(57)【要約】  円筒状の胴部と該胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とを有するライナ（９）に、連続して送り出される繊維束に樹脂を連続して含浸させた樹脂含浸繊維束（３）を巻き付ける圧力容器の製造方法であって、ライナ（９）の長軸方向に対して胴部における樹脂含浸繊維束（３）の巻き付け角度θ（°）が１０°≦θ≦３０°のヘリカル巻の範囲において、巻き付けられた樹脂含浸繊維束の幅（ＢｗＨｅ：ｍｍ）とライナ胴部の外径（ＯＤ：ｍｍ）とが、０．０２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０９を満足するように制御する圧力容器の製造方法。ライナ（９）の鏡部にヘリカル巻きで樹脂含浸繊維束（３）を巻き付けたとしても、樹脂含浸繊維束（３）が滑らない状態で圧力容器を成形することができる。
2018096905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の胴部と前記胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とを有するライナに、連続して送り出される繊維束に樹脂を連続して含浸させた樹脂含浸繊維束を巻き付ける圧力容器の製造方法であって、前記ライナの長軸方向に対して前記胴部における前記樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）が１０°≦θ≦３０°のヘリカル巻の範囲において、巻き付けられた前記樹脂含浸繊維束の幅（ＢｗＨｅ：ｍｍ）とライナの胴部の外径（ＯＤ：ｍｍ）とが、次式（１）を満足するように制御することを特徴とする圧力容器の製造方法。０．０２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０９  ・・・・・（１）
【請求項２】
前記ヘリカル巻の巻き付け角度範囲において、前記樹脂含浸繊維束の幅方向における中心位置が前記鏡部の測地線を通らないことを特徴とする請求項１記載の圧力容器の製造方法。
【請求項３】
前記胴部を完全に覆う成形パターンの単位を１層としたとき、ヘリカル巻の成形パターンを有するヘリカル巻層を２層以上繰り返すことを特徴とする請求項１または２記載の圧力容器の製造方法。
【請求項４】
前記ヘリカル巻時の繊維束巻き付け張力（Ｔ：Ｎ）と繊維束の束数（本）が、次式（２）を満足するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力容器の製造方法。２０≦Ｔ／本≦６０  ・・・・・（２）
【請求項５】
さらに、前記胴部における前記樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）が８５°≦θ＜９０°のフープ巻きを有するフープ巻層を有し、その繊維束の幅（ＢｗＨｏ：ｍｍ）が、次式（３）を満足することを特徴する請求項１から４のいずれかに記載の圧力容器の製造方法。１＜ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅ＜１．４  ・・・・・（３）
【請求項６】
前記樹脂含浸繊維束を前記ライナに巻き付ける直前に、幅規制機構により前記樹脂含浸繊維束の幅を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の圧力容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ:Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃと称することがある。）製の圧力容器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来から、窒素、酸素、アルゴン、液化石油ガスおよび水素等の気体を長時間にわたり保持するために、圧力容器が用いられている。近年、ＣＨＧタンク（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｇａｓ  Ｔａｎｋ）と呼ばれている水素ガス自動車搭載用の圧力容器や、病院や消防士が使用する空気呼吸器などにおいては、軽量化を図るために、ＦＲＰ製の容器等が開発されている。【０００３】  これらのＦＲＰ製圧力容器等は、一般的にフィラメントワインディング成形（ＦＷ成形）法で製作される。ＦＷ成形法とは、別々に用意した複数の繊維束と液状の樹脂を、製造過程で一体化した後、円筒状の胴部と該胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とを有するライナへ、所望の張力と角度で繊維束を巻き付けていく成形法である。この成形法において、圧力容器に必要な強度を付与するために、ライナの長軸方向に対して、略垂直方向に繊維束を巻き付けるフープ巻きと、らせん状に巻き付けるヘリカル巻きを組み合わせる。