具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

以下，举出作为纤维强化树脂成型品的一个例子的燃料电池车用高压罐为例进行说明。但是，成为本发明的应用对象的纤维强化树脂成型品并不限定于燃料电池车用高压罐，构成纤维强化树脂成型品的内衬或者预制件的形状、材料等也不局限于图示例。

在RTM法中，通过在内衬缠绕(卷绕)几重(几层)碳纤维来制作在内衬的外表面形成有纤维层的预制件，通过使环氧树脂含浸于预制件的纤维层并固化来制造在内衬的外周形成有包括碳纤维与环氧树脂的纤维强化树脂层的燃料电池车用高压罐。内衬是形成高压罐的内部空间的树脂制(例如尼龙树脂制)的中空容器。

对于燃料电池车用高压罐而言，碳纤维在厚壁方向上层叠，因而树脂难以含浸至碳纤维的内层。若为了使树脂含浸至碳纤维的内层而以高压注入树脂，则产生罐本身的变形等品质、性能降低的情况。即，为了确保强度，燃料电池车用高压罐的碳纤维的层叠厚度非常厚(通常的RTM成型外板、外装部件的约10倍)，难以实现树脂含浸。若为了含浸树脂而以高压注入树脂，则压力分布变得不均匀，在局部为高压的部位产生罐内侧的树脂制内衬的变形等品质、性能降低的情况。

另外，罐形状为圆筒形，因而难以整体均匀地填充树脂，树脂含浸不均匀。

另外，若为了生产性提高而同时对多个进行树脂含浸来成型，则难以实现高压下的树脂注入，因而无法实现模具内的各型腔各自的树脂注入均衡，从而产生树脂含浸不良，各罐各自的树脂含浸性、固化状态发生变化，产生高压罐的品质不良、性能降低。

因此，本实施方式采用以下的结构。

[高压罐的制造装置]

图1以及图2表示作为实施方式所涉及的纤维强化树脂成型品的一个例子的高压罐的制造装置，图1是纵剖视图，图2是取下了上模的下模的俯视图。

作为在本实施方式中制造的高压罐的中间体的预制件2包括：内衬；以及纤维层，该纤维层形成于内衬的外表面并与内衬成为一体。内衬是形成高压罐的内部空间且具有阻气性的树脂制的中空容器。纤维层例如具有10mm～30mm左右的厚度。纤维层是通过利用纤维缠绕法在内衬的外表面缠绕几重纤维来形成的。

作为卷绕于内衬的纤维，例如能够使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。纤维可以由连续纤维构成，也可以由长纤维或短纤维构成。如后述那样，通过使树脂含浸于卷绕在内衬的纤维(层)并固化来形成被覆内衬的周围的纤维强化树脂层。作为树脂，能够使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂等热固性树脂或聚乙烯树脂、聚酯树脂等热塑性树脂。

制造装置1通过使用RTM(Resin Transfer Molding)法来使树脂3(附图标记在图5等中图示)含浸于构成预制件2的纤维层、并进一步使含浸的树脂3固化来制造高压罐。

制造装置1具备模具10，该模具10由多个模、例如作为固定模的下模11与作为可动模的上模12构成。通过将下模11与上模12闭合(亦称为合模)来形成多个用于纤维强化树脂层的型腔。为了将层叠有纤维的预制件2配置于模具10内，例如模具10的型腔被制成为大出预制件2的公差量。在图示例中，在模具10内(上模12与下模11之间)，沿前后排列地形成(划分)有2个型腔，以下，将前侧的型腔作为型腔9a，将后侧的型腔作为型腔9b。

此外，这里，下模11为固定模，上模12为可动模(相对于固定模可动的模)，但例如也可以是上模12为固定模，下模11为可动模，也可以是下模11以及上模12双方为可动模。另外，这里，模具10由下模11以及上模12这2个模构成，但也可以由3个以上的模构成。另外，形成于模具10内(上模12与下模11之间)的型腔并不局限于2个，也可为3个以上，模具10内的多个型腔的配置方式也不局限于图示例。

