(57)【要約】  熱盤間で被加工物をホットプレスした後に、被加工物をプレスしたまま熱盤を冷却して被加工物をコールドプレスするプレス装置が提供される。このプレス装置は、熱盤内を通って熱盤と熱交換する熱媒が循環する熱媒循環経路と、熱媒を熱媒循環経路内に循環させるポンプと、熱媒を加熱する加熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第１の分岐経路と、第１の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第２の分岐経路と、第２の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度を検出する第１の温度検出手段と、蓄熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、第１及び第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、第１及び第２の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段とを備えている。
2010024220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱盤間で被加工物を加圧したまま該熱盤の温度を変化させてホットプレスとコールドプレスを連続して行うプレス装置であって、
前記熱盤内に形成された流路から一部が構成された、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、
前記熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、
前記熱媒を加熱する加熱手段と、
前記熱媒循環経路から分岐して再び該熱媒循環経路に戻る第１の分岐経路と、
前記第１の分岐経路内に設けられ、該分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、
前記熱媒循環経路から分岐して再び該熱媒循環経路に戻る第２の分岐経路と、
前記第２の分岐経路内に設けられ、該分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、
前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記蓄熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１及び第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、前記第１及び第２の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段と
を備え、
前記循環経路制御手段は、前記コールドプレスを開始する際に前記第１の分岐経路に前記熱媒を流して前記蓄熱手段に熱を蓄積させ、次にホットプレスを開始する際に該第１の分岐経路に該熱媒を流して該蓄熱手段に蓄積された熱により該熱媒が加熱されるように該熱媒の流れを制御することを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記循環経路制御手段は、前記コールドプレスのために前記熱媒の温度を下げるときに、前記第１の分岐経路に該熱媒を流した後、前記第２の分岐経路に該熱媒を流すように該熱媒の流れを制御することを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記循環経路制御手段は、前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度と前記蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断したときに、前記熱媒を前記第１の熱媒分岐経路に流さないように該熱媒の流れを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記循環経路制御手段は、前記ホットプレスのために前記熱媒の温度を上げるときに、前記第１の分岐経路に前記熱媒を流しているときは前記加熱手段を動作させず、該第１の分岐経路に該熱媒を流していないときに該加熱手段を動作させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項５】
前記循環経路制御手段は、前記熱媒と前記蓄熱手段との間での熱の移動を行うときは、前記熱媒循環経路を循環する熱媒の全てを前記第１の分岐経路に流すように該熱媒の流れを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項６】
前記第１の分岐経路において前記蓄熱手段の上流に設けられた第１の流量調整弁を更に備え、
前記循環経路制御手段は、前記第１の流量調整弁の開度を制御することによって、前記第１の分岐経路に流す熱媒の流量を調整して前記蓄熱手段の温度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置。
【請求項７】
前記循環経路制御手段は、前記熱盤の温度が成形温度に維持されている間に、前記第１の分岐経路に熱媒の一部が流れるように前記第１の流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項６に記載のプレス装置。
【請求項８】
前記熱盤の上流側の前記熱媒循環経路から分岐して前記冷却手段に向かう第３の分岐経路と、
前記第３の分岐経路に設けられた第２の流量調整弁と、
を更に備え、
前記循環経路制御手段は、前記第２の流量調整弁の開度を制御することによって、前記熱盤をバイパスして前記冷却手段に向かう熱媒の流量を調整する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項９】
前記循環経路制御手段は、前記ホットプレス時には前記熱盤の温度が前記被加工物の成形温度に維持されるように前記第２の流量調整弁の開度を制御し、前記コールドプレス時には前記熱盤の温度が常温に維持されるように前記第２の流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項８に記載のプレス装置。
【請求項１０】
前記循環経路制御手段は、前記ホットプレス時には前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度が前記被加工物の成形温度に到達するまでは前記流量調整弁を完全に閉じ、前記コールドプレス時には前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度が常温に到達するまでは前記流量調整弁を完全に閉じる
ことを特徴とする請求項９に記載のプレス装置。
【請求項１１】
前記加熱手段が、前記熱盤に内蔵されたヒータであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項１２】
前記加熱手段が、前記熱盤の外部において前記熱媒を加熱可能な外部ヒータであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項１３】
前記蓄熱手段が、銅、アルミニウム、鉄の少なくとも一つを含む材料から形成された蓄熱板を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項１４】
前記蓄熱板が、断熱材に覆われていることを特徴とする請求項１３に記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被加工物を熱盤間でプレス成形するプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグシートなどの樹脂材料と銅箔を積層して形成した被加工物を熱盤間で加熱・加圧（ホットプレス）して、プリント配線基板等の製品を成形するプレス装置が広く利用されている。このようなプレス装置を使用して製品を成形する場合、ホットプレス後に製品を冷却する際に熱応力によって製品に反りや歪み等が生じないよう、熱盤間で製品をプレスしたまま冷却するコールドプレスが行われる。【０００３】
同じ熱盤を使用してホットプレスとコールドプレスの両方を行う装置は、特開２００２−１５３９９９号（日本国公開特許公報）等に提案されている。特開２００２−１５３９９９号に記載されているプレス装置は、熱盤内を通る熱媒循環流路に熱媒をポンプ等により循環させると共に、ヒータやクーラにより熱媒の温度を制御することによって熱盤の加熱と冷却の両方を行うことができるようになっている。
【発明の概要】
【０００４】
