JP2015113864A - 複合容器の製造システム、及び複合容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合容器の強度を向上することができる複合容器の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、強化層３を備えた複合容器１を製造する複合容器の製造システム１００Ａであって、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束１０がライナ２の外面側に巻き付けられて形成された容器中間体１aを加熱し、繊維束１０の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化手段を備え、前記硬化手段は、前記容器中間体を外側から加熱する第１加熱手段２１と、容器中間体１aを内側から加熱する第２加熱手段４２と、を備え、第２加熱手段４２は、少なくとも過昇温現象が起きている時に、第１加熱手段２１より高い設定温度で容器中間体１aの内側を加熱する、複合容器の製造システムである。これにより、樹脂の収縮量の差による繊維の歪みの抑制が可能となり、容器の強度を向上することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、複合容器の製造システム、及び複合容器の製造方法に関する。

従来、例えば特許文献１に記載されているように、強化層を備えた複合容器を製造する製造方法が知られている。このような製造方法では、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナに巻き付けて容器中間体を形成し、この容器中間体を加熱炉で加熱して繊維束の熱硬化性樹脂を硬化させている。

特開２００８−２８６２９７号公報

ところで、上述したような従来技術においては、加熱炉で容器中間体を加熱する際、熱硬化性樹脂が自己発熱し、容器中間体の温度が一時的に高くなる過昇温現象が生じる。この場合、強化層の厚みが厚いので、過昇温現象が起きている時に温度ムラが生じ、均一に硬化できないという問題がある。その結果、樹脂の熱膨張の差や、繊維の歪み等により容器の強度が低下する恐れがある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、複合容器の強度を向上することができる複合容器の製造システム及び複合容器の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る複合容器の製造システムは、強化層を備えた複合容器を製造する複合容器の製造システムであって、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束がライナの外面側に巻き付けられて形成された容器中間体を加熱し、繊維束の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化手段を備え、硬化手段は容器中間体を外側から加熱する第１加熱手段と、容器中間体を内側から加熱する第２加熱手段と、を備え、第２加熱手段は少なくとも過昇温現象が起きている時に、前記第１加熱手段より高い設定温度で中間体の内側を加熱する。

また、本発明に係る複合容器の製造方法は、強化層を備えた複合容器を製造する複合容器の製造方法であって、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束がライナの外面側に巻き付けられて形成された容器中間体を硬化炉で加熱することにより、繊維束の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程を含み、硬化工程は、少なくとも過昇温現象が起きている時に、容器中間体を外側から加熱する温度より高い設定温度で容器中間体を内側から加熱する内部加熱工程を含む。

これらの本発明では、容器中間体を加熱して樹脂を硬化させるに際して、少なくとも過昇温現象が起きている時に内側に熱を与えることによって、強化層の厚み方向における温度差（温度ムラ）を低減し、熱硬化性樹脂をより均等に硬化させることができる。これにより、熱硬化性樹脂の収縮量の差による繊維束の歪みの抑制が可能となり、複合容器の強度を向上することができる。

また、過昇温現象が起きる前において、第２加熱手段の設定温度が第１加熱手段の設定温度より低い、又は第２加熱手段による加熱を行わなくてもよい。過昇温現象が起きる前は、過昇温現象が起きている時ほど強化層内の温度差が大きくないので、より低い温度で容器中間体の内側を加熱するか、又は内側を加熱しないことにより、複合容器の強度を向上させながら、消費エネルギーを低減することができる。

また、第１加熱手段の加熱により前記熱硬化性樹脂の温度が上昇する温度上昇部において、第２加熱手段により前記中間体を加熱してもよい。これにより、熱硬化性樹脂の温度ムラを更になくし、均一な温度分布にすることができ、複合容器の強度を向上させることができる。

本発明によれば、複合容器の強度を向上することが可能となる。

本発明実施形態に係る複合容器を示す一部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明実施形態の複合容器の製造システムを示す概略構成図である。 本発明実施形態の複合容器の製造方法における容器中間体の断面模式図である。 本発明実施形態の一例の複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。 本発明実施形態の一例の複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。 従来技術における複合容器の断面模式図である。 従来技術における複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］

