(57)【要約】【課題】従来よりも高圧ガスタンクのバースト強度を向上させることが可能な高圧ガスタンクの製造方法を提供する。【解決手段】高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、ライナーに樹脂を含浸した繊維束を巻き付けて繊維層を形成する繊維層形成工程Ｓ１１０と、ライナーに巻き付けた繊維束に異常が発生したときにライナーから繊維束を剥離させる繊維束剥離工程Ｓ１２０と、を備える。繊維層形成工程Ｓ１１０および繊維束剥離工程Ｓ１２０は、ライナーに巻き付けられている繊維束の量を計測する計測工程Ｓ１１４，Ｓ１２２と、繊維束の量に基づいて繊維層の層数を求める層数演算工程Ｓ１１６，Ｓ１２３と、繊維層の層数に応じてライナーの内圧を設定する内圧設定工程Ｓ１１１，Ｓ１２４と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の繊維層を備える高圧ガスタンクの製造方法であって、
ライナーに樹脂を含浸した繊維束を巻き付けて前記繊維層を形成する工程と、前記ライナーに巻き付けた前記繊維束に異常が発生したときに前記ライナーから前記繊維束を剥離させる工程と、を備え、
前記繊維層を形成する工程および前記繊維束を剥離させる工程は、前記ライナーに巻き付けられている前記繊維束の量を計測する工程と、前記繊維束の前記量に基づいて前記繊維層の層数を求める工程と、前記繊維層の前記層数に応じて前記ライナーの内圧を設定する工程と、を含むことを特徴とする高圧ガスタンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高圧ガスタンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から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）。特許文献１には、ライナーの軸方向両端のドーム部の頂上に口金を装着し、ライナーの外表に繊維束を繰り返し巻き付けて形成した繊維層を備える高圧ガスタンクの製造方法が記載されている。特許文献１に記載された高圧ガスタンクの製造方法は、以下の各工程を備えている（同文献、請求項１等を参照）。
【０００３】
まず、ドーム部が等張力曲面に倣った外表面を有するとともに、ドーム部の頂上に口金装着用の有底の陥没台座部を有するライナーを準備する。次に、陥没台座部に入り込む口金フランジと、その口金フランジからライナー端部側に突出した口金本体とを有する口金を、口金フランジが陥没台座部に入り込むように、頂上に装着する。
【０００４】
次に、陥没台座部に入り込んだ口金フランジのフランジ外周縁と陥没台座部の内周壁との境界部分にリング状のキャップを装着し、境界部分の境界隙間をキャップで覆う。次に、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束を、口金およびキャップを装着済みのライナーの外表に繰り返し巻き付けて繊維層を形成する。
【０００５】
この従来の高圧ガスタンクの製造方法は、上記境界隙間をキャップで覆う工程では、リング状のキャップとして、ライナーと同等の線膨張係数を有し、ドーム部の外表面と口金フランジの外表面の曲面形状に倣った内表面を有するキャップを用いる。また、上記繊維層を形成する工程では、軸方向両端のドーム部に繊維束が掛け渡されるように、繊維束で、ドーム部を、口金フランジを含んで巻き付けるヘリカル巻層を最先に形成する。
【０００６】
この従来の高圧ガスタンクの製造方法によれば、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束から境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みをキャップにより簡便に抑制できる。また、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束から形成済みの繊維層における熱硬化性樹脂の加熱硬化の際に、熱膨張の相違によるキャップの破損を抑制でき、破損箇所から境界部分への熱硬化性樹脂の入り込みも抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７‐１９４１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記繊維層を形成する工程では、最先のヘリカル巻層の形成後にライナーの内圧を昇圧し、この内圧の昇圧状況下で、最先のヘリカル巻層に続く繊維層を、ライナーの外表への繊維束の巻き付けの繰り返しにより形成することが、上記特許文献１に記載されている（同文献、請求項３等を参照）。
