JPH04144717A - オートクレーブ成形における局部加熱制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、航空機、宇宙機器などの構造体、構成部品と
しての繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の成形材をオー
トクレーブ成形するにおいて、その成形材を加熱する際
の温度を局部的に制御する方法及び装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）をオートクレー
ブ成形するにおいて、その成形材を加熱する技術として
、一般に経験に基づく方法が用いられている。例えば、
特開昭６１−９４７４２号公報、特開昭６３−７４６１
３号公報記載のものなど多数が知られている。

これらの技術は、第７図、第８図に示すように、台車３
上の治具９に配置した成形材１を、台車３ごと収容しＪ
ｊｉ２ｂにて密閉する圧力容器Ａと、前記圧力容器Ａ内
に高圧ガスを供給して成形材１を加圧する加圧手段Ｂと
、 前記圧力容器Ａ内に導入された高圧ガスを圧力容器内部
後方に設置したヒーター５とクーラー６とにより加熱、
冷却する加熱冷却手段Ｃと、前記加熱冷却手段Ｃにより
加熱または冷却されたガスを圧力容器Ａ内に送風するフ
ァン７を備えたファン駆動装置Ｅを前記容器内部後方部
で前記加熱冷却手段Ｃに隣接して設け、前記送風される
ガスを容器Ａに沿って設けた風洞８を介して循環させ成
形材１を加熱または冷却するガス循環手段Ｆと、 前記成形材１を密封する真空バッグ２１内を減圧して高
真空にする減圧手段りと、 プリプレグの樹脂の性状や構造体、成形材の形状、肉厚
の変化などを実験により最良と思われる値を見付は出し
、その値を調節計にプログラムして成形プログラムを設
定すると共に成形材の適所に温度センサを挿入し、作業
者が成形材の温度を監視しながらマニュアルで温度修正
を行なうか、または、成形材の適所に温度センサを挿入
し、該温度センサの信号をコンピューターにて演算し、
コンピューターで設定した成形プログラムになるよう制
御する温度制御手段とより構成されている。

この場合、試験機や少量生産用などの小型オートクレー
ブでは、圧力容器内に収容する成形材（品物）の数も少
なく、また、成形材自体も小さく且つ肉厚の変化も小さ
く、また、形状も比較的単純であり、従って、加熱加圧
して接着硬化させる際、肉厚による温度差も小さく、ま
た、箇所の違いによる温度むらも発生することなく成形
することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、近年、航空機構造体やその構成部品に繊維強
化プラスチック（ＦＲＰ）製の需要が高まり、生産用と
しての大型オートクレーブが要求されている。この場合
、圧力”容器内部に収容される構造体や部品も大型にな
り、しかも、形状も複雑で肉厚の変化もあり、材質の異
なる成形材を同時に成形する場合もあり得る。また、ガ
スの流れの当たる部分と当たらない部分（ガス流の陰）
も顕著になり、ガス流も風洞内の上流部（吐出し部）と
下流部（吸い込み部）とでは、上流部では高くその温度
に差が生じる。このような成形材を小型のオートクレー
ブと同様な方法で成形すると、前述の肉厚や形状の変化
などに伴い温度むらが発生し、接着性にバラツキが生じ
、宇宙機器、航空機など信頼性を重要視する構造体や部
品には使用できない。

そこで、本願出願人は、本願発明に先立ち、前記温度制
御手段の課、題を解決することを目的として、あるロジ
ックに従って計算してガス温度を設定し、設定値と実際
値を比較して制御するようにした、オートクレーブ成形
における物置制御方法の技術を開発した。

この技術は、第４図に示すように、成形材１の適所に挿
入された温度センサ１１により成形材の温度Ｐｔｎ（全
てのセンサの温度）を検出し、その検出された信号をア
ナログマルチプレクサ−１２（アナログマルチプレクサ
−とは熱電対の起電力を実際の温度に変換する変換器）
に伝達する温度検出手段Ｈと、 アナログマルチプレクサ−１２にて変換された信号を入
力し、 ＸＰＩＤ％〕　α ここで、 Ａｓｐ：ガス温度の設定値 Ｈｓｐ：最高温度設定値で、成形材（物体）１を構成し
ているプリプレグの樹脂部の性状が、加熱するに従って
最大許容される温度の値である６ Ｐｔ二使用七ンサ全部の平均値で、成形材１の適所（数
十〜百数十箇所）に挿入された温度センサ（熱電対）全
部の平均値を示したもの。

