(57)【要約】  熱硬化処理装置１００は、ＦＷ法による高圧ガスタンクの製造に用いられる。熱硬化処理装置１００は、熱硬化性樹脂２２を含浸させたカーボン繊維２０を巻き付けた繊維層２１が外表面に形成されたタンク容器１０を、タンク容器１０の仮想中心軸ＣＸを中心に回転可能なように保持している。熱硬化処理装置１００は、タンク容器１０を回転させつつ、加熱部１２０によって加熱することにより、繊維層２１の熱硬化性樹脂２２が熱硬化した繊維強化樹脂層２５を形成する。そして、その加熱の際中に、繊維強化樹脂層２５中の気泡の生成を抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する。
2013057753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を準備する工程と、
（ｂ）前記タンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記繊維強化樹脂層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する工程と、
を備える、製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法であって、
前記複数の段階は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する工程を含む、製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を含む、製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法であって、
前記熱硬化処理は、加熱中の前記タンク容器を、所定の回転速度で回転させる処理を含み、
前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度である第１の粘度となったときに、前記タンク容器の回転速度を低下させて、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂が、重力によって、前記繊維層の外表面から重力方向に流動・落下することを促進させる処理を含む、製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の製造方法であって、
前記第１処理は、流体の噴射により、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂に外力を加えて、前記熱硬化性樹脂を前記繊維層から離脱させる処理を含む、製造方法。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂を溶融可能な溶剤を、前記繊維層の表面に塗布することにより、前記熱硬化性樹脂の流動を促進させる処理を含む、製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を含む、製造方法。
【請求項９】
請求項４〜７のいずれか一項に従属する請求項８に記載の製造方法であって、
前記第２処理は、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記熱硬化性樹脂が、前記第１の粘度よりも高い所定の第２の粘度になった後に実行される、製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を含む、製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法であって、
前記第３処理は、少なくとも、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後のタイミングで実行される、製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１記載の製造方法であって、
前記第３処理は、
（ｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向にあるときの第１のタイミングと、
（ｉｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後の第２のタイミングと、
（ｉｉｉ）前記第２のタイミングのときより前記熱硬化性樹脂の粘度が高くなった後の第３のタイミングと、
に実行される、製造方法。
【請求項１３】
請求項９に従属する請求項１０記載の製造方法であって、
前記第３処理が、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記第２処理の実行を開始する前のタイミングと、前記熱硬化性樹脂が前記第２の粘度になった後のタイミングと、に実行される、製造方法。
【請求項１４】
高圧ガスタンクの製造装置であって、
熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、
前記熱硬化処理部が、前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維強化層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する気泡抑制処理部と、
を備える、製造装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の製造装置であって、
前記複数の段階は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の製造装置であって、
前記熱硬化処理部は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する処理決定部を備える、製造装置。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を実行する、製造装置。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を実行する流体噴射部を備える、製造装置。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を実行する消泡剤塗布部を備える、製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧ガスタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
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（以下、「ＦＷ法」とも呼ぶ）による高圧ガスタンクの製造方法が知られている（下記特許文献１等）。ＦＷ法による高圧ガスタンクの製造方法では、ライナーとも呼ばれる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強化繊維を巻き付けて、その強化繊維の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、繊維強化樹脂層を形成する。【０００３】
ところで、ＦＷ法では、熱硬化性樹脂の熱硬化の過程において、熱硬化性樹脂の内部や強化繊維の間に入り込んでいた空気などが次第に外側へと移動し、繊維強化樹脂層の表層に気泡による凹凸が発生してしまうという問題があった。高圧ガスタンクの表層に気泡による凹凸が生じると、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低下してしまう。また、そのような表層の凹凸は、高圧ガスタンクの意匠性の低下を招来してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３２４３号公報
【特許文献２】特開平９−２０３４９６号公報
【特許文献３】特開２００９−１７４７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高圧ガスタンクの繊維強化樹脂層の表層に生じる気泡を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。【０００７】
［適用例１］
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強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を準備する工程と、
（ｂ）前記タンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記繊維強化樹脂層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する工程と、
を備える、製造方法。
この製造方法であれば、熱硬化性樹脂を熱硬化させるためのタンク容器の加熱中に、気泡抑制処理を、複数の段階で実行するため、繊維強化層中に気泡が生成されることを、より確実に抑制することができる。より具体的には、従って、熱硬化性樹脂を硬化させた後に、繊維強化層の表面を整える表面処理の省略が可能である。【０００８】
［適用例２］
適用例１記載の製造方法であって、前記複数の段階は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化処理中における熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じた適切な気泡抑制処理を段階的に実行することができ、より効果的に、気泡の発生を抑制することができる。【０００９】
［適用例３］
適用例１記載の製造方法であって、前記工程（ｂ）は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する工程を含む、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化処理中における熱硬化性樹脂の状態に応じて、気泡抑制処理の内容が適切に決定され、複数の段階で実行さる。従って、熱硬化性樹脂の実際の状態変化に応じた適切な処理が実行されることになり、より効果的に、気泡の発生を抑制することができる。なお、「熱硬化性樹脂の状態」には、熱硬化性樹脂の粘度や、流動性・流動量、熱硬化性樹脂における気泡の発生個数や発生サイズなどの気泡の発生度合い、熱硬化性樹脂によってタンク容器の表面に形成される被膜の厚みなどが含まれる。また、「気泡抑制処理の内容」には、気泡抑制処理の種類や、処理時間、処理の開始タイミング、処理に用いる材料や器具などの種類、その他の処理条件が含まれる。【００１０】
［適用例４］
適用例１〜３のいずれかに記載の製造方法であって、前記気泡抑制処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を含む、製造方法。
この製造方法によれば、繊維層の表層に存在する熱硬化性樹脂の量を、熱硬化処理中に低減させることができるため、当該表層の熱硬化性樹脂中に発生する気泡の量を減らすことができる。【００１１】
［適用例５］
