JP2006001130A

JP2006001130A - 金型温度調節システム

Info

Publication number: JP2006001130A
Application number: JP2004179667A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Shimizu; 元治清水
Original assignee: Matsui Mfg Co; 株式会社松井製作所
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】スケールの発生が生じ難く、メンテナンス等の作業性の良い、小型化された簡易な構造の金型温度調節システムを提供する。
【解決手段】金型１と、熱媒流体を強制循環するためのポンプ２１を備えた金型温度調節ユニット２との間を送媒ホース３、返媒ホース４で接続して構成され、上記送媒ホース３及び／又は返媒ホース４に、熱交換器５を設けた構造にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂等の成形金型の温度を、熱媒流体を用いて所定温度に加熱あるいは冷却する金型温度調節システムに関する。

図６は、従来の金型温度調節システムを模式的に示したチャートである。

従来、熱媒流体の金型温度調節システムとしては、金型２００と金型温度調節ユニット１００との間を送媒ホース１０１、返媒ホース１０２で接続し、この金型温度調節ユニット１００内に熱媒流体を強制循環するためのポンプ１０３と、電熱ヒータ１０４及び冷却手段１０５を収容する媒体タンク１０６を設けて構成されている。

一方、金型には熱媒流体の入口２０１、出口２０２が設けられており、媒体タンク１０６で温度調節された熱媒流体は、ポンプ１０３により金型１００の入口２０１に送られ、金型内の熱媒流体通路２０３を通過して金型を所定温度に加熱、冷却した後、媒体タンク１０６に戻される循環サイクルを形成している。

ここで、冷却手段１０５には、２つの方式がある。

図６（ａ）は、媒体タンク１０６内に充填されている熱媒流体内に、外部から冷却された熱媒流体を直接混入すると共に、そのオーバーフローしたものは外部に放出して、媒体タンク１０６内の熱媒流体を冷却し、この冷却された熱媒流体をポンプ１０３で金型２００に送って循環させる、いわゆる直接冷却方式を示している。

図６（ｂ）は、媒体タンク１０６内に充填されている熱媒流体内に、スパイラル状の細管を沈滞させ、この細管内に冷却された熱媒流体を流通して、媒体タンク１０６内の熱媒流体を冷却し、この冷却された熱媒流体をポンプ１０３で金型１００に送って循環させる、いわゆる間接冷却方式を示している（例えば、特許文献１参照。）
特開２０００−１９０３３０号

しかし、これら金型温度調節システムには、以下の問題がある。

前者の直接冷却方式では、媒体タンク１０３内に充填されている熱媒流体に加え、外部から冷却された新たな熱媒流体が混入される。

この熱媒流体には、水や油が使用されるが、例えば、熱媒流体として水を使用する場合、この補充された水が、電熱ヒータ１０４によって加熱されると、水内に含まれているミネラル分（Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｉ等）が、スケールを生じるという問題がある。

このスケールは、伝熱ヒータ１０４の加熱部表面、或いは、送媒ホース１０１、返媒ホース１０２の管内壁に付着され易く、このスケールが伝熱ヒータ１０４の表面に付着されると熱交換不良の問題が生じ、また、スケールが送媒ホース１０１、返媒ホース１０２の管内壁に付着されると、熱媒流体の流れが悪くなり、ひいては、管閉塞を生じるという問題があった。

一方、後者の間接冷却方式は、外部からの新たな熱媒流体が混入されないので、上記スケールの発生は生じ難い。

しかしながら、この間接冷却方式では、直接冷却方式と同じく、熱媒流体を冷却するための媒体タンク１０６を備えている。

また、冷却能力を高めるには、上記スパイラル状の細管を大型化すれば良いが、この大型化に伴って、媒体タンク１０６の大きさ（容積）も比例して大型化される。

そのため、媒体タンク１０６の大きさ（容積）を変えずに、単に上記スパイラル状の細管だけを大型化することも考えたが、媒体タンク１０６内には、電熱ヒータ１０４も収容されているため、媒体タンク１０６を大型化するしかなく、その結果、媒体タンク１０６を収容している金型温度調節ユニット１００も大型化されてしまう問題が生じ、逆に、大型化を抑えると、冷却能力等を高めることができないという問題があった。

また、金型温度調節ユニット１００は、金型２００の各部を冷却、加熱するために、複数設けられることが多く、このような複数の金型温度調節ユニット１００が各々大型化されると、金型温度調節システム全体が大型化されるという問題がある。

特に、最近では、金型温度調節ユニット１００を、金型２００の成形機側に組み込んで一体化することも要望されるため、金型温度調節ユニット１００は、できる限り小型化することが望ましい。

