JP2010000784A - 金型の急速加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型のチャネル内部で加熱された高温の熱を直接チャネルの表面を介して金型に伝達することができる金型の急速加熱方法を提供すること。
【解決手段】 本発明による金型の急速加熱方法は、金型のチャネル内部にヒータユニットを挿入し、金型に前記ヒータユニットを結合させるヒータユニットの結合段階（Ｓ２１０）と、前記チャネルの内部に連結された流入口を介して電熱媒体を前記チャネルの内部に流入させ、前記チャネルの内部に前記電熱媒体が満たされれば、前記チャネルの外部に連結された流出口及び前記チャネルの内部に連結された流入口を閉鎖する電熱媒体の充填段階（Ｓ２２０）と、前記チャネルの内部に挿入された前記ヒータユニットを加熱させて前記電熱媒体を高温に上昇させ、前記電熱媒体によって前記金型を高温に上昇させる金型の直接加熱段階（Ｓ２３０）とを含む。
本発明による方法を利用すれば、迅速で且つ効率的に金型を加熱して作業することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、金型の急速加熱方法に関し、プラスチック成形物を製造する金型を急速に加熱することができ、迅速に冷却することができる金型の急速加熱方法に関する。

近年、プラスチックを成形して多様な形態の製品を製造している。プラスチック成形のために様々な金型装置を利用していることはよく知られている。プラスチック成型品を金型装置によって製造することができる根拠は、プラスチックの温度特性に起因したものである。プラスチック物質は、一般的に高温で可塑性や流動性を有しているのに対し、低温で可塑性や流動性を喪失し、所定の形状を維持した状態で形態的固定性を維持することができるからである。

金型装置を利用してプラスチック成型品を製造する場合、最も重要な技術的な要素は、金型の内部に注入されるプラスチック樹脂原料を成型品の製造形状からなるキャビティに均一に送ることと、キャビティの内部で樹脂成形物をデザインされた形状で完成することと、完成された成型品を反りや変形がない状態で迅速にキャビティから分離し、金型の外部に取り出すことであると言える。このようなすべての過程は、金型装置の内部温度条件に直接的な影響を受けている。これは、最終的なプラスチック成型品の品質が、前記金型装置の内部の温度条件をある程度迅速に提供することができ、ある程度均一に維持することができ、ある程度迅速で且つ均一に変化させることができるか否かによって、全然異なる結果を示すことができるということを意味する。

一般的に、金型装置は、次のような構成要素で構成されている。金型装置は、昇降自在に形成された上部金型と、上部金型に結合され得る下部金型と、前記上部金型及び下部金型が結合されることによって形成されたキャビティとを有する。前記キャビティは、プラスチック成形物を製造するために、所定の立体的形状にデザインされた空間を有している。

また、金型装置は、樹脂のような成形素材を高温で溶融させ、流動性を付与した後、金型の内部に注入させる注入ユニットと、注入ユニットから注入された流動性の成形素材を最終目的地である前記キャビティに案内するように形成された流動ランナーとを有している。また、金型装置は、上部金型及び下部金型の内部に均一な温度を提供するか、または均一に冷却させるために、多数のチャネルを形成している。

このような金型装置において、外部で高温に加熱されて注入されたプラスチック樹脂の溶融物は、前記注入ユニットと流動ランナーを介して前記キャビティに案内され、前記キャビティの内部に満たされた後、そこで冷却され、所定の立体的形状に成形され、プラスチック成形物に転換される。次に、前記上部金型が前記下部金型から分離され、前記プラスチック成形物は、外部に排出される。

従来の通常の金型装置は、前記上部金型及び下部金型がプラスチック溶融物を迅速で且つ均質に前記キャビティに流入させるために、高温を維持する手段として、金型の内部に多数のチャネルを形成し、前記チャネルに高温の熱水または高温の水蒸気を外部から提供した。また、前記キャビティで所定の形状にプラスチック成形物が形成される場合、前記上部金型及び下部金型を迅速に冷却させるために、前記多数のチャネルを介して外部から冷却水を供給した。

