(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化樹脂層により補強されたライナーを有する円筒状の高圧タンクの製造方法であって、
円筒状に編込まれ、該円筒の軸方向一端側が閉じ、軸方向他端側が開口した開口部を有するプリプレグを準備する準備工程と、
前記プリプレグを金型に配置した後、パリソンを前記プリプレグの内部に配置し、ブロー成形により前記ライナーを形成するブロー成形工程と、
前記ブロー成形工程後に、前記プリプレグの前記開口部に口金を圧入する圧入工程と、を備え、
前記ブロー成形工程では、前記プリプレグの前記開口部を冷却し、前記ブロー成形後のライナーの外径寸法が前記準備された前記プリプレグの内径寸法よりも大きくなるようにブロー成形することを特徴とする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、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧タンクは、燃料電池車両などの移動体に搭載される場合があり、その軽量化が要求されている。このような高圧タンクとして、口金を有して中空形状をなすライナーの外周に、補強層（繊維強化樹脂層）が設けられたものが知られている。この高圧タンクは、一般的に、フィラメントワインディング法（以下、「ＦＷ法」とも呼ぶ）により製造される。
【０００３】
ＦＷ法では、ライナーの外周に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付け、その強化繊維の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、繊維強化樹脂層を形成する（例えば下記特許文献１参照）。下記特許文献１には、このＦＷ法において、予め繊維束に樹脂を含浸させたプリプレグを用いて繊維強化樹脂層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されたように、プリプレグを巻き付けて高圧タンクを製造する方法では、高圧タンクの強度を確保するために巻き付け工程が長時間に及んでしまう傾向がある。このような従来の方法で高圧タンクの生産量を増やす場合には、数多くの巻き付け設備が必要となり、高圧タンクの高コスト化を招く虞があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造工程の時間を短縮し、低コスト化を図ることができる高圧タンクの製造方法を提供することにある。
【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に係る高圧タンクの製造方法は、炭素繊維強化樹脂層により補強されたライナーを有する円筒状の高圧タンクの製造方法であって、円筒状に編込まれ、該円筒の軸方向一端側が閉じ、軸方向他端側が開口した開口部を有するプリプレグを準備する準備工程と、前記プリプレグを金型に配置した後、パリソンを前記プリプレグの内部に配置し、ブロー成形により前記ライナーを形成するブロー成形工程と、前記ブロー成形工程後に、前記プリプレグの前記開口部に口金を圧入する圧入工程と、を備え、前記ブロー成形工程では、前記プリプレグの前記開口部を冷却し、前記ブロー成形後のライナーの外径寸法が前記準備された前記プリプレグの内径寸法よりも大きくなるようにブロー成形することを特徴とする。
【０００８】
かかる方法によれば、予め円筒状に編込まれたプリプレグを準備して高圧タンクを製造するため、プリプレグの巻き付け工程が不要になり、高圧タンクの製造工程の時間を短縮することができる。その結果、高圧タンクのコストを低減することができる。また、ブロー成形後のライナーの外径寸法が、準備したプリプレグの内径寸法よりも大きくなるようにプリプレグの内部でブロー成形するため、ブロー成形後の炭素繊維強化樹脂層に必要なテンションをかけることができる。このようなブロー成形工程を採用すると、ライナー及びその外周を覆う炭素繊維強化樹脂層を成形後、口金を圧入する部分（開口部）が温められることによって硬化するおそれがあり、口金を圧入しにくくなるおそれがある。そこで本発明では、ブロー成形時に口金が圧入される開口部を冷却し、当該開口部の硬化を防いでいるため、口金の圧入を容易にすることができる。その結果、高圧タンクの製造工程の時間を短縮することができ、高圧タンクの低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造工程の時間を短縮し、低コスト化を図ることができる高圧タンクの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の製造方法によって作成される高圧タンクの概略構成を示す断面図である。
【図２】高圧タンクの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図３】高圧タンクの製造工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１２】
まず、本発明の実施形態の製造方法によって作成される高圧タンクの構成について説明する。図１は、高圧タンクの概略構成を示す断面図である。
【００１３】
図１に示す高圧タンク１は、水素或いは天然ガスなどの燃料ガスを高圧で貯蔵する容器であり、例えば自動車等の移動体に搭載される。高圧タンク１は、内筒として用いられるライナー２０と、その外側に設けられる繊維強化樹脂層３０とを備える。
【００１４】
ライナー２０は、内部にガスを貯留するための貯留空間を有する円筒形状の内殻である。ライナー２０は、本実施形態では合成樹脂製の材料で構成される。しかし、この例に限定されず、ライナー２０に用いられる材料としては、他の材料を採用することも可能である。
【００１５】
