JPH09248832A - 加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地表に直接に設置可能である、小型化が容易で
あって操作及び保守が容易である及び金型への伝熱効率
が著しく大きくなる等の種々の優れた特徴を備えている
樹脂粉末成形法（特に、パウダ−スラッシュ成形法）で
の金型の加熱に使用される加熱炉を提供する。 【解決手段】加熱炉は、炉本体が開閉可能な上部の開口
部より樹脂粉末成形用の金型を炉内に搬出入して上部の
開口部を閉じた炉内で金型を加熱する構造に構成されて
いて、炉内構造が熱風を金型に下方向から吹きつける、
熱風制御機構を有する熱風吹出部が炉内底面に配設され
ている等の特徴を備えているものである。 【効果】本発明によれば、樹脂粉末成形法（特に、パウ
ダ−スラッシュ成形法）に使用される金型が、従来の数
十分の一大きさの加熱炉により加熱され、かつ、従来の
樹脂粉末成形法（特に、従来のパウダ−スラッシュ成形
法）と同等若しくはそれ以上の生産性が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂粉末成形法
（特に、パウダ−スラッシュ成形法）での金型の加熱に
用いられる加熱炉に関する。

【０００２】さらに詳しくは、本発明は、いずれの形状
（特に、複雑な立体形状）の金型をも均一に短時間内に
加熱できる等の優れた加熱特能、及び小型化及び簡略化
できる等の優れた機械構造特能を備えている加熱炉に関
する。

【０００３】

【従来の技術】熱可塑性樹脂粉末を原料にして金型面と
相似形状の樹脂成形物に加工する樹脂粉末成形法につい
ては、いくつかの方法が公知になっている。工業的に実
施されている樹脂粉末成形法の代表的な方法にはパウダ
−スラッシュ成形法がある。

【０００４】パウダ−スラッシュ法は、加熱された金型
面上に熱可塑性樹脂粉末（若しくはそれを主体とする粉
末）を層状に充填して、金型の熱によりその充填樹脂粉
末を熱溶融させて金型面上に樹脂熱溶融物を形成させ、
その後で熱溶融物を冷却固化して金型面と同一若しくは
相似形状の樹脂成形物を得る成形法である。

【０００５】パウダ−スラッシュ法は、金型加熱工程、
パウダリング工程（樹脂粉末充填工程）、金型冷却工程
及び脱型工程（成形品取出工程）の各工程からなってい
る。後加熱工程をパウダリング工程の後に設けたパウダ
−スラッシュ法も工業的に実施されている。

【０００６】金型加熱工程は、金型を高温（熱可塑性樹
脂粉末が熱溶融する温度）に加熱する工程で、工業的実
施においては、大型の加熱炉が使用されている。

【０００７】パウダリング工程は、金型加熱工程の次に
行われる工程で、高温に加熱の金型上に熱可塑性樹脂粉
末を層状に充填して、所望の厚みで金型面と相似形の樹
脂熱溶融物を金型面上に設ける工程である。

【０００８】工業的実施においては、金型加熱工程の大
型加熱炉において高温（熱可塑性樹脂粉末が熱溶融する
温度）に加熱された金型の面に上方から熱可塑性樹脂粉
末を落下させて或る厚みの熱可塑性樹脂粉末の層を金型
面上に充填している。その状態をしばらく（数十秒の範
囲）保持して金型の高熱により金型面上の熱可塑性樹脂
粉末を熱溶融させている。

【０００９】その後で樹脂粉末が載っている金型面を下
に向けて未溶融の樹脂粉末を下に落下させて、所望の厚
み（代表的には、数ｍｍ程度の厚み）で付着している熱
可塑性樹脂熱溶融物の層を金型面に残存させている。熱
可塑性樹脂熱溶融物の層は、金型面に直接に接触してい
る層の内側と層の外側とでは熱溶融に程度の差が生じて
いる可能性があるとされている。

【００１０】熱可塑性樹脂熱溶融物の層は、金型の加熱
温度、熱可塑性樹脂粉末が金型面に接する時間及び熱可
塑性樹脂粉末の選択等の様々な条件を調整することによ
って、所望の厚みに制御されている。

【００１１】工業的実施でのパウダリング装置は、熱可
塑性樹脂粉末を収容の連結端付きリザ−ブタンク、それ
に金型面を連結させた金型面とリザ−ブタンクとの連結
一体物の回転及び静止保持の装置を備えている。

【００１２】そして、金型を取りつけた金型枠を掴んだ
移動ロボットが、金型を上方からリザ−ブタンクに接近
させて金型面とリザ−ブタンクの連結端を密な状態（熱
可塑性樹脂粉末が外に漏れない状態）で連結して連結一
体物にし、パウダリング装置の回転機構によりそれを反
転させて開口を下に向けた状態のリザ−ブタンクを金型
上の上側に位置させて、それによって、リザ−ブタンク
内の熱可塑性樹脂粉末を自重により加熱金型面に自然落
下させて金型面に熱可塑性樹脂粉末を充填している。

【００１３】その後で連結一体物を反転させて金型とリ
ザ−ブタンクとを最初の上下の位置に戻し、両者の連結
を解除して、熱可塑性樹脂熱溶融物の層が付着した金型
を移動ロボットにより次の後加熱工程に移動させてい
る。

