(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱対象となる成形材を加熱硬化させる際に前記成形材を支持する複合材硬化用支持治具であって、 
下段支持部と、
該下段支持部の上面に固定されずに載置されるとともに前記成形材を下方から支持し、前記下段支持部と線膨張係数の異なる材料からなる上段支持部とを備えることを特徴とする複合材硬化用支持治具。
【請求項２】
前記上段支持部が前記成形材と線膨張係数が略等しい材料からなるとともに、
前記下段支持部が炭素鋼あるいはステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項３】
前記下段支持部は、前記上段支持部よりも剛性が大きい構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項４】
前記上段支持部と前記下段支持部との間に、これら上段支持部及び下段支持部を水平方向に相対移動可能とする滑り手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項５】
前記滑り手段は、前記下段支持部及び前記上段支持部との少なくとも一方に設けられた樹脂シートであることを特徴とする請求項４に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項６】
前記滑り手段は、前記上段支持部と前記下段支持部とのいずれか一方に回転自在に設けられて他方に接触する回転体であることを特徴とする請求項４に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項７】
前記上段支持部を前記下段支持部の上面の所定範囲内において相対移動可能に拘束する拘束手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項８】
前記拘束手段は、前記下段支持部の上面に設けられ、前記上段支持部が水平方向から当接可能とされたストッパであることを特徴とする請求項７に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項９】
前記拘束手段は、前記下段支持部と前記上段支持部とを接続する弾性部材であることを特徴とする請求項７に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項１０】
前記拘束手段は、前記下段支持部と前記上段支持部とのいずれか一方に設けられた凸部と、他方に設けられて前記凸部が挿入可能とされるスリットであることを特徴とする請求項７に記載の複合材硬化用支持治具。
【請求項１１】
前記下段支持部に、前記高温ガスを通過させる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の複合材硬化用支持治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、産業機器等の構成部品としての繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の成形材を加熱硬化させる際において、成形材を支持する支持治具（以下、単に「支持治具」と称する。）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化プラスチックからなる複合材の製造方法として、薄板状をなす繊維強化プラスチックが多数積層されてなる成形材を、高圧下で加熱することで一体化させる成型方法、例えばオートクレーブ成形が知られている（例えば特許文献１参照）。このオートクレーブ成形は、高圧の高温ガスが内部を循環するオートクレーブによって行われる。
即ち、このオートクレーブにおいては、外部から高圧のガスが供給された圧力容器内に成形材を収容した状態で、該圧力容器内のガスを加熱しながら循環させる。これによって、成形材に対して高圧の高温ガスが絶え間なく供給され、多数の薄板状の繊維強化プラスチックからなる成形材が硬化、接着されて複合材を得ることができる。
他の加熱方法としては、加圧作用のない硬化炉内にて成型する場合や、冶具のみを加熱して成型品を硬化させる方法が知られている。
【０００３】
高圧加熱処理が施される際、成形材は圧力容器内において支持治具に支持される（例えば特許文献２参照）。この支持治具は、その上面に成形材の形状を保持するための型を備えており、成形材は当該型に嵌め込まれた状態で高圧加熱処理が施される。通常、この支持治具の型に対する成形材のセットはオートクレーブの外部で行われ、高圧加熱処理を施す際に成形材が支持治具ごと圧力容器内に搬入される。
なお、上記支持治具は、高圧加熱処理時の成型材との熱変形の差を最少にするため、一般的に線膨張係数が成型材と略等しい材料によって構成されている。その材料には、炭素繊維複合材（ＣＦＲＰ）の成型においてはインバー材が用いられることが多いが、ＣＦＲＰを用いる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７９９６３３号公報
