特許 6199770 圧力タンクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6199770

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】圧力タンクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/32 20060101AFI20170911BHJP

   F17C 1/06 20060101ALI20170911BHJP

   F16J 12/00 20060101ALI20170911BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20170911BHJP

   B29L 22/00 20060101ALN20170911BHJP

【ＦＩ】

   B29C70/32

   F17C1/06

   F16J12/00 Z

   B29K105:08

   B29L22:00

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-34242(P2014-34242)

(22)【出願日】2014年2月25日

(65)【公開番号】特開2015-157449(P2015-157449A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年7月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100080621

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 寿一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124730

【弁理士】

【氏名又は名称】正津 秀明

(72)【発明者】

【氏名】下村 哲也

(72)【発明者】

【氏名】三好 新二

(72)【発明者】

【氏名】日置 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】江森 作馬

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１３７１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６０９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５４９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３２７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 カナダ国特許出願公開第０２５２５１７１（ＣＡ，Ａ１）

【文献】 特表平０５−５０４１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０４３３４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１９３２５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 TCR composites，TCR Composites Towpreg Winding Demo，Ｙｏｕ Ｔｕｂｅ，２０１３年１０月 ８日，ＵＲＬ，https://www.youtube.com/watch?v=1A3vaJaNDLY

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／８８

Ｆ１６Ｊ １２／００−１３／２４

Ｆ１７Ｃ １／００−１３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直管状のストレート部と、
前記ストレート部の管軸方向における端部を塞ぐ略椀状のドーム部と、
を備えるライナを、
前記ストレート部の管軸方向における軸心に一致する軸回りに回転させつつ、
繊維束の供給口たるアイ口を、
前記ストレート部の管軸方向に往復変位させるとともに、
前記アイ口の変位方向が逆転するときにおいて、
前記アイ口を回転させることにより、前記アイ口の変位方向における向きを反転させて、
前記アイ口から供給される前記繊維束を前記ライナに巻回して、前記ライナに沿った形状を有する容体を形成して圧力タンクを製造する方法であって、
前記ストレート部に前記繊維束を巻回するときにおける前記ライナの回転速度と、前記ドーム部に前記繊維束を巻回するときにおける前記ライナの回転速度を変化させる場合において、
前記ドーム部に前記繊維束を巻回するときに、
前記ライナの回転速度と、
前記アイ口の回転速度を同期させ、
前記ストレート部と前記ドーム部の境界部分たる肩部に前記繊維束を巻回するときに、
前記アイ口と前記繊維束との間で生じる摩擦力を測定し、
測定した前記摩擦力の分だけ、前記繊維束に付与する張力を増大させる、
ことを特徴とする圧力タンクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力タンクの製造方法に関し、より詳しくは、水素ガス等の流体を高圧で充填して使用することが可能な高圧流体タンクをフィラメントワインディング成形により製造する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、フィラメントワインディング成形の手法（以下、ＦＷ工法と記載する）により、高圧に耐え得る圧力タンクを製造する技術が知られており、例えば、以下に示す特許文献１および特許文献２にその技術が開示され、公知となっている。
特許文献１や特許文献２に示された従来の圧力タンクの製造方法においては、回転される樹脂製のライナに対して、アイ口から供給される繊維束を巻回することによって、圧力タンクが製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−５１１８６号公報

【特許文献2】国際公開第２０１０／１２５６５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１および特許文献２に係る従来の圧力タンクの製造方法では、例えば、アイ口が回転するときには、アイ口における繊維束の接触位置が変化する。そして、アイ口に対する繊維束の接触位置が変位する際には、アイ口と繊維束との間で摩擦力が生じる。
また、特許文献１および特許文献２に係る従来の圧力タンクの製造方法では、繊維束がライナの本来接触する予定である場所以外にも接触する場合があり、この場合にも、繊維束とアイ口の間で摩擦力が生じる。
繊維束とアイ口の間で摩擦力が生じると、摩擦力が生じた分だけ、ライナに着床するときにおける繊維束に作用する張力が低下するため、繊維束の着床位置がズレることとなり、隣接する繊維束同士の間で隙間や浮きが生じ、その隙間や浮きが生じた部位では繊維束の層が疎になるため、圧力タンクの強度が低下するという問題があった。
そして、このような強度低下の問題は、圧力タンクにおける肩部（ストレート部とドーム部の境界部分）において、顕著に生じることが判明しており、肩部において、所望の強度を確実に確保できる技術の確立が望まれていた。

