JP4408243B2 - 金型温度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は金型温度を成形最適温度に合わせるための金型温度調整装置に関するものである。

従来の金型温度調整装置は、金型に温調水を供給するタンクに冷却水の供給管とヒータとを設け、該タンク内の温調水温度が高い場合には冷却水の供給と温調水の排出を行って温調水温度を調整し、タンク内の温調水温度が低い場合にはヒータにより加熱して温調水温度を調整していた。しかし、冷却水の供給や温調水の排出による温度調整は制御が極めて難しいという問題があった。このため、温調用流体の温度が低い場合はタンク内のヒータにより加熱し、温調用流体の温度が高い場合は熱交換器内に配設された温調管に冷媒を吹き付けることにより、温調用流体に冷却水を混合することなく温調用流体の温度調整を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。また、水槽を隔壁により分割し、金型を冷却した熱水を貯留する熱水回収部と、冷水を貯留する冷水補給部と、熱水と冷水とを混合させた温水を貯留する中間貯留部とを設け、温度別に水を貯留し、必要とする温度の水を金型に供給するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献１のものは、ヒータによる加熱や冷媒を温調管に吹き付けて温度調整を行わなければならないため、ヒータや冷媒の吹き付け装置等が必要となり設備が複雑で高価となる問題があるうえ加熱のためのエネルギーを投入しなければならずランニングコストが増すという問題があった。また特許文献２のものでも、加熱エネルギーが必要となりランニングコストが増すうえに、温度別に水を貯留するため水槽の設置面積が大きくなり装置が大型なものとなる問題があった。
特開平５−１３１４５５号公報 特開平５−２５４０３０号公報

解決しようとする問題点は、外部から加熱エネルギー等を投入することなく温調水を加熱してランニングコストを低減するとともに装置の設置面積が増大することがない金型温度調整装置を目的とするものである。

本発明は、金型と冷却水槽とを繋ぐ循環流路に、金型から排出される熱水で加熱された高温水を保温貯留して金型の低温時に金型に供給する温調用保温タンクを接続するとともに、該循環流路に金型温度に基づいて冷却水槽または温調用保温タンクを金型に接続する流路切換機構を設けた金型温度調整装置を請求項１の発明とし、請求項１の発明において、温調用保温タンクが、底部の補給水供給部と加熱部間に配置される補給水の流速減速板と、高温水上面に浮かべられる保温蓋とからなる金型温度調整装置を請求項２の発明とし、請求項２の発明において、補給水が冷却水槽より切換弁を介して供給される金型温度調整装置を請求項３の発明とするものである。

本発明は、金型と冷却水槽とを繋ぐ循環流路に、金型から排出される熱水で加熱された高温水を保温貯留して金型の低温時に金型に供給する温調用保温タンクを接続するとともに、該循環流路に金型温度に基づいて冷却水槽または温調用保温タンクを金型に接続する流路切換機構を設けたものとしたから、金型冷却後の熱水で高温水を生成し、生成された高温水を温調用保温タンクで保温貯留できるから、装置が長時間停止された後でも温調用保温タンク内の高温水は高温を維持しているので、冷えている金型を外部からのエネルギーを必要とすることなく加温できることとなりランニングコストを低減できることとなる。しかも、温調用保温タンクは筒状であるため設置面積の増加もわずかなものとなる。
また請求項２のように、温調用保温タンクが、底部の補給水供給部と加熱部間に配置される補給水の流速減速板と、高温水上面に浮かべられる保温蓋とからなるものとすることにより、対流により温調用保温タンク内に貯留される高温水が補給水により攪拌されて冷やされることがなく、大きな温度勾配を維持することができるので、金型をより効果的に加温することができる。
請求項３のように、補給水が冷却水槽より切換弁を介して供給されるものとすることにより、補給水は金型冷却に用いられた温水となっているので、温調用保温タンクに補給された際、温調用保温タンク内の高温水の水温低下を抑えることができるうえに、昇温に必要とするエネルギーも小さくてすむので水温を速やかに昇温できることとなる。

