JPH0789028B2 - 流動床炉の運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炉内に充填されてヒータで加熱されるアルミ
ナ粉末，ジルコンサンド等の砂状の熱媒を、炉底から供
給される圧縮気体により流動させてプラスチック成形用
金型を加熱するように成された流動床炉の運転方法に関
する。

〔従来技術とその問題点〕

流動床炉は、炉内に充填された砂状の熱媒を炉底から供
給する圧縮気体で流動的に撹拌しながらヒータで通常約
300〜350℃程度に加熱し、この流動する熱媒の上にプラ
スチック成形用金型等を載置して一定時間加熱するよう
に成されており、加熱されたプラスチック成形用金型は
別工程に移され、プラスチック成形材料供給装置から供
給されて充填されるプラスチック成形材料を加熱溶融す
るように成されている。

ところで、この流動床炉を使用してプラスチック成形品
を製造するのは、例えば自動車部品等を製造する比較的
大型の金型であっても、その金型全体を流動する砂状の
熱媒によって均一に加熱することができるからであると
されている。

しかしながら、本発明者らによれば、上記のごとく炉内
に充填された砂状の熱媒を単に圧縮気体で流動させて撹
拌するだけでは、高品質の成形品を効率良く量産できな
い場合があることが判明した。

即ち、高品質の成形品を効率良く量産するためには、熱
媒上に載置された金型全体を均等な所要温度に速やかに
加熱することが必要であるが、成形する自動車部品の種
類に応じて金型の形状は様々であり、当該金型各部位は
その大きさによって熱負荷が異なるから、従来のように
単に圧縮気体で熱媒を流動させるだけでは金型全体を均
等に加熱できないという問題があった。

特に、プラスチック成形用金型は、全体を均等に加熱し
なければ溶融するプラスチックの量が均一ではなくなる
ので良好な成形を行うことができない。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、流動床炉の炉内で流動する熱媒上に載
置される金型の形状により当該プラスチック成形用金型
各部位の熱負荷が異なっている場合にも、金型全体を均
等な所要温度に速やかに加熱して高品質のプラスチック
成形品を効率良く量産し得る流動床炉の運転方法を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、本発明は、炉内に充填され
てヒータで加熱される砂状の熱媒を炉底から供給する圧
縮気体により流動させて当該熱媒上に載置されたプラス
チック成形用金型を加熱する流動床炉の運転方法におい
て、炉底から圧縮気体を供給するゾーンを複数に区分し
て、それら各ゾーンごとに圧縮気体の出力を調節可能に
し、炉内の熱媒上に載置されるプラスチック成形用金型
の種別を検出して、その種別により定まる金型各部位の
熱負荷に応じて金型各部位が位置する各ゾーンの圧縮気
体の出力を個々に増減させることを特徴とする。

〔発明の作用〕

本発明方法によれば、炉内の熱媒上に載置されたプラス
チック成形用金型の各部位が位置する各ゾーンの圧縮気
体の出力を、それら各部位の熱負荷に応じて個々に増減
させることにより、金型全体を各部均一な温度に加熱す
ることができるので、その金型内で溶融するプラスチッ
クの量が均一になり、高品質のプラスチック成形品が得
られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は、本発明方法の一例を示すフローシート図であ
る。

図中、１は流動床炉であって、断熱壁でなる炉本体２内
にはジルコンサンド等の微細な砂状の熱媒３が充填され
ると共に、当該熱媒３を加熱するシーズヒータ等のヒー
タ４が配設されている。

また、炉本体２の底部には、圧縮エア（圧縮気体）が供
給される給気室5a,5b及び5cが炉本体２の長手方向に沿
って所定間隔で区分して形成されると共に、これら各給
気室5a〜5cの上面には、これら給気室内に供給された圧
縮エアを炉内に噴出させる分散板6a〜6cが夫々配設され
て、炉内が各給気室5a〜5cに対応する各ゾーン7a〜7cに
区分されている。

９は、各給気室5a〜5cごとに圧縮エアを供給するエア供
給管10a〜10cに連結されて圧縮エア供給源（図示せず）
から所要圧力の圧縮エアを送給するエア供給主管であっ
て、圧縮エア供給源からエアフィルタ11を通して例えば
約４〜5Kg/cm²の圧力で送給される圧縮エアが、減圧弁1
2で約2.5Kg/cm²程度に減圧され、更に流量調整弁13で所
要圧力に調節されてから各エア供給管10a〜10cに送給さ
れるようになされている。

