繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置
【課題】繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置において、寸法を過度に大きくすることなく、一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得ることである。
【解決手段】カーボン繊維３０に樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維３２をライナー１２に巻き付けるためのライナー回転装置３６と、ライナー回転装置３６のライナー１２を配置する部分の下側に設けて、樹脂を収容した樹脂補充槽２２とを備える。樹脂補充槽２２は、補充槽上下移動機構３８により上下方向に移動可能とする。樹脂補充槽２２の上下位置を、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂量よりも多くなるようにする。
【解決手段】カーボン繊維３０に樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維３２をライナー１２に巻き付けるためのライナー回転装置３６と、ライナー回転装置３６のライナー１２を配置する部分の下側に設けて、樹脂を収容した樹脂補充槽２２とを備える。樹脂補充槽２２は、補充槽上下移動機構３８により上下方向に移動可能とする。樹脂補充槽２２の上下位置を、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂量よりも多くなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維供給部から送り出した繊維に、レジンバスで樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維を、製品の形状を形作るライナーに巻き付けることにより繊維強化樹脂製容器を成形する繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から繊維強化樹脂により繊維強化樹脂製容器を成形することが考えられている。例えば、繊維強化樹脂製容器を成形する方法として、十分な強度を有する繊維、例えばカーボン繊維を用い、これに液状の熱硬化性樹脂を含浸させて、製品の形状を形作るライナーに巻き付け、熱硬化性樹脂を加熱硬化させることが考えられている。カーボン繊維は、有機高分子繊維を、例えば３０００℃の高温で焼成し、極めて強度を高くできるので、例えば繊維強化樹脂製容器である高圧タンク等を、ライナーにカーボン繊維を巻き付ける、いわゆるフィラメントワインディング方法で製造することができる。カーボン繊維に樹脂を含浸させる方法として、温度制御された液体状の熱硬化性樹脂を満たした樹脂容器にカーボン繊維束を通過させることにより、カーボン繊維束に樹脂を含浸させることが考えられている。
【０００３】
また、特許文献１には、補強繊維材によって強化された繊維強化プラスチックを回転により連続的に巻きとるマンドレルと、マンドレルの下に設けられ、予備含浸層で樹脂を含浸された補強繊維材にさらに樹脂液を含浸する含浸槽とを備える繊維強化プラスチック製品の製造装置が記載されている。含浸槽は、液位調節手段により樹脂液の液面とマンドレルの最下端が接触するように、樹脂液の液位を調節するとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された繊維強化プラスチック製品の製造装置の場合、繊維強化プラスチックの一部の層を構成する補強繊維にのみ、マンドレルの下に設けられた含浸層により樹脂を含浸させることは考慮されていない。このため、特許文献１に記載された製造装置の場合、繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層に十分な樹脂を含浸させることができない可能性がある。
【０００６】
例えば、一般的に、カーボン繊維を使用したカーボン繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製の容器であるタンクを、フィラメントワインディング方法で成形する際、カーボン繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂含浸繊維を、ライナーに数層から数十層巻き付ける工程を行う。このようにライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける工程において、ライナーでの樹脂含浸繊維の巻き取り時に繊維に張力が加わり、張力による巻き締め効果により、せっかく繊維間に樹脂を含浸させたのにもかかわらず、繊維強化樹脂の内層を構成する複数の繊維間から樹脂が外層側に染み出す傾向となる。すなわち、樹脂含浸繊維の積層数が多くなるのにしたがって、繊維強化樹脂の内層を構成する複数の繊維間から樹脂が外層側に染み出し、径方向外側から内側に向かうほど、全体の体積に占める繊維の割合である、繊維体積含有率であるＶｆ（％）が高くなる傾向となる。Ｖｆは、高くなるほど樹脂量が少なくなり、低くなるほど樹脂量が多いことを意味する。
【０００７】
図４は、従来から考えられている方法により造られたカーボン繊維強化樹脂製タンクの１例の断面と、このタンクの部分拡大模式断面である（ａ）と、（ａ）の外層部分をさらに拡大した模式断面である（ｂ）と、（ａ）の内層部分をさらに拡大した模式断面である（ｃ）とを示している。図４に示すタンク１０は、樹脂製のライナー１２の周囲にカーボン繊維に樹脂を含浸させた樹脂含浸繊維を巻き付け、樹脂を加熱硬化させることにより、ライナー１２の周囲に繊維強化樹脂１４を設けている。また、タンク１０の長手方向両端部に口金１６，１８を固定している。また、ＣＦＲＰである繊維強化樹脂１４となる樹脂含浸繊維を巻き付けたものの外側にガラス繊維に樹脂を含浸したものを巻き付け、その後同時に加熱硬化させる、すなわち焼成することにより、繊維強化樹脂１４の外側にＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）層であるガラス層２０を設けている。
【０００８】
図４の（ｂ）（ｃ）では、白丸によりカーボン繊維を、黒で塗りつぶした部分により樹脂を、それぞれ表している。図４（ｂ）で示すように、繊維強化樹脂１４の外層部分では、全体に占める樹脂量の割合が多いのに対して、図４（ｃ）で示すように、繊維強化樹脂１４の内層部分では、全体に占める樹脂量の割合は少ない。すなわち、繊維体積含有率である、Ｖｆは、内層側で外層側に比べて高くなる。また、このような傾向は、繊維間に含浸した樹脂の粘度が低い場合に、樹脂の染み出し量が多くなるため、より顕著になる。
【０００９】
また、繊維強化樹脂１４製のタンク１０は、使用圧が高くなるほど、強度確保のために繊維強化樹脂１４の厚さを大きくする、すなわち、ライナー１２に樹脂含浸繊維を巻く巻き層数を多くする必要があるため、巻き締め効果がより大きくなり、繊維強化樹脂１４内層側のＶｆの上昇がより顕著になる。そして、タンク１０内の圧力上昇により、最も大きな応力が加わる傾向となるのが内層であるため、内層のＶｆが過度に高い場合には、タンク１０の疲労耐久性能が大幅に低下して、繊維強化樹脂１４製のタンク１０の内層部分に亀裂等の損傷が生じる可能性がないとはいえない。このため、繊維強化樹脂１４のうち、特に内層部分のＶｆを最適に調節できる手段の実現が望まれている。
【００１０】
一方、繊維強化樹脂１４のＶｆを内層だけでなく外層も含め一律に低下させると、樹脂量が全体で多くなるため、タンク１０の外径が大きくなってしまう原因となる。タンク１０は、自動車用として使用する場合等、空間的な制約が多い状況で使用される場合には、タンク１０の外径を小さくすることが特に望まれるため、タンク１０のうち、内層部分のみのＶｆを効果的に低くし、内層部分のみで樹脂量を多くすることが望まれている。
【００１１】
これに対して、特許文献１に記載された繊維強化プラスチック製品の製造装置は、繊維に対する樹脂の含浸状態をよくし、微細なボイドの発生を抑制解消することができる可能性がないとはいえない。ただし、特許文献１に記載された製造装置は、上記のように、繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層、例えば内径寄り部分の層に十分な樹脂を含浸させることができない可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置において、寸法を過度に大きくすることなく、一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る繊維強化樹脂製容器の製造方法は、繊維供給部から送り出した繊維に、レジンバスで樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維を、製品の形状を形作るライナーに巻き付けることにより繊維強化樹脂製容器を成形する繊維強化樹脂製容器の製造方法であって、ライナーの下側に配置し、樹脂を収容した樹脂補充槽の上下位置を、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法である。
【００１４】
また、好ましくは、ライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける工程において、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の数が所定値以下である場合にのみ、樹脂補充槽の上下位置を所定の高さ以上とすることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにする。
【００１５】
また、より好ましくは、樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部がライナーの外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽を水平方向に移動させることにより、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とする。
【００１６】
