CN108779893B - 构造体和构造体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够通过保持适当的强度、且降低壁厚而使产品整体轻量化的构造体。一种构造体，该构造体具有加强构件(20)，该加强构件(20)包括浸渍有树脂(22)的增强纤维(21)，加强构件(20)具有：第1区域(A1)，其是对增强纤维(21)照射等离子体(P)而成的；以及第2区域(A2)，其是对增强纤维(21)照射少于第1区域(A1)的量的等离子体(P)而成的，该构造体以使第1区域(A1)位于比第2区域(A2)需要强度的部位的方式设置加强构件(20)。

Description

构造体和构造体的制造方法
技术领域
本发明涉及构造体和构造体的制造方法。
背景技术
近年，作为汽车部件，使增强纤维浸渍有树脂而成的加强构件正在受到关注。具体而言，在储存作为汽车用的燃料被使用的氢气等的高压气体储存容器的外周卷绕有加强构件。而且，为了使汽车轻量化，汽车的面板使用有加强构件。
通常，由于增强纤维与树脂之间的粘接性较低，因此，需要提高增强纤维相对于树脂的粘接性。
与此相关联地，例如，在下述专利文献1中，公开有以下这样的粘接性改良方法：通过自与纤维的配置面正交的方向向芳香族聚酰胺纤维照射等离子体，从而对芳香族聚酰胺纤维的表面进行改性并改良粘接性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61－258065号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面，上述的高压气体储存容器、汽车的面板的应力根据部位而不同。然而，由于以在施加有最大应力的部位不产生破损的方式进行了设计，因此，从产品整体上看时，存在有相对于应力而言壁厚变得过大的部位，而使产品整体的重量增大。
本发明即是为了解决上述课题而做成的，其目的在于提供能够通过确保适当的强度、且降低壁厚而使产品整体轻量化的构造体和构造体的制造方法。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明涉及一种构造体，该构造体具有包括浸渍有树脂的增强纤维的加强构件。所述加强构件具有：第1区域，其是对所述增强纤维照射等离子体而成的；以及第2区域，其是对所述增强纤维照射少于所述第1区域的量的所述等离子体而成的，或未照射所述等离子体。构造体以使所述第1区域位于比所述第2区域需要强度的部位的方式设置所述加强构件。
而且，为了达成上述目的，本发明涉及一种构造体的制造方法，该构造体具有包括浸渍有树脂的增强纤维的加强构件。在构造体的制造方法中，对所述增强纤维照射等离子体，并使所述树脂浸渍，从而在所述加强构件形成第1区域。然后，对所述增强纤维照射少于所述第1区域的量的所述等离子体、或未照射所述等离子体，并使所述树脂浸渍，从而在所述加强构件形成第2区域。然后，使所述第1区域位于比所述第2区域需要强度的部位。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的高压气体储存容器的图。
图2是表示在衬里的外周面卷绕加强构件之前的样态的图。
图3是表示在衬里的外周面卷绕了加强构件后的样态的图。
图4是表示包括浸渍有树脂的增强纤维的加强构件的一部分的剖视图。
图5是表示等离子体的照射量分布的图表。
图6是表示在加强层产生的应力与加强层的材料强度之间的关系的图表。
图7是表示高压气体储存容器的制造装置的图。
图8是表示高压气体储存容器的制造方法的流程图。
图9是表示将加强构件卷绕于衬里的样态的图。
图10A是用于说明高压气体储存容器的效果的图。
图10B是用于说明高压气体储存容器的效果的图。
图10C是用于说明高压气体储存容器的效果的图。
图11是表示作用于高压气体储存容器的压力与应变之间的关系的图表。
图12是表示在高压气体储存容器的外周侧产生裂纹的样态的图。
图13是表示变形例1所涉及的等离子体的照射量分布的图表。
图14是表示变形例2所涉及的等离子体的照射量分布的图表。
图15A是用于说明变形例2所涉及的高压气体储存容器的效果的图。
图15B是用于说明变形例2所涉及的高压气体储存容器的效果的图。
图15C是用于说明变形例2所涉及的高压气体储存容器的效果的图。
图16是表示汽车的面板的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，在附图的说明中对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。附图的尺寸比例为了方便说明被夸大，并存在与实际的比例不同的情况。在本实施方式中，作为构造体的一例子，列举加强构件20卷绕于衬里(日语：ライナー)10(相当于芯构件)的外周面10A而成的高压气体储存容器1进行说明。