预制件2被沿着内衬的轴配置的轴25轴支于模具10内。即，轴25构成将预制件2支承于模具10内(型腔9a、9b内)的支承机构。

在模具10(在图示例中为下模11)，在每个型腔9a、9b分别埋设有真空脱气配管15。在真空脱气配管15连接有真空泵50。通过驱动真空泵50能够经由真空脱气配管15对模具10内(型腔9a、9b内)进行真空脱气(排气)。即，真空泵50与真空脱气配管15构成对模具10内(型腔9a、9b内)进行真空脱气的真空脱气机构。

另外，在模具10埋设有树脂注入配管(亦称为树脂注入浇口)16。在树脂注入配管16连接有树脂注入机60。能够从树脂注入机60经由树脂注入配管16(从后述的浇口14a、14b)向模具10内(型腔9a、9b内)注入(供给)树脂3(详细在后说明)。树脂3例如是由主剂与固化剂构成的二液系的热固性环氧树脂。因此，树脂注入机60具备主剂用的树脂储藏器61、树脂积存部62、加压装置63、固化剂用的树脂储藏器66、树脂积存部67、加压装置68、以及将混合主剂与固化剂而得的树脂3供给至树脂注入配管16的开闭阀65。

在本例中，树脂注入配管16以通过设置为沿前后排列的型腔9a、9b之间的方式从上模12向下模11延伸配置。在下模11，如图2所示，以与上述树脂注入配管16连设的方式(按照每个型腔)设置有形成向前侧的型腔9a开口的浇口(树脂注入口)14a的流道16a、和形成向后侧的型腔9b开口的浇口(树脂注入口)14b的流道16b。在本例中，在各型腔9a、9b中，浇口14a、14b配置在与预制件2的(轴向的)中央部对置的位置。此外，在本例中，用于向前侧的型腔9a注入树脂的流道16a及浇口(树脂注入口)14a、与用于向后侧的型腔9b注入树脂的流道16b及浇口(树脂注入口)14b为相同形状，但只要能够向各型腔9a、9b注入(供给)适量的树脂3，它们的形状可以不相同。

另外，以与上述各流道16a、16b连设的方式设置有规定长度的安装槽11a、11b，在各安装槽11a、11b设置有用于开闭各流道16a、16b的可动芯亦即流道芯17a、17b。

若向打开方向驱动全部的(前后两方的)流道芯17a、17b来打开全部的流道16a、16b，则在树脂注入配管16流动的树脂3向各流道16a、16b流动，并且由于各流道16a、16b与各型腔9a、9b连通，所以能够从树脂注入机60经由树脂注入配管16以及流道16a、16b从浇口14a、14b向模具10内的各型腔9a、9b注入(供给)树脂3。即，树脂注入机60、树脂注入配管16以及流道16a、16b构成向模具10内(型腔9a、9b内)注入树脂3的树脂注入机构。

例如，若向关闭方向驱动流道芯17b来关闭流道16b(参照图6)，则树脂3从流道16b向型腔9b的流动被截断，在树脂注入配管16流动的树脂3仅从流道16a向型腔9a流动。因此，能够从树脂注入机60经由树脂注入配管16以及流道16a而(仅)从浇口14a向模具10内的型腔9a注入(供给)树脂3。即，在该情况下，树脂注入机60、树脂注入配管16以及流道16a构成向模具10内(型腔9a内)注入树脂3的树脂注入机构。另外，设置于流道16a、16b的流道芯17a、17b构成开闭流道16a、16b的开闭机构。

