(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-07
(45)【発行日】2022-11-15
(54)【発明の名称】融着方法および構造体
(51)【国際特許分類】
B29C 65/34 20060101AFI20221108BHJP
B29C 70/10 20060101ALI20221108BHJP
B29C 70/28 20060101ALI20221108BHJP
B29C 70/88 20060101ALI20221108BHJP
【ＦＩ】
B29C65/34
B29C70/10
B29C70/28
B29C70/88
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021081629
(22)【出願日】2021-05-13
【審査請求日】2022-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】田中 大輔
(72)【発明者】
【氏名】乙部 彰吾
(72)【発明者】
【氏名】津村 陽一郎
【審査官】瀧口 博史
(56)【参考文献】
【文献】特許第６３５８８１８（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特表２００５－５３６５８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１５５７６２８（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平６－１５７９９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６５／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、前記第１複合材の第１接合面と接触するように第１保護シートを配置し、前記第２複合材の第２接合面と接触するように第２保護シートを配置し、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように通電シートを配置するシート配置工程と、
前記通電シートの一対の端部に接触するように一対の電極部を配置する電極配置工程と、
一対の前記電極部に電圧を印加して、前記第１複合材と前記第２複合材とを融着させる融着工程と、を備え、
前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、
前記通電シートは、一対の前記電極部を結ぶ第１所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含み、
前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含む融着方法。
【請求項2】
前記第１接合面と前記第２接合面とを近づける方向に前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧工程を備え、前記融着工程は、前記加圧工程により前記第１複合材および前記第２複合材が加圧された状態で、一対の前記電極部に電圧を印加して、前記第１複合材と前記第２複合材とを融着させる請求項１に記載の融着方法。
【請求項3】
前記第２所定方向が前記第１所定方向となす第１角度は、８７度以上かつ９３度以下である請求項１または請求項２に記載の融着方法。
【請求項4】
前記第１複合材および前記第２複合材は、前記第２所定方向に沿って延びる部材であり、前記第１接合面に配置された前記炭素繊維基材の第１配向方向が前記第１所定方向となす第２角度、および前記第２接合面に配置された前記炭素繊維基材の第２配向方向が前記第１所定方向となす第３角度は、０より大きくかつ前記第１角度より小さい請求項３に記載の融着方法。
【請求項5】
前記第１複合材および前記第２複合材は、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む複数のシート材料を積層して形成されており、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む単一のシート材料により形成されている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の融着方法。
【請求項6】
それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とが融着された構造体であって、前記第１複合材と、
前記第２複合材と、
前記第１複合材の第１接合面と接触するように配置された第１保護シートと、
前記第２複合材の第２接合面と接触するように配置された第２保護シートと、
前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように配置された通電シートと、を備え、
前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、
前記通電シートは、一対の端部を結ぶ第１所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含み、
前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含む構造体。
【請求項7】
前記第１複合材および前記第２複合材は、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む複数のシート材料を積層して形成されており、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む単一のシート材料により形成されている請求項６に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法および構造体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
繊維強化熱可塑性プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｔｈｅｒｍｏ Ｐｌａｓｔｉｃ）で構成された一対の複合材を融着させる方法として、一対の複合材の間に炭素繊維シートを配置して電流を流し、一対の複合材の炭素繊維シートとの接触部分を溶融させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、一対の複合材の間に、絶縁層を設けた抵抗発熱体を配置し、抵抗発熱体に通電をすることにより一対の複合材の絶縁層との接触部分を溶融させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６３５８８１８号公報
【文献】特許第５５６０１２１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には、抵抗発熱体として用いられる炭素繊維シートの繊維方向を通電方向に対して平行にすることで接合強度が向上することが示されている。しかしながら、複合材の表面に配置される炭素繊維基材の繊維方向と通電方向との関係が適切でない場合、一対の複合材の接合状態が面内方向で均一とならない。
【0005】
これは、炭素繊維シートを介して接合される一対の複合材に炭素繊維基材が含まれているため、炭素繊維シートを流れる電流の一部が複合材に含まれる炭素繊維基材に流れ、炭素繊維シートの発熱量が面内方向で均一とならないからである。例えば、複合材の表面に配置される炭素繊維基材の繊維方向が通電方向に対して４５度をなす場合、複合材の表面に配置される炭素繊維基材を流れやすくなり、局所的に過剰に発熱してしまう可能性が高い。
【0006】
一方、特許文献２では、一対の複合材の間に絶縁層を設けた抵抗発熱体が配置されるため、複合材の表面に配置される炭素繊維基材に電流が流れることはない。しかしながら、特許文献２では、抵抗発熱体として例示されるアルミニウム等の金属材料が接合部分に異物として残存してしまう。
