特許 7544003 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】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】タンクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/48 20060101AFI20240827BHJP

   B29C 39/10 20060101ALI20240827BHJP

   B29C 39/42 20060101ALI20240827BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20240827BHJP

   F16J 12/00 20060101ALI20240827BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20240827BHJP

   B29L 22/00 20060101ALN20240827BHJP

【ＦＩ】

B29C70/48

B29C39/10

B29C39/42

B29C70/16

F16J12/00 A

B29K105:08

B29L22:00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021138114

(22)【出願日】2021-08-26

(65)【公開番号】P2023032164

(43)【公開日】2023-03-09

【審査請求日】2023-05-17

(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】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八田 健

【審査官】田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５２３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１７３６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－５９１７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／４８

Ｂ２９Ｃ ３９／１０

Ｂ２９Ｃ ３９／４２

Ｂ２９Ｃ ７０／１６

Ｆ１６Ｊ １２／００

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

Ｂ２９Ｌ ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空のライナーの外表面に繊維を巻き付けて成る繊維層が形成されたプリフォームを金型内に配置するプリフォーム配置工程と、
前記金型の内表面に接着性を付与して、前記金型の一部を前記プリフォームから相対的に離間させる、または、前記金型の一部を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成する接着性付与工程と、
前記金型内に樹脂を注入して前記繊維層に前記樹脂を含浸させる樹脂注入工程と、を含むことを特徴とするタンクの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のタンクの製造方法において、
前記接着性付与工程において、前記金型内に液体窒素ガスを充填する、前記金型の内表面に樹脂を塗布する、または、前記金型の内表面に静電気を帯電させることによって、前記金型の内表面に接着性を付与することを特徴とするタンクの製造方法。

【請求項3】

請求項１に記載のタンクの製造方法において、
前記接着性付与工程において、前記金型の内表面に接着性を付与して、前記金型の一部を前記プリフォームから相対的に離間させながら、前記金型の一部を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成することを特徴とするタンクの製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載のタンクの製造方法において、
前記金型の一部を前記プリフォームの長手方向に相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成することを特徴とするタンクの製造方法。

【請求項5】

請求項１に記載のタンクの製造方法において、
前記接着性付与工程において、前記プリフォームの長手方向に向けて不活性ガスを吐出して、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成することを特徴とするタンクの製造方法。

【請求項6】

請求項１に記載のタンクの製造方法において、
前記接着性付与工程において、前記金型の内表面に接着性を付与して、前記金型の一部を前記プリフォームから相対的に離間させながら、前記金型の一部を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させるとともに、前記プリフォームの長手方向に向けて不活性ガスを吐出して、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成することを特徴とするタンクの製造方法。

【請求項7】

請求項１に記載のタンクの製造方法において、
前記金型は、第１の型と第２の型とを含み、
前記プリフォーム配置工程において、前記第１の型と前記プリフォームとの間の第１の隙間よりも大きい第２の隙間を前記第２の型と前記プリフォームとの間に形成するように、前記プリフォームを前記第１の型と前記第２の型との間に配置し、
前記接着性付与工程において、
前記金型の内表面に前記プリフォームの前記繊維層に対する接着性を付与し、
前記第２の型を前記プリフォームに相対的に接近させることによって、前記第２の型の内表面に前記プリフォームの前記繊維層を接着させ、
前記第２の型の内表面に前記プリフォームの前記繊維層を接着させながら、前記第２の型を前記プリフォームから相対的に離間させつつ、前記第２の型を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成し、
前記樹脂注入工程において、前記第２の型を前記プリフォームに相対的に接近させた後、前記金型内に前記樹脂を注入することを特徴とするタンクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維によって補強（強化）されたタンクの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ＦＲＰ製タンク（以下、高圧タンクとも称する）の製造方法を開示している。この製造方法では、ライナーに繊維を巻き付けて被覆する被覆工程を実行した後、繊維に樹脂を含浸させる含浸工程を行い、その後、樹脂を含浸させた繊維を加熱することによって、樹脂を硬化させる。