【０００９】
より具体的には、最内層のヘリカル巻層の形成に続き、ライナーの内圧を昇圧した状況下で低角度のヘリカル巻きを継続し、その後は、さらなる内圧昇圧状況下でのフープ巻きを実行することが、上記特許文献１に記載されている（同文献、第００３６段落等を参照）。
【００１０】
しかし、上記繊維層を形成する工程では、異常発生時に、熱硬化性樹脂を含浸した繊維束の巻き直しが必要になる場合がある。この場合、ライナーの内圧が昇圧した状況の下で、ライナーの内圧と繊維束の巻き数との関係が崩れると、高圧ガスタンクのバースト強度が低下するおそれがある。
【００１１】
本開示は、前記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも高圧ガスタンクのバースト強度を向上させることが可能な高圧ガス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】
【００１２】
本開示に係る高圧ガスタンクの製造方法は、複数層の繊維層を備える高圧ガスタンクの製造方法であって、ライナーに樹脂を含浸した繊維束を巻き付けて前記繊維層を形成する工程と、前記ライナーに巻き付けた前記繊維束に異常が発生したときに前記ライナーから前記繊維束を剥離させる工程と、を備え、前記繊維層を形成する工程および前記繊維束を剥離させる工程は、前記ライナーに巻き付けられている前記繊維束の量を計測する工程と、前記繊維束の前記量に基づいて前記繊維層の層数を求める工程と、前記繊維層の前記層数に応じて前記ライナーの内圧を設定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この態様の高圧ガスタンクの製造方法は、上記繊維層を形成する工程が、繊維束の量に基づいて繊維層の層数を求める工程を含むことで、ライナーに巻き付けた繊維束に異常が発生したときに、その異常が発生した繊維束を含む繊維層を特定することができる。さらに、上記繊維層を形成する工程が、求めた繊維層の層数に応じてライナーの内圧を設定する工程を含むことで、たとえば、繊維層の層数の増加に応じてライナーの内圧を上昇させることができる。これにより、外側の繊維層において、繊維束をより高い張力でライナーに巻き付けることができ、繊維束の緩みを防止して、高圧ガスタンクのバースト強度を向上させることができる。
【００１４】
また、上記のように、異常が発生したときにライナーから繊維束を剥離させる工程が、上記繊維層を形成する工程と同様に、上記繊維束の量を計測する工程と、上記繊維層の層数を求める工程と、上記ライナーの内圧を設定する工程と、を含んでいる。これにより、たとえば、異常が発生した繊維束を含む繊維層をライナーから剥離させるときに、繊維層の層数の減少に応じて、ライナーの内圧を低下させることができる。これにより、ライナーの内圧の極端な低下によるライナーの収縮が防止され、ライナーの内圧と繊維束の張力とのバランスを保つことができる。したがって、ライナーと繊維束との間の隙間の発生が防止され、繊維束の緩みを防止して、高圧ガスタンクのバースト強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示に係る高圧ガスタンクの製造方法によれば、従来よりも高圧ガスタンクのバースト強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】高圧ガスタンクの一例を示す断面図。
【図２】本開示の一実施形態に係る高圧ガスタンクの製造方法のフロー図。
【図３】繊維束の量および張力とライナーの内圧の加工時間による変化を示すグラフ。
【図４】従来の高圧ガスタンクのバースト強度の低下を示すグラフ。
【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ガスタンクの製造方法の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法よって製造される高圧ガスタンク１の一例を示す断面図である。高圧ガスタンク１は、たとえば、樹脂容器であるライナー２と、ライナー２の外表面に形成された繊維強化樹脂層３と、中心軸４に沿う方向の両端部に設けられた口金５，６と、を備えている。繊維強化樹脂層３は、複数層の繊維層が積層された構成を有している。
