(57)【要約】【課題】本発明では、金属製のライナに自緊処理を行うことを前提として、ライナの胴体部と側端部との境界部分の疲労強度の低下を抑制することができる高圧タンクの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の高圧タンク１の製造方法は、胴体部２１および一対の側端部２２、２２を有するライナ２を準備する準備工程Ｓ１１と、ライナ２の外周面２４に繊維強化樹脂を巻回して補強層３を形成する補強層形成工程Ｓ１２と、胴体部２１と各側端部２２との各境界部分２７の内周領域２６ｃに向かって投射材４２を投射するショットピーニング処理工程Ｓ１３と、補強層形成工程Ｓ１２後、かつ、ショットピーニング処理工程Ｓ１３後に、ライナ２が塑性変形するようにライナ２に内圧を加えた後、内圧を除圧することにより、ライナ２に圧縮応力を付与する自緊処理工程Ｓ１５と、を少なくとも含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを収容する金属製のライナと、前記ライナの外周面に形成された繊維強化樹脂製の補強層と、を備えた高圧タンクの製造方法であって、
筒状の胴体部と、前記胴体部の両側に連続して形成されたドーム状の一対の側端部と、を有する前記ライナを準備する工程と、
前記ライナの外周面に繊維強化樹脂を巻回して前記補強層を形成する工程と、
前記ライナの内周面のうち、少なくとも前記胴体部と前記各側端部との境界部分の内周領域に向かって投射材を投射することにより、ショットピーニング処理を行う工程と、
前記補強層を形成する工程後、かつ、前記ショットピーニング処理を行う工程後に、前記ライナが塑性変形するように前記ライナに内圧を加えた後、前記内圧を除圧することにより、前記ライナに圧縮応力を付与する自緊処理を行う工程と、を少なくとも含むことを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【請求項２】
前記ショットピーニング処理を行う工程において、前記各境界部分の内周領域から前記側端部の内周面まで、前記投射材を投射することを特徴とする請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたものであり、
前記補強層を形成する工程は、前記ライナの外周面に、前記強化繊維に未硬化の前記熱硬化性樹脂が含浸された前記繊維強化樹脂を巻回した後、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて前記補強層を形成するものであり、
前記補強層を形成する工程を、前記ショットピーニング処理を行う工程の前に実施することを特徴とする請求項１または２に記載の高圧タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを収容する金属製のライナと、ライナの外周面に形成された繊維強化樹脂製の補強層と、を備えた高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池に供給される水素ガスなどのガスは、加圧された状態で高圧タンクに収容されている。このような高圧タンクは、ガスを収容する金属製のライナと、ライナの外周面に形成された繊維強化樹脂製の補強層と、を備えている。例えば、特許文献１には、このような高圧タンクの製造方法において、ライナが塑性変形するようにライナに内圧を加えた自緊処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ライナの胴体部と、両側に連続して形成されたドーム状の各側端部との境界部分（肩部）は、ライナの胴体部からライナの端部に進むに従って、ライナの外径および内径が縮小し始める部分（縮径部分）であり、発明者の知見によれば、このような形状のライナに内圧を加えると境界部分に応力集中がしやすい。
【０００５】
