JP2685555B2 - Ｆｒｐ成形治具 - Google Patents
Ｆｒｐ成形治具Info
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- JP2685555B2 JP2685555B2 JP63318169A JP31816988A JP2685555B2 JP 2685555 B2 JP2685555 B2 JP 2685555B2 JP 63318169 A JP63318169 A JP 63318169A JP 31816988 A JP31816988 A JP 31816988A JP 2685555 B2 JP2685555 B2 JP 2685555B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば航空や宇宙産業等において、熱風に
よって温度をコントロールしてFRP（繊維強化プラスチ
ック）を成形する際に使用するFRP成形治具に係わり、
特に昇温及び冷却効率を高めて生産コストの低減及び品
質の向上を図ったFRP成形治具に関する。
よって温度をコントロールしてFRP（繊維強化プラスチ
ック）を成形する際に使用するFRP成形治具に係わり、
特に昇温及び冷却効率を高めて生産コストの低減及び品
質の向上を図ったFRP成形治具に関する。
上記成形治具として、出願人は先に包絡面を構成する
複数枚の板材の先端縁を断面円弧状となし、かつ先端縁
に開口する切欠き及び板面を貫通する孔を各板材に設け
て熱風循環通路とすることにより、加工精度及び形状を
均一となし、更に加工温度コントロールを容易となすよ
うにしたものを提案した（特開昭63−177923号）。
複数枚の板材の先端縁を断面円弧状となし、かつ先端縁
に開口する切欠き及び板面を貫通する孔を各板材に設け
て熱風循環通路とすることにより、加工精度及び形状を
均一となし、更に加工温度コントロールを容易となすよ
うにしたものを提案した（特開昭63−177923号）。
また、冷却に関しては、型内に金属製パイプを通し、
この金属製パイプ内に冷却水を導入して均一に熱板の冷
却を行うようにしたもの（例えば、特開昭62−297125
号）や、型外側に冷却水を噴出するタイプで、この冷却
水の噴出方向に平行な面に複数の棒状若しくは板状フィ
ンを設けることにより、冷却時間の短縮を図ったもの
（同じく、特開昭63−13735号）等が種々提案されてい
る。
この金属製パイプ内に冷却水を導入して均一に熱板の冷
却を行うようにしたもの（例えば、特開昭62−297125
号）や、型外側に冷却水を噴出するタイプで、この冷却
水の噴出方向に平行な面に複数の棒状若しくは板状フィ
ンを設けることにより、冷却時間の短縮を図ったもの
（同じく、特開昭63−13735号）等が種々提案されてい
る。
しかしながら、上記特開昭63−177923号に記載のもの
は、所望の効果を奏するものの、風上側と風下側との放
熱量の相違の影響等により、第８図に示すように、治具
製作後に実際に熱風を適応して温度分布を実測し、この
結果に基づき温度上昇が良過ぎる箇所（以下、温度に関
して敏感な箇所という）に直接熱風が吹き込まないよう
に、この通風孔を塞いだり、或いはゴムシート等でこの
表面を覆うなどのヒート・インシュレーション処理を施
し、これを通常３〜５回程度繰り返して温度分布が均一
になるようにする必要があった。
は、所望の効果を奏するものの、風上側と風下側との放
熱量の相違の影響等により、第８図に示すように、治具
製作後に実際に熱風を適応して温度分布を実測し、この
結果に基づき温度上昇が良過ぎる箇所（以下、温度に関
して敏感な箇所という）に直接熱風が吹き込まないよう
に、この通風孔を塞いだり、或いはゴムシート等でこの
表面を覆うなどのヒート・インシュレーション処理を施
し、これを通常３〜５回程度繰り返して温度分布が均一
になるようにする必要があった。
このため、熱風適用時間（オートクレーブ使用時間）
が長くなり、その結果一定時間に硬化できる製品数が減
少してしまう。更に、熱可塑性樹脂を用いたFRPのよう
に、成形温度が一般に使用されている熱硬化性樹脂を用
いたものに比べて非常に高く、一般的なオートクレーブ