在本实施方式中，经由共用的树脂注入配管16(树脂注入机60)向各浇口14a、14b供给树脂3。

另外，在模具10(在图示例中为下模11)，如图2所示，针对每个型腔9a、9b而埋设有压力传感器13a、13b。在本例中，压力传感器13a、13b在下模11中配置在与浇口14a、14b相反的一侧的同预制件2的(轴向的)中央部对置的位置，换言之，配置在认为从浇口14a、14b注入的树脂的到达最晚的与预制件2的树脂流动末端部对置的位置。压力传感器13a、13b为了检测各型腔9a、9b内的树脂注入量而对在各型腔9a、9b内流动的树脂3的压力进行检测。利用压力传感器13a、13b获得的压力信息(树脂压力)被输入至后述的控制装置90。控制装置90能够基于利用压力传感器13a、13b获得的压力信息(树脂压力)来检测各型腔9a、9b内的树脂注入量。例如在利用压力传感器13a、13b获得的树脂3的压力成为规定的阈值以上时，控制装置90对型腔9a、9b内的树脂3的注入量成为规定值以上而型腔9a、9b的树脂填充完毕的情况进行检测。另外，控制装置90基于该检测结果来控制流道芯17a、17b的开闭状态。

通过将上述压力传感器13a、13b配置在与向各型腔9a、9b注入树脂3的浇口14a、14b相反的一侧，即配置在与预制件2的树脂流动末端部对置的位置，从而能够高精度地检测各型腔9a、9b的树脂注入量。

另外，在本例中，使用压力传感器13a、13b作为检测型腔9a、9b内的树脂注入量的检测部，但也可以利用应变传感器、温度传感器等作为检测部。

另外，制造装置1具备：输送机构20，其用于将预制件2输送至规定位置；驱动机构30，其用于沿开闭方向(上下方向)驱动模具10(详细地说为上模12)，并且沿开闭方向驱动流道芯17a、17b；温度控制装置40，其控制模具10(下模11、上模12)的温度；以及控制装置90，其作为控制器，控制制造装置1整体的运转状态(详细地说，为输送机构20、驱动机构30、温度控制装置40、作为真空脱气机构的真空泵50、作为树脂注入机构的树脂注入机60的加压装置63、68、开闭阀65的运转状态等)。

[高压罐的制造方法]

图3是对作为实施方式所涉及的纤维强化树脂成型品的一个例子的高压罐的制造方法进行说明的流程图。另外，图4、图5、图8、图9分别是表示预制件配置工序以及真空脱气工序、树脂注入工序、正式紧固工序、树脂注入停止工序以及树脂固化工序的状态的纵剖视图，图6、图7分别是表示流道芯关闭工序的状态(前侧流道芯：打开，后侧流道芯：关闭)，流道芯关闭工序的状态(全部流道芯：关闭)的、取下了上模的下模的俯视图。

(模具准备工序：S201)

首先，准备由上述的结构的下模11与上模12构成的模具10。在下模11，针对每个型腔9a、9b而设置有流道16a、16b、流道芯17a、17b以及压力传感器13a、13b。

(预制件准备工序：S202)

另外，如上所述，预先准备通过在内衬的外表面缠绕(卷绕)纤维而形成了纤维层的预制件2。

(模具保温工序：S203)

接下来，控制装置90通过对温度控制装置40进行控制来将模具10(下模11、上模12)保温为规定温度。在树脂3为热固性树脂的情况下，该规定温度为树脂3的固化温度以上的温度。

此外，这里，最初将模具10保温为树脂3的固化温度以上，但例如也可以最初将模具10保温为小于树脂3的固化温度，并在后述的工序的适当的时机(例如将模具10完全合模之后等)将模具10保温为树脂3的固化温度以上。

(预制件配置工序：S204)

接着，控制装置90通过控制输送机构20与驱动机构30来将预制件2配置于模具10内(即下模11与上模12之间)的各型腔9a、9b(图1、图4)。具体而言，在打开上模12的状态下，输送机构20根据控制装置90的控制而将预制件2载置于下模11的与各型腔9a、9b对应的部分。此时，预制件2被轴25轴支。然后，驱动机构30根据控制装置90的控制而开始合模，从而临时紧固上模12。临时紧固是上模12打开的状态与正式紧固的状态的中间状态，是下模11与上模12空开间隙的状态，如图4所示，移动至上模12与预制件2之间空开几mm的间隙(第2间隙)的位置。该形成于上模12与预制件2之间的间隙(第2间隙)大于下模11与预制件2的间隙(第1间隙)。

(真空脱气工序：S205)

