(57)【要約】【課題】より高い強度の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】複数の単繊維からなる炭素繊維束を繊維長方向に搬送しながら樹脂を含浸させ、含浸させた樹脂を硬化させて成形する炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、炭素繊維束に対して開繊を実行する開繊工程と、開繊された炭素繊維束にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、プラズマ処理された炭素繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程と、を有する、炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単繊維からなる炭素繊維束を繊維長方向に搬送しながら樹脂を含浸させ、含浸させた前記樹脂を硬化させて成形する炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記炭素繊維束に対して開繊を実行する開繊工程と、
前記開繊された前記炭素繊維束にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
前記プラズマ処理された前記炭素繊維束に前記樹脂を含浸させる樹脂含浸工程と、
を有する、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記開繊工程における開繊後の前記炭素繊維束の幅である開繊幅を、前記炭素繊維束の搬送速度に応じて調節する、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記開繊幅を、前記炭素繊維束の搬送速度が大きいほど大きくする、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記プラズマ処理工程において前記炭素繊維束に照射するプラズマの強度であるプラズマ強度を、前記炭素繊維束の搬送速度に応じて調節する、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記プラズマ強度を、前記炭素繊維束の搬送速度の大きさにかかわらず前記炭素繊維束に照射されるプラズマ照射量が略一定に保たれるように調節する、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記炭素繊維束の搬送速度が所定の閾値未満である場合には、前記炭素繊維束の搬送速度が大きいほど前記開繊幅を大きくし、
前記炭素繊維束の搬送速度が前記閾値以上である場合には、前記炭素繊維束の搬送速度が大きいほど前記プラズマ強度を大きくする、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記閾値は、前記プラズマ処理におけるプラズマを照射可能な領域の大きさから定まる前記開繊幅の上限値に基づいて設定される、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項２〜７の何れか１項に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
搬送される前記炭素繊維束の張力を、前記炭素繊維束の搬送速度に応じて調節する、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法であって、
前記炭素繊維束の搬送速度が所定の閾値未満である場合には、前記炭素繊維束の張力を略一定に維持し、
前記炭素繊維束の搬送速度が前記閾値以上である場合には、前記炭素繊維束の搬送速度が大きいほど前記炭素繊維束の張力を大きくする、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。
【請求項１０】
複数の単繊維からなる炭素繊維束を繊維長方向に搬送しながら樹脂を含浸させ、含浸させた前記樹脂を硬化させて成形する炭素繊維強化プラスチック構造体を製造する炭素繊維強化プラスチック構造体の製造装置であって、
搬送される前記炭素繊維束の張力を調節する張力調節装置と、
前記炭素繊維束に対して開繊を実行する開繊装置と、
前記開繊された前記炭素繊維束にプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置と、
前記プラズマ処理された前記炭素繊維束に前記樹脂を含浸させる樹脂含浸装置と、
前記炭素繊維束の搬送速度に応じて、前記張力調節装置、前記開繊装置、及び前記プラズマ処理装置を制御するコントローラと、
を有する、
炭素繊維強化プラスチック構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維強化プラスチック構造体（CFRP：carbon fiber reinforced plastic）は、例えば、航空機、自動車用材料、及びスポーツ用品等の種々の分野で用いられている。
【０００３】
ＣＦＲＰ構造体の一例として、内部に高圧のガス又は液体を貯蔵する高圧タンクが挙げられる。例えば、特許文献１では、燃料電池車両に搭載されるＣＦＲＰ構造体としての高圧タンク（水素タンク）の製造方法が提案されている。特許文献１の製造方法では、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて、樹脂製等のライナーの外側に巻き付け、熱硬化性樹脂を硬化させることによって、当該ライナーの外側をＣＦＲＰで補強して水素タンクを製造する。
【０００４】
特許文献１では、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させるにあたり、複数の炭素繊維を所定密度で集合させてなる炭素繊維束（ロービング）をローラーの回転で引き出し繊維長方向に移動させながら、当該炭素繊維束に熱硬化樹脂を含浸させるいわゆるフィラメントワインディング法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１２４８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記フィラメントワインディング法において、ＣＦＲＰ構造体の強度を保つ上で、炭素繊維束を構成する各炭素繊維に適切に樹脂を含浸させることが重要であるが、上記特許文献１の等の従来の方法では炭素繊維束を移動させながら樹脂を含浸させるため、ローラーの送り速度や炭素繊維束の厚さ等の条件によっては必ずしも十分に樹脂を含浸させることができずに、製造されるＣＦＲＰ構造体の強度に影響を与えることが考えられる。
