特許 6744810 複合材料構造物製造用成形型のシール構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6744810

(24)【登録日】2020年8月4日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】複合材料構造物製造用成形型のシール構造

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/10 20060101AFI20200806BHJP

   B29C 41/38 20060101ALI20200806BHJP

   B29C 33/38 20060101ALI20200806BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/10 N

   B29C41/38

   B29C33/38

   F16J15/10 P

   F16J15/10 T

【請求項の数】7

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-233884(P2016-233884)

(22)【出願日】2016年12月1日

(65)【公開番号】特開2018-91374(P2018-91374A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐名 俊一

【審査官】 山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５０７５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０５６７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１５１２８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／００−１５／１４

Ｂ２９Ｃ ４１／３８

Ｂ２９Ｃ ３３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空状の複合材料構造物の内側に位置し、複数のセグメントにより構成され、隣接する前記セグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の構造体として保持される、複合材料構造物製造用成形型において、前記セグメント同士の側面に設けられるシール構造であって、
隣接する前記セグメントの少なくとも一方の側面にはシール溝が設けられ、
前記シール溝には、前記セグメント同士の側面を結合することにより、当該セグメント間をシールする、有端で線状のシール部材が挿入されており、
前記シール部材のうち、前記シール溝に挿入された状態で当該シール溝の底面に当接する部位をシール底部とし、当該シール底部に対向する部位をシール上部としたときに、
前記シール上部には、前記シール溝に前記シール部材が挿入された状態で、少なくともその先端が当該シール溝の外側に突出する、リップ部が設けられているとともに、
前記シール部材には、その内部に中空が形成されているか、または、少なくとも前記シール底部に凹部が形成されており、
前記セグメント同士の側面が互いに結合した状態では、他方の前記セグメントの側面によって前記シール部材が横断面方向に押しつぶされた状態にあり、
前記セグメントにおいて前記構造体の外周面を構成する面を、当該セグメントの表面としたときに、
前記シール溝の両端部は、前記セグメントの表面に向かって折れ曲がっており、
前記シール部材が前記シール溝に挿入された状態では、当該シール部材の両端部は、前記セグメントの表面に設けられる端部押さえ部材によって、当該表面から露出しないように押さえ付けられていることを特徴とする、
複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【請求項2】

前記リップ部は、前記シール上部の法線方向に対して傾斜するように突出していることを特徴とする、
請求項１に記載の複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【請求項3】

前記凹部は、さらに前記シール上部における前記リップ部に隣接した位置に形成されていることを特徴とする、
請求項２に記載の複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【請求項4】

前記シール部材の横断面における前記シール上部の幅は、前記シール底部の幅よりも大きいことを特徴とする、
請求項２または３に記載の複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【請求項5】

前記リップ部が、前記シール上部の法線方向に沿って突出しており、
前記シール部材の横断面における当該シール上部の幅は、前記シール底部の幅よりも小さいことを特徴とする、
請求項１に記載の複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【請求項6】

複数の前記セグメントには、その側面に前記シール溝が設けられているものと、前記シール溝がもうけられていないものとが含まれていることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【請求項7】

前記セグメントにおいて前記構造体の外周面を構成する面を、当該セグメントの表面としたときに、
前記セグメントは、
前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が、水平方向または水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状を有する第一セグメントと、
前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有する第二セグメントと、
の２種類で構成され、
前記第一セグメントおよび前記第二セグメントを交互に配列して、互いの側面を結合することにより、単一の構造体として保持され、
前記シール溝は、前記第一セグメントの側面のみに設けられていることを特徴とする、
請求項６に記載の複合材料構造物製造用成形型のシール構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中空状の複合材料構造物の内側に位置し、複数のセグメントにより構成され、隣接するセグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の構造体として保持される、複合材料構造物製造用成形型において、セグメント同士の側面に設けられるシール構造に関し、特に、航空機の胴体部等となる複合材料構造物の製造に用いられる成形型のシール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、これまで金属材料が用いられてきた分野において、繊維強化樹脂複合材料（以下、適宜「複合材料」と略す。）が広く用いられるようになっている。この複合材料の中でも、強化繊維として炭素繊維を用い、これにエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂を含浸させて成形した炭素繊維強化型のものは、金属材料よりも軽量であることに加え、より高強度であることから、スポーツ用品、産業機械、航空宇宙等の分野に広く採用されている。

【0003】

これら分野のうち航空宇宙の分野では、例えば、航空機の翼や胴体等の構造物において、複合材料からなるスティフナ（stiffener）とスキンとを一体化するスティフンドパネル（stiffened panel）が採用されている。代表的なスティフナとしては、ストリンガが挙げられる。複合材料製のスティフナと複合材料製のスキンとを一体化する方法としては、スティフナとなるプリプレグを複数枚積層するとともに、スキンとなるプリプレグを複数枚積層して、これをオートクレーブ（圧力釜）により硬化して一体成形する方法（コキュア法）、あるいは、先にスティフナをオートクレーブにより硬化した後にスキンとなるプリプレグを複数枚積層してオートクレーブにより硬化して一体成形する方法（コボンド法）が挙げられる。

【0004】

このような航空機の構造体の製造に関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されている、シリンダー形状部を成型するための複合ツールが挙げられる。このツールは、複合材料でなるシリンダー形状部を製造するために、複数（例えば７個）の部材またはタイルを円筒状に配置して互いに連結することにより構成されており、各部材（各タイル）の連結部には、シーリング手段（シール部材）が配置されている。

【0005】

シーリング手段としては、具体的には、膨張可能なＯ−リングガスケットが挙げられている。このＯ−リングガスケットを受けるための溝は、隣接する部材（タイル）のそれぞれの側面に、互いにずれて（交互に）位置しており、これらの溝にそれぞれＯ−リングガスケットが配置される。Ｏ−リングガスケットは、その断面に中空を有する構造（管状構造）となっており、オートクレーブ時に生じる圧力差によって膨張可能となっている。

【0006】

また、Ｏ−リングガスケットは、隣り合う部材同士の長手方向のシールを担うため、特許文献１では、端部のシールを実現するために、隣り合う部材の端部に漏れ防止挿入部位を設けている。この挿入部位には、Ｏ−リングガスケットを配置する溝に面する２つの穴が設けられており、Ｏ−リングガスケットの一部は、隣り合う部材同士の間から外に露出することができる。この露出したＯ−リングガスケットを高圧空気源に接続することで、Ｏ−リングガスケットの内部を加圧して膨張させることができる。

【0007】

特許文献１では、各部材（タイル）の構造を弱めないように、隣り合う部材の側面に溝を交互に（互いにずれた位置に）形成している。さらに、このような位置関係にあるそれぞれの溝にＯ−リングガスケットを設ければ、これらＯ−リングガスケットの位置関係も互いにずれることになる。それゆえ、オートクレーブによる圧力差だけでなく高圧空気源からの内部加圧によって、一方の部材の側面に配置されたＯ−リングガスケットが膨張して他方の部材の側面に接するとともに、他方の部材の側面に配置されたＯ−リングガスケットが膨張して一方の部材の側面に接する。これにより、部材同士の間で二重のシールが構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特表２０１０−５０７５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に開示される構成では、安定したシール状態を実現するためには、次のように、さまざまな条件を適切に調整する必要があるため、シリンダー形状部の製造方法の煩雑化を招くおそれがある。

【0010】

例えば、特許文献１に開示されるＯ−リングガスケットは、膨張を前提としたシーリング手段（シール部材）となっている。それゆえ、良好かつ安定したシール状態を実現するためには、好適な圧力差が生じるようにオートクレーブの諸条件を設定したり、オートクレーブ中に外部から十分な圧力のショップエアーを供給し続けたりする必要がある。