また、本発明に係る繊維強化樹脂製容器製造装置は、上記の本発明に係る繊維強化樹脂製容器の製造方法により、繊維強化樹脂製容器を製造する繊維強化樹脂製容器製造装置であって、繊維供給部と、繊維供給部から送り出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、レジンバス通過後の樹脂含浸繊維を容器の形状を形作るライナーに巻き付ける巻取り部と、巻き取り部のライナーを配置する部分の下側に設けられた樹脂補充槽と、樹脂を収容した樹脂補充槽を上下方向に移動させる補充槽上下移動機構と、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるように補充槽上下移動機構の駆動を制御する補充槽上下移動機構制御手段と、を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置である。
【００１７】
また、好ましくは、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層数が所定値を超える場合に樹脂補充槽を下降させ、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維と樹脂補充槽内の樹脂とが接しないように、補充槽上下移動機構の駆動を制御する。
【００１８】
また、より好ましくは、樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部と、樹脂補充槽を水平方向に移動させる補充槽水平移動機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置によれば、ライナーの下側に配置し、樹脂を収容した樹脂補充槽の上下位置を、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにするので、全体の樹脂量を過度に多くして繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得られる。例えば、ライナーへの樹脂含浸繊維の巻き付けに伴い、内層側から外層側へ複数の繊維間から樹脂が染み出す傾向となるのにもかかわらず、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。また、樹脂含浸繊維は、レジンバスからライナーに巻き取られる部分に送られるまでの間に例えば案内部やローラ等を通過することにより、しごかれる等で樹脂が取られるまたは垂れ落ちる傾向となる場合でも、本発明によれば樹脂含浸繊維に樹脂補充槽で樹脂を補充することができ、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。また、全体の樹脂量を過度に多くせずに済むため、繊維強化樹脂製容器の外径が過度に大きくなることを防止できる。この結果、繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得られる。例えば、内層側の樹脂量を十分に確保できた場合には、繊維強化樹脂製容器の疲労耐久性能を高くできる。
【００２０】
また、樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部がライナーの外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽を水平方向に移動させることにより、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とする構成によれば、樹脂補充槽を移動させる機構とは別に、樹脂掻き取り部を移動させる機構を設けることなく、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の樹脂付着量を精度よく調整しやすくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下において図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において述べる材料、成形条件等は、説明のための例であり、製品の仕様等に合わせ、適当な他の材料、成形条件を採用することができる。例えば、繊維として、カーボン繊維を説明するが、これ以外の適当な強度を有する繊維を使用することもできる。また、樹脂として、熱硬化型エポキシ樹脂を説明するが、これ以外の適当な接合強度を有する樹脂を使用することもできる。また、以下では、繊維強化樹脂容器を高圧ガスタンクとする場合について説明するが、繊維強化樹脂製容器を高圧ガスタンク以外とすることもできる。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態の１例の繊維強化樹脂製容器の製造方法により高圧ガスタンクを製造する繊維強化樹脂製容器製造装置である、タンク製造装置の一部の構成図である。また、図２は、図１のライナー１２および樹脂補充槽２２と、アイクチ案内部２４とを、図１の左側から右側に見て、一部を断面にして示す図である。図１に示すように、タンク製造装置は、成形部２６と、制御部である制御装置２８とを備える。なお、図１、図２では、タンク製造装置の構成要素ではないが、成形製品の形状を形作るライナー１２も図示している。
【００２３】
成形部２６は、原材料であるカーボン繊維３０をセットし、すなわち巻き付け、送り出しを行う繊維供給部である図示しないクリールスタンドと、クリールスタンドから送り出された複数本のカーボン繊維３０に液体状の熱硬化型エポキシ樹脂（以下、単に「エポキシ樹脂」とする。）を含浸させ、複数本の樹脂含浸繊維３２として供給するレジンバス３４と、レジンバス３４通過後の複数本の樹脂含浸繊維３２を揃えてライナー１２に向け導くアイクチ案内部２４と、複数本の樹脂含浸繊維３２を繊維強化樹脂製容器である、高圧ガスタンクの形状を形作るライナー１２に巻き付ける巻取り部である、ライナー回転装置３６とを備える。また、成形部２６は、ライナー回転装置３６の、ライナー１２を配置する部分の下側に設けた樹脂補充槽２２と、樹脂補充槽２２を上下方向に移動させる補充槽上下移動機構３８と、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させる補充槽水平移動機構４０（図２）とを備える。
【００２４】
原材料であるカーボン繊維３０は、有機高分子繊維を約３０００℃の高温で焼成したものからなり、その焼成したものを例えば２４０００本程度撚って集め、またはまっすぐに揃えた状態で集め、バインダ樹脂で軽く接着し、厚さ約２００μｍ、幅３ｍｍから１０ｍｍ程度、または幅４ｍｍから５ｍｍ程度の扁平なシート状または繊維束としたものを用いることができる。
【００２５】
クリールスタンドは、シート状のカーボン繊維３０を紙の筒に巻き付けた複数のボビンをセットし、固定滑車等を用いて位置を揃えて巻き出す機能を有する巻き出しスタンドである。３本ないし４本の樹脂含浸繊維３２は、３本ないし４本を揃えて巻くパラレル巻きでライナー１２に巻き付ける。
【００２６】
カーボン繊維３０は、クリールスタンドからいくつかのローラ等を経由し、アイクチ案内部２４を通り、ライナー１２に巻き付けられ、ライナー１２は、ライナー回転装置３６によりライナー１２の長手軸周りに回転駆動される。ここで、ライナー回転装置３６は、繊維巻取部の機能を有する。したがって、カーボン繊維３０は、ライナー１２の回転駆動によって張力が与えられ、その張力の下で、樹脂含浸繊維３２がライナー１２に緊密に巻き付けられることとなる。ライナー回転装置３６とライナー１２とにより、繊維巻取り成形部を構成する。また、ライナー１２に巻き付ける樹脂含浸繊維３２の複数の巻き層において、内径側から外径側に向け交互にフープ巻きとヘリカル巻きとを繰り返す。フープ巻きは、図１に示すように、ライナー１２の略円周方向に樹脂含浸繊維３２を巻き付けるものであり、ヘリカル巻きはフープ巻きよりもライナー１２の円周方向に対し大きく傾斜した方向に、ライナー１２に樹脂含浸繊維３２を巻き付けるものである。このようにして樹脂含浸繊維３２を巻き付けることにより繊維強化樹脂を構成すると、繊維強化樹脂の断面は、後述する図３（ｂ）に示すような複数の層状となる。すなわち、繊維強化樹脂を構成する繊維の方向が、径方向に隣り合う層同士で異なるため、熱硬化させた後でも、断面が複数の層状として現れる。
【００２７】
図１に戻り、レジンバス３４は、３本ないし４本のカーボン繊維３０に液体状の樹脂を含浸させる機能を有し、液体状のエポキシ樹脂を満たしたレジン槽４２と、レジン槽４２に一部が浸かっている樹脂掻い出しローラ４４と、樹脂掻い出しローラ４４の前後に配置される前ローラおよび後ローラとを備える。
【００２８】
カーボン繊維３０は、前ローラおよび後ローラの下側外周と、樹脂掻い出しローラ４４の上側外周とに沿って張られ、レジンバス３４から後ローラ側に引き出される。樹脂掻い出しローラ４４は、回転することで、レジン槽４２から液体状のエポキシ樹脂を外周に付着させ、その上側をカーボン繊維３０が通過することでそのカーボン繊維３０に樹脂が付着し、含浸する。
【００２９】
また、レジン槽４２は図示しないヒータを備えており、エポキシ樹脂は例えば４０℃から５０℃の範囲で加熱されて液体状となる。液体状のエポキシ樹脂はその温度を制御することで粘度管理が行われる。図示しない樹脂温度センサによりレジン槽４２内の樹脂温度を測定可能としている。
【００３０】
レジンバス３４から引き出された３本ないし４本の樹脂含浸繊維３２は、アイクチ案内部２４に導入される。アイクチ案内部２４は、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー１２に巻き付けやすいように案内する機能を有し、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー１２に向けて揃える揃え口と、揃え口をライナー１２の外形に沿って移動させる移動機構等とを備える。揃え口は、ライナー１２の長手軸方向と、ライナー１２の幅方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）に移動させるようにしている。
【００３１】
