JP6737703B2 - 金型 - Google Patents

Description

本発明は、金型アセンブリに関する。より具体的には、本発明は、金型の背面が流体ジェットの衝突によって加熱および冷却される流体加熱冷却金型アセンブリに関する。

プラスチック、合成物等の成形中に、金型面の温度に影響を与えることによって、硬化プロセスが制御され、加工対象物の特性が仕様に合わせて調整され得る。そのような型の温度は、対向する工具の一方または双方の背面に衝突する流体ジェットの使用によって制御され得る。工具の第１の側面は、加工対象物が成形される金型面を定義し、第２の対向する側面は、（金型面と熱接触する）温度制御面を定義する。流体ジェットは、工具を選択的に加熱および冷却するために、温度制御面上へ向けられる。流体ジェットは、インライン・エア・ヒータによって加熱され、または、冷却効果を提供するために、単純に周囲温度にさらされ得る。この選択的な加熱および冷却は、型内の材料の特性に影響を与えて、所望の結果を生み出し得る。可変の厚み、特性および／または外形を有する部分の成形は、その各々が個々に制御される複数のゾーンに工具を細分することによって制御され得る。

そのような衝突流体ジェットを使用することに伴う問題は、高速、高出力加熱および冷却において、個々のゾーンにおける温度勾配が大幅に変化し得ることである。例えば、高出力の流体ジェット（例えば、１平方メートル当たり２５０キロワット）が温度制御面の中心に衝突する場合、衝突点からゾーンの端へ向かって著しい温度勾配が生じ得る。同様に、工具を急速に冷却しようとする試みは、高い温度勾配をもたらし得る。これは望ましくない。ゾーン全体の温度を等しくすることが望ましい。

この問題に対する１つの解決策は、型の下面（すなわち、温度制御面）を銅などの高伝導材料を用いて被覆することである。

これは、衝突領域と工具の端との間におけるさらなる伝導性を提供するが、著しい温度勾配は、なおも存在する。

国際出願第ＰＣＴ／ＧＢ２０１０／００１９３５号

本発明の目的は、上述された問題を克服し、または少なくとも軽減することである。

本発明の第１の態様によれば、
型面と熱接触するように配置される温度制御面を有する金型部品と、
温度制御面へ向けられる流体流出口を備える温度制御構成と、
温度制御構成と温度制御面との間に配置される拡散器と
を備える、金型アセンブリが提供される。

「拡散器」とは、流体流を拡げるように配置される構造を意味する。

有利には、温度制御構成と温度制御面との間に拡散器を提供することによって、加熱流体は、一点衝突サイトと比較して、温度制御表面のより大きい領域に衝突するように屈折され得る。

好適には、拡散器は、流体流出口から温度制御面へ向かって外側へ先細になる。より好適には、拡散器は、少なくとも円錐台形の面を備え、より好適には、拡散器は、円錐面を備える。

これにより、流れの減速を最小限にして流れの屈折を可能にしつつ、温度制御表面上に略環状衝突領域がもたらされる。

好適には、拡散器は、温度制御構成の流体流出口内に少なくとも部分的に配置される。有利には、これにより、より低い流体流速度であっても、流れが拡散器によって屈折されることが確保される。またこれにより、流出口内の拡散器の先端から温度制御面までの距離が最大化されるにつれて、最大屈折も容易になる。

拡散器は、温度制御面から吊るされ得る。より好適には、拡散器を吊るすための支持構成は、流体流を妨害するように作用しない。

代替的に、拡散器は、流体導管上などの、温度制御構成上に実装される。拡散器は、流体流出口を画定する流体導管の壁から内側へ伸長する構造上に実装され得る。そのため、有利には、拡散器および温度制御構成は、１つのサブアセンブリとして供給されてもよく、工具アセンブリを簡略化する。

好適には、拡散器は、非連続的な表面を有する。好適には、拡散器内の開口、穿孔または穴が提供され、これらは、有利には、加熱流体の混合を促進し、そのため、工具ゾーンのより一様な加熱に寄与する。

代替的な実施形態において、拡散器は、別個の部品とする代わりに、工具と一体的に、すなわち、単一の部分として、提供され得る。

拡散器は、断面において、円形または楕円形などの曲線状の閉じた形状であり得る。代替的に、拡散器は、断面において、正方形、矩形または六角形などの多角形であってもよい。

