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JP6705402B2 - 補強層の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、ライナーの周囲に配置される補強層についての技術に関する。
従来、ライナーと、ライナーの周囲に配置された繊維強化樹脂によって形成された補強層と、を備えるタンクが知られている（例えば、特許文献１）。従来の技術において、補強層は、シート状繊維をライナーのストレート部に巻き付けることで積層された複数の層（シート層）を有する。
特開２０１０−２６５９３１号公報
シート状繊維をライナーのストレート部に巻き付けてシート層を形成した場合、シート状繊維が巻き付けられた部位（配置された部位）と、シート状繊維が巻き付けられていない部位（配置されていない部位）との境界部分に、シート層に起因した段差が生じる。境界部分に段差が生じた場合、境界部分を含むように新たな繊維をシート層上に巻き付ける際に、新たに巻き付ける繊維に蛇行などが生じ得る。これにより、タンクの強度が低下する恐れがある。よって、シート状繊維をストレート部に巻き付けた後に、段差を抑制するために、巻き付けた繊維のうちで境界部分に位置する両端部を加工してシート層を形成する必要が生じる。両端部を加工する場合、シート層およびタンクの製造時間や製造コストが増大する場合がある。よって、従来から、ストレート部などの巻付対象部材に巻き付けられたシート状繊維について、段差を抑制するための加工を不要にできる技術が望まれている。
本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法が提供される。この補強層の製造方法は、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、前記形成工程は、前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、前記準備工程は、前記樹脂が含浸されたシート状繊維である形成前繊維であって、一端部である第１端部と、他端部である第２端部と、を有する、形成前繊維を準備する工程と、前記第１端部の側から順に、前記巻付対象部材に向けて前記形成前繊維を搬送しつつ、底部に向かうにつれて幅が狭くなる凹部を有するローラの前記凹部を前記形成前繊維に押し付けて前記巻付用繊維を形成する工程と、を含み、前記巻付用繊維を形成する工程は、前記形成前繊維のうち、前記外周面からより離れた位置に巻き付けられる部分ほど前記底部に近い位置に前記形成前繊維が配置されるように、前記凹部によって前記形成前繊維を押し付ける。 この形態によれば、軸方向について、外層が有する２つの端部が、内層が有する２つの端部の間に位置するように、巻付用繊維を外周面上に巻き付ける。これにより、巻付用繊維を巻付対象部材に巻き付けた後に、ライナーの外表面に沿った形状に巻付用繊維を加工する工程を省略できる。また、この形態によれば、巻付対象部材に向けて形成前繊維を搬送しつつ、凹部を有するローラを用いて容易に巻付用繊維を形成できる。これにより、形成前繊維を予め加工して巻付用繊維を形成する必要が無いので、補強層の製造効率を向上できる。
（２）本開示の他の一形態によれば、タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法が提供される。この補強層の製造方法は、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、前記形成工程は、前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、前記準備工程は、前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であって、シート状の繊維を切断することで前記巻付用繊維を予め作成する工程である。
この形態によれば、軸方向について、外層が有する２つの端部が、内層が有する２つの端部の間に位置するように、巻付用繊維を外周面上に巻き付ける。これにより、巻付用繊維を巻付対象部材に巻き付けた後に、ライナーの外表面に沿った形状に巻付用繊維を加工する工程を省略できる。また、この形態によれば、形成工程が開始される前に巻付用繊維を予め準備できる。また、この形態によれば、シート状の繊維を切断することで容易に巻付用繊維を作成できる。
（３）本開示の他の一形態によれば、タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法が提供される。この補強層の製造方法は、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、前記形成工程は、前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、前記準備工程は、前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であり、前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、繊維の密度が、段階的または連続的に大きくなる。この形態によれば、軸方向について、外層が有する２つの端部が、内層が有する２つの端部の間に位置するように、巻付用繊維を外周面上に巻き付ける。これにより、巻付用繊維を巻付対象部材に巻き付けた後に、ライナーの外表面に沿った形状に巻付用繊維を加工する工程を省略できる。また、この形態によれば、形成工程が開始される前に巻付用繊維を予め準備できる。また、この形態によれば、硬化前シート層において、最内層から最外層に向かうにつれて繊維の密度が大きくできる。これにより、硬化前シート層を硬化させた後のシート層において、外層側の質量が低下することを抑制できるので、外層側の強度が低下する可能性を低減できる。
（４）本開示の他の一形態によれば、タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法が提供される。この補強層の製造方法は、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、前記形成工程は、前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、前記準備工程は、前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であり、前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、厚みが、段階的または連続的に大きくなる。
