高圧タンク及びその製造装置並びに高圧タンクの製造方法
【課題】大型の高圧タンクを低コストで製造可能とした高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法を提供する。
【解決手段】接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法において、シェルを形成する際に、ライナのボスに設けた貫通口からライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、ライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることにより接着剤を漸次硬化させてシェルを形成する。
【解決手段】接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法において、シェルを形成する際に、ライナのボスに設けた貫通口からライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、ライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることにより接着剤を漸次硬化させてシェルを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスなどの気体を高圧状態で収容可能としている高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法に関するものであり、特に、比較的長尺で大容量としている高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、燃料電池自動車などの燃料として使用する水素などの供給に用いるために、アルミニウムや高密度ポリエチレンからなるライナの外側面に、エポキシ樹脂等の接着剤を付着した炭素繊維等の強化繊維を巻き付けて耐圧シェルを形成した高圧タンクが用いられている。
【０００３】
このような高圧タンクではさらなる高耐圧化が要求されており、かかる高耐圧化の要求に応えるために、本発明者らは、ライナへの強化繊維の巻き付けの際に、強化繊維に加える張力を調整することによって高耐圧化した高圧タンクを提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この高耐圧化した高圧タンクでは、ライナへの強化繊維の巻き付けの際にライナ内に水などの加圧媒体を注入し、この加圧媒体に加える圧力を調整しながら強化繊維の巻き付けを行っており、特に、加圧媒体を加温することによってライナを内部から加熱して、ライナの外周面に巻き付けた強化繊維に付着させている接着剤の加熱による硬化処理も同時に行うことができるようにもしている。
【特許文献１】国際公開第０４／０７０２５８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば水素ステーションなどの施設で用いられるような大容量の大型高圧タンクを製造する場合には、ライナ内に加圧媒体を注入すると、そのライナを回転自在に支持することが困難となるため、空のライナに対して強化繊維の巻き付けを行って、その後、強化繊維が巻き付けられたライナを収容可能とした加熱硬化装置で強化繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化させなければならなかった。
【０００６】
したがって、大型の高圧タンクを製造する場合には、ライナに強化繊維を巻き付ける工程と、巻き付けた接着剤付き強化繊維の接着剤を硬化させる硬化工程とが必要となることによって製造に要する時間が長くなり、作業効率が極めて悪いという問題があり、さらに大型のライナを収容可能とした加熱硬化装置を必要とすることによって製造コストが高騰するという問題があった。
【０００７】
本発明者らはこのような現状に鑑み、大型の高圧タンクを低コストで製造可能とすべく開発を行い、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高圧タンクでは、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンクにおいて、シェルを形成する際に、ライナのボスに設けた貫通口からライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、ライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることにより接着剤を漸次硬化させてシェルを形成した。
【０００９】
また、本発明の高圧タンクの製造装置では、支持したライナを所定の回転速度で回転させる支持手段と、ライナの外周面に巻き付ける繊維を繰り出す繰出手段を備え、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けてシェルを形成する高圧タンクの製造装置において、ライナを内部から加熱する発熱手段をライナの内部に着脱自在に配設し、ライナの外周面に繊維を巻き付ける際に発熱手段でライナを内部から加熱することにより接着剤を硬化させながらシェルを形成することとした。しかも、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成したことにも特徴を有するものである。
【００１０】
さらに、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）発熱手段はワイヤ状の発熱体で構成したこと。
（２）発熱体は、ライナの内周面に当接させていること。
（３）発熱体には、高発熱領域と低発熱領域とを設けていること。
（４）繰出手段から繰り出した繊維に所定の電流を通電させる通電手段を設けたこと。
（５）ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気する送気手段を設けたこと。
【００１１】
また、本発明の高圧タンクの製造方法では、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルが形成された高圧タンクの製造方法において、ライナの内部にはライナを内部から加熱する発熱手段を着脱自在に配設し、シェルを形成する際に、発熱手段でライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることとした。しかも、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成していることにも特徴を有するものである。
【００１２】
さらに、ライナに巻き付ける繊維に通電していることにも特徴を有し、ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気していることにも特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンクにおいて、シェルを形成する際に、ライナのボスに設けた貫通口からライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、ライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることにより接着剤を漸次硬化させてシェルを形成したことによって、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化を促すことができるので、製造に要する時間を大幅に削減することができる。