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(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】
(24)【登録日】2024-10-04
(45)【発行日】2024-10-15
(54)【発明の名称】成形装置及び成形方法
(51)【国際特許分類】
B29C 43/32 20060101AFI20241007BHJP
B29C 70/54 20060101ALI20241007BHJP
【ＦＩ】
B29C43/32
B29C70/54
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022106042
(22)【出願日】2022-06-30
(65)【公開番号】P2024005724
(43)【公開日】2024-01-17
【審査請求日】2024-01-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】尾▲崎▼ 了太
(72)【発明者】
【氏名】山口 翔
(72)【発明者】
【氏名】松岡 潤
(72)【発明者】
【氏名】内田 晃輝
(72)【発明者】
【氏名】可児 祐樹
【審査官】久慈 純平
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－２２２０２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２７７７５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１５２１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０３０４３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－０６５２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１１２８２７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４３／３２
Ｂ２９Ｃ ７０／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料をコンソリデーションする成形装置であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第１金型加熱部を有した第１金型と、
該第１金型と対向して配置され、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第２金型加熱部を有した第２金型と、
前記第１金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第１熱容量体加熱部を有した第１熱容量体と、
該第１熱容量体と対向して配置され、前記第２金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第２熱容量体加熱部を有した第２熱容量体と、
前記第１金型及び／又は前記第２金型を動かす加圧機構と、
該加圧機構と独立した機構であり、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体を動かす移動機構と、
を備え、
前記第１金型及び前記第２金型は、前記加圧機構によって動かされることでそれらに挟み込まれた前記材料を加圧し、
前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体は、前記移動機構によって動かされることで前記材料の加圧に影響を与えない接圧で前記第１金型及び／又は前記第２金型と接触する成形装置。
【請求項2】
制御部を備え、前記制御部は、
前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温した前記第１金型及び前記第２金型が第１圧力で前記材料を加圧するように前記加圧機構を駆動して、
前記第１金型加熱部及び前記第２金型加熱部の発熱を停止させた後、前記第１金型及び前記第２金型が前記第１圧力よりも大きな第２圧力で前記材料を加圧するように前記加圧機構を駆動して、
前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温した前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体が、前記第２圧力で前記材料を加圧している前記第１金型及び／又は前記第２金型と、前記材料の加圧に影響を与えない接圧で接触するように前記移動機構を駆動する請求項１に記載の成形装置。
【請求項3】
前記第１金型と前記第１熱容量体との間、及び／又は、前記第２金型と前記第２熱容量体との間に設けられた熱抵抗体を備えている請求項１又は２に記載の成形装置。
【請求項4】
繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料をコンソリデーションする成形方法であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱された第１金型及び第２金型によって第１圧力で前記材料を加圧して、
前記第１金型及び前記第２金型によって前記第１圧力よりも大きな第２圧力で前記材料を加圧して、
前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱された第１熱容量体及び／又は第２熱容量体を、前記第２圧力で前記材料を加圧している前記第１金型及び／又は前記第２金型と、前記材料の加圧に影響を与えない接圧で接触させる成形方法。
【請求項5】
前記第１圧力で加圧することによって前記材料の樹脂が含浸したとき、前記第１金型及び前記第２金型の加熱を停止する請求項４に記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材（例えばプリプレグ等）を積層した材料を用いたプレス成型において、樹脂の含浸及びコンソリデーションを経て成形品を得ることがある（例えば特許文献１）。
【0003】
含浸及びコンソリデーションは、いずれも材料を高温下で加圧して行われるという点ではおおよそ共通しているが、含浸は、材料を熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度下で比較的低圧で加圧して行われるのに対して、コンソリデーションは、含浸済みの材料を熱可塑性樹脂の融点以下の温度下で比較的高圧で加圧して行われる点で相違している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５８２６２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、図８から図１０に示すようなプレス装置を使用した場合、比較的高温の含浸工程から比較的低温のコンソリデーション工程へ移行する際には、ポロシティ等の内部欠陥の発生を低減するために、金型１１０の温度を全面で均等に遷移させる必要があり、サイクルタイムが長くなってしまう。
また、次のサイクルに移行するとき、金型１１０の全体を熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱する必要があり、時間とエネルギのロスに繋がってしまう。
また、次のサイクルに移行するとき、金型１１０の全体を熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱する必要があり、時間とエネルギのロスに繋がってしまう。
【0006】
一方で、特許文献１に開示されている装置では、予備加圧工程で使用される金型入り駒にヒータが内蔵されており加熱対象は限定的である。しかしながら、金型入り駒は、本加圧工程で使用される金型（固定金型及び可動金型）に対して加圧機構（弾性体や油圧シリンダ）を介して取り付けられているので、金型用の加圧機構と合わせると、加圧機構が装置全体で少なくとも２系統は必要になる。
