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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024178526
(43)【公開日】2024-12-25
(54)【発明の名称】圧力容器の製造方法および圧力容器の製造装置
(51)【国際特許分類】
F16J 12/00 20060101AFI20241218BHJP
F17C 1/16 20060101ALI20241218BHJP
【ＦＩ】
F16J12/00 Z
F17C1/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096711
(22)【出願日】2023-06-13
(71)【出願人】
【識別番号】308039414
【氏名又は名称】株式会社ＦＴＳ
(74)【代理人】
【識別番号】110000497
【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井上 貴史
(72)【発明者】
【氏名】大脇 優介
【テーマコード（参考）】
3E172
3J046
【Ｆターム（参考）】
3E172AA02
3E172AA05
3E172AB01
3E172BA01
3E172BB03
3E172BB05
3E172BB12
3E172BB17
3E172BC01
3E172BC04
3E172BD03
3E172CA14
3E172CA19
3E172CA22
3E172DA36
3J046AA14
3J046BA01
3J046CA04
3J046DA05
3J046EA01
(57)【要約】
【課題】ベース部材の内面にバリア層を形成するための加熱工程において、ベース部材とバリア層との界面にボイドが発生することを抑制し得る技術を提供する
【解決手段】加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有する胴部基体２２と、胴部基体２２の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層２４と、を備える圧力容器１０の製造方法である。この製造方法は、バリア層２４の形成時に、胴部基体２２の内面を加熱処理すると同時に、胴部基体２２の外面を冷却する。
【選択図】図３
【解決手段】加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有する胴部基体２２と、胴部基体２２の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層２４と、を備える圧力容器１０の製造方法である。この製造方法は、バリア層２４の形成時に、胴部基体２２の内面を加熱処理すると同時に、胴部基体２２の外面を冷却する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有するベース部材と、前記ベース部材の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層と、を備える圧力容器の製造方法であって、
前記バリア層の形成時に、前記内面を加熱処理すると同時に、前記ベース部材の外面を冷却する
圧力容器の製造方法。
前記バリア層の形成時に、前記内面を加熱処理すると同時に、前記ベース部材の外面を冷却する
圧力容器の製造方法。
【請求項2】
前記バリア層の形成時における前記内面と前記外面の温度差を、１０℃以上１６０℃以下にする
請求項１に記載の圧力容器の製造方法。
請求項１に記載の圧力容器の製造方法。
【請求項3】
前記ベース部材は筒状であり、
前記バリア性材料の加熱時における前記ベース部材の軸方向中央側の温度よりも軸方向端部側の温度の方を高くする
請求項１又は請求項２に記載の圧力容器の製造方法。
前記バリア性材料の加熱時における前記ベース部材の軸方向中央側の温度よりも軸方向端部側の温度の方を高くする
請求項１又は請求項２に記載の圧力容器の製造方法。
【請求項4】
前記バリア層の形成時に、前記ベース部材の外面を冷却装置で急冷する
請求項１又は請求項２に記載の圧力容器の製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の圧力容器の製造方法。
【請求項5】
前記バリア性材料を前記内面に塗布する前に、前記ベース部材を加熱することによって前記ベース材料の気化成分を気化させる事前加熱処理を行う
請求項１又は請求項２に記載の圧力容器の製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の圧力容器の製造方法。
【請求項6】
加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有するベース部材と、前記ベース部材の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層と、を備える圧力容器の製造装置であって、
前記ベース部材の内面を加熱するヒーターと、
前記ベース部材の外面を冷却する冷却装置と、
を備える圧力容器の製造装置。
前記ベース部材の内面を加熱するヒーターと、
前記ベース部材の外面を冷却する冷却装置と、
