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CN104136201A - 高压气罐的制造方法 - Google Patents

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CN104136201A CN201380010910.1A CN201380010910A CN104136201A CN 104136201 A CN104136201 A CN 104136201A CN 201380010910 A CN201380010910 A CN 201380010910A CN 104136201 A CN104136201 A CN 104136201A
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Abstract

本发明抑制采用FW法在内衬上形成其加强用的纤维层时的间隙残存。在向内衬(10)形成纤维强化树脂层(20)时，首先，将浸渗有树脂的碳纤维(W)的缠绕端部纤维(Ws)缠绕在远离拱顶部(10b)的顶峰的纤维固定用法兰(114)上并固定(步骤S100)。然后，用从该固定部位延伸了的缠绕端部纤维(Ws)和与之接续地被送出的浸渗有树脂的碳纤维(W)形成最内层螺旋层(20H1)(步骤S110)。然后，与最内层螺旋层(20H1)重叠地形成内层侧环箍层(20F1)，在形成接下来的第2螺旋层(20H2)之前，将从纤维固定用法兰(114)的固定部位延伸的缠绕端部纤维(Ws)在拱顶部(10b)的顶峰的周围切断。

Description

高压气罐的制造方法
技术领域
本发明涉及在内衬上形成有纤维加强层的高压气罐的制造方法。
背景技术
近年来，开发了利用燃料气体的燃烧能量、通过燃料气体的电化学反应而发电获得的电能来驱动的车辆，有时高压气罐储藏天然气、氢等燃料气体，并搭载于车辆中。因此，要求高压气罐的轻量化，用碳纤维强化塑料、玻璃纤维强化塑料(以下将它们统称为纤维强化树脂层)被覆了中空的内衬的FRP(Fiber Reinforced Plastics：纤维强化塑料)制的高压气罐(以下仅称为高压气罐)的采用不断进展。作为内衬，从轻量化的观点出发，通常使用具有阻气性的树脂制的中空容器。
在制造这样的高压气罐时，可采用纤维缠绕法(以下称为FW法)，采用该FW法，将浸渗了环氧树脂等的热固性树脂的纤维在内衬的外周反复缠绕从而在内衬上形成纤维强化树脂层(例如专利文献1)。该情况下，若仅形成了纤维强化树脂层，则为半成品，因此在树脂层形成后，通过使该树脂层所包含的热固化树脂热固化，来制造出用纤维强化树脂层被覆、加强了内衬的高压气罐。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-5965号公报
发明内容
内衬为在圆筒状的筒体部的两端接合有凸状曲面形状的拱顶部的形状，因此在FW法中为确保内衬加强的实效性，在筒体部和拱顶部采用不同的缠绕方法。也就是说，FW法，在筒体部的纤维缠绕中采用遍及筒体部的整个外表面反复缠绕纤维的环箍缠绕，向筒体部两端的拱顶部反复缠绕纤维时，采用在拱顶部使缠绕方向折回(折返)的螺旋缠绕。并且，环箍缠绕所形成的环箍层和螺旋缠绕所形成的螺旋层重叠多层而形成，由其全部层形成纤维强化树脂层。
