JP2023090030A - 成形補助装置、成形装置及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有底筒状の加熱対象をオートクレーブによって加熱する際に、前記加熱対象の内周面側において加熱気体を良好に通流させる。【解決手段】成形補助装置は、第１端開口と、第２端開口と、前記第１端開口と前記第２端開口とを連通する内部流路と、を有する筒体を備える。前記筒体は、前記加熱対象の内部空間に配置される第１筒部と、前記加熱対象の開口から前記加熱対象の外側に突出した状態で配置され、第２端開口に向けて拡大する外形を有する第２筒部と、を含む。【選択図】図５

Description

本開示は、成形補助装置、成形装置及び成形方法に関する。

特許文献１は、円筒状の成形治具と前記成形治具の外周に配置されたプリプレグとを含む加熱対象をオートクレーブ内に配置し、前記オートクレーブ内を循環する加熱気体によって複合材を成形する構成を開示している。前記加熱対象の内側空間には、拡散網が配置されている。前記拡散網は、前記成形治具の軸線方向に向けた前記加熱気体の流れを部分的に阻害することで前記成形治具の低温領域に向けて前記加熱気体を拡散させる。

特許第４８０５２３０号公報

しかし、有底筒状の加熱対象を前記オートクレーブで加熱する場合には、前記加熱対象の形状に起因して前記加熱対象の内部空間に加熱気体の滞留が生じ、前記加熱対象の内周面側において前記加熱気体を十分に通流させることが難しい。そのため、前記加熱対象を所定レートで昇温及び降温することが難しくなるとともに、前記加熱対象の均一な加熱も難しくなり得る。

そこで本開示は、有底筒状の加熱対象をオートクレーブによって加熱する際に、前記加熱対象の内周面側において加熱気体を良好に通流させることを目的とする。

本開示の一態様に係る成形補助装置は、加熱気体が流入する入口と前記加熱気体が流出する出口とを有する加熱流路を備えるオートクレーブを用い、成形対象を含み且つ開口を有する有底筒状の加熱対象を、前記加熱流路において加熱して前記成形対象を成形するための成形補助装置であって、第１端開口と、前記第１端開口とは反対側に配置された第２端開口と、前記第１端開口と前記第２端開口とを連通する内部流路と、を有する筒体を備える。前記筒体は、前記第１端開口を有し、前記加熱対象の内部空間に配置される第１筒部と、前記第２端開口を有し、前記加熱対象の前記開口から前記加熱対象の外側に突出した状態で配置され、前記第２端開口に向けて拡大する外形を有する第２筒部と、を含む。

本開示の一態様に係る成形装置は、前記成形補助装置と、加熱気体が流入する入口と前記加熱気体が流出する出口とを有する加熱流路を含むオートクレーブと、を備える。

本開示の一態様に係る成形方法は、加熱気体が流入する入口と前記加熱気体が流出する出口とを有する加熱流路を備えるオートクレーブを準備することと、成形対象を含み且つ開口を有する有底筒状の加熱対象を前記加熱流路に配置することと、第１端開口を有する第１筒部と、前記第１端開口とは反対側に配置された第２端開口を有し且つ前記第２端開口に向けて拡大する外形を有する第２筒部と、前記第１端開口と前記第２端開口とを連通する内部流路と、を含む筒体を準備することと、前記筒体の前記第１筒部が、前記加熱対象の内部空間に配置され、かつ、前記筒体の前記第２筒部が、前記加熱対象の前記開口から前記加熱対象の外側に突出した状態で配置されるように、前記筒体を前記加熱流路に配置することと、前記加熱流路における前記入口から前記出口に向けた前記加熱気体の流れを生成することと、を備える。

本開示の一態様によれば、有底筒状の加熱対象の内部空間は、筒体の内部流路と、筒体の第１筒部の外周面と加熱対象の内周面との間の環状流路と、加熱対象の底部と筒体との間の折り返し流路と、に区分けされる。そのため、加熱対象の内部空間には、内部流路と折り返し流路と環状流路とで構成される一方向流路が形成される。そして、筒体の第２筒部は第２端開口に向けて拡大した外形を有するため、加熱流路を流れる加熱気体にとって、環状流路への流入し易さと筒体の内部流路への流入し易さとの間に差が生じる。よって、内部流路と折り返し流路と環状流路とで構成される一方向流路の流れが生成され、加熱対象の内部空間に加熱気体の滞留が生じにくくなる。その結果、加熱対象の内周面側において加熱気体を良好に通流させることできる。

