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温度制御可能な成形型
説明

温度制御可能な成形型

【課題】型のせき板を温度制御することで、養生や予熱に必要なエネルギーを著しく減少させると共に、熱媒体の流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できるようにする。
【解決手段】キャビティーを形成するせき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、該通気空間に給気口と排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間に送り込み、循環させることで、前記課題を解決する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリート二次製品、プラスチック、セラミック等の成形型で、特に温度制御可能な成形型に関する。
【背景技術】
【0002】
通常のコンクリート二次製品の成形は、型内にコンクリートを充填した後、型を養生室に移動し、蒸気養生することで行われる。
また、下記特許文献1に示されるようなイオウコンクリートの成形は、型内に充填したイオウコンクリートが不均一に硬化しないように、型を予め100〜130℃程度に予熱しなければならないが、これは、型枠を予熱炉に入れて行っている。
2液性の発泡ウレタン等のプラスチックを成形する型は、材料の反応を即すために型を高温状態に保つ必要があり、セラミックスを成形する型も高温に保つ必要がある。このような型の温度制御は、例えば下記特許文献2に示されるように、水又は油を媒体として使うのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−179114号公報
【特許文献2】特開平8−238636号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
型に充填したコンクリートを蒸気養生したり、型を予熱したりする場合、型を養生室や予熱炉に入れ、養生室又は予熱炉全体を加熱しなければならないので、多大なエネルギーを必要としていた。
本発明は、型のせき板(コンクリートなどの成形材料と接する成形面を持つ板材部分)を温度制御することで、養生や予熱に必要なエネルギーを著しく減少させることを課題としている。
また、従来のプラスチック成形型やセラミックス成形型の温度制御は、媒体として水や油を使用していたので、媒体の流路に厳密な密閉性が必要となり、コスト高になっていた。
本発明は、温度制御の媒体として空気を使用することで、流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できるようにすることも課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
〔請求項1〕
本発明は、キャビティーを形成するせき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、該通気空間に給気口と排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型である。
【0006】
通気空間に温度制御された空気を通すことで、せき板ないしキャビティー内が温度制御される。空気は、熱風発生機→通気空間→熱風発生機を循環するので、エネルギーロスがない。
【0007】
〔請求項2〕
また本発明は、筒状の外型せき板と、その中に配置される筒状の内型せき板と、前記外型せき板と内型せき板の間の両端面を閉塞するドーナツ板状の端板により囲繞された筒状キャビティーを有する筒状製品成形型であって、前記外型せき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、前記内型せき板の内部空間を外気から仕切るように、型の両端部に着脱自在に装着した覆い部を有し、前記通気空間及び/又は覆い部に給気口を設け、更に前記通気空間及び/又は覆い部に排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間及び内型せき板内に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型である。
【0008】
通気空間及び内型内に温度制御された空気を通すことで、外型、内型ないしキャビティー内が温度制御される。空気は、通気空間、内型内と熱風発生機を循環するので、エネルギーロスがない。
【0009】
〔請求項3〕
また本発明は、前記通気空間と前記覆い部を異なる熱風発生機に接続し、前記通気空間と前記内型内を別々に温度制御できるようにした請求項2に記載の温度制御可能な成形型である。
【0010】
外型せき板と内型せき板を別々に温度制御できるようにすることで、温度制御をより細密に行うことができ、さらに、脱型の際せき板の成形面とコンクリートの剥離を容易にし、いわゆるヒケを防止することも可能となる。
【0011】
〔請求項4〕
また本発明は、前記通気空間の外側に断熱材を貼付した請求項1〜3のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。
