JP6153085B2 - Manufacturing method of high-pressure tank - Google Patents

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Description

本発明は、ライナーに繊維補強層を形成した高圧タンクの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a high-pressure tank in which a fiber reinforcing layer is formed on a liner.

近年、燃料ガスの燃焼エネルギーや、燃料ガスの電気化学反応によって生成される電気エネルギーによって駆動する車両の開発が進んでいる。車両には、天然ガスや水素等の燃料ガスを貯蔵する高圧タンクが搭載される場合がある。このため、高圧タンクは軽量化が求められており、カーボン繊維強化プラスチックや、ガラス繊維強化プラスチック(以下、これらを総称して、繊維強化樹脂層と呼ぶ)で中空のライナーを被覆したFRP(Fiber Reinforced Plastics : 繊維強化プラスチック)製の高圧タンク(以下、単に高圧タンクと称する)の採用が進んでいる。ライナーとしては、軽量化の観点から、通常、樹脂製の中空容器が用いられる。   In recent years, development of vehicles driven by combustion energy of fuel gas or electric energy generated by an electrochemical reaction of fuel gas has progressed. A vehicle may be equipped with a high-pressure tank that stores fuel gas such as natural gas or hydrogen. For this reason, the high-pressure tank is required to be lightweight, and FRP (Fiber) in which a hollow liner is covered with carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic (hereinafter collectively referred to as a fiber reinforced resin layer). The adoption of high-pressure tanks (hereinafter simply referred to as high-pressure tanks) made of Reinforced Plastics (fiber reinforced plastics) is advancing. As the liner, a resin-made hollow container is usually used from the viewpoint of weight reduction.

こうした高圧タンクの製造に際しては、フィラメント・ワインディング法(以下、FW法)が採用され、このFW法により、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した繊維をライナーの外周に繰り返し巻き付けて繊維強化樹脂層をライナーに形成する。この樹脂層形成後に、当該樹脂層に含まれる熱硬化樹脂を熱硬化させることで、ライナーを繊維強化樹脂層で被覆・補強した高圧タンクが製造される。   In manufacturing such a high-pressure tank, a filament winding method (hereinafter referred to as FW method) is adopted, and by this FW method, fibers impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin are repeatedly wound around the outer periphery of the liner to obtain a fiber reinforced resin. A layer is formed on the liner. After the resin layer is formed, the thermosetting resin contained in the resin layer is thermoset to manufacture a high-pressure tank in which the liner is covered and reinforced with the fiber reinforced resin layer.

このようなFW法で形成した繊維強化樹脂層でライナーを補強した高圧タンクでは、繊維強化樹脂層の各層の間は勿論、ライナー外表と当該外表に近い層との間においても、隙間が無いことが強度確保の上から望ましい。   In such a high-pressure tank in which the liner is reinforced with the fiber reinforced resin layer formed by the FW method, there is no gap between the outer surface of the liner and the layer close to the outer surface as well as the fiber reinforced resin layer. Is desirable from the viewpoint of ensuring strength.

ところが、熱硬化後、ライナー及び繊維強化樹脂層が常温まで冷却されると、合成樹脂製のライナーは線膨張係数が大きいため大きく収縮する一方、カーボン繊維を含む繊維強化樹脂層は、カーボン繊維のマイナスの線膨張係数により伸長する。この収縮差によりライナーと繊維強化樹脂層との間には略全域にわたって隙間が生じることとなる。この隙間が生じた中空容器に圧縮天然ガス等の各種圧縮ガスが充填されると、各種圧縮ガスによる高い内圧によって、合成樹脂製のライナーは、繊維強化樹脂層に当接するまで伸びることになり、ライナーの耐久性が低下していた。特に低温時には、合成樹脂製のライナーの伸びが減少し、クラックが発生するおそれもあった。   However, when the liner and the fiber reinforced resin layer are cooled to room temperature after thermosetting, the liner made of synthetic resin shrinks greatly due to a large coefficient of linear expansion, whereas the fiber reinforced resin layer containing carbon fibers is made of carbon fibers. Elongates due to negative linear expansion coefficient. Due to this shrinkage difference, a gap is formed over substantially the entire area between the liner and the fiber reinforced resin layer. When various compressed gases such as compressed natural gas are filled in the hollow container in which this gap is generated, the liner made of synthetic resin will extend until it comes into contact with the fiber reinforced resin layer due to the high internal pressure due to various compressed gases. The durability of the liner was reduced. In particular, when the temperature is low, the elongation of the synthetic resin liner is reduced, and there is a risk that cracks may occur.

