JPH0661450B2 - オートクレーブにおけるファン駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機、産業機器等の部品として用いられる
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の積層構造体並びに電
子機器部品として用いる多層プリント配線板等の成形材
をオートクレーブにて加熱加圧して成形するに際し、加
熱高圧ガスを容器内に循環させるファンの駆動装置に関
するものである。

従来の技術 従来、ＦＲＰやプリント配線板などの成形材をオートク
レーブにて加熱加圧して成形する技術として、例えば、
特開昭５８−６２０１８号公報、特開昭６０−２５８９
９６号公報、特開昭６１−４３５４３号公報、特開昭６
１−４３５６５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４図、第５図に示すように、成形材
１を収容可能に設けると共にガスを循環させる風洞を備
えた圧力容器Ａと、該圧力容器内に高圧ガスを供給して
成形材１を加圧する第一加圧手段Ｂと、前記容器内に供
給された高圧ガスを圧力容器内部後方に設置した熱交換
器５を介して加熱、冷却する加熱冷却手段Ｃと、前記加
熱冷却手段により加熱または冷却されたガスを、圧力容
器Ａの外部モータ５０によるモータ軸または中間軸より
メカニカル・シール、グランド・シールなどの密封装置
５１を介して突出させた軸先端部の送風ファン３８によ
り送風し風洞７を介して循環できるよう設けたファン駆
動手段Ｉと、成形材１を密封した真空バッグ１２内を減
圧して高真空にする減圧手段Ｄとより構成している。

そして、第６図に示すように、成形材１を定盤１１の治
具９上に載置し、ブリーザクロス５３にて覆い、更に、
真空バッグ１２にて被覆しシーラント５４（シリコン封
じ剤）にて密封して、第４図、第５図に示すように、圧
力容器Ａ内に搬入し、前記真空バッグ１２内を外部の減
圧手段Ｄに接続し圧力容器Ａ内を密閉した後、前記真空
バッグ１２内を減圧し、次いで、圧力容器Ａ内に高圧ガ
ス（不活性ガス）を供給して成形材１を加圧すると共に
該ガスを加熱し、前記ファン３８により二重の風洞７の
外洞を通り扉２の内壁にて反転し内洞を介して加熱高圧
ガスを循環させて成形材１を加熱加圧し接着硬化せしめ
成形するようにしたものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これらの技術には、下記のような問題点
がある。

圧力容器は成形材を加熱高圧ガスで接着硬化させるため
高圧ガスお密封保持する必要があるが、従来のファン駆
動手段Ｉを駆動モータ５０は、第４図に示すように、圧
力容器Ａの外部にあって駆動軸５２（モータ軸、中間
軸）が密封装置５１を介しており、軸の回転によりメカ
ニカル・シールやグランド・シールが摩耗して時間の経
過につれて圧力容器Ａ内の高圧ガスが僅かずつ洩れてく
る。そして、次第にその洩れ量が大きくなりガス圧力が
低下し、成形性に悪影響を及ぼす。

そこで、定期的にメカニカル・シールやグランド・シー
ルを調整補修して極力気密性を保持するようにしている
が、その補修の際の時間的ロスと工数が大変で生産性を
阻害している。

本発明は前述の問題点を解決することを目的として開発
したものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、第１図ないし第６図に示すように、成形材１
を収容可能に設けると共にガスを循環させる風洞７を備
えた圧力容器Ａと、前記圧力容器内に高圧ガスを供給し
て成形材を加圧する第一加圧手段Ｂと、前記圧力容器内
に供給された高圧ガスを加熱、冷却する加熱冷却手段Ｃ
とを備えたオートクレーブにおいて、前記圧力容器Ａの
後部にモータ軸が挿通可能な貫通孔３３を設け、該圧力
容器後部の外部位置には外部よりモータ軸３２を前記貫
通孔３３に挿入し該軸先端部に送風ファン３８を固着せ
しめたモータ３０を水平支持すると共に該モータを小型
容器３１にて密閉せしめたファン駆動手段を設け、前記
ファン駆動手段Ｅには小型容器３１内周部に沿って多数
の冷却パイプ３９を水が循環可能に設けると共にその供
給を制御するモータ冷却手段を配設し、前記ファン駆動
手段Ｅには前記圧力容器Ａに供給する同一の高圧ガスを
小型容器３１に供給する第二加圧手段Ｇを設けたもので
ある。