【0005】

また、特許文献２に係るＦＷ工法を用いて圧力タンクを製造する場合において、肩部の巻き方は、タンク内側をヘリカル巻にし、平滑に（凹凸を無くして）繊維束の層を形成することで、繊維束の層中の空隙を少なくする構成としている。
しかしながら、特許文献２に係るＦＷ工法を用いた場合でも、着床時における繊維束に付与する張力が低下してしまう場合には、繊維束の層中の空隙を抑制することができなかった。

【0006】

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、圧力タンクの肩部における強度を確保することができる圧力タンクの製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

即ち、請求項１においては、直管状のストレート部と、前記ストレート部の管軸方向における端部を塞ぐ略椀状のドーム部と、を備えるライナを、前記ストレート部の管軸方向における軸心に一致する軸回りに回転させつつ、繊維束の供給口たるアイ口を、前記ストレート部の管軸方向に往復変位させるとともに、前記アイ口の変位方向が逆転するときにおいて、前記アイ口を回転させることにより、前記アイ口の変位方向における向きを反転させて、前記アイ口から供給される前記繊維束を前記ライナに巻回して、前記ライナに沿った形状を有する容体を形成して圧力タンクを製造する方法であって、前記ストレート部に前記繊維束を巻回するときにおける前記ライナの回転速度と、前記ドーム部に前記繊維束を巻回するときにおける前記ライナの回転速度を変化させる場合において、前記ドーム部に前記繊維束を巻回するときに、前記ライナの回転速度と、前記アイ口の回転速度を同期させるものである。

【0009】

請求項２においては、前記ストレート部と前記ドーム部の境界部分たる肩部に前記繊維束を巻回するときに、前記アイ口と前記繊維束との間で生じる摩擦力を測定し、測定した前記摩擦力の分だけ、前記繊維束に付与する張力を増大させるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0011】

請求項１においては、肩部を形成する繊維束のズレを抑制できる。これにより、肩部における繊維束の層内に空隙部が生じることを抑制して、所望の強度を確保することができる。

【0012】

請求項２においては、肩部における空隙部が存在しない層の厚みを、ストレート部に比して大きくすることができる。これにより、肩部において、所望の強度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】フィラメントワインディング装置の全体構成を示す模式図。

【図2】フィラメントワインディング装置の動作状況を示す図、（ａ）ＳＴＥＰ−１を示す図、（ｂ）ＳＴＥＰ−２を示す図。

【図3】フィラメントワインディング装置の動作状況を示す図、（ａ）ＳＴＥＰ−３を示す図、（ｂ）ＳＴＥＰ−４を示す図。

【図4】フィラメントワインディング装置の動作状況を示す図、（ａ）ＳＴＥＰ−５を示す図、（ｂ）ＳＴＥＰ−６を示す図。

【図5】フィラメントワインディング工法により製造する圧力タンクを示す断面模式図。

【図6】本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法におけるＣＦＲＰに対する巻回張力の作用状況を示す模式図。

【図7】従来の圧力タンクの製造方法におけるＣＦＲＰに対する巻回張力の作用状況を示す模式図。

【図8】本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法（巻回張力の調整状況）を説明するための模式図。

【図9】本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法におけるＣＦＲＰ巻回工程の流れを示すフロー図。

【図10】本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法により製造した圧力タンクのストレート部と肩部における繊維束の積層状況を示す模式図。

【図11】従来の圧力タンクの製造方法により製造した圧力タンクのストレート部と肩部における繊維束の積層状況を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法において、圧力タンクは、フィラメントワインディング工法（ＦＷ工法）によって製造される。
ＦＷ工法を実現する装置であるフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と記載する）の一例を図１に示している。

【0015】

図１に示す如く、ＦＷ装置１は、回転軸２、アイ口３、テンションローラ４、ボビン５、制御装置６等を備えており、ボビン５には、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：炭素繊維強化プラスチック）の繊維束（以下、ＣＦＲＰ７と記載する）が巻回された状態で準備されている。