このようなライナーと繊維強化樹脂層との間に隙間が生じる問題を解決することを意図して、下記特許文献1に記載されている高圧タンクの製造方法では、熱硬化後にできる隙間にエラストマー等の材料を注入して隙間を注入層で埋める工程を設けている。   In order to solve such a problem that a gap is generated between the liner and the fiber reinforced resin layer, in the method for manufacturing a high-pressure tank described in Patent Document 1 below, an elastomer or the like is formed in the gap formed after thermosetting. A step of filling the gap with an injection layer is provided.

特開平10−231998号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-231998

しかしながら、上記特許文献1に記載の高圧タンクの製造方法では、従来の高圧タンクの製造方法にライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間に材料を注入する工程が加わるため、この工程分だけ時間がかかってしまうという課題があった。   However, in the method for manufacturing a high-pressure tank described in Patent Document 1, a process for injecting a material into the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer is added to the conventional method for manufacturing a high-pressure tank. There was a problem that it would take.

上記の材料を隙間に注入する手法とは別の手法として、従来の製造工程で必須となっている水圧による強度確認時(耐圧試験)の加圧によって、ライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間を埋めるという手法がある。この場合には、製造工程が増えないことから時間短縮には効果があるものの、当該耐圧試験後の乾燥工程が必須となっているため、この乾燥工程においてライナーに含まれた水分が蒸発することとなる。合成樹脂製のライナーは吸水性が良いことから、ライナーに含まれた水分が蒸発することによりライナーが大きく収縮してしまうため、再びライナーと繊維強化樹脂層との間に隙間が生じるおそれがあった。このように、従来の高圧タンクの製造方法では、ライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間を短時間で低減させることができないという課題があった。   As a method different from the method of injecting the above material into the gap, the pressure between the liner and the fiber reinforced resin layer is increased by pressurization at the time of strength confirmation (pressure resistance test) by water pressure, which is essential in the conventional manufacturing process. There is a technique of filling the gap. In this case, although the manufacturing process does not increase, it is effective to shorten the time, but the drying process after the pressure resistance test is indispensable, so that moisture contained in the liner evaporates in this drying process. It becomes. Since the liner made of synthetic resin has good water absorption, the liner shrinks greatly when the moisture contained in the liner evaporates.Therefore, there is a possibility that a gap will be formed between the liner and the fiber reinforced resin layer again. It was. As described above, the conventional high-pressure tank manufacturing method has a problem that the gap between the liner and the fiber-reinforced resin layer cannot be reduced in a short time.

本発明の目的は、ライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間を短時間で低減させることができる高圧タンクの製造方法を提供することを目的とする。   The objective of this invention aims at providing the manufacturing method of the high pressure tank which can reduce the clearance gap between a liner and a fiber reinforced resin layer in a short time.

上記課題を解決するために本発明に係る高圧タンクの製造方法は、タンク容器となる中空のライナーの外層に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂層を有する高圧タンクの製造方法において、前記ライナーのガラス転移温度以上の温度雰囲気で、前記ライナーの内部を前記高圧タンクの外部よりも高圧に保つ工程を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for producing a high-pressure tank according to the present invention is the method for producing a high-pressure tank having a fiber reinforced resin layer in which a thermosetting resin is impregnated in an outer layer of a hollow liner serving as a tank container. The method includes a step of keeping the inside of the liner at a higher pressure than the outside of the high-pressure tank in a temperature atmosphere equal to or higher than the glass transition temperature of the liner.

