高圧タンクの製造方法
【課題】ライナーの形状劣化を抑制して高圧タンクを製造する技術を提供する。
【解決手段】中空のライナーの表面に、加熱することにより消失するロストワックス層を形成し、ロストワックス層の表面を覆うように、熱硬化性樹脂が未硬化状態で含まれる炭素繊維材を巻き付けて炭素繊維巻き付け層を形成し、炭素繊維巻き付け層の形成後に、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、ロストワックスを消失させる。ロストワックス消失によって、ライナーと炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成される。
【解決手段】中空のライナーの表面に、加熱することにより消失するロストワックス層を形成し、ロストワックス層の表面を覆うように、熱硬化性樹脂が未硬化状態で含まれる炭素繊維材を巻き付けて炭素繊維巻き付け層を形成し、炭素繊維巻き付け層の形成後に、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、ロストワックスを消失させる。ロストワックス消失によって、ライナーと炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中空のライナーの外側に、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を炭素繊維に含浸させたプリプレグを巻き付けた後に、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることにより、高圧タンクを製造する方法が知られている。
【０００３】
図３は、従来の高圧タンクの製造方法における問題点について示す説明図である。なお、この図は、説明をわかり易くするために、製造された高圧タンクの一部のみを拡大して示す説明図である。図に示すように、ライナー１０にプリプレグを巻き付けてＣＦ巻き付け部（熱硬化樹脂未硬化）２０を形成した後、加熱して熱硬化樹脂を硬化させた場合、炭素繊維（ＣＦ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）のみが硬化されるだけでなく、硬化された炭素繊維がライナーにも固着（接着）される場合もある。このように、ライナーに炭素繊維が接着されると、その接着開始部の近傍のライナーの変形が発生して、ライナーの形状劣化が発生する、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記ライナーの形状劣化を抑制して高圧タンクを製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
高圧タンクの製造方法であって、
中空のライナーの表面に、加熱することにより消失するロストワックス層を形成する工程と、
前記ロストワックス層の表面を覆うように、熱硬化性樹脂が未硬化状態で含まれる炭素繊維材を巻き付けて炭素繊維巻き付け層を形成する工程と、
前記炭素繊維巻き付け層の形成後に、加熱により前記熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、前記ロストワックスを消失させる工程と、
を備え、
前記ロストワックス消失によって、前記ライナーと前記炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成されることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
適用例１の高圧タンクの製造方法によれば、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、ロストワックスを消失させることによって、ライナーと炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成されることになり、ライナーと炭素繊維巻き付け層とが固着（接着）してしまうことを抑制することが可能となる。これにより、ライナーの形状劣化を抑制して高圧タンクを製造することが可能となる。
【０００８】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧タンクの製造方法、製造された高圧タンク、これを備える燃料電池システムなどの種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】高圧タンクの製造工程の実施形態を示す説明図である。
【図２】作製した高圧タンクの断面を示す説明図である。
【図３】従来の高圧タンクの製造方法における問題点について示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、高圧タンクの製造工程の実施形態を示す説明図である。なお、この図は、説明をわかり易くするために、製造する高圧タンクの一部の断面のみを拡大して示している。
【００１１】
［１］まず、中空のライナー１０の表面に、加熱することにより溶解・揮発し消失するロストワックス３０を塗布しておく。ロストワックスとしては、例えば、主成分はロウで、具体的には高級脂肪酸と１価または２価の高級アルコールとのエステル（例えば、セロチン酸ミリシル、ミリシルアルコール、オレイン酸、セチルアルコール等）が用いられる。ロストワックスの厚さは３ｍｍ以下が好ましい。ライナーと、このあと巻き付けるプリプレグとの間に３ｍｍ以上の隙間があると、ライナーの変形が大きくなりライナー劣化が問題となるというシミュレーション結果があるからである。