上記のように同じ熱盤を使用してホットプレスとコールドプレスを交互に行うプレス装置においては、一回のプレス成形を行う度に、熱盤を常温から成形温度まで加熱するための熱をヒータによって供給する必要があるため、ヒータの消費電力量が高いものとなっていた。言い換えれば、ホットプレス時にヒータから供給された熱がコールドプレス時にシステム外に排出されるため、製品を一回成形するたびに膨大な量の廃熱が生じることとなり、熱エネルギーの利用効率が高いとはいえなかった。
【０００５】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、熱エネルギーの利用効率が高いプレス装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の実施形態により、熱盤間で被加工物を加圧したまま該熱盤の温度を変化させてホットプレスとコールドプレスを連続して行うプレス装置が提供される。このプレス装置は、熱盤内に形成された流路から一部が構成され、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、熱媒を加熱する加熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第１の分岐経路と、第１の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第２の分岐経路と、第２の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度を検出する第１の温度検出手段と、蓄熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、第１及び第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、第１及び第２の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段とを備えている。循環経路制御手段は、コールドプレスを開始する際に第１の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に熱を蓄積させ、次にホットプレスを開始する際に第１の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に蓄積された熱により熱媒が加熱されるように熱媒の流れを制御することを特徴とする。
【０００７】
上記の実施形態によれば、ホットプレス工程時に熱盤に供給された熱の一部をコールドプレス時に蓄熱手段に蓄熱させることによって熱盤の冷却を行い、次の被加工物のホットプレスを行う際は蓄熱手段に蓄熱された熱を熱盤に送って熱盤を加熱することが可能である。このため、一回の成形における廃熱量は、製品の成形に必要な熱量よりも蓄熱材の蓄熱量分だけ小さくなる。また、加熱手段の発熱量は蓄熱材の蓄熱量分だけ抑えられるため、加熱手段の消費エネルギー量の小さいプレス装置が実現される。
【０００８】
上記実施形態において、循環経路制御手段は、コールドプレスのために熱媒の温度を下げるときに、第１の分岐経路に熱媒を流した後、第２の分岐経路に熱媒を流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断したときに、熱媒を第１の熱媒分岐経路に流さないように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、ホットプレスのために熱媒の温度を上げるときに、第１の分岐経路に熱媒を流しているときは加熱手段を動作させず、第１の分岐経路に熱媒を流していないときに加熱手段を動作させるように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒と蓄熱手段との間での熱の移動を行うときは、熱媒循環経路を循環する熱媒の全てを第１の分岐経路に流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。
【０００９】
循環経路制御手段を上記のように構成すれば、蓄熱手段に蓄積される熱エネルギーを有効に利用することができる。
【００１０】
上記実施形態のプレス装置は、第１の分岐経路において蓄熱手段に設けられた第１の流量調整弁を更に備え、循環経路制御手段は、第１の流量調整弁の開度を制御することによって、第１の分岐経路に流す熱媒の流量を調整して蓄熱手段の温度を制御可能であることが好ましい。更に、循環経路制御手段は、熱盤の温度が成形温度に維持されている間に、前記第１の分岐経路に熱媒の一部が流れるように第１の流量調整弁の開度を制御する構成とすることが好ましい。
【００１１】
循環経路制御手段をこのように構成すれば、ホットプレスの開始から熱盤の温度が成形温度に達するまでの時間は短くなり、短時間でより多くの製品が製造可能となる。
【００１２】
上記実施形態のプレス装置は、熱盤の上流側の熱媒循環経路から分岐して冷却手段に向かう第３の分岐経路と、第３の分岐経路に設けられた第２の流量調整弁を更に備えていてもよい。この場合、循環経路制御手段は、第２の流量調整弁の開度を制御することによって、熱盤をバイパスして冷却手段に向かう熱媒の流量を調整するように構成されることが好ましい。更に、循環経路制御手段は、ホットプレス時には熱盤の温度が被加工物の成形温度に維持されるように第２の流量調整弁の開度を制御し、コールドプレス時には熱盤の温度が常温に維持されるように第２の流量調整弁の開度を制御するように構成されることが好ましい。
【００１３】
循環経路制御手段をこのように構成すれば、熱盤を精度良く一定温度に保つことができる。
【００１４】
また、循環経路制御手段は、ホットプレス時には熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度が被加工物の成形温度に到達するまでは第２の流量調整弁を完全に閉じ、コールドプレス時には熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度が常温に到達するまでは流量調整弁を完全に閉じるように構成されることが好ましい。
【００１５】
循環経路制御手段をこのように構成すれば、熱盤の温度を急速に変化させて、成形温度又は常温に早く到達させることができる。
【００１６】
本発明の一実施形態においては、加熱手段は熱盤に内蔵されたヒータである。
【００１７】
この場合、加熱手段が熱盤内に収容されるため、加熱手段の設置スペースを別途確保する必要がなく、小型で簡素な構成のプレス装置が実現される。
【００１８】
本発明の別の実施形態においては、加熱手段は、熱盤の外部において熱媒を加熱可能なヒータである。
【００１９】
この場合、使用するヒータの種類や寸法等の制約が緩和され、ヒータの選択肢が広がり、性能やコストにおいてより適したヒータを選択することが可能になる。
【００２０】
本発明の一実施形態において、蓄熱手段は、銅、アルミニウム、鉄の少なくとも一つを含む材料から形成された蓄熱板を有していてもよい。
【００２１】
蓄熱手段として、このような簡素な構成の顕熱型熱交換器を採用すれば、安価で熱特性の良好な蓄熱手段が実現される。また、この場合、蓄熱板が断熱材に覆われていることが好ましい。断熱材により蓄熱板に蓄積された熱の発散が抑えられ、エネルギーの利用効率が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプレス装置の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態において使用される蓄熱手段の概略構成を示す図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＩ−Ｉ′断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の基本例における処理のフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態の基本例及び第２実施形態のプレス処理における、熱盤及び蓄熱手段の温度変化を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の基本例における蓄熱経路Ｒｓを示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態の基本例における循環経路Ｒｏを示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態の基本例における冷却経路Ｒｃを示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例１における循環経路Ｒｏを示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例１における処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例１及び変形例２のプレス処理における、熱盤及び蓄熱手段の温度変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の第１実施形態の変形例２における循環経路Ｒｏを示す図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の変形例２における処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るプレス装置の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態における処理のフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態における蓄熱経路Ｒｓ’を示す図である。