【００１９】
図２は、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００のフロー図である。本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、たとえば、複数層の繊維層からなる繊維強化樹脂層３を備える高圧ガスタンク１の製造方法である。本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、ライナー２に樹脂を含浸した繊維束を巻き付けて繊維層を形成する繊維層形成工程Ｓ１１０と、ライナー２に巻き付けた繊維束に異常が発生したときにライナー２から繊維束を剥離させる繊維束剥離工程Ｓ１２０と、を備えている。
【００２０】
詳細については後述するが、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、繊維層形成工程Ｓ１１０および繊維束剥離工程Ｓ１２０が、計測工程Ｓ１１４，Ｓ１２２と、層数演算工程Ｓ１１６，Ｓ１２３と、内圧設定工程Ｓ１１１，Ｓ１２４と、を含むことを特徴としている。計測工程Ｓ１１４，Ｓ１２２は、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量を計測する工程である。層数演算工程Ｓ１１６，Ｓ１２３は、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量に基づいて繊維層の層数を求める工程である。内圧設定工程Ｓ１１１，Ｓ１２４は、ライナー２の外表面の繊維層の層数に応じてライナー２の内圧を設定する工程である。
【００２１】
以下、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００について、より詳細に説明する。本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、前述のように、ライナー２に樹脂を含浸した繊維束を巻き付けて繊維層を形成する繊維層形成工程Ｓ１１０を備えている。図２に示す例において、繊維層形成工程Ｓ１１０は、前述の計測工程Ｓ１１４、層数演算工程Ｓ１１６、および内圧設定工程Ｓ１１１に加えて、張力設定工程Ｓ１１２および巻き付け工程Ｓ１１３を備えている。
【００２２】
また、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、前述のように、ライナー２に巻き付けた繊維束に異常が発生したときにライナー２から繊維束を剥離させる繊維束剥離工程Ｓ１２０を備えている。図２に示す例において、繊維束剥離工程Ｓ１２０は、前述の計測工程Ｓ１２２、層数演算工程Ｓ１２３、および内圧設定工程Ｓ１２４に加えて、巻き剥がし工程Ｓ１２１を備えている。
【００２３】
図３は、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００において、ライナー２に巻き付けられた繊維束の量と、ライナー２に巻き付ける繊維束の張力と、ライナー２の内圧が、加工時間の経過に伴って変化する様子の一例を示すグラフである。本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００の開始前は、太い実線で示すライナー２に巻き付けられた繊維束の量（繊維使用量）はゼロである。
【００２４】
本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００が開始されると、まず、繊維層形成工程Ｓ１１０が開始される。繊維層形成工程Ｓ１１０では、まず、内圧設定工程Ｓ１１１が開始される。内圧設定工程Ｓ１１１は、前述のように、ライナー２の外表面の繊維層の層数に応じてライナー２の内圧を設定する工程である。
【００２５】
内圧設定工程Ｓ１１１では、たとえば、回転軸によって口金５，６が設けられたライナー２を支持する。そして、たとえば、ライナー２の内圧を測定する圧力計、ライナー２に空気を圧送するエア供給系、およびエア供給系を制御する制御部などを備えた圧力制御機構を用いて、ライナー２の内圧を、設定した圧力に制御する。
【００２６】
内圧設定工程Ｓ１１１では、たとえば、ライナー２の外表面の繊維層の層数が規定層数に達していない場合、ライナー２の内圧を約０．１［ＭＰａ］に設定する。内圧設定工程Ｓ１１１の次に、張力設定工程Ｓ１１２が開始される。
【００２７】