【0003】

また、特許文献２は、かかるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法を利用した高圧タンクの製造方法を開示している。この製造方法では、高圧タンクの内部空間を形成するライナーの外表面に繊維層が形成されたプリフォームを金型内に配置し、前記金型内に配置された前記プリフォームに向けてゲートから樹脂を射出しながら、前記プリフォームの中心軸線を回転中心にして、前記プリフォームを前記金型内で周方向に回転させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－０８５１９９号公報

【文献】特開２０１９－０５６４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記ＲＴＭ法を利用した製造方法では、高圧タンクの製造時に、繊維巻き付け工程と樹脂含浸工程とを分けて行う。しかし、高圧タンクの繊維巻き付け量は多く、繊維を巻き付けて成る繊維層（積層）の厚さが大きいため、繊維層の奥（最内層）まで樹脂を含浸させるまでに時間がかかり、未含浸が発生する可能性がある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、短時間で繊維層の奥（最内層）まで樹脂を含浸させることのできるタンクの製造方法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】

【0007】

前記目的を達成すべく、本発明の一態様は、中空のライナーの外表面に繊維を巻き付けて成る繊維層が形成されたプリフォームを金型内に配置するプリフォーム配置工程と、前記金型の内表面に接着性を付与して、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成する接着性付与工程と、前記金型内に樹脂を注入して前記繊維層に前記樹脂を含浸させる樹脂注入工程と、を含むことを特徴とする。

【0008】

他の態様では、前記接着性付与工程において、前記金型内に液体窒素ガスを充填する、前記金型の内表面に樹脂を塗布する、または、前記金型の内表面に静電気を帯電させることによって、前記金型の内表面に接着性を付与してもよい。

【0009】

他の態様では、前記接着性付与工程において、前記金型の内表面に接着性を付与して、前記金型の一部を前記プリフォームから相対的に離間させる、または、前記金型の一部を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成してもよい。

【0010】

他の態様では、前記接着性付与工程において、前記金型の内表面に接着性を付与して、前記金型の一部を前記プリフォームから相対的に離間させながら、前記金型の一部を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成してもよい。

【0011】

他の態様では、前記金型の一部を前記プリフォームの長手方向に相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成してもよい。

【0012】

他の態様では、前記接着性付与工程において、前記プリフォームの長手方向に向けて不活性ガスを吐出して、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成してもよい。

【0013】

他の態様では、前記接着性付与工程において、前記金型の内表面に接着性を付与して、前記金型の一部を前記プリフォームから相対的に離間させながら、前記金型の一部を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させるとともに、前記プリフォームの長手方向に向けて不活性ガスを吐出して、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成してもよい。

【0014】

他の態様では、前記金型は、第１の型と第２の型とを含み、前記プリフォーム配置工程において、前記第１の型と前記プリフォームとの間の第１の隙間よりも大きい第２の隙間を前記第２の型と前記プリフォームとの間に形成するように、前記プリフォームを前記第１の型と前記第２の型との間に配置し、前記接着性付与工程において、前記金型の内表面に前記プリフォームの前記繊維層に対する接着性を付与し、前記第２の型を前記プリフォームに相対的に接近させることによって、前記第２の型の内表面に前記プリフォームの前記繊維層を接着させ、前記第２の型の内表面に前記プリフォームの前記繊維層を接着させながら、前記第２の型を前記プリフォームから相対的に離間させつつ、前記第２の型を前記プリフォームに対して相対的に超音波振動させることによって、前記プリフォームの前記繊維層に隙間を形成し、前記樹脂注入工程において、前記第２の型を前記プリフォームに相対的に接近させた後、前記金型内に前記樹脂を注入してもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、繊維を浮かせて繊維層（の積層間）に隙間を形成した後に樹脂の注入・含浸を行うことで、短時間で繊維層の奥（最内層）まで樹脂を含浸させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る高圧タンクの製造装置を示す縦断面図である。

