JP7702158B2 - Cooling passage and injection mold having cooling passage - Google Patents
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Description
本明細書における開示は、射出成形用金型に射出注入された熱可塑性材料を冷却する冷媒の流路を形成する冷却用通路及び前記冷却用通路から構成される冷却部を有する射出成形用金型に関するものである。 The disclosure in this specification relates to a cooling passage that forms a flow path for a refrigerant that cools a thermoplastic material injected into an injection mold, and an injection mold having a cooling section composed of the cooling passage.
射出成形は、金型内に射出注入した高温の熱可塑性材料を冷却固化して成形品を形成する。金型内の熱可塑性材料に対して冷却が不均一な場合、金型から取り出された成形品が、不均一に収縮し、成形不良の原因になる。したがって、射出成形における冷却工程は、成形品の品質の良否を左右する重要な工程となる。 In injection molding, hot thermoplastic material is injected into a mold and then cooled and solidified to form a molded product. If the thermoplastic material in the mold is not cooled uniformly, the molded product will shrink unevenly when removed from the mold, resulting in molding defects. Therefore, the cooling process in injection molding is an important process that determines the quality of the molded product.
通常、射出成形用金型は、キャビティ空間の周囲に冷却用通路が配管されている。前記冷却工程では、かかる冷却用通路に冷媒を送出して前記熱可塑性材料を冷却する。射出注入する前記熱可塑性材料は、高温であるため、冷媒が、前記冷却用通路で滞留すると、短時間で熱平衡状態となり冷却効果が低下する。したがって、前記冷却工程では、前記冷却用通路に連続的に冷媒を送出して冷却する必要がある。 Typically, an injection mold has cooling passages around the cavity space. In the cooling process, a refrigerant is sent to the cooling passages to cool the thermoplastic material. Because the thermoplastic material to be injected is at a high temperature, if the refrigerant stagnates in the cooling passages, it will reach thermal equilibrium in a short time, reducing the cooling effect. Therefore, in the cooling process, it is necessary to continuously send the refrigerant to the cooling passages to cool the material.
前記冷媒の冷却効果の持続性を高めるため、冷媒の流量を多くする、前記冷却用通路の管路径を太くする、などの工夫が考えられるが、いずれも、物理的な限界はある。 In order to increase the durability of the cooling effect of the refrigerant, it is possible to consider measures such as increasing the flow rate of the refrigerant or increasing the diameter of the cooling passage, but there are physical limitations to each of these.
そこで、従来、たとえば、冷却用通路の内表面に凸状のリブを設けることにより、表面積(すなわち、伝熱面積)を拡げて冷却効果の向上を図る射出成形用金型が提案されていた(例えば、特許文献1参照。) Therefore, in the past, for example, an injection molding die was proposed that improves the cooling effect by providing convex ribs on the inner surface of the cooling passage to expand the surface area (i.e., the heat transfer area) (see, for example, Patent Document 1).
また、コア本体の冷却ブッシュ穴を形成する壁面に螺旋状冷却溝を設けた冷却ブッシュに流れる螺旋状の平行流により冷却する射出成形用金型が提案されていた(例えば、特許文献2参照。) In addition, an injection molding die has been proposed in which cooling is performed by a parallel spiral flow through a cooling bush having a spiral cooling groove on the wall surface that forms the cooling bush hole of the core body (see, for example, Patent Document 2).
しかし、前記従来技術にように冷却用通路の表面積を拡げても、冷媒の流れが粘性による減衰効果の影響を受けて、内表面近傍に低速な境界層が形成されると、冷却用通路の軸方向中央の主流に比べて冷却効果が著しく低下するという問題が生じていた。 However, even if the surface area of the cooling passage is increased as in the conventional technology, the flow of the refrigerant is affected by the damping effect due to viscosity, and when a low-speed boundary layer is formed near the inner surface, the cooling effect is significantly reduced compared to the main flow in the axial center of the cooling passage.
ところで、射出成形用金型の冷却方式は、冷媒として、水を使用する水冷式と、空気を使用する空冷式とがある。水冷式の場合、管内温度が100度超になると、内圧が上昇し、蒸気が外部にリークするおそれがある。また、型締めされた金型を成型後に分割する際に、管内に残存する水が、成形品や金型に付着すると、成形品を損傷し、金型の発錆原因になるおそれもある。かかる不都合を回避するためには、空冷式を採択することになるが、熱伝導率の観点からは、空冷式は、水冷式に比べて冷却効果が低い。したがって、空冷式の場合、水冷式より一層の冷却の効率化が求められる。 There are two cooling methods for injection molding dies: water-cooled, which uses water as a refrigerant, and air-cooled, which uses air. In the case of water-cooled dies, if the temperature inside the pipes exceeds 100 degrees, the internal pressure increases and there is a risk of steam leaking to the outside. In addition, when the clamped die is separated after molding, if the water remaining inside the pipes adheres to the molded product or die, it may damage the molded product and cause the die to rust. In order to avoid such inconveniences, air-cooled dies are adopted, but from the perspective of thermal conductivity, air-cooled dies have a lower cooling effect than water-cooled dies. Therefore, air-cooled dies require even more efficient cooling than water-cooled dies.
本明細書における開示は、上記課題を解消させるためのものであり、射出成形において、冷媒による熱可塑性素材の冷却効率を向上させる冷却用通路及びかかる冷却用通路を有する射出成形用金型を提供することを目的とする。 The disclosure in this specification is intended to resolve the above-mentioned problems, and aims to provide a cooling passage that improves the efficiency of cooling a thermoplastic material by a refrigerant during injection molding, and an injection molding die having such a cooling passage.
上記課題を解消させるために、本明細書において開示する冷却用通路の一態様は、例えば、射出成形用金型の成型エリアを包囲して冷媒流路を形成する中空筒状の管体で構成され、前記冷媒流路における冷媒の流れ方向に直交する前記管体の断面形状を円形とし、前記流れ方向に所定の厚さを有する切出し片状の壁部を、前記円形の径方向に突出するように前記管体を屈曲させて形成された前記管体の内壁面の段差によって、前記内壁面に、前記冷媒の流入によって生じる層流境界層の流れ方向に対して直交して形成された凸部を有する。
In order to solve the above problems, one embodiment of a cooling passage disclosed in this specification is, for example, composed of a hollow cylindrical tube that surrounds a molding area of an injection molding die to form a refrigerant flow path, and the cross-sectional shape of the tube perpendicular to the flow direction of the refrigerant in the refrigerant flow path is circular, and a cut-out piece-shaped wall portion having a predetermined thickness in the flow direction is formed by bending the tube to protrude radially of the circle, thereby forming a step on the inner wall surface of the tube, and the inner wall surface has a convex portion formed perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer generated by the inflow of the refrigerant.
この構成によれば、前記流路の下流に向かって発達する低速の境界層が、前記流れ方向に設けられた凸部によって、剥離と再付着を繰り返し、乱流が発生するため、流路中央の主流との熱交換が頻繁に行われる。 With this configuration, the low-speed boundary layer that develops toward the downstream of the flow path repeatedly separates and reattaches due to the protrusions provided in the flow direction, generating turbulence, which frequently exchanges heat with the main flow path in the center of the flow path.
