高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法及び高圧タンク
【課題】２つの分割体の両溶着端部の間の隙間を無くすように接合する高圧タンク用ライナーの製造装置等を提供する。
【解決手段】高圧タンク用ライナーの製造装置は、第１及び第２の分割体１０，２０の両溶着端部を対向接触させてなるレーザー溶着部３０を直接外周側から保持する押さえ治具４０と、第１の分割体１０の内部にレーザー光５２を照射するレーザー源５０と、照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射する反射鏡６０が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸６２と、反射鏡付き回転軸６２を回転させる回転手段６４と、第２の分割体２０を把持する把持具７０と、把持具７０に設けられ第２の分割体２０に対し振動を加える振動発振機７２を有する。
【解決手段】高圧タンク用ライナーの製造装置は、第１及び第２の分割体１０，２０の両溶着端部を対向接触させてなるレーザー溶着部３０を直接外周側から保持する押さえ治具４０と、第１の分割体１０の内部にレーザー光５２を照射するレーザー源５０と、照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射する反射鏡６０が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸６２と、反射鏡付き回転軸６２を回転させる回転手段６４と、第２の分割体２０を把持する把持具７０と、把持具７０に設けられ第２の分割体２０に対し振動を加える振動発振機７２を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法及び高圧タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、高圧タンク３００等の高圧容器は、鉄等に比べ軽量であって強靱性を有するＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）部材が用いられ、中空のライナー３１０の表面にＦＲＰ部材からなるＦＲＰ層３２０が形成されている。ここで、ＦＲＰ部材は、例えば、繊維と樹脂を含み、プラスチックが強化されたものである。
【０００３】
図１１に示すように、ＦＲＰ層３２０を形成する方法として、例えば、フィラメントワインディング法（以下「ＦＷ法」ともいう）が知られており、このフィラメントワインディング法は、樹脂を含浸した繊維を、中空のライナー３１０に巻き付けて、ＦＲＰ層３２０を形成する方法である。ＦＲＰ層３２０を形成したのち、通常、熱硬化処理が施される。
【０００４】
上記中空のライナーは、例えば、２つ以上の分割体を接合することにより形成することができる。特許文献１には、樹脂組成物からなる２つ以上の分割体を接合して中空のライナーを形成することが記載され、樹脂組成物として、ポリアミド６、共重合ポリアミド、耐衝撃材を含むポリアミド樹脂組成物を用いることが記載されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、レーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる２つの樹脂成形体の溶着端部を対向させてレーザー溶着する方法が記載されている。溶着に際し、レーザー光は、ライナーの外周側から照射されている。
【０００６】
ところで、従来、樹脂組成物からなる２つの分割体１１０，１２０の溶着して中空のライナー２００を形成する一般的な方法は、例えば、図８に示すように、２つの分割体１１０，１２０の溶着端部を対向させ、さらに、対向接触させた両溶着端部からなるレーザー溶着部３０を露出させた状態で分割体１１０，１２０の一方を押さえ治具４０で押さえ、口金部１４，２４を貫通する回転軸（図示せず）によって分割体１１０，１２０を同時に回転させながら、レーザー源５０からのレーザー光５２を分割体１１０，１２０の外側からレーザー溶着部３０に照射し、２つの分割体１１０，１２０の溶着端部を溶着して中空のライナー２００を形成している。
【０００７】
上記方法をさらに詳細に説明すると、２つの分割体は、レーザー透過材からなる分割体１１０とレーザー吸収材からなる分割体１２０とからなり、図９に示すように、例えば、両分割体１１０，１２０の溶着端部は、それぞれ嵌合可能な段差切り欠き形状を有し、互いに段差切り欠き部を嵌め合わせることでレーザー溶着部３０が形成されている。そして、レーザー溶着部３０におけるレーザー透過材からなる分割体１１０にレーザー光５２が照射されると、分割体１１０を透過したレーザー光５２がレーザー吸収材からなる分割体１２０に到達し、レーザー光５２を吸収した分割体１２０の溶着端部が発熱して溶融するとともに、分割体１２０の発熱が分割体１１０の溶着端部に伝わり、分割体１１０の溶着端部も溶融して、分割体１１０，１２０の両溶着端部が溶融し混ざり合うことにより、分割体１１０，１２０が接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３０６０６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９１８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の樹脂組成物からなる２つの分割体を溶着して中空のライナーを形成する方法において、２つの分割体を対向接触させた時に、仮に、２つの分割体の両溶着端部の間に少なくとも一個所に隙間が発生した場合、レーザー光が照射されてレーザー吸収材からなる分割体が発熱しても、その熱が隙間のためにレーザー透過材からなる分割体に伝達されず、隙間が発生した個所の両溶着端部の溶着精度が低下するおそれがある。また、２つの分割体の対向接触個所の外側からレーザー光を照射するため、２つの分割体を保持する押さえ治具は、レーザー溶着部を直接押さえることができず、従って直接押さえた場合に比べ隙間の発生を抑制し難く、さらにレーザー照射面は外気に晒され冷却し易いため、溶着端部の発熱溶融個所は比較的狭く、また発熱溶融時間も比較的短くなることから、レーザー光を照射した両溶着端部のみ発熱して溶融接合されるため、仮に、それ以外の両溶着端部間に隙間が発生している場合でも、その状態で溶着による接合が進行してしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、少なくとも２つの分割体の両溶着端部の間の隙間を無くすように接合する高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法および高圧タンクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法及び高圧タンクは以下の特徴を有する。
【００１２】
（１）レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する押さえ治具と、第１の分割体に設けられた口金部を介して第１の分割体の内部にレーザー光を照射するレーザー源と、第２の分割体に設けられた口金部を介して第２の分割体内に挿入され、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射する反射鏡が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸と、反射鏡付き回転軸を回転させる回転手段と、を有する高圧タンク用ライナーの製造装置である。
