(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形キャビティを有する成形用金型と前記成形用金型の温度調整を行う温調通路とを有する成形装置に接続され、且つ、前記温調通路に高温流体を供給して前記成形用金型を加熱する金型加熱工程と、前記温調通路に低温流体を供給して前記成形用金型を冷却する金型冷却工程とを、前記成形用金型による成形作業の進行に合わせて切替える成形用金型の加熱冷却切替装置において、
前記温調通路に低温流体を供給可能な低温流体供給通路と前記温調通路から吐出された低温流体が吐出される低温流体吐出通路とをもつ低温流体通路系と、
高温流体が循環可能となるように巡らされた循環通路と、前記循環通路の高温流体または高温流体となる流体に搬送力を与える流体搬送源と、前記循環通路の高温流体または高温流体となる流体を加熱するヒータとをもつ高温流体通路系と、
前記高温流体通路系と前記温調通路とを連通状態及び非連通状態に切替可能な接続開閉弁と、
前記高温流体通路系に組み込まれて設けられ、前記金型冷却工程から前記金型加熱工程へと移行する際に、前記温調通路に残留している低温流体を回収する低温流体回収状態に切替えられ、且つ、前記金型加熱工程から前記金型冷却工程へと移行する際に、前記温調通路に残留している高温流体を回収する高温流体回収状態に切替えられる共通回収タンクと、
前記共通回収タンクに回収されている低温流体を前記共通回収タンクの外部に排出する排出開閉弁とを具備する加熱冷却切替装置であって、
前記加熱冷却切替装置は、
（ｉ）前記金型冷却工程から前記金型加熱工程へと移行する際に、前記高温流体通路系の高温流体を前記温調通路に供給することにより、前記温調通路に残留している低温流体を押し出して前記共通回収タンクに回収する低温流体回収操作を実行し、
前記排出開閉弁を開放することにより、前記共通回収タンク内の回収低温流体を前記共通回収タンクの外部に排出する低温流体排出操作を実行し、且つ、
（ｉｉ）前記金型加熱工程から前記金型冷却工程に移行する際に、前記低温流体通路系から前記温調通路に供給される低温流体により、前記温調通路に残留している高温流体を押し出して前記共通回収タンクに回収し、
（ｉｉｉ）その後、前記金型冷却工程の実行中において、前記共通回収タンク内の回収高温流体を前記高温流体通路系の前記流体搬送源の駆動により前記高温流体通路系の前記循環通路に沿って循環させつつ、前記高温流体通路系の前記ヒータで加熱して目標温度域に保持する昇温操作を行うことを特徴とする成形用金型の加熱冷却切替装置。
【請求項２】
請求項１において、前記共通回収タンクと前記流体搬送源とは互いに直列に配置されており、前記温調通路から回収される低温流体および高温流体は、前記共通回収タンクに設けられた１つの入口を通じて、前記共通回収タンクに回収されることを特徴とする成形用金型の加熱冷却切替装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記接続開閉弁は、前記流体搬送源と前記金型とを繋ぐ通路に設けられた１つの第１接続開閉弁と、前記金型と前記共通回収タンクとを繋ぐ通路に設けられた１つの第２接続開閉弁であることを特徴とする成形用金型の加熱冷却切替装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、高温流体または高温流体となる流体を前記循環通路に補給するための主タンクが前記高温流体通路系に設けられており、前記共通回収タンクおよび前記主タンクは、前記高温流体通路系において互いに並列に配置されていることを特徴とする成形用金型の加熱冷却切替装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれかに係る成形用金型の加熱冷却切替装置を用い、
高温流体通路系の高温流体を前記温調通路に供給して成形用金型を加熱する金型加熱工程と、
前記低温流体通路系の低温流体を前記温調通路に供給して前記成形用金型を冷却する金型冷却工程とを、前記成形用金型による成形作業の進行に合わせて切替える成形用金型の加熱冷却切替方法において、
（ｉ）前記金型冷却工程から前記金型加熱工程へと移行する際に、前記高温流体通路系の高温流体を前記温調通路に供給することにより、前記温調通路に残留している低温流体を押し出して前記共通回収タンクに回収する低温流体回収操作を実行し、
前記排出開閉弁を開放することにより、前記共通回収タンク内の回収低温流体を前記共通回収タンクの外部に排出する低温流体排出操作を実行し、且つ、
（ｉｉ）前記金型加熱工程から前記金型冷却工程に移行する際に、前記低温流体通路系から前記温調通路に供給される低温流体により、前記温調通路に残留している高温流体を前記温調通路から押し出して前記共通回収タンクに回収し、その後、
（ｉｉｉ）前記金型冷却工程の実行中において、前記共通回収タンク内の回収高温流体および前記主タンクに貯留されている高温流体を、前記高温流体通路系の前記流体搬送源の駆動により前記高温流体通路系の前記循環通路に沿って循環させつつ、前記高温流体通路系の前記ヒータで加熱して目標温度域に保持する昇温操作を行うことを特徴とする成形用金型の加熱冷却切替方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成形用金型
の加熱冷却切替装置及び成形用金型の加熱冷却切替方法に関する。本発明は、樹脂ブロー成形や樹脂射出成形等の樹脂成形用の成形用金型、ゴム成形用の成形用金型、ダイカスト鋳造や重力鋳造や低圧鋳造などの鋳造成形用の成形用金型等の加熱冷却に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