この形態によれば、軸方向について、外層が有する２つの端部が、内層が有する２つの端部の間に位置するように、巻付用繊維を外周面上に巻き付ける。これにより、巻付用繊維を巻付対象部材に巻き付けた後に、ライナーの外表面に沿った形状に巻付用繊維を加工する工程を省略できる。また、この形態によれば、形成工程が開始される前に巻付用繊維を予め準備できる。また、この形態によれば、硬化前シート層において、最内層から最外層に向かうにつれて厚みを大きくできる。これにより、硬化前シート層を硬化させた後のシート層において、外層側の質量および体積が低下することを抑制できるので、外層側の強度が低下する可能性を低減できる。
（１）本開示の一形態によれば、タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法が提供される。この補強層の製造方法は、一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、前記形成工程は、前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付ける。この形態によれば、軸方向について、外層が有する２つの端部が、内層が有する２つの端部の間に位置するように、巻付用繊維を外周面上に巻き付ける。これにより、巻付用繊維を巻付対象部材に巻き付けた後に、ライナーの外表面に沿った形状に巻付用繊維を加工する工程を省略できる。
（２）上記形態であって、前記準備工程は、前記樹脂が含浸されたシート状繊維である形成前繊維であって、一端部である第１端部と、他端部である第２端部と、を有する、形成前繊維を準備する工程と、前記第１端部の側から順に、前記巻付対象部材に向けて前記形成前繊維を搬送しつつ、底部に向かうにつれて幅が狭くなる凹部を有するローラの前記凹部を前記形成前繊維に押し付けて前記巻付用繊維を形成する工程と、を含み、前記巻付用繊維を形成する工程は、前記形成前繊維のうち、前記外周面からより離れた位置に巻き付けられる部分ほど前記底部に近い位置に前記形成前繊維が配置されるように、前記凹部を前記形成前繊維に押し付けてもよい。この形態によれば、巻付対象部材に向けて形成前繊維を搬送しつつ、凹部を有するローラを用いて容易に巻付用繊維を形成できる。これにより、形成前繊維を予め加工して巻付用繊維を形成する必要が無いので、補強層の製造効率を向上できる。
（３）上記形態であって、前記巻付用繊維を形成する工程は、前記形成前繊維のうち、前記外周面からより離れた位置に巻き付けられる部分ほど、前記凹部によって前記形成前繊維を押し付ける力を大きくすることで、前記部分に付与される張力を大きくする工程を含んでもよい。この形態によれば、外周面から離れた位置に巻き付けられる繊維ほど、付与される張力を大きくできるので、外周面から離れた外層側に向かうにつれて、巻き付けられた繊維の張力が低下する可能性を低減できる。
（４）上記形態であって、前記準備工程は、前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であってもよい。この形態によれば、形成工程が開始される前に巻付用繊維を予め準備できる。
（５）上記形態であって、前記準備工程は、シート状の繊維を切断することで前記巻付用繊維を予め作成する工程であってもよい。この形態によれば、シート状の繊維を切断することで容易に巻付用繊維を作成できる。
（６）上記形態であって、前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、繊維の密度が、段階的または連続的に大きくなっていてもよい。この形態によれば、硬化前シート層において、最内層から最外層に向かうにつれて繊維の密度が大きくできる。これにより、硬化前シート層を硬化させた後のシート層において、外層側の質量が低下することを抑制できるので、外層側の強度が低下する可能性を低減できる。
（７）上記形態であって、前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部から前記他端部の側に向かうにつれて、厚みが、段階的または連続的に大きくなっていてもよい。この形態によれば、硬化前シート層において、最内層から最外層に向かうにつれて厚みを大きくできる。これにより、硬化前シート層を硬化させた後のシート層において、外層側の質量および体積が低下することを抑制できるので、外層側の強度が低下する可能性を低減できる。
本開示は、上記の補強層の製造方法以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、補強層を有するタンクの製造方法、補強層やタンクの製造装置などの形態で実現することができる。
第１実施形態における製造方法によって製造されるタンクの概略構成を示す断面図。 タンクの製造方法を示す工程図。 ステップＳ１０の工程図。 ステップＳ１０を説明するための図。 ステップＳ１０およびステップＳ２０について説明するための第１の図。 図５の矢視５。 ステップＳ１０およびステップＳ２０について説明するための第２の図。 図７の矢視７。 ステップＳ２０について説明するための第１の図。 マンドレルの外周面上に形成された硬化前シート層を示す図。 マンドレルの外周面上に形成された硬化前シート層の断面図。 ステップＳ４０を経たシート層の断面模式図。 ステップＳ５０によってシート層内にライナーが嵌められた様子を示す模式図。 ステップＳ７０によって硬化前ヘリカル層が形成された様子を示す模式図。 第１実施形態の張力に関する効果を説明するための図。 第２実施形態の巻付用繊維を説明するための図。 第２実施形態で用いられる繊維巻付装置を説明するための図。 マンドレルの外周面上に形成された硬化前シート層の断面図。 第２変形例としての巻付用繊維を説明するための模式図。 第３変形例としての巻付用繊維を説明するための模式図。 巻付用繊維の元となるシート状繊維を示す模式図。
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における製造方法によって製造されるタンク１０の概略構成を示す断面図である。本実施形態におけるタンク１０には、例えば、７０ＭＰａ程度の高圧の水素ガスが貯蔵される。タンク１０に貯蔵された水素ガスは、例えば、車両に搭載された燃料電池の燃料ガスとして使用される。タンク１０は、ライナー２０と補強層３０とを備えている。
