特許 7564745 材料予熱装置及び、射出装置

(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】2024-10-01

(45)【発行日】2024-10-09

(54)【発明の名称】材料予熱装置及び、射出装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/72 20060101AFI20241002BHJP

   B29C 45/17 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

B29C45/72

B29C45/17

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021052373

(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公開番号】P2022149987

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】清家 幸治

(72)【発明者】

【氏名】石田 浩修

【審査官】田村 佳孝

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２９７２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７２９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３０１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２６９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３５５８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形材料の予熱を行い、当該成形材料を射出装置に供給する材料予熱装置であって、
熱風の供給により成形材料を流動層にしながら加熱する流動層加熱器を複数個備え、
複数個の流動層加熱器のうちの二個の流動層加熱器を相互に連結し、それらの一方の流動層加熱器から他方の流動層加熱器へ成形材料を送る直列連結通路を備える材料予熱装置。

【請求項2】

前記直列連結通路により相互に連結された前記二個の流動層加熱器のうち、少なくとも、射出装置への成形材料の供給方向の上流側に位置する流動層加熱器が、当該流動層加熱器への成形材料の投入に用いる材料投入口を有する請求項１に記載の材料予熱装置。

【請求項3】

複数個の流動層加熱器のうち、少なくとも二個の流動層加熱器のそれぞれから射出装置に向けて成形材料を送って供給する並列供給通路を備える請求項１又は２に記載の材料予熱装置。

【請求項4】

成形材料の予熱を行い、当該成形材料を射出装置に供給する材料予熱装置であって、
熱風の供給により成形材料を流動層にしながら加熱する流動層加熱器を複数個備え、
複数個の流動層加熱器のうち、少なくとも二個の流動層加熱器のそれぞれから射出装置に向けて成形材料を送って供給する並列供給通路を備える材料予熱装置。

【請求項5】

前記並列供給通路が、
当該並列供給通路に接続された前記少なくとも二個の流動層加熱器のそれぞれにつながる少なくとも二本の分岐通路部分と、
分岐通路部分が合流し、射出装置に至る合流通路部分と
を有する請求項３又は４に記載の材料予熱装置。

【請求項6】

前記並列供給通路に接続された前記少なくとも二個の流動層加熱器のそれぞれが、当該流動層加熱器への成形材料の投入に用いる材料投入口を有する請求項３～５のいずれか一項に記載の材料予熱装置。

【請求項7】

複数個の各流動層加熱器が成形材料の出口に、前記熱風を通すとともに前記出口で成形材料を通過させ又は当該通過を停止するべく開閉する通気性開閉部材を有する請求項１～６のいずれか一項に記載の材料予熱装置。

【請求項8】

成形材料の予熱を行い、当該成形材料を射出装置に供給する材料予熱装置であって、
熱風の供給により成形材料を流動層にしながら加熱する流動層加熱器を複数個備え、
複数個の各流動層加熱器が成形材料の出口に、前記熱風を通すとともに前記出口で成形材料を通過させ又は当該通過を停止するべく開閉する通気性開閉部材を有する材料予熱装置。

【請求項9】

流動層加熱器に供給する熱風を発生させる熱風発生機を備える請求項１～８のいずれか一項に記載の材料予熱装置。

【請求項10】

成形材料を溶融するシリンダを備え、シリンダで溶融された成形材料を金型装置に射出する射出装置であって、
請求項１～９のいずれか一項に記載の材料予熱装置を備える射出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、成形材料を射出装置に供給するに先立ち、成形材料の予熱を行う材料予熱装置及び、射出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

射出成形機で成形品を製造するに当たり、成形材料を射出成形機の射出装置に供給する前に加熱するものとしては、特許文献１～３等に記載されたような乾燥機がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１６７８４０号公報

【文献】特表２０１２－５２１９０４号公報

【文献】特開２０１６－２６９１９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、たとえばペットボトルのキャップ等の成形品を製造するに際し、射出成形機は、樹脂ペレットその他の成形材料を溶融しつつ金型装置内に注入して成形品を得るまでの一連の工程を、比較的短いサイクルで繰返し行うハイサイクル成形で使用されることがある。このような場合、射出成形機には高い生産能力が要求される。

