JP3779932B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂材等を成形する射出成形装置等に用いられる成形金型を加熱冷却して温度調整する熱交換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形装置等によって成形される樹脂材等の成形品は、樹脂材等の結晶化度や分子配向の状態によって、その物性が大きく左右されるものである。そして、この樹脂材等の結晶化度や分子配向の状態は、射出成形装置等に用いられている成形金型の温度に影響されるため、各種成形材料に対応した成形金型温度のコントロールがきわめて重要となり、そのための熱交換装置が必要とされている。
【0003】
射出成形装置100等に用いられる熱交換装置50の一例について、図6を参照して説明する。
【0004】
図6は従来の熱交換装置が装着された射出成形装置の外観図で、(a)は斜視図、(b)は側面図である。
【0005】
熱交換装置50は樹脂材等を成形する射出成形装置100に用いられる成形金型を加熱冷却して温度調整するものである。この熱交換装置50には、成形金型にヒータを埋設して通電により温度調整するヒータ方式のものと、成形金型にヒートパイプを埋設して熱交換媒体(水、又は油等)を流して温度調整するヒートパイプ方式のもの、及びヒータ方式とヒートパイプ方式とを併用したもの等があるが、ヒータ方式のものの一例について説明する。
【0006】
射出成形装置100は、図6に示すように、溶融状態に加熱された樹脂成形材を射出する樹脂射出部2と、樹脂射出部2側に設けられた固定盤3に装着された固定側成形金型6と、型締駆動部1に連結された可動盤5側に装着された移動側成形金型7と、各成形金型6、7を加熱冷却する熱交換装置50等より構成されている。そして、熱交換装置50は、各成形金型6、7に設置されるヒータ51と、ヒータ51に電力を供給する接続線52と、ヒータ51により各成形金型6、7の温度を調整する温度制御部53等より構成されている。
【0007】
固定側成形金型6は、射出成形装置100に設けらたもので、固定盤3に取付設置され、移動側成形金型7との間に設置された成形空間に、樹脂射出部2から溶融、射出された樹脂成形材を充填し、成形するものである。この固定側成形金型6には、固定側成形金型6の温度を調整するために設けられた熱交換装置50のヒータ51を埋設するための貫通孔6aが形成されている。この貫通孔6aは、ヒータ51等が挿入された時、接触熱伝達率を良くするために、ヒータ51と貫通孔6aとの接触部の隙間は出来るだけ小さくなるような寸法精度で、長いドリルが用いられて形成されている。しかし、固定側成形金型6が大型の場合には長いヒータ51等を挿入することが難しいため、ある程度のクリアランスが必要となる。これにより、クリアランスによる熱伝達の低下とヒータ51等の長さによる温度のバラツキによる温度調整精度の低下等が発生する恐れがでてくる。
移動側成形金型7は、射出成形装置100に設けられたもので、移動盤5に取付設置され、固定側成形金型6との間に設置された成形空間に、樹脂射出部2から溶融、射出された樹脂成形材を充填し、成形するものである。
【0008】
この移動側成形金型7には、移動側成形金型7の温度を調整するために設けられた熱交換装置50のヒータ51を埋設するための貫通孔7aが形成されている。
この貫通孔7aは、ヒータ51等が挿入された時、接触熱伝達率を良くするために、ヒータ51と貫通孔7aとの接触部の隙間は出来るだけ小さくなるような寸法精度で、長いドリルが用いられて形成されている。しかし、移動側成形金型7が大型の場合には長いヒータ51等を挿入することが難しいため、ある程度のクリアランスが必要となる。これにより、クリアランスによる熱伝達の低下とヒータ51等の長さによる温度のバラツキによる温度調整精度の低下等が発生する恐れがでてくる。
【0009】
そして、この移動側成形金型7は、移動盤5に連結された状態で、射出成形装置100に設けられた型締駆動部1により、図6に示すように、射出成形時には左方向(矢印P102)に移動されて移動側成形金型7の接触面7bが固定側成形金型6の接触面6bに当接し、射出成形後には右方向(矢印P101)に移動されて移動側成形金型7の接触面7bが固定側成形金型6の接触面6bから離間し、成形品が取り出されるようにされている。この移動側成形金型7の移動は、移動側成形金型7が移動盤5に連結装着された状態で、案内軸4にガイドされて行われる。
【0010】
ヒータ51は、熱交換装置50に設けられ、固定側成形金型6及び移動側成形金型7の温度を所定温度に調整するもので、各成形金型6、7に埋設されている。
このヒータ51は、電力を供給する接続線52を介して温度制御部53により温度調整されている。この所定温度は、射出成形材の種類に対応した所定温度に設定されており、例えば射出成形材がポリスチレンの場合にはポリスチレンの射出温度190℃に対し、成形金型の温度が80℃になるように設定されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、成形金型に、直接ヒータ又はヒートパイプを埋設して成形金型を温度調整しているため、各種成形金型に専用のヒータ又はヒートパイプ用の貫通孔が必要となり、特に大型成形金型においては長い貫通孔の形成が必要となるため、コストがアップし、しかもヒータ又はヒートパイプと貫通孔とのクリアランスによる熱伝達の低下による温度のバラツキによる温度調整精度の低下等の問題がでてくる。尚、成形金型に熱交換装置を後付けで取付けるようにすることも考えられるが、熱交換装置の構造を簡単に、且つワンタッチで取付けるようにすることが望ましい。
【0012】