適用例４記載の製造方法であって、前記熱硬化処理は、加熱中の前記タンク容器を、所定の回転速度で回転させる処理を含み、前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度である第１の粘度となったときに、前記タンク容器の回転速度を低下させて、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂が、重力によって、前記繊維層の外表面から重力方向に流動・落下することを促進させる処理を含む、製造方法。
この製造方法によれば、重力を利用して、効率的に、繊維層の表層に存在する熱硬化性樹脂の量を低減させることができる。【００１２】
［適用例６］
適用例４または適用例５記載の製造方法であって、前記第１処理は、流体の噴射により、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂に外力を加えて、前記熱硬化性樹脂を前記繊維層から離脱させる処理を含む、製造方法。
この製造方法によれば、流体の噴射によって、熱硬化性樹脂に外力を付与して、繊維層の表層に存在する熱硬化性樹脂の量を確実に低減させることができる。【００１３】
［適用例７］
適用例４〜６のいずれかに記載の製造方法であって、前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂を溶融可能な溶剤を、前記繊維層の表面に塗布することにより、前記熱硬化性樹脂の流動を促進させる処理を含む、製造方法。
この製造方法によれば、繊維層の表層に存在する熱硬化性樹脂の流動が促進されるため、熱硬化性樹脂が繊維層の表層から脱落することを促進できる。【００１４】
［適用例８］
適用例１〜７のいずれかに記載の製造方法であって、前記気泡抑制処理は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を含む、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化処理中に繊維層に発生した気泡を流体の噴射によって直接的に破泡するため、強化繊維層の表層に残留する気泡を低減することができる。【００１５】
［適用例９］
適用例４〜７のいずれかに従属する適用例８に記載の製造方法であって、前記第２処理は、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記熱硬化性樹脂が、前記第１の粘度よりも高い所定の第２の粘度になった後に実行される、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化性樹脂が流動性を有するときには、その流動性を利用した第１処理が実行され、その流動性が低下した後には、気泡を破泡する第２処理が実行される。そのため、熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じた適切な処理が組み合わされて、段階的に実行されることになり、繊維強化樹脂層中の気泡の生成が、より確実に抑制される。【００１６】
［適用例１０］
適用例１〜９のいずれかに記載の製造方法であって、前記気泡抑制処理は、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を含む、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化処理中の消泡剤の塗布によって、気泡の発生が確実に抑制される。【００１７】
［適用例１１］
適用例１０記載の製造方法であって、前記第３処理は、少なくとも、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後のタイミングで実行される、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化性樹脂の流動性が低下した後に、消泡剤が塗布されるため、消泡剤が、熱硬化性樹脂とともに繊維層の表面から流動・脱落してしまうことが抑制され、消泡効果の低減が抑制される。【００１８】
［適用例１２］
適用例１０または適用例１１記載の製造方法であって、
前記第３処理は、
（ｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向にあるときの第１のタイミングと、
（ｉｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後の第２のタイミングと、
（ｉｉｉ）前記第２のタイミングのときより前記熱硬化性樹脂の粘度が高くなった後の第３のタイミングと、
に実行される、製造方法。
この製造方法によれば、熱硬化処理中の適切なタイミングで消泡剤を塗布できるため、より効果的に、消泡剤による消泡効果を発揮させることができる。【００１９】
［適用例１３］
適用例９に従属する適用例１０記載の製造方法であって、前記第３処理が、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記第２処理の実行を開始する前のタイミングと、前記熱硬化性樹脂が前記第２の粘度になった後のタイミングと、に実行される、製造方法。
この製造方法によれば、第１処理や第２処理と組み合わせて、第３処理を適切なタイミングで実行することができる。従って、繊維強化層における気泡の生成を、より確実に抑制することができる。【００２０】
［適用例１４］
高圧ガスタンクの製造装置であって、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、前記熱硬化処理部が、前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維強化層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する気泡抑制処理部と、を備える、製造装置。
この製造装置によれば、熱硬化処理部による熱硬化処理中に、気泡抑制処理部によって、複数の段階で、気泡抑制処理が実行される。そのため、タンク容器の繊維強化樹脂層に気泡が生成されることを効果的に抑制できる。【００２１】
［適用例１５］
適用例１４記載の製造装置であって、前記複数の段階は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造装置。
この製造装置によれば、熱硬化処理中における熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じた適切な段階で気泡抑制処理を実行することができる。【００２２】
［適用例１６］
適用例１４記載の製造装置であって、前記熱硬化処理部は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する処理決定部を備える、製造装置。
この製造装置によれば、熱硬化処理部において、熱硬化処理中における熱硬化性樹脂の状態に応じて、気泡抑制処理の内容が適切に決定され、複数の段階で実行さる。従って、熱硬化性樹脂の実際の状態変化に応じた適切な処理が実行されることになり、より効果的に、気泡の発生を抑制することができる。【００２３】
［適用例１７］
適用例１４〜１６のいずれかに記載の製造装置であって、前記気泡抑制処理部は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を実行する、製造装置。
この製造装置によれば、繊維層の表層に存在する熱硬化性樹脂の量を、熱硬化処理部による熱硬化処理の実行中に低減させることができるため、当該表層の熱硬化性樹脂中に発生する気泡の量を減らすことができる。【００２４】
［適用例１８］
適用例１４〜１７のいずれかに記載の製造装置であって、前記気泡抑制処理部は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を実行する流体噴射部を備える、製造装置。
この製造装置によれば、熱硬化処理中に繊維層に発生した気泡を流体の噴射によって直接的に破泡するため、強化繊維層の表層に残留する気泡を低減することができる。【００２５】
［適用例１９］
適用例１４〜１８のいずれかに記載の製造装置であって、前記気泡抑制処理部は、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を実行する消泡剤塗布部を備える、製造装置。
この製造装置によれば、熱硬化処理中の消泡剤の塗布によって、気泡の発生を確実に抑制できる。【００２６】
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、ガスタンクの製造方法および製造装置、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、上記のガスタンクの製造方法および製造装置によって製造されたガスタンク、そのガスタンクを備えた燃料電池システムなどのシステム、そのガスタンクを搭載した車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＦＷ法による高圧ガスタンクの製造工程の手順を示す説明図。
【図２】タンク容器の準備工程を説明するための模式図。
【図３】熱硬化処理を実行する熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図４】熱硬化処理中における気泡の発生のメカニズムを詳細に説明するための模式図。
【図５】樹脂被膜に発生した気泡を撮影した画像を示す説明図。
【図６】熱硬化処理中における厚膜細気泡と薄膜細気泡の発生期間を説明するための説明図。
【図７】熱硬化処理装置において気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図。
【図８】第１の気泡抑制処理を説明するための模式図。
【図９】第１の気泡抑制処理において実行されるエア噴付部による処理を説明するための模式図。
【図１０】第２の気泡抑制処理を説明するための模式図。
【図１１】気泡抑制処理によるタンク容器表層の状態の変化を説明するための説明図。
【図１２】他の構成例としての熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図１３】第２実施例としての熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図１４】第２実施例の熱硬化処理装置において気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図。
【図１５】第２実施例の気泡抑制処理による、タンク容器表層の状態の変化を説明するための説明図。
【図１６】第３実施例としての熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図１７】第３実施例の熱硬化処理装置において気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
A．第１実施例：
図１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手順を示すフローチャートである。本実施例の製造工程では、第１工程として、高圧ガスタンクの本体部を構成する「ライナー」とも呼ばれるタンク容器を準備する（ステップＳ１０）。なお、この工程では、後述するように、タンク容器の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維によって繊維層が形成される。
【００２９】
