成形体の加熱方法及び加熱装置
【課題】繊維が複数の方向に巻かれている場合にも、均一に且つ熱効率良く誘導加熱して成形体の樹脂を熱硬化させることができる、成形体の加熱方法及び加熱装置を提供すること。
【解決手段】樹脂１１を含浸したカーボン繊維１２がヘリカル巻き及びフープ巻きされた未硬化のタンクを加熱して樹脂１１を熱硬化する際、誘導加熱コイル３０の巻き方向をヘリカル巻きの方向に合わせた状態にして、誘導加熱コイル３０による加熱を行う。その後、同じ誘導加熱コイル３０を用いて、誘導加熱コイル３０の巻き方向をフープ巻きの方向に合わせた状態にして、誘導加熱コイル３０による加熱を行うようにした。
【解決手段】樹脂１１を含浸したカーボン繊維１２がヘリカル巻き及びフープ巻きされた未硬化のタンクを加熱して樹脂１１を熱硬化する際、誘導加熱コイル３０の巻き方向をヘリカル巻きの方向に合わせた状態にして、誘導加熱コイル３０による加熱を行う。その後、同じ誘導加熱コイル３０を用いて、誘導加熱コイル３０の巻き方向をフープ巻きの方向に合わせた状態にして、誘導加熱コイル３０による加熱を行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製タンクなど、導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維を巻き回した成形体を加熱する方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦＲＰ製タンクは、例えば燃料電池自動車に搭載される水素供給源として使用されている。ＣＦＲＰ製タンクは、略円筒状の内容器の外周面に、熱硬化性樹脂を含浸したカーボン繊維を巻き付けた後、加熱により熱硬化性樹脂を熱硬化させることで製造される。この熱硬化の方法として、従来から様々な方法が検討されており、そのうちの一つに高周波誘電加熱方法がある。
【０００３】
特許文献１では、高周波誘導加熱炉内に未硬化の成形体（繊維強化樹脂積層体）をセットし、その成形体の周囲に配置した誘導加熱コイルにより誘導加熱することで、成形体の樹脂を硬化させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、誘導加熱の場合、誘導加熱コイルにおけるコイルの巻き方向が成形体における繊維の巻き方向に合っていないと、成形体を効率的に又は均一に加熱することができない。これは、繊維がカーボン繊維といった異方性の材料である場合、繊維の長手方向にしか誘導電流が流れにくく、加熱されにくいからである。この点、特許文献１では、両者の巻き方向の関係について何ら考慮されていなかった。
【０００６】
一般的なＣＦＲＰ製タンクでは、フープ巻き及びヘリカル巻きといった複数の方向にカーボン繊維が巻かれている。このため、仮に、フープ巻きに対応したコイル形状の誘導加熱コイルを用いたとしても、ヘリカル巻きのカーボン繊維は誘導加熱されにくく、全体として均一に加熱することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、繊維が複数の方向に巻かれている場合にも、均一に且つ熱効率良く誘導加熱して成形体の樹脂を熱硬化させることができる、成形体の加熱方法及び加熱装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するべく、本発明の成形体の加熱方法は、導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を、成形体の周囲に配置した誘導加熱コイルにより加熱することで樹脂を熱硬化するものであって、誘導加熱コイルの巻き方向を第１の方向に合わせた状態で、誘導加熱コイルによる加熱を行う第１の工程と、第１の工程と同じ誘導加熱コイルを用い、誘導加熱コイルの巻き方向を第２の方向に合わせた状態で、誘導加熱コイルによる加熱を行う第２の工程と、を備えたものである。
【０００９】
また、上記目的を達成するべく、本発明の成形体の加熱装置は、導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を加熱することで樹脂を熱硬化するものであって、成形体の周囲に配置されて成形体を加熱する誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルの巻き方向が第１の方向に合わさるように誘導加熱コイルを成形体に対して相対的に移動させると共に、誘導加熱コイルの巻き方向が第２の方向に合わさるように誘導加熱コイルを成形体に対して相対的に移動させる移動装置と、を備えたものである。
【００１０】
本発明によれば、誘導加熱コイル及び繊維の両方の巻き方向を合わせた状態で誘導加熱できるので、繊維に渦電流が生じ易くなり、熱効率よく樹脂を熱硬化させることができる。また、繊維の巻き方向である第１の方向と第２の方向とのそれぞれに、誘導加熱コイルの巻き方向を合わせているので、全体を均一に誘導加熱することができる。さらに、単一の誘導加熱コイルを用いて、複数の繊維の巻き方向に対応した誘導加熱を行うことができる。このため、全ての巻き方向に対応した複雑なコイル形状の誘導加熱コイルを用意したり、あるいは、個々の巻き方向に対応したコイル形状の誘導加熱コイルを２個用意したりしなくて済み、誘導加熱コイルを簡素化し得る。
【００１１】
ここで、誘導加熱コイル及び繊維の両方の巻き方向を合わせるとは、誘導加熱コイルが一回巻き回したときになす面と繊維が一回巻き回したときになす面とが平行になるという意味であり、両方の面が完全に平行となる場合のみならず、僅かな交差角度（例えば１０°）があっても加熱効率の観点からは実質的に平行であると言い得る場合をも含むものである。
【００１２】
好ましくは、第１の工程と第２の工程とを繰り返し行うとよい。こうすることで、両方の巻き方向の繊維を繰り返し誘導加熱するため、均一で効率的な誘導加熱を促進することができる。
【００１３】
より好ましくは、第１の工程と第２の工程とを繰り返す際、成形体に対して誘導加熱コイルを回転させることで、誘導加熱コイルの巻き方向を第１の方向に合わせた状態と第２の方向に合わせた状態とをそれぞれ設定するとよい。こうすることで、成形体を回転させる場合に比べて、両者の巻き方向を容易に合わせることができる。
【００１４】
好ましくは、成形体はタンクであり、第１の方向はヘリカル巻きの方向であり、第２の方向はフープ巻きの方向であるとよい。これにより、フープ巻きとヘリカル巻きとが混在するタンクであっても、熱効率良く誘導加熱することができる。
【００１５】
より好ましくは、第１の工程は、誘導加熱コイルによる加熱中、誘導加熱コイルを不動にした状態でタンクをその軸線回りに回転させるとよい。こうすることで、ヘリカル巻きの繊維を短時間で誘導加熱することができる。
