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JP2008169893A - Pressure vessel and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2008169893A JP2007002598A JP2007002598A JP2008169893A JP 2008169893 A JP2008169893 A JP 2008169893A JP 2007002598 A JP2007002598 A JP 2007002598A JP 2007002598 A JP2007002598 A JP 2007002598A JP 2008169893 A JP2008169893 A JP 2008169893A
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layer
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Hidesuke Inagi
秀介 稲木
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】重量の増加を抑えつつ、耐衝撃性が向上された圧力容器。
【解決手段】筒状の胴部(10)を有する高圧タンク(1)であって、胴部(10)は、繊維強化樹脂層(4)と、繊維強化樹脂層(4)の外周面上に形成された格子状補強層(5)と、を備える。格子状補強層(5)は、胴部(10)の周方向に所定ピッチで巻かれた帯状部(51a)からなる第1補強層(51)と、軸方向に所定ピッチで巻かれた帯状部(52a)からなる巻かれた第2補強層(52)と、を交差させてなる。
【選択図】図2
A pressure vessel with improved impact resistance while suppressing an increase in weight.
A high-pressure tank (1) having a cylindrical body (10), the body (10) being on a fiber reinforced resin layer (4) and an outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer (4). And a grid-like reinforcing layer (5) formed in the above. The grid-like reinforcing layer (5) includes a first reinforcing layer (51) composed of a belt-like portion (51a) wound at a predetermined pitch in the circumferential direction of the body portion (10), and a belt-like shape wound at a predetermined pitch in the axial direction. The second reinforcing layer (52) wound with the portion (52a) is crossed.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、例えば燃料電池システムの高圧水素タンクに適用可能な圧力容器、並びにその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a pressure vessel applicable to, for example, a high-pressure hydrogen tank of a fuel cell system, and a manufacturing method thereof.

従来、燃料電池システムに用いられる高圧水素用の圧力容器として、ガスバリア性を有する樹脂製の内殻を、耐圧性のFRP製の外殻で覆ったものが使用されている。このような樹脂製の圧力容器は軽量化が図られており、燃料電池自動車への搭載に用いると好適である。一方、FRPは金属よりも脆性である。このため、圧力容器は、内圧が負荷された状態で局所的な衝撃を受けると、衝撃によるき裂が容器全体に進展して、最終的にバースト(破裂)する可能性がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a pressure vessel for high-pressure hydrogen used in a fuel cell system, a resin inner shell having a gas barrier property is covered with a pressure resistant FRP outer shell. Such a resin pressure vessel has been reduced in weight and is suitable for use in a fuel cell vehicle. On the other hand, FRP is more brittle than metal. For this reason, when a pressure vessel receives a local impact in a state where an internal pressure is applied, a crack due to the impact may propagate to the entire vessel and eventually burst (rupture).

従来の圧力容器として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。この圧力容器は、円筒状ライナーの外周面を1次繊維強化樹脂層で覆った複数の容器構成体が並列に配置された圧力容器本体と、複数の容器構成体の全てにかかるように形成されてなる帯状の2次繊維強化樹脂層と、を有する。2次繊維強化樹脂層は、複数の容器構成体に跨がるフープ巻層のほか、インプレーン巻層及びヘリカル巻層を有する。
特開2006−38156号公報(図1)
As a conventional pressure vessel, for example, the one described in Patent Document 1 is known. This pressure vessel is formed so as to cover all of the plurality of vessel components and the pressure vessel main body in which a plurality of vessel components having the outer peripheral surface of the cylindrical liner covered with the primary fiber reinforced resin layer are arranged in parallel. A belt-shaped secondary fiber reinforced resin layer. The secondary fiber reinforced resin layer has an in-plane winding layer and a helical winding layer in addition to a hoop winding layer straddling a plurality of container structures.
JP 2006-38156 A (FIG. 1)

特許文献1に記載の圧力容器では、局所的な衝撃により1次繊維強化樹脂層にき裂が発生した場合、2次繊維強化樹脂層によってき裂の進展を抑制できなくもない。しかし、フープ巻層の一部が容器構成体の表面から浮いたように形成され、しかも、2次繊維強化樹脂層の容器構成体表面における配置が偏っている。このような構造であるため、1次繊維強化樹脂層に発生したき裂の進展を効果的に止めることができないおそれがある。   In the pressure vessel described in Patent Document 1, when a crack occurs in the primary fiber reinforced resin layer due to a local impact, the secondary fiber reinforced resin layer cannot suppress the progress of the crack. However, a part of the hoop winding layer is formed so as to float from the surface of the container structure, and the arrangement of the secondary fiber reinforced resin layer on the surface of the container structure is biased. Since it is such a structure, there exists a possibility that the progress of the crack which generate | occur | produced in the primary fiber reinforced resin layer cannot be stopped effectively.

本発明は、重量の増加を抑えつつ、耐衝撃性を向上できる圧力容器及びその製造方法を提供することをその目的とする。   An object of the present invention is to provide a pressure vessel capable of improving impact resistance while suppressing an increase in weight and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するべく、本発明の圧力容器は、筒状の胴部を有するものにおいて、胴部が、繊維強化樹脂層と、繊維強化樹脂層の外周面上に格子状に形成されてなる格子状補強層と、を備えるものである。   In order to achieve the above object, the pressure vessel of the present invention has a cylindrical body part, and the body part is formed in a lattice shape on the outer surface of the fiber reinforced resin layer and the fiber reinforced resin layer. And a grid-like reinforcing layer.

かかる構成によれば、圧力容器の胴部において、局所的衝撃によって繊維強化樹脂層にき裂が発生しても、そのき裂が格子状補強層の格子領域内を越えて進展しにくくなる。よって、圧力容器の耐衝撃性を向上できる。また、格子状補強層が格子状に増厚する補強層であるために、全面を増厚する場合に比べて重量の増加を抑えることができる。   According to such a configuration, even if a crack occurs in the fiber reinforced resin layer due to a local impact in the body portion of the pressure vessel, the crack does not easily propagate beyond the lattice region of the lattice reinforcing layer. Therefore, the impact resistance of the pressure vessel can be improved. In addition, since the lattice-shaped reinforcing layer is a reinforcing layer that increases in a lattice shape, an increase in weight can be suppressed as compared with the case where the entire surface is increased in thickness.

好ましくは、格子状補強層は、胴部の周方向に延在する帯状部を胴部の軸方向に所定のピッチで複数形成してなる第1補強層と、胴部の軸方向に延在する帯状部を胴部の周方向に所定のピッチで複数形成してなる第2補強層と、を備えるとよい。   Preferably, the grid-like reinforcing layer includes a first reinforcing layer formed by forming a plurality of band-like portions extending in the circumferential direction of the trunk portion at a predetermined pitch in the axial direction of the trunk portion, and extending in the axial direction of the trunk portion. It is good to provide the 2nd reinforcement layer formed by forming two or more strip | belt-shaped parts to carry out by the predetermined | prescribed pitch in the circumferential direction of a trunk | drum.

かかる構成によれば、圧力容器の胴部に一定のピッチで格子領域が並んで形成されるようになる。これにより、き裂の進展度合いがき裂方向や発生位置によって大きく異なるといったことがない。よって、効率よく耐衝撃性を向上できる。   According to such a configuration, the lattice regions are formed side by side at a constant pitch on the body of the pressure vessel. As a result, the degree of crack propagation does not vary greatly depending on the crack direction and the generation position. Therefore, impact resistance can be improved efficiently.