图1是表示本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的图。图2是表示在衬里10的外周面10A卷绕加强构件20之前的样态的图。图3是表示在衬里10的外周面10A卷绕了加强构件20之后的样态的图。图4是表示包括浸渍有树脂22的增强纤维21的加强构件20的一部分的剖视图。图5是表示等离子体P的照射量分布的图表。图6是表示在加强层30产生的应力与加强层30的材料强度之间的关系的图表。另外，为了容易理解，在图1中，示出了将加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A的过程。另外，在图2中，省略照射等离子体P以及浸渍树脂22的样态。
＜高压气体储存容器＞
概括说明，如图1～图3所示，本实施方式所涉及的高压气体储存容器1具有收纳氢气等高压气体的衬里10和在衬里10的外周面10A卷绕带状的加强构件20而成的加强层30。
而且，如图4所示，高压气体储存容器1具有加强构件20，该加强构件20包括浸渍有树脂22的增强纤维21。如图2、图5所示，加强构件20具有对增强纤维21照射等离子体P而成的第1区域A1和对增强纤维21照射少于第1区域A1的量的等离子体P而成的第2区域A2。第1区域A1位于比第2区域A2要求强度的、加强层30的内周侧。以下，详细说明本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的结构。
衬里10形成为由圆筒形状构成的罐体。衬里10具有阻气性，抑制高压气体向外部透过。如图1所示，衬里10具有设于轴向X上的中央的主体部11、设于主体部11的轴向X上的两侧的端盖部12以及设于一侧的端盖部12的瓶口13。
主体部11以沿轴向X延伸的方式构成为筒状。
端盖部12以朝向轴向X上的外方递减的方式弯曲。
瓶口13自端盖部12朝向轴向X的外方突出地构成。在瓶口13连接配管、或连接具有开关阀、减压阀的阀机构，并相对于高压气体储存容器1进行高压气体的填充和释放。另外，瓶口13还可以设于两侧的端盖部12。
构成衬里10的材料能够使用金属制或合成树脂制。作为金属制，例如能够使用铁、铝、不锈钢等。作为合成树脂制，例如能够使用聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯等。
如图2、图3所示，加强层30通过将加强构件20从卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b在衬里10的外周面10A卷绕规定数量而形成。在本说明书中，卷绕开始端部20a是指加强构件20在衬里10的外周面10A开始卷绕时的端部，卷绕终止端部20b是指加强构件20在衬里10的外周面10A终止卷绕时的端部。
卷绕加强构件20的次数、即加强层30的层数没有特殊限定，例如为20～30。这样一来，通过在衬里10的外周面10A卷绕加强构件20，加强层30使衬里10的耐压强度提高。
如图1所示，加强层30具有将加强构件20沿着圆周方向卷绕于主体部11而成的环带层31和将加强构件20以螺旋状卷绕于主体部11和端盖部12而成的螺旋层32。环带层31和螺旋层32交替层叠。另外，环带层31和螺旋层32也可以不是交替层叠。即，例如可以是在以形成两层环带层31的方式卷绕了加强构件20之后，以形成两层螺旋层32的方式卷绕加强构件20。
由于环带层31是加强构件20卷绕在主体部11而成的，因而有助于主体部11的径向上的拉伸强度。由于螺旋层32是加强构件20卷绕在主体部11和端盖部12而成，因而确保高压气体储存容器1的轴向X上的强度。
如图4所示，构成加强层30的加强构件20包括浸渍有树脂22的增强纤维21。
本实施方式所涉及的增强纤维21照射等离子体P而成。这样，通过对增强纤维21照射等离子体P，能够使增强纤维21附加酸性官能团。因而，树脂22相对于增强纤维21的密合性提高，作为加强构件20的强度提高。
如图2、图5所示，对增强纤维21而言，在构成加强层30的加强构件20的内周侧的第1区域A1，被较多地照射等离子体P，在构成加强层30的加强构件20的外周侧的第2区域A2，被较少地照射等离子体P。更具体而言，如图5所示，对增强纤维21而言，等离子体P的照射量自加强构件20的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b连续递减。
与等离子体P的照射量分布同样地，包括这样被照射了等离子体P的增强纤维21的加强构件20的强度也自卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b连续递减。
然后，将这样的加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A并形成加强层30。此时，如图6的实线所示，加强层30的沿着径向r(参照图3)的强度分布成为强度自径向r的内周侧朝向外周侧下降的分布(参照图6箭头)。
另一方面，在高压气体储存容器1自储存于衬里10的内部的高压气体作用有内压，由于该原因，在加强层30产生应力σ。
如图3所示，在将高压气体的内压设为P、将加强层30的最外周的半径设为r2、将加强层30的最内周的半径设为r1时，在加强层30产生的应力σ关于径向r的位置R利用下述式(1)表示。
[表达式1]
这样，如图6的虚线所示，在加强层30产生的应力σ自内周侧到外周侧连续递减。