【0005】

射出成形機による成形のサイクルの短縮は、射出装置のシリンダ内に配置されたスクリュの回転数を増大させて成形材料の可塑化を短期間のうちに終了させ、シリンダ先端部への成形材料の蓄積に要する時間を短くすることにより実現することができる。

【0006】

一方、スクリュを高速回転させると、成形材料はシリンダの内部で、シリンダの周囲に設けられたヒーターによる加熱が十分になされずに、シリンダの先端部側に急速に送られる。ヒーターの加熱温度を高くしたとしても、シリンダの内部での成形材料の滞留時間が短いことから、成形材料の加熱が不十分になり得る。この場合、シリンダの先端部から金型装置に射出される溶融状態の成形材料に、未溶融の成形材料が含まれることがある。成形品への未溶融の成形材料の混入は、その成形品の外観不良や強度の低下等の不具合の発生を招く。

【0007】

これに対処するには、成形材料を射出装置に供給する前に予め加熱することが考えられる。なお、特許文献１～３に記載されているような成形材料の乾燥を目的とする一般的な乾燥機では、各成形材料の温度が、上記のハイサイクル成形で求められるほど迅速かつ十分に上昇しないことがある。

【0008】

ここで、射出装置への供給前の成形材料の予熱のため、熱風の供給によって成形材料を浮遊させて流動層にする加熱器を設計すれば、当該加熱器で各成形材料が比較的短時間のうちに有効に昇温することが期待される。但し、そのような加熱器であっても、射出装置への成形材料の供給量ないし供給速度や、加熱器に熱風を供給する機器の送風能力その他の条件を考慮すると、単一の加熱器では、各成形材料の速やかな昇温を実現することが困難であると推測される。

【0009】

この発明は、上述したような問題を解決することを課題とするものであり、その目的は、射出装置に供給する前の成形材料の予熱を有効に行うことができる材料予熱装置及び、射出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決することができる一の材料予熱装置は、成形材料の予熱を行い、当該成形材料を射出装置に供給するものであって、熱風の供給により成形材料を流動層にしながら加熱する流動層加熱器を複数個備えるものである。

【0011】

また、一の射出装置は、成形材料を溶融するシリンダを備え、シリンダで溶融された成形材料を金型装置に射出するものであって、上記の材料予熱装置を備えるものである。

【発明の効果】

【0012】

上記の材料予熱装置によれば、射出装置に供給する前の成形材料の予熱を有効に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】この発明の一の実施形態の材料予熱装置を、射出装置とともに示す断面図である。

【図2】図１の材料予熱装置の拡大断面図である。

【図3】他の実施形態の材料予熱装置を示す断面図である。

【図4】さらに他の実施形態の材料予熱装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
この発明の一の実施形態の材料予熱装置２１は、図１に例示するような射出装置１に取り付けられ、射出装置１に供給する前の成形材料の予熱を行うものである。射出成形機の一部を構成する射出装置１は、材料予熱装置２１から供給された成形材料を溶融させ、該成形材料を図示しない金型装置に射出する。図示の射出装置１は、当該射出装置１を前進・後退させる移動装置のスライドベース１０１上に配置されており、内部で成形材料を溶融させるシリンダ１１や、シリンダ１１の内部で回転駆動されて成形材料を可塑化するスクリュ１２、シリンダ１１の周囲に設けられてシリンダ１１の内部の成形材料を加熱するヒーター１３等を備えるが、この射出装置１の詳細な構造については後述する。

【0015】

（材料予熱装置）
材料予熱装置２１は、スクリュ１２の回転軸線方向（図１の左右方向）で、シリンダ１１の成形材料を射出する先端部１４とは逆側の後端部に取り付けられる。より詳細には、この材料予熱装置２１は、シリンダ１１上にて、図２に示すように、シリンダ１１の後端部で周方向の一部に設けられた貫通孔状の供給口１１ａに接続されており、当該供給口１１ａに、実質的に球状もしくは円柱状その他の形状の樹脂ペレット等の成形材料Ｍｍを供給するものである。

