JP2010125826A - 高圧ガスタンク製造装置及び高圧ガスタンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメント・ワインディング法によって製造される高圧ガスタンクにおいて、熱硬化性樹脂に発生する気泡を除去する技術を提供する。
【解決手段】高圧ガスタンク製造装置２００は、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維２０を巻き付けることにより外表面に繊維強化樹脂層が形成されたタンク容器１０を回転させつつ、タンク容器の全体を加熱して、繊維強化樹脂層の熱硬化処理を実行する。また、高圧ガスタンク製造装置２００は、熱硬化処理において、タンク容器１０の表層に生じる気泡を、気泡除去部２３０によって、物理的に除去する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ガスを貯蔵するための高圧ガスタンクに関する。

高圧ガスタンクは、燃料電池車両などの移動体に搭載される場合があり、その軽量化が要求されている。高圧ガスタンクを軽量化する方法としては、フィラメント・ワインディング法（ＦＷ法）による高圧ガスタンクの製造方法が知られている。フィラメント・ワインディング法による高圧ガスタンクの製造方法では、比較的軽量な樹脂製のタンク容器の外周にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付け、熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、タンク容器の強度を向上させる。

しかし、フィラメント・ワインディング法では、その熱硬化過程において、繊維間に入り込んでいた空気などが、次第に熱硬化性樹脂層の表層へと移動して、熱硬化性樹脂層に気泡が発生してしまうという問題があった。高圧ガスタンクにおいて、熱硬化性樹脂層に気泡が生じると、高圧ガスタンクの外表面に気泡による凹凸が生じることとなる。すると、高圧ガスタンクの寸法に誤差が生じ、高圧ガスタンクの組み付け性が悪化してしまう。また、そのような外表面の凹凸は、高圧ガスタンクの意匠性の低下を引き起こす。さらに、高圧ガスタンクの外表面に表示ラベル等を貼付する場合には、表示ラベルの貼付性が低下するばかりでなく、貼付された表示ラベルの視認性も低下してしまう。これまで、フィラメント・ワインディング法の熱硬化過程における気泡の発生を抑制するために、種々の技術が提案されてきた（特許文献１等）。

特開平６−２５４９７４号公報 特開２００３−５３８５３号公報

しかし、上記技術によっても、熱硬化過程において、熱硬化性樹脂中の気泡の発生を十分に抑制されていなかった。

本発明は、フィラメント・ワインディング法によって製造される高圧ガスタンクにおいて、熱硬化性樹脂に発生する気泡を除去する技術を提供することを目的とする。

本発明は、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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
高圧ガスタンク製造装置であって、熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付けることにより外表面に繊維強化樹脂層が形成されたタンク容器の全体を加熱して、前記繊維強化樹脂層の熱硬化処理を実行するタンク容器熱硬化部と、前記熱硬化処理において、前記タンク容器の表層に生じる気泡を物理的に除去する気泡除去部とを備える、高圧ガスタンク製造装置。
この高圧ガスタンク製造装置によれば、フィラメント・ワインディング法によって製造される高圧ガスタンクの熱硬化性樹脂の熱硬化処理に際して当該樹脂中に発生する気泡を、熱硬化性樹脂が硬化する前に物理的に除去することができる。

［適用例２］
適用例１記載の高圧ガスタンク製造装置であって、さらに、前記気泡除去部は、前記繊維強化樹脂層の一部領域を、他の領域より高温に加熱することにより前記一部領域に生じる気泡を除去する加熱部を備える、高圧ガスタンク製造装置。
この高圧ガスタンク製造装置によれば、熱硬化性樹脂中に生じる気泡を加熱部によって加熱して破泡し、除去できる。

［適用例３］
適用例１または適用例２記載の高圧ガスタンク製造装置であって、前記気泡除去部は、前記気泡除去部と前記タンク容器との間の距離を調整する距離調整部を有し、前記距離調整部は、前記熱硬化処理の開始時から次第に、前記気泡除去部と前記タンク容器との間の距離を短く調整する、高圧ガスタンク製造装置。
熱硬化処理開始からの経過時間が長いほど熱硬化性樹脂中に発生する気泡のサイズが大きくなる傾向にある。従って、この高圧ガスタンク製造装置によれば、気泡のサイズに対して、気泡除去部における気泡と対向する部位とタンク容器との間の距離が近付きすぎることによって、当該部位と気泡とが直接的に接触してしまう可能性を低減できる。