また、成形材１を収容可能に設けると共にガスを循環さ
せる風洞７を備えた圧力容器Ａと、前記圧力容器Ａ内に
供給された高圧ガスを加熱、冷却する加熱冷却手段Ｃと
を備えたオートクレーブにおいて、前記圧力容器Ａの後
部にモータ軸が挿通可能で且つ通気兼用の貫通孔３３を
設け、該圧力容器後部の外部位置には外部よりモータ軸
３２を前記貫通孔３３に挿入し該軸先端部に送風ファン
３８を固着せしめたモータ３０を水平支持すると共に該
モータを小型容器３１にて密閉せしめたファン駆動手段
Ｅを設け、前記ファン駆動手段Ｅには小型容器３１内周
部に沿って多数の冷却パイプ３９を水が循環可能に設け
ると共にその供給を制御するモータ冷却手段Ａを配設
し、前記ファン駆動手段Ｅには高圧ガスを小型容器に供
給する加圧手段Ｈを設けたものである。

そして、このように構成することにより、成形材１を圧
力容器Ａ内に収容し密閉した後、高圧ガスを圧力容器Ａ
と小型容器３１とに供給するか、または、小型容器３１
に供給し貫通孔３３を介して圧力容器Ａへと供給した
後、該高圧ガスを加熱すると共にモータ３０を駆動して
送風ファン３８を回転させ圧力容器Ａ内の加熱高圧ガス
を風洞７を介して循環させて成形材１を加圧加熱する。
一方、小型容器３１に供給され加熱された高圧ガスと同
圧にして、加熱ガスが小型容器３１内に侵入しないよう
保持すると共に温度センサ４２の検出信号によりモータ
冷却手段Ｆを作動させ冷却パイプ３９に冷却水を供給し
てモータ３０を冷却し、該モータが許容温度以下に成る
よう制御して小型容器内の密封を保持すると共にモータ
の焼損を防止する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実施例を説明する。

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、成形材１を収容し密閉する扉２とガスを循環させ
る二重の風洞７とを備えた圧力容器Ａと、前記圧力容器
Ａ内に高圧ガスを供給して成形材１を加圧する第一加圧
手段Ｂまたは加圧手段Ｈと、前記圧力容器内に供給され
た高圧ガスを圧力容器内部後方に設置した熱交換器５を
介して加熱、（または電気ヒータにて加熱）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１
２内を減圧して高真空にする減圧手段Ｄと、前記加熱冷
却手段により加熱または冷却されたガスを圧力容器内に
送風するファン駆動装置とより構成したものである。

次に、各手段及び装置についてその詳細を説明する。

圧力容器Ａは、第４図、第５図に示すように、定盤１１
（プラテンともいう）上に真空バッグ１２にて密封され
た成形材１を載置する台車３をレール４へと搬入、搬出
可能で且つ扉２にて密閉できるよう設け、更に、熱交換
器５の手前位置で且つ圧力容器Ａの内周部に沿って円筒
状の薄板風洞板６にて二重の風洞７を形成せしめ、圧力
容器Ａの後部位置には、後述する本発明のファン駆動装
置を配設したものである。なお、圧力容器の容器内部に
は断熱材８を全内周面に施こしている。

定盤１１は、第６図に示すように、その表面を平滑に形
成せしめ、更に、該定盤の略中央部には真空路１４を設
けたもので、該真空路は真空バッグ１２にて密封された
積層成形材内の空気を、第５図、第６図に示すように、
真空継手１３ｂ、１３ａを介して外部の減圧手段Ｄに連
通、遮断できるように設けたものである。また、航空機
構造体や大型部品などの場合は、図示していないが、定
盤上に通気性のあるブリーザクロスにて成形材１を覆
い、その上に真空バッグを被せ、該真空バッグの適所よ
り真空引き可能に設けている。

第一加圧手段Ｂは、第１図、第４図に示すように、一般
には、圧力容器Ａ内に２０kg／cm²以下の高圧チッソガ
ス、高圧炭素ガス、高圧空気などの高圧ガスを高圧ガス
供給装置１５により自動弁１６を介して供給できるよう
設けたもので、前記ガスは熱交換器５を介して加熱また
は冷却される。そして、自動弁１７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１８を設けている。

加熱冷却手段Ｃは、第４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２０上の熱交換器５に高圧
蒸気や冷却水を供給して圧力容器内のガスを加熱または
冷却するようにしたもので、高圧蒸気を供給する自動弁
２１と冷却水を供給する自動弁２２とを圧力容器Ａを貫
通し熱交換器５に連通し、該熱交換器の下方より圧力容
器Ａの下部を連通し自動弁２３を介して蒸気のドレンや
冷却水が排出できるよう設けたものである。

