JP5892115B2 - タンクの製造方法、熱硬化処理方法、および、熱硬化処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンクを製造する技術に関する。

天然ガス自動車に搭載される内燃機関や、燃料電池自動車に搭載される燃料電池システムには、燃料ガスの供給源として、高圧天然ガスタンクや高圧水素タンクが用いられる。このような高圧タンクの製造方法として、フィラメント・ワインディング法（以下、単に「ＦＷ法」とも呼ぶ）による製造方法が知られている。ＦＷ法による高圧タンクの製造方法では、ライナーの外周にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が含浸されている強化繊維を巻き付け、その熱硬化性樹脂を加熱して熱硬化させて繊維強化樹脂層を形成する。

ＦＷ法による製造方法では、加熱中に熱硬化性樹脂が自己発熱することが知られており、この自己発熱を利用して熱硬化処理の効率化を図ることが知られている。しかし、熱硬化性樹脂の自己発熱のピーク時には、想定以上の温度上昇によって、ライナーが熱劣化するという問題があった。特許文献１には、断熱材を用いてライナーの外周面を被覆することで、熱劣化を抑制するタンクの製造方法が記載されている。特許文献２には、熱硬化性樹脂の加熱を、樹脂の粘度を低下させるステップと、樹脂を熱硬化させるステップと、に分割した複合容器の製造方法が記載されている。

特開２０１０−２６５９３２号公報 特開２０１０−２２１４０１号公報

特許文献１に記載された技術では、ライナーを断熱材で被覆する工程を要するため、タンクの製造にかかる工数やコストが高くなるという課題があった。特許文献２に記載された技術では、熱硬化処理中におけるライナーの熱劣化について考慮がなされていないという課題があった。

このように、タンクの製造工程中の熱硬化処理におけるライナーの熱劣化を抑制する技術については、依然として改善の余地があった。そのほか、ライナーの熱劣化を抑制する技術については、工程の簡易化や低コスト化、省資源化、工程を実現する装置の小型化や簡易化、操作の容易化が望まれていた。

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可能である。タンクの製造方法であって、（ａ）ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを準備する工程と、（ｂ）前記被覆済ライナーを加熱炉において加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する工程と、を備え、前記工程（ｂ）は、前記加熱の開始から、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率に対し、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する前記温度に至る後の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率を高めるように前記加熱を制御することによって、前記加熱に伴う前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する、タンクの製造方法。そのほか、本発明は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は；（ａ）ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを準備する工程と；（ｂ）前記被覆済ライナーを加熱炉において加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する工程と、を備え；前記工程（ｂ）は、前記加熱に伴う前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する。この形態のタンクの製造方法によれば、加熱に伴って上昇した熱硬化性樹脂の温度が、ライナーの耐熱温度を超過しないように、熱硬化処理における加熱が制御される。このため、タンクの製造工程中の熱硬化処理におけるライナーの熱劣化を抑制することができる。また、ライナーを保護するために断熱材のような部材を必要としないため、タンクの製造工程の簡易化を図ることができる。この結果、タンクを製造する際の製造コストを抑えることができ、タンクを製造する際の資源を少なくすることができる。

（２）上記形態のタンクの製造方法において；前記工程（ｂ）は、前記加熱の開始から、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率に対し、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する前記温度に至る後の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率を高めるように、前記加熱を制御してもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間の加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率に対し、熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至る後の加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率を高めるように、加熱が制御される。このため、熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間は、炉内雰囲気温度上昇率が低く抑えられ、熱硬化性樹脂の急速な自己発熱と、それに伴う熱暴走の発生と、を抑制することができる。この結果、熱暴走によるライナーの破損を抑制することができる。さらに、熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至った後は、炉内雰囲気温度上昇率が高められることにより炉内雰囲気温度が急速に上昇される。この結果、熱硬化性樹脂の自己発熱を利用した熱硬化性樹脂の加熱が可能となる。

（３）上記形態のタンクの製造方法において；前記工程（ｂ）は、さらに、前記熱硬化性樹脂の自己発熱のピークに合わせて前記加熱を停止してもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、熱硬化性樹脂の自己発熱のピークに合わせて加熱が停止される。このため、熱硬化性樹脂の自己発熱のピークの上昇を抑えることができる。この結果、熱硬化性樹脂の自己発熱に伴う熱暴走の発生を抑制することができ、熱暴走によるライナーの破損を抑制することができる。