【００１３】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から押さえ治具により保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。さらに、第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなる。これにより、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００１４】
（２）上記（１）に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、さらに、第２の分割体を把持しながら、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加える振動発振機を有する高圧タンク用ライナーの製造装置である。
【００１５】
第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体の溶着端部及び第２の分割体の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動発振機から振動を加えるので、さらに両溶着端部間の隙間を無くして接合することができる。
【００１６】
（３）上記（１）または（２）に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、さらに、反射鏡の角度を調整する反射鏡角度調整手段が設けられている高圧タンク用ライナーの製造装置である。
【００１７】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割端部の溶着端部との対向接触部分の幅に応じて、反射鏡角度調整手段を用いて反射鏡により反射されるレーザー光の幅を調整することができるので、両溶着端部の溶着に必要な量を十分に溶融させ、両溶着端部をより確実に溶着させることができる。
【００１８】
（４）レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する工程と、第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させるながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させて両溶着端部を溶着接合する工程と、を有する高圧タンク用ライナーの製造方法である。
【００１９】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。さらに、第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなる。これにより、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００２０】
（５）レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させた周回部を外周側から保持する工程と、第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させるながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、且つ、第２の分割体を把持しながら第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加え、両溶着端部を溶着接合する工程と、を有する高圧タンク用ライナーの製造方法である。
【００２１】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。また、第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなり、さらに、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体の溶着端部及び第２の分割体の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動発振機から振動を加えるので、さらに両溶着端部間の隙間を無くして接合することができる。
【００２２】
（６）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の高圧タンク用ライナーの製造装置または上記（４）又は（５）に記載の高圧タンク用ライナーの製造方法により２つの分割体を接合してなるライナーと、ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して硬化させてなる繊維強化樹脂層と、を有する高圧タンクである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、少なくとも２つの分割体の両溶着端部の間の隙間を無くすように接合される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態におけるライナー形成用のレーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の一例の断面図である。
【図１Ｂ】本発明に実施の形態おけるライナー形成用のレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の一例の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部との対向接触部の構造の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置の構成の一例を説明する概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態における反射鏡の角度を調整する反射鏡角度調整手段の構成の一例を示す概略構成図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態における反射鏡角度調整手段を用いて反射角度θ1にした時の反射されるレーザー光の幅を説明する図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態における反射鏡角度調整手段を用いて反射角度θ2にした時の反射されるレーザー光の幅を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の一例を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の他の例を説明するフローチャートである。
【図８】従来の高圧タンク用ライナーの製造方法の一例を説明する概略図である。
【図９】従来のレーザ透過材からなる分割体とレーザー吸収材からなる分割体の両溶着端部を嵌合させた部分にレーザー光を照射した際の溶着メカニズムを説明する図である。
【図１０】高圧タンクの構造の一例を説明する一部破断断面図である。
【図１１】図１０の一点破線で囲んだＸ部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