【図１６】本発明の第２実施形態における循環経路Ｒｏ’を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態における冷却経路Ｒｃ’を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態（基本例）に係るプレス装置１０１の概略構成を示したものである。プレス装置１０１は、プリプレグシートなどの樹脂材料と銅箔が積層された被加工物Ｓを平板状の熱盤間で加熱・加圧（ホットプレス）して、プリント配線基板等の製品を成形するプレス装置である。図１に示されるように、プレス装置１０１は、上下に並べられた３つの平板状の熱盤（上部熱盤１２３、中間熱盤１２４、及び下部熱盤１２５）を有している。上部熱盤１２３の下面、中間熱盤１２４の上面及び下面、並びに下部熱盤１２５の上面には、それぞれに被加工物Ｓを押しつけるためのプレス面が形成されている。隣接する２つの熱盤の対向するプレス面の間に被加工物Ｓが配置され、加熱された熱盤間で被加工物Ｓがホットプレスされて製品に成形される。なお、本実施形態においては中間熱盤１２４が１段であるため、同時にプレスできる被加工物Ｓの数は２枚である。しかしながら、別の実施形態においては、２段以上の中間熱盤１２４を上部熱盤１２３と下部熱盤１２５との間に設けて、３枚以上の被加工物Ｓを同時にプレス成形できるようにしてもよい。
【００２４】
上部熱盤１２３はクラウン定盤１２１の下面に、下部熱盤１２５はテーブル定盤１２２の上面に、それぞれ断熱材１２６を介して固定されている。テーブル定盤１２２は油圧シリンダ等の図示しない駆動手段によって上下方向に駆動されるようになっている。また、中間熱盤１２４は下部熱盤１２５に下方から支えられて上下に移動できるようになっている。テーブル定盤１２２を上昇（クラウン定盤１２１へ近接する方向に駆動）させると、被加工物Ｓが熱盤間でプレスされる。
【００２５】
被加工物Ｓは、プリプレグシートなどの樹脂材料を含み、樹脂材料の加工温度（樹脂材料が熱硬化性樹脂であれば硬化開始温度よりも高い所定範囲の温度、熱可塑性樹脂であれば例えばガラス転移温度よりも高い所定範囲の温度）でプレス成形される（ホットプレス工程）。また、ホットプレス後の高温の被加工物Ｓが常温に冷却されるまでに熱応力によって被加工物Ｓに反り等が生じないように、被加工物Ｓは熱盤間でプレスされたまま常温近くまで冷却される（コールドプレス工程）。この処理を行うために、本発明の第１実施形態に係るプレス装置１０１は、熱盤１２３、１２４、１２５の温度をホットプレス工程が行われる高温と常温に近い温度との間で制御可能になっている。
【００２６】
次に、熱盤１２３、１２４、１２５の温度制御機構について説明する。本発明の第１実施形態においては、熱盤の温度ムラ（プレス面上の不均一な温度分布）を抑えるために、各熱盤の内部にシリコーンオイル等の液体の熱媒が流れる流路が張り巡らされている。そのため、熱媒が高温部から熱を奪い、奪った熱を低温部に供給することになり、熱盤の温度ムラが抑えられる。また、各熱盤内に形成された流路内には、熱媒を加熱するためのヒータＨが配置されている。第１実施形態においては、ヒータＨにはカートリッジヒータが使用される。このようなカートリッジヒータを内蔵した熱盤には、例えば特開２００２−１５３９９９号に記載されたものがある。
【００２７】
ここで、熱媒循環流路に熱媒を循環させる機構について説明する。熱媒はポンプユニット１３１から供給される圧力によって熱媒循環流路内を循環する。熱媒循環流路の一部は、複数の流路に分岐されており、分岐された流路はそれぞれ対応する熱盤内を通過した後、再び合流してポンプユニット１３１に戻る。ポンプユニット１３１のポンプ出口１３１ｏと各熱盤１２３、１２４、１２５との間には、熱媒循環流路を分岐するための分岐ブロック１４１が設けられている。また、各熱盤１２３、１２４、１２５とポンプユニット１３１のポンプ入口１３１ｉとの間には、分岐された熱媒循環流路を再び合流させるための合流ブロック１４２が設けられている。各熱盤１２３、１２４、１２５の内部に形成された流路の両端は、それぞれ熱媒入口１２３ｉ、１２４ｉ、１２５ｉ及び熱媒出口１２３ｏ、１２４ｏ、１２５ｏとして熱盤の外部に開口している。図１に示されるように、各熱盤の熱媒入口１２３ｉ、１２４ｉ、１２５ｉは、フレキシブルホースによって分岐ブロック１４１に設けられた複数の熱媒出口１４１ｏの各々に接続されている。同様に、各熱盤の熱媒出口１２３ｏ、１２４ｏ、１２５ｏは、フレキシブルホースによって合流ブロック１４２に設けられた複数の熱媒入口１４２ｉの各々に接続されている。また、ポンプユニット１３１のポンプ出口１３１ｏは分岐ブロック１４１の熱媒入口１４１ｉに、合流ブロック１４２の熱媒出口１４２ｏはポンプユニット１３１のポンプ入口１３１ｉに、それぞれ後述する各部材を介してステンレス製のパイプ等によって接続されている。すなわち、ポンプユニット１３１のポンプ出口１３１ｏから送り出された熱媒は、分岐ブロック１４１において複数（本実施例では３つ）の流れに分岐されてから、各熱盤１２３、１２４、１２５を通過し、合流ブロック１４２によって再び１本の流路に合流された後、ポンプユニット１３１のポンプ入口１３１ｉに戻される。
【００２８】
本発明の第１実施形態の基本例においては、合流ブロック１４２の熱媒出口１４２ｏは、三方切換弁１５１の入口１５１ｉに接続されている。三方切換弁１５１は、入口１５１ｉから導入される熱媒を第１出口１５１ｏ１と第２出口１５１ｏ２のいずれか一方から送り出すように切り換え可能な弁である。第２出口１５１ｏ２には、後述する蓄熱手段１３２を経由してポンプユニット１３１に戻る蓄熱用分岐流路１６６が接続されている。また、第１出口１５１ｏ１には、蓄熱手段１３２を経由せずにポンプユニット１３１に戻る熱媒循環流路が接続されている。すなわち、三方切換弁１５１によって、熱媒を蓄熱手段１３２に通すか否かを制御することができる。
【００２９】
また、三方切換弁１５１の第１出口１５１ｏ１とポンプ入口１３１ｉとの間には、第１分岐部１６１が設けられている。第１分岐部１６１からは、熱媒を冷却するためのクーラ１３３を経由してポンプユニット１３１に戻る冷却用分岐流路１６２が分岐されている。冷却用分岐流路１６２を流れる熱媒は、熱媒入口１３３ｉから熱媒出口１３３ｏへクーラ１３３を通過した後、第１合流部１６３にて熱媒循環流路に合流する。冷却用分岐流路１６２及び熱媒循環流路には、第１分岐部１６１の直後にそれぞれ第１ストップ弁１５２及び第２ストップ弁１５４が設けられている。すなわち、第１ストップ弁１５２及び第２ストップ弁１５４によって、熱媒をクーラ１３３に通すか否かを制御することができる。
【００３０】
また、熱媒循環流路のポンプ出口１３１ｏと分岐ブロック１４１との間には、第２分岐部１６４が設けられている。第２分岐部１６４からは、クーラ１３３の熱媒入口１３３ｉに向かう温度調整用分岐流路１６５が分岐されている。温度調整用分岐流路１６５の中途には、ダイヤフラム弁１５３が配置されており、温度調整用分岐流路１６５を流れる熱媒の流量を調整できるようになっている。ダイヤフラム弁１５３が少しでも開いている場合は、ポンプ出口１３１ｏから送り出される熱媒の一部が第２分岐部１６４において温度調整用分岐流路１６５へ分流され、クーラ１３３によって冷却されて再びポンプ１３１に戻る。従ってダイヤフラム弁１５３の開度を調整することによって、熱盤１２３、１２４、１２５に供給する熱媒の温度を細かく調整することが可能になっている。
【００３１】
