罐及其制造方法
【專利摘要】一種具有增強纖維層的罐的制造方法，具備：卷繞工序，該工序卷繞規(guī)定量的浸滲有樹脂的纖維；和固化工序，該工序通過將浸滲于已卷繞的纖維中的樹脂熱固化，形成增強纖維層。在卷繞工序中，通過將成為卷繞尾部的纖維的端部壓入已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層，將作為端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分夾在形成所述最外層的纖維間，將所述端部相對于所述內(nèi)側(cè)纖維層固定。
【專利說明】罐及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有增強纖維層的罐及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如燃料電池汽車所搭載的燃料電池系統(tǒng)中，作為燃料氣體的供給源，使用高壓氫罐。該高壓氫罐的制造，一般采用纖維纏繞(filament winding)法進行。具體地講，采用纖維纏繞法，將浸滲有熱固化性樹脂的纖維卷繞在內(nèi)襯(內(nèi)容器)的外周面，然后，將已卷繞的纖維的樹脂熱固化。由此，在內(nèi)襯的外周面形成增強纖維層，確保高壓氫罐的強度。
[0003]然而，纖維纏繞法一般使用浸滲有低粘度樹脂的纖維，因此成為卷繞尾部的纖維的端部即纖維終端，可能不會充分地附在已經(jīng)通過纖維被卷繞而形成了的面即卷繞面且剝離。另外，在熱固化時，熱導致樹脂的粘度進一步下降，因此纖維終端變得容易松動。因此，在卷繞結(jié)束時，作業(yè)員切斷纖維后，進行了將纖維終端在卷繞面上牢固地捆綁固定等。
[0004]作為與這樣的捆綁固定方法不同的纖維終端處置方法，也已知例如下述專利文獻I中記載的方法。在該方法中，預浸處理的纖維終端的內(nèi)表面粘貼雙面膠帶，在卷繞結(jié)束時，將纖維終端粘貼在卷繞面上。另外，下述專利文獻2中記載的罐的制造方法，具有:卷繞工序，該工序卷繞規(guī)定量的浸滲有樹脂的纖維；和固化工序，該工序通過將浸滲于已卷繞的纖維中的樹脂熱固化來形成增強纖維層。在該卷繞工序中，使用夾具，將纖維終端向已經(jīng)被卷繞的纖維的內(nèi)側(cè)放入。更具體地講，橫過形成已經(jīng)被卷繞的最外層的纖維而將纖維終端放入，使得將纖維終端夾在已經(jīng)被卷繞的纖維的最外層和比該最外層靠內(nèi)側(cè)的層之間，利用多根已經(jīng)被卷繞的纖維壓住纖維終端。
[0005]但是，用作業(yè)員的手將纖維終端捆綁固定的方法，非?；ㄙM精力和時間。為了將罐量產(chǎn)化，期望縮短纖維纏繞法的卷繞工序所花費的時間，改善其操作性。
[0006]另外，在使用雙面膠帶的專利文獻I中記載的方法、將纖維終端向已經(jīng)被卷繞的纖維的內(nèi)側(cè)放入的專利文獻2中記載的方法中，在熱固化后，該雙面膠帶的部分或纖維被埋入從而纖維彼此重疊的部分凸起(隆起)，在罐的外表面產(chǎn)生凹凸的可能性高。如果產(chǎn)生該凹凸，則不僅作為成品的罐的外觀不美觀，有時凹凸發(fā)生應力集中而成為損傷的原因，增強纖維層的強度也下降。而且，在專利文獻I或?qū)＠墨I2中記載的技術(shù)中，必須通過人手來操作，難以實現(xiàn)自動化。
[0007]在先技術(shù)文獻
[0008]專利文獻1:特開平9 ? 183164號公報
[0009]專利文獻2:特開2009 ? 285973號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]如上所述，在上述專利文獻I或?qū)＠墨I2中記載的技術(shù)中，必須通過人手來操作，而且存在表面產(chǎn)生凹凸這個應解決的課題。
[0011] 本發(fā)明是鑒于這樣的課題而完成的，其目的是提供能夠更加提高完成后的罐表面的平滑度且能夠改善用于量產(chǎn)化的制造時的操作性的罐的制造方法以及更高度地確保了其表面的平滑度的罐。
[0012]為解決上述課題，本發(fā)明涉及的罐的制造方法，是具有增強纖維層的罐的制造方法，具備:卷繞工序，該工序卷繞規(guī)定量的浸滲有樹脂的纖維；和固化工序，該工序通過將浸滲于已卷繞的纖維中的樹脂熱固化，形成增強纖維層。在卷繞工序中，通過將成為卷繞尾部的纖維的端部壓入已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層，將作為端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分夾在形成最外層的纖維間，將端部相對于內(nèi)側(cè)纖維層固定。