在用采用以往的FW法形成的纤维强化树脂层加强了内衬的高压气罐中，纤维强化树脂层的各层之间自不必说，从确保强度的方面来看，希望即使在内衬外表面与接近于该外表面的层之间也没有间隙。但是，被指出：在设置于内衬的拱顶部顶峰的管头的周边残存间隙，有可能发生由该残存间隙导致的纤维强化树脂层的层剥离、加强强度下降。
本发明是为解决上述的课题而完成的，其目的是抑制采用纤维缠绕法在内衬上形成其加强用的纤维层时的间隙残存。
为了达成上述目的的至少一部分，本发明可作为以下的应用例来实施。
[应用例1：高压气罐的制造方法]
一种高压气罐的制造方法，采用在内衬的外表面反复缠绕纤维的纤维缠绕法在上述内衬上形成纤维层，所述内衬是在圆筒状的筒体部的两端接合有凸状曲面形状的拱顶部的内衬，所述高压气罐的制造方法的要旨是：在将遍及上述筒体部的整个外表面反复缠绕纤维的环箍缠绕所形成的环箍层、和在上述拱顶部使缠绕方向折回的螺旋缠绕所形成的螺旋层层叠多层来形成上述纤维层时，为了形成在上述螺旋层之中最接近上述内衬的外表面的最内层螺旋层，将上述纤维的缠绕始端固定在固定部位，所述固定部位在上述筒体部侧的相反侧远离，用从该固定部位延伸的纤维形成上述最内层螺旋层，与该最内层螺旋层重叠地形成上述环箍层来作为内层侧环箍层，将在形成上述最内层螺旋层时从上述固定部位延伸了的上述纤维，在形成上述内层侧环箍层后在上述拱顶部的顶峰的周围切断后，与上述内层侧环箍层重叠地形成上述螺旋层。
在该应用例1的高压气罐的制造方法中，层叠多层的环箍层和螺旋层而在内衬外表面形成纤维层。并且，在螺旋层之中最接近上述内衬的外表面的最内层螺旋层的形成中，首先，将上述纤维的缠绕始端固定在固定部位，所述固定部位在上述筒体部侧的相反侧远离。纤维从该固定部位向拱顶部侧延伸，因此用从该固定部位延伸的纤维形成最内层螺旋层。通过与该最内层螺旋层重叠地形成上述环箍层来作为内层侧环箍层，在作为该环箍层的形成范围的筒体部上，用内层侧环箍层保持最内层螺旋层。因此，为了形成最内层螺旋层而被反复缠绕的纤维，在筒体部其移动被制约，因此最内层螺旋层，在筒体部不用说，即使在拱顶部的外表面范围中也不发生纤维的松动而留下来。
在上述的应用例1的高压气罐的制造方法中，在与如上述那样保持最内层螺旋层的内层侧环箍层重叠地形成上述螺旋层之前，将从远离拱顶部顶峰的固定部位延伸了的纤维，在上述拱顶部的顶峰的周围切断。因此，未被切断而残留并在最内层螺旋层形成中已螺旋缠绕过的纤维，从为了形成最内层螺旋层而被缠绕时的张力中解放，从作为其切断部位的拱顶部顶峰沿拱顶部外表面以螺旋缠绕轨迹残留。因此，形成最内层螺旋层的螺旋缠绕时的张力所引起的纤维的拉伸、缠绕轨迹的偏移，在拱顶部顶峰周围没有发生，因此包含拱顶部顶峰周围在内，在拱顶部外表面的纤维的重叠所形成的螺旋层的厚度成为被维持的状态。并且，在上述的应用例1的高压气罐的制造方法中，在上述的纤维切断后与内层侧环箍层重叠地形成螺旋层。
在上述的应用例1的高压气罐的制造方法中，在形成最内层螺旋层时，本来就不进行在管头周壁反复缠绕纤维并固定的工作，并且将从缠绕始端的固定部位延伸了的纤维在拱顶部顶峰切断而从张力中解放，由此能够维持螺旋层的厚度。