【００１４】後加熱工程は、金型面に付着した熱可塑性
樹脂熱溶融物の層の最外側にある部分（すなわち、金型
面から離れた位置にある部分）から加熱して、金型面上
の熱可塑性樹脂熱溶融物を均一な熱溶融物にして良質の
成形物にするための工程で、工業的実施のパウダ−スラ
ッシュ法では必須の工程であるとされている。

【００１５】工業的実施においては、パウダリング装置
等と同程度の大きさの加熱装置が後加熱工程に使用され
ている。

【００１６】金型冷却工程は、金型を強制冷却して、そ
れによって、金型面上の樹脂熱溶融物を固化させて樹脂
成形物にする工程である。工業的規模で実施の金型冷却
装置には、噴射水流を金型にあてて冷却する方式の装置
が使用されている。脱型工程は、樹脂成形物を金型から
分離する工程である。

【００１７】図７は、工業的に実施されている代表的な
パウダ−スラッシュ成形装置全体の説明図である。図８
は、図７に示すパウダ−スラッシュ成形装置全体の正面
図である。図９は、図７及び図８に示すパウダ−スラッ
シュ成形装置に用いられている加熱炉の説明図である。

【００１８】次に、図７〜図９に基づいて従来の加熱炉
をそれが使用されているパウダ−スラッシュ成形装置と
の関係において説明する。

【００１９】なお、以下の各図において、同一符号を付
したものは、同一若しくは同等のものを示している。

【００２０】工業的実施のパウダ−スラッシュ成形装置
３０の加熱炉３１には、大型の横長箱状体で底面に相当
する箇所が開放状態の構造の炉（一般的には、山形炉と
称されている）が用いられている。その開放状態の炉内
底面に相当する箇所には、コンベア３２が設けられてい
て（図９参照）、コンベア３２には複数の金型枠３３が
配設されている。

【００２１】なお、以下において、従来の加熱炉３１を
本発明の具体例の加熱炉と区別するために、便宜上、加
熱炉３１を山形炉３１ということがある。

【００２２】そして、コンベア３２の回転によって、金
型枠３３に取り付けられた金型３４が山形炉内に搬入さ
れて炉内をその長さ方向に移動して所望温度に加熱さ
れ、その後で山形炉外に搬出される。山形炉下部のコン
ベア３２の両端の空間が金型３４の搬入口３５及び搬出
口３６になっている。搬入口３５及び搬出口３６には、
横方向に移動可能なシャッタ３７、３７ａが設けられて
いて、金型枠３３が通過しない時はシャッタが断続的に
閉じて炉内温度の低下が防止されている。

【００２３】なお、図９は、搬入口３５のシャッタ３７
が閉じて、搬出口３６のシャッタ３７ａが開いた状態を
示している。

【００２４】従来の山形炉３１は、熱風の吹き込みによ
り炉内を高温雰囲気にして、炉内の高温雰囲気中に金型
３４を所定時間滞在させ、高温雰囲気からの熱伝導によ
り金型３４を加熱する方式（すなわち、工業炉における
通常の加熱方式）が採用されている。

【００２５】熱風発生装置は、大容量の炉内を高温雰囲
気にする必要から、大型の装置が山形炉３１上に配設さ
れていて、熱風がダクトを通じて炉内に供給されてい
る。

【００２６】パウダ−スラッシュ成形法は、一般的に
は、中型から大型の立体状樹脂成形品（例えば、長さが
おおよそ３０ｃｍ〜２ｍ、幅及び深さがおおよそ３０ｃ
ｍ〜１ｍ程度の樹脂成形品）の成形に用いられている。

【００２７】しかも、従来の山形炉３１では、金型加熱
に要する時間が長いので、多くの金型３４を移動させな
がら炉内に滞在させて炉自体の生産性を大きくする必要
が生じていた。

【００２８】従って、工業的実施のパウダ−スラッシュ
成形装置３０全体は、山形炉３１がその構造から地表よ
り高い位置（例えば、地表より約１０ｍの位置）に配置
され、パウダリング装置３８、後加熱装置３９、金型冷
却装置４０及び脱型装置４１が地表に列状に並べて配置
されている。

【００２９】そして、加熱炉３１の搬出口３６からコン
ベア３２に搬出された金型３４は、別の移動ロボット等
（図示せず）の移動装置により、パウダリング装置３８
からる脱型装置４１に至る各装置で操作されて成形物に
される。

【００３０】加熱炉３１及び熱風発生装置の、操作、保
守及び管理は、加熱炉及び熱風発生装置のそれぞれの高
さに相当する箇所に設けられた作業用踊場に立って行う
ようになっている。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】工業的的なパウダ−ス
ラッシュ成形装置３０に使用の従来の山形炉３１は多く
の問題点を有していて、下記（Ａ）〜（Ｇ）に代表され
る多くの問題点を有していた。 （Ａ）従来の加熱炉３１は、金型加熱方式及び金型加熱
の生産性の点からは、炉下部に金型３４の搬入口３５及
び搬出口３６を有する構造にして、複数の金型３４を横
長形状の炉内を横長方向に列状に移動させる方式を採用
せざるを得なかった。

【００３２】そのために、従来の山形炉３１は、大型の
高い架台上に配設する等して、地表より高い位置（例え
ば、地表より約１０ｍの位置）に配置せざるを得ないと
の問題点を有していた。