【0007】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とを融着させる際に、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることを可能にした融着方法および構造体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】
【0008】
本開示の一態様に係る融着方法は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、前記第１複合材の第１接合面と接触するように第１保護シートを配置し、前記第２複合材の第２接合面と接触するように第２保護シートを配置し、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように通電シートを配置するシート配置工程と、前記通電シートの一対の端部に接触するように一対の電極部を配置する電極配置工程と、一対の前記電極部に電圧を印加して、前記第１複合材と前記第２複合材とを融着させる融着工程と、を備え、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、前記通電シートは、一対の前記電極部を結ぶ第１所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含み、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含む。
【0009】
本開示の一態様に係る構造体は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とが融着された構造体であって、前記第１複合材と、前記第２複合材と、前記第１複合材の第１接合面と接触するように配置された第１保護シートと、前記第２複合材の第２接合面と接触するように配置された第２保護シートと、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように配置された通電シートと、を備え、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、前記通電シートは、一対の端部を結ぶ第１所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含み、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含む。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とを融着させる際に、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることを可能にした融着方法および構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の第１実施形態に係る融着装置および構造体を示す斜視図である。
【図4】炭素繊維基材の配向方向を示す図である。
【図5】本開示の第１実施形態に係る融着方法を示すフローチャートである。
【図7】比較例の通電シートおよび第１保護シートを上方からみた平面図である。
【図8】本実施形態の構造体と比較例の構造体を融着させた際の複数の測定点における温度を示す図である。
【図9】本開示の第２実施形態に係る融着装置および構造体を示す斜視図である。
【図11】炭素繊維基材の配向方向を示す図である。
【図12】第２複合材に第１保護シート，第２保護シート，通電シートを接合した状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示にかかる実施形態について説明する。以下で説明する各実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではない。以下で説明する各実施形態は、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【0013】
〔第１実施形態〕
以下、本開示の一実施形態に係る融着装置１００、融着装置１００を用いた融着方法、および融着装置１００により製造される構造体２００について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る融着装置１００および構造体２００を示す斜視図である。図２は、図１に示す融着装置１００および構造体２００のＡ－Ａ矢視断面図である。
以下、本開示の一実施形態に係る融着装置１００、融着装置１００を用いた融着方法、および融着装置１００により製造される構造体２００について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る融着装置１００および構造体２００を示す斜視図である。図２は、図１に示す融着装置１００および構造体２００のＡ－Ａ矢視断面図である。
【0014】
本実施形態の融着装置１００は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材２１０と第２複合材２２０とが融着された構造体２００を製造する装置である。図１および図２に示すように、本実施形態の融着装置１００は、第１電極部１１と、第２電極部１２と、電源２０と、加圧部３０と、を備える。電源２０は、電力供給ラインＬ１を介して第１電極部１１に接続され、電力供給ラインＬ２を介して第２電極部１２に接続されている。
【0015】
本実施形態の構造体２００は、第１複合材２１０と、第２複合材２２０とを融着により接合したものである。図１および図２に示すように、構造体２００は、第１複合材２１０と、第２複合材２２０と、第１保護シート２３０と、第２保護シート２４０と、通電シート２５０と、を備える。
【0016】
第１複合材２１０および第２複合材２２０は、軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状かつ平坦状に形成される部材である。図１に示す第１複合材２１０および第２複合材２２０は、軸線Ｙに沿った長さが軸線Ｘに沿った長さよりも長い長尺状に形成される部材である。
【0017】
図１に示す第１複合材２１０および第２複合材２２０は、平坦状に形成されるものとしたが、他の形状であってもよい。例えば、第１複合材２１０および第２複合材２２０は、軸線Ｙに直交するとともに鉛直方向に延びる軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する形状としてもよい。また、第１複合材２１０および第２複合材２２０は、その他の任意の形状としてもよい。
【0018】
第１複合材２１０は、シート状の三層の複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを積層して板状に成形された積層体である。本実施形態では、三層の複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを積層した第１複合材２１０を用いることとしたが、２以上の任意の数の層を積層した第１複合材２１０としてもよい。
【0019】
第１複合材２１０に含まれる複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、導電性を有する炭素繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む。複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃに含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料であり、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）等である。
【0020】
