JP2013163305A - 誘導加熱方法とその装置および高圧ガスタンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘導加熱装置における被加熱物のセッティングを簡便化する。
【解決手段】 ライナー１０の外周に形成された繊維強化樹脂層２０を高周波誘導加熱により硬化させるに当たり、繊維強化樹脂層２０の外表層側を占める最外層側樹脂層２２を、最先に第１誘導加熱コイル２２０により高周波誘導加熱に処して、硬化させる。この最外層側樹脂層２２よりライナー１０の側を占める内側樹脂層２１の第２誘導加熱コイル２２２による高周波誘導加熱は、最外層側樹脂層２２の熱硬化性樹脂の硬化が始まった後に起こす。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被加熱物を誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱する誘導加熱方法とその装置および高圧ガスタンクの製造方法に関する。

近年では、燃料ガスの燃焼エネルギや、燃料ガスの電気化学反応によって発電された電気エネルギによって駆動する車両が開発されており、高圧ガスタンクには、天然ガスや水素等の燃料ガスが貯蔵され、車両に搭載される場合がある。このため、高圧ガスタンクの軽量化が求められており、カーボン繊維強化プラスチックや、ガラス繊維強化プラスチック（以下、これらを総称して、繊維強化樹脂層と呼ぶ）で中空のライナーを被覆したＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics : 繊維強化プラスチック）製の高圧ガスタンク（以下、単に高圧ガスタンクと称する）の採用が進んでいる。ライナーとしては、軽量化の観点から、通常、ガスバリア性を有する樹脂製の中空容器が用いられる。

一般に、こうした高圧ガスタンクの製造に際しては、フィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法）が採用され、このＦＷ法により、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸した繊維をライナーの外周に繰り返し巻回して繊維強化樹脂層とする。そして、その後に、当該樹脂層に含まれる熱硬化樹脂を熱硬化させることで、ライナーを繊維強化樹脂層で被覆・補強した高圧ガスタンクが製造される（例えば、特許文献１）。

特開２００９−３４９４１号公報

ＦＷ法にて得られた高圧ガスタンクの強度や耐久性等のタンク性能は、ライナー外周の硬化済み繊維強化樹脂層における繊維体積含有率（以下、Ｖｆ）に依存することが知られている。このＶｆは、繊維強化樹脂層の単位体積に占める繊維の割合であり、熱硬化前の繊維強化樹脂層からの樹脂の染み出しが増えるとＶｆは高くなる。そして、Ｖｆが高いと、繊維の割合が増えるために強度は増すものの、繊維同士を接着硬化する樹脂が少なくなるため、耐久性の低下を来すことが危惧される。このため、上記の特許文献は、ＦＷ法によるライナーへの繊維巻回の際に、高Ｖｆとなることを抑制する手法が提案されている。

ところで、上述したＦＲＰ製の圧力容器を製造する際には、熱硬化性樹脂を熱硬化するために、誘導加熱コイルにて高周波誘導加熱する誘導加熱手法が用いられる場合がある。この誘導加熱手法では、熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維をライナーの外周に繰り返し巻き付けた当該ライナー（被加熱物）を、誘導加熱コイルの内部の空間にセットした状態で、誘導加熱コイルに高周波電流が通電される。そして導電性を有する炭素繊維が高周波誘導加熱を受けて発熱することによって、熱硬化性樹脂は加熱し硬化する。

誘導加熱コイルを用いた高周波誘導加熱は、高い効率で短時間の内に加熱できることから、繊維強化樹脂層は急速に昇温して、樹脂の粘度も大きく低下しかねない。そうすると、誘導加熱コイルを用いた繊維強化樹脂層の誘導加熱の際に、既述したＶｆに影響を及ぼす樹脂の染み出しが顕著となって、高Ｖｆ化をもたらしかねないことが危惧される。なお、このような課題は、上述した圧力容器としての高圧ガスタンクの製造工程において、熱硬化性樹脂を熱硬化する誘導加熱に限られず、繊維強化樹脂層を外周に有する他の被加熱物を加熱する誘導加熱に共通する課題である。

本発明は、上記した課題を踏まえ、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して形成した繊維強化樹脂層の高Ｖｆ化の抑制をもたらす新たな誘導加熱手法を提供することを目的とする。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の適用例として実施することができる。

[適用例１：誘導加熱方法]
中空容器の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有する被加熱物を、該被加熱物を取り囲む誘導加熱コイルにより高周波誘導加熱する誘導加熱方法であって、前記誘導加熱コイルに高周波電流を通電して高周波誘導加熱を誘起した上で、前記繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層において、該第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層より先に前記高周波誘導加熱による加熱を進める第１工程と、前記第１繊維強化樹脂層に含まれる前記熱硬化性樹脂の硬化が始まった後に、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こす第２工程とを備えることを要旨とする。

この適用例１の誘導加熱方法では、前記繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱による加熱を、第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まった後に起こす。これにより、第２繊維強化樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が加熱を受けて粘度低下を来しても、この第２繊維強化樹脂層の熱硬化性樹脂は、既に硬化を始めた第１繊維強化樹脂層に遮られて第２繊維強化樹脂層から染み出しにくくなる。この結果、適用例１の誘導加熱方法によれば、繊維強化樹脂層が高周波誘導加熱を受けて昇温する際における樹脂の染み出しを抑制することで、Ｖｆについても、これを高Ｖｆとなることを抑制できる。

上記した適用例１の誘導加熱方法は、次のような態様とすることができる。例えば、前記第１工程では、前記第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第１の誘導加熱コイルに高周波電流を通電制御し、前記第２工程では、前記第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第２の誘導加熱コイルに高周波電流を通電制御するようにできる。こうすれば、第１、第２の各層ごとの誘導加熱コイルへの通電切換という簡便な手法で、樹脂の染み出し抑制と高Ｖｆ化の抑制が可能となる。

また、前記第１繊維強化樹脂層を導電性フィラーを含有するものとし、前記第２工程では、前記第１繊維強化樹脂層に含有した前記導電性フィラーの挙動で起きる前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移に基づいて、前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったと判定して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こすようにできる。導電性フィラーを含有させると、その含有された導電性フィラーは、熱硬化性樹脂の加熱に伴う粘度低下の際には流動するものの、樹脂の硬化に伴って流動性は低下し、やがて硬化した樹脂に取り囲まれる。こうした挙動の間に、導電性フィラーは導電性の繊維の短絡を起こし、その短絡状態は樹脂硬化により固定される。第１繊維強化樹脂層は、導電性フィラーを含有することから、上記の流動による繊維の短絡が起きる。