【０００７】
また、燃料電池車両に搭載されるＣＦＲＰ構造体としての水素タンクなどおいては、内部に水素ガスを高圧状態で充填するので、その強度を可能な限り高くすることが望まれる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高い強度で炭素繊維強化プラスチック構造体を製造し得る製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様によれば、複数の単繊維からなる炭素繊維束を繊維長方向に搬送しながら樹脂を含浸させ、含浸させた樹脂を硬化させて成形する炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法が提供される。この製造方法は、炭素繊維束に対して開繊を実行する開繊工程と、開繊された炭素繊維束にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、プラズマ処理された炭素繊維束に樹脂を含浸させる樹脂含浸工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、開繊及びその後のプラズマ処理を実行することで、より高い強度で炭素繊維強化プラスチック構造体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態における高圧タンク製造装置の構成を説明する図である。
【図２】図２は、開繊前後の炭素繊維束の変化を説明する図である。
【図３】図３は、プラズマ処理装置の構成を説明する図である。
【図４】図４は、本実施形態の高圧タンク製造方法の流れを説明するフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、未開繊の炭素繊維束に対するプラズマ照射の態様を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、開繊後の炭素繊維束に対するプラズマ照射の態様を説明する図である。
【図６】図６は、第２実施形態における搬送速度に応じた開繊幅、プラズマ強度、及びプラズマ照射量の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、第３実施形態における搬送速度に応じた開繊幅、プラズマ強度、プラズマ照射量、テンション、及び樹脂含浸量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照し、本発明の第１実施形態について説明する。なお、本実施形態では、ＣＦＲＰ構造体の一例である高圧タンクの製造方法について説明するが、本発明に係るＣＦＲＰ構造体の製造方法は、高圧タンクの製造方法に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態における高圧タンク製造装置の構成を説明する図である。
【００１４】
図示のように、高圧タンク製造装置１０は、ロービング１２と、テンション調節装置１４と、開繊装置１６と、プラズマ処理装置１８と、樹脂含浸装置２０と、ライナー２２と、コントローラ２４と、を有する。
【００１５】
ロービング１２は、炭素繊維束Ｃｆｂをボビンに巻回することで構成されている。炭素繊維束Ｃｆｂは、所定繊維径（例えば７μｍ程度）の単繊維Ｃｆを多数（例えば１〜２万本以上）束ねて構成される。炭素繊維としては、例えばレーヨン系炭素繊維、ポリアクリルニトリル系炭素繊維、又はピッチ系炭素繊維等を用いることができる。
【００１６】
ロービング１２は、転がり抵抗を任意に調節し得るブレーキローラ１４ａに支持され、炭素繊維束Ｃｆｂを搬送する方向（図の時計周り）に回転可能に構成されている。すなわち、本実施形態では、ブレーキローラ１４ａがテンション調節装置１４の一部として機能している。
【００１７】
テンション調節装置１４は、搬送する炭素繊維束Ｃｆｂの張力を調節する装置である。具体的に、テンション調節装置１４は、ブレーキローラ１４ａと、複数のガイドローラ１４ｂと、を有している。ブレーキローラ１４ａは、コントローラ２４からの指令信号に基づいてその転がり抵抗（ブレーキ力）が調節可能に構成されており、当該転がり抵抗の調節で炭素繊維束Ｃｆｂに対する張力（以下では、単に「テンションＦ」とも記載する）を調節することができる。ガイドローラ１４ｂは、炭素繊維束Ｃｆｂを開繊装置１６へ搬送する方向にガイドする。
【００１８】
開繊装置１６は、搬送中の炭素繊維束Ｃｆｂに空気を吹き付けるエアガン等の空気噴射部１６ａを有する。この空気の吹き付けにより、炭素繊維束Ｃｆｂを構成する単繊維Ｃ中に空気を通過させることで、炭素繊維束Ｃｆｂを所定幅に拡げて、炭素繊維束Ｃｆｂの厚みを薄くすることができる。
【００１９】
図２は、開繊装置１６による開繊前後の炭素繊維束Ｃｆｂの変化を説明する図である。なお、図２では、搬送方向と直交する方向の炭素繊維束Ｃｆｂの概略断面を示している。図に示す開繊装置１６による開繊によって、炭素繊維束Ｃｆｂはその幅が広がり、厚さが減少する。例えば、開繊装置１６による開繊によって、幅約１０ｍｍで厚さ約０．２ｍｍの炭素繊維束Ｃｆｂが、幅３０〜５０ｍｍ、厚さ約０．０５ｍｍとなる。以下では、開繊装置１６による開繊の後の炭素繊維束Ｃｆｂを「開繊幅Ｏｗ」と記載する。
【００２０】
すなわち、開繊装置１６による開繊で炭素繊維束Ｃｆｂを構成する単繊維Ｃｆの相互距離（以下では、「繊維間距離Ｌ」とも記載する）が、広がることとなる。
【００２１】
また、本実施形態では、開繊幅Ｏｗは、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖ及び空気噴射部１６ａによる噴射空気の流速により調節することができる。特に、空気噴射部１６ａは、コントローラ２４からの指令信号に基づいて、噴射空気の流速を任意に調節可能となるように構成されている。すなわち、コントローラ２４は、開繊前の炭素繊維束Ｃｆｂを構成する単繊維Ｃｆの本数、厚さ、幅、及び搬送速度Ｖ等の種々の条件に応じて、所望の開繊幅Ｏｗに応じた空気噴射部１６ａによる噴射空気の目標流速を演算し、これに応じて噴射空気の流速を制御することで、炭素繊維束Ｃｆｂの開繊幅Ｏｗを所望の開繊幅Ｏｗに調節することができる。
【００２２】
なお、例えば炭素繊維束Ｃｆｂに効率的に所望の流速の空気を吹き付けることができるように、空気噴射部１６ａに対して炭素繊維束Ｃｆｂを挟んだ反対側から、コントローラ２４の指令に応じて任意の吸引力で空気を吸引可能な吸気ポンプ等の空気吸引装置を配置しても良い。
