(57)【要約】【課題】誘導加熱される周壁部の軸方向、及び周方向の温度分布を均一にできる熱媒封入金型、及び遠心成形装置を提供する。【解決手段】遠心成形装置１は、熱媒封入金型３と、互いに水平方向に隔たる位置で熱媒封入金型３を支持し熱媒封入金型３に回転力を伝達する一対のローラ１０９と、一対のローラ１０９の間に配置され熱媒封入金型３を誘導加熱する電磁誘導コイル１１３とを備える。熱媒封入金型３は、端部が開放した円筒形の周壁部５を有し、その端部を限界として周壁部５の軸方向に延び、かつ相互に等間隔で周壁部５の周方向に隔たる複数の密封チャンバ９を周壁部５に形成している。気液二相の熱媒が密封チャンバ９に封入されている。【選択図】図２
2011213046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の端部が開放した円筒形の周壁部を有し、前記端部を限界として前記軸方向に延び、かつ相互に等間隔で前記周壁部の周方向に隔たる複数の密封チャンバを、前記周壁部に形成し、前記複数の密封チャンバに、気液二相の熱媒を封入したことを特徴とする熱媒封入金型。
【請求項２】
前記密封チャンバが前記周壁部の周方向に旋回する螺旋状であることを特徴とする請求項２に記載の熱媒封入金型。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の熱媒封入金型と、互いに水平方向に隔たる位置で前記熱媒封入金型を支持し前記熱媒封入金型に回転力を伝達する複数のローラと、前記複数のローラの間に配置され前記熱媒封入金型の周壁部を誘導加熱する電磁誘導コイルとを備え、
前記複数の密封チャンバの相互の間隔が、前記軸方向に直交する方向の前記電磁誘導コイルの半分の幅よりも狭いことを特徴とする遠心成形装置。
【請求項４】
前記電磁誘導コイルが、前記周壁部の端部よりも前記周壁部の軸方向へ延出したことを特徴とする請求項３に記載の遠心成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂等を原料とする遠心成形を行うための熱媒封入金型、及び遠心成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、シームレス製品を製造する従来例の遠心成形装置１０１を示している。遠心成形装置１０１は、互いに水平に延びる２本の支軸１０３を筐体１０５に固定したベアリング１０７で軸受けし、２本の支軸１０３に設けた複数のローラ１０９で円筒金型１１１を支持したものである。支軸１０３に接続された回転機が、支軸１０３と共にローラ１０９を回転させることにより、円筒金型１１１に回転力が伝達される。円筒金型１１１を誘導加熱する電磁誘導コイル１１３のパッケージが図に表れている。
【０００３】
遠心成形装置１０１を使用して筒状のシームレスベルトを製造する場合、シームレスベルトの直径を所望に仕上げるために、互いに直径を違える複数の円筒金型の中から適切なものが選択される。電磁誘導コイル１１３は、互いに対向するローラ１０９の間に配置されているので、円筒金型１１１が直径を違える別の円筒金型に交換されたときに、電磁誘導コイル１１３から円筒金型までの距離が大きく変化することがない。このため、円筒金型を交換する毎に電磁誘導コイル１１３の出力を逐一調整しなくても、電磁誘導コイル１１３の位置を微調整するだけで、あらゆる直径の円筒金型を略等しく加熱することができる。
【０００４】
電磁誘導コイル１１３を円筒金型１１１の下方に配置したことで更に次の利点が得られる。即ち、シームレスベルトの材料は電磁誘導コイル１１３の内側に供給される。シームレスベルトの材料に含まれる溶媒は、円筒金型１１１の熱を受けてガスとなり、円筒金型１１１の端部１１５を経て浮上する。電磁誘導コイル１１３の温度は、円筒金型１１１の温度よりも著しく低いが、円筒金型１１１の下方に配置された電磁誘導コイル１１３のパッケージに溶媒のガスが直に触れることはないので、溶媒の結露が起らない。また、円筒金型１１１を載せ換えるときに電磁誘導コイル１１３が邪魔にならない。
【０００５】