【0016】

回転軸２上には、ＣＦＲＰ７を巻回する対象物たるライナ８を配置している。
ライナ８は、ＦＷ工法で圧力タンク２０（図５参照）を製造するときに、ＣＦＲＰ７を巻回するための芯材となる樹脂製の部材であり、直管状のストレート部８ａと、ストレート部８ａの両端部を塞ぐ椀状のドーム部８ｂ・８ｂを備えており、また、ストレート部８ａとドーム部８ｂの境界部分において、肩部８ｃが形成されている。
尚、本実施形態では、ライナ８に巻回する繊維束がＣＦＲＰ７である場合を例示しているが、ＦＷ装置１に用いることができる繊維束の種類はこれに限定されない。

【0017】

回転軸２は、モータ９に接続されており、モータ９によって回転駆動される。
ライナ８は、回転軸２上に固定され、モータ９を回転駆動することによって、回転軸２と共に、回転軸２の軸心周りに回転するように構成される。
尚、回転軸２に固定されたライナ８は、ストレート部８ａの軸心が、回転軸２の軸心に一致している。
また、モータ９は、制御装置６に接続されている。

【0018】

ＦＷ装置１において、ボビン５から引き出されたＣＦＲＰ７は、テンションローラ４に接して張力が付与された後、アイ口３に形成された給糸口３ａに通され、その後ライナ８の表面に着床される。尚、ＣＦＲＰ７の始端は、ライナ８の表面にテープ部材等とともに貼り付けられることで固定される。

【0019】

アイ口３は、変位装置１０によって支持されており、変位装置１０によって往復変位される。ＦＷ装置１では、変位装置１０によるアイ口３の変位方向が、回転軸２の軸心方向に対して略平行となるように変位装置１０を配置しており、これにより、回転軸２（即ち、ライナ８）の軸心方向に、アイ口３を往復変位させることができるように構成される。
尚、変位装置１０は、制御装置６に接続されている。

【0020】

さらに、ＦＷ装置１は、アイ口３と変位装置１０の間において、該アイ口３自身を回転駆動するための回転機構（図示せず）を備えており、アイ口３を回転軸３ｂ周りに回転させることができるように構成される。
アイ口３は、変位装置１０による変位方向が逆転するタイミングの前後で、前記回転機構によって、回転軸３ｂ周りに向きを反転するように（１８０度）回転され、これにより、給糸口３ａにおけるＣＦＲＰ７との接触部位が、常に、アイ口３の変位方向における前側の内壁面（接触部３ｃと呼ぶ）となるように構成される。
尚、アイ口３における回転機構（図示せず）は、制御装置６に接続されている。

【0021】

制御装置６は、ＦＷ装置１におけるライナ８に対するＣＦＲＰ７の巻回動作を制御するための装置であり、少なくとも、アイ口３（回転機構）、モータ９、変位装置１０の各動作を制御する。

【0022】

制御装置６には、変位装置１０からアイ口３の変位位置に係る信号が入力され、斯かる信号に基づいて、モータ９の回転数を決定し、モータ９に対して指令信号を出力するとともに、ライナ８におけるＣＦＲＰ７の着床位置を検出して、アイ口３（回転機構）に対して指令信号を出力する。

【0023】

次に、ライナ８に対してＣＦＲＰ７を巻回する工程における、ＦＷ装置１の動作状況について、図２〜図５を用いて説明をする。
図２（ａ）に示す如く、ＦＷ装置１を用いたＦＷ工法において、ライナ８に対してＣＦＲＰ７を巻回する工程においては、まず始めに、ライナ８の肩部８ｃにＣＦＲＰ７の始端を留め付けておき、回転軸２を回転駆動してライナ８を軸心周りに回転させるとともに、変位装置１０（本図では図示せず）によって、給糸口３ａからＣＦＲＰ７を供給しながらアイ口３を矢印Ａの方向に変位させる（ＳＴＥＰ−１）。
このとき、回転軸２の回転速度は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置がドーム８ｂであることに対応して、制御装置６によって、ドーム部８ｂに対するＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ１となるように制御される。
ドーム部８ｂへの巻回に適した回転速度Ｒ１は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置に応じて、制御装置６により可変制御される。
また、ＣＦＲＰ７は、給糸口３ａにおける接触部３ｃに接している。

