JP5421381B2 - 金型を急速に加熱および冷却するシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
現行の成形施設では、通常、遠隔ボイラーシステムおよび遠隔冷却リザーバを採用しており、そのどちらも当該施設全体に位置する複数の金型に流体を供給する。それらの金型は、その各々に高温の流体を搬送する高温流体供給配管を通じて前記ボイラーに連結されている。また、各金型は、それぞれに低温の流体を搬送する低温流体供給配管を通じて前記冷却リザーバに連結されている。前記金型を通過する流体は、流体戻り配管を通じて前記ボイラーまたは前記冷却用リザーバに戻るよう搬送することができる。前記ボイラーに戻される流体は、再び加熱されて再利用され、前記冷却リザーバに戻される流体は、再び冷却されて再利用される。
現行の成形施設は複数の金型の温度を制御できるが、いくつか難点を抱えている。例えば、そのような施設の初期コストおよび開発は非常に高価である。別の例として、現行の施設における1日あたりの製造コストも高い。これらの製造コストの多くは、1日あたりのエネルギーコストおよび維持費が高い結果生じており、1日あたりのエネルギーコストが高いのは、主にボイラーシステムおよび冷却システムの運用に大量のエネルギーを消費するためである。また、熱エネルギーは流体配管を通じて散逸するため、流体が金型との間を長距離移動するに伴い失われてしまう。高い維持費は予防保全コストから来るもので、施設全体のダウンタイムにつながりうるボイラーシステムおよび/または冷却システムのダウンタイムを製造中に回避するため必要とされている。別の例として、流体の供給配管および戻り配管にアクセス可能な場所でしか金型の加熱および冷却が行えないため、成形施設内で成形設備を移動または移転することは難しい。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある(国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献1】 米国特許第2632088号明細書
【特許文献2】 米国特許第4251479号明細書
【特許文献3】 米国特許第6322343号明細書
【特許文献4】 米国特許出願公開第2006/0196957号明細書
【特許文献5】 米国特許出願公開第2008/0111280号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
Claims (36)
- 可搬式金型温度制御ユニットであって、
支持構造と、
前記支持構造に連結された運搬機構と、
金型を加熱するため使用される流体を加熱するための、前記支持構造に連結された加熱システムと、
前記加熱システムにより加熱された高温流体の流れを容易にするための、前記支持構造に連結された第1の流体ダクトと、
前記金型を冷却するため使用される低温流体の流れを容易にするための、前記支持構造に連結された第2の流体ダクトと、
前記支持構造に連結された流体交換システムであって、前記第1の流体ダクトからの高温流体を前記金型に供給し、前記第2の流体ダクトからの低温流体を前記金型に供給するよう動作可能で、さらに、前記金型から前記流体を受容するよう動作可能な流体交換システムと
を有する可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
前記支持構造に連結された冷却システムであって、当該冷却システムにより冷却された流体の流れを前記第2の流体ダクトが容易にする、冷却システムを有する、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項2記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記冷却システムは、除熱(refrigeration)システムおよび低温流体リザーバを含み、前記除熱システムは流体を冷却するよう動作可能で、前記低温流体リザーバは、前記除熱システムにより冷却された前記流体を収容するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項2記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記流体交換システムは、遠隔流体源から流体を受容する入口を含み、
前記冷却システムは、前記入口を通じて受容された流体を冷却するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項2記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記冷却システムは、前記流体交換システムにより金型から受容された流体を冷却するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項2記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記加熱システムは、金型を加熱するため使用される液体を加熱するよう動作可能なヒーターを含み、
前記第1のダクトは、前記ヒーターにより加熱された液体の流れを容易にするものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項2記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記加熱システムは、金型を加熱するため使用される蒸気を生成するよう動作可能な蒸気発生器を含み、
前記第1のダクトは、前記蒸気発生器により生成された蒸気の流れを容易にするものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項7記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記加熱システムは、さらに、金型を加熱するため使用される液体を加熱するよう動作可能なヒーターを含み、
当該可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、前記ヒーターにより加熱された液体の流れを容易にする第3のダクトを含み、
