特許 6152337 複合容器の製造方法、及び複合容器の製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6152337

(24)【登録日】2017年6月2日

(45)【発行日】2017年6月21日

(54)【発明の名称】複合容器の製造方法、及び複合容器の製造システム

(51)【国際特許分類】

   F16J 12/00 20060101AFI20170612BHJP

   F17C 1/06 20060101ALI20170612BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20170612BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20170612BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20170612BHJP

   B29L 22/00 20060101ALN20170612BHJP

【ＦＩ】

   F16J12/00 F

   F16J12/00 A

   F17C1/06

   B29C67/14 A

   B29K105:08

   B29L9:00

   B29L22:00

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-254381(P2013-254381)

(22)【出願日】2013年12月9日

(65)【公開番号】特開2015-113862(P2015-113862A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2015年12月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004444

【氏名又は名称】ＪＸＴＧエネルギー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】蓑田 愛

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 順二

【審査官】 杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０１２７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３５５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４３３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８６２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １２／００

Ｆ１７Ｃ １／０６

Ｂ２９Ｃ ７０／１６

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

Ｂ２９Ｌ ９／００

Ｂ２９Ｌ ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強化層を備えた複合容器を製造する製造方法であって、
樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナの外周側に巻き付けた容器中間体を加熱して前記樹脂を硬化させる加熱工程を備え、
前記加熱工程では、前記容器中間体の表面温度を前記金属製ライナの許容温度以上に上昇させることにより、前記金属製ライナの温度が前記許容温度以上に上昇する前に、前記樹脂の少なくとも一部を硬化させる、複合容器の製造方法。

【請求項2】

前記加熱工程により前記金属製ライナの温度が上昇するのを抑制する抑制工程を更に備える、請求項１に記載の複合容器の製造方法。

【請求項3】

前記抑制工程は、前記加熱工程において前記容器中間体で過昇温現象が発生するときに実行される、請求項２に記載の複合容器の製造方法。

【請求項4】

強化層を備えた複合容器を製造する製造システムであって、
樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナの外周側に巻き付けた容器中間体を加熱して前記樹脂を硬化させる加熱手段を備え、
前記加熱手段は、前記容器中間体の表面温度を前記金属製ライナの許容温度以上に上昇させることにより、前記金属製ライナの温度が前記許容温度以上に上昇する前に、前記樹脂の少なくとも一部を硬化させる、複合容器の製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合容器の製造方法、及び複合容器の製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１に記載されているように、強化層を備えた複合容器を製造する製造方法が知られている。このような製造方法では、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナに巻き付けて容器中間体を形成し、この容器中間体を加熱炉で加熱して繊維束の熱硬化性樹脂を硬化させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２８６２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述したような従来技術においては、加熱炉で容器中間体を加熱する際に金属製ライナが熱膨張し、熱硬化性樹脂の硬化前に繊維束が金属製ライナによって内部から押し広げられる場合がある。その結果、熱硬化性樹脂の硬化後、冷却する際に、収縮する金属製ライナから強化層が剥離してしまい、複合容器の強度が低下するおそれがある。

【0005】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、複合容器の強度を向上することができる複合容器の製造方法及び複合容器の製造システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る複合容器の製造方法は、強化層を備えた複合容器を製造する製造方法であって、樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナの外周側に巻き付けた容器中間体を加熱して樹脂を硬化させる加熱工程と、加熱工程により金属製ライナの温度が上昇するのを抑制する抑制工程と、を備える。

【0007】

また、本発明に係る複合容器の製造システムは、強化層を備えた複合容器を製造する製造システムであって、樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナの外周側に巻き付けた容器中間体を加熱して樹脂を硬化させる加熱手段と、加熱手段により金属製ライナの温度が上昇するのを抑制する抑制手段と、を備える。

【0008】

これらの本発明では、容器中間体を加熱して樹脂を硬化させるに際して、金属製ライナの温度の上昇が抑制されることとなる。これにより、金属製ライナが熱膨張するのを抑制でき、当該金属製ライナによって繊維束が内部から押し広げられるのを抑制可能となる。その結果、樹脂の硬化後に冷却する際、金属製ライナから強化層が剥離し難くなり、複合容器の強度を向上することができる。

