(57)【要約】【課題】金型の廃熱と冷却機による冷熱とを利用して低温域から高温域の広範囲にわたって金型温度を調節することのできるシステムを簡単な機構で提供すること。【解決手段】冷却装置５により冷却された冷却液を収納する冷却槽１と、該冷却槽からの冷却液を収納する調整槽２と、調整槽２から金型１０を経て調整槽２に戻る冷却液循環流路１１と、この循環流路の途中から分岐されて冷却槽に至る分岐流路１２と、該分岐流路の途中に設けられた制御弁１３と、調整槽内の冷却液の温度を検出する温度センサ１５とから成り、前記温度センサ１５の検出温度が設定温度以上になると制御弁１３が開いて循環流路の高温の冷却液の一部が冷却槽１に戻されるように形成され、冷却槽に戻された液量だけ冷却槽１から調整槽２に低温の冷却液が流入するように形成されている構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却装置により冷却された冷却液を収納する冷却槽と、該冷却槽からの冷却液を収納する調整槽と、調整槽から金型を経て調整槽に戻る冷却液循環流路と、この循環流路の途中から分岐されて冷却槽に至る分岐流路と、該分岐流路の途中に設けられた制御弁と、前記循環流路内若しくは調整槽内の冷却液の温度を検出する温度センサとから成り、
前記温度センサの検出温度が設定温度以上になると制御弁が開いて循環流路の高温の冷却液の一部が冷却槽に戻されるように形成され、冷却槽に戻された液量だけ冷却槽から調整槽に低温の冷却液が流入するように形成されている成形用金型の温度調整システム。
【請求項２】
前記冷却槽と調整槽が隔壁で区分けされた一体構造で形成されている請求項１に記載の成形用金型の温度調整システム。
【請求項３】
冷却槽の液面が調整槽の液面より上位となるように配置され、冷却槽の上縁にオーバーフロー口が設けられてこのオーバーフロー口から溢れた分が調整槽に流入するように形成されている請求項１又は請求項２に記載の成形用金型の温度調整システム。
【請求項４】
冷却槽から金型に至る循環流路の途中から調整槽に還流するバイパス流路が設けられている請求項１〜請求項３に記載の成形用金型の温度調整システム。
【請求項５】
冷却槽内部に冷却液を冷却する冷却装置のエバポレータが配置されている請求項１〜請求項４に記載の成形用金型の温度調整システム。
【請求項６】
冷却装置のエバポレータが冷却槽の外部に設けられ、該エバポレータにより冷却された冷却液が冷却槽に流入するように形成されている請求項１〜請求項５に記載の成形用金型の温度調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂成形用金型を所望する設定温度にコントロールする温度調整システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチック成形において、成形機から金型内に射出された溶融樹脂は、金型内で冷却固形し、十分に冷却された後に金型外部に取り出されてプラスチック成形品が製造されている。
金型を冷却する手段として、冷却装置で冷却した冷却水を金型に循環する手法がとられている。金型内部に冷却液を通す流路を設け、この冷却液を一定温度に維持することにより金型温度が成形温度に適合するように温度制御が一般的に行われている。金型温度は成形される樹脂の熱変形温度に応じて一般的に１０℃〜３０℃の範囲内でコントロールされている。
しかし、熱変形温度の高い樹脂の場合には金型温度を常温以上の温度で、例えばＥＶＡ樹脂やＡＢＳ樹脂のように４０℃〜６０℃で、ポリカーボネート樹脂の場合には８０℃付近の高温領域で維持したいケースがある。このような場合、上記したような冷却水循環回路のみによる冷却システムでは対処できない。
【０００３】
そこで、金型温度を低温領域から高温領域まで制御する方法として、例えば、特許文献１に示すような、金型を昇温させるヒータを金型冷却システム中に組み込む手段が提案されている。また、別途ヒータで加熱した高温冷却液を低温冷却液に適量混合することにより所定温度の冷却液を得る方法も知られている。
