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JP7655069B2 - Manufacturing method of high pressure tank - Google Patents
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Description

本発明は高圧タンクの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a high-pressure tank.

ライナーに繊維強化樹脂を巻回して形成される高圧タンクにおいて、ライナー硬化後の表面樹脂層にガスが溜まることによる白濁の発生が問題となる。特許文献1には、ライナー上に破断ひずみが大きい第1の樹脂層を形成した後、破断ひずみの小さい第2の樹脂層を第1の樹脂層の上に形成する技術が開示されている。これにより、第1の樹脂層によりガスバリア性を確保しつつ、第2の樹脂層に微細なクラックを生じさせ、表面の白濁を抑制する。 In high-pressure tanks formed by winding fiber-reinforced resin around a liner, the problem of clouding due to gas accumulating in the surface resin layer after the liner hardens is a problem. Patent Document 1 discloses a technique in which a first resin layer with a large breaking strain is formed on the liner, and then a second resin layer with a small breaking strain is formed on top of the first resin layer. This ensures gas barrier properties through the first resin layer, while generating fine cracks in the second resin layer, suppressing clouding of the surface.

特開2017-72244号公報JP 2017-72244 A

しかしながら、特許文献1の技術では、繊維束に含侵させる樹脂として、第1の樹脂層に用いる樹脂と第2の樹脂層に用いる樹脂との異なる性質の樹脂を事前に準備し、製造過程の途中で切り替える手間が生じる。 However, with the technology of Patent Document 1, resins with different properties must be prepared in advance for the first resin layer and the second resin layer to be impregnated into the fiber bundle, and switching between them during the manufacturing process is time-consuming.

本発明にかかる高圧タンクの製造方法は、ライナーを補強層で覆った高圧タンクの製造方法であって、ライナーを準備する工程と、樹脂を含浸させた繊維束に補強層を強化する強化材を添加しながら繊維束をライナーに多層に巻回して補強層を形成する工程と、を有し、補強層を形成する工程において、繊維束に強化材を添加するに当たり、最外層を成す繊維束への強化材の添加量を、最外層よりも内側の層を成す繊維束への強化材の添加量よりも少なくする、または0にすることを特徴とする。 The method for manufacturing a high-pressure tank according to the present invention is a method for manufacturing a high-pressure tank in which a liner is covered with a reinforcing layer, and includes a step of preparing a liner, and a step of forming a reinforcing layer by winding the fiber bundles impregnated with resin in multiple layers around the liner while adding a reinforcing material that reinforces the reinforcing layer to the fiber bundles, and is characterized in that, in the step of forming the reinforcing layer, the amount of reinforcing material added to the fiber bundles forming the outermost layer is less than the amount of reinforcing material added to the fiber bundles forming layers inside the outermost layer, or is zero.

本発明によれば、補強層の破断ひずみを強化材の添加量によってコントロールすることで最外層の破断ひずみを相対的に低くする。これにより、タンクの表面に白濁部が発生するのを抑制できるタンクを容易に製造することが可能となる。 According to the present invention, the breaking strain of the reinforcing layer is controlled by the amount of reinforcing material added, thereby making the breaking strain of the outermost layer relatively low. This makes it possible to easily manufacture tanks that can suppress the occurrence of cloudy areas on the tank surface.

より好ましい態様として、繊維束は、ライナーへの巻き始めから巻き終わりまで同じ材料から構成されており、繊維束に含浸させた樹脂の種類も、繊維束のライナーへの巻き始めから巻き終わりまで同じであってもよい。 In a more preferred embodiment, the fiber bundle is made of the same material from the start to the end of winding it around the liner, and the type of resin impregnated into the fiber bundle may also be the same from the start to the end of winding it around the liner.

巻回し始めてから巻回し終わるまでに繊維束や含浸される樹脂の材料を変更する場合、繊維束を変更できるように装置を改良する、樹脂を変更する為に含浸槽を入れ替える、等の対応の手間が生じることが考えられる。それに対して、かかる構成によれば、前述のような対応を行わずとも、より容易に補強層の表面樹脂層の下にガスが溜まるのを抑制するタンクを提供できる。 When changing the fiber bundle or the resin material to be impregnated between the start and end of winding, it is conceivable that the time and effort required to take measures such as improving the device so that the fiber bundle can be changed or replacing the impregnation tank to change the resin may be required. In contrast, with this configuration, it is possible to provide a tank that more easily prevents gas from accumulating under the surface resin layer of the reinforcing layer without taking the measures described above.

より好ましい態様として、強化材は、繊維束に含浸させた樹脂を硬化させる硬化剤であり、補強層を形成する工程において、繊維束に硬化剤を添加するに当たり、最外層を成す繊維束への硬化剤の添加量を、内側の層を成す繊維束への硬化剤の添加量よりも少なくするものであってもよい。 In a more preferred embodiment, the reinforcing material is a curing agent that hardens the resin impregnated into the fiber bundles, and when the curing agent is added to the fiber bundles in the process of forming the reinforcing layer, the amount of curing agent added to the fiber bundles forming the outermost layer may be less than the amount of curing agent added to the fiber bundles forming the inner layers.

補強層を形成する工程より前に、硬化剤を含む樹脂が繊維束に含浸されている場合には、巻回よりも前に硬化反応が進行してしまい、可使時間(ポットライフ)が短くなってしまう。それに対して、かかる構成によれば、含浸された樹脂は補強層を形成する工程より前に硬化剤と反応しないので、可使時間(ポットライフ)を延長することが可能となる。 If the fiber bundle is impregnated with a resin containing a curing agent prior to the process of forming the reinforcing layer, the curing reaction will proceed before the winding, shortening the usable time (pot life). In contrast, with this configuration, the impregnated resin does not react with the curing agent prior to the process of forming the reinforcing layer, making it possible to extend the usable time (pot life).

より好ましい態様として、硬化剤は、固体硬化剤であってもよい。 In a more preferred embodiment, the hardener may be a solid hardener.

硬化剤が液体の場合には、含浸された樹脂と反応する前に、巻回された繊維束の表面(巻回途中のタンク表面)を流れてしまうので、硬化剤をタンク表面の樹脂に均一に添加し難い。それに対して、かかる構成によれば、固体硬化剤はタンク表面を流れにくいので、タンク表面に均一に分散させて、樹脂に添加することが容易となる。 If the curing agent is liquid, it will flow over the surface of the wound fiber bundle (the tank surface during winding) before reacting with the impregnated resin, making it difficult to add the curing agent evenly to the resin on the tank surface. In contrast, with this configuration, a solid curing agent is less likely to flow over the tank surface, making it easier to disperse it evenly over the tank surface and add it to the resin.

より好ましい態様として、補強層を形成する工程において、繊維束に固体硬化剤を添加するに当たり、固体硬化剤に繊維束に含浸させた樹脂と同じ種類の樹脂を混合してもよい。 In a more preferred embodiment, when adding a solid hardener to the fiber bundle in the process of forming the reinforcing layer, the solid hardener may be mixed with the same type of resin as the resin impregnated into the fiber bundle.