そのため、特許文献１に記載の如く、自緊処理時にライナの内圧を付与すると、境界部分には、ライナの胴体部などの他の部分に生じる応力と比較して想定以上の引張応力が作用することがある。この結果、自緊処理によりライナに圧縮応力を付与したとしても、自緊処理時に境界部分に作用した想定以上の引張応力の影響により、各境界部分の疲労強度は、ライナの他の部分の疲労強度よりも低下してしまうことがある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、本発明では、金属製のライナに自緊処理を行うことを前提として、ライナの胴体部と側端部との境界部分の疲労強度の低下を抑制することができる高圧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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、ガスを収容する金属製のライナと、前記ライナの外周面に形成された繊維強化樹脂製の補強層と、を備えた高圧タンクの製造方法であって、筒状の胴体部と、前記胴体部の両側に連続して形成されたドーム状の一対の側端部と、を有する前記ライナを準備する工程と、前記ライナの外周面に前記繊維強化樹脂を巻回して前記補強層を形成する工程と、前記ライナの内周面のうち、少なくとも前記胴体部と前記各側端部との境界部分の内周領域に向かって投射材を投射することにより、ショットピーニング処理を行う工程と、前記補強層を形成する工程後、かつ、前記ショットピーニング処理を行う工程後に、前記ライナが塑性変形するように前記ライナに内圧を加えた後、前記内圧を除圧することにより、前記ライナに圧縮応力を付与する自緊処理を行う工程と、を少なくとも含む。
【０００８】
本発明によれば、ライナの内周面のうち、少なくとも各境界部分の内周領域にショットピーニング処理がされるので、各境界部分の内周領域を含む表層に圧縮残留応力を付与することができる。これにより、その後の自緊処理により、ライナが塑性変形するようにライナに内圧を加えたとしても、各境界部分の圧縮残留応力により、各境界部分に発生する実質的な引張応力は低減される。このような結果、自緊処理において、ライナに内圧を付与した際に、過大な引張応力に起因したライナの各境界部分の疲労強度の低下を抑制することができる。
【０００９】
ここで、例えば、ライナをスピニング加工により製造した場合、胴体部から側端部が縮径し始める境界部分にはシワなどが形成され、境界部分の内周領域にも凹凸が形成され易い。しかしながら、本発明では、ショットピーニング処理により、この境界部分の内周領域を平滑化することができるため、自緊処理を行っても、境界部分の強度低下につながらなくなる。
【００１０】
また、ショットピーニング処理を行う工程において、投射材が投射される範囲は、胴体部と側端部との境界部分の内周領域を含んでいれば、その範囲は特に限定されず、ライナの内周面全体に投射材が投射されていてもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記ショットピーニング処理を行う工程において、前記境界部分の内周領域から前記各側端部の内周面まで、前記投射材を投射する。
【００１１】
自緊処理において、ライナに内圧を加えたときに、境界部分と側端部は、その形状に起因して、筒状の胴体部に比べて大きな引張応力が作用するところ、この態様によれば、これらの内周面にショットピーニング処理を行い、引張応力を低減することができる。
【００１２】
また、ショットピーニング処理を部分的に行うため、ショットピーニング処理を全面で行う場合と比較して、投射材を投射する時間を短縮することができる。結果として、高圧タンクの生産性を向上することができる。さらに、ライナをスピニング加工により製造した場合、境界部分の内周領域ばかりでなく側端部の内周面にも、シワ等により凹凸が形成され易いところ、この態様では、ショットピーニング処理により、これらの内周面を平滑化することができる。
【００１３】
上述した繊維強化樹脂は、強化繊維に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含浸させたものでよく、上述した補強層を形成する工程を、自緊処理を行う工程前であれば、ショットピーニング処理を行う工程前またはその工程後に実施してもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記繊維強化樹脂は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたものであり、前記補強層を形成する工程は、前記ライナの外周面に、前記強化繊維に未硬化の前記熱硬化性樹脂が含浸された前記繊維強化樹脂を巻回した後、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて前記補強層を形成するものであり、前記補強層を形成する工程を、前記ショットピーニング処理を行う工程の前に実施する。
【００１４】
