(57)【要約】【課題】下段及び上段それぞれに配置された成形材の昇温速度、加熱硬化速度の均一化を図ることが可能なオートクレーブを提供する。【解決手段】圧力容器１０と、該圧力容器１０内に配置され内部に加熱対象となる成形材Ｗが収納される内側容器１１との間に高温ガスが循環するガス流路Ｒを形成し、該ガス流路Ｒにて加熱されて内側容器１１の下部に流入する高温ガスが、内側容器１１の上部からガス流路Ｒに流出するオートクレーブ１において、内側容器１１内の上下に離間して設けられ、成形材Ｗがそれぞれ支持される下段支持部２０及び上段支持部３０と、上段支持部３０に支持される成形材Ｗの加熱を補助する加熱補助手段４０とを設ける。加熱補助手段４０としては、例えば上段支持部３０に延びるバイパス流路４１を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器と、該圧力容器内に配置され内部に加熱対象となる成形材が収納される内側容器との間に高温ガスが循環するガス流路を形成し、該ガス流路にて加熱されて前記内側容器の下部に流入する前記高温ガスが、前記内側容器の上部から前記ガス流路に流出するオートクレーブであって、
前記内側容器内の上下に離間して設けられ、前記成形材がそれぞれ支持される下段支持部及び上段支持部と、
前記上段支持部に支持される前記成形材の加熱を補助する加熱補助手段とを備えることを特徴とするオートクレーブ。
【請求項２】
前記加熱補助手段として、
前記内側容器の下部から前記下段支持部に向かって延びる前記高温ガスの主流路から分岐して、前記上段支持部に向かって延びるバイパス流路を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項３】
前記主流路を介して前記下段支持部に供給される前記高温ガスの熱量と、前記主流路及び前記バイパス流路の双方を介して前記上段支持部に供給される前記高温ガスの熱量とが等しくなるように、前記主流路に対する前記バイパス流路の開口面積が設定されていることを特徴とする請求項２に記載のオートクレーブ。
【請求項４】
前記加熱補助手段として、
前記ガス流路を循環する前記高温ガスを前記上段支持部に向かって抽気する抽気路を少なくとも含む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オートクレーブ。
【請求項５】
前記加熱補助手段として、
前記ガス流路を循環する前記高温ガスを、前記下段支持部と前記上段支持部との間の領域の水平方向端部において上方に向かう気流として噴出する気流誘導ノズルを少なくとも含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のオートクレーブ。
【請求項６】
前記加熱補助手段として、
前記上段支持部に設けられた発熱体を少なくとも含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のオートクレーブ。
【請求項７】
前記加熱補助手段として、
前記内側容器内を前記下段支持部の存在する下室と前記上段支持部の存在する上室とに区画するともに、前記上段支持部と前記下段支持部との間の領域に前記下室と前記上室とを連通する連通孔を備えた仕切り板を少なくとも含む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オートクレーブ。
【請求項８】
前記加熱補助手段として、
前記下段支持部及び前記上段支持部のうち少なくとも前記上段支持部の側方に設けられ、前記高温ガスの流れを前記成形材に向かって案内するガイド部と、
前記ガス流路を循環する前記高温ガスを、前記ガイド部近傍に向かう気流として噴出する気流誘導ノズルとを少なくとも含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のオートクレーブ。
【請求項９】
前記下段支持部及び前記上段支持部のうち少なくとも上段支持部に、上下方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のオートクレーブ。
【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）の成形材を加圧下で加熱するオートクレーブ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構造体の製造方法として、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、接着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７９９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年の繊維強化プラスチックの需要の増大に伴い、上記オートクレーブ成形の高効率化が求められている。これに対して、例えばオートクレーブの高圧容器内に上下二段となるように成形材を複数配置して、これら上下複数の成形材に一度にオートクレーブ成形を施すことが考えられる。
【０００５】
