(57)【要約】  本発明は、熱可塑性壁と、この壁の表面の少なくとも一部に溶接された好ましくは外表面の少なくとも一部に対して溶接されたファイバ補強部材と、を備えてなる中空ボディに関するものであり、ファイバ補強部材が、中空ボディの壁をなす熱可塑性材料と同様の熱可塑性材料あるいは中空ボディの壁の熱可塑性材料に対して相溶性を有した熱可塑性材料を有しており、ファイバ補強部材が、１ｍｍ以上の厚さを有しているとともに、重量で３０〜６０％というファイバを含有している。
2015502276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料壁と、この壁の表面の少なくとも一部に対して好ましくはその壁の外表面の少なくとも一部に対して溶接されるファイバ補強部材と、を備えてなる中空ボディの製造方法であって、
前記ファイバ補強部材を、前記中空ボディの前記壁をなす熱可塑性材料と同様の熱可塑性材料を有したものとし、あるいは、前記中空ボディの前記壁をなす熱可塑性材料と相溶性を有した熱可塑性材料を有したものとし、
前記ファイバ補強部材を、１ｍｍ以上の厚さを有したものとするとともに、重量で３０〜６０％というファイバを含有しているものとし、
前記製造方法においては、
−前記中空ボディの前記外表面のうちの、前記補強部材を溶接することとなる被溶接部分を、加熱し；
−前記ファイバ補強部材を加熱し、これにより、前記ファイバ補強部材を構成する熱可塑性材料を軟化させあるいは好ましくは溶融させ；
−前記補強部材を、前記被溶接部分のところへと、移動させて、結合させ；
ここで、前記補強部材の前記結合に際しては、
−前記補強部材の少なくとも一部に対して初期圧力を印加し；
−ロボット化された圧力印加手段を使用して、溶接のための最終圧力を印加する；
ことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、
前記ロボット化された前記圧力印加手段を、少なくとも１つのローラとすることを特徴とする製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の製造方法において、
前記補強部材の移動を、ロボット化された把持手段を使用して行うことを特徴とする製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の製造方法において、
前記ロボット化された前記把持手段によって、前記ロボット化された圧力印加手段と比較して、同じ支持を印加することを特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記被溶接部分を、３次元的表面とし、
前記補強部材を、溶接時に成形することを特徴とする製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法において、
加熱時には、および／または、溶接時には、および／または、溶接後には、前記中空ボディに対して内部圧力を印加することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記加熱を、赤外放射を使用して行うことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記補強部材を、グリッド上に配置し、
赤外照射によって、前記補強部材の少なくとも一方の面を加熱することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の製造方法において、
シャシー上に固定された２つの赤外放射ヒータの間に介装し得る可動グリッドを使用する、あるいは、補強部材／グリッドの頂面の上方に配置された赤外放射モジュールと補強部材／グリッドの底面の下方に配置された赤外放射モジュールとの間に配置された可動グリッドを使用する、ことを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の製造方法において、
ヒータと、「マスク」すなわち好ましくは水冷回路によって冷却される金属プレートと、を使用し、
前記マスクを、前記ヒータと前記中空ボディとの間に配置し、
前記マスクを、補強部材の形状およびサイズと同様の形状およびサイズを有したものとすることを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記中空ボディを、壁を有したものとし、