従って、第２繊維強化樹脂層より先に加熱される第１繊維強化樹脂層では、導電性フィラーを含有する故に、誘導加熱を受けた樹脂の粘度低下とその後の硬化に伴って、導電性の繊維全体の抵抗値が大きく変化するので、通電状況についても大きな変化が起きる。この第１繊維強化樹脂層の通電状況は、導電性フィラーの流動をもたらす樹脂硬化と対応しているので、第１繊維強化樹脂層における繊維の通電状況の推移に基づいて、前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったことが判定でき、この判定結果により、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こすようにできる。こうすれば、第１繊維強化樹脂層における繊維の通電状況の推移を捉えて、第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱を簡便に起こすようにできる。この場合、第１繊維強化樹脂層の繊維の抵抗変化は、導電性の繊維を電流が流れることで生じる磁束に影響し、第１繊維強化樹脂層を高周波誘導加熱する誘導加熱コイルの出力にも影響を及ぼす。よって、第１繊維強化樹脂層における繊維の通電状況は、実際に第１繊維強化樹脂層の繊維の通電状況を測定できるほか、第１の誘導加熱コイルの出力状況にて、検知できる。

また、前記第２工程を行うに当たり、前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化の進行状況と前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移とを対応付けるパラメータを予め記憶する。その上で、このパラメータを検出し、該検出したパラメータと前記記憶したパラメータとを対比する。この対比により、検出したパラメータに対応した前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況、延いては、第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化の進行状況が判明する。よって、上記のパラメータの対比結果により前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったと判定できるので、この硬化の開始後に、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こすようにできる。こうすれば、パラメータの検出を経て、第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱を簡便に起こすようにできる。

[適用例２：誘導加熱装置]
中空容器の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有する被加熱物を高周波誘導加熱する誘導加熱装置であって、前記繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層は、導電性フィラーを含有し、前記第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第１の誘導加熱コイルと、前記第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第２の誘導加熱コイルと、前記第１、第２の誘導加熱コイルへの高周波電流の通電を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記第１の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第１繊維強化樹脂層において前記第２繊維強化樹脂層より先に前記高周波誘導加熱による加熱を進め、前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化の進行状況と前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移とを対応付けるパラメータを予め記憶した上で、該パラメータを検出し、該検出したパラメータにて前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったとすると、該硬化が始まった後に、前記第２の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こすことを要旨とする。

上記した適用例２の誘導加熱装置によれば、第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱による熱硬化性樹脂の硬化の後に、パラメータの検出を経て、第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱を簡便に起こすようにできる。しかも、既述したように、高Ｖｆ化を抑制できる。

[適用例３：高圧ガスタンクの製造方法]
高圧ガスタンクの製造方法であって、タンク容器となる中空のライナーの外周に、熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有するタンク中間生成品を準備する工程（ａ）と、該タンク中間生成品をタンク軸回りに回転させつつ、高周波誘導加熱を誘起する誘導加熱コイルを用いて前記タンク中間生成品の前記繊維強化樹脂層を誘導加熱して熱硬化させる工程（ｂ）とを備える。前記工程（ａ）では、前記繊維強化樹脂層を、樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層と該第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層とを重ねて形成するに当たって、前記第１繊維強化樹脂層に導電性フィラーを含有させ、前記工程（ｂ）では、前記第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第１の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第１繊維強化樹脂層において前記第２繊維強化樹脂層より先に前記高周波誘導加熱による加熱を進め、前記第１繊維強化樹脂層に含まれる前記熱硬化性樹脂の硬化の開始を、前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移に基づいて判定し、前記硬化の開始後に、前記第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第２の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こすことを要旨とする。

上記した適用例３の高圧ガスタンクの製造方法によれば、高Ｖｆ化の抑制を高周波誘導加熱の間においても図った高圧ガスタンクを容易に製造できる。

本発明の一実施例としての高圧ガスタンクの製造工程を模式的に示す説明図である。 この製造工程に用いるＦＷ装置１００の構成を概略的に示す説明図である。 繊維強化樹脂層の形成の様子を模式的に示す説明図である。 得られた中間生成品タンク１２における繊維強化樹脂層２０の内外の樹脂層における樹脂含浸カーボン繊維Ｗの配向の様子と導電性フィラーＦの含有の様子とを模式的に示す説明図である。 第１誘導加熱コイル２２０および第２誘導加熱コイル２２２への高周波電流の通電制御を説明するフローチャートである。 最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰの挙動とコイル出力との関係を示す説明図である。 誘導加熱装置２００にてなされる繊維強化樹脂層２０の誘導加熱によるエポキシ樹脂ＥＰの挙動を樹脂硬化の状況と合わせて模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例としての高圧ガスタンクの製造工程を模式的に示す説明図、図２はこの製造工程に用いるＦＷ装置１００の構成を概略的に示す説明図、図３は繊維強化樹脂層の形成の様子を模式的に示す説明図である。本実施例では、高圧ガスタンクを、高圧水素を貯蔵する高圧水素タンクとした。

本実施例のタンク製造工程では、まず、図１（ａ）に示したように、水素ガスに対するガスバリア性を有する樹脂製の中空容器をライナー１０として用意する。ライナー１０は、半径が均一である略円筒形状のシリンダー部１０ａと、シリンダー部両端に設けられた凸曲面形状のドーム部１０ｂを有する。ドーム部１０ｂは、等張力曲面によって構成されており、その頂点に、外部配管等と接続するための口金１４を有する。本実施例では、樹脂容器として、ナイロン系樹脂からなる樹脂製容器を用いるものとした。樹脂容器として、水素ガスに対するガスバリア性を有すれば、他の樹脂からなる樹脂容器を用いるものとしてもよい。

次に、図１（ｂ）に示したように、ライナー１０の外周に繊維強化樹脂層２０を形成する（繊維強化樹脂層形成工程）。本実施例では、繊維強化樹脂層形成工程として、図２に示すＦＷ装置１００を用いる。このＦＷ装置１００は、ライナー１０の外周に、熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂を含浸したカーボン繊維を繰り返し巻回することにより、繊維強化樹脂層２０としてのカーボン繊維層を形成する。これにより、ライナー１０の外周に樹脂硬化前の繊維強化樹脂層２０を有する中間生成品タンク１２が得られる。ＦＷ装置１００の構成と当該装置による繊維巻回の様子については、後述する。

繊維強化樹脂層２０の形成に続いては、熱硬化を行う。熱硬化工程では、図１（ｃ）に示す誘導加熱装置２００を用いる。この誘導加熱装置２００は、被加熱物としての中間生成品タンク１２を高周波誘導加熱する装置である。誘導加熱装置２００は、図示しない架台に、タンク両端のタンク軸支シャフト２１２を介して中間生成品タンク１２を回転可能に軸支し、図示しないモーターにて中間生成品タンク１２を加熱の過程において回転させる。