シームレス製品の品質を向上させるには、円筒金型１１１の全体の温度が均一でなければならない。しかしながら、円筒金型１１１は、その端部１１５から熱が大気中へ逃げやすく、端部１１５の温度が胴部１１７よりも低くなる傾向がある。端部１１５の加熱を促進するために図に表れていない別の電磁誘導コイルを円筒金型１１１の端部１１５の近傍に増設した場合、円筒金型１１１の全体を一様に加熱できるよう総ての電磁誘導コイルを統括的に制御するのが難しい。また、電磁誘導コイルの増設は、遠心成形装置１０１に投じる設備費を高騰させる。
【０００６】
特許文献１，２に記載の誘導発熱ローラ装置は、ローラ全体の温度分布を均一化するために、ローラの周壁部に熱媒を封入することによりローラの伝導性を向上させている。ローラは、その外周面にフィルム等を接触させるものであり、またローラを直径の異なるものに交換する必要はない。このため、ローラの全周に磁場を印加する電磁誘導コイルをローラの内側に配置することができ、ローラの外側に設置される電源から電磁誘導コイルに供給される電力は、ローラの支軸に接合した通電部を介してローラの内側へ導かれる。
【０００７】
一方、遠心成形装置１０１の円筒金型１１１は、電磁誘導コイル１１３に対面する箇所に電磁誘導コイル１１３の磁場が集中して印加される。この状態で円筒金型１１１が回転するので、円筒金型１１１の全周で温度が偏りなく上昇する。しかしながら、円筒金型１１１の周方向の一点に着目すると、円筒金型１１１が回転する周期で電磁誘導コイル１１３による加熱が繰り返し断たれる。この間、円筒金型１１１の端部１１５から熱が逃げ続けるので、円筒金型１１１の伝導性を向上するだけでは、上記の傾向を抑止できるには至らない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−４３７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−９３５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、誘導加熱される周壁部の軸方向、及び周方向の温度分布を均一にできる熱媒封入金型、及び遠心成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、軸方向の端部が開放した円筒形の周壁部を有し、前記端部を限界として前記軸方向に延び、かつ相互に等間隔で前記周壁部の周方向に隔たる複数の密封チャンバを、前記周壁部に形成し、前記複数の密封チャンバに、気液二相の熱媒を封入したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記密封チャンバが前記周壁部の周方向に旋回する螺旋状であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記熱媒封入金型と、互いに水平方向に隔たる位置で前記熱媒封入金型を支持し前記熱媒封入金型に回転力を伝達する複数のローラと、前記複数のローラの間に配置され前記熱媒封入金型の周壁部を誘導加熱する電磁誘導コイルとを備え、前記複数の密封チャンバの相互の間隔が、前記軸方向に直交する方向の前記電磁誘導コイルの半分の幅よりも狭いことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記電磁誘導コイルが、前記周壁部の端部よりも前記周壁部の軸方向へ延出したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る熱媒封入金型によれば、複数の密封チャンバに気液二相の熱媒を封入しているので、周壁部の総てが金属材料から成る場合に比較して、周壁部に熱の伝導する速度を速くすることができる。このため、当該熱媒封入金型は、周壁部の端部から熱が大気へ逃げる分、それを補う熱を周壁部の端部に向けてその内方から迅速に移動させることができる。しかも、遠心成形装置の電磁誘導コイルの磁場が周壁部に印加されると、熱媒封入金型が周方向に回転されるに従い順次に複数の密封チャンバに封入された熱媒によって上記熱の移動が行われる。これにより、周壁部の全周においてその端部の温度が低くなる傾向を抑止できるので、熱媒封入金型を用いて製造されるシームレス製品の品質を向上させることができる。