なお、14はエア供給主管９に介装されて流量調整弁13の
流入側のエア流量を検出する流量計である。

また、エア供給管10a〜10cには、夫々流量調整弁15a〜1
5cと流量計16a〜16cが介装されている。

17は、炉本体２の各ゾーン7a〜7c内の温度を検出する各
温度検出器18a〜18cからの温度検出信号や、炉本体２内
の熱媒３上に載置される金型の種別を検出する近接スイ
ッチ等の型種別検出器19a〜19cからの型種別検出信号な
どに基づき、流量調整弁13及び流量調整弁15a〜15cに対
して、各給気室5a〜5cから各ゾーン7a〜7c内に供給する
圧縮エアの出力を可変する制御信号を出力する制御盤で
ある。

20は、炉本体２内に充填された熱媒３上に載置されるプ
ラスチック成形用金型であって、炉本体２内で一定時間
加熱された後、別工程に移されてプラスチック成形材料
供給装置（図示せず）からプラスチック成形材料が供給
されて充填されるようになされている。

しかして、流動床炉１の運転を開始した昇温開始時にお
いては、ヒータ４の加熱を開始すると同時に、炉本体２
の底部に設けた分散板6a〜6cから噴出される圧縮エアの
出力が、常温で固まった状態にある熱媒３中にヒータ４
の熱を強制的に分散させ得る所要の高出力になるよう
に、制御盤17からの制御信号によって流量調整弁13の開
度を設定しておく。

ここで、昇温開始時に各分散板6a〜6cから噴出される圧
縮エアの出力は、例えば第２図に示すように、減圧弁12
を通って2.5Kg/cm²の圧力で送給される圧縮エアをその
まま噴出させた場合の約60％に相当するエア出力に設定
される。

このように各分散板6a〜6cから圧縮エアが約60％の高出
力で噴出されると、ヒータ４の熱が当該ヒータ４の周囲
に滞ることなく熱媒３中に強制的に分散されるから、ヒ
ータ４が過熱されて熱線等の焼損事故を生ずることがな
く、また固まった状態の熱媒３中に浸透せられる熱空気
の量が多くなって熱媒粒子への熱伝導効率が非常に良好
となり、熱媒３全体が短時間でほぐれやすくなる。

なお、このときの炉本体２内は100℃以下の比較的低い
温度であるから、圧縮エアを高出力で供給しても炉外に
逃散する熱量が少なく、熱損失が非常に小さくて済む。

そして、炉本体２内の温度が漸次上昇して、固まった熱
媒３が完全にほぐれて流動性を増す例えば100℃に達す
ると、当該温度を検出した温度検出器18a〜18cからの検
出信号に基づき、加熱されて比重が軽くなり流動性が良
くなった熱媒３の各粒子が圧縮エアと共に炉外に吹き溢
れないように、制御盤17から流量調整弁13に対してエア
出力を約55％に低下させる制御信号が出力される。

なお、熱媒３がほぐれて流動性を増すと熱媒３の各粒子
間の通気性も良くなり、炉底から供給された圧縮エアが
炉本体２内から抜け出やすくなるが、上記の如く圧縮エ
アの出力を60％から55％に低下させて炉本体２内に供給
する圧縮エアの風速を低下させることにより、当該圧縮
エアと共に炉外に逃散する熱量を少なくして熱損失を少
なく抑えることができる。

そして、炉本体２内の温度が200℃に達して熱媒３の各
粒子の比重が更に軽くなると、圧縮エアの出力を約45％
に低下させて、熱媒３の吹き溢れを防止すると同時に炉
本体２の熱損失も抑制する。

そして、炉本体２内の温度が約300℃にまで上昇して昇
温が完了すると、圧縮エアの出力を通常運転時に適した
約35％に低下させると共に、ヒータ４の加熱温度も炉本
体２内を通常運転時に必要な300〜350℃の所要温度に維
持し得るように設定する。

このとき、型種別検出器19a〜19cからの検出信号によ
り、金型20全体が通常よりも大型で熱負荷が大きいと判
定された場合には圧縮エアの出力を前記35％出力の例え
ば約５％増の出力に設定し、また通常よりも小型で熱負
荷が小さいと判定された場合には35％出力の約５％減に
設定する（第２図鎖線図示）。