この他、誘導加熱装置２００は、第１誘導加熱コイル２２０と、第２誘導加熱コイル２２２と、その高周波電源２４０と、コイル出力センサー２４２と、コイル通電切換機２５０とを有する。コイル通電切換機２５０は、制御機器２３０からの制御信号を受けて、高周波電源２４０からの高周波電流の通電対象コイルを、第１誘導加熱コイル２２０だけとしたり、第１誘導加熱コイル２２０と第２誘導加熱コイル２２２の両コイルにしたり、第２誘導加熱コイル２２２だけに切り換える。コイル出力センサー２４２は、第２誘導加熱コイル２２２に高周波電流が通電された際のコイル出力を検出し、その検出結果を制御機器２３０に出力する。

第１誘導加熱コイル２２０と第２誘導加熱コイル２２２の両コイルは、軸支した中間生成品タンク１２を取り囲み、高周波電源２４０から高周波電流の通電を受けることで、磁束を形成し、中間生成品タンク１２の繊維強化樹脂層２０におけるカーボン繊維（樹脂含浸カーボン繊維Ｗ）を導体として繊維強化樹脂層２０を誘導加熱する。この場合、第１誘導加熱コイル２２０は、軸支した中間生成品タンク１２をタンク長手方向に沿ってタンク軸周囲にて取り囲むよう配設され、そのコイル巻き軌跡を、繊維強化樹脂層２０の外表層側に形成された後述のヘリカル巻きのヘリカル層の繊維巻回軌跡に倣ってタンク軸に対して約１５°程傾けている。第２誘導加熱コイル２２２は、軸支した中間生成品タンク１２をシリンダー部１０ａにおいて取り囲むよう配設され、そのコイル巻き軌跡を、繊維強化樹脂層２０の内層側に形成された後述のフープ巻きによるフープ層の繊維巻回軌跡に倣ってタンク軸に対して約８０°程傾けている。

図１（ｃ）に示す上記の誘導加熱装置２００を用いた熱硬化工程では、誘導加熱装置２００への中間生成品タンク１２の搬入に先だち、繊維強化樹脂層２０を形成済みの中間生成品タンク１２にタンク軸支シャフト２１２を装着する。タンク軸支シャフト２１２は、中間生成品タンク１２の両端の口金１４に挿入され、タンク両端からシャフトを出した状態で、中間生成品タンク１２を水平に軸支する。こうして中間生成品タンク１２を軸支した後、誘導加熱装置２００は、中間生成品タンク１２を熱硬化工程に処する。この熱硬化工程では、中間生成品タンク１２をタンク軸支シャフト２１２ごと定速で回転させ、その回転を熱硬化工程の間に亘って維持する。タンク回転と同時に、或いは、定速回転となると、誘導加熱装置２００は、繊維強化樹脂層２０の形成に用いた上記の熱硬化樹脂（例えば、エポキシ樹脂）の熱硬化が起きるよう、制御機器２３０にて第１誘導加熱コイル２２０と第２誘導加熱コイル２２２とに高周波電流を通電して繊維強化樹脂層２０を誘導加熱する。これにより、中間生成品タンク１２では、ライナー１０の外周に形成された繊維強化樹脂層２０における熱硬化樹脂の熱硬化が起きる。上記両コイルへの通電制御と、両コイルによる誘導加熱の様子については後述する。

誘導加熱装置２００による上記した樹脂の熱硬化後には、加熱を受けた中間生成品タンク１２は、冷却養生に処される。そして、この冷却養生を経ることで、ライナー１０の外周にエポキシ樹脂を含浸して熱硬化した繊維強化樹脂層２０を有する高圧水素タンク３０が得られる。

ここで、ＦＷ装置１００による繊維強化樹脂層２０の形成の様子（図１（ｂ））と、その後の誘導加熱装置２００による繊維強化樹脂層２０の熱硬化（図１（ｃ））について順を追って説明する。図２に示すように、本実施例のＦＷ装置１００は、クリールスタンド１１０と、巻取部１３０と、樹脂含浸部１２０と、制御部１５０とを備える。

クリールスタンド１１０は、導電性を有するカーボン繊維ＣＦを巻きつけた複数のボビン１１２を備え、固定滑車１１４等を用いて各ボビン１１２から所定の方向にカーボン繊維ＣＦを繰り出す機能を有する。樹脂含浸部１２０は、樹脂容器１２２と、フィラー配合機１２４と、繊維を湾曲案内するローラー群１２６とを有する。樹脂容器１２２は、熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂ＥＰを貯め置くと共に、図示しない攪拌機器により容器内のエポキシ樹脂ＥＰに導電性フィラーをほぼ均等に分散させる。

フィラー配合機１２４は、例えば所定粒径に調整された細粒状の鉄粉やカーボン短繊維等の導電性フィラーＦをエポキシ樹脂溶液に分散させて貯留し、制御部１５０からの制御を受けて、導電性フィラー含有のエポキシ樹脂溶液（以下、フィラー含有溶液と称する）を樹脂容器１２２に供給する。上記構成の樹脂含浸部１２０は、クリールスタンド１１０から繰り出されたＣＦをローラー群１２６にて所定軌跡で案内しつつ、樹脂容器１２２における導電性フィラーＦの分散済みエポキシ樹脂溶液に浸漬させる。これにより、カーボン繊維ＣＦは、エポキシ樹脂ＥＰを含浸した上で導電性フィラーＦを含有済みの樹脂含浸カーボン繊維Ｗとなる。

制御部１５０は、繊維強化樹脂層２０における樹脂含浸カーボン繊維Ｗの巻き付け箇所、即ちライナー１０の側の内層側から樹脂層外表の側の外層側に掛けて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗに含有する導電性フィラーＦの含有量を、グラフ、マップ等の形態で予め記憶する。樹脂含浸部１２０は、制御部１５０からの制御を受けて、樹脂容器１２２における導電性フィラーＦの分散量が徐々に増大するよう、フィラー配合機１２４から樹脂容器１２２にフィラー含有溶液を供給する。本実施例では、後述するように樹脂含浸カーボン繊維Ｗの巻回場所によって導電性フィラーＦの含有量を変えるので、繊維巻回対象となるライナー１０ごとに、樹脂容器１２２を取り替える。つまり、ライナー１０への繊維巻回当初は、繊維巻回位置は内層側であることから、樹脂容器１２２には導電性フィラーＦを含まない状態でエポキシ樹脂を貯留し、繊維巻回が進むにつれてフィラー配合機１２４からのフィラー含有溶液の供給量を増す。こうすることで、樹脂含浸カーボン繊維Ｗに含有される導電性フィラーＦの含有量を、繊維巻回が進んで繊維層が積層されるにつれて増やすことができる。これにより、繊維強化樹脂層２０では、その内層側ほど導電性フィラーＦの含有量が少なく、外層側となるほど、導電性フィラーＦの含有量が増えることになる。なお、上記のカーボン繊維に代えて、適当な強度と導電性を有するフィラメントワインディングに適した他の材料の繊維とすることもできる。また、エポキシ樹脂に代えて、熱硬化により適当な接合強度を有するフィラメントワインディングに適した熱硬化性樹脂、例えばポリエステル樹脂やポリアミド樹脂等の熱硬化性樹脂とすることもできる。導電性フィラーＦにあっては、内側樹脂層２１および最外層側樹脂層２２の導電性を変えることができればよく、カーボン繊維ＣＦと同程度の導電性でよく、カーボン繊維ＣＦより低い或いは高い導電性でも良い。