外径がほぼ一定のライナ胴部に繊維束を巻き付けるフープ巻きの場合では問題にならないが、外径が連続的に変化するライナ鏡部にも繊維束を巻き付けるヘリカル巻きの場合では、ライナ鏡部の形状や繊維束の巻き角度によってはライナ上の繊維束が滑ってしまい、巻けない場合がある。【０００４】  一般的に、ＦＷ成形法においては、繊維束が滑らないようにライナの測地線に沿って巻くことが基本になっている（非特許文献１参照。）。しかしながら、この提案のように使用する繊維束が多くなると巻き付ける繊維束幅が広くなり、繊維束がライナの測地線上を通っても繊維束が滑ることがある。また、設計の観点からは、測地線を通したくない場合もある。ここで別に、特許文献１には、「前記ライナを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで前記の繊維束ガイドの供給口から供給される繊維束を前記ライナの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、前記の繊維束ガイドは、前記供給口の幅を変更可能に構成されるフィラメントワインディング装置」が提案されており、ここでは「ライナの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる」という効果が開示されている。【０００５】  しかしながら、この提案の構成では、ライナの部位により繊維束の幅を変えることができるが、ライナの鏡部における繊維束すべりを回避するための方法については何ら触れられていない。【０００６】  また別に、特許文献２には、「複数の樹脂含浸繊維束を並行させて搬送する搬送手段と、前記搬送手段から搬送された、並行する複数の樹脂含浸繊維束が形成する繊維幅を調整して送り出す送出繊維幅調整手段と、前記の送出繊維幅調整手段から送り出された繊維幅を検知するセンサと、を備え、前記のセンサが検知した樹脂含浸繊維束の繊維幅に応じて、前記送出繊維幅調整手段から送り出される送出繊維幅を調整することを特徴とするフィラメントワインディングシステム」が提案されており、ここでは「安定した繊維幅を有するプリプレグ繊維を連続して送り出す」という効果が開示されている。【０００７】  しかしながら、この提案の構成では、特許文献１の提案と同様に、ライナの鏡部における繊維束すべりを回避するための方法についてはなんら触れられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−６３５９２号公報
【特許文献２】特開２０１１−９３２７６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「フィラメントワインディング」工業技術ライブラリー２６（日刊工業新聞社発行）昭和４５年５月３０日初版発行（第１０３〜１０５頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  そこで本発明の目的は、上記の従来技術の課題に鑑み、ライナの鏡部にヘリカル巻きで繊維束を巻き付けたとしても、繊維束が滑らない圧力容器の製造方法を提供することにある。【００１１】  さらに、本発明の他の目的は、ヘリカル巻きとフープ巻きの繊維束幅を変えることにより、圧力容器の品質を向上させることができ、結果として高い強度を発現する圧力容器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】
【００１２】  本発明は、上記の課題を解決せんとするものであって、本発明の圧力容器の製造方法は、円筒状の胴部と前記胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とを有するライナに、連続して送り出される繊維束に樹脂を連続して含浸させた樹脂含浸繊維束を巻き付ける圧力容器の製造方法であって、前記ライナの長軸方向に対して前記胴部における前記樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）が１０°≦θ≦３０°のヘリカル巻の範囲において、巻き付けられた前記樹脂含浸繊維束の幅（ＢｗＨｅ：ｍｍ）とライナの胴部の外径（ＯＤ：ｍｍ）とが、次式（１）を満足するように制御することを特徴とする圧力容器の製造方法。０．０２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０９  ・・・・・（１）【００１３】  本発明の圧力容器の製造方法の好ましい態様によれば、上記ヘリカル巻の巻き付け角度範囲において、上記樹脂含浸繊維束の幅方向における中心位置が上記鏡部の測地線を通らないことである。【００１４】  また、本発明の圧力容器の製造方法の好ましい態様によれば、上記胴部を完全に覆う成形パターンの単位を１層とした時とき、ヘリカル巻の成形パターンを有するヘリカル巻層を２層以上繰り返すことである。