また、本明細書において開示する射出成形用金型の一態様は、熱可塑性素材を冷却する冷媒の冷却流路を形成する冷却用通路を有し、前記冷却流路は、前記射出成形用金型の成型エリアを包囲して中空筒状の管体で構成され、前記冷媒流路における冷媒の流れ方向に直交する方向の前記管体の断面形状をアスタリスク形とするとともに、前記流れ方向に前記管体を捻回させて、前記管体の内壁面に複数の螺旋状の施条を形成し、隣り合う前記施条の間に形成されたリブ状の段差によって、前記管体の内壁面に、冷媒の流入によって生じる層流境界層の流れ方向に対して直交して形成された凸部を有する。 Moreover, one aspect of the injection molding die disclosed in this specification has a cooling passage that forms a cooling flow path for a refrigerant that cools a thermoplastic material, the cooling flow path being constituted by a hollow cylindrical tube surrounding a molding area of the injection molding die, the cross section of the tube in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant in the refrigerant flow path being made asterisk-shaped, the tube being twisted in the flow direction to form a plurality of spiral ribbing on the inner wall surface of the tube, and rib-like steps formed between adjacent ribbings provide a convex portion on the inner wall surface of the tube that is formed perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer generated by the inflow of the refrigerant .
また、前記射出成形用金型は、前記冷却部が、前記冷媒として気相冷媒を流入させる空冷回路と、液相冷媒を流入させる水冷回路との2系統の回路から構成され、少なくとも、空冷回路が、前記冷却用通路で構成されるようにしてもよい。 The cooling section of the injection mold may be configured with two circuits: an air-cooled circuit that introduces a gas-phase refrigerant as the refrigerant, and a water-cooled circuit that introduces a liquid-phase refrigerant, and at least the air-cooled circuit may be configured with the cooling passage.
本発明の冷却用通路は、射出成形において、冷媒による熱可塑性材料の冷却効率を向上させるという効果を奏する。 The cooling passage of the present invention has the effect of improving the cooling efficiency of the thermoplastic material by the refrigerant during injection molding.
以下、図面を参照しながら本明細書による開示を実施するための形態を説明する。先に説明した実施形態に対応する構成要素を後続の実施形態が有する場合には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、各実施形態において構成の一部のみを説明している場合、当該構成の他の部分については先行して説明した実施形態の参照符号を使用する場合がある。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示していない場合でも、特に当該組み合わせに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。また、図中の各部材、構成品の大きさは、説明を容易とするため適宜強調されており、実際の寸法、部材間及び構成品間の比率を示すものではない。 Below, the embodiments for implementing the disclosure of this specification will be described with reference to the drawings. When a subsequent embodiment has components corresponding to the previously described embodiments, the same reference numerals will be used and duplicated descriptions will be omitted. In addition, when only a portion of the configuration is described in each embodiment, the reference numerals of the previously described embodiment may be used for other portions of the configuration. Even if it is not clearly stated that specific combinations are possible in each embodiment, it is possible to partially combine the embodiments together, provided that there is no particular problem with the combination. In addition, the size of each member and component in the drawings has been appropriately exaggerated to facilitate explanation, and does not indicate the actual dimensions or the ratio between members and components.
図1は、本実施形態にかかる射出成形用金型の冷却用通路11の部分側断面図である。冷却用通路11は、射出成形用金型の成型エリア(キャビティ近傍)を包囲して中空筒状の管体113から構成されている。すなわち、管体113は、高温の成型用樹脂(可塑性樹脂)が流入する前記成型エリア(図示せず)の周囲を並走するように配設される。管体113の中空の内部空間は、前記可塑性樹脂を冷却する冷媒の冷媒流路を形成する。 Figure 1 is a partial cross-sectional side view of a cooling passage 11 of an injection molding die according to this embodiment. The cooling passage 11 is composed of a hollow cylindrical tube 113 that surrounds the molding area (near the cavity) of the injection molding die. That is, the tube 113 is arranged to run parallel to the periphery of the molding area (not shown) into which high-temperature molding resin (plastic resin) flows. The hollow internal space of the tube 113 forms a refrigerant flow path for a refrigerant that cools the plastic resin.
図1(A)で示すとおり、管体113の内壁面112で包囲された冷媒流路111に冷媒が流入する。流入した前記冷媒は、冷却の対象となる高温の熱可塑性樹脂との間で熱交換が行われ、冷媒の温度は上昇する。なお、本実施の形態において、冷媒は、特に限定しない限り、気相、液相いずれであってもよい。 As shown in FIG. 1(A), a refrigerant flows into a refrigerant flow passage 111 surrounded by an inner wall surface 112 of a tube body 113. The refrigerant that flows in exchanges heat with the high-temperature thermoplastic resin to be cooled, and the temperature of the refrigerant rises. In this embodiment, the refrigerant may be in either a gas phase or a liquid phase, unless otherwise specified.
冷媒流路111内では、前記冷媒の流れは、管体113の軸心を中心とした領域の主流層Mと内壁面112近傍の層流境界層Bとの流速が異なる2つの層が形成される。層流境界層Bは、前記冷媒の粘性によって、内壁面112との間で摩擦が生じ、運動エネルギーが失われる。したがって、層流境界層Bの境界層側流線F1の流速は、主流層Mの主流層側流線F2の流速よりも低下する。前記冷媒の流速が低下した層流境界層Bは、前記熱交換によって温度が上昇した冷媒が滞留するため次第に冷却効率が低下する。 In the refrigerant flow path 111, the flow of the refrigerant forms two layers with different flow velocities: a mainstream layer M in an area centered on the axis of the tube body 113, and a laminar boundary layer B near the inner wall surface 112. Friction occurs between the laminar boundary layer B and the inner wall surface 112 due to the viscosity of the refrigerant, and kinetic energy is lost. Therefore, the flow velocity of the boundary layer side streamline F1 of the laminar boundary layer B is lower than the flow velocity of the mainstream layer side streamline F2 of the mainstream layer M. In the laminar boundary layer B where the flow velocity of the refrigerant is reduced, the refrigerant whose temperature has increased due to the heat exchange accumulates, and the cooling efficiency gradually decreases.
本実施の形態では、冷却用通路11は、冷媒流路111の内壁面112に、境界層側流線F1の流れ方向に対して直交して形成された凸部114を有する。すなわち、凸部114は、前記冷媒の層流境界層Bの境界層側流線F1の流れを遮断する位置に設けられている。 In this embodiment, the cooling passage 11 has a convex portion 114 formed on the inner wall surface 112 of the refrigerant flow path 111 perpendicular to the flow direction of the boundary layer side flow line F1. In other words, the convex portion 114 is provided at a position that blocks the flow of the boundary layer side flow line F1 of the laminar boundary layer B of the refrigerant.