樹脂含浸部１２０でエポキシ樹脂が含浸された樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、巻取部１３０の働きにより樹脂含浸部１２０から引き出されて巻取部１３０へ導かれる。巻取部１３０は、アイクチガイド１３２と、ライナー１０がセットされる回転駆動装置１３４とを備える。回転駆動装置１３４は、ライナー１０を軸支してそのタンク軸周りにライナー１０を回転駆動させる。

アイクチガイド１３２は、ライナー１０の外周に樹脂含浸カーボン繊維Ｗを供給しつつ、ライナー１０に樹脂含浸カーボン繊維Ｗが巻回される際の巻回張力を調整する。また、樹脂含浸カーボン繊維Ｗのフープ巻きとヘリカル巻きの使い分けにも関与する。つまり、アイクチガイド１３２は、樹脂含浸部１２０から供給された複数本の樹脂含浸カーボン繊維Ｗを束ねてライナー１０に向かって供給する。制御部１５０による制御を経たアイクチガイド１３２のタンク軸方向に沿った往復移動と回転駆動装置１３４によるライナー１０の回転とにより、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、ライナー１０の外周に繰り返し巻回されることになる。詳細には、図３に示すように、フープ巻きとヘリカル巻きとが使い分けられて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、ライナー両端のドーム部１０ｂと円筒状のシリンダー部１０ａとの外周に繰り返し巻回される。図示するように、まず、ライナー１０の略円筒状のシリンダー部１０ａの領域をフープ巻きにて樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回し、その後に、シリンダー部両端のドーム部１０ｂに掛け渡るよう、その折り返し位置に応じた角度のヘリカル巻きにて樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回する。

図３（Ａ）に示すように、シリンダー部１０ａにおいては、フープ巻きをシリンダー部両端で折り返しつつ繰り返すことで、繊維強化樹脂層２０の内層側であってライナー外周側の内側樹脂層２１を形成する。つまり、ライナー１０をタンク中心軸ＡＸの回りで回転させつつ、樹脂含浸カーボン繊維Ｗの供給元であるアイクチガイド１３２をタンク中心軸ＡＸに沿って所定速度で往復動させる。これにより、繊維強化樹脂層２０における内側樹脂層が樹脂含浸カーボン繊維Ｗにて巻回形成される。このフープ巻きでは、アイクチガイド１３２からの樹脂含浸カーボン繊維Ｗが、シリンダー部１０ａのタンク中心軸ＡＸに対してほぼ垂直に近い巻き角度（繊維角α０：例えば約８９°）をなすようにされる。そして、ライナー回転速度とアイクチガイド１３２の往復動速度を調整した上で、タンク中心軸ＡＸ方向に沿ってアイクチガイド１３２を往復移動させて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗをシリンダー部１０ａに繰り返し巻回する。

こうしたフープ巻きに続き、図３（Ｂ）に示す低角度のヘリカル巻きにて樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回する。低角度のヘリカル巻きでは、ドーム部１０ｂの湾曲外表面領域とフープ巻き済みのシリンダー部１０ａを繊維巻回対象とし、ライナー１０をタンク中心軸ＡＸの回りで回転させつつ、アイクチガイド１３２から延びた樹脂含浸カーボン繊維Ｗをタンク中心軸ＡＸに対して低角度の繊維角αＬＨ（例えば、約１１〜２５°）で交差させる。そして、この状態を保持し、ライナー回転速度とアイクチガイド１３２の往復動速度を調整する。その上で、タンク中心軸ＡＸ方向に沿ってアイクチガイド１３２を往復移動させて、樹脂含浸カーボン繊維Ｗをシリンダー部１０ａの両端のドーム部１０ｂに掛け渡るよう螺旋状に繰り返し巻回する。この場合、両側のドーム部１０ｂでは、アイクチガイド１３２の往路・復路の切換に伴って繊維の巻き付け方向が折り返されると共に、タンク中心軸ＡＸからの折り返し位置も調整される。ドーム部１０ｂにおける巻き付け方向の折り返しを何度も繰り返すことにより、ライナー１０の外周には、低角度の繊維角αＬＨで樹脂含浸カーボン繊維Ｗが網目状に張り渡された繊維巻回層が形成され、この層が繊維強化樹脂層２０における外表面側の最外層側樹脂層２２となる。なお、上記した低角度のヘリカル巻きを行う前に、タンク中心軸ＡＸに対して高角度の繊維角（例えば、約３０〜６０°）で樹脂含浸カーボン繊維Ｗを巻回する高角度のヘリカル巻きを組み込むこともできる。上記したフープ巻きおよびヘリカル巻きにおいて、制御部１５０は、ライナー１０の回転速度制御やアイクチガイド１３２での巻回張力調整等を行うが、本発明の要旨と直接関係しないので、その説明については省略する。

こうして樹脂含浸カーボン繊維Ｗのフープ巻きおよびヘリカル巻きが使い分けてなされることで、樹脂含浸カーボン繊維Ｗがライナー１０の外周に内側樹脂層２１と最外層側樹脂層２２とがこの順に層状に重なった繊維強化樹脂層２０が形成される。そして、樹脂含浸カーボン繊維ＷのＦＷ法による巻回を経て、ライナー１０の外周に繊維強化樹脂層２０を形成した中間生成品タンク１２が得られる（図１（ｂ）参照）。図４は得られた中間生成品タンク１２における繊維強化樹脂層２０の内外の樹脂層における樹脂含浸カーボン繊維Ｗの配向の様子と導電性フィラーＦの含有の様子とを模式的に示す説明図である。

図示するように、ライナー１０の外周に形成された繊維強化樹脂層２０は、ライナー１０の外周側から、最内層の樹脂層と中間層の樹脂層と最外層の樹脂層に区分できる。内側樹脂層２１における最内層の樹脂層は、図３（Ａ）に示したフープ巻きによる繊維巻回層となり、繊維の配向は既述した約８９°となる。内側樹脂層２１と最外層側樹脂層２２の境界の中間層は、フープ巻きから低角度のヘリカル巻きに推移する層であり、繊維の巻き方向である繊維の配向は８９°から既述した約１１〜２５°に切り替わる。最外層側樹脂層２２における最外層の樹脂層は、図３（Ｂ）に示した低角度のヘリカル巻きによる繊維巻回層となり、繊維の配向は既述した約１１〜２５°となる。そして、ライナー１０の外周側のフープ巻きの樹脂層に低角度のヘリカル巻きの樹脂層を積層した繊維強化樹脂層２０とすることで、最終製品たる高圧水素タンク３０のタンク強度を高めることができる。