在本实施方式中，如图6所示，加强构件20具有可承受在加强层30产生的应力σ的强度。
作为构成加强构件20的增强纤维21，例如能够使用碳纤维、玻璃纤维、聚酰胺纤维等。在本实施方式中，作为一个例子，列举热膨胀系数较小且尺寸稳定性优异、即使在高温下机械特性的下降也较少的碳纤维进行说明。增强纤维21由碳纤维为1000根至50000根左右的束的状态构成。
作为构成加强构件20的树脂22，例如能够使用热固性树脂或热塑性树脂。作为热固性树脂，例如能够使用环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂。作为热塑性树脂，例如能够使用聚酰胺树脂、聚丙烯树脂。
＜高压气体储存容器的制造装置＞
接着，参照图7，说明本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的制造装置100。图7是表示高压气体储存容器1的制造装置100的图。
如图7所示，高压气体储存容器1的制造装置100具有收纳部110、照射部120、浸渍部130、输送部140、检测部150以及控制部160。
收纳部110收纳线轴状(日文：ボビン状)的增强纤维21。收纳部110具有安装线轴状的增强纤维21的安装部111和维持增强纤维21的张力的四个辊112～115。
照射部120对增强纤维21照射等离子体P。如本申请人在日本特愿2014－181512中公开所示，优选的是，照射部120自相对于Y方向(与表面21A正交的正交方向)倾斜的方向向增强纤维21的表面21A照射等离子体P。另外，优选的是，照射部120自相对于Y方向倾斜了30°以上的方向向增强纤维21的表面21A照射等离子体P。这样，通过自相对于Y方向倾斜的方向照射等离子体P，等离子体气体被倾斜地照射到增强纤维21的表面21A，因此，能够抑制等离子体气体的压缩、且能够避开中心的高温部分进行照射。因而，能够降低增强纤维21的损伤，同时能够高效地对增强纤维21照射等离子体P并对增强纤维21附加酸性官能团。
作为照射部120的电源，优选使用交流电源121。交流电源121被接地。
自照射部120照射的等离子体P的照射强度能够通过调整等离子体电压、电流、频率、电极以及气体条件(气体的组成)来调整。以下，在本实施方式中，“调整等离子体P的照射强度”是指通过调整上述的等离子体电压、电流、频率、电极以及气体条件中的至少一者来调整等离子体P的照射强度。
以下，说明等离子体P的照射条件的一例子。
从等离子体P的产生难易度的观点来看，等离子体电压例如为200V～400V，优选为260V～280V。
从等离子体P的产生难易度的观点来看，脉冲放电频率例如为10kHz～30kHz，优选为16kHz～20kHz。
等离子体照射距离例如为2mm～30mm，优选为10mm～15mm。若等离子体照射距离较短，则增强纤维21可能损伤，若等离子体照射距离较长，则表面改性效果减小。
等离子体照射时间例如为0.1秒～5.0秒，优选为0.5秒～1.0秒。若等离子体照射时间较短，则表面改性效果减小，若等离子体照射时间较长，则增强纤维21可能损伤。
作为等离子体气体，例如能够使用含有0.5％以上的氧、氮或氦的混合气体。
浸渍部130使树脂22浸渍于照射了等离子体P的增强纤维21。如图7所示，浸渍部130具有储藏有树脂22的储藏部131和与增强纤维21接触且与增强纤维21的输送同步地进行旋转的旋转部132。浸渍部130还具有调整附着于旋转部132的树脂22的量的调整部133和在旋转部132的输送方向的上游侧和下游侧设置并维持张力的一对辊134、135。而且，浸渍部130还具有在下游侧的辊135的下游侧设置并将增强纤维21朝向衬里10引导的引导部136。
如图7所示，储藏部131在上方包括凹部131A，在凹部131A储藏树脂22。
旋转部132在下方与储藏于凹部131A的树脂22接触，并且在上方与被输送的增强纤维21接触且旋转。旋转部132与增强纤维21的输送同步地向顺时针方向旋转。这样一来，由于旋转部132向顺时针方向旋转，因而附着于旋转部132的外周的树脂22向上方被提起，并附着于被照射了等离子体P的增强纤维21。由此，能够使树脂22浸渍于增强纤维21，而形成加强构件20。另外，旋转部132与辊134、135一起维持被照射了等离子体P的增强纤维21的张力。
调整部133调整附着于旋转部132的外周的树脂22的量。调整部133具有：去除部133A，其通过与附着于旋转部132的外周的树脂22接触，从而去除规定的量的树脂22；以及移动部133B，其以使去除部133A相对于旋转部132能够接近和分开的方式移动。
在利用移动部133B向图7的右侧移动去除部133A时，附着于旋转部132的外周的树脂22被去除更多的量。另一方面，在利用移动部133B向图7的左侧移动去除部133A时，附着于旋转部132的外周的树脂22被去除更少的量。
引导部136将浸渍有树脂22的增强纤维21朝向衬里10引导。引导部136具有L字形状。
另外，浸渍部130的结构只要是能够在被照射了等离子体P的增强纤维21浸渍树脂22的结构即可，没有特殊限定。
