(57)【要約】【課題】ガスタンクの製造において、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層の熱硬化を行う。【解決手段】ガスタンクの製造方法であって、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を内容器２０の外周部に巻回して内容器の外周部に繊維強化樹脂層２１を形成する第１の工程と、繊維強化樹脂層２１を熱硬化する第２の工程と、を有する。第２の工程は、内容器２０の周囲に巻かれた誘導加熱コイル４０により繊維強化樹脂層２１を誘導加熱することにより行われる。その際、誘導加熱コイル４０と繊維強化樹脂層２１の繊維は、同じ方向に巻かれている。【選択図】図４
2012066498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタンクの製造方法であって、
熱硬化性樹脂が含浸された繊維を内容器の外周部に巻回して内容器の外周部に繊維強化樹脂層を形成する第１の工程と、
前記繊維強化樹脂層を熱硬化する第２の工程と、を有し、
前記第２の工程は、前記内容器の周囲に巻かれた誘導加熱コイルにより前記繊維強化樹脂層を誘導加熱することにより行われ、その際、前記誘導加熱コイルと、誘導加熱される前記繊維強化樹脂層の繊維は同じ方向に巻かれている、ガスタンクの製造方法。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂層は、前記繊維の巻き方向が異なる複数層から形成され、
前記各層が形成される度に、当該層と巻き方向が同じ誘導加熱コイルにより当該層が誘導加熱され熱硬化される、請求項１に記載のガスタンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等の車両に搭載される燃料電池システムには、燃料ガスの供給源として高圧ガスタンクが用いられている。
【０００３】
この種のガスタンクの製造時には、略楕円体状の内容器の外周部に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維が巻き付けられて繊維強化樹脂（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））層が形成され、その後当該繊維強化樹脂層が熱硬化されている（特許文献１参照）。この熱硬化は、従来より熱風を繊維強化樹脂層の外周面に吹き付けることにより行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９１９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように熱風により熱硬化を行う場合、直接繊維強化樹脂層に熱風があたるため、繊維強化樹脂層の耐熱性などの観点から熱風の温度が制限される。このため、繊維強化樹脂層の熱硬化に数時間かかる。
【０００６】
また、熱風があたる繊維強化樹脂層の最表面が先に硬化される。このため、繊維強化樹脂層の内部にボイド（気孔）が残りやすい。繊維強化樹脂層の内部に多くのボイドが残留すると、ガスタンクの強度に影響を与える。
【０００７】
そこで、熱硬化時間を短縮し、繊維強化樹脂層内のボイドの残留を抑制するため、発明者らは、熱風に代えて誘導加熱により繊維強化樹脂層を熱硬化することを提案する。この誘導加熱は、誘導加熱コイルを内容器の周囲に配置し、当該誘導加熱コイルに電流を流すことによって行われる。しかしながら、この誘導加熱を用いた場合、繊維の巻き方により熱硬化の効率や程度が変わることが確認された。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ガスタンクの製造において、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層の熱硬化を行うことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、ガスタンクの製造方法であって、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を内容器の外周部に巻回して内容器の外周部に繊維強化樹脂層を形成する第１の工程と、前記繊維強化樹脂層を熱硬化する第２の工程と、を有し、前記第２の工程は、前記内容器の周囲に巻かれた誘導加熱コイルにより前記繊維強化樹脂層を誘導加熱することにより行われ、その際、前記誘導加熱コイルと、誘導加熱される前記繊維強化樹脂層の繊維は同じ方向に巻かれている。
【００１０】