を備える圧力容器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧力容器の製造方法および圧力容器の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示される高圧タンクは、高圧の水素ガスを貯留するタンクであり、円筒状（シリンダ状）の胴部と、胴部の両端に設けられた一対の半球状のドーム部と、を備えている。胴部は、アルミニウム合金等の金属材料からなる中空の補強層と、補強層の内側に設けられるバリア層と、を有している。バリア層は、内側から外側への水素ガスの流出を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１０８９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のように胴部の内側の層（ベース部材の内側の層）としてバリア層を設ける構成では、例えば、ベース部材の内面にバリア性材料を塗布し、加熱処理で熱溶融させた後に固着することでバリア層を形成する方法がある。しかし、ベース部材に気化成分が含まれることで、加熱処理で気化成分が気化し、ベース部材とバリア層との間にボイドが生じるおそれがある。
【0005】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ベース部材の内面にバリア層を形成するための加熱工程において、ベース部材とバリア層との界面にボイドが発生することを抑制し得る技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の１つである圧力容器の製造方法は、
加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有するベース部材と、前記ベース部材の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層と、を備える圧力容器の製造方法であって、
前記バリア層の形成時に、前記内面を加熱処理すると同時に、前記ベース部材の外面を冷却する。
加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有するベース部材と、前記ベース部材の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層と、を備える圧力容器の製造方法であって、
前記バリア層の形成時に、前記内面を加熱処理すると同時に、前記ベース部材の外面を冷却する。
【0007】
本発明の１つである圧力容器の製造装置は、
加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有するベース部材と、前記ベース部材の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層と、を備える圧力容器の製造装置であって、
前記ベース部材の内面を加熱するヒーターと、
前記ベース部材の外面を冷却する冷却装置と、
を備える。
加熱により気化する気化成分を含むベース材料を有するベース部材と、前記ベース部材の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成されるバリア層と、を備える圧力容器の製造装置であって、
前記ベース部材の内面を加熱するヒーターと、
前記ベース部材の外面を冷却する冷却装置と、
を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明の圧力容器の製造方法および圧力容器の製造装置によれば、ベース部材の内面にバリア層を形成するための加熱工程において、ベース部材の外面を冷却することで、ベース部材の外面側における気化成分の気化を抑制することができる。そのため、バリア層形成時にベース部材全体としての気化成分の気化を低減することができ、ベース部材とバリア層との界面にボイドが発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施例１の圧力容器をあらわす斜視図である。
【図2】圧力容器の断面図である。
【図3】胴部基体の製造工程を説明する説明図である。
【図4】恒温槽を用いて加熱対象物を加熱する構成を示す説明図である。
【図5】赤外線ヒーターを用いて加熱対象物を加熱する構成を示す説明図である。
【図6】赤外線ヒーターおよび冷却装置を用いて加熱対象物を加熱する構成を示す説明図である。
【図10】炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を材料とする部材における気化成分と、温度に応じた気化成分の発生量との関係を示す分析結果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の圧力容器の製造方法において、前記バリア層の形成時における前記内面と前記外面の温度差を、１０℃以上１６０℃以下にすることが好ましい。
この構成によれば、ベース部材の内面側の温度を高めて気化成分の気化を進めつつ、ベース部材の外面側の温度を低くしてベース部材の劣化を抑制できる。
この構成によれば、ベース部材の内面側の温度を高めて気化成分の気化を進めつつ、ベース部材の外面側の温度を低くしてベース部材の劣化を抑制できる。
【0011】
本発明の圧力容器の製造方法において、前記ベース部材は筒状であり、前記バリア性材料の加熱時における前記ベース部材の軸方向中央側の温度よりも軸方向端部側の温度の方を高くすることが好ましい。
この構成によれば、熱放出し易いベース部材の軸方向端側部分の方を高温にすることができ、ベース部材の内面を均一に加熱し易くなる。
この構成によれば、熱放出し易いベース部材の軸方向端側部分の方を高温にすることができ、ベース部材の内面を均一に加熱し易くなる。
【0012】