また、ライナー１２は、成形製品の形状を形作る芯材となるもので、例えば高圧ガスタンクを成形する場合は、タンクの内径に対応する筒である。筒の材質は例えば硬質樹脂を用いることができる。筒の直径は、例えば３０ｃｍ程度で、その肉厚は数ｍｍ程度のものを用いることができる。ライナー１２は、ライナー回転装置３６に長手軸を中心とする回転可能に支持され、回転駆動機構によって長手軸周りに回転される。樹脂含浸繊維３２は、ライナー１２が回転駆動されることで、ライナー１２外周に巻き取られる。ライナー１２に巻き取られる量は、ライナー１２の外周上の厚さにして数ｍｍから１０数ｍｍ程度である。エポキシ樹脂が含浸された樹脂含浸繊維３２が所定巻き数、例えば巻き数３０でライナー１２に巻き付けられ、製品の形状が形作られると、その後硬化処理が行われ、エポキシ樹脂が硬化して、繊維強化樹脂製容器である高圧ガスタンクが成形される。
【００３２】
また、樹脂補充槽２２は、ライナー回転装置３６のライナー１２を配置する部分の下側に設けている。樹脂補充槽２２は、断面矩形状の周壁部の底部を底板部により塞いでおり、周壁部を構成する１個の側壁部４６（図２）の上端縁部を、樹脂補充槽２２の上部に設けた樹脂掻き取り部としている。側壁部４６は、ライナー１２の長手軸と平行な内側面を有する。このような樹脂補充槽２２の内側に液体状のエポキシ樹脂４８を収容している。樹脂補充槽２２は、樹脂含浸繊維３２により構成する繊維強化樹脂の厚さ以上の深さを有する。樹脂補充槽２２は、レジン槽４２と同様に、ヒータを備え、収容したエポキシ樹脂４８を例えば４０℃から５０℃の範囲で加熱して液体状とするように温度を制御し、粘度管理を行うようにすることもできる。また、樹脂補充槽２２の側壁部４６の外側（図２の左側）にギャップ検出センサ５０を固定しており、ギャップ検出センサ５０によりライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の外周面との間の隙間を検出可能としている。ギャップ検出センサ５０の検出値は、制御部である制御装置２８に入力される。
【００３３】
また、樹脂補充槽２２は、補充槽上下移動機構３８と、補充槽水平移動機構４０とにより、上下方向とライナー１２の幅方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）とにそれぞれ移動させる。補充槽上下移動機構３８は、例えば、図１に示すように、樹脂補充槽２２の底板部にその上部を結合した第１ピストン５２と、第１ピストン５２を上下方向の変位可能に収容する第１油圧シリンダ５４と、第１油圧ユニット５６とを備える。第１油圧ユニット５６は、第１油圧シリンダ５４内と第１油タンク５７内とを通じさせるための油圧配管５８と、第１油圧シリンダ５４および第１油タンク５７の間に配置した第１チェック弁６０と、第１電磁弁６２と、第１油圧ポンプ６４とを備える。第１油圧ポンプ６４は第１電動モータ（図示せず）により駆動可能としている。第１電磁弁６２と第１電動モータとの駆動は、制御装置２８により制御可能としている。
【００３４】
制御装置２８は、補充槽上下移動機構制御手段と、補充槽水平移動機構制御手段とを有する。補充槽上下移動機構制御手段は、第１電磁弁６２と第１電動モータとに駆動制御信号を出力し、第１ピストン５２に連結した樹脂補充槽２２を上下方向に変位させる。例えば、樹脂補充槽２２を上昇させる場合には、第１電動モータの起動により第１油圧ポンプ６４から圧油を、第１チェック弁６０を介して第１油圧シリンダ５４の油圧空間に供給し、第１ピストン５２および第１油圧シリンダ５４からなる第１ロッドを伸張させる。余分な圧油は図示しないリリーフ弁を介して第１油タンク５７に還流させる。これにより、樹脂補充槽２２が上昇する。これに対して、樹脂補充槽２２を下降させる場合には、第１電磁弁６２を開放し、第１油圧ポンプ６４を第１電動モータにより逆方向に回転させ、第１油圧シリンダ５４内の圧油を第１油タンク５７に還流させる。これにより、第１ロッドが縮小するため、樹脂補充槽２２が下降する。
【００３５】
また、図２に示すように、補充槽水平移動機構４０は、例えば、補充槽上下移動機構３８を構成する第１油圧シリンダ５４の片側（図２の左側）にその一端を結合した第２ピストン６６と、第２ピストン６６を水平方向の移動可能に収容する第２油圧シリンダ６８と、第２油圧ユニット７０とを備える。第２油圧ユニット７０は、第２油圧シリンダ６８内と第２油タンク７２内とを通じさせるための油圧配管７４と、第２油圧シリンダ６８および第２油タンク７２の間に配置した第２チェック弁７６と、第２電磁弁７８と、第２油圧ポンプ８０とを備える。第２油圧ポンプ８０は第２電動モータ（図示せず）により駆動可能としている。第２電磁弁７８と、第２電動モータとの駆動は、制御装置２８により制御可能としている。また、第１油圧シリンダ５４は、図示しないガイド部により水平方向の移動を案内されている。第１油圧シリンダ５４の他側である、第１油圧シリンダ５４を挟む第２ピストン６６とは反対側にばね等の弾力付与手段８２を設けており、弾力付与手段８２により、第１油圧シリンダ５４に第２油圧シリンダ６８に向かう方向の弾力を付与している。
【００３６】
補充槽水平移動機構制御手段は、第２電磁弁７８と第２電動モータとに駆動制御信号を出力し、第２ピストン６６に連結した第１油圧シリンダ５４と、第１ピストン５２と、樹脂補充槽２２とを水平方向に変位させる。例えば、樹脂補充槽２２を、水平方向でライナー１２の長手軸に対し直交する方向の片側である、第２油圧シリンダから離れる方向（図２の右方）に変位させる場合には、第２電動モータの起動により第２油圧ポンプ８０から圧油を、第２チェック弁７６を介して第２油圧シリンダ６８の油圧空間に供給し、第２ピストン６６および第２油圧シリンダ６８からなる第２ロッドを伸張させる。余分な圧油は図示しないリリーフ弁を介して第２油タンク７２に還流させる。これにより、樹脂補充槽２２が第２油圧シリンダ６８から離れる方向に変位する。これに対して、樹脂補充槽２２を、水平方向でライナー１２の長手軸に対し直交する方向の他側である、第２油圧シリンダ６８に近づく方向（図２の左方）に変位させる場合には、第２電磁弁７８を開放し、第２油圧ポンプ８０を第２電動モータにより逆方向に回転させ、第２油圧シリンダ６８内の圧油を第２油タンク７２に還流させる。これにより、第２ロッドが縮小するため、樹脂補充槽２２が第２油圧シリンダ６８に近づく方向に変位する。なお、第１油タンク５７と第２油タンク７２とは、共通の１個の油タンクとすることもできる。
【００３７】
また、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層数が所定値以下、例えば５層以下の場合に樹脂補充槽２２を所定高さ以上に上昇させ、図１、図２に示すように、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の下部が樹脂補充槽２２内のエポキシ樹脂４８に浸るように、補充槽上下移動機構３８の駆動を制御する機能を有する。また、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層数が所定値、例えば５層を超える場合に樹脂補充槽２２を所定高さよりも下降させ、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の最下端と樹脂補充槽２２内のエポキシ樹脂４８とが接しないように、補充槽上下移動機構３８の駆動を制御する機能も有する。すなわち、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させたエポキシ樹脂４８の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させたエポキシ樹脂４８の量よりも多くなるように、補充槽上下移動機構３８の駆動を制御する。
【００３８】
また、補充槽水平移動機構制御手段には、ギャップ検出センサ５０からの検出値と、ライナー１２への樹脂含浸繊維３２の巻き付け層数と、樹脂補充槽２２の水平方向および上下方向の位置とを表す信号がそれぞれ入力されている。このために樹脂補充槽２２の水平方向および上下方向の位置を位置検出センサ（図示せず）により検出可能とすることもできる。そして、補充槽水平移動機構制御手段は、樹脂を含むライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の外径が巻き付け層数に対応する所望の大きさとなるように、必要な場合に側壁部４６の上端縁部をライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に押し付け、余分なエポキシ樹脂４８をそぎ落とすように、補充槽水平移動機構４０の駆動を制御する機能を有する。なお、補充槽水平移動機構制御手段は、ギャップ検出センサ５０からの検出値を受け取ることにより、側壁部４６の上端縁部がライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に常に押し付けられるように、補充槽水平移動機構４０の駆動を制御することもできる。この場合には、補充槽水平移動機構制御手段は、側壁部４６の上端縁部がライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に押し当てられた状態で、樹脂補充槽２２の水平方向の動きを停止させるようにする。
【００３９】
このようなタンク製造装置を用いて高圧ガスタンクを製造する方法は、クリールスタンドから送り出したカーボン繊維３０に、レジンバス３４でエポキシ樹脂を含浸させることによりレジンバス３４から樹脂含浸繊維３２を供給し、樹脂含浸繊維３２を製品の形状を形作るライナー１２に巻き付けることにより高圧ガスタンクを成形する。また、ライナー１２の下側に配置し、エポキシ樹脂４８を収容した樹脂補充槽２２の上下位置を、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層の数に応じて変える、すなわち、ライナー１２に樹脂含浸繊維３２を巻き付ける工程において、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の数が所定値以下、例えば５層以下である場合にのみ、樹脂補充槽２２の上下位置を所定の高さ以上とすることにより、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の一部である、例えば内径側から６層以上の数層部分に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにする。