しかも、接着剤の硬化処理に必要であった加熱硬化装置を不要として製造コストを大きくて低減できるので、安価な高圧タンクを提供可能とすることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、支持したライナを所定の回転速度で回転させる支持手段と、ライナの外周面に巻き付ける繊維を繰り出す繰出手段を備え、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けてシェルを形成する高圧タンクの製造装置において、ライナを内部から加熱する発熱手段をライナの内部に着脱自在に配設し、ライナの外周面に繊維を巻き付ける際に発熱手段でライナを内部から加熱することにより接着剤を硬化させながらシェルを形成することによって、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化させることができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の高圧タンクの製造装置において、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成したことによって、発熱手段のライナへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱手段を装着したライナのハンドリング性を向上させることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置において、発熱手段をワイヤ状の発熱体で構成したことによって、ボスに設けた貫通口が比較的小径であっても、ライナ内に発熱体を確実に、かつ容易に設置できる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の高圧タンクの製造装置において、発熱体をライナの内周面に当接させることによって、発熱体で生成した熱による加熱効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、請求項４または請求項５に記載の高圧タンクの製造装置において、発熱体には高発熱領域と低発熱領域とを設けていることによって、発熱体の発熱量の調整を行いやすくすることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置において、製造装置の繰出手段から繰り出した繊維に所定の電流を通電させる通電手段を設けたことによって、通電にともなって繊維を加熱することができ、繊維に付着させている接着剤を低粘性として繊維をライナに巻き付けやすくすることができる。
【００２０】
請求項８記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置において、ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気する送気手段を設けたことによって、送気した空気で余分な接着剤を拡散させて接着剤の量が場所ごとに不均一となることを防止するとともに、接着剤に混入した気泡（ボイド）を除去することができる。
【００２１】
請求項９記載の発明によれば、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルが形成された高圧タンクの製造方法において、ライナの内部にはライナを内部から加熱する発熱手段を着脱自在に配設し、シェルを形成する際に、発熱手段でライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることによって、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化を促すことができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００２２】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の高圧タンクの製造方法において、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成していることによって、発熱手段のライナへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱手段を装着したライナのハンドリング性を向上させることができる。
【００２３】
請求項１１記載の発明によれば、請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法において、ライナに巻き付ける繊維に通電していることによって、通電にともなって繊維を加熱することができ、繊維に付着させている接着剤を低粘性として繊維をライナに巻き付けやすくすることができる。
【００２４】
請求項１２記載の発明によれば、請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法において、ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気していることによって、送気した空気で余分な接着剤を拡散させて接着剤の量が場所ごとに不均一となることを防止するとともに、接着剤に混入した気泡を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法では、所定形状のライナの外周面に、接着剤を付着した繊維を巻き付けてシェルを形成しているものであり、特に、ライナの内部には発熱手段を着脱自在に配設し、この発熱手段でライナを内部から加熱するようにしているものである。
【００２６】
このように、ライナを内側から加熱することによって、発熱手段で生成した熱を確実に接着剤に作用させることができるので、熱効率の向上を図ることができるだけでなく、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を硬化させることができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００２７】
特に、このように形成したシェルでは硬化工程を不要とすることができるだけでなく、シェルが形成されたタンクを収容して硬化させるための加熱硬化装置自体を不要とすることができるので、製造コストを大幅に削減できる。
【００２８】
しかも、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成することによって、発熱手段のライナへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱手段を装着したライナのハンドリング性を向上させることができる。
【００２９】
そして、発熱手段としてワイヤ状の発熱体を用いた場合には、とりわけボスによる発熱手段の支持構造を簡潔とすることができ、しかも、発熱体をライナの内周面に当接させた場合には、発熱体によるライナの加熱効率を向上させることができる。
【００３０】
さらに、発熱体には高発熱領域と低発熱領域とを設けることによって、発熱体の発熱量の調整を行いやすくすることができ、ライナを所定の加熱状態に維持しやすくすることができる。
【００３１】
また、本発明の高圧タンクの製造装置、及び高圧タンクの製造方法では、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付ける際に、繊維に対して通電を行っている。このように、繊維に通電することによって繊維を加熱することができ、繊維に付着させている接着剤を低粘性として繊維をライナに巻き付けやすくすることができる。
【００３２】
さらに、繊維が巻き付けられた巻付部分に向けて空気を送気している。このように空気を送気することによって、送気された空気によって巻付部分における余分な接着剤を拡散させて接着剤の量が場所ごとに不均一となることを防止するとともに、接着剤に生じた気泡を除去することができる。
【００３３】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに詳説する。図１は本実施形態の高圧タンク製造装置Ａの概略を示した斜視図、図２は同正面図、図３は縦断面図である。
【００３４】
高圧タンク製造装置Ａは、図１及び図２に示すように、ライナＢを支持する支持手段である支持部10と、この支持部10で支持されたライナＢの外周面に巻き付ける強化繊維を繰り出す繰出手段である繰出部20を有している。
【００３５】
ここで、ライナＢは、アルミニウムやステンレスなどの金属製、または高密度ポリエチレンなどの有機素材製の円筒状容器であって、一端に第１鏡板1aを有するとともに、他端に第２鏡板1bを有し、対向配置した第１鏡板1aと第２鏡板1bとを筒状の胴部1cで一体的に連結して構成している。
【００３６】
特に、第１鏡板1a及び第２鏡板1bにはそれぞれ貫通口2a,2bを有する第１ボス3a及び第２ボス3bを設けており、この貫通口2a,2bを介してライナＢの内部は、ライナＢの外部と連通している。
【００３７】
支持部10は、ライナＢの第１鏡板1a側を支持する第１支持台11と、ライナＢのライナＢの第２鏡板1b側を支持する第２支持台12と、この第１支持台11と第２支持台12との間に位置させた中央支持台13とで構成している。
【００３８】
第１支持台11及び第２支持台12は、中央支持台13の端部にそれぞれ一体的に連結して構成しており、ライナＢを第１支持台11と第２支持台12の間に架設状態に支持するようにしている。ここで、本実施形態のライナＢはステンレス製で、直径355mm×長さ5750mm、肉厚9mmで、重量420kgであり、支持部10はこのようなライナＢを支持可能としている。
【００３９】
第１支持台11には、ライナＢの第１鏡板1aの第１ボス3aと連結するとともに、第１支持台11に対して回転自在とした第１連結具14aを設けており、この第１連結具14aは、第１支持台11に装着した第１駆動モータ15aによって回転可能としている。符号16aは、第１連結具14aと第１駆動モータ15aとを連動連結する第１連結ベルトを収容した第１ベルトケースである。
