WO2022054120A1

WO2022054120A1 - 融着装置および融着方法

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Publication number: WO2022054120A1
Application number: PCT/JP2020/033892
Authority: WO
Inventors: 大輔田中; 彰吾乙部; 顕夫池田
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-03-17

Abstract

それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる融着装置１００であって、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを接触させた状態で、第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する加圧部３０と、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧部３０により加圧された状態で、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加して、第１接合面２１１と第２接合面２２１とを融着させる一対の電極部１１，１２と、第１接合面２１１と第２接合面２２１とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように接合領域を冷却する冷却板２１，２２と、を備える融着装置１００を提供する。

Description

融着装置および融着方法

　本開示は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着装置および融着方法に関するものである。

　繊維強化熱可塑性プラスチック（Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｔｈｅｒｍｏ　Ｐｌａｓｔｉｃ）で構成された複合材を融着させる方法として、一対の複合材に電圧を印加して複合材に含まれる炭素繊維を発熱させ、複数の複合材の接合面およびその近傍の樹脂を溶融させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、一対の複合材が接触する接合領域を一対の加圧部材により加圧し、加圧部材を介して一対の複合材に電圧を印加することが開示されている。

特開２０１２－１８７９０３号公報

　しかしながら、特許文献１においては、接合領域の中央領域の温度が中央領域に隣接する端部領域の温度よりも上昇し、接合領域における温度分布の偏りが増加してしまう。これは、端部領域においては周囲の空間等に放熱されやすいのに対し、中央領域においては放熱がされにくいからである。温度分布の偏りは、一対の複合材が接触する接合領域が広くなるにしたがって増加する。

　特許文献１において、接合領域の全領域において一対の複合材が融着するように、接合領域の端部領域の温度を樹脂が溶融する温度以上に上昇させると、接合領域の中央領域の温度が過度に温度上昇して樹脂が熱分解してしまう可能性がある。一方、接合領域の中央領域の温度が過度に温度上昇しないようにすると、端部領域の温度が、樹脂が溶融する温度未満となり、端部領域において融着不良が発生してしまう可能性がある。

　本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる際に、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることを可能にした融着装置および融着方法を提供することを目的とする。

　本開示の一態様に係る融着装置は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着装置であって、前記第１複合材の第１接合面と前記第２複合材の第２接合面とを接触させた状態で、前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧部と、前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧部により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる一対の電極部と、前記第１接合面と前記第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように前記接合領域を冷却する冷却部と、を備える。

　本開示の一態様に係る融着方法は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、前記第１複合材の第１接合面と前記第２複合材の第２接合面とを接触させた状態で、前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧工程と、前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧工程により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる融着工程と、前記融着工程により前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる際に、前記第１接合面と前記第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように前記接合領域を冷却する冷却工程と、を備える。

　本開示によれば、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる際に、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることを可能にした融着装置および融着方法を提供することができる。

本開示の第１実施形態に係る融着装置を示す縦断面図である。図１に示す第１冷却板を上方からみた平面図である。図１に示す融着装置を上方からみた平面図である。本開示の第１実施形態に係る融着方法を示すフローチャートである。第１複合材と第２複合材とを融着させる際の接合領域の長手方向の温度分布を示す図である。本開示の第１実施形態の変形例に係る融着装置を示す縦断面図である。本開示の第２実施形態に係る融着装置を上方からみた平面図である。本開示の第３実施形態に係る融着装置を示す縦断面図である。図８に示す第１電極部を上方からみた平面図である。本開示の第４実施形態に係る融着装置を示す縦断面図である。図１０に示す融着装置を上方からみた平面図である。図１０に示す融着装置のＡ－Ａ矢視断面図である。

　以下、本開示にかかる実施形態について説明する。以下で説明する各実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではない。以下で説明する各実施形態は、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

〔第１実施形態〕
　以下、本開示の一実施形態に係る融着装置１００および融着方法について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る融着装置１００を示す縦断面図である。図２は、図１に示す第１冷却板２１を上方からみた平面図である。図３は、図１に示す融着装置１００を上方からみた平面図である。

　図２においては、図１に示す第１電極部１１と、第２電極部１２と、構造体２００と、第２冷却板２２と、加圧部３０と、第１絶縁シート２１ｂの図示を省略している。図２に示す矢印は、冷却液の流通方向を示す。図３においては、加圧部３０の図示を省略している。

　本実施形態の融着装置１００は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させて構造体２００を製造する装置である。図１に示すように、本実施形態の融着装置１００は、第１電極部１１と、第２電極部１２と、第１冷却板（冷却部）２１と、第２冷却板（冷却部）２２と、加圧部３０と、を備える。

　本実施形態の構造体２００は、第１複合材２１０と、第２複合材２２０とを融着により接合したものである。第１複合材２１０は、軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状かつ平坦状に形成される部材である。図１に示す第１複合材２１０は、平坦状に形成されるものであるが、他の形状であってもよい。例えば、第１複合材２１０は、軸線Ｙに直交するとともに鉛直方向に延びる軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する形状としてもよい。

　第１複合材２１０は、シート状の三層の複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを積層して板状に成形された積層体である。本実施形態では、三層の複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを積層した第１複合材２１０を用いることとしたが、２以上の任意の数の層を積層した第１複合材２１０としてもよい。

　第１複合材２１０に含まれる複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む。複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃに含まれる繊維基材は、例えば炭素繊維である。炭素繊維が導電性を有するため、炭素繊維を含む第１複合材２１０は、全体として導電性を有する。

　複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃに含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料であり、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等である。

　第２複合材２２０は、軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状かつ平坦状に形成される部材である。図１に示す第２複合材２２０は、平坦状に形成されるものであるが、他の形状であってもよい。例えば、第１複合材２１０が軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する形状である場合には、第２複合材２２０を軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する形状としてもよい。

　第２複合材２２０は、シート状の三層の複合材料２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを積層して板状に成形された積層体である。本実施形態では、三層の複合材料２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを積層した第２複合材２２０を用いることとしたが、２以上の任意の数の層を積層した第２複合材２２０としてもよい。

