JPH02162019A - Frp forming jig - Google Patents

Frp forming jig

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JPH02162019A
JPH02162019A JP63318169A JP31816988A JPH02162019A JP H02162019 A JPH02162019 A JP H02162019A JP 63318169 A JP63318169 A JP 63318169A JP 31816988 A JP31816988 A JP 31816988A JP H02162019 A JPH02162019 A JP H02162019A
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heat
surface plate
flow
amount
wind
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Yasuto Nishiwaki
康人 西脇
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Fuji Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To shorten production cycle, while the efficiency of heating and cooling is improved, and the temperature control is easily achieved with the uniform temperature distribution by a method in which the heat-radiating fines radiating uniformly the heat amount obtained by substracting the heat amount radiated from the surface plate from the heat content of the surface plate are arranged in parallel on the rear of the surface plate, and the fences projected in the direction perpendicular to wind flow are firmly stuck onto the side of the heat-radiating fins. CONSTITUTION:Heat conductivity is calculated by estimating the wind speed in each part of a surface plate 2, and vents 3a, 3b, 4a or wind-guiding plates are provided in the part into which the wind does not flow easily, whereby minimum necessary wind speed is kept, and then the heat conductivity is again calculated, and thus the heat conductivity in each part of the surface plate 2 is calculated. The large difference between these heat conductivities is designed not to be generated. A plurality of heat radiating fins 5 extending in parallel with a transverse frame 3 are arranged in each area of the rear of the surface plate 2. The heat amount of the value obtained by substracting the heat amount radiated from the surface plate 2 in some time from the heat content of the surface plate 2 is caused to be uniformly radiated along the direction of its length. The fences 6 perpendicular to the flow are provided on the side of the heat radiating fins 5, whereby the flow near the heat radiating fins is dispersed, and excellent heat conduction is obtained.

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(m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。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention relates to an FRP molding treatment used when molding FRP (m-fiber reinforced plastic) by controlling the temperature with hot air, for example in the aviation and space industries. The present invention relates to tools, and in particular to FRP molding jigs that reduce production costs and improve quality by increasing heating and cooling efficiency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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、加工粘度及び形状を均
一となし、更に加工温度コントロールを容品となすよう
にしたものを提案した(特開昭63−177923号)
For the above-mentioned forming jig, the applicant first made the tip edges of the plurality of plates constituting the envelope surface arcuate in cross section, and provided each plate with a notch opening at the tip edge and a hole penetrating the plate surface. We proposed a method in which the processing viscosity and shape were made uniform by creating a hot air circulation passage, and the processing temperature was also controlled according to the container (Japanese Patent Application Laid-open No. 177923/1983).
.

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62−2971
25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。
Regarding cooling, a metal pipe is passed through the mold, and cooling water is introduced into the metal pipe to uniformly cool the hot plate (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-2971
No. 25), a type that spouts cooling water to the outside of the mold, and which aims to shorten the cooling time by providing a plurality of rod-shaped or plate-shaped fins on a plane parallel to the direction in which the cooling water is jetted (also, Various proposals have been made, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 13735/1983.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

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の(+i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。
However, although the method described in JP-A No. 63-177923 has the desired effect, due to the influence of the difference in heat radiation between the windward side and the leeward side, it is difficult to manufacture the jig as shown in Fig. 8. Afterwards, we actually applied hot air and measured the temperature (+i), and based on this result, we blocked the ventilation holes to prevent hot air from blowing directly into areas where the temperature rise was too high (hereinafter referred to as temperature-sensitive areas). It was necessary to perform a heat insulation treatment such as covering the surface with a rubber sheet or the like, and repeat this process usually about 3 to 5 times to make the temperature distribution uniform.

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。
For this reason, the hot air application time (autoclave use time) becomes longer, and as a result, the number of products that can be cured in a given period of time decreases. Furthermore, molding temperatures such as FRP using thermoplastic resins are much higher than those using commonly used thermosetting resins, and the molding temperature is required to be close to the limit of the capacity of general autoclaves. Even in cases where
Since the temperature must be adjusted to insensitive areas, it is not possible to obtain the necessary temperature with such a general autoclave.

