WO2020026811A1 - 圧力容器及び圧力容器の製造方法 - Google Patents

圧力容器及び圧力容器の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020026811A1
WO2020026811A1 PCT/JP2019/028071 JP2019028071W WO2020026811A1 WO 2020026811 A1 WO2020026811 A1 WO 2020026811A1 JP 2019028071 W JP2019028071 W JP 2019028071W WO 2020026811 A1 WO2020026811 A1 WO 2020026811A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liner
axial direction
dome
yarn
yarns
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/028071
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
神谷　隆太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018143921A external-priority patent/JP7040347B2/ja
Priority claimed from JP2018143920A external-priority patent/JP7040346B2/ja
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to EP19844517.3A priority Critical patent/EP3832189A4/en
Priority to US17/262,815 priority patent/US11549643B2/en
Publication of WO2020026811A1 publication Critical patent/WO2020026811A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04—Protecting sheathings
    • F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J12/00—Pressure vessels in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/0004—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/0017—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor characterised by the choice of the material
    • B29C63/0021—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor characterised by the choice of the material with coherent impregnated reinforcing layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/02—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material
    • B29C63/04—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/083—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats
    • B29C70/085—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats the structure being deformed in a three dimensional configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two-dimensional [2D] structure
    • B29C70/222—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two-dimensional [2D] structure the structure being shaped to form a three dimensional configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D22/00—Producing hollow articles
    • B29D22/003—Containers for packaging, storing or transporting, e.g. bottles, jars, cans, barrels, tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7154—Barrels, drums, tuns, vats
    • B29L2031/7156—Pressure vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F17C2203/0619—Single wall with two layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0646—Aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0648—Alloys or compositions of metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/066—Plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0665—Synthetics in form of fibers or filaments radially wound
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0668—Synthetics in form of fibers or filaments axially wound
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0675—Synthetics with details of composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2154—Winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use
    • F17C2270/0581—Power plants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the present disclosure relates to a pressure vessel and a method for manufacturing the pressure vessel.
  • CNG compressed natural gas
  • LNG liquefied natural gas
  • Some automobiles contain hydrogen gas in a fuel tank as fuel for a fuel cell, but the pressure vessel used for the fuel tank is heavy and fuel efficiency is poor.
  • a pressure vessel has been proposed in which the outside of a liner having gas barrier properties is covered with a fiber-reinforced composite material layer having pressure resistance. Since the liner is reinforced by the fiber-reinforced composite material layer, the gas having a pressure of several tens of MPa can be filled in the pressure vessel.
  • the liner of a pressure vessel generally has a cylindrical body and a dome that is continuous with at least one end in the axial direction of the body.
  • a pressure vessel disclosed in Patent Literature 1
  • one reinforcing fiber sheet is wound a plurality of times around the outer peripheral surfaces of the body and the dome. Thereafter, helical winding of continuous fibers is performed on the body and the dome by the filament winding method.
  • the reinforcing fiber sheet wound around the pressure container includes a first yarn arranged in the body portion so that a main axis of the yarn extends in a circumferential direction of the liner, and an axial direction of the body portion. And a second thread arranged on the body and the dome so that the thread main axis extends in the axial direction of the dome.
  • the first thread is not arranged on the dome, and only the second thread is arranged on the dome.
  • a portion of the reinforcing fiber sheet that is wound around the outer peripheral surface of the dome may have wrinkles.
  • continuous fibers are wound around the dome portion so as to extend in a predetermined direction, such as a direction orthogonal to the second yarns arranged in the dome portion. It is desirable.
  • the dome portion has a curved shape, it is difficult to wind the entire dome portion while appropriately maintaining the extending direction of the continuous fiber.
  • An object of the present disclosure is to provide a pressure vessel and a method for manufacturing the pressure vessel in which a reinforcing fiber sheet can be appropriately arranged around a dome portion.
  • a pressure vessel is a liner having a cylindrical body portion, and a dome portion that is continuous with at least one end in the axial direction of the body portion, and a liner that extends along a circumferential direction of the liner.
  • a woven reinforcing fiber sheet wound around the outer peripheral surface and covering the liner from outside.
  • the reinforcing fiber sheet includes a first yarn arranged on the body portion and the dome portion such that a yarn main axis extends in a circumferential direction of the liner; and a body portion such that the yarn main axis extends in an axial direction of the liner.
  • a second thread arranged in the dome portion. The total number of the first yarns or the second yarns existing per unit length in the axial direction of the liner is smaller in the dome portion than in the body portion.
  • a method for manufacturing a pressure vessel includes preparing a liner having a cylindrical body portion and a dome portion that is continuous with at least one end in the axial direction of the body portion, and strengthening a fabric. Covering the liner from outside with a fiber sheet. Covering the liner with the reinforcing fiber sheet from the outside includes: applying a plurality of first yarns extending from the liner in a direction orthogonal to the axial direction of the liner to the axis of the liner across the body and the dome.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the high-pressure tank according to the first embodiment.
  • the figure which shows typically the fiber structure in the high pressure tank of FIG. (A) is a diagram schematically showing a body sheet portion of a reinforcing fiber sheet in the first embodiment, (b) is a diagram schematically showing one dome sheet portion of the reinforcing fiber sheet, and (c) is a reinforcement thereof.
  • 3A is a sectional view taken along the line 4a-4a in FIG. 3A
  • FIG. 3B is a sectional view taken along the line 4b-4b in FIG. 3B
  • FIG. Sectional drawing along line 4c-4c is a sectional drawing along line 4c-4c.
  • (A) is a diagram schematically showing a state in which wefts are inserted in the first embodiment
  • (b) is a diagram schematically showing a state after a beating operation in the first embodiment
  • (c) is a first embodiment.
  • (A) is a diagram schematically showing a body sheet portion of a reinforcing fiber sheet in the second embodiment
  • (b) is a diagram schematically showing one dome sheet portion of the reinforcing fiber sheet
  • (c) is a reinforcement thereof.
  • (A) The figure which shows typically the state which inserted the weft in 2nd Embodiment, (b) The figure which shows typically the state after a beating operation in 2nd Embodiment, (c) is 2nd execution The figure which shows typically the state which wound the reinforcing fiber sheet around the liner in the form.
  • (A) is a diagram schematically showing a body sheet portion of a reinforcing fiber sheet according to the third embodiment, (b) is a diagram schematically showing one dome sheet portion of the reinforcing fiber sheet, and (c) is a reinforcement thereof.
  • (A) is a diagram schematically showing a state in which wefts are inserted in the third embodiment
  • (b) is a diagram schematically showing a state after a beating operation in the third embodiment
  • (c) is a third embodiment.
  • the figure which shows typically the state which wound the reinforcing fiber sheet around the liner in the form.
  • a high-pressure tank 10 as a pressure vessel is obtained by impregnating a fibrous structure 21 having an elongated hollow liner 12 and a reinforcing fiber sheet 19 covering the outside of the liner 12 with a matrix resin Ma. It is configured.
  • the fiber-reinforced composite material layer 11 composed of the reinforcing fiber sheet 19 impregnated with the matrix resin Ma reinforces the liner 12 and secures the pressure resistance (mechanical strength) of the high-pressure tank 10.
  • the liner 12 is made of resin.
  • the direction in which the center axis L of the liner 12 extends is defined as the axial direction Y of the liner.
  • the liner 12 includes a cylindrical body 13.
  • the central axis of the body 13 coincides with the central axis L of the liner 12.
  • the axial direction of the body 13 matches the axial direction Y of the liner 12.
  • the liner 12 has curved dome portions 14a and 14b at both ends in the axial direction of the body portion 13. In the dome portions 14a and 14b, the diameter of the end portion adjacent to the body portion 13 is the same as the diameter of the body portion 13, and the farther away from the body portion 13, the smaller the diameter.
  • the axial direction of the dome portions 14a and 14b matches the axial direction Y of the liner 12.
  • the liner 12 includes a base portion 15 that protrudes outward from the dome portions 14a and 14b along the axial direction Y of the liner 12.
  • Each base 15 is made of metal, for example, stainless steel.
  • Each base 15 includes a hole 16 communicating with a space in the liner 12.
  • a screw 18 is screwed into the hole 16 of the first base 15 extending from the dome 14 a at one end in the axial direction Y of the liner 12.
  • a valve 17 is mounted on the hole 16 of the second base 15 extending from the dome 14 b on the other end in the axial direction Y of the liner 12.
  • the reinforcing fiber sheet 19 is a long woven fabric 50 formed by plain weaving a plurality of warps 30 and a plurality of wefts 40.
  • the reinforcing fiber sheet 19 is wound around the outer peripheral surface of the liner 12 such that the longitudinal direction of the reinforcing fiber sheet 19 coincides with the circumferential direction Z of the liner 12.
  • the warp yarns 30 and the weft yarns 40 are arranged orthogonal to each other.
  • the plurality of warps 30 are arranged in the body direction 13 and the dome portions 14a and 14b in the axial direction Y of the liner 12 in a state of being parallel to each other.
  • the main axis of each warp 30 extends in the circumferential direction Z of the liner 12.
  • the direction in which the main axis of each warp 30 extends, that is, the main axis direction of the warp 30 is indicated by a symbol “X1”.
  • the radial direction of the liner 12 is orthogonal to the main axis direction X1 of the warp 30.
  • the plurality of wefts 40 are arranged in the circumferential direction Z of the liner 12 on the body 13 and the dome portions 14a and 14b in a state of being parallel to each other.
  • the main axis of the portion arranged on the body 13 extends in the axial direction of the body 13.
  • the yarn main axis of the portion arranged in the dome portions 14a and 14b extends in the axial direction Y of the liner 12, while being curved along the curved surfaces of the dome portions 14a and 14b.
  • the direction in which the main axis of the weft 40 extends, that is, the main axis direction of the weft yarn 40 is indicated by a symbol “X2”.
  • the warps 30 and the wefts 40 are arranged orthogonally, and the main axis direction X1 of the warps 30 matches the circumferential direction Z of the liner 12, thereby reinforcing the liner 12 in the radial direction of the liner 12.
  • the liner 12 is reinforced in the axial direction Y of the liner 12 by matching the main axis direction X2 of the weft 40 with the axial direction Y of the liner 12.
  • the warp 30 includes a plurality of first reinforcing fibers 31 and a plurality of first auxiliary yarns 32.
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are alternately arranged so as to be adjacent to each other in the axial direction Y of the liner 12.
  • the first reinforcing fibers 31 are arranged in parallel with each other, the first auxiliary yarns 32 are arranged in parallel with each other, and the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are arranged in parallel with each other.
  • the weft 40 includes a plurality of second reinforcing fibers 41 and a plurality of second auxiliary yarns 42.
  • the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 are alternately arranged so as to be adjacent to each other in the circumferential direction Z of the liner 12.
  • the second reinforcing fibers 41 are arranged in parallel with each other, the second auxiliary yarns 42 are arranged in parallel with each other, and the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 are arranged in parallel with each other.
  • the first reinforcing fiber 31 and the first auxiliary yarn 32 correspond to a first yarn, and the second reinforcing fiber 41 and the second auxiliary yarn 42 correspond to a second yarn.
  • the first reinforcing fibers 31, the second reinforcing fibers 41, the first auxiliary yarns 32, and the second auxiliary yarns 42 are formed from carbon fibers.
  • the first reinforcing fibers 31, the second reinforcing fibers 41, the first auxiliary yarns 32, and the second auxiliary yarns 42 are not limited to carbon fibers, but may be glass fibers, silicon carbide ceramic fibers, aramid fibers, or ultrahigh molecular weight. It may be formed from other fibers generally called high elasticity and high strength, such as polyethylene fibers.
  • the first reinforcing fibers 31 and the second reinforcing fibers 41 are the same fibers.