更に、金型は金型入り駒を冷却する機能を有しているが、同時に、本加圧工程で金型入り駒を介して材料を加圧する機能も有しているので、金型による冷却と加圧とが一体不可分の関係にある。そのため、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ細かく調節できない可能性がある。
更に、金型は金型入り駒を冷却する機能を有しているが、同時に、本加圧工程で金型入り駒を介して材料を加圧する機能も有しているので、金型による冷却と加圧とが一体不可分の関係にある。そのため、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ細かく調節できない可能性がある。
【0007】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、構造を簡易化し、また、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ調節することができる成形装置及び成形方法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】
【0008】
上記課題を解決するために、本開示の成形装置及び成形方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る成形装置は、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料をコンソリデーションする成形装置であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第１金型加熱部を有した第１金型と、該第１金型と対向して配置され、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第２金型加熱部を有した第２金型と、前記第１金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第１熱容量体加熱部を有した第１熱容量体と、該第１熱容量体と対向して配置され、前記第２金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第２熱容量体加熱部を有した第２熱容量体と、前記第１金型及び／又は前記第２金型を動かす加圧機構と、該加圧機構と独立した機構であり、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体を動かす移動機構と、を備え、前記第１金型及び前記第２金型は、前記加圧機構によって動かされることでそれらに挟み込まれた前記材料を加圧し、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体は、前記移動機構によって動かされることで前記材料の加圧に影響を与えない接圧で前記第１金型及び／又は前記第２金型と接触する。
すなわち、本開示の一態様に係る成形装置は、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料をコンソリデーションする成形装置であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第１金型加熱部を有した第１金型と、該第１金型と対向して配置され、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第２金型加熱部を有した第２金型と、前記第１金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第１熱容量体加熱部を有した第１熱容量体と、該第１熱容量体と対向して配置され、前記第２金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第２熱容量体加熱部を有した第２熱容量体と、前記第１金型及び／又は前記第２金型を動かす加圧機構と、該加圧機構と独立した機構であり、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体を動かす移動機構と、を備え、前記第１金型及び前記第２金型は、前記加圧機構によって動かされることでそれらに挟み込まれた前記材料を加圧し、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体は、前記移動機構によって動かされることで前記材料の加圧に影響を与えない接圧で前記第１金型及び／又は前記第２金型と接触する。
【0009】
また、本開示の一態様に係る成形方法は、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料をコンソリデーションする成形方法であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱された第１金型及び第２金型によって第１圧力で前記材料を加圧して、前記第１金型及び前記第２金型によって前記第１圧力よりも大きな第２圧力で前記材料を加圧して、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱された第１熱容量体及び／又は第２熱容量体を、前記第２圧力で前記材料を加圧している前記第１金型及び／又は前記第２金型と、前記材料の加圧に影響を与えない接圧で接触させる。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、構造を簡易化し、また、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の一実施形態に係る成形装置の構成図である。
【図2】本開示の一実施形態に係る成形装置の構成図である（材料投入中）。
【図3】本開示の一実施形態に係る成形装置の構成図である（材料投入完了）。
【図4】本開示の一実施形態に係る成形装置の構成図である（加圧及び加熱中）。
【図5】本開示の一実施形態に係る成形装置の構成図である（加圧及び冷却中）。
【図6】本開示の一実施形態に係る成形装置の構成図である（成形品完成）。
【図7】金型及び材料の温度の時間変化を示した図である。
【図8】比較例に係る成形装置の構成図である（材料投入完了）。
【図9】比較例に係る成形装置の構成図である（加圧及び加熱中）。
【図10】比較例に係る成形装置の構成図である（加圧及び冷却中）。
【図11】金型及び材料の温度の時間変化について本開示の一実施形態と比較例とを比較した図である。
【図12】変形例１に係る成形装置の構成図である。
【図13】変形例１に係る成形装置の構成図である。
【図14】変形例２に係る成形装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の一実施形態に係る成形装置及び成形方法について、図面を参照して説明する。
【0013】
［成形装置について］
まず、成形装置１の構成について説明する。
成形装置１は、材料７１を所望の形状とされた成形品７２に成形（コンソリデーション）する装置である。
まず、成形装置１の構成について説明する。
成形装置１は、材料７１を所望の形状とされた成形品７２に成形（コンソリデーション）する装置である。
【0014】
材料７１としては、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材料（プリプレグ等）が積層された積層体等が例示される。
【0015】
図１に示すように、成形装置１は、金型１０、金型１０を動かす加圧機構２０、熱容量体３０及び熱容量体３０を動かす移動機構４０を備えている。
【0016】
金型１０は、第１金型１１及び第２金型１２を備えている。
各金型１１，１２は、互いに対向して配置されており、それらの間には材料７１が挟み込まれる。
各金型１１，１２は、互いに対向して配置されており、それらの間には材料７１が挟み込まれる。
【0017】
第１金型１１は、金型本体１１ａ及び加熱部１１ｂ（第１金型加熱部）を有している。
【0018】
金型本体１１ａは、材料７１を押圧するブロック状／プレート状の部分である。