输送部140在将增强纤维21自图7的左侧朝向右侧输送的同时，将在表面21A被照射了等离子体P的增强纤维21浸渍树脂22而成的加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A。输送部140为马达。
检测部150检测增强纤维21的输送速度。作为检测部150，能够使用公知的速度传感器。配置检测部150的部位在输送增强纤维21的范围内即可，没有特别限定。
控制部160进行照射部120、输送部140等的动作控制。作为控制部160，能够使用由包括CPU、RAM、ROM等的公知的微型计算机构成的构件。
＜高压气体储存容器的制造方法＞
接着，参照图8的流程图说明本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的制造方法。另外，本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的制造方法利用绕丝法进行。
首先，将线轴状的增强纤维21安装于安装部111，并且，在将衬里10安装于图7所示的位置的状态下，使输送部140进行动作。由此，衬里10旋转，增强纤维21被输送(S01)。此时，检测部150检测增强纤维21的输送速度。
接着，照射部120对被输送的增强纤维21照射等离子体P(S02)。
在照射等离子体P的工序中，自加强构件20的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，对构成加强构件20的增强纤维21连续递减地照射等离子体P(参照图5)。
通过调整照射部120的照射强度和增强纤维21的输送速度来调整等离子体P的照射量。
即，进行自输送方向的前方侧朝向后方侧以照射部120的照射强度变弱的方式进行调整的操作、和加快增强纤维21的输送速度的操作中的至少一个操作，从而使等离子体P相对于增强纤维21的照射量连续递减。
接着，使树脂22浸渍于被照射了等离子体P的增强纤维21并形成加强构件20(S03)。
与等离子体P的照射量分布同样地，加强构件20的强度也自卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b连读递减。
接着，将加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A并形成加强层30(S04)。
由于加强构件20的强度自卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b连续递减，因此，卷绕加强构件20而形成的加强层30沿着径向r具有图6的实线所示的强度分布。
而且，如图9所示，在以固定的角速度ω使衬里10旋转，并将加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A的情况下，增强纤维21的输送速度根据卷绕时的直径而变化。具体而言，在更外周侧卷绕加强构件20的情况下，增强纤维21的输送速度变快。因而，自输送方向的前方侧朝向后方侧，增强纤维21的输送速度变快。因而，自加强构件20的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，等离子体P相对于增强纤维21的照射量递减。在本实施方式中，除此之外，优选的是，通过加快角速度ω、减弱照射部120的照射强度，从而自卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b使等离子体P相对于构成加强构件20的增强纤维21的照射量递减。
接着，参照图10A～图12说明本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的效果。
图10A是表示未照射等离子体P的情况下的、在加强层产生的应力与加强层的材料强度之间的关系的图表。
此时，在产生较高的应力的加强层的内周侧进行强度设计。因此，进行相当于图10A中由附图标记S1表示的面积的过剩的强度设计，高压气体储存容器的重量增大。
与此相比，在相对于衬里10的外周面10A卷绕上述的加强构件20而成的加强层30的情况下，如图10B所示，加强层30的强度以自外周侧朝向内周侧增大的方式升高(参照图10B箭头)。而且，与加强层30的强度升高的量相对应地，除外周侧以外，在内周侧也产生强度的余量。
而且，能够将卷绕于衬里10的外周面10A的加强构件20的量降低到不超过加强层30的强度分布的程度。其结果，如图10C所示，在加强层30产生的应力增大，但图10C中由附图标记S2表示的面积小于图10A中由附图标记S1表示的面积。因此，能够缓和过剩的强度设计。因而，通过确保适当的强度、且降低加强构件20的卷绕于衬里10的量并降低加强层30的壁厚，能够使高压气体储存容器1轻量化。
另外，图11是表示作用于高压气体储存容器的压力与应变之间的关系的图表。在图11中，横轴表示压力，纵轴表示应变。而且，图11中包含菱形的标记的直线表示包含未照射有等离子体的增强纤维的高压气体储存容器的压力与应变之间的关系。而且，包含矩形形状的标记的直线表示本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的压力与应变之间的关系。而且，在图11中，应变表示实验值，利用粘贴于加强层的外周侧的应变仪测量。