　第２複合材２２０に含まれる複合材料２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む。複合材料２２０ａ，２２０ｂに含まれる繊維基材は、例えば炭素繊維である。炭素繊維が導電性を有するため、炭素繊維を含む第２複合材２２０は、全体として導電性を有する。複合材料２２０ａ，２２０ｂに含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料である。熱可塑性樹脂材料の例は、第１複合材２１０と同様である。

　第１電極部１１および第２電極部１２からなる一対の電極部は、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧部３０により加圧された状態で、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加する装置である。第１電極部１１および第２電極部１２は、導電性を有する材料（例えば、金属材料）により形成されている。

　第１電極部１１は、第１複合材２１０に接触した状態で配置されるとともに軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状に形成される部材である。第２電極部１２は、第２複合材２２０に接触した状態で配置されるとともに軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状に形成される部材である。

　第１電極部１１は、第１電極ケーブル１１ａを介して設置面Ｓに接続されて接地電位に維持される電極である。第２電極部１２は、第２電極ケーブル１２ａを介して電圧源（図示略）に接続され、接地電位よりも高い電位に維持される電極である。第１複合材２１０および第２複合材２２０は、それぞれ導電性を有するため、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加すると、第１電極部１１と第２電極部１２との間に電流が流れる。

　予め成形された第１複合材２１０と第２複合材２２０とを接触させて重ねて配置した場合、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１との間に微小な隙間が形成される。そのため、この隙間において抵抗値が最大となり、最も発熱する領域となる。

　この領域が加熱され、第１複合材２１０および第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が融点温度以上となると、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが融着する。このようにして、第１電極部１１および第２電極部１２は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを融着させる。

　図２および図３に示す接合領域ＪＡは、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが接触する領域を示す。接合領域ＪＡは、第１電極部１１および第２電極部１２により電圧が印加されることで加熱され、第１複合材２１０および第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が溶融して融着される領域である。

　図２および図３に示すように、接合領域ＪＡは、長手方向ＬＤに第１長さＬ１を有するとともに長手方向ＬＤに直交する幅方向ＷＤに第１長さＬ１よりも短い第２長さＬ２を有する領域である。接合領域ＪＡは、長手方向ＬＤの中央部分に配置される中央領域ＪＡ１と、長手方向ＬＤの中央領域ＪＡ１に隣接して配置される端部領域ＪＡ２と、長手方向ＬＤの中央領域ＪＡ１に隣接して配置される端部領域ＪＡ３とを有する。

　第１冷却板２１は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが接触する接合領域ＪＡにおける温度分布の偏りが低減するように接合領域ＪＡを冷却する。第１冷却板２１は、第１電極部１１の第１複合材２１０と接触しない面を冷却する。第１冷却板２１は、第１本体部２１ａと、第１絶縁シート２１ｂと、第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと、を有する。

　第１本体部２１ａは、軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状に形成される部材であり、金属材料により形成されている。第１本体部２１ａは、金属材料により形成されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第１本体部２１ａは、第１複合材２１０から伝達される熱を第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを流通する冷却液へ伝達するのに十分な熱伝導性を備える他の熱伝導性材料により形成してもよい。

　第１絶縁シート２１ｂは、第１電極部１１と第１冷却板２１との間を絶縁するためのシート状の部材である。第１本体部２１ａが金属材料により形成されており、第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを冷却液が流通するため、第１電極部１１と第１冷却板２１との間を絶縁する必要がある。第１絶縁シート２１ｂにより、冷却液を介した漏電が防止される。

　第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、冷却液（例えば、水）を流通させるための流路である。第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、第１複合材２１０から第１電極部１１を介して第１冷却板２１に伝達された熱を冷却液に吸熱させて第１電極部１１を冷却する。

　図２に示すように、第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、第１本体部２１ａの内部に、幅方向ＷＤ（軸線Ｘに直交する軸線Ｙに沿った方向）に延びるように形成されている。第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、第１本体部２１ａを幅方向ＷＤに沿って貫通する流路である。

　第１冷却液流路２１ｃは、長手方向ＬＤにおいて、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１の４箇所に間隔を空けて配置される。第１冷却液流路２１ｃは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を流通させる第１流入配管２１ｃ１から流入する冷却液を、第１流出配管２１ｃ２から流出させる。

　第１冷却液流路２１ｄは、長手方向ＬＤにおいて、接合領域ＪＡの端部領域ＪＡ２の２箇所に間隔を空けて配置される。第１冷却液流路２１ｄは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を流通させる第１流入配管２１ｄ１から流入する冷却液を、第１流出配管２１ｄ２から流出させる。

　第１冷却液流路２１ｅは、長手方向ＬＤにおいて、接合領域ＪＡの端部領域ＪＡ３の２箇所に間隔を空けて配置される。第１冷却液流路２１ｅは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を流通させる第１流入配管２１ｅ１から流入する冷却液を、第１流出配管２１ｅ２から流出させる。

　１つの第１冷却液流路２１ｃを流通する冷却液が単位時間あたりに第１本体部２１ａから吸熱する吸熱量は、１つの第１冷却液流路２１ｄを流通する冷却液が単位時間あたりに第１本体部２１ａから吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。また、１つの第１冷却液流路２１ｃを流通する冷却液が単位時間あたりに第１本体部２１ａから吸熱する吸熱量は、１つの第１冷却液流路２１ｅを流通する冷却液が単位時間あたりに第１本体部２１ａから吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。

　例えば、第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを流通する冷却液の温度が一定に設定された状態で、１つの第１冷却液流路２１ｃを流通する冷却液の流量が、１つの第１冷却液流路２１ｄを流通する冷却液の流量および１つの第１冷却液流路２１ｅを流通する冷却液の流量よりも多くなるように冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液の流量および温度が設定される。

　また、例えば、１つの第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを流通する冷却液の流量が一定に設定された状態で、第１冷却液流路２１ｃを流通する冷却液の温度が、第１冷却液流路２１ｄを流通する冷却液の温度および第１冷却液流路２１ｅを流通する冷却液の温度よりも低くなるように冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液の流量および温度が設定される。