【００３３】従って、従来の山形炉３１は、建設費及び
ランニングコストが高価なものであり、小型化が困難
で、しかも、操作、保守及び管理も複雑であるとの問題
点を有していた。 （Ｂ）従来の山形炉３１は、炉内を高温雰囲気にし、金
型３４が炉内を移動する際の高温雰囲気から熱移動させ
る伝熱方式を採用しているので、金型３４加熱の際の総
括伝熱係数がそれ程に大きくなく、金型３４加熱時間を
短縮するには、炉内雰囲気の温度を高くせざるを得ない
との問題点を有していた。

【００３４】しかし、炉内の雰囲気をより高温にするこ
とは、炉操作の経済性の悪化、熱風装置の大型化等の様
々な負の要因が増大するので、実質的には不可能である
との問題点を有していた。 （Ｃ）従来の山形炉３１は、金型加熱に要する時間が長
くかかるとの問題点を有していて、かつ、その問題点が
解決されていないとの問題点も有していた。そのため
に、山形炉３１の能力によってパウダ−スラッシュ成形
装置３０全体の生産性が規制されるとの問題点を有して
いた。 （Ｄ）従来の山形炉３１は、大量の熱風を常時供給して
いて、しかも、金型加熱中においてもシャッタ３７、３
７ａを短時間の間隔で開閉しているので、ある程度の熱
の放散が生じる炉構造になっていて、炉自体の熱効率が
低いとの問題点を有していた。しかも、その問題点は実
質的に解決するのが著しく困難であるとの問題点を有し
ていた。 （Ｅ）従来の山形炉３１は、形状若しくは大きさが異な
る複数の金型３４（すなわち、異種の金型３４）をコン
ベア３２により供給すると、それらは炉内では同じ条件
で加熱されることになる。

【００３５】そのために、特定の金型３４の加熱条件に
より他の金型３４を炉内で同時に加熱すると、加熱不足
若しくは加熱過剰の金型３４が生じることになって、後
の工程を円滑に行うことができないとの問題点を有して
いた。 （Ｆ）従来のパウダ−スラッシュ成形装置３０は、山形
炉３１が地表より高い位置に配置せざるを得ないとの制
約があるので、成形装置全体の構造が複雑になり、操作
も煩雑にならざるを得ないとの問題点を有していた。 （Ｇ）パウダ−スラッシュ成形法に用いられる金型は、
一般的には、数ｍｍの同じ厚みの金属に形成されてい
て、多くは立体的形状のものである。

【００３６】そして、そのような金型をパウダ−スラッ
シュ成形に使用する温度（代表的には、例えば、２００
〜３００℃）に加熱するのには、高温雰囲気中において
加熱する方法が、工業的加熱技術として最良と考えられ
ていた。

【００３７】そのために、従来のパウダ−スラッシュ成
形装置の加熱炉における工業的に最適な金型加熱方法と
炉構造との関係等については、何らの検討もなされてい
ないとの問題点を有していた。

【００３８】そこで、本発明者によって、パウダ−スラ
ッシュ成形法に使用の金型を短時間内に高効率に加熱で
きる炉構造及び金型の加熱方法が、工業的規模の炉の試
作と改良によって詳細に検討され、本発明による加熱炉
が見いだされた。

【００３９】ここにおいて、第一及び第二の本発明は、
上述の問題点を解決して、地表若しくはそれに近い場所
で操作できる、小型化が容易である、建設費及びランニ
ングコストが安価である、操作、保守及び管理が容易で
ある、金型加熱についての熱効率（すなわち、金型への
伝熱効率）が大きくなる、金型加熱に要する時間を短縮
できる、形状若しくは大きさが異なる金型をも最適な条
件で加熱できる、パウダ−スラッシュ成形装置全体の建
設費を低減できる及び樹脂粉末成形装置全体（特に、パ
ウダ−スラッシュ成形装置全体）の操作が容易になる等
の様々な優れた特徴を備えている、樹脂粉末成形法（特
に、パウダ−スラッシュ成形法）での金型の加熱に使用
される加熱炉を提供することを、を目的とする。

【００４０】

【課題を解決するための手段】第一の本発明（請求項１
に記載の発明）による加熱炉は、開閉可能な上部の開口
部より樹脂粉末成形用の金型を炉内に搬出入し、上部の
開口部を閉じた炉内で金型を加熱する構造に炉本体が構
成され、炉内構造が、下記（１）及び（２）に定義され
る特徴を有する、熱風吹出部及びエネルギ−回収部を備
えるものに構成され、熱風が金型に吹きつけられて加熱
される、樹脂粉末成形法での金型の加熱に使用されるも
のであること、を特徴とする。

【００４１】炉内構造 （１）炉内構造は、熱風を金型に下方向から吹きつけ
る、熱風制御機構を有する熱風吹出部が炉内底面に配設
されているとの特徴を備えていて、（２）炉内構造は、
炉内の熱エネルギ−を回収する熱エネルギ−回収部が炉
内に配設されているとの特徴を備えているものに構成さ
れている。

【００４２】第二の本発明（請求項２に記載の発明）に
よる加熱炉は、開閉可能な上部の開口部よりパウダ−ス
ラッシュ成形用の金型を炉内に搬出入し、上部の開口部
を閉じた炉内で金型を加熱する構造に炉本体が構成さ
れ、炉内構造が、下記（ａ）〜（ｃ）に定義される特徴
を有する、熱風吹出部、熱エネルギ−回収部及び熱風制
御機構を備えるものに構成され、熱風が金型に吹きつけ
られて加熱される、パウダ−スラッシュ成形法での金型
の加熱に使用されるものであること、を特徴とする。

