(57)【要約】【課題】タンクの製造時間の短縮化を図る。【解決手段】発明のタンクの製造方法は、（ａ）中空容器をなすライナー単体の軸方向の端部に口金が装着されたライナーを用意する。（ｂ）前記口金と前記ライナー単体との境界部を覆うことができるリング形状を有し、かつ、弾性を有するシート状のシール部材を用意する。（ｃ）前記境界部を跨いで前記口金および前記ライナー単体上にリング状に接着剤を塗布する。（ｄ）前記シール部材の内周端を前記境界部よりも内周側の前記口金に接触させて固定しつつ、前記シール部材の外周端を前記リング形状の放射方向の外向きに引っ張って、前記シール部材を、前記境界部を覆うように前記口金および前記ライナー単体に接着する。（ｅ）前記口金および前記ライナー単体の外表に、繊維強化樹脂層を形成するための繊維束を巻回し、前記シール部材を固定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの製造方法であって、
（ａ）中空容器をなすライナー単体の軸方向の端部に口金が装着されたライナーを用意する工程と、
（ｂ）前記口金と前記ライナー単体との境界部を覆うことができるリング形状を有し、かつ、弾性を有するシート状のシール部材を用意する工程と、
（ｃ）前記境界部を跨いで前記口金および前記ライナー単体上に接着剤を塗布する工程と、
（ｄ）前記シール部材の内周端を前記境界部よりも内周側の前記口金に接触させて固定しつつ、前記シール部材の外周端を前記リング形状の放射方向の外向きに引っ張って、前記シール部材を、前記境界部を覆うように前記口金および前記ライナー単体に接着する工程と、
（ｅ）前記口金および前記ライナー単体の外表に、繊維強化樹脂層を形成するための繊維束を巻回し、前記シール部材を固定する工程と、
を備える、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを貯蔵する高圧ガスタンクは、例えば、コア材としてのライナーの端部に口金を装着し、口金が装着されたライナーを、カーボン繊維強化プラスチックや、ガラス繊維強化プラスチック（以下、これらを総称して、「繊維強化樹脂層」とも呼ぶ）で被覆することにより、作製される。口金のライナーへの装着に際しては、ライナーと口金との間のシール性を確保することが要求されるため、例えば、ライナーと口金の境界部分を覆うように、未硬化の液状ガスケット（ＦＩＰＧ，Ｆｏｒｍｅｄ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ  Ｇａｓｋｅｔ）を塗布し、これを硬化させてシール部材を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４２０１７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、未硬化のＦＩＰＧを塗布し、これを硬化させてシール部材を形成するために要するＦＩＰＧの硬化時間が長く、これが一要因となってタンクの製造時間が長くなっていた。なお、この問題は、高圧ガスタンクに限らず、気体や液体等を貯蔵する種々のタンクにおいても同様である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題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）本発明の一形態によれば、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）中空容器をなすライナー単体の軸方向の端部に口金が装着されたライナーを用意する工程と；（ｂ）前記口金と前記ライナー単体との境界部を覆うことができるリング形状を有し、かつ、弾性を有するシート状のシール部材を用意する工程と；（ｃ）前記境界部を跨いで前記口金および前記ライナー単体上に接着剤を塗布する工程と；（ｄ）前記シール部材の内周端を前記境界部よりも内周側の前記口金に接触させて固定しつつ、前記シール部材の外周端を前記リング形状の放射方向の外向きに引っ張って、前記シール部材を、前記境界部を覆うように前記口金および前記ライナー単体に接着する工程と；（ｅ）前記口金および前記ライナー単体の外表に、繊維強化樹脂層を形成するための繊維束を巻回し、前記シール部材を固定する工程と；を備える。
