかの角度）となるように、繊維束３１，３１ａを巻回する方法である。所定の角度とは、任意に定めることができる。例えば、所定の角度を小さくすれば、繊維束３１，３１ａが中心軸Ｏを一周する前に、ドーム部１４，１６における繊維束３１，３１ａの巻き付け方向の折り返しが生じる巻回方法（いわゆる低角度ヘリカル巻き）を実現できる。一方、所定の角度を大きくすれば、ドーム部１４，１６における繊維束３１，３１ａの巻き付け方向の折り返しが生じるまでに、円筒部１２において繊維束３１，３１ａが中心軸Ｏを少なくとも一周する巻回方法（いわゆる高角度ヘリカル巻き）を実現できる。
【００３０】
このように、ライナ１０に対して繊維束３１，３１ａがフープ巻きおよびヘリカル巻きされることによって、ライナ１０上には硬化前補強層や硬化前表面層が形成される。
【００３１】
図５は、タンク１００の製造工程を説明するフロー図である。図６は、ステップＳ１０の詳細なフロー図である。図７は、ステップＳ１０を説明するための図である。図８は、ステップＳ２０の詳細なフロー図である。図７では、ライナ１０上に形成された硬化前補強層２０Ｐの断面を模式的に示しており、硬化前外層２０４Ｐの硬化前内層２０２Ｐに接して配置された層ｈ１と、層ｈ１上に配置された層ｈ２の繊維束３１と空隙３２とを模式的に図示している。
【００３２】
まず、ライナ１０上に硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１を巻き付けて硬化前補強層２０Ｐ（図７）を形成する（ステップＳ１０）。
【００３３】
図６に示すように、ステップＳ１０では、まず、硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１をライナ１０の外表面上に巻き付けて硬化前内層２０２Ｐ（図７）を形成する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２で用いる繊維束３１の繊維には、炭素繊維が用いられている。硬化前内層２０２Ｐは、後の加熱処理によって内層２０２となる層である。硬化前内層２０２Ｐは、繊維束３１をヘリカル巻きやフープ巻きによってライナ１０上に巻き付けることで形成される。硬化前内層２０２Ｐは、カバー率が１００％または１００％より大きくなるように繊維束３１をライナ１０の外表面上に巻き付けることで形成される。つまり、硬化前内層２０２Ｐは、空隙３２を有さない緻密な層である。硬化前補強層２０Ｐにおけるカバー率とは、硬化前補強層２０Ｐが位置する空間において、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１が占める体積の割合を意味する。
【００３４】
ステップＳ１０２の次に、硬化前内層２０２Ｐ上に、硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１を巻き付けて硬化前外層２０４Ｐ（図７）を形成する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で用いる繊維束３１の繊維には、炭素繊維が用いられている。硬化前外層２０４Ｐは、後の加熱処理によって外層２０４となる層である。硬化前外層２０４Ｐは、繊維束３１をヘリカル巻きによって硬化前外層２０４Ｐ上に巻き付けることで形成される。硬化前外層２０４Ｐは複数の層が積層されており、ラベルＬＢの厚みより大きい厚みを有する。例えば、硬化前外層２０４Ｐの厚みは、ラベルＬＢの厚みの２倍以上であってもよく、２０倍以下であってもよい。本実施形態では、硬化前外層２０４Ｐは、複数の層によって形成されることで約１３ｍｍの厚みを有する。
【００３５】