図１は、第１実施形態に係るオートクレーブ及び加熱対象の断面図である。 図２は、図１の加熱対象の筒部の部分断面図である。 図３は、第１実施形態に係る成形補助装置の断面図である。 図４は、図３の筒体の変形例の断面図である。 図５は、図３の成形補助装置を図１のオートクレーブの加熱流路に配置した状態を示す断面図である。 図６は、成形対象の成形手順を説明するフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る筒体等を示す断面図である。 図８は、第３実施形態に係る筒体等を示す断面図である。 図９は、第４実施形態に係る筒体等を示す断面図である。 図１０は、第５実施形態に係る筒体等を示す断面図である。 図１１は、第６実施形態に係る筒体等を示す断面図である。 図１２は、第７実施形態に係る筒体等を示す断面図である。 図１３は、第８実施形態に係る筒体等を示す断面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るオートクレーブ２及び加熱対象５の断面図である。図１に示すように、オートクレーブ２は、外殻１１と、外殻１１の内部に配置された内殻１２と、を備える。外殻１１は、筒壁部１１ａ、端壁部１１ｂ及び端壁部１１ｃを含む。筒壁部１１ａは、円筒形状を有する。端壁部１１ｂは、筒壁部１１ａの軸線方向の一端の開口を閉鎖する固定板であり、筒壁部１１ａの軸線方向の一方に向けて膨らんだドーム形状を有する。端壁部１１ｃは、筒壁部１１ａの軸線方向の他端の開口を閉鎖する可動壁であり、筒壁部１１ａの軸線方向の他方に向けて膨らんだドーム形状を有する。即ち、端壁部１１ｃを開閉することで、筒壁部１１ａの他端開口が開閉可能になっている。

内殻１２は、外殻１１との間に隙間をあけている。内殻１２は、加熱流路Ｓ及びヒータ室Ｔを有する。加熱流路Ｓは、後述するように流入する加熱気体を上流側から下流側に流す流路である。内殻１２は、筒板部１２ａ、少なくとも１つの整流板部１２ｂ及び端板部１２ｄを含む。筒板部１２ａは、円筒形状を有し、加熱流路Ｓを画定している。外殻１１の筒壁部１１ａの中心軸線と、内殻１２の筒板部１２ａの中心軸線とは一致しており、中心軸線の方向は、オートクレーブ２の軸線方向Ｘである。整流板部１２ｂは、筒板部１２ａの円筒形状のうち端壁部１１ｃに近い側の開口を閉鎖している。整流板部１２ｂは、本実施形態では互いに軸線方向Ｘに間隔をあけた２枚としているが、１枚又は３枚以上でもよい。整流板部１２ｂは、複数の整流孔が全体的に分散配置された板である。加熱流路Ｓに面する整流板部１２ｂは、加熱流路Ｓの気流の最も上流側に位置している。加熱流路Ｓに面する整流板部１２ｂの整流孔Ｈ１は、加熱流路Ｓに加熱気体を流入する加熱流路Ｓの入口Ｈ１である。整流板部１２ｂは、筒板部１２ａのうち、可動壁である端壁部１１ｃに対向する開口を閉鎖する可動板である。

端板部１２ｄは、筒板部１２ａのうち端壁部１１ｂに近い側の開口を閉鎖している。端板部１２ｄは、加熱流路Ｓを下流側から画定している。端板部１２ｄのうち端壁部１１ｂに近い側には、ヒータ室Ｔが付設されている。端板部１２ｄは、加熱流路Ｓの加熱気体をヒータ室Ｔに流出させる出口Ｈ２を有する。すなわち、端板部１２ｄは加熱流路Ｓの気流の最も下流側に位置している。ヒータ室Ｔには、ヒータ室Ｔ内の気体を加熱するヒータ１３と、その加熱された気体を循環させるファン１４が配置されている。ヒータ室Ｔには、ファン１４によって端壁部１１ｂに向けて加熱気体を噴出させる噴出口Ｔａが設けられている。