【００４０】
第２支持台12には、ライナＢの第２鏡板1bの第２ボス3bと連結するとともに、第２支持台12に対して回転自在とした第２連結具14bを設けており、この第２連結具14bは、第２支持台12に装着した第２駆動モータ15bによって回転可能としている。符号16bは、第２連結具14bと第２駆動モータ15bとを連動連結する第２連結ベルトを収容した第２ベルトケースである。
【００４１】
特に、第１支持台11と第２支持台12とは互いに鏡面対称に設け、第１鏡板1aの回転軸と、第２鏡板1bの回転軸とが同一直線上に位置するようにして、第１支持台11と第２支持台12とによって両端を支持されたライナＢを所要の速度で回転させるようにしている。ライナＢの回転は、図示しない制御部によって第１駆動モータ15aと第２駆動モータ15bとを制御して行っている。
【００４２】
中央支持台13は、その上面において繰出部20を第１支持台11と第２支持台12との間で進退移動させるようにしており、中央支持台13の上面には、進退移動する繰出部20用のガイドレール17,17を設けている。
【００４３】
繰出部20は、中央支持台13上をガイドレール17,17に沿って進退移動する走行台車21と、走行台車21に立設した支持フレーム22と、走行台車21上に設けた第１リール支持体23a及び第２リール支持体23bと、この第１リール支持体23a及び第２リール支持体23bにそれぞれ装着された第１リール24a及び第２リール24bから引き出した強化繊維25a,25bにそれぞれ所要の張力を負荷して繰り出し可能とした第１繰出器26aと第２繰出器26bをそれぞれ設けている。
【００４４】
本実施形態では、繰出部20の第１繰出器26aと第２繰出器26bとにより各１本ずつ計２本の強化繊維25a,25bを繰り出し可能としているが、１本の強化繊維を繰り出すように構成してもよいし、３本以上の強化繊維を繰り出すように構成してもよい。
【００４５】
ここで、本実施形態で使用する強化繊維25a,25bには炭素繊維を用いているが、それ以外にもアラミド繊維、ガラス繊維、ＰＢＯ繊維等を用いてもよいし、これらを複合させた繊維を用いてもよい。
【００４６】
さらに、強化繊維25a,25bには接着剤としてはエポキシ樹脂を付着させており、特に本実施形態では、強化繊維25a,25bにあらかじめエポキシ樹脂を付着含浸させたプリプレグを用いている。すなわち、第１リール24a及び第２リール24bは、ロール状に巻き回したプリプレグで構成している。
【００４７】
なお、接着剤としてはエポキシ樹脂に限定するものではなく、それ以外の接着性樹脂を用いてもよく、例えば、紫外線により硬化する紫外線硬化タイプの接着性樹脂を使用することもできる。また、プリプレグを用いるのではなく、第１リール24a及び第２リール24bから引き出した強化繊維25a,25bに所要の接着剤を塗着させるようにしてもよい。
【００４８】
走行台車21には、底面側にガイドレール17,17に沿って転動する転動輪（図示せず）を設けており、転動輪の少なくとも１つは図示しない駆動モータに連動連結した駆動輪として、駆動モータの正転駆動または反転駆動の動作制御を行うことによってガイドレール17,17に沿って走行台車21を進退操作可能としている。走行台車21の進退操作も、図示しない制御部で行うようにしている。
【００４９】
なお、走行台車21に駆動モータを設けて進退自在とするのではなく、中央支持台13に走行台車21を進退移動させる移動手段、例えば牽引装置やリニアスライダを設けて、走行台車21を進退操作するようにしてもよい。
【００５０】
走行台車21に対して立設した支持フレーム22は、図３に示すように所定高さに第１繰出器26aと第２繰出器26bとを配設するために設けており、第１繰出器26a及び第２繰出器26bはそれぞれ支持フレーム22の所定高さに配置している。
【００５１】
第１繰出器26a及び第２繰出器26bには、強化繊維25a,25bに所要の張力を加える張力発生用ローラ（図示せず）を設けて、所要の張力を作用させながら案内ローラ27から繰り出すようにしている。
【００５２】
以下において、本発明の要部について詳説する。本発明では、上記した高圧タンク製造装置Ａの第１連結具14aと第２連結具14bとを用いてライナＢを第１支持台11と第２支持台12との間に横架状態に装着し、ライナＢを回転自在としている。
【００５３】
そして、横架状態としたライナＢには、ライナＢに設けた貫通口2a,2bからライナＢ内に挿入可能とした発熱体H1を挿入し、この発熱体H1の両端を第１鏡板1aの第１ボス3aと第２鏡板1bの第２ボス3bとを利用して架設状態に装着して支持するようにしている。
【００５４】
図１及び図２中、18は第１鏡板1a側の発熱体H1の端部と接続する第１電極部であり、19は第２鏡板1b側の発熱体H1の端部と接続する第２電極部であり、第１電極部18と第２電極部19に接続した発熱体H1を所定温度に加熱するようにしている。発熱体H1の加熱制御も、図示しない制御部で行うようにしている。
【００５５】
本実施形態では、発熱体H1、第１電極部18、第２電極部19は、ライナＢとともに回転しないようにしているが、ライナＢとともに回転するようにしてもよい。
【００５６】
そして、ライナＢの内側に設置した発熱体H1によってライナＢの表面温度が８０〜１２０℃程度となるように加熱しながらライナＢを回転させ、繰出部20から繰り出した強化繊維25a,25bをライナＢの外周面に巻き付けて、ライナＢにシェルを形成している。
【００５７】
このように、ライナＢの内側に設置した発熱体H1によってライナＢを内側から加熱することによって、発熱体H1で生成した熱を強化繊維25a,25bに付着したエポキシ樹脂に確実に作用させることができるので、熱効率の向上を図ることができるだけでなく、ライナＢへの強化繊維25a,25bの巻き付けと同時に、強化繊維25a,25bに付着させているエポキシ樹脂を加熱によって硬化させることができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００５８】
特に、シェルの形成後にシェルが形成されたライナＢを加熱硬化させる加熱硬化装置を用いることなくエポキシ樹脂を硬化させることができるので、加熱硬化装置を不要として製造コストを削減できる。
【００５９】
ちなみに、従来のようにライナＢを内側から加熱することなく強化繊維25a,25bの巻き付けを行って、加熱硬化装置での硬化処理を行った場合には、巻き付けに約４時間、硬化に約４時間の時間を要していたが、本実施形態の高圧タンク製造装置Ａで巻き付けを行って、そのまま発熱体H1でエポキシ樹脂を硬化させた場合には、硬化時間を約１時間とすることができ、約３７％の時間削減が可能となった。
【００６０】
本実施形態では、発熱体H1は、図１及び図２に示すように内部にニクロム線などの発熱体を収容した棒状ヒータで構成しているが、他の実施形態として、図４に示すように、ワイヤ状の発熱体H2を用い、しかも、発熱体H2を第１鏡板1aに設けた第１ボス3aと第２鏡板1bに設けた第２ボス3bとの間に吊下状態に架設してもよい。
【００６１】
このように発熱体H2を吊下状態に架設することによって発熱体H2をライナＢに可及的に近接させて、発熱体H2によるライナＢの加熱効率を向上させるようにしてもよい。
【００６２】
さらに、図５に示すように、ワイヤ状の発熱体H3をライナの内周面に当接させて配設した場合には、発熱体H3によるライナＢの加熱効率をさらに向上させることができ、ライナＢの加熱に要するエネルギーを抑制して、省エネルギー化を図ることができる。
【００６３】
また、図４に示すように、発熱体H2には、所要の位置に高発熱領域h1と低発熱領域h2とを設けることによって、発熱体H2の発熱量の調整を行いやすくすることができ、ライナＢを所定の加熱状態に維持しやすくすることができる。本実施形態では、発熱体H2はニクロム線で構成しており、小径のニクロム線で高発熱領域h1を構成し、大径のニクロム線で低発熱領域h2を構成している。
【００６４】
なお、低発熱領域h2では発熱を行わず、高発熱領域h1だけで発熱するように、所要の位置に発熱器を配置して発熱体を構成してもよい。
【００６５】
また、発熱体H1,H2,H3が挿入されたライナＢ内には、窒素ガスなどの不活性ガスを送気して、発熱体H1,H2,H3及びライナＢの内周面が酸化することを防止することが望ましい。さらに、ライナＢの内周面には、吸熱性を向上させるための表面処理などを施しておくことが望ましい。
【００６６】
上記したように、本実施形態では、強化繊維25a,25bにあらかじめエポキシ樹脂を付着含浸させたプリプレグを用いており、強化繊維25a,25bに付着含浸させたエポキシ樹脂が十分に加熱されていない場合には、エポキシ樹脂の粘性が高く強化繊維25a,25bの変形性が十分でないことがあるので、第１リール支持体23a及び第２リール支持体23bには十分に加熱した第１リール24a及び第２リール24bをそれぞれ装着するようにしているが、さらに、本実施形態では、第１繰出器26a及び第２繰出器26bから繰り出された強化繊維25a,25bをそれぞれ加熱するようにしている。