張力設定工程Ｓ１１２は、たとえば、ライナー２の外表面の繊維層の層数やライナー２の内圧に応じて、ライナー２に巻き付ける繊維束に付与する張力を設定する工程である。図３に示す例において、一層目の繊維層を形成するための繊維束に付与される張力は、たとえば、５０［Ｎ］から２５０［Ｎ］までの値に設定される。張力設定工程Ｓ１１２の次に、巻き付け工程Ｓ１１３が開始される。
【００２８】
巻き付け工程Ｓ１１３では、たとえば、フィラメントワインディング（ＦＷ）により、ライナー２の外側に繊維層を形成する。具体的には、樹脂を含浸した繊維束に、張力設定工程Ｓ１１２で設定された張力を付与し、回転軸によって支持したライナー２を回転させながら、繊維束をライナー２に巻き付けて、ライナー２の外側に繊維層を形成する。
【００２９】
巻き付け工程Ｓ１１３では、たとえば、ライナー２に巻き付ける繊維束に張力を付与するエアシリンダと、繊維束の張力を測定する力センサと、エアシリンダを制御する制御部などを備えた張力付与機構を用いて、ライナー２に巻き付ける繊維束に付与する張力を制御する。図３に示す例において、一層目の繊維層を形成するための繊維束に付与される張力は、たとえば、２００［Ｎ］以上、２５０［Ｎ］以下の範囲に制御される。
【００３０】
また、巻き付け工程Ｓ１１３と並行して、計測工程Ｓ１１４が開始される。計測工程Ｓ１１４は、前述のように、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量を計測する工程である。具体的には、たとえば、ライナー２の回転角度を計測するエンコーダの値に基づいて、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量を演算する。図３に示す例において、巻き付け工程Ｓ１１３によってライナー２に繊維束を巻き付けることで、繊維束の量（図３に太い実線で示す繊維使用量）は、加工時間に比例して増加する。
【００３１】
図２に示す高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００では、巻き付け工程Ｓ１１３および計測工程Ｓ１１４が行われている間に、たとえば、設備異常による停止の有無など異常発生の有無を判定する異常判定Ｓ１１５を行う。異常判定Ｓ１１５において異常がなければ、巻き付け工程Ｓ１１３および計測工程Ｓ１１４と並行して、層数演算工程Ｓ１１６が開始される。
【００３２】
層数演算工程Ｓ１１６は、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量に基づいて繊維層の層数を求める工程である。すなわち、高圧ガスタンク１の繊維強化樹脂層３を構成する複数の繊維層は、それぞれ、使用される繊維束の量があらかじめ規定されている。したがって、層数演算工程Ｓ１１６では、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量に基づいて、ライナー２の外側に形成された繊維層の層数を算出することができる。
【００３３】
図２に示す高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００では、たとえば、層数演算工程Ｓ１１６によって算出された繊維層の層数の増加を判定する層数増加判定Ｓ１１７を行う。層数増加判定Ｓ１１７の結果、層数が増加していなければ、巻き付け工程Ｓ１１３、計測工程Ｓ１１４、異常判定Ｓ１１５、層数演算工程Ｓ１１６を繰り返す。これにより、図３に示すように、繊維束の量（繊維使用量）が加工時間に比例して増加する。
【００３４】
また、図２に示す高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００では、たとえば、層数増加判定Ｓ１１７において層数の増加が判定されたら、繊維層の層数が規定された層数に達したか否かの規定層数判定Ｓ１１８を行う。規定層数判定Ｓ１１８の結果、ライナー２の外側に形成された繊維層の層数が、規定された層数に達していれば、繊維層形成工程Ｓ１１０を終了する。
【００３５】
規定層数判定Ｓ１１８の結果、ライナー２の外側に形成された繊維層の層数が、規定された層数に達していなければ、再び、内圧設定工程Ｓ１１１を行って、ライナー２の外側に形成された繊維層の層数に応じたライナー２の内圧を設定する。図３に示す例において、一層目の繊維層が形成された後の内圧設定工程Ｓ１１１では、ライナー２の内圧の設定値が、約０．１［ＭＰａ］に維持されている。