前記流体交換システムは、さらに、前記第3の流体ダクトからの高温流体を前記金型に供給するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項8記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記流体交換システムは、
前記第1の流体ダクトと、前記第2の流体ダクトと、前記第3の流体ダクトとからの流体を前記金型に供給するよう動作可能な出口と、
前記出口を通じて前記金型に供給された流体を受容するよう動作可能な入口と
を含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項9記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
第1の位置および第2の位置で動作できるバルブであって、
前記第1の流体ダクトおよび前記第3の流体ダクトの少なくとも一方から高温流体を受容するよう連結された第1の入口ポートと、
前記第2のダクトから低温流体を受容するよう連結された第2の入口ポートと、
前記出口に流体を供給するよう連結された出口ポートと
を含むバルブを含み、
前記バルブが前記第1の位置で動作する場合、前記第1の入口ポートは開いて前記第2の入口ポートは閉じ、
前記バルブが前記第2の位置で動作する場合、前記第1の入口ポートは閉じて前記第2の入口ポートは開くものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項10記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記流体交換システムは、当該金型温度制御ユニットから遠隔流体リザーバへ流体を排出する第2の出口を含み、
当該金型温度制御ユニットは、さらに、第1の位置および第2の位置で動作できるバルブであって、
前記入口から流体を受容するよう連結された第1の入口ポートと、
前記冷却システムおよび前記加熱システムの少なくとも一方に連結された第1の出口ポートと、
前記第2の出口に流体を供給するよう連結された第2の出口ポートと
を含むバルブを含み、
前記バルブが前記第1の位置で動作する場合、前記第1の出口ポートは開いて前記第2の出口ポートは閉じ、
前記バルブが前記第2の位置で動作する場合、前記第1の出口ポートは閉じて前記第2の出口ポートは開くものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項2記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記流体交換システムは、
前記第1の流体ダクトおよび前記第2の流体ダクトからの流体を金型に供給するよう動作可能な出口と、
前記出口により金型に供給され当該金型から戻ってくる流体を受容するよう動作可能な入口と、
前記金型温度制御ユニットから流体を排出するよう動作可能な第2の出口と、
遠隔流体源から流体を受容するよう動作可能な第2の入口と
を含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項12記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
第1の位置および第2の位置で動作できる第1のバルブであって、
前記第1の流体ダクトから高温流体を受容するよう連結された第1の入口ポートと、
前記第2の流体ダクトから低温流体を受容するよう連結された第2の入口ポートと、
前記出口に流体を供給するよう連結された出口ポートと
を含む第1のバルブを含み、
前記バルブが前記第1の位置で動作する場合、前記第1の入口ポートは開いて前記第2の入口は閉じ、
前記バルブが前記第2の位置で動作する場合、前記第1の入口ポートは閉じて前記第2の入口ポートは開くものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項12記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
第1の位置および第2の位置で動作できるバルブであって、
前記入口から流体を受容するよう連結された第1の入口ポートと、
前記冷却システムおよび前記加熱システムの少なくとも一方に連結された第1の出口ポートと、
前記第2の出口に流体を供給するよう動作可能な第2の出口ポートと
を含むバルブを含み、
前記バルブが前記第1の位置で動作する場合、前記第1の出口ポートは開いて前記第2の出口ポートは閉じ、
前記バルブが前記第2の位置で動作する場合、前記第1の出口ポートは閉じて前記第2の出口ポートは開くものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項12記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記流体交換システムの前記出口は、前記第1の流体ダクトおよび前記第2の流体ダクトの双方からの流体が貫流できるよう連結された少なくとも1つの出口ポートを含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項12記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記流体交換システムの前記入口は、前記第1の流体ダクトおよび前記第2の流体ダクトの双方により前記金型に供給された流体を受容する少なくとも1つの入口ポートを含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記局所加熱システムは、蒸気を生成するよう動作可能な局所蒸気発生器を含み、当該蒸気発生器により生成された蒸気は、前記第1の流体ダクトを通じて金型に送られるものである、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項17記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記加熱システムは、高温水を収容するよう動作可能なリザーバをさらに含み、当該リザーバは、さらに、高温水を前記蒸気発生器に供給するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記加熱システムは、前記金型を加熱するため使用される液体を加熱するよう動作可能なヒーターを含み、