しかしながら、上段、下段それぞれの成形材に対して熱量を均一に与えることは容易ではなく、例えば、高圧容器の下部から上部に向かって高温ガスを流通させた場合には、下段の成形材によって高温ガスの熱量が奪われる結果、当該高温ガスが上段に至る際にはその温度が低下してしまい、上段に供給される熱量が下段に比べて不足してしまう。これにより、下段と上段とでは、成形材に対して同一の昇温速度、加熱硬化速度でのオートクレーブ成形を施すことができないという問題があった。
【０００６】
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、下段及び上段それぞれに配置された成形材の昇温速度、加熱硬化速度の均一化を図ることが可能なオートクレーブ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】
【０００７】
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、本発明に係るオートクレーブは、圧力容器と、該圧力容器内に配置され内部に加熱対象となる成形材が収納される内側容器との間に高温ガスが循環するガス流路を形成し、該ガス流路にて加熱されて前記内側容器の下部に流入する前記高温ガスが、前記内側容器の上部から前記ガス流路に流出するオートクレーブであって、前記内側容器内の上下に離間して設けられ、前記成形材がそれぞれ支持される下段支持部及び上段支持部と、前記上段支持部に支持される前記成形材の加熱を補助する加熱補助手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴のオートクレーブでは、ガス流路にて加熱された高温ガスが内側容器の下部から上部に向かって流通することにより、該内側容器内の成形材が加熱される。ここで、内側容器の下部から上部に向かって高温ガスが流通する際には、該高温ガスの熱量が下段支持部の成形品によって奪われるため、高温ガスによって上段支持部の成形品に供給される熱量は下段支持部の成形品に供給される熱量に比べて不足する。
この点、本発明においては、加熱補助手段が上段支持部の成形材を加熱することによって、高温ガスの不足する熱量を補うことができる。これにより、下段支持部及び上段支持部それぞれの成形材に供給される熱量の均一化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明に係るオートクレーブは、前記加熱補助手段として、前記内側容器の下部から前記下段支持部に向かって延びる前記高温ガスの主流路から分岐して、前記上段支持部に向かって延びるバイパス流路を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１０】
このような特徴のオートクレーブによれば、下段支持部に向かって延びる主流路から分岐するバイパス流路を介して、高温ガスが上段支持部の成形材に直接的に供給される。これによって、上段支持部周囲の雰囲気温度を上昇させて、該上段支持部に載置された成形材の昇温速度、加熱硬化速度を上昇させることができる。
【００１１】
さらに、本発明に係るオートクレーブは、前記主流路を介して前記下段支持部に供給される前記高温ガスの熱量と、前記主流路及び前記バイパス流路の双方を介して前記上段支持部に供給される前記高温ガスの熱量とが等しくなるように、前記主流路に対する前記バイパス流路の開口面積が設定されていることを特徴とする。
【００１２】
主流路を流通する高温ガスによって下段支持部に供給される熱量と、主流路を流通し下段支持部を経由した後に上段支持部に供給される熱量とでは、前者の熱量の方が大きいものとなる。そこで、下段支持部に比べて不足する上段支持部の熱量を補えるだけの高温ガスを上段支持部に対して直接的に供給可能となるように、主流路に対するバイパス流路の開口面積を設定する。これにより、下段支持部と上段支持部とに供給される熱量の均一化を適切に図ることができる。
【００１３】
また、本発明に係るオートクレーブは、前記加熱補助手段として、前記ガス流路を循環する前記高温ガスを前記上段支持部に向かって抽気する抽気路を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１４】
このような特徴のオートクレーブによれば、温度が十分に高いガス流路の高温ガスを上段支持部に直接的に送り込むことによって、該上段支持部周囲の雰囲気温度を上昇させ、該上段支持部に載置された成形材の昇温速度及び加熱硬化速度を上昇させることができる。
【００１５】
さらに、本発明に係るオートクレーブは、前記加熱補助手段として、前記ガス流路を循環する前記高温ガスを、前記下段支持部と前記上段支持部との間の領域の水平方向端部において上方に向かう微小気流として噴出する気流誘導ノズルを少なくとも含むことを特徴とする。
【００１６】
ここで、内側容器の下部から流入する高温ガスは、まず下段支持部に供給されるため、該下段支持部によって高温ガスの気流が妨げられることにより、下段支持部と上段支持部との間の領域では高温ガスの気流速度が低下する。このため、上段支持部の十分な温度上昇を図ることが困難となる。
これに対して本発明では、気流誘導ノズルによって、下段支持部と上段支持部との間の領域の水平方向端部において上方に向かう気流が噴出されるため、当該気流によって周囲の高温ガスを同じく上方に向けて誘引することができる。即ち、気流によって周囲雰囲気を引き込むエゼクター効果が発現されるため、特に気流速度が低下する下段支持部の水平方向端部の下方における気流速度を向上させることが可能となる。これによって、上段支持部に対して十分な高温ガスの気流を送り込むことができ、上段支持部に載置された成形材の昇温速度、加熱硬化速度を上昇させることができる。