ライナー２０の一端側には口金４０が設けられる。口金４０は、金属製であって、高圧タンク１の内部に収容された気体又は液体の注排口となる部材である。本実施形態では、口金４０がライナー２０の一端側のみに形成されるが、この例に限定されず、ライナー２０の一端側及び他端側に口金を設けた構成としても良い。
【００１６】
繊維強化樹脂層３０（炭素繊維強化樹脂層）は、ライナー２０の外周を覆うように設けられた、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）からなる層である。この繊維強化樹脂層３０は、後述するように、プリプレグと呼ばれる半硬化状態の樹脂が含まれたＣＦＲＰを用いて作成される。なお、プリプレグは、例えば液状のエポキシ樹脂の含浸を行い、その後の加熱により樹脂を半硬化状態にまで重合させて得られるものである。
【００１７】
続いて、本発明の実施形態としての高圧タンクの製造工程について説明する。図２は、高圧タンクの製造工程の一例を示すフローチャートである。図３は、高圧タンクの製造工程を説明する説明図である。
【００１８】
（ステップＳ１１０）
まず、樹脂が含浸されたプリプレグ３を所定の丸編機（不図示）で袋形状に編込む（図２のステップＳ１１０及び図３（Ａ））。このプリプレグ３の内径ａ（図３（Ａ））は、高圧タンク作成完了時に必要なテンションが得られるように予め設定されており、好適には、後述するブロー成形後のライナー２０の外径寸法ｄ（図３（Ｅ）参照）より小さく設定されることが好ましい。
【００１９】
（ステップＳ１２０）
次いで、高圧タンク成形用の金型９０内に、編込んだプリプレグ３をセットする（図２のステップＳ１２０及び図３（Ｂ））。図３（Ｂ）に示すように、プリプレグ３は、円筒の軸方向一端側（図３では下側）が閉じ、軸方向他端側（図３では上側）が開口した開口部３ａ（後工程で口金が圧入される部分）を有する。なお、金型９０の内径ｂの寸法は、プリプレグ３の外径Ａ（図３（Ａ））の寸法より大きく設定される。また、図３（Ｂ）〜（Ｄ）では、プリプレグ３の外周面と金型９０の内周面との隙間の図示を省略している。
【００２０】
（ステップＳ１３０）
次いで、高圧タンク成形用の円筒状のパリソン２を金型９０で挟み込む（図２のステップＳ１３０及び図３（Ｃ））。なお、プリプレグ３の開口部３ａの内径ｃ（図３（Ｃ））は、後工程で圧入される口金外周寸法ｅ（図３（Ｅ））より大きく設定される。
【００２１】
（ステップＳ１４０）
次いで、口金４０（図３（Ｅ））を圧入できる寸法を確保するため、ガイド付き吹込部材９１の吹込口９１ａからパリソン２内にエアーを吹込み、ブロー成形でライナーを形成する。このブロー成形によりライナーを形成すると同時に、ライナーの外周でプリプレグ３を押し広げることでテンションをかける。このブロー成形工程では、金型９０に設けられた冷却部５０に冷却水を通すことで、プリプレグ３の開口部３ａの温度を下げる。このように開口部３ａの温度を下げることにより、開口部３ａが温められて硬化することを防ぐことができる。
【００２２】
なお、円筒形状のプリプレグ３の外径Ａ（図３（Ａ））は、金型９０の内径ｂ（図３（Ｂ））よりも小さく設定されているため、ブロー成形によって金型９０内でプリプレグ３を押し広げることができる。また、図３（Ｄ）に示した金型９０に設けられる冷却部５０としては、冷却水を通すことに限定されず、開口部３ａを冷却する機能を有していれば、例えば圧縮エアー（空冷）等の他の方法を選択することも可能である。
【００２３】
（ステップＳ１５０）
次いで、円筒状のプリプレグ３の開口部３ａに口金４０を圧入する（図２のステップＳ１５０及び図３（Ｅ））。このとき、開口部３ａの温度が下げられているため、開口部３ａ周辺の熱硬化性樹脂の硬化が抑えられ、口金４０を開口部３ａに容易に圧入することができる。そして、口金４０の外周を炭素繊維で覆った後に、内径をテーパ形状とした所定のリング部材８０で炭素繊維を口金４０との間で挟上げ、テンションをかける。このようにリング部材８０を用いてテンションをかけた状態で、該リング部材８０と口金４０を所定の接着剤（不図示）で接着し、リング部材８０の上面より出ている口金４０の上部をローラパンチ（不図示）で押しつぶし、リング部材８０と口金４０とを固定する。
【００２４】
（ステップＳ１６０）
最後に、タンク本体を加熱し、エポキシ樹脂を硬化させることで、ライナー２０の外周を覆う繊維強化樹脂層３０を備える高圧タンクが作成される。本実施形態における高圧タンクの製造方法では、ブロー成形後のライナー２０の外径寸法ｄ（図３（Ｅ））より小さい内径寸法ａ（図３（Ａ））のプリプレグ３を準備して、その内部にパリソン２を配置してブロー成形するので、プリプレグ３に必要なテンションをかけることができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態における高圧タンク１の製造方法では、円筒状に編込まれ、該円筒の軸方向一端側が閉じ、軸方向他端側が開口した開口部３ａを有するプリプレグ３を準備する準備工程と、プリプレグ３を金型９０に配置した後、パリソン２をプリプレグ３の内部に配置し、ブロー成形によりライナー２０を形成するブロー成形工程と、ブロー成形工程後に、プリプレグ３の開口部３ａに口金４０を圧入する圧入工程と、を備え、ブロー成形工程では、プリプレグ３の開口部３ａを冷却し、ブロー成形後のライナー２０の外径寸法ｄが、準備されたプリプレグ３の内径寸法ａよりも大きくなるようにブロー成形する。
【００２６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１：高圧タンク
２：パリソン
３：プリプレグ
３ａ：開口部
２０：ライナー
３０：繊維強化樹脂層
４０：口金
５０：冷却部
８０：リング部材
９０：金型
【図１】
0006474052.tif 000002
【図２】
0006474052.tif 000003
【図３】
0006474052.tif 000004