JP2022173964A - Manufacturing method for high-pressure tank - Google Patents

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Abstract

To easily produce a tank that can suppress the formation of cloudy areas on the surface of the tank.SOLUTION: A method for manufacturing a high-pressure tank in which a liner is covered with a reinforcing layer, includes the steps of preparing the liner, and adding a reinforcing material to reinforce the reinforcing layer to a resin-impregnated fiber bundle while winding the fiber bundle around the liner in multiple layers to form the reinforcing layer. In the step of forming the reinforcing layer, in adding the reinforcing material to the fiber bundle, the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming the outermost layer is 0 or less than the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming the layer inside the outermost layer.SELECTED DRAWING: Figure 5

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 of 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 a high-pressure tank formed by winding a fiber-reinforced resin around a liner, there is a problem of white turbidity due to accumulation of gas in the surface resin layer after the liner is cured. Patent Document 1 discloses a technique of forming a first resin layer having a large breaking strain on a liner and then forming a second resin layer having a small breaking strain on the first resin layer. As a result, fine cracks are generated in the second resin layer while gas barrier properties are ensured by the first resin layer, thereby suppressing white turbidity 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, in the technique of Patent Document 1, as the resin to be impregnated in the fiber bundle, resins having different properties are prepared in advance for the first resin layer and the resin for the second resin layer. It takes time to switch between them.

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。 A 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. forming a reinforcing layer by winding the fiber bundle around the liner in multiple layers while adding the fiber bundle, and in the step of forming the reinforcing layer, in adding the reinforcing material to the fiber bundle, the reinforcing material is added to the fiber bundle forming the outermost layer. The amount of the reinforcing material added is set to be less than the amount of the reinforcing material added to the fiber bundles forming the layers inside the outermost layer, or to 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 outermost layer is made relatively low by controlling the breaking strain of the reinforcing layer by the amount of reinforcing material added. As a result, it is possible to easily manufacture a tank capable of suppressing formation of a cloudy portion on the surface of the tank.

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 of winding around the liner to the end of winding, and the type of resin impregnated in the fiber bundle is also the same from the start of winding the fiber bundle around the liner to the end of winding. may be

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 material of the fiber bundle or the resin to be impregnated from the start of winding to the end of winding, it is necessary to improve the equipment so that the fiber bundle can be changed, or to replace the impregnation tank to change the resin. It may take time. On the other hand, according to such a configuration, it is possible to provide a tank that more easily suppresses accumulation of gas 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 cures the resin with which the fiber bundles are impregnated. The amount of curing agent added may be less than the amount of curing agent added to the fiber bundles forming the inner layer.

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 resin containing the curing agent is impregnated into the fiber bundle before the step of forming the reinforcing layer, the curing reaction proceeds before the winding, resulting in a short pot life. turn into. In contrast, according to such a configuration, the impregnated resin does not react with the curing agent before the step of forming the reinforcing layer, so it is 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。 As a more preferred embodiment, the curing agent may be a solid curing agent.

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 a liquid, it will flow over the surface of the wound fiber bundle (tank surface during winding) before it reacts with the impregnated resin, so the curing agent should be applied evenly to the resin on the surface of the tank. difficult to add to In contrast, with such a configuration, the solid curing agent does not easily flow on the surface of the tank, so that it can be easily dispersed on the surface of the tank and added 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。 As a more preferred embodiment, in adding the solid curing agent to the fiber bundle in the step of forming the reinforcing layer, the solid curing agent 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 the 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. On the other hand, according to such a configuration, the curing time can be shortened by mixing the solid curing agent with the resin of the same kind as the resin impregnated in the fiber bundle in advance before the addition. This is because by previously increasing the reaction activity on the surface of the solid curing agent by reacting with the mixed resin, the initiation speed of the curing reaction with the resin impregnated in the fiber bundle can be increased. Furthermore, since a solid hardening agent is used, compared with the case where the liquid hardening agent is previously mixed with the resin and added, the pot life of the premixed mixture is longer.

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。 As 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 as the resin, the breaking strain cannot be obtained by changing the amount of the curing agent added. On the other hand, according to this structure, it is possible to easily change the breaking strain by changing the amount of the 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。 As a more preferable embodiment, when adding the elastic filler to the fiber bundle in the step of forming the reinforcing layer, the amount of the elastic filler to be added to the fiber bundle forming the outermost layer may be set to zero.