ΔＨｓｐ：最高温度設定値の変化量で、第５図に示すよ
うに、時間の変化量Δｔｎに対する最高温度設定値の上
昇量ΔＴａｎ、即ち、ΔＨｓ　ｐ　＝ΔＴａｎ／Δｔｎ
の勾配で表したもの。

ΔＰｔ：使用センサ全部の平均値の変化量で、第５図に
示すように、時間の変化量Δｔｎに対する使用センサ全
部の平均値の上昇量ΔＴｂｎ、即ち ΔＰｔ＝ΔＴｂｎ／Δｔｎの勾配で表したもの。

ΔＨｓｐ／ΔＰｔ：最高温度設定値Ｈｓｐに併せて上昇
カーブを保つための上昇速度比である。そして最高温度
設定値Ｈｓｐにより接近させた上昇速度を保つ役割を果
たす。

ＰＩＤ％：使用センサ全部の平均値Ｐｔの中で成形材の
最高温度Ｐｍａｘと最高温度設定値Ｈｓｐとを比較して
最高温度Ｐｍａｘが最高温度設定値Ｈｓｐとどれだけず
れているかを示すもので、値は０〜１である。

α：補正係数で、実験から得られたもので、その値は一
般に１〜５である。

成るロジックに従って計算してガス温度の設定値Ａｓｐ
を算出するコンピューター１３と、前記コンピューター
１３より算出されたガス温度の、設定値Ａｓｐと実際の
ガス温度Ａｐｖとを比較して、第４図に示す加熱冷却手
段Ｃのヒーター５またはクーラー６を作用させて実際の
ガス温度Ａｐｖを加熱または冷却し、成形材の温度Ｐｔ
ｎを制御する温度調節計１４とより構成したものである
。

そして、第５図に示すように、成形材の温度Ｐｗａｘが
最高温度設定値Ｈｓｐを超えることなく且つ最高温度設
定値Ｈｓｐに、より接近させた上昇速度を保ちつつ温度
制御を行なうことにより、特性を把握して作成した成形
材の最高温度設定値Ｈｓｐを超えることがないため、成
形材の樹脂の特性を損なうことなく成形できる。更に、
その加熱のバラツキが非常に小さくなり、均一に接着硬
化させることができる。

しかしながら、この開発した初湯制御方法（温度制御手
段）を用いてもなお、下記のような課題が残されている
。即ち、 成形材を加熱ガスの循環のみで加熱し、そのガスの温度
を均一になるよう制御しているため、成る程度複雑な形
状や多少の肉厚の変化には対応することはできるが、材
質の異なる成形材を同時に成形する場合、肉厚の変化が
極度に大きい場合、ガスの流れが当たる部分と当たらな
い部分、例えば、凹状に形成した成形材を風下に位置し
なければならない場合、更に、風洞内の上流部と下流部
とで生ずるガス流の温度差などに対しては、十分に対応
することができない。

本発明は前述の各種課題を解決することを目的として開
発したものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記した特許請求の範囲に記載された構成に
より従来の欠点を改養するものであって、高圧加熱ガス
を循環させるとともに、局部加熱手段をも利用して、全
体の温度制御を行なうようにしたものである。

〔実施例〕

以下添付図面に従い本発明の詳細な説明する。

最初に、本発明を理解する上において、成形材を構成し
ているプリプレグ及びその樹脂の特性について説明する
。

ここで用いるプリプレグとは、例えば、炭素繊維、ガラ
ス繊維、アラミド繊維などの高強度、高弾性繊維の織物
、一方向材などにエポキシ、ポリイミドなどで熱硬化性
樹脂を含浸させてＢ−ステージ化（半硬化状態）したも
のである。そして、成形時には、プリプレグのシート状
の成形材１を治具に沿わせて積層し、前記ガスの圧力と
温度により加圧加熱して接着硬化させるものであるが、
この加熱する際、熱硬化性樹脂の特性として、ある温度
（例えば、１２０℃前後）になると半硬化状態から溶融
状態になり、更に加熱すると硬化する特性を有したもの
である。