金型本体１１ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
金型本体１１ａは、材料７１の加圧に耐え得るだけの剛性や強度を持ちつつ、加熱速度（昇温速度）の観点からできる限り熱容量が小さくなるように設計されている。
金型本体１１ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
金型本体１１ａは、材料７１の加圧に耐え得るだけの剛性や強度を持ちつつ、加熱速度（昇温速度）の観点からできる限り熱容量が小さくなるように設計されている。
【0019】
加熱部１１ｂは、自らが昇温することで金型本体１１ａ（すなわち、第１金型１１）を加熱する部分である。
加熱部１１ｂは、例えば、金型本体１１ａに内蔵されている。加熱部１１ｂは、金型本体１１ａの内部で均等に配置されており、これによって、第１金型１１を均等に加熱することができる。
加熱部１１ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部１１ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部１１ｂの制御に反映する。
加熱部１１ｂは、例えば、金型本体１１ａに内蔵されている。加熱部１１ｂは、金型本体１１ａの内部で均等に配置されており、これによって、第１金型１１を均等に加熱することができる。
加熱部１１ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部１１ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部１１ｂの制御に反映する。
【0020】
制御部６０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）、主記憶装置（Ｍａｉｎ Ｍｅｍｏｒｙ）、二次記憶装置（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｏｒａｇｅ：メモリ）等を備えている。更に、制御部６０は、他の装置と情報の送受信を行うための通信部を備えていてもよい。
主記憶装置は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵの実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。
二次記憶装置は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。
各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
主記憶装置は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵの実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。
二次記憶装置は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。
各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【0021】
第２金型１２は、金型本体１２ａ及び加熱部１２ｂ（第２金型加熱部）を有している。
【0022】
金型本体１２ａは、材料７１を押圧するブロック状／プレート状の部分である。
金型本体１２ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
金型本体１２ａは、材料７１の加圧に耐え得るだけの剛性や強度を持ちつつ、加熱速度（昇温速度）の観点からできる限り熱容量が小さくなるように設計されている。
金型本体１２ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
金型本体１２ａは、材料７１の加圧に耐え得るだけの剛性や強度を持ちつつ、加熱速度（昇温速度）の観点からできる限り熱容量が小さくなるように設計されている。
【0023】
加熱部１２ｂは、自らが昇温することで金型本体１２ａ（すなわち、第２金型１２）を加熱する部分である。
加熱部１２ｂは、例えば、金型本体１２ａに内蔵されている。加熱部１２ｂは、金型本体１２ａの内部で均等に配置されており、これによって、第２金型１２を均等に加熱することができる。
加熱部１２ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部１２ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部１１ｂの制御に反映する。
加熱部１２ｂは、例えば、金型本体１２ａに内蔵されている。加熱部１２ｂは、金型本体１２ａの内部で均等に配置されており、これによって、第２金型１２を均等に加熱することができる。
加熱部１２ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部１２ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部１１ｂの制御に反映する。
【0024】
加圧機構２０は、各金型１１，１２が互いに近接離間するように各金型１１，１２を動かす機構である。加圧機構２０の駆動は、制御部６０によって制御される。
加圧機構２０は、各金型１１，１２を動かすことで、各金型１１，１２を介して材料７１に任意の圧力を負荷することができる。これによって、各金型１１，１２が材料７１を加圧するように構成している。
加圧機構２０は、各金型１１，１２を動かすことで、各金型１１，１２を介して材料７１に任意の圧力を負荷することができる。これによって、各金型１１，１２が材料７１を加圧するように構成している。
【0025】
加圧機構２０は、第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２を有している。
【0026】
第１加圧機構２１は、第１金型１１が第２金型１２に対して近接離間するように第１金型１１を動かす機構である。第１加圧機構２１としては、サーボモータ、油圧、電動モータ又は空圧等を用いた機構が例示される。
第１加圧機構２１は材料７１を加圧するために使用される機構なので、第１加圧機構２１としては、比較的に高い荷重をかけられるサーボモータや油圧を用いた機構を採用することが好ましい。ただし、これらは例示であって、成形装置１や材料７１の仕様・特徴に応じてどのような機構を採用してもよい。
第１加圧機構２１は材料７１を加圧するために使用される機構なので、第１加圧機構２１としては、比較的に高い荷重をかけられるサーボモータや油圧を用いた機構を採用することが好ましい。ただし、これらは例示であって、成形装置１や材料７１の仕様・特徴に応じてどのような機構を採用してもよい。
【0027】
第２加圧機構２２は、第２金型１２が第１金型１１に対して近接離間するように第２金型１２を動かす機構である。第２加圧機構２２としては、サーボモータ、油圧、電動モータ又は空圧等を用いた機構が例示される。
第２加圧機構２２は材料７１を加圧するために使用される機構なので、第２加圧機構２２としては、比較的に高い荷重をかけられるサーボモータや油圧を用いた機構を採用することが好ましい。ただし、これらは例示であって、成形装置１や材料７１の仕様・特徴に応じてどのような機構を採用してもよい。
第２加圧機構２２は材料７１を加圧するために使用される機構なので、第２加圧機構２２としては、比較的に高い荷重をかけられるサーボモータや油圧を用いた機構を採用することが好ましい。ただし、これらは例示であって、成形装置１や材料７１の仕様・特徴に応じてどのような機構を採用してもよい。
【0028】
なお、第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２の少なくとも一方を駆動することで、各金型１１，１２を互いに近接離間させることができる。そのため、第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２のいずれか一方の駆動を省略してもよい。