本発明の圧力容器の製造方法において、前記バリア層の形成時に、前記ベース部材の外面を冷却装置で急冷することが好ましい。
この構成によれば、バリア層の形成時に、バリア層が結晶化することを抑制することができる。
この構成によれば、バリア層の形成時に、バリア層が結晶化することを抑制することができる。
【0013】
本発明の圧力容器の製造方法において、前記バリア性材料を前記内面に塗布する前に、前記ベース部材を加熱することによって前記ベース材料の気化成分を気化させる事前加熱処理を行うことが好ましい。
この構成によれば、バリア性材料をベース部材の内面に塗布する前に、事前加熱処理によりベース材料の気化成分を気化させ、ベース部材の外部へ放出することができる。そのため、バリア層を形成するための加熱処理工程では、ベース材料の気化成分が少なくなっているので、ベース部材とバリア層との界面にボイドが発生することを抑制できる。
この構成によれば、バリア性材料をベース部材の内面に塗布する前に、事前加熱処理によりベース材料の気化成分を気化させ、ベース部材の外部へ放出することができる。そのため、バリア層を形成するための加熱処理工程では、ベース材料の気化成分が少なくなっているので、ベース部材とバリア層との界面にボイドが発生することを抑制できる。
【0014】
【0015】
（圧力容器の構成）
本第１実施形態の圧力容器１０は、図１に示すように、円筒カプセル形状である。圧力容器１０は、例えば、車両に搭載され、高圧の水素ガスの充填容器として用いられる。なお、図１～図３に示す圧力容器１０及びその一部では、径の大きさや軸方向の長さ、各層の厚さ等は誇張して描かれており、図１～図３に示す形態はあくまで一例である。
本第１実施形態の圧力容器１０は、図１に示すように、円筒カプセル形状である。圧力容器１０は、例えば、車両に搭載され、高圧の水素ガスの充填容器として用いられる。なお、図１～図３に示す圧力容器１０及びその一部では、径の大きさや軸方向の長さ、各層の厚さ等は誇張して描かれており、図１～図３に示す形態はあくまで一例である。
【0016】
圧力容器１０は、図１に示すように、胴部分割体２０と、ドーム部分割体３０と、を備えている。圧力容器１０は、胴部分割体２０とドーム部分割体３０とを合体して構成される。圧力容器１０は、バリア性を有する。本第１実施形態において、バリア性は、圧力容器１０内に充填された流体（水素ガスなど）が圧力容器１０を透過して圧力容器１０の外部へ漏出することを防止又は抑制する特性と定義する。
【0017】
胴部分割体２０は、図２に示すように、胴部基体２２と、バリア層２４と、を有している。胴部基体２２は、本発明の「ベース部材」の一例に相当する。胴部基体２２は、軸方向（軸線Ｌ１に沿う方向）に長い円筒状である。胴部基体２２の内径寸法は、全長に亘って一定である。胴部基体２２の外径寸法は、全長に亘って一定である。
【0018】
胴部基体２２は、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等の繊維強化樹脂からなるベース材料を含む。ベース材料は、加熱により気化する気化成分を含む。気化成分は、例えば、ブタンジオール、アクリル酸２‐エチルヘキシル、ポリオール化合物、イミダゾール化合物、ブタンジオールジグリシジルエーテル、アクリル酸ブチル、その他のアクリル系化合物等である。
【0019】
胴部基体２２は、例えば繊維束（図示略）に液状の熱硬化性樹脂を含浸させたもの、または繊維束に含浸した熱硬化性樹脂を半硬化状態にしたもの（プリプレグ繊維）を、例えばフィラメントワインディング法によってフープ巻きで形成されている。繊維束は、炭素繊維、ガラス繊維、ケプラ繊維等からなる糸状の繊維を束ねたものである。
【0020】
バリア層２４は、図２に示すように、胴部基体２２の内面（内周面、以下同じ）全領域を覆うように設けられている。バリア層２４は、円筒状である。バリア層２４は、バリア性を有している。バリア層２４の材料（バリア性材料）として、例えばＥＶＯＨ（エチレン－ビニルアルコール共重合体）、ＰＡ６（ナイロン６）等が用いられる。バリア層２４は、圧力容器１０内に貯留される流体が外部へ透過することを遮断又は抑制することを目的として用いられている。
【0021】
バリア層２４は、胴部基体２２の内面に塗布したバリア性材料を加熱処理することにより形成される。バリア性材料は、例えば粉末状態で胴部基体２２の内面に塗布される。バリア性材料は、例えば静電塗装を用いて胴部基体２２の内面に塗布される。
【0022】
ドーム部分割体３０は、図１に示すように、ドーム部基体３１と、ドーム部基体３１の内側に設けられるバリア層（図示略）と、を有している。ドーム部基体３１は、胴部基体２２の長手方向の端部に連なる半球状の部分である。ドーム部基体３１は、胴部基体２２から離れるにつれて縮径している。ドーム部基体３１は、例えば、胴部基体２２と同様の材料によって構成されている。ドーム部基体３１は、例えば繊維束（図示略）に液状の熱硬化性樹脂を含浸させたもの、または繊維束に含浸した熱硬化性樹脂を半硬化状態にしたもの（プリプレグ繊維）を、例えばハンドレイアップ法により積層させ、球殻状に成形した成形品を半分に分割して形成される。繊維束は、炭素繊維、ガラス繊維、ケプラ繊維等からなる糸状の繊維を束ねたものである。ドーム部基体３１の内側に設けられるバリア層（図示略）は、バリア層２４と同様の材料によって構成されている。
【0023】
（圧力容器の製造装置）
図３に示す圧力容器の製造装置４０（以下、単に製造装置４０ともいう）は、圧力容器１０の胴部分割体２０の製造に用いられる。製造装置４０は、ヒーター４２と、冷却装置４４と、を備えている。