ところが、この方法を利用する場合、外部から高温の熱水または高温の水蒸気を供給しなければならないので、別途のボイラーを稼動させなければならないし、ボイラーで提供された熱水または水蒸気の温度を調節するために、金型温度調節機を設置しなければならなかった。これは、高温・高圧のボイラーを設置しなければならないので、設置費用が過多に要求され、また、前記ボイラーから最終金型に至るまで移送管を別途に設置しなければならないので、その設置費用がかなり高い。

また、この方法は、事実上１２０℃以上の高温を得ることが難しく、１２０℃以上の高温を得るためには、大量のエネルギーを投入しなければならないし、このような高温の水蒸気を発生させ移送させるために、高圧ボイラー及び高圧移送管を設置しなければならならないので、経済性及び安全性の側面において多くの課題がある。

一方、外部で高温・高圧の熱水や水蒸気を生成し、金型装置の内部に移送する作業が技術的な側面と経済性の側面において多くの課題があることから、この技術分野の一部において前記上部金型及び下部金型の内部に直接高温の熱源を設置し、これをさらに同一の器具の内部で冷却させるための装置を開発しようと試みている。このような装置として、大韓民国特許公開第２００７−４４２５１号の「金型装置と金型用ヒータカートリッジ」と同第２００７−５２８７３号の「ヒータカートリッジ」及び同第２００７−５３５０７号の「金型装置」を例示することができる。

これら３件の特許文献は、いずれも１つのカートリッジを利用して上部金型及び下部金型のチャネルに脱着可能に製造したもので、前記カートリッジは、外部胴体と、外部胴体の内部に設置された電気エネルギーの熱源と、電気エネルギーの熱源の内側に形成された冷却部とを有している。

しかし、前記３件の特許文献に紹介されたカートリッジは、実質的に上部金型及び下部金型に装着されて使用されていない。これは、上部金型及び下部金型に使用された場合、明細書に記載したような作用を実質的に行わないということを証明している。

なによりも、良質のプラスチック成型品を製造するためには、金型内部の上部金型及び下部金型に対して全領域にわたって迅速に高温の熱を供給し、そのような状態で所定の時間均一な温度を維持しなければならないし、また、迅速で且つ均一に低温に冷却させなければならないが、前記特許文献に紹介されたカートリッジは、このような機能を正しく行わないものである。

本発明の目的は、金型のチャネル内部で加熱された高温の熱を、直接チャネルの表面を介して金型に伝達することができる金型の急速加熱方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、金型のチャネル内部で加熱された高温の熱を、直接チャネルの表面を介して金型に伝達することができ、成形が完了した後には、前記チャネルの表面を介して金型の温度を直接冷却させることができる、金型の成形方法を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、前記金型の急速加熱方法を実現するのに適したヒータユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による金型の急速加熱方法は、金型のチャネル内部にヒータユニットを挿入し、金型に前記ヒータユニット１００を結合させるヒータユニットの結合段階Ｓ２１０と、前記チャネルの内部に連結された流入口を介して電熱媒体を前記チャネルの内部に流入させ、前記チャネルの内部に前記電熱媒体が満たされれば、前記チャネルの外部に連結された流出口及び前記チャネルの内部に連結された流入口を閉鎖する電熱媒体の充填段階Ｓ２２０と、前記チャネルの内部に挿入された前記ヒータユニットを加熱させて、前記電熱媒体に高温に上昇させ、前記電熱媒体によって前記金型を高温に上昇させるヒータユニットの加熱段階Ｓ２３０と、を含むことを特徴とする。

本発明による金型の成形方法は、前記金型により成形作業を行い成形段階Ｓ２4０と、その後、外部で前記流入口を介して低温の新しい電熱媒体を迅速で且つ継続的に前記チャネルに投入させて、前記流出口を介して前記チャネルの内部に存在した最初の高温電熱媒体を排出させ、前記新しい低温の電熱媒体が前記チャネル及び金型の高温の熱を吸収するようにすると共に、高温の熱を吸収した前記電熱媒体を前記流出口を介して継続的に外部に排出させ、これにより、前記金型の温度があらかじめ設定された温度に至るまで低くなるようにする金型の冷却段階Ｓ２５０をさらに含むことを特徴とする。

