(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡素で、炭素繊維製品から成形過程で残留気体の多くを除去する炭素繊維製品成形装置を提供する。【解決手段】炭素繊維製品成形装置１００であって、上壁に内外壁面を貫通する抽気口５１、媒質入口５２、媒質出口５４及び大気入口５３を設けた中空チャンバ１１と、中空チャンバ１１に設けた圧板２と、圧板２上に設けられ、それぞれ媒質導管６と接続した二つの対外開口を設けた金型３と、金型３のホール内に設けられ、それぞれ金型３の二つの対外開口に対応した二つのバッグ開口を備え、その外表面が炭素繊維複合材で張り付けられたエアバッグと、を備える。高温高圧媒質がエアバッグから進入して排出されると同時に、真空ポンプ７が抽気口５１を介して中空チャンバ１１を真空に抽気する。【選択図】図１
0003209022.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維製品成形装置であって、
一の中空チャンバと、前記中空チャンバを密閉する壁面とを有し、前記壁面上に抽気口、媒質入口、開閉可能な大気入口及び媒質出口を有する筐体であって、前記抽気口が真空ポンプと連結しており、前記大気入口が開いたときに前記筐体外の空気を導入し、前記媒質入口及び前記媒質出口はそれぞれ媒質源の出口及び入口に接続している筐体と、
前記中空チャンバ内に設けられた少なくとも二つの圧板と、
前記圧板のうち一の上で且つ前記二つの圧板との間に設けられ、雄型及び雌型を有し、前記雄型及び前記雌型の間にホールを形成し、前記ホールは第１対外開口及び第２対外開口を形成する少なくとも一つの金型と、
前記ホール内に設けられ、その第１バッグ開口は前記第１対外開口の附近に設置され、第２バッグ開口は前記第２対外開口の附近に設置された少なくとも一のエアバッグと、
前記中空チャンバー内に配置され、一端が第１対外開口に接続し、他端が媒質入口に接続する第１媒質導管と、
一端が第２対外開口に接続され、他端が媒質出口に接続する第２媒質導管と、を備え、
前記エアバッグの外表面は複数の炭素繊維複合材層で貼付けまたは被覆されており、前記媒質源の高圧媒質は順に前記媒質入口、前記第１媒質導管、前記第１対外開口及び前記第１バッグ開口を介して前記エアバッグに導入され、さらに順に前記第２バッグ開口、前記第２対外開口、前記第２媒質導管及び前記媒質出口を介して前記媒質源に戻ることで、前記エアバッグに異なる温度範囲をもたせ、且つ前記エアバッグ内の高温の前記高圧媒質の前記エアバッグへの導入及び前記エアバッグからの排出が異なる温度範囲内で異なる持続時間を有し、前記中空チャンバー内の気体が前記抽気口及び前記真空ポンプにより抽出され、且つ前記エアバッグの異なる温度範囲内が異なる真空度の圧力を持つ、ことを特徴とする炭素繊維製品成形装置。
【請求項２】
前記エアバッグの数量が二つ以上であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項３】
前記筐体の前記壁面上に、前記中空チャンバ内の圧力が過大になるのを防ぐための安全弁と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項４】
前記高圧媒質の圧力が２ｋｇｆ／ｃｍ２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項５】
前記媒質源が熱媒源であり、且つ前記高圧媒質の温度が摂氏６５℃〜１８０℃であることを特徴とする請求項４記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項６】
前記中空チャンバの内部圧力が少なくとも１標準気圧以下であることを特徴とする請求項５記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項７】
前記媒質源が冷媒源であり、且つ前記高圧媒質の温度が摂氏５℃〜１０℃であることを特徴とする請求項４記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項８】
