(57)【要約】【課題】タンクの製造時間を短縮しつつ、タンク体表面の気泡の除去を十分に行う。【解決手段】タンク２の製造方法において、樹脂を含浸した繊維束をライナー２０に巻回して表層に繊維強化樹脂層２１が形成されたタンク体３０を加熱する加熱工程と、加熱されたタンク体３０に対し高圧低温水Ａを噴出してタンク体３０の表面の気泡を除去しながらタンク体３０を冷却する冷却工程と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含浸した繊維束をライナーに巻回して表層に繊維強化樹脂層が形成されたタンク体を加熱する加熱工程と、
加熱されたタンク体に対し液体を噴出してタンク体の表面の気泡を除去しながらタンク体を冷却する冷却工程と、を有する、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、タンクの製造方法及びタンク体の冷却装置に関する。
【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ガスタンクが用いられている。
【０００３】
この種のタンクの製造は、樹脂を含浸した繊維束を略楕円体状のライナー（内容器）に巻回して、表面に繊維強化樹脂層を有するタンク体を形成し、その後タンク体を加熱炉に入れて加熱して繊維強化樹脂層を硬化し、その後タンク体を冷却している（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、上記タンクの製造方法において、繊維強化樹脂層を硬化する際に繊維束同士の間に溜まった空気がタンク体の表面から次第に抜けながら樹脂が硬化していくため、タンク体の表面に気泡が残って、タンク表面に凸状突起物が形成されることがある。このため、タンク体の表面の気泡を除去しておく必要がある（特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１５６０１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６４７１８号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３/０５７７５３号
【特許文献４】特開２０１１−０１２７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、タンクの製造工程において、気泡を除去する工程を別途行うとその分時間を要し、タンクの製造時間が長くなる。一方、タンク体を加熱する際に気泡を除去したとしても、気泡の除去が十分でない場合がある。
【０００７】
本出願はかかる点に鑑みてなされたものであり、タンクの製造時間を短縮しつつ、タンク体の表面に生じる気泡の除去を十分に行うことができるタンクの製造方法及びタンク体の冷却装置を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、加熱されたタンク体に液体を噴出してタンク体の表面の気泡を除去しながらタンク体を冷却することにより、タンクの製造時間を短縮しつつ、タンク体の表面に生じる気泡の除去を十分に行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）樹脂を含浸した繊維束をライナーに巻回して表層に繊維強化樹脂層が形成されたタンク体を加熱する加熱工程と、加熱されたタンク体に対し液体を噴出してタンク体の表面の気泡を除去しながらタンク体を冷却する冷却工程と、を有する、タンクの製造方法。
なお、本出願は参考例として以下の態様を含む。
（２）前記冷却工程は、前記タンク体を冷却用容器に収容した状態で前記タンク体に前記液体を噴出し、前記タンク体を前記冷却用容器に溜った液体に水没させる工程を有する、上記（１）に記載のタンクの製造方法。
（３）前記タンク体を前記冷却用容器の液体に水没させた状態で前記タンク体の膨張試験を行う、（２）に記載のタンクの製造方法。
（４）前記冷却工程は、前記タンク体の表面を洗浄可能な揮発性の液体を前記タンク体に噴出する、（１）に記載のタンクの製造方法。
（５）前記液体は、３５ＭＰａ以上の高圧で、４０℃以下の低温で噴出される、（１）〜（４）のいずれかに記載のタンクの製造方法。
（６）樹脂を含浸した繊維束をライナーに巻回して表層に繊維強化樹脂層が形成され、その後加熱されたタンク体を収容する冷却用容器と、前記タンク体に対し液体を噴出する液体噴出装置と、を有し、前記冷却用容器は、前記液体噴出装置により噴出された液体を貯留可能で、前記タンク体を前記液体に水没可能に構成されている、タンク体の冷却装置。
（７）樹脂を含浸した繊維束をライナーに巻回して表層に繊維強化樹脂層が形成され、その後加熱されたタンク体を収容する冷却用容器と、前記タンク体の表面を洗浄可能な揮発性の液体を前記タンク体に対して噴出する液体噴出装置と、を有する、タンク体の冷却装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タンクの製造時間を短縮しつつ、タンク体表面の気泡の除去を十分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】タンクを搭載した燃料電池自動車の例を示す模式図である。