与此相对，在现有的FW法中，将纤维从其缠绕始端开始在拱顶部顶峰的管头周壁反复缠绕并固定，从该管头固定部位，采用螺旋缠绕和环箍缠绕反复缠绕了纤维。因此，最内层螺旋层和与其重叠的螺旋层，会受到用于形成最内层螺旋层的缠绕始端的纤维位于管头固定部位的哪个位置、与在管头固定部位的纤维的缠绕相伴的张力等的影响，局部地变厚，在层间产生台阶高差。另外，形成最内层螺旋层时，纤维受到与纤维缠绕相伴的张力，但受到上述的缠绕始端的纤维的位置、在管头固定部位的纤维的缠绕方式等的影响，从螺旋缠绕轨迹偏移的力会作用在纤维上。担心：由于这样的局部的厚度变化和纤维行为，导致如已叙述的那样，在设置于内衬的拱顶部顶峰的管头的周边，在最内层螺旋层中残存间隙。
也就是说，根据上述的应用例1的高压气罐的制造方法，如已叙述的那样，不进行在管头周壁反复缠绕纤维并固定等等，因此采用纤维缠绕法在内衬上形成其加强用的纤维层时，能够在管头周边不残留间隙。另外，能够容易地制造抑制了这样的间隙的残存且也抑制了加强强度的降低的高压气罐。
上述的应用例1的高压气罐的制造方法，能够采取如下那样的方式。例如，能够使上述最内层螺旋层为直接缠绕在上述内衬的外表面而最先所形成的螺旋层，如果这样的话，则通过经过该最先形成的最内层螺旋层和其后的内层侧环箍层的形成和纤维切断，能够交替地连续地形成与该内层侧环箍层重叠的螺旋层和进而与该螺旋层重叠的环箍层。
另外，能够将形成上述最内层螺旋层时的上述纤维的缠绕始端，固定在轴支承上述内衬的轴上。在FW法中，本来利用这样的轴来轴支承内衬，因此根据该方式，不需要仅用于固定缠绕始端的部件和将该部件保持的结构，因此能够谋求结构的简单化。
附图说明
图1是示意地表示作为本发明的一实施例的高压气罐的制造工序的说明图。
图2是示意地表示纤维强化树脂层的形成的情形的说明图。
图3是表示纤维强化树脂层形成工序的初期工序的说明图。
图4是表示纤维强化树脂层形成工序的中期工序的说明图。
图5是表示纤维强化树脂层形成工序的终期工序的说明图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式，基于附图对其实施例进行说明。图1是示意地表示作为本发明的一实施例的高压气罐的制造工序的说明图，图2是示意地表示纤维强化树脂层的形成的情形的说明图。在本实施例中，将高压气罐设为储藏高压氢的高压氢罐。
在本实施例的罐制造工序中，首先，如图1(a)所示，准备具有针对氢气的阻气性的树脂制容器来作为内衬10。内衬10具有半径均一的大致圆筒形状的筒体部10a、和设置于筒体部两端的凸曲面形状的拱顶部10b。拱顶部10b由等张力曲面构成，在其顶点具有用于与外部配管等连接的管头14。在本实施例中，作为树脂容器，使用由尼龙系树脂形成的树脂制容器。作为树脂容器，只要具有针对氢气的阻气性，就可以使用由其他树脂形成的树脂容器。
接着，如图1(b)所示，在内衬10的外周形成纤维强化树脂层20(纤维强化树脂层形成工序)。在该纤维强化树脂层形成工序中，通过在内衬10的外周，反复缠绕浸渗了作为热固性树脂的环氧树脂的碳纤维，形成作为纤维强化树脂层20的碳纤维层。由此，得到在内衬10的外周具有树脂固化前的纤维强化树脂层20的中间产品罐12。对于该纤维强化树脂层形成工序，在后面描述。