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。 When the elastic filler is added to all layers, the breaking strain of the tank increases, and the breaking strain of the surface resin layer also increases, making cracks less likely to occur. On the other hand, according to such a configuration, by adding the elastic filler to the layers other than the outermost layer, the breaking strain of the entire tank is secured, and by not adding it to the outermost layer, the surface resin layer after curing is cracked. becomes easier to induce

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。 As a more preferred embodiment, in the step of forming the reinforcing layer, before winding the fiber bundle around the liner and before adding the reinforcing material to the fiber bundle, the fiber bundle is wound around a roller, and the resin impregnated in the fiber bundle is removed. You can even out.

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 leveling the resin impregnated on the fiber side, the solid reinforcing material is difficult to enter between the roller and the fiber bundle, and there is a risk of damaging the fiber bundle and the roller. . On the other hand, according to such a configuration, the reinforcing material, which is a solid, is added after the roller, so the above concerns are suppressed.

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 portion and hemispherical side end portions at both ends of the body portion. The amount of reinforcing material added to the fiber bundles wound around the side ends may be greater than the amount of reinforcing material added to the fiber bundles wound 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 such a configuration, the dome portion contains more reinforcing material than the cylindrical portion, so that the durability performance of the tank is improved when the tank is dropped and lands from 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。The figure which shows the external appearance of the high pressure tank concerning 1st 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Flowchart of a method for manufacturing a high-pressure tank according to the first embodiment 図１に示す高圧タンクのＡ－Ａ断面図。AA cross-sectional view of the high-pressure tank shown in FIG. 高圧タンクの白濁の説明図。Explanatory drawing of 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。Explanatory drawing of the abnormal noise which generate|occur|produces by the cloudiness of a 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。FIG. 5 is a view showing a winding step, which is part of the step of forming a reinforcing layer, in the high-pressure tank manufacturing method 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。The figure of the liner prepared in the process of preparing a liner. フープ巻きの説明図。Explanatory drawing of hoop winding. ヘリカル巻きの説明図。Explanatory drawing 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>
The first embodiment will be described below with reference to each drawing.
FIG. 1 shows the appearance of a high-pressure tank 1 manufactured by the high-pressure tank manufacturing method according to the first embodiment. Such a high-pressure tank 1 may be used, for example, as a hydrogen tank for storing hydrogen gas used as a reaction gas of a fuel cell. Hydrogen tanks can be used in various applications such as fuel cell vehicles and emergency power sources using fuel cells. Moreover, what is stored in the high-pressure tank is not limited to hydrogen gas, and any fluid such as other gases and 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 substantially 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 a resin P. As shown in FIG. Metal caps 41 and 42 are formed at both ends of the high-pressure tank 1 . One of the mouthpieces 41 and 42, for example the mouthpiece 41, serves as a fluid path by connecting a valve or the like when supplying the fluid stored inside the high-pressure tank 1 to the outside. In this case, the other mouthpiece 42 generally serves as a holding portion for holding the high pressure tank 1 when forming the reinforcing layer on the high pressure tank 1 . The other mouthpiece 42 is not essential 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。 FIG. 2 is a diagram showing steps of a method for manufacturing the high-pressure tank 1 according to the first embodiment. This embodiment consists of two steps. First, step S11 of preparing the liner 20 is performed. After that, step S12 of forming the reinforcing layer 30 is performed.

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 the step S11 of preparing the liner 20, first, the liner 20 made of a material that does not allow the fluid confined inside the high-pressure tank 1 to permeate is prepared. Examples of materials for the liner 20 include PP (polypropylene), polyethylene, nylon, and the like. Also, the liner 20 may be formed by mixing such a resin with a gas-impermeable material such as a hydrogen storage alloy. The liner 20 has a substantially 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 . Also, the liner 20 has mouthpieces 41 and 42 at both ends. In this embodiment, the liner 20 has a substantially elliptical shape, but it is not limited to this as long as the process described below can be carried out. For example, a substantially spherical shape can be considered. In this case, the shape of the high-pressure tank itself tends to be substantially 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 liner preparation step S11, the mouthpieces 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 the mouthpieces 41 and 42 at both ends, but the liner 20 may have only the mouthpiece 41 serving as a fluid flow path. However, since the caps 41 and 42 are provided on both sides, the deflection due to the force in the direction perpendicular to the axis C can be suppressed. As a result, when the fiber bundle PF is wound around the liner 20 as will be described later, the fiber bundle PF can be wound with high accuracy.