【００１５】  また、本発明の圧力容器の製造方法の好ましい態様によれば、上記ヘリカル巻時の繊維束巻き付け張力（Ｔ：Ｎ）と繊維束の束数（本）が、次式（２）を満足することである。２０≦Ｔ／本≦６０  ・・・・・（２）【００１６】  また、本発明の圧力容器の製造方法の好ましい態様によれば、さらに、上記胴部における上記樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）が８５°≦θ＜９０°のフープ巻きを有するフープ巻層を有し、その繊維束幅（ＢｗＨｏ：ｍｍ）が、次式（３）を満足することである。１＜ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅ＜１．４  ・・・・・（３）【００１７】  さらに、本発明の圧力容器の製造方法の好ましい態様によれば、上記樹脂含浸繊維束を上記ライナに巻き付ける直前に、幅規制機構により上記樹脂含浸繊維束の幅を制御することである。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によれば、ライナの鏡部にヘリカル巻きで樹脂含浸繊維束を巻き付けたとしても、樹脂含浸繊維束が滑らない状態で圧力容器を成形することができ、さらに、ヘリカル巻きとフープ巻きの繊維束幅を変えることにより、圧力容器の品質を向上させることができ、高い強度を発現する圧力容器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の圧力容器の製造方法における成形フローの一例を説明する概略構成図である。
【図２】本発明に係る方法における巻き角度を示す概略斜視図である。
【図３】本発明に係る方法におけるライナに巻き付けられたヘリカル巻きの繊維束の幅（ＢｗＨｅ）を説明する概略斜視図である。
【図４】ライナの測地線を通る繊維束を説明する概略斜視図である。
【図５】本発明に係る方法におけるライナの測地線を通らない繊維束を説明する概略斜視図である。
【図６】本発明に係る方法におけるライナの胴部を完全に覆う成形パターンの単位（１層）を示す概略正面図である。
【図７】本発明に係る方法における繊維束巻き付け張力を説明する概略構成図である。
【図８】本発明に係る方法におけるライナに巻き付けられたフープ巻きの繊維束の幅（ＢｗＨｏ）を説明する概略斜視図である。
【図９】本発明に係る方法において繊維束の幅を制御するためにピンを設けたフィードアイを説明する概略正面図である。
【図１０】本発明に係る方法において繊維束の幅を制御するためにローラ溝を設けたフィードアイを説明する概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下に、本発明の圧力容器の製造方法について、実施の形態とともに、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】  本発明は、円筒状の胴部と前記胴部の両端に設けられた開口部に連設するドーム状の鏡部とを有するライナに、連続して送り出される繊維束に樹脂を連続して含浸させた樹脂含浸繊維束を巻き付ける圧力容器の製造方法であって、前記ライナの長軸方向に対して前記胴部における前記樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）が１０°≦θ≦３０°のヘリカル巻の範囲において、巻き付けられた前記樹脂含浸繊維束幅（ＢｗＨｅ：ｍｍ）とライナ胴部の外径（ＯＤ：ｍｍ）とが、式（１）：０．０２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０９を満足するように制御する圧力容器の製造方法である。
【００２２】  本発明の圧力容器の製造方法における成形フローの一例を図１に示す。図１は、本発明の圧力容器の製造方法における成形フローの一例の全体構成を説明する概略構成図である。
【００２３】  図１において、１は、圧力容器成形フローの全体構成を示しており、主として、ボビン２から繊維束３の送出工程を担うクリールローラ４（図示例では４ａ、４ｂ）と、繊維束３に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程を担う樹脂含浸ローラ６と樹脂含浸槽７とガイドローラ５（図示例では５ａ〜５ｄ）を含む樹脂含浸部、樹脂を含浸させた繊維束３を巻き付ける巻付工程を担うフィードアイ８、ライナ９および成形装置とライナ９を接続する固定軸１０が、この順で配置されていることを示している。
【００２４】  図１では、１本のボビン２のみを図示しているが、これに限定されるものではなく、複数のボビン２を配置することができる。