【００１７】
また、本発明に係るオートクレーブは、前記加熱補助手段として、前記上段支持部に設けられた発熱体を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１８】
このような特徴のオートクレーブによれば、下段支持部において低下した高温ガスの熱量を発熱体によって補うことができる。これによって、上段支持部を介して発熱体から成形材に対して熱量を供給することができるため、該上段支持部に載置された成形材の昇温速度、加熱硬化速度を上昇させることができる。
なお、発熱体としてラジエターを搭載したヒーターを採用すれば、例えばオートクレーブの降温時にラジエターの除熱量を大きくすることで、速やかに降温させることができる。
また、発熱体により供給される熱量は、下段支持部と上段支持部との温度差、及び、内側容器内を流通する高温ガスの質量流量に比例するように制御されることが好ましい。これにより、下段支持部に対して必要な分だけの熱量を供給することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係るオートクレーブは、前記加熱補助手段として、前記内側容器内を前記下段支持部の存在する下室と前記上段支持部の存在する上室とに区画するともに、前記上段支持部と前記下段支持部との間の領域に前記下室と前記上室とを連通する連通孔を備えた仕切り板を少なくとも含むことを特徴とする。
【００２０】
上述したように、下段支持部と上段支持部との間の領域は高温ガスの気流速度が低下してしまう。これに対して、仕切り板によって内側容器内を下室と上室とに区分けして、該仕切り板に連通孔を形成すると、下室から上室に向かう高温ガスは必ず当該連通孔を通過することになる。そして、本発明においては、この連通孔が高温ガスの気流速度が低下する下段支持部と上段支持部との間の領域に形成されているため、当該領域に高温ガスを集中させることができる。これにより、上段支持部の下面における気流速度を上昇させて、該上段支持部の成形材に供給される熱量を増加させることができる。
【００２１】
また、本発明に係るオートクレーブは、  前記加熱補助手段として、前記下段支持部及び前記上段支持部のうち少なくとも前記上段支持部の側方に設けられ、前記高温ガスの流れを前記成形材に向かって案内するガイド部と、前記ガス流路を循環する前記高温ガスを、前記ガイド部近傍に向かう気流として噴出する気流誘導ノズルとを少なくとも含むことを特徴とする。
【００２２】
このような特徴のオートクレーブによれば、ガイド部によって、下段支持部の側方を流通する高温ガスを成形材に導入することができるため、オートクレーブ成形の時間短縮を図ることができる。さらに、気流誘導ノズルから噴出される気流をガイド部近傍で噴出させることにより、周囲の高温ガスをガイド部に向けて誘引することができる。これにより、ガイド部によって成形材に導入される高温ガスの量を増加させることができ、上段支持部に載置された成形材の昇温速度及び加熱硬化速度を上昇させることが可能となる。
また、下段支持部の側方にもガイド部及び気流誘導ノズルを設けた場合には、下段支持部の側方に回り込む高温ガスを当該下段支持部上の成形材の加熱に有効に活用することができる。これにより、オートクレーブ成形に要する時間をより一層短縮することができる。
【００２３】
さらに、本発明に係るオートクレーブは、前記上段支持部又は前記下段支持部の少なくとも一方に、上下方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
例えば、成形材の形状が水平方向一方側から他方側に向かうに従って幅寸法が変化するものの場合、下段支持部又は上段支持部を下方から上方に回り込むように流通する高温ガスは、幅寸法が小さく抵抗の低い部分（面積の小さい部分）に集中する一方、幅寸法が大きく抵抗の大きい部分（面積の大きい部分）には十分に流通しない。即ち、面積の大きい部分に流れるべき高温ガスが面積の小さい部分に流れ込んでしまうため、成形材全体として昇温、加熱硬化の時間が長くなってしまう。
これに対して、上段支持部や下段支持部に上下方向の貫通孔を形成することにより、高温ガスは上段支持部や下段支持部を回り込むことなく、貫通孔を介して成形材に到達する。これにより、成形材の幅寸法にかかわらず該成形材全体に均一に高温ガスを供給することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のオートクレーブによれば、加熱補助手段によって上段支持部に熱量を供給することで、下段支持部及び上段支持部それぞれの成形材に供給される熱量の差を小さくすることができるため、これら成形材の昇温速度、加熱硬化速度の均一化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第一実施形態に係るオートクレーブを側面から見た際の縦断面図である。