本発明に係る高圧タンクの製造方法では、ライナーのガラス転移温度以上で、ライナーの内部を高圧タンクの外部よりも高圧に保つことにより、ライナーを径方向外側に、換言すればライナーを繊維強化樹脂層が設けられる方向に変形させることができる。このため、ライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間を低減させることができるため、高圧タンクの強度を向上させることができる。また、ライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間に、材料を注入する工程を必要としないため、この工程分の時間を削減することができ、短時間で隙間を低減させることができる。   In the method for producing a high-pressure tank according to the present invention, the liner is kept radially outside, in other words, the liner is made of fiber reinforced resin by maintaining the inside of the liner at a pressure higher than the outside of the high-pressure tank at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the liner. It can be deformed in the direction in which the layer is provided. For this reason, since the clearance gap between a liner and a fiber reinforced resin layer can be reduced, the intensity | strength of a high pressure tank can be improved. In addition, since a step of injecting a material into the gap between the liner and the fiber reinforced resin layer is not required, the time for this step can be reduced and the gap can be reduced in a short time.

本発明によれば、ライナーと繊維強化樹脂層との間の隙間を短時間で低減させることができる高圧タンクの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the high pressure tank which can reduce the clearance gap between a liner and a fiber reinforced resin layer in a short time can be provided.

高圧タンク製造装置の構成を概略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows roughly the structure of a high pressure tank manufacturing apparatus. ライナーの変形量を比較するためのグラフである。It is a graph for comparing the deformation amount of a liner. 本発明手法と従来手法との極低温下での発生応力を比較するためのグラフである。It is a graph for comparing the generated stress under extremely low temperatures between the method of the present invention and the conventional method.

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。従って、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is illustrated by the following preferred embodiments, but can be modified in many ways without departing from the scope of the present invention, and other embodiments other than this embodiment can be utilized. . Accordingly, all modifications within the scope of the present invention are included in the claims.

(高圧タンク)
はじめに、図1に示される高圧タンク100について説明する。図1に示すように、高圧タンク100は、断面が略楕円体のタンク本体110と、このタンク本体110の長手方向端部に取り付けられた口金部120とを有する。
(High pressure tank)
First, the high-pressure tank 100 shown in FIG. 1 will be described. As shown in FIG. 1, the high-pressure tank 100 includes a tank body 110 having a substantially elliptical cross section, and a base portion 120 attached to an end of the tank body 110 in the longitudinal direction.

タンク本体110は、例えば二重構造を有し、内部に貯留空間が形成されるように中空状に構成されたライナー10と、そのライナー10の外面を覆う補強層としての繊維強化樹脂層20とを有している。貯留空間には、例えば、圧縮天然ガスや水素ガス等からなる流体が貯留される。また、タンク本体110には、タンク本体110の内部の温度を監視するための温度センサ(図示せず)が設けられている。   The tank body 110 has, for example, a double structure, a liner 10 configured to be hollow so that a storage space is formed therein, and a fiber reinforced resin layer 20 as a reinforcing layer covering the outer surface of the liner 10. have. For example, a fluid made of compressed natural gas or hydrogen gas is stored in the storage space. The tank body 110 is provided with a temperature sensor (not shown) for monitoring the temperature inside the tank body 110.

ライナー10は、タンク本体110とほぼ同じ略楕円形状を有し、略円筒状の胴部11と、胴部11の端部に連続するドーム状の側部12とを備えている。側部12には、流体が供給(又は排出)される開口13が設けられており、この開口13に口金部120が装着され、配管80等に接続可能となっている。ライナー10は、ガスバリア性を有し、水素ガス等の外部への透過を抑制する層である。例えば、金属、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等の硬質樹脂から形成されており、二層以上積層して構成することも可能である。また本実施形態において、ライナー10材としては、エポキシ樹脂のガラス転移温度より低いガラス転移温度をもつ材料を用いる。   The liner 10 has substantially the same elliptical shape as that of the tank main body 110, and includes a substantially cylindrical body portion 11 and a dome-shaped side portion 12 continuous with an end portion of the body portion 11. The side portion 12 is provided with an opening 13 through which a fluid is supplied (or discharged). A base portion 120 is attached to the opening 13 and can be connected to a pipe 80 or the like. The liner 10 is a layer having gas barrier properties and suppressing permeation of hydrogen gas or the like to the outside. For example, it is made of a hard resin such as metal, polyethylene resin or polypropylene resin, and can be formed by laminating two or more layers. In the present embodiment, as the liner 10 material, a material having a glass transition temperature lower than that of the epoxy resin is used.