凸部114は、前記のとおり、速度勾配の緩やかな層流境界層Bに形成されているため、前記冷媒が、凸部114に到達すると、摩擦抵抗が小さくなる。一方、前記冷媒を流入し続けることにより、凸部114で逆圧力勾配の作用を受け、逆流領域Aが形成される。逆流領域Aで前記冷媒は、内壁面112に沿って流れることができず、図1(B)で示すとおり、凸部114及び内壁面112で剥離空間Sを形成し、乱流を形成しながら、境界層流線F1の流れ方向に進む。 As described above, the convex portion 114 is formed in a laminar boundary layer B with a gentle velocity gradient, so when the refrigerant reaches the convex portion 114, frictional resistance decreases. Meanwhile, as the refrigerant continues to flow in, it is subjected to an adverse pressure gradient at the convex portion 114, and a reverse flow region A is formed. In the reverse flow region A, the refrigerant cannot flow along the inner wall surface 112, and as shown in FIG. 1B, a separation space S is formed between the convex portion 114 and the inner wall surface 112, and the refrigerant proceeds in the flow direction of the boundary layer flow line F1 while forming a turbulent flow.
一方、前記冷媒を連続的に流入させることにより、剥離空間Sには、新たな冷媒が流入し、図1(C)で示すとおり、再付着領域Rが形成される。境界層側流線F1の流れ方向に、凸部114を複数箇所設けることにより、前記滞留状態は解消され、内壁面112の凸部114を設けた各所で前記冷媒の剥離、再付着が繰り返され、冷却効率が向上する。 On the other hand, by continuously flowing in the refrigerant, new refrigerant flows into the separation space S, and a reattachment region R is formed as shown in FIG. 1(C). By providing multiple protrusions 114 in the flow direction of the boundary layer side flow line F1, the stagnation state is eliminated, and the refrigerant repeatedly separates and reattaches at each of the protrusions 114 on the inner wall surface 112, improving the cooling efficiency.
複数の凸部114の配設間隔は特に限定しないが、少なくとも、射出成形用金型の速度分布が変化しなくなった流れ、すなわち、完全に発達した流れに到達する前の区間に形成すれば、効果的に前記冷媒の剥離と再付着が繰り返される。 The spacing between the multiple protrusions 114 is not particularly limited, but if they are formed at least in the section where the flow no longer changes in the velocity distribution of the injection molding die, i.e., before the flow reaches a fully developed state, the refrigerant will effectively repeat separation and reattachment.
<第1実施形態> <First embodiment>
図2は、第1実施形態にかかる冷却用通路12を示した図であり、図2(A)は、冷却用通路12の斜視図、図2(B)は、冷却用通路12の側断面図、図2(C)は、図2(B)のI-I’線で切断した垂直断面図である。 Figure 2 shows the cooling passage 12 according to the first embodiment, where Figure 2(A) is a perspective view of the cooling passage 12, Figure 2(B) is a side cross-sectional view of the cooling passage 12, and Figure 2(C) is a vertical cross-sectional view taken along line I-I' in Figure 2(B).
本実施形態において、冷却用通路12を構成する管体123は、前記冷媒の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に直交する方向の断面形状が円形である。第1凸部124、第2凸部125は、冷媒流路121の流れ方向に所定の厚さを有する切出し片状の壁部を、前記円形の径方向に突出するように屈曲させて形成された内壁面122の段差によって構成される。すなわち、第1凸部124、第2凸部125は、冷媒流路121の軸心Cが偏心するように、前記切出し片を形成すれば、内壁面122に段差が形成される。本実施の形態では、第1凸部124は、軸心Cが、第1偏心位置E1に偏心し、第2凸部125は、軸心Cが、第2偏心位置E2に偏心することにより、管体123の外観上は前記円形の径方向に突出するように屈曲された形状になり、内壁面122では、段差によって第1凸部124、第2凸部125が形成される。 In this embodiment, the tube 123 constituting the cooling passage 12 has a circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2). The first convex portion 124 and the second convex portion 125 are formed by steps on the inner wall surface 122 formed by bending a cut-out wall portion having a predetermined thickness in the flow direction of the refrigerant flow path 121 so as to protrude in the radial direction of the circle. In other words, if the cut-out pieces are formed so that the axis C of the refrigerant flow path 121 is eccentric, the first convex portion 124 and the second convex portion 125 form steps on the inner wall surface 122. In this embodiment, the axis C of the first convex portion 124 is eccentric to the first eccentric position E1, and the axis C of the second convex portion 125 is eccentric to the second eccentric position E2, so that the external appearance of the tube body 123 is bent so as to protrude in the radial direction of the circle, and the first convex portion 124 and the second convex portion 125 are formed by steps on the inner wall surface 122.
なお、前記径方向について、複数個所で前記屈曲させる箇所を設ける場合は、少なくとも、隣接する凸部(本実施の形態では第1凸部124と第2凸部125)は、前記屈曲させる径方向を異なる方向(角度)とすることが好ましい。このように突出させれば、第1凸部124、第2凸部125が形成された各々の箇所によって、前記周方向の異なる位置を流れる境界層側流線F1で、前記剥離と再付着の作用が繰り返される。したがって、管体123の全周にわたり、第1凸部124、第2凸部125による冷却効果が均一に発揮され、ソリなど成形不良の発生を抑えることができる。もっとも、専ら前記周方向の所定の位置を流れる境界層側流線F1の冷却効率を上げる必要がある場合は、屈曲させる方向(角度)を同一とすることが好ましい。 When the bending is performed at multiple locations in the radial direction, it is preferable that at least adjacent convex portions (the first convex portion 124 and the second convex portion 125 in this embodiment) have different radial bending directions (angles). By protruding in this manner, the boundary layer side flow lines F1 flowing at different positions in the circumferential direction are repeatedly subjected to the separation and reattachment action depending on the respective locations where the first convex portion 124 and the second convex portion 125 are formed. Therefore, the cooling effect of the first convex portion 124 and the second convex portion 125 is uniformly exerted over the entire circumference of the tube body 123, and the occurrence of molding defects such as warping can be suppressed. However, when it is necessary to increase the cooling efficiency of the boundary layer side flow lines F1 flowing exclusively at a specific position in the circumferential direction, it is preferable to make the bending direction (angle) the same.
図2(B)では、第1凸部124で逆圧力勾配の作用を受け、逆流領域Aが形成されている状態を示しているが、図1で説明したとおり、前記冷媒を連続的に流入させることにより、剥離空間Sの形成、再付着領域Rの形成が繰り返される。以下、各実施形態においても、逆流領域Aが形成されている状態のみを示し、剥離空間Sの形成、再付着領域Rの形成が繰り返される作用については第1実施形態と同様であるため説明を割愛する。 Figure 2 (B) shows the state where the first protrusion 124 is subjected to the action of a reverse pressure gradient and a reverse flow region A is formed, but as explained in Figure 1, the refrigerant is continuously introduced, so the formation of the separation space S and the reattachment region R is repeated. In the following embodiments, only the state where the reverse flow region A is formed is shown, and the action of the repeated formation of the separation space S and the reattachment region R is omitted because it is the same as in the first embodiment.
<第2実施形態> <Second embodiment>
図3は、第2実施形態にかかる冷却用通路13を示した図であり、図3(A)は、冷却用通路13の斜視図、図3(B)は、冷却用通路13の側断面図、図3(C)は、図3(B)のII-II’線で切断した垂直断面図である。 Figure 3 shows the cooling passage 13 according to the second embodiment, where Figure 3(A) is a perspective view of the cooling passage 13, Figure 3(B) is a side cross-sectional view of the cooling passage 13, and Figure 3(C) is a vertical cross-sectional view taken along line II-II' in Figure 3(B).