この態様によれば、補強層を形成する工程を、ショットピーニング処理を行う工程の前に実施することにより、熱硬化性樹脂を熱硬化させる際の熱で、ショットピーニング処理で付与した境界部分の圧縮残留応力が減少または除去されることはない。これにより、ショットピーニング処理で付与した境界部分の表層の圧縮残留応力を有効に利用し、自緊処理を行うことができるので、ライナの胴体部と側端部との境界部分の疲労強度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属製のライナに自緊処理を行うことを前提として、ライナの胴体部と側端部との境界部分の疲労強度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る高圧タンクの模式的断面図である。
【図２】図１に示す高圧タンクの境界部分近傍の模式的な拡大断面図である。
【図３】本実施形態の高圧タンクの製造方法の工程を説明するフロー図である。
【図４Ａ】図３に示す準備工程を説明するための模式図である。
【図４Ｂ】図３に示す補強層形成工程を説明するための模式図である。
【図４Ｃ】図３に示すショットピーニング処理工程を説明するための模式図である。
【図４Ｄ】図３に示す自緊処理工程のうち自緊圧力付加工程を説明するための模式図である。
【図５】自緊圧力の付加を開始してから自緊圧力の除圧を終了するまでのライナの胴体部および各境界部分に係る応力―ひずみ線図である。
【図６】参考例の高圧タンクの製造方法の工程を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態およびその参考例に係る高圧タンクの製造方法を、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
〔実施形態〕
１．高圧タンク１について
まず、図１および図２を参照して、本実施形態に係る高圧タンク１について説明する。図１は、本実施形態に係る高圧タンク１の模式的断面図である。図２は、図１に示す高圧タンク１の境界部分２７近傍の模式的な拡大断面図である。なお、図１および図２は、高圧タンク１の軸心Ｘに沿った断面図である。
【００１９】
本実施形態に係る高圧タンク１は、天然ガス自動車または燃料電池自動車などに用いられる。図１に示すように、高圧タンク１は、ライナ２とライナ２の外周面２４に形成された繊維強化樹脂製の補強層３とを備えている。ライナ２は、高圧タンク１の内殻または内容器とも換言される部分であり、内部にガスを高圧状態で収容する。収容するガスとしては、炭化水素系の燃料ガス、または、水素ガスなどを挙げることができる。
【００２０】
本実施形態では、ライナ２は、金属製のライナである。ライナ２を構成する金属としては、アルミニウム合金や鋼などを挙げることができる。アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金などを挙げることができる。Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の例としては、例えば、ＪＩＳ規格で規定されるＡ６０６１−Ｔ６などを挙げることができる。また、鋼鉄としては、例えば、ステンレス鋼などを挙げることができる。
【００２１】
ライナ２は、胴体部２１と、一対の側端部２２、２２とを有する。これらの胴体部２１および側端部２２、２２により、ライナ２の内部には、ガスを収容する（充填する）収容空間２５が形成されている。
【００２２】
本実施形態では、胴体部２１は、円筒状であり、高圧タンク１の軸心Ｘに沿って、所定の長さを有して延在している。側端部２２、２２は、ドーム状であり、胴体部２１の両側の開口を覆うように、胴体部２１の両側に連続して形成されている。具体的には、各側端部２２は、胴体部２１から軸心Ｘに沿って離れるに従って、外径および内径が減少しており、その端部には、開口部２３ａを有した口金部２３が形成されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、後述するスピニング加工によりライナ２を成形しているため、図２に示すように、胴体部２１と側端部２２との境界部分２７から、側端部２２の端部（具体的には口金部２３側）に進むに従ってライナ２の肉厚が厚くなっている。
【００２４】
補強層３は、胴体部２１および各側端部２２の外壁を構成する。補強層３は、繊維強化樹脂が巻回された層である。具体的には、補強層３は、ライナ２の外周面２４を被覆するように、高分子樹脂を含浸した強化繊維からなるフィラメントを、フープ巻およびヘリカル巻でライナ２に巻回することにより形成されている。