前記真空ポンプ及び前記媒質源に接続し、前記高温の前記高圧媒質の前記エアバッグへの導入及び前記エアバッグからの排出の温度及び圧力、前記高温の前記高圧媒質を前記エアバッグに導入及び前記エアバッグから排出する持続時間、及び前記中空チャンバー内の圧力及び温度を制御する制御ユニットと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項９】
前記制御ユニットはプログラマブルロジックコントローラシステム（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＬＣ）であることを特徴とする請求項８記載の炭素繊維製品成形装置。
【請求項１０】
前記金型の材質は金属、石膏、セメント、木材、ガラス繊維、セラミックサンド及び中密度フィラメント板のうちの一つであることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維製品成形装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は炭素繊維製品成形装置に関し、特に、残留気体を有しない炭素繊維製品の成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維製品は炭素繊維複合材料により作製される製品であり、炭素繊維複合材料は炭素繊維と樹脂、金属、セラミックなどの材料が複合されてなり、炭素繊維製品は航空宇宙、軍事、電子などの多くの分野において広く応用されている。炭素繊維製品の成形方法には、一般に、プレス法、ハンドレイアップ法、真空バッグ熱圧法、ワインディング成形法、引抜成形法がある。プレス法では、予め樹脂を含浸させた炭素繊維複合材料を金型にセットし、加圧後に余計なゲルを溢れさせ、その後、高温で硬化成形し、金型を外した後、製品が得られる。ハンドレイアップ法では、ゲルを含浸させた後の炭素繊維シートをＶ字に積層し、積層とともに樹脂を塗布し、再度熱圧して成形する。真空バッグ熱圧法では、金型に炭素繊維複合材料を積層して、耐熱薄膜で覆い、フレキシブルなエアバッグの膨張力を用いて炭素繊維複合材料の積層に圧力を加え、オートクレーブ中で硬化させる。ワインディング成形法では、炭素繊維フィラメントを炭素繊維軸に巻き付ける。引抜成形法では、まず、炭素繊維を完全に浸潤し、引抜により樹脂および空気を除去し、その後、炉内で硬化成形する。
【０００３】
以上の各製法では、いずれも成形過程で炭素繊維複合材料に気体が発生し、これらの残留気体により炭素繊維製品にエアトラップ（ａｉｒ  ｔｒａｐｓ）が発生する現象が起きる。製品の外観上、気泡が生じるとともに、構造強度が要求を満たさなくなる。したがって、従来の炭素繊維製品の成形装置を改良して、前記残留気体を除去するとともに、炭素繊維製品の加工品質の向上が求められる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本考案の目的は、構造が簡単で非伝統的内部加熱法を用いて、炭素繊維製品の成型過程において炭素繊維製品における残留気体を９９％以上有効に除去できる炭素繊維製品成型装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の実施例においては、炭素繊維製品成型装置は、筐体と、少なくとも二つの圧板、少なくとも一つの金型、エアバッグ及び二つの媒質導管を備える。筐体は、一の中空チャンバと、中空チャンバを密閉する壁面を設け、壁面上に抽気口、媒質入口、大気入口及び媒質出口が設けられて、抽気口が真空ポンプと連結しており、大気入口が開いたときに筐体外の空気を導入する。媒質入口及び媒質出口はそれぞれ媒質源の出口及び入口に接続している。圧板は中空チャンバ内に配置されている。金型は、一の圧板の上であってかつ二つの圧板の間に配置され、雄型と雌型を有する。雄型及び雌型との間にはホールが形成され、ホールは第１対外開口及び第２対外開口を形成する。エアバッグはホール内に配置され、第１バッグ開口は第１対外開口の附近に配置され、第２バッグ開口は第２対外開口附近に配置される。第１媒質導管及び第２媒質導管は中空チャンバー内に配置され、第１媒質導管は一端が第１対外開口に接続し、他端が媒質入口に接続し、第２媒質導管は一端が第２対外開口に、他端が媒質出口に接続する。
【０００６】