図１は、第１実施形態に係る製造方法により製造される複合容器を示す一部断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示すように、複合容器１は、水素や天然ガス等の燃料ガスを高圧で貯蔵するための容器である。この複合容器１は、例えば、全長が２〜４ｍ、直径が４００〜６００ｍｍ程度に設定され、使用時には、２０〜９０ＭＰａ程度の圧力に耐えることが可能とされている。複合容器１は、その用途が限定されるものではなく、種々の用途で用いることができる。また、複合容器１は、据置き型として用いられてもよく、移動体に搭載されて用いられてもよい。

図１に示されたように、この複合容器１は、円筒状の金属製ライナ２と、金属製ライナ２の外周側を覆うように設けられた強化層（繊維強化プラスチック層）３と、を備えている。金属製ライナ２の両端部２ａはドーム状に形成されており、当該両端部２ａの先端には、軸方向に突出するように口金４が取り付けられている。ここでの口金４における取付け高さ（突出高さ）は、強化層３の厚みと同等とされているが、それ以上であってもよく、口金４が強化層３から出っ張る高さとされてもよい。

金属製ライナ２は、例えば、アルミニウム合金製や鋼鉄製等からなるパイプ形状や板形状をスピニング加工等にて容器形状に形成したものに、口金４の形状を形成したものである。

強化層３は、金属製ライナ２の外周側に熱硬化性樹脂が含浸された繊維束１０を巻き付け、当該繊維束１０を加熱炉で加熱し硬化させることによって形成される。熱硬化性樹脂の種類としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂又はアリル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、加熱することで硬化できる樹脂なら全て用いることができる。

また、繊維束１０としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリエチレン繊維、スチール繊維、ザイロン繊維又はビニロン繊維等を用いることができ、ここでは、高強度で高弾性率且つ軽量な炭素繊維を用いている。また、本実施形態の繊維束１０の繊維数（フィラメント）は、特に制限されるものではないが、１０００〜５００００フィラメント、好ましくは３０００〜３００００フィラメントの範囲とされ、ここでは、２４０００フィラメントとされている。

以上のように構成された複合容器１を製造する場合、まず、金属製ライナ２の外周側に熱硬化性樹脂が含浸された繊維束１０を巻き付けることにより、金属製ライナ２の外周側に複数層の繊維束層を形成し、これにより、容器中間体１ａ（図３参照）を形成する。

なお、容器中間体１ａとは、製造過程における複合容器１を意図しており、ここでは、繊維束１０の熱硬化性樹脂が熱硬化する前の状態のものを意図している（以下、同じ）。また、巻付け工程における巻付け方法は特に限定されないが、例えば、ＦＷ（フィラメントワインディング）法を採用することができる。ＦＷ法としては、予め熱硬化性樹脂が含浸された繊維束（トウプリプレグ）を用意し、これを金属製ライナ２に巻き付けて成形する方法（いわゆるDry法）や、繊維束を熱硬化性樹脂に含浸させながら供給し、これを金属製ライナ２に巻き付けて成形する方法（いわゆるWet法）が挙げられる。

そして、繊維束１０を巻き付けた後、容器中間体１ａを硬化装置３０（図３参照）で加熱することにより繊維束１０の熱硬化性樹脂を硬化させる。ここで、図３を参照して、本実施形態について詳説する。

図３は、図１の複合容器の製造システムを示す概略構成図である。図３に示すように、本実施形態の製造システム１００Ａは、上記複合容器１を製造するものである。製造システム１００Ａは、ライナ２に繊維束１０を巻き付けることで容器中間体１ａを形成する巻付け装置（不図示）と、容器中間体１ａを加熱して繊維束１０の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化装置（硬化手段）３０と、を少なくとも備えている。硬化装置３０は、容器中間体１ａを外側から加熱する加熱炉２０と、容器中間体１ａを内側から加熱する内側加熱装置４０と、硬化装置３０の動作を制御するコントローラ５０Ａと、を少なくとも備えている。