より好ましくは、第2補強層は、繊維強化樹脂層の外周面上に形成されてなり、第1補強層は、第2補強層の外面側に積層されるように形成されてなるとよい。   More preferably, the second reinforcing layer is formed on the outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer, and the first reinforcing layer is formed so as to be laminated on the outer surface side of the second reinforcing layer.

好ましくは、第1補強層及び第2補強層の厚みは、繊維強化樹脂層の厚みよりも小さいとよい。より好ましくは、第1補強層の厚みは、繊維強化樹脂層の厚みの0.2倍〜0.3倍であり、第2補強層の厚みは、繊維強化樹脂層の厚みの0.1倍〜0.2倍であるとよい。   Preferably, the thickness of the first reinforcing layer and the second reinforcing layer is smaller than the thickness of the fiber reinforced resin layer. More preferably, the thickness of the first reinforcing layer is 0.2 to 0.3 times the thickness of the fiber reinforced resin layer, and the thickness of the second reinforcing layer is 0.1 times the thickness of the fiber reinforced resin layer. It is good to be -0.2 times.

かかる構成によれば、耐衝撃性の向上を図りつつも、胴部全体の厚みを大きくしないで済む。これにより、圧力容器の体積及び重量の増加を抑えることができる。   According to such a configuration, it is not necessary to increase the thickness of the entire body portion while improving the impact resistance. Thereby, the increase in the volume and weight of a pressure vessel can be suppressed.

好ましくは、第1補強層の各帯状部及び第2補強層の各帯状部は、幅方向の中央部に、幅方向の両端部よりも厚い増厚部が形成されてなるとよい。より好ましくは、各帯状部の幅は、増厚部の幅の2倍以上であるとよい。   Preferably, each belt-like portion of the first reinforcing layer and each belt-like portion of the second reinforcing layer may be formed with a thickened portion thicker than both end portions in the width direction at the center portion in the width direction. More preferably, the width of each band-shaped portion is not less than twice the width of the thickened portion.

好ましくは、格子状補強層は、樹脂を含浸した繊維の当該樹脂を硬化することで形成されるとよい。   Preferably, the lattice-shaped reinforcing layer is formed by curing the resin of the fiber impregnated with the resin.

上記目的を達成するべく、圧力容器の筒状の胴部がライナー部を有する本発明の圧力容器の製造方法は、先ず、樹脂を含浸した繊維をフィラメントワインディング法によりライナー部の外周面にフープ巻き及びヘリカル巻きして、プレ繊維強化樹脂層を形成する。次いで、プレ繊維強化樹脂層の外周面上に、樹脂を含浸した繊維からなるプレ格子状補強層を形成する。その後、プレ繊維強化樹脂層及びプレ格子状補強層の各樹脂を加熱により硬化して、ライナー部の外周面に繊維強化樹脂層及び格子状補強層を形成する。   In order to achieve the above object, the pressure vessel manufacturing method of the present invention in which the cylindrical body portion of the pressure vessel has a liner portion, first, a fiber impregnated fiber is hoop-wrapped around the outer peripheral surface of the liner portion by a filament winding method. And it winds helically and forms a pre fiber reinforced resin layer. Next, a pre-lattice reinforcing layer made of fibers impregnated with resin is formed on the outer peripheral surface of the pre-fiber reinforced resin layer. Then, each resin of the pre-fiber reinforced resin layer and the pre-lattice-like reinforcing layer is cured by heating to form the fiber-reinforced resin layer and the lattice-like reinforcing layer on the outer peripheral surface of the liner portion.

かかる方法によれば、ライナー部の外周面に、繊維強化樹脂層のみならず、格子状補強層を形成するので、上記同様に、胴部への局所的衝撃によって発生し得る繊維強化樹脂層のき裂を、格子状補強層の格子領域外へと進展することを好適に抑制できる。したがって、耐衝撃性に優れた圧力容器を製造できる。また、プレ繊維強化樹脂層及びプレ格子状補強層の各樹脂を一括して加熱により硬化できる。これにより、例えばそれぞれの樹脂を別々に硬化する場合に比べて、繊維強化樹脂層と格子状補強層との間の層間はく離も好適に抑制できる。   According to such a method, not only the fiber reinforced resin layer but also the lattice-like reinforcing layer is formed on the outer peripheral surface of the liner portion. Therefore, as described above, the fiber reinforced resin layer that can be generated by local impact on the trunk portion is formed. Propagation of the crack to the outside of the lattice region of the lattice reinforcing layer can be preferably suppressed. Therefore, a pressure vessel excellent in impact resistance can be manufactured. Moreover, each resin of the pre-fiber reinforced resin layer and the pre-grid-like reinforcing layer can be cured by heating all together. Thereby, compared with the case where each resin is hardened | cured separately, the delamination between a fiber reinforced resin layer and a lattice-shaped reinforcement layer can also be suppressed suitably.

好ましくは、プレ格子状補強層は、プレ第1補強層及びプレ第2補強層を備える。プレ第1補強層は、プレ繊維強化樹脂層の外周側に、樹脂を含浸した繊維をフィラメントワインディング法によりフープ巻きすることで、複数の帯状部が胴部の軸方向に所定のピッチで形成されるとよい。また、プレ第2補強層は、プレ第1補強層とプレ繊維強化樹脂層との層間に位置するとよく、ハンドレイアップ法により、樹脂を含浸した繊維を設けることで、複数の帯状部が胴部の周方向に所定のピッチで形成されるとよい。   Preferably, the pre-lattice reinforcing layer includes a pre-first reinforcing layer and a pre-second reinforcing layer. The first pre-reinforcing layer has a plurality of belt-shaped portions formed at a predetermined pitch in the axial direction of the trunk portion by hoop winding the fiber impregnated with resin on the outer peripheral side of the pre-fiber reinforced resin layer by the filament winding method. Good. The pre-second reinforcing layer may be positioned between the pre-first reinforcing layer and the pre-fiber reinforced resin layer. By providing a fiber impregnated with resin by a hand lay-up method, a plurality of belt-shaped portions are formed in the body. It is good to form with the predetermined pitch in the circumferential direction of a part.

かかる方法によれば、プレ格子状補強層を簡易な方法で形成できる。   According to this method, the pre-lattice reinforcing layer can be formed by a simple method.

本発明の圧力容器によれば、局所的衝撃により発生し得るき裂の進展を抑制でき、耐衝撃性を高めることができる。また、格子状補強層による重量の増加を好適に抑制できる。   According to the pressure vessel of the present invention, it is possible to suppress the development of a crack that can be generated by a local impact, and to improve the impact resistance. Moreover, the increase in the weight by a lattice-like reinforcement layer can be suppressed suitably.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る圧力容器及びその製造方法について説明する。ここでは、燃料電池システムの高圧タンクに適用した圧力容器を例にとって説明する。   Hereinafter, a pressure vessel and a manufacturing method thereof according to preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, a pressure vessel applied to a high pressure tank of a fuel cell system will be described as an example.