本発明による金型用ヒータユニットは、外部の電気エネルギーによって高温の熱を発生させるヒータと、前記ヒータの外部に存在し、前記ヒータを保護する保護部材と、前記ヒータに電気エネルギーを伝達する電線部材と、前記ヒータと前記電線部材を保持し、金型に結合され得るようにする結合部材と、を含むことが好ましい。

本発明において、前記金型用ヒータユニットは、前記金型のチャネル形状によって円筒状、四角形、多角形、及び曲面形状よりなる群から選択されたいずれか１つで形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記ヒータは、１つの結合部材１４０に対して１つまたは２以上を備えて形成されることもできる。

本発明による金型の急速加熱方法は、金型のチャネルの内部にヒータユニットを直接装着させて使用され、また、前記金型のチャネルは、閉鎖された状態で前記ヒータユニットを加熱するので、超高温の熱を迅速で且つ経済的に得ることができ、これにより、金型に迅速に伝達して加熱することができるという長所がある。

また、本発明による金型の急速加熱方法は、前記ヒータユニットによって生成された高温熱が外部に損失されることなく、そのまま迅速に金型に伝達されることができるので、非常に熱効率が高いという長所がある。

また、本発明による金型の急速加熱方法は、従来の方法によって到逹することができなかった超高温（例えば、２５０℃以上）の金型温度を達成することができるので、超高温下で成形を行わなければならない場合に特に有用に使用されることができる。

本発明の金型の急速加熱方法を示す概略的なブロック図である。 本発明の加熱方法を実現するために、前記金型に前記ヒータユニットを結合させた状態を示す概念図である。 本発明の加熱方法を実現するのに適した金型用ヒータユニットの好ましい実施例を示す図である。 本発明の加熱方法を実現するのに適した金型用ヒータユニットの好ましい実施例を示す図である。 本発明の加熱方法を実現するのに適した金型用ヒータユニットの好ましい実施例を示す図である。 本発明の加熱方法を実現するのに適した金型用ヒータユニットの好ましい実施例を示す図である。 本発明の加熱方法を多数のヒータユニットを１つの金型に設置して使用する実施例を示す図である。 本発明の加熱方法を多数のヒータユニットを１つの金型に設置して使用する実施例を示す図である。 本発明の加熱方法を金型に実際に適用して使用した場合を示す平面図である。 本発明の加熱方法を金型に実際に適用して使用した場合を示す平面図である。 本発明による金型の成形方法を実施した実験例を示す概念図である。

以下、添付の図面を参照して本発明をさらに具体的に説明する。但し、添付の図面は、本発明の技術思想をさらに詳細に説明するためのものに過ぎず、本発明の技術思想がこれに限定されるわけではないことは自明である。

図１は、本発明の金型の急速加熱方法を示す概略的なブロック図である。
本発明による金型の急速加熱方法は、金型１０のチャネル２０の内部にヒータユニット１００を挿入し、金型１０に前記ヒータユニット１００を結合させるヒータユニット１００の結合段階Ｓ２１０を含む。
本発明において、前記金型１０は、電熱媒体が通過するチャネル２０と、溶融された成形物が満たされ、所定の形状を成すキャビティ３０とを含む。

本発明は、前記チャネル２０の内部に熱発生源を装着させ、前記チャネル２０の内部に電熱媒体を投入した状態で、前記熱発生源によって前記電熱媒体を直接加熱し、前記高温の電熱媒体が前記金型１０及び前記キャビティ３０を直接加熱する方式で進行される点にその特徴がある。言い替えれば、従来の方式が外部で電熱媒体を高温に加熱した後、当該電熱媒体を前記チャネル２０の内部に流入させたものであるが、本発明は、外部で電熱媒体を加熱せず、前記チャネル２０の内部で電熱媒体を直接加熱させるものなので、両者は、加熱方式が著しく異なっている。本発明において、前記直接加熱する方式とは、前記電熱媒体と前記金型１０との間に何らの他の部材が介入されていない状態で、前記電熱媒体が前記金型１０を直接接触しつつ加熱する方式を言う。