ヒータ１３で加熱されてファン１４によって端壁部１１ｂに向けて噴出させられた加熱気体は、端壁部１１ｂで反転して外殻１１の筒壁部１１ａと内殻１２の筒板部１２ａとの間の空間を通って端壁部１１ｃに向けて流れる。そして、当該加熱気体は、端壁部１１ｃで反転し、整流板部１２ｂ，１２ｃを通って整流されて加熱流路Ｓを通過してヒータ室Ｔに戻る。加熱流路Ｓでは、入口Ｈ１から出口Ｈ２に向かうように主にオートクレーブ２の軸線方向Ｘに沿って加熱気体が流れる。オートクレーブ２の軸線方向Ｘは、加熱流路Ｓの軸線方向Ｘでもある。なお、加熱流路Ｓの軸線方向Ｘに直交する方向は、加熱流路Ｓの径方向Ｙと称される。

加熱流路Ｓには、有底筒状の加熱対象５が配置される。加熱対象５は、筒部５ａ、底部５ｂ及び開口５ｃを備える。筒部５ａは、内部空間Ｗを画定する。筒部５ａは、例えば、出口Ｈ２に向かって先細った流線形状を有する。底部５ｂは、筒部５ａのうち軸線方向の一方を閉鎖する。本実施形態では、底部５ｂは、筒部５ａの先細った先端側を閉鎖する。底部５ｂは、筒部５ａの先細った先端側を完全に閉鎖してもよいし部分的に閉鎖してもよい。即ち、底部５ｂは、１つあるいは複数の開口を有していてもよい。また筒部５ａについても同様に、１つあるいは複数の開口を有していてもよい。開口５ｃは、加熱対象５の内部空間Ｗを入口Ｈ１に向けて開放する。開口５ｃは、加熱流路Ｓの入口Ｈ１側に配置され、底部５ｂは、加熱流路Ｓの出口Ｈ２側に配置されている。

加熱対象５は、成形治具６と、成形治具６に取り付けられた成形対象７と、を含む。成形治具６は、筒状治具６１、先端支持具６２及び開口支持具６３を含む。筒状治具６１は、筒状の成形対象７を支持する筒形状をした治具である。筒状治具６１は、例えば、出口Ｈ２に向かって先細った流線形状を有する。先端支持具６２は、内殻１２に設置された状態で、筒状治具６１のうち出口Ｈ２に近い側の開口を完全又は部分的に閉鎖して筒状治具６１の一端部を支持する。開口支持具６３は、内殻１２に設置された状態で、筒状治具６１のうち入口Ｈ１に近い側の開口を開放させた状態で筒状治具６１の他端部を支持する。

成形対象７は、成形治具６の筒状治具６１に配置されている。成形対象７は、例えば、飛行機の前胴（機首部）を複合材（例えば、繊維強化樹脂）として成形するためのプリプレグの積層体であるが、成形対象７の材料はこれに限定されない。オートクレーブ２では、その内部を窒素ガス雰囲気下とし、圧力を掛けながら加熱対象５を所定時間加熱することにより、成形対象７が複合材として成形される。

図２は、図１の加熱対象５の筒部５ａの部分断面図である。図２に示すように、成形治具６の筒状治具６１は、例えば、成形型６１ａ、面板６１ｂ及びカウルプレート６１ｃを有する。成形型６１ａは、本実施形態では円筒状の構造物であり、その内周面が内部空間Ｗに面する。面板６１ｂは、成形型６１ａの外周面に設置される。面板６１ｂの外周面には、成形対象７が設置される。成形対象７の外周面には、カウルプレート６１ｃが設置される。カウルプレート６１ｃの外周面は、図１に示す内殻１２の筒板部１２ａの内周面に対向する。即ち、成形型６１ａの内周面からの入熱とカウルプレート６１ｃの外周面からの入熱とによって、成形対象７が所定レートで昇温する。