【0024】

次に、図２（ｂ）に示す如く、ＦＷ装置１を用いたＦＷ工法では、引き続き給糸口３ａからＣＦＲＰ７を供給しながらアイ口３を矢印Ａの方向に変位させる（ＳＴＥＰ−２）。
このとき、回転軸２の回転速度は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置がストレート部８ａであることに対応して、制御装置６によって、ストレート部８ａに対するＣＦＲＰの巻回に適した回転速度Ｒ２となるように制御される。ストレート部８ａへの巻回に適した回転速度Ｒ２は、ドーム部８ｂへの巻回に適した回転速度Ｒ１に比して小さい速度（Ｒ１＞Ｒ２）である。
即ち、回転速度Ｒ１と回転速度Ｒ２は、速度が異なっている。

【0025】

図１に示すような形状を有するライナ８を用いたＦＷ工法においては、ドーム部８ｂへのＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ１を、ストレート部８ａへのＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ２に比して速くするのが通常である。尚、ライナ８の形状によっては、Ｒ１＜Ｒ２としてもよい。
そして、回転速度Ｒ１と回転速度Ｒ２を切り換えるタイミングは、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置が、肩部８ｃになったときであり、このため着床位置が肩部８ｃを過ぎた直後は、回転軸２の回転速度が変動するのに伴って、ＣＦＲＰ７の巻回状況が不安定になり、ＣＦＲＰ７のズレや浮きが生じやすい。

【0026】

次に、本発明の一実施形態に係る圧力タンク２０の製造方法においては、図３（ａ）に示すように、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置が、肩部８ｃになったときに、回転機構（図示せず）によるアイ口３の回転が開始される（ＳＴＥＰ−３）。
このとき、回転軸２の回転速度は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置がドーム８ｂであることに対応して、制御装置６によって、ドーム部８ｂに対するＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ１となるように制御される。
また、このときのアイ口３の回転速度Ｒ３は、ドーム部８ｂに対するＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ１に同期して可変される。

【0027】

また、本発明の一実施形態に係る圧力タンク２０の製造方法においては、図３（ｂ）に示すように、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置が、次に肩部８ｃに戻るまでアイ口３を、回転速度Ｒ１に同期した回転速度Ｒ３で回転させることを継続し、変位装置１０によるアイ口３の変位方向が逆転する（矢印Ａの方向から矢印Ｂの方向へ変化する）タイミングの前後で、アイ口３の向きを最終的に１８０度反転させて、変位装置１０によって、アイ口３を矢印Ｂの方向に変位させる（ＳＴＥＰ−４）。

【0028】

そして、本発明の一実施形態に係る圧力タンク２０の製造方法においては、図４（ａ）に示すように、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置が、肩部８ｃに戻ると、アイ口３の回転速度Ｒ３を「０」とし、回転を停止させる（ＳＴＥＰ−５）。
このとき、回転軸２の回転速度は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置がストレート部８ａとなることに対応して、制御装置６によって、ストレート部８ａに対するＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ２となるように制御される。
また、このときも、ＣＦＲＰ７は、給糸口３ａにおける接触部３ｃに接している。

【0029】

このように、本発明の一実施形態に係る圧力タンク２０の製造方法において、回転機構によるアイ口３の回転速度は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置がドーム部８ｂである間は、制御装置６によって、回転速度Ｒ１に同期させて回転速度Ｒ３を制御する構成としている。
そして、アイ口３の回転速度Ｒ３を、回転軸２のドーム部８ｂに対するＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ１に同期させることで、給糸口３ａにおけるＣＦＲＰ７の引き出し位置が常に接触部３ｃの略同じ位置に維持され、これにより、ライナ８に着床したＣＦＲＰ７がズレたり浮いたりすることが抑制される。

【0030】

次に、図４（ｂ）に示す如く、ＦＷ装置１を用いたＦＷ工法では、引き続き給糸口３ａからＣＦＲＰ７を供給しながらアイ口３を矢印Ｂの方向に変位させる（ＳＴＥＰ−６）。
このとき、回転軸２の回転速度は、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置がストレート部８ａであることに対応して、制御装置６によって、ストレート部８ａに対するＣＦＲＰ７の巻回に適した回転速度Ｒ２となるように制御される。