[0013]本發(fā)明人考慮到，在以往的罐的制造方法中，以橫過已經(jīng)被卷繞的纖維的方式將纖維終端放入，利用多根已經(jīng)被卷繞的纖維來壓住纖維終端，這本身成為制造后的罐表面的凹凸的原因。以將纖維終端夾在已經(jīng)被卷繞的纖維的最外層與比該最外層靠內(nèi)側(cè)的層之間的方式，橫過形成已經(jīng)被卷繞的最外層的纖維而將纖維終端放入，纖維終端已進入的部分導致已經(jīng)被卷繞的纖維被抬起。換句話說，以跨過已進入的纖維終端的方式，已經(jīng)被卷繞的纖維與其他部分相比急劇地凸起。
[0014]于是，在本發(fā)明中，通過將成為卷繞尾部的纖維的端部壓入已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層，將作為端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分夾在形成最外層的纖維間，將端部相對于內(nèi)側(cè)纖維層固定。通過這樣處理端部，來緩和端部進入的內(nèi)側(cè)纖維層的局部的凸起。具體地講，形成已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層的纖維，變?yōu)槎喔w維相鄰的狀態(tài)。于是，通過將端部相對于內(nèi)側(cè)纖維層壓入，從而極力利用在相鄰的纖維間存在的微小的間隙，形成作為端部的一部分的固定區(qū)域進入的空間。通過這樣形成固定區(qū)域進入的空間，來緩和內(nèi)側(cè)纖維層的局部的凸起。并且，在本發(fā)明中，能夠僅通過壓入端部來進行終端處理，因此操作性顯著提高。
[0015]另外，本發(fā)明涉及的罐的制造方法中，也優(yōu)選:在卷繞工序中，通過端部的壓入，將固定區(qū)域的一部分夾在形成最外層的纖維間，另一方面，將固定區(qū)域的剩余部分配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中。
[0016]在該優(yōu)選的方式中，將固定區(qū)域的一部分夾在形成最外層的纖維間，因此能夠一邊緩和最外層的局部的凸起一邊夾持固定區(qū)域的一部分。而且由于將固定區(qū)域的剩余部分配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中，因此能夠更確實地保持固定區(qū)域的剩余部分。因此，能夠一邊避免最外層的凸起，一邊在最外層和比其靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中更確實地保持整個固定區(qū)域。
[0017]另外，本發(fā)明涉及的罐的制造方法中，也優(yōu)選:將固定區(qū)域的剩余部分形成為比固定區(qū)域的一部分靠近端部的末端。
[0018]在該優(yōu)選的方式中，通過將固定區(qū)域的剩余部分形成為靠近端部的末端，將固定區(qū)域的剩余部分配置于內(nèi)側(cè)纖維層的里側(cè)變得更容易。
[0019]另外，本發(fā)明涉及的罐的制造方法中，也優(yōu)選:使固定區(qū)域沿與包含最外層的面交叉的方向彎曲，將固定區(qū)域的剩余部分配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中。
[0020]在該優(yōu)選的方式中，使固定區(qū)域向與包含最外層的面交叉的方向彎曲而將其配置于內(nèi)側(cè)纖維層中，因此對于作用于拔出固定區(qū)域的方向的外力，能夠通過固定區(qū)域的剩余部分與內(nèi)側(cè)纖維層的摩擦力來對抗，能夠更確實地固定纖維的端部。
[0021]另外，本發(fā)明涉及的罐的制造方法中，也優(yōu)選:在卷繞工序中，使用終端處理夾具處理端部，終端處理夾具具有:通過插入內(nèi)側(cè)纖維層中來擴大相互鄰接(相鄰)的纖維彼此的間隔的第I部分、和向擴大了該間隔的部分壓入端部的第2部分。
[0022]在該優(yōu)選的方式中，終端處理夾具的第I部分暫時擴大纖維彼此的間隔，因此變得能夠更容易地將固定區(qū)域配置于該擴大了的間隔中，能夠有效利用在相鄰的纖維間存在的微小的空間。而且，在第I部分擴大了相鄰的纖維彼此的間隔的地方，第2部分壓入端部，因此能夠容易地將作為端部的一部分的固定區(qū)域配置于內(nèi)側(cè)纖維層內(nèi)。
[0023]另外，為解決上述課題，本發(fā)明涉及的罐，是具有在將浸滲有樹脂的纖維卷繞后使該樹脂熱固化而成的增強纖維層的罐，增強纖維層具有:成為卷繞尾部的纖維的端部、和比端部先被卷繞而成的內(nèi)側(cè)纖維層，通過作為端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分被夾入形成內(nèi)側(cè)纖維層的最外層的纖維間，端部相對于內(nèi)側(cè)纖維層被固定。