金型部品は、温度制御面に取り付けられる、継ぎ目のない壁を備えてもよく、壁は、温度制御面と接触するゾーン形状を画定し、拡散器は、ゾーン形状と略相似な流体衝突領域を提供する形状にされる。これにより、熱は、一般に、衝突領域から遠くへ同じ速度で伝導するため、より均一な加熱が可能になる。

拡散器は、拡散器の外面から外側へ伸長する少なくとも１つのリブを備え得る。リブは、好適には、軸方向へ（すなわち、流体流と同じ方向へ）伸長する。

好適には、金型部品は、温度制御面の表面特徴を定義し、リブは、表面特徴を反映する。

好適には、表面特徴は、凹断面を有する金型部品リブである。

好適には、金型部品は、温度制御面に取り付けられる側壁を備えて、流体チャンバを画定し、金型は、温度制御構成と側壁との間にバッフルを備える。

バッフルは、温度制御面に面する表面を画定して、温度制御面と表面との間に放射状に外側へ伸長する流路を画定する「幅広の」または「厚い」バッフルであり得る。これにより、流れが加速され、温度制御面の末端を加熱するために、流れが温度制御面の近くに留まることが確保される。好適には、そのようなバッフルは、温度制御アセンブリに面する表面を備え、側壁に面する表面は、温度制御構成に面する表面からオフセットされる。バッフルは、側壁に面する表面と、温度制御構成に面する表面との間の空洞を画定し得る。これにより、バッフルが温まって、導管から反射流への伝導／放射によって生成される損失を回避することが可能になる。効果的には、バッフルは、導管から反射流を遮断する。

第２のタイプのバッフル、すなわち、「薄い」バッフルは、バッフルと温度制御構成との間に第１の反射流路を、バッフルと側壁との間に第２の反射流路を生成するように置かれ得る。第２の流れは、第１の流れから側壁を遮断し、隣接するセルへの熱伝達を低減する。好適には、バッフルは、隣接するセルへの熱伝達をさらに制限するために、温度制御構成よりも側壁の近くに置かれる。

本発明の第２の態様によれば、
型面と熱接触するように配置される温度制御面を有する金型部品を備える金型アセンブリを提供するステップと、
温度制御面へ向けられる流体流出口を備える温度制御構成を提供するステップと、
温度制御構成と温度制御面との間に配置される拡散器を提供するステップと、
流体が、金型部品を加熱または冷却するために温度制御面に衝突する前に、拡散器によって拡散されるように、流体を温度制御面において温度制御構成を用いて方向付けるステップと、
加工対象物を成形するために金型を使用するステップと
を含む、加工対象物を製造する方法が提供される。

好適には、金型を提供するステップは、第１の態様に係る金型を提供するステップを含む。

本発明の第３の態様によれば、
型面と熱接触するように配置される温度制御面を有する金型部品と、
温度制御面へ向けられる流体流出口を備える温度制御構成と、
（ｉ）熱伝導構造が温度制御面からオフセットされ、この構造が流体流出口から出る流体ジェットの進路に存在する第１の領域から、（ｉｉ）第１の領域から間隔を空けられ、温度制御面と接触する第２の領域へ伸長する熱伝導構造と
を備える、金型アセンブリが提供される。

「熱接触」とは、２つの物の間で熱エネルギーを伝導することが可能なことを意味する。有利には、温度制御表面から間隔を空けられた熱伝導構造を提供することによって、熱は、衝突エリア（すなわち、第１の領域）から外側へ伝導され得る。温度制御構成を工具の特性に合わせて調整することによって、加熱すらも、対象となるゾーン全体で促進され得る。

好適には、金型部品は、第１の熱伝導率を有する第１の材料から構築され、熱伝導構造は、第１の材料よりも高い熱伝導率を有する第２の材料から構築される。これらの材料は、それぞれインバーおよび銅であり得る。

好適には、金型部品は、境界を有する温度制御ゾーンを画定し、第２の領域は、第１の領域よりも境界に近い。有利には、これにより、ゾーンの周辺への伝導が助けられて、均一な加熱および冷却が促進される。