【0029】
熱容量体３０は、第１熱容量体３１及び第２熱容量体３２を備えている。
各熱容量体３１，３２は、互いに対向して配置されており、それらの間に各金型１１，１２が配置されている。
各熱容量体３１，３２は、互いに対向して配置されており、それらの間に各金型１１，１２が配置されている。
【0030】
第１熱容量体３１は、熱容量体本体３１ａ及び加熱部３１ｂ（第１熱容量体加熱部）を有している。
【0031】
熱容量体本体３１ａは、第１金型１１に接触するブロック状／プレート状の部分である。
熱容量体本体３１ａは、材料７１の加圧に寄与する部分ではないので、第１金型１１のように頑丈である必要はない。
熱容量体本体３１ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
熱容量体本体３１ａは、第１金型１１の金型本体１１ａよりも熱容量が大きくなるように設計されている。
熱容量体本体３１ａは、材料７１の加圧に寄与する部分ではないので、第１金型１１のように頑丈である必要はない。
熱容量体本体３１ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
熱容量体本体３１ａは、第１金型１１の金型本体１１ａよりも熱容量が大きくなるように設計されている。
【0032】
加熱部３１ｂは、自らが昇温することで熱容量体本体３１ａ（すなわち、第１熱容量体３１）を加熱する部分である。
加熱部３１ｂは、例えば熱容量体本体３１ａに内蔵されている。加熱部３１ｂは、熱容量体本体３１ａの内部で均等に配置されており、これによって、第１熱容量体３１を均等に加熱することができる。
加熱部３１ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部３１ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部３１ｂの制御に反映する。
加熱部３１ｂは、例えば熱容量体本体３１ａに内蔵されている。加熱部３１ｂは、熱容量体本体３１ａの内部で均等に配置されており、これによって、第１熱容量体３１を均等に加熱することができる。
加熱部３１ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部３１ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部３１ｂの制御に反映する。
【0033】
第２熱容量体３２は、熱容量体本体３２ａ及び加熱部３２ｂ（第２熱容量体加熱部）を有している。
【0034】
熱容量体本体３２ａは、第２金型１２に接触するブロック状／プレート状の部分である。
熱容量体本体３２ａは、材料７１の加圧に寄与する部分ではないので、第２金型１２のように頑丈である必要はない。
熱容量体本体３２ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
熱容量体本体３２ａは、第２金型１２の金型本体１２ａよりも熱容量が大きくなるように設計されている。
熱容量体本体３２ａは、材料７１の加圧に寄与する部分ではないので、第２金型１２のように頑丈である必要はない。
熱容量体本体３２ａは、例えば熱伝導に優れた材料（例えば金属）を主な材料としている。
熱容量体本体３２ａは、第２金型１２の金型本体１２ａよりも熱容量が大きくなるように設計されている。
【0035】
加熱部３２ｂは、自らが昇温することで熱容量体本体３２ａ（すなわち、第２熱容量体３２）を加熱する部分である。
加熱部３２ｂは、例えば熱容量体本体３２ａに内蔵されている。加熱部３２ｂは、熱容量体本体３２ａの内部で均等に配置されており、これによって、第２熱容量体３２を均等に加熱することができる。
加熱部３２ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部３２ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部３１ｂの制御に反映する。
加熱部３２ｂは、例えば熱容量体本体３２ａに内蔵されている。加熱部３２ｂは、熱容量体本体３２ａの内部で均等に配置されており、これによって、第２熱容量体３２を均等に加熱することができる。
加熱部３２ｂとしては、電流によって発熱するヒータが例示される。
加熱部３２ｂの発熱の程度は、制御部６０によって制御される。また、成形装置１の各部位には図示しない温度検知手段が設置されており、制御部６０は、温度検知手段から温度情報を取得して加熱部３１ｂの制御に反映する。
【0036】
移動機構４０は、各熱容量体３１，３２が互いに近接離間するように各熱容量体３１，３２を動かす機構である。移動機構４０の駆動は、制御部６０によって制御される。
移動機構４０は、加圧機構２０と独立した機構である。これによって、各熱容量体３１，３２を、各金型１１，１２と独立させて動かすことができる。
移動機構４０は、各熱容量体３１，３２を動かすことで、各熱容量体３１，３２を各金型１１，１２に接触させることができる。
移動機構４０は、加圧機構２０と独立した機構である。これによって、各熱容量体３１，３２を、各金型１１，１２と独立させて動かすことができる。
移動機構４０は、各熱容量体３１，３２を動かすことで、各熱容量体３１，３２を各金型１１，１２に接触させることができる。
【0037】
移動機構４０は、第１移動機構４１及び第２移動機構４２を有している。
【0038】
第１移動機構４１は、第１熱容量体３１が第２熱容量体３２に対して近接離間するように第１熱容量体３１を動かす機構である。
第１移動機構４１としては、サーボモータ、油圧、電動モータ又は空圧等を用いた機構が例示される。
第１移動機構４１としては、サーボモータ、油圧、電動モータ又は空圧等を用いた機構が例示される。
【0039】
ここで、第１移動機構４１は、第１加圧機構２１のように材料７１の加圧に寄与する機構ではないので、第１加圧機構２１よりも簡易的な機構（例えば小型化された機構や定格荷重が小さい機構等）を採用できる。例えば、第１移動機構４１としては、電動モータや空圧を用いた機構を採用することが好ましい。ただし、これらは例示であって、成形装置１や材料７１の仕様・特徴に応じてどのような機構を採用してもよい。
【0040】
第２移動機構４２は、第２熱容量体３２が第１熱容量体３１に対して近接離間するように第２熱容量体３２を動かす機構である。
第２移動機構４２としては、サーボモータ、油圧、電動モータ又は空圧等を用いた機構が例示される。
第２移動機構４２としては、サーボモータ、油圧、電動モータ又は空圧等を用いた機構が例示される。
【0041】
ここで、第２移動機構４２は、第２加圧機構２２のように材料７１の加圧に寄与する機構ではないので、第２加圧機構２２よりも簡易的な機構（例えば小型化された機構や定格荷重が小さい機構等）を採用できる。例えば、第２移動機構４２としては、電動モータや空圧を用いた機構を採用することが好ましい。ただし、これらは例示であって、成形装置１や材料７１の仕様・特徴に応じてどのような機構を採用してもよい。
【0042】
［成形方法について］
次に、成形装置１を用いた成形方法について説明する。
次に、成形装置１を用いた成形方法について説明する。
【0043】
まず、図２及び図３に示すように、互いに離間した状態の第１金型１１と第２金型１２との間に材料７１を投入する。
このとき、加熱部１１ｂによって第１金型１１を予め加熱しておく。また、加熱部１２ｂによって第２金型１２を予め加熱しておく。
このとき、加熱部１１ｂによって第１金型１１を予め加熱しておく。また、加熱部１２ｂによって第２金型１２を予め加熱しておく。
【0044】
次に、図３及び図４に示すように、加圧機構２０を駆動することによって各金型１１，１２で材料７１を挟み込む。
このとき、材料７１は、昇温した各金型１１，１２によって加熱される。これによって、材料７１に含まれている熱可塑性樹脂が融点以上の温度に加熱され溶融する。
このとき、材料７１は、昇温した各金型１１，１２によって加熱される。これによって、材料７１に含まれている熱可塑性樹脂が融点以上の温度に加熱され溶融する。