固体硬化剤のみを添加した場合、固体成分の反応は固体表面の界面でしか進行しないため、硬化反応開始時の反応速度は緩やかとなり硬化時間が長い。これに対し、かかる構成によれば、添加前にあらかじめ固体硬化剤を繊維束に含浸された樹脂と同種の樹脂と混合しておくことで、硬化時間を短縮することができる。これは、混合させた樹脂との反応により固体硬化剤表面の反応活性をあらかじめ高めることによって、繊維束に含浸させた樹脂との硬化反応の開始速度を高めることができるからである。さらに、固体硬化剤を用いているので、液体硬化剤をあらかじめ樹脂と混合して添加する場合と比べて、あらかじめ混合した混合物の可使時間(ポットライフ)は長いという効果も奏する。 When only a solid curing agent is added, the reaction of the solid component proceeds only at the interface of the solid surface, so the reaction rate at the start of the curing reaction is slow and the curing time is long. In contrast, with this configuration, the curing time can be shortened by mixing the solid curing agent with the same type of resin as the resin impregnated in the fiber bundle before addition. This is because the reaction activity of the solid curing agent surface is increased in advance by reacting with the mixed resin, thereby increasing the start speed of the curing reaction with the resin impregnated in the fiber bundle. Furthermore, since a solid curing agent is used, the pot life of the premixed mixture is longer than when a liquid curing agent is premixed with the resin and added.

より好ましい態様として、強化材は、弾性フィラーであってもよい。 In a more preferred embodiment, the reinforcing material may be an elastic filler.

樹脂に熱可塑性樹脂を用いた場合には、硬化剤の添加量を変えることによって破断ひずみをさせることはできない。これに対して、かかる構成によれば、弾性フィラーの添加量を変えることによって、容易に破断ひずみを変化させることができるという効果を奏する。 When a thermoplastic resin is used, it is not possible to change the breaking strain by changing the amount of hardener added. In contrast, this configuration has the effect of making it easy to change the breaking strain by changing the amount of elastic filler added.

より好ましい態様として、補強層を形成する工程において、繊維束に弾性フィラーを添加するに当たり、最外層を成す繊維束への弾性フィラーの添加量を、0にしてもよい。 In a more preferred embodiment, when adding elastic filler to the fiber bundles in the process of forming the reinforcing layer, the amount of elastic filler added to the fiber bundles forming the outermost layer may be set to 0.

弾性フィラーを全部の層に添加するとタンクの破断ひずみは増す一方、表面樹脂層も破断ひずみが増してクラックを発生させにくい。それに対して、かかる構成によれば、最外層以外の層に弾性フィラーを添加することによりタンク全体として破断ひずみを確保しつつ、最外層には添加しないことで、硬化後の表面樹脂層にクラックを誘発させやすくなる。 If elastic filler is added to all layers, the breaking strain of the tank increases, but the breaking strain also increases in the surface resin layer, making it difficult for cracks to occur. In contrast, with this configuration, adding elastic filler to layers other than the outermost layer ensures breaking strain for the entire tank, while not adding it to the outermost layer makes it easier to induce cracks in the surface resin layer after hardening.

より好ましい態様として、補強層を形成する工程において、繊維束をライナーに巻回する前でありかつ繊維束に強化材を添加する前に繊維束をローラーに巻き付け、繊維束に含浸された樹脂を均してもよい。 In a more preferred embodiment, in the process of forming the reinforcing layer, the fiber bundle may be wound around a roller before winding the fiber bundle around the liner and before adding the reinforcing material to the fiber bundle, to even out the resin impregnated in the fiber bundle.

強化材が固体である場合、繊維側に含浸された樹脂を均す際に、固体である強化材がローラーと繊維束との間に入り均し難く、繊維束やローラーを傷付ける虞があった。それに対して、かかる構成によれば、固体である強化材がローラーよりも後で添加されるので、上記の虞が抑制される。 When the reinforcing material is solid, when smoothing the resin impregnated into the fiber side, the solid reinforcing material may get between the roller and the fiber bundle, making it difficult to smooth out, and there is a risk of damaging the fiber bundle or roller. In contrast, with this configuration, the solid reinforcing material is added after the roller, which reduces the above-mentioned risk.

より好ましい態様として、ライナーは、円筒形状の胴体部と前記胴体部の両端に半球形状の側端部とを有する形状であり、補強層を形成する工程において、繊維束に強化材を添加するに当たり、側端部を巻回する繊維束への強化材の添加量を、胴体部を巻回する繊維束への強化材の添加量よりも多くしてもよい。 In a more preferred embodiment, the liner has a cylindrical body and hemispherical side ends at both ends of the body, and when adding reinforcing material to the fiber bundle in the process of forming the reinforcing layer, the amount of reinforcing material added to the fiber bundle that wraps around the side ends may be greater than the amount of reinforcing material added to the fiber bundle that wraps around the body.

かかる構成によれば、ドーム部は、円筒部に比べて強化材を多く含むため、タンクが落下して着地する際にドーム部から着地した場合の、タンクの耐久性能が向上する。
According to this configuration, the dome portion contains a larger amount of reinforcing material than the cylindrical portion, and therefore the durability of the tank is improved when the tank falls and lands on the ground first with the dome portion.

第1の実施形態にかかる高圧タンクの外観を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the appearance of the high-pressure tank according to the first embodiment. 第1の実施形態にかかる高圧タンクの製造方法の流れ図1 is a flowchart of a method for manufacturing a high-pressure tank according to a first embodiment; 図1に示す高圧タンクのA-A断面図。2 is a cross-sectional view of the high-pressure tank shown in FIG. 1 along line AA. 高圧タンクの白濁の説明図。An illustration of the cloudiness of a high-pressure tank. 高圧タンクの白濁により発生する異音の説明図。An explanatory diagram of the abnormal noise caused by cloudiness in the high-pressure tank. 第1の実施形態にかかる高圧タンクの製造方法のうち、補強層を形成する工程の一部である巻回する工程を示す図。5A to 5C are diagrams illustrating a winding step, which is part of the step of forming a reinforcing layer, in the method for manufacturing the high-pressure tank according to the first embodiment. ライナーを準備する工程で準備したライナーの図。1 is a diagram of a liner prepared in a process of preparing a liner. フープ巻きの説明図。An explanatory diagram of hoop winding. ヘリカル巻きの説明図。An explanatory diagram of helical winding.

<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態について、各図を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態にかかる高圧タンクの製造方法によって製造される高圧タンク1の外観を表している。このような高圧タンク1の用途としては、たとえば燃料電池の反応ガスとして用いる水素ガスを貯蔵するための水素タンクが挙げられる。水素タンクの用途としては、燃料電池自動車や、燃料電池を用いた非常用電源等、様々な用途が考えられる。また、高圧タンクに貯蔵するものは水素ガスに限らず、他のガスや液体などの、あらゆる流体を貯蔵することが可能である。
First Embodiment
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings.
1 shows the appearance of a high-pressure tank 1 manufactured by the manufacturing method of a high-pressure tank according to the first embodiment. An example of an application of such a high-pressure tank 1 is a hydrogen tank for storing hydrogen gas used as a reactant gas in a fuel cell. A variety of applications of the hydrogen tank are possible, such as a fuel cell vehicle and an emergency power source using a fuel cell. In addition, the object to be stored in the high-pressure tank is not limited to hydrogen gas, and any fluid, such as other gases or liquids, can be stored.