  • the first auxiliary yarn 32 and the second auxiliary yarn 42 are formed of a fiber bundle thinner than the first reinforcing fibers 31 and the second reinforcing fibers 41.
  • the body 13 of the liner 12 is covered with a body sheet 19m which is a part of the reinforcing fiber sheet 19.
  • the dome portion 14 a of the liner 12 is covered by a dome sheet portion 19 a which is a part of the reinforcing fiber sheet 19.
  • the dome portion 14b of the liner 12 is covered by a dome sheet portion 19b which is a part of the reinforcing fiber sheet 19.
  • the arrangement pitch between adjacent first reinforcing fibers 31 and first auxiliary yarns 32 is P1.
  • the arrangement pitch is a distance between the central axes of adjacent yarns.
  • the arrangement pitch P1 is constant.
  • the arrangement pitch P2 between the adjacent first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 is larger than the arrangement pitch P1.
  • the arrangement pitch P3 between the adjacent first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 is larger than the arrangement pitch P1.
  • the total number N of the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 existing per unit length in the axial direction Y of the liner 12 is:
  • the dome seat portions 19a and 19b are smaller than the body seat portion 19m.
  • the arrangement pitches P2 and P3 are smaller at positions closer to the body 13 in the axial direction of the dome portions 14a and 14b.
  • a portion of the dome portion 14a that is separated from the body portion 13 in the axial direction Y of the liner 12 is a first dome portion 14c, and the axial direction Y of the liner 12 is ,
  • a portion closer to the body portion 13 (the left portion of the dome portion 14a in FIG. 2) is referred to as a second dome portion 14d.
  • the portion of the dome portion 14b that is separated from the body portion 13 in the axial direction Y of the liner 12 (the left portion of the dome portion 14b in FIG.
  • first dome portion 14e is a first dome portion 14e, and the body portion in the axial direction Y of the liner 12.
  • the portion closer to 13 is a second dome portion 14f.
  • a portion of the dome sheet portion 19a that covers the first dome portion 14c is a first seat portion 19c
  • a portion of the dome sheet portion 19b that covers the first dome portion 14e is the first seat portion 19e.
  • the lower part in FIG. 3C is the first seat portion 19e.
  • a portion of the dome sheet portion 19a that covers the second dome portion 14d is a lower portion in FIG.
  • the arrangement pitch P2 in the second seat portion 19d is smaller than the arrangement pitch P2 in the first seat portion 19c.
  • the arrangement pitch P3 in the second seat portion 19f is smaller than the arrangement pitch P3 in the first seat portion 19e.
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 arranged in the body sheet portion 19m have a relatively large thickness and a narrow shape.
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 arranged in each of the dome sheet portions 19a and 19b are flat, and the body sheet portion is provided.
  • the thickness is smaller and wider than the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 arranged at 19 m.
  • the thickness W2 of the dome sheet portion 19a and the thickness W3 of the dome sheet portion 19b are smaller than the thickness W1 of the body sheet portion 19m.
  • the dome sheet portions 19a and 19b are separated from the body 13 in the axial direction of the dome portions 14a and 14b (the right side in FIG. 4B).
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 arranged in the area (the area on the left side in FIG. 4C) have a smaller thickness and a wider shape.
  • the thicknesses W2 and W3 of the dome seat portions 19a and 19b are smaller at positions farther from the body 13 in the axial direction of the dome portions 14a and 14b.
  • the fabric 50 is wound around the liner 12 while weaving the fabric 50 by performing plain weaving using the warp yarn 30 and the weft yarn 40.
  • the plain weaving loom includes, for example, a reinforcing fiber heald frame 33 for opening the first reinforcing fiber 31 as the warp 30 and an auxiliary yarn heald frame 34 for opening the first auxiliary yarn 32 as the warp 30.
  • the plain weaving loom has a warp beam 35 for supplying the first reinforcing fibers 31 and a warp beam 36 for supplying the first auxiliary yarn 32.
  • An opening operation is performed on the first reinforcing fibers 31 sent out from the warp beam 35 by the reinforcing fiber heald frame 33.
  • the opening operation is performed on the first auxiliary yarn 32 sent out from the warp beam 36 by the auxiliary yarn heald frame 34.
  • the eyes of the reinforcing fiber heald frame 33 and the auxiliary yarn heald frame 34 are indicated by black circles in FIG.
  • the reed 39 is arranged between the heald frames 33 and 34 and the weave 45.
  • the reed 39 is a member that extends linearly in the axial direction Y of the liner 12 (the direction perpendicular to the plane of FIG. 5).
  • the second reinforcing fiber 41 and the second auxiliary yarn 42 as the weft 40 are inserted (inserted) into the openings of the first reinforcing fiber 31 and the first auxiliary yarn 32 by a weft insertion mechanism (not shown). It has become.
  • the liner 12 In the sending direction of the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32, the liner 12 is rotatably supported at a position after the weave 45 before the weaving. The liner 12 rotates about a central axis L.
  • the ends of the plurality of first reinforcing fibers 31 drawn out from the warp beam 35 and the plurality of first auxiliary yarns 32 drawn out from the warp beam 36. Is fixed to the outer peripheral surface of the liner 12 by, for example, an adhesive.
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are arranged such that their ends are arranged on the body portion 13 and the dome portions 14a and 14b along the axial direction Y of the liner 12, and the warp beam 35. , 36 and the liner 12.
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are alternately arranged in the axial direction Y of the liner 12.
  • the adhesive a material that is melted by heating when impregnating and curing the matrix resin Ma in the reinforcing fiber sheet 19 can be used, but an adhesive that does not melt may be used.
  • the arrangement pitch between the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 adjacent in the axial direction Y of the liner 12 is smaller than the arrangement pitch in the arrangement portion on the body 13.
  • the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are arranged such that the arrangement pitch in the arrangement portion to the dome portions 14a and 14b becomes large. Further, the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are arranged such that the arrangement pitch in the arrangement portion to the dome portions 14a and 14b becomes larger at a position away from the body portion 13 in the axial direction of the dome portions 14a and 14b. Are arranged.
  • the reinforcing fiber heald frame 33 and the auxiliary yarn heald frame 34 are alternately moved in the up and down direction without rotating the liner 12, thereby strengthening.
  • the fiber heald frame 33 and the auxiliary yarn heald frame 34 are moved in opposite directions.
  • the warp opening 30a is formed by the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32.
  • the warp openings 30a are formed each time.
  • the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 are alternately inserted (inserted) into the warp openings 30a.
  • the beating of the reed 39 is performed.
  • the operation is performed.
  • the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 are moved toward the ends of the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 fixed to the outer peripheral surface of the liner 12.
  • the reinforcing fiber heald frame 33 and the auxiliary yarn heald frame 34 are moved in the opposite directions to change the opening state, and the next weft insertion operation is performed.
  • the reinforcing fiber sheet 19 in which the warp 30 (the first reinforcing fiber 31 and the first auxiliary yarn 32) and the weft 40 (the second reinforcing fiber 41 and the second auxiliary yarn 42) are plain-woven is formed. Weaved. In addition to the weaving of the reinforcing fiber sheet 19, the reinforcing fiber sheet 19 is integrated with the liner 12.
  • the woven fabric 50 is wound around the liner 12 by rotating the liner 12 around the central axis L. While winding the fabric 50 around the liner 12, the weaving of the fabric 50 is performed in the same manner as described above. As a result, the fabric 50, that is, the reinforcing fiber sheet 19, is wound around the liner 12 so as to cover the entire dome portions 14 a and 14 b and the body portion 13. Thereby, the fibrous structure 21 including the reinforcing fiber sheet 19 on the outer peripheral surface of the liner 12 is manufactured.
  • the fiber-reinforced composite material layer 11 is formed by impregnating and hardening the matrix fiber Ma into the reinforcing fiber sheet 19, and the high-pressure tank 10 in which the outside of the liner 12 is covered with the fiber-reinforced composite material layer 11 is manufactured.
  • the impregnation and curing of the matrix resin Ma are performed by, for example, an RTM (resin transfer molding) method.
  • the operation of the high-pressure tank 10 will be described.
  • the dome sheet portions 19a and 19b in which the arrangement pitch between the adjacent first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 is relatively large when the reinforcing fiber sheet 19 is wound around the outer peripheral surface of the liner 12, the shape of the liner 12 is changed. Accordingly, the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 move easily. For this reason, the dome sheet portions 19a and 19b easily conform to the shapes of the dome portions 14a and 14b.
  • the dome portions 14a and 14b have a diameter smaller than the diameter of the body 13 at a position farther from the body 13 in the axial direction. For this reason, the dome portions 14a and 14b have a shape that curves farther away from the body portion 13 in a position farther from the body portion 13 in the axial direction.
  • the arrangement pitches P2 and P3 are larger at locations farther from the body portion 13 in the axial direction. For this reason, the arranged first reinforcing fibers 31 and first auxiliary yarns 32 are more easily moved in the dome portions 14a and 14b as the degree of curvature is larger. Therefore, the portions of the dome sheet portions 19a and 19b that cover the portions of the dome portions 14a and 14b with a large degree of curvature are more likely to follow the shapes of the dome portions 14a and 14b.
  • the dome portions 14a and 14b to which the base portion 15 is connected have a shape protruding outward along the axial direction Y of the liner 12, the dome portions 14a and 14b are easily deformed by internal pressure.
  • the thicknesses W2 and W3 of the dome sheet portions 19a and 19b are smaller than the thickness W1 of the body sheet portion 19m, the dome sheet portions 19a and 19b are hardly deformed.
  • the internal pressure generated in the dome portions 14 a and 14 b is smaller than the internal pressure generated in the body 13. Therefore, even if the thickness of the dome sheet portions 19a and 19b is not as large as the thickness of the body sheet portion 19m, it is possible to realize the reinforcing fiber sheet 19 having appropriate pressure resistance.
  • the thicknesses W2 and W3 of the dome sheet portions 19a and 19b are made smaller than the thickness W1 of the body sheet portion 19m. Of the thicknesses W2 and W3 of the first embodiment can be suppressed.
  • the arrangement pitches P2 and P3 of the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 adjacent to each other in the dome portions 14a and 14b are determined by the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 adjacent to each other in the body portion 13. Is larger than the arrangement pitch P1.
  • the total number N of the warp yarns 30 (the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32) existing per unit length in the axial direction Y of the liner 12 is smaller in the dome portions 14a and 14b than in the body portion 13.
  • the dome sheet portions 19a and 19b can be appropriately arranged along the shape of the dome portions 14a and 14b. Therefore, wrinkles in the dome sheet portions 19a and 19b can be suppressed, and the pressure resistance of the high-pressure tank 10 can be improved.
  • the arrangement pitches P2 and P3 are smaller at positions closer to the body portion 13 in the axial direction of the dome portions 14a and 14b. For this reason, the dome sheet portions 19a and 19b can more appropriately conform to the shapes of the dome portions 14a and 14b as compared with the case where the arrangement pitches P2 and P3 are constant throughout the dome portions 14a and 14b. Therefore, wrinkles in the dome sheet portions 19a and 19b can be further suppressed, and the pressure resistance of the high-pressure tank 10 can be further improved.
  • the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7A to 8C, focusing on differences from the first embodiment.
  • the warp 30 (the first reinforcing fiber 31 and the first auxiliary fiber 31) in each of the dome portions 14a and 14b.
  • the arrangement pitches P2 and P3 of the yarn 32) are constant and the same as the arrangement pitch P1 of the warp yarns 30 in the body 13.
  • the arrangement of the wefts 40 (the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42) is different from that of the first embodiment.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment.
  • the weft 40 (the second reinforcing fiber 41 and the second auxiliary yarn 42) is moved in the axial direction Y of the liner 12 (see FIG. 7A to 7C, the extending range in the vertical direction is changed in the circumferential direction Z of the liner 12 (the horizontal direction in FIGS. 7A to 7C). More specifically, a plurality of (four in the present embodiment) adjacent wefts 40 are arranged such that the extending range in the axial direction Y of the liner 12 decreases in the circumferential direction Z of the liner 12 in order.
  • the four wefts 40 arranged such that the extension range in the axial direction Y of the liner 12 decreases in the circumferential direction Z of the liner 12 in order from the one in which the extension range in the axial direction Y of the liner 12 is large.
  • the second reinforcing fiber 41a, the second auxiliary yarn 42a, the second reinforcing fiber 41b, and the second auxiliary yarn 42b are set in this order.