继纤维强化树脂层20形成后，进行热固化。在热固化工序中，使用图1(c)所示的感应加热装置200。该感应加热装置200，是对作为被加热物的中间产品罐12进行高频感应加热的装置。感应加热装置200，在未图示的台架上，经由罐两端的罐支承轴212可旋转地轴支承中间产品罐12，并利用未图示的马达使中间产品罐12在加热的过程中旋转。感应加热线圈222围绕轴支承的中间产品罐12，从高频电源220接受高频电流的通电，由此形成磁通，以中间产品罐12的纤维强化树脂层20中的碳纤维(浸渗有树脂的碳纤维W)为导体对纤维强化树脂层20进行感应加热。
在使用图1(c)所示的上述的感应加热装置200的热固化工序中，在将中间产品罐12向感应加热装置200搬入之前，在已形成纤维强化树脂层20的中间产品罐12上安装罐支承轴212。罐支承轴212，以插入到中间产品罐12的两端的管头14中、并使轴从罐两端伸出的状态，水平地轴支承中间产品罐12。这样地轴支承中间产品罐12后，感应加热装置200对中间产品罐12进行热固化工序。在该热固化工序中，使中间产品罐12同罐支承轴212一起以恒速旋转，在整个热固化工序期间维持该旋转。与罐旋转同时地、或变为恒速旋转时，感应加热装置200采用控制设备230对感应加热线圈222通高频电流来感应加热纤维强化树脂层20，使得纤维强化树脂层20的形成所使用的上述的热固化树脂(例如环氧树脂)发生热固化。由此，在中间产品罐12中，形成于内衬10的外周的纤维强化树脂层20中的热固化树脂的热固化，在内衬外周周围大致均等地发生。再者，也可以使用吹热风来加热、或利用加热器进行加热的方式的加热装置。
在采用感应加热装置200进行上述的树脂的热固化后，受到加热的中间产品罐12被冷却养护。并且，通过经过该冷却养护，得到在内衬10的外周具有将环氧树脂浸渗并热固化了的纤维强化树脂层20的高压氢罐30。
在此，对于纤维强化树脂层20的形成的情形(图1(b))进行详细描述。如图2所示，在本实施例中，在采用FW法由浸渗有树脂的碳纤维W形成纤维强化树脂层20时，分别使用螺旋缠绕和环箍缠绕，在内衬两端的拱顶部10b和圆筒状的筒体部10a的外周反复缠绕浸渗有树脂的碳纤维W。首先，采用图2(A)所示的低角度的螺旋缠绕来缠绕浸渗有树脂的碳纤维W。该浸渗有树脂的碳纤维W是使多根条状的碳纤维整齐，并在条纤维表面和纤维间含有环氧树脂等的热固化树脂的多给丝(多喂纱：multiple yarn feeding)。
在低角度的螺旋缠绕中，将拱顶部10b的弯曲外表面区域和环箍缠绕的筒体部10a作为纤维缠绕对象，一边使内衬10绕罐中心轴AX旋转，一边调整内衬旋转速度和纤维送出部132的往复移动速度，使得从作为浸渗有树脂的纤维W的供给源的纤维送出部132延伸了的浸渗有树脂的碳纤维W相对于罐中心轴AX以低角度的纤维角αLH(例如，约11～25°)交叉缠绕。在此基础上，使纤维送出部132沿罐中心轴AX方向往复移动，以螺旋状反复缠绕浸渗有树脂的碳纤维W使其挂于筒体部10a的两端的拱顶部10b。该情况下，在两侧的拱顶部10b，与纤维送出部132的去路、回路的切换相伴，纤维的缠绕方向折回，并且从罐中心轴AX的折回位置也被调整。
通过反复进行好几次的在拱顶部10b上的缠绕方向的折回，在内衬10的外表面，以低角度的纤维角αLH形成浸渗有树脂的碳纤维W被伸展为网状的纤维缠绕层。该情况下，纤维送出部132，在拱顶部10b的大致整个区域的外表面由浸渗有树脂的碳纤维W覆盖的基础上，进行往复移动直到能够形成数层的上述的纤维缠绕层为止，该最初的数层的纤维缠绕层成为在纤维强化树脂层20中位于最内层侧的最内层螺旋层。
