JP2558136Y2

JP2558136Y2 - 金型冷却機

Info

Publication number: JP2558136Y2
Application number: JP4926391U
Authority: JP
Inventors: 和彦喜多; 治松井
Original assignee: Matsui Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Matsui Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2006-04-04
Also published as: JPH04117716U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、主としてプラスチッ
クの射出成形機その他各種の成形機に使用される金型冷
却機に関する。

【０００２】

【従来の技術】（Ａ）一般に、電気ヒーター等の加熱
装置を機内に装着していない金型冷却機では、水媒体の
温度が、品質の良い製品を成形するのに必要な所定金型
温度よりも低い場合には、水媒体は成形中における溶融
樹脂からの金型への熱移動による温度上昇と、水媒体循
環ポンプの駆動熱による温度上昇を利用して、所定温度
（例えば最高５０°Ｃ）に昇温させていた。

【０００３】（Ｂ）また、圧縮機と凝縮器と膨張弁と
水冷却器（蒸発器）の冷媒系路を順次接続して循環する
冷媒回路と、水冷却器（蒸発器）の水系路と金型の冷却
水入口及び冷却水出口とポンプとを接続して循環する水
媒体回路とを備えた金型冷却機が知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかるに、上記従来例
（Ａ）のものでは、特に冬季の成形開始時の水媒体
温度が低く、周囲の室内温度も低い場合には、成形中の
周囲への放熱が大きくなり、所定金型温度に昇温するま
での待機時間が相当長くかかり、素早く成形できない欠
点があった。しかも、前記待機時間を無視して成形すると、成形
不良品（製品）が相当量できて、無駄な費用が嵩む欠点
があった。所定金型温度に昇温するまでの待機時間を短縮また
は解消するためには、水媒体回路中に専用のヒーターを
備えなければならない上に、該ヒーターの過熱防止ある
いは空炊き防止などの火災防止用の安全装置も必要にな
るという問題点があった。従来例（Ｂ）のものでは、冷媒回路においては２０
°Ｃ以上は昇温できなかったし、例えば５０°Ｃなどの
高温度に昇温したい場合には、水媒体回路の循環ポンプ
の吸引側などにヒーターを接続しなければならず、前記
と同様の問題点があった。

【０００５】この考案は、上記従来例（Ａ）、（Ｂ）の
有する問題点をことごとく解消するために案出されたも
ので、水冷却器（蒸発器）の出口の水媒体温度を検知
し、それによって自動的に同水冷却器（蒸発器）の冷媒
回路入口側に、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ホッ
トガスをバイパスすることにより、上記問題点をことご
とく解決することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この考案は、圧縮機と凝縮器と開閉弁と膨張弁と水
冷却器（蒸発器）の冷媒系路を順次接続して循環する冷
媒回路と、水冷却器（蒸発器）の水系路と金型の冷却水
入口及び冷却水出口とポンプとを接続して循環する水媒
体回路とを備えた金型冷却機において、前記冷媒回路の
圧縮機と凝縮器の間にはバイパス管の一端を接続すると
ともに、該バイパス管の他端は膨張弁と水冷却器（蒸発
器）の入口側間の適宜個所に接続して、該バイパス管の
他端より水冷却器（蒸発器）、圧縮機及びバイパス管の
一端を経て前記他端に戻るバイパス循環回路を形成し、
前記バイパス管には開閉弁を設けてなるものである。

【０００７】また、上記構成に加え、冷媒回路の圧縮機
と凝縮器の間には第２バイパス管の一端を接続するとと
もに、該第２バイパス管の他端は水冷却器（蒸発器）の
出口側と圧縮機間の適宜個所に接続して、該第２バイパ
ス管の他端より圧縮機及び第２バイパス管の一端を経て
前記他端に戻る第２バイパス循環回路を形成し、前記第
２バイパス管には開閉弁を設けることもできる。

【０００８】さらに、冷媒回路の凝縮器と膨張弁の間に
は第３バイパス管の一端を接続するとともに、該第３バ
イパス管の他端は水冷却器（蒸発器）の出口側と圧縮機
間の適宜個所に接続して、該第３バイパス管の他端より
圧縮機、凝縮器及び第３バイパス管の一端を経て前記他
端に戻る第３バイパス循環回路を形成し、前記第３バイ
パス管には開閉弁を設けることもできる。

【０００９】

【作用】冷媒回路中の圧縮機で圧縮された高温高圧の冷
媒ガスは、凝縮器で冷却水により冷却され高圧下で液化
され、膨張弁で減圧された冷媒液は水冷却器（蒸発器）
中で蒸発し完全にガス状となり、この時冷水より熱を吸
収して冷水の温度を低下する。ガス状になった冷媒は再
び圧縮機低圧側へ吸入され、上記サイクルを繰り返す。
一方、水媒体回路中に導入された水媒体は、ポンプによ
り水冷却器（蒸発器）に送られ、そこで冷媒と熱交換さ
れ冷却される。その冷却水は金型の冷却水入口より通さ
れて金型を冷却して冷却水出口から前記水冷却器（蒸発
器）に循環され、上記サイクルを繰り返す。