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, the 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 cured to form the reinforcing layer 30 . In this embodiment, the step S12 of forming the reinforcing layer 30 is divided into the two steps described above, but this is not an essential configuration. For example, curing of the resin P may proceed while the fiber bundle PF is 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。 The step of curing the fiber bundle PF in the step S12 of forming the reinforcing layer 30 will be described in detail. In this embodiment, a thermosetting resin is used as the resin P, and in the step of curing the fiber bundle PF, the high-pressure tank 1 is placed in a thermosetting furnace and heated. Note that it is not an essential configuration that the step of curing the fiber bundle PF is provided separately from the step of 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 the fiber bundle PF is wound. Also, the use of a thermosetting resin as the resin P is not essential. For example, an ultraviolet curable resin may be used and cured by ultraviolet irradiation.

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。 The surface resin layer 32 formed on the outermost surface of the reinforcing layer 30 in the high-pressure tank 1 after curing the fiber bundle PF will be described with reference to FIG. In the surface resin layer 32, part of the resin P is reinforced from the gaps of the fiber bundle PF under the influence of the tension applied during winding in the transient stage when the resin P impregnated in the fiber bundle PF is hardened. This layer is formed by exuding to the outside of the layer 30 . The resin P exuding to the outside of the reinforcing layer 30 accumulates on the outermost surface of the reinforcing layer 30 and hardens. As a result, a surface resin layer 32 is formed on the outermost surface of the reinforcing layer 30 . Therefore, the surface resin layer 32 does not include the fiber bundle F, and is different from the reinforcing layer 30 in this respect. The resin that forms the surface resin layer 32 is mainly the resin that impregnates the fiber bundles PF forming the outermost layer of the reinforcing layer 30 before curing.

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 cloudiness phenomenon caused by the surface resin layer 32 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. The surface resin layer 32 has higher gas barrier properties than the reinforcing layer 30 . As a result, as shown in FIG. 4A, of the gas stored in the high-pressure tank 1, the gas that permeates the liner 20 also permeates the reinforcing layer 30 to form a retention portion G immediately below the surface resin layer 32. do. When the high-pressure tank 1 is viewed from the outside, this retention portion G is visually recognized as cloudiness. When the amount of permeating gas increases and the internal pressure of the retention portion G rises above a certain level, it bursts when the strength of the surface resin layer 32 is exceeded as shown in FIG. 4B. In that case, it is recognized as an abnormal noise outside. This abnormal noise is about 80 to 100 dB, and 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。 According to the present invention, the step of winding the fiber bundle PF around the liner 20, which is part of the step S12 of forming the reinforcing layer 30, is a step to be described later, thereby preventing the formation of the stagnant portion G. This suppresses the generation of cloudiness and 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。 FIG. 5 shows a step of winding the fiber bundle PF around the liner 20, which is part of the step S12 of forming the reinforcing layer 30 in this embodiment in the method of manufacturing the high-pressure tank 1 according to the first embodiment. ing. In this embodiment, first, the fiber bundle PF impregnated with the resin P is produced in the impregnation tank 60 of FIG. Specifically, a resin (monomer resin) P that is cured by reacting with a curing agent is contained in the impregnation tank 60, and the fiber bundle F supplied from the bobbin 50 is conveyed to the resin P of the impregnation layer 60. By immersing the fiber bundle F, the fiber bundle F is impregnated with the resin P. Thereby, the fiber bundle PF impregnated with the 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 bundles F are reinforcing fibers for improving the strength of the reinforcing layer 30, and carbon fibers, for example, are used. As the resin P that is cured by reacting with the curing agent, for example, an epoxy resin can be used. The curing agent also functions as a reinforcing material that strengthens the reinforcing layer 30 . Examples of curing agents include amine-based curing agents represented by dicyandiamide. Other combinations may be used as long as the curing agent reacts with the resin to cure. In the present embodiment, no curing agent is added to the resin P contained in the impregnation bath 60 . Although the fiber bundle PF is produced in the impregnation bath 60 in this embodiment, this is not an essential configuration. For example, instead of the bobbin 50, a bobbin capable of supplying the fiber bundle PF pre-impregnated with the resin P may be used.

