特開 2023-156729 射出成形機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023156729

(43)【公開日】2023-10-25

(54)【発明の名称】射出成形機

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20231018BHJP

   B29C 45/03 20060101ALI20231018BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

B29C45/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066263

(22)【出願日】2022-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高松 俊輔

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AP05

4F206AR06

4F206AR16

4F206JA07

4F206JP11

4F206JP30

4F206JQ90

4F206JT33

(57)【要約】

【課題】サーボアンプにて発生した熱エネルギーを廃熱として処理せず、エネルギー効率を向上させることができる射出成形機を提供する。
【解決手段】射出成形機１００は、サーボモータ８１と、サーボモータ８１に電力を供給するサーボアンプ５１と、サーボアンプ５１を放熱する放熱フィン７１と、放熱フィン７１に隣接して配置され、温度差によって発電するペルチェ素子Ｐ１と、ペルチェ素子Ｐ１によって発電された電力を蓄えるように構成された蓄電装置６０とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１サーボモータと、
前記第１サーボモータに電力を供給する第１サーボアンプと、
前記第１サーボアンプを放熱する第１放熱器と、
前記第１放熱器に隣接して配置され、温度差によって発電する第１熱電モジュールと、
前記第１熱電モジュールによって発電された電力を蓄えるように構成された蓄電装置とを備える、射出成形機。

【請求項2】

第２サーボモータと、
前記第２サーボモータに電力を供給する第２サーボアンプと、
前記第２サーボアンプを放熱する第２放熱器とをさらに備え、
前記第１熱電モジュールは、前記第１放熱器と前記第２放熱器との間に配置され、前記第１放熱器と前記第２放熱器との間の温度差により発電する、請求項１に記載の射出成形機。

【請求項3】

前記第１サーボアンプとともに、前記第１サーボモータに電力を供給する第３サーボアンプと、
前記第３サーボアンプを放熱する第３放熱器とをさらに備え、
前記第２放熱器は、前記第１放熱器と前記第３放熱器との間に配置される、請求項２に記載の射出成形機。

【請求項4】

前記第１サーボアンプの温度を検出する第１温度センサと、
前記第１熱電モジュールに電力を供給する制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１温度センサの検出値が予め定められた閾値を上回ったとき、前記第１熱電モジュールに電力を供給して前記第１放熱器を冷却する、請求項１に記載の射出成形機。

【請求項5】

第３サーボモータに電力を供給する第３サーボアンプと、
前記第３サーボアンプを放熱する第３放熱器と、
前記第２放熱器と前記第３放熱器との間に配置され、前記第２放熱器と前記第３放熱器との間の温度差により発電する第２熱電モジュールとをさらに備え、
前記射出成形機の動作時において、
前記第１サーボアンプの平均温度は第１温度であり、
前記第２サーボアンプの平均温度は第２温度であり、
前記第３サーボアンプの平均温度は第３温度であり、
前記第１温度と前記第２温度との間の温度差は、第１温度差であり、
前記第２温度と前記第３温度との間の温度差は、第２温度差であり、
前記第１温度と前記第３温度との間の温度差は、第３温度差であり、
前記第１温度差と前記第２温度差との合計温度差は、前記第２温度差と前記第３温度差との合計温度差および前記第１温度差と前記第３温度差との合計温度差のいずれよりも大きい、請求項２に記載の射出成形機。

【請求項6】

第２サーボモータと、
前記第２サーボモータに電力を供給する第２サーボアンプと、
前記第２サーボアンプを放熱する第２放熱器とをさらに備え、
前記第１熱電モジュールは、第１面と第２面とを有する形状であり、
前記第１面は、前記第１放熱器と接し、
前記第２面は、露出する、請求項１に記載の射出成形機。

【請求項7】

前記第１熱電モジュールと前記蓄電装置との間に配置される全波整流回路をさらに備える、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の射出成形機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、サーボアンプを放熱する放熱器を備える射出成形機に関する。

【背景技術】

【0002】

工場では、射出成形機を用いてプラスチック等の樹脂を基材とする成形品が製造されている。射出成形処理には正確な位置決め制御が要求されるため、高い精度および応答性を有するサーボモータが射出成形機に採用され得る。

【0003】

たとえば、射出用のサーボモータはスクリュを駆動させて、設定された射出速度、圧力で金型に対して樹脂を射出する。特許文献１（特開２００８－２３０１８１号公報）には、サーボモータに対して電力を供給するサーボアンプを備える射出成形機が開示されている。サーボアンプには、サーボアンプに発生する熱を効率的に空気中に放出するための冷却フィンが取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２３０１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１（特開２００８－２３０１８１号公報）では、サーボアンプの温度が上昇することを抑制するため、放熱フィンを介してサーボアンプに発生した熱を効率的に空気中へと放出している。すなわち、サーボアンプに発生した熱エネルギーは、廃熱として処理されている。空気中に放出される熱エネルギーは、その後、有効活用されることがなく、エネルギーの浪費となる。

【0006】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、サーボアンプにて発生した熱エネルギーを廃熱として処理せず、エネルギー効率を向上させることができる射出成形機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態に係る射出成形機は、第１サーボモータに電力を供給する第１サーボアンプを放熱する第１放熱器と、第１放熱器に隣接して配置され、温度差によって発電する第１熱電モジュールと、第１熱電モジュールによって発電された電力を蓄えるように構成された蓄電装置とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る射出成形機によれば、サーボアンプにて発生した熱エネルギーを廃熱として処理せず、エネルギー効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１における射出成形機の外観およびサーボアンプの配置を説明するための図である。