本実施の形態の高圧タンク用ライナーの製造装置及び高圧タンク用ライナーの製造方法では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体１０と、レーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体２０とを用い、図２に示すように、第１の分割体１０の溶着端部１２と第２の分割体２０の溶着端部２２とを対向接触させ、さらに溶着させて接合することにより、高圧タンク用ライナーを製造している。ここで、図２に示す溶着端部１２には、溶着端部２２の突出部と嵌合可能な切り欠き部が設けられており、両溶着端部１２，２２は嵌合した状態で溶着されて接合されている。
【００２７】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体１０としては、レーザーを透過する樹脂であれば如何なる樹脂でも良いが、例えば、ポリアミド系樹脂組成物が用いられ、ポリアミド系樹脂組成物としては、例えば、ωアミノ酸の重縮合反応で合成されるｎ−ナイロン、ジアミンとカルボン酸の共縮重合反応で合成されるｎ，ｍ−ナイロンが挙げられ、ｎ−ナイロンとしては、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２が挙げられ、ｎ，ｍ−ナイロンとしては、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ、ナイロン９Ｔ、ナイロンＭ５Ｔが挙げられ、その他、ナイロン６１２，ケプラー（デュポン社の登録商標、poly-p-phenyleneterephthalamide）、ノーメックス（デュポン社の登録商標、poly-m-phenyleneisoephthalamide）などが用いられる。
【００２８】
レーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体２０としては、レーザー光を吸収する樹脂またはレーザーを吸収する材料を含有する樹脂であれば如何なるものでも良く、例えば、上述したポリアミド系樹脂組成物、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂に、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入したものが挙げられる。
【００２９】
さらに、本実施の形態では、第１の分割体１０に用いるレーザー光に対して透過性を有する樹脂と第２の分割体２０に用いるレーザー光に対して吸収性を有する樹脂との透過率（％）の差が、３０％〜７０％であることが好ましい。ここで、透過率は、半導体レーザー（レーザー光の波長：５００〜１０００ｎｍ）を照射したときの透過率である。
【００３０】
また、第２の分割体２０の全体を、上述したレーザー光に対して吸収性を有する樹脂から成形してもよいが、例えば、第２の分割体２０の溶接端部のみをレーザー光に対して吸収性を有する樹脂を用いて成形してもよい。
【００３１】
本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置は、図３に示すように、第１の分割体１０の溶着端部と第２の分割体２０の溶着端部とを対向接触させてなる周回部であるレーザー溶着部３０を直接外周側から保持する押さえ治具４０と、第１の分割体１０に設けられた口金部を介して第１の分割体１０の内部にレーザー光５２を照射するレーザー源５０と、第２の分割体２０に設けられた口金部を介して第２の分割体２０内に挿入され、照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射する反射鏡６０が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸６２と、反射鏡付き回転軸６２を回転させる回転手段６４とを有する。
【００３２】
レーザー溶着部３０を直接外周側から押さえ治具により保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。また、第２の分割体２０内に挿入された反射鏡付き回転軸６２を回転させながら、反射鏡６０によって第１の分割体１０内に照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体１０及び第２の分割体２０の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなり、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００３３】
また、反射鏡付き回転軸６２を高速回転させることで、所定時間内に、両溶着端部の周回部全体にレーザー光を均一に照射することができるので、両溶接端部の周回部全体にほぼ均一に発熱を生じさせながら溶着を行うことができる。これにより、レーザー光による溶着が高速で且つ安定した溶着品質を確保することができる。ここで、本実施の形態における反射鏡付き回転軸６２の回転速度は、例えば、２〜３秒で１回転する速度で、６〜７回転させて溶着させ接合させること好ましいが、これに限るものではなく、レーザー光の強度と第２の分割体２０におけるレーザー光を吸収する樹脂の透過率に応じて適宜回転速度及び回転数が選択される。
【００３４】
本実施の形態におけるレーザー源５０から照射されるレーザー光５２の種類としては、レーザー光を透過させる透過樹脂材の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係で、透過樹脂材内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、ガラス：ネオジム３＋レーザー、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、Ｈ2レーザー、Ｎ2レーザー、半導体レーザー等のレーザー光をあげることができる。より好ましいレーザーとしては、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザー（レーザー光の波長：１０６０ｎｍ）や半導体レーザー（レーザー光の波長：５００〜１０００ｎｍ）が挙げられる。
【００３５】
本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置は、さらに、図３に示すように、第２の分割体２０を把持する把持具７０と、把持具７０に設けられ第１の分割体１０の口金部１４と第２の分割体２０の口金部２４を結ぶ軸方向に対して振動を加える振動発振機７２とが設けられている。
【００３６】
従って、第２の分割体２０内に挿入された反射鏡付き回転軸６２を回転させながら、反射鏡６０によって第１の分割体１０内に照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射させ、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体１０の溶着端部及び第２の分割体２０の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体１０の口金部１４と第２の分割体２０の口金部２４を結ぶ軸方向に対して振動発振機７２から振動を加えることにより、仮に、両溶着部の間に隙間が発生した場合でも溶着しながら隙間を無くして、常に隙間なしの接合が行われる。このように、反射鏡付き回転軸６２を高速回転させ、分割体内部からレーザー光を照射して溶着させ、且つ、分割体に振動を加えることにより、ライナーの生産性は飛躍的に向上する。
【００３７】