ここで、三方切換弁の入口１５１ｉから導入される熱媒が第１出口１５１ｏ１から熱媒循環流路へ送り出されるように三方切換弁１５１が切り換えられている場合を考える。このとき、ダイヤフラム弁１５３を全閉にした状態で、第１ストップ弁１５２を開き、且つ第２ストップ弁１５４を閉じると、三方切換弁の第１出口１５１ｏ１から送り出される熱媒は全て冷却用分岐流路１６２を経てクーラ１３３を通るため、熱媒は急速に冷却される。また、ダイヤフラム弁１５３が全閉であるため、ポンプユニット１３１によって送り出される低温の熱媒は全て熱盤１２３、１２４、１２５に供給され、熱盤は急速に冷却される。一方、第１ストップ弁１５２を閉じて、第２ストップ弁１５４を開いた状態では、三方切換弁１５１の第１出口１５１ｏ１から出る熱媒は、クーラ１３３を通らず、従ってほとんど温度が低下しないままポンプ１３１に戻る。このように、第１ストップ弁１５２及び第２ストップ弁１５４は、熱盤の急速冷却を行うかどうかを切り換える際に使用される。
【００３２】
また、熱媒循環流路の第２ストップ弁１５４と第１合流部１６３との間には、第２合流部１６７が設けられている。この第２合流部１６７において、三方切換弁１５１の第２出口１５１ｏ２から分岐された蓄熱用分岐流路１６６が熱媒循環流路に合流される。蓄熱用分岐流路１６６の中途には、蓄熱手段１３２が設けられており、蓄熱用分岐流路１６６を流れる熱媒と蓄熱手段１３２との間で熱の移動が可能になっている。
【００３３】
ここで、図２Ａ及び２Ｂを参照して蓄熱手段１３２の構造を説明する。本発明の第１実施形態の蓄熱手段１３２は、蛇行した熱媒流路が内部に形成されたプレート状の部材である。図２Ａは、流路が形成された面で切断した蓄熱手段１３２の概略断面図である。また、図２Ｂは、図２ＡにおけるＩ−Ｉ′断面で切断した概略断面図である。図２Ａ及び２Ｂに示されるように、蓄熱手段１３２は、アルミニウムで形成された蓄熱板１３２２の周囲をウレタンフォームの断熱層１３２４で覆い、更にステンレスの保護板１３２６で囲った構造を有している。蓄熱板１３２２には蛇行した熱媒流路１３２０が形成されている。熱媒流路１３２０の両端の開口には、蓄熱用分岐流路１６６に接続するための短尺のパイプが取り付けられ、それぞれ入口１３２ｉ及び出口１３２ｏとなっている。このように構成された本発明の第１実施形態の蓄熱手段１３２は、経済性及び加工性に優れた顕熱型の蓄熱手段となっている。
【００３４】
なお、蓄熱手段１３２の構成は、上記の第１実施形態のものに限定されない。例えば、蓄熱板１３２２の材料には、熱伝導率及び比熱の高い金属材料が適しており、例えば銅やアルミニウム、又は銅合金やアルミニウム合金を使用してもよい。ステンレス鋼を使用してもよい。また、第１実施形態の蓄熱板１３２２には、蛇行した１本の熱媒流路１３２０が形成されているが、複数の並列な熱媒流路１３２０が形成されてもよい。この場合、複数の熱媒流路１３２０の両端は、蓄熱板１３２２の内部または外部で分岐／合流する構成となる。また、この場合は、熱媒流路１３２０は蛇行させずに直線状に形成されてもよい。また、金属プレートの代わりに例えば中央部に管が形成された肉厚の金属ブロック（例えば円柱状や角柱状の金属ブロック）を使用してもよい。また、熱伝導率や比熱の高い他の固体材料（セラミックス等）や液体材料（水、シリコーンオイル等）から形成された顕熱型の蓄熱手段、或いは相変化時の潜熱によって蓄熱を行う潜熱型の蓄熱手段、顕熱型の蓄熱手段と潜熱型の熱交換手段とを組み合わせたもの等、他の形態の蓄熱手段を使用してもよい。また、断熱材の一部または全部を真空の空間に置き換えて、あるいは断熱材が充填された空間を真空引きすることにより、蓄熱手段に魔法瓶構造を導入してもよい。また、図２に示される蓄熱手段１３２の複数を直列又は並列に接続した構成としてもよい。
【００３５】
熱盤１２３、１２４及び１２５には、温度センサ１１２が設けられている。同様に、蓄熱手段１３２には温度センサ１１４が設けられている。コントローラ１１０は、これらの温度センサ１１２、１１４が検出した温度に基づいて、三方切換弁１５１、第１ストップ弁１５２、第２ストップ弁１５４及びダイヤフラム弁１５３の制御を行い、熱盤の温度制御を行っている。
【００３６】
以上の構成のプレス装置１０１において、被加工物Ｓのプレスを行う手順について以下に説明する。図３は、本発明の第１実施形態の基本例におけるプレス処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明及び図面において、プレス処理のステップを「Ｓ」と略記する。また、図４は、被加工物Ｓのプレスを行う際の熱盤及び蓄熱手段１３２の温度の時間変化を示すグラフである。図４のグラフの横軸が時間（Ｔ）を示し、縦軸が温度（ｔ）を示す。図４において、熱盤の温度（すなわち、温度センサ１１２によって検出された温度）は実線で示され、蓄熱手段１３２の温度（すなわち、温度センサ１１４によって検出される温度）は破線で示されている。
【００３７】
図４に示されるように、初期状態（Ｔ１）では、熱盤の温度は常温ｔＬとなっており、一方蓄熱手段１３２の温度は、被加工物Ｓの成形温度ｔＨに近い温度ｔ１となっている。また、初期状態においては、熱盤１２３、１２４、１２５の内部のヒータＨは動作していない。この初期状態からホットプレスを開始する際は、図５において太線で示されるような、蓄熱手段１３２を通る循環経路Ｒｓ（以下「蓄熱経路Ｒｓ」という。）を熱媒が循環するように各弁が制御される（図３：Ｓ１０１）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第２出口１５１ｏ２へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第１ストップ弁１５２を閉じ、さらにダイヤフラム弁１５３を全閉にする。このとき、熱媒は全て蓄熱用分岐流路１６６を経由しながら循環することになる。図４に示されるように、初期状態においては熱盤の温度は常温ｔＬであり、熱媒循環流路を流れる熱媒の温度もまた常温ｔＬに近い温度である。そして、蓄熱手段１３２の温度が常温よりも十分に高い温度ｔ１であるため、蓄熱手段１３２から熱媒へ熱が移動し、熱媒の温度が上昇する。そして、熱媒が熱盤１２３、１２４、１２５を加熱するため、各熱盤の温度もまた、図４に示されるようにｔＬからｔ２に上昇する。一方、蓄熱手段１３２の温度は、熱媒に熱を奪われるため、ｔ１からｔ２に低下する。
【００３８】
そして、熱盤１２３、１２４、１２５が被加工物Ｓにプレス圧を加えるのに適した温度に到達すると、テーブル定盤１２２を上昇させて、熱盤間で被加工物をプレスする（図３：Ｓ１０２、Ｓ１０３）。
【００３９】
蓄熱手段１３２から熱媒への熱の移動が続くと、熱盤１２３、１２４、１２５の温度と蓄熱手段１３２の温度が温度ｔ２に近づき、蓄熱手段１３２から熱媒への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる（図４：Ｔ２）。熱盤１２３、１２４、１２５に設けられた温度センサ１１２及び蓄熱手段１３２に設けられた温度センサ１１４の検出結果から、熱盤と蓄熱手段の温度が平衡状態に近い状態になったとコントローラ１１０が判断すると、コントローラ１１０は、熱盤１２３、１２４、１２５に内蔵されたヒータＨをオンにする（図３：Ｓ１０４、Ｓ１０５）と共に、図６において太線で示される循環経路Ｒｏを熱媒が循環するように各弁が制御される（図３：Ｓ１０６）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第１出口１５１ｏ１へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第２ストップ弁１５４を開ける。なお、このとき第１ストップ弁１５２及びダイヤフラム弁１５３は閉じたままである。この状態では、熱媒から積極的に熱を奪う装置を熱媒が通過しないため、ヒータＨによって加熱された熱媒が熱盤を加熱し、図４に示されるように熱盤温度は上昇を続ける。一方、蓄熱手段１３２には熱媒が流れないため、蓄熱手段１３２の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ１１０は、例えば蓄熱手段１３２と熱盤との温度差が所定値（例えば５℃）以内となったとき、或いは熱盤の温度上昇速度や蓄熱手段１３２の温度低下速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤と蓄熱手段の温度が平衡状態に近い状態になったと判断する。
【００４０】
そして、熱盤の温度が成形温度ｔＨに到達すると（図４：Ｔ３）、コントローラ１１０は、循環経路Ｒｏを流れる熱媒の一部を図５において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路１６５を経てクーラ１３３を通る温度調整経路Ｒｔに分流する（図３：Ｓ１０７、Ｓ１０８）。具体的には、コントローラ１１０は、各熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するために、温度センサ１１２によって検出された熱盤の温度に基づいて、ダイヤフラム弁１５３の開度を調整することにより、温度調整経路Ｒｔに流す熱媒の量を調整する。