【００１６】
より好ましくは、タンクは、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが軸線回りに回転可能に軸支されているとよい。こうすることで、タンクを回転させる軸が誘導加熱コイルに干渉することを回避し易い構成とすることができる。
【００１７】
別の好ましい一態様によれば、第１の工程及び第２の工程の少なくとも一方では、誘導加熱コイルによる加熱中、誘導加熱コイルを不動にした状態で成形体を回転させるとよい。
【００１８】
また、別の好ましい一態様によれば、成形体は、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが軸支されたタンクであり、第１の方向はヘリカル巻きの方向であり、第２の方向はフープ巻きの方向であり、第１の工程は、誘導加熱コイルによる加熱中、誘導加熱コイルを不動にした状態でタンクをその軸線回りに回転させるとよい。上述したように、ヘリカル巻きの繊維を短時間で誘導加熱することができる。
【００１９】
好ましくは、繊維は、カーボン繊維であるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るタンクを搭載した燃料電池自動車を示す模式図である。
【図２】実施形態に係るタンクの製造装置における繊維巻付け装置の概略を、当該タンクの一部の断面とともに示す図である。
【図３】実施形態に係るタンクにおける繊維の巻き方向を示す図であり、（ａ）はフープ巻きを示す図であり、（ｂ）はヘリカル巻きを示す図である。
【図４】実施形態に係るタンクの製造装置における加熱装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、成形体として、常圧よりも高い圧力で内容物を貯留可能な高圧タンクを例に説明する。
【００２２】
図１に示すように、燃料電池自動車１００は、例えば３つのタンク１を車体のリア部に搭載する。各タンク１は、燃料電池システム１０１の一部を構成し、ガス供給ライン１０２を通じて燃料電池１０４に燃料ガスを供給する。タンク１に貯留される燃料ガスは、可燃性の高圧ガスであり、例えば２０ＭＰａの圧縮天然ガス、又は、例えば３５ＭＰａあるいは７０ＭＰａ水素ガスである。なお、タンク１は、車両のみならず、各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置設備（住宅、ビルなど）にも適用することができる。
【００２３】
図２に示すように、タンク１は、内部に貯留空間２が画成されるように中空状に形成されたライナー３と、ライナー３の外表面を覆う補強繊維層４と、を有する。また、タンク１を全体形状の観点から見れば、タンク１は、円筒状の胴部６ａと、胴部６ａから離れるにつれて縮径する略半球体状の一対のドーム部６ｂ、６ｂと、を有し、胴部６ａ及び一対のドーム部６ｂ、６ｂによって、全体として例えば略楕円体状に形成されていると言える。一対のドーム部６ｂ、６ｂの少なくとも一方の端部中央には、ライナー３の開口部を画定する口金８（参照：図３）が設けられており、この口金８に接続するバルブアッセンブリ（図示省略）を介して、貯留空間２とガス供給ライン１０２との間で燃料ガスの供給／排出がなされる。
【００２４】
ライナー３は、タンク１の内容器とも換言される部分である。ライナー３は、ガスバリア性を有し、貯留ガスの外部への透過を抑制する。ライナー３の材質は、特に制限されるものではなく、例えば、金属を用いることができるが、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂その他の硬質樹脂を用いるのが好適である。
【００２５】
補強繊維層４は、タンク１の外容器とも換言される部分である。補強繊維層４は、ライナー３の外表面のほぼ全面（口金８を除いた部分）に形成され、タンク１を補強する役割を果たす。補強繊維層４は、マトリックス樹脂１１（以下、単に「樹脂１１」という。）を含浸した繊維１２をライナー３の外表面に巻回した後で、その樹脂を熱硬化してなるものである。
【００２６】
樹脂１１は、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などであり、ここでは絶縁性及び熱硬化性のエポキシ樹脂を用いている。
繊維１２は、絶縁性を有するものであり、例えば、金属繊維、カーボン繊維などである。ここでは、カーボン繊維を用いている。
したがって、本実施形態の補強繊維層４は、エポキシ樹脂１１がカーボン繊維１２で補強されたＣＦＲＰである。
【００２７】
樹脂１１と繊維１２との含有割合としては、樹脂及び繊維の種類、繊維強化方向、厚さ等に依存するが、通常、好ましくは樹脂１１：繊維１２＝１０〜８０体積％：９０〜２０体積％、より好ましくはその比が２５〜５０体積％：７５〜５０体積％とされる。なお、補強繊維層４は、これらの構成材料の他に適宜の添加剤を含んでいてもよい。
【００２８】
次に、タンク１の製造方法、特に補強繊維層４を形成するプロセスについて説明する。
【００２９】
このプロセスでは、樹脂１１を含浸した繊維１２をライナー３の外表面に巻回する巻付け工程と、巻き付けた繊維１２に含浸している樹脂１１を熱硬化することで補強繊維層４を形成する加熱工程と、が行われる。そのため、タンク１の製造装置２０は、巻付け工程を実行する繊維巻付け装置２２（参照：図２）と、加熱工程を実行する加熱２４（参照：図４）と、を有する。なお、図２では補強繊維層４を示しているが、上述のとおり、補強繊維層４は、加熱工程を経ることで形成されるものである。
【００３０】
図２に示すように、繊維巻付け装置２２は、ボビン２４から繊維１２を繰り出し、その張力を張力調整部２５で調整して、液状の樹脂１１を貯留した樹脂槽２６に浸す。これにより、繊維１２に樹脂１１を含浸させる。その後、繊維巻付け装置２２は、樹脂１１を含浸した繊維１２を、所定の張力でライナー３の外表面に巻き付ける。この巻き付けは、シャフト２７にライナー３を取り付け、シャフト２７と共にライナー３を軸回りに回転させ、回転中のライナー３に対し、供給ユニット２８から繊維１２を供給することで行う。なお、他の実施態様では、供給ユニット２８からライナー３に供給される繊維１２は、プリプレグ状態のものであってもよい。
【００３１】