第２複合材２２０は、シート状の三層の複合材料２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを積層して板状に成形された積層体である。本実施形態では、三層の複合材料２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを積層した第２複合材２２０を用いることとしたが、２以上の任意の数の層を積層した第２複合材２２０としてもよい。
【0021】
第２複合材２２０に含まれる複合材料２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、導電性を有する炭素繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む。複合材料２２０ａ，２２０ｂに含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料である。熱可塑性樹脂材料の例は、第１複合材２１０と同様である。
【0022】
第１保護シート２３０、第２保護シート２４０、および通電シート２５０は、それぞれ単一方向に配向された炭素繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む単一のシート材料により形成されている。第１保護シート２３０、第２保護シート２４０、および通電シート２５０に含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料である。熱可塑性樹脂材料の例は、第１複合材２１０と同様である。
【0023】
図３に示すように、第１保護シート２３０は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と接触するように、第１接合面２１１と通電シート２５０との間に配置される。第２保護シート２４０は、第２複合材２２０の第２接合面２２１と接触するように、第２接合面２２１と通電シート２５０との間に配置される。通電シート２５０は、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に接触するように配置される。
【0024】
次に、第１接合面２１１、第２接合面２２１、第１保護シート２３０、第２保護シート２４０、通電シート２５０に含まれる炭素繊維基材の配向方向について図面を参照して説明する。図３は、図１に示す構造体２００の分解斜視図である。図４は、炭素繊維基材の配向方向を示す図である。
【0025】
図３に示すように、通電シート２５０は、軸線Ｘに沿った端部２５１と端部２５２とを結ぶ第１所定方向ＰＤ１にのみ配向された炭素繊維基材を含む。第１保護シート２３０および第２保護シート２４０は、それぞれ第２所定方向ＰＤ２に配向された炭素繊維基材を含む。第１複合材２１０の第１接合面２１１は、第１配向方向ＯＤ１に配向された炭素繊維基材を含む。第２複合材２２０の第２接合面２２１は、第２配向方向ＯＤ２に配向された炭素繊維基材を含む。
【0026】
図４に示すように、ＸＹ平面において、第１所定方向ＰＤ１と第２所定方向ＰＤ２とがなす角（第１角度）はθ１であり、８７度以上かつ９３度以下に設定される。θ１は、９０度に設定するのが特に好ましい。このように、第２所定方向ＰＤ２は、第１所定方向ＰＤ１に対して略直交する方向となっている。
【0027】
図４に示すように、ＸＹ平面において、第１接合面２１１に配置された炭素繊維基材の第１配向方向ＯＤ１が第１所定方向ＰＤ１となす角（第２角度）はθ２であり、０度より大きくかつθ１より小さい角度に設定される。
【0028】
図４に示すように、ＸＹ平面において、第２接合面２２１に配置された炭素繊維基材の第２配向方向ＯＤ２が第１所定方向ＰＤ１となす角（第３角度）はθ３であり、０度より大きくかつθ１より小さい角度に設定される。
【0029】
図４では、第１配向方向ＯＤ１は、第１所定方向ＰＤ１に対して反時計回り方向にθ２だけ回転した方向としたが、第１所定方向ＰＤ１に対して時計回り方向にθ２だけ回転した方向としてもよい。同様に、第２配向方向ＯＤ２は、第１所定方向ＰＤ１に対して反時計回り方向にθ３だけ回転した方向としたが、第１所定方向ＰＤ１に対して時計回り方向にθ３だけ回転した方向としてもよい。
【0030】
第１電極部１１および第２電極部１２からなる一対の電極部は、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧部３０により加圧された状態で、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に配置される通電シート２５０に電力を印加する装置である。第１電極部１１および第２電極部１２は、導電性を有する材料（例えば、金属材料）により形成されている。
【0031】
第１電極部１１および第２電極部１２は、軸線Ｙに沿って延びるように棒状に形成されている。第１電極部１１は、通電シートの端部２５１に接触するように軸線Ｙに沿って配置される。第２電極部１２は、通電シートの端部２５２に接触するように軸線Ｙに沿って配置される。
【0032】
第１電極部１１は電力供給ラインＬ１を介して電源２０に接続され、第２電極部１２は電力供給ラインＬ２を介して電源２０に接続される。第１電極部１１と第２電極部１２との間に電源２０により電圧を印加すると、通電シート２５０の端部２５１と端部２５２との間に電流が流れる。
【0033】
加圧部３０は、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを近づける方向に第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する機構である。図２に示すように、加圧部３０は、加圧板３１と設置面Ｓに設置された加圧板３２との間に構造体２００を挟み、加圧板３１に加圧板３２へ近づける付勢力を与えることにより、構造体２００を加圧する。
【0034】
次に、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる融着方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の融着方法は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる方法である。図５は、本実施形態に係る融着方法を示すフローチャートである。
【0035】
図５に示すように、ステップＳ１０１（シート配置工程）において、第１複合材２１０の第１接合面２１１と接触するように第１保護シート２３０を配置し、第２複合材２２０の第２接合面２２１と接触するように第２保護シート２４０を配置し、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に接触するように通電シート２５０を配置する。
【0036】
ステップＳ１０２（電極配置工程）において、通電シート２５０の端部２５１に接触するように第１電極部１１を配置し、通電シート２５０の端部２５２に接触するように第２電極部１２を配置する。
【0037】
ステップＳ１０３（加圧工程）において、加圧部３０により、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを近づける方向に第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する。加圧部３０は、加圧板３２の上面に対して、加圧板３１に向けて下方に押し付ける付勢力を付与し、第１複合材２１０および第２複合材２２０を加圧する。
【0038】
ステップＳ１０４（融着工程）において、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧工程により加圧された状態で、第１電極部１１と、第２電極部１２との間に電圧を印加する。第１電極部１１と第２電極部１２との間に電圧を印加すると、通電シート２５０に電流が流れ、通電シート２５０が発熱する。通電シート２５０に含まれるマトリックス樹脂が融点以上となり、かつ第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に含まれるマトリックス樹脂が融点以上となると、通電シート２５０と第１保護シート２３０と第２保護シート２４０とが接合する。
