JP2010143217A - 同軸式冷却及び伝熱コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型 - Google Patents

Abstract

【課題】同軸式冷却及び伝熱コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型の提供。
【解決手段】同軸式冷却及び伝熱コイル構造３０は本体３１を備え、本体３１には冷却水路３２を設置し、冷却水路３２は入口３２１と出口３２２を備え、入口３２１から冷却水は進入し、出口３２２から冷却水は流出し、冷却水路３２内には伝熱コイル３３を設置し、同軸式冷却及び伝熱コイル構造３０は金型４０を設置する。
【選択図】図３

Description

本発明は同軸式冷却及び伝熱コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型に関し、特に伝熱コイルを冷却水路内に同軸設置する高周波伝熱コイル構造に関する。

一般に金型を射出成型加工に応用する時には、成型用液状樹脂を金型の注入口に注入し安定的に流動させ、樹脂が過度に早く冷却成型してしまうのを回避する必要がある。そのため、金型を合わせ、材料を注入する前に、先にオス型とメス型を予定の温度まで予熱しなければならない。これにより、液状樹脂を確実、かつスムーズに、キャビティ内に流入し、冷却成型を行なうことができる。

周知のように、射出成型金型の予熱構造は、一般にオス型或いはメス型内に設置し、固定式の加熱構造を呈し、電熱或いは高周波方式を利用し加熱を行なう。図１に示す、従来の高周波金型構造１０は、オス型１１、メス型１２内に、それぞれコア１３、１４を備える。固定されたメス型１２側には、さらに注入口１５を設置し、オス型１１側には、電熱ヒューズ１６と冷却水管１７を設置する。オス型１１とメス型１２を合わせ、射出成型を行なう前に、先ず、電熱ヒューズ１６によりオス型１１を予熱し、オス型１１の予熱完成後に、メス型１２と合わせ、同時に注入を完成する。予定の温度まで予熱することにより、液状樹脂は凝固せず、正確に成型可能となり、成型後には、冷却水管１７により金型を冷却し、成型品を脱型することができる。

しかし、上記した従来の金型設計には、欠点が存在する。それは、オス(メス)型の体積が大きく、必要な温度までの予熱にかなり長い時間がかかることである。これにより、プラスチック射出成型の循環時間が延び、生産量の減少を招いてしまう。しかも、体積が大きいため、予熱により多くのエネルギーを消費してしまい、エネルギーとコストの無駄遣いである。さらに、冷却水管は冷却水を循環させ続けるため、電熱ヒューズがオス(メス)型を予熱すると同時に、オス(メス)型の温度もまた冷却水により奪われてしまい、オス(メス)型は予定の温度になかなか達せず、これもエネルギーの浪費である。

また、別種の従来の技術である、露出式の金型予熱構造では、図２に示すように、金型予熱用の加熱器２０は、ガス炉ヘッド２１と燃料管２２を備える。ガス炉ヘッド２１と燃料管２２の一端は連接し、燃料管２２の反対端には燃料ボンベ(図示なし)を連接する。これにより、燃料は燃料管２２よりガス炉ヘッド２１に送り込まれ、ガス炉ヘッド２１は火焔２３を生じる。こうして、鍛造機或いは射出成型機が採用する上、下型２４、２５により組成する鍛造型及び射出型に対して、室温状態から作業温度状態まで予熱することができる。この種の従来の予熱装置は、予期の加熱効果を達成することはできるが、大型の鍛造或いは射出金型にしか適用できず、しかも実施には時間がかかり、不便で、精密部品の金型には適していない。

また、従来の技術で、中空型伝熱コイルを採用し、しかも冷却水が該中空型伝熱コイル内部から流通する構造もある。該従来の構造では、冷却水は、伝熱コイル中に包まれているため、散熱性能が悪く、冷却効果を上げることができない。しかし一方、冷却効果を上げるためには、伝熱コイルの直径を拡大しなければならず、これではコイルの体積が大きくなり、重くなってしまう。