このうち、エアバッグの外表面は複数の炭素繊維複合材層が貼付けられ、媒質源の高圧媒質は順に媒質入口、第１媒質導管、第１対外開口及び第１バッグ開口を介してエアバッグに導入され、且つ順に第２バッグ開口、第２対外開口、第２媒質導管及び媒質出口を介して媒質源に戻ることで、エアバッグに異なる温度範囲をもたせ、且つエアバッグ内の高温高圧の媒質のエアバッグへの導入及びエアバッグからの排出は異なる温度範囲内で異なる継続時間を有する。中空チャンバー内の気体は抽気口及び真空ポンプにより抽出され、且つエアバッグの異なる温度範囲内に異なる真空度の圧力を持たせる。
【０００７】
別の実施例において、炭素繊維製品成形装置のエアバッグ数は二個以上である。
【０００８】
一実施例において、炭素繊維製品成形装置は、さらに筐体の壁面上に安全弁を有し、中空チャンバー内の圧力が過大になるのを防ぐ。
【０００９】
一実施例において、高圧媒質の圧力は２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００１０】
一実施例において、媒質源は熱媒源であり、且つ高温の高圧媒質の温度は摂氏６５度〜１８０度である。
【００１１】
一実施例において、中空チャンバの内部圧力が少なくとも１標準気圧以下である。
【００１２】
一実施例において、媒質源は冷媒源であり、且つ高圧媒質の温度は摂氏５度〜１０度である。
【００１３】
一実施例において、炭素繊維製品成形装置は、さらに制御ユニットを備え、前記制御ユニットは真空ポンプと媒質源に接続して高温の高圧媒質をエアバッグに導入及び排出する温度と圧力、高温の高圧媒質をエアバッグに導入及び排出する持続時間、及び中空チャンバー内の圧力及び温度を制御する。
【００１４】
一実施例において、制御ユニットはプログラマブルロジックコントローラシステム（ＰＬＣ）である。
【００１５】
一実施例において、金型の材質は金属、石膏、セメント、木材、ガラス繊維、セラミックサンド及び中密度フィラメント板のうちの一つである。
【００１６】
本考案による炭素繊維製品成形装置は、中空チャンバー内の真空度の変動とエアバッグ内の高温の高圧媒質の温度及び圧力の周期的変動の相互作用を利用して、エアバッグの異なる温度範囲の温度が炭素繊維複合材のガラス転移度Ｔｇに到達する前に、炭素繊維複合材層から残留気体を完全に排出させる。このほか、加熱は内部から外部に行うので、炭素繊維複合材積層の内部の積層は外部の積層に先んじて硬化し、加熱ガスを外部積層から、逃がす。これにより、製造される炭素繊維製品の強度が優れ、気泡がなく、品質が安定して適応範囲が広くなる。従来の技術と比較すると、本考案による炭素繊維製品成形装置は、従来技術において炭素繊維プリプレグが金型内を樹脂が重合反応するまで加熱したときに、炭素繊維複合材中に発生する残留気体を除去し、（１）エアトラップ現象が起きにくく、（２）加熱が均一で、（３）サイズ安定性（４）省熱エネルギー（５）加熱時間が短い（６）形状が複雑な製品を形成できるという特徴を有し、残留気体の除去率が99％に達するので、炭素繊維製品の残留気体により生じるエアトラップ現象を防いで製品の外観を高めるとともに、構造強度を少なくとも５％高めることができる。このほか、金型に加熱が必要ないので、非導熱物質の材質、例えば石膏、セメント、木材、ガラス繊維、セラミックサンドまたは中密度フィラメント板などで素早い金型成形、及び素早いプルーフィングの目的を達成する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本考案の実施例における炭素繊維製品成形装置の内外部構造を示す立体図である。
【図２】図２は、本考案の実施例における炭素繊維製品成形装置の媒質入口、媒質出口、媒質導管、熱媒源及び制御ユニットとの間の連結関係を示す部分の立体透視図である。
【図３】図３は、本考案の実施例における炭素繊維製品成形装置の媒質入口、媒質出口、媒質導管、冷媒源及び制御ユニットとの間の連結関係を示す部分の立体透視図である。
【図４】図４は、本考案の実施例における炭素繊維製品成形装置の金型、エアバッグ及び炭素繊維複合材層との間の位置関係を示す立体図である。
【図５】図５は、本考案の実施例における炭素繊維製品成形装置の金型、エアバッグ、媒質入口及び媒質出口の位置関係を示す断面図である。