继形成上述的螺旋层后，形成环箍层，使得其与已形成的螺旋层重叠。该情形示于图2(B)，在筒体部10a上，通过一边在筒体部两端折回一边反复进行环箍缠绕来形成环箍层。也就是说，通过一边使内衬10绕罐中心轴AX旋转，一边使纤维送出部132沿罐中心轴AX以规定速度往复移动，来与已形成的螺旋层重叠地用浸渗有树脂的碳纤维W缠绕形成环箍层。在该环箍缠绕中，调整内衬旋转速度和纤维送出部132的往复移动速度，使得来自纤维送出部132的浸渗有树脂的碳纤维W，相对于筒体部10a的罐中心轴AX以大致接近于垂直的缠绕角度(纤维角α0：例如约89°)交叉缠绕。在该基础上，使纤维送出部132沿罐中心轴AX方向往复移动，将浸渗有树脂的碳纤维W在筒体部10a的范围中反复缠绕。
通过反复进行好几次的在筒体部10a上的缠绕方向的折回，在已形成的螺旋层的外表面，以高角度的纤维角αLH形成浸渗有树脂的碳纤维W被伸展为网状的环箍层。该情况下，纤维送出部132往复移动，直到能够在筒体部10a的整个区域中，浸渗有树脂的碳纤维W反复缠绕地形成数层的上述的纤维缠绕层为止，该数层的纤维缠绕层成为环箍层。
从用于形成螺旋层的螺旋缠绕向由于形成环箍层的环箍缠绕的变更，是通过进行中间产品罐12的旋转速度调整和纤维送出部132的往复移动速度调整来完成的。再者，在从上述的低角度的螺旋缠绕向环箍缠绕变更时，也可以组入高角度的螺旋缠绕，该高角度的螺旋缠绕，相对于罐中心轴AX以高角度的纤维角(例如，约30～60°)缠绕浸渗有树脂的碳纤维W。
通过这样地分别使用浸渗有树脂的碳纤维W的环箍缠绕和螺旋缠绕来形成，在内衬10的外周，采用FW法形成：环箍层与最内层螺旋层重叠、而且螺旋层与环箍层交替地以层状重叠的纤维强化树脂层20。并且，经过浸渗有树脂的碳纤维W的采用FW法进行的缠绕，得到在内衬10的外周形成了纤维强化树脂层20的中间产品罐12(参照图1(b))。在获得该中间产品罐12的过程中，在本实施例中，还采用了如下的工序。图3是表示纤维强化树脂层形成工序的初期工序的说明图，图4是表示纤维强化树脂层形成工序的中期工序的说明图，图5是表示纤维强化树脂层形成工序的终期工序的说明图。
在图1(b)和图2所示的纤维强化树脂层形成工序中，在纤维缠绕之前，在内衬10上安装内衬支承轴112。内衬支承轴112以插入到内衬两端的管头14中、并使轴从内衬两端伸出的状态，水平地轴支承内衬10。这样地轴支承内衬10后，如图3所示，采用FW装置(省略图示)的螺旋缠绕单元100H，进行缠绕始端的固定(步骤S100)。该螺旋缠绕单元100H，形成为围绕内衬10的环状体，以等间距具备多个已叙述的纤维送出部132。各个纤维送出部132，为了形成已叙述的低角度的螺旋层(参照图2(A))，送出浸渗有树脂的碳纤维W。
在最初的步骤S100中，使螺旋缠绕单元100H移动至具有内衬支承轴112的纤维固定用法兰114。纤维固定用法兰114远离内衬10的拱顶部10b的顶峰而设置于内衬支承轴112上。并且，通过一边从螺旋缠绕单元100H向该纤维固定用法兰114的外周送出浸渗有树脂的碳纤维W，一边使内衬10旋转，将浸渗有树脂的碳纤维W缠绕在纤维固定用法兰114的外周。接着，在该缠绕部位，将浸渗有树脂的碳纤维W固定在纤维固定用法兰114上。该纤维固定，使用环状的固定配件等进行，浸渗有树脂的碳纤维W的缠绕端部纤维WS从该固定部位延伸。