の能力の限界に近いものが要求されるような場合にも、
鈍感な箇所に温度を合わせざるを得ないため、このよう
な一般的なオートクレーブでは必要な温度を得ることが
できない。
が長くなり、その結果一定時間に硬化できる製品数が減
少してしまう。更に、熱可塑性樹脂を用いたFRPのよう
に、成形温度が一般に使用されている熱硬化性樹脂を用
いたものに比べて非常に高く、一般的なオートクレーブ
の能力の限界に近いものが要求されるような場合にも、
鈍感な箇所に温度を合わせざるを得ないため、このよう
な一般的なオートクレーブでは必要な温度を得ることが
できない。
また、温度分布を正確に均一にすることが一般にかな
り困難であるため、特に結晶性樹脂を用いた場合に、冷
却速度に影響される結晶化率にバラつきが生じて、製品
の強度や靭性等の種々の性能に影響を与えてしまう。
り困難であるため、特に結晶性樹脂を用いた場合に、冷
却速度に影響される結晶化率にバラつきが生じて、製品
の強度や靭性等の種々の性能に影響を与えてしまう。
更に、新しい治具を製作する度毎に、温度分布を測定
し、その結果に基づいて適当な位置に温度調整対策を施
し、再び温度分布を測定するという作業を行うことは、
特に大型で複雑な形状を持つ治具の場合に、多大の手間
を要する。
し、その結果に基づいて適当な位置に温度調整対策を施
し、再び温度分布を測定するという作業を行うことは、
特に大型で複雑な形状を持つ治具の場合に、多大の手間
を要する。
加えて、第８図に示すように、概念的なデータ（参考
データ）しか取得することができず、確固とした温度調
整のデータを取得することができないため、設計者の経
験に頼らざるを得ないところが大きく、治具設計技術の
伝熱特性に関する進歩が遅くなってしまうばかりでな
く、設計者の違う治具を数個同時にオートクレーブに入
れた場合には、昇温や冷却の速度が大きく違い、必要以
上の長時間に亙って加熱をしなくてはならないこともあ
り、治具寿命や生産サイクル等に影響を与えることがあ
るといった問題点があることが解った。
データ）しか取得することができず、確固とした温度調
整のデータを取得することができないため、設計者の経
験に頼らざるを得ないところが大きく、治具設計技術の
伝熱特性に関する進歩が遅くなってしまうばかりでな
く、設計者の違う治具を数個同時にオートクレーブに入
れた場合には、昇温や冷却の速度が大きく違い、必要以
上の長時間に亙って加熱をしなくてはならないこともあ
り、治具寿命や生産サイクル等に影響を与えることがあ
るといった問題点があることが解った。
更に、上記特開昭62−297125号公報に記載のものは、
型内のパイプを通る冷却水によって冷却は促進されるも
のの、パイプの冷却水出口側に近付く程、冷却水の温度
が上がってしまうため、均一な冷却を行うことができな
い。また特開昭63−13735号公報に記載のものは、フィ
ンによって放熱効率は向上するものの、フィンは単に放
熱面積を増やして放熱を助けるだけで、流れの拡散によ
って促進される熱伝達を良くするものではないため、最
終的に最も温度のコントロールを行いたい型面では、冷
却流体がたとえ乱流であっても型面に非常に近い場所で
は流体は層流に近くなり、このため熱伝達という点では
あまり良くないといった問題点があると考えられる。
型内のパイプを通る冷却水によって冷却は促進されるも
のの、パイプの冷却水出口側に近付く程、冷却水の温度
が上がってしまうため、均一な冷却を行うことができな
い。また特開昭63−13735号公報に記載のものは、フィ
ンによって放熱効率は向上するものの、フィンは単に放
熱面積を増やして放熱を助けるだけで、流れの拡散によ
って促進される熱伝達を良くするものではないため、最
終的に最も温度のコントロールを行いたい型面では、冷
却流体がたとえ乱流であっても型面に非常に近い場所で
は流体は層流に近くなり、このため熱伝達という点では
あまり良くないといった問題点があると考えられる。
本発明は上記に鑑み、熱風循環方式の加熱炉におい
て、熱風を最大限に利用することによって昇温及び冷却
の効率を向上させ、更に温度分布を均一となすとともに
温度コントロールを容易となして生産サイクルを短縮さ