（４）上記形態のタンクの製造方法において；前記工程（ｂ）は、さらに、前記熱硬化性樹脂の自己発熱の終了に合わせて、前記加熱を再開してもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、熱硬化性樹脂の自己発熱の終了に合わせて加熱が再開されるため、その後、加熱炉の炉内雰囲気温度を急速に上昇させた場合であっても、熱硬化性樹脂の更なる自己発熱を誘発することがなく、想定外の温度上昇を回避することができる。

（５）上記形態のタンクの製造方法において；前記工程（ｂ）における前記加熱の制御は、前記加熱炉の炉内雰囲気温度と、時間と、を関連付けたプロファイルに基づいて実行されてもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、加熱の制御を、プロファイルに基づいて簡便に実現することができる。

（６）本発明の一形態によれば、熱硬化処理方法が提供される。この熱硬化処理方法は；ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを加熱炉において加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する工程を備え；前記工程は、加熱に伴って上昇した前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する。この形態の熱硬化処理方法によれば、タンクの製造工程中の熱硬化処理におけるライナーの熱劣化を抑制することができる。

（７）本発明の一形態によれば、熱硬化処理装置が提供される。この熱硬化処理装置は；ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する加熱炉と；前記加熱炉における前記加熱を制御する制御部と、を備え；前記制御部は、加熱に伴って上昇した前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する。この形態の熱硬化処理装置によれば、タンクの製造工程中の熱硬化処理におけるライナーの熱劣化を抑制することができる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、タンクの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、熱硬化性樹脂の熱硬化処理方法、熱硬化処理装置、タンクの製造装置、それらの装置の制御方法、その制御方法を実現する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一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としてのタンクの製造工程の手順を示すフローチャートである。 ライナーの構成を示す概略図である。 ライナーに対して繊維層を形成する工程を示す模式図である。 繊維層が形成された後のライナーを示す模式図である。 熱硬化処理において用いられる熱硬化処理装置の構成を示す概略図である。 炉内温度プロファイルの一例を示す説明図である。 炉内温度プロファイルの作成方法について説明するための説明図である。 作成された炉内温度プロファイルの一例を表す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．タンクの製造工程：
図１は、本発明の一実施形態としてのタンクの製造工程の手順を示すフローチャートである。この製造工程では、フィラメント・ワインディング法（以降、「ＦＷ法」とも呼ぶ。）によって、高圧水素や高圧天然ガスなどの高圧流体を貯蔵する高圧タンクを製造する。

ステップＳ１０では、繊維層が形成されたライナーを準備する。

図２は、ライナー１０の構成を示す概略図である。ライナー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とを有する中空容器である。ライナー１０は、例えば、ナイロン系樹脂などの樹脂部材によって構成される。２つのドーム部１３の頂部はそれぞれ、ライナー１０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、配管やバルブの取り付けのための口金部１４が設けられている。なお、ライナー１０は、図２に図示されている構成には限定されず、他の形状を有していても良い。

図３は、ライナー１０に対して繊維層２１を形成する工程を示す模式図である。図３に示すように、ステップＳ１０では、熱硬化性樹脂が予め含浸されている強化繊維２０が、ライナー１０の表層にいわゆるフープ巻きやヘリカル巻を組み合わせて巻き付けられる。これによって、ライナー１０にはシリンダ部１１及びドーム部１３を被覆する繊維層２１が形成される。なお、熱硬化性樹脂としては例えばエポキシ樹脂を使用可能であり、強化繊維２０としては例えばカーボン繊維を使用可能である。

図４は、繊維層２１が形成された後のライナー１０を示す模式図である。図４に示すように、タンクの製造工程（図１）のステップＳ１０では、ライナー１０の外表面に、熱硬化性樹脂が含浸された強化繊維２０を巻き付けた繊維層２１が形成される。なお、以降では、繊維層２１が形成されているライナー１０のことを「被覆済ライナー」とも呼ぶ。

ステップＳ２０では、被覆済ライナーの繊維層２１に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する。

図５は、熱硬化処理において用いられる熱硬化処理装置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、加熱炉１１０と、ライナー搬送部１２０と、を備えている。