如图11所示，可知通过对增强纤维21照射等离子体P，应变的数值下降。即，可知通过照射等离子体P，加强构件20的强度提高。
而且，根据本实施方式所涉及的高压气体储存容器1，对构成加强构件20的增强纤维21而言，等离子体P的照射量自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b连续递减。因而，能够使加强层30的内周侧的强度高于加强层30的外周侧的强度。因而，即使在外周侧意外的外力F1作用于高压气体储存容器1的情况下，如图12所示，也能够使外周侧优先产生裂纹C。因而，能够通过外观检测裂纹产生部位，能够提高检测性。
而且，根据本实施方式所涉及的高压气体储存容器1，对构成加强构件20的增强纤维21而言，等离子体P的照射量自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b连续递减。因而，加强构件20的强度分布自卷绕开始端部20a朝向卷绕终止端部20b连续递减，因此，能够适当地抑制层31、32之间的剪切破坏的产生。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的高压气体储存容器1为具有加强构件20的构造体，该加强构件20包括浸渍有树脂22的增强纤维21。加强构件20具有对增强纤维21照射等离子体P而成的第1区域A1和对增强纤维21照射少于第1区域A1的量的等离子体P而成的第2区域A2。而且，高压气体储存容器1通过使第1区域A1位于比第2区域A2要求强度的部位而形成加强构件20。根据这样构成的高压气体储存容器1，通过对增强纤维21照射等离子体P，能够使酸性官能团附加于增强纤维21。因此，树脂22相对于增强纤维21的密合性提高，能够使加强构件20的强度提高。而且，使通过照射相对较多的等离子体P而使强度相对提高的第1区域A1位于要求强度的加强层30的内周侧。因而，即使降低了壁厚，由于通过照射等离子体P而使强度提高，因此，也能够确保适当的强度。如上所述，能够通过确保适当的强度、且降低壁厚而使整体轻量化。
而且，高压气体储存容器1还具有作为衬里10的芯构件，加强构件20具有带状。带状的加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A而构成包括多层的加强层30。在加强层30中，该加强层30的内周侧由第1区域A1构成，该加强层30的外周侧由第2区域A2构成。根据这样构成的构造体，能够提高加强层30的内周侧的强度。因而，对在加强层30的内周侧作用有较高的压力的构造体而言，也能够确保适当的强度、且降低卷绕加强构件20的量。因而，能够降低加强层30的壁厚，并使产品整体轻量化。
而且，芯构件为收纳高压气体的衬里10。因此，对高压气体储存容器1能够确保适当的强度、且降低卷绕加强构件20的量。因而，能够降低加强层30的壁厚，并使产品整体轻量化。
而且，自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，等离子体P相对于增强纤维21的照射量连续递减。根据该结构，由于加强构件20的强度自卷绕开始端部20a朝向卷绕终止端部20b连续递减，因此，能够适当地抑制层31、32之间的剪切破坏的产生。
而且，如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的高压气体储存容器1的制造方法为具有包括浸渍有树脂22的增强纤维21的加强构件20的高压气体储存容器1的制造方法。在高压气体储存容器1的制造方法中，对增强纤维21照射等离子体P，并使树脂22浸渍，从而在加强构件20形成第1区域A1。然后，对增强纤维21照射少于第1区域A1的量的等离子体P，并使树脂22浸渍，从而在加强构件20形成第2区域A2。然后，使第1区域A1位于比第2区域A2要求强度的部位。根据该制造方法，通过对增强纤维21照射等离子体P，能够使酸性官能团附加于增强纤维21。因此，树脂22相对于增强纤维21的密合性提高，能够使加强构件20的强度提高。而且，使通过照射相对较多的等离子体P而相对地提高了强度的第1区域A1位于要求强度的加强层30的内周侧。因而，即使降低了壁厚，由于照射等离子体P而使强度提高，因此，能够确保适当的强度。如上所述，能够提供一种能够通过确保适当的强度、且降低壁厚而使整体轻量化的高压气体储存容器1。
另外，输送构成为带状的增强纤维21，在输送方向上的前方侧，对增强纤维21照射等离子体P，并使树脂22浸渍，从而在加强构件20形成第1区域A1。另外，在输送方向上的后方侧，对增强纤维21照射少于第1区域A1的量的等离子体P，并使树脂22浸渍，从而在加强构件20形成第2区域A2。然后，将形成有第1区域A1和第2区域A2的加强构件20卷绕于作为衬里10的芯构件。根据该制造方法，能够提高加强层30的内周侧的强度。因而，对在加强层30的内周侧作用有较高的压力的构造体而言，也能够确保适当的强度、且降低卷绕加强构件20的量。因而，能够降低加强层30的壁厚，并使产品整体轻量化。
