气罐的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种气罐（2）的制造方法，其中，包括：将浸渍有热固性树脂的纤维卷绕于罐嘴（10）的至少一部分和内衬（20）而形成纤维强化树脂层（21）的工序；以及通过感应加热而使所述纤维强化树脂层（21）热固化的工序，在使所述纤维强化树脂层（21）热固化时，通过所述感应加热之外的其他加热单元对所述罐嘴（10）进行加热。
【专利说明】气罐的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气罐的制造方法。
【背景技术】
[0002]例如在机动车等车辆上搭载的燃料电池系统中，使用高压气罐作为燃料气体的供给源。
[0003]在这种气罐的制造工序中，在大致椭圆体状的内衬(内容器)和设置在其两端部的罐嘴的一部分卷缠浸溃有热固性树脂的纤维而形成纤维强化树脂(FRP(Fiber ReinforcedPlastics))层，然后使该纤维强化树脂层热固化。作为进行该热固化的方法，提出了通过感应加热而对纤维强化树脂层进行加热的方案(参照专利文献I)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平06-335973号公报
【发明内容】
[0007]然而，在使用上述的感应加热时，由于罐嘴的材质的不同而罐嘴部分未被感应加热。因此，在热固化时，罐嘴和与之相接的部分的纤维强化树脂层之间的温度差变得非常大，该部分的纤维强化树脂层的大量的热量向罐嘴侧流动，纤维强化树脂层的加热效率下降。而且，纤维强化树脂层的与罐嘴相接的部分难以被加热，因此纤维强化树脂层整体未均匀地固化而气罐的强度有时会产生不均。
[0008]本发明鉴于上述问题点而作出，目的在于提供一种能够均匀且高效地将纤维强化树脂层加热的气罐的制造方法。
[0009]用于实现上述目的的本发明提供一种气罐的制造方法，其中，包括:将浸溃有热固性树脂的纤维卷绕于罐嘴的至少一部分和内衬而形成纤维强化树脂层的工序；以及通过感应加热而使所述纤维强化树脂层热固化的工序，在使所述纤维强化树脂层热固化时，通过所述感应加热之外的其他加热单元对所述罐嘴进行加热。
[0010]根据本发明，在通过感应加热使所述纤维强化树脂层热固化时，由于通过所述感应加热之外的其他加热单元对所述罐嘴进行加热，因此能够抑制纤维强化树脂层的热量被罐嘴夺取的情况。因此，能够将纤维强化树脂层高效地加热。而且，能够将纤维强化树脂层的与罐嘴相接的部分和其他部分同样地加热，因此能够将纤维强化树脂层均匀地加热而使其固化。
[0011]在所述气罐的制造方法中，可以在所述罐嘴与所述纤维强化树脂层之间设置由介电常数比所述罐嘴的介电常数高的材料构成的层。这种情况下，所述罐嘴与纤维强化树脂层之间的层由感应加热所加热，因此能抑制纤维强化树脂层的热量被罐嘴侧夺取的情况。而且，也能够向纤维强化树脂层积极地给予热量而更高效地进行纤维强化树脂层的加热。
[0012]在所述气罐的制造方法中，可以在所述罐嘴与所述纤维强化树脂层之间设置隔热层。这种情况下，由于能够抑制纤维强化树脂层的热量被罐嘴夺取的情况，因此能够均匀且高效地进行纤维强化树脂层的加热。
[0013]可以是，所述罐嘴为铝制，所述内衬为树脂制。
[0014]发明效果
[0015]根据本发明，由于能够将纤维强化树脂层均匀地加热，因此能够使气罐的强度均匀。而且，由于能够高效地进行纤维强化树脂层的加热，因此能够实现气罐的制造的高效化。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是搭载有气罐的燃料电池机动车的示意图。
[0017]图2是表示气罐的结构的概略情况的纵向剖视图。
[0018]图3是表示感应加热时的气罐的状态的纵向剖视图。
[0019]图4是在罐嘴与纤维强化树脂层之间形成有加热层的气罐的放大纵向剖视图。