ここで、巻き付け方法としては、例えば、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）やテープワインディング法等が挙げられるが、その中でも、ＦＷ法を用いると好適である。本実施形態では、ＦＷ法により繊維１２の巻き方向を異ならせた複数の巻付け、具体的にはフープ巻き及びヘリカル巻きを行っている。それゆえ、熱硬化後の補強繊維層４は、繊維１２の巻き方向が異なる複数層（例えば、内側の層はフープ巻きによる層で、外側の層はヘリカル巻きによる層）から構成される。なお、その層の数、並びにフープ巻き及びヘリカル巻きの順番及び実施回数は任意である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、フープ巻きとは、タンク軸線Ｙ−Ｙに対し略直角（例えば８９°）の巻回角度で、ライナー３の胴部６ａに繊維１２を周方向に巻回することをいう。また、図３（ｂ）に示すように、ヘリカル巻きとは、タンク軸線Ｙ−Ｙに対して斜めの巻回角度（例えば１０°）で、ライナー３の胴部６ａ及びドーム部６ｂ、６ｂに繊維１２をらせん状に巻回することをいう。ヘリカル巻きの巻回角度（繊維１２の配向角度）は、ライナー３の全長によって異なり、タンク軸線Ｙ−Ｙに対して例えば１０°〜３５０°の範囲での任意の角度が考えられる。なお、ヘリカル巻きには、巻回角度の大きさによって高角度ヘリカル巻きや低角度ヘリカル巻きと称されるものもあるが、本明細書におけるヘリカル巻きとは、そのいずれをも含む概念である。
【００３３】
以下では、繊維１２がフープ巻き（巻回角度：８９°）とヘリカル巻き（巻回角度：１０°）されている場合を例に、その加熱方法を説明する。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、加熱装置２４は、ライナー３の周囲に配置された誘導加熱コイル３０と、誘導加熱コイル３０を回転させるためのコイル回転機構３２と、ライナー３を軸支するシャフト３４と、を備える。なお、図４（ｂ）及び（ｃ）では、コイル回転機構３２及びシャフト３４を省略している。
【００３５】
誘導加熱コイル３０は、ライナー３の外表面を囲うようなコイル形状３６を有する。コイル形状３６は、一続きのコイルが枠状に複数回巻き回されたものであり、ライナー３の外表面に対向して配置可能に構成されている。コイル形状３６における一巻き部分は、互いに対向する一対の比較的長い部分と、互いに対向する一対の比較的短い部分とで構成される。コイル形状３６におけるコイルの径・巻き数は、ライナー３の大きさ、肉厚、硬化時間等により適宜決定することができる。誘導加熱コイル３０は、図示省略した高周波発生器から高周波電流を供給されることで、ライナー３の外表面を加熱する。
【００３６】
コイル回転機構３２は、図４（ｃ）に示す如く誘導加熱コイル３０の巻き方向がフープ巻きの方向に合わさるように、また、図４（ｂ）に示す如く誘導加熱コイル３０の巻き方向がヘリカル巻きの方向に合わさるように、誘導加熱コイル３０を回転させるように構成されている。例えば、コイル回転機構３２は、誘導加熱コイル３０のうち、コイル形状３６が画定する枠の外側へと延びた部分３８を支持しており、この部分３８を回転中心としてコイル形状３６を回転させる。これにより、コイル形状３６の巻き方向を、繊維１２のフープ巻き及びヘリカル巻きのいずれの方向にも個々に合わせることができるようになっている。
【００３７】
シャフト３４は、ライナー３の一端部の口金８に取り付けられており、シャフト３４の回転によって、ライナー３はタンク軸線Ｙ−Ｙ回りに回転する。なお、ライナー３の両端部に口金８を設けた場合であっても、シャフト３４はライナー３の片側の口金８にのみ取り付けられる。これは、仮にシャフト３４をライナー３の両側に取り付けると、コイル回転機構３２による誘導加熱コイル３０の回転がシャフト３４に阻害されることになるからである。
【００３８】
ここで、加熱装置２４による加熱手順を具体的に説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、加熱装置２４にライナー３（未硬化のタンク１）をセットし、シャフト３４をライナー３に取り付ける。この初期状態では、誘導加熱コイル３０におけるコイル形状３６の巻き方向は、ライナー３上の繊維１２のフープ巻き及びヘリカル巻きのいずれの方向とも合わされていない。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、コイル回転機構３２によって誘導加熱コイル３０を回転させ、コイル形状３６の巻き方向を繊維１２のヘリカル巻きの方向に合わせた状態に設定する。そして、この状態で、誘導加熱コイル３０に高周波電流を供給する。すると、ヘリカル巻きされた繊維１２に誘導電流が流れ、この繊維１２が発熱する。これにより、ヘリカル巻きの繊維１２に含浸されている樹脂１１が加熱され、熱硬化されていく。なお、この場合、フープ巻きの繊維１２には誘導電流が流れにくいため、これに含浸されている樹脂１１は加熱されにくい。
【００４０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、コイル回転機構３２によって誘導加熱コイル３０をさらに回転させ、コイル形状３６の巻き方向を繊維１２のフープ巻きの方向に合わせた状態に設定する。この状態で誘導加熱コイル３０に高周波電流を供給すると、フープ巻きされた繊維１２に誘導電流が流れ、この繊維１２が発熱する。これにより、フープ巻きの繊維１２に含浸されている樹脂１１が加熱され、熱硬化されていく。なお、この場合、ヘリカル巻きの繊維１２には誘導電流が流れにくいため、これに含浸されている樹脂１１は加熱されにくい。
【００４１】
ここで、図４（ｂ）に示す状態での誘導加熱と図４（ｃ）に示す状態での誘導加熱とは、繰り返し行うことが望ましい。その理由は、一方の誘導加熱を長時間行ってから他方の誘導加熱を長時間行うよりも、ヘリカル巻き及びフープ巻きの両方向の繊維１２を繰り返し誘導加熱する方が、均一で熱効率の良い誘導加熱を促進することができるからである。したがって、両状態での誘導加熱が繰り返し行われるように、誘導加熱コイル３０は、誘導加熱中、図４（ｂ）に示す角度位置（すなわち１０°）と図４（ｃ）に示す角度位置（すなわち８９°）との間で回動するサイクルを繰り返すとよい。なお、誘導加熱コイル３０が図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す角度位置に留まる時間は、誘導加熱コイル３０が両者の角度一間を移動する時間よりも長いことが好ましい。
【００４２】