【0011】

さらに、オートクレーブ中には、Ｏ−リングガスケットの熱膨張を考慮する必要がある。例えば、管状構造の断面方向において所定の膨張率を実現するには、オートクレーブの圧力差およびショップエアーの圧力に加えて、断面方向の熱膨張率を考慮する必要がある。また、前記の通り、Ｏ−リングガスケットの一部は連結部の両端部から露出しているので、そのままでは線方向の熱膨張により露出量が大きくなることが予測される。それゆえ、漏れ防止挿入部位では、管状構造の中空を維持しつつ熱膨張による露出量が増加しないように、Ｏ−リングガスケットを固定する必要が生じる。

【0012】

ここで、シール部材としては、特許文献１に開示されるような、圧力差により膨張する構成のものではなく、荷重により断面方向に圧縮する（押し潰す）構成のものを用いることが考えられる。しかしながら、圧縮する構成のシール部材を採用した場合、成形型（特許文献１では複合ツール）を構成するセグメント（特許文献１では部材またはタイル）のシール長が長くなるほど、シール部材を圧縮するための荷重も大きくなる。シール部材の硬度または形状によっては、荷重はより大きくなる可能性がある。

【0013】

そのため、セグメントを移動させて他のセグメントに組み合わせるときには、シール部材を圧縮するためにより大きな荷重でセグメントを移動させることになる。より高品質な複合材料構造物を製造するためには、隣接するセグメント同士の外周面には、段差がほとんどないことが好ましいが、移動時の荷重が大きくなるほどセグメントの位置調整の難易度が上昇する。それゆえ、成形型の組立作業が煩雑化することになる。

【0014】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、中空状の複合材料構造物を製造する際に用いられる、複数のセグメントにより構成される成形型において、隣接するセグメント同士の間において良好なシール状態を実現しつつ、複合材料構造物の製造の煩雑化を抑制または回避することが可能なシール構造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】

【0015】

本発明に係る複合材料構造物製造用成形型のシール構造は、前記の課題を解決するために、中空状の複合材料構造物の内側に位置し、複数のセグメントにより構成され、隣接する前記セグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の構造体として保持される、複合材料構造物製造用成形型において、前記セグメント同士の側面に設けられるシール構造であって、隣接する前記セグメントの少なくとも一方の側面にはシール溝が設けられ、前記シール溝には、前記セグメント同士の側面を結合することにより、当該セグメント間をシールする、有端で線状のシール部材が挿入されており、前記シール部材のうち、前記シール溝に挿入された状態で当該シール溝の底面に当接する部位をシール底部とし、当該シール底部に対向する部位をシール上部としたときに、前記シール上部には、前記シール溝に前記シール部材が挿入された状態で、少なくともその先端が当該シール溝の外側に突出する、リップ部が設けられているとともに、前記シール部材には、その内部に中空が形成されているか、または、少なくとも前記シール底部に凹部が形成されており、前記セグメント同士の側面が互いに結合した状態では、他方の前記セグメントの側面によって前記シール部材が横断面方向に押しつぶされた状態にある構成である。

【0016】

前記構成によれば、シール部材が、リップ部を有するとともに中空または凹部を有しているとともに、有端の線状構成を有している。それゆえ、シール部材の横断面方向については、大きな荷重を加えることなく当該シール部材を圧縮してシール状態を形成できるとともに、長手方向については、オートクレーブ時の加熱により生ずる長手方向の膨張（線膨張）を、シール部材の両端部で容易に調整することができる。これにより、隣接するセグメント同士の間においてより一層良好かつ安定したシール状態を実現できるとともに、セグメントの移動荷重の増大を抑制または回避できるため、成形型の組立時には、隣接するセグメント間の段差を良好に調整することができる。その結果、隣接するセグメント同士の間において良好なシール状態を実現しつつ、複合材料構造物の製造の煩雑化を抑制または回避することができる。

【0017】

前記構成のシール構造においては、前記リップ部は、前記シール上部の法線方向に対して傾斜するように突出している構成であってもよい。

【0018】

また、前記構成のシール構造においては、前記凹部は、さらに前記シール上部における前記リップ部に隣接した位置に形成されている構成であってもよい。

【0019】

また、前記構成のシール構造においては、前記シール部材の横断面における前記シール上部の幅は、前記シール底部の幅よりも大きい構成であってもよい。

【0020】

また、前記構成のシール構造においては、前記リップ部が、前記シール上部の法線方向に沿って突出しており、前記シール部材の横断面における当該シール上部の幅は、前記シール底部の幅よりも小さい構成であってもよい。

【0021】

また、前記構成のシール構造においては、前記セグメントにおいて前記構造体の外周面を構成する面を、当該セグメントの表面としたときに、前記シール溝の両端部は、前記セグメントの表面に向かって折れ曲がっており、前記シール部材が前記シール溝に挿入された状態では、当該シール部材の両端部は、前記セグメントの表面に設けられる端部押さえ部材によって、当該表面から露出しないように押さえ付けられている構成であってもよい。

【0022】

また、前記構成のシール構造においては、複数の前記セグメントには、その側面に前記シール溝が設けられているものと、前記シール溝がもうけられていないものとが含まれている構成であってもよい。

【0023】

また、前記構成のシール構造においては、前記セグメントにおいて前記構造体の外周面を構成する面を、当該セグメントの表面としたときに、前記セグメントは、前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が、水平方向または水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している形状を有する第一セグメントと、前記表面を上側として水平に配置させたときに、その両側面が水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有する前記第二セグメントと、の２種類で構成され、前記第一セグメントおよび前記第二セグメントを交互に配列して、互いの側面を結合することにより、単一の構造体として保持され、前記シール溝は、前記第一セグメントの側面のみに設けられている構成であってもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明では、以上の構成により、中空状の複合材料構造物を製造する際に用いられる、複数のセグメントにより構成される成形型において、隣接するセグメント同士の間において良好なシール状態を実現しつつ、複合材料構造物の製造の煩雑化を抑制または回避することが可能なシール構造を提供することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る複合材料構造物製造用成形型の構成の一例を示す模式的斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す複合材料構造物製造用成形型に含まれるマンドレルの構成の一例を示す模式的端面図である。

【図2】（Ａ）は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第一セグメントの構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す第一セグメントを端部から見た平面図である。

【図3】（Ａ）は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す複合材料構造物製造用成形型の円筒状構造体を形成する第二セグメントの構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す第二セグメントを端部から見た平面図である。

【図4】図１（Ａ）に示す複合材料構造物製造用成形型を組み立てる状態の一例を示す模式的斜視図である。

【図5】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す複合材料構造物製造用成形型を用いて円筒状の複合材料構造物を製造する過程の一部を、第一セグメントの一方の端部を挙げて模式的に示す、成形型の部分断面図である。

【図6】（Ａ），（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す複合材料構造物製造用成形型に適用される、本発明に係るシール構造の一例を示す、成形型の部分断面図である。

【図7】（Ａ）〜（Ｆ）は、図６（Ａ）または（Ｂ）に示すシール構造が備えるシール部材の代表的な一例を示す横断面図である。

【図8】（Ａ）は、図６（Ａ）または（Ｂ）に示すシール構造が備える、シール端部押さえ部材を取り付ける前の状態を示す、第一セグメントの部分斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す第一セグメントの部分にシール端部押さえ部材を取り付けた状態を示す、第一セグメントの部分斜視図である。

【図9】（Ａ）〜（Ｄ）は、図６（Ｂ）に示すシール構造を構築する過程を示す、模式的工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0027】

［複合材料構造物製造用成形型］
まず、本開示に係る複合材料構造物製造用成形型（以下、成形型と略す。）の一例について、図１（Ａ），（Ｂ）〜図４を参照して説明する。

【0028】

図１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る成形型１０は、単一の円筒状構造体（円筒状部材）であるマンドレル１１と、その両端に位置する一対のサポートリング１２とから少なくとも構成されている。マンドレル１１は、３個の第一セグメント２０および３個の第二セグメント３０の合計６個のセグメントが、互いにその側面で結合されることにより形成されている。図１（Ｂ）に模式的に示すように、マンドレル１１においては、第一セグメント２０と第二セグメント３０とが交互に結合されている。このマンドレル１１の両端はサポートリング１２によりそれぞれ支持されている。これによって６個のセグメント２０および３０が円筒状に保持されることになる。

