(57)【要約】【課題】口金部への繊維の巻き付けをやり直すことなく、繊維の巻き付け処理を簡素化できるライナを有するタンクを提供する。【解決手段】ライナ２の外周面に繊維を巻き付けて形成されるタンク１において、ライナ２は、中央の円筒状の胴部２ａと、当該胴部２ａの両側の端部に接続されたドーム状の側部２ｂを有している。胴部２ａの外周面には、周方向に沿った環状の溝３、４が形成されている。溝３、４は、胴部２ａの両端部に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナの外周面に繊維を巻き付けて形成されるタンクであって、
前記ライナは、中央の円筒状の胴部と、当該胴部の両側の端部に接続されたドーム状の側部を有し、
前記胴部の外周面には、周方向に沿った環状の溝が形成されていることを特徴とする、タンク。
【請求項２】
前記溝は、前記胴部の端部に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のタンク。
【請求項３】
前記溝は、前記胴部の両側の端部に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のタンク。
【請求項４】
タンクのライナの外周面に繊維を巻き付ける方法であって、
前記ライナは、中央の円筒状の胴部と、当該胴部の両側の端部に接続されたドーム状の側部を有し、前記胴部の外周面に周方向に沿った環状の溝が形成されたものであり、
前記ライナの溝に繊維を巻き付けて、繊維の巻き始めの先端部をライナに対して固定する工程を有することを特徴とする、繊維巻き付け方法。
【請求項５】
前記溝は、前記胴部の端部に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の繊維巻き付け方法。
【請求項６】
前記溝は、前記胴部の両側の端部に形成されており、
一の溝に繊維を巻き付けて、繊維の先端部を固定する工程と、
引き続き一の溝に繊維を巻き付けて、一の溝を繊維で埋める工程と、
その後、繊維の巻き付け位置を一の溝から他の溝に向けて移動させて、それらの溝の間の胴部に繊維を巻き付ける工程と、
その後、他の溝に繊維を巻き付けて、他の溝を繊維で埋める工程と、
その後、ライナの外周面の所定の位置に繊維を巻き付ける工程と、を有することを特徴とする、請求項５に記載の繊維巻き付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライナの外周面に繊維を巻き付けて形成されるタンクと、タンクのライナの外周面に繊維を巻き付ける方法に関する。
【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の高圧水素タンクが用いられる。この高圧水素タンクの製造は、一般に、フィラメントワインディング法（以下、「ＦＷ法」という。）を用いて行われる。具体的には、ＦＷ法により、例えば熱硬化性の樹脂を含浸させた補強繊維をタンクのライナ（内容器）の外周面に巻き付け、その後、補強繊維の樹脂を熱硬化させる。これにより、タンクの外殻に硬い補強繊維層が形成され、高圧水素タンクの強度が確保されている。
【０００３】
タンクのライナは、通常タンクと同形状の楕円体状に形成されて、中央の円筒状の胴部と、その胴部の両側の端部に接続されたドーム状の側部を有している。当該ライナへの補強繊維の巻き付けは、一般にライナを長手方向の軸周りに回転させ、その回転されたライナの外周面に繊維を供給することによって行われている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０７９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９１５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の繊維巻き付けでは、巻き始めの繊維の先端部を、例えばタンクの長手方向の端部にある口金部に巻き付けて固定していた。口金部は、他の部分に比べて径が小さいため、繊維の先端をしっかり固定するためには、繊維を十分に巻き付ける必要があった。そして、口金部に繊維が巻かれた状態で、タンク全体の繊維の巻き付けを行うと、例えば口金部やその周辺の繊維の巻き付けが奇麗になおかつ適正にできなくなる。