【００４３】炉内構造 （ａ）炉内構造は、熱風を金型に下方向から吹きつけ
る、熱風制御機構を有する熱風吹出部が炉内底面に配設
されているとの特徴を備えていて、（ｂ）炉内構造は、
熱風吹出部が炉内側面に配設され、熱風を金型に横方向
から吹きつけられる構造の特徴を備えていて、（ｃ）炉
内構造は、炉内の熱エネルギ−を回収する熱エネルギ−
回収部が炉内底面に配設されているとの特徴を備えてい
るものに構成されている。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を具体的に説
明する。図１は本発明による加熱炉の一具体例の説明図
であり、図２は図１に示す加熱炉内部の説明図であり、
図３は図１及び図２に示す加熱炉内部の底面部分の説明
図である。

【００４５】以下に、主として図１〜図３に基づいて本
発明による加熱炉を具体的に説明する。

【００４６】なお、図１〜図３に図示する加熱炉は、本
発明の好適な具体例ではあるが、本発明に包含される多
種多様な具体例の一例示である。

【００４７】図１において、加熱炉１は、それに熱エネ
ルギ−を供給する熱風発生循環装置２と上下に隣接して
配置の全体として一つのコンパクトな装置３に構成さ
れ、加熱炉１への熱エネルギ−の供給と加熱炉１からの
熱エネルギ−の回収が装置の配置の点から容易になって
いる。

【００４８】加熱炉１の炉本体は、上面部がスライドド
ア４により開閉可能な開口を有する平面長方形の箱状体
の炉に形成され、上面部を開口して金型を炉内に搬出入
し、開口を閉じて密閉炉内で金型加熱が行われるように
構成されている。なお、本発明の「炉本体」は、図１に
図示する加熱炉１の全体を示している。

【００４９】本発明の加熱炉は、炉本体が図１〜図３に
図示される平面長方形の箱状体であるのが代表的ではあ
るが、炉本体の形状において任意であって、金型の形状
若しくは加熱効率その他の条件によってそれに適した形
状の炉本体にすることが可能である。例えば、炉本体が
円筒状若しくは正立方体である等である。

【００５０】加熱炉１の大きさは、工業的なパウダ−ス
ラッシュ成形法に用いられる大型の金型を収容可能な内
容積、すなわち、従来の山形炉３１の十数分の一の大き
さの内容積、になっている。

【００５１】加熱炉１の高さも従来の山形炉３１よりも
大幅に小さくなっていて、従来の工業的規模の、パウダ
リング装置３８、金型冷却装置４０及び脱型装置４１と
加熱炉１とを共に地表に列状に並べて配置しても、移動
装置（例えば、移送ロボット）により容易に操作可能で
ある（図６参照）。そして、本発明の加熱炉は、炉本体
をいずれの形状にしても、従来の山形炉３１より容積及
び高さ大幅に小さくし、同一の生産性を確保できる等の
優れた加熱効率を有することが本発明で見いだされてい
る。

【００５２】加熱炉１の内部は、炉内底面に熱風吹出口
５及び熱エネルギ−回収口６、６ａが設けられ、炉両側
面に熱風吹出口７、７ａが設けられて、熱風が金型の周
辺から金型全体に吹きつけらて、炉内底面の熱エネルギ
−回収口６、６ａから熱エネルギ−が回収される構造に
なっている。

【００５３】図１は、加熱炉１の炉内底面に配設の金型
支持部材８、８ａに載置された金型９の下面９ａ（図面
上の下面）を炉内底面の熱風吹出口５から吹き上げる熱
風により加熱して、金型９の上面９ｂ（図面上の上面）
を炉両側面の熱風吹出口７、７ａから吹きつける熱風に
より加熱して、炉内底面に配設の熱エネルギ−回収口
６、６ａから熱エネルギ−を回収している状態を示して
いる。

【００５４】金型９は、金型９の移動及び操作のための
金型枠１０が取りつけられた状態で加熱炉１内の炉内底
面に配設の金型支持部材８、８ａ上に載置されている。
金型９は、それが取りつけられているロボットのア−ム
に金型枠１０を連結して、ロボットのア−ムを動かして
を態の各工程での移送に際しては、ロボットのア−ムに
より金型枠１０をスライドドア４により開いた上面部の
開口より炉内に入れている。 金型支持部材８、８ａ
は、その表面が断熱材で覆われていて（図示を省略）、
断熱材にシ−リング材の役割もさせている。そのため
に、図１の金型７と金型支持部材８、８ａとの接触部
は、断熱材によりシ−ルされて熱風が通り抜けが防止さ
れる（図１及び図３参照、なお、図２は金型支持部材の
図示が省略されている）。

【００５５】金型支持部材８、８ａは、加熱のために炉
内に収容する金型９の位置決めと、炉内底面の熱風吹出
口５から吹き上げる熱風が金型９の下面に効率よくあた
るように、熱風吹出口５から高さを調節する等のための
ものである。従って、金型支持部材８、８ａは、炉内底
面の幅方向の中央部に位置する熱風吹出口５に対して等
分の間隔の位置に配設されている。

