JP6664789B2 - 成形金型の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、成形金型内に設けられ冷媒が流れる流路を備えた真空成型金型など、各種の成形金型における冷却構造に関するものである。

合成樹脂などの成形品を成形するには、金型を用いた各種の成形方法がある。
例えば、射出成形機に使用される成形金型は、固定側と可動側とが備えられており、互いに対面する固定側と可動側の金型の突合面の中央部には、凹凸形状が形成され、突合で形成される空間部に溶融樹脂を充填して成形品を得るものである。
そして、成形後は早く温度を下げて射出成形の稼働サイクルの効率化を図るため、金型を強制的に加熱、冷却することが行われている。

また、他の方法としては真空成形や圧空成形等もある。
加熱して軟化したプラスチックシートを引き伸ばして成形金型に密着させる成形方法であり、加熱軟化させた熱可塑性樹脂シートが冷却固化前に、成形金型とシートとの隙間を真空（減圧）にし、シートを成形金型に密着させて、所定の形状を得るもので、冷却後離型して成形品を取り出すものである。

真空成形や圧空成形は射出成形等と異なり、凸型又は凹型の何れか一方だけの金型の使用で足りる利点がある。
しかし、何れの成形方法においても、形成された凹凸成形品が固化した後、成形金型を強制的に冷却し、凹凸成形品と成形金型を離反させて取り出すものである。

そこで、上記成形金型内に冷却のための冷却流路を設ける場合、冷却流路は冷却対象である成形品の凹凸面に沿って形成し、冷却効率を向上させ、成形品全体にできるだけ均一な冷却を実現するのが好ましい。

しかし、冷却流路を、成形品の凹凸面における上方へ突出した部分に沿って、単に上方へ立ち上げた突出流路部を金型内に形成しても、該突出流路部の上部天面が閉じられているため、冷却流路に供給された冷媒は前記突出流路部の下方部を素通りしてしまうか、冷媒の一部が突出流路部内に進入しても循環することなく澱んで、溜まってしまっている状態になり、このような状態では十分な成形品の冷却を行うことはできない。

そこで、冷却流路から突出（分岐）流路部へ、該突出（分岐）流路部から再び冷却流路へと冷媒を流すための流路制御構造が必要になってくる。
特開２００２−２１０７９８号公報では、突出（分岐）流路内に冷却パイプを配設する流路制御構造開示され、特開２００３‐３０５７２５号公報では、突出（分岐）岐流路内に仕切り板を配設する流路制御構造が開示されている。

特開２００２−２１０７９８号公報 特開２００３−３０５７２５号公報

本発明は上記の問題点に鑑みて、成形品に沿って上方へ立ち上げて形成され、上部天面が閉じられている流路部において、冷却流路に供給された冷媒が前記流路部の下方部を素通りするのを防止し、且つ進入した冷媒が澱んで溜まる状態を回避する成形金型の冷却構造を提供せんとするものである。

本発明に係る成形金型の冷却構造の請求項１の発明は、成形金型内に設けられた冷媒が流れる平坦流路と、前記平坦流路から成形金型内における冷却対象面に沿って冷媒を導く上方への突出流路部を備え、前記平坦流路の上流側に冷媒供給口を備え、下流側は閉塞せれており、最下流側の前記突出流路部の天面近傍に一端口が開口され、他端口が冷媒排出口となって金型外に開口した排出パイプを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１に記載の発明において、最下流側の前記突出流路部の天面近傍に開口した前記排出パイプの一端口よりも、前記他の突出流路部の天面の上下位置が低く形成されていることを特徴とするものである。

請求項３の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記他の突出流路部に前記平坦流路の底面から天面近傍まで起立した邪魔板を横幅に亘って備えていることを特徴とするものである。

請求項４の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記突出流路部間の前記平坦流路に冷媒の流れを遮断する仕切板が備えられており、前記他の突出流路部の天面近傍に一端口が開口され、他端口が冷媒供給口となって下流側の前記仕切板に開口した吸送パイプを備えていることを特徴とするものである。