【特許文献１】特開平５−１６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したヒータを利用して昇温させる方法では、冷却装置とヒータのバランスのとれた高精度の温度制御システムが要求されて設備が高くつくと共に、ヒータや付帯設備が必要となってシステムが複雑になり、製作コストやランニングコストが高くなるといった欠点があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記のような従来課題を解消するために提案されたものであって、ヒータを使用することなく、金型の廃熱と冷却機による冷熱とを利用することによって所望する金型温度を低温域から高温域の広範囲にわたって調節することのできる金型温度調整システムを簡単な機構で提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為に本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明にかかる成形用金型の温度調整システムにあっては、冷却装置により冷却された冷却液を収納する冷却槽と、該冷却槽からの冷却液を収納する調整槽と、調整槽から金型を経て調整槽に戻る冷却液循環流路と、この循環流路の途中から分岐されて冷却槽に至る分岐流路と、該分岐流路の途中に設けられた制御弁と、前記循環流路内若しくは調整槽内の冷却液の温度を検出する温度センサとから成り、前記温度センサの検出温度が設定温度以上になると制御弁が開いて循環流路の高温の冷却液の一部が冷却槽に戻されるように形成され、冷却槽に戻された液量だけ冷却槽から調整槽に低温の冷却液が流入するように形成されている構成としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の成形用金型の温度調整システムは上記のごとく構成されているので、冷却槽と区分けされた調整槽内の冷却液の循環によって金型が冷却され、金型温度により循環冷却液が設定温度以上に上昇すると循環流路の高温の冷却液の一部が冷却槽に戻されて、この戻された液量だけ冷却槽から調整槽に低温の冷却液が流入して調整槽内の循環冷却液を自動的に設定温度に調整することができ、これにより、高温域の金型温度を維持するに必要な高温の循環冷却液を、金型の廃熱を利用することによって省エネで得ることができると共に、調整槽と区分けされた冷却槽内の冷却液は低温を維持できるので、冷却装置の熱負荷を緩和することができてランニングコストの低減化を図ることができるといった効果がある。
【０００８】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、前記冷却槽と調整槽が隔壁で区分けされた一体構造で形成するのが好ましい。
この２槽一体構造により、槽全体をコンパクトにして設置スペースを小さくすることができる。
【０００９】
また上記発明において、冷却槽の液面が調整槽の液面より上位となるように配置され、冷却槽の上縁にオーバーフロー口が設けられてこのオーバーフロー口から溢れた分が調整槽に流入するように形成されている構成とするのがよい。
これにより、的確に循環流路から冷却槽に戻された液量だけ冷却槽から調整槽に低温の冷却液を流入させることができると共に、流入させるための口を簡単に形成することができる。
【００１０】
また上記発明において、冷却槽内部に冷却液を冷却する冷却装置のエバポレータが配置されている構成とするのがよい。
これによりエバポレータが隠れて外観イメージがスマートになると共に、エバポレータを螺管式熱交換器で形成することにより螺管周面に氷を付着さて多量の冷熱を蓄熱させることができ、加えて、エバポレータを槽外部に設けた場合に比べ、冷却水を冷却槽に循環させるパイプラインやポンプを省略できて構成を簡略化することが可能となる。
【００１１】
更に本発明では、冷却装置のエバポレータが冷却槽の外部に設けられ、該エバポレータにより冷却された冷却液が冷却槽に流入するように形成されている構成とすることもできる。
これにより、エバポレータに高い熱交換効率を有するプレート式熱交換器を採用することができるメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において本発明にかかる成形用金型の温度調整システムについて図面に示した実施例に基づき説明する。
図１は本発明にかかる温度調整システムの第１の実施例を示す説明図であり、図２はそのブロック図である。符号１は冷却液を収納する冷却槽を示し、図２は同じく冷却液を収納する調整槽を示す。本実施例では、冷却槽１と調整槽２は隔壁３で区分けされた一体構造の槽で形成されており、冷却槽１の液面が調整槽の液面より上位となるように配置され、冷却槽１の隔壁の上縁が切除されてオーバーフロー口４を形成しており、このオーバーフロー口４から溢れた分が調整槽２に流入するように設けられている。
【００１３】