【００６７】
特に、本実施形態では、図３に示すように、第１繰出器26a及び第２繰出器26bから繰り出された強化繊維25a,25bに通電することによって加熱している。
【００６８】
すなわち、第１繰出器26aには、案内ローラ27に所要の電圧を印加する第１電源装置31を設けて、第１繰出器26aから繰り出される強化繊維25aに所要の電圧を印加するとともに、ライナＢまたはライナＢの表面の強化繊維25aに所定の電圧を印加する第２電源装置（図示せず）を設けて、第１繰出器26aから繰り出された強化繊維25aに通電している。
【００６９】
図３中、32はライナＢまたはライナＢの表面の強化繊維25aに第２電源装置から出力された所定の電圧を印加するブラシ体であって、本実施形態では、第２電源装置では接地電位を印加するようにしている。第２繰出器26bも第１繰出器26aと同様に構成しており、詳細な説明は省略する。
【００７０】
このように強化繊維25a,25bに通電することによって強化繊維25a,25bを極めて容易に加熱することができ、強化繊維25a,25bに付着させているエポキシ樹脂を低粘性として強化繊維25a,25bをライナＢに巻き付けやすくすることができる。
【００７１】
強化繊維25a,25bの加熱にともなって十分に溶融したエポキシ樹脂には、強化繊維25a,25bの巻き付けにともなって空気を咬み込みやすく、空気の咬み込にともなってエポキシ樹脂には気泡が発生する、
この気泡を巻き込んで強化繊維25a,25bをライナＢに巻き付けた場合には、気泡が残留した状態でエポキシ樹脂が硬化することによって、高圧タンクの使用時に発生するシェルの破壊の基点となるおそれがある。
【００７２】
そこで、本実施形態では、ライナＢに強化繊維25a,25bを巻き付ける際に、ライナＢに向けて空気の送気を行って、少なくとも強化繊維25a,25bが巻き付けられる部分における気泡を除去している。
【００７３】
しかも、ライナＢに向けて空気の送気を行うことによって、送気された空気によってライナＢの表面に浸潤した余分なエポキシ樹脂をライナＢの表面に拡散させることができ、エポキシ樹脂の量がライナＢの場所ごとに不均一となることを防止できる。
【００７４】
本実施形態では、図３に示すように、走行台車21に立設した支持フレーム22の頂部に送風口35を設け、支持フレーム22の内部に設けた送風機（図示せず）で生成した送風をライナＢに向けて送出するようにしている。
【００７５】
さらに、本実施形態では、ライナＢを挟んで支持フレーム22に対向させて補助フレーム22'を走行台車21に立設し、補助フレーム22'の頂部に送風口35'を設け、補助フレーム22'の内部に設けた送風機（図示せず）で生成した送風をライナＢに向けて送出するようにしている。
【００７６】
ライナＢに向けて送風する送風手段は、上記したように繰出部20に設けるだけでなく、適宜の位置に設けてライナＢに向けて送風するようにしてもよい。
【００７７】
また、ライナＢの外周には、送風手段だけでなく適宜の発熱手段を配置して、上記した発熱体H1,H2,H3以外にライナＢの外周面側からエポキシ樹脂を加熱するようにしてもよい。
【００７８】
上記したように、本実施形態の高圧タンク製造装置Ａでは、発熱手段である発熱体H1,H2,H3をライナＢの第１鏡板1aに設けた第１ボス3aの貫通口2a及び／または第２鏡板1bに設けた第２ボス3bの貫通口2bからライナＢの内部に挿入するとともに、第１ボス3a及び／または第２ボス3bで支持されるように構成することによって、発熱体H1,H2,H3のライナＢへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱体H1,H2,H3を装着したライナＢのハンドリング性を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、ライナＢは第１支持台11と第２支持台12との間に横架状態に装着しているが、たとえば、ライナＢを起立させて発熱体H1,H2,H3を一方のボスまたはその周辺に吊下状態に配設するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る高圧タンク製造装置の概略を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る高圧タンク製造装置の一部切欠正面概略図である。
【図３】本発明に係る高圧タンク製造装置の概略を示した縦断面図である。
【図４】発熱体の配設形態の説明図である。
【図５】発熱体の配設形態の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ａ 高圧タンク製造装置
Ｂ ライナ
H1 発熱体
1a 第１鏡板
1b 第２鏡板
1c 胴部
3a 第１ボス
3b 第２ボス
10 支持部
11 第１支持台
12 第２支持台
13 中央支持台
14a 第１連結具
14b 第２連結具
15a 第１駆動モータ
15b 第２駆動モータ
16a 第１ベルトケース
16b 第２ベルトケース
17 ガイドレール
18 第１電極部
19 第２電極部
20 繰出部
21 走行台車
22 支持フレーム
23a 第１リール支持体
23b 第２リール支持体
24a 第１リール
24b 第２リール
25a 強化繊維
25a 強化繊維
26a 第１繰出器
26b 第２繰出器
27 案内ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスなどの気体を高圧状態で収容可能としている高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法に関するものであり、特に、比較的長尺で大容量としている高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、燃料電池自動車などの燃料として使用する水素などの供給に用いるために、アルミニウムや高密度ポリエチレンからなるライナの外側面に、エポキシ樹脂等の接着剤を付着した炭素繊維等の強化繊維を巻き付けて耐圧シェルを形成した高圧タンクが用いられている。
【０００３】
このような高圧タンクではさらなる高耐圧化が要求されており、かかる高耐圧化の要求に応えるために、本発明者らは、ライナへの強化繊維の巻き付けの際に、強化繊維に加える張力を調整することによって高耐圧化した高圧タンクを提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この高耐圧化した高圧タンクでは、ライナへの強化繊維の巻き付けの際にライナ内に水などの加圧媒体を注入し、この加圧媒体に加える圧力を調整しながら強化繊維の巻き付けを行っており、特に、加圧媒体を加温することによってライナを内部から加熱して、ライナの外周面に巻き付けた強化繊維に付着させている接着剤の加熱による硬化処理も同時に行うことができるようにもしている。
【特許文献１】国際公開第０４／０７０２５８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば水素ステーションなどの施設で用いられるような大容量の大型高圧タンクを製造する場合には、ライナ内に加圧媒体を注入すると、そのライナを回転自在に支持することが困難となるため、空のライナに対して強化繊維の巻き付けを行って、その後、強化繊維が巻き付けられたライナを収容可能とした加熱硬化装置で強化繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化させなければならなかった。
【０００６】
したがって、大型の高圧タンクを製造する場合には、ライナに強化繊維を巻き付ける工程と、巻き付けた接着剤付き強化繊維の接着剤を硬化させる硬化工程とが必要となることによって製造に要する時間が長くなり、作業効率が極めて悪いという問題があり、さらに大型のライナを収容可能とした加熱硬化装置を必要とすることによって製造コストが高騰するという問題があった。
【０００７】
本発明者らはこのような現状に鑑み、大型の高圧タンクを低コストで製造可能とすべく開発を行い、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高圧タンクでは、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンクにおいて、シェルを形成する際に、ライナのボスに設けた貫通口からライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、ライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることにより接着剤を漸次硬化させてシェルを形成した。
