高压罐的制造方法技术

一种高压罐的制造方法，包括：准备内衬；和通过对内衬以螺旋卷绕来卷绕纤维束从而形成螺旋层，构成螺旋层的多个层包括：根折回层，所述根折回层是将向内衬的外侧突出的接头的根部分作为纤维束在轴向上折回的卷绕折回位置来将纤维束卷绕而形成的；和分离折回层，所述分离折回层是将从根部分离开了的分离位置作为卷绕折回位置来将纤维束卷绕而形成的，在分离折回层中，以在相邻的纤维束之间产生间隙的方式进行螺旋卷绕。

【技术实现步骤摘要】
高压罐的制造方法
本专利技术涉及高压罐的制造方法。
技术介绍
在构成对天然气汽车、燃料电池汽车等中使用的燃料气体进行贮藏的高压罐的内衬(liner)中，存在具备对内衬的外表面进行加强的加强层的内衬(参照国际公开第2016/020972)。
技术实现思路
在国际公开第2016/020972中，记载了具备环向(hoop)层及螺旋(helical)层作为加强层的高压罐。在这样的高压罐中，为了高压罐的轻量化，考虑减少形成加强层的纤维量。但是，由于内衬膨胀而在加强层产生的应变，有可能会因减少纤维量而增加。为了解决这样的问题，期望能够兼顾高压罐的轻量化、和抑制由于减少纤维量而在加强层产生的应变增加的技术。本专利技术能够作为以下的形态来实现。根据本专利技术的一形态，提供一种高压罐的制造方法。该高压罐的制造方法包括：准备内衬，所述内衬形成构成为密封气体的空间，且具有圆筒状的筒体(cylinder)部、和设置于所述筒体部的轴向上的两端的一对拱顶部，并在各拱顶部设置有接头(日文：口金)；和通过对所述内衬以螺旋卷绕来卷绕纤维束从而形成螺旋层，构成所述螺旋层的多个层包括：根折回层，所述根折回层是将沿着所述轴向向所述内衬的外侧突出的所述接头的根部分作为所述纤维束在所述轴向上折回的卷绕折回位置来将所述纤维束卷绕而形成的；和分离折回层，所述分离折回层是将从所述根部分离开了的分离位置作为所述卷绕折回位置来将所述纤维束卷绕而形成的，在所述分离折回层中，以在相邻的所述纤维束之间产生间隙的方式进行所述螺旋卷绕。若设为这样的形态，则能够实现高压罐的轻量化。另外，与具备仅由根折回层构成的螺旋层的高压罐相比，能够减少在加强层产生的应变。另外，在分离折回层中，由于在纤维束之间形成有间隙，因此能够使高压罐轻量化，与无间隙的情况相比，能够进一步减少在加强层产生的应变。在上述形态中，也可以是，所述分离折回层的覆盖率为50％以上且80％以下的范围。若设为这样的形态，则能够以不使强度过度降低的方式、兼顾减少纤维量和抑制由于减少纤维量而在加强层产生的应变的增加。本专利技术并不限于高压罐的制造方法，例如，也能够应用于通过该制造方法制造的高压罐、高压罐的制造装置等各种形态。另外，本专利技术不受前述的形态的任何限定，当然能够在不脱离本专利技术的主旨的范围内以各种各样的形态来实施。附图说明以下将参照附图来说明本专利技术的示例性实施方式的特征、优点、以及技术上和工业上的意义，在这些附图中，同样的附图标记表示同样的要素，并且其中：图1是示出高压罐的概略构成的剖视图。图2是示出高压罐的制造方法的工序图。图3是将接头附近放大得到的放大图。图4是用于说明低角度螺旋卷绕的说明图。图5是用于说明高角度螺旋卷绕的说明图。图6是将由覆盖率80％的层覆盖的内衬的一部分放大得到的放大图。图7是将由覆盖率100％的层覆盖的内衬的一部分放大得到的放大图。图8是将接头附近放大得到的放大图。图9是将接头附近放大得到的放大图。具体实施方式A.第1实施方式图1是示出通过第1实施方式的制造方法制造的高压罐10的概略构成的剖视图。在图1中图示了相互正交的XYZ轴。图1的XYZ轴与其他图的XYZ轴对应。在本实施方式的高压罐10中，例如贮藏70MPa左右的高压的氢气。高压罐10具备内衬20和加强层30。内衬20是树脂制的中空内衬，形成用于密封气体的空间。内衬20例如由聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚酯等热塑性树脂形成。内衬20的中心轴与高压罐10的中心轴AX共用。以下，也有时将沿着中心轴AX的方向称为中心轴AX方向。内衬20具备筒体部21、拱顶(dome)部22、23、以及接头13、14。筒体部21具有圆筒形状。拱顶部22、23在筒体部21的轴向上的两端设置有一对，形成为朝向内衬20的外侧凸出的曲面状。在拱顶部22、23的顶点，分别设置有由铝或不锈钢等金属形成的接头13、14。