[0020]图5是在罐嘴与纤维强化树脂层之间形成有隔热层的气罐的放大纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0021]以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。图1是搭载有气罐的燃料电池机动车I的示意图。
[0022]在燃料电池机动车I中，例如3个气罐2搭载于车身的后部。气罐2构成燃料电池系统3的一部分，能够通过气体供给线路4而从各气罐2向燃料电池5供给燃料气体。积存于气罐2的燃料气体是可燃性的高压气体，例如为氢气。需要说明的是，本实施方式中的气罐2不仅能够适用于燃料电池机动车1，而且也能够适用于电动机动车、混合动力机动车等车辆，此外还能够适用于各种移动体(例如，船舶或飞机、机器人等)或固定设备(住宅、大楼)。
[0023]图2是表示气罐2的结构的概略情况的纵向剖视图。气罐2形成为例如大致椭圆体状，具有直径相同的圆筒状的主体部2a和与该主体部2a的两端连接且随着从该主体部2a分离而直径缩小的大致半球体状的半球部2b。在气罐2的罐轴上的两端部设有罐嘴10。te嘴10例如为招制。
[0024]气罐2在内侧具有大致椭圆体状的内衬20。内衬20例如为树脂制，通过尼龙6、尼龙6、6等聚酰胺系树脂或聚乙烯系树脂等而成形。需要说明的是，本实施方式的内衬20为树脂制，但也可以为铝制。罐嘴10向内衬20的两端的开口部嵌入。以覆盖该罐嘴10的表面的一部分和内衬20的大致整面的方式形成纤维强化树脂层21。
[0025]纤维强化树脂层21例如通过绕丝(FW)法，在罐嘴10和内衬20的外周面上卷绕浸溃有热固性树脂的纤维而形成。纤维强化树脂层21由环形卷绕、螺旋形卷绕等卷绕方向不同的多层构成。需要说明的是，作为纤维强化树脂层21的树脂，可使用例如环氧树脂、改性环氧树脂、或不饱和聚酯树脂等。而且，作为纤维，可使用例如碳纤维。
[0026]接下来，说明气罐2的制造方法。首先，通过FW法，将浸溃有热固性树脂的纤维卷绕于罐嘴10的一部分和内衬20，在罐嘴10和内衬20的外周面形成纤维强化树脂层21。此时，必须进行沿着与罐轴垂直的方向卷绕的环形卷绕。[0027]接着，通过感应加热而使纤维强化树脂层21热固化。此时，如图3所示，在内衬20的周围配置感应加热线圈30。而且，在内衬20内，作为加热单元的加热轴31以与两侧的罐嘴10连结的方式安装。在该加热轴31内置有例如电热线等加热器32，通过向该加热器32供电而使加热轴31发热。需要说明的是，该加热轴31的安装既可以在形成纤维强化树脂层21之前进行，也可以在形成纤维强化树脂层21之后进行。
[0028]并且，通过向感应加热线圈30供电而对纤维强化树脂层21进行感应加热。而且，在该感应加热时，向加热器32供电，通过加热轴31将罐嘴10加热。此外，也可以通过温度传感器来测定罐嘴10的温度，基于该温度而使加热轴31发热，将罐嘴10加热成适当的温度。
[0029]根据本实施方式，在通过感应加热对纤维强化树脂层21进行热固化时，通过与感应加热不同的加热轴31对罐嘴10进行加热，因此能够抑制纤维强化树脂层21的热量被罐嘴10夺取的情况。因此，能够将纤维强化树脂层21高效地加热。而且，能够将纤维强化树脂层21的与罐嘴10相接的部分和其他部分同样地加热，因此能够将纤维强化树脂层21均匀地加热而使其固化。
[0030]另外，在本实施方式中，罐嘴10为铝制，内衬20为树脂制。由于铝的介电常数低，因此这种情况下，罐嘴10未被感应加热。另一方面，树脂制的内衬20被感应加热。因此，在罐嘴10的周边的纤维强化树脂层21与内衬20的周边的纤维强化树脂层21之间产生大的温度差，由此可认为在纤维强化树脂层21内产生层间剥离。根据本实施方式，罐嘴10由另一加热单元加热，因此罐嘴10的周边的纤维强化树脂层21与内衬20的周边的纤维强化树脂层21之间的温度差减小，能够抑制纤维强化树脂层21内的层间剥离。