【００２３】
プラズマ処理装置１８は、開繊された炭素繊維束Ｃｆｂにプラズマを照射する。
【００２４】
図３は、プラズマ処理装置１８の構成を説明する図である。図示のように、プラズマ処理装置１８は、複数（図では３つ）の放電電極２６及び対向電極２８と、それぞれの放電電極２６及び対向電極２８に設けられる交流電源２５と、それぞれの放電電極２６と対向電極２８の間に窒素等の不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射部３０と、を有している。
【００２５】
図に示すプラズマ処理装置１８では、交流電源２５から放電電極２６に高周波電圧を印加することで、当該放電電極２６と接地側の対向電極２８との間の空気に含まれる酸素やオゾン等の分子が電離したプラズマ（酸素プラズマ等）が発生する。
【００２６】
そして、発生したプラズマは、不活性ガス噴射部３０から噴射された不活性ガスにより複数の微細な貫通孔を有する微細孔部３２を介してプラズマ噴射口３４に誘導され、プラズマ噴射口３４から炭素繊維束Ｃｆｂに照射される。
【００２７】
プラズマ噴射口３４は、炭素繊維束Ｃｆｂの幅方向に沿って所定幅（例えば２５ｍｍ）に亘っている。以下では、このプラズマ噴射口３４の炭素繊維束Ｃｆｂの幅方向に沿った幅を「プラズマ幅」とも記載する。
【００２８】
このプラズマ処理装置１８では、酸素プラズマ（酸素ラジカル）が炭素繊維束Ｃｆｂに照射されることで、当該酸素ラジカルが炭素繊維束Ｃｆｂの表面の水素原子や炭素原子と結合して水酸基やアルデヒド基等の炭素由来の官能基を生成する。これにより、炭素繊維束Ｃｆｂの表面が改質されることとなる。
【００２９】
このようにプラズマ照射によって炭素繊維束Ｃｆｂの物性が改質されることで、樹脂含浸装置２０により含浸される樹脂との化学結合が促進される。結果として、樹脂硬化後の炭素繊維束Ｃｆｂの強度が向上する。
【００３０】
また、プラズマ処理装置１８によって炭素繊維束Ｃｆｂに照射するプラズマの強度（以下では、単に「プラズマ強度Ｃｐ」とも記載する）は、コントローラ２４により制御される。具体的に、コントローラ２４は、交流電源２５から放電電極２６に印加される電圧の大きさ及び周波数、及び不活性ガス噴射部３０からの不活性ガスの流速等を制御することで、プラズマ強度Ｃｐを任意に制御することができる。
【００３１】
樹脂含浸装置２０は、プラズマ処理装置１８によってプラズマ処理された炭素繊維束Ｃｆｂに熱硬化性樹脂を含浸させる装置である。
【００３２】
具体的に、樹脂含浸装置２０は、樹脂容器４０と、樹脂容器４０内の樹脂溶液を炭素繊維束Ｃｆｂに接触させるメインローラ４２と、メインローラ４２に付着している樹脂を均一にする樹脂均し機４３と、ガイドローラ４４ａ，４４ｂと、を有している。
【００３３】
樹脂容器４０は、炭素繊維束Ｃｆｂに含浸させるマトリックス樹脂の溶液が貯留されている。このマトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂である。なお、エポキシ樹脂としては、例えば、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン類を有効成分とするエポキシ樹脂が用いられる。
【００３４】
メインローラ４２は、一部分が樹脂容器４０内の樹脂溶液に浸漬されるように配置され、炭素繊維束Ｃｆｂに接触しつつ炭素繊維束Ｃｆｂの搬送方向に沿って回転（図１では、時計回り）するように構成されている。
【００３５】
樹脂均し機４３は、炭素繊維束Ｃｆｂとメインローラ４２が接触する部分の上流で、メインローラ４２の表面に接触するように構成されている。すなわち、樹脂均し機４３は、メインローラ４２が樹脂溶液に浸漬してその表面に付着した樹脂を、該メインローラ４２が炭素繊維束Ｃｆｂに接触する前の段階で均一にさせる装置である。
【００３６】
ガイドローラ４４ａ，４４ｂは、メインローラ４２と炭素繊維束Ｃｆｂが好適に接触するように、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送方向にガイドするローラーである。
【００３７】
ライナー２２は、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送方向に沿って巻き取る方向（図１では、時計回り）に任意の回転速度で回転可能なシャフト２３に支持され、当該シャフト２３の回転に伴い回転する。したがって、シャフト２３の回転でライナーの周囲に炭素繊維束Ｃｆｂを巻き付けることができ、高圧タンクの基本構造を得ることができる。
【００３８】
ライナー２２は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂材料などで構成される。ライナー２２を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、及びフッ素樹脂等が挙げられる。また、ライナー２２を構成する熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やポリウレタン等が挙げられる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、シャフト２３は、コントローラ２４の指令信号に基づいてその回転速度が調節される。そして、シャフト２３の回転により、炭素繊維束Ｃｆｂが搬送方向に駆動される。すなわち、シャフト２３の回転速度が炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖに相当し、コントローラ２４により搬送速度Ｖの調節が可能である。
【００４０】
コントローラ２４は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたコンピュータ、特にマイクロコンピュータで構成される。
【００４１】
そして、コントローラ２４は、上記ＣＰＵ等の各ハードウェア要素によって、テンション調節装置１４のブレーキローラ１４ａのブレーキ力（テンションＦ）、開繊装置１６の空気噴射部１６ａからの空気の流速等（開繊幅Ｏｗ）、プラズマ処理装置１８の交流電源２５の電圧の大きさ及び周波数や不活性ガスの噴射流速（プラズマ強度Ｃｐ）、及びシャフト２３の回転速度（搬送速度Ｖ）を制御することができるようにプログラムされている。
【００４２】
上記各構成を有する高圧タンク製造装置１０を用いた実行される高圧タンク製造方法の流れを説明する。
【００４３】