図３に示す圧力容器の製造装置４０（以下、単に製造装置４０ともいう）は、圧力容器１０の胴部分割体２０の製造に用いられる。製造装置４０は、ヒーター４２と、冷却装置４４と、を備えている。
【0024】
ヒーター４２は、胴部基体２２の内面を加熱する。ヒーター４２は、赤外線を放射するロッドヒーターとして構成されている。ロッドヒーターは、例えば金属製のシースの中に加熱体（例えば、ニクロム線等）を内蔵した構成である。ヒーター４２は、バリア性材料の種類に合わせた波長の電磁波を放射する。例えば、バリア性材料がＥＶＯＨである場合、ヒーター４２は、吸収率の高い赤外線（中～遠赤外線）を放射する。ヒーター４２として赤外線ヒーターを用いることで、恒温槽等を用いる構成に比べて設備の省スペース化を図ることができる。
【0025】
冷却装置４４は、胴部基体２２の外面（外周面、以下同じ）を冷却する装置である。冷却装置４４は、例えば、冷却部材４６と、冷却器４８と、を備えている。冷却部材４６は、例えばアルミニウム、銅等の材料によって構成されている。冷却部材４６は、例えば円筒状であり、胴部基体２２の外面全体を覆うように、胴部基体２２の外面全体に接している。冷却器４８は、例えば空冷式熱交換器（空冷ラジエータ）、水冷式熱交換器等として構成されている。なお、冷却器４８による冷却方法は、空冷、液冷等、特に制限はない。
【0026】
（圧力容器の製造方法）
次に、圧力容器の製造方法について説明する。圧力容器の製造方法は、胴部分割体２０の製造工程を含む。胴部分割体２０の製造工程は、事前加熱工程と、バリア層形成工程と、を含む。
次に、圧力容器の製造方法について説明する。圧力容器の製造方法は、胴部分割体２０の製造工程を含む。胴部分割体２０の製造工程は、事前加熱工程と、バリア層形成工程と、を含む。
【0027】
事前加熱工程では、バリア性材料を胴部基体２２の内面に塗布する前に、胴部基体２２を加熱する事前加熱処理を行う。事前加熱工程では、胴部基体２２の気化成分を気化させる。例えば、図３に示すように、赤外線を放射するロッドヒーターとして構成されるヒーター４２を、胴部基体２２の内部に挿入する。ヒーター４２の軸は、胴部基体２２の軸線Ｌ１と重なるようにする。ヒーター４２によって、胴部基体２２の内面を加熱する。
【0028】
このように、バリア性材料を胴部基体２２の内面に塗布する前に、事前加熱処理により胴部基体２２のベース材料の気化成分を事前に気化させて大気中に放出させることができる。そのため、続くバリア層形成工程における加熱処理では、ベース材料の気化成分が少なくなっているので、胴部基体２２とバリア層２４との界面にボイドが発生することを抑制できる。
【0029】
事前加熱処理は、胴部基体２２の内面と外面の両方に対して加熱処理を行うことが好ましい。例えば、ヒーター４２によって胴部基体２２の内面を加熱し、別途設けられるヒーター（例えば赤外線ヒーター）によって胴部基体２２の外面を加熱する。これにより、胴部基体２２がその内外両側の面で加熱処理されるため、気化成分の気化を効率的に行うことができる。
【0030】
続くバリア層形成工程では、まず、胴部基体２２の内面にバリア性材料を塗布する。バリア性材料は、例えば粉末状である。バリア性材料の塗布では、静電塗装を用いることが好ましい。そして、胴部基体２２の内面に塗布されたバリア性材料を加熱処理し、熱溶融させる。その後、バリア性材料を冷却固化することで、バリア層２４が形成される。例えば、バリア層２４を、大気環境で自然冷却することによって、胴部基体２２に固着させる。
【0031】
バリア層形成工程では、バリア性材料と胴部基体２２の内面の両方を加熱処理すると同時に、胴部基体２２の外面を冷却（逆面冷却）する。加熱処理の開始と同時に冷却を開始し、加熱処理の終了と同時に冷却を終了する。例えば、赤外線を放射するロッドヒーターとして構成されるヒーター４２を、胴部基体２２の内部に挿入して、バリア性材料と胴部基体２２の内面を加熱する。例えば、図３に示すように、冷却装置４４によって胴部基体２２を冷却する。冷却部材４６を胴部基体２２の外周面全体を覆うようにして、胴部基体２２の外面に接触させる。そして、冷却器４８によって冷却部材４６を介して胴部基体２２の外面を冷却する。このように、胴部基体２２の外面を冷却装置４４で急冷することで、バリア層２４の結晶化を抑制できる。急冷とは、自然冷却（例えば常温の雰囲気中での冷却）よりも低温下での冷却である。なお、加熱処理後に冷却固化する段階においても、冷却装置４４による胴部基体２２の外面の冷却を続けてもよい。
【0032】
バリア層形成工程における、胴部基体２２の内面と外面の温度差は、１０℃以上１６０℃以下が好ましく、３０℃以上１４０℃以下がより好ましく、９０℃以上１２０℃以下がさらに好ましく、９５℃以上１０４℃以下が特に好ましい。これにより、胴部基体２２の内面側の温度を高めて気化成分の気化を進めつつ、胴部基体２２の外面側の温度を低くして胴部基体２２の劣化を抑制できる。
【0033】
事前加熱工程における加熱温度は、バリア層形成工程における加熱温度よりも高いことが好ましい。事前加熱工程における加熱温度は、２３０℃以上２５５℃以下が好ましい。バリア層形成工程における加熱温度は、２００℃以上２４０℃以下が好ましい。このように、バリア層形成工程の加熱温度よりも高い温度で事前加熱工程が行われるため、バリア層２４の形成時の加熱温度で気化し得る気化成分の大部分を事前に気化させておくことができる。そのため、バリア層２４の形成時の加熱によって生じるボイドを、効果的に抑制できる。
【0034】