【００４０】
また、樹脂補充槽２２の側壁部４６の上端縁部がライナー１２の外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させることにより、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とする。
【００４１】
このような本実施の形態の繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置によれば、高圧ガスタンクの寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の樹脂量が多いことを必要とする内径寄り部分の層に十分な樹脂を含浸させることができる。すなわち、ライナー１２の下側に配置し、エポキシ樹脂４８を収容した樹脂補充槽２２の上下位置を、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにするので、ライナー１２への樹脂含浸繊維３２の巻き付けに伴い、内層側から外層側へ複数の繊維間から樹脂が染み出す傾向となるのにもかかわらず、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）は、成形後の高圧ガスタンクの部分断面を、従来例の場合（ａ）と本実施の形態の場合（ｂ）とでそれぞれ示す、上記の図４（ａ）に対応する図である。また、図３（ａ）（ｂ）のそれぞれで、繊維強化樹脂中の繊維体積含有率であるＶｆの高低の程度を示している。例えば、図３（ａ）（ｂ）のそれぞれで繊維強化樹脂は、巻き層数３０の樹脂含浸繊維３２により構成する。図３（ａ）（ｂ）から分かるように、従来例の場合（図３（ａ））では、繊維体積含有率Ｖｆが外径側に向かうほど低くなり、内径側に向かうほど高くなっている。すなわち、従来例では、内径寄り部分で樹脂量が少なくなり、外径寄り部分で樹脂量が多くなる傾向となる。これに対して、本実施の形態の場合（図３（ｂ））の場合には、繊維体積含有率Ｖｆを、ライナー１２への巻き始めである最初の５層部分等で低くでき、すなわち樹脂量を多くできる。さらに、本実施の形態では、繊維体積含有率Ｖｆは、ライナー１２への巻き始めから５層を超えた数層部分で高くなり、外径側に向かうほど低くなっている。このように本実施の形態では、タンクの内径側で樹脂量を十分に確保しやすくできる。
【００４３】
また、樹脂含浸繊維３２は、レジンバス３４からライナー１２に巻き取られる部分に送られるまでの間に例えばアイクチ案内部２４等を通過することにより、しごかれる等でエポキシ樹脂が取られるまたは垂れ落ちる傾向となる場合でも、本実施の形態によれば樹脂含浸繊維３２に樹脂補充槽２２でエポキシ樹脂４８を補充することができ、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。また、全体の樹脂量を過度に多くせずに済むため、高圧ガスタンクの外径が過度に大きくなることを防止できる。この結果、高圧ガスタンクの寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の樹脂量が多いことを必要とする内径寄り部分の層に十分な樹脂を含浸させた高圧ガスタンクを得られ、高圧ガスタンクの疲労耐久性能を高くできる。
【００４４】
また、樹脂補充槽２２の側壁部４６の上端縁部がライナー１２の外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させることにより、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とするので、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させる機構とは別に、樹脂掻き取り部を移動させる機構を設けることなく、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の樹脂付着量を精度よく調整しやすくできる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態では、クリールスタンドから送り出した複数のシート状または繊維束のカーボン繊維３０に樹脂を含浸させ、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー１２に巻き付ける場合を説明したが、本発明はこのような方法に限定するものではない。例えば、供給用ボビンから送り出した１本のシート状または繊維束のカーボン繊維に樹脂を含浸させることにより樹脂含浸繊維とし、この樹脂含浸繊維をライナー１２に巻き付けるようにすることもできる。
【００４６】
また、補充槽上下移動機構３８と補充槽水平移動機構４０とは、それぞれ本実施の形態で説明したような構成に限定するものではなく、種々の構造を採用できる。例えば、補充槽上下移動機構３８と補充槽水平移動機構４０とは、空気圧シリンダまたは電動アクチュエータを備える構成とし、空気圧または電動で、上下方向または水平方向に移動させる構成とすることもできる。また、樹脂掻き取り部は、例えば、ギャップ検出センサ５０を取り付けた側壁部４６と対向する、別の側壁部４７（図２）の上端部により構成することもできる。また、上記の実施の形態において、上記の図４に示した従来から考えられている方法により造られたカーボン繊維強化樹脂製タンクの場合と同様に、カーボン繊維強化樹脂の外側にＧＦＲＰ層であるガラス層を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態の製造方法により高圧ガスタンクを製造するタンク製造装置の一部の構成図である。
【図２】図１のライナーおよび樹脂補充槽と、アイクチ案内部とを、図１の左側から右側に見て、一部を断面にして示す図である。
【図３】成形後の高圧ガスタンクの部分断面を、従来例の場合（ａ）と本実施の形態の場合（ｂ）とでそれぞれ示す、図４（ａ）に対応する図である。
【図４】従来から考えられている方法により造られたカーボン繊維強化樹脂製タンクの１例の断面と、このタンクの部分拡大模式断面である（ａ）と、（ａ）の外層部分をさらに拡大した模式断面である（ｂ）と、（ａ）の内層部分をさらに拡大した模式断面である（ｃ）とを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ タンク、１２ ライナー、１４ 繊維強化樹脂、１６，１８ 口金、２０ ガラス層、２２ 樹脂補充槽、２４ アイクチ案内部、２６ 成形部、２８ 制御装置、３０ カーボン繊維、３２ 樹脂含浸繊維、３４ レジンバス、３６ ライナー回転装置、３８ 補充槽上下移動機構、４０ 補充槽水平移動機構、４２ レジン槽、４４ 樹脂掻い出しローラ、４６，４７ 側壁部、４８ エポキシ樹脂、５０ ギャップ検出センサ、５２ 第１ピストン、５４ 第１油圧シリンダ、５６ 第１油圧ユニット、５７ 第１油タンク、５８ 油圧配管、６０ 第１チェック弁、６２ 第１電磁弁、６４ 第１油圧ポンプ、６６ 第２ピストン、６８ 第２油圧シリンダ、７０ 第２油圧ユニット、７２ 第２油タンク、７４ 油圧配管、７６ 第２チェック弁、７８ 第２電磁弁、８０ 第２油圧ポンプ、８２ 弾力付与手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維供給部から送り出した繊維に、レジンバスで樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維を、製品の形状を形作るライナーに巻き付けることにより繊維強化樹脂製容器を成形する繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から繊維強化樹脂により繊維強化樹脂製容器を成形することが考えられている。例えば、繊維強化樹脂製容器を成形する方法として、十分な強度を有する繊維、例えばカーボン繊維を用い、これに液状の熱硬化性樹脂を含浸させて、製品の形状を形作るライナーに巻き付け、熱硬化性樹脂を加熱硬化させることが考えられている。カーボン繊維は、有機高分子繊維を、例えば３０００℃の高温で焼成し、極めて強度を高くできるので、例えば繊維強化樹脂製容器である高圧タンク等を、ライナーにカーボン繊維を巻き付ける、いわゆるフィラメントワインディング方法で製造することができる。カーボン繊維に樹脂を含浸させる方法として、温度制御された液体状の熱硬化性樹脂を満たした樹脂容器にカーボン繊維束を通過させることにより、カーボン繊維束に樹脂を含浸させることが考えられている。
【０００３】
また、特許文献１には、補強繊維材によって強化された繊維強化プラスチックを回転により連続的に巻きとるマンドレルと、マンドレルの下に設けられ、予備含浸層で樹脂を含浸された補強繊維材にさらに樹脂液を含浸する含浸槽とを備える繊維強化プラスチック製品の製造装置が記載されている。含浸槽は、液位調節手段により樹脂液の液面とマンドレルの最下端が接触するように、樹脂液の液位を調節するとされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された繊維強化プラスチック製品の製造装置の場合、繊維強化プラスチックの一部の層を構成する補強繊維にのみ、マンドレルの下に設けられた含浸層により樹脂を含浸させることは考慮されていない。このため、特許文献１に記載された製造装置の場合、繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層に十分な樹脂を含浸させることができない可能性がある。
【０００６】
例えば、一般的に、カーボン繊維を使用したカーボン繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製の容器であるタンクを、フィラメントワインディング方法で成形する際、カーボン繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂含浸繊維を、ライナーに数層から数十層巻き付ける工程を行う。このようにライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける工程において、ライナーでの樹脂含浸繊維の巻き取り時に繊維に張力が加わり、張力による巻き締め効果により、せっかく繊維間に樹脂を含浸させたのにもかかわらず、繊維強化樹脂の内層を構成する複数の繊維間から樹脂が外層側に染み出す傾向となる。すなわち、樹脂含浸繊維の積層数が多くなるのにしたがって、繊維強化樹脂の内層を構成する複数の繊維間から樹脂が外層側に染み出し、径方向外側から内側に向かうほど、全体の体積に占める繊維の割合である、繊維体積含有率であるＶｆ（％）が高くなる傾向となる。Ｖｆは、高くなるほど樹脂量が少なくなり、低くなるほど樹脂量が多いことを意味する。