ここで、上述した把持具７０は、例えば、第２の分割体２０の口金部２４を挟むように把持する把持具であっても、また第２の分割体２０の外周部分を把持する把持具であってもよい。また、振動発振機７２として、例えば、超音波振動発振機を用いることができる。
【００３８】
また、本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置は、図４に示すように、さらに、反射鏡６０の角度を調整する反射鏡角度調整手段が設けられている。反射鏡角度調整手段は、図４に示すように、反射鏡付き回転軸６２に隣接して進退可能に駆動可能な軸６６であって、軸の先端には回動可能なヒンジが設けられ、ヒンジを介して反射鏡６０と接続されている。
【００３９】
これにより、例えば、第１の分割体の溶着端部と第２の分割端部の溶着端部との対向接触部分（例えば嵌合部分）の幅（図２に示す「レーザー照射範囲」に相当する）が狭い場合には、図４に示す軸６６を進出させて、図５Ａに示すように反射鏡６０を角度θ1に調整することで、反射されたレーザー光の幅を狭く調整してレーザー溶着部を効率よく溶着させることができる。一方、対向接触部分の幅が広い場合には、図４に示す軸６６を退行させて、図５Ｂに示すように反射鏡６０を角度θ2に調整することで、反射されたレーザー光の幅を広く調整してレーザー溶着端部全体を十分に溶着させることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の一例は、図６に示すように、レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を直接外周側から保持する工程（Ｓ１００）と、第２の分割体に設けられた口金部を介して一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を挿入する工程（Ｓ１０２）と、反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させて両溶着端部を溶着接合する工程（Ｓ１０４）と、を有する。
【００４１】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。また、レーザー光を周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなり、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００４２】
本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の他の一例は、図７に示すように、レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させた周回部を外周側から保持する工程（Ｓ１００）と、第２の分割体に設けられた口金部を介して一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を挿入する工程（Ｓ１０２）と、反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、且つ、第２の分割体を把持しながら第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を与え、両溶着端部を溶着接合する工程（Ｓ１０８）と、を有する。
【００４３】
図７に示す高圧タンク用ライナーの製造方法において、さらに、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体の溶着端部及び第２の分割体の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動発振機から振動が加えられるので、さらに両溶着端部間の隙間を無くして接合することができる。
【００４４】
本実施の形態における高圧タンクは、図３に示す高圧タンク用ライナーの製造装置または図６，７に示す高圧タンク用ライナーの製造方法により２つの分割体を接合してなるライナーと、ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して硬化させてなる繊維強化樹脂層と、を有する。
【００４５】
上述したように、従来に比べ、安定した溶着品質を有するライナーを高速で生産することができるので、品質の安定した高圧タンクの生産性が従来に比べ向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高圧タンクを用いる用途であれば、いかなる用途にも有効であるが、特に車両用の燃料電池に燃料ガスを供給するための高圧タンクに供することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 第１の分割体、１２，２２ 溶着端部、１４，２４ 口金部、２０ 第２の分割体、３０ レーザー溶着部、４０ 押さえ治具、５０ レーザー源、５２ レーザー光、６０ 反射鏡、６２ 反射鏡付き回転軸、６４ 回転手段、６６ 軸、７０ 把持具、７２ 振動発振機、３００ 高圧タンク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法及び高圧タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、高圧タンク３００等の高圧容器は、鉄等に比べ軽量であって強靱性を有するＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）部材が用いられ、中空のライナー３１０の表面にＦＲＰ部材からなるＦＲＰ層３２０が形成されている。ここで、ＦＲＰ部材は、例えば、繊維と樹脂を含み、プラスチックが強化されたものである。
【０００３】
図１１に示すように、ＦＲＰ層３２０を形成する方法として、例えば、フィラメントワインディング法（以下「ＦＷ法」ともいう）が知られており、このフィラメントワインディング法は、樹脂を含浸した繊維を、中空のライナー３１０に巻き付けて、ＦＲＰ層３２０を形成する方法である。ＦＲＰ層３２０を形成したのち、通常、熱硬化処理が施される。
【０００４】
上記中空のライナーは、例えば、２つ以上の分割体を接合することにより形成することができる。特許文献１には、樹脂組成物からなる２つ以上の分割体を接合して中空のライナーを形成することが記載され、樹脂組成物として、ポリアミド６、共重合ポリアミド、耐衝撃材を含むポリアミド樹脂組成物を用いることが記載されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、レーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる２つの樹脂成形体の溶着端部を対向させてレーザー溶着する方法が記載されている。溶着に際し、レーザー光は、ライナーの外周側から照射されている。
【０００６】
ところで、従来、樹脂組成物からなる２つの分割体１１０，１２０の溶着して中空のライナー２００を形成する一般的な方法は、例えば、図８に示すように、２つの分割体１１０，１２０の溶着端部を対向させ、さらに、対向接触させた両溶着端部からなるレーザー溶着部３０を露出させた状態で分割体１１０，１２０の一方を押さえ治具４０で押さえ、口金部１４，２４を貫通する回転軸（図示せず）によって分割体１１０，１２０を同時に回転させながら、レーザー源５０からのレーザー光５２を分割体１１０，１２０の外側からレーザー溶着部３０に照射し、２つの分割体１１０，１２０の溶着端部を溶着して中空のライナー２００を形成している。