【0039】
また、第１保護シート２３０を介して第１複合材２１０の第１接合面２１１が加熱されて第１接合面２１１に含まれるマトリックス樹脂が融点以上となると、第１保護シート２３０と第１接合面２１１とが接合する。また、第２保護シート２４０を介して第２複合材２２０の第２接合面２２１が加熱されて第２接合面２２１に含まれるマトリックス樹脂が融点以上となると、第２保護シート２４０と第２接合面２２１とが接合する。
【0040】
以上により、通電シート２５０が第１保護シート２３０および第２保護シート２４０と接合し、第１保護シート２３０が第１複合材２１０と接合し、第２保護シート２４０が第２複合材２２０と接合する。そして、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とが、第１保護シート２３０と第２保護シート２４０と通電シート２５０を介して一体に接合された状態となる。融着工程は、このようにして、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる。
【0041】
ステップＳ１０５（冷却工程）において、加圧部３０により第１複合材２１０および第２複合材２２０の加圧を行った状態で、第１電極部１１および第２電極部１２を介して、通電シート２５０に電流が流れない状態とする。例えば、電源２０による電力供給を停止する。また、例えば、第１電極部１１および第２電極部１２を通電シート２５０から取り外す。そして、第１複合材２１０、第２複合材２２０、第１保護シート２３０、第２保護シート２４０、および通電シート２５０に含まれるマトリックス樹脂が融点よりも十分に低い温度が低下するまで待機する。
【0042】
構造体２００に含まれるマトリックス樹脂が融点よりも十分に低い温度に冷却された場合、加圧部３０による加圧を停止させる。その後、構造体２００の上方に配置される加圧板３２を取り外し、その下方に配置される構造体２００を取り出す。以上により、本実施形態の融着方法による処理が終了する。
【0043】
なお、以上の融着方法においては、ステップＳ１０３（加圧工程）で加圧部３０により第１複合材２１０および第２複合材２２０の加圧を開始し、加圧した状態でステップＳ１０４（融着工程）を実行するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ステップＳ１０５（冷却工程）において、通電シート２５０に電流が流れない状態とするタイミングに合わせて、加圧部３０による第１複合材２１０および第２複合材２２０の加圧を開始するようにしてもよい。
【0044】
ここで、図６－図８を参照して、本実施形態の融着方法と、比較例の融着方法との差異について説明する。図６は、図２に示す通電シート２５０および第１保護シート２３０を上方からみた平面図である。図７は、比較例の通電シート２５０および第１保護シート２３０Ａを上方からみた平面図である。図８は、本実施形態の構造体２００と比較例の構造体２００Ａを融着させた際の複数の測定点における温度を示す図である。
【0045】
図６に示すように、本実施形態の融着方法で用いる構造体２００は、通電シート２５０と第１複合材２１０の第１接合面２１１との間に配置される第１保護シート２３０の炭素繊維基材は、第２所定方向ＰＤ２に配向されている。第２所定方向ＰＤ２は、第１所定方向ＰＤ１に対して略直交する方向となっている。一方、比較例の融着方法で用いる構造体２００は、通電シート２５０は本実施形態と同じであるが、第１保護シート２３０Ａの炭素繊維基材は、所定方向ＰＤ２ａに配向されている。第１所定方向ＰＤ１と所定方向ＰＤ２ａとがなす角度θ１ａは略４５度である。
【0046】
そして、本実施形態の融着方法により図２における測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の全てにおけるマトリックス樹脂の温度が融点以上である３１０℃以上となるまで構造体２００を加熱したところ、図８に示す結果が得られた。図８に示すように、比較例の融着方法（図７に示す構造体２００Ａを用いた融着方法）では、測定点Ｐ２が３１１℃に到達した際に、測定点Ｐ１が３４４℃に到達しており、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の最大温度差が３３℃となっている。
【0047】
一方、図８に示すように、本実施形態の融着方法（図６に示す構造体２００を用いた融着方法）では、測定点Ｐ１が３１０℃に到達した際に、測定点Ｐ３が３１７℃に到達しているが、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の最大温度差は７℃となっている。以上のように、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の全てにおけるマトリックス樹脂の温度が融点以上となるように加熱する際に、比較例の融着方法よりも本実施形態の融着方法の方が測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の最大温度差を小さくすることができる。
【0048】
図６および図７に示すように、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の幅方向（ＸＹ平面において第１所定方向ＰＤ１に直交する方向）の位置は同一である。比較例の融着方法による測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の最大温度差が、本実施形態の融着方法による測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の最大温度差よりも大きいのは、比較例の第１保護シート２３０Ａに含まれる炭素繊維基材により所定方向ＰＤ２ａに沿って流れる電流の経路（パス）が形成され、測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に流れる電流の大きさに差ができるためであると考えられる。
【0049】
以上説明した本実施形態の融着方法が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の融着方法によれば、シート配置工程（Ｓ１０１）により、第１複合材２１０の第１接合面２１１と接触するように第１保護シート２３０が配置され、第２複合材２２０の第２接合面２２１と接触するように第２保護シート２４０が配置され、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に接触するように通電シート２５０が配置される。融着工程（Ｓ１０４）において、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧された状態で、通電シート２５０の一対の端部２５１，２５２に接触した一対の電極部１１，１２に電圧を印加することにより、通電シート２５０に含まれる炭素繊維基材に電流が流れる。
本実施形態の融着方法によれば、シート配置工程（Ｓ１０１）により、第１複合材２１０の第１接合面２１１と接触するように第１保護シート２３０が配置され、第２複合材２２０の第２接合面２２１と接触するように第２保護シート２４０が配置され、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に接触するように通電シート２５０が配置される。融着工程（Ｓ１０４）において、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧された状態で、通電シート２５０の一対の端部２５１，２５２に接触した一対の電極部１１，１２に電圧を印加することにより、通電シート２５０に含まれる炭素繊維基材に電流が流れる。