【図２】第一実施形態に係るオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図３】第二実施形態に係るオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図４】第三実施形態に係るオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】第四実施形態に係るオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図７】第五実施形態に係るオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図８】仕切り板がないオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図９】第六実施形態に係るオートクレーブを正面から見た際の縦断面図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】変形例に係るオートクレーブを側面から見た際の縦断面図である。
【図１２】幅寸法が変化する成形材を貫通孔のない下段支持部及び上段支持部に支持した際の高温ガスの気流を説明する（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、下段支持部２０と、上段支持部３０及び加熱補助手段４０とを備えている。
【００２８】
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。
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内に成形材Ｗを導入することができるようになっている。
【００２９】
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。また、内側容器１１の内部の下方には、ガス流入口１２に接続されて上方に向かって延在する主流路１４が形成されている。
【００３０】
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の左右方向、図２の紙面奥行き方向）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の紙面奥行き方向、図２の左右方向）を幅方向と称する。
【００３１】
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２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、図１に示すように、奥行き方向に間隔をあけて複数（本実施形態では４つ）が設けられている。
【００３２】
下段支持部２０は、内側容器１１内の下部において成形材Ｗを支持する役割を有しており、内側容器１１内の主流路１４の下流側、即ち、主流路１４の上方に設けられている。この下段支持部２０は、水平方向に延在するベースプレート２１と、該ベースプレート２１の上部に複数が設けられ、上方に向かって延在する載置台２２とを備えており、該載置台２２上にそれぞれ成形材Ｗが載置されている。
【００３３】
上段支持部３０は、内側容器１１内の上部において成形材Ｗを支持する役割を有しており、上記下段支持部２０の上方に離間して配置されている。この上段支持部３０は、下段支持部２０と同様、水平方向に延在するベースプレート３１と、該ベースプレート３１の上部に複数が設けられ、上方に向かって延在する載置台３２とを備えており、当該載置台３２上に成形材Ｗが載置される。
このように、本実施形態においては、上下に離間して二段に配置された下段支持部２０及び上段支持部３０によって成形材Ｗが支持されている。なお、下段支持部２０及び上段支持部３０が、それぞれベースプレート２１，３１のみからなり、これらベースプレート２１，３１上に直接的に成形材Ｗが載置されていてもよい。
【００３４】
加熱補助手段４０は、上段支持部３０に支持された成形材Ｗの加熱を補助する役割を有している。本実施形態においては、加熱補助手段４０として、上記主流路１４から分岐して上段支持部３０に向かって延びるバイパス流路４１を採用している。
このバイパス流路４１は、一端が主流路１４に接続されて該主流路１４の内周面に開口するとともに、他端が上段支持部３０のベースプレート３１の下方に開口する管状の部材によって形成されている。
【００３５】
なお、本実施形態におけるバイパス流路４１は、図２に示すように下段支持部２０の幅方向両側を当該幅方向外側に迂回するように一対が下方から上方に向かって延在しているが、一端が主流路１４に接続され他端が上段支持部３０に向けて開口されている限り、どのような経路で主流路１４から上段支持部３０に向かって延在していてもよい。また、バイパス流路４１は一対に限らず、例えば一のみであってもよいし、三つ以上が設けられていてもよい。
【００３６】
次に、上記構成のオートクレーブ１の作用について説明する。
このオートクレーブ１を用いて成形材Ｗにオートクレーブ成形を施す際には、下段支持部２０及び上段支持部３０に成形材Ｗを載置させた状態で、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。
【００３７】