［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の高圧ガスタンク製造装置であって、前記気泡除去部は、前記タンク容器の外表面を摺擦して、前記気泡に直接的に接触することにより前記気泡を除去する摺擦部を備える、高圧ガスタンク製造装置。
この高圧ガスタンク製造装置によれば、熱硬化性樹脂中に生じた気泡に対して、直接的に外力を付加することにより、気泡を除去できる。

［適用例５］
適用例４記載の高圧ガスタンク製造装置であって、前記気泡除去部は、前記摺擦部が前記繊維強化樹脂層の外表面を押圧する押圧力を調整する押圧力調整部を有している、高圧ガスタンク製造装置。
この高圧ガスタンク製造装置によれば、摺擦部による押圧力を調整することにより、より適切な外力を気泡に付加することが可能である。従って、摺擦部によって、タンク容器の外表面が損傷してしまうことを抑制できる。

［適用例６］
適用例５記載の高圧ガスタンク製造装置であって、前記タンク容器熱硬化部は、前記タンク容器を回転させつつ、前記熱硬化処理を実行し、さらに、前記タンク容器を回転の変化を検出する回転変化検出部を備え、前記押圧力調整部は、前記回転変化検出部の検出値に応じて、前記押圧力を調整する、高圧ガスタンク製造装置。
タンク容器の回転は、熱硬化性樹脂と摺擦部との間の摩擦係数によって変化する。当該摩擦係数は、熱硬化性樹脂の粘度に応じて変化する。即ち、この高圧ガスタンク製造装置によれば、熱硬化性樹脂の粘度の変化をタンク容器の回転の変化として検出して、その検出に応じて、適切な外力を気泡に付加できる。従って、より摺擦部によるタンク容器の外表面の損傷を抑制できる。

［適用例７］
適用例５または適用例６に記載の高圧ガスタンク製造装置であって、前記押圧力調整部は、前記熱硬化処理の処理開始からの経過時間に応じて、前記押圧力を変化させる、高圧ガスタンク製造装置。
この高圧ガスタンク製造装置によれば、熱硬化処理の処理経過時間に応じて変化する熱硬化性樹脂の粘度に応じて、より適切な外力を気泡に付与できる。

［適用例８］
高圧ガスタンクの製造方法であって、
（ａ）熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂層が外表面に形成されたタンク容器を準備する工程と、
（ｂ）前記繊維強化樹脂層の全体を加熱して熱硬化させるとともに、前記繊維強化樹脂層に生じる気泡を物理的に除去する工程と、を備える、製造方法。
この製造方法によれば、フィラメント・ワインディング法によって製造される高圧ガスタンクの熱硬化性樹脂層の熱硬化処理に際して当該樹脂中に発生する気泡を、熱硬化性樹脂が硬化する前に物理的に除去することができる。

［適用例９］
適用例８に記載の製造方法であって、前記工程（ｂ）は、前記繊維強化樹脂層の一部領域を、他の領域より高温に加熱することによって、前記一部領域に生じる気泡を除去する工程を含む、製造方法。

［適用例１０］
適用例８または適用例９に記載の製造方法であって、前記工程（ｂ）は、前記繊維強化層の外表面を摺擦することによって、前記気泡を除去する工程を含む、製造方法。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧ガスタンクの製造装置および高圧ガスタンクの製造方法、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。また、本発明は、例えば、高圧ガスタンク、その高圧ガスタンクを備えた車両等の形態で実現することができる。

A．第１実施例：
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例としてのフィラメント・ワインディング法による高圧ガスタンクの製造工程の一部を説明するための模式図である。図１（Ａ）は、タンク容器１０を示す模式図である。高圧ガスタンクの製造にあたり、まず第１工程として、このタンク容器１０を準備する。タンク容器１０は、略円柱状のシリンダ部１１と、その両端に設けられた略ドーム形状のドーム部１３とを有する中空の容器である。タンク容器１０は、例えば、ナイロン系樹脂などの樹脂によって構成される。なお、タンク容器１０は、他の形状を有していても良く、他の部材によって構成されるものとしても良い。