【００５６】図１に断面を図示の金型９は、図４及び図
５に図示する樹脂成形品１１（自動車の内装部品）に近
似若しくは類似の形状のものである。なお、図４は樹脂
成形品１１の裏面の斜視図であり、図５は樹脂成形品１
１の表面の斜視図である。熱風吹出口５は、炉内底面の
幅方向の中央部に位置し、炉内底面の長手方向のほぼ全
般に伸びる長さの直線状に形成され、熱風吹出口として
の開口面積が炉側面の熱風吹出口７、７ａのそれよりも
大きく形成されている（図１〜図３参照）。

【００５７】従って、金型９が金型支持部材８、８ａ上
に載置される場合には、多量の熱風が金型９の下面９ａ
の中央部若しく中央部近傍の下方から吹き上げられるこ
とになる。

【００５８】本発明の「熱風吹出部」は、実質的には、
金型９が常時にが炉内に置かれる領域に配設することに
よって、本発明による効果を享受することが可能であ
る。

【００５９】本発明の「熱風吹出部」は、熱風を吹出す
機能を有していれば、図１〜図３に図示されている以外
のものであることができる。例えば、短い直線状の開口
を不連続に直線状に配設する、幅の狭い直線状の開口を
複数並列する、円状、楕円状若しくはその他の形状の複
数の開口を連続的に配設する等である。又、熱風吹出部
を凸部により形成する及び熱風吹出部を可動部分を有す
るものにすること等も可能である。

【００６０】そのために、本発明の「熱風吹出部」は、
熱風を吹出すという機能を有するものであれば、形態及
び構造において任意であり得る。ただし、本発明に効果
を容易に享受することができて製作が容易であるのは、
例えば、図１〜図３に図示されている熱風吹出部であ
る。

【００６１】熱風吹出口５内には、支点１２、１２ａで
回動して独自の所定の開き角度に制御して設定できる二
枚の熱風制御板１３、１３ａが設けられ、それらの熱風
制御板１３、１３ａによって、金型９の下面９ａの中央
部若しく中央部近傍の下方から吹き上げられる熱風の、
方向性、広がり性、送風量及びその他が制御できるよう
になっている。二枚の熱風制御板１３、１３ａは、熱風
吹出口５の長手方向の全般の長さに形成されている。

【００６２】従って、加熱温度、加熱時間、金型９の大
きさ及び金型９の形状等に適合する最適な条件に多量の
熱風を制御して熱風吹出口５の長手方向の全般から吹き
上げることが可能となる。例えば、金型９の下面９ａの
面積も小さい場合には熱風制御板１３、１３ａにより熱
風の広がり性を小さくして加熱効率を大きくする、ある
いは金型９の下面９ａの一部が大きな凹凸形状になって
いる場合には熱風制御板１３、１３ａにより熱風の主流
束をその部分に向ける等の様々な制御をするこができ
る。

【００６３】本発明の「熱風制御機構」は、吹出す熱風
の方向性を少なくとも制御する機構を備えているもので
あれば、その手段及び構造において任意であり得る。従
って、熱風制御機構としては、様々の制御部材及び制御
装置を用いることが可能である。

【００６４】例えば、制御板を使用する熱風制御機構の
場合、動きを独立に制御できる長さの短い複数の制御板
を図１に図示する熱風制御板１３、１３ａと同様の長さ
に配置した短制御板からなる制御機構、動きを制御でき
る可動制御板と固定されている静止制御板との組み合わ
せからなる制御機構若しくは複数の静止制御板の組み合
わせからなる制御機構等にすることが可能である。

【００６５】加熱炉１においては、熱風吹出口７、７ａ
が、炉内両側面の高さのおおよそ半分の位置に、炉長手
方向のほぼ全般に伸びる長さに直線状で、炉内底面の熱
風吹出口５と平行に形成されている（図１及び図２参
照）。

【００６６】従って、金型９は、その下方向及び横方向
より熱風が吹きつけられて加熱される。そして、工業的
な成形法に用いられる数ｍｍの厚みの金属製（代表的に
は、ニッケル電鋳製）の複雑な立体形状の金型の加熱に
おいて、金型の下方向から吹きつけられる多量の熱風及
びそれによって金型面を流動する熱風により加熱する
と、金型９全体への伝熱に関する諸条件（例えば、総括
伝熱係数）が著しく向上して、金型９の加熱に関する種
々の優れた効果が得られることになる。本発明の加熱炉
は、金型を取りつけた金型枠をロボットにより上面部の
開口から加熱炉内に搬入して、炉内に置いた金型に直接
に熱風を吹きつけて加熱する構造になっている。加熱炉
の炉本体は、その上面部が金型枠を搬出入することがで
きる大きさであって、炉内容積が金型及びその金型枠を
収容できる大きさであれば、本発明による効果を享受す
ることが可能である。

【００６７】従って、本発明の加熱炉の炉本体の大きさ
は、その加熱炉により加熱する金型との関係で決めるこ
とにより加熱炉全体の熱効率が優れたものになる。炉本
体を大きくしたとしても、上面部の開口部が金型枠を含
む金型の平面の約１．５倍程度であれば十分である。