　第２冷却板２２は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが接触する接合領域ＪＡにおける温度分布の偏りが低減するように接合領域ＪＡを冷却する。第２冷却板２２は、第２電極部１２の第２複合材２２０と接触しない面を冷却する。第２冷却板２２は、第２本体部２２ａと、第２絶縁シート２２ｂと、第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅと、を有する。

　第２本体部２２ａは、軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状に形成される部材であり、金属材料により形成されている。第２本体部２２ａは、金属材料により形成されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第２本体部２２ａは、第２複合材２２０から伝達される熱を第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流通する冷却液へ伝達するのに十分な熱伝導性を備える他の熱伝導性材料により形成してもよい。

　第２絶縁シート２２ｂは、第２電極部１２と第２冷却板２２との間を絶縁するためのシート状の部材である。第２本体部２２ａが金属材料により形成されており、第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを冷却液が流通するため、第２電極部１２と第２冷却板２２との間を絶縁する必要がある。第２絶縁シート２２ｂにより、冷却液を介した漏電が防止される。

　第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、冷却液（例えば、水）を流通させるための流路である。第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、第２複合材２２０から第２電極部１２を介して第２冷却板２２に伝達された熱を冷却液に吸熱させて第２電極部１２を冷却する。

　図３に示すように、第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、第２本体部２２ａの内部に、幅方向ＷＤに延びるように形成されている。第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、第２本体部２２ａを幅方向ＷＤに沿って貫通する流路である。

　第２冷却液流路２２ｃは、長手方向ＬＤにおいて、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１の４箇所に間隔を空けて配置される。第２冷却液流路２２ｃは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を流通させる第２流入配管２２ｃ１から流入する冷却液を、第２流出配管２２ｃ２から流出させる。

　第２冷却液流路２２ｄは、長手方向ＬＤにおいて、接合領域ＪＡの端部領域ＪＡ２の２箇所に間隔を空けて配置される。第２冷却液流路２２ｄは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を流通させる第２流入配管２２ｄ１から流入する冷却液を、第２流出配管２２ｄ２から流出させる。

　第２冷却液流路２２ｅは、長手方向ＬＤにおいて、接合領域ＪＡの端部領域ＪＡ３の２箇所に間隔を空けて配置される。第２冷却液流路２２ｅは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を流通させる第２流入配管２２ｅ１から流入する冷却液を、第２流出配管２２ｅ２から流出させる。

　１つの第２冷却液流路２２ｃを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量は、１つの第２冷却液流路２２ｄを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。また、１つの第２冷却液流路２２ｃを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量は、１つの第２冷却液流路２２ｅを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。

　例えば、第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流通する冷却液の温度が一定に設定された状態で、１つの第２冷却液流路２２ｃを流通する冷却液の流量が、１つの第２冷却液流路２２ｄを流通する冷却液の流量および１つの第２冷却液流路２２ｅを流通する冷却液の流量よりも多くなるように冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液の流量および温度が設定される。

　また、例えば、１つの第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを流通する冷却液の流量が一定に設定された状態で、第２冷却液流路２２ｃを流通する冷却液の温度が、第２冷却液流路２２ｄを流通する冷却液の温度および第２冷却液流路２２ｅを流通する冷却液の温度よりも低くなるように冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液の流量および温度が設定される。

　加圧部３０は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを接触させた状態で、第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する機構である。本実施形態の融着装置１００は、平坦な設置面Ｓに第１冷却板２１が設置され、第１冷却板２１の上に、第１電極部１１，第１複合材２１０，第２複合材２２０，第２電極部１２，第２冷却板２２を順に設置したものである。加圧部３０は、第２冷却板２２の上面に対して、設置面Ｓに向けて下方に押し付ける付勢力を付与する。

　次に、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる融着方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の融着方法は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる方法である。図４は、本実施形態に係る融着方法を示すフローチャートである。

　図４に示すように、ステップＳ１０１（設置工程）において、設置面Ｓに第１冷却板２１を設置し、第１冷却板２１の上に、第１電極部１１，第１複合材２１０，第２複合材２２０，第２電極部１２，第２冷却板２２を順に設置する。

　ステップＳ１０２（加圧工程）において、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを接触させた状態で、第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する。加圧部３０は、第２冷却板２２の上面に対して、設置面Ｓに向けて下方に押し付ける付勢力を付与し、第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する。

　ステップＳ１０３（融着工程）において、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧工程により加圧された状態で、第１電極部１１と、第２電極部１２との間に電圧を印加する。第１複合材２１０および第２複合材２２０は、それぞれ導電性を有するため、第１電極部１１と第２電極部１２との間に電圧を印加すると、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧が印加される。

　そして、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電流が流れ、第１接合面２１１と第２接合面２２１とが接触する接合領域ＪＡが加熱される。第１電極部１１と第２電極部１２との間に印加される電圧は、接合領域ＪＡの全領域が熱可塑性樹脂の融点以上となるように設定される。

　第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１との間の隙間の近傍において、第１複合材２１０および第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が融点温度以上となると、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが融着する。このようにして、融着工程は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを融着させる。

　ステップＳ１０４（冷却工程）において、融着工程（Ｓ１０３）により第１接合面２１１と第２接合面２２１とを融着させる際に、第１接合面２１１と第２接合面２２１とが接触する接合領域ＪＡにおける温度分布の偏りが低減するように接合領域ＪＡを冷却する。冷却工程（Ｓ１０４）は、加圧工程（Ｓ１０２）および融着工程（Ｓ１０３）と同時に実行される。

　冷却工程において、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１からの吸熱量が端部領域ＪＡ２，Ｊ
Ａ３からの吸熱量よりも多くなるように第１冷却板２１の第１冷却液流路２１ｃ，２１ｄ，２１ｅのそれぞれに冷却液を流通させる。また、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１からの吸熱量が端部領域ＪＡ２，ＪＡ３からの吸熱量よりも多くなるように第２冷却板２２の第２冷却液流路２２ｃ，２２ｄ，２２ｅのそれぞれに冷却液を流通させる。