【００２５】  前述の課題を解決するためになされた本発明では、図２、３に示すように、ライナ９の長軸方向１１に対してライナ９の胴部における樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）（図２では符号１２で示してある。）が１０°≦θ≦３０°のヘリカル巻の範囲において、巻き付けられた樹脂含浸繊維束幅（ＢｗＨｅ：ｍｍ）とライナ胴部の外径（ＯＤ：ｍｍ）とが、次式（１）を満たすように制御する。    ・  ０２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０９・・・・・（１）    ・    
【００２６】  本発明の上記構成により、ライナ鏡部での繊維束３のすべりが抑制される。繊維束３のすべりとは、ライナ鏡部で繊維束幅が広がりすぎて繊維束の割れが発生し、一部もしくはすべての繊維束がライナ鏡部から外れる現象である。ここで本発明においては、ライナの長軸方向１１に対して前記の胴部における樹脂含浸繊維束３の巻き付け角度θ（°）が１０°≦θ≦３０°の範囲であるヘリカル巻きを含むことが構成要件である。
【００２７】  次に、本発明の繊維束の巻き付け角度１２について説明する。図２は、本発明に係る巻き角度を示す概略斜視図である。図２において、ライナ９のライナ長軸方向１１に対して、繊維束３が巻き付け角度１２で巻かれた形態の一部を示す。繊維束３の巻き付け角度１２は、ライナ胴部の長軸方向１１に対しての繊維束３の角度と規定する。巻き付け角度１２は実測値でなく、ＦＷ巻きパターンから計算することができるライナ胴部の中心線１３における計算値とする。圧力容器の成形において、この巻き角度１２を含む繊維束３によって、ライナ全体を繊維束３で補強することが可能である。
【００２８】  ヘリカル巻きの巻き角度１２としては、好ましくはライナの長軸方向１１に対して１１〜２９°であり、より好ましくは１２〜２８°であり、さらに好ましくは１３〜２７°である。１０°未満の巻き角度になるとライナ９の形状の制約から繊維束を巻き付けることができない場合がある。また、巻き付け角度が３０°より大きくなると、繊維束３がライナ９に巻き付く張力が大きくなるので、繊維束３のすべりが抑制される。
【００２９】  また、本発明において、ヘリカル巻の範囲において、巻き付けた樹脂含浸繊維束の幅（ＢｗＨｅ：ｍｍ）とライナ胴部の外径（ＯＤ：ｍｍ）とが、０．０２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０９であることが重要である。前述のとおり、繊維束３のすべりとは、ライナ鏡部で繊維束幅が広がりすぎて、繊維束の割れが発生し、一部もしくはすべての繊維束がライナ鏡部から外れる現象である。そのため、糸割れを回避するためには、ＯＤに対するＢｗＨｅの比率が重要になる。すなわち、ＯＤに対して適度にＢｗＨｅを収束させることにより、ライナ鏡部で繊維束の広がりを抑えてライナ鏡部での繊維束のすべりを抑制することができる。
【００３０】  次に、ヘリカル巻きの繊維束幅（ＢｗＨｅ）と外径（ＯＤ）について説明する。図３は、ライナ９に巻き付けられたヘリカル巻きの繊維束３の幅（ＢｗＨｅ）を説明する概略斜視図である。
【００３１】  図３は、ライナ９に繊維束３がヘリカル巻きで巻かれた形態の一部を示している。繊維束幅（ＢｗＨｅ）は、ライナ胴部の中心線１３における実測した繊維束幅とする。また、外径（ＯＤ）は、所望の巻き付け角度の繊維束３を巻き付ける直前のライナ胴部の中心線１３における実測値とする。ＢｗＨｅ／ＯＤを０．０２〜０．０９にすることにより、ライナ鏡部での繊維束幅の広がりが押さえられ、ライナ鏡部での繊維束３の割れが起きず繊維束３のすべりが抑制される。
【００３２】  ＢｗＨｅ／ＯＤを０．０２未満にするためには、ＢｗＨｅを小さくする必要がある。しかしながら、ＢｗＨｅを小さくするためには、拡幅した繊維束３を収束させる工程が必要になり、その工程に繊維束３を通すと繊維束３の繊維配向が乱れて圧力容器の強度が低下する原因になる。また、ＢｗＨｅ／ＯＤが０．０９より大きくなると、ＢｗＨｅが大きくなり鏡部分で糸が滑りやすくなる。ＢｗＨｅ／ＯＤは、好ましくは０．０２２≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０８８であり、より好ましくは０．０２４≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０８６であり、さらに好ましくは０．０２６≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦０．０８４である。
【００３３】  さらに本発明によると、ＢｗＨｅ／ＯＤを０．０２以上０．０９以下に制御することにより、測地線を通らなくても繊維束のすべりが発生しない。ここで測地線について説明する。測地線は曲面に存在する２点を最短距離で結ぶ軌跡のことである。最短距離で結ばれる軌跡であるため、測地線上の繊維束はたるみが無く、一定の張力がかかっているので繊維束のすべりが発生しにくい。
【００３４】  図４は、ライナの測地線を通る繊維束を説明する概略斜視図であり、図５は、ライナの測地線を通らない繊維束を説明する概略斜視図である。