本発明は、前記チャネル２０の内部で電熱媒体を直接加熱するために、熱発生源としてヒータユニット１００を前記チャネル２０の内部に挿入し、前記金型１０に前記ヒータユニット１００を結合させることが好ましい。

図２は、本発明の加熱方法を実現するために、前記金型１０に前記ヒータユニット１００を結合させた状態を示す概念図であり、図３は、本発明の加熱方法を実現するのに適した金型用ヒータユニット１００の好ましい実施例を示す図である。

本発明において、前記金型用ヒータユニット１００は、外部の電気エネルギーによって高温の熱を発生させるヒータ１１０を含む。前記ヒータ１１０は、外部で供給された電気エネルギーをジュール熱に転換させるものであって、通常、抵抗コイルで構成されている。前記ヒータ１１０は、保護部材１２０によって保護され、前記ヒータ１１０の周囲を取り囲む形態で配置される。

本発明において、前記ヒータ１１０は、外部から電気エネルギーを供給された場合にのみ発熱する。前記ヒータ１１０は、電線部材１３０によって連結されており、前記電線部材１３０は、外部の電気エネルギーを前記ヒータ１１０に伝達する機能を行う。

また、本発明において、前記金型用ヒータユニット１００は、前記ヒータ１１０と前記電線部材１３０を保持し、前記金型１０に結合され得るようにする結合部材１４０を含むことが好ましい。前記結合部材１４０は、その外面に螺糸山１４２が形成されていることが好ましいが、必ずこのような形状に限定されるものではなく、前記金型１０に結合され得る他の形態を含むことができる。前記螺糸山１４２は、金型１０のチャネル２０の入口に形成された螺糸山に結合されることが好ましく、この場合、前記結合された部位では、前記チャネル２０を完全に密封させることが重要である。これは、後で前記チャネル２０の内部に所定の圧力が加えられることができ、この場合、結合された部位で電熱媒体が漏洩されることを防止すると共に、チャネル２０の内部圧力を耐えることができるようにするためである。

本発明において、前記金型用ヒータユニット１００は、前記金型のチャネル２０の形状によって少しずつ変わることができるが、前記ヒータ１１０及び保護部材１２０の形状が円筒状、四角形、多角形、及び曲面形状よりなる群から選択されたいずれか１つで形成されることが好ましい。本発明の図面では、円筒形状を代表的に例示している。

また、本発明において、前記金型用ヒータユニット１００は、１つの結合部材１４０に対して１つまたは２つ以上のヒータ１１０を備えて形成されることもできる。この場合には、金型１０において、１つのチャネル２０に多数のヒータ１１０が内蔵される形態を取る。また、この場合には、前記１つのチャネル２０の内部に満たされている電熱媒体が同一の温度を維持するので、金型１０全体に対して均一な温度を伝達することができる反射的な効果を享受することができる。

本発明において、前記金型用ヒータユニット１００を前記金型１０に結合させる方式は通常的な方法で行われることができる。例えば、前記結合部材１４０の外面に形成された螺糸山１４２を利用して締結してもよく、前記結合部材１４０を別途のボルト１４４で前記金型１０に締結してもよい。

本発明による金型１０の急速加熱方法は、前記チャネル２０の内部に電熱媒体を満たす電熱媒体の充填段階Ｓ２２０を含む。

本発明は、前記金型用ヒータユニット１００を前記金型１０のチャネル２０に結合させれば、その後に、流入口１２を介して前記チャネル２０の内部に電熱媒体を流入させる。前記電熱媒体は、水や水蒸気またはオイルから選択されることができる。前記電熱媒体は、前記チャネル２０の内部に完全に満たされた後、前記チャネル２０の内部に密封された状態で存在する。

本発明において、前記電熱媒体が存在する位置は非常に重要な意味を有している。これをさらに具体的に説明する。前記チャネル２０は、金型１０を加熱するか、または冷却させるために所定の孔の形状を取り、所定のチャネル体積Ｖ_ｃｈを形成するようになる。一方、前記チャネル２０の内部に挿入された金型用ヒータユニット１００は、前記チャネル２０の内部の中央部に位置し、ヒータユニット体積Ｖ_ｈｕを形成するようになる。したがって、前記電熱媒体は、前記チャネル２０と前記ヒータユニット１００との間に存在する。また、この場合、前記電熱媒体の体積Ｖ_ｈｔは、前記チャネル体積Ｖｃｈから前記ヒータユニット体積Ｖ_ｈｕを控除したものになり（すなわち、Ｖ_ｈｔ＝Ｖ_ｃｈ−Ｖ_ｈｕ）、前記電熱媒体は、前記ヒータユニット１００をその中央に取り囲んでいる状態で、その放射状の外周面には、前記チャネル２０を対向している形状となる。

本発明は、前記チャネル２０の内部に流入口１２を介して前記電熱媒体を完全に流入させれば、前記チャネル２０の外部に連結された流出口１４を閉鎖し、それと同時に、または順次に前記流入口１２を閉鎖することが好ましい。

本発明において、前記チャネル２０の内部に前記電熱媒体が完全に充填されたか否かは、前記チャネル２０の内部圧力を利用して判断することができる。前記チャネル２０の内部圧力は、１気圧またはそれ以上で行われることができ、高圧に進行されるほど前記チャネル２０の内部に存在する前記電熱媒体の温度を高温に転換させることができる。しかし、非常に高圧の場合、金型１０の設計及び安全性などを考慮しなければならないので、２０気圧以下に設定することが好ましい。

本発明において、前記チャネル２０の内部圧力は、圧力センサー５５によって測定されることができ、これは、前記流入口１２に連結された熱媒体供給管６２に設置されることが好ましい。前記圧力センサー５５によって前記チャネル２０の内部圧力が測定されれば、これをコントロール部（図示せず）に伝達し、前記コントロール部は、ユーザによって入力された設定圧力に到逹した場合、前記流入口１２及び前記流出口１４を自動に閉鎖するようにすることが好ましい。

本発明による金型１０の急速加熱方法は、前記チャネル２０の内部に電熱媒体が完全に充填され、前記チャネル２０が閉鎖されれば、前記チャネル２０の内部に存在する電熱媒体を直接加熱し、前記金型１０の温度を高めるヒータユニット１００の加熱段階Ｓ２３０を含む。

本発明において、前記ヒータユニット１００の加熱段階Ｓ２３０は、まず、前記チャネル２０の内部に挿入された前記ヒータユニット１００を加熱させる。前記ヒータユニット１００は、外部から電気エネルギーを供給されて、前記ヒータ１１０がジュール熱を発生させ、そのジュール熱によってその周辺の電熱媒体が加熱される。この時、前記電熱媒体は、前記ヒータ１１０の周辺を完全に取り囲む形態なので、すべての熱をそのまま伝達されて、ますます高い温度に上昇する。これは、本発明の構造的な配置構造に起因したものである。

一方、本発明は、同一の熱量を基準にする時、前記電熱媒体の温度を非常に高温に上昇させることができ、これは、本発明の機能的な構造によって達成されることができる。これについては、下記のように説明することができる。

通常、一定の体積下で供給された熱量は、その物質の質量（これは、同一の圧力下で体積に比例する）と体積定数及び温度の変化量で表現されることができる。
すなわち、△Ｈ＝ｍＣｖ（△Ｔ）である。
この時、前記チャネル２０の全体積による質量をｍ_ｃｈ、前記ヒータユニット１００の質量をｍ_ｈｕ、前記電熱媒体の質量をｍ_ｈｔと言えば、前記電熱媒体の質量ｍ_ｈｔは、前記チャネル２０の質量ｍ_ｃｈに比べて非常に少ない量（すなわち、ｍ_ｈｔ＝ｍ_ｃｈ−ｍ_ｈｕ＜ｍ_ｃｈ）を有する。

したがって、前記ヒータユニット１００によって同一の熱量△Ｈを供給すると仮定した時、前記チャネル２０に前記ヒータユニット１００を挿入せず、前記電熱媒体を完全に満たした状態では、その質量が大きく、体積が多いため、上昇する温度が低いのに対し、前記チャネル２０に前記ヒータユニット１００を挿入し、その残りの空間に前記電熱媒体を満たした状態では、その質量が少なく、体積も少ないため、上昇する温度が非常に高く達成されることができる。