【0009】

また、抑制工程は、加熱工程において容器中間体で過昇温現象が発生するときに実行されてもよい。これにより、金属製ライナの熱膨張を効果的に抑制することができる。

【0010】

また、加熱工程により、容器中間体の表面温度を金属製ライナの許容温度以上に上昇させて樹脂の少なくとも一部を硬化させてもよい。これにより、樹脂の硬化を促進させることが可能となる。

【0011】

また、抑制工程は、金属製ライナを冷却することによって金属製ライナの温度が上昇するのを抑制してもよい。これにより、積極的に金属製ライナの温度上昇を抑制することができる。

【0012】

また、本発明に係る複合容器の製造方法は、強化層を備えた複合容器を製造する製造方法であって、樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナの外周側に巻き付けた容器中間体を加熱して樹脂を硬化させる加熱工程を備え、加熱工程により、容器中間体の表面温度を金属製ライナの許容温度以上に上昇させ、金属製ライナの温度が許容温度以上に上昇する前に、樹脂の少なくとも一部を硬化させる。

【0013】

また、本発明に係る複合容器の製造システムは、強化層を備えた複合容器を製造する製造システムであって、樹脂が含浸された繊維束を金属製ライナの外周側に巻き付けた容器中間体を加熱して樹脂を硬化させる加熱手段を備え、加熱手段により、容器中間体の表面温度を金属製ライナの許容温度以上に上昇させ、金属製ライナの温度が許容温度以上に上昇する前に、樹脂の少なくとも一部を硬化させる。

【0014】

これらの本発明では、容器中間体を加熱し、金属製ライナの温度が許容温度以上に上昇する前に、樹脂の少なくとも一部を硬化させるので、金属製ライナによって繊維束が内部から押し広げられるのを抑制可能となる。その結果、樹脂の硬化後に冷却する際、金属製ライナから強化層が剥離し難くなり、複合容器の強度を向上することができる。

【0015】

また、加熱工程により金属製ライナの温度が上昇するのを抑制する抑制工程を更に備えてもよい。これにより、金属製ライナの温度上昇を抑制しながら、容器中間体の表面温度を許容温度以上にすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複合容器の強度を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る複合容器を示す一部断面図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】図１の複合容器の製造システムを示す概略構成図である。

【図4】図１の複合容器の製造方法を示すフローチャートである。

【図5】図１の複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。

【図6】第２実施形態に係る複合容器の製造システムを示す概略構成図である。

【図7】図６の複合容器の製造方法を示すフローチャートである。

【図8】図６の複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］

【0019】

図１は、第１実施形態に係る製造方法により製造される複合容器を示す一部断面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示すように、複合容器１は、水素や天然ガス等の燃料ガスを高圧で貯蔵するための容器である。この複合容器１は、例えば、全長が２〜４ｍ、直径が４００〜６００ｍｍ程度に設定され、使用時には、２０〜９０ＭＰａ程度の圧力に耐えることが可能とされている。複合容器１は、その用途が限定されるものではなく、種々の用途で用いることができる。また、複合容器１は、据置き型として用いられてもよく、移動体に搭載されて用いられてもよい。

【0020】

この複合容器１は、円筒状の金属製ライナ２と、金属製ライナ２の外周側を覆うように設けられた強化層（繊維強化プラスチック層）３と、を備えている。金属製ライナ２の両端部２ａはドーム状に形成されており、当該両端部２ａの先端には、軸方向に突出するように口金４が取り付けられている。ここでの口金４における取付け高さ（突出高さ）は、強化層３の厚みと同等とされているが、それ以上であってもよく、口金４が強化層３から出っ張る高さとされてもよい。

【0021】

金属製ライナ２は、例えば、アルミニウム合金製や鋼鉄製等からなるパイプ形状や板形状をスピニング加工等にて容器形状に形成したものに、口金４の形状を形成したものである。

【0022】

強化層３は、金属製ライナ２の外周側に熱硬化性樹脂が含浸された繊維束１０を巻き付け、当該繊維束１０を加熱炉で加熱し硬化させることによって形成される。熱硬化性樹脂の種類としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂又はアリル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。強化層３は、いわゆる厚巻きとされており、通常では厚みが２ｃｍ程度であるのに対し、本実施形態では厚みが約５〜６ｃｍ程度である。