【図２】タンクの構成を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態におけるタンクの製造方法の主な工程を示すフロー図である。
【図４】加熱工程と冷却工程のタンク体の温度変化を示すグラフである。
【図５】冷却装置の構成の一例を示す模式図である。
【図６】タンク体が水没した状態を示す冷却装置の模式図である。
【図７】冷却装置の他の構成を示す模式図である。
【図８】第２の実施の形態におけるタンクの製造方法の主な工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。またさらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００１３】
先ず、本実施の形態における製造方法で製造されたタンクの使用例を説明する。図１は、タンク２が搭載された燃料電池自動車１の一例を示す模式図である。
【００１４】
燃料電池自動車１には、例えば３つのタンク（ガスタンク）２が車体のリア部に搭載されている。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。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、本実施の形態におけるタンク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。
【００１５】
図２は、タンク２の構成の概略を示す縦断面図である。タンク２は、例えば略楕円体状に形成されている。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。口金１０は、例えばアルミニウム製である。
【００１６】
タンク２は、内側に略楕円体状のライナー２０を有している。ライナー２０は、例えば樹脂製であり、ナイロン６、ナイロン６,６などのポリアミド系樹脂やポリエチレン系樹脂などにより成形されている。なお、本実施の形態におけるライナー２０は、樹脂製であるが、アルミ製であってもよい。口金１０は、ライナー２０の両端の開口部に嵌め込まれている。この口金１０の表面の一部とライナー２０のほぼ全面を覆うように繊維強化樹脂層２１が形成されている。
【００１７】
繊維強化樹脂層２１は、例えばフィラメントワイディング（ＦＷ）法により、口金１０とライナー２０の外周面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束が巻回されて形成されている。繊維強化樹脂層２１は、フープ巻き、ヘリカル巻きなど巻き方向が異なる複数層から構成されている。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。
【００１８】
（第１の実施の形態）
次に、タンク２の製造方法について説明する。図３は、タンク２の製造方法の主な工程を示すフロー図である。
【００１９】
先ず、ライナー２０がブロー成形や射出成形等により形成される（工程Ｓ１）。次にＦＷ法により、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束がライナー２０に巻回され、ライナー２０の外周面に繊維強化樹脂層２１が形成される（工程Ｓ２）。なお、本実施の形態においてライナー２０に繊維強化樹脂層２１が形成された、製造途中のものを「タンク体３０」とする。
【００２０】
次に、タンク体３０が図示しない加熱装置に収容され加熱される（工程Ｓ３）。図４には、この加熱工程Ｓ３と後述の冷却工程Ｓ４のときのタンク体３０の温度変化を示す。このタンク体３０の加熱により、タンク体３０の温度が上昇し、繊維強化樹脂層２１が熱硬化される。このとき、繊維束同士の間に溜まった空気がタンク体３０の表面に次第に抜けながら樹脂が硬化していくため、タンク体３０の表面に気泡ができる。なお、加熱装置におけるタンク体３０を加熱する手段や方式は特に限定されず、誘導加熱やヒータにより加熱するものであってもよいし、熱風等を用いて加熱するものであってもよい。また、加熱装置と冷却装置４０は別々の装置であってもよいし、同じ装置であってもよい。
【００２１】
次に、図５に示すようにタンク体３０が例えば冷却装置４０に収容され冷却される（工程Ｓ４）。冷却装置４０は、例えばタンク体３０を収容し、液体を貯留可能な冷却用容器５０と、タンク体３０に対し液体とし高圧低温水Ａを噴出する液体噴出装置５１を有している。液体噴出装置５１は、例えばタンク体３０の上部に並べられた複数のノズル６０と、ノズル６０に高圧低温水Ａを供給する液体供給管６１と、高圧低温水Ａの供給源６２等を有している。
【００２２】
そして、冷却装置４０の冷却用容器５０にタンク体３０が収容されると、ノズル６０からタンク体３０の表面に高圧低温水Ａが噴出される。このとき高圧低温水Ａは、３５ＭＰａ以上の高圧で、４０℃以上の低温で噴出される。この高圧低温水Ａの噴出により、タンク体３０の表面の気泡が除去されるとともに、タンク体３０が急冷される。