　融着工程（Ｓ１０３）により第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを融着させる処理が完了すると、第１電極部１１と第２電極部１２との間に電圧を印加する動作を停止する。これにより、接合領域ＪＡが加熱される状態が停止し、第１複合材２１０および第２複合材２２０が第１冷却板２１および第２冷却板２２を介して冷却される。

　第１複合材２１０および第２複合材２２０が、これらに含まれる熱可塑性樹脂の融点よりも十分に低い温度に冷却された場合、第１冷却板２１および第２冷却板２２による冷却と、加圧部３０による加圧を停止させる。その後、構造体２００の上方に配置される第２冷却板２２および第２電極部１２を取り外し、その下方に配置される構造体２００を取り出す。以上により、本実施形態の融着方法による処理が終了する。

　ここで、図５を参照して、本実施形態の融着装置１００と、比較例の融着装置との差異について説明する。図５は、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる際の接合領域ＪＡの長手方向ＬＤの温度分布を示す図である。

　図５において、実線は本実施形態の融着装置１００を用いた場合の温度分布を示し、一点鎖線は比較例の融着装置を用いた場合の温度分布を示す。図５に示す温度分布は、接合領域ＪＡの幅方向ＷＤの中央位置における長手方向ＬＤの温度分布を示したものである。接合領域ＪＡの長手方向ＬＤの位置Ｘ０から位置Ｘ１までの領域は端部領域ＪＡ２に対応し、位置Ｘ１から位置Ｘ２までの領域は中央領域ＪＡ１に対応し、位置Ｘ２から位置Ｘ３までの領域は端部領域ＪＡ３に対応する。

　比較例の融着装置は、本実施形態の融着装置１００から第１冷却板２１および第２冷却板２２を取り外したものである。比較例の融着装置は、第１電極部１１と第２電極部１２との間に電圧を印加して第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを接合する際に、接合領域ＪＡを冷却する手段を持たない。

　図５に示すように、端部領域ＪＡ２（位置Ｘ０－位置Ｘ１）および端部領域ＪＡ３（位置Ｘ２－位置Ｘ３）を熱可塑性樹脂の融点以上の温度Ｔ１に加熱する場合に、比較例の融着装置を用いた場合の温度分布（一点鎖線）においては、中央領域ＪＡ１（位置Ｘ１－位置Ｘ２）の中央部分で温度Ｔ３まで上昇する。

　一方、本実施形態の融着装置１００を用いた場合の温度分布（実線）においては、中央領域ＪＡ１（位置Ｘ１－位置Ｘ２）の中央部分で温度Ｔ２まで上昇するが、温度Ｔ２は温度Ｔ３よりも十分に低い。すなわち、本実施形態の融着装置１００を用いた場合の温度分布は、比較例の融着装置を用いた場合の温度分布よりも、温度分布の偏り（最大温度と最低温度との差）が低減されている。

　例えば、第１複合材２１０および第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が熱分解を開始する温度が温度Ｔ２より高く温度Ｔ３よりも低い場合、本実施形態の融着装置１００を用いた場合の温度分布では最大温度が温度Ｔ２であるため、接合領域ＪＡの全領域において熱可塑性樹脂が熱分解しない。一方、比較例の融着装置を用いた場合の温度分布では最大温度が温度Ｔ３であるため、中央領域ＪＡ１の一部において熱可塑性樹脂が熱分解してしまう。

　以上で説明した本実施形態の融着装置１００は、第１複合材２１０と第２複合材２２０との接合領域ＪＡを冷却する冷却部として、第１冷却板２１および第２冷却板２２の双方を備えるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第１冷却板２１または第２冷却板２２のいずれか一方のみを備えるものとしてもよい。すなわち、本実施形態の融着装置１００が備える冷却部は、第１電極部１１の第１複合材２１０と接触しない面、または第２電極部１２の第２複合材２２０と接触しない面のいずれか一方を冷却するものとしてもよい。

　以上で説明した本実施形態の融着装置１００は、第１冷却板２１の第１本体部２１ａおよび第２冷却板２２の第２本体部２２ａをそれぞれ一体に形成された板状部材であるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、図６に示すように、第１本体部２１ａを長手方向ＬＤにおいて３分割し、第２本体部２２ａを長手方向ＬＤにおいて３分割したものとしてもよい。

　図６に示す変形例の融着装置１００は、第１本体部２１ａを長手方向ＬＤにおいて３分割して隙間に断熱材２１ｆを配置したものである。第１本体部２１ａの長手方向ＬＤの中央に配置される部分には第１冷却液流路２１ｃが形成され、長手方向ＬＤの一方の端部に配置される部分には第１冷却液流路２１ｄが形成され、長手方向ＬＤの他方の端部に配置される部分には第１冷却液流路２１ｅが形成される。

　前述したように、第１冷却液流路２１ｃの吸熱量は、第１冷却液流路２１ｄおよび第１冷却液流路２１ｅの吸熱量よりも多い。そのため、第１冷却液流路２１ｃと第１冷却液流路２１ｄとの間を断熱し、第１冷却液流路２１ｃと第１冷却液流路２１ｅとの間を断熱することにより、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１の冷却効率が向上する。なお、第１本体部２１ａを長手方向ＬＤにおいて３分割した隙間には、断熱材２１ｆを配置せずに空気による断熱層を設けるようにしてもよい。

　また、図６に示す変形例の融着装置１００は、第２本体部２２ａを長手方向ＬＤにおいて３分割して隙間に断熱材２２ｆを配置したものである。第２本体部２２ａの長手方向ＬＤの中央に配置される部分には第２冷却液流路２２ｃが形成され、長手方向ＬＤの一方の端部に配置される部分には第２冷却液流路２２ｄが形成され、長手方向ＬＤの他方の端部に配置される部分には第２冷却液流路２２ｅが形成される。

　前述したように、第２冷却液流路２２ｃの吸熱量は、第２冷却液流路２２ｄおよび第２冷却液流路２２ｅの吸熱量よりも多い。そのため、第２冷却液流路２２ｃと第２冷却液流路２２ｄとの間を断熱し、第２冷却液流路２２ｃと第２冷却液流路２２ｅとの間を断熱することにより、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１の冷却効率が向上する。なお、第２本体部２２ａを長手方向ＬＤにおいて３分割した隙間には、断熱材２２ｆを配置せずに空気による断熱層を設けるようにしてもよい。