この壁を、車載でもって流体を貯蔵／輸送するための内容積を有したものとし、
前記内容積を射出成型によって形成することを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記中空ボディを、車両の燃料タンクとする、あるいは好ましくは、ハイブリッド車両の燃料タンクとする、あるいは、フィルタパイプとする、あるいは、ターボチャージャーダクトとする、あるいは、選択的触媒還元システムのアンモニア前駆体タンクとする、ことを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記ファイバ補強部材を、好ましくは織布とされた連続ファイバを備えたものとすることを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記ファイバ補強部材を、ガラスファイバを備えたものとすることを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の製造方法において、
前記ファイバ補強部材を、その表面から０．０５ｍｍ以内にファイバを含有したものとすることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空ボディに関するものであり、また、中空ボディの製造方法に関するものであり、さらに、車両内における中空ボディの使用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドエンジンとは、一般的には、内燃エンジンと電気モータとの複合に関するものである。
【０００３】
ハイブリッドエンジンの一般的な動作原理は、型式に依存して、電気モータの動作、あるいは、内燃エンジンの動作、あるいは、電気モータおよび内燃エンジンの同時的な動作、を有している。
【０００４】
格別の原理の１つは、次のようなものである。
−停止している場合に（車両が停止している場合に）双方のエンジンが停止している。
−始動時に、電気モータが車両を、より高速度まで（２５あるいは３０ｋｍ／ｈ）始動させる。
−より高速に到達した場合に、内燃エンジンが引き継ぐ。
−大きな加速時に、双方のエンジンが同時に動作し、これにより、同じパワーのエンジンと同等の加速を、あるいはそれ以上の加速を、得ることができる。
−減速してブレーキングする際に、運動エネルギーを使用して、バッテリを充電する（個の機能は、現在市販されているすべてのハイブリッドエンジンにおいて利用可能ではないことに注意されたい）。
【０００５】
この原理においては、内燃エンジンは、常に動作するわけではなく、その結果、キャニスタ（燃料蒸気が周囲雰囲気へと放出されることを防止するための活性炭フィルタ）のパージ操作を、正常に行うことができない。なぜなら、パージ操作時に、付加的には予熱されたようなエアが、キャニスタの再生のために（すなわち、キャニスタ内に吸着した燃料蒸気を脱着させるために）キャニスタを通して循環されるからである。このエアは、エンジン内での燃焼のためにエンジン内へと導入される。さらに、ハイブリッド車両は、燃料消費を低減し得るように、また、排出ガスを低減し得るように、進化した。このため、エンジン性能に悪影響を与えることなく、キャニスタからくる燃料蒸気を燃焼させるためのエンジン管理が、より複雑なものとなっており、あるいは、不可能なものとさえなっている。
【０００６】
したがって、そのようなエンジンの燃料タンクは、通常は、シールされる（典型的には、３００〜４００ｍｂａｒ程度の圧力にまで）。これにより、キャニスタのローディング（loading）を制限することができ、温度変動によって誘起される圧力変動が起こる。
【０００７】
その結果、そのような燃料タンクは、従来の内燃エンジンの燃料タンクと比較して、改良された機械的強度を有していなければならない。それは、特に、プラスチック製タンクの場合に問題点となる。
【０００８】
現行の市販の解決策は、かなりの厚さの金属製タンクを使用することである。その場合には、タンクの重量がかなり増大してしまい、そのため、燃料消費と排ガス発生量とが増大してしまう。さらに、プラスチック製燃料タンクは、多くの場合、（車両内において利用可能な用量を最適化するに際して）デザイン的な自由度が大きい。
【０００９】