【0031】

そして、ＣＦＲＰ７の着床位置が再び肩部８ｃに到達すると、制御装置６によって、回転軸２の回転速度をＲ１に変更するとともに、アイ口３の回転機構によって、アイ口３を回転速度Ｒ１に同期した回転速度Ｒ３で回転させ、最終的にアイ口３の向きを１８０度反転させる。

【0032】

そして、上記（ＳＴＥＰ−１）〜（ＳＴＥＰ−６）までの各動作を、ライナ８においてＣＦＲＰ７の巻き残し部分がなくなるまで繰り返し行うことで、ライナ８に対するＣＦＲＰ７のＦＷ工程が実行され、図５に示すような、圧力タンク２０が製造される。

【0033】

圧力タンク２０は、高圧の流体を貯溜しておくことが可能な容体であり、図５に示すように、ライナ８の軸方向における両端部に口金２１・２１を設けるとともに、ライナ８および口金２１・２１の周囲にＣＦＲＰ層２２を形成することによって作製される。
ＣＦＲＰ層２２は、前述したＣＦＲＰ７の繊維束をライナ８（および口金２１・２１）に巻回することによって形成される。

【0034】

本発明の一実施形態に係る製造方法で製造された圧力タンク２０は、ライナ８の肩部８ｃに対して、ＣＦＲＰ７のズレや浮きを抑制しながら製造されるものであるため、肩部８ｃにおけるＣＦＲＰ層２２では、空隙の発生が抑制されており、肩部８ｃにおける強度が確保されている。

【0035】

即ち、本発明の一実施形態に係る圧力タンク２０の製造方法は、直管状のストレート部８ａと、ストレート部８ａの管軸方向における端部を塞ぐ略椀状のドーム部８ｂ・８ｂと、を備えるライナ８を、ストレート部８ａの管軸方向における軸心に一致する回転軸２周りに回転させつつ、繊維束たるＣＦＲＰ７の供給口たるアイ口３を、ストレート部８ａの管軸方向に往復変位させるとともに、アイ口３の変位方向が逆転するときにおいて、アイ口３を回転させることにより、アイ口３の変位方向における向きを反転させて、アイ口３から供給されるＣＦＲＰ７をライナ８に巻回して、ライナ８に沿った形状を有する容体を形成するものであって、ストレート部８ａにＣＦＲＰ７を巻回するときにおけるライナ８の回転速度Ｒ２と、ドーム部８ｂにＣＦＲＰ７を巻回するときにおけるライナ８の回転速度Ｒ１を変化させる場合において、ドーム部８ｂにＣＦＲＰ７を巻回するときに、ライナ８の回転速度Ｒ１と、アイ口３の回転速度Ｒ３を同期させるものである。
このような構成により、肩部８ｃを形成するＣＦＲＰ７のズレを抑制できる。これにより、肩部８ｃにおけるＣＦＲＰ層２２内に空隙部が生じることを抑制して、所望の強度を確保することができる。

【0036】

次に、ＦＷ工程における、巻回張力の調整方法について、図６〜図９を用いて説明をする。
従来、ＦＷ工法では、図７に示す如く、アイ口３から供給されるＣＦＲＰ７には、テンションローラ４によって、張力Ｆ１が付与されている。

【0037】

ＦＷ工程で、ドーム部８ｂにＣＦＲＰ７を巻回するときに、アイ口３を回転軸３ｂ周りに回転させると、給糸口３ａの接触部３ｃにおけるＣＦＲＰ７の接触位置は変化する。
接触部３ｃにおけるＣＦＲＰ７の接触位置が変化するときには、図７に示すように、接触部３ｃとＣＦＲＰ７との間で、摩擦力Ｆ２が生じる。
そして、このような摩擦力Ｆ２が生じる結果、巻回時にＣＦＲＰ７に作用している巻回張力Ｆｎは、摩擦力Ｆ２の分だけ減少するため、図８上図に示すように、巻回張力Ｆｎ＝Ｆ１−Ｆ２となり、所望する巻回張力Ｆ１を得ることができない。