【0050】
通電シート２５０と第１複合材２１０との間に第１保護シート２３０が配置され、かつ通電シート２５０と第２複合材２２０との間に第２保護シート２４０が配置されるため、通電シート２５０を流れる電流が第１接合面２１１および第２接合面２２１に配置される炭素繊維基材に流れ、それにより第１接合面２１１および第２接合面２２１が局所的に過剰に発熱することを防止することができる。
【0051】
また、通電シート２５０に含まれる炭素繊維基材は一対の電極部１１，１２を結ぶ第１所定方向ＰＤ１に配向されており、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に含まれる炭素繊維基材は第１所定方向ＰＤ１に略直交する第２所定方向ＰＤ２に配向されている。そのため、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に含まれる炭素繊維基材を第２所定方向ＰＤ２とは異なる他の方向に配向する場合に比べ、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが接触する接合領域における温度分布の偏りを抑制し、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが接触する接合領域の全領域で第１複合材２１０と第２複合材２２０とを適切に融着させることができる。
【0052】
第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に含まれる炭素繊維基材を第２所定方向ＰＤ２に配向することにより接合領域における温度分布の偏りが抑制されるのは、通電シート２５０における電流の通電方向に対して略直交する方向に炭素繊維基材が配向されるため、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に含まれる炭素繊維基材に流れる電流が通電方向に殆ど移動せず、局所的に電流が流れ易い領域が発生しないからである。
【0053】
また、第１保護シート２３０および第２保護シート２４０に含まれる炭素繊維基材を第２所定方向ＰＤ２に配向することにより通電シート２５０における電流の通電方向の複数の位置において、通電シートに含まれる第１所定方向ＰＤ１に配向された炭素繊維基材が導通した状態となる。これにより、通電シート２５０における電流の通電方向の複数の位置において、通電シート２５０に含まれる炭素繊維基材の第２所定方向ＰＤ２の各位置における電圧差が抑制され、電圧差により発生する温度分布の偏りを抑制することができる。
【0054】
また、本実施形態の融着方法によれば、第２所定方向ＰＤ２が第１所定方向ＰＤ１となす角度θ１を８７度以上かつ９３度以下とすることで、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが接触する接合領域における温度分布の偏りを抑制し、第１複合材２１０と第２複合材２２０とが接触する接合領域の全領域で第１複合材２１０と第２複合材２２０とを適切に融着させることができる。
【0055】
また、本実施形態の融着方法によれば、第２所定方向ＰＤ２に沿って延びる第１複合材２１０の第１接合面２１１に配置された炭素繊維基材の第１配向方向ＯＤ１が第１所定方向ＰＤ１となす角度θ２を０より大きく角度θ１より小さくすることにより、第１接合面２１１の強度を高めることができる。同様に、第２所定方向ＰＤ２に沿って延びる第２複合材２２０の第２接合面２２１に配置された炭素繊維基材の第２配向方向ＯＤ２が第１所定方向ＰＤ１となす角度θ３を０より大きく角度θ１より小さくすることにより、第２接合面２２１の強度を高めることができる。
【0056】
また、本実施形態の融着方法によれば、第１保護シート２３０、第２保護シート２４０、通電シート２５０をそれぞれ単一のシート材料により形成することにより、第１複合材２１０の第１接合面２１１と第２複合材２２０の第２接合面２２１とを接合するために用いる部材を最小限にとどめ、最終製品である構造体２００の形状を所望のものとすることができる。
【0057】
〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る融着方法について説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
次に、本開示の第２実施形態に係る融着方法について説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。
【0058】
第１実施形態の融着方法は、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に、第１保護シート２３０，第２保護シート２４０，通電シート２５０を配置する際に、これらを第１複合材２１０および第２複合材２２０のいずれにも予め接合はしないものであった。
【0059】
それに対して、本実施形態は、第２複合材２２０Ｂに対して第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂを予め接合しておき、その後に第１複合材２１０Ｂを配置してから通電シート２５０Ｂに電流を流すものである。
【0060】
本実施形態の構造体２００Ｂは、第１複合材２１０Ｂと、第２複合材２２０Ｂとを融着により接合したものである。図９および図１０に示すように、構造体２００Ｂは、第１複合材２１０Ｂと、第２複合材２２０Ｂと、第１保護シート２３０Ｂと、第２保護シート２４０Ｂと、通電シート２５０Ｂと、を備える。
【0061】
第１複合材２１０Ｂおよび第２複合材２２０Ｂは、軸線Ｘおよび軸線Ｙに沿って延びる板状かつ平坦状に形成される部材である。図９に示すように、第１複合材２１０Ｂは、第２複合材２２０Ｂよりも、軸線Ｘに沿った長さおよび軸線Ｙに沿った長さがいずれも長い。第２複合材２２０Ｂは、第１複合材２１０Ｂよりも、軸線Ｘに沿った長さおよび軸線Ｙに沿った長さがいずれも短い。
【0062】
図９に示す第１複合材２１０Ｂおよび第２複合材２２０Ｂは、平坦状に形成されるものとしたが、他の形状であってもよい。例えば、第１複合材２１０Ｂおよび第２複合材２２０Ｂは、軸線Ｙに直交するとともに鉛直方向に延びる軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する形状としてもよい。また、第１複合材２１０Ｂおよび第２複合材２２０Ｂは、その他の任意の形状としてもよい。
【0063】
次に、第１接合面２１１Ｂ、第２接合面２２１Ｂ、第１保護シート２３０Ｂ、第２保護シート２４０Ｂ、通電シート２５０Ｂに含まれる炭素繊維基材の配向方向について図面を参照して説明する。図１０は、図９に示す構造体２００Ｂの分解斜視図である。図１１は、炭素繊維基材の配向方向を示す図である。図１２は、第２複合材２２０Ｂに第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂを接合した状態を示す斜視図である。
【0064】
図１０に示すように、通電シート２５０Ｂは、軸線Ｘに沿った端部２５１Ｂと端部２５２Ｂとを結ぶ第１所定方向ＰＤ１にのみ配向された炭素繊維基材を含む。第１保護シート２３０Ｂおよび第２保護シート２４０Ｂは、それぞれ第２所定方向ＰＤ２に配向された炭素繊維基材を含む。第１複合材２１０Ｂの第１接合面２１１Ｂは、第１配向方向ＯＤ１に配向された炭素繊維基材を含む。第２複合材２２０Ｂの第２接合面２２１Ｂは、第２配向方向ＯＤ２に配向された炭素繊維基材を含む。
【0065】
図１１に示すように、ＸＹ平面において、第１所定方向ＰＤ１と第２所定方向ＰＤ２とがなす角（第１角度）はθ１であり、８７度以上かつ９３度以下に設定される。θ１は、９０度に設定するのが特に好ましい。このように、第２所定方向ＰＤ２は、第１所定方向ＰＤ１に対して略直交する方向となっている。
【0066】
