JP2854517B2 - 円筒形プラスチック製品の熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒形プラスチック製
品、特に円筒形羽根車の熱処理装置に関するものであ
る。より具体的に本発明はプラスチック製円筒形羽根車
を横置回転させて従来より短時間で効果的な熱処理すな
わちアニーリングを実行するための装置に関するもので
ある。

【０００２】

【発明の背景】空調機器等に組み込まれる横流(クロス
フロー)ファンにはプラスチック製円筒形羽根車が多く
使用されている。この種の羽根車は一般に細径で長尺で
あり、図４に例示するような構造から成っている。すな
わち、この円筒形羽根車は、基本的に円環状の接続プレ
ート１１から軸線に平行方向に延設された多数の羽根１
２を有する複数個の単位体１，２，……１０が、羽根の
先を順次となりの接続プレート１１に接合されて全体と
して円筒形の羽根車を構成している。図４で一番左側の
接続プレート１１ａは円環の内孔にゴムボス１３を取付
けた端板となり、ゴムボスには円筒形羽根車を回転させ
るモーターのシャフト（図示せず）が挿入される。反対
端の１１ｂはそれ自身から羽根１２を延設してない単な
る端板で、中心に金属シャフト１４を取付けてある。こ
れら単位体１，２……１０及び端板１１ｂはそれぞれプ
ラスチック材、例えばＡＳＧから射出成型により製作さ
れ、各々上記のように順次接合されて長尺の円筒体（例
えば長さ６１０mm、径９０mm）を構成する。ところで、
このような長尺の円筒形羽根車を空調機器等に組み込ん
で回転させ使用すると、その接合構造からくる本質的な
問題として、微細なソリやネジレ等の好ましくない変形
を生じやすく、そのため羽根車自体のバランスを損い、
回転中に騒音や振動を発したり、吐出風量にバラツキを
生じたり、羽根車の早期破損を招くなど、種々の不具合
が発生する。

【０００３】

【従来技術の問題点】これを防ぐため、成型し接合して
組立てた後に円筒形羽根車に存在する内部応力を除去す
る必要があるので、従来も組立て後の円筒形羽根車に熱
処理すなわちアニーリングを実施している。従来のアニ
ーリング方式は、円筒形羽根車を垂直に立てて加熱槽に
入れ、羽根車を構成している材料樹脂の熱変形温度より
低い雰囲気温度中に８〜２４時間の間静置し、その後徐
冷することにより行なわれている。しかし、このような
従来の熱処理方式には、いくつかの問題点があった。第
１は、熱処理時間が長すぎることである。理想的に、合
成樹脂製品の熱処理は、使用する材料樹脂の熱変形温度
より低い温度で実施できれば、比較的短時間、例えば１
０数分から長くて数時間の加熱とそれに続く徐冷で充分
な効果があると認められる。しかしながら、プラスチッ
ク製円筒形羽根車においては、前記のように細径で長尺
であり、且つ精密機能部品であるという構造上、羽根車
を垂直に立てて熱処理を実施する従来の方式では、熱変
形温度に近い温度では熱処理中に羽根車自体に二次的な
変形が生じやすく、応力除去の目的が却って製品機能を
大きく損うことになる不都合がある。そのため従来は熱
変形温度より若干下げた雰囲気温度とする必要があり、
この程度の温度で充分な熱処理効果を与えようとすれば
最短で８時間、長ければ２４時間もの長い熱処理時間を
必要とすることになって、生産の効率性に欠けるという
重大な問題があった。