請求項５の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１乃至４に記載の発明において、前記排出パイプ、前記邪魔板及び前記吸送パイプの先端部の各突出流路部の天面近傍の壁面が、流路が狭まる状態に突出流路内へ肉厚に形成されていることを特徴とするものである。

請求項６の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１乃至５に記載の発明において、前記突出流路部の天面にフィンが垂設されていることを特徴とするものである。

本発明に係る成形金型の冷却構造の請求項１の発明は、成形金型内に設けられた冷媒が流れる平坦流路の上流側に冷媒供給口を備え、下流側は閉塞せれているため、冷媒供給口から供給された冷媒は平坦水路内に出口がなく、前記平坦流路から冷却対象に沿って冷媒を導く上方への突出流路部まで満たすことになる。
そして、最下流側の前記突出流路部の天面近傍に開口した排出パイプの一端口から金型外に開口した他端口の冷媒排出口から金型外に流れ出ることになる。
そのため、平坦水路のみならず、冷却対象の成型品に沿って形成した突出流路部まで確実に冷媒を満たすことができ、成型品の冷却作用を高める効果を発揮するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の効果に加えて、最下流側の前記突出流路部の天面近傍に開口した前記排出パイプの一端口よりも、前記他の突出流路部の天面の上下位置が低く形成されているため、他の突出流路部は天面まで冷媒が確実に満たされ、期待した冷却作用を得られる効果を有するものである。

請求項３の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１又は２に記載の効果に加えて、前記他の突出流路部に前記平坦流路の底面から天面近傍まで起立した邪魔板を横幅に亘って備えているため、冷媒は平坦水路から邪魔板に当たり誘導されて突出流路部を上昇して上流側の突出流路部を充たし、邪魔板を乗り越えて下流側の突出流路部を流下して平坦水路に戻る。
そして、更に下流側の突出流路部でも同様の流れを繰り返すため、冷却流路に供給された冷媒が前記他の突出流路部の下部の平坦流路を素通りするのを防止し、且つ進入した冷媒が澱んで溜まる状態を回避させる効果を発揮するものである。

請求項４の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１又は２に記載の効果に加えて、前記突出流路部間の前記平坦流路に冷媒の流れを遮断する仕切板が備えられており、前記他の突出流路部の天面近傍に一端口が開口され、他端口が冷媒供給口となって下流側の前記仕切板に開口した吸送パイプを備えているため、各突出流路部とその下方の平坦流路は仕切版で区分された空間となり、吸送パイプによって冷媒の供給及び排出がなされ、排出は突出流路部の天面近傍に開口した吸送パイプの一端口からなされるから、各突出流路部は天面まで冷媒が確実に充たされ、澱んで溜まることなく期待した冷却作用を得られる効果を有するものである。

請求項５の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１乃至４に記載の効果に加えて、前記排出パイプ、前記邪魔板及び前記吸送パイプの先端部の各突出流路部の天面近傍の壁面が、流路が狭まる状態に突出流路内へ肉厚に形成されているため、天面近傍の流路が狭まることにより冷媒が澱んで溜まる可能性を防止し、更に冷媒の接触しない可能性のある壁面部位がより狭められることになり、円滑な冷媒の流通および冷却を期待できる効果を発揮する。

請求項６の成形金型の冷却構造の発明は、請求項１乃至５に記載の効果に加えて、前記突出流路部の天面にフィンが垂設されているため、冷媒に接触するフィンからの冷化が天面に伝導されて冷却効果を高めると共に、天面が冷媒との接触に支障が生じても冷却効率を補足する効果を有するものである。

本発明の一実施の形態を示す成形金型の縦断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す成形金型の縦断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す成形金型の縦断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す成形金型の縦断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す成形金型の一部縦断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す成形金型の一部縦断面図である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態を示す成形金型１の縦断面図であって、上面に凹凸部が形成されている。