在接下来的步骤S110中，形成纤维强化树脂层20的最内层侧的最内层螺旋层20H1。在此，首先将内衬10的旋转速度调整为适合于图2(A)所示的低角度的螺旋缠绕的速度，使内衬10旋转。在该基础上，使螺旋缠绕单元100H向内衬10的拱顶部10b的顶峰侧移动。由此，缠绕端部纤维WS在从纤维固定用法兰114的固定部位延伸的基础上，被缠绕至内衬支承轴112和管头14。然后，一边继续旋转内衬10，一边使螺旋缠绕单元100H仅往复移动规定的次数，且在该期间从纤维送出部132送出纤维，使得形成图2(A)所示的低角度的螺旋层。由此，用与从纤维固定用法兰114的固定部位延伸的缠绕端部纤维Ws接续地送出的浸渗有树脂的碳纤维W，形成作为低角度的螺旋层的最内层螺旋层20H1。
在接下来的步骤S120中，如图4所示，使用环箍缠绕单元100F，形成与最内层螺旋层20H1重叠的内层侧环箍层20F1。环箍缠绕单元100F，与螺旋缠绕单元100H同样地形成为围绕内衬10的环状体，以等间距具备多个用于形成环箍层的纤维送出部132。各个纤维送出部132，为了形成已叙述的环箍层(参照图2(B))，送出浸渗有树脂的碳纤维W。在采用该环箍缠绕单元100F形成内层侧环箍层20F1时，首先将内衬10的旋转速度调整为适合于图2(B)所示的环箍缠绕的速度，使内衬10旋转。然后，一边继续内衬10的旋转，一边使环箍缠绕单元100F仅往复移动规定的次数，且在该期间从纤维送出部132送出纤维，使得形成图2(B)所示的环箍层。由此，与在步骤S110中已形成的最内层螺旋层20H1重叠地，用浸渗有树脂的碳纤维W形成内层侧环箍层20F1。这样形成的内层侧环箍层20F1，在作为其形成范围的筒体部10a上，保持最内层螺旋层20H1。
在采用环箍缠绕单元100F形成内层侧环箍层20F1后的步骤S130中，将从纤维固定用法兰114的固定部位延伸并被缠绕至内衬支承轴112和管头14的缠绕端部纤维WS切断、除去。该切断部位，为拱顶部10b的顶峰周围的、管头14的外表面附近。
在接下来的步骤S140中，如图5所示，再次使用螺旋缠绕单元100H，再形成图2(A)所示的低角度的螺旋层。该所形成的螺旋层，成为覆盖最内层螺旋层20H1和与其重叠的内层侧环箍层20F1的第2层的螺旋层(第2螺旋层20H2)。
在接下来的步骤S150中，将使用了环箍缠绕单元100F的环箍层形成(步骤S130)、和使用了螺旋缠绕单元100H的螺旋层形成(步骤S140)交替地反复进行规定的次数，卸下内衬支承轴112。反复进行的次数n，根据纤维强化树脂层20的厚度和各螺旋层的厚度、各环箍层的厚度确定。当该反复进行的工作完成时(步骤S160)，在内衬10的外表面，形成了如最内层螺旋层20H1、内层侧环箍层20F1、第2螺旋层20H2～第n螺旋层20Hn、第n环箍层20Fn那样交替地层叠有螺旋层和环箍层的纤维强化树脂层20，得到中间产品罐12。然后，所得到的中间产品罐12，采用图1(c)所示的感应加热装置200，如已叙述的那样进行纤维强化树脂层20的高频感应加热。