高圧タンク1は、円筒部11と、円筒部11の両側に形成されたドーム部12を有し、高圧タンク1の全体形状は、略楕円体形状である。円筒部11およびドーム部12はともに樹脂Pを含む繊維束PFから構成された補強層30で覆われている。また、高圧タンク1の両端には、金属製の口金41、42が形成されている。口金41、42のうち一方、たとえば口金41は、高圧タンク1の内部に貯蔵された流体を外部に供給する際に、バルブ等を接続することで流体の経路となる。この場合、他方の口金42は、高圧タンク1に補強層を形成する際に高圧タンク1を保持する保持部としての役割を担うことが一般的である。他方の口金42は高圧タンク1の機能にとって必須の構成ではない。 The high-pressure tank 1 has a cylindrical portion 11 and dome portions 12 formed on both sides of the cylindrical portion 11, and the overall shape of the high-pressure tank 1 is approximately ellipsoidal. Both the cylindrical portion 11 and the dome portion 12 are covered with a reinforcing layer 30 composed of a fiber bundle PF containing resin P. Metal nozzles 41, 42 are formed on both ends of the high-pressure tank 1. One of the nozzles 41, 42, for example the nozzle 41, becomes a fluid path when a valve or the like is connected when supplying the fluid stored inside the high-pressure tank 1 to the outside. In this case, the other nozzle 42 generally plays the role of a holding portion that holds the high-pressure tank 1 when a reinforcing layer is formed on the high-pressure tank 1. The other nozzle 42 is not an essential component for the function of the high-pressure tank 1.

図2は、第1の実施形態にかかる高圧タンク1の製造方法の工程を示した図である。本実施形態は、2つの工程から構成される。まずライナー20を準備する工程S11を実施する。その後、補強層30を形成する工程S12を行う。 Figure 2 shows the steps of the method for manufacturing the high-pressure tank 1 according to the first embodiment. This embodiment is composed of two steps. First, step S11 is performed to prepare the liner 20. Then, step S12 is performed to form the reinforcing layer 30.

ライナー20を準備する工程S11では、まず高圧タンク1の内部に閉じ込めた流体を透過させない性質を有する材質のライナー20を準備する。ライナー20の材質としては、たとえばPP(ポリプロピレン)、ポリエチレン、またはナイロンなどが挙げられる。また、ライナー20はこのような樹脂に水素吸蔵合金などのガス不透過材料を混入して形成されていてもよい。ライナー20は円筒形状の胴体部21の両端に半球形状の側端部22を備えた略楕円体形状であり、高圧タンク1の形状の基礎となっている。また、ライナー20の両端には口金41、42を有する。なお、本実施形態においては、ライナー20は略楕円体形状とするが、後述する工程が実施出来れば、これに限られない。たとえば、略球形状などが考えられる。この場合、高圧タンク自体の形状も略球状になりやすい。 In step S11 of preparing the liner 20, the liner 20 is first prepared from a material that is impermeable to the fluid trapped inside the high-pressure tank 1. Examples of materials for the liner 20 include PP (polypropylene), polyethylene, and nylon. The liner 20 may also be formed by mixing a gas-impermeable material such as a hydrogen storage alloy into such a resin. The liner 20 has a generally ellipsoidal shape with hemispherical side ends 22 at both ends of a cylindrical body 21, and forms the basis of the shape of the high-pressure tank 1. The liner 20 also has nozzles 41 and 42 at both ends. In this embodiment, the liner 20 is generally ellipsoidal, but is not limited to this as long as the steps described below can be performed. For example, a generally spherical shape is possible. In this case, the shape of the high-pressure tank itself is also likely to be generally spherical.

ライナーを準備する工程S11では、口金41、42を保持して、ライナー20の軸線Cを中心に回転可能にライナー20を保持する。なお、本実施形態ではライナー20の口金41、42を両端に有しているが、流体の流路となる口金41のみを有していても構わない。ただし、両側に口金41、42を有していることで、軸線Cに対する垂直方向の力による撓みを抑制することができる。これにより、後述するようにライナー20に繊維束PFを巻回する時には、繊維束PFを精度よく巻回することが可能となる。 In the process S11 of preparing the liner, the nozzles 41 and 42 are held to hold the liner 20 rotatably around the axis C of the liner 20. In this embodiment, the liner 20 has nozzles 41 and 42 on both ends, but it is also possible to have only the nozzle 41, which serves as a fluid flow path. However, by having the nozzles 41 and 42 on both sides, it is possible to suppress deflection due to a force perpendicular to the axis C. This makes it possible to wind the fiber bundle PF precisely when winding it around the liner 20, as described below.

次に、補強層30を形成する工程S12について説明する。本実施形態においては、補強層30を形成する工程S12では大きく分けて次の2つの工程を有する。1つ目の工程では、樹脂Pを含浸させた繊維束PFをライナー20に巻回する。2つ目の工程では、巻回した繊維束PFを硬化させて、補強層30を形成する。なお、本実施形態において補強層30を形成する工程S12は上述した2工程に分けられるが、これは必須の構成ではない。たとえば、繊維束PFを巻回しながら樹脂Pの硬化を進行させてもよい。 Next, step S12 of forming the reinforcing layer 30 will be described. In this embodiment, step S12 of forming the reinforcing layer 30 is roughly divided into the following two steps. In the first step, the fiber bundle PF impregnated with the resin P is wound around the liner 20. In the second step, the wound fiber bundle PF is hardened to form the reinforcing layer 30. Note that, although step S12 of forming the reinforcing layer 30 in this embodiment is divided into the above-mentioned two steps, this is not a required configuration. For example, the hardening of the resin P may be progressed while the fiber bundle PF is being wound.

補強層30を形成する工程S12のうち、繊維束PFを硬化する工程について詳述する。本実施形態においては、樹脂Pは熱硬化性樹脂を用いており、繊維束PFを硬化する工程では高圧タンク1ごと熱硬化炉に入れて加熱する。なお、繊維束PFを硬化させる工程は、繊維束PFを巻回する工程と別で設けることは必須の構成ではない。たとえば、繊維束PFの巻回と同時に部分的に加熱するヒータを用いて加熱を行ってもよい。また、樹脂Pに熱硬化樹脂を用いるのも必須の構成ではない。たとえば、紫外線硬化樹脂を用いて紫外線照射により硬化してもよい。 Among the process S12 for forming the reinforcing layer 30, the process for hardening the fiber bundle PF will be described in detail. In this embodiment, a thermosetting resin is used as the resin P, and in the process for hardening the fiber bundle PF, the high-pressure tank 1 is placed in a heat hardening oven and heated. Note that it is not essential that the process for hardening the fiber bundle PF be provided separately from the process for winding the fiber bundle PF. For example, heating may be performed using a heater that partially heats the fiber bundle PF at the same time as winding it. It is also not essential to use a thermosetting resin for the resin P. For example, an ultraviolet-curable resin may be used and hardened by irradiating ultraviolet light.