上述したような圧力の問題に対しての他の公知の解決策は、プラスチック製タンクの壁厚さを増大することであり、および／または、２つの壁どうしを連結する内部補強部材（ロッド、隔壁、等）を使用することである。しかしながら、これらの手法は、一般的に、重量の面で悪影響であり、タンクの実効容量を低減させてしまい、タンクのコストを増加させてしまう。他の解決策においては、キスポイント（すなわち、下側壁と上側壁との局所的な溶接ポイント）を有してタンクを構成することである。しかしながら、この手法では、タンクの実効容量が小さくなってしまう。
【００１０】
本願出願人による特許文献１には、熱可塑性壁とこの熱可塑性壁の外表面の少なくとも一部に設けられたファイバ補強部材とを有してなる燃料タンクの製造方法が開示されており、この製造方法においては、
−溶融した熱可塑性パリソンをモールド内において成型し、放冷することにより、タンクの壁を準備し；
−タンクの壁と同様の熱可塑性材料としてあるいはタンクの壁の熱可塑性材料に対して相溶性（compatbility）を有した熱可塑性材料としてファイバ補強部材を選択し、このファイバ補強部材を加熱することにより、このファイバ補強部材を軟化させあるいは溶融させ；
−ファイバ補強部材とタンクの壁とを溶接させ得る力を印加することによって、ファイバ補強部材をタンクの壁の外表面に対して適用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ  ２０１１／１１０５１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１は、補強部材の厚さを制限することを推奨している（理想的には、０．２〜１ｍｍ）。それは、とりわけ、赤外放射による両部材の加熱後に／加熱時に（言い換えれば、タンクの壁は、補強部材を透過した赤外放射によって加熱される）、タンクの壁に対して補強部材を溶接可能とするためである。しかしながら、特許文献１においては、補強部材の効果を増強し得るよう、補強部材は、大きな引っ張り強度（よって、より大きな厚さ）を有していることが好ましい。しかしながら、そのようなより大きな厚さは、タンクと補強部材とを個別的に加熱することを必要とし、その場合、溶接を可能とし得るよう補強部材を軟化／溶融させた状態で、タンクの壁に対しての溶接場所へと、補強部材を把持して搬送しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願出願人は、補強部材の厚さが１ｍｍ以上であれば、なおかつ、補強部材のファイバ含有量が所定範囲内であれば、補強部材の取扱い（すなわち、把持および搬送）や溶接が、なおも可能であることを見出した。これにより、機械的耐性という観点において新規で興味深い構造を得ることができる。このような構造は、上述したようなハイブリッド車両の燃料タンクに関して有効であるだけでなく、車両上において使用されるうちの、大きな熱応力および／または大きな機械的応力を受ける他の任意の中空ボディに関しても有効である。
【００１４】
したがって、本発明は、熱可塑性壁と、この壁の表面の少なくとも一部に溶接された好ましくは外表面の少なくとも一部に対して溶接されたファイバ補強部材と、を備えてなる中空ボディに関するものであり、ファイバ補強部材が、中空ボディの壁をなす熱可塑性材料と同様の熱可塑性材料あるいは中空ボディの壁の熱可塑性材料に対して相溶性を有した熱可塑性材料を有しており、ファイバ補強部材が、１ｍｍ以上の厚さを有しているとともに、重量で３０〜６０％というファイバを含有している。
【００１５】
本発明による中空ボディは、壁を備え、この壁は、車両上に積載して流体を貯蔵および／または搬送するための内部容積を規定する。この中空ボディは、好ましくは射出成型によって、熱可塑性材料から形成されている。本発明は、例えば、車両（好ましくは、ハイブリッド車両）の燃料タンクや、フィルタパイプや、ターボチャージャーダクトや、排ガス中のＮＯｘガスを低減するためのＳＣＲ（選択的触媒還元）において使用されるアンモニア前駆体（尿素、あるいは、アンモニアを吸収させた固体）タンク、のように、大きな熱応力および／または大きな機械的応力を受けることとなる中空ボディに興味がある。
【００１６】