また、誘導加熱中は、シャフト３４によってライナー３をタンク軸線Ｙ−Ｙ回りに回転させるとよい。特に、図４（ｂ）に示す状態では、誘導加熱コイル３０を不動にした状態で、ライナー３を回転させるとよい。こうすることで、ヘリカル巻きの繊維１２を短時間で誘導加熱することができる。なお、誘導加熱中は、ライナー３と誘導加熱コイル３０との干渉を阻止できる条件であれば、ライナー３をタンク軸線Ｙ−Ｙ方向に往復移動させることも可能である。こうすることで、コイル形状３６の巻き数が少ない場合であっても、ライナー３の外表面の全体を加熱することができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、一つの単純形状の誘導加熱コイル３０をコイル配向（巻き方向）と略９０°ずれた方向に回転させることで、コイル形状３６の巻き方向をヘリカル巻き及びフープ巻きの両方向に合わせることができ、且つ、これらの状態で両者の繊維１２をそれぞれ熱効率良く誘導加熱することができる。したがって、フープ巻きとヘリカル巻きとが混在する未硬化のタンクであっても、熱効率良く均一に誘導加熱して樹脂１１を熱硬化させることができ、熱硬化したタンク１を製造することができる。
【００４４】
加えて、加熱装置２４の設備を簡素化することができる。すなわち、本実施形態と異なり、フープ巻きとヘリカル巻きのそれぞれに対応したコイル形状の誘導加熱コイルを２つ用意したのでは、誘導加熱コイルとしての部品点数が増えると共に、加熱途中で誘導加熱コイルを交換する必要が生じる。また、本実施形態と異なり、フープ巻きとヘリカル巻きの両方に対応したコイル形状の誘導加熱コイルでは、コイル形状が複雑となり、ハンドリングが困難となり得る。この点、本願実施形態によれば、単一の誘導加熱コイル３０を用いて繊維１２の両方の巻き方向に対応させているので、誘導加熱コイル３０を簡素化して、そのハンドリング性を向上することができる。また、本実施形態の如く枠状のコイル形状３６とすることで、加熱装置２４に対するワーク（未硬化のタンク・硬化後のタンク）の搬入出が容易となる。
【００４５】
＜変形例＞
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、後記の特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
誘導加熱中、ライナー３に対して誘導加熱コイル３０を所定範囲（上記の例では、１０°〜８９°の範囲）で回動させるのではなく、ライナー３を回動させることで繊維１２の巻き方向と誘導加熱コイル３０の巻き方向とを合わせることも可能である。すなわち、誘導加熱コイル３０をライナー３に対して相対的に移動させる移動機構があれば足り、その一例が上記のコイル回転機構３２である。ただし、上記実施形態の如く、誘導加熱コイル３０を回動させる方が容易である。
【００４７】
また、フープ巻きとヘリカル巻きの二つの巻回方向を例に説明したが、これら以外の第３の方向に繊維１２を巻き回してもよい。この場合にも、誘導加熱中に、第３の方向の巻回方向に導加熱コイル３０の巻き方向が合うようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本実施形態は、複数の方向に繊維を巻いている成形体であれば適用することができ、タンク１以外のそのようなものとしては、配管や管継手の他、車両などの移動体のボディを挙げることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１：タンク、 ３：ライナー、 ４：補強繊維層、 １１：樹脂、 １２：繊維、 ２０：製造装置、 ２２：繊維巻付け装置、 ２４：加熱装置、 ３０：誘導加熱コイル、 ３２：コイル回転機構（移動機構）、 Ｙ−Ｙ：タンク軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製タンクなど、導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維を巻き回した成形体を加熱する方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦＲＰ製タンクは、例えば燃料電池自動車に搭載される水素供給源として使用されている。ＣＦＲＰ製タンクは、略円筒状の内容器の外周面に、熱硬化性樹脂を含浸したカーボン繊維を巻き付けた後、加熱により熱硬化性樹脂を熱硬化させることで製造される。この熱硬化の方法として、従来から様々な方法が検討されており、そのうちの一つに高周波誘電加熱方法がある。
【０００３】
特許文献１では、高周波誘導加熱炉内に未硬化の成形体（繊維強化樹脂積層体）をセットし、その成形体の周囲に配置した誘導加熱コイルにより誘導加熱することで、成形体の樹脂を硬化させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、誘導加熱の場合、誘導加熱コイルにおけるコイルの巻き方向が成形体における繊維の巻き方向に合っていないと、成形体を効率的に又は均一に加熱することができない。これは、繊維がカーボン繊維といった異方性の材料である場合、繊維の長手方向にしか誘導電流が流れにくく、加熱されにくいからである。この点、特許文献１では、両者の巻き方向の関係について何ら考慮されていなかった。
【０００６】
一般的なＣＦＲＰ製タンクでは、フープ巻き及びヘリカル巻きといった複数の方向にカーボン繊維が巻かれている。このため、仮に、フープ巻きに対応したコイル形状の誘導加熱コイルを用いたとしても、ヘリカル巻きのカーボン繊維は誘導加熱されにくく、全体として均一に加熱することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、繊維が複数の方向に巻かれている場合にも、均一に且つ熱効率良く誘導加熱して成形体の樹脂を熱硬化させることができる、成形体の加熱方法及び加熱装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するべく、本発明の成形体の加熱方法は、導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を、成形体の周囲に配置した誘導加熱コイルにより加熱することで樹脂を熱硬化するものであって、誘導加熱コイルの巻き方向を第１の方向に合わせた状態で、誘導加熱コイルによる加熱を行う第１の工程と、第１の工程と同じ誘導加熱コイルを用い、誘導加熱コイルの巻き方向を第２の方向に合わせた状態で、誘導加熱コイルによる加熱を行う第２の工程と、を備えたものである。
【０００９】
また、上記目的を達成するべく、本発明の成形体の加熱装置は、導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を加熱することで樹脂を熱硬化するものであって、成形体の周囲に配置されて成形体を加熱する誘導加熱コイルと、誘導加熱コイルの巻き方向が第１の方向に合わさるように誘導加熱コイルを成形体に対して相対的に移動させると共に、誘導加熱コイルの巻き方向が第２の方向に合わさるように誘導加熱コイルを成形体に対して相対的に移動させる移動装置と、を備えたものである。