【００３６】
その後、再度、張力設定工程Ｓ１１２を行い、ライナー２の外表面の繊維層の層数やライナー２の内圧に応じて、ライナー２に巻き付ける繊維束に付与する張力を設定する。図３に示す例において、一層目の繊維層が形成された後の張力設定工程Ｓ１１２では、二層目の繊維層を形成するための繊維束に付与される張力は、たとえば、２００［Ｎ］以上、２５０［Ｎ］以下の範囲に維持されている。
【００３７】
その後、再度、巻き付け工程Ｓ１１３、計測工程Ｓ１１４、異常判定Ｓ１１５、層数演算工程Ｓ１１６、層数増加判定Ｓ１１７、規定層数判定Ｓ１１８を行い、二層目の繊維層を形成する。繊維層形成工程Ｓ１１０では、前述の各工程を繰り返すことで、たとえば、一層目および二層目の繊維層に積層させて、三層目、四層目、…、Ｎ層目、Ｎ＋１層目、Ｎ＋２層目、というように、複数の繊維層を順次形成していく。
【００３８】
すなわち、繊維層形成工程Ｓ１１０では、図３の矢印Ａ１で示すように、ライナー２の内圧を、Ｎ層目の繊維層に応じた規定内圧に設定する。次に、図３の矢印Ａ２で示すように、ライナー２に巻き付ける繊維束に付与する張力を、Ｎ層目の繊維層に応じた規定張力に設定する。次に、図３の矢印Ａ３で示すように、Ｎ層目の繊維層をフィラメントワインディングによって形成する。
【００３９】
さらに、図３の矢印Ａ４で示すように、ライナー２の内圧を、Ｎ＋１層目の繊維層に応じた規定内圧に設定する。次に、図３の矢印Ａ５で示すように、ライナー２に巻き付ける繊維束に付与する張力を、Ｎ＋１層目の繊維層に応じた規定張力に設定する。次に、図３の矢印Ａ６で示すように、Ｎ＋１層目の繊維層をフィラメントワインディングによって形成する。
【００４０】
さらに、図３の矢印Ａ７で示すように、ライナー２の内圧を、Ｎ＋２層目の繊維層に応じた規定内圧に設定する。次に、図３の矢印Ａ８で示すように、ライナー２に巻き付ける繊維束に付与する張力を、Ｎ＋２層目の繊維層に応じた規定張力に設定する。次に、図３の矢印Ａ９で示すように、Ｎ＋２層目の繊維層をフィラメントワインディングによって形成する。たとえば、Ｎ＋２層目の繊維層を形成している途中で異常が発生した場合、図２に示す異常判定Ｓ１１５において異常発生が判定され、繊維束剥離工程Ｓ１２０が開始される。
【００４１】
繊維束剥離工程Ｓ１２０は、前述のように、ライナー２に巻き付けた繊維束に異常が発生したときにライナー２から繊維束を剥離させる工程である。図２に示す例において、繊維束剥離工程Ｓ１２０は、前述のように、巻き剥がし工程Ｓ１２１、計測工程Ｓ１２２、層数演算工程Ｓ１２３、および内圧設定工程Ｓ１２４を備えている。
【００４２】
巻き剥がし工程Ｓ１２１では、たとえば、回転軸によって支持したライナー２を、巻き付け工程Ｓ１１３とは逆方向に回転させながら、異常が発生した繊維束を含む繊維層をライナー２から剥離させる。また、巻き剥がし工程Ｓ１２１と並行して、計測工程Ｓ１２２が開始される。
【００４３】
計測工程Ｓ１２２は、前述のように、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量を計測する工程である。具体的には、たとえば、ライナー２の回転角度を計測するエンコーダの値に基づいて、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量を演算する。すなわち、巻き剥がし工程Ｓ１２１でライナー２を巻き付け工程Ｓ１１３と逆方向に回転させ、繊維束をライナー２の外側の繊維層から剥離させることで、エンコーダによって計測されるライナー２の回転角度が減少し、計測工程Ｓ１２２で算出されるライナー２に巻き付けられた繊維束の量も減少する。
【００４４】
また、巻き剥がし工程Ｓ１２１および計測工程Ｓ１２２と並行して、層数演算工程Ｓ１２３が開始される。層数演算工程Ｓ１２３は、前述のように、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量に基づいて、ライナー２の外側に形成された繊維層の層数を求める工程である。層数演算工程Ｓ１２３の次に、前述の繊維層形成工程Ｓ１１０における内圧設定工程Ｓ１１１と同様の内圧設定工程Ｓ１２４が開始される。内圧設定工程Ｓ１２４では、前述のように、ライナー２の外側に形成された繊維層の層数に応じてライナー２の内圧を設定する。
【００４５】