【０００９】
また、本発明の高圧タンクの製造装置では、支持したライナを所定の回転速度で回転させる支持手段と、ライナの外周面に巻き付ける繊維を繰り出す繰出手段を備え、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けてシェルを形成する高圧タンクの製造装置において、ライナを内部から加熱する発熱手段をライナの内部に着脱自在に配設し、ライナの外周面に繊維を巻き付ける際に発熱手段でライナを内部から加熱することにより接着剤を硬化させながらシェルを形成することとした。しかも、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成したことにも特徴を有するものである。
【００１０】
さらに、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）発熱手段はワイヤ状の発熱体で構成したこと。
（２）発熱体は、ライナの内周面に当接させていること。
（３）発熱体には、高発熱領域と低発熱領域とを設けていること。
（４）繰出手段から繰り出した繊維に所定の電流を通電させる通電手段を設けたこと。
（５）ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気する送気手段を設けたこと。
【００１１】
また、本発明の高圧タンクの製造方法では、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルが形成された高圧タンクの製造方法において、ライナの内部にはライナを内部から加熱する発熱手段を着脱自在に配設し、シェルを形成する際に、発熱手段でライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることとした。しかも、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成していることにも特徴を有するものである。
【００１２】
さらに、ライナに巻き付ける繊維に通電していることにも特徴を有し、ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気していることにも特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンクにおいて、シェルを形成する際に、ライナのボスに設けた貫通口からライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、ライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることにより接着剤を漸次硬化させてシェルを形成したことによって、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化を促すことができるので、製造に要する時間を大幅に削減することができる。しかも、接着剤の硬化処理に必要であった加熱硬化装置を不要として製造コストを大きくて低減できるので、安価な高圧タンクを提供可能とすることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、支持したライナを所定の回転速度で回転させる支持手段と、ライナの外周面に巻き付ける繊維を繰り出す繰出手段を備え、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けてシェルを形成する高圧タンクの製造装置において、ライナを内部から加熱する発熱手段をライナの内部に着脱自在に配設し、ライナの外周面に繊維を巻き付ける際に発熱手段でライナを内部から加熱することにより接着剤を硬化させながらシェルを形成することによって、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化させることができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の高圧タンクの製造装置において、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成したことによって、発熱手段のライナへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱手段を装着したライナのハンドリング性を向上させることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置において、発熱手段をワイヤ状の発熱体で構成したことによって、ボスに設けた貫通口が比較的小径であっても、ライナ内に発熱体を確実に、かつ容易に設置できる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の高圧タンクの製造装置において、発熱体をライナの内周面に当接させることによって、発熱体で生成した熱による加熱効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、請求項４または請求項５に記載の高圧タンクの製造装置において、発熱体には高発熱領域と低発熱領域とを設けていることによって、発熱体の発熱量の調整を行いやすくすることができる。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置において、製造装置の繰出手段から繰り出した繊維に所定の電流を通電させる通電手段を設けたことによって、通電にともなって繊維を加熱することができ、繊維に付着させている接着剤を低粘性として繊維をライナに巻き付けやすくすることができる。
【００２０】
請求項８記載の発明によれば、請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置において、ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気する送気手段を設けたことによって、送気した空気で余分な接着剤を拡散させて接着剤の量が場所ごとに不均一となることを防止するとともに、接着剤に混入した気泡（ボイド）を除去することができる。
【００２１】
請求項９記載の発明によれば、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルが形成された高圧タンクの製造方法において、ライナの内部にはライナを内部から加熱する発熱手段を着脱自在に配設し、シェルを形成する際に、発熱手段でライナを内部から加熱しながらライナの外周面に繊維を巻き付けることによって、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を加熱して硬化を促すことができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００２２】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の高圧タンクの製造方法において、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成していることによって、発熱手段のライナへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱手段を装着したライナのハンドリング性を向上させることができる。
【００２３】
請求項１１記載の発明によれば、請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法において、ライナに巻き付ける繊維に通電していることによって、通電にともなって繊維を加熱することができ、繊維に付着させている接着剤を低粘性として繊維をライナに巻き付けやすくすることができる。
【００２４】
請求項１２記載の発明によれば、請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法において、ライナに繊維を巻き付ける際にライナに向けて空気を送気していることによって、送気した空気で余分な接着剤を拡散させて接着剤の量が場所ごとに不均一となることを防止するとともに、接着剤に混入した気泡を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の高圧タンク、及びその製造装置、並びに高圧タンクの製造方法では、所定形状のライナの外周面に、接着剤を付着した繊維を巻き付けてシェルを形成しているものであり、特に、ライナの内部には発熱手段を着脱自在に配設し、この発熱手段でライナを内部から加熱するようにしているものである。
【００２６】