【0023】

また、繊維束１０としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリエチレン繊維、スチール繊維、ザイロン繊維又はビニロン繊維等を用いることができ、ここでは、高強度で高弾性率且つ軽量な炭素繊維を用いている。また、本実施形態の繊維束１０の繊維数（フィラメント）は、特に制限されるものではないが、１０００〜５００００フィラメント、好ましくは３０００〜３００００フィラメントの範囲とされ、ここでは、２４０００フィラメントとされている。

【0024】

以上のように構成された複合容器１を製造する場合、まず、金属製ライナ２の外周側に熱硬化性樹脂が含浸された繊維束１０を巻き付けることにより、金属製ライナ２の外周側に複数層の繊維束層を形成し、これにより、容器中間体１ａ（図３参照）を形成する。

【0025】

なお、容器中間体１ａとは、製造過程における複合容器１を意図しており、ここでは、繊維束１０の熱硬化性樹脂が熱硬化する前の状態のものを意図している（以下、同じ）。また、巻付け工程における巻付け方法は特に限定されないが、例えば、ＦＷ（フィラメントワインディング）法を採用することができる。ＦＷ法としては、予め熱硬化性樹脂が含浸された繊維束（トウプリプレグ）を用意し、これを金属製ライナ２に巻き付けて成形する方法（いわゆるDry法）や、繊維束を熱硬化性樹脂に含浸させながら供給し、これを金属製ライナ２に巻き付けて成形する方法（いわゆるWet法）が挙げられる。

【0026】

続いて、繊維束１０を巻き付けた後、容器中間体１ａを加熱炉２０（図３参照）で加熱することにより繊維束１０の熱硬化性樹脂を硬化させる。ここで、図３〜図５を参照して、本実施形態について詳説する。

【0027】

図３は、図１の複合容器の製造システムを示す概略構成図である。図３に示すように、本実施形態の製造システム１００Ａは、上記複合容器１を製造するためのものであって、容器中間体１ａを硬化させる際に用いられる。この製造システム１００Ａは、加熱炉２０と、表面温度検出部３０と、冷却部（抑制手段）４０と、コントローラ５０Ａと、を少なくとも備えている。

【0028】

加熱炉２０は、繊維束１０が金属製ライナ２（図１参照）の外面側に巻き付けられて形成された容器中間体１ａを収容し、繊維束１０の熱硬化性樹脂を硬化させる。この加熱炉２０の内部には、加熱炉２０の熱源としてのヒータ（加熱手段）２１と、加熱炉内の温度である加熱炉温度ＴＨを検出する加熱炉温度センサ２２と、が設けられている。ヒータ２１は、容器中間体１ａの周囲に配置され、容器中間体１ａを外側（外面側）から加熱する。また、ヒータ２１は、コントローラ５０Ａに接続されており、これにより、ヒータ２１の動作がコントローラ５０Ａで制御されて加熱炉温度ＴＨが制御される。加熱炉温度センサ２２は、コントローラ５０Ａに接続されており、検出した加熱炉温度ＴＨをコントローラ５０Ａへ出力する。

【0029】

表面温度検出部３０は、容器中間体１ａの表面温度ＴＦを検出するものであり、加熱炉２０に取り付けられている。ここでの表面温度検出部３０は、例えばサーモグラフィや放射温度等の非接触温度計測器が用いられる。一例として、表面温度検出部３０は、非接触の赤外線温度計が用いられており、例えば加熱炉２０に設けられた覗き窓から容器中間体１ａの表面温度ＴＦを測定する。

【0030】

表面温度検出部３０は、コントローラ５０Ａに接続されており、検出した表面温度ＴＦをコントローラ５０Ａへ出力する。なお、ヒータ２１は強化層３を完全に覆っておらず、ヒータ２１の個数は一つであってもよく、複数であってもよい。また、複数のヒータ２１の大きさ及び形状が不均一であってもよい。ヒータ２１は、覗き窓から容器中間体１ａを覗いた時に、容器中間体１ａを遮らない場所に配置される。