[0024]在本發(fā)明中，將作為端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分夾在形成最外層的纖維間，將端部相對于內(nèi)側(cè)纖維層固定。通過這樣處理端部，來緩和端部進入的內(nèi)側(cè)纖維層的局部的凸起。具體地講，形成已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層的纖維，變?yōu)槎喔w維相鄰的狀態(tài)。于是，極力利用在相鄰的纖維間存在的微小的間隙，形成作為端部的一部分的固定區(qū)域進入的空間。通過這樣形成固定區(qū)域進入的空間，來緩和內(nèi)側(cè)纖維層的局部的凸起。
[0025]另外，本發(fā)明涉及的罐，也優(yōu)選:固定區(qū)域的一部分被夾在形成最外層的纖維間，另一方面，固定區(qū)域的剩余部分配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中。
[0026]在該優(yōu)選的方式中，將固定區(qū)域的一部分夾在形成最外層的纖維間，因此能夠一邊緩和最外層的局部的凸起一邊夾持固定區(qū)域的一部分。而且由于將固定區(qū)域的剩余部分配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中，因此能夠更確實地保持固定區(qū)域的剩余部分。因此，能夠一邊避免最外層的凸起，一邊在最外層和比其靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中更確實地保持整個固定區(qū)域。
[0027]另外，本發(fā)明涉及的罐，也優(yōu)選:固定區(qū)域的剩余部分被形成為比固定區(qū)域的一部分靠近端部的末端。
[0028]在該優(yōu)選的方式中，通過將固定區(qū)域的剩余部分形成為靠近端部的末端，將固定區(qū)域的剩余部分配置于內(nèi)側(cè)纖維層的里側(cè)變得更容易。
[0029]另外，本發(fā)明涉及的罐，也優(yōu)選:固定區(qū)域沿與包含最外層的面交叉的方向被彎曲，固定區(qū)域的剩余部分配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中。
[0030]在該優(yōu)選的方式中，使固定區(qū)域向與包含最外層的面交叉的方向彎曲而將其配置于內(nèi)側(cè)纖維層中，因此對于作用于拔出固定區(qū)域的方向的外力，能夠通過固定區(qū)域的剩余部分與內(nèi)側(cè)纖維層的摩擦力來對抗，能夠更確實地固定纖維的端部。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠更加提高完成后的罐表面的平滑度且也能夠提高操作性的罐的制造方法以及更高度地確保了其表面的平滑度的罐。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是表示搭載了實施方式涉及的罐的燃料電池汽車的圖。
[0033]圖2是表示實施方式涉及的高壓罐的制造設(shè)備的概略的圖，是以截面表示高壓罐的一部分的圖。
[0034]圖3是表示纖維的卷繞方式的內(nèi)襯的側(cè)面圖，㈧是表示環(huán)向纏繞的圖，⑶是表示螺旋纏繞的圖。
[0035]圖4是表示卷繞工序結(jié)束時的纖維終端的處置的圖，是將纖維的卷繞剩余了數(shù)匝量的狀態(tài)的高壓罐的放大側(cè)面圖。
[0036]圖5是表示卷繞工序結(jié)束時的纖維終端的處置的圖，㈧是從圖4的B方向觀察到的放大圖，表示設(shè)置了夾具的狀態(tài)，(B)是表示使用夾具處置纖維終端后的狀態(tài)的圖。
[0037]圖6是用于說明利用夾具來處置纖維終端的機理的圖。
[0038]圖7是用于說明以往的終端處理方法的圖。
【具體實施方式】
[0039]以下，一邊參照附圖一邊對本發(fā)明的實施的方式進行說明。為了容易理解說明，在各圖中對同一構(gòu)成要素盡可能附帶同一標記，省略重復的說明。再者，在本實施方式中，作為罐，以能夠通過比常壓高的壓力來存儲內(nèi)容物的高壓罐為例進行說明。