硬化前外層２０４Ｐは、カバー率が、硬化前内層２０２Ｐよりも低く、かつ、１００％未満となるように繊維束３１を硬化前内層２０２Ｐ上に巻き付けることで形成される。つまり、硬化前外層２０４Ｐは、空隙３２を有する層である。例えば、繊維束３１を硬化前内層２０２Ｐ上に巻き付けるときに、隣り合う繊維束３１との間隔を開けることでカバー率を１００％未満にできる。また、間隔の大きさを調整することで、カバー率を調整できる。つまり、間隔を大きくすることでカバー率を低くできる。本実施形態において、硬化前外層２０４Ｐのカバー率は、５０％以上１００％未満の範囲であってもよく、ラベルＬＢを埋め込む際の繊維束３１の移動を可能にするだけの空隙３２を十分に確保するために７０％以上９０％以下の範囲であることが好ましい。硬化前外層２０４Ｐのカバー率の下限を５０％とすることで、タンク１００の強度が低下する可能性を低減できる。
【００３６】
硬化前外層２０４Ｐのカバー率の算出方法を、図７を元に説明する。図７では、複数の層によって形成された硬化前外層２０４Ｐのうちの、層ｈ１を例に説明する。層ｈ１において、繊維束３１は、隣接する繊維束３１に対して幅ＷＧ１の隙間（空隙）３２を開けて巻かれている。繊維束３１の幅を幅Ｗ１とした場合に、層ｈ１におけるカバー率は、１００×Ｗ１／（Ｗ１＋ＷＧ１）％と算出できる。本実施形態の硬化前外層２０４Ｐの各層におけるカバー率はそれぞれ約７５％である。
【００３７】
図６に示すように、ステップＳ１０４の次に、硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１を硬化前外層２０４Ｐ上に巻き付けて硬化前最外層２０６Ｐ（図７）を形成する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６で用いる繊維束３１の繊維には、炭素繊維が用いられている。硬化前最外層２０６Ｐは、後の加熱処理によって最外層２０６となる層である。硬化前最外層２０６Ｐは、繊維束３１をヘリカル巻きによってライナ１０上に巻き付けることで形成される。硬化前最外層２０６Ｐは、カバー率が１００％となるように繊維束３１を硬化前外層２０４Ｐ上に巻き付けることで形成される。つまり、硬化前最外層２０６Ｐは、空隙３２を有さない緻密な層である。ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６を行うことでステップＳ１０は終了する。
【００３８】
図５に示すように、ステップＳ１０の次に金属製のラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込む（ステップＳ２０）。具体的には、図８に示すように、まず硬化前補強層２０Ｐ上にラベルＬＢを配置する（ステップＳ２０２）。本実施形態では、ラベルＬＢは、硬化前補強層２０Ｐのうちで円筒部１２上に位置する補強前円筒補強層２２０Ｐ上に配置される。ステップＳ２０２の次に、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに向けて押し込んで硬化前補強層２０Ｐに埋め込む（ステップＳ２０４）。本実施形態において、ステップＳ２０４は、ラベルＬＢの表面Ｌｆａが、硬化前補強層２０ＰのうちでラベルＬＢが埋め込まれる周囲に位置する硬化前周囲補強層２０ＴＰの表面２０Ｐｆａと略同一な面上に位置するまで、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに押し込んで埋め込む。つまり、ラベルＬＢの表面Ｌｆａと、硬化前補強層２０Ｐとの境界部分は、段差が無く滑らかな面を形成する。ラベルＬＢの硬化前補強層２０Ｐの押し込み方法は、例えば、作業者が手によって押し込む方法や、ローラなどの押込器具を用いて押し込む方法や、後述する硬化前表面層を形成する繊維束３１ａを用いて押し込む方法がある。なお、ラベルＬＢが側面視において平らな平板形状である場合、この押し込みによって補強前円筒補強層２２０Ｐの表面形状に沿うように側面視が円弧形状に変形する。また、埋め込まれる前の状態において、ラベルＬＢは、側面視において補強前円筒補強層２２０Ｐの表面形状に沿った円弧形状であってもよい。
【００３９】
上記のごとく、ステップＳ２０は、硬化前補強層２０Ｐの外表面側からラベルＬＢの少なくとも一部を硬化前補強層２０Ｐに埋め込む工程である。