  • the second reinforcing fiber 41a extends in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and the entire dome portions 14a and 14b.
  • the second auxiliary yarn 42a and the second reinforcing fiber 41b extend in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and a part of each of the dome portions 14a and 14b.
  • the range in which the second auxiliary thread 42a extends to the dome portions 14a, 14b is larger than that of the second reinforcing fiber 41b.
  • the second auxiliary thread 42b extends throughout the body 13 in the axial direction Y of the liner 12, but does not extend to the domes 14a and 14b.
  • Such an arrangement of the second reinforcing fibers 41a, the second auxiliary yarns 42a, the second reinforcing fibers 41b, and the second auxiliary yarns 42b is repeated in the circumferential direction Z of the liner 12.
  • the wefts 40 (the second reinforcing fibers 41 and the second reinforcing fibers 41) existing per unit length in the axial direction Y of the liner 12 are provided.
  • the total number N of the 2 auxiliary yarns 42) is smaller in the dome sheet portions 19a and 19b than in the body sheet portion 19m.
  • the thickness of the dome sheet portions 19a and 19b is smaller than the thickness of the body sheet portion 19m.
  • the total number N of the wefts 40 (the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42) present per unit length in the axial direction Y of the liner 12 in the dome portions 14a and 14b is a position apart from the body portion 13. It is getting less. As a result, the thickness of the dome seat portions 19a and 19b decreases as the distance from the body seat portion 19m increases.
  • the second reinforcing fibers 41a are long yarns extending in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and the entire dome portions 14a and 14b.
  • the second auxiliary yarn 42b is a short yarn that extends over the entire body 13 in the axial direction Y of the liner 12 and does not extend to the dome portions 14a and 14b.
  • the second auxiliary yarn 42a and the second reinforcing fiber 41b are intermediate yarns extending in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and a part of the dome portions 14a and 14b.
  • the second auxiliary yarn 42a, the second reinforcing fiber 41b, and the second auxiliary yarn 42b extend over the entire body 13 in the axial direction Y of the liner 12, and the second auxiliary fiber 41a ( The short yarn extends in a range smaller than the long yarn.
  • the second auxiliary yarn 42a is a first short yarn extending over the entire body 13 and a part of the dome portions 14a and 14b in the axial direction Y of the liner 12, and includes the second reinforcing fiber 41b and the second auxiliary yarn.
  • the yarn 42b is a second short yarn extending in a range smaller than the second auxiliary yarn 42a (first short yarn) in the axial direction Y of the liner 12.
  • the weaving of the woven fabric 50 is performed using the plain weaving machine shown in FIG. That is, the ends of the plurality of first reinforcing fibers 31 drawn from the warp beam 35 and the ends of the plurality of first auxiliary yarns 32 drawn from the warp beam 36 are fixed to the outer peripheral surface of the liner 12. Is done. As shown in FIG. 8A, the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 are alternately arranged in the axial direction Y of the liner 12, but unlike the first embodiment, adjacent first reinforcing fibers 31. The arrangement pitch between the first auxiliary yarn 32 and the first auxiliary yarn 32 is constant over the entire axial direction Y of the liner 12.
  • the warp openings 30a are formed by the movement of the reinforcing fiber heald frame 33 and the auxiliary yarn heald frames 34 while the liner 12 is not rotated, and the warp openings 30a are formed.
  • the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 are alternately weft-inserted (inserted) into the warp openings 30a.
  • the liner 12 is moved in the axial direction Y.
  • the range of weft insertion is changed. Specifically, the weft insertion of the second reinforcing fiber 41a is performed in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and the entire dome portions 14a and 14b.
  • the range in which weft insertion of the second reinforcing fibers 41a is performed corresponds to the long yarn range.
  • the weft insertion of the second auxiliary thread 42a is performed in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and a part of each of the dome parts 14a and 14b.
  • the weft insertion of the second reinforcing fiber 41b is performed in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and a part of each of the dome portions 14a and 14b. However, the range of weft insertion over a part of each dome portion 14a, 14b is smaller in the second reinforcing fiber 41b than in the second auxiliary yarn 42a.
  • the weft insertion of the second auxiliary thread 42b is performed in the axial direction Y of the liner 12 in a range over the entire body 13 but not in a range corresponding to the dome portions 14a and 14b.
  • the range where the weft insertion of the second auxiliary yarn 42a is performed corresponds to the short yarn range. Weft insertion is repeatedly performed in the order of the second reinforcing fiber 41a, the second auxiliary yarn 42a, the second reinforcing fiber 41b, and the second auxiliary yarn 42b.
  • the second reinforcing fibers 41 (the second reinforcing fibers 41a and the second reinforcing fibers 41b) and the second auxiliary yarns 42 (the second auxiliary yarns 42a and 42b) are arranged in the axial direction Y of the liner 12.
  • the length is set so that weft insertion can be performed over the entire length of the warp shed 30a formed by all the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32. Therefore, both ends of the second auxiliary yarn 42a, the second reinforcing fiber 41b, and the second auxiliary yarn 42b are not inserted into the warp shed 30a.
  • the length of the portion where the weft is not inserted increases in the order of the second auxiliary yarn 42a, the second reinforcing fiber 41b, and the second auxiliary yarn 42b.
  • the non-wefted portions extend along the surface of the reinforcing fiber sheet 19, respectively.
  • the portion of the second reinforcing fiber 41 and the second auxiliary yarn 42 which are not inserted into the weft are removed from the fabric 50 by cutting or the like. It is.
  • the high-pressure tank 10 in which the outside of the liner 12 is covered with the fiber-reinforced composite material layer 11 is manufactured by impregnating the matrix resin Ma into the reinforcing fiber sheet 19 and curing. You.
  • the dome sheet portions 19a and 19b in which the number of the arranged wefts 40 is relatively small, when the reinforcing fiber sheet 19 is wound around the outer peripheral surface of the liner 12, the wefts 40 (the second reinforcing fibers 41) are formed according to the shape of the liner 12. And the second auxiliary thread 42) is easy to move. For this reason, the dome sheet portions 19a and 19b easily conform to the shapes of the dome portions 14a and 14b.
  • the total number N of the weft yarns 40 decreases as the distance from the body portion 13 in the axial direction Y decreases. Therefore, the wefts 40 arranged in the dome portions 14a and 14b are more likely to move as the degree of curvature is greater. Therefore, the portions of the dome sheet portions 19a and 19b that cover the portions of the dome portions 14a and 14b with a large degree of curvature are more likely to follow the shapes of the dome portions 14a and 14b.
  • the main axis direction X1 of the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 matches the circumferential direction Z of the liner 12. Therefore, the main axis direction X1 of the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 arranged in the dome portions 14a and 14b can be easily set to a direction suitable for the pressure resistance of the high-pressure tank 10.
  • the second auxiliary thread 42b is not arranged on the dome sheet portions 19a and 19b.
  • the total number N of the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 to be arranged is smaller in the domes 14a and 14b than in the body 13 by the amount of the second auxiliary yarns 42b.
  • the dome sheet portions 19a and 19b can be appropriately arranged along the shape of the dome portions 14a and 14b. Therefore, wrinkles in the dome sheet portions 19a and 19b can be suppressed, and the pressure resistance of the high-pressure tank 10 can be improved.
  • the weft 40 includes the second auxiliary yarn 42a and the second reinforcing fiber 41b which extend in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and a part of each of the dome portions 14a, 14b.
  • the second auxiliary yarn 42a and the second reinforcing fiber 41b extend in ranges different from each other in the axial direction Y of the liner 12 in each of the dome portions 14a and 14b. Therefore, as compared with the case where the weft 40 does not include the second auxiliary yarn 42a and the second reinforcing fiber 41b, the dome sheet portions 19a and 19b can more appropriately follow the shape of the dome portions 14a and 14b. it can. Therefore, generation of wrinkles in the dome sheet portions 19a and 19b can be further suppressed, and the pressure resistance of the high-pressure tank 10 can be further improved.
  • the third embodiment is a combination of the first embodiment and the second embodiment, as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C. That is, in the third embodiment, the arrangement pitch of the warp yarns 30 (the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32) is different between the body portion 13 and the dome portions 14a and 14b as in the first embodiment. At the same time, as in the second embodiment, the extending range of the weft 40 (the second reinforcing fiber 41 and the second auxiliary yarn 42) changes in the circumferential direction Z of the liner 12.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C show a method of manufacturing the high-pressure tank 10 according to the third embodiment.
  • the warp yarns 30 are arranged such that the arrangement pitch of the dome portions 14a and 14b is larger than the arrangement pitch of the body portions 13 in the arrangement pitch of the warp yarns 30. You. Then, similarly to the second embodiment, each time weft insertion of the weft yarn 40 is performed, the range of the weft insertion in the axial direction Y of the liner 12 is changed.
  • the second auxiliary yarn 42 may be used as the yarn extending over the entire body 13 and the entire dome portions 14a and 14b in the axial direction Y of the liner 12.
  • the second auxiliary yarn 42, the second reinforcing fiber 41, the second auxiliary yarn 42, and the second reinforcing fiber 41 are arranged such that the extending range in the axial direction Y of the liner 12 is reduced in this order.
  • the two reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42 are arranged in the circumferential direction Z of the liner 12.
  • the weft 40 having a relatively large extension range in the axial direction Y of the liner 12 and the weft 40 having a relatively small extension range in the axial direction Y of the liner 12 are provided. May be alternately arranged in the circumferential direction Z.
  • the second reinforcing fibers 41 are arranged such that two or more wefts 40 having the same size and extending in the axial direction Y of the liner 12 are continuously arranged in the circumferential direction Z of the liner 12.
  • the second auxiliary thread 42 may be arranged.
  • the size of the range in which the weft 40 extends in the axial direction Y of the liner 12 may change in five or more steps, or may change in three or less steps.
  • the weft 40 extends in the axial direction Y of the liner 12 over the entire body 13 and the entire dome portions 14a and 14b, and extends over the entire body 13 and the dome portions 14a and 14a. And at least a short thread that does not extend over part or all of 14b.
  • the arrangement pitch of the warp yarns 30 adjacent in the dome portions 14a and 14b may be changed stepwise in the axial direction Y of the liner 12.
  • at least three warps 30 are arranged at the same arrangement pitch in the dome portions 14a and 14b, and the arrangement pitch is reduced in the axial direction Y of the liner 12 as it approaches the body portion 13.
  • the size of the arrangement pitch of the warps 30 adjacent to each other in the dome portions 14a and 14b does not have to be changed in order in the axial direction Y of the liner 12.
  • the arrangement pitch of the warps 30 adjacent to each other in the dome portions 14a and 14b may be such that a relatively large arrangement pitch and a relatively small arrangement pitch are alternately arranged in the axial direction Y of the liner 12.
  • the combination and change of the arrangement pitch of the warp yarns 30 may be different between the dome portion 14a and the dome portion 14b.
  • the arrangement pitch of the warps 30 adjacent to each other in the dome portions 14a and 14b may be constant throughout the dome portions 14a and 14b.
  • the arrangement pitch of the warp yarns 30 may be the same or different between the dome portion 14a and the dome portion 14b.
  • the reinforcing fiber sheet 19 is formed by laminating a fiber layer formed by the first reinforcing fibers 31 and the first auxiliary yarns 32 and a fiber layer formed by the second reinforcing fibers 41 and the second auxiliary yarns 42. May be made of a multi-layer woven fabric in which the fiber layers are constrained in the laminating direction by constraining yarns.
  • the woven fabric 50 may be woven using a fiber base material impregnated with a resin in advance.
  • the liner 12 may have a shape in which a dome portion is continuous with one end in the axial direction Y of the body portion 13 and a flat end wall is continuous with the other end in the axial direction Y of the body portion 13. In this case, the base part 15 exists only at one end side where the dome part exists.
  • the entire liner 12 may be formed of an aluminum alloy instead of aluminum, or the base 15 may be formed of a metal different from stainless steel.
  • the high-pressure tank 10 is not limited to being used as a hydrogen tank for an electric vehicle equipped with a fuel cell, but may be used for a hydrogen tank for a hydrogen engine, or may be applied to a heat pump or the like. Further, it may be used as a hydrogen tank for a fuel cell of a home power supply.
  • the present invention is not limited to the high-pressure tank for storing hydrogen, and may be applied to a pressure vessel for storing a gas other than hydrogen, such as nitrogen and compressed natural gas.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