繊維強化樹脂層20は、熱硬化性樹脂が繊維で補強された層であり、ライナー10の表面にフィラメント・ワインディング法(以下、「FW法」ともいう。)により繊維を巻き付けることで形成される。また、繊維強化樹脂層20は、繊維が複数積層した構成である。FW法とは、熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維をライナー10に巻き付けて、熱硬化性樹脂を熱硬化させる方法である。なお、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等を用いることができる。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いている。   The fiber reinforced resin layer 20 is a layer in which a thermosetting resin is reinforced with fibers, and is formed by winding fibers around the surface of the liner 10 by a filament winding method (hereinafter also referred to as “FW method”). . The fiber reinforced resin layer 20 has a configuration in which a plurality of fibers are stacked. The FW method is a method in which a reinforcing fiber impregnated with a thermosetting resin is wound around the liner 10 to thermoset the thermosetting resin. As the thermosetting resin, an epoxy resin, a polyester resin, a polyamide resin, or the like can be used. In this embodiment, an epoxy resin is used.

(高圧タンク製造装置)
続いて、図1を参照しながら、上述した高圧タンク100を製造するための高圧タンク製造装置1について説明する。図1は、高圧タンク製造装置1の構成を概略的に示す模式図である。
(High pressure tank manufacturing equipment)
Next, a high-pressure tank manufacturing apparatus 1 for manufacturing the above-described high-pressure tank 100 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the high-pressure tank manufacturing apparatus 1.

図1に示すように、高圧タンク製造装置1は、高圧タンク100と、密閉容器40と、常温ガス供給装置50と、低温ガス供給装置60と、昇圧手段70a、70bと、混合部90と、バルブ50a、60aと、これらを繋ぐ配管80と、を備える。密閉容器40は、高圧タンク100をその内部に収容して密閉するケースである。なお、以下の説明においては、配管80を省略して説明する。   As shown in FIG. 1, the high-pressure tank manufacturing apparatus 1 includes a high-pressure tank 100, a sealed container 40, a room temperature gas supply device 50, a low temperature gas supply device 60, pressure increase means 70a and 70b, a mixing unit 90, Valves 50a and 60a and piping 80 connecting them are provided. The sealed container 40 is a case that houses the high-pressure tank 100 and seals it. In the following description, the piping 80 is omitted.

常温ガス供給装置50は、バルブ50a、混合部90を介して高圧タンク100に接続されている。低温ガス供給装置60は、バルブ60a、混合部90を介して高圧タンク100に接続されている。この混合部90では、常温ガス供給装置50及び低温ガス供給装置60から供給される常温ガス及び低温ガスが混合されるようになっており、混合されたガスが高圧タンク100に供給される。   The room temperature gas supply device 50 is connected to the high-pressure tank 100 through a valve 50 a and a mixing unit 90. The low temperature gas supply device 60 is connected to the high pressure tank 100 through a valve 60 a and a mixing unit 90. In the mixing unit 90, the normal temperature gas and the low temperature gas supplied from the normal temperature gas supply device 50 and the low temperature gas supply device 60 are mixed, and the mixed gas is supplied to the high pressure tank 100.

また、常温ガス供給装置50又は低温ガス供給装置60には、昇圧手段70a、70bが設けられている。昇圧手段70a、70bとしては例えばポンプ等が用いられる。昇圧手段70a、70bを作動させることにより、高圧タンク100に、予め定められた所定の圧力まで常温ガス又は低温ガスを充填することができる。このように、昇圧手段70a、70bによって、ライナー10内の圧力を上げることで、ライナー10の内部を高圧タンク100の外部よりも高圧に保つことができる。   Further, the room temperature gas supply device 50 or the low temperature gas supply device 60 is provided with boosting means 70a and 70b. For example, a pump or the like is used as the boosting means 70a and 70b. By operating the boosting means 70a and 70b, the high-pressure tank 100 can be filled with a normal temperature gas or a low temperature gas up to a predetermined pressure. Thus, the pressure inside the liner 10 can be kept higher than the outside of the high-pressure tank 100 by increasing the pressure inside the liner 10 by the pressure-increasing means 70a and 70b.

