JP5741006B2 - 高圧タンクの製造方法、および、高圧タンク - Google Patents
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Description
本発明の第1の形態は、
流体を貯蔵するための高圧タンクの製造方法であって、
円筒形状を有する円筒部と、ドーム形状を有し前記円筒部の両端部に設けられたドーム部と、を有するライナーを用意する工程と、
フィラメントワインディング法を用いて、前記ライナーの外表面に繊維強化プラスチック層を形成する繊維強化プラスチック層形成工程と、
を備え、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、
前記円筒部の外表面のみに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第1のフープ層を形成する第1フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記ドーム部の少なくとも一部の外表面、および、前記第1のフープ層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きすることによって、ヘリカル層を形成するヘリカル層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂、および、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記第1のフープ層上における前記ヘリカル層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第2のフープ層を形成する第2フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記第2のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含み、
前記第1フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との
境界部に近いほど、前記第1のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第1のフープ層を
形成する工程を含み、
前記第1フープ層形成工程、および、前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部の軸方
向について、前記第1のフープ層の最外層の端部が、前記第2のフープ層の最内層の端部
よりも前記境界部側に配置されるように、前記第1のフープ層、および、前記第2のフー
プ層を形成する工程を含む、高圧タンクの製造方法である。
本発明の第2の形態は、
流体を貯蔵するための高圧タンクの製造方法であって、
円筒形状を有する円筒部と、ドーム形状を有し前記円筒部の両端部に設けられたドーム部と、を有するライナーを用意する工程と、
フィラメントワインディング法を用いて、前記ライナーの外表面に繊維強化プラスチック層を形成する繊維強化プラスチック層形成工程と、
を備え、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、
前記円筒部の外表面のみに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第1のフープ層を形成する第1フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記ドーム部の少なくとも一部の外表面、および、前記第1のフープ層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きすることによって、ヘリカル層を形成するヘリカル層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂、および、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記第1のフープ層上における前記ヘリカル層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第2のフープ層を形成する第2フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記第2のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含み、
前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との
境界部に近いほど、前記第2のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第2のフープ層を
形成する工程を含み、
前記第1フープ層形成工程、および、前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部の軸方
向について、前記第1のフープ層の最外層の端部が、前記第2のフープ層の最内層の端部
よりも前記境界部側に配置されるように、前記第1のフープ層、および、前記第2のフー
プ層を形成する工程を含む、高圧タンクの製造方法である。
流体を貯蔵するための高圧タンクの製造方法であって、
円筒形状を有する円筒部と、ドーム形状を有し前記円筒部の両端部に設けられたドーム部と、を有するライナーを用意する工程と、
フィラメントワインディング法を用いて、前記ライナーの外表面に繊維強化プラスチック層を形成する繊維強化プラスチック層形成工程と、
を備え、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、
前記円筒部の外表面のみに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第1のフープ層を形成する第1フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記ドーム部の少なくとも一部の外表面、および、前記第1のフープ層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きすることによって、ヘリカル層を形成するヘリカル層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂、および、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記第1のフープ層上における前記ヘリカル層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第2のフープ層を形成する第2フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記第2のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含む高圧タンクの製造方法。
