特許 7380474 高圧タンク及び高圧タンクの製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】高圧タンク及び高圧タンクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 1/06 20060101AFI20231108BHJP

【ＦＩ】

F17C1/06

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020130239

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026666

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2022-06-22

(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】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片野 剛司

【審査官】田中 一正

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３０７３４７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０７８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０６６２９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００５１９９９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１７Ｃ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧タンクであって、
繊維強化樹脂製の円筒部と、
繊維強化樹脂製のドーム部と、
を備え、
前記円筒部は、前記高圧タンクの中心軸方向に繊維が配向された軸方向繊維層と、前記高圧タンクの周方向に繊維が配向された周方向繊維層と、を有し、
前記軸方向繊維層の端部と、前記ドーム部の端部とが接合されており、
前記軸方向繊維層は、前記周方向繊維層の内側に配されており、
前記ドーム部の端部は、前記軸方向繊維層と前記周方向繊維層の間に配されている、
高圧タンク。

【請求項2】

繊維強化樹脂製の円筒部と、繊維強化樹脂製のドーム部と、を備える高圧タンクの製造方法であって、
（ａ）前記円筒部を形成する軸方向繊維層であって、前記高圧タンクの軸方向に繊維が配向された軸方向繊維層と、前記ドーム部を準備する工程と、
（ｂ）前記軸方向繊維層の端部と、前記ドーム部の端部とを接合して接合体を形成する工程と、
（ｃ）前記軸方向繊維層の外側に、前記高圧タンクの周方向に繊維が配向された周方向繊維層を形成する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、前記ドーム部の端部の内面と、前記軸方向繊維層の端部の外面とを接合して前記接合体を形成する工程であり、
前記工程（ｃ）は、
前記軸方向繊維層の外側に、前記周方向繊維層の一部を形成する工程と、
前記ドーム部の端部の外側に、前記周方向繊維層の他の一部を形成する工程と、を含む、
高圧タンクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、高圧タンク及び高圧タンクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ライナの外面にフィラメントワインディング法で樹脂含浸繊維を巻き付けて補強層を形成する工程を含む高圧タンクの製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１４９７３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の発明者は、従来の方法に代わる新たな高圧タンクの製造方法として、高圧タンクの周方向に繊維が配向されたパイプ部と、ドーム部と、を別個に形成した後に、両者を接合して補強層の一部を構成する接合体を作成する方法を考案した。この製造方法において、パイプ部とドーム部が接合されているため、両者が接合された部位において、高圧タンクの軸方向の応力を受けやすい。本開示の発明者は、パイプ部が高圧タンクの周方向に配向された繊維のみからなるため、高圧タンクの軸方向の応力を、繊維で受けにくいという課題があることを見出した。そのため、高圧タンクの強度について、さらなる改良が求められた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、繊維強化樹脂製の円筒部と、繊維強化樹脂製のドーム部と、を備える高圧タンクが提供される。この高圧タンクは、前記円筒部は、前記高圧タンクの中心軸方向に繊維が配向された軸方向繊維層と、前記高圧タンクの周方向に繊維が配向された周方向繊維層と、を有し、前記軸方向繊維層の端部と、前記ドーム部の端部とが接合されている。
この形態の高圧タンクによれば、高圧タンクの軸方向の応力を、軸方向繊維層が受けることができる。そのため、軸方向繊維層を備えない高圧タンクに比べて、強度を高くすることができる。
（２）上記形態の高圧タンクにおいて、前記軸方向繊維層は、前記周方向繊維層の内側に配されていてもよい。
この形態の高圧タンクによれば、高圧タンクの内圧が高まると、軸方向繊維層が高圧タンクの中心軸の外側に向かって膨らむ。周方向繊維層は、中心軸の外側に向かって膨らみにくいため、軸方向繊維層の中心軸の外側への膨らみを抑えることができる。
（３）上記形態の高圧タンクにおいて、前記ドーム部の端部は、前記軸方向繊維層と前記周方向繊維層の間に配されていてもよい。
この形態の高圧タンクによれば、高圧タンク内の圧力が高まり、軸方向繊維層が高圧タンクの中心軸の外側に向かって膨らむと、ドーム部の端部が、周方向繊維層に押し付けられる。これにより、ドーム部と軸方向繊維層とをより強く接合させることができ、高圧タンクの軸方向に対する強度を高くすることができる。
（４）本開示の他の形態によれば、繊維強化樹脂製の円筒部と、繊維強化樹脂製のドーム部と、を備える高圧タンクの製造方法が提供される。この高圧タンクの製造方法は、（ａ）前記円筒部を形成する軸方向繊維層であって、前記高圧タンクの軸方向に繊維が配向された軸方向繊維層と、前記ドーム部を準備する工程と、（ｂ）前記軸方向繊維層の端部と、前記ドーム部の端部とを接合して接合体を形成する工程と、（ｃ）前記軸方向繊維層の外側または内側に、前記高圧タンクの周方向に繊維が配向された周方向繊維層を形成する工程と、を備える。
この形態の高圧タンクの製造方法によれば、高圧タンクの軸方向の応力を、軸方向繊維層が受ける高圧タンクを製造することができる。この高圧タンクは、軸方向繊維層を備えない高圧タンクに比べて、強度を高くすることができる。
（５）上記形態の高圧タンクの製造方法において、前記工程（ｃ）は、前記軸方向繊維層の外側に、前記周方向繊維層の少なくとも一部を形成する工程を含んでいてもよい。
この形態の高圧タンクの製造方法によれば、軸方向繊維層の外側に、周方向繊維層の少なくとも一部を形成することができるため、軸方向繊維層の内側に周方向繊維層を形成する場合と比べて、巻き付け途中の周方向繊維層を確認することができる。そのため、高圧タンクの生産性を向上させることができる。
（６）上記形態の高圧タンクの製造方法において、前記工程（ｂ）は、前記ドーム部の端部の内面と、前記軸方向繊維層の端部の外面とを接合して接合体を形成する工程であり、前記工程（ｃ）は、さらに、前記ドーム部の前記端部の外側に、前記周方向繊維層の他の一部を形成する工程を含んでもよい。
この形態の高圧タンクの製造方法によれば、ドーム部の端部の外側に周方向繊維層の他の一部を形成することができるため、ドーム部の端部の、外側への移動を抑制する高圧タンクを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態における高圧タンクの構成を示す断面図。