さらに、図２に示す高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００では、たとえば、繊維束剥離工程Ｓ１２０において巻き剥がす繊維層の層数があらかじめ規定され、規定層数の繊維層が剥離されたか否かを判定する規定層数判定Ｓ１２５を行う。規定層数判定Ｓ１２５の結果、規定層数の繊維層が剥離されていない場合、前述の巻き剥がし工程Ｓ１２１、計測工程Ｓ１２２、層数演算工程Ｓ１２３、および、内圧設定工程Ｓ１２４を繰り返す。規定層数判定Ｓ１２５の結果、規定層数の繊維層が剥離されたことが判定されたら、繊維層形成工程Ｓ１１０の張力設定工程Ｓ１１２を開始し、再び、規定層数の繊維層を形成する。
【００４６】
すなわち、繊維層形成工程Ｓ１１０では、たとえば、Ｎ＋２層目の繊維層を形成している途中で異常が発生した場合、図３の矢印Ａ１０で示すように、Ｎ＋２層目の繊維層を巻き剥がす。このとき、たとえば、Ｎ＋１層目の繊維層の形成が完了したときの繊維束の量すなわち繊維使用量に対して、±１［％］程度の繊維使用量になるまで、繊維束をライナー２から巻き剥がす。
【００４７】
次に、図３の矢印Ａ１１で示すように、Ｎ＋１層目の繊維層に応じた規定内圧に設定する。そして、ライナー２の内圧が、Ｎ＋１層目の繊維層に応じた規定内圧に対して、±１［％］程度の内圧になるまで、ライナー２の内圧を低下させる。ライナー２の内圧は、たとえば、前述の圧力制御機構によって自動で低下させることができる。
【００４８】
さらに、図３の矢印Ａ１２で示すように、Ｎ＋１層目の繊維層を巻き剥がす。このとき、たとえば、Ｎ層目の繊維層の形成が完了したときの繊維束の量すなわち繊維使用量に対して、±１［％］程度の繊維使用量になるまで、繊維束をライナー２から巻き剥がす。
【００４９】
次に、図３の矢印Ａ１３で示すように、Ｎ層目の繊維層に応じた規定内圧に設定する。そして、ライナー２の内圧が、Ｎ層目の繊維層に応じた規定内圧に対して、±１［％］程度の内圧になるまで、ライナー２の内圧を低下させる。ライナー２の内圧は、たとえば、前述の圧力制御機構によって自動で低下させることができる。
【００５０】
さらに、図３の矢印Ａ１４で示すように、Ｎ層目の繊維層を巻き剥がす。このとき、たとえば、Ｎ−１層目の繊維層の形成が完了したときの繊維束の量すなわち繊維使用量に対して、±１［％］程度の繊維使用量になるまで、繊維束をライナー２から巻き剥がす。その後、再び、図３の矢印Ａ１で示すように、ライナー２の内圧を、Ｎ層目の繊維層に応じた規定内圧に設定し、繊維束をライナー２に巻きなおして、規定の層数の繊維層を形成する。なお、以上の説明は、たとえば、Ｎ＋２層目の繊維層の形成中に異常が発生し、異常処置後の再開ポイントがＮ層目の繊維層である場合を想定している。
【００５１】
以下、従来の技術との対比に基づいて、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００の作用について説明する。図４は、巻き剥がしの有無による従来の高圧ガスタンクのバースト強度の低下を示すグラフである。
【００５２】
従来から、高圧ガスタンクは、フィラメントワインディング装置によって樹脂容器に繊維を巻き付け、繊維層ごとに容器内圧を規定の圧力に上げ、最適な巻き付け張力で繊維を巻き付けることによって製造されている。このフィラメントワンディング工程において、たとえば、設備異常などで工程が停止した場合、積層させた繊維層のうち、異常発生時に巻き付けていた繊維を巻き剥がす工程が発生する。
【００５３】
従来、繊維の積層状態に応じて、手作業で樹脂容器の内圧を抜き、繊維を巻き剥がす工程を行っている。このように手動で樹脂容器の内圧を低下させることから、樹脂容器に巻き付けた繊維の緩みが発生するおそれがある。このような巻き剥がし工程があり、樹脂容器に巻き付けた繊維の緩みが発生すると、図４に示すように、巻き剥がしがない場合と比較して、高圧バスタンクのバースト強度にばらつきや強度低下が発生する場合がある。また、巻き剥がし工程の安全性にも課題がある。
【００５４】
これに対し、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、前述のように、複数層の繊維層を備える高圧ガスタンク１の製造方法であって、ライナー２に樹脂を含浸した繊維束を巻き付けて繊維層を形成する繊維層形成工程Ｓ１１０と、前記ライナー２に巻き付けた繊維束に異常が発生したときにライナー２から繊維束を剥離させる繊維束剥離工程Ｓ１２０と、を備えている。そして、繊維層形成工程Ｓ１１０および繊維束剥離工程Ｓ１２０は、ライナー２に巻き付けられている繊維束の量を計測する計測工程Ｓ１１４，Ｓ１２２と、繊維束の量に基づいて繊維層の層数を求める層数演算工程Ｓ１１６，Ｓ１２３と、繊維層の層数に応じてライナー２の内圧を設定する内圧設定工程Ｓ１１１，Ｓ１２４と、を含む。