制御部１０１は、例えば、ＣＰＵとメモリとを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部１０１は、炉内温度プロファイル１０２に従って、加熱炉１１０における被覆済ライナーの加熱を制御する。また、制御部１０１は、ライナー搬送部１２０を制御して、加熱炉１１０に対する被覆済ライナーの搬入および搬出を制御する。

図６は、炉内温度プロファイル１０２の一例を示す説明図である。炉内温度プロファイル１０２は、制御部１０１が加熱炉１１０の温度を制御する際に使用する制御プログラムであり、熱硬化性樹脂の温度変化を、時間に対応付けて予め推定するものである。本実施形態の炉内温度プロファイル１０２は、加熱炉１１０の炉内雰囲気温度（℃）と時間（ｈ）との関係で表されている。炉内温度プロファイル１０２は、「Ａ−２．炉内温度プロファイルの作成方法」において説明する方法によって予め作成され、制御部１０１のメモリに記憶されている。

例えば、図６に示す炉内温度プロファイル１０２の例では、制御部１０１は、加熱開始時の時刻ｔ０から、炉内雰囲気温度が第１の温度（図の例では約１２０℃）に達する時刻ｔ１までの間は、第１の炉内雰囲気温度上昇率となるように、加熱炉１１０による加熱を制御する。制御部１０１は、時刻ｔ１から、炉内雰囲気温度が第２の温度（図の例では約１４０℃）に達する時刻ｔ２までの間は、第２の炉内雰囲気温度上昇率となるように、加熱炉１１０による加熱を制御する。制御部１０１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間は、加熱炉１１０による加熱を停止する。制御部１０１は、時刻ｔ３から、炉内雰囲気温度が第３の温度（図の例では約１５５℃）に達する時刻ｔ４までの間は、再び、第２の炉内雰囲気温度上昇率となるように、加熱炉１１０による加熱を制御する。制御部１０１は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間は、炉内雰囲気温度が第３の温度に維持されるように、加熱炉１１０による加熱を制御する。制御部１０１は、時刻ｔ５の後、加熱を停止する。

ここで、炉内雰囲気温度上昇率とは、加熱炉１１０の炉内雰囲気温度の単位時間当たりの上昇率を意味する。第１の炉内雰囲気温度上昇率と、第２の炉内雰囲気温度上昇率とは任意に定めることができるが、本実施形態では、第２の炉内雰囲気温度上昇率は、第１の炉内雰囲気温度上昇率よりも高く設定される。すなわち、第１および第２の炉内雰囲気温度上昇率は「第１の炉内雰囲気温度上昇率＜第２の炉内雰囲気温度上昇率」の関係を満たす。

加熱炉１１０は、収容された複数の被覆済ライナーを加熱する。加熱炉１１０は、密閉空間である処理室１１１と、温度制御部１１５とを備えている。処理室１１１は、ライナー搬送部１２０による被覆済ライナーの搬入・搬出を受け入れるための搬入口１１２を有している。搬入口１１２には、制御部１０１によって開閉が制御されるシャッター１１３が設置されている。温度制御部１１５は、制御部１０１からの指示に基づいて、加熱炉１１０の処理室１１１内の炉内雰囲気温度を実際に制御する。具体的には、温度制御部１１５は、処理室１１１内の雰囲気温度を測定するためのセンサー（図示省略）による測定値を取得して、炉内雰囲気温度を取得する。温度制御部１１５は、取得した炉内雰囲気温度が制御部１０１から指示された温度と一致するように、処理室１１１内を加熱・加熱停止する。

ライナー搬送部１２０は、複数の被覆済ライナーを保持して搬送する台車１２１を備えている。ライナー搬送部１２０は、加熱炉１１０の処理室１１１に対して被覆済ライナーを搬入または搬出する。台車１２１は、複数の被覆済ライナーを水平に保持する複数の支持部１２２を備え、複数の被覆済ライナーを並列に保持する。各支持部１２２は、モータなどの動力源（図示省略）に接続されており、保持している被覆済ライナーを所定の回転速度で回転させることができる。