【図2】高圧タンクの製造方法を示す工程図。

【図3】軸方向繊維層の形成方法の一例を示す説明図。

【図4】ドーム部の形成方法の一例を示す説明図。

【図5】周方向繊維層の形成方法を説明する図。

【図6】外ヘリカル層の形成方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．実施形態：
図１は、本実施形態における高圧タンク１００の構成を示す断面図である。高圧タンク１００は、高圧水素などの高圧流体を貯蔵する貯蔵容器である。高圧タンク１００は、例えば、燃料電池に水素を供給するために、燃料電池車両に搭載される。なお、高圧タンク１００は、燃料電池車両に限らず、電気自動車、ハイブリッド自動車等の他の車両に搭載されてもよいし、船舶、飛行機、ロボット等の他の移動体に搭載されてもよい。また、住宅、ビル等の定置設備に備えられてもよい。

【0009】

高圧タンク１００は、ライナ１０と、補強層２０と、を備えている。ライナ１０は、高圧タンク１００の内壁を構成する。ライナ１０は、内部空間に充填されたガスが外部に漏れないように遮断する性質を有する樹脂で形成されている。ライナ１０を形成する樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレン、及びエチレンービニルアルコール共重合樹脂、ポリエステル、ナイロン等の熱可塑性樹脂や、エポキシ等の熱硬化性樹脂を用いることができる。