好適には、金型部品は、温度制御面から突出する側壁を備え、側壁は、境界を画定する。これにより、加熱流体および冷却流体が封じ込められることが可能になる。

温度制御ゾーンは、四辺形であってもよく、この場合において、第２の領域は、好適には、第１の領域よりも四辺形の角に近い。

好適には、熱伝導構造は、温度制御面と接触する第３の領域へ伸長し、第３の領域は、第１の領域から間隔を空けられ、第２の領域に対して第１の領域の反対側に存在する。そのため、上記構造は、工具からオフセットされる中央スパンと共に「ブリッジ」を形成する。

好適には、上記構造は、第２の領域から第３の領域へ伸長する第１の導電材料片を備える。第１の領域において第１の材料片と交差する、第２の導電材料片が好適には提供され、第２の材料片は、温度制御面と熱接触する第３の領域から、温度制御面と熱接触する第４の領域へ伸長する。

好適には、熱伝導構造は、熱伝導構造が温度制御面と熱接触する１つまたは複数の領域において二股に分かれる。

本発明の第４の態様によれば、
型面、および型面に対向する温度制御面を有する金型部品を有する金型を提供するステップと、
（ｉ）熱伝導構造が温度制御面からオフセットされる第１の領域から、（ｉｉ）第１の領域から間隔を空けられ、温度制御面と接触する第２の領域へ伸長する熱伝導構造を提供するステップと、
金型において加工対象物を成形する間に、金型部品を加熱または冷却するために第１の領域において流体ジェットを方向付けるステップと
を含む、加工対象物を製造する方法が提供される。

好適には、金型を提供するステップは、第３の態様に係る金型を提供するステップを含む。

上記態様のいずれも、金型表面を画定するためにぴったり合わせられる（ｔｅｓｓｅｌｌａｔｅ）複数の金型ゾーンにおいて提供され得る。そのため、上記態様は、（許容される場合には、参照によって組み込まれる）特許文献１において説明されるものなどの、マルチ・ゾーン・ツールにおける温度制御を容易にする。

本発明に係る例示的な金型アセンブリは、下記の図を参照しつつ、ここで説明されるであろう。

流体ジェット加熱金型の概略図である。 図１の流体ジェット加熱金型の一部の側断面図である。 本発明に係る第１の金型アセンブリの底面図である。 線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った、図３ａの金型の側断面図である。 本発明に係る第２の金型アセンブリの底面図である。 線ＩＶ−ＩＶに沿った、図４ａの金型の側断面図である。 本発明に係る第３の金型の底面図である。 線Ｖ−Ｖに沿った、図５ａの金型の側断面図である。 本発明に係る第４の金型の底面図である。 線ＶＩ−ＶＩに沿った、図６ａの金型の側断面図である。 本発明に係る第５の金型の側断面図である。 本発明に係る第６の金型の側断面図である。 本発明に係る第７の金型の側断面図である。 本発明に係る拡散器の概略図である。 本発明に係る、さらなる拡散器の概略図である。 本発明に係る、また別の拡散器の概略図である。 本発明に係る、拡散器を有するゾーン化された金型の平面図である。 図１２の金型のゾーンの詳細図である。 ａ−ａに沿った、図１３の一部の断面図である。 ｂ−ｂに沿った、図１３の一部の断面図である。

図１を見ると、上部型１２と下部型１４とを有し、これらの間に材料片１６が配置される典型的な金型１０が示されている。この材料は、部品を形成するために成形されるべきものである。型は、低い熱膨張係数を有する材料、例えば、インバー（鉄ニッケル系合金）から構築される。下部型１４は、複数のゾーン１８に分割され、複数のゾーンの各々は、図２に示される構成によって独立して温度制御され得る。

図２は、下部金型１４の各ゾーン１８が矩形の金型面２０を定義することを示す。金型面２０の反対側には、金型面２０と熱接触する温度制御面２４が提供される。すなわち、熱エネルギーは、工具１４の固体基板を通じて伝導される。側壁２２は、温度制御面２４から、金型面２０と反対方向に伸長して、容積２３を画定する。

温度制御面２４の直下には、流体加熱冷却装置２６が提供される。流体加熱冷却装置２６は、流体導管２８とインライン・エア・ヒータ３０とを備える。流体導管２８は、高圧流体源（この場合には、空気圧縮器）に接続される流入口２７を有する。この導管は、温度制御面２４上の流体衝突点３４へ向けられる流出口３２も有する。導管は、この導管から出される流体の方向を定義する主軸Ｘを有する。

