[发明专利]罐及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及罐及其制造方法。进一步详述，本发明涉及以高压填充氢气等的罐的结构的改进。

背景技术

作为氢气等贮藏所利用的罐，以往是利用具备在内衬的外周交替地层叠有环带层和螺旋层的FRP层的罐(例如参照专利文献1)。环带层是将纤维(例如碳纤维)进行环带卷绕(在罐筒体部上与罐轴大致垂直地卷绕的卷绕方法)所形成的层，螺旋层是将CF(碳纤维)等纤维进行螺旋卷绕(与罐轴大致平行，且卷绕到罐圆顶(ド一ム)部的卷绕方法)所形成的层(参照本申请的图2)。另外还公开了下述的罐，该罐是将卷筒的外周进行螺旋卷绕而成的FRP筐体，且在各螺旋层的强化纤维束在筒体周向上的相位错开。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-032088号公报

发明的概要

发明要解决的课题

然而，在如上所述的以往技术中，有时不能实现兼顾爆破(破裂)强度和疲劳强度。

发明内容

因此本发明的目的在于提供实现了兼顾爆破强度和疲劳强度的结构的罐及其制造方法。

用于解决课题的手段

为了解决该课题，本发明人进行了各种研究。首先，关于罐的Vf(纤维体积含有率)，虽然如果将内层低Vf化就能够使疲劳强度提高，但这样有时会降低爆破强度。即，耐破裂强度Vf(纤维体积含有率)越高越会成为高强度，但在以往的罐中，也存在为了提高疲劳强度而降低内层的Vf因而不能获得高爆破强度的情况。

另外，如果就疲劳强度而言，发明人发现当上述环带层的纤维的结构上的弯曲较大时则降低疲劳强度。即，在将环带层和螺旋层层积而形成了FRP层的情况下，当与环带层相邻的螺旋层本身产生凹凸时，则该凹凸会被转印到相邻的环带层，由此环带层的纤维本身会产生小的弯曲而起伏，从而在该环带层上产生由结构引起的弯曲(起伏)。

在这样的状况下，本发明人对如何降低环带层的纤维产生的结构上的弯曲(起伏)进行了反复研究，直至得到了与解决该课题密切相关的新的见解。本发明正是基于该见解所做出的，对于包括内衬、和由在该内衬的外周卷绕纤维所形成的环带层以及螺旋层构成的FRP层的罐，至少最内侧的螺旋层是平滑螺旋层。

作为用于降低由结构引起的环带层的纤维弯曲(起伏)的手段，考虑降低相邻的螺旋层的凹凸从而不使该凹凸转印的方案。然而，如上所述由于未特殊考虑为了使上述螺旋层相对于罐轴成为大致平行并且以在罐圆顶部折返的方式进行卷绕(参照图2)来消除相邻的纤维间的间隙那样的卷绕，因此从根本上是困难的。通常，螺旋层未考虑纤维彼此的重叠或并排等，可以说是无秩序地卷绕，以往，例如虽然提出有使各螺旋层的强化纤维束在筒体周向上的相位错开的方案，但却没有提出或着眼于在具有圆顶部的罐上形成完全没有凹凸或较少凹凸的螺旋层的方案。

关于这点，在本发明中，由于至少将最内侧的螺旋层做成平滑螺旋层，即做成完全没有凹凸或较少凹凸的螺旋层，因此能够抑制凹凸被转印到与该螺旋层相邻的环带层。在该情况下，能够减少以往那样由凹凸螺旋层(将在未进行用于使其平滑的处理的表面产生凹凸的螺旋层称为凹凸螺旋层，在图11、图12中用符号70B表示)的表面引起的结构上的纤维的弯曲。通过抑制与凹凸螺旋层相邻的环带层的纤维的结构上的弯曲(起伏)，从而能够使该纤维本身的疲劳强度提高。

此外，纤维的层(螺旋层、环带层)越是位于内侧的层(靠近内衬的层)对罐强度的贡献越大。如上所述根据至少将最内侧的螺旋层做成平滑螺旋层的本发明，能够将与该平滑螺旋层相邻的环带层(例如，卷绕在该平滑螺旋层的外侧的环带层)平滑地进行卷绕，从而能够大大有助于罐强度的提高。

另外，在本发明涉及的罐中，与环带层相邻的层优选是环带层或平滑螺旋层。在该情况下，由于能够将与该环带层相邻的层的表面做成平滑面，因此能够不产生或降低由结构引起的纤维的弯曲。

此外，在本发明涉及的罐中，与凹凸螺旋层相邻的层优选是平滑螺旋层。这样在将与凹凸螺旋层相邻的层做成了平滑螺旋层的情况下，能够由平滑螺旋层来吸收该凹凸螺旋层表面的凹凸，使得不将该凹凸的影响带给环带层。