上記形態のタンクの製造方法によれば、予めシート状のシール部材を用意して、ライナー単体と口金との境界部を覆うようにシール部材をライナーに張り付けるので、従来技術のように、シール部材を形成するために必要であった未硬化のＦＩＰＧを硬化させる時間が不要となり、タンクの製造時間を短縮することができる。また、シール部材の外周端を放射方向の外向きに引っ張ってシール部材を引き伸ばしながら口金およびライナー単体に張り付けるので、シール部材を接着する際にシール部材にシワや浮きが発生することを抑制することができる。また、シール部材の外周端側に放射方向の内向きに戻ろうとする反力が生じ、この反力によってシール部材をライナー（口金およびライナー単体）に押し付けようとする力が生じ、シール部材を隙間がなくなるようにライナー（口金およびライナー単体）に密着させて、シール性を確保することができる。
【０００７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、ライナー単体の軸方向の端部に口金が装着されたライナーの製造方法等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】高圧ガスタンクの構成を概略的に示す外観図である。
【図２】高圧ガスタンクの断面を概略的に示す断面図である。
【図３】高圧ガスタンクの要部の断面を拡大して概略的に示す要部断面図である。
【図４】ライナーの構成を概略的に示す半断面図である。
【図５】ライナーの構成を概略的に示す正面図である。
【図６】ライナーの要部の断面を拡大して概略的に示す要部断面図である。
【図７】高圧ガスタンクの製造工程を示すフローチャートである。
【図８】シール部材の作製工程を示すフローチャートである。
【図９】接着剤の塗布の様子を模式的に示す説明図である。
【図１０】シール部材の接着の様子を模式的に示す説明図である。
【図１１】シール部材が接着された部分を拡大して概略的に示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態：
図１は本発明の一実施形態としての製造方法によって作製される高圧ガスタンク１００の構成を概略的に示す外観図であり、図２は高圧ガスタンク１００の断面（図１のＩＩ−ＩＩ断面）を概略的に示す断面図であり、図３は高圧ガスタンク１００の要部（図１のＢ部）の断面を拡大して概略的に示す要部断面図である。
【００１０】
高圧ガスタンク１００は、図１に示すように、ライナー１０Ａの外表を繊維強化樹脂層１０２で被覆して構成されている。高圧ガスタンク１００の軸ＡＸに沿った方向（以下、「軸ＡＸ方向」とも呼ぶ）の両端からは、ライナー１０Ａに有する口金１６の先端部分が軸ＡＸに沿った方向に突出している。なお、繊維強化樹脂層１０２で被覆されているライナー１０Ａの外表は、図２および図３に示すように、ライナー１０Ａを構成するライナー単体１０と、ライナー単体１０に装着された口金１６の上記突出している部分を除く部分と、口金１６とライナー単体１０との間を覆うシール部材１８の外表である。なお、ライナー１０Ａおよびシール部材１８については後述する。
【００１１】