【図2】サーボアンプ、放熱フィン、およびペルチェ素子の外観斜視図を示す図である。

【図3】射出成形処理におけるサーボモータの駆動期間とサーボアンプの平均温度との関係の一例を説明するための図である。

【図4】サーボアンプの平均温度の一例を示す図である。

【図5】射出成形機の概略ブロック図である。

【図6】冷却制御処理を説明するためのフローチャートである。

【図7】変形例１の射出成形機におけるサーボアンプの配置例を示す図である。

【図8】比較例１の射出成形機におけるサーボアンプの配置例を示す図である。

【図9】比較例２の射出成形機におけるサーボアンプの配置例を示す図である。

【図10】変形例２における射出成形機の外観およびサーボアンプの配置を説明するための図である。

【図11】変形例２におけるサーボアンプ、放熱フィン、およびペルチェ素子の外観斜視図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
［実施の形態１］
＜射出成形機について＞
以下では、図１を用いて実施の形態１における射出成形機１００について説明する。図１は、実施の形態１における射出成形機１００の外観およびサーボアンプ５１～５５の配置を説明するための図である。図１上部には、射出成形機１００の外観が示されており、図１下部には、射出成形機１００内に格納されているサーボアンプ５１～５５が拡大されて示されている。

【0011】

射出成形機１００は、ＸＹ平面上に載置されている。ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。図１におけるＺ軸の正方向を上面側または上方、負方向を下面側または下方と称する場合がある。なお、実施の形態１における射出成形機１００は、横型の射出成形機として示されているが、横型に限られず、竪型の射出成形機であってもよい。

【0012】

射出成形機１００は、金型を型締めする型締装置１０と、射出材料を溶融して射出する射出装置２０とを備える。型締装置１０は、射出装置２０に対して、Ｘ軸の負方向側に配置されている。

【0013】

＜型締装置について＞
型締装置１０は、ベッド１１と、固定盤１２と、型締ハウジング１３と、可動盤１４と、タイバー１５と、型締機構１６と、金型１７，１８と、ボールねじ１９とを備える。ベッド１１は、固定盤１２、型締ハウジング１３、可動盤１４等の型締装置１０が備える構成を保持する。固定盤１２は、ベッド１１に固定されている。型締ハウジング１３は、ベッド１１上をＸ軸方向にスライド可能であるように構成されている。同様に、可動盤１４は、ベッド１１上をＸ軸方向にスライド可能であるように構成されている。

【0014】

タイバー１５は、固定盤１２と型締ハウジング１３との間に配置され、固定盤１２と型締ハウジング１３とを連結する。タイバー１５は、複数のバーを含み、実施の形態１における射出成形機１００は、タイバー１５として４本のバーを備えている。ある局面では、タイバー１５は、５本以上のバーを含んでもよい。

【0015】

可動盤１４は、固定盤１２と型締ハウジング１３との間でＸ軸方向にスライド可能であるように構成される。型締機構１６は、型締ハウジング１３と可動盤１４との間に設けられる。実施の形態１における型締ハウジング１３は、トグル機構を含んで構成される。なお、型締機構１６は、直圧式の型締機構を含んで構成されてもよい。直圧式の型締機構とは、すなわち型締シリンダを意味する。

【0016】

金型１７，１８は、固定盤１２と可動盤１４とにそれぞれ固定されており、固定盤１２と可動盤１４との間に設けられる。金型１７，１８は、型締機構１６が駆動することにより、開閉されるように構成されている。以下では、金型１７，１８とが離れている状態から密着する状態へと移行する工程を「型閉」と称する。また、金型１７，１８が密着した状態を固定するために締め付ける工程を「型締」と称する。さらに、金型１７，１８とが密着している状態から離れている状態へと移行する工程を「型開」と称する。サーボモータ８１は、型閉工程、型締工程および型開工程に用いられるモータである。ボールねじ１９は、回転運動を直線運動に変換することにより、型締機構１６を開閉させる。

【0017】

射出成形機１００は、型開工程の後に「突出」と称される工程を行う。突出工程は、金型１７，１８内に充填された後に固化された樹脂等の材料を、金型１７，１８から取り外す工程である。サーボモータ８２は、突出工程に用いられるモータである。

【0018】

＜射出装置について＞
射出装置２０は、基台２１と、加熱シリンダ２２と、スクリュ２３と、駆動装置２４と、ホッパ２５と、射出ノズル２６と、ノズルタッチ装置２７と、熱電対２８とを備える。基台２１は、ベッド１１のＸ軸の正方向側に配置され、駆動装置２４等を保持する。駆動装置２４の内部には、サーボモータ８４，８５が格納されている。

【0019】

スクリュ２３は、加熱シリンダ２２の内部に格納されている。駆動装置２４内のサーボモータ８４は、Ｘ軸方向を中心軸としてスクリュ２３を回転させる。すなわち、サーボモータ８４は、可塑化工程に用いられるモータである。可塑化工程とは、射出する樹脂を加熱シリンダ２２による加熱とスクリュ２３の回転によって混錬する工程である。また、サーボモータ８５は、スクリュ２３自体をＸ軸方向にスライドするように駆動される。すなわち、サーボモータ８５は、射出工程または保圧工程に用いられるモータである。射出工程とは、可塑化工程によって可塑化された樹脂を金型１７，１８内に射出する工程である。保圧工程とは、射出工程によって射出された樹脂を金型１７，１８内に保持するために圧力を保持する工程である。

【0020】

ホッパ２５は、可塑化される前の樹脂等の材料を保持する容器であり、加熱シリンダ２２のＺ軸の正方向側に設けられる。射出ノズル２６は、加熱シリンダ２２のＸ軸の負方向側の端部に設けられる。ノズルタッチ装置２７は、射出装置２０をＸ軸方向にスライドさせて、射出ノズル２６を金型１８の図示されないスプルーブッシュに接触させる。熱電対２８は、射出ノズル２６の近傍および加熱シリンダ２２の近傍に配置される。熱電対２８は、熱電対２８が配置された加熱シリンダ２２の温度を検出する温度センサである。