次に、本発明を実施する装置を説明する。

本発明を実施する装置は、第１図ないし第６図に示すよ
うに、 台車３上の治具９に配置した成形材１を、台車３ごと収
容しｌ［２ｂにて密閉する圧力容器Ａと、前記圧力容器
Ａ内に高圧ガスを供給して成形材１を加圧する加圧手段
Ｂと、 前記圧力容器Ａ内に導入された高圧ガスを圧力容器内部
後方に設置したヒーター５とクーラー６とにより成形材
１を加熱、冷却する加熱冷却手段Ｃと、 前記成形材１を密封する真空バッグ２１内を減圧して高
真空にする減圧手段りと、 前記加熱冷却手段Ｃにより加熱または冷却されたガスを
圧力容器Ａ内に送風するファン７を備えたファン駆動装
置Ｅを前記容器内部後方部に設け、前記送風されるガス
を容器Ａに沿って設けた風洞８を介して循環させ成形材
１を加熱または冷却するガス循環手段Ｆと、 成形材１の適所に温度センサ１１を挿入し、該温度セン
サの信号をコンピューター１３にて演算し、設定したロ
ジックに従ってガス温度の設定値Ａｓｐを算出し、該ガ
ス温度の設定値と圧力容器内の実際のガス温度Ａｐｖと
を比較して許容温度変化量内で加熱して実際のガス温度
Ａｐｖを制御する装置制御手段Ｇと、 圧力容器Ａ内に設けた風洞内８ｂのガス流通路の適所と
成形材１の所望する部分の表面またはその周辺部の適所
に温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５Ｃ１１５ｄを配備す
る局部温度検出手段にと、前記圧力容器Ａ内に収容した
成形材１の周辺部の適所に配設した局部加熱手段りと、 前記局部加熱手段りと制御器１６を介して温度比較調節
計１７を接続し、該温度比較調節計は前記温度検出手段
にの検出信号を入力でき、前記検出信号値を比較し、そ
の信号を制御器１６に伝達し、前記局部加熱手段りを作
動させ、成形材１の所望する部分１ａを局部的に加熱し
所要の温度になるよう制御可能に設けた局部温度制御手
段Ｍとより成る局部加熱制御装置と、 より構成したものである。

次に、各手段、部材及び装置についてその詳細を説明す
る。

圧力容器Ａは、第１図、第２図に示すように、本体容器
２ａと、治具９上に真空バッグ２１にて密封された成形
材１を載置する台車３を搬入、搬出するためのレール４
と、本体容器を密閉するための扉２ｂとより構成したも
のである。そして、この圧力容器内部にはヒーター５と
クーラー６とを設けると共に、このヒーター５、クーラ
ー６の手前位置で且つ圧力容器Ａの内１ｉＡａに沿って
同情状の薄板風洞ｆｉ８ｃにて二重の風洞８（即ち、外
通風路８ａ、風洞内８ｂ）を形成せしめ、圧力容器Ａの
後部位置には、ファン駆動装置Ｅを配設せしめている。

治具９は、第６図に示すように、成形品の形状に合わせ
て形成せしめ、その型に沿わせて成形材１を積層するも
のである。そして、真空バッグ２１にて密封された積層
成形材１内の空気を、第２図に示すように、真空継手２
４ａ、２４ｂを介して外部の減圧手段りに連通、遮断で
きるよう設けたものである。

加圧手段Ｂは、第１図に示すように、圧力容器Ａ内に数
十ｋｇ　／　ｃ＋！、一般には２０　ｋｇ　／　ｃｒＡ
以下の高圧チッソガス、高圧炭酸ガス、高圧空気などの
高圧ガスを高圧ガス供給装置２５により自動弁２６を介
して供給できるよう設けたもので、前記ガスはヒーター
５及びクーラー６を介して加熱または冷却される。そし
て、自動弁２７を介して排気される。また、圧力容器Ａ
内が所定の圧力を超えた時に減圧するための安全弁２８
を設けている。

加熱冷却手段Ｃは、第１図に示すように、圧力容器Ａの
外部より内部後方の第二台車３０上にヒーター５とクー
ラー６とを配設し、自動弁２９は圧力容器Ａを貫通しク
ーラー６に連通させ、更に、該クーラーの下方より圧力
容器Ａの下部を連通し自動弁３１を介して冷却水が排出
できるよう設けたものである。

減圧手段りは、第１図、第２図に示すように圧力容器Ａ
の外部に設置された真空ポンプ３２から自動弁３３を介
して圧力容器Ａ内部へ連通して配管したものである。そ
して、その配管の先端部には、第２図に示すように、真
空継手２４ａを設け、該真空継手は真空バッグ２１内部
より連通して、しかも、気密を保持して接合せしめた真
空継手２４ｂと着脱可能に設けている。そして、真空ポ
ンプ３２の作動により成形材１を被覆し密封せしめた真
空バッグ２１内部を減圧し高真空にすることができる。