繊維強化樹脂層１０２は、熱硬化性樹脂を含浸した繊維（通常、繊維束）をＦＷ法によりライナー外周に巻回させた後、熱硬化性樹脂を硬化させることで形成される。繊維強化樹脂層１０２の形成には、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いることが一般的であるが、ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、ＦＷ法によりライナー外周に巻回させる補強用の繊維としては、ガラス繊維やカーボン繊維、アラミド繊維等が用いられる他、複数種類（例えば、ガラス繊維とカーボン繊維）のＦＷ法による巻回を順次行うことで、繊維強化樹脂層１０２を異なる繊維からなる樹脂層を積層させて形成することもできる。
【００１２】
図４はライナー１０Ａの構成を概略的に示す半断面図であり、図５はライナー１０Ａの構成を概略的に示す正面図であり、図６はライナー１０Ａの要部（図４のＢ部）の断面を拡大して概略的に示す要部断面図である。
【００１３】
図４に示すように、ライナー１０Ａは、ライナー単体１０と、ライナー単体１０の軸ＡＸに沿った方向の両端に装着された口金１６と、を備える。ライナー単体１０は、中空のタンク容器であり、軸ＡＸに沿ったタンク長手方向の中央に配置される円筒状のシリンダー部１２と、シリンダー部１２の両側に配置される球面形状のドーム部１４と、で３分割されたライナーパーツの接合品である。３分割のライナーパーツは、それぞれナイロン系樹脂等の適宜な樹脂にて成型され、その成型品のライナーパーツを接合してその接合箇所を、例えば、レーザー融着することで、ライナー単体１０が形成される。このライナー単体１０は、ドーム部１４の頂上箇所、即ちライナー単体１０の軸ＡＸに沿った長手方向端部に、口金１６の装着用の陥没台座部１４ｒを備える。陥没台座部１４ｒは、軸ＡＸに垂直で軸ＡＸ方向に凹んだ面を有し、その中央に貫通孔１４ｈを有する。この貫通孔１４ｈは、軸ＡＸと一致して形成され、口金１６の位置決め孔として機能する。
【００１４】
口金１６は、金属製とされ、陥没台座部１４ｒに入り込む口金フランジ１６ｆと、当該フランジからドーム部頂上側に突出した口金本体１６ｂと、口金フランジ１６ｆからライナー中央に突出した凸部１６ｔと、バルブ接続孔１６ｈを備える。口金本体１６ｂの先端側部分が、高圧ガスタンク１００（図１）において軸ＡＸ方向に突出した口金１６の部分に相当する。凸部１６ｔは、ドーム部１４の貫通孔１４ｈに嵌合され、貫通孔１４ｈと協働して口金１６をライナー単体１０に対して位置決めする。バルブ接続孔１６ｈは、口金１６の中央を貫通し、その開口側に配管接続用の高圧シール仕様のテーパネジ部を有する。上記した両タンク口金は、繊維強化樹脂層１０２等の形成のための繊維巻回の際の回転軸装着にも用いられ、一方の口金１６は、バルブ接続孔１６ｈをタンク内部で閉塞した有底孔とされている。
【００１５】
口金フランジ１６ｆは、図６に示すように、その外周縁１６ｆｅをフランジ厚みが外側に行くほど減ずるように弧状に傾斜させており、陥没台座部１４ｒの凹所内周壁１４ｒｓとの間に、開口凹所１５を形成する。開口凹所１５は、口金フランジ１６ｆの外周縁１６ｆｅの側ほど広く開口した凹所とされ、陥没台座部１４ｒの底面まで口金１６の軸方向に沿って延びたくさび形状の凹所とされている。但し、開口凹所１５の形状はこれに限定されるものではなく、後述する接着剤１７の塗布時において、開口凹所１５の内部に接着剤１７を入り込ませて隙間を埋めることが容易な形状であればよい。なお、開口凹所１５は口金１６とライナー単体１０との「境界部」に相当する。
【００１６】
この開口凹所１５の上部には、開口凹所１５を覆うようにシール部材１８が接着剤１７で接着されている。接着剤１７は、開口凹所１５を跨いで陥没台座部１４ｒの上縁側のライナー外周壁、詳しくはドーム部１４の外周壁から口金フランジ１６ｆの外表中央の側に掛けて薄層状に延びており、開口凹所１５を覆うように配置されたシール部材１８をドーム部１４の外周壁および口金フランジ１６ｆの外表に接着している。また、接着剤１７は、開口凹所１５の内部に入り込んでおり、硬化することにより開口凹所１５を封じる役割も果たしている。開口凹所１５を覆うように接着剤１７で接着されたシール部材１８は、開口凹所１５、すなわち、口金１６（口金フランジ１６ｆ）とライナー単体１０（ドーム部１４）との間をシールする。