第２工程では、繊維層が形成されたタンク容器を加熱して、繊維層中の熱硬化性樹脂を熱硬化させ、繊維層を繊維強化樹脂層とする熱硬化処理が実行される（ステップＳ２０）。また、第２工程では、熱硬化処理の実行中に、繊維強化樹脂層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理が実行される。なお、この気泡抑制処理では、熱硬化性樹脂の粘度に応じて予め設定された複数の段階で、異なる内容の処理の実行が開始されるが、その詳細は後述する。第３工程では、タンク容器に所定の金具などの部品が取り付けられる（ステップＳ３０）。これによって、高圧ガスタンクが完成する。
【００３０】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、第１工程であるタンク容器の準備工程の一例を示す模式図である。図２（Ａ）は、繊維層が形成される前のタンク容器１０を示す模式図である。タンク容器１０は、略円筒状のシリンダ部１１と、その両端に設けられた略半球状のドーム部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。
【００３１】
ここで、２つのドーム部１３の頂部はそれぞれ、タンク容器１０の同一の中心軸ＣＸ（一点鎖線で図示）上に存在している。各ドーム部１３の頂部には、第３工程（図１のステップＳ３０）において配管やバルブが取り付けられる口金部１４が設けられている。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。
【００３２】
図２（Ｂ）は、タンク容器１０の外表面にカーボン繊維２０を巻き付けて繊維層２１を形成する工程を示す模式図である。図２（Ｃ）は、繊維層２１が形成された後のタンク容器１０を示す模式図である。本実施例の製造工程では、タンク容器１０の準備工程において、強化繊維であるカーボン繊維２０を巻き付けて、シリンダ部１１及びドーム部１３の外表面を被覆する繊維層２１が形成される。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。なお、カーボン繊維２０の巻き付けは、いわゆるフープ巻きやヘリカル巻を組み合わせることにより行われる。
【００３３】
図３は、第２工程の熱硬化処理と気泡抑制処理とを実行する熱硬化処理装置１００の構成を示す概略図である。熱硬化処理装置１００は、制御部１０１と、基台１１０と、加熱部１２０と、エア噴付部１３０とを備えている。制御部１０１は、主記憶装置と中央処理装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成することができ、以下に説明する熱硬化処理装置１００の各構成部を制御する。
【００３４】
基台１１０は、タンク容器１０の中心軸ＣＸを中心として、タンク容器１０を所定の回転速度で回転可能なように、タンク容器１０を両端から保持するシャフトであるタンク取付部１１１，１１２を有している。また、基台１１０は、制御部１０１の指令に基づき、タンク取付部１１１，１１２を介してタンク容器１０に回転駆動力を付与する回転駆動部１１３を有している。
【００３５】
加熱部１２０は、回転駆動部１１３によって回転しているタンク容器１０の全体を、所定の温度（例えば約１３０℃程度）で加熱可能なように設けられている。エア噴付部１３０は、圧縮空気を出力するポンプ１３１と、ポンプ１３１が出力した圧縮空気をタンク容器１０に向かって噴出する複数のノズル１３２とを備える。各ノズル１３２は、ポンプ１３１と、配管１３３を介して並列に接続されている。エア噴付部１３０は、気泡抑制処理に用いられるが、その詳細は後述する。
【００３６】
熱硬化処理装置１００は、熱硬化処理として、タンク取付部１１１，１１２に取り付けられたタンク容器１０を、回転駆動部１１３によって、所定の回転速度で回転させつつ、加熱部１２０によって、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を熱硬化させる。ここで、熱硬化処理の際には、繊維層２１の熱硬化性樹脂中に気泡が発生してしまう場合がある。以下では、熱硬化処理中における繊維層２０の変化と気泡の発生について詳細に説明する。
【００３７】
図４（Ａ），（Ｂ）は、熱硬化処理中における気泡の発生のメカニズムを詳細に説明するための模式図である。図４（Ａ）には、熱硬化処理前のタンク容器１０の概略断面が模式的に図示してあり、図４（Ｂ）には、熱硬化処理中のタンク容器１０の概略断面が模式的に図示してある。熱硬化処理前のタンク容器１０の繊維層２１では、カーボン繊維２０が緊密な状態で重層的に巻き付けられている（図４（Ａ））。
【００３８】
熱硬化処理においてタンク容器１０の加熱が開始されると、カーボン繊維２０中に含浸されていた熱硬化性樹脂２２の粘度が低下して流動し始め、カーボン繊維２０の外側へと染み出す（図４（Ｂ））。そして、熱硬化性樹脂２２の流動とともに、繊維層２１におけるカーボン繊維２０のテンション（張力）が低下し、カーボン繊維２０の間の隙間が増大する。熱硬化性樹脂２２は、そうしたカーボン繊維２０の隙間から、繊維層２１の外表面側（表層側）へと染み出し始める。
【００３９】
こうして、繊維層２１の表層には熱硬化性樹脂２２による樹脂被膜２３が形成される。その後、加熱部１２０による加熱が継続されることにより、熱硬化性樹脂２２の架橋反応が進行し、繊維層２１の熱硬化性樹脂２２は硬化する。以後、熱硬化性樹脂２２が硬化した後の繊維層２１を、「繊維強化樹脂層２５」と呼ぶ。
【００４０】
ところで、タンク容器１０に形成された繊維層２１には、カーボン繊維２０の巻き付けの際にカーボン繊維２０の間に入り込んだ空気や、もともとカーボン繊維２０の中に、熱硬化性樹脂２２とともに入り込んでいた空気などが存在する。上述した熱硬化処理工程において、熱硬化性樹脂２２が硬化してしまう前の、流動性を有する状態のときには、そうした空気によって、熱硬化性樹脂２２中に気泡２６が生じ、その気泡２６が、繊維層２１の表面に形成された樹脂被膜２３の外表面に析出する。
【００４１】
図５（Ａ），（Ｂ）は、樹脂被膜２３の外表面に析出した気泡２６を撮影した画像である。本発明の発明者は、樹脂被膜２３に発生する気泡２６は、図５（Ａ），（Ｂ）に示した２つの種類の気泡に分類することができることを見出した。図５（Ａ）の気泡は、サイズが比較的細かく、膜厚が厚い気泡であり、房状に密集して発生する。一方、図５（Ｂ）の気泡は、サイズが比較的大きく、膜厚が薄い気泡である。以後、本明細書では、図５（Ａ）のタイプの気泡を「厚膜細気泡」と呼び、図５（Ｂ）のタイプの気泡を「薄膜大気泡」と呼ぶ。本発明の発明者は、これらの厚膜細気泡と薄膜細気泡とは、熱硬化処理中において発生する期間が、それぞれ異なることを見出した。
【００４２】
図６は、熱硬化処理中における、厚膜細気泡と薄膜細気泡の発生期間を説明するための説明図である。図６には、本発明者が実験によって得た、熱硬化処理中におけるタンク容器１０の温度（タンク温度）の変化と、熱硬化性樹脂２２の粘度（樹脂粘度）の変化の関係を示すグラフを図示してある。図６のグラフには、横軸を熱硬化処理開始後の経過時間とし、２つの縦軸をそれぞれタンク温度および樹脂粘度として、タンク温度の時間変化を示すグラフＧＴを実線で示し、樹脂粘度の時間変化を示すグラフＧＶを破線で図示してある。
【００４３】
熱硬化処理の初期段階（計測開始時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間）では、タンク温度が上昇するのに伴い、樹脂粘度が低下する。そして、樹脂粘度は、時刻ｔ１において、最小値Ｖｍｉｎに到達し、その後、上昇を開始する。即ち、時刻ｔ１から熱硬化性樹脂２２は、架橋反応の進行により、熱硬化を始める。時刻ｔ１の後、樹脂粘度のグラフＧＶは、下に凸の曲線を描いて上昇する。なお、タンク温度は、時刻ｔ１以後も、ほぼ一定勾配での上昇を継続し、時刻ｔ５の近傍で最大値Ｔｍａｘに到達し、加熱が終了する時刻ｔ６まで、最大値Ｔｍａｘが保持される。
【００４４】
ここで、熱硬化性樹脂２２の粘度が低下しはじめた時から、熱硬化性樹脂２２の粘度が上昇を開始して間もない時刻ｔ２までの期間に、熱硬化性樹脂２２は、繊維層２１の表層に染み出し、樹脂被膜２３が形成される。以後、この期間を、「樹脂被膜形成期間」とも呼ぶ。また、熱硬化性樹脂２２の染み出しがほぼ終了し、樹脂被膜２３がほぼ形成し終えた後の時刻ｔ３から、熱硬化性樹脂２２の流動性は著しく低下し始め、時刻ｔ５には、熱硬化性樹脂２２はほぼ流動しない状態となる。以後、この時刻ｔ３〜ｔ５の期間を、「樹脂流動性低下期間」とも呼ぶ。
【００４５】
図５（Ａ）に示された厚膜細気泡は、熱硬化性樹脂２２の粘度が最も低くなる時刻ｔ１の近傍から、タンク容器１０の温度が最大となる時刻ｔ５の近傍の間の期間に発生する。そして、厚膜細気泡は、樹脂流動性低下期間に入ってしばらくした後の時刻ｔ４から時刻ｔ５の間に、特に多く発生する。即ち、厚膜細気泡は、一旦、ほぼ液状にまで粘度が低下した熱硬化性樹脂２２が再びゲル化した後に発生する気泡であり、樹脂被膜２３に析出した後、そのまま熱硬化処理が終了するまで残留しやすい、強度の高い気泡であると言える。
【００４６】
一方、図５（Ｂ）に示された薄膜大気泡は、熱硬化性樹脂２２の粘度が低下しはじめた時から、熱硬化性樹脂２２がほぼ流動しなくなる時刻ｔ５の近傍にわたって発生し、特に、熱硬化性樹脂２２の粘度が低い状態の時に発生する。薄膜大気泡は、薄膜細気泡よりも強度が低いが、サイズが大きいため、破泡した痕跡が樹脂被膜２３に残りやすい。
【００４７】
厚膜細気泡や薄膜大気泡のような樹脂被膜２３まで移動して析出した気泡２６を除去しない場合には、繊維強化樹脂層２５の外表面には、気泡２６による凹凸が生じることとなる。そうした凹凸は、高圧ガスタンクの組み付け性の低下や、高圧ガスタンクの意匠性の低下を引き起こす原因となる。そこで、本実施例の熱硬化処理装置１００では、以下に説明する気泡抑制処理を実行する。
【００４８】
図７は、本実施例の熱硬化処理装置１００において、気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図である。図７は、気泡抑制処理が実行されるタイミングに関する表記が追加されている点以外は、図６とほぼ同じである。本実施例の熱硬化処理装置１００では、気泡抑制処理として、異なる段階で２種類の処理（第１と第２の気泡抑制処理）を実行する。
【００４９】
図７には、第１の気泡抑制処理の実行が開始されるのに好適な時間帯を矢印で図示してある。また、図７には、第２の気泡抑制処理が実行される好適な期間が矢印で図示してある。第１の気泡抑制処理は、熱硬化性樹脂２２の粘度が最も低くなる時刻ｔ１の近傍の期間に開始されることが好ましい。また、第２の気泡抑制処理は、厚膜細気泡が多く発生する時刻ｔ４〜ｔ５の間において実行されることが好ましい。以下に、第１と第２の気泡抑制処理の処理内容を説明する。
【００５０】
図８は、第１の気泡抑制処理を説明するための模式図である。図８には、紙面左側と紙面右側とにそれぞれ、中心軸ＣＸに垂直な任意の切断面における、タンク容器１０のシリンダ部１１の概略断面図が模式的に示されている。図８の紙面左側は、第１の気泡抑制処理の実行が開始される前の状態であり、図８の紙面右側は、第１の気泡抑制処理の実行が開始された後の状態を示している。また、図８には重力方向を示す矢印Ｇを図示してある。
【００５１】