【0031】

冷却部４０は、容器中間体１ａの内部を軸方向に挿通する配管４１を有し、この配管４１内に冷媒を流通させて金属製ライナ２を冷却することで、金属製ライナ２の温度であるライナ温度ＴＬの上昇を抑制する。冷媒として、例えば水、氷、冷風（エア）等が挙げられる。冷却部４０から供給された冷媒は、配管４１により加熱炉２０の外部に排出される。配管４１は、伝熱性が高い材料で構成されることが好ましく、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等で構成される。

【0032】

コントローラ５０Ａは、加熱炉２０の加熱炉温度ＴＨ及び金属製ライナ２のライナ温度ＴＬを制御するためのものであり、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むコンピュータで構成されている。このコントローラ５０Ａは、表面温度検出部３０及び加熱炉温度センサ２２からの出力に基づいて、加熱炉温度ＴＨを設定すると共に当該設定した加熱炉温度ＴＨとなるようにヒータ２１の動作を制御する。また、コントローラ５０Ａは、表面温度検出部３０及び加熱炉温度センサ２２からの出力に基づいて、ライナ温度ＴＬの上昇を抑制するために冷却部４０の動作を制御する。

【0033】

ここで、加熱炉２０で容器中間体１ａを加熱する際には、繊維束１０における熱硬化性樹脂の熱硬化反応が発熱反応であることから、熱硬化性樹脂が自己発熱し、その温度が加熱炉温度ＴＨ以上に一時的に急上昇するという過昇温現象の発生が見出される。そこで、本実施形態のコントローラ５０Ａは、ヒータ２１を制御して加熱炉温度ＴＨを所定温度に設定し保持させると共に、容器中間体１ａで生じた過昇温現象の開始を表面温度ＴＦに基づき検出する処理を行う。更に、コントローラ５０Ａは、過昇温現象の開始を検出すると、冷却部４０を制御してライナ温度ＴＬが上昇するのを抑制する処理を行う（詳しくは後述）。

【0034】

図４は、図１の複合容器の製造方法を示すフローチャートである。図５は、図１の複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。ライナ温度ＴＬは、図示しない温度センサにより金属製ライナ２の内表面の温度を測定したものである。図４及び図５に示すように、製造システム１００Ａによる複合容器１の製造方法では、容器中間体１ａを最終硬化させるための最終硬化温度Ｔ３に加熱炉温度ＴＨが設定される前に、最終硬化温度Ｔ３よりも低い中間硬化温度Ｔ１に加熱炉温度ＴＨが設定されて一定時間保持される。

【0035】

具体的には、まず、加熱工程が開始され、加熱炉温度ＴＨが中間硬化温度Ｔ１に設定され保持される（Ｓ１）。これにより、表面温度ＴＦが立ち上がった後に中間硬化温度Ｔ１となるように保持され、その結果、容器中間体１ａが中間硬化される。

【0036】

この中間硬化温度Ｔ１は、最低中間硬化温度Ｔ０以上で最高中間硬化温度Ｔ２未満に設定されている。最低中間硬化温度Ｔ０は、繊維束１０の熱硬化性樹脂が硬化可能な最低温度である。最高中間硬化温度Ｔ２は、その温度で保持して硬化させた場合に生じた過昇温現象のピークＴｍａｘが許容最高温度（許容温度）Ｔ４に達すると推定される温度である。

【0037】

許容最高温度Ｔ４は、容器中間体１ａについて容器性能に悪影響が及ばない温度範囲の最高温度であり、ここでは特に容器中間体１ａを構成する材料の耐熱性に応じて定まる温度である。一般に、繊維束１０の耐熱温度が２００℃以上であるのに対し、金属製ライナ２の耐熱温度はこれより低く、例えば、アルミニウム合金では１５０℃程度である。そのため、許容最高温度Ｔ４は、金属製ライナ２の材料の耐熱温度に応じて定まる温度とされている。

【0038】

続いて、加熱炉温度ＴＨが中間硬化温度Ｔ１に保持されているとき、表面温度検出部３０により検出される容器中間体１ａの表面温度ＴＦがＴ１より高くなったか否かが判定される（Ｓ２）。Ｓ２でＮＯの場合、加熱炉温度ＴＨが中間硬化温度Ｔ１で中間硬化が引き続き行われる。一方、Ｓ２でＹＥＳの場合、過昇温現象が開始されたと判断され、抑制工程が開始される（Ｓ３）。