上記問題に鑑み、本発明者はこれまで、特許文献１の「親子式瞬間予熱モジュール駆動装置」、特許文献２の「金型瞬間予熱方法及びその装置」、特許文献３の「高周波予熱に使用する感応コイルと変圧器の分離及び移動装置」を提示して来た。内、特許文献１では、オス型の型合わせ行程において、先ずサブダイパートを加熱する。サブダイパートの体積は比較的小さいため、予熱を迅速に行なうことができ、これによりオス型とメス型を合わせ、素早く射出成型、冷却を行なうために有利で、キャビティの厚さにかかわらず、液状樹脂が均一に充満し均一に成型される。その加熱システムは、高周波誘導加熱コイルにより、セラミックブロック或いはエポキシ樹脂を利用し封入してサブダイパートの凹槽に設置し、うず電流により瞬間的に予定温度まで予熱する。これにより、予熱時間は短縮され、予熱効果は向上する。また、特許文献２の「金型瞬間予熱方法及びその装置」は、さらに改良を加え、高周波感応熱エネルギーを直接コアに作用させ、これによりコアの表面では予熱機能が瞬間的に達成される。こうして、予熱効率を向上させることができ、さらには節電効果もあり、同時に、液状樹脂のコア内におけるスムーズな流動をも確保することができる。特許文献３の「高周波予熱に使用する感応コイルと変圧器の分離及び移動装置」にも、さらに改良を加えている。該構造では、コイルと変圧器との間の連結管路設計を重視し、これによりコイルと変圧器とを分離し、移動に便利で、迅速かつ正確に作動させる目的を達成することができる。

しかし、上記従来の構造の重点は、予熱効率の改善にあるため、本発明者は、予熱効率を向上させると同時に、冷却に時間がかかり過ぎるという欠点の改善に取り組んだ。

中華民国特許第92123778号 中華民国特許第92123775号 中華民国特許第94127663号

本発明が解決しようとする課題は、伝熱コイルを冷却水路内に同軸設置し、予熱効率を向上させ、冷却に時間がかかり過ぎるという欠点を改善することができる同軸式冷却及び伝熱コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の同軸式冷却及び伝熱コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型を提供する。
同軸式冷却及び伝熱コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型の同軸式冷却及び伝熱コイル構造は、本体を備え、
該本体には、冷却水路を設置し、
該冷却水路は、入口と出口を備え、
該入口から、冷却水は進入し、該出口から、冷却水は流出し、
該冷却水路内には、伝熱コイルを設置する。

本発明は、伝熱コイルを冷却水路内に同軸設置し、予熱効率を向上させ、冷却に時間がかかり過ぎるという欠点を改善することができる。

従来の高周波金型の構造概略図である。 従来の余熱装置の構造概略図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、第一実施例正面の構造概略図である。 図３のＡ−Ａ位置における断面構造図である。 図４の４ａ部分の構造拡大図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、第二実施例正面の構造概略図である。 図６のＢ−Ｂ位置における断面構造図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、伝熱コイルサポート構造の第一実施例断面構造概略図である。 図８のＣ−Ｃ位置における断面構造図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、伝熱コイルサポート構造の第二実施例断面構造概略図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、高周波金型の第一実施例構造概略図である。 図１１のＤ部分の構造拡大図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、高周波金型の第二実施例構造概略図である。 本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、高周波金型の第三実施例構造概略図である。

以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、以下に図を付して説明する本発明が目的を達成するために使用する技術手段と性能は、図示の実施例の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。

本発明の同軸式伝熱冷却コイル構造の第一実施例を図示する図３、図４、図５に示すように、同軸式伝熱冷却コイル構造３０は、本体３１を備える。本体３１には、冷却水路３２を設置する。冷却水路３２は、入口３２１と出口３２２を備える(図３参照)。入口３２１から、冷却水は進入し、出口３２２から冷却水は流出する。これにより、冷却水路３２には、循環冷却水が充満する。冷却水路３２内には、伝熱コイル３３を設置する。伝熱コイル３３は、高周波誘導感応を利用し加熱する。図５に示すように、伝熱コイル３３は、中空の管状構造で、内部冷却水路３３１を備える。内部冷却水路３３１と冷却水路３２の形態は、相同で、同様に、冷却水の入口と出口(図示なし)を備え、これにより、内部冷却水路３３１には、循環冷却水が充満する。また、伝熱コイル３３の内部と外部には、それぞれ冷却水通路を設置するため、伝熱コイル３３の加熱中に、内部冷却水路３３１が過熱となる問題を回避することができる。伝熱コイル３３の加熱中、内部冷却水路３３１の冷却水は、流動循環状態を保持している。この時、冷却水路３２には、冷却水が充満しているが、冷却水は非流動状態であるか、或いは冷却水路３２の冷却水は排出され空である。伝熱コイル３３が熱の発生を停止すると、入口３２１から再び冷却水が注入され、冷却水路３２内には冷却水が充満し、循環を持続する。こうして、冷却水により伝熱コイル３３と本体３１の急速な冷却を補助することができる。伝熱コイル３３と冷却水路３２内の冷却水が接触することで、漏電問題が発生しないよう、伝熱コイル３３外部を絶縁層３３２で包む。絶縁層３３２の材質と厚みは、実際の必要に応じて設計するが、絶縁効果を備える材質ならなんでも良く、一定の制限を設けるものではない。