事前加熱工程における加熱処理と、バリア層形成工程における加熱処理を、同一のヒーター４２で行う。これにより、事前加熱処理と、バリア層２４の形成時の加熱処理とでヒーター４２を兼用することができる。また、ヒーター４２を事前加熱工程時に胴部基体２２の内部に挿入された状態を維持し、そのままバリア層形成工程における加熱処理を行ってもよい。
【0035】
なお、明細書に記載の種々の数値範囲は、それぞれそれらの上限値と下限値を任意に組み合わせることができ、それら全ての組み合わせが好ましい数値範囲として本明細書に記載されているものとする。
【0036】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態の圧力容器の製造方法および圧力容器の製造方法では、バリア層２４の形成時の加熱処理中に、胴部基体２２の外面を冷却する。この構成によれば、胴部基体２２の外面を冷却することで、胴部基体２２の外面側における気化成分の気化を抑制することができる。そのため、バリア層２４の形成時に胴部基体２２全体としての気化成分の気化を低減することができ、胴部基体２２とバリア層２４との界面にボイドが発生することを抑制できる。このような界面におけるボイドの発生を抑制することで、例えば水素を充填する際の耐水素ブリスタ性の向上等が期待できる。
第１実施形態の圧力容器の製造方法および圧力容器の製造方法では、バリア層２４の形成時の加熱処理中に、胴部基体２２の外面を冷却する。この構成によれば、胴部基体２２の外面を冷却することで、胴部基体２２の外面側における気化成分の気化を抑制することができる。そのため、バリア層２４の形成時に胴部基体２２全体としての気化成分の気化を低減することができ、胴部基体２２とバリア層２４との界面にボイドが発生することを抑制できる。このような界面におけるボイドの発生を抑制することで、例えば水素を充填する際の耐水素ブリスタ性の向上等が期待できる。
【0037】
第１実施形態の圧力容器の製造方法において、バリア層２４の形成時における胴部基体２２の内面と外面の温度差を、１０℃以上１６０℃以下にする。この構成によれば、胴部基体２２の内面側の温度を高めて気化成分の気化を進めつつ、胴部基体２２の外面側の温度を低くして胴部基体２２の劣化を抑制できる。
【0038】
第１実施形態の圧力容器の製造方法において、胴部基体２２は筒状である。バリア層２４の形成時における胴部基体２２の中央側の温度よりも端部側の温度の方を高くする。この構成によれば、熱放出し易い胴部基体２２の端側部分の方を高温にすることができ、胴部基体２２を均一に加熱し易くなる。
【0039】
第１実施形態の圧力容器の製造方法において、バリア層２４の形成時に、胴部基体２２の外面を冷却装置４４で急冷する。この構成によれば、バリア層２４の形成時に、バリア層２４が結晶化することを抑制することができる。
【0040】
第１実施形態の圧力容器の製造方法において、バリア性材料を胴部基体２２の内面に塗布する前に、胴部基体２２を加熱することによって胴部基体２２の気化成分を気化させる事前加熱処理を行う。この構成によれば、バリア性材料を胴部基体２２の内面に塗布する前に、事前加熱処理により胴部基体２２の気化成分を気化させ、胴部基体２２の外部へ放出することができる。そのため、バリア層２４を形成するための加熱処理工程では、ベース材料の気化成分が少なくなっているので、胴部基体２２とバリア層２４との界面にボイドが発生することを抑制できる。
＜実施例＞
＜実施例＞
【0041】
次に、実施例を挙げて上記第１実施形態を更に具体的に説明する。
１．試料の作製
胴部分割体２０に見立てて、板状の加熱対象物１２０を作製した。加熱対象物１２０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を材料として構成される基体１２２と、ＥＶＯＨ（エチレン－ビニルアルコール共重合体）を材料として構成されるバリア性部材１２４と、を備えている。以下の表１に示すように、加熱対象物１２０に対して加熱条件を変えて加熱処理を行うことで、試料Ｎｏ．１－６が得られた。基体１２２は、８０ｍｍ角で、３．０ｍｍの厚さであった。バリア性部材１２４は、７０ｍｍ角、１．０の厚さで、基体１２２上に塗した。
１．試料の作製
胴部分割体２０に見立てて、板状の加熱対象物１２０を作製した。加熱対象物１２０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を材料として構成される基体１２２と、ＥＶＯＨ（エチレン－ビニルアルコール共重合体）を材料として構成されるバリア性部材１２４と、を備えている。以下の表１に示すように、加熱対象物１２０に対して加熱条件を変えて加熱処理を行うことで、試料Ｎｏ．１－６が得られた。基体１２２は、８０ｍｍ角で、３．０ｍｍの厚さであった。バリア性部材１２４は、７０ｍｍ角、１．０の厚さで、基体１２２上に塗した。
【0042】
【表1】
【0043】
２．加熱方法
試料Ｎｏ．１－２は、バリア層形成工程で、図４に示すように、恒温槽１３０を用いて加熱対象物１２０の加熱処理を行った。図４に示す配置で、恒温槽１３０内において、基体１２２およびバリア性部材１２４をアルミフレーム１３２上に設置した。恒温槽１３０での加熱温度は２１０℃であり、加熱時間は１００秒であった。試料Ｎｏ．１は、事前加熱工程を行わなかった。試料Ｎｏ．２は、事前加熱工程を行った。試料Ｎｏ．２の事前加熱処理は、図４の構成で行い、加熱温度が２４５℃、加熱時間が６００秒であった。