図3を用いて、繊維束PFを硬化させた後の高圧タンク1における、補強層30の最外部の表面に形成される表面樹脂層32について説明する。表面樹脂層32は、繊維束PFに含侵された樹脂Pが硬化する過渡の段階で、巻回時に付与された張力の影響を受けて、樹脂Pの一部が繊維束PFの隙間から補強層30の外部に滲み出ることにより形成される層である。補強層30の外部に滲み出た樹脂Pは、補強層30の最外部の表面に溜まり硬化する。その結果、補強層30の最外部の表面に表面樹脂層32が形成される。このため、表面樹脂層32は、繊維束Fを内包しておらず、この点で、補強層30とは異なっている。表面樹脂層32を形成する樹脂は主に、硬化する前の補強層30の最外層を成す繊維束PFに含侵される樹脂である。 Using FIG. 3, the surface resin layer 32 formed on the outermost surface of the reinforcing layer 30 in the high-pressure tank 1 after the fiber bundle PF has hardened will be described. The surface resin layer 32 is a layer formed when a part of the resin P seeps out of the reinforcing layer 30 from the gaps in the fiber bundle PF under the influence of the tension applied during winding during the transitional stage in which the resin P impregnated in the fiber bundle PF hardens. The resin P that seeps out of the reinforcing layer 30 accumulates on the outermost surface of the reinforcing layer 30 and hardens. As a result, the surface resin layer 32 is formed on the outermost surface of the reinforcing layer 30. For this reason, the surface resin layer 32 does not contain the fiber bundle F, and in this respect, it differs from the reinforcing layer 30. The resin that forms the surface resin layer 32 is mainly the resin that is impregnated in the fiber bundle PF that forms the outermost layer of the reinforcing layer 30 before hardening.

図4Aおよび図4Bを用いて表面樹脂層32によってもたらされる白濁現象について説明する。表面樹脂層32はガスバリア性が補強層30と比較して高い。これにより、図4Aに示すように、高圧タンク1に貯留していたガスのうちライナー20を透過したものは、補強層30をも透過して、表面樹脂層32の直下に滞留部Gを形成する。高圧タンク1を外部から見たとき、この滞留部Gは白濁として視認される。透過するガスの量が増加して滞留部Gの内圧がある程度以上高まると、図4Bに示すように表面樹脂層32の強度を超えたときに破裂する。その際は外部に異音として認識される。この異音は80~100dB程度であるが、抑制することが望まれる。 The clouding phenomenon caused by the surface resin layer 32 will be explained using Figures 4A and 4B. The surface resin layer 32 has higher gas barrier properties than the reinforcing layer 30. As a result, as shown in Figure 4A, the gas stored in the high-pressure tank 1 that has permeated the liner 20 also permeates the reinforcing layer 30, forming a retention area G directly below the surface resin layer 32. When the high-pressure tank 1 is viewed from the outside, this retention area G is visible as cloudy. If the amount of permeating gas increases and the internal pressure of the retention area G rises to a certain level, it will burst when it exceeds the strength of the surface resin layer 32, as shown in Figure 4B. At that time, it will be recognized as an abnormal noise from the outside. This abnormal noise is about 80 to 100 dB, but it is desirable to suppress it.

本発明は、補強層30を形成する工程S12の一部である繊維束PFをライナー20に巻回する工程を後述する工程とすることにより、滞留部Gの形成を防止する。これにより白濁および異音の発生を抑制する。 The present invention prevents the formation of stagnation portions G by winding the fiber bundle PF around the liner 20, which is part of process S12 for forming the reinforcing layer 30, as described below. This suppresses the occurrence of cloudiness and abnormal noise.

図5は、第1の実施形態にかかる高圧タンク1の製造方法のうち、本実施形態における補強層30を形成する工程S12の一部である繊維束PFをライナー20に巻回する工程を示している。本実施形態ではまず、図5の含浸槽60において、樹脂Pを含浸させた繊維束PFを作製する。具体的には、硬化剤と反応して硬化する樹脂(モノマーの樹脂)Pを、含浸槽60に収容し、ボビン50から供給された繊維束Fを搬送しながら、含浸層60の樹脂Pに繊維束Fを浸漬することにより、繊維束Fに樹脂Pを含浸させる。これにより、樹脂Pを含浸させた繊維束PFを得ることができる。 Figure 5 shows the process of winding the fiber bundle PF around the liner 20, which is part of step S12 of forming the reinforcing layer 30 in the manufacturing method of the high-pressure tank 1 according to the first embodiment. In this embodiment, first, in the impregnation tank 60 of Figure 5, a fiber bundle PF impregnated with resin P is produced. Specifically, resin (monomer resin) P that reacts with a curing agent and hardens is contained in the impregnation tank 60, and while transporting the fiber bundle F supplied from the bobbin 50, the fiber bundle F is immersed in the resin P of the impregnation layer 60, thereby impregnating the fiber bundle F with the resin P. In this way, a fiber bundle PF impregnated with resin P can be obtained.

繊維束Fは、補強層30の強度を向上させるための強化繊維であり、たとえば炭素繊維などを用いる。硬化剤と反応して硬化する樹脂Pとしては、たとえばエポキシ樹脂を挙げることができる。硬化剤は、補強層30を強化する強化材としても機能する。硬化剤としては、たとえば、ジシアンジアミドに代表されるアミン系硬化剤を挙げることができる。これらは硬化剤と樹脂が反応して硬化すれば、他の組み合わせでもよい。本実施形態では、含浸槽60に収容される樹脂Pには、硬化剤は添加されていない。なお、本実施形態では含浸槽60において繊維束PFを作成したが、これは必須の構成ではない。たとえば、あらかじめ樹脂Pを含浸させた繊維束PFを供給できるボビンを、ボビン50の代わりに用いてもよい。 The fiber bundle F is a reinforcing fiber for improving the strength of the reinforcing layer 30, and is, for example, made of carbon fiber. An example of the resin P that reacts with the curing agent and hardens is epoxy resin. The curing agent also functions as a reinforcing material for strengthening the reinforcing layer 30. An example of the curing agent is an amine-based curing agent, such as dicyandiamide. Other combinations may be used as long as the curing agent and the resin react and harden. In this embodiment, no curing agent is added to the resin P contained in the impregnation tank 60. In this embodiment, the fiber bundle PF is created in the impregnation tank 60, but this is not a required configuration. For example, a bobbin that can supply the fiber bundle PF that has been impregnated with the resin P in advance may be used instead of the bobbin 50.

次に、本実施形態において作成した繊維束PFは、ローラー70によって樹脂Pが均されてからライナー20に供給される。ローラー70は繊維束PFの余分な樹脂Pを除去する、繊維束PFの方向を統一する、繊維束PFの張力を調整する、などの様々な役割がある。このローラーは、複数のローラーを備えていても、単数のローラーで担っていてよい。また、ローラー70を備えなくてもよい。 Next, the fiber bundle PF created in this embodiment is supplied to the liner 20 after the resin P is leveled by the roller 70. The roller 70 has various roles, such as removing excess resin P from the fiber bundle PF, unifying the direction of the fiber bundle PF, and adjusting the tension of the fiber bundle PF. This roller may be provided with multiple rollers, or may be provided with a single roller. Also, the roller 70 may not be provided.