このため、途中で繊維の巻き付けを中断し、手作業で口金部の繊維を剥ぎ取り、再度口金部付近の巻き付けをやり直す必要があった。このため、繊維の巻き付け処理が煩雑になり、時間も掛って、タンクの生産性の低下を招いていた。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、口金部への繊維の巻き付けをやり直すことなく、繊維の巻き付け処理を簡素化できるライナを有するタンク、及びライナへの繊維の巻き付け方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、ライナの外周面に繊維を巻き付けて形成されるタンクであって、前記ライナは、中央の円筒状の胴部と、当該胴部の両側の端部に接続されたドーム状の側部を有し、前記胴部の外周面には、周方向に沿った環状の溝が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ライナの溝に繊維を巻き付けて、繊維の巻き始めの先端部をライナに対して固定することができるので、以前のように例えば繊維の先端部を口金部に巻き付けてその後口金部の繊維を剥がして繊維の巻き付けをやり直す必要がなく、ライナへの繊維の巻き付け処理を簡素化できる。これにより、繊維の巻き付け処理に要する時間を短縮し、タンクの生産性を向上できる。
【０００９】
また、前記タンクにおける前記溝は、前記胴部の端部に形成されていてもよい。かかる場合、従来繊維を巻き難かった胴部の端部に簡単に繊維を巻き付けることができるので、胴部の端部に所望の厚みの繊維層を形成できる。これにより、胴部の端部の強度を十分に確保できる。
【００１０】
また、前記溝は、前記胴部の両側の端部に形成されていてもよい。かかる場合、従来繊維が巻き難かった胴部の両端部に所望の厚みの繊維層を形成して、胴部の両端部の強度を確保できる。
【００１１】
別の観点による本発明は、タンクのライナの外周面に繊維を巻き付ける方法であって、前記ライナは、中央の円筒状の胴部と、当該胴部の両側の端部に接続されたドーム状の側部を有し、前記胴部の外周面に周方向に沿った環状の溝が形成されたものであり、前記ライナの溝に繊維を巻き付けて、繊維の巻き始めの先端部をライナに対して固定する工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、ライナの溝に繊維を巻き付けて、繊維の巻き始めの先端部をライナに対して固定できるので、以前のように例えば繊維の先端部を口金部に巻き付けてその後口金部の繊維を剥がして繊維の巻き付けをやり直す必要がなく、ライナへの繊維の巻き付け処理を簡素化できる。これにより、繊維の巻き付け処理に要する時間を短縮し、タンクの生産性を向上できる。
【００１３】
前記繊維の巻き付け方法において、前記溝は、前記胴部の端部に形成されていてもよい。この場合、従来繊維を巻き難かった胴部の端部に簡単に繊維を巻き付けることができるので、胴部の端部に所望の厚みの繊維層を形成できる。これにより、胴部の端部の強度を十分に確保できる。
【００１４】
また、前記繊維の巻き付け方法において、前記溝は、前記胴部の両側の端部に形成されており、一の溝に繊維を巻き付けて、繊維の先端部を固定する工程と、引き続き一の溝に繊維を巻き付けて、一の溝を繊維で埋める工程と、その後、繊維の巻き付け位置を一の溝から他の溝に向けて移動させて、それらの溝の間の胴部に繊維を巻き付ける工程と、その後、他の溝に繊維を巻き付けて、他の溝を繊維で埋める工程と、その後、ライナの外周面の所定の位置に繊維を巻き付ける工程と、を有するようにしてもよい。こうすることにより、従来繊維が巻き難かった胴部の両端部への繊維の巻き付けを好適に行い、胴部の両端部に所望の厚みの繊維層を形成して、胴部の両端部の強度を確保できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ライナへの繊維の巻き付け処理を簡素化できるので、繊維の巻き付け処理に要する時間を短縮し、タンクの生産性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本実施の形態に係るタンク１が有するライナ２の構成の概略を示す説明図である。
【００１７】