【図2】実施形態に係る高圧タンクの製造方法を説明するフローチャートである。

【図3】図２の接着性付与工程を説明するフローチャートである。

【図4】実施形態に係る高圧タンクの製造装置の、プリフォーム配置工程および真空脱気工程の状態を示す縦断面図である。

【図5】実施形態に係る高圧タンクの製造装置の、接着性付与工程の液体窒素ガス充填工程の状態を示す縦断面図である。

【図6】実施形態に係る高圧タンクの製造装置の、接着性付与工程の上型下降工程の状態を示す縦断面図である。

【図7】実施形態に係る高圧タンクの製造装置の、接着性付与工程の上型上昇工程の状態を示す縦断面図である。

【図8】実施形態に係る高圧タンクの製造装置の、本締め工程および樹脂注入工程の状態を示す縦断面図である。

【図9】実施形態に係る高圧タンクの製造装置の、樹脂注入停止工程および樹脂硬化工程の状態を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0018】

以下では、タンクの一例としての燃料電池車用高圧タンクを例に挙げて説明する。但し、本発明の適用対象となるタンクは、燃料電池車用高圧タンクに限定されるものではなく、タンクを構成するライナーないしプリフォームの形状、素材等も図示例に限られない。

【0019】

ＲＴＭ法においては、ライナーに炭素繊維を幾重（幾層）にも巻き付ける（巻回する）ことによってライナーの外表面に繊維層が形成されたプリフォームを作成し、プリフォームの繊維層にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させることによって、ライナーの外周に炭素繊維とエポキシ樹脂を含む繊維強化樹脂層が形成された燃料電池車用高圧タンクが製造される。ライナーは、高圧タンクの内部空間を形成する樹脂製（例えばナイロン樹脂製）の中空容器である。

【0020】

燃料電池車用高圧タンクは、炭素繊維が厚肉に積層されるため、炭素繊維の内層まで樹脂が含浸していかない。炭素繊維の内層まで樹脂を含浸させるために高圧で樹脂を注入すると、タンク自体の変形が発生するなど、品質、性能低下が発生する。また、タンク形状が円筒形であるため、樹脂を全体に均一に充填するのが困難で、樹脂含浸が均一にならない。また、ゲート付近に圧力が集中しやすく、そのゲート部が高圧になると共にゲート部と樹脂流動端末部（ゲート部とは反対側）の圧力差が大きい。

【0021】

つまり、燃料電池車用高圧タンクの炭素繊維の積層厚みは、強度確保のため、非常に厚く（通常のＲＴＭ成形ボデー部品の約１０倍）、樹脂含浸が困難であるが、特許文献２のようなタンク回転では、炭素繊維の内層までの樹脂含浸効果は少ない。また、炭素繊維の内層まで樹脂を含浸させるために高圧で樹脂を注入すると、圧力分布が不均一になり、部分的に高圧になった部位では、タンク内側の樹脂製ライナーの変形が発生するなど、品質、性能低下が発生する。また、金型とタンクの隙間が狭く、ゲート部の反対側には樹脂が流れにくいため、樹脂が硬化する前に、全体へ樹脂を流動するためには、特許文献２のようにタンクを金型内で高速回転させる必要があるが、金型内のスペースは少なく、また、炭素繊維を損傷する可能性がある。

【0022】

そこで、本実施形態は、以下の構成が採用されている。

【0023】

［高圧タンクの製造装置］
図１は、実施形態に係る高圧タンクの製造装置を示す縦断面図である。

【0024】

本実施形態において製造される高圧タンクの中間体としてのプリフォーム２は、ライナー４と、ライナー４の外表面に形成され、ライナー４と一体になった繊維層５とを含む。ライナー４は、高圧タンクの内部空間を形成する、ガスバリア性を有する樹脂製の中空容器である。中空（換言すれば、筒状）のライナー４は、例えば、０．５ｍｍ～１ｍｍ程度の厚みを有する。繊維層５は、例えば、１５ｍｍ～３０ｍｍ程度の厚みを有する。繊維層５は、フィラメントワインディング法によって、ライナー４の外表面に繊維が幾重にも巻き付けられることによって形成される。