【００２５】
補強層３は、上述した強化繊維に、高分子樹脂として熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が含浸された繊維強化樹脂である。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、またはアラミド繊維などの繊維を挙げることができる。熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、またはナイロン系樹脂などを挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、ビニルエステル樹脂などを挙げることができる。
【００２６】
２．高圧タンク１の製造方法について
次に、図３および図４Ａ〜図４Ｃをさらに参照して、高圧タンク１の製造方法を説明する。図３は、本実施形態の高圧タンク１の製造方法の工程を説明するフロー図である。図４Ａは、図３に示す準備工程Ｓ１１を説明するための模式図である。図４Ｂは、図３に示す補強層形成工程Ｓ１２を説明するための模式図である。図４Ｃは、図３に示すショットピーニング処理工程Ｓ１３を説明するための模式図である。図４Ｄは、図３に示す自緊処理工程Ｓ１５のうち自緊圧力付加工程Ｓ１６を説明するための模式図である。なお、図４Ａ〜図４Ｃは、高圧タンク１（すなわちライナ２）の軸心Ｘに沿った断面図であり、図４Ｄは、この軸心Ｘと直交する断面図である。
【００２７】
＜準備工程Ｓ１１＞
本実施形態の製造方法では、まず、ライナ２を準備する準備工程Ｓ１１を行う。この工程では、図４Ａに示すように、円筒状の胴体部２１と、胴体部２１の両側に連続して形成されたドーム状の一対の側端部２２、２２と、を備えた金属製のライナ２を準備する。
【００２８】
本実施形態では、ライナ２は、スピニング加工により製造される。具体的は、まず、ライナ２の胴体部２１の厚さおよび外径に相当する金属製の円筒体を準備する。次に、円筒体の軸心Ｘの周りに円筒体を回転させながら、円筒体の各端部に成形ローラを押し当てることにより、円筒体の端部を塑性変形させて、各側端部２２を成形する。これにより、円筒状の胴体部２１と、胴体部２１の両側に連続して形成されたドーム状の側端部２２、２２と、を備えたライナ２を得ることができる。また、各側端部２２には、開口部２３ａを有した口金部２３が形成される。さらに、スピニング加工により、胴体部２１と側端部２２との境界部分２７から、側端部２２に進むに従ってライナ２の肉厚が厚くなる。
【００２９】
なお、本実施形態では、スピニング加工により、ライナ２を製造したが、例えば、胴体部２１に相当する筒状体と、各側端部２２に相当するドーム状部材とを、熱融着または溶接等により接合し、ライナ２を製造してもよい。
【００３０】
＜補強層形成工程Ｓ１２＞
次に、補強層形成工程Ｓ１２を行う。この工程では、図４Ｂに示すように、ライナ２の外周面２４に繊維強化樹脂を巻回して補強層３を形成する。具体的には、ライナ２を軸心Ｘ周りに回転させながら、高分子樹脂が含浸された強化繊維のフィラメント（繊維束）をフィラメントワインディング法（ＦＷ法）で、ライナ２の外周面２４に、フープ巻きおよびヘリカル巻きで層状に巻き付ける。
【００３１】
なお、本実施形態では、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）により、補強層３を形成したが、高分子樹脂が含浸された強化繊維のシートを、シートワインディング法で、ライナ２の外周面２４に巻き付けてもよい。
【００３２】
ここで、強化繊維に含浸された高分子樹脂が熱可塑性樹脂である場合、フィラメントを加熱しながら熱可塑性樹脂を軟化させた状態で、強化繊維からなるフィラメントをライナ２の外周面２４に巻き付ける。一方、強化繊維に含浸された高分子樹脂が熱硬化性樹脂である場合、ライナ２の外周面２４に、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたフィラメント（すなわち、繊維強化樹脂）を巻回した後、未硬化の熱硬化性樹脂を熱硬化させる。このようにして、補強層３を形成する。
【００３３】
＜ショットピーニング処理工程Ｓ１３＞