本実施形態において、硬化剤は、固体硬化剤Rである。繊維束Fに含浸させる樹脂Pは、固体硬化剤Rと反応して硬化する。また、樹脂Pを含浸させた繊維束PFをライナー20に巻回する際には、硬化剤供給装置80から固体硬化剤Rを繊維束PFに添加しながら繊維束PFを巻回する。巻回前の状態で、固体硬化剤Rを含む樹脂Pが、繊維束PFに含浸される場合には、巻回よりも前に硬化反応が促進してしまい、可使時間(ポットライフ)が短くなってしまう。それに対して、かかる構成によれば、巻回する際に含浸させる樹脂に固体硬化剤Rを添加することで、可使時間(ポットライフ)を延長することが可能となる。本実施形態において、硬化剤供給装置80はライナー20の近傍にあり、ライナー20の表面に向けて固体硬化剤Rを供給し、繊維束PFに添加している。添加の際には図に示すように鉛直下向きに固体硬化剤Rを落下させてもよく、また、別方向から固体硬化材Rを吹き付け、固体硬化剤Rを繊維束PFに添加してもよい。さらに、繊維束PFがライナー20に至った後に固体硬化剤Rを繊維束PFに添加するのでなく、繊維束PFがライナー20に至る前に固体硬化剤Rを繊維束PFに添加してもよい。繊維束PFがライナー20に至る前に固体硬化剤Rを繊維束PFに添加する場合、供給装置80を、たとえば、図示しない、ライナー20に繊維束PFを供給する供給口(一般にアイクチと称される)に備えることも可能である。また、硬化剤供給装置80を複数用いて複数箇所で同時に固体硬化剤Rを繊維束PFに添加してもよい。いずれの場合も、樹脂Pに固体硬化剤Rが反応して、補強層30を形成する工程において樹脂Pを硬化できるようにする。 In this embodiment, the hardener is a solid hardener R. The resin P impregnated into the fiber bundle F reacts with the solid hardener R and hardens. When the fiber bundle PF impregnated with the resin P is wound around the liner 20, the fiber bundle PF is wound while adding the solid hardener R from the hardener supply device 80 to the fiber bundle PF. If the resin P containing the solid hardener R is impregnated into the fiber bundle PF before winding, the hardening reaction is accelerated before winding, and the usable time (pot life) is shortened. On the other hand, according to this configuration, the usable time (pot life) can be extended by adding the solid hardener R to the resin impregnated during winding. In this embodiment, the hardener supply device 80 is located near the liner 20, and supplies the solid hardener R toward the surface of the liner 20 and adds it to the fiber bundle PF. When adding, the solid hardener R may be dropped vertically downward as shown in the figure, or the solid hardener R may be sprayed from another direction to add the solid hardener R to the fiber bundle PF. Furthermore, instead of adding the solid hardener R to the fiber bundle PF after the fiber bundle PF reaches the liner 20, the solid hardener R may be added to the fiber bundle PF before the fiber bundle PF reaches the liner 20. When adding the solid hardener R to the fiber bundle PF before the fiber bundle PF reaches the liner 20, the supply device 80 may be provided, for example, at a supply port (generally called an Aikuchi) that supplies the fiber bundle PF to the liner 20 (not shown). In addition, the solid hardener R may be added to the fiber bundle PF at multiple locations simultaneously using multiple hardener supply devices 80. In either case, the solid hardener R reacts with the resin P to harden the resin P in the process of forming the reinforcing layer 30.

次に、図6A~図6Cを用いて巻回について説明する。巻回は、一般的なFW法に用いられるフープ巻きやヘリカル巻きなどを用いて行う。フープ巻きとは、主にライナー20の胴体部21の強度を高めるために用いる巻回方法である。図6Aのように準備したライナー20に対して、図6Bに示すように樹脂Pを含浸させた繊維束PFと高圧タンク1の軸線Cがなす角度θ1が略直角となるように繊維束PFをライナー20に巻回する巻回方法である。一方、ヘリカル巻きとは、主にライナー20の側端部22の強度を高めるために用いる巻回方法である。図6Aのように準備したライナー20に対して、図6Cに示すように樹脂Pを含浸させた繊維束PFが高圧タンク1の両側の側端部22を往復するように巻回する。繊維束PFと高圧タンク1の軸線Cがなす角度θ2はフープ巻きとは異なり、一般に50°程度以下である。なお、フープ巻きの角度θ1はほぼ直角が一般的であるが、何らかの目的のために80°程度まで下げた高角度ヘリカル巻きをフープ巻きに代用することも可能である。フープ巻きとヘリカル巻きは、一般にフープ巻き後にヘリカル巻きを行うが、本実施形態においては順不同であり、一方の巻き方で巻回した後に他方の巻き方で巻回し、その後再度巻き方を戻してもよい。 Next, the winding will be described with reference to Figures 6A to 6C. The winding is performed using hoop winding or helical winding, which are used in the general FW method. Hoop winding is a winding method mainly used to increase the strength of the body part 21 of the liner 20. For the liner 20 prepared as shown in Figure 6A, the fiber bundle PF is wound around the liner 20 so that the angle θ1 between the fiber bundle PF impregnated with resin P and the axis C of the high-pressure tank 1 is approximately right angles, as shown in Figure 6B. On the other hand, helical winding is a winding method mainly used to increase the strength of the side end part 22 of the liner 20. For the liner 20 prepared as shown in Figure 6A, the fiber bundle PF impregnated with resin P is wound around the side end part 22 on both sides of the high-pressure tank 1 so that it reciprocates as shown in Figure 6C. Unlike hoop winding, the angle θ2 between the fiber bundle PF and the axis C of the high-pressure tank 1 is generally about 50° or less. In addition, the angle θ1 of the hoop winding is generally almost a right angle, but for some purpose, it is also possible to use a high-angle helical winding with an angle of about 80° instead of the hoop winding. Hoop winding and helical winding are generally performed after the helical winding, but in this embodiment, the order is random, and the winding may be performed in one way, then the other way, and then the winding may be performed again.

巻回時には、フープ巻きの場合もヘリカル巻きの場合も、層を積層して補強層30を形成していく。「層」とは、フープ層およびヘリカル層であり、「層の添加量」とは、具体的には、各フープ層および各ヘリカル層のうち、ライナー20の胴体部21に巻回される部分の単位体積当たりに添加される固体硬化剤Rの質量である。本実施形態では、補強層30を形成する際には、各層の覆う予定の領域を覆い終えた後に、その一つ外側の層の巻回を実施する。各層の覆う予定の領域を覆い終えたか否かの判定は、巻回開始からの時間が予め定めた時間を経過したか否かで判断してもよいし、ライナー20と硬化剤供給装置80の相対位置関係を用いてもよい。また、ここでいう外側の層とは、ライナー20の胴体部21の径方向外側の層を示す。 During winding, in both hoop winding and helical winding, layers are stacked to form the reinforcing layer 30. The "layer" refers to the hoop layer and the helical layer, and the "layer addition amount" refers specifically to the mass of solid hardener R added per unit volume of the portion of each hoop layer and each helical layer that is wound around the body part 21 of the liner 20. In this embodiment, when forming the reinforcing layer 30, after the area that each layer is intended to cover is covered, the next outer layer is wound. The determination of whether the area that each layer is intended to cover has been covered may be made based on whether a predetermined time has elapsed since the start of winding, or the relative positional relationship between the liner 20 and the hardener supply device 80 may be used. The outer layer here refers to the layer on the radially outer side of the body part 21 of the liner 20.

固体硬化剤Rの供給方法としては、硬化剤供給装置80から固体硬化剤Rの供給量を、同一の層内では固体硬化剤Rの添加量が均一となるように供給する。また、供給量は各層毎に定められた添加量を供給し、本実施形態においては層が外側になればなるほど徐々に添加量が少なくなるように添加するが、添加量は徐々に変更するのではなく段階的に変更することとしてもよい。いずれの場合にも、最外層の添加量が内側の層と比較して最も小さく、相対的に破断ひずみが小さくなるように固体硬化剤Rを供給する。 The method of supplying the solid hardener R is to supply the solid hardener R from the hardener supply device 80 so that the amount of solid hardener R added is uniform within the same layer. In addition, a set amount is supplied for each layer, and in this embodiment, the amount added gradually decreases toward the outer side of the layer, but the amount added may be changed in stages rather than gradually. In either case, the amount of solid hardener R added to the outermost layer is the smallest compared to the inner layers, and the breaking strain is relatively small.