【0010】

補強層２０は、ライナ１０を補強するための繊維強化樹脂製の層である。補強層２０は、ライナ１０の外面に配置される。補強層２０は、２つのドーム部２１と円筒部２２を含む第２接合体６０と、外ヘリカル層２３と、を有する。補強層２０を、「補強体」とよぶことも可能である。補強層２０に含まれるドーム部２１と、円筒部２２と、外ヘリカル層２３は、繊維に樹脂を含浸させたものによって形成される。補強層２０に含まれるドーム部２１と、円筒部２２と、外ヘリカル層２３を形成する繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維等を用いることができる。繊維に含侵させる樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。第２接合体６０については、後述する。

【0011】

ドーム部２１は、その一端から他の端部である開口端２１１に向けて外径が次第に増大する形状を有する。開口端２１１は、高圧タンク１００の中心軸である軸ＣＡ方向に沿ったドーム部２１の両端のうち、高圧タンク１００の中心Оにより近い方の端である。開口端２１１と反対側の端は、後述する第１口金３０または第２口金３１に接している。図１において、ドーム部２１は、中空の略球体の一部を切断して得られる形状を有している。なお、ドーム部は、これ以外の種々の形状を採用可能である。

【0012】

円筒部２２は、軸方向繊維層２２１と、周方向繊維層２２２と、を有する。軸方向繊維層２２１は、内圧によって生じる、高圧タンク１００の軸ＣＡの方向に対する応力を受ける機能を有している。軸方向繊維層２２１は、両端が開口した略円筒の形状を有している。軸方向繊維層２２１は、上述した繊維が、高圧タンク１００の軸ＣＡの方向に対し配向されるように形成されている。繊維が軸ＣＡの方向に対し配向されるとは、軸方向繊維層２２１の繊維の方向が、高圧タンク１００の軸ＣＡの方向から±２０度の範囲内にあることを意味する。軸方向の強度を高める観点からは、軸方向繊維層２２１の繊維の方向が、高圧タンク１００の軸ＣＡの方向から±１０度の範囲内に収まることが好ましい。

【0013】

軸方向繊維層２２１は、周方向繊維層２２２の内側に配されている。軸方向繊維層２２１は、軸方向繊維層２２１の両端にそれぞれ軸方向端部２２３を有する。ドーム部２１の開口端２１１の内面と、軸方向繊維層２２１の軸方向端部２２３の外面とが接合され、接合部４０が形成されることにより、ドーム部２１と軸方向繊維層２２１とを含む接合体５０が形成されている。接合部４０が形成されることにより、高圧タンク１００の内圧が高まった際に、接合部４０の軸ＣＡ方向に生じる応力を、軸方向繊維層２２１が受けることができる。これにより、接合部４０における、軸ＣＡ方向の強度が、軸方向繊維層２２１を備えない高圧タンク１００に比べて高くなる。接合体５０は、さらに、ドーム部２１に接合された第１口金３０と第２口金３１を含んでいる。

【0014】

周方向繊維層２２２は、内圧によって生じる、高圧タンク１００の軸ＣＡから外向きに発生する力を受ける機能を有している。周方向繊維層２２２は、両端が開口した略円筒の形状を有している。周方向繊維層２２２は、上述した繊維が、高圧タンク１００の周方向に対し配向されるように形成されている。繊維が高圧タンク１００の周方向に対し配向されるとは、周方向繊維層２２２の繊維の方向が、高圧タンク１００の周方向から±２０度の範囲内にあることを意味する。周方向の強度を高める観点からは、周方向繊維層２２２の繊維の方向が、高圧タンク１００の周方向から±１０度の範囲内に収まることが好ましい。