【0021】

操作盤３０は、射出成形機１００のＹ軸の負方向側に設けられている。なお、操作盤３０は、射出成形機１００と別体として設けられてもよい。操作盤３０は、ディスプレイ３１と入力装置３２とを備える。入力装置３２は、たとえば、複数のボタンを含む。ある局面では、操作盤３０は、複数のディスプレイおよびスピーカーを備えてもよく、また、ディスプレイ３１と入力装置３２とは、タッチパネルとして一体的に設けられてもよい。

【0022】

図１下部には、基台２１内に格納されているサーボアンプ５１～５５が拡大されて表示されている。サーボアンプ５１～５５は、Ｘ軸方向に沿って配置されている。サーボアンプ５１は、型閉、型締および型開工程に用いられるサーボモータ８１に三相交流電力を供給する。サーボアンプ５２は、突出工程に用いられるサーボモータ８２に三相交流電力を供給する。

【0023】

サーボアンプ５３は、サーボアンプ５１とともに、型閉、型締および型開工程に用いられるサーボモータ８１に三相交流電力を供給する。サーボアンプ５４は、可塑化工程に用いられるサーボモータ８４に三相交流電力を供給する。サーボアンプ５５は、射出および保圧工程に用いられるサーボモータ８５に三相交流電力を供給する。実施の形態１におけるサーボモータ８１，８２，８４，８５は、ＡＣサーボモータであるが、ＤＣサーボモータであってもよい。サーボアンプ５１～５５には、Ｙ軸の負方向側に放熱フィン７１～７５がそれぞれ取り付けられている。放熱フィン７１～７５は、サーボアンプ５１～５５をそれぞれ放熱する。

【0024】

制御装置４０は、ＣＰＵ、メモリ等を含む。制御装置４０は、各種センサの検出値を取得し、射出成形機１００を統括的に制御する。各種センサの検出値とは、たとえば、サーボアンプ５１～５５の温度情報、加熱シリンダ２２の温度情報、型締機構１６、金型１７，１８、射出ノズル２６等の各種可動部品の位置情報等を含む。

【0025】

実施の形態１における射出成形機１００は、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４および蓄電装置６０を備える。実施の形態１におけるペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４は、両端に配置されている放熱フィンの少なくとも一部と接するように配置されている。ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４は、素子の両端の温度差によってゼーベック効果による発電が可能な半導体素子であって、直流電流を印加することによってペルチェ効果による冷却および加熱を利用して温度制御を行うことが可能な半導体素子である。ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の各々は、蓄電装置６０と電気的に接続されている。蓄電装置６０は、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の各々によって発電された電力を蓄えることが可能であるように構成されている。蓄電装置６０は、たとえば、バッテリである。蓄電装置６０は、蓄えた電力を射出成形機１００に含まれる様々な機器に供給できる。

【0026】

＜ペルチェ素子による発電と伝熱＞
図２は、サーボアンプ５１～５５、放熱フィン７１～７５、およびペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の外観斜視図を示す図である。図２には、Ｘ軸方向に沿って配置されたサーボアンプ５１～５５、放熱フィン７１～７５、およびペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４が示されている。放熱フィン７１～７５は、たとえばヒートシンク型の放熱器であり、効率よく空気中に熱を放出するため、放熱面積を広く確保できる形状を有している。

【0027】

上述で示したように、実施の形態１において、実際のペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４は放熱フィンの少なくとも一部と接するように配置されているが、図２では、図示の便宜上、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４と放熱フィンとが離れた状態が示されている。ペルチェ素子Ｐ１は、放熱フィン７１と放熱フィン７２との間に配置されている。ペルチェ素子Ｐ２は、放熱フィン７２と放熱フィン７３との間に配置されている。ペルチェ素子Ｐ３は、放熱フィン７３と放熱フィン７４との間に配置されている。ペルチェ素子Ｐ４は、放熱フィン７４と放熱フィン７５との間に配置されている。

【0028】

ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の各々は、平板形状を有する。たとえば、放熱フィン７１，７２に隣接して配置されているペルチェ素子Ｐ１は、Ｘ軸の負方向側の面ＳＮとＸ軸の正方向側の面ＳＰとを有する。ペルチェ素子Ｐ１は、面ＳＮの温度と面ＳＰの温度との差によって発電する。面ＳＮと面ＳＰとの温度差が大きければ、ペルチェ素子Ｐ１の発電量は増大する。

【0029】

面ＳＮは、放熱フィン７１の少なくとも一部と接する。すなわち、面ＳＮは、放熱フィン７１と熱交換する。面ＳＰは、放熱フィン７２の少なくとも一部と接する。すなわち、面ＳＰは、放熱フィン７２と熱交換する。放熱フィン７１と放熱フィン７２との間の温度差が大きければ、面ＳＮと面ＳＰとの間の温度差も大きくなり、ペルチェ素子Ｐ１の発電量は大きくなる。ペルチェ素子Ｐ１によって発電された電力は、蓄電装置６０へと出力される。

【0030】

このように、ペルチェ素子Ｐ１は、放熱フィン７１と放熱フィン７２と温度差を用いて発電し、発電した電力を蓄電装置６０へと出力する。ペルチェ素子Ｐ２～Ｐ４も同様に発電し、両端の放熱フィンの温度差を用いて発電した電力を蓄電装置６０へと出力する。これにより、実施の形態１における射出成形機１００では、サーボアンプ５１にて生じた熱エネルギーは廃熱として処理されず、ペルチェ素子Ｐ１により電気エネルギーへと変換され蓄電装置６０に蓄電されるため、エネルギー効率を向上させることができる。すなわち、実施の形態１における射出成形機１００では、熱エネルギーを電気エネルギーとして回収し再利用できる。なお、ペルチェ素子Ｐ１の形状は、素子の一方端が放熱フィン７１と熱交換し、他方端が放熱フィン７２と熱交換すれば、平板形状に限られない。