タンクの製造工程（図１）のステップＳ２１において、制御部１０１は、搬入口１１２のシャッター１１３を開き、台車１２１に搭載された被覆済ライナーを、台車１２１のまま加熱炉１１０の処理室１１１内に搬入する。制御部１０１は、シャッター１１３を閉じた後、温度制御部１１５に対して、加熱の開始を指示する。なお、熱硬化処理の間、制御部１０１は、加熱ムラの発生を抑制するために、各被覆済ライナーを台車１２１の支持部１２２によって回転させてもよい。

ステップＳ２２において制御部１０１は、炉内温度プロファイル１０２（図６）の時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間の設定に基づいて、温度制御部１１５に対して、第１の炉内雰囲気温度上昇率での加熱を指示する。ステップＳ２３において制御部１０１は、炉内温度プロファイル１０２の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の設定に基づいて、温度制御部１１５に対して、第２の炉内雰囲気温度上昇率での加熱を指示する。ステップＳ２４において制御部１０１は、炉内温度プロファイル１０２の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の設定に基づいて、温度制御部１１５に対して、加熱を所定時間、停止するように指示する。

ステップＳ２５において制御部１０１は、炉内温度プロファイル１０２の時刻ｔ３から時刻ｔ５までの間の設定に基づいて、温度制御部１１５に対して、熱硬化性樹脂の硬化速度まで、再び加熱を継続するように指示する。ステップＳ２６において制御部１０１は、炉内温度プロファイル１０２の時刻ｔ５の設定に基づいて、温度制御部１１５に対して、加熱を終了することを指示する。制御部１０１は、加熱を停止してから所定時間の経過後、搬入口１１２のシャッター１１３を開き、台車１２１に搭載された被覆済ライナーを、台車１２１のまま加熱炉１１０の処理室１１１外へ搬出する。以上説明した熱硬化処理（ステップＳ２１〜Ｓ２６）によって、被覆済ライナーの表層に位置する繊維層２１（図２）の熱硬化性樹脂が硬化され、強化繊維樹脂層が形成される。

熱硬化処理の終了後、ステップＳ３０では、ライナー１０の口金部１４や、ライナー１０の強化繊維樹脂層の表層に対して、所定の部品が取り付けられ、タンクが完成する。

Ａ−２．炉内温度プロファイルの作成方法：
図７は、炉内温度プロファイル１０２の作成方法について説明するための説明図である。図７には、３種類の炉内雰囲気温度の昇温速度について、熱硬化性樹脂の発熱量と時間との関係を表した実験結果が図示されている。

曲線Ｓ１は、加熱開始から加熱終了まで継続して、炉内雰囲気温度を急速に上昇させた場合（以降、「昇温速度が速い」とも表現する。）における、熱硬化性樹脂の発熱量と時間との関係を表す。曲線Ｓ１によれば、昇温速度が速い場合、熱硬化性樹脂の発熱量は、加熱開始からのわずかな時間は緩やかに上昇した後、急速に上昇し、時刻ｔａ１でピークを迎え、その後、急速に低下していくことが分かる。曲線Ｓ３は、加熱開始から加熱終了まで継続して、炉内雰囲気温度を緩やかに上昇させた場合（以降、「昇温速度が遅い」とも表現する。）における、熱硬化性樹脂の発熱量と時間との関係を表す。曲線Ｓ３によれば、昇温速度が遅い場合、熱硬化性樹脂の発熱量は、加熱開始から継続的に緩やかに上昇した後、時刻ｔａ３でピークを迎え、その後再び緩やかに低下していくことが分かる。

曲線Ｓ２は、加熱開始から所定時間は炉内雰囲気温度を緩やかに上昇させ、その後、炉内雰囲気温度を急速に情報させた場合の、熱硬化性樹脂の発熱量と時間との関係を表す。換言すれば、曲線Ｓ２は、曲線Ｓ１の昇温速度と曲線Ｓ３の昇温速度とをミックスした条件で計測した結果である。曲線Ｓ２によれば、加熱開始から所定時間は昇温速度を遅くし、その後昇温速度を速くした場合、熱硬化性樹脂の発熱量は、加熱開始から緩やかに上昇した後、急速に上昇し、時刻ｔａ２でピークを迎え、その後、再び、やや緩やかに低下していくことが分かる。