「熱可塑性材料」という用語は、熱可塑性エラストマーやこれらの混合物を含めて、任意の熱可塑性ポリマーを意味するものとして理解されたい。「ポリマー」という用語は、ホモポリマーと、コポリマー（とりわけ、二元の、あるいは、三元のの、コポリマー）と、の双方を意味するものとして理解されたい。そのようなコポリマーの例には、限定するものではないけれども、ランダムコポリマーや、非線形のブロックコポリマーや、グラフトコポリマー、がある。
【００１７】
融点が分解温度よりも下であるような任意のタイプの熱可塑性ポリマーあるいは熱可塑性コポリマーが適切である。１０℃以上の広がりを有した溶融レンジを有した合成熱可塑性材料が、特に好ましい。そのような材料の例には、分子量の多分散性を示す材料がある。
【００１８】
特に、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミド、および、それらのコポリマーを使用することができる。ポリマーまたはコポリマーの混合物もやはり使用することができ、同様に、ポリマー材料と、無機、有機、および／または天然フィラーとの混合物も使用することができ、これらのフィラーは、それだけに限られるものではないが、例えば、炭素、粘土、塩、およびその他の無機誘導体、天然繊維、またはポリマー繊維などである。上述のポリマーまたはコポリマーの少なくとも１つを備える、一体に溶接させた積層体からなる多層構造もやはり、使用することが可能である。
【００１９】
よく使用されるポリマーの１つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で、優れた結果が得られている。
【００２０】
中空ボディの壁は、熱可塑性材料からなる単一の層からあるいは２つの層から構成することができる。１つまたは複数の他の可能な追加的な層は、有利には、中空ボディ内に貯蔵／輸送される流体に応じて、液体および／または気体に対してバリヤとなる材料から形成された層から構成することができる。好ましくは、バリヤ層の性質および厚さは、中空ボディの内側表面と接触する液体および気体の透過度を最小化し得るように選択される。中空ボディが燃料タンクである場合には、好ましくは、この層は、バリヤ樹脂をベースとするものとされ、すなわち、例えばＥＶＯＨ（部分加水分解エチレン／酢酸ビニルコポリマー）といったような、燃料に対して不透過性の樹脂とされる。これに代えて、燃料に対してタンクを不透過性とする目的で、タンクに対して表面処理（フッ素化またはスルホン化）を施すことができる。本発明によるタンクは、好ましくは、ＨＤＰＥベースの外側層どうしの間に配置されたＥＶＯＨベースのバリヤ層を備える。
【００２１】
ファイバ補強部材は、多様な態様のものとすることができ、一般的には、チョップドファイバ、または長尺ファイバ、または連続ファイバを備えるシートであり、こうしたファイバは、織布でも、不織布でもよい。一般に、チョップドファイバは、数十／数百ミクロンの最終長さを有する。長尺ファイバでは、残余の長さは、数ミリメートルとなる。使用するファイバの長さが数十センチメートルの場合、これらのファイバは、連続ファイバ、または連続フィラメントと呼ばれる。連続ファイバが好ましく、特に、不織の連続ファイバが好ましい。
【００２２】
これらのファイバは、ガラス、カーボン、ポリマー（ポリアミド、例えばアラミドなどの芳香族ポリアミドなど）をベースとすることができ、さらには麻もしくはサイザルなどの天然ファイバをベースとしてもよい。ファイバは、好ましくは、ガラスファイバ（Ｅガラス、Ｓガラス、または他のガラス種類）である。
【００２３】
本発明によるファイバ補強部材のファイバは、好ましくは、熱可塑性材料と相溶性があり、したがって、一般に、ポリオレフィン、特にＨＤＰＥと相溶性がある。この相溶性を得るために、ファイバを、シランなどの相溶化材料と寸法設定（表面処理）することができる。反応性のＨＤＰＥ型結合剤もやはり、使用することができる。本明細書の文脈では、有利には、無水マレイン酸型の反応性官能基を使用することができる。
【００２４】
本発明によれば、ファイバ補強部材は、中空ボディの熱可塑性材料と相溶性のある熱可塑性材料を有し、あるいは場合によっては、タンクの熱可塑性材料と同一の熱可塑性材料を有している。燃料タンクの場合、熱可塑性材料は、一般にポリエチレン、特にＨＤＰＥである。
【００２５】
補強部材は、１ｍｍ以上の厚さを有し、好ましくは、１．５ｍｍ以上の厚さを有している。
【００２６】