なお、加熱冷却手段の他の例として、圧力容器Ａの外部
で加熱および冷却する手段を設け、その加熱および冷却
されたガスを圧力容器Ａ内に供給するようにしてもよ
い。また、加熱手段として高圧蒸気の代りに、第３図に
示すように、電気ビータ１０を用いてもよい。但し、こ
の場合、熱交換器５は冷却専用として用いる。

減圧手段Ｄは、第４図、第５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２４から自動弁２５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５図、第６図に示すよ
うに、真空継手１３ａを設け、該真空継手は真空バッグ
１２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１３ｂと着脱可能に設けている。そし
て、真空ポンプ２４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１２内部を減圧し高真空にすること
ができる。

ファン駆動装置は、第１図ないし第３図に示すように、
圧力容器Ａの後部にモータ３０を内蔵した小型容器３１
（小型圧力容器）を密封可能に設けたファン駆動手段Ｅ
と、前記小型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Ｆと、前記小型容器内に高圧ガス
供給する第二加圧手段Ｇまたは加圧手段Ｈとより構成し
たものである。

ファン駆動装置Ｅは、第１図、第３図に示すように、圧
力容器Ａの後部にモータ軸３２が挿通できる貫通孔３３
を設け、該圧力容器後部の外部にはモータ台３４を水平
状態にして固着支持し、更に、その外部には円筒状のフ
ランジ３５を前記圧力容器後部位置に固着せしめてい
る。一方、前記モータ台３４にはモータ軸３２（出力
軸）を長くせしめたモータ３０を、該モータ軸が前記貫
通孔３３に挿入するようにして取付け、該モータ軸の圧
力容器Ａの外部位置にはガス撹拌用の小型ファン３６
を、圧力容器Ａ内部位置には送風ファン３８を取付けて
いる。また、前記フランジ３５にはモータ用のキャップ
３７（蓋）取付け、フランジ３５と一体化して高圧ガス
に耐えられる小型容器３１を形成して、モータ３０を圧
力容器Ａと小型容器３１とで密封できるよう構成したも
のである。

モータ冷却手段Ｆは、前記モータ３０の外周部で且つ小
型容器３１の内周部に沿って多数の冷却パイプ３９を水
が循環できるよう配設し、その一端部は小型容器３１の
外部より自動弁４０を介して冷却水が供給され、他の一
端部は加熱された水を自動弁４１を介して排出、また
は、図示していないが、チラーなどにて冷却し水の再利
用できるよう配管されている。更に、前記小型容器３１
の適宜な位置には温度センサ４２を取付け、該温度セン
サは小型容器内のガス温度がモータ３０の許容温度を超
えないようにその温度を検知し、その検知信号を自動弁
４０に伝達して冷却パイプ３９に冷却水を供給して小型
容器３１内のガスを冷却し、モータ３０の自己発熱を取
り去るよう構成したものである。

そして、冷却されたガスは小型ファン３６の回転により
撹拌されてモータ３０をより効果的に冷却することがで
きる。

なお、冷却パイプ３９の形状は角形でもよく、また、そ
の配設方法も小型容器の内周部で且つモータの外周部に
あればよく、要は、小型容器内のガスが冷却できる位置
に配設されていればよく、本発明の実施例に限定されな
い。

第二加圧手段Ｇは、第１図に示すように、本体圧力容器
Ａに供給する高圧ガス高圧ガス供給装置１５の配管から
第一加圧手段Ｂと並列して分岐させ、小型容器３１に自
動弁４３を介して供給できるようにして、小型容器３１
内と圧力容器Ａ内の圧力が同圧になるよう設けたもので
ある。これは、圧力容器Ａ内の加熱高圧ガスと小型容器
３１内の高圧ガスとを同圧にすると、モータ軸３２が挿
通されている貫通孔３３の隙間が小さいため、両容器間
のガスの移動は行なわれない。従って、小型容器３１内
の高圧ガスは圧力容器Ａの加熱高圧ガスに余り影響を受
けることなく、即ち、余り加熱されることなく、大気中
の雰囲気温度に近い状態を保持すると共に前記冷却水に
よる冷却効果と併せてモータ３０の加熱を防止すること
ができる。