図1は、本実施形態に係る圧力容器を搭載した燃料電池自動車を示す図である。
燃料電池自動車100は、燃料電池104を有する燃料電池システム200を搭載している。燃料電池システム200は、例えば3つの高圧タンク1を車体のリア部に搭載している。各高圧タンク1内の流体は、水素ガスや圧縮天然ガスなどの可燃性の燃料ガスであり、ガス供給ライン102を通じて燃料電池104に供給される。以下では、高圧タンク1が貯留する燃料ガスとして水素ガスを例に説明する。
FIG. 1 is a view showing a fuel cell vehicle equipped with a pressure vessel according to the present embodiment.
The fuel cell vehicle 100 is equipped with a fuel cell system 200 having a fuel cell 104. In the fuel cell system 200, for example, three high-pressure tanks 1 are mounted on the rear part of the vehicle body. The fluid in each high-pressure tank 1 is a combustible fuel gas such as hydrogen gas or compressed natural gas, and is supplied to the fuel cell 104 through the gas supply line 102. Below, hydrogen gas is demonstrated to an example as fuel gas which high pressure tank 1 stores.

なお、高圧タンク1は、燃料電池自動車のみならず、電気自動車、ハイブリッド自動車などの車両のほか、各種移動体(例えば、船舶や飛行機、ロボットなどといった乗物)や定置型にも適用できる。   Note that the high-pressure tank 1 can be applied not only to fuel cell vehicles but also to vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles, as well as various moving objects (for example, vehicles such as ships, airplanes, and robots) and stationary types.

図2は高圧タンク1の斜視図であり、図3は高圧タンク1の断面図(図2のIII?III断面図)である。
高圧タンク1は、密閉形状のタンク本体2を備えている。タンク本体2は、内部に貯留空間Rが形成された中空のライナー3と、ライナー3の外面を覆う繊維強化樹脂層4と、繊維強化樹脂層4の外面を覆う格子状補強層5と、を有する。
2 is a perspective view of the high-pressure tank 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the high-pressure tank 1 (III-III cross-sectional view of FIG. 2).
The high-pressure tank 1 includes a sealed tank body 2. The tank body 2 includes a hollow liner 3 in which a storage space R is formed, a fiber reinforced resin layer 4 that covers the outer surface of the liner 3, and a lattice-shaped reinforcing layer 5 that covers the outer surface of the fiber reinforced resin layer 4. Have.

貯留空間Rは、常圧の流体を貯留することもできるし、燃料ガスを常圧よりも高い圧力(すなわち高圧)で貯留することもできる。貯留空間Rには、例えば35MPaあるいは70MPaの水素ガスが貯留される。高圧タンク1の温度は、水素ガスの充填及び放出に伴い変動するが、その変動幅は、水素ガスの充填圧によっても異なる。水素ガス放出時の高圧タンク1の温度は、充填圧が高くなるほどより低温となる。   The storage space R can store a normal pressure fluid, and can store fuel gas at a pressure higher than the normal pressure (ie, high pressure). In the storage space R, for example, hydrogen gas of 35 MPa or 70 MPa is stored. The temperature of the high-pressure tank 1 varies with the filling and releasing of hydrogen gas, but the variation range varies depending on the filling pressure of the hydrogen gas. The temperature of the high-pressure tank 1 at the time of hydrogen gas discharge becomes lower as the filling pressure becomes higher.

タンク本体2は、その長手方向の両端部の中央に、水素ガスが供給/排出される開口部6,7を有している。開口部6,7には、図示省略したバルブアッセンブリや栓体がねじ込み接続等により直接的に接続される。あるいは、開口部6,7には、図示省略した口金がインサート成形等により設けられ、この口金を介してバルブアッセンブリ等がねじ込み接続される。そして、バルブアッセンブリと外部のガス供給ライン102とが接続され、貯留空間Rとの間で水素ガスの給排がなされる。なお、開口部6,7の一方は省略することも可能である。   The tank body 2 has openings 6 and 7 through which hydrogen gas is supplied / discharged at the center of both ends in the longitudinal direction. Valve assemblies and plugs (not shown) are directly connected to the openings 6 and 7 by screw connection or the like. Alternatively, a base (not shown) is provided in the openings 6 and 7 by insert molding or the like, and a valve assembly or the like is screwed and connected through the base. The valve assembly and the external gas supply line 102 are connected, and hydrogen gas is supplied to and discharged from the storage space R. One of the openings 6 and 7 can be omitted.

タンク本体2は、略円筒状の胴部10と、胴部10の長手方向の両端部をそれぞれ閉塞する半球状のドーム部11,12と、有する。胴部10は、その軸線方向がタンク本体2の長手方向となるように所定の長さで形成されており、ほぼ一定の径を有している。ドーム部11,12の頂点には、それぞれ、上記開口部6,7が設けられている。   The tank main body 2 includes a substantially cylindrical body portion 10 and hemispherical dome portions 11 and 12 that respectively close both end portions of the body portion 10 in the longitudinal direction. The trunk portion 10 is formed with a predetermined length so that the axial direction thereof is the longitudinal direction of the tank body 2, and has a substantially constant diameter. The openings 6 and 7 are provided at the apexes of the dome portions 11 and 12, respectively.

ライナー3は、タンク本体2の内殻であり、その内部空間が貯留空間Rとされる。すなわち、ライナー3は、胴部10及びドーム部11,12の内壁層である。ライナー3はガスバリア性を有しており、水素ガスの外部への透過を抑制している。   The liner 3 is an inner shell of the tank main body 2, and the inner space is a storage space R. That is, the liner 3 is an inner wall layer of the trunk portion 10 and the dome portions 11 and 12. The liner 3 has a gas barrier property and suppresses permeation of hydrogen gas to the outside.

ライナー3の材質は、特に限定されるものではないが、例えば、金属のほか、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂その他の硬質樹脂を用いて形成される。また、これらの樹脂を2層以上に組み合わせて、複数層からなる積層体としてライナー3を構成しても良い。ライナー3の厚さは、その材質、高圧タンク1の寸法形状、要求される耐圧等に依存するものの、特に限定されず、好ましくは0.5mm〜数十mm程度、より好ましくは1mm〜10mm程度である。   Although the material of the liner 3 is not specifically limited, For example, it forms using a hard resin other than a metal other than a polyethylene resin, a polypropylene resin, etc. In addition, the liner 3 may be configured as a laminate composed of a plurality of layers by combining these resins into two or more layers. The thickness of the liner 3 depends on the material, the dimensional shape of the high-pressure tank 1, the required pressure resistance, etc., but is not particularly limited, and is preferably about 0.5 mm to several tens of mm, more preferably about 1 mm to 10 mm. It is.

繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5は、タンク本体2の外殻であり、タンク本体2に耐圧性、耐衝撃性をもたせるための補強層である。繊維強化樹脂層4は、ライナー3の外周面の全領域を所定の厚みで被覆している。すなわち、繊維強化樹脂層4は、胴部10及びドーム部11,12に設けられている。一方、格子状補強層5は、繊維強化樹脂層4の外周面のうち、胴部10の領域のみを被覆するように形成されている。   The fiber reinforced resin layer 4 and the lattice-shaped reinforcing layer 5 are outer shells of the tank body 2 and are reinforcing layers for giving the tank body 2 pressure resistance and impact resistance. The fiber reinforced resin layer 4 covers the entire area of the outer peripheral surface of the liner 3 with a predetermined thickness. That is, the fiber reinforced resin layer 4 is provided on the trunk portion 10 and the dome portions 11 and 12. On the other hand, the lattice-like reinforcing layer 5 is formed so as to cover only the region of the trunk portion 10 in the outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer 4.

繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5は、例えば、マトリックス樹脂(プラスチック)が繊維で補強されたFRP層である。マトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、等が挙げられ、これらのなかでは、エポキシ樹脂又は不飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。   The fiber reinforced resin layer 4 and the lattice-shaped reinforcing layer 5 are, for example, FRP layers in which a matrix resin (plastic) is reinforced with fibers. Examples of the matrix resin include an epoxy resin, a modified epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a polypropylene resin, and the like. Among these, an epoxy resin or an unsaturated polyester resin is more preferable. A thermosetting resin is preferably used as the matrix resin.

強化繊維としては、金属繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、アルミナ繊維、といった無機繊維、或いは、アラミド繊維等の合成有機繊維、或いは綿等の天然有機繊維を用いることができる。これらの繊維は、単独で又は混合して(混繊として)使用することができ、これらの中では、カーボン繊維、アラミド繊維が特に好ましい。本実施形態の繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5では、同じカーボン繊維及び樹脂を用いている。   As the reinforcing fibers, inorganic fibers such as metal fibers, glass fibers, carbon fibers, and alumina fibers, synthetic organic fibers such as aramid fibers, or natural organic fibers such as cotton can be used. These fibers can be used alone or in combination (as mixed fibers), and among these, carbon fibers and aramid fibers are particularly preferable. In the fiber reinforced resin layer 4 and the lattice reinforcing layer 5 of the present embodiment, the same carbon fiber and resin are used.

繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5におけるマトリックス樹脂と繊維との含有割合としては、樹脂及び繊維の種類、繊維強化方向、厚さ等に依存するが、通常、好ましくはマトリックス樹脂:繊維=10〜80体積%:90〜20体積%、より好ましくはその比が25〜50体積%:75〜50体積%とされる。なお、繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5は、これらの構成材料の他に適宜の添加剤を含んでいてもよい。   The content ratio of the matrix resin and the fiber in the fiber reinforced resin layer 4 and the lattice reinforcing layer 5 depends on the type of the resin and fiber, the fiber reinforcing direction, the thickness, and the like, but usually preferably the matrix resin: fiber = 10-80 volume%: 90-20 volume%, More preferably, the ratio shall be 25-50 volume%: 75-50 volume%. In addition, the fiber reinforced resin layer 4 and the lattice-shaped reinforcement layer 5 may contain appropriate additives in addition to these constituent materials.

繊維強化樹脂層4は、フープ層21及びヘリカル層31の二層を含む複数層から構成される。本実施形態の繊維強化樹脂層4は、ライナー3の表面にフープ層21とヘリカル層31を2回交互に積層して形成された四層からなる。繊維強化樹脂層4を構成する層の数は、高圧タンク1の寸法形状、要求される耐圧等に応じた数とされ、例えば16層であってもよい。フープ層21とヘリカル層31の積層順は任意であるが、フープ層21とヘリカル層31を交互に積層するのが好ましい。   The fiber reinforced resin layer 4 is composed of a plurality of layers including two layers of a hoop layer 21 and a helical layer 31. The fiber reinforced resin layer 4 of the present embodiment is composed of four layers formed by alternately stacking the hoop layers 21 and the helical layers 31 on the surface of the liner 3 twice. The number of layers constituting the fiber reinforced resin layer 4 is determined according to the size and shape of the high-pressure tank 1 and the required pressure resistance, and may be, for example, 16 layers. Although the order of stacking the hoop layers 21 and the helical layers 31 is arbitrary, it is preferable to stack the hoop layers 21 and the helical layers 31 alternately.

繊維強化樹脂層4の厚さは、その材質、高圧タンク1の寸法形状、要求される耐圧等に依存して設定されるが、特に限定されるものではなく、おおむね数mm〜50mm程度とされる。例えば、胴部10の外径が300mm程度であるときには、20mm程度とされる場合が多い。   The thickness of the fiber reinforced resin layer 4 is set depending on the material, the size and shape of the high-pressure tank 1, the required pressure resistance, etc., but is not particularly limited, and is approximately several mm to 50 mm. The For example, when the outer diameter of the body 10 is about 300 mm, it is often set to about 20 mm.

フープ層21は、胴部10のみほぼ全体を覆うように形成されている。一方、ヘリカル層31は、胴部10及びドーム部11,12のほぼ全体を覆うように形成されている
すなわち、フープ層21は、ライナー3の胴部外表面、又は、ヘリカル層31の外表面にカーボン繊維をフープ巻きし、カーボン繊維に含浸された樹脂を硬化させて形成される。このように構成されたフープ層21は、胴部10の周方向の強度を確保する。一方、ヘリカル層31は、ライナー3のドーム部の外表面及びフープ層21の外表面にカーボン繊維をヘリカル巻きし、カーボン繊維に含浸された樹脂を硬化させて形成される。このように構成されたヘリカル層31は、主としてドーム部11,12の強度を確保し、タンク1の長手方向の強度を確保する。
The hoop layer 21 is formed so as to cover almost the entire body 10 only. On the other hand, the helical layer 31 is formed so as to cover almost the entire body portion 10 and the dome portions 11 and 12. That is, the hoop layer 21 is the outer surface of the body portion of the liner 3 or the outer surface of the helical layer 31. The carbon fiber is hoop-wound and the resin impregnated in the carbon fiber is cured. The hoop layer 21 configured in this manner ensures the strength in the circumferential direction of the body portion 10. On the other hand, the helical layer 31 is formed by helically winding carbon fibers around the outer surface of the dome portion of the liner 3 and the outer surface of the hoop layer 21 and curing the resin impregnated in the carbon fibers. The helical layer 31 thus configured mainly ensures the strength of the dome portions 11 and 12 and ensures the strength in the longitudinal direction of the tank 1.

図4は繊維の巻き方を示すライナー3の側面図である。
フープ層21におけるフープ巻きとは、樹脂を含むカーボン繊維を胴部10の周方向に巻回することをいう。このフープ巻きは、例えば、図4(A)に示すように、供給ユニット50をライナー3の長手方向に往復移動させながらライナー3を回転させ、この供給ユニット50から樹脂を含むカーボン繊維を供給することで行うことができる。
また、ヘリカル層31におけるヘリカル巻きとは、樹脂を含むカーボン繊維をらせん状に巻回することをいう。このヘリカル巻きは、例えば、図4(B)に示すように、ライナー3の長手方向及びこれに直交する方向に供給ユニット50を往復移動させながらライナー3を回転させ、この供給ユニット50から樹脂を含むカーボン繊維を供給することで行うことができる。
FIG. 4 is a side view of the liner 3 showing how to wind the fiber.
The hoop winding in the hoop layer 21 refers to winding a carbon fiber containing a resin in the circumferential direction of the body portion 10. For example, as shown in FIG. 4A, the hoop winding rotates the liner 3 while reciprocating the supply unit 50 in the longitudinal direction of the liner 3, and supplies carbon fiber containing resin from the supply unit 50. Can be done.
Moreover, the helical winding in the helical layer 31 means winding the carbon fiber containing resin helically. For example, as shown in FIG. 4B, this helical winding rotates the liner 3 while reciprocating the supply unit 50 in the longitudinal direction of the liner 3 and the direction perpendicular thereto, and the resin is supplied from the supply unit 50. It can carry out by supplying the carbon fiber containing.