　以上説明した本実施形態の融着装置１００が奏する作用および効果について説明する。
　本実施形態の融着装置１００によれば、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧部３０により加圧された状態で、第１電極部１１および第２電極部１２が、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加すると、導電性を有する第１複合材２１０および第２複合材２２０に電流が流れる。そして、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが接触する接合領域ＪＡが発熱して部分的に溶融し、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが融着する。

　本実施形態の融着装置１００によれば、第１冷却板２１および第２冷却板２２により、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが接触する接合領域ＪＡにおける温度分布の偏りが低減するように接合領域ＪＡが冷却される。そのため、接合領域ＪＡの全領域において第１複合材２１０と第２複合材２２０とが融着するように、接合領域ＪＡの端部領域ＪＡ２，ＪＡ３の温度を熱可塑性樹脂が溶融する温度以上に上昇させた場合に、接合領域ＪＡの中央領域ＪＡ１の温度が過度に温度上昇して熱可塑性樹脂が熱分解してしまうことを防止することができる。よって、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが接触する接合領域ＪＡの全領域で第１複合材２１０と第２複合材２２０とを適切に融着させることができる。

　本実施形態の融着装置１００によれば、板状に形成される第１電極部１１を第１複合材２１０に接触させ、板状に形成される第２電極部１２を第２複合材２２０に接触させ、第１電極部１１と第２電極部１２との間に電圧を印加することで、接合領域ＪＡの各部分に略均等に電流を流すことができる。また、第１電極部１１の第１複合材２１０と接触しない面、および第２電極部１２の第２複合材２２０と接触しない面の双方が冷却されるため、第１電極部１１および第２電極部１２を介して、接合領域ＪＡを冷却することができる。

　長手方向ＬＤの第１長さＬ１よりも幅方向ＷＤの第２長さＬ２が短い接合領域ＪＡにおいて、接合領域ＪＡの長手方向ＬＤの中央領域ＪＡ１は、長手方向ＬＤにおいて中央領域ＪＡ１に隣接する一対の端部領域ＪＡ２，ＪＡ３よりも高温となりやすい。本実施形態の融着装置１００によれば、接合領域ＪＡの長手方向ＬＤの中央領域ＪＡ１からの吸熱量が、一対の端部領域ＪＡ２，ＪＡ３からの吸熱量よりも多くなるため、接合領域ＪＡにおける温度分布の偏りを適切に低減することができる。

〔第２実施形態〕
　次に、本開示の第２実施形態に係る融着装置について説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

　第１実施形態の融着装置１００の第１冷却板２１および第２冷却板２２は、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液をそれぞれ独立して流通させる複数の冷却液流路を備えるものであった。それに対して、本実施形態の融着装置１００Ａは、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液を連続的に流通させる複数の冷却液流路を備えるものである。

　図７は、本実施形態に係る融着装置１００Ａを上方からみた平面図である。図７に示すように、本実施形態の融着装置１００Ａの第２冷却板２２は、流入配管２２ｃ３と、連結配管２２ｃ４と、連結配管２２ｃ５と、連結配管２２ｃ６と、流出配管２２ｃ７とを有する。

　図７に示すように、冷却液供給源（図示略）から供給される冷却液は、流入配管２２ｃ３，第２冷却液流路２２ｃ，連結配管２２ｃ４，第２冷却液流路２２ｃ，連結配管２２ｃ５，第２冷却液流路２２ｃ，連結配管２２ｃ６，流出配管２２ｃ７の順に図中の矢印に沿って流通する。連結配管２２ｃ５は、中央領域ＪＡ１に配置される第２冷却液流路２２ｃから、端部領域ＪＡ２，ＪＡ３に配置される第２冷却液流路２２ｄ，２２ｅへ冷却液を導く配管である。

　以上においては、第２冷却板２２について説明したが、第１冷却板２１も同様であるものとし、説明を省略する。すなわち、第１冷却板２１も、中央領域ＪＡ１に配置される第１冷却液流路２１ｃから、端部領域ＪＡ２，ＪＡ３に配置される第１冷却液流路２１ｄ，２１ｅへ冷却液を導く連結配管（図示略）を有する。

　本実施形態の融着装置１００Ａによれば、端部領域ＪＡ２，ＪＡ３に配置される第２冷却液流路２２ｄ，２２ｅ（第１冷却液流路２１ｄ，２１ｅ）へ導かれる冷却液は、中央領域ＪＡ１に配置される第２冷却液流路２２ｃ（第１冷却液流路２１ｃ）を流通する冷却液の温度よりも高くなる。これは、中央領域ＪＡ１に配置される第２冷却液流路２２ｃ（第１冷却液流路２１ｃ）を流通する際に、冷却液が第１複合材２１０および第２複合材２２０から吸熱するためである。そして、接合領域ＪＡの長手方向ＬＤの中央領域ＪＡ１からの吸熱量が、一対の端部領域ＪＡ２，ＪＡ３からの吸熱量よりも多くなり、接合領域ＪＡにおける温度分布の偏りを適切に低減することができる。

〔第３実施形態〕
　次に、本開示の第３実施形態に係る融着装置１００Ｂについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

　第１実施形態の融着装置１００は、第１冷却板２１により第１電極部１１を冷却し、第２冷却板２２により第２電極部１２を冷却するものであった。それに対して、本実施形態の融着装置１００Ｂは、第１電極部１１Ｂの内部に形成される第１冷却気体流路１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃおよび第２電極部１２Ｂの内部に形成される第２冷却気体流路１２Ｂａ，１２Ｂｂ，１２Ｂｃに冷却気体を流通させることにより、第１電極部１１Ｂおよび第２電極部１２Ｂを冷却するものである。

　図８は、本実施形態に係る融着装置１００Ｂを示す縦断面図である。図９は、図８に示す第１電極部１１Ｂを上方からみた平面図である。図９においては、図８に示す第２電極部１２Ｂおよび構造体２００の図示を省略している。