図１（Ｂ）は、タンク容器１０の外表面にカーボン繊維２０を巻き付ける工程を示す模式図である。この工程では、タンク容器１０を、回転駆動部１１０に取り付け、シリンダ部１１の中心軸ＣＸを中心として回転させる。さらに、カーボン繊維２０が巻かれたリール１２０を、中心軸ＣＸの軸方向に沿って往復動させつつ、シリンダ部１１及びドーム部１３の外表面にカーボン繊維２０を巻き付ける。なお、このカーボン繊維２０には、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が予め含浸されている。この熱硬化性樹脂は、後述する熱硬化処理によって熱硬化させることにより、カーボン繊維２０の接着剤として機能する。

図１（Ｃ）は、カーボン繊維２０が巻き付けられた後のタンク容器１０を示す模式図である。タンク容器１０は、カーボン繊維２０が外表面に巻き付けられることによって、その強度が向上する。以後、このカーボン繊維２０が巻き付けられたタンク容器１０を、「繊維強化タンク容器１０」と呼ぶ。なお、この繊維強化タンク容器１０では、例えば、約３ｍｍ程度のナイロン系樹脂の容器壁の厚みに対して、カーボン繊維２０による繊維強化層が約２０μｍ〜３０μｍ程度の厚みで形成されている。

図２（Ａ）は、繊維強化タンク容器１０の熱硬化性樹脂を熱硬化させるための熱硬化処理を実行する熱硬化処理装置２００を示す概略透視斜視図である。図２（Ａ）では、装置全体を覆う隔壁２１５が破線で図示されている。なお、図２（Ａ）には、互いに直交する三次元方向を示す矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。矢印ｚ方向は、重力方向上向きと一致しており、矢印ｙ方向は、繊維強化タンク容器１０の中心軸ＣＸの軸方向と一致する。

図２（Ｂ）は、熱硬化処理装置２００を、図２（Ａ）のｘ軸方向に沿った方向から見たときの概略側面図である。なお、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）において破線で図示された隔壁２１５の図示は省略されている。また、図２（Ｂ）には、図２（Ａ）の矢印ｘ，ｙ，ｚと対応する矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。

熱硬化処理装置２００は、隔壁２１５によって囲まれた内部空間ＷＳに、基台２１０と、タンク取付部２２１，２２２と、回転駆動部２２５とを備えている。タンク取付部２２１，２２２と、回転駆動部２２５とはそれぞれ、基台２１０上に配置されている。タンク取付部２２１，２２２は、繊維強化タンク容器１０をその中心軸ＣＸを中心に回動可能なように、その両端から保持する。回転駆動部２２５は、タンク取付部２２１，２２２に保持された繊維強化タンク容器１０を、矢印Ｒ方向に、ほぼ一定の速度で回転させることができる。

熱硬化処理装置２００は、熱硬化処理として、タンク取付部２２１，２２２に取り付けられた繊維強化タンク容器１０を回転駆動部２２５によって回転させつつ、空間ＷＳ内を約１３０℃程度まで昇温して、繊維強化タンク容器１０を約７〜８時間程度加熱する。これにより、カーボン繊維２０に含浸された熱硬化性樹脂が熱硬化する。なお、一般に、熱硬化性樹脂は、熱硬化のための加熱が開始されると、一旦その粘度が低下し、ほぼ液状となるまでに軟化する。また、熱硬化性樹脂は、この軟化した状態から、さらに、加熱が継続されると、架橋反応が進行して硬化する。

また、熱硬化性樹脂は、硬化に伴って収縮する性質を有する。従って、熱硬化性樹脂の硬化が進行すると、繊維強化タンク容器１０には、熱硬化性樹脂の収縮により、そのタンク径が縮小する方向に力が働くこととなる。そこで、この熱硬化処理装置２００では、図示せざるタンク内圧力調整部によって、繊維強化タンク容器１０の内部の圧力を調整し、当該圧力と、熱硬化性樹脂の収縮によりタンク径を縮小させる方向に働く力とを均衡させて、熱硬化処理工程においてタンク径が縮小してしまうことを抑制する。

ところで、繊維強化タンク容器１０の繊維強化層には、カーボン繊維２０の巻き付け時に繊維間に入り込んだ空気や、もともとカーボン繊維２０内に入り込んでいた空気などが存在する。上述したように、繊維強化タンク容器１０の熱硬化処理工程において、熱硬化性樹脂の粘度が比較的低下した状態のときには、そうした繊維強化層に入り込んでいる空気が、熱硬化性樹脂中を移動しやすくなる。従って、熱硬化処理工程において、そうした空気が、熱硬化性樹脂中を繊維強化層の表層に向かって移動することにより、繊維強化層の外表面に気泡が発生してしまう場合がある。