更に、定期的に行われるメンテナンス作業、或いは、トラブル発生時に行われる補修作業時において、金型温度調節ユニット１００の一部を開放して、内部に収容されている媒体タンク１０６や上記細管等の取替え作業等を行う場合にも、金型温度調節ユニット１００内の分解、取替えという作業の場合、金型温度調節ユニット１００内の構造が複雑なうえ、作業性が悪いという問題があった。

そのため、本願発明者は、上記問題を解決するため、従来の金型温度調節システムを鋭意研究し、新規な構造の金型温度調節システムを完成するに至ったものである。

本発明は、かかる課題を解決することを目的とするもので、スケールの発生が生じ難く、メンテナンス等の作業性の良い、小型化された簡易な構造の金型温度調節システムを提供する。

上記目的を達成するため、
請求項１に係る金型温度調節システムでは、送媒ホース及び／又は返媒ホースに、熱交換器を設けて、金型温度調節ユニットには、熱交換手段を組み込まない構造にしている。

そのため、金型温度調節ユニットをきわめて簡易な小型化の構造にでき、清掃、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

ここで、熱媒流体とは、水、油等の液状体を意味する。

また、熱交換器とは、熱媒流体の加熱器、冷却器の意味である。

この冷却用の熱交換器としては、循環される熱媒流体に外部からの新たな熱媒流体を混入せずに冷却させる間接冷却方式のものである。

一方、加熱用の熱交換器としては、上記スケール発生の直接要因ではないため、管内に熱線ヒーターを設けて熱媒流体を直接加熱する構造のものでも良い。

請求項２に係る金型温度調節システムでは、熱交換器を組み込んだ二重管構造を成す。そのため、送媒ホース及び／又は返媒ホースを取り替えれば、熱交換器も同時に取替えでき、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

請求項３に係る金型温度調節システムでは、循環する熱媒流体を加熱する加熱器を構成している。

請求項４に係る金型温度調節システムでは、冷却水を通過させる冷却器（間接冷却方式）を構成している。

金型加熱時には、加熱手段、温度センサ（サーモスタット）によって熱媒流体を所定温度まで加熱する。一方、金型冷却時には、冷却水を通過させて、熱媒流体を強制冷却する。

請求項５に係る金型温度調節システムでは、上記熱交換器を組み込んだ二重管は、内管、外管とで構成されており、上記内管で熱媒流体を循環させ、この内管の外側に冷却路を設けるように外管を配置した構造にしている。

請求項６に係る金型温度調節システムでは、請求項１〜５のいずれかの金型温度調節ユニットは、複数連結して１つのユニットを構成している。

本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１に係る金型温度調節システムによれば、熱媒流体は、閉塞された管内を循環するだけで、外部から新たな熱媒流体を混入することなく、金型を適温に調節し、熱媒流体内に含まれるミネラル分によるスケール発生を防止できる。

また、金型温度調節ユニットには、熱交換手段を組み込まない構造にしているので、金型温度調節ユニットを最小限まで小型化できるうえ、構造も簡易にでき、清掃、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

請求項２に係る金型温度調節システムによれば、熱交換器を組み込んだ二重管構造を成すので、送媒ホース及び／又は返媒ホースを取り替えれば、熱交換器も同時に取替えでき、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

請求項３に係る金型温度調節システムによれば、加熱手段を内蔵した二重管構造を成すので、送媒ホース及び／又は返媒ホースを取り替えれば、加熱手段も同時に取替えでき、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

請求項４に係る金型温度調節システムによれば、送媒ホースあるいは返媒ホースの外側に、冷却水を通過させる冷却路を設けた二重管構造を成すので、送媒ホース及び／又は返媒ホースを取り替えれば、冷却路も同時に取替えでき、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

請求項５に係る金型温度調節システムによれば、送媒ホース及び返媒ホースの外側に冷却路を設けた二重管構造を成すので、送媒ホース及び返媒ホースを取り替えれば、冷却路も同時に取替えでき、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

請求項６に係る金型温度調節システムによれば、金型温度調節ユニットを１つのユニットで設置しているので、金型温度調節システム全体を小型化できる。

以下、本発明を図面に基づき説明する。

図１は、本発明に係る金型温度調節システムＡを模式化したチャートである。

この金型温度調節システムＡは、金型１と、熱媒流体（不図示）を強制循環するためのポンプ２１を備えた金型温度調節ユニット２との間を、送媒ホース３、返媒ホース４で接続して構成され、返媒ホース４だけに熱交換器５を設けた構造のものを示している。