　図８および図９に示すように、本実施形態の第１電極部１１Ｂの内部には、冷却気体（例えば、空気）を流通させる第１冷却気体流路１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃが形成されている。図９に示すように、第１冷却気体流路１１Ｂａは、冷却気体供給源（図示略）から供給される冷却気体を流通させる第１流入配管１１Ｂａ１から流入する冷却気体を、第１流出配管１１Ｂａ２から流出させる。

　第１冷却気体流路１１Ｂｂは、冷却気体供給源から供給される冷却気体を流通させる第１流入配管１１Ｂｂ１から流入する冷却気体を、第１流出配管１１Ｂｂ２から流出させる。第１冷却気体流路１１Ｂｃは、冷却気体供給源から供給される冷却気体を流通させる第１流入配管１１Ｂｃ１から流入する冷却気体を、第１流出配管１１Ｂｃ２から流出させる。

　１つの第１冷却気体流路１１Ｂａを流通する冷却気体が単位時間あたりに第１複合材２１０から吸熱する吸熱量は、１つの第１冷却気体流路１１Ｂｂを流通する冷却気体が単位時間あたりに第１複合材２１０から吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。また、１つの第１冷却気体流路１１Ｂａを流通する冷却気体が単位時間あたりに第１複合材２１０から吸熱する吸熱量は、１つの第１冷却気体流路１１Ｂｃを流通する冷却気体が単位時間あたりに第１複合材２１０から吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。

　例えば、第１冷却気体流路１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃを流通する冷却気体の温度が一定に設定された状態で、１つの第１冷却気体流路１１Ｂａを流通する冷却気体の流量が、１つの第１冷却気体流路１１Ｂｂを流通する冷却気体の流量および１つの第１冷却気体流路１１Ｂｃを流通する冷却気体の流量よりも多くなるように冷却気体供給源（図示略）から供給される冷却気体の流量および温度が設定される。

　また、例えば、１つの第１冷却気体流路１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃを流通する冷却気体の流量が一定に設定された状態で、第１冷却気体流路１１Ｂａを流通する冷却気体の温度が、第１冷却気体流路１１Ｂｃを流通する冷却気体の温度および第１冷却気体流路１１Ｂｃを流通する冷却気体の温度よりも低くなるように冷却気体供給源（図示略）から供給される冷却気体の流量および温度が設定される。

　以上においては、第１電極部１１について説明したが、第２電極部１２Ｂも同様であるものとし、説明を省略する。すなわち、第２電極部１２Ｂの内部には、冷却気体（例えば、空気）を流通させる第２冷却気体流路１２Ｂａ，１２Ｂｂ，１２Ｂｃが形成されている。第２冷却気体流路１２Ｂａは、冷却気体供給源（図示略）から供給される冷却気体を流通させる第２流入配管（図示略）から流入する冷却気体を、第２流出配管（図示略）から流出させる。

　また、１つの第２冷却気体流路１２Ｂａを流通する冷却気体が単位時間あたりに第２複合材２２０から吸熱する吸熱量が、１つの第２冷却気体流路１２Ｂｂを流通する冷却気体が単位時間あたりに第２複合材２２０から吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。また、１つの第２冷却気体流路１２Ｂａを流通する冷却気体が単位時間あたりに第２複合材２２０から吸熱する吸熱量は、１つの第２冷却気体流路１２Ｂｃを流通する冷却気体が単位時間あたりに第２複合材２２０から吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。

　本実施形態の融着装置１００Ｂによれば、第１電極部１１Ｂおよび第２電極部１２Ｂの内部に形成される冷却気体流路に冷却気体が流通し、第１電極部１１Ｂおよび第２電極部１２Ｂが冷却される。そのため、第１電極部１１Ｂおよび第２電極部１２Ｂを介して、接合領域ＪＡを冷却することができる。

　以上で説明した本実施形態の融着装置１００Ｂは、第１電極部１１Ｂおよび第２電極部１２Ｂの双方の内部に冷却気体流路を形成するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第１電極部１１Ｂおよび第２電極部１２Ｂのいずれか一方の内部にのみ、冷却気体流路を形成してもよい。

〔第４実施形態〕
　次に、本開示の第４実施形態に係る融着装置１００Ｃについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

　第１実施形態の融着装置１００は、第１複合材２１０と第２複合材２２０との接合領域ＪＡを冷却する冷却部として、第１冷却板２１および第２冷却板２２の双方を備えるものであった。それに対して、本実施形態の融着装置１００Ｃは、第２冷却板２２のみを備えるものである。

　図１０は、本実施形態に係る融着装置１００Ｃを示す縦断面図である。図１１は、図１０に示す融着装置１００Ｃを上方からみた平面図である。図１２は、図１０に示す融着装置１００ＣのＡ－Ａ矢視断面図である。図１０に示すように、本実施形態の融着装置１００Ｃは、第１電極部１１を冷却する第１冷却板を備えておらず、接合領域ＪＡを冷却する手段として、第２電極部１２を冷却する第２冷却板２２のみを備える。

　本実施形態の融着装置１００Ｃにおいて、１つの第２冷却液流路２２ｃを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量は、１つの第２冷却液流路２２ｄを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。また、１つの第２冷却液流路２２ｃを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量は、１つの第２冷却液流路２２ｅを流通する冷却液が単位時間あたりに第２本体部２２ａから吸熱する吸熱量よりも多くなるように設定される。

　図１２に示すように、本実施形態の融着装置１００Ｃは、第１電極部１１の幅方向ＷＤの長さよりも、第２電極部１２の幅方向ＷＤの長さが短い。第２冷却板２２の幅方向ＷＤの長さは、第２電極部１２の幅方向ＷＤの長さと一致している。これは、本実施形態の融着装置１００Ｃが融着させる第１複合材２１０および第２複合材２２０のうち、第２複合材２２０の幅方向ＷＤの長さが、第１複合材２１０の幅方向ＷＤの長さよりも短いからである。本実施形態の融着装置１００Ｃにおいて、第２電極部１２および第２冷却板２２の幅方向ＷＤの長さは、第２複合材２２０の幅方向ＷＤの長さと略一致する長さに設定される。