ライナー２０は、樹脂製の中空ライナーであり、タンク１０の素体を形成する。ライナー２０は、例えば、ポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂によって形成されている。
ライナー２０は、ストレート部２１とドーム部２２，２３と口金１３，１４とを備えている。ストレート部２１は、円筒形状である。ドーム部２２，２３は、ストレート部２１の両端に設けられており、ライナー２０の外側に向けて凸となる曲面状に形成されている。ドーム部２２，２３の頂点には、それぞれ、アルミニウムやステンレス鋼等の金属によって形成された口金１３，１４が設けられている。口金１３は、貫通孔１５を備えており、タンク１０内からのガスの取り出しまたはタンク１０内へのガスの補充に用いられる。他方の口金１４は、ライナー２０に繊維を巻き付ける際のライナー２０の回転のために用いられる。なお、タンク１０は、口金１４を有していなくてもよい。
補強層３０は、ライナー２０の周囲に配置される層であり、ライナー２０を補強するための層である。補強層３０は、繊維強化樹脂によって形成されている。補強層３０は、シート層３２とヘリカル層３４とを備えている。
シート層３２は、ライナー２０のストレート部２１の外表面に、シート状繊維を複数回巻回させて積層することによって形成されている。本実施形態におけるシート状繊維は、一方向に方向の揃ったガラス繊維や炭素繊維にエポキシ等の熱硬化性樹脂を含浸させることによって形成したシート状の繊維である。本実施形態では、シート状繊維中の繊維は、シート状繊維の巻回方向、すなわち、ストレート部２１の周方向に沿って方向が揃えられている。なお、シート状繊維は、シート状繊維の巻回方向に交差する方向を向く繊維を含んでもよい。「シート層」のことを、「フープ層」と呼ぶことも可能である。
ヘリカル層３４は、シート層３２およびドーム部２２，２３に繊維束をヘリカル巻きすることによって構成されている。本実施形態における繊維束は、ガラス繊維や炭素繊維を１００００〜４００００本程度束ね、エポキシ等の熱硬化性樹脂を含浸させることによって形成されている。
シート層３２の厚みとヘリカル層３４の厚みとは、それぞれ、タンク１０に求められる耐圧性能や強度に応じて適宜設定される。
図２は、タンク１０の製造方法を示す工程図である。図３は、ステップＳ１０の工程図である。図４は、ステップＳ１０を説明するための図である。図５は、ステップＳ１０およびステップＳ２０について説明するための第１の図である。図６は、図５の矢視５である。図７は、ステップＳ１０およびステップＳ２０について説明するための第２の図である。図８は、図７の矢視７である。図９は、ステップＳ２０について説明するための第１の図であり、マンドレル４０の外周面４２上に巻き付けられた繊維の断面模式図である。図１０は、外周面４２上に形成された硬化前シート層３２Ｖを示す図である。図１１は、マンドレル４０の外周面４２上に形成された硬化前シート層３２Ｖの断面図である。図１１は、マンドレル４０の中心軸ＢＸに平行な断面図である。
本実施形態の製造方法では、まず、図２に示すようにシート状の巻付用繊維３２Ｙを準備する（ステップＳ１０）。また、シートワインディング法によって巻付用繊維３２Ｙを後述する巻付用部材としてのマンドレル４０に巻き付けることで、硬化前シート層３２Ｖを形成する（ステップＳ２０）。なお、本実施形態では、ステップＳ１０を実行しつつ、ステップＳ２０が実行される。以下にステップＳ１０およびステップＳ２０の詳細について説明する。
図３に示すように、ステップＳ１０において、まず形成前繊維３２Ｔを準備する（ステップＳ１０２）。形成前繊維３２Ｔ（図４）は、熱硬化性樹脂が含浸されたシート状繊維であり、平面視において矩形状である。形成前繊維３２Ｔは、例えば後述するローラ６０の凹部６２の最大幅よりも若干大きい一定幅を有する。また、形成前繊維３２Ｔの厚みは、一定である。形成前繊維３２Ｔは、後述する巻付対象部材としてのマンドレル４０（図５）に巻き付けられる巻付用繊維３２Ｙの元となる繊維である。形成前繊維３２Ｔは、一端部である第１端部３２１Ｔと、他端部である第２端部３２２Ｔと、第１端部３２１Ｔと第２端部３２２Ｔとを繋ぐ２つの側面部３２４Ｔ，３２５Ｔとを有する。形成前繊維３２Ｔは、例えば、ボビン９０（図５）に巻き付けられている。なお、形成前繊維３２Ｔを保持しつつ、マンドレル４０に向けて形成前繊維３２Ｔを送り出すことができる機構であれば、ボビン９０以外の構成を採用してもよい。例えば、ボビン９０に代えてニップロールを用いてもよい。
図３に示すように、ステップＳ１０２の次に、形成前繊維３２Ｔから巻付用繊維３２Ｙを形成する（ステップＳ１０４）。巻付用繊維３２Ｙは、熱硬化性樹脂が含浸されたシート状の繊維であり、シート層３２を形成するための繊維である。巻付用繊維３２Ｙ（図４）は、一端部３２１と、一端部３２１と対向する他端部３２２と、一端部３２１と他端部３２２とを繋ぐ２つの側面部３２４Ｙ，３２５Ｙとを有する。２つの側面部３２４Ｙ、３２５Ｙは、マンドレル４０に巻き付けられた状態では、軸方向ＬＤ（図９）における両端部を形成する。軸方向ＬＤは、マンドレル４０の中心軸ＢＸに沿った方向である。巻付用繊維３２Ｙは、一端部３２１から他端部３２２に向かうにつれて幅が段階的に小さくなる。巻付用繊維３２Ｙは、一端部３２１の側から他端部３２２の側へと順に、１層目繊維３２Ｙ１と、２層目繊維３２Ｙ２と、３層目繊維３２Ｙ３と、４層目繊維３２Ｙ４とを有する。各繊維３２Ｙ１〜３２Ｙ４はそれぞれ、平面視において矩形状である。１層目繊維３２Ｙ１の幅は幅Ｗ１であり、２層目繊維３２Ｙ２の幅は幅Ｗ２であり、３層目繊維３２Ｙ３の幅は幅Ｗ３であり、４層目繊維３２Ｙ４の幅は幅Ｗ４である。巻付用繊維３２Ｙの幅は、幅Ｗ１＞幅Ｗ２＞幅Ｗ３＞幅Ｗ４の関係を有する。マンドレル４０（図５）に近い側から１層目繊維３２Ｙ１、２層目繊維３２Ｙ２、３層目繊維３２Ｙ３、４層目繊維３２Ｙ４の順に積層されるように、巻付用繊維３２Ｙがマンドレル４０に巻き付けられる。
ステップＳ１０２およびステップＳ２０は、図５に示す繊維巻付装置８０を用いて実行される。繊維巻付装置８０は、形成前繊維３２Ｔが巻き付けられた円筒形状のボビン９０と、形成前繊維３２Ｔを搬送しつつ巻付用繊維３２Ｙを形成するためのローラ６０と、巻付用繊維３２Ｙが巻き付けられるマンドレル４０とを備える。