【0031】

また、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の熱抵抗は空気の熱抵抗よりも小さいことから、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の各々は、伝熱部材として機能する。すなわち、ペルチェ素子Ｐ１が放熱フィン７１と放熱フィン７２との間に配置されることによって、放熱フィン７１と放熱フィン７２との間の熱交換の効率が向上する。これにより、実施の形態１における射出成形機１００では、ペルチェ素子Ｐ１によって放熱フィン７１と放熱フィン７２との間における熱交換が促されるため、複数の放熱フィンを用いて１つのサーボアンプを放熱することができる。すなわち、実施の形態１における射出成形機１００では、１つのサーボアンプに対する放熱フィンの表面積が増大することから、射出成形機１００全体としての放熱率が向上する。

【0032】

具体的には、たとえば、サーボアンプ５１の温度が過剰に上昇したとき、サーボアンプ５１にて生じた熱は、まず放熱フィン７１へと伝熱される。その後、ペルチェ素子Ｐ１が伝熱部材として機能するため、放熱フィン７２の温度が放熱フィン７１の温度よりも低ければ、サーボアンプ５１から放熱フィン７１へと伝熱された熱は、ペルチェ素子Ｐ１を介して放熱フィン７２へと伝熱される。さらに、放熱フィン７１から放熱フィン７２へと伝熱された熱は、放熱フィン７３の温度が放熱フィン７２の温度よりも低ければ、ペルチェ素子Ｐ２を介して、放熱フィン７３へと伝熱されることが可能である。

【0033】

このように、各放熱フィン７１～７５の間にペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４が配置されることにより、実施の形態１における射出成形機１００では、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４を介して、サーボアンプ５１の温度を放熱フィン７２～７５を用いて効率的に放熱させることができる。すなわち、サーボアンプ５１にて発生した熱は、放熱フィン７１だけでなく放熱フィン７２～７５によっても放熱され得る。

【0034】

＜サーボアンプの温度＞
図３は、射出成形処理におけるサーボモータ８１，８２，８４，８５の駆動期間とサーボアンプ５１～５５の平均温度との関係の一例を説明するための図である。射出成形処理は、型閉工程、型締工程、射出工程、保圧工程、冷却工程、型開工程、突出工程、可塑化工程を含む。射出成形機１００は、上記の射出成形処理のサイクルを繰り返し実行する。図３には、実施の形態１における１サイクルにおけるサーボモータ８１，８２，８４，８５の駆動期間の一例が示されている。タイミングｔ１～ｔ８の期間は、射出成形処理１サイクル分の期間を示す。なお、各工程が行われる期間は、設定、成形方法によって図３に示される期間と異なる期間となる。

【0035】

まず、タイミングｔ１～ｔ２の期間に型閉工程が行われる。すなわち、タイミングｔ１～ｔ２の期間に、型閉用のサーボモータ８１は駆動される。タイミングｔ２～ｔ５までの期間に型締工程が行われる。すなわち、タイミングｔ２～ｔ５の期間に、型締用のサーボモータ８１は駆動される。タイミングｔ２～ｔ３の期間に射出工程が行われる。すなわち、タイミングｔ２～ｔ３の期間に射出用のサーボモータ８５は駆動される。また、タイミングｔ３～ｔ４の期間に保圧工程が行われる。すなわち、タイミングｔ３～ｔ４の期間に保圧用のサーボモータ８５は駆動される。タイミングｔ４～タイミングｔ５の期間は、金型１７，１８に射出された樹脂などの材料を冷却する冷却期間である。

【0036】

タイミングｔ５～ｔ６の期間に型開工程が行われる。すなわち、タイミングｔ５～ｔ６の期間に、型開用のサーボモータ８１は駆動される。また、タイミングｔ６～ｔ７の期間に突出工程が行われる。すなわち、タイミングｔ６～ｔ７の期間に、突出用のサーボモータ８２は駆動される。可塑化工程は、タイミングｔ４～ｔ７の期間に行われる。すなわち、タイミングｔ４～ｔ７の期間に、可塑化用のサーボモータ８４は駆動される。

【0037】

このように、サーボモータ８１，８２，８４，８５の１サイクル内における各々の駆動期間は、互いに異なる。また、サーボモータ８１，８２，８４，８５の各々に発生するトルクも、互いに異なる。すなわち、サーボアンプ５１～５５の各々によって供給される電力も互いに異なるものとなり、サーボアンプ５１～５５の平均温度も互いに異なるものとなる。

【0038】

図４は、サーボアンプ５１～５５の平均温度の一例を示す図である。上述したように、サーボアンプ５１～５５の平均温度は、各サーボモータ８１，８２，８４，８５の駆動期間およびトルクに影響される。可塑化工程を行うために必要なトルクは、他の工程を行うために必要なトルクよりも高い。そのため、サーボモータ８４には高負荷がかかる。さらに、実施の形態１の例では、サーボモータ８１，８５に中負荷がかかり、サーボモータ８２には低負荷がかかる。高負荷がかかるサーボモータ８４に電力を供給するサーボアンプ５４の平均温度は、９０℃となる。低負荷がかかるサーボモータ８２に電力を供給するサーボアンプ５２の平均温度は、３０℃となる。続いて、中負荷がかかるサーボモータ８５に電力を供給するサーボアンプ５５の平均温度は、６０℃となる。

【0039】

サーボモータ８５と同様に、サーボモータ８１には中負荷がかかるが、サーボモータ８１への供給電力は、サーボアンプ５１からの供給電力とサーボアンプ５３からの供給電力とに均等に分散されている。そのため、サーボアンプ５１およびサーボアンプ５３の平均温度は、６０℃を下回り、互いに４５℃となる。