【０００７】
上記方法をさらに詳細に説明すると、２つの分割体は、レーザー透過材からなる分割体１１０とレーザー吸収材からなる分割体１２０とからなり、図９に示すように、例えば、両分割体１１０，１２０の溶着端部は、それぞれ嵌合可能な段差切り欠き形状を有し、互いに段差切り欠き部を嵌め合わせることでレーザー溶着部３０が形成されている。そして、レーザー溶着部３０におけるレーザー透過材からなる分割体１１０にレーザー光５２が照射されると、分割体１１０を透過したレーザー光５２がレーザー吸収材からなる分割体１２０に到達し、レーザー光５２を吸収した分割体１２０の溶着端部が発熱して溶融するとともに、分割体１２０の発熱が分割体１１０の溶着端部に伝わり、分割体１１０の溶着端部も溶融して、分割体１１０，１２０の両溶着端部が溶融し混ざり合うことにより、分割体１１０，１２０が接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１３０６０６号公報
【特許文献２】特開２００９−１９１８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来の樹脂組成物からなる２つの分割体を溶着して中空のライナーを形成する方法において、２つの分割体を対向接触させた時に、仮に、２つの分割体の両溶着端部の間に少なくとも一個所に隙間が発生した場合、レーザー光が照射されてレーザー吸収材からなる分割体が発熱しても、その熱が隙間のためにレーザー透過材からなる分割体に伝達されず、隙間が発生した個所の両溶着端部の溶着精度が低下するおそれがある。また、２つの分割体の対向接触個所の外側からレーザー光を照射するため、２つの分割体を保持する押さえ治具は、レーザー溶着部を直接押さえることができず、従って直接押さえた場合に比べ隙間の発生を抑制し難く、さらにレーザー照射面は外気に晒され冷却し易いため、溶着端部の発熱溶融個所は比較的狭く、また発熱溶融時間も比較的短くなることから、レーザー光を照射した両溶着端部のみ発熱して溶融接合されるため、仮に、それ以外の両溶着端部間に隙間が発生している場合でも、その状態で溶着による接合が進行してしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、少なくとも２つの分割体の両溶着端部の間の隙間を無くすように接合する高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法および高圧タンクを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の高圧タンク用ライナーの製造装置、高圧タンク用ライナーの製造方法及び高圧タンクは以下の特徴を有する。
【００１２】
（１）レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する押さえ治具と、第１の分割体に設けられた口金部を介して第１の分割体の内部にレーザー光を照射するレーザー源と、第２の分割体に設けられた口金部を介して第２の分割体内に挿入され、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射する反射鏡が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸と、反射鏡付き回転軸を回転させる回転手段と、を有する高圧タンク用ライナーの製造装置である。
【００１３】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から押さえ治具により保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。さらに、第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなる。これにより、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００１４】
（２）上記（１）に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、さらに、第２の分割体を把持しながら、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加える振動発振機を有する高圧タンク用ライナーの製造装置である。
【００１５】
第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体の溶着端部及び第２の分割体の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動発振機から振動を加えるので、さらに両溶着端部間の隙間を無くして接合することができる。
【００１６】
（３）上記（１）または（２）に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、さらに、反射鏡の角度を調整する反射鏡角度調整手段が設けられている高圧タンク用ライナーの製造装置である。
【００１７】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割端部の溶着端部との対向接触部分の幅に応じて、反射鏡角度調整手段を用いて反射鏡により反射されるレーザー光の幅を調整することができるので、両溶着端部の溶着に必要な量を十分に溶融させ、両溶着端部をより確実に溶着させることができる。
【００１８】
（４）レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する工程と、第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させるながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させて両溶着端部を溶着接合する工程と、を有する高圧タンク用ライナーの製造方法である。
【００１９】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。さらに、第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなる。これにより、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００２０】
（５）レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させた周回部を外周側から保持する工程と、第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させるながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、且つ、第２の分割体を把持しながら第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加え、両溶着端部を溶着接合する工程と、を有する高圧タンク用ライナーの製造方法である。
【００２１】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。また、第２の分割体内に挿入された反射鏡付き回転体を回転させながら、反射鏡によって第１の分割体内に照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなり、さらに、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体の溶着端部及び第２の分割体の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動発振機から振動を加えるので、さらに両溶着端部間の隙間を無くして接合することができる。