繊維強化層の外表面に気泡が生じたまま熱硬化性樹脂が硬化してしまうと、繊維強化タンク容器１０の外表面に気泡による凹凸が生じる。繊維強化タンク容器１０がそうした凹凸を有すると、完成品である高圧ガスタンクの寸法誤差の原因となり、高圧ガスタンクの組み付け性が悪化する可能性がある。また、そのような外表面の凹凸は、高圧ガスタンクの意匠性の低下の原因にもなり、高圧ガスタンクの外表面に表示ラベル等を貼付する場合には、表示ラベルの貼付性の低下や、貼付された表示ラベルの視認性の低下の原因にもなる。

そこで、本実施例の熱硬化処理装置２００には、熱硬化処理過程において繊維強化タンク容器１０の外表面に発生する気泡を物理的に除去するための加熱式気泡除去部２３０が、基台２１０上に設けられている。加熱式気泡除去部２３０は、電熱線２３５と、電熱線２３５を保持するための電熱線保持部２３１，２３２とを有する。

電熱線保持部２３１，２３２はそれぞれ、タンク取付部２２１，２２２の外側に設けられており、電熱線２３５は、電熱線保持部２３１，２３２によって、繊維強化タンク容器１０の重力方向上側に、中心軸ＣＸの軸方向に渡って張り渡らされている。なお、電熱線保持部２３１，２３２の内部には、図示せざる駆動機構が設けられており、電熱線２３５の位置を、そのテンション（張力）を保ちつつ、ｚ軸方向に沿って移動させることができる。これによって、加熱式気泡除去部２３０は、繊維強化タンク容器１０と電熱線２３５との間の距離を任意に調整して、繊維強化タンク容器１０を加熱することが可能である。以後、繊維強化タンク容器１０の繊維強化層の表層と電熱線２３５との間の距離を「加熱距離」と呼ぶ。

図３は、熱硬化処理工程における電熱線２３５による気泡の除去を説明するための模式図である。図３は、図２（Ｂ）に示す破線領域３を拡大して示す概略断面図である。図３には、繊維強化タンク容器１０の容器壁の一部断面と、当該容器壁に積層され、カーボン繊維２０と熱硬化性樹脂２３によって形成された繊維強化層２０Ｌの一部断面と、電熱線２３５とが模式的に示されている。なお、熱硬化性樹脂２３は、硬化する前の比較的軟化した状態である。図２で説明したように、軟化した熱硬化性樹脂２３中には、気泡２５が生じ、気泡２５は次第に繊維強化層の表層に向かって移動する。

そこで、本実施例の熱硬化処理装置２００では、電熱線２３５によって、電熱線２３５に対向する繊維強化層２０Ｌの一部領域を加熱し、電熱線２３５の比較的近傍に存在する気泡２５を膨張させて破泡する。なお、繊維強化タンク容器１０は、回転駆動部２２５（図２）によって回転しているため、電熱線２３５は、熱硬化処理中に繊維強化タンク容器１０の側面を全面に渡って加熱することができる。

ここで、この熱硬化処理装置２００では、熱硬化処理開始後から、次第に（漸次的に）電熱線２３５を繊維強化タンク容器１０へと近づけつつ気泡の除去を行う。この理由は、以下のためである。熱硬化処理の開始後、熱硬化性樹脂の粘度が比較的低い時間帯では、気泡のサイズは比較的大きくなる。従って、加熱距離によっては、気泡と電熱線２３５とが直接的に接触してしまう可能性がある。電熱線２３５と熱硬化性樹脂２３とが直接的に接触すると、繊維強化タンク容器１０の表層の劣化や、電熱線２３５の劣化の原因となる。しかし、上記のように熱硬化処理の経過時間に応じて加熱距離が短くなるように制御することにより、熱硬化処理開始後の初期段階において発生する比較的サイズの大きい気泡と、電熱線２３５とが直接的に接触してしまうことを抑制することができる。

また、上述したように、この熱硬化処理装置２００では、繊維強化タンク容器１０の容器内の圧力と、熱硬化性樹脂の収縮によってタンク径が縮小する方向に働く力とを均衡させて、タンク径の縮小を抑制している。上記のように加熱距離を制御すれば、電熱線２３５による加熱量を漸次的に増大させることができるため、電熱線２３５の加熱によって熱硬化性樹脂の収縮が促進されて、その力の均衡が急激に崩れてしまうことを抑制できる。