図４は、本実施形態の高圧タンク製造方法の流れを説明するフローチャートである。なお、本実施形態では、コントローラ２４により、搬送速度Ｖを予め固定値に設定する。
【００４４】
図示のように、ステップＳ１０１において、開繊装置１６によって炭素繊維束Ｃｆｂに開繊工程を実行する。具体的に、コントローラ２４は、搬送速度Ｖに応じた所望の開繊幅Ｏｗとなるように開繊装置１６を制御して開繊を行う。なお、開繊幅Ｏｗは、プラズマ照射及び樹脂の含浸を適切に実行する観点から定められる。
【００４５】
ステップＳ１０２において、開繊された炭素繊維束Ｃｆｂにプラズマ処理を施すプラズマ処理工程を実行する。
【００４６】
ステップＳ１０３において、プラズマ処理された炭素繊維束Ｃｆｂに樹脂を含浸させる樹脂含浸工程を実行する。具体的には、上述のように、樹脂含浸装置２０によって炭素繊維束Ｃｆｂに樹脂を含浸させる。
【００４７】
ステップＳ１０４において、樹脂を含浸させた炭素繊維束Ｃｆｂをライナー２２に巻き取り積層して、加熱処理等の所定の硬化処理を行う。これにより、ライナー２２の周囲に補強層としての炭素繊維層が巻回されたＣＦＲＰ構造体としての高圧タンクが成形される。
【００４８】
したがって、本実施形態の高圧タンクの製造方法では、ステップＳ１０１の開繊工程で炭素繊維束Ｃｆｂを開繊することで、当該炭素繊維束Ｃｆｂを構成する複数の単繊維Ｃｆの間の相互距離が広がり、且つ炭素繊維束Ｃｆｂの厚さも減少する。これにより、ステップＳ１０３の樹脂含浸工程において単繊維Ｃｆの間に樹脂がより浸透しやすくなるため、各単繊維Ｃｆに樹脂をより確実に含浸させることができる。したがって、樹脂の含浸が不十分であることに起因するボイドの発生等によって、完成品である高圧タンクの強度が低下することが抑制される。
【００４９】
また、ステップＳ１０２のプラズマ処理工程では、開繊によって単繊維Ｃｆの間の相互距離が広がり、且つ炭素繊維束Ｃｆｂの厚さが減少した状態の炭素繊維束Ｃｆｂにプラズマ処理が行われる。これにより、プラズマ処理のプラズマ照射効率も高めることができる。これについてより具体的に説明する。
【００５０】
図５Ａは、未開繊の炭素繊維束に対するプラズマ照射の態様を説明する図である。また、図５Ｂは、開繊後の炭素繊維束に対するプラズマ照射の態様を説明する図である。
【００５１】
先ず、図５Ａに示す未開繊の炭素繊維束Ｃｆｂは、単繊維Ｃｆがまとまって断面略円形を構成するように密集している。
【００５２】
したがって、プラズマ処理で照射されるプラズマ（図の矢印で示す）は、当該円形の周にあたる表面部分、特にプラズマ噴射口３４側の表面部分にあたる領域Ａに存在する単繊維Ｃｆには一定量は照射されるものの、他の部分では十分な照射量が確保されない。
【００５３】
特に、上記略円形の炭素繊維束Ｃｆｂの中心に近い部分に存在する単繊維Ｃｆは、プラズマが炭素繊維束Ｃｆｂの表面部分の単繊維Ｃｆに阻まれるため、十分な照射量を確保することがより難しい。
【００５４】
一方で、図５Ｂに示す開繊後の炭素繊維束Ｃｆｂでは、未開繊の状態と比較して薄く幅広な形状となり、単繊維Ｃｆの間の相互距離が広がり且つ厚さが減少している。したがって、開繊後の炭素繊維束Ｃｆｂは、照射されるプラズマ（図の矢印で示す）が、表面の単繊維Ｃｆに十分に照射されつつも、表面の単繊維Ｃｆの間を通過して、プラズマ噴射口３４に対して反対側に存在する単繊維Ｃｆにも十分に照射されることとなる。これにより、プラズマの照射効率が向上する。結果として、プラズマ処理の効率が向上することとなり、完成品である高圧タンクの強度を高めることができる。また、上述のように単繊維Ｃｆの間の相互距離が広がることで、樹脂含浸装置２０による樹脂の含浸も好適に実行することができる。
【００５５】
したがって、本実施形態の高圧タンクの製造方法では、開繊工程における炭素繊維束Ｃｆｂの開繊で、炭素繊維束Ｃｆｂにより好適に樹脂を含浸させることができるとともに、その後のプラズマ処理のプラズマ照射効率も高めることができるので、得られる高圧タンクの強度の向上を図ることができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、開繊によって炭素繊維束Ｃｆｂの厚さが減少していることによって、高圧タンクの補強層として要求される厚さを得るために、ライナー２２に対する炭素繊維束Ｃｆｂの巻数が増大することとなる。すなわち、最終的に得られる高圧タンクにおいては、同じ厚さの補強層であっても、幅広で薄肉の炭素繊維束Ｃｆｂがライナー２２に対してより多く巻回されている状態となる。これにより、例えば、高圧タンクの補強層にクラックを発生させ得る何らかの事象が生じた場合においても、当該クラックの進展を各炭素繊維束Ｃｆｂの境界でせき止めることができる。結果として、クラックが発生してもその長さを短く抑えることができるので、高圧タンクの強度の向上により一層資することとなる。
【００５７】
以上説明した本実施形態における炭素繊維強化プラスチック構造体としての高圧タンクの製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５８】
本実施形態によれば、複数の単繊維Ｃｆからなる炭素繊維束Ｃｆｂを繊維長方向に搬送しながら樹脂を含浸させ、含浸させた樹脂を硬化させて成形する炭素繊維強化プラスチック構造体としての高圧タンクの製造方法が提供される。
【００５９】
この高圧タンクの製造方法は、炭素繊維束Ｃｆｂに対して開繊を実行する開繊工程（図４のステップＳ１０１）と、開繊された炭素繊維束Ｃｆｂにプラズマ処理を施すプラズマ処理工程（図４のステップＳ１０２）と、プラズマ処理された炭素繊維束Ｃｆｂに樹脂を含浸させる樹脂含浸工程（ステップＳ１０３）と、を有する。
【００６０】
これによれば、開繊工程で炭素繊維束Ｃｆｂを開繊することで、樹脂含浸工程における炭素繊維束Ｃｆｂへの樹脂の含浸をより好適に行うことができるとともに、その後のプラズマ処理におけるプラズマ照射効率も高めることができる。
【００６１】
したがって、樹脂の含浸が不十分であることに起因するボイドの発生等による高圧タンクの強度低下を抑制できるとともに、炭素繊維束Ｃｆｂを構成する各単繊維Ｃｆにより確実にプラズマを照射することができる。結果として、得られる高圧タンクの強度をより向上させることができる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、開繊によって炭素繊維束Ｃｆｂの厚さが減少していることによって、高圧タンクの補強層として要求される厚さを得るために、炭素繊維束Ｃｆｂの巻数が増大することとなる。すなわち、最終的に得られる高圧タンクにおいては、同じ厚さの炭素繊維層であっても、幅広で薄肉の炭素繊維束Ｃｆｂがより多く巻回されている状態となるので、当該高圧タンクの強度がより向上することとなる。