成形用金型の成形キャビティを成形品に高精度に転写することは、必ずしも容易ではない。これは成形材料が成形用金型のキャビティ型面に接触した際には、成形材料が瞬間的に急冷されるため等の理由により、正確な転写が妨げられる等のためである。成形品の更なる高品質化のためには、転写精度を向上させることが好ましい。転写精度を向上させるためには、成形用金型の成形キャビティを区画するキャビティ型面の温度が高い方が好ましい。しかしながら成形用金型のキャビティ型面の温度が高い場合には、成形材料の成形固化速度が遅れるため、数秒を争ってサイクル時間の短縮化を図ることが強く要請される成形現場には必ずしも好ましいことではない。
【０００３】
そこで、近年、成形キャビティを有する成形用金型と成形用金型の温度調整を行う温調通路とを有する成形装置に接続された加熱冷却切替装置が開発されている。この加熱冷却切替装置は、成形用金型のキャビティ型面の近くに形成した温調通路を用い、この温調通路に高温流体を供給して成形用金型のキャビティ型面を加熱する金型加熱工程と、温調通路に低温流体を供給して成形用金型のキャビティ型面を冷却する金型冷却工程とを、成形型による成形作業の進行に合わせて交互に急速に切替えるものである。この加熱冷却切替装置は、温調通路に低温流体を供給可能な低温流体通路系と、温調通路に高温流体を供給可能な高温流体通路系とを備えている。
【０００４】
この加熱冷却切替装置によれば、成形用金型のキャビティ型面の温度を高温域に設定したい場合には、高温流体通路系により温調通路に高温流体を供給して成形用金型を加熱する金型加熱工程を実行する。成形用金型のキャビティ型面の温度を低温域に設定したい場合には、その温調通路に低温流体通路系により低温流体を供給して成形用金型を冷却する金型冷却工程を実行する。従って、成形の際には、金型加熱工程と金型冷却工程とが交互に急速に切替えられる。このため、成形用金型のキャビティ型面の温度が高温側または低温側に、あるいは低温側または高温側に急速に切り替えられ、成形サイクル時間の短縮化を図りつつ、成形品の転写精度の向上及び成形欠陥の低減等を図り得る利点が得られる。しかしながらこの加熱冷却切替装置においては、金型加熱工程から金型冷却工程に切替えられたときに、温調通路に残留している熱をもつ高温流体を外部に排出してしまうと共に、排出により減少したぶんを常温の流体で補充するため、エネルギロスが大きかった。
【０００５】
そこで、近年、エネルギロスを減少させて加熱効率を高めた成形用金型の加熱冷却切替装置が開発されている（特開平１０−３４６５７号公報、１９９８年公開）。この公報に係る加熱冷却切替装置によれば、高温流体専用の回収タンク、低温流体専用の回収タンクが設けられている。このものでは、金型加熱工程から金型冷却工程に切替えられたときには、温調通路に残留していた高温流体は、温調通路に新たに供給された低温流体によって温調通路の外方に押し出され、高温流体専用の回収タンクに回収される。また、金型冷却工程から金型加熱工程に切替えられたときには、温調通路に残留していた低温流体は、温調通路に新たに供給された高温流体によって温調通路の外方に押し出され、低温流体専用の回収タンクに回収される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記公報に係る加熱冷却切替装置によれば、流体を回収する回収タンクとしては、高温流体専用の回収タンクと、低温流体専用の回収タンクとの双方が必要であり、設備の小型化には限界があった。
【０００７】
更に、高温流体専用の回収タンクに回収されて貯留されている高温流体は、高温であるものの、金型冷却工程において回収タンク内に放置されるため、放置の際の放熱により温度がかなり低下する。このため、高温流体専用の回収タンク内に回収されていた高温流体を高温流体通路系に戻したときには、放熱で温度がかなり低下した高温流体が高温流体通路系の高温流体に混入してしまう。このような混入は好ましくない。その理由は、高温流体通路系に保持されている高温流体全体の温度を低下させることになるためである。
【０００８】
この場合、高温流体通路系に保持されている高温流体の温度を再加熱して適温域である高温域に復帰させるためには、再加熱時間を必要とする。従って、生産性の向上を図るべく金型加熱工程及び金型冷却工程のサイクル時間の一層の短縮化を図るためには、限界があった。この場合、サイクル時間を短くすると、十分に加熱されていない高温流体が成形用金型の温調通路に供給されることになり、成形用金型を適温域に保持するのに不利となる。
【０００９】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、回収タンクの数の節減を図ることにより設備の大型化を抑制し、且つ、高温流体を得る際のエネルギロスを減らして高温流体を加熱する加熱効率を確保できる成形用金型の加熱冷却切替装置、及び、成形用金型の加熱冷却切替方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る成形用金型の加熱冷却切替装置は、成形キャビティを有する成形用金型と成形用金型の温度調整を行う温調通路とを有する成形装置に接続され、且つ、温調通路に高温流体を供給して成形用金型を加熱する金型加熱工程と、温調通路に低温流体を供給して成形用金型を冷却する金型冷却工程とを、成形型による成形作業の進行に合わせて切替える成形用金型の加熱冷却切替装置において、
温調通路に低温流体を供給可能な低温流体供給通路と温調通路から吐出された低温流体が吐出される低温流体吐出通路とをもつ低温流体通路系と、
高温流体が循環可能となるように巡らされた循環通路と、循環通路の高温流体または高温流体となる流体に搬送力を与える流体搬送源と、循環通路の高温流体または高温流体となる流体を加熱するヒータとをもつ高温流体通路系と、
高温流体通路系と温調通路とを連通状態及び非連通状態に切替可能な接続開閉弁と、
高温流体通路系に組み込まれて設けられ、金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する際に、温調通路に残留している低温流体を回収する低温流体回収状態に切替えられ、且つ、金型加熱工程から金型冷却工程へと移行する際に、温調通路に残留している高温流体を回収する高温流体回収状態に切替えられる共通回収タンクと、