本実施形態においては、同一層内では固体硬化剤Rの添加量が均一となるとしたが、後述する変形例のように、同一の層内で添加量を偏らせて、固体硬化剤Rを添加させてもよい。各層に添加する固体硬化材Rの総質量を各層の体積で除して算出する単位体積当たりの質量を、その層の添加量とする。 In this embodiment, the amount of solid hardener R added is uniform within the same layer, but as in the modified example described below, the solid hardener R may be added in a biased amount within the same layer. The mass per unit volume calculated by dividing the total mass of the solid hardener R added to each layer by the volume of the layer is the amount added to that layer.

上述したような実施形態によれば、巻回し始めてから巻回し終わるまでに繊維束や含浸される樹脂の材料を変更することなく、最外層の破断ひずみが内側の層の破断ひずみより小さい高圧タンク1を容易に製造することができる。これにより、たとえば高圧タンク1を出荷する前に行う耐圧試験時に補強層30の硬化後の表面樹脂層の破断ひずみより大きいひずみを付与することにより、表面樹脂層にクラックを発生させることができる。クラックが発生することにより、ライナー内部から漏れ出て補強層を透過したガスが表面樹脂層の下に滞留するのを防止することができる。すなわち、本実施形態により、タンクの表面に白濁が発生するのを抑制する高圧タンク1を容易に製造することが可能となる。 According to the embodiment described above, it is possible to easily manufacture a high-pressure tank 1 in which the breaking strain of the outermost layer is smaller than that of the inner layer without changing the material of the fiber bundle or the resin to be impregnated from the start to the end of winding. As a result, for example, during a pressure test performed before shipping the high-pressure tank 1, a strain larger than the breaking strain of the surface resin layer after the reinforcing layer 30 has hardened can be applied, thereby causing cracks to occur in the surface resin layer. The occurrence of cracks can prevent gas that has leaked from inside the liner and permeated the reinforcing layer from accumulating under the surface resin layer. In other words, this embodiment makes it possible to easily manufacture a high-pressure tank 1 that suppresses the occurrence of cloudiness on the surface of the tank.

<第1の実施形態の変形例>
ここでは、第1の実施形態の変形例を説明する。
<Modification of the first embodiment>
Here, a modification of the first embodiment will be described.

第1の実施形態では、クラックを誘発するのは耐圧試験時であったが、高圧タンク1を通常の条件(例えば、タンク内圧70MPa)で使用する際に表面樹脂層にクラックが発生するように、固体硬化剤Rの添加量を設定してもよい。また、このような添加量の設定方法としては、実験を複数回行って実験的に設定してもよい。 In the first embodiment, cracks are induced during a pressure test, but the amount of solid hardener R added may be set so that cracks occur in the surface resin layer when the high-pressure tank 1 is used under normal conditions (e.g., tank internal pressure of 70 MPa). In addition, the amount of solid hardener R added may be set experimentally by conducting multiple experiments.

第1の実施形態では、強化材としての硬化剤に固体硬化剤Rを用いたが、液体硬化剤としてもよい。 In the first embodiment, a solid hardener R is used as the hardener used as a reinforcing material, but a liquid hardener may also be used.

ただし、硬化剤が液体の場合には、硬化剤が繊維束に含浸させた樹脂Pと反応する前にタンク表面を流れてしまうので、均一に添加することが難しい。それに対して、固体硬化剤はタンク表面を流れにくいので、均一に添加することが容易となる。 However, if the hardener is liquid, it will flow off the tank surface before reacting with the resin P impregnated into the fiber bundles, making it difficult to add it evenly. In contrast, a solid hardener is less likely to flow off the tank surface, making it easier to add it evenly.

硬化剤として固体硬化材Rに繊維束PFに含浸させた樹脂Pと同じ種類の樹脂Pを混合した状態で添加してもよい。樹脂Pを含侵させた繊維束PFに、そのまま固体硬化剤Rを添加した場合、固体成分の反応は固体表面の界面でしか進行しないため、硬化反応開始時の反応速度は緩やかとなり硬化時間が長い。これに対し、かかる構成のように、添加前にあらかじめ固体硬化剤Rに繊維束PFに含浸された樹脂Pと同じ種類の樹脂Pを混合しておけば、硬化時間を短縮することができる。これは、混合させた樹脂Pとの反応により固体硬化剤Rの表面の反応活性をあらかじめ高めることによって、繊維束PFに含浸させた樹脂Pとの硬化反応の開始速度を高めることができるからである。なお、液体硬化剤をあらかじめ樹脂と混合する場合と比べて、固体硬化剤を用いているのであらかじめ混合させておいた混合物の可使時間(ポットライフ)は長いという効果も奏する。 The solid hardener R may be added as a hardener in a mixed state with the same type of resin P as the resin P impregnated in the fiber bundle PF. If the solid hardener R is added directly to the fiber bundle PF impregnated with the resin P, the reaction of the solid components proceeds only at the interface of the solid surface, so the reaction rate at the start of the hardening reaction is slow and the hardening time is long. In contrast, if the solid hardener R is mixed with the same type of resin P as the resin P impregnated in the fiber bundle PF before addition, as in this configuration, the hardening time can be shortened. This is because the reaction activity of the surface of the solid hardener R is increased in advance by the reaction with the mixed resin P, which increases the start speed of the hardening reaction with the resin P impregnated in the fiber bundle PF. In addition, compared to the case where a liquid hardener is mixed with the resin in advance, the use of a solid hardener has the effect of providing a longer pot life for the mixture that has been mixed in advance.

<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、おおよその構成は第1の実施形態と同様であるが、主に強化材の種類が第1の実施形態と大きく異なる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment has a similar configuration to the first embodiment, but differs from the first embodiment mainly in the type of reinforcing material.

本実施形態においては、強化材として弾性フィラーR’を用いる。弾性フィラーR’が第1の実施形態で用いた固体硬化剤Rと異なる点は、含浸槽60で含浸させた樹脂Pと硬化反応を起こさない点である。硬化反応を起こさないので、弾性フィラーR’は硬化後も補強層30内部に有形物として内在している。弾性フィラーR’は弾性を有するので、補強層30に力が加わって応力が発生した際にも、弾性変形して発生する応力を緩和する。これにより、補強層30の疲労強度を高めることができる。弾性フィラーR’としては、たとえば、アルカリ系ゴムなどが挙げられる。 In this embodiment, an elastic filler R' is used as a reinforcing material. The elastic filler R' differs from the solid hardener R used in the first embodiment in that it does not undergo a hardening reaction with the resin P impregnated in the impregnation tank 60. Since it does not undergo a hardening reaction, the elastic filler R' remains inside the reinforcing layer 30 as a tangible object even after hardening. Since the elastic filler R' has elasticity, even when a force is applied to the reinforcing layer 30 and stress occurs, it elastically deforms and relieves the generated stress. This makes it possible to increase the fatigue strength of the reinforcing layer 30. Examples of the elastic filler R' include alkaline rubber.