【００５５】
本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、上記繊維層形成工程Ｓ１１０が、繊維束の量に基づいて繊維層の層数を求める層数演算工程Ｓ１１６を含むことで、ライナー２に巻き付けた繊維束に異常が発生したときに、その異常が発生した繊維束を含む繊維層を特定することができる。さらに、繊維層形成工程Ｓ１１０が、求めた繊維層の層数に応じてライナー２の内圧を設定する内圧設定工程Ｓ１１１を含むことで、たとえば、繊維層の層数の増加に応じてライナー２の内圧を上昇させることができる。これにより、外側の繊維層において、繊維束をより高い張力でライナー２に巻き付けることができ、繊維束の緩みを防止して、高圧ガスタンク１のバースト強度を向上させることができる。
【００５６】
また、上記のように、異常が発生したときにライナー２から繊維束を剥離させる繊維束剥離工程Ｓ１２０が、上記繊維層形成工程Ｓ１１０と同様に、計測工程Ｓ１２２と、層数演算工程Ｓ１２３と、内圧設定工程Ｓ１２４と、を含んでいる。これにより、たとえば、異常が発生した繊維束を含む繊維層をライナー２から剥離させるときに、繊維層の層数の減少に応じて、ライナー２の内圧を低下させることができる。これにより、ライナー２の内圧の極端な低下によるライナー２の収縮が防止され、ライナー２の内圧と繊維束の張力とのバランスを保つことができる。したがって、ライナー２と繊維束との間の隙間の発生が防止され、繊維束の緩みを防止して、高圧ガスタンク１のバースト強度を向上させることができる。
【００５７】
なお、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、たとえば、独立に制御できる繊維の張力を与えるエアシリンダと、樹脂容器であるライナー２の内圧を与えるエア系統とを備え、樹脂容器の繊維の巻き付け量をエンコーダにより演算しながらフィラメントワインディングすることを特徴とするフィラメントワインディング装置を用いて実施することができる。
【００５８】
また、本実施形態の高圧ガスタンクの製造方法Ｓ１００は、たとえば、上記装置において、任意の層でフィラメントワインディング（ＦＷ）中の異常により繊維を巻き剥がす際、（１）巻き剥がした繊維の量とＦＷ中に演算した繊維巻き付け量とを比較し、任意の再開場所でのタンクに巻かれているべき繊維の量が正常かどうかを判定する機能を持ち、（２）内圧を圧力計により監視しながら精度よく指定の圧力まで下げられる機能を持つことを特徴とする装置を用いて実施することができる。
【００５９】
上記（１）により、再開すべきポイントまで巻き剥がしを実施したとき、必要以上に繊維束を剥がしてしまい、繊維束不足によるタンク強度低下を防ぐことができる。また、上記（２）により、巻き剥がし時の繊維張力と、タンク内圧とのバランスを保つことが可能となり、繊維の緩み発生による繊維配向の乱れを防止し、タンク強度低下を防ぐことができる。
【００６０】
以上、図面を用いて本発明の実施の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く、本発明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、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１        高圧ガスタンク
２        ライナー
Ｓ１００  高圧ガスタンクの製造方法
Ｓ１１０  繊維層形成工程（繊維層を形成する工程）
Ｓ１１１  内圧設定工程（ライナーの内圧を設定する工程）
Ｓ１１４  計測工程（繊維束の量を計測する工程）
Ｓ１１６  層数演算工程（繊維層の層数を求める工程）
Ｓ１２０  繊維束剥離工程（繊維束を剥離させる工程）
Ｓ１２２  計測工程（繊維束の量を計測する工程）
Ｓ１２３  層数演算工程（繊維層の層数を求める工程）
Ｓ１２４  内圧設定工程（ライナーの内圧を設定する工程）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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