適用例1記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記ヘリカル層形成工程におけるヘリカル巻きは、前記第1のフープ層の外表面において前記ヘリカル層を構成する前記繊維が前記ライナーの中心軸を一周する前に、前記ドーム部において前記繊維の巻き付け方向が折り返されるヘリカル巻きである、
高圧タンクの製造方法。
適用例1または2記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記第1フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との境界部に近いほど、前記第1のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第1のフープ層を形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。
適用例1ないし3のいずれかに記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との境界部に近いほど、前記第2のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第2のフープ層を形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。
適用例3または4記載の高圧タンクの製造法であって、
前記第1フープ層形成工程、および、前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部の軸方向について、前記第1のフープ層の最外層の端部が、前記第2のフープ層の最内層の端部よりも前記境界部側に配置されるように、前記第1のフープ層、および、前記第2のフープ層を形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。
適用例1ないし5のいずれかに記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、前記第1のフープ層と、前記ヘリカル層と、前記第2のフープ層とからなる内層の外表面に、さらに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を巻き付けて、外層を形成する外層形成工程を含み、
前記第1フープ層形成工程と、前記ヘリカル層形成工程と、前記第2フープ層形成工程と、前記外層形成工程とは、前記円筒部上において、前記内層の厚さと前記外層の厚さとの和の内層側の75(%)以内の範囲内に、前記第1のフープ層の厚さと前記第2のフープ層の厚さとの和の90(%)以上が配置されるように、前記内層および前記外層を形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。
適用例5記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、前記第1のフープ層と、前記ヘリカル層と、前記第2のフープ層とからなる内層の外表面に、さらに、熱硬化性樹脂を含む繊維をヘリカル巻きすることによって第2のヘリカル層を形成する第2ヘリカル層形成工程を含み、
前記ライナーは、前記円筒部と前記ドーム部との境界部が不連続な形状を有しており、
前記第1フープ層形成工程と、前記ヘリカル層形成工程と、前記第2フープ層形成工程とは、前記ドーム部上の前記ヘリカル層、および、前記第2のフープ層の外表面が等張力曲面を成すように、前記第1のフープ層と、前記ヘリカル層と、前記第2のフープ層とを形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。
A.高圧タンクの構成:
図1は、本発明の一実施例としての高圧タンク10の概略構成を示す説明図である。図1(a)に、高圧タンク10の断面図を示した。また、図1(b)に、図1(a)の部分拡大図を示した。なお、図1(b)では、後述する繊維強化プラスチック層50の図示は省略している。
高圧タンク10の製造方法を説明する前に、繊維強化プラスチック層を形成する際に用いられる一般的な繊維の巻き付け方法について説明する。
本実施例の高圧タンク10と比較例の高圧タンク10Rとを比較することによって、本実施例の高圧タンク10の効果について説明する。
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
上記実施例では、繊維強化プラスチック層50の内層54において、低角度ヘリカル層54bを用いるものとしたが、本発明は、これに限られない。低角度ヘリカル層54bの代わりに、高角度ヘリカル層を用いるようにしてもよい。
上記実施例では、図5に示したように、ライナー円筒部42上において、内層54の厚さと外層56の厚さとの和の内層側の33(%)以内の範囲内に、第1のフープ層54aの厚さと第2のフープ層54cの厚さの和の100(%)が配置されているものとしたが、本発明は、これに限られない。ライナー円筒部42上において、内層54の厚さと外層56の厚さとの和の内層側の75(%)以内の範囲内に、第1のフープ層54aの厚さと第2のフープ層54cの厚さとの和の90(%)以上が配置されているようにすればよい。
上記実施例では、繊維強化プラスチック層50の内層54において、第1のフープ層54aを5層とし、低角度ヘリカル層54bを1層とし、第2のフープ層54cを6層としたが、これらの層数は、それぞれ、高圧タンク10に要求される強度に応じて任意に設定可能である。繊維強化プラスチック層50の外層56の層構成についても同様である。
上記実施例では、繊維強化プラスチック層50を構成する熱硬化性樹脂、および、繊維は、それぞれ、すべて同一の種類であるものとしたが、これらのうちの少なくとも一部が異なる種類であるものとしてもよい。
14…口金部
14a…開口部
15…リール
20…円筒部
25…空間部
30…ドーム部
40…ライナー
40b…境界部
42…ライナー円筒部
42f…接線
44…ライナードーム部
44f…接線
50,50R…繊維強化プラスチック層
51…繊維
54,54R…内層
54a…第1のフープ層
54b…低角度ヘリカル層
54c…第2のフープ層
56,56R…外層
AX…中心軸
Claims (7)
- 流体を貯蔵するための高圧タンクの製造方法であって、
円筒形状を有する円筒部と、ドーム形状を有し前記円筒部の両端部に設けられたドーム部と、を有するライナーを用意する工程と、
フィラメントワインディング法を用いて、前記ライナーの外表面に繊維強化プラスチック層を形成する繊維強化プラスチック層形成工程と、
を備え、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、