【0029】

図１（Ａ）に示すように、それぞれのセグメント２０および３０の両端部の表面には、複数の真空吸引孔１３が設けられている。さらに、互いに隣接するセグメント２０および３０において、その両端部周縁の表面の間には、シール溝２５の端部が露出している。このシール溝２５の内部には、後述するシール部材が挿入されている。また、図１（Ｂ）において点線で囲んだ部位Ｐｓは、本開示に係る成形型１０のシール構造が設けられる位置であり、第一セグメント２０および第二セグメント３０が側面で結合された位置に相当する。本開示に係るシール構造には、図１（Ａ）に示すシール溝２５が含まれる。このシール構造については後述する。

【0030】

マンドレル１１の外周面には、両端部周縁を除いて、ストリンガを装着するための溝状凹部が形成されている。なお、図１（Ａ）、並びに、マンドレル１１、セグメント２０および３０を図示する他の図面では、マンドレル１１の構成、あるいは、セグメント２０および３０の構成を明確に図示する便宜上、溝状凹部の記載を省略している。

【0031】

第一セグメント２０は、図２（Ａ）に示すように、全体が矩形平板状の構成を有している。第一セグメント２０において、マンドレル１１の外周面を構成する面を「セグメント表面２１」としたときに、このセグメント表面２１は凸状の曲面（凸面状あるいは凸曲面）となっている。また、第一セグメント２０における両端部周縁の面を「セグメント端部表面２２」としたときに、このセグメント端部表面２２には真空吸引孔１３が設けられている。

【0032】

さらに、第一セグメント２０において、隣接する第二セグメント３０に結合される面を「セグメント側面２３」としたときに、セグメント表面２１を上側として水平に配置させた状態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、セグメント側面２３には、当該セグメント側面２３の長手方向に沿ってシール溝２５が設けられている。このシール溝２５の両端部は、本実施の形態では、図２（Ａ）に示すように、セグメント端部表面２２に向かって折れ曲がっている。

【0033】

なお、第一セグメント２０において、マンドレル１１の端面を構成する面を「セグメント端面２４」とすれば、シール溝２５は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、セグメント端面２４から確認することができない。それゆえ、図２（Ｂ）では、シール溝２５を破線で図示している。また、第一セグメント２０のセグメント側面２３には、当該セグメント側面２３を第二セグメント３０の側面に結合するために、図示しない結合部材が設けられており、セグメント端面２４には、当該セグメント端面２４をサポートリング１２に固定するために、図示しない固定部材が設けられている。

【0034】

第一セグメント２０においては、両方のセグメント側面２３は、水平方向に面しているか、または、水平方向に対して上側に傾斜する方向に面している。本実施の形態では、例えば、図２（Ｂ）に示すように、セグメント側面２３は、その法線方向が、水平方向の上側に傾斜した方向に向かっている。

【0035】

後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときに、先に第二セグメント３０が一対のサポートリング１２に固定され、その後に、一対の第二セグメント３０の間に、第一セグメント２０が下から上に向かって嵌め込まれて固定される。したがって、第一セグメント２０のセグメント側面２３は、嵌め込みを妨げないように、その法線方向が水平方向（図２（Ｂ）の矢印Ａｒ１方向）に向かうように（水平方向を向くように）形成されていればよい。言い換えれば、第一セグメント２０を水平に配置させたときには、セグメント側面２３は、垂直方向（図２（Ｂ）の一点鎖線に沿った方向）に沿った位置となっている。

【0036】

ここで、マンドレル１１は、当該マンドレル１１を含む成形型１０を用いて円筒状の複合材料構造物（例えばワンピースバレル（ＯＰＢ））を成形した後、当該複合材料構造物を成形型１０から脱型することになる。この脱型は、マンドレル１１を解体することにより行われる。マンドレル１１の解体は、マンドレル１１の組み立てとは逆の順序で行われる。したがって、第一セグメント２０は、一対の第二セグメント３０の間から引き抜かれることになる。

【0037】

そこで、第一セグメント２０のセグメント側面２３は、図２（Ｂ）に示すように、セグメント側面２３の法線方向が上側（セグメント表面２１側）に傾斜（図２（Ｂ）の矢印Ａｒ２方向）するように形成されていることが好ましい。法線方向が上側に傾斜しているということは、セグメント側面２３が上側に向くように傾斜しているということができる。言い換えれば、セグメント側面２３は、当該セグメント側面２３の裏側の縁が表側の縁よりも外側に広がるように傾斜しているということができる。このようなセグメント側面２３の傾斜は、第一セグメント２０のセグメント側面２３に「抜き勾配」を形成することになるので、第一セグメント２０を一対の第二セグメント３０の間から引き抜きやすくなることから、マンドレル１１を解体しやすくすることができる。

【0038】

なお、セグメント側面２３の傾斜角（抜き勾配角度）は特に限定されず、マンドレル１１および成形型１０の具体的な形状または寸法等に応じて好適な角度が適宜設定される。例えば、本実施の形態では、８〜１２°の範囲、好ましくは約１０°の角度であればよい。また、対向するセグメント側面２３の双方が同じ角度で傾斜してもよいし、異なる角度で傾斜してもよい。

【0039】

第二セグメント３０は、図３（Ａ）に示すように、第一セグメント２０と同様に、全体が矩形平板状の構成を有している。第二セグメント３０において、マンドレル１１の外周面を構成する面を「セグメント表面３１」としたときに、このセグメント表面３１も第一セグメント２０のセグメント表面２１と同様に、凸状の曲面となっている。また、第一セグメント２０と同様に、第二セグメント３０における両端部周縁の面を「セグメント端部表面３２」としたときに、このセグメント端部表面３２には真空吸引孔１３が設けられている。

【0040】

さらに、第二セグメント３０において、隣接する第一セグメント２０に結合される面を「セグメント側面３３」としたときに、両方のセグメント側面３３は水平方向に対して下側に傾斜する方向に面している形状を有している。つまり、第二セグメント３０の裏側からセグメント表面３１に向かって、その幅が広がるように、両方のセグメント側面３３が傾斜している。

【0041】

後述するように、本実施の形態では、マンドレル１１を円筒形に組み立てるときには、先に一対のサポートリング１２に第二セグメント３０が固定され、その後に、各第二セグメント３０，３０の間に第一セグメント２０が嵌め込まれる。したがって、先に固定された第二セグメント３０は、第一セグメント２０の嵌め込みを妨げないように、その裏側の面積が小さくなっていることが好ましい。それゆえ、第二セグメント３０の両方のセグメント側面３３は、その法線方向が下側（図３（Ｂ）の矢印Ａｒ３方向）に向かうように、言い換えれば、セグメント側面３３が下側に向かって傾斜するように形成されていると好ましい。

【0042】

また、セグメント側面３３には、当該セグメント側面３３を第一セグメント２０のセグメント側面２３と結合するために、図示しない結合部材が設けられている。第二セグメント３０において、マンドレル１１の端面を構成する面を「セグメント端面３４」とすれば、このセグメント端面３４には、第一セグメント２０のセグメント端面２４と同様に、当該セグメント端面３４をサポートリング１２に固定するために、図示しない固定部材が設けられている。

【0043】

第二セグメント３０のセグメント側面３３には、セグメント表面３１につながる縁部がそれぞれのセグメント側面３３よりも外側に突出した庇部３５が設けられている。したがって、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、第二セグメント３０をセグメント表面３１から見れば、下側を向いているセグメント側面３３は、庇部３５によって完全に隠れた状態となる。