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 prepared in the present 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 comprise a plurality of rollers or may be borne by 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 curing agent is solid curing agent R. The resin P with which the fiber bundle F is impregnated reacts with the solid curing agent R and is cured. 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 curing agent R from the curing agent supply device 80 to the fiber bundle PF. When the fiber bundle PF is impregnated with the resin P containing the solid curing agent R before winding, the curing reaction is accelerated before winding, and the usable life (pot life) is shortened. It's getting shorter. On the other hand, according to such a configuration, it is possible to extend the usable time (pot life) by adding the solid curing agent R to the resin impregnated when winding. In this embodiment, the curing agent supply device 80 is located near the liner 20 and supplies the solid curing agent R toward the surface of the liner 20 to add it to the fiber bundles PF. At the time of addition, the solid curing agent R may be dropped vertically downward as shown in the figure, or the solid curing agent R may be sprayed from another direction to add the solid curing agent R to the fiber bundle PF. . Further, instead of adding the solid curing agent R to the fiber bundle PF after the fiber bundle PF reaches the liner 20, the solid curing agent R may be added to the fiber bundle PF before the fiber bundle PF reaches the liner 20. . When the solid curing agent R is added to the fiber bundle PF before the fiber bundle PF reaches the liner 20, the supply device 80 is set to, for example, a supply port (not shown) for supplying the fiber bundle PF to the liner 20 (generally called an Aikuchi). It is also possible to prepare for Alternatively, a plurality of curing agent supply devices 80 may be used to simultaneously add the solid curing agent R to the fiber bundle PF at a plurality of locations. In either case, the solid curing agent R reacts with the resin P so that the resin P can be cured in the step 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, winding will be described with reference to FIGS. 6A to 6C. Winding is performed using hoop winding, helical winding, or the like, which is used in general FW methods. Hoop winding is a winding method mainly used to increase the strength of the body portion 21 of the liner 20 . As shown in FIG. 6B, the fiber bundle PF impregnated with the resin P is placed on the liner 20 prepared as shown in FIG. This is a winding method for winding around the liner 20 . On the other hand, helical winding is a winding method mainly used to increase the strength of the side ends 22 of the liner 20 . As shown in FIG. 6C, fiber bundles PF impregnated with resin P are wound around the liner 20 prepared as shown in FIG. The angle θ2 formed by the fiber bundle PF and the axis C of the high-pressure tank 1 is generally about 50° or less unlike hoop winding. Although the hoop winding angle θ1 is generally a substantially right angle, it is also possible to substitute a high-angle helical winding that is lowered to about 80° for some purpose. Hoop winding and helical winding are generally carried out after hoop winding, but in this embodiment, the order is random. good too.

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。 At the time of winding, the reinforcement layer 30 is formed by laminating layers in both the hoop winding and the helical winding. "Layer" means a hoop layer and a helical layer, and "amount of layer added" specifically refers to the portion of each hoop layer and each helical layer that is wound around the body portion 21 of the liner 20. is the mass of solid curing agent R added per unit volume of In this embodiment, when the reinforcing layer 30 is formed, after the area to be covered by each layer is finished, the layer on the one outer side is wound. Whether or not the area to be covered by each layer has been covered may be determined based on whether or not a predetermined period of time has elapsed since the start of winding. A relative positional relationship may be used. The term "outer layer" as used herein refers to a radially outer layer of the body portion 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。 As a method for supplying the solid curing agent R, the amount of the solid curing agent R supplied from the curing agent supply device 80 is supplied so that the amount of the solid curing agent R added is uniform within the same layer. In addition, the supply amount is determined for each layer, and in the present embodiment, the addition amount is gradually decreased as the layer goes to the outside, but the addition amount is gradually changed. Instead, it may be changed step by step. In either case, the solid curing agent R is supplied so that the addition amount of 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 the present embodiment, the amount of solid curing agent R to be added is uniform within the same layer. You may let The mass per unit volume calculated by dividing the total mass of the solid hardening material R added to each layer by the volume of each layer is defined as the added amount of the 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 as described above, the breaking strain of the outermost layer is smaller than the breaking strain of the inner layer without changing the material of the fiber bundle or the resin to be impregnated from the start of winding to the end of winding. 1 can be easily manufactured. As a result, cracks can be generated in the surface resin layer by applying a strain larger than the breaking strain of the surface resin layer after curing of the reinforcing layer 30, for example, during a pressure test performed before shipping the high-pressure tank 1. Due to the occurrence of cracks, it is possible to prevent the gas that has leaked from the inside of the liner and permeated the reinforcing layer from accumulating under the surface resin layer. That is, according to this embodiment, it is possible to easily manufacture the high-pressure tank 1 that suppresses the formation 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 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 the pressure resistance test, but when the high-pressure tank 1 is used under normal conditions (for example, tank internal pressure 70 MPa), cracks are generated in the surface resin layer. , the addition amount of the solid curing agent R may be set. Moreover, as a method of setting such an amount to be added, an experiment may be conducted a plurality of times to set the amount experimentally.