共通回収タンクに回収されている低温流体を共通回収タンクの外部に排出する排出開閉弁とを具備する加熱冷却切替装置であって、
加熱冷却切替装置は、
（ｉ）金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する際に、高温流体通路系の高温流体を温調通路に供給することにより、温調通路に残留している低温流体を押し出して共通回収タンクに回収する低温流体回収操作を実行し、
排出開閉弁を開放することにより、共通回収タンク内の回収低温流体を共通回収タンクの外部に排出する低温流体排出操作を実行し、且つ、
（ｉｉ）金型加熱工程から金型冷却工程に移行する際に、低温流体通路系から温調通路に供給される低温流体により、温調通路に残留している高温流体を押し出して前記共通回収タンクに回収し、その後、
（ｉｉｉ）金型冷却工程の実行中において、共通回収タンク内の回収高温流体を高温流体通路系の流体搬送源の駆動により高温流体通路系の循環通路に沿って循環させつつ、高温流体通路系のヒータで加熱して目標温度域に保持する昇温操作を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
（２）本発明に係る成形用金型の加熱冷却切替方法は、上記した請求項に係る成形用金型の加熱冷却切替装置を使用する方法の発明である。即ち、本発明に係る成形用金型の加熱冷却切替方法は、上記した請求項に係る成形用金型の加熱冷却切替装置を用い、高温流体通路系の高温流体を前記温調通路に供給して成形用金型を加熱する金型加熱工程と、
低温流体通路系の低温流体を前記温調通路に供給して成形用金型を冷却する金型冷却工程とを、成形用金型による成形作業の進行に合わせて切替える成形用金型の加熱冷却切替方法において、
（ｉ）金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する際に、高温流体通路系の高温流体を温調通路に供給することにより、前記温調通路に残留している低温流体を押し出して前記共通回収タンクに回収する低温流体回収操作を実行し、
排出開閉弁を開放することにより、共通回収タンク内の回収低温流体を共通回収タンクの外部に排出する低温流体排出操作を実行し、且つ、
（ｉｉ）金型加熱工程から金型冷却工程に移行する際に、低温流体通路系から温調通路に供給される低温流体により、温調通路に残留している高温流体を温調通路から押し出して共通回収タンクに回収し、その後、
（ｉｉｉ）金型冷却工程の実行中において、共通回収タンク内の回収高温流体および主タンクに貯留されている高温流体を、高温流体通路系の流体搬送源の駆動により高温流体通路系の循環通路に沿って循環させつつ、高温流体通路系のヒータで加熱して目標温度域に保持する昇温操作を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
（３）本発明に係る加熱冷却切替装置、本発明に係る加熱冷却切替方法によれば、金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する際に、温調通路に残留している低温流体を共通回収タンクに回収する。共通回収タンクに回収された低温流体は、排出開閉弁の開放により加熱冷却切替装置の外部に排出され、従って、高温流体通路系に混入することが抑えられ、ひいては高温流体通路系の高温流体の温度低下が抑制される。
【００１３】
また本発明に係る加熱冷却切替装置、本発明に係る加熱冷却切替方法によれば、金型加熱工程から金型冷却工程へと移行する際に、温調通路に残留している高温流体を共通回収タンクに回収する。即ち共通回収タンクは高温流体及び低温流体を交互に回収する。従って回収タンクは高温流体の回収用と低温流体の回収用とで共通して使用され、回収タンクの数が減少し、設備の大型化が抑制される。
【００１４】
更に、共通回収タンク内に回収された高温流体は、金型冷却工程の実行中において、流体搬送源の駆動により高温流体通路系の循環通路に沿って循環されつつ、ヒータを通過する際にヒータで加熱されて目標温度域に保持される。従って金型冷却工程の次に金型加熱工程を実行する際には、ヒータにより加熱されて目標温度域に保持されている高温流体を速やかに用いることができる。従って成形用金型は効率良く加熱される。上記したように共通回収タンク内に回収された高温流体を加熱保持できるのは、ヒータを有する高温流体通路系に共通回収タンクが組み込まれているためである。
【００１５】
高温流体の温度及び低温流体の温度はそれぞれ相対的なものである。よって、高温流体は低温流体よりも温度が相対的に高いものであり、低温流体は高温流体よりも温度が相対的に低いものである。高温流体及び低温流体を構成する流体としては、作業性及びランニングコスト等を考慮すると、水が好ましい。高温流体及び低温流体の圧力としては適宜選択することができ、例えば１〜８ｋｇｆ／ｃｍ２にできるが、これに限定されるもてのばない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明を具体化した実施形態について、図１〜図６を参照しつつ具体的に説明する。本実施形態に係る成形用金型の加熱冷却切替装置は図１に模式的に示されている。図１に示すように、加熱冷却切替装置は、樹脂をブロー成形する成形キャビティを有する成形用金型１０と成形用金型１０の温度調整を行う温調通路１５とを有する成形装置１に接続されるものである。温調通路１５は、互いに直列に繋がる入口側の第１温調通路１５ａと第２温調通路１５ｂと出口側の第３温調通路１５ｃとを有する。第２温調通路１５ｂは成形用金型１０の内部に埋設されており、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍの温度調整を行うためのものである。第２温調通路１５ｂは、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍに対する伝熱迅速性を高めるべく、キャビティ型面１０ｍに接近して設けられている。従って、第２温調通路１５ｂに高温流体が供給されると、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍは急熱される。また第２温調通路１５ｂに低温流体が供給されると、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍは急冷される。即ち第２温調通路１５ｂには高温流体及び低温流体が交互に供給される。