本発明によれば、繊維強化樹脂層の硬化が誘導加熱を用いて行われるため、繊維強化樹脂層内に生じる渦電流により繊維強化樹脂層を短時間で加熱して熱硬化できる。また、誘導加熱コイルと繊維強化樹脂層の繊維が同じ方向に巻かれているので、繊維に渦電流が生じやすくなり、この結果、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層を熱硬化することができる。よって、ガスタンクの製造時間を短縮できる。また、ガスタンクの強度を向上できる。また、強度が向上した分、例えば繊維強化樹脂層の巻き数を減らして、ガスタンクの軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
前記繊維強化樹脂層は、前記繊維の巻き方向が異なる複数層から形成され、前記各層が形成される度に、当該層と巻き方向が同じ誘導加熱コイルにより当該層が誘導加熱され熱硬化されるようにしてもよい。
【００１２】
かかる場合、繊維強化樹脂層の各層において繊維に渦電流が生じやすくなり、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層の熱硬化を行うことができる。また、繊維強化樹脂層の内側の層から順に層毎に誘導加熱が行われるので、繊維強化樹脂層内にボイドが残留するのを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層の熱硬化を行うができるので、ガスタンクの製造時間を短縮できる。また、ガスタンクの強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ガスタンクを搭載した燃料電池自動車の模式図である。
【図２】ガスタンクの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】ガスタンクの繊維強化樹脂層を示す拡大縦断面図である。
【図４】内層硬化時の誘導加熱コイルの巻き方向を示すガスタンクの説明図である。
【図５】内層から気体が除去される状態を示す内容器の外周部の断面図である。
【図６】中層硬化時の誘導加熱コイルの巻き方向を示すガスタンクの説明図である。
【図７】中層から気体が除去される状態を示す内容器の外周部の断面図である。
【図８】外層硬化時の誘導加熱コイルの巻き方向を示すガスタンクの説明図である。
【図９】外層から気体が除去される状態を示す内容器の外周部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、ガスタンクを搭載した燃料電池自動車１の模式図である。
【００１６】
燃料電池自動車１には、例えば３つのガスタンク２が車体のリア部に搭載されている。ガスタンク２は、燃料電池システム３の一部を構成し、ガス供給ライン４を通じて各ガスタンク２から燃料電池５に燃料ガスが供給可能になっている。ガスタンク２に貯留される燃料ガスは、可燃性の高圧ガスであり、例えば水素ガスである。なお、ガスタンク２は、燃料電池自動車１のみならず、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両のほか、各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置設備（住宅、ビル）にも適用できる。
【００１７】
図２は、ガスタンク２の構成の概略を示す縦断面図である。ガスタンク２は、例えば略楕円体状に形成され、径の同じ円筒状の胴部２ａと、当該胴部２ａの両端に接続され当該胴部２ａから離れるにつれて縮径する略半球体状のドーム部２ｂを有している。ガスタンク２のタンク軸上の両端部には、口金１０が設けられている。
【００１８】
ガスタンク２は、内側に略楕円体状の樹脂製の内容器（ライナ）２０を有している。内容器２０は、例えばナイロン６、ナイロン６,６などのポリアミド系樹脂、及び、ポリエチレン系樹脂により成形されている。なお、本実施の形態では、ガスタンク２の内容器は、樹脂製であるが、アルミ製であってもよい。内容器２０の外周部のほぼ全面（口金１０を除いた部分）には、繊維強化樹脂層２１が形成されている。
【００１９】
繊維強化樹脂層２１は、フィラメントワイディング（ＦＷ）法により内容器２０の外周部に、熱硬化性の樹脂が含浸された繊維が巻かれて形成されている。繊維強化樹脂層２１は、例えば図３に示すように繊維の巻き方向が異なる複数層、例えば３層から形成されている。例えば最も内側の内層３０は、タンク軸に対し直角の巻回角度を有するフープ巻きにより形成されている。内層３０の外周の中層３１は、タンク軸に対し斜めの巻回角度を有するヘリカル巻きにより形成され、中層３１の外周で最も外側の外層３２は、タンク軸に対し略平行の巻回角度を有するヘリカル巻きにより形成されている。なお、繊維強化樹脂層２１の樹脂として、例えばエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、又は不飽和ポリエステル樹脂などが用いられている。また、繊維としては、例えば炭素繊維が用いられている。
【００２０】