【0039】

抑制工程では、冷却部４０が配管４１に冷媒を流通させる。これにより、金属製ライナ２が冷却され、図５に示されるように、ライナ温度ＴＬの上昇が抑制される結果、金属製ライナ２の熱膨張が抑制される。

【0040】

そして、抑制工程が実行されているとき、表面温度検出部３０により検出される容器中間体１ａの表面温度ＴＦが、過昇温現象の終了に伴い中間硬化温度Ｔ１にまで低下したか否かが判定される（Ｓ４）。Ｓ４でＮＯの場合、抑制工程が引き続き行われる。一方、Ｓ４でＹＥＳの場合、過昇温現象が終了されたと判断され、抑制工程が終了される（Ｓ５）。

【0041】

続いて、加熱炉温度ＴＨが最終硬化温度Ｔ３に設定されて所定時間保持され、熱硬化性樹脂の硬化を完了させる（Ｓ６）。続いて、加熱炉２０が停止され、加熱工程が終了される（Ｓ７）。図５では、加熱工程の終了による温度変化について省略しているが、加熱炉２０の停止に伴い、加熱炉温度ＴＨ及び表面温度ＴＦはそれぞれ一定の温度降下率で降下するものとなる。

【0042】

以上、本実施形態によれば、容器中間体１ａを加熱炉２０で加熱して熱硬化性樹脂を硬化させるに際して、冷却部４０により金属製ライナ２を冷却し、ライナ温度ＴＬが上昇するのを抑制する。これにより、金属製ライナ２が熱膨張するのを抑制でき、熱硬化性樹脂が硬化する前の繊維束１０が内部から押し広げられるのを抑制可能となる。その結果、熱硬化性樹脂の硬化後に容器中間体１ａを冷却する際、金属製ライナ２から強化層３が剥離し難くなり、複合容器１の強度を向上することができる。また、繊維束１０において繊維の歪が発生し難くなり、強化層３における損傷の発生が抑制されるので、複合容器１のサイクル性能の低下を防ぐことができる。

【0043】

なお、本実施形態では、抑制工程の開始タイミング及び終了タイミングは、表面温度検出部３０により検出される表面温度ＴＦに基づき決定されることとしたが、過昇温現象の開始タイミング及び終了タイミングが既知であれば、表面温度検出部３０を用いなくてもよい。例えば、容器中間体１ａのサイズ、材料、加熱炉温度ＴＨ等の製造条件が同じであれば、通常、過昇温現象の開始タイミングは同程度になり易い。したがって、最初の複合容器１の製造時に表面温度検出部３０を用いて過昇温現象の開始タイミング及び終了タイミングを調べ、その後の製造時には、この過昇温現象の開始タイミング及び終了タイミングに基づき、抑制工程の開始タイミング及び終了タイミングを決定してもよい。これによれば、表面温度検出部３０が不要となり、製造システム１００Ａを簡略化することができるとともに、製造方法を簡略化することができる。

【0044】

また、冷却部４０による金属製ライナ２の冷却を開始してから、これに追従してライナ温度ＴＬの上昇が実際に抑制されるまでに、冷媒や配管４１の熱伝導率等に応じたタイムラグが生じる場合がある。このような場合であっても、過昇温現象の開始タイミングが既知であれば、この既知の開始タイミングに当該タイムラグを考慮して、冷却部４０による冷却を開始することができるため、ライナ温度ＴＬが過昇温現象により上昇するのを確実に抑制することができる。

【0045】

また、本実施形態では、抑制工程は、加熱工程において容器中間体１ａで過昇温現象が発生するときに実行されるので、容器中間体１ａの温度上昇に伴って、ライナ温度ＴＬが上昇するのを抑制し、金属製ライナ２の熱膨張を効果的に抑制することができる。なお、本実施形態の抑制工程は、過昇温現象の発生期間の全てにおいて実行されることとしたが、発生期間の一部において実行されることとしてもよい。この場合、抑制工程が、少なくとも過昇温現象のピークＴｍａｘ時よりも前に開始されることが好ましい。更に、抑制工程は、過昇温現象が起きる前に開始されていてもよい。この場合、上述したように過昇温現象の開始タイミングを予め調べて把握してもよい。