【００１５】
また、密封チャンバが周壁部の周方向に旋回する螺旋状である場合、個々の密封チャンバに封入された熱媒は、軸方向の熱移動に加え、周壁部の周方向にも熱を移動させることができる。これにより、周壁部の周方向に熱の伝導する速度も積極的に速くできるので、上記の効果が顕著になる。
【００１６】
本発明に係る遠心成形装置は、電磁誘導コイルが周壁部の端部よりも軸方向へ延出しているので、周壁部の端部に印加される電磁誘導コイルの磁場の強度は、周壁部の端部の内方に印加される電磁誘導コイルの磁場の強度と略等しくなる。このため、周壁部の電磁誘導コイルに対面する部位を、その軸方向の温度分布が均一になるように、単一の電磁誘導コイルによって誘導加熱できるので、電磁誘導コイルの制御を容易に行うことができる。
【００１７】
また、複数の密封チャンバの相互の間隔が軸方向に直交する方向の電磁誘導コイルの半分の幅よりも狭く設定した場合、周壁部の電磁誘導コイルに対面する周壁部の部位を、少なくとも２本の密封チャンバが横切ることになる。このため、上記のように移動する熱量を更に増大できるので、例えば周壁部の直径、又はその肉厚が比較的大きく設定された仕様の熱媒封入金型を用いてシームレス製品を製造する場合、その品質を向上させるのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る遠心成形装置の要部を破断した側面図。
【図２】本発明の実施形態に係る遠心成形装置の要部を示す断面図。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係る熱媒封入金型の正面図、（ｂ）はその変形例の一部を破断した正面図。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態に係る熱媒封入金型に適用したインナースリーブの外周面を展開した平面図、（ｂ）はその変形例を示す平面図。
【図５】従来例の遠心成形装置の一部を省略した平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係る熱媒封入金型、及び遠心成形装置について説明する。従来の技術と共通の要素には、その説明に代えて同じ符号を用いるものとする。
【００２０】
図１，２に示すように、遠心成形装置１は、熱媒封入金型３と、互いに水平方向に隔たる位置で熱媒封入金型３を支持し熱媒封入金型３に回転力を伝達する複数のローラ１０９と、相対向するローラ１０９の間に配置され熱媒封入金型３を誘導加熱する電磁誘導コイル１１３とを備える。
【００２１】
熱媒封入金型３は、矢印Ｓで指した軸方向の両方の端部７を開放した円筒形の周壁部５を有し、複数の密封チャンバ９を周壁部５に形成し、複数の密封チャンバ９に気液二相の熱媒１１を封入したものである。熱媒１１は、水、ナフタレン、又はこれらの混合物を適用しても良い。密封チャンバ９の内部の圧力は、常温から約３５０℃の範囲で熱媒１１が気相１３と液相１５に分かれる程度に減圧されていれば良い。
【００２２】
複数の密封チャンバ９は、軸方向にそれぞれ延び、かつ相互に等間隔で周壁部５の周方向に隔たるよう配置された中空部である。個々の密封チャンバ９は、その軸方向の限界を端部７としている。言い換えると、周壁部５の端部７から密封チャンバ９までの軸方向の肉厚は、その物理的強度を保てることを限度として薄くし、密封チャンバ９の全長を周壁部５の全長に近づけることが好ましい。
【００２３】
周壁部５に密封チャンバ９を形成するには、ドリル等を用いて周壁部５を軸方向に貫通する下孔を形成し、この下孔を図３（ａ）に示す栓１７で塞ぎ、周壁部５に栓１７を溶接しても良い。上記の下孔にヒートパイプを挿入しても良い。ここで、ヒートパイプとは金属管の内部に気液二相の熱媒を予め封入したものである。或いは、同図（ｂ）に示すように、周壁部５をインナースリーブ１９と、これを内側に嵌入させたアウタースリーブ２１とから成る二重構造にし、インナースリーブ１９の外周面に形成した溝２３を密封チャンバとして使用することもできる。