本発明は、前記チャネル２０の内部に存在する前記電熱媒体を前記ヒータユニット１００によって直接加熱し、高温に上昇させる。本発明は、前述したように、前記ヒータユニット１００によって少ない熱量でも高い温度を達成することができ、加圧された状態で前記電熱媒体を１２０℃乃至３００℃程度に上昇させることができる。作業条件上必要な場合には、前記チャネル２０の内部圧力をさらに高く設定することによって、前記電熱媒体の温度をそれ以上に高めることもできる。

本発明において、前記電熱媒体が高温に上昇すれば、自然に高温から低温に熱が移動するので、前記金型１０を加熱させる。前記金型１０の温度は、前記キャビティ３０の内部で成形されるプラスチック物質によって加熱温度が定められることができる。

本発明による金型１０の成形方法は、前記金型１０により成形作業を行い成形段階Ｓ２4０を含む。
本発明において、金型１０の成形段階Ｓ２4０は、前記金型１０が前記キャビティ３０の内部成形物の成形に必要な所定の温度に到逹すれば、前記金型１０によって成形作業を行う。前記成形作業は、通常の方法で行われることができる。例えば、プラスチック樹脂の溶融物を前記注入ユニットと前記流動ランナーを介して前記キャビティ３０に充填させ、前記キャビティ３０に完全に充填されれば、その内部でプラスチック成形物が所定の形状を成すようにする。

本発明による金型１０の成形方法は、前記金型による成形作業が完了されれば、金型１０の冷却段階Ｓ２５０に移行する。
本発明において、金型１０の冷却段階Ｓ２５０は、外部で前記流入口１２を介して低温の新しい電熱媒体を迅速で且つ継続的に前記チャネル２０に投入させることから始まる。この時、前記流入口１２及び前記流出口１４を開放させ、外部で新しい電熱媒体を前記チャネル２０の内部に投入させれば、前記チャネル２０の内部に存在した既存の高温電熱媒体を押し出して排出させ、前記新しい低温の電熱媒体が前記チャネル２０の内部に入ることによって、前記金型１０から高温の熱が前記低温の電熱媒体に伝達される。前記低温の電熱媒体は、高温の熱を吸収すると同時に、前記流出口１４を介して外部に排出され、さらに新しい低温の電熱媒体が流入される。

本発明において、金型１０の冷却段階Ｓ２５０は、従来の冷却段階に比べてさらに効率的で且つ迅速に進行される。その理由は、以下のとおりである。

本発明において、前記チャネル２０の内部には、前記ヒータユニット１００が挿入されており、前記新しい低温の電熱媒体は、前記ヒータユニット１００と前記チャネル２０との間に形成された狭い隙間を介して流れる。この時、前記狭い隙間を介して流れる電熱媒体は、ベルヌイの原理によって、通常のチャネル２０の内部で流れる電熱媒体に比べて非常に速く通り過ぎるようになり、その分、単位時間当り新しく流れる低温の電熱媒体の量が非常に多くなる。したがって、前記チャネル２０の内部表面は、本発明の方法による場合に従来の方法に比べて、非常に迅速に低くなり、その分、冷却速度が速くなる。

本発明において、金型１０の冷却段階Ｓ２５０は、前記金型１０の温度があらかじめ設定された温度に至るまで低くなれば、これを終了し、次の段階に移行することが好ましい。前記設定温度は、作業する成形物の特性によって具体的に変わることができる。前記金型１０の冷却段階Ｓ２５０を終了すれば、前記キャビティ３０の内部にある成型品を取り出す段階に移行することができる。

図４は、本発明による金型１０の急速加熱方法を多数のヒータユニット１００を１つの金型１０に設置して使用する例を示す。そのうち図４ａは、３つのヒータユニット１００をそれぞれ３つのチャネル２０に使用して並列で設置した実施例を示し、図４ｂは、１つのチャネル２０に対して３つのヒータユニット１００を使用して設置した実施例を示す。