なお、加熱距離は、除去すべき気泡サイズの目標値に応じて、その最小値が決定されることが好ましい。即ち、例えば、直径約１ｍｍ以下の気泡まで除去したい場合には、最終的に、加熱距離が約１ｍｍ以下程度となるように制御することが好ましい。

熱硬化処理が終了した後、繊維強化タンク容器１０は、熱硬化処理装置２００から取り外され、この繊維強化タンク容器１０を用いて高圧ガスタンクが製造される。このように、本実施例の構成によれば、フィラメント・ワインディング法によって製造される高圧ガスタンクの熱硬化処理において、熱硬化性樹脂に直接的に接触することを回避しつつ、熱硬化性樹脂層に発生する気泡を物理的手段により除去することができる。

B．第２実施例：
図４は、本発明の第２実施例としての熱硬化処理装置２００Ａの構成を示す概略図である。図４は、樹脂表層検出部２４０が追加されている点以外は、図２（Ｂ）とほぼ同じである。なお、この第２実施例でも、繊維強化タンク容器１０は、第１実施例と同様に準備され（図１）、熱硬化処理装置２００Ａに取り付けられる。

樹脂表層検出部２４０は、例えば、レーザー変位測定器によって構成できる。樹脂表層検出部２４０は、電熱線２３５に沿って繊維強化タンク容器１０の側面を走査することにより、繊維強化タンク容器１０の表層の凹凸の度合い、即ち、表層に現れている気泡のサイズを検出することができる。この熱硬化処理装置２００Ａでは、この樹脂表層検出部２４０によって検出された気泡のサイズに応じて加熱距離を調整する。

このように、第２実施例の熱硬化処理装置２００Ａによれば、繊維強化タンク容器１０の表層に生じている気泡のサイズに応じて加熱距離を制御できるため、より確実に、電熱線２３５と熱硬化性樹脂とが直接的に接触することを回避できる。また、気泡のサイズが小さいほど、加熱距離を短く制御することによって、気泡の破泡をより効果的に実行することができる。

C．第３実施例：
図５（Ａ），（Ｂ）及び図６は、本発明の第３実施例としての熱硬化処理装置２００Ｂの構成を示す概略図である。図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、加熱式気泡除去部２３０に換えて、接触式気泡除去部２５０が設けられている点以外は、図２（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。また、図６は、熱硬化処理装置２００Ｂを図５の矢印ｙ方向に沿って見たときの概略側面図である。なお、繊維強化タンク容器１０は、第１実施例と同様に準備され（図１）、熱硬化処理装置２００Ｂに取り付けられる。

接触式気泡除去部２５０は、スキージ部２５５と、２つのスキージ保持支柱２５１，２５２と、スキージ回転軸２５３と、スキージ押圧力調整部２５７とを備える。２つのスキージ保持支柱２５１，２５２はそれぞれ、タンク取付部２２１，２２２の外側に設けられている。スキージ回転軸２５３は、繊維強化タンク容器１０の重力方向上側において、繊維強化タンク容器１０の中心軸ＣＸと平行となるように、２つのスキージ保持支柱２５１，２５２によって回動可能な状態で保持される。スキージ部２５５は、略長方形の金属薄板によって構成され、第１の長辺ｌｓ１がスキージ回転軸２５３に固定されており、第２の長辺ｌｓ２が繊維強化タンク容器１０の側面を摺擦可能なように、繊維強化タンク容器１０の重力方向上側から垂下されている。なお、スキージ部２５５の表面は、熱硬化性樹脂の付着を抑制するために、非粘着処理が施されている。非粘着処理としては、例えば、シリコンゴムや、フッ素樹脂、テフロン（登録商標）によるコーティング処理などがある。

スキージ押圧力調整部２５７は、スキージ部２５５の第２の長辺ｌｓ２が、繊維強化タンク容器１０の側面を摺擦する際の押圧力を調整するためのものである。スキージ押圧力調整部２５７は、スキージ保持支柱２５１，２５２にそれぞれ取り付けられており、例えば、エアシリンダーによって構成される。スキージ押圧力調整部２５７は、そのシリンダー部２５７ｃが各スキージ保持支柱２５１，２５２に固定されており、シャフト部２５７ｓが重力方向下側からスキージ部２５５と接続されている。即ち、スキージ部２５５は、スキージ押圧力調整部２５７のシャフト部２５７ｓによって繊維強化タンク容器１０の方向へと引っ張られる。熱硬化処理装置２００Ｂは、スキージ押圧力調整部２５７のシリンダー部２５７ｃ内の圧力を調整することにより、スキージ部２５５によって繊維強化タンク容器１０に加えられる押圧力を調整する。