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。
In addition, it is generally quite difficult to make the temperature distribution accurate and uniform, so especially when crystalline resins are used, variations occur in the crystallization rate that is affected by the cooling rate, resulting in poor product strength and toughness. This will affect various performances of the device.

更に、新しい治具を製作する度毎に、温度の6iをfl
llJ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っ治具の場合に、多
大の手間を要する。
Furthermore, every time a new jig is manufactured, the temperature 6i is changed to fl.
It takes a lot of time and effort, especially when the jig is large and has a complicated shape, to perform the work of determining the temperature, applying temperature adjustment measures at appropriate locations based on the results, and measuring the temperature distribution again. It takes.

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21
!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。
In addition, as shown in Figure 8, only conceptual data (reference data) can be obtained, and a firm temperature
! Since it is not possible to obtain measurement data, the designer has to rely heavily on the experience of the designer, which not only slows down progress in jig design technology regarding heat transfer characteristics, but also causes problems when designers use different jigs. If several pieces are placed in an autoclave at the same time, the rate of temperature rise and cooling will be significantly different, and heating may be required for a longer period of time than necessary, which will affect the life of the jig and the production cycle. It has been found that there are problems such as sometimes giving

更に、上記特開昭62−297125号公報に記載のも
のは、型内のバイブを通る冷却水によって冷却は促進さ
れるものの、バイブ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。
Furthermore, in the method described in JP-A No. 62-297125, although cooling is promoted by the cooling water passing through the vibrator in the mold, the temperature of the cooling water increases as it approaches the cooling water outlet side of the vibrator. Because of this, uniform cooling cannot be achieved. Furthermore, in the method described in JP-A No. 63-13735, although the heat radiation efficiency is improved by the fins, the fins simply increase the heat radiation area and assist in heat radiation, improving the heat transfer promoted by the diffusion of the flow. Therefore, even if the cooling fluid is turbulent at the mold surface where the temperature is most desired to be controlled, the fluid close to the mold surface becomes close to a laminar flow, which is called heat transfer. It is thought that there is a problem that it is not very good in terms of points.

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、
しがち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。
In view of the above, the present invention provides a hot air circulation type heating furnace.
By maximizing the use of hot air, we can improve the efficiency of heating and cooling, make the temperature distribution even, and easily control the temperature, shortening the production cycle.
The purpose of the present invention is to provide data that can be used to plan efficient jigs regarding uniform temperature distribution, heating, and cooling.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

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
を確保して該表面阪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R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。
In order to achieve the above object, the FRP molding jig according to the present invention is a molding jig for molding FRP in a hot air circulation type heating furnace. The face plate is configured to ensure the minimum required wind speed on the back surface so that there is no large difference in heat transfer at each part of the surface plate, and a plurality of strips are formed on the back surface of the face plate along the flow direction of the wind. Radiation fins set to uniformly radiate heat along the length direction are installed in parallel, and this heat radiation is A fence that protrudes in a direction perpendicular to the wind flow is fixed to the side surface of the fin.

〔作 用〕[For production]

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
iに、且つこのフ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nI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。
According to the present invention configured as described above, hot air is actively taken in to the back surface of the front plate, and moreover, the hot air is taken in through the radiating fins installed parallel to the flow of the hot air and the fence fixed perpendicularly to the radiating fins. By making the most of the heat, not only can temperature rise and cooling efficiency be improved, but also the temperature distribution can be improved by dissipating all the heat from the surface plate through heat dissipation from the surface plate and radiation fins. This load roll can be done uniformly and easily. Furthermore, since the heat transfer amount of the surface plate can be calculated in advance at the design stage, quantitative data for the next design can be obtained by comparing with the data of the actual nI value.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

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・・・と構枠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。
FIG. 1 is a perspective view of the FRP molding jig 1 seen from the back.
A plurality of vertical frames 3, 3... and structural frames 4, 4... are erected on the back side of the surface plate 2 whose surface has a shape that determines the shape of the product. It is divided into shape areas.