熱硬化性樹脂の全体発熱量は、曲線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と時間軸で囲まれた部分の面積でそれぞれ表され、どの曲線（すなわち、どの昇温速度の条件）の場合も等しく一定となる。熱硬化性樹脂は、加熱により、樹脂自身が発熱する自己発熱を起こす性質がある。そして、炉内雰囲気温度の上昇に伴う熱硬化性樹脂の温度がある一定の温度を超えると、熱硬化性樹脂の自己発熱が急速に進むことが知られている。ここで、図７の曲線Ｓ１に顕著なように、熱硬化性樹脂の発熱量のピークは、昇温速度が速いほど大きくなる。これは、熱硬化性樹脂の温度が急速に上昇することによってある一定の温度を超え、熱硬化性樹脂の自己発熱が急速に進み、熱硬化性樹脂の温度が上昇することによって、さらに、熱硬化性樹脂の自己発熱が急速に進む、いわゆる「熱暴走」が生じるためである。

熱暴走が起こると、熱硬化性樹脂の温度が非常に高温になり、熱硬化性樹脂の温度がライナー１０の耐熱温度を超過する。このため、ライナー１０に損傷（融解や変形）が生じるという問題がある。一方、曲線Ｓ３に顕著なように、昇温速度が遅い状態での加熱を続けた場合、熱硬化性樹脂の発熱量のピークは低く抑えられるものの、熱硬化性樹脂の自己発熱が完了するまでの時間が長くなるという問題がある。

ここで、本発明の発明者は、曲線Ｓ２のように、加熱開始から所定の時間は遅い昇温速度での加熱を行うことで、熱硬化性樹脂の発熱をある程度進め、その後、速い昇温速度での加熱を行って熱硬化性樹脂の発熱を急速に進めた場合は、熱硬化性樹脂の発熱量のピークを低く抑えつつ、かつ、熱硬化性樹脂の自己発熱が完了するまでの時間を短縮できることを見出した。また、本発明の発明者は、熱硬化性樹脂の発熱量のピークをより低く抑えるためには、熱硬化性樹脂が発熱量のピークに達した時点で外部からの加熱を停止することが好ましいことと、および、遅い昇温速度から早い昇温速度への切り替えは、熱硬化性樹脂が、急速な自己発熱を開始する温度まで加熱された時点（図７、時刻ｔａ４）に行うことが好ましいことを見出した。

そこで、強化繊維２０（図２）に使用されている熱硬化性樹脂の種類に対して、予め、以下の１〜３を求め、求めた以下の１〜３を用いて、炉内温度プロファイル１０２を作成することができる。
（１）当該熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度
（２）当該熱硬化性樹脂を用いた被覆済ライナーを、図７の曲線Ｓ２と同様の加熱パターン、すなわち、加熱開始から、当該熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間は遅い昇温速度で加熱し、その後、速い昇温速度で加熱した場合の発熱量のピーク
（３）当該熱硬化性樹脂の硬化温度
なお、熱硬化性樹脂の温度を簡便に制御するために、本実施形態では、炉内温度プロファイル１０２を用いて「炉内雰囲気温度」を制御する。これは、伝熱によって、熱硬化性樹脂の温度と炉内雰囲気温度とが近似することに基づく。

図８は、上述のようにして作成された炉内温度プロファイル１０２の一例を表す説明図である。図８では、炉内温度プロファイル１０２を実線で示し、炉内温度プロファイル１０２を用いて熱硬化処理を行った場合の熱硬化性樹脂の温度を破線で示す。

炉内温度プロファイル１０２において、加熱開始時ｔ０から、熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度Ｔａに至る時刻ｔ１までの間は、遅い昇温速度で加熱する。ここで、温度Ｔａが上記１、および、図６の第１の温度に相当する。また、時刻ｔ１から、熱硬化性樹脂が発熱量のピークを迎える温度Ｔｂに至る時刻ｔ２までの間は、速い発熱速度で加熱する。ここで、温度Ｔｂが上記２、および、図６の第２の温度に相当する。また、加熱開始時ｔ０から時刻ｔ１までの間の炉内雰囲気温度の上昇率を第１の炉内雰囲気温度上昇率とし、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの炉内雰囲気温度の上昇率を第２の炉内雰囲気温度上昇率としたとき、第１および第２の炉内雰囲気温度上昇率は「第１の炉内雰囲気温度上昇率＜第２の炉内雰囲気温度上昇率」の関係を満たす。