【0025】

ライナー４に巻回される繊維としては、例えば、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等を用いることができる。繊維は、連続繊維から構成されてもよく、長繊維や短繊維から構成されてもよい。後述するように、ライナー４に巻回された繊維（層）に樹脂を含浸させて硬化させることにより、ライナー４の周囲を被覆する繊維強化樹脂層が形成される。樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂やポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることが可能である。

【0026】

製造装置１は、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法を用いて、プリフォーム２を構成する繊維層５に樹脂６（符号は図８に図示）を含浸させ、さらに、含浸させた樹脂６を硬化させることによって、高圧タンクを製造する。

【0027】

製造装置１は、複数の型、例えば、固定型である下型１１と、可動型である上型１２とからなる金型１０を備える。下型１１と上型１２とを閉じる（型締めともいう）ことによって、繊維強化樹脂層のためのキャビティーが形成される。繊維を積層したプリフォーム２を金型１０内に配置するため、例えば、金型１０のキャビティーは、プリフォーム２の公差分だけ大きく作製される。

【0028】

なお、ここでは、下型１１を固定型、上型１２を可動型（固定型に対して可動する型）としているが、例えば、上型１２を固定型、下型１１を可動型としてもよいし、下型１１および上型１２の双方を可動型としてもよい。また、ここでは、金型１０を、下型１１および上型１２の２個の型で構成しているが、３個以上の型で構成してもよい。

【0029】

プリフォーム２は、ライナー４の軸に沿って配置される中空のシャフト２５により金型１０内に軸支されている。つまり、シャフト２５は、プリフォーム２を金型１０内（キャビティー内）に支持する支持機構を構成している。

【0030】

金型１０（図示例では下型１１）には、真空脱気配管１５が埋設されている。真空脱気配管１５には真空ポンプ５０が接続されている。真空ポンプ５０を駆動することによって真空脱気配管１５を介して金型１０内（キャビティー内）を真空脱気（排気）することが可能である。

【0031】

また、金型１０（図示例では上型１２）には、キャビティーに開口するゲート（樹脂注入口）１４を形成する樹脂注入配管１６が埋設されている。ゲート１４は、本例では、プリフォーム２の（軸方向の）中央部に対向する位置に配置されている。樹脂注入配管１６には樹脂注入機６０が接続されている。樹脂注入機６０から樹脂注入配管１６を介してゲート１４から金型１０内（キャビティー内）に樹脂６を注入（供給）することができる。樹脂６は、例えば、主剤と硬化剤とからなる２液系の熱硬化性のエポキシ樹脂である。樹脂注入機６０は、加圧装置６６と、主剤と硬化剤を混合した樹脂６を貯留する樹脂溜まり６４と、樹脂６を樹脂注入配管１６に供給する開閉バルブ６２とを備える。

【0032】

本例では、金型１０（図示例では上型１２）に、液体窒素ガス供給配管１８が埋設されている。液体窒素ガス供給配管１８には、調圧バルブ８２が付設された液体窒素ガスタンク８４を備える液体窒素ガス供給装置８０が接続されている。液体窒素ガス供給装置８０から液体窒素ガス供給配管１８を介して金型１０内（つまり、金型１０内に配置されたプリフォーム２の外側）に液体窒素ガスを加圧充填することができる。

【0033】

また、製造装置１は、プリフォーム２を所定位置まで搬送するための搬送機構２０と、金型１０（詳しくは、上型１２）を開閉方向（上下方向）または軸方向（横方向）に駆動するための駆動機構３０と、金型１０（下型１１、上型１２）の温度を制御する温度制御装置４０と、製造装置１全体の稼働状態（詳しくは、搬送機構２０、駆動機構３０、温度制御装置４０、真空ポンプ５０、樹脂注入機６０の加圧装置６６と開閉バルブ６２、液体窒素ガス供給装置８０の調圧バルブ８２の稼働状態等）を制御するコントローラとしての制御装置９０とを備える。

【0034】

［高圧タンクの製造方法］
図２は、実施形態に係る高圧タンクの製造方法を説明するフローチャートである。また、図３は、図２の接着性付与工程を説明するフローチャートである。また、図４～図９はそれぞれ、プリフォーム配置工程および真空脱気工程、接着性付与工程の液体窒素ガス充填工程、接着性付与工程の上型下降工程、接着性付与工程の上型上昇工程、本締め工程および樹脂注入工程、樹脂注入停止工程および樹脂硬化工程の状態を示す縦断面図である。

