JPH09203497A - 複合高圧タンクの製作方法 - Google Patents
複合高圧タンクの製作方法Info
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- JPH09203497A JPH09203497A JP8012808A JP1280896A JPH09203497A JP H09203497 A JPH09203497 A JP H09203497A JP 8012808 A JP8012808 A JP 8012808A JP 1280896 A JP1280896 A JP 1280896A JP H09203497 A JPH09203497 A JP H09203497A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims abstract description 43
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
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- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 22
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 abstract description 11
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 abstract description 11
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄肉の金属製タンクの外面にリボン状の炭素
繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ）を複数層にわたっ
て巻き付けてなる複合高圧タンクの製作方法において、
過剰な強度を下げることによって重量の軽減を図る。 【解決手段】 前記リボン状の炭素繊維強化プラスチッ
ク材の巻付けピッチを、内層側で密に、層が増すに従っ
て順次粗となるように巻き付ける。
繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ）を複数層にわたっ
て巻き付けてなる複合高圧タンクの製作方法において、
過剰な強度を下げることによって重量の軽減を図る。 【解決手段】 前記リボン状の炭素繊維強化プラスチッ
ク材の巻付けピッチを、内層側で密に、層が増すに従っ
て順次粗となるように巻き付ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は宇宙機器等に用いら
れる複合高圧タンクの製作方法に関するものである。
れる複合高圧タンクの製作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】宇宙機器用高圧タンクとしては、薄肉の
金属製球形タンクの外面に単位密度当りの強度が非常に
高い炭素繊維強化プラスチック材（以下ＣＦＲＰ材と呼
ぶ）を巻き付けて補強した複合高圧タンクが用いられて
いる。
金属製球形タンクの外面に単位密度当りの強度が非常に
高い炭素繊維強化プラスチック材（以下ＣＦＲＰ材と呼
ぶ）を巻き付けて補強した複合高圧タンクが用いられて
いる。
【０００３】図３は従来の宇宙機器用複合高圧タンクの
部分断面図である。図において、１１は薄肉金属製球形
タンク、１２は同球形タンクの外面に補強のために巻き
付けられているＣＦＲＰ材巻付け補強部であり、ＣＦＲ
Ｐフィラメントはエポキシ樹脂１６を用いて通常１０層
以上巻き付けられている。従来の巻き方は金属製球形タ
ンク１１にＣＦＲＰフィラメント１３を最内層から最外
層まで同一ピッチ（間隔）、即ちほぼ同一密度で巻き付
けていた。図には最内層ＣＦＲＰフィラメント１４から
最外層ＣＦＲＰフィラメント１５まで各層はほぼ同一ピ
ッチで巻かれている様子を示している。ＣＦＲＰフィラ
メントはいずれもリボン状である。同フィラメントの間
隔部にはエポキシ樹脂１６が充填されている。図の左端
にはＣＦＲＰ材巻付け補強部の密度分布が示してあり、
各層同一であることを示している。
部分断面図である。図において、１１は薄肉金属製球形
タンク、１２は同球形タンクの外面に補強のために巻き
付けられているＣＦＲＰ材巻付け補強部であり、ＣＦＲ
Ｐフィラメントはエポキシ樹脂１６を用いて通常１０層
以上巻き付けられている。従来の巻き方は金属製球形タ
ンク１１にＣＦＲＰフィラメント１３を最内層から最外
層まで同一ピッチ（間隔）、即ちほぼ同一密度で巻き付
けていた。図には最内層ＣＦＲＰフィラメント１４から
最外層ＣＦＲＰフィラメント１５まで各層はほぼ同一ピ
ッチで巻かれている様子を示している。ＣＦＲＰフィラ
メントはいずれもリボン状である。同フィラメントの間
隔部にはエポキシ樹脂１６が充填されている。図の左端
にはＣＦＲＰ材巻付け補強部の密度分布が示してあり、
各層同一であることを示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】宇宙機器用高圧タンク
には高い耐圧強度と共に、厳しい軽量化が求められる。
複合高圧タンクの軽量化のためには、全体重量の約７０
％を占めるＣＦＲＰ材からなる補強部を軽量化する必要
がある。本発明はこの要求に応えたものであって、軽量
な複合高圧タンクの製作方法を提供しようとするもので
ある。
には高い耐圧強度と共に、厳しい軽量化が求められる。
複合高圧タンクの軽量化のためには、全体重量の約７０
％を占めるＣＦＲＰ材からなる補強部を軽量化する必要
がある。本発明はこの要求に応えたものであって、軽量
な複合高圧タンクの製作方法を提供しようとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、薄肉の金属製タンクの外面にリボン
状の炭素繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ）を複数層