図４では、タンク中心軸ＡＸを含んでタンクを長手方向に断面視していることから、繊維の配向が約８９°の最内層〜中間層では、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは繊維と交差するよう切断したほぼ円形に断面視される。その一方、繊維の配向が約１１〜２５°の中間層〜最外層では、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは繊維長手方向に沿って切断した矩形状に断面視される。

また、既述したように、制御部１５０はカーボン繊維ＣＦに含有させる導電性フィラーＦの含有量を繊維巻回が進むにつれて増大している。よって、図４に模式的に示すように、内側樹脂層２１から最外層側樹脂層２２に掛けての樹脂層における導電性フィラーＦの含有量は、繊維巻回が進んで繊維層が積層されるにつれて増え、繊維強化樹脂層２０では、その内層側ほど導電性フィラーＦの含有量が少なく、外層側となるほど、導電性フィラーＦの含有量は多くなる。

次に、図１（ｃ）に示した誘導加熱装置２００による誘導加熱制御について説明する。図５は第１誘導加熱コイル２２０および第２誘導加熱コイル２２２への高周波電流の通電制御を説明するフローチャートである。

図５に示す通電制御は、誘導加熱装置２００の炉内への中間生成品タンク１２のセット、並びに軸回りの回転が定速となると開始され、制御機器２３０（１（ｃ）参照）は、まず、第１誘導加熱コイル２２０に高周波電源２４０から高周波電流を通電し、これを継続する（ステップＳ１００）。この際、制御機器２３０は、コイル通電切換機２５０に制御信号を出力して、高周波電源２４０の通電対象コイルを第１誘導加熱コイル２２０とする。この第１誘導加熱コイル２２０への通電により、第１誘導加熱コイル２２０は、磁束を形成し、中間生成品タンク１２の繊維強化樹脂層２０における樹脂含浸カーボン繊維Ｗを導体として繊維強化樹脂層２０を誘導加熱する。この場合、第１誘導加熱コイル２２０による高周波誘導加熱は、繊維強化樹脂層２０の上記最内層、中間層および最外層の各層で進むものの、各層での誘導加熱の状況は次のように相違する。

繊維強化樹脂層２０の最外層側樹脂層２２は、第１誘導加熱コイル２２０に最も近くて第１誘導加熱コイル２２０の発生した磁束の影響を受けやすく生じる渦電流も大きいことから、第１誘導加熱コイル２２０による高周波誘導加熱が最も進む。そして、第１誘導加熱コイル２２０から離れる中間層、最内層は、磁束の影響が受け難くなって生じる渦電流も小さくなるので、最外層ほど加熱は進まない。しかも、繊維強化樹脂層２０の最外層側樹脂層２２では、樹脂含浸カーボン繊維Ｗは低角度のヘリカル巻き軌跡であり、この繊維軌跡は、中間生成品タンク１２をタンク長手方向に沿ってタンク軸周囲にて取り囲む第１誘導加熱コイル２２０のコイル巻き軌跡と揃うことになる。よって、最外層側樹脂層２２では渦電流の流れる樹脂含浸カーボン繊維Ｗの範囲が増すことから、第１誘導加熱コイル２２０は、この最外層側樹脂層２２において高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する。そうすると、最外層側樹脂層２２では、これより内層側の内側樹脂層２１より先に加熱が進んで、最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰは粘度低下を来し、その後に、硬化を開始する。しかも、最外層側樹脂層２２では、第１誘導加熱コイル２２０に最も近い最外表層側からエポキシ樹脂ＥＰの硬化が始まる。

制御機器２３０は、第１誘導加熱コイル２２０への通電開始に続き、コイル出力センサー２４２（図１（ｃ）参照）をスキャンして、第１誘導加熱コイル２２０のコイル出力を検出する（ステップＳ１１０）。このコイル出力は、次のようにして、最外層側樹脂層２２におけるエポキシ樹脂ＥＰの硬化の開始と関連付けられ、樹脂硬化の開始の判定に用いられる。

最外層側樹脂層２２は、図４に示すように、高い含有量で導電性フィラーＦを含有することから、エポキシ樹脂が粘度低下を来している間において、多くの導電性フィラーＦが流動し、樹脂含浸カーボン繊維Ｗの短絡は多くの箇所で起き得る。樹脂含浸カーボン繊維Ｗの短絡は、最外層側樹脂層２２に含まれる樹脂含浸カーボン繊維Ｗ全体の抵抗値を大きく変化させ、最外層側樹脂層２２に含まれる樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、繊維全体の抵抗値を大きく変化させながら第１誘導加熱コイル２２０の高周波誘導加熱を受ける。よって、最外層側樹脂層２２に含まれる樹脂含浸カーボン繊維Ｗ全体の抵抗値変化は、電流が流れることで樹脂含浸カーボン繊維Ｗ自体に生じる磁束は元より、最外層側樹脂層２２を高周波誘導加熱する第１誘導加熱コイル２２０の出力にも影響を及ぼす。この影響は、導電性フィラーＦの含有量が多い分、顕著となる。そして、最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰが硬化を始めると、導電性フィラーＦは流動できなくなることから、導電性フィラーＦによる繊維短絡の状況は徐々に平衡状態となる。図６は最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰの挙動とコイル出力との関係を示す説明図である。

この図６に示すように、第１誘導加熱コイル２２０への通電が開始されると、最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰは、樹脂含浸カーボン繊維Ｗにより加熱されてその粘度を低下させる。通電時間が経過して加熱が進むほど、粘度は大きく低下する。この粘度低下の状況下では、最外層側樹脂層２２に含有済みの導電性フィラーＦの流動による樹脂含浸カーボン繊維Ｗの短絡が多々起きるので、短絡した導電性フィラーＦの分だけ抵抗が大きくなる。この影響を受けて、コイル出力は低下する。導電性フィラーＦの流動に伴う短絡は、ランダムに起きるので、コイル出力は、図中に点線で示すように上下変動しながら、低下する。

最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰは、加熱を継続して受けたある時点から硬化し始める。樹脂の硬化が始まると、導電性フィラーＦの流動は起きがたくなるので、導電性フィラーＦによる短絡は、それ以前より起きがたくなり、樹脂硬化の完了に合わせて短絡状況は収束する。このため、図示するように、最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰが硬化を開始したポイント（硬化開始ポイントＲＰ）以降では、コイル出力の低下は緩慢となり、最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰのほぼ全てが硬化したポイント（硬化終了ポイントＲＥＰ）以降では、コイル出力は収束する。こうしたコイル出力状況は、導電性フィラーＦの挙動で定まり、最外層側樹脂層２２に含有される導電性フィラーＦの含有量（最大含有量）に依存する。例えば、導電性フィラーＦの含有量が少なければ、導電性フィラーＦの流動による短絡も起きがたくなり、図６に示した出力の推移状況は相違する。よって、本実施例では、誘導加熱装置２００の制御機器２３０のメモリーに、図６に示すグラフに対応したマップを導電性フィラーＦの含有量ごとに予め記憶し、導電性フィラーＦの含有量ごとに使い分けている。