【0038】

そして、巻回張力Ｆｎが減少すると、図７に示すように、ＣＦＲＰ７が弛んだ状態で肩部８ｃに対して巻回されることとなり、肩部８ｃにおいて、ＣＦＲＰ７がズレたり浮いたりした状態で積層され、ＣＦＲＰ７の積層部において空隙部が形成されることとなる。
尚、ここで言う「空隙部」は、ＣＦＲＰ７の積層方向においてＣＦＲＰ７の繊維幅の３倍以上の高さを有する空間を意味している。

【0039】

一方、本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法では、接触部３ｃとＣＦＲＰ７との間で生じた摩擦力Ｆ２を検出し、それを補うように、テンションローラ４を動作させることによって、巻回張力Ｆｎが低下するのを防止する構成としている。

【0040】

ＦＷ装置１において、アイ口３における給糸口３ａの内周部のＣＦＲＰ７と当接する位置（接触部３ｃ）には、図示しない圧力センサを備えている。圧力センサとしては、例えば、歪みゲージ等を採用することができる。
そして、接触部３ｃに配置した圧力センサによって、接触部３ｃに対するＣＦＲＰ７の接触圧力を検出し、制御装置６は、その検出した圧力によって、接触部３ｃとＣＦＲＰ７の間で生じる摩擦力Ｆ２を、リアルタイムで検出する。
また、制御装置６は、検出した摩擦力Ｆ２に応じて、テンションローラ４の変位量を変更し、ＣＦＲＰ７に付与する張力を調整する。

【0041】

具体的には、図６に示すように、摩擦力Ｆ２が生じたことを検出した場合に、テンションローラ４の変位を調整して、Ｆ１＋Ｆ２の張力を発生させて、ＣＦＲＰ７に付与する。
その結果、着床時のＣＦＲＰ７に作用する巻回張力Ｆｎは、摩擦力Ｆ２の減少分が補われて、図８下図のように、Ｆｎ＝Ｆ１＋Ｆ２−Ｆ２となり、その結果、巻回張力Ｆｎ＝Ｆ１を確保することができる。
尚、本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法では、テンションローラ４によってＣＦＲＰ７に対して付与する張力Ｆ１を、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置に応じて変化させる構成としてもよい。

【0042】

ドーム部８ｂに対するＣＦＲＰ７を巻回するときの具体的な制御フローを、図９に示している。
ＣＦＲＰ７を巻回する工程においては、制御装置６によって、変位装置１０からに信号に基づいて、ライナ８に対するＣＦＲＰ７の着床位置を演算し、その演算結果から、今のＣＦＲＰ７の着床位置が、ドーム部８ｂであるか否かの判定を行う。

【0043】

そして、ＣＦＲＰ７の着床位置が、ドーム部８ｂであると判定した場合には、制御装置６は、テンションローラ４の変位を調整して、Ｆ１＋Ｆ２の張力をＣＦＲＰ７に付与する。
一方、ＣＦＲＰ７の着床位置が、ドーム部８ｂでない（ストレート部８ａである）と判定した場合には、制御装置６は、テンションローラ４の変位を調整して、Ｆ１の張力をＣＦＲＰ７に付与する。

【0044】

次に、制御装置６は、ＣＦＲＰ７の巻き残しがあるか否かの判定を行う。
巻き残しがあるか否かの判定は、例えば、回転軸２やボビン５等の積算回転数から判定することができる。
そして、巻き残しがあると判定した場合には、引き続きＣＦＲＰ７を巻回する工程を継続し、上記手順を繰り返し実行する。
一方、巻き残しがあると判定した場合には、ＣＦＲＰ７を巻回する工程を終了する。

【0045】

次に、本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法により、巻回張力Ｆｎを調整しつつ圧力タンクを製造した場合の効果について、図１０および図１１を用いて説明をする。
以下では、従来の製造方法で製造した圧力タンクと本発明の一実施形態に係る製造方法で製造した圧力タンクについて、ＣＦＲＰ層の構造を比較することで、効果の確認を行った場合の結果を例示している。