　本実施形態においては、幅方向ＷＤにおいて、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが接合される接合領域ＪＡの長さが、第２複合材２２０の長さと一致したものとなる。幅方向ＷＤにおいて、第１複合材２１０よりも第２複合材２２０の長さが短いため、第２複合材２２０の長さに相当する領域を冷却すれば、接合領域ＪＡの全領域を冷却することができる。そこで、本実施形態の融着装置１００Ｃにおいては、第２電極部１２および第２冷却板２２の幅方向ＷＤの長さを、第２複合材２２０の幅方向ＷＤの長さと略一致する長さに設定することとした。

　本実施形態の融着装置１００Ｃによれば、融着させる対象物である第１複合材２１０と第２複合材２２０のうち、幅方向ＷＤの長さが短い第２複合材２２０の長さに対応するように、第２電極部１２および第２冷却板２２の幅方向ＷＤの長さを設定した。そのため、第２電極部１２および第２冷却板２２の幅方向ＷＤのサイズを小型化しつつ、接合領域ＪＡの全領域を確実に冷却することができる。

　以上説明した実施形態に記載の融着装置は、例えば以下のように把握される。
　本開示に係る融着装置は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材（２１０）と第２複合材（２２０）とを融着させる融着装置（１００）であって、前記第１複合材（２１０）の第１接合面（２１１）と前記第２複合材（２２０）の第２接合面（２２１）とを接触させた状態で、前記第１複合材（２１０）および前記第２複合材（２２０）を加圧する加圧部（３０）と、前記第１複合材（２１０）および前記第２複合材（２２０）が前記加圧部（３０）により加圧された状態で、前記第１複合材（２１０）と前記第２複合材（２２０）との間に電圧を印加して、前記第１接合面（２１１）と前記第２接合面（２１２）とを融着させる一対の電極部（１１）と、前記第１接合面（２１１）と前記第２接合面（２２１）とが接触する接合領域（ＪＡ）における温度分布の偏りが低減するように前記接合領域（ＪＡ）を冷却する冷却部（２１，２２）と、を備える。

　本開示に係る融着装置によれば、第１複合材および第２複合材が加圧部により加圧された状態で、一対の電極部が、第１複合材と第２複合材との間に電圧を印加すると、導電性を有する第１複合材および第２複合材に電流が流れる。そして、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とが接触する接合領域が発熱して部分的に溶融し、第１複合材と第２複合材とが融着する。

　本開示に係る融着装置によれば、冷却部により、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように接合領域が冷却される。そのため、接合領域の全領域において第１複合材と第２複合材とが融着するように、接合領域の端部領域の温度を熱可塑性樹脂が溶融する温度以上に上昇させた場合に、接合領域の中央領域の温度が過度に温度上昇して樹脂が熱分解してしまうことを防止することができる。よって、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることができる。

　本開示に係る融着装置において、一対の前記電極部は、前記第１複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第１電極部（１１）と、前記第２複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第２電極部（１２）とを有し、前記冷却部は、前記第１電極部の前記第１複合材と接触しない面、または前記第２電極部の前記第２複合材と接触しない面の少なくともいずれか一方を冷却する構成としてもよい。

　本構成の融着装置によれば、板状に形成される第１電極部を第１複合材に接触させ、板状に形成される第２電極部を第２複合材に接触させ、第１電極部と第２電極部との間に電圧を印加することで、接合領域の各部分に略均等に電流を流すことができる。また、第１電極部の第１複合材と接触しない面、または第２電極部の第２複合材と接触しない面の少なくともいずれか一方が冷却されるため、第１電極部または第２電極部の少なくともいずれか一方を介して、接合領域を冷却することができる。

　上記構成の融着装置において、前記接合領域は、長手方向（ＬＤ）に第１長さ（Ｌ１）を有するとともに前記長手方向に直交する幅方向（ＷＤ）に前記第１長さよりも短い第２長さ（Ｌ２）を有する領域であり、前記冷却部は、前記接合領域の前記長手方向の中央領域（ＪＡ１）からの吸熱量が、前記長手方向において前記中央領域に隣接する一対の端部領域（ＪＡ２，ＪＡ３）からの吸熱量よりも多くなるように前記接合領域を冷却する構成としてもよい。

　長手方向の第１長さよりも幅方向の第２長さが短い接合領域において、接合領域の長手方向の中央領域は、長手方向において中央領域に隣接する一対の端部領域よりも高温となりやすい。本構成の融着装置によれば、接合領域の長手方向の中央領域からの吸熱量が、一対の端部領域からの吸熱量よりも多くなるため、接合領域における温度分布の偏りを適切に低減することができる。

　上記構成の融着装置において、前記冷却部は、熱伝導性材料により板状に形成されるとともに前記幅方向に延びる複数の冷却液流路（２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ）が内部に形成されており、前記中央領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の流量が前記端部領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の流量よりも多い構成としてもよい。

　本構成の融着装置によれば、長手方向の中央領域に配置される冷却液流路を流通する冷却液の流量が端部領域に配置される冷却液流路を流通する冷却液の流量よりも多いため、接合領域の長手方向の中央領域からの吸熱量が、一対の端部領域からの吸熱量よりも多くなり、接合領域における温度分布の偏りを適切に低減することができる。

　上記構成の融着装置において、前記冷却部は、熱伝導性材料により板状に形成されるとともに前記幅方向に延びる複数の冷却液流路（２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ）が内部に形成されており、前記中央領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の温度が前記端部領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の温度よりも低い構成としてもよい。

　本構成の融着装置によれば、長手方向の中央領域に配置される冷却液流路を流通する冷却液の温度が端部領域に配置される冷却液流路を流通する冷却液の温度よりも低いため、接合領域の長手方向の中央領域からの吸熱量が、一対の端部領域からの吸熱量よりも多くなり、接合領域における温度分布の偏りを適切に低減することができる。