加圧手段Ｈは、第３図に示すように、高圧ガス供給装置
１５の配管から自動弁４４を介して単独供給できるよう
にして、小型容器３１内と圧力容器Ａ内の圧力が同圧に
なるよう設けたもので、この場合、圧力容器Ａへ供給す
る第一加圧手段Ｂは不要である。そして、圧力容器Ａへ
の高圧ガスの供給は、この加圧手段Ｈにより先ず小型容
器３１内へ供給され、次いで、第３図の鎖線の矢印で示
すように、高圧ガスはモータ軸３２と貫通孔３３との隙
間部を通じて圧力容器Ａ内へと供給できるよう構成した
ものである。そして、このようにすることにより、加圧
手段が簡素化され、しかも、小型容器３１には冷却ガス
が通過するため、両容器が同圧になるまでは小型容器３
１内のガスは冷却され、同圧後においてもモータ軸３２
と貫通孔３３との隙間が小さいため、両容器間のガスの
移動は行なわれない。従って、前記第二加圧手段の場合
と同じく、小型容器３１内の高圧ガスは余り加熱される
ことなく、大気中の雰囲気温度に近い状態を保持すると
共に前記冷却水による冷却効果と併せてモータの加熱を
防止することができる。

この場合、圧力容器Ａ内で加熱された高圧ガスの減圧
は、第３図に示す圧力容器Ａ内より自動弁１７を介して
排気される。

このようにして、小型容器３１内のガスは冷却されてモ
ータ３０を保護すると共に高圧ガスは圧力容器Ａと小型
容器３１とで完全に密封され気密性を保持することがで
きる。

そして、圧力容器Ａ内に取付けた送風ファン３８を回転
させることにより、加熱または冷却ガスは、第１図、第
３図、第４図に示す二重の風洞７の外洞を通り抜け、扉
２の内壁にて反転して内洞を通り成形材１との間を矢印
に示すようにＵターンして循環できるようにしたもので
ある。

次に、その作用を説明する。

最初は、第６図に示すように、定盤１１上に治具９（金
型）を載置し、更に、該治具に沿わせて成形材を積層
し、その上に離型フイルム、ブリーザクロス５３などを
被せ、真空バッグ１２にて被覆しシーラント５４にて完
全密封する。

次いで、成形材１を載置した定盤１１を台車３上に載
せ、第４図、第５図に示すように、圧力容器Ａ内に搬入
する。

そして、真空継手１３ｂを圧力容器内配管部の真空継手
１３ａに接続して扉２を閉じ圧力容器Ａを密閉する。

次いで、第４図に示す真空ポンプ２４と自動弁２５を作
動させて真空バッグ１２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１３ｂ〜１３ａを通じて外部へ排出す
る。

次いで、第１図に示す第一加圧手段Ｂの自動弁１６と第
二加圧手段Ｇの自動弁４３を作動させて圧力容器Ａ内お
よび小型容器３１内に高圧ガスを供給し真空バッグ１２
を介して成形材１を加圧すると共に加熱冷却手段Ｃの自
動弁２１を作動させて熱交換器５に高圧蒸気を付与し圧
力容器Ａ内の高圧ガスを加熱する。そして、ファン駆動
手段Ｅのモータ３０を作動させて送風ファン３８を回転
させ、加熱されたガスを圧力容器Ａ内の二重の風洞７の
外洞を通り扉２の内壁で反転させ内洞へと循環させる。
そして、成形材１は真空バッグ１２を介して加熱され
る。この時、小型容器３１内と圧力容器Ａ内の圧力を同
圧にしているため、両容器間のガスの移動はほとんど行
なわれない。従って、小型容器３１へのガスの侵入が余
りないため、モータ３０を雰囲気から加熱することは少
ないが、モータ３０の自己発熱によりガスは加熱されそ
の加熱がモータの許容温度を超えるような場合、モータ
冷却手段Ａの温度センサ４２がその温度を検知し、その
検知信号を自動弁４０に伝達して作動させ、冷却パイプ
３９に冷却水を供給して小型容器３１内のガスを冷却し
する。そして、冷却されたガスは小型ファン３６の回転
により撹拌されてモータ３０を許容温度以下になるよう
制御する。

そして、成形材１の加熱が進行するが、成形材１への熱
伝達は全面より均一に行なわれ、温度上昇につれて一様
な溶融状態となり、成形材の形状が複雑であったとして
も、所定の静水圧の特性により全面より均一に加圧加熱
される。

