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JP6975895B2 - Frp製管状体及びfrp製管状体の製造方法 - Google Patents
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Description

本開示は、FRP製管状体及びFRP製管状体の製造方法に関する。
炭素繊維等を強化材とし、合成樹脂をマトリックス樹脂としたFRP(繊維強化樹脂)製管状体は、スポーツ用品や自動車用品を含め広く使用されている。FRP製管状体は、フィラメントワインド成形のほか、シートワインド成形により製造される。シートワインド成形では、強化繊維シートの一方端部が巻き始めの始端部とされて、強化繊維シートが複数回巻き付けられる。そして、強化繊維シートの他方端部が巻き終わりの終端部とされる。こうして強化繊維シートが巻かれて形成された繊維構造体では、始端部や終端部の厚みを原因として表面に段差が生じるという問題がある。この問題を解決する方法として、特許文献1に記載のFRP製管状体では、繊維構造体を製造する際に、始端部及び終端部に段差防止用プリプレグを突き合わせる方法を採用している。
特開2002−128921号公報
しかし、特許文献1に開示された方法では、始端部及び終端部の厚みを原因とした段差を小さくするため、始端部及び終端部以外を構成する強化繊維シートとは別体の段差防止用プリプレグを用いている。このため、始端部及び終端部以外を構成する強化繊維シートと、段差防止用プリプレグと強化繊維とが不連続となり、FRP製管状体の周方向、つまり、強化繊維の巻き付け方向への強度が低下する虞がある。
本開示の目的は、周方向への強度低下無く、表面に生じる段差を小さくできるFRP製管状体及びFRP製管状体の製造方法を提供することにある。
本開示の一態様に係るFRP製管状体は、織物製の強化繊維シートが巻かれてなる円筒状の繊維構造体を備え、前記繊維構造体がマトリックス樹脂と複合化されたFRP製管状体であって、前記強化繊維シートは、前記繊維構造体の周方向へ糸主軸方向が延びるように配列された第1強化繊維束と、前記繊維構造体の軸方向へ糸主軸方向が延びるように配列された第2強化繊維束とを備え、前記強化繊維シートのうち、前記繊維構造体の軸方向に延在するとともに前記繊維構造体の周方向における巻き始めの部分を始端部とし、前記繊維構造体の軸方向に延在するとともに前記繊維構造体の周方向における巻き終わりの部分を終端部とし、前記始端部と前記終端部との間で当該始端部及び前記終端部と強化繊維によって一繋がりの部分を一般部としたとき、前記一般部は、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束を有し、前記始端部及び前記終端部のうち少なくとも一方は、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量が前記一般部よりも少ない減少部である。
また、本開示の一態様に係る圧力容器の製造方法は、円筒状の巻き付け部材と、前記巻き付け部材を外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を有する繊維構造体を備え、前記繊維構造体は、前記巻き付け部材の周方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された強化繊維の束である第1強化繊維束と、強化繊維の束であり、前記第1強化繊維束と前記織物を形成する第2強化繊維束と、を有するFRP製管状体の製造方法であって、複数の前記第1強化繊維束を前記巻き付け部材の軸方向に配列した状態で張設し、前記巻き付け部材の軸方向に隣り合う前記第1強化繊維束の間に形成された開口に、前記巻き付け部材の軸方向に沿って前記第2強化繊維束を挿入した後、前記第2強化繊維束を筬打ち動作で前記巻き付け部材に向けて押し込み、前記第1強化繊維束と前記第2強化繊維束の織物を製織し、前記巻き付け部材を、前記巻き付け部材の中心軸線を回転中心として回転させて、製織された前記織物を前記巻き付け部材に巻き付け、前記強化繊維シートのうち、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き始めの部分を始端部とし、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き終わりの部分を終端部とし、前記始端部と前記終端部との間で当該始端部及び前記終端部と前記強化繊維によって一繋がりの部分を一般部としたとき、前記巻き付け部材の周方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された第1強化繊維束を経糸として採用するとともに、前記巻き付け部材の軸方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された第2強化繊維束を緯糸として採用して前記一般部を製織し、前記巻き付け部材の周方向における単位長さ当たりの前記強化繊維の量が前記一般部よりも少ない減少部として前記始端部及び前記終端部のうち少なくとも一方を製織する。
また、本開示のその他の態様に係る圧力容器の製造方法は、円筒状の巻き付け部材と、前記巻き付け部材を外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を有する繊維構造体を備え、前記繊維構造体は、前記巻き付け部材の周方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された強化繊維の束である第1強化繊維束と、強化繊維の束であり、前記第1強化繊維束と前記織物を形成する第2強化繊維束と、を有するFRP製管状体の製造方法であって、製織された前記織物製の前記強化繊維シートのうち、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き始めの部分を始端部とし、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き終わりの部分を終端部とし、前記始端部と前記終端部との間で当該始端部及び前記終端部と前記強化繊維によって一繋がりの部分を一般部としたとき、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束の少なくとも一方を、強化繊維と熱可塑性繊維の混紡糸とし、前記始端部及び前記終端部の少なくとも一方を加熱して前記熱可塑性繊維を溶融して、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量を前記一般部よりも少ない減少部としつつ、加圧して厚みを前記一般部より小さくする。
上記の各構成によれば、強化繊維シートにおいて、始端部及び終端部のうち少なくとも一方である減少部の厚みが一般部よりも小さくなる。そして、繊維構造体の周方向において、強化繊維シートは、始端部や終端部といった端部から一般部にかけて厚みが大きくなる。このため、繊維構造体の周方向において、これら端部から一般部にかけて厚みが一定の大きさである場合と比較して、強化繊維シートの繊維層における段差が小さくなる。したがって、こうしたFRP製管状体においては、表面に生じる段差を小さくできる。そして、段差を小さくするために、始端部及び終端部のうち少なくとも一方である減少部の強化繊維の量を一般部の強化繊維の量より少なくして、厚みを小さくしている。このため、段差を小さくするために、厚みを小さくした強化繊維シートを貼り増しすることはなく、段差を小さくしても、周方向への強化繊維の連続性が保たれるため、繊維構造体の周方向への強度低下がない。また、上記の各構成によれば、強化繊維シートを製織することで上記の厚みの調整を行うことができるため、そうした厚みの調整を行うための工程を繊維構造体の製造工程に追加する必要がない。したがって、製造工程の増加を抑制することができる。
FRP製管状体について、前記強化繊維シートは、前記繊維構造体の軸方向に前記第1強化繊維束と隣り合うように配列された第1補助糸と、前記繊維構造体の周方向に前記第2強化繊維束と隣り合うように配列された第2補助糸とをさらに備え、前記一般部は、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束に加え、前記第1補助糸及び前記第2補助糸をさらに備え、前記始端部及び前記終端部のうち少なくとも一方は、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの前記第1強化繊維束、前記第1補助糸、前記第2強化繊維束、及び前記第2補助糸の合計本数が前記一般部よりも少なくてもよい。
上記構成によれば、繊維構造体が、第1強化繊維束、第1補助糸、第2強化繊維束、及び第2補助糸を備える構成であっても、それらの合計本数を一般部よりも少なくすることで、強化繊維の量を少なくして減少部の厚みを一般部よりも小さくすることができる。
FRP製管状体について、前記減少部は、前記第2強化繊維束及び前記第1補助糸で構成されることができる。
上記構成によれば、減少部に第1強化繊維束及び第2補助糸を配列させないことにより、繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量及び補助糸の本数で比較して、減少部が一般部よりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量及び補助糸の本数の減少により、減少部の厚みを一般部よりも小さくすることができる。
FRP製管状体について、前記減少部において隣り合う前記第2強化繊維束同士の配列ピッチの大きさは、前記一般部において隣り合う前記第2強化繊維束と前記第2補助糸との配列ピッチの大きさ以上であり、前記減少部における前記繊維構造体の周方向で前記一般部に近い位置ほど隣り合う前記第2強化繊維束同士の配列ピッチの大きさが小さくてもよい。
一般に、製織された状態での糸の配列ピッチの大きさが小さいと、隣り合う糸同士で押圧し合うことで、配列される糸が幅狭な形状となるとともに比較的大きな厚みとなる。一方、製織された状態での糸の配列ピッチの大きさが大きいと、隣り合う糸同士での押圧が小さくなるため、配列される糸が幅広な形状となるとともに比較的小さな厚みとなる。
上記構成によれば、減少部では、繊維構造体の周方向の端部から一般部に近い位置ほど、隣り合う第2強化繊維束同士の配列ピッチの大きさが小さくなることにより厚みが大きくなる。したがって、繊維構造体の周方向において、減少部から一般部にかけて厚みが徐々に大きくなるため、FRP製管状体の表面に生じる段差をより小さくできる。
FRP製管状体について、前記減少部は、前記第2強化繊維束、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸で構成されることができる。
上記構成によれば、減少部に第1強化繊維束を配列させないことにより、繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量で比較して、減少部が一般部よりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量の減少により、減少部の厚みを一般部よりも小さくすることができる。
FRP製管状体について、前記減少部は、前記第1強化繊維束及び前記第2補助糸で構成されることができる。
上記構成によれば、減少部に第2強化繊維束及び第1補助糸を配列させないことにより、繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量及び補助糸の本数で比較して、減少部が一般部よりも少なくなる。そして、こうした糸の本数の減少により、減少部の厚みを一般部よりも小さくすることができる。
FRP製管状体について、前記減少部のうち、前記繊維構造体の周方向における端部側の部分を第1減少部とし、前記繊維構造体の周方向における前記一般部側の部分を第2減少部としたとき、前記第2減少部は、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの前記第1強化繊維束の本数が前記第1減少部よりも多くてもよい。
上記構成によれば、繊維構造体の周方向において、第1減少部、第2減少部、及び一般部の順で厚みが段階的に大きくなる。そのため、第1減少部と第2減少部とを減少部として一定の厚みとする場合と比較して、FRP製管状体の表面に生じる段差をより小さくできる。
FRP製管状体について、前記減少部は、前記第1強化繊維束、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸で構成されることができる。
上記構成によれば、減少部に第2強化繊維束を配列させないことにより、繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量で比較して、減少部が一般部よりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量の減少により、減少部の厚みを一般部よりも小さくすることができる。
FRP製管状体の製造方法について、前記巻き付け部材に巻き付けられた前記織物にマトリックス樹脂を含浸させることにより、前記繊維構造体とマトリックス樹脂とを複合化してもよい。
繊維構造体では、始端部と、巻き付け部材の外周面と、一般部のうちで始端部の上層として始端部と重なる部分とで、隙間が区画形成される。巻き付け部材への強化繊維シートの巻き付けが行われた後にマトリックス樹脂の含浸が行われる場合、上記隙間がマトリックス樹脂で満たされるようになる。マトリックス樹脂の使用量の低減の観点から、上記隙間はより小さくすることが望まれていた。上記構成では、強化繊維シートの厚みが始端部と一般部とで異なっていることで、仮に始端部から一般部にかけて厚みを一定の大きさとする場合と比較して上記隙間の容量を小さくすることができる。したがって、上記隙間を満たすマトリックス樹脂の量が少なくなるため、マトリックス樹脂の使用量を低減させることができる。
FRP製管状体について、前記繊維構造体は、円筒状の胴体部を有するライナの周方向に沿って前記ライナの外周面に前記強化繊維シートが巻き付けられるとともに、前記強化繊維シートによって前記ライナが外側から覆われてなり、当該FRP製管状体は圧力容器であるものがある。
FRP製管状体について、前記減少部は、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束の少なくとも一方が強化繊維と熱可塑性繊維の混紡糸を採用して形成されており、前記減少部では、前記熱可塑性繊維は溶融し、硬化した硬化樹脂として存在してもよい。
上記構成によれば、混紡糸を加熱し熱可塑性繊維を溶融させた状態で加圧することで、熱可塑性繊維は硬化樹脂として存在する。このため、減少部では、熱可塑性繊維が存在しなくなり、強化繊維だけが存在することになる。その結果、繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量で比較して、減少部が一般部よりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量の減少により、減少部の厚みを一般部よりも小さくすることができる。
