JP2003145599A - 加熱冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水をロスすることなく、冷却循環路の冷水の急
激な温度上昇および熱水循環路の熱水の急激な温度低下
をまねくことなく、冷却と加熱とをスムーズに切り換え
ることができる加熱冷却装置を提供する。 【解決手段】冷水循環路の冷水と、熱水循環路の熱水と
を、バルブの切り換えによって、被温度制御体に設けら
れた熱媒体流路へ送るようになっているとともに、冷水
から熱水（あるいは熱水から冷水）への切換の際、一旦
切り替え前の配管路中に残っている冷水（熱水）をバイ
パス配管中に設けられた一時貯蔵タンクに送り込み、一
時貯蔵タンクに先に貯蔵されていた熱水（冷水）を冷水
（熱水）の圧力によって熱水（冷水）循環路媒に戻し、
冷水（熱水）が一時貯蔵タンク中の熱水（冷水）と完全
に入れ代わったら、熱媒体流路への熱水（冷水）の供給
を熱水（冷水）循環路のみから行い、切り替えの際の熱
水と冷水との混ざりを防止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、射出発泡成形金型
等の被温度制御体の加熱冷却を繰り返すのに用いられる
加熱冷却装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】型開き可能に保持された金型のキャビテ
ィ内に発泡剤を含む樹脂を射出した後、キャビティの型
面が後退しキャビティ空間が拡大するように金型を開
き、樹脂を発泡させて、金型の型面に沿ってスキン層が
形成され、内部に発泡層が形成された発泡成形体を製造
する射出発泡成形方法がすでに提案されている（特開平
７−８８８７８号公報、特開平８−９０６２０号公報等
参照）。即ち、この成形方法によって得られた成形体
は、成形体内部が発泡しており、断熱性に優れるととも
に軽量であるだけでなく、表面にスキン層を備えている
ので、防汚性、剛性、耐摩耗性に優れたものとなるとい
う利点を備えている。 【０００３】ところで、上記射出発泡成形方法の場合、
金型内で十分に発泡を行わせるとともに、所定厚みの表
面状態のよいスキン層を形成できるように、射出工程時
および発泡工程時に金型の温度をできるだけ高温に保つ
ことが好ましいが、金型を高温に保持した状態である
と、樹脂の固化が不十分のため、金型を開いた時に、二
次発泡し成形体がいびつになったりする。したがって、
金型を開いた時に圧力開放による二次発泡を起こさない
固化状態になるまで長時間金型を閉状態に保たなければ
ならず、成形サイクルが長くなり、生産効率が悪いとい
う問題がある。 【０００４】そこで、本発明の発明者は、キャビティに
沿って金型内に設けられた熱媒体流路にバルブの切り換
えによって冷水と熱水とを流せるようにし、射出工程時
および発泡時には熱媒体流路に熱水を流し、金型を高温
状態にしておき、発泡が完了すると、熱水から冷水に切
り換えて金型を強制冷却し、冷却に要する時間を短縮
し、成形サイクルを上げようとした。 【０００５】しかしながら、熱媒体流路を通る熱媒体を
熱水から冷水あるいは冷水から熱水に切り換えたとき、
熱媒体流路に残っている熱水または冷水が、冷水を熱媒
体流路に供給する冷水循環路あるいは熱水を熱媒体流路
に供給する熱水循環路に流れ込み、冷水循環路中の冷水
温度を上げてしまったり、熱水循環路中の熱水温度を下
げてしまい、熱効率が悪くなるという問題がある。一
方、熱媒体流路および戻り配管路中の先の熱水あるいは
冷水が、完全に冷水または熱水に入れ替わるまで、熱媒
体流路を通った冷水を冷水循環路、熱水を熱水循環路に
戻す様にすると、熱水循環路の熱水の急激な温度低下、
冷水循環路の冷水の急激な温度上昇は防げるが、他の温
度帯へ戻したり、廃棄した量だけ水を補給しなければな