ガス循環手段Ｆは、第１図に示すように、圧力容器Ａの
後部にモータ３５を内蔵した小型圧力容器３６を密封可
能に設けると共に、圧力容器Ａの後部内部に突出させた
モータ３５の軸に嵌合い固着せしめたファン７とより成
るファン駆動手段工と、小型圧力容器３６内のガスの温
度を検出する温度検出器３７とその検出信号を自動弁３
８に伝達して小型圧力容器内のモータを許容温度以下に
冷却し制御するモータ冷却手段Ｊとより成るファン駆動
装置Ｅと、第１図に示す圧力容器内［Ａａと風洞１！８
ｃとの間に形成された外通風路８ａ末端より流出するガ
ス流を扉にて反転させて風洞内８ｂを流れ、吸い込み口
からファン７へと循環できるよう構成したものである。

装置制御手段Ｇは、第４ｗｉに示すように、成形材１の
適所に挿入された熱電対などの温度センサ１１により成
形材の温度Ｐｔａ（全てのセンサの温度）を検出し、そ
の検出された信号をアナログマルチプレクサ−１２（ア
ナログマルチプレクサ−とは熱電対の起電力を実際の温
度に変換する変換器）に伝達する温度検出手段Ｈと、 アナログマルチプレクサ−１２にて変換された信号を入
力し、 Ａｓｐ＝Ｈｓｐ＋　Ｃ（Ｈｓｐ−Ｐ　ｔ　）　ｘΔＨｓ
　ｐ　／ΔＰｔＸＰＩＤ％〕α 成るロジックに従って計算してガス温度の設定値Ａｓｐ
を算出するコンピューター１３と、前記コンピューター
１３より算出されたガス温度の設定値Ａｓｐと実際のガ
ス温度Ａｐｖ　＜ａ度センサ１５ｍによる検出値）とを
比較して、第１図に示す加熱冷却手段Ｃのヒーター５ま
たはクーラー６を作用させて実際のガス温度Ａｐｖを加
熱または冷却し、成形材の温度Ｐｔｎを制御する温度調
節計１４とより構成したものである。

なお、温度制御手段は、本発明実施例では、最近開発し
た装置制御手段を説明したが、従来の技術で説′明した
ように、作業者が成形材の温度を監視しながらマニュア
ルで温度修正を行なうか、または、成形材の適所に温度
センサを挿入し、該温度センナの信号をコンピューター
にて演算し、コンピューターで設定した成形プログラム
になるよう制御する温度制御手段でもよく、装置制御手
段は温度制御手段に包含されるもので、本発明実施例に
限定されない。

局部温度検出手段には、第１図に示すように、圧力容器
Ａ内に設けた風洞内８ｂのガス流通路の入口部でガスが
均一に流れる箇所に熱電対などの温度センサ１５ａを支
持せしめると共に、台車上の治具９にセットされた成形
材１で局部加熱を必要とする部分、例えば、肉厚の厚い
部分や、凹部の形状でガスの流れが当たらない部分、ま
た、材質の異なる成形材の場合は、同時に成形される総
ての成形材の特定した部分に熱電対などの温度センサ１
５ｂをそれぞれ挿入して取り付ける。なお、肉圧の厚い
場合は温度センサを内側に取付けて。

犀い部分でも内部まで十分加熱されるのを確認できるよ
うにする。また、成形材１で局部加熱を必要とする部分
の表面に温度センサ１５ｃを、更に、成形材１で局部加
熱を必要とする部分の周辺部でガスの流れが当たらない
部分にも温度センサ１５ｄを配設せしめ、成形材１に挿
入された温度センサ１５ｂは真空バッグ２１からシール
され、それぞれの温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、
１５ｄは必要に応じて、第１回に示すように、コンセン
ト１９にて脱着可能にして圧力容器の外部に設けた温度
比較調節計１７に接続せしめたものである。一方、装置
制御手段の中で代表的な温度センサ１１や、第５図に示
す成形プログラムの品物の最高温度設定値Ｈｓｐを前記
温度比較調節計１７に接続しており、これらの温度セン
サや最高温度設定値Ｈ８Ｄのリード線の端子を、例えば
、第１図に示すタップの切り替えにより、基準値用と測
定値用に適宜選択して温度比較調節計１７に入力できる
よう構成したものである。