本発明の第三実施例を図示する図６に示すように、同軸式伝熱冷却コイル構造３０Ｂは、本体３１Ｂを備える。本体３１Ｂには、冷却水路３２Ｂを設置する。冷却水路３２Ｂは、入口３２１Ｂと出口３２２Ｂを備える。冷却水路３２Ｂ内には、伝熱コイル３３Ｂを設置する。本実施例と第一実施例との差異は、冷却水路３２と冷却水路３２Ｂの形状の違いにある。図３に示す冷却水路３２は螺旋状を呈するが、本実施例の冷却水路３２Ｂは、規則的な２Ｄつづら折り状を呈し、しかも本実施例のＢ−Ｂ位置における断面図が示すように、冷却水路３２Ｂは、図４と相同の断面構造を示す。

上記した本発明の実施例説明において明らかなように、本発明が提出する同軸式伝熱冷却コイル構造の実施形態には制限がない。その設計原則は、冷却水路を備え、しかも伝熱コイルをその冷却水路中に設置すれば良く、冷却水路の形態にも制限はない。例えば、図７の本発明第三実施例の断面構造図に示すように、同軸式伝熱冷却コイル構造３０Ｃは、不規則本体３１Ｃを備える。本体３１Ｃには、冷却水路３２Ｃを設置する。冷却水路３２Ｃは、伝熱コイル３３Ｃを設置する。本実施例では、冷却水路３２Ｃは、様々な高さの３Ｄ延伸状態を備えるが、図示の形態以外にも、冷却水路は曲がり、アーチ状、或いは内部へと窪んだ錐形螺旋状、或いは他の規則的及び不規則な形態とすることができ、実際の必要に応じて設計することができる。

伝熱コイルのサポート構造を図示する図８に示すように、本発明の同軸式伝熱冷却コイル構造３０は、冷却水路３２内に設置するため、伝熱コイル３３は、冷却水路３２内壁に接触しないことが理想的である。よって、サポート構造を設置し、伝熱コイル３３を支え、冷却水路３２内においてオーバーハング状態を呈するようにする。サポート構造の第一実施例を図示する図８に示すように、冷却水路３２の内壁は、サポートアーム３４を延伸する。サポートアーム３４は、カギ部３４１を備える。カギ部３４１には、伝熱コイル３３を嵌めることができ、サポートアーム３４を通して伝熱コイル３３を支え、これにより伝熱コイル３３は冷却水路３２内において、オーバーハング状態を呈するようにする。図９に示すように、冷却水路３２内壁において、交差設置する延伸方向が異なるサポートアーム３４、３４ａは、カギ部３４１、３４１ａを通して、伝熱コイル３３を交差して支える。

本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、伝熱コイルサポート構造の第二実施例断面構造概略図である図１０に示すように、冷却水路３２の内壁には、複数のブラケット３５を設置する。複数のブラケット３５の間に、伝熱コイル３３を挟んで設置し、冷却水路３２内において、伝熱コイル３３をオーバーハング状態で支えることができる。ブラケット３５の設置個数には制限がなく、図に示すように２個、或いは必要に応じて増やすことができるが、原則的には、１個ブラケット３５さえ設置すれば伝熱コイル３３を支えることができる。但し、本体３１を移動させる時、伝熱コイル３３が動いてしまわないよう、２個のブラケット３５を設置し、伝熱コイル３３を対称して挟み設置することが望ましい。

本発明同軸式伝熱冷却コイル構造において、高周波金型の第一実施例構造概略図である図１１に示すように、高周波金型構造４０は、オス型４１、メス型４２を備える。オス型４１、メス型４２内には、それぞれコア４３、４４を備え、コア４３、４４は、キャビティ４３１、４４１をそれぞれ備える。メス型４２側には、注入口４５を設置し、オス型４１側には、同軸式伝熱冷却コイル構造５０を設置する。同軸式伝熱冷却コイル構造５０は、本体５１を備え、本体５１には、冷却水路５２を設置し、冷却水路５２内には、伝熱コイル５３を設置する。同軸式伝熱冷却コイル構造５０は、オス型４１のコア４３に接触し、本体５１とコア４３が囲んで冷却水路５２を形成する。オス型４１と同軸式伝熱冷却コイル構造５０、及びコア４３との間には、断熱層５４を設置する。拡大構造図である図１２に示すように、伝熱コイル５３が熱を発生する時、断熱層５４を設置することで、体積が膨大なオス型４１に直接伝達することがないため、不要な熱の消耗を回避することができる。断熱層５４の材質或いは厚みは、金型のサイズ、加工物件などの実情に応じて、設計し、耐熱特性を備え、断熱効果に優れた材質を選択する。同軸式伝熱冷却コイル構造５０とコア４３との熱伝導を向上させるため、本体５１とコア４３とを一体成型し、こうして伝熱コイル５３が発生する熱はコア４３に直接伝導され、冷却水路５２もまたコア４３を直接冷却することができる。