らないとともに、補給した水を昇温したり冷却したりせ
ねばならずエネルギーロスが大きいという問題がある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて、水をロスすることなく、冷却循環路の冷
水の急激な温度上昇および熱水循環路の熱水の急激な温
度低下をまねくことなく、冷却と加熱とをスムーズに切
り換えることができる加熱冷却装置を提供することを目
的としている。 【０００７】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明にかかる加熱冷却装置は、冷却ユニッ
トを備えた冷水循環路と、冷水循環路中の冷水を送水す
る冷水送水路と、冷水循環路中へ冷水を返送する冷水返
送路と加熱ユニットを備えた熱水循環路と、熱水循環路
中の熱水を送水する熱水送水路と、熱水循環路中へ熱水
を返送する熱水返送路と、バルブの切り換えによって、
冷水送水路からの冷水または熱水送水路からの熱水を被
温度制御体に設けられた熱媒体流路へ送る送り配管路
と、熱媒体流路からの戻り配管路と、送り配管路、熱媒
体流路および戻り配管路の略総容積と同じ大きさの熱媒
体一時貯蔵タンクと、冷水から熱水への切り替え時、送
り込まれる冷水によって押し出される送り配管路、熱媒
体流路および戻り配管路に残った熱水を前記熱媒体一時
貯蔵タンクへ送り込み、先に熱媒体一時貯蔵タンク内に
貯蔵された冷水を冷水返送路を介して冷水循環路へ戻
し、熱媒体一時貯蔵タンク内の冷水が熱水に入れ替わっ
た時点で、戻り配管路から送り出される冷水を冷水返送
路を経て冷水循環路に戻すとともに、熱水から冷水への
切り替え時、送り込まれる熱水によって押し出される送
り配管路、熱媒体流路および戻り配管路に残った冷水を
前記熱媒体一時貯蔵タンクへ送り込み、先に熱媒体一時
貯蔵タンク内に貯蔵された熱水を熱水返送路を介して熱
水循環路へ戻し、熱媒体一時貯蔵タンク内の熱水が冷水
に入れ替わった時点で、戻り配管路から送り出される熱
水を熱水返送路を経て熱水循環路に戻るようにバルブを
切り換えるバルブ制御手段とを備えている構成とした。 【０００８】本発明の加熱冷却装置が使用される被温度
制御体としては、特に限定されないが、たとえば、射出
発泡成形方法に使用する金型、通常の射出成形方法に用
いられる金型などが挙げられる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下に、本発明を、その実施の形
態をあらわす図を参照しつつ詳しく説明する。ただし、
本発明は、図示の実施形態に限定されるものではなく、
本発明の主旨を逸脱しない範囲の設計変更を含むもので
ある。 【００１０】図１は、本発明にかかる加熱冷却装置の１
つの実施の形態をあらわしている。図１に示すように、
この加熱冷却装置１００は、冷水循環路１１０と、冷水
送水路１２０と、冷水返送路１３０と、熱水循環路１４
０と、熱水送水路１５０と、熱水返送路１６０と、送り
配管路１７０と、戻り配管路１８０と、一時貯水配管路
１９０と、バルブ制御手段２００とを備え、例えば、図
２および図３に示す被温度制御体としての射出発泡成形
装置Ａの金型８の加熱冷却に用いられるようになってい
る。 【００１１】そして、冷水循環路１１０は、冷水貯水タ
ンク１１１と、冷却ユニット１１２と、ポンプ１１３と
を備えている。冷水貯水タンク１１１は、冷水を貯水す
るようになっていて、貯水された冷水がポンプ１１３に
より、冷却ユニット１１２との間を循環し、所定の温度
に保たれるようになっている。 【００１２】冷水送水路１２０は、ポンプ１１３と冷却
ユニット１１２との間で冷水循環路１１０に接続されて
いて、冷水送水路１２０中に設けられたソレノイドバル
ブ１２１が開放されると、冷水循環路１１０中の冷水が
ポンプ１２２を介して送り配管路１７０へ送り込むよう