圧力容器は、円筒状の胴体部、及び、胴体部の軸方向の少なくとも一端に連続するドーム部、を有するライナと、ライナを外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を備える。強化繊維シートは、ライナの周方向へ糸主軸が延びるように胴体部及びドーム部に配列された第１の糸と、ライナの軸方向へ糸主軸が延びるように胴体部及びドーム部に配列された第２の糸と、を備える。ライナの軸方向における単位長さ当たりに存在する第１の糸又は第２の糸の合計本数が、ドーム部では胴体部よりも少ない。

Description

圧力容器及び圧力容器の製造方法
　本開示は、圧力容器及び圧力容器の製造方法に関する。
　圧縮天然ガス（ＣＮＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）等のガスを収容する圧力容器、所謂、高圧タンクは、一般にスチールやアルミニウム合金等の金属製のため重量が重い。近年、天然ガスを燃料として用いる自動車が低公害車として注目されており、より低公害のものとして、燃料電池を動力源とする自動車も注目されている。燃料電池の燃料として水素ガスを燃料タンクに収容する自動車もあるが、燃料タンクに用いられる圧力容器の重量が重く燃費が悪くなる。この不都合を解消するため、ガスバリア性を有するライナの外側を、耐圧性を有する繊維強化複合材層で覆った圧力容器が提案されている。繊維強化複合材層によりライナが補強されているので、圧力容器内には数十ＭＰａの圧力を有するガスを充填することができる。
　圧力容器のライナは、一般に、円筒状の胴体部と、胴体部の軸方向の少なくとも一端に連続するドーム部と、を有する。例えば、特許文献１に開示される圧力容器では、胴体部及びドーム部の外周面に１枚の強化繊維シートが複数回巻き付けられる。その後、フィラメントワインディング法によって胴体部及びドーム部に対し連続繊維のヘリカル巻きが行われる。
　特許文献２に開示された圧力容器では、同圧力容器に巻き付けられる強化繊維シートは、ライナの周方向へ糸主軸が延びるように胴体部に配列された第１の糸と、胴体部の軸方向及び前記ドーム部の軸方向へ糸主軸が延びるように胴体部及びドーム部に配列された第２の糸と、を備える。第１の糸はドーム部に配置されておらず、第２の糸のみがドーム部に配列されている。圧力容器への強化繊維シートの巻き付け後、樹脂が含浸された連続繊維がフープ巻きによってドーム部に巻回される。
特開２０１７－１４０８０９号公報 特開２０１７－１８７１５３号公報
　特許文献１に開示された圧力容器においては、強化繊維シートのうちでドーム部の外周面に巻き付けられる部分にしわが生じるおそれがある。
　特許文献２の圧力容器において所望の耐圧性を実現するためには、ドーム部に配列された第２の糸と直交する方向等、所定の方向に延びるように連続繊維をドーム部に巻回することが望ましい。しかしながら、ドーム部は湾曲した形状であるため、ドーム部の全体で連続繊維の延在方向を適正に維持しつつ巻回を行うことは困難である。
　本開示の目的は、ドーム部の周りに強化繊維シートを適切に配置することができる圧力容器及び圧力容器の製造方法を提供することにある。
　本開示の一態様に係る圧力容器は、円筒状の胴体部、及び、前記胴体部の軸方向の少なくとも一端に連続するドーム部、を有するライナと、前記ライナの周方向に沿って前記ライナの外周面に巻き付けられるとともに前記ライナを外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を備える。前記強化繊維シートは、前記ライナの周方向へ糸主軸が延びるように前記胴体部及び前記ドーム部に配列された第１の糸と、前記ライナの軸方向へ糸主軸が延びるように前記胴体部及び前記ドーム部に配列された第２の糸と、を備える。前記ライナの軸方向における単位長さ当たりに存在する前記第１の糸又は前記第２の糸の合計本数が、前記ドーム部では前記胴体部よりも少ない。
　本開示の一態様に係る圧力容器の製造方法は、円筒状の胴体部、及び、前記胴体部の軸方向の少なくとも一端に連続するドーム部、を有するライナを準備することと、織物製の強化繊維シートで前記ライナを外側から覆うことと、を備える。前記強化繊維シートで前記ライナを外側から覆うことは、前記ライナから該ライナの軸方向に直交する方向に延びる複数の第１の糸を、前記胴体部及び前記ドーム部に亘って前記ライナの軸方向に配列すること、前記ライナの軸方向に隣り合う前記第１の糸の間に形成された開口に、前記ライナの軸方向に延びる前記第２の糸を挿入することと、前記第２の糸を筬打ち動作で前記ライナに向けて押し込むことと、を繰り返すことにより、前記強化繊維シートを製織すること、及び、前記強化繊維シートの製織と並行して前記ライナを該ライナの中心軸線の周りで回転させて、製織された前記強化繊維シートを前記ライナに巻き付けること、を含む。前記ライナの軸方向への前記第１の糸の配列、又は前記開口への前記第２の糸の挿入は、前記ライナの軸方向における単位長さ当たりに存在する前記第１の糸又は前記第２の糸の合計本数が前記ドーム部では前記胴体部よりも少なくなるように行われる。
第１実施形態に係る高圧タンクを模式的に示す断面図。 図１の高圧タンクにおける繊維構造体を模式的に示す図。 （ａ）は第１実施形態における強化繊維シートの胴体シート部を模式的に示す図、（ｂ）はその強化繊維シートの一方のドームシート部を模式的に示す図、（ｃ）はその強化繊維シートの他方のドームシート部を模式的に示す図。 （ａ）は図３（ａ）の４ａ－４ａ線に沿った断面図、（ｂ）は図３（ｂ）の４ｂ－４ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は図３（ｃ）の４ｃ－４ｃ線に沿った断面図。 強化繊維シートを製織する平織織機を模式的に示す図。 （ａ）第１実施形態において緯糸を緯入れした状態を模式的に示す図、（ｂ）は第１実施形態において筬打ち動作後の状態を模式的に示す図、（ｃ）は第１実施形態においてライナに強化繊維シートを巻き取った状態を模式的に示す図。 （ａ）は第２実施形態における強化繊維シートの胴体シート部を模式的に示す図、（ｂ）はその強化繊維シートの一方のドームシート部を模式的に示す図、（ｃ）はその強化繊維シートの他方のドームシート部を模式的に示す図。 （ａ）第２実施形態において緯糸を緯入れした状態を模式的に示す図、（ｂ）は第２実施形態において筬打ち動作後の状態を模式的に示す図、（ｃ）は第２実施形態においてライナに強化繊維シートを巻き取った状態を模式的に示す図。 （ａ）は第３実施形態における強化繊維シートの胴体シート部を模式的に示す図、（ｂ）はその強化繊維シートの一方のドームシート部を模式的に示す図、（ｃ）はその強化繊維シートの他方のドームシート部を模式的に示す図。 （ａ）第３実施形態において緯糸を緯入れした状態を模式的に示す図、（ｂ）は第３実施形態において筬打ち動作後の状態を模式的に示す図、（ｃ）は第３実施形態においてライナに強化繊維シートを巻き取った状態を模式的に示す図。
　以下、圧力容器及びその製造方法を具体化した第１実施形態について図１～図６（ｃ）を用いて説明する。
　図１に示すように、圧力容器である高圧タンク１０は、細長中空状のライナ１２と、ライナ１２の外側を覆う強化繊維シート１９と、を有する繊維構造体２１にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させて構成されている。マトリックス樹脂Ｍａの含浸された強化繊維シート１９よりなる繊維強化複合材層１１はライナ１２を補強し、高圧タンク１０の耐圧性（機械的強度）を確保している。
　ライナ１２は、樹脂製である。ライナ１２の中心軸線Ｌの延びる方向をライナの軸方向Ｙとする。ライナ１２は、円筒状の胴体部１３を備える。胴体部１３の中心軸線はライナ１２の中心軸線Ｌと一致する。そして、胴体部１３の軸方向は、ライナ１２の軸方向Ｙと一致する。ライナ１２は、胴体部１３の軸方向両端に、湾曲した形状のドーム部１４ａ，１４ｂを有する。ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて、胴体部１３に隣接する端部の径は胴体部１３の径と同じ大きさであり、胴体部１３から離れた箇所ほど径が小さくなっている。ドーム部１４ａ，１４ｂの軸方向は、ライナ１２の軸方向Ｙと一致する。ライナ１２は、ドーム部１４ａ，１４ｂからライナ１２の軸方向Ｙに沿って外側に突出した口金部１５を備える。各口金部１５は金属製、例えばステンレス製である。各口金部１５は、ライナ１２内の空間と連通する孔部１６を備える。ライナ１２の軸方向Ｙ一端側のドーム部１４ａから延びる第１の口金部１５の孔部１６には螺子１８が螺合されている。ライナ１２の軸方向Ｙ他端側のドーム部１４ｂから延びる第２の口金部１５の孔部１６にはバルブ１７が装着されている。
　図２に示すように、強化繊維シート１９は、複数本の経糸３０と、複数本の緯糸４０とを平織りして製織された長尺状の織物５０である。強化繊維シート１９の長手方向がライナ１２の周方向Ｚに一致するように、強化繊維シート１９はライナ１２の外周面に巻き付けられている。強化繊維シート１９において、経糸３０と緯糸４０とは互いに直交して配列されている。複数本の経糸３０は、互いに平行な状態で胴体部１３及びドーム部１４ａ，１４ｂにライナ１２の軸方向Ｙに配列されている。各経糸３０の糸主軸は、ライナ１２の周方向Ｚに延びている。各経糸３０の糸主軸の延びる方向、すなわち糸主軸方向が符号「Ｘ１」で示されている。また、経糸３０の糸主軸方向Ｘ１に対し、ライナ１２の径方向が直交している。
　複数本の緯糸４０は、互いに平行な状態で胴体部１３及びドーム部１４ａ，１４ｂにライナ１２の周方向Ｚに配列されている。緯糸４０のうち、胴体部１３に配列される部分の糸主軸は、胴体部１３の軸方向へ延びる。緯糸４０のうち、ドーム部１４ａ，１４ｂに配列される部分の糸主軸は、ライナ１２の軸方向Ｙへ延びる一方、ドーム部１４ａ，１４ｂの曲面に沿って湾曲している。緯糸４０の糸主軸の延びる方向、すなわち糸主軸方向が符号「Ｘ２」で示されている。
　経糸３０と緯糸４０とを直交して配列させるとともに、経糸３０の糸主軸方向Ｘ１をライナ１２の周方向Ｚに一致させることで、ライナ１２の径方向においてライナ１２を補強している。また、緯糸４０の糸主軸方向Ｘ２をライナ１２の軸方向Ｙに一致させることで、ライナ１２の軸方向Ｙにおいてライナ１２を補強している。
　経糸３０は、複数本の第１強化繊維３１と複数本の第１補助糸３２とを含む。第１強化繊維３１と第１補助糸３２とは、ライナ１２の軸方向Ｙに隣り合うように交互に配列されている。また、第１強化繊維３１同士は互いに平行に配列され、第１補助糸３２同士は互いに平行に配列され、第１強化繊維３１と第１補助糸３２とは互いに平行に配列されている。
　緯糸４０は、複数本の第２強化繊維４１と複数本の第２補助糸４２とを含む。第２強化繊維４１と第２補助糸４２とは、ライナ１２の周方向Ｚに隣り合うように交互に配列されている。第２強化繊維４１同士は互いに平行に配列され、第２補助糸４２同士は互いに平行に配列され、第２強化繊維４１と第２補助糸４２とは互いに平行に配列されている。第１強化繊維３１及び第１補助糸３２が第１の糸に相当し、第２強化繊維４１及び第２補助糸４２が第２の糸に相当する。
　本実施形態では、第１強化繊維３１、第２強化繊維４１、第１補助糸３２、及び第２補助糸４２は炭素繊維から形成される。なお、第１強化繊維３１、第２強化繊維４１、第１補助糸３２、及び第２補助糸４２は炭素繊維に限らず、ガラス繊維、炭化ケイ素系セラミック繊維、アラミド繊維、或いは、超高分子量ポリエチレン繊維等、一般に高弾性・高強度といわれるその他の繊維から形成されてもよい。また、本実施形態では、第１強化繊維３１と第２強化繊維４１とは同じ繊維である。第１補助糸３２及び第２補助糸４２は、第１強化繊維３１及び第２強化繊維４１より細い繊維束からなる。
　図３（ａ）に示すように、ライナ１２の胴体部１３は、強化繊維シート１９の一部分である胴体シート部１９ｍによって覆われている。図３（ｂ）に示すように、ライナ１２のドーム部１４ａは、強化繊維シート１９の一部分であるドームシート部１９ａによって覆われている。図３（ｃ）に示すように、ライナ１２のドーム部１４ｂは、強化繊維シート１９の一部分であるドームシート部１９ｂによって覆われている。
　図３（ａ）に示すように、胴体シート部１９ｍでは、隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチがＰ１である。なお、配列ピッチは、隣り合う糸の中心軸間の距離である。ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、配列ピッチＰ１は一定である。図３（ｂ）に示すように、ドームシート部１９ａでは、隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチＰ２が上記配列ピッチＰ１よりも大きくなっている。図３（ｃ）に示すように、ドームシート部１９ｂでは、隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチＰ３が上記配列ピッチＰ１よりも大きくなっている。上記のように配列ピッチＰ１，Ｐ２，Ｐ３が設定されていることで、ライナ１２の軸方向Ｙにおける単位長さ当たりに存在する第１強化繊維３１及び第１補助糸３２の合計本数Ｎが、ドームシート部１９ａ，１９ｂでは胴体シート部１９ｍよりも少なくなっている。
　なお、図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）では、隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との間や、隣り合う第２強化繊維４１と第２補助糸４２との間に間隙があるようにみえるが、そうした間隙は実際には存在しない。実際の強化繊維シート１９においては、隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２とがライナ１２の軸方向Ｙで接触するように配列されているとともに、隣り合う第２強化繊維４１と第２補助糸４２とがライナ１２の周方向Ｚで接触するように配列されている。
　また、ドームシート部１９ａ，１９ｂにおいて、ドーム部１４ａ，１４ｂの軸方向で胴体部１３に近い箇所ほど上記配列ピッチＰ２，Ｐ３が小さくなっている。ここで、ドーム部１４ａのうち、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３から離間した方の部分（図２ではドーム部１４ａの右側部分）を第１ドーム部１４ｃとし、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３に近い方の部分（図２ではドーム部１４ａの左側部分）を第２ドーム部１４ｄとする。ドーム部１４ｂのうち、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３から離間した方の部分（図２ではドーム部１４ｂの左側部分）を第１ドーム部１４ｅとし、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３に近い方の部分（図２ではドーム部１４ｂの右側部分）を第２ドーム部１４ｆとする。また、ドームシート部１９ａのうちで第１ドーム部１４ｃを覆う部分（図３（ｂ）では上側部分）を第１シート部１９ｃとし、ドームシート部１９ｂのうちで第１ドーム部１４ｅを覆う部分（図３（ｃ）では下側部分）を第１シート部１９ｅとする。ドームシート部１９ａのうちで第２ドーム部１４ｄを覆う部分（図３（ｂ）では下側部分）を第２シート部１９ｄとし、ドームシート部１９ｂのうちで第２ドーム部１４ｆを覆う部分（図３（ｃ）では上側部分）を第２シート部１９ｆとする。ドームシート部１９ａにおいては、第２シート部１９ｄでの上記配列ピッチＰ２が、第１シート部１９ｃでの上記配列ピッチＰ２よりも小さくなっている。ドームシート部１９ｂにおいては、第２シート部１９ｆでの上記配列ピッチＰ３が、第１シート部１９ｅでの上記配列ピッチＰ３よりも小さくなっている。
　図４（ａ）に示すように、胴体シート部１９ｍに配列される第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は、比較的厚みが大きく、幅狭な形状である。一方、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、各ドームシート部１９ａ，１９ｂに配列される第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は、扁平状であり、胴体シート部１９ｍに配列される第１強化繊維３１及び第１補助糸３２よりも、厚みが小さく、幅広な形状である。これにより、強化繊維シート１９においては、ドームシート部１９ａの厚みＷ２及びドームシート部１９ｂの厚みＷ３が、胴体シート部１９ｍの厚みＷ１よりも小さくなっている。
　また、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、ドームシート部１９ａ，１９ｂにおいて、ドーム部１４ａ，１４ｂの軸方向で胴体部１３から離れた箇所（図４（ｂ）では右側の箇所、図４（ｃ）では左側の箇所）ほど、配列される第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は厚みがより小さく、より幅広な形状となっている。これにより、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みＷ２，Ｗ３は、ドーム部１４ａ，１４ｂの軸方向で胴体部１３から離れた位置ほど小さくなっている。
　次に、高圧タンク１０の製造方法を説明する。
　高圧タンク１０を製造する際は、経糸３０と緯糸４０とを用いて平織りを行って織物５０を製織しつつ、織物５０をライナ１２に巻き付けていく。
　図５に示すように、織物５０の製織は平織織機で行う。平織織機は、例えば、経糸３０である第１強化繊維３１の開口を行う強化繊維綜絖枠３３と、経糸３０である第１補助糸３２の開口を行う補助糸綜絖枠３４とを備える。また、平織織機は、第１強化繊維３１を供給する経糸ビーム３５と、第１補助糸３２を供給する経糸ビーム３６とを有する。経糸ビーム３５から送り出される第１強化繊維３１に対し、強化繊維綜絖枠３３により開口操作が行われるようになっている。経糸ビーム３６から送り出される第１補助糸３２に対し、補助糸綜絖枠３４により開口操作が行われるようになっている。なお、強化繊維綜絖枠３３及び補助糸綜絖枠３４の目は、図５において黒丸で示されている。
　筬３９は、綜絖枠３３，３４と織り前４５との間に配置されている。筬３９は、ライナ１２の軸方向Ｙ（図５では紙面に垂直方向）へ直線状に延びる部材である。緯糸４０である第２強化繊維４１及び第２補助糸４２は、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２の開口に対して緯入れ機構（図示せず）により緯入れ（挿入）されるようになっている。第１強化繊維３１及び第１補助糸３２の送り出し方向において、織り前４５よりも後工程の位置にはライナ１２が回転可能に支持されている。ライナ１２は、中心軸線Ｌの周りで回転する。
　上記の平織織機で強化繊維シート１９を製織するに際しては、経糸ビーム３５から引き出された複数本の第１強化繊維３１の端部と、経糸ビーム３６から引き出された複数本の第１補助糸３２の端部と、を例えば接着剤によってライナ１２の外周面に固定する。これにより、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は、それらの端部がライナ１２の軸方向Ｙに沿って胴体部１３及びドーム部１４ａ，１４ｂ上に配列された状態で、経糸ビーム３５，３６とライナ１２との間を延びる。第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は、ライナ１２の軸方向Ｙで交互に並んでいる。なお、接着剤は、強化繊維シート１９にマトリックス樹脂Ｍａを含浸及び硬化させる際の加熱によって溶融する材質のものを用いることができるが、溶融しない材質の接着剤を用いてもよい。
　図６（ａ）に示すように、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチについて、胴体部１３への配列部分での配列ピッチよりも、ドーム部１４ａ，１４ｂへの配列部分での配列ピッチが大きくなるように、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は配列されている。また、ドーム部１４ａ，１４ｂへの配列部分での配列ピッチが、ドーム部１４ａ，１４ｂの軸方向で胴体部１３から離れた位置ほど大きくなるように、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２は配列されている。
　図５に示すように、強化繊維シート１９を製織する際には、ライナ１２を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠３３と補助糸綜絖枠３４とを交互に上下方向に移動させることにより、強化繊維綜絖枠３３と補助糸綜絖枠３４とが逆方向に移動される。これにより、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２によって経糸開口３０ａが形成される。第１強化繊維３１と第１補助糸３２とが隣接するもの同士で交互に上下に開かれることにより、その都度で経糸開口３０ａが形成される。経糸開口３０ａが形成される都度、経糸開口３０ａに対して第２強化繊維４１と第２補助糸４２とが交互に緯入れ（挿入）される。
　図６（ｂ）に示すように、経糸開口３０ａの形成と経糸開口３０ａに対する第２強化繊維４１及び第２補助糸４２の交互の緯入れとが所定回数行われた後、筬３９の筬打ち動作が行われる。筬３９による筬打ち動作によって、第２強化繊維４１及び第２補助糸４２がライナ１２の外周面に固定される第１強化繊維３１及び第１補助糸３２の端部に向けて移動させられる。その後、強化繊維綜絖枠３３及び補助糸綜絖枠３４が逆方向に移動されて開口状態が変更されて、次の緯入れ動作が行われる。これらの動作が繰り返されることにより、経糸３０（第１強化繊維３１及び第１補助糸３２）と緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）とが平織りされた強化繊維シート１９が製織される。また、そうした強化繊維シート１９の製織と併せて、強化繊維シート１９がライナ１２に一体化される。
　図６（ｃ）に示すように、製織された織物５０は、中心軸線Ｌの周りでライナ１２を回転させることによってライナ１２に巻き取られる。織物５０のライナ１２への巻き取りをしつつ、続けて、上記と同様にして織物５０の製織を行う。その結果、ドーム部１４ａ，１４ｂ及び胴体部１３の全体を覆う状態で織物５０、すなわち強化繊維シート１９がライナ１２に巻き付けられていく。これにより、ライナ１２の外周面に強化繊維シート１９を備える繊維構造体２１が製造される。
　マトリックス樹脂Ｍａを強化繊維シート１９に含浸させて硬化させることにより、繊維強化複合材層１１が形成され、ライナ１２の外側が繊維強化複合材層１１で覆われた高圧タンク１０が製造される。マトリックス樹脂Ｍａの含浸及び硬化は、例えば、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法で行なわれる。