【００６３】
また、本実施形態の高圧タンクの製造方法は、複数の単繊維Ｃｆからなる炭素繊維束Ｃｆｂを繊維長方向に搬送しながら樹脂を含浸させ、該樹脂含浸後に成形して高圧タンクを製造する高圧タンク製造装置１０により実行される。
【００６４】
この高圧タンク製造装置１０は、搬送される炭素繊維束ＣｆｂのテンションＦを調節する張力調節装置としてのテンション調節装置１４と、炭素繊維束Ｃｆｂに対して開繊を実行する開繊装置１６と、開繊された炭素繊維束Ｃｆｂにプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置１８と、プラズマ処理された炭素繊維束Ｃｆｂに樹脂を含浸させる樹脂含浸装置２０と、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖに応じて、テンション調節装置１４、開繊装置１６、プラズマ処理装置１８、及び樹脂含浸装置２０を制御するコントローラ２４と、を有する。
【００６５】
これにより、この高圧タンク製造装置１０により、テンションＦ、開繊幅Ｏｗ、及びプラズマ強度Ｃｐを調節して炭素繊維束Ｃｆｂへのプラズマ照射量Ｐや樹脂含浸量Ｉを好適に制御しつつ、本実施形態の高圧タンクの製造方法を実行することができる。
【００６６】
したがって、例えば、高圧タンクの生産性を向上させるべく、搬送速度Ｖを相対的に高く設定したとしても、当該搬送速度Ｖに応じてプラズマ照射量Ｐ及び樹脂含浸量Ｉを適切に確保することができるので、一定水準の強度を有する高圧タンクを低コストに製造することができる。
【００６７】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、コントローラ２４は、搬送速度Ｖを設定（固定）し、当該搬送速度Ｖに対して、炭素繊維束Ｃｆｂに照射されるプラズマ照射量Ｐが一定となるように開繊幅Ｏｗ及びプラズマ強度Ｃｐを制御する。
【００６９】
ここで、プラズマ照射量Ｐは、下記の式（１）により定められる。
【数１】
2018086808.tif 000003
ただし、Ｃｐはプラズマ強度、Ｌは繊維間距離、ｔｐはプラズマ照射時間、及びＤｆは繊維径を意味する。
【００７０】
ここで、繊維間距離Ｌは、幅方向において隣接する単繊維Ｃｆの間の平均的な間隔を意味する。繊維間距離Ｌは、単繊維Ｃｆの本数Ｎ、開繊後の炭素繊維束Ｃｆｂの厚さＢｂ、及び幅（開繊幅Ｏｗ）から算出することができる。
【００７１】
繊維間距離Ｌは、例えば、炭素繊維束Ｃｆｂの厚さ方向において単繊維Ｃｆは相互に接していて、当該厚さ方向における隣接する単繊維Ｃｆの間の間隔をゼロと仮定すると、以下の式（２）により算出することができる。
【数２】
2018086808.tif 000004
【００７２】
また、式（１）のプラズマ照射時間ｔｐは、搬送速度Ｖに基づいて求めることができる。すなわち、搬送速度Ｖに応じて、炭素繊維束Ｃｆｂがプラズマ処理装置１８におけるプラズマ照射領域（プラズマ噴射口３４のカバー領域）を通過する時間が定まるので、これをプラズマ照射時間ｔｐとすることができる。したがって、搬送速度Ｖが大きくなるほど、プラズマ照射時間ｔｐは短くなる。
【００７３】
したがって、本実施形態では、コントローラ２４は、上記式（１）及び式（２）により定まるプラズマ照射量Ｐが、予め定められる搬送速度Ｖに対して略一定値を取るように、開繊幅Ｏｗ、及びプラズマ強度Ｃｐを調節する。
【００７４】
より詳細には、コントローラ２４は、予め定められる搬送速度Ｖに基づいて、プラズマ照射量Ｐが略一定値となるように、開繊幅Ｏｗの目標値（以下、「目標開繊幅Ｏｗ_ｔ」とも記載する）とプラズマ強度Ｃｐの目標値（以下、「目標プラズマ強度Ｃｐ_ｔ」とも記載する）を定める。そして、コントローラ２４は、開繊幅Ｏｗ及びプラズマ強度Ｃｐが、それぞれ、目標開繊幅Ｏｗ_ｔ及び目標プラズマ強度Ｃｐ_ｔに近づくように、プラズマ処理装置１８及び樹脂含浸装置２０を制御する。
【００７５】
図６は、設定される搬送速度Ｖの大きさに対する開繊幅Ｏｗ、プラズマ強度Ｃｐ、及びプラズマ照射量Ｐの関係を示すグラフである。特に、図６（ａ）は開繊幅Ｏｗを表し、図６（ｂ）はプラズマ強度Ｃｐを表し、図６（ｃ）はプラズマ照射量Ｐを表している。
【００７６】
本実施形態の制御では、設定される搬送速度Ｖに応じて、２つの制御モードＩ及び制御モードＩＩが切り替えられる。コントローラ２４は、制御モードＩと制御モードＩＩの切り替えを、搬送速度Ｖと所定の閾値Ｖｔｈとの大小関係を基準に実行する。
【００７７】
なお、本実施形態において、閾値Ｖｔｈは、制御モードＩにおいてプラズマ照射量Ｐを一定にすべく搬送速度Ｖが大きくなるにつれて大きく設定される目標開繊幅Ｏｗ_ｔが、プラズマ処理装置１８のプラズマ噴射口３４の幅（プラズマを照射可能な幅）に相当する開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに到達する際の搬送速度Ｖの値として定義される。
【００７８】
したがって、コントローラ２４は、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満である場合には、制御モードＩの制御を実行し、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、制御モードＩＩの制御モードを選択する。以下、制御モードＩ及び制御モードＩＩの詳細を説明する。
【００７９】
（ｉ）制御モードＩ
コントローラ２４は、設定される搬送速度Ｖが大きいほど、目標開繊幅Ｏｗ_ｔを大きく定めて開繊幅Ｏｗを大きくする（図６（ａ）参照）。これは、既に説明したように搬送速度Ｖが大きいほどプラズマ照射時間ｔｐが短くなるため、開繊幅Ｏｗを大きくして、炭素繊維束Ｃｆｂに対するプラズマの照射領域を広げプラズマ照射量Ｐを略一定に維持するためである（図６（ｃ）参照）。なお、この場合、目標プラズマ強度Ｃｐ_ｔは略一定値に設定し、プラズマ強度Ｃｐを略一定に保つ（図６（ｂ）参照）。
【００８０】
（ｉｉ）制御モードＩＩ
コントローラ２４は、搬送速度Ｖの大きさにかかわらず目標開繊幅Ｏｗ_ｔを開繊幅上限値Ｏｗｍａｘとして演算する。すなわち、開繊幅Ｏｗを一定値の開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに固定する（図６（ａ）参照）。
【００８１】