【００４１】
被加工物Ｓが成形温度ｔＨで一定時間加熱された後（図４：Ｔ４）、コントローラ１１０は、被加工物Ｓをプレスしたまま熱盤１２３、１２４、１２５の温度を低下させ、コールドプレスを開始する。コールドプレスの開始時に、コントローラ１１０は、まず熱盤１２３、１２４、１２５に内蔵されたヒータＨをオフにする（図３：Ｓ１１０）。次に、コントローラ１１０は、再び熱媒が循環する経路を図５に示される蓄熱経路Ｒｓに切り替える（図３：Ｓ１１１）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第２出口１５１ｏ２へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、さらにダイヤフラム弁１５３を全閉にする。このとき、第１ストップ弁１５２は閉じたままである。また、このとき熱媒は全て蓄熱用分岐流路１６６を経由して循環することになる。図４に示されるように、コールドプレス開始時においては、蓄熱手段１３２の温度は、熱盤の温度ｔＨよりも低い温度ｔ２であるため、熱媒から蓄熱手段１３２へ熱が移動し、熱媒の温度が降下する。そして、低温の熱媒が熱盤１２３、１２４、１２５を冷却するため、各熱盤の温度もまた、図４に示されるようにｔＨからｔ１に向かって降下する。一方、蓄熱手段１３２の温度は、熱媒によって加熱されるため、ｔ２からｔ１に向かって上昇する。
【００４２】
更に熱媒から蓄熱手段１３２への熱の移動が続くと、熱盤１２３、１２４、１２５の温度と蓄熱手段１３２の温度が温度ｔ１に近づき、熱媒から蓄熱手段１３２への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる（図４：Ｔ５）。コントローラ１１０は、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断すると、図７において太線で示される冷却経路Ｒｃを熱媒が循環するように各弁を制御する（図３：Ｓ１１２、Ｓ１１３）。具体的には、コントローラ１１０は、熱盤１２３、１２４、１２５に設けられた温度センサ１１２及び蓄熱手段１３２に設けられた温度センサ１１４の検出結果から、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断すると、入口１５１ｉから第１出口１５１ｏ１へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御する。さらに、コントローラ１１０は、第１ストップ弁１５２を開け、第２ストップ弁１５４を閉じる。なお、このときダイヤフラム弁１５３は閉じたままである。この状態では、熱媒の全てが、冷却用分岐流路１６２を経てクーラ１３３に向かうため、熱媒は急速に冷却される。また、ダイヤフラム弁１５３が全閉であるため、ポンプユニット１３１によって送り出される低温の熱媒は全て熱盤１２３、１２４、１２５に送られ、熱盤は急速に冷却される。一方、蓄熱手段１３２には熱媒が流れないため、蓄熱手段１３２の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ１１０は、例えば蓄熱手段１３２と熱盤の温度差が所定値（例えば５℃）以内となったとき、或いは熱盤の温度低下速度や蓄熱手段１３２の温度上昇速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤と蓄熱手段の温度が平衡状態に近い状態になったと判断する。
【００４３】
そして、コントローラ１１０は、熱盤の温度が常温ｔＬとなったことを検知すると（図４：Ｔ６）、再び熱媒が循環する経路を図６に示される循環経路Ｒｏに切り替えて、熱媒の一部を温度調整経路Ｒｔに分流する（図３：Ｓ１１５）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第１出口１５１ｏ１へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御すると共に、第１ストップ弁１５２を閉じ、第２ストップ弁１５４を開く。そして、熱盤の温度変化に基づいてダイヤフラム弁１５３の開度を調整し、各熱盤の温度を略常温ｔＬに維持する。そして、常温ｔＬにおいて一定時間プレスした後（図４：Ｔ７）、テーブル定盤１２２を降下させて、コールドプレスの完了した被加工物Ｓを取り出す（図３：Ｓ１１６、Ｓ１１７）。
【００４４】
以上説明した本発明の第１実施形態の基本例においては、熱盤及び蓄熱手段１３２の温度に基づいて三方切換弁１５１、第１ストップ弁１５２、第２ストップ弁１５４及びダイヤフラム弁１５３の制御を行っている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、熱媒循環流路中の熱媒の温度（例えば熱盤内の熱媒循環流路やポンプ１３１内の熱媒の温度）と蓄熱手段１３２の温度に基づいて上記の各弁１５１、１５２、１５３、１５４の制御を行う構成としてもよい。
【００４５】
また、上記の本発明の第１実施形態の基本例においては、熱盤の温度が成形温度ｔＨに維持されている間（図４におけるＴ３〜Ｔ４の間）には蓄熱手段１３２には熱媒が流れないようになっている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する第１実施形態の２つの変形例では、ホットプレス時に蓄熱手段１３２に熱媒の一部を流すことによって蓄熱手段１３２を加熱可能となっている。なお、次の変形例１におけるプレス装置の構成は、三方切換弁１５１の代わりに三方ダイヤフラム弁１５１’が設けられている点を除いて上記の第１実施形態の基本例と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００４６】
図８は、本発明の第１実施形態の変形例１における、熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するための循環経路Ｒｏを示す図である。図８に示されるように、変形例１のプレス装置１０１’には、三方切換弁１５１の代わりに三方ダイヤフラム弁１５１’が設けられている。三方ダイヤフラム弁１５１’は、合流ブロック１４２の熱媒出口１４２ｏに接続された入口１５１ｉ’、第１分岐部１６１に接続された第１出口１５１ｏ１’、及び蓄熱用分岐流路１６６を介して蓄熱手段１３２に接続された第２出口１５１ｏ２’を有している。三方ダイヤフラム弁１５１’は、第１出口１５１ｏ１’から流れる熱媒の流量と、第２出口１５１ｏ２’から流れる熱媒の流量の比を調整可能な弁である。なお、上記流量の比は、コントローラ１１０によって制御される。
【００４７】
図９は、変形例１のプレス装置１０１’によるプレス処理の手順を示すフローチャートである。また、図１０は、被加工物Ｓのプレスを行う際の熱盤及び蓄熱手段１３２の温度の時間変化を示すグラフである。変形例１においては、熱盤の温度が成形温度ｔＨに到達すると（図１０：Ｔ３’）、コントローラ１１０は、循環経路Ｒｏを流れる熱媒の一部を図８において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路１６５を経てクーラ１３３を通る温度調整経路Ｒｔに分流する（図９：Ｓ１０７、Ｓ１０８’）。具体的には、コントローラ１１０は、各熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するために、温度センサ１１２によって検出された熱盤の温度に基づいて、ダイヤフラム弁１５３の開度を調整することにより、温度調整経路Ｒｔに流す熱媒の量を調整する。
【００４８】
さらに、コントローラ１１０は、三方ダイヤフラム弁１５１’の第１出口１５１ｏ１’から流れる熱媒の流量と、第２出口１５１ｏ２’から流れる熱媒の流量との比を調整し、循環経路Ｒｏを流れる熱媒の一部を図８において太線の二点鎖線で示された蓄熱用分岐流路１６６を通る蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ１に分流し、分流された熱媒で蓄熱手段１３２を加熱する（図９：Ｓ１０８’）。これにより、各熱盤の温度が成形温度ｔＨに維持されている間（図１０：Ｔ３’〜Ｔ４’）に、蓄熱手段１３２の温度はｔ２ａ’からｔ２ｂ’へ徐々に上昇し、ホットプレスの終了時間Ｔ４’において第１実施形態の基本例における温度ｔ２よりも高い温度に到達する。そのため、時間Ｔ４における各熱盤と蓄熱手段１３２との温度差が小さくなり、平衡状態に早く到達する。また、ホットプレス後の平衡状態における蓄熱手段１３２の温度（すなわち蓄熱手段１３２の初期温度）ｔ１’も第１実施形態の基本例における温度ｔ１よりも高くなる。そのため、次のサイクルにおけるホットプレス前の平衡状態（時間Ｔ２）における温度ｔ２ａ’も第１実施形態の基本例における温度ｔ２よりも高くなり、各熱盤の温度が初期温度ｔ１’から成形温度ｔＨに到達するまでの時間（Ｔ３’−Ｔ２’）も短くなる。そして、熱盤の昇温及び降温に要する時間が全体として短縮されるため、変形例１のプレス装置１０１’によるプレス処理に掛かる時間（Ｔ１からＴ７に至るまでの時間）は、第１の実施形態の基本例のプレス装置１０１によるプレス処理に掛かる時間よりも短いものとなる。従って、変形例１の構成によれば、より多くの製品を短時間で製造可能となる。また、ホットプレス前の平衡状態における温度ｔ２ａ’と成形温度ｔＨとの差が小さくなるため、熱盤の昇温に使用する消費エネルギーが削減される。なお、蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ１に分流する熱媒の割合は予め任意の値に設定可能である。