図１１に示すように、ＸＹ平面において、第１接合面２１１Ｂに配置された炭素繊維基材の第１配向方向ＯＤ１が第１所定方向ＰＤ１となす角（第２角度）はθ２であり、０度より大きくかつθ１より小さい角度に設定される。
【0067】
図１１に示すように、ＸＹ平面において、第２接合面２２１Ｂに配置された炭素繊維基材の第２配向方向ＯＤ２が第１所定方向ＰＤ１となす角（第３角度）はθ３であり、０度より大きくかつθ１より小さい角度に設定される。
【0068】
図１１では、第１配向方向ＯＤ１は、第１所定方向ＰＤ１に対して反時計回り方向にθ２だけ回転した方向としたが、第１所定方向ＰＤ１に対して時計回り方向にθ２だけ回転した方向としてもよい。同様に、第２配向方向ＯＤ２は、第１所定方向ＰＤ１に対して反時計回り方向にθ３だけ回転した方向としたが、第１所定方向ＰＤ１に対して時計回り方向にθ３だけ回転した方向としてもよい。
【0069】
本実施形態の融着方法は、第２複合材２２０Ｂに対して第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂを予め接合しておく点が第１実施形態の融着方法と異なる。本実施形態の融着方法では、図５のステップＳ１０１（シート配置工程）において、第２複合材２２０Ｂに対して第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂを予め接合する。
【0070】
第２複合材２２０Ｂに対する第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂの接合は、第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂの一部または全面を加熱してこれらに含まれるマトリックス樹脂を融点以上に加熱することにより行われる。第２複合材２２０Ｂに対して第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂが接合されると、図１２に示す状態となる。
【0071】
第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂを加熱する方法としては、任意の方法を利用することができる。例えば、加熱された板状部材（図示略）をこれらに接触させる方法や、赤外線や超音波をこれらに照射して加熱する方法や、電磁誘導加熱によりこれらに含まれる炭素繊維基材に電流を流して加熱する方法である。
【0072】
図１２に示す状態となった後に、第２複合材２２０Ｂに接合すべき第１複合材２１０Ｂを第１保護シート２３０Ｂの上に設置し、図９に示す状態とする。第１複合材２１０Ｂを第１保護シート２３０Ｂの上に設置する動作は、作業者が行っても良いし、ロボットハンド（図示略）により第１複合材２１０Ｂを把持することにより行っても良い。図９に示す状態となった後は、図５に示す各工程を実行し、第１複合材２１０Ｂを第２複合材２２０Ｂに融着させる。
【0073】
本実施形態の融着方法によれば、第２複合材２２０Ｂに対して第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂを予め接合しておくことにより、これらを予め接合しない場合に比べ、第１複合材２１０を第２複合材２２０に設置する作業が容易となる。すなわち、第２複合材２２０Ｂに対して第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂが予め接合されているため、第１複合材２１０を第２複合材２２０に設置する際に、第１保護シート２３０Ｂ，第２保護シート２４０Ｂ，通電シート２５０Ｂの第２複合材２２０Ｂに対する位置がずれることを防止することができる。
【0074】
以上説明した実施形態に記載の融着方法は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る融着方法は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材（２１０）と第２複合材（２２０）とを融着させる融着方法であって、前記第１複合材（２１０）の第１接合面（２１１）と接触するように第１保護シート（２３０）を配置し、前記第２複合材（２２０）の第２接合面（２２１）と接触するように第２保護シート（２４０）を配置し、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように通電シート（２５０）を配置するシート配置工程（Ｓ１０１）と、前記通電シートの一対の端部（２５１，２５２）に接触するように一対の電極部（１１，１２）を配置する電極配置工程（Ｓ１０２）と、一対の前記電極部に電圧を印加して、前記第１複合材と前記第２複合材とを融着させる融着工程（Ｓ１０４）と、を備え、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、前記通電シートは、一対の前記電極部を結ぶ第１所定方向（ＰＤ１）に配向された前記炭素繊維基材を含み、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向（ＰＤ２）に配向された前記炭素繊維基材を含む。
本開示に係る融着方法は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材（２１０）と第２複合材（２２０）とを融着させる融着方法であって、前記第１複合材（２１０）の第１接合面（２１１）と接触するように第１保護シート（２３０）を配置し、前記第２複合材（２２０）の第２接合面（２２１）と接触するように第２保護シート（２４０）を配置し、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように通電シート（２５０）を配置するシート配置工程（Ｓ１０１）と、前記通電シートの一対の端部（２５１，２５２）に接触するように一対の電極部（１１，１２）を配置する電極配置工程（Ｓ１０２）と、一対の前記電極部に電圧を印加して、前記第１複合材と前記第２複合材とを融着させる融着工程（Ｓ１０４）と、を備え、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、前記通電シートは、一対の前記電極部を結ぶ第１所定方向（ＰＤ１）に配向された前記炭素繊維基材を含み、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向（ＰＤ２）に配向された前記炭素繊維基材を含む。
【0075】
本開示に係る融着方法によれば、シート配置工程により、第１複合材の第１接合面と接触するように第１保護シートが配置され、第２複合材の第２接合面と接触するように第２保護シートが配置され、第１保護シートおよび第２保護シートに接触するように通電シートが配置される。融着工程において、通電シートの一対の端部に接触した一対の電極部に電圧を印加することにより、通電シートに含まれる炭素繊維基材に電流が流れる。
【0076】
通電シートと第１複合材との間に第１保護シートが配置され、かつ通電シートと第２複合材との間に第２保護シートが配置されるため、通電シートを流れる電流が第１接合面および第２接合面に配置される炭素繊維基材に流れ、それにより第１接合面および第２接合面が局所的に過剰に発熱することを防止することができる。
【0077】
また、通電シートに含まれる炭素繊維基材は一対の電極部を結ぶ第１所定方向に配向されており、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材は第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向されている。そのため、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材を第２所定方向とは異なる他の方向に配向する場合に比べ、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域における温度分布の偏りを抑制し、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることができる。