図３は、第１実施形態に係る成形補助装置３の断面図である。図３に示すように、成形補助装置３は、筒体２０及び支持体２１を備える。支持体２１は、筒体２０をオートクレーブ２又は図１に示す加熱対象５に接続して筒体２０を支持するためのものである。筒体２０は、第１端開口Ｐ１、第２端開口Ｐ２及び内部流路Ｐを備える。第１端開口Ｐ１は、筒体２０の長手方向おける筒体２０の一端開口である。第２端開口Ｐ２は、筒体２０の長手方向おける筒体２０の他端開口であり、第１端開口Ｐ１とは反対側に配置されている。内部流路Ｐは、筒体２０の内周面に画定される空間であり、第１端開口Ｐ１を第２端開口Ｐ２に連通させる。筒体２０は、内部流路Ｐの中心線である軸線Ｃを有し、軸線Ｃに直交する方向は筒体２０の径方向Ｄと称される。

筒体２０は、円筒形状を有するが、筒体２０の断面形状は円以外の形状であってもよい。筒体２０は、第１端開口Ｐ１を有する第１筒部３１と、第２端開口Ｐ２を有する第２筒部３２、とを含む。本実施形態の第１筒部３１は、一定径の筒形状を有するものであるが、それに限られず、例えば加熱対象５の内周面に沿った形状を有してもよい。第１筒部３１の長さは、特に限定されず、必要に応じて設定してよい。第２筒部３２は、第２端開口Ｐ２に向けて径方向Ｄに拡大する外形を有する。第２筒部３２の外周面は、第２端開口Ｐ２に向けて径方向Ｄに拡径している。本実施形態の第２端開口Ｐ２は、第１端開口Ｐ１よりも大きい。第２筒部３２の内周面は、第２端開口Ｐ２に向けて径方向Ｄに拡径している。

第２筒部３２は、筒体２０の軸線Ｃに沿った断面視において、内部流路Ｐに向けて凹んだ凹形状を呈するように第２端開口Ｐ２に向けて連続的に拡大する漏斗形状を有する。即ち、第２筒部３２は、トランペット状に反り返った形状を有する。更に換言すれば、第２筒部３２の軸線Ｃに沿った円弧断面は、その円弧中心Ｏが筒体２０の外側に位置するように径方向Ｄの内方に凹んだ形状を有する。なお、第２筒部３２の湾曲断面形状の曲率は、一定でなくてもよい。

図４は、図３の筒体２０の変形例の断面図である。図４に示すように、筒体２０の第２筒部３２は、第１筒部３１に隣接し、内部流路Ｐに向けて凹んだ凹形状を呈する湾曲拡大部３２ａと、湾曲拡大部３２ａから第２端開口Ｐ２に向けて直線的に拡大する直線拡大部３２ｂと、を有してもよい。即ち、筒体２０の第２筒部３２は、全体的に湾曲した漏斗形状ではなく直線的に拡大した漏斗形状であってもよい。

図５は、図３の成形補助装置３を図１のオートクレーブ２の加熱流路Ｓに配置した状態を示す断面図である。図５に示すように、筒体２０は、第１筒部３１が加熱対象５の内部空間Ｗに挿入されるように配置されている。筒体２０は、加熱対象５から離間している。筒体２０は、その軸線Ｃが加熱流路Ｓの軸線方向Ｘに沿って延びるように配置されている。即ち、筒体２０は、その径方向Ｄが加熱流路Ｓの径方向Ｙに向くように配置されている。

具体的には、第１筒部３１は、第１端開口Ｐ１が加熱対象５の底部５ｂに対向して加熱流路Ｓの軸線方向Ｘの一方に向いた状態で配置される。筒体２０の第２筒部３２は、加熱対象５の開口５ｃから加熱対象５の外側に突出した状態で配置される。加熱対象５の開口５ｃは、加熱対象５と筒体２０との間に画定される環状開口５ｃａを含む。軸線方向Ｘの入口Ｈ１側から見て、環状開口５ｃａは、筒体２０の第２筒部３２によって覆われる。筒体２０の第２筒部３２の最大径部分は、加熱対象５の入口Ｈ１側の端部の径よりも大径とし得る。

支持体２１は、第２筒部３２に固定され、第２筒部３２をオートクレーブ２に接続することで筒体２０を支持している。筒体２０は、支持体２１によって片持ち支持されている。支持体２１の代わりに又は支持体２１に加え、成形補助装置３は、第１筒部３１に固定される支持体を備えてもよい。即ち、第１筒部３１に固定される支持体が、オートクレーブ２又は成形治具６に接続されて筒体２０の第１筒部３１を支持してもよい。後述の通り、一方向流路の気流を妨げないのであれば、支持体２１は、筒体２０をオートクレーブ２に接続してもよいし、加熱対象５に接続してもよい。また、支持体２１は、筒体２０をオートクレーブ２あるいは加熱対象５に対して固定できればよく、構造は特に限定されない。前述したオートクレーブ２と成形補助装置３とは、成形装置１を構成している。