本実施の形態にかかる冷却用通路13も、第1実施形態同様、内壁面132に形成された第1凸部134、第2凸部135は、前記冷媒の流れ方向に所定の厚さを有する切出し片状の壁部によって形成される。ただし、第1実施形態では、前記冷媒の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に直交する方向の断面形状が円形であるのに対して、第2実施形態では、管体133の断面形状が楕円形である。 In the cooling passage 13 according to this embodiment, as in the first embodiment, the first convex portion 134 and the second convex portion 135 formed on the inner wall surface 132 are formed by cut-out wall portions having a predetermined thickness in the flow direction of the refrigerant. However, while in the first embodiment, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2) is circular, in the second embodiment, the cross-sectional shape of the tube body 133 is elliptical.
第1凸部134、第2凸部135は、冷媒流路131の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に所定の厚さを有する切出し片状の壁部を、管体133の軸心を中心として前記楕円形の周方向に所定の角度で回転することにより突出するように屈曲させて形成された内壁面132の段差によって構成される。すなわち、第1凸部134、第2凸部135は、前記楕円形の短径方向の長さと長径方向の長さの違いにより、前記回転させることで、管体133の外観上は、第1実施形態同様、突出するように屈曲された形状になり、内壁面132では、段差によって第1凸部134、第2凸部135が形成される。 The first convex portion 134 and the second convex portion 135 are formed by steps on the inner wall surface 132 formed by bending a cut-out wall portion having a predetermined thickness in the flow direction of the refrigerant flow path 131 (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2) so as to protrude by rotating the cut-out wall portion at a predetermined angle in the circumferential direction of the ellipse around the axis of the tube body 133. That is, the first convex portion 134 and the second convex portion 135 are formed by steps on the inner wall surface 132 ...
また、第1実施形態同様、複数箇所で前記屈曲させる箇所を設ける場合は、少なくとも、隣接する凸部(本実施の形態では第1凸部134と第2凸部135)は、異なる角度で回転させることが好ましい。 Furthermore, as in the first embodiment, when multiple bending locations are provided, it is preferable that at least adjacent convex portions (in this embodiment, the first convex portion 134 and the second convex portion 135) are rotated at different angles.
<第3実施形態> <Third embodiment>
図4は、第3実施形態にかかる冷却用通路14を示した図であり、図4(A)は、冷却用通路14の斜視図、図4(B)は、冷却用通路14の側断面図、図4(C)は、図4(B)のIII-III’線で切断した垂直断面図である。 Figure 4 shows the cooling passage 14 according to the third embodiment, where Figure 4(A) is a perspective view of the cooling passage 14, Figure 4(B) is a side cross-sectional view of the cooling passage 14, and Figure 4(C) is a vertical cross-sectional view taken along line III-III' in Figure 4(B).
本実施の形態にかかる冷却用通路14は、第2実施形態の変形例であり、前記冷媒の流れ方向に直交する方向の管体143の断面形状を星型多角形とするものである。 The cooling passage 14 in this embodiment is a modified version of the second embodiment, in which the cross-sectional shape of the tube 143 in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant is a star-shaped polygon.
第1凸部144、第2凸部145は、冷媒流路141の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に所定の厚さを有する切出し片状の壁部を、管体143の軸心を中心として前記星型多角形の周方向に所定の角度で回転することにより突出するように屈曲させて形成された内壁面142の段差によって構成される。すなわち、第1凸部144、第2凸部145は、前記星型多角形が周方向に放射状の凹凸が交互に形成されていることにより、前記回転させることで、管体143の外観上は、第1実施形態同様、突出するように屈曲された形状になり、内壁面142では、段差によって第1凸部144、第2凸部145が形成される。 The first convex portion 144 and the second convex portion 145 are formed by steps on the inner wall surface 142 formed by bending a cut-out wall portion having a predetermined thickness in the flow direction of the refrigerant flow path 141 (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2) by rotating the cut-out wall portion at a predetermined angle in the circumferential direction of the star-shaped polygon around the axis of the tube body 143. That is, the first convex portion 144 and the second convex portion 145 are formed by rotating the star-shaped polygon so that the appearance of the tube body 143 is bent to protrude, as in the first embodiment, and the first convex portion 144 and the second convex portion 145 are formed by steps on the inner wall surface 142.
また、第1実施形態同様、複数箇所で前記屈曲させる箇所を設ける場合は、少なくとも、隣接する凸部(本実施の形態では第1凸部144と第2凸部145)は、異なる角度で回転させることが好ましい。 Furthermore, as in the first embodiment, when multiple bending locations are provided, it is preferable that at least adjacent convex portions (in this embodiment, the first convex portion 144 and the second convex portion 145) are rotated at different angles.
本実施の形態にかかる形状は、円筒形の丸管に比べて、内壁面142の表面積が大きくなる。表面積が大きくなれば、冷却効果も向上する。したがって、前記表面積の拡張によって、第1凸部144、第2凸部145を設けたことと相乗的な冷却効果を奏する。 The shape of this embodiment has a larger surface area for the inner wall surface 142 than a cylindrical round tube. The larger the surface area, the better the cooling effect. Therefore, the expansion of the surface area provides a synergistic cooling effect with the provision of the first convex portion 144 and the second convex portion 145.
なお、図4では、頂部の数が4つの星型多角形を示したが、これに限定する趣旨ではない。本実施の形態では、星型多角形とは、多角形の平面幾何図形の各辺を延長して得られた交点を結んだ図形すべてを含み、いわゆる芒星図形を含む。 Note that while FIG. 4 shows a star polygon with four vertices, this is not intended to be limiting. In this embodiment, a star polygon includes any figure formed by connecting the intersections obtained by extending each side of a polygonal planar geometric figure, including so-called pointed star figures.
<第4実施形態> <Fourth embodiment>
図5は、第4実施形態にかかる冷却用通路15を示した図であり、図5(A)は、冷却用通路15の斜視図、図5(B)は、冷却用通路15の側断面図、図5(C)は、図5(B)のIV-IV’線で切断した垂直断面図である。 Figure 5 shows the cooling passage 15 according to the fourth embodiment, where Figure 5(A) is a perspective view of the cooling passage 15, Figure 5(B) is a side cross-sectional view of the cooling passage 15, and Figure 5(C) is a vertical cross-sectional view taken along line IV-IV' in Figure 5(B).
本実施の形態にかかる冷却用通路15は、第2実施形態及び第3実施形態の変形例であり、前記冷媒の流れ方向に直交する方向の管体153の断面形状を複数の矩形体を前記軸心で交差させて放射状のアスタリスク形とするものである。 The cooling passage 15 in this embodiment is a modified version of the second and third embodiments, and the cross-sectional shape of the tube 153 in the direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant is a radial asterisk shape formed by intersecting multiple rectangular bodies at the axis.