[0040]圖1是表示搭載了本實施方式涉及的高壓罐的燃料電池汽車的圖。如圖1所示，燃料電池汽車100，在車體的后部搭載例如3個高壓罐I。各高壓罐I構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)101的一部分，通過供氣管路102向燃料電池104供給燃料氣體。高壓罐I所存儲的燃料氣體為可燃性的高壓氣體，為例如20MPa的壓縮天然氣、或者例如35MPa或70MPa氫氣。再者，高壓罐I不僅適用于燃料電池汽車，也能夠適用于各種移動體(例如，船舶、飛機、機器人等)和定置型。
[0041]圖2是表示高壓罐I的制造設(shè)備的概略的圖，是以截面表示高壓罐I的一部分的圖。如圖2所示，高壓罐I具有:在內(nèi)部以構(gòu)成存儲空間2的方式形成為中空狀的內(nèi)襯3、和覆蓋內(nèi)襯3的外表面的增強纖維層4。通過形成于高壓罐I的軸向的一端部或兩端部的中心的開口部(省略圖示)，燃料氣體在存儲空間2與供氣管路102之間被供給/排出。
[0042]內(nèi)襯3是相當于高壓罐I的內(nèi)殼或內(nèi)容器的部分。內(nèi)襯3具有氣體阻隔性，抑制存儲氣體向外部的透過。內(nèi)襯3的材質(zhì)并沒有特別限制，例如，除金屬以外，還能夠舉出聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等的硬質(zhì)樹脂。
[0043]增強纖維層4是相當于高壓罐I的外殼或外容器的部分，發(fā)揮增強高壓罐I的作用。增強纖維層4是在內(nèi)襯3的外表面卷繞浸滲有基質(zhì)樹脂11 (以下，簡稱為「樹脂11」)的纖維12后，將該樹脂固化而成的。
[0044]樹脂11，例如是環(huán)氧樹脂、改性環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等，在此使用了熱固化性的環(huán)氧樹脂。纖維12，例如是金屬纖維、玻璃纖維、碳纖維、氧化鋁纖維、芳族聚酰胺纖維、天然有機纖維等。在這些之中，特別優(yōu)選碳纖維、芳族聚酰胺纖維，在此使用了碳纖維。因此，本實施方式的增強纖維層4是環(huán)氧樹脂11由碳纖維12增強了的CFRP。
[0045]纖維12從繞線管14放出，由張力調(diào)整部15調(diào)整其張力后，通過浸在樹脂槽16中，浸滲液狀的樹脂11。浸滲有樹脂11的纖維12，以規(guī)定的張力被卷繞于內(nèi)襯3。該卷繞通過將內(nèi)襯3安裝于軸17，使內(nèi)襯3與軸17 —起繞軸旋轉(zhuǎn)，對旋轉(zhuǎn)中的內(nèi)襯3，從供給單元18供給纖維12來進行。再者，在其他的實施方式中，從供給單元18向內(nèi)襯3供給的纖維12，也可以是預浸處理(prepreg)狀態(tài)的。而且，在本實施方式中，設(shè)有用于處理纖維12的終端的終端處理夾具20。
[0046]作為卷繞方法，例如，可舉出纖維纏繞法、膠帶纏繞法等。在本實施方式中，采用纖維纏繞法(FW法)，將纖維12環(huán)向纏繞以及螺旋纏繞于內(nèi)襯3。
[0047]圖3是表示纖維12的卷繞方式的內(nèi)襯3的側(cè)面圖，(A)是表示環(huán)向纏繞的圖，(B)是表示螺旋纏繞的圖。再者，在本實施方式中，纖維12作為多個纖維束被構(gòu)成。
[0048]如圖3(A)所示，環(huán)向纏繞是指將纖維12以圓周方向纏繞于內(nèi)襯3的軀干部3a。該環(huán)向纏繞，例如，通過一邊使內(nèi)襯3旋轉(zhuǎn)，一邊使供給單元18沿內(nèi)襯3的軸向往返移動，從供給單元18供給纖維12來進行。通過環(huán)向纏繞而成的箍層，確保軀干部3a的周向的強度。
[0049]如圖3(B)所示，螺旋纏繞是指將纖維12以螺旋狀纏繞于內(nèi)襯3的軀干部3a和拱頂部3b。該螺旋纏繞，例如，通過一邊使內(nèi)襯3旋轉(zhuǎn)，一邊使供給單元18沿內(nèi)襯3的軸向和徑向往返移動，從供給單元18供給纖維12來進行。通過螺旋纏繞而成的螺旋層，確保高壓罐I的長度方向的強度。
[0050]增強纖維層4是多次實施這樣的環(huán)向纏繞以及螺旋纏繞而成的，實際上由多個層構(gòu)成。其層數(shù)是任意的，例如為10個或30個。另外，環(huán)向纏繞和螺旋纏繞的順序是任意的，能夠適當設(shè)計變更。在以下的說明中，提到「卷繞纖維12」時，只要不特別注明，就意味著采用環(huán)向纏繞、螺旋纏繞或其他纏繞方法的任一種來卷繞纖維12。
[0051]接著，對高壓罐I的制造方法，特別是形成增強纖維層4的過程進行說明。在該過程中，進行:卷繞工序，該工序采用FW法將規(guī)定量的浸滲有樹脂11的纖維12卷繞于內(nèi)襯3 ;和固化工序，該工序?qū)⒔B于已卷繞的纖維12中的樹脂11熱固化。通過卷繞工序，纖維12被卷繞于繞軸旋轉(zhuǎn)的內(nèi)襯3的外周面直到規(guī)定的厚度為止。再者，卷繞工序的「規(guī)定量卷繞」包括以形成增強纖維層4整體所需的量卷繞纖維12。