なお、図１では、冷却用の熱交換器５だけを金型温度調節ユニット２の外に設けた場合を例示しているが、加熱用の熱交換器５’は、金型温度調節ユニット２の外に設けることも可能である。

金型１は、射出成形機等に設置され、この金型１には、熱媒流体の入口１１、出口１２が設けられており、また、金型１内には、入口１１と出口１２を連通する熱媒流体通路１３を設けている。

熱媒流体には、水又は油が使用される。例えば、熱媒流体の設定温度が摂氏９５度以下の場合であれば、水が使用され、熱媒流体の設定温度が摂氏９５度〜１３０度の範囲であれば、加圧された水又は油が使用される。また、熱媒流体の設定温度が摂氏１３０度以上の範囲であれば、油が使用される。なお、油としては、鉱物油系又は合成油系の熱媒体を使用し、摂氏１００度以上であっても大気圧で沸騰しないものが望ましい。

金型温度調節ユニット２には、熱媒流体を強制循環するためのポンプ２１が収容され、このポンプ２１を介して連結された入口ポート２２と出口ポート２３を設けている。

そして、金型１の出口１２と、金型温度調節ユニット２の入口ポート２２とは、着脱可能な返媒ホース４で接続し、又、金型温度調節ユニット２の出口ポート２３と、金型１の入口１１とは、着脱可能な送媒ホース３で接続している。

この返媒ホース４は、熱交換器５を組み込んだ二重管構造を成す。

図１で示す返媒ホース４は、金型１の出口１２と、入口ポート２２に接続される内管４１と、この内管４１の周囲を巻廻させて設けた外管５１とで構成された二重管構造を成している。

この外管５１には、給水部５２から開閉弁５３を介して冷却水が供給され、内管４１の外側周囲を通ってバルブ５４から排水される構造にしており、このような冷却水を通過させる冷却路を設けた外管５１によって、内管４１内を流通する熱媒流体に混入することなく、前記熱媒流体を間接冷却できる。

なお、図２（ａ）は、内管４１と外管５１の二重管構造を示す部分拡大断面図である。

また、外管５１に供給される冷却水に代えて、加熱した水、油を供給部５２から供給すれば、内管４１内を流通する熱媒流体に混入することなく、前記熱媒流体を間接加熱することも勿論可能である。

更に、加熱する場合に限るが、他の加熱手段として、内管４１内に電熱ヒータ５５を配置して、内管４１内を流通する熱媒流体を直接加熱しても良い。なお、図２（ｂ）は、内管４１内に電熱ヒータ５５を設けた構造を示す部分拡大断面図である。

ここで、図１では、加熱用の熱交換器５’だけを金型温度調節ユニット２内に設けたものを例示している。

この加熱用の熱交換器５’は、タンク部５１’を備え、このタンク部５１’内に貯留した熱媒流体を電熱ヒータ５５で加熱する構造のもので、従来のタンク部を利用できる点では有効である。

もっとも、図２（ｂ）で示したような電熱ヒータ５５を用いれば、加熱用の熱交換器５’を金型温度調節ユニット２の外に設けることは可能である。

図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る金型温度調節システムＡの熱交換器の配置パターンを示した概略図である。

上記の通り、熱交換器５は、金型温度調節ユニット２外の送媒ホース３及び／又は返媒ホース４に設けることができる。

図３（ａ）は、冷却用の熱交換器５だけを返媒ホース４に設けたもの、図３（ｂ）は、加熱用の熱交換器５だけを返媒ホース４に設けたもの、図３（ｃ）は、冷却用の熱交換器５を送媒ホース３に設け、且つ、加熱用の熱交換器５を返媒ホース４に設けたもの、図３（ｄ）は、冷却用の熱交換器５と、加熱用の熱交換器５を直列させて返媒ホース４に設けたものを各々例示したものである。

なお、図３のパターンを組み合わせたものであっても勿論可能である。

このように構成された金型温度調節システムＡでは、そのポンプ２１を作動すると、熱媒流体は、送媒ホース３を通じて金型１の入口１１から供給され、金型１を適温に調節して熱交換した後、金型１の出口１２から排出され、返媒ホース４を通じてポンプ２１に戻され循環するのであるが、この送媒ホース３及び／又は返媒ホース４に、熱媒流体を冷却或いは加熱するための熱交換器５を設けているので、上記熱媒流体を所定の温度に維持できる。

従って、本発明の金型温度調節システムＡによれば、上記熱媒流体は、閉塞された管内を循環するだけで、外部から新たな熱媒流体を混入することなく、金型１を適温に調節し、熱媒流体内に含まれるミネラル分によるスケール発生を防止できる。