【００４９】
また、時間Ｔ４’における蓄熱手段１３２の到達温度を設定することもできる。この場合、時間Ｔ４’までに蓄熱手段１３２が設定温度に到達するように、三方ダイヤフラム弁１５１’を制御して蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ１へ分流する熱媒の割合が自動調整される。
【００５０】
また、蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ１（すなわち蓄熱手段１３２）への熱媒の分流は、温度調整経路Ｒｔ（すなわちクーラ１３３）への熱媒の分流と同様に、熱媒の温度を下げる効果がある。そのため、蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ１への熱媒の分流量の調整を、熱盤の温度調整に利用することもできる。クーラ１３３を使用した冷却により除去される熱は再利用できないが、蓄熱手段１３２を使用した冷却により除去される熱は再利用できるため、蓄熱手段１３２を利用した熱盤の温度調整はエネルギー効率が高い。
【００５１】
以上のように、変形例１においては、三方ダイヤフラム弁１５１’を用いることにより、熱盤の温度が成形温度ｔＨに維持されている間に蓄熱手段１３２を加熱可能となっている。次に説明する本発明の第１実施形態の変形例２は、変形例１と同様の効果を別の構成により達成する例である。
【００５２】
図１１は、本発明の第１実施形態の変形例２における、熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するための循環経路Ｒｏを示す図である。図１１に示されるように、変形例２のプレス装置１０１”は、第１実施形態の基本例のプレス装置１０１と略同一の構成を有しているが、合流ブロック１４２から送り出される熱媒の一部を、三方切換弁１５１を迂回して蓄熱手段１３２に流すバイパス経路１７０が設けられ、このバイパス経路にダイヤフラム弁１５５が設けられている点で異なる。ダイヤフラム弁１５５は、バイパス経路１７０を流れる熱媒の流量を調整可能な弁である。なお、バイパス経路１７０は、三方切換弁１５１の前段に設けられる分岐点１６８と、蓄熱手段１３２の前段に設けられる合流点１６９とを連絡する。
【００５３】
図１２は、変形例２のプレス装置１０１″によるプレス処理の手順を示すフローチャートである。なお、変形例２のプレス処理においても、図１０に示されるグラフに従って熱盤及び蓄熱手段の温度が変化する。変形例２においては、熱盤の温度が成形温度ｔＨに到達すると（図１０：Ｔ３）、コントローラ１１０は、循環経路Ｒｏを流れる熱媒の一部を図１１において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路１６５を経てクーラ１３３を通る温度調整経路Ｒｔに分流して冷却する（図１２：Ｓ１０７、Ｓ１０８”）。具体的には、コントローラ１１０は、各熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するために、温度センサ１１２によって検出された熱盤の温度に基づいて、ダイヤフラム弁１５３の開度を調整することにより、温度調整経路Ｒｔに流す熱媒の量を調整する。
【００５４】
さらに、コントローラ１１０は、ダイヤフラム弁１５５を流れる熱媒の流量を調整して、循環経路Ｒｏを流れる熱媒の一部を図１１において太線の二点鎖線で示されたバイパス経路１７０及び蓄熱用分岐流路１６６の一部を通る蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ２に分流し、分流された熱媒で蓄熱手段１３２を加熱する（図１２：Ｓ１０８”）。蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ２に分流する熱媒の割合は、ダイヤフラム弁１５５の制御により所定の値に調整される。なお、蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ２に分流する熱媒の割合は予め任意の値に設定可能である。
【００５５】
また、時間Ｔ４’における蓄熱手段１３２の到達温度を設定することもできる。この場合、時間Ｔ４’までに蓄熱手段１３２が設定温度に到達するように、ダイヤフラム弁１５５を制御して蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ２へ分流する熱媒の割合が自動調整される。
【００５６】
また、蓄熱手段温度調整経路Ｒｔ２への熱媒の分流量の調整を熱盤の温度調整に利用することもできる。
【００５７】
本発明の第１実施形態の基本例においては、熱盤１２３、１２４、１２５に内蔵されたカートリッジヒータＨによって熱媒及び熱盤を加熱しているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、他の方法で熱媒や熱盤を加熱してもよい。以下に説明する本発明の第２実施形態は、熱盤外部に設けられた外部ヒータシステムによって熱媒を加熱するものである。
【００５８】
図１３は、本発明の第２実施形態に係るプレス装置１０２の概略構成を示したものである。第２実施形態のプレス装置１０２においては、熱盤１２３、１２４、１２５内の熱媒循環流路内にはヒータＨは内蔵されておらず、その代わりに熱盤外部の熱媒循環流路中に、具体的には第１分岐部１６１と第２合流部１６７との間に外部ヒータシステム１３４が設けられている。外部ヒータシステム１３４としては、例えば日本国特許公報第２７０９５６６号に記載されたものを適用することができる。本実施形態で使用される外部ヒータシステム１３４は、蛇行する管路内に複数本のカートリッジヒータＨ’を内蔵させたものである。プレス装置１０２の他の構成については、第１実施形態の基本例のプレス装置１０１（図１）と同様であるため、説明は省略する。
【００５９】
上記構成の第２実施形態のプレス装置において、被加工物Ｓのプレスを行う手順について以下に説明する。図１４は、本発明の第２実施形態に係るプレス処理の手順を示すフローチャートである。なお、第２実施形態においては、第１実施形態の基本例と同じく図４に示されるグラフに基づいて熱盤の温度調整が行われる。
【００６０】
図４に示されるように、初期状態（Ｔ１）では、熱盤の温度は常温ｔＬとなっており、一方蓄熱手段１３２の温度は、被加工物Ｓの成形温度ｔＨに近い温度ｔ１となっている。また、初期状態においては、外部ヒータシステム１３４は動作していない。この初期状態から、ホットプレスを開始する際は、図１５において太線で示されるような、蓄熱手段１３２を通る蓄熱経路Ｒｓ’を熱媒が循環するように各弁が制御される（図１４：Ｓ２０１）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第２出口１５１ｏ２へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第１ストップ弁１５２を閉じ、さらにダイヤフラム弁１５３を全閉にする。このとき、熱媒は全て蓄熱用分岐流路１６６を経由して循環することになる。図４に示されるように、初期状態においては熱盤の温度は常温ｔＬであり、熱媒循環流路を流れる熱媒の温度もまた常温ｔＬに近い温度である。そして、蓄熱手段１３２の温度が常温よりも十分に高い温度ｔ１であるため、蓄熱手段１３２から熱媒へ熱が移動し、熱媒の温度が上昇する。そして、熱媒から熱盤１２３、１２４、１２５へ熱が移動するため、各熱盤の温度もまた、図４に示されるようにｔＬからｔ２に上昇する。一方、蓄熱手段１３２の温度は、熱媒に熱を奪われるため低下する。
【００６１】
そして、熱盤１２３、１２４、１２５が被加工物Ｓにプレス圧を加えるのに適した温度に到達すると、テーブル定盤１２２を上昇させて、熱盤間で被加工物をプレスする（図１４：Ｓ２０２、Ｓ２０３）。