熱硬化処理装置１００では、熱硬化処理の開始とともに、タンク容器１０を、中心軸ＣＸを中心として所定の回転速度Ｖ0で回転させる。熱硬化処理装置１００では、このタンク容器１０の回転により、タンク容器１０に対する加熱温度にムラが生じることを抑制する。なお、このときの回転速度Ｖ0（以後、「初期設定速度Ｖ0」とも呼ぶ）は、流動化した熱硬化性樹脂２２がタンク容器１０から飛散してしまわない程度の速度であることが好ましい。
【００５２】
熱硬化処理装置１００では、時刻ｔ１の近傍の期間（図７）において、第１の気泡抑制処理として、タンク容器１０の回転速度を、初期設定速度Ｖ0から回転速度Ｖ1（Ｖ0＞Ｖ1）へと低下させる（図８）。ここで、時刻ｔ１の近傍の期間では、繊維層２１の表層に、樹脂被膜２３が、流動性が高くなった状態の熱硬化性樹脂２２によって形成されている。この状態のときに、タンク容器１０の回転速度を低下させる速度制御を開始し、タンク容器１０の回転による遠心力を低下させることにより、樹脂被膜２３の熱硬化性樹脂２２に付与される外力が、重力方向へと集約される。そのため、樹脂被膜２３における熱硬化性樹脂２２が重力方向に流動してタンク容器１０から脱落することが促進される。
【００５３】
このように、第１の気泡抑制処理によれば、樹脂被膜２３を構成する熱硬化性樹脂２２の量を低減することができ、樹脂被膜２３における気泡２６の発生領域を低減させることができる。そのため、第１の気泡抑制処理の実行後は、繊維層２１の表層における気泡２６の発生が抑制される。
【００５４】
なお、この第１の気泡抑制処理における回転速度制御では、制御後の回転速度Ｖ1を一時的に０にする、即ち、タンク容器１０の回転を間欠的に停止させる制御が実行されるものとしても良い。また、この第１の気泡抑制処理の速度制御では、制御後の回転速度Ｖ1は、一定の速度に保持されなくとも良く、初期速度Ｖ0より低い値で変動されるものとしても良い。
【００５５】
図９（Ａ）は、第１の気泡抑制処理において実行されるエア噴付部１３０（図３）による処理を説明するための模式図である。図９（Ａ）には、図８の紙面右側と同様な、回転速度の制御処理が実行された後のタンク容器１０の概略断面を図示してあり、エア噴付部１３０のノズル１３２がエアをタンク容器１０に噴き付けている状態を模式的に図示してある。
【００５６】
第１の気泡抑制処理では、熱硬化性樹脂２２をタンク容器１０から確実に脱落させるために、上述した回転速度の制御処理を実行するとともに、エア噴付部１３０によるタンク容器１０へのエア（圧縮空気）の噴き付けが実行されることが好ましい。具体的には、エア噴付部１３０は、タンク容器１０から垂下している熱硬化性樹脂２２の流動体に対して、エアの噴き付けを実行する。より具体的には、エア噴付部１３０は、タンク容器１０の重力方向下側において、タンク容器１０のシリンダ部１１の側壁面に沿って、ノズル１３２から圧縮空気を噴射するものとしても良い。
【００５７】
これによって、タンク容器１０から重力方向に垂下された熱硬化性樹脂２２の液滴をエアの噴流によって噴き飛ばし、熱硬化性樹脂２２をタンク容器１０から確実に脱落させる。なお、エア噴付部１３０によるエアの噴き付けを実行するタイミングは、タンク容器１０の回転速度低減制御が実行さたとき、あるいは、それ以降であれば良い。また、エアの噴き付けは、所定の期間、継続的に実行されるものとしても良く、瞬間的なエアの噴射が任意の回数に分けて複数回実行されるものとしても良い。
【００５８】
図９（Ｂ），（Ｃ）は、第１の気泡抑制処理におけるエア噴付部１３０の処理の他の例を説明するための模式図である。図９（Ｂ），（Ｃ）は、エア噴付部１３０のノズル１３２の個数や配置位置が異なる点以外は、図９（Ａ）とほぼ同じである。エア噴付部１３０によるタンク容器１０へのエアの噴き付けは、図９（Ａ）で説明したエアの噴き付けに加えて、あるいは、図９（Ａ）で説明したエアの噴き付けに換えて、以下のようなエアの噴き付けが実行されるものとしても良い。
【００５９】
エア噴付部１３０は、図９（Ｂ）の例のように、タンク容器１０のシリンダ部１１の外周近傍において、重力方向下側へ向かってエアを噴き付け、熱硬化性樹脂２２の重力方向への流動を促進させるものとしても良い。この場合には、熱硬化性樹脂２２の流動を促進させるためのノズル１３２は、その開口方向が重力方向下側に向くとともに、エアの噴流がタンク容器１０の少なくとも一部と干渉するように配置されていればよい。
【００６０】
また、エア噴付部１３０は、図９（Ｃ）の例のように、タンク容器１０の下側において、互いに対向しあう二方向からエアを噴き付けるものとしても良い。より具体的には、タンク容器１０の下側において開口方向が交差するように、タンク容器１０の下側において、互いに対向して配置されたノズル１３２により、エアを噴き付けるものとしても良い。このエアの噴き付けにより、熱硬化性樹脂２２を、タンク容器１０の重力方向下側の部位に集め、タンク容器１０からの脱落を促進させることが可能である。
【００６１】
このように、第１の気泡抑制処理は、熱硬化性樹脂２２が流動可能な所定の粘度となったときに、繊維層２１の表層に染み出した熱硬化性樹脂２２を、外力によって、タンク容器１０から脱落させる。これによって、樹脂被膜２３における熱硬化性樹脂２２の量を低減させて、タンク容器１０の表層に発生する気泡２６の量を低減する。
【００６２】
図１０は、第２の気泡抑制処理を説明するための模式図である。図１０は、樹脂被膜２３に気泡２６が生じている様子が模式的に示されている点と、エア噴付部１３０のノズル１３２の個数と配置位置が異なる点以外は、図９（Ａ）とほぼ同じである。第２の気泡抑制処理では、第１の気泡抑制処理と同様な処理を継続しつつ、エア噴付部１３０のエアの噴き付けによって樹脂被膜２３に発生した気泡２６を破泡させる破泡処理を実行する。
【００６３】
なお、また、第２の気泡抑制処理に用いられるノズル１３２は、タンク容器１０の外表面に向かって開口するように配置されている。また、第２の気泡抑制処理に用いられるノズル１３２は、第１の気泡抑制処理に用いられるノズル１３２よりも開口径が縮小されているものとしても良い。
【００６４】
図７で説明したとおり、第２の気泡抑制処理は、気泡２６の中でも、厚膜細気泡が多く発生する期間（時刻ｔ４〜ｔ５の間）に実行される。第２の気泡抑制処理では、エア噴付部１３０によるエアの噴き付けによって、樹脂被膜２３に発生した気泡２６を破泡する。また、第２の気泡抑制処理では、図８，図９で説明した第１の気泡抑制処理と同様な処理が継続的に実行されることにより、樹脂被膜２３に生じた気泡２６とともに、熱硬化性樹脂２２をタンク容器１０から脱落させる。
【００６５】
なお、第２の気泡抑制処理における破泡のためのエアの噴き付けは、前記の厚膜細気泡が多く発生する期間（時刻ｔ４〜ｔ５の間）であれば、任意のタイミングで、任意の回数が実行されるものとしても良い。例えば、破泡のためのエアの噴き付けは、前記の期間において、一定の周期で実行されるものとしても良いし、気泡２６の発生が検出される度に実行されるものとしても良い。
【００６６】
第２の気泡抑制処理では、第１の気泡抑制処理と同様な、タンク容器１０の回転速度の制御処理や、熱硬化性樹脂２２の脱落促進のためのエアの噴き付けは省略されるものとしても良い。また、これらの第１の気泡抑制処理と同様な処理は、第２の気泡抑制処理が実行される期間（時刻ｔ４〜ｔ５の間）の前半段階でのみ実行され、熱硬化性樹脂２２の流動性が著しく低下する後半段階では実行が終了されるものとしても良い。
【００６７】
図１１は、本実施例の気泡抑制処理によるタンク容器１０の表層における状態の変化を説明するための説明図である。図１１（Ａ）は、第１と第２の気泡抑制処理を省略して熱硬化処理を実行した後のタンク容器１０の表層の画像であり、図１１（Ｂ）は、熱硬化処理の実行中に第１と第２の気泡抑制処理を実行したときのタンク容器１０の表層の画像である。
【００６８】
これらの画像が示すように、第１と第２の気泡抑制処理によって、タンク容器１０の外表面における気泡２６による凹凸が低減された。特に、本実施例の気泡抑制処理では、気泡２６をエアの噴流によって破泡する第２の気泡抑制処理が、厚膜細気泡が多く発生する期間に実行されるため、強度が比較的高い厚膜細泡気泡が著しく低減された。
【００６９】
このように、本実施例の熱硬化処理装置１００では、熱硬化性樹脂２２の熱硬化処理の間に、第１と第２の気泡抑制処理が、それぞれ適切な段階で実行され、繊維強化樹脂層２５における気泡２６の生成が確実に抑制される。そのため、タンク容器１０の外表面に気泡２６による凹凸が生じてしまうことが抑制される。
【００７０】
図１２は、第１実施例における熱硬化処理装置１００の他の構成例としての熱硬化処理装置１００ａの構成を示す概略図である。図１２は、溶剤噴付部１４０が追加されている点以外は、図３とほぼ同じである。溶剤噴付部１４０は、熱硬化性樹脂２２を溶融可能な溶剤が充填された溶剤タンク１４１と、溶剤タンク１４１の溶剤をタンク容器１０全体に噴霧するための複数のノズル１４２と、各ノズル１４２と溶剤タンク１４１とを接続する配管１４３と、を備える。
【００７１】
この構成例における熱硬化処理装置１００ａは、第１と第２の気泡抑制処理を実行する際に、溶剤噴付部１４０によって、タンク容器１０の外表面に熱硬化性樹脂２２の溶剤を噴霧する。これによって、樹脂被膜２３における熱硬化性樹脂２２を溶融させ、その流動性を増大させることができ、第１の気泡抑制処理における熱硬化性樹脂２２の流動・脱落や、第２の気泡抑制処理における気泡２６の破泡を、より確実に実行することができる。なお、溶剤噴付部１４０による溶剤の噴霧は、第１と第２の気泡抑制処理のうちの一方においてのみ実行されるものとしても良いし、第１と第２の気泡抑制処理の両方において実行されるものとしても良い。
【００７２】
B．第２実施例：
図１３は本発明の第２実施例としての熱硬化処理装置１００Ａの構成を示す概略図である。図１３は、エア噴付部１３０に換えて、消泡剤塗布部１５０が設けられている点以外は、図３とほぼ同じである。この第２実施例では、以下に説明する点以外は、第１実施例で説明したのと同様な工程により、高圧ガスタンクが製造される（図１）。第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａが実行する熱硬化処理は、気泡抑制処理の処理内容が異なる点以外は、第１実施例の熱硬化処理装置１００が実行する熱硬化処理と同様である。
【００７３】
第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａの消泡剤塗布部１５０は、消泡剤として機能する樹脂溶液が充填された消泡剤タンク１５１と、消泡剤を塗布するための複数のスプレーノズル１５２と、各スプレーノズル１５２と消泡剤タンク１５１とを接続する配管１５３とを備える。なお、消泡剤タンク１５１に充填される消泡剤としては、例えば、シリコン樹脂系の樹脂溶液を用いることができる。
【００７４】
第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａでは、熱硬化処理中に実行される気泡抑制処理として、タンク容器１０への消泡剤の塗布を実行する。この熱硬化処理中における消泡剤の塗布により、樹脂被膜２３の表層に析出した気泡２６の破泡が促進される。また、消泡剤に含まれる樹脂成分が硬化することにより、繊維層２１の表面の平滑性が向上する。なお、この消泡剤の塗布による気泡２６の破泡は、破泡の痕跡を目立たなくてきる点において、特に、薄膜大気泡に対して有効である。