ここで、一般にタンクにガスを充填する場合、タンク内の圧力に対抗してガスを充填するため、タンク内のガスの温度は上がる。したがって、本実施形態では、高圧タンク100内に常温ガス又は低温ガスを充填する場合、高圧タンク100内の温度が所定の温度に維持されるように、図示しない制御装置によってバルブ50a、60aの開度が制御される。   Here, in general, when a tank is filled with a gas, the gas is filled against the pressure in the tank, so the temperature of the gas in the tank rises. Therefore, in this embodiment, when normal temperature gas or low temperature gas is filled in the high pressure tank 100, the valves 50a and 60a are opened by a control device (not shown) so that the temperature in the high pressure tank 100 is maintained at a predetermined temperature. The degree is controlled.

なお、昇圧手段70a、70bとしては、上述したように、例えばポンプ等を用いることができるが、ライナー10内の圧力を上げる機能を有するものであれば、他の装置等を適宜選択することができる。また、昇圧手段70a、70bは、常温ガス供給装置50又は低温ガス供給装置60以外の部分にも設置することが可能である。   As described above, for example, a pump or the like can be used as the boosting means 70a and 70b. However, other devices or the like can be appropriately selected as long as they have a function of increasing the pressure in the liner 10. it can. Further, the boosting means 70 a and 70 b can be installed in parts other than the room temperature gas supply device 50 or the low temperature gas supply device 60.

本実施形態では、高圧タンク製造装置1に、ライナー10内の温度を所定の温度に到達させる昇圧能力を有する昇圧手段70a、70bが設けられているため、別の温度調整機構などが不要となり、余分な設備を削減することができる。   In the present embodiment, the high-pressure tank manufacturing apparatus 1 is provided with the boosting means 70a and 70b having the boosting ability to reach the temperature in the liner 10 to a predetermined temperature. Extra equipment can be reduced.

また本実施形態では、温度の異なるガスを混合部90において混合させ、混合させたガスを高圧タンク100に供給することができるので、高圧タンク100内の温度を所定の温度に素早く制御することができる。   Moreover, in this embodiment, since the gas from which temperature differs can be mixed in the mixing part 90, and the mixed gas can be supplied to the high pressure tank 100, the temperature in the high pressure tank 100 can be quickly controlled to predetermined temperature. it can.

また本実施形態では、高圧タンク100をその内部に収納して密閉する密閉容器40を備えているため、高圧タンク100内部と高圧タンク100外部との空気のやり取りを抑制することができる。このため、高圧タンク100内部の温度を所定の温度に保持することができる。   Moreover, in this embodiment, since the airtight container 40 which accommodates and seals the high pressure tank 100 in the inside is provided, the exchange of air between the inside of the high pressure tank 100 and the outside of the high pressure tank 100 can be suppressed. For this reason, the temperature inside the high-pressure tank 100 can be maintained at a predetermined temperature.

(高圧タンクの製造方法)
続いて、図1に示した高圧タンク製造装置1を用いた高圧タンク100の製造工程について説明する。なお、以下に説明する高圧タンク100の製造工程は、法規検査の最終工程である気密検査工程にて行われるものである。気密検査工程とは、高圧ガスによるリークを確認するための工程である。この気密検査工程の前の工程においては、ライナー10を形成する工程や、ライナーの外層を覆う繊維強化樹脂層20を巻付形成する工程や、繊維強化樹脂層20の含浸樹脂を加熱硬化させ、加熱硬化後に室温まで冷却する工程等が行われるものであるが、以下においては、気密検査工程の前に行われるこれらの工程についての説明は省略する。
(High pressure tank manufacturing method)
Then, the manufacturing process of the high pressure tank 100 using the high pressure tank manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is demonstrated. In addition, the manufacturing process of the high-pressure tank 100 described below is performed in an airtight inspection process which is a final process of the legal inspection. The airtight inspection process is a process for confirming leakage due to high-pressure gas. In the step before the airtightness inspection step, the step of forming the liner 10, the step of winding the fiber reinforced resin layer 20 covering the outer layer of the liner, the heat impregnating resin of the fiber reinforced resin layer 20 is heated and cured, Although the process etc. which cool to room temperature are performed after heat-curing, description about these processes performed before an airtight test process is abbreviate | omitted below.

法規検査の最終工程である気密検査工程において行われる内容について以下に説明する。まず、図1に示されるバルブ50aを開き、常温ガス供給装置50から常温ガスを供給し、常温ガスを高圧タンク100内に急速に充填する。高圧タンク100内に常温ガスが充填されるため、高圧タンク100内の温度は上昇する。高圧タンク100内の温度が所定の温度以上(例えばライナー10のガラス転移温度以上)となるように、常温ガスは充填されていく。   The contents performed in the airtight inspection process, which is the final process of the legal inspection, will be described below. First, the valve 50a shown in FIG. 1 is opened, normal temperature gas is supplied from the normal temperature gas supply device 50, and the high temperature tank 100 is rapidly filled with normal temperature gas. Since the high-pressure tank 100 is filled with the normal temperature gas, the temperature in the high-pressure tank 100 rises. The room temperature gas is filled so that the temperature in the high-pressure tank 100 becomes equal to or higher than a predetermined temperature (for example, higher than the glass transition temperature of the liner 10).

次に、バルブ60aを開いて低温ガス供給装置60から低温ガスを供給し、常温ガスと混合させた混合ガスを高圧タンク100内に充填する。そして、高圧タンク100内の温度が温度センサ(図示せず)によって監視された状態で、高圧タンク100内の温度が、ライナー10のガラス転移温度とエポキシ樹脂のガラス転移温度との間の温度に維持されるように、混合ガスが高圧タンク100内に充填される。なお、エポキシ樹脂のガラス転移温度としては、約130℃である。   Next, the valve 60 a is opened to supply the low temperature gas from the low temperature gas supply device 60, and the high pressure tank 100 is filled with the mixed gas mixed with the normal temperature gas. Then, in a state where the temperature in the high-pressure tank 100 is monitored by a temperature sensor (not shown), the temperature in the high-pressure tank 100 becomes a temperature between the glass transition temperature of the liner 10 and the glass transition temperature of the epoxy resin. The high pressure tank 100 is filled with the mixed gas so as to be maintained. The glass transition temperature of the epoxy resin is about 130 ° C.

そして、高圧タンク100内の温度を、ライナー10のガラス転移温度とエポキシ樹脂のガラス転移温度との間に維持した状態で、10〜20分間保持する。つまり、高圧タンク100内の温度がライナー10のガラス転移温度以上となっている雰囲気下で、ライナー10の内部を、高圧タンク100の外部よりも高圧にして保持する。   And it hold | maintains for 10 to 20 minutes in the state which maintained the temperature in the high pressure tank 100 between the glass transition temperature of the liner 10, and the glass transition temperature of an epoxy resin. That is, the inside of the liner 10 is held at a higher pressure than the outside of the high-pressure tank 100 in an atmosphere where the temperature in the high-pressure tank 100 is equal to or higher than the glass transition temperature of the liner 10.

最後に、所定時間経過後、高圧タンク100の内部に充填された常温ガス又は低温ガスを高圧タンク100の外部に放出する。   Finally, after a predetermined time has elapsed, the normal temperature gas or the low temperature gas filled in the high pressure tank 100 is discharged to the outside of the high pressure tank 100.

以上の工程によれば、気密検査工程にてライナー10を変形させることができる。上述したように、気密検査工程の前の工程では、ライナー10及び繊維強化樹脂層20を加熱硬化させた後、冷却させたときに、ライナーと繊維強化樹脂層との間には隙間が生じるものであるが、本実施形態によれば気密検査工程にてライナー10を変形させることができるため、気密検査工程の前の工程において生じた隙間を減少させることができる。   According to the above process, the liner 10 can be deformed in the airtightness inspection process. As described above, in the step before the airtightness inspection step, when the liner 10 and the fiber reinforced resin layer 20 are cured by heating and then cooled, a gap is generated between the liner and the fiber reinforced resin layer. However, according to the present embodiment, since the liner 10 can be deformed in the airtightness inspection process, the gap generated in the process before the airtightness inspection process can be reduced.

また本実施形態では、上述したようにライナー10の材料として、エポキシ樹脂のガラス転移温度より低いガラス転移温度をもつ材料を用いている。そして、このライナー10を用いて、ライナー10のガラス転移温度とエポキシ樹脂のガラス転移温度との間の温度になるように、高圧タンク100内の温度を保つ工程を備えているため、ライナー10を径方向外側に、換言すればライナー10を繊維強化樹脂層20が設けられる方向に変形させることができる。このため、ライナー10と繊維強化樹脂層20との間の隙間を低減させることができるため、高圧タンク100の強度を向上させることができる。   In the present embodiment, as described above, a material having a glass transition temperature lower than the glass transition temperature of the epoxy resin is used as the material of the liner 10. And since this liner 10 is provided with the process of maintaining the temperature in the high-pressure tank 100 so that it may become the temperature between the glass transition temperature of the liner 10 and the glass transition temperature of an epoxy resin, the liner 10 is provided. The liner 10 can be deformed radially outward, in other words, in the direction in which the fiber reinforced resin layer 20 is provided. For this reason, since the clearance gap between the liner 10 and the fiber reinforced resin layer 20 can be reduced, the intensity | strength of the high pressure tank 100 can be improved.