【００３５】  図４において、繊維束３が測地線１４の上に巻かれた形態の一部を、そして図５において、繊維束３が測地線１４の上に巻かれていない形態の一部を示す。図５に示すとおり、繊維束３が測地線１４上を通らないことにより、ライナ９に巻き付けられる繊維束３の量が減るので、圧力容器の軽量化を行うことができる。
【００３６】  通常、繊維束３を測地線上から外すと繊維束３にかかる張力が低下する。このとき、繊維束幅が大きいと繊維束３の端と測地線１４の距離が長くなり、繊維束３にかかる張力が低くなる。ここで繊維束３にかかる張力が必要以下になると鏡部で繊維束３がすべる。しかしながら、ＢｗＨｅ／ＯＤを０．０２以上０．０９以下に制御することにより、繊維束３の幅が適度に規制されるので、繊維束３の端と測地線１４の距離が近くなる。その結果、繊維束３に必要な張力がかかりライナ鏡部での繊維束３のすべりが起きにくくなる。
【００３７】  さらに本発明においては、ライナ胴部を完全に覆う成形パターンの単位を１層としたとき、ヘリカル巻の成形パターンを有するヘリカル巻層を２層以上繰り返すことが特徴である。
【００３８】  図６は、ライナの胴部を完全に覆う成形パターンの単位（１層）を示す概略正面図であり、ライナ胴部を完全に覆う１層の成形パターン１５についての一例を示している。ＦＷ成形法において、繊維束３をライナ９に巻き付けていくと繊維束内の樹脂が表面に染み出してき、その染み出し樹脂によって後から巻き付ける繊維束幅が広がり、ライナ鏡部で繊維束３が割れて、繊維束３がすべることがある。特に、同一成形パターンを繰り返した場合、繊維束３がすべりやすくなる。そのため、同一成形パターンを避けるために複数の成形パターンを構築する必要があり、成形パターン構築のために多大な時間が必要になる。一方、本発明によると、ＢｗＨｅ／ＯＤを、０．０２以上０．０９以下に制御することにより、ライナ鏡部での繊維束幅の広がりを抑制し、繊維束３のすべりを回避することができる。
【００３９】  さらに本発明に係る圧力容器の製造方法の好ましい態様によれば、ヘリカル巻時の繊維束巻き付け張力（Ｔ：Ｎ）と繊維束の束数（本）が、次式（２）を満足することである。２０≦Ｔ／本≦６０  ・・・・・（２）
【００４０】  ここで、ヘリカル巻時の繊維束巻き付け張力（Ｔ）について説明する。図７は圧力容器の製造方法におけるヘリカル巻時の繊維束巻き付け張力（Ｔ）１６を説明する概略構成図である。図７において、張力（Ｔ）１６はフィードアイ８出の繊維束引き出し張力である。図７では、１本のボビン２のみを図示しているが、これに限定されるものではなく、複数のボビン２を配置することができる。
【００４１】  本発明において、ヘリカル巻時の繊維束巻き付け張力（Ｔ：Ｎ）と繊維束の束数（本）との比であるＴ／本の範囲としては、好ましくは２０〜６０Ｎであり、より好ましくは２５〜５５Ｎであり、さらに好ましくは３０〜５０Ｎである。２０Ｎ未満の場合、巻き付け張力が低くなるため鏡部で繊維束３がすべる。また、６０Ｎより大きくなると、鏡部での繊維束３のすべりは発生しないものの繊維に損傷が発生し強度が低下するなど品質に問題が発生する場合がある。
【００４２】  さらに本発明においては、ライナ胴部における樹脂含浸繊維束の巻き付け角度θ（°）が８５°≦θ＜９０°のフープ巻きを有するフープ巻層を有し、その繊維束幅（ＢｗＨｏ：ｍｍ）が、次式（３）を満たすことが好ましい。１＜ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅ＜１．４  ・・・・・・（３）
【００４３】  ここで、フープ巻きの繊維束幅（ＢｗＨｏ）について説明する。図８は、ライナに巻き付けられたフープ巻きの繊維束の幅（ＢｗＨｏ）を説明する概略斜視図である。
【００４４】  図８は、ライナ９に繊維束３がフープ巻きで巻かれた形態の一部を示している。繊維束幅（ＢｗＨｏ）はライナ胴部の中心線１３における実測した繊維束幅とする。本発明においては、ライナ鏡部で繊維束が滑らないようにするために、ＢｗＨｅを収束させている。一方で、フープ巻きにおいては、繊維配向をよりそろえるために繊維束３を拡幅させた方が好ましい。そのため、ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅを１より大きくすることにより、フープ巻きの繊維束３の繊維配向がそろい圧力容器の強度が向上する。ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅが１以下の場合、フープ巻きの繊維束３の繊維配向が乱れ圧力容器の強度が低下する恐れがある。また、ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅが１．４以上になると、フープ巻き角度θが小さくなるので、圧力容器の強度が低下する恐れがある。ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅは、好ましくは１．０２≦ＢｗＨｏ／ＢｗＨｅ≦１．３８であり、より好ましくは１．０４≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦１．３６であり、さらに好ましくは１．０６≦ＢｗＨｅ／ＯＤ≦１．３６である。