【0035】

（金型準備工程：Ｓ２０１）
まず、前述した構成の下型１１と上型１２とからなる金型１０を用意する。

【0036】

（プリフォーム準備工程：Ｓ２０２）
また、前述したように、中空のライナー４の外表面に繊維を巻き付ける（巻回する）ことによって繊維層５を形成したプリフォーム２を予め用意する。

【0037】

（金型保温工程：Ｓ２０３）
次に、制御装置９０が温度制御装置４０を制御することによって、金型１０（下型１１、上型１２）を所定温度に保温する。樹脂６が熱硬化性樹脂である場合、この所定温度は、樹脂６の硬化温度以上の温度である。

【0038】

なお、ここでは、最初に金型１０を樹脂６の硬化温度以上に保温しているが、例えば、最初は金型１０を樹脂６の硬化温度未満に保温しておき、後述する工程の適宜のタイミング（例えば樹脂６を注入して樹脂６が積層内に含浸完了した後等）において金型１０を樹脂６の硬化温度以上に保温してもよい。

【0039】

（プリフォーム配置工程：Ｓ２０４）
続いて、制御装置９０が搬送機構２０と駆動機構３０を制御することによって、プリフォーム２を金型１０内（つまり、下型１１と上型１２との間）に配置する（図１、図４）。具体的には、上型１２を開いた状態で、搬送機構２０が、制御装置９０の制御に従って、下型１１にプリフォーム２を載置する。このとき、プリフォーム２がシャフト２５により軸支される。その後、駆動機構３０が、制御装置９０の制御に従って、型締めを開始し、上型１２を仮締めする。仮締めとは、上型１２が開いた状態と本締めの状態との中間的な状態であって、下型１１と上型１２とが隙間を空けた状態として、図４に示すように、上型１２とプリフォーム２との間に数ｍｍの隙間（第２の隙間）が空く位置に移動させることである。この上型１２とプリフォーム２との間に形成される隙間（第２の隙間）は、下型１１とプリフォーム２との隙間（第１の隙間）よりも大きい。

【0040】

（真空脱気工程：Ｓ２０５）
次に、上記の仮締めの状態において（言い換えれば、型締め完了前に）、制御装置９０が真空ポンプ５０を制御することによって、金型１０内を真空脱気する（図４）。

【0041】

（接着性付与工程：Ｓ２０６）
上記の真空脱気停止（完了）後、金型１０の内表面（キャビティー面）に、プリフォーム２の繊維層５（を構成する繊維）に対する接着性を付与し、その接着性を利用して繊維層５（の積層間）に隙間を形成する。ここで、「繊維層５に隙間を形成する」ことには、繊維層５に介在する隙間を増大させることを含む。

【0042】

本例では、上記の接着性付与工程（Ｓ２０６）は、図３に示すように、液体窒素ガス充填工程（Ｓ２０６１）、上型下降工程（Ｓ２０６２）、上型上昇工程（Ｓ２０６３）を含んで構成される。

【0043】

（液体窒素ガス充填工程：Ｓ２６０１）
上記の接着性付与工程（Ｓ２０６）において、まず、制御装置９０が液体窒素ガス供給装置８０の調圧バルブ８２を開くことによって、液体窒素ガスタンク８４から金型１０内に液体窒素ガスを加圧充填する（図５）。上型１２が仮締めであるため、上型１２とプリフォーム２（の上面）との間に形成された隙間（第２の隙間）に向けて液体窒素ガスが吐出（加圧充填）される。これによって、金型１０の内表面に、プリフォーム２の繊維層５に対する接着性を付与する。

【0044】

（上型下降工程：Ｓ２０６２）
次に、制御装置９０が駆動機構３０を制御することによって、上型１２を下降端まで下降して（プリフォーム２に相対的に接近させて）、金型１０（上型１２および下型１１）を閉じる（図６）。これによって、金型１０の内表面に、プリフォーム２の繊維層５を接触させて接着する。