図７は、接触式気泡除去部２５０による気泡の除去を説明するための模式図である。図７は、電熱線２３５に換えてスキージ部２５５の一部が図示されている点以外は、図３とほぼ同じである。このように、この接触式気泡除去部２５０によれば、熱硬化処理工程において、スキージ部２５５が、回転する繊維強化タンク容器１０の繊維強化層２０Ｌの外表面を摺擦することによって、熱硬化性樹脂２３中に生じる気泡２５に直接的に接触して破泡する。

なお、この熱硬化処理装置２００Ｂでは、実験的に予測される熱硬化性樹脂２３の硬化が開始される時間の経過後は、熱硬化処理経過時間に応じて、スキージ押圧力調整部２５７によって、スキージ部２５５の押圧力を増大させるように制御する。即ち、熱硬化性樹脂２３の粘度が高くなるほどスキージ部２５５の摺擦力を増大させることにより、熱硬化性樹脂２３に生じた気泡２５をより確実に除去する。

このように、第３実施例の構成によれば、スキージ部２５５を気泡に直接的に接触させて破泡させるため、より確実に気泡を除去できる。また、スキージ部２５５による押圧力を適切に制御することによって、繊維強化層２０Ｌの外表面が、スキージ部２５５よって損傷してしまうことを抑制することができる。

D．第４実施例：
図８は、第４実施例としての熱硬化処理装置２００Ｃを示す概略図である。図８は、回転変化検出部２６０が追加されている点以外は、図５（Ｂ）とほぼ同じである。この熱硬化処理装置２００Ｃの構成は、以下に説明する点以外は、第３実施例の熱硬化処理装置２００Ｂの構成とほぼ同じである。また、第４実施例における熱硬化処理以外の高圧ガスタンクの製造工程は、第３実施例の製造工程と同じである。

この熱硬化処理装置２００Ｃは回転駆動部２２５の回転の変化を検出可能な回転変化検出部２６０を備えている。ここで、「回転の変化」とは、例えば、回転トルクの変化や、回転速度の変化などを意味する。熱硬化処理において、熱硬化性樹脂の粘度が変化すると、スキージ部２５５と繊維強化タンク容器１０との間の摩擦係数も変化する。そのため、熱硬化性樹脂の粘度に応じて、繊維強化タンク容器１０の回転も変化する。熱硬化処理装置２００Ｃは、回転変化検出部２６０によって、この回転の変化を検出し、その検出値に応じて、スキージ部２５５が負荷する繊維強化タンク容器１０への押圧力を制御する。

回転変化検出部２６０としては、例えば、繊維強化タンク容器１０の回転トルクの変化を検出するトルク検出部によって構成できる。この場合には、熱硬化処理装置２００Ｃは、熱硬化性樹脂の粘度が比較的低く、トルクの検出値が比較的低くなるときに、スキージ部２５５による押圧力が小さくなるように制御する。逆に、熱硬化処理装置２００Ｃは、熱硬化性樹脂の粘度が比較的高く、トルクの検出値が比較的高くなるときには、スキージ部２５５による押圧力が大きくなるように制御する。

このように制御することにより、熱硬化処理装置２００Ｃは、スキージ部２５５の押圧力が過剰に負荷されることによって、繊維強化タンク容器１０の表層が損傷してしまうことを抑制する。また、熱硬化性樹脂の粘度が比較的高く、気泡の強度が比較的高いときほど、スキージ部２５５によって気泡に付与する外力を増大させることができるため、より確実に気泡を除去できる。

なお、回転変化検出部２６０としては、回転駆動部２２５のモータの回転速度を電気信号によって検出するエンコーダを用いるものとしても良い。この場合には、熱硬化性樹脂の粘度の変化を繊維強化タンク容器１０の回転速度の変化として検出できる。