ここで、制御モードＩＩでは、制御モードＩのように設定される搬送速度Ｖが大きいほど開繊幅Ｏｗを大きくしてしまうと、開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘを超えることとなる。すなわち、開繊幅Ｏｗがプラズマ処理装置１８のプラズマ噴射口３４の幅を超えてしまうので、炭素繊維束Ｃｆｂがプラズマ照射可能領域を超えて幅方向に広がってしまう。
【００８２】
したがって、本実施形態では、炭素繊維束Ｃｆｂの幅をプラズマ照射可能な幅の範囲内に収めるべく、制御モードＩＩにおいて、コントローラ２４は、搬送速度Ｖの変化にかかわらず、開繊幅Ｏｗを開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに固定する。
【００８３】
一方で、このように開繊幅Ｏｗを固定とすると、設定される搬送速度Ｖが大きくなるにしたがいプラズマ照射時間ｔｐが減少してプラズマ照射量Ｐが減少してしまう。そこで、本実施形態では、この場合もプラズマ照射量Ｐを減少させることなく一定に保つべく、設定される搬送速度Ｖが大きいほどプラズマ強度Ｃｐを大きくする（図６（ｂ）参照）。
【００８４】
以上説明した制御モードＩ及び制御モードＩＩにおける制御によって、搬送速度Ｖの大きさにかかわらず、プラズマ照射量Ｐを所望の一定値に調節することができる（図６（ｃ）参照）。
【００８５】
以上説明した本実施形態における炭素繊維強化プラスチック構造体としての高圧タンクの製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
【００８６】
本実施形態では、開繊工程における開繊後の炭素繊維束の幅である開繊幅Ｏｗを、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖに応じて調節する。これにより、プラズマ処理工程におけるプラズマ照射時間が変化した場合であっても、これに合わせて開繊幅Ｏｗを調節することで、プラズマ照射量Ｐを適切に調節することができる。
【００８７】
特に、本実施形態では、開繊幅Ｏｗを、搬送速度Ｖが大きいほど大きくする。これにより、搬送速度Ｖが相対的に大きく、プラズマ照射時間が相対的に短くなる場合であっても、炭素繊維束Ｃｆｂに対するプラズマ照射領域を広げることができる。結果として、搬送速度Ｖを相対的に大きくしても、所望のプラズマ照射量を確保することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、プラズマ処理工程において炭素繊維束Ｃｆｂに照射するプラズマの強度であるプラズマ強度Ｃｐを、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖに応じて調節する。これにより、搬送速度Ｖが相対的に大きく、プラズマ照射時間ｔｐが相対的に短くなる場合であっても、プラズマ強度Ｃｐを大きくして、プラズマ照射量Ｐを大きくすることができる（式（１）参照）。結果として、搬送速度Ｖを相対的に大きくしても、所望のプラズマ照射量Ｐを確保することができる。
【００８９】
より具体的には、プラズマ強度Ｃｐを、搬送速度Ｖの大きさにかかわらず炭素繊維束Ｃｆｂに照射されるプラズマの量（プラズマ照射量Ｐ）が略一定に保たれるように調節する。すなわち、プラズマ強度Ｃｐを制御してプラズマ照射量Ｐを搬送速度Ｖに依らない略一定値に調節することができる。
【００９０】
より具体的に、本実施形態では、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ未満である場合には、搬送速度Ｖが大きいほど開繊幅Ｏｗを大きくし、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、搬送速度Ｖが大きいほどプラズマ強度Ｃｐを大きくする（図６（ｂ）参照）。
【００９１】
したがって、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満、すなわち開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘ未満の場合（図６の制御モードＩ）は、設定される搬送速度Ｖが大きくなるほど開繊幅Ｏｗを大きくしてプラズマ照射領域を広げ、プラズマ強度Ｃｐを変えることなく所望のプラズマ照射量Ｐを確保することができる（図６（ｃ））。一方で、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上、すなわち開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに到達している場合（図６の制御モードＩＩ）には、設定される搬送速度Ｖが大きいほどプラズマ強度Ｃｐを大きくすることで（図６（ｂ））、開繊幅Ｏｗを開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに固定しつつも所望のプラズマ照射量Ｐを確保することができる（図６（ｃ））。
【００９２】
これにより、任意に設定される搬送速度Ｖに応じて、所望のプラズマ照射量Ｐをより確実に確保することができ、高強度の高圧タンクの製造により資することとなる。特に、プラズマ照射量Ｐを略一定に保つように開繊幅Ｏｗ及びプラズマ強度Ｃｐを調節しているので、搬送されている炭素繊維束Ｃｆｂに均一にプラズマ処理を施すことができ、結果として、高圧タンクの強度にかかる製品バラツキ等を抑制してより安定した高品質の高圧タンクの製造を図ることができる。
【００９３】
なお、本実施形態の閾値Ｖｔｈは、開繊幅上限値Ｏｗｍａｘは、プラズマ処理におけるプラズマを照射可能な領域の大きさから定まる開繊幅Ｏｗの上限値（開繊幅上限値Ｏｗｍａｘ）に基づいて設定される。これにより、任意に設定される搬送速度Ｖに応じて、プラズマ照射が可能となる最大の大きさまで開繊幅Ｏｗを増加させることが許容されるので、開繊によるプラズマ照射領域の増大効果を最大限利用することができる。
【００９４】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。なお、第２実施形態と同様の要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
本実施形態では、コントローラ２４は、搬送速度Ｖを設定（固定）し、当該搬送速度Ｖに対して、炭素繊維束Ｃｆｂに照射されるプラズマ照射量Ｐ及び炭素繊維束Ｃｆｂに対する樹脂含浸量Ｉが一定となるように開繊幅Ｏｗ、プラズマ強度Ｃｐ、及びテンションＦを制御する。
【００９６】
ここで、樹脂含浸量Ｉは、下記の式（３）により定められる。
【数３】