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。
Each vertical frame 3 extends in a direction perpendicular to the direction of flow of hot air, etc., and has a plurality of circular ventilation holes 3a in its peripheral wall.

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。
3a... and the surface plate 2, rectangular ventilation holes 3b, 3b... are formed. In addition, each horizontal frame 4 is
It extends in the flow direction of hot air, etc., and a plurality of circular ventilation holes 4a, 4a, . . . are formed in its peripheral wall.

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。
The above ventilation ports 3a, 3a..., 3b, 3b,...
The positions, shapes, numbers, etc. of 4a, 4a, .

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rΔヤ1して、このp側に基づ
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。
That is, as shown in FIG. 4, after designing the basic structure, the wind speed at each part of the surface plate 2 is multiplied by rΔy1, and the heat transfer coefficient is calculated based on this p side. Then, there are ventilation holes 3a, 3a..., 3b, 3b in places where it is difficult for the wind to flow.

・・・及び4g、4a・・・や導風板(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。
After securing the minimum required wind speed by installing 4g, 4a, etc. and a wind guide plate (not shown), the thermal conductivity is calculated again and the heat of each part of the surface plate 2 is calculated. They calculate the heat transfer and consider air guide methods to avoid large differences in heat transfer.

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・1シ行に延びる、複数の放
熱フィン5,5・・・が配設されている。
A plurality of radiation fins 5, 5, . . . extending in the direction of flow of hot air, that is, in one row of the horizontal frames 3, 3, etc., are arranged in each area on the back surface of the surface plate 2. ing.

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
面板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。
The heat dissipation fins 5, 5... are intended to make the temperature distribution uniform, increase temperature, and improve cooling efficiency.The heat dissipation fins 5, 5, . . . It is set to radiate heat equal to the amount of heat subtracted by the amount of heat evenly along its length.

この計算例を第5図に基づいて説明する。An example of this calculation will be explained based on FIG.

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。
First, it is confirmed by the Reynolds number that there is a laminar flow on the surface plate 2.

即ち、平板に沿って流体が流れる時のレイノルズ数Rは
、 x OX     ν ここに、V:流体速度[m/sコ X;・Iシ板先端からの距i!t![m]ν;流体の動
粘性係数[r&/s] と表すことができる。
That is, the Reynolds number R when the fluid flows along the flat plate is x OX ν where, V: fluid velocity [m/s x;・I distance from the tip of the plate i! T! [m]ν; can be expressed as kinematic viscosity coefficient of fluid [r&/s].

円管内を流体が流れる時のレイノルズ数Redは、V 
・ d Red”  。
The Reynolds number Red when fluid flows in a circular pipe is V
・dRed”.

ここに、d;円管の直径[mコ と表すことができる。Here, d; diameter of the circular tube [m It can be expressed as.

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。
The Reynolds number indicates the ratio of the temporal change in the momentum of a fluid per unit area corresponding to the shear force and the shear force acting per unit area based on the viscosity of the fluid, and is a dimensionless number that characterizes the flow state and velocity distribution. It is a number.

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RとすC ると、 平板上の流れに対してR−3X105 C 円管内の流れに対してR−2320 C 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。
Here, the Reynolds number when transitioning from laminar flow to turbulent flow is called the critical Reynolds number, and this is R and C. For the flow on a flat plate, R-3X105 C For the flow in a circular pipe, R -2320C. That is, if the Reynolds number determined by the above equations is greater than or equal to this critical Reynolds number, the flow will be turbulent, and if it is less than this, the flow will be laminar.

次に、各点でのヌセルト数を求める。Next, find the Nusselt number at each point.