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 curing agent R is used as a curing agent as a reinforcing material, but a liquid curing agent may 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, when the curing agent is liquid, it flows over the surface of the tank before it reacts with the resin P impregnated in the fiber bundle, so it is difficult to add the curing agent uniformly. On the other hand, since the solid curing agent does not easily flow on the surface of the tank, it is easy to add it uniformly.

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。 As a curing agent, the solid curing material R may be added in a mixed state with the resin P of the same kind as the resin P impregnated in the fiber bundle PF. When the solid curing agent R is directly added to the fiber bundle PF impregnated with the resin P, the reaction of the solid component proceeds only at the interface of the solid surface. long. On the other hand, by mixing the same kind of resin P as the resin P impregnated in the fiber bundle PF into the solid curing agent R in advance like this configuration, the curing time can be shortened. This is because by previously increasing the reaction activity of the surface of the solid curing agent R by reacting with the mixed resin P, it is possible to increase the initiation speed of the curing reaction with the resin P impregnated in the fiber bundle PF. be. In addition, since the solid curing agent is used as compared with the case where the liquid curing agent is mixed with the resin in advance, the usable time (pot life) of the premixed mixture is longer.

＜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 is similar in general configuration to the first embodiment, but largely 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 curing agent R used in the first embodiment in that it does not undergo a curing reaction with the resin P impregnated in the impregnation tank 60 . Since the curing reaction does not occur, the elastic filler R' remains as a tangible substance inside the reinforcing layer 30 even after curing. Since the elastic filler R' has elasticity, even when a force is applied to the reinforcing layer 30 and stress is generated, the stress generated by elastic deformation is relieved. Thereby, the fatigue strength of the reinforcement layer 30 can be increased. 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, a thermoplastic resin or the like can be used as the resin P. If a resin that does not involve a chemical reaction in curing is used as the resin P with which the resin-impregnated fiber bundle PF is impregnated, a curing agent cannot be used as the reinforcing material. That is, when a thermoplastic resin or the like is used, cracks cannot be induced in the surface resin layer by changing the amount of the curing agent added as in the first embodiment. On the other hand, if the elastic filler R' is used as the reinforcing material, cracks can be induced by controlling the breaking strain of each layer of the reinforcing layer by changing the addition amount of the elastic filler R'.

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。 Further, in this embodiment, the elastic filler R' may not be added to the outermost layer. This is because, in the case of the first embodiment, in order to cure the resin P, it was always necessary to add the solid curing agent R as a reinforcing material. In this embodiment, since the elastic filler R' is not essential for curing the resin P, the tank can be manufactured without adding the 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。 When the elastic filler R' is added to all layers, the breaking strain of the tank is increased, and the breaking strain of the cured surface resin layer of the high-pressure tank 1 is also increased, making cracks less likely to occur. On the other hand, according to such a configuration, since the elastic filler R' is not added to the outermost layer, the cured surface resin layer of the high-pressure tank 1 is likely to crack.

＜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>
In addition, there are the following elements that can be changed in common in each of the above-described embodiments. The following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.

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-described embodiments, the curing material R is added after the resin P impregnated in the fiber bundle PF is leveled by the roller 70, but this is not an essential configuration. The reinforcing material may be added before the roller 70 as long as the reinforcing material is supplied to the fiber bundle PF.

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 curing agent R is added before leveling the resin P impregnated in the fiber bundle PF with the roller 70, there may occur a problem that the resin that has started a curing reaction by reacting with the curing agent adheres to the roller 70. . As a result, the hardening reaction of the resin progresses on the roller 70 , albeit slowly, and the resin sticks on the roller 70 , which may cause problems in the function 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。 Further, if the reinforcing material is solid, for example, solid curing agent R or elastic filler R', the following problems may occur. The problem is that the fiber bundle PF is cut and the cut fiber bundle PF becomes entangled in the roller 70, damages the roller, or the like. This is because when the solid curing agent intervenes 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 curing agent, and tension is applied there, causing stress concentration. This is thought to be due to exceeding the breaking stress of the fiber bundle PF at .

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。 By adding the reinforcing material after leveling the resin P impregnated in the fiber bundle PF with the roller 70 as in each of the above-described embodiments, the occurrence of these problems can be suppressed.