図１３に示すように、高周波金型構造６０は、オス型６１、メス型６２を備える。オス型６１、メス型６２内には、それぞれコア６３、６４を備え、コア６３、６４は、キャビティ６３１、６４１をそれぞれ備える。オス型６１とメス型６２との間には、同軸式伝熱冷却コイル構造７０を設置し、同軸式伝熱冷却コイル構造７０は、本体７１を備え、本体７１には、冷却水路と伝熱コイルを（図示なし）設置する。本実施例の特徴は、本体７１を、可動アーム７４上に設置することである。可動アーム７４を通して、本体７１を移動させられ、可動アーム７４により、本体７１はオス型６１とメス型６２との間に進入し、或いは退出することができる。こうして、キャビティ６３１、６４１に対する予熱或いは冷却の効果を達成する。

図１４に示す実施例の高周波金型構造８０は、三板式の金型で、オス型８１、メス型８２の他に、サブダイパート８８を備える。サブダイパート８８とメス型８２との間、及びオス型８１とサブダイパート８８との間には、同軸式伝熱冷却コイル構造７０、７０ａをそれぞれ設置する。同軸式伝熱冷却コイル構造７０、７０ａは、可動アーム７４、７４ａ上に設置する。可動アーム７４、７４ａは、同軸式伝熱冷却コイル構造７０、７０ａをそれぞれ連動し、対応するサブダイパート８８とメス型８２との間、及びオス型８１とサブダイパート８８との間に移動させ、これにより、その高周波感応電磁波は、異なる使用形態の金型に対して作用する。但し、本実施例の応用においては、同軸式伝熱冷却コイル構造７０、７０ａが発生する磁束が相殺し合い、可動アーム７４、７４ａの作動に錯誤が起き、或いは干渉を受ける状況の発生を回避するため、サブダイパート８８内部には、マグネティックシールディング層８８１を設置する必要がある。

上記は、本発明の実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明特許範囲に基づき行なう、均等変化と修飾は、すべて本発明の保護範囲に含むものとする。

上記したように、本発明が提供する同軸式伝熱冷却コイル構造、及びその同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型は、予熱を迅速、安定的、かつ均一にし、節電可能などの長所を確かに備える。しかも、冷却時に、その冷却の速度もそれに相対して速くなり、従来の金型の予熱装置に比べ、効率的で実用的である。

１０ 高周波金型構造
１１ オス型
１２ メス型
１３、１４ コア
１５ 注入口
１６ 電熱ヒューズ
１７ 冷却水管
３０、３０Ｂ、３０Ｃ、５０、７０、７０ａ 同軸式伝熱冷却コイル構造
３１、３１Ｂ、３１Ｃ、５１、７１ 本体
３２、３２Ｂ、３２Ｃ、５２ 冷却水路
３２１、３２１Ｂ 入口
３２２、３２２Ｂ 出口
３３、３３Ｂ、３３Ｃ、５３ 伝熱コイル
３３１ 内部冷却水路
３３２ 絶縁層
３４、３４ａ サポートアーム
３４１、３４１ａ カギ部
３５ ブラケット
４０、６０、８０ 高周波金型構造
４１、６１、８１ オス型
４２、６２、８２ メス型
４３、４４、６３、６４ コア
４３１、４４１、６３１、６４１ キャビティ
４５ 注入口
５４ 断熱層
７４、７４ａ 可動アーム
８８ サブダイパート
８８１ マグネティックシールディング層

Claims (27)