図６は、製造者による成形対象７の成形手順を説明するフローチャートである。なお、製造者は、ロボット等の自動作業装置及び作業員の一方又は両方を含む概念とする。以下、図５等を参照しながら図６の流れに沿って手順を説明する。先ず、製造者は、オートクレーブ２、加熱対象５及び成形補助装置３を準備する（ステップＳ１）。次いで、製造者は、オートクレーブ２の端壁部１１ｃ及び整流板部１２ｂが開いた状態で、有底筒状の加熱対象５の開口５ｃが入口Ｈ１に向くように加熱対象５をオートクレーブ２の加熱流路Ｓに配置する（ステップＳ２）。

次いで、製造者は、成形補助装置３をオートクレーブ２の加熱流路Ｓに配置する（ステップＳ３）。その際、製造者は、筒体２０の第１筒部３１を加熱対象５の内部空間Ｗに挿入し、筒体２０の第２筒部３２を加熱対象５の外側に開口５ｃから突出させ、筒体２０を支持体２１に支持させる。これにより、筒体２０の第１端開口Ｐ１が加熱対象５の底部５ｂに対向し、筒体２０の第２端開口Ｐ２が入口Ｈ１に対向する。

製造者は、端壁部１１ｃ及び整流板部１２ｂを閉じてオートクレーブ２を始動する（ステップＳ４）。即ち、ヒータ１３及びファン１４が予め決められた設定に基づいて動作する。それにより、オートクレーブ２内に加熱気体の循環が生成され、加熱流路Ｓにおいて加熱気体が入口Ｈ１から出口Ｈ２に向かう流れが生じる。

具体的には、有底筒状の加熱対象５の内部空間Ｗは、筒体２０の内部流路Ｐと、第１筒部３１の外周面と加熱対象５の内周面との間の環状流路Ｒと、加熱対象５の底部５ｂと第１筒部３１との間の折り返し流路Ｑと、に区分けされる。そのため、図５の二点鎖線矢印に示されるように、加熱対象５の内部空間Ｗには、内部流路Ｐと折り返し流路Ｑと環状流路Ｒとで構成される一方向流路が形成される。筒体２０の第２筒部３２は第２端開口Ｐに向けて拡大した外形を有するため、加熱流路Ｓを流れる加熱気体にとっては、環状流路Ｑへの流入し易さと筒体２０の内部流路Ｐへの流入し易さとの間に差が生じる。

本実施形態では、軸線方向Ｘの入口Ｈ１側から見て、環状流路Ｒは、第２筒部３２によって隠される。よって、入口Ｈ１から加熱流路Ｓに流入した加熱気体は、環状開口５ｃａに直接的に流入するよりも筒体２０の第２端開口Ｐ２から内部流路Ｐに流入しやすくなる。その結果、内部流路Ｐ、折り返し流路Ｑ及び環状流路Ｒの順に加熱空気が流れる一方向流れが生成され、加熱対象５の内部空間Ｗに加熱気体の滞留が生じにくくなる。環状流路Ｒから環状開口５ｃａを介して流出した加熱気体は、第２筒部３２の湾曲した外周面に案内されて反転し、加熱対象５の外側を軸線方向Ｘに沿って流れて出口Ｈ２から流出する。

オートクレーブ２は、所定の終了条件が成立するまで（ステップＳ５：Ｎ）、動作し続ける。所定の終了条件とは、例えば所定時間の経過でもよいし、あらかじめ定められたレートと保持時間による昇温・一定温度保持・降温の各工程の完了でもよい。終了条件が成立すると（ステップＳ５：Ｙ）、オートクレーブ２は動作を停止する（ステップＳ６）。