また、金型温度調節ユニットＡを最小限まで小型化できるうえ、構造も簡易にでき、清掃、メンテナンス等の作業性を高めることができる。

図４は、本発明に係る金型温度調節システムＡの他の実施例を示す全体斜視図、図５は、図４を模式化したチャートである。

ここで、図１〜図３と対応する部位には、共通の符号を付し、その説明は省略する。

この金型温度調節システムＡは、図１で示した金型温度調節ユニット２を複数設けている点、熱交換器５の二重管の構造が異なる点に特徴がある。

即ち、熱交換器５を組み込んだ二重管は、返媒ホース４の内管４１及び送媒ホース３の内管３１と、これら内管４１（３１）が内挿された外管５１で構成している。

返媒ホース４の内管４１は、金型温度調節ユニット２の入口ポート２２と、金型１の出口１２に連結され、且つ、送媒ホース３の内管３１は、金型温度調節ユニット２の出口ポート２３と、金型１の入口１１に各々接続して、ポンプ２１を通じて熱媒流体を循環可能にしている。

外管５１は、内管４１（３１）の外壁との間に形成される冷却路に冷却水が流通するように、一端が給水部５２に接続され、金型１の入口１１と出口１２付近に架設されたジョイント管５７を通って、その他端をオーバフローポート５５’に接続し、バルブ５４を介して排出口５６から排水される。

なお、ポンプ２１の初期始動前等においては、タンク部５１’内に熱媒流体が充満されていないので、図５で示すように、排出口５６から更に補助ラインｌを設けて、タンク部５１’内に補充しても良い。

図４、図５では、このように構成された金型温度調節ユニット２を複数配置し、これを１つのユニットとして構成したものであり、このような構造にすれば、金型１の部位によって、各々異なる金型１温度を容易に調節することができる。

なお、図１、図４の符号２４は、制御部装置を示しており、金型温度調節システムＡにおける、熱媒流体温度、金型温度、給排水量等々の各種制御を行うことができる。

本発明は、金型温度調節システムとして有効に利用することが可能である。

本発明に係る金型温度調節システムＡの一実施例を模式化したチャートである。（ａ）は内管と外管の二重管構造を示す部分拡大断面図、（ｂ）は内管４１内電熱ヒータを設けた構造を示す部分拡大断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る金型温度調節システムＡの熱交換器の配置パターンを示した概略図である。本発明に係る金型温度調節システムＡの他の実施例を示す全体斜視図である。図４を模式化したチャートである。従来の金型温度調節システムを模式化したチャートであり、（ａ）は直接冷却方式を示すチャート、（ｂ）は間接冷却方式を示すチャートである。

符号の説明

Ａ金型温度調節システム
１金型
１１入口
１２出口
２金型温度調節ユニット
２１ポンプ
３送媒ホース
３１内管
４返媒ホース
４１内管
５熱交換器
５１外管

Claims

金型と、熱媒流体を強制循環するためのポンプを備えた金型温度調節ユニットとの間を送媒ホース、返媒ホースで接続して構成され、
上記送媒ホース及び／又は返媒ホースに、熱交換器を設けた構造にしている金型温度調節システム。
請求項１において、
上記送媒ホース及び／又は返媒ホースは、上記熱交換器を組み込んだ二重管構造を成す金型温度調節システム。
請求項２において、
上記送媒ホース及び／又は返媒ホースは、上記金型の入口、出口側にそれぞれ接続される内管、外管とで構成された二重管構造とされ、上記内管には、加熱手段を内蔵させた構造にしている、金型温度調節システム。
請求項２において、
上記熱交換器を組み込んだ二重管は、上記金型の入口、出口側のそれぞれに接続される送媒ホースあるいは返媒ホースの外側に、冷却水を通過させる冷却路を設けた構造にしている、金型温度調節システム。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
上記熱交換器を組み込んだ二重管は、内管、外管とで構成されており、
上記内管は、一端を金型温度調節ユニットに設けた入口ポートに連結し、金型を介して、他端を金型温度調節ユニットに設けた出口ポートに連結しており、
上記外管は、一端を給水部に連結され、上記内管の外側を通じ、その他端が金型温度調節ユニットに設けたオーバーフロートポートに連結された構造にして成り、
上記オーバフローポートは、二重管に導入した熱媒流体のオーバフローした分を排出する構造になっている、金型温度調節システム。
請求項１〜５のいずれかにおいて、
上記金型温度調節ユニットを複数連結して１つのユニットを構成して成る金型温度調節システム。