【００４５】  本発明においては、繊維束３をライナ９に巻き付ける直前に、幅規制機構において樹脂含浸繊維束の幅を制御することが好ましい。繊維束幅の制御をライナ９に巻き付ける直前に行うことにより、安定した幅の繊維束３をライナ９に巻き付けることが可能である。
【００４６】  図９は、樹脂含浸繊維束の幅を制御するためにバーまたはピンを設けたフィードアイを説明する概略正面図であり、図１０は、繊維束の幅を制御するために溝を有するローラを設けたフィードアイを説明する概略正面図である。
【００４７】  図９においては、繊維束幅規制バー１７がフィードアイ８に設置されている形態の一部を示す。繊維束幅規制バー１７の間隔１８を変えることにより所望の繊維束幅を得ることができる。また、図１０においては、溝ローラ１９がフィードアイ８に設置されている形態の一部を示す。図１０において、溝ローラ１９の溝幅２０を変えることにより、所望の繊維束幅を得ることができる。また、繊維束幅規制バー１７と溝ローラ１９を組み合わせることもできる。
【００４８】  次に、本発明で使用する繊維束と樹脂について説明する。  本発明において用いられる繊維束を構成する繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維および炭化ケイ素繊維等が挙げられる。これらの強化繊維を２種以上混合して用いることも可能である。より高強度の成形品を得るためには、繊維束に炭素繊維を用いることが好ましい。
【００４９】  本発明においては、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維を用いることが可能であるが、高強度を有する成形品を得られることからＪＩＳ  Ｒ  ７６０１（１９８６）に記載の方法によるストランド引張試験における引張強度が３〜８ＧＰａの炭素繊維が好ましく用いられる。
【００５０】  また本発明で用いられる樹脂としては、液状の樹脂が好ましく用いられる。具体的には、圧力容器に必要な耐熱性や耐環境性能を得るために、エポキシ樹脂と、硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物であることが好ましい。また、硬化時間を短縮させるために、硬化触媒を適宜加えることも可能である。
【００５１】  本発明で製造される圧力容器は、水素ガス自動車や天然ガス自動車に限らず、船舶と航空機等、および、地上に固定されて使用される据え置き型や病院や消防士が使用する空気呼吸器等に好適に用いられる。また、この圧力容器で保管される物質としては、窒素、酸素、アルゴン、液化石油ガスおよび水素等の気体であってもよいし、これら物質を液化したものであってもよい。
【実施例】
【００５２】  次に、実施例に基づいて、本発明の圧力容器の製造方法について具体的に説明する。巻き付け角度、ＢｗＨｅ、ＯＤおよびＴの測定方法は、次のとおりである。【００５３】＜巻き付け角度＞  巻き付け角度は、ライナ胴部の中心線における計算値とした。計算は、ＦＷプログラムから算出した。【００５４】＜ＢｗＨｅ、ＢｗＨｏ＞  繊維束の巻き付け回数の最初、中間、および最後にライナ胴部の中心線における繊維束幅をノギス（“型番９８７６４”シンワ測定（株）製）で測定した。繊維束幅は、３点の平均値とした。【００５５】＜ＯＤ＞  繊維束を巻き付ける前に、胴部端から１７０ｍｍの位置のライナＯＤをパイテープ（“型番ＰＭ１ＳＰ”（株）ファーステック製）で測定した。測定値は、３回の平均値とした。【００５６】＜Ｔ＞  ヘリカル巻き繊維束を巻き付ける前に、繊維束をばねばかり（“ＳＴ-１０”（ヤマヨ測定機（株））の先端に結びつけ引っ張った時の張力（ｋｇ）を測定した。測定値は３回の平均値とし、張力（Ｔ）＝平均値（ｋｇ）x９．８（Ｎ／ｋｇ）とした。【００５７】(実施例１)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径が３０ｍｍで、長さが３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに前記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの軸方向に対して、±２０°の巻き付け角度で幅１２．２ｍｍ（ＢｗＨｅ／ＯＤ＝０．０７６）に規定した繊維束を４７往復回巻き付けてライナ全体に繊維束を巻き付けた。成形中に繊維束すべりの発生は無く問題なく成形が完了した。なお、測定した張力（Ｔ）は１１７Ｎで、Ｔ／本は３９Ｎであった。巻き付け角度、ＢｗＨｅ、ＯＤおよびＴの算出は、上記の方法に従った。