になっている。 【００１３】冷水送水路１２０の出口は、逆止弁１２３
を介して後述する送り配管路１７０に接続されている。
冷水返送路１３０は、その入口側が、後述する戻り配管
路１８０に接続され、その出口側が、冷水循環路１１０
の一部を構成する冷水貯水タンク１１１に接続されてい
る。 【００１４】冷水返送路１３０の入口、すなわち、戻り
配管路１８０側の端部にはソレノイドバルブ１３１が設
けられている。熱水循環路１４０は、ポンプ１４１と、
６つのヒーター１４２からなる加熱ユニット１４３とを
備えている。 【００１５】熱水送水路１５０は、ポンプ１４１と加熱
ユニット１４３との間で熱水循環路１４０に接続されて
いて、その入口に設けられたソレノイドバルブ１５１が
開放されると、熱水循環路１４０中の熱水を送り配管路
１７０へ送りこめるようになっている。熱水送水路１５
０の出口は、逆止弁１５２を介して後述する送り配管路
１７０に接続されている。 【００１６】熱水返送路１６０は、その入口側が、後述
する戻り配管路１８０に接続され、その出口側が、熱水
循環路１４０に接続されている。送り配管路１７０は、
冷水送水路１２０と、熱水送水路１５０の合流部に接続
されていて、図２および図３に示す金型８に設けられた
熱媒体流路８８に接続されるようになっている。 【００１７】戻り配管路１８０は、熱媒体流路８８の出
口に接続されるようになっているとともに、冷水返送路
１３０と熱水返送路１６０との分岐部とを接続するよう
に設けられている。一時貯水配管路１９０は、導入管路
１９１と、排出管路１９４と、１対の熱媒体一時貯水タ
ンク１９３とを備えている。 【００１８】導入管路１９１は、冷水返送路１３０と熱
水返送路１６０との分岐部に接続され、入口側にソレノ
イドバルブ１９２が設けられ、出口側が２本に分岐し
て、両熱媒体一時貯水タンク１９３の入口側に接続され
ている。排出管路１９４は、両熱媒体一時貯水タンク１
９３の出口側にそれぞれ接続されたのち、一旦合流し、
そののち、２つに分岐して、一方の分岐配管１９５が熱
水循環路１４０に接続され、他方の分岐配管１９６が冷
水返送路１３０に接続されている。 【００１９】両分岐配管１９５，１９６には、ソレノイ
ドバルブ１９７、１９８が途中に設けられ、ソレノイド
バルブ１９７と熱水循環路１４０との間、および、ソレ
ノイドバルブ１９８と冷水返送路１３０との間には、熱
水循環路１４０からの熱水の逆流および冷水返送路１３
０からの冷水の逆流を防止する逆止弁１９９が設けられ
ている。また、一対の熱媒体一時貯水タンク１９３は、
その総貯水量が、送り配管路１７０、熱媒体流路８８お
よび戻り配管路１８０の総容積と略同じになっている。 【００２０】次に、この加熱冷却装置１００の動作を金
型８の加熱冷却に使用した例を参照しつつ詳しく説明す
る。まず、冷却ユニット１１２および加熱ユニット１４
３により、冷水循環路１１０および熱水循環路１４０内
の冷水および熱水循環路１４０内の熱水を所定温度まで
冷却または昇温しておく。 【００２１】そして、金型８を冷却する場合には、バル
ブ制御手段２００がソレノイドバルブ１２１、１９２、
１９８を開き、ソレノイドバルブ１３１、１５１、１６
１、１９７を閉じた状態にする。図４に示すように、冷
水循環路１１０から冷水送水路１２０、送り配管路１７
０を介して熱媒体流路８８に冷水を送り、送り配管路１
７０、熱媒体流路８８、戻り配管路１８０に残っている
熱水Ｈを、冷水Ｃにより、熱媒体一時貯水タンク１９３
に押し出すとともに、この押し出された熱水Ｈによっ
て、熱媒体一時貯水タンク１９３内に貯えられていた冷
水Ｃを分岐管路１９６を介して冷水返送路１３０に送り
込み、冷水循環路１１０に返送する。 【００２２】そして、図５に示すように、熱媒体一時貯
水タンク１９３内の冷水Ｃが完全に熱水Ｈと入れ替わっ