【0044】

なお、セグメント側面３３が下側へ傾斜する程度、および、庇部３５が突出する程度は、特に限定されず、マンドレル１１の具体的構成、第二セグメント３０そのものの具体的構成、あるいは、第二セグメント３０に結合する第一セグメント２０の具体的構成に応じて適宜設定される。

【0045】

また、図３（Ｂ）に示すように、庇部３５の端面は、セグメント側面３３の一部を構成している。したがって、第二セグメント３０においては、セグメント側面３３は、第二セグメント３０の本体側面と、この本体側面から突出する庇部３５の端面との２段構成になっている。しかしながら、セグメント側面３３の具体的な構成は特に限定されず、段差のない単一面で構成されてもよいし３段以上の構成であってもよい。

【0046】

本実施の形態では、セグメント側面３３のうち庇部３５の端面が第一セグメント２０のセグメント側面２３の一部に結合するよう構成されている（図１（Ｂ）の部位Ｐｓ参照）。庇部３５の端面が結合するセグメント側面２３の一部には後述するシール構造が設けられている。それゆえ、隣接するセグメント２０および３０においては、セグメント側面２３およびセグメント側面３３が全面的に結合する構成に限定されず、本実施の形態のように、互いに一部同士が結合するよう構成されてもよい。

【0047】

［複合材料構造物の成形］
次に、前述した成形型１０を用いて複合材料構造物を成形する（製造する）方法の一例について、図４および図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を参照して具体的に説明する。

【0048】

まず、成形型１０（図１（Ａ）参照）は、前記の通り、６個のセグメント２０および３０をサポートリング１２に固定することにより、単一の円筒状構造体であるマンドレル１１に組み立てられる。

【0049】

６個のセグメント２０および３０に対しては、マンドレル１１に組み立てられる前に、複合材料構造物を構成する部品の一部が予め取り付けられる。例えば、セグメント２０および３０には、前述したように、セグメント表面２１または３１に図示しない溝状凹部が設けられているので、この溝状凹部にストリンガ等のスティフナが取り付けられる。このような部品の取付けが完了すれば、これらセグメント２０および３０を組み立ててマンドレル１１を構築する。

【0050】

図４に示すように、一対のサポートリング１２は、それぞれクレードル４１（マンドレル支持構造体）によって直立した状態で回転可能に支持されている。クレードル４１は、サポートリング１２を回転させるために複数の支持ローラを備えている。一対のクレードル４１により一対のサポートリング１２がそれぞれ支持される。そして、これらサポートリング１２の間であり、かつ、環状のサポートリング１２の中空に相当する位置に、プレシジョンレール４２（マンドレル組立分解装置）が配置される。

【0051】

プレシジョンレール４２は、６個のセグメント２０および３０をそれぞれサポートリング１２に固定して組み立てるための組立装置であり、図４に示すように、ジャッキ部４３レール本体４４等を備えている。ジャッキ部４３は、その上側に第一セグメント２０または第二セグメント３０を１個ずつ載置して、１２時方向すなわち上側に持ち上げるものである。レール本体４４は、ジャッキ部４３等を支持し、またジャッキ部４３を駆動する駆動機構等を含むものである。

【0052】

前述したように、本実施の形態では、６個のセグメント２０および３０を単一の構造体であるマンドレル１１に組み立てる場合には、まず、３個の第二セグメント３０をサポートリング１２に固定する。

【0053】

例えば、１個目の第二セグメント３０をジャッキ部４３の上に載置し、ジャッキ部４３を動作させて１２時方向（垂直上方向）に持ち上げ、第二セグメント３０をサポートリング１２の上側の位置にまで到達させる。この状態で、図示しない固定部材により、第二セグメント３０の両方のセグメント端面３４をそれぞれのサポートリング１２の内面（固定面）に固定する。

【0054】

その後、クレードル４１により、サポートリング１２を、セグメント２個分すなわち約１２０°回転させる。これにより、図中上側の位置に固定された第二セグメント３０は下側の位置に移動し、上側には何も固定されていない状態となる。そこで、２番目の第二セグメント３０および３番目の第二セグメント３０を、１番目の第二セグメント３０と同様にサポートリング１２に固定して回転させる。ここで、３番目の第二セグメント３０を固定した後には、サポートリング１２はセグメント１個分すなわち約６０°回転させる。これにより、サポートリング１２には、第二セグメント３０が１個置きに固定された状態となる。

【0055】

そこで、１個目の第一セグメント２０をジャッキ部４３の上に載置し、ジャッキ部４３を動作させて１２時方向（垂直上方向）に持ち上げ、第一セグメント２０をサポートリング１２の上側の位置にまで到達させる。この状態では、第一セグメント２０は、先に固定された一対の第二セグメント３０の間に挿入されることになる。そこで、第一セグメント２０の両方のセグメント端面３４をそれぞれのサポートリング１２の内面（固定面）に固定するとともに、第一セグメント２０の両方のセグメント側面２３を、図示しない結合部材により第二セグメント３０の両方のセグメント側面３３に結合する。

【0056】

その後、クレードル４１により、サポートリング１２を、セグメント２個分すなわち約１２０°回転させる。これにより、図中上側の位置に固定された第一セグメント２０は下側の位置に移動し、上側には何も固定されていない状態となる。そこで、２番目の第一セグメント２０および３番目の第一セグメント２０を、１番目の第一セグメント２０と同様にサポートリング１２に固定するとともに、隣接する第二セグメント３０に結合する。これにより、一対のサポートリング１２の間に、単一の構造体であるマンドレル１１が組み立てられる。なお、図４は、３番目（最後）の第一セグメント２０をジャッキ部４３の上に載置した状態を示している。

【0057】

このようにして、成形型１０が構築されれば、図５（Ａ）に示すように、マンドレル１１の外周面にプリプレグ５０が積層される。プリプレグ５０の積層方法は特に限定されないが、代表的には、積層ローラを備える自動積層機により、マンドレル１１を回転させながらプリプレグ５０を貼付することにより積層される。

【0058】

なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）では、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０の端部断面の一部を模式的に図示しているが、第二セグメント３０も、基本的には図５（Ａ）〜図５（Ｃ）と同様の構成を有している。それゆえ、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）を参照して説明する第一セグメント２０の構成は、特に断りの無い限り第二セグメント３０にも当てはまる。

【0059】

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に模式的に示すように、セグメント表面２１はマンドレル１１の外周面を構成するので、プリプレグ５０はセグメント表面２１に積層されることになる。また、第一セグメント２０のセグメント端面２４は、前記の通り固定部材１６により固定されている。さらに、第一セグメント２０には、前記の通り、セグメント端部表面２２に真空吸引孔１３が設けられている。また、サポートリング１２には、破線で模式的に示すように、真空吸引配管１４が設けられている。

【0060】

プリプレグ５０の積層が完了すれば、図５（Ｂ）に示すように、その上にカールプレート５１を取り付け、さらに、プリプレグ５０（およびカールプレート５１）全体を覆うようにバギングフィルム５２を被せ、当該バギングフィルム５２の周縁部全体を接着部材５３（例えばタッキーテープ等）で密封する。これにより、成形型１０の外周面に真空バッグが形成される。このとき、バギングフィルム５２は、プリプレグ５０が積層されたセグメント表面２１（マンドレル１１の外周面）だけでなく、セグメント端部表面２２のうち真空吸引孔１３が設けられている領域まで覆っている。

【0061】

真空バッグの形成後には、成形型１０はオートクレーブ内に収容されて、所定の温度および所定の圧力でプリプレグ５０の硬化処理が施される。オートクレーブに収容される前には、図５（Ｃ）に示すように、第一セグメント２０の裏面から真空吸引孔１３に接続ホース１５の一端が接続される。接続ホース１５の他端は、サポートリング１２に設けられる真空吸引配管１４に接続される。これにより、真空バッグ内は、図５（Ｃ）のブロック矢印Ｖｃで示すように、真空吸引孔１３を介して真空吸引可能となる。