【００４０】
図５に示すように、ステップＳ２０の次に硬化前表面層２５Ｐを形成する（ステップＳ３０）。具体的には、ラベルＬＢおよび硬化前補強層２０Ｐを覆うように硬化前の熱硬化性樹脂が含浸された繊維束３１ａを巻き付けて硬化前表面層２５Ｐを形成する。硬化前表面層２５Ｐは、後の加熱処理によって表面層２５となる層である。硬化前表面層２５Ｐは、繊維束３１ａをヘリカル巻きやフープ巻きによってライナ１０上に巻き付けることで形成される。
【００４１】
ステップＳ３０の次に、加熱により各層２０Ｐ，２５Ｐの熱硬化性樹脂を硬化させる（ステップＳ４０）。ステップＳ４０は、例えば、硬化前補強層２０Ｐ、硬化前表面層２５Ｐが配置されたライナ１０を、中空の加熱炉内に収容し、熱硬化性樹脂の硬化温度以上まで硬化前補強層２０Ｐおよび硬化前表面層２５Ｐを加熱することで行われる。これにより、ラベルＬＢが補強層２０に埋まったタンク１００が製造される。ここで、硬化前補強層２０Ｐの各層２０２Ｐ，２０４Ｐ，２０６Ｐと、補強層２０の各層２０２，２０４，２０６とは熱硬化性樹脂が硬化しているか硬化していないかで異なるのみである。よって、硬化前補強層２０Ｐの各層２０２Ｐ，２０４Ｐ，２０６Ｐのカバー率と、硬化後における補強層２０の各層２０２，２０４，２０６のカバー率とは、概ね同じとなる。また、補強層２０のうちでラベルＬＢが埋まっている周囲においても、ラベルＬＢの厚みは補強層２０の厚みに比べ十分に小さいので、硬化前外層２０４Ｐおよび硬化前最外層２０６ＰにラベルＬＢを押し込んだ場合でも、ラベルＬＢ周囲に位置する外層２０４および硬化前外層２０４Ｐのカバー率は概ね同じとなる。
【００４２】
上記第１実施形態によれば、ステップＳ１０４において形成された硬化前外層２０４Ｐのカバー率は１００％未満であるので、硬化前外層２０４Ｐは空隙３２を有する。これにより、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込むときに、ラベルＬＢによって押し込まれた硬化前外層２０４Ｐの繊維束３１を空隙３２に押し退けることができるので、ラベルＬＢを容易に硬化前補強層２０Ｐに埋め込むことができる。よって、ラベルＬＢとラベルＬＢの周囲に位置する硬化前補強層２０Ｐとの境界部分に生じる段差を小さくできるので、硬化前最外層２０６Ｐを形成するためにガラス繊維の束である繊維束３１ａを巻き付けるときに、繊維束３１ａが境界部分で折れ曲がることを抑制できる。つまり、タンク１００において、ベルＬＢとラベルＬＢの周囲に位置する補強層２０との境界部分に生じる段差を小さくできるので、ガラス繊維３１ａが境界部分で折れ曲がることを抑制できる。繊維束３１ａの境界部分の折れ曲がりを抑制することで、タンク１００に水素ガスが充填されたり、水素ガスを放出したりすることが繰り返し実行された場合でも、ラベルＬＢ周囲に位置する表面層２５が割れたり、剥がれたりする可能性を低減できる。
【００４３】
また、上記第１実施形態によれば、硬化前外層２０４Ｐの厚みは、ラベルＬＢの厚みよりも大きい。これにより、ラベルＬＢのより多くの部分を硬化前補強層２０Ｐに容易に埋め込むことができる。つまり、タンク１００において、ラベルＬＢのより多くの部分を補強層２０に容易に埋めることができる。また、上記第１実施形態によれば、ステップＳ２０４において、ラベルＬＢの表面Ｌｆａが、硬化前周囲補強層２０ＴＰの表面２０Ｐｆａと略同一な面上に位置するまで、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに押し込んで埋め込む。これにより、ラベルＬＢと硬化前周囲補強層２０ＴＰとの境界部分に生じる段差をより小さくできるので、繊維束３１ａを巻き付けるときに、繊維束３１ａが境界部分で折れ曲がることをより抑制できる。つまり、製造後のタンク１００においても、ラベルＬＢの表面Ｌｆａと、周囲補強層２０Ｔの表面２０ｆａとは、略同一な面上に位置するので、ラベルＬＢと周囲補強層２０Ｔとの境界部分に生じる段差をより小さくできる。これにより、タンク１００において、ガラス繊維３１ａが境界部分で折れ曲がることをより抑制できる。