内側容器１１内に流入した高温ガスは主流路１４を通過した後、内側容器１１内を下方から上方に向かって下段支持部２０及び上段支持部３０の順で流通していく。また、主流路１４を流通する高温ガスの一部は、該主流路１４から分岐するバイパス流路４１内に流入し、当該バイパス流路４１を通過した後、上段支持部３０に向かって進行する。このように、主流路１４及びバイパス流路４１を介して高温ガスが下段支持部２０及び上段支持部３０に供給されることで、これら下段支持部２０及び上段支持部３０に支持された成形材Ｗが加熱される。
【００３８】
そして、主流路１４又はバイパス流路４１を通過して成形材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。
【００３９】
ここで、主流路１４から下段支持部２０に向かって供給された高温ガスは、まず最初に下段支持部２０の成形品によって熱量が奪われることになる。したがって、主流路１４を通過した高温ガスは、上段支持部３０に到達する際には熱量が低下してしまい、当該主流路１４のみを通過した高温ガスでは上段支持部３０の成形品Ｗを十分に加熱することができない。
【００４０】
これに対して、本実施形態においては、主流路１４から分岐するバイパス流路４１を介して、熱量が低下していない高温ガスを上段支持部３０の成形材Ｗに直接的に供給することができる。これにより、上段支持部３０周囲の雰囲気温度を上昇させることができるため、該上段支持部３０に載置された成形材Ｗの昇温速度を向上させることが可能となる。したがって、下段支持部２０及び上段支持部３０それぞれの成形材Ｗに供給される熱量の均一化を図ることができ、即ち、これら下段支持部２０及び上段支持部３０の成形材Ｗの昇温速度、加熱硬化速度の均一化を図ることができる。
【００４１】
なお、バイパス流路４１によって上段支持部３０に直接的に供給される高温ガスの量は、バイパス流路４１の主流路１４に対する開口面積を変化させることで任意に調整することができる。これを利用して、主流路１４を介して下段支持部２０に供給される高温ガスの熱量と、主流路１４及びバイパス流路４１の双方を介して上段支持部３０に供給される高温ガスの熱量とが等しくなるように、バイパス流路４１の開口面積を設定することが好ましい。
【００４２】
即ち、主流路１４を流通する高温ガスによって下段支持部２０に供給される熱量と、主流路１４を流通し下段支持部２０を経由した後、上段支持部３０に供給される熱量とでは、前者の熱量の方が大きいものとなる。そこで、下段支持部２０に比べて不足する上段支持部３０の熱量を補える分の高温ガスを上段支持部３０に対して直接的に供給可能となるように、主流路１４に対するバイパス流路４１の開口面積を設定する。これにより、上段支持部３０と下段支持部２０とに供給される熱量の均一化、即ち、上段支持部３０及び下段支持部２０それぞれの成形材Ｗの昇温速度、加熱硬化速度の均一化を図ることができる。
【００４３】
なお、例えばバイパス流路４１の開口面積を可変とするとともに下段支持部２０及び上段支持部３０それぞれの温度を測定する一対の温度センサを設置し、これら温度センサの検出する温度の差分に基づいて上記開口面積を自動調整する制御部を設けてもよい。これにより、下段支持部２０と上段支持部３０との温度が等しくなるように開口面積を適切に調整することができるため、これら上段支持部３０及び下段支持部２０の成形材Ｗの昇温速度及び加熱硬化速度を容易に均一化することができる。
【００４４】
次に、図３を参照して第二実施形態のオートクレーブ１について説明する。
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。なお、図３においては加熱手段１５の図示を省略している。この第二実施形態のオートクレーブ１は、加熱補助手段４０の構成について第一実施形態と相違する。
【００４５】
即ち、第二実施形態では、加熱補助手段４０として、ガス流路Ｒを循環する高温ガスを上段支持部３０に向かって抽気する抽気路４２を採用している。
この抽気路４２は、一端がガス流路Ｒ内において当該ガス流路Ｒの上流側を向くように開口し、他端が複数に分岐して上段支持部３０のベースプレート３１付近において上方を向くように開口する管状の部材から構成されている。これにより、ガス流路Ｒから抽気路４２に導入された高温ガスは、該抽気路４２を介して上段支持部３０に直接的に抽気される。また、この抽気路４２には、当該抽気路４２を流通する高温ガスの流量を調整する弁装置としての抽気流量調節機構４２ａが設けられている。これによって、上段支持部３０に供給される高温ガスの流量を任意に調整することができる。
【００４６】
なお、本実施形態における抽気路４２は、内側容器１１の両側方から上段支持部３０に延在するように一対が設けられているが、一端がガス流路Ｒ内に開口し他端が上段支持部３０に向けて開口している限り、どのような経路でガス流路Ｒから上段支持部３０に延在していてもよい。また、抽気路４２は一対に限らず、例えば一のみであってもよいし、三つ以上が設けられていてもよい。
【００４７】
この第二実施形態のオートクレーブ１によれば、温度が十分に高いガス流路Ｒの高温ガスを抽気路４２を介して上段支持部３０に直接的に送り込むことができる。これにより、上段支持部３０周囲の雰囲気温度を上昇させ、該上段支持部３０に載置された成形材Ｗに供給される熱量を増加させることができる。したがって、第一実施形態と同様、下段支持部２０及び上段支持部３０それぞれの成形品の昇温速度及び熱硬化速度の均一化を図ることができる。