【００１７】
本実施形態に係る加熱冷却切替装置は、温調通路１５に高温流体を供給して成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍを加熱する金型加熱工程と、温調通路１５に低温流体を供給して成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍを冷却する金型冷却工程とを、成形用金型１０による成形作業の進行に合わせて交互に切替えるものである。金型加熱工程が実行されると、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが高温域とされるため、成形品の転写精度が向上すると共に、成形品の成形欠陥が低減される。金型冷却工程が実行されると、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが冷却されるため、成形固化速度が促進され、成形サイクル時間が短縮化され、生産性が向上する。
【００１８】
図１に示すように、低温流体通路系２は、温調通路１５の第１温調通路１５ａに分岐点８１を介して接続され低温流体を温調通路１５に供給可能な低温流体供給通路２１と、温調通路１５の第３温調通路１５ｃに分岐点８２を介して接続され第３温調通路１５ｃから吐出された低温流体が排出される低温流体吐出通路２２とをもつ。低温流体供給通路２１の入口側にはイン用の開閉弁２３が設けられている。イン用の開閉弁２３は工場の給水源等の流体源に繋がる。低温流体供給通路２１の中間には第１中間開閉弁２４が設けられている。低温流体吐出通路２２の出口側にはアウト用の開閉弁２５が設けられている。
【００１９】
図１に示すように、高温流体通路系３は、高温流体が循環可能となるように巡らされた循環通路３１と、高温流体または高温流体となる流体を循環通路３１に補給するために循環通路３１に配置された流体補給源としての主タンク３２と、循環通路３１の高温流体または高温流体となる流体に搬送力を与えるために循環通路３１に配置された流体搬送源として機能するポンプ３３と、循環通路３１の高温流体または高温流体となる流体を加熱するために循環通路３１に配置されたヒータ３４とをもつ。循環通路３１においては、主タンク３２、ポンプ３３、ヒータ３４は直列に配置されている。ヒータ３４は循環通路３１の流体を加熱できるものであれば、その加熱形態は特に限定されない。ポンプ３３は金型加熱工程及び金型冷却工程において連続的に駆動する。循環通路３１は、直列に繋がる第１通路３１ａ、第２通路３１ｂ、第３通路３１ｃ、第４通路３１ｄ、第５通路３１ｅと、第４通路３１ｄに対して並列して配置された並列通路３１ｋとを有する。循環通路３１の第２通路３１ｂには第２中間開閉弁３５が設けられている。
【００２０】
高温流体通路系３と温調通路１５とを連通状態及び非連通状態に切替え可能に接続する接続通路系５が設けられている。接続通路系５は、高温流体通路系３の循環通路３１の第１通路３１ａと温調通路１５の第１温調通路１５ａとを分岐点８１、８３を介して接続する第１接続通路５１と、高温流体通路系３の循環通路３１の第３通路３１ｃと温調通路１５の第３温調通路１５ｃとを分岐点８２、８４を介して接続する第２接続通路５２と、第１接続通路５１に設けられた第１接続開閉弁５３と、第２接続通路５２に設けられた第２接続開閉弁５４とを有する。第１接続開閉弁５３は、高温流体通路系３の循環通路３１の第１通路３１ａと第１温調通路１５ａとの連通状態及び非連通状態に切替える機能を有する。第２接続開閉弁５４は、高温流体通路系３の循環通路３１の第３通路３１ｃと第３温調通路１５ｃとを連通状態及び非連通状態に切替える機能を有する。
【００２１】
図１に示すように、共通回収タンク６は、高温流体通路系３の並列通路３１ｋに組み込まれて設けられており、主タンク３２に対して並列に配置されている。ポンプ３３（またはヒータ３４）と主タンク３２との間には第１開閉弁４１が設けられている。ポンプ３３（またはヒータ３４）と共通回収タンク６との間には第２開閉弁４２が設けられている。共通回収タンク６の入口と主タンク３２の入口との間には第３中間開閉弁４３が設けられている。
【００２２】
排出開閉弁７は共通回収タンク６に接続されており、共通回収タンク６のタンク室を開放させるものであり、共通回収タンク６に回収されている低温流体を開弁により共通回収タンク６の外部に排出する機能を有する。
【００２３】
次に、本実施形態に係る加熱冷却切替方法について説明を加える。加熱冷却切替方法は、高温流体通路系３の高温流体を接続通路系５を介して温調通路１５に供給して成形用金型１０を加熱する金型加熱工程と、低温流体通路系２の低温流体を温調通路１５に供給して成形用金型１０を冷却する金型冷却工程とを、成形用金型１０による成形作業の進行に合わせて交互に切替え、これにより成形用金型１０の成形キャビティのキャビティ型面１０ｍを高温側に急速に切替えたり、キャビティ型面１０ｍを低温側に急速に切替えたりする。金型加熱工程においては、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが高温流体により急速に加熱されるため、成形用金型１０で成形される成形品の転写精度が向上すると共に、成形品における成形欠陥も低減される。また金型冷却工程においては、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが低温流体により急速に冷却されるため、成形用金型１０の成形キャビティに装填された成形材料の成形固化速度が促進され、成形サイクルを短縮化でき、生産性の向上を図り得、数秒の短縮化であっても強く要請される成形現場に適する。