次に、本発明の金型温度調整装置の好ましい実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１中、１は金型２と冷却水槽３と繋ぐ循環流路であり、該循環流路１には金型２から排出される熱水で加熱された高温水を保温貯留する温調用保温タンク４が接続されるとともに、金型２に冷却水槽３または温調用保温タンク４を切換接続する流路切換機構８が接続されている。

流路切換機構８は冷水用ポンプ１０と高温水用ポンプ１１と流路切換弁１２とこれらを繋ぐ配管とからなり、冷水用ポンプ１０は金型冷却用の冷却水を冷却水槽３から汲み上げるものであり、高温水用ポンプ１１は金型加温用の高温水を温調用保温タンク４から汲み上げるものである。また温調用保温タンク４は周囲を断熱材により被覆して保温性を高めたものとしている。

また流路切換弁１２は金型２を冷却水槽３または温調用保温タンク４に切換接続させるものである。この切換動作は図示しない金型温度検出センサにより検出された温度に基づいて行われ、金型温度が基準値より低い場合は、温調用保温タンク４の高温水を金型に供給し、金型温度が基準値より高い場合は冷却水槽３の冷却水を金型に供給するものである。金型の最適温度はアルミダイカスト成形の場合は２００℃前後であるが、プラスチックス成形の場合は６０℃前後であるため、供給する高温水の温度を下げる必要があることは勿論である。

５は金型から排出される排水の流路を切り換える排水路切換機構であり、該排水路切換機構５は排水路切換弁１５と、該排水路切換弁１５により切り換えられた排水を温調用保温タンク４の熱交換器４ａ経由で冷却貯水槽３に送る配管と、排水路切換弁１５により切り換えられた排水を直接冷却水槽３に送る配管とからなる。排水路切換弁１５は排水温度を検出する図示しない温度センサに基づいて、金型２から排出される排水が熱水であると検知された場合は、温調用保温タンク４の熱交換器４ａ経由で冷却水槽３に戻すように切り換え、金型２から排出される排水が温水であると検知された場合は、直接冷却水槽３に戻すよう切り換えられるものである。

これは金型２を加温するために高温水を供給した場合、金型２から排出される排水は温度が低く温調用保温タンク４内の貯留水を加熱できないため冷却水槽３に戻すようにしている。また金型２の排水が熱水の場合は熱交換器４ａで冷やされ、金型２からの排水が温水の場合は直接冷却水槽３に戻されるようにしているため冷却水槽３の冷却水は加熱されにくく冷却能力の低下を抑えることができることとなる。

６は温調用保温タンク４に補給水を供給する補給水供給機構であり、該補給水供給機構６は温調用保温タンク４内の水量の減少が図示しない水位センサにより検出された際、補給水を冷却水槽３から供給するように切り換える切換弁２３を設けたものである。補給水の供給は冷水用ポンプ１０の駆動により行われるようになっている。

また、前記温調用保温タンク４は、底部の補給水供給部と中間の加熱部間とを仕切る補給水の流速減速板２０と、タンク上部に貯留される高温水上面に浮かべられる保温蓋２１とからなるものとしており、流速減速板２０は無数の細孔が透設された多孔板としており、配管を通じて底部の補給水供給部に流入した補給水は流速減速板２０の細孔により減速され、各細孔を通じて平均化された流速で熱交換器４ａのある加熱部に流入することとなる。

このため加熱部内に貯留されている高温水は激しく攪拌されることがないので、対流により形成された温度勾配は維持され、タンク上部に貯留される高温水の温度が低下することはない。しかも、タンク上部に貯留される高温水の上面は保温蓋２１により塞がれているので、放熱は抑えられる高温水が冷めることを的確に防止している。

また２２は保温蓋２１と高温水ポンプ１１とを繋ぐフレキシブルホースであり、これにより貯水量の増減により保温蓋２１が昇降動しても、フレキシブルホース２２は追従して高温水ポンプ１１による高温水の汲み上げは確実に行われるようになっている。