・1也板において、この先端から距離x [mlの局部
でのヌセルト数N は、層流の場合には、x 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Ω  [ml内において、層流の場合は、 (P   >0. 5) ここに、α ;距fix [mlでの局所熱伝導率[K
cal/rrf h ’CI λ;流体の熱伝導率[Kcal/ m h ’CIP 
;プラントル数 「 乱流の場合には、 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、−例として、 (P  >107) 更に、管内の流れにおいては、−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+(G  −P )”14・
10−3] 115d   r g・β・Δθ・d3 Grd”’     2 ν ここに、G ;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。
・In the case of a laminar flow, the Nusselt number N at a local distance of x [ml] from this tip of a single plate is The developed flow is divided into the flow within this speed run-up section and the flow after it, and the speed run-up section length Ω [ml, in the case of laminar flow, (P > 0.5) where, α ; distance fix [local thermal conductivity in ml [K
cal/rrf h'CI λ; Thermal conductivity of fluid [Kcal/ m h'CIP
; Prandtl number " In the case of turbulent flow, it is expressed as , and the Nusselt number Nudx within this interval is
In the case of laminar flow, as shown in the graph of Figure 6, in the case of turbulent flow, - For example, (P > 107) Furthermore, in the case of flow inside a pipe, the liquid flowing into the pipe with a velocity distribution like - As the flow progresses, the boundary layer develops along the inner wall, and after the boundary layer fills the pipe at a certain point, this state is maintained until the flow + (G − P )”14.
10-3] 115d r g・β・Δθ・d3 Grd”' 2 ν Here, G: Grashoff number g: Gravitational acceleration [m/s2] β: Volumetric expansion coefficient [/deg] Δθ: Temperature difference (wall surface - between fluids) [deg].

速度助走区間内以降において、層流の場合のヌセルト数
N は、−例として、 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。
After the speed run-up section, the Nusselt number N in the case of laminar flow indicates the ratio of temperature conductivity based on, for example, and is determined by the material properties of the fluid.

次に、各部での局所熱伝達率を求める。Next, find the local heat transfer coefficient at each part.

平板上流れでは、 N番λ x α  冒 x ここに、α ;局所熱伝達率 管内流れでは、 二二に” udx  ’管内局所のヌセルト数乱流の場
合のヌセント数N は、−例として、0.8   17
3 N−0,023R拳P udm        od      rここに、N
udffl;管内平均ヌセルト数で表すことができる。
For flow over a flat plate, N number λ 0.8 17
3 N-0,023R fist P udm od r Here, N
udffl; Can be expressed as the average Nusselt number within the tube.

なお、上記ヌセルト数は、熱伝達による単位時間+1を
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ここに、’dx’管内局所熱伝
達率 または ここに、α7;管内平均熱伝達率 で表すことができる。
The above Nusselt number indicates the ratio of the amount of heat transfer per unit area per unit time + 1 due to heat transfer to the amount of heat transfer per unit area per unit time due to heat conduction when the fluid is stopped, and the Prandtl number is , the momentum conductivity based on the viscosity of the fluid and the heat conduction of the fluid can be expressed as 'dx', the local heat transfer coefficient within the tube, or α7: the average heat transfer coefficient within the tube.

更に、第7図(a)に示すように、放熱フィン2の幅を
w1高さをg1厚さbとして、同図(b)に示す第1放
熱フインからの放熱量Q1を求めると、 Q1■(θ。−θ )2αl” A p k) Wt 
(b + Wttanl+ (m、 II l)  [
Kcallh ]ただし、 ここに、C1;第1放熱フィン間での熱伝達率[Kca
llrrrh”c] θ0;表面板温度[deg] θ ;流体温度[dcg] W11第1放熱フィン区間幅[m1 g1;第1放熱フィン高さ[m] λ、;放熱フィン材料の熱伝導率 [Kcall m h ”C1 で表すことができる。
Furthermore, as shown in FIG. 7(a), when the width of the heat dissipation fin 2 is set as w1, the height as g1, and the thickness b, the amount of heat dissipated from the first heat dissipation fin shown in FIG. 7(b) is calculated as follows:Q1 ■(θ.-θ)2αl” A p k) Wt
(b + Wttanl+ (m, II l) [
Kcallh ] However, here, C1; heat transfer coefficient between the first radiation fins [Kca
llrrrh”c] θ0; Surface plate temperature [deg] θ; Fluid temperature [dcg] W11 First radiation fin section width [m1 g1; First radiation fin height [m] λ,; Thermal conductivity of radiation fin material [ It can be expressed as Kcall m h ”C1.