本発明は、成形金型に直接貫通孔等を形成することなく、製造コストを削減し、温度調整精度を向上した簡易な熱交換装置を実現することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、金型を加熱冷却する熱交換装置において、前記熱交換装置には、前記金型に熱を伝える伝熱ブロックと、該伝熱ブロックを前記金型に押圧装着する弾性体と、該弾性体と接続され、且つ前記金型に磁力で接合可能なマグネットクランプとが備えられてなることを特徴とするものである。
【0014】
また、前記伝熱ブロックには、降温時の放熱効果を高める放熱体が装着されてなることを特徴とするものである。
【0015】
また、前記伝熱ブロックには、ヒータが装填、もしくは熱交換媒体である流体が供給されてなることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0017】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る熱交換装置の外観図で、図2は本発明の第1の実施の形態に係る熱交換装置の断面図である。尚、第1の実施の形態から第3の実施の形態までの同一構成品は第1の実施の形態で説明し、他の実施の形態では説明を省略する。
【0018】
熱交換装置10には、成形金型にヒータを埋設して通電により温度調整するヒータ方式のものと、成形金型にヒートパイプを埋設して熱交換媒体(水、又は油等)を流して温度調整するヒートパイプ方式のものと、ヒータ方式とヒートパイプ方式とを併用したもの等があるが、本第1の実施の形態に係る熱交換装置10は、ヒータ方式を適用したものである。
【0019】
本発明の第1の実施の形態に係る熱交換装置10は、樹脂材等を成形する射出成形装置100に用いられる固定側成形金型6と移動側成形金型7をそれぞれカートリッジヒータ12を埋設した伝熱ブロック11等を用いて加熱冷却して温度調整するもので、各成形金型6,7の側面に複数個装着されている。尚、固定側成形金型6と移動側成形金型7を加熱冷却して温度調整する熱交換装置10は、同一構成機能を有しているため、固定側成形金型6に設けられた熱交換装置10を代表して以下に説明する。
【0020】
射出成形装置100は、図1に示すように、溶融状態に加熱された樹脂成形材を射出する樹脂射出部2と、樹脂射出部2側に設けられ固定盤3に装着された固定側成形金型6と、型締駆動部1に連結された可動盤5側に装着された移動側成形金型7と、各成形金型6、7を加熱冷却する熱交換装置10等より構成されている。
【0021】
そして、熱交換装置10は、図1及び図2に示すように、各成形金型6、7に装着された伝熱ブロック11と、伝熱ブロック11に埋設されたカートリッジヒータ12と、伝熱ブロック11を各成形金型6、7に装着させるマグネットクランプ15と、マグネットクランプ15と伝熱ブロック11とを連結している弾性体14と、カートリッジヒータ12に電力を供給する接続線13と、カートリッジヒータ12により各成形金型6、7の温度を調整する温度制御部16等より構成されている。
【0022】
固定側成形金型6は、射出成形装置100に設けられたもので、固定盤3に設置され、移動側成形金型7との間に設置された成形空間に、樹脂射出部2から溶融、射出された樹脂成形材を充填し、成形するものである。この固定側成形金型6には、固定側成形金型6の温度を調整するために設けられた熱交換装置10の伝熱ブロック11が弾性体14を介してマグネットクランプ15に一体に連結された状態で、固定側成形金型6の表面6aに押圧されて装着されている。この伝熱ブロック11には、カートリッジヒータ12が埋設されている。
【0023】
移動側成形金型7は、射出成形装置100に設けられたもので、移動盤5に取付設置され、固定側成形金型6との間に設置された成形空間に、樹脂射出部2から溶融、射出された樹脂成形材を充填し、成形するものである。この移動側成形金型7には、移動側成形金型7の温度を調整するために設けられた熱交換装置10の伝熱ブロック11が弾性体14を介してマグネットクランプ15に一体に連結された状態で、移動側成形金型7の表面7aに押圧されて装着されている。この伝熱ブロック11には、カートリッジヒータ12が埋設されている。
【0024】
そして、この移動側成形金型7は、移動盤5に連結された状態で、射出成形装置100に設けられた型締駆動部1により、図1に示すように、射出成形時には左方向(矢印P12)に移動されて移動側成形金型7の接触面7bが固定側成形金型6の接触面6bに当接し、射出成形後には右方向(矢印P11)に移動されて移動側成形金型7の接触面7bが固定側成形金型6の接触面6bから離間し、成形品が取り出されるようにされている。この移動側成形金型7の移動は、移動側成形金型7が移動盤5に連結装着され、案内軸4にガイドされた状態で、移動盤5が連結されたシリンダ等の駆動に連動されて行われる。
【0025】
伝熱ブロック11は、熱伝達率の高い銅系の金属材等で角柱形状に形成されており、固定側成形金型6と移動側成形金型7にそれぞれ装着されている。この伝熱ブロック11は、内部には円柱形状等のカートリッジヒータ12が挿入されて埋設される溝穴11bが上面側11cから形成され、上面側11cには弾性体14が取付ネジ17により取付設置されている。そして、伝熱ブロック11の裏面11aは、伝熱ブロック11が弾性体14を介して成形金型6に押圧された時、成形金型6の表面6aに密着するように、平面形状に形成されている。この伝熱ブロック11には、カートリッジヒータ12がシリコンコンパウンド等の熱伝達材を介して挿入埋設され、弾性体14によりマグネットクランプ15に取付連結されている。
【0026】