【0015】

周方向繊維層２２２は、軸方向繊維層２２１の外側に配されており、周方向繊維層２２２が、軸方向端部２２３を除く軸方向繊維層２２１の外面を覆って、第２接合体６０が形成されている。高圧タンク１００の内圧が高まると、軸方向繊維層２２１が高圧タンク１００の軸ＣＡの外側に向かって膨らみ得る。一方、周方向繊維層２２２は、軸ＣＡの外側に向かって膨らみにくいため、軸方向繊維層２２１の軸ＣＡの外側への膨らみを抑えることができる。

【0016】

本実施形態において、ドーム部２１の開口端２１１は、軸方向繊維層２２１の軸方向繊維層２２１と周方向繊維層２２２の間に配されている。高圧タンク１００内の圧力が高まり、軸方向繊維層２２１が高圧タンク１００の軸ＣＡの外側に向かって膨らむと、軸方向繊維層２２１の軸方向端部２２３によって、開口端２１１が周方向繊維層２２２に向かって押し付けられる。これにより、ドーム部２１の開口端２１１と軸方向繊維層２２１の軸方向端部２２３とをより強く接合させることができ、高圧タンク１００の、軸ＣＡ方向に対する強度を高くすることができる。

【0017】

外ヘリカル層２３は、接合体５０と周方向繊維層２２２を含む第２接合体６０の外面に、繊維強化樹脂をヘリカル巻きすることによって形成された層である。外ヘリカル層２３は、高圧タンク１００の内圧が高くなったときに、ドーム部２１の高圧タンク１００の中心から外側へ向かう向きの移動を防止する。

【0018】

第１口金３０は、ライナ１０内の空間と、外部空間とを連通する連通孔３０ａを有する。連通孔３０ａは、ガスを充填および排出するためのバルブを含む接続装置が設置される。第２口金３１は、外部空間に連通する連通孔３０ａを有していない。しかし、第２口金３１は、連通孔３０ａを有するものとしてもよい。また、第２口金３１は省略してもよい。第１口金３０と第２口金３１は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属によって構成されている。

【0019】

図２は、高圧タンク１００の製造方法を示す工程図である。図３は、軸方向繊維層２２１の形成方法の一例を示す説明図である。図２のステップＳ１００では、軸方向繊維層２２１とドーム部２１を準備する。本実施形態において、軸方向繊維層２２１は、引抜法を用いて形成する（図３参照）。引抜法では、図示しない引抜棚から矢印方向に引き出された繊維７０が、樹脂を溶かした含浸装置７１に浸漬される。その後、樹脂が含浸した繊維７２が金型７３に引き込まれ、金型７３内で硬化される。その後、金型７３から樹脂強化性繊維７４が引き抜かれ、切断される。引抜法を用いることにより、軸ＣＡ方向に配向する軸方向繊維層２２１を効率的に形成することができる。

【0020】

ステップＳ１００で軸方向繊維層２２１の樹脂の硬化を行う場合には、樹脂の粘度が安定した状態となるまで完全に硬化を行う「本硬化」を行ってもよいし、本硬化に至らない予備硬化を行ってもよい。一般に、未硬化の熱硬化性樹脂は、加熱すると最初は粘度が低下する。その後も加熱を続けると粘度が上昇してゆき、十分な時間、加熱を継続すると、樹脂の粘度が目標値以上となり、安定した状態となる。このような経過を前提としたとき、粘度の低下後に粘度が再上昇して、加熱開始時の粘度に再度到達した後も硬化を継続し、本硬化の終点に至る前のいずれかの時点で硬化を終了する処理を「予備硬化」と呼ぶ。ステップＳ１００において予備硬化を実施し、後述するステップＳ６００において本硬化を実行するようにすれば、本硬化に至る前の軸方向繊維層２２１の樹脂の粘度で接着することができるため、軸方向繊維層２２１を、ドーム部２１と周方向繊維層２２２に対して、より強固に接合させることができる。