【００６８】加熱炉１の炉内底面に配設の熱エネルギ−
回収口６、６ａは、炉内底面に配設の熱風吹出口５の両
側に平行して配設され、かつ、両金型支持部材８、８ａ
の内側に配設されている。従って、熱風吹出口５及び熱
エネルギ−回収口６、６ａが、炉内底面と両金型支持部
材８、８ａと金型９とのよって形成される空間内に配設
せれていて、炉内からの熱エネルギ−が容易に回収され
るようになっている。本発明の「熱エネルギ−回収部」
は、熱エネルギ−回収の機能を有するものであれば、任
意の形態のものであり得る。例えば、熱エネルギ−回収
口６、６ａ以外の様々な形状の熱エネルギ−回収用の口
である。

【００６９】熱風発生循環装置３は、空気供給ファン１
４から供給された空気と熱エネルギ−回収口６、６ａを
通じて炉内から回収された熱エネルギ−を用いて熱風発
生装置１５により熱風を発生させ、熱風を熱風循環ファ
ン１６により主配管１７及びそれの分岐配管１８、１８
ａを通じて熱風吹出口５、７、７ａに供給するシステム
に構成されている。

【００７０】しかも、主配管１７には、分岐配管１８、
１８ａよりも管径が大きい配管が使用されていて、分岐
配管１８、１８ａの途中にはダンパ−１９、１９ａが配
設されている。従って、炉内底面の熱風吹出口５と炉側
面の熱風吹出口７、７ａから吹き出す熱風の量的比率を
ダンパ−１９、１９ａによっても制御することが可能と
なり、ダンパ−１９、１９ａにより分岐配管１８、１８
ａを閉じて、炉内底面の熱風吹出口５のみから熱風を吹
き出すようにすることも可能である。

【００７１】例えば、金型９が小さくて、炉内底面の熱
風吹出口５からの熱風により容易に金型９を短時間内に
所望の温度に加熱する場合等には有効である。

【００７２】又、ダンパ−１９、１９ａと熱風制御板１
３、１３ａとを組合わせて制御することにより、金型９
に吹きつける熱風を様々な状態に制御することが可能と
なる。さらに、熱エネルギ−回収口６、６ａから熱風発
生装置１５に至る熱エネルギ−回収用の配管２０、２０
ａにもダンパ−２１、２１ａが設けられていて、熱エネ
ルギ−の回収も制御できるようになっている。

【００７３】そして、加熱炉１においては、金型９の加
熱が、金型９の内面９ａ全体に拡散して流れる熱風の熱
量の金型９への伝熱によって行われる。従って、金型９
の加熱は、炉内に供給された熱量が加熱炉１外へ放散す
ることがない条件で、かつ、金型９全体への伝熱効率が
著しく大きくなる諸条件（例えば、総括伝熱係数が大き
くなる条件等）で行われることになり、著しく小型の加
熱炉１及び熱風発生循環装置３（すなわち、著しく小型
の金型加熱装置１）でも、従来の大型加熱炉と同等若し
くはそれ以上の生産性を有する。図１〜図３に図示する
加熱炉１は、熱風発生循環装置２を含めた全体の装置３
が著しく小型化でき（容積の点からは、十数分の一の大
きさにでき）、かつ、従来の大型加熱炉と同等若しくは
それ以上の生産性を有するので、全体の装置３と、パウ
ダリング装置３８、金型冷却装置４０及び脱型装置４１
等とを地表に一列に並べて高生産性のパウダ−スラッシ
ュ成形装置にすることが可能となる。

【００７４】図６は、加熱炉１を含む各工程の装置を地
表に一列に並べて配置したパウダ−スラッシュ成形装置
２２、すなわち、本発明によるパウダ−スラッシュ成形
装置２２、を示す説明図である。

【００７５】図６に図示するパウダ−スラッシュ成形装
置２２は、加熱炉１と従来の工業的規模のパウダリング
装置３８及び金型冷却装置４０とが地表に隣接して列状
に並べて配置され、移動ロボット２３により金型を各装
置に移動させている。

【００７６】パウダ−スラッシュ成形装置２２は、後加
熱装置３９（すなわち、従来のパウダ−スラッシュ成形
装置３０では備えていることが必須であるとされている
装置）が除かれていて、加熱炉１が後加熱にも使用され
ている。そのために、パウダ−スラッシュ成形装置２２
は、加熱炉１を後加熱にも使用するという点からも、パ
ウダ−スラッシュ成形装置全体の小型化が実現されてい
る。

【００７７】パウダ−スラッシュ成形装置２２において
は、加熱炉１において加熱された金型はロボット２３に
よりパウダリング装置３８に搬送されて、そこで、熱可
塑性樹脂熱溶融物の層が金型面に付着される。次に、熱
可塑性樹脂熱溶融物の層が付着した金型は、ロボット２
３により加熱炉１の真上に位置に搬送され、付着した熱
可塑性樹脂熱溶融物の層を下方に向けた状態でしばらく
の間（数十秒程度）静止状態が保持される。その間、加
熱炉１のスライドドア４は、開いた状態になっていて、
炉内（特に、炉内底面に熱風吹出口５）から吹き上がる
熱風により熱可塑性樹脂熱溶融物の層が加熱されて、熱
可塑性樹脂熱溶融物の層の全体が厚み方向において均質
な熱溶融物になる。

【００７８】本発明における工業的な加熱炉１による工
業的実験では、従来の後加熱工程で得られる後加熱効果
よりも優れた後加熱効果が得られることが見いだされる
いる。