【００６２】
蓄熱手段１３２から熱媒への熱の移動が続くと、熱盤１２３、１２４、１２５の温度と蓄熱手段１３２の温度が温度ｔ２に近づき、蓄熱手段１３２から熱媒への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる（図４：Ｔ２）。熱盤１２３、１２４、１２５に設けられた温度センサ１１２及び蓄熱手段１３２に設けられた温度センサ１１４の検出結果から、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったとコントローラ１１０が判断すると、コントローラ１１０は外部ヒータシステム１３４の発熱を開始させる（図１４：Ｓ２０４、Ｓ２０５）と共に、図１６において太線で示される循環経路Ｒｏ’を熱媒が循環するように各弁が制御される（図１４：Ｓ２０６）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第１出口１５１ｏ１へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第２ストップ弁１５４を開ける。なお、このとき第１ストップ弁１５２及びダイヤフラム弁１５３は閉じたままである。この状態では、外部ヒータシステム１３４を通る循環経路Ｒｏ’のみを熱媒が循環するため、外部ヒータシステム１３４によって加熱された熱媒が熱盤を加熱し、図４に示されるように熱盤温度は上昇を続ける。一方、蓄熱手段１３２には熱媒が流れないため、蓄熱手段１３２の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ１１０は、例えば蓄熱手段１３２と熱盤の温度差が所定値（例えば５℃）以内となったとき、或いは熱盤の温度上昇速度や蓄熱手段１３２の温度低下速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤と蓄熱手段とが平衡状態に近い状態になったと判断する。
【００６３】
そして、熱盤の温度が成形温度ｔＨに到達すると（図４：Ｔ３）、コントローラ１１０は、循環経路Ｒｏ’を流れる熱媒の一部を図１６において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路１６５を経てクーラ１３３を通る温度調整経路Ｒｔ’に分流する（図１４：Ｓ２０７、Ｓ２０８）。具体的には、コントローラ１１０は、各熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するために、温度センサ１１２によって検出された熱盤の温度に基づいてダイヤフラム弁１５３の開度を調整することにより、温度調整経路Ｒｔ’に流れる熱媒の量を調整する。
【００６４】
被加工物Ｓが一定時間加熱された後（図４：Ｔ４）、コントローラ１１０は、被加工物Ｓをプレスしたまま熱盤１２３、１２４、１２５の温度を下げるコールドプレスを開始する。コールドプレス開始時に、コントローラ１１０は、まず外部ヒータシステム１３４による加熱を停止する（図１４：Ｓ２１０）。次に、コントローラ１１０は、再び熱媒が循環する経路を図１５に示される蓄熱経路Ｒｓ’に切り替える（図１４：Ｓ２１１）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第２出口１５１ｏ２へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、さらにダイヤフラム弁１５３を全閉にする。このとき、第１ストップ弁１５２は閉じたままである。すると、図１５に示されるように、熱媒は全て蓄熱用分岐流路１６６を経由しながら循環することになる。図４に示されるように、コールドプレス開始時においては、蓄熱手段１３２の温度は熱盤の温度ｔＨよりも低い温度ｔ２であるため、熱媒から蓄熱手段１３２へ熱が移動し、熱媒の温度が降下する。そして、低温の熱媒が熱盤１２３、１２４、１２５を冷却するため、各熱盤の温度もまた、図４に示されるようにｔＨからｔ１に向かって降下する。一方、蓄熱手段１３２の温度は、熱媒によって加熱されるためｔ２からｔ１に上昇する。
【００６５】
更に熱媒から蓄熱手段１３２への熱の移動が続くと、熱盤１２３、１２４、１２５の温度と蓄熱手段１３２の温度が温度ｔ１に近づき、熱媒から蓄熱手段１３２への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる（図４：Ｔ５）。コントローラ１１０は、平衡状態に近い状態になったと判断すると、図１７において太線で示される冷却経路Ｒｃ’を熱媒が循環するように各弁を制御する（図１４：Ｓ２１２、Ｓ２１３）。具体的には、熱盤１２３、１２４、１２５に設けられた温度センサ１１２及び蓄熱手段１３２に設けられた温度センサ１１４の検出結果から、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったとコントローラ１１０が判断すると、入口１５１ｉから第１出口１５１ｏ１へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、さらに第１ストップ弁１５２を開け、第２ストップ弁１５４を閉じる。なお、このときダイヤフラム弁１５３は閉じたままである。この状態では、熱媒が全て冷却用分岐流路１６２を経てクーラ１３３を通過するため、熱媒は急速に冷却される。また、ダイヤフラム弁１５３が全閉であるため、ポンプユニット１３１によって送り出される低温の熱媒は全て熱盤１２３、１２４、１２５に送られ、熱盤は急速に冷却される。一方、蓄熱手段１３２には熱媒が流れないため、蓄熱手段１３２の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ１１０は、例えば蓄熱手段１３２と熱盤との温度差が所定値（例えば５℃）以内となったとき、或いは熱盤の温度低下速度や蓄熱手段１３２の温度上昇速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断する。
【００６６】
そして、コントローラ１１０は、熱盤の温度が常温ｔＬとなったことを検知すると（図４：Ｔ６）、再び熱媒が循環する経路を図１６に示される循環経路Ｒｏ’に切り替えて、熱媒の一部を温度調整経路Ｒｔ’に分流する（図１４：Ｓ２１５）。具体的には、コントローラ１１０は、入口１５１ｉから第１出口１５１ｏ１へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御すると共に、第１ストップ弁１５２を閉じ、第２ストップ弁１５４を開く。そして、熱盤の温度変化に基づいてダイヤフラム弁１５３の開度を調整し、各熱盤の温度を略常温ｔＬに維持する。そして、常温ｔＬにおいて一定時間経過後（図４：Ｔ７）、テーブル定盤１２２を降下させて、コールドプレスの完了した被加工物Ｓが取り出される（図１４：Ｓ２１６、Ｓ２１７）。
【００６７】
本発明の第２実施形態においては、熱媒を加熱するために電熱式のカートリッジヒータＨ’を利用した外部ヒータシステムを採用しているが、カートリッジヒータに替えて別の種類の電熱ヒータやボイラを用いた外部ヒータシステムを使用してもよい。
【００６８】
また、本発明の第１実施形態の変形例１及び変形例２と同様に、合流ブロック１４２から流れる熱媒の一部を蓄熱手段１３２に送って蓄熱手段１３２を加熱可能な構成としてもよい。
【００６９】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上述した実施形態の構成に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の各実施形態において、ホットプレス時に各熱盤の温度を成形温度ｔＨに維持するためにクーラ１３３を使用しているが、蓄熱手段１３２を使用して温度調整を行うこともできる。このような処理は、例えば温度調整用分岐流路１６５を、冷却用分岐流路１６２の代わりに、蓄熱手段１３２の上流で蓄熱用分岐流路１６６と合流させる構成により実現可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月25日(2011.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱盤間で被加工物を加圧したまま該熱盤の温度を変化させてホットプレスとコールドプレスを連続して行うプレス装置であって、
前記熱盤内に形成された流路から一部が構成された、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、
前記熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、
前記熱媒を加熱する加熱手段と、
前記熱媒循環経路から分岐して再び該熱媒循環経路に戻る第１の分岐経路と、