【０００７】
図４は、従来から考えられている方法により造られたカーボン繊維強化樹脂製タンクの１例の断面と、このタンクの部分拡大模式断面である（ａ）と、（ａ）の外層部分をさらに拡大した模式断面である（ｂ）と、（ａ）の内層部分をさらに拡大した模式断面である（ｃ）とを示している。図４に示すタンク１０は、樹脂製のライナー１２の周囲にカーボン繊維に樹脂を含浸させた樹脂含浸繊維を巻き付け、樹脂を加熱硬化させることにより、ライナー１２の周囲に繊維強化樹脂１４を設けている。また、タンク１０の長手方向両端部に口金１６，１８を固定している。また、ＣＦＲＰである繊維強化樹脂１４となる樹脂含浸繊維を巻き付けたものの外側にガラス繊維に樹脂を含浸したものを巻き付け、その後同時に加熱硬化させる、すなわち焼成することにより、繊維強化樹脂１４の外側にＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）層であるガラス層２０を設けている。
【０００８】
図４の（ｂ）（ｃ）では、白丸によりカーボン繊維を、黒で塗りつぶした部分により樹脂を、それぞれ表している。図４（ｂ）で示すように、繊維強化樹脂１４の外層部分では、全体に占める樹脂量の割合が多いのに対して、図４（ｃ）で示すように、繊維強化樹脂１４の内層部分では、全体に占める樹脂量の割合は少ない。すなわち、繊維体積含有率である、Ｖｆは、内層側で外層側に比べて高くなる。また、このような傾向は、繊維間に含浸した樹脂の粘度が低い場合に、樹脂の染み出し量が多くなるため、より顕著になる。
【０００９】
また、繊維強化樹脂１４製のタンク１０は、使用圧が高くなるほど、強度確保のために繊維強化樹脂１４の厚さを大きくする、すなわち、ライナー１２に樹脂含浸繊維を巻く巻き層数を多くする必要があるため、巻き締め効果がより大きくなり、繊維強化樹脂１４内層側のＶｆの上昇がより顕著になる。そして、タンク１０内の圧力上昇により、最も大きな応力が加わる傾向となるのが内層であるため、内層のＶｆが過度に高い場合には、タンク１０の疲労耐久性能が大幅に低下して、繊維強化樹脂１４製のタンク１０の内層部分に亀裂等の損傷が生じる可能性がないとはいえない。このため、繊維強化樹脂１４のうち、特に内層部分のＶｆを最適に調節できる手段の実現が望まれている。
【００１０】
一方、繊維強化樹脂１４のＶｆを内層だけでなく外層も含め一律に低下させると、樹脂量が全体で多くなるため、タンク１０の外径が大きくなってしまう原因となる。タンク１０は、自動車用として使用する場合等、空間的な制約が多い状況で使用される場合には、タンク１０の外径を小さくすることが特に望まれるため、タンク１０のうち、内層部分のみのＶｆを効果的に低くし、内層部分のみで樹脂量を多くすることが望まれている。
【００１１】
これに対して、特許文献１に記載された繊維強化プラスチック製品の製造装置は、繊維に対する樹脂の含浸状態をよくし、微細なボイドの発生を抑制解消することができる可能性がないとはいえない。ただし、特許文献１に記載された製造装置は、上記のように、繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層、例えば内径寄り部分の層に十分な樹脂を含浸させることができない可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置において、寸法を過度に大きくすることなく、一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る繊維強化樹脂製容器の製造方法は、繊維供給部から送り出した繊維に、レジンバスで樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維を、製品の形状を形作るライナーに巻き付けることにより繊維強化樹脂製容器を成形する繊維強化樹脂製容器の製造方法であって、ライナーの下側に配置し、樹脂を収容した樹脂補充槽の上下位置を、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法である。
【００１４】
また、好ましくは、ライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける工程において、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の数が所定値以下である場合にのみ、樹脂補充槽の上下位置を所定の高さ以上とすることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにする。
【００１５】
また、より好ましくは、樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部がライナーの外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽を水平方向に移動させることにより、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とする。
【００１６】
また、本発明に係る繊維強化樹脂製容器製造装置は、上記の本発明に係る繊維強化樹脂製容器の製造方法により、繊維強化樹脂製容器を製造する繊維強化樹脂製容器製造装置であって、繊維供給部と、繊維供給部から送り出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、レジンバス通過後の樹脂含浸繊維を容器の形状を形作るライナーに巻き付ける巻取り部と、巻き取り部のライナーを配置する部分の下側に設けられた樹脂補充槽と、樹脂を収容した樹脂補充槽を上下方向に移動させる補充槽上下移動機構と、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるように補充槽上下移動機構の駆動を制御する補充槽上下移動機構制御手段と、を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置である。
【００１７】
また、好ましくは、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層数が所定値を超える場合に樹脂補充槽を下降させ、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維と樹脂補充槽内の樹脂とが接しないように、補充槽上下移動機構の駆動を制御する。
【００１８】
また、より好ましくは、樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部と、樹脂補充槽を水平方向に移動させる補充槽水平移動機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置によれば、ライナーの下側に配置し、樹脂を収容した樹脂補充槽の上下位置を、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにするので、全体の樹脂量を過度に多くして繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得られる。例えば、ライナーへの樹脂含浸繊維の巻き付けに伴い、内層側から外層側へ複数の繊維間から樹脂が染み出す傾向となるのにもかかわらず、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。また、樹脂含浸繊維は、レジンバスからライナーに巻き取られる部分に送られるまでの間に例えば案内部やローラ等を通過することにより、しごかれる等で樹脂が取られるまたは垂れ落ちる傾向となる場合でも、本発明によれば樹脂含浸繊維に樹脂補充槽で樹脂を補充することができ、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。また、全体の樹脂量を過度に多くせずに済むため、繊維強化樹脂製容器の外径が過度に大きくなることを防止できる。この結果、繊維強化樹脂製容器の寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の、樹脂量が多いことを必要とする一部の層に十分な樹脂を含浸させた繊維強化樹脂製容器を得られる。例えば、内層側の樹脂量を十分に確保できた場合には、繊維強化樹脂製容器の疲労耐久性能を高くできる。
【００２０】
また、樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部がライナーの外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽を水平方向に移動させることにより、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とする構成によれば、樹脂補充槽を移動させる機構とは別に、樹脂掻き取り部を移動させる機構を設けることなく、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の樹脂付着量を精度よく調整しやすくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下において図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において述べる材料、成形条件等は、説明のための例であり、製品の仕様等に合わせ、適当な他の材料、成形条件を採用することができる。例えば、繊維として、カーボン繊維を説明するが、これ以外の適当な強度を有する繊維を使用することもできる。また、樹脂として、熱硬化型エポキシ樹脂を説明するが、これ以外の適当な接合強度を有する樹脂を使用することもできる。また、以下では、繊維強化樹脂容器を高圧ガスタンクとする場合について説明するが、繊維強化樹脂製容器を高圧ガスタンク以外とすることもできる。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態の１例の繊維強化樹脂製容器の製造方法により高圧ガスタンクを製造する繊維強化樹脂製容器製造装置である、タンク製造装置の一部の構成図である。また、図２は、図１のライナー１２および樹脂補充槽２２と、アイクチ案内部２４とを、図１の左側から右側に見て、一部を断面にして示す図である。図１に示すように、タンク製造装置は、成形部２６と、制御部である制御装置２８とを備える。なお、図１、図２では、タンク製造装置の構成要素ではないが、成形製品の形状を形作るライナー１２も図示している。