このように、第４実施例の熱硬化処理装置２００Ｃでは、熱硬化性樹脂の粘度の変化を繊維強化タンク容器１０の回転の変化により検出し、その検出値をスキージ押圧力調整部２５７による押圧力の制御にフィードバックする。これによって、スキージ部２５５は、より適切な押圧力を繊維強化層に付与できるため、接触式気泡除去部２５０によって繊維強化タンク容器１０の表層が損傷してしまうことを抑制できる。

E．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。

E1．変形例１：
上記実施例において、加熱式気泡除去部２３０や、接触式気泡除去部２５０によって、繊維強化タンク容器１０の表層に生じる気泡を除去していた。しかし、他の物理的手段によって気泡を除去するものとしても良い。例えば、レーザを繊維強化タンク容器１０の外表面に照射することによって気泡を除去するものとしても良い。また、熱硬化処理装置は、加熱式気泡除去部２３０と、接触式気泡除去部２５０とを両方とも備えるものとしても良い。

E2．変形例２：
上記実施例において、カーボン繊維２０には、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が含浸されていたが、カーボン繊維２０には、他の熱硬化性樹脂が含浸されるものとしても良い。例えば、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂や、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが用いられるものとしても良い。

また、上記実施例では、カーボン繊維２０に予め熱硬化性樹脂が含浸されていたが、熱硬化性樹脂は、予め含浸されていなくとも良い。例えば、熱硬化性樹脂は、タンク容器１０へのカーボン繊維２０の巻き付け工程において、カーボン繊維２０に含浸されるものとしても良い。

E3．変形例３：
上記第１実施例及び第２実施例では、熱硬化処理装置２００，２００Ａの加熱式気泡除去部２３０は、電熱線２３５を有していた。しかし、加熱式気泡除去部２３０は、電熱線２３５に換えて、繊維強化タンク容器１０の繊維強化層の一部領域を、他の領域より高温に加熱するヒータ部を有しているものとしても良い。ヒータ部としては、例えば、電熱板であっても良い。

E4．変形例４：
上記第１実施例及び第２実施例では、熱硬化処理工程の処理経過時間に応じて、電熱線２３５と繊維強化タンク容器１０との間の距離が短くなるように制御されていた。しかし、電熱線２３５と繊維強化タンク容器１０との間の距離は、処理経過時間にかかわらず、任意に設定されるものとしても良い。あるいは、処理経過時間に応じて変化する気泡サイズの傾向が予め判っている場合には、その気泡サイズに応じて電熱線２３５と繊維強化タンク容器１０との間の距離を調整するものとしても良い。また、電熱線２３５は、繊維強化タンク容器１０の取り付け位置に対して一定の位置に固定されているものとしても良い。

E5．変形例５：
上記第３実施例及び第４実施例においては、スキージ押圧力調整部２５７は、エアシリンダーによって構成されていたが、スキージ押圧力調整部２５７は、エアシリンダーによって構成されていなくとも良い。スキージ押圧力調整部２５７は、例えば、ソレノイドなどの電磁アクチュエータによって構成されるものとしても良い。なお、上記第３実施例においてスキージ押圧力調整部２５７は設けられていなくとも良い。このような構成であっても、スキージ部２５５によって熱硬化性樹脂中の気泡を物理的に除去することができる。

E6．変形例６：
上記第３実施例及び第４実施例において、スキージ部２５５による押圧力は、熱硬化処理の処理経過時間や、繊維強化タンク容器１０の回転の変化に応じて制御しされていた。しかし、スキージ部２５５による押圧力は、熱硬化処理の処理経過時間に応じて変化させつつ、繊維強化タンク容器１０の回転の変化に応じて変化させるものとしても良い。より具体的には、例えば、処理経過時間に応じて押圧力の基本設定値を変化させ、繊維強化タンク容器１０の回転の変化に応じて、その基本設定値を微修正するものとしても良い。

E7．変形例７：
上記第１実施例及び第２実施例では、電熱線保持部２３１，２３２によって、加熱距離を調整していた。しかし、加熱式気泡除去部２３０に限らず、他の方式の気泡除去部においても、繊維強化タンク容器１０の表層と、当該表層と対向する当該気泡除去部の部位との間の距離を調整する距離調整部が設けられるものとしても良い。また、距離調整部は、熱硬化処理開始時から次第に、その距離を短く調整するものとしても良い。これによって、経時的に変化する発生気泡のサイズに応じて、気泡除去部とタンク表層との間の距離が、より適切に調整される。