ゾーン１８を加熱および／または冷却するために、空気３６は、インライン・エア・ヒータ３０によって選択的に加熱され得る流体導管２８を通じて供給される（または、工具を冷却するために、空気は、単純に周囲温度で供給される）。空気は、流出口３２を出て、流体衝突点３４において温度制御面２４と衝突する。この時点において、空気は、方向を変化させ、側壁２２に向かって、また、側壁２２を伝わって流れる。衝突加熱および衝突冷却の主な効果は、加熱効果または冷却効果が最も高い中央ゾーン３８が生成されることである。言い換えれば、加熱する場合には、中央ゾーン３８が、ゾーン１８の残りの部分よりも著しく温かくなり、冷却する場合には、中央ゾーン３８が、ゾーン１８の残りの部分よりも速く冷える。これは、衝突ジェットに関連付けられる高い熱伝達係数からもたらされる。これは、ゾーン１８全体で温度をできるだけ均一にすることが望ましいため、問題となる。

図３ａおよび図３ｂを見ると、本発明の第１の実施形態が示されている。金型面２０と、側壁２２が吊り下がる、それぞれの温度制御面２４とを有する工具１４が、図３ｂに示される。温度制御面２４は、温度制御面２４に取り付けられる熱伝導構造４０を有する。熱伝導構造４０は、第１の脚部４２と第２の脚部４４とを備え、これらは、面２４の中心で交差される。そのため、脚部４２、４４は、「Ｘ」または十字型を形成する。脚部４２、４４は、高伝導金属、具体的には、銅から構築される。

第１の脚部４２は、第１の取り付け点４６から第２の取り付け点４８へ伸長する。取り付け点４６、４８の双方は、衝突点３４から間隔を空けられており、各々が、温度制御面２４の斜向かいの角に近接する。取り付け点４６、４８において、第１の脚部４２は、温度制御面２４と平行であり、また、隣接する。第１の脚部４２の中心へ向かって移動すると、中心オフセット領域５４へつながる、くの字部分（ｄｏｇ−ｌｅｇ ｓｅｃｔｉｏｎｓ）５０、５２が提供されている。中心オフセット領域５４において、第１の脚部４２は、温度制御面２４と概して平行であるが、温度制御面２４から間隔を空けられている。

第２の脚部４４は、第１の脚部４２と同様であるが、９０度傾けられている。図３ａを参照すると、第２の脚部４４は、面２４の一角における第１の取り付け点４７と、面２４の斜向かいの角における第２の取り付け点４９と、中心において平坦部５５へつながる、それぞれの２つの隣接するくの字部分５１、５３とを備える。

２つの交差された脚部４２、４４は、温度制御面２４の中心において、機械的取り付け具５６によって固定される。機械的取り付け具５６において、脚部４２、４４は、結合し、重複する。脚部４２、４４は、熱接触する。第１の脚部４２のくの字は、第２の脚部４４のくの字よりも若干浅いことが理解されるであろう。

動作中、図３ｂの矢印Ｊによって示される流体ジェットは、脚部４２、４４の交差点に直接衝突する。そのため、流体ジェットは、温度制御構造４０を直接加熱する。熱は、平坦部５４、５５を通じて取り付け点４６、４７、４８、４９へと外側へ伝導され、取り付け点４６、４７、４８、４９において、工具１４の温度制御面２４内へ伝導される。

温度制御構造４０は、温度制御面の衝突領域を部分的に遮蔽して、加熱および冷却がより均一になることも確保する。また、流体は、構造４０の中心交差領域上へ流れ、直接衝突よりも低い程度ではあるが、温度制御面２４を直接加熱する。温度制御面への低減された直接衝突と金型１４の周辺部への高められた伝導との複合効果に起因して、工具のより均一な加熱が観察される。

図４ａおよび図４ｂを見ると、同様の特徴は同一の参照符号を有する、本発明の第２の実施形態が示されている。

図３ａおよび図３ｂの実施形態と図４ａおよび図４ｂの実施形態との間の主な相違点は、各脚部４２、４４の各端部が、第１の脚部４２の一端に関しては２つの足５８、６０に、第１の脚部４２の反対側の一端に関しては２つの足６２、６４に二股に分かれることである。図４ａに示されるように、足５８、６０、６２、６４の各々は、工具１４と熱接触する取り付け点５９、６１、５３、６５を備える。第２の脚部４４も、このように二股に分けられる。