試料Ｎｏ．１－２は、バリア層形成工程で、図４に示すように、恒温槽１３０を用いて加熱対象物１２０の加熱処理を行った。図４に示す配置で、恒温槽１３０内において、基体１２２およびバリア性部材１２４をアルミフレーム１３２上に設置した。恒温槽１３０での加熱温度は２１０℃であり、加熱時間は１００秒であった。試料Ｎｏ．１は、事前加熱工程を行わなかった。試料Ｎｏ．２は、事前加熱工程を行った。試料Ｎｏ．２の事前加熱処理は、図４の構成で行い、加熱温度が２４５℃、加熱時間が６００秒であった。
【0044】
試料Ｎｏ．３－４は、バリア層形成工程で、図５に示すように、遠赤外線を放射する赤外線ヒーター１４０を用いて加熱対象物１２０の加熱処理を行った。図５に示す配置で、基体１２２およびバリア性部材１２４を煉瓦１４２上に設置した。赤外線ヒーター１４０は、昇温時に２３０℃に達すると急止させた。試料Ｎｏ．３は、事前加熱工程を行わなかった。試料Ｎｏ．４は、事前加熱工程を行った。試料Ｎｏ．４の事前加熱処理は、図５の構成で行い、加熱温度が２４０℃、加熱時間が６００秒であった。
【0045】
試料Ｎｏ．５－６は、バリア層形成工程で、図６に示すように、遠赤外線を放射する赤外線ヒーター１４０と、逆面冷却を行う冷却装置１５０と、を用いて加熱対象物１２０の加熱処理を行った。図６に示す配置で、基体１２２およびバリア性部材１２４をアルミプレート１５２および熱伝導グリス１５４上に設置した。赤外線ヒーター１４０は、昇温時に２３０℃に達すると急止させた。冷却装置１５０として、ペルチェデバイス（オーム電機株式会社製、ＯＣＥ－ＫＴ３）を用いた。試料Ｎｏ．５は、事前加熱工程を行わなかった。試料Ｎｏ．６は、事前加熱工程を行った。試料Ｎｏ．６の事前加熱処理は、図５の構成で冷却装置１５０を用いずに行い、加熱温度が２４０℃、加熱時間が６００秒であった。
【0046】
３．評価方法
次に、得られた試料Ｎｏ．１－６について、以下のような評価をした。
次に、得られた試料Ｎｏ．１－６について、以下のような評価をした。
【0047】
［温度の評価方法］
バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図４～図６のＸの位置）の温度、基体１２２の下面側（図４～図６のＹの位置）の温度を測定した。測定した温度の時間経過を、図７～図９に示す。図７から図９は、それぞれ試料Ｎｏ．１－２、試料Ｎｏ．３－４、試料Ｎｏ．５－６の結果である。図７には、恒温槽１３０内の雰囲気温度の時間経過、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍の温度と、基体１２２の下面側の温度との差の時間経過、を図示している。図８、図９には、赤外線ヒーター１４０の表面温度の時間経過、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍の温度と、基体１２２の下面側の温度との差の時間経過、を図示している。
バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図４～図６のＸの位置）の温度、基体１２２の下面側（図４～図６のＹの位置）の温度を測定した。測定した温度の時間経過を、図７～図９に示す。図７から図９は、それぞれ試料Ｎｏ．１－２、試料Ｎｏ．３－４、試料Ｎｏ．５－６の結果である。図７には、恒温槽１３０内の雰囲気温度の時間経過、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍の温度と、基体１２２の下面側の温度との差の時間経過、を図示している。図８、図９には、赤外線ヒーター１４０の表面温度の時間経過、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍の温度と、基体１２２の下面側の温度との差の時間経過、を図示している。
【0048】
［ボイド率、ボイド直径の評価方法］
加熱処理後、基体１２２から剥離したバリア性部材１２４の剥離面全体を、マイクロスコープで観察し、代表箇所（画面全体面積：１．７４９４ｍｍ２）を観察評価範囲とした。評価結果を表１に示す。表１中の「ボイド率」は、観察評価範囲の面積に対する、観察評価範囲に含まれるボイドの総面積の割合である。表１中の「分布５０％値」は、ボイドの直径の分布を取ったときの中央値（大きさ順に数えたときに５０％の数となるボイドの直径）である。なお、５．６μｍ未満のボイドは、計測精度限界により、未計測である。
加熱処理後、基体１２２から剥離したバリア性部材１２４の剥離面全体を、マイクロスコープで観察し、代表箇所（画面全体面積：１．７４９４ｍｍ２）を観察評価範囲とした。評価結果を表１に示す。表１中の「ボイド率」は、観察評価範囲の面積に対する、観察評価範囲に含まれるボイドの総面積の割合である。表１中の「分布５０％値」は、ボイドの直径の分布を取ったときの中央値（大きさ順に数えたときに５０％の数となるボイドの直径）である。なお、５．６μｍ未満のボイドは、計測精度限界により、未計測である。
【0049】
［発生ガスの評価方法］
基体１２２に相当する炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を材料とする部材について、加熱時の発生ガスの分析を行った。その結果を図１０に示す。図１０は、沸点に応じて分けられた気化成分と、その発生量との関係を示している。２つの帯グラフは、それぞれ第１加熱処理（事前加熱を行わない状態での加熱処理）の結果と、第２加熱処理（事前加熱後に行う加熱処理）の結果とを示している。事前加熱において、加熱温度が２３０℃であり、加熱時間が６００秒であった。２つの線グラフは、それぞれ第１加熱処理における各気化成分の発生量の累積であり、第２加熱処理における各気化成分の発生量の累積である。