次に、ショットピーニング処理工程Ｓ１３を行う。この工程では、図４Ｃに示すように、ライナ２の内周面２６のうち、少なくとも胴体部２１と各側端部２２との境界部分２７の内周領域２６ｃに向かって投射材４２を投射することにより、ショットピーニング処理を行う。投射材４２には、ライナ２の素材よりも硬質な素材である金属材料またはセラミックス材料などの粒子を用いる。例えば、このような粒子としては、外径４０〜１５００μｍの鉄系粒子またはアルミナ粒子などを挙げることができる。
【００３４】
本実施形態では、まず、口金部２３の開口部２３ａから収容空間２５内に、投射ノズル４１を挿入する。次に、補強層３が形成されたライナ２を軸心Ｘ周りに回転させなから、少なくとも各境界部分２７の内周領域２６ｃに向かって、投射ノズル４１から吐出された投射材４２を投射する。これにより、投射材４２は、この境界部分２７の内周領域２６ｃとその周りに衝突し、衝突した部分にショットピーニング処理が施される。この結果、内周領域２６ｃとその周りを含む表層に、圧縮残留応力を付与することができる。
【００３５】
ここで、内周領域２６ｃは、図４Ｃに示すように、胴体部２１と各側端部２２との境界部分２７の内周面である。より具体的には、各内周領域２６ｃは、軸心Ｘに沿って、ライナ２の胴体部２１からその端部（具体的には口金部２３）に向かって、ライナ２の内径が縮径し始める線状（円周状）の部分であり、図４Ｃの鎖線に示す部分である。
【００３６】
また、図４Ｃに示すように、ショットピーニング処理工程Ｓ１３では、境界部分２７の内周領域２６ｃを中心に、ライナ２の全長Ｌ（具体的には軸心Ｘに沿った方向におけるライナ２の長さ）に対して、幅Ｂ１が５〜３０％の範囲にとなるように、投射材４２が投射されてもよい。例えば、幅Ｂ１が５％である場合、ライナ２全体の内周面２６に対してショットピーニング処理を行う時間に比べて、その処理時間を６３％程度低減することができる。
【００３７】
さらに、図４Ｃに示すように、境界部分２７の内周領域２６ｃから、タンクの胴体部２１の内周面２６ａに、ライナ２の全長Ｌに対して、幅Ｂ２が２５％以下の範囲で、投射材４２が投射され、かつ、内周領域２６ｃから側端部２２の内周面２６ｂまでの幅Ｂ３の範囲で、投射材４２を投射してもよい。この場合、幅Ｂ３は、各側端部２２の内周面２６ｂの幅全体であってもよい。
【００３８】
さらに、例えば、幅Ｂ３は、図４Ｃに示す断面において、内周領域２６ｃから内周面２６ｂの傾斜が緩やかな部分までの幅であってもよい。具体的には、図４に示す断面において、内周面２６ｂの傾斜が緩やかな部分は、内周面２６ｂ（具体的にはその接線）が、軸心Ｘに対して４５°以下で傾斜している部分である。スピニング加工により、ライナ２を製造した場合には、内周面２６ｂの傾斜が緩やかな部分の肉厚は、その他の側端部２２の部分の肉厚よりも薄い。このため、この部分にもショットピーニング処理を行うことにより、後述するように、疲労強度を高めることができる。
【００３９】
ここで、ショットピーニング処理による、ライナ２の表層の圧縮残留応力の大きさは、１０〜４００ＭＰａが好ましい。１０ＭＰａ未満の場合、後述する自緊処理工程Ｓ１５にて付加される内圧（自緊圧力）による引張応力を十分に低減することができない。一方、４００ＭＰａを超える残留圧縮応力を付与しようとすると、投射材によりライナ２自体が変形するおそれがある。
【００４０】
なお、このような残留圧縮応力は、投射材を吐出させる圧縮ガスの圧力（投射圧力）、投射時間、投射材の材質および形状を設定することにより、調整することができる。このような圧縮残留応力を得るためには、例えば、投射材４２の投射圧力は、０．４〜１．０ＭＰａであることが好ましく、投射時間は、単位面積当たり１〜１４分が好ましい。
【００４１】
＜取付け工程Ｓ１４＞
次に、取付け工程Ｓ１４を行う。この工程では、一方側の口金部２３には、バルブ（不図示）が取付けられ、他方側の口金部２３には、栓体（不図示）が取付けられる。これにより、ライナ２の収容空間２５を密閉空間とすることができる。なお、バルブは、ライナ２の収容空間２５にガスを供給するためのガス供給部（不図示）が接続可能となっている。
【００４２】
＜自緊処理工程Ｓ１５＞
次に、自緊処理工程Ｓ１５を行う。この工程では、まず、自緊圧力付加工程Ｓ１６で、ライナ２が膨らむ方向に塑性変形するようにライナ２に内圧（自緊圧力）を加える。その後に、自緊圧力除圧工程Ｓ１７で、内圧を除圧することにより、ライナ２に圧縮応力を付与する。以下に、これらの工程を詳述する。
【００４３】