加熱炉２０は、繊維束１０が金属製ライナ２（図１参照）の外面側に巻き付けられて形成された容器中間体１ａを収容して加熱し、繊維束１０の熱硬化性樹脂を硬化させる。この加熱炉２０の内部には、加熱炉２０の熱源としてのヒータ２１（第１加熱手段）が設けられている。ヒータ２１は、コントローラ５０Ａに接続されている。これにより、ヒータ２１の動作がコントローラ５０Ａで制御されて、加熱炉の設定温度Ｔ_ＯＵＴが制御される。

ヒータ２１は、容器中間体１ａの外側に配置されており、容器中間体１ａを外側から加熱することができる。図３に示す形態では、ヒータ２１は、加熱炉２０内の設置場所に設置された容器中間体１ａを外周側から取り囲むように、容器中間体１ａから離間した位置に配置されている。ヒータ２１は強化層３の外周側を全周にわたって完全に覆っていてもよいが覆っていなくてもよい。また、ヒータ２１の個数は一つであってもよく、複数であってもよい。また、ヒータ２１が複数の場合は分割（容器中間体１ａの周方向に分割されてもよく、軸方向に分割されてもよい）されてヒータ２１間に間隔が設けられていてもよく、複数のヒータ２１の大きさ及び形状が均一であってもよく、不均一であってもよい。

内側加熱装置４０は、容器中間体１ａの内部に設けられて容器中間体１ａを内側から加熱する内部ヒータ（第２加熱手段）４２と、内部ヒータ４２及びコントローラ５０Ａ同士を接続する連絡線４１と、を備える。コントローラ５０Ａは、加熱炉２０の外側から連絡線４１を介して、容器中間体１ａを内側から加熱する設定温度Ｔ_ＩＮを制御することができる。内側加熱装置４０の内部ヒータ４２は、容器中間体１ａの内部に一方の口金４（図１参照）から挿し込まれ、容器中間体１aを内側から加熱するように配置される。例えば、容器中間体１ａの中心軸上に、一つの内部ヒータ４２が配置されていてもよい。また、内部ヒータ４２の個数は一つであってもよく、複数であってもよい。また、ヒータ４２が複数の場合は分割（容器中間体１ａの周方向に分割されてもよく、軸方向に分割されてもよい）されてヒータ４２間に間隔が設けられていてもよく、複数のヒータ４２の大きさ及び形状が均一であってもよく、不均一であってもよい。これにより、内側加熱装置４０は、図４のように、容器中間体１aを内側から加熱できる。その結果、容器中間体１aの厚さ方向における温度差（温度ムラ）を低減し、容器中間体１aの容器強度を向上させる。

また、本実施形態では、第１加熱手段として、加熱炉内に設けられ、且つ容器中間体１aの外側に設けられたヒータを使っているが、そのような構成に特に限定されず、容器中間体１aを外側から加熱できるものであれば、どのような構成を採用してもよい。例えば、熱風による加熱などを採用してもよい。

また、本実施形態では、第２加熱手段として、容器中間体１aの内部に設けられた内部ヒータを使っているが、そのような構成に特に限定されず、容器中間体１aを内側から加熱できる装置であれば、どのような構成を採用してもよい。例えば、加熱媒体を容器中間体１ａの内側に通過させることによって内部加熱を行ってもよい。なお、容器中間体１ａの内側に直接加熱媒体を通過させてもよいし、配管を容器中間体１ａ内に配置して当該配管に加熱媒体を通過させてもよい。加熱媒体としては、例えば、熱水、スチーム、熱風、その他加熱された固体・液体・気体を採用してよい。