【特許文献２】特開２００９−５１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記オートクレーブにおいては、成形材が例えば数ｍ以上の大型の場合、当該成形材の重みとこれを支持する支持治具の自重とによって、該支持治具にたわみが発生してしまう懸念があった。
高圧加熱処理時にたわみが発生すると、成形材の形状精度が劣化してしまう。さらに、高圧加熱処理を施して複合材を得た後、該複合材を支持治具ごと圧力容器外部に搬出する際に支持治具にたわみが生じると、複合材にひずみが生じて破損するおそれがある。
【０００６】
これに対して、支持治具を構成する部材の厚みや支持治具自体の高さ寸法を大きくして支持治具の剛性を増加させることが考えられる。しかしながら、この場合、高価なインバー材やＣＦＲＰなどの使用量が増加するため、製造コストが増加してしまい好ましくない。一方で、インバー材やＣＦＲＰなどに代えて炭素鋼やステンレス鋼等の比較的安価な材料を用いて支持治具を構成した場合には、高圧加熱処理時の支持治具の熱変形が大きくなってしまい成形材の形状精度の劣化を招いてしまう。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、たわみの発生を抑えることができるとともに、形状精度の高い成形材を得ることができる複合材硬化用支持治具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】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係る複合材硬化用支持治具は、加熱対象となる成形材を加熱硬化させる際に前記成形材を支持する支持治具であって、下段支持部と、該下段支持部の上面に固定されずに載置されるとともに前記成形材を下方から支持し、前記下段支持部と線膨張係数の異なる材料からなる上段支持部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような特徴の複合材硬化用支持治具によれば、下段支持部によって剛性を担保してたわみの防止を図る一方、成形材を直接的に支持する上段支持部によって成形材の形状精度の劣化の回避を図ることができる。
即ち、下段支持部によって複合材硬化用支持治具全体としての剛性を確保しつつ、成形材を線膨張係数の小さい上段支持部により支持することで、成形材に接触する部分の高温加熱処理時における熱膨張を抑制し、成形材の形状精度の劣化を回避することができる。
【００１０】
ここで、仮に上段支持部を下段支持部の上面に固定した場合、成形材の高圧加熱処理時には、下段支持部の方が上段支持部よりも熱膨張が大きく、上段支持部が下段支持部の熱膨張方向に引っ張られることにより、複合材硬化用支持治具全体としてたわみが発生してしまう。
この点、本発明の複合材硬化用支持治具では、上段支持部は下段支持部の上面に載置されているのみで固定されていないため、例えば下段支持部の方が上段支持部に比べて大きく熱膨張しても、当該熱膨張によって上段支持部が影響を受けることはない。したがって、材料の線膨張係数の違いによってオートクレーブ支持治具自体にたわみが発生することを回避することができる。これによっても、剛性を確保しながら成形材の形状精度の劣化を防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る複合材硬化用支持治具においては、前記上段支持部が前記成形材と線膨張係数が略等しい材料からなるとともに、前記下段支持部が炭素鋼あるいはステンレス鋼からなることが好ましい。
【００１２】
上段支持部を成形材と線膨張係数が略等しい材料から構成することで、成形材の形状精度の劣化を防止することができる。
なお、成形材と線膨張係数が略等しい材料として、上段支持部を例えばインバー材で構成した場合にも、成形材の形状精度の劣化を防止することができる。ここで、一般にインバー材に比べて炭素鋼やステンレス鋼の方が安価であるため、下段支持部によって剛性を確保すべく該下段支持部を構成する材料を増加させたとしても、製造コストが著しく増加してしまうことはない。したがって、下段支持部を炭素鋼及びステンレス鋼により製造することで、製造コストを抑えながら、剛性を確保することが可能となる。
【００１３】
また、本発明に係る複合材硬化用支持治具において、前記下段支持部は、前記上段支持部よりも剛性が大きい構造であることが好ましい。
これによって、複合材硬化用支持治具全体としての剛性をより大きくすることができ、たわみをより効果的に抑制することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係る複合材硬化用支持治具は、前記上段支持部と前記下段支持部との間に、これら上段支持部及び下段支持部を水平方向に相対移動可能とする滑り手段を備えることが好ましい。