制御機器２３０は、上記のセンサースキャン（ステップＳ１１０）に続き、スキャン入力したコイル出力を、メモリーに記憶済みの図６のコイル出力状況を参照して、最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰの硬化状況を把握する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０での樹脂硬化状況の把握では、上記したようなコイル出力センサー２４２からのコイル出力を用いることができるほか、第１誘導加熱コイル２２０への電流通電を開始してからの経過時間を計測し、その経過時間に基づいて樹脂硬化状況を把握することもできる。この場合には、経過時間と樹脂の硬化状況とを対応付けたマップを予め記憶しておけばよい。

次に、制御機器２３０は、上記把握した樹脂硬化状況が、最外層側樹脂層２２に含まれているエポキシ樹脂ＥＰの硬化が少なくともある樹脂層部位（例えば最外表層側の層）において起きているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。この判定は、スキャンしたコイル出力が図６の硬化開始ポイントＲＰ以降のものであるか否かによって下すことができ、ステップＳ１３０で肯定判定するまでステップＳ１００から処理を繰り返す。一方、ステップＳ１３０にて、最外層側樹脂層２２に含まれているエポキシ樹脂ＥＰの硬化が始まっていると肯定判定すると、制御機器２３０は、第２誘導加熱コイル２２２への高周波電流の通電を開始して、これを継続する（ステップＳ１４０）。この際、制御機器２３０は、コイル通電切換機２５０に制御信号を出力して、高周波電源２４０の通電対象コイルを第２誘導加熱コイル２２２とする。

第２誘導加熱コイル２２２への通電により、第２誘導加熱コイル２２２は、磁束を形成し、中間生成品タンク１２の繊維強化樹脂層２０における樹脂含浸カーボン繊維Ｗを導体として繊維強化樹脂層２０を誘導加熱する。この場合、第２誘導加熱コイル２２２は、繊維強化樹脂層２０の最外層側樹脂層２２を取り囲むよう配設されているとはいえ、そのコイル巻き軌跡をフープ巻きの内側樹脂層２１の繊維巻回軌跡と揃えていることから、最外層側樹脂層２２より内層側の内側樹脂層２１に優先的に高周波誘導加熱を誘起する。そうすると、内側樹脂層２１では、ステップＳ１００〜１３０により最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂が硬化を始めた後に、第２誘導加熱コイル２２２の高周波誘導加熱を受けて加熱し、エポキシ樹脂ＥＰの粘度低下の後に、硬化する。

ステップＳ１４０にて第２誘導加熱コイル２２２への電流通電を開始する場合、この通電開始をもたらすステップＳ１３０での肯定判定タイミングによって、制御機器２３０は、次のように第１誘導加熱コイル２２０への高周波電流の通電制御を行う。上記のステップＳ１３０の肯定判定が、最外層側樹脂層２２に含まれているエポキシ樹脂ＥＰの硬化が始まっている状況下のタイミングでなされたのであれば、その時点では、最外層側樹脂層２２に含まれるエポキシ樹脂ＥＰの硬化は完了していないことになる。よって、こうした状況下であれば、制御機器２３０は、第１誘導加熱コイル２２０への高周波電流の通電も継続する。つまり、この状況下では、制御機器２３０は、コイル通電切換機２５０に制御信号を出力して、高周波電源２４０の通電対象コイルを第１誘導加熱コイル２２０と第２誘導加熱コイル２２２の両コイルとする。そして、第１誘導加熱コイル２２０への通電を、最外層側樹脂層２２の樹脂硬化が完了するまで継続する。上記のステップＳ１３０の肯定判定が、最外層側樹脂層２２に含まれているエポキシ樹脂ＥＰの硬化が完了しているタイミングでなされたのであれば、制御機器２３０は、第１誘導加熱コイル２２０への高周波電流の通電を停止する。第２誘導加熱コイル２２２については、内側樹脂層２１に含まれるエポキシ樹脂ＥＰの硬化が完了するまで、通電を継続する。

制御機器２３０は、先に硬化させた最外層側樹脂層２２、および最外層側樹脂層２２の樹脂硬化が始まった後に加熱を受ける内側樹脂層２１が共に硬化すると、両コイルへの通電を停止すると共に、繊維強化樹脂層２０の冷却養生を図る（ステップＳ１５０）。これにより、繊維強化樹脂層２０が硬化済みの高圧水素タンク３０が得られる。

以上説明したように、本実施例では、ライナー１０の補強用の繊維強化樹脂層２０の熱硬化性樹脂の熱硬化を図るに当たり、繊維強化樹脂層２０の外表層側を占める最外層側樹脂層２２と、これより内層側でライナー１０の側を占める内側樹脂層２１とで、異なる取扱をする。図７は誘導加熱装置２００にてなされる繊維強化樹脂層２０の誘導加熱によるエポキシ樹脂ＥＰの挙動を樹脂硬化の状況と合わせて模式的に示す説明図である。

本実施例の誘導加熱装置２００では、コイルへの高周波電流の通電を介した高周波誘導加熱を行うに当たり、まず、最外層側樹脂層２２について、そのヘリカル巻きの繊維巻回軌跡に倣ったコイル巻き軌跡の第１誘導加熱コイル２２０を用いて、内側樹脂層２１より先に高周波誘導加熱による加熱を進める（図５：ステップＳ１００）。第１誘導加熱コイル２２０への通電当初では、繊維強化樹脂層２０を構成する樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、前工程におけるＦＷ法での繊維巻回の張力（巻回張力）を受けたままであるものの、エポキシ樹脂ＥＰの昇温がまだ進まず樹脂粘度が高いので、さほどライナー１０の側に凝集することはない。最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰにあっても、粘度が大きいため、繊維強化樹脂層２０の外表側への染み出しをそれほど起こすことはない。

第１誘導加熱コイル２２０による最外層側樹脂層２２の優先的な誘導加熱が進むと、最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰは昇温が進んでその粘度は大きく低下する。このため、最外層側樹脂層２２の樹脂含浸カーボン繊維Ｗは、ライナー１０の側への凝集を起こすことから、この繊維凝集により、最外層側樹脂層２２の樹脂には、上記した粘度低下と相まって、最外層側樹脂層２２の外表側への樹脂の染み出しを起こそうとする力が働く。こうした力は、樹脂の染み出しをもたらすものの、その染み出しの程度は、既存の高周波誘導加熱手法と変わるものではないので、高Ｖｆ化にさほど影響しない。なお、誘導加熱装置２００の炉内圧力を上記の力に抗することができるよう高めれば、その圧力は、樹脂を樹脂層外表側に染み出させようとする力を打ち消すよう作用するので、粘度降下の際の樹脂の染み出しを抑制できる。