【0040】

実施の形態１の射出成形機１００では、共に平均温度が４５℃であるサーボアンプ５１とサーボアンプ５３との間に、平均温度が３０℃であるサーボアンプ５２が配置されている。すなわち、同一のサーボモータ８１に対して電力を供給するサーボアンプ５１，５３を放熱対象とする放熱フィン７１，７３の間には、放熱フィン７２が配置されている。仮に、平均温度が共に４５℃であるサーボアンプ５１とサーボアンプ５３とが隣接して配置される場合、放熱フィン７１と放熱フィン７３との温度差が小さくなってしまい、放熱フィン７１と放熱フィン７３との間にペルチェ素子を配置したとしても、当該ペルチェ素子による発電量は小さくなる。

【0041】

実施の形態１の射出成形機１００では、共に４５℃の平均温度を有するサーボアンプ５１，５３との間に、サーボモータ８２に電力を供給するサーボアンプ５２が配置されている。これにより、実施の形態１における射出成形機１００では、同一のサーボモータに対して複数のサーボアンプが接続されている場合であっても、同一のサーボモータに対して電力を供給する複数のサーボアンプの間に、他のサーボモータに電力を供給するサーボアンプを配置することによって、ペルチェ素子による発電量が低下してしまうことを抑制できる。

【0042】

＜射出成形機の概略ブロック図＞
図５は、射出成形機１００の概略ブロック図である。図５には、制御装置４０、サーボアンプ５１～５５、サーボモータ８１，８２，８４，８５、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４、蓄電装置６０との接続関係が示されている。図５では、図１にて既に説明した構成、接続関係の説明を繰り返さない。

【0043】

図５に示されているように、実施の形態１における射出成形機１００は、温度センサＨ１～Ｈ５を備える。温度センサＨ１～Ｈ５は、サーボアンプ５１～５５にそれぞれ取り付けられ、サーボアンプ５１～５５の温度をそれぞれ検出する。

【0044】

ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４には、整流回路Ｒｃ１～Ｒｃ４がそれぞれ接続されている。整流回路Ｒｃ１～Ｒｃ４は、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４から入力された負電圧を正電圧に整流して、蓄電装置６０へと出力する全波整流回路である。整流回路Ｒｃ１～Ｒｃ４は、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４から入力された電流が正電圧である場合、正電圧のまま、蓄電装置６０に出力する。すなわち、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４から入力された電流が負電圧であるか正電圧であるかにかかわらず、整流回路Ｒｃ１～Ｒｃ４は、正電圧の直流電流を蓄電装置６０へと出力する。

【0045】

ペルチェ素子Ｐ１は、ゼーベック効果によって、放熱フィン７１と対向する面ＳＮと放熱フィン７２と対向する面ＳＰとの間の温度差を用いて発電をする。ペルチェ素子Ｐ１の発電によって流れる電流の向きは、面ＳＰと面ＳＮのいずれの温度が大きいかによって定められる。たとえば、面ＳＰの温度が面ＳＮの温度よりも大きい場合、ペルチェ素子Ｐ１から入力される電流は、正電圧となる。このとき、面ＳＮの温度が面ＳＰの温度よりも大きい場合、ペルチェ素子Ｐ１から入力される電流は、負電圧となる。

【0046】

実施の形態１の射出成形機１００では、ペルチェ素子Ｐ１と蓄電装置６０との間に整流回路Ｒｃ１が設けられているため、面ＳＰの温度と面ＳＮの温度との間に温度差があれば、面ＳＰの温度と面ＳＮの温度とのうち、いずれの温度が大きいかにかかわらず、蓄電装置６０に正電圧の電流を出力できる。すなわち、実施の形態１における射出成形機１００では、ペルチェ素子Ｐ１からの流れる電流の向きにかかわらず、発電電力を蓄電装置６０によって蓄電させることができる。なお、整流回路Ｒｃ１～Ｒｃ４は、スイッチ回路等を含み、制御装置４０側から入力される電流をペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４にそれぞれ供給可能であるように構成される。

【0047】

以下、制御装置４０の内部構成について説明する。制御装置４０は、制御部４１と、入力インターフェイス４２と、出力インターフェイス４３と、記憶装置４４とを備える。制御部４１は、ＣＰＵ４１ａとメモリ４１ｂとを備える。

【0048】

ＣＰＵ４１ａは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。メモリ４１ｂは、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含み、ＣＰＵ４１ａにより実行されるプログラム等を記憶する。

【0049】

ある局面では、制御部４１は、専用のハードウェア回路により構成され得る。すなわち、制御部４１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等により実現され得る。また、制御部４１は、プロセッサおよびメモリ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等を適宜組み合わせて実現されてもよい。記憶装置４４は、たとえば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Flash Solid State Drive）等を含んで構成され得る。

【0050】

制御部４１は、入力インターフェイス４２を介して、各サーボアンプ５１～５５に取り付けられている温度センサＨ１～Ｈ５等の各種センサから検出値を受信する。また、制御部４１は、入力インターフェイス４２を介して、各サーボモータ８１，８２，８４，８５からフィードバック信号を受信する。

【0051】

制御部４１は、出力インターフェイス４３を介して、サーボアンプ５１～５５へ制御命令を送信可能である。また、制御部４１は、出力インターフェイス４３を介して、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４に対して直流電流を出力することができる。

【0052】

これにより、制御装置４０は、ペルチェ効果によってペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の周囲の温度制御を行うことができる。具体的には、ペルチェ素子Ｐ１は、制御装置４０によって直流電流が入力されることにより、面ＳＮおよび面ＳＰのうちの一方の面が吸熱面、他方の面が放熱面となる。制御装置４０から入力される直流電流を正電圧とするか、負電圧とするかによって吸熱面および放熱面は逆転する。すなわち、ペルチェ素子Ｐ１に流れる直流電流の向きによって、吸熱面および放熱面は反転する。制御装置４０は、出力する直流電流の大きさに応じて、ペルチェ素子Ｐ１～Ｐ４の吸熱量および放熱量を変化させることができる。