【0045】

（上型上昇工程：Ｓ２０６３）
続いて、制御装置９０が駆動機構３０を制御することによって、プリフォーム２の繊維層５を金型１０の内表面に付着させながら、上型１２を（例えば、仮締めの状態まで）上昇する（プリフォーム２から相対的に離間させる）。このとき、制御装置９０が駆動機構３０を制御することによって、上型１２を軸方向（すなわち、プリフォーム２の長手方向）に超音波振動させる（図７）。これによって、金型１０の内表面に付着したプリフォーム２の繊維層５（の積層間）に隙間を形成する。

【0046】

なお、このとき、プリフォーム２の長手方向に加えて、もしくは、プリフォーム２の長手方向に代えて、プリフォーム２の短手方向（繊維層５の積層方向ないし厚さ方向）に上型１２を超音波振動させてもよい。

【0047】

また、このとき、図示しない不活性ガス供給配管を設けることによって、プリフォーム２の長手方向に向けて窒素ガス等の不活性ガスを吐出して、金型１０の内表面に付着したプリフォーム２の繊維層５（の積層間）に隙間を形成する（大きくする）ようにしてもよい。

【0048】

なお、上型１２の上昇完了まで、プリフォーム２の繊維層５が金型１０の内表面に付着し続けている必要は無く、繊維を浮かせてプリフォーム２の繊維層５（の積層間）に隙間を形成できれば、上型１２が所定高さまで上昇するまで、プリフォーム２の繊維層５が金型１０の内表面に付着していればよい（換言すると、上型１２が所定高さまで上昇したときに、プリフォーム２の繊維層５が金型１０の内表面から剥がれてもよい）。

【0049】

（本締め工程：Ｓ２０７）
続いて、制御装置９０が駆動機構３０を制御することによって、上型１２を下降端まで下降して完全に閉じて（プリフォーム２に相対的に接近させて）、上型１２および下型１１を完全に型締め（本締め）する（図８）。

【0050】

（樹脂注入工程：Ｓ２０８）
その後、樹脂６を金型１０内に射出・注入する（図８）。具体的には、制御装置９０は、開閉バルブ６２を開き、樹脂溜まり６４に貯留されている樹脂６を加圧装置６６によって加圧する。これによって、上型１２に設けられた樹脂注入配管１６内を（未硬化の）樹脂６が流れ、ゲート（図示例では、プリフォーム２の中央部に設けられたゲート）１４から、プリフォーム２に向けて樹脂６が射出・注入され、プリフォーム２の繊維層５の積層内に含浸される。

【0051】

（樹脂注入停止工程：Ｓ２０９）
樹脂６がプリフォーム２の繊維層５の積層内に含浸完了し、樹脂６の硬化発熱終了後、樹脂６の注入を停止する（図９）。

【0052】

（樹脂硬化工程：Ｓ２１０）
前述の樹脂６の注入停止後、樹脂６を硬化させる（図９）。

【0053】

（脱型工程：Ｓ２１１）
樹脂６が硬化した後、制御装置９０が駆動機構３０を制御することによって、上型１２を開く。樹脂６の硬化が完了することで、ライナーの外周に繊維強化樹脂層が形成された高圧タンク８が得られる。

【0054】

なお、上記の接着性付与工程（Ｓ２０６）において金型１０の内表面に接着性を付与する方法は、上述した方法に限定されない。例えば、液体窒素ガスに代えて、金型１０の内表面に、樹脂６と同種の樹脂（例えばエポキシ樹脂）を塗布して接着性を付与してもよいし、静電気を帯電させて接着性を付与してもよい。また、金型１０の内表面に、静電気によって接着性を付与する場合、上型１２を下降させたり上昇させたりする工程を省略してもよい。