［２］次に、ロストワックス３０が塗布された層の表面を覆うように、プリプレグを巻き付けて炭素繊維（ＣＦ）巻き付け層２０を形成する。プリプレグは、従来例でも述べたように、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が含浸された炭素繊維である。ただし、この場合は、炭素繊維に含浸されている熱硬化性樹脂は未硬化状態である。
［３］そして、上記のようにして炭素繊維まき付け層２０の形成後、全体を加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させる。このとき、これと同時に、ロストワックス３０が融解し揮発して消失する。
以上の［１］〜［３］の工程により作製された高圧タンクは、ロストワックス３０が消失した部分、すなわち、ライナー１０と、炭素繊維巻き付け層２０との間に間隙が形成されることになり、ライナーと炭素繊維巻き付け層２０とが接着することを抑制することが可能となる。これにより、ライナーの変形劣化を抑制することが可能となる。
【００１２】
図２は、作製した高圧タンクの断面を示す説明図である。図２（Ａ）は比較例としてロストワックス無しの場合を示し、図２（Ｂ）はロストワックスを２ｍｍ厚で塗布した場合を示している。図からわかるように、ロストワックス無しの場合には、ライナー１０に変形が発生している(図中実線円で示した部分)のに対して、ロストワックスを塗布した場合には、ライナー変形が発生していないことがわかる。
【００１３】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００１４】
上記実施の形態では、ロストワックスとして、主成分はロウで、具体的には高級脂肪酸と１価または２価の高級アルコールとのエステル（例えば、セロチン酸ミリシル、ミリシルアルコール、オレイン酸、セチルアルコール等）が用いられるとして説明したが、これに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂の加熱硬化時に、融解、揮発して消失する部材であればよい。
【符号の説明】
【００１５】
１０…ライナー
２０…炭素繊維巻き付け層
３０…ロストワックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中空のライナーの外側に、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を炭素繊維に含浸させたプリプレグを巻き付けた後に、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることにより、高圧タンクを製造する方法が知られている。
【０００３】
図３は、従来の高圧タンクの製造方法における問題点について示す説明図である。なお、この図は、説明をわかり易くするために、製造された高圧タンクの一部のみを拡大して示す説明図である。図に示すように、ライナー１０にプリプレグを巻き付けてＣＦ巻き付け部（熱硬化樹脂未硬化）２０を形成した後、加熱して熱硬化樹脂を硬化させた場合、炭素繊維（ＣＦ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）のみが硬化されるだけでなく、硬化された炭素繊維がライナーにも固着（接着）される場合もある。このように、ライナーに炭素繊維が接着されると、その接着開始部の近傍のライナーの変形が発生して、ライナーの形状劣化が発生する、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記ライナーの形状劣化を抑制して高圧タンクを製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
高圧タンクの製造方法であって、
中空のライナーの表面に、加熱することにより消失するロストワックス層を形成する工程と、
前記ロストワックス層の表面を覆うように、熱硬化性樹脂が未硬化状態で含まれる炭素繊維材を巻き付けて炭素繊維巻き付け層を形成する工程と、
前記炭素繊維巻き付け層の形成後に、加熱により前記熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、前記ロストワックスを消失させる工程と、
を備え、
前記ロストワックス消失によって、前記ライナーと前記炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成されることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
適用例１の高圧タンクの製造方法によれば、加熱により熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、ロストワックスを消失させることによって、ライナーと炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成されることになり、ライナーと炭素繊維巻き付け層とが固着（接着）してしまうことを抑制することが可能となる。これにより、ライナーの形状劣化を抑制して高圧タンクを製造することが可能となる。
【０００８】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧タンクの製造方法、製造された高圧タンク、これを備える燃料電池システムなどの種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】高圧タンクの製造工程の実施形態を示す説明図である。