マグネットクランプ15は、伝熱ブロック11を、固定側成形金型6と移動側成形金型7に装着したり、脱着したりするもので、永久磁石で形成されており、鉄鋼材でなる成形金型6、7に吸引されるようになっている。ハンドル15bはそのON側、OFF側の操作により、永久磁石を作用させたり、非作用にさせたりするものである。マグネットクランプ15には弾性体14が取付ネジ18により取付設置され、この弾性体14には伝熱ブロック11が取付ネジ17により取付設置され、マグネットクランプ15と伝熱ブロック11が弾性体14を介して一体に連結されている。従って、マグネットクランプ15を成形金型6、7に装着すると、伝熱ブロック11が弾性体14に押圧されて、成形金型6、7に押さえつけられた状態で接触することになる。
【0027】
例えば、伝熱ブロック11が弾性体14を介して連結されたマグネットクランプ15を、図2に示すように、伝熱ブロック11の裏面11aを成形金型6の表面6aに当接した状態から、下方向に押圧(弾性体14が撓まされる押圧力P12)し、マグネットクランプ15の裏面15aを成形金型6の表面6aに当接させる。そして、ハンドル15bをON側に操作するとマグネットクランプ15の磁力が作用することにより、マグネットクランプ15が成形金型6に吸引把持されることになる。このマグネットクランプ15を成形金型6の表面6aに吸引把持した時、伝熱ブロック11の裏面11aは、弾性体14の撓みL13相当の圧縮力F11で成形金型6の表面6aに押圧されることになる。
【0028】
尚、本第1の実施の形態に係る熱交換装置10のマグネットクランプ15は弾性体14を介して伝熱ブロック11に連結されているが、伝熱ブロック11と一体構造に形成されたものでも良い。
【0029】
弾性体14は、弾性のあるバネ板材等で段差を有する長方形形状に形成されており、マグネットクランプ15と伝熱ブロック11に取付設置されて、マグネットクランプ15と伝熱ブロック11を一体に連結している。この弾性体14はマグネットクランプ15を介して伝熱ブロック11を各成形金型6、7にそれぞれ押圧して装着するものである。弾性体14は、マグネットクランプ15の上面部に取付設置される取付面14aと、伝熱ブロック11の上面部に取付設置される取付面14bとの高さ方向に段差L12が設けられた曲げ部14cが形成されている。この段差L12が形成された状態の弾性体14には、マグネットクランプ15と伝熱ブロック11がそれぞれ取付ビス18と取付ビス17により取付設置されている。
【0030】
この弾性体14に連結された伝熱ブロック11が成形金型6にマグネットクランプ15を介して装着された時の状態は、図2に示すように、取付面14aと、取付面14bとの高さ方向の段差L12が段差L11に撓み量L13だけ撓まされたものとなる。この弾性体14の撓み量L13に相当する圧縮力が伝熱ブロック11に加えられ、伝熱ブロック11の裏面11aが成形金型6の表面6aに押圧されることになる。これにより、伝熱ブロック11と成形金型6との熱伝達を良くすることができる。
【0031】
カートリッジヒータ12は、伝熱ブロック11に埋設し、伝熱ブロック11を介して固定側成形金型6及び移動側成形金型7の温度を所定温度に調整するために設けられたもので、各種の成形金型の加熱冷却容量に対応して調整可能な容量に設定されている。このカートリッジヒータ12は、電流が流れることにより発熱する発熱部を有し、電力を供給する接続線13を介して温度制御部16により温度調整される。この所定温度は、射出成形材の種類に対応した温度に設定されており、例えば射出成形材がポリスチレンの場合にはポリスチレンの射出温度190℃に対し、成形金型の温度が80℃になり、射出成形材がポリプロピレンの場合にはポリプロピレンの射出温度210℃に対し、成形金型の温度が60℃になるように設定されている。
【0032】
次に、熱交換装置10の組立方法について、説明する。
【0033】
熱交換装置10は、図1に示すように、射出成形装置100に設けられた成形金型6、7を所定温度に加熱冷却するための熱容量に対応させて、必要な数量だけ設定し、この所定数量の熱交換装置10を成形金型6、7の測部表面にそれぞれ装着する。この熱交換装置10の組立と成形金型6への装着は、図2に示すように、まず伝熱ブロック11の溝穴11bにカートリッジヒータ12を挿入埋設する。
【0034】
そして、伝熱ブロック11の上部面11cに弾性体14の取付面14bを当接し、取付ネジ17を用いて弾性体14を取付設置する。又、この弾性体14の取付面14aにはマグネットクランプ15の上部面を当接し、取付ネジ18を用いてマグネットクランプ15を取付設置する。この弾性体14に伝熱ブロック11とマグネットクランプ15を取付連結した状態は、図2に示すように、弾性体14の取付面14bと弾性体14の取付面14aとの高さ方向の間隔が段差L12となっている。この弾性体14に連結された伝熱ブロック11とマグネットクランプ15を成形金型6へ装着する。この装着は、まず伝熱ブロック11の裏面11aを成形金型6の表面6aに当接した後、マグネットクランプ15を下部方向にマグネットクランプ15の裏面15aが成形金型6の表面6aに当接するまで押圧(押圧力P12)する。そして、マグネットクランプ15のハンドル15bを操作してマグネットクランプ15の磁力をONにして、マグネットクランプ15を成形金型6に吸引把持する。この吸引把持した時の状態は、弾性体14の取付面14aと取付面14bとの高さ方向の段差L12が段差L11に撓み量L13(即ち、L13=L12−L11)だけ撓まされ、この弾性体14の撓み量L13に相当する圧縮力が伝熱ブロック11に加えられ、伝熱ブロック11の裏面11aが成形金型6の表面6aに押圧されることになる。
【0035】
これにより、伝熱ブロック11と成形金型6との接触が密着され、熱伝達損失を少なくすることができる。
【0036】