以上に説明した構成によれば、成形補助装置３の使用によって、内部流路Ｐと折り返し流路Ｑと環状流路Ｒとで構成される一方向流路の流れが生成され、加熱対象５の内部空間Ｗに加熱気体の滞留が生じにくくなる。よって、加熱対象５の内周面側において加熱気体を良好に通流させることできる。その結果、加熱対象５を所定レートで昇温及び降温することができ、かつ、加熱対象５を均一に加熱することができる。

筒体２０において第２端開口Ｐ２が第１端開口Ｐ１よりも大きいため、第２端開口Ｐ２を介してオートクレーブ２の加熱流路Ｓと筒体２０の内部流路Ｐとの間を移動する加熱気体の流れを円滑にすることができる。

第２筒部３２の外形は、内部流路Ｐに向けた凹形状を呈するように第２端開口Ｐ２に向けて拡大した湾曲断面形状を有し、具体的には、トランペット状に反り返った形状を有するため、第１筒部３１の外周面側の環状流路Ｒと、加熱対象５の外周面側の流路との間を移動する加熱気体の流れを円滑にすることができる。

筒体２０は、支持体２１によってオートクレーブ２又は加熱対象５に接続されるため、加熱対象５の内部空間Ｗに配置された筒体２０が加熱対象５から離間した状態を容易に維持できる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る筒体１２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図７に示すように、筒体１２０の第１筒部１３１は、その外周面に１以上の突起１３１ａを有する。本実施形態では、第１筒部１３１の外周面において、複数の突起１３１ａが、第１筒部１３１の軸線Ｃに沿って並んでいる。突起１３１ａは、周方向に連続的に延びた環状突起を含む。

具体的には、第１筒部１３１の外形は、蛇腹形状を有する。これによれば、第１筒部１３１の外周面に沿って流れる加熱気体が突起１３１ａによって部分的に径方向Ｄに拡散し、加熱対象５の内周面の昇温を促進できる。なお、突起は、一定径の第１筒部の外周面から外方に突出したフィンでもよい。ここで、フィンは、板材でよく、また板材には開口があってもよい。また、金属製の網や柵を載置することでフィンとしてもよい。第１筒部の外周面において複数の突起が周方向に不連続に配置されてもよい。また、図７に示すように、第１筒部１３１の外周面及び内周面は蛇腹形状としているが、第１筒部の板厚を変更して、第１筒部の内周面は一様な直径を持つ筒形状としてもよい。他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る筒体２２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、筒体２２０の第１筒部２３１は、その径方向Ｄに開口した複数の孔２３１ａを有する。本実施形態では、第１筒部２３１の外周面において、複数の孔２３１ａは、第１筒部２３１の周方向に並んで配列されるとともに、第１筒部２３１の軸線Ｃに沿って並んで配列されている。これによれば、第２端開口Ｐ２から内部流路Ｐに流入した加熱気体の一部が、折り返し流路Ｑをバイパスして複数の孔２３１ａから環状流路Ｒに径方向Ｄの外方に流れ、加熱対象５の内周面の昇温を促進できる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る筒体３２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図９に示すように、筒体３２０は、第１端開口Ｐ１が軸線方向Ｘに対して角度をもった方向に向けられる第１筒部３３１と、第２端開口Ｐ２が入口Ｈ１に対向する第２筒部３３２と、を備える。本実施形態では、第１筒部３３１の軸線Ｃが軸線方向Ｘに対して傾斜している。例えば、第１筒部３３１は、第１端開口Ｐ１が加熱対象の筒部５ａに対向するように配置されている。これによれば、筒体３２０の第１端開口Ｐ１から流出する加熱気体が、加熱対象５の内周面の特定の箇所を重点的に昇温させることができる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態に係る筒体４２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、筒体４２０の第１筒部４３１は、第１端開口Ｐ１側の端部において、第１端開口Ｐ１に向かって拡大するフレア部４３１ａを有する。フレア部４３１ａは、例えば、トランペット状に反り返った形状を有する。これによれば、筒体４２０の第１端開口Ｐ１から流出した加熱気体が第１筒部４３１の径方向Ｄの外方に拡がりやすく、加熱気体の流れを促進できる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第６実施形態）
図１１は、第６実施形態に係る筒体５２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、有底筒状の加熱対象５０５は、加熱流路Ｓの軸線方向Ｘに交差する方向（例えば、径方向Ｙ）に開口５０５ｃが向く状態で配置されている。即ち、加熱対象５０５は、その筒部５０５ａの軸線が加熱流路Ｓの径方向Ｙに向く状態で配置されている。筒体５２０は、加熱対象５０５に開口５０５ｃから挿入される第１筒部５３１と、加熱対象５０５の外側に開口５０５ｃから突出して第２端開口Ｐ２が入口Ｈ１に対向する第２筒部５３２と、を備える。