結果を表１に示す。【００５８】(実施例２)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物、（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径が３０ｍｍで、長さが３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに前記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの軸方向に対して、±３０°の巻き付け角度で幅１１．８ｍｍ（Ｂ��Ｈｅ／ＯＤ＝０．０７４）に規定した繊維束を４７往復回巻き付けてライナ全体に繊維束を巻き付けた。成形中に繊維束すべりの発生は無く問題なく成形が完了した。なお、測定した張力（Ｔ）は６３Ｎで、Ｔ／本は２１Ｎであった。巻き付け角度、ＢｗＨｅ、ＯＤおよびＴの算出は、上記の方法に従った。結果を表１に示す。【００５９】(実施例３)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径４００ｍｍ、胴部長さ５００ｍｍ、鏡部長さ１６０ｍｍのライナを外径が１００ｍｍで、長さが３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに前記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの軸方向に対して、±２０°の巻き付け角度で幅２５ｍｍ（ＢｗＨｅ／ＯＤ＝０．０６３）に規定した繊維束を１２０往復回巻き付けてライナ全体に繊維束を巻き付けた。成形中に繊維束すべりの発生は無く問題なく成形が完了した。なお、測定した張力（Ｔ）は１７４Ｎで、Ｔ／本は５８Ｎであった。巻き付け角度、ＢｗＨｅ、ＯＤおよびＴの算出は、上記の方法に従った。結果を表１に示す。【００６０】(比較例１)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径が３０ｍｍで、長さが３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに前記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの軸方向に対して、±２０°の巻き付け角度で幅１５．５ｍｍ（ＢｗＨｅ／ＯＤ＝０．０９７）に規定した繊維束を巻き付けてライナ全体に繊維束を巻き付けた。４７往復の繊維束を巻き付ける予定であったが、２３往復目に繊維束すべりが発生しライナから繊維束が外れて成形を中止した。巻き付け角度、ＢｗＨｅおよびＯＤの算出は、上記の方法に従った。結果を表１に示す。【００６１】(比較例２)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径が３０ｍｍで、長さが３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに前記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの軸方向に対して、±２０°の巻き付け角度で幅２０ｍｍ（ＢｗＨｅ／ＯＤ＝０．１２５）に規定した繊維束を巻き付けてライナ全体に繊維束を巻き付けた。４７往復の繊維束を巻き付ける予定であったが、１７往復目に繊維束すべりが発生しライナから繊維束が外れて成形を中止した。巻き付け角度、ＢｗＨｅおよびＯＤの算出は、上記の方法に従った。結果を表１に示す。【００６２】(比較例３)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径４００ｍｍ、胴部長さ５００ｍｍ、鏡部長さ１６０ｍｍのライナを外径が１００ｍｍで、長さが３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに前記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの軸方向に対して、±２０°の巻き付け角度で幅４０ｍｍ（ＢｗＨｅ／ＯＤ＝０．１００）に規定した繊維束を巻き付けてライナ全体に繊維束を巻き付けた。１２０往復の繊維束を巻き付ける予定であったが、９２往復目に繊維束すべりが発生しライナから繊維束が外れて成形を中止した。巻き付け角度、ＢｗＨｅおよびＯＤの算出は、上記の方法に従った。結果を表１に示す。【００６３】(実施例４)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに上記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの胴部に軸方向に対して、±８８．５°の巻き角度で幅１３．５ｍｍに規定した繊維束を厚み１ｍｍになるように巻き付けた。その後、ライナの胴部と鏡部に軸方向に対して、±２０°の巻き角度で幅１１．８ｍｍに規定した繊維束を厚み１．