なお、前述の成形材１の適所に温度センサ１１を、また
、成形材１で局部加熱を必要とする部分に温度センサ１
５ｂを取付ける場合、実際には成形材自体に温度センサ
を取付けると、成形後、その取付けた部分が傷となり製
品として具合が悪いため、一般には、治具で成形材に接
触するか、または、その近くに取付けている。しかし、
成形後、成形材の温度センサ取り付は部分を除去する場
合は、成形材自体に取付けてもよく、本発明でいう成形
材の温度センサを取付けるとは、第６図で示すように、
この両方を含むものである。

局部加熱手段りは、第１図、第２図に示すように、台車
３上の治具９に沿わせて積層してセットした複数個の成
形材１の間で且つ局゛部加熱を行ないたい場所に電気ヒ
ーターなどのヒーター１８をセットし、該ヒーターのリ
ード線は風洞壁８Ｃの内面に１９ａ、１９ｂよりなるコ
ンセント１９にて脱着可能に取り付けられ、該コンセン
トからのリード線は圧力容器の壁を貫通して電力可変な
サイリスタや電磁制御器などでヒーターの加熱温度を制
御できる制御器１６に連結され、更に、温度比較調節計
１７に接続したものである。

なお、ヒーター１８の形状は成形材１の加熱する部分の
大きさや形状に合わせて形成される。例えば、成形材１
の局部加熱の形状が、第３ａ図、第３ｂ図に示すように
、凹状であれば、それに応じたヒーターを形成せしめる
もので、成形材の形状や設置場所に応じて形成すること
が好ましい。

また、ヒーター１８も本実施例では、制御性の容易さか
ら電気ヒーターを用いたが、制御可能ならば他のヒータ
ー、例えば、ガスヒーターを用い、制御器１６として自
動弁を用いてもよく、本発明実施例に限定されない。

局部温度制御手段Ｍは、第１図に示すように、温度比較
調節計１７を前述の制御器１６を介してヒーター１８に
接続すると共に、温度センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、
１５ｄ、１１や最高温度設定値Ｈｓｐを適宜選択して温
度比較調節計１７に入力できるよう結線されている。そ
して、風洞内のガス流通路に設けた温度センサ１５ａと
、成形材の所望する部分に設けた温度センサ１５ｂと、
その表面部に設けた温度センサ１５ｃと、その周辺部に
設けた温度センサ１５ｄの中で予め選択された温度を検
出し、その検出値を温度比較調節計１７にて比較し、そ
の偏差量ΔＸを制御器１６に伝達し、局部加熱手段りの
ヒーター１８を作動させて成形材１の所望する部分を加
熱する。そして、偏差量が無くなった時点で加熱が停止
するよう、時々刻々と変化する偏差量に応じて温度制御
を行なうよう構成したものである。また、物置制御手段
Ｇにより加熱冷却手段Ｃを作動させる以前、予め設定し
ておいた成形プログラムの任意の点の温度まで局部加熱
手段りを単独に作動させて成形材１の所望する部分を局
部的に加熱し、その部分を成形材１の他の部分より先行
して温度上昇させた後、物置制御手段Ｇを作動させるこ
ともできる。

そして、このように加熱を先行させることにより、成形
材１の肉厚が極端に大きい部分を、他の薄い部分とほぼ
同じ程度の温度にすることができる。

次に、その作用を説明する。

最初に、第１図、第２図に示すように、台車３上に治具
９を載置し、更に、第６図に示すように、治具９に沿わ
せて成形材１を積層すると共に適所に温度センサを挿入
する。この時、物置制御手段用の温度センサ１１と局部
加熱手段用の温度センサ１５ｂとは符号などを付けて区
別して置く。そして、真空バッグ２１にて被覆し完全密
封してセットする。次いで、局部加熱用ヒーター１８を
成形材１の必要とする場所にセットして圧力容器Ａ内に
搬入する。ここで必要に応じて、この圧力容器の風洞内
８ｂのガスの流れの適所に温度センサ１５ａを、成形材
１の所望する部分の表面部に温度センサ１５ｃを、成形
材１の所望する部分の周辺部に温度センサ１５ｄを配備
しておくが、本実施例では温度センサ１１と１５ｂとを
用いて説明する。

そして、前記温度センサとヒーターのリード線を容器外
部へと連結すると共に真空継手２４ａを圧力容器内配管
部の真空継手２４ｂに接続して扉２ｂを閉じ圧力容器Ａ
を密閉する。