【００７９】そして、加熱炉１により後加熱された金型
は、ロボット２３により金型冷却装置４０に搬送されて
冷却され、樹脂成形物が金型から外される。パウダ−ス
ラッシュ成形装置２２は、加熱炉１を含む各工程の装置
を地表に隣接して列状に並べて配置し、ロボット２３に
より金型を移動するだけで、高生産性でより優れた樹脂
成形物を得ることができる。又、加熱炉１を増設する場
合は、加熱炉１を更に列に加えるだけでその目的を達成
することが可能である。

【００８０】従って、本発明の加熱炉が使用されるパウ
ダ−スラッシュ成形法は、従来のパウダ−スラッシュ成
形法には存在し得ない様々な態様（代表的には、例え
ば、後加熱装置を必要としないこと）及び操作を包含す
る成形法になり得る。

【００８１】そのために、本発明の「パウダ−スラッシ
ュ成形法」の用語は、従来のパウダ−スラッシュ成形法
のみならず、本発明による加熱炉の使用により可能なる
全ての態様を包含するパウダ−スラッシュ成形法の語義
で使用している。本発明の「パウダ−スラッシュ成形
用」の用語についても同様である。

【００８２】加熱炉１は、その制御方法及び制御手段に
おいて任意の方法及び手段が用いられる。加熱炉１の代
表的な制御方法は、金型９をその形状に合わせて短時間
内に均一に高加熱効率で加熱するために熱風及び加熱時
間を制御することである。又、加熱炉１を使用してパウ
ダ−スラッシュ成形装置２２にする場合には、パウダ−
スラッシュ成形装置２２全体との関係で加熱炉１の制御
方法及び制御手段を設定することも可能である。

【００８３】なお、図１〜図３に図示する加熱炉１にお
いては、炉内両側面に熱風吹出口７、７ａが炉長手方向
のほぼ全般に伸びる長さに配設されている。しかし、金
型の形状及び厚みその他の金型の条件と炉内底面に配設
の熱風吹出口５から吹き出される熱風の制御とによっ
て、金型を下方から熱風により加熱するだけで本発明の
効果を享受できることがある。

【００８４】そこで、第一の本発明では、熱風吹出口を
炉内底面に配設することを必須の要件とする加熱炉を発
明としている。

【００８５】又、本発明においては、パウダ−スラッシ
ュ成形法に使用される金型を加熱する場合に本発明の最
大の効果を享受することができる。しかし、パウダ−ス
ラッシュ成形法以外の樹脂粉末成形法用の金型も同じ厚
みの金属から形成されているものがある。そこで、第一
の本発明は、パウダ−スラッシュ成形法を包含する種々
の樹脂粉末成形法での金型の加熱に使用される加熱炉を
対象としている。

【００８６】なお、本発明の目的に沿うものであって、
本発明の効果を特に害さない限りにおいては、本発明の
部分的な変更及び改変若しくは本発明への部分的な付加
は任意であって、いずれも本発明の範囲である。

【００８７】

【発明の効果】第一の本発明によれば、下記（１）〜
（３）に代表される様々な優れた特徴を有する、樹脂粉
末成形法での金型の加熱に使用の加熱炉が得られる。 （１）第一の本発明の加熱炉は、炉内底面に配設の熱風
吹出部を通じて金型に下方から熱風を吹きつけて加熱で
きる構造になっている。

【００８８】従って、金型は、金型面を流動する熱風、
金型面に衝突する熱風及び密閉した炉内での高温雰囲気
により加熱され、金型加熱の熱効率が大幅に向上するの
で、金型加熱に要する時間の短縮化、及び加熱炉の小型
化と簡略化が実現される。そのために、加熱炉及びその
関連装置の建設費及びランニングコストが安価となり、
加熱炉の、操作、保守及び管理も容易となる。 （２）第一の本発明の加熱炉においては、金型に下方か
ら吹きつける熱風は熱風制御機構を有する熱風吹出部を
通じて供給される。

【００８９】従って、金型に下方から吹きつけられる熱
風を金型加熱の熱効率が著しく大きくなるように制御す
る、例えば、熱風の方向性等をそのように制御する、こ
とにより、金型加熱の熱効率がより大幅に向上して、熱
効率の向上に伴う種々の利益が得られる。 （３）第一の本発明の加熱炉においては、炉内の熱エネ
ルギ−を回収する熱エネルギ−回収部が炉内に配設され
ている。

【００９０】従って、第一の本発明の加熱炉は、密閉し
た炉内に熱風として供給された熱エネルギ−が回収され
るので、加熱炉に要する熱エネルギ−の利用効率が向上
する。

【００９１】第二の本発明によれば、前記第一の本発明
による効果に加えて、下記（ａ）〜（ｃ）に代表される
様々な優れた特徴が付加されている、パウダ−スラッシ
ュ成形法に使用の加熱炉が得られる。 （ａ）第二の本発明の加熱炉は、熱風吹出部が炉内側面
に配設され、熱風を金型に横方向からも吹きつけられる
構造になっていて、横方向から吹きつけられ、それによ
って、熱風が金型面に衝突し、熱風が金型面を流動して
金型が加熱されることになる。

【００９２】一方、パウダ−スラッシュ成形法に用いら
れる金型の多くは、数ｍｍの厚みの立体形状の金属製の
ものである。従って、パウダ−スラッシュ成形法に用い
られる金型が、著しく高い熱効率で加熱され、パウダ−
スラッシュ成形法での金型加熱に要する時間の短縮化、
及びパウダ−スラッシュ成形装置の加熱炉の小型化と簡
略化が実現される。