以上のように、本第1の実施の形態に係る熱交換装置は、樹脂材等を成形する射出成形装置に用いられる成形金型に、カートリッジヒータが埋設された伝熱ブロックをマグネットクランプを用いて、弾性体で押圧して密着した状態で装着し、熱伝達損失を少なくすることにより、各種成形金型にそれぞれ専用のカートリッジヒータを設けることなく、各種成形金型の加熱冷却容量に対応した数量の熱交換装置を装着し、成形金型を加熱冷却することにより、大型の成形金型にも加熱冷却容量に対応した数量の熱交換装置を使用可能なので、コストを削減し、熱伝達を向上することができる。
【0037】
次に、第2の実施の形態に係る熱交換装置について、図3を参照して説明する。
【0038】
図3は本発明の第2の実施の形態に係る熱交換装置の断面図である。
【0039】
本発明の第2の実施の形態に係る熱交換装置20は、図3に示すように、第1の実施の形態に係るものに対し、伝熱ブロックに降温時の放熱効果を高める放熱体が装着されたものなので、熱交換装置20の放熱体29に関わるもののみ説明する。
【0040】
本発明の第2の実施の形態に係る熱交換装置20は、樹脂材等を成形する射出成形装置100に用いられる固定側成形金型6と移動側成形金型7をそれぞれ伝熱ブロック21及び放熱体29等を用いて加熱冷却して温度調整するもので、各成形金型6,7の側面に複数個装着されている。尚、固定側成形金型6と移動側成形金型7を加熱冷却して温度調整する熱交換装置20は、同一構成機能を有しているため、固定側成形金型6に設けられた熱交換装置20を代表して以下に説明する。
【0041】
この熱交換装置20は、図1及び図3に示すように、各成形金型6、7に装着された伝熱ブロック21と、伝熱ブロック21に埋設されたカートリッジヒータ22と、伝熱ブロック21を各成形金型6、7に装着させるマグネットクランプ25と、マグネットクランプ25と伝熱ブロック21とを連結している弾性体24と、伝熱ブロックに装着された放熱体29と、カートリッジヒータ22に電力を供給する接続線13と、カートリッジヒータ22により各成形金型6、7の温度を調整する温度制御部16等より構成されている。
【0042】
伝熱ブロック21は、熱伝達率の高い銅系の金属材等で角柱形状に形成されており、固定側成形金型6と移動側成形金型7にそれぞれ装着されている。この伝熱ブロック21は、内部には円柱形状等のカートリッジヒータ22が挿入されて埋設される溝穴21bが上面側21cから形成され、上面側21cには弾性体24と放熱体29が取付ネジ27により取付設置されている。そして、伝熱ブロック21の裏面21aは、伝熱ブロック21が弾性体24を介して成形金型6に押圧された時、成形金型6の表面6aに密着するように、平面形状に形成されている。この伝熱ブロック21には、カートリッジヒータ22が挿入埋設され、弾性体24を介してマグネットクランプ25に取付連結されている。
【0043】
マグネットクランプ25とカートリッジヒータ22は、第1の実施の形態に係るものと同一なので、説明を省略する。
【0044】
弾性体24は、弾性のあるバネ板材で段差を有する長方形形状に形成されたもので、マグネットクランプ25と伝熱ブロック21に取付設置されて、マグネットクランプ25と伝熱ブロック21を一体に連結し、伝熱ブロック21を各成形金型6、7にそれぞれ押圧して装着するものである。この弾性体24は、マグネットクランプ25の上面部に取付設置される取付面24aと、伝熱ブロック11の上面部に取付設置される取付面24bとの高さ方向に段差L22が設けられた曲げ部24cが形成されている。この段差L22が形成された状態の弾性体24に、マグネットクランプ25と伝熱ブロック21、及び放熱体29がそれぞれ取付ビス28と取付ビス27により取付設置されている。
【0045】
この弾性体24に連結された伝熱ブロック21と放熱体29が成形金型6にマグネットクランプ25を介して装着された時の状態は、図3に示すように、取付面24aと、取付面24bとの高さ方向の段差L22が段差L21に撓み量L23だけ撓まされたものとなる。この弾性体24の撓み量L23に相当する圧縮力が伝熱ブロック21に加えられ、伝熱ブロック21の裏面21aが成形金型6の表面6aに押圧されることになる。これにより、伝熱ブロック21と成形金型6との熱伝達を良くすることができる。
【0046】
放熱体29は、熱伝達率の高いアルミ系の金属材等で上面部29aがフィン形状に形成されており、伝熱ブロック21の上部面21cに装着されて、伝熱ブロック21の放熱効果を高めるものである。この放熱体29は、上面部29aがフィン形状に形成され、裏面部29bは伝熱ブロック21の上部面21cに密着した状態で取付装着されるように、平面形状に形成されている。そして、この放熱体29は、成形金型6を加熱冷却して所定温度に調整するための伝熱ブロック21に装着し、伝熱ブロック21をより素早く冷却し、放熱効果を高めている。特にこの放熱体29は、成形金型6を冷却する必要がある場合に効果的であり、例えば、成形金型の温度を始業前には昇温し、連続成形時には冷却する場合等に用いられる。
【0047】
尚、この放熱体29にファン(図示せず)を用いてフィン部29aを強制冷却するようにしても良い。この温度調整は、成形金型6等に設置された温度センサ(図示せず)を用いて、温度制御部16により制御されている。
【0048】
尚、本第2の実施の形態に係る熱交換装置20の放熱体29は伝熱ブロック21に取付設置されているが、伝熱ブロック21と一体構造に形成されたものでも良い。
【0049】
熱交換装置20の組立方法は、図3に示すように、第1の実施の形態に係るものに対し、伝熱ブロック21に放熱体29が装着されたものなので、説明を省略する。
【0050】
以上のように、本第2の実施の形態に係る熱交換装置は、樹脂材等を成形する射出成形装置に用いられる成形金型に、カートリッジヒータが埋設された伝熱ブロックをマグネットクランプを用いて、弾性体で押圧して密着した状態で装着し、熱伝達損失を少なくし、さらに伝熱ブロックに放熱体を装着しているため、各種成形金型の内部にそれぞれ専用のカートリッジヒータを設けることなく、成形金型の加熱冷却容量に対応した数量の熱交換装置を装着し、成形金型を加熱冷却することにより、大型の成形金型にも使用可能で、金型の製造コストを削減して熱伝達を向上し、しかも放熱効果を高めることができるため、加熱冷却時間が短縮できる。
