特許 7368270 押出装置、及びその温度制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】押出装置、及びその温度制御方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/25 20190101AFI20231017BHJP

   F16C 37/00 20060101ALI20231017BHJP

   B29C 48/37 20190101ALI20231017BHJP

   B29C 48/69 20190101ALI20231017BHJP

   B29C 48/92 20190101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

B29C48/25

F16C37/00 A

B29C48/37

B29C48/69

B29C48/92

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020030553

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021133577

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-11-08

(73)【特許権者】

【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】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】薦田 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】栗原 正夫

【審査官】関口 貴夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２４０４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１３８９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２２４７６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

Ｆ１６Ｃ ３７／００

Ｂ２９Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、
所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に、前記温度調整部に接続され、該温度調整部から送出される熱媒流体により加熱される所定機器と、
前記所定機器に接続され、前記所定機器から送出される熱媒流体により温調されるギヤポンプのギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、
を備える、ことを特徴とする押出装置。

【請求項2】

請求項１記載の押出装置であって、
前記所定機器は、前記所定材料を濾過する濾過装置、および、前記押出機と前記ギヤポンプとの間に設けられるダイバータバルブで構成されることを特徴とする押出装置。

【請求項3】

熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、
所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に、前記温度調整部に接続された所定機器と、
前記所定機器に接続され、ギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、
を備える押出装置の温度制御方法であって、
前記温度調整部から送出される熱媒流体により前記所定機器を加熱するステップと、
前記所定機器から送出される熱媒流体により前記ギヤ軸及び軸受けを温調するステップと、
を含む、ことを特徴とする押出装置の温度制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、押出装置、及びその温度制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、温度調整部からの熱媒流体により温調されるギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、を備える押出装置が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－１３９０６１号公報

【文献】特開２００２－１３９０６２号公報

【文献】特開平１０－１４１２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、押出装置において、押出機の下流機器の温度制御とギヤポンプのギヤ軸及び軸受の温度制御は、要求される温度が異なるため、それぞれ独立した温度調整部により行われていた。このため、温度調整部の設置スペースを広く要し、温度制御も煩雑となり、製造コストが増加するという問題が生じていた。

【0005】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現した押出装置、及びその温度制御方法を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、
所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に、前記温度調整部に接続され、該温度調整部から送出される熱媒流体により加熱される所定機器と、
前記所定機器に接続され、前記所定機器から送出される温度の下がった熱媒流体により温調されるギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、を備えることを特徴とする押出装置である。
この一態様において、前記所定機器は、前記所定材料を濾過する濾過装置、および、前記押出機と前記ギヤポンプと押出機の間に設けられるダイバータバルブで構成されてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、
所定材料を押出す押出機の下流に配置される前記温度調整部に接続された所定機器と、
前記所定機器に接続され、ギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、を備える押出装置の温度制御方法であって、
前記温度調整部から送出される熱媒流体により前記所定機器を加熱するステップと、
前記所定機器から送出される熱媒流体により前記ギヤ軸及び軸受けを温調するステップと、を含む、ことを特徴とする押出装置の温度制御方法
であってもよい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現した押出装置、及びその温度制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的な構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的な構成を示す概略図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る押出装置の温度制御方法のフローを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的な構成を示すブロック図である。

【0010】

ところで、従来の押出装置において、押出機の下流機器の温度制御と、ギヤポンプのギヤ軸及び軸受の温度制御とは、それぞれ独立した温度調整部により行われていた。このため、温度調整部の設置スペースを広く要し、それぞれ要求する温度も異なるためその温度制御も煩雑となり、製造コストが増加するという問題が生じていた。

【0011】

これに対し、本発明の一実施形態に係る押出装置１は、熱媒流体の温度を調整する温度調整部２と、所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に温度調整部２に接続され温度調整部２から送出される熱媒流体により加熱される所定機器３と、押出機４と、所定機器３が直列的に接続され、所定機器３から送出される熱媒流体により温調されるギヤ軸５１及び軸受け５２を有すると共に、押出機４により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプ５と、を備えている。

【0012】

温度調整部２からの熱媒流体は、所定機器３を循環する際に、所定機器３に対し放熱することで所定機器３を加熱する。熱媒流体自体は、所定機器３に対し放熱することで、その温度が適度に低下する。さらに、低温度の熱媒流体は、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及び軸受け５２を低温で温調する。

【0013】

このように、押出機４下流の所定機器３の加熱と、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及び軸受け５２の低温での温調とを、単一の温度調整部２を用いて熱媒流体の一連の流動により実現できる。すなわち、押出機４下流の所定機器３の温度制御と、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及び軸受け５２の温度制御とを、単一の温度調整部２により効率的に行うことができる。したがって、単一の温度調整部２の設置で済むため、その温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現できる。