第１筒部５３１は、例えば、Ｌ字状に湾曲して延びている。第１筒部５３１の第１端開口Ｐ１は、加熱対象５０５の底部５０５ｂに対向している。第１端開口Ｐ１の向きと第２端開口Ｐ２の向きとは、例えば互いに９０°異なっている。これによれば、加熱流路Ｓの軸線方向Ｘに交差する方向に開口５０５ｃが向く状態で加熱対象５０５が配置されても、加熱対象５０５の内周面側において加熱気体を良好に通流させることできる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第７実施形態）
図１２は、第７実施形態に係る筒体６２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、有底筒状の加熱対象６０５は、中空球体の一部をなす形状を有する。加熱対象６０５は、その内部空間Ｗを開放する開口６０５ｃを有する。加熱対象６０５のうち開口６０５ｃの反対側の部分が底部６０５ｂであり、加熱対象６０５のうち底部６０５ｂと開口６０５ｃとの間の部分が筒部６０５ａである。筒体６２０の径方向Ｄから見た筒部６０５ａの断面は円弧形状を有し、底部６０５ｂの断面も円弧形状を有する。

筒体６２０は、加熱対象６０５に開口６０５ｃから挿入される第１筒部６３１と、加熱対象６０５の外側に開口６０５ｃから突出して第２端開口Ｐ２が入口Ｈ１に対向する第２筒部６３２と、を備える。第２筒部６３２は、第２端開口Ｐ２に向けて拡大する外形を有する一方、第１筒部６３１は、加熱対象６０５の内面に沿う形状を有する。具体的には、図１２に示すように、例えば加熱対象６０５の内面が球形状であるのに対応して、第１筒部６３１は、球面の一部をなす形状を有する。これによれば、加熱対象６０５が中空球体の一部をなす形状であっても、気流の進行方向に沿った断面形状が滑らかに変化する環状流路Ｒを得ることができるため、加熱対象６０５の内周面側において加熱気体を良好に通流させることできる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第８実施形態）
図１３は、第８実施形態に係る筒体２０等を示す断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、本実施形態の加熱対象５及び筒体２０は、第１実施形態のものと同じものであるが、第１実施形態のものとは軸線方向Ｘにおいて反対向きに配置される。

具体的には、加熱対象５は、底部５ｂが加熱流路Ｓの入口Ｈ１側に位置して且つ開口５ｃが加熱流路Ｓの出口Ｈ２側に位置するように配置されている。筒部５ａは、入口Ｈ１に向かって先細った流線形状を有する。開口５ｃは、加熱対象５の内部空間Ｗを出口Ｈ２に向けて開放する。

筒体２０の第１筒部３１は、加熱対象５の内部空間Ｗに挿入されている。筒体２０の第２筒部３２は、開口５ｃから加熱対象５の外側に突出している。即ち、本実施形態における加熱対象５と筒体２０との間の相対位置関係は、第１実施形態における加熱対象５と筒体２０との間の相対位置関係と同じである。加熱対象５の開口５ｃは、加熱対象５と筒体２０との間に画定される環状開口５ｃａを含む。軸線方向Ｘの出口Ｈ２側から見て、環状開口５ｃａは、筒体２０の第２筒部３２によって覆われる。筒体２０の第２筒部３２の最大径部分は、加熱対象５の出口Ｈ２側の端部よりも大径であると好ましい。

入口Ｈ１から加熱流路Ｓに流入した加熱気体は、加熱対象５の外側を軸線方向Ｘに沿って流れ、筒体２０の第２筒部３２の外周面に案内されて環状流路Ｒに流入する。その結果、環状流路Ｒ、折り返し流路Ｑ及び内部流路Ｐの順に加熱空気が流れる一方向流れが生成され、筒体２０の内部流路Ｐから第２端開口Ｐ２を介して流出した加熱気体は出口Ｈ２から流出する。よって、加熱対象５の内部空間Ｗに加熱気体の滞留が生じにくくなり、加熱対象５の内周面側において加熱気体を良好に通流させることできる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよく、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。