また、第一実施形態と同様に、下段支持部２０及び上段支持部３０それぞれの温度を測定する一対の温度センサを設置し、これら温度センサの検出する温度の差分に基づいて上記抽気流量調節機構４２ａの高温ガスの流量を調整する制御部を設けてもよい。これにより、下段支持部２０と上段支持部３０との温度が等しくなるように高温ガスの流量を適切に調整することができるため、これら上段支持部３０及び下段支持部２０の成形材Ｗの昇温速度及び加熱硬化速度を容易に均一化することができる。
【００４８】
次に、図４及び図５を参照して第三実施形態のオートクレーブ１について説明する。
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。なお、図３においては加熱手段１５の図示を省略している。この第二実施形態のオートクレーブ１は、加熱補助手段４０の構成について第一実施形態と相違する。
【００４９】
即ち、第三実施形態では、加熱補助手段４０として、下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域の水平方向端部において上方に向かう気流として噴出する気流誘導ノズル４３を採用している。
この気流誘導ノズル４３は、一端がガス流路Ｒ内において当該ガス流路Ｒの上流側を向くように開口し、他端が下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域の水平方向端部、即ち、幅方向端部において上方に向かうように開口した管状の部材である。
なお、特に本実施形態では、図５に示すように、気流誘導ノズル４３の他端は下段支持部２０の成形材Ｗの側方において上方に向かって開口するように配置されている。
このような構成により、気流誘導ノズル４３の一端から導入された高温ガスは、該気流誘導ノズル４３内を流通して、他端から上方に向かう気流として噴出される。
【００５０】
ここで、内側容器１１の下部から主流路１４に流入する高温ガスは、まず下段支持部２０に送り込まれるため、該下段支持部２０によって高温ガスの上向きの気流が妨げられることになる。したがって、下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域では高温ガスの気流速度が低下し、上段支持部３０に対して供給される熱量が低下してしまう。
【００５１】
これに対して、本実施形態では、上記気流誘導ノズル４３によって上方に向かう気流が噴出されるため、図６に示すように、当該気流によって周囲の高温ガスを同じく上方に向けて誘引することができる。即ち、気流誘導ノズル４３から噴出される気流によって周囲雰囲気が引き込まれるエゼクター効果が発現されるため、特に気流速度が低下する下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域の水平方向端部（幅方向端部）における気流速度を向上させることが可能となる。
これによって、上段支持部３０に対して十分な量の高温ガスの気流を送り込むことができるため、上段支持部３０に載置された成形材Ｗの昇温速度及び加熱硬化速度を上昇させることができる。
【００５２】
次に図６を参照して第四実施形態のオートクレーブ１について説明する。
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。なお、図６においては加熱手段１５の図示を省略している。この第四実施形態のオートクレーブ１は、加熱補助手段４０の構成について第一実施形態と相違する。
【００５３】
即ち、第四実施形態では、加熱補助手段４０として、上段支持部３０に設けられた発熱体４４と、第一温度測定部４４ａと、第二温度測定部４４ｂと、質量流量測定部４４ｃと、発熱量制御部４４ｄとを備えている。
発熱体４４は、上段支持部３０のベースプレート３１に一体に組み込まれたヒーターであって、供給される電流量に応じた熱量を発熱可能とされている。
第一温度測定部４４ａ及び第二温度測定は、対象となる箇所の温度をそれぞれ測定可能なセンサーであって、第一温度測定部４４ａは下段支持部２０の高温ガス上流側（下段支持部２０の下方）の温度Ｔ１を測定するように配置され、第二温度測定部４４ｂは、下段支持部２０の高温ガスの下流側（下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域）の温度Ｔ２を測定するように配置されている。
【００５４】
質量流量測定部４４ｃは、内側容器１１内を流通する高温ガスの質量流量Ｇを測定するセンサーであって、本実施形態においては、例えば主流路１４を流通する高温ガスの総流量の質量流量Ｇを検出するように配置されている。
発熱量制御部は、第一温度測定部４４ａにより測定される温度Ｔ１と第二温度測定部４４ｂにより測定される温度Ｔ２との温度差Ｔ１−Ｔ２と、質量流量測定部４４ｃによって検出される高温ガスの質量流量Ｇとに基づいて、電流を図示しない電源から発熱体４４に対して供給するように構成されている。
【００５５】
このような第四実施形態のオートクレーブ１では、下段支持部２０において低下した高温ガスの熱量を、発熱体４４から発熱される熱量によって補うことができる。これによって、発熱体４４から上段支持部３０を介して成形材Ｗに熱量を供給することができるため、該上段支持部３０に載置された成形材Ｗの昇温速度及び熱硬化速度を上昇させることができる。したがって、下段支持部２０及び上段支持部３０それぞれの成形品の昇温速度及び熱硬化速度の均一化を図ることが可能となる。