【0053】

＜ペルチェ素子による冷却制御＞
図６は、冷却制御処理を説明するためのフローチャートである。以下では、サーボアンプ５１～５５のいずれかのサーボアンプの温度が過剰に上昇したときに、当該サーボアンプに対して行う冷却制御について説明する。図６の例では、サーボアンプ５１に対する冷却処理について説明する。

【0054】

ＣＰＵ４１ａは、温度センサＨ１の検出値が閾値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。閾値は、記憶装置４４によって記憶され、ペルチェ素子Ｐ１のペルチェ効果による冷却が必要となる値が予め実験等によって定められ得る。上述したように、ＣＰＵ４１ａは、入力インターフェイス４２を介して、温度センサＨ１の検出値を取得する。温度センサＨ１の検出値が閾値を上回っていない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、ＣＰＵ４１ａは、ステップＳ１０の処理を繰り返す。

【0055】

ＣＰＵ４１ａは、温度センサＨ１の検出値が閾値を上回っている場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ペルチェ素子Ｐ１に電力を供給し、サーボアンプ５１を冷却する（ステップＳ２０）。より具体的には、ＣＰＵ４１ａは、ペルチェ素子Ｐ１に対して、ペルチェ素子Ｐ１の面ＳＮが吸熱面となるように直流電流を出力する。これにより、面ＳＮと対向する放熱フィン７１の熱は吸熱される。すなわち、ペルチェ素子Ｐ１は、放熱フィン７１を冷却する。

【0056】

これにより、実施の形態１における射出成形機１００では、温度が過剰に上昇しているサーボアンプ５１を放熱する放熱フィン７１を冷却することによって、放熱フィン７１によるサーボアンプ５１の放熱を促進し、サーボアンプ５１の過度な温度上昇を抑制できる。

【0057】

図６では、サーボアンプ５１に対する冷却制御について説明したが、サーボアンプ５２～５５に対しても同様の冷却制御が実行される。ＣＰＵ４１ａは、サーボアンプ５２～５４に対しては、２つのペルチェ素子によって放熱器を冷却する。具体的には、たとえばサーボアンプ５２の温度が閾値を上回り、放熱フィン７２を冷却する場合、ＣＰＵ４１ａは、ペルチェ素子Ｐ１の面ＳＰを吸熱面とし、また、ペルチェ素子Ｐ２のＸ軸の負方向側の面を吸熱面とするように電流を出力する。これにより、放熱フィン７２は、ペルチェ素子Ｐ１とペルチェ素子Ｐ２との両方によって効率的に冷却される。

【0058】

実施の形態１では、サーボモータ８１は、本開示における「第１サーボモータ」に対応し得る。サーボアンプ５１は、本開示における「第１サーボアンプ」に対応し得る。放熱フィン７１は、本開示における「第１放熱器」に対応し得る。ペルチェ素子Ｐ１は、本開示における「第１熱電モジュール」に対応し得る。サーボモータ８２は、本開示における「第２サーボモータ」に対応し得る。サーボアンプ５２は、本開示における「第２サーボアンプ」に対応し得る。放熱フィン７２は、本開示における「第２放熱器」に対応し得る。サーボアンプ５３は、本開示における「第３サーボアンプ」に対応し得る。放熱フィン７３は、本開示における「第３放熱器」に対応し得る。ペルチェ素子Ｐ２は、本開示における「第２熱電モジュール」に対応し得る。温度センサＨ１は、本開示における「第１温度センサ」に対応し得る。

【0059】

＜変形例１＞
実施の形態１では、同一のサーボモータに対して複数のサーボアンプが電力を供給する例について射出成形機１００を用いて説明した。変形例１では、サーボアンプの各々が互いに異なるサーボモータに電力を供給する構成においてのサーボアンプの配置例を説明する。変形例１では、実施の形態１と同様の構成についての説明を繰り返さない。

【0060】

図７は、変形例１の射出成形機１００Ａにおけるサーボアンプの配置例を示す図である。図７に示されているように、変形例１における射出成形機１００Ａは、サーボモータ８１Ａ，８２Ａ，８３Ａとサーボアンプ５１Ａ，５２Ａ，５３Ａとを備える。サーボアンプ５１Ａ～５３Ａは、サーボモータ８１Ａ～８３Ａに対して電力をそれぞれ供給する。

【0061】

サーボアンプ５１Ａ～５３Ａは、Ｘ軸方向に沿ってサーボアンプ５１Ａ，５２Ａ，５３Ａの順番で配置されている。サーボアンプ５１Ａの放熱フィン７１とサーボアンプ５２Ａの放熱フィン７２との間には、ペルチェ素子Ｐ１が配置されている。サーボアンプ５２Ａの放熱フィン７２とサーボアンプ５３Ａの放熱フィン７３との間には、ペルチェ素子Ｐ２が配置されている。

【0062】

図７には、射出成形機１００Ａが動作しているときのサーボアンプ５１Ａ～５３Ａの平均温度が示されている。射出成形機１００Ａの動作とは、射出成形処理を行っているときを意味する。また、平均温度とは、射出成形処理を行っているときの温度センサＨ１～Ｈ５の検出値の平均値である。

【0063】

なお、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａの平均温度は、実測値である必要はなく、たとえば、実験等によって予め算出された平均温度でもあってもよいし、電力を供給するサーボモータの駆動期間に基づいて予め定められてもよい。すなわち、いずれの工程に用いられるサーボモータに電力を供給するかに基づいて、サーボアンプの平均温度を推定してもよい。図７に示されているように、サーボアンプ５１Ａの平均温度は、６５℃である。サーボアンプ５２Ａの平均温度は、９０℃である。サーボアンプ５３Ａの平均温度は、６０℃である。