ここで、本実施形態に係る製造システム１００Ａの硬化装置３０の設定温度について、従来技術における問題点と共に説明する。加熱炉２０で容器中間体１ａを加熱する際には、繊維束１０における熱硬化性樹脂の熱硬化反応が発熱反応であることから、熱硬化性樹脂が自己発熱し、その温度が加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴより上昇するという過昇温現象が生じる。具体的に、過昇温現象とは、図８のように、容器中間体１ａの温度が加熱炉２０の加熱温度より局所的に高くなることを指す。この場合、図７のように、容器中間体１ａの外周面から放熱可能な外層部、及び容器中間体１ａの内周面から放熱可能な内層部に比して、熱硬化性樹脂の発熱により熱のこもりやすい中間層部が先に高温となる（図７の左側の模式図では、色を付した中間層部が高温となっている）。特に、容器中間体１ａの内周側には強化層３よりも放熱性の高いライナ２が配置されている。これにより、強化層３の内層部は、中間層部及び外層部に比して温度が低くなり、強化層３の厚み方向において温度ムラが生じる。従って、中間層部のゲル化が内層部、外層部よりも先に進み、中間層部の硬化収縮や各層の樹脂の熱膨張量の差が生じ、これにより内層部に歪みやうねりが発生する。その結果、容器の強度低下を引き起こされる。

それに対し、本実施形態の製造システム１００Ａによる複合容器１の製造方法では、内側加熱装置４０は、少なくとも過昇温現象が起きている時に、加熱炉２０のヒータ２１より高い設定温度Ｔ_ＩＮで容器中間体１ａの内側を加熱する。すなわち、本実施形態に係る製造方法において、容器中間体１ａを加熱することにより熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程は、容器中間体１ａを外側から加熱する外部加熱工程と、少なくとも過昇温現象が起きている時に、容器中間体１ａを外側から加熱する温度より高い設定温度で容器中間体１ａを内側から加熱する内部加熱工程と、を含んでいる。

具体的には、図５のように、硬化装置３０は、加熱炉２０のみにより容器中間体１aを外側から加熱する。加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴは最終硬化温度Ｔ３より低い中間硬化温度Ｔ１に設定され保持される。これにより、容器中間体１aの繊維束１０の温度が立ち上がった後（図５のグラフのうち、温度が立ち上がる部分を「温度上昇部Ｅ１」と称する）に、中間硬化温度Ｔ１と略同一の温度で一定となるように保持され（図５のグラフのうち、温度が一定で保持されている部分を「中間温度保持部Ｅ２」と称する）、その結果、容器中間体１ａの熱硬化性樹脂が中間硬化される。なお、温度上昇部Ｅ１及び中間温度保持部Ｅ２（すなわち過昇温現象が起きる前の時間帯）では、内側加熱装置４０は、ＯＦＦに設定されており、加熱を行わない状態となっている。中間硬化温度Ｔ１は、最低中間硬化温度Ｔ０以上で最高中間硬化温度未満に設定されている。最低中間硬化温度Ｔ０とは、繊維束１０の熱硬化性樹脂が硬化可能な最低温度である。最高中間硬化温度は、その温度で保持して硬化させた場合に生じた過昇温現象のピークＴｍａｘが許容最高温度（許容温度）Ｔ４に達すると推定される温度である。また、許容最高温度Ｔ４は、容器中間体１ａについて容器性能に悪影響が及ばない温度範囲の最高温度である。許容最高温度Ｔ４は、特に、金属製ライナ２の材料の耐熱性等に応じて定まる温度である。