2018086808.tif 000005
ただし、Ｆはテンション、Ｌは繊維間距離、ｔｉは樹脂接触時間、μは樹脂の粘度、及びＤｆは繊維径を意味する。
【００９７】
ここで、樹脂接触時間ｔｉは、炭素繊維束Ｃｆｂに樹脂含浸装置２０のメインローラ４２が接触する時間である。樹脂接触時間ｔｉは、搬送速度Ｖに基づいて求めることができる。すなわち、搬送速度Ｖに応じて、メインローラ４２が炭素繊維束Ｃｆｂに接触する時間が定まるので、これを樹脂接触時間ｔｉとすることができる。搬送速度Ｖが大きくなるほど、樹脂接触時間ｔｉは短くなる。
【００９８】
したがって、本実施形態では、コントローラ２４は、第２実施形態において予め定められた搬送速度Ｖに応じてプラズマ照射量Ｐを一定とすべく調節された開繊幅Ｏｗに合わせて、適宜、テンションＦを調節することによって樹脂含浸量Ｉが略一定となるように調節する。
【００９９】
より詳細には、コントローラ２４は、上記搬送速度Ｖに基づいて、樹脂含浸量Ｉが略一定となるように、テンションＦの目標値（以下、「目標テンションＦ_ｔ」とも記載する）を定める。そして、コントローラ２４は、テンションＦが目標テンションＦ_ｔに近づくように、テンション調節装置１４を制御する。
【０１００】
図７は、設定される搬送速度Ｖの大きさに対する開繊幅Ｏｗ、プラズマ強度Ｃｐ、プラズマ照射量Ｐ、テンションＦ、及び樹脂含浸量Ｉの関係を示すグラフである。特に、図７（ａ）は開繊幅Ｏｗを表し、図７（ｂ）はプラズマ強度Ｃｐを表し、図７（ｃ）はプラズマ照射量Ｐを表し、図７（ｄ）はテンションＦを表し、図７（ｅ）は樹脂含浸量Ｉを表している。
【０１０１】
図示のように、本実施形態でも第２実施形態と同様に、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満である場合には、制御モードＩの制御を実行し、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、制御モードＩＩの制御を実行する。以下、制御モードＩ及び制御モードＩＩの詳細を説明する。
【０１０２】
（ｉ）制御モードＩ
コントローラ２４は、第２実施形態と同様にプラズマ照射量Ｐを略一定に維持する観点から、設定される搬送速度Ｖが大きいほど、目標開繊幅Ｏｗ_ｔを大きく定めて開繊幅Ｏｗを大きくする（図７（ａ）参照）とともに、目標プラズマ強度Ｃｐ_ｔは略一定値に設定して、プラズマ強度Ｃｐを略一定に保つ（図７（ｂ）参照）。
【０１０３】
ここで、本実施形態では、設定される搬送速度Ｖが大きくなるにつれて、樹脂接触時間ｔｉも短くなる。しかしながら、上述のようにプラズマ照射量Ｐを略一定に維持する観点から開繊幅Ｏｗを大きくしているので、樹脂含浸装置２０のメインローラ４２が接触する領域が広がる。したがって、樹脂接触時間ｔｉが短くなっても、樹脂含浸量Ｉを略一定に保つことができる（図７（ｅ）参照）。
【０１０４】
すなわち、本実施形態では、プラズマ照射量Ｐを略一定に保つことを意図して搬送速度Ｖの増大に応じ開繊幅Ｏｗを大きくする制御によって、プラズマ照射量Ｐだけでなく、樹脂含浸量Ｉも略一定に保つことができる。なお、この場合、目標テンションＦ_ｔは略一定値に設定し、テンションＦは一定に制御する（図７（ｂ）参照）。
【０１０５】
（ｉｉ）制御モードＩＩ
第２実施形態と同様に、コントローラ２４は、搬送速度Ｖの変化にかかわらず、開繊幅Ｏｗを開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに固定する（図７（ａ）参照）一方で、設定される搬送速度Ｖが大きいほどプラズマ強度Ｃｐを大きくしてプラズマ照射量Ｐを所望の一定値に調節している（図７（ｃ）参照）。
【０１０６】
さらに、本実施形態では、搬送速度Ｖにかかわらず開繊幅Ｏｗを固定すると、設定される搬送速度Ｖが大きくなるにしたがい樹脂接触時間ｔｉが短くなり樹脂含浸量Ｉが減少してしまう。そこで、本実施形態では、この場合も樹脂含浸量Ｉも減少させることなく一定に保つべく、設定される搬送速度Ｖが大きいほどテンションＦを大きくする（図７（ｄ））。
【０１０７】
以上説明した制御モードＩ及び制御モードＩＩにおける制御によって、搬送速度Ｖの大きさにかかわらず、プラズマ照射量Ｐ及び樹脂含浸量Ｉの双方を、それぞれの所定の一定値に調節することができる。
【０１０８】
以上説明した本実施形態における炭素繊維強化プラスチック構造体としての高圧タンクの製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１０９】
本実施形態では、搬送される炭素繊維束Ｃｆｂの張力（テンションＦ）を、搬送速度Ｖに応じて調節する。これにより、搬送速度Ｖが相対的に大きく、樹脂含浸工程における樹脂接触時間ｔｉが相対的に短い場合であっても、テンションＦを大きくして、樹脂含浸量Ｉを大きくすることができる（式（３）参照）。結果として、搬送速度Ｖを相対的に大きくしても、所望の樹脂含浸量Ｉを確保することができる。
【０１１０】
さらに、本実施形態においては、炭素繊維束Ｃｆｂの搬送速度Ｖが所定の閾値Ｖｔｈ未満である場合には、炭素繊維束ＣｆｂのテンションＦを略一定に維持し（図７（ｄ）の制御モードＩ）、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上である場合には、搬送速度Ｖが大きいほどテンションＦを大きくする（図７（ｄ）の制御モードＩＩ）。
【０１１１】
したがって、本実施形態では、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満、すなわち開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘ未満の場合（図７の制御モードＩ）は、設定される搬送速度Ｖの大きさにかかわらず、炭素繊維束ＣｆｂのテンションＦを略一定に維持する。一方、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上、すなわち開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに到達している場合（図７の制御モードＩＩ）には、設定される搬送速度Ｖが大きいほどテンションＦを大きくする（図７（ｄ））。
【０１１２】
これにより、任意に設定される搬送速度Ｖに応じて、所望の樹脂含浸量Ｉをより確実に確保することができ、ボイド等の発生が抑制された高強度の高圧タンクの製造により資することとなる。特に、樹脂含浸量Ｉを略一定に保つようにテンションＦを調節しているので、搬送されている炭素繊維束Ｃｆｂへの樹脂の含浸をより好適に実行することができ、結果として、高圧タンクの強度にかかる製品バラツキ等を抑制してより安定した高品質の高圧タンクの製造を図ることができる。