【0062】

オートクレーブに収容された硬化処理が開始されれば、図５（Ｃ）のブロック矢印Ｐｒで示すように、マンドレル１１の外側から真空バッグに対してオートクレーブによる所定の圧力が加えられるとともに、所定の温度で加熱される。前記の通り真空バッグ内は真空吸引されているので、プリプレグ５０が加熱されながら圧縮される。これにより、マンドレル１１の外周面に設けられたスティフナと、プリプレグ５０が硬化してなるスキンとが強固に密着して一体化され、複合材料構造物が成形される。

【0063】

硬化処理が終了すれば、オートクレーブから成形型１０を搬出し、バギングフィルム５２およびカールプレート５１を取り外す。その後、マンドレル１１に支持された状態で複合材料構造物に対してトリミングおよび穴開けが行われる。その後、複合材料構造物から成形型１０が脱型される。この脱型においては、前述したマンドレル１１の組立方法とは逆の手順でマンドレル１１が分解されて、６個のセグメント２０および３０が複合材料構造物の内側から除去される。このようにして複合材料構造物が製造される。

【0064】

［シール構造］
次に、マンドレル１１を構成する第一セグメント２０および第二セグメント３０の間に設けられるシール構造について、図６（Ａ）〜図７（Ｆ）を参照して具体的に説明する。

【0065】

本開示に係るシール構造は、隣接するセグメント２０および３０の間に設けられ、図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示すように、シール溝２５およびシール部材２６から少なくとも構成され、図７（Ａ）〜図７（Ｆ）に示すように、シール部材２６は、外側に突出するリップ部２６２または２６５を備えるとともに、内部に中空部２６３を有するか、外周面に凹部２６４または２６６を有する構成となっている。

【0066】

シール溝２５は、隣接するセグメント２０および３０の少なくとも一方のセグメント側面２３または３３に設けられ、当該セグメント側面２３または３３の長手方向に沿って配置される。本実施の形態では、シール溝２５は、第一セグメント２０の両方のセグメント側面２３に設けられているが、第二セグメント３０のセグメント側面３３にはシール溝２５は設けられていない。前述したように、第一セグメント２０のセグメント側面２３は、水平方向に面しているか水平方向から上側に傾斜して面しているので、第二セグメント３０のセグメント側面３３よりもシール構造を設けやすい。

【0067】

図６（Ａ）または図６（Ｂ）では、マンドレル１１の一部分として第一セグメント２０の一方の端部のみを模式的に例示している。図示しないが、第一セグメント２０の他方の端部も図６（Ａ）または図６（Ｂ）と同様の構成を有している。また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）では、シール溝２５が設けられるセグメント側面２３は、第一セグメント２０の側方から目視できるので、模式的な部分側面図として図示しているが、セグメント表面２１の近傍については、図５（Ｂ）または図５（Ｃ）と同様に、セグメント表面２１にプリプレグ５０が積層されて真空バッグが形成された状態を説明するため、模式的な部分断面図として図示している。

【0068】

シール溝２５にはシール部材２６が挿入される。シール部材２６は、隣接するセグメント２０および３０同士の側面を結合することにより、当該セグメント２０および３０の間をシールするものである。隣接するセグメント２０および３０が結合した状態では、セグメント側面２３とセグメント側面３３との間には、所定のクリアランスが保持されている。シール部材２６は、このようなクリアランスを保持した状態でセグメント側面２２またはセグメント側面３３に当接することで押しつぶされる。これにより、セグメント２０および３０の間がシールされる。

【0069】

本開示で用いられるシール部材２６は、環状ではなく、有端で線状の構成となっている。このような線状のシール部材２６は、押出成形等により低コストかつ容易に製造することができる。シール部材２６は、基本的に、１回のオートクレーブの使用で廃棄する使い捨てであるため、シール部材２６の製造コストの増加を回避することで、複合材料構造物の製造コストの増加も回避することができる。

【0070】

シール溝２５は、図６（Ａ）に示すように、セグメント側面２３に少なくとも１本形成されていればよいが、図６（Ｂ）に示すように、外側シール溝２５ａおよび内側シール溝２５ｂとして２本のシール溝２５が形成されてもよいし、図示しないが３本以上形成されてもよい。また、複数のシール溝２５が形成されている場合、それぞれのシール溝２５には同じ種類のシール部材２６が挿入されてもよいし、異なる種類のシール部材２６が挿入されてもよい。例えば、図６（Ｂ）に示す構成では、外側シール溝２５ａには、第一シール部材２６ａが挿入され、内側シール溝２５ｂには、第一シール部材２６ａとは異なる第二シール部材２６ｂが挿入されている。なお、シール部材２６の端部の構成については後述する。

【0071】

シール部材２６は、前記の通り、リップ部２６２または２６５を備えるとともに、中空部２６３、および、凹部２６４または２６６の少なくとも一方を有する構成となっている。リップ部２６２または２６５、中空部２６３、凹部２６４または２６６の具体的な構成は特に限定されないが、代表的には、図７（Ａ）〜図７（Ｆ）に示すようなシール部材２６Ａ〜２６Ｆを挙げることができる。

【0072】

図７（Ａ）に示すように、シール部材２６Ａは、シール本体２６１の内部に中空部２６３を有するとともに、外周面に直立リップ部２６２を備える構成となっている。シール部材２６Ａにおいて、シール溝２５に挿入された状態で当該シール溝２５の底面に当接するシール本体２６１の部位をシール底部とし、当該シール底部に対向する部位をシール上部とすると、直立リップ部２６２は、略平坦なシール上部から略法線方向に向かって突出するように設けられている。直立リップ部２６２は、シール溝２５にシール部材２６Ａが挿入された状態で、少なくともその先端が当該シール溝２５の外側に突出する。なお、シール部材２６Ａのシール本体２６１の横断面は矩形状であり、シール底部は略平坦な面となっている。

【0073】

図７（Ｂ）に示すように、シール部材２６Ｂは、シール部材２６Ａと同様に、直立リップ部２６２を備えているが、中空部２６３を有しておらず、シール底部に底面凹部２６４を有している。シール部材２６Ｂにおいては、シール本体２６１の横断面は略台形状であり、シール上部の幅がシール底部の幅よりも小さくなっている。

【0074】

このように、シール部材２６Ａまたは２６Ｂでは、シール上部に直立リップ部２６２を備え、シール本体２６１の内部に中空部２６３を有するか、シール底部に底面凹部２６４を有している。中空部２６３または底面凹部２６４は、シール本体２６１における肉盗みまたは肉抜きの部位として機能するため、隣接するセグメント２０および３０同士のセグメント側面２３および３３が互いに結合した状態では、中空部２６３または底面凹部２６４は第二セグメント３０のセグメント側面３３の押さえ付けにより容易に押しつぶされる。

【0075】

また、直立リップ部２６２は、第一セグメント２０のセグメント側面２３から外側（第二セグメント３０の方向）に突出しているが、シール部材２６Ａまたは２６Ｂの材質に由来して弾性を有している。それゆえ、直立リップ部２６２は、セグメント側面３３に結合した状態で立設しようとする。これにより、シール溝２５の内部は、シール本体２６１と直立リップ部２６２とによって良好にシールされる。

【0076】

このとき、シール部材２６Ａまたは２６Ｂの上側から見れば、直立リップ部２６２の略直下に中空部２６３または底面凹部２６４が位置するので、押しつぶされやすい中空部２６３または底面凹部２６４と、弾性により立設方向に付勢される直立リップ部２６２とは、略直線上に位置することになる。それゆえ、マンドレル１１の組立時においても、大きな荷重を加えることなくシール部材２６Ａまたは２６Ｂを圧縮することができるとともに、隣接するセグメント２０および３０の間に良好なシール状態を実現することができる。その結果、良好なシール状態を確保しつつ、低荷重でセグメント２０および３０を移動させることができるので、隣接するセグメント２０および３０の外周面の位置を調整しやすくすることができる。