【0064】

変形例１では、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａの平均温度に基づいて、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａの配置の順序が定められている。より具体的には、図７に示されるように、サーボアンプ５１Ａの温度とサーボアンプ５２Ａの温度との差は、温度差２５℃である。サーボアンプ５２Ａの温度とサーボアンプ５３Ａの温度との差は、温度差３０℃である。ペルチェ素子Ｐ１，Ｐ２の発電量は、両端に配置されているサーボアンプの温度差に影響される。すなわち、サーボアンプ５１Ａ，５２Ａとの温度差が大きいとペルチェ素子Ｐ１の発電量は大きくなり、サーボアンプ５２Ａ，５３Ａとの温度差が大きいとペルチェ素子Ｐ２の発電量は大きくなる。

【0065】

図７に示されるように、サーボアンプ５１Ａ，５２Ａとの温度差と、サーボアンプ５１Ａ，５２Ａとの温度差との合計温度差は、５５℃である。変形例１では、サーボアンプ５１Ａ，５２Ａとの温度差と、サーボアンプ５１Ａ，５２Ａとの温度差との合計温度差が大きくなるようにサーボアンプ５１Ａ～５３Ａが配置されている。

【0066】

図８は、比較例１の射出成形機１００Ｚ１におけるサーボアンプの配置例を示す図である。比較例１では、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａは、Ｘ軸方向に沿ってサーボアンプ５２Ａ，５１Ａ，５３Ａの順番で配置されている。その結果、図８に示されているように、サーボアンプ５２Ａの温度とサーボアンプ５１Ａの温度との差は、温度差２５℃となり、サーボアンプ５１Ａの温度とサーボアンプ５３Ａの温度との差は、温度差５℃となる。すなわち、サーボアンプ５２Ａ，５１Ａとの温度差と、サーボアンプ５１Ａ，５３Ａとの温度差との合計温度差は、３０℃となる。

【0067】

さらに、図９は、比較例２の射出成形機１００Ｚ２におけるサーボアンプの配置例を示す図である。比較例２では、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａは、Ｘ軸方向に沿ってサーボアンプ５１Ａ，５３Ａ，５２Ａの順番で配置されている。その結果、図９に示されているように、サーボアンプ５１Ａの温度とサーボアンプ５３Ａの温度との差は、温度差５℃となり、サーボアンプ５２Ａの温度とサーボアンプ５３Ａの温度との差は、温度差３０℃となる。すなわち、サーボアンプ５１Ａ，５３Ａとの温度差と、サーボアンプ５３Ａ，５２Ａとの温度差との合計温度差は、３５℃となる。

【0068】

このように、変形例１の射出成形機１００Ａは、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａの平均温度に基づいて、サーボアンプ５１Ａ～５３Ａが配置された構成を有する。これにより、ペルチェ素子Ｐ１，Ｐ２の温度差が最大となり、ペルチェ素子Ｐ１，Ｐ２の発電量を増大させることができる。なお、サーボアンプの数は３つに限られず、４つ以上であってもよい。すなわち、ペルチェ素子の数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。この場合においても、変形例１の射出成形機１００Ａでは、３つ以上のペルチェ素子の発電量を増大させるように、サーボアンプの平均温度に基づいて各サーボアンプが配置される。

【0069】

変形例１では、サーボモータ８１Ａ～８３Ａは、本開示における「第１サーボモータ～第３サーボモータ」に対応し得る。サーボアンプ５１Ａ～５３Ａは、本開示における「第１サーボアンプ～第３サーボアンプ」に対応し得る。ペルチェ素子Ｐ１，Ｐ２は、本開示における「第１熱電モジュール，第２熱電モジュール」に対応し得る。

【0070】

＜変形例２＞
実施の形態１では、配置されたサーボアンプの間にペルチェ素子が配置される例について射出成形機１００を用いて説明した。変形例２では、サーボアンプの間に加えて、配列されたサーボアンプの端にペルチェ素子を配置する例を説明する。変形例２では、実施の形態１と同様の構成についての説明を繰り返さない。

【0071】

図１０は、変形例２における射出成形機１００Ｂの外観およびサーボアンプ５１～５５の配置を説明するための図である。図１０に示されるように、変形例２では、サーボアンプ５１のＸ軸の負方向側に、ペルチェ素子ＰＬが配置されている。また、サーボアンプ５５のＸ軸の正方向側には、ペルチェ素子ＰＲが配置されている。

【0072】

ペルチェ素子ＰＬは、空気温度と放熱フィン７１との温度差を用いて発電する。ペルチェ素子ＰＲは、放熱フィン７５と空気温度との温度差を用いて発電する。空気温度は、たとえば、２５℃である。ペルチェ素子ＰＬ，ＰＲの各々は、蓄電装置６０と接続されている。

【0073】

図１１は、変形例２におけるサーボアンプ５１～５５、放熱フィン７１～７５、およびペルチェ素子ＰＬ，Ｐ１～Ｐ４，ＰＲの外観斜視図を示す図である。図１１に示されるように、ペルチェ素子ＰＬは、Ｘ軸の負方向側の面ＳＮＬとＸ軸の正方向側の面ＳＰＬとを含む平板形状を有する。

【0074】

面ＳＰＬは、放熱フィン７１と接する。すなわち、面ＳＰＬは、放熱フィン７１と熱交換する。一方で、面ＳＮＬは、放熱フィン７１～７５のいずれとも接しておらず、露出している。すなわち、面ＳＮＬの法線方向には、いずれの放熱フィン７１～７５も配置されていない。そのため、面ＳＮＬは、面ＳＮＬの法線方向の空間ＶＳ内の空気との間で熱交換をする。上述したように、空間ＶＳ内の空気温度は、たとえば、２５℃である。これにより、ペルチェ素子ＰＬによって放熱フィン７１と空間ＶＳ内の空気との間の温度差による発電が行われ、廃熱の再利用を図ることができる。