供給ユニット50から供給されるカーボン繊維は、ボビン等に巻回されているときから樹脂を含浸された状態(すなわち、プリプレグ状態)とする方法を用いるほか、ボビン等から繰り出された後に樹脂槽によって樹脂を含浸させる方法を用いてもよい。   The carbon fiber supplied from the supply unit 50 uses a method in which the carbon fiber is impregnated with the resin from when it is wound around the bobbin or the like (that is, a prepreg state). You may use the method of impregnating resin.

フープ巻き及びヘリカル巻きのいずれも、例えば、フィラメントワインディング法、ハンドレイアップ法、テープワインディング法等を用いて行うことができる。本実施形態では、供給ユニット50を用いてカーボン繊維束を所定の方向に巻き付けるフィラメントワインディング法により、繊維強化樹脂層4を形成している。   Both hoop winding and helical winding can be performed using, for example, a filament winding method, a hand layup method, a tape winding method, or the like. In the present embodiment, the fiber reinforced resin layer 4 is formed by a filament winding method in which the carbon fiber bundle is wound in a predetermined direction using the supply unit 50.

格子状補強層5は、繊維強化樹脂層4の外周面上に格子状に形成されてなる。格子状補強層5は、樹脂を含むカーボン繊維を所定幅の帯状に巻いた帯状部が縦横に交差されてなり、格子状に形成されている。格子状補強層5は、複数の帯状部51aからなる第1補強層51と、複数の帯状部52aからなる第2補強層52と、を有する。   The lattice-shaped reinforcing layer 5 is formed on the outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer 4 in a lattice shape. The lattice-shaped reinforcing layer 5 is formed in a lattice shape in which strip-shaped portions obtained by winding carbon fibers containing a resin in a strip shape having a predetermined width are crossed vertically and horizontally. The lattice-shaped reinforcing layer 5 includes a first reinforcing layer 51 composed of a plurality of strip-shaped portions 51a and a second reinforcing layer 52 composed of a plurality of strip-shaped portions 52a.

複数の帯状部51aは、それぞれが胴部10の周方向に延在し、且つ胴部10の軸方向に所定ピッチで均等に配置されている。また、複数の帯状部52aは、それぞれが胴部10の軸方向に延在し、且つ胴部10の周方向に所定ピッチで均等に配置されている。隣り合う帯状部51a,51a,52a,52aで囲まれる領域には、略方形の隙間53が画成されている。つまり、格子状補強層5には、縦横に並ぶ複数の隙間53が形成されている。   Each of the plurality of belt-like portions 51 a extends in the circumferential direction of the trunk portion 10, and is uniformly arranged at a predetermined pitch in the axial direction of the trunk portion 10. Further, the plurality of belt-like portions 52 a each extend in the axial direction of the trunk portion 10 and are equally arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction of the trunk portion 10. A substantially rectangular gap 53 is defined in a region surrounded by the adjacent belt-like portions 51a, 51a, 52a, 52a. That is, a plurality of gaps 53 arranged in the vertical and horizontal directions are formed in the lattice reinforcing layer 5.

このような格子状補強層5が繊維強化樹脂層4の外周面に接して積層されていることにより、高圧タンク1は、その胴部10において、格子状補強層5がある格子部分については、繊維強化樹脂層4の上に補強繊維層を追加で積層した構成となっている。一方、隙間53の位置には追加の補強繊維層が積層されていないため、繊維強化樹脂層4が高圧タンク1の最表層に露出している。   Since such a lattice reinforcing layer 5 is laminated in contact with the outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer 4, the high-pressure tank 1 has, in its trunk portion 10, a lattice portion having the lattice reinforcing layer 5. The reinforcing fiber layer is additionally laminated on the fiber reinforced resin layer 4. On the other hand, since no additional reinforcing fiber layer is laminated at the position of the gap 53, the fiber reinforced resin layer 4 is exposed on the outermost layer of the high-pressure tank 1.

第1補強層51は、フープ層21と同様に、樹脂を含浸したカーボン繊維をフープ巻きし、その樹脂を加熱により硬化することで形成される。フープ巻きは、上記したフィラメントワインディング法により行われる。一方、第2補強層52は、ハンドレイアップ法により、樹脂を含浸したカーボン繊維を設け、この樹脂を加熱により硬化することで形成される。格子状補強層5は胴部10のみに形成されるため、第2補強層52を構成する各帯状部52aの長さは、胴部10の軸方向長さとほぼ同一の長さである。   Similar to the hoop layer 21, the first reinforcing layer 51 is formed by hoop winding a carbon fiber impregnated with a resin and curing the resin by heating. The hoop winding is performed by the filament winding method described above. On the other hand, the second reinforcing layer 52 is formed by providing carbon fibers impregnated with a resin by a hand lay-up method and curing the resin by heating. Since the grid-like reinforcing layer 5 is formed only on the trunk portion 10, the length of each band-like portion 52 a constituting the second reinforcing layer 52 is substantially the same as the axial length of the trunk portion 10.

ハンドレイアップ法は、手作業により、例えばカーボン繊維をライナー3の外周面上に配置し、その上にローラ等で樹脂を塗布することで行われ、ライナー3の外周面上に樹脂を含浸したカーボン繊維が設けられる。本実施形態では、この方法により第2補強層52を第1補強層51の層間に配設する。すなわち、第2補強層52を構成する各帯状部52aの少なくとも両端については、第1補強層51を構成する帯状部51aによって外周から押さえられている。これにより、第2補強層52が繊維強化樹脂層4の外周面から外れないようにしている。   The hand lay-up method is performed by manually placing, for example, carbon fiber on the outer peripheral surface of the liner 3 and applying a resin thereon with a roller or the like, and impregnating the resin on the outer peripheral surface of the liner 3. Carbon fiber is provided. In the present embodiment, the second reinforcing layer 52 is disposed between the first reinforcing layers 51 by this method. That is, at least both ends of each band-shaped portion 52 a constituting the second reinforcing layer 52 are pressed from the outer periphery by the band-shaped portion 51 a constituting the first reinforcing layer 51. Accordingly, the second reinforcing layer 52 is prevented from being detached from the outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer 4.

図5は、高圧タンク1の表層部(繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5)を拡大して示す断面図(図2の領域Vの部分の拡大断面図)である。帯状部51aと帯状部52aとは、繊維強化樹脂層4の表面に接して形成されている。また、帯状部51aと帯状部52aとは、略直角に交差して形成されている。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view (enlarged cross-sectional view of a region V in FIG. 2) showing a surface layer portion (fiber reinforced resin layer 4 and lattice-shaped reinforcing layer 5) of the high-pressure tank 1. The band-shaped part 51 a and the band-shaped part 52 a are formed in contact with the surface of the fiber reinforced resin layer 4. Further, the belt-like portion 51a and the belt-like portion 52a are formed so as to intersect at a substantially right angle.