【0077】

図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すシール部材２６Ａまたは２６Ｂは、略直立状態である直立リップ部２６２を備えるとともに、シール本体２６１を横断面方向につぶすための変形構造である中空部２６３または底面凹部２６４が直立リップ部２６２に沿って略直線上に位置している構成である。しかしながら、本開示に係るシール部材２６は、このような構成に限定されず、例えば、図７（Ｃ）〜図７（Ｆ）に示すように、直立リップ部２６２ではなく傾斜リップ部２６５を備える構成であってもよい。

【0078】

例えば、図７（Ｃ）に示すように、シール部材２６Ｃは、シール上部において、当該シール上部の法線方向に対して傾斜するように突出する傾斜リップ部２６５を備えている。シール本体２６１の横断面において、シール底部およびシール上部をつなぐ方向を「シール部材２６の横断面の縦方向」とし、この縦方向に直交する方向を「シール部材２６の横断面の横方向」としたときに、シール部材２６Ｃにおいては、シール本体２６１の横断面は、シール部材２６Ａまたは２６Ｂとは異なり、シール溝２５の横断面全体に及ぶような「縦長」の形状ではなく「横長」の形状となっている。

【0079】

それゆえ、シール部材２６Ｃにおいては、傾斜リップ部２６５とシール本体２６１との間には、傾斜リップ部２６５が上下方向に移動可能な可動空間が形成されている。シール部材２６Ｃのシール底部には、シール部材２６Ｂと同様に、底面凹部２６４が形成されているが、前記可動空間もシール部材２６Ｃの外周面に設けられる凹部と見なすことができる。

【0080】

また、図７（Ｄ）に示すように、シール部材２６Ｄは、シール部材２６Ｃと同様に傾斜リップ部２６５を備えるとともに、シール本体２６１の横断面が「横長」の形状となっているが、底面凹部２６４を有しておらず、代わりに中空部２６３を有している。

【0081】

このように、シール部材２６Ｃまたは２６Ｄでは、シール上部に傾斜リップ部２６５を備え、横断面が「横長」のシール本体２６１において、シール底部に底面凹部２６４を有するか、その内部に中空部２６３を有している。隣接するセグメント２０および３０同士のセグメント側面２３および３３が互いに結合した状態では、傾斜リップ部２６５は、直下の可動空間の存在により容易に下方に押さえ付けられるが、その弾性によりセグメント側面３３に当接した状態で立設しようとする。また、「横長」のシール本体２６１においては、傾斜リップ部２６５の押さえ付けに応じて、底面凹部２６４または中空部２６３が押しつぶされる。これにより、シール溝２５の内部は、シール本体２６１と傾斜リップ部２６５とによって良好にシールされる。

【0082】

また、本開示に係るシール部材２６は、傾斜リップ部２６５を備えるとともに、シール上部の幅がシール底部の幅よりも大きくなっている構成であってもよい。

【0083】

例えば、図７（Ｅ）に示すように、シール部材２６Ｅは、傾斜リップ部２６５を備えるとともに、シール底部に底面凹部２６４が形成され、さらに、シール上部の幅がシール底部の幅よりも大きくなっており、シール上部における傾斜リップ部２６５に隣接した位置に、上面凹部２６６が形成されている。

【0084】

あるいは、図７（Ｆ）に示すように、シール部材２６Ｆは、傾斜リップ部２６５を備えるとともに、シール底部に底面凹部２６４が形成され、さらに、シール上部の幅がシール底部の幅よりも大きくなっており、シール本体２６１の内部に中空部２６３が形成されている。

【0085】

このように、シール部材２６Ｅまたは２６Ｆでは、シール底部よりも幅広のシール上部に傾斜リップ部２６５を備え、シール底部に底面凹部２６４を有するか、その内部に中空部２６３を有している。隣接するセグメント２０および３０同士のセグメント側面２３および３３が互いに結合した状態では、傾斜リップ部２６５は、直下の可動空間の存在により容易に下方に押さえ付けられるが、その弾性によりセグメント側面３３に当接した状態で立設しようとする。また、シール本体２６１においては、傾斜リップ部２６５の押さえ付けに応じて、底面凹部２６４または中空部２６３が押しつぶされるとともに、シール上部が幅広であるため、シール溝２５の幅方向を良好にシールすることができる。

【0086】

特に、シール部材２６Ｅのように、可動空間とは別に上面凹部２６６が形成されたり、シール部材２６Ｆのように中空部２６３が形成されたりしていれば、上面凹部２６６または中空部２６３の変形により、幅広のシール上部の縁部が、シール本体２６１の内部側に移動しやすくなる。そのため、幅広のシール上部により横断面の横方向へのシール状態を向上することが可能となる。これにより、シール溝２５の内部は、シール本体２６１と傾斜リップ部２６５と幅広のシール上部とによって良好にシールされる。

【0087】

なお、図７（Ａ）〜図７（Ｆ）に示すシール部材２６Ａ〜２６Ｆのいずれを選択するかについては特に限定されない。シール構造に要求されるシール性能の程度、シール部材２６の材質、セグメント２０および３０の移動荷重等の諸条件に応じて、好適な横断面形状のシール部材２６を選択することができる。また、後述するように、セグメント側面２３に複数のシール溝２５が形成される場合には、それぞれのシール溝２５に要求される条件に応じて、異なる横断面を有するシール部材２６を選択することができる。

【0088】

例えば、図６（Ｂ）に示す構成では、外側シール溝２５ａに挿入する第一シール部材２６ａとしては、傾斜リップ部２６５を備えるシール部材２６Ｃ〜２６Ｆのいずれかを用いるとともに、内側シール溝２５ｂに挿入する第二シール部材２６ｂとしては、直立リップ部２６２を備えるシール部材２６Ａまたは２６Ｂを用いることができる。

【0089】

シール溝２５の外側からはオートクレーブによる高い圧力が加えられる。そこで、傾斜リップ部２６５の直下の可動領域に圧力が加えられるように、外側シール溝２５ａにシール部材２６Ｃ〜２６Ｆのいずれかを配置する。これにより、材料に由来する弾性だけでなく圧力差によって傾斜リップ部２６５を立設側に強く付勢することができるので、より一層良好なシール状態を実現することができる。

【0090】

また、シール溝２５の内側は、真空バッグの内部に面している。ここで、オートクレーブによる加熱硬化に際しては、プリプレグ５０を構成するマトリクス樹脂（熱硬化性樹脂）は、そのまま硬化するのではなく一旦軟化する。このとき、軟化したマトリクス樹脂がシール溝２５に向かって流れ出す可能性があるので、このマトリクス樹脂の漏洩を有効に防止または抑制できることが好ましい。

【0091】

つまり、内側シール溝２５ｂに挿入される第二シール部材２６ｂに対しては、外側シール溝２５ａに挿入される第一シール材２６ａとともに、真空バッグの外側における高圧を冗長的にシールする性能（圧力シール性）が求められるだけでなく、真空バッグの内側における軟化したマトリクス樹脂の漏洩を防止する性能（マトリクス樹脂シール性）が求められる。そこで、内側シール溝２５ｂには、直立リップ部２６２を有するシール部材２６Ａまたは２６Ｂを配置する。

【0092】

これらシール部材２６においては、押しつぶされた直立リップ部２６２により、真空バッグの外側の高圧を良好にシールする（良好な圧力シール性を実現する）ことができる。しかも、直立リップ部２６２の周辺には、可動領域または上面凹部２６６が設けられていないので、傾斜リップ部２６５のように傾斜することが無い。それゆえ、真空バッグの内側で生じる軟化したマトリクス樹脂を直立リップ部２６２により良好に塞き止る（良好なマトリクス樹脂シール性を実現する）ことができる。しかも、前記の通り、上面凹部２６６等を有していないので、シール部材２６の外周の凹部にマトリクス樹脂が溜まるおそれを回避することができる。