【図６】本考案の別の実施例における炭素繊維製品成形装置のホール、第１エアバッグ、第２エアバッグ及び第３エアバッグの間の位置関係を示す平面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案は炭素繊維製品成形装置に係るものであり、所謂炭素繊維製品の関連製造原理は、当業者にとって自明であるので、以下の文中の説明において、完全な説明は行わない。また、以下の文中で参照する図面は、本考案の特徴に関する意味を示すためのものであり、実際の寸法に基づいて完全に製図する必要はないことを予め明示する。
【００１９】
図１〜図５を参照すると、実施例において、炭素繊維製品成形装置１００は、筐体１と、少なくとも二つの圧板２、少なくとも一つの金型３、少なくとも一つのエアバッグ４（図４）及び第１媒質導管６１（図２）及び第２媒質導管６２（図２）を含む複数の媒質導管６を備える。筐体１は、一の中空チャンバ１１と、中空チャンバ１１を密閉する壁面１２を設け、ここでいう壁面１２とは中空チャンバ１１全体を被覆するすべての壁面の総称であり、壁面１２上に抽気口５１、媒質入口５２、開閉可能な大気入口５３及び媒質出口５４が設けられて、抽気口５１が真空ポンプ７と連結しており、大気入口５３が開いたときに筐体１の外の空気を導入する。媒質入口５２及び媒質出口５４はそれぞれ熱媒源８の出口８１及び入口８２（図２）、または冷媒源９の出口９１及び入口９２（図３）に接続している。上下に可動な圧板２を中空チャンバ１１内に設け、各圧板２との間は一定の間隔を有する。金型３は圧板２上で且つ二つの圧板２との間に設けられ、雄型３１及び雌型３２を有し、雄型３１及び雌型３２の間にホール３３を形成する。ホール３３はそれぞれ両側辺に位置する第１対外開口３４及び第２対外開口３５を形成する。エアバッグ４はホール３３内に設けられ、第１バッグ開口４１は第１対外開口３４附近に設置され、第２バッグ開口４２は第２対外開口３５の附近に設置されて、熱媒源８からの高温高圧媒質１３ａ（図２）または冷媒源９からの低温高圧媒質１３ｂ（図３）が、順に第１対外開口３４及び第１バッグ開口４１を経由してエアバッグ４に進入し、また順に第２バッグ開口４２及び第２対外開口３５を経由してエアバッグ４から排出される。第１媒質導管６１及び第２媒質導管６２は、中空チャンバ１１内に設置され、第１媒質導管６１は一端を第１対外開口３４に接続して、他端を媒質入口５２と接続し、第２媒質導管６２は一端を第２対外開口３５に接続して、他端を媒質出口５４に接続している。ここでの熱媒源８とは、例えば一つの容器であり、高温エネルギーを持つ高圧媒質、高圧蒸気や高圧熱媒油などを保存し、また冷媒源９とは一つの容器であり、低温エネルギーを持つ高圧媒質、例えば高圧冷気である。圧板２の個数は特に限定されず、金型３を支持、挟持及び密着できればよい。
【００２０】
図４および図５を参照すると、エアバッグ４の外表面は複数の炭素繊維複合材層３０で貼付けられるかまたは被覆されており、エアバッグ４の内部はポリスチレン（発砲スチロール、ＥＰＳ）の芯材５を有し、エアバッグ４を形成する際の固定支持フレームとなり、高温では溶解される。熱媒源８の出口８１からの高温高圧媒質１３ａは、順に媒質入口５２、第１媒質導管６１、第１対外開口３４及び第１バッグ開口４１を経由してエアバッグ４に導入され、また順に第２バッグ開口４２、第２対外開口３５、第２媒質導管６２及び媒質出口５４を経由して、熱媒源８の入口８２を経て熱媒源８に戻ることで、エアバッグ４内の温度を上昇させ、且つ例えば摂氏６５〜７０度、及び摂氏１００度〜１５０度の異なる温度範囲を有する。エアバッグ４内の高温高圧媒質１３ａの導入及び排出はエアバッグ４の異なる温度範囲内で異なる持続時間を有し、例えば摂氏６５℃〜７０℃の際は１０〜２０分持続し、摂氏１００℃〜摂氏１５０℃の際は、２分持続させる。中空チャンバ１１内の気体は抽気口５１及び真空ポンプ７により抽出され、且つエアバッグ４の異なる温度範囲内に異なる真空度の圧力を有し、例えば摂氏６５℃〜７０℃の際は圧力は１標準大気圧以下、好ましくは０.６標準大気圧以下、摂氏１００℃〜摂氏１５０℃の際は圧力は０.１標準大気圧以下である。ここでいう高温高圧媒質１３ａとは、高圧高温ガス、高圧蒸気または高圧熱媒油である。
【００２１】