【０００４】問題点の第２は、前記のような従来の熱処
理方式では内部応力の除去はできても、成型組立て時か
ら円筒形羽根車が本来的にもっているアンバランスを修
正することはできないということである。従って、熱処
理を実施したあとの円筒形羽根車に、このアンバランス
を補正するための重りが図４に符号１５で例示するよう
に取付けられる。この重り１５は、バランスピースと呼
ばれ、金属製のクリップ形をしたもので、成型された円
筒形羽根車のバランスの狂いに応じて数個前後のバラン
スピースが後処理として付加されている。プラスチック
製円筒形羽根車は、図示のように接続プレートとこれに
一体成型した多数の羽根から成る単位体を複数個接合し
て構成されるから、製造上必然的に羽根車全体のあるべ
き軸芯と各接続プレートの現実の中心位置とに微細なズ
レが発生しやすい。このズレは、本来羽根車の軸芯上に
あるべき重心の位置を変位させることになり、その結果
回転体として使用される羽根車においてはアンバランス
となる。このアンバランスを補正するため、熱処理後の
各羽根車について、アンバランス量を個々に測定し、こ
れを消去するのに必要なバランスピース１５が必要個数
だけ必要個所に取付けられるのである。従来の立て置き
静置熱処理装置では、前記のようなアンバランスを修正
することは本質的に不可能であったから、長時間の熱処
理工程を経たあとにバランスピースの、それもかなりな
個数の、取付け作業が必要となり、ここでも生産性を阻
害する問題があった。

【０００５】さらに、従来のプラスチック製円筒形羽根
車の熱処理方式は、大型の加熱槽を使用すれば一度に相
当数の本数を処理できるとしても、本質的にバッチ方式
であるから、羽根車の製造工程を連続一貫したライン化
することが不可能であり、ここでも生産性向上を妨げる
問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、円筒
形羽根車などのような円筒形プラスチック製品に必要な
熱処理時間を大幅に短縮すること、及び熱処理によって
プラスチック製品に内在するアンバランスを修正乃至減
少させることを課題としてなされたものである。さら
に、本発明はプラスチック製円筒形羽根車のアニーリン
グ工程を連続化し、以ってライン化を可能にすることを
も課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、機枠
内に加熱エリアと冷却エリアとを並設し、これら両エリ
アを貫通してローラー・コンベア組立体を配置し、この
組立体の搬送チェーンに回転ローラーの多数対を回転可
能に取付け、各ローラーを回転用チェーンと個々に係合
させると共に前記加熱エリアは、遠赤外線輻射体を設け
た区間と、熱風を吹き込む区間とから構成し材料プラス
チックの熱変形温度より低い高温度に維持するよう構成
し、前記チェーンは前記加熱エリアと冷却エリアを通じ
て常時間断なく連続移送し得るようにし、前記搬送チェ
ーンの入口端に、その進度と同期して円筒形プラスチッ
ク製品を１個ずつ供給するための供給シュートを設けて
成り、各対のプラスチック製円筒形羽根車を横置してロ
ーラーと接触回転させつつ加熱エリア内で材料プラスチ
ックの熱変形温度以下の高温度にて１時間以内で連続的
に横置回転アニーリングを行ない、続いて冷却エリア内
を連続的に移送させるように構成することを特徴とする
円筒形プラスチック製品の熱処理装置を提供するにあ
る。本発明のように、プラスチック製品を横置して回転
させる熱処理装置とすることにより、第１に本発明は従
来より高い温度、具体的には使用するプラスチック材料
の熱変形温度以下の出来るだけ高温度で熱処理すること
により熱処理時間を従来に比し大幅に短縮することがで
き、具体的には約６０分以下の時間で熱処理を完了する
ことが可能になる。第２に、回転ローラ上に円筒形プラ
スチック製品を横置し接触回転させる構成により、本発
明の装置は従来の立て型静置式熱処理装置では不可能で
あった個々の円筒形プラスチック製品のアンバランスを
熱処理中に修正又は減少させることがも可能になる。

【０００８】好適態様として本発明は、横置並設した多
数対の回転ローラーを連続移送路上に配置し、この多数
対の回転ローラ上に多数本のプラスチック製円筒形羽根
車を横置接触させて回転させつつ、加熱領域及び徐冷領
域を経て移送することにより熱処理を行うための装置を
提供する。横置並設される回転ローラーは、その軸線が
厳密に水平面上にある必要はないが、軸線が水平に対し
大きく傾斜する姿勢は避けるべきである。横置並設され
た多数回転ローラーが連続的に送られる移送路は実質的
に水平面上に形成されることが好適であるが、回転ロー
ラーの軸線がほゞ水平である限り、移送路全体は水平に
限らず、上向き又は下向きの傾斜路であることもでき
る。実際上、本発明に係る好適な回転アニーリング装置
は、横置並設された多数対の回転ローラーが個々に回転
されながらその上に載置された円筒形羽根車を接触回転
させつつ連続的に送られていく無端ローラーコンベアの
少なくとも上方ランを加熱領域と徐冷領域との中に走行
させるようにして構成されることが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明の横置回転アニーリング装置によれば、
プラスチック製円筒形羽根車に好ましくない二次的熱変
形を生じることなく、従来より高いアニーリング温度を
使用して短時間（例えば、約６０分以内）でアニーリン
グを完了することができる。また、本発明の横置回転ア
ニーリング装置によれば、特に、歪みのない金属製回転
ローラーを用いることにより円筒形羽根車全体の軸芯上
にあるべき各接続プレートの中心位置のズレは、熱処理
温度に加熱されている各接続プレートの外周と回転ロー
ラーの対との連続的な接触回転により微細に修正されて
小さくなり、従来不可能とされていたアニーリング中の
アンバランス修正が可能になる。さらに、本発明装置は
無端コンベア式回転ローラー対の上に円筒形羽根車を横
置接触させてアニーリングを実施するから、このローラ
ー・コンベア体を連続的に運行させることにより、従来
不可能であったアニーリング工程の連続処理が可能とな
り、熱処理工程をライン化することが可能となって、生
産性向上に大きく寄与することができる。

【００１０】

【実施例】図面を参照して本発明の実施例について説明
する。図１は本発明の横置回転アニーリング装置の基本
形態を示す側面図である。この装置は、適宜架台２０上
に対をなすローラー２１，２１を回転可能にほゞ水平に
設け、このローラー対を適当な加熱室２９内に収納し、
ローラー対の上に熱処理を受けるべきプラスチック製円
筒形羽根車２３をほゞ水平に横たえるようにして構成さ
れる。ローラー対の間隔は円筒形羽根車２３の外径より
小とし、各ローラーの長さは円筒形羽根車２３の長さ
（通常、500〜700ミリ程度）よりやゝ大とする。各ロー
ラーは歪みのない金属製ローラーを使用するものとす
る。ローラー軸２４の軸端にプーリ又はピニオンなどの
従動部材２５を固着し、これをベルト又はチェーン２６
を介して回転駆動源２７から回転させるようにする。一
方の従動部材２５から伝動部材２８を介し他方の従動部
材２５を同期回転させる。これにより円筒形羽根車２３
は、その外周、具体的には各接続プレート(図４に符号
１１で示したもの)の外周で各ローラー２１に接触しつ
つ矢印のように回転される。

【００１１】このような回転ローラー対とその上の円筒
形羽根車２３を収納する加熱室２９には、熱風吹き込み
口３０(又はその他の熱源、例えば遠赤外線輻射体)を設
け、羽根車２３の材料樹脂に最も好適なアニーリング温
度を羽根車２３にかける。３０′は、所定時間の加熱の
後に円筒形羽根車２３を徐冷するため加熱室２３に設け
た冷風吹き込み口である。場合によっては、単一の吹き
込み口３０を熱風と冷風の交互吹き込みに兼用すること
もできる。本発明によれば、円筒形羽根車２３が例えば
ＡＳＧ製であるときはその熱変形温度より低い温度でア
ニーリングを実施することができる。これは、従来二次
的変形を生じない限度で可能とされていたアニーリング
温度よりかなり高い温度であり、従って本発明によれば
アニーリング時間は約１時間以内に短縮することが可能
になると共に、前述のようにアニーリング中に羽根車の
固有のアンバランスを修正することも可能となる。

【００１２】次に、図２及び図３は、本発明に係る横置
回転アニーリングを連続的に行なう実際的な装置を示す
側面図及び平面図である。図２においては、内部の構造
を示すため機枠の側璧は一部を残して切除してあり、図
３においては簡略化のため図２に示した供給シュートや
搬出シュートを省略してある。この装置は、床面上に置
かれる基台３１上に設けた機枠３２内に加熱エリア３３
と冷却エリア３９を配置して成る。加熱エリア３３は、
好適に入口側（図右側）に遠赤外線輻射体３４を上下に
設けた区間と、その次に続く熱風区間とから成り、熱風
区間には熱風用ヒーター３５を機枠上に載置して循環用
送風機３７により供給ダクト３６（図３参照）を経て加
熱エリア３３内に熱風を送り込むようにしてある。３８
加熱エリアからヒーター３５へ戻る循環用ダクトであ
る。加熱エリア３３に続く冷却エリア３９は、磯枠上に
載置した送風機４０から冷却エリア３９内に冷風を送風
するように構成する。

【００１３】加熱エリア３３と冷却エリア３９を貫いて
本発明に係る回転ローラー・コンベア組立体４１が配置
される。この回転ローラー・コンベア組立体４１は、基
本的に、間隔をおいて横並べした多数の回転ローラー４
２と、これらを一方向へ連続的に移送する搬送チェーン
４５とから成る。搬送チェーン４５は機枠の入口端と出
口端とで両側に設けた搬送スプロケット４３，４３；４
４，４４に掛装され、このスプロケット４３，４３を固
着しているスプロケット軸４６(図３参照)の一端に入力
スプロケット４７が固着される。入力スプロケット４７
は、図２に示すように、伝動チェーン４８を介して搬送
駆動源４９から回転駆動され、搬送スプロケット４３
を、従って搬送チェーン４５を所定速度で加熱エリア３
３及び冷却エリア３９を通じて移送させる。

【００１４】本発明において、搬送チェーン４５の移送
は、常時低速で加熱エリア３３と冷却エリア３９を移行
する連続移送とすることが好適であるが、場合により例
えば加熱エリア３３の遠赤外線区間と熱風区間と冷却エ
リア３９とがほゞ同長に構成されているようなときは、
搬送チェーン４５を断続的に同長ずつ移送と停止を繰り
返して送る方式とすることもでき、これも本発明でいう
“連続的”の範疇に含めるものとする。なお、この場
合、移送の停止中も回転ローラー４２の回転は連続させ
るものとする。また、移送を中断しないで完全な連続移
送とする場合は、装置の実際長さを、例えば加熱エリア
を通過するのに１０数分から１時間又はその数倍の時間
がかかる長さに設計することが必要となろう。

【００１５】個々の回転ローラー４２は、これに接触し
つつ回転されるプラスチック製羽根車５５の歪みを矯正
する機能をもたせるため、精密に円筒形として製作され
た歪みのない長尺金属製ローラーを使用する。このよう
なローラー４２を円筒形羽根車５５の径より小さい間隔
で、且つとなり同志の羽根車が接触しない間隔で並置し
て、各ローラー４２の両端を搬送チェーン４５に回転自
在に軸支する。個々のローラー４２の一端には、図３に
見られるように、ローラー回転用スプロケット５０が固
着される。この回転用スプロケット５０の各々は、機枠
に適宜取付けたローラー回転駆動源５１(図３）から駆
動される回転用チェーン５２と個々に係合しているか
ら、加熱エリア３３及び冷却エリア３９内におけるコン
ベア４１の上方ランにある個々の回転ローラー４２は、
その移送と独立に軸線周囲に自転させられる。

【００１６】本発明に従い熱処理を受けるべき円筒形羽
根車５５は、回転ローラー・コンベア組立体４１の入口
端(図で右側)に供給シュート５６から供給される。好適
に供給シュート５６には供給制御体５７を組み合わせ、
搬送チェーン４５の進度と同期させて１本づつの円筒形
羽根車５５を回転ローラー４２対の間に供給するように
する。回転ローラー・コンベア組立体４１に供給された
円筒形羽根車５５は、図２から認められるように、２本
の回転ローラー４２，４２上に横置される。円筒形羽根
車５５を受け取った所から回転ローラー４２の回転が始
まり、それにより円筒形羽根車を回転させつつ、回転ロ
ーラー群は搬送チェーン４５により加熱エリア３３及び
冷却エリア３９を通じて“連続的”に移送される。図２
で６０で示す部材は、回転ローラーの上方ランを支える
ガイドレールである。加熱エリア３３における加熱は、
図２に示したような遠赤外線輻射体３４と熱風源３５を
順次に使用するのが好適であるが、これに限定されず、
熱風だけでの加熱、或いは熱風と遠赤外線の同時同所で
の使用による加熱、なども本発明の範囲内で可能であ
る。

【００１７】いずれにしても、本装置の加熱エリア３３
内におけるアニーリング温度は、円筒形羽根車の構成材
料樹脂の熱変形温度より低い温度まで高めることができ
る。このような高温を使用しても、本発明によればプラ
スチック製円筒形羽根車は、前述のように、多数の接続
プレートの外周で回転ローラー上に接触しつつ自身の軸
線周囲に常時回転されているから、従来の立て型静置式
アニーリング装置における場合のように自重が円筒形羽
根車の１個所に固定的に集中して製品に好ましくない二
次的変形を生じるという不都合が全くない。こうして有
利に高温を使用することができるから、本発明によれば
アニーリング時間を６０分以下程度というように従来に
比し著しく短縮することができる効果がある。また、本
発明によれば、横置した円筒形羽根車を比較的高温にさ
らしている間常時自身の軸線周囲に回転させつつ歪みの
ない回転ローラーに接触させているから、従来の立て型
静置式アニーリング装置では不可能であった、アニーリ
ング中の製品のアンバランス修正をも可能にするのであ
る。こうして、所要の加熱処理を受けた後、円筒形羽根
車５５は冷却エリア３９を通過しつつ徐冷され、ローラ
ー・コンベア組立体４１の出口端から搬出シュート６１
により取り出される。

【００１８】本発明の横置回転式アニーリング装置は、
従来の立て型静置式装置に比し、種々の優れた利点をも
たらす。第１に、本発明の装置によればプラスチック製
円筒形羽根車のアニーリング処理時間を大幅に短縮する
ことができる。例えば、従来装置装置で約２４時間を要
したアニーリング処理の効果を、本発明の装置によれ
ば、約６０分以内で達成することができる。これは、生
産性の向上にとって極めて大きな寄与をなすものであ
る。第２に、本発明の横置回転式装置によれば、横置回
転と比較的高温の使用によって、アニーリング処理中に
プラスチック製円筒形羽根車のアンバランス修正が可能
となる。アンバランスというのは、前述もしたが、円筒
形羽根車の軸芯上にあるべき重心と実測された重心との
ズレの結果であるが、具体的には図４に示したように多
数の接続プレート１１の個々の外周に鎖線で示すような
ダイヤルゲージＧを当てて円筒形羽根車を回転させた時
の振れ幅で便宜表わすことができる。実測によれば、本
発明装置により処理をする前と処理をした後の同一プラ
スチック製円筒形羽根車の振れ幅は大幅に縮小され、例
えば図４に示したようなバランスピース１５（０.２g相
当）でいえば、約４個分のバランスピースの取付けを省
略できるほどの結果が達成された。従来の立て型静置式
アニーリング装置によっては、いくら長時間をかけても
このようなバランス修正は不可能であった。

【００１９】本発明装置による第３の利点は、回転ロー
ラー・コンベア組立体上にプラスチック製円筒形羽根車
を横置して回転させつつ“連続的”に移送することによ
り、熱処理工程を連続一貫した工程とし、ライン化する
ことが可能になったことである。従来の立て型静置式装
置では、いかに大規模化しても所詮はバッチ式であっ
て、生産性の向上に限界があった。本発明はこの限界を
破るもので、連続化、無人化、ライン化を可能にするも
のである。

【００２０】

【発明の効果】以上説明のように本発明の装置は円筒形
プラスチック製品、特に円筒形羽根車を材料プラスチッ
クの熱変形温度以下の温度に維持されている加熱領域内
で横置回転させつつ熱処理（アニーリング）を行なうよ
うにしたから、従来より高い熱処理温度の使用、従って
従来より大幅に短縮された時間で熱処理を完了すること
ができる効果があり、またこの横置回転熱処理装置によ
って従来は不可能であった熱処理中のアンバランス修正
を有効に行なうことができるようになった効果があり、
時間の短縮と共に従来アンバランス修正のため必要であ
ったバランスピース取付け作業の省略乃至減少による生
産性向上を図れる効果が奏せられる。さらに、本発明の
横置回転式熱処理装置は、本質的に連続作業に適するも
のであるから、熱処理工程の連続自動化をはじめ生産工
程全体のライン化を可能にする効果も奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るプラスチック製円筒形羽根
車の横置回転式熱処理装置の基本形態を略示する側面図
である。

【図２】図２は本発明の横置回転式熱処理装置の連続運
転に適する実際例を示す一部を切欠いた側面図である。

【図３】図３は図２に示した装置の一部を省略した平面
図である。

【図４】図４は本発明により熱処理されるべきプラスチ
ック製円筒形羽根車の構造を例示する立面図で、回転に
よる羽根車の振れ幅を測定するためのダイヤルゲージを
鎖線で示してある。

【符号の説明】

１１…接続プレート １２…羽根 ２１…回転ローラー ２３…円筒形
羽根車 ２４…ローラー軸 ２５…従動部
材 ２６…ベルト又はチェーン ２７…回転駆
動源 ３２…機枠 ３３…加熱エ
リア ３４…遠赤外線輻射体 ３５…熱風用
ヒーター ３９…冷却エリア ４０…送風機 ４１…回転ローラー・コンベア組立体 ４２…回転ロ
ーラー ４３，４４…搬送スプロケット ４５…搬送チ
ェーン ４６…スプロケット軸 ４７…入力ス
プロケット ４９…搬送駆動源 ５０…回転用
スプロケット ５１…回転駆動源 ５２…回転用
チェーン ５５…円筒形羽根車 ５６…供給シ
ュート ６１…搬出シュート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−215606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113519（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−158028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−94335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−51112（ＪＰ，Ａ) 実公 昭59−38437（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 71/02 B29L 31:08 B29B 13/02 B29C 49/64 - 49/68 B65G 17/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機枠内に加熱エリアと冷却エリアとを並
   設し、これら両エリアを貫通してローラー・コンベア組
   立体を配置し、この組立体の搬送チェーンに回転ローラ
   ーの多数対を回転可能に取付け、各ローラーを回転用チ
   ェーンと個々に係合させると共に前記加熱エリアは、遠
   赤外線輻射体を設けた区間と、熱風を吹き込む区間とか
   ら構成し材料プラスチックの熱変形温度より低い高温度
   に維持するよう構成し、前記チェーンは前記加熱エリア
   と冷却エリアを通じて常時間断なく連続移送し得るよう
   にし、前記搬送チェーンの入口端に、その進度と同期し
   て円筒形プラスチック製品を１個ずつ供給するための供
   給シュートを設けて成り、各対のプラスチック製円筒形
   羽根車を横置してローラーと接触回転させつつ加熱エリ
   ア内で材料プラスチックの熱変形温度以下の高温度にて
   １時間以内で連続的に横置回転アニーリングを行ない、
   続いて冷却エリア内を連続的に移送させるように構成す
   ることを特徴とする円筒形プラスチック製品の熱処理装
   置。