また、FRP製管状体の製造方法について、前記巻き付け部材は、円筒状の胴体部を有するライナであり、当該FRP製管状体は圧力容器であるものがある。
FRP製管状体としては、例えば圧縮天然ガス(CNG)、液化天然ガス(LNG)等のガスを収容する圧力容器(所謂、高圧タンク)が挙げられる。圧力容器は、一般に円筒状の胴体部を有するとともにガスバリア性を有するライナ(内殻)を備え、ライナの外側が耐圧性の繊維強化複合材層で覆われた構造を有している。圧力容器内には数十MPaの圧力になるようにガスが充填されるが、繊維強化複合材層によりライナが補強される。こうした圧力容器においても、強化繊維シートによってライナが外側から覆われたものでは、同様に強化繊維シートの始端部及び終端部の厚みを原因とした段差が表面に生じるおそれがある。そうした段差が大きいと、圧力容器内にガスが充填された状態で、圧力容器の内圧による応力が段差の形成部分に集中するおそれがある。応力集中が生じると、圧力容器の耐圧性が低下してしまうおそれがある。上記構成によれば、そうした圧力容器において、強化繊維シートの繊維層における段差が小さくなるため、応力集中が生じにくくなり、耐圧性低下を抑制できる。
第1の実施形態の高圧タンクを模式的に示す断面図。 第1の実施形態の繊維構造体を模式的に示す図。 第1の実施形態の強化繊維シートを示す拡大図。 第1の実施形態の高圧タンクを模式的に示す斜視図。 第1の実施形態の強化繊維シートにおける始端部及び一般部を模式的に示す図。 第1の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び終端部を模式的に示す図。 (a)は図5の7a−7a線断面図であって第1の実施形態のライナを覆う始端部及び終端部を示す拡大断面図、(b)は図5の7b−7b線断面図であって第1の実施形態のライナを覆う一般部を示す拡大断面図。 第1の実施形態のライナに対する強化繊維シートの巻き始めの部分と巻き終わりの部分とを拡大して示す部分断面図。 第1の実施形態の織機による始端部の製造方法を模式的に示す図。 第1の実施形態の織機による一般部の製造方法を模式的に示す図。 (a)は第1の実施形態の緯糸を緯入れした状態を模式的に示す図、(b)は第1の実施形態の筬打ち動作後の状態を模式的に示す図、(c)は第1の実施形態のライナに強化繊維シートを巻き取った状態を模式的に示す図。 第2の実施形態の強化繊維シートにおける始端部及び一般部を模式的に示す図。 第2の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び終端部を模式的に示す図。 (a)は図12の14a−14a線断面図であって第2の実施形態のライナを覆う始端部を示す拡大断面図、(b)は図12の14b−14b線断面図であって第2の実施形態のライナを覆う一般部を示す拡大断面図。 第3の実施形態の強化繊維シートにおける始端部及び一般部を模式的に示す図。 第3の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び終端部を模式的に示す図。 (a)は図15の17a−17a線断面図であって第3の実施形態のライナを覆う始端部及び終端部を示す拡大断面図、(b)は図15の17b−17b線断面図であって第3の実施形態のライナを覆う一般部を示す拡大断面図。 第4の実施形態の強化繊維シートにおける始端部及び一般部を模式的に示す図。 第4の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び終端部を模式的に示す図。 (a)は図18の20a−20a線断面図であって第4の実施形態のライナを覆う始端部及び終端部を示す拡大断面図、(b)は図18の20b−20b線断面図であって第4の実施形態のライナを覆う一般部を示す拡大断面図。 第4の実施形態の織機による始端部の製造方法を模式的に示す図。 第4の実施形態の織機による一般部の製造方法を模式的に示す図。 第5の実施形態の強化繊維シートにおける始端部及び一般部を模式的に示す図。 第5の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び終端部を模式的に示す図。 (a)は図23の25a−25a線断面図であって第5の実施形態のライナを覆う第1始端部及び第1終端部を示す拡大断面図、(b)は図23の25b−25b線断面図であって第5の実施形態のライナを覆う第2始端部及び第2終端部を示す拡大断面図、(c)は図23の25c−25c線断面図であって第5の実施形態のライナを覆う一般部を示す拡大断面図。 第5の実施形態の織機による始端部の製造方法を模式的に示す図。 第5の実施形態の織機による一般部の製造方法を模式的に示す図。 第6の実施形態の強化繊維シートにおける始端部及び一般部を模式的に示す図。 第6の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び終端部を模式的に示す図。 (a)は図28の30a−30a線断面図であって第6の実施形態のライナを覆う始端部及び終端部を示す拡大断面図、(b)は図28の30b−30b線断面図であって第6の実施形態のライナを覆う一般部を示す拡大断面図。 第6の実施形態の織機による強化繊維シートの製造方法を模式的に示す図。 第7の実施形態の強化繊維シートにおける一般部及び始端部を模式的に示す図。 加熱前の第2強化繊維束を模式的に示す図。 加熱後の第2強化繊維束を模式的に示す図。 加圧後の第2強化繊維束を模式的に示す図。 第7の実施形態のライナに対する強化繊維シートの巻き始めの部分と巻き終わりの部分とを拡大して示す部分断面図。
(第1の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第1の実施形態について図1〜図11を用いて説明する。
図1に示すように、圧力容器としての高圧タンク10は、細長中空状のライナ12と、ライナ12の外側を覆う強化繊維シート19と、を有する繊維構造体21にマトリックス樹脂Maを含浸させて構成されている。高圧タンク10は、マトリックス樹脂Maの含浸された強化繊維シート19よりなる繊維強化複合材層11によってライナ12を補強し、高圧タンク10の耐圧性(機械的強度)を確保している。なお、高圧タンク10は、燃料電池を動力源とする自動車に搭載され、燃料電池の燃料としての水素ガスが収容される。
ライナ12は、樹脂製であり、円筒状の胴体部13を備える。ライナ12の中心軸線Lの延びる方向を軸方向Yとする。胴体部13の中心軸線はライナ12の中心軸線Lと一致する。繊維構造体21の中心軸はライナ12の中心軸線Lと一致する。このため、繊維構造体21の軸方向が、ライナ12の軸方向Yと同方向である。また、繊維構造体21の周方向が、ライナ12の周方向Zと同方向である。ライナ12は、胴体部13の軸方向両端にドーム部14を有する。ドーム部14の軸方向は、ライナ12の軸方向Yと一致する。ライナ12は、各ドーム部14から軸方向に沿って外側に突出した口金部15を備える。各口金部15は金属製(例えばステンレス製)である。各口金部15は、ライナ12内の空間と連通する孔部16を備える。ライナ12の軸方向Y一端側の口金部15の孔部16にはバルブ17が装着され、ライナ12の軸方向Y他端側の口金部15の孔部16には螺子18が螺合されている。
図2及び図3に示すように、強化繊維シート19は、複数本の経糸30と、複数本の緯糸40とを平織りして製織された織物50である。経糸30と緯糸40は、互いに直交して配列されている。複数本の経糸30は、ライナ12の軸方向Yへ互いに平行な状態で胴体部13及び各ドーム部14に配列されている。各経糸30の糸主軸方向X1は、胴体部13及びドーム部14においてライナ12の周方向Zへ直線的に延びている。また、経糸30の糸主軸方向X1に対し、ライナ12の径方向が直交している。
複数本の緯糸40は、ライナ12の周方向Zへ互いに平行な状態で胴体部13及び各ドーム部14に配列されている。緯糸40のうち、胴体部13に配列される緯糸40の糸主軸方向X2は、ライナ12における胴体部13の軸方向へ延びる。緯糸40のうち、各ドーム部14に配列される緯糸40の糸主軸方向X2は、ライナ12の軸方向Yへ延びる一方、ドーム部14の曲面に沿って湾曲している。
経糸30と緯糸40を直交して配列させるとともに、経糸30の糸主軸方向X1の延びる方向をライナ12の周方向Zに一致させることで、ライナ12の径方向においてライナ12を補強している。また、緯糸40の糸主軸方向X2をライナ12の軸方向Yに一致させることで、ライナ12の軸方向Yにおいてライナ12を補強している。
図4及び図5に示すように、強化繊維シート19は長尺状であり、長手方向がライナ12の周方向Zに延びるようにライナ12の外周面12a(図1)に巻き付けられている。また、強化繊維シート19は、ライナ12の周方向Zの一端部に始端部19aを備える。始端部19aは、ライナ12に対して強化繊維シート19を巻き付けるときの巻き始めとなる端部である。また、始端部19aは、ライナ12の軸方向Yの全体に亘って延在するとともに、ライナ12の周方向Zにおける所定範囲で延在する。
図4及び図6に示すように、強化繊維シート19は、ライナ12の周方向Zの他端部に終端部19cを備える。終端部19cは、ライナ12に対して強化繊維シート19を巻き付けるときの巻き終わりとなる端部である。また、終端部19cは、ライナ12の軸方向Y全体に亘って延在するとともに、ライナ12の周方向Zにおける所定範囲で延在する。なお、強化繊維シート19のうち、始端部19aと終端部19cとの間の部分は一般部19bとする。一般部19bは、始端部19a及び終端部19cと同様に、ライナ12の軸方向Y全体に亘って延在する。
図5及び図6に示すように、一般部19bは、経糸30として、複数本の第1強化繊維束31と複数本の第1補助糸32とを有する。一般部19bでは、第1強化繊維束31と第1補助糸32とがライナ12の軸方向Yへ交互に配列されることにより、第1強化繊維束31と第1補助糸32とがライナ12の軸方向Yに隣り合うように配列されている。一般部19bでは、第1強化繊維束31同士、第1補助糸32同士、及び第1強化繊維束31と第1補助糸32が互いに平行に配列されている。また、一般部19bは、緯糸40として、複数本の第2強化繊維束41と複数本の第2補助糸42とを有する。一般部19bでは、第2強化繊維束41と第2補助糸42とがライナ12の周方向Zへ交互に配列されることにより、第2強化繊維束41と第2補助糸42とがライナ12の周方向Zに隣り合うように配列されている。一般部19bでは、第2強化繊維束41同士、第2補助糸42同士、及び第2強化繊維束41と第2補助糸42が互いに平行に配列されている。
図5に示すように、始端部19aは、経糸30として、複数本の第1補助糸32を有する。始端部19aでは、第1補助糸32同士が互いに平行に配列されている。また、始端部19aは、緯糸40として、複数本の第2強化繊維束41を有する。始端部19aでは、第2強化繊維束41同士がライナ12の周方向Zへ互いに平行に配列されている。なお、図6に示すように、本実施形態の終端部19cでも、始端部19aと同様に、第1補助糸32と第2強化繊維束41とが配列されている。
なお、この実施形態では、第1強化繊維束31、第2強化繊維束41、第1補助糸32、及び第2補助糸42は、それぞれ強化繊維としての炭素繊維を束ねて構成されている。第1強化繊維束31、第2強化繊維束41、第1補助糸32、及び第2補助糸42を構成する強化繊維は、炭素繊維に限らず、ガラス繊維や炭化ケイ素系セラミック繊維やアラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等の一般に高弾性・高強度といわれるその他の繊維を使用してもよい。また、本実施形態では、第1強化繊維束31及び第2強化繊維束41は同じ太さである。第1補助糸32及び第2補助糸42は、第1強化繊維束31及び第2強化繊維束41より細い繊維束からなる。
始端部19a及び終端部19cでは、第1強化繊維束31及び第2補助糸42が配列されていない。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41、及び第2補助糸42の合計本数Nで比較すると、始端部19a及び終端部19cは一般部19bよりも少なくなっている。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、始端部19a及び終端部19cは、第1強化繊維束31及び第2補助糸42の強化繊維が無いため、強化繊維の量が一般部19bよりも少なくなっている。本実施形態では、始端部19a及び終端部19cの両方が、一般部19bよりも合計本数Nの少ない部分である減少部となっている。
図7(a)に示すように、始端部19a及び終端部19cでは、第2強化繊維束41が扁平状であり、厚みが小さく、幅広な形状である。一方、図7(b)に示すように、一般部19bでは、第2強化繊維束41が始端部19a及び終端部19cよりも厚みが大きく、幅狭な形状である。また、図7(a)及び図7(b)に示すように、一般部19bにおいて経糸30として配列される第1強化繊維束31は、始端部19a及び終端部19cにおいて経糸30として配列される第1補助糸32よりも、厚みが大きい。
図8に示すように、強化繊維シート19においては、始端部19a及び終端部19cの厚みW1が一般部19bの厚みW2よりも小さい。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート19は、始端部19aから一般部19bにかけて厚みが大きくなるとともに、一般部19bから終端部19cにかけて厚みが小さくなる。強化繊維シート19は、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部19a及び終端部19cの厚みW1と一般部19bの厚みW2とで段階的に厚みが異なっている。
次に、第1の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
高圧タンク10を製造する際は、経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、ライナ12が巻き付け部材として機能する。
図9に示すように、織物50の製織は平織織機で行う。平織織機は、経糸30としての第1強化繊維束31及び第1補助糸32のうち、第1強化繊維束31の開口を行う強化繊維綜絖枠33を備える。また、平織織機は、上下に分かれて配列された第1補助糸32a,32bの開口を行う2枚の補助糸綜絖枠34a,34bを備える。
平織織機は、第1強化繊維束31を供給する経糸ビーム35が配置された構造を有する。経糸ビーム35から送り出される第1強化繊維束31は、強化繊維綜絖枠33により開口動作が行われるようになっている。また、平織織機は、第1補助糸32a,32bのうち、一方の第1補助糸32aを供給する経糸ビーム37と、他方の第1補助糸32bを供給する経糸ビーム38とが配置された構造を有する。経糸ビーム37から送り出される第1補助糸32aは、補助糸綜絖枠34aにより開口動作が行われるようになっている。経糸ビーム38から送り出される第1補助糸32bは、補助糸綜絖枠34bにより開口動作が行われるようになっている。なお、強化繊維綜絖枠33及び補助糸綜絖枠34a,34bの目は、図において黒丸で示されている。