【0045】
次に、各金型１１，１２によって材料７１の温度を維持しつつ各金型１１，１２によって材料７１を第１圧力で加圧して樹脂を含浸させる。
ここで、第１圧力とは、溶融した樹脂を繊維間に含浸させるために必要な圧力、及び／又は、溶融した樹脂をシート層間に含浸させるために必要な圧力を意味する。
ここで、第１圧力とは、溶融した樹脂を繊維間に含浸させるために必要な圧力、及び／又は、溶融した樹脂をシート層間に含浸させるために必要な圧力を意味する。
【0046】
次に、含浸が完了したら、材料７１を冷却して樹脂を固化させる必要があるので、加熱部１１ｂ及び加熱部１２ｂの発熱を停止させる。含浸が完了したかどうかは、例えば、試験によって予め取得された最適な含浸時間に基づいて判断される。
【0047】
次に、図４及び図５に示すように、各金型１１，１２によって材料７１を第１圧力よりも高い第２圧力で加圧する。
ここで、第２圧力とは、シート内部やシート層間に残存する空気等を除去あるいは圧密化させるために必要な圧力を意味する。
ここで、第２圧力とは、シート内部やシート層間に残存する空気等を除去あるいは圧密化させるために必要な圧力を意味する。
【0048】
また、移動機構４０を駆動することによって各熱容量体３１，３２を各金型１１，１２と接触させる。
このとき、加熱部３１ｂによって第１熱容量体３１を熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱しておく。また、加熱部３２ｂによって第２熱容量体３２を熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱しておく。
このとき、加熱部３１ｂによって第１熱容量体３１を熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱しておく。また、加熱部３２ｂによって第２熱容量体３２を熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱しておく。
【0049】
第１熱容量体３１が第１金型１１と接触することよって、第１金型１１よりも温度の低い第１熱容量体３１は、第１金型１１から熱を奪って第１金型１１を冷却することになる。
また、第２熱容量体３２が第２金型１２と接触することよって、第２金型１２よりも温度の低い第２熱容量体３２は、第２金型１２から熱を奪って第２金型１２を冷却することになる。
また、第２熱容量体３２が第２金型１２と接触することよって、第２金型１２よりも温度の低い第２熱容量体３２は、第２金型１２から熱を奪って第２金型１２を冷却することになる。
【0050】
ここで、熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度とは、例えば、コンソリデーションに適した温度域にある温度である（この温度を「コンソリデーション温度」という。）。
具体的には、熱可塑性樹脂が一定時間内に固化し、かつ、結晶性樹脂においては結晶化が促進される温度を意味する。
具体的には、熱可塑性樹脂が一定時間内に固化し、かつ、結晶性樹脂においては結晶化が促進される温度を意味する。
【0051】
第１熱容量体３１によって冷却された第１金型１１は、やがて第１熱容量体３１と同じ温度（コンソリデーション温度）になる。また、第２熱容量体３２によって冷却された第２金型１２は、やがて第２熱容量体３２と同じ温度（コンソリデーション温度）になる。
これによって、コンソリデーション温度に維持された各金型１１，１２によって材料７１が第２圧力で所定時間だけ加圧され、材料７１がコンソリデーションされることになる。
これによって、コンソリデーション温度に維持された各金型１１，１２によって材料７１が第２圧力で所定時間だけ加圧され、材料７１がコンソリデーションされることになる。
【0052】
なお、第１金型１１に対する第１熱容量体３１の接触及び離間を選択することで、第１金型１１に対する冷却の程度を調節できる。また、加熱部３１ｂの発熱量によって第１金型１１に対する冷却の程度を調節できる。
第２熱容量体３２についても同様である。
また、例えば第１熱容量体３１のみを第１金型１１に接触させることで、第１金型１１のみ冷却する等の調節も可能である。
第２熱容量体３２についても同様である。
また、例えば第１熱容量体３１のみを第１金型１１に接触させることで、第１金型１１のみ冷却する等の調節も可能である。
【0053】
ここで、各熱容量体３１，３２の「接触」について詳細に説明する。
例えば、第１熱容量体３１は第１金型１１に接触するが、第１金型１１に対する第１熱容量体３１の接圧は、第１金型１１による材料７１の加圧（第２圧力）に影響を与えない程度の接圧とされる。すなわち、第１熱容量体３１の接触によって第１金型１１には不可避的に僅かな圧力が負荷されるが、この僅かな圧力が材料７１の成形に必要な第２圧力に寄与することはない。
第２金型１２に対する第２熱容量体３２の接圧についても同様である。
以上をまとめると、材料７１は各金型１１，１２及び加圧機構２０によってのみ加圧され、各熱容量体３１，３２及び移動機構４０は材料７１の冷却には寄与するが加圧には寄与しないことになる。つまり、成形装置１では、各金型１１，１２の機能（加圧）と各熱容量体３１，３２の機能（冷却）とが互いに独立して切り離されている。
例えば、第１熱容量体３１は第１金型１１に接触するが、第１金型１１に対する第１熱容量体３１の接圧は、第１金型１１による材料７１の加圧（第２圧力）に影響を与えない程度の接圧とされる。すなわち、第１熱容量体３１の接触によって第１金型１１には不可避的に僅かな圧力が負荷されるが、この僅かな圧力が材料７１の成形に必要な第２圧力に寄与することはない。
第２金型１２に対する第２熱容量体３２の接圧についても同様である。
以上をまとめると、材料７１は各金型１１，１２及び加圧機構２０によってのみ加圧され、各熱容量体３１，３２及び移動機構４０は材料７１の冷却には寄与するが加圧には寄与しないことになる。つまり、成形装置１では、各金型１１，１２の機能（加圧）と各熱容量体３１，３２の機能（冷却）とが互いに独立して切り離されている。
【0054】
次に、コンソリデーションが完了したら、図６に示すように、移動機構４０によって各熱容量体３１，３２を互いに離間させて、加圧機構２０によって各金型１１，１２を互いに離間させる。そして、成形品７２を取り出して１サイクルが完了する。
【0055】
次に、成形品７２を取り出したら、加熱部１１ｂ及び加熱部１２ｂで再び各金型１１，１２を加熱して同様のサイクルを繰り返す。このとき、各金型１１，１２はできる限り熱容量が小さくされているので、短時間で昇温される。
【0056】
［温度の時間変化について］
次に、上記のサイクルにおける金型の温度及び材料の温度の時間変化について説明する。
次に、上記のサイクルにおける金型の温度及び材料の温度の時間変化について説明する。
【0057】
図７に示すように、ｔ＝０にて各金型１１，１２の加熱を開始して、各金型１１，１２を熱可塑性樹脂の融点以上の温度まで昇温させる。
【0058】
次に、ｔ＝ｔ１にて各金型１１，１２によって材料７１を第１圧力で加圧しつつ材料７１の加熱を開始する。
なお、各金型１１，１２による材料７１の加圧及び加熱は、各金型１１，１２が融点以上の温度になってから開始されてもよいし、融点以上の温度になる前に開始されてもよい。
なお、各金型１１，１２による材料７１の加圧及び加熱は、各金型１１，１２が融点以上の温度になってから開始されてもよいし、融点以上の温度になる前に開始されてもよい。
【0059】
その後、ｔ＝ｔ２にて材料７１が各金型１１，１２と同温になり、所定時間経過後のｔ＝ｔ３までこの状態を維持しておく。これによって、樹脂が含浸される。
【0060】
次に、ｔ＝ｔ３にて各金型１１，１２によって材料７１を第２圧力で加圧しつつ各熱容量体３１，３２によって各金型１１，１２の冷却（すなわち、材料７１の冷却）を開始する。
【0061】
冷却が開始されるとｔ＝ｔ４にて各金型１１，１２及び材料７１の温度がコンソリデーション温度になる。