符号５は冷却水を冷却する冷却装置であって、フロン等の冷媒を圧縮するコンプレッサ６と、コンプレッサからの圧縮冷媒を凝縮するコンデンサ７、螺管式のエバポレータ（熱交換器）８並びにこれら機器をつなぐ冷媒循環回路９とからなり、前記エバポレータ６が冷却槽１の内部に配置されて冷却槽内の冷却水を熱交換により直接冷却するように構成されている。尚、冷却装置５は冷媒の蒸発熱を利用した一般的なヒートポンプ式の冷却装置であるので、その詳細な説明は省略する。
【００１４】
更にこの温度調節システムでは、調整槽２からポンプＰ、プラスチック成形機の金型１０を通って調整槽２に戻る冷却液循環流路１１と、この循環流路１１の金型１０に至る流路途中から分岐されて冷却槽に至る分岐流路１２と、調整槽２内の冷却液の温度を検出する温度センサ１５とが設けられている。更に、前記分岐流路１２の途中に制御弁１３が設けられ、この制御弁１３から分配されて調整槽２に戻るバイパス流路１４が設けられている。
【００１５】
本実施例では制御弁１３は、分岐流路１２とバイパス流路１４との分配弁としての機能を果たし、常時は分岐流路１２の冷却槽１に至る流路が閉鎖され、バイパス流路１４への流路は開いており、温度センサ１５による調整槽内の冷却液の検出温度が所望の設定温度以上になると、分岐流路１２の冷却槽１に至る流路が開放され、循環流路の冷却液の一部が冷却槽１に戻され、検出温度が設定温度以下になると冷却槽への分岐流路１２が閉ざされるように設定されている。このような設定を制御する手段はプログラムを組み込んだコンピュータ制御によって容易に行うことができる。
尚、バイパス流路１４は何らかの原因で金型１０内の流路にトラブルが生じた場合に循環流路１１の冷却液を調整槽２に還流させるためのものであり、バイパス流路中の流量はバルブ１６によって適宜調整され、バイパスを必要としない場合はバルブ１６が閉ざされている。尚、このバイパス流路１４は本システムから省略することも可能である。
【００１６】
本システムで使用される冷却液として、水にエチレングリコール等の不凍剤を混入した不凍液が使用されているが、同等の物性を有する液体であればどのようなものであってもよい。
【００１７】
上記の構成において、金型１０を循環する冷却液の検出設定温度を５０℃に設定して駆動すると、調整槽２の冷却液がポンプＰによって循環流路１１を循環し、金型１０を冷却する。この段階では、冷却槽１内の冷却液は冷却装置５のエバポレータ８によって低温、例えば−２０℃に保持されており、調整槽２には流入していない。
【００１８】
循環流路１１から還流される調整槽２内の冷却液が金型の熱を吸収して５０℃を超えると、温度センサ１５によって温度が検出されて制御弁１３の冷却槽１に至る流路が開放され、循環流路１１の温度の高い冷却液の一部が冷却槽１に戻される。この戻された液量だけ冷却槽１内の液量が増加して液面が上昇し、オーバーフロー口４から溢れて調整槽２に流入して調整槽２内の液温が低下する。調整槽２内の冷却液が５０℃以下になると、温度センサ１５が検知して、制御弁１３により冷却槽１に至る流路が閉ざされる。この動作の繰り返しにより金型１０に流れる冷却液の温度を常に設定温度に自動調整することができる。
尚、制御弁１３は、調整槽２内の冷却液が５０℃以下になっても完全に閉じるのではなく、少量の冷却液が流通するように設定するようにするのが好ましい。これにより金型温度吸収による調整槽内の急激な温度上昇を抑えることができる。
【００１９】
また、本実施例では、冷却槽１の内部に冷却装置５の螺管式エバポレータ８を配置して冷却液を直接冷却するようにしたので、エバポレータ８が隠れて外観イメージがスマートになると共に、エバポレータ８の螺管周面に氷を付着さて多量の冷熱を蓄熱することができ、加えて、後で述べるエバポレータを冷却槽外部に設置した場合のように、エバポレータと冷却槽とに冷却水を循環させるパイプラインやポンプを省略できて構成を簡略化することが可能となる。
【００２０】
尚、図３に示すように、エバポレータ８を冷却槽１の外部に設置して、該エバポレータ８と冷却槽１とを冷却液循環パイプライン１７でつなぎ、ポンプＰ１で冷却水を循環させるようにしてもよい。この場合は、先の実施例に比べて冷却水循環パイプライン１７やポンプＰ１を必要とするが、エバポレータ８に高い熱交換効率を有するプレート式熱交換器を採用することができるメリットがある。
【００２１】
本発明の金型温度調整システムにおいて、循環流路１１中の高温冷却水を冷却槽１に導入させる手段は上記実施例に限定されるものでなく種々の手法が考えられる。