【００２４】
まず、金型冷却工程を実行している場合を例にとって説明する。この場合、図２に示すように、イン用の開閉弁２３、アウト用の開閉弁２５、第１中間開閉弁２４が開放する。このため、工場から送られた低温流体は、イン用の開閉弁２３→低温流体供給通路２１→分岐点８１→第１温調通路１５ａ→第２温調通路１５ｂ→第３温調通路１５ｃ→分岐点８２→低温流体吐出通路２２→アウト用の開閉弁２５の順に流れる。このように金型冷却工程においては高温流体よりも温度が低い低温流体が成形用金型１０の第２温調通路１５ｂに供給されるため、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが冷却される。この場合、第１接続開閉弁５３、第２接続開閉弁５４は閉鎖されているため、イン用の開閉弁２３から供給された低温流体は高温流体通路系３には供給されず、高温流体通路系３の高温流体の温度は高温域に良好に維持される。
【００２５】
なお、この金型冷却工程を実行している間には、図２に示すように、第１開閉弁４１、第２中間開閉弁３５、第３中間開閉弁４３が開放され、且つ、排出開閉弁７が閉鎖された状態で、ポンプ３３が駆動しているため、高温流体通路系３の高温流体が循環通路３１を矢印Ａ方向に沿って循環しつつ、つまり、循環通路３１のヒータ３４→第１通路３１ａ→第２通路３１ｂ→第３通路３１ｃ→主タンク３２に沿って循環しつつ、ヒータ３４を通過するときにヒータ３４により加熱される。従って金型冷却工程において、高温流体通路系３の高温流体は循環しつつヒータ３４により高温域に常時保温されている。この金型冷却工程において、共通回収タンク６に高温流体が貯留されている場合には、排出開閉弁７が閉鎖されている状態で第２開閉弁４２が開放し、共通回収タンク６の高温流体はヒータ３４側に向かい、結局、循環通路３１を矢印Ａ方向に沿って循環しつつヒータ３４により加熱される。
【００２６】
上記した金型冷却工程を終えたら、金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する。金型加熱工程においては、図４に示すように、イン用の開閉弁２３、アウト用の開閉弁２５、第１中間開閉弁２４が閉鎖されるため、工場からの低温流体は低温流体通路系２には供給されず、ひいては温調通路１５にも供給されない。この金型加熱工程においては、図４に示すように、排出開閉弁７、第２中間開閉弁３５が閉鎖されると共に、第１接続開閉弁５３、第２接続開閉弁５４、第１開閉弁４１、第２開閉弁４２、第３中間開閉弁４３が開放されるため、高温流体通路系３の高温流体は、分岐点８３→第１接続通路５１及び開放状態の第１接続開閉弁５３→分岐点８１→第１温調通路１５ａ→第２温調通路１５ｂ→第３温調通路１５ｃ→分岐点８２→第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４→分岐点８４→循環通路３１の第３通路３１ｃ→主タンク３２→循環通路３１の第４通路３１ｄ→循環通路３１の第５通路３１ｅの順に流れて循環する。このように金型加熱工程においては、温度が高い高温流体が成形用金型１０の第２温調通路１５ｂに供給されるため、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが高温域に急速加熱され、成形品の転写精度が高められると共に成形欠陥が低減される。
【００２７】
なお、排出開閉弁７が閉鎖されると共に第２開閉弁４２が開放する場合には、共通回収タンク６の流体は循環通路３１に沿って循環するが、第２開閉弁４２が閉鎖されている場合には、共通回収タンク６の流体は循環しない。従って、共通回収タンク６に高温流体が貯留されている場合には、第２開閉弁４２が開放し、共通回収タンク６の高温流体は循環通路３１を矢印Ａ方向に沿って循環しつつ、ヒータ３４により加熱され、高温域に保持される。共通回収タンク６に高温流体が貯留されていない場合には、第２開閉弁４２を閉鎖することができる。
【００２８】
ところで、金型冷却工程から金型加熱工程に移行した直後について説明を加える。金型冷却工程から金型加熱工程に移行した直後においては、前述したように金型冷却工程で温調通路１５に供給されて成形用金型１０を冷却した低温流体が、まだ温調通路１５に残留している。このように金型冷却工程から金型加熱工程に移行した直後においては、図３に示すように、アウト用の開閉弁２５が閉鎖され、且つ、第２開閉弁４２、第１接続開閉弁５３及び第２接続開閉弁５４が開放されるため、前記したように高温流体通路系３の高温流体は、分岐点８３→第１接続通路５１及び開放状態の第１接続開閉弁５３→分岐点８１の順に流れ、温調通路１５に新たに供給される。この結果、温調通路１５に残留していた低温流体が、新たに供給された高温流体により先方に押し出されて、分岐点８２→第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４→分岐点８４→第３通路３１ｃを順に流れ、共通回収タンク６に回収される。このときアウト用の開閉弁２５が閉鎖されているため、温調通路１５に残留していた低温流体が分岐点８２から低温流体吐出通路２２に流れることは抑えられる。このようにして温調通路１５に残留していた低温流体を共通回収タンク６に回収する低温流体回収操作が実行される。このような低温流体回収操作においては、図３に示すように、第２中間開閉弁３５及び第３中間開閉弁４３が閉鎖していると共に第２開閉弁４２が開放しているため、温調通路１５に残留していた低温流体は、主タンク３２側及び第２中間開閉弁３５側には流れず、前述したように、分岐点８２→第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４→分岐点８４→第３通路３１ｃ→共通回収タンク６の順に流れ、共通回収タンク６に回収されて貯留される。