第1凸部154、第2凸部155は、冷媒流路151の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に所定の厚さを有する切出し片状の壁部を、管体153の軸心を中心として前記アスタリスク形の周方向に所定の角度で回転することにより突出するように屈曲させて形成された内壁面152の段差によって構成される。すなわち、第1凸部154、第2凸部155は、前記アスタリスク形が周方向に放射状の凹凸が交互に形成されていることにより、前記回転させることで、管体153の外観上は、第1実施形態同様、突出するように屈曲された形状になり、内壁面152では、段差によって第1凸部154、第2凸部155が形成される。 The first convex portion 154 and the second convex portion 155 are formed by steps on the inner wall surface 152 formed by bending a cut-out wall portion having a predetermined thickness in the flow direction of the refrigerant flow path 151 (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2) by rotating the cut-out wall portion at a predetermined angle in the circumferential direction of the asterisk shape around the axis of the tube body 153. That is, the first convex portion 154 and the second convex portion 155 are formed by rotating the asterisk shape so that the tube body 153 has an external shape that is bent to protrude, similar to the first embodiment, and the first convex portion 154 and the second convex portion 155 are formed by steps on the inner wall surface 152.
前記アスタリスク形は、前記星型多角形同様、表面積の拡張による相乗的効果が得られる。特に、前記アスタリスク形は、放射状の先端部分が矩形になっているため、先端部分が尖端状の前記星型多角形よりも表面積の拡張効果が高い。 The asterisk shape, like the star polygon, provides a synergistic effect by expanding the surface area. In particular, the asterisk shape has a rectangular radiating tip, so it has a greater effect in expanding the surface area than the star polygon, which has a pointed tip.
なお、図5では、放射状の頂部の数が8つのアスタリスク形を示したが、これに限定する趣旨ではない。 Note that in Figure 5, an asterisk shape with eight radial apexes is shown, but this is not intended to be limiting.
<第5実施形態> <Fifth embodiment>
図6は、第5実施形態にかかる冷却用通路16を示した図であり、図6(A)は、冷却用通路16の斜視図、図6(B)は、冷却用通路16の側断面図、図6(C)は、境界層の流線を示す概念図、図6(D)は、図6(B)のV方向から見た垂直断面図である。 Figure 6 shows the cooling passage 16 according to the fifth embodiment, where Figure 6(A) is a perspective view of the cooling passage 16, Figure 6(B) is a side cross-sectional view of the cooling passage 16, Figure 6(C) is a conceptual diagram showing the flow lines of the boundary layer, and Figure 6(D) is a vertical cross-sectional view seen from the V direction of Figure 6(B).
本実施の形態にかかる冷却用通路15は、第3実施形態同様、前記冷媒の流れ方向に直交する方向の管体163の断面形状を星型多角形とするものである。 In the cooling passage 15 of this embodiment, as in the third embodiment, the cross-sectional shape of the tube 163 in the direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant is a star-shaped polygon.
凸部164は、第3実施形態と異なり、冷媒流路161の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に管体163を捻回させて内壁面162に複数の螺旋状の施条を形成し、隣り合う前記施条の間に形成されたリブ状の段差によって構成される。すなわち、管体163の両端を相互に逆方向に回転させて捻じれた形状とすることにより、内壁面162は、前記捻じれた形状に沿って螺旋状の溝(ライフリング)が形成される。前記溝は、前記回転の角度に応じて単一の溝又は並走状の複数の溝が形成され、前記溝に隣接してリブ状の凸部164が形成される。 Unlike the third embodiment, the convex portion 164 is formed by twisting the tube 163 in the flow direction of the refrigerant flow passage 161 (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2) to form multiple spiral ribbing on the inner wall surface 162, and is constituted by rib-like steps formed between adjacent ribbing. That is, by rotating both ends of the tube 163 in opposite directions to each other to form a twisted shape, a spiral groove (rifling) is formed on the inner wall surface 162 along the twisted shape. The groove is a single groove or multiple parallel grooves depending on the angle of the rotation, and a rib-like convex portion 164 is formed adjacent to the groove.
第1実施形態から第4実施形態で説明した隣接する凸部、すなわち、第1凸部124と第2凸部125、第1凸部134と第2凸部135、第1凸部144と第2凸部145、第1凸部154と第2凸部155は、前記流れ方向に対して離散的に配設された構造であるが、本実施形態における凸部164は、前記流れ方向に対して連続的に配設された構造になっている。したがって、本実施形態における境界層流線F1は、図6(C)で示すとおり、凸部164への到達距離が内壁面162の位置によって相違し、凸部164で発生する前記冷媒の剥離と再付着の作用が、内壁面162の位置によって異なる箇所で生じる。 The adjacent convex portions described in the first to fourth embodiments, i.e., the first convex portion 124 and the second convex portion 125, the first convex portion 134 and the second convex portion 135, the first convex portion 144 and the second convex portion 145, and the first convex portion 154 and the second convex portion 155, are structured to be arranged discretely in the flow direction, but the convex portion 164 in this embodiment is structured to be arranged continuously in the flow direction. Therefore, as shown in FIG. 6(C), the boundary layer flow line F1 in this embodiment has a different reach to the convex portion 164 depending on the position on the inner wall surface 162, and the separation and reattachment of the refrigerant that occurs at the convex portion 164 occurs at different locations depending on the position on the inner wall surface 162.
層流境界層Bの流れ方向に直交する管体162の断面で、凸部164近傍の前記冷媒の挙動を見ると、凸部164に当接する境界層流線F1では、前記冷媒が動かない層を形成する。一方、この動かない層の境界層流線F1に隣接する凸部164に当接していない境界層流線F1では、前記冷媒が動く層を形成する。前記動く層を構成する冷媒が、前記動かない層の冷媒を剥離する作用を及ぼす。 When looking at the behavior of the refrigerant near the convex portion 164 in a cross section of the tube 162 perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer B, the boundary layer flow line F1 that abuts the convex portion 164 forms a layer in which the refrigerant does not move. On the other hand, the boundary layer flow line F1 that is adjacent to the boundary layer flow line F1 of this immobile layer and does not abut the convex portion 164 forms a layer in which the refrigerant moves. The refrigerant that constitutes the moving layer acts to separate the refrigerant from the immobile layer.
なお、前記ライフリングが形成された管体163の内部空間は、冷媒流路161における前記冷媒の流れに対して旋回運動を与えるため、直進性を高めて安定的な流れを確保することができる。直進性が高く安定的な冷媒の流れを確保することにより、前記剥離と再付着の作用を加速させる。したがって、本実施形態における凸部164は、前記剥離と再付着の作用と前記冷媒の直進性を高める作用とが相俟って、より一層の冷却効率の向上を図ることができる。 The internal space of the tube body 163 in which the rifling is formed imparts a swirling motion to the flow of the refrigerant in the refrigerant flow passage 161, thereby improving linearity and ensuring a stable flow. Ensuring a stable flow of the refrigerant with high linearity accelerates the separation and reattachment actions. Therefore, the protrusions 164 in this embodiment can further improve the cooling efficiency by combining the separation and reattachment actions with the action of increasing the linearity of the refrigerant.
<第6実施形態> <Sixth embodiment>
図7は、第6実施形態にかかる冷却用通路17を示した図であり、図7(A)は、冷却用通路17の斜視図、図7(B)は、冷却用通路17の側断面図、図7(C)は、境界層の流線を示す概念図、図7(D)は、図7(B)のVI方向から見た垂直断面図である。 Figure 7 shows the cooling passage 17 according to the sixth embodiment, where Figure 7(A) is a perspective view of the cooling passage 17, Figure 7(B) is a side cross-sectional view of the cooling passage 17, Figure 7(C) is a conceptual diagram showing the flow lines of the boundary layer, and Figure 7(D) is a vertical cross-sectional view seen from the VI direction of Figure 7(B).