【００１５】
これにより、下段支持部が上段支持部に比べて大きく熱膨張した場合に、これら下段支持部と上段支持部との間にすべりを生じさせてより円滑に相対移動させることができる。したがって、材料の線膨張係数の違いによってオートクレーブ支持治具自体にたわみが発生することをより確実に回避することができ、剛性を確保しながら成形材の形状精度の劣化を防止することができる。
【００１６】
なお、本発明に係る複合材硬化用支持治具において、前記滑り手段は、前記下段支持部及び前記上段支持部との少なくとも一方に設けられた樹脂シートであることが好ましい。
また、前記滑り手段は、前記上段支持部と前記下段支持部とのいずれか一方に回転自在に設けられて他方に接触する回転体であってもよい。
これによって、下段支持部と上段支持部とが滑らかに相対移動させることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係る複合材硬化用支持治具は、前記上段支持部を前記下段支持部の上面の所定範囲内において相対移動可能に拘束する拘束手段を備えることが好ましい。
【００１８】
これによって、複合材硬化用支持治具を例えばクレーン等により搬送する際に、下段支持部の上面から上段支持部が落下してしまうことを防止できる。
【００１９】
なお、前記拘束手段は、前記下段支持部の上面に設けられ、前記上段支持部が水平方向から当接可能とされたストッパであることが好ましい。
また、前記拘束手段は、前記下段支持部と前記上段支持部とを接続する弾性部材であってもよい。
さらに、前記拘束手段は、前記下段支持部と前記上段支持部とのいずれか一方に設けられた凸部と、他方に設けられて前記凸部が挿入可能とされるスリットであってもよい。
これによって、上段支持部を下段支持部の上面に対して相対移動可能としつつ該上段支持部の落下を防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係る複合材硬化用支持治具においては、前記下段支持部に、前記高温ガスを通過させる通気孔が設けられていることが好ましい。
【００２１】
これにより、オートクレーブ内部を例えば下方から上方に向かって流通する高温ガスを、効果的に上段支持部及びこれに支持された成形材に導入することができる。
また、このような通気孔を剛性を大きく設定することが可能な下段支持部に形成したため、支持治具全体としての剛性の低下を回避することができる。したがって、下段支持部においては剛性を確保するとともに高温ガスの上方への導入を容易とし、上段支持部においては熱膨張が小さく複合材の形状精度を高く維持する構成を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の複合材硬化用支持治具によれば、下段支持部上に線膨張係数の小さい材料からなる上段支持部を載置したことにより、剛性を担保しながら成形材の形状精度の劣化を回避することができる。これにより、製造コストの上昇を抑えることができるとともに、成形材の高温加熱処理に適した複合材硬化用支持治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一実施形態に係るオートクレーブ内部の複合材硬化用支持治具の正面図である。
【図２】第一実施形態に係るオートクレーブ内部の複合材硬化用支持治具の側面図である。
【図３】図１の複合材硬化用支持治具の拡大図である。
【図４】第二実施形態に係る複合材硬化用支持治具の正面図であって、滑り手段として樹脂シートを採用した例を説明する図である。
【図５】第二実施形態に係る複合材硬化用支持治具の正面図であって、滑り手段として回転体を採用した例を説明する図である。
【図６】第三実施形態に係る複合材硬化用支持治具の正面図であって、拘束手段としてストッパを採用した例を説明する図である。
【図７】第三実施形態に係る複合材硬化用支持治具の正面図であって、拘束手段として弾性部材を採用した例を示す図である。
【図８】第三実施形態に係る複合材硬化用支持治具の正面図であって、拘束手段として凸部及びスリットを採用した例を示す図である。
【図９】第四実施形態に係る複合材硬化用支持治具を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１及び図２を参照して第一実施形態のオートクレーブ１について説明する。
オートクレーブ１は、例えば炭素繊維に樹脂を含浸させた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の複合材のシートを積層してなる成形材Ｗに、加圧加熱処理を施すことで該成形材Ｗを接着硬化させて複合材を得るために用いられる。このオートクレーブ１は、圧力容器１０と、内側容器１１と、加熱手段１５と、循環手段１６と、複合材硬化用支持治具（以下、単に「支持治具」と称する。）２０とを備えている。