【0046】

図１１には、従来の製造方法で製造した圧力タンク３０におけるＣＦＲＰ層３２の断面を部分的に拡大して示している。図１１中の右方には、ストレート部８ａにおけるＣＦＲＰ層３２を示しており、図１１中の左方には、肩部８ｃにおけるＣＦＲＰ層３２を示している。
ＣＦＲＰ層３２には、巻回時にＣＦＲＰ７にズレや浮きが生じることで、空隙部３３・３３・・・が生じている。

【0047】

図１１に示すように、従来のＦＷ工法で巻回された圧力タンク３０では、ストレート部８ａにおける空隙部３３・３３が存在しない部分（「密な領域」と呼ぶ）の厚みＤ３が、肩部８ｃにおける「密な領域」の厚みＤ４に比して大きくなっている。
即ち、従来の圧力タンク３０では、肩部８ｃのＣＦＲＰ層３２は、ストレート部８ａのＣＦＲＰ層３２に比して「疎の領域」の厚みが大きい状態となっており、圧力タンク３０の強度が、ストレート部８ａに比して肩部８ｃにおいて低くなっている。

【0048】

一方、図１０には、本発明の一実施形態に係る製造方法で製造した圧力タンク２０におけるＣＦＲＰ層２２の断面を部分的に拡大して示している。図１０中の右方には、ストレート部８ａにおけるＣＦＲＰ層２２を示しており、図１０中の左方には、肩部８ｃにおけるＣＦＲＰ層２２を示している。
圧力タンク２０のＣＦＲＰ層２２においても、巻回時におけるＣＦＲＰ７のズレや浮きは完全になくすことはできないため、空隙部２３・２３・・・が生じている。

【0049】

図１０に示すように、本発明の一実施形態に係る製造方法で製造された圧力タンク２０では、ストレート部８ａにおける空隙部２３・２３が存在しない部分（「密な領域」）の厚みＤ１が、肩部８ｃにおける「密な領域」の厚みＤ２に比して小さくなっている。
即ち、本発明の一実施形態に係る製造方法で製造された圧力タンク２０では、肩部８ｃのＣＦＲＰ層２２は、ストレート部８ａのＣＦＲＰ層２２に比して「密な領域」の厚みが大きい状態となっており、圧力タンク２０の強度が、ストレート部８ａに比して肩部８ｃにおいて低くなることがなく、肩部８ｃの強度が確保されている。

【0050】

即ち、本発明の一実施形態に係る圧力タンクの製造方法を適用することによって、肩部８ｃに巻回するときに、ＣＦＲＰ７がズレたり浮いたりするのを抑制することができ、これによって、肩部８ｃにおけるＣＦＲＰ層２２に空隙部２３が生じるのを抑制し、ひいては、肩部８ｃにおける圧力タンク２０の強度を確保することが可能になる。

【0051】

即ち、本発明の一実施形態に係る圧力タンク２０の製造方法は、ストレート部８ａとドーム部８ｂの境界部分たる肩部８ｃにＣＦＲＰ７を巻回するときに、アイ口３とＣＦＲＰ７との間で生じる摩擦力Ｆ２を測定し、測定した摩擦力Ｆ２の分だけ、ＣＦＲＰ７に付与する張力を増大させる（即ち、Ｆ１＋Ｆ２とする）ものである。
このような構成により、肩部８ｃにおける空隙部２３が存在しない層（「密な領域」）の厚みＤ２を、ストレート部８ａにおける「密な領域」の厚みＤ１に比して大きくすることができる。これにより、肩部８ｃにおいて、所望の強度を確保することができる。

【0052】

尚、本実施形態で示した圧力タンクの製造方法では、ドーム部にＣＦＲＰを巻回するときに、巻回張力の調整を行う場合を例示したが、ストレート部にＣＦＲＰを巻回するときに巻回張力の変動が生じるような場合には、この場合にも巻回張力の調整を行う構成としてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ ＦＷ装置
２ 回転軸
３ アイ口
３ａ 給糸口
３ｂ 回転軸
３ｃ 接触部
６ 制御装置
７ ＣＦＲＰ
８ ライナ
８ａ ストレート部
８ｂ ドーム部
８ｃ 肩部
Ｒ１ 回転速度（ドーム部巻回時におけるライナの回転速度）
Ｒ２ 回転速度（ストレート部巻回時におけるライナの回転速度）
Ｒ３ 回転速度（アイ口の回転速度）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】