【0046】

また、本実施形態では、加熱工程開始後に加熱炉温度ＴＨを中間硬化温度Ｔ１に設定したが、加熱炉温度ＴＨをより高い温度に設定してもよい。これにより、熱硬化性樹脂の硬化を促進し、熱硬化性樹脂の硬化完了までにかかる製造時間を短縮可能となる。このとき、ヒータ２１で直接的に加熱される容器中間体１ａの外周側では、中間硬化温度Ｔ１を超えて温度が上昇し、熱硬化性樹脂が硬化する一方で、金属製ライナ２では、ヒータ２１で直接的に加熱されず、且つ冷却部４０により冷却され、その温度上昇が抑えられる。

【0047】

このように、熱硬化性樹脂の少なくとも外周側の表面部分が硬化すれば、当該表面部分で金属製ライナ２の熱膨張による内部からの力に対抗することができる。したがって、その後の金属製ライナ２の熱膨張が抑制できるとともに、金属製ライナ２側に位置し、熱硬化性樹脂が未硬化の状態にある繊維束１０についても、熱膨張しようとする金属製ライナ２によって内部から押し広げられるのを抑制可能となる。

【0048】

また、本実施形態では、過昇温現象が完全に終了した後、加熱炉温度ＴＨを最終硬化温度Ｔ３に設定し、熱硬化性樹脂の硬化を完了させることとしたが、過昇温現象の後半（過昇温現象のピークＴｍａｘ時よりも後）では、容器中間体１ａの外周側の表面部分における熱硬化性樹脂の硬化が概ね完了していることから、過昇温現象が完全に終了する前に、加熱炉温度ＴＨを最終硬化温度Ｔ３に設定し、熱硬化性樹脂の硬化を完了させることとしてもよい。これにより、製造時間を短縮可能となる。

【0049】

また、本実施形態では、冷却部４０により配管４１に冷媒を流通させることで金属製ライナ２を冷却し、ライナ温度ＴＬの上昇を抑制することとしたが、ライナ温度ＴＬの上昇を抑制する方法はこれに限られない。例えば、加熱工程を開始する前に、容器中間体１ａの金属製ライナ２の内部に水や氷を予め入れておき、加熱工程において吸熱させるようにしてもよい。また、金属製ライナ２に接触する治具をステンレス鋼（ＳＵＳ）等の伝熱性の良好な素材で構成し、当該治具に冷媒を接触させて吸熱させるようにしてもよい。
［第２実施形態］

【0050】

図６は、第２の実施形態に係る複合容器の製造システムを示す概略構成図である。図６に示すように、本実施形態の製造システム１００Ｂは、冷却部４０を備えていない点で、図３に示す第１実施形態の製造システム１００Ａと相違する。また、本実施形態のコントローラ５０Ｂは、冷却部４０についての制御を行わない点で第１実施形態のコントローラ５０Ａと相違する。

【0051】

図７は、図６の複合容器の製造方法を示すフローチャートである。図８は、図６の複合容器の表面、金属製ライナ及び加熱炉の温度状況を示すグラフである。図７及び図８に示すように、製造システム１００Ｂによる複合容器１の製造方法では、加熱炉温度ＴＨを中間硬化温度Ｔ１に設定して一定時間保持することなく、加熱炉温度ＴＨを最終硬化温度Ｔ３に設定して容器中間体１ａの表面温度ＴＦを急加熱する点で、第１実施形態と相違している。急加熱とは、所定の温度勾配以上で表面温度ＴＦを加熱することであり、ライナ温度ＴＬが許容最高温度Ｔ４以上に上昇する前に、容器中間体１ａの外周側の表面部分を硬化させるような加熱を意味する。

【0052】

具体的には、まず、加熱工程が開始され、加熱炉温度ＴＨが最終硬化温度Ｔ３に設定される（Ｓ１１）。これにより、ヒータ２１で直接的に加熱される容器中間体１ａの外周面の表面温度ＴＦが最終硬化温度Ｔ３に上昇される。ここで、繊維束１０における熱硬化性樹脂が自己発熱し、表面温度ＴＦが加熱炉温度ＴＨ以上に急上昇する過昇温現象が発生する。これにより、表面温度ＴＦは、許容最高温度Ｔ４を超えて上昇する。過昇温現象のピークＴｍａｘは、許容最高温度Ｔ４を大きく超えたものとなる。