而且，芯构件为收纳高压气体的衬里10。因此，对于高压气体储存容器1，能够确保适当的强度、且降低卷绕加强构件20的量。因而，能够降低加强层30的壁厚，并使产品整体轻量化。
而且，自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，对增强纤维21连续递减地照射等离子体P。根据该制造方法，能够制造加强构件20的强度自卷绕开始端部20a朝向卷绕终止端部20b连续递减的高压气体储存容器。因此，能够适当地抑制层31、32之间的剪切破坏的产生。
而且，通过调整等离子体电压、电流、频率、电极、气体条件中的至少一者来调整等离子体P的照射强度，从而调整等离子体P的照射量。根据该制造方法，能够容易地调整等离子体P相对于增强纤维21的照射量。因而，能够以图10C中由附图标记S2所示的面积减小的方式调整加强构件20的强度。这样一来，由于由附图标记S2表示的面积进一步减小，因而能够进一步缓和过剩的强度设计。
而且，通过改变对增强纤维21照射等离子体P时的增强纤维21的输送速度，从而调整等离子体P的照射量。根据该制造方法，在对等离子体P相对于增强纤维21的照射量较少的加强层30的外周侧的增强纤维21照射等离子体P时，能够加快增强纤维21的输送速度。因而，能够缩短制造时间，生产性提高。
而且，自相对于与表面21A正交的Y方向倾斜的方向向增强纤维21的表面21A照射等离子体P。根据该制造方法，等离子体气体被倾斜地照射到增强纤维21的表面21A，因此，能够抑制等离子体气体的压缩、且避开中心的高温部分进行照射。因而，能够降低增强纤维21的损伤，且高效地对增强纤维21照射等离子体P并对增强纤维21附加酸性官能团。
＜变形例1＞
以下，说明上述的实施方式的变形例1。
在变形例1所涉及的高压气体储存容器中，等离子体P相对于增强纤维21的照射量分布与上述的实施方式所涉及的高压气体储存容器1不同。
图13是表示变形例1所涉及的等离子体P的照射量分布的图表。
如图13所示，在变形例1所涉及的高压气体储存容器的增强纤维21中，等离子体P的照射量自加强构件20相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b阶梯递减。
更具体而言，如图13所示，在环带层31a，照射有恒定量的等离子体P。而且，在与环带层31a的外周侧相邻的螺旋层32，照射有少于环带层31a的量的等离子体P。此外，在与螺旋层32的外周侧相邻的环带层31b，照射有少于螺旋层32的量的等离子体P。以下，等离子体P的照射量按照螺旋层32、环带层31的顺序朝向外周侧阶梯递减。
在包括这样地被照射了等离子体P的增强纤维21的加强构件20中，与等离子体P的照射量分布同样地，强度自卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b阶梯递减。
而且，在将这样的加强构件20卷绕于衬里10的外周面10A并形成了加强层30的情况下，沿着加强层30的径向r的强度分布与上述的实施方式所涉及的加强层30的强度分布同样地，强度自径向r的内周侧朝向外周侧下降。
接着，说明变形例1所涉及的高压气体储存容器的制造方法。
在此，仅说明照射等离子体P的工序。
在照射等离子体P的工序中，自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，对构成加强构件20的增强纤维21阶梯递减地照射等离子体P。以下，详细说明照射等离子体P的工序。
照射等离子体P的工序具有对构成在环带层31卷绕的加强构件20的增强纤维21照射恒定量的等离子体P的第1照射工序。照射等离子体P的工序具有对构成在螺旋层32卷绕的加强构件20的增强纤维21照射恒定量等离子体P的第2照射工序。
第1照射工序和第2照射工序交替进行，在从第1照射工序向第2照射工序切换时、以及在从第2照射工序向第1照射工序切换时，减少等离子体P的照射量。
如以上所说明的那样，在变形例1所涉及的高压气体储存容器中，自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，等离子体P相对于增强纤维21的照射量阶梯递减。根据这样构成的高压气体储存容器，能够提高加强层30的内周侧的强度。因而，对在加强层30的内周侧作用有较高的压力的高压气体储存容器而言，也能够确保适当的强度，且降低卷绕加强构件20的量。因而，能够降低加强层30的壁厚并使产品整体轻量化。
而且，在加强层30的每个层31、32，等离子体P相对于增强纤维21的照射量均阶梯递减。因此，一个层31、32的等离子体P的照射量恒定。因而，能够使一个层31、32的加强层30的强度恒定，因此，能够提供具有适当的强度分布的高压气体储存容器。
而且，在变形例1所涉及的高压气体储存容器的制造方法中，自加强构件20的相对于衬里10的卷绕开始端部20a到卷绕终止端部20b，对增强纤维21阶梯递减地照射等离子体P。根据该制造方法，能够制造加强层30的内周侧的强度较高的高压气体储存容器。因而，对在内周侧作用有较高的压力的高压气体储存容器而言，也能够确保适当的强度，且降低卷绕加强构件20的量。因而，能够降低加强层30的壁厚并使产品整体轻量化。