【００２５】
圧力容器１０は、水平方向に延在する円筒形状の両端が密閉された構造をなしており、その内部には、図示しないガス導入手段によって導入される高圧のガスが密閉状態で封止される。
【００２６】
内側容器１１は、上記圧力容器１０の内側に該圧力容器１０の内壁面と間隔をあけて配置される容器であって、圧力容器１０と同様、水平方向に延在する円筒状の両端が密閉された構造をなしている。本実施形態においては圧力容器１０と内側容器１１とは、中心軸線を一致させた同心円状に配置されており、これら圧力容器１０及び内側容器１１の延在方向両端の少なくとも一方は、開閉可能な扉状に構成されている。この扉を開放することによって内側容器１１内に支持治具２０ごと成形材Ｗを導入することができるようになっている。
【００２７】
また、内側容器１１の内部には、支持治具が載置される架台１８が設けられている。この架台１８は、上下方向に延在して下端が内側容器１１の内周面に固定された複数の支持脚部１８ａと、これら複数の支持脚部に支持されて水平面に沿って延在する架台本体１８ｂとを備えている。
【００２８】
また、圧力容器１０と内側容器１１との間の空間は、圧力容器１０内に導入されて加熱されたガスが循環するガス流路Ｒとされている。このガス流路Ｒは、内側容器１１の外周面の全周にわたって該内側容器１１を取り巻くように形成されている。
さらに、内側容器１１の下部には、該内側容器１１の内外を連通するガス流入口１２が形成されており、内側容器１１の上部には該内側容器１１の内外を連通するガス流出口１３が形成されている。
【００２９】
なお、以下では、圧力容器１０及び内側容器１１の延在方向（図１の紙面奥行き方向、図２の左右方向）を奥行き方向と称し、当該奥行き方向に直交する断面の水平方向（図１の左右方向、図２の紙面奥行き方向）を幅方向と称する。
【００３０】
加熱手段１５は、ガス流路Ｒを循環するガスを加熱するためのヒーターであって、本実施形態においては、図１に示すように、内側容器１１の幅方向両側におけるガス流路Ｒにそれぞれ配置されている。これにより、ガス流路Ｒを流通するガスが加熱手段１５に接触することによって昇温される。
循環手段１６は、内側容器１１のガス流出口１３の外側におけるガス流路Ｒ、即ち、ガス流路Ｒの最上部に配置されたファンであって、ガス流路Ｒ最上部から該ガス流路Ｒに沿ってガスを下方に向けて循環させる役割を有している。この循環手段１６は、奥行き方向に間隔をあけて複数が設けられている。
【００３１】
次に、支持治具２０について説明する。この支持治具２０は、下段支持部３０と上段支持部４０とから構成されている。
下段支持部３０は、オートクレーブ１の圧力容器１０内における架台１８上に載置されるものであって、図１及び図２に示すように、一対の下段脚部３１と、載置板部３４と、複数の補強板３６とを備えている。
【００３２】
下段脚部３１は、詳しくは図３に示すように、オートクレーブ１の奥行き方向を長手方向とするとともに幅方向を短手方向とする平板上をなす下段底板３２を有している。一対の下段脚部３１の各下段底板３２は互いに短手方向に間隔をあけて架台１８上に配置される。この下段底板３２の幅方向略中央には、上方に向かって立ち上がり下段底板３２の長手方向に延在する下段立設部３３が設けられている。
【００３３】
載置板部３４は、オートクレーブ１の奥行き方向を長手方向とするとともに幅方向を短手方向とする平板上をなしている。この載置板部３４は、上記一対の下段立設部３３の上端に支持されており、即ち、一対の下段立設部３３の上端に一体に固定されている。また、この載置板部３４の上面３５、即ち、下段支持部３０の上面３５は、水平面と平行な平坦状をなしている。
【００３４】
補強板３６は、図１から図３に示すように、下段脚部３１の幅方向を長手方向とするとともに上下方向を短手方向する長方形平板状をなしており、下段脚部３１における下段底板３２と載置板部３４との間に挟み込まれるようにして、下段脚部３１の長手方向、即ち、オートクレーブ１の奥行き方向に間隔をあけて複数が設けられている。
複数の補強板３６と一対の下段立設部３３とは平面視において互いに直交しており、即ち、これら補強板３６と下段立設部３３とによって格子状をなす補強構造が構成されている。これによって、下段支持部の剛性が担保されている。
【００３５】
このような構成の下段支持部３０は、炭素鋼やステンレス鋼等の鋼材から構成されている。なお、下段支持部３０を構成する材料としてはこれらに限られず、他の鋼材や金属材、合金等であってもよい。また、下段支持部３０を構成する材料としては、後述するインバー材よりも剛性が大きく、即ち、ヤング率が大きく、また、安価であるものを採用することが好ましい。この点、上記炭素鋼及びステンレス鋼は、インバー材よりも比較的安価に入手することができる。
【００３６】
上段支持部４０は、下段支持部３０の上面３５に配置されるものであって、図１から図３に示すように、一対の上段脚部４１と、型部４４とを備えている。