当該成形金型１は、真空成形機における成形金型として水平状態で設置され、上面の凹凸部を利用して成形材料を成形固化して成形品を得るものである。
成形金型１の内部には空間部が形成されており、該空間部は成形金型１の外面輪郭に沿って肉部を残して形成され、該空間部内を冷媒が積極的に流通することで、成形金型を冷やして成形品を冷却するものである。

冷媒が流通する前記空間部は、基板部２に平坦流路３が形成され、凸部４内には前記平坦流路３から成形金型１内における冷却対象面に沿って冷媒を導く上方への突出流路部５Ａが形成され、前記平坦流路３の上流側に冷媒供給口３１が設けてある。
前記平坦流路３の下流側の空間は閉塞されており、最下流側の前記突出流路部５Ｂには排出パイプ６が装置され、起立した一方の先端口６１が天面近傍で開口し、屈曲して平坦流路３の横方向に伸びた他端口６２が冷媒排出口となって型板１外に開口している。

したがって、冷媒供給口３１から供給された冷媒は平坦水路３内に出口がなく、前記平坦流路３から冷却対象に沿って冷媒を導く上方への突出流路部５Ａ、５Ｂまで満たし、最下流側の前記突出流路部５Ｂの天面近傍に開口した排出パイプ６の一端口６１から、型板１外に開口した他端口６２の冷媒排出口を経て型板１外に流れ出ることになる。
そのため、平坦水路３のみならず、冷却対象の成型品に沿って形成した突出流路部５Ａ、５Ｂまで確実に冷媒を満たすことができ、成型品の冷却作用を為すものである。

図２は他の実施の形態を示す前記固定側の成形金型１の縦断面図である。
最下流側の前記突出流路部５Ｂの天面近傍に開口した排出パイプ６の一端口６１よりも、他の突出流路部５Ａの天面の上下位置が低く形成されている。
そのため、他の突出流路部５Ａは天面まで冷媒が確実に満たされ、期待した冷却作用を得られるものである。

図３は他の実施の形態を示す前記固定側の成形金型１の縦断面図であり、前記他の突出流路部５Ａに平坦流路３の底面から天面近傍まで起立した邪魔板７を横幅に亘って形成してある。
したがって、冷媒は平坦水路３から邪魔板７に当たり誘導されて突出流路部５Ａを上昇して上流側の突出流路部５Ａを満たし、邪魔板７を乗り越えてオーバーフローした冷媒は下流側の突出流路部５Ａを流下して平坦水路３に戻り、更に下流側の突出流路部５Ａでも同様の流れを繰り返すものである。

このように、冷却用の流路に供給された冷媒が前記他の突出流路部５Ａの下部の平坦流路を素通りするのを防止し、且つ進入した冷媒が澱んで溜まる状態を回避させる作用を奏する。

図４は他の実施の形態を示す前記固定側の成形金型１の縦断面図であり、突出流路部５Ａ間、及び突出流路部５Ａと突出流路部５Ｂ間の平坦流路３に、冷媒の流れを遮断する仕切板８が設けられている。
そして、各他の突出流路部５Ａには、吸送パイプ９が装置されており、起立した一方の先端口９１が天面近傍で開口し、屈曲して平坦流路３の横方向に伸びた他端口９２が冷媒排出口となって下流側の前記仕切板８に開口している。

そのため、各突出流路部５Ａ、５Ｂとその下方の平坦流路３は仕切板８で区分された空間となり、吸送パイプ９によって冷媒の供給及び排出がなされ、排出は突出流路部５Ａ、５Ｂの天面近傍に開口した吸送パイプ９及び排出パイプ６の一端口９１、６１からなされるから、各突出流路部５Ａ、５Ｂは天面まで冷媒が確実に充たされ、澱んで溜まることなく期待した冷却作用を得られるのである。