にわたって巻き付けてなる複合高圧タンクの製作方法に
おいて、前記リボン状の炭素繊維強化プラスチック材の
巻付けピッチを内層側で密に、層が増すに従って順次粗
となるように巻き付けることを特徴とする複合高圧タン
クの製作方法に関するものである。
したものであって、薄肉の金属製タンクの外面にリボン
状の炭素繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ）を複数層
にわたって巻き付けてなる複合高圧タンクの製作方法に
おいて、前記リボン状の炭素繊維強化プラスチック材の
巻付けピッチを内層側で密に、層が増すに従って順次粗
となるように巻き付けることを特徴とする複合高圧タン
クの製作方法に関するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態に係
る複合高圧タンクの部分断面図である。図において、１
は薄肉金属製球形タンク、２は同球形タンクの外面に補
強のために巻き付けられているＣＦＲＰ巻付け補強部で
あり、ＣＦＲＰフィラメント３がエポキシ樹脂６を用い
て通常１０層以上巻き付けられている部分である。４は
最内層ＣＦＲＰフィラメント、５は最外層ＣＦＲＰフィ
ラメント、６はエポキシ樹脂である。ＣＦＲＰフィラメ
ントはいずれもリボン状である。図の左端にＣＦＲＰ材
補強部の密度分布が矢印で示してある。
る複合高圧タンクの部分断面図である。図において、１
は薄肉金属製球形タンク、２は同球形タンクの外面に補
強のために巻き付けられているＣＦＲＰ巻付け補強部で
あり、ＣＦＲＰフィラメント３がエポキシ樹脂６を用い
て通常１０層以上巻き付けられている部分である。４は
最内層ＣＦＲＰフィラメント、５は最外層ＣＦＲＰフィ
ラメント、６はエポキシ樹脂である。ＣＦＲＰフィラメ
ントはいずれもリボン状である。図の左端にＣＦＲＰ材
補強部の密度分布が矢印で示してある。
【０００７】本実施形態において、ＣＦＲＰ巻層補強部
の最内層ＣＦＲＰフィラメント４の巻付けピッチ（間
隔）は従来と同じであり、巻き付けた後その間隔部にエ
ポキシ樹脂６を充填する。第２層目からは外側に行くに
従ってＣＦＲＰフィラメント３の巻付けピッチを次第に
大きくしていく。各層共、フィラメントの間隔部にはエ
ポキシ樹脂６を充填する。このような巻き方をするの
で、ＣＦＲＰ材巻付け補強部２の板厚方向の密度は図１
の左端に示すように外面側へ行くに従って次第に小さく
なる。エポキシ樹脂６の比重はＣＦＲＰフィラメント３
の比重に比して小さいので、上記のように構成された複
合高圧タンクの重量は従来のタンクに比して小さくなっ
ている。
の最内層ＣＦＲＰフィラメント４の巻付けピッチ（間
隔）は従来と同じであり、巻き付けた後その間隔部にエ
ポキシ樹脂６を充填する。第２層目からは外側に行くに
従ってＣＦＲＰフィラメント３の巻付けピッチを次第に
大きくしていく。各層共、フィラメントの間隔部にはエ
ポキシ樹脂６を充填する。このような巻き方をするの
で、ＣＦＲＰ材巻付け補強部２の板厚方向の密度は図１
の左端に示すように外面側へ行くに従って次第に小さく
なる。エポキシ樹脂６の比重はＣＦＲＰフィラメント３
の比重に比して小さいので、上記のように構成された複
合高圧タンクの重量は従来のタンクに比して小さくなっ
ている。
【０００８】上述のように外層ほどＣＦＲＰフィラメン
トの巻付け密度を小さくしても強度上の不都合は生じな
い理由は次の通りである。図２は内圧を受ける球殻にお
いて半径方向の各層の位置に生じる応力の分布図であ
る。図において、１０１は球殻、１０２は内面、１０３
は外面、Ｐは内圧、σt は周方向応力、σr は半径方向
応力である。左端の目盛において、正方向は引張り応
力、負方向は圧縮応力を示すものである。
トの巻付け密度を小さくしても強度上の不都合は生じな
い理由は次の通りである。図２は内圧を受ける球殻にお
いて半径方向の各層の位置に生じる応力の分布図であ
る。図において、１０１は球殻、１０２は内面、１０３
は外面、Ｐは内圧、σt は周方向応力、σr は半径方向
応力である。左端の目盛において、正方向は引張り応
力、負方向は圧縮応力を示すものである。
【０００９】図２に示されるように、内圧が作用する球
殻では、応力は周方向応力、半径方向応力共に内面で最
大で、外面へ行くにつれて小さくなる。したがって従来
のように、内面から外面に至る各層を同一のフィラメン
トピッチ、即ち同一の強度で製作したものにおいては、
外面側が過剰な強度となっていることになる。したがっ
て実用上は外面側の強度を下げても支障は生じない。上
記実施形態はこのような理由によって、外面側のフィラ
メントピッチを大にし、過剰な強度を下げることによっ
て重量の軽減を図ったものである。
殻では、応力は周方向応力、半径方向応力共に内面で最
大で、外面へ行くにつれて小さくなる。したがって従来
のように、内面から外面に至る各層を同一のフィラメン
トピッチ、即ち同一の強度で製作したものにおいては、
外面側が過剰な強度となっていることになる。したがっ
て実用上は外面側の強度を下げても支障は生じない。上
記実施形態はこのような理由によって、外面側のフィラ
メントピッチを大にし、過剰な強度を下げることによっ
て重量の軽減を図ったものである。
【００１０】
【発明の効果】本発明の複合高圧タンクの製作方法にお
いては、リボン状の炭素繊維強化プラスチック材の巻付
けピッチを、内層側で密に、層が増すに従って順次粗と
なるように巻き付けるので、過剰な強度を下げ、重量の
軽減を図ることができる。
いては、リボン状の炭素繊維強化プラスチック材の巻付
けピッチを、内層側で密に、層が増すに従って順次粗と
なるように巻き付けるので、過剰な強度を下げ、重量の
軽減を図ることができる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る複合高圧タンク。
【図２】内圧を受ける球殻において半径方向各位置に生
じる応力の分布図。
じる応力の分布図。
【図３】従来の複合高圧タンク。
１ 薄肉金属製球形タンク ２ ＣＦＲＰ材巻付け補強部 ３ ＣＦＲＰフィラメント ４ 最内層ＣＦＲＰフィラメント ５ 最外層ＣＦＲＰフィラメント ６ エポキシ樹脂