　次に、高圧タンク１０の作用を説明する。
　隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチが比較的大きいドームシート部１９ａ，１９ｂでは、強化繊維シート１９がライナ１２の外周面に巻き付けられる際に、ライナ１２の形状に応じて第１強化繊維３１や第１補助糸３２が移動しやすい。そのため、ドームシート部１９ａ，１９ｂは、ドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿いやすくなっている。
　また、ドーム部１４ａ，１４ｂは、軸方向で胴体部１３から遠い箇所ほど胴体部１３の径より小さい径を有する。そのため、ドーム部１４ａ，１４ｂは、軸方向で胴体部１３から遠い箇所ほど胴体部１３から大きく湾曲した形状となっている。ドームシート部１９ａ，１９ｂにおいては、軸方向で胴体部１３から遠い箇所ほど配列ピッチＰ２，Ｐ３が大きくなっている。そのため、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて湾曲の程度が大きい部分ほど、配列される第１強化繊維３１や第１補助糸３２が移動しやすくなっている。したがって、ドーム部１４ａ，１４ｂにおける湾曲の程度が大きい部分を覆うドームシート部１９ａ，１９ｂの部分ほど、ドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿いやすくなっている。
　ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて口金部１５が接続されている部分は、ライナ１２の軸方向Ｙに沿って外側に突出した形状を有しているため、ドーム部１４ａ，１４ｂが内圧によって変形しやすい。本実施形態では、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みＷ２，Ｗ３が胴体シート部１９ｍの厚みＷ１よりも小さいため、ドームシート部１９ａ，１９ｂの変形が生じにくい。
　また、高圧タンク１０においては、胴体部１３で生じる内圧よりもドーム部１４ａ，１４ｂで生じる内圧が小さい。そのため、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みが胴体シート部１９ｍの厚みほど大きくなくても、適切な耐圧性を備えた強化繊維シート１９を実現させることが可能である。本実施形態では、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みＷ２，Ｗ３を胴体シート部１９ｍの厚みＷ１よりも小さくすることにより、強化繊維シート１９において適切な耐圧性を備えつつ、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みＷ２，Ｗ３の余剰を抑制することができる。
　上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
　（１－１）ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチＰ２，Ｐ３を、胴体部１３において隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチＰ１よりも大きくしている。言い換えれば、ライナ１２の軸方向Ｙにおける単位長さ当たりに存在する経糸３０（第１強化繊維３１及び第１補助糸３２）の合計本数Ｎが、ドーム部１４ａ，１４ｂでは胴体部１３よりも少なくなっている。これにより、ドームシート部１９ａ，１９ｂをドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿って適切に配置することができる。したがって、ドームシート部１９ａ，１９ｂでのしわの発生を抑制できるとともに、高圧タンク１０の耐圧性を向上させることができる。
　（１－２）ドームシート部１９ａ，１９ｂにおいて、ドーム部１４ａ，１４ｂの軸方向で胴体部１３に近い箇所ほど配列ピッチＰ２，Ｐ３が小さくなっている。このため、ドーム部１４ａ，１４ｂの全体で配列ピッチＰ２，Ｐ３を一定とする場合と比較して、ドームシート部１９ａ，１９ｂをより適切にドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿わせることができる。したがって、ドームシート部１９ａ，１９ｂでのしわの発生をより抑制できるとともに、高圧タンク１０の耐圧性をさらに向上させることができる。
　次に、第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に、図７（ａ）～図８（ｃ）を用いて説明する。
　図７（ａ）～図８（ｃ）に示すように、本第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、各ドーム部１４ａ，１４ｂにおける経糸３０（第１強化繊維３１及び第１補助糸３２）の配列ピッチＰ２，Ｐ３が一定で、且つ胴体部１３における経糸３０の配列ピッチＰ１と同じである。また、本第２実施形態では、以下に説明するように、緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）の配置が上記第１実施形態と異なる。その他の構成については、本第２実施形態は上記第１実施形態と同様である。
　図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｃ）に示すように、緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）は、ライナ１２の軸方向Ｙ（図７（ａ）～図７（ｃ）では上下方向）における延在範囲がライナ１２の周方向Ｚ（図７（ａ）～図７（ｃ）では左右方向）で変化するように配列されている。より詳細には、隣り合う複数本（本実施形態では４本）の緯糸４０は、ライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲がライナ１２の周方向Ｚで順に小さくなるように配列されている。ここで、ライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲がライナ１２の周方向Ｚで順に小さくなるように配列された４本の緯糸４０を、ライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲が大きいものから順に、第２強化繊維４１ａ、第２補助糸４２ａ、第２強化繊維４１ｂ、及び第２補助糸４２ｂとする。
　第２強化繊維４１ａは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体とドーム部１４ａ，１４ｂの全体とに延在する。第２補助糸４２ａ及び第２強化繊維４１ｂは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体と、各ドーム部１４ａ，１４ｂの一部とに延在する。但し、第２補助糸４２ａの方が第２強化繊維４１ｂよりも、ドーム部１４ａ，１４ｂに延在する範囲が大きい。第２補助糸４２ｂは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体に延在し、ドーム部１４ａ，１４ｂには延在しない。こうした第２強化繊維４１ａ、第２補助糸４２ａ、第２強化繊維４１ｂ、及び第２補助糸４２ｂの配列が、ライナ１２の周方向Ｚで繰り返されている。
　上記のように第２強化繊維４１及び第２補助糸４２の延在範囲が設定されることで、ライナ１２の軸方向Ｙにおける単位長さ当たりに存在する緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）の合計本数Ｎが、ドームシート部１９ａ，１９ｂでは胴体シート部１９ｍよりも少なくなっている。これにより、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みが胴体シート部１９ｍの厚みより小さくなっている。
　また、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいてライナ１２の軸方向Ｙにおける単位長さ当たりに存在する緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）の合計本数Ｎは、胴体部１３から離れた位置ほど少なくなっている。これにより、ドームシート部１９ａ，１９ｂの厚みは、胴体シート部１９ｍから離れた箇所ほど小さくなっている。
　第２強化繊維４１ａは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３の全体及びドーム部１４ａ，１４ｂの全体に延在する長糸である。第２補助糸４２ｂは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３の全体に延在するとともにドーム部１４ａ，１４ｂには延在しない短糸である。また、第２補助糸４２ａ及び第２強化繊維４１ｂは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３の全体及びドーム部１４ａ，１４ｂの一部に延在する中間糸である。
　別の観点からみると、第２補助糸４２ａ、第２強化繊維４１ｂ、及び第２補助糸４２ｂは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３の全体に延在するとともに第２強化繊維４１ａ（長糸）よりも小さい範囲で延在する短糸である。そして、第２補助糸４２ａは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３の全体及びドーム部１４ａ，１４ｂの一部に延在する第１短糸であり、第２強化繊維４１ｂ及び第２補助糸４２ｂは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて第２補助糸４２ａ（第１短糸）よりも小さい範囲で延在する第２短糸である。
　次に、高圧タンク１０の製造方法について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　上記第１実施形態と同様に、図５に示す平織織機を用いて、織物５０の製織が行われる。すなわち、経糸ビーム３５から引き出された複数本の第１強化繊維３１の端部と、経糸ビーム３６から引き出された複数本の第１補助糸３２の端部と、がライナ１２の外周面に固定される。図８（ａ）に示すように、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２はライナ１２の軸方向Ｙで交互に並んでいるが、第１実施形態と異なり、隣り合う第１強化繊維３１と第１補助糸３２との配列ピッチはライナ１２の軸方向Ｙ全体に亘って一定である。
　次に、上記第１実施形態と同様、ライナ１２を回転させない状態で、強化繊維綜絖枠３３と補助糸綜絖枠３４との移動によって経糸開口３０ａが形成されるとともに、経糸開口３０ａが形成される都度、経糸開口３０ａに対して第２強化繊維４１と第２補助糸４２とが交互に緯入れ（挿入）される。