【0051】
次に、第3の実施の形態に係る熱交換装置について、図4及び図5を参照して説明する。
【0052】
図4は本発明の第3の実施の形態に係る熱交換装置の外観図で、図5は本発明の第3の実施の形態に係る熱交換装置の断面図である。
【0053】
本発明の第3の実施の形態に係る熱交換装置30は、図4及び図5に示すように、第1の実施の形態に係るものの、伝熱ブロックにカートリッジヒータを埋設して通電により温度調整するヒータ方式に対し、伝熱ブロックにヒートパイプを埋設して熱交換媒体供給装置(図示せず)を介して熱交換媒体(水、又は油等)をヒートパイプに流して温度調整するヒートパイプ方式に替えたものなので、熱交換装置30に関わるもののみ説明する。
【0054】
本発明の第3の実施の形態に係る熱交換装置30は、樹脂材等を成形する射出成形装置100に用いられる固定側成形金型6と移動側成形金型7をそれぞれヒートパイプ32が埋設された伝熱ブロック31等を用いて加熱冷却して温度調整するもので、各成形金型6,7の側面に複数個装着されている。尚、固定側成形金型6と移動側成形金型7を加熱冷却して温度調整する熱交換装置30は、同一構成機能を有しているため、固定側成形金型6に設けられた熱交換装置30を代表して以下に説明する。
【0055】
この熱交換装置30は、図4及び図5に示すように、各成形金型6、7に装着された伝熱ブロック31と、伝熱ブロック31に埋設されたヒートパイプ32と、伝熱ブロック31を各成形金型6、7に装着させるマグネットクランプ35と、マグネットクランプ35と伝熱ブロック31とを連結している弾性体34と、ヒートパイプ32に熱交換媒体供給装置(図示せず)を介して熱交換媒体(水、又は油等)を供給する配管33と、ヒートパイプ32により各成形金型6、7の温度を調整する温度制御部16等より構成されている。
【0056】
伝熱ブロック31は、熱伝達率の高い銅系の金属材等で角柱形状に形成されており、固定側成形金型6と移動側成形金型7にそれぞれ装着されている。この伝熱ブロック31は、内部には円柱形状等のヒートパイプ32が挿入されて埋設される貫通孔31bが形成され、上面側31cには弾性体34が取付ネジ37により取付設置されている。そして、伝熱ブロック31の裏面31aは、伝熱ブロック31が弾性体34を介して成形金型6に押圧された時、成形金型6の表面6aに密着するように、平面形状に形成されている。
【0057】
この伝熱ブロック31には、ヒートパイプ32がシリコンコンパウンド等の熱伝達材を介して挿入埋設され、弾性体34を介してマグネットクランプ35に取付連結されている。
【0058】
尚、伝熱ブロック31の貫通孔31bに挿入埋設されたヒートパイプ32との隙間による熱伝達損失を防ぐため、貫通孔31bに直接熱交換媒体(水、又は油等)を供給するようにしても良い。
【0059】
又、角柱形状に形成された伝熱ブロック31は、熱伝達率の高い銅系のパイプを厚板形状のベースに溶接したものでも良い。
【0060】
マグネットクランプ35と弾性体34は、第1の実施の形態に係るものと同一なので、説明を省略する。
【0061】
ヒートパイプ32は、伝熱ブロック31に埋設し、伝熱ブロック31を介して固定側成形金型6及び移動側成形金型7の温度を所定温度に調整するために設けられたもので、熱交換媒体供給装置(図示せず)を介して熱交換媒体(水、又は油等)を供給する配管33を通じて温度制御部16により熱交換媒体(水、又は油等)が加熱冷却されて、温度調整されている。
【0062】
この所定温度は、射出成形材の種類に対応した温度に設定されており、例えば射出成形材がポリスチレンの場合にはポリスチレンの射出温度190℃に対し、成形金型の温度が80℃になるように設定されている。
【0063】
熱交換装置30の組立方法は、図4及び図5に示すように、第1の実施の形態に係るものに対し、伝熱ブロック31にヒートパイプ32が挿入埋設され、配管33により熱交換媒体(水、又は油等)が温度制御されて供給流入されたものなので、説明を省略する。
【0064】
以上のように、本第3の実施の形態に係る熱交換装置は、樹脂材等を成形する射出成形装置に用いられる成形金型に、ヒートパイプが埋設された伝熱ブロックをマグネットクランプを用いて、弾性体で押圧して密着した状態で装着し、熱伝達損失を少なくし、各種成形金型の内部にそれぞれ専用の熱交換装置を設けることなく、成形金型の加熱冷却容量に対応した数量の熱交換装置を装着して成形金型を加熱冷却することにより、大型の成形金型にも使用可能なので、金型の製造コストを削減することができる。尚、第3の実施の形態においても、第2の実施の形態のように放熱体を設けるようにしても良い。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金型を加熱冷却する熱交換装置において、ヒータが装填、もしくは熱交換媒体である流体が供給された伝熱ブロックをマグネットクランプと弾性体を用いて金型に押圧した状態で装着し、金型を加熱冷却することにより、各種成形金型の内部にそれぞれ専用の熱交換装置を設けることなく、各種の成形金型に繰り返して使用可能なので、金型の製造コストを削減することができる。しかも元々あるマグネットクランプを用いているので、熱交換装置の構造を複雑にすることがなく、簡単に熱交換装置を造ることができる。また、弾性力で伝熱ブロックを成形金型に密着させているので伝熱性が良く、しかもマグネットによりワンタッチで取付、取外しができ操作性も良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る熱交換装置の外観図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る熱交換装置の断面図である。