筬39は、強化繊維綜絖枠33及び補助糸綜絖枠34a,34bと織り前45との間に配置されている。また、筬39は、ライナ12の軸方向Yへ直線状に延びる部材である。緯糸40としての第2強化繊維束41及び第2補助糸42は、第1強化繊維束31及び第1補助糸32a,32bの開口に対して緯入れ機構(図示せず)により緯入れ(挿入)されるようになっている。第1強化繊維束31及び第1補助糸32a,32bの送り出し方向において、織り前45よりも先にはライナ12が回転可能に支持されている。ライナ12は、中心軸線Lを回転中心として回転する。
上記の平織織機で強化繊維シート19を製織するに際しては、経糸ビーム35から引き出された複数本の第1強化繊維束31の端部と、経糸ビーム37,38から引き出された複数本の第1補助糸32a,32bの端部と、を例えば接着剤によってライナ12の外周面12aに固定する。これにより、第1強化繊維束31及び第1補助糸32a,32bは、ライナ12の軸方向Y(図9では紙面に垂直方向)に沿って胴体部13及びドーム部14に配列された状態で張設される。なお、第1強化繊維束31及び第1補助糸32a,32bは、ライナ12の軸方向Yで第1強化繊維束31、第1補助糸32a、第1強化繊維束31、及び第1補助糸32bの順で並ぶようにそれぞれ延びている。また、使用する接着剤は、強化繊維シート19にマトリックス樹脂Maを含浸硬化させる際の加熱によって溶融する材質が好ましいが、溶融しない材質の接着剤を用いてもよい。
強化繊維シート19の巻き始めの部分である始端部19aを製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、補助糸綜絖枠34a,34bを交互に上下方向に移動させることにより、一方の補助糸綜絖枠34aと、他方の補助糸綜絖枠34bとが逆方向に移動される。このとき、強化繊維綜絖枠33は、上記の第1補助糸32a,32bの上下方向の移動と干渉しないように、例えば補助糸綜絖枠34a,34bの上部に配設される。そして、強化繊維綜絖枠33は、補助糸綜絖枠34a,34bのような上下方向への移動がなされない。これにより、第1補助糸32a,32bのみによって経糸開口30aが形成される。第1補助糸32a,32bが隣接するもの同士で交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30aが形成される。経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2強化繊維束41が緯入れ(挿入)される。
図11(a)に示すように、経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2強化繊維束41の緯入れが所定回数行われた後、図11(b)に示すように、筬39の筬打ち動作が行われる。筬39による筬打ち動作によっては、第2強化繊維束41がライナ12の外周面12aに固定される第1補助糸32a,32bの端部に向けて送り込まれる。その後、補助糸綜絖枠34a,34bが逆方向に移動されて開口状態が変更されて、次の緯入れ動作が行われる。これらの動作が繰り返されることにより、第1補助糸32a,32bと第2強化繊維束41とが平織りされた強化繊維シート19の始端部19aが製織されるとともに、始端部19aがライナ12に一体化された状態が形成される。こうした始端部19aの製織は、始端部19aがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態になるまで継続される。なお、第1強化繊維束31は始端部19aの製織には関与せず、繊維のまま始端部19aの表面に沿って延びている。
製織された織物50は、中心軸線Lを回転中心にライナ12を回転させることによってライナ12に巻き取られる。織物50のライナ12への巻き取りをしつつ、続けて、上記と同様に織物50の製織を行う。その結果、ドーム部14及び胴体部13の全体を覆う状態で織物50、すなわち強化繊維シート19がライナ12に巻き付けられていく。
図10に示すように、始端部19aがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、強化繊維シート19の一般部19bの製織に移行する。強化繊維シート19の一般部19bを製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、補助糸綜絖枠34a,34bの上下方向の移動と併せて、強化繊維綜絖枠33の上下方向の移動を行わせる。これにより、第1補助糸32a,32b及び第1強化繊維束31によって経糸開口30bが形成される。第1強化繊維束31と第1補助糸32a,32bとで交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30bが形成される。経糸開口30bが形成される都度、経糸開口30bに対して第2強化繊維束41及び第2補助糸42のいずれか一方が緯入れ(挿入)される。具体的には、第1強化繊維束31が上に開かれるときに第1補助糸32a,32bが下に開かれる。このとき形成された経糸開口30bに対して第2補助糸42が緯入れされる。第1強化繊維束31が下に開かれるときに第1補助糸32a,32bが上に開かれる。このとき形成された経糸開口30bに対して第2強化繊維束41が緯入れされる。経糸開口30bの形成と経糸開口30bに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
一般部19bの製織では、始端部19aの製織時よりも、第1強化繊維束31の分だけ経糸30が多い状態で筬打ち動作が行われる。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが始端部19aの上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、一般部19bの強化繊維の量が始端部19aの強化繊維の量よりも多くなる。また、一般部19bでは、緯糸40が多く配列されることで、隣り合う緯糸40同士で押し潰されるようになり、厚みが大きくなるように緯糸40の形状が変化する。これにより、一般部19bでは、第2強化繊維束41が始端部19aよりも厚みが大きく、幅狭な形状となる。そして、強化繊維シート19においては、始端部19aの厚みW1が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。
筬39による筬打ち動作によっては、ライナ12の外周面12aに固定される第1強化繊維束31及び第1補助糸32a,32bの端部に向けて第2強化繊維束41及び第2補助糸42が送り込まれる。その後、強化繊維綜絖枠33と補助糸綜絖枠34a,34bとが逆方向に移動されて開口状態が変更されて、次の緯入れ動作が行われる。これらの動作が繰り返されることにより、第1強化繊維束31及び第1補助糸32a,32bと、第2強化繊維束41及び第2補助糸42と、が平織りされた強化繊維シート19の一般部19bが製織されるとともに、一般部19bがライナ12に一体化された状態が形成される。こうした一般部19bの製織は、一般部19bがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態になるまで継続される。なお、一般部19bの製織し始めのときには、一般部19bとライナ12の外周面12aへの第1強化繊維束31の固定箇所との間で、始端部19aの表面に沿って繊維のままの第1強化繊維束31が延びている。一般部19bの製織がある程度まで進んだら、一般部19bとライナ12の外周面12aへの固定箇所との間の第1強化繊維束31を切断等によって取り除く。
図11(c)に示すように、製織された織物50がライナ12に巻き取られることにより、ライナ12の外周面12aにて始端部19aと一般部19bとが隣り合って巻き付けられる。一般部19bの製織は、ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となるまで継続される。
ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となると、強化繊維シート19の終端部19cの製織に移行する。強化繊維シート19の終端部19cを製織する場合では、始端部19aの製織と同様に、補助糸綜絖枠34a,34bの上下方向の移動を行わせる一方で、強化繊維綜絖枠33の上下方向の移動を行わせない。これにより、第1補助糸32a,32bのみによって経糸開口30aが形成される。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2強化繊維束41が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2強化繊維束41の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。製織された織物50がライナ12に巻き取られることにより、ライナ12の周方向Zで一般部19bと終端部19cとが隣り合って巻き付けられる。第1強化繊維束31は終端部19cの製織には関与しない。例えば一般部19bの製織が終了したら、一般部19bの終端部19c側の端部で第1強化繊維束31を切断すること等によって、第1強化繊維束31を強化繊維シート19から取り除く。
なお、終端部19cを製織する場合での上記所定回数は、始端部19aを製織する場合での上記所定回数と同じである。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが終端部19cの上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、一般部19bの強化繊維の量が終端部19cの強化繊維の量より多くなる。強化繊維シート19においては、終端部19cの厚みW1が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。
終端部19cがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態になるまで終端部19cの製織が継続される。これにより、ライナ12の外周面12aに強化繊維シート19を備える繊維構造体21が製造される。
上記のように構成された繊維構造体21は、マトリックス樹脂Maを含浸硬化させることにより、強化繊維シート19から繊維強化複合材層11が形成され、ライナ12の外側が繊維強化複合材層11で覆われた高圧タンク10が製造される。マトリックス樹脂Maの含浸硬化は、例えば、RTM(レジン・トランスファー・モールディング)法で行なわれる。
次に、高圧タンク10の作用を説明する。
図8に示すように、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート19の厚みが始端部19aから一般部19bへと段階的に大きくなっていることで、ライナ12の周方向Zにおいて、ライナ12の外周面12aから始端部19aにかけて大きな段差が形成されない。また、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部19aから一般部19bにかけても大きな段差が形成されない。このため、繊維構造体21において、一般部19bのうちで二層目以降を構成する部分では、ライナ12の外周面12aから始端部19aにかけての段差や、始端部19aから一般部19bにかけての段差を原因とした歪みが僅かに形成されるだけである。また、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート19の厚みが一般部19bから終端部19cへと段階的に小さくなっていることで、一般部19bから終端部19cにかけて大きな段差が形成されない。また、ライナ12の周方向Zにおいて、終端部19cから終端部19cの下層に位置する一般部19bにかけても大きな段差が形成されない。
また、繊維構造体21では、ライナ12への強化繊維シート19の巻き始めの部分において、始端部19aと、ライナ12の外周面12aと、一般部19bのうちで始端部19aの上層として始端部19aと重なる部分とで、隙間Sが区画形成される。隙間Sはマトリックス樹脂Maで満たされている。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1−1)ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート19は、始端部19aや終端部19cから一般部19bにかけて厚みが大きくなる。このため、仮にライナ12の周方向Zにおいて始端部19aや終端部19cと一般部19bの厚みを一定の大きさとする場合(図8に二点鎖線で図示)と比較して、強化繊維シート19の繊維層における段差が小さくなる。したがって、こうした高圧タンク10においては、表面に生じる段差を小さくできる。また、上記実施形態によれば、強化繊維シート19を製織することで上記の厚みの調整を行うことができるため、例えば、厚みを小さくした強化繊維シート19を貼り付ける場合と異なり、段差を小さくしても、ライナ12の周方向Zへの強化繊維の連続性が保たれるため、繊維構造体21の周方向Zへの強度低下がない。さらに、厚みの調整を行うための工程を繊維構造体21の製造工程に追加する必要がない。したがって、製造工程の増加を抑制することができる。
(1−2)始端部19a及び終端部19cに第1強化繊維束31及び第2補助糸42を配列させないことにより、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量及び補助糸の本数で比較して、始端部19a及び終端部19cが一般部19bよりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量及び補助糸の本数の減少により、始端部19a及び終端部19cの厚みを一般部19bよりも小さくすることができる。
(1−3)ライナ12への強化繊維シート19の巻き付けが行われた後にマトリックス樹脂Maの含浸が行われる場合、隙間Sがマトリックス樹脂Maで満たされるようになる。マトリックス樹脂Maの使用量の低減の観点から、隙間Sはより小さくすることが望まれていた。上記実施形態では、強化繊維シート19の厚みが、ライナ12の周方向Zにおいて始端部19aから一般部19bへと段階的に大きくなっていることで、仮に始端部19aと一般部19bとの厚みを一定の大きさとする場合と比較して隙間Sの容量を小さくすることができる。したがって、隙間Sを満たすマトリックス樹脂Maの量が少なくなるため、マトリックス樹脂Maの使用量を低減させることができる。
(1−4)高圧タンク10において、強化繊維シート19の繊維層における段差を小さくすることにより、高圧タンク10の内圧による応力が段差の形成部分に集中しにくくなる。したがって、高圧タンク10の耐圧性低下を抑制できる。