【００１０】
本発明によれば、誘導加熱コイル及び繊維の両方の巻き方向を合わせた状態で誘導加熱できるので、繊維に渦電流が生じ易くなり、熱効率よく樹脂を熱硬化させることができる。また、繊維の巻き方向である第１の方向と第２の方向とのそれぞれに、誘導加熱コイルの巻き方向を合わせているので、全体を均一に誘導加熱することができる。さらに、単一の誘導加熱コイルを用いて、複数の繊維の巻き方向に対応した誘導加熱を行うことができる。このため、全ての巻き方向に対応した複雑なコイル形状の誘導加熱コイルを用意したり、あるいは、個々の巻き方向に対応したコイル形状の誘導加熱コイルを２個用意したりしなくて済み、誘導加熱コイルを簡素化し得る。
【００１１】
ここで、誘導加熱コイル及び繊維の両方の巻き方向を合わせるとは、誘導加熱コイルが一回巻き回したときになす面と繊維が一回巻き回したときになす面とが平行になるという意味であり、両方の面が完全に平行となる場合のみならず、僅かな交差角度（例えば１０°）があっても加熱効率の観点からは実質的に平行であると言い得る場合をも含むものである。
【００１２】
好ましくは、第１の工程と第２の工程とを繰り返し行うとよい。こうすることで、両方の巻き方向の繊維を繰り返し誘導加熱するため、均一で効率的な誘導加熱を促進することができる。
【００１３】
より好ましくは、第１の工程と第２の工程とを繰り返す際、成形体に対して誘導加熱コイルを回転させることで、誘導加熱コイルの巻き方向を第１の方向に合わせた状態と第２の方向に合わせた状態とをそれぞれ設定するとよい。こうすることで、成形体を回転させる場合に比べて、両者の巻き方向を容易に合わせることができる。
【００１４】
好ましくは、成形体はタンクであり、第１の方向はヘリカル巻きの方向であり、第２の方向はフープ巻きの方向であるとよい。これにより、フープ巻きとヘリカル巻きとが混在するタンクであっても、熱効率良く誘導加熱することができる。
【００１５】
より好ましくは、第１の工程は、誘導加熱コイルによる加熱中、誘導加熱コイルを不動にした状態でタンクをその軸線回りに回転させるとよい。こうすることで、ヘリカル巻きの繊維を短時間で誘導加熱することができる。
【００１６】
より好ましくは、タンクは、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが軸線回りに回転可能に軸支されているとよい。こうすることで、タンクを回転させる軸が誘導加熱コイルに干渉することを回避し易い構成とすることができる。
【００１７】
別の好ましい一態様によれば、第１の工程及び第２の工程の少なくとも一方では、誘導加熱コイルによる加熱中、誘導加熱コイルを不動にした状態で成形体を回転させるとよい。
【００１８】
また、別の好ましい一態様によれば、成形体は、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが軸支されたタンクであり、第１の方向はヘリカル巻きの方向であり、第２の方向はフープ巻きの方向であり、第１の工程は、誘導加熱コイルによる加熱中、誘導加熱コイルを不動にした状態でタンクをその軸線回りに回転させるとよい。上述したように、ヘリカル巻きの繊維を短時間で誘導加熱することができる。
【００１９】
好ましくは、繊維は、カーボン繊維であるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るタンクを搭載した燃料電池自動車を示す模式図である。
【図２】実施形態に係るタンクの製造装置における繊維巻付け装置の概略を、当該タンクの一部の断面とともに示す図である。
【図３】実施形態に係るタンクにおける繊維の巻き方向を示す図であり、（ａ）はフープ巻きを示す図であり、（ｂ）はヘリカル巻きを示す図である。
【図４】実施形態に係るタンクの製造装置における加熱装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。ここでは、成形体として、常圧よりも高い圧力で内容物を貯留可能な高圧タンクを例に説明する。
【００２２】
図１に示すように、燃料電池自動車１００は、例えば３つのタンク１を車体のリア部に搭載する。各タンク１は、燃料電池システム１０１の一部を構成し、ガス供給ライン１０２を通じて燃料電池１０４に燃料ガスを供給する。タンク１に貯留される燃料ガスは、可燃性の高圧ガスであり、例えば２０ＭＰａの圧縮天然ガス、又は、例えば３５ＭＰａあるいは７０ＭＰａ水素ガスである。なお、タンク１は、車両のみならず、各種移動体（例えば、船舶や飛行機、ロボットなど）や定置設備（住宅、ビルなど）にも適用することができる。
【００２３】
図２に示すように、タンク１は、内部に貯留空間２が画成されるように中空状に形成されたライナー３と、ライナー３の外表面を覆う補強繊維層４と、を有する。また、タンク１を全体形状の観点から見れば、タンク１は、円筒状の胴部６ａと、胴部６ａから離れるにつれて縮径する略半球体状の一対のドーム部６ｂ、６ｂと、を有し、胴部６ａ及び一対のドーム部６ｂ、６ｂによって、全体として例えば略楕円体状に形成されていると言える。一対のドーム部６ｂ、６ｂの少なくとも一方の端部中央には、ライナー３の開口部を画定する口金８（参照：図３）が設けられており、この口金８に接続するバルブアッセンブリ（図示省略）を介して、貯留空間２とガス供給ライン１０２との間で燃料ガスの供給／排出がなされる。
【００２４】
ライナー３は、タンク１の内容器とも換言される部分である。ライナー３は、ガスバリア性を有し、貯留ガスの外部への透過を抑制する。ライナー３の材質は、特に制限されるものではなく、例えば、金属を用いることができるが、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂その他の硬質樹脂を用いるのが好適である。
【００２５】
補強繊維層４は、タンク１の外容器とも換言される部分である。補強繊維層４は、ライナー３の外表面のほぼ全面（口金８を除いた部分）に形成され、タンク１を補強する役割を果たす。補強繊維層４は、マトリックス樹脂１１（以下、単に「樹脂１１」という。）を含浸した繊維１２をライナー３の外表面に巻回した後で、その樹脂を熱硬化してなるものである。
【００２６】
樹脂１１は、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などであり、ここでは絶縁性及び熱硬化性のエポキシ樹脂を用いている。