このように、ライナを内側から加熱することによって、発熱手段で生成した熱を確実に接着剤に作用させることができるので、熱効率の向上を図ることができるだけでなく、ライナへの繊維の巻き付けと同時に、繊維に付着させている接着剤を硬化させることができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００２７】
特に、このように形成したシェルでは硬化工程を不要とすることができるだけでなく、シェルが形成されたタンクを収容して硬化させるための加熱硬化装置自体を不要とすることができるので、製造コストを大幅に削減できる。
【００２８】
しかも、発熱手段は、ライナの鏡板に設けたボスの貫通口からライナの内部に挿入するとともに、ボスで支持されるように構成することによって、発熱手段のライナへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱手段を装着したライナのハンドリング性を向上させることができる。
【００２９】
そして、発熱手段としてワイヤ状の発熱体を用いた場合には、とりわけボスによる発熱手段の支持構造を簡潔とすることができ、しかも、発熱体をライナの内周面に当接させた場合には、発熱体によるライナの加熱効率を向上させることができる。
【００３０】
さらに、発熱体には高発熱領域と低発熱領域とを設けることによって、発熱体の発熱量の調整を行いやすくすることができ、ライナを所定の加熱状態に維持しやすくすることができる。
【００３１】
また、本発明の高圧タンクの製造装置、及び高圧タンクの製造方法では、接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付ける際に、繊維に対して通電を行っている。このように、繊維に通電することによって繊維を加熱することができ、繊維に付着させている接着剤を低粘性として繊維をライナに巻き付けやすくすることができる。
【００３２】
さらに、繊維が巻き付けられた巻付部分に向けて空気を送気している。このように空気を送気することによって、送気された空気によって巻付部分における余分な接着剤を拡散させて接着剤の量が場所ごとに不均一となることを防止するとともに、接着剤に生じた気泡を除去することができる。
【００３３】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに詳説する。図１は本実施形態の高圧タンク製造装置Ａの概略を示した斜視図、図２は同正面図、図３は縦断面図である。
【００３４】
高圧タンク製造装置Ａは、図１及び図２に示すように、ライナＢを支持する支持手段である支持部10と、この支持部10で支持されたライナＢの外周面に巻き付ける強化繊維を繰り出す繰出手段である繰出部20を有している。
【００３５】
ここで、ライナＢは、アルミニウムやステンレスなどの金属製、または高密度ポリエチレンなどの有機素材製の円筒状容器であって、一端に第１鏡板1aを有するとともに、他端に第２鏡板1bを有し、対向配置した第１鏡板1aと第２鏡板1bとを筒状の胴部1cで一体的に連結して構成している。
【００３６】
特に、第１鏡板1a及び第２鏡板1bにはそれぞれ貫通口2a,2bを有する第１ボス3a及び第２ボス3bを設けており、この貫通口2a,2bを介してライナＢの内部は、ライナＢの外部と連通している。
【００３７】
支持部10は、ライナＢの第１鏡板1a側を支持する第１支持台11と、ライナＢのライナＢの第２鏡板1b側を支持する第２支持台12と、この第１支持台11と第２支持台12との間に位置させた中央支持台13とで構成している。
【００３８】
第１支持台11及び第２支持台12は、中央支持台13の端部にそれぞれ一体的に連結して構成しており、ライナＢを第１支持台11と第２支持台12の間に架設状態に支持するようにしている。ここで、本実施形態のライナＢはステンレス製で、直径355mm×長さ5750mm、肉厚9mmで、重量420kgであり、支持部10はこのようなライナＢを支持可能としている。
【００３９】
第１支持台11には、ライナＢの第１鏡板1aの第１ボス3aと連結するとともに、第１支持台11に対して回転自在とした第１連結具14aを設けており、この第１連結具14aは、第１支持台11に装着した第１駆動モータ15aによって回転可能としている。符号16aは、第１連結具14aと第１駆動モータ15aとを連動連結する第１連結ベルトを収容した第１ベルトケースである。
【００４０】
第２支持台12には、ライナＢの第２鏡板1bの第２ボス3bと連結するとともに、第２支持台12に対して回転自在とした第２連結具14bを設けており、この第２連結具14bは、第２支持台12に装着した第２駆動モータ15bによって回転可能としている。符号16bは、第２連結具14bと第２駆動モータ15bとを連動連結する第２連結ベルトを収容した第２ベルトケースである。
【００４１】
特に、第１支持台11と第２支持台12とは互いに鏡面対称に設け、第１鏡板1aの回転軸と、第２鏡板1bの回転軸とが同一直線上に位置するようにして、第１支持台11と第２支持台12とによって両端を支持されたライナＢを所要の速度で回転させるようにしている。ライナＢの回転は、図示しない制御部によって第１駆動モータ15aと第２駆動モータ15bとを制御して行っている。
【００４２】
中央支持台13は、その上面において繰出部20を第１支持台11と第２支持台12との間で進退移動させるようにしており、中央支持台13の上面には、進退移動する繰出部20用のガイドレール17,17を設けている。
【００４３】
繰出部20は、中央支持台13上をガイドレール17,17に沿って進退移動する走行台車21と、走行台車21に立設した支持フレーム22と、走行台車21上に設けた第１リール支持体23a及び第２リール支持体23bと、この第１リール支持体23a及び第２リール支持体23bにそれぞれ装着された第１リール24a及び第２リール24bから引き出した強化繊維25a,25bにそれぞれ所要の張力を負荷して繰り出し可能とした第１繰出器26aと第２繰出器26bをそれぞれ設けている。
【００４４】
本実施形態では、繰出部20の第１繰出器26aと第２繰出器26bとにより各１本ずつ計２本の強化繊維25a,25bを繰り出し可能としているが、１本の強化繊維を繰り出すように構成してもよいし、３本以上の強化繊維を繰り出すように構成してもよい。
【００４５】
ここで、本実施形態で使用する強化繊維25a,25bには炭素繊維を用いているが、それ以外にもアラミド繊維、ガラス繊維、ＰＢＯ繊維等を用いてもよいし、これらを複合させた繊維を用いてもよい。
【００４６】
さらに、強化繊維25a,25bには接着剤としてはエポキシ樹脂を付着させており、特に本実施形態では、強化繊維25a,25bにあらかじめエポキシ樹脂を付着含浸させたプリプレグを用いている。すなわち、第１リール24a及び第２リール24bは、ロール状に巻き回したプリプレグで構成している。
【００４７】
なお、接着剤としてはエポキシ樹脂に限定するものではなく、それ以外の接着性樹脂を用いてもよく、例えば、紫外線により硬化する紫外線硬化タイプの接着性樹脂を使用することもできる。また、プリプレグを用いるのではなく、第１リール24a及び第２リール24bから引き出した強化繊維25a,25bに所要の接着剤を塗着させるようにしてもよい。
【００４８】
走行台車21には、底面側にガイドレール17,17に沿って転動する転動輪（図示せず）を設けており、転動輪の少なくとも１つは図示しない駆動モータに連動連結した駆動輪として、駆動モータの正転駆動または反転駆動の動作制御を行うことによってガイドレール17,17に沿って走行台車21を進退操作可能としている。走行台車21の進退操作も、図示しない制御部で行うようにしている。
【００４９】
なお、走行台車21に駆動モータを設けて進退自在とするのではなく、中央支持台13に走行台車21を進退移動させる移動手段、例えば牽引装置やリニアスライダを設けて、走行台車21を進退操作するようにしてもよい。
【００５０】
走行台車21に対して立設した支持フレーム22は、図３に示すように所定高さに第１繰出器26aと第２繰出器26bとを配設するために設けており、第１繰出器26a及び第２繰出器26bはそれぞれ支持フレーム22の所定高さに配置している。
【００５１】
第１繰出器26a及び第２繰出器26bには、強化繊維25a,25bに所要の張力を加える張力発生用ローラ（図示せず）を設けて、所要の張力を作用させながら案内ローラ27から繰り出すようにしている。
【００５２】
以下において、本発明の要部について詳説する。本発明では、上記した高圧タンク製造装置Ａの第１連結具14aと第２連結具14bとを用いてライナＢを第１支持台11と第２支持台12との間に横架状態に装着し、ライナＢを回転自在としている。
【００５３】
そして、横架状態としたライナＢには、ライナＢに設けた貫通口2a,2bからライナＢ内に挿入可能とした発熱体H1を挿入し、この発熱体H1の両端を第１鏡板1aの第１ボス3aと第２鏡板1bの第２ボス3bとを利用して架設状態に装着して支持するようにしている。