ボビン９０が回転することで、形成前繊維３２Ｔはマンドレル４０に向けて送り出される。ローラ６０は、鼓型のローラである。ローラ６０は、矢印Ｒａに示す方向に回転することで、巻付用繊維３２Ｙをマンドレル４０に向けて搬送する。図６に示すように、ローラ６０は、回転軸ＡＸを中心に回転する。ローラ６０は、円筒形状の外周面６１を有する。外周面６１には、凹部６２が周方向に亘って形成されている。凹部６２は、最も凹んだ位置に配置された底部６３に向かうにつれて幅Ｗｔが狭くなる。凹部６２の幅Ｗｔとは、回転軸ＡＸに沿った方向の長さである。凹部６２の幅Ｗｔを規定する面６４は、曲面である。ローラ６０は、アクチュエータ（図示せず）に回転可能に連結されており、形成前繊維３２Ｔ（巻付用繊維３２Ｙ）を下方に押し付ける方向に沿った方向（矢印Ｄに示す方向）に移動できる。
マンドレル４０（図５）は、ステンレスや鉄、銅などの金属によって形成されている。マンドレル４０は、円柱状であり、円筒形状の外周面４２を有する。マンドレル４０は、ライナー２０のストレート部２１を模擬した形状である。マンドレル４０の外径は、ライナー２０のストレート部２１の外径よりも若干（例えば、０．５ｍｍ程度）大きい。また、マンドレル４０の中心軸ＢＸに沿った長さは、ライナー２０のストレート部２１の長さよりも長い。本実施形態では、マンドレル４０の剛性は、ライナー２０の剛性よりも高い。より具体的には、マンドレル４０を、樹脂製のライナー２０よりもヤング率の大きい金属によって構成することによって、マンドレル４０の剛性をライナー２０よりも高くしている。
ステップＳ１０４では、形成前繊維３２Ｔ（図４）を第１端部３２１Ｔの側から順に、マンドレル４０に向けて搬送しつつ、ローラ６０の凹部６２を形成前繊維３２Ｔに押し付けることで巻付用繊維３２Ｙを形成する。具体的には、形成前繊維３２Ｔのうち、マンドレル４０の外周面４２からより離れた位置（より外層側の位置）に巻き付けられる部分ほど、凹部６２の底部６３に近い位置に形成前繊維３２Ｔが配置されるように、凹部６２を形成前繊維３２Ｔに押し付ける。本実施形態では、形成前繊維３２Ｔのうち、マンドレル４０の外周面４２からより離れた位置（より外層側の位置）に巻き付けられる部分ほど、凹部６２を形成前繊維３２Ｔに押し付ける力を大きくする。これにより、形成前繊維３２Ｔを凹部６２の底部６３により近い位置に配置する。また、凹部６２によって形成前繊維３２Ｔを押し付ける力を大きくすることで、形成前繊維３２Ｔに付与される張力が大きくなる。
例えば、図６に示すように、巻付用繊維３２Ｙのうちでマンドレル４０の外周面４２に直接に接触する１層目繊維３２Ｙ１は、形成前繊維３２Ｔを凹部６２のうち底部６３から最も離れた部分に位置するように凹部６２で押し付けることで形成される。図７に示すように、巻付用繊維３２Ｙのうちで１層目繊維３２Ｙ１上に巻き付けられる２層目繊維３２Ｙ２は、１層目繊維３２Ｙ１を形成する場合よりも底部６３に近い位置で配置されるように凹部６２で押し付けることで形成される。具体的には、１層目繊維３２Ｙ１を形成するときよりも大きい押し付ける力Ｆｔ（図７）を形成前繊維３２Ｔに付与することで、形成前繊維３２Ｔを凹部６２のうちで１層目繊維３２Ｙ１の形成時よりも底部６３に近い位置に配置する（図８）。このとき、１層目繊維３２Ｙ１上に巻き付けられる２層目繊維３２Ｙ２には、１層目繊維３２Ｙ１よりも大きな張力が付与される。底部６３により近い位置に形成前繊維３２Ｔが配置されることで、２層目繊維３２Ｙ２の幅Ｗ２は１層目繊維３２Ｙ１の幅Ｗ１よりも小さくなる。これにより、図９に示すように、２層目繊維３２Ｙ２は厚みが１層目繊維３２Ｙ１よりも大きくなる。巻付用繊維３２Ｙのうちで、２層目繊維３２Ｙ２上に巻き付けられる３層目繊維３２Ｙ３、３層目繊維３２Ｙ３上に巻き付けられる４層目繊維３２Ｙ４を形成する場合も同様に、外周面４２により離れた側（外層側）に巻き付ける繊維ほど、凹部６２によって押し付ける力をより大きくして、底部６３により近い位置に形成前繊維３２Ｔを配置する。これにより、図４に示すように、マンドレル４０の外周面４２に巻き付けられる巻付用繊維３２Ｙは、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が段階的に小さくなる。また、マンドレル４０の外周面４２に巻き付けられる巻付用繊維３２Ｙは、２つの側面部３２４Ｙ，３２５Ｙについて、一端部３２１の側よりも他端部３２２の側が巻付用繊維３２Ｙの幅方向内側に位置する。なお、凹部６２によって押し付ける力を大きくすることで、凹部６２の底部６３により近い位置に形成前繊維３２Ｔを配置しているが、押し付ける力を変更する以外の方法を用いて形成前繊維３２Ｔの凹部６２内での位置を変更してもよい。例えば、ローラ６０の位置は固定しつつ、形成前繊維３２Ｔをローラ６０とは反対側の位置から底部６３に向かって押し込んだり、底部６３から離れる方向に引き抜いたりすることで、形成前繊維３２Ｔに凹部６２内での位置を変更してもよい。
ステップＳ１０において準備した巻付用繊維３２Ｙを、マンドレル４０の外周面４２上に、外周面４２の円周方向に沿って一端部３２１の側から他端部３２２の側へと順に巻き付ける（図２のステップＳ２０）。また、巻付用繊維３２Ｙは、巻付用繊維３２Ｙの幅方向がマンドレル４０の中心軸ＢＸと平行になる状態で、マンドレル４０に巻き付けられる。これにより、外周面４２上に巻付用繊維３２Ｙが複数積層された硬化前シート層３２Ｖを形成する（図２のステップＳ２０）。本実施形態では、外周面４２上に巻付用繊維３２Ｙが４層形成されたることで硬化前シート層３２Ｖが形成される。
ステップＳ２０の形成工程は、図１１に示すように、外周面４２側に位置する最下層を形成する１層目繊維３２Ｙ１から最上層を形成する４層目繊維３２Ｙ４に向かうにつれて、軸方向ＬＤにおける長さ（巻付用繊維３２Ｙの幅Ｗ１〜Ｗ４）が次第に小さくなるように巻付用繊維３２Ｙが外周面４２に巻き付けられる。また、硬化前シート層３２Ｖの各層を形成する１層目繊維３２Ｙ１〜４層目繊維３２Ｙ４はそれぞれ、軸方向ＬＤに両端部３２４Ｙ，３２５Ｙを有する。ステップＳ２０の形成工程は、硬化前シート層３２Ｖの積層方向に隣り合う、外層と外層よりも外周面４２側に位置する内層とにおいて、外層が有する２つの端部３２４Ｙ，３２５Ｙが、軸方向ＬＤについて、内層が有する２つの端部３２４Ｙ，３２５Ｙの間に位置するように巻付用繊維３２Ｙを外周面４２上に巻き付ける。つまり、軸方向ＬＤについて、外層としての２層目繊維３２Ｙ２の両端部３２４Ｙ２，３２５Ｙ２が、内層としての１層目繊維３２Ｙ１の両端部３２４Ｙ１，３２５Ｙ１の間に位置するように、外周面４２上に２層目繊維３２Ｙ２が巻き付けられる。また、軸方向ＬＤについて、外層としての３層目繊維３２Ｙ３の両端部３２４Ｙ３，３２５Ｙ３が、内層としての２層目繊維３２Ｙ２の両端部３２４Ｙ２，３２５Ｙ２の間に位置するように、外周面４２上に３層目繊維３２Ｙ３が巻き付けられる。また、軸方向ＬＤについて、外層としての４層目繊維３２Ｙ４の両端部３２４Ｙ４，３２５Ｙ４が、内層としての３層目繊維３２Ｙ３の両端部３２４Ｙ３，３２５Ｙ３の間に位置するように、外周面４２上に４層目繊維３２Ｙ４が巻き付けられる。