せ、しかも均一な温度分布と昇温及び冷却に関して効率
的な治具を計画するデータを得ることができるようにし
たものを提供することを目的とする。
て、熱風を最大限に利用することによって昇温及び冷却
の効率を向上させ、更に温度分布を均一となすとともに
温度コントロールを容易となして生産サイクルを短縮さ
せ、しかも均一な温度分布と昇温及び冷却に関して効率
的な治具を計画するデータを得ることができるようにし
たものを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るFRP成形治具
は、熱風循環方式の加熱炉内でFRPを成形するようにし
た成形治具において、表面を製品の形を決定する形状と
なした表面板を、その裏面において最低限必要な風速を
確保して該表面板の各部での熱伝達に大きな差がないよ
うに構成するとともに、表面板の裏面に風の流れ方向に
沿って複数条に延び且つ表面板の持つ熱量からある時間
内における表面板からの放熱量を引いた値の熱量を長さ
方向に沿って均一に放熱するように設定した放熱フィン
を並設し、更にこの放熱フィンの側面に、上記風の流れ
と直交する方向に突出するフェンスを固着したものであ
る。
は、熱風循環方式の加熱炉内でFRPを成形するようにし
た成形治具において、表面を製品の形を決定する形状と
なした表面板を、その裏面において最低限必要な風速を
確保して該表面板の各部での熱伝達に大きな差がないよ
うに構成するとともに、表面板の裏面に風の流れ方向に
沿って複数条に延び且つ表面板の持つ熱量からある時間
内における表面板からの放熱量を引いた値の熱量を長さ
方向に沿って均一に放熱するように設定した放熱フィン
を並設し、更にこの放熱フィンの側面に、上記風の流れ
と直交する方向に突出するフェンスを固着したものであ
る。
上記のように構成した本発明によれば、熱風を積極的
に表面板の裏面に取り込み、しかも熱風の流れに対して
平行に取付けた放熱フィンとこれに垂直に固着したフェ
ンスを介して、これを最大限に利用することによって、
昇温及び冷却効率を向上させることができるばかりでな
く、表面板及び放熱フィンからの放熱により、表面板の
持つ熱量を全て放熱させること等によって、温度分布を
均一に、且つこのコントロールを容易となすことができ
る。更に、設計の段階で表面板の熱伝達量等を予め計算
することができるので、実測値のデータと比較すること
によって、次の設計のための定量データを得ることがで
きる。
に表面板の裏面に取り込み、しかも熱風の流れに対して
平行に取付けた放熱フィンとこれに垂直に固着したフェ
ンスを介して、これを最大限に利用することによって、
昇温及び冷却効率を向上させることができるばかりでな
く、表面板及び放熱フィンからの放熱により、表面板の
持つ熱量を全て放熱させること等によって、温度分布を
均一に、且つこのコントロールを容易となすことができ
る。更に、設計の段階で表面板の熱伝達量等を予め計算
することができるので、実測値のデータと比較すること
によって、次の設計のための定量データを得ることがで
きる。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、FRP成形治具１を裏面からみた斜視図で、
表面を製品の形を決定する形状となした表面板２の裏面
には、複数の縦枠3,3…と横枠4,4…とが立設され、これ
によって複数の矩形状区域に区画されている。
表面を製品の形を決定する形状となした表面板２の裏面
には、複数の縦枠3,3…と横枠4,4…とが立設され、これ
によって複数の矩形状区域に区画されている。
上記各縦枠３は、熱風等の流れ方向に直交する方向に
延び、その周壁には複数の円状通風口3a,3a…及び表面
板２との間で構成した矩形状通風口3b,3b…が形成され
ている。また各横枠４は、熱風等の流れ方向に延び、そ
の周壁には複数の円状通風口4a,4a…が形成されてい
る。
延び、その周壁には複数の円状通風口3a,3a…及び表面
板２との間で構成した矩形状通風口3b,3b…が形成され
ている。また各横枠４は、熱風等の流れ方向に延び、そ
の周壁には複数の円状通風口4a,4a…が形成されてい
る。