このように構成されたものは、装置を長期間にわたり停止させていたり、装置設置後の最初の稼動時、温調用保温タンク４内の貯留水は低温のため、温調用保温タンク４内に高温水を注入するか、数ショットの試し打ちを行って金型２から排出される熱水により温調用保温タンク４内の貯留水を高温水に変える。

このようにして装置を一旦稼動すれば、１日から数日間装置が停止されていても、温調用保温タンク４内の高温水は温度を保っているので、再稼動時、金型２と冷却水槽３とを繋ぐ循環流路１に設けられた流路切換機構１の流路切換弁１２を温調用保温タンク４経由に切り換えて高温水用ポンプ１１を駆動すれば、温調用保温タンク４内の高温水は汲み上げられて金型２内に供給されることとなる。

高温水の供給により金型２は１００℃近い温度まで加温されることとなる。アルミダイカストの場合は成形に適した温度は約２００℃前後であるため、１００℃近くまで加温できれば成形不良を生じさせることがないので、試し打ちを行うことなくアルミダイカストの本成形を行えばよい。また成形品が複雑な形状をしている場合は、１００℃近くまで昇温されていても成形不良を起こす恐れがあるので最初のショットを廃棄して金型２の温度が適正温度になった後、アルミダイカストの本成形を行うようにすればよい。

金型２が昇温するまでの間、金型２からの排水は低温のため、排水路切換機構５の排水路切換弁１５は金型２からの排水を直接冷却水槽３に戻すようにしている。また温調用保温タンク４から高温水が供給されるため、温調用保温タンク４内の水量は減少してゆくこととなるので、金型２に冷却水を供給しない時、補給水供給機構６の閉じていた切換弁２３を切り換えるとともに、冷水用ポンプ１０を作動させて冷却水槽３の冷却水を温調用保温タンク４に補給する。

冷却水槽３から補給される補給水は流速減速板２０の無数の細孔を通じて温調用保温タンク４の加熱部に進入するので、水流の速度は減速され加熱部内の高温水を激しく攪拌することがなく、対流による温度勾配を乱すことがない。

そして、金型温度が適正温度を越えるものとなった場合は、高温水用ポンプ１１を停止させるとともに流路切換弁１２を切り換え、冷水用ポンプ１０を駆動して冷却水槽３の冷却水を金型２に供給する。このように金型２の冷却が必要となる時、金型２からは熱水が排出されるため、排水路切換機構５の排水路切換弁１５を切り換えて金型２を冷却した熱水を温調用保温タンク４内に設けられている熱交換器４ａに送り込む。該熱交換器４ａに送り込まれた熱水により温調用保温タンク４内の貯留水は加熱されて高温水となり、対流により上昇して温調用保温タンク４の上部に滞留することとなる。

温調水保温タンク４の上部に滞留される高温水はその表面を覆う保温蓋２１により放冷が抑えられるので長時間冷めることがない。そして熱交換器４ａで熱交換され熱水は温水となって冷却水槽３に送り込まれて冷却水槽３の冷却水と混合されて冷やされ、さらに開放されている冷却水槽３で自然冷却されることとなる。

本発明の好ましい実施の形態を示す概略図である。

符号の説明

１ 循環流路
２ 金型
３ 冷却水槽
４ 温調用保温タンク
８ 流路切換機構
12 流路切換弁
20 流速減速板
21 保温蓋

Claims (3)

1. 金型と冷却水槽とを繋ぐ循環流路に、金型から排出される熱水で加熱された高温水を保温貯留して金型の低温時に金型に供給する温調用保温タンクを接続するとともに、該循環流路に金型温度に基づいて冷却水槽または温調用保温タンクを金型に接続する流路切換機構を設けたことを特徴とする金型温度調整装置。
2. 温調用保温タンクが、底部の補給水供給部と加熱部間に配置される補給水の流速減速板と、高温水上面に浮かべられる保温蓋とからなるものであることを特徴とする請求項１に記載の金型温度調整装置。
3. 補給水が冷却水槽より切換弁を介して供給されることを特徴とする請求項２に記載の金型温度調整装置。

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