断熱材を貼付することで、更にエネルギーロスが少なくなる。
【0012】
〔請求項5〕
また本発明は、成形型がコンクリート製品を成形するものである請求項1〜4のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。
【0013】
コンクリートは、普通コンクリートのみでなく、レジンコンクリート、繊維補強コンクリート、イオウコンクリートなど、全てのコンクリートを含む。
普通コンクリート等の場合、型の温度制御を行うことで、蒸気養生室に型を入れることなく高温で養生して硬化速度を早めることができ、必要なエネルギーを最小限に減少できる。
イオウコンクリートの場合、予熱するために型を予熱炉に入れることなく高温に予熱でき、必要なエネルギーを最小限に減少できる。また、型にイオウコンクリートを充填した後も、温度制御によりイオウコンクリートを徐冷し、均質なイオウコンクリートを成形することができる。
【0014】
〔請求項6〕
また本発明は、成形型がプラスチック製品を成形するものである請求項1〜4のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。
【0015】
〔請求項7〕
また本発明は、成形型がセラミックス製品を成形するものである請求項1〜4のいずれかに記載の温度制御可能な成形型である。
【0016】
プラスチック成形型やセラミックス成形型の温度制御は、従来媒体として水や油を使用していたので、媒体の流路に厳密な密閉性が必要となり、コスト高になっていたが、本発明は、温度制御の媒体として空気を使用することで、流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の成形型は、型のせき板部分を温度制御することで、養生や予熱に必要なエネルギーを著しく減少させることができる。また、温度制御の媒体として空気を使用するので、流路の厳密な密閉性を不要として型を容易かつ安価に製造できる。さらに、イオウコンクリートの場合、型にイオウコンクリートを充填した後、温度制御によりイオウコンクリートを徐冷し、均質なイオウコンクリートを成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】成形型1の略正面図である。
【図2】成形型1の平面図である。
【図3】図2におけるA−A線断面図である。
【図4】成形型20の略横断面図である。
【図5】成形型20の略縦断面図である。
【図6】成形型30の略横断面図である。
【図7】成形型40の略横断面図である。
【図8】成形型50の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、実施例を表した図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
【実施例1】
【0020】
図1〜3の成形型1は、普通コンクリート(望ましくはホットコンクリート)を板状に成形するもので、鋼板や鋼材を組み合わせて製造されており、2枚の対向するせき板2、端板4と、基台3で囲まれた空間がキャビティー5となっている。せき板、端板及び基台はボルト、クランプなどの周知の固定手段(図示せず)により相互に組み立て、また分解可能となっている。
2枚のせき板2の外面には、各々通気空間6が加工鋼板をせき板外面に溶接することで形成され、各通気空間6には給気口11と排気口12が形成されている。通気空間6内には空気の通路を構成するための誘導板7が設けられている。このような誘導板は必要に応じて設けられる。また、通気空間6の外面には断熱材8が貼付されている。断熱材としては、グラスウール、ロックウールなど任意のものを使用できる。
【0021】
熱風発生機9は、送風口9aと空気取入口9bを備え、空気取入口9bから空気を吸い込んで、適宜に加熱した、又は加熱しない空気を送風口9aから送風する。加熱は、例えばニクロム線による電気抵抗加熱とすることができる。送風温度は、例えば室温〜380℃とすることができる。また、送風温度をPID制御により自動制御するコントローラが附属している。このような熱風発生機としては市販品(例えば株式会社八光製熱風発生機HAP2201)を使用できる。
【0022】
各々の通気空間6は、別々の熱風発生機9に接続されているので、熱風発生機は2台となっている。熱風発生機9の送風口9aと給気口11をダクト10で接続し、熱風発生機9の空気取入口9bと排気口12をダクト10で接続しているので、熱風発生機9の送風口9aから出た空気はダクト10を通って給気口11から通気空間6内に入り、誘導板7の作用で、図1に鎖線矢印で示すように、通気空間6内を通り排気口12から通気空間外に出て、ダクト10を通って熱風発生機9の空気取入口9bに至る。このように温度制御の媒体となる空気は上記の経路を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
ダクトは屈曲自在なフレキシブルのものが望ましい。
【0023】
次に、この成形型1の使用方法を説明する。