帯状部51a,52aは、いずれも、その幅方向中央部分の厚み(図5に示す寸法La)が、幅方向両端部分の厚み(図5に示す寸法Lb)よりも大きい。つまり、帯状部51a及び52aは、その幅方向中央部に形成された増厚部54を有している。帯状部51a及び52aは、増厚部54の幅(図5に示す寸法Wa)に対して、帯状部全体の幅(図5に示す寸法Wb)が2倍以上となるように形成されている。   In each of the belt-like portions 51a and 52a, the thickness of the central portion in the width direction (dimension La shown in FIG. 5) is larger than the thickness of both end portions in the width direction (dimension Lb shown in FIG. 5). That is, the strip-shaped parts 51a and 52a have the thickened part 54 formed in the center part in the width direction. The band-like parts 51a and 52a are formed so that the width of the whole band-like part (dimension Wb shown in FIG. 5) is more than twice the width of the thickened part 54 (dimension Wa shown in FIG. 5). .

このような増厚部54を形成するには、まず、各帯状部の最下層に増厚部54の幅に対応する幅のカーボン繊維(樹脂を含む)を設け、次に、この上に幅方向に超えて次のカーボン繊維(樹脂を含む)を設けるようにすればよい。なお、帯状部の幅方向とは、帯状部が長く延在する方向及び厚み方向に直交する方向である。   In order to form such a thickened portion 54, first, carbon fibers (including a resin) having a width corresponding to the width of the thickened portion 54 are provided in the lowermost layer of each band-shaped portion, and then a width is formed thereon. What is necessary is just to make it provide the next carbon fiber (resin is included) exceeding a direction. In addition, the width direction of a strip | belt-shaped part is a direction orthogonal to the direction and thickness direction where a strip | belt-shaped part extends long.

また、第1補強層51及び第2補強層52の厚みは、繊維強化樹脂層4の厚みよりも小さい。好ましくは、第1補強層51及び第2補強層52は、繊維強化樹脂層4の厚み(図5に示す寸法Lc)を1としたときに、第1補強層51の厚みがその0.2〜0.3倍とされ、第2補強層52の厚みが0.1〜0.2倍となるように形成されているとよい。   Further, the thickness of the first reinforcing layer 51 and the second reinforcing layer 52 is smaller than the thickness of the fiber reinforced resin layer 4. Preferably, in the first reinforcing layer 51 and the second reinforcing layer 52, when the thickness of the fiber reinforced resin layer 4 (dimension Lc shown in FIG. 5) is 1, the thickness of the first reinforcing layer 51 is 0.2. The thickness of the second reinforcing layer 52 may be 0.1 to 0.2 times.

このような高圧タンク1の製造方法の一例を簡単に説明する。
先ず、射出成形等によりライナー3を形成する。次いで、樹脂を含浸したカーボン繊維(以下、単に「樹脂含浸繊維」という。)を、フィラメントワインディング法によりライナー3の外周面にフープ巻き及びヘリカル巻きし、プレ繊維強化樹脂層を形成する。このプレ繊維強化樹脂層は、最終工程を経て繊維強化樹脂層4となるものである。
An example of a method for manufacturing such a high-pressure tank 1 will be briefly described.
First, the liner 3 is formed by injection molding or the like. Next, carbon fibers impregnated with resin (hereinafter simply referred to as “resin-impregnated fibers”) are hoop-wound and helically wound around the outer peripheral surface of the liner 3 by a filament winding method to form a pre-fiber reinforced resin layer. This pre-fiber reinforced resin layer becomes the fiber-reinforced resin layer 4 through the final process.

続いて、ハンドレイアップ法により、樹脂を含浸した繊維をプレ繊維強化樹脂層の外周面に設け、プレ第2補強層を形成する。このプレ第2補強層は、最終工程を経て第2補強層52となるものである。次いで、プレ繊維強化樹脂層及びプレ第2補強層の外面に対し、樹脂含浸繊維をフィラメントワインディング法によりフープ巻きし、プレ第1補強層を形成する。このプレ第1補強層もまた、最終工程を経て第1補強層51となるものである。   Subsequently, the fiber impregnated with the resin is provided on the outer peripheral surface of the pre-fiber reinforced resin layer by a hand lay-up method to form a pre-second reinforcing layer. The pre-second reinforcing layer becomes the second reinforcing layer 52 through the final process. Next, the resin-impregnated fiber is hoop-wrapped on the outer surfaces of the pre-fiber reinforced resin layer and the pre-second reinforcing layer by a filament winding method to form a pre-first reinforcing layer. This pre-first reinforcing layer also becomes the first reinforcing layer 51 through the final process.

このようにして、プレ第1補強層及びプレ第2補強層からなるプレ格子状補強層を、プレ繊維強化樹脂層の外周面に形成する。その後、最終工程として、プレ繊維強化樹脂層及びプレ格子状補強層を加熱し、それぞれの層に含まれている樹脂を硬化する。これにより、繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5が形成され、高圧タンク1が製造される。   In this way, a pre-lattice reinforcing layer composed of the pre-first reinforcing layer and the pre-second reinforcing layer is formed on the outer peripheral surface of the pre-fiber reinforced resin layer. Thereafter, as a final step, the pre-fiber reinforced resin layer and the pre-lattice reinforcing layer are heated to cure the resin contained in each layer. Thereby, the fiber reinforced resin layer 4 and the lattice-like reinforcing layer 5 are formed, and the high-pressure tank 1 is manufactured.

本実施形態の高圧タンク1は、その胴部10に上記のような格子状補強層5が設けられたことにより、以下のような効果を奏する。   The high-pressure tank 1 of the present embodiment has the following effects by providing the lattice-like reinforcing layer 5 as described above on the trunk portion 10.

例えば、高圧タンク1に何らかの局所的衝撃が加えられた場合には、帯状部51a,52aによる追加補強がなされていない隙間53の領域は耐衝撃強度が相対的に低いため、隙間53の領域でき裂が生じやすい。しかしながら、隙間53の領域でき裂が生じたとしても、そのき裂の進展は、き裂の先端が第1補強層51及び第2補強層52に到達した位置で一旦止まるかあるいは方向転換されるようになる。つまり、格子状補強層5の格子領域内で繊維強化樹脂層4のき裂の進展を抑制し、第1補強層51及び第2補強層52を横断する方向にき裂が進展しにくい構成となっている。よって、高圧タンク1の耐衝撃性を向上でき、高圧タンク1のバーストを有効に抑制できる。   For example, when some local impact is applied to the high-pressure tank 1, the region of the gap 53 that is not additionally reinforced by the strips 51a and 52a has a relatively low impact strength, so that the region of the gap 53 cannot be formed. Cracks are likely to occur. However, even if a crack occurs in the region of the gap 53, the crack progresses once or stops at the position where the tip of the crack reaches the first reinforcing layer 51 and the second reinforcing layer 52. It becomes like this. That is, the structure in which the crack of the fiber reinforced resin layer 4 is suppressed in the lattice region of the lattice-shaped reinforcing layer 5 and the crack hardly propagates in the direction crossing the first reinforcing layer 51 and the second reinforcing layer 52. It has become. Therefore, the impact resistance of the high-pressure tank 1 can be improved, and the burst of the high-pressure tank 1 can be effectively suppressed.