補強部材中のファイバ含有率は、好ましくは重量で３０％〜６０％とされ、理想的には、重量で４５％程度とされる。熱可塑性材料は、好ましくは、溶接しやすいように、ファイバ束の周辺／中で溶融させ、それによって表面の少なくとも一部分に熱可塑性材料を有する均質なシート／プレートを形成する。実際には、この形成は、圧縮成型、射出成型、吹付成型、真空成型、または他の圧延よって実施することができる。好ましくは、補強部材を生成するプロセスは、圧縮成型または吹付成型である。より好ましくは、圧縮成型によって、それぞれのファイバからなる複数の層と、熱可塑性材料からなる層と、が形成される。外側の層は、好ましくは、熱可塑性材料からなる層とされる。この圧縮成型は、バッチプロセス（一般的には、静的なプレス機械でもって、それぞれファイバからなる複数の層と熱可塑性材料からなる層とを加熱して圧縮する）とすることも、また、連続プロセス（一般的には、ロールどうしの間において複数の層を圧縮する）とすることも、できる。連続プロセスの方が好ましい。なぜなら、連続プロセスの方が、バッチプロセスと比較して、より安価であり、より高速であるからである。この理由のために、連続プロセスが、産業的規模において使用される。驚くべきことに、この連続プロセスによって得られた補強部材は、それぞれの表面から０．０５ｍｍ以内のところにファイバを含有しているにもかかわらず、本発明においては、非常に良好な性能（溶接性能）を発揮する。
【００２７】
本発明で使用する補強部材の寸法は、高性能の補強効果を保証しながらも、その補強部材を予熱し、タンクの壁に溶接（すなわち、結合）しやすいように適合させている。補強部材の表面積は、好ましくは数十ｃｍ２ の範囲（典型的には５０〜５００ｃｍ２ 、さらには１００〜ら３００ｃｍ２ ）である。
【００２８】
補強部材を機械的に効果的なものとするには、その引張り強度は、好ましくは少なくとも２０００ＭＰａ、さらには少なくとも３０００ＭＰａであり、場合によっては、少なくとも５０００ＭＰａ、さらには１００００ＭＰａの強度を有するとさらに有利となり得る。
【００２９】
本発明の有利な一変形形態によれば、補強部材は、補強部材と中空ボディの壁との間に空気が閉じ込められるのを回避し得るよう、開口（孔）を備える。これらの開口の寸法は、典型的にはｍｍの程度でよい。
【００３０】
壁の表面のうちの、補強部材が溶接される部分は、外表面の一部（すなわち、周囲雰囲気に接触している部分）とすることができ、また、内表面の一部（すなわち、中空ボディの内部に接触している部分）とすることができる。当然のことながら、外表面の一部と内表面の一部との双方に対して補強部材が溶接される例も、本発明の範囲内である。
【００３１】
補強部材が燃料タンクの内表面の一部に対して溶接される場合には、そのような溶接は、タンクの成型時に、好ましくは同一の円筒状パリソンから切り出された２つのシートからのタンクの成型時に、より好ましくは本願出願人によるＷＯ２００８／０４０７６６に記載された手法を使用して、行われる。この特許文献の開示内容は、参考のためここに組み込まれる。
【００３２】
しかしながら、補強部材は、また、（あるいは追加的に）、成型後の中空ボディに対して溶接することもできる。この場合、溶接は、中空ボディの成型後において、中空ボディが冷えきる前に行われる。
【００３３】
したがって、本発明は、上述したような中空ボディの製造方法に関するものであり、この製造方法においては、
−中空ボディの外表面のうちの、補強部材を溶接することとなる被溶接部分を、加熱し；
−ファイバ補強部材を加熱し、これにより、ファイバ補強部材を構成する熱可塑性材料を軟化させあるいは好ましくは溶融させ；
−補強部材を、被溶接部分のところへと、移動させて、結合させ；
ここで、補強部材の結合に際しては、
−補強部材の少なくとも一部に対して初期圧力を印加し；
−ロボット化された圧力印加手段を使用して、溶接のための最終圧力を印加する。
【００３４】
補強部材の少なくとも一部に対して印加される初期圧力により、補強部材を中空ボディに対して十分に固着させることができ、これにより、ロボット化された圧力印加手段によって最終圧力を印加されるまで、その固着状態を維持することができる。
【００３５】
好ましい実施形態においては、ロボット化された圧力印加手段は、皺やバブルの発生を最小化し得るようにして、最終圧力を印加する。これにより、一様な加圧を実施することができる。ロボット化された圧力印加手段は、例えば、少なくとも１つのローラを有することができる。