続いて、成形材１の温度を更に上昇させ、規定温度に至
りてしばらくその温度を維持し、成形材を接着硬化させ
る。

次に、第４図に示す自動弁２１を逆作動させて高圧蒸気
の供給を止め加熱を停止し、続いて、自動弁２２を作動
させて熱交換器５に冷却水を供給し圧力容器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、第
４図に示すように、送風ファン３８により送風され二重
の風洞７を介して圧力容器Ａ内を循環し成形材１を冷却
する。

次に、自動弁２５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２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 本発明は、以上のように構成しているから、成形材を収
容する圧力容器とフアン駆動手段を密閉する小型容器と
が一体的に構成して完全密封され高圧ガスの洩れを全く
無くすることができるため、従来のメカニカル・シール
やグランド・シールなどの密封装置が不要となり、従っ
て、メカニカル・シールやグランド・シールなどを補修
する時間的ロスや工数が無くなり生産性向上が期待でき
る。

更に、ガスを供給する加圧手段を単独に用いているた
め、ファン駆動用モータの冷却を促進すると共に加圧手
段が簡素化され経済的である。

【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
面断面図。第３図は本発明の他の実施例の一部破断した
概略側面図。第４図は従来の装置でその一部を破断した
概略側面図。第５図は第４図の扉を開けた状態を示す概
略正面図。第６図は成形材を真空バッグにて定盤上に密
封した状態を示す概略正面断面図。 これらの図面において Ａ：圧力容器，Ｂ：第一加圧手段，Ｃ：加熱冷却手段，
Ｄ：減圧手段，Ｅ：ファン駆動手段，Ｆ：モータ冷却手
段，Ｇ：第二加圧手段，Ｈ：加圧手段，Ｉ：従来のファ
ン駆動手段，１：成形材，２：扉，３：台車，４：レー
ル，５：熱交換器，６：風洞板，７：二重の風洞，８：
断熱材，９：治具，１０：電気ヒータ，１１：定盤，１
２：真空バッグ，１３ａ，１３ｂ：真空継手，１４：真
空路，１５：高圧ガス供給装置，１６，１７：自動弁，
１８：安全弁，２０：第二台車，２１，２２，２３：自
動弁，２４：真空ポンプ，２５：自動弁，３０：モー
タ，３１：小型容器，３２：モータ軸，３３：貫通孔，
３４：モータ台，３５：フランジ，３６：小型ファン，
３７：キャップ，３８：送風ファン，３９：冷却パイ
プ，４０，４１，４２，４３，４４：自動弁，５０：外
部モータ，５１：密封装置，５２：駆動軸，５３：ブリ
ーザクロス，５４：シーラント。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】成形材を収容可能に設けると共にガスを循
   環させる風洞を備えた圧力容器と、前記圧力容器内に高
   圧ガスを供給して成形材を加圧する第一加圧手段と、前
   記圧力容器内に供給された高圧ガスを加熱、冷却する加
   熱冷却手段とを備えたオートクレーブにおいて、前記圧
   力容器の後部にモータ軸が挿通可能な貫通孔を設け、該
   圧力容器後部の外部位置には外部よりモータ軸を前記貫
   通孔に挿入し該軸先端部に送風ファンを固着せしめたモ
   ータを水平支持すると共に該モータを小型容器にて密閉
   せしめたファン駆動手段を設け、前記ファン駆動手段に
   は小型容器内周部に沿って多数の冷却パイプを水が循環
   可能に設けると共にその供給を制御するモータ冷却手段
   を配設し、前記ファン駆動手段には前記圧力容器に供給
   する同一の高圧ガスを小型容器に供給する第二加圧手段
   を設けたことを特徴とするオートクレーブにおけるファ
   ン駆動装置。
2. 【請求項２】成形材を収容可能に設けると共にガスを循
   環させる風洞を備えた圧力容器と、前記圧力容器内に供
   給された高圧ガスを加熱、冷却する加熱冷却手段とを備
   えたオートクレーブにおいて、前記圧力容器の後部にモ
   ータ軸が挿通可能で且つ通気兼用の貫通孔を設け、該圧
   力容器後部の外部位置には外部よりモータ軸を前記貫通
   孔に挿入し該軸先端部に送風ファンを固着せしめたモー
   タを水平支持すると共に該モータを小型容器にて密閉せ
   しめたファン駆動手段を設け、前記ファン駆動手段には
   小型容器内周部に沿って多数の冷却パイプを水が循環可
   能に設けると共にその供給を制御するモータ冷却手段を
   配設し、前記ファン駆動手段には高圧ガスを小型容器に
   供給する加圧手段を設けたことを特徴とするオートクレ
   ーブにおけるファン駆動装置。