[0052]接著，一邊參照圖4和圖5，一邊對本實施方式中的纖維12的終端處理方法進行說明。圖4是表示卷繞工序結(jié)束時的纖維終端的處置的圖，是將纖維的卷繞剩余了數(shù)匝量的狀態(tài)的高壓罐的放大側(cè)面圖。圖5是表示卷繞工序結(jié)束時的纖維終端的處置的圖，(A)是從圖4的B方向觀察到的A部分的放大圖，表示設(shè)置了夾具的狀態(tài)，(B)是表示使用夾具處置纖維終端后的狀態(tài)的圖。
[0053]終端處理夾具20，是在將纖維12卷繞于內(nèi)襯3時，對成為卷繞尾部的纖維12的端部，即固定區(qū)域12a進行處置所使用的夾具。如圖5的(A)所示，將成為卷繞尾部的固定區(qū)域12a留下，以切割線CL切斷纖維12。對該固定區(qū)域12a，使用終端處理夾具20來處置。
[0054]對使用了終端處理夾具20的固定區(qū)域12a的處置方法進行具體說明。在包含固定區(qū)域12a的外側(cè)纖維層40的內(nèi)側(cè)，形成有內(nèi)側(cè)纖維層42。內(nèi)側(cè)纖維層42是纖維12被層疊了多層而成的。該內(nèi)側(cè)纖維層42是纖維12相互順著多根排列而成的層。
[0055]終端處理夾具20，將成為卷繞尾部的纖維12的固定區(qū)域12a沿著纖維12b的延伸方向壓入，該纖維12b是形成纖維12的最外層的纖維，該纖維12是形成已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層42的纖維。固定區(qū)域12a是多根單纖維被捻合而成的，其至少一部分的單纖維121被壓入內(nèi)側(cè)纖維層42中。其結(jié)果，以終端區(qū)域12a的延伸方向和形成最外層的纖維12b的延伸方向順著的狀態(tài)，終端區(qū)域12a的至少一部分的單纖維配置于纖維12b的內(nèi)側(cè)。再者，在圖5的(B)中，例示出3根單纖維121被壓入的狀態(tài)，但是即使構(gòu)成終端區(qū)域12a的所有單纖維都被壓入內(nèi)側(cè)纖維層42之中也是優(yōu)選的。
[0056]通過這樣實施終端處理，固定區(qū)域12a的至少一部分被夾在形成內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層的纖維12b之間。在本實施方式的情況下，相當于固定區(qū)域12a(單纖維121)的頂端側(cè)的剩余部分的部分121a進入到比形成內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層的纖維12b靠里側(cè)，與相當于固定區(qū)域12a(單纖維121)的剩余部分的部分121a相比，相當于已經(jīng)被卷繞的纖維12側(cè)的一部分的部分121b被夾在形成內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層的纖維12b中。
[0057]如圖5(B)所示，固定區(qū)域12a沿與包含內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層(形成纖維12b的層)的面交叉的方向被彎曲，延伸配置于內(nèi)側(cè)纖維層42的內(nèi)部。固定區(qū)域12a的彎曲方式并不限于此，例如，以形成大致90度的角度的方式被彎曲、向罐的軸心垂直進入那樣的彎曲方式也是優(yōu)選的。
[0058]接著，一邊參照圖6(A)?(F)，一邊對將固定區(qū)域12a沿著形成最外層的纖維12b壓入的方式進行說明。圖6的(A)?(F)，是表示以纖維12的延伸方向貫穿紙面的方式觀察到的狀態(tài)的模式圖。圖6的(A)表示纖維12的固定區(qū)域12a位于形成最外層的纖維12b的外側(cè)。從圖6的(A)所示的狀態(tài)，插入終端處理夾具20。
[0059]具體地講，如圖6的(B)所示，將終端處理夾具20從固定區(qū)域12a側(cè)向纖維12b側(cè)插入。終端處理夾具20由第I部分201和第2部分202構(gòu)成。
[0060]第I部分201是頂端形成尖的形狀的部分，是形成終端處理夾具20的頂端部分的部分。第I部分201通過被插入形成內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層的纖維12b之間，擴大相互相鄰的纖維12b彼此的間隔。第2部分202構(gòu)成比第I部分201靠近終端處理夾具20的根部的部分，是形成突出為鉤狀的形狀的部分。第2部分202是將固定區(qū)域12a壓入第I部分201擴大了間隔的部分中的部分。