【００３６】
本発明においては、補強部材と、中空ボディの外表面に対して補強部材が溶接されることとなる被溶接部分とは、溶接を実施する前に、加熱することができる。既存の加熱法の中でも、それだけに限られるものではないが、以下のものが挙げられる。
・回転加熱
・振動加熱
・超音波加熱
・誘導加熱
・マイクロ波加熱
・加熱抵抗器による加熱
・加熱金属ブロック（いわゆる「ホットプレート」）を用いた加熱
・高温ガス加熱
・赤外放射加熱
・レーザ加熱
【００３７】
これらの技術の中で、熱源との接触を行わないものが好ましい。なぜなら、３次元表面の加熱が可能であるからである。また、上述したように、表面粘着性のために、補強部材においては、反応性のバインダ（添加剤）が、多くの場合、使用されるからである。これに代えて、補強部材の表面層が添加剤を含有していない場合には、接触ツールを使用することができる。特定の銅合金から形成されたツールを、使用することもできる。
【００３８】
上述したような「非接触型」の技術の中で、赤外放射加熱は、好ましいものである。なぜなら、すべてのプラスチック材料やファイバ材料に関して使用し得るとともに、迅速であり、安価であるからである。好ましくは、赤外放射は、０．５ｍｍ以上の厚さにおいて、補強部材をなすすべての熱可塑性材料および中空ボディの壁を溶融する。多層型の中空ボディの場合には（例えば、バリア層を有した燃料タンクのような場合には）、バリア層は、理想的には、溶融されない。古典的なＨＤＰＥ／ＥＶＯＨタンクに関しては、溶融深さは、好ましくは、１ｍｍを超えないものとされ、理想的には、約０．５ｍｍとされる。
【００３９】
ポリエチレンマトリクスは、原理的には、中間波長の赤外線（波長で３〜８μｍ）を吸収する。しかしながら、短波長の赤外線（波長で１．４〜３μｍ）および中間波長の赤外線の双方を使用することができる。短波長の赤外放射ヒータは、より深い侵入特性と、より大きな反応性と、を有している。短波長の赤外放射ヒータは、最大温度に到達するまでに数秒間しか必要としない。これに対し、中間波長の赤外放射ヒータは、数分間を必要とする。典型的には、中間波長の赤外放射ヒータの場合には、すべての製造時間にわたって、スイッチオン状態に維持されなければならない。これに対し、短波長の赤外放射ヒータの場合には、プロセス時に、オンオフすることができる。
【００４０】
したがって、短波長の赤外放射ヒータが好ましい。赤外放射ヒータとしては、多様な態様のものが存在する（セラミック、タングステンフィラメント付きのランプ、カーボンフィラメント付きのランプ、等）。本発明の好ましい態様においては、石英チューブ内にタングステンフィラメントを有した短波長の赤外放射ヒータが使用される。好ましくは、金製の反射部材が使用され、これにより、放射の方向を制御することができる。加熱パワー、および、ヒータと試料との間の距離は、好ましくは、最適化される。ＨＤＰＥ試料の場合には、約１３０ｋＷ／ｍ２ という加熱パワー密度でもって、ヒータから１０ｍｍ〜２００ｍｍのところに（好ましくは、８０〜１８０ｍｍのところに）試料を配置することにより、良好な結果が得られる。また、様々な加熱パワーを有した複数のランプを使用することにより、良好な結果が得られる。最強の加熱パワーのものは、補強部材の境界部分のところにおいて使用される。
【００４１】
上述したように、本発明は、添付の図１〜図４によって、非限定的に例示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態による、補強部材を加熱するための加熱ステーションを示す図であり、この加熱ステーションは、シャシー上に固定された２つの赤外放射ヒータの間に介装された移動可能グリッドを備えている。
【図２】本発明の一実施形態による、タンクを加熱するための加熱ステーションを示す図であり、この加熱ステーションは、タンクのうちの溶接対象箇所だけを加熱可能とするためのマスクと、シャシー上に配置された複数のランプと、を備えている。
【図３】ロボットハンドを示す側面図であって、ロボットハンドは、一方の側に真空吸引カップを備え、他方の側にローラを備えている。
【図４】ロボットハンドを示す平面図であって、ロボットハンドは、一方の側に真空吸引カップを備え、他方の側にローラを備えている。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