【0016】

この実施形態の材料予熱装置２１は、内部で熱風の供給により成形材料Ｍｍを流動層にしつつ加熱する二個の流動層加熱器２２、２３を備える。各流動層加熱器２２、２３では、空気その他の加熱気体による熱風は多くの場合、その内部に収容された成形材料Ｍｍの下方側から当該内部に供給される。それにより、成形材料Ｍｍの少なくとも一部は、図示のように、下方側からの熱風により舞い上がって浮遊し、流動層を形成する。このとき、流動層加熱器２２、２３内で浮遊状態の成形材料Ｍｍは、堆積状態のときに比して熱風との接触面積が増大するので、熱風によって効果的に昇温する。その結果として、流動層加熱器２２、２３によれば、成形材料Ｍｍを比較的短時間のうちに十分に加熱することができる。

【0017】

他方、ハイサイクル成形等で射出装置１に供給する成形材料Ｍｍの個数ないし量や供給速度その他の条件によっては、一回当たりの予熱で、ある程度多くの成形材料Ｍｍを加熱することが必要になる。この場合、多数個の各成形材料Ｍｍを流動層にて迅速に所定の温度まで昇温させるには、成形材料Ｍｍに送る熱風の流量を多くする必要があるが、そのような流量の熱風を発生させ得る高い性能の熱風発生機を射出成形機で用いることは、現実的ではない場合がある。

【0018】

これに対し、この実施形態では、材料予熱装置２１が、流動層加熱器２２、２３を複数個、たとえば二個備えるものとする。このようにして予熱対象の成形材料Ｍｍを複数個の流動層加熱器２２、２３で小分けにし、それぞれの流動層加熱器２２、２３にて流動層にして加熱すれば、比較的多くの成形材料Ｍｍの予熱を迅速かつ有効に行うことができる。それにより、熱風発生機の能力をそれほど高めることなしに、ハイサイクル成形に対応することも可能になる。

【0019】

なお、図示の実施形態では、各流動層加熱器２２、２３は一例として、射出装置１への成形材料Ｍｍの供給方向の下流側（図２では下方側）に位置する先端筒部２２ａ、２３ａと、先端筒部２２ａ、２３ａと連結された小径側の端部を含み、内外形がともに円錐台状等のテーパ状であるテーパ部２２ｂ、２３ｂと、テーパ部２２ｂ、２３ｂの大径側の端部に連結された筒状本体部２２ｃ、２３ｃと、筒状本体部２２ｃ、２３ｃのテーパ部２２ｂ、２３ｂ側とは逆側（図２では上方側）の端部に設けられて、当該端部から内周側に延びる環状部２２ｄ、２３ｄとを有する容器状のものとしている。但し、流動層加熱器は、内部で成形材料を流動層にしながら加熱できるものであれば、その具体的な形状その他の構成については特に問わない。また、この実施形態では、二個の流動層加熱器２２、２３はほぼ同様の形状及び寸法を有するが、複数個の流動層加熱器のうちの少なくとも一個を、他の流動層加熱器と異なる形状及び／又は寸法にしてもよい。

【0020】

複数個の流動層加熱器２２、２３の配置に関し、図２に示す材料予熱装置２１では、二個の流動層加熱器２２、２３を実質的に鉛直方向の上下に並べて直列に配置し、それらの流動層加熱器２２、２３の相互を連結する直列連結通路２４を設けている。この例では、直列連結通路２４は、鉛直方向の上方側（成形材料Ｍｍの供給方向の上流側）に位置する流動層加熱器２３の先端筒部２３ａの内側に区画される。先端筒部２３ａは、成形材料Ｍｍの供給方向とほぼ一致する鉛直方向に沿って延びて、鉛直方向の下方側（成形材料Ｍｍの供給方向の下流側）に位置する流動層加熱器２２の環状部２２ｄに接続されている。