２ｍｍになるように巻き付けた。最後に、ライナの胴部に軸方向に対して、±８８．５°の巻き角度で幅１３．５ｍｍに規定した繊維束を厚み０．７ｍｍになるように巻き付けた。【００６４】  このときのＢｗＨｏ／ＢｗＨｅは、１．１４であった。その後、１００℃の温度で４時間の条件で樹脂を硬化させて圧力容器を得た。巻き付け角度、ＢｗＨｅおよびＯＤの算出は、上記の方法に従った。その後、ＫＨＫＳ０１２１（２００５）に記載の方法で圧力容器の破裂試験を行った。破裂圧力は送液配管中に設置した圧力変換機（ミネベア（株）型式ＳＴＤ−２００ＭＰ）で測定した。破裂圧力は６９ＭＰａであった。結果を表２に示す。【００６５】(比較例４)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに上記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの胴部に軸方向に対して、±８９．０°の巻き角度で幅８．８ｍｍに規定した繊維束を厚み１ｍｍになるように巻き付けた。その後、ライナの胴部と鏡部に軸方向に対して、±２０°の巻き角度で幅１２．２ｍｍに規定した繊維束を厚み１．２ｍｍになるように巻き付けた。最後に、ライナの胴部に軸方向に対して、±８９．０°の巻き角度で幅８．８ｍｍに規定した繊維束を厚み０．７ｍｍになるように巻き付けた。【００６６】  このときのＢｗＨｏ／ＢｗＨｅは、０．７２であった。その後、１００℃の温度で４時間の条件で樹脂を硬化させて圧力容器を得た。巻き付け角度、ＢｗＨｅおよびＯＤの算出は、上記の方法に従った。その後、ＫＨＫＳ０１２１（２００５）に記載の方法で圧力容器の破裂試験を行った。破裂圧力は送液配管中に設置した圧力変換機（ミネベア（株）型式ＳＴＤ−２００ＭＰ）で測定した。その結果、破裂圧力は６３ＭＰａであり、実施例４に比べて低い破裂圧力であった。結果を表２に示す。【００６７】(比較例５)  （ａ）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とブタンジオールジグリシジルエーテルの混合物（“ＡＲＡＬＤＩＴＥ”（登録商標）ＬＹ１５６４  ＳＰ  ＣＩ（ハンツマンジャパン（株）製）と、（ｂ）シクロヘキシルアミン（“ＡＲＡＤＵＲ”（登録商標）２９５４（ハンツマンジャパン（株）製）とを、２０℃の温度で、１００：３５の質量比で混合して樹脂組成物を得た。続いて、フィラメントワインディング成形装置に、胴部外径１６０ｍｍ、胴部長さ３４０ｍｍ、鏡部長さ５７ｍｍのライナを外径３０ｍｍ、長さ３００ｍｍの固定軸を介して設置し、当該ライナに、強化繊維として東レ(株)製炭素繊維“トレカ”（登録商標）Ｔ７００ＳＣ−２４Ｋの糸束３本を引き揃え、それに上記樹脂組成物の入った樹脂を含浸させながら給糸した。ライナの胴部に軸方向に対して、±８７．���°の巻き角度で幅２０．１ｍｍに規定した繊維束を厚み１ｍｍになるように巻き付けた。その後、ライナの胴部と鏡部に軸方向に対して、±２０°の巻き角度で幅１２．２ｍｍに規定した繊維束を厚み１．２ｍｍになるように巻き付けた。最後に、ライナの胴部に軸方向に対して、±８７．７°の巻き角度で幅２０．１ｍｍに規定した繊維束を厚み０．７ｍｍになるように巻き付けた。【００６８】  このときのＢｗＨｏ／ＢｗＨｅは、１．６５であった。その後、１００℃の温度で４時間の条件で樹脂を硬化させて圧力容器を得た。巻き付け角度、ＢｗＨｅおよびＯＤの算出は、上記の方法に従った。その後、ＫＨＫＳ０１２１（２００５）に記載の方法で圧力容器の破裂試験を行った。破裂圧力は送液配管中に設置した圧力変換機（ミネベア（株）型式ＳＴＤ−２００ＭＰ）で測定した。その結果、破裂圧力は６５ＭＰａであり、実施例４に比べて低い破裂圧力であった。結果を表２に示す。【００６９】
【表１】
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【００７０】
【表２】
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【符号の説明】
【００７１】１：圧力容器成形フローの全体構成２：ボビン３：繊維束４、４ａ、４ｂ：クリールローラ５、５ａ〜５ｄ：ガイドローラ６：樹脂含浸ローラ７：樹脂含浸槽８：フィードアイ９：ライナ１０：固定軸１１：ライナ長軸方向１２：繊維束の巻き付け角度１３：ライナ胴部の中心線１４：測地線１５：胴部を完全に覆う１層の成形パターン１６：繊維束巻き付け張力１７：繊維束幅規制バー１８：繊維束幅規制バーの間隔１９：溝ローラ２０：溝ローラの溝幅
【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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【国際調査報告】
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