【００２３】
成形部２６は、原材料であるカーボン繊維３０をセットし、すなわち巻き付け、送り出しを行う繊維供給部である図示しないクリールスタンドと、クリールスタンドから送り出された複数本のカーボン繊維３０に液体状の熱硬化型エポキシ樹脂（以下、単に「エポキシ樹脂」とする。）を含浸させ、複数本の樹脂含浸繊維３２として供給するレジンバス３４と、レジンバス３４通過後の複数本の樹脂含浸繊維３２を揃えてライナー１２に向け導くアイクチ案内部２４と、複数本の樹脂含浸繊維３２を繊維強化樹脂製容器である、高圧ガスタンクの形状を形作るライナー１２に巻き付ける巻取り部である、ライナー回転装置３６とを備える。また、成形部２６は、ライナー回転装置３６の、ライナー１２を配置する部分の下側に設けた樹脂補充槽２２と、樹脂補充槽２２を上下方向に移動させる補充槽上下移動機構３８と、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させる補充槽水平移動機構４０（図２）とを備える。
【００２４】
原材料であるカーボン繊維３０は、有機高分子繊維を約３０００℃の高温で焼成したものからなり、その焼成したものを例えば２４０００本程度撚って集め、またはまっすぐに揃えた状態で集め、バインダ樹脂で軽く接着し、厚さ約２００μｍ、幅３ｍｍから１０ｍｍ程度、または幅４ｍｍから５ｍｍ程度の扁平なシート状または繊維束としたものを用いることができる。
【００２５】
クリールスタンドは、シート状のカーボン繊維３０を紙の筒に巻き付けた複数のボビンをセットし、固定滑車等を用いて位置を揃えて巻き出す機能を有する巻き出しスタンドである。３本ないし４本の樹脂含浸繊維３２は、３本ないし４本を揃えて巻くパラレル巻きでライナー１２に巻き付ける。
【００２６】
カーボン繊維３０は、クリールスタンドからいくつかのローラ等を経由し、アイクチ案内部２４を通り、ライナー１２に巻き付けられ、ライナー１２は、ライナー回転装置３６によりライナー１２の長手軸周りに回転駆動される。ここで、ライナー回転装置３６は、繊維巻取部の機能を有する。したがって、カーボン繊維３０は、ライナー１２の回転駆動によって張力が与えられ、その張力の下で、樹脂含浸繊維３２がライナー１２に緊密に巻き付けられることとなる。ライナー回転装置３６とライナー１２とにより、繊維巻取り成形部を構成する。また、ライナー１２に巻き付ける樹脂含浸繊維３２の複数の巻き層において、内径側から外径側に向け交互にフープ巻きとヘリカル巻きとを繰り返す。フープ巻きは、図１に示すように、ライナー１２の略円周方向に樹脂含浸繊維３２を巻き付けるものであり、ヘリカル巻きはフープ巻きよりもライナー１２の円周方向に対し大きく傾斜した方向に、ライナー１２に樹脂含浸繊維３２を巻き付けるものである。このようにして樹脂含浸繊維３２を巻き付けることにより繊維強化樹脂を構成すると、繊維強化樹脂の断面は、後述する図３（ｂ）に示すような複数の層状となる。すなわち、繊維強化樹脂を構成する繊維の方向が、径方向に隣り合う層同士で異なるため、熱硬化させた後でも、断面が複数の層状として現れる。
【００２７】
図１に戻り、レジンバス３４は、３本ないし４本のカーボン繊維３０に液体状の樹脂を含浸させる機能を有し、液体状のエポキシ樹脂を満たしたレジン槽４２と、レジン槽４２に一部が浸かっている樹脂掻い出しローラ４４と、樹脂掻い出しローラ４４の前後に配置される前ローラおよび後ローラとを備える。
【００２８】
カーボン繊維３０は、前ローラおよび後ローラの下側外周と、樹脂掻い出しローラ４４の上側外周とに沿って張られ、レジンバス３４から後ローラ側に引き出される。樹脂掻い出しローラ４４は、回転することで、レジン槽４２から液体状のエポキシ樹脂を外周に付着させ、その上側をカーボン繊維３０が通過することでそのカーボン繊維３０に樹脂が付着し、含浸する。
【００２９】
また、レジン槽４２は図示しないヒータを備えており、エポキシ樹脂は例えば４０℃から５０℃の範囲で加熱されて液体状となる。液体状のエポキシ樹脂はその温度を制御することで粘度管理が行われる。図示しない樹脂温度センサによりレジン槽４２内の樹脂温度を測定可能としている。
【００３０】
レジンバス３４から引き出された３本ないし４本の樹脂含浸繊維３２は、アイクチ案内部２４に導入される。アイクチ案内部２４は、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー１２に巻き付けやすいように案内する機能を有し、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー１２に向けて揃える揃え口と、揃え口をライナー１２の外形に沿って移動させる移動機構等とを備える。揃え口は、ライナー１２の長手軸方向と、ライナー１２の幅方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）に移動させるようにしている。
【００３１】
また、ライナー１２は、成形製品の形状を形作る芯材となるもので、例えば高圧ガスタンクを成形する場合は、タンクの内径に対応する筒である。筒の材質は例えば硬質樹脂を用いることができる。筒の直径は、例えば３０ｃｍ程度で、その肉厚は数ｍｍ程度のものを用いることができる。ライナー１２は、ライナー回転装置３６に長手軸を中心とする回転可能に支持され、回転駆動機構によって長手軸周りに回転される。樹脂含浸繊維３２は、ライナー１２が回転駆動されることで、ライナー１２外周に巻き取られる。ライナー１２に巻き取られる量は、ライナー１２の外周上の厚さにして数ｍｍから１０数ｍｍ程度である。エポキシ樹脂が含浸された樹脂含浸繊維３２が所定巻き数、例えば巻き数３０でライナー１２に巻き付けられ、製品の形状が形作られると、その後硬化処理が行われ、エポキシ樹脂が硬化して、繊維強化樹脂製容器である高圧ガスタンクが成形される。
【００３２】
また、樹脂補充槽２２は、ライナー回転装置３６のライナー１２を配置する部分の下側に設けている。樹脂補充槽２２は、断面矩形状の周壁部の底部を底板部により塞いでおり、周壁部を構成する１個の側壁部４６（図２）の上端縁部を、樹脂補充槽２２の上部に設けた樹脂掻き取り部としている。側壁部４６は、ライナー１２の長手軸と平行な内側面を有する。このような樹脂補充槽２２の内側に液体状のエポキシ樹脂４８を収容している。樹脂補充槽２２は、樹脂含浸繊維３２により構成する繊維強化樹脂の厚さ以上の深さを有する。樹脂補充槽２２は、レジン槽４２と同様に、ヒータを備え、収容したエポキシ樹脂４８を例えば４０℃から５０℃の範囲で加熱して液体状とするように温度を制御し、粘度管理を行うようにすることもできる。また、樹脂補充槽２２の側壁部４６の外側（図２の左側）にギャップ検出センサ５０を固定しており、ギャップ検出センサ５０によりライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の外周面との間の隙間を検出可能としている。ギャップ検出センサ５０の検出値は、制御部である制御装置２８に入力される。
【００３３】
また、樹脂補充槽２２は、補充槽上下移動機構３８と、補充槽水平移動機構４０とにより、上下方向とライナー１２の幅方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）とにそれぞれ移動させる。補充槽上下移動機構３８は、例えば、図１に示すように、樹脂補充槽２２の底板部にその上部を結合した第１ピストン５２と、第１ピストン５２を上下方向の変位可能に収容する第１油圧シリンダ５４と、第１油圧ユニット５６とを備える。第１油圧ユニット５６は、第１油圧シリンダ５４内と第１油タンク５７内とを通じさせるための油圧配管５８と、第１油圧シリンダ５４および第１油タンク５７の間に配置した第１チェック弁６０と、第１電磁弁６２と、第１油圧ポンプ６４とを備える。第１油圧ポンプ６４は第１電動モータ（図示せず）により駆動可能としている。第１電磁弁６２と第１電動モータとの駆動は、制御装置２８により制御可能としている。
【００３４】
制御装置２８は、補充槽上下移動機構制御手段と、補充槽水平移動機構制御手段とを有する。補充槽上下移動機構制御手段は、第１電磁弁６２と第１電動モータとに駆動制御信号を出力し、第１ピストン５２に連結した樹脂補充槽２２を上下方向に変位させる。例えば、樹脂補充槽２２を上昇させる場合には、第１電動モータの起動により第１油圧ポンプ６４から圧油を、第１チェック弁６０を介して第１油圧シリンダ５４の油圧空間に供給し、第１ピストン５２および第１油圧シリンダ５４からなる第１ロッドを伸張させる。余分な圧油は図示しないリリーフ弁を介して第１油タンク５７に還流させる。これにより、樹脂補充槽２２が上昇する。これに対して、樹脂補充槽２２を下降させる場合には、第１電磁弁６２を開放し、第１油圧ポンプ６４を第１電動モータにより逆方向に回転させ、第１油圧シリンダ５４内の圧油を第１油タンク５７に還流させる。これにより、第１ロッドが縮小するため、樹脂補充槽２２が下降する。
【００３５】
また、図２に示すように、補充槽水平移動機構４０は、例えば、補充槽上下移動機構３８を構成する第１油圧シリンダ５４の片側（図２の左側）にその一端を結合した第２ピストン６６と、第２ピストン６６を水平方向の移動可能に収容する第２油圧シリンダ６８と、第２油圧ユニット７０とを備える。第２油圧ユニット７０は、第２油圧シリンダ６８内と第２油タンク７２内とを通じさせるための油圧配管７４と、第２油圧シリンダ６８および第２油タンク７２の間に配置した第２チェック弁７６と、第２電磁弁７８と、第２油圧ポンプ８０とを備える。第２油圧ポンプ８０は第２電動モータ（図示せず）により駆動可能としている。第２電磁弁７８と、第２電動モータとの駆動は、制御装置２８により制御可能としている。また、第１油圧シリンダ５４は、図示しないガイド部により水平方向の移動を案内されている。第１油圧シリンダ５４の他側である、第１油圧シリンダ５４を挟む第２ピストン６６とは反対側にばね等の弾力付与手段８２を設けており、弾力付与手段８２により、第１油圧シリンダ５４に第２油圧シリンダ６８に向かう方向の弾力を付与している。