図５は他の実施の形態を示す前記固定側の成形金型１の一部縦断面図であり、前記排出パイプ６、前記吸送パイプ９及び邪魔板７の先端部の前記突出流路部５Ａ，５Ｂの天面近傍の壁面を突出流路部５Ａ，５Ｂ内へ肉厚５１に形成し、流路が狭まる状態に形成したものである。
そのため、冷媒が澱んで溜まる可能性或いは冷媒が壁面に接触しない部位が発生する可能性のある天面近傍の流路が狭まり、より円滑な冷媒の流通・冷却作用を期待できるものである。

図６は他の実施の形態を示す前記固定側の成形金型１の一部縦断面図であり、突出流路部５Ａ，５Ｂの天面からフィン１０が垂設してあり、冷媒に接触するフィン１０からの冷化を天面に伝導している。
フィン１０からの冷化が天面の冷却を高めると共に、天面が冷媒との接触に支障が生じても冷却作用を補足することもできる。

ところで、前述した排出パイプ６、吸送パイプ９及び邪魔板７の先端は、突出流路部５Ａ，５Ｂの天面に近接するように設置すればする程、冷媒が澱んで溜まる可能性或いは冷媒の接触しない部位を低減できるものである。
けれども、冷媒の進行を担保するため、吸送パイプ９の起立した一方の先端口９１及び邪魔板７の先端は、排出パイプ６の起立した一方の先端口６１と同位置か、それ以下に設定するのが好ましい。

また、前記平坦流路３の下流側の空間は閉塞されているため、成形金型１の下流側壁面に水抜用小孔１１を設けると共に着脱可能に栓１２が装着してあり、型板１の不使用時の片付けにおいて、空間内に残留した冷媒の排出を行うことができ、同様に前記仕切板８及び前記邪魔板７の基部にも冷媒の充満に影響しない水抜用細孔１３を設けることが好ましい。
さらに、本発明の成形金型の製造においては、従来に比して構成が複雑細微化するものであるけれど、例えば３Ｄプリンタを用いることでその形成が可能となる。

以上、本発明の実施態様として真空成形機に用いる金型を例として説明したけれど、上記の実施の形態例に限定されるものではないことは勿論、他の方法の成形機の金型にも利用でき、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

１ 成形金型
２ 基板部
３ 平坦流路
４ 凸部
５Ａ、５Ｂ 突出流路部
６ 排出パイプ
７ 邪魔板
８ 仕切板
９ 吸送パイプ
１０ フィン
１１ 水抜用小孔
１２ 栓
１３ 水抜用細孔
３１ 冷媒供給口
５１ 肉厚
６１、９１ 一端口
６２、９２ 他端口

Claims (6)

1. 成形金型内に設けられた冷媒が流れる平坦流路と、前記平坦流路から成形金型内における冷却対象面に沿って冷媒を導く上方への突出流路部を備え、前記平坦流路の上流側に冷媒供給口を備え、下流側は閉塞せれており、最下流側の前記突出流路部の天面近傍に一端口が開口され、他端口が冷媒排出口となって金型外に開口した排出パイプを備えていることを特徴とする成形金型の冷却構造。
2. 最下流側の前記突出流路部の天面近傍に開口した前記排出パイプの一端口よりも、前記他の突出流路部の天面の上下位置が低く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型の冷却構造。
3. 前記他の突出流路部に前記平坦流路の底面から天面近傍まで起立した邪魔板を横幅に亘って備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形金型の冷却構造。
4. 前記突出流路部間の前記平坦流路に冷媒の流れを遮断する仕切板が備えられており、前記他の突出流路部の天面近傍に一端口が開口され、他端口が冷媒供給口となって下流側の前記仕切板に開口した吸送パイプを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形金型の冷却構造。
5. 前記排出パイプ、前記邪魔板及び前記吸送パイプの先端部の各突出流路部の天面近傍の壁面が、流路が狭まる状態に突出流路内へ肉厚に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４に記載の成形金型の冷却構造。
6. 前記突出流路部の天面にフィンが垂設されていることを特徴とする請求項１乃至５に記載の成形金型の冷却構造。

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