また本実施形態における高圧タンク100の製造工程は、従来の工程においても必要な気密検査工程にて行われるものであるため、高圧タンク100の製造工程を増やさずに、ライナー10と繊維強化樹脂層20との間の隙間を減少させることができる。その結果、工程が増えることによるコストの増加や工程時間の増加を抑えることができる。   In addition, the manufacturing process of the high-pressure tank 100 in the present embodiment is performed in an airtight inspection process that is also necessary in the conventional process. The gap with 20 can be reduced. As a result, an increase in cost and an increase in process time due to an increase in processes can be suppressed.

続いて、図2を参照しながらライナー10の変形量について説明する。図2はライナー10の変形量を説明するためのグラフである。図2のグラフの横軸は時間を表し、図2のグラフの縦軸はライナー10の変形量(歪)を表している。   Next, the deformation amount of the liner 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a graph for explaining the deformation amount of the liner 10. The horizontal axis of the graph of FIG. 2 represents time, and the vertical axis of the graph of FIG. 2 represents the deformation amount (strain) of the liner 10.

図2に表すように、本実施形態による高圧タンク100の製造を行った場合、ライナー10の変形量は短時間で増大する(図2の「高温」線)。図2の「高温」線では、ライナー10のガラス転移温度とエポキシ樹脂のガラス転移温度との間の温度を70度とした結果を表している。   As shown in FIG. 2, when the high-pressure tank 100 according to the present embodiment is manufactured, the deformation amount of the liner 10 increases in a short time (“high temperature” line in FIG. 2). The “high temperature” line in FIG. 2 represents the result when the temperature between the glass transition temperature of the liner 10 and the glass transition temperature of the epoxy resin is 70 degrees.

また図2では、比較のために、ライナー10内の温度を常温に維持したまま高圧タンク100の製造を行った場合のライナー10の変形量を表している(図2の「常温」線)。常温に維持した場合、時間経過に伴うライナー10の変形量は小さく、ほぼ一定の状態となっている。   For comparison, FIG. 2 shows the deformation amount of the liner 10 when the high-pressure tank 100 is manufactured while maintaining the temperature in the liner 10 at room temperature (“room temperature” line in FIG. 2). When maintained at room temperature, the amount of deformation of the liner 10 over time is small and is in a substantially constant state.

図2から明らかなように、ライナー10内の温度を高温(例えば70℃)に維持して高圧タンク100の製造をする方が、ライナー10内の温度を常温に維持して高圧タンク100の製造をする場合よりも、短時間でライナー10の変形量を大きくすることができる。具体的に常温の場合と高温の場合とを比較すると、高温の場合の方がライナー10の変形量が5倍以上となっている。   As apparent from FIG. 2, when the high-pressure tank 100 is manufactured while maintaining the temperature in the liner 10 at a high temperature (for example, 70 ° C.), the high-pressure tank 100 is manufactured while maintaining the temperature in the liner 10 at room temperature. The amount of deformation of the liner 10 can be increased in a shorter time than when performing the above. Specifically, comparing the case of normal temperature and the case of high temperature, the deformation amount of the liner 10 is five times or more in the case of high temperature.