【0021】

図４は、ドーム部２１の形成方法の一例を示す説明図である。本実施形態において、ドーム部２１は、フィラメントワインディング法を用いて、マンドレル８０に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成する。マンドレル８０は、ドーム部２１を２つ合わせた外形と相似形の外形を有するものとすることが好ましい。フィラメントワインディング法では、マンドレル８０を回転させながら、繊維束ガイド８１を移動させることによってマンドレル８０に繊維束ＦＢを巻き付ける。図４では、ヘリカル巻きによって繊維束ＦＢをマンドレル８０に巻き付けている。繊維束ＦＢの巻きつけが終了した後に、切断線ＣＬに沿って切断することにより、２つのドーム部２１を得ることができる。

【0022】

一般に、繊維強化樹脂製の物体を形成する方法として、以下のような方法が存在する。
＜ウェットＦＷ＞ウェットＦＷは、繊維束を巻き付ける直前に、粘度を低くした液状の樹脂を繊維束に含侵させ、その樹脂を含浸させた繊維束をマンドレルに巻き付ける方法である。
＜ドライＦＷ＞ドライＦＷは、繊維束に予め樹脂を含浸させて乾燥させたトウプリプレグを準備し、トウプリプレグをマンドレルに巻き付ける方法である。
＜ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）成型＞ＲＴＭ成型は、雌雄一対の成形型内に繊維を設置し、型を閉めた後、樹脂注入口より樹脂を注入して繊維に含侵させて成形する方法である。

【0023】

フィラメントワインディング法としては、ウェットＦＷとドライＦＷのいずれも利用可能である。なお、フィラメントワインディング法以外の、ＲＴＭ成型等の他の方法を用いてドーム部を形成してもよい。

【0024】

ドーム部２１の樹脂の硬化は、ステップＳ１００において実行してもよく、あるいは、ステップＳ６００において実行してもよい。この際の樹脂の硬化は、本硬化を行ってもよく、予備硬化を行ってもよい。ステップＳ１００において予備硬化を実施し、ステップＳ６００において本硬化を実行するようにすれば、本硬化に至る前のドーム部２１の樹脂の粘度で接着することができるため、ドーム部２１を、円筒部２２と外ヘリカル層２３に対して、より強固に接合させることができる。高圧タンク１００の直径を変える場合、ステップＳ１００において、ドーム部２１に巻き付ける繊維の量を増やすことで、対応することができる。

【0025】

ステップＳ２００では、ドーム部２１と第１口金３０と第２口金３１とが接合される。ドーム部２１と第１口金３０と第２口金３１との接合は、接着剤や粘着剤を用いることで行うことができる。ステップＳ３００では、ステップＳ２００で準備されたドーム部２１の開口端２１１の内面と、軸方向繊維層２２１の軸方向端部２２３の外面とが接合され、接合体５０が形成される。ステップＳ３００での接合は、接着剤として、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。ステップＳ３００において、開口端２１１と軸方向端部２２３を接着させておき、高圧タンク１００を形成した後に内圧により生じる摩擦によって開口端２１１と軸方向端部２２３を接合させることもできる。また、内圧により生じる摩擦と接着剤等をあわせた方法により、より強くドーム部２１と軸方向端部２２３とを接合させることができる。さらに、上述したように、軸方向繊維層２２１は、引抜法を用いて形成し、ドーム部２１は、マンドレル８０に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成している。軸方向繊維層２２１の外側は、金型７３の型に形成され、ドーム部２１の内側はマンドレル８０の型に形成されるため、両者の勘合が容易である。両者が勘合することによって、軸方向繊維層２２１とドーム部２１がより強く接合し、高圧タンク１００の強度を高くすることが可能となる。