硬化前シート層３２Ｖの両端部３２４Ｙ，３２５Ｙは、ドーム部２２，２３（図１）の外表面に概ね沿った形状となるように形成されている。例えば、積層方向に隣り合う２つの層において、両端部３２４Ｙ，３２５Ｙの軸方向ＬＤにおける段差Ｋ１，Ｋ２は、それぞれ０．０５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより一層好ましい。ドーム部２２，２３の外表面に概ね沿った形状となる範囲内で、段差Ｋ１，Ｋ２を小さくすることで、シート層３２とライナー２０の境界に巻き付けられる繊維束が蛇行する可能性を低減できる。これにより、補強層３０の強度が低下する可能性を低減できる。また、硬化前シート層３２Ｖは、１層目繊維３２Ｙ１から４層目繊維３２Ｙ４に向かうにつれて、厚みが大きくなる。
図２に示すように、ステップＳ２０の次に、マンドレル４０に巻き付けられた硬化前シート層３２Ｖを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることで、補強層３０を構成するシート層３２を形成する（ステップＳ３０）。シート層３２は、樹脂が硬化している点でのみ硬化前シート層３２Ｖと異なり、例えば硬化前シート層３２Ｖと同様の形状を有する。より具体的には、例えばシート層３２は、積層方向に隣り合う、外層と外層よりも外周面４２側に位置する内層において、軸方向ＬＤについて、外層が有する２つの端部が、内層が有する２つの端部の間に位置するように形成されている。
シート層３２の完成後、続いて、シート層３２からマンドレル４０を抜く工程が行われる（図２のステップＳ４０）。図１２は、ステップＳ４０を経たシート層３２の断面模式図である。シート層３２の両端部３２４，３２５は、硬化前シート層３２Ｖの両端部３２４Ｙ，３２５Ｙと同様に、内層側から外層側に向かうにつれて段階的に軸方向ＬＤについて内側に位置するように形成されている。つまり、シート層３２の両端部３２４，３２５は、ドーム部２２，２３の外表面に概ね沿った形状である。ステップＳ４０の次に、シート層３２内にライナー２０を嵌める工程が行われる（図２のステップＳ５０）。
図１３は、ステップＳ５０によってシート層３２内にライナー２０が嵌められた様子を示す模式図である。本実施形態では、ライナー２０のストレート部２１の外径よりも若干外径の大きいマンドレル４０を用いてシート層３２が形成されているため、ライナー２０を容易にシート層３２内に嵌めることができる。なお、例えば、ライナー２０のストレート部２１の外径とシート層３２の内径とが同程度の場合には、ライナー２０を予め冷却し、収縮させておいてシート層３２に挿入してもよい。
ステップＳ５０の後、口金１３を通じてライナー２０の内部を加圧してライナー２０のストレート部２１の外表面をシート層３２の内面に密着させる加圧工程が行われる（図２のステップＳ６０）。
加圧工程後、ライナー２０の内部を加圧した状態のまま、ライナー２０上に繊維束を巻回して、硬化前ヘリカル層を形成する工程が行われる（ステップＳ７０）。ステップＳ７０では、ＦＷ法によって、ライナー２０上に熱硬化性樹脂が含浸された繊維束をヘリカル巻きによって巻回することにより硬化前ヘリカル層が形成される。このヘリカル巻きでは、繊維束が、ライナー２０の中心軸に対して０〜３０度の巻回角度でドーム部２２，２３およびシート層３２を含む範囲に巻回される。つまり、ステップＳ７０では、シート層３２上と、ライナー２０のうちのドーム部２２，２３上と、に繊維束が巻回される。
図１４は、ステップＳ７０によって硬化前ヘリカル層３４Ｖが形成された様子を示す模式図である。図１４には、タンク１０の一部の断面を示している。本実施形態では、シート層３２の端部３２４，３２５がドーム部２２，２３の外表面に概ね沿った形状となるようにシート層３２が形成されている。よって、シート層３２とライナー２０の境界に生じる段差を低減できるので、ヘリカル層３４を構成する繊維束が蛇行することを抑制できる。この結果、ドーム部２２，２３に対しても精度よく繊維束を巻回することが可能になり、ドーム部２２，２３を含め、タンク１０全体の強度を高めることができる。
ステップＳ７０の後に、硬化前ヘリカル層３４Ｖを加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることで、ヘリカル層３４を形成する（図２のステップＳ８０）。なお、ステップＳ３０を省略して、ステップＳ８０において、硬化前ヘリカル層３４Ｖと共に硬化前シート層３２Ｖを硬化させてもよい。ステップ８０が行われた後、ライナー２０に対する加圧が解除される（ステップＳ９０）。以上で説明した一連の工程により、タンク１０は完成する。
上記第１実施形態によれば、硬化前シート層３２Ｖを形成する形成工程において、外層が有する２つの端部３２４Ｙ，３２５Ｙが、軸方向ＬＤについて、内層が有する２つの端部３２４Ｙ、３２５Ｙの間に位置するように、巻付用繊維３２Ｙをマンドレル４０の外周面４２上に巻き付けられている（図１１）。これにより、巻付用繊維３２Ｙをマンドレル４０に巻き付けた後に、ライナー２０のドーム部２２，２３の外表面に沿った形状に巻付用繊維３２Ｙを加工する工程を省略できる。これにより、シート層３２の製造時間や製造コストが増大する可能性を低減できる。また、シート層３２を形成した後に両端部３２４，３２５（図１２）を加工する必要がないので、両端部３２４，３２５の加工によって樹脂が削られて繊維が露出する可能性を低減できる。これにより、両端部３２４，３２５の強度が低下する可能性を低減できる。
また、上記第１実施形態によれば、マンドレル４０に向けて形成前繊維３２Ｔを搬送しつつ、凹部６２を有するローラ６０を用いて容易に巻付用繊維３２Ｙを形成できる。これにより、予め、形成前繊維３２Ｔを加工して巻付用繊維３２Ｙを形成する必要が無いので、補強層３０の製造効率を向上できる。
また、上記第１実施形態によれば、巻付用繊維３２Ｙを形成する工程（図３のステップＳ１０２）は、形成前繊維３２Ｔのうち、マンドレル４０の外周面４２からより離れた位置に巻き付けられる部分（所定部分）ほど、凹部６２を形成前繊維３２Ｔに押し付ける力を大きくすることで、所定部分に付与される張力を大きくする工程を含む（図５，図６）。よって、外周面４２から離れた位置に巻き付けられる巻付用繊維３２Ｙほど、付与される張力を大きくできるので、巻き付けられた繊維の張力が外層側に向かうにつれて低下する可能性を低減できる。
図１５は、第１実施形態の張力に関する効果を説明するための図である。一般に、ローラ６０を用いることなく、マンドレル４０にシート状繊維を巻き付けた場合、内層から外層に向かうにつれてシート状繊維の張力が低下する。ローラ６０を用いない場合、シート状繊維に付与される張力は、それぞれが一定速度で回転するマンドレル４０およびボビン９０の回転速度の差によって生じる。しかしながら、本実施形態では、より外層側に巻き付けられる巻付用繊維３２Ｙほど、より大きな張力が凹部６２によって付与される。これにより、巻き付け後の硬化前シート層３２Ｖおよび硬化後のシート層３２において、外周面４２から離れた外層側に向かうにつれて、巻き付けられた繊維の張力が低下する可能性を低減できる。例えば、図１５に示すように、第１実施形態では、巻き付け後の硬化前シート層３２Ｖおよび硬化後のシート層３２において、最内層から最外層までの各層の張力を一定にできる。
また上記第１実施形態によれば、樹脂製のライナー２０よりも剛性の高い金属製のマンドレル４０に巻付用繊維３２Ｙを巻回するので、ライナー２０に巻付用繊維３２Ｙを巻回する場合よりも、大きな張力を加えながらシート層３２を形成することができる。このため、巻付用繊維３２Ｙに撓みが生じる可能性を低減できる。この結果、タンク１０の形状精度を向上させることができ、タンク１０の強度も高めることも可能になる。
Ｂ．第２実施形態：
図１６は、第２実施形態の巻付用繊維３２Ｙａを説明するための図である。図１７は、第２実施形態で用いられる繊維巻付装置８０ａを説明するための図である。第２実施形態と第１実施形態とで異なる点は、主に、巻付用繊維３２Ｙａを準備する準備工程（図２のステップＳ１０）と、巻付用繊維３２Ｙａの形状である。第２実施形態では、巻付用繊維３２Ｙａの準備工程は、ステップＳ２０の工程が開始される前、すなわちマンドレル４０へのシート状繊維の搬送が開始される前に、巻付用繊維３２Ｙａを予め作成する工程である。つまり、第２実施形態の繊維巻付装置８０ａは、ローラ６０（図５）を有していない。繊維巻付装置８０ａのその他の構成については第１実施形態の繊維巻付装置８０と同様の構成である。よって、同様の構成については第１実施形態の繊維巻付装置８０と同一の符号を付すと共に適宜説明を省略する。
予め作成される巻付用繊維３２Ｙａ（図１６）は、第１実施形態と同様に、熱硬化性樹脂が含浸されたシート状繊維である。巻付用繊維３２Ｙａは、一端部３２１と、一端部３２１と対向する他端部３２２と、一端部３２１と他端部３２２とを繋ぐ２つの側面部３２４Ｙａ，３２５Ｙａとを有する。巻付用繊維３２Ｙａは、一端部３２１から他端部３２２に向かうにつれて幅が連続的に小さくなる。巻付用繊維３２Ｙａは、２つの側面部３２４Ｙａ，３２５Ｙａについて、一端部３２１の側よりも他端部３２２の側が巻付用繊維３２Ｙａの幅方向内側に位置する。具体的には、巻付用繊維３２Ｙａは、一端部３２１から他端部３２２に向かうにつれて、２つの側面部３２４Ｙａ，３２５Ｙａがより幅方向内側に位置する。なお、巻付用繊維３２Ｙａの厚みは一定である。巻付用繊維３２Ｙａは、熱硬化性樹脂が浸含されたシート状の繊維（切断前繊維）を切断することで作成される。切断前繊維は、例えば、平面視において長方形状である。一端部３２１から他端部３２２に向かうにつれて幅が小さくなうように、切断前繊維の２つの側面部を切断する。これにより、巻付用繊維３２Ｙａを容易に作成できる。なお、巻付用繊維３２Ｙａは、予め準備した型内に繊維を配置した後に、この型内に樹脂を投入することで作成してもよい。
図１７に示すように、巻付用繊維３２Ｙａは、一端部３２１の側から他端部の側へと順にマンドレル４０に巻き付けられる。また、巻付用繊維３２Ｙａは、巻付用繊維３２Ｙａの幅方向がマンドレル４０の中心軸ＢＸと平行になる状態で、マンドレル４０に巻き付けられる。
図１８は、マンドレル４０の外周面４２上に形成された硬化前シート層３２Ｖａの断面図である。図１８は、マンドレル４０の中心軸ＢＸに平行な断面図である。硬化前シート層３２Ｖａは、マンドレル４０の外周面４２上に４層形成されている。硬化前シート層３２Ｖａの各層を形成する１層目繊維３２Ｙａ１〜４層目繊維３２Ｙａ４はそれぞれ、マンドレル４０の軸方向ＬＤにおいて両端部３２４Ｙａ，３２５Ｙａを有する。第２実施形態のステップＳ２０の形成工程は、第１実施形態と同様に、硬化前シート層３２Ｖａの積層方向に隣り合う、外層と外層よりも外周面４２側に位置する内層とにおいて、以下に記載のように巻付用繊維３２Ｙａが外周面４２上に巻き付けられる。つまり、外層が有する２つの端部３２４Ｙａ，３２５Ｙａが、軸方向ＬＤについて、内層が有する２つの端部３２４Ｙａ，３２５Ｙａの間に位置するように巻付用繊維３２Ｙａが外周面４２上に巻き付けられる。つまり、軸方向ＬＤについて、外層としての２層目繊維３２Ｙａ２の両端部３２４Ｙａ２，３２５Ｙａ２が、内層としての１層目繊維３２Ｙａ１の両端部３２４Ｙａ１，３２５Ｙａ１の間に位置するように、外周面４２上に２層目繊維３２Ｙａ２が巻き付けられる。また、軸方向ＬＤについて、外層としての３層目繊維３２Ｙａ３の両端部３２４Ｙａ３，３２５Ｙａ３が、内層としての２層目繊維３２Ｙａ２の両端部３２４Ｙａ２，３２５Ｙａ２の間に位置するように、外周面４２上に３層目繊維３２Ｙａ３が巻き付けられる。また、軸方向ＬＤについて、外層としての４層目繊維３２Ｙａ４の両端部３２４Ｙａ４，３２５Ｙａ４が、内層としての３層目繊維３２Ｙａ３の両端部３２４Ｙａ３，３２５Ｙａ３の間に位置するように、外周面４２上に４層目繊維３２Ｙａ４が巻き付けられる。硬化前シート層３２Ｖａの両端部３２４Ｙａ，３２５Ｙａは、ドーム部２２，２３の外表面に概ね沿った形状となるように形成されている。例えば、積層方向に隣り合う２つの層において、両端部３２４Ｙａ，３２５Ｙａの軸方向ＬＤにおける段差Ｋ１，Ｋ２は、それぞれ０．０５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより一層好ましい。ドーム部２２，２３の外表面に概ね沿った形状となる範囲内で、段差Ｋ１，Ｋ２を小さくすることで、シート層３２とライナー２０の境界に生じる段差を低減できるので、ヘリカル層３４を構成する繊維束が蛇行することを抑制できる。これにより、補強層３０の強度が低下する可能性を低減できる。硬化前シート層３２Ｖａを形成した後は、第１実施形態と同様にステップＳ３０〜ステップＳ９０（図２）が実行されることでタンク１０が製造される。