【００１７】
以下では、シール部材１８のうち、開口凹所１５を挟んでドーム部側をドーム側装着部１８ｄ、フランジ側をフランジ側装着部１８ｆとする。この場合、ドーム部１４の凹所内周壁１４ｒｓは、図４〜図６に示すように、ライナー単体１０の軸ＡＸ回りに矩形波形状に蛇行して軸ＡＸを取り囲むよう形成され、口金フランジ１６ｆも、その外周縁１６ｆｅを凹所内周壁１４ｒｓの蛇行形状に合致して蛇行させている。このため、開口凹所１５は、この蛇行軌跡に沿って軸ＡＸを取り囲むことになり、シール部材１８の開口凹所１５に配設された部位も蛇行軌跡に沿って軸ＡＸを取り囲む。その一方、ドーム側装着部１８ｄとフランジ側装着部１８ｆとは、蛇行軌跡の開口凹所１５を含んで帯状に軸ＡＸを取り囲む。
【００１８】
図７は、本発明の一実施形態としての高圧ガスタンク１００の製造工程を示すフローチャートである。まず、工程Ｓ１００ではライナー単体１０に口金１６が装着されているが、シール部材１８を有していないライナー１０Ａ（図４参照）を用意し、工程Ｓ２００ではリング形状のシール部材１８（図５参照）を用意する。なお、説明の便宜上、工程Ｓ１００、工程Ｓ２００の順として説明したが、工程Ｓ１００と工程Ｓ２００の順は、特に問題ではない。工程Ｓ２００、工程Ｓ１００の順であってもよく、また、工程Ｓ１００と工程Ｓ２００とが順に実行される必要もない。要するに、後述する工程Ｓ３００を実行するまでに、ライナー１０Ａおよびシール部材１８が用意されていればよい。
【００１９】
ライナー１０Ａは、例えば、以下のようにして作製される。まず、ライナー単体１０のシリンダー部１２およびドーム部１４（図４参照）に対応するライナーパーツと、口金１６（図４参照）と、を準備する。そして、口金１６をドーム部１４に対応するライナーパーツの陥没台座部１４ｒ（図４参照）に、口金１６の口金フランジ１６ｆを入り込ませつつ、貫通孔１４ｈに口金１６の凸部１６ｔを嵌合させる。これにより、口金１６は、ドーム部１４に位置決めされてドーム部１４に装着され、口金１６をドーム部頂上に有するライナーパーツが得られる。そして、口金１６を装着済みのドーム部１４に対応する２つのライナーパーツを、シリンダー部１２に対応するライナーパーツの両端に接合してそれぞれの接合箇所をレーザー融着して組み付ける。これにより、口金１６を両端に装着済みのライナー１０Ａ（図４参照）が作製される。
【００２０】
図８は、シール部材１８の作製工程を示すフローチャートである。ドーム部１４に口金１６の口金フランジ１６ｆが装着された状態を模したシール部材作製用の型ＭＤを利用する。そして、型ＭＤの表面に設定されたシール部材１８に対応するリング形状の領域１８ｐに、未硬化の液状ガスケット（ＦＩＰＧ；Ｆｏｒｍｅｄ  Ｉｎ  Ｐｌａｃｅ  Ｇａｓｋｅｔ）を塗布ヘッドＨＦから吐出させて塗布した後、硬化時間（乾燥時間）を経てＦＩＰＧを硬化させる（工程Ｓ２０２）。そして、硬化させたＦＩＰＧを型ＭＤから剥離することにより、シール部材１８を得る（工程Ｓ２０４）。これにより、シール部材１８を作製することができる。なお、利用するＦＩＰＧとしては、硬化後に、弾性を有するとともに、水密性、気密性を有するシール部材として利用可能な種々の一液性（湿気硬化型）のＦＩＰＧが利用可能である。より具体的には、硬化後における部材の高度が３０度以下でヤング率が５ＭＰａ以下となるＦＩＰＧが利用可能である。
【００２１】