上記に基づき、各点での放熱フィンの高さを決定する。Based on the above, determine the height of the radiation fins at each point.

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g は、次のようにして求める。
In order to make the amount of heat radiation from each radiation fin section the same, the height g of the radiation fin is determined as follows.

各放熱)、イン間からの放熱口QXは Qx#(θ0−〇a)2α8・λ1.−b舎Wx・(b
+WX)tanh(m  II!I  )     x ここに、w  ;  (”Wl)各放熱フィン幅で表す
ことができる。
Each heat radiation), the heat radiation port QX from between the ins is Qx#(θ0-〇a)2α8・λ1. -b building Wx・(b
+ W

このQX−01として、gxについて解くと、ただし、 Lanh(m  ”j!  )     x (θ −θ ) −C8・ p    xIW     a W ) Y となる。As this QX-01, when solving for gx, however, Lanh(m”j!) x (θ −θ) −C8・p xIW a W) Y becomes.

次に、放熱フィンの枚数を決定する。Next, determine the number of heat radiation fins.

表面板2がΔθの温度差において持つ熱量Q。The amount of heat Q that the surface plate 2 has at a temperature difference of Δθ.

[Kcallは、 Q  −M−C−Δθ    [Keal1ここに、M
;表面版の質量[Kg] Δθ;流体と表面板の温度差[deglC;表面板材料
の比熱[Keal/Kg’C]で表す二とができる。
[Kcall is Q - M - C - Δθ [Keal1 here, M
; Mass of surface plate [Kg] Δθ; Temperature difference between fluid and surface plate [deglC; Specific heat of surface plate material [Keal/Kg'C].

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。
Next, the amount of heat that can be radiated by the surface plate 2 within a certain period of time is calculated.

表面板全体からの放熱WQ  は Q−Δθ番a   争S      [Kcallhl
s     A ここに、C8;風向き方向中央での値を用いた平均の熱
伝達率[Kcal/rrrII]S;表面板の面積[r
yrl 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、 Q −一Δθ・aA−S [Kcallを分]L60 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。
The heat dissipation WQ from the entire surface plate is Q-Δθ.
s A Here, C8; Average heat transfer coefficient [Kcal/rrrII] using the value at the center of the wind direction; S; Surface plate area [r
yrl Here, if the allowable delay time from the atmospheric temperature inside the autoclave is t minutes, then Q -1 Δθ・aA-S [Kcall in minutes] L60 The amount of heat ΔQ that should be radiated by the N heat radiation fins in this t minutes The number N of heat dissipation fins is determined by:

−枚の放熱フィンからのt分間の放熱ff1QFは、t
anb (mAすA)   [Kcall を分]N枚
の放熱フィンから放熱すべき熱量ΔQは、ΔQ−Qo−
Qst [Kcall よって、放熱フィンの枚数Nは、 N−ΔQ/Q。
-The heat radiation ff1QF from the heat radiation fins for t minutes is t
anb (mA) [Minute Kcall] The amount of heat ΔQ to be radiated from the N heat radiating fins is ΔQ−Qo−
Qst [Kcall Therefore, the number N of radiation fins is N-ΔQ/Q.

によって求められる。It is determined by

上記を具体例を以下に説明する。A specific example of the above will be explained below.

直径30印、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。
The number of heat dissipation fins to be laminated on the outer circumferential side of a cylindrical jig with a diameter of 30 marks and a length of 50 cm is determined.