１ 成形装置
２ オートクレーブ
３ 成形補助装置
５，５０５，６０５ 加熱対象
５ｃ，５０５ｃ，６０５ｃ 開口
６ 成形治具
７ 成形対象
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 筒体
２１ 支持体
３１，１３１，２３１，３３１，４３１，５３１，６３１ 第１筒部
３２，３３２，５３２，６３２ 第２筒部
１３１ａ 突起
２３１ａ 孔
Ｃ 軸線
Ｈ１ 入口
Ｈ２ 出口
Ｐ 内部流路
Ｐ１ 第１端開口
Ｐ２ 第２端開口
Ｑ 折り返し流路
Ｒ 環状流路
Ｓ 加熱流路
Ｗ 内部空間
Ｘ 軸線方向

Claims (11)

1. 加熱気体が流入する入口と前記加熱気体が流出する出口とを有する加熱流路を備えるオートクレーブを用い、成形対象を含み且つ開口を有する有底筒状の加熱対象を、前記加熱流路において加熱して前記成形対象を成形するための成形補助装置であって、
   第１端開口と、前記第１端開口とは反対側に配置された第２端開口と、前記第１端開口と前記第２端開口とを連通する内部流路と、を有する筒体を備え、
   前記筒体は、
   前記第１端開口を有し、前記加熱対象の内部空間に配置される第１筒部と、
   前記第２端開口を有し、前記加熱対象の前記開口から前記加熱対象の外側に突出した状態で配置され、前記第２端開口に向けて拡大する外形を有する第２筒部と、を含む、成形補助装置。
2. 前記第２端開口は、前記第１端開口よりも大きい、請求項１に記載の複合材の成形補助装置。
3. 前記第２筒部の軸線に沿った断面視において、前記第２筒部の前記外形は、前記第２端開口に向けて拡大する漏斗形状を有する、請求項１又は２に記載の複合材の成形補助装置。
4. 前記第１筒部の外周面は、突起を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複合材の成形補助装置。
5. 前記第１筒部は、その径方向に開口した少なくとも１つの孔を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材の成形補助装置。
6. 前記筒体を前記オートクレーブ又は前記加熱対象に接続して支持する支持体を更に備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の複合材の成形補助装置。
7. 前記加熱対象は、筒部と、前記筒部の軸線方向の一方を閉鎖する底部と、前記筒部の前記軸線方向の他方にある開口と、を含み、
   前記筒体は、前記第１筒部の前記第１端開口が前記加熱対象の前記底部に対向するように配置される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合材の成形補助装置。
8. 前記加熱対象は、筒部と、前記筒部の軸線方向の一方を閉鎖する底部と、前記筒部の前記軸線方向の他方にある開口と、を含み、
   前記筒体は、前記第１筒部の前記第１端開口が前記加熱対象の前記筒部に対向するように配置される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の複合材の成形補助装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の前記成形補助装置と、
   加熱気体が流入する入口と前記加熱気体が流出する出口とを有する加熱流路を含むオートクレーブと、を備える、成形装置。
10. 加熱気体が流入する入口と前記加熱気体が流出する出口とを有する加熱流路を備えるオートクレーブを準備することと、
    成形対象を含み且つ開口を有する有底筒状の加熱対象を前記加熱流路に配置することと、
    第１端開口を有する第１筒部と、前記第１端開口とは反対側に配置された第２端開口を有し且つ前記第２端開口に向けて拡大する外形を有する第２筒部と、前記第１端開口と前記第２端開口とを連通する内部流路と、を含む筒体を準備することと、
    前記筒体の前記第１筒部が、前記加熱対象の内部空間に配置され、かつ、前記筒体の前記第２筒部が、前記加熱対象の前記開口から前記加熱対象の外側に突出した状態で配置されるように、前記筒体を前記加熱流路に配置することと、
    前記加熱流路における前記入口から前記出口に向けた前記加熱気体の流れを生成することと、を備える、成形方法。
11. 前記筒体を配置することは、前記第２端開口が前記加熱流路の前記入口に向くように前記筒体を配置することを含む、請求項１０に記載の成形方法。

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