[0061]如圖6的(C)所示，如果終端處理夾具20被插入下去，則終端處理夾具20的第2部分202鉤掛多根的構(gòu)成固定區(qū)域12a的單纖維，向終端處理夾具20的行進方向壓入下去。進而，如果進行終端處理夾具20的壓入，則如圖6的(D)所示，被第2部分202鉤掛上的固定區(qū)域12a的一部分進入纖維12b之間。
[0062]如圖6的(E)所示，如果終端處理夾具20被拔出，則進入到纖維12b之間的固定區(qū)域12a被留下。這是通過第2部分202被構(gòu)成為僅在向終端處理夾具20的第I部分201被插入的方向移動的情況下能夠鉤掛固定區(qū)域12a而實現(xiàn)的。因此，第2部分202的形狀并不限定于圖6(A)?(F)所示的形狀。
[0063]如圖6的(F)所示，如果終端處理夾具20被完全拔出，則多根被并置的纖維12b彼此的間隔變窄，已被壓入內(nèi)側(cè)的固定區(qū)域12a被保持而不能拔出。
[0064]接著，一邊參照圖7的㈧?(C)，一邊對以往的夾具30和使用了它的終端處理方法進行說明。如圖7(A)所示，夾具30具備環(huán)32和操作部34。環(huán)32與操作部34形成為一體，操作部34與環(huán)32的一部分連結(jié)并以直線狀延伸。操作部34是通過作業(yè)員或作業(yè)機器人來操作與環(huán)32相反側(cè)的部分的。通過操作部34的操作，能夠使相對于高壓罐I的環(huán)32的位置與操作部34 —起移動。
[0065]環(huán)32被構(gòu)成為能夠使作為纖維束的纖維12插通，并且，被構(gòu)成為在其內(nèi)周面能夠與纖維12系合。環(huán)32可以是不間斷的環(huán)狀，但在此，其一部分形成有缺口 36。
[0066]在卷繞工序結(jié)束時，如圖7(A)所示，將夾具30水平設(shè)置于已經(jīng)被卷繞的纖維12的外表面(卷繞面)。此時，夾具30的操作部34被放置于在增強纖維層4硬化后成為其表層的外側(cè)纖維層40、和剩余的數(shù)匝量的纖維12所卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層42的兩者之上。[0067]接著，如圖7(B)所示，將剩余的數(shù)匝量的纖維12(浸滲有樹脂11)從操作部34的部分34a之上卷繞于內(nèi)側(cè)纖維層42。并且，將纖維12從缺口 36引導到環(huán)32內(nèi)，使纖維12通過環(huán)32內(nèi)，切斷纖維12。通過該切斷，在已通過環(huán)32內(nèi)的前端的部分形成終端區(qū)域12a。然后，使終端區(qū)域12a的基部側(cè)在環(huán)32的內(nèi)周面上掛上，以將外側(cè)纖維層40上的操作部34的部分34b向箭頭60的方向牽拉的方式操作。
[0068]并且，通過該操作，如圖7(C)所示，使終端區(qū)域12a向之前已卷繞的纖維12的內(nèi)側(cè)拉入。詳細地講，在圖7(B)中使終端區(qū)域12a拉入已被卷繞的剩余的數(shù)匝量的纖維群12c的至少一部分中。由此，終端區(qū)域12a被纖維群12c覆蓋。然后，通過繼續(xù)進行操作部34的操作，將環(huán)32從終端區(qū)域12a自動取下并向纖維群12c的外側(cè)拉出，最終將整個夾具30向高壓罐I外取下。
[0069]如上所述，本實施方式涉及的罐的制造方法，是具有增強纖維層的罐的制造方法，具備:卷繞工序，該工序卷繞規(guī)定量的浸滲有樹脂的纖維12 ;和固化工序，該工序通過將浸滲于已卷繞的纖維12中的樹脂11熱固化，形成增強纖維層。在卷繞工序中，通過將包含成為卷繞尾部的纖維12的端部的固定區(qū)域12a沿形成已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層42的纖維12b的延伸方向壓入，從而以固定區(qū)域12a的延伸方向和纖維12b的延伸方向順著的狀態(tài)將固定區(qū)域12a配置于比纖維12b靠內(nèi)側(cè)。
[0070]本發(fā)明人考慮到，在一邊參照圖7(A)?(C) 一邊說明的以往的罐的制造方法中，以橫過已經(jīng)被卷繞的纖維的方式將纖維終端放入，利用多根已經(jīng)被卷繞的纖維來壓住纖維終端，這本身成為制造后的罐表面的凹凸的原因。如果以橫過已經(jīng)被卷繞的纖維的方式將纖維終端放入，則纖維終端已進入的部分導致已經(jīng)被卷繞的纖維被抬起。換句話說，以跨過已進入的纖維終端的方式，已經(jīng)被卷繞的纖維與其他部分相比急劇地凸起。