続いて、容器中間体１aの繊維束１０の温度が中間温度保持部Ｅ２における温度より高くなり、過昇温現象が始まる。その際、内側加熱装置４０は、加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴより高い設定温度Ｔ_ＩＮで容器中間体１aを内側から加熱する（図５のグラフのうち、過昇温現象が起きている部分を「過昇温現象発生部Ｅ３」と称する）。過昇温現象発生部Ｅ３における設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５と称する。本実施形態では、内側加熱装置４０は、過昇温現象の開始のタイミングで温度Ｔ５での加熱を開始し、過昇温現象の終了のタイミングで温度Ｔ５での加熱を終了している。これによって、内側加熱装置４０は、過昇温現象が起きている時のみに、加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴである中間硬化温度Ｔ１より高い設定温度Ｔ_ＩＮである温度Ｔ５にて、容器中間体１ａを内側から加熱している。ここで、「過昇温現象が起きている時」とは、加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴを所定の硬化温度（ここでは中間硬化温度Ｔ１）に保持しているときに、容器中間体１ａの繊維束１０の温度が、設定温度Ｔ_ＯＵＴを所定の硬化温度で保持しているとき（ここでは中間温度保持部Ｅ２）における温度よりも高くなっている時である。容器中間体１ａの繊維束１０の温度が、中間温度保持部Ｅ２での温度から立ち上がった時点が、過昇温現象の開始点に対応する。また、容器中間体１ａの繊維束１０の温度が、中間温度保持部Ｅ２での温度まで戻った時点が、過昇温現象の終止点に対応する。ただし、容器中間体１ａの繊維束１０の温度が中間温度保持部Ｅ２での温度まで戻る前に、最終硬化へ向けて設定温度Ｔ_ＯＵＴを上昇させてもよく、この場合は、当該上昇の開始点が、過昇温現象の終止点に対応する。

なお、過昇温現象の開始点と終止点は、図示されない温度センサによって容器中間体１ａの温度を測定することで検出してもよいし、実験に基づいて予めデータとして把握しておき、当該データに基づいて検出してもよい。例えば、容器中間体１ａのサイズ、材料等の製造条件が同じであれば、通常、過昇温現象の開始点は同程度になり易い。したがって、製造条件の設定の際に温度センサを用い、容器中間体１ａの温度変化に基づいて過昇温現象の開始点及び終止点を調べてコントローラ５０Ａにデータとして記憶させる。そして、コントローラ５０Ａは、記憶したデータに基づいて過昇温現象の開始点及び終止点を把握し、内側加熱装置４０による加熱の開始及び停止のタイミングを決定してもよい。

なお、設定温度Ｔ_ＩＮを加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴよりも高い温度Ｔ５とすることによる加熱は、少なくとも過昇温現象の開始点から過昇温現象の終止点までの何れかのタイミングでおこなわれていればよい。例えば、過昇温現象の開始点より後に設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５に設定してもよく、過昇温現象の終止点より前に設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５とすることによる加熱を終了してもよい。例えば、過昇温現象のピークＴｍａｘ以前の時間帯にのみ、設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５とすることによる加熱を行ってよく、過昇温現象のピークＴｍａｘ以降の時間帯にのみ、設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５とすることによる加熱を行ってよく、過昇温現象のピークＴｍａｘを含む一部の時間帯にのみ、設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５とすることによる加熱を行ってよい。また、設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５とすることによる加熱は図５に示すように連続的に行われてもよいが、断続的に行われてもよい。すなわち、過昇温現象発生部Ｅ３において、一度設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５に設定した後、一度温度を設定温度Ｔ_ＯＵＴよりも低くし（設定温度Ｔ_ＩＮを低く設定してもよいし、内側加熱装置４０自体をＯＦＦとしてもよい）、再び温度Ｔ５に設定してもよい（これを複数回繰り返してもよい）。ただし、設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５で加熱する合計時間は、強化層３内の温度ムラを低減できる程度の長さを確保される必要があり、例えば、過昇温現象が起きている時間は、２０〜１２０分程度であり、それに対して設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５で加熱する合計時間は、最低でも１０〜２０分程度確保される。