【００７５】
図１４は、第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａにおいて、気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図である。図１４は、気泡抑制処理が実行されるタイミングに関する表記が異なる点以外は、図７とほぼ同じである。第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａでは、気泡抑制処理としての消泡剤の塗布を、以下に説明する熱硬化処理実行中の３つの異なる好適期間において実行する。
【００７６】
第１の消泡剤塗布処理は、時刻ｔ１よりも前の期間、即ち、熱硬化処理が開始された後、熱硬化性樹脂２２の粘度が低下し始めた、熱硬化性樹脂２２の流動性が比較的低い期間に実行されることが好ましい。より具体的には、第１の消泡剤塗布処理は、繊維層２１の表層への熱硬化性樹脂２２の染み出しが始まる初期の段階（樹脂被膜形成期間の前半）で実行されることが好ましい。これによって、熱硬化処理の初期段階で発生する薄膜大気泡などの気泡を樹脂被膜２３に析出した早期段階で破泡することができ、樹脂被膜２３の表層で気泡が大きく成長してしまうことを抑制することができる。
【００７７】
第２の消泡剤塗布処理は、時刻ｔ２の近傍の期間、即ち、熱硬化性樹脂２２の粘度が最も低くなった後（時刻ｔ１の後）であって、繊維層２１の表層への熱硬化性樹脂２２の染み出しがほぼ終了する前の期間において実行されることが好ましい。ここで、第２の消泡剤塗布処理に先立って、第１の消泡剤塗布処理において塗布された消泡剤は、熱硬化性樹脂２２の粘度の低下に伴って、熱硬化性樹脂２２の流動体とともにタンク容器１０から脱落してしまう可能性がある。しかし、この第２の消泡剤塗布処理において、消泡剤をタンク容器１０の表面に追加的に投入することにより、消泡剤の脱落による気泡抑制効果や樹脂被膜２３表面の平滑性向上効果の低下を補償することができる。
【００７８】
第３の消泡剤塗布処理は、時刻ｔ３〜ｔ５の間の期間、即ち、熱硬化性樹脂２２の粘度が上昇し始めた後、熱硬化性樹脂２２がほぼ流動しなくなってしまう前までの期間において実行されることが好ましい。この期間においては、時間の経過とともに、熱硬化性樹脂２２の粘度が高くなっていくため、塗布された消泡剤成分が樹脂被膜２３において流動・拡散することが次第に抑制され、消泡剤による気泡抑制効果が低下してしまう。
【００７９】
そこで、この第３の消泡剤塗布処理では、樹脂被膜２３において気泡２６が析出している部位に局所的に多量の消泡剤を塗布することにより、樹脂被膜２３に析出した気泡２６を確実に破泡する。なお、第３の消泡剤塗布処理における消泡剤の塗布は、光学的に気泡２６を検出した部位に対して実行されるものとしても良いし、気泡２６の発生する可能性の高い領域に対して、任意のタイミングで実行されるものとしても良い。
【００８０】
図１５は、第２実施例の気泡抑制処理による、タンク容器１０の表層の状態の変化を説明するための説明図である。図１５（Ａ）は、消泡剤による気泡抑制処理を省略して熱硬化処理を実行したときのタンク容器１０の表層の画像であり、図１５（Ａ）は、熱硬化処理中に、上述した３段階の消泡剤塗布による気泡抑制処理を実行したときのタンク容器１０の表層の画像である。これらの画像が示すように、第２実施例の気泡抑制処理によって、タンク容器１０の外表面における、気泡２６による凹凸の発生が抑制された。特に、この第２実施例の気泡抑制処理では、タンク容器１０の表層において薄膜大気泡が破泡した痕跡が低減された。
【００８１】
ところで、消泡剤は、タンク容器１０に巻き付ける前のカーボン繊維２０に、熱硬化性樹脂２２とともに予め含浸させておくことも可能である。しかし、カーボン繊維２０に予め含浸させた消泡剤だけで、図１５の画像が示すような気泡抑制効果を得るためには、消泡剤を多量に混入させておく必要がある。熱硬化性樹脂２２への多量の消泡剤の混入は、繊維強化樹脂層２５の強度の低下につながる可能性がある。
【００８２】
しかし、第２実施例の気泡抑制処理のように、熱硬化処理中に、複数段階に渡って、適切なタイミングで消泡剤を塗布する場合には、少量の消泡剤で、所望の気泡抑制効果を得ることが可能である。そのため、消泡剤の使用による繊維強化樹脂層２５の強度の低下の発生を抑制することが可能であり、さらに、ＦＷ法による高圧ガスタンクの製造コストの増大を抑制することが可能である。また、前記したとおり、表面に塗布された消泡剤の樹脂成分の硬化によって、繊維強化樹脂層２５の表面における平滑性を向上させることが可能である。
【００８３】
C．第３実施例：
図１６は、第３実施例としての熱硬化処理装置１００Ｂの構成を示す概略図である。図１６は、エア噴付部１３０が追加されている点以外は、図１３とほぼ同じである。この第３実施例では、以下に説明する点以外は、第２実施例で説明したのと同様な工程により、高圧ガスタンクが製造される（図１）。なお、第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂが実行する熱硬化処理は、気泡抑制処理の処理内容が異なる点以外は、第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａが実行する熱硬化処理と同様である。また、第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂのエア噴付部１３０は、第１実施例で説明したエア噴付部１３０と同様の構成である。
【００８４】
ここで、第１実施例の熱硬化処理装置１００では、タンク容器１０の回転速度の制御と、エア噴付部１３０によるエアの噴き付けとを、所定のタイミングで段階的に実行する気泡抑制処理を実行していた。この気泡抑制処理は、特に、厚膜細気泡の抑制に対して有効であった。一方、第２実施例の熱硬化処理装置１００Ｂでは、熱硬化処理中に消泡剤を複数段階に渡って塗布する気泡抑制処理を実行していた。この気泡抑制処理は、特に、薄膜大気泡の痕跡を低減することに対して有効であった。
【００８５】
第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂでは、第１実施例と第２実施例のそれぞれにおいて実行されていた気泡抑制処理を組み合わせた処理を、複数の段階で実行することにより、厚膜細気泡および薄膜細気泡の両方の発生を効果的に抑制する。具体的には、以下のように気泡抑制処理を実行する。
【００８６】
図１７は、第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂにおいて、気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図である。図１７は、気泡抑制処理が実行されるタイミングに関する表記が異なる点以外は、図１４とほぼ同じである。第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂでは、３種類の異なる処理内容の気泡抑制処理をそれぞれ、熱硬化処理中の異なる段階で実行する。
【００８７】
第１段階の気泡抑制処理としては、第１実施例で説明した第１の気泡抑制処理と同様な、樹脂被膜２３の熱硬化性樹脂２２を低減させる処理が、第１実施例で説明したのと同様な好適期間において開始される。具体的には、熱硬化性樹脂２２の粘度が最も低くなる時刻ｔ１の近傍において、タンク容器１０の回転速度を初期設定速度Ｖ0より低下させる回転速度制御と、エア噴付部１３０によるエアの噴き付けとが、第１段階の気泡抑制処理として開始される。これによって、樹脂被膜２３の熱硬化性樹脂２２の量が低減され、気泡２６の発生が抑制される。
【００８８】
次に、第２段階の気泡抑制処理としては、第２実施例で説明した第２の消泡剤塗布処理と同様な、タンク容器１０の外表面に対する消泡剤の塗布処理が、第２実施例で説明したのと同様な好適期間において実行される。具体的には、第２段階の気泡抑制処理は、時刻ｔ２の近傍の期間、即ち、熱硬化性樹脂２２の粘度が最も低くなった時刻ｔ１の後であって、繊維層２１の表層への熱硬化性樹脂２２の染み出しがほぼ終了する前の期間において実行される。なお、この第２段階の気泡抑制処理が実行されている間にも、第１段階の気泡抑制処理であるタンク容器１０の回転速度制御や、タンク容器１０へのエアの噴き付けが継続して実行されているものとしても良い。
【００８９】
さらに、第３段階の気泡抑制処理としては、第１実施例で説明した第２の気泡抑制処理と同様な処理と、第２実施例で説明した第３の消泡剤塗布処理と同様な処理と、が実行される。具体的には、第３段階の気泡抑制処理としては、エア噴付部１３０によるエアの噴き付けによる破泡と、消泡剤塗布部１５０の消泡剤の局所的な塗布による破泡とが実行される。この第３段階の気泡抑制処理は、熱硬化性樹脂２２の粘度が上昇し始め、熱硬化性樹脂２２がほぼ流動しなくなってしまう前までの期間の任意のタイミングにおいて実行される。あるいは、この第３段階の気泡抑制処理は、厚膜細気泡が多く発生する期間（時刻ｔ４〜ｔ５の間）において実行されるものとしても良い。
【００９０】
なお、第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂでは、上記の第１段階と第３段階の気泡抑制処理において、図１２で説明したのと同様な熱硬化性樹脂２２を溶融可能な溶剤の塗布処理が実行されるものとしても良い。この溶剤の塗布処理を実行すれば、熱硬化性樹脂２２の溶融が促進されるため、第１段階と第３段階による気泡抑制効果を向上させることができる。
【００９１】
このように、第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂによれば、厚膜細気泡の発生を抑制するのに有効な処理と、薄膜大気泡の発生を抑制するのに有効な処理とを組み合わせた処理を、熱硬化処理中に、効果的なタイミングで段階的に実行する。従って、第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂであれば、熱硬化処理中におけるタンク容器１０の表層における気泡２６の発生を、より効果的に抑制することができる。
【００９２】
D．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。
【００９３】
D1．変形例１：
上記実施例で説明した各気泡抑制処理は、上記実施例で説明した以外のタイミングや期間に実行されるものとしても良い。上記の各気泡抑制処理は、タンク容器１０が加熱されている熱硬化処理中に、複数の段階で実行されれば良い。あるいは、上記の各気泡抑制処理は、タンク容器１０が加熱されている熱硬化処理中に、実行を開始するタイミングと、処理の内容の少なくとも一方を変えて、複数の段階で実行されれば良い。なお、上記実施例のように、熱硬化処理中に気泡抑制処理を実行して、樹脂被膜２３における気泡２６の発生を抑制するのであれば、熱硬化処理の後に、繊維強化樹脂層２５の外表面を整えるための切削加工などの表面加工処理を省略できる。そのため、表面加工処理による繊維強化樹脂層２５の劣化や強度低下を回避でき、高圧ガスタンクの製造コストの低減が可能である。
【００９４】
D2．変形例２：