　上記構成の融着装置において、前記冷却部は、前記中央領域に配置される前記冷却液流路から、前記端部領域に配置される前記冷却液流路へ冷却液を導く連結配管（２２ｃ５）を有する構成としてもよい。
　本構成の融着装置によれば、端部領域に配置される冷却液流路へ導かれる冷却液は、中央領域に配置される冷却液流路を流通する冷却液の温度よりも高くなる。これは、中央領域に配置される冷却液流路を流通する際に、冷却液が第１複合材および第２複合材から吸熱するためである。そして、接合領域の長手方向の中央領域からの吸熱量が、一対の端部領域からの吸熱量よりも多くなり、接合領域における温度分布の偏りを適切に低減することができる。

　本開示に係る融着装置において、一対の前記電極部は、前記第１複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第１電極部（１１Ｂ）と、前記第２複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第２電極部（１２Ｂ）とを有し、前記冷却部は、前記第１電極部または前記第２電極部の少なくともいずれか一方の内部に形成されて冷却気体を流通させる冷却気体流路（１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃ）である構成としてもよい。

　本構成の融着装置によれば、板状に形成される第１電極部を第１複合材に接触させ、板状に形成される第２電極部を第２複合材に接触させ、第１電極部と第２電極部との間に電圧を印加することで、接合領域の各部分に略均等に電流を流すことができる。また、第１電極部または第２電極部の少なくともいずれか一方の内部に形成される冷却気体流路に冷却気体が流通し、第１電極部または第２電極部の少なくともいずれか一方が冷却される。そのため、第１電極部または第２電極部の少なくともいずれか一方を介して、接合領域を冷却することができる。

　以上説明した実施形態に記載の融着方法は、例えば以下のように把握される。
　本開示に係る融着方法は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、前記第１複合材の第１接合面と前記第２複合材の第２接合面とを接触させた状態で、前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧工程と、前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧工程により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる融着工程と、前記融着工程により前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる際に、前記第１接合面と前記第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように前記接合領域を冷却する冷却工程と、を備える。

　本開示に係る融着方法によれば、第１複合材および第２複合材が加圧工程により加圧された状態で、融着工程により、第１複合材と第２複合材との間に電圧を印加すると、導電性を有する第１複合材および第２複合材に電流が流れる。そして、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とが接触する接合領域が発熱して部分的に溶融し、第１複合材と第２複合材とが融着する。

　本開示に係る融着方法によれば、冷却工程により、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように接合領域が冷却される。そのため、接合領域の全領域において第１複合材と第２複合材とが融着するように、接合領域の端部領域の温度を熱可塑性樹脂が溶融する温度以上に上昇させた場合に、接合領域の中央領域の温度が過度に温度上昇して樹脂が熱分解してしまうことを防止することができる。よって、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることができる。

１１，１１Ｂ　第１電極部
１１Ｂａ，１１Ｂｂ，１１Ｂｃ　第１冷却気体流路
１２，１２Ｂ　第２電極部
１２Ｂａ,１２Ｂｂ，１２Ｂｃ　第２冷却気体流路
２１　　　　第１冷却板（冷却部）
２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ　第１冷却液流路
２１ｆ　　　断熱材
２２　　　　第２冷却板（冷却部）
２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ　第２冷却液流路
２２ｃ４，２２ｃ５，２２ｃ６　連結配管
２２ｆ　　　断熱材
３０　　　　加圧部
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ　融着装置
２００　　　構造体
２１０　　　第１複合材
２１１　　　第１接合面
２２０　　　第２複合材
２２１　　　第２接合面
ＪＡ　　　　接合領域
ＪＡ１　　　中央領域
ＪＡ２，ＪＡ３　端部領域
ＬＤ　　　　長手方向
Ｓ　　　　　設置面
ＷＤ　　　　幅方向
Ｘ，Ｙ，Ｚ　軸線

Claims

　それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着装置であって、
　前記第１複合材の第１接合面と前記第２複合材の第２接合面とを接触させた状態で、前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧部と、
　前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧部により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる一対の電極部と、
　前記第１接合面と前記第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように前記接合領域を冷却する冷却部と、を備える融着装置。
　一対の前記電極部は、前記第１複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第１電極部と、前記第２複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第２電極部とを有し、
　前記冷却部は、前記第１電極部の前記第１複合材と接触しない面、または前記第２電極部の前記第２複合材と接触しない面の少なくともいずれか一方を冷却する請求項１に記載の融着装置。
　前記接合領域は、長手方向に第１長さを有するとともに前記長手方向に直交する幅方向に前記第１長さよりも短い第２長さを有する領域であり、
　前記冷却部は、前記接合領域の前記長手方向の中央領域からの吸熱量が、前記長手方向において前記中央領域に隣接する一対の端部領域からの吸熱量よりも多くなるように前記接合領域を冷却する請求項２に記載の融着装置。
　前記冷却部は、熱伝導性材料により板状に形成されるとともに前記幅方向に延びる複数の冷却液流路が内部に形成されており、
　前記中央領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の流量が前記端部領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の流量よりも多い請求項３に記載の融着装置。
　前記冷却部は、熱伝導性材料により板状に形成されるとともに前記幅方向に延びる複数の冷却液流路が内部に形成されており、
　前記中央領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の温度が前記端部領域に配置される前記冷却液流路を流通する冷却液の温度よりも低い請求項３に記載の融着装置。
　前記冷却部は、前記中央領域に配置される前記冷却液流路から、前記端部領域に配置される前記冷却液流路へ冷却液を導く連結配管を有する請求項５に記載の融着装置。
　一対の前記電極部は、前記第１複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第１電極部と、前記第２複合材に接触した状態で配置されるとともに板状に形成される第２電極部とを有し、
　前記冷却部は、前記第１電極部または前記第２電極部の少なくともいずれか一方の内部に形成されて冷却気体を流通させる冷却気体流路である請求項１に記載の融着装置。
　それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、
　前記第１複合材の第１接合面と前記第２複合材の第２接合面とを接触させた状態で、前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧工程と、
　前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧工程により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる融着工程と、
　前記融着工程により前記第１接合面と前記第２接合面とを融着させる際に、前記第１接合面と前記第２接合面とが接触する接合領域における温度分布の偏りが低減するように前記接合領域を冷却する冷却工程と、を備える融着方法。