その後、熱硬化性樹脂が発熱量のピークを迎えた時刻ｔ２から、熱硬化性樹脂の自己発熱が終了する時刻ｔ３までの間は、加熱を一旦停止する。時刻ｔ３から、熱硬化性樹脂の硬化温度Ｔｃに達するまでの間は、再び、速い発熱速度で加熱する。ここで、温度Ｔｃが上記３、および、図６の第３の温度に相当する。時刻ｔ４以降は、熱硬化性樹脂の硬化温度Ｔｃを維持するように加熱する。

Ａ−３．効果：
このような炉内温度プロファイル１０２を用いて熱硬化処理を行った場合、被覆済ライナーの表層に位置する熱硬化性樹脂の温度（図８の破線）は、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、炉内雰囲気温度の上昇に追従して緩やかに上昇する。ここで、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間は、加熱炉１１０の炉内雰囲気温度が第１の炉内雰囲気温度上昇率となるように遅い昇温速度で加熱されるため、熱硬化性樹脂の急速な自己発熱と、それに伴う熱暴走の発生と、を抑制することができる。

そして、熱硬化性樹脂の温度は、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、熱硬化性樹脂の自己発熱を伴いつつ、炉内雰囲気温度の上昇よりも急速に上昇する。このように、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間は、加熱炉１１０の炉内雰囲気温度が、第１の炉内雰囲気温度上昇率よりも高い第２の炉内雰囲気温度上昇率となるように加熱が制御されるため、熱硬化性樹脂の自己発熱を利用した熱硬化性樹脂の加熱が可能となる。換言すれば、熱硬化性樹脂の自己発熱という性質を利用して、効率よく熱硬化処理を実行することができる。

その後、熱硬化性樹脂の温度は、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、熱硬化性樹脂の自己発熱のピークに伴って最も高温となる。ここで、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間は、加熱が一旦停止されるため、熱硬化性樹脂の自己発熱のピークの上昇を抑えることができる。従って、熱硬化性樹脂の自己発熱に伴う熱暴走の発生を抑制することができ、熱暴走に伴うライナー１０の破損（融解や変形）を抑制することができる。

そして、熱硬化性樹脂の温度は、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、炉内雰囲気温度（図８の実線）と熱硬化性樹脂の温度（図８の破線）とが逆転することに起因して、緩やかに下降する。ここで、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間は、熱硬化性樹脂の自己発熱が終了しているため、第１の炉内雰囲気温度上昇率よりも高い第２の炉内雰囲気温度上昇率（速い昇温速度）となるように加熱しても、熱硬化性樹脂の更なる自己発熱を誘発することがなく、想定外の温度上昇を回避することができる。

さらに、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間、および、時刻ｔ３と時刻ｔ４との間においては、第２の炉内雰囲気温度上昇率（速い昇温速度）となるように加熱することが可能となるため、工程の全てにわたって第１の炉内雰囲気温度上昇率（遅い昇温速度）となるように加熱する場合と比較して、熱硬化処理に要する時間を短く短縮することができる。最終的に、熱硬化性樹脂の温度は、時刻ｔ４以降、熱硬化性樹脂の硬化温度よりもわずかに低い温度で安定する。

以上のように、炉内温度プロファイル１０２を用いたタンクの製造工程（図１）、および、炉内温度プロファイル１０２を用いた熱硬化処理装置１００（図５）によれば、熱硬化処理における加熱を制御することで、熱硬化処理中の熱硬化性樹脂の温度を制御することができる。このため、自己発熱した熱硬化性樹脂の温度が、ライナー１０の耐熱温度を超過しないように制御することが可能となる。この結果、タンクの製造工程中の熱硬化処理におけるライナー１０の熱劣化を抑制し、タンクの品質を向上させることができる。さらに、炉内温度プロファイル１０２を用いたタンクの製造工程（図１）、および、炉内温度プロファイル１０２を用いた熱硬化処理装置１００によれば、ライナー１０を保護するために断熱材のような部材を必要としない。このため、熱硬化処理工程と、熱硬化処理工程を含むタンクの製造工程と、熱硬化処理装置と、の簡易化を図ることができる。この結果、タンクを製造する際の製造コストを抑えることができ、タンクを製造する際の資源を少なくすることができる。