一方で、エアバッグ４は膨張すると、作製される炭素繊維製品の外形と同じ形状を有し、各炭素繊維複合材層３０は予め含浸したエポキシ樹脂を用いてエアバッグ４の表面に貼り付けられ、すべての炭素繊維複合材層３０の貼り付けが完了すると、エアバッグ４はホール３３中に設けられ、熱媒源８から圧力が２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２であるが異なる高温、例えば摂氏６５℃〜１８０℃の高温高圧媒質１３ａを注入しエアバッグを膨張させ、すべての炭素繊維複合材層３０をホール３３の壁面に密着させる。炭素繊維プリプレグをエアバッグ４の温度が樹脂が重合反応を起こすまで加熱すると、炭素繊維複合材層３０内の炭素繊維がエポキシ樹脂と融合し、エアバッグ４の温度が冷却すると硬化成形される。ここでのエアバッグ４の材質は、例えばシリカゲル、ナイロンまたはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）であり、最高摂氏１８０度以上の温度まで耐えうる。
【００２２】
このほか、媒質導管６の個数はホール３３の対外開口の数に相当し、ホール３３の対外開口の個数はエアバッグ４の開口数に相当する。ホール３３内にはエアバッグ４は一つのみに限らず、各エアバッグ４は注入と排出ができる二つの開口を有し、各エアバッグに注入する高温高圧媒質１３ａまたは低温高圧媒質１３ｂの温度は異なっていてもよい。
【００２３】
さらに続けて図１をみると、一実施例において、炭素繊維製品成形装置１００はさらに中空チャンバ１１内に設けられ、且つ圧板２と接続して圧板２の昇降を駆動する駆動ユニット１０を備え、二つの圧板２の間に位置する金型３を挟持して雄型３１および雌型３２を密着させる。駆動ユニット１０は任意の動力を提供する装置または設備であって、例えば油圧シリンジなどである。また、筐体１は炭素繊維製品成形装置１００全体の主要本体であって、上下、左右及び前後のすべての壁面１２を構成して、中空チャンバ１１を完全に密閉する効果を有していなければならない。一実施例において、壁面１２は５つの固定壁及び１つの可動扉１２１から構成され、中空チャンバ１１を開いて、金型３を中空チャンバ１１内部に配置する。ただし、中空チャンバ１１を密閉する効果があれば、壁面１２のその他の配置方式も、本考案の炭素繊維製品成形装置の応用範囲である。
【００２４】
さらに図１をみると、一実施例において、抽気口５１及び媒質入口５２は筐体１の上壁の右側に位置し、大気入口５３及び媒質出口５４は筐体１の上壁の左側に位置する。その他の実施例において、筐体１と連通する別の筐体を配置することを選択してもよく、抽気口５１、媒質入口５２、大気入口５３及び媒質出口５４すべてを別の筐体上に備えてもよい。または、筐体１と連通する別の二つの筐体を配置して、抽気口５１、媒質入口５２、大気入口５３及び媒質出口５４をそれぞれ別の二つの筐体上に配置してもよい。このほか、第１媒質導管６１と第２媒質導管６２は、冷熱程度が異なる熱媒質または冷媒質を伝導する導管で、例えば金属導管である。他方で、炭素繊維製品成形装置１００内部のエアバッグ４に高温高圧ガスが注入されるため、安全上の配慮から、機械式の安全弁１５を筐体１の上壁に増設して、エアバッグ４の圧力が外漏れして中空チャンバ１１内の圧力が過大になったときに、安全弁が自動的に開くことにより圧力を放出するよう設定してもよい。例えば、中空チャンバ１１内の圧力が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上であると安全弁１５が自動的に開くよう設定してもよい。
【００２５】
一実施例においては、金型３はエアバッグ式金型、プレス金型、樹脂注入金型（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ：ＲＴＭ）金型および真空導入（Ｖａｃｕｕｍ  ｉｎｆｕｓｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＶＩＰ）金型のいずれかである。金型３の材質は、金属などの導熱物質、または石膏、セメント、木材、ガラス繊維、セラミックサンドや中密度繊維板（Ｍｅｄｉｕｍ-ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｉｂｒｅｂｏａｒｄ：ＭＤＦ)など加工しやすく硬化しやすい非導熱物質であってもよい。加工しやすく硬化しやすい非導熱物質を金型３とする方法は、炭素繊維製品サンプルを制作する場合に応用され、迅速に金型３を制作でき、迅速に炭素繊維製品のサンプルを得ることができるので、時間及び材料コストの節約になる。注意すべきは、金型３は加熱しなくてもよいことである。