前記第１の分岐経路内に設けられ、該第１の分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、
前記熱媒循環経路から分岐して再び該熱媒循環経路に戻る第２の分岐経路と、
前記第２の分岐経路内に設けられ、該第２の分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、
前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記蓄熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１及び第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、前記第１及び第２の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段と
を備え、
前記循環経路制御手段は、前記コールドプレスを開始する際に前記第１の分岐経路に前記熱媒を流して前記蓄熱手段に熱を蓄積させ、ホットプレスを開始する際に該第１の分岐経路に該熱媒を流して該蓄熱手段に蓄積された熱により該熱媒が加熱されるように該熱媒の流れを制御することを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記循環経路制御手段は、前記コールドプレスのために前記熱媒の温度を下げるときに、前記第１の分岐経路に該熱媒を流した後、前記第２の分岐経路に該熱媒を流すように該熱媒の流れを制御することを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記循環経路制御手段は、前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度と前記蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断したときに、前記熱媒を前記第１の分岐経路に流さないように該熱媒の流れを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記循環経路制御手段は、前記ホットプレスのために前記熱媒の温度を上げるときに、前記第１の分岐経路に前記熱媒を流しているときは前記加熱手段を動作させず、該第１の分岐経路に該熱媒を流していないときに該加熱手段を動作させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項５】
前記循環経路制御手段は、前記熱媒と前記蓄熱手段との間での熱の移動を行うときは、前記熱媒循環経路を循環する熱媒の全てを前記第１の分岐経路に流すように該熱媒の流れを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項６】
前記第１の分岐経路において前記蓄熱手段の上流に設けられた第１の流量調整弁を更に備え、
前記循環経路制御手段は、前記第１の流量調整弁の開度を制御することによって、前記第１の分岐経路に流す熱媒の流量を調整して前記蓄熱手段の温度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置。
【請求項７】
前記循環経路制御手段は、前記熱盤の温度が成形温度に維持されている間に、前記第１の分岐経路に熱媒の一部が流れるように前記第１の流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項６に記載のプレス装置。
【請求項８】
前記熱盤の上流側の前記熱媒循環経路から分岐して前記冷却手段に向かう第３の分岐経路と、
前記第３の分岐経路に設けられた第２の流量調整弁と、
を更に備え、
前記循環経路制御手段は、前記第２の流量調整弁の開度を制御することによって、前記熱盤をバイパスして前記冷却手段に向かう熱媒の流量を調整する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項９】
前記循環経路制御手段は、前記ホットプレス時には前記熱盤の温度が前記被加工物の成形温度に維持されるように前記第２の流量調整弁の開度を制御し、前記コールドプレス時には前記熱盤の温度が常温に維持されるように前記第２の流量調整弁の開度を制御することを特徴とする請求項８に記載のプレス装置。
【請求項１０】
前記循環経路制御手段は、前記ホットプレス時には前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度が前記被加工物の成形温度に到達するまでは前記流量調整弁を完全に閉じ、前記コールドプレス時には前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度が常温に到達するまでは前記流量調整弁を完全に閉じる
ことを特徴とする請求項９に記載のプレス装置。
【請求項１１】
前記加熱手段が、前記熱盤に内蔵されたヒータであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項１２】
前記加熱手段が、前記熱盤の外部において前記熱媒を加熱可能な外部ヒータであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項１３】
前記蓄熱手段が、銅、アルミニウム、鉄の少なくとも一つを含む材料から形成された蓄熱板を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項１４】
前記蓄熱板が断熱材に覆われていることを特徴とする請求項１３に記載のプレス装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の実施形態により、熱盤間で被加工物を加圧したまま該熱盤の温度を変化させてホットプレスとコールドプレスを連続して行うプレス装置が提供される。このプレス装置は、熱盤内に形成された流路から一部が構成され、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、熱媒を加熱する加熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第１の分岐経路と、第１の分岐経路内に設けられ、第１の分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第２の分岐経路と、第２の分岐経路内に設けられ、第２の分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度を検出する第１の温度検出手段と、蓄熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、第１及び第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、第１及び第２の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段とを備えている。循環経路制御手段は、コールドプレスを開始する際に第１の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に熱を蓄積させ、ホットプレスを開始する際に第１の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に蓄積された熱により熱媒が加熱されるように熱媒の流れを制御することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記実施形態において、循環経路制御手段は、コールドプレスのために熱媒の温度を下げるときに、第１の分岐経路に熱媒を流した後、第２の分岐経路に熱媒を流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断したときに、熱媒を第１の分岐経路に流さないように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、ホットプレスのために熱媒の温度を上げるときに、第１の分岐経路に熱媒を流しているときは加熱手段を動作させず、第１の分岐経路に熱媒を流していないときに加熱手段を動作させるように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒と蓄熱手段との間での熱の移動を行うときは、熱媒循環経路を循環する熱媒の全てを第１の分岐経路に流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。
【国際調査報告】
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