【0014】

図２は、本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。温度調整部２は、熱媒流体を貯蔵する膨張タンク２１と、熱媒流体を送出する一対のポンプ２２(ただし、1対のうち1つはスタンバイ予備)と、熱媒流体を加熱するヒータ２３と、熱媒流体を冷却するクーラ２４と、を有している。熱媒流体は、例えば、熱水や熱媒油等を用いてもよい。ユーザは、ヒータ２３及びクーラ２４の設定温度を調整することで、熱媒流体の温度を調整することができる。

【0015】

例えば、上記所定機器３の加熱、および、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及軸受け５２の温調が、最適に行われるときのヒータ２３及びクーラ２４の設定温度および各ポンプ２２の吐出量が実験的に求められる。そして、その求めた値が、ヒータ２３及びクーラ２４の設定温度および各ポンプ２２の吐出量として夫々設定されている。

【0016】

クーラ２４及びヒータ２３は一体的に構成されていてもよい。一対のポンプ２２は一体的に構成されていてもよい。また、一対のポンプ２２のうちの少なくとも一方が設けられる構成であってよい。

【0017】

膨張タンク２１は、一対の流路２５１を介して各ポンプ２２に夫々接続されている。各ポンプ２２は、一対の流路２５２を介してクーラ２４に夫々接続されている。クーラ２４は、ヒータ２３に接続されている。ヒータ２３は、流路２５３を介して所定機器３に接続されている。その流路２５３の所定機器３付近と、温度調整部２の出口側付近と、にそれぞれ弁２６１、２６２が設けられている。

【0018】

膨張タンク２１は、熱媒流体を、流路２５１を介して各ポンプ２２に送る。各ポンプ２２は、熱媒流体を、流路２５２を介してクーラ２４及びヒータ２３に送る。クーラ２４及びヒータ２３は、熱媒流体の温度を調整し、調整した熱媒流体を、流路２５３を介して所定機器３に送る。また、熱媒流体の温度によってはクーラ２４をバイパスできる場合もある。

【0019】

所定機器３は、温度調整部２から送出される熱媒流体により加熱される。図３は、本実施形態に係る押出装置の概略的な構成を示す概略図である。押出機４の下流には、下流機器が配置されている。

【0020】

下流機器は、例えば、ダイバータバルブ３２、ギヤポンプ、濾過装置３１、造粒装置３３などである。所定機器３は、下流機器のうち、濾過装置３１、および、ダイバータバルブ３２で構成されている。濾過装置３１は、濾過用スクリーンなどで構成されている。濾過用スクリーンは、所定材料を濾過し、所定材料からゴミ、不純物、などを除去する。
濾過装置３１には、スクリーン交換機構であるスクリーンチェンジャが設けられていてもよい。スクリーンチェンジャは、例えば、溶融樹脂を通す樹脂流路が内部に設けられたハウジング、このハウジングの樹脂流路内に空隙を設けた形で配備される濾過用の複数のカートリッジ、スライドバー、などを有している。

【0021】

ダイバータバルブ３２は、押出機４とギヤポンプ５との間に設けられている。ダイバータバルブ３２は、押出機４により溶融混練された所定材料を濾過装置３１へ流動させるか、外部へ排出させるかの切換えを行う機器である。例えば、押出機４において溶融混練された所定材料の物性が定常状態に安定しない運転開始時などに、所定材料は、ダイバータバルブ３２から外部へ排出される。造粒装置３３は、所定材料をペレット状に加工する装置である。

【0022】

押出機４は、例えば、スクリュを、減速機４１を介して駆動モータ４２により回転駆動することで、所定材料を例えば粉体状態から２００～３００℃程度に溶融混練する。所定材料は、例えば、ポリエチレンＰＥやポリプロピレンＰＰなどの合成樹脂の粉体である。なお、図３に示す押出機４は、スクリュ軸が片側のみ軸受で支持されている２軸押出機として構成されているが、これに限定されない。押出機４は、単軸押出機や２軸噛み合い同方向回転押出機、噛み合わずに異方向回転する２軸のスクリュの両軸端が軸受で支持されている２軸非噛み合い異方向回転式押出機や２軸以上のスクリュ軸を有する多軸押出機として構成されてもよい。

【0023】

ギヤポンプ５は、流路２５４を介して所定機器３に直列的に接続されている。ギヤポンプ５は、押出機４により溶融混練された所定材料を昇圧する。ギヤポンプ５は、相互に噛合する一対のギヤロータを回転させることで、所定材料を、例えば、２０～３０ＭＰａ程度の高圧になるように昇圧する。

【0024】

ギヤロータは、例えば、ギヤ部とギヤ軸５１とが一体で成形されている。ギヤ軸５１の両端は、軸受け５２（スリーブベアリング）により回転自在に軸支されている。軸と軸受け間にはすき間があり溶融した樹脂が入ることで潤滑の役割をはたしている。このように、ギヤポンプ５の稼働時に、特に、ギヤ軸５１及び軸受け５２は高温となるため、上述の如く、温調が必要となる。