上記通風口3a,3a…、3b,3b,…及び4a,4a…の位置、形
状及び個数等は、表面板２の各部において、熱伝達に大
きな差がないように設定されている。
状及び個数等は、表面板２の各部において、熱伝達に大
きな差がないように設定されている。
即ち、第４図に示すように、基本構造の設計後、表面
板２の各部における風速を予測して、この予測に基づく
熱伝達率の算出する。そして、風の流れ難い箇所に通風
口3a,3a…、3b,3b,…及び4a,4a…や熱風板（図示せず）
を設けるなどして最低限必要な風速を確保した後、再び
熱伝導率を算出して、表面板２の各部の熱伝達を算出
し、この熱伝達に大きな差が生じないように導風方法を
検討しているのである。
板２の各部における風速を予測して、この予測に基づく
熱伝達率の算出する。そして、風の流れ難い箇所に通風
口3a,3a…、3b,3b,…及び4a,4a…や熱風板（図示せず）
を設けるなどして最低限必要な風速を確保した後、再び
熱伝導率を算出して、表面板２の各部の熱伝達を算出
し、この熱伝達に大きな差が生じないように導風方法を
検討しているのである。
上記表面板２の裏面の各区域内には、熱風等の流れ方
向、即ち横枠3,3…と平行に延びる、複数の放熱フィン
5,5…が配設されている。
向、即ち横枠3,3…と平行に延びる、複数の放熱フィン
5,5…が配設されている。
この放熱フィン5,5…は、温度分布の均一化、昇温及
び冷却効率の向上を図るためのものであり、上記表面坂
２の持つ熱量からある時間における表面板２からの放熱
量を引いた値の熱量をその長さ方向に沿って均一に放熱
するよう設定されている。
び冷却効率の向上を図るためのものであり、上記表面坂
２の持つ熱量からある時間における表面板２からの放熱
量を引いた値の熱量をその長さ方向に沿って均一に放熱
するよう設定されている。
この計算例を第５図に基づいて説明する。
先ず、レイノルズ数により、表面板２上が層流である
ことを確認する。
ことを確認する。
即ち、平板に沿って流体が流れる時のレイノルズ数R
exは、 ここに、v;流体速度［m/s］ x;平板先端からの距離［ｍ］ ν；流体の動粘性係数［m2/s］ と表すことができる。
exは、 ここに、v;流体速度［m/s］ x;平板先端からの距離［ｍ］ ν；流体の動粘性係数［m2/s］ と表すことができる。
円管内を流体が流れる時のレイノルズ数Redは、 ここに、d;円管の直径［ｍ］ と表すことができる。
レイノルズ数とは、剪断力に見合う単位面積当たりの
流体の持つ運動量の時間的変化と流体の粘性に基づき単
位面積当たり働く剪断力との比を示し、流動状態や速度
分布などを特徴づける無次元数である。
流体の持つ運動量の時間的変化と流体の粘性に基づき単
位面積当たり働く剪断力との比を示し、流動状態や速度
分布などを特徴づける無次元数である。
ここに、層流から乱流に遷移する時のレイノルズ数を
臨界レイノルズ数といい、これをRecとすると、 平板上の流れに対してRec＝３×105、 円管内の流れに対してRec＝2320 で表される。即ち、上記各式によって求めたレイノルズ
数が、この臨界レイノルズ数以上であれば乱流、これ以
下であれば層流となる。
臨界レイノルズ数といい、これをRecとすると、 平板上の流れに対してRec＝３×105、 円管内の流れに対してRec＝2320 で表される。即ち、上記各式によって求めたレイノルズ
数が、この臨界レイノルズ数以上であれば乱流、これ以
下であれば層流となる。
次に、各点でのヌセルト数を求める。
平板において、この先端から距離ｘ［ｍ］の局部での
ヌセルト数Nuxは、層流の場合には、 ここに、αx;距離ｘ［ｍ］での局所熱伝導率［Kcal/m2h
℃］ λ；流体の熱伝導率［Kcal/mh℃］ Pr;プラントル数 乱流の場合には、 更に、管内の流れにおいては、一様な速度分布で管内に
流入した液体は、流れの進行とともに境界層が内壁に沿
って発達し、ある点で境界層が管内に充満して以降、こ
の状態を維持したまま流れて行くが、この点までを速度
助走区間といい、この点以後の流れを発達した流れとい
うのであるが、この速度助走区間内の流れとそれ以降に
分けられ、速度助走区間長さle［ｍ］内において、層流
の場合は、 乱流の場合は、 で表され、この区間内におけるヌセルト数Nudxは、層流
の場合、第６図のグラフに示す通りであり、乱流の場合
は、一例として、 ここに、Gr;グラスホッフ数 g;重力加速度［m/s2］ β；体積膨脹係数［/deg］ Δθ；温度差（壁面−流体間）［deg］ と表すことができる。
ヌセルト数Nuxは、層流の場合には、 ここに、αx;距離ｘ［ｍ］での局所熱伝導率［Kcal/m2h
℃］ λ；流体の熱伝導率［Kcal/mh℃］ Pr;プラントル数 乱流の場合には、 更に、管内の流れにおいては、一様な速度分布で管内に
流入した液体は、流れの進行とともに境界層が内壁に沿
って発達し、ある点で境界層が管内に充満して以降、こ
の状態を維持したまま流れて行くが、この点までを速度
助走区間といい、この点以後の流れを発達した流れとい
うのであるが、この速度助走区間内の流れとそれ以降に
分けられ、速度助走区間長さle［ｍ］内において、層流
の場合は、 乱流の場合は、 で表され、この区間内におけるヌセルト数Nudxは、層流
の場合、第６図のグラフに示す通りであり、乱流の場合
は、一例として、 ここに、Gr;グラスホッフ数 g;重力加速度［m/s2］ β；体積膨脹係数［/deg］ Δθ；温度差（壁面−流体間）［deg］ と表すことができる。
速度助走区間内以降において、層流の場合のヌセルト
数Nuは、一例として、 ここに、Nudx;管内局所のヌセルト数乱流の場合のヌセ
ント数Nuは、一例として、 Nudm＝0.023Red 0.8・Pr 1/3 ここに、Nudm;管内平均ヌセルト数で表すことができ
る。
数Nuは、一例として、 ここに、Nudx;管内局所のヌセルト数乱流の場合のヌセ
ント数Nuは、一例として、 Nudm＝0.023Red 0.8・Pr 1/3 ここに、Nudm;管内平均ヌセルト数で表すことができ
る。
なお、上記ヌセルト数は、熱伝達による単位時間単位
面積当たりの熱移動量と流体が停止している場合におけ
る熱伝導による単位時間単位面積当たりの熱移動量の比
を示し、プラントル数は、流体の粘性に基づく運動量伝
導率と流体の熱伝導に基づく温度伝導率の比を示すもの
で、流体の物質特性で定まる。
面積当たりの熱移動量と流体が停止している場合におけ
る熱伝導による単位時間単位面積当たりの熱移動量の比
を示し、プラントル数は、流体の粘性に基づく運動量伝
導率と流体の熱伝導に基づく温度伝導率の比を示すもの
で、流体の物質特性で定まる。
次に、各部での局所熱伝達率を求める。
平板上流れでは、 ここに、αx;局所熱伝達率 管内流れでは、 ここに、αdx;管内局所熱伝達率 または ここに、αdm;管内平均熱伝達率 で表すことができる。
更に、第７図（ａ）に示すように、放熱フィン２の幅
をｗ、高さをｌ、厚さｂとして、同図（ｂ）に示す第１
放熱フィンからの放熱量Q1を求めると、 ここに、α1;第１放熱フィン間での熱伝達率［kcal/m2h
℃］ θ0;表面板温度［deg］ θa;流体温度［deg］ w1;第１放熱フィン区間幅［ｍ］ l1;第１放熱フィン高さ［ｍ］ λF;放熱フィン材料の熱伝導率［kcal/mh℃］ で表すことができる。
をｗ、高さをｌ、厚さｂとして、同図（ｂ）に示す第１
放熱フィンからの放熱量Q1を求めると、 ここに、α1;第１放熱フィン間での熱伝達率［kcal/m2h
℃］ θ0;表面板温度［deg］ θa;流体温度［deg］ w1;第１放熱フィン区間幅［ｍ］ l1;第１放熱フィン高さ［ｍ］ λF;放熱フィン材料の熱伝導率［kcal/mh℃］ で表すことができる。
上記に基づき、各点での放熱フィンの高さを決定す
る。
る。
各放熱フィン区間からの放熱量を同じにするため、放
熱フィンの高さlxは、次のようにして求める。
熱フィンの高さlxは、次のようにして求める。
各放熱フィン間からの放熱量Qxは ここに、wx;（＝w1）各放熱フィン幅 で表すことができる。
このQx＝Q1として、lxについて解くと、 となる。
次に、放熱フィンの枚数を決定する。
表面板２がΔθの温度差において持つ熱量Q0［Kcal］
は、 Q0＝Ｍ・Ｃ・Δθ ［Kcal］ ここに、M;表面版の質量［Kg］ Δθ；流体と表面板の温度差［deg］ C;表面板材料の比熱［Kcal/Kg℃］ で表すことができる。
は、 Q0＝Ｍ・Ｃ・Δθ ［Kcal］ ここに、M;表面版の質量［Kg］ Δθ；流体と表面板の温度差［deg］ C;表面板材料の比熱［Kcal/Kg℃］ で表すことができる。
次に、表面板２がある時間内に放熱できる熱量を計算
する。
する。
表面板全体からの放熱量Qsは Qs＝Δθ・αＡ・Ｓ ［Kcal/h］ ここに、αA;風向き方向中央での値を用いた平均の熱伝
達率［Kcal/m2l］ S;表面板の面積［m2］ ここで、オートクレーブの缶内雰囲気温度からの許容
遅れ時間をｔ分とすると、 このｔ分間でＮ枚の放熱フィンが放熱すべき熱量ΔＱに
より、放熱フィンの枚数Ｎを決定する。
達率［Kcal/m2l］ S;表面板の面積［m2］ ここで、オートクレーブの缶内雰囲気温度からの許容
遅れ時間をｔ分とすると、 このｔ分間でＮ枚の放熱フィンが放熱すべき熱量ΔＱに
より、放熱フィンの枚数Ｎを決定する。
一枚の放熱フィンからのｔ分間の放熱量QFは、 Ｎ枚の放熱フィンから放熱すべき熱量ΔＱは、 ΔＱ＝Q0−Qst ［Kcal］ よって、放熱フィンの枚数Ｎは、 Ｎ＝ΔQ/QF によって求められる。
上記を具体例を以下に説明する。
直径30cm、長さ50cmの円筒治具の外周側に積層を行う
場合の放熱フィンの枚数を決定する。ここに、オートク
レーブ内の流速を3.4m/s、冷却の際に表面板の温度が35
0℃、管内雰囲気が300℃の場合を代表として、10分間の
遅れで治具温度が雰囲気温度に追従することを条件とす
る。
場合の放熱フィンの枚数を決定する。ここに、オートク
レーブ内の流速を3.4m/s、冷却の際に表面板の温度が35
0℃、管内雰囲気が300℃の場合を代表として、10分間の
遅れで治具温度が雰囲気温度に追従することを条件とす
る。
また、放熱フィン及び表面板は、共に厚さ2mmのスチ
ール製とする。
ール製とする。
先ず、菅がle/d＝1.3と極めて短いので平板とみなし
て、流れを確認し、先端から0.1m毎のRex、Nux及びαｘ
を求める。
て、流れを確認し、先端から0.1m毎のRex、Nux及びαｘ
を求める。
空気と平板の平均温度325℃での空気の物性値は、 Pr＝0.720 ν＝5.35×10-5［m2/s］ λ＝0.038［Kcal/mh℃］ である。
従って、0.1mの位置では、 Ｎux0.1＝0.458×63551/2×0.7201/3 ＝32.72 となり、同様にして、 となる。
次に、第１放熱フィン区間からの放熱量Q1は、 ここに、λＦ＝62.5［Kcal/mh℃］ θ０＝350［℃］ θａ＝300［℃］ ｂ＝2mm＝0.002［ｍ］ ｗ＝100mm＝0.1［ｍ］ ｌx0.1＝15mm＝0.015［ｍ］ となる。
各放熱フィン間での放熱量を同じにするためには、 として、 で求めると、次のようになる、 次に、放熱フィンの枚数を決定する。
表面板の持つ熱量Q0は、 Q0＝MCΔＴ＝40.07 ［Kcal］ ここに、γ＝7.87×103［Kg/m3］ Ｍ＝7.42［Kg］ Ｃ＝0.108［Kcal/Kg℃］ 表面板が10分間で放熱できる熱量Qsは、 ただし、αＡは、放熱フィンの中央で代表している。
この10分間で全部の放熱フィンが残りの熱量を放熱す
るのであるが、一枚の放熱フィンからの10分間の放熱量
QFAは 放熱フィン全部から放熱すべき熱量はΔＱは、 ΔＱ＝40.07−28.2＝11.87 ［Kcal］ よって、放熱フィンの枚数Ｎは、 Ｎ＝11.87/1.533＝7.7≒８枚 となる。
るのであるが、一枚の放熱フィンからの10分間の放熱量
QFAは 放熱フィン全部から放熱すべき熱量はΔＱは、 ΔＱ＝40.07−28.2＝11.87 ［Kcal］ よって、放熱フィンの枚数Ｎは、 Ｎ＝11.87/1.533＝7.7≒８枚 となる。
また、上記放熱フィン5,5…の側面には、上記熱風の
流れ方向と直交する方向、即ち横枠と平行の方向に突出
したフェンス6,6…が固着されている。
流れ方向と直交する方向、即ち横枠と平行の方向に突出
したフェンス6,6…が固着されている。
このフェンス6,6…は、風を強制的に撹拌させて乱流
にし、これによって熱伝達をよくするためのものであ
る。
にし、これによって熱伝達をよくするためのものであ
る。
即ち、第３図（ｂ）に示すように、流れ方向に放熱フ
ィン5,5…を設けた場合、この放熱フィン5,5…の付近で
は、非常に流速が小さくなってしまい、これに伴って熱
伝達率も小さくなってしまう。
ィン5,5…を設けた場合、この放熱フィン5,5…の付近で
は、非常に流速が小さくなってしまい、これに伴って熱
伝達率も小さくなってしまう。
そこで、同図（ａ）に示すように、流れに対して垂直
なフェンス6,6…を設けることにより、このフェンス6,6
…に流体を当てることによって、強制的に乱流にして、
放熱フィン付近の流れを剥離し拡散させることによっ
て、熱伝達を良くするのである。
なフェンス6,6…を設けることにより、このフェンス6,6
…に流体を当てることによって、強制的に乱流にして、
放熱フィン付近の流れを剥離し拡散させることによっ
て、熱伝達を良くするのである。
なお、フェンスのピッチｐとフェンスの高さｈとの関
係については、実験的に求めるが、一般的に、ｐ＝5h程
度とする。
係については、実験的に求めるが、一般的に、ｐ＝5h程
度とする。
そして、第４図に示すように、治具製作後、温度分布
の実測を行い、温度分布が均一か否かを判断して、ヒー
ト・インシュレーション処理を施すのであるが、この温
度分布の実測は、通常１〜２回で済ますことができると
ともに、この実測データを設計データと比較することが
できるので、規格化することができ、この規格化された
データを用いて機械的に設計できるようにすることがで
きるのである。
の実測を行い、温度分布が均一か否かを判断して、ヒー
ト・インシュレーション処理を施すのであるが、この温
度分布の実測は、通常１〜２回で済ますことができると
ともに、この実測データを設計データと比較することが
できるので、規格化することができ、この規格化された
データを用いて機械的に設計できるようにすることがで
きるのである。
本発明は上記のような構成であるので、熱風を積極的
に取り込み、これを最大限に利用することによって昇温
及び冷却効率を向上させることができるとともに、放熱
フィンの設置場所及びこの高さ等を介して温度に関して
鈍感な場所を助けて敏感にすることによって、温度分布
を均一となし、これによってオートクレーブの効率化を
図ることができる。
に取り込み、これを最大限に利用することによって昇温
及び冷却効率を向上させることができるとともに、放熱
フィンの設置場所及びこの高さ等を介して温度に関して
鈍感な場所を助けて敏感にすることによって、温度分布
を均一となし、これによってオートクレーブの効率化を
図ることができる。
更に、設計時と実測時のデータとを具体的に比較する
ことができるので、次の治具へのより正確なデータを反
映することが可能となり、採取したデータによる設計の
規格化を可能となして、設計者の経験の度合い等の影響
による治具性能のバラつきを極力減少させることができ
るといった効果がある。
ことができるので、次の治具へのより正確なデータを反
映することが可能となり、採取したデータによる設計の
規格化を可能となして、設計者の経験の度合い等の影響
による治具性能のバラつきを極力減少させることができ
るといった効果がある。
第１図は本発明の一実施例の治具を裏側から見た斜視
図、第２図は第１図のＡ部を拡大して示す拡大図、第３
図（ａ）及び（ｂ）はフェンスの有無による熱風の流れ
の相違の説明に付する説明図、第４図は本発明の設計か
ら製作後に至るフローチャート、第５図は計算方法の概
要を示すブロック図、第６図は管内における速度助走区
域内での層流の際のヌセルト数を求めるためのグラフ、
第７図は放熱フィンの各フィン区間の放熱量を求める際
の記号を示す図、第８図は従来例における設計から製作
後の至るフローチャートである。 １……FRP成形治具、２……表面板、３……縦枠、3a,3b
……通風口、４……横枠、4a……通風口、５……放熱フ
ィン、６……フェンス。
図、第２図は第１図のＡ部を拡大して示す拡大図、第３
図（ａ）及び（ｂ）はフェンスの有無による熱風の流れ
の相違の説明に付する説明図、第４図は本発明の設計か
ら製作後に至るフローチャート、第５図は計算方法の概
要を示すブロック図、第６図は管内における速度助走区
域内での層流の際のヌセルト数を求めるためのグラフ、
第７図は放熱フィンの各フィン区間の放熱量を求める際
の記号を示す図、第８図は従来例における設計から製作
後の至るフローチャートである。 １……FRP成形治具、２……表面板、３……縦枠、3a,3b
……通風口、４……横枠、4a……通風口、５……放熱フ
ィン、６……フェンス。
Claims (1)
- 【請求項１】熱風循環方式の加熱炉内でFRPを成形する
ようにした成形治具において、表面を製品の形を決定す
る形状となした表面板を、その裏面において最低限の風
速を確保して該表面板の各部での熱伝達に大きな差がな
いように構成するとともに、表面板の裏面に風の流れ方
向に沿って複数条に延び且つ表面板の持つ熱量からある
時間内における表面板からの放熱量を引いた値の熱量を
長さ方向に沿って均一に放熱するように設定した放熱フ
ィンを並設し、更にこの放熱フィンの側面に、上記風の
流れと直交する方向に突出するフェンスを固着したこと
を特徴とするFRP成形治具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318169A JP2685555B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Ｆｒｐ成形治具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63318169A JP2685555B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Ｆｒｐ成形治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02162019A JPH02162019A (ja) | 1990-06-21 |
| JP2685555B2 true JP2685555B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=18096244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63318169A Expired - Fee Related JP2685555B2 (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Ｆｒｐ成形治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685555B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5055851B2 (ja) * | 2006-06-16 | 2012-10-24 | 住友金属工業株式会社 | 局所熱伝達率決定プログラム及び局所熱伝達率決定装置 |
| JP5195328B2 (ja) * | 2008-11-12 | 2013-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | 金型、金型を用いた成形方法、及び、金型の製造方法 |
| US8457937B2 (en) * | 2011-01-03 | 2013-06-04 | General Electric Company | Method of optimizing volume utilization of an autoclave |
| JP5737995B2 (ja) | 2011-02-21 | 2015-06-17 | 三菱重工業株式会社 | オートクレーブ及び成形材の加熱硬化方法 |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63318169A patent/JP2685555B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02162019A (ja) | 1990-06-21 |
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