【0078】
第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材を第２所定方向に配向することにより接合領域における温度分布の偏りが抑制されるのは、通電シートにおける電流の通電方向に対して略直交する方向に炭素繊維基材が配向されるため、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材に流れる電流が通電方向に殆ど移動せず、局所的に電流が流れ易い領域が発生しないからである。
【0079】
また、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材を第２所定方向に配向することにより通電シートにおける電流の通電方向の複数の位置において、通電シートに含まれる第１所定方向に配向された炭素繊維基材が導通した状態となる。これにより、通電シートにおける電流の通電方向の複数の位置において、通電シートに含まれる炭素繊維基材の第２所定方向の各位置における電圧差が抑制され、電圧差により発生する温度分布の偏りを抑制することができる。
【0080】
本開示の融着方法において、前記第１接合面と前記第２接合面とを近づける方向に前記第１複合材および前記第２複合材を加圧する加圧工程（Ｓ１０３）を備え、前記融着工程は、前記加圧工程により前記第１複合材および前記第２複合材が加圧された状態で、一対の前記電極部に電圧を印加して、前記第１複合材と前記第２複合材とを融着させる構成とするのが好ましい。
本構成の融着方法によれば、第１複合材および第２複合材が加圧された状態で、一対の電極部に電圧が印加されるため、第１複合材および第２複合材が熱の影響により変形することを防止しながら第１複合材と第２複合材とを融着させることができる。
本構成の融着方法によれば、第１複合材および第２複合材が加圧された状態で、一対の電極部に電圧が印加されるため、第１複合材および第２複合材が熱の影響により変形することを防止しながら第１複合材と第２複合材とを融着させることができる。
【0081】
本開示の融着方法において、前記第２所定方向が前記第１所定方向となす第１角度（θ１）は、８７度以上かつ９３度以下である構成とするのが好ましい。
本構成の融着方法によれば、第２所定方向が第１所定方向となす第１角度を８７度以上かつ９３度以下とすることで、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域における温度分布の偏りを抑制し、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることができる。
本構成の融着方法によれば、第２所定方向が第１所定方向となす第１角度を８７度以上かつ９３度以下とすることで、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域における温度分布の偏りを抑制し、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることができる。
【0082】
本開示の融着方法において、前記第１複合材および前記第２複合材は、前記第２所定方向に沿って延びる部材であり、前記第１接合面に配置された前記炭素繊維基材の第１配向方向が前記第１所定方向となす第２角度（θ２）、および前記第２接合面に配置された前記炭素繊維基材の第２配向方向が前記第１所定方向となす第３角度（θ３）は、０より大きくかつ前記第１角度より小さい構成とするのが好ましい。
【0083】
本構成の融着方法によれば、第２所定方向に沿って延びる第１複合材の第１接合面に配置された炭素繊維基材の第１配向方向が第１所定方向となす第２角度を０より大きく第１角度より小さくすることにより、第１接合面の強度を高めることができる。同様に、第２所定方向に沿って延びる第２複合材の第２接合面に配置された炭素繊維基材の第２配向方向が第１所定方向となす第３角度を０より大きく第１角度より小さくすることにより、第２接合面の強度を高めることができる。
【0084】
本開示の融着方法において、前記第１複合材および前記第２複合材は、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む複数のシート材料を積層して形成されており、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む単一のシート材料により形成されている構成とするのが好ましい。
第１保護シート、第２保護シート、通電シートをそれぞれ単一のシート材料により形成することにより、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とを接合するために用いる部材を最小限にとどめ、最終製品である構造体の形状を所望のものとすることができる。
第１保護シート、第２保護シート、通電シートをそれぞれ単一のシート材料により形成することにより、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とを接合するために用いる部材を最小限にとどめ、最終製品である構造体の形状を所望のものとすることができる。
【0085】
以上説明した実施形態に記載の構造体は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る構造体は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とが融着された構造体であって、前記第１複合材と、前記第２複合材と、前記第１複合材の第１接合面と接触するように配置された第１保護シートと、前記第２複合材の第２接合面と接触するように配置された第２保護シートと、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように配置された通電シートと、を備え、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、前記通電シートは、一対の端部を結ぶ第１所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含み、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含む。
本開示に係る構造体は、それぞれ炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含む第１複合材と第２複合材とが融着された構造体であって、前記第１複合材と、前記第２複合材と、前記第１複合材の第１接合面と接触するように配置された第１保護シートと、前記第２複合材の第２接合面と接触するように配置された第２保護シートと、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートに接触するように配置された通電シートと、を備え、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ単一方向に配向された前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含み、前記通電シートは、一対の端部を結ぶ第１所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含み、前記第１保護シートおよび前記第２保護シートは、前記第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された前記炭素繊維基材を含む。
【0086】
本開示に係る構造体によれば、第１複合材の第１接合面と接触するように第１保護シートが配置され、第２複合材の第２接合面と接触するように第２保護シートが配置され、第１保護シートおよび第２保護シートに接触するように通電シートを配置される。第１複合材および第２複合材が加圧された状態で、通電シートの一対の端部に一対の電極部を接触させて電圧を印加することにより、通電シートに含まれる炭素繊維基材に電流が流れる。