前記円筒部の外表面のみに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第1のフープ層を形成する第1フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記ドーム部の少なくとも一部の外表面、および、前記第1のフープ層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きすることによって、ヘリカル層を形成するヘリカル層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂、および、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記第1のフープ層上における前記ヘリカル層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第2のフープ層を形成する第2フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記第2のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含み、
前記第1フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との
境界部に近いほど、前記第1のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第1のフープ層を
形成する工程を含み、
前記第1フープ層形成工程、および、前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部の軸方
向について、前記第1のフープ層の最外層の端部が、前記第2のフープ層の最内層の端部
よりも前記境界部側に配置されるように、前記第1のフープ層、および、前記第2のフー
プ層を形成する工程を含む、高圧タンクの製造方法。 - 請求項1記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との境界部に近いほど、前記第2のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第2のフープ層を形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。 - 流体を貯蔵するための高圧タンクの製造方法であって、
円筒形状を有する円筒部と、ドーム形状を有し前記円筒部の両端部に設けられたドーム部と、を有するライナーを用意する工程と、
フィラメントワインディング法を用いて、前記ライナーの外表面に繊維強化プラスチック層を形成する繊維強化プラスチック層形成工程と、
を備え、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、
前記円筒部の外表面のみに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第1のフープ層を形成する第1フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記ドーム部の少なくとも一部の外表面、および、前記第1のフープ層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きすることによって、ヘリカル層を形成するヘリカル層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂、および、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂を加熱硬化することなく、前記第1のフープ層上における前記ヘリカル層の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維を複数層フープ巻きすることによって、第2のフープ層を形成する第2フープ層形成工程と、
前記第1のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記ヘリカル層に含まれる熱硬化性樹脂と、前記第2のフープ層に含まれる熱硬化性樹脂と、を加熱硬化する加熱硬化工程と、
を含み、
前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部上において、前記円筒部と前記ドーム部との
境界部に近いほど、前記第2のフープ層の厚さが薄くなるように、前記第2のフープ層を
形成する工程を含み、
前記第1フープ層形成工程、および、前記第2フープ層形成工程は、前記円筒部の軸方
向について、前記第1のフープ層の最外層の端部が、前記第2のフープ層の最内層の端部
よりも前記境界部側に配置されるように、前記第1のフープ層、および、前記第2のフー
プ層を形成する工程を含む、高圧タンクの製造方法。 - 請求項1から3までのいずれか一項に記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記ヘリカル層形成工程におけるヘリカル巻きは、前記第1のフープ層の外表面において、前記ヘリカル層を構成する前記繊維が前記ライナーの中心軸を一周する前に、前記ドーム部において、前記繊維の巻き付け方向が折り返されるヘリカル巻きである、
高圧タンクの製造方法。 - 請求項1から4までのいずれか一項に記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、前記第1のフープ層と、前記ヘリカル層と、前記第2のフープ層とからなる内層の外表面に、さらに、熱硬化性樹脂が含浸された繊維
を巻き付けて、外層を形成する外層形成工程を含み、
前記第1フープ層形成工程と、前記ヘリカル層形成工程と、前記第2フープ層形成工程
と、前記外層形成工程とは、前記円筒部上において、前記内層の厚さと前記外層の厚さと
の和の内層側の75(%)以内の範囲内に、前記第1のフープ層の厚さと前記第2のフー
プ層の厚さとの和の90(%)以上が配置されるように、前記内層および前記外層を形成
する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。 - 請求項1から4までのいずれか一項に記載の高圧タンクの製造方法であって、
前記繊維強化プラスチック層形成工程は、前記第1のフープ層と、前記ヘリカル層と、
前記第2のフープ層とからなる内層の外表面に、さらに、熱硬化性樹脂を含む繊維をヘリ
カル巻きすることによって第2のヘリカル層を形成する第2ヘリカル層形成工程を含み、
前記ライナーは、前記円筒部と前記ドーム部との境界部が不連続な形状を有しており、
前記第1フープ層形成工程と、前記ヘリカル層形成工程と、前記第2フープ層形成工程
とは、前記ドーム部上の前記ヘリカル層、および、前記第2のフープ層の外表面が等張力
曲面を成すように、前記第1のフープ層と、前記ヘリカル層と、前記第2のフープ層とを
形成する工程を含む、
高圧タンクの製造方法。 - 請求項1から6までのいずれか一項に記載の製造法によって製造された高圧タンク。
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