【0026】

図５は、周方向繊維層２２２の形成方法を説明する図である。ステップＳ４００では、接合体５０の外側に、周方向繊維層２２２を形成することで、第２接合体６０を形成する。周方向繊維層２２２は、フィラメントワインディング法を用いて、ステップＳ３００で準備した接合体５０に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。フィラメントワインディング法では、接合体５０を回転させながら、繊維束ガイド８２を移動させることによって、接合体５０に繊維束ＦＢを巻き付ける。図５に示すように、接合体５０をマンドレルとすることができるため、別の軸を用意する必要がない。そのため、周方向繊維層２２２を接合体５０に密着させることができる。また、このような周方向繊維層２２２の形成方法においては、軸方向繊維層２２１の内側に周方向繊維層２２２を形成する場合と比べて、巻き付け途中の周方向繊維層２２２を確認することができる。このため、高圧タンク１００の生産性を向上させることができる。

【0027】

図１に示すように、周方向繊維層２２２は、一部が軸方向繊維層２２１の外面上に形成される（図１の２２２ａ参照）。周方向繊維層２２２の他の一部は、軸方向繊維層２２１と開口端２１１が重なる部位である接合部４０の外側に形成されている（図１の２２２ｂ参照）。周方向繊維層２２２は、さらに他の一部が、ドーム部２１の外面上に形成される（図１の２２２ｃ参照）。開口端２１１の外側に周方向繊維層２２２を形成することにより、開口端２１１の外側に周方向繊維層２２２が形成されていない高圧タンク１００と比べて、開口端２１１の、外側への移動を抑制する高圧タンク１００を製造することができる（図１の２２２ｂ参照）。なお、開口端２１１以外のドーム部２１の外側に、周方向繊維層２２２が形成されていなくてもよい（図１の２２２ｃ参照）。

【0028】

なお、軸方向繊維層２２１の内側に周方向繊維層２２２を形成する場合には、ステップＳ１００で軸方向繊維層２２１を形成した後に、ＣＷ（Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ－Ｗｉｎｄｉｎｇ）法によって形成することができる。ＣＷ法は、回転する円筒形の型の内面に繊維シートを貼り付けることによって筒状の部材を形成する方法である。繊維シートとしては、予め樹脂が含浸された樹脂シートを用いてもよく、樹脂が含浸されていない繊維シートを用いてもよい。後者の場合には、繊維シートを筒状に巻いた後に、型内に樹脂を流し込んで繊維シートに樹脂を含浸させる。

【0029】

ＣＷ法で周方向繊維層を形成する場合、ドーム部の形成は円筒部の形成後となる。円筒部の形成後、開口端を、軸方向端部の外側に接合する。この場合、上記の第２接合体６０と異なり、開口端が、軸方向繊維層の外側かつ、周方向繊維層の内側に配置されない。軸方向繊維層２２１の外側かつ、周方向繊維層２２２の内側に開口端２１１が形成される本実施形態の形状のほうが、接合部４０の強度が強くなると考えられる。そのため、本実施形態では軸方向繊維層２２１の外側に周方向繊維層２２２を形成する方法を採用している。なお、軸方向繊維層２２１の外側に周方向繊維層２２２を形成する方法として、フィラメントワインディング法以外に、シートワインディング法も採用が可能である。シートワインディング法では、軸方向繊維層２２１をマンドレルとして、軸方向繊維層２２１の周方向に沿って、シート状の繊維を巻き付ける。

【0030】

図６は、外ヘリカル層２３の形成方法を説明する図である。ステップＳ５００では、フィラメントワインディング法を用いて、第２接合体６０の外側に繊維束ＦＢを巻き付けることにより、外ヘリカル層２３を形成し、補強層２０を形成する。このフィラメントワインディング方では、第２接合体６０の軸ＣＰを中心として、第２接合体６０を回転させながら、繊維束ガイド８３を移動させることによって第２接合体６０に繊維束ＦＢを巻き付ける。上述したように、外ヘリカル層２３は、高圧タンク１００の内圧が高くなったときに、ドーム部２１の高圧タンク１００の中心から外側への移動を防止する機能を有している。この機能を達成するため、繊維束ＦＢの巻き付け角度αは、４５度以下とすることが好ましい。巻き付け角度αは、第２接合体６０の軸ＣＰに対する繊維束ＦＢの角度である。フィラメントワインディング法としては、ウェットＦＷと、ドライＦＷのいずれも利用可能である。