(第2の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第2の実施形態について図12〜図14を用いて説明する。なお、高圧タンク10、ライナ12、及び一般部19bをはじめ、第1の実施形態と同じ構成の部分については適宜説明を省略する。
図12及び図13に示すように、第2の実施形態における強化繊維シート69の始端部69a及び終端部69cは、第1の実施形態における強化繊維シート19の始端部19a及び終端部19cと同様に、複数本の第1補助糸32を経糸30として有するとともに、複数本の第2強化繊維束41を緯糸40として有する。始端部69a及び終端部69cでは、第1強化繊維束31及び第2補助糸42が配列されていない。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41、及び第2補助糸42の合計本数Nで比較すると、始端部69a及び終端部69cは一般部19bよりも少なくなっている。つまり、始端部69a及び終端部69cにおける強化繊維の量は、一般部19bにおける強化繊維の量より少なくなっている。本実施形態では、始端部69a及び終端部69cの両方が、一般部19bよりも合計本数Nの少ない部分である減少部となっている。
また、始端部69a及び終端部69cの全体において、隣り合う第2強化繊維束41同士の配列ピッチの大きさP1は、一般部19bにおいて隣り合う第2強化繊維束41と第2補助糸42との配列ピッチの大きさP2以上である。また、始端部69a及び終端部69cにおけるライナ12の周方向Zで一般部19bに近い位置ほど、隣り合う第2強化繊維束41同士の配列ピッチの大きさP1が小さくなっている。なお、上記配列ピッチの大きさP1,P2は、隣り合う糸同士の中心軸間の距離である。
図14(a)に示すように、始端部69aのうち、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bから遠い位置(図14(a)の右側位置)にある第2強化繊維束41は、扁平状であり、厚みが小さく、幅広な形状である。そして、始端部69aのうち、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bに近い位置(図14(a)の左側位置)の第2強化繊維束41ほど、厚みが大きく、幅狭な形状となっている。また、図示はしていないが、終端部69cにおいても同様に、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bから遠い位置にある第2強化繊維束41が、扁平状であり、厚みが小さく、幅広な形状となっている。そして、終端部69cのうち、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bに近い位置の第2強化繊維束41ほど、厚みが大きく、幅狭な形状となっている。一方、図14(b)に示すように、一般部19bにおける第2強化繊維束41は、始端部69a及び終端部69cの第2強化繊維束41よりも厚みが大きく、幅狭な形状である。また、図14(a)及び図14(b)に示すように、一般部19bにおいて経糸30として配列される第1強化繊維束31は、始端部69a及び終端部69cにおいて経糸30として配列される第1補助糸32よりも、厚みが大きい。
強化繊維シート69の始端部69a及び終端部69cの厚みW10は、一般部19bの厚みW2よりも小さい。また、始端部69a及び終端部69cは、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bに近い位置ほど厚みW10が大きくなっている。これにより、強化繊維シート69は、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部69aから一般部19bにかけて厚みが徐々に大きくなるとともに、一般部19bから終端部69cにかけて厚みが徐々に小さくなっている。
次に、第2の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
第2の実施形態において高圧タンク10を製造する際は、図9及び図10に示すような平織織機を用いて、第1の実施形態と同様に経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、本実施形態では、筬39の筬打ち動作が行われるタイミングが第1の実施形態と異なる。そうした第1の実施形態との相違点を中心に、以下では説明する。
始端部69a及び終端部69cの製織における筬39の筬打ち動作は、経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2強化繊維束41の緯入れが所定回数行われた後に行われる。始端部69a及び終端部69cでは、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bに近い位置ほど上記緯入れ回数が多くなるように、上記緯入れ回数を変更している。始端部69a及び終端部69cのうち、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bから遠い位置では上記緯入れ回数が一般部19bに近い位置よりも少ないため、隣り合う第2強化繊維束41同士の配列ピッチの大きさが大きくなる。これにより、始端部69a及び終端部69cのうち、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bから遠い位置では、隣り合う第2強化繊維束41同士での押圧が小さくなるため、配列される第2強化繊維束41が幅広な形状となるとともに比較的小さな厚みとなる。
一方、始端部69a及び終端部69cのうち、ライナ12の周方向Zにおいて一般部19bに近い位置では上記緯入れ回数が一般部19bから遠い位置よりも多いため、隣り合う第2強化繊維束41同士の配列ピッチの大きさが小さくなる。したがって、始端部69a及び終端部69cにおけるライナ12の周方向Zで一般部19bに近い位置ほど、隣り合う第2強化繊維束41同士の配列ピッチの大きさが小さくなる。これにより、始端部69a及び終端部69cにおけるライナ12の周方向Zで一般部19bに近いほど、隣り合う第2強化繊維束41同士で押圧し合うことで、配列される第2強化繊維束41が幅狭な形状となるとともに比較的大きな厚みとなる。
また、一般部19bの製織における筬39の筬打ち動作も同様に、経糸開口30bの形成と経糸開口30bに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後に行われる。この一般部19bにおける緯入れ回数は、始端部69a及び終端部69cにおける上記緯入れ回数よりも多くなっている。そのため、一般部19bでは、隣り合う第2強化繊維束41と第2補助糸42との配列ピッチの大きさが始端部69a及び終端部69cでの第2強化繊維束41同士の配列ピッチの大きさよりも小さくなる。これにより、一般部19bにおいては、隣り合う第2強化繊維束41と第2補助糸42とで押圧し合うことで、配列される第2強化繊維束41糸が幅狭な形状となるとともに比較的大きな厚みとなる。
第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の作用を得ることができる。また、第2の実施形態では、第1の実施形態の(1−1)〜(1−4)の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2−1)ライナ12の周方向Zにおいて、始端部69a及び終端部69cから一般部19bにかけて厚みが徐々に大きくなるため、高圧タンク10の表面に生じる段差をより小さくできる。
(第3の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第3の実施形態について図15〜図17を用いて説明する。なお、高圧タンク10、ライナ12、及び一般部19bをはじめ、第1の実施形態と同じ構成の部分については適宜説明を省略する。
図15及び図16に示すように、第3の実施形態における強化繊維シート119の始端部119a及び終端部119cは、第1の実施形態における強化繊維シート19の始端部19a及び終端部19cと同様に、複数本の第1補助糸32を経糸30として有する。その一方で、始端部119a及び終端部119cは、複数本の第2強化繊維束41に加えて、複数本の第2補助糸42を緯糸40として有する。始端部119a及び終端部119cでは、第1強化繊維束31が配列されていない。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41、及び第2補助糸42の合計本数Nで比較すると、始端部119a及び終端部119cは一般部19bよりも少なくなっている。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量で比較すると、始端部119a及び終端部119cは一般部19bよりも少なくなっている。本実施形態では、始端部119a及び終端部119cの両方が、一般部19bよりも合計本数N及び強化繊維の量の少ない部分である減少部となっている。
図17(a)及び図17(b)に示すように、一般部19bにおいて経糸30として配列される第1強化繊維束31は、始端部119a及び終端部119cにおいて経糸30として配列される第1補助糸32よりも、厚みが大きい。したがって、強化繊維シート119においては、始端部119a及び終端部119cの厚みW20が一般部19bの厚みW2よりも小さい。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート119は、始端部119aから一般部19bにかけて厚みが大きくなるとともに、一般部19bから終端部119cにかけて厚みが小さくなる。強化繊維シート119は、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部119a及び終端部119cの厚みと一般部19bの厚みとで段階的に厚みが異なっている。
次に、第3の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
第3の実施形態において高圧タンク10を製造する際は、図9及び図10に示すような平織織機を用いて、第1の実施形態と同様に経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、本実施形態では、始端部119a及び終端部119cの製織において第2補助糸42の緯入れを行う点が第1の実施形態と異なる。そうした第1の実施形態との相違点を中心に、以下では説明する。
始端部119a及び終端部119cの製織においては、第1補助糸32a,32bが上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30aが形成される。経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2強化繊維束41及び第2補助糸42のいずれか一方が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。これにより、始端部119a及び終端部119cにおいては、ライナ12の周方向Zにおいて、第2強化繊維束41及び第2補助糸42が交互に配列される。
一方、一般部19bでは、第1の実施形態と同様に、第1強化繊維束31と第1補助糸32a,32bとにより経糸開口30bが形成されるとともに、経糸開口30bに対して第2強化繊維束41及び第2補助糸42のいずれか一方が緯入れ(挿入)される。経糸開口30bの形成と経糸開口30bに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。なお、一般部19bを製織する場合での上記緯入れ回数は、始端部119a及び終端部119cを製織する場合での上記緯入れ回数と同じ回数である。
第3の実施形態では、第1の実施形態と同様の作用を得ることができる。また、第3の実施形態では、第1の実施形態の(1−1)、(1−3)、及び(1−4)の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(3−1)始端部119a及び終端部119cに第1強化繊維束31を配列させないことにより、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量で比較して、始端部119a及び終端部119cが一般部19bよりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量の減少により、始端部119a及び終端部119cの厚みを一般部19bよりも小さくすることができる。
(第4の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第4の実施形態について図18〜図22を用いて説明する。なお、高圧タンク10、ライナ12、及び一般部19bをはじめ、第1の実施形態と同じ構成の部分については適宜説明を省略する。
図18及び図19に示すように、第4の実施形態における強化繊維シート169の始端部169a及び終端部169cは、複数本の第1強化繊維束31を経糸30として有するとともに、複数本の第2補助糸42を緯糸40として有する。始端部169a及び終端部169cでは、第1補助糸32及び第2強化繊維束41が配列されていない。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41、及び第2補助糸42の合計本数Nで比較すると、始端部169a及び終端部169cは一般部19bよりも少なくなっている。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、始端部169a及び終端部169cは一般部19bよりも少なくなっている。本実施形態では、始端部169a及び終端部169cの両方が、一般部19bよりも合計本数Nの少ない部分である減少部となっている。
図20(a)に示すように、始端部169a及び終端部169cでは、第2補助糸42が扁平状であり、厚みが小さく、幅広な形状である。一方、図20(b)に示すように、一般部19bでは、第2補助糸42が始端部169a及び終端部169cよりも厚みが大きく、幅狭な形状である。また、図20(a)及び図20(b)に示すように、一般部19bにおいて緯糸40として配列される第2強化繊維束41は、始端部169a及び終端部169cにおいて緯糸40として配列される第2補助糸42よりも、厚みが大きい。したがって、強化繊維シート169においては、始端部169a及び終端部169cの厚みW30が一般部19bの厚みW2よりも小さい。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート169は、始端部169aから一般部19bにかけて厚みが大きくなるとともに、一般部19bから終端部169cにかけて厚みが小さくなる。強化繊維シート169は、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部169a及び終端部169cの厚みW30と一般部19bの厚みW2とで段階的に厚みが異なっている。