補強部材をなす熱可塑性材料を完全に溶融可能とするために、補強部材は、好ましくは、グリッド上に配置され、このグリッドに対しては、少なくとも一方側から赤外放射によって加熱が行われる。これは、図１に示すように、シャシー上に固定された２つの赤外放射ヒータの間に介装された移動可能グリッドを使用することにより、実施することができる。あるいは、グリッドは、補強部材／グリッドの上方に配置された１つの赤外放射モジュールと、加熱効率を高めるためにグリッドの下方に配置された反射面と、の間に配置することができる。これらの実施形態においては、グリッドは、好ましくは、補強部材の粘着を防止するための、および、溶融の効率および一様性を高めるための、特定の構成（小さな接触面）を有している。
【００４４】
ＨＤＰＥ中空ボディ上における補強部材の溶接を可能とし得るよう、中空ボディの表面温度は、好ましくは、少なくとも１０秒間にわたって、１４０℃（ＨＤＰＥの溶融温度よりも１０℃高い）よりも高いものとされる。これにより、中空ボディの表面のところに補強部材を配置することができる。
【００４５】
中空ボディ上に配置されたあるいは中空ボディ内に配置された付属品を損傷しないために、また、溶接時に中空ボディが過度に変形することを防止するために、加熱される領域は、好ましくは、溶接領域に限定される。これは、例えば、特別注文のランプを使用することにより、あるいは、「マスク」を使用することにより、行うことができる。そのような実施形態においては、金属プレートを、ヒータと中空ボディとの間に配置することができる。場合によっては、金属プレートを、水冷回路によって冷却することができる。金属プレートは、好ましくは、開口を有している。より好ましくは、中央位置に開口を有している。開口の形状およびサイズは、補強部材の形状およびサイズと同様のものとされる。そのような実施形態においては（変形例が図２に示されている）、標準的な市販の赤外放射「ランプ」を使用することができる。市販のランプは、当然のことながら、特別注文のランプよりも安価である。
【００４６】
本発明においては、補強部材と、中空ボディの被溶接部分と、が加熱された後に、補強部材を搬送して、２つの部材どうしを溶接し得るだけの力を印加することによって、補強部材を被溶接部分に対して押しつける。本発明においては、補強部材の厚さのおかげで、および、補強部材のファイバ構成のおかげで、補強部材が中空ボディに対して（例えば、３次元表面の上部に対して）局所的に押圧されたときには、最終溶接のための圧力が解除されるまで、補強部材をその位置に維持することができる。これにより、皺および気泡の発生を最小化することができる。３次元表面を有した溶接領域の場合には、加熱前に（例えば、加熱成形によって）、あるいは、加熱時に、あるいは、搬送時に、あるいは、溶接時に、補強部材を成形することが有利である。
【００４７】
搬送操作および溶接操作は、補強部材を溶融状態に維持し得るよう、できるだけ迅速に行う必要がある。補強部材が加熱後の最大１０秒間は溶融状態であることが観測された。産業的プロセスにおいては、搬送操作および溶接操作は、好ましくは、ロボット化された把持手段およびロボット化された圧力印加手段を使用して、自動化される。ロボット化された把持手段およびロボット化された圧力印加手段は、同一のデバイスとすることも（例えば、プロセスまたは金属から形成された真空吸引カップであるとともに、スプリングによって付勢された真空吸引カップ）、あるいは、個別のデバイスとすることも（例えば、把持手段としての真空吸引カップ、および、圧力印加手段としての少なくとも１つのローラ）、できる。個別のデバイスとされる場合でも、それらは、同一のロボット支持体上において組み合わされることが好ましい。これにより、中空ボディの周囲の作業空間を節約することができる。好ましい実施形態においては、同一のロボットアーム上に、双方の手段が設けられる。より好ましくは（非常にコンパクトな構成という意味で）、ロボット化された把持手段およびロボット化された圧力印加手段は、ロボットアーム上に設けられたロボットハンドの両サイドに配置される。ロボットアームは、一方の位置（把持位置）から、他の位置（圧力印加位置）へと、回転することができる。
【００４８】
好ましい実施形態においては、ロボットハンドには、