図1〜3に示す組み立て状態で型枠を予熱する。予熱温度は投入するコンクリートの温度とほぼ同程度とすることが望ましい。次に、上面の開口部からキャビティー5内にコンクリート(ホットコンクリート)を投入し、必要に応じてバイブレータなどで締固めを行い、コンクリートの上面をコテ均しし、コンクリート充填作業を完了させる。その後、開口部は断熱性の高い蓋で塞ぐことが望ましい。
次に、熱風発生機9を作動させ、送風口から適宜温度(例えば60℃〜90℃)の熱風を通気空間6に供給し、コンクリート温度を上昇させて養生を行う。養生が完了してコンクリートが硬化した後、ボルト、クランプなどの固定手段を解除し、必要に応じてダクト10を通気空間6から取り外し、せき板2(通気空間6を含む)及び端板4を成形したコンクリート製品から遠ざけて分解し、コンクリート製品を基台3上から取り出す。
成形型1は、必要に応じて清掃などを行い、再び図1〜3に示すように組み立て、成形を繰り返す。
ホットコンクリートは、骨材やミキサー中のコンクリートを加熱して高温で混練したコンクリートで、通常は50〜55℃の練りあがり温度とする。本実施例の型は常温のコンクリートを使用することもできるが、ホットコンクリートを用いると、所定の強度をより速く得ることができ、望ましい。
【実施例2】
【0024】
図4,5の成形型20は、イオウコンクリートを円筒状に成形するもので、鋼板や鋼材を組み合わせて製造されており、円筒状の外型せき板22a、22bと、その中に配置される円筒状の内型せき板21と、外型せき板と内型せき板の間の両端面を閉塞するドーナツ板状の端板23により囲繞された空間が円筒状のキャビティー5となっている。
【0025】
外型せき板22a、22bは、円筒を軸方向に真ん中から縦割りした割型となっており、外型せき板22aの外側に通気空間6aが、外型せき板22bの外側に通気空間6bが、加工鋼板をせき板外面に溶接することで形成されている。
通気空間6aには給気口11aと連通孔26aが形成され、通気空間6bには給気口11bと連通孔26bが形成されている。また、連通空間6a、6bの外側には断熱材8が貼付されている。
【0026】
内型せき板21は、端板23の内孔に挿通されており、脱型のため外径を縮小する絞り機構(図示せず)が設けられている。絞り機構としては、例えば特開2004−114388号公報に記載されているような周知の機構を採用できる。
【0027】
成形型20の型本体両端部には、図4に示されるように、覆い部24が着脱自在に装着され、これにより内型せき板21の内部空間が外気から仕切られる。一方の覆い部24(図4の右側)には2個所の排気口12a、12bが設けられ、他方の覆い部24(図4の左側)には2個所の連通口27a、27bが設けられている。
外型せき板22a、22b、内型せき板21、端板23及び覆い部24は、ボルト、クランプなどの周知の固定手段(図示せず)により相互に組み立て、分解可能となっている。
【0028】
この成形型には2個の熱風発生機(図示せず)が連結されている。一方の熱風発生機の送風口は給気口11aに、空気取入口は排気口12aにダクト10で接続され、他方の熱風発生機の送風口は給気口11bに、空気取入口は排気口12bにダクト10で接続されている。
また、通気空間6aの連通口26aと覆い部24の連通口27a、通気空間6bの連通口26bと覆い部24の連通口27bが連通ダクト25で接続されている。
【0029】
図4に矢印で示すように、一方の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間6aの給気口11aを経て通気空間6aの中を通り、連通口26a、連通ダクト25、連通口27aを経て覆い部24の中に入り、内型せき板21の中を通過して反対側の覆い部24に至り、排気口12aから熱風発生機の空気取入口に戻る。他方の熱風発生機の送風口から出た空気は送風口から給気口11bを経て通気空間6bの中を通り、連通口26b、連通ダクト25、連通口27bを経て覆い部24の中に入り、内型せき板21の中を通過して反対側の覆い部24に至り、排気口12bから熱風発生機の空気取入口に戻る。
このように、温度制御の媒体となる空気は、熱風発生機→通気空間→内型せき板内部→熱風発生機を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
【0030】
次に、成形型20の使用方法を説明する。
図4に示す状態において、熱風発生機を作動させて成形型の予熱を行う。予熱は、例えばキャビティーの平均温度が140℃程度になるようにする。次に、ダクト10、25を取り外し、さらにボルト、クランプなどの固定手段を解除して両端の覆い部24を取り外し、型本体を斜め又は立てた状態にして、投入口(図示せず)から高温のイオウコンクリートを投入する。投入を開始するときのキャビティーの平均温度は、例えば100〜130℃とする。
投入が完了した後、型及びイオウコンクリートをそのまま自然冷却しても良いし、図4の状態に戻して温度制御を行いながら徐冷してもよい。
冷却が完了した後、内型せき板21を絞り機構により縮径して外部に抜き取り、ボルト、クランプなどの固定手段を解除して端板23及び外型せき板22a、22bを分離して取り外し、成形した製品を取り出す。