【００２３】
高圧低温水Ａの噴出は、例えば図６に示すようにタンク体３０に噴出された低温水Ａが冷却用容器５０に溜り、タンク体３０が次第に浸漬して水没するまで行われる。
【００２４】
タンク体３０が低温水Ａに水没した後、高圧低温水Ａの噴出が停止される。次に例えばタンク体３０の口金１０に取り付けられていた管（図示せず）を通じてタンク体３０の内部に水が供給され、図４に示したようにタンク体３０の内圧が上げられる。このとき、タンク体３０内の水の充填量に対するタンク体３０の容積の変化を計測し、その容積の変化に基づいてタンク体３０の強度を検査する膨張試験が行われる。
【００２５】
次に、タンク体３０が冷却装置４０から取り出され、タンク体３０が表面洗浄される（工程Ｓ５）。次にタンク体３０の表面にラベルが貼られ（工程Ｓ６）、タンク２の製造が終了する。
【００２６】
本実施の形態によれば、加熱後の冷却工程Ｓ４において、加熱されたタンク体３０に対し高圧低温水Ａを噴出してタンク体３０の表面の気泡を除去しながらタンク体３０を冷却している。これにより、気泡を除去する工程を別途行う必要がなく、タンク２の製造時間を短縮できる。また、タンク体３０に対し高圧低温水Ａを噴出することで、気泡の除去も十分に行うことができる。また高圧低温水Ａの噴出によりタンク体３０を急冷できるので、タンク体３０の冷却時間及びタンク２の製造時間をさらに短時間できる。
【００２７】
また、冷却工程Ｓ４は、タンク体３０を冷却用容器５０に収容した状態で高圧低温水Ａを噴出し、タンク体３０を冷却用容器５０に溜った高圧低温水Ａに水没させるので、タンク体３０の冷却を安定的にさらに短時間で行うことができる。
【００２８】
冷却工程Ｓ４において、タンク体３０を冷却用容器５０の高圧低温水Ａに水没させた状態でタンク体３０の膨張試験を行うので、別途タンク体３０の膨張試験を行う必要がなく、タンク２の製造時間をさらに短縮できる。なお、本実施の形態において液体は、水であったがこれに限られるものではない。
【００２９】
（第２の実施の形態）
上記実施の形態において、タンク体３０の冷却工程Ｓ４は、タンク体３０の表面を洗浄可能な揮発性の液体をタンク体３０に噴出するものであってもよい。かかる場合、冷却装置４０は、例えば図７に示すようタンク体３０を収容する冷却用容器７０と、タンク体３０の表面を洗浄可能な揮発性の高圧低温の液体Ｂをタンク体３０に対し噴出する液体噴出装置７１を有している。液体噴出装置７１は、例えばタンク体３０の上部に並べられた複数のノズル８０と、ノズル８０に液体Ｂを供給する液体供給管８１と、揮発性の液体Ｂの供給源８２等を有している。揮発性の液体Ｂは、揮発性の物質自体であってもよいし、揮発性物質を一部に含むものであってもよい。例えば揮発性物質は、アルコールやアセトンなどの揮発性有機化合物等であってもよい。
【００３０】
図７は、第２の実施の形態におけるタンクの製造方法の主な工程を示すフローである。第１の実施の形態と同様にライナー２０が形成され（工程Ｓ１）、ライナー２０の外周面に繊維強化樹脂層２１が形成され（工程Ｓ２）、その後タンク体３０が加熱される（工程Ｓ３）。
【００３１】
そして、冷却工程Ｓ４では、タンク体３０が冷却装置４０の冷却用容器７０に収容されると、タンク体３０に対し揮発性の高圧低温の液体Ｂが噴出される。これにより、高圧低温の液体Ｂが、タンク体３０の表面の気泡を除去しながらタンク体３０を急冷し、さらにタンク体３０の表面を洗浄する。なお、このときの液体Ｂは、３５ＭＰａ以上の高圧で、４０℃以下の低温で噴出される。冷却工程Ｓ４が終了すると、タンク体３０の表面にラベルが貼られ（工程Ｓ６）、タンク２の製造工程が終了する。
【００３２】
本実施の形態によれば、タンク体３０の表面の気泡を除去する工程を別途行う必要がなく、タンクの製造時間を短縮できる。また、タンク体３０に対し揮発性の液体Ｂを噴出することで、気泡の除去を十分に行うことができる。また、揮発性の液体Ｂを噴出しているので、その気化熱によりタンク体３０の冷却時間を短縮できる。さらに、ラベルを貼る前に行うタンク体３０の表面の洗浄工程を別途行う必要がないので、タンクの製造時間をさらに短縮できる。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば以上の実施形態における冷却装置４０の構成はこれに限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、タンクの製造時間を短縮しつつ、タンク体表面の気泡の除去を十分に行う際に有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１  燃料電池自動車
２  タンク
３０  タンク体
４０  冷却装置
Ａ  高圧低温水
【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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