図４は図１並びに図２で示した実施例に若干の変更を加えたものであって、分岐流路１２の途中に電磁開閉バルブ１８と、この電磁開閉バルブ１８と連動する調節弁１９が設けられている。この電磁開閉バルブ１８と調節弁１９は先の実施例で示した制御弁１３と同様の役目を果たすものであって、常時は電磁開閉バルブ１８の作動により調節弁１９が閉じるか小さく絞られており、温度センサによる調整槽２内の冷却液の検出温度が所望の設定温度以上になると、電磁開閉バルブ１８が動作して調節弁１９が開放され、循環流路１１の高温冷却液の一部が冷却槽１に戻される。調整槽２の冷却液温度が設定温度以下になると電磁開閉バルブ１８が動作して調節弁１９が閉じるか、若しくは小さく絞られるように設定されている。従ってこの実施例でも、先の実施例と同様に金型１０に流れる冷却液の温度を常に設定温度に自動調整することができる。尚図面中の符号２０は金型に至る冷却液循環流路１１から調整槽２に戻るバイパス流路を示す。
【００２２】
図５は高温冷却水を冷却槽１に導入させる手段の更に別の実施例を示すものであって、調整槽２からポンプＰ、プラスチック成形機の金型１０を通って調整槽２に戻る冷却液循環流路１１と、この循環流路１１の金型１０から調整槽２に戻る流路途中から分岐されて冷却槽に至る分岐流路１２とが設けられ、その分岐点に前記第１実施例と同様に温度センサ１５の検出温度に応じて開閉動作する制御弁１３が設けられている。尚、符号２１は金型１０に至る冷却液循環流路１１から調整槽２に戻るバイパス流路である。
従ってこの実施例でも、先の実施例と同様に、金型１０に流れる冷却液の温度を常に設定温度に自動調整することができる。
【００２３】
また、図６は、図５で示した実施例に若干の変更を加えた実施例を示すものであって、調整槽２からポンプＰ、プラスチック成形機の金型１０を通って調整槽２に戻る冷却液循環流路１１と、金型１０から調整槽２に戻る循環流路１１の流路途中から分岐されて冷却槽１に至る分岐流路１２とが設けられ、分岐点から調整槽２に至る循環流路１１途中に電磁開閉バルブ１８が設けられ、冷却槽１に至る分岐流路１２に電磁開閉バルブ１８と連動する調節弁１９が設けられている。この電磁開閉バルブ１８と調節弁１９は先の実施例で示した制御弁１３と同様の役目を果たすものであって、常時は電磁開閉バルブ１８が開いて調節弁１９が閉じており、循環流路１１の高温冷却液は調整槽２に戻される。温度センサによる調整槽２内の冷却液の検出温度が所望の設定温度以上になると、電磁開閉バルブ１８が動作して調節弁１９が開放され、循環流路１１の高温冷却液の一部が冷却槽１に戻される。調整槽２の冷却液温度が設定温度以下になると電磁開閉バルブ１８が開くと同時に調節弁１９が閉じるか、若しくは小さく絞られるように設定されている。従ってこの実施例でも先の実施例と同様に金型１０に流れる冷却液の温度を常に設定温度に自動調整することができる。
【００２４】
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例構造のみに特定されるものではない。例えば、上記した実施例では、調整槽２並びに循環流路１１内の側冷却液の温度を検出する温度センサ１５を調整槽２内に設置したが循環流路１１に設置してもよく、或いは制御バルブ１３に組み込んで形成することも可能である。その他本発明ではその目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、プラスチック射出成形機における金型の温度調整システムとして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる金型温度調整システムの第１実施例を示す説明図。
【図２】上記第１実施例のブロック図。
【図３】本発明にかかる金型温度調整システムの別の実施例を示す説明図。
【図４】本発明にかかる金型温度調整システムの更に別の実施例を示すブロック図。
【図５】本発明にかかる金型温度調整システムの更に他の実施例を示すブロック図。
【図６】本発明にかかる金型温度調整システムの更に別の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２７】
Ｐ  ポンプ
１  冷却槽
２  容器の蓋体
３  隔壁
４  オーバーフロー口
５  冷却装置
８  エバポレータ
９  コンベア昇降機構
１０  金型
１１  循環流路
１２  分岐流路
１３  制御弁
１４  バイパス流路
１５  温度センサ
１８  電磁開閉バルブ１８
１９  調節弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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