【図3】本発明の第2実施の形態に係る熱交換装置の断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る熱交換装置の外観図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る熱交換装置の断面図である。
【図6】従来の熱交換装置の外観図である。
【符号の説明】
1・・・型締駆動部
2・・・樹脂射出部
3・・・固定盤
4・・・案内軸
5・・・可動盤
6・・・固定側成形金型
7・・・移動側成形金型
10、20、30、 50・・・熱交換装置
11、21、31・・・伝熱ブロック
12、22、51・・・カートリッジヒータ
13、52・・・接続線
14、24、34・・・弾性体
15、25、35・・・マグネットクランプ
16、53・・・温度制御部
17、18、27、28、37、38・・・取付ネジ
32・・・ヒートパイプ
100・・・射出成形装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchange device that heats and cools a molding die used in an injection molding device or the like for molding a resin material or the like to adjust the temperature.
[0002]
[Prior art]
The physical properties of a molded article such as a resin material molded by an injection molding apparatus or the like greatly depend on the crystallinity and molecular orientation of the resin material. Since the degree of crystallinity and molecular orientation of the resin material and the like are affected by the temperature of the molding die used in the injection molding apparatus or the like, it is possible to control the molding die temperature corresponding to various molding materials. It becomes extremely important and a heat exchange device is required for this purpose.
[0003]
An example of the
[0004]
FIG. 6 is an external view of an injection molding apparatus equipped with a conventional heat exchange device, where (a) is a perspective view and (b) is a side view.
[0005]
The
[0006]
As shown in FIG. 6, the
[0007]
The fixed-
The moving side molding die 7 is provided in the
[0008]
The moving side molding die 7 is formed with a through
This through-
[0009]
Then, the moving side molding die 7 is connected to the
[0010]
The
The temperature of the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the heater or heat pipe is directly embedded in the molding die and the temperature of the molding die is adjusted. Therefore, a dedicated heater or a through hole for the heat pipe is required for various molding dies. Large molds require the formation of long through-holes, which increases costs and reduces temperature adjustment accuracy due to temperature variations due to reduced heat transfer due to clearance between the heater or heat pipe and the through-holes. The problem comes out. Although it is conceivable to attach the heat exchanging device to the molding die by retrofitting, it is desirable that the structure of the heat exchanging device be easily attached with one touch.