ライナ２は、例えばタンク１と同形状の楕円体状に形成されており、長手方向の中央の円筒状の胴部２ａと、その両側の端部に接続され、外側に行くほど縮径するドーム状の側部２ｂを有している。また、ライナ２は、例えば長手方向の先端部に口金部２ｃを有している。胴部２ａの両側の端部（側部２ｂとの接続部）には、溝３、４が形成されている。溝３、４は、胴部２ａの外周面の周方向に沿って環状に形成されている。
【００１８】
次に、上記ライナ２の外周面に補強繊維を巻き付ける繊維巻き付け装置について説明する。図２は、かかる繊維巻き付け装置１０の構成の概略を示す説明図である。
【００１９】
繊維巻き付け装置１０は、例えば繊維ガイド部２０と、繊維巻き付け部２１を有している。
【００２０】
繊維ガイド部２０は、補強繊維Ｆを繊維巻き付け部２１のライナ２の外周面に所定の角度で案内するものである。繊維ガイド部２０は、例えば補強繊維Ｆの進行方向に対し上下方向、左右方向に往復移動自在で、なおかつ補強繊維Ｆの進行方向の軸周りに回転自在であり、ライナ２の外周面に対する補強繊維Ｆの進入角度を自由に設定できる。なお、繊維ガイド部２０の上流側には、例えば図示しない繊維送出部や樹脂含浸部が設けられており、繊維送出部から送出された補強繊維Ｆは、樹脂含浸部において樹脂が含浸され、その後繊維ガイド部２０に送られている。例えば補強繊維Ｆとしては、例えばカーボン繊維、ガラス繊維や金属繊維等が用いられ、樹脂としては、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。
【００２１】
繊維巻き付け部２１は、ライナ２の長手方向の回転軸上の両端部を支持する支持部３０と、ライナ２を支持部３０を介して回転させる回転駆動部３１を備えている。
【００２２】
支持部３０は、例えばライナ２を水平に支持する。回転駆動部３１は、例えば可変速モータを有しており、このモータによってライナ２を所定の回転速度で回転できる。このライナ２の回転運動と上記繊維ガイド部２０の往復運動とを同期させることにより、補強繊維Ｆをライナ２の外周面に所定のパターンで巻き付けることができる。補強繊維Ｆの巻き方（パターン）については、特に限定されず、例えばフープ巻きやヘリカル巻き、或いはそれらを組み合わせた巻き方が可能である。
【００２３】
次に、上記繊維巻き付け装置１０を用いて行われるライナ２に対する補強繊維Ｆの巻き付け方法について説明する。図３、図４は、かかる繊維巻き付け方法の主な工程におけるライナ２の繊維巻き付け状態を示す。
【００２４】
先ず、タンク１のライナ２が図２に示したように繊維巻き付け部２１の支持部３０に支持される。次に、ライナ２が回転軸周りに回転され、図３（ａ）に示すようにライナ２の胴部２ａの一方の溝３内に、補強繊維Ｆが数回巻き付けられる。これにより、補強繊維Ｆの巻き始めの先端部がライナ２に対して固定される。
【００２５】
その後、引き続き溝３に補強繊維Ｆが巻き付けられ、溝３が補強繊維Ｆで埋められて、溝３のある胴部２ａの端部に所定の厚みの補強繊維層が形成される（図３の（ｂ））。その後、補強繊維Ｆの巻き付け位置が溝３から溝４側に徐々に移動され、フープ巻きにより溝３、４間の胴部２ａの外周面に補強繊維Ｆが巻き付けられる（図３の（ｃ））。これにより、溝３、４間の胴部２ａに所定の厚みの補強繊維層が形成される。
【００２６】
その後、補強繊維Ｆの巻き付け位置が溝４に到達すると、そのまま溝４内に補強繊維Ｆが巻き付けられる（図４の（ａ））。その後さらに溝４に補強繊維Ｆが巻き付けられ、溝４が補強繊維Ｆで埋められて、溝４のある胴部２ａの端部に、例えば溝３や胴部２ａと同じ高さの表面を有する補強繊維層が形成される（図４の（ｂ））。
【００２７】
その後、フープ巻きやヘリカル巻き等により、ライナ２の全体に補強繊維Ｆが巻き付けられ、所定の厚みの補強繊維層が形成される（図４の（ｃ））。こうして、ライナ２の外周面であるタンク１の外殻に、補強繊維層としての繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））層が形成される。
【００２８】