　但し、上記第１実施形態と異なり、本第２実施形態では、図８（ａ）に示すように、経糸開口３０ａに対して緯糸４０の緯入れを行う毎に、ライナ１２の軸方向Ｙにおける緯入れの範囲が変更される。具体的には、第２強化繊維４１ａの緯入れは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体に亘り且つドーム部１４ａ，１４ｂの全体に亘る範囲で行われる。この第２強化繊維４１ａの緯入れが行われる範囲が長糸範囲に相当する。第２補助糸４２ａの緯入れは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体に亘り且つ各ドーム部１４ａ，１４ｂの一部に亘る範囲で行われる。第２強化繊維４１ｂの緯入れは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体に亘り且つ各ドーム部１４ａ，１４ｂの一部に亘る範囲で行われる。但し、各ドーム部１４ａ，１４ｂの一部に亘る緯入れの範囲は、第２強化繊維４１ｂの方が第２補助糸４２ａよりも小さい。第２補助糸４２ｂの緯入れは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体に亘る範囲で行われる一方で、ドーム部１４ａ，１４ｂに対応する範囲では行われない。この第２補助糸４２ａの緯入れが行われる範囲が短糸範囲に相当する。第２強化繊維４１ａ、第２補助糸４２ａ、第２強化繊維４１ｂ、及び第２補助糸４２ｂの順で緯入れが繰り返し行われる。
　なお、第２強化繊維４１（第２強化繊維４１ａ及び第２強化繊維４１ｂ）及び第２補助糸４２（第２補助糸４２ａ及び第２補助糸４２ｂ）は、ライナ１２の軸方向Ｙに配列される全ての第１強化繊維３１及び第１補助糸３２によって形成される経糸開口３０ａの長さ全体に亘って緯入れが行えるように、その長さが設定されている。そのため、第２補助糸４２ａ、第２強化繊維４１ｂ、及び第２補助糸４２ｂの両端部分は、経糸開口３０ａに対して緯入れされない。この緯入れされない部分の長さは、第２補助糸４２ａ、第２強化繊維４１ｂ、及び第２補助糸４２ｂの順で大きくなっている。この緯入れされない部分は、強化繊維シート１９の表面に沿ってそれぞれ延びている。
　上記第１実施形態と同様、図８（ｂ）に示すように、経糸開口３０ａの形成と緯入れとが所定回数行われた後、筬３９の筬打ち動作が行われる。この動作が繰り返されることにより、強化繊維シート１９が製織される。また、そうした強化繊維シート１９の製織と併せて、図８（ｃ）に示すように、ライナ１２の回転によって織物５０、すなわち強化繊維シート１９がライナ１２に巻き付けられていく。これにより、ライナ１２の外周面に強化繊維シート１９を備える繊維構造体２１が製造される。なお、織物５０の製織がある程度まで進んだとき、或いは織物５０の製織が完了したときに、上記の緯入れされない第２強化繊維４１及び第２補助糸４２の部分が切断等によって織物５０から取り除かれる。
　その後、上記第１実施形態と同様にして、マトリックス樹脂Ｍａを強化繊維シート１９に含浸させて硬化させることにより、ライナ１２の外側が繊維強化複合材層１１で覆われた高圧タンク１０が製造される。
　配列される緯糸４０の本数が比較的少ないドームシート部１９ａ，１９ｂでは、強化繊維シート１９がライナ１２の外周面に巻き付けられる際に、ライナ１２の形状に応じて緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）が移動しやすい。そのため、ドームシート部１９ａ，１９ｂは、ドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿いやすくなっている。
　ドームシート部１９ａ，１９ｂにおいては、軸方向Ｙにおいて胴体部１３から離れた箇所ほど緯糸４０の合計本数Ｎが少なくなっている。そのため、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて湾曲の程度が大きい部分ほど、配列される緯糸４０が移動しやすくなっている。したがって、ドーム部１４ａ，１４ｂにおける湾曲の程度が大きい部分を覆うドームシート部１９ａ，１９ｂの部分ほど、ドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿いやすくなっている。
　上記第２実施形態では以下の効果を得ることができる。
　（２－１）強化繊維シート１９をライナ１２の外周面に巻き付けることにより、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２の糸主軸方向Ｘ１がライナ１２の周方向Ｚと一致する。そのため、ドーム部１４ａ，１４ｂに配列させる第１強化繊維３１及び第１補助糸３２の糸主軸方向Ｘ１を高圧タンク１０の耐圧性に適した方向へと容易に設定することができる。また、ドームシート部１９ａ，１９ｂには第２補助糸４２ｂが配列されない。そのため、配列される第２強化繊維４１及び第２補助糸４２の合計本数Ｎが、第２補助糸４２ｂの分だけドーム部１４ａ，１４ｂでは胴体部１３よりも少なくなる。これにより、ドームシート部１９ａ，１９ｂをドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿って適切に配置することができる。したがって、ドームシート部１９ａ，１９ｂでのしわの発生を抑制できるとともに、高圧タンク１０の耐圧性を向上させることができる。
　（２－２）緯糸４０は、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３の全体及び各ドーム部１４ａ，１４ｂの一部に延在する第２補助糸４２ａ及び第２強化繊維４１ｂを含む。また、第２補助糸４２ａ及び第２強化繊維４１ｂは、各ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて、ライナ１２の軸方向Ｙで互いに異なる大きさの範囲に延在する。そのため、緯糸４０がそのような第２補助糸４２ａ及び第２強化繊維４１ｂを含まない場合と比較して、ドームシート部１９ａ，１９ｂをより適切にドーム部１４ａ，１４ｂの形状に沿わせることができる。したがって、ドームシート部１９ａ，１９ｂでのしわの発生をさらに抑制できるとともに、高圧タンク１０の耐圧性をさらに向上させることができる。
　次に、第３実施形態について説明する。
　本第３実施形態は、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図９（ｃ）に示すように、上記第１実施形態と上記第２実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、本第３実施形態では、上記第１実施形態のように胴体部１３とドーム部１４ａ，１４ｂとで経糸３０（第１強化繊維３１及び第１補助糸３２）の配列ピッチが異なっているとともに、上記第２実施形態のように緯糸４０（第２強化繊維４１及び第２補助糸４２）の延在範囲がライナ１２の周方向Ｚで変化している。
　図１０（ａ）、図１０（ｂ）、及び図１０（ｃ）は、第３実施形態における高圧タンク１０の製造方法を示す。第３実施形態では、第１実施形態と同様に、経糸３０の配列ピッチについて、胴体部１３での配列ピッチよりもドーム部１４ａ，１４ｂでの配列ピッチが大きくなるように、経糸３０が配列される。そして、第２実施形態と同様に、緯糸４０の緯入れを行う毎に、ライナ１２の軸方向Ｙにおける緯入れの範囲が変更される。
　第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　○　上記第２及び第３実施形態において、ライナ１２の軸方向Ｙにおける胴体部１３の全体とドーム部１４ａ，１４ｂの全体とに延在する糸は第２補助糸４２であってもよい。この場合では、例えば、第２補助糸４２、第２強化繊維４１、第２補助糸４２、及び第２強化繊維４１の順でライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲が小さくなるように、第２強化繊維４１及び第２補助糸４２がライナ１２の周方向Ｚに配列される。
　○　上記第２及び第３実施形態において、ライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲が比較的大きい緯糸４０と、ライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲が比較的小さい緯糸４０とが、ライナ１２の周方向Ｚに交互に並ぶようにしてもよい。
　○　上記第２及び第３実施形態において、ライナ１２の軸方向Ｙにおける延在範囲が同じ大きさの緯糸４０がライナ１２の周方向Ｚで２本以上続けて並ぶように、第２強化繊維４１及び第２補助糸４２を配列してもよい。
　○　上記第２及び第３実施形態において、緯糸４０がライナ１２の軸方向Ｙに延在する範囲の大きさは５段階以上で変化してもよいし、３段階以下で変化してもよい。但し、緯糸４０は、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて、胴体部１３の全体とドーム部１４ａ，１４ｂの全体とに延在する長糸と、胴体部１３の全体に延在するとともにドーム部１４ａ，１４ｂの一部または全体で延在しない短糸と、を少なくとも含む。
　○　上記第１及び第３実施形態において、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて隣り合う経糸３０の配列ピッチの大きさは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて段階的に変更してもよい。この変更例では、例えば、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて、同じ配列ピッチで経糸３０を少なくとも３本ずつ配列させるとともに、その配列ピッチをライナ１２の軸方向Ｙにおいて胴体部１３に近づくほど小さくする。
　○　上記第１及び第３実施形態において、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて隣り合う経糸３０の配列ピッチの大きさは、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて順番に変化させなくてもよい。例えば、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて隣り合う経糸３０の配列ピッチについて、ライナ１２の軸方向Ｙにおいて比較的大きい配列ピッチと比較的小さい配列ピッチとが交互に並ぶようにしてもよい。
　○　上記第１及び第３実施形態において、経糸３０の配列ピッチの大きさの組み合わせや変化態様を、ドーム部１４ａとドーム部１４ｂとで異ならせてもよい。
　○　上記第１及び第３実施形態において、ドーム部１４ａ，１４ｂにおいて隣り合う経糸３０の配列ピッチは、ドーム部１４ａ，１４ｂの全体で一定であってもよい。また、ドーム部１４ａとドーム部１４ｂとで、経糸３０の配列ピッチの大きさを同じとしてもよいし、異ならせてもよい。
　○　強化繊維シート１９は、第１強化繊維３１及び第１補助糸３２で形成された繊維層と、第２強化繊維４１及び第２補助糸４２で形成された繊維層とを積層するとともに、複数の繊維層を拘束糸で積層方向に拘束した多層織物製であってもよい。
　○　樹脂が予め含浸された繊維基材を用いて織物５０を製織してもよい。
　○　ライナ１２は、胴体部１３の軸方向Ｙの一端にドーム部が連続し、胴体部１３の軸方向Ｙの他端には平坦な端壁が連続した形状であってもよい。この場合、口金部１５はドーム部の存在する一端側のみに存在する。
　○　ライナ１２全体をアルミニウムの代わりにアルミニウム合金で形成したり、口金部１５をステンレスとは異なる金属で形成したりしてもよい。
　○　高圧タンク１０は燃料電池搭載電気自動車用の水素タンクとして使用されるものに限らず、例えば、水素エンジン用の水素タンクに使用されてもよいし、ヒートポンプ等に適用されてもよい。また、家庭用電源の燃料電池用の水素タンクとして使用してもよい。
　○　水素を貯蔵する高圧タンクに限らず、例えば窒素、圧縮天然ガス等の水素以外のガスを貯蔵する圧力容器に適用してもよい。