図９は、接着剤１７の塗布の様子を模式的に示す説明図である。図９は、ライナー１０Ａの正面図、より具体的には、ライナー単体１０のドーム部１４と、口金１６の口金フランジ１６ｆとの境界部である開口凹所１５を示している。図７の工程Ｓ３００では、図９に示すように、境界部である開口凹所１５を跨いで口金１６の口金フランジ１６ｆとライナー単体１０のドーム部１４上に開口凹所１５に沿って蛇行したリング状に接着剤１７を塗布ヘッドＨＣから吐出させて塗布する。接着剤１７としては、例えば、シール部材１８で利用されたＦＩＰＧと同種のＦＩＰＧ材料に硬化促進剤が添加されることにより短時間で硬化する速硬化性の接着剤を利用することができる。但し、接着剤１７としては、これに限定されるものではなく、速硬化性のシリコン接着剤等の種々の速硬化性の接着剤を利用してもよい。また、シール部材１８を張り付けた位置に留めておくことができる程度の接着性を有していれば、硬化しないものでもよい。
【００２２】
図１０は、シール部材１８の接着の様子を模式的に示す説明図である。図１０は、ライナー１０Ａの口金１６が装着されたドーム部１４の境界部（開口凹所１５）を拡大して斜め上方から斜視した状態で示している。図７の工程Ｓ４００では、以下のようにしてシール部材を、境界部（開口凹所１５）を覆うように接着する。すなわち、リング形状のシール部材１８の内周端１８ｉｓを境界部（開口凹所１５）よりも内周側の口金１６の口金フランジ１６ｆに接触させて固定しつつ、シール部材１８の外周端１８ｏｓの複数箇所をつまんで、軸ＡＸに対して放射方向外向き（図中矢印で示した方向）に引っ張って、外周端１８ｏｓを全体的に拡げた状態とする。そして、外周端１８ｏｓを全体的に拡げた状態のシール部材１８を、口金フランジ１６ｆおよびライナー単体１０のドーム部１４に接着剤１７で接着する。なお、シール部材１８は、上記のように引っ張って、外周端１８ｏｓを外向きに拡げて接着するので、外周端１８ｏｓの径は、接着時における径よりも小さめの外径とされることが好ましい。なお、上述のようにシール部材１８一度に接着するのではなく、外周端１８ｏｓの部分を少しずつ引っ張って接着していくようにしてもよい。
【００２３】
図１１は、シール部材１８が接着された部分を拡大して概略的に示す要部断面図である。この図は図６（図４のＢ部）に対応している。図１０に示したように、シール部材１８は、シール部材１８の外周端１８ｏｓが放射方向外向きに引っ張られた状態で接着されている。このため、シール部材１８には、引っ張られた方向とは反対向きに戻ろうとする反力Ｆｂが働く。そして、この反力Ｆｂによって、軸ＡＸに垂直な方向（図の二点鎖線で示す方向）に沿い、軸ＡＸの方向に向かう力Ｆｐ（＝Ｆｂ・ｃｏｓθ）が働く。この力Ｆｐはシール部材１８を軸ＡＸの方向へ押す力であるので、シール部材１８をライナー単体１０（ドーム部１４）および口金１６（口金フランジ１６ｆ）に密着させる力となる。これにより、シール部材１８による境界部（開口凹所１５）のシール性を高めることができる。なお、角度θは例えば以下のように表される。すなわち、シール部材１８が接着されている面（以下、「接着面」とも呼ぶ）は平面ではなく曲面であるが、ここでは、ほぼ平面であると仮定する。そして、破線で示す接着面と軸ＡＸとのなす角をθｘとする。この場合、角度θは、θ＝（９０−θｘ）で表される。
【００２４】
また、シール部材１８は、シール部材１８の外周端１８ｏｓが放射方向外向きに引っ張られた状態で接着されるので、接着されたシール部材１８にシワや浮き等が発生することが抑制される。
【００２５】
そして、図７の工程Ｓ５００では、シール部材１８が接着されたライナー１０Ａ（ライナー単体１０および口金１６）の外表面に、ＦＷ法（フィラメントワインディング法）によって、エポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維束を巻き付けた後、エポキシ樹脂を硬化させることで、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：カーボン繊維強化プラスチック）から成る繊維強化樹脂層１０２を形成する。これにより、高圧ガスタンク１００が完成する。