【0075】

変形例２では、サーボモータ８１，８２は、本開示における「第１サーボモータ，第２サーボモータ」に対応し得る。サーボアンプ５１，５２は、本開示における「第１サーボアンプ，第２サーボアンプ」に対応し得る。ペルチェ素子ＰＬは、本開示における「第１熱電モジュール」に対応し得る。面ＳＰＬは、本開示における「第１面」に対応し得る。面ＳＮＬは、本開示における「第２面」に対応し得る。

【0076】

［付記］
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0077】

（第１項） 一態様に係る射出成形機は、第１サーボモータと、第１サーボモータに電力を供給する第１サーボアンプと、第１サーボアンプを放熱する第１放熱器と、第１放熱器に隣接して配置され、温度差によって発電する第１熱電モジュールと、第１熱電モジュールによって発電された電力を蓄えるように構成された蓄電装置とを備える。

【0078】

第１項に記載の射出成形機によれば、サーボアンプを放熱する放熱器における廃熱の再利用を図ることができる。

【0079】

（第２項） 第１項に係る射出成形機において、射出成形機は、第２サーボモータと、第２サーボモータに電力を供給する第２サーボアンプと、第２サーボアンプを放熱する第２放熱器とをさらに備える。第１熱電モジュールは、第１放熱器と第２放熱器との間に配置され、第１放熱器と第２放熱器との間の温度差により発電する。

【0080】

第２項に記載の射出成形機によれば、伝熱部材として機能する第１熱電モジュールによって第１放熱器と第２放熱器との間における熱交換が促されるため、１つのサーボアンプに対する放熱器の容量を増大させることができ、かつ、廃熱の再利用を図ることができる。

【0081】

（第３項） 第２項に係る射出成形機において、射出成形機は、第１サーボアンプとともに、第１サーボモータに電力を供給する第３サーボアンプと、第３サーボアンプを放熱する第３放熱器とをさらに備える。第２放熱器は、第１放熱器と第３放熱器との間に配置される。

【0082】

第３項に記載の射出成形機によれば、１つのモータに対して複数のアンプが電力供給する場合、当該複数のアンプの放熱器間にさらに他のアンプの放熱器が配置されることによって、熱電モジュールによる発電効率の低下を抑制できる。

【0083】

（第４項） 第１項～第３項に係る射出成形機において、射出成形機は、第１サーボアンプの温度を検出する第１温度センサと、第１熱電モジュールに電力を供給する制御装置とをさらに備える。制御装置は、第１温度センサの検出値が予め定められた閾値を上回ったとき、第１熱電モジュールに電力を供給して第１放熱器を冷却する。

【0084】

第４項に記載の射出成形機によれば、サーボアンプを放熱する放熱器を冷却することによって、放熱器によるサーボアンプの放熱を促進し、サーボアンプの温度上昇を抑制することができる。

【0085】

（第５項） 第２項に係る射出成形機において、射出成形機は、第３サーボモータに電力を供給する第３サーボアンプと、第３サーボアンプを放熱する第３放熱器と、第２放熱器と第３放熱器との間に配置され、第２放熱器と第３放熱器との間の温度差により発電する第２熱電モジュールとをさらに備える。射出成形機の動作時において、第１サーボアンプの平均温度は第１温度であり、第２サーボアンプの平均温度は第２温度であり、第３サーボアンプの平均温度は第３温度である。第１温度と第２温度との間の温度差は、第１温度差であり、第２温度と第３温度との間の温度差は、第２温度差であり、第１温度と第３温度との間の温度差は、第３温度差である。第１温度差と第２温度差との合計温度差は、第２温度差と第３温度差との合計温度差および第１温度差と第３温度差との合計温度差のいずれよりも大きい。

【0086】

第４項に記載の射出成形機によれば、各熱電モジュールの温度差が最大になるように各サーボアンプが配置されることによって、各熱電モジュールの発電量を増大させることができる。

【0087】

（第６項） 第１項または第４項に係る射出成形機において、射出成形機は、第２サーボモータと、第２サーボモータに電力を供給する第２サーボアンプと、第２サーボアンプを放熱する第２放熱器とをさらに備える。第１熱電モジュールは、第１面と第２面とを有する形状であり、第１面は、第１放熱器と接し、第２面は、露出する。

【0088】

第４項に記載の射出成形機によれば、第１熱電モジュールによって第１放熱器と空気との間の温度差による発電が行われ、廃熱の再利用を図ることができる。

【0089】

（第７項） 第１項～第６項に係る射出成形機において、第１熱電モジュールと蓄電装置との間に配置される全波整流回路をさらに備える。

【0090】

第７項に記載の射出成形機によれば、第１熱電モジュールの発電した電流の向きにかかわらず、電力を蓄電装置に供給できる。

【符号の説明】

【0091】

１０ 型締装置、１１ ベッド、１２ 固定盤、１３ 型締ハウジング、１４ 可動盤、１５ タイバー、１６ 型締機構、１７，１８ 金型、１９ ボールねじ、２０ 射出装置、２１ 基台、２２ 加熱シリンダ、２３ スクリュ、２４ 駆動装置、２５ ホッパ、２６ 射出ノズル、２７ ノズルタッチ装置、２８ 熱電対、３０ 操作盤、３１ ディスプレイ、３２ 入力装置、４０ 制御装置、４１ 制御部、４１ｂ メモリ、４２ 入力インターフェイス、４３ 出力インターフェイス、４４ 記憶装置、５１～５５ サーボアンプ、６０ 蓄電装置、７１～７５ 放熱フィン、８１～８５ サーボモータ、１００，１００Ａ，１００Ｂ 射出成形機、Ｈ１～Ｈ５ 温度センサ、Ｐ１～Ｐ４，ＰＬ，ＰＲ ペルチェ素子、Ｒｃ１～Ｒｃ４ 整流回路、ＳＮ，ＳＮＬ，ＳＰ，ＳＰＬ 面、ｔ１～ｔ８ タイミング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】