また、追加補強層である格子状補強層5を繊維強化樹脂層4の外周全面でなく部分的に設けているため、全面に追加補強層を設けた場合に比べて、重量増加、及び、体格アップを抑えることができる。これに対し、全面に追加補強層を設けた場合には、重量が増加して大型化するだけでなく、格子状補強5層のようなき裂の進展抑制効果が得られにくい。   Further, since the grid-like reinforcing layer 5 which is an additional reinforcing layer is provided partially rather than the entire outer periphery of the fiber reinforced resin layer 4, the weight increase and the physique are increased as compared with the case where the additional reinforcing layer is provided on the entire surface. You can suppress the up. On the other hand, when an additional reinforcing layer is provided on the entire surface, not only does the weight increase and the size of the reinforcing layer increases, but it is difficult to obtain an effect of suppressing crack propagation as in the case of the five grid-like reinforcing layers.

さらに、格子状補強層5は第1補強層51及び第2補強層52を有しているので、水平落下等の衝撃を緩和できる。また、格子状補強層5を繊維強化樹脂層4に積層する際、フィラメントワインディング法及びハンドレイアップ法という簡易な方法を用いることができる。さらに、製造過程において樹脂を熱硬化させる場合に、繊維強化樹脂層4及び格子状補強層5の両方の樹脂を同時に熱硬化できるので、層間はく離も好適に抑制できる。   Further, since the lattice reinforcing layer 5 includes the first reinforcing layer 51 and the second reinforcing layer 52, it is possible to mitigate an impact such as a horizontal drop. Moreover, when laminating the grid-like reinforcing layer 5 on the fiber reinforced resin layer 4, simple methods such as a filament winding method and a hand lay-up method can be used. Furthermore, when the resin is heat-cured in the manufacturing process, both the fiber-reinforced resin layer 4 and the lattice-shaped reinforcing layer 5 can be heat-cured at the same time.

なお、格子状補強層5は、繊維を樹脂で強化した層以外も適用可能であるが、上記した製造過程を踏まえると、繊維強化樹脂層4と同様の層であることが好ましい。   The lattice-like reinforcing layer 5 can be applied to a layer other than a layer in which fibers are reinforced with a resin, but is preferably the same layer as the fiber-reinforced resin layer 4 in view of the manufacturing process described above.

実施形態に係る圧力容器を搭載した燃料電池自動車を示す図である。It is a figure which shows the fuel cell vehicle carrying the pressure vessel which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧力容器の斜視図である。It is a perspective view of the pressure vessel which concerns on embodiment. 実施形態に係る圧力容器の断面図である。It is sectional drawing of the pressure vessel which concerns on embodiment. 実施形態に係る繊維の巻き方を示すライナーの側面図であり、(A)はフープ巻きを示す図であり、(B)はヘリカル巻きを示す図である。It is a side view of the liner which shows how to wind the fiber which concerns on embodiment, (A) is a figure which shows hoop winding, (B) is a figure which shows helical winding. 実施形態に係る圧力容器の表層部の断面図(図2の領域Vの部分の拡大図)である。It is sectional drawing (enlarged view of the part of the area | region V of FIG. 2) of the surface layer part of the pressure vessel which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1:高圧タンク(圧力容器)、3:ライナー、4:繊維強化樹脂層、5:格子状補強層、10:胴部、11,12:ドーム部、51:第1補強層、51a:帯状部、52:第2補強層、52a:帯状部、53:隙間、54:増厚部 1: high pressure tank (pressure vessel), 3: liner, 4: fiber reinforced resin layer, 5: lattice reinforcing layer, 10: trunk, 11, 12: dome, 51: first reinforcing layer, 51a: strip , 52: second reinforcing layer, 52a: strip-shaped portion, 53: gap, 54: thickened portion

Claims (9)