上記実施例では、気泡抑制処理を、熱硬化性樹脂２２の粘度の変化に応じて予め設定された複数の段階で実行していた。しかし、気泡抑制処理は、熱硬化性樹脂２２の粘度の変化に応じて予め設定された複数の段階で実行されなくとも良い。気泡抑制処理は、例えば、熱硬化処理開始後の経過時間によって予め設定された複数の段階で実行されるものとしても良く、熱硬化処理開始後のタンク容器１０や熱硬化性樹脂２２の温度変化に応じて予め設定された複数の段階で実行されるものとしても良い。また、気泡抑制処理は、熱硬化処理中に任意に指定された複数の段階で実行されるものとしても良い。
【００９５】
さらに、気泡抑制処理は、熱硬化性樹脂２２の状態を検出することにより、その状態に応じて、気泡抑制処理の種類や、気泡抑制処理の実行を開始するタイミングなどの処理内容が決定された上で、その決定に基づき、複数の段階で実行されるものとしても良い。ここで、「熱硬化性樹脂２２の状態」には、熱硬化性樹脂２２の粘度の変化の他に、熱硬化性樹脂２２に発生している気泡の度合い、タンク容器１０の表層における熱硬化性樹脂２２の流動速度の変化、タンク容器１０の表層に形成される樹脂被膜２３の厚みなどが含まれる。
【００９６】
熱硬化性処理装置では、熱硬化性樹脂２２の状態を、例えば、光学的に検出するものとしても良いし、超音波などの所定の波動をタンク容器１０に反射させることにより検出するものとしても良い。そして、気泡抑制処理は、例えば、以下のように、熱硬化性樹脂２２の状態に応じて決定されるものとしても良い。
【００９７】
上記第１実施例において、第１の気泡抑制処理は、タンク容器１０の表層において熱硬化性樹脂２２が流動し始めたことが光学センサ等によって検出されたときに、実行開始されるものとしても良い。そして、その第１の気泡抑制処理では、タンク容器１０の表層における熱硬化性樹脂２２の流動速度や、タンク容器１０から脱落した熱硬化性樹脂２２の量に応じて、タンク容器１０の回転速度を変更するものとしても良い。また、第２の気泡抑制処理は、タンク容器１０において、所定のサイズの気泡が所定の個数、光学的に検出されたときに、実行が開始されるものとしても良い。さらに、タンク容器１０の表層における熱硬化性樹脂２２の流動の度合いに応じて、熱硬化性樹脂２２を溶融可能な溶剤の塗布処理が適宜実行されるものとしても良い。
【００９８】
上記第２実施例において、タンク容器１０の表層における熱硬化性樹脂２２の流動速度を光学的に検出し、その流動速度が所定の速度に到達したときや、所定の速度より低下したときなどの複数の段階で、消泡剤の塗布を実行するものとしても良い。また、タンク容器１０の表層における熱硬化性樹脂２２の流動量や気泡の発生度合いを光学的に検出し、その量や度合いに基づいて、消泡剤の塗布タイミングや塗布量を決定するものとしても良い。このように、熱硬化処理中に検出された熱硬化性樹脂２２の流動状態や気泡の発生度合いに基づいて、複数段階の消泡剤の塗布タイミングや塗布量が決定されるものとしても良い。なお、消泡剤に複数の種類がある場合には、熱硬化処理中に検出された熱硬化性樹脂２２の流動状態や気泡の発生度合いに基づいて、複数種類の消泡剤から適切な種類が選択されるものとしても良い。
【００９９】
さらに、熱硬化処理装置は、熱硬化処理中のタンク容器１０の表層における熱硬化性樹脂２２の状態に応じて、予め準備された複数種類の気泡抑制処理の中から適切な処理を選択して、適切な複数段階のタイミングで実行を開始するものとしても良い。例えば、光学的センサなどにより、タンク容器１１の表層に形成される樹脂被膜２３の厚みを検出し、樹脂被膜２３の厚みが所定の厚みより厚い場合には、第１実施例の第１の気泡抑制処理の実行が決定されるものとしても良い。そして、検出された樹脂被膜２３の厚みが所定の厚みより薄い場合には、第１の気泡抑制処理は実行されないことが決定されるものとしても良い。また、熱硬化処理中に、薄膜大気泡の発生が所定量観測された場合には、消泡剤の塗布が選択・実行され、厚膜細気泡の発生が所定量観測された場合には、エアの噴き付けによる破泡処理が選択・実行されるものとしても良い。
【０１００】
なお、上述した気泡抑制処理の内容の決定処理は、熱硬化処理装置１００，１００Ａ，１００Ｂの制御部１０１に相当する構成部が、処理決定部として実行するものとしても良い。また、いずれの場合にも、熱硬化処理中の気泡処理は、同じ種類の処理であっても、異なる種類の処理であっても、複数の段階で実行されることが望ましい。これによって、より効果的に、樹脂被膜２３における気泡２６の発生を抑制することができる。
【０１０１】
D3．変形例３：
上記第１実施例では、熱硬化処理中に実行される気泡抑制処理として、樹脂被膜２３における熱硬化性樹脂２２の量を低減させる処理と、エアの噴き付けによる気泡２６の破泡処理とが組み合わされていた。また、上記第２実施例では、気泡抑制処理として、異なるタイミングで開始される消泡剤の塗布処理が組み合わされていた。さらに、上記第３実施例では、樹脂被膜２３における熱硬化性樹脂２２の量を低減させる処理と、消泡剤の塗布処理と、エアによる気泡２６の破泡処理とが組み合わされていた。しかし、熱硬化処理中に実行される気泡抑制処理の組み合わせは、上記実施例の組み合わせに限定されるものではない。例えば、第２実施例の消泡剤塗布処理において、第１実施例で説明したタンク容器１０の回転速度制御を実行するものとしても良いし、第１実施例で説明したエアの噴き付けによる破泡処理を実行するものとしても良い。また、第３実施例で説明した熱硬化処理において、エアによる破泡処理が省略されるものとしても良い。熱硬化処理中に実行される気泡抑制処理は、第２実施例のように、処理内容が同じでも開始するタイミングや期間が異なる処理を組み合わせることが好ましく、第１実施例や第３実施例のように、処理内容の異なる気泡抑制処理を組み合わされて実行することが好ましい。
【０１０２】
D4．変形例４：
上記第１実施例では、第２の気泡抑制処理において、上記第３実施例では、第３段階の気泡抑制処理において、エア噴付部１３０によるタンク容器１０へのエアの噴き付けにより、気泡２６の破泡が実行されていた。しかし、熱硬化処理中の気泡抑制処理においては、気泡２６の破泡のために、エア以外の流体（例えば、液体など）が、タンク容器１０に噴き付けられるものとしても良い。
【０１０３】
D5．変形例５：
上記第１実施例では、第１の気泡抑制処理として、タンク容器１０の回転速度制御と、タンク容器１０に対するエアの噴き付けが実行されていた。しかし、第１の気泡抑制処理では、タンク容器１０の回転速度制御と、タンク容器１０に対するエアの噴き付けのいずれか一方が省略されるものとしても良く、それらのうちの少なくとも一方が実行されれば良い。
【０１０４】
D6．変形例６：
上記第１実施例では、第１の気泡抑制処理において、タンク容器１０の回転速度を低下させる回転速度制御が実行されていた。しかし、第１の気泡抑制処理では、タンク容器１０の回転速度を初期設定速度Ｖ0から、熱硬化性樹脂２２が遠心力により飛散してしまうような回転速度に増大させる回転速度制御が実行されるものとしても良い。
【０１０５】
D7．変形例７：
上記第１実施例および第３実施例では、タンク容器１０の回転速度の制御や、エアの噴き付けなどによって、樹脂被膜２３を構成する熱硬化性樹脂２２の流動体を、タンク容器１０から脱落させていた。しかし、樹脂被膜２３を構成する熱硬化性樹脂２２の流動体は、他の方法によって、タンク容器１０から脱落（離脱）させられるものとしても良い。即ち、重力や、流体の噴射によって付与される外力以外の外力を利用して、熱硬化性樹脂２２を、タンク容器１０から脱落させられるものとしても良い。また、熱硬化性樹脂２２の流動体が脱落させられる方向は重力方向に限定されるものではない。熱硬化性樹脂２２の流動体は、重力方向以外の方向に外力を付与することにより、当該方向に脱落させられるものとしても良い。
【０１０６】
D8．変形例８：
上記第２実施例では、熱硬化処理中のタンク容器１０に消泡剤が塗布されていた。しかし、消泡剤は、熱硬化性樹脂２２とともに、タンク容器１０に巻き付けられる前のカーボン繊維２０に予め含浸されているものとしても良いし、熱硬化処理前に、繊維層２１に塗布されるものとしても良い。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…タンク容器
１１…シリンダ部
１３…ドーム部
１４…口金部
２０…カーボン繊維
２１…繊維層
２２…熱硬化性樹脂
２３…樹脂被膜
２５…繊維強化樹脂層
２６…気泡
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００ａ…熱硬化処理装置
１０１…制御部
１１０…基台
１１１，１１２…タンク取付部
１１３…回転駆動部
１２０…加熱部
１３０…エア噴付部
１３１…ポンプ
１３２…ノズル
１３３…配管
１４０…溶剤噴付部
１４１…溶剤タンク
１４２…ノズル
１４３…配管
１５０…消泡剤塗布部
１５１…消泡剤タンク
１５２…スプレーノズル
１５３…配管
【図１】
2013057753.tif 000003
【図２】
2013057753.tif 000004
【図３】
2013057753.tif 000005
【図４】
2013057753.tif 000006
【図５】
2013057753.tif 000007
【図６】
2013057753.tif 000008
【図７】
2013057753.tif 000009
【図８】
2013057753.tif 000010
【図９】
2013057753.tif 000011
【図１０】
2013057753.tif 000012
【図１１】
2013057753.tif 000013
【図１２】
2013057753.tif 000014
【図１３】
2013057753.tif 000015
【図１４】
2013057753.tif 000016
【図１５】
2013057753.tif 000017
【図１６】
2013057753.tif 000018
【図１７】
2013057753.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月3日(2014.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を準備する工程と、
（ｂ）前記タンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記繊維強化樹脂層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する工程と、
を備え、
前記複数の段階で実行される前記気泡抑制処理は、同じ種類の処理を複数の期間に分けて断続的に実行する処理、または、異なる種類の複数の処理を開始時期の異なる複数の期間にそれぞれ実行する処理である、製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法であって、
前記複数の期間は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する工程を含む、製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を含む、製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法であって、
前記熱硬化処理は、加熱中の前記タンク容器を、所定の回転速度で回転させる処理を含み、