自緊圧力付加工程Ｓ１６では、ショットピーニング処理を行ったライナ２内に、上述したバルブ（不図示）を介してガスを封入して、金属製のライナ２が塑性変形するように、ライナ２に自緊圧力（内圧）Ｐを加える（図４Ｄ参照）。具体的には、ガス供給部から、例えば７０〜１８０ＭＰａの圧力の不活性ガスを、バルブを介して収容空間２５に充填して、ライナ２に塑性変形を与えるような内圧を付与する。
【００４４】
これにより、ライナ２には、塑性変形した状態で引張応力が作用し、補強層３は、ライナ２の塑性変形と共に変形する。なお、この工程では、ライナ２を構成する金属材料に、例えば、０．２〜１５％の塑性ひずみが導入されるように、ライナ２を変形させることが好ましい。なお、補強層３は、略弾性変形に近い変形である。
【００４５】
次に、自緊圧力除圧工程Ｓ１７では、バルブを介して収容空間２５に充填されたガスを放出し、自緊圧力付加工程Ｓ１６で加えた自緊圧力（内圧）を除圧する。このようにして、ガスが排出されて、ライナ２の内圧が除圧されると、高圧タンク１が膨らむ方向に変形した補強層３は、その復元力により、もとの形状に収縮しようとするが、ライナ２は塑性変形しているため、もとの形状よりも若干大きい形状に収縮する。これにより、補強層３にライナ２を締め付ける復元力が発生するため、ライナ２全体に、後述する圧縮応力が付与される。この圧縮応力により、高圧タンク１が使用される際にライナ２の疲労強度を向上することができる。
【００４６】
ここで、図５を参照して、上述した圧縮残留応力および圧縮応力による効果について説明する。図５は、自緊圧力の付加を開始してから自緊圧力の除圧を終了するまでのライナの胴体部および各境界部分に係る応力―ひずみ線図である。なお、図５では、ショットピーニング処理を行わない場合の胴体部および境界部分に係る応力―ひずみ曲線も示す。ショットピーニング処理を行わない場合の胴体部、境界部分の応力―ひずみ曲線は、それぞれ曲線Ｌ１、Ｌ２であり、本実施形態に係るライナ２の境界部分２７の応力―ひずみ曲線は、曲線Ｌ３である。
【００４７】
ショットピーニング処理を行わずライナに自緊圧力（内圧）を加えた場合、ライナの境界部分は、端部に向かって徐々に縮径するため、胴体部と比較して、応力が集中しやすい。そのため、曲線Ｌ１、Ｌ２からわかるように、ライナに自緊圧力（内圧）を付与すると、ライナの胴体部に作用する引張応力σ１に比べて、境界部分には、大きな引張応力σ２が作用する。したがって、線形累積損傷則（例えばマイナー則）からも明らかなように、境界部分の疲労強度（疲労寿命）は低下する。特に、ライナをスピニング加工により製造した場合、上述した如く、胴体部と側端部との境界部分から、側端部に進むに従ってライナの肉厚が厚くなっており、境界部分に応力が集中し易い。
【００４８】
そこで、本実施形態では、自緊処理工程Ｓ１５の前にショットピーニング処理工程Ｓ１３を行うため、図５の曲線Ｌ３に示すように、境界部分２７の内周領域２６ｃを含む表層に圧縮残留応力σｃが付与される。これにより、本実施形態では、境界部分２７において、自緊圧力による引張応力σ３を、圧縮残留応力が付与されていない場合の引張応力（曲線Ｌ２の引張応力σ２）と比較して、減少させることができる。これにより、ライナ２の疲労強度の低下を抑制することができる。
【００４９】
このような結果、自緊処理において、ライナ２に内圧を付与した際に、過大な引張応力に起因したライナ２の境界部分２７の疲労強度の低下を抑制することができる。さらに、自緊処理工程Ｓ１５において、自緊圧力の除圧後には、補強層３の復元力により、ライナ２全体に圧縮応力を付与することができるため、高圧タンク１の使用時における疲労強度も、これまで通り高めることができる。
【００５０】
特に、準備工程Ｓ１１でライナ２をスピニング加工により製造した場合、側端部２２は、ライナ２の端部に向かって縮径しているため、境界部分２７の内周領域２６ｃおよび側端部２２の内周面２６ｂにはシワが形成され易い。このため、胴体部２１の内周面２６ａとは異なり、境界部分２７の内周領域２６ｃおよび側端部２２の内周面２６ｂは、凹凸が形成された面となる。このような場合であっても、本実施形態では、境界部分２７の内周領域２６ｃおよび側端部２２の内周面２６ｂにショットピーニング処理を行った場合、これらの表面が平滑化されるため、自緊処理により、内周面の凹凸が起因した境界部分２７の強度低下を抑えることができる。
【００５１】