また、発熱体４４は、発熱量制御部４４ｄから供給されるＴ１−Ｔ２及び質量流量Ｇに比例した電流に基づいて発熱するため、同じく温度差Ｔ１−Ｔ２及び質量流量Ｇに基づいた熱量を上段支持部３０に対して供給することになる。好ましくは、発熱体４４が、温度差Ｔ１−Ｔ２及び質量流量Ｇに比例した熱量を上段支持部３０に対して供給する。これにより、下段支持部２０と比較して不足する分だけの上段支持部３０の熱量を適切に補うことができる。
【００５６】
次に図７を参照して第五実施形態のオートクレーブ１について説明する。
第五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。この図７においては加熱手段１５の図示を省略している。第五実施形態のオートクレーブ１は、加熱補助手段４０の構成について第一実施形態と相違する。なお、第五実施形態においては、下段支持部２０及び上段支持部３０はそれぞれベースプレート２１，３１のみから構成されており、これらベースプレート２１，３１上に成形材Ｗが直接的に載置されている。
【００５７】
第五実施形態では加熱補助手段４０として、内側容器１１内を下段支持部２０の存在する下室４５ａと上段支持部３０の存在する上室４５ｂとに区画する仕切り板４５を採用している。
この仕切り板４５は、水平方向（幅方向及び奥行き方向）に延在する板状をなしており、その外周縁部が内側容器１１の内壁面に例えば溶接等によって固定されている。また、仕切り板４５の中央、即ち、該仕切り板４５における下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域には、上室４５ｂと下室４５ａとを連通する連通孔４６が形成されている。この連通孔４６は、図７に示す断面において、上段支持部３０及び下段支持部２０の幅方向の寸法よりも小さく形成されている。なお、この連通孔４６は、奥行き方向に間隔をあけて複数が形成されていてもよいし、当該方向にわたって延びるように形成されていてもよい。
【００５８】
ここで、図８に示すように、上記仕切り板４５がないものと仮定した場合、主流路１４から内側容器１１の下部から主流路１４に流入する高温ガスは、その気流が下段支持部２０によって妨げられる。これにより、下段支持部２０と上段支持部３０の間の領域では、高温ガスの流速が低下してしまう。他方、上段支持部３０の上方の領域では、ガス流出口１３から流出する高温ガスが集合するため、高温ガスの流速は早いものとなる。これによって、内側容器１１内での高温ガスの不均一性が顕著となり、特に、上段支持部３０に配置される成形材Ｗの上面には十分な熱量が供給される一方、当該成形材Ｗの下面には十分な熱量が供給されなくなってしまう。
【００５９】
これに対して本実施形態においては、図７に示すように、仕切り板４５によって内側容器１１内が下室４５ａと上室４５ｂとに区分けされるとともに、該仕切り板４５に上記連通孔４６が形成されているため、下室４５ａから上室４５ｂに流通する高温ガスは必ず当該連通孔４６を通過することになる。そして、この連通孔４６が高温ガスの気流速度が低下する下段支持部２０と上段支持部３０との間の領域に形成されているため、当該領域に高温ガスを集中して流通させることができる。これにより、上段支持部３０の下面における気流速度を上昇させて、該上段支持部３０の成形材Ｗに対してその下面に供給される熱量を増加させることができる。
したがって、上段支持部３０の成形材Ｗに対して十分な熱量を供給することができ、下段支持部２０と上段支持部３０との成形材Ｗの昇温速度及び熱硬化速度の均一化を図ることが可能となる。
【００６０】
次に図９を参照して第六実施形態のオートクレーブ１について説明する。
第六実施形態においては第五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。この第六実施形態のオートクレーブ１の加熱補助手段４０は、第五実施形態で説明した仕切り板４５に加えてガイド部４７及び気流誘導ノズル４９をさらに備えている。
【００６１】
ガイド部４７は、下段支持部２０及び上段支持部３０の両側方、即ち、幅方向両側に互いに対向するように一対が配置されており、これら下段支持部３０及び上段支持部３０に向けて凹状をなす湾曲面４７ａを有している。
気流誘導ノズル４９は、詳しくは図１０に示すように、一端がガス流路Ｒ内において当該ガス流路Ｒの上流側を向くように開口し、他端が上段支持部３０又は下段支持部２０とガイド部４７との間において上方に向かうように開口した管状の部材である。特に本実施形態では、気流誘導ノズル４９の他端は各ガイド部４７の近傍においてこれらガイド部４７の下部に沿って上方に延びるように配置されている。この気流誘導ノズル４９は、上記ガイド部４７に一対一の関係で対応するように設けられており、即ち、各ガイド部４７に対して一の気流誘導ノズル４９が対応するように設けられている。
【００６２】
このようなオートクレーブ１においては、仕切り板４５を通過して下室４５ａから上室４５ｂに入り込む高温ガスが、上段支持部３０と仕切り板４５との間を通過して上段支持部３０の両側方に配置されたガイド部４７に到達する。そして、このようにガイド部４７に到達した高温ガスは、ガイド部４７の湾曲面４７ａに沿って流れることで、当該湾曲面４７ａの湾曲の内側、即ち、上段支持部３０に向かって案内される。これによって、ガイド部４７がなければ上段支持部３０の側方に拡散してしまう高温ガスを、効果的に上段支持部３０に供給することができるため、オートクレーブ成形に要する時間の短縮化を図ることができる。