また、図５は、本発明による金型１０の急速加熱方法を金型１０に実際に使用した場合を例示したものである。そのうち図５ａは、前記金型１０に１つの流入口１２を介してすべてのチャネル２０に電熱媒体が供給され、それぞれのチャネル２０は、それぞれの流出口１４を有している実施例を示し、図５ｂは、前記金型１０に１つの流入口１２を介してすべてのチャネル２０に電熱媒体が供給され、また、それぞれのチャネル２０は、１つの流出口１４を介して前記電熱媒体を外部に排出する実施例を示す。

図６は、本発明による金型１０の成形方法を実在的に実施した実験例の概念図であり、これに基づいて下記のように実験した結果を得た。

＜測定実施例１＞
本発明によるヒータユニット１００をチャネル２０の内部に挿入する。この際、前記チャネル２０の内径１３ｍｍ、前記ヒータユニット１００の保護部材１２０の外径８ｍｍ、前記ヒータ１１０（ヒーティングコイル）の長さ１０００ｍｍ、前記ヒーティングコイルの容量２０００Ｗで構成し、前記チャネル２０の内径とキャビティ３０との間の厚さを７ｍｍに形成した。この状態で、前記流入口１２を外部の熱媒体供給管６２に結合させ、前記流出口１４を外部の熱媒体回収管６４に結合させ、前記熱媒体供給管６２の内部圧力を測定するために圧力センサー５５を設置し、前記キャビティ３０の表面に温度センサー５６を設置し、前記キャビティ３０の表面温度を測定した。

本発明は、この実験に使用される電熱媒体として水を選択し、前記電熱媒体の貯蔵場所として加熱時の温水貯蔵槽４０と冷却時の冷水貯蔵槽５０とに区分して設置した。前記温水貯蔵槽４０及び前記冷水貯蔵槽５０にそれぞれ室温（２５℃）状態の水を満たし、前記温水貯蔵槽４０に温水供給ポンプ４２を連結し、前記冷水貯蔵槽５０に冷水供給ポンプ５２を連結した。この時、Ｖ_１は、温水供給弁であり、Ｖ_２は、冷水供給弁であり、Ｖ_３は、温水回収弁であり、Ｖ_４は、冷水回収弁である。

本発明は、この実験のために前記温水供給ポンプ４２を稼動した。この時、前記温水供給弁Ｖ_１及び温水回収弁Ｖ_３を開弁し、水を熱媒体供給管６２に供給したが、前記冷水供給弁Ｖ_２及び冷水回収弁Ｖ_４を閉弁し、冷水貯蔵槽５０にある水を遮断した。前記圧力センサー５５の圧力が２ｋｇ／ｃｍ^２に到達した時、前記温水供給弁Ｖ_１及び温水回収弁Ｖ_３を閉弁し、前記ヒータユニット１００のヒータ１１０に電気エネルギーを供給した。この時、前記キャビティ３０の表面温度を温度センサー５６を用いて測定し、前記キャビティ３０の表面温度が１２０℃に到達するまでの到達時間を測定したところ、２２秒が所要された。

この状態で、さらに冷水供給弁Ｖ_２及び冷水回収弁Ｖ_４を開弁し、前記冷水供給ポンプ５２を稼動させて、前記冷水貯蔵槽５０にある冷水を迅速に供給循環させた。前記キャビティ３０の表面温度を前記温度センサー５６によって測定し、前記キャビティ３０の表面温度が６０℃に到達するまでの到達時間を測定したところ、１８秒が所要された。

＜測定実施例２＞
前記測定実施例１において、前記チャネル２０の内径とキャビティ３０との間の厚さを８ｍｍに形成したことを除いて、その残りの条件は、前記測定実施例１と同一にした。
この状態で、前記キャビティ３０の表面温度が１２０℃に到達するまで同一の方式で到達時間を測定したところ、２９秒が所要され、その後、さらに冷却水によって前記キャビティ３０の表面温度が６０℃に到達するまで同一の方式で到達時間を測定したところ、２０秒が所要された。

＜測定実施例３＞
前記測定実施例１において、前記チャネル２０の内径とキャビティ３０との間の厚さを１０ｍｍに形成したことを除いて、その残りの条件は、前記測定実施例１と同一にした。
この状態で、前記キャビティ３０の表面温度が１２０℃に到達するまでの到達時間を同一の方式で測定したところ、３７秒が所要され、その後、さらに冷却水によって前記キャビティ３０の表面温度が６０℃に到達するまでの到達時間を同一の方式で測定したところ、２４秒が所要された。