一方的接头13具有贯通孔15，用于从高压罐10内取出气体或向高压罐10内补充气体。另一方的接头14用于内衬20的加强或加强层形成时的内衬的旋转。加强层30是覆盖内衬20的周围的层，是用于加强内衬20的层。加强层30具备环向层32和螺旋层34。环向层32通过向筒体部21环向卷绕纤维束而构成。用于环向卷绕的纤维束通过使环氧树脂等热固性树脂含浸于由碳纤维构成的纤维束而构成。螺旋层34通过向环向层32及拱顶部22、23螺旋卷绕纤维束而构成。用于螺旋卷绕的纤维束与用于环向卷绕的纤维束同样地，通过使环氧树脂等热固性树脂含浸于由碳纤维构成的纤维束而构成。环向层32的厚度及螺旋层34的厚度分别根据高压罐10所要求的耐压性能、强度而适当设定。图2是示出高压罐10的制造方法的工序图。在本实施方式的制造方法中，首先，进行准备内衬20的准备工序(工序P110)。在此时准备的内衬20的拱顶部22、23的顶点安装有接头13、14。在准备工序(工序P110)之后，进行通过向筒体部21环向卷绕纤维束而形成环向层32的环向层形成工序(工序P120)。在环向层形成工序(工序P120)之后，进行通过向环向层32及拱顶部22、23螺旋卷绕纤维束而形成螺旋层34的螺旋层形成工序(工序P130)。经过螺旋层形成工序(工序P130)，高压罐10完成(图1所示)。此外，环向层形成工序(工序P120)与螺旋层形成工序(工序P130)也可以顺序相反地形成加强层。在该情况下，对形成于筒体部21的螺旋层34形成环向层32。图3是将接头14附近放大得到的放大图。螺旋层34由多个层L1～L10构成。层Lx(x为1至10之间的任意整数)中的x表示螺旋层34中的从拱顶部23侧开始数形成于第x个的层。层L1是通过在内衬20的外周面上螺旋卷绕纤维束而形成的层。层L2是通过在层L1上螺旋卷绕纤维束而形成的层。层L1及层L2通过低角度螺旋卷绕而形成。图4是用于说明低角度螺旋卷绕的说明图。图4中示出通过低角度螺旋卷绕而向内衬20卷绕纤维束FB的情况。“低角度螺旋卷绕”是指，在筒体部21中纤维束FB绕中心轴AX一周之前，在纤维束FB的卷绕中使纤维束FB在中心轴AX方向上折回的具有比较小的卷绕角度α的卷绕方法。在本实施方式中，卷绕角度α为30度。在低角度螺旋卷绕中，纤维束FB在中心轴AX方向上折回的卷绕折回位置是将接头13、14中的用于与拱顶部22、23连续的曲面部分CS、与接头13、14中的沿着中心轴AX方向向高压罐10的外侧突出的突出部分PS相连的根部分RS(图1所示)。换言之，低角度螺旋卷绕中的卷绕折回位置是内衬20中的沿着中心轴AX方向向内衬20的外侧突出的接头13、14的根部分RS。层L3是通过在层L2上螺旋卷绕纤维束而形成的层。层L3通过高角度螺旋卷绕而形成。图5是用于说明高角度螺旋卷绕的说明图。图5中示出通过高角度螺旋卷绕而向内衬20卷绕纤维束FB的情况。“高角度螺旋卷绕”是指，在筒体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压罐的制造方法，其特征在于，包括：/n准备内衬，所述内衬形成构成为密封气体的空间，且具有圆筒状的筒体部、和设置于所述筒体部的轴向上的两端的一对拱顶部，并在各拱顶部设置有接头；和/n通过对所述内衬以螺旋卷绕来卷绕纤维束从而形成螺旋层，/n构成所述螺旋层的多个层包括：根折回层，所述根折回层是将沿着所述轴向向所述内衬的外侧突出的所述接头的根部分作为所述纤维束在所述轴向上折回的卷绕折回位置来将所述纤维束卷绕而形成的；和分离折回层，所述分离折回层是将从所述根部分离开了的分离位置作为所述卷绕折回位置来将所述纤维束卷绕而形成的，/n在所述分离折回层中，以在相邻的所述纤维束之间产生间隙的方式进行所述螺旋卷绕。/n

【技术特征摘要】
20181102 JP 2018-2070311.一种高压罐的制造方法，其特征在于，包括：
准备内衬，所述内衬形成构成为密封气体的空间，且具有圆筒状的筒体部、和设置于所述筒体部的轴向上的两端的一对拱顶部，并在各拱顶部设置有接头；和
通过对所述内衬以螺旋卷绕来卷绕纤维束从而形成螺旋层，
构成所述螺旋层的多个层包括：根折回层，所述根折回层是将沿着所述轴向向所述内衬的外侧突...

【专利技术属性】
技术研发人员：大坪弘和，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP