JP7439687B2 - 高圧タンク - Google Patents

Description

本開示は、高圧タンクおよび高圧タンクの製造方法に関する。

燃料ガスを貯蔵するタンクにおいて、シート状の繊維強化樹脂層を巻き回して筒状成形部を形成し、形成した筒状成形部をライナの周面に配置することによってタンクの胴体部を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－９４４９１号公報

ガスを貯蔵するタンクに求められる寸法は、タンクの用途や設置場所等に応じて異なることがある。従来の技術では、異なる寸法のタンクを製造するためには、異なる寸法の胴体部を形成するための複数の製造ラインが必要となる。そのため、簡易な方法でタンクの寸法を変更できる技術が望まれていた。

本開示は以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、高圧タンクが提供される。この高圧タンクは、補強層と、前記補強層の内面に配置されるガスバリア性を有するライナと、を備え、前記補強層は、同一の内径および外形を有する複数の円筒状のパイプ形成部と、前記複数の円筒状のパイプ形成部のうち隣り合う２つのパイプ形成部である第一パイプ形成部と第二パイプ形成部を連結している接合体であって、前記パイプ形成部の外径より大きい外径と前記パイプ形成部の内径より小さい内径とを有する接合体と、を備える補強パイプ部と、前記補強パイプ部の両端に配置されている一対のドーム状の補強ドーム部と、前記補強パイプ部と一対の前記補強ドーム部とを含む連結体にヘリカル巻きされている樹脂含浸繊維により形成された外ヘリカル層と、を含み、前記接合体は、前記第一パイプ形成部の両端のうち前記第二パイプ形成部に近い方の第１端部と、前記第二パイプ形成部の両端のうち前記第一パイプ形成部に近い方の第２端部との間に配置されており、前記接合体の一部は、前記第１端部と前記第２端部との間から、前記第一パイプ形成部および前記第二パイプ形成部の外側に向かって突出しており、前記第一パイプ形成部および前記第二パイプ形成部の外面の一部を覆っており、前記接合体の他の一部は、前記第１端部と前記第２端部との間から、前記第一パイプ形成部および前記第二パイプ形成部の内側に向かって突出している。
（２）上記形態の高圧タンクにおいて、前記第一パイプ形成部の前記第１端部の近傍の外表面と、前記第二パイプ形成部の前記第２端部の近傍の外表面とには、それぞれの端部に向かうにつれて厚みが薄くなっている縮径部が形成されていてもよい。
（３）上記形態の高圧タンクにおいて、前記接合体の厚みは、前記パイプ形成部の厚みより大きくてもよい。
（４）上記形態の高圧タンクにおいて、前記接合体は、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む材料であってもよい。

（１）本開示の一形態によれば、高圧タンクが提供される。この高圧タンクは、補強層と、前記補強層の内面に配置されるガスバリア性を有するライナと、を備える。前記補強層は、複数の円筒状のパイプ形成部が互いに連結されて形成される円筒状の補強パイプ部と、前記補強パイプ部の両端に配置される一対のドーム状の補強ドーム部とを含んでよい。この形態の高圧タンクによれば、補強層は、複数の円筒状のパイプ形成部が互いに連結されて形成される円筒状の補強パイプ部を含んでいる。任意の長さや数のパイプ形成部を組み合わせて接合することによって、補強パイプ部の寸法を任意に調節することができる。したがって、簡易な方法により高圧タンクの寸法を変更することができる。
（２）上記形態の高圧タンクにおいて、さらに、隣接する前記パイプ形成部を当接または近接することによって形成される凹部に配置され、隣接する前記パイプ形成部を接合させる接合体、を備えてよい。この形態の高圧タンクによれば、強度の低下しやすいパイプ形成部の接合位置を接合体で接合することにより、補強パイプ部の接合強度が低下することを抑制または防止することができる。
（３）上記形態の高圧タンクにおいて、前記接合体の外径は、前記補強パイプ部の外径よりも大きくてよい。この形態の高圧タンクによれば、強度の低下しやすいパイプ形成部の接合位置の外面を覆うように接合体を配置することにより、パイプ形成部の接合位置の強度低下をより確実に抑制または防止することができる。
（４）上記形態の高圧タンクにおいて、前記接合体の内径は、前記補強パイプ部の内径よりも小さくてよい。この形態の高圧タンクによれば、強度の低下しやすいパイプ形成部の接合位置に、厚みの大きい接合体を配置することによりパイプ形成部の接合位置の強度低下をより確実に抑制または防止することができる。
（５）上記形態の高圧タンクにおいて、前記接合体は、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む材料であってよい。この形態の高圧タンクによれば、パイプ形成部を熱圧着により簡易に接合することができるとともに、繊維束を含むことによりパイプ形成部の接合位置の強度を向上させることができる。
（６）上記形態の高圧タンクにおいて、前記複数のパイプ形成部のうちの少なくとも一のパイプ形成部は、前記パイプ形成部の軸方向の端部において、前記一のパイプ形成部に隣接する他のパイプ形成部に向かって突出する形状を有する嵌合部を備えてよい。前記他のパイプ形成部の端部には、前記嵌合部の形状に対応する凹状の形状を有する被嵌合部を備えてよい。この形態の高圧タンクによれば、パイプ形成部の接合強度を向上しつつ、接合位置の軸方向でのずれを低減または防止し、補強パイプ部の軸方向の寸法ばらつきを小さくすることができる。
（７）本開示の他の形態によれば、高圧タンクの製造方法が提供される。この高圧タンクの製造方法は、隣接する円筒状のパイプ形成部を互いに当接させ、隣接する前記パイプ形成部の当接位置の外面に、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む材料からなる接合体を配置し、前記接合体を加熱して、前記接合体を熱圧着することにより前記パイプ形成部のそれぞれを接合して円筒状の補強パイプ部を形成し、形成した前記補強パイプ部の内面に、ガスバリア性を有する樹脂製のライナを形成する。この形態の高圧タンクの製造方法によれば、パイプ形成部の接合後にライナを形成することにより、高圧タンク内にガスを充填する際に、ライナがパイプ形成部の当接位置に入り込む不具合を低減または防止することができる。
（８）本開示の他の形態によれば、高圧タンクの製造方法が提供される。この高圧タンクの製造方法は、複数の円筒状のパイプ形成部を準備し、一のパイプ形成部の端部に、前記一のパイプ形成部に隣接する他のパイプ形成部に向かって突出する形状を有する嵌合部を形成し、前記他のパイプ形成部の端部に、前記嵌合部の形状に対応する凹状の形状を有する被嵌合部を形成し、ガスバリア性を有する樹脂製のライナを、複数の前記パイプ形成部のそれぞれの内面に形成し、前記嵌合部と前記被嵌合部とを嵌め合わせられた状態の複数の前記パイプ形成部の前記ライナを加熱して、前記ライナのそれぞれを熱圧着することより複数の前記パイプ形成部を接合して円筒状の補強パイプ部を形成する。この形態の高圧タンクの製造方法によれば、一のパイプ形成部と、隣接するパイプ形成部とを、接着剤や接合体を用いることなく接合することができ、部品点数を減らすことができる。
本開示は、高圧タンクや高圧タンクの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、補強パイプ部、補強パイプ部の製造方法、高圧タンクの製造装置等の形態で実現することができる。

第１実施形態の高圧タンクの構成を表す断面図。 パイプ形成部の構成を模式的に表す説明図。 高圧タンクの製造方法を示す工程図。 補強パイプ部の製造方法を示す工程図。 パイプ形成部の形成方法の一例を示す説明図。 第一パイプ形成部と第二パイプ形成部との接合方法を模式的に表す説明図。 補強ドーム部の形成方法の一例を示す説明図。 外ヘリカル層の形成方法を示す説明図。 第１実施形態の他の形態１としてのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図。 第１実施形態の他の形態１としてのパイプ形成部の接合方法を模式的に表す説明図。 第１実施形態の他の形態２としてのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図。 第１実施形態の他の形態２としてのパイプ形成部の接合方法を模式的に表す説明図。 第２実施形態でのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図。 第２実施形態での補強パイプ部の製造方法を示す工程図。 第２実施形態の他の形態としてのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図。 第一パイプ形成部の端部および第二パイプ形成部の端部を示す説明図。 第３実施形態でのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図。 第３実施形態の高圧タンクの製造方法を示す工程図。 補強パイプ部の形成工程を示す工程図。 第一パイプ形成部と、第二パイプ形成部とを示す説明図。 ライナを形成された第一パイプ形成部および第二パイプ形成部を示す説明図。 ドーム部側ライナを備える補強ドーム部と、補強パイプ部との接合方法を示す説明図。 他の実施形態としてのパイプ形成部の断面形状の例を模式的に表す説明図。

Ａ１．第１実施形態：
図１は、本実施形態の高圧タンク１００の構成を表す断面図である。図１には、高圧タンク１００の中心軸ＡＸが示されている。本実施形態の高圧タンク１００は、水素ガス等の気体を貯蔵する貯蔵容器であり、例えば、車両用の燃料電池や、定置用の燃料電池に供給する水素を貯蔵するために使用される。高圧タンク１００は、例えば、１０～７０ＭＰａの高圧な流体を収容する。高圧タンク１００は、水素ガスのほか、酸素や天然ガスなどを収容してもよい。

高圧タンク１００は、補強層３０と、補強層３０の内面に配置されるガスバリア性を有するライナ２０と、高圧タンク１００の両端に設置された第一口金８１および第二口金８２と、を備えている。各部の軸方向は、高圧タンク１００の中心軸ＡＸと一致する。第一口金８１は、ライナ２０内の空間と外部空間とを連通する連通孔８１ｈを有する。連通孔８１ｈには、バルブを含む接続装置が設置される。第二口金８２は、外部空間に連通する連通孔を有していないが、連通孔を有するものとしてもよい。第二口金８２は省略されてもよい。

ライナ２０は、気体の外部への透過を抑制するガスバリア性を有する樹脂で構成されている。ライナ２０を形成する樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレンとエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂との混合樹脂や、ナイロン、ポリアミド、ポリプロピレン、エポキシ、ポリエステル等のガスバリア性を有する種々の樹脂を用いることができる。

補強層３０は、ライナ２０を補強する繊維強化樹脂層であり、２つの補強ドーム部５０および１つの補強パイプ部６０を含む連結体４０と、外ヘリカル層７０とを有する。補強層３０を形成する樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができ、特に、機械的強度等の観点からエポキシ樹脂を用いることが好ましい。補強層３０を形成する繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、及び炭素繊維等を用いることができ、これらの複数種類の繊維を組み合わせて用いてもよい。補強層３０には、軽量性や機械的強度等の観点から炭素繊維を用いることが好ましい。

補強ドーム部５０は、一端から他端に向けて外径が次第に増大するいわゆるドーム状の形状を有している。補強ドーム部５０の他端とは、高圧タンク１００の軸方向に沿った補強ドーム部５０の両端のうち、高圧タンク１００の中心により近い方の端を意味する。補強ドーム部５０の一端には、第一口金８１が配置されている。図１では、補強ドーム部５０は、平板状や矩形状などのドーム状以外の種々の形状を採用してもよい。

補強パイプ部６０は、略円筒の外観形状を有している。補強パイプ部６０は、円筒形状の複数のパイプ形成部が互いに連結されることにより形成されている。本実施形態では、補強パイプ部６０は、第一パイプ形成部６１、第二パイプ形成部６２、ならびに第三パイプ形成部６３の３つのパイプ形成部と、接合体Ｐ１とを備える。本実施形態では、互いに隣接するパイプ形成部のそれぞれを、接合体Ｐ１を用いて接合することによって、パイプ形成部６１，６２，６３を連結している。

接合体Ｐ１は、円環状の外観形状を有する樹脂含浸繊維である。接合体Ｐ１を形成する繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、及び炭素繊維等を用いることができ、特に、軽量性や機械的強度等の観点から炭素繊維を用いることが好ましい。接合体Ｐ１を形成する樹脂としては、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。接合体Ｐ１の形状は、円環状のほか、補強パイプ部６０の外周形状に対応する円弧状や平板状などの形状で形成されてもよい。接合体Ｐ１が円弧状や平板状である場合には、パイプ形成部６１，６２，６３の接合位置の外周に複数配置されることが好ましい。接合体Ｐ１は、後述するパイプ形成部６１，６２，６３の形成方法と同様に、略円筒状のマンドレルに繊維束を巻き付けることによって形成することができる。

第二パイプ形成部６２と第三パイプ形成部６３とは、例えば、補強パイプ部６０の軸方向の長さを延長する目的で用いられる。パイプ形成部６１，６２，６３の長さは、任意に設定されてよく、例えば、すべて等しい長さであってよく、すべて異なる長さであってもよい。第一パイプ形成部６１の長さは、製造効率を高める観点から、例えば、複数の長さの高圧タンクを製造する場合には、当該複数の長さの高圧タンクの中で最も寸法が短い高圧タンクに備えられる補強パイプ部に対応する長さで設定されることが好ましい。第二パイプ形成部６２および第三パイプ形成部６３は、複数の長さの高圧タンクのそれぞれに備えられる補強パイプ部の長さと、第一パイプ形成部６１の長さとの差分を補填する長さ、すなわち第一パイプ形成部６１を延長する長さで設定されることが好ましい。第二パイプ形成部６２および第三パイプ形成部６３のように、第一パイプ形成部６１を延長するために用いられるパイプ形成部のそれぞれの長さは、生産性向上の観点から、互いに等しい長さで設定されることが好ましい。

補強ドーム部５０は、その内面が補強パイプ部６０の外面に接するように、補強パイプ部６０の両端にそれぞれ配置される。外ヘリカル層７０は、補強ドーム部５０と、補強パイプ部６０とを含む連結体４０の外面に、樹脂含浸繊維をヘリカル巻きすることによって形成された層である。外ヘリカル層７０の主な機能は、高圧タンク１００の内圧が高くなったときに補強ドーム部５０が補強パイプ部６０から外れてしまうことを防止することにある。図１では、図示の便宜上、外ヘリカル層７０、ライナ２０、ならびに接合体Ｐ１のハッチングを省略している。

図２は、パイプ形成部の構成を模式的に表す説明図である。図２には、第一パイプ形成部６１の端部６１Ｒと、第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌおよび他端６２Ｒと、第三パイプ形成部６３の一端６３Ｌおよび他端６３Ｒとが示されている。第一パイプ形成部６１は、端部６１Ｒが第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌと当接する状態で、接合体Ｐ１によって第二パイプ形成部６２と接合されている。第二パイプ形成部６２は、他端６２Ｒが第三パイプ形成部６３の一端６３Ｌと当接する状態で、接合体Ｐ１によって第三パイプ形成部６３と接合されている。第一パイプ形成部６１の図示しない他方の端部と、第三パイプ形成部６３の他端６３Ｒとは、補強パイプ部６０の両端に相当する。

第一パイプ形成部６１の端部６１Ｒ近傍の外表面には、縮径部６１ＨＲが形成されている。縮径部６１ＨＲは、端部６１Ｒに向かうにつれて繊維強化樹脂層の厚みが次第に薄く形成されることによって、補強パイプ部６０の外径が端部６１Ｒに向かうにつれて次第に小さくされている部分である。なお、パイプ形成部６１，６２，６３の内径は略一定である。第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌは、一端６２Ｌに向かうにつれて縮径する縮径部６２ＨＬを有している。端部６１Ｒと一端６２Ｌとが当接することにより、縮径部６１ＨＲと縮径部６２ＨＬとは、補強パイプ部６０の外表面に溝状の凹部Ｈ１を形成する。同様に、第二パイプ形成部６２の他端６２Ｒに備えられる縮径部６２ＨＲと、第三パイプ形成部６３の一端６３Ｌに備えられる縮径部６３ＨＬとは、補強パイプ部６０の外表面に凹部Ｈ１を形成している。凹部Ｈ１のそれぞれには、接合体Ｐ１が配置されている。

図２には、補強パイプ部６０の外径Ｄｎと、厚みＴｎとが示されている。外径Ｄｎは、パイプ形成部６１，６２，６３のそれぞれの最大径に等しい。厚みＴｎは、補強パイプ部６０の厚みの最大値を意味する。図２に示すように、接合体Ｐ１の外径Ｄ１は、補強パイプ部６０の外径Ｄｎよりも大きい。接合体Ｐ１は、補強パイプ部６０の外面から補強パイプ部６０の外側に向かって厚みＵ１分だけ突出するように形成されており、接合体Ｐ１の最大厚みは、厚みＴｎよりも大きい。

次に、図３から図８を用いて、高圧タンク１００の製造方法について説明する。図３は、高圧タンク１００の製造方法を示す工程図である。図４は、補強パイプ部６０の製造方法を示す工程図である。ステップＳ１０では、補強パイプ部６０を形成する。図４に示すように、ステップＳ１２において、パイプ形成部６１，６２，６３を準備する。

図５は、パイプ形成部６１，６２，６３の形成方法の一例を示す説明図である。パイプ形成部６１，６２，６３は、フィラメントワインディング法を用いて、略円筒状のマンドレル５８に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。フィラメントワインディング法では、マンドレル５８を回転させながら、繊維束ガイド２１０を移動させることによってマンドレル５８に繊維束ＦＢを巻き付ける。図５には、マンドレル５８に巻き付けられる繊維束ＦＢの軸方向の幅Ｌｎと、厚みＴｎとが示されている。幅Ｌｎは、パイプ形成部６１，６２，６３の軸方向の長さに相当し、繊維束ガイド２１０の移動量によって任意に調節することができる。例えば、幅Ｌｎを、パイプ形成部６１，６２，６３のそれぞれの長さに設定することにより、長さの異なるパイプ形成部６１，６２，６３を形成することができる。厚みＴｎは、マンドレル５８の回転数、すなわち繊維束ＦＢの巻き回し回数の調節等によって任意の厚みに設定することができる。例えば、縮径部６１ＨＲ，６２ＨＬ，６２ＨＲ，６２ＨＬは、繊維束ガイド２１０の移動方向に対して巻き回し回数を次第に減少させることによって形成することができる。例えば、マンドレル５８の外表面に凹部や凸部を設けるなど、マンドレル５８の外表面の形状を変更することにより、内径や内面形状の異なるパイプ形成部を形成することができる。一のマンドレル５８を用いて一のパイプ形成部が形成されてよく、例えば、一のマンドレル５８を用いて第二パイプ形成部６２と第三パイプ形成部６３とが同時に形成されるなど、一のマンドレル５８に対して複数のパイプ形成部が同時に形成されてもよい。図５の例では、フープ巻きによって繊維束ＦＢを巻き付けているが、ヘリカル巻きを用いてもよい。フィラメントワインディング（ＦＷ）法としては、以下に説明するウェットＦＷとドライＦＷのいずれかを利用可能である。

一般に、繊維強化樹脂製の物体を形成する典型的な方法としては、以下のような方法が存在する。
＜ウェットＦＷ＞
ウェットＦＷは、繊維束ＦＢを巻き付ける直前に、低粘度化した液状の樹脂を繊維束ＦＢに含浸させ、その樹脂含浸繊維束をマンドレルに巻き付ける方法である。
＜ドライＦＷ＞
ドライＦＷは、線維束に予め樹脂を含浸させて乾燥させたトウプリプレグを準備し、トウプリプレグをマンドレルに巻き付ける方法である。
＜ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形＞
ＲＴＭ成形は、雌雄一対の成形型内に繊維を設置し、型を閉締した後、樹脂注入口より樹脂を注入して繊維に含浸させて成形する方法である。
＜ＣＷ（Centrifugal Winding）＞
ＣＷは、回転する円筒形の型の内面に繊維シートを貼り付けることによって筒状の部材を形成する方法である。繊維シートとしては、予め樹脂が含浸された繊維シートを用いてもよく、樹脂が含浸されていない繊維シートを用いてもよい。後者の場合には、繊維シートを筒状に巻いた後に、型内に樹脂を流し込んで繊維シートに樹脂を含浸させる。

上述した図５の例では、フィラメントワインディング法を使用してパイプ形成部６１，６２，６３を形成しているが、ＲＴＭ成形等の他の方法を用いてパイプ形成部６１，６２，６３を形成してもよい。パイプ形成部６１，６２，６３や補強パイプ部６０の樹脂の硬化は、ステップＳ１０において実行されてもよく、あるいは、ステップＳ６０において実行されてもよい。

図４に示すように、ステップＳ１４では、接合体Ｐ１を準備する。接合体Ｐ１の準備は、ステップＳ１２と同時であってもよく、ステップＳ１２の前後のいずれかに行われてもよい。ステップＳ１４で準備する接合体Ｐ１の数は、本実施形態で２つであり、少なくともパイプ形成部の接合数と同数の接合体Ｐ１が準備される。ステップＳ１６では、準備した接合体Ｐ１を用いてパイプ形成部６１，６２，６３を接合する。

図６は、第一パイプ形成部６１と第二パイプ形成部６２との接合方法を模式的に表す説明図である。なお、第二パイプ形成部６２と第三パイプ形成部６３との接合方法は、第一パイプ形成部６１と第二パイプ形成部６２との接合方法と同様であるので説明を省略する。図６に示すように、接合体Ｐ１は、補強パイプ部６０の厚みＴｎよりも厚い厚みＴ１を有し、補強パイプ部６０の外径Ｄｎよりも大きい外径Ｄ１を有している。接合体Ｐ１の内径は、各パイプ形成部６１，６２の内径よりも大きい。接合体Ｐ１は、第一パイプ形成部６１の端部６１Ｒと、第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌとの間に配置されている。

パイプ形成部６１，６２を、接合体Ｐ１に向かって移動させると、端部６１Ｒと一端６２Ｌとを接合体Ｐ１の内面側で当接させることによって凹部Ｈ１が形成され、形成された凹部Ｈ１上に、接合体Ｐ１が配置される。接合体Ｐ１は、互いに当接された状態のパイプ形成部６１，６２のいずれかの端部から挿入されて凹部Ｈ１に嵌め合わせられてもよい。接合体Ｐ１は、凹部Ｈ１に配置された状態で１５０度や２００度といった接合体Ｐ１を構成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱されることによって、凹部Ｈ１に熱圧着され、第一パイプ形成部６１と、第二パイプ形成部６２とが接合される。パイプ形成部６１，６２，６３の接合により形成された補強パイプ部６０は、加熱による樹脂硬化が行われる。接合体Ｐ１の熱圧着は、補強パイプ部６０の樹脂硬化と同時に行われてもよい。

ステップＳ１０で補強パイプ部６０の樹脂硬化を行う場合には、樹脂の粘度がそれらの目標値以上で安定した状態となるまで完全に硬化を行う本硬化を行ってもよく、本硬化に至らない予備硬化を行ってもよい。一般に、未硬化の熱硬化型樹脂は、加熱すると最初は粘度が低下し、その後も加熱を続けると粘度が上昇してゆき、加熱を十分な時間継続すると樹脂の粘度がその目標値以上で安定した状態となる。このような経過を前提としたとき、粘度の低下後に粘度が再上昇して当初の粘度に到達した時点以降も硬化を継続し、本硬化の終点に至る前のいずれかの時点で硬化を終了する処理を「予備硬化」と呼ぶ。ステップＳ１０において予備硬化を実行し、後述するステップＳ６０において本硬化を実行するようにすれば、補強パイプ部６０を、補強ドーム部５０及び外ヘリカル層７０に対してより強固に接合することができる。

図３に示すように、ステップＳ２０では、補強ドーム部５０を形成する。図７は、ステップＳ２０における補強ドーム部５０の形成方法の一例を示す説明図である。補強ドーム部５０は、フィラメントワインディング法を用いて、マンドレル５６に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。マンドレル５６は、補強ドーム部５０を２つ合わせた外形を有するものとすることが好ましい。このフィラメントワインディング法では、マンドレル５６を回転させながら、繊維束ガイド２１０を移動させることによってマンドレル５６に繊維束ＦＢを巻き付ける。図７の例では、ヘリカル巻きによって繊維束ＦＢを巻き付けている。フィラメントワインディング法としては、上述したウェットＦＷとドライＦＷのいずれも利用可能である。繊維束ＦＢの巻き付けが終了した後に、切断線ＣＬに沿って切断することにより、２つの補強ドーム部５０を得ることができる。なお、ＲＴＭ成形等の他の方法を用いて補強ドーム部５０を形成してもよい。

図３のステップＳ３０では、補強ドーム部５０のそれぞれと、第一口金８１または第二口金８２とが接合される。ステップＳ４０では、２つの補強ドーム部５０を補強パイプ部６０の両端部に接合することによって、連結体４０が形成される。ステップＳ３０とステップＳ４０における接合は、例えば接着剤や粘着剤を用いて行うことができる。

図３のステップＳ５０では、連結体４０の外面に外ヘリカル層７０を形成する。図８は、ステップＳ５０における外ヘリカル層７０の形成方法を示す説明図である。外ヘリカル層７０は、フィラメントワインディング法を用いて、連結体４０の外面に繊維束ＦＢを巻き付けることによって形成することができる。このフィラメントワインディング法では、中心軸ＡＸを中心として連結体４０を回転させながら、繊維束ガイド２１０を移動させることによって連結体４０に繊維束ＦＢを巻き付ける。フィラメントワインディング法としては、ウェットＦＷとドライＦＷのいずれも利用可能である。外ヘリカル層７０の主な機能は、高圧タンク１００の内圧が高くなったときに補強ドーム部５０が補強パイプ部６０から外れてしまうことを防止することにある。この機能を達成するため、繊維束ＦＢの巻き付け角度αは、４５度以下とすることが好ましい。巻き付け角度αは、連結体４０の中心軸ＡＸに対する繊維束ＦＢの角度である。

図３のステップＳ６０では、補強層３０の未硬化の樹脂を硬化させる。この硬化は、上述した本硬化に相当する。ステップＳ７０では、硬化後の補強層３０の内面に、ライナ２０を形成する。ステップＳ７０におけるライナの形成は、例えば、口金付きの補強層３０の内部に液状のライナ材料を入れて、補強層３０を回転させながらライナ材料を硬化させることによって行うことができる。ライナ２０の形成が終了すると、図１に示した高圧タンク１００が完成する。なお、ライナ２０は、図３のステップＳ７０以外の工程で形成されてもよい。例えば、補強ドーム部５０及び補強パイプ部６０とは別個にライナ２０を形成した後、ステップＳ３０においてライナ２０と、２つの補強ドーム部５０と、第一口金８１および第二口金８２とが接合されてもよい。このようなライナ２０の形成は、例えば、射出成形によって行うことが可能である。この場合において、ライナ２０の全体を略中央で２分割した分割体を別個に射出成形し、射出成形型から取り出した後に２つの分割体を接合することによって、ライナ２０を形成してもよい。

以上、説明したように、本実施形態の高圧タンク１００によれば、補強層３０は、複数の円筒状のパイプ形成部６１，６２，６３が互いに連結されて形成される円筒状の補強パイプ部６０を含んでいる。任意の長さや数のパイプ形成部６１，６２，６３を組み合わせて接合することによって、補強パイプ部６０の軸方向に沿った寸法を任意に調節することができる。したがって、異なる長さの補強パイプ部６０を製造するための複数の製造ラインを備えることなく、簡易な方法により高圧タンク１００の寸法を変更することができる。

本実施形態の高圧タンク１００は、隣接するパイプ形成部６１，６２を接合するための接合体Ｐ１を備える。接合体Ｐ１は、隣接するパイプ形成部６１，６２のそれぞれの縮径部６１ＨＲ，６２ＨＬが互いに当接することによって形成される凹部Ｈ１に配置されている。強度の低下しやすいパイプ形成部６１，６２の当接位置において、外面を接合体Ｐ１で接合することにより補強パイプ部６０の強度が低下することを抑制または防止することができる。接合体Ｐ１の配置位置を凹状とすることにより、接合体Ｐ１の配置位置を外観から容易に認識することができ、接合体Ｐ１をパイプ形成部６１，６２の当接位置に配置する作業を容易に行うことができる。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、接合体Ｐ１の外径Ｄ１は、補強パイプ部６０の外径Ｄｎよりも大きい。強度の低下しやすいパイプ形成部６１，６２の接合位置の外面を覆うように接合体Ｐ１を配置することにより、補強パイプ部６０の強度低下をより確実に抑制または防止することができる。また、接合体Ｐ１は、補強パイプ部６０の外面から補強パイプ部６０の外側に向かって厚みＵ１分だけ突出するように形成されている。接合体Ｐ１の厚みを補強パイプ部６０の厚みよりも厚く形成することにより、パイプ形成部６１，６２の接合位置での強度を向上させることができる。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、接合体Ｐ１には、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む材料が用いられる。したがって、パイプ形成部６１，６２を熱圧着により簡易に接合することができるとともに、繊維束を含むことによりパイプ形成部６１，６２の接合位置の強度を向上させることができる。

本実施形態の高圧タンク１００の製造方法によれば、接合体Ｐ１によりパイプ形成部６１，６２，６３を接合して補強パイプ部６０を形成した後に、形成した補強パイプ部６０の内面にライナ２０を形成する。パイプ形成部６１，６２，６３の接合後にライナ２０を形成することにより、パイプ形成部６１，６２，６３に個別にライナ２０を形成した後に接合する場合に比べ、高圧タンク１００内にガスを充填する際に、ライナ２０がパイプ形成部６１，６２，６３の当接位置に入り込む不具合を低減または防止することができる。

Ａ２．第１実施形態の他の形態１：
図９は、第１実施形態の他の形態１としてのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図である。本実施形態では、第一パイプ形成部６１の端部６１Ｒと、第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌとが距離Ｓ１だけ離間した状態で接合される点と、接合体Ｐ１に代えて形状の異なる接合体Ｐ１２を備える点とにおいて第１実施形態と相違し、その他の構成は、第１実施形態と同様である。図９に示すように、接合体Ｐ１２は、縮径部６１ＨＲと縮径部６２ＨＬとで形成される凹部Ｈ１２に配置され、補強パイプ部６０の外面から補強パイプ部６０の外側に向かって厚みＵ１２分だけ突出し、さらに、補強パイプ部６０の内面から補強パイプ部６０の軸心に向かって厚みＢ１２だけ突出している。

図１０は、第一パイプ形成部６１と第二パイプ形成部６２との接合方法を模式的に表す説明図である。接合体Ｐ１２は、補強パイプ部６０の厚みＴｎよりも厚い厚みＴ１２を有し、補強パイプ部６０の外径Ｄｎよりも大きい外径Ｄ１２１を有している。厚みＴ１２は、第１実施形態の接合体Ｐ１の厚みＴ１よりも大きい。接合体Ｐ１２の内径Ｄ１２２は、接合体Ｐ１２の内径の最小値を意味する。内径Ｄ１２２は、パイプ形成部６１，６２の内径よりも小さい。接合体Ｐ１２の幅は、距離Ｓ１よりも大きい。距離Ｓ１は、任意の距離で設定できるが、補強パイプ部６０の強度が低下しない程度に近接していることが好ましい。

パイプ形成部６１，６２を、接合体Ｐ１２に向かって移動させると、端部６１Ｒと一端６２Ｌとを接合体Ｐ１２の内面側で距離Ｓ１となる位置まで近接させることによって凹部Ｈ１２が形成され、接合体Ｐ１２は、凹部Ｈ１２に配置される。接合体Ｐ１２の内径Ｄ１２２は、パイプ形成部６１，６２の内径よりも小さい。接合体Ｐ１２の内面は、端部６１Ｒと一端６２Ｌとの間から内面側に押し出されて、図９に示すように、パイプ形成部６１，６２の軸心に向かって突出する状態となる。接合体Ｐ１２は、加熱により凹部Ｈ１２に熱圧着されて、第一パイプ形成部６１と、第二パイプ形成部６２とが接合される。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、接合体Ｐ１２は、隣接するパイプ形成部６１，６２の縮径部６１ＨＲ，６２ＨＬが近接した状態で形成される凹部Ｈ１２に配置されている。接合体Ｐ１２の外径Ｄ１２１は、補強パイプ部６０の外径Ｄｎよりも大きく、接合体Ｐ１２の内径Ｄ１２２は、補強パイプ部６０の内径よりも小さい。補強パイプ部６０の外面を覆い、さらに、補強パイプ部６０の内面から補強パイプ部６０の軸心に向かって突出するように形成することによって、強度の低下しやすいパイプ形成部６１，６２の接合位置に、パイプ形成部６１，６２の厚みＴｎよりも厚みの大きい接合体Ｐ１２を配置することができ、パイプ形成部６１，６２の接合位置の強度低下をより確実に抑制または防止することができる。

Ａ３．第１実施形態の他の形態２：
図１１は、第１実施形態の他の形態２としてのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図である。本実施形態では、第一パイプ形成部６１の縮径部６１ＨＲの形状と、第二パイプ形成部６２の縮径部６２ＨＬの形状とが異なる点と、接合体Ｐ１に代えて形状の異なる接合体Ｐ１３を備える点とにおいて第１実施形態と相違し、その他の構成は、第１実施形態と同様である。図１１に示すように、接合体Ｐ１３は、縮径部６１ＨＲと縮径部６２ＨＬとで形成される略矩形状の凹部Ｈ１３に配置され、補強パイプ部６０の外面から補強パイプ部６０の外側に向かって厚みＵ１３分だけ突出している。

図１２は、第一パイプ形成部６１と第二パイプ形成部６２との接合方法を模式的に表す説明図である。接合体Ｐ１３は、略矩形状の断面形状を有し、補強パイプ部６０の厚みＴｎと同じ厚みＴ１３を有し、補強パイプ部６０の外径Ｄｎよりも大きい外径Ｄ１３１を有している。接合体Ｐ１３の内径Ｄ１３２は、凹部Ｈ１３の外径、すなわち縮径部６１ＨＲおよび縮径部６２ＨＬのそれぞれの外径に相当する。接合体Ｐ１３の幅は、凹部Ｈ１３の幅に相当する。

縮径部６１ＨＲは、厚みＴｎを有する第一パイプ形成部６１の端部６１Ｒ近傍の外周面を、例えば、第一パイプ形成部６１の厚みＴｎの略半分となる厚みＴｎ２となるように切削加工することによって矩形状に形成される。縮径部６１ＨＲの形成により、端部６１Ｒ近傍には、厚みＴｎ２を有する当接面６１Ｓが形成される。なお、厚みＴｎ２は、第一パイプ形成部６１の厚みＴｎの略半分に限らず、接合体Ｐ１３の厚みや補強パイプ部６０に求められる強度に応じて任意に調整してよい。第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌ近傍には、接合体Ｐ１３を挟んで第一パイプ形成部６１に対して略線対称となるように、縮径部６２ＨＬが備えられる。第二パイプ形成部６２には、当接面６１Ｓと対向する当接面６２Ｓが備えられている。当接面６１Ｓと当接面６２Ｓとは、補強パイプ部６０の軸方向に対して垂直な面である。当接面６１Ｓと当接面６２Ｓとは、縮径部６１ＨＲおよび縮径部６２ＨＬとともに、または縮径部６１ＨＲおよび縮径部６２ＨＬとは別に、切削や研磨、切断などの加工によって形成されてよい。パイプ形成部６１，６２を、接合体Ｐ１３に向かって移動させると、当接面６１Ｓと当接面６２Ｓとは、接合体Ｐ１３の内面側で当接し、接合体Ｐ１３は、縮径部６１ＨＲと縮径部６２ＨＬとの当接によって形成される凹部Ｈ１３の外面上に配置される。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、第一パイプ形成部６１の端部６１Ｒに、当接面６１Ｓが備えられ、第二パイプ形成部６２の一端６２Ｌには、当接面６１Ｓと当接する当接面６２Ｓが備えられている。第一パイプ形成部６１と第二パイプ形成部６２との接合位置を面接触させることにより、軸方向でのずれを低減または防止し、補強パイプ部６０の軸方向の寸法ばらつきを小さくすることができる。

Ｂ１．第２実施形態：
図１３および図１４を用いて、第２実施形態の高圧タンク１００の構成について説明する。図１３は、第２実施形態でのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図である。第２実施形態の高圧タンク１００は、補強パイプ部６０に代えて補強パイプ部６０ｂを備える点と、接合体Ｐ１を備えない点とにおいて第１実施形態の高圧タンク１００と相違する。補強パイプ部６０ｂは、凹部Ｈ１を備えない点において第１実施形態での補強パイプ部６０とは相違する。第２実施形態の高圧タンク１００のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

補強パイプ部６０ｂは、第一パイプ形成部６１ｂと、第二パイプ形成部６２ｂと、第三パイプ形成部６３ｂとを備えている。第一パイプ形成部６１ｂの端部６１Ｒには、当接面６１ｂＳが備えられ、第二パイプ形成部６２ｂの一端６２Ｌには、当接面６２ｂＳが備えられる。第二パイプ形成部６２ｂの他端６２Ｒ、および第三パイプ形成部６３ｂの一端６３Ｌにも同様の当接面が形成されている。当接面６１ｂＳ，６２ｂＳは、補強パイプ部６０ｂの軸方向に対して垂直な面である。当接面６１ｂＳ，６２ｂＳの厚みは、パイプ形成部６１ｂ，６２ｂの厚みＴｎと同じであり、例えば、図１２に示した当接面６１Ｓの厚みＴｎ２よりも大きい。図１３に示すように、補強パイプ部６０ｂが形成された状態では、第一パイプ形成部６１ｂの当接面６１ｂＳと、第二パイプ形成部６２ｂの当接面６２ｂＳとは当接している。

本実施形態では、パイプ形成部６１ｂ，６２ｂ，６３ｂは、接着剤Ｑ１を用いて接合されている。接着剤Ｑ１に代えて粘着剤が用いられてもよい。接着剤Ｑ１は、パイプ形成部６１ｂ，６２ｂ，６３ｂの接合位置において、内周面を覆うように配置されている。接着剤Ｑ１には、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができ、特に、機械的強度等の観点からエポキシ樹脂を用いることが好ましい。接着剤Ｑ１は、補強パイプ部６０ｂの強度向上の観点から、さらに、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、及び炭素繊維等の強化繊維を備えてもよい。

図１４は、第２実施形態での補強パイプ部６０ｂの製造方法を示す工程図である。ステップＳ１２では、第１実施形態と同様に、フィラメントワインディング法を用いて、略円筒状のマンドレル５８に繊維束ＦＢを巻き付けることによって、パイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂが形成される。ステップＳ１３では、形成されたパイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの端部を軸方向に垂直な面で研磨や切削、切断などの方法により、当接面６１ｂＳ，６２ｂＳを形成したパイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂが形成される。ステップＳ１２において、当接面６１ｂＳ，６２ｂＳが形成できる場合にはステップＳ１３は省略されてもよい。ステップＳ１５では、当接面６１ｂＳおよび当接面６２ｂＳのように、隣接するパイプ形成部の当接面を当接させた状態で固定し、パイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの内面から当接位置のそれぞれに対して接着剤Ｑ１を塗布する。補強パイプ部６０ｂの強度を向上させるために、接着剤Ｑ１は、パイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの内周面とともに、または内周面に代えて、パイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの当接面に塗布されてもよく、パイプ形成部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの外周面に塗布されてもよい。ステップＳ１７では、接着剤Ｑ１の熱硬化を行う。ステップＳ１７を省略し、接着剤Ｑ１の熱硬化を、補強パイプ部６０ｂの本硬化や予備硬化とともに行ってもよい。ステップＳ１７で予備硬化が実行される場合には、ステップＳ６０において、補強層３０の本硬化とともに接着剤Ｑ１の硬化を実行してもよい。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、パイプ形成部６１ｂ、６２ｂの端部６１Ｒ，６２Ｌには、パイプ形成部６１ｂ，６２ｂの厚みＴｎと同一の厚みを有し、軸方向に略垂直な当接面６１ｂＳ，６２ｂＳが備えられる。接合位置におけるパイプ形成部６１ｂ、６２ｂの接触面積を大きくすることにより、接合位置における軸方向のずれを低減または防止し、補強パイプ部６０ｂの軸方向の寸法ばらつきを小さくすることができる。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、当接面６１ｂＳ，６２ｂＳがパイプ形成部６１ｂ、６２ｂの端部６１Ｒ，６２Ｌを軸方向に垂直な面で切断することによって形成されている。フィラメントワインディング法のみで当接面６１ｂＳ，６２ｂＳを形成する場合と比較して、当接面６１ｂＳ，６２ｂＳの表面粗さを小さくすることができ、接合位置における軸方向のずれを低減または防止し、補強パイプ部６０ｂの軸方向の寸法ばらつきを小さくすることができる。

Ｂ２．第２実施形態の他の形態：
図１５は、第２実施形態の他の形態としてのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図である。本実施形態の高圧タンク１００は、補強パイプ部６０ｂ２を備える点と、接合体Ｐ１を備えない点とにおいて第１実施形態の高圧タンク１００と相違する。補強パイプ部６０ｂ２は、凹部Ｈ１に代えて、嵌合部６１Ｅおよび被嵌合部６２Ｆを備える点において第１実施形態での補強パイプ部６０とは相違する。高圧タンク１００のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

図１６は、第一パイプ形成部６１ｂ２の端部６１Ｒ、および第二パイプ形成部６２ｂ２の一端６２Ｌを示す説明図である。補強パイプ部６０ｂ２では、第一パイプ形成部６１ｂ２の端部６１Ｒ、および第二パイプ形成部６２ｂ２の一端６２Ｌには、第２実施形態の当接面６１ｂＳおよび当接面６２ｂＳとは断面形状の異なる当接面６１Ｅ，６２Ｆが形成されている。当接面６１Ｅは、第二パイプ形成部６２ｂ２に向かって突出する形状を有しており、例えば、図１４に示すステップＳ１３において、第一パイプ形成部６１ｂ２の端部６１Ｒの切断、切削、もしくは研磨等によって形成される。当接面６１Ｅは、外周面６１Ｅａと、内周面６１Ｅｂとを有しており、外周面６１Ｅａと内周面６１Ｅｂとの間の角度θ１が劣角とされることにより、第二パイプ形成部６２ｂ２に向かって突出する形状とされている。当接面６１Ｅは、隣接する第二パイプ形成部６２ｂ２の被嵌合部に嵌め合わせるための嵌合部６１Ｅとして機能する。

当接面６２Ｆは、当接面６１Ｅの凸形状に対応する凹形状を有しており、第二パイプ形成部６２ｂ２の一端６２Ｌの切断や切削によって形成される。当接面６２Ｆは、第一パイプ形成部６１ｂ２の外周面６１Ｅａと当接する第一面６２Ｆａと、内周面６１Ｅｂと当接する第二面６２Ｆｂとを有している。当接面６２Ｆは、第一パイプ形成部６１ｂ２の嵌合部６１Ｅを嵌め合わせるための被嵌合部６２Ｆとして機能する。本実施形態において、外周面６１Ｅａおよび第一面６２Ｆａの面積は、内周面６１Ｅｂおよび第二面６２Ｆｂの面積よりも大きくなるように形成されている。このように構成することにより、第一パイプ形成部６１ｂ２と第二パイプ形成部６２ｂ２との嵌合位置の外面側の強度を向上させている。なお、第二パイプ形成部６２ｂの一端６２Ｌに、第一パイプ形成部６１ｂに向かって突出する凸状の嵌合部が備えられ、第一パイプ形成部６１ｂ２の端部６１Ｒに、被嵌合部が備えられてもよい。

嵌合部６１Ｅは、中心軸ＡＸを互いに一致させた状態の第一パイプ形成部６１ｂ２が第二パイプ形成部６２ｂ２に向かって移動させられることによって、被嵌合部６２Ｆに嵌め合わせられる。嵌合後の第一パイプ形成部６１ｂ２と第二パイプ形成部６２ｂ２とは、補強パイプ部６０ｂの本硬化や予備硬化によって熱圧着されてもよく、第２実施形態と同様の接着剤Ｑ１や粘着剤を嵌合位置に塗工し、図１４のステップＳ１７による熱硬化によって接着されてもよい。接着剤Ｑ１を塗工する場合には、接着剤Ｑ１は、嵌合位置の内周面や外周面のほか、当接面６２Ｆや当接面６１Ｅに塗布されてもよい。

本実施形態の高圧タンク１００によれば、第一パイプ形成部６１ｂ２に第二パイプ形成部６２ｂ２の被嵌合部６２Ｆと嵌合する嵌合部６１Ｅが備えられる。したがって、補強パイプ部６０ｂ２の強度を向上しつつ、接合位置の軸方向でのずれを低減または防止し、補強パイプ部６０ｂ２の軸方向の寸法ばらつきを小さくすることができる。

Ｃ．第３実施形態：
図１７から図２２を用いて、第３実施形態の高圧タンク１００の構成について説明する。図１７は、第３実施形態でのパイプ形成部の構成を模式的に表す説明図である。第３実施形態の高圧タンク１００は、補強パイプ部６０に代えて補強パイプ部６０ｃを備える点と、接合体Ｐ１を備えない点とで第１実施形態の高圧タンク１００と相違する。補強パイプ部６０ｃは、ライナ２０の熱圧着によりパイプ形成部６１ｃ，６２ｃ，６３ｃを接合することによって形成される。第３実施形態の高圧タンク１００のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

図１７に示すように、補強パイプ部６０ｃは、パイプ形成部６１ｃ，６２ｃ，６３ｃを有している。図１７には、技術の理解を容易にするため、補強パイプ部６０ｃの一部の断面構造が模式的に示されている。図１７に示すように、第一パイプ形成部６１ｃは、隣接する第二パイプ形成部６２ｃの被嵌合部６２Ｆに嵌め合わせるための嵌合部６１Ｅを備えている。第二パイプ形成部６２ｃは、隣接する第三パイプ形成部６３ｃの被嵌合部６３Ｆに嵌め合わせるための嵌合部６２Ｅを備えている。パイプ形成部６１ｃ，６２ｃ，６３ｃは、嵌合部６１Ｅ，６２Ｅを被嵌合部６２Ｆ，６３Ｆに嵌め合わせられることによって互いに連結される。連結されたパイプ形成部６１ｃ，６２ｃ，６３ｃは、ライナ２０同士の当接面での熱圧着を利用して互いに接合される。

図１８は、第３実施形態の高圧タンク１００の製造方法を示す工程図である。本実施形態の高圧タンク１００の製造方法では、ステップＳ１０に代えて、補強パイプ部６０ｃを形成するステップＳ１０ｃを備える点と、ステップＳ３２を備える点と、ステップＳ７０を備えない点において、第１実施形態の高圧タンク１００の製造方法とは相違する。

図１９は、ステップＳ１０ｃにおける補強パイプ部６０ｃの形成工程を示す工程図である。ステップＳ１２では、第１実施形態と同様、フィラメントワインディング法により、パイプ形成部６１ｃ、６２ｃ、６３ｃが形成される。以下の説明において、第三パイプ形成部６３ｃの製造方法は、第二パイプ形成部６２ｃと同様であるので説明を省略する。

図２０は、ステップＳ１２で製造された第一パイプ形成部６１ｃと、第二パイプ形成部６２ｃとを示す説明図である。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で用意された第一パイプ形成部６１ｃの端部６１Ｒと、第二パイプ形成部６２ｃの一端６２Ｌとの切削や研磨により、第二パイプ形成部６２ｃに向かって突出する凸状の嵌合部６１Ｅを有する第一パイプ形成部６１ｃと、嵌合部６１Ｅの形状に対応する凹状の被嵌合部６２Ｆ、および第三パイプ形成部６３ｃに向かって突出する嵌合部６２Ｅを有する第二パイプ形成部６２ｃとが形成される。第二パイプ形成部６２ｃの内面は、一端６２Ｌ近傍の内面６２ＦＢと、他端６２Ｒ近傍の内面６２ＥＢを有している。内面６２ＦＢの内径は、内面６２ＥＢの内径よりも小さくなるように形成されている。このように構成することによって、第二パイプ形成部６２ｃの内面は、内面６２ＦＢと内面６２ＥＢとによる段差が備えられている。第二パイプ形成部６２ｃの一端６２Ｌの内面６２ＦＢでの内径と、他端６２Ｒの内面６２ＥＢでの内径との違いによる段差は、ステップＳ１２の第二パイプ形成部６２ｃ形成時に、内面６２ＦＢと内面６２ＥＢとの形状に対応する段差形状を有するマンドレル５８を用いることによって形成することができる。

第二パイプ形成部６２ｃの被嵌合部６２Ｆは、第一パイプ形成部６１ｃの嵌合部６１Ｅと当接する底面６２ＦＳと、底面６２ＦＳを囲む側壁６２ＦＷとを有している。側壁６２ＦＷにおいて、補強パイプ部６０ｃの内面側には、段差を有するように第一側壁６２ＦＷ１と、第二側壁６２ＦＷ２とが備えられている。第一側壁６２ＦＷ１は、嵌合部６１Ｅの内面６１ＥＢと当接する。第二側壁６２ＦＷ２は、第一側壁６２ＦＷ１よりも補強パイプ部６０ｃの内面に近い位置に配置されている。このように構成することによって、被嵌合部６２Ｆの側壁６２ＦＷは、第一側壁６２ＦＷ１と、第二側壁６２ＦＷ２とによる段差が備えられている。第一側壁６２ＦＷ１と、第二側壁６２ＦＷ２とによる段差の高さは、嵌合部６１Ｅの内面６１ＥＢと、第一ライナ２１の内面２１Ｂとによる段差の高さに相当する。

図２１は、ライナ２０を形成された第一パイプ形成部６１ｃおよび第二パイプ形成部６２ｃを示す説明図である。図１９のステップＳ１８では、各パイプ形成部６１ｃ，６２ｃのそれぞれの内周面に個別にライナ２０を形成する。より具体的には、形成した第一パイプ形成部６１ｃの内周面に、液状のライナ材料を塗工することによって第一ライナ２１を形成し、第二パイプ形成部６２ｃの内周面に、液状のライナ材料を塗工することによって、第二ライナ２２を形成する。

パイプ形成部６１ｃ，６２ｃの内周面に対するライナ２０の形成領域では、ライナ材料の塗工時に、例えば、塗工箇所以外の領域をマスキングテープ等によって覆うことによって非塗工領域を形成することができる。図２１に示すように、本実施形態では、第一パイプ形成部６１ｃの嵌合部６１Ｅ近傍の内面６１ＥＢを覆うことにより、嵌合部６１Ｅ近傍に第一ライナ２１の非塗工領域を形成している。これにより、第一ライナ２１を備える第一パイプ形成部６１ｃの嵌合部６１Ｅ近傍の形状が、被嵌合部６２Ｆの第一側壁６２ＦＷ１と第二側壁６２ＦＷ２とに対応する段差を有する断面形状とされている。このように構成することにより、第一ライナ２１と第二パイプ形成部６２ｃとが当接する面積が増加し、第一パイプ形成部６１ｃと第二パイプ形成部６２ｃとの接合強度を向上し、補強パイプ部６０ｃの強度を向上することができる。また、例えば、ライナ塗工時において、図示しない延長部材をパイプ形成部６２ｃに一時的に取り付けることによって、図２１のライナ突出部２２Ｅのように、ライナ２０の形成領域をパイプ形成部６１ｃ，６２ｃの外縁から延長することができる。ライナ突出部２２Ｅの外面２２Ｔは、第一ライナ２１の内面２１Ｂと当接する。第二パイプ形成部６２ｃがライナ突出部２２Ｅを有することによって、第一ライナ２１に対する第二ライナ２２の接触面積が増加し、第一パイプ形成部６１ｃと第二パイプ形成部６２ｃとの接合強度を向上し、補強パイプ部６０ｃの強度を向上することができる。

図１９のステップＳ１９では、第一パイプ形成部６１ｃと第二パイプ形成部６２ｃとが接合される。より具体的には、第一ライナ２１を有する第一パイプ形成部６１ｃの嵌合部６１Ｅと、第二ライナ２２を有する第二パイプ形成部６２ｃの被嵌合部６２Ｆとが嵌め合わせられることにより、第一パイプ形成部６１ｃと第二パイプ形成部６２ｃとが連結し、第一ライナ２１および第二ライナ２２の加熱による熱圧着によって接合される。

図１８のステップＳ２０およびステップＳ３０では、補強ドーム部５０を形成し、形成された補強ドーム部５０に第一口金８１を接合させる。本実施形態では、ステップＳ３２において、補強ドーム部５０の内面にドーム部側ライナ２４を形成する。より具体的には、形成した補強ドーム部５０の内面に、液状のライナ材料を塗工することによってドーム部側ライナ２４を形成する。

図２２は、ドーム部側ライナ２４を備える補強ドーム部５０と、補強パイプ部６０ｃとの接合方法を示す説明図である。本実施形態では、図２２に示すように、ステップＳ３２でのドーム部側ライナ２４の形成時に、補強ドーム部５０の他端近傍にマスキングテープ等により非形成領域を設けることにより、第一パイプ形成部６１ｃの端部の形状に対応する凹部５０Ｓが形成されている。補強ドーム部５０と補強パイプ部６０ｃとの接合により連結体４０が形成される際、凹部５０Ｓには、補強パイプ部６０ｃにおける第一パイプ形成部６１ｃの端部が接合される。図１８のステップＳ５０では、第１実施形態と同様に、連結体４０の外面に外ヘリカル層７０が形成され、ステップＳ６０では、補強層３０の未硬化の樹脂の本硬化が行われる。補強層３０の本硬化が終了すると、本実施形態の高圧タンク１００が完成する。

本実施形態の高圧タンク１００の製造方法によれば、第一パイプ形成部６１ｃの内面および第二パイプ形成部６２ｃの内面のそれぞれに第一ライナ２１および第二ライナ２２が形成される。第一パイプ形成部６１ｃの嵌合部６１Ｅと第二パイプ形成部６２ｃの被嵌合部６２Ｆとを嵌め合わせた状態で第一ライナ２１と第二ライナ２２とを加熱して、ライナ同士を熱圧着することより第一パイプ形成部６１ｃと第二パイプ形成部６２ｃとを接合して補強パイプ部６０ｃを形成する。第一パイプ形成部６１ｃと、第二パイプ形成部６２ｃとを、接着剤や接合体を用いることなく接合することができ、部品点数を減らすことができる。接着剤や接合体の塗工工程を省略することにより、補強パイプ部６０ｃの生産性を高くすることができる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）図２３は、他の実施形態としてのパイプ形成部の断面形状の例を模式的に表す説明図である。図２３のパイプ形成部６４～６９として示すように、パイプ形成部の断面形状は、種々の形状を採用することができる。パイプ形成部の端部の形状は、高圧タンク１００の強度を得るために、パイプ形成部間の当接面の面積が大きいほど好ましい。

（Ｄ２）上記各実施形態では、補強パイプ部が３つのパイプ形成部を備える例を示したが、パイプ形成部は３つに限らず、２つであってもよく、２以上の任意の数であってよい。

（Ｄ３）上記各実施形態において、隣接するパイプ形成部を当接または近接することによって形成される凹部Ｈ１，Ｈ１２，Ｈ１３が、補強パイプ部の外表面に形成される例を示したが、凹部は、補強パイプ部の内表面に形成されてもよい。この場合において、接合体は、補強パイプ部の内表面の凹部に配置されて、隣接するパイプ形成部を接合してよい。

本開示は、上述の実施形態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。

２０…ライナ、２１…第一ライナ、２２…第二ライナ、２２Ｅ…ライナ突出部、２４…ドーム部側ライナ、３０…補強層、４０…連結体、５０…補強ドーム部、５６，５８…マンドレル、６０，６０ｂ，６０ｂ２，６０ｃ…補強パイプ部、６１，６１ｂ，６１ｂ２，６１ｃ…第一パイプ形成部、６２，６２ｂ，６２ｂ２，６２ｃ…第二パイプ形成部、６３，６３ｂ，６３ｃ…第三パイプ形成部、６４～６９…パイプ形成部、７０…外ヘリカル層、８１…第一口金、８１ｈ…連通孔、８２…第二口金、１００…高圧タンク、２１０…繊維束ガイド、ＦＢ…繊維束、Ｐ１，Ｐ１２，Ｐ１３…接合体、Ｑ１…接着剤

Claims (4)

1. 高圧タンクであって、
   補強層と、
   前記補強層の内面に配置されるガスバリア性を有するライナと、を備え、
   前記補強層は、
   同一の内径および外形を有する複数の円筒状のパイプ形成部と、前記複数の円筒状のパイプ形成部のうち隣り合う２つのパイプ形成部である第一パイプ形成部と第二パイプ形成部を連結している接合体であって、前記パイプ形成部の外径より大きい外径と前記パイプ形成部の内径より小さい内径とを有する接合体と、を備える補強パイプ部と、
   前記補強パイプ部の両端に配置されている一対のドーム状の補強ドーム部と、
   前記補強パイプ部と一対の前記補強ドーム部とを含む連結体にヘリカル巻きされている樹脂含浸繊維により形成された外ヘリカル層と、
   を含み、
   前記接合体は、
   前記第一パイプ形成部の両端のうち前記第二パイプ形成部に近い方の第１端部と、前記第二パイプ形成部の両端のうち前記第一パイプ形成部に近い方の第２端部との間に配置されており、
   前記接合体の一部は、前記第１端部と前記第２端部との間から、前記第一パイプ形成部および前記第二パイプ形成部の外側に向かって突出しており、前記第一パイプ形成部および前記第二パイプ形成部の外面の一部を覆っており、
   前記接合体の他の一部は、前記第１端部と前記第２端部との間から、前記第一パイプ形成部および前記第二パイプ形成部の内側に向かって突出している、
   高圧タンク。
2. 請求項１に記載の高圧タンクであって、
   前記第一パイプ形成部の前記第１端部の近傍の外表面と、前記第二パイプ形成部の前記第２端部の近傍の外表面とには、それぞれの端部に向かうにつれて厚みが薄くなっている縮径部が形成されている、
   高圧タンク。
3. 請求項２に記載の高圧タンクであって、
   前記接合体の厚みは、前記パイプ形成部の厚みより大きい、
   高圧タンク。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の高圧タンクであって、
   前記接合体は、強化繊維および熱可塑性樹脂を含む材料である、
   高圧タンク。

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