次に、第4の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
第4の実施形態において高圧タンク10を製造する際は、図21及び図22に示すような平織織機を用いて、第1の実施形態と同様に経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、本実施形態では、始端部169a及び終端部169cの製織において、経糸30として第1強化繊維束31を採用するとともに、緯糸40として第2補助糸42を採用する点が第1の実施形態と異なる。そうした第1の実施形態との相違点を中心に、以下では説明する。
図21に示すように、本実施形態の平織織機は、経糸30としての第1強化繊維束31及び第1補助糸32のうち、上下に分かれて配列された第1強化繊維束31a,31bの開口を行う2枚の強化繊維綜絖枠133a,133bを備える。また、平織織機は、第1補助糸32の開口を行う補助糸綜絖枠134を備える。
平織織機は、第1強化繊維束31a,31bのうち、一方の第1強化繊維束31aを供給する経糸ビーム135と、他方の第1強化繊維束31bを供給する経糸ビーム136とが配置された構造を有する。経糸ビーム135から送り出される第1強化繊維束31aは、強化繊維綜絖枠133aにより開口動作が行われるようになっている。経糸ビーム136から送り出される第1強化繊維束31bは、強化繊維綜絖枠133bにより開口動作が行われるようになっている。また、平織織機は、第1補助糸32を供給する経糸ビーム137が配置された構造を有する。経糸ビーム137から送り出される第1補助糸32は、補助糸綜絖枠134により開口動作が行われるようになっている。なお、強化繊維綜絖枠133a,133b及び補助糸綜絖枠134の目は、図において黒丸で示されている。
上記の平織織機で強化繊維シート169を製織するに際しては、経糸ビーム135,136から引き出された複数本の第1強化繊維束31a,31bの端部と、経糸ビーム137から引き出された複数本の第1補助糸32の端部と、を例えば接着剤によってライナ12の外周面12aに固定する。これにより、第1強化繊維束31a,31b及び第1補助糸32は、ライナ12の軸方向Y(図21では紙面に垂直方向)に沿って胴体部13及びドーム部14に配列された状態で張設される。なお、第1強化繊維束31a,31b及び第1補助糸32は、ライナ12の軸方向Yで第1強化繊維束31a、第1補助糸32、第1強化繊維束31b、及び第1補助糸32の順で並ぶようにそれぞれ延びている。
始端部169aを製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠133a,133bを交互に上下方向に移動させることにより、一方の強化繊維綜絖枠133aと、他方の強化繊維綜絖枠133bとが逆方向に移動される。このとき、補助糸綜絖枠134は、上記の第1強化繊維束31a,31bの上下方向の移動と干渉しないように、例えば強化繊維綜絖枠133a,133bの上部に配置される。そして、補助糸綜絖枠134は、強化繊維綜絖枠133a,133bのような上下方向への移動がなされない。これにより、第1強化繊維束31a,31bのみによって経糸開口30aが形成される。第1強化繊維束31a,31bが隣接するもの同士で交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30aが形成される。経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。そして、経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。なお、第1補助糸32は始端部169aの製織には関与せず、繊維のまま始端部169aの表面に沿って延びている。
図22に示すように、始端部169aがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、強化繊維シート169の一般部19bの製織に移行する。強化繊維シート169の一般部19bを製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠133a,133bの上下方向の移動と併せて、補助糸綜絖枠134の上下方向の移動を行わせる。これにより、第1強化繊維束31a,31b及び第1補助糸32によって経糸開口30bが形成される。第1強化繊維束31a,31bと第1補助糸32とで交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30bが形成される。経糸開口30bが形成される都度、経糸開口30bに対して第2強化繊維束41及び第2補助糸42のいずれか一方が緯入れ(挿入)される。具体的には、第1強化繊維束31a,31bが上に開かれるときに第1補助糸32が下に開かれる。このとき形成された経糸開口30bに対して第2補助糸42が緯入れされる。第1強化繊維束31a,31bが下に開かれるときに第1補助糸32が上に開かれる。このとき形成された経糸開口30bに対して第2強化繊維束41が緯入れされる。経糸開口30bの形成と経糸開口30bに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
一般部19bの製織では、始端部169aの製織時よりも、第1補助糸32の分だけ経糸30が多い状態で筬打ち動作が行われる。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが始端部169aの上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは始端部169aよりも多くなっている。
また、一般部19bでは、第2補助糸42よりも太い第2強化繊維束41が配列されることで、厚みが大きくなっている。これにより、強化繊維シート169においては、始端部169aの厚みW30が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。
また、一般部19bの製織し始めのときには、一般部19bとライナ12の外周面12aへの第1補助糸32の固定箇所との間で、始端部169aの表面に沿って繊維のままの第1補助糸32が延びている。一般部19bの製織がある程度まで進んだら、一般部19bとライナ12の外周面12aへの固定箇所との間の第1補助糸32を取り除く。
ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となると、強化繊維シート169の終端部169cの製織に移行する。強化繊維シート169の終端部169cを製織する場合では、始端部169aの製織と同様に、強化繊維綜絖枠133a,133bの上下方向の移動を行わせる一方で、補助糸綜絖枠134の上下方向の移動を行わせない。これにより、第1強化繊維束31a,31bのみによって経糸開口30aが形成される。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。これにより、終端部169cの上記合計本数Nは、始端部169aの上記合計本数Nと同じ本数となる。そのため、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが終端部169cの上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは終端部169cよりも多くなっている。
強化繊維シート169においては、終端部169cの厚みW30が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。なお、第1補助糸32は終端部169cの製織には関与しない。例えば一般部19bの製織が終了したら、一般部19bの終端部169c側の端部で第1補助糸32を切断すること等によって、第1補助糸32を強化繊維シート19から取り除く。
第4の実施形態では、第1の実施形態と同様の作用を得ることができる。また、第4の実施形態では、第1の実施形態の(1−1)、(1−3)、及び(1−4)の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(4−1)始端部169a及び終端部169cに第2強化繊維束41及び第1補助糸32を配列させないことにより、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量及び補助糸の本数で比較して、始端部169a及び終端部169cが一般部19bよりも少なくなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量で比較すると、始端部169a及び終端部169cは一般部19bよりも少なくなっている。そして、こうした強化繊維の量及び補助糸の本数の減少により、始端部169a及び終端部169cの厚みを一般部19bよりも小さくすることができる。
(第5の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第5の実施形態について図23〜図27を用いて説明する。なお、高圧タンク10、ライナ12、及び一般部19bをはじめ、第4の実施形態と同じ構成の部分については適宜説明を省略する。
図23及び図24に示すように、第5の実施形態における強化繊維シート219の始端部219a及び終端部219cは、第4の実施形態と同様に、複数本の第1強化繊維束31を経糸30として有するとともに、複数本の第2補助糸42を緯糸40として有する。始端部219a及び終端部219cでは、第1補助糸32及び第2強化繊維束41が配列されていない。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41、及び第2補助糸42の合計本数Nで比較すると、始端部219a及び終端部219cは一般部19bよりも少なくなっている。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量で比較すると、始端部219a及び終端部219cは一般部19bよりも少なくなっている。
また、ライナ12の周方向Zの始端部219aの途中から一般部19b側の端部までの範囲では、始端部219aの途中から一般部19bとは反対側の端部までの範囲よりも、単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が多くなっている。始端部219aのうち、ライナ12の周方向Zの途中から一般部19bとは反対側の端部までの部分であって、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が少ない部分を第1始端部220とする。始端部219aのうち、ライナ12の周方向Zの途中から一般部19b側の端部までの部分であって、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が多い部分、つまり強化繊維の量が多い部分を第2始端部221とする。
一方、終端部219cも同様に、ライナ12の周方向Zの終端部219cの途中から一般部19b側の端部までの範囲では、終端部219cの途中から一般部19bとは反対側の端部までの範囲よりも、単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が多くなっている。終端部219cのうち、ライナ12の周方向Zの途中から一般部19bとは反対側の端部までの部分であって、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が少ない部分、つまり強化繊維の量が少ない部分を第1終端部222とする。終端部219cのうち、ライナ12の周方向Zの途中から一般部19b側の端部までの部分であって、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が多い部分、つまり強化繊維の量が多い部分を第2終端部223とする。なお、本実施形態では、始端部219a及び終端部219cの両方が、一般部19bよりも合計本数Nの少ない部分である減少部となっている。また、第1始端部220及び第1終端部222が第1減少部に相当し、第2始端部221及び第2終端部223が第2減少部に相当する。
図25(a)に示す第1始端部220及び第1終端部222、図25(b)に示す第2始端部221及び第2終端部223では、第2補助糸42が扁平状であり、厚みが小さく、幅広な形状である。図25(c)に示すように、一般部19bの第2補助糸42は、第1始端部220及び第1終端部222の第2補助糸42、第2始端部221及び第2終端部223の第2補助糸42よりも、厚みが大きく、幅狭な形状である。また、図25(a)〜図25(c)に示すように、一般部19bに緯糸40として配列される第2強化繊維束41は、第1始端部220、第1終端部222、第2始端部221、及び第2終端部223において緯糸40として配列される第2補助糸42よりも厚みが大きい。したがって強化繊維シート219において、第1始端部220及び第1終端部222の厚みW40や、第2始端部221及び第2終端部223の厚みW41は、一般部19bの厚みW2よりも小さい。
また、図25(b)に示す第2始端部221及び第2終端部223は、図25(a)に示す第1始端部220及び第1終端部222と比較して、ライナ12の周方向Zの単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31の本数が多い分だけ、隣り合う第1強化繊維束31同士で押し潰されることにより厚みが大きくなる。そのため、上記厚みW41の大きさが上記厚みW40よりも大きくなっている。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート219は、始端部219aから一般部19bにかけて段階的に厚みが大きくなるとともに、一般部19bから終端部219cにかけて段階的に厚みが小さくなる。
次に、第5の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
第5の実施形態において高圧タンク10を製造する際は、図26及び図27に示すような平織織機を用いて、経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、本実施形態では、始端部219a及び終端部219cの製織において、経糸30として配列させる第1強化繊維束31の本数をライナ12の周方向Zにおける途中から変更する点が第4の実施形態と異なる。そうした第4の実施形態との相違点を中心に、以下では説明する。
図26に示すように、本実施形態の平織織機は、経糸30としての第1強化繊維束31及び第1補助糸32のうち、上下に分かれて配列された第1強化繊維束31a,31b,31cの開口を行う3枚の強化繊維綜絖枠233a,233b,233cを備える。また、平織織機は、第1補助糸32の開口を行う補助糸綜絖枠234を備える。