【0055】

また、上記の方法では、上型１２とプリフォーム２との間に数ｍｍの隙間（第２の隙間）を設けた仮締めの状態において、金型１０内に液体窒素ガスを加圧充填している。これによって、液体窒素ガスをプリフォーム２（の上面）の全体に略均一に供給しやすくなる。但し、液体窒素ガスの圧力を調整するなどして、液体窒素ガスをプリフォーム２（の表面）に供給できれば、上型１２とプリフォーム２との間に数ｍｍの隙間（第２の隙間）を予め設ける必要は無く、例えば金型１０（下型１１および上型１２）を閉じた状態で、金型１０内に液体窒素ガスを加圧充填してもよい。

【0056】

以上で説明したように、燃料電池車用高圧タンクにおいて、ＲＴＭ含浸技術によるタンク製造時、エポキシ樹脂を、厚肉積層の（炭素繊維を厚肉に巻いた）大型タンク全体に、均一に樹脂圧力をかけて、充填、含浸、硬化させることは困難であり、生産性低下やタンク性能低下に繋がる。また、タンクは、炭素繊維を厚肉積層しているため、高圧充填しないと、積層の最内層まで含浸しないが、そのため、ゲート直下等の圧力が高くなりすぎて、タンク内部の樹脂製ライナーの変形や、繊維ズレ等、生産性低下やタンク性能低下に繋がる重要品質問題が発生する。

【0057】

本実施形態は、積層タンクの樹脂流動性の画期的向上のため、金型を閉じた後、樹脂注入前に金型表面に接着性を付与（液体窒素ガス充填、エポキシ樹脂塗布、静電気等）することで、プリフォーム２に巻回された炭素繊維を接着させて積層方向に持ち上げ、積層間の隙間を確保する。それと共に、上型１２を超音波振動（タンク（プリフォーム２）の長手方向に垂直な方向、あるいは、平行な方向）させ、且つ、タンク（プリフォーム２）の長手方向に窒素ガス等の不活性ガスを吐出して、積層間に隙間を形成する。

【0058】

樹脂注入前に金型表面に炭素繊維を接着して隙間を形成することで、繊維層の内層に樹脂が浸透しやすくなる。また、上型１２を超音波振動（タンク（プリフォーム２）の長手方向に垂直な方向、あるいは、平行な方向）させ、且つ、タンク（プリフォーム２）の長手方向に、窒素ガス等の不活性ガスを吐出して、積層間に隙間を形成することで、繊維層の内層に樹脂がより浸透しやすくなる。上型１２を超音波振動させる際、タンクの長手方向に垂直な方向に振動する場合と比べて、タンクの長手方向に平行な方向に振動させる方が、ＲＴＭ金型のシール性確保が容易である。

【0059】

したがって、本実施形態では、ＲＴＭ含浸技術によりエポキシ樹脂を含浸させる際、タンク全体に均一に、且つ、低圧で積層延在方向（タンクの長手方向に平行な方向）及び板厚方向（タンクの長手方向に垂直な方向）に、エポキシ樹脂を含浸させることができるため、高圧タンクの性能向上と品質の安定化を図ることができる。すなわち、エポキシ樹脂注入時の低圧化と樹脂の均一含浸化を図ることができるため、高圧タンクにおいて、樹脂含浸性、および、タンク性能向上と良好な表面品質を得ることができる。それと共に、樹脂の高速充填も可能になり、大幅な成形サイクル短縮も図れる。

【0060】

このように、本実施形態によれば、繊維を浮かせて繊維層５（の積層間）に隙間を形成した後に樹脂６の注入・含浸を行うことで、短時間で繊維層５の奥（最内層）まで樹脂６を含浸させることが可能となる。

【0061】

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0062】

１ 高圧タンク（タンク）の製造装置
２ プリフォーム
４ ライナー
５ 繊維層
６ 樹脂
８ 高圧タンク（タンク）
１０ 金型
１１ 下型（第１の型）
１２ 上型（第２の型）
１４ ゲート（樹脂注入口）
１５ 真空脱気配管
１６ 樹脂注入配管
１８ 液体窒素ガス供給配管
２０ 搬送機構
２５ シャフト
３０ 駆動機構
４０ 温度制御装置
５０ 真空ポンプ
６０ 樹脂注入機
８０ 液体窒素ガス供給装置
９０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】