如以上说明的那样，在本实施例的高压氢罐制造方法中，将环箍层和螺旋层重叠直到最内层螺旋层20H1～第n环箍层20Fn为止，从而在内衬10的外表面形成纤维强化树脂层20。在直接形成于内衬10的外表面而最接近内衬外表面的最内层螺旋层20H1的形成时，将从螺旋缠绕单元100H送出的浸渗有树脂的碳纤维W的缠绕端部纤维WS，在内衬支承轴112的纤维固定用法兰114上缠绕并固定(图3：步骤S100)。纤维固定用法兰114，远离内衬10的拱顶部10b的顶峰，因此缠绕端部纤维WS，从纤维固定用法兰114的外周固定部位向拱顶部10b侧延伸。并且，将继延伸至拱顶部10b的缠绕端部纤维WS之后从螺旋缠绕单元100H送出的浸渗有树脂的碳纤维W，挂于内衬10的两端的拱顶部10b，采用低角度的螺旋缠绕在内衬10上缠绕，形成最内层螺旋层20H1。
继该最内层螺旋层20H1的形成之后，将从环箍缠绕单元100F送出的浸渗有树脂的碳纤维W，在内衬10的筒体部10a的范围中采用高角度的环箍缠绕进行缠绕而形成环箍层。该环箍缠绕的纤维缠绕，相对于已形成的最内层螺旋层20H1进行，因此所形成的环箍层，与最内层螺旋层20H1重叠地形成，成为内层侧环箍层20F1。该内层侧环箍层20F1，在作为其形成范围的筒体部10a上，保持最内层螺旋层20H1。因此，为了形成最内层螺旋层20H1而反复缠绕的浸渗有树脂的碳纤维W，在筒体部10a其移动被制约，因此最内层螺旋层20H1，不仅在筒体部10a，即使在拱顶部10b的外表面范围也不发生纤维的松动而留下来。
在本实施例的高压氢罐制造方法中，将最内层螺旋层20H1和内层侧环箍层20F1按该顺序形成后，再反复进行规定次数的采用螺旋缠绕的螺旋层形成和采用环箍缠绕的环箍层形成，形成纤维强化树脂层20(图5：步骤S150)。但是，在继保持最内层螺旋层20H1的内层侧环箍层20F1之后形成第2螺旋层20H2之前，将从远离拱顶部10b的顶峰的纤维固定用法兰114的纤维固定部位延伸并被缠绕至内衬支承轴112和管头14的缠绕端部纤维WS，在拱顶部10b的顶峰周围的管头14的外表面附近切断。因此，为了形成最内层螺旋层20H1而已缠绕于内衬10的纤维，通过缠绕端部纤维WS的切断，从螺旋缠绕时的张力中解放，从其切断部位沿拱顶部10b的外表面以螺旋缠绕轨迹残留。因此，不发生由螺旋缠绕时的张力导致的纤维的拉伸、缠绕轨迹(螺旋缠绕轨迹)的偏移，因此最内层螺旋层20H1的厚度，成为包含拱顶部10b的顶峰周围在内被维持的状态。
在本实施例的高压氢罐制造方法中，与维持了厚度的状态的最内层螺旋层20H1重叠地形成第2螺旋层20H2～第n螺旋层20Hn。自该第2螺旋层20H2以后的各螺旋层，其缠绕开始点为环箍层的终点，根本不对层的厚度造成变化。另外，对于最内层螺旋层20H1而言，将缠绕端部纤维WS固定于在罐轴方向上远离管头14的纤维固定用法兰114上，将浸渗有树脂的碳纤维W螺旋缠绕，因此能够易于进行在管头14的周壁周边的缠绕。自第2螺旋层20H2以后的各螺旋层也是同样的。于是，根据本实施例的高压氢罐制造方法，在最内层螺旋层20H1的形成时，不需要在管头14的周壁反复缠绕并固定纤维，并且能够成为维持了最内层螺旋层20H1的厚度的状态。其结果，根据本实施例的高压氢罐制造方法，采用FW法在内衬10上形成其加强用的纤维强化树脂层20时，能够在管头14的周边不残留间隙。另外，根据本实施例的高压氢罐制造方法，通过抑制在管头14的周边的间隙的残存，能够容易地制造也抑制了纤维强化树脂层20的加强强度的降低的高压氢罐30。