次いで、第１図に示す真空ポンプ３２と自動弁３３とを
作動させて真空バッグ２１の内部を減圧する。

このように、真空バッグ内部を減圧することにより、先
ず、成形材１を積層する際に介在している空気を真空作
用により真空継手２４ｂ〜２４ａを通じて外部へ排出す
る。

次いで、第１図に示す加圧手段Ｂの自動弁２６を作動さ
せて圧力容器Ａ内に高圧ガスを供給し、真空バッグ２１
を介して成形材１を加圧すると共に、加熱冷却手段Ｃの
ヒーター５を作動させて、圧力容器Ａ内の高圧ガスを加
熱する。続いて、ファン駆動手段工のモータ３５を作動
させてファン７を回転させ、加熱されたガスは、第１図
に示すように、ファン７により容器内ｆｉＡａと風洞壁
８Ｃとの間に形成された外通風路８ａを直進して流れる
。

そして、該ガスを外通風路８ａの末端部より流出させて
扉内ｆｉ２ｃで反転させ、その反転流は風洞内８ｂへと
流れ、ガスはヒーター５、クーラー６を介して加熱また
は冷却されて吸い込まれ、ファン７により再び風洞を介
して圧力容器Ａ内を循環する。

そして、前記ガスを加熱する場合、前述したように、前
記ロジックに従ってガスを加熱する。

この時、このロジックに従って温度制御することになる
が、最初に、コンピューター１３には最高温度設定値Ｈ
ｓｐと時間の変化量ΔｔＱと補正係数αとをプログラム
した成形材１の硬化パターンを記憶させておく。

次に、第４図に示すように、成形材１に挿入されている
熱電対（温度センサ）１１により多数の温度を検出し、
その検出された信号をアナログマルチプレクサ−１２に
伝達して熱電対１１の起電力を実際の温度に変換し、次
いで、アナログマルチプレクサ−１２にて変換された信
号をコンピューター１３に入力して多数の温度の値を演
算し、平均値Ｐｔを算出する。

次に、このコンピューター１３内では、最高温度設定値
Ｈｓｐと成形材の最高温度Ｐｍａｘ　とを比較し、その
差に比例してＰＩＤ％を算出する。

そして、時間の経過に従って測定される前回のデータを
記憶しておく。

以上の値をロジックに従ってコンピューター１３にて演
算する。即ち、第５図に示すように、実際に生じている
温度差（Ｈｓｐ−Ｐｔ）に上昇速度比ΔＨｓ　ｐ　／Δ
ｐｔを乗じ、更に、ＰＩＤ％と補正係数αとを乗じた値
に最高温度設定値Ｈｓｐを加えることにより、ガス温度
の設定値Ａｓｐを算出し、このＡｓｐの値を温度調節計
１４に伝達する。

ここで、この温度調節計１４はコンピューター１３から
伝送されたＡｓｐの値と圧力容器内の実際のガス温度Ａ
ｐｖと比較して加熱冷却手段のヒーター５またはクーラ
ー６を作動させ、実際のガス温度Ａｐｖをガス温度の設
定値Ａｓｐと一致させる。

そして、第５図に示すように、実際のガス温度を制御し
て、成形材の温度Ｐ　Ｉａａｘが最高温度設定値Ｈｓｐ
を超えることなく且つ最高温度設定値Ｈｓｐにより接近
させた上昇速度を保ちつつ温度制御を行う。

前記物置制御の進行と同時に、または先行して、局部温
度制御手段Ｍを作動させて成形材１の局部加熱を行なう
、即ち、第１図に示すように、基準値用として選択した
温度センサ１１と成形材の所望する部分に設けた測定用
の温度センサ１５ｂとの検出値を温度比較調節計１７に
て比較し、その偏差量ΔＸを制御器１６に伝達し局部加
熱手段りのヒーター１８を作動させて成形材１の所望す
る部分を加熱し、前記偏差量ΔＸが無くなった時点で加
熱が停止するよう、時々刻々と変化する偏差量に応じて
温度制御を行なう。そして、成形材１の樹脂部会体が溶
融状態になると、第５図の成形プログラムで示すように
加圧され、更に成形材１の温度をより上昇させ、規定温
度に至ってしばらくその温度を保持し成形材１を接着硬
化させる。

次に、第１図に示すクーラー６を作動させて圧力容器Ａ
内の加熱高圧ガスを冷却すると共に冷却された高圧ガス
は、ファン７により送風され外通風路８ａ〜扉内壁２０
〜風洞内８ｂを介して圧力容器Ａ内を循環し成形材１を
均一に冷却する。