たら、バルブ制御手段２００が、ソレノイドバルブ１２
１、１３１を開き、ソレノイドバルブ１９２、１５１、
１６１、１９７、１９８を閉じた状態にし、戻り配管路
１８０から送り出される冷水Ｃを直接冷水返送路１３０
に送り、冷水返送路１３０を介して冷水循環路１１０へ
戻すようになっている。 【００２３】一方、金型８を加熱する場合には、バルブ
制御手段２００が、ソレノイドバルブ１５１、１９２、
１９７を開き、ソレノイドバルブ１２１、１３１、１６
１、１９８を閉じた状態にする。そして、図６に示すよ
うに、熱水循環路１４０から熱水送水路１５０、送り配
管路１７０を介して熱媒体流路８８に熱水を送り、送り
配管路１７０、熱媒体流路８８、戻り配管路１８０に残
っている冷水Ｃを、熱水Ｈにより、熱媒体一時貯水タン
ク１９３に押し出すとともに、この押し出された冷水Ｃ
によって、熱媒体一時貯水タンク１９３内に貯えられて
いた熱水Ｈを分岐管路１９５を介して熱水循環路１４０
に返送する。 【００２４】そして、図７に示すように、熱媒体一時貯
水タンク１９３内の熱水Ｈが完全に冷水Ｃと入れ替わっ
たら、バルブ制御手段２００が、ソレノイドバルブ１５
１、１６１を開け、ソレノイドバルブ１２１、１３１、
１９２、１９７、１９８を閉じた状態にし、戻り配管路
１８０から送り出される熱水Ｃを直接熱水返送路１６０
に送り、冷水返送路１６０を介して冷水循環路１４０へ
戻すようになっている。すなわち、この加熱冷却装置１
００は、以上の動作を繰り返すことによって、金型８を
加熱および冷却することができるようになっている。 【００２５】なお、金型８は、固定型８１と可動型８２
とを備え、固定型８１と可動型８２との閉合によって、
板状のキャビティＫが形成されるようになっている。固
定型８１は、スプルー８１ａと、ランナー８１ｂと、冷
水、熱水を通す熱媒体流路８８とを備えている。 【００２６】可動型８２は、可動型本体８３と、固定型
８１方向にスライド自在にこの可動型本体８３に支持さ
れたスライド型８４と、冷却水、熱水を通す熱媒体流路
８８とを備えている。スライド型８４は、図３（ａ）に
示すように、射出時にキャビティＫが最も狭小になる位
置に固定手段（図示せず）で固定された状態になり、図
３（ｂ）に示すように、発泡時にスライド手段（図示せ
ず）を介してキャビティＫが板の厚み方向に拡がる方向
にスライドするようになっている。 【００２７】この加熱冷却装置１００は、以上のよう
に、冷却から加熱、および、加熱から冷却に切り換えた
際に、冷水Ｃが熱水循環路１４０へ、熱水が冷水循環路
１１０へ入り込まないようにしたので、熱ロスが少な
く、素早く金型８を冷却および加熱することができ、成
形サイクルを短縮することができる。また、切り換え時
に冷水および熱水を廃棄することなく、熱媒体一時貯水
タンク１９３に貯水し、再度切り替えの際に先に貯水し
た熱水および冷水をそれぞれ熱水循環路１４０および冷
水循環路１１０に戻して再利用するようにしたので、水
のコストや水処理コストも低減できる。 【００２８】そして、図２および図３に示すように、こ
の加熱冷却装置１００を用いて射出発泡成形装置Ａの金
型８の加熱冷却を行うようにすれば、良好なスキン層お
よび発泡層を備えた成形体を短サイクルで効率よく製造
することができるようになる。 【００２９】本発明は、上記の実施の形態に限定されな
い。たとえば、上記の実施の形態では、熱水循環路中を
流れる水をヒータによって直接加熱し、熱水の温度コン
トロールを図るようになっているが、冷水と同様に熱水
タンクを設け、この熱水タンクの水をヒータで加熱する
ようにしても構わない。 【００３０】 【発明の効果】本発明にかかる加熱冷却装置は、以上の
ように構成されているので、冷却循環路の冷水の急激な
温度上昇および熱水循環路の熱水の急激な温度低下をま
ねくことなく、冷却と加熱とをスムーズに切り換えるこ