前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度である第１の粘度となったときに、前記タンク容器の回転速度を低下させて、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂が、重力によって、前記繊維層の外表面から重力方向に流動・落下することを促進させる処理を含む、製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の製造方法であって、
前記第１処理は、流体の噴射により、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂に外力を加えて、前記熱硬化性樹脂を前記繊維層から離脱させる処理を含む、製造方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂を溶融可能な溶剤を、前記繊維層の表面に塗布することにより、前記熱硬化性樹脂の流動を促進させる処理を含む、製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を含む、製造方法。
【請求項９】
請求項４から請求項７のいずれか一項に従属する請求項８に記載の製造方法であって、
前記第２処理は、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記熱硬化性樹脂が、前記第１の粘度よりも高い所定の第２の粘度になった後に実行される、製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を含む、製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法であって、
前記第３処理は、少なくとも、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後のタイミングで実行される、製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１記載の製造方法であって、
前記第３処理は、
（ｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向にあるときの第１のタイミングと、
（ｉｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後の第２のタイミングと、
（ｉｉｉ）前記第２のタイミングのときより前記熱硬化性樹脂の粘度が高くなった後の第３のタイミングと、
に実行される、製造方法。
【請求項１３】
請求項９に従属する請求項１０記載の製造方法であって、
前記第３処理が、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記第２処理の実行を開始する前のタイミングと、前記熱硬化性樹脂が前記第２の粘度になった後のタイミングと、に実行される、製造方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、サイズが小さく膜厚が厚い気泡を除去するための処理と、サイズが大きく膜厚が薄い気泡を除去するための処理と、がそれぞれ異なる期間に実行される処理である、製造方法。
【請求項１５】
高圧ガスタンクの製造装置であって、
熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、
前記熱硬化処理部が、前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維強化層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する気泡抑制処理部と、
を備え、
前記気泡抑制処理部は、前記複数の段階で実行する前記気泡抑制処理として、同じ種類の処理を複数の期間に分けて断続的に実行する処理、または、異なる種類の処理を開始時期の異なる複数の期間にそれぞれ実行する処理を実行する、製造装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の製造装置であって、
前記複数の期間は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の製造装置であって、
前記熱硬化処理部は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する処理決定部を備える、製造装置。
【請求項１８】
請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を実行する、製造装置。
【請求項１９】
請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を実行する流体噴射部を備える、製造装置。
【請求項２０】
請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を実行する消泡剤塗布部を備える、製造装置。
【請求項２１】
請求項１５から請求項２０のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、サイズが小さく膜厚が厚い気泡を除去するための処理と、サイズが大きく膜厚が薄い気泡を除去するための処理と、をそれぞれ異なる期間実行する、製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【図１】ＦＷ法による高圧ガスタンクの製造工程の手順を示す説明図。
【図２】タンク容器の準備工程を説明するための模式図。
【図３】熱硬化処理を実行する熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図４】熱硬化処理中における気泡の発生のメカニズムを詳細に説明するための模式図。
【図５】樹脂被膜に発生した気泡を撮影した画像を示す説明図。
【図６】熱硬化処理中における厚膜細気泡と薄膜大気泡の発生期間を説明するための説明図。
【図７】熱硬化処理装置において気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図。
【図８】第１の気泡抑制処理を説明するための模式図。
【図９】第１の気泡抑制処理において実行されるエア噴付部による処理を説明するための模式図。
【図１０】第２の気泡抑制処理を説明するための模式図。
【図１１】気泡抑制処理によるタンク容器表層の状態の変化を説明するための説明図。
【図１２】他の構成例としての熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図１３】第２実施例としての熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図１４】第２実施例の熱硬化処理装置において気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図。
【図１５】第２実施例の気泡抑制処理による、タンク容器表層の状態の変化を説明するための説明図。
【図１６】第３実施例としての熱硬化処理装置の構成を示す概略図。
【図１７】第３実施例の熱硬化処理装置において気泡抑制処理が実行されるタイミングを説明するための説明図。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図５（Ａ），（Ｂ）は、樹脂被膜２３の外表面に析出した気泡２６を撮影した画像である。本発明の発明者は、樹脂被膜２３に発生する気泡２６は、図５（Ａ），（Ｂ）に示した２つの種類の気泡に分類することができることを見出した。図５（Ａ）の気泡は、サイズが比較的細かく、膜厚が厚い気泡であり、房状に密集して発生する。一方、図５（Ｂ）の気泡は、サイズが比較的大きく、膜厚が薄い気泡である。以後、本明細書では、図５（Ａ）のタイプの気泡を「厚膜細気泡」と呼び、図５（Ｂ）のタイプの気泡を「薄膜大気泡」と呼ぶ。本発明の発明者は、これらの厚膜細気泡と薄膜大気泡とは、熱硬化処理中において発生する期間が、それぞれ異なることを見出した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図６は、熱硬化処理中における、厚膜細気泡と薄膜大気泡の発生期間を説明するための説明図である。図６には、本発明者が実験によって得た、熱硬化処理中におけるタンク容器１０の温度（タンク温度）の変化と、熱硬化性樹脂２２の粘度（樹脂粘度）の変化の関係を示すグラフを図示してある。図６のグラフには、横軸を熱硬化処理開始後の経過時間とし、２つの縦軸をそれぞれタンク温度および樹脂粘度として、タンク温度の時間変化を示すグラフＧＴを実線で示し、樹脂粘度の時間変化を示すグラフＧＶを破線で図示してある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
図１５は、第２実施例の気泡抑制処理による、タンク容器１０の表層の状態の変化を説明するための説明図である。図１５（Ａ）は、消泡剤による気泡抑制処理を省略して熱硬化処理を実行したときのタンク容器１０の表層の画像であり、図１５（Ｂ）は、熱硬化処理中に、上述した３段階の消泡剤塗布による気泡抑制処理を実行したときのタンク容器１０の表層の画像である。これらの画像が示すように、第２実施例の気泡抑制処理によって、タンク容器１０の外表面における、気泡２６による凹凸の発生が抑制された。特に、この第２実施例の気泡抑制処理では、タンク容器１０の表層において薄膜大気泡が破泡した痕跡が低減された。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
ここで、第１実施例の熱硬化処理装置１００では、タンク容器１０の回転速度の制御と、エア噴付部１３０によるエアの噴き付けとを、所定のタイミングで段階的に実行する気泡抑制処理を実行していた。この気泡抑制処理は、特に、厚膜細気泡の抑制に対して有効であった。一方、第２実施例の熱硬化処理装置１００Ａでは、熱硬化処理中に消泡剤を複数段階に渡って塗布する気泡抑制処理を実行していた。この気泡抑制処理は、特に、薄膜大気泡の痕跡を低減することに対して有効であった。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
第３実施例の熱硬化処理装置１００Ｂでは、第１実施例と第２実施例のそれぞれにおいて実行されていた気泡抑制処理を組み合わせた処理を、複数の段階で実行することにより、厚膜細気泡および薄膜大気泡の両方の発生を効果的に抑制する。具体的には、以下のように気泡抑制処理を実行する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
熱硬化処理装置では、熱硬化性樹脂２２の状態を、例えば、光学的に検出するものとしても良いし、超音波などの所定の波動をタンク容器１０に反射させることにより検出するものとしても良い。そして、気泡抑制処理は、例えば、以下のように、熱硬化性樹脂２２の状態に応じて決定されるものとしても良い。
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月24日(2014.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を準備する工程と、