この際、シール部材１８は、口金１６（口金フランジ１６ｆ）とライナー単体１０（ドーム部１４）との境界部（開口凹所１５）を覆う位置で固定される。なお、カーボン繊維束の巻き付け、および、エポキシ樹脂の硬化の処理は、種々の一般的な処理であるので、図示及び説明を省略する。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の製造方法では、ライナー１０Ａの口金１６（口金フランジ１６ｆ）とライナー単体１０（ドーム部１４）との間の境界部（開口凹所１５）を覆うように、予め用意したシール部材１８を接着剤１７で口金１６（口金フランジ１６ｆ）とライナー単体１０（ドーム部１４）に接着している。これにより、課題で説明した、ライナーの境界部を覆うように未硬化のＦＩＰＧを直接塗布し、ＦＩＰＧを硬化させるための硬化時間が不要となるので、タンクの製造時間の短縮化を図ることができる。
【００２７】
Ｂ．他の実施形態：
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形態において実施することが可能であり、例えば次のような形態での実施も可能である。
【００２８】
（１）上記実施形態では、シール部材１８として、未硬化のＦＩＰＧをリング形状に塗布し、硬化させて作製したシール部材を利用する場合を例に説明した（図８参照）。しかしながら、シール部材１８としては、ＦＩＰＧを用いて作製されたリング形状の部材に限定されるものではない。例えば、ゴムやウレタン、シリコン等の種々の部材であって、硬化状態で、弾性を有するとともに、水密性、気密性等のシール性を有する部材をシール部材１８として用いるようにしてもよい。但し、硬化状態での高度は３０度以下でヤング率は５ＭＰａ以下である部材が好ましい。
【００２９】
（２）上記実施形態では、図８に示すように、ライナー単体１０のドーム部１４に口金１６の口金フランジ１６ｆが装着された状態（図４，図５参照）を模した型ＭＤの、シール部材１８に対応するリング形状の領域１８ｐに、未硬化のＦＩＰＧを塗布し、これを硬化させて作製したシート状で三次元形状のシール部材を用いる場合を例に説明した。しかしながら、平面形状の型に設けられたリング形状の領域に、未硬化のＦＩＰＧを塗布し、硬化させて作製したシート状で平面形状のシール部材を利用するようにしてもよい。
【００３０】
（３）上記実施形態では、蛇行形状の開口凹所１５（境界部）に沿って蛇行したリング状に接着剤１７を塗布する場合を例に説明した（図９参照）が、蛇行形状の開口凹所１５を含む幅の蛇行していないリング状に接着剤１７を塗布するようにしてもよい。
【００３１】
（４）上記実施形態では、高圧ガスタンクを例に説明したが、これに限定されるものではなく、気体、液体等を貯蔵する種々のタンクに本発明を適用することも可能である。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態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、或いは、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】
【００３３】
１０Ａ…ライナー
１０…ライナー単体
１２…シリンダー部
１４…ドーム部
１４ｈ…貫通孔
１４ｒ…陥没台座部
１４ｒｓ…凹所内周壁
１５…開口凹所（境界部）
１６…口金
１６ｂ…口金本体
１６ｆ…口金フランジ
１６ｈ…バルブ接続孔
１６ｔ…凸部
１６ｆｅ…外周縁
１８…シール部材
１８ｄ…ドーム側装着部
１８ｆ…フランジ側装着部
１００…高圧ガスタンク
１０２…繊維強化樹脂層
ＡＸ…軸
ＭＤ…型
ＨＣ…塗布ヘッド
ＨＦ…塗布ヘッド
【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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