[0071]于是，在本實施方式中，通過將包含成為卷繞尾部的纖維12的端部的固定區(qū)域12a壓入形成已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層的纖維12b間，將固定區(qū)域12a的至少一部分夾入形成最外層的纖維12b之間來保持，緩和固定區(qū)域12a進入的內(nèi)側(cè)纖維層42的局部的凸起。
[0072]具體地講，已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層42的最外層，變?yōu)槎喔w維12b相鄰的狀態(tài)。于是，通過將固定區(qū)域12a壓入，從而極力利用在相鄰的纖維12b之間存在的微小的間隙，形成固定區(qū)域12a進入的空間(參照圖6(A)?(F)及其說明)。通過這樣形成固定區(qū)域12a進入的空間，來緩和內(nèi)側(cè)纖維層42的局部的凸起。
[0073]另外，在本實施方式中，在卷繞工序中，通過端部的壓入，將相當于固定區(qū)域12a的一部分的部分121b夾在形成最外層的纖維12b間，另一方面，將相當于固定區(qū)域Ia的剩余部分的部分121a配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層42中。
[0074]這樣將固定區(qū)域12a的一部分夾在形成最外層的纖維12b間，因此能夠一邊緩和最外層的局部的凸起一邊夾持固定區(qū)域12a的一部分。而且由于將固定區(qū)域12a的剩余部分121a配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層42中，因此能夠更確實地保持固定區(qū)域12a的剩余部分。因此，能夠一邊避免最外層的凸起，一邊在最外層和比其靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層中更確實地保持固定區(qū)域12a整體。
[0075]另外，在本實施方式中，將相當于固定區(qū)域12a的剩余部分的部分121a形成為比相當于固定區(qū)域12a的一部分的部分121b靠端部的末端。[0076]通過這樣將相當于固定區(qū)域12a的剩余部分的部分121a形成為靠近端部的末端，將相當于固定區(qū)域12a的剩余部分的部分121a配置于內(nèi)側(cè)纖維層42的里側(cè)變得更容易。
[0077]另外，在本實施方式中，使固定區(qū)域12a沿與包含最外層的面交叉的方向彎曲，將相當于固定區(qū)域12的剩余部分的部分121a配置于比最外層靠里側(cè)的內(nèi)側(cè)纖維層42中。
[0078]這樣使固定區(qū)域12a沿與包含最外層的面交叉的方向彎曲而將其配置于內(nèi)側(cè)纖維層42中，因此對于作用于拔出固定區(qū)域12a的方向的外力，能夠通過相當于固定區(qū)域12a的剩余部分的部分121a與內(nèi)側(cè)纖維層42的摩擦力來對抗，能夠更確實地固定纖維的端部。
[0079]另外，在卷繞工序中，使用終端處理夾具20處理固定區(qū)域12a，終端處理夾具20具有:通過插入內(nèi)側(cè)纖維層42中來擴大相互相鄰的纖維12b彼此的間隔的第I部分201、和向擴大了該間隔的部分壓入固定區(qū)域12a的第2部分202。
[0080]終端處理夾具20的第I部分201暫時擴大纖維12b彼此的間隔，因此變得能夠更容易地將固定區(qū)域12a配置于該擴大了的間隔中，能夠有效利用在相鄰的纖維12b之間存在的微小的空間。而且，在第I部分201擴大了相鄰的纖維12b彼此的間隔的地方，第2部分202將固定區(qū)域12a壓入，因此能夠容易地將固定區(qū)域12a配置于比纖維12b靠內(nèi)側(cè)。
[0081]另外，采用在本實施方式中說明的制造方法制造的高壓罐1，是具有在將浸滲有樹脂11的纖維12卷繞后使該樹脂11熱固化而成的增強纖維層的罐，增強纖維層具有:包含成為卷繞尾部的纖維12的端部的固定區(qū)域12a、和形成比固定區(qū)域12a先被卷繞而成的內(nèi)側(cè)纖維層42的纖維12b。
[0082]在該高壓罐I中，將作為端部的一部分的固定區(qū)域12a的至少一部分夾在形成最外層的纖維12b間，將端部相對于內(nèi)側(cè)纖維層42固定。通過這樣處理端部，來緩和端部進入的內(nèi)側(cè)纖維層42的局部的凸起。具體地講，形成已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層42的纖維12b，變?yōu)槎喔w維相鄰的狀態(tài)。于是，極力利用在相鄰的纖維12b間存在的微小的間隙，在內(nèi)部纖維層42中形成作為端部的一部分的固定區(qū)域12a進入的空間。通過這樣形成固定區(qū)域12a進入的空間，來緩和內(nèi)側(cè)纖維層42的局部的凸起。