【００４４】
また、上記第１実施形態によれば、ラベルＬＢが金属製であるので、硬化前補強層２０Ｐが有する炭素繊維の束である繊維束３１よりもラベルＬＢは硬い。よって、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに押し込むことでラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込むときに、ラベルＬＢによって硬化前補強層２０Ｐの繊維束３１を容易に押し退けることができる。これにより、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐにより容易に埋め込むことができる。
【００４５】
Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態のタンク１００の製造工程を説明するフロー図である。図１０は、ステップＳ２０ａの詳細なフロー図である。製造されたタンク１００は、第１実施形態と第２実施形態とでは同じである。第２実施形態のタンク１００の製造工程と、第１実施形態のタンク１００の製造工程とで異なる点は、第１実施形態のステップＳ２０およびステップＳ３０を第２実施形態ではステップＳ２０ａで実行する点である。その他の工程については、第１実施形態と同様のステップであるので同様のステップについては同一の符号を付すと共に説明を省略する。
【００４６】
図９に示すように、ステップＳ１０の後に、金属製のラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込むと共に、硬化前表面層２５Ｐを形成する（ステップＳ２０ａ）。ステップＳ２０ａでは、まず図１０に示すように、まず硬化前補強層２０Ｐ上にラベルＬＢを配置する（ステップＳ２０２）。次に、硬化前の熱硬化性樹脂が含浸されたガラス繊維の束である繊維束３１ａをラベルＬＢ上および硬化前補強層２０Ｐ上に巻き付けつつ、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐ内に埋め込む（ステップＳ２０４ａ）。具体的には、ラベルＬＢ上に繊維束３１ａを巻き付けるときに、繊維束３１ａに付与する張力を、ラベルＬＢとは異なる他の部分上に繊維束３１ａを巻き付けるときの繊維束３１ａに付与する張力よりも高くする。これにより、ラベルＬＢ上に巻き付ける繊維束３１ａによってラベルＬＢを押し込むことで硬化前補強層２０Ｐに埋め込む。繊維束３１ａに付与する張力は、例えば図示しない張力制御ダンサによって調整できる。張力制御ダンサは、例えば、搬送途中の繊維束３１ａの位置を変位させて張力を調整する。ステップＳ２０ａの後に、図９に示すようにステップＳ４０が実行されることでタンク１００が製造される。
【００４７】
上記第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の構成および製造工程を有する点において同様の効果を奏する。例えば、ステップＳ１０４において形成された硬化前外層２０４Ｐのカバー率は１００％未満であるので、硬化前外層２０４Ｐは空隙３２を有する。これにより、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込むときに、ラベルＬＢによって押し込まれた硬化前外層２０４Ｐの繊維束３１を空隙３２に押し退けることができるので、ラベルＬＢを容易に硬化前補強層２０Ｐに埋め込むことができる。
【００４８】
また、上記第２実施形態によれば、硬化前表面層２５Ｐを形成するために繊維束３１ａを巻き付けるときに、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込むことができる。これにより、繊維束３１ａを巻き付ける前にラベルＬＢをローラなどで硬化前補強層２０Ｐに埋め込む方法に比べ、タンク１００の製造時間を短縮できる。なお、上記第２実施形態では、ラベルＬＢ上に繊維束３１ａを巻き付けるときに、繊維束３１ａに付与する張力を、ラベルＬＢとは異なる他の部分上に繊維束３１ａを巻き付けるときの繊維束３１ａに付与する張力よりも高くすることで、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込んでいたが、これに限定されるものではない。例えば、ラベルＬＢ上と、ラベルＬＢとは異なる他の部分上に繊維束３１ａを巻き付けるときに、繊維束３１ａに付与する張力を変更することなく一定の張力としてもよい。この場合、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに押し込める程度の一定の張力を繊維束３１ａに付与すればよい。
【００４９】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５０】
Ｃ−１．第１変形例：
上記各実施形態では、硬化前外層２０４Ｐ（外層２０４）は、ラベルＬＢの厚みよりも大きい厚みを有していたが、ラベルＬＢの厚み以下の厚みであってもよい。また、上記各実施形態では、ラベルＬＢの表面Ｌｆａが、硬化前周囲補強層２０ＴＰの表面２０ｆａと略同一な面上に位置するまで、ラベルＬＢを硬化前補強層２０Ｐに埋め込んでいたが、これに限定されるものではない。例えば、ラベルＬＢの表面Ｌｆａが、硬化前周囲補強層２０ＴＰの表面２０ｆａと略同一な面上に位置していなくてもよい。例えば、ラベルＬＢの厚み方向において、ラベルＬＢの下側部分が硬化前周囲補強層２０ＴＰに埋め込まれ、ラベルＬＢの上側部分が硬化前周囲補強層２０ＴＰから突出していてもよい。このようにしても、硬化前外層２０４Ｐや外層２０４におけるカバー率が１００％未満であるので、ラベルＬＢの一部を容易に硬化前補強層２０Ｐ（補強層２０）に埋め込むことができる。よって、ラベルＬＢの全てが硬化前補強層２０Ｐよりも上側に位置する場合に比べ、ラベルＬＢとラベルＬＢの周囲に位置する硬化前補強層２０Ｐとの境界部分に生じる段差を小さくできる。これにより、硬化前最外層２０６Ｐを形成するためにガラス繊維の束である繊維束３１ａを巻き付けるときに、繊維束３１ａが境界部分で折れ曲がることを抑制できる。
【００５１】
Ｃ−２．第２変形例：
上記各実施形態では、タンク１００は圧縮された水素ガスを充填するためのタンクであったが、各種の気体（例えば、メタンガス）や液体（例えば、液化ガスや水）などの流体を充填するために用いてもよい。
【００５２】
Ｃ−３．第３変形例：
上記各実施形態では、ラベルＬＢは円筒補強層２２０に埋まっていたが、これに限定されるものではない。例えば、ラベルＬＢは、補強層２０のうちでドーム部１４，１６上に位置するドーム補強層に埋まっていてもよい。この場合、ドーム補強層の外層２０４のカバー率は１００％未満である。また、ドーム補強層の外層２０４のカバー率の下限は５０％であってもよい。さらに、ドーム補強層の外層２０４のカバー率は、７０％以上９０％以下であってもよい。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
１０…ライナ
１２…円筒部
１４，１６…ドーム部
２０…補強層
２０Ｐ…硬化前補強層
２０Ｐｆａ…表面
２０Ｔ…周囲補強層
２０ＴＰ…硬化前周囲補強層
２０ｆａ…表面
２５…表面層
２５Ｐ…硬化前表面層
３０，４０…口金
３１，３１ａ…繊維束
３２…空隙（隙間）
３５…繊維供給口
１００…タンク
２０２…内層
２０２Ｐ…硬化前内層
２０４…外層
２０４Ｐ…硬化前外層
２０６…最外層
２０６Ｐ…硬化前最外層
２２０…円筒補強層
２２０Ｐ…補強前円筒補強層
ＬＢ…ラベル
Ｌｆａ…表面
Ｌｆｂ…裏面
Ｏ…中心軸
Ｒ２…領域
Ｗ１，ＷＧ１…幅
ｈ１、ｈ２…層
α…角度
【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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