[0031]在上述实施方式中，在基于感应加热的纤维强化树脂层21的加热时，通过加热轴31将罐嘴10加热，但除此以外，也可以在罐嘴10与纤维强化树脂层21之间形成由介电常数比罐嘴10高的材料构成的层。这种情况下，例如图4所示，在罐嘴10的与纤维强化树脂层21相接的部分形成由介电常数高的例如铁片构成的加热层50。该加热层50可以具有例如0.1mm?0.5mm的厚度。这种情况下，加热层50由感应加热所加热，因此能抑制纤维强化树脂层21的热量被罐嘴10侧夺取的情况。而且，也能够向纤维强化树脂层21积极地给予热量而更高效地进行纤维强化树脂层21的加热。需要说明的是，加热层50的材料并不局限于铁，只要介电常数比罐嘴10的介电常数高即可，也可以是铜、金、银等其他材料。而且，更优选具有300W/mK以上的介电常数的材料。
[0032]另外，也可以取代上述实施方式的加热层50，而在罐嘴10与纤维强化树脂层21之间形成隔热层。这种情况下，例如图5所示，在罐嘴10的与纤维强化树脂层21相接的部分形成例如由聚氨酯片构成的隔热层60。通过隔热层60，能够抑制纤维强化树脂层21的热量被罐嘴10夺取的情况，因此能够均匀且高效地进行纤维强化树脂层21的加热。需要说明的是，隔热层60的材料也可以是其他材质。
[0033]以上，参照附图，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并未限定为上述例子。本领域技术人员可知，在权利要求书记载的思想的范畴内，当然能想到各种变更例或修正例，这些当然也属于本发明的技术范围。
[0034]例如在以上的实施方式中，对罐嘴10进行加热的加热单元为加热轴31，但也可以是其他结构的加热单元。[0035]需要说明的是，在以上的实施方式中，在纤维强化树脂层21的热固化时，通过加热单元将罐嘴10加热，但也可以不将罐嘴10加热，而仅在罐嘴10与纤维强化树脂层21之间设置加热层50或隔热层60。即，作为参考例的气罐的制造方法可以包括:在罐嘴与纤维强化树脂层之间设有由介电常数比罐嘴的介电常数高的材料构成的层的状态下，通过感应加热使纤维强化树脂层热固化的工序；或者，在罐嘴与纤维强化树脂层之间设有隔热层的状态下，通过感应加热而使纤维强化树脂层热固化的工序。而且，作为参考例的气罐在罐嘴的至少一部分(与纤维强化树脂层接触的部分)具备由介电常数比罐嘴的介电常数高的材料构成的加热层或隔热层。通过上述的参考例，能抑制感应加热时的纤维强化树脂层的热量被罐嘴夺取的情况，因此能够将纤维强化树脂层均匀且高效地加热而使其固化。
[0036]标号说明
[0037]I燃料电池机动车
[0038]2 气罐
[0039]10 罐嘴
[0040]20 内衬
[0041]21纤维强化树脂层
[0042]30感应加热线圈
[0043]31加热轴
[0044]32加热器
[0045]50加热层
[0046]60隔热层
【权利要求】
1.一种气罐的制造方法，其中，包括: 将浸溃有热固性树脂的纤维卷绕于罐嘴的至少一部分和内衬而形成纤维强化树脂层的工序；以及 通过感应加热而使所述纤维强化树脂层热固化的工序， 在使所述纤维强化树脂层热固化时，通过所述感应加热之外的其他加热单元对所述罐嘴进行加热。
2.根据权利要求1所述的气罐的制造方法，其中， 在所述罐嘴与所述纤维强化树脂层之间设置由介电常数比所述罐嘴的介电常数高的材料构成的层。
3.根据权利要求1所述的气罐的制造方法，其中， 在所述罐嘴与所述纤维强化树脂层之间设置隔热层。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的气罐的制造方法，其中， 所述罐嘴为铝制，所述内衬为树脂制。
【文档编号】F17C1/06GK103562615SQ201180071053
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2011年5月23日 优先权日:2011年5月23日
【发明者】江森作马 申请人:丰田自动车株式会社