筒状の胴部を有する圧力容器であって、
前記胴部は、繊維強化樹脂層と、前記繊維強化樹脂層の外周面上に格子状に形成されてなる格子状補強層と、を備えた、圧力容器。
A pressure vessel having a cylindrical body,
The said trunk | drum is a pressure vessel provided with the fiber-reinforced resin layer and the grid | lattice-like reinforcement layer formed in a grid | lattice form on the outer peripheral surface of the said fiber-reinforced resin layer.
前記格子状補強層は、
前記胴部の周方向に延在する帯状部を、当該胴部の軸方向に所定のピッチで複数形成してなる第1補強層と、
前記胴部の軸方向に延在する帯状部を、当該胴部の周方向に所定のピッチで複数形成してなる第2補強層と、を備えた、請求項1に記載の圧力容器。
The lattice reinforcing layer is
A first reinforcing layer formed by forming a plurality of belt-like portions extending in the circumferential direction of the body portion at a predetermined pitch in the axial direction of the body portion;
The pressure vessel according to claim 1, further comprising: a second reinforcing layer formed by forming a plurality of band-like portions extending in the axial direction of the trunk portion at a predetermined pitch in the circumferential direction of the trunk portion.
前記第2補強層は、前記繊維強化樹脂層の外周面上に形成されてなり、
前記第1補強層は、前記第2補強層の外面側に積層されるように形成されてなる、請求項2に記載の圧力容器。
The second reinforcing layer is formed on the outer peripheral surface of the fiber reinforced resin layer,
The pressure vessel according to claim 2, wherein the first reinforcing layer is formed so as to be laminated on an outer surface side of the second reinforcing layer.
前記第1補強層及び前記第2補強層の厚みは、前記繊維強化樹脂層の厚みよりも小さい、請求項2又は3に記載の圧力容器。   4. The pressure vessel according to claim 2, wherein thicknesses of the first reinforcing layer and the second reinforcing layer are smaller than a thickness of the fiber reinforced resin layer. 5. 前記第1補強層の厚みは、前記繊維強化樹脂層の厚みの0.2倍〜0.3倍であり、
前記第2補強層の厚みは、前記繊維強化樹脂層の厚みの0.1倍〜0.2倍である、請求項4に記載の圧力容器。
The thickness of the first reinforcing layer is 0.2 to 0.3 times the thickness of the fiber reinforced resin layer,
The pressure vessel according to claim 4, wherein the thickness of the second reinforcing layer is 0.1 to 0.2 times the thickness of the fiber reinforced resin layer.
前記第1補強層の各帯状部及び前記第2補強層の各帯状部は、幅方向の中央部に、幅方向の両端部よりも厚い増厚部が形成されてなる、請求項2ないし5のいずれか一項に記載の圧力容器。   6. Each band-like portion of the first reinforcing layer and each belt-like portion of the second reinforcing layer are formed by forming thickened portions thicker than both end portions in the width direction at the center portion in the width direction. The pressure vessel according to any one of the above. 前記格子状補強層は、樹脂を含浸した繊維の当該樹脂を硬化することで形成されたものである、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の圧力容器。   The pressure vessel according to any one of claims 1 to 6, wherein the lattice-shaped reinforcing layer is formed by curing the resin of a fiber impregnated with a resin. 圧力容器の製造方法であって、当該圧力容器の筒状の胴部がライナー部を有する圧力容器の製造方法において、
樹脂を含浸した繊維をフィラメントワインディング法により前記ライナー部の外周面にフープ巻き及びヘリカル巻きして、プレ繊維強化樹脂層を形成する第1の工程と、
前記プレ繊維強化樹脂層の外周面上に、樹脂を含浸した繊維からなるプレ格子状補強層を形成する第2の工程と、
前記プレ繊維強化樹脂層及びプレ格子状補強層の各樹脂を加熱により硬化して、前記ライナー部の外周面に繊維強化樹脂層及び格子状補強層を形成する第3の工程と、を備えた圧力容器の製造方法。
In a method for manufacturing a pressure vessel, wherein the cylindrical body of the pressure vessel has a liner portion,
A first step of forming a pre-fiber reinforced resin layer by hoop winding and helical winding the resin-impregnated fiber on the outer peripheral surface of the liner portion by a filament winding method;
A second step of forming a pre-lattice reinforcing layer made of a fiber impregnated with resin on the outer peripheral surface of the pre-fiber reinforced resin layer;
And a third step of curing each resin of the pre-fiber reinforced resin layer and the pre-grid-like reinforcing layer by heating to form a fiber-reinforced resin layer and a grid-like reinforcing layer on the outer peripheral surface of the liner portion. A method for manufacturing a pressure vessel.
前記プレ格子状補強層は、
前記プレ繊維強化樹脂層の外周側に、樹脂を含浸した繊維をフィラメントワインディング法によりフープ巻きすることで、複数の帯状部が当該胴部の軸方向に所定のピッチで形成されてなるプレ第1補強層と、
前記プレ第1補強層と前記プレ繊維強化樹脂層との間に位置するプレ第2補強層であって、ハンドレイアップ法により、樹脂を含浸した繊維を設けることで、複数の帯状部が前記胴部の周方向に所定のピッチで形成されてなるプレ第2補強層と、を備える、請求項8に記載の圧力容器の製造方法。
The pre-lattice reinforcing layer is
A pre-first is formed by forming a plurality of belt-like portions at a predetermined pitch in the axial direction of the body portion by hoop-wrapping a resin-impregnated fiber on the outer peripheral side of the pre-fiber reinforced resin layer by a filament winding method. A reinforcing layer;
A pre-second reinforcing layer located between the pre-first reinforcing layer and the pre-fiber reinforced resin layer, and by providing a fiber impregnated with resin by a hand lay-up method, a plurality of belt-shaped portions are The pressure vessel manufacturing method according to claim 8, further comprising: a pre-second reinforcing layer formed at a predetermined pitch in a circumferential direction of the body portion.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012046132A (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence Structure and method for separating flying object
US8931661B2 (en) 2009-04-01 2015-01-13 Nissan Motor Co., Ltd. Structure and manufacturing method for pressure vessel
JP2015085640A (en) * 2013-10-31 2015-05-07 村田機械株式会社 Filament winding equipment
CN106192507A (en) * 2016-08-29 2016-12-07 北京润拓工业技术有限公司 Moment quick-fried straw treating device
JP2017094491A (en) * 2015-11-18 2017-06-01 トヨタ自動車株式会社 Tank manufacturing method and tank
JP2019527321A (en) * 2016-07-04 2019-09-26 プラスチック・オムニウム・アドヴァンスド・イノベーション・アンド・リサーチ Pressure vessel with tape-based reinforcement structure
KR20200023441A (en) * 2017-07-06 2020-03-04 플라스틱 옴니엄 어드벤스드 이노베이션 앤드 리서치 Improved pressure vessel
KR20200037786A (en) * 2017-07-26 2020-04-09 엔피록스 비브이 Fiber reinforced pressure vessel
CN112344200A (en) * 2020-11-05 2021-02-09 浙江大学 Structure and process of grid-enhanced hydrogen storage pressure vessel impregnated with non-Newtonian fluid
AU2021229217B1 (en) * 2021-04-22 2021-12-16 Mark Stewart Dimmock Hydrogen transportation and storage system
CN115388330A (en) * 2022-07-21 2022-11-25 浙江大学 Impact-resistant protective material lossless fixed supporting structure suitable for high-pressure hydrogen storage device

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8931661B2 (en) 2009-04-01 2015-01-13 Nissan Motor Co., Ltd. Structure and manufacturing method for pressure vessel
JP2012046132A (en) * 2010-08-30 2012-03-08 Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence Structure and method for separating flying object
JP2015085640A (en) * 2013-10-31 2015-05-07 村田機械株式会社 Filament winding equipment
JP2017094491A (en) * 2015-11-18 2017-06-01 トヨタ自動車株式会社 Tank manufacturing method and tank
JP2019527321A (en) * 2016-07-04 2019-09-26 プラスチック・オムニウム・アドヴァンスド・イノベーション・アンド・リサーチ Pressure vessel with tape-based reinforcement structure
EP3479004B1 (en) * 2016-07-04 2024-03-06 Plastic Omnium New Energies France Pressure vessel with a tape-based reinforcement structure
CN106192507A (en) * 2016-08-29 2016-12-07 北京润拓工业技术有限公司 Moment quick-fried straw treating device
JP2020525735A (en) * 2017-07-06 2020-08-27 プラスチック・オムニウム・アドヴァンスド・イノベーション・アンド・リサーチ Improved pressure vessel
KR20200023441A (en) * 2017-07-06 2020-03-04 플라스틱 옴니엄 어드벤스드 이노베이션 앤드 리서치 Improved pressure vessel
US11421825B2 (en) 2017-07-06 2022-08-23 Plastic Omnium New Energies France Pressure vessel
JP7138670B2 (en) 2017-07-06 2022-09-16 プラスチック・オムニウム・ニュー・エナジーズ・フランス improved pressure vessel
KR102511650B1 (en) * 2017-07-06 2023-03-20 플라스틱 옴니엄 뉴 에너지스 프랑스 Improved Pressure Vessel
JP7197560B2 (en) 2017-07-26 2022-12-27 エンプロックス ベスローテン フェンノートシャップ fiber reinforced pressure vessel
JP2020528126A (en) * 2017-07-26 2020-09-17 エンプロックス ベスローテン フェンノートシャップ Fiber reinforced pressure vessel
KR20200037786A (en) * 2017-07-26 2020-04-09 엔피록스 비브이 Fiber reinforced pressure vessel
KR102639520B1 (en) 2017-07-26 2024-02-22 엔피록스 비브이 Fiber Reinforced Pressure Vessel
CN112344200A (en) * 2020-11-05 2021-02-09 浙江大学 Structure and process of grid-enhanced hydrogen storage pressure vessel impregnated with non-Newtonian fluid
CN112344200B (en) * 2020-11-05 2021-10-26 浙江大学 non-Newtonian fluid impregnated grid enhanced hydrogen storage pressure vessel structure and process
AU2021229217B1 (en) * 2021-04-22 2021-12-16 Mark Stewart Dimmock Hydrogen transportation and storage system
CN115388330A (en) * 2022-07-21 2022-11-25 浙江大学 Impact-resistant protective material lossless fixed supporting structure suitable for high-pressure hydrogen storage device
CN115388330B (en) * 2022-07-21 2023-09-12 浙江大学 Impact-resistant protective material nondestructive fixing support structure suitable for high-pressure hydrogen storage device

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