本実施の形態にかかる冷却用通路17は、第4実施形態同様、前記冷媒の流れ方向に直交する方向の管体173の断面形状を複数の矩形体を前記軸心で交差させて放射状のアスタリスク形とするものである。 In the cooling passage 17 of this embodiment, as in the fourth embodiment, the cross-sectional shape of the tube 173 in the direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant is a radial asterisk shape formed by intersecting multiple rectangular bodies at the axis.
凸部174は、第4実施形態と異なり、冷媒流路171の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に管体173を捻回させて内壁面172に複数の螺旋状の施条を形成し、隣り合う前記施条の間に形成されたリブ状の段差によって構成される。すなわち、管体173の両端を相互に逆方向に回転させて捻じれた形状とすることにより、内壁面172は、前記捻じれた形状に沿って螺旋状の溝(ライフリング)が形成される。前記溝は、前記回転の角度に応じて単一の溝又は並走状の複数の溝が形成され、前記溝に隣接してリブ状の凸部164が形成される。 Unlike the fourth embodiment, the convex portion 174 is formed by twisting the tube 173 in the flow direction of the refrigerant flow passage 171 (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main layer flow line F2) to form multiple spiral ribbing on the inner wall surface 172, and is constituted by rib-like steps formed between adjacent ribbing. In other words, by rotating both ends of the tube 173 in opposite directions to each other to form a twisted shape, a spiral groove (rifling) is formed on the inner wall surface 172 along the twisted shape. The groove is a single groove or multiple parallel grooves depending on the angle of the rotation, and a rib-like convex portion 164 is formed adjacent to the groove.
層流境界層Bの流れ方向に直交する管体172の断面で、凸部174近傍の前記冷媒の挙動は、実施形態5同様、凸部174に当接する境界層流線F1では、前記冷媒が動かない層を形成し、この動かない層の境界層流線F1に隣接する凸部174に当接していない境界層流線F1では、前記冷媒が動く層を形成する。前記動く層を構成する冷媒が、前記動かない層の冷媒を剥離する作用を及ぼす。 In the cross section of the tube 172 perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer B, the behavior of the refrigerant near the convex portion 174 is the same as in the fifth embodiment, where the boundary layer flow line F1 abutting the convex portion 174 forms a layer in which the refrigerant does not move, and where the boundary layer flow line F1 adjacent to the boundary layer flow line F1 of the immobile layer that does not abut the convex portion 174 forms a layer in which the refrigerant moves. The refrigerant that constitutes the moving layer acts to separate the refrigerant from the immobile layer.
なお、前記ライフリングが形成された管体173の内部空間は、冷媒流路171における前記冷媒の流れに対して旋回運動を与えるため、直進性を高めて安定的な流れを確保することができる。直進性が高く安定的な冷媒の流れを確保することにより、前記剥離と再付着の作用を加速させる。さらに、前記断面形状をアスタリスク形とすることで、内壁面172の表面積も拡張する。したがって、本実施形態における凸部174は、前記剥離と再付着の作用と前記冷媒の直進性を高める作用、さらには前記表面積の拡張が相俟って、より一層の冷却効率の向上を図ることができる。 The internal space of the tube body 173 in which the rifling is formed imparts a swirling motion to the flow of the refrigerant in the refrigerant flow passage 171, thereby improving linearity and ensuring a stable flow. Ensuring a stable flow of the refrigerant with high linearity accelerates the separation and reattachment action. Furthermore, by making the cross-sectional shape an asterisk shape, the surface area of the inner wall surface 172 is also expanded. Therefore, the protrusions 174 in this embodiment can further improve the cooling efficiency by combining the separation and reattachment action, the action of increasing the linearity of the refrigerant, and the expansion of the surface area.
<第7実施形態> <Seventh embodiment>
図8は、第7実施形態にかかる冷却用通路18を示した図であり、図8(A)は、冷却用通路18の斜視図、図8(B)は、冷却用通路12の側断面8、図8(C)は、図8(B)のVII-VII’線で切断した垂直断面図である。 Figure 8 shows a cooling passage 18 according to the seventh embodiment, where Figure 8(A) is a perspective view of the cooling passage 18, Figure 8(B) is a side cross-section 8 of the cooling passage 12, and Figure 8(C) is a vertical cross-section taken along line VII-VII' in Figure 8(B).
本実施形態にかかる冷却用通路18を構成する管体183は、前記冷媒の流れ方向(境界層流線F1及び主流層流線F2の流れ方向)に直交する方向の断面形状が円形である。第1凸部184、第2凸部185は、前記冷媒の流れ方向に直交する方向の冷媒流路181の断面の全体又は一部に形成された格子板によって構成される(図8では、前記格子板を前記断面の全体に形成した例を示しているが、前記冷媒の流入によって生じる層流境界層Bの流れ方向に対して、内壁面182から直交する範囲でリング状に形成する形態であってもよい)。前記格子板の網目と網目との間は前記冷媒が通過するが、格子の部分は、前記冷媒の層流境界層Bの境界層側流線F1の流れを遮断する作用を奏する。したがって、格子の部分が、第1凸部184、第2凸部185の役割を果たし、前記剥離及び再付着を繰り返す。 The tube 183 constituting the cooling passage 18 in this embodiment has a circular cross-sectional shape in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant (the flow direction of the boundary layer flow line F1 and the main laminar flow line F2). The first convex portion 184 and the second convex portion 185 are formed by a lattice plate formed on the entire or part of the cross section of the refrigerant flow path 181 in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant (FIG. 8 shows an example in which the lattice plate is formed on the entire cross section, but it may be formed in a ring shape in a range perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer B generated by the inflow of the refrigerant from the inner wall surface 182). The refrigerant passes between the meshes of the lattice plate, but the lattice portion acts to block the flow of the boundary layer side flow line F1 of the laminar boundary layer B of the refrigerant. Therefore, the lattice portion plays the role of the first convex portion 184 and the second convex portion 185, and the peeling and reattaching are repeated.
なお、前記格子板のメッシュサイズは、特に限定しないが、例えば、層流境界層の流れ方向に対して、内壁面182から直交する範囲のメッシュサイズを小さく設定してもよい(図示せず)。かかる範囲でメッシュサイズを小さくすることで、前記剥離及び再付着がより効果的に促進される。 The mesh size of the lattice plate is not particularly limited, but for example, the mesh size may be set small in a range perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer from the inner wall surface 182 (not shown). By making the mesh size small in such a range, the separation and reattachment are more effectively promoted.
<射出成形用金型> <Injection mold>
図9は、本実施形態にかかる射出成形用金型2を示した説明図であり、図9(A)は斜視図、図9(B)は可動側コアとスライドコアが接合された状態を示す上面図、図9(C)は、可動側コアからスライドコアが切り離された状態を示す上面図である。 Figure 9 is an explanatory diagram showing an injection molding die 2 according to this embodiment, where Figure 9(A) is a perspective view, Figure 9(B) is a top view showing the movable core and the sliding core joined together, and Figure 9(C) is a top view showing the sliding core separated from the movable core.