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350℃、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。
Here, the flow velocity inside the autoclave is 3.4 m/s, the temperature of the surface plate is 350°C during cooling, and the atmosphere inside the tube is 300°C.
As a representative case, the condition is that the jig temperature follows the ambient temperature with a delay of 10 minutes.

また、放熱フィン及び表面板は、共に厚さ2關のスチー
ル製とする。
In addition, both the radiation fins and the surface plate are made of steel with a thickness of 2 mm.

先ず、菅がp  /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R、N
  及びα を求める。
First, since the pipe is extremely short at p/d-1.3, it is treated as a flat plate, and the flow is checked, and R and N are measured every 0.1m from the tip.
and α.

ex      ux        x空気と平板の
平均温度325℃での空気の物性値は、 λ−0,038[Kcallmh”c]である。
The physical property value of air at an average temperature of 325° C. between the air and the flat plate is λ-0,038 [Kcallmh”c].

従って、0.1mの位置では、 N   −0,458x6355””xo、720”3
uxO,1 −32,72 次に、第1放熱フィン区間からの放熱mQ1は、Q=(
θ −θ ) −“xo、I  P   1   11
 0  a         W ″ ゞtanh (
mlI) l) 口(350−300)    x tanh(14,24X0.015) −1,87[Keal/hコ × 32.72xO,038 −12,43 xoolo、ま ただし、 となり、同様にして、 [Kcal/rrfh’c] −14,24 となる。
Therefore, at a position of 0.1 m, N -0,458x6355""xo,720"3
uxO,1 −32,72 Next, the heat radiation mQ1 from the first radiation fin section is Q=(
θ −θ ) −“xo, I P 1 11
0 a W ″ tanh (
mlI) l) Mouth (350-300) x tanh (14,24X0.015) -1,87[Keal/hko x 32.72xO,038 -12,43 Kcal/rrfh'c] -14,24.

ここに・λF′″ θ0− θ  〜 ΩXO,J″″ となる。Here・λF′″ θ0− θ ~ ΩXO, J″″ becomes.

62、 5  [Kcal/mh℃コ 350[’Cコ 300[℃] 2市−0,002[m] 100mm−0,1[ml I 5mm=0. 015  [ml 各放熱フィン間での放熱量を同じにするために(θ −
θ ) −αx ”  p ”  Wx十wX    
a として、 ここに、7−7.87x103[Kg/rrtコM−7
,42[Kg] C−0,108[Kcal/Kg’C]表面板が10分
間で放熱できる熱量Q  は、で求めると、 次のようになる、 細50X7.18XOJ XπX0.5 XI/13−
28.20  [Kcal/10分]ただし、αAは、
放熱フィンの中央で代表17次に、放熱フィンの枚数を
決定する。
62, 5 [Kcal/mh℃ 350 ['C 300[℃] 2 cities - 0,002 [m] 100mm - 0,1 [ml I 5mm = 0. 015 [ml To make the amount of heat radiation between each radiation fin the same (θ −
θ ) −αx ” p ” Wx 10wX
As a, here, 7-7.87x103 [Kg/rrt co M-7
,42 [Kg] C-0,108 [Kcal/Kg'C] The amount of heat Q that the surface plate can dissipate in 10 minutes is calculated as follows:
28.20 [Kcal/10 minutes] However, αA is
17 at the center of the heat dissipation fins Next, determine the number of heat dissipation fins.

表面板の持つ熱量Q。は、 Qo−MCΔT−40,07[Kcal]ている。The amount of heat Q that the surface plate has. teeth, Qo-MCΔT-40,07 [Kcal].

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、−枚のhk熱ラフインらの10分間の放
熱量QPAは QFA−50x、  x  、x、  x。
During these 10 minutes, all the heat dissipation fins radiate the remaining amount of heat, but the amount of heat dissipated QPA for the 10 minutes of the hk heat rough-ins is QFA-50x, x, x, x.