上段脚部４１は、詳しくは図３に示すように、オートクレーブ１の奥行き方向を長手方向とするとともに幅方向を短手方向とする平板状をなす上段底板４２を有している。一対の上段脚部４１の各上段底板４２は、その短手方向に互いに間隔をあけて配置されている。この下段底板３２の幅方向略中央には、上方に向かって立ち上がり上段底板４２の長手方向に延在する上段立設部４３が設けられている。
【００３７】
型部４４は、オートクレーブ１の奥行き方向を長手方向とするとともに幅方向を短手方向とする板状の部材であって、その幅方向中央が下方に向かって凸となるように屈曲した形状をなしている。この型部４４は、上記一対の上段立設部４３の上端に支持されており、即ち、一対の上段立設部４３の上端に一体に固定されている。
【００３８】
このような構成の上段支持部４０は、本実施形態においては、インバー材を材料として構成されている。ここで、インバー材とは、Ｆｅと、Ｎｉとを少なくとも含む合金であって、具体的には３４〜３６原子％程度のＮｉと、残りのＦｅとをそれぞれ含む鉄合金である。このインバー材の線膨張係数は、室温で通常２．０（×１０−６／Ｋ）以下である。
【００３９】
また、インバー材としては、いわゆるスーパーインバーを用いてもよい。このスーパーインバーは、Ｎｉと、Ｃｏと、Ｆｅとを少なくとも含む合金であって、具体的には３０〜３３原子％のＮｉと、４〜６原子％のＣｏと、残りのＦｅとを含む鉄合金である。このスーパーインバーの線膨張係数は、室温で１．０（×１０−６／Ｋ）以下である。
さらに、インバー材としては、いわゆるステンレスインバーを用いてもよい。このステンレスインバーは、Ｃｏと、Ｃｒと、Ｆｅとを少なくとも含む合金材料であって、例えば５４原子％のＣｏと、９．５原子％のＣｒと、残りのＦｅとを含む鉄合金である。このステンレスインバーの線膨張係数は室温で０．１（×１０−６／Ｋ）以下である。
【００４０】
これに対して、上記下段支持部３０を構成する炭素鋼やステンレス鋼の線膨張係数はともに１０×１０−６以上であり、即ち、インバー材（スーパーインバー、ステンレスインバーを含む、以下同じ）は炭素鋼やステンレス鋼に比べて線膨張係数が非常に低い。
また、本実施形態においては、上記下段支持部３０の方が上段支持部４０よりも剛性の大きい構造を有している。
【００４１】
次に、上記構成の支持治具２０の作用について説明する。
この支持治具２０には、成形材Ｗのオートクレーブ成形に先立って、オートクレーブ１の外部にて成形材Ｗが載置される。即ち、オートクレーブ１の外部の床面に下段支持部３０が配置されるとともにこの下段支持部３０の上面３５に上段支持部４０が載置された状態で、該上段支持部４０の型部４４にその上方から成形材Ｗが載置される。その後、いわゆる真空バッグを施すことによって、成形材Ｗを型部４４の形状に従って該型部４４に密着させる。
そして、このように成形材Ｗを支持した支持治具２０を、オートクレーブ１の圧力容器１０内に例えばクレーンを使用することにより搬入する。これにより、支持治具２０の下段支持部３０が上段支持部４０を下方から支持した状態でオートクレーブ１内の架台１８上に載置される。
【００４２】
次いで、オートクレーブ１内にて成形材Ｗに対してオートクレーブ成形、即ち、加圧加熱処理が施される。
オートクレーブ成形を施す際には、まず図示しないガス供給手段によって圧力容器１０内にガスを供給し、該圧力容器１０内を高圧状態とする。そして、ガス流路Ｒ内の高圧のガスを加熱手段１５によって加熱するとともに循環手段１６によってガス流路Ｒに沿って上部から下部に向かって送り込む。すると、加熱手段１５により加熱された高温ガスが、ガス流路Ｒの下部からガス流入口１２を介して内側容器１１内に流入する。
【００４３】
内側容器１１内に流入した高温ガスは内側容器１１内を下方から上方に向かって下段支持部３０及び上段支持部４０の順で流通していき、これによって成形材Ｗが加熱される。なお、この際、上段支持部４０に比べて線膨張係数の大きい材料からなる下段支持部３０は、上段支持部４０に比べて大きく熱膨張するが、上段支持部４０は下段支持部３０上に固定されておらず、載置されているのみであるので、当該下段支持部３０の熱膨張が上段支持部４０に影響を与えることはない。
【００４４】
そして、成形材Ｗを加熱した高温ガスは、内側容器１１の上部においてガス流出口１３を介して該内側容器１１の外部、即ち、ガス流路Ｒの最上部に流出する。そして、このようにガス流路Ｒの最上部に到達した高温ガスは、循環手段１６によってガス流路Ｒの下部に向かって送り込まれ、加熱手段１５によって加熱された後、再度内側容器１１内に流入する。これにより、成形材Ｗに対して絶え間なく高温ガスが供給され、該成形材Ｗの高圧加熱処理が進行していく。この際、多数積層された成形材Ｗが硬化、接着されることで、これら成形材Ｗが複合材へと変性していく。
【００４５】