接下来，在上述的临时紧固的状态下(即，合模完毕之前)，控制装置90通过控制真空泵50来对模具10内(全部型腔9a、9b内)进行真空脱气(图4)。

(树脂注入工序：S206)

在上述的真空脱气停止(完毕)后，将树脂3射出·注入至模具10内(全部型腔9a、9b内)(图5)。具体而言，控制装置90打开开闭阀65，利用加压装置63对存积于树脂积存部62的主剂进行加压，利用加压装置68对存积于树脂积存部67的固化剂进行加压，从而混合主剂与固化剂来形成(未固化的)树脂3。此时，控制装置90进行通过控制驱动机构30来打开全部的流道芯17a、17b的控制。由此，(未固化的)树脂3在从上模12遍及至下模11而设置的树脂注入配管16内流动，通过与各型腔9a、9b相连的流道16a、16b，从浇口(在图示例中，为设置于预制件2的中央部的浇口)14a、14b向预制件2射出·注入树脂3。上模12为临时紧固，因而主要向形成于上模12与预制件2(的上表面)之间的间隙(第2间隙)射出·注入树脂3。

(树脂填充完毕判定工序：S207)

接着，针对各型腔的每一个来判定对射出·注入至模具10内的型腔9a、9b的树脂3的注入量是否成为规定值以上、树脂填充是否完毕。具体而言，控制装置90对利用设置于各型腔9a、9b的压力传感器13a、13b获得的树脂3的压力是否为规定的阈值以上进行判定。在利用压力传感器13a、13b获得的树脂3的压力为规定的阈值以上时，控制装置90判定为射出·注入至模具10内的型腔9a、9b的树脂3的注入量为规定值以上，树脂填充完成(S207：是)，进入至下一步骤S208。

(流道芯关闭工序：S208)

控制装置90若针对各型腔的每一个而判定为射出·注入至模具10内的型腔的树脂3的注入量成为规定值以上、树脂填充完毕(在图示例中，判定为后侧的型腔9b的树脂填充完毕)，则进行通过控制驱动机构30来关闭设置在与该型腔9b相连的流道16b的流道芯17b的控制(图6)。由此，在根据控制装置90的控制而关闭了流道芯17b(即流道16b)的状态下，(未固化的)树脂3在从上模12遍及至下模11而设置的树脂注入配管16内流动，经由与型腔9a相连的流道16a从浇口(在图示例中，为设置于预制件2的中央部的浇口)14a向预制件2射出·注入树脂3。

其中，在关闭流道芯17b时，为了型腔9b内的压力保持，优选在流道16b空开例如1mm以上2mm以下左右的间隙。

反复执行上述的S207(树脂填充完毕判定工序)以及S208(流道芯关闭工序)，直至判定为模具10内的各型腔的树脂填充完毕，并依次关闭设置在与各型腔相连的流道的流道芯，并最终判定为模具10内的全部型腔的树脂填充完毕，将设置在与全部型腔相连的流道的流道芯关闭为止。

(正式紧固工序：S209)

接着，在将树脂3向模具10内的全部型腔9a、9b填充完毕并进行关闭全部的流道芯17a、17b的控制之后(图7)，控制装置90通过控制驱动机构30来使上模12下降至下降端而完全闭合(相对地接近预制件2)，将上模12以及下模11完全合模(正式紧固)(图8)。由此，压缩填充模具10内(全部型腔9a、9b内)的树脂3，使其含浸至预制件2的纤维层的叠层内。

(树脂注入停止工序：S210)

然后，在树脂3向纤维层内的含浸完毕后，停止树脂3的注入(图9)。

(树脂固化工序：S211)

在上述的树脂3的注入停止后，使树脂3固化(图9)。

(脱模工序：S212)