上記第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の構成を備える点において同様の効果を奏する。例えば、上記第２実施形態によれば、巻付用繊維３２Ｙａをマンドレル４０に巻き付けた後に、ライナー２０のドーム部２２，２３の外表面に沿った形状に巻付用繊維３２Ｙａを加工する工程を省略できる。これにより、シート層３２の製造時間や製造コストが増大する可能性を低減できる。また、上記第２実施形態によれば、硬化前シート層３２Ｖａを形成する工程（図２のステップＳ２０）が開始される前に巻付用繊維３２Ｙａを予め準備できる。また、巻付用繊維３２Ｙａを予め準備することで、巻付用繊維３２Ｙａをマンドレル４０に巻き付ける際の張力をローラ６０の制約を受けることなく自由に設定できる。
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
Ｃ−１．第１変形例：
上記各実施形態では、巻付用繊維３２Ｙ，３２Ｙａをマンドレル４０に巻き付けることで、シート層３２が形成されていたが、巻付用繊維３２Ｙ，３２Ｙａが巻き付けられる対象はこれに限定されるものではない。例えば、巻付対象部材をライナー２０としてもよい。この場合、巻付用繊維３２Ｙ，３２Ｙａをライナー２０のストレート部２１に巻き付けることで、シート層３２が形成される。また、ライナー２０は、上記各実施形態では樹脂製であったが、金属製であってもよい。
Ｃ−２．第２変形例：
上記第２実施形態の予め作成される巻付用繊維３２Ｙａは、厚みが一定であったが、これに限定されるものではない。図１９は、第２変形例としての巻付用繊維３２Ｙｂを説明するための模式図である。図１９は、巻付用繊維３２Ｙｂを側面部３２５Ｙａ側から見たときの模式図である。予め準備する巻付用繊維３２Ｙｂは、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて厚みＴｈが連続的に大きくなる。また巻付用繊維３２Ｙｂの平面視における形状は、図１６に示す巻付用繊維３２Ｙａと同一である。巻付用繊維３２Ｙｂは、例えば、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて厚みが大きくなる型を用意し、この型内に繊維を配置した後に樹脂を投入することで作成される。巻付用繊維３２Ｙｂを、一端部３２１から他端部３２２へと順にマンドレル４０の外周面４２に巻き付けることで、最内層から最外層に向かうにつれて厚みが大きくなるシート層３２が形成される。これにより、シート層３２の外層側においても、シート層３２の質量および体積が低下することを抑制できるので、強度が低下する可能性を低減できる。なお、予め準備する巻付用繊維３２Ｙｂは、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて厚みＴｈが段階的に大きくなってもよい。つまり、シート層３２が形成されたときに、より外層側に位置する巻付用繊維３２Ｙｂの厚みがより大きくなるように、巻付用繊維３２Ｙｂを予め形成してもよい。巻付用繊維３２Ｙｂを、一端部３２１から他端部３２２へと順にマンドレル４０の外周面４２に巻き付けることで、最内層から最外層に向かうにつれて厚みが大きくなるシート層３２が形成される。
Ｃ−３．第３変形例：
図２０は、第３変形例としての巻付用繊維３２Ｙｃを説明するための模式図である。予め準備する巻付用繊維３２Ｙｃは、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて、繊維３２７の密度（ｇ／ｃｍ３）が段階的または連続的に大きくなるようにしてもよい。このような巻付用繊維３２Ｙｃは、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて、繊維３２７をより緻密に配置することで形成できる。巻付用繊維３２Ｙｃには、他の巻付用繊維３２Ｙ〜３２Ｙｂと同様に、樹脂３２８が含浸されている。また、巻付用繊維３２Ｙｃの厚みは一定である。なお、第２変形例の巻付用繊維３２Ｙｂと同様に、巻付用繊維３２Ｙｃは、一端部３２１の側から他端部３２２の側に向かうにつれて、厚みを段階的または連続的に大きくしてもよい。巻付用繊維３２Ｙｃを、一端部３２１から他端部３２２へと順にマンドレル４０の外周面４２に巻き付けることで、最内層から最外層に向かうにつれて繊維の密度が大きくなる硬化前シート層３２Ｖおよびシート層３２が形成される。これにより、シート層３２の外層側においても、シート層３２の質量が低下することを抑制できるので、外層側の強度が低下する可能性を低減できる。
Ｃ−４．第４変形例：
図２１は、巻付用繊維３２Ｙａの元となるシート状繊維３６０を示す模式図である。巻付用繊維３２Ｙａを予め準備する場合、複数の巻付用繊維３２Ｙａが連なったシート状繊維３６０を予め作成してもよい。シート状繊維３６０は、隣り合う巻付用繊維３２Ｙａの他端部３２２同士、または、一端部３２１同士が接続されている。シート状繊維３６０のうちで、一端部３２１または他端部３２２を形成する部分３６２を切断することで、巻付用繊維３２Ｙａが準備される。第４変形例によれば、シート状繊維３６０を予め作成することで、巻付用繊維３２Ｙａの生産性を向上できる。
Ｃ−５．第５変形例：
上記第１実施形態では、ステップＳ１０４において、形成前繊維３２Ｔのうち、より外層側の位置に巻き付けられる部分ほど凹部６２によって形成前繊維３２Ｔを押し付ける力を大きくしていたが、押し付ける力は同じであってもよい。
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…タンク
１３，１４…口金
１５…貫通孔
２０…ライナー
２１…ストレート部
２２，２３…ドーム部
３０…補強層
３２…シート層
３２Ｔ…形成前繊維
３２Ｖ，３２Ｖａ…硬化前シート層
３２Ｙ，３２Ｙａ，３２Ｙｂ，３２Ｙｃ…巻付用繊維
３２Ｙ１，３２Ｙａ１…１層目繊維
３２Ｙ２，３２Ｙａ２…２層目繊維
３２Ｙ３，３２Ｙａ３…３層目繊維
３２Ｙ４，３２Ｙａ４…４層目繊維
３４…ヘリカル層
３４Ｖ…硬化前ヘリカル層
４０…マンドレル
４２…外周面
６０…ローラ
６１…外周面
６２…凹部
６３…底部
６４…面