【0093】

［シール部材の端部構成］
次に、前記構成のシール構造において、シール部材２６の端部の好ましい構成について、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に加えて、図８（Ａ）〜図９（Ｄ）を参照して具体的に説明する。

【0094】

本開示に係るシール構造では、シール溝２５に挿入されるシール部材２６は、環状ではなく有端で線状のものである。前記の通り、シール部材２６の横断面方向については、リップ部２６２または２６５、中空部２６３、凹部２６４または２６６（図７（Ａ）〜図７（Ｆ）参照）により大きな荷重を加えることなく当該シール部材２６を圧縮してシール状態を形成できる。これに対して、長手方向については、オートクレーブ時の加熱により生ずる長手方向の膨張（線膨張）を、シール部材２６の両端部で容易に調整することができる。

【0095】

具体的には、例えば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、シール端部押さえ部材２７によりシール部材２６の両端部が露出しないように押さえ付けるだけで、当該シール部材２６の線膨張を調整することができる。このとき、シール溝２５は、その端部がセグメント端面２４に達する直線状であってもよいが、図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示すように、シール溝２５の両端部をセグメント端部表面２２に向けて折り曲げた形状に形成することが好ましい。これにより、シール溝２５の端部開口は、第一セグメント２０のセグメント端部表面２２に露出することになるので、セグメント端部表面２２にシール端部押さえ部材２７を設けることができる。

【0096】

第一セグメント２０のセグメント端面２４は、固定部材１６を介してサポートリング１２に固定されるので、セグメント端面２４にシール端部押さえ部材２７が設けられると、マンドレル１１の組立時における第一セグメント２０の移動、あるいは、第一セグメント２０のサポートリング１２への固定に影響を及ぼす可能性がある。これに対して、セグメント端部表面２２にシール端部押さえ部材２７を設けることで、マンドレル１１の組立に対する影響を回避することができる。

【0097】

さらに、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、セグメント端部表面２２には、真空バッグを構成するバギングフィルム５２の縁部が達している。セグメント端部表面２２にシール部材２６の端部が達していれば、シール部材２６の端部の上側もバギングフィルム５２で覆い、その上からシール端部押さえ部材２７でシール部材２６の端部を押さえ付けることができる。

【0098】

シール端部押さえ部材２７の具体的な構成は特に限定されないが、図６（Ａ）および図６（Ｂ）、並びに、図８（Ｂ）に示すように、剛性を有する板状の部材であり、第一セグメント２０のセグメント端部表面２２に公知の締結部材２８（ボルト等）により固定される構成であればよい。シール端部押さえ部材２７が剛性を有していれば、当該シール端部押さえ部材２７の両端部ではなく一方の端部のみで締結部材２８により固定することで、シール部材２６の端部が露出しないように押さえ付けることができる。これにより、図６（Ａ），図６（Ｂ）および図８（Ａ）に示すように、シール溝２５から見てセグメント端面２４側に締結部材挿入孔２９（図８（Ａ）のみ図示）を設けることができる。そのため、バギングフィルム５２に締結部材２８用の開口部等を設ける必要がなくなり、真空バッグにおける真空度の低下のおそれを回避することができる。

【0099】

ここで、シール部材２６の横断面は、前記の通り、リップ部２６２または２６５、中空部２６３、凹部２６４または２６６等を有している（図７（Ａ）〜図７（Ｆ）参照）。そのため、シール溝２５内にシール部材２６が挿入されていても、セグメント端部表面２２に露出するシール溝２５の端部開口とシール部材２６の端部との間には必然的に隙間が生じる。それゆえ、図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示すように、シール溝２５の端部開口およびシール部材２６の端部を覆うように接着部材５４（タッキーテープ等）で被覆してから、シール端部押さえ部材２７により押さえ付ければよい。

【0100】

特に、シール溝２５が複数本設けられ、複数本のシール部材２６を用いる場合、接着部材５４によりこれらシール部材２６の端部を覆うことで、複数本のシール部材２６の端部同士をつないで単一のシール部材のように形成することができる。これにより、隣接するセグメント２０および３０同士の間においてより一層良好かつ安定したシール状態を実現することができる。

【0101】

なお、前記の通り、接着部材５３は、バギングフィルム５２の周縁部全体を密閉しているが、この接着部材５３は、シール部材２６の端部を被覆する接着部材５４に接続する必要がある。これにより、接着部材５３および５４とシール部材２６とによって密閉された真空バッグが形成される。図６（Ａ）または図６（Ｂ）に示す模式的な断面では、接着部材５４のみ図示されるが、この接着部材５４に接着部材５３が接続されていることを示すために、接着部材５３（符号５３）を括弧書きで併記している。

【0102】

次に、図６（Ｂ）または図８（Ａ），図８（Ｂ）に示すように、シール溝２５として外側シール溝２５ａおよび内側シール溝２５ｂが設けられ、シール部材２６として第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂが用いられる構成を例に挙げて、シール端部押さえ部材２７によるシール部材２６の端部調整の一例を説明する。

【0103】

まず、図９（Ａ）に模式的に示すように、第一セグメント２０のセグメント側面２３に形成される外側シール溝２５ａに第一シール部材２６ａが挿入され、内側シール溝２５ｂに第二シール部材２６ｂが挿入されているとする。第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂの両端部は、いずれも、セグメント端部表面２２に位置する外側シール溝２５ａおよび内側シール溝２５ｂの端部開口から露出している。なお、セグメント表面２１には、プリプレグ５０が積層されカールプレート５１が重ねられている。

【0104】

次に、図９（Ｂ）に示すように、外側シール溝２５ａおよび内側シール溝２５ｂの端部開口から露出する第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂの両端部を、セグメント端部表面２２から数ｍｍ程度の長さに切断する。その後、図９（Ｃ）に示すように、第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂのそれぞれの端部をつなぐように、接着部材５４で端部開口を覆う。これにより、第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂをそれぞれ１本につないだ単一のシール部材が構成されているとみなすことができる。この単一のシール部材は、見かけ上、環状構造を有している。

【0105】

さらにその後、図９（Ｄ）に示すように、第一セグメント２０のセグメント表面２１（マンドレル１１の外周面に形成されたプリプレグ５０およびその上に重ねられたカールプレート５１）を覆うようにバギングフィルム５２を被せ、このバギングフィルム５２の上からシール端部押さえ部材２７を取り付ける。これにより、第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂの両端部をつないだ接着部材５４をバギングフィルム５２の上からシール端部押さえ部材２７で押さえ付けることになる。それゆえ、オートクレーブ中であっても、第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂの両端部がセグメント端部表面２２から露出するおそれを有効に回避することができる。

【0106】

なお、図９（Ｄ）では、バギングフィルム５２の周縁部を接着する接着部材５３、並びに、シール端部押さえ部材２７を固定する締結部材２８（図６（Ｂ）参照）の図示については、説明の便宜上、省略している。また、シール溝２５の端部開口を覆う接着部材５４は、図９（Ｃ）または図９（Ｄ）に例示する構成に限定されず、図６（Ｂ）に模式的に示すように、第一シール部材２６ａおよび第二シール部材２６ｂのそれぞれの端部をつなぐことなく、外側シール溝２５ａの端部開口のみを独立した接着部材５４で覆い、内側シール溝２５ｂの端部開口のみを独立した接着部材５４で覆ってもよい。