ここで、過昇温現象が起きている間に内側加熱装置４０による加熱が実行されれば、どのタイミングで内側加熱装置４０による加熱が行われてもよい。例えば、図５の例に係る製造方法では、内側加熱装置４０により加熱する開始点を、過昇温現象が生じる開始点としているが、内側加熱装置４０は、加熱炉２０による加熱の開始以降、且つ過昇温現象が開始する前の何れかの時点から加熱を開始してもよい。例えば、図６のように、過昇温現象が起きる前において、内側加熱装置４０による加熱を開始してよい。図６に示す例では、内側加熱装置４０は、加熱炉２０と同時に設定温度Ｔ_ＩＮを温度Ｔ５に設定して加熱を開始している。ただし、内側加熱装置４０は、加熱炉２０の加熱が開始された後であって、過昇温現象の開始点より前の何れのタイミングで加熱を開始してもよい。図６では、内側加熱装置４０は、温度上昇部Ｅ１において、容器中間体１ａを加熱している。温度上昇部Ｅ１において、内側加熱装置４０は、一定温度にて加熱しているが、強化層３の温度上昇に沿って徐々に設定温度を上昇させるように加熱してもよい。なお、過昇温現象の開始点より前のタイミングにおいては、過昇温現象が起きている時よりも低い設定温度Ｔ_ＩＮで加熱してよく、内側加熱装置４０の設定温度Ｔ_ＩＮは温度Ｔ５（設定温度Ｔ_ＯＵＴより高い温度）より低い温度に設定されてよい。なお、内側加熱装置４０による加熱は、図５において、過昇温現象が終わる終止点で終止されているが、過昇温現象の終始点より後に終止されてもよい。

過昇温現象発生部Ｅ３における内側加熱装置４０の設定温度Ｔ_ＩＮである温度Ｔ５は、どのように設定されてもよいが、強化層３の厚み方向における温度を均一にするために、内層温度が中間層温度より低くなるように設定されてよい。このような温度Ｔ５は、予め実験等によって設定されてよい。また、温度Ｔ５は、内層温度が中間層温度より低く表面温度より高くなるように設定されてよい。また、温度Ｔ５は、内層温度が表面温度以下となるように設定されてよい。なお、温度Ｔ５は、内層温度が中間層温度以上となるように設定されてもよいが、容器中間体１ａの容器性能に悪影響が及ばないようにする観点から、少なくとも許容最高温度Ｔ４より低いことが好ましい。なお、図５に示す例では、温度Ｔ５は一定温度に保持されているが、時間の経過に合わせて変化させてもよい。

次に、過昇温現象が終わった後、加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴは、容器中間体１ａを最終硬化させるための最終硬化温度Ｔ３に設定され一定時間保持される。これにより、容器中間体１ａの繊維束１０の温度が立ち上がった後（温度５のグラフのうち、温度が立ち上がる部分を「温度上昇部Ｅ４」と称する）に、最終硬化温度Ｔ３と略同一の温度で一定となるように保持され（図５のグラフのうち、温度が一定で保持されている部分を「最終硬化温度保持部Ｅ５」と称する）、その結果、容器中間体１aの熱硬化性樹脂が最終硬化される。続いて、加熱炉２０が停止され、加熱工程が終了される。図５（及び後述の図６）では、加熱工程の終了時について省略しているが、加熱炉２０の停止に伴い、加熱炉の設定温度Ｔ_ＯＵＴ及び容器中間体１ａの温度はそれぞれ一定の温度降下率で降下するものとなる。

次に、本実施形態に係る複合容器１の製造システム１００Ａ及びその製造方法の作用・効果について説明する。

例えば、図８に示す従来技術のように、容器中間体１ａを内側から加熱しない場合は、過昇温現象が起きている時における内層温度は、中間層温度及び表面温度に比して低くなる。すなわち、中間層温度及び表面温度と、内層温度との間に温度差が生じるため、図７の右側の模式図のように、内層部に繊維束１０の歪やうねりが発生する。一方、本実施形態によれば、容器中間体１ａを硬化装置３０で加熱して熱硬化性樹脂を硬化させるに際して、過昇温現象が起きる時に、内側加熱装置４０により容器中間体１ａを内側から加熱する。これにより、図５及び図６に示すように、（図８の場合に比して）内層温度が高くなることで、容器中間体１ａの強化層３の厚み方向における温度差（温度ムラ）が低減される。従って、図４の左側の模式図に示すように強化層３の厚み方向における温度分布の均一性を高め、熱硬化性樹脂をより均等に硬化させることができる。これにより、図４の右側の模式図に示すように、硬化性樹脂の収縮量の差による繊維束の歪みやうねりを抑制できる。その結果、複合容器１の強度を向上することができる。