而且，在对增强纤维21照射等离子体P时，在照射等离子体P的对象从一个层的增强纤维21向在一个层的外周侧相邻的另一层的增强纤维21切换时，减少等离子体P的照射量。根据该制造方法，一个层31、32的等离子体P的照射量恒定。因而，能够使一个层31、32的加强层30的强度恒定，因此，能够提供具有适当的强度分布的高压气体储存容器。
＜变形例2＞
以下，说明上述的实施方式的变形例2。
在变形例2所涉及的高压气体储存容器中，等离子体P相对于增强纤维21的照射量分布与上述的实施方式所涉及的高压气体储存容器1不同。
图14是表示变形例2所涉及的等离子体P的照射量分布的图表。
在变形例2中，如图14所示，对构成自卷绕开始端部20a到位于卷绕开始端部20a与卷绕终止端部20b之间的中途部位20c(参照图2)的加强构件20的增强纤维21照射恒定量的等离子体P。而且，对构成自中途部位20c到卷绕终止端部20b的加强构件20的增强纤维21未照射等离子体P。
在包括这样地被照射了等离子体P的增强纤维21的加强构件中，与等离子体P的照射量分布同样地，仅自卷绕开始端部20a到中途部位20c包括强度提高的强度分布。
接着，说明变形例2所涉及的高压气体储存容器的制造方法。
在此，仅说明照射等离子体P的工序。
在照射等离子体P的工序中，自卷绕开始端部20a到中途部位20c，对构成加强构件20的增强纤维21照射恒定量的等离子体P。而且，之后，停止照射等离子体P。即，自中途部位20c到卷绕终止端部20b，对构成加强构件20的增强纤维21未照射等离子体P。
接着，参照图15A～图15C，说明变形例2所涉及的高压气体储存容器的效果。
图15A是表示未照射等离子体P的情况下的、在加强层产生的应力与加强层的材料强度之间的关系的图表。
此时，如上所述，在产生较高的应力的加强层的内周侧进行强度设计。因此，进行相当于图15A中由附图标记S1表示的面积的过剩的强度设计，而高压气体储存容器的重量增大。
与此相比，在相对于衬里10的外周面10A卷绕变形例2所涉及的加强构件20而成的加强层30的情况下，如图15B所示，加强层30的内周侧的强度提高(参照图15B箭头)。而且，与加强层30的内周侧的强度提高的量相对应地，除外周侧以外，在内周侧也产生强度的余量。
而且，能够将卷绕于衬里10的外周面10A的加强构件20的量降低到不超过加强层30的强度分布的程度。其结果，如图15C所示，在加强层30产生的应力增大，但图15C中由附图标记S3表示的面积小于图15A中由附图标记S1表示的面积。因此，能够缓和过剩的强度设计，因而，能够通过确保适当的强度、且降低加强构件20的卷绕于衬里10的量而降低加强层30的壁厚，使高压气体储存容器轻量化。
如以上所说明的那样，在变形例2所涉及的高压气体储存容器中，对于加强构件20的自卷绕开始端部20a到中途部位20c的部分，对增强纤维21照射恒定量的等离子体P。而且，对于加强构件20的自中途部位20c到卷绕终止端部20b的部分，未对增强纤维21照射等离子体P。在制造这样的加强构件20时，在中途部位20c停止等离子体P的照射即可。因而，能够容易地制造高压气体储存容器。
而且，如以上所说明的那样，在变形例2所涉及的高压气体储存容器的制造方法中，自卷绕开始端部20a到中途部位20c，对构成加强构件20的增强纤维21照射恒定量的等离子体P。而且，自中途部位20c到卷绕终止端部20b，对构成加强构件20的增强纤维21未照射等离子体P。根据该制造方法，由于在中途部位20c停止等离子体P的照射即可，因此，能够容易地制造高压气体储存容器。
本发明并不限定于上述的实施方式和变形例，在权利要求的范围内能够进行各种改变。
在上述的实施方式、变形例1以及变形例2中，作为构造体，以在衬里10的外周面10A卷绕加强构件20而成的高压气体储存容器为例进行了说明。然而，作为构造体，还可以应用于图16所示那样的、汽车的面板5。汽车的面板5通过将加强构件20作为芯构件并形成为面板形状而形成。面板5利用RTM(Resin Transfer Molding树脂传递模成形)成形法形成。例如，对面板5而言，在图16所示的作用有外力F2的情况下，使通过照射相对较多的等离子体P而使强度相对提高的第1区域A1位于外力F2所作用的部位周边。由此，即使降低了壁厚，由于通过照射等离子体P而使强度提高，因此，也能够确保适当的强度。由此，能够提供能够通过确保适当的强度、且降低壁厚使整体轻量化的面板5。
而且，在上述的实施方式中，通过调整等离子体电压、电流、频率、电极以及气体条件，从而调整等离子体P的照射强度。然而，还可以通过在照射部120和增强纤维21之间设置过滤器，从而调整等离子体P的照射强度。根据该结构，不操作等离子体电压、电流、频率、电极、气体条件，就能够容易地调整等离子体P相对于增强纤维21的照射量。
而且，在上述的实施方式中，衬里10具有圆筒状，但还可以是四棱柱形状等。
此外，本申请基于2016年3月4日申请的日本专利申请号2016－042733号，该申请的公开内容通过参照而整体编入到本说明书中。
附图标记说明