【００２９】
上記したように温調通路１５に残留していた低温流体を共通回収タンク６に回収する低温流体回収操作を終えたら、第２開閉弁４２を開放状態から閉鎖状態に切替え、共通回収タンク６に回収された低温流体が循環通路３１の第５通路３１ｅの高温流体側に混入することを抑制する。これにより低温流体を回収したにもかかわらず、循環通路３１の第５通路３１ｅの高温流体の温度が低下することが抑えられる。
【００３０】
上記したように温調通路１５に残留している低温流体を共通回収タンク６に回収する低温流体回収操作を終えたら、低温流体排出操作が実行される。即ち、前記した低温流体回収操作により共通回収タンク６に回収された低温流体（温調通路１５に残留していた低温流体）は、排出開閉弁７の開放により、共通回収タンク６の外部に排出される。この結果、共通回収タンク６は流体を再貯留可能な状態、つまり再回収可能な状態となる。なお、共通回収タンク６から低温流体を排出するにあたっては、例えば、重力、外部ポンプ等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
上記した温調通路１５に高温流体を供給して成形用金型１０を加熱する金型加熱工程の実行中においては、図４に示すように、イン用の開閉弁２３、アウト用の開閉弁２５、第１中間開閉弁２４、第２中間開閉弁３５が閉鎖されているため、イン用の開閉弁２３からの低温流体が低温流体通路系２に供給されることは阻止される。
【００３２】
上記したように金型加熱工程を終えたら、成形作業の進行に伴い、再び金型冷却工程に移行する。金型加熱工程から金型冷却工程に移行すれば、図６に示すように、イン用の開閉弁２３、アウト用の開閉弁２５、第１中間開閉弁２４が開放する。このため、工場の流体源から送られた温度が低い低温流体は、イン用の開閉弁２３→低温流体供給通路２１→分岐点８１→第１温調通路１５ａ→第２温調通路１５ｂ→第３温調通路１５ｃ→分岐点８２→低温流体吐出通路２２の順に流れる。このように低温流体が第２温調通路１５ｂに供給されるため、成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍが急速冷却され、成形材料の成形固化速度が促進される。この場合、第１接続開閉弁５３、第２接続開閉弁５４は閉鎖されているため、低温流体は高温流体通路系３には供給されず、高温流体通路系３の高温流体の温度は高温域に良好に維持される。
【００３３】
上記したように金型加熱工程から金型冷却工程に移行した直後においては、金型加熱工程で供給した温度が高い高温流体が温調通路１５にまだ残留しているが、図５に示すように、イン用の開閉弁２３、アウト用の開閉弁２５、第１中間開閉弁２４が開放するため、金型冷却工程で新たに温調通路１５に供給される低温流体が、温調通路１５に残留している高温流体を先方に押し出す。この結果、温調通路１５に残留していた高温流体は、分岐点８２→第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４→分岐点８４→第３通路３１ｃを経て、共通回収タンク６に回収される。このときアウト用の開閉弁２５、第２中間開閉弁３５、第３中間開閉弁４３は閉鎖されているため、回収されるべき高温流体は、主タンク３２，アウト用の開閉弁２５、第２中間開閉弁３５の側には流れない。
【００３４】
上記のようにして高温流体回収操作が実行される。上記したように温調通路１５に残留していた温度が高い高温流体は装置の外部に廃棄されず、共通回収タンク６に回収されるため、エネルギロスが抑えられる。
【００３５】
なお、金型加熱工程から金型冷却工程に移行した直後において、上記したように温調通路１５に残留していた高温流体が共通回収タンク６に回収される高温流体回収操作が実行されたら、その後には、排出開閉弁７が閉鎖された状態で、第１開閉弁４１及び第２開閉弁４２が開放状態に維持されている。そのため、高温流体通路系３の高温流体がポンプ３３の駆動により循環通路３１に沿って矢印Ａ方向に沿って循環するため、共通回収タンク６に回収されていた高温流体も共通回収タンク６からヒータ３４側に押し出され、循環通路３１に沿って矢印Ａ方向（図６参照）に沿って循環し、そして、ヒータ３４を通過する際にヒータ３４で加熱されて目標温度域に昇温される。このようにして昇温操作を行う。このような昇温操作の場合には、主タンク３２に貯留されている高温流体についても、循環通路３１に沿って矢印Ａ方向に沿って循環させつつヒータ３４を通過する際にヒータ３４で加熱して目標温度域に昇温させて保持する。従って本実施形態においては、成形用金型１０を低温流体で冷却している金型冷却工程を実行している間において、高温流体通路系３の高温流体はポンプ３３により循環通路３１を循環し続けるため、ヒータ３４により高温域に良好に維持される。この結果、再び金型加熱工程から金型冷却工程に移行したとき、高温流体通路系３の温度が高い高温流体を成形用金型１０の温調通路１５ｂに速やかに供給して成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍを急速に加熱することができる利点が得られる。
【００３６】
（実施形態の効果）