【０１１３】
さらに、本実施形態では、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満の場合（図７の制御モードＩ）には、プラズマ照射量Ｐを略一定に保つ観点から、搬送速度Ｖが大きくなるにつれて開繊幅Ｏｗが大きくなるように制御している（図７（ａ）参照）。したがって、この場合には、テンションＦを一定に調節するだけで、テンションＦに対する特別な制御を行うことなく、樹脂含浸量Ｉを略一定に維持することができる（図７（ｄ）及び図７（ｅ））。すなわち、本実施形態では、プラズマ照射量Ｐを略一定に保つ観点の開繊幅Ｏｗの制御によって、樹脂含浸量Ｉを略一定にする効果も得ることができる。
【０１１４】
一方で、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ以上である場合（図７の制御モードＩＩ）は、開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに固定されているが（図７（ａ））、搬送速度Ｖが大きくなるにつれてテンションＦを大きくすることによって、開繊幅Ｏｗが開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに維持された状態であっても、樹脂含浸量Ｉを一定に保つことができる（図７（ｅ））。
【０１１５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【０１１６】
例えば、プラズマ処理装置１８の対向電極２８は、放電電極２６に対して、プラズマ照射対象物である炭素繊維束Ｃｆｂを挟んで反対側に配置するようにしても良い。また、開繊についても、本実施形態の開繊装置１６による空気の吹き付けに限られず、所定の開繊ローラーを用いた開繊等の他の種々の方法を採用しても良い。
【０１１７】
さらに、本実施形態における炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法では、単繊維Ｃｆを断面略円形状に集合させた炭素繊維束Ｃｆｂを搬送させ、これにプラズマ処理や開繊を行うようにしている。しかしながら、単繊維Ｃｆを断面略矩形状に集合させた炭素繊維束Ｃｆｂを搬送させて、プラズマ処理や開繊を行うようにしても良い。これにより、炭素繊維束Ｃｆｂの矩形を構成する平面部分に対して、プラズマを照射させるとともに樹脂を接触させることができるので、プラズマ照射効率や樹脂含浸の効率を向上させることができる。
【０１１８】
また、搬送速度Ｖに応じたテンションＦ、開繊幅Ｏｗ、及びプラズマ強度Ｃｐの調節は、上記第２実施形態や第３実施形態で説明した例に限定されるものではない。例えば、搬送速度Ｖが閾値Ｖｔｈ未満である制御モードＩにおいて、プラズマ照射量Ｐを所望の値とすべく開繊幅Ｏｗを調節する構成に代えて、又はこれとともにプラズマ強度Ｃｐ自体を変化させるようにしても良い。
【０１１９】
さらに、第２実施形態及び第３実施形態の制御に代えて、例えば、テンションＦ、開繊幅Ｏｗ、及びプラズマ強度Ｃｐの少なくとも何れか一つを固定値に設定し、コントローラ２４によって搬送速度Ｖを調節することで、プラズマ照射量Ｐや樹脂含浸量Ｉを所望の値に制御しても良い。
【０１２０】
また、本実施形態で説明したプラズマ照射量Ｐや樹脂含浸量Ｉを一定にする制御に限られず、状況に応じて、搬送速度Ｖの値に応じて変動するプラズマ照射量Ｐや樹脂含浸量Ｉの目標値を定め、当該変動する目標値にプラズマ照射量Ｐや樹脂含浸量Ｉを制御すべく、テンションＦ、開繊幅Ｏｗ、及びプラズマ強度Ｃｐの少なくとも何れか１つを調節するようにしても良い。
【０１２１】
また、第３実施形態では、第２実施形態の制御にしたがい所望のプラズマ照射量Ｐを得るべく調節される開繊幅Ｏｗをベースとして、樹脂含浸量Ｉを所望の値に調整すべくテンションＦを調節した。しかしながら、逆に、樹脂含浸量Ｉを所望の値とすべく開繊幅Ｏｗを調節し、この調節された開繊幅Ｏｗをベースとして、所望のプラズマ照射量Ｐを得るべくプラズマ強度Ｃｐを調節しても良い。
【０１２２】
さらに、上記第２実施形態及び第３実施形態では、搬送速度Ｖの閾値Ｖｔｈ（図６又は図７参照）を、開繊幅Ｏｗがプラズマ噴射口３４の幅に相当する開繊幅上限値Ｏｗｍａｘに達するときの搬送速度Ｖとして定められている。しかしながら、他の基準で閾値Ｖｔｈを定めても良い。例えば、上述のように、所望の樹脂含浸量Ｉを得るべく開繊幅Ｏｗを調節するようにして、開繊幅Ｏｗが樹脂含浸装置２０において樹脂と接触することが可能である幅の上限（メインローラ４２の幅等）に達するときの搬送速度Ｖを閾値Ｖｔｈと定めても良い。
【０１２３】
また、上記第２実施形態及び第３実施形態では、開繊幅上限値Ｏｗｍａｘはプラズマ噴射口３４の幅に相当する値としているが、炭素繊維束Ｃｆｂの全領域により確実にプラズマを照射する観点から、開繊幅上限値Ｏｗｍａｘをプラズマ噴射口３４の幅よりも所定量小さく設定しても良い。
【０１２４】
さらに、本発明の製造方法及び製造装置は、上記実施形態の高圧タンクの製造に限られず、航空機、自動車用材料、及びスポーツ用品等の他の種々の用途で用いられるＣＦＲＰ構造体の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０    高圧タンク製造装置
１２    ロービング
１４    テンション調節装置
１４ａ    ブレーキローラ
１４ｂ    ガイドローラ
１６    開繊装置
１６ａ    空気噴射部
１８    プラズマ処理装置
２０    樹脂含浸装置
２２    巻き取りボビン
２４    コントローラ
２５    交流電源
２６    放電電極
２８    対向電極
３０    不活性ガス噴射部
３２    微細孔部
３４    プラズマ噴射口
４０    樹脂容器
４２    メインローラ
４３    樹脂均し機
４４ａ，４４ｂ    ガイドローラ
【図１】
2018086808.tif 000006
【図２】
2018086808.tif 000007
【図３】
2018086808.tif 000008
【図４】
2018086808.tif 000009
【図５Ａ】
2018086808.tif 000010
【図５Ｂ】
2018086808.tif 000011
【図６】
2018086808.tif 000012
【図７】
2018086808.tif 000013