本実施形態にかかる射出成形用金型2は、固定側コア21と可動側コア22とスライドコア23を備える。図9(B)で示すとおり、射出成形用金型2は、気相冷媒を流入させる空冷回路10aと液相冷媒を流入させる水冷回路10wを有する。空冷回路10a、水冷回路10wは、第1実施形態から第2実施形態で説明した冷却用通路11、冷却用通路12、冷却用通路13、冷却用通路14、冷却用通路15、冷却用通路16、冷却用通路17、冷却用通路18のいずれかが配設されている。空冷回路10aは、可動側コア22及びスライドコア23に配設され、水冷回路10wは、固定側コア21に配設されている。 The injection molding die 2 according to this embodiment includes a fixed core 21, a movable core 22, and a slide core 23. As shown in FIG. 9B, the injection molding die 2 has an air-cooling circuit 10a through which gas-phase refrigerant flows and a water-cooling circuit 10w through which liquid-phase refrigerant flows. The air-cooling circuit 10a and the water-cooling circuit 10w are provided with any of the cooling passages 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, and 18 described in the first and second embodiments. The air-cooling circuit 10a is provided in the movable core 22 and the slide core 23, and the water-cooling circuit 10w is provided in the fixed core 21.
図9(C)で示すとおり、スライドコア23を可動側コア22から切り離した状態では、スライドコア23に配設された空冷回路10aもスライドコア23とともに可動側コアから切り離される。このとき、可動側コア22の空冷回路10aの接続口10cは、開放状態になっている。射出成形を行う場合、スライドコア23を可動側コア22に組み込み、スライドコア23側の空冷回路10aは、接続口10cを介して、可動側コア22の空冷回路10aに連接される。一方、固定側コア21の水冷回路10wは、空冷回路10aとは独立して配設されている。したがって、本実施の形態では、固定側コア21の水冷回路10wと可動側コア22及びスライドコア23の空冷回路10aとの各々独立した2系統の回路を有する。 9(C), when the slide core 23 is separated from the movable core 22, the air-cooling circuit 10a arranged in the slide core 23 is also separated from the movable core together with the slide core 23. At this time, the connection port 10c of the air-cooling circuit 10a of the movable core 22 is in an open state. When performing injection molding, the slide core 23 is assembled into the movable core 22, and the air-cooling circuit 10a on the slide core 23 side is connected to the air-cooling circuit 10a of the movable core 22 via the connection port 10c. On the other hand, the water-cooling circuit 10w of the fixed core 21 is arranged independently of the air-cooling circuit 10a. Therefore, in this embodiment, there are two independent circuits, the water-cooling circuit 10w of the fixed core 21 and the air-cooling circuit 10a of the movable core 22 and the slide core 23.
ところで、一般に、水は空気の約20倍熱伝導率が高いため、冷却効率の観点からは、水冷を選択する。一方、水冷の場合、冷媒が漏出すると射出成形用金型2に錆びが発生する。錆びが発生すると、射出成形時に錆びの混入によって成形不良の原因になる。また、水冷回路10wの管内の温度が100℃以上になると、沸騰状態となり、管内圧力が上がって損傷するおそれもある。 Generally, water has a thermal conductivity about 20 times higher than air, so water cooling is the method of choice from the viewpoint of cooling efficiency. However, when using water cooling, if the refrigerant leaks, rust will form on the injection molding die 2. If rust forms, it can become mixed in during injection molding and cause molding defects. Also, if the temperature inside the pipes of the water cooling circuit 10w exceeds 100°C, the pipes will boil, and the pressure inside the pipes will rise, which may cause damage.
可動側コア22及びスライドコア23は、構造上、射出成形時に接続口10cを介して接続する工程が必要となる。したがって、水冷を選択した場合、管内に残存していた水(冷媒)が可動側コア22とスライドコア23の着脱時に漏出し、前記錆び発生の原因になる。そこで、可動側コア22及びスライドコア23は、空冷回路10aを選択することになる。ただし、冷却効率の観点から、固定側コア21で水冷を選択すると、固定側コア21と可動側コア22及びスライドコア23とで冷却むらが発生し、成形不良の原因となる。そこで、空冷回路10aと水冷回路10wの双方又はいずれか一方に、冷却用通路11、冷却用通路12、冷却用通路13、冷却用通路14、冷却用通路15、冷却用通路16、冷却用通路17、冷却用通路18のいずれかを配設すればよい。 The movable core 22 and the slide core 23 require a process of connecting them through the connection port 10c during injection molding due to their structure. Therefore, if water cooling is selected, the water (refrigerant) remaining in the pipes will leak out when the movable core 22 and the slide core 23 are attached and detached, causing the above-mentioned rust. Therefore, the air-cooled circuit 10a is selected for the movable core 22 and the slide core 23. However, from the viewpoint of cooling efficiency, if water cooling is selected for the fixed core 21, uneven cooling will occur between the fixed core 21 and the movable core 22 and the slide core 23, causing molding defects. Therefore, it is sufficient to arrange any one of the cooling passages 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, and 18 in both or either of the air-cooled circuit 10a and the water-cooled circuit 10w.
以下の実験により、下記条件で各種形状を有するスチール製検体(冷却用通路)に冷媒(エアー)を流入し、冷却効率の違いを確認した。
<実験条件>
・検体の長さ:50mm
・検体の断面積:φ3
・検体の昇温温度:130℃
・エアー温度:35℃
・計測位置:検体の中心から13mm
In the following experiment, a refrigerant (air) was flowed into steel specimens (cooling passages) having various shapes under the following conditions, and the difference in cooling efficiency was confirmed.
<Experimental conditions>
・ Length of specimen: 50 mm
Cross-sectional area of specimen: φ3
Sample heating temperature: 130°C
Air temperature: 35°C
Measurement position: 13 mm from the center of the specimen
検体の昇温は、(熱可塑性樹脂に代えて)安定的な温度を確保するため4本のカートリッジヒータを検体の外周から等距離の位置で、かつ、各カートリッジヒータ間を周方向に等間隔で配置した。実験は、ヒータ制御温度(熱電対を用いて各検体の中心から13mmの位置)で、130℃から125℃までの温度変化(5℃の温度降下)の所要時間を計測した。計測値は、上記実験を10回繰り返し、平均値とした。 To ensure a stable temperature (instead of using thermoplastic resin), the specimens were heated using four cartridge heaters positioned at equal distances from the outer periphery of the specimen, and each cartridge heater was spaced equally circumferentially. The experiment measured the time required for the temperature to change from 130°C to 125°C (a 5°C drop) at the heater control temperature (a thermocouple was used at a position 13 mm from the center of each specimen). The above experiment was repeated 10 times, and the measured value was taken as the average.
検体の断面形状は、表1で示すとおり9種類とした。管路断面が、円形のストレート(φ3)、星型多角形のストレート(φ3-1)、アスタリスク形のストレート(φ3-6)は、いずれも、前記管体の内壁面に、冷媒の流入によって生じる層流境界層の流れ方向に対して直交して形成された凸部を有しない管体であり、比較データとして測定した。 The specimens had nine different cross-sectional shapes, as shown in Table 1. The pipe cross sections were a straight circle (φ3), a straight star-shaped polygon (φ3-1), and a straight asterisk (φ3-6). None of these pipes had protrusions on the inner wall surface of the pipe that were perpendicular to the flow direction of the laminar boundary layer generated by the inflow of the refrigerant, and were measured as comparative data.