以上説明したように本実施形態に係る加熱冷却切替装置、本実施形態に係る加熱冷却切替方法によれば、金型冷却工程で供給されて温調通路１５に残留している温度が低い低温流体を、接続通路系５の第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４を介して共通回収タンク６に回収することができる。また金型加熱工程で供給されて温調通路１５に残留している高温流体を、接続通路系５の第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４を介して共通回収タンク６に回収することができる。このように本実施形態によれば、共通回収タンク６は、温調通路１５に残留している高温流体の回収用と、温調通路１５に残留している残留低温流体の回収用として共通して使用される。このため本実施形態によれば、温調通路１５に残留している流体を回収する回収タンクとしては、１個の共通回収タンク６で足りる。よって回収タンクを２個必須としていた上記した従来技術の特開平１０−１５９４４号公報に係る加熱冷却切替装置に比較して、設備の大型化が抑制され、小型化を図ることができる。
【００３７】
更に本実施形態においては、金型加熱工程から金型冷却工程に移行した直後においては、金型加熱工程で供給した高温流体が温調通路１５にまだ残留している。しかし金型加熱工程から金型冷却工程に移行した直後においては、温調通路１５に残留していた高温流体が低温流体により先方へ押し出され、第２接続通路５２及び開放状態の第２接続開閉弁５４を介して共通回収タンク６に回収される高温流体回収操作が実行される。このため高温流体を加熱冷却切替装置の外部に廃棄していたためエネルギロスが大きかった従来技術とは異なり、温調通路１５に残留していた熱をもつ高温流体が加熱冷却切替装置の外部に廃棄されないため、エネルギロスが抑えられ省エネルギ化に貢献できる。
【００３８】
本実施形態においては、温調通路１５に残留していた高温流体が共通回収タンク６に回収されたら、金型冷却工程の間において、図６に示すように、共通回収タンク６内の回収高温流体を高温流体通路系３のポンプ３３の駆動により高温流体通路系３の循環通路３１に沿って矢印Ａ方向に循環させつつヒータ３４を通過する際にヒータ３４で加熱して目標温度域に昇温させて保持する昇温操作を行う。換言すれば、金型冷却工程の間において、共通回収タンク６内に回収された高温流体をポンプ３３の駆動により循環通路３１に沿って矢印Ａ方向に循環させつつヒータ３４で加熱して目標温度域に昇温させて保持することができる。このように共通回収タンク６内に回収された高温流体をヒータ３４で加熱保持できるのは、共通回収タンク６が高温流体通路系３に組み込まれているためである。
【００３９】
本実施形態においては、上記したように共通回収タンク６内に回収された高温流体をヒータ３４で加熱して目標温度域に昇温させ得るため、金型冷却工程から金型加熱工程に移行した直後においては、高温域に維持されていた温度が高い高温流体を温調通路１５に速やかに供給して成形用金型１０のキャビティ型面１０ｍを急速に加熱することができる。このため本実施形態においては、ヒータ３４の容量（単位時間当たりの加熱能力）を減少させてヒータ３４の小型化を図ることもでき、設備の小型化を一層図り得る。
【００４０】
更に高温流体通路系３の高温流体を循環させつつヒータ３４で加熱するため、高温流体通路系３の高温流体の温度を高温域に良好に維持でき、高温流体通路系３の高温流体を温調通路１５に速やかに供給できるため、金型冷却工程から金型加熱工程に移行する移行時間の短縮化、金型加熱工程のサイクル時間の短縮化を図るのに貢献でき、生産性の向上に寄与できる。換言すれば、生産性の向上のため金型冷却工程から金型加熱工程に移行する時間の一層の短縮化、金型加熱工程のサイクル時間の一層の短縮化が図られた場合であっても、高温流体通路系３に保持されている高温流体の昇温を追従させることができる。
【００４１】
本実施形態においては、共通回収タンク６に回収された低温流体は、排出開閉弁７の開放により加熱冷却切替装置の外部に排出されるが、排出された量に相当する流体量は、高温流体通路系３の循環通路３１に接続された流体補充部９０により速やかに補充される。
【００４２】
なお、イン用の開閉弁２３、アウト用の開閉弁２５、第２中間開閉弁３５、第１開閉弁４１、第２開閉弁４２、第３中間開閉弁４３、第１接続開閉弁５３、第２接続開閉弁５４等といった各種開閉弁の開放作動及び閉鎖作動は、図略の制御装置により制御される。この場合、同サイズの加熱冷却切替装置における高温流体及び低温流体の流速、目標場所への到達時間等を予め実験により求めておき、各種開閉弁の開放作動及び閉鎖作動をタイマー制御することにしても良い。
【００４３】
本実施形態においては、高温流体の温度及び低温流体の温度はそれぞれ相対的なものである。よって、高温流体は低温流体よりも温度が相対的に高いものであり、低温流体は高温流体よりも温度が相対的に低いものである。例えば、高温流体は１１０〜１５０℃程度、低温流体は１０〜３０℃程度とすることができる。但し高温流体及び低温流体の温度域はこれに限定されるものではない。本実施形態で用いる流体は水であるため、高温流体は上記温度域を獲得するべく高圧であることが好ましい。
【００４４】
（他の例）上記した実施形態では、温調通路１５に残留している低温流体を、温調通路１５に新たに供給される高温流体で先方に押し出すことにしている。また温調通路１５に残留している高温流体を、温調通路１５に新たに供給される低温流体で先方に押し出すことにしている。しかしこれに限らず、温調通路１５に残留している低温流体と温調通路１５に新たに供給される高温流体との間に空気層を介在させて先方に押し出すことにしても良い。同様に、温調通路１５に残留している高温流体と温調通路１５に新たに供給される低温流体との間に空気層を介在させて先方に押し出すことにしても良い。空気層を介在させた場合には必要に応じて、空気抜き具により空気層の空気を適宜抜くことができる。
【００４５】
上記した実施形態は樹脂成形用の成形用金型の加熱冷却に適用しているが、これに限らず、ゴム成形用の成形用金型、ダイカスト鋳造や重力鋳造などの鋳造成形用の成形用金型の加熱冷却に適用することもできる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。実施形態に記載の語句は、一部であっても各請求項に記載できるものである。