基体１２２に相当する炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を材料とする部材について、加熱時の発生ガスの分析を行った。その結果を図１０に示す。図１０は、沸点に応じて分けられた気化成分と、その発生量との関係を示している。２つの帯グラフは、それぞれ第１加熱処理（事前加熱を行わない状態での加熱処理）の結果と、第２加熱処理（事前加熱後に行う加熱処理）の結果とを示している。事前加熱において、加熱温度が２３０℃であり、加熱時間が６００秒であった。２つの線グラフは、それぞれ第１加熱処理における各気化成分の発生量の累積であり、第２加熱処理における各気化成分の発生量の累積である。
【0050】
４．評価結果
［温度の評価結果］
試料Ｎｏ．１－２では、図７に示すように、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図４のＸの位置）の温度が２３０℃のときに、基体１２２の下面側（図４のＹの位置）の温度は２３２℃であり、基体１２２の下面側の温度の方が２℃高かった。
試料Ｎｏ．３－４では、図８に示すように、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図７のＸの位置）の温度が２３０℃のときに、基体１２２の下面側（図７のＹの位置）の温度は１９３℃であり、基体１２２の下面側の温度の方が３８℃低かった。
試料Ｎｏ．５－６では、図９に示すように、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図８のＸの位置）の温度が２３０℃のときに、基体１２２の下面側（図８のＹの位置）の温度は１２６℃であり、基体１２２の下面側の温度の方が１０４℃低かった。
恒温槽１３０で加熱する試料Ｎｏ．１－２より、赤外線ヒーター１４０で加熱する試料Ｎｏ．３－４の方が、基体１２２の下面側の温度を低下させることができた。
逆面冷却を行わない試料Ｎｏ．３－４より、冷却装置１５０で逆面冷却を行わない試料Ｎｏ．５－６の方が、基体１２２の下面側の温度を１００℃程度低下させることができた。
［温度の評価結果］
試料Ｎｏ．１－２では、図７に示すように、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図４のＸの位置）の温度が２３０℃のときに、基体１２２の下面側（図４のＹの位置）の温度は２３２℃であり、基体１２２の下面側の温度の方が２℃高かった。
試料Ｎｏ．３－４では、図８に示すように、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図７のＸの位置）の温度が２３０℃のときに、基体１２２の下面側（図７のＹの位置）の温度は１９３℃であり、基体１２２の下面側の温度の方が３８℃低かった。
試料Ｎｏ．５－６では、図９に示すように、バリア性部材１２４と基体１２２との界面近傍（図８のＸの位置）の温度が２３０℃のときに、基体１２２の下面側（図８のＹの位置）の温度は１２６℃であり、基体１２２の下面側の温度の方が１０４℃低かった。
恒温槽１３０で加熱する試料Ｎｏ．１－２より、赤外線ヒーター１４０で加熱する試料Ｎｏ．３－４の方が、基体１２２の下面側の温度を低下させることができた。
逆面冷却を行わない試料Ｎｏ．３－４より、冷却装置１５０で逆面冷却を行わない試料Ｎｏ．５－６の方が、基体１２２の下面側の温度を１００℃程度低下させることができた。
【0051】
なお、試料Ｎｏ．５－６では、冷却装置としてペルチェデバイスを用いたが、その他の冷却装置を用いてもよく、例えば冷却水を用いた冷却装置（オリオン機械株式会社製、ＲＫＳ１５００Ｆ、チラー設定１０℃）で、基体１２２の下面側の温度を１２０℃程度低くできることを確認した。
【0052】
［発生ガスの評価結果］
図１０の２つの線グラフで示すように、第１加熱処理（事前加熱を行わない状態での加熱処理）に比べ、第２加熱処理（事前加熱後に行う加熱処理）では、ガス発生量が８ｐｐｍ程度低くなっている。また、ブタンジオール、アクリル酸２－エチルヘキシル、ポリオール化合物、イミダゾール化合物、ブタンジオールジグリシジルエーテル、アクリル酸ブチル、その他のアクリル系化合物については、第２加熱処理で、第１加熱処理に対して低減、または検出されなくなっている。以上より、事前加熱を行った場合、主にその事前加熱温度以下の沸点となる気化成分を、事前に除去可能であることが分かる。
図１０の２つの線グラフで示すように、第１加熱処理（事前加熱を行わない状態での加熱処理）に比べ、第２加熱処理（事前加熱後に行う加熱処理）では、ガス発生量が８ｐｐｍ程度低くなっている。また、ブタンジオール、アクリル酸２－エチルヘキシル、ポリオール化合物、イミダゾール化合物、ブタンジオールジグリシジルエーテル、アクリル酸ブチル、その他のアクリル系化合物については、第２加熱処理で、第１加熱処理に対して低減、または検出されなくなっている。以上より、事前加熱を行った場合、主にその事前加熱温度以下の沸点となる気化成分を、事前に除去可能であることが分かる。
【0053】
［ボイド率、ボイド直径の評価結果］
恒温槽１３０で加熱処理を行った試料Ｎｏ．１－２において、試料Ｎｏ．１のボイド率は１９．５％であり、試料Ｎｏ．２のボイド率は９．４％であった。これにより、恒温槽１３０を用いた場合において、事前加熱処理を行うことで、ボイド率が半減したことが分かる。
恒温槽１３０で加熱処理を行った試料Ｎｏ．１－２において、試料Ｎｏ．１のボイド率は１９．５％であり、試料Ｎｏ．２のボイド率は９．４％であった。これにより、恒温槽１３０を用いた場合において、事前加熱処理を行うことで、ボイド率が半減したことが分かる。