本実施例の誘導加熱装置２００では、上記の第１誘導加熱コイル２２０による最外層側樹脂層２２の優先的な誘導加熱の際には、第２誘導加熱コイル２２２に通電を行っていない。よって、最外層側樹脂層２２より内層側の内側樹脂層２１では、エポキシ樹脂ＥＰの加熱が進まず粘度低下はそれほど起きていないので、内側樹脂層２１における上記の繊維凝集やこれに伴う樹脂の染み出しは抑制される。このため、内側樹脂層２１での繊維凝集やこれに伴う樹脂の染み出しによる高Ｖｆ化は抑制可能となる。

第１誘導加熱コイル２２０による最外層側樹脂層２２の優先的な誘導加熱が更に進むと、最外層側樹脂層２２はより昇温して、エポキシ樹脂ＥＰは図６に示す硬化開始ポイントＲＰにて硬化を始める。樹脂硬化は、最外層側樹脂層２２の各層箇所で起きるものの、第１誘導加熱コイル２２０に最も近い最外表層側においてエポキシ樹脂ＥＰは最先に硬化を始める。この様子は図７に示されており、最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰの硬化が起き始まると、それ以前には未硬化であったエポキシ樹脂ＥＰが硬化エポキシ樹脂ＥＰＲとなり、この硬化エポキシ樹脂ＥＰＲが最外層側樹脂層２２の一部を占めるような硬化済み樹脂層２２Ｒを形成する。その形成箇所は、既述したように最外層側樹脂層２２の最外表層側となる。

本実施例の誘導加熱装置２００では、こうした硬化済み樹脂層２２Ｒの形成有無を、図５のステップＳ１３０にて判定する。よって、ステップＳ１３０での肯定判定に続く第２誘導加熱コイル２２２による内側樹脂層２１の高周波誘導加熱による加熱は、最外層側樹脂層２２において樹脂硬化が始まって硬化済み樹脂層２２Ｒが形成された後に起きることになる。このため、内側樹脂層２１に含まれるエポキシ樹脂ＥＰが加熱を受けて粘度低下を来しても、この内側樹脂層２１のエポキシ樹脂ＥＰは、既に形成された硬化済み樹脂層２２Ｒに遮られて当該樹脂層および最外層側樹脂層２２の外表面から染み出しにくくなる。この結果、本実施例の誘導加熱装置２００によれば、繊維強化樹脂層２０が誘導加熱を受けて昇温する際における樹脂（エポキシ樹脂ＥＰ）の染み出しを抑制することで、高Ｖｆ化を高い実効性で抑制できる。

この場合、硬化済み樹脂層２２Ｒより内層側の最外層側樹脂層２２の内層側部位では、ステップＳ１３０での肯定判定後にも継続される第１誘導加熱コイル２２０の通電により、エポキシ樹脂ＥＰは硬化する。この際、上記の内層側部位のエポキシ樹脂ＥＰの染み出しも硬化済み樹脂層２２Ｒに遮られる。内側樹脂層２１にあっても、エポキシ樹脂ＥＰは、硬化済み樹脂層２２Ｒでその染み出しが遮られた状況で硬化する。こうした点からも、高Ｖｆ化の抑制の実効性が高まる。

また、本実施例の誘導加熱装置２００では、第１誘導加熱コイル２２０のコイル巻き軌跡を最外層側樹脂層２２のヘリカル巻きの繊維軌跡に揃え、第２誘導加熱コイル２２２のコイル巻き軌跡を内側樹脂層２１のフープ巻きの繊維軌跡に揃えることで、両コイルをその軌跡が揃った樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起するものとした。その上で、第１誘導加熱コイル２２０への通電と、最外層側樹脂層２２の樹脂硬化後の第２誘導加熱コイル２２２への通電とを起こせばよいので、最外層側樹脂層２２と内側樹脂層２１の各樹脂層ごとの誘導加熱コイルへの通電制御という簡便な手法で、樹脂の染み出し抑制と高Ｖｆ化の抑制とを達成できる。

また、本実施例の高圧水素タンク製造方法では、最外層側樹脂層２２と内側樹脂層２１とを共に導電性フィラーＦを含有する樹脂層とした上で、導電性フィラーＦの含有量を最外層側樹脂層２２で多くした。こうして含有させた導電性フィラーＦは、最先に加熱と樹脂硬化が起きる最外層側樹脂層２２において、エポキシ樹脂ＥＰの粘度低下とその後の硬化の間の挙動により、最外層側樹脂層２２の樹脂含浸カーボン繊維Ｗの抵抗値を変化させる。しかも、最外層側樹脂層２２では、導電性フィラーＦの含有量が多いことから、こうした抵抗変化を顕著とする。このため、本実施例の高圧水素タンク製造方法では、導電性フィラーＦの挙動に基づく最外層側樹脂層２２の樹脂含浸カーボン繊維Ｗの抵抗値変化と対応した第１誘導加熱コイル２２０のコイル出力を検出し、その検出結果から、最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰの硬化が始まったことを判定した。そして、コイル出力の検出結果から最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰの硬化が始まれば、第２誘導加熱コイル２２２による内側樹脂層２１の高周波誘導加熱による加熱を起こすようにした。

最外層側樹脂層２２の優先的に高周波誘導加熱を起こす第１誘導加熱コイル２２０のコイル出力は、高い含有量で含有させた導電性フィラーＦにより顕著に現れるので、最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂ＥＰの硬化検知の感度は高まる。この結果、本実施例の高圧水素タンク製造方法によれば、最外層側樹脂層２２のエポキシ樹脂硬化の開始後に行う内側樹脂層２１の第２誘導加熱コイル２２２による誘導加熱タイミングを確実に確保できると共に、コイル出力の検出を経て、内側樹脂層２１の高周波誘導加熱を簡便に起こすことができる。

また、本実施例の高圧水素タンク製造方法によれば、最外層側樹脂層２２の誘導加熱硬化、その硬化開始後の内側樹脂層２１の加熱硬化を既述したように経ることで、高Ｖｆ化の抑制を高周波誘導加熱の間においても図った高圧水素タンク３０を容易に製造できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、上記の実施例では、高圧ガスタンクは、高圧水素タンク３０であるものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、天然ガス等、他の高圧ガスを貯蔵する高圧ガスタンクとしてもよい。