本実施形態によれば、ライナー10の変形量、より詳細にはライナー10の塑性変形量及びライナー10のクリープ変形量を増加させることができる。ライナー10の塑性変形量を増加させるためには、より大きな負荷圧力をかける必要があるが、本実施形態では、過大な負荷圧力が不要であるため、高圧タンク100の損傷や高圧タンク100の寿命を縮めることを抑えることができる。また、クリープ変形量を増加させるためにはより長時間が必要であるが、本実施形態では、短時間でクリープ変形量を増加させることができるため、製造工程時間が長くなることによる余剰な設備投資を抑えることができる。   According to the present embodiment, the deformation amount of the liner 10, more specifically, the plastic deformation amount of the liner 10 and the creep deformation amount of the liner 10 can be increased. In order to increase the amount of plastic deformation of the liner 10, it is necessary to apply a larger load pressure. However, in this embodiment, an excessive load pressure is not required, so that the high pressure tank 100 is damaged or the life of the high pressure tank 100 is increased. Can be reduced. Further, a longer time is required to increase the amount of creep deformation, but in this embodiment, the amount of creep deformation can be increased in a short time, and therefore, excess equipment due to a longer manufacturing process time. Investment can be reduced.

続いて、図3を参照しながら高圧タンク100の極低温下での発生応力について説明する。図3は、従来手法の極低温下での発生応力と本発明手法の極低温下での発生応力とを比較した図である。図3のグラフの縦軸は、極低温下での発生応力の大きさを表している。   Subsequently, the generated stress of the high-pressure tank 100 at an extremely low temperature will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram comparing the generated stress under the cryogenic temperature of the conventional method and the generated stress under the cryogenic temperature of the method of the present invention. The vertical axis of the graph in FIG. 3 represents the magnitude of the generated stress at extremely low temperatures.

図3に表されるように、本発明手法を用いて製造された高圧タンク100における極低温下での発生応力と、従来手法を用いて製造された高圧タンク100における極低温下での発生応力とを比較すると、本発明手法の方が、極低温下での発生応力を大幅に低減(従来比の約70%)させることができている。これは、本発明手法は、ライナー10と繊維強化樹脂層20との間の隙間を、従来手法よりも低減させることができるためである。このように本発明手法は極低温下での発生応力を低減させることができるため、極寒地域でも高圧タンク100を高速巡回させることができる。   As shown in FIG. 3, the generated stress under the cryogenic temperature in the high-pressure tank 100 manufactured using the method of the present invention and the generated stress under the cryogenic temperature in the high-pressure tank 100 manufactured using the conventional method. , The method of the present invention can significantly reduce the stress generated at extremely low temperatures (about 70% of the conventional). This is because the method of the present invention can reduce the gap between the liner 10 and the fiber reinforced resin layer 20 as compared with the conventional method. Thus, since the technique of the present invention can reduce the stress generated at extremely low temperatures, the high-pressure tank 100 can be circulated at high speed even in extremely cold regions.

以上、本発明の実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の実施形態でも実施することが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this is an illustration for description of this invention, Comprising: It is not the meaning which limits the scope of the present invention only to this embodiment. The present invention can be implemented in various other embodiments.

1 高圧タンク製造装置
10 ライナー
20 繊維強化樹脂層
40 密閉容器
50 常温ガス供給装置
60 低温ガス供給装置
100 高圧タンク
110 タンク本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High pressure tank manufacturing apparatus 10 Liner 20 Fiber reinforced resin layer 40 Airtight container 50 Room temperature gas supply apparatus 60 Low temperature gas supply apparatus 100 High pressure tank 110 Tank main body

Claims (1)

タンク容器となる中空のライナーの外層に熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂層を有する高圧タンクの製造方法において、
前記ライナーのガラス転移温度とエポキシ樹脂のガラス転移温度との間の温度に維持されるようにガスを前記高圧タンク内に充填するガス充填工程と、
前記ガス充填工程後に、前記ライナーの内部を前記高圧タンクの外部よりも高圧に保持した状態で、前記高圧タンク内の温度を、前記ライナーのガラス転移温度とエポキシ樹脂のガラス転移温度との間の温度に10分以上保持する工程と、を有する
高圧タンクの製造方法。
In a method for producing a high-pressure tank having a fiber reinforced resin layer in which a thermosetting resin is impregnated in an outer layer of a hollow liner serving as a tank container,
A gas filling step of filling a gas into the high-pressure tank so as to be maintained at a temperature between the glass transition temperature of the liner and the glass transition temperature of the epoxy resin;
After the gas filling process, in a state where the inside of the liner was retained to a higher pressure than the outside of the high-pressure tank, the temperature of the high-pressure tank, between the glass transition temperature of the glass transition temperature and the epoxy resin of the liner Maintaining the temperature at 10 minutes for 10 minutes or more .
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