そして、上記高圧加熱処理が終了した後、例えばクレーンを用いることによってオートクレーブ１内から支持治具２０を搬出する。その後、支持治具２０の上段支持部４０の型部４４から複合材を取り外すことにより、該複合材を得ることができる。
【００４６】
以上のような支持治具２０によれば、下段支持部３０によって剛性を担保してたわみの防止を図る一方、成形材Ｗを直接的に支持する上段支持部４０によって成形材Ｗの形状精度の劣化の回避を図ることができる。
【００４７】
即ち、下段支持部３０の方が上段支持部４０に比べて剛性の大きい構造を有しており、つまり、炭素鋼や下段支持部３０によって支持治具２０全体としての剛性を確保できるため、例えば、成形後の複合材を支持した支持治具２０を搬送する際に該支持治具２０にたわみが生じてしまうことにより、該複合材が破損してしまうことを回避することができる。
【００４８】
また、成形材Ｗを線膨張係数の小さいインバー材からなる上段支持部４０により支持することで、成形材Ｗに接触する部分の高温加熱処理時における熱膨張を抑制し、成形材Ｗの形状精度の劣化を回避することができる。
【００４９】
ここで、仮に上段支持部４０を下段支持部３０の上面３５に固定した場合、成形材Ｗの高圧加熱処理時には、下段支持部３０の方が上段支持部４０よりも熱膨張が大きく、上段支持部４０が下段支持部３０の熱膨張方向に引っ張られることにより、支持治具２０全体としてたわみが発生してしまう。
この点、本実施形態の用支持治具２０では、上段支持部４０は下段支持部３０の上面３５に載置されているのみで固定されていないため、下段支持部３０の方が上段支持部４０に比べて大きく熱膨張しても、当該熱膨張によって上段支持部４０が影響を受けることはない。したがって、材料の線膨張係数の違いによって支持治具２０自体にたわみが発生することを回避することができる。これによっても、剛性を確保しながら成形材Ｗの形状精度の劣化を防止することができる。
【００５０】
また、一般にインバー材に比べて炭素鋼やステンレス鋼の方が安価であるため、下段支持部３０によって剛性を確保すべく該下段支持部３０を構成する材料を増加させたとしても、製造コストが著しく増加してしまうことはない。したがって、下段支持部３０を炭素鋼及びステンレス鋼により製造することで、製造コストを抑えながら、剛性を確保することが可能となる。
【００５１】
次に第二実施形態の支持治具２０について図４及び図５を参照して説明する。なお、この第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第二実施形態の支持治具２０には、第一実施形態の構成要素に加えて、上段支持部４０と下段支持部３０との間にこれら上段支持部４０及び下段支持部３０を水平方向に相対移動可能とする滑り手段５０が設けられている。
【００５２】
この滑り手段５０の一例として、図４に示す支持治具２０には、下段支持部３０と上段支持部４０との接触部、即ち、下段支持部３０の上面３５と上段支持部４０の下面とにそれぞれ樹脂シート５１が敷設されている。
この樹脂シート５１は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるシートであって、本実施形態では下段支持部３０の上面３５全域と上段支持部４０の下面全域を覆うようにしてそれぞれ設けられている。これら樹脂シート５１の表面は平滑面とされており、摩擦係数が下段支持部３０の上面３５や上段支持部４０の下面よりも小さく設定されている。
【００５３】
このような樹脂シート５１によって、下段支持部３０と上段支持部４０とは、それぞれ下段支持部３０の上面３５に沿って水平方向により円滑に相対移動可能とされる。これによって、上段支持部４０と下段支持部３０との線膨張係数の違いによって支持治具２０自体にたわみが発生することをより確実に回避することができる。したがって、剛性を確保しながら成形材Ｗの形状精度の劣化を防止することができる。
【００５４】
なお、樹脂シート５１は、下段支持部３０の上面３５と上段支持部４０の下面との少なくとも一方に設けられていればよく、必ずしも両方に設けられている必要はない。これによっても、下段支持部３０と上段支持部４０との相対移動を円滑にすることができる。
また、樹脂シート５１の材料としてはＰＴＦＥに限られず、他の樹脂を用いてもよい。さらに、樹脂シート５１の表面は、平滑性をより向上させることができるように低摩擦処理が施されていることが好ましい。
【００５５】
また、滑り手段５０の他の例として、例えば図５に示すように、下段支持部３０の上面３５に回転自在に設けられて上段支持部４０の下面に接触する回転体５２を採用してもよい。即ち、この回転体５２は、球体状をなしており、下段支持部３０の上面３５上に固定された受け部材５３の凹部５４内に一部が上方に突出するように回転自在に収納されている。本実施形態においては、複数の回転体５２及び受け部材５３を備えており、これら複数の回転体５２の頂部に上段支持部４０が載置されている。