本実施形態においては、熱可塑性樹脂などを樹脂Pとして用いることが可能となる。樹脂を含浸させた繊維束PFに含浸させる樹脂Pとして、硬化に化学反応を伴わないような樹脂を用いた場合には、強化材として、硬化剤を用いることはできない。すなわち、熱可塑性樹脂などを用いた場合、第1の実施形態のように硬化剤の添加量を変えることによって表面樹脂層にクラックを誘発させることはできない。これに対して、強化材として弾性フィラーR’を用いれば、弾性フィラーR’の添加量を変えることによって補強層の各層の破断ひずみをコントロールすることで、クラックを誘発させることができる。 In this embodiment, it is possible to use a thermoplastic resin or the like as the resin P. If a resin that does not undergo a chemical reaction when cured is used as the resin P to be impregnated into the resin-impregnated fiber bundle PF, a hardener cannot be used as the reinforcing material. In other words, if a thermoplastic resin or the like is used, it is not possible to induce cracks in the surface resin layer by changing the amount of hardener added as in the first embodiment. In contrast, if an elastic filler R' is used as the reinforcing material, it is possible to induce cracks by controlling the breaking strain of each layer of the reinforcing layer by changing the amount of elastic filler R' added.

また、本実施形態においては、最外層に弾性フィラーR’を添加しなくてもよい。これは、第1の実施形態の場合には樹脂Pを硬化させるためには、かならず強化材である固体硬化剤Rを添加する必要があった。本実施形態においては、樹脂Pの硬化に弾性フィラーR’は必須ではないので、最外層に弾性フィラーR’を添加しないでタンクを製造することができる。 In addition, in this embodiment, it is not necessary to add elastic filler R' to the outermost layer. This is because in the first embodiment, it was necessary to add solid hardener R, which is a reinforcing material, to harden resin P. In this embodiment, elastic filler R' is not essential for hardening resin P, so the tank can be manufactured without adding elastic filler R' to the outermost layer.

弾性フィラーR’を全部の層に入れるとタンクの破断ひずみは増す一方、高圧タンク1の硬化後の表面樹脂層も破断ひずみが増してクラックを発生させにくい。それに対して、かかる構成によれば、最外層に弾性フィラーR’を添加しないことで、高圧タンク1の硬化後の表面樹脂層にクラックを発生させやすくなる。 If elastic filler R' is added to all layers, the breaking strain of the tank increases, but the breaking strain also increases in the surface resin layer of the high-pressure tank 1 after it has hardened, making it difficult for cracks to occur. On the other hand, with this configuration, by not adding elastic filler R' to the outermost layer, cracks are more likely to occur in the surface resin layer of the high-pressure tank 1 after it has hardened.

<その他の実施形態>
その他、上記各実施形態に共通して変更可能な要素としては次のようなものがある。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。
<Other embodiments>
Other elements that can be modified in common to the above-described embodiments include the following: The following modification examples can be implemented in combination with each other to the extent that there is no technical contradiction.

上記各実施形態では、ローラー70で繊維束PFに含浸された樹脂Pを均した後に硬化材Rを添加していたが、これは必須の構成ではない。繊維束PFに対して強化材が供給されていれば、ローラー70よりも前で強化材が添加されていてもよい。 In each of the above embodiments, the hardener R is added after the resin P impregnated in the fiber bundle PF is leveled by the roller 70, but this is not a required configuration. If reinforcing material is supplied to the fiber bundle PF, the reinforcing material may be added before the roller 70.

但し、ローラー70で繊維束PFに含浸された樹脂Pを均す前に硬化剤Rを添加した場合、硬化剤と反応して硬化反応を開始した樹脂がローラー70に付着する問題が発生しうる。これにより、樹脂の硬化反応がローラー70上で緩やかではあるが進行し,ローラー70上で固着してしまい、ローラー70の機能に不都合が発生する虞がある。 However, if the hardener R is added before the resin P impregnated in the fiber bundle PF is leveled by the roller 70, the resin may react with the hardener and begin a hardening reaction, causing the resin to adhere to the roller 70. This may cause the resin to harden slowly on the roller 70, resulting in the resin sticking to the roller 70 and causing problems with the functionality of the roller 70.

また、強化材が固体であった場合、たとえば、固体硬化剤Rや弾性フィラーR’などであった場合には、次のような問題が起きる虞がある。その問題とは、繊維束PFが切断されて切断された繊維束PFがローラー70に絡まる、ローラーを損傷する、等の問題である。これは、ローラー70上で固体硬化剤が繊維束PFとローラー70の間に介入した場合、繊維束PFが固体硬化剤の表面の角に接し、そこに張力が加わって応力集中が発生することで繊維束PFの破断応力を超えることによると考えられる。 Furthermore, if the reinforcing material is a solid, for example a solid hardener R or an elastic filler R', the following problems may occur. These problems include the fiber bundle PF being cut and the cut fiber bundle PF becoming entangled in the roller 70, damaging the roller, etc. This is thought to be because, when the solid hardener is between the fiber bundle PF and the roller 70 on the roller 70, the fiber bundle PF comes into contact with the corners of the surface of the solid hardener, and tension is applied there, causing a stress concentration that exceeds the breaking stress of the fiber bundle PF.

上記各実施形態のようにローラー70で繊維束PFに含浸された樹脂Pを均した後で強化材を添加することで、これらの問題の発生を抑制することができる。 The occurrence of these problems can be prevented by adding reinforcing material after leveling the resin P impregnated into the fiber bundle PF with the roller 70 as in each of the above embodiments.

上記各実施形態では、同一の層内では強化材Rの添加量は均一であるとしたが、これは必須の構成ではない。同一の層内で添加量を一部多く添加してもよい。たとえば、ライナー20の側端部22を巻回する部分の強化材の添加量を、胴体部21を巻回する部分の強化材の添加量よりも多くしてもよい。 In each of the above embodiments, the amount of reinforcing material R added is uniform within the same layer, but this is not a required configuration. A larger amount may be added in some parts of the same layer. For example, the amount of reinforcing material added in the part where the side end portion 22 of the liner 20 is wound may be greater than the amount of reinforcing material added in the part where the body portion 21 is wound.

かかる構成によれば、タンクが落下して着地する際にドーム部12から着地した場合の、タンクの耐久性能が向上する。これは、高圧タンク1の形状の特徴から、落下時には円筒部11よりもドーム部12が最初に地面に衝突する可能性が高いことを考慮したものである。また、円筒部11から落下した場合には接地面積が大きいのに対して、ドーム部12から落下した場合には接地面積が小さく、地面との衝突の際の圧力が高くなりやすいことを考慮したものでもある。 This configuration improves the durability of the tank when it falls and lands on the ground with the dome section 12 first. This is because, due to the shape of the high-pressure tank 1, it is more likely that the dome section 12 will hit the ground first than the cylindrical section 11 when it falls. It also takes into consideration that, when the tank falls on the cylindrical section 11, the contact area is large, whereas when the tank falls on the dome section 12, the contact area is small, and the pressure when it hits the ground is likely to be high.