【0053】

一方、金属製ライナ２は、ヒータ２１で直接的に加熱されないため、ライナ温度ＴＬが上昇し難くなっている。したがって、図８に示されるように、表面温度ＴＦの温度勾配とライナ温度ＴＬの温度勾配との間には差が生じて、表面温度ＴＦが許容最高温度Ｔ４に達した場合でも、ライナ温度ＴＬは許容最高温度Ｔ４に達していない状態とすることができる。

【0054】

そして、加熱炉温度ＴＨが最終硬化温度Ｔ３に保持されているとき、容器中間体１ａの表面温度ＴＦが、過昇温現象の終了に伴い最終硬化温度Ｔ３にまで低下する。ライナ温度ＴＬは、過昇温現象の終了する頃に最終硬化温度Ｔ３に達する。そして、加熱炉温度ＴＨが最終硬化温度Ｔ３に設定され所定時間保持され、熱硬化性樹脂の硬化を完了させる。

【0055】

続いて、加熱炉２０が停止され、加熱工程が終了される（Ｓ１２）。図８では、加熱工程の終了による温度変化について省略しているが、加熱炉２０の停止に伴い、加熱炉温度ＴＨ及び表面温度ＴＦはそれぞれ一定の温度降下率で降下するものとなる。

【0056】

以上、本実施形態によれば、容器中間体１ａを加熱炉２０で加熱して熱硬化性樹脂を硬化させるに際して、ライナ温度ＴＬが許容最高温度Ｔ４以上に上昇する前に、容器中間体１ａの外周側における表面部分の熱硬化性樹脂を硬化させて強化層３を形成させる。これにより、熱硬化性樹脂が硬化する前の繊維束１０が熱膨張しようとする金属製ライナ２によって内部から押し広げられるのを抑制可能となる。その結果、熱硬化性樹脂の硬化後に冷却する際、金属製ライナ２から強化層３が剥離し難くなり、複合容器１の強度を向上することができる。また、繊維束１０において繊維の歪が発生し難くなり、強化層３における損傷の発生が抑制されるので、複合容器１のサイクル性能の低下を防ぐことができる。

【0057】

なお、本実施形態では、加熱工程によりライナ温度ＴＬが上昇するのを抑制する抑制工程を更に備えていてもよい。これにより、ライナ温度ＴＬの上昇を抑制しながら、表面温度ＴＦを許容最高温度Ｔ４以上にすることができる。したがって、例えば、加熱炉２０の昇温速度が不十分なため、表面温度ＴＦの温度勾配とライナ温度ＴＬの温度勾配との間に差を生じさせ難い場合であっても、ライナ温度ＴＬが許容最高温度Ｔ４以上に上昇する前に、熱硬化性樹脂の少なくとも一部を硬化させ易くなる。また、抑制工程は、少なくとも容器中間体１ａにおいて過昇温現象が発生するときに実行されることが好ましく、これにより、ライナ温度ＴＬを確実に許容最高温度Ｔ４以下とすることができる。

【0058】

本実施形態では、加熱炉温度ＴＨを最終硬化温度Ｔ３に設定することにより、過昇温現象がすぐに発生し、表面温度ＴＦは最終硬化温度Ｔ３に留まることなく過昇温現象のピークＴｍａｘまで達している。このように、加熱炉温度ＴＨの設定温度を過昇温現象がすぐに発生する温度とすることにより、ライナ温度ＴＬが許容最高温度Ｔ４以上に上昇する前に、熱硬化性樹脂の少なくとも一部を硬化させ易くなる。ちなみに、この場合、加熱炉温度ＴＨの設定温度は、過昇温現象がすぐに発生する温度であれば、最終硬化温度Ｔ３より高くても低くてもよい。設定された加熱炉温度ＴＨに対して、過昇温現象がすぐに発生するか否かは予め調べて把握してもよい。

【符号の説明】

【0059】

１…複合容器、１ａ…容器中間体、２…金属製ライナ、３…強化層、１０…繊維束、２１…ヒータ（加熱手段）、４０…冷却部（抑制手段）、ＴＦ…表面温度、ＴＬ…ライナ温度（金属製ライナの温度）、Ｔ４…許容最高温度（許容温度）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】