【００５６】
このような回転体５２によって、下段支持部３０と上段支持部４０とは、それぞれ下段支持部３０の上面３５に沿って水平方向により円滑に相対移動可能とされる。したがって、剛性を確保しながら成形材Ｗの形状精度の劣化を防止することができる。
また、これら回転体５２及び受け部材５３の存在によって、下段支持部３０と上段支持部４０との間には間隙が形成されるため、高温ガスをより効果的に上段支持部４０及びこれに支持された成形材Ｗに導入することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、回転体５２及び受け部材５３をそれぞれ下段支持部３０の上面３５上に設けたが、これに代えて、上段支持部４０の下面に回転体５２及び受け部材５３を設けてもよい。この場合、受け部材５３をその凹部５４が下方を向くように上段支持部４０の下面に固定し、この凹部５４内に下方に突出するように回転体５２を収納する。これによっても上記同様、下段支持部３０と上段支持部４０との相対移動を容易にすることができる。
【００５８】
また、回転体５２は球体に限らず、例えば円盤状であってもよい。この場合、円盤状をなす回転体５２は、その回転軸となる中心軸線が水平方向に沿って配置される。これによっても、下段支持部３０と上段支持部４０との相対移動を容易にすることができる。
【００５９】
次に第三実施形態の支持治具２０について図６〜図８を参照して説明する。なお、この第三実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第三実施形態の支持治具２０には、第一実施形態の構成要素に加えて、上段支持部４０を下段支持部３０の上面３５の所定範囲内において相対移動可能に拘束する拘束手段６０が設けられている。
【００６０】
この拘束手段６０の一例として、図６に示す支持治具２０には、下段支持部３０の上面３５にストッパ６１が設けられている。即ち、このストッパ６１は、下段支持部３０の上面３５における外周縁部全域から上方に向かって突出するように設けられており、下段支持部３０の上面３５上に載置された上段支持部４０をその周囲全域から包囲している。
これによって、支持治具２０を例えばクレーン等によって搬送する際に、互いに相対移動可能とされた下段支持部３０の上面３５から上段支持部４０が滑り落ちてしまうことを防止することができる。したがって、支持治具２０を搬送する際の安全性を担保することが可能となる。
【００６１】
また、拘束手段６０の他の例として、例えば図７に示すように、下段支持部３０と上段支持部４０とを接続する弾性部材６２を採用してもよい。本実施形態においては、この弾性部材６２として、一端が上段支持部４０の上段底板４２に接続されるとともに他端が下段支持部３０の上面３５の外周縁部に固定された固定部６２ａに接続される複数のスプリングを採用している。
これによっても、下段支持部３０の上面３５における上段支持部４０の相対移動を弾性部材６２が所定範囲に拘束することで、該上段支持部４０が下段支持部３０の上面３５から滑り落ちてしまうことを防止できる。
【００６２】
さらに、拘束手段６０の他の例として、例えば図８に示すように、下段支持部３０の上面３５に設けられた凸部６３及び上段支持部４０の上段底板４２に形成されたスリット６４を採用してもよい。
即ち、本実施形態においては、下段支持部３０の上面３５に水平断面略円形をなす凸部６３が設けられており、上段底板４２には、上下方向に貫通して凸部６３が挿入されるとともに、水平方向位置方向に向かって延在するスリット６４が形成されている。
これによって、下段支持部３０と上段支持部４０とはスリット６４の形成領域内においてのみ相対移動可能となる。したがって、上記同様、凸部６３とスリット６４とによって下段支持部３０の上面３５における上段支持部４０の相対移動が拘束されるため、上段支持部４０が下段支持部３０の上面３５から滑り落ちてしまうことを防止できる。
【００６３】
なお、ここでは、下段支持部３０に凸部６３を設けるとともに上段支持部４０にスリット６４を設けたが、この逆、即ち、上段支持部４０に凸部６３を設けるとともに下段支持部３０にスリット６４を設けた構成であってもよい。この場合も上記同様、上段支持部４０が下段支持部３０の上面３５から滑り落ちてしまうことを防止できる。
また、凸部６３及びスリット６４は一組のみならず複数組み設けてもよい。これによって、例えば下段支持部３０と上段支持部４０とが凸部６３を中心として互いに相対回転しまうことはなく、上段支持部４０を下段支持部３０の上面３５上に安定的に保持することが可能となる。
さらに、下段支持部３０の熱膨張量はその長手方向に顕著となるため、スリット６４の延在方向を上段支持部４０及び下段支持部３０の長手方向に沿って配置させることが好ましい。
【００６４】
次に第四実施形態の支持治具２０について図９を参照して説明する。なお、この第四実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する