Ｂ．変形例：
なお、上記各実施形態における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の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。

・変形例１：
上記実施形態（図１）では、タンクの製造工程の一例について説明した。しかし、タンクの製造工程の手順は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意の変形が可能である。例えば、一部のステップの削除、新たなステップの追加、変更を行うことができる。

例えば、図１のステップＳ２４を省略してもよい。この場合であっても、ステップＳ２２において熱硬化性樹脂の自己発熱がある程度進んでいるため、ステップＳ２３で熱硬化性樹脂が熱暴走することを抑制することができる。このため、ステップＳ２４を省略しても、熱硬化処理後のライナーの熱劣化を、ある程度抑制することができる。

・変形例２：
上記実施形態（図５）では、熱硬化処理装置の構成の一例について説明した。しかし、熱硬化処理装置の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、一部の構成要素の削除、新たな構成要素の追加、構成要素の変更等を行うことができる。

例えば、上記実施形態の制御部は、メモリに記憶されている炉内温度プロファイルに従って、加熱炉におけるライナーの加熱を制御した。換言すれば、上記実施形態では、炉内温度プロファイルによって予め推定されている熱硬化性樹脂の温度変化に基づいて、「時間」で、加熱炉におけるライナーの加熱を制御した。しかし、制御部は、加熱炉の炉内雰囲気温度を測定するセンサーによって実際に取得された温度が上記１〜３に至ったことを検出して、加熱炉におけるライナーの加熱を制御してもよい。同様に、制御部は、被覆済ライナーの熱硬化性樹脂の温度を測定するセンサーによって実際に取得された温度が上記１〜３に至ったことを検出して、加熱炉におけるライナーの加熱を制御してもよい。これらの場合、炉内温度プロファイルは省略してもよい。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…ライナー
１１…シリンダ部
１３…ドーム部
１４…口金部
２０…強化繊維
２１…繊維層
１００…熱硬化処理装置
１０１…制御部
１０２…炉内温度プロファイル
１１０…加熱炉
１１１…処理室
１１２…搬入口
１１３…シャッター
１１５…温度制御部
１２０…ライナー搬送部
１２１…台車
１２２…支持部
ＣＸ…中心軸
Ｔａ…温度
Ｔｂ…温度
Ｔｃ…硬化温度

Claims (6)

1. タンクの製造方法であって、
   （ａ）ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを準備する工程と、
   （ｂ）前記被覆済ライナーを加熱炉において加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する工程と、
   を備え、
   前記工程（ｂ）は、前記加熱の開始から、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率に対し、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する前記温度に至る後の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率を高めるように前記加熱を制御することによって、前記加熱に伴う前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する、タンクの製造方法。
2. 請求項１に記載のタンクの製造方法であって、
   前記工程（ｂ）は、さらに、前記熱硬化性樹脂の自己発熱のピークに合わせて前記加熱を停止する、タンクの製造方法。
3. 請求項２に記載のタンクの製造方法であって、
   前記工程（ｂ）は、さらに、前記熱硬化性樹脂の自己発熱の終了に合わせて、前記加熱を再開する、タンクの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項記載のタンクの製造方法であって、
   前記工程（ｂ）における前記加熱の制御は、前記加熱炉の炉内雰囲気温度と、時間と、を関連付けたプロファイルに基づいて実行される、タンクの製造方法。
5. 熱硬化処理方法であって、
   ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを加熱炉において加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する工程を備え、
   前記工程は、前記加熱の開始から、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率に対し、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する前記温度に至る後の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率を高めるように前記加熱を制御することによって、前記加熱に伴って上昇した前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する、熱硬化処理方法。
6. 熱硬化処理装置であって、
   ライナーに熱硬化性樹脂を含浸した繊維が巻回されている被覆済ライナーを加熱して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる熱硬化処理を実行する加熱炉と、
   前記加熱炉における前記加熱を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記加熱の開始から、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する温度に至るまでの間の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率に対し、前記熱硬化性樹脂が急速な自己発熱を開始する前記温度に至る後の前記加熱炉の炉内雰囲気温度上昇率を高めるように前記加熱を制御することによって、前記加熱に伴って上昇した前記熱硬化性樹脂の温度が、前記ライナーの耐熱温度を超過しないように前記加熱を制御する、熱硬化処理装置。

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