この構成の利点は、熱エネルギーが工具１４のゾーンの周縁あたりへとより広げられ、したがって、側壁２２の各々の長さに沿ったいかなる温度勾配をも回避することである。

ここで図５ａおよび図５ｂを見ると、これらの図に示される実施形態は、図４ａおよび図４ｂの実施形態と同様である。主な相違点は、取り付け点の各々が、側壁に沿った距離の三分の一となるように、足５８、６０、６２、６４が、さらに間隔を空けられていることである。そのため、側壁が長さＤを有する場合、取り付け点は、距離Ｄ／３だけ間隔を空けられる。取り付け点は、側壁からの距離もＤ／３である。これは、工具１４全体に均一な温度分布を与えるために意図される。

図６ａおよび図６ｂに示される実施形態を見ると、これらの図に開示される温度制御構造４０は、側壁２２と工具１４の温度制御面２４との間に形成される溝１００内に保持される。図６ｂにおける隠線に示されるように、温度制御構造４０は、温度制御構造４０が所定の位置に留まるように、変形され、溝１００内の位置にスナップフィットされ得る。これにより、必要な場合には、温度制御構造４０の簡単な置換が可能になる。そのような構成を工具１４に添付するために機械的な取り付け具が必要とされないことも予期される。

金型１４の温度制御面２４の加熱および冷却を提供するための代替的な構成は、図７に示される。

加熱冷却装置１２６は、流体導管１２８と、インライン・エア・ヒータ１３０（ヒータ１３０は、図示されない気流内に置かれる抵抗加熱要素を有する）とを備える。流体導管１２８は、高圧流体源に接続される流入口１２７を有する。流体導管は、温度制御面２４へ向けられる流出口１３２も有する。

流出口１３２と温度制御面２４との間には、中実の先端７４を有する中空の円錐台体７２を備え、それによって、円錐形の外面を形成する拡散器７０が提供される。拡散器７０は、中実の先端７４に取り付けられる固定部材７６によって、温度制御面２４から吊るされる。拡散器７０は、中実の先端７４が流体導管１２８内に部分的に存在し、流体導管１２８と同心となって、流出口１３２における環状流路を画定するように構成される。ゾーン１８を加熱および／または冷却するために、空気１３６は、導管１２８を通じて供給され、流体導管１２８において、インライン・エア・ヒータ１３０によって選択的に加熱される（または、工具を冷却するために、空気は、単純に周囲温度で供給される）。空気が流出口１３２に近付くにつれて、空気は拡散器７０によって屈折され、それにより、空気は、拡散器７０と同心の環状衝突領域１３４において温度制御面２４に衝突する。この環状衝突領域１３４から、空気は方向を変化させ、側壁２２へ向かって、また、側壁２２を伝わって流れる。

環状衝突領域１３４の主な効果は、（同じエリアの）２つの領域が温度制御面２４上の環状衝突領域１３４の（ｉ）内部と（ｉｉ）外部とに生成されることである。これらは、内部領域１３８と外部領域１４０として示される。熱の伝導は、温度制御面１３４の領域１３８内とその外部の領域１４０とに均一に生じ、ゾーン１８のより一様な温度プロファイルにつながる。

拡散器についての代替的な実装構成は、図８に示される。金型は、図７に示されるものと実質的に同様であり、相違点のみが説明される。

拡散器７０を温度制御面２４から固定部材７６によって吊るす代わりに、拡散器８０は、流体導管１２８から内側へ伸長する４つのスポーク８６を備える支持構造上に実装される。拡散器７０と同様に、拡散器８０は、本体８２と先端８４とを備える。面２４への接続の欠如は、「ホット・スポット」を生成し得る、拡散器８０からのあらゆる伝導を防止する。

図７および図８の拡散器と共に機能する、２つの代替的な流れ影響構成は、図８ａに示される。金型は、図８に示されるものと実質的に同様であり、相違点のみが説明される。

図８ａにおいて、左側は、ある実施形態を示し、右側は、別の実施形態を示す。どちらの実施形態が使用されてもよいが、同時に使用されないことが好適であることが理解されるであろう。

図８ａの左側において、バッフル６００が示される。バッフル６００は、実際には、導管１２８を囲む。バッフル６００は、空洞６０３を有する中空本体６０２を備え、この本体２０６は、容積２３の内部で導管１２８と壁２２との間に位置する。本体６０２は、導管１２８に面する第１の面６０６と、温度制御面２４に面する第２の面６０８と、側壁２２に面する第３の面６１０とを有する外面６０４を画定する。