次に、ガスタンク２の製造方法について説明する。まず熱硬化性樹脂が含浸された繊維を内容器２０の外周部に巻回して、内容器２０の外周部に繊維強化樹脂層２１が形成される（第１の工程）。このとき、繊維の巻き方向が異なる３つの層３０、３１、３２が形成される。各層３０〜３２が形成される度に、当該層と巻き方向が同じ誘導加熱コイルが内容器２０の周囲に配置され、当該誘導加熱コイルにより各層３０〜３２が誘導加熱される。これにより、繊維強化樹脂層２１が層毎に熱硬化される（第２の工程）。
【００２１】
より具体的に説明すると、先ず図４及び図５に示すように内容器２０の外周部に、タンク軸に対し直角に巻かれた内層３０が形成される。その後図４に示すように内層３０の周囲に、内層３０と同じようにタンク軸に対し直角方向（図４の上下方向）に巻かれた誘導加熱コイル４０が配置される。この誘導加熱コイル４０に電流が流され、内層３０が加熱される。これにより内層３０に含まれる熱硬化性樹脂が硬化する。また図５に示すように内層３０内の気体Ａが外部に放出されボイドがなくなる。なお、誘導加熱コイル４０は、誘導加熱コイル４０の所定の電流を流して誘導加熱を行う図示しない誘導加熱装置に備えられている。
【００２２】
次に、図６及び図７に示すように内容器２０の外周部に、タンク軸に対し斜めに巻かれた中層３１が形成される。その後、図６に示すように中層３１の周囲に、中層３０の巻き方向と同じ斜め方向に巻かれた誘導加熱コイル４０が配置される。この誘導加熱コイル４０に電流が流され、中層３１が加熱される。これにより中層３１に含まれる熱硬化性樹脂が硬化する。また図６に示すように中層３１内の気体Ａが外部に放出されボイドがなくなる。
【００２３】
次に、図８及び図９に示すように内容器２０の外周部に、タンク軸に対し斜めに略平行に巻かれた外層３２が形成される。その後、図８に示すように外層３２の周囲に、外層３２と同じタンク軸に対して略平行（図８の左右方向）に巻かれた誘導加熱コイル４０が配置される。この誘導加熱コイル４０に電流が流され、外層３２が加熱される。これにより外層３２に含まれる熱硬化性樹脂が硬化する。また図９に示すように外層３２内の気体Ａが放出されボイドがなくなる。
【００２４】
以上の実施の形態によれば、繊維強化樹脂層２１の硬化が誘導加熱を用いて行われるため、繊維強化樹脂層２１内に生じる渦電流により繊維強化樹脂層２１の全体が瞬時に加熱され、熱硬化を短時間で斑なく行うことができる。また、誘導加熱コイル４０と繊維強化樹脂層２１の繊維が同じ方向に巻かれているので、繊維に渦電流が生じやすくなり、この結果、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層２１を熱硬化することができる。よって、ガスタンク２の製造時間を短縮できる。また、ガスタンク２の強度を向上できる。また、強度が向上した分、例えば繊維強化樹脂層２１の巻き数を減らして、ガスタンク２の軽量化、低コスト化を図ることができる。
【００２５】
また、上記実施の形態では、繊維強化樹脂層２１が強化繊維の巻き方向が異なる複数層３０〜３２から形成され、各層３０、３１、３２が形成される度に、当該層と巻き方向が同じ誘導加熱コイル４０により各層が加熱されている。このため、繊維強化樹脂層２１の各層３０、３１、３２において繊維に渦電流が生じやすくなり、誘導加熱を用いて効率よく、より十分に繊維強化樹脂層２１の熱硬化を行うことができる。また、繊維強化樹脂層２１の内側の層から順に層毎に誘導加熱が行われるので、繊維強化樹脂層２１内にボイドが残留することを抑制できる。
【００２６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２７】
例えば上記実施の形態におけるガスタンク２の繊維強化樹脂層２１の層の数や巻く方向は、任意に選択できる。また、上記実施の形態において、繊維強化樹脂層２１の繊維は、内容器２１の形状等によって巻く方向が部分的に若干変動するので、誘導加熱コイル４０の巻く方向と繊維強化樹脂層２１の繊維の巻く方向は、完全に一致する必要はなく、およそ一致していればよい。また、上記実施の形態では、繊維強化樹脂２１が３層で形成され、各層が形成される度に誘導加熱コイル４０で熱硬化されていたが、必ずしも総ての層で熱硬化する必要はない。例えば複数層の中の一つ以上の層に対し熱硬化すればよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  燃料電池自動車
２  ガスタンク
２０  内容器
２１  繊維強化樹脂層
３０  内層
３１  中層
３２  外層
４０  誘導加熱コイル
【図１】
2012066498.tif 000003
【図２】
2012066498.tif 000004
【図３】
2012066498.tif 000005
【図４】
2012066498.tif 000006
【図５】
2012066498.tif 000007
【図６】
2012066498.tif 000008
【図７】
2012066498.tif 000009
【図８】
2012066498.tif 000010
【図９】
2012066498.tif 000011