争Lan1+(IO,82X0.02B)XI/6−1
.533   [Kcal/10分]放熱フィ分会放熱
フィン全部き熱量は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幻8枚となる。
Conflict Lan1+ (IO, 82X0.02B) XI/6-1
.. 533 [Kcal/10 minutes] The amount of heat emitted by all the heat radiation fins is ΔQ - 40.07 - 28.
2-11.87 [Kcal] Therefore, the number N of radiation fins is N-11,87/1.533-7.7 8 pieces.

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。
Furthermore, fences 6.6 are fixed to the side surfaces of the radiation fins 5.5, which protrude in a direction perpendicular to the flow direction of the hot air, that is, in a direction parallel to the horizontal frame.

このフェンス6.6・・・は、風を強制的に攪拌させて
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。
These fences 6, 6, . . . are forcibly agitating the wind to create a turbulent flow, thereby improving heat transfer.

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
れに作って熱伝達率も小さくなってしまう。
That is, as shown in FIG. 3(b), when the heat dissipation fins 5, 5,... are provided in the flow direction, the heat dissipation fins 5,5,...
In the vicinity of ..., the flow velocity becomes extremely low, and the heat transfer coefficient also becomes small.

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。
Therefore, as shown in Figure (a), by providing fences 6.6 perpendicular to the flow, by applying fluid to these fences 6.6, turbulent flow is forced. This improves heat transfer by separating and diffusing the flow near the radiation fins.

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。
The relationship between the pitch p of the fence and the height h of the fence is determined experimentally, but is generally about p-5h.

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、通當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。
As shown in Figure 4, after the jig is fabricated, the temperature distribution is actually measured, and it is determined whether the temperature distribution is uniform or not before heat insulation treatment is applied. This can be done in one or two times in total, and since this measured data can be compared with design data, it can be standardized, and mechanical design can be performed using this standardized data. It is possible to do so.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。
Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to actively take in hot air and make maximum use of it, thereby improving the temperature rise and cooling efficiency. By making temperature-insensitive areas more sensitive through the process, the temperature distribution can be made uniform, thereby increasing the efficiency of the autoclave.

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。
Furthermore, since it is possible to specifically compare the data at the time of design and actual measurement, it is possible to reflect more accurate data on the next jig, and it is possible to standardize the design based on the collected data. This has the effect that variations in jig performance due to the influence of the designer's level of experience can be reduced as much as possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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。 〕・・・FRP成形治具、2・・・表面板、3・・・縦
枠、3a、3b・・・通風口、4・・・を画枠、4a・
・・通風口、5・・・放熱フィン、6・・・フェンス。
Fig. 1 is a perspective view of a jig according to an embodiment of the present invention seen from the back side, Fig. 2 is an enlarged view showing section A in Fig. 1, and Figs. 3 (a) and (b) are An explanatory diagram to explain the difference in the flow of hot air depending on the presence or absence of a fence, Fig. 4 is a flowchart from the design of the present invention to the post-production process, Fig. 5 is a block diagram showing an overview of the calculation method, and Fig. 6 is a diagram showing the flow of hot air in the pipe. Graph for determining the Nusselt number during laminar flow in the speed run-up area, Figure 7 is a diagram showing symbols for determining the heat radiation amount of each fin section of the heat radiation fin, and Figure 8 is from the design of the conventional example. It is a flowchart after production. ]...FRP molding jig, 2...surface plate, 3...vertical frame, 3a, 3b...ventilation opening, 4...picture frame, 4a...
... Ventilation opening, 5... Radiation fin, 6... Fence.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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、上記にの流れと直交
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。
In a molding jig designed to mold FRP in a hot air circulation type heating furnace, a front plate whose front surface has a shape that determines the shape of the product is used, and a minimum air velocity is secured on the back side of the front plate. The structure is configured so that there is no large difference in heat transfer in each part, and there are multiple strips extending along the wind flow direction on the back side of the top plate, and the amount of heat dissipated from the top plate within a certain time based on the amount of heat the top plate has. Radiation fins set to uniformly dissipate the amount of heat equal to the value of An FRP molding jig that is characterized by:
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