平織織機は、第1強化繊維束31a,31b,31cのうち、第1強化繊維束31aを供給する経糸ビーム235と、第1強化繊維束31bを供給する経糸ビーム236と、第1強化繊維束31cを供給する経糸ビーム237と、が配置された構造を有する。経糸ビーム235から送り出される第1強化繊維束31aは、強化繊維綜絖枠233aにより開口動作が行われるようになっている。経糸ビーム236から送り出される第1強化繊維束31bは、強化繊維綜絖枠233bにより開口動作が行われるようになっている。経糸ビーム237から送り出される第1強化繊維束31cは、強化繊維綜絖枠233cにより開口動作が行われるようになっている。また、平織織機は、第1補助糸32を供給する経糸ビーム238が配置された構造を有する。経糸ビーム238から送り出される第1補助糸32は、補助糸綜絖枠234により開口動作が行われるようになっている。なお、強化繊維綜絖枠233a,233b,233c及び補助糸綜絖枠234の目は、図において黒丸で示されている。
上記の平織織機で強化繊維シート219を製織するに際しては、経糸ビーム235,236,237から引き出された複数本の第1強化繊維束31a,31b,31cの端部と、経糸ビーム238から引き出された複数本の第1補助糸32の端部と、を例えば接着剤によってライナ12の外周面12aに固定する。これにより、第1強化繊維束31a,31b,31c及び第1補助糸32は、ライナ12の軸方向Y(図26では紙面に垂直方向)に沿って胴体部13及びドーム部14に配列された状態で張設される。なお、第1強化繊維束31a,31b,31c及び第1補助糸32は、ライナ12の軸方向Yで第1強化繊維束31a、第1補助糸32、第1強化繊維束31c、第1補助糸32、第1強化繊維束31b、第1補助糸32、第1強化繊維束31c、及び第1補助糸32の順で並ぶようにそれぞれ延びている。
始端部219aのうち、第1始端部220を製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠233a,233bを交互に上下方向に移動させることにより、一方の強化繊維綜絖枠233aと、他方の強化繊維綜絖枠233bとが逆方向に移動される。このとき、強化繊維綜絖枠233c及び補助糸綜絖枠234は、上記の第1強化繊維束31a,31bの上下方向の移動と干渉しないように、例えば強化繊維綜絖枠233a,233bの上部に配置される。そして、強化繊維綜絖枠233c及び補助糸綜絖枠234は、強化繊維綜絖枠233a,233bのような上下方向への移動がなされない。これにより、第1強化繊維束31a,31bのみによって経糸開口30aが形成される。第1強化繊維束31a,31bが隣接するもの同士で交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30aが形成される。経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。そして、経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。なお、第1強化繊維束31c及び第1補助糸32は第1始端部220の製織には関与せず、繊維のまま第1始端部220の表面に沿って延びている。
第1始端部220がライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、第2始端部221の製織に移行する。第2始端部221を製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠233a,233bの上下方向の移動と併せて、強化繊維綜絖枠233cの上下方向の移動を行わせる。これにより、第1強化繊維束31a,31b,31cによって経糸開口30aが形成される。第1強化繊維束31a,31b,31cで交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30aが形成される。例えば、第1強化繊維束31a,31bが上に開かれるときに第1強化繊維束31cが下に開かれる。第1強化繊維束31a,31bが下に開かれるときに第1強化繊維束31cが上に開かれる。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
また、第2始端部221の製織し始めのときには、第2始端部221とライナ12の外周面12aへの第1強化繊維束31c及び第1補助糸32の固定箇所との間で、第1始端部220の表面に沿って繊維のままの第1強化繊維束31c及び第1補助糸32が延びている。第2始端部221の製織がある程度まで進んだら、第2始端部221とライナ12の外周面12aへの固定箇所との間の第1強化繊維束31cを切断等によって取り除く。一方、第1補助糸32は、第2始端部221の表面に沿って延びた状態のまま、取り除くことはしない。
図27に示すように、第2始端部221がライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、強化繊維シート219の一般部19bの製織に移行する。強化繊維シート219の一般部19bを製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠233a,233b,233cの上下方向の移動と併せて、補助糸綜絖枠234の上下方向の移動を行わせる。これにより、第1強化繊維束31a,31b,31c及び第1補助糸32によって経糸開口30bが形成される。第1強化繊維束31a,31b,31cと第1補助糸32とで交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30bが形成される。経糸開口30bが形成される都度、経糸開口30bに対して第2強化繊維束41及び第2補助糸42のいずれか一方が緯入れ(挿入)される。具体的には、第1強化繊維束31a,31b,31cが上に開かれるときに第1補助糸32が下に開かれる。このとき形成された経糸開口30bに対して第2補助糸42が緯入れされる。第1強化繊維束31a,31b,31cが下に開かれるときに第1補助糸32が上に開かれる。このとき形成された経糸開口30bに対して第2強化繊維束41が緯入れされる。経糸開口30bの形成と経糸開口30bに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
一般部19bの製織では、第1始端部220や第2始端部221の製織時よりも、第1補助糸32の分だけ経糸30が多い状態で筬打ち動作が行われる。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが第1始端部220や第2始端部221の上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは第1始端部220及び第2始端部221よりも多くなっている。
また、一般部19bでは、第2補助糸42よりも太い第2強化繊維束41が配列されることで、厚みが大きくなっている。これにより、強化繊維シート219においては、第1始端部220の厚みW40や第2始端部221の厚みW41が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。
また、一般部19bの製織し始めのときには、一般部19bとライナ12の外周面12aへの第1補助糸32の固定箇所との間で、始端部219aの表面に沿って繊維のままの第1補助糸32が延びている。一般部19bの製織がある程度まで進んだら、一般部19bとライナ12の外周面12aへの固定箇所との間の第1補助糸32を取り除く。
ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となると、強化繊維シート219の第2終端部223の製織に移行する。第2終端部223を製織する場合では、第2始端部221の製織と同様に、強化繊維綜絖枠233a,233b,233cの上下方向の移動を行わせる一方で、補助糸綜絖枠234の上下方向の移動を行わせない。これにより、第1強化繊維束31a,31b,31cのみによって経糸開口30aが形成される。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。これにより、第2終端部223の上記合計本数Nは、第2始端部221の上記合計本数Nと同じ本数となる。そのため、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが第2終端部223の上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは第2終端部223よりも多くなっている。
第2終端部223がライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、第1終端部222の製織に移行する。第1終端部222を製織する場合では、第1始端部220の製織と同様に、強化繊維綜絖枠233a,233bの上下方向の移動を行わせる一方で、強化繊維綜絖枠233c及び補助糸綜絖枠234の上下方向の移動を行わせない。これにより、第1強化繊維束31a,31bのみによって経糸開口30aが形成される。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。これにより、第1終端部222の上記合計本数Nは、第1始端部220の上記合計本数Nと同じ本数となる。そのため、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが第1終端部222の上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは第1終端部222よりも多くなっている。
強化繊維シート219においては、第1終端部222の厚みW40や第2終端部223の厚みW41が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。なお、第1補助糸32は第1終端部222及び第2終端部223の双方の製織に関与しない。第1強化繊維束31cは第1終端部222の製織に関与しない。例えば一般部19bの製織が終了したら、一般部19bの終端部219c側の端部で第1補助糸32を切断すること等によって、第1補助糸32を強化繊維シート219から取り除く。また、例えば第2終端部223の製織が終了したら、第2終端部223の第1終端部222側の端部で第1強化繊維束31cを切断すること等によって、第1強化繊維束31cを強化繊維シート219から取り除く。
第5の実施形態では、第1の実施形態と同様の作用を得ることができる。また、第5の実施形態では、第1の実施形態の(1−1)、(1−3)、及び(1−4)の効果や、第4の実施形態の(4−1)の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(5−1)ライナ12の周方向Zにおいて、第1始端部220、第2始端部221、及び一般部19bの順で厚みが段階的に大きくなる。そのため、第1始端部220と第2始端部221とを始端部として一定の厚みとする場合と比較して、高圧タンク10の表面に生じる段差をより小さくできる。また、ライナ12の周方向Zにおいて、第1終端部222、第2終端部223、及び一般部19bの順で厚みが段階的に大きくなる。そのため、第1終端部222と第2終端部223とを終端部として一定の厚みとする場合と比較して、高圧タンク10の表面に生じる段差をより小さくできる。
(第6の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第6の実施形態について図28〜図31を用いて説明する。なお、高圧タンク10、ライナ12、及び一般部19bをはじめ、第4の実施形態と同じ構成の部分については適宜説明を省略する。
図28及び図29に示すように、第6の実施形態における強化繊維シート269の始端部269a及び終端部269cは、複数本の第1強化繊維束31及び第1補助糸32を経糸30として有するとともに、複数本の第2補助糸42を緯糸40として有する。始端部269a及び終端部269cでは、第2強化繊維束41が配列されていない。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41、及び第2補助糸42の合計本数Nで比較すると、始端部269a及び終端部269cは一般部19bよりも少なくなっている。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量で比較すると、始端部269a及び終端部269cは一般部19bよりも少なくなっている。本実施形態では、始端部269a及び終端部269cの両方が、一般部19bよりも合計本数Nの少ない部分である減少部となっている。
図30(a)に示すように、始端部269a及び終端部269cでは、第2補助糸42が扁平状であり、厚みが小さく、幅広な形状である。一方、図30(b)に示すように、一般部19bでは、第2補助糸42が始端部269a及び終端部269cよりも厚みが大きく、幅狭な形状である。また、図30(a)及び図30(b)に示すように、一般部19bにおいて緯糸40として配列される第2強化繊維束41は、始端部269a及び終端部269cにおいて緯糸40として配列される第2補助糸42よりも、厚みが大きい。したがって、強化繊維シート269においては、始端部269a及び終端部269cの厚みW50が一般部19bの厚みW2よりも小さい。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート269は、始端部269aから一般部19bにかけて厚みが大きくなるとともに、一般部19bから終端部269cにかけて厚みが小さくなる。強化繊維シート269は、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部269a及び終端部269cの厚みW50と一般部19bの厚みW2とで段階的に厚みが異なっている。
次に、第6の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
第6の実施形態において高圧タンク10を製造する際は、図31に示す平織織機を用いて、経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、本実施形態の平織織機では、始端部269a及び終端部269cの製織において、経糸30として第1強化繊維束31及び第1補助糸32を採用する点が第4の実施形態と異なる。そうした第4の実施形態との相違点を中心に、以下では説明する。
図31に示すように、本実施形態の平織織機は、経糸30としての第1強化繊維束31の開口を行う強化繊維綜絖枠333と、経糸30としての第1補助糸32の開口を行う補助糸綜絖枠334と、を備える。平織織機は、第1強化繊維束31を供給する経糸ビーム335と、第1補助糸32を供給する経糸ビーム336と、が配置された構造を有する。なお、強化繊維綜絖枠333及び補助糸綜絖枠334の目は、図において黒丸で示されている。
上記の平織織機で強化繊維シート269を製織するに際しては、経糸ビーム335から引き出された複数本の第1強化繊維束31の端部と、経糸ビーム336から引き出された複数本の第1補助糸32の端部と、を例えば接着剤によってライナ12の外周面12aに固定する。これにより、第1強化繊維束31及び第1補助糸32は、ライナ12の軸方向Y(図31では紙面に垂直方向)に沿って胴体部13及びドーム部14に配列された状態で張設される。なお、第1強化繊維束31及び第1補助糸32は、ライナ12の軸方向Yで交互に並ぶようにそれぞれ延びている。