繊維１２は、絶縁性を有するものであり、例えば、金属繊維、カーボン繊維などである。ここでは、カーボン繊維を用いている。
したがって、本実施形態の補強繊維層４は、エポキシ樹脂１１がカーボン繊維１２で補強されたＣＦＲＰである。
【００２７】
樹脂１１と繊維１２との含有割合としては、樹脂及び繊維の種類、繊維強化方向、厚さ等に依存するが、通常、好ましくは樹脂１１：繊維１２＝１０〜８０体積％：９０〜２０体積％、より好ましくはその比が２５〜５０体積％：７５〜５０体積％とされる。なお、補強繊維層４は、これらの構成材料の他に適宜の添加剤を含んでいてもよい。
【００２８】
次に、タンク１の製造方法、特に補強繊維層４を形成するプロセスについて説明する。
【００２９】
このプロセスでは、樹脂１１を含浸した繊維１２をライナー３の外表面に巻回する巻付け工程と、巻き付けた繊維１２に含浸している樹脂１１を熱硬化することで補強繊維層４を形成する加熱工程と、が行われる。そのため、タンク１の製造装置２０は、巻付け工程を実行する繊維巻付け装置２２（参照：図２）と、加熱工程を実行する加熱２４（参照：図４）と、を有する。なお、図２では補強繊維層４を示しているが、上述のとおり、補強繊維層４は、加熱工程を経ることで形成されるものである。
【００３０】
図２に示すように、繊維巻付け装置２２は、ボビン２４から繊維１２を繰り出し、その張力を張力調整部２５で調整して、液状の樹脂１１を貯留した樹脂槽２６に浸す。これにより、繊維１２に樹脂１１を含浸させる。その後、繊維巻付け装置２２は、樹脂１１を含浸した繊維１２を、所定の張力でライナー３の外表面に巻き付ける。この巻き付けは、シャフト２７にライナー３を取り付け、シャフト２７と共にライナー３を軸回りに回転させ、回転中のライナー３に対し、供給ユニット２８から繊維１２を供給することで行う。なお、他の実施態様では、供給ユニット２８からライナー３に供給される繊維１２は、プリプレグ状態のものであってもよい。
【００３１】
ここで、巻き付け方法としては、例えば、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）やテープワインディング法等が挙げられるが、その中でも、ＦＷ法を用いると好適である。本実施形態では、ＦＷ法により繊維１２の巻き方向を異ならせた複数の巻付け、具体的にはフープ巻き及びヘリカル巻きを行っている。それゆえ、熱硬化後の補強繊維層４は、繊維１２の巻き方向が異なる複数層（例えば、内側の層はフープ巻きによる層で、外側の層はヘリカル巻きによる層）から構成される。なお、その層の数、並びにフープ巻き及びヘリカル巻きの順番及び実施回数は任意である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、フープ巻きとは、タンク軸線Ｙ−Ｙに対し略直角（例えば８９°）の巻回角度で、ライナー３の胴部６ａに繊維１２を周方向に巻回することをいう。また、図３（ｂ）に示すように、ヘリカル巻きとは、タンク軸線Ｙ−Ｙに対して斜めの巻回角度（例えば１０°）で、ライナー３の胴部６ａ及びドーム部６ｂ、６ｂに繊維１２をらせん状に巻回することをいう。ヘリカル巻きの巻回角度（繊維１２の配向角度）は、ライナー３の全長によって異なり、タンク軸線Ｙ−Ｙに対して例えば１０°〜３５０°の範囲での任意の角度が考えられる。なお、ヘリカル巻きには、巻回角度の大きさによって高角度ヘリカル巻きや低角度ヘリカル巻きと称されるものもあるが、本明細書におけるヘリカル巻きとは、そのいずれをも含む概念である。
【００３３】
以下では、繊維１２がフープ巻き（巻回角度：８９°）とヘリカル巻き（巻回角度：１０°）されている場合を例に、その加熱方法を説明する。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、加熱装置２４は、ライナー３の周囲に配置された誘導加熱コイル３０と、誘導加熱コイル３０を回転させるためのコイル回転機構３２と、ライナー３を軸支するシャフト３４と、を備える。なお、図４（ｂ）及び（ｃ）では、コイル回転機構３２及びシャフト３４を省略している。
【００３５】
誘導加熱コイル３０は、ライナー３の外表面を囲うようなコイル形状３６を有する。コイル形状３６は、一続きのコイルが枠状に複数回巻き回されたものであり、ライナー３の外表面に対向して配置可能に構成されている。コイル形状３６における一巻き部分は、互いに対向する一対の比較的長い部分と、互いに対向する一対の比較的短い部分とで構成される。コイル形状３６におけるコイルの径・巻き数は、ライナー３の大きさ、肉厚、硬化時間等により適宜決定することができる。誘導加熱コイル３０は、図示省略した高周波発生器から高周波電流を供給されることで、ライナー３の外表面を加熱する。
【００３６】
コイル回転機構３２は、図４（ｃ）に示す如く誘導加熱コイル３０の巻き方向がフープ巻きの方向に合わさるように、また、図４（ｂ）に示す如く誘導加熱コイル３０の巻き方向がヘリカル巻きの方向に合わさるように、誘導加熱コイル３０を回転させるように構成されている。例えば、コイル回転機構３２は、誘導加熱コイル３０のうち、コイル形状３６が画定する枠の外側へと延びた部分３８を支持しており、この部分３８を回転中心としてコイル形状３６を回転させる。これにより、コイル形状３６の巻き方向を、繊維１２のフープ巻き及びヘリカル巻きのいずれの方向にも個々に合わせることができるようになっている。
【００３７】
シャフト３４は、ライナー３の一端部の口金８に取り付けられており、シャフト３４の回転によって、ライナー３はタンク軸線Ｙ−Ｙ回りに回転する。なお、ライナー３の両端部に口金８を設けた場合であっても、シャフト３４はライナー３の片側の口金８にのみ取り付けられる。これは、仮にシャフト３４をライナー３の両側に取り付けると、コイル回転機構３２による誘導加熱コイル３０の回転がシャフト３４に阻害されることになるからである。
【００３８】
ここで、加熱装置２４による加熱手順を具体的に説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、加熱装置２４にライナー３（未硬化のタンク１）をセットし、シャフト３４をライナー３に取り付ける。この初期状態では、誘導加熱コイル３０におけるコイル形状３６の巻き方向は、ライナー３上の繊維１２のフープ巻き及びヘリカル巻きのいずれの方向とも合わされていない。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、コイル回転機構３２によって誘導加熱コイル３０を回転させ、コイル形状３６の巻き方向を繊維１２のヘリカル巻きの方向に合わせた状態に設定する。そして、この状態で、誘導加熱コイル３０に高周波電流を供給する。すると、ヘリカル巻きされた繊維１２に誘導電流が流れ、この繊維１２が発熱する。これにより、ヘリカル巻きの繊維１２に含浸されている樹脂１１が加熱され、熱硬化されていく。なお、この場合、フープ巻きの繊維１２には誘導電流が流れにくいため、これに含浸されている樹脂１１は加熱されにくい。