−第１サイドに、少なくとも１つの列をなす複数の真空吸引カップがレール上に設けられる。各真空吸引カップは、好ましくは、ナックル部材上に固定され、これにより、３次元表面の場合であっても、真空吸引カップを補強部材に対して配向させることができる。
−第２サイドに、ローラが設けられる。ローラは、１個とすることも、中空ボディの表面に対してのより良好な接触のために複数とすることも、できる。ローラの硬さは、好ましくは、中空ボディの表面の一様性に適合するように、調節される。
【００４９】
この実施形態は、図３（ロボットハンドの側面図）および図４（ロボットハンドの平面図）に示されている。
【００５０】
本発明においては、補強部材は、（単なる固着ではなくて）良好な溶接が得られるように、中空ボディの表面上へと、押しつけられる。上記の実施形態においては、初期圧力が、真空吸引カップを介して印加される。真空吸引カップは、さらなるフレキシブルさのために、スプリング上に設置することができる。その後、ローラが、補強部材の表面上を通過する。圧力は、典型的には、７０〜８０ＭＰａという範囲とされる。ローラは、（必要であれば）ロボットハンドの移動を単純化し得るよう、レール上に設置することができる。
【００５１】
本発明の他の実施形態においては、真空吸引カップだけを使用し、真空吸引カップを使用して補強部材を押圧する。この場合には、ローラは不要である。この実施形態は、（真空吸引カップどうしの間において）表面の１０％が溶接されない場合には、補強部材の効率が変わらないことをベースとしている。
【００５２】
真空吸引カップおよび／またはローラは、好ましくは、高温の補強部材に対して粘着しない材料から形成される。特定のエラストマー（例えば、フッ素化されたもの、あるいは、シリコーンを含有したもの）や銅合金（上記）を使用することができる。
【００５３】
中空ボディの外壁は、加熱プロセス時に変形する傾向がある。それは、特に、補強部材が表面上に押圧されるからである。よって、変形を制限するために、好ましくは解決策においては、加熱時におよび／または溶接時におよび／または溶接後に、中空ボディに対して内部圧力（２０〜１００ｍｂａｒ、好ましくは、５０〜８０ｍｂａｒ）を印加する。この内部圧力は、加熱時には一定のものとすることができ、中空ボディ上における補強部材の溶接時には、増加したものとすることができる。好ましい実施形態においては、エア圧力（水圧よりも好ましい）を印加する。他の手法（上記の解決策と適合したもの）は、溶接後に、ポストブロークーリングシェル上に中空ボディを配置することである。この場合、内部圧力が印加される（中空ボディの形状に応じて、典型的には、１００ｍｂａｒ〜１５００ｍｂａｒ、好ましくは、２００〜５００ｍｂａｒ）。
【００５４】
本発明は、また、（ハイブリッド）車両のための燃料タンクとして、上述したようにして（上記プロセスによって）得られた中空ボディの使用に関するものである。この燃料タンクは、通常の車両においても使用することができる。得られた補強効果により、燃料タンクが車両ボディの底部に対して固定された時にタンク底壁の破損を防止するために一般的に使用されている金属ストラップを不要とすることができ、有利である。補強部材の存在は、また、タンクの厚さを低減させることができる。これにより、重量を低減し得るとともに、実効容量を増大させることができる。
【００５５】
本発明によって得られる補強効果が、例えば上述したようなストラップやキスポイントや内部補強部材（ロッド、隔壁）やオーバーモールド織布等といったような他の公知の補強部材や、他の任意のタイプの内部のあるいは外部の補強部材（第１タイプのものは、加圧耐性領域の形状に寄与することができる）と組み合わせ得る（好ましくは、組み合わされる）ことに注意されたい。本発明とそれら公知技術とを組み合わせることにより、キスポイントや内部補強部材（ロッド、隔壁）やオーバーモールド織布等といったようなもののサイズおよび／または量を低減することができる。よって、最終的な解決策においては、重量を最小化して、タンクの実効容量を最大化することができる。
【符号の説明】
【００５６】
なし
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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