【００５４】
図１及び図２中、18は第１鏡板1a側の発熱体H1の端部と接続する第１電極部であり、19は第２鏡板1b側の発熱体H1の端部と接続する第２電極部であり、第１電極部18と第２電極部19に接続した発熱体H1を所定温度に加熱するようにしている。発熱体H1の加熱制御も、図示しない制御部で行うようにしている。
【００５５】
本実施形態では、発熱体H1、第１電極部18、第２電極部19は、ライナＢとともに回転しないようにしているが、ライナＢとともに回転するようにしてもよい。
【００５６】
そして、ライナＢの内側に設置した発熱体H1によってライナＢの表面温度が８０〜１２０℃程度となるように加熱しながらライナＢを回転させ、繰出部20から繰り出した強化繊維25a,25bをライナＢの外周面に巻き付けて、ライナＢにシェルを形成している。
【００５７】
このように、ライナＢの内側に設置した発熱体H1によってライナＢを内側から加熱することによって、発熱体H1で生成した熱を強化繊維25a,25bに付着したエポキシ樹脂に確実に作用させることができるので、熱効率の向上を図ることができるだけでなく、ライナＢへの強化繊維25a,25bの巻き付けと同時に、強化繊維25a,25bに付着させているエポキシ樹脂を加熱によって硬化させることができるので、製造に要する時間を大幅に削減して製造効率の向上を図ることができる。
【００５８】
特に、シェルの形成後にシェルが形成されたライナＢを加熱硬化させる加熱硬化装置を用いることなくエポキシ樹脂を硬化させることができるので、加熱硬化装置を不要として製造コストを削減できる。
【００５９】
ちなみに、従来のようにライナＢを内側から加熱することなく強化繊維25a,25bの巻き付けを行って、加熱硬化装置での硬化処理を行った場合には、巻き付けに約４時間、硬化に約４時間の時間を要していたが、本実施形態の高圧タンク製造装置Ａで巻き付けを行って、そのまま発熱体H1でエポキシ樹脂を硬化させた場合には、硬化時間を約１時間とすることができ、約３７％の時間削減が可能となった。
【００６０】
本実施形態では、発熱体H1は、図１及び図２に示すように内部にニクロム線などの発熱体を収容した棒状ヒータで構成しているが、他の実施形態として、図４に示すように、ワイヤ状の発熱体H2を用い、しかも、発熱体H2を第１鏡板1aに設けた第１ボス3aと第２鏡板1bに設けた第２ボス3bとの間に吊下状態に架設してもよい。
【００６１】
このように発熱体H2を吊下状態に架設することによって発熱体H2をライナＢに可及的に近接させて、発熱体H2によるライナＢの加熱効率を向上させるようにしてもよい。
【００６２】
さらに、図５に示すように、ワイヤ状の発熱体H3をライナの内周面に当接させて配設した場合には、発熱体H3によるライナＢの加熱効率をさらに向上させることができ、ライナＢの加熱に要するエネルギーを抑制して、省エネルギー化を図ることができる。
【００６３】
また、図４に示すように、発熱体H2には、所要の位置に高発熱領域h1と低発熱領域h2とを設けることによって、発熱体H2の発熱量の調整を行いやすくすることができ、ライナＢを所定の加熱状態に維持しやすくすることができる。本実施形態では、発熱体H2はニクロム線で構成しており、小径のニクロム線で高発熱領域h1を構成し、大径のニクロム線で低発熱領域h2を構成している。
【００６４】
なお、低発熱領域h2では発熱を行わず、高発熱領域h1だけで発熱するように、所要の位置に発熱器を配置して発熱体を構成してもよい。
【００６５】
また、発熱体H1,H2,H3が挿入されたライナＢ内には、窒素ガスなどの不活性ガスを送気して、発熱体H1,H2,H3及びライナＢの内周面が酸化することを防止することが望ましい。さらに、ライナＢの内周面には、吸熱性を向上させるための表面処理などを施しておくことが望ましい。
【００６６】
上記したように、本実施形態では、強化繊維25a,25bにあらかじめエポキシ樹脂を付着含浸させたプリプレグを用いており、強化繊維25a,25bに付着含浸させたエポキシ樹脂が十分に加熱されていない場合には、エポキシ樹脂の粘性が高く強化繊維25a,25bの変形性が十分でないことがあるので、第１リール支持体23a及び第２リール支持体23bには十分に加熱した第１リール24a及び第２リール24bをそれぞれ装着するようにしているが、さらに、本実施形態では、第１繰出器26a及び第２繰出器26bから繰り出された強化繊維25a,25bをそれぞれ加熱するようにしている。
【００６７】
特に、本実施形態では、図３に示すように、第１繰出器26a及び第２繰出器26bから繰り出された強化繊維25a,25bに通電することによって加熱している。
【００６８】
すなわち、第１繰出器26aには、案内ローラ27に所要の電圧を印加する第１電源装置31を設けて、第１繰出器26aから繰り出される強化繊維25aに所要の電圧を印加するとともに、ライナＢまたはライナＢの表面の強化繊維25aに所定の電圧を印加する第２電源装置（図示せず）を設けて、第１繰出器26aから繰り出された強化繊維25aに通電している。
【００６９】
図３中、32はライナＢまたはライナＢの表面の強化繊維25aに第２電源装置から出力された所定の電圧を印加するブラシ体であって、本実施形態では、第２電源装置では接地電位を印加するようにしている。第２繰出器26bも第１繰出器26aと同様に構成しており、詳細な説明は省略する。
【００７０】
このように強化繊維25a,25bに通電することによって強化繊維25a,25bを極めて容易に加熱することができ、強化繊維25a,25bに付着させているエポキシ樹脂を低粘性として強化繊維25a,25bをライナＢに巻き付けやすくすることができる。
【００７１】
強化繊維25a,25bの加熱にともなって十分に溶融したエポキシ樹脂には、強化繊維25a,25bの巻き付けにともなって空気を咬み込みやすく、空気の咬み込にともなってエポキシ樹脂には気泡が発生する、
この気泡を巻き込んで強化繊維25a,25bをライナＢに巻き付けた場合には、気泡が残留した状態でエポキシ樹脂が硬化することによって、高圧タンクの使用時に発生するシェルの破壊の基点となるおそれがある。
【００７２】
そこで、本実施形態では、ライナＢに強化繊維25a,25bを巻き付ける際に、ライナＢに向けて空気の送気を行って、少なくとも強化繊維25a,25bが巻き付けられる部分における気泡を除去している。
【００７３】
しかも、ライナＢに向けて空気の送気を行うことによって、送気された空気によってライナＢの表面に浸潤した余分なエポキシ樹脂をライナＢの表面に拡散させることができ、エポキシ樹脂の量がライナＢの場所ごとに不均一となることを防止できる。
【００７４】
本実施形態では、図３に示すように、走行台車21に立設した支持フレーム22の頂部に送風口35を設け、支持フレーム22の内部に設けた送風機（図示せず）で生成した送風をライナＢに向けて送出するようにしている。
【００７５】
さらに、本実施形態では、ライナＢを挟んで支持フレーム22に対向させて補助フレーム22'を走行台車21に立設し、補助フレーム22'の頂部に送風口35'を設け、補助フレーム22'の内部に設けた送風機（図示せず）で生成した送風をライナＢに向けて送出するようにしている。
【００７６】
ライナＢに向けて送風する送風手段は、上記したように繰出部20に設けるだけでなく、適宜の位置に設けてライナＢに向けて送風するようにしてもよい。
【００７７】
また、ライナＢの外周には、送風手段だけでなく適宜の発熱手段を配置して、上記した発熱体H1,H2,H3以外にライナＢの外周面側からエポキシ樹脂を加熱するようにしてもよい。
【００７８】
上記したように、本実施形態の高圧タンク製造装置Ａでは、発熱手段である発熱体H1,H2,H3をライナＢの第１鏡板1aに設けた第１ボス3aの貫通口2a及び／または第２鏡板1bに設けた第２ボス3bの貫通口2bからライナＢの内部に挿入するとともに、第１ボス3a及び／または第２ボス3bで支持されるように構成することによって、発熱体H1,H2,H3のライナＢへの着脱を極めて容易に行うことができるとともに、発熱体H1,H2,H3を装着したライナＢのハンドリング性を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、ライナＢは第１支持台11と第２支持台12との間に横架状態に装着しているが、たとえば、ライナＢを起立させて発熱体H1,H2,H3を一方のボスまたはその周辺に吊下状態に配設するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る高圧タンク製造装置の概略を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る高圧タンク製造装置の一部切欠正面概略図である。