在树脂3固化之后，控制装置90通过控制驱动机构30来打开上模12。树脂3的固化完成，从而获得在内衬的外周形成有纤维强化树脂层的高压罐4。

此外，树脂3向模具10内的射出·注入条件被预先设定为在各型腔9a、9b中在规定时间内树脂填充完毕，但在S207(树脂填充完毕判定工序)以及S208(流道芯关闭工序)中，当判定为型腔的树脂注入量成为规定值以上、树脂填充完毕的时刻，在本例中是设置于型腔的压力传感器13a、13b所检测到的树脂3的压力为规定的阈值(例如，基于在树脂注入配管16流动的树脂3的压力来决定的阈值)以上的时刻晚于规定时间(例如，从树脂注入开始起经过预先设定的经过时间后的时间、从某型腔的树脂填充完毕判定时刻起经过预先设定的经过时间后的时间等)的情况下，能够将在该型腔内成型的纤维强化树脂成型品判定为不合格品。

另外，在S207(树脂填充完毕判定工序)以及S208(流道芯关闭工序)中，在即使从树脂注入开始起经过规定时间也未判定为型腔的树脂注入量为规定值以上、树脂填充完毕时，将设置在与该型腔相连的流道的流道芯关闭并执行此后的工序，并且也能够将在该型腔内成型出的纤维强化树脂成型品判定为不合格品。

如在以上说明过的那样，在燃料电池车用高压罐中，为了提高生产性而利用RTM树脂含浸技术同时对多个罐(预制件2)进行树脂含浸来成型时，若无法实现树脂注入均衡，则产生树脂含浸不良，产生导致高压罐的性能降低的重要品质问题。

在本实施方式中，在利用RTM树脂含浸技术进行树脂含浸(树脂填充)时，利用设置于每个罐(每个型腔)的树脂流动末端部的压力传感器13a、13b来检测树脂填充时刻，并利用流道芯17a、17b的运动来控制进行树脂流动的流道16a、16b的树脂流量。

在将多个罐(预制件2)设置于一个模具10来进行合模时，通过空开下模11与上模12的间隙来在上模12与罐(预制件2)之间形成间隙，控制各型腔各自的树脂注入量，并且针对每个利用设置于树脂流动末端部的压力传感器13a、13b检测到树脂填充的时刻，关闭进行树脂流动的流道16a、16b来停止树脂流动，并在全部型腔9a、9b填充了树脂的时刻，再次下降上模12来进行压缩填充，从而控制多个罐(预制件2)的树脂含浸量。此外，在关闭流道16a、16b时，为了压力保持而少许(1～2mm左右)空开流道芯17a、17b的间隙(与流道16a、16b的间隙对应)，从而能够获得各型腔各自的含浸性均衡。另外，在各型腔9a、9b的每一个中，一边反馈控制模具10内的压力举动一边控制树脂注入量来使树脂含浸。

这样，在利用RTM树脂含浸技术进行树脂填充时，能够利用设置于每个罐(每个型腔)的树脂流动末端部的压力传感器13a、13b来检测树脂填充时刻，从而控制树脂流量。另外，能够对多个罐(预制件2)同时进行树脂含浸来成型，能够实现生产性提高及低成本化。另外，在关闭流道16a、16b时，为了压力保持而少许(1～2mm左右)空开流道芯17a、17b的间隙(与流道16a、16b的间隙对应)，从而能够在各型腔的每一个中实施保压，从而能够实现品质提高。另外，也能够在各型腔9a、9b的每一个中一边反馈控制模具10内的压力举动一边控制树脂注入量来进行含浸。

因此，在本实施方式中，在利用RTM树脂含浸技术同时成型多个高压罐时，控制各型腔9a、9b内的树脂含浸量，从而能够通过多个罐的树脂注入均衡与树脂含浸性的提高来提高全部高压罐的性能，并且能够获得品质良好的高压罐。

综上所述，根据本实施方式，能够在检测到向设置于模具10内的多个型腔9a、9b注入了规定量(等量)的树脂之后，使树脂含浸(压缩填充)于预制件2的纤维层，因而能够防止树脂含浸不良的预制件2的产生。

另外，通过使用压力传感器13a、13b，从而能够高精度地检测各型腔9a、9b的树脂注入量。

另外，通过在关闭流道16a、16b时在流道16a、16b空开少许间隙，从而能够保持型腔9a、9b内的压力，因而能够使每个型腔9a、9b的树脂含浸性提高。

以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，即便是不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更等，它们也包括在本发明中。