上記の実施例では、内側樹脂層２１をヘリカル巻き単独の樹脂層とし、最外層側樹脂層２２をフープ巻き単独の樹脂層としたが、内側樹脂層２１をヘリカル巻きによるヘリカル層とフープ巻きによるフープ層とが交互に積層し、最外層側樹脂層２２においてもヘリカル層とフープ層とが交互に積層した多層の樹脂層とすることもできる。内側樹脂層２１と最外層側樹脂層２２とをこのような多層の樹脂層とした場合には、最外層側樹脂層２２の最外表層側に位置する樹脂層をフープ層とし、その内側に掛けて、ヘリカル層、フープ層、ヘリカル層の順に交互に積層させる。こうすれば、ステップＳ１００における第１誘導加熱コイル２２０への通電により、当該コイルに最も近くて繊維の巻回軌跡もコイルの巻き軌跡に倣った最外表層側のフープ層が、最先に高周波誘導加熱を優先的に受けて加熱硬化する。よって、最外層側樹脂層２２の最外表層側のフープ層が硬化を始めてから、その内側のヘリカル層、フープ層、ヘリカル層が加熱硬化するので、最外表層側のフープ層で樹脂の染み出しを抑制できる。これにより、樹脂の染み出しの抑制が可能となる層範囲が厚み方向に増すので、その分、樹脂の染み出し抑制の実効性が高まり、高Ｖｆ化の抑制にも有益である。

また、内側樹脂層２１を多層のフープ層とし、最外層側樹脂層２２を多層のヘリカル層とすることもでき、この場合には、ステップＳ１００では、第２誘導加熱コイル２２２に通電する。そして、最外層側樹脂層２２の樹脂硬化開始後のステップＳ１４０では、第１誘導加熱コイル２２０に通電することになる。

また、本実施例では、導電性フィラーＦを内側樹脂層２１と最外層側樹脂層２２の双方に含有量に差を持たせながら含有したが、最外層側樹脂層２２においてのみ、樹脂含浸カーボン繊維Ｗに導電性フィラーＦを含有させることもできる。

１０…ライナー
１０ａ…シリンダー部
１０ｂ…ドーム部
１２…中間生成品タンク
１４…口金
２０…繊維強化樹脂層
２１…内側樹脂層
２２…最外層側樹脂層
２２Ｒ…硬化済み樹脂層
３０…高圧水素タンク
１００…ＦＷ装置
１１０…クリールスタンド
１１２…ボビン
１１４…固定滑車
１２０…樹脂含浸部
１２２…樹脂容器
１２４…フィラー配合機
１２６…ローラー群
１３０…巻取部
１３２…アイクチガイド
１３４…回転駆動装置
１５０…制御部
２００…誘導加熱装置
２１２…タンク軸支シャフト
２２０…第１誘導加熱コイル
２２２…第２誘導加熱コイル
２３０…制御機器
２４０…高周波電源
２４２…コイル出力センサー
２５０…コイル通電切換機
ＡＸ…タンク中心軸
ＣＦ…カーボン繊維
Ｗ…樹脂含浸カーボン繊維
Ｆ…導電性フィラー
ＥＰ…エポキシ樹脂
ＲＰ…硬化開始ポイント
ＲＥＰ…硬化終了ポイント
ＥＰＲ…硬化エポキシ樹脂

Claims (6)

1. 中空容器の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有する被加熱物を、該被加熱物を取り囲む誘導加熱コイルにより高周波誘導加熱する誘導加熱方法であって、
   前記誘導加熱コイルに高周波電流を通電して高周波誘導加熱を誘起した上で、
   前記繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層において、該第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層より先に前記高周波誘導加熱による加熱を進める第１工程と、
   前記第１繊維強化樹脂層に含まれる前記熱硬化性樹脂の硬化が始まった後に、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こす第２工程とを備える
   誘導加熱方法。
2. 前記第１工程では、前記第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第１の誘導加熱コイルに高周波電流を通電制御し、前記第２工程では、前記第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第２の誘導加熱コイルに高周波電流を通電制御する請求項１に記載の誘導加熱方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の誘導加熱方法であって、
   前記第１繊維強化樹脂層は導電性フィラーを含有し、
   前記第２工程では、
   前記第１繊維強化樹脂層に含有した前記導電性フィラーの挙動で起きる前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移に基づいて、前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったと判定して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こす誘導加熱方法。
4. 請求項３に記載の誘導加熱方法であって、
   前記第２工程では、前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化の進行状況と前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移とを対応付けるパラメータを予め記憶した上で、該パラメータを検出し、該検出したパラメータと前記記憶したパラメータとの対比結果により前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったと判定して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こす誘導加熱方法。
5. 中空容器の外周に熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有する被加熱物を高周波誘導加熱する誘導加熱装置であって、
   前記繊維強化樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層は、導電性フィラーを含有し、
   前記第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第１の誘導加熱コイルと、
   前記第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第２の誘導加熱コイルと、
   前記第１、第２の誘導加熱コイルへの高周波電流の通電を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第１繊維強化樹脂層において前記第２繊維強化樹脂層より先に前記高周波誘導加熱による加熱を進め、
   前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化の進行状況と前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移とを対応付けるパラメータを予め記憶した上で、該パラメータを検出し、
   該検出したパラメータにて前記第１繊維強化樹脂層の前記熱硬化性樹脂の硬化が始まったとすると、該硬化が始まった後に、前記第２の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こす
   誘導加熱装置。
6. 高圧ガスタンクの製造方法であって、
   タンク容器となる中空のライナーの外周に、熱硬化性樹脂を含浸した導電性の繊維を巻回して形成された繊維強化樹脂層を有するタンク中間生成品を準備する工程（ａ）と、
   該タンク中間生成品をタンク軸回りに回転させつつ、高周波誘導加熱を誘起する誘導加熱コイルを用いて前記タンク中間生成品の前記繊維強化樹脂層を誘導加熱して熱硬化させる工程（ｂ）とを備え、
   前記工程（ａ）では、
   前記繊維強化樹脂層を、樹脂層の外表層側を占める第１繊維強化樹脂層と該第１繊維強化樹脂層より前記中空容器の側を占める第２繊維強化樹脂層とを重ねて形成するに当たって、前記第１繊維強化樹脂層に導電性フィラーを含有させ、
   前記工程（ｂ）では、
   前記第１繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第１の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第１繊維強化樹脂層において前記第２繊維強化樹脂層より先に前記高周波誘導加熱による加熱を進め、
   前記第１繊維強化樹脂層に含まれる前記熱硬化性樹脂の硬化の開始を、前記第１繊維強化樹脂層の前記繊維の通電状況の推移に基づいて判定し、前記硬化の開始後に、前記第２繊維強化樹脂層の高周波誘導加熱をコイル巻き軌跡に基づいて優先的に誘起する第２の誘導加熱コイルに高周波電流を通電して、前記第２繊維強化樹脂層において前記高周波誘導加熱による加熱を起こす
   高圧ガスタンクの製造方法。

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