前記第1のダクトは、前記ヒーターにより加熱された液体の流れを容易にするものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項19記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、
前記流体交換システムは、遠隔水源から水を受容するようなっている入口を含み、
前記局所加熱システムは、前記入口を通じて受容された水を加熱し、この加熱された水を使って金型を加熱するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項19記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記加熱システムは、前記流体交換システムにより金型から受容された流体を加熱するよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項19記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
前記加熱された液体を加圧状態で保つため加圧空気を提供するよう前記支持構造に連結された空気圧縮機を含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項17記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
遠隔源から加圧空気を受容するようなっている給気口を含み、前記加圧空気は、加熱された液体を加圧状態で保つものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
前記支持構造に連結されたポンプシステムを有するものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項24記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記ポンプシステムは高温流体ポンプおよび低温流体ポンプを含み、前記高温流体ポンプは、作動時、前記第1の流体ダクトを通じて流体を送るよう動作可能であり、前記低温流体ポンプは、作動時、前記第2の流体ダクトを通じて流体を送るよう動作可能である、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
フィルターシステムを有するものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
前記支持構造に連結された制御システムを有するものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記制御システムは、利用者入出力装置を含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記局所制御システムは、成形機と通信するインターフェースを含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
前記制御システムにより提供される制御信号を受信するよう連結され、前記制御信号に基づいて前記高温流体および前記低温流体を選択的に前記金型に提供するよう動作可能な電気機械弁のセットを含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
前記制御システムにより提供される制御信号を受信するよう連結され、前記制御信号に基づいて前記高温流体および前記低温流体を選択的に前記金型にポンプ移送するよう動作可能なポンプシステムを含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記制御システムは、遠隔金型温度センサーにより提供される電気信号を受信するよう調整される、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記制御システムは、局所温度センサーにより提供される電気信号を受信するよう調整される、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項27記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、前記制御システムは、局所圧力センサーにより提供される電気信号を受信するよう調整される、可搬式金型温度制御ユニット。
- 請求項1記載の可搬式金型温度制御ユニットにおいて、この可搬式金型温度制御ユニットは、さらに、
局所ヒーターと、
前記ヒーターにより加熱された水を収容するよう動作可能な局所高温水リザーバと、
局所除熱(refrigeration)システムと、
前記局所除熱システムにより冷却された水を収容するよう動作可能な局所低温水リザーバと、
蒸気を生成するよう動作可能な局所蒸気発生器と、
局所ポンプシステムと、
前記局所ポンプシステムに電気的に連結された局所制御システムと
を含むものである、可搬式金型温度制御ユニット。 - 金型の温度を制御する方法であって、
可搬式金型温度制御ユニットを提供する工程と、
遠隔流体源を提供する工程と、
金型を提供する工程と、
前記可搬式金型温度制御ユニットを前記遠隔流体源に連結する工程と、
前記遠隔流体源から前記可搬式金型温度制御ユニットに流体を送る工程と、
前記可搬式金型温度制御ユニットを前記遠隔流体源から連結解除する工程と、
前記可搬式金型温度制御ユニットを前記金型に連結する工程と、
前記可搬式金型温度制御ユニットが前記遠隔流体源に連結されていない状態で、前記金型温度制御ユニットから金型を通じて前記流体を循環させる工程と
を有する方法。
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