以上の実施の形態によれば、ライナ２の溝３に補強繊維Ｆを巻き付けて、補強繊維Ｆの巻き始めの先端部をライナ２に対して固定することができるので、以前のように例えば繊維の先端部を口金部に巻き付けてその後口金部の繊維を剥がして繊維の巻き付けをやり直す必要がなく、ライナ２への補強繊維Ｆの巻き付け処理を簡素化できる。これにより、繊維の巻き付け処理に要する時間を短縮し、タンク１の生産性を向上できる。また、比較的径の大きい溝３に補強繊維Ｆが巻き付けられるので、溝３と補強繊維Ｆとの間の摩擦力が十分に得られ、簡単かつ十分に補強繊維Ｆの先端部を固定できる。
【００２９】
また、溝３が胴部２ａの端部に形成されているので、従来繊維が巻き難かった胴部２ａの端部に簡単に補強繊維Ｆを巻くことができ、胴部２ａの端部に所望の厚みの繊維層を形成できる。これにより、胴部２ａの端部の強度を十分に確保できる。
【００３０】
また、以上の実施の形態では、胴部２ａの両側の端部に溝３、４が形成され、初め、溝３に補強繊維Ｆを巻き付けて、補強繊維Ｆの先端部を固定し、引き続き溝３に補強繊維Ｆを巻き付けて、溝３を補強繊維Ｆで埋めるようにしている。そして、その後、補強繊維Ｆの巻き付け位置を溝３から溝４に向けて移動させて、それらの溝３、４の間の胴部２ａに補強繊維Ｆを巻き付け、その後、溝４に補強繊維Ｆを巻き付けて、溝４を補強繊維Ｆで埋めるようにしている。さらに、その後、ライナ２の外周面の所定の位置に補強繊維Ｆを巻き付けるようにしている。こうすることにより、従来繊維が巻き難かった胴部２ａの両端部への補強繊維Ｆの巻き付けを好適に行い、当該胴部２ａの両端部に所望の厚みの補強繊維層を形成して、胴部２ａの両端部の強度を確保できる。
【００３１】
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相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。
【００３２】
例えば以上の実施の形態では、溝３に補強繊維Ｆを巻き付け、そのまま補強繊維Ｆの巻き始めの先端部を固定していたが、例えば溝３に補強繊維Ｆを巻き付け、補強繊維Ｆの巻き始めの先端部を結んで固定してもよい。かかる場合、補強繊維Ｆの巻き始めの先端部を確実にライナ２に固定できる。また、溝３内に結び目が入るので、その後の補強繊維Ｆの巻き付けによりその結び目の影響を最小限に抑えることができる。なお、溝３、４の深さは、必ずしも同じである必要はなく、補強繊維Ｆの先端部を固定する溝３を溝４よりも深くしてもよい。
【００３３】
例えば以上の実施の形態で記載した溝は、胴部２ａの片側の端部にのみ設けられていてもよいし、胴部２ａの他の部分に設けられていてもよい。また、以上の実施の形態で記載したライナ２は、例えば燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応により発電する燃料電池システムで用いられる高圧燃料ガスタンクの製造に適用できる。また、本発明は、他の用途のガスタンクや液体タンクの製造に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】タンクのライナの正面図である。
【図２】繊維巻き付け装置の構成の概略を示す説明図である。
【図３】（ａ）は、溝に補強繊維が巻き付けられた状態を示すライナの説明図である。（ｂ）は、溝が補強繊維で埋められた状態を示すライナの説明図である。（ｃ）は、一方の溝から他方の溝に補強繊維の巻き付け位置が移動している状態を示すライナの説明図である。
【図４】（ａ）は、他方の溝に補強繊維が巻き付けられた状態を示すライナの説明図である。（ｂ）は、他方の溝が補強繊維で埋められた状態を示すライナの説明図である。（ｃ）は、全体に補強繊維が巻き付けられた状態を示すライナの説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  タンク
２  ライナ
２ａ  胴部
２ｂ  側部
３、４  溝
Ｆ  補強繊維
【図１】
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【図２】
2009144733.tif 000004
【図３】
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【図４】
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