管路断面が、星型多角形のねじり180°(No.418)及びねじり360°(No.419)は、図6で説明した形状である。No.418は、捻回の回転角度が180°であり、No.419は、捻回の回転角度が360°である。また、管路形状が、アスタリスク形のねじり180°(No.420)及びねじり360°(No.421)は、図7で説明した形状である。No.420は、捻回の回転角度が180°であり、No.421は、捻回の回転角度が360°である。管路形状が、アスタリスク形の形状変化3箇所(No.422)及び形状変化7箇所(No.423)は、図5で説明した形状である。No.422は、図5で説明した段差から構成される凸部の数が3箇所であり、No.423は、前記段差から構成される凸部の数が7箇所である。 The star-shaped polygonal cross section with a twist of 180° (No. 418) and a twist of 360° (No. 419) are shapes described in FIG. 6. No. 418 has a twist rotation angle of 180°, and No. 419 has a twist rotation angle of 360°. The asterisk-shaped cross section with a twist of 180° (No. 420) and a twist of 360° (No. 421) are shapes described in FIG. 7. No. 420 has a twist rotation angle of 180°, and No. 421 has a twist rotation angle of 360°. The asterisk-shaped cross section with three shape changes (No. 422) and seven shape changes (No. 423) are shapes described in FIG. 5. No. No. 422 has three protruding parts formed from the steps described in FIG. 5, and No. 423 has seven protruding parts formed from the steps.
表1縦軸は、130℃から125℃まで5℃の温度変化(冷却)に要した時間(秒)であり、横軸は、各検体の断面形状である。 In Table 1, the vertical axis represents the time (seconds) required for a 5°C temperature change (cooling) from 130°C to 125°C, and the horizontal axis represents the cross-sectional shape of each specimen.
表1によれば、各比較データの冷却に要した時間は、φ3が40.9秒、φ3-1が、32.4秒、φ3-6が23.4秒であった。各比較データ間の時間の違いは、表面積の違いに起因する。φ3に比べて、φ3-1は約21%、φ3-6は約43%の冷却時間の短縮効果が得られたことがわかる。 According to Table 1, the time required for cooling each comparison data was 40.9 seconds for φ3, 32.4 seconds for φ3-1, and 23.4 seconds for φ3-6. The difference in time between each comparison data is due to the difference in surface area. It can be seen that compared to φ3, the cooling time was shortened by approximately 21% for φ3-1 and approximately 43% for φ3-6.
図6で説明した形状について冷却に要した時間は、No.418が25.9秒、No.419が26.1秒であった。したがって、φ3に比べて、No.418は約37%、No.419は約36%の短縮効果が得られたことがわかる。また、断面形状が同じ星型多角形で比較しても、φ3-1に比べて、No.418は約21%、No.419は約20%の短縮効果が得られたことがわかる。 The time required for cooling for the shapes described in Figure 6 was 25.9 seconds for No. 418 and 26.1 seconds for No. 419. Therefore, compared to φ3, No. 418 achieved a reduction in time of approximately 37% and No. 419 achieved a reduction in time of approximately 36%. Also, when comparing the cross-sectional shapes of the same star-shaped polygon, No. 418 achieved a reduction in time of approximately 21% and No. 419 achieved a reduction in time of approximately 20% compared to φ3-1.
図5で説明した形状について冷却に要した時間は、No.422は23.4秒、No.423は21.6秒であった。したがって、φ3に比べて、No.422は約43%、No.423は約47%の短縮効果が得られたことがわかる。また、断面形状が同じアスタリスク形で比較すると、φ3-6に比べて、No.422は同じ所要時間であったが、No.423については約8%の短縮効果が得られたことがわかる。 The time required for cooling for the shapes described in Figure 5 was 23.4 seconds for No. 422 and 21.6 seconds for No. 423. Therefore, compared to φ3, No. 422 achieved a reduction in time of approximately 43%, and No. 423 achieved a reduction in time of approximately 47%. Also, when comparing with the asterisk shape, which has the same cross-sectional shape, compared to φ3-6, No. 422 required the same time, but No. 423 achieved a reduction in time of approximately 8%.
図7で説明した形状について冷却に要した時間は、No.420が22.5秒、No.421が21.1秒であった。したがって、φ3に比べて、No.420は約45%、No.421は約48%の短縮効果が得られたことがわかる。また、断面形状が同じアスタリスク形で比較しても、φ3-6に比べて、No.420は約4%、No.421は約10%の短縮効果が得られたことがわかる。 The time required for cooling for the shapes described in Figure 7 was 22.5 seconds for No. 420 and 21.1 seconds for No. 421. Therefore, compared to φ3, No. 420 achieved a shortening effect of approximately 45% and No. 421 achieved a shortening effect of approximately 48%. Also, when comparing the cross-sectional shape, which is the same asterisk shape, it can be seen that compared to φ3-6, No. 420 achieved a shortening effect of approximately 4% and No. 421 achieved a shortening effect of approximately 10% compared to φ3-6.
この明細書で開示された技術は、前記実施形態に制限されない。すなわち、例示的に示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。また、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。さらに、開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。 The technology disclosed in this specification is not limited to the above-mentioned embodiment. In other words, it includes the embodiments shown as examples and modifications made by those skilled in the art based on them. It also includes the substitution or combination of parts or elements between one embodiment and another embodiment. Furthermore, the disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiment. The disclosed technical scope is indicated by the description of the claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
2 射出成形用金型
21 固定側コア
22 可動側コア
23 スライドコア
10a 空冷回路
10c 接続口
10w 水冷回路
11、12、13、14、15、16、17、18 冷却用通路
111、121、131、141、151、161、171、181 冷媒流路
112、122、132、142、152、162、172、182 内壁面
113、123、133、143、153、163、173、183 管体
114、164、174 凸部
124、134、144、154、184 第1凸部
125、135、145、155、185 第2凸部
A 逆流領域
B 層流境界層
C 軸心
E1 第1偏心位置
E2 第2偏心位置
F1 境界層流線
F2 主流層流線
M 主流層
R 再付着領域
S 剥離空間
2 injection mold 21 fixed core 22 movable core 23 slide core 10a air cooling circuit 10c connection port 10w water cooling circuit 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 cooling passage 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181 refrigerant flow path 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172, 182 inner wall surface 113, 123, 133, 143, 153, 163, 173, 183 tube 114, 164, 174 convex portion 124, 134, 144, 154, 184 first convex portion 125, 135, 145, 155, 185 second convex portion A reverse flow region B laminar boundary layer C Axial center E1 First eccentric position E2 Second eccentric position F1 Boundary layer streamline F2 Mainstream laminar streamline M Mainstream layer R Reattachment area S Separation space
Claims (10)
10. The injection mold according to claim 9 , wherein the cooling passage comprises two circuits: an air-cooling circuit into which a gas-phase refrigerant flows as the refrigerant, and a water-cooling circuit into which a liquid-phase refrigerant flows as the refrigerant.
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