上記各実施形態では、最外層以外の層間の添加量の関係を規定していなかったが、隣接する層間での添加量の差が所定の値以下となっていてもよい。一般に、強度が不連続であった場合には、応力が発生した際には不連続部分に応力集中が発生する。それに対し、かかる構成によれば、補強層内部の強度変化が連続的なので、応力集中の発生を抑制することができる。所定の値としては、添加量の変化が連続的に変化していると許容できる範囲内であり、たとえば、最大添加量の層の添加量の10%などと設定することができる。 In the above embodiments, the relationship of the amount of additive between layers other than the outermost layer is not specified, but the difference in the amount of additive between adjacent layers may be equal to or less than a predetermined value. In general, if the strength is discontinuous, stress concentration occurs in the discontinuous portion when stress occurs. In contrast, with this configuration, the strength change inside the reinforcing layer is continuous, so that the occurrence of stress concentration can be suppressed. The predetermined value is within an acceptable range for a continuous change in the amount of additive, and can be set to, for example, 10% of the amount of additive in the layer with the maximum amount of additive.

1 高圧タンク
20 ライナー
30 補強層
50 ボビン
60 含浸槽
70 ローラー
80 強化材供給装置
F 繊維束
P 樹脂
PF 樹脂を含浸させた繊維束
R 固体硬化剤
Reference Signs List 1 High pressure tank 20 Liner 30 Reinforcing layer 50 Bobbin 60 Impregnation tank 70 Roller 80 Reinforcement supply device F Fiber bundle P Resin PF Fiber bundle impregnated with resin R Solid hardener

Claims (5)

ライナーを補強層で覆った高圧タンクの製造方法であって、
前記ライナーを準備する工程と、
樹脂を含浸させた繊維束に前記補強層を強化する強化材を添加しながら前記繊維束を前記ライナーに多層に巻回して前記補強層を形成する工程と、
を有し、
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束に前記強化材を添加するに当たり、最外層を成す前記繊維束への前記強化材の添加量を、前記最外層よりも内側の層を成す前記繊維束への前記強化材の添加量よりも少なくする、または0にするものであり、
前記繊維束は、前記ライナーへの巻き始めから巻き終わりまで同じ材料から構成されており、前記繊維束に含浸させた樹脂の種類も、前記繊維束の前記ライナーへの巻き始めから巻き終わりまで同じであり、
前記強化材は、前記繊維束に含浸させた樹脂を硬化させる硬化剤であり、
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束に前記硬化剤を添加するに当たり、前記最外層を成す前記繊維束への前記硬化剤の添加量を、前記内側の層を成す前記繊維束への前記硬化剤の添加量よりも少なくし、
前記硬化剤は、固体硬化剤であり、
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束に前記固体硬化剤を添加するに当たり、前記固体硬化剤に前記繊維束に含浸させた樹脂と同じ種類の樹脂を混合する、
ことを特徴とする高圧タンクの製造方法。
A method for manufacturing a high-pressure tank having a liner covered with a reinforcing layer, comprising the steps of:
providing the liner;
forming the reinforcing layer by winding the fiber bundle impregnated with resin around the liner in multiple layers while adding a reinforcing material for reinforcing the reinforcing layer to the fiber bundle;
having
In the step of forming the reinforcing layer, when adding the reinforcing material to the fiber bundles, the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming the outermost layer is set to be less than the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming a layer on an inner side than the outermost layer, or to be zero ;
The fiber bundle is made of the same material from the start of winding the fiber bundle around the liner to the end of winding, and the type of resin impregnated into the fiber bundle is also the same from the start of winding the fiber bundle around the liner to the end of winding,
The reinforcing material is a curing agent that cures the resin impregnated in the fiber bundle,
In the step of forming the reinforcing layer, when adding the hardener to the fiber bundles, the amount of the hardener added to the fiber bundles forming the outermost layer is made smaller than the amount of the hardener added to the fiber bundles forming the inner layer,
the curing agent is a solid curing agent;
In the step of forming the reinforcing layer, when the solid hardener is added to the fiber bundle, the solid hardener is mixed with the same type of resin as the resin impregnated into the fiber bundle.
A method for manufacturing a high-pressure tank.
ライナーを補強層で覆った高圧タンクの製造方法であって、
前記ライナーを準備する工程と、
樹脂を含浸させた繊維束に前記補強層を強化する強化材を添加しながら前記繊維束を前記ライナーに多層に巻回して前記補強層を形成する工程と、
を有し、
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束に前記強化材を添加するに当たり、最外層を成す前記繊維束への前記強化材の添加量を、前記最外層よりも内側の層を成す前記繊維束への前記強化材の添加量よりも少なくする、または0にするものであり、
前記繊維束は、前記ライナーへの巻き始めから巻き終わりまで同じ材料から構成されており、前記繊維束に含浸させた樹脂の種類も、前記繊維束の前記ライナーへの巻き始めから巻き終わりまで同じであり、
前記樹脂は、熱可塑性樹脂であり、前記強化材は、弾性フィラーである、
ことを特徴とする高圧タンクの製造方法。
A method for manufacturing a high-pressure tank having a liner covered with a reinforcing layer, comprising the steps of:
providing the liner;
forming the reinforcing layer by winding the fiber bundle impregnated with resin around the liner in multiple layers while adding a reinforcing material for reinforcing the reinforcing layer to the fiber bundle;
having
In the step of forming the reinforcing layer, when adding the reinforcing material to the fiber bundles, the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming the outermost layer is set to be less than the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming a layer on an inner side than the outermost layer, or to be zero ;
The fiber bundle is made of the same material from the start of winding the fiber bundle around the liner to the end of winding, and the type of resin impregnated into the fiber bundle is also the same from the start of winding the fiber bundle around the liner to the end of winding,
The resin is a thermoplastic resin, and the reinforcing material is an elastic filler.
A method for manufacturing a high-pressure tank.
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束に前記弾性フィラーを添加するに当たり、前記最外層を成す前記繊維束への前記弾性フィラーの添加量を、0にする
請求項に記載の高圧タンクの製造方法。
3. The method for manufacturing a high-pressure tank according to claim 2 , wherein, in the step of forming the reinforcing layer, when the elastic filler is added to the fiber bundles, an amount of the elastic filler added to the fiber bundle constituting the outermost layer is set to 0.
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束を前記ライナーに巻回する前でありかつ前記繊維束に前記強化材を添加する前に前記繊維束をローラーに巻き付け、前記繊維束に含浸された樹脂を均す
請求項1乃至の何れか1項に記載の高圧タンクの製造方法。
4. The method for manufacturing a high-pressure tank according to claim 1, wherein in the step of forming the reinforcing layer, the fiber bundle is wound around a roller before winding the fiber bundle around the liner and before adding the reinforcing material to the fiber bundle , and the resin impregnated in the fiber bundle is uniformed.
前記ライナーは、円筒形状の胴体部と前記胴体部の両端に半球形状の側端部とを有する形状であり、
前記補強層を形成する工程において、前記繊維束に前記強化材を添加するに当たり、前記側端部を巻回する前記繊維束への前記強化材の添加量を、前記胴体部を巻回する前記繊維束への前記強化材の添加量よりも多くする
請求項1乃至の何れか1項に記載の高圧タンクの製造方法。
The liner has a cylindrical body and hemispherical side ends at both ends of the body,
5. The method for manufacturing a high-pressure tank according to claim 1, wherein in the step of forming the reinforcing layer, when adding the reinforcing material to the fiber bundle, an amount of the reinforcing material added to the fiber bundle wound around the side end portion is made greater than an amount of the reinforcing material added to the fiber bundle wound around the body portion .
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