Claims (1)
- 【請求項１】 薄肉の金属製タンクの外面にリボン状の
炭素繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ）を複数層にわ
たって巻き付けてなる複合高圧タンクの製作方法におい
て、前記リボン状の炭素繊維強化プラスチック材の巻付
けピッチを、内層側で密に、層が増すに従って順次粗と
なるように巻き付けることを特徴とする複合高圧タンク
の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8012808A JPH09203497A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 複合高圧タンクの製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8012808A JPH09203497A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 複合高圧タンクの製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09203497A true JPH09203497A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11815697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8012808A Withdrawn JPH09203497A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 複合高圧タンクの製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09203497A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100491804C (zh) | 2005-04-05 | 2009-05-27 | 连云港中复连众复合材料集团有限公司 | 一种呼吸器用高压气瓶的生产方法 |
| WO2010116529A1 (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | トヨタ自動車株式会社 | タンクおよびその製造方法 |
| CN103499013A (zh) * | 2013-07-05 | 2014-01-08 | 江苏久维压力容器制造有限公司 | 一种碳纤维复合材料高压气瓶 |
| US20180202553A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing tank with protective member |
| JP2018179081A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | タンクの製造方法、および、タンク |
| WO2019168078A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社日本製鋼所 | 蓄圧器および蓄圧器の製造方法 |
| JP2023170497A (ja) * | 2022-05-19 | 2023-12-01 | トヨタ自動車株式会社 | ガスタンクおよびその製造方法 |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP8012808A patent/JPH09203497A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100491804C (zh) | 2005-04-05 | 2009-05-27 | 连云港中复连众复合材料集团有限公司 | 一种呼吸器用高压气瓶的生产方法 |
| WO2010116529A1 (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-14 | トヨタ自動車株式会社 | タンクおよびその製造方法 |
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| US20180202553A1 (en) * | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing tank with protective member |
| US10907733B2 (en) * | 2017-01-16 | 2021-02-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing tank with protective member |
| JP2018179081A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | タンクの製造方法、および、タンク |
| US10632836B2 (en) * | 2017-04-07 | 2020-04-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Tank manufacturing method and tank |
| US11104219B2 (en) | 2017-04-07 | 2021-08-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Tank manufacturing method and tank |
| WO2019168078A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社日本製鋼所 | 蓄圧器および蓄圧器の製造方法 |
| JP2023170497A (ja) * | 2022-05-19 | 2023-12-01 | トヨタ自動車株式会社 | ガスタンクおよびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |