JP3790726B2 - 多段式ホットプレス装置およびそれを用いた成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段式ホットプレス装置における熱板の熱媒供給源である温度制御用熱媒温調器を用いた熱媒の循環系と、多段式ホットプレス装置を用いた被積層材料の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多段式ホットプレス装置における熱板の温度制御に関しては、例えば、特許文献１のように、一基の熱媒温調器が、媒体を加熱する加熱ヒータ管路５，６と、高温に加熱された媒体を蓄熱する蓄熱タンク１３と、冷却タンク１４と、熱媒を循環させる循環ポンプ７および供給ポンプ８と、媒体の流量の調節と媒体の流れの方向を切り換えるための３方向切換弁９，１０，１１および２方向切換弁１２とから構成される。そして、熱板１の媒体通路と加熱ヒータ管路５，６と冷却タンク１４との間を媒体がそれぞれ循環する一つの循環系が一基の熱媒温調器と共に形成される。この循環系を通して更に熱板１に取付けられた温度検出器２で検出された熱板１の温度と熱板１の昇温プログラムに基づいて温度調整器３から発せられる信号により、３方向切換弁９，１０，１１および２方向切換弁１２で、媒体の流れの方向の切り換えと熱媒の流量を調節して、加熱および冷却される熱板１の温度調節を行うホットプレスに於ける熱板温度制御装置が公開されている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２のように、多段式ホットプレス装置の熱媒供給排出系において、一基の熱媒温調器から熱媒を供給する供給側マニホールドパイプ２０および熱媒温調器へ熱媒を戻す排出側マニホールドパイプ２２を、対応する熱板１８の数が等しくなるようにそれぞれ分割すると共に、供給側上下マニホールドパイプ２４，２６および排出側上下マニホールドパイプ５０，５２の全高を短くして、ストップバルブ３０，５６の開度を調節することにより、熱板１８に供給する熱媒の量を調節して、各熱板１８間の加熱温度のばらつきがなくなるように構成された、全ての熱板１８間に被積層材料を載置して成形する多段式ホットプレス装置が公開されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許登録第２５７１１３９号公報（図１）
【０００５】
【特許文献２】
実用新案登録第２５７８０５０号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記多段式ホットプレス装置においては、熱媒温調器一基の持つ最大の熱容量には限度があり、特に熱板数の多い大型の多段プレス装置においては、各熱板を一定温度まで昇温するまでの時間が長く掛かるため、成形サイクルも長時間になるという欠点を有している。即ち、大型の多段式ホットプレスにおいて、各熱板の昇温速度を早くして短時間で成形温度まで昇温させるには、大容量の熱媒温調器が必要となるが、一基の熱媒温調器によって速い昇温速度を実現させるような大容量のものは製作が容易ではなく、コストも高いものとなる。
【０００７】
また、現在市販されている熱媒供給源である熱媒油や水を複数のヒーターで加熱する熱媒温調器、あるいはボイラーを用いた蒸気式熱媒温調器の熱容量で、熱媒温調器の加熱温度を調節して３５０℃まで最大限出力できる昇温速度は毎分１０℃の昇温速度が限度である。そして、この毎分１０℃の昇温速度で３５０℃まで昇温可能な熱板数は、せいぜい４枚であることが実証されている。従って、一基の熱媒温調器で、多段式ホットプレス装置の熱板の枚数を４枚以上に増設すると、増設した枚数に応じて昇温速度も低下することになり、熱板の設定温度まで昇温するのに要する時間は熱板の枚数に比例して増加し、ある枚数以上になると設定温度まで昇温しないということにもなる。
【０００８】
更に、全ての熱板間に被積層材料を載置して成形するように構成されているため、一部の熱板を使用して成形すると、使用しない他の熱板をも加熱することになり、電力損失、即ちエネルギー損失を起こすという欠点をも有している。
【０００９】
更にまた、一基の熱媒温調器によって昇温される各熱板は、略同一の加熱温度にしか制御できないため、成形温度の異なる被成形材料を各熱板に載置して同時に成形することは不可能である。
【００１０】
そこで本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、熱媒供給源である熱媒温調器と、設定された熱板の所定加熱温度まで最速に昇温出来るように少なくとも２枚以上の熱板とで熱媒の循環系を独立に形成し、その独立した循環系を複数備えた多段式ホットプレス装置を構成して、装置全体の昇温時間の短縮が図れる多段式ホットプレス装置と、前記装置を用いて前記独立した複数の循環系のうち、成形に必要な循環系のみを稼動させて省エネルギー化を図った成形方法と、系毎に成形温度を異にする被積層材料を各熱板に載置して、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形できる成形方法とを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で加熱および冷却される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置において、一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、各循環系毎に前記熱板の温度を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、このように構成することで、多段式ホットプレス装置全体の昇温時間の短縮を図ることが可能となり、成形サイクルの短縮化が図れる。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、循環系の一で加熱および冷却される少なくとも２枚の熱板を一の集団とし、他の循環系の熱板の集団との境界にあたる熱板間に断熱板を介装することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、このように構成することで、各循環系間の断熱が図れるので、熱板上の成形温度のバラツキをなくしてより精密に温度制御できると共に、成形サイクルがより一層短縮化される。
【００１５】
更にまた、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項３記載の発明は、多段式ホットプレスの成形方法に係るもので、熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で冷却又は加熱される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置を用いた成形方法において、一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、前記複数の循環系のうち成形に必要な循環系のみを稼動させて成形することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、このように構成することで、成形に必要な循環系のみを稼動させて成形するので、省エネルギー化が図れる。
【００１７】
更に、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項４記載の発明は、多段式ホットプレスの成形方法に係るもので、熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で冷却又は加熱される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置を用いた成形方法において、一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、前記熱板の加熱温度を各循環系毎に被積層材料の成形温度に合わせて設定するとともに、前記各循環系毎に成形温度を異にする被積層材料を前記熱板に載置して、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、このように構成することで、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における多段式ホットプレス装置１０の循環系２４の概略を示す図である。
【００２０】
先ず、請求項１に記載した発明の実施の形態について、図１に基づいて詳細に説明する。本実施の形態の多段式ホットプレス装置１０は、型締シリンダ１２と、型締シリンダ１２に嵌挿されて型締シリンダ１２内を昇降自在な型締ラム１４と、型締ラム１４の上面に固定された可動盤１６と、可動盤１６の上方に固定されて位置する固定盤１８と、可動盤１６と固定盤１８との間に型締ラム１４の昇降に応じて上下方向に移動可能な複数の熱板２０と、可動盤１６と最下部に位置する熱板２０との間に介装して最下部に位置する熱板２０と共に可動盤１６に固着された断熱板２２と、固定盤１８と最上部に位置する熱板２０との間に介装して最上部に位置する熱板２０と共に固定盤１８に固着された断熱板２２とから構成される。
【００２１】
更に、熱媒の循環系２４が、一の熱媒温調器２６と、供給側マニホールドパイプ２８と、熱媒温調器２６と供給側マニホールドパイプ２８とを連結する供給側のパイプ３０と、少なくとも２枚以上有する熱板２０と、供給側マニホールドパイプ２８の複数の排出口バルブ３２と前記複数の熱板２０とを連結する複数の供給側のフレキシブルホース３４と、排出側マニホールドパイプ３６と、前記複数の熱板２０と排出側マニホールドパイプ３６の複数の戻り口バルブ３８とを連結する複数の排出側のフレキシブルホース４０と、排出側マニホールドパイプ３６と熱媒温調器２６とを連結する排出側のパイプ４２とから構成される。尚、供給側マニホールドパイプ２８と排出側マニホールドパイプ３６の上部には、空気抜きバルブ４４，４６が、下部には熱媒抜きバルブ４８，５０がそれぞれ付設される。更に、熱媒油を用いて２６０℃以上の高温で熱媒温調器２６を特に使用する際には、熱媒油の酸化の防止と熱媒油の沸点の上昇を目的として熱媒温調器２６内へ窒素ガスを加圧封入する必要があるために、熱媒温調器２６の上部に窒素ガス封入バルブ５４が付設される。
【００２２】
そして、一の熱媒温調器２６から供給される熱媒は、供給側のパイプ３０を通り、供給側マニホールドパイプ２８で分流されて、複数の供給側のフレキシブルホース３４を介して各熱板２０を所定の温度に昇温させた後、複数の排出側のフレキシブルホース４０を通り、排出側マニホールドパイプ３６で合流した熱媒を、排出側のパイプ４２を介して熱媒温調器２６へ戻されるという、循環系２４を構成する。尚、熱媒温調器２６一基当たりの熱板２０の数は、熱媒温調器２６が持つ最大限度の昇温速度の能力を生かすように、一の循環系２４の全ての熱板２０の加熱温度が３５０℃まで昇温するまで毎分当たり１０℃の昇温速度になるように決定される。もしも、従来のように熱媒温調器２６一基で、通常６枚以上の熱板２０を昇温すると、毎分当たり７℃以下の昇温速度しか得られないというのが実状であるため、本実施例における循環系２４は、２枚から４枚の熱板２０の集団として構成される。しかし、異なる成形条件によっては、熱板の枚数が異なる循環系の種々の組合せで多段式ホットプレス装置１０を構成することも可能である。ところで、ここで使用される循環系２４の媒体は、蒸気あるは熱媒油等の流動体である。
【００２３】
更に、本実施例における多段式ホットプレス装置１０は、一の熱媒温調器２６を有する上記循環系２４が独立して複数配設されると共に、各熱板２０上に被積層材料５２，５２ａを載置して、型締ラム１４を上昇させて、固定盤１８と可動盤１６とで圧締めして成形品を加熱および加圧して成形するように構成される。
【００２４】
ところで、本実施例に使用される熱媒油や水を複数のヒーターで加熱する熱媒温調器２６は、図示しないヒーターの加熱温度と図示しない流量制御弁を制御して、またボイラーを用いた蒸気式の熱媒温調器２６は、図示しない圧力制御弁を制御して、各循環系２４の複数の熱板２０の設定された所定加熱温度まで昇温する速度を調節する。その結果、各循環系２４の複数の熱板２０で成形される成形品の品質の均一性を確保するように、各循環系２４の昇温速度を調節して、各循環系２４の複数の熱板２０の加熱温度を制御するのである。とりわけ成形温度が異なる被積層材料の成形においては、各循環系２４の複数の熱板２０に成形温度が異なる被積層材料を載置して、循環系２４の複数の熱板２０の加熱温度を被積層材料の成形温度に合わせて設定し、循環系２４毎の複数の熱板２０の所定加熱温度まで達する時間を一致させるように、各循環系２４毎に複数の熱板２０の昇温速度を変えて制御する。そして、各循環系２４の複数の熱板２０で成形される成形温度の異なる成形品の品質の均一性を確保するように、１回の成形で成形温度の異なる被積層材料を一度に成形するのである。尚、本多段式ホットプレス装置に必要な他の構成部品等については、公知なので説明を省略する。
【００２５】
その結果、熱媒温調器２６の昇温速度を最速に発揮できるように構成された循環系２４を独立して複数配設する多段式ホットプレス装置１０を用いることで、各熱板２０に各被積層材料５２，５２ａを載置して、各熱板２０上の成形温度のバラツキをなくすように精密に温度制御すると共に、各熱板２０の昇温時間の短縮化、即ち成形サイクルの短縮化を図って、高精度の成形品を短時間で成形できる経済性に優れた成形品が製作可能となるのである。尚、成形完了と共に各循環系２４には冷却用熱媒が流動されて成形品を冷却するように構成されており、成形サイクルの短縮に寄与している。
【００２６】
ところで、上記複数の循環系２４を有する多段式ホットプレス装置１０で全段を使用しないで成形する際には、使用しない循環系２４の稼動を停止させ、成形に必要な循環系２４のみを稼動させて成形し、省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
更に、個々の循環系２４毎に成形温度を異にする被積層材料を各熱板２０に載置して、各熱媒温調器２６の熱媒の温度を調節することによって、成形温度の異なる各被積層材料に合わせて昇温時間が同一になるように各循環系２４の熱板２０の昇温速度を変えて、成形温度の異なる被積層材料を１回の成形で一度に成形可能とするようにも構成できるので、汎用性に優れた成形が可能となる。
【００２８】
次に、請求項２に記載した発明の実施の形態について、図１に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項１に記載した発明の実施の形態で、一の循環系２４と他の循環系２４との境界に位置する熱板２０，２０間に配置された被積層材料５２ａに替えて、被積層材料５２ａの厚さ程の高さを有する断熱板を介装させて成形可能に多段式ホットプレス装置１０を構成したものである。尚、他の構成部品は、請求項１に記載した発明の実施の形態の構成部品と同一である。
【００２９】
このように一の循環系２４と他の循環系２４との境界に位置する熱板２０，２０間に前記断熱板を介装させることで、多段式ホットプレス装置１０は、各独立した循環系２４の各熱板２０の温度分布と熱効率を更に向上させることができ、全体の昇温時間のより一層の短縮が図れ、各熱板２０上の成形温度のバラツキをなくすようにより精密に温度制御でき、成形サイクルがより一層短縮化された成形品の製作が可能となる。
【００３０】
更に、循環系２４毎に断熱されるので、使用しない循環系２４への放熱がなくなるために、独立した循環系２４の成形温度の安定性が向上された成形品を成形できるのである。
【００３１】
更にまた、循環系２４毎に成形温度の差の大きい被積層材料を各熱板２０に載置して成形しても、各循環系２４同士の断熱が図れるので、温度差の大きい被成形材料を１回の成形で精密成形可能となるのである。
【００３２】
尚、本発明の態様乃至技術的特徴は、一の熱媒温調器２６を有し複数の熱板２０の集合体として独立して構成される循環系２４、あるいは独立して構成される循環系２４の熱板２０，２０間に介装された断熱板を有する循環系２４を複数配設すると共に、各熱板２０上に被積層材料５２，５２ａを載置して、型締ラム１４を上昇させて、固定盤１８と可動盤１６とで圧締めして成形品を加熱および加圧して成形するように構成された多段式ホットプレス装置１０と、その装置を用いた成形方法とを提供することにある。ところで、本発明は上記形態に限らず、一循環系に複数の熱媒温調器を付設、すなわち供給側マニホールドパイプ２８に複数の熱媒温調器２６を接続したり等、種々の形態へ変更可能である。よって、一々列挙はしないが、上記記載のものに限定されることなく、明細書全体及び図面に記載され、或はそれらの記載から当業者が把握することの出来る発想思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上図示し説明してきたように、請求項１の発明によれば、熱媒供給源である熱媒温調器を有する循環系が独立して複数備えられるために、多段式ホットプレス装置全体の昇温時間の短縮を図ることが可能となり、成形サイクルの短縮化が図れると共に、各熱板上の成形温度のバラツキをなくすように精密に温度制御された高精度の成形品を成形できる多段式ホットプレス装置を提供することができる。
【００３４】
更に、請求項２の発明によれば、循環系の一で加熱および冷却される少なくとも２枚の熱板を一の集団とし、該熱板の他の集団の境界にあたる熱板間に断熱板を介装したことで、各独立した循環系の各熱板の熱効率を更に向上させた多段式ホットプレス装置が構成され、装置全体の昇温時間のより一層の短縮が図られ、各熱板上の成形温度のバラツキをなくし、より精密に温度制御できる成形サイクルがより一層短縮化された成形品の製作が可能な多段式ホットプレス装置を提供することができる。
【００３５】
更にまた、請求項３の発明によれば、必要な循環系のみを稼動させて成形を行うために、省エネルギー化が図れる成形方法を提供することができる。
【００３６】
更にまた、請求項４の発明によれば、各循環系毎に成形温度を異にする被積層材料を各熱板に載置して、温度差の異なる被成形材料に合わせて各循環系の熱板の昇温速度を変えて、各被積層材料の成形温度に達するまでの昇温時間を一致させるように制御することで、１回の成形で成形温度の異なる被積層材料を一度に成形可能な成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における多段式ホットプレス装置の循環系の概略を示す図である。
【符号の説明】
１０ ‥‥‥ 多段式ホットプレス装置
１２ ‥‥‥ 型締シリンダ
１４ ‥‥‥ 型締ラム
１６ ‥‥‥ 可動盤
１８ ‥‥‥ 固定盤
２０ ‥‥‥ 熱板
２２ ‥‥‥ 断熱板
２４ ‥‥‥ 循環系
２６ ‥‥‥ 熱媒温調器
２８ ‥‥‥ 供給側マニホールドパイプ
３０ ‥‥‥ 供給側のパイプ
３２ ‥‥‥ 排出口バルブ
３４ ‥‥‥ 供給側のフレキシブルホース
３６ ‥‥‥ 排出側マニホールドパイプ
３８ ‥‥‥ 戻り口バルブ
４０ ‥‥‥ 排出側のフレキシブルホース
４２ ‥‥‥ 排出側のパイプ
４４，４６ ‥‥‥ 空気抜きバルブ
４８，５０ ‥‥‥ 熱媒抜きバルブ
５２，５２ａ ‥‥‥ 被積層材料
５４ ‥‥‥ 窒素ガス封入バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段式ホットプレス装置における熱板の熱媒供給源である温度制御用熱媒温調器を用いた熱媒の循環系と、多段式ホットプレス装置を用いた被積層材料の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多段式ホットプレス装置における熱板の温度制御に関しては、例えば、特許文献１のように、一基の熱媒温調器が、媒体を加熱する加熱ヒータ管路５，６と、高温に加熱された媒体を蓄熱する蓄熱タンク１３と、冷却タンク１４と、熱媒を循環させる循環ポンプ７および供給ポンプ８と、媒体の流量の調節と媒体の流れの方向を切り換えるための３方向切換弁９，１０，１１および２方向切換弁１２とから構成される。そして、熱板１の媒体通路と加熱ヒータ管路５，６と冷却タンク１４との間を媒体がそれぞれ循環する一つの循環系が一基の熱媒温調器と共に形成される。この循環系を通して更に熱板１に取付けられた温度検出器２で検出された熱板１の温度と熱板１の昇温プログラムに基づいて温度調整器３から発せられる信号により、３方向切換弁９，１０，１１および２方向切換弁１２で、媒体の流れの方向の切り換えと熱媒の流量を調節して、加熱および冷却される熱板１の温度調節を行うホットプレスに於ける熱板温度制御装置が公開されている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２のように、多段式ホットプレス装置の熱媒供給排出系において、一基の熱媒温調器から熱媒を供給する供給側マニホールドパイプ２０および熱媒温調器へ熱媒を戻す排出側マニホールドパイプ２２を、対応する熱板１８の数が等しくなるようにそれぞれ分割すると共に、供給側上下マニホールドパイプ２４，２６および排出側上下マニホールドパイプ５０，５２の全高を短くして、ストップバルブ３０，５６の開度を調節することにより、熱板１８に供給する熱媒の量を調節して、各熱板１８間の加熱温度のばらつきがなくなるように構成された、全ての熱板１８間に被積層材料を載置して成形する多段式ホットプレス装置が公開されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許登録第２５７１１３９号公報（図１）
【０００５】
【特許文献２】
実用新案登録第２５７８０５０号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記多段式ホットプレス装置においては、熱媒温調器一基の持つ最大の熱容量には限度があり、特に熱板数の多い大型の多段プレス装置においては、各熱板を一定温度まで昇温するまでの時間が長く掛かるため、成形サイクルも長時間になるという欠点を有している。即ち、大型の多段式ホットプレスにおいて、各熱板の昇温速度を早くして短時間で成形温度まで昇温させるには、大容量の熱媒温調器が必要となるが、一基の熱媒温調器によって速い昇温速度を実現させるような大容量のものは製作が容易ではなく、コストも高いものとなる。
【０００７】
また、現在市販されている熱媒供給源である熱媒油や水を複数のヒーターで加熱する熱媒温調器、あるいはボイラーを用いた蒸気式熱媒温調器の熱容量で、熱媒温調器の加熱温度を調節して３５０℃まで最大限出力できる昇温速度は毎分１０℃の昇温速度が限度である。そして、この毎分１０℃の昇温速度で３５０℃まで昇温可能な熱板数は、せいぜい４枚であることが実証されている。従って、一基の熱媒温調器で、多段式ホットプレス装置の熱板の枚数を４枚以上に増設すると、増設した枚数に応じて昇温速度も低下することになり、熱板の設定温度まで昇温するのに要する時間は熱板の枚数に比例して増加し、ある枚数以上になると設定温度まで昇温しないということにもなる。
【０００８】
更に、全ての熱板間に被積層材料を載置して成形するように構成されているため、一部の熱板を使用して成形すると、使用しない他の熱板をも加熱することになり、電力損失、即ちエネルギー損失を起こすという欠点をも有している。
【０００９】
更にまた、一基の熱媒温調器によって昇温される各熱板は、略同一の加熱温度にしか制御できないため、成形温度の異なる被成形材料を各熱板に載置して同時に成形することは不可能である。
【００１０】
そこで本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、熱媒供給源である熱媒温調器と、設定された熱板の所定加熱温度まで最速に昇温出来るように少なくとも２枚以上の熱板とで熱媒の循環系を独立に形成し、その独立した循環系を複数備えた多段式ホットプレス装置を構成して、装置全体の昇温時間の短縮が図れる多段式ホットプレス装置と、前記装置を用いて前記独立した複数の循環系のうち、成形に必要な循環系のみを稼動させて省エネルギー化を図った成形方法と、系毎に成形温度を異にする被積層材料を各熱板に載置して、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形できる成形方法とを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で加熱および冷却される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置において、一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、各循環系毎に前記熱板の温度を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、このように構成することで、多段式ホットプレス装置全体の昇温時間の短縮を図ることが可能となり、成形サイクルの短縮化が図れる。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、循環系の一で加熱および冷却される少なくとも２枚の熱板を一の集団とし、他の循環系の熱板の集団との境界にあたる熱板間に断熱板を介装することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、このように構成することで、各循環系間の断熱が図れるので、熱板上の成形温度のバラツキをなくしてより精密に温度制御できると共に、成形サイクルがより一層短縮化される。
【００１５】
更にまた、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項３記載の発明は、多段式ホットプレスの成形方法に係るもので、熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で冷却又は加熱される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置を用いた成形方法において、一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、前記複数の循環系のうち成形に必要な循環系のみを稼動させて成形することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、このように構成することで、成形に必要な循環系のみを稼動させて成形するので、省エネルギー化が図れる。
【００１７】
更に、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項４記載の発明は、多段式ホットプレスの成形方法に係るもので、熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で冷却又は加熱される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置を用いた成形方法において、一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、前記熱板の加熱温度を各循環系毎に被積層材料の成形温度に合わせて設定するとともに、前記各循環系毎に成形温度を異にする被積層材料を前記熱板に載置して、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、このように構成することで、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における多段式ホットプレス装置１０の循環系２４の概略を示す図である。
【００２０】
先ず、請求項１に記載した発明の実施の形態について、図１に基づいて詳細に説明する。本実施の形態の多段式ホットプレス装置１０は、型締シリンダ１２と、型締シリンダ１２に嵌挿されて型締シリンダ１２内を昇降自在な型締ラム１４と、型締ラム１４の上面に固定された可動盤１６と、可動盤１６の上方に固定されて位置する固定盤１８と、可動盤１６と固定盤１８との間に型締ラム１４の昇降に応じて上下方向に移動可能な複数の熱板２０と、可動盤１６と最下部に位置する熱板２０との間に介装して最下部に位置する熱板２０と共に可動盤１６に固着された断熱板２２と、固定盤１８と最上部に位置する熱板２０との間に介装して最上部に位置する熱板２０と共に固定盤１８に固着された断熱板２２とから構成される。
【００２１】
更に、熱媒の循環系２４が、一の熱媒温調器２６と、供給側マニホールドパイプ２８と、熱媒温調器２６と供給側マニホールドパイプ２８とを連結する供給側のパイプ３０と、少なくとも２枚以上有する熱板２０と、供給側マニホールドパイプ２８の複数の排出口バルブ３２と前記複数の熱板２０とを連結する複数の供給側のフレキシブルホース３４と、排出側マニホールドパイプ３６と、前記複数の熱板２０と排出側マニホールドパイプ３６の複数の戻り口バルブ３８とを連結する複数の排出側のフレキシブルホース４０と、排出側マニホールドパイプ３６と熱媒温調器２６とを連結する排出側のパイプ４２とから構成される。尚、供給側マニホールドパイプ２８と排出側マニホールドパイプ３６の上部には、空気抜きバルブ４４，４６が、下部には熱媒抜きバルブ４８，５０がそれぞれ付設される。更に、熱媒油を用いて２６０℃以上の高温で熱媒温調器２６を特に使用する際には、熱媒油の酸化の防止と熱媒油の沸点の上昇を目的として熱媒温調器２６内へ窒素ガスを加圧封入する必要があるために、熱媒温調器２６の上部に窒素ガス封入バルブ５４が付設される。
【００２２】
そして、一の熱媒温調器２６から供給される熱媒は、供給側のパイプ３０を通り、供給側マニホールドパイプ２８で分流されて、複数の供給側のフレキシブルホース３４を介して各熱板２０を所定の温度に昇温させた後、複数の排出側のフレキシブルホース４０を通り、排出側マニホールドパイプ３６で合流した熱媒を、排出側のパイプ４２を介して熱媒温調器２６へ戻されるという、循環系２４を構成する。尚、熱媒温調器２６一基当たりの熱板２０の数は、熱媒温調器２６が持つ最大限度の昇温速度の能力を生かすように、一の循環系２４の全ての熱板２０の加熱温度が３５０℃まで昇温するまで毎分当たり１０℃の昇温速度になるように決定される。もしも、従来のように熱媒温調器２６一基で、通常６枚以上の熱板２０を昇温すると、毎分当たり７℃以下の昇温速度しか得られないというのが実状であるため、本実施例における循環系２４は、２枚から４枚の熱板２０の集団として構成される。しかし、異なる成形条件によっては、熱板の枚数が異なる循環系の種々の組合せで多段式ホットプレス装置１０を構成することも可能である。ところで、ここで使用される循環系２４の媒体は、蒸気あるは熱媒油等の流動体である。
【００２３】
更に、本実施例における多段式ホットプレス装置１０は、一の熱媒温調器２６を有する上記循環系２４が独立して複数配設されると共に、各熱板２０上に被積層材料５２，５２ａを載置して、型締ラム１４を上昇させて、固定盤１８と可動盤１６とで圧締めして成形品を加熱および加圧して成形するように構成される。
【００２４】
ところで、本実施例に使用される熱媒油や水を複数のヒーターで加熱する熱媒温調器２６は、図示しないヒーターの加熱温度と図示しない流量制御弁を制御して、またボイラーを用いた蒸気式の熱媒温調器２６は、図示しない圧力制御弁を制御して、各循環系２４の複数の熱板２０の設定された所定加熱温度まで昇温する速度を調節する。その結果、各循環系２４の複数の熱板２０で成形される成形品の品質の均一性を確保するように、各循環系２４の昇温速度を調節して、各循環系２４の複数の熱板２０の加熱温度を制御するのである。とりわけ成形温度が異なる被積層材料の成形においては、各循環系２４の複数の熱板２０に成形温度が異なる被積層材料を載置して、循環系２４の複数の熱板２０の加熱温度を被積層材料の成形温度に合わせて設定し、循環系２４毎の複数の熱板２０の所定加熱温度まで達する時間を一致させるように、各循環系２４毎に複数の熱板２０の昇温速度を変えて制御する。そして、各循環系２４の複数の熱板２０で成形される成形温度の異なる成形品の品質の均一性を確保するように、１回の成形で成形温度の異なる被積層材料を一度に成形するのである。尚、本多段式ホットプレス装置に必要な他の構成部品等については、公知なので説明を省略する。
【００２５】
その結果、熱媒温調器２６の昇温速度を最速に発揮できるように構成された循環系２４を独立して複数配設する多段式ホットプレス装置１０を用いることで、各熱板２０に各被積層材料５２，５２ａを載置して、各熱板２０上の成形温度のバラツキをなくすように精密に温度制御すると共に、各熱板２０の昇温時間の短縮化、即ち成形サイクルの短縮化を図って、高精度の成形品を短時間で成形できる経済性に優れた成形品が製作可能となるのである。尚、成形完了と共に各循環系２４には冷却用熱媒が流動されて成形品を冷却するように構成されており、成形サイクルの短縮に寄与している。
【００２６】
ところで、上記複数の循環系２４を有する多段式ホットプレス装置１０で全段を使用しないで成形する際には、使用しない循環系２４の稼動を停止させ、成形に必要な循環系２４のみを稼動させて成形し、省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
更に、個々の循環系２４毎に成形温度を異にする被積層材料を各熱板２０に載置して、各熱媒温調器２６の熱媒の温度を調節することによって、成形温度の異なる各被積層材料に合わせて昇温時間が同一になるように各循環系２４の熱板２０の昇温速度を変えて、成形温度の異なる被積層材料を１回の成形で一度に成形可能とするようにも構成できるので、汎用性に優れた成形が可能となる。
【００２８】
次に、請求項２に記載した発明の実施の形態について、図１に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項１に記載した発明の実施の形態で、一の循環系２４と他の循環系２４との境界に位置する熱板２０，２０間に配置された被積層材料５２ａに替えて、被積層材料５２ａの厚さ程の高さを有する断熱板を介装させて成形可能に多段式ホットプレス装置１０を構成したものである。尚、他の構成部品は、請求項１に記載した発明の実施の形態の構成部品と同一である。
【００２９】
このように一の循環系２４と他の循環系２４との境界に位置する熱板２０，２０間に前記断熱板を介装させることで、多段式ホットプレス装置１０は、各独立した循環系２４の各熱板２０の温度分布と熱効率を更に向上させることができ、全体の昇温時間のより一層の短縮が図れ、各熱板２０上の成形温度のバラツキをなくすようにより精密に温度制御でき、成形サイクルがより一層短縮化された成形品の製作が可能となる。
【００３０】
更に、循環系２４毎に断熱されるので、使用しない循環系２４への放熱がなくなるために、独立した循環系２４の成形温度の安定性が向上された成形品を成形できるのである。
【００３１】
更にまた、循環系２４毎に成形温度の差の大きい被積層材料を各熱板２０に載置して成形しても、各循環系２４同士の断熱が図れるので、温度差の大きい被成形材料を１回の成形で精密成形可能となるのである。
【００３２】
尚、本発明の態様乃至技術的特徴は、一の熱媒温調器２６を有し複数の熱板２０の集合体として独立して構成される循環系２４、あるいは独立して構成される循環系２４の熱板２０，２０間に介装された断熱板を有する循環系２４を複数配設すると共に、各熱板２０上に被積層材料５２，５２ａを載置して、型締ラム１４を上昇させて、固定盤１８と可動盤１６とで圧締めして成形品を加熱および加圧して成形するように構成された多段式ホットプレス装置１０と、その装置を用いた成形方法とを提供することにある。ところで、本発明は上記形態に限らず、一循環系に複数の熱媒温調器を付設、すなわち供給側マニホールドパイプ２８に複数の熱媒温調器２６を接続したり等、種々の形態へ変更可能である。よって、一々列挙はしないが、上記記載のものに限定されることなく、明細書全体及び図面に記載され、或はそれらの記載から当業者が把握することの出来る発想思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上図示し説明してきたように、請求項１の発明によれば、熱媒供給源である熱媒温調器を有する循環系が独立して複数備えられるために、多段式ホットプレス装置全体の昇温時間の短縮を図ることが可能となり、成形サイクルの短縮化が図れると共に、各熱板上の成形温度のバラツキをなくすように精密に温度制御された高精度の成形品を成形できる多段式ホットプレス装置を提供することができる。
【００３４】
更に、請求項２の発明によれば、循環系の一で加熱および冷却される少なくとも２枚の熱板を一の集団とし、該熱板の他の集団の境界にあたる熱板間に断熱板を介装したことで、各独立した循環系の各熱板の熱効率を更に向上させた多段式ホットプレス装置が構成され、装置全体の昇温時間のより一層の短縮が図られ、各熱板上の成形温度のバラツキをなくし、より精密に温度制御できる成形サイクルがより一層短縮化された成形品の製作が可能な多段式ホットプレス装置を提供することができる。
【００３５】
更にまた、請求項３の発明によれば、必要な循環系のみを稼動させて成形を行うために、省エネルギー化が図れる成形方法を提供することができる。
【００３６】
更にまた、請求項４の発明によれば、各循環系毎に成形温度を異にする被積層材料を各熱板に載置して、温度差の異なる被成形材料に合わせて各循環系の熱板の昇温速度を変えて、各被積層材料の成形温度に達するまでの昇温時間を一致させるように制御することで、１回の成形で成形温度の異なる被積層材料を一度に成形可能な成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における多段式ホットプレス装置の循環系の概略を示す図である。
【符号の説明】
１０ ‥‥‥ 多段式ホットプレス装置
１２ ‥‥‥ 型締シリンダ
１４ ‥‥‥ 型締ラム
１６ ‥‥‥ 可動盤
１８ ‥‥‥ 固定盤
２０ ‥‥‥ 熱板
２２ ‥‥‥ 断熱板
２４ ‥‥‥ 循環系
２６ ‥‥‥ 熱媒温調器
２８ ‥‥‥ 供給側マニホールドパイプ
３０ ‥‥‥ 供給側のパイプ
３２ ‥‥‥ 排出口バルブ
３４ ‥‥‥ 供給側のフレキシブルホース
３６ ‥‥‥ 排出側マニホールドパイプ
３８ ‥‥‥ 戻り口バルブ
４０ ‥‥‥ 排出側のフレキシブルホース
４２ ‥‥‥ 排出側のパイプ
４４，４６ ‥‥‥ 空気抜きバルブ
４８，５０ ‥‥‥ 熱媒抜きバルブ
５２，５２ａ ‥‥‥ 被積層材料
５４ ‥‥‥ 窒素ガス封入バルブ
Claims (4)
- 熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で加熱および冷却される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置において、
一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、
前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、
前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、
前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、各循環系毎に前記熱板の温度を制御することを特徴とする多段式ホットプレス装置。 - 前記循環系の一で加熱および冷却される少なくとも２枚の熱板を一の集団とし、他の循環系の熱板の集団との境界にあたる熱板間に断熱板を介装することを特徴とする請求項１に記載の多段式ホットプレス装置。
- 熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で冷却又は加熱される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置を用いた成形方法において、
一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、
前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、
前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、
前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、前記複数の循環系のうち成形に必要な循環系のみを稼動させて成形することを特徴とする多段式ホットプレスの成形方法。 - 熱媒供給源と、該熱媒供給源から供給される熱媒で冷却又は加熱される複数枚の熱板とで熱媒の循環系を形成すると共に、固定盤と可動盤との間に配設され被積層材料を載置した該各熱板を該固定盤と該可動盤で圧締めして成形する多段式ホットプレス装置を用いた成形方法において、
一の熱媒温調器からなる熱媒供給源に接続される供給側マニホールドパイプと、
前記供給側マニホールドパイプとはフレキシブルホースを介して接続される少なくとも２枚の熱板と、
前記熱板とはフレキシブルホースを介して接続される排出側マニホールドパイプと、
前記排出側マニホールドパイプに接続される前記一の熱媒温調器からなる前記熱媒供給源を有する循環系が独立して複数備えられ、
前記熱板の加熱温度を各循環系毎に被積層材料の成形温度に合わせて設定するとともに、前記各循環系毎に成形温度を異にする被積層材料を前記熱板に載置して、１回の成形で異なる成形温度を有する被積層材料を一度に成形することを特徴とする多段式ホットプレスの成形方法。
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