【００１０】このとき、水媒体温度が温度調節器の設定
値より低い場合には、前述のバイパス循環回路イ中の開
閉弁を開放して、該バイパス循環回路イ中に圧縮機下流
側からの冷媒ホットガスを貫流させることにより水媒体
温度を速く所定温度に昇温させて、その冷却水を金型の
冷却水入口へ供給する。所定温度到達後に温度調節器に
よる水媒体の温度を調節して、必要に応じて前述の第２
バイパス循環回路ロ中の開閉弁を開放して、該第２バイ
パス循環回路ロ中に上記冷媒ホットガスを貫流させるこ
とにより、該冷媒ホットガスが水冷却器（蒸発器）に流
れないようにする。第３バイパス循環回路ハにより、凝
縮器下流の冷却液と水冷却器（蒸発器）出口側の冷媒ガ
スと熱交換することができる。

【００１１】

【実施例】この考案の一実施例を図１に基づいて以下に
説明する。この金型冷却機は、水媒体回路２０と冷媒回
路１０から構成されており、水冷却器（蒸発器）５にて
水媒体と冷媒が熱交換される構造になっている。水媒体
回路２０は水媒体給送用のポンプ２１と水冷却器（蒸発
器）５からなり、ポンプ２１吐出側の冷却水入口２２ａ
とポンプ２１吸入側の冷却水出口２２ｂとの間にプラス
チック成形機用の金型３０が接続してある。水冷却器
（蒸発器）５の出口側には熱電対等からなる温度センサ
ー２３が装備され、金型３０へ送媒される水媒体の温度
を検出して温度調節器２４に入力し、指示設定された所
定温度と比較して所定温度に対する温度差に応じた信号
が送信されるようになっている。

【００１２】前記ポンプ２１として、実施例ではカスケ
ードポンプを使用しているが、渦巻ポンプやその他任意
のものを使用できる。２５ａ、２５ｂは開閉弁、２６は
金型３０の冷却水入口２２ａ側の送媒流路と冷却水出口
２２ｂ側の返媒流路との間に接続した分岐管で、この分
岐管２６には圧力調整弁２６ａが取り付けてある。２７
は水媒体回路２０へ給水するための給水路で、その先端
は冷却塔水等の給水源に接続されており、２７ａは給水
制御弁である。２８は排水路で、その途中にはフロート
スイッチ２８ａが設けてある。

【００１３】冷媒回路１０は、冷媒系路を形成する圧縮
機１と凝縮器２と膨張弁４と水冷却器（蒸発器）５と吸
入圧力調整弁６等のほかに、温度調節器２４の信号によ
り圧縮機１の吐出側からの冷媒ホットガスを水冷却器
（蒸発器）５の入口側へ流すように制御するための電磁
弁等の開閉弁９と、圧縮機１の吸入側（水冷却器（蒸発
器）５の出口側）へ流すように制御するための電磁弁等
の開閉弁１１と、膨張弁４へ冷媒を液送するように制御
するための電磁弁等の開閉弁７と、圧縮機１の吸入側に
装備されている所定温度に設定されたサーモスタット１
２により、圧縮機１の吸入側からの冷媒ガスの温度が所
定の温度を越えないようにするために制御される電磁弁
等の開閉弁８とより構成されている。前記開閉弁９は温
度調節器２４の信号により水媒体を昇温させる必要があ
る場合に、開弁して水冷却器（蒸発器）５に冷媒ホット
ガスを流し、水媒体と熱交換して水媒体の温度を上げて
いく役目をする。

【００１４】本実施例において、受液器３と吸入圧力調
整弁６を使用しているが、それらを使用しない場合もあ
る。また、凝縮器２として水冷式凝縮器を使用している
が、空冷式凝縮器を使用する場合もある。

【００１５】前記冷媒回路１０の圧縮機１と凝縮器２の
間にはバイパス管１３の一端１３ａを接続するととも
に、該バイパス管１３の他端１３ｂは膨張弁４と水冷却
器（蒸発器）５の入口側５ａ間の適宜個所に接続して、
該バイバス管１３の他端１３ｂより水冷却器（蒸発器）
５、圧縮機１及びバイパス管１３の一端１３ａを経て前
記他端１３ｂに戻るバイパス循環回路イを形成してお
り、前記バイパス管１３に前記開閉弁９を設けている。

【００１６】また、冷媒回路１０の圧縮機１と凝縮器２
の間には第２バイパス管１４の一端１４ａを接続すると
ともに、該第２バイパス管１４の他端１４ｂは水冷却器
（蒸発器）５の出口側５ｂと圧縮機１間の適宜個所に接
続して、該第２バイパス管１４の他端１４ｂより圧縮機
１及び第２バイパス管１４の一端１４ａを経て前記他端
１４ｂに戻る第２バイパス循環回路ロを形成しており、
前記第２バイパス管１４に前記開閉弁１１を設けてい
る。

【００１７】さらに、冷媒回路１０の凝縮器２と膨張弁
４の間には第３バイパス管１５の一端１５ａを接続する
とともに、該第３バイパス管１５の他端１５ｂは水冷却
器（蒸発器）５の出口５ｂ側と圧縮機１間の適宜個所に
接続して、該第３バイパス管１５の他端１５ｂより圧縮
機１、凝縮器２及び第３バイパス管１５の一端１５ａを
経て前記他端１５ｂに戻る第３バイパス循環回路ハを形
成しており、前記第３バイバス管１５には前記開閉弁８
を設けている。

【００１８】

【実施例の作用】前記実施例の作用を以下に説明する。
図２は水媒体の所定温度（設定値）に対する温度差によ
り冷媒回路１０の各開閉弁７・８・９・１１の動作を示
す動作チャートである。動作チャートの横軸は水媒体温
度、縦軸は開閉弁の動作（ＯＮあるいはＯＦＦ）を表
し、ＯＮであれば弁開状態となり、流体が流れることに
なる。ＯＦＦであれば弁閉状態となり、流れていないこ
とになる。金型冷却機のスタート時、水媒体温度が温度
調節器２４の設定値（ＳＶ値）に対して低い場合を例に
すると、水媒体温度が設定値の３°Ｃ手前に到達するま
で開閉弁９が弁開状態となり、他の開閉弁７、８、１１
は弁閉状態となって、圧縮機１下流側からの冷媒ホット
ガスをバイパス管１３を介して水冷却器（蒸発器）５に
流して水媒体を昇温させる。（バイパス循環回路イが働
く。）。３°Ｃという値はそれ以外の値、例えば２°
Ｃ、４°Ｃでも構わない。

【００１９】次に、水媒体温度が、ＳＶ値の３°Ｃ手前
（ＳＶ−３°Ｃ）に到達した時点で開閉弁９は弁閉状態
となり、それとは逆に開閉弁１１が弁開状態となって、
冷媒ホットガスは第２バイパス管１４を介して水冷却器
（蒸発器）５をバイパスして圧縮機１の吸入側に流され
循環する。（第２バイパス循環回路ロが働く。）。他の
開閉弁７、８は弁閉状態のままである。このとき開閉弁
８が開弁し第３バイパス循環回路ハが開放されることも
ある。上記の状態は、水媒体温度が設定値（ＳＶ値）に
到達するまで続く。その後、水媒体温度が設定値に到達
すれば、開閉弁９は常に弁閉状態であるが、温度調節器
２４の機能信号により開閉弁７は弁開あるいは弁閉状態
になり、開閉弁１１は弁閉状態あるい弁開状態になる。
開閉弁７と１１は逆の動作をするようになっている。ま
た、サーモスタット１２の信号により開閉弁８は弁開状
態あるいは弁閉状態になるようになっている。

【００２０】図３は水媒体回路２０の変形例を示し、冷
媒回路１０は図１と同様に構成しているため一部しか示
していない。この水媒体回路２０は、ポンプ２１の吸入
側に水冷却器（蒸発器）５を設けるとともに、該ポンプ
２１と水冷却器（蒸発器）５との間に逆止弁２９を設け
た点に特徴を有し、ポンプ２１の吐出側には水媒体温度
検出用の温度センサー２３を設けるとともに、図１と同
一符号は同様な構成を示すものである。前記ポンプ２１
は、図１のように水冷却器（蒸発器）５の上流側に設け
た場合には、この水冷却器（蒸発器）５により冷却水入
口２２ａから金型３０内に流れる流体の流路抵抗が生じ
ることがあるが、図３のようにポンプ２１を水冷却器
（蒸発器）５の下流側に設けた場合には、このような欠
点が解消できる。逆止弁２９を設けたことにより、ポン
プ２１の吸入側が負圧になるのを防止するとともに、初
期給水時にエア抜きを行うことができる。

【００２１】

【考案の効果】この考案によれば、（１）冷媒回路１
０の圧縮機１と凝縮器２の間にはバイパス管１３の一端
１３ａを接続するとともに、該バイパス管１３の他端１
３ｂは膨張弁４と水冷却器（蒸発器）５の入口側５ａ間
の適宜個所に接続して、該バイパス管１３の他端１３ｂ
より水冷却器（蒸発器）５、圧縮機１及びバイパス管１
３の一端１３ａを経て前記他端１３ｂに戻るバイパス循
環回路イを形成し、前記バイパス管１３には開閉弁９を
設けているから、開閉弁７を閉じてバイパス管１３の開
閉弁９を開き、該バイパス管１３を介して圧縮機１から
の冷媒ホットガスを水冷却器（蒸発器）５に貫流させる
ことにより、水媒体を所定温度に素早くかつ高温域まで
昇温することができ、昇温までの待機時間が大幅に短縮
できるばかりか、従来見られた所定金型温度になるまで
の成形不良品の発生が大幅に減少することができる。（２）また、本考案は、従来例の如く水媒体回路中に
水媒体昇温用の専用ヒーターを用いることなく、圧縮機
にて圧縮された高温高圧の冷媒ガスを巧みに利用したこ
とにより、ヒーターが省略できるほか、ヒーターに対す
る過熱防止や空炊き防止あるいは漏電防止等の装置は不
要であり、より安全な金型冷却機が提供できる。（３）請求項２記載のように、第２バイパス管１４を
水冷却器（蒸発器）５の出口側５ｂに設けて、第２バイ
パス循環回路口を設けたことから、バイパス循環回路イ
と第２バイパス循環回路口とを可逆的に使用することが
でき、圧縮機１を連続駆動しながら温度の制御が良好に
できる。（４）請求項３記載のように、第３バイパス管１５の
一端１５ａを冷媒回路１０の凝縮器２と膨張弁４の間
に、該第３バイパス管１５の他端１５ｂを水冷却器（蒸
発器）５の出口側５ｂと圧縮機１間の適宜個所にぞれぞ
れ接続して、第３バイパス循環回路ハを設けたことか
ら、前記（３）と同様に圧縮機１を連続駆動しながら温
度の制御が良好にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す金型冷却機の回路図
である。

【図２】冷媒回路の各開閉弁の動作を示すチャート図で
ある。

【図３】水媒体回路の変形例を示す概略回路図である。

【符号の説明】

１圧縮機２凝縮器４膨張弁５水冷却器（蒸発器）７開閉弁８開閉弁９開閉弁１０冷媒回路１１開閉弁１２サーモスタット１３バイパス管１４第２バイパス管１５第３バイパス管２０水媒体回路２１水媒体給送用ポンプ２２ａ冷却水入口２２ｂ冷却水出口２３温度センサー２４温度調節器２９逆止弁３０金型イバイパス循環回路ロ第２バイパス循環回路ハ第３バイパス循環回路

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】圧縮機１と凝縮器２と開閉弁７と膨張弁
４と水冷却器（蒸発器）５の冷媒系路を順次接続して循
環する冷媒回路１０と、水冷却器（蒸発器）５の水系路
と金型３０の冷却水入口２２ａ及び冷却水出口２２ｂと
ポンプ２１とを接続して循環する水媒体回路２０とを備
えた金型冷却機において、前記冷媒回路１０の圧縮機１と凝縮器２の間にはバイパ
ス管１３の一端１３ａを接続するとともに、該バイパス
管１３の他端１３ｂは膨張弁４と水冷却器（蒸発器）５
の入口側５ａ間の適宜個所に接続して、該バイパス管１
３の他端１３ｂより水冷却器（蒸発器）５、圧縮機１及
びバイパス管１３の一端１３ａを経て前記他端１３ｂに
戻るバイパス循環回路イを形成し、前記バイパス管１３
には開閉弁９を設けたことを特徴とする金型冷却機。
【請求項２】冷媒回路１０の圧縮機１と凝縮器２の間
には第２バイパス管１４の一端１４ａを接続するととも
に、該第２バイパス管１４の他端１４ｂは水冷却器（蒸
発器）５の出口側５ｂと圧縮機１間の適宜個所に接続し
て、該第２バイパス管１４の他端１４ｂより圧縮機１及
び第２バイパス管１４の一端１４ａを経て前記他端１４
ｂに戻る第２バイパス循環回路ロを形成し、前記第２バ
イパス管１４には開閉弁１１を設けてなる請求項１記載
の金型冷却機。
【請求項３】冷媒回路１０の凝縮器２と膨張弁４の間
には第３バイパス管１５の一端１５ａを接続するととも
に、該第３バイパス管１５の他端１５ｂは水冷却器（蒸
発器）５の出口側５ｂと圧縮機１間の適宜個所に接続し
て、該第３バイパス管１５の他端１５ｂより圧縮機１、
凝縮機２及び第３バイバス管１５の一端１５ａを経て前
記他端１５ｂに戻る第３バイパス循環回路ハを形成し、
前記第３バイパス管１５には開閉弁８を設けてなる請求
項１または２記載の金型冷却機。