[0012]
It is an object of the present invention to realize a simple heat exchange device that reduces manufacturing costs and improves temperature adjustment accuracy without directly forming a through-hole or the like in a molding die.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a heat exchange apparatus for heating and cooling a mold, wherein the heat exchange apparatus includes a heat transfer block for transferring heat to the mold, and the heat transfer block as the mold. And a magnet clamp that is connected to the elastic body and that can be joined to the mold by a magnetic force.
[0014]
Further, the heat transfer block is provided with a heat radiating body that enhances a heat radiating effect when the temperature is lowered.
[0015]
The heat transfer block is loaded with a heater or supplied with a fluid as a heat exchange medium.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is an external view of a heat exchange device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention. The same components from the first embodiment to the third embodiment will be described in the first embodiment, and the description will be omitted in the other embodiments.
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
As shown in FIG. 1, the
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0022]
The fixed-side molding die 6 is provided in the
[0023]
The moving side molding die 7 is provided in the
[0024]
Then, the moving side molding die 7 is connected to the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
For example, the
[0028]
In addition, although the
[0029]
The
[0030]
The state when the
[0031]
The
[0032]
Next, a method for assembling the
[0033]
As shown in FIG. 1, the
[0034]
Then, the
[0035]
Thereby, the contact between the
[0036]
As described above, the heat exchanging device according to the first embodiment uses a magnet clamp for a heat transfer block in which a cartridge heater is embedded in a molding die used in an injection molding device for molding a resin material or the like. By pressing with an elastic body and attaching in close contact, reducing heat transfer loss, it is possible to respond to the heating and cooling capacity of various molding dies without providing a dedicated cartridge heater for each molding dies. By installing a large number of heat exchange devices and heating and cooling the mold, a large number of molds can be used with a number of heat exchange devices corresponding to the heating and cooling capacity, reducing costs and transferring heat. Can be improved.