さらに、補強層３が、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂である場合、上述したように、補強層形成工程Ｓ１２において、ライナ２の外周面２４に、未硬化の熱硬化性樹脂が含浸されたフィラメントを巻回した後、熱硬化性樹脂を熱硬化させて補強層３を形成する。
【００５２】
これにより、補強層形成工程Ｓ１２を、ショットピーニング処理工程Ｓ１３の前に実施しているので、ショットピーニング処理で付与した境界部分２７の内周領域２６ｃを含む表層の圧縮残留応力が解放され、これが減少する、または除去されることはない。このような結果、ショットピーニング処理で付与した境界部分２７の表層の圧縮残留応力を有効に利用し、自緊処理を行うことができるので、高圧タンク１の使用時において、ライナ２の胴体部２１と側端部２２との境界部分２７の疲労強度の低下を抑制することができる。
【００５３】
本実施形態では、ショットピーニング処理工程Ｓ１３の前に補強層形成工程Ｓ１２を行ったが、ショットピーニング処理による圧縮残留応力が確保することができるのであれば、補強層形成工程Ｓ１２の前にショットピーニング処理工程Ｓ１３を行ってもよい。
【００５４】
〔参考例〕
図６は、参考例の高圧タンク１の製造方法の工程を説明するフロー図である。図６に示すように、参考例の高圧タンク１の製造方法が上述した実施形態と相違する点は、自緊処理工程Ｓ２４を行った後、ショットピーニング処理工程Ｓ２７を実施している点である。よって、以下に相違点について説明し、上述した実施形態と同じ部材、同じ部分に関しては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。なお、この参考例では、図１と図６を参照して説明する。
【００５５】
参考例の製造方法では、図６に示すように、まず、上述の実施形態同様に、準備工程Ｓ２１および補強層形成工程Ｓ２２を行う。次いで、取付け工程Ｓ２３を行う。これらの工程では、上述した実施形態と同じ作業を行う。本参考例では、引き続き、自緊処理工程Ｓ２４を行った後に、ショットピーニング処理工程Ｓ２７を行う。
【００５６】
参考例では、上述した実施形態とは異なり、まず、自緊処理工程Ｓ２４を行う。なお、自緊処理工程Ｓ２４は、自緊圧力付加工程Ｓ２５と自緊圧力除圧工程Ｓ２６からなり、これらの工程で実施する内容は、上述した実施形態と同じである。
【００５７】
参考例では、自緊圧力を付与する各境界部分２７には、ショットピーニング処理がされていない。そのため、上述したように、各境界部分２７の自緊圧力による引張応力が、胴体部２１のものと比較して大きくなる。自緊圧力を除圧した後、補強層３にはライナ２を締め付ける復元力が発生するため、胴体部２１および各境界部分２７には、それぞれ、圧縮応力が生じる。
【００５８】
次に、ショットピーニング処理工程Ｓ２７を行う。ショットピーニング処理工程Ｓ２７では、本実施形態と同様に、胴体部２１と各側端部２２との境界部分２７の内周領域２６ｃに向かって投射材４２を投射することにより、ショットピーニング処理を行う。これにより、自緊処理工程Ｓ２４の後に各境界部分２７の内周領域２６ｃの表層には、圧縮残留応力がさらに付与される。
【００５９】
このような結果、高圧タンク１を使用する際に、高圧タンク１の内部に、ガスの充填および放出が繰り返されても、境界部分２７には、他の部分に比べて、圧縮残留応力を加味した高い圧縮応力が付与されているので、ライナ２の疲労強度を向上することができる。
【００６０】
参考例の場合も同様に、ライナ２をスピニング加工により製造した場合、境界部分２７の内周領域２６ｃおよび側端部２２の内周面２６ｂにショットピーニング処理を行えば、これらの表面が平滑化される。これにより、高圧タンク１の使用時にガスの充填および放出が繰り返されても、これらの表面の応力集中が低減され、ライナ２の疲労強度を向上することができる。
【００６１】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１：高圧タンク、２：ライナ、３：補強層、２１：胴体部、２２：側端部、２４：外周面、２６：ライナ全体の内周面、２６ｂ：側端部の内周面、２６ｃ：内周領域、２７：境界部分、４２：投射材、Ｓ１１：準備工程、Ｓ１２：補強層形成工程、Ｓ１３：ショットピーニング処理工程、Ｓ１５：自緊処理工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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