（ｂ）前記タンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記繊維強化樹脂層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する工程と、
を備え、
前記気泡抑制処理は、少なくとも、回転している前記タンク容器の回転速度を変更する第１種類の処理と、流体を前記タンク容器に噴射する第２種類の処理と、消泡剤を前記タンク容器に塗布する第３種類の処理の３種類の処理のうちの少なくとも１つの種類の処理を含み、
前記複数の段階で実行される前記気泡抑制処理は、前記３種類の処理のうちの同じ種類の処理を不連続な複数の期間にそれぞれ実行する処理、または、前記３種類の処理のうちの異なる種類の複数の処理を開始時期の異なる複数の期間にそれぞれ実行する処理である、製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法であって、
前記複数の期間は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する工程を含む、製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を含む、製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法であって、
前記熱硬化処理は、加熱中の前記タンク容器を、所定の回転速度で回転させる処理を含み、
前記第１処理は、前記第１種類の処理であり、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度である第１の粘度となったときに、前記タンク容器の回転速度を低下させて、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂が、重力によって、前記繊維層の外表面から重力方向に流動・落下することを促進させる処理を含む、製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の製造方法であって、
前記第１処理は、流体の噴射により、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂に外力を加えて、前記熱硬化性樹脂を前記繊維層から離脱させる処理を含む、製造方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第１処理は、前記熱硬化性樹脂を溶融可能な溶剤を、前記繊維層の表面に塗布することにより、前記熱硬化性樹脂の流動を促進させる処理を含む、製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第２種類の処理は、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を含む、製造方法。
【請求項９】
請求項４から請求項７のいずれか一項に従属する請求項８に記載の製造方法であって、
前記第２処理は、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記熱硬化性樹脂が、前記第１の粘度よりも高い所定の第２の粘度になった後に実行される、製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第３種類の処理は、前記消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を含む、製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法であって、
前記第３処理は、少なくとも、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後のタイミングで実行される、製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１記載の製造方法であって、
前記第３処理は、
（ｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向にあるときの第１のタイミングと、
（ｉｉ）前記熱硬化性樹脂の粘度の変化が下降傾向から上昇傾向に移行した後の第２のタイミングと、
（ｉｉｉ）前記第２のタイミングのときより前記熱硬化性樹脂の粘度が高くなった後の第３のタイミングと、
に実行される、製造方法。
【請求項１３】
請求項９に従属する請求項１０記載の製造方法であって、
前記第３処理が、前記第１処理の実行を開始した後であって、前記第２処理の実行を開始する前のタイミングと、前記熱硬化性樹脂が前記第２の粘度になった後のタイミングと、に実行される、製造方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、サイズが小さく膜厚が厚い気泡を除去するための処理と、サイズが大きく膜厚が薄い気泡を除去するための処理と、がそれぞれ異なる期間に実行される処理である、製造方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記気泡抑制処理は、前記複数の期間のそれぞれにおいて前記繊維強化樹脂層の全体を処理対象として実行される、製造方法。
【請求項１６】
高圧ガスタンクの製造装置であって、
熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、
前記熱硬化処理部が、前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維強化層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する気泡抑制処理部と、
前記気泡抑制処理は、少なくとも、回転している前記タンク容器の回転速度を変更する第１種類の処理と、流体を前記タンク容器に噴射する第２種類の処理と、消泡剤を前記タンク容器に付着させる第３種類の処理の３種類の処理のうちの少なくとも１つの種類の処理を含み、
を備え、
前記気泡抑制処理部は、前記複数の段階で実行する前記気泡抑制処理として、前記３種類の処理のうちの同じ種類の処理を不連続な複数の期間にそれぞれ実行する処理、または、前記３種類の処理のうちの異なる複数の種類の処理を開始時期の異なる複数の期間にそれぞれ実行する処理を実行する、製造装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の製造装置であって、
前記複数の期間は、前記熱硬化性樹脂の粘度の変化に応じて予め設定されている、製造装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の製造装置であって、
前記熱硬化処理部は、前記熱硬化性樹脂の状態を検出して、前記状態に応じて、前記気泡抑制処理の内容を決定する処理決定部を備える、製造装置。
【請求項１９】
請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記熱硬化性樹脂が所定の粘度となったときに、前記繊維層の外表面に溶出する前記熱硬化性樹脂を、外力によって、前記タンク容器からの脱落させる第１処理を実行する、製造装置。
【請求項２０】
請求項１６から請求項１９のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記第２種類の処理として、前記繊維層の外表面に溶出した前記熱硬化性樹脂中に発生した気泡を、流体の噴射によって破泡させる第２処理を実行する流体噴射部を備える、製造装置。
【請求項２１】
請求項１６から請求項２０のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記第３種類の処理として、消泡剤としての樹脂溶液を、前記熱硬化性樹脂層の表面に塗布する第３処理を実行する消泡剤塗布部を備える、製造装置。
【請求項２２】
請求項１６から請求項２１のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、サイズが小さく膜厚が厚い気泡を除去するための処理と、サイズが大きく膜厚が薄い気泡を除去するための処理と、をそれぞれ異なる期間実行する、製造装置。
【請求項２３】
請求項１６から請求項２２のいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記気泡抑制処理部は、前記複数の期間のそれぞれにおいて前記気泡抑制処理を前記繊維強化樹脂層の全体を処理対象として実行する、製造装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
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。
本発明の第１の形態は、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強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を準備する工程と、
（ｂ）前記タンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理を実行しつつ、前記繊維強化樹脂層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する工程と、
を備え、
前記気泡抑制処理は、少なくとも、回転している前記タンク容器の回転速度を変更する第１種類の処理と、流体を前記タンク容器に噴射する第２種類の処理と、消泡剤を前記タンク容器に塗布する第３種類の処理の３種類の処理のうちの少なくとも１つの種類の処理を含み、
前記複数の段階で実行される前記気泡抑制処理は、前記３種類の処理のうちの同じ種類の処理を不連続な複数の期間にそれぞれ実行する処理、または、前記３種類の処理のうちの異なる種類の複数の処理を開始時期の異なる複数の期間にそれぞれ実行する処理である製造方法である。
本発明の第２の形態は、高圧ガスタンクの製造装置であって、
熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を巻き付けることにより形成された繊維層を外表面に有するタンク容器を加熱して、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する熱硬化処理部と、
前記熱硬化処理部が、前記タンク容器を加熱しているときに、前記繊維強化層中に気泡が生成されることを抑制するための気泡抑制処理を複数の段階で実行する気泡抑制処理部と、
前記気泡抑制処理は、少なくとも、回転している前記タンク容器の回転速度を変更する第１種類の処理と、流体を前記タンク容器に噴射する第２種類の処理と、消泡剤を前記タンク容器に付着させる第３種類の処理の３種類の処理のうちの少なくとも１つの種類の処理を含み、
を備え、
前記気泡抑制処理部は、前記複数の段階で実行する前記気泡抑制処理として、前記３種類の処理のうちの同じ種類の処理を不連続な複数の期間にそれぞれ実行する処理、または、前記３種類の処理のうちの異なる複数の種類の処理を開始時期の異なる複数の期間にそれぞれ実行する処理を実行する、製造装置である。
【国際調査報告】
2013057753.tif 000020
2013057753.tif 000021
2013057753.tif 000022
2013057753.tif 000023