成形型20は、必要に応じて清掃などを行い、再び図4、5に示すように組み立てる。
【実施例3】
【0031】
図6に示す成形型30は、前記実施例2の成形型と基本構成は同じであるが、温度制御の媒体である空気の経路が異なっている。
図6において、割型となっている外型せき板22a、22bの一方の通気空間6aには給気口11及び連通口33aが設けられ、他方の通気空間6bには排気口12および連通口33bが設けられている。また、一方の覆い部24(図6の左側)には給気口31が、他方の覆い部24には排気口32が設けられている。
【0032】
この成形型には2個の熱風発生機(図示せず)が連結されている。一方の熱風発生機の送風口は通気空間6aの給気口11に、空気取入口は通気空間6bの排気口12に接続されている。また、通気空間6aの連通口33aと通気空間6bの連通口33bが連通ダクト25で接続されている。
他方の熱風発生機の送風口は一方の覆い部24(図6の左側)の給気口31に接続され、空気取入口は他方の覆い部24の排気口32に接続されている。
図6に矢印で示すように、一方の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間6aの給気口11を経て通気空間6aの中を通り、連通口33a、連通ダクト25、連通口33bを経て通気空間6bの中を通り、排気口12を経て熱風発生機の空気取入口に戻る。他方の熱風発生機の送風口から出た空気は覆い部24の給気口31から内型せき板21の中を通り、排気口32から熱風発生機の空気取入口に戻る。
このように、温度制御の媒体となる空気は、熱風発生機→通気空間6a→通気空間6b→熱風発生機、又は熱風発生機→内型せき板内部→熱風発生機を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
【0033】
また、本実施例は、外型せき板と内型せき板を別々の熱風発生機で個別に温度制御できるので、温度制御をより細密に行うことができ、さらに、脱型の際せき板の成形面とコンクリートの剥離を容易にすることも可能となる。例えば、型に充填したイオウコンクリートを徐冷する際に、外型せき板側を内型せき板側よりも若干速く冷却させることで、内型せき板に対するイオウコンクリートの接着力を小さくし、内型せき板を容易に脱型でき、又剥離剤の使用量を低減させることができる。
イオウは高温時に液体で、冷却により固体に相変化し硬化するが、固体に変わる時に(鋳物と同様に)体積が収縮する変化(ヒケ)が発生する。型の部位毎に温度制御することで、硬化させる順序を制御し、最終的に硬化する場所を任意に設定し、製品製造することができる。型の部位毎に温度制御しないと、冷却の進み具合によっては、ヒケが発生し充填不足や亀裂が製品にできてしまい、不良品となってしまうおそれがあるが、硬化順序を制御することでこれを防止することができる。
なお、ヒケ対策は温度制御型のみで行うよりも、硬化時にバイブレータなどで振動を加えることによって、より効果的になる。
【実施例4】
【0034】
図7に示す成形型40は、前記実施例2、3の成形型と基本構成は同じであるが、温度制御の媒体である空気の経路が異なっている。
図7において、割型となっている外型せき板22a、22bの一方の通気空間6aには給気口11a及び排気口12aが設けられ、他方の通気空間6bには給気口11b及び排気口12bが設けられている。また、一方の覆い部24(図7の左側)には給気口31が、他方の覆い部24には排気口32が設けられている。
【0035】
この成形型には3個の熱風発生機(図示せず)が連結されている。第一の熱風発生機の送風口は通気空間6aの給気口11a、空気取入口は通気空間6aの排気口12aに接続され、第二の熱風発生機の送風口は通気空間6bの給気口11b、空気取入口は通気空間6bの排気口12bに接続され、第三の熱風発生機の送風口は一方の覆い部24(図7の左側)の給気口31に接続され、空気取入口は他方の覆い部24の排気口32に接続されている。
【0036】
図7に矢印で示すように、第一の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間6aの給気口11aを経て通気空間6aの中を通り、排気口12aから熱風発生機の空気取入口に戻る。第二の熱風発生機の送風口から出た空気は通気空間6bの給気口11bを経て通気空間6bの中を通り、排気口12bから熱風発生機の空気取入口に戻る。第三の熱風発生機の送風口から出た空気は覆い部24の給気口31から内型せき板21の中を通り、排気口32から熱風発生機の空気取入口に戻る。
【0037】
このように、温度制御の媒体となる空気は、熱風発生機→通気空間6a→熱風発生機、熱風発生機→通気空間6b→熱風発生機、又は熱風発生機→内型せき板内部→熱風発生機を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
また、本実施例は、外型せき板の各割型と内型せき板を全て別々の熱風発生機で個別に温度制御できるので、温度制御を非常に細密に行うことができ、さらに、脱型の際せき板の成形面とイオウコンクリートの剥離を容易にし、又剥離剤の使用量を低減させることも可能となる。
【実施例5】
【0038】