另外，在本实施例的高压氢罐制造方法中，在内衬10的外表面直接缠绕浸渗有树脂的碳纤维W而最先形成了最内层螺旋层20H1。因此，通过经过最先形成的最内层螺旋层20H1和其后的内层侧环箍层20F1的形成和缠绕端部纤维WS的切断，能够交替地连续地形成与该内层侧环箍层20F1重叠的第2螺旋层20H2、进而与该第2螺旋层20H2重叠的第2环箍层20F2～第n螺旋层20Hn、第n环箍层20Fn。
另外，在本实施例的高压氢罐制造方法中，在纤维强化树脂层20的形成方面的轴支承内衬所不可欠缺的内衬支承轴112上，设置了固定缠绕端部纤维WS的纤维固定用法兰114。因此，不需要仅用于固定缠绕端部纤维WS的部件和将该部件保持的结构，因此结构变得简单。
以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不被这样的实施方式限定，能够在不脱离其要旨的范围内以各种方式来实施。例如，在上述实施例中，高压气罐设为高压氢罐30，但本发明不限于此。也可以设为储藏例如天然气等其他高压气体的高压气罐。
另外，也可以将为了形成纤维强化树脂层20而轴支承了内衬10的内衬支承轴112，兼用作其后的采用感应加热装置200进行热固化处理时的罐支承轴。这样的话，能够通过内衬支承轴112将中间产品罐12在其两端支持而形成为稳定的姿势，能够在该姿态下安置于感应加热装置200中。在感应加热装置200中，能够用内衬支承轴112对中间产品罐12进行轴支承来进行高频感应加热。
另外，在步骤S130中的缠绕端部纤维WS的切断，除了在步骤S120中形成内层侧环箍层20F1之后进行以外，也可以在内层侧环箍层20F1的形成过程中进行。
附图标记说明
10…内衬
10a…筒体部
10b…拱顶部
12…中间产品罐
14…管头
20…纤维强化树脂层
20F1…内层侧环箍层
20F2…第2环箍层
20H1…最内层螺旋层
20H2…第2螺旋层
30…高压氢罐
100F…环箍缠绕单元
100H…螺旋缠绕单元
112…内衬支承轴
114…纤维固定用法兰
132…纤维送出部
200…感应加热装置
212…罐支承轴
220…高频电源
222…感应加热线圈
230…控制设备
W…浸渗有树脂的碳纤维
AX…罐中心轴
Ws…缠绕端部纤维

Claims (3)

1.一种高压气罐的制造方法，是采用在内衬的外表面反复缠绕纤维的纤维缠绕法在所述内衬上形成纤维层的高压气罐的制造方法，所述内衬是在圆筒状的筒体部的两端接合有凸状曲面形状的拱顶部的内衬，
在将遍及所述筒体部的整个外表面反复缠绕纤维的环箍缠绕所形成的环箍层、和在所述拱顶部使缠绕方向折回的螺旋缠绕所形成的螺旋层层叠多层来形成所述纤维层时，
为了形成在所述螺旋层之中最接近所述内衬的外表面的最内层螺旋层，将所述纤维的缠绕始端固定在固定部位，所述固定部位在所述筒体部侧的相反侧远离，用从该固定部位延伸的纤维形成所述最内层螺旋层，
与该最内层螺旋层重叠地形成所述环箍层来作为内层侧环箍层，
将在形成所述最内层螺旋层时从所述固定部位延伸了的所述纤维，在形成所述内层侧环箍层后在所述拱顶部的顶峰的周围切断后，与所述内层侧环箍层重叠地形成所述螺旋层。
2.根据权利要求1所述的高压气罐的制造方法，所述最内层螺旋层是直接缠绕在所述内衬的外表面最先所形成的螺旋层。
3.根据权利要求1或2所述的高压气罐的制造方法，形成所述最内层螺旋层时的所述纤维的缠绕始端被固定在轴支承所述内衬的轴上。
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