【００４６】
（付記）上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
・温調通路には高温流体及び低温流体がそれぞれ経時的に交互に供給されることを特徴とする請求項１に係る成形用金型の加熱冷却切替装置、請求項２に係る成形用金型の加熱冷却切替方法。高温流体と低温流体とが温調通路に経時的に交互に供給されるため、成形用金型の急速加熱及び急速冷却を交互に行うことができる。
・金型加熱工程においては、温調通路に高温流体を供給して成形用金型のキャビティ型面を急速加熱し、金型冷却工程においては、温調通路に低温流体を供給して成形用金型のキャビティ型面を急速冷却することを特徴とする請求項１に係る成形用金型の加熱冷却切替装置、請求項２に係る成形用金型の加熱冷却切替方法。
・共通回収タンクは、高温流体通路系に組み込まれており、主タンクに対して並列に配置されていることを特徴とする請求項１に係る成形用金型の加熱冷却切替装置、請求項２に係る成形用金型の加熱冷却切替方法。共通回収タンクに高温流体及び低温流体を交互に回収するのに有利となる。
・高温流体通路系の高温流体は、金型冷却工程においては高温流体通路系内でヒータを経て循環しており、金型加熱工程においては接続開閉弁により連通された状態の高温流体通路系及び温調通路でヒータを経て循環していることを特徴とする請求項１に係る成形用金型の加熱冷却切替装置、請求項２に係る成形用金型の加熱冷却切替方法。
【００４７】
【発明の効果】
本願発明によれば、（ｉ）金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する際に、高温流体通路系の高温流体を温調通路に供給することにより、温調通路に残留している低温流体を押し出して共通回収タンクに回収する低温流体回収操作を実行し、排出開閉弁を開放することにより、共通回収タンク内の回収低温流体を共通回収タンクの外部に排出する低温流体排出操作を実行し、且つ、（ｉｉ）金型加熱工程から金型冷却工程に移行する際に、低温流体通路系から温調通路に供給される低温流体により、温調通路に残留している高温流体を押し出して前記共通回収タンクに回収し、その後、（ｉｉｉ）金型冷却工程の実行中において、共通回収タンク内の回収高温流体を高温流体通路系の流体搬送源の駆動により高温流体通路系の循環通路に沿って循環させつつ、高温流体通路系のヒータで加熱して目標温度域に保持する昇温操作を行うことを特徴とするものである。
【００４８】
以上の説明から理解できるように、本発明に係る加熱冷却切替装置、本発明に係る加熱冷却切替方法によれば、金型冷却工程から金型加熱工程へと移行する際に、温調通路に残留している低温流体を共通回収タンクに回収する。共通回収タンクに回収された低温流体は、排出開閉弁の開放により装置の外部に排出され、高温流体通路系に直接混入することが抑えられ、ひいては高温流体通路系の高温流体の温度低下が抑制され、高温流体通路系の高温流体を加熱する加熱効率が確保される。
【００４９】
また、金型加熱工程から金型冷却工程へと移行する際に、温調通路に残留している高温流体を廃棄することなく、共通回収タンクに回収するため、エネルギロスの発生が抑えられ、この意味においても加熱効率が確保される。
【００５０】
上記したように本発明に係る加熱冷却切替装置、本発明に係る加熱冷却切替方法によれば、共通回収タンクは高温流体の回収用として、低温流体の回収用として双方に共通して使用される。このため回収タンクの数が減少し、それに要する配管も減少し、設備の小型化を図り得る。
【００５１】
更に本発明に係る加熱冷却切替装置、本発明に係る加熱冷却切替方法によれば、共通回収タンク内に回収されている高温流体は、金型冷却工程の実行中において、流体搬送源の駆動により高温流体通路系の循環通路に沿って循環されつつ、ヒータを通過するときにヒータで加熱されて目標温度域に保持される。従って金型冷却工程の次に金型加熱工程に移行する際には、ヒータにより加熱されて目標温度域に保持されている高温流体通路系の高温流体を速やかに用いることができる。従って成形用金型は急速に加熱され、金型冷却工程から金型加熱工程に移行する時間の一層の短縮化、金型加熱工程のサイクル時間の一層の短縮化に有利である。換言すれば、生産性の向上のため金型冷却工程から金型加熱工程に移行する時間の一層の短縮化、金型加熱工程のサイクル時間の一層の短縮化が図られたとしても、高温流体通路系の高温流体の昇温を追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱冷却切替装置の模式図である。
【図２】金型冷却工程を実行している状態の加熱冷却切替装置の模式図である。
【図３】金型冷却工程から金型加熱工程に移行した直後の状態の加熱冷却切替装置の模式図である。
【図４】金型加熱工程を実行している状態の加熱冷却切替装置の模式図である。
【図５】金型加熱工程から金型冷却工程に移行した直後の状態の加熱冷却切替装置の模式図である。
【図６】金型冷却工程を実行している状態の加熱冷却切替装置の模式図である。
【符号の説明】
図中、１は成形装置、１０は成形用金型、１５は温調通路、２は低温流体通路系、２１は低温流体供給通路、２２は低温流体吐出通路、３は高温流体通路系、３１は循環通路、３２は主タンク、３３はポンプ（流体搬送源）、３４はヒータ、５は接続通路系、５１は第１接続通路、５２は第２接続通路、５３は第１接続開閉弁、５４は第２接続開閉弁、６は共通回収タンク、７は排出開閉弁を示す。
【図１】
0004577544.tif 000002
【図２】
0004577544.tif 000003
【図３】
0004577544.tif 000004
【図４】
0004577544.tif 000005
【図５】
0004577544.tif 000006
【図６】
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