とができる。したがって、例えば、射出発泡成形装置の
金型の加熱冷却に用いるようにすれば、良好なスキン層
および発泡層を備えた成形体を短サイクルで効率よく製
造することができるようになる。しかも、熱水と冷水と
の切り替えの際に、装置内の水が外部に排出されないの
で、水補給等が極力抑えられ、水の使用料が抑えられる
とともに、水処理コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明にかかる加熱冷却装置の１つの実施の形
態をあらわし、その配管系統図である。 【図２】図１の加熱冷却装置の使用例である射出発泡成
形装置に組み込んだ状態を模式的にあらわす模式図であ
る。 【図３】図２の射出成形装置の金型の動作を説明する断
面図であって、同図（ａ）が射出時、同図（ｂ）が発泡
時の状態をそれぞれあらわしている。 【図４】図１の加熱冷却装置の冷却開始当初の冷水およ
び熱水の動きを説明する説明図である。 【図５】図１の加熱冷却装置の冷却中の冷水および熱水
の動きを説明する説明図である。 【図６】図１の加熱冷却装置の加熱開始当初の冷水およ
び熱水の動きを説明する説明図である。 【図７】図１の加熱冷却装置の加熱中の冷水および熱水
の動きを説明する説明図である。 【符号の説明】 ８ 金型（被温度制御体） ８８ 熱媒体流路 １００ 加熱冷却装置 １１０ 冷水循環路 １１２ 冷却ユニット １２０ 冷水送水路 １３０ 冷水返送路 １４０ 熱水循環路 １４３ 加熱ユニット １５０ 熱水送水路 １６０ 熱水返送路 １７０ 送り配管路 １８０ 戻り配管路 １９３ 熱媒体一時貯水タンク １２１、１３１、１５１、１６１、１９１、１９７、１
９８ ソレノイドバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金岡 義樹 大阪府東大阪市吉田本町１丁目７番18号 株式会社大阪冷研内 Ｆターム(参考） 4F202 AG20 AK01 AK02 CA11 CB01 CN01 CN05 CN15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】冷却ユニットを備えた冷水循環路と、冷水
   循環路中の冷水を送水する冷水送水路と、冷水循環路中
   へ冷水を返送する冷水返送路と加熱ユニットを備えた熱
   水循環路と、熱水循環路中の熱水を送水する熱水送水路
   と、熱水循環路中へ熱水を返送する熱水返送路とバルブ
   の切り換えによって、冷水送水路からの冷水または熱水
   送水路からの熱水を被温度制御体に設けられた熱媒体流
   路へ送る送り配管路と、熱媒体流路からの戻り配管路
   と、送り配管路、熱媒体流路および戻り配管路の略総容
   積と同じ大きさの熱媒体一時貯蔵タンクと、冷水から熱
   水への切り替え時、送り込まれる冷水によって押し出さ
   れる送り配管路、熱媒体流路および戻り配管路に残った
   熱水を前記熱媒体一時貯蔵タンクへ送り込み、先に熱媒
   体一時貯蔵タンク内に貯蔵された冷水を冷水返送路を介
   して冷水循環路へ戻し、熱媒体一時貯蔵タンク内の冷水
   が熱水に入れ替わった時点で、戻り配管路から送り出さ
   れる冷水を冷水返送路を経て冷水循環路に戻すととも
   に、熱水から冷水への切り替え時、送り込まれる熱水に
   よって押し出される送り配管路、熱媒体流路および戻り
   配管路に残った冷水を前記熱媒体一時貯蔵タンクへ送り
   込み、先に熱媒体一時貯蔵タンク内に貯蔵された熱水を
   熱水返送路を介して熱水循環路へ戻し、熱媒体一時貯蔵
   タンク内の熱水が冷水に入れ替わった時点で、戻り配管
   路から送り出される熱水を熱水返送路を経て熱水循環路
   に戻るようにバルブを切り換えるバルブ制御手段とを備
   えている加熱冷却装置。