【００３６】
補充槽水平移動機構制御手段は、第２電磁弁７８と第２電動モータとに駆動制御信号を出力し、第２ピストン６６に連結した第１油圧シリンダ５４と、第１ピストン５２と、樹脂補充槽２２とを水平方向に変位させる。例えば、樹脂補充槽２２を、水平方向でライナー１２の長手軸に対し直交する方向の片側である、第２油圧シリンダから離れる方向（図２の右方）に変位させる場合には、第２電動モータの起動により第２油圧ポンプ８０から圧油を、第２チェック弁７６を介して第２油圧シリンダ６８の油圧空間に供給し、第２ピストン６６および第２油圧シリンダ６８からなる第２ロッドを伸張させる。余分な圧油は図示しないリリーフ弁を介して第２油タンク７２に還流させる。これにより、樹脂補充槽２２が第２油圧シリンダ６８から離れる方向に変位する。これに対して、樹脂補充槽２２を、水平方向でライナー１２の長手軸に対し直交する方向の他側である、第２油圧シリンダ６８に近づく方向（図２の左方）に変位させる場合には、第２電磁弁７８を開放し、第２油圧ポンプ８０を第２電動モータにより逆方向に回転させ、第２油圧シリンダ６８内の圧油を第２油タンク７２に還流させる。これにより、第２ロッドが縮小するため、樹脂補充槽２２が第２油圧シリンダ６８に近づく方向に変位する。なお、第１油タンク５７と第２油タンク７２とは、共通の１個の油タンクとすることもできる。
【００３７】
また、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層数が所定値以下、例えば５層以下の場合に樹脂補充槽２２を所定高さ以上に上昇させ、図１、図２に示すように、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の下部が樹脂補充槽２２内のエポキシ樹脂４８に浸るように、補充槽上下移動機構３８の駆動を制御する機能を有する。また、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層数が所定値、例えば５層を超える場合に樹脂補充槽２２を所定高さよりも下降させ、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の最下端と樹脂補充槽２２内のエポキシ樹脂４８とが接しないように、補充槽上下移動機構３８の駆動を制御する機能も有する。すなわち、補充槽上下移動機構制御手段は、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させたエポキシ樹脂４８の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させたエポキシ樹脂４８の量よりも多くなるように、補充槽上下移動機構３８の駆動を制御する。
【００３８】
また、補充槽水平移動機構制御手段には、ギャップ検出センサ５０からの検出値と、ライナー１２への樹脂含浸繊維３２の巻き付け層数と、樹脂補充槽２２の水平方向および上下方向の位置とを表す信号がそれぞれ入力されている。このために樹脂補充槽２２の水平方向および上下方向の位置を位置検出センサ（図示せず）により検出可能とすることもできる。そして、補充槽水平移動機構制御手段は、樹脂を含むライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の外径が巻き付け層数に対応する所望の大きさとなるように、必要な場合に側壁部４６の上端縁部をライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に押し付け、余分なエポキシ樹脂４８をそぎ落とすように、補充槽水平移動機構４０の駆動を制御する機能を有する。なお、補充槽水平移動機構制御手段は、ギャップ検出センサ５０からの検出値を受け取ることにより、側壁部４６の上端縁部がライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に常に押し付けられるように、補充槽水平移動機構４０の駆動を制御することもできる。この場合には、補充槽水平移動機構制御手段は、側壁部４６の上端縁部がライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に押し当てられた状態で、樹脂補充槽２２の水平方向の動きを停止させるようにする。
【００３９】
このようなタンク製造装置を用いて高圧ガスタンクを製造する方法は、クリールスタンドから送り出したカーボン繊維３０に、レジンバス３４でエポキシ樹脂を含浸させることによりレジンバス３４から樹脂含浸繊維３２を供給し、樹脂含浸繊維３２を製品の形状を形作るライナー１２に巻き付けることにより高圧ガスタンクを成形する。また、ライナー１２の下側に配置し、エポキシ樹脂４８を収容した樹脂補充槽２２の上下位置を、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層の数に応じて変える、すなわち、ライナー１２に樹脂含浸繊維３２を巻き付ける工程において、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の数が所定値以下、例えば５層以下である場合にのみ、樹脂補充槽２２の上下位置を所定の高さ以上とすることにより、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の一部である、例えば内径側から６層以上の数層部分に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにする。
【００４０】
また、樹脂補充槽２２の側壁部４６の上端縁部がライナー１２の外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させることにより、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とする。
【００４１】
このような本実施の形態の繊維強化樹脂製容器の製造方法および繊維強化樹脂製容器製造装置によれば、高圧ガスタンクの寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の樹脂量が多いことを必要とする内径寄り部分の層に十分な樹脂を含浸させることができる。すなわち、ライナー１２の下側に配置し、エポキシ樹脂４８を収容した樹脂補充槽２２の上下位置を、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナー１２に巻き付けた複数の樹脂含浸繊維３２の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにするので、ライナー１２への樹脂含浸繊維３２の巻き付けに伴い、内層側から外層側へ複数の繊維間から樹脂が染み出す傾向となるのにもかかわらず、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）は、成形後の高圧ガスタンクの部分断面を、従来例の場合（ａ）と本実施の形態の場合（ｂ）とでそれぞれ示す、上記の図４（ａ）に対応する図である。また、図３（ａ）（ｂ）のそれぞれで、繊維強化樹脂中の繊維体積含有率であるＶｆの高低の程度を示している。例えば、図３（ａ）（ｂ）のそれぞれで繊維強化樹脂は、巻き層数３０の樹脂含浸繊維３２により構成する。図３（ａ）（ｂ）から分かるように、従来例の場合（図３（ａ））では、繊維体積含有率Ｖｆが外径側に向かうほど低くなり、内径側に向かうほど高くなっている。すなわち、従来例では、内径寄り部分で樹脂量が少なくなり、外径寄り部分で樹脂量が多くなる傾向となる。これに対して、本実施の形態の場合（図３（ｂ））の場合には、繊維体積含有率Ｖｆを、ライナー１２への巻き始めである最初の５層部分等で低くでき、すなわち樹脂量を多くできる。さらに、本実施の形態では、繊維体積含有率Ｖｆは、ライナー１２への巻き始めから５層を超えた数層部分で高くなり、外径側に向かうほど低くなっている。このように本実施の形態では、タンクの内径側で樹脂量を十分に確保しやすくできる。
【００４３】
また、樹脂含浸繊維３２は、レジンバス３４からライナー１２に巻き取られる部分に送られるまでの間に例えばアイクチ案内部２４等を通過することにより、しごかれる等でエポキシ樹脂が取られるまたは垂れ落ちる傾向となる場合でも、本実施の形態によれば樹脂含浸繊維３２に樹脂補充槽２２でエポキシ樹脂４８を補充することができ、内層側の樹脂量を十分に確保しやすくできる。また、全体の樹脂量を過度に多くせずに済むため、高圧ガスタンクの外径が過度に大きくなることを防止できる。この結果、高圧ガスタンクの寸法を過度に大きくすることなく、繊維強化樹脂の樹脂量が多いことを必要とする内径寄り部分の層に十分な樹脂を含浸させた高圧ガスタンクを得られ、高圧ガスタンクの疲労耐久性能を高くできる。
【００４４】
また、樹脂補充槽２２の側壁部４６の上端縁部がライナー１２の外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させることにより、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とするので、樹脂補充槽２２を水平方向に移動させる機構とは別に、樹脂掻き取り部を移動させる機構を設けることなく、ライナー１２に巻き付けた樹脂含浸繊維３２の樹脂付着量を精度よく調整しやすくできる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態では、クリールスタンドから送り出した複数のシート状または繊維束のカーボン繊維３０に樹脂を含浸させ、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー１２に巻き付ける場合を説明したが、本発明はこのような方法に限定するものではない。例えば、供給用ボビンから送り出した１本のシート状または繊維束のカーボン繊維に樹脂を含浸させることにより樹脂含浸繊維とし、この樹脂含浸繊維をライナー１２に巻き付けるようにすることもできる。
【００４６】