【0025】

所定機器３は、流路２５４を介して、ギヤポンプ５に接続されている（図２）。ギヤポンプ５のギヤ軸５１及び軸受け５２は、この流路２５４からの熱媒流体が循環することで温調される。流路２５４は、ギヤポンプ５の手前で分岐し、分岐した分岐流路２５５は、ギヤポンプ５から出る流路２５６に合流する。その合流した流路２５６は、膨張タンク２１から延びる一方の流路２５１に接続されている。また、その合流した流路２５６の、ギヤポンプ５付近と、温度調整部２の入口側付近と、にそれぞれ弁２６３、２６４が設けられている。

【0026】

流路２５６と流路２５３は、流路２５７を介して接続されている。流路２５７の中間付近には、弁２６５が設けられている。分岐流路２５５、および、ギヤポンプ５から出る流路２５６には、流量を調整するためのオリフィス２７１、２７２が夫々設けられている。

【0027】

オリフィス２７１、２７２の絞りを調整することで、それぞれの流路２５５、２５６の流量を適切に設定できる。弁２６１、２６２、２６３、２６４、２６５を開閉することで、流路２５３、２５６、２５７を自在に切り替えることができる。

【0028】

温度調整部２のヒータ２３と所定機器３との間の流路２５３には、その流路２５３内の熱媒流体の流量を検出する第１流量伝送器２８が設けられている。ユーザは、この第１流量伝送器２８が検出する流量により、所定機器３に流入する熱媒流体の流量を監視することができる。

【0029】

同様に、所定機器３とギヤポンプ５の間の流路２５４には、その流路２５４内の熱媒流体の流量を検出する第２流量伝送器２９が設けられている。ユーザは、この第２流量伝送器２９が検出する流量により、ギヤポンプ５に流入する熱媒流体の流量を監視することができる。

【0030】

例えば、第１及び第２流量伝送器２８、２９は、検出した流量を、無線あるいは有線を介して、端末装置などに送信してもよい。ユーザは、第１及び第２流量伝送器２８、２９の流量を端末装置のディスプレイなどに表示させることで、所定機器３及びギヤポンプ５における熱媒流体の流量を監視できる。

【0031】

押出装置１において、所定材料は、例えば、以下のように加工処理される。押出機４のシリンダ４３内に、所定材料がホッパ４４を介して連続的に供給される（図３）。押出機４は、供給された所定材料を溶融混練し、ダイバータバルブ３２を介してギヤポンプ５に排出する。ギヤポンプ５は押出機４から排出された所定材料を昇圧する。濾過装置３１は、ギヤポンプ５により昇圧された所定材料を濾過し、不純物を除去する。造粒装置３３は、濾過された所定材料を、ペレット状の材料に加工する。

【0032】

続いて、本実施形態に係る押出装置の温度制御方法のフローについて詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る押出装置の温度制御方法のフローを示すフローチャートである。

【0033】

温度調整部２は、熱媒流体をヒータ２３又はクーラ２４を用いて加熱又は冷却を行うことでその温度を調整し、所定機器３に送出する（ステップＳ４０１）。

【0034】

熱媒流体は、所定機器３を循環する際に、所定機器３に対し放熱することで所定機器３を加熱する（ステップＳ４０２）。熱媒流体自体は、所定機器３に対し放熱することで、その温度が適度に低下する。

【0035】

所定機器３は、低温度の熱媒流体をギヤポンプ５に送出する（ステップＳ４０３）。また、熱媒流体の流量は流量制限オリフィス等で調整しても良い（ステップＳ４０４）。

【0036】

低温度の熱媒流体は、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及軸受け５２を循環し、ギヤ軸５１及軸受け５２を温調する（ステップＳ４０５）。

【0037】

このように、押出機４下流の所定機器３の加熱と、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及び軸受け５２の温調とを、単一の温度調整部２を用いて熱媒流体の一連の流動により実現できる。すなわち、押出機４下流の所定機器３の温度制御と、ギヤポンプ５のギヤ軸５１及び軸受け５２の温度制御とを、単一の温度調整部２により効率的に行うことができる。したがって、単一の温度調整部２の設置で済むため、その温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現できる。

【0038】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0039】

１ 押出装置
２ 温度調整部
３ 所定機器
４ 押出機
５ ギヤポンプ
２１ タンク
２２ ポンプ
２３ ヒータ
２４ クーラ
２８ 流量伝送器
２９ 流量伝送器
３１ 濾過装置
３２ ダイバータバルブ
３３ 造粒装置
４１ 減速機
４２ 駆動モータ
４３ シリンダ
４４ ホッパ
５１ ギヤ軸
５２ 軸受け
２５１ 流路
２５２ 流路
２５３ 流路
２５４ 流路
２５５ 分岐流路
２５５ 流路
２５６ 流路
２５７ 流路
２６１ 弁
２６２ 弁
２６３ 弁
２６４ 弁
２６５ 弁
２７１ オリフィス
２７２ オリフィス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】