始端部269aを製織する場合では、ライナ12を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠333と補助糸綜絖枠334とを交互に上下方向に移動させることにより、強化繊維綜絖枠333と補助糸綜絖枠334とが逆方向に移動される。これにより、第1強化繊維束31及び第1補助糸32によって経糸開口30aが形成される。第1強化繊維束31及び第1補助糸32が隣接するもの同士で交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口30aが形成される。経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。そして、経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
始端部269aがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、強化繊維シート269の一般部19bの製織に移行する。強化繊維シート269の一般部19bを製織する場合でも、始端部269aの製織と同様に、強化繊維綜絖枠333と補助糸綜絖枠334とを交互に移動させることにより、第1強化繊維束31及び第1補助糸32によって経糸開口30aが形成される。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2強化繊維束41及び第2補助糸42のいずれか一方が緯入れ(挿入)される。具体的には、第1強化繊維束31が上に開かれるとともに第1補助糸32が下に開かれるとき、形成された経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れされる。第1強化繊維束31が下に開かれるとともに第1補助糸32が上に開かれるとき、形成された経糸開口30aに対して第2強化繊維束41が緯入れされる。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2強化繊維束41や第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
なお、一般部19bを製織する場合での上記緯入れ回数は、始端部269aを製織する場合での上記緯入れ回数よりも多い。例えば、一般部19bを製織する場合における筬39の筬打ち動作は、経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが、始端部269aを製織する場合における経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れと同じ回数なされる度に行われる。これにより、一般部19bの製織では、始端部269aの製織時よりも、経糸開口30aに対する第2強化繊維束41の緯入れ回数の分だけ緯糸40が多い状態で筬打ち動作が行われる。そして、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが始端部269aの上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは始端部269aよりも多くなっている。また、一般部19bでは、緯糸40が多く配列されることで、隣り合う緯糸40同士で押し潰されるようになり、厚みが大きくなるように緯糸40の形状が変化する。これにより、強化繊維シート269においては、始端部269aの厚みW50が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。
ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となると、強化繊維シート269の終端部269cの製織に移行する。強化繊維シート269の終端部269cを製織する場合では、始端部269aの製織と同様に、強化繊維綜絖枠333及び補助糸綜絖枠334の上下方向の移動を行わせることにより、第1強化繊維束31及び第1補助糸32によって経糸開口30aが形成される。そして、経糸開口30aが形成される都度、経糸開口30aに対して第2補助糸42が緯入れ(挿入)される。経糸開口30aの形成と経糸開口30aに対する第2補助糸42の緯入れが所定回数行われた後、筬39の筬打ち動作が行われる。
なお、終端部269cを製織する場合での上記緯入れ回数は、始端部269aを製織する場合での上記緯入れ回数と同じである。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、一般部19bの上記合計本数Nが終端部269cの上記合計本数Nよりも多くなる。つまり、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、一般部19bは終端部269cよりも多くなっている。強化繊維シート269においては、終端部269cの厚みW50が一般部19bの厚みW2よりも小さくなる。
第6の実施形態では、第1の実施形態と同様の作用を得ることができる。また、第6の実施形態では、第1の実施形態の(1−1)、(1−3)、及び(1−4)の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(6−1)始端部269a及び終端部269cに第2強化繊維束41を配列させないことにより、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量及び補助糸の本数で比較して、始端部269a及び終端部269cが一般部19bよりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量の減少により、始端部269a及び終端部269cの厚みを一般部19bよりも小さくすることができる。
(第7の実施形態)
以下、FRP製管状体及びその製造方法について、圧力容器及びその製造方法として具体化した第7の実施形態について図32〜図36を用いて説明する。なお、高圧タンク10、ライナ12、及び一般部19bをはじめ、第1の実施形態と同じ構成の部分については適宜説明を省略する。
図32又は図36に示すように、第7の実施形態における強化繊維シート319の始端部319a及び終端部319cは、複数本の第1強化繊維束31及び複数本の第1補助糸32を経糸30として有するとともに、図32のドットハッチングに示すように、複数本の第2強化繊維束43を緯糸40として有する。
ここで、始端部319a及び終端部319cの製織に用いられる前の第2強化繊維束43について説明する。
図33に示すように、製織に用いられる前の第2強化繊維束43は、強化繊維としての炭素繊維43aと、熱可塑性繊維43bとを混ぜて紡績した混紡糸であり、偏平状である。強化繊維は、炭素繊維に限らず、ガラス繊維や炭化ケイ素系セラミック繊維やアラミド繊維を使用してもよい。なお、熱可塑性繊維43bとしては、炭素繊維よりも低い温度で溶融する樹脂繊維であれば、何でもよく、例えば熱可塑性エポキシ樹脂によって形成され、強化繊維シート319にマトリックス樹脂Maを含浸硬化させる際の加熱によってマトリックス樹脂Maとともに溶融する材質が好ましいが、溶融しない材質の樹脂繊維を用いてもよい。なお、熱可塑性繊維43bは炭素繊維43aよりも細い。
図34に示すように、第2強化繊維束43は、熱可塑性繊維43bの融点まで加熱することで、炭素繊維43aは溶融させることなく熱可塑性繊維43bを溶融させることができる。そして、熱可塑性繊維43bが溶融した状態にあるとき、第2強化繊維束43を加圧すると、図35に示すように、溶融した熱可塑性繊維43bが樹脂の塊として纏まるとともに、隣り合う炭素繊維43a同士の間に入り込んでいく。その結果、第2強化繊維束43を加熱前よりも厚みを小さくでき、加熱、加圧後の第2強化繊維束43は、炭素繊維43aと硬化樹脂43cとから構成される。なお、始端部319a及び終端部319cを加圧する際、加圧力は炭素繊維43aと熱可塑性繊維43bの組成割合に応じて適宜変更する。熱可塑性繊維43bが少ないほど、つまり、炭素繊維43aが多いほど、加圧力を大きくする。これは、炭素繊維43aは加圧によって変形しにくいため、熱可塑性繊維43bを含めた始端部319a及び終端部319cの厚みを小さくするためには大きい加圧力が必要になるためである。
そして、始端部319a及び終端部319cは、第1強化繊維束31、第1補助糸32、及び第2強化繊維束43を有するが、その中の第2強化繊維束43を加熱、加圧し、厚みを小さくすることで、第2強化繊維束43を含む始端部319a及び終端部319cの厚みを一般部19bよりも小さくしている。
なお、本実施形態では、始端部319aについては、周方向Zにおける始端部319aの先端から一般部19bに向かうに従い、厚みが徐々に厚くなるように始端部319aを加圧して成形している。終端部319cについては、周方向Zにおける終端部319cの先端から一般部19bに向かうに従い、厚みが徐々に厚くなるように終端部319cを加圧して成形している。ただし、始端部319a及び終端部319cの厚みは、一般部19bの厚みより小さくなっていれば、周方向Zへの厚みが一定であってもよい。
始端部319a及び終端部319cでは、第2補助糸42が配列されていない。また、第2強化繊維束43は、強化繊維としての炭素繊維43aと、熱可塑性繊維43bが溶融、硬化した硬化樹脂43cとで構成されている。そのため、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりに存在する強化繊維の量で比較すると、始端部319a及び終端部319cは一般部19bよりも少なくなっている。本実施形態では、始端部319a及び終端部319cの両方が、一般部19bよりも強化繊維の量の少ない部分である減少部となっている。
図36に示すように、強化繊維シート319においては、始端部319a及び終端部319cの厚みW1が一般部19bの厚みW2よりも小さい。これにより、ライナ12の周方向Zにおいて、強化繊維シート319は、始端部319aから一般部19bにかけて厚みが大きくなるとともに、一般部19bから終端部319cにかけて厚みが小さくなる。強化繊維シート319は、ライナ12の周方向Zにおいて、始端部319a及び終端部319cの厚みW1と一般部19bの厚みW2とで厚みが異なっている。
次に、第7の実施形態における高圧タンク10の製造方法を説明する。
第7の実施形態において、高圧タンク10を製造する際は、図9及び図10に示す平織織機を用いて、第1の実施形態と同様に経糸30と緯糸40を平織りしつつ、製職された織物50をライナ12に巻き付けていく。なお、第7の実施形態では、第1の実施形態と異なり、第1強化繊維束31は始端部19aの製織に関与する。つまり、第1強化繊維束31、第1補助糸32a,32bと第2強化繊維束43とが平織りされた強化繊維シート319の始端部319aが製織されるとともに、始端部319aがライナ12に一体化された状態が形成される。こうした始端部319aの製織は、始端部319aがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態になるまで継続される。
始端部319aがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態となると、強化繊維シート319の一般部19bの製織に移行するが、移行前に、始端部319aを熱可塑性繊維43bの融点まで加熱する。例えば、プレス加熱装置によって、始端部319aをライナ12の外周面側から加熱しつつ、加圧する。
加熱により熱可塑性繊維43bを溶融させた後、熱可塑性繊維43bが溶融した状態のまま、始端部319aが加圧されると、図35に示すように、溶融した熱可塑性繊維43bが樹脂の塊として纏まるとともに、隣り合う炭素繊維43a同士の間に入り込んでいく。その結果、樹脂の塊は、各第2強化繊維束43の下部に位置するとともに、第2強化繊維束43の上部では炭素繊維43a同士の間に隙間が形成される。よって、加圧によって、炭素繊維43a同士の隙間が下方に潰されて第2強化繊維束43の厚みが小さくなる。その結果、始端部319aを構成する各第2強化繊維束43の厚みを加熱、加圧前よりも小さくでき、加熱、加圧後の始端部319aは、加熱、加圧前の始端部319aよりも厚みを小さくできる。
一般部19bの製織では、製織された織物50がライナ12に巻き取られることにより、ライナ12の外周面12aにて始端部319aと一般部19bとが隣り合って巻き付けられる。一般部19bの製織は、ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となるまで継続される。
ライナ12の外周面12aに巻き付けられる織物50が所要する積層数となると、強化繊維シート19の終端部319cの製織に移行する。
第1の実施形態と同様に、第1強化繊維束31、第1補助糸32a,32bと第2強化繊維束43とが平織りされた強化繊維シート19の終端部319cが製織されるとともに、終端部319cがライナ12に一体化された状態が形成される。なお、第1の実施形態と異なり、終端部319cの製織後に第1強化繊維束31は切断されない。こうした終端部319cの製織は、終端部319caがライナ12の周方向Zにおいて所定範囲で延在した状態になるまで継続される。
そして、プレス加熱装置によって、終端部319cを熱可塑性繊維43bの融点まで加熱しつつ、加圧する。熱可塑性繊維43bを溶融させた後、熱可塑性繊維43bが溶融した状態のまま、終端部319cが加圧されると、図35に示すように、溶融した熱可塑性繊維43bが樹脂の塊として纏まるとともに、隣り合う炭素繊維43a同士の間に入り込んでいく。その結果、始端部319aと同様に、終端部319cを構成する各第2強化繊維束43を加熱前よりも厚みを小さくでき、加熱、加圧後の終端部319cは、加熱、加圧前の終端部319cよりも厚みを小さくできる。
第7の実施形態では、第1の実施形態と同様の作用を得ることができる。また、第7の実施形態では、第1の実施形態の(1−1)、(1−3)、及び(1−4)の効果と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(7−1)始端部319a及び終端部319cに第2補助糸42を配列させないとともに、第2強化繊維束43の熱可塑性繊維43bを溶融させることにより、ライナ12の周方向Zにおける単位長さ当たりの強化繊維の量で比較して、始端部319a及び終端部319cが一般部19bよりも少なくなる。そして、こうした強化繊維の量の減少により、始端部319a及び終端部319cの厚みを一般部19bよりも小さくすることができる。