[0083]附圖標記說明
[0084]I:聞壓 iip
[0085]2:存儲空間
[0086]3:內(nèi)襯
[0087]3a:軀干部
[0088]3b:拱頂部
[0089]4:增強纖維層
[0090]11:樹脂
[0091]12:纖維
[0092]12a:固定區(qū)域
[0093]12b:纖維
[0094]12c:纖維群
[0095]14:繞線管
[0096]15:張力調(diào)整部
[0097]16:樹脂槽[0098]17:軸
[0099]18:供給單元
[0100]20:終端處理夾具
[0101]30:夾具
[0102]32:環(huán)
[0103]34:操作部
[0104]34a:部分
[0105]34b:部分
[0106]40:外側(cè)纖維層
[0107]42:內(nèi)側(cè)纖維層
[0108]60:箭頭
[0109]100:燃料電池汽車
[0110]101:燃料電池系統(tǒng)
[0111]102:供氣管路
[0112]104:燃料電池
[0113]121:單纖維
[0114]201:第 I 部分
[0115]202:第 2 部分
【權(quán)利要求】
1.一種罐的制造方法，是具有增強纖維層的罐的制造方法，其特征在于，具備: 卷繞工序，該工序卷繞規(guī)定量的浸滲有樹脂的纖維；和 固化工序，該工序通過將浸滲于已卷繞的纖維中的樹脂熱固化，形成所述增強纖維層， 在所述卷繞工序中， 通過將成為卷繞尾部的纖維的端部壓入已經(jīng)被卷繞的內(nèi)側(cè)纖維層，將作為所述端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分夾在形成所述最外層的纖維間， 將所述端部相對于所述內(nèi)側(cè)纖維層固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐的制造方法，其特征在于， 在所述卷繞工序中， 通過所述端部的壓入，將所述固定區(qū)域的一部分夾在形成所述最外層的纖維間，另一方面，將所述固定區(qū)域的剩余部分配置于比所述最外層靠里側(cè)的所述內(nèi)側(cè)纖維層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的罐的制造方法，其特征在于，將所述固定區(qū)域的剩余部分形成為比所述固定區(qū)域的一部分靠近所述端部的末端。
4.根據(jù)權(quán)利 要求3所述的罐的制造方法，其特征在于，使所述固定區(qū)域沿與包含所述最外層的面交叉的方向彎曲，將所述固定區(qū)域的剩余部分配置于比所述最外層靠里側(cè)的所述內(nèi)側(cè)纖維層中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐的制造方法，其特征在于， 在所述卷繞工序中，使用終端處理夾具處理所述端部， 所述終端處理夾具具有:通過插入所述內(nèi)側(cè)纖維層中來擴大相互鄰接的纖維彼此的間隔的第I部分、和向擴大了該間隔的部分壓入所述端部的第2部分。
6.一種罐，是具有在將浸滲有樹脂的纖維卷繞后使該樹脂熱固化而成的增強纖維層的罐，其特征在于， 所述增強纖維層具有:成為卷繞尾部的纖維的端部、和比所述端部先被卷繞而成的內(nèi)側(cè)纖維層， 通過作為所述端部的一部分的固定區(qū)域的至少一部分被夾入形成所述內(nèi)側(cè)纖維層的最外層的纖維間，所述端部相對于所述內(nèi)側(cè)纖維層被固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的罐，其特征在于，所述固定區(qū)域的一部分被夾在形成所述最外層的纖維間，另一方面，所述固定區(qū)域的剩余部分配置于比所述最外層靠里側(cè)的所述內(nèi)側(cè)纖維層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的罐，其特征在于，所述固定區(qū)域的剩余部分被形成為比所述固定區(qū)域的一部分靠近所述端部的末端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的罐，其特征在于，所述固定區(qū)域沿與包含所述最外層的面交叉的方向被彎曲，所述固定區(qū)域的剩余部分配置于比所述最外層靠里側(cè)的所述內(nèi)側(cè)纖維層中。
【文檔編號】F17C1/06GK104023950SQ201180076078
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】新谷誠 申請人:豐田自動車株式會社