【0087】
通電シートと第１複合材との間に第１保護シートが配置され、かつ通電シートと第２複合材との間に第２保護シートが配置されるため、通電シートを流れる電流が第１接合面および第２接合面に配置される炭素繊維基材に流れ、それにより第１接合面および第２接合面が局所的に過剰に発熱することを防止することができる。
【0088】
また、通電シートに含まれる炭素繊維基材は一対の電極部を結ぶ第１所定方向に配向されており、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材は第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向されている。そのため、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材を第２所定方向とは異なる他の方向に配向する場合に比べ、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域における温度分布の偏りを抑制し、第１複合材と第２複合材とが接触する接合領域の全領域で第１複合材と第２複合材とを適切に融着させることができる。
【0089】
第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材を第２所定方向に配向することにより接合領域における温度分布の偏りが抑制されるのは、通電シートにおける電流の通電方向に対して略直交する方向に炭素繊維基材が配向されるため、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材に流れる電流が通電方向に殆ど移動せず、局所的に電流が流れ易い領域が発生しないからである。
【0090】
また、第１保護シートおよび第２保護シートに含まれる炭素繊維基材を第２所定方向に配向することにより通電シートにおける電流の通電方向の複数の位置において、通電シートに含まれる第１所定方向に配向された炭素繊維基材が導通した状態となる。これにより、通電シートにおける電流の通電方向の複数の位置において、通電シートに含まれる炭素繊維基材の第２所定方向の各位置における電圧差が抑制され、電圧差により発生する温度分布の偏りを抑制することができる。
【0091】
本開示の構造体において、前記第１複合材および前記第２複合材は、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む複数のシート材料を積層して形成されており、前記第１保護シート、前記第２保護シート、および前記通電シートは、それぞれ前記炭素繊維基材と前記熱可塑性樹脂とを含む単一のシート材料により形成されている構成とするのが好ましい。
第１保護シート、第２保護シート、通電シートをそれぞれ単一のシート材料により形成することにより、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とを接合するために用いる部材を最小限にとどめ、最終製品である構造体の形状を所望のものとすることができる。
第１保護シート、第２保護シート、通電シートをそれぞれ単一のシート材料により形成することにより、第１複合材の第１接合面と第２複合材の第２接合面とを接合するために用いる部材を最小限にとどめ、最終製品である構造体の形状を所望のものとすることができる。
【符号の説明】
【0092】
６ ナイロン
１１ 第１電極部
１２ 第２電極部
２０ 電源
３０ 加圧部
３１，３２ 加圧板
１００ 融着装置
２００，２００Ａ，２００Ｂ 構造体
２１０，２１０Ｂ 第１複合材
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ 複合材料
２１１，２１１Ｂ 第１接合面
２２０，２２０Ｂ 第２複合材
２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ 複合材料
２２１，２２１Ｂ 第２接合面
２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ 第１保護シート
２４０，２４０Ｂ 第２保護シート
２５０，２５０Ｂ 通電シート
２５１，２５１Ｂ，２５２，２５２Ｂ 端部
Ｌ１，Ｌ２ 電力供給ライン
ＯＤ１ 第１配向方向
ＯＤ２ 第２配向方向
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 測定点
ＰＤ１ 第１所定方向
ＰＤ２ 第２所定方向
Ｓ 設置面
Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸線
１１ 第１電極部
１２ 第２電極部
２０ 電源
３０ 加圧部
３１，３２ 加圧板
１００ 融着装置
２００，２００Ａ，２００Ｂ 構造体
２１０，２１０Ｂ 第１複合材
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ 複合材料
２１１，２１１Ｂ 第１接合面
２２０，２２０Ｂ 第２複合材
２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ 複合材料
２２１，２２１Ｂ 第２接合面
２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ 第１保護シート
２４０，２４０Ｂ 第２保護シート
２５０，２５０Ｂ 通電シート
２５１，２５１Ｂ，２５２，２５２Ｂ 端部
Ｌ１，Ｌ２ 電力供給ライン
ＯＤ１ 第１配向方向
ＯＤ２ 第２配向方向
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 測定点
ＰＤ１ 第１所定方向
ＰＤ２ 第２所定方向
Ｓ 設置面
Ｘ，Ｙ，Ｚ 軸線
【要約】
【課題】第１複合材と第２複合材とを適切に融着させる。
【解決手段】第１複合材、第２複合材と接触するように第１保護シート、第２保護シートを配置し、第１保護シートおよび第２保護シートに接触するように通電シートを配置するシート配置工程Ｓ１０１と、通電シートの一対の端部に一対の電極部を配置する電極配置工程Ｓ１０２と、第１複合材および第２複合材を加圧する加圧工程Ｓ１０３と、一対の電極部に電圧を印加して第１複合材と第２複合材とを融着させる融着工程Ｓ１０４と、を備え、第１保護シート、第２保護シート、および通電シートは、それぞれ単一方向に配向された炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含み、通電シートは、一対の電極部を結ぶ第１所定方向に配向された炭素繊維基材を含み、第１保護シートおよび第２保護シートは、第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された炭素繊維基材を含む融着方法を提供する。
【選択図】図５
【解決手段】第１複合材、第２複合材と接触するように第１保護シート、第２保護シートを配置し、第１保護シートおよび第２保護シートに接触するように通電シートを配置するシート配置工程Ｓ１０１と、通電シートの一対の端部に一対の電極部を配置する電極配置工程Ｓ１０２と、第１複合材および第２複合材を加圧する加圧工程Ｓ１０３と、一対の電極部に電圧を印加して第１複合材と第２複合材とを融着させる融着工程Ｓ１０４と、を備え、第１保護シート、第２保護シート、および通電シートは、それぞれ単一方向に配向された炭素繊維基材と熱可塑性樹脂とを含み、通電シートは、一対の電極部を結ぶ第１所定方向に配向された炭素繊維基材を含み、第１保護シートおよび第２保護シートは、第１所定方向に略直交する第２所定方向に配向された炭素繊維基材を含む融着方法を提供する。
【選択図】図５
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