バッフル６００の効果は、温度制御面２４と第２の面６０８との間に狭い流路を生成することである。この狭い路は、面２４を通り過ぎる流体流（矢印によって示される）を加速させ、これは、面２４への熱伝達を改善するだけでなく、周辺への熱的分布も改善する。

さらなる効果は、（第３の面６１０と壁２２との間の）反射流を導管１２８の熱から遮断することである。反射流は、導管１２８内の流体よりも本質的に低い温度を有するため、バッフル６００がなければ、導管１２８から反射流への熱エネルギーの一定の流れが存在する。バッフルを所定の位置に置くことで、バッフルは、熱エネルギーを吸収し、温度を上昇させることができる。いったんバッフル６００と導管１２８との間の温度差が低減すると、この機構を通じて失われる熱がより少なくなる。バッフル６００は、中空である（すなわち、低い熱質量を有する）ため、急速に熱くなり、また、冷えて、導管１２８の温度と同様の温度を維持し得る。

代替的な実施形態において、バッフルは、必要な場合には、熱エネルギーを蓄えるために充填されていても（または中実であっても）よい。

図８ａの右側において、代替的なバッフル６１２が示される。バッフル６１２は、実際には、導管１２８を囲む。バッフル６１２は、側壁２２からは距離Ｄ１だけ、導管１２８からは距離Ｄ２だけ間隔を空けられた薄い部材６１４を備える。部材６１４は、厚さ０．１ｍｍの適当に支持されるフォイル層である。Ｄ１は、Ｄ２よりも小さい。例えば、Ｄ１は１ｍｍであるのに対して、Ｄ２は２０ｍｍである。

バッフル６１２の効果は、分岐流路を生成することである。低い流れＦ１は、温度制御面２４からバッフル６１４と側壁２２との間を通過し、より高い流れＦ２は、バッフル６１４と導管１２８との間を通過する。低い流れＦ１は、側壁２２の内面の周りに流体の遮断層を生成して、反射する流体から側壁２３への過度な熱伝達を防止する（ゾーンを超えた加熱および冷却は望ましくない）。そのため、対象となるゾーンは、その近隣から隔離された方がよい。

図９を見ると、代替的な拡散器９０が示されている。この拡散器は、拡散器７０および８０のように、中実の先端９４を有する中空の円錐体９２を有する。ただし、体９２は、気流内に置かれる開口９６を含む。開口９６は、流体流のうちの一部が体９２によって屈折されるのではなく、拡散器９０を通過することを可能にする。

図１０を見ると、さらなる代替的な拡散器２００が示されている。拡散器２００は、４つの長手方向に伸長するリブ２０２が、拡散器２００の外面に等間隔で提供されることを除いて、拡散器９０と同様である。リブ２０２は、気流を分岐させるように作用する。第１のリブ２０４と第２のリブ２０６とを備える温度制御面２０６も示され、リブ２０４、２０６は、十字を形成し、工具を４つのエリアに区切る。リブ２０４、２０６の各々は、（図１０においてリブ２０４について示されるように）断面において凹形である。拡散器のリブ２０２とリブ２０４、２０６との組み合わせは、加熱／冷却空気が、リブ２０４、２０６によって形成される温度制御面の４象限内へ向けられるということを意味する。

図１１を見ると、また別の代替的な拡散器３００が示されている。この拡散器は、拡散器７０および８０のように、中実の先端３０４を有する中空の円錐体３０２を有する。拡散器は、円形の断面ではなく、ピラミッドのような形状を形成する正方形の断面を有する（ただし、やはり先細状である）。拡散器３００は、温度制御面上に正方形の衝突エリアを形成し、これは、四角形のゾーンをよりむらなく加熱し得る。

図１２を見ると、下部金型５００の上面図が示されている。金型５００は、８つのぴったり合わせられる加熱冷却ゾーン５００ａから５００ｈを定義する。各ゾーンは、加熱および／または冷却流体が成形中に金型５００を加熱および／または冷却するために導入され得る（実質的に上述されたような）別個の加熱冷却チャンバ５０１ａから５０１ｈを備える。