図8に示す成形型50は、発泡ウレタン製品を板状に成形する成形型である。上型せき板51と下型せき板52で囲繞された板状の空間がキャビティー5となっている。上型せき板51と下型せき板52の外面には、通気空間6a、6bが加工鋼板をせき板外面に溶接することで形成されている。通気空間6aには給気口11及び連通口53が、通気空間6bには排気口12及び連通口54が設けられている。また、上型せき板51と下型せき板52の外面には、断熱材8が貼付されている。
【0039】
熱風発生機9の送風口9aと給気口11、空気取入口9bと排気口12はダクト10で接続され、連通口53と連通口54は連通ダクト25で接続されている。熱風発生機9の送風口9aから出た空気はダクト10を通って給気口11から通気空間6内を通り、連通口53、連通ダクト25、連通口54を経て通気空間6b内を通り、排気口12からダクト10を通って熱風発生機9の空気取入口9bに至る。このように温度制御の媒体となる空気は上記の経路を循環するので、空気を加熱する場合のエネルギーの無駄がない。
【0040】
次に、この成形型50の使用方法を説明する。
成形型50では、絶えず熱風発生機9を作動し、上型せき板51と下型せき板52を所定温度の範囲内に加熱状態にしておく。図8に示す型を閉じた状態でキャビティー5内に2液材料を射出し、発泡させる。射出、発泡が完了し、所定時間が経過した後に上型せき板51を上昇して型開きを行い、成形した製品を取り出す。その後上型せき板51を下降させて型を閉じ、上記の成形を繰り返す。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明におけるコンクリート製品の成形型は、実施例の板状製品、筒状製品に限らず、U字状又は逆U字状の側溝用製品、L字状又は逆T字状の擁壁用製品など、あらゆる形状のコンクリート製品の成形に用いることができる。
本発明におけるプラスチック、セラミック等の成形型は、成形時又は徐冷時に型の加熱が必要なあらゆる種類の成形に用いることができる。
【符号の説明】
【0042】
1 成形型
2 せき板
3 基台
4 端板
5 キャビティー
6 通気空間
7 誘導板
8 断熱材
9 熱風発生機
10 ダクト
11 給気口
12 排気口
20 成形型
21 内型せき板
22a 外型せき板
22b 外型せき板
23 端板
24 覆い部
25 連通ダクト
26 連通口
27 連通口
30 成形型
31 給気口
32 排気口
33 連通口
40 成形型
50 成形型
51 上型せき板
52 下型せき板
53 連通口
54 連通口


【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャビティーを形成するせき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、該通気空間に給気口と排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型。
【請求項2】
筒状の外型せき板と、その中に配置される筒状の内型せき板と、前記外型せき板と内型せき板の間の両端面を閉塞するドーナツ板状の端板により囲繞された筒状キャビティーを有する筒状製品成形型であって、
前記外型せき板の外面に通気空間を外気から仕切って形成し、
前記内型せき板の内部空間を外気から仕切るように、型の両端部に着脱自在に装着した覆い部を有し、
前記通気空間及び/又は覆い部に給気口を設け、更に前記通気空間及び/又は覆い部に排気口を設けた型本体と、熱風発生機を有し、該熱風発生機の送風口と前記給気口をダクトで接続し、該熱風発生機の空気取入口と前記排気口をダクトで接続し、熱風発生機からの空気を前記通気空間及び内型せき板内に送り込み、循環させることを特徴とする温度制御可能な成形型。
【請求項3】
前記通気空間と前記覆い部を異なる熱風発生機に接続し、前記通気空間と前記内型せき板内を別々に温度制御できるようにした請求項2に記載の温度制御可能な成形型。
【請求項4】
前記通気空間の外側に断熱材を貼付した請求項1〜3のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
【請求項5】
成形型がコンクリート製品を成形するものである請求項1〜4のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
【請求項6】
成形型がプラスチック製品を成形するものである請求項1〜4のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。
【請求項7】
成形型がセラミックス製品を成形するものである請求項1〜4のいずれかに記載の温度制御可能な成形型。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−234609(P2010−234609A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−84139(P2009−84139)
【出願日】平成21年3月31日(2009.3.31)
【出願人】(593059429)トヨタ工機株式会社 (10)
【Fターム(参考)】