このとき、各熱容量体３１，３２はコンソリデーション温度に維持されているので、各金型１１，１２及び材料７１もコンソリデーション温度に維持されることになる。
その後、ｔ＝ｔ５までこの状態を維持したらコンソリデーションが完了して１回目のサイクルが終了する。
このとき、各熱容量体３１，３２はコンソリデーション温度に維持されているので、各金型１１，１２及び材料７１もコンソリデーション温度に維持されることになる。
その後、ｔ＝ｔ５までこの状態を維持したらコンソリデーションが完了して１回目のサイクルが終了する。
【0062】
次に、成形品７２を取り出して、再び各金型１１，１２の加熱を開始して次のサイクルへ移行する。このとき、各金型１１，１２は、再加熱が開始される段階で既にコンソリデーション温度とされているので、１回目のサイクルほど加熱に時間を要しない。
以降、同様のサイクルを繰り返す。
以降、同様のサイクルを繰り返す。
【0063】
［加圧機構及び移動機構の制御方法について］
次に、第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２並びに第１移動機構４１及び第２移動機構４２の制御方法について説明する。
なお、これらの制御に必要な処理は、制御部６０によって実行される。また、制御に必要な情報は、図示しない各種センサから取得される。
次に、第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２並びに第１移動機構４１及び第２移動機構４２の制御方法について説明する。
なお、これらの制御に必要な処理は、制御部６０によって実行される。また、制御に必要な情報は、図示しない各種センサから取得される。
【0064】
第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２は、例えば、第１金型１１及び第２金型１２が材料７１に負荷している荷重に基づいて制御される。
なぜなら、第１加圧機構２１によって動かされる第１金型１１及び第２加圧機構２２によって動かされる第２金型１２は、コンソリデーションをしている時に材料７１に一定の荷重（すなわち、一定の圧力）を負荷する必要があるからである。
具体例としては、制御部６０が、第１金型１１及び第２金型１２が材料７１に負荷している荷重を取得して、その荷重と目標荷重（本来負荷すべき荷重）とを比較して、第１金型１１及び第２金型１２が目標荷重で材料７１を押圧するように第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２を駆動する。
なぜなら、第１加圧機構２１によって動かされる第１金型１１及び第２加圧機構２２によって動かされる第２金型１２は、コンソリデーションをしている時に材料７１に一定の荷重（すなわち、一定の圧力）を負荷する必要があるからである。
具体例としては、制御部６０が、第１金型１１及び第２金型１２が材料７１に負荷している荷重を取得して、その荷重と目標荷重（本来負荷すべき荷重）とを比較して、第１金型１１及び第２金型１２が目標荷重で材料７１を押圧するように第１加圧機構２１及び第２加圧機構２２を駆動する。
【0065】
また、第１移動機構４１及び第２移動機構４２は、例えば、第１熱容量体３１が第１金型１１に負荷している荷重及び第２熱容量体３２が第２金型１２に負荷している荷重に基づいて制御される。
なぜなら、第１熱容量体３１は第１金型１１に対して、第２熱容量体３２は第２金型１２に対して、接触状態を保つように一定の荷重（すなわち、一定の接圧）を負荷する必要があるからである。
具体例としては、制御部６０が、第１熱容量体３１が第１金型１１に負荷している荷重を取得して、その荷重と目標荷重（本来負荷すべき荷重）とを比較して、第１熱容量体３１が目標荷重で第１金型１１を押圧するように第１移動機構４１を駆動し、第２熱容量体３２が第２金型１２に負荷している荷重を取得して、その荷重と目標荷重（本来負荷すべき荷重）とを比較して、第２熱容量体３２が目標荷重で第２金型１２を押圧するように第２移動機構４２を駆動する。
なぜなら、第１熱容量体３１は第１金型１１に対して、第２熱容量体３２は第２金型１２に対して、接触状態を保つように一定の荷重（すなわち、一定の接圧）を負荷する必要があるからである。
具体例としては、制御部６０が、第１熱容量体３１が第１金型１１に負荷している荷重を取得して、その荷重と目標荷重（本来負荷すべき荷重）とを比較して、第１熱容量体３１が目標荷重で第１金型１１を押圧するように第１移動機構４１を駆動し、第２熱容量体３２が第２金型１２に負荷している荷重を取得して、その荷重と目標荷重（本来負荷すべき荷重）とを比較して、第２熱容量体３２が目標荷重で第２金型１２を押圧するように第２移動機構４２を駆動する。
【0066】
なお、第１移動機構４１及び第２移動機構４２を、第１金型１１及び第２金型１２の位置情報、並びに、第１熱容量体３１及び第２熱容量体３２の位置情報に基づいて制御してもよい。
具体例としては、制御部６０が、第１金型１１及び第２金型１２の位置の変化量を取得して、その変化量に基づいて第１熱容量体３１及び第２熱容量体３２の目標位置（目標変化量）を決定して、第１熱容量体３１及び第２熱容量体３２が目標位置まで移動するように（目標変化量だけ移動するように）第１移動機構４１及び第２移動機構４２を駆動してもよい。
具体例としては、制御部６０が、第１金型１１及び第２金型１２の位置の変化量を取得して、その変化量に基づいて第１熱容量体３１及び第２熱容量体３２の目標位置（目標変化量）を決定して、第１熱容量体３１及び第２熱容量体３２が目標位置まで移動するように（目標変化量だけ移動するように）第１移動機構４１及び第２移動機構４２を駆動してもよい。
【0067】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
各熱容量体３１，３２は各金型１１，１２よりも大きな熱容量を持っているので、各熱容量体３１，３２の温度変化を抑制しつつ効率的に各金型を冷却できる。一方で、各金型１１，１２の熱容量は小さいので、加熱部１１ｂ及び加熱部１２ｂによって行われる各金型１１，１２の加熱の時間を短縮することができサイクルタイムの短縮を図ることができる。
各熱容量体３１，３２は各金型１１，１２よりも大きな熱容量を持っているので、各熱容量体３１，３２の温度変化を抑制しつつ効率的に各金型を冷却できる。一方で、各金型１１，１２の熱容量は小さいので、加熱部１１ｂ及び加熱部１２ｂによって行われる各金型１１，１２の加熱の時間を短縮することができサイクルタイムの短縮を図ることができる。
【0068】
サイクルタイムの短縮について、比較例としての図８から図１０及び図１１を用いて説明する。
図８から図１０には、比較例としてのプレス装置１００が示されている。プレス装置１００は、温調部１１１ｂを内蔵した第１金型１１１及び温調部１１２ｂを内蔵した第２金型１１２を有する金型１１０を備えている。プレス装置１００は、各金型１１１，１１２で材料７１を挟み込んで成形品７２を成形する装置である。
プレス装置１００では、各金型１１１，１１２で材料７１の加熱（融点以上に加熱する工程及びコンソリデーション温度に維持する工程）及び加圧を行う。このため、図１１に示すように、各金型１１１，１１２の温度を変化させるために時間を要してしまう（図１１の上図）。
一方で、本実施形態に係る成形装置１のように、材料７１に接触する部分で、かつ、材料７１に温度変化を与える部分を、できる限り小さく設計された各金型１１，１２に限定することで、温度変化に要する時間を短縮できる（図１１の下図）。
図８から図１０には、比較例としてのプレス装置１００が示されている。プレス装置１００は、温調部１１１ｂを内蔵した第１金型１１１及び温調部１１２ｂを内蔵した第２金型１１２を有する金型１１０を備えている。プレス装置１００は、各金型１１１，１１２で材料７１を挟み込んで成形品７２を成形する装置である。
プレス装置１００では、各金型１１１，１１２で材料７１の加熱（融点以上に加熱する工程及びコンソリデーション温度に維持する工程）及び加圧を行う。このため、図１１に示すように、各金型１１１，１１２の温度を変化させるために時間を要してしまう（図１１の上図）。