前記測定実施例１乃至３によれば、前記キャビティ３０の表面温度が１２０℃に到達するまでの時間は、３０秒を前後して所要され、これは、前記チャネル２０と前記キャビティ３０との間の金型厚さによって若干影響を受けたが、いずれの場合にも、非常に迅速に加熱され、迅速に冷却することを確認することができた。一方、通常の方式による場合、前記金型１０のチャネル２０に最小限１５０℃以上のスチームを供給しなければならないし、この場合、ボイラーによってこのような高温スチームを製造することが困難であり、このような高温スチームをボイラーから前記金型１０に至るまで高圧の配管設備を備えなければならないので、これと直接対比される比較例を実施することができなかった。

以上より、本発明による金型１０の急速加熱方法及びその方法に適した金型用ヒータユニット１００を具体的に説明したが、これは、本発明の最も好ましい実施様態を記載したものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではなく、添付の特許請求範囲によってその範囲が決定され限定される。

また、この技術分野における通常の知識を有する者なら誰でも本発明の明細書の記載内容によって多様な変形及び模倣を行うことができ、これもまた本発明の範囲を脱したものではないことは自明である。

１０ 金型
２０ チャネル
３０ キャビティ
１００ ヒータユニット
１１０ ヒータ
１２０ 保護部材
１３０ 電線部材
１４０ 結合部材

Claims (6)

1. 金型１０のチャネル２０の内部にヒータユニット１００を挿入し、前記ヒータユニット１００を加熱させて前記金型１０の温度を上昇させる方法であって、
   前記金型１０の前記チャネル２０の内部に前記ヒータユニット１００を挿入し、前記金型１０に前記ヒータユニット１００を結合させる前記ヒータユニット１００の結合段階Ｓ２１０と、
   前記チャネル２０の内部に連結された流入口１２を介して前記電熱媒体を前記チャネル２０の内部に流入させ、前記チャネル２０の内部に前記電熱媒体が満たされれば、前記チャネル２０の外部に連結された流出口１４及び前記チャネル２０の内部に連結された前記流入口１２を閉鎖する前記電熱媒体の充填段階Ｓ２２０と、
   前記チャネル２０の内部に挿入された前記ヒータユニット１００を加熱させ、前記ヒータユニット１００によって発生した熱をその周囲の前記電熱媒体に伝達させて加熱させ、前記電熱媒体に伝達された熱によって前記金型１０を高温に上昇させる前記ヒータユニット１００の加熱段階Ｓ２３０と、
   を含むことを特徴とする金型の急速加熱方法。
2. 前記チャネル２０の内部圧力は、１気圧乃至２０気圧の範囲で行われることを特徴とする請求項１に記載の金型の急速加熱方法。
3. 前記チャネル２０の内部に結合された金型用の前記ヒータユニット１００は、円筒状、四角形、多角形、及び曲面形状よりなる群から選択されたいずれか１つで形成されることを特徴とする請求項２に記載の金型の急速加熱方法。
4. 前記チャネル２０の内部に結合された金型用の前記ヒータユニット１００は、１つの結合部材１４０に対して１つまたは２つ以上のヒータ１１０を備えて形成されることを特徴とする請求項２に記載の金型の急速加熱方法。
5. 請求項１に記載の金型の急速加熱方法による急速加熱段階と、
   前記金型１０によって成形作業を行う段階Ｓ２４０と、
   新しい低温の前記電熱媒体が前記チャネル２０の内部表面と前記ヒータユニット１００の保護部材１２０の表面との間に存在する狭い隙間を介して迅速に流れ出し、これにより、前記チャネル２０の高温熱を吸収して排出することにより、前記チャネル２０の温度を急速に冷却させる前記金型１０の冷却段階Ｓ２５０と、
   を含むことを特徴とする金型の成形方法。
6. 前記チャネル２０の内部圧力は、１気圧乃至２０気圧の範囲で行われることを特徴とする請求項５に記載の金型の成形方法。

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