また、本実施形態においては、過昇温現象が生じる前（及び後）において、過昇温現象が起きている時より低い設定温度Ｔ_ＩＮで加熱するか、又は内側加熱装置４０による加熱を行わなくてもよい。過昇温現象が起きる前（及び後）は、過昇温現象が起きている時ほど強化層３の内部の温度差が大きくないので、より低い温度で容器中間体１ａの内側を加熱するか、又は内側を加熱しないことにより、複合容器１の強度を向上させながら、消費エネルギーを低減することができる。

また、加熱炉２０による外側加熱において、容器中間体１aの温度が加熱温度に沿って上昇する温度上昇部Ｅ１がある。この温度上昇部Ｅ１に対応する時期において、内側加熱装置４０により容器中間体１aを内側から加熱してもよい。例えば図５に示すように温度上昇部Ｅ１で内側加熱装置４０による加熱を行わない場合は、内層温度が中間温度保持部Ｅ２に対応する温度にまで達するタイミングが、中間層温度及び表面温度に比して遅れ、それに伴って内層部で過昇温現象が開始されるタイミングも遅れる可能性がある（ただし、理解を容易とするため、図５では過昇温現象開始のタイミングは内層部〜外層部で略同一として示している）。一方、図６に示すように、温度上昇部Ｅ１においても内側加熱装置４０で加熱することで、内層温度が中間温度保持部Ｅ２に対応する温度にまで達するタイミングの遅れを低減させ、それに伴って内層部で過昇温現象が開始されるタイミングの遅れも低減させることができる。これにより、強化層３の熱硬化性樹脂における温度ムラを更になくし、より均一な温度分布にすることができ、複合容器１の強度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。

また、加熱炉２０の設定温度Ｔ_ＯＵＴについて、本実施形態の製造方法では中間硬化温度段階と最終硬化温度段階に分けているが、直接高い最終硬化温度に設定してもよい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化を促進し、熱硬化性樹脂の硬化完了までにかかる製造時間を短縮可能となる。

１…複合容器、１ａ…容器中間体、２…金属製ライナ、３…強化層、１０…繊維束、２０…加熱炉、２１…ヒータ（第１加熱手段）、３０…硬化装置、４０…内側加熱装置、４２…内部ヒータ（第２加熱手段）、Ｔ４…許容最高温度（許容温度）

Claims (4)

1. 強化層を備えた複合容器を製造する複合容器の製造システムであって、
   熱硬化性樹脂が含浸された繊維束がライナの外面側に巻き付けられて形成された容器中間体を加熱し、前記繊維束の前記熱硬化性樹脂を硬化させる硬化手段を備え、
   前記硬化手段は、
   前記容器中間体を外側から加熱する第１加熱手段と、
   前記容器中間体を内側から加熱する第２加熱手段と、
   を備え、
   前記第２加熱手段は、少なくとも過昇温現象が起きている時に、前記第１加熱手段より高い設定温度で前記容器中間体の内側を加熱する、複合容器の製造システム。
2. 過昇温現象が起きる前において、前記第２加熱手段は、過昇温現象が起きている時よりも低い設定温度で加熱し、又は前記第２加熱手段による加熱を行わない、請求項１に記載の複合容器の製造システム。
3. 前記第１加熱手段の加熱により前記熱硬化性樹脂の温度が上昇する温度上昇部において、前記第２加熱手段により前記容器中間体を加熱する、請求項１又は２に記載の複合容器の製造システム。
4. 強化層を備えた複合容器を製造する複合容器の製造方法であって、
   熱硬化性樹脂が含浸された繊維束がライナの外面側に巻き付けられて形成された容器中間体を加熱することにより、前記繊維束の熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程を含み、
   前記硬化工程は、
   少なくとも過昇温現象が起きている時に、前記容器中間体を外側から加熱する温度より高い設定温度で前記容器中間体を内側から加熱する内部加熱工程を含む、複合容器の製造方法。