次に、自動弁２７を作動させて圧力容器Ａ内の圧力を徐
々に低下させる。そして、成形材１が冷却されると、全
ての作動を停止させ、扉２ｂを開き成形材１を外部へ搬
出し一工程が完了する。

〔発明の効果〕

本発明によると、下記のような効果を奏する。

本発明は以上のように構成しているから、従来課題とな
っている、材質の異なる成形材を同時に成形する場合、
成形材毎に適切な温度で加熱することができる。また、
非常に大きな肉厚の変化の場合、その肉厚部分を先行し
て加熱するか、その部分を同時並行して加熱することが
できる。また、ガスの流れの当たる部分と当たらない部
分、例えば、凹状に形成した成形材を風下に位置しなけ
ればならない場合、凹状部のみ余分に加熱することがで
きる。更に、風洞内の上流部と下流部とて生するガス流
の温度差があったとしても、温度の低い部分を局部加熱
で補うことができる。

その結果、加熱のバラツキが非常に小さくなり、成形材
全体を均一に接着硬化させることができ、宇宙機器、航
空機など信頼性を重要視する構造体や部品には最適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示す一部破断し
た概略側面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ矢視した概略正
面図、第３ａ図は局部加熱手段における成形材とヒータ
ーとの取り付は位置関係を示す一実施例の概略正面図、
第３ｂ図はヒーター形状の一実施例を示す第３ａ図の概
略側面図、第４図は本発明実施例の構成の一部を構成す
る初湯制御手段の構成を示すブロック図、第５図は本発
明の一実施例のロジックを説明するための時間−温度・
圧力特性の成形プログラムのパターンを示す図、第６図
は局部温度検出手段における温度センサ取り付けの一実
施例を示す概略側面断面図、第７図は従来の繊維強化プ
ラスチックの成形材を加圧加熱して接着硬化させるオー
トクレーブ成形装置の一部破断した概略側面図、第８図
は第７図の扉を開いた状態の概略正面図、である。 Ａ：圧力容器、　　　Ａａ：圧力容器の内壁、Ｂ：加圧
手段、　　　　Ｃ：加熱冷却手段、Ｄ＝減圧手段、　　
　Ｅ：ファン駆動装置、Ｆ：ガス循環手段、　Ｇ：初湯
制御手段、Ｈ：温度検出手段、　　Ｉ：ファン駆動手段
、Ｊ：モータ冷却手段、Ｋ：局部温度検出手段、Ｌ：局
部加熱手段、　Ｍ：局部温度制御手段、１：成形材、　
　　１ａ：成形材の所望する部分、２ｂ：扉、　　　　
　３：台車、 ４：レール、　　　　　５：ヒーター ６：クーラー、　　　　７：ファン、 ８ａ：外通風路、　　　８ｂ：風洞内、８Ｃ：風洞壁、
　　　９；治具、 １１：成形材の加熱ガス流による通常加熱が行われる箇
所に取付けられた温度センサ、１２；アナログマルチプ
レクサ− １３：コンピューター、１４．温度調節計、１５ａ：風
洞ガス流通路人口部でガスが均一に流れる箇所に取付け
られた温度センサ、１５ｂ：成形材の局部加熱を必要と
する部分に取付けられた温度センサ、 １５Ｃ：成形材のガス流の影となっているため、加熱が
十分行なわれない部分の表面に 取付けられた温度センサ、 １５ｄ：局部加熱を必要とする成形材部分の周辺部に設
けられた温度センサ、 １６：制御器、　　　　１７：温度比較調節計、１８：
ヒーター、　　　１９：コンセント、２１：真空バック
、２４ａ、２４ｂ：真空継手、２５：高圧ガス供給装置
、２６．２７：自動弁、２８：安全弁、　　　　２９：
自動弁、３０：第二台車、　　　３１：自動弁、３２：
真空ポンプ、　　３３．自動弁、３５：モーター、　　
　３６：小型圧力容器、３７：温度検出器。 特許出願人　三菱重工業株式会社 （ほか１名） 第 図 第５１１ 第８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力容器内に設けた風洞を介して高圧加熱ガスを循
   環させ、繊維強化プラスチックの成形材を加圧加熱して
   接着硬化させる温度制御手段を備えたオートクレーブに
   おいて、 予め設定した温度プログラムの成形材の最高温度設定値
   Ｈｓｐと成形材の局部加熱を必要とする部分に設けた温
   度センサ１５ｂとの検出値を温度比較調節計にて比較し