[0037]
Next, a heat exchange device according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
[0038]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a heat exchange device according to the second embodiment of the present invention.
[0039]
As shown in FIG. 3, the
[0040]
The
[0041]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0042]
The
[0043]
Since the
[0044]
The
[0045]
When the
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
In addition, although the
[0049]
As shown in FIG. 3, the assembly method of the
[0050]
As described above, the heat exchanging apparatus according to the second embodiment uses a magnet clamp for a heat transfer block in which a cartridge heater is embedded in a molding die used in an injection molding apparatus for molding a resin material or the like. Because it is mounted in an intimate state by pressing with an elastic body, heat transfer loss is reduced, and a heat dissipating body is mounted on the heat transfer block, so a dedicated cartridge heater is provided inside each mold. Without installing a heat exchanger of the quantity corresponding to the heating / cooling capacity of the molding die and heating and cooling the molding die, it can be used for large molding dies, reducing the manufacturing cost of the die. Thus, the heat transfer can be improved and the heat dissipation effect can be enhanced, so that the heating and cooling time can be shortened.
[0051]
Next, a heat exchange device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
[0052]
FIG. 4 is an external view of a heat exchange apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the heat exchange apparatus according to the third embodiment of the present invention.
[0053]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0054]
In the
[0055]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0056]
The
[0057]
A
[0058]
In order to prevent heat transfer loss due to a gap with the
[0059]
Further, the
[0060]
Since the
[0061]
The
[0062]
The predetermined temperature is set to a temperature corresponding to the type of the injection molding material. For example, when the injection molding material is polystyrene, the molding die temperature is 80 ° C. with respect to the polystyrene injection temperature of 190 ° C. Is set to
[0063]
As shown in FIGS. 4 and 5, the
[0064]
As described above, the heat exchanging device according to the third embodiment uses a magnet clamp with a heat transfer block in which a heat pipe is embedded in a molding die used in an injection molding device for molding a resin material or the like. It is attached in an intimate state by pressing with an elastic body, reducing heat transfer loss, and corresponding to the heating and cooling capacity of the molding die without providing a dedicated heat exchange device inside each molding die. By mounting a quantity of heat exchange devices and heating and cooling the molding die, it can be used for a large molding die, so that the manufacturing cost of the die can be reduced. In the third embodiment, a heat radiator may be provided as in the second embodiment.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a heat exchange device for heating and cooling a mold, a heat transfer block loaded with a heater or supplied with a fluid as a heat exchange medium is used with a magnet clamp and an elastic body. By mounting in a pressed state on the mold and heating and cooling the mold, it can be used repeatedly on various molding dies without providing a dedicated heat exchange device inside each molding mold. The manufacturing cost of the mold can be reduced. In addition, since the original magnet clamp is used, the heat exchange device can be easily constructed without complicating the structure of the heat exchange device. In addition, since the heat transfer block is brought into close contact with the molding die by elastic force, heat transfer is good, and it can be attached and detached with a single touch with a magnet, and operability is also good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a heat exchange device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a heat exchange device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an external view of a heat exchange device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a heat exchange device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an external view of a conventional heat exchange device.
[Explanation of symbols]
1 ... Mold clamping drive
2 ... Resin injection part
3. Fixed platen
4 ... Guide shaft
5 ... Movable platen
6 ... Fixed side mold
7 ... Molding mold
10, 20, 30, 50 ... heat exchanger
11, 21, 31 ... Heat transfer block
12, 22, 51 ... cartridge heater
13, 52 ... Connection line
14, 24, 34 ... elastic body
15, 25, 35 ... Magnet clamp
16, 53 ... Temperature control unit
17, 18, 27, 28, 37, 38 ... mounting screws
32 ... Heat pipe
100 ... Injection molding device
Claims (3)
前記熱交換装置には、前記金型に熱を伝える伝熱ブロックと、該伝熱ブロックを前記金型に押圧装着する弾性体と、該弾性体と接続され、且つ前記金型に磁力で接合可能なマグネットクランプとが備えられてなることを特徴とする熱交換装置。In the heat exchange device that heats and cools the mold,
The heat exchange device includes a heat transfer block that transfers heat to the mold, an elastic body that presses and attaches the heat transfer block to the mold, and is connected to the elastic body and is magnetically bonded to the mold. A heat exchange device comprising a magnet clamp capable of being provided.
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