繊維強化タンク容器の準備工程を説明するための模式図。 第１実施例の熱硬化処理装置の構成を示す概略図。 第１実施例における繊維強化層表層の気泡除去工程を説明するための模式図。 第２実施例の熱硬化処理装置の構成を示す概略図。 第３実施例の熱硬化処理装置の構成を示す概略図。 第３実施例の熱硬化処理装置の構成を示す概略図。 第３実施例における繊維強化層表層の気泡除去工程を説明するための模式図。 第４実施例の熱硬化処理装置の構成を示す概略図。

符号の説明

１０…タンク容器、繊維強化タンク容器
１１…シリンダ部
１３…ドーム部
２０…繊維
２０Ｌ…繊維強化層
２３…熱硬化性樹脂
２５…気泡
１１０…回転駆動部
１２０…リール
２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ…熱硬化処理装置
２１０…基台
２１５…隔壁
２２１，２２２…タンク取付部
２２５…回転駆動部
２３０…加熱式気泡除去部
２３１，２３２…電熱線保持部
２３５…電熱線
２４０…樹脂表層検出部
２５０…接触式気泡除去部
２５１，２５２…スキージ保持支柱
２５３…スキージ回転軸
２５５…スキージ部
２５７…スキージ押圧力調整部
２５７ｃ…シリンダー部
２５７ｓ…シャフト部
２６０…回転変化検出部
ＣＸ…中心軸
ＷＳ…内部空間
ｌｓ１…第１の長辺
ｌｓ２…第２の長辺

Claims (10)

1. 高圧ガスタンク製造装置であって、
   熱硬化性樹脂を含浸させた繊維を巻き付けることにより外表面に繊維強化樹脂層が形成されたタンク容器の全体を加熱して、前記繊維強化樹脂層の熱硬化処理を実行するタンク容器熱硬化部と、
   前記熱硬化処理において、前記タンク容器の表層に生じる気泡を物理的に除去する気泡除去部と、
   を備える、高圧ガスタンク製造装置。
2. 請求項１記載の高圧ガスタンク製造装置であって、さらに、
   前記気泡除去部は、前記繊維強化樹脂層の一部領域を、他の領域より高温に加熱することにより前記一部領域に生じる気泡を除去する加熱部を備える、高圧ガスタンク製造装置。
3. 請求項１または請求項２記載の高圧ガスタンク製造装置であって、
   前記気泡除去部は、前記気泡除去部と前記タンク容器との間の距離を調整する距離調整部を有し、
   前記距離調整部は、前記熱硬化処理の開始時から次第に、前記気泡除去部と前記タンク容器との間の距離を短く調整する、高圧ガスタンク製造装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の高圧ガスタンク製造装置であって、
   前記気泡除去部は、前記タンク容器の外表面を摺擦して、前記気泡に直接的に接触することにより前記気泡を除去する摺擦部を備える、高圧ガスタンク製造装置。
5. 請求項４記載の高圧ガスタンク製造装置であって、
   前記気泡除去部は、前記摺擦部が前記繊維強化樹脂層の外表面を押圧する押圧力を調整する押圧力調整部を有している、高圧ガスタンク製造装置。
6. 請求項５記載の高圧ガスタンク製造装置であって、
   前記タンク容器熱硬化部は、前記タンク容器を回転させつつ、前記熱硬化処理を実行し、さらに、前記タンク容器を回転の変化を検出する回転変化検出部を備え、
   前記押圧力調整部は、前記回転変化検出部の検出値に応じて、前記押圧力を調整する、高圧ガスタンク製造装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の高圧ガスタンク製造装置であって、
   前記押圧力調整部は、前記熱硬化処理の処理開始からの経過時間に応じて、前記押圧力を変化させる、高圧ガスタンク製造装置。
8. 高圧ガスタンクの製造方法であって、
   （ａ）熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂層が外表面に形成されたタンク容器を準備する工程と、
   （ｂ）前記繊維強化樹脂層の全体を加熱して熱硬化させるとともに、前記繊維強化樹脂層に生じる気泡を物理的に除去する工程と、
   を備える、製造方法。
9. 請求項８に記載の製造方法であって、
   前記工程（ｂ）は、前記繊維強化樹脂層の一部領域を、他の領域より高温に加熱することによって、前記一部領域に生じる気泡を除去する工程を含む、製造方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の製造方法であって、
    前記工程（ｂ）は、前記繊維強化層の外表面を摺擦することによって、前記気泡を除去する工程を含む、製造方法。

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