この第三実施形態の支持治具２０には、図９に示すように、その下段支持部３０に高温ガスを通過させる通気孔７０が形成されている。
【００６５】
即ち、図９に示すように、本実施形態においては、下段支持部３０の支持脚部１８ａに該下段支持部３０の幅方向に貫通する通気孔７０が形成されており、また、下段支持部３０の載置板部３４にも上下方向に貫通する通気孔７０が形成されている。さらに、下段支持部３０の補強板３６には、該下段支持部３０の長手方向に貫通する通気孔７０が形成されている。
【００６６】
これにより、オートクレーブ１の内側容器１１内を下方から上方に向かって流通する高温ガスが通気孔７０を通過することで、該高温ガスを効果的に上段支持部４０及び成形材Ｗに導入することができる。したがって、成形材Ｗに効率よく高圧加熱処理を施すことが可能となる。
【００６７】
また、このような通気孔７０を剛性を大きく設定することが可能な下段支持部３０に形成したため、支持治具２０全体としての剛性の低下を回避することができる。したがって、下段支持部３０においては剛性を確保するとともに高温ガスの上方への導入を容易とし、上段支持部４０においては熱膨張が小さく複合材の形状精度を高く維持する支持治具２０の構成を実現することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、滑り手段５０として、２つの構成について説明したが、これら２つの構成を組み合わせてもよい。即ち、樹脂シート５１を設けるとともに回転体５２及び受け部材５３を設けた構成を採用してもよい。
【００６９】
また、例えば、上記拘束手段６０として３つの構成について説明したが、これら３つの構成を適宜組み合わせてもよい。例えば、ストッパ６１と弾性部材６２とを組み合わせて拘束手段６０を構成してもよいし、さらに、これに凸部６３及びスリット６４を組み合わせてもよい。これによって、より確実に上段支持部４０の下段支持部３０からの落下を防止することができる。
【００７０】
また、滑り手段５０と拘束手段６０とを両方備えた支持治具２０としてもよい。
さらに、上記の支持治具２０のいずれかに第四実施形態で説明した通気孔７０を形成した構成としてもよい。
【００７１】
また、実施形態においては、滑り手段５０を下段支持部３０と上段支持部４０との間に設けたが、当該滑り手段５０を下段支持部３０と架台１８との間に設けてもよい。これにより、下段支持部３０と架台１８との熱膨張量が異なる場合であっても、互いに影響を与えることなく、支持治具２０を架台１８上に安定的に載置した状態を保持することができる。
【００７２】
なお、実施形態においては、上段支持部４０の方が下段支持部３０よりも線膨張係数の小さい材料、即ち、インバー材からなる場合について説明したが、これに限定されることはなく、上段支持部４０と下段支持部３０とは線膨張係数が互いに異なる材料から構成されていればよく、好ましくは、上段支持部４０が成形材と線膨張係数が略等しい材料から構成されていてもよい。
【００７３】
さらに、実施形態においては、下段支持部３０の方が上段支持部４０よりも剛性の大きい構造を有しているものとしたが、これに限定されることはなく、上段支持部４０の方が下段支持部３０よりも剛性の大きい構造としてもよいし、これら下段支持部３０及び上段支持部４０の剛性を等しくしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１    オートクレーブ
１０  圧力容器
１１  内側容器
１２  ガス流入口
１３  ガス流出口
１５  加熱手段
１６  循環手段
１８  架台
１８ａ       支持脚部
１８ｂ       架台本体
２０  複合材硬化用支持治具
３０  下段支持部
３１  下段脚部
３２  下段底板
３３  下段立設部
３４  載置板部
３５  上面
３６  補強板
４０  上段支持部
４１  上段脚部
４２  上段底板
４３  上段立設部
４４  型部
５０  滑り手段
５１  樹脂シート
５２  回転体
５３  受け部材
５４  凹部
６０  拘束手段
６１  ストッパ
６２  弾性部材
６３  凸部
６４  スリット
７０  通気孔
Ｗ    成形材
Ｒ    ガス流路
【図１】
0005705560.tif 000002
【図２】
0005705560.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005705560.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005705560.tif 000007
【図７】
0005705560.tif 000008
【図８】
0005705560.tif 000009
【図９】
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