Claims (12)

  1. 　円筒状の胴体部、及び、前記胴体部の軸方向の少なくとも一端に連続するドーム部、を有するライナと、
    　前記ライナの周方向に沿って前記ライナの外周面に巻き付けられるとともに前記ライナを外側から覆う織物製の強化繊維シートと、を備えた圧力容器であって、
    　前記強化繊維シートは、前記ライナの周方向へ糸主軸が延びるように前記胴体部及び前記ドーム部に配列された第１の糸と、前記ライナの軸方向へ糸主軸が延びるように前記胴体部及び前記ドーム部に配列された第２の糸と、を備え、
    　前記ライナの軸方向における単位長さ当たりに存在する前記第１の糸又は前記第２の糸の合計本数が、前記ドーム部では前記胴体部よりも少ない、圧力容器。
  2. 　前記ドーム部において隣り合う前記第１の糸同士の配列ピッチは、前記胴体部において隣り合う前記第１の糸同士の配列ピッチよりも大きい、請求項１に記載の圧力容器。
  3. 　前記ドーム部のうち、前記ライナの軸方向において前記胴体部から離間した方の部分が第１ドーム部であり、前記ライナの軸方向において前記胴体部に近い方の部分が第２ドーム部であり、
    　前記第２ドーム部において隣り合う前記第１の糸同士の配列ピッチは、前記第１ドーム部において隣り合う前記第１の糸同士の配列ピッチよりも小さい、請求項２に記載の圧力容器。
  4. 　前記第２の糸は、前記ライナの軸方向において前記胴体部全体と前記ドーム部全体とに延在する長糸と、前記ライナの軸方向において前記胴体部全体に延在するとともに前記長糸よりも小さい範囲で延在する短糸と、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の圧力容器。
  5. 　前記短糸は、前記ライナの軸方向において前記胴体部全体及び前記ドーム部の一部に延在する第１短糸と、前記ライナの軸方向において前記第１短糸よりも小さい範囲で延在する第２短糸と、を含む、請求項４に記載の圧力容器。
  6. 　前記第２の糸は、前記ライナの周方向において前記長糸、前記第１短糸、及び前記第２短糸の順で配列される、請求項５に記載の圧力容器。
  7. 　前記第２の糸は、前記ライナの軸方向において前記胴体部全体及び前記ドーム部全体に延在する長糸と、前記ライナの軸方向において前記胴体部全体に延在するとともに前記ドーム部には延在しない短糸と、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の圧力容器。
  8. 　前記第２の糸は、前記ライナの軸方向において前記胴体部全体及び前記ドーム部の一部に延在する中間糸をさらに含む、請求項７に記載の圧力容器。
  9. 　前記第２の糸は、前記ライナの周方向において前記長糸、前記中間糸、及び前記短糸の順で配列される、請求項８に記載の圧力容器。
  10. 　圧力容器の製造方法であって、
    　円筒状の胴体部、及び、前記胴体部の軸方向の少なくとも一端に連続するドーム部、を有するライナを準備することと、
    　織物製の強化繊維シートで前記ライナを外側から覆うことと、を備え、前記強化繊維シートで前記ライナを外側から覆うことは、
    　　前記ライナから該ライナの軸方向に直交する方向に延びる複数の第１の糸を、前記胴体部及び前記ドーム部に亘って前記ライナの軸方向に配列すること、
    　　前記ライナの軸方向に隣り合う前記第１の糸の間に形成された開口に、前記ライナの軸方向に延びる前記第２の糸を挿入することと、前記第２の糸を筬打ち動作で前記ライナに向けて押し込むことと、を繰り返すことにより、前記強化繊維シートを製織すること、及び
    　　前記強化繊維シートの製織と並行して前記ライナを該ライナの中心軸線の周りで回転させて、製織された前記強化繊維シートを前記ライナに巻き付けること、を含み、
    　前記ライナの軸方向への前記第１の糸の配列、又は前記開口への前記第２の糸の挿入は、前記ライナの軸方向における単位長さ当たりに存在する前記第１の糸又は前記第２の糸の合計本数が前記ドーム部では前記胴体部よりも少なくなるように行われる、圧力容器の製造方法。
  11. 　前記胴体部への配列部分での前記第１の糸の配列ピッチよりも、前記ドーム部への配列部分での前記第１の糸の配列ピッチが大きくなるように、前記第１の糸が前記ライナの軸方向に配列される、請求項１０に記載の圧力容器の製造方法。
  12. 　前記開口への前記第２の糸の挿入は、前記ライナの軸方向において前記胴体部の全体に亘り且つ前記ドーム部の全体に亘る範囲である長糸範囲と、前記ライナの軸方向において前記胴体部の全体に亘り且つ前記ドーム部には対応しない範囲である短糸範囲と、で行われる、請求項１０又は１１に記載の圧力容器の製造方法。
PCT/JP2019/028071 2018-07-31 2019-07-17 圧力容器及び圧力容器の製造方法 Ceased WO2020026811A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19844517.3A EP3832189A4 (en) 2018-07-31 2019-07-17 PRESSURE VESSEL AND PRESSURE VESSEL MANUFACTURING METHOD
US17/262,815 US11549643B2 (en) 2018-07-31 2019-07-17 Pressure vessel and pressure-vessel manufacturing method

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018143921A JP7040347B2 (ja) 2018-07-31 2018-07-31 圧力容器及び圧力容器の製造方法
JP2018-143920 2018-07-31
JP2018143920A JP7040346B2 (ja) 2018-07-31 2018-07-31 圧力容器及び圧力容器の製造方法
JP2018-143921 2018-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020026811A1 true WO2020026811A1 (ja) 2020-02-06

Family

ID=69232426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/028071 Ceased WO2020026811A1 (ja) 2018-07-31 2019-07-17 圧力容器及び圧力容器の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11549643B2 (ja)
EP (1) EP3832189A4 (ja)
WO (1) WO2020026811A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022058182A1 (de) * 2020-09-21 2022-03-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter und druckbehältersystem
US20220112982A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-14 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200347992A1 (en) 2019-05-02 2020-11-05 Agility Fuel Systems Llc Polymeric liner based gas cylinder with reduced permeability
US12358365B1 (en) * 2021-05-07 2025-07-15 Agility Fuel Systems Llc Vehicles having composite interwoven gas containment assemblies
EP4291818A4 (en) * 2021-05-07 2025-01-08 Agility Fuel Systems LLC INTERTWINED GAS CONTAINMENT ARRANGEMENTS
GB2620903A (en) * 2022-03-29 2024-01-31 Graphene Innovations Manchester Ltd Pressure vessel
CN117901452A (zh) * 2023-09-08 2024-04-19 福建省弘懋新复合材料有限公司 一种热塑性组合式高压储氢罐的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01176858A (ja) * 1987-12-30 1989-07-13 Honda Motor Co Ltd 高圧容器
JPH04300340A (ja) * 1991-03-25 1992-10-23 Ashimori Ind Co Ltd 管状多層織物及びその製造方法
US20090314785A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Composite Technology Development, Inc. Damage and leakage barrier in all-composite pressure vessels and storage tanks
US20100276434A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Storage vessel and method of forming
JP2015030959A (ja) * 2013-08-07 2015-02-16 株式会社豊田自動織機 織物、織物を構成するための繊維束及び繊維強化複合材
US20150167891A1 (en) * 2011-12-05 2015-06-18 Blue Wave Co S.A. Method of fabricating a pressure vessel using a variable viscosity solventless prepolymer formulation
WO2017073108A1 (ja) * 2015-10-26 2017-05-04 サムテック株式会社 複合容器
JP2017140809A (ja) 2016-02-12 2017-08-17 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP2017155768A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP2017187153A (ja) 2016-04-08 2017-10-12 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
WO2018193868A1 (ja) * 2017-04-20 2018-10-25 株式会社豊田自動織機 繊維構造体、圧力容器、及び繊維構造体の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3260398A (en) * 1962-01-29 1966-07-12 Whittaker Corp Woven reinforcement for composite structure
US3540615A (en) * 1969-01-30 1970-11-17 T O Paine Panelized high-performance multilayer insulation
DE102006006902B4 (de) * 2006-02-09 2008-02-21 Gräfenthaler Kunststofftechnik GmbH Druckbehälter aus Kunststoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102012205906A1 (de) 2012-04-11 2013-10-17 Leichtbau-Zentrum Sachsen Gmbh Prozessintegrierte Flechtmustervariation
DE102014223127A1 (de) * 2014-11-12 2016-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter, Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters sowie Flechtmaschine
JP6571582B2 (ja) * 2016-04-08 2019-09-04 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
DE102016206845A1 (de) * 2016-04-22 2017-10-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Druckbehälter zur Speicherung eines Brennstoffs
US20190277447A1 (en) * 2016-05-19 2019-09-12 Gilles Rocher Reservoir made of composite material for containing a pressure fluid

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01176858A (ja) * 1987-12-30 1989-07-13 Honda Motor Co Ltd 高圧容器
JPH04300340A (ja) * 1991-03-25 1992-10-23 Ashimori Ind Co Ltd 管状多層織物及びその製造方法
US20090314785A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Composite Technology Development, Inc. Damage and leakage barrier in all-composite pressure vessels and storage tanks
US20100276434A1 (en) * 2009-05-04 2010-11-04 Gm Global Technology Operations, Inc. Storage vessel and method of forming
US20150167891A1 (en) * 2011-12-05 2015-06-18 Blue Wave Co S.A. Method of fabricating a pressure vessel using a variable viscosity solventless prepolymer formulation
JP2015030959A (ja) * 2013-08-07 2015-02-16 株式会社豊田自動織機 織物、織物を構成するための繊維束及び繊維強化複合材
WO2017073108A1 (ja) * 2015-10-26 2017-05-04 サムテック株式会社 複合容器
JP2017140809A (ja) 2016-02-12 2017-08-17 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP2017155768A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
JP2017187153A (ja) 2016-04-08 2017-10-12 トヨタ自動車株式会社 タンクの製造方法
WO2018193868A1 (ja) * 2017-04-20 2018-10-25 株式会社豊田自動織機 繊維構造体、圧力容器、及び繊維構造体の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022058182A1 (de) * 2020-09-21 2022-03-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Druckbehälter und druckbehältersystem
US20220112982A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-14 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank
US11719386B2 (en) * 2020-10-13 2023-08-08 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank
US20230288026A1 (en) * 2020-10-13 2023-09-14 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank
US20230296206A1 (en) * 2020-10-13 2023-09-21 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank
US12209705B2 (en) * 2020-10-13 2025-01-28 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank
US12618515B2 (en) * 2020-10-13 2026-05-05 Rolls-Royce Plc Organic composite gas storage tank

Also Published As

Publication number Publication date
US20210310614A1 (en) 2021-10-07
US11549643B2 (en) 2023-01-10
EP3832189A1 (en) 2021-06-09
EP3832189A4 (en) 2021-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3614034B1 (en) Fiber structure, pressure container, and method for manufacturing fiber structure
US11549643B2 (en) Pressure vessel and pressure-vessel manufacturing method
CN107850259B (zh) 加强封头的压力容器
WO2019171889A1 (ja) 繊維構造体及び圧力容器
JP7111049B2 (ja) 繊維構造体及び圧力容器
JP6975895B2 (ja) Ｆｒｐ製管状体及びｆｒｐ製管状体の製造方法
JP7040347B2 (ja) 圧力容器及び圧力容器の製造方法
JP7040346B2 (ja) 圧力容器及び圧力容器の製造方法
EP3342907B1 (en) Fiber structure and fiber reinforced composite material
JP7687061B2 (ja) 繊維構造体
JP5993341B2 (ja) 複合容器の製造方法、及び複合容器の製造システム
CN111910326A (zh) 一种三维织物顶部成型方法和三维织物
WO2019074881A1 (en) THREE DIMENSIONAL WOVEN PREFORMS FOR OMEGA STIFFENERS
WO2012014613A1 (ja) 繊維基材及び繊維強化複合材料
US20250205992A1 (en) Fiber structure
JP2021091976A (ja) 繊維構造体
WO2021006081A1 (ja) 繊維構造体及び繊維構造体の製造方法
JP2021091977A (ja) 繊維構造体
CN120138867A (zh) 一种热塑性高强纤维包芯纱机织布及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19844517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019844517

Country of ref document: EP

Effective date: 20210301

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2019844517

Country of ref document: EP