一方で、本実施形態に係る成形装置１のように、材料７１に接触する部分で、かつ、材料７１に温度変化を与える部分を、できる限り小さく設計された各金型１１，１２に限定することで、温度変化に要する時間を短縮できる（図１１の下図）。
【0069】
また、各熱容量体３１，３２は材料７１の加圧に影響を与えない接圧で各金型１１，１２に接触するので、各熱容量体３１，３２を動かす移動機構４０は、各金型１１，１２を動かす加圧機構２０のように加圧機能を備えた機構でなくてもよい。したがって、加圧機能を備えた機構を成形装置１全体で１系統とすることができる。したがって、構造の簡易化やコストの低減を図ることができる。
【0070】
また、上述した通り、各熱容量体３１，３２は各金型１１，１２に接触するだけなので、耐圧性を考慮しなくてもよい。そのため、各熱容量体３１，３２は各金型１１，１２ほど頑丈である必要がなく、構造の簡易化やコストの低減を図ることができる。
【0071】
また、各金型１１，１２の機能（加圧）と各熱容量体３１，３２の機能（冷却）とを切り離しているので、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ細かく調節することができる。
ここで、加圧の程度は、例えば加圧機構２０によって調節される。また、冷却の程度は、例えば、移動機構４０によって各熱容量体３１，３２を各金型１１，１２に接触させる若しくは各金型から離間させることで調節される、又は、加熱部３１ｂ及び／又は加熱部３２ｂの発熱量によって調節される。
ここで、加圧の程度は、例えば加圧機構２０によって調節される。また、冷却の程度は、例えば、移動機構４０によって各熱容量体３１，３２を各金型１１，１２に接触させる若しくは各金型から離間させることで調節される、又は、加熱部３１ｂ及び／又は加熱部３２ｂの発熱量によって調節される。
【0072】
また、例えば、第１金型１１にのみに第１熱容量体３１を接触させることで材料７１の一方の面のみを冷却することも可能であり、コンソリデーションにおけるプロセスの幅が広がる。
【0073】
［変形例１］
図１２に示すように、第１金型１１に凹部１１ｃを形成して、第２金型１２に凸部１２ｃを形成してもよい。
ただし、凹部１１ｃ及び凸部１２ｃは、両端がクランプ部５１で保持された材料７１が生材の状態で変形し得る程度の形状とされている。すなわち、例えば曲率が比較的に小さな湾曲面とされている。
図１２に示すように、第１金型１１に凹部１１ｃを形成して、第２金型１２に凸部１２ｃを形成してもよい。
ただし、凹部１１ｃ及び凸部１２ｃは、両端がクランプ部５１で保持された材料７１が生材の状態で変形し得る程度の形状とされている。すなわち、例えば曲率が比較的に小さな湾曲面とされている。
【0074】
図１３に示すように、各金型１１，１２に挟み込まれた材料７１は、凹部１１ｃと凸部１２ｃとの間に画定された隙間の形状に沿って変形する。
【0075】
［変形例２］
図１４に示すように、各金型１１，１２と各熱容量体３１，３２との各間に、熱抵抗体としての挿入部材５２を挿入してもよい。
挿入部材５２は、例えばシート状の部材とされ、具体的には、ガラスクロスや金属プレートが例示される。
図１４に示すように、各金型１１，１２と各熱容量体３１，３２との各間に、熱抵抗体としての挿入部材５２を挿入してもよい。
挿入部材５２は、例えばシート状の部材とされ、具体的には、ガラスクロスや金属プレートが例示される。
【0076】
挿入部材５２を挿入することで、各金型１１，１２に各熱容量体３１，３２が接触したときの冷却速度を低下させることができる。これによって、熱ひずみによる各金型１１，１２の熱変形を抑制することができ、成形品７２の形状精度の安定化や品質の向上を図ることができる。
【0077】
以上の通り説明した一実施形態に係る成形装置及び成形方法は、例えば、以下の通り把握される。
すなわち、本開示の第１態様に係る成形装置（１）は、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料（７１）をコンソリデーションする成形装置であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第１金型加熱部（１１ｂ）を有した第１金型（１１）と、該第１金型と対向して配置され、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第２金型加熱部（１２ｂ）を有した第２金型（１２）と、前記第１金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第１熱容量体加熱部（３１ｂ）を有した第１熱容量体（３１）と、該第１熱容量体と対向して配置され、前記第２金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第２熱容量体加熱部（３２ｂ）を有した第２熱容量体（３２）と、前記第１金型及び／又は前記第２金型を動かす加圧機構（２０）と、該加圧機構と独立した機構であり、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体を動かす移動機構（４０）と、を備え、前記第１金型及び前記第２金型は、前記加圧機構によって動かされることでそれらに挟み込まれた前記材料を加圧し、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体は、前記移動機構によって動かされることで前記材料の加圧に影響を与えない接圧で前記第１金型及び／又は前記第２金型と接触する。
すなわち、本開示の第１態様に係る成形装置（１）は、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料（７１）をコンソリデーションする成形装置であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第１金型加熱部（１１ｂ）を有した第１金型（１１）と、該第１金型と対向して配置され、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温する第２金型加熱部（１２ｂ）を有した第２金型（１２）と、前記第１金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第１熱容量体加熱部（３１ｂ）を有した第１熱容量体（３１）と、該第１熱容量体と対向して配置され、前記第２金型よりも大きな熱容量を持ち、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温する第２熱容量体加熱部（３２ｂ）を有した第２熱容量体（３２）と、前記第１金型及び／又は前記第２金型を動かす加圧機構（２０）と、該加圧機構と独立した機構であり、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体を動かす移動機構（４０）と、を備え、前記第１金型及び前記第２金型は、前記加圧機構によって動かされることでそれらに挟み込まれた前記材料を加圧し、前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体は、前記移動機構によって動かされることで前記材料の加圧に影響を与えない接圧で前記第１金型及び／又は前記第２金型と接触する。
【0078】
本態様に係る成形装置によれば、第１熱容量体は、第２金型との間で材料を加圧している第１金型と接触し、第２熱容量体は、第１金型との間で材料を加圧している第２金型と接触するので、第１金型及び第２金型（以下、まとめて「各金型」ともいう。）が熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温しているとき、熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温した第１熱容量体及び第２熱容量体（以下、まとめて「各熱容量体」ともいう。）を、各金型を冷却する冷却部とすることができる。このとき、各熱容量体は各金型よりも大きな熱容量を持っているので、各熱容量体の温度変化を抑制しつつ効率的に各金型を冷却できる。一方で、各金型の熱容量は小さいので、第１金型加熱部及び第２金型加熱部（以下、まとめて「各金型加熱部」ともいう。）によって行われる各金型の加熱の時間を短縮することができる。なお、「熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度」とは、例えば、コンソリデーションに適した温度域にある温度である。