【0031】

本開示の発明者は、軸方向繊維層２２１を備えていない高圧タンクの場合に、例えば高圧タンクの直径を２倍にすると、外ヘリカル層を形成するための繊維が４倍必要となることを見出した。外ヘリカル層は、高速で巻き付けることが困難であるため、軸方向繊維層を備えていない高圧タンクの直径を大きくすると、高圧タンクの製造のための時間が長くなる。本開示の高圧タンクにおいては、軸方向繊維層２２１が高圧タンク１００の軸方向の応力を受けることができるので、高圧タンク１００の直径を大きくしても、外ヘリカル層２３を形成するための繊維を４倍に増やす必要がない。そのため、高圧タンク１００の直径を大きくしても、軸方向繊維層を備えていない高圧タンクに比べて、高圧タンク１００の製造のための時間が長くならない。また、外ヘリカル層２３を形成するための設備を流用することができるため、高圧タンク１００の生産性を上げることができる。

【0032】

ステップＳ６００では、補強層２０の未硬化の樹脂を硬化させる。この硬化は上述した本硬化である。ステップＳ７００では、補強層２０の内側に、ライナ１０を形成する。本実施形態におけるライナ１０の形成は、補強層２０の内部に液状のライナの材料を入れて、補強層２０を回転させながらライナの材料を硬化させることで行うことができる。このようにして、高圧タンク１００を製造することができる。

【0033】

なお、ライナ１０の形成は、上述した方法以外によって行ってもよい。例えば、ライナと軸方向繊維層とドーム部を別個に形成し、ライナと軸方向繊維層とドーム部と第１口金と第２口金を接合する。その後、フィラメントワインディング法によって周方向繊維層と外ヘリカル層を形成してもよい。

【0034】

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上記実施形態では、軸方向繊維層２２１が、周方向繊維層２２２の内側に配されている。もとより、軸方向繊維層の内側に、周方向繊維層が配されていてもよい。

【0035】

（Ｂ２）上記実施形態では、軸方向繊維層２２１の外側に、周方向繊維層２２２の一部が形成され、開口端２１１の外側に、周方向繊維層２２２の他の一部が形成されることで、開口端２１１が、軸方向繊維層２２１と周方向繊維層２２２の間に配されている。もとより、軸方向繊維層の外側に、周方向繊維層の全てが形成され、開口端の外側に周方向繊維層が形成されていなくてもよい。

【0036】

（Ｂ３）上記実施形態では、開口端の内面と、軸方向端部の外面とが接合され、周方向繊維層が、開口端の外側に形成されていた。もとより、開口端の外面と、軸方向端部の内面とが接合され、周方向繊維層が、軸方向繊維層の外側に形成されていてもよい。この場合、周方向繊維層は、軸方向繊維層の外側に、少なくとも一部に形成されていてもよく、全てが形成されてもよい。

【0037】

本開示は、上述の実施形態や実施形態、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0038】

１０…ライナ、２０…補強層、２１…ドーム部、２２…円筒部、２３…外ヘリカル層、３０…第１口金、３０ａ…連通孔、３１…第２口金、４０…接合部、５０…接合体、６０…第２接合体、７０、７２…繊維、７１…含浸装置、７３…金型、７４…樹脂強化性繊維、８０…マンドレル、８１、８２、８３…繊維束ガイド、１００…高圧タンク、２１１…開口端、２２１…軸方向繊維層、２２２…周方向繊維層、２２３…軸方向端部、ＣＡ…高圧タンクの軸、ＣＰ…第２接合体の軸、ＣＬ…切断線、ＦＢ…繊維束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】