【００２４】
このように周壁部５を二重構造にした場合、密封チャンバ９の延びる向きは軸方向に限られず、密封チャンバ９が周方向、又は周方向に対して傾斜する向きに延びるようにしても良い。例えば、密封チャンバ９が周壁部５の周方向に旋回する螺旋状であっても良い。その展開図が図４（ａ）に例示されている。或いは、同図（ｂ）に示すように、密封チャンバ９をクランク状に屈曲させても良い。
【００２５】
以上に述べた熱媒封入金型３によれば、周壁部５の端部７から熱が大気へ逃げる分、それを補う熱を周壁部５が３６０度回転する周期よりも短い時間内に、周壁部５の端部７に向けてその胴部２５（端部７の内方）から迅速に移動させることができる。これは、周壁部５の端部７から熱が大気へ逃げやすいことに起因して周壁部５の端部７と胴部２５との温度差が生じると、胴部２５の熱で熱媒１１の液相１５の蒸発が促進される一方、熱媒１１の気相１３の潜熱によって端部７が加熱されることによる。従って、遠心成形装置１によれば、周壁部５の胴部２５よりも端部７の温度が低くなるのを抑止することができる。
【００２６】
しかも、電磁誘導コイル１１３の磁場が周壁部５に印加されると、熱媒封入金型３が周方向に回転されるに従い順次に複数の密封チャンバ９に封入された熱媒１１によって上記熱の移動が行われる。これにより、周壁部５の全周においてその両方の端部７の温度が低くなる傾向を抑止できるので、遠心成形装置１により製造されるシームレス製品の品質を向上させることができる。
【００２７】
特に、密封チャンバ９を図４（ａ）に例示の螺旋状とした場合、個々の密封チャンバ９に封入された熱媒１１は、軸方向の熱移動に加え、周壁部５の周方向にも熱を移動させることができる。これにより、周壁部５の周方向に熱の伝導する速度も積極的に速くできるので、上記の効果が顕著になる。
【００２８】
また、電磁誘導コイル１１３は、その両端１１４を周壁部５の両方の端部７よりも軸方向へ延出しているので、周壁部５の端部７に印加される電磁誘導コイル１１３の磁場の強度は、胴部２５に印加される電磁誘導コイル１１３の磁場の強度と略等しくなる。このため、遠心成形装置１によれば、周壁部５の電磁誘導コイル１１３に対面する周壁部５の部位を、軸方向の温度分布が均一になるように、単一の電磁誘導コイル１１３によって誘導加熱することができる。
【００２９】
また、複数の密封チャンバ９の相互の間隔は、軸方向に直交する方向の電磁誘導コイル１１３の幅ｗの半分よりも狭くなるよう設定されることが好ましい。この場合、周壁部５の電磁誘導コイル１１３に対面する周壁部５の部位を、少なくとも２本の密封チャンバ９が横切ることになり、上記のように移動する熱量を更に増大することができる。このため、例えば周壁部５の直径、又はその肉厚が比較的大きく設定された仕様の熱媒封入金型を用いてシームレス製品を製造する場合、その品質を向上させるのに有利である。
【００３０】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、熱媒封入金型の用途、又は遠心成形の材料に関わらず、あらゆる物品の遠心成形に役立つ技術である。
【符号の説明】
【００３２】
１...遠心成形装置、３...熱媒封入金型、５...周壁部、７，１１５...端部、９...密封チャンバ、１１...熱媒、１３...気相、１５...液相、１７...栓、１９...インナースリーブ、２１...アウタースリーブ、２３...溝、２５，１１７...胴部、１０１...遠心成形装置、１０３...支軸、１０５...筐体、１０７...ベアリング、１０９...ローラ、１１１...円筒金型、１１３...電磁誘導コイル、１１４...両端。
【図１】
2011213046.tif 000003
【図２】
2011213046.tif 000004
【図３】
2011213046.tif 000005
【図４】
2011213046.tif 000006
【図５】
2011213046.tif 000007