【００６３】
また、図１０に示すように、ガイド部４７の近傍に設けられた気流誘導ノズル４９によって該ガイド部４７の湾曲の内側下部において上方に向かう気流が噴出されるため、当該気流によって周囲の高温ガスが同じく上方に向けて誘引される。即ち、気流誘導ノズル４９から噴出される気流によって周囲雰囲気を引き込むエゼクター効果が発現されるため、ガイド部４７に供給される高温ガスの流量を増大させることができる。これによって、ガイド部４７によって成形材Ｗに導入される高温ガスを増加させることができ、オートクレーブ成形の時間効率を一層向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、下段支持部２０の両側方に上記ガイド部４７が設けられ、さらにこれらガイド部４７それぞれに対応するように気流誘導ノズル４９が設けられているため、下段支持部２０の側方に回り込む高温ガスを、当該下段支持部２０上の成形材Ｗの加熱に有効に活用することができる。これにより、オートクレーブ成形に要する時間をより一層短縮することができる。
なお、ガイド部４７及び気流誘導ノズル４９は、下段支持部２０及び上段支持部３０の必ずしも幅方向両側に設けられてなくともよく、例えば当該幅方向片側のみに設けられていてもよい。また、また、ガイド部４７及び気流誘導ノズル４９は、下段支持部２０と上段支持部３０の両方の側方に設けられてなくともよく、少なくとも上段支持部３０の側方に設けられていればよい。
【００６５】
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、変形例として、図１１に示すように、下段支持部２０及び上段支持部３０の全域に上下方向に貫通する貫通孔５０が設けられていてもよい。
【００６６】
即ち、図１１に示すオートクレーブ１においては、下段支持部２０及び上段支持部３０がベースプレート２１，３１のみから構成されている。当該ベースプレート２１，３１は、オートクレーブ１の幅方向に延びて板面が水平方向を向く板材５１を、該オートクレーブ１の奥行き方向に互いに間隔をあけて複数配置することによって形成されている。これによって、隣り合う板材５１同士の間に上記貫通孔５０が形成されている。
【００６７】
ここで、図１２に示すように、水平方向（奥行き方向）一方側から他方側に向かうに従って幅方向の寸法が変化する成形材Ｗの場合、下段支持部２０又は上段支持部３０を下方から上方に回り込んで流通する高温ガスは、幅寸法が小さく抵抗の低い部分（面積の小さい部分）に集中する一方、幅寸法が大きく抵抗の大きい部分（面積の大きい部分）には十分に流通せず、成形材Ｗ全体として昇温及び加熱硬化の時間が長くなってしまう。
これに対して、上段支持部３０や下段支持部２０に上下方向の貫通孔５０を形成することにより、高温ガスは上段支持部３０や下段支持部２０を回り込むことなく、貫通孔５０を介して成形材Ｗに到達する。これにより、成形材Ｗの幅寸法の変化にかかわらず該成形材Ｗ全体に均一に高温ガスを供給することができる。
【００６８】
なお、各実施形態においては、加熱補助手段４０の構成について種々の態様のものを説明したが、これらを組み合わせたオートクレーブ１であってもよい。即ち、加熱補助手段４０として説明したバイパス流路４１、抽気路４２、気流誘導ノズル４３、発熱体４４、連通孔４６を有する仕切り板４５、ガイド部４７の近傍に気流誘導ノズル４９を設けた構成のうちから、二以上を組み合わせることによって加熱補助手段４０を構成してもよい。
【００６９】
また、上段支持部３０及び下段支持部２０はそれぞれが上下方向に複数段形成されていてもよく、即ち、オートクレーブ１全体として上下方向に離間して配置される三段以上の成形材Ｗの支持部を備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…オートクレーブ、１０…圧力容器、１１…内側容器、１４…主流路、２０…下段支持部、３０…上段支持部、４０…加熱補助手段、４１…バイパス流路、４２…抽気路、４２ａ…抽気流量調節機構、４３…気流誘導ノズル、４４…発熱体、４４ａ…第一温度測定部、４４ｂ…第二温度測定部、４４ｃ…質量流量測定部、４４ｄ…発熱量制御部、４５…       仕切り板、４５ａ…下室、４５ｂ…上室、４６…連通孔、４７…ガイド部、４７ａ…湾曲面、４９…気流誘導ノズル、５０…貫通孔、Ｒ…ガス流路、Ｗ…成形材
【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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【図７】
2012110810.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012110810.tif 000011
【図１０】
2012110810.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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