【図２】作製した高圧タンクの断面を示す説明図である。
【図３】従来の高圧タンクの製造方法における問題点について示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、高圧タンクの製造工程の実施形態を示す説明図である。なお、この図は、説明をわかり易くするために、製造する高圧タンクの一部の断面のみを拡大して示している。
【００１１】
［１］まず、中空のライナー１０の表面に、加熱することにより溶解・揮発し消失するロストワックス３０を塗布しておく。ロストワックスとしては、例えば、主成分はロウで、具体的には高級脂肪酸と１価または２価の高級アルコールとのエステル（例えば、セロチン酸ミリシル、ミリシルアルコール、オレイン酸、セチルアルコール等）が用いられる。ロストワックスの厚さは３ｍｍ以下が好ましい。ライナーと、このあと巻き付けるプリプレグとの間に３ｍｍ以上の隙間があると、ライナーの変形が大きくなりライナー劣化が問題となるというシミュレーション結果があるからである。
［２］次に、ロストワックス３０が塗布された層の表面を覆うように、プリプレグを巻き付けて炭素繊維（ＣＦ）巻き付け層２０を形成する。プリプレグは、従来例でも述べたように、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が含浸された炭素繊維である。ただし、この場合は、炭素繊維に含浸されている熱硬化性樹脂は未硬化状態である。
［３］そして、上記のようにして炭素繊維まき付け層２０の形成後、全体を加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させる。このとき、これと同時に、ロストワックス３０が融解し揮発して消失する。
以上の［１］〜［３］の工程により作製された高圧タンクは、ロストワックス３０が消失した部分、すなわち、ライナー１０と、炭素繊維巻き付け層２０との間に間隙が形成されることになり、ライナーと炭素繊維巻き付け層２０とが接着することを抑制することが可能となる。これにより、ライナーの変形劣化を抑制することが可能となる。
【００１２】
図２は、作製した高圧タンクの断面を示す説明図である。図２（Ａ）は比較例としてロストワックス無しの場合を示し、図２（Ｂ）はロストワックスを２ｍｍ厚で塗布した場合を示している。図からわかるように、ロストワックス無しの場合には、ライナー１０に変形が発生している(図中実線円で示した部分)のに対して、ロストワックスを塗布した場合には、ライナー変形が発生していないことがわかる。
【００１３】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【００１４】
上記実施の形態では、ロストワックスとして、主成分はロウで、具体的には高級脂肪酸と１価または２価の高級アルコールとのエステル（例えば、セロチン酸ミリシル、ミリシルアルコール、オレイン酸、セチルアルコール等）が用いられるとして説明したが、これに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂の加熱硬化時に、融解、揮発して消失する部材であればよい。
【符号の説明】
【００１５】
１０…ライナー
２０…炭素繊維巻き付け層
３０…ロストワックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タンクの製造方法であって、
中空のライナーの表面に、加熱することにより消失するロストワックス層を形成する工程と、
前記ロストワックス層の表面を覆うように、熱硬化性樹脂が未硬化状態で含まれる炭素繊維材を巻き付けて炭素繊維巻き付け層を形成する工程と、
前記炭素繊維巻き付け層の形成後に、加熱により前記熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、前記ロストワックスを消失させる工程と、
を備え、
前記ロストワックス消失によって、前記ライナーと前記炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成されることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【請求項１】
高圧タンクの製造方法であって、
中空のライナーの表面に、加熱することにより消失するロストワックス層を形成する工程と、
前記ロストワックス層の表面を覆うように、熱硬化性樹脂が未硬化状態で含まれる炭素繊維材を巻き付けて炭素繊維巻き付け層を形成する工程と、
前記炭素繊維巻き付け層の形成後に、加熱により前記熱硬化性樹脂を硬化させるとともに、前記ロストワックスを消失させる工程と、
を備え、
前記ロストワックス消失によって、前記ライナーと前記炭素繊維巻き付け層との間に間隙が形成されることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１５７９９１（Ｐ２０１１−１５７９９１Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１３４（Ｐ２０１０−１８１３４）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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