【００２２】
（６）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の高圧タンク用ライナーの製造装置または上記（４）又は（５）に記載の高圧タンク用ライナーの製造方法により２つの分割体を接合してなるライナーと、ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して硬化させてなる繊維強化樹脂層と、を有する高圧タンクである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、少なくとも２つの分割体の両溶着端部の間の隙間を無くすように接合される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態におけるライナー形成用のレーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の一例の断面図である。
【図１Ｂ】本発明に実施の形態おけるライナー形成用のレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の一例の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部との対向接触部の構造の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置の構成の一例を説明する概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態における反射鏡の角度を調整する反射鏡角度調整手段の構成の一例を示す概略構成図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態における反射鏡角度調整手段を用いて反射角度θ1にした時の反射されるレーザー光の幅を説明する図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態における反射鏡角度調整手段を用いて反射角度θ2にした時の反射されるレーザー光の幅を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の一例を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の他の例を説明するフローチャートである。
【図８】従来の高圧タンク用ライナーの製造方法の一例を説明する概略図である。
【図９】従来のレーザ透過材からなる分割体とレーザー吸収材からなる分割体の両溶着端部を嵌合させた部分にレーザー光を照射した際の溶着メカニズムを説明する図である。
【図１０】高圧タンクの構造の一例を説明する一部破断断面図である。
【図１１】図１０の一点破線で囲んだＸ部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２６】
本実施の形態の高圧タンク用ライナーの製造装置及び高圧タンク用ライナーの製造方法では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体１０と、レーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体２０とを用い、図２に示すように、第１の分割体１０の溶着端部１２と第２の分割体２０の溶着端部２２とを対向接触させ、さらに溶着させて接合することにより、高圧タンク用ライナーを製造している。ここで、図２に示す溶着端部１２には、溶着端部２２の突出部と嵌合可能な切り欠き部が設けられており、両溶着端部１２，２２は嵌合した状態で溶着されて接合されている。
【００２７】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体１０としては、レーザーを透過する樹脂であれば如何なる樹脂でも良いが、例えば、ポリアミド系樹脂組成物が用いられ、ポリアミド系樹脂組成物としては、例えば、ωアミノ酸の重縮合反応で合成されるｎ−ナイロン、ジアミンとカルボン酸の共縮重合反応で合成されるｎ，ｍ−ナイロンが挙げられ、ｎ−ナイロンとしては、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２が挙げられ、ｎ，ｍ−ナイロンとしては、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ、ナイロン９Ｔ、ナイロンＭ５Ｔが挙げられ、その他、ナイロン６１２，ケプラー（デュポン社の登録商標、poly-p-phenyleneterephthalamide）、ノーメックス（デュポン社の登録商標、poly-m-phenyleneisoephthalamide）などが用いられる。
【００２８】
レーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体２０としては、レーザー光を吸収する樹脂またはレーザーを吸収する材料を含有する樹脂であれば如何なるものでも良く、例えば、上述したポリアミド系樹脂組成物、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂に、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入したものが挙げられる。
【００２９】
さらに、本実施の形態では、第１の分割体１０に用いるレーザー光に対して透過性を有する樹脂と第２の分割体２０に用いるレーザー光に対して吸収性を有する樹脂との透過率（％）の差が、３０％〜７０％であることが好ましい。ここで、透過率は、半導体レーザー（レーザー光の波長：５００〜１０００ｎｍ）を照射したときの透過率である。
【００３０】
また、第２の分割体２０の全体を、上述したレーザー光に対して吸収性を有する樹脂から成形してもよいが、例えば、第２の分割体２０の溶接端部のみをレーザー光に対して吸収性を有する樹脂を用いて成形してもよい。
【００３１】
本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置は、図３に示すように、第１の分割体１０の溶着端部と第２の分割体２０の溶着端部とを対向接触させてなる周回部であるレーザー溶着部３０を直接外周側から保持する押さえ治具４０と、第１の分割体１０に設けられた口金部を介して第１の分割体１０の内部にレーザー光５２を照射するレーザー源５０と、第２の分割体２０に設けられた口金部を介して第２の分割体２０内に挿入され、照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射する反射鏡６０が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸６２と、反射鏡付き回転軸６２を回転させる回転手段６４とを有する。
【００３２】