【００４０】
次いで、図４（ｃ）に示すように、コイル回転機構３２によって誘導加熱コイル３０をさらに回転させ、コイル形状３６の巻き方向を繊維１２のフープ巻きの方向に合わせた状態に設定する。この状態で誘導加熱コイル３０に高周波電流を供給すると、フープ巻きされた繊維１２に誘導電流が流れ、この繊維１２が発熱する。これにより、フープ巻きの繊維１２に含浸されている樹脂１１が加熱され、熱硬化されていく。なお、この場合、ヘリカル巻きの繊維１２には誘導電流が流れにくいため、これに含浸されている樹脂１１は加熱されにくい。
【００４１】
ここで、図４（ｂ）に示す状態での誘導加熱と図４（ｃ）に示す状態での誘導加熱とは、繰り返し行うことが望ましい。その理由は、一方の誘導加熱を長時間行ってから他方の誘導加熱を長時間行うよりも、ヘリカル巻き及びフープ巻きの両方向の繊維１２を繰り返し誘導加熱する方が、均一で熱効率の良い誘導加熱を促進することができるからである。したがって、両状態での誘導加熱が繰り返し行われるように、誘導加熱コイル３０は、誘導加熱中、図４（ｂ）に示す角度位置（すなわち１０°）と図４（ｃ）に示す角度位置（すなわち８９°）との間で回動するサイクルを繰り返すとよい。なお、誘導加熱コイル３０が図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す角度位置に留まる時間は、誘導加熱コイル３０が両者の角度一間を移動する時間よりも長いことが好ましい。
【００４２】
また、誘導加熱中は、シャフト３４によってライナー３をタンク軸線Ｙ−Ｙ回りに回転させるとよい。特に、図４（ｂ）に示す状態では、誘導加熱コイル３０を不動にした状態で、ライナー３を回転させるとよい。こうすることで、ヘリカル巻きの繊維１２を短時間で誘導加熱することができる。なお、誘導加熱中は、ライナー３と誘導加熱コイル３０との干渉を阻止できる条件であれば、ライナー３をタンク軸線Ｙ−Ｙ方向に往復移動させることも可能である。こうすることで、コイル形状３６の巻き数が少ない場合であっても、ライナー３の外表面の全体を加熱することができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、一つの単純形状の誘導加熱コイル３０をコイル配向（巻き方向）と略９０°ずれた方向に回転させることで、コイル形状３６の巻き方向をヘリカル巻き及びフープ巻きの両方向に合わせることができ、且つ、これらの状態で両者の繊維１２をそれぞれ熱効率良く誘導加熱することができる。したがって、フープ巻きとヘリカル巻きとが混在する未硬化のタンクであっても、熱効率良く均一に誘導加熱して樹脂１１を熱硬化させることができ、熱硬化したタンク１を製造することができる。
【００４４】
加えて、加熱装置２４の設備を簡素化することができる。すなわち、本実施形態と異なり、フープ巻きとヘリカル巻きのそれぞれに対応したコイル形状の誘導加熱コイルを２つ用意したのでは、誘導加熱コイルとしての部品点数が増えると共に、加熱途中で誘導加熱コイルを交換する必要が生じる。また、本実施形態と異なり、フープ巻きとヘリカル巻きの両方に対応したコイル形状の誘導加熱コイルでは、コイル形状が複雑となり、ハンドリングが困難となり得る。この点、本願実施形態によれば、単一の誘導加熱コイル３０を用いて繊維１２の両方の巻き方向に対応させているので、誘導加熱コイル３０を簡素化して、そのハンドリング性を向上することができる。また、本実施形態の如く枠状のコイル形状３６とすることで、加熱装置２４に対するワーク（未硬化のタンク・硬化後のタンク）の搬入出が容易となる。
【００４５】
＜変形例＞
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、後記の特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
誘導加熱中、ライナー３に対して誘導加熱コイル３０を所定範囲（上記の例では、１０°〜８９°の範囲）で回動させるのではなく、ライナー３を回動させることで繊維１２の巻き方向と誘導加熱コイル３０の巻き方向とを合わせることも可能である。すなわち、誘導加熱コイル３０をライナー３に対して相対的に移動させる移動機構があれば足り、その一例が上記のコイル回転機構３２である。ただし、上記実施形態の如く、誘導加熱コイル３０を回動させる方が容易である。
【００４７】
また、フープ巻きとヘリカル巻きの二つの巻回方向を例に説明したが、これら以外の第３の方向に繊維１２を巻き回してもよい。この場合にも、誘導加熱中に、第３の方向の巻回方向に導加熱コイル３０の巻き方向が合うようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本実施形態は、複数の方向に繊維を巻いている成形体であれば適用することができ、タンク１以外のそのようなものとしては、配管や管継手の他、車両などの移動体のボディを挙げることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１：タンク、 ３：ライナー、 ４：補強繊維層、 １１：樹脂、 １２：繊維、 ２０：製造装置、 ２２：繊維巻付け装置、 ２４：加熱装置、 ３０：誘導加熱コイル、 ３２：コイル回転機構（移動機構）、 Ｙ−Ｙ：タンク軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を、当該成形体の周囲に配置した誘導加熱コイルにより加熱することで前記樹脂を熱硬化する、成形体の加熱方法であって、
前記誘導加熱コイルの巻き方向を前記第１の方向に合わせた状態で、当該誘導加熱コイルによる加熱を行う第１の工程と、
前記第１の工程と同じ誘導加熱コイルを用い、当該誘導加熱コイルの巻き方向を前記第２の方向に合わせた状態で、当該誘導加熱コイルによる加熱を行う第２の工程と、を備えた、成形体の加熱方法。
【請求項２】
前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返し行う、請求項１に記載の成形体の加熱方法。
【請求項３】
前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返す際、前記成形体に対して前記誘導加熱コイルを回転させることで、当該誘導加熱コイルの巻き方向を前記第１の方向に合わせた状態と前記第２の方向に合わせた状態とをそれぞれ設定する、請求項２に記載の成形体の加熱方法。