【図３】本発明に係る高圧タンク製造装置の概略を示した縦断面図である。
【図４】発熱体の配設形態の説明図である。
【図５】発熱体の配設形態の説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ａ 高圧タンク製造装置
Ｂ ライナ
H1 発熱体
1a 第１鏡板
1b 第２鏡板
1c 胴部
3a 第１ボス
3b 第２ボス
10 支持部
11 第１支持台
12 第２支持台
13 中央支持台
14a 第１連結具
14b 第２連結具
15a 第１駆動モータ
15b 第２駆動モータ
16a 第１ベルトケース
16b 第２ベルトケース
17 ガイドレール
18 第１電極部
19 第２電極部
20 繰出部
21 走行台車
22 支持フレーム
23a 第１リール支持体
23b 第２リール支持体
24a 第１リール
24b 第２リール
25a 強化繊維
25a 強化繊維
26a 第１繰出器
26b 第２繰出器
27 案内ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンクにおいて、
前記シェルを形成する際に、前記ライナのボスに設けた貫通口から前記ライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、前記ライナを内部から加熱しながら前記ライナの外周面に前記繊維を巻き付けることにより前記接着剤を漸次硬化させて前記シェルを形成したことを特徴とする高圧タンク。
【請求項２】
支持したライナを所定の回転速度で回転させる支持手段と、
前記ライナの外周面に巻き付ける繊維を繰り出す繰出手段を備え、
接着剤を付着した前記繊維を前記ライナの外周面に巻き付けてシェルを形成する高圧タンクの製造装置において、
前記ライナを内部から加熱する発熱手段を前記ライナの内部に着脱自在に配設し、
前記ライナの外周面に前記繊維を巻き付ける際に前記発熱手段で前記ライナを内部から加熱することにより前記接着剤を硬化させながら前記シェルを形成することを特徴とする高圧タンクの製造装置。
【請求項３】
前記発熱手段は、前記ライナの鏡板に設けたボスの貫通口から前記ライナの内部に挿入するとともに、前記ボスで支持されるように構成したことを特徴とする請求項２記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項４】
前記発熱手段はワイヤ状の発熱体で構成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項５】
前記発熱体は、前記ライナの内周面に当接させていることを特徴とする請求項４記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項６】
前記発熱体には、高発熱領域と低発熱領域とを設けていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項７】
前記繰出手段から繰り出した前記繊維に所定の電流を通電させる通電手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項８】
前記ライナに前記繊維を巻き付ける際に前記ライナに向けて空気を送気する送気手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項９】
接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルが形成された高圧タンクの製造方法において、
前記ライナの内部には前記ライナを内部から加熱する発熱手段を着脱自在に配設し、
前記シェルを形成する際に、前記発熱手段で前記ライナを内部から加熱しながら前記ライナの外周面に前記繊維を巻き付けることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【請求項１０】
前記発熱手段は、前記ライナの鏡板に設けたボスの貫通口から前記ライナの内部に挿入するとともに、前記ボスで支持されるように構成していることを特徴とする請求項９記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項１１】
前記ライナに巻き付ける繊維に通電していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項１２】
前記ライナに前記繊維を巻き付ける際に前記ライナに向けて空気を送気していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項１】
接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルを形成した高圧タンクにおいて、
前記シェルを形成する際に、前記ライナのボスに設けた貫通口から前記ライナの内部に発熱手段を挿入して配設し、前記ライナを内部から加熱しながら前記ライナの外周面に前記繊維を巻き付けることにより前記接着剤を漸次硬化させて前記シェルを形成したことを特徴とする高圧タンク。
【請求項２】
支持したライナを所定の回転速度で回転させる支持手段と、
前記ライナの外周面に巻き付ける繊維を繰り出す繰出手段を備え、
接着剤を付着した前記繊維を前記ライナの外周面に巻き付けてシェルを形成する高圧タンクの製造装置において、
前記ライナを内部から加熱する発熱手段を前記ライナの内部に着脱自在に配設し、
前記ライナの外周面に前記繊維を巻き付ける際に前記発熱手段で前記ライナを内部から加熱することにより前記接着剤を硬化させながら前記シェルを形成することを特徴とする高圧タンクの製造装置。
【請求項３】
前記発熱手段は、前記ライナの鏡板に設けたボスの貫通口から前記ライナの内部に挿入するとともに、前記ボスで支持されるように構成したことを特徴とする請求項２記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項４】
前記発熱手段はワイヤ状の発熱体で構成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項５】
前記発熱体は、前記ライナの内周面に当接させていることを特徴とする請求項４記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項６】
前記発熱体には、高発熱領域と低発熱領域とを設けていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項７】
前記繰出手段から繰り出した前記繊維に所定の電流を通電させる通電手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項８】
前記ライナに前記繊維を巻き付ける際に前記ライナに向けて空気を送気する送気手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高圧タンクの製造装置。
【請求項９】
接着剤を付着した繊維をライナの外周面に巻き付けることによりシェルが形成された高圧タンクの製造方法において、
前記ライナの内部には前記ライナを内部から加熱する発熱手段を着脱自在に配設し、
前記シェルを形成する際に、前記発熱手段で前記ライナを内部から加熱しながら前記ライナの外周面に前記繊維を巻き付けることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【請求項１０】
前記発熱手段は、前記ライナの鏡板に設けたボスの貫通口から前記ライナの内部に挿入するとともに、前記ボスで支持されるように構成していることを特徴とする請求項９記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項１１】
前記ライナに巻き付ける繊維に通電していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法。
【請求項１２】
前記ライナに前記繊維を巻き付ける際に前記ライナに向けて空気を送気していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の高圧タンクの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３００１９４（Ｐ２００６−３００１９４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２１９５９（Ｐ２００５−１２１９５９）
【出願日】平成１７年４月２０日（２００５．４．２０）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２０日（２００５．４．２０）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]