形成されるべき部分は、工具５００の成形面上にフットプリント５０４を有する型穴によって画定される。図示される部分は、工具５００よりも著しく小さいため、工具の末端を超えない。そのため、工具５００全体を加熱および冷却することは、無駄になり、フットプリント５０４全体を加熱および冷却することのみが必要とされる。

そのため、金型５００は、工具のフットプリント５０４の外部のエリアを加熱および冷却することに不要なエネルギーを使用することを回避するために、空洞のフットプリント５０４に一致する大きさにされた、加熱／冷却チャンバ５０１の周辺５０１を有するように構成される。

そのため、図１２に示されるように、各チャンバ５０１ａから５０１ｈは、そのそれぞれのゾーン５００ａから５００ｈよりも小さい。チャンバ５０１ａから５０１ｈの外周５０１は、工具５００の外周よりも小さい面積を有し、工具５００の外周内に取り囲まれている。

各々が導管５０２ａから５０２ｈを備える、（図示されないが、実質的に上述されたような）複数の加熱冷却装置が提供される。各導管５０２ａから５０２ｈは、加熱流体および／または冷却流体が工具５００の温度制御面へ向けられるように、各チャンバ５０１ａから５０１ｈのそれぞれの内への流出口を有する。

導管５０２ａから５０２ｈは、ゾーン５００ａから５００ｈの中心に設置される。これは、初期工具設計によって決定される。導管５０２ａから５０２ｈは、一般に、動かせない。チャンバ５０１ａから５０１ｈのより小さいサイズに起因して、それらのサイズおよびオフセット位置（ｏｆｆｓｅｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に起因して、導管は、チャンバ５０１ａから５０１ｈにおいてオフセット・ロケーション（ｏｆｆｓｅｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ）にある。例えば、図１３を参照すると、導管５０２ａ（軸Ｘを有する）は、ゾーン５００ａの幾何学的中心に存在するが、ゾーン５００ａにおけるチャンバ５０１ａのより小さいサイズおよび中心を外れた位置が理由で、チャンバ５０１ａの中心からはオフセットされている。

図１３は、目に見える工具面なしに、ゾーン５００ａをより詳細に示す（すなわち、チャンバ５０１ａ内を直接見る）。チャンバ５０１ａは、チャンバ５０１ａをオープン・サブチャンバ５１６、５１８、５２０、５２２に分ける、４つのバッフル５０８、５１０、５１２、５１４を備える。２つのサブチャンバ５１６、５１８は、２つのサブチャンバ５２０、５２２よりも小さい。拡散器５０６は、拡散器８０と同様に、導管５０２ａの流出口に接近して置かれる。

拡散器５０６は、図１３ａおよび図１３ｂにおいて断面で示される。拡散器５０６は、導管５０２ａの方を指す頂点５２６を有する凸状の外面５２４を有する。言い換えれば、拡散器５０６は、導管５０２ａから金型５００に向かって外側へ先細になる。拡散器は、この例では、４つの側面５２８、５３０、５３２、５３４と、開いた底面５３６とを有するピラミッドの形状をしている。ピラミッドは、面５３０が頂点５２６と底面５３６との間で、対向する側面５３４よりも浅い角度で伸長するように、歪められている。これは、（特に、断面ａ−ａにおいて）断面が非対称な拡散器を生成する。

拡散器５０６は、導管５０２ａに対して、頂点が軸Ｘからより小さいサブチャンバ５１６、５１８に向かって中心を外れて置かれる。図１３ａに示されるように、これは、より大きいサブチャンバ５２０、５２２へのより多くの流れを促進する。拡散器５３０の面５３０のより緩やかな傾斜は、加熱および／または冷却流体をサブチャンバ５２０、５２２の中心内へ向ける。そのため、均一な加熱／冷却のために流体が中心へ向けられることを確保するために、拡散器の面の傾斜は、サブチャンバのサイズに一致させられる。

バリエーションは、本発明の範囲内に収まる。金型面２０および温度制御面２４は、これらが熱接触する限り、異なる部品上に提供されてもよい。これにより、例えば、異なる形状の加工対象物を形成するために、金型面が置換されることが可能になる。

拡散器は、金属から機械加工されてもよい。代替的に、拡散器は、添加層製造（ＡＬＭ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｌａｙｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を使用して生み出されてもよい。

拡散器は、必要とされる任意の形状であってよい。例えば、拡散器は、断面において曲線状、多角形、楕円形、矩形等であってもよい。

Claims (23)