【００２６】
さらに図１、図２、図３をみると、一実施例において、炭素繊維製品成形装置１００はさらに、真空ポンプ７、熱媒源８及び冷媒源９に接続する制御ユニット５００を備え、エアバッグ４に進入する高温高圧媒質１３ａまたは低温高圧媒質１３ｂの温度と圧力、高温高圧媒質１３ａのエアバッグ４への導入及びエアバッグ４からの排出の持続時間、及び中空チャンバ１１の圧力（または真空度）及び温度を制御する。制御ユニット５００は、例えばプログラマブルロジックコントローラシステム（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＬＣ）である。
【００２７】
一実施例において、本考案の炭素繊維製品成形装置１００を用いて炭素繊維製品を成形する方法は、次の工程を含む。すなわち、（１）可動扉１２１を開き、金型３を圧板２上に置く。（２）第１媒質導管６１の一端が第１対外開口３４および／または第１バッグ開口４１に接続し、第１媒質導管６１の他端を媒質入口５２と接続し、第２媒質導管６２の一端を第２対外開口３５及び／または第２バッグ開口４２と接続し、第２媒質導管６２の他端を媒質出口５４に接続する。（３）金型３の上下方の圧板２を金型３に向けて移動するよう駆動して金型３を締め付ける。（４）可動扉１２１を閉じる。（５）熱媒源８の高温高圧媒質１３ａを媒質入口５２を経由してエアバッグ４に進入させる。高温高圧媒質１３ａの温度は摂氏６５℃〜１８０℃としてもよい。（６）真空ポンプ７を開けて中空チャンバ１１を真空にする。（７）制御ユニット５００を起動して、エアバッグ４に進入する高温高圧媒質１３ａの温度と圧力、エアバッグ４に進入する高温高圧媒質１３ａのエアバッグ４への導入及びエアバッグ４からの排出の持続時間、及び中空チャンバ１１の圧力（または真空度）及び温度を制御して、エアバッグ４内に異なる温度範囲（または異なる時間範囲）を持たせ、且つ異なる温度範囲（または時間範囲）内で異なる圧力及び温度をもたせ、制御ユニット５００は同時に状況により大気入口５３を閉じる。一実施例では、まず、温度が摂氏６５〜７０℃で且つ圧力が２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２、好ましくは１３〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２の高温高圧媒質１３ａをエアバッグ４に導入して、高温高圧媒質１３ａがエアバッグ４の導入され且つエアバッグ４から排出される過程を少なくとも１０〜２０分持続するよう制御すると同時に、中空チャンバ１１の内部圧力が少なくとも１標準気圧以下、好ましくは０.６標準気圧以下まで低下するよう制御して、大気入口５３を閉じる。次いで、温度が摂氏１００〜１５０℃で且つ圧力が２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２の高温高圧媒質１３ａをエアバッグ４に導入して、高温高圧媒質１３ａがエアバッグ４の導入され且つエアバッグ４から排出される過程を少なくとも２分持続するよう制御すると同時に、中空チャンバ１１の内部圧力が少なくとも０.１標準気圧以下まで低下するよう制御する。その後、エアバッグ４内の高温高圧媒質１３ａの圧力を５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２、好ましくは１３〜１５ｋｇｆ／ｃｍ２で維持し、この過程をエアバッグ４の外表面に張り付けられた、または被覆する複数の炭素繊維複合材層が次第に硬化して、且つエアバッグ４内の芯材５が高温により溶解するまで４０〜６０分間持続する。（８）媒質入口５２は熱媒源８からもとの高温高圧媒質１３ａを注入するのではなく、その代わりに冷媒源９から摂氏５〜１０℃の低温高圧媒質１３ｂを一定時間注入して、エアバッグ４外表面に張り付けまたは被覆する複数の炭素繊維複合材層３０を冷却する。低温高圧媒質１３ｂの圧力をやはり５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２の間で１５〜２５分間持続させてエアバッグ４を膨張状態で保持する。（９）低温高圧媒質１３ｂの注入を停止して、大気入口５３を開けて空気を大気入口５３から中空チャンバ１１に進入させる。（１０）可動扉１２１を開けて、第１媒質導管６１及び第���媒質導管６２を外し、金型３を取り出す。（１１）金型３を開けて炭素繊維製品を取り出す。