【0054】
赤外線ヒーター１４０で加熱処理を行った試料Ｎｏ．３－４において、試料Ｎｏ．３のボイド率は１８．９％であり、試料Ｎｏ．４のボイド率は１１．２％であった。これにより、赤外線ヒーター１４０を用いた場合において、事前加熱処理を行うことで、ボイド率が半減したことが分かる。
【0055】
赤外線ヒーター１４０で加熱処理を行い、且つ逆面冷却を行った試料Ｎｏ．５では、ボイド率は１０．６％であり、逆面冷却を行わなかった試料Ｎｏ．３の値（１８．９％）よりも低減していた。
【0056】
赤外線ヒーター１４０で加熱処理を行い、且つ逆面冷却を行った試料Ｎｏ．５－６において、試料Ｎｏ．５のボイド率は１０．６％であり、試料Ｎｏ．６のボイド率は２．７％であった。これにより、赤外線ヒーター１４０で加熱処理を行い、且つ逆面冷却を行った場合において、事前加熱処理を行うことで、ボイド率が大幅に低減したことが分かる。
【0057】
以上のように、事前加熱を行った場合（試料Ｎｏ．２とＮｏ．４とＮｏ．６の場合）、上記「発生ガスの評価」で説明したように、事前加熱により基体１２２の気化成分を気化させることができたと考えられる。そのため、バリア性部材１２４の加熱処理を行う際に、基体１２２の気化成分の気化が生じ難くなり、事前加熱を行わなかった場合（試料Ｎｏ．１とＮｏ．３とＮｏ．５の場合）に比べて基体１２２とバリア性部材１２４との界面にボイドが発生し難くなったことが考えられる。
【0058】
また、バリア層形成工程で逆面冷却を行った場合（試料Ｎｏ．５－６の場合）、基体１２２の内部のうち界面の近傍領域の温度上昇を抑えることによって、界面近傍領域の気化を抑制できたことが考えられ、逆面冷却を行わなかった場合（試料Ｎｏ．３－４の場合）に比べて、ボイドの発生を抑制できたと考えられる。
【0059】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記第１実施形態において、冷却装置４４が、冷却部材４６と、冷却器４８と、を備える構成を例示したが、胴部基体２２の外面を冷却する装置であればこれに限定されない。例えば、冷却装置４４は、冷却部材４６を用いない構成であってもよい。
（２）上記第１実施形態において、事前加熱工程やバリア性材料の加熱時に、胴部基体２２における軸方向中央側部分の温度よりも軸方向両端側部分の温度の方を高くするように、ヒーター４２で加熱してもよい。これにより、熱放出し易い胴部基体２２の軸方向端側部分の方を高温にすることができ、胴部基体２２の内面を均一に加熱し易くなる。
（３）上記第１実施形態において、事前加熱処理で、胴部基体２２の内面と外面の両方に対して加熱する例を示したが、胴部基体２２の内面のみを加熱してもよい。
（４）上記第１実施形態において、事前加熱工程における加熱温度を、バリア層形成工程における加熱温度よりも高くする例を示したが、バリア層形成工程における加熱温度と同じ、またはバリア層形成工程における加熱温度よりも低くしてもよい。
（５）上記第１実施形態において、事前加熱工程における加熱処理と、バリア層形成工程における加熱処理を、同一のヒーター４２で行う例を示したが、それぞれの工程で異なるヒーターを用いてもよい。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記第１実施形態において、冷却装置４４が、冷却部材４６と、冷却器４８と、を備える構成を例示したが、胴部基体２２の外面を冷却する装置であればこれに限定されない。例えば、冷却装置４４は、冷却部材４６を用いない構成であってもよい。
（２）上記第１実施形態において、事前加熱工程やバリア性材料の加熱時に、胴部基体２２における軸方向中央側部分の温度よりも軸方向両端側部分の温度の方を高くするように、ヒーター４２で加熱してもよい。これにより、熱放出し易い胴部基体２２の軸方向端側部分の方を高温にすることができ、胴部基体２２の内面を均一に加熱し易くなる。
（３）上記第１実施形態において、事前加熱処理で、胴部基体２２の内面と外面の両方に対して加熱する例を示したが、胴部基体２２の内面のみを加熱してもよい。
（４）上記第１実施形態において、事前加熱工程における加熱温度を、バリア層形成工程における加熱温度よりも高くする例を示したが、バリア層形成工程における加熱温度と同じ、またはバリア層形成工程における加熱温度よりも低くしてもよい。
（５）上記第１実施形態において、事前加熱工程における加熱処理と、バリア層形成工程における加熱処理を、同一のヒーター４２で行う例を示したが、それぞれの工程で異なるヒーターを用いてもよい。
【符号の説明】
【0060】
１０…圧力容器
２０…胴部分割体
２２…胴部基体（ベース部材）
２４…バリア層
３０…ドーム部分割体
３１…ドーム部基体
４０…圧力容器の製造装置
４２…ヒーター
４４…冷却装置
４６…冷却部材
４８…冷却器
１２０…加熱対象物
１２２…基体
１２４…バリア性部材
１３０…恒温槽
１３２…アルミフレーム
１４０…赤外線ヒーター
１４２…煉瓦
１５０…冷却装置
１５２…アルミプレート
Ｌ１…軸線
２０…胴部分割体
２２…胴部基体（ベース部材）
２４…バリア層
３０…ドーム部分割体
３１…ドーム部基体
４０…圧力容器の製造装置
４２…ヒーター
４４…冷却装置
４６…冷却部材
４８…冷却器
１２０…加熱対象物
１２２…基体
１２４…バリア性部材
１３０…恒温槽
１３２…アルミフレーム
１４０…赤外線ヒーター
１４２…煉瓦
１５０…冷却装置
１５２…アルミプレート
Ｌ１…軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】