【００９３】そのために、パウダ−スラッシュ成形法の
各工程の装置を地表に並べて簡単かつ操作が容易で、建
設費が安価なパウダ−スラッシュ成形装置が実現され
る。 （ｂ）第二の本発明の加熱炉は、炉本体が小型で上部が
開閉する構造になっている。

【００９４】そのために、本発明の加熱炉と従来のパウ
ダリング装置及び金型冷却装置等を地表に隣接して列状
に並べて配置して、ロボット等により金型を操作すれ
ば、本発明の加熱炉を後加熱工程の加熱炉としても使用
する新しいパウダ−スラッシュ成形装置にすることがで
きる。 （ｃ）第二の本発明の加熱炉に使用によるパウダ−スラ
ッシュ成形装置は、加熱炉の増設及び加熱炉の以外の装
置の付加が容易になるので、装置全体の能力若しは態様
の変更が容易となるパウダ−スラッシュ成形装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一具体例の構成図である。

【図２】図２は図１の具体例の一部の説明図である。

【図３】図３も図１の具体例の一部の説明図である。

【図４】樹脂成形品の斜視図である。

【図５】樹脂成形品の斜視図である。

【図６】本発明のパウダ−スラッシュ成形装置の説明図
である。

【図７】工業的規模のパウダ−スラッシュ成形装置全体
の説明図である。

【図８】工業的規模のパウダ−スラッシュ成形装置全体
の正面図である。

【図９】工業的規模のパウダ−スラッシュ成形装置の加
熱炉の説明図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉熱 ２ 熱風発生循環装置 ４ スライドドア ５ 炉内底面の熱風吹出口 ６ 炉内底面の熱エネルギ−回収口 ６ａ 炉内底面の熱エネルギ−回収口 ７ 炉内側面の熱風吹出口 ７ａ 炉内側面の熱風吹出口 ８ 金型支持部材 ８ａ 金型支持部材 ９ 金型 １０ 金型枠 １１ 樹脂成形品 １２ 支点 １２ａ 支点 １３ 熱風制御板 １３ａ 熱風制御板 １４ 空気供給ファン １５ 熱風発生装置 １６ 熱風循環ファン １７ 主配管 １８ 分岐配管 １８ａ 分岐配管 １９ ダンパ− １９ａ ダンパ− ２０ 配管 ２０ａ 配管 ２１ ダンパ− ２１ａ ダンパ− ２２ パウダ−スラッシュ成形装置 ２３ ロボット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開閉可能な上部の開口部より樹脂粉末成形
   用の金型を炉内に搬出入し、上部の開口部を閉じた炉内
   で金型を加熱する構造に炉本体が構成され、 炉内構造が、下記（１）及び（２）に定義される特徴を
   有する、熱風吹出部及びエネルギ−回収部を備えるもの
   に構成され、熱風が金型に吹きつけられて加熱される、
   樹脂粉末成形法での金型の加熱に使用される加熱炉。炉内構造 （１）炉内構造は、熱風を金型に下方向から吹きつけ
   る、熱風制御機構を有する熱風吹出部が炉内底面に配設
   されているとの特徴を備えていて、（２）炉内構造は、
   炉内の熱エネルギ−を回収する熱エネルギ−回収部が炉
   内に配設されているとの特徴を備えているものに構成さ
   れている。
2. 【請求項２】開閉可能な上部の開口部よりパウダ−スラ
   ッシュ成形用の金型を炉内に搬出入し、上部の開口部を
   閉じた炉内で金型を加熱する構造に炉本体が構成され、 炉内構造が、下記（ａ）〜（ｃ）に定義される特徴を有
   する、熱風吹出部及びエネルギ−回収部を備えるものに
   構成され、熱風が金型に吹きつけられて加熱される、パ
   ウダ−スラッシュ成形法での金型の加熱に使用される加
   熱炉。炉内構造 （ａ）炉内構造は、熱風を金型に下方向から吹きつけ
   る、熱風制御機構を有する熱風吹出部が炉内底面に配設
   されているとの特徴を備えていて、（ｂ）炉内構造は、
   熱風吹出部が炉内側面に配設され、熱風を金型に横方向
   から吹きつけ吹きつける構造の特徴を備えていて、
   （ｃ）炉内構造は、炉内の熱エネルギ−を回収する熱エ
   ネルギ−回収部が炉内底面に配設されているとの特徴を
   備えているものに構成されている。
3. 【請求項３】前記加熱炉が、下記（ｉ）〜（ｉｖ）のい
   ずれか一つ以上の特徴を備えているものに構成されてい
   る請求項２に記載の金型加熱炉。 （ｉ）炉内底面に配設の熱風吹出部が、炉内に収容の金
   型の下方の領域に配置され、（ｉｉ）炉内底面には、炉
   内に収容する金型を載置する金型支持部材が、その間に
   炉内底面の熱風吹出部が位置する配置に設けられ、（ｉ
   ｉｉ）熱エネルギ−回収部が、炉内に収容する金型を載
   置する複数の金型支持部の間に位置する配置に設けら
   れ、（ｉｖ）熱風吹出部が有する熱風制御機構が、少な
   くとも熱風の方向性を制御できるものに構成されている
   ことを特徴とする。