また、補充槽上下移動機構３８と補充槽水平移動機構４０とは、それぞれ本実施の形態で説明したような構成に限定するものではなく、種々の構造を採用できる。例えば、補充槽上下移動機構３８と補充槽水平移動機構４０とは、空気圧シリンダまたは電動アクチュエータを備える構成とし、空気圧または電動で、上下方向または水平方向に移動させる構成とすることもできる。また、樹脂掻き取り部は、例えば、ギャップ検出センサ５０を取り付けた側壁部４６と対向する、別の側壁部４７（図２）の上端部により構成することもできる。また、上記の実施の形態において、上記の図４に示した従来から考えられている方法により造られたカーボン繊維強化樹脂製タンクの場合と同様に、カーボン繊維強化樹脂の外側にＧＦＲＰ層であるガラス層を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態の製造方法により高圧ガスタンクを製造するタンク製造装置の一部の構成図である。
【図２】図１のライナーおよび樹脂補充槽と、アイクチ案内部とを、図１の左側から右側に見て、一部を断面にして示す図である。
【図３】成形後の高圧ガスタンクの部分断面を、従来例の場合（ａ）と本実施の形態の場合（ｂ）とでそれぞれ示す、図４（ａ）に対応する図である。
【図４】従来から考えられている方法により造られたカーボン繊維強化樹脂製タンクの１例の断面と、このタンクの部分拡大模式断面である（ａ）と、（ａ）の外層部分をさらに拡大した模式断面である（ｂ）と、（ａ）の内層部分をさらに拡大した模式断面である（ｃ）とを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ タンク、１２ ライナー、１４ 繊維強化樹脂、１６，１８ 口金、２０ ガラス層、２２ 樹脂補充槽、２４ アイクチ案内部、２６ 成形部、２８ 制御装置、３０ カーボン繊維、３２ 樹脂含浸繊維、３４ レジンバス、３６ ライナー回転装置、３８ 補充槽上下移動機構、４０ 補充槽水平移動機構、４２ レジン槽、４４ 樹脂掻い出しローラ、４６，４７ 側壁部、４８ エポキシ樹脂、５０ ギャップ検出センサ、５２ 第１ピストン、５４ 第１油圧シリンダ、５６ 第１油圧ユニット、５７ 第１油タンク、５８ 油圧配管、６０ 第１チェック弁、６２ 第１電磁弁、６４ 第１油圧ポンプ、６６ 第２ピストン、６８ 第２油圧シリンダ、７０ 第２油圧ユニット、７２ 第２油タンク、７４ 油圧配管、７６ 第２チェック弁、７８ 第２電磁弁、８０ 第２油圧ポンプ、８２ 弾力付与手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維供給部から送り出した繊維に、レジンバスで樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維を、製品の形状を形作るライナーに巻き付けることにより繊維強化樹脂製容器を成形する繊維強化樹脂製容器の製造方法であって、
ライナーの下側に配置し、樹脂を収容した樹脂補充槽の上下位置を、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維強化樹脂製容器の製造方法において、
ライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける工程において、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の数が所定値以下である場合にのみ、樹脂補充槽の上下位置を所定の高さ以上とすることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の繊維強化樹脂製容器の製造方法において、
樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部がライナーの外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽を水平方向に移動させることにより、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の繊維強化樹脂製容器の製造方法により、繊維強化樹脂製容器を製造する繊維強化樹脂製容器製造装置であって、
繊維供給部と、
繊維供給部から送り出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、
レジンバス通過後の樹脂含浸繊維を容器の形状を形作るライナーに巻き付ける巻取り部と、
巻き取り部のライナーを配置する部分の下側に設けられた樹脂補充槽と、
樹脂を収容した樹脂補充槽を上下方向に移動させる補充槽上下移動機構と、
ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるように補充槽上下移動機構の駆動を制御する補充槽上下移動機構制御手段と、を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の繊維強化樹脂製容器製造装置において、
補充槽上下移動機構制御手段は、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層数が所定値を超える場合に樹脂補充槽を下降させ、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維と樹脂補充槽内の樹脂とが接しないように、補充槽上下移動機構の駆動を制御することを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の繊維強化樹脂製容器製造装置において、
樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部と、
樹脂補充槽を水平方向に移動させる補充槽水平移動機構と、を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置。
【請求項１】
繊維供給部から送り出した繊維に、レジンバスで樹脂を含浸させることにより得た樹脂含浸繊維を、製品の形状を形作るライナーに巻き付けることにより繊維強化樹脂製容器を成形する繊維強化樹脂製容器の製造方法であって、
ライナーの下側に配置し、樹脂を収容した樹脂補充槽の上下位置を、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層の数に応じて変えることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維強化樹脂製容器の製造方法において、
ライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける工程において、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の数が所定値以下である場合にのみ、樹脂補充槽の上下位置を所定の高さ以上とすることにより、ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の内径寄り部分に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるようにすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の繊維強化樹脂製容器の製造方法において、
樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部がライナーの外周面に対し遠近動するように、樹脂補充槽を水平方向に移動させることにより、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維に付着した余分な樹脂を掻き取り可能とすることを特徴とする繊維強化樹脂製容器の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の繊維強化樹脂製容器の製造方法により、繊維強化樹脂製容器を製造する繊維強化樹脂製容器製造装置であって、
繊維供給部と、
繊維供給部から送り出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、
レジンバス通過後の樹脂含浸繊維を容器の形状を形作るライナーに巻き付ける巻取り部と、
巻き取り部のライナーを配置する部分の下側に設けられた樹脂補充槽と、
樹脂を収容した樹脂補充槽を上下方向に移動させる補充槽上下移動機構と、
ライナーに巻き付けた複数の樹脂含浸繊維の巻き層の一部に含浸させた樹脂の量が、巻き層の他の部分の少なくとも一部に含浸させた樹脂の量よりも多くなるように補充槽上下移動機構の駆動を制御する補充槽上下移動機構制御手段と、を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の繊維強化樹脂製容器製造装置において、
補充槽上下移動機構制御手段は、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維の巻き層数が所定値を超える場合に樹脂補充槽を下降させ、ライナーに巻き付けた樹脂含浸繊維と樹脂補充槽内の樹脂とが接しないように、補充槽上下移動機構の駆動を制御することを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の繊維強化樹脂製容器製造装置において、
樹脂補充槽の上部に設けられた樹脂掻き取り部と、
樹脂補充槽を水平方向に移動させる補充槽水平移動機構と、を備えることを特徴とする繊維強化樹脂製容器製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２９６４１１（Ｐ２００８−２９６４１１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４２７４１（Ｐ２００７−１４２７４１）
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【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２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３０日（２００７．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]