【0107】

［変形例］
本開示に係るシール構造が適用される成形型は、本実施の形態で例示したような、６個のセグメント２０および３０で構成されるマンドレル１１を備える成形型１０（図１（Ａ）〜図４参照）に限定されない。本開示における成形型は、中空状の複合材料構造物の内側に位置し、複数のセグメントにより構成され、隣接するセグメント同士の側面が互いに結合されることにより、単一の構造体として保持される構成であればよい。

【0108】

成形型の具体的な形状は、前述したような円筒状（全体的に径がほぼ同じ中空状）に限定されず、円錐筒状（一端から他端に向かって径が減少していく中空状）であってもよいし、円錐台筒状（両端それぞれの径が異なり、中間の径が徐々に変化する中空状）であってもよい。本開示に係るシール構造は、当該構成の成形型を構成する、隣接する前記セグメント同士の側面に設けられればよい。また、個々のセグメントも矩形平板状に限定されず、単一の構造体としてのマンドレル１１を構成することが可能であれば、さまざまな形状を採用することができる。

【0109】

また、本実施の形態では、マンドレル１１は、３個の第一セグメント２０と３個の第二セグメント３０から構成されているが（図１（Ｂ）参照）、マンドレル１１の構成もこれに限定されない。例えば、セグメントの個数は、５個以下であってもよいし７個以上であってもよい。また、セグメントの種類は、第一セグメント２０および第二セグメント３０の２種類に限定されず、これらセグメント２０および３０以外の種類のセグメントが含まれてもよいし、セグメント２０および３０とは異なる種類のセグメントが２種類以上用いられてもよいし、１種類のみのセグメントでマンドレル１１が構成されてもよい。

【0110】

また、本実施の形態では、シール溝は、水平方向に面するか水平方向から上側に傾斜して面するセグメント側面２３を有する第一セグメント２０に設けられているが、本開示はこれに限定されない。シール溝は、第二セグメント３０のセグメント側面３３に設けられてもよいし、セグメント側面２３およびセグメント側面３３の双方に設けられてもよい。すなわち、本実施の形態では、複数のセグメントには、その側面にシール溝が設けられているものと、シール溝がもうけられていないものとが含まれているが、全てのセグメントにシール溝が設けられてもよい。

【0111】

また、本実施の形態では、第一セグメント２０のみにシール溝が設けられているが、本開示はこれに限定されない。すなわち、シール溝は、隣接するセグメントの一方の側面のみに設けられてもよいし、双方の側面にシール構造が設けられてもよい。例えば、全てのセグメントにシール溝が設けられている場合には、各セグメントの両側面のうち一方のみにシール溝が設けられる構成と、両方の側面にいずれもシール溝が設けられる構成とが挙げられる。一方の側面のみにシール溝が設けられていれば、隣接するセグメントの一方の側面のみにシール溝が設けられる構成に該当し、両方の側面のいずれにもシール溝が設けられていれば、隣接するセグメントの双方の側面にシール溝が設けられる構成に該当する。

【0112】

隣接するセグメントの双方にシール溝が設けられている場合には、それぞれのシール溝の位置がずれていることが好ましい。例えば、一方のセグメントの側面に外側シール溝および第一シール部材が設けられ、他方のセグメントの側面に内側シール溝および第二シール部材が設けられている構成であってもよい。さらに、本実施の形態では、セグメントの側面に形成されるシール溝は１本（図６（Ａ）参照）または２本（図６（Ｂ）参照）であり、シール溝に挿入されるシール部材は１本または２本であるが、本開示はこれに限定されない。シール溝は３本以上であり、シール部材も３本以上であってもよい。なお、シール溝が複数本設けられている場合、各シール溝の間を真空吸引するための構成（例えば、真空吸引孔等）が別途設けられてもよい。

【0113】

シール溝に挿入されるシール部材の具体的な構成は特に限定されず、前述したようにリップ部を備えるとともに、内部に中空が形成されるか外周面に凹部が形成されている構成であればよい。リップ部の具体的な形状は特に限定されず、前述した直立リップ部２６２であってもよいし傾斜リップ部２６５であってもよいし、これら以外の形状であってもよいが、いずれにしても、シール上部においてシール本体２６１の長手方向に沿って延伸する形状であればよい。

【0114】

凹部は少なくともシール底部に形成されていればよいが、前述したように、シール上部におけるリップ部の近傍に形成されてもよいし、図示しないがシール本体の側面に形成されてもよい。シール本体の内部に形成される中空部は、基本的には、略円形の断面となっていればよいが、楕円状の断面であってもよいし多角形状の断面であってもよい。中空部も凹部もリップ部と同様に、シール本体の内部または外周面において、シール本体２６１の長手方向に沿って延伸する形状であればよい。

【0115】

シール部材の横断面の幅は特に限定されず、シール上部およびシール底部がほぼ同じ幅であってもよいし（図７（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）参照）、シール上部の幅がシール底部の幅よりも小さい構成であってもよいし（図７（Ｂ）参照）、シール上部の幅がシール底部の幅よりも大きい構成であってもよい（図７（Ｅ），（Ｆ）参照）。また、シール上部およびシール底部の間（シール本体の側面）に幅広の部分が形成されてもよいし、前述した凹部が形成されることで幅が狭くなってもよいし、シール本体の側面に突起部が形成されてもよい。

【0116】

このように、本開示に係る複合材料構造物製造用成形型のシール構造は、隣接するセグメントの少なくとも一方の側面にはシール溝が設けられ、シール溝には、セグメント同士の側面を結合することにより、当該セグメント間をシールする、有端で線状のシール部材が挿入されており、シール部材のうち、シール溝に挿入された状態で当該シール溝の底面に当接する部位をシール底部とし、当該シール底部に対向する部位をシール上部としたときに、シール上部には、シール溝にシール部材が挿入された状態で、少なくともその先端が当該シール溝の外側に突出する、リップ部が設けられているとともに、シール部材には、その内部に中空が形成されているか、または、少なくとも前記シール底部に凹部が形成されており、セグメント同士の側面が互いに結合した状態では、他方の前記セグメントの側面によってシール部材が横断面方向に押しつぶされた状態にある構成である。

【0117】

この構成によれば、シール部材が、リップ部を有するとともに中空または凹部を有しているとともに、有端の線状構成を有している。それゆえ、シール部材の横断面方向については、大きな荷重を加えることなく当該シール部材を圧縮してシール状態を形成できるとともに、長手方向については、オートクレーブ時の加熱により生ずる長手方向の膨張（線膨張）を、シール部材の両端部で容易に調整することができる。これにより、隣接するセグメント同士の間においてより一層良好かつ安定したシール状態を実現できるとともに、セグメントの移動荷重の増大を抑制または回避できるため、成形型の組立時には、隣接するセグメント間の段差を良好に調整することができる。その結果、隣接するセグメント同士の間において良好なシール状態を実現しつつ、複合材料構造物の製造の煩雑化を抑制または回避することができる。

【0118】

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0119】

本発明は、例えば、航空機の胴体部等、大型で略円筒形状の複合材料構造物を成形する分野に広く用いることができる。

【符号の説明】

【0120】

１０ 複合材料構造物製造用成形型（成形型）
１１ マンドレル（単一の構造体）
１２ サポートリング
２０ 第一セグメント（セグメント）
２１ セグメント表面
２２ セグメント端部表面
２３ セグメント側面
２４ セグメント端面
２５ シール溝
２５ａ 外側シール溝（シール溝）
２５ｂ 内側シール溝（シール溝）
２６ シール部材
２６ａ 第一シール部材（シール部材）
２６ｂ 第二シール部材（シール部材）
２７ シール端部押さえ部材（端部押さえ部材）
３０ 第二セグメント（セグメント）
３３ セグメント側面
５０ プリプレグ
２６１ シール本体
２６２ 直立リップ部（リップ部）
２６３ 中空部（内部の中空）
２６４ 底面凹部（凹部）
２６５ 傾斜リップ部（リップ部）
２６６ 上面凹部（凹部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】