レーザー溶着部３０を直接外周側から押さえ治具により保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。また、第２の分割体２０内に挿入された反射鏡付き回転軸６２を回転させながら、反射鏡６０によって第１の分割体１０内に照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体１０及び第２の分割体２０の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなり、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００３３】
また、反射鏡付き回転軸６２を高速回転させることで、所定時間内に、両溶着端部の周回部全体にレーザー光を均一に照射することができるので、両溶接端部の周回部全体にほぼ均一に発熱を生じさせながら溶着を行うことができる。これにより、レーザー光による溶着が高速で且つ安定した溶着品質を確保することができる。ここで、本実施の形態における反射鏡付き回転軸６２の回転速度は、例えば、２〜３秒で１回転する速度で、６〜７回転させて溶着させ接合させること好ましいが、これに限るものではなく、レーザー光の強度と第２の分割体２０におけるレーザー光を吸収する樹脂の透過率に応じて適宜回転速度及び回転数が選択される。
【００３４】
本実施の形態におけるレーザー源５０から照射されるレーザー光５２の種類としては、レーザー光を透過させる透過樹脂材の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係で、透過樹脂材内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、ガラス：ネオジム３＋レーザー、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、Ｈ2レーザー、Ｎ2レーザー、半導体レーザー等のレーザー光をあげることができる。より好ましいレーザーとしては、ＹＡＧ：ネオジム３＋レーザー（レーザー光の波長：１０６０ｎｍ）や半導体レーザー（レーザー光の波長：５００〜１０００ｎｍ）が挙げられる。
【００３５】
本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置は、さらに、図３に示すように、第２の分割体２０を把持する把持具７０と、把持具７０に設けられ第１の分割体１０の口金部１４と第２の分割体２０の口金部２４を結ぶ軸方向に対して振動を加える振動発振機７２とが設けられている。
【００３６】
従って、第２の分割体２０内に挿入された反射鏡付き回転軸６２を回転させながら、反射鏡６０によって第１の分割体１０内に照射されたレーザー光５２をレーザー溶着部３０の内周側に反射させ、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体１０の溶着端部及び第２の分割体２０の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体１０の口金部１４と第２の分割体２０の口金部２４を結ぶ軸方向に対して振動発振機７２から振動を加えることにより、仮に、両溶着部の間に隙間が発生した場合でも溶着しながら隙間を無くして、常に隙間なしの接合が行われる。このように、反射鏡付き回転軸６２を高速回転させ、分割体内部からレーザー光を照射して溶着させ、且つ、分割体に振動を加えることにより、ライナーの生産性は飛躍的に向上する。
【００３７】
ここで、上述した把持具７０は、例えば、第２の分割体２０の口金部２４を挟むように把持する把持具であっても、また第２の分割体２０の外周部分を把持する把持具であってもよい。また、振動発振機７２として、例えば、超音波振動発振機を用いることができる。
【００３８】
また、本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造装置は、図４に示すように、さらに、反射鏡６０の角度を調整する反射鏡角度調整手段が設けられている。反射鏡角度調整手段は、図４に示すように、反射鏡付き回転軸６２に隣接して進退可能に駆動可能な軸６６であって、軸の先端には回動可能なヒンジが設けられ、ヒンジを介して反射鏡６０と接続されている。
【００３９】
これにより、例えば、第１の分割体の溶着端部と第２の分割端部の溶着端部との対向接触部分（例えば嵌合部分）の幅（図２に示す「レーザー照射範囲」に相当する）が狭い場合には、図４に示す軸６６を進出させて、図５Ａに示すように反射鏡６０を角度θ1に調整することで、反射されたレーザー光の幅を狭く調整してレーザー溶着部を効率よく溶着させることができる。一方、対向接触部分の幅が広い場合には、図４に示す軸６６を退行させて、図５Ｂに示すように反射鏡６０を角度θ2に調整することで、反射されたレーザー光の幅を広く調整してレーザー溶着端部全体を十分に溶着させることができる。
【００４０】
次に、本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の一例は、図６に示すように、レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を直接外周側から保持する工程（Ｓ１００）と、第２の分割体に設けられた口金部を介して一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を挿入する工程（Ｓ１０２）と、反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させて両溶着端部を溶着接合する工程（Ｓ１０４）と、を有する。
【００４１】
第１の分割体の溶着端部と第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持するため、従来に比べ、両溶着端部間の隙間の発生が抑制される。また、レーザー光を周回部の内周側に反射させ両溶着端部を発熱させるので、発生した熱は第１の分割体及び第２の分割体の内部に籠もり、両溶着端部の溶融時間が従来に比べ長くなり、仮に対向接触時に両溶着端部間に隙間が生じても、十分に隙間を埋めながら溶着接合することができる。
【００４２】
本実施の形態における高圧タンク用ライナーの製造方法の他の一例は、図７に示すように、レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させた周回部を外周側から保持する工程（Ｓ１００）と、第２の分割体に設けられた口金部を介して一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を挿入する工程（Ｓ１０２）と、反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、且つ、第２の分割体を把持しながら第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を与え、両溶着端部を溶着接合する工程（Ｓ１０８）と、を有する。
【００４３】
図７に示す高圧タンク用ライナーの製造方法において、さらに、両溶着端部を発熱させ溶融させて接合する際に、第１の分割体の溶着端部及び第２の分割体の溶着端部のそれぞれの溶融時の溶け込み量に応じて、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動発振機から振動が加えられるので、さらに両溶着端部間の隙間を無くして接合することができる。
【００４４】
本実施の形態における高圧タンクは、図３に示す高圧タンク用ライナーの製造装置または図６，７に示す高圧タンク用ライナーの製造方法により２つの分割体を接合してなるライナーと、ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して硬化させてなる繊維強化樹脂層と、を有する。