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 addition amount of the reinforcing material R is uniform within the same layer, but this is not an essential configuration. A partly larger amount may be added within the same layer. For example, the portion of the liner 20 where the side ends 22 are wound may have a greater amount of reinforcing material added than the portion 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。 According to such a configuration, the durability performance of the tank is improved when the tank lands from the dome portion 12 when it falls and lands. This is because the dome portion 12 is more likely to hit the ground first than the cylindrical portion 11 when dropped due to the shape of the high-pressure tank 1 . In addition, the ground contact area is large when dropped from the cylindrical portion 11, whereas the ground contact area is small when dropped from the dome portion 12, and the pressure at the time of collision with the ground tends to increase. There is also a thing.

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 each of the above-described embodiments, the relationship of the additive amount between layers other than the outermost layer was not specified, but the difference in the additive amount between adjacent layers may be equal to or less than a predetermined value. In general, when the strength is discontinuous, stress concentration occurs at the discontinuous portion when stress is generated. On the other hand, according to such a configuration, since the strength change inside the reinforcing layer is continuous, it is possible to suppress the occurrence of stress concentration. The predetermined value is within a permissible range when the additive amount changes continuously. For example, it can be set to 10% of the additive amount of the layer with the maximum additive amount.

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 reinforcing material supply device F fiber bundle P resin PF fiber bundle impregnated with resin R solid curing agent

Claims (9)

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
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 in which a liner is covered with a reinforcing layer,
providing the liner;
A step of winding the fiber bundle around the liner in multiple layers while adding a reinforcing material for strengthening the reinforcing layer to the fiber bundle impregnated with resin to form the reinforcing layer;
has
In the step of forming the reinforcing layer, when adding the reinforcing material to the fiber bundle, the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle forming the outermost layer is adjusted to the amount of the reinforcing material forming the inner layer than the outermost layer. A method of manufacturing a high-pressure tank, characterized in that the amount of reinforcement added to the bundle is less than or zero. 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る
請求項１に記載の高圧タンクの製造方法。 The fiber bundle is made of the same material from the beginning to the end of winding around the liner, and the type of resin impregnated in the fiber bundle is also the same from the beginning to the end of winding the fiber bundle around the liner. The method for manufacturing a high-pressure tank according to claim 1. 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する
請求項１または２に記載の高圧タンクの製造方法。 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 curing agent to the fiber bundle, the amount of the curing agent added to the fiber bundle forming the outermost layer is adjusted to the amount of the curing agent added to the fiber bundle forming the inner layer. The method of manufacturing a high-pressure tank according to claim 1 or 2, wherein the amount is less than the amount of the curing agent added. 前記硬化剤は、固体硬化剤である
請求項３に記載の高圧タンクの製造方法。 The high-pressure tank manufacturing method according to claim 3, wherein the curing agent is a solid curing agent. 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
請求項４に記載の高圧タンクの製造方法。 The high pressure according to claim 4, wherein in the step of forming the reinforcing layer, when adding the solid curing agent to the fiber bundle, the solid curing agent is mixed with the same type of resin as the resin impregnated in the fiber bundle. How the tank is made. 前記強化材は、弾性フィラーである
請求項１または２に記載の高圧タンクの製造方法。 The method of manufacturing a high-pressure tank according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing material is an elastic filler. 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６に記載の高圧タンクの製造方法。 7. The high pressure tank according to claim 6, wherein in the step of forming the reinforcing layer, when adding the elastic filler to the fiber bundle, the amount of the elastic filler to be added to the fiber bundle forming the outermost layer is set to 0. manufacturing method. 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７の何れか１項に記載の高圧タンクの製造方法。 In the step of forming the reinforcing layer, before winding the fiber bundle around the liner and before adding the reinforcing material to the fiber bundle, the fiber bundle is wound around a roller, and the fiber bundle is impregnated with The method of manufacturing a high-pressure tank according to any one of claims 1 to 7, wherein the resin is leveled. 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８の何れか１項に記載の高圧タンクの製造方法。
The liner has a shape having a cylindrical body portion and hemispherical side end portions at both ends of the body portion,
In the step of forming the reinforcing layer, when adding the reinforcing material to the fiber bundle, the amount of the reinforcing material to be added to the fiber bundle wound around the side end portion is adjusted to the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle wound around the body portion. The method of manufacturing a high-pressure tank according to any one of claims 1 to 8, wherein the amount of the reinforcing material added to the fiber bundle is larger than that of the reinforcing material.
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