また、各熱容量体は材料の加圧に影響を与えない接圧で各金型に接触するので、各熱容量体を動かす移動機構は、各金型を動かす加圧機構のように加圧機能を備えた機構（例えば、加圧シリンダ等）でなくてもよい。したがって、加圧機能を備えた機構を成形装置全体で１系統とすることができる。したがって、構造の簡易化やコストの低減を図ることができる。
また、上述した通り、各熱容量体は各金型に接触するだけなので、耐圧性を考慮しなくてもよい。そのため、各熱容量体は各金型ほど頑丈である必要がなく、構造の簡易化やコストの低減を図ることができる。
また、各金型の機能（加圧）と各熱容量体の機能（冷却）とを切り離しているので、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ細かく調節することができる。ここで、加圧の程度は、例えば加圧機構によって調節される。また、冷却の程度は、例えば、移動機構によって各熱容量体を各金型に接触させる若しくは各金型から離間させることで調節される、又は、第１熱容量体加熱部及び／又は第２熱容量体加熱部の発熱量によって調節される。
また、例えば、一方の金型にのみに熱容量体を接触させることで材料の一方の面のみを冷却することも可能であり、コンソリデーションにおけるプロセスの幅が広がる。
また、各熱容量体は材料の加圧に影響を与えない接圧で各金型に接触するので、各熱容量体を動かす移動機構は、各金型を動かす加圧機構のように加圧機能を備えた機構（例えば、加圧シリンダ等）でなくてもよい。したがって、加圧機能を備えた機構を成形装置全体で１系統とすることができる。したがって、構造の簡易化やコストの低減を図ることができる。
また、上述した通り、各熱容量体は各金型に接触するだけなので、耐圧性を考慮しなくてもよい。そのため、各熱容量体は各金型ほど頑丈である必要がなく、構造の簡易化やコストの低減を図ることができる。
また、各金型の機能（加圧）と各熱容量体の機能（冷却）とを切り離しているので、加圧の程度及び冷却の程度をそれぞれ細かく調節することができる。ここで、加圧の程度は、例えば加圧機構によって調節される。また、冷却の程度は、例えば、移動機構によって各熱容量体を各金型に接触させる若しくは各金型から離間させることで調節される、又は、第１熱容量体加熱部及び／又は第２熱容量体加熱部の発熱量によって調節される。
また、例えば、一方の金型にのみに熱容量体を接触させることで材料の一方の面のみを冷却することも可能であり、コンソリデーションにおけるプロセスの幅が広がる。
【0079】
また、本開示の第２態様に係る成形装置は、第１態様の成形装置において、制御部（６０）を備え、前記制御部は、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温した前記第１金型及び前記第２金型が第１圧力で前記材料を加圧するように前記加圧機構を駆動して、前記第１金型加熱部及び前記第２金型加熱部の発熱を停止させた後、前記第１金型及び前記第２金型が前記第１圧力よりも大きな第２圧力で前記材料を加圧するように前記加圧機構を駆動して、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温した前記第１熱容量体及び／又は前記第２熱容量体が、前記第２圧力で前記材料を加圧している前記第１金型及び／又は前記第２金型と、前記材料の加圧に影響を与えない接圧で接触するように前記移動機構を駆動する。
【0080】
本態様に係る成形装置によれば、制御部は、熱可塑性樹脂の融点以上の温度に昇温した第１金型及び第２金型が第１圧力で前記材料を加圧するように加圧機構を駆動して、第１金型加熱部及び第２金型加熱部の発熱を停止させた後、第１金型及び第２金型が第１圧力よりも大きな第２圧力で材料を加圧するように加圧機構を駆動して、熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に昇温した第１熱容量体及び／又は第２熱容量体が、第２圧力で材料を加圧している第１金型及び／又は第２金型と、材料の加圧に影響を与えない接圧で接触するように移動機構を駆動するので、昇温した金型によって第１圧力で材料を加圧することで熱可塑性樹脂を含浸させ、含浸が完了したら、第１圧力よりも大きい第２圧力で材料を加圧するとともに熱容量体を金型に接触させて金型を冷却することで、材料をコンソリデーションすることができる。
【0081】
また、本開示の第３態様に係る成形装置は、第１態様又は第２態様の成形装置において、前記第１金型と前記第１熱容量体との間、及び／又は、前記第２金型と前記第２熱容量体との間に設けられた熱抵抗体を備えている。
【0082】
本態様に係る成形装置によれば、第１金型と第１熱容量体との間、及び／又は、第２金型と第２熱容量体との間に設けられた熱抵抗体（５２）を備えているので、各金型に各熱容量体が接触したときの冷却速度を低下させることができる。これによって、熱ひずみによる各金型の熱変形を抑制することができ、成形品の形状精度の安定化や品質の向上を図ることができる。
【0083】
また、本開示の第４態様に係る成形方法は、繊維及び熱可塑性樹脂を含むシート材が積層されてなる材料をコンソリデーションする成形方法であって、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱された第１金型及び第２金型によって第１圧力で前記材料を加圧して、前記第１金型及び前記第２金型によって前記第１圧力よりも大きな第２圧力で前記材料を加圧して、前記熱可塑性樹脂の融点よりも低い温度に加熱された第１熱容量体及び／又は第２熱容量体を、前記第２圧力で前記材料を加圧している前記第１金型及び／又は前記第２金型と、前記材料の加圧に影響を与えない接圧で接触させる。
【0084】
また、本開示の第５態様に係る成形方法は、第４態様の成形方法において、前記第１圧力で加圧することによって前記材料の樹脂が含浸したとき、前記第１金型及び前記第２金型の加熱を停止する。
【符号の説明】
【0085】
１ 成形装置
１０ 金型
１１ 第１金型
１１ａ 金型本体
１１ｂ 加熱部（第１金型加熱部）
１１ｃ 凹部
１２ 第２金型
１２ａ 金型本体
１２ｂ 加熱部（第２金型加熱部）
１２ｃ 凸部
２０ 加圧機構
２１ 第１加圧機構
２２ 第２加圧機構
３０ 熱容量体
３１ 第１熱容量体
３１ａ 熱容量体本体
３１ｂ 加熱部（第１熱容量体）
３２ 第２熱容量体
３２ａ 熱容量体本体
３２ｂ 加熱部（第２熱容量体）
４０ 移動機構
４１ 第１移動機構
４２ 第２移動機構
５１ クランプ部
５２ 挿入部材（熱抵抗体）
６０ 制御部
７１ 材料
７２ 成形品
１００ プレス装置（比較例）
１１０ 金型
１１１ 第１金型
１１１ｂ 温調部
１１２ 第２金型
１１２ｂ 温調部
１０ 金型
１１ 第１金型
１１ａ 金型本体
１１ｂ 加熱部（第１金型加熱部）
１１ｃ 凹部
１２ 第２金型
１２ａ 金型本体
１２ｂ 加熱部（第２金型加熱部）
１２ｃ 凸部
２０ 加圧機構
２１ 第１加圧機構
２２ 第２加圧機構
３０ 熱容量体
３１ 第１熱容量体
３１ａ 熱容量体本体
３１ｂ 加熱部（第１熱容量体）
３２ 第２熱容量体
３２ａ 熱容量体本体
３２ｂ 加熱部（第２熱容量体）
４０ 移動機構
４１ 第１移動機構
４２ 第２移動機構
５１ クランプ部
５２ 挿入部材（熱抵抗体）
６０ 制御部
７１ 材料
７２ 成形品
１００ プレス装置（比較例）
１１０ 金型
１１１ 第１金型
１１１ｂ 温調部
１１２ 第２金型
１１２ｂ 温調部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