1、高压气体储存容器(构造体)；5、汽车的面板(构造体)；10、衬里；10A、衬里的外周面；11、主体部；12、端盖部；20、加强构件；21、增强纤维；22、树脂；30、加强层；31、环带层；32、螺旋层；A1、第1区域；A2、第2区域；P、等离子体。

Claims (20)

1.一种构造体，其具有包括浸渍有树脂的增强纤维的加强构件，其中，
所述加强构件具有：第1区域，其是对所述增强纤维照射等离子体而成的；以及第2区域，其是对所述增强纤维照射少于所述第1区域的量的所述等离子体而成的，或未照射所述等离子体，
以使所述第1区域位于比所述第2区域要求更高强度的部位的方式设置所述加强构件。
2.根据权利要求1所述的构造体，其中，
该构造体还具有芯构件，
所述加强构件具有带状形状，
带状的所述加强构件卷绕于所述芯构件的外周面而构成包括多层的加强层，
在所述加强层中，该加强层的内周侧由所述第1区域构成，该加强层的外周侧由所述第2区域构成。
3.根据权利要求2所述的构造体，其中，
所述芯构件为收纳高压气体的衬里。
4.根据权利要求2或3所述的构造体，其中，
对于所述加强构件，自相对于所述芯构件的卷绕开始端部到卷绕终止端部，所述等离子体相对于所述增强纤维的照射量连续递减。
5.根据权利要求2或3所述的构造体，其中，
对于所述加强构件，自相对于所述芯构件的卷绕开始端部到卷绕终止端部，所述等离子体相对于所述增强纤维的照射量阶梯递减。
6.根据权利要求5所述的构造体，其中，
对于所述加强层，所述等离子体相对于所述增强纤维的照射量从内周侧向外周侧针对每个所述层阶梯递减。
7.根据权利要求2或3所述的构造体，其中，
对于所述加强构件的自相对于所述芯构件的卷绕开始端部到位于该卷绕开始端部与卷绕终止端部之间的中途部位的部分，对所述增强纤维照射恒定量的所述等离子体，
对于所述加强构件的自所述中途部位到所述卷绕终止端部的部分，对所述增强纤维未照射所述等离子体。
8.根据权利要求1所述的构造体，其中，
所述构造体具有芯构件，将所述加强构件作为所述构造体的芯构件并形成为面板形状。
9.一种构造体的制造方法，该构造体具有包括浸渍有树脂的增强纤维的加强构件，其中，
对所述增强纤维照射等离子体，并使所述树脂浸渍，从而在所述加强构件形成第1区域，
对所述增强纤维照射少于所述第1区域的量的所述等离子体、或未照射所述等离子体，并使所述树脂浸渍，从而在所述加强构件形成第2区域，
使所述第1区域位于比所述第2区域要求更高强度的部位。
10.根据权利要求9所述的构造体的制造方法，其中，
输送构成为带状的所述增强纤维，
在输送方向上的前方侧，对所述增强纤维照射所述等离子体，并使所述树脂浸渍，从而在所述加强构件形成所述第1区域，
在所述输送方向上的后方侧，对所述增强纤维照射少于所述第1区域的量的所述等离子体，并使所述树脂浸渍，从而在所述加强构件形成所述第2区域，
将形成有所述第1区域和所述第2区域的所述加强构件卷绕于所述构造体的芯构件。
11.根据权利要求10所述的构造体的制造方法，其中，
所述芯构件为收纳高压气体的衬里。
12.根据权利要求10或11所述的构造体的制造方法，其中，
自所述加强构件的相对于所述芯构件的卷绕开始端部到卷绕终止端部，对所述增强纤维连续递减地照射所述等离子体。
13.根据权利要求10或11所述的构造体的制造方法，其中，
自所述加强构件的相对于所述芯构件的卷绕开始端部到卷绕终止端部，对所述增强纤维阶梯递减地照射所述等离子体。
14.根据权利要求13所述的构造体的制造方法，其中，
在对所述增强纤维照射所述等离子体时，
在照射所述等离子体的对象从构成在一层卷绕的所述加强构件的所述增强纤维、向构成在与所述一层的外周侧相邻的另一层卷绕的所述加强构件的所述增强纤维切换时，减少所述等离子体的照射量。
15.根据权利要求10或11所述的构造体的制造方法，其中，
自所述加强构件的相对于所述芯构件的卷绕开始端部到位于该卷绕开始端部与卷绕终止端部之间的中途部位，对构成所述加强构件的所述增强纤维照射恒定量的所述等离子体，自所述加强构件的所述中途部位到所述卷绕终止端部，对构成所述加强构件的所述增强纤维未照射所述等离子体。
16.根据权利要求9所述的构造体的制造方法，其中，
所述构造体具有芯构件，将所述加强构件作为所述构造体的芯构件并形成为面板形状。
17.根据权利要求9、10以及16中任一项所述的构造体的制造方法，其中，
通过调整等离子体电压、电流、频率、电极、气体条件中的至少一者来调整所述等离子体的照射强度，从而调整所述等离子体的照射量。
18.根据权利要求9、10以及16中任一项所述的构造体的制造方法，其中，
通过在所述等离子体的照射部与所述增强纤维之间设置过滤器，来调整所述等离子体的照射强度，从而调整所述等离子体的照射量。
19.根据权利要求9、10以及16中任一项所述的构造体的制造方法，其中，
通过改变对所述增强纤维照射所述等离子体时的所述增强纤维的输送速度，从而调整所述等离子体的照射量。
20.根据权利要求9、10以及16中任一项所述的构造体的制造方法，其中，
向所述增强纤维的表面自相对于与所述表面正交的正交方向倾斜的方向照射所述等离子体。
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