なお、このように炉本体２全体に供給する圧縮エアの出
力を約35％前後に低下させても、熱媒３は炉本体２内の
温度上昇に伴って高温に加熱され、比重が非常に軽くな
って流動性が極めて良いからヒータ４の熱分散も極めて
良く、当該ヒータ４の過熱による焼損事故は生じない。
また、圧縮エアの出力も低くなっているから、高温の炉
内からの熱の逃散も少ない。

また、このように流動床炉１の運転開始時に供給する圧
縮エアの出力を、昇温開始時には設定された約60％の高
出力から、炉内の温度が100℃上昇するごとに段階的に5
5％,45％及び35％まで低下させた場合には、炉内の昇温
時間が従来の約1/2に相当する約２時間〜３時間程度で
済むことが実験により確認された。したがって、炉内の
昇温時間が従来よりも著しく短縮された作業能率が著し
く向上されると共に、電力費等のランニングコストが大
幅に低減される。

そして、本発明方法によれば、上記のように炉本体２内
が所要の加熱温度に達すると、その上方から熱媒３上に
プラスチック成形用金型20を載置させると同時に、型種
別検出器19a〜19cで検出した金型20の形状に応じて制御
盤17から流量調整弁15a〜15cの開度を夫々に調節する制
御信号が出力され、各給気室5a〜5c内に送給される圧縮
エアの供給量が可変されて、各ゾーン7a〜7cごとに各分
散板6a〜6cから噴出される圧縮エアの出力が各ゾーン7a
〜7cに位置する金型20各部位の大きさ（熱負荷）に応じ
て調節される。つまり、各ゾーン7a,7b又は7cのうち
で、金型20の最も大きい部位が位置するゾーンに供給す
る圧縮エアの出力を最も高くして熱媒３の撹拌効果を高
め、他のゾーンでは当該ゾーンに位置する金型20各部位
の大きさに応じた割合で圧縮エアの出力を低下させる。

これにより、金型20全体が速やか且つ均等に所要温度ま
で加熱され、加熱された金型20は別工程に移された後、
プラスチック成形材料供給装置から当該金型20の内壁に
沿って充填するように供給されたプラスチック成形材料
を極めて均一に加熱溶融し、高品質のプラスチック成形
品を能率良く量産することができる。

殊に、実施例のごとく、各ゾーン7a〜7cに位置する金型
20各部位の熱負荷に応じて当該各ゾーン7a〜7cに供給す
る圧縮エアの出力を可変するのみならず、その際におけ
る圧縮エア全体の出力を各金型ごとに異なる金型20全体
の熱負荷に応じて上下例えば約５％の範囲内で可変して
設定すれば、当該金型20全体をより速やかに加熱するこ
とができると共に、電力費等のランニングコストを大幅
に低減することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明方法によれば、流動床炉の炉
内で流動する熱媒上に載置されるプラスチック成形用金
型の形状により当該金型各部位の熱負荷が異なっている
場合にも、金型全体を速やか且つ均等に所要温度に加熱
して高品質のプラスチック成形品を効率良く量産するこ
とができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を使用する流動床炉の概略構成を示
すフローシート図、第２図はその炉内の加熱方法を説明
するためのグラフである。 符号の説明 １……流動床炉、２……炉本体、３……熱媒、４……ヒ
ータ、5a〜5c……給気室、6a〜6c……分散板、7a〜7c…
…ゾーン、９……エア供給主管、10a〜10c……エア供給
管、13……流量調整弁、15a〜15c……流量調整弁、17…
…制御盤、18a〜18c……温度検出器、19a〜19c……型種
別検出器、20……プラスチック成形用金型。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲森 忠一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石橋 幸一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−207783（ＪＰ，Ａ) 実公 昭61−22240（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炉内に充填されてヒータで加熱される砂状
   の熱媒を炉底から供給する圧縮気体により流動させて当
   該熱媒上に載置されたプラスチック成形用金型を加熱す
   る流動床炉の運転方法において、炉底から圧縮気体を供
   給するゾーンを複数に区分して、それら各ゾーンごとに
   圧縮気体の出力を調節可能にし、炉内の熱媒上に載置さ
   れるプラスチック成形用金型の種別を検出して、その種
   別により定まる金型各部位の熱負荷に応じて金型各部位
   が位置する各ゾーンの圧縮気体の出力を個々に増減させ
   ることを特徴とする流動床炉の運転方法。