８０、８０ａ…繊維巻付装置
９０…ボビン
３２１…一端部
３２１Ｔ…第１端部
３２２…他端部
３２２Ｔ…第２端部
３２４，３２５…端部
３２４Ｔ，３２５Ｔ…側面部
３２４Ｙ，３２５Ｙ…側面部（端部）
３２４Ｙ１〜３２４Ｙ４…端部
３２４Ｙａ，３２５Ｙａ…側面部（端部）
３２４Ｙａ１〜３２４Ｙａ４…端部
３２５Ｙ１〜３２５Ｙ４…端部
３２５Ｙａ１〜３２５Ｙａ４…端部
３２７…繊維
３２８…樹脂
３６０…シート状繊維
３６２…部分
ＡＸ…回転軸
ＢＸ…中心軸
Ｆｔ…押し付ける力
Ｋ１，Ｋ２…段差
ＬＤ…軸方向
Ｗ１〜Ｗ４…幅
Ｗｔ…幅
Ｔｈ…厚み

Claims (7)

  1. タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法であって、
    一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、
    外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、
    前記形成工程は、
    前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、
    前記準備工程は、
    前記樹脂が含浸されたシート状繊維である形成前繊維であって、一端部である第１端部と、他端部である第２端部と、を有する、形成前繊維を準備する工程と、
    前記第１端部の側から順に、前記巻付対象部材に向けて前記形成前繊維を搬送しつつ、底部に向かうにつれて幅が狭くなる凹部を有するローラの前記凹部を前記形成前繊維に押し付けて前記巻付用繊維を形成する工程と、を含み、
    前記巻付用繊維を形成する工程は、
    前記形成前繊維のうち、前記外周面からより離れた位置に巻き付けられる部分ほど前記底部に近い位置に前記形成前繊維が配置されるように、前記凹部によって前記形成前繊維を押し付ける、補強層の製造方法。
  2. 請求項１に記載の補強層の製造方法であって、
    前記巻付用繊維を形成する工程は、
    前記形成前繊維のうち、前記外周面からより離れた位置に巻き付けられる部分ほど、前記凹部によって前記形成前繊維を押し付ける力を大きくすることで、前記部分に付与される張力を大きくする工程を含む、補強層の製造方法。
  3. タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法であって、
    一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、
    外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、
    前記形成工程は、
    前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、
    前記準備工程は、
    前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であって、
    シート状の繊維を切断することで前記巻付用繊維を予め作成する工程である、補強層の製造方法。
  4. タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法であって、
    一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、
    外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、
    前記形成工程は、
    前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、
    前記準備工程は、
    前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であり、
    前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、繊維の密度が、段階的または連続的に大きくなる、補強層の製造方法。
  5. 請求項３に記載の補強層の製造方法であって、
    前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、繊維の密度が、段階的または連続的に大きくなる、補強層の製造方法。
  6. タンクの素体を形成するライナーの周囲に配置される、繊維強化樹脂によって形成された補強層の製造方法であって、
    一端部と、他端部と、前記一端部と前記他端部とを繋ぐ２つの側面部と、を有し、樹脂が含浸されたシート状繊維である巻付用繊維であって、前記一端部から前記他端部に向かうにつれて幅が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記２つの側面部について前記一端部の側よりも前記他端部の側が前記巻付用繊維の幅方向内側に位置する巻付用繊維を準備する準備工程と、
    外周面が円筒形状の巻付対象部材の前記外周面上に、前記外周面の円周方向に沿って前記一端部の側から前記他端部の側へと順に前記巻付用繊維を巻き付けて、前記外周面上に前記巻付用繊維が複数積層された硬化前シート層を形成する形成工程と、を備え、
    前記形成工程は、
    前記硬化前シート層のうちで、外層と、前記外層よりも前記外周面側に位置し、前記巻付用繊維の積層方向において前記外層と隣り合う内層とにおいて、前記巻付対象部材の中心軸に沿った軸方向について、前記外層が有する２つの端部が、前記内層が有する２つの端部の間に位置するように、前記巻付用繊維を前記外周面上に巻き付け、
    前記準備工程は、
    前記形成工程が開始される前に、前記巻付用繊維を予め作成する工程であり、
    前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、厚みが、段階的または連続的に大きくなる、補強層の製造方法。
  7. 請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の補強層の製造方法であって、
    前記準備工程において予め作成する前記巻付用繊維は、前記一端部の側から前記他端部の側に向かうにつれて、厚みが、段階的または連続的に大きくなる、補強層の製造方法。
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