1. 型面と熱接触するように配置される温度制御面を有し、流体チャンバと該流体チャンバの周囲から前記流体チャンバの内部に向かって延びる複数のバッフルとを画定し、該複数のバッフルは、前記流体チャンバを、互いにオープンにかつ前記流体チャンバの周囲に互いに隣接して配置された複数のサブチャンバに分離するように構成されている金型部品と、
   該温度制御面へ向けられる流体流出口を備える温度制御構成と、
   該温度制御構成と前記温度制御面との間に配置される拡散器と
   を備え、
   前記拡散器が、流体流を前記流体流出口から前記複数のサブチャンバのそれぞれに方向付けるように構成されている金型アセンブリ。
2. 前記拡散器の外面が、前記流体流出口から前記温度制御面へ向かって外側へ傾斜している請求項１に記載の金型アセンブリ。
3. 前記拡散器が、少なくとも略円錐台形の面を備える請求項１に記載の金型アセンブリ。
4. 前記拡散器が、略円錐面を備える請求項１に記載の金型アセンブリ。
5. 前記拡散器が、略多角形面を備える請求項１に記載の金型アセンブリ。
6. 前記拡散器が、略ピラミッド状の面を備える請求項５に記載の金型アセンブリ。
7. 前記拡散器が、少なくとも１つの軸に関して非対称である請求項１から６のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
8. 前記拡散器が、頂点を備え、該頂点が、前記拡散器の側面にわたって不均等な流体流を生成するようにオフセットされる請求項１から７のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
9. 前記拡散器が、前記温度制御構成の前記流体流出口内に少なくとも部分的に配置される請求項１から８のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
10. 前記拡散器を前記温度制御面に取り付けるために支持構成が提供され、該支持構成は、前記流体流を妨害するように作用しない請求項１に記載の金型アセンブリ。
11. 前記拡散器が、前記温度制御構成上に実装される請求項１から８のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
12. 前記拡散器が、前記流体流出口を画定する流体導管の壁から内側へ伸長する構造上に実装される請求項１１に記載の金型アセンブリ。
13. 前記拡散器が、非連続的な表面を有する請求項１から１２のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
14. 前記拡散器に開口、穿孔または穴が提供される請求項１３に記載の金型アセンブリ。
15. 前記拡散器が、前記金型部品と一体化される請求項１から８のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
16. 前記拡散器が、前記温度制御面に平行な断面において曲線状の閉じた形状である請求項１から１５のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
17. 前記金型部品が、前記温度制御面に取り付けられる、継ぎ目のない壁を備え、該壁は、前記温度制御面と接触するゾーン形状を画定し、前記拡散器が、該ゾーン形状と略相似な流体衝突領域を提供する形状にされる請求項１から１６のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
18. 前記拡散器が、前記拡散器の外面から外側へ伸長する少なくとも１つのリブを備える請求項１から１７のいずれか一項に記載の金型アセンブリ。
19. 前記リブが、前記拡散器の長手方向へ伸長する請求項１８に記載の金型アセンブリ。
20. 前記金型部品が、前記温度制御面の表面特徴を画定し、前記リブが、該表面特徴と対応する請求項１８または１９に記載の金型アセンブリ。
21. 前記表面特徴が、凹断面を有する金型部品リブである請求項２０に記載の金型アセンブリ。
22. 型面と熱接触するように配置される温度制御面を有し、流体チャンバと該流体チャンバ内の複数のバッフルとを画定し、該複数のバッフルは、前記流体チャンバを、互いにオープンにかつ前記流体チャンバの周囲に互いに隣接して配置された複数のサブチャンバに分離するように構成されている金型部品を備える金型アセンブリを提供するステップと、
    前記温度制御面へ向けられる流体流出口を備える温度制御構成を提供するステップと、
    該温度制御構成と前記温度制御面との間に配置される拡散器を提供するステップと、
    流体が、前記金型部品を加熱または冷却するために前記温度制御面に衝突する前に、前記拡散器によって拡散されるように、前記流体を前記流体流出口から前記複数のサブチャンバのそれぞれに方向付けるステップと、
    加工対象物を成形するために前記金型を使用するステップと
    を含む加工対象物を製造する方法。
23. 金型を提供する前記ステップが、請求項１から２１のいずれか一項に記載の金型アセンブリを提供するステップを含む、請求項２２に記載の加工対象物を製造する方法。

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