   、その比較した偏差量を制御器に伝達し、局部加熱手段
   のヒーターを作動させて成形材の所望する部分を加熱し
   、前記偏差量が無くなつた時点で加熱が停止するよう、
   時々刻々と変化する偏差量に応じて温度制御を行なうこ
   とを特徴とするオートクレーブ成形における局部加熱制
   御方法。 ２、圧力容器内に設けた風洞を介して高圧加熱ガスを循
   環させ、繊維強化プラスチックの成形材を加圧加熱して
   接着硬化させる温度制御手段を備えたオートクレーブに
   おいて、 予め設定した温度プログラムの成形材の最高温度設定値
   Ｈｓｐと、成形材の加熱ガス流の影となって加熱が十分
   行なわれない部分の表面に設けた温度センサ１５ｃとの
   検出値を温度比較調節計にて比較し、その比較した偏差
   量を制御器に伝達し、局部加熱手段を作動させて成形材
   の所望する部分を加熱し、前記偏差量が無くなった時点
   で加熱が停止するよう、時々刻々と変化する偏差量に応
   じて温度制御を行なうことを特徴とするオートクレーブ
   成形における局部加熱制御方法。 ３、圧力容器内に設けた風洞を介して高圧加熱ガスを循
   環させ、繊維強化プラスチックの成形材を加圧加熱して
   接着硬化させる温度制御手段を備えたオートクレーブに
   おいて、 成形材に設けた平均温度測定用温度センサ１１と成形材
   の局部加熱を必要とする部分に設けた温度センサ１５ｂ
   との検出値を温度比較調節計にて比較し、その比較した
   偏差量を制御器に伝達し、温度制御手段で局部加熱手段
   のヒーターを作動させて成形材の所望する部分を加熱し
   、前記偏差量が無くなった時点で加熱が停止するよう、
   時々刻々と変化する偏差量に応じて温度制御を行なうこ
   とを特徴とするオートクレーブ成形における局部加熱制
   御方法。 ４、圧力容器内に設けた風洞を介して高圧加熱ガスを循
   環させ、繊維強化プラスチックの成形材を加圧加熱して
   接着硬化させる温度制御手段を備えたオートクレーブに
   おいて、 風洞内のガス流通路に設けた温度センサ１５ａと成形材
   の加熱流の成形材によるによる影となる部分に設けた温
   度センサ１５ｄとの検出値を温度比較調節計にて比較し
   、その比較した偏差量を制御器に伝達し、局部加熱手段
   を作動させて成形材の所望する部分を加熱し、前記偏差
   量が無くなった時点で加熱が停止するよう、時々刻々と
   変化する偏差量に応じて温度制御を行なうことを特徴と
   するオートクレーブ成形における局部加熱制御方法。 ５、圧力容器内に設けた風洞を介して高圧加熱ガスを循
   環させ、繊維強化プラスチックの成形材を加圧加熱して
   接着硬化させる温度制御手段を備えたオートクレーブに
   おいて、 予め設定しておいた成形プログラムの任意の点の温度ま
   で局部加熱手段を単独に作動させて成形材の局部加熱を
   必要とする部分１５ｂを局部的に加熱し、その部分を他
   の部分より先行して温度上昇させることを特徴とするオ
   ートクレーブ成形における局部加熱制御方法。 ６、圧力容器内に設けた風洞を介して高圧加熱ガスを循
   環させ、繊維強化プラスチックの成形材を加圧加熱して
   接着硬化させる温度制御手段を備えたオートクレーブ成
   形装置において、 圧力容器の風洞内に配置した成形材の局部加熱を必要と
   する部分及びその周辺部に温度センサを配備すると共に
   、それぞれの温度センサよりの検出値と成形材の最高温
   度設定値とを比較対比する温度比較調節計に選択入力可
   能に接続した局部温度検出手段と、 前記圧力容器内に収容した成形材の所望する部分の周辺
   部の適所に配設した局部加熱手段と、前記局部加熱手段
   を制御器を介して温度比較調節計に接続させ、該温度比
   較調節計は前記温度検出手段で選択された基準値と測定
   値とを選択して検出信号を入力でき、前記検出信号値を
   比較して、その偏差量の信号を制御器に伝達し、前記局
   部加熱手段を作動させて温度制御可能としてなる局部温
   度制御手段と、 より構成したことを特徴とするオートクレーブ成形にお
   ける局部加熱制御装置。