(7−2)第2強化繊維束43として混紡糸を用いることにより、始端部319a及び終端部319cの製織時、それら始端部319a及び終端部319cを加熱し、熱可塑性繊維43bを溶融させた状態で加圧することで、始端部319a及び終端部319cの厚みを一般部19bより小さくできる。熱可塑性繊維43bは溶融するが、炭素繊維43aは溶融しないため、始端部319a及び終端部319cにおいて強化繊維の量が一般部19bの強化繊維の量より少なくなる。よって、第2強化繊維束43を含む始端部319a及び終端部319cにおいて、厚みを簡単に小さくできる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 第5の実施形態において、ライナ12の周方向Zで始端部219aの厚みが2段階以上で変化するようにしてもよい。この場合では、始端部219aの製織が進むにつれて、段階的に経糸30として用いる第1強化繊維束31の本数を増やす。また、第5の実施形態において、ライナ12の周方向Zで終端部219cの厚みが2段階以上で変化するようにしてもよい。この場合では、終端部219cの製織が進むにつれて、段階的に経糸30として用いる第1強化繊維束31の本数を減らす。
○ 第7の実施形態における高圧タンク10の製造方法では、ライナ12の外周面12aに織物50を巻き付けつつ、始端部319a及び終端部319cが製織されると、始端部319a及び終端部319cを加熱、加圧して厚みを小さくするようにしたが、これに限らない。強化繊維シート319をライナ12に巻き付ける前に強化繊維シート319の始端部319a及び終端部319cを加熱、加圧して予め厚みを小さくしておく。そして、厚みを小さくした始端部319a及び終端部319cを有する強化繊維シート319をライナ12に巻き付けて高圧タンク10を製造してもよい。
○ 第7の実施形態において、経糸30として第1強化繊維束31及び第1補助糸32を採用するとともに、緯糸40として第2強化繊維束41及び第2補助糸42を採用し、それら、第1強化繊維束31、第1補助糸32、第2強化繊維束41及び第2補助糸42のうち少なくとも一つを混紡糸としてもよい。
○ 強化繊維シート19,69,119,169,219,269,319において、始端部19a,69a,119a,169a,219a,269a,319a及び終端部19c,69c,119c,169c,219c,269c,319cのうち、一方のみを減少部とすることにより、厚みを一般部19bよりも小さくしてもよい。
○ 強化繊維シート19,69,119,169,219,269,319は、第1強化繊維束31及び第1補助糸32で形成された繊維層と、第2強化繊維束41及び第2補助糸42で形成された繊維層とを積層するとともに、複数の繊維層を拘束糸で積層方向に拘束した多層織物製であってもよい。
○ 樹脂が予め含浸された繊維基材を採用して織物50を製織してもよい。
○ ライナ12は、胴体部13の軸方向の一端側にドーム部14が連続し、胴体部13の軸方向の他端側には平坦な底壁が連続した形状であってもよい。この場合、口金部15はドーム部14の存在する軸方向の一端側のみに存在する。
○ ライナ12は、ドーム部14を有さなくともよく、例えば胴体部13の軸方向の両端で平坦な底壁が連続した形状であってもよい。この場合、口金部15は、胴体部13の軸方向の両端のうち少なくとも一端に存在する。
○ ライナ12全体をアルミニウム製やアルミニウム合金製等の金属製としたり、口金部15の材質をステンレスとは異なる金属で形成したりしてもよい。
○ 高圧タンク10は燃料電池搭載電気自動車の水素源として搭載されて使用するものに限らず、例えば、水素エンジンの水素源やヒートポンプ等に適用してもよい。また、家庭用電源の燃料電池の水素源として使用してもよい。
○ 圧力容器として水素を貯蔵する高圧タンクに限らず、例えば窒素、圧縮天然ガス等の他のガスを貯蔵する圧力容器に適用してもよい。
○ FRP製管状体は圧力容器に限らず、スポーツ用品や自動車用品等、他用途に用いられる管状体に適用してもよい。この形態の管状体は、例えば巻き付け部材としてのパイプ材に織物製の強化繊維シートを巻きつけて製造する。
10…高圧タンク、12…ライナ、12a…外周面、13…胴体部、19,69,119,169,219,269,319…強化繊維シート、19a,69a,119a,169a,219a,269a,319a…始端部、19b…一般部、19c,69c,119c,169c,219c,269c,319c…終端部、21…繊維構造体、30…経糸、31…第1強化繊維束、32…第1補助糸、40…緯糸、41…第2強化繊維束、42…第2補助糸、50…織物。

Claims (14)

  1. 織物製の強化繊維シートが巻かれてなる円筒状の繊維構造体を備え、前記繊維構造体がマトリックス樹脂と複合化されたFRP製管状体であって、
    前記強化繊維シートは、強化繊維の束であり前記繊維構造体の周方向へ糸主軸方向が延びるように配列された第1強化繊維束と、強化繊維の束であり前記繊維構造体の軸方向へ糸主軸方向が延びるように配列された第2強化繊維束とを備え、
    前記強化繊維シートのうち、前記繊維構造体の軸方向に延在するとともに前記繊維構造体の周方向における巻き始めの部分を始端部とし、前記繊維構造体の軸方向に延在するとともに前記繊維構造体の周方向における巻き終わりの部分を終端部とし、前記始端部と前記終端部との間で当該始端部及び前記終端部と前記強化繊維によって一繋がりの部分を一般部としたとき、
    前記一般部は、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束を有し、
    前記始端部及び前記終端部のうち少なくとも一方は、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量が前記一般部よりも少ない減少部であることを特徴とするFRP製管状体。
  2. 前記強化繊維シートは、前記繊維構造体の軸方向に前記第1強化繊維束と隣り合うように配列された第1補助糸と、前記繊維構造体の周方向に前記第2強化繊維束と隣り合うように配列された第2補助糸とをさらに備え、前記一般部は、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束に加え、前記第1補助糸及び前記第2補助糸をさらに備え、前記始端部及び前記終端部のうち少なくとも一方は、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの前記第1強化繊維束、前記第1補助糸、前記第2強化繊維束、及び前記第2補助糸の合計本数が前記一般部よりも少ない請求項1に記載のFRP製管状体。
  3. 前記減少部は、前記第2強化繊維束及び前記第1補助糸で構成されている請求項2に記載のFRP製管状体。
  4. 前記減少部において隣り合う前記第2強化繊維束同士の配列ピッチの大きさは、前記一般部において隣り合う前記第2強化繊維束と前記第2補助糸との配列ピッチの大きさ以上であり、
    前記減少部における前記繊維構造体の周方向で前記一般部に近い位置ほど隣り合う前記第2強化繊維束同士の配列ピッチの大きさが小さい請求項3に記載のFRP製管状体。
  5. 前記減少部は、前記第2強化繊維束、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸で構成されている請求項2に記載のFRP製管状体。
  6. 前記減少部は、前記第1強化繊維束及び前記第2補助糸で構成されている請求項2に記載のFRP製管状体。
  7. 前記減少部のうち、前記繊維構造体の周方向における端部側の部分を第1減少部とし、前記繊維構造体の周方向における前記一般部側の部分を第2減少部としたとき、
    前記第2減少部は、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの前記第1強化繊維束の本数が前記第1減少部よりも多い請求項6に記載のFRP製管状体。
  8. 前記減少部は、前記第1強化繊維束、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸で構成されている請求項2に記載のFRP製管状体。
  9. 前記減少部は、前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束の少なくとも一方が強化繊維と熱可塑性繊維の混紡糸を採用して形成されており、前記減少部では、前記熱可塑性繊維は溶融し、硬化した硬化樹脂として存在する請求項1に記載のFRP製管状体。
  10. 前記繊維構造体は、円筒状の胴体部を有するライナの周方向に沿って前記ライナの外周面に前記強化繊維シートが巻き付けられるとともに、前記強化繊維シートによって前記ライナが外側から覆われてなり、
    当該FRP製管状体は圧力容器である請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載のFRP製管状体。
  11. 円筒状の巻き付け部材と、前記巻き付け部材を外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を有する繊維構造体を備え、
    前記繊維構造体は、前記巻き付け部材の周方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された強化繊維の束である第1強化繊維束と、強化繊維の束であり、前記第1強化繊維束と前記織物を形成する第2強化繊維束と、を有するFRP製管状体の製造方法であって、
    複数の前記第1強化繊維束を前記巻き付け部材の軸方向に配列した状態で張設し、前記巻き付け部材の軸方向に隣り合う前記第1強化繊維束の間に形成された開口に、前記巻き付け部材の軸方向に沿って前記第2強化繊維束を挿入した後、前記第2強化繊維束を筬打ち動作で前記巻き付け部材に向けて押し込み、前記第1強化繊維束と前記第2強化繊維束の織物を製織し、前記巻き付け部材を、前記巻き付け部材の中心軸線を回転中心として回転させて、製織された前記織物を前記巻き付け部材に巻き付け、
    前記強化繊維シートのうち、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き始めの部分を始端部とし、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き終わりの部分を終端部とし、前記始端部と前記終端部との間で当該始端部及び前記終端部と前記強化繊維によって一繋がりの部分を一般部としたとき、
    前記巻き付け部材の周方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された第1強化繊維束を経糸として採用するとともに、前記巻き付け部材の軸方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された第2強化繊維束を緯糸として採用して前記一般部を製織し、
    前記巻き付け部材の周方向における単位長さ当たりの前記強化繊維の量が前記一般部よりも少ない減少部として前記始端部及び前記終端部のうち少なくとも一方を製織することを特徴とするFRP製管状体の製造方法。
  12. 円筒状の巻き付け部材と、前記巻き付け部材を外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を有する繊維構造体を備え、
    前記繊維構造体は、前記巻き付け部材の周方向へ糸主軸方向が延びるように前記巻き付け部材に配列された強化繊維の束である第1強化繊維束と、強化繊維の束であり、前記第1強化繊維束と前記織物を形成する第2強化繊維束と、を有するFRP製管状体の製造方法であって、
    製織された前記織物製の前記強化繊維シートのうち、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き始めの部分を始端部とし、前記巻き付け部材の軸方向に延在するとともに前記巻き付け部材の周方向における前記巻き付け部材への巻き終わりの部分を終端部とし、前記始端部と前記終端部との間で当該始端部及び前記終端部と前記強化繊維によって一繋がりの部分を一般部としたとき、
    前記第1強化繊維束及び前記第2強化繊維束の少なくとも一方を、強化繊維と熱可塑性繊維の混紡糸とし、
    前記始端部及び前記終端部の少なくとも一方を加熱して前記熱可塑性繊維を溶融して、前記繊維構造体の周方向における単位長さ当たりの強化繊維の量を前記一般部よりも少ない減少部としつつ、加圧して厚みを前記一般部より小さくすることを特徴とするFRP製管状体の製造方法。
  13. 前記巻き付け部材に巻き付けられた前記織物にマトリックス樹脂を含浸させることにより、前記繊維構造体とマトリックス樹脂とを複合化する請求項11又は請求項12に記載のFRP製管状体の製造方法。
  14. 前記巻き付け部材は、円筒状の胴体部を有するライナであり、
    当該FRP製管状体は圧力容器である請求項11〜請求項13のいずれか一項に記載のFRP製管状体の製造方法。
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JP7176287B2 (ja) * 2018-08-09 2022-11-22 トヨタ自動車株式会社 圧力容器及びその製造方法
JP7798636B2 (ja) * 2022-03-22 2026-01-14 株式会社豊田自動織機 繊維構造体
GB2620903A (en) * 2022-03-29 2024-01-31 Graphene Innovations Manchester Ltd Pressure vessel
FR3137433B1 (fr) * 2022-06-29 2024-08-09 Mattei Jean Pierre Réservoirs composites à coque tressée et procédés de fabrication correspondants

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3807772B2 (ja) * 1996-03-22 2006-08-09 美津濃株式会社 繊維強化プラスチック製ゴルフクラブシャフト
JPH11115064A (ja) * 1997-10-14 1999-04-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Frp管状体の製造方法
JP2000296552A (ja) * 1999-04-13 2000-10-24 Canon Inc 管状フィルム及びその製造方法及び画像形成装置
JP2002128921A (ja) 2000-10-30 2002-05-09 Toho Tenax Co Ltd 段差防止用プリプレグ、それを用いた管状体の製造方法および管状体
JP6588360B2 (ja) * 2016-02-29 2019-10-09 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP6549514B2 (ja) * 2016-04-08 2019-07-24 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP6718478B2 (ja) * 2018-03-13 2020-07-08 三菱重工業株式会社 円筒状複合材料の成形方法

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