【００２８】
図６を見ると、別の実施例においては、雌型３２ａに位置するホール３３ａ内に第１エアバッグ４ａ、第２エアバッグ４ｂ及び第３エアバッグ４ｃを埋め込んで、各バッグがいずれも上記のように導入・排出できる二つの開口（未図示）を有し、各開口がいずれもホール３３ａに対応した対外開口（未図示）を設けて、第１エアバッグ４ａ、第２エアバッグ４ｂ、第３エアバッグ４ｃに進入する高温高圧媒質１３ａの温度が互いに異なることで、炭素繊維製品の異なる部位に対して最適な成形温度条件を与える。
【００２９】
本考案が提要する炭素繊維製品成形装置は、内部加熱法、すなわち、金型を加熱するのではなく直接エアバッグを加熱して、さらに中空チャンバ内の真空度の変動とエアバッグ内の高温高圧媒質の温度及び圧力変動の相互作用により、エアバッグの異なる温度範囲の温度が炭素繊維複合材のガラス転移温度Ｔｇに到達する前に、炭素繊維複合材層から残留ガスを完全に排出させる。このほか、加熱は内部から外部に行うので、炭素繊維複合材積層の内部の積層は外部の積層に先んじて硬化し、加熱ガスを外部積層から、逃がす。このようにして製造される炭素繊維製品は強度に優れ、気泡がなく、品質が安定し、応用範囲が広い。既有技術が採用する外部加熱方式（即ち、金型の加熱）と比較すると、本考案にかかる炭素繊維製品成形装置によれば、従来技術における、炭素繊維プリプレグを金型内で樹脂が重合反応をするまで加熱すると炭素繊維複合材中に発生していた残留気体を除去するので、（１）エアトラップが発生しにくい、（２）加熱が均一、（３）サイズが安定、（４）省熱エネルギー（５）加熱時間の短縮（６）複雑な形状の製品を制作できるなどのメリットを有し、作成される炭素繊維製品は無気泡率が、最高９９％以上に達し、ないし完全無気泡になる。このほか、金型は加熱が不要であるため、例えば石膏、セメント、木材、ガラス繊維、セラミックサンドまたは中密度フィラメント板など非導熱物質の材質を用いることができ、迅速な金型鋳造及び迅速なプルーフィングを達成できる。
【００３０】
上記は本考案の好ましい実施の形態に過ぎず、本考案で請求する権利範囲を限定するものではない。また、上記の記載は、当業者にとって明確かつ実施可能である。したがって、他に本考案の趣旨を逸脱しない範囲で達成される同等の変形または追加は、いずれも本考案で請求する権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１００  炭素繊維製品成形装置
１      筐体
１１    中空チャンバ
１２    壁面
１２１  可動扉
２      圧板
３      金型
３０    炭素繊維複合材層
３１    雄型
３２    雌型
３２ａ  雌型
３３    ホール
３３ａ  ホール
３４    第１対外開口
３５    第２対外開口
４      エアバッグ
４ａ    第１エアバッグ
４ｂ    第２エアバッグ
４ｃ    第３エアバッグ
４１    第１バッグ開口
４２    第２バッグ開口
５      芯材
５１    抽気口
５２    媒質入口
５３    大気入口
５４    媒質出口
６      媒質導管
６１    第１媒質導管
６２    第２媒質導管
７      真空ポンプ
８      熱媒源
８１    出口
８２    入口
９      冷媒源
９１    出口
９２    入口
１０    駆動ユニット
１３ａ  高温高圧媒質
１３ｂ  低温高圧媒質
１５    安全弁
５００  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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