【請求項４】
前記成形体は、タンクであり、
前記第１の方向は、ヘリカル巻きの方向であり、
前記第２の方向は、フープ巻きの方向である、請求項３に記載の成形体の加熱方法。
【請求項５】
前記第１の工程は、前記誘導加熱コイルによる加熱中、当該誘導加熱コイルを不動にした状態で前記タンクをその軸線回りに回転させる、請求項４に記載の成形体の加熱方法。
【請求項６】
前記タンクは、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが前記軸線回りに回転可能に軸支されている、請求項５に記載の成形体の加熱方法。
【請求項７】
前記第１の工程及び前記第２の工程の少なくとも一方では、前記誘導加熱コイルによる加熱中、当該誘導加熱コイルを不動にした状態で前記成形体を回転させる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の成形体の加熱方法。
【請求項８】
前記成形体は、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが軸支されたタンクであり、
前記第１の方向は、ヘリカル巻きの方向であり、
前記第２の方向は、フープ巻きの方向であり、
前記第１の工程は、前記誘導加熱コイルによる加熱中、当該誘導加熱コイルを不動にした状態で前記タンクをその軸線回りに回転させる、請求項１に記載の成形体の加熱方法。
【請求項９】
前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返し行う、請求項８に記載の成形体の加熱方法。
【請求項１０】
前記繊維は、カーボン繊維である、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の成形体の加熱方法。
【請求項１１】
導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を加熱することで前記樹脂を熱硬化する、成形体の加熱装置であって、
前記成形体の周囲に配置され、当該成形体を加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルの巻き方向が前記第１の方向に合わさるように前記誘導加熱コイルを前記成形体に対して相対的に移動させると共に、前記誘導加熱コイルの巻き方向が前記第２の方向に合わさるように前記誘導加熱コイルを前記成形体に対して相対的に移動させる移動装置と、を備えた、成形体の加熱装置。
【請求項１】
導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を、当該成形体の周囲に配置した誘導加熱コイルにより加熱することで前記樹脂を熱硬化する、成形体の加熱方法であって、
前記誘導加熱コイルの巻き方向を前記第１の方向に合わせた状態で、当該誘導加熱コイルによる加熱を行う第１の工程と、
前記第１の工程と同じ誘導加熱コイルを用い、当該誘導加熱コイルの巻き方向を前記第２の方向に合わせた状態で、当該誘導加熱コイルによる加熱を行う第２の工程と、を備えた、成形体の加熱方法。
【請求項２】
前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返し行う、請求項１に記載の成形体の加熱方法。
【請求項３】
前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返す際、前記成形体に対して前記誘導加熱コイルを回転させることで、当該誘導加熱コイルの巻き方向を前記第１の方向に合わせた状態と前記第２の方向に合わせた状態とをそれぞれ設定する、請求項２に記載の成形体の加熱方法。
【請求項４】
前記成形体は、タンクであり、
前記第１の方向は、ヘリカル巻きの方向であり、
前記第２の方向は、フープ巻きの方向である、請求項３に記載の成形体の加熱方法。
【請求項５】
前記第１の工程は、前記誘導加熱コイルによる加熱中、当該誘導加熱コイルを不動にした状態で前記タンクをその軸線回りに回転させる、請求項４に記載の成形体の加熱方法。
【請求項６】
前記タンクは、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが前記軸線回りに回転可能に軸支されている、請求項５に記載の成形体の加熱方法。
【請求項７】
前記第１の工程及び前記第２の工程の少なくとも一方では、前記誘導加熱コイルによる加熱中、当該誘導加熱コイルを不動にした状態で前記成形体を回転させる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の成形体の加熱方法。
【請求項８】
前記成形体は、互いに対向する両端部のうち一方の端部のみが軸支されたタンクであり、
前記第１の方向は、ヘリカル巻きの方向であり、
前記第２の方向は、フープ巻きの方向であり、
前記第１の工程は、前記誘導加熱コイルによる加熱中、当該誘導加熱コイルを不動にした状態で前記タンクをその軸線回りに回転させる、請求項１に記載の成形体の加熱方法。
【請求項９】
前記第１の工程と前記第２の工程とを繰り返し行う、請求項８に記載の成形体の加熱方法。
【請求項１０】
前記繊維は、カーボン繊維である、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の成形体の加熱方法。
【請求項１１】
導電性を有し且つ樹脂を含浸した繊維が第１の方向及び第２の方向に巻き回された成形体を加熱することで前記樹脂を熱硬化する、成形体の加熱装置であって、
前記成形体の周囲に配置され、当該成形体を加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルの巻き方向が前記第１の方向に合わさるように前記誘導加熱コイルを前記成形体に対して相対的に移動させると共に、前記誘導加熱コイルの巻き方向が前記第２の方向に合わさるように前記誘導加熱コイルを前記成形体に対して相対的に移動させる移動装置と、を備えた、成形体の加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９２６２１（Ｐ２０１２−１９２６２１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８１８４（Ｐ２０１１−５８１８４）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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