【００４５】
上述したように、従来に比べ、安定した溶着品質を有するライナーを高速で生産することができるので、品質の安定した高圧タンクの生産性が従来に比べ向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高圧タンクを用いる用途であれば、いかなる用途にも有効であるが、特に車両用の燃料電池に燃料ガスを供給するための高圧タンクに供することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 第１の分割体、１２，２２ 溶着端部、１４，２４ 口金部、２０ 第２の分割体、３０ レーザー溶着部、４０ 押さえ治具、５０ レーザー源、５２ レーザー光、６０ 反射鏡、６２ 反射鏡付き回転軸、６４ 回転手段、６６ 軸、７０ 把持具、７２ 振動発振機、３００ 高圧タンク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する押さえ治具と、
第１の分割体に設けられた口金部を介して第１の分割体の内部にレーザー光を照射するレーザー源と、
第２の分割体に設けられた口金部を介して第２の分割体内に挿入され、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射する反射鏡が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸と、
反射鏡付き回転軸を回転させる回転手段と、
を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、
さらに、第２の分割体を把持しながら、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加える振動発振機を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、
さらに、反射鏡の角度を調整する反射鏡角度調整手段が設けられていることを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造装置。
【請求項４】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する工程と、
第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させて両溶着端部を溶着接合する工程と、
を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造方法。
【請求項５】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させた周回部を外周側から保持する工程と、
第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、且つ、第２の分割体を把持しながら第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加え、両溶着端部を溶着接合する工程と、
を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置または請求項４又は請求項５に記載の高圧タンク用ライナーの製造方法により２つの分割体を接合してなるライナーと、
ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して硬化させてなる繊維強化樹脂層と、
を有することを特徴とする高圧タンク。
【請求項１】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する押さえ治具と、
第１の分割体に設けられた口金部を介して第１の分割体の内部にレーザー光を照射するレーザー源と、
第２の分割体に設けられた口金部を介して第２の分割体内に挿入され、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射する反射鏡が一方端に設けられた反射鏡付き回転軸と、
反射鏡付き回転軸を回転させる回転手段と、
を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、
さらに、第２の分割体を把持しながら、第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加える振動発振機を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置において、
さらに、反射鏡の角度を調整する反射鏡角度調整手段が設けられていることを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造装置。
【請求項４】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させてなる周回部を外周側から保持する工程と、
第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させて両溶着端部を溶着接合する工程と、
を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造方法。
【請求項５】
レーザー光に対して透過性を有する樹脂からなる第１の分割体の溶着端部とレーザー光に対して吸収性を有する樹脂からなる第２の分割体の溶着端部とを対向接触させた周回部を外周側から保持する工程と、
第２の分割体に設けられた口金部を介して挿入された一方端に反射鏡が設けられた反射鏡付き回転軸を回転させながら、第１の分割体に設けられた口金部を介して反射鏡に対しレーザー光を照射し、照射されたレーザー光を前記周回部の内周側に反射させ、且つ、第２の分割体を把持しながら第１の分割体の口金部と第２の分割体の口金部を結ぶ軸方向に対して振動を加え、両溶着端部を溶着接合する工程と、
を有することを特徴とする高圧タンク用ライナーの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高圧タンク用ライナーの製造装置または請求項４又は請求項５に記載の高圧タンク用ライナーの製造方法により２つの分割体を接合してなるライナーと、
ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して硬化させてなる繊維強化樹脂層と、
を有することを特徴とする高圧タンク。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２４０６６９（Ｐ２０１１−２４０６６９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６７０８（Ｐ２０１０−１１６７０８）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【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１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【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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