1. 本体、冷却水路、伝熱コイルを備え、
   前記冷却水路は、前記本体に設置し、前記冷却水路は、入口と出口を備え、前記入口から冷却水は進入し、前記出口から冷却水は流出し、
   前記伝熱コイルは、前記冷却水路内に設置することを特徴とする同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
2. 前記冷却水路内部には、サポート構造を設置し、前記サポート構造は、前記伝熱コイルを支え、これにより前記伝熱コイルは、前記冷却水路内において、オーバーハング状態を呈することを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
3. 前記サポート構造は、少なくとも１本のサポートアームで、前記サポートアームは、前記冷却水路の内側壁から延伸し、前記冷却水路は、カギ部を備え、前記伝熱コイルは、前記カギ部に嵌り、こうして前記伝熱コイルは、前記冷却水路内において、オーバーハング状態を呈することを特徴とする請求項２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
4. 前記サポート構造は、少なくとも１個のブラケットで、前記ブラケットは、前記冷却水路底部に設置し、前記伝熱コイルは、前記ブラケットに設置し、こうして前記伝熱コイルは、前記冷却水路内において、オーバーハング状態を呈することを特徴とする請求項２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
5. 前記本体は、可動アームに設置し、前記可動アームにより、前記本体は移動することを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
6. 前記冷却水路は、螺旋状を呈して設置することを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
7. 前記冷却水路は曲がり、アーチ状、或いは内部へと窪んだ錐形螺旋状を呈して設置することを特徴とする請求項６に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
8. 前記冷却水路は、２Ｄつづら折状を呈して設置することを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
9. 前記冷却水路は、様々な高さを備える３Ｄ延伸状態に設置することを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
10. 前記伝熱コイルの外側は、絶縁層で包むことを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
11. 前記伝熱コイルは、中空の管状構造で、前記伝熱コイル内部には、内部冷却水路を形成することを特徴とする請求項１に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造。
12. 金型、同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備え、
    前記金型は、オス型、メス型を備え、
    前記同軸式冷却及び伝熱コイル構造は、本体、冷却水路、伝熱コイルを備え、
    前記冷却水路は、前記本体に設置し、前記冷却水路は、入口と出口を備え、前記入口から冷却水は進入し、前記出口から冷却水は流出し、
    前記伝熱コイルは、前記冷却水路内に設置することを特徴とする同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
13. 前記冷却水路内部には、サポート構造を設置し、前記サポート構造は、前記伝熱コイルを支え、これにより前記伝熱コイルは、前記冷却水路内において、オーバーハング状態を呈することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
14. 前記サポート構造は、少なくとも１本のサポートアームで、前記サポートアームは、前記冷却水路の内側壁から延伸し、前記冷却水路は、カギ部を備え、前記伝熱コイルは、前記カギ部に嵌り、こうして前記伝熱コイルは、前記冷却水路内において、オーバーハング状態を呈することを特徴とする請求項１３に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
15. 前記サポート構造は、少なくとも１個のブラケットで、前記ブラケットは、前記冷却水路底部に設置し、前記伝熱コイルは、前記ブラケットに設置し、こうして前記伝熱コイルは、前記冷却水路内において、オーバーハング状態を呈することを特徴とする請求項１３に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
16. 前記本体は、可動アームに設置し、前記可動アームにより、前記本体は移動することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
17. 前記冷却水路は、螺旋状を呈して設置することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
18. 前記冷却水路は曲がり、アーチ状、或いは内部へと窪んだ錐形螺旋状を呈して設置することを特徴とする請求項１７に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
19. 前記冷却水路は、２Ｄつづら折状を呈して設置することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
20. 前記冷却水路は、様々な高さを備える３Ｄ延伸状態に設置することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
21. 前記伝熱コイルの外側は、絶縁層で包むことを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
22. 前記伝熱コイルは、中空の管状構造で、前記伝熱コイル内部には、内部冷却水路を形成することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
23. 前記同軸式冷却及び伝熱コイル構造は、前記オス型内に設置することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
24. 前記オス型は、コアを備え、
    前記コアは、少なくとも１個のキャビティを備え、
    前記同軸式冷却及び伝熱コイル構造は、前記キャビティ位置に対応して設置することを特徴とする請求項２３に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
25. 前記本体と前記コアとは、一体成型することを特徴とする請求項２３に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
26. 前記同軸式冷却及び伝熱コイル構造と前記オス型との間には、断熱層を備えることを特徴とする請求項２３に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。
27. 前記金型はさらに、サブダイパートを備え、前記サブダイパートと前記メス型との間、及び前記オス型と前記サブダイパートとの間には、それぞれ前記同軸式伝熱冷却コイル構造を設置することを特徴とする請求項１２に記載の同軸式冷却及び伝熱コイル構造を備える金型。

Images