【0021】

図２に示す実施形態のように、材料予熱装置２１が、流動層加熱器２２、２３の相互を連結する直列連結通路２４を備えるときは、下流側の流動層加熱器２２で成形材料Ｍｍを加熱する際に、上流側の流動層加熱器２３でも成形材料Ｍｍを加熱することができる。そして、下流側の流動層加熱器２２で加熱された成形材料Ｍｍが射出装置１に供給された後、上流側の流動層加熱器２３で加熱された成形材料Ｍｍは、直列連結通路２４を経て下流側の流動層加熱器２２に送られ、続いて下流側の流動層加熱器２２で加熱される。このような二段階等の複数段階での加熱により、成形材料Ｍｍは、射出装置１に供給される直前の流動層加熱器２２で所定の温度に昇温されやすくなる。流動層加熱器２２、２３による複数段階の加熱を実現するため、この実施形態の材料予熱装置２１は、具体的には次に述べる構成を有する。

【0022】

図２に示す材料予熱装置２１の各流動層加熱器２２、２３では、成形材料Ｍｍの出口としての先端筒部２２ａ、２３ａに、図示しない駆動源により駆動されて該出口で成形材料Ｍｍを通過させ又は当該通過を停止するべく開閉する通気性開閉部材２５ａ、２５ｂを設けている。通気性開閉部材２５ａ、２５ｂを閉じると、後述するように各流動層加熱器２２、２３に当該出口側から供給される熱風は、通気性開閉部材２５ａ、２５ｂを通過できる一方で、成形材料Ｍｍは、通気性開閉部材２５ａ、２５ｂを通過できずに通気性開閉部材２５ａ、２５ｂ上で保持される。かかる通気性開閉部材２５ａ、２５ｂとして具体的には、金属製の板材にプレス加工等で複数個の貫通穴を形成したパンチングメタルや、正面視で正方形その他の多角形等の網目を有する網状部材等が挙げられる。

【0023】

また、この材料予熱装置２１は、下流側の流動層加熱器２２の出口を、射出装置１の供給口１１ａに接続する射出装置１向けの材料供給通路２６と、熱風発生機２７と材料供給通路２６とを接続する熱風送り流路２７ａと、上流側の流動層加熱器２３の環状部２３ｄと熱風発生機２７とを接続する熱風戻り流路２７ｂとを備える。材料供給通路２６の途中で、熱風送り流路２７ａとの接続箇所よりも成形材料Ｍｍの供給方向の下流側には、そこを開閉するべく駆動される熱風遮断部材２８が設けられている。図示は省略するが、熱風送り流路２７ａにも開閉駆動の熱風遮断部材を設けることができ、この熱風遮断部材を閉じると、熱風発生機２７から流動層加熱器２２への熱風の流れが遮断される。材料予熱装置２１は、多くの場合、流動層加熱器２２、２３に供給する熱風を発生させる熱風発生機２７をさらに有するが、材料予熱装置２１は熱風発生機２７を有しないこともあり、また熱風の供給源は熱風発生機２７に限らない。

【0024】

そしてまた、図示の材料予熱装置２１のように、上流側の流動層加熱器２３は、たとえば環状部２３ｄに設けられて流動層加熱器２３への成形材料Ｍｍの投入に用いられる材料投入口２３ｅを有することが好ましい。材料投入口２３ｅには、開閉駆動される熱風遮断部材２３ｆを設けることができる。上流側の流動層加熱器２３が材料投入口２３ｅを有するものであれば、その材料投入口２３ｅから流動層加熱器２３及び直列連結通路２４を経て、下流側の流動層加熱器２２に成形材料Ｍｍを投入することができる。それ故に、下流側の流動層加熱器２２に材料投入口を設けることは必ずしも必要ではないが、この材料予熱装置２１では、下流側の流動層加熱器２２にも、開閉駆動される熱風遮断部材２２ｆ付きの材料投入口２２ｅを設けている。

【0025】

上述したような構成を有する材料予熱装置２１では、通気性開閉部材２５ｂを開くとともに通気性開閉部材２５ａを閉じた状態で、熱風遮断部材２３ｆを開き、材料投入口２３ｅから下流側の流動層加熱器２２に成形材料Ｍｍを投入し、その後、通気性開閉部材２５ｂを閉じて、材料投入口２３ｅから上流側の流動層加熱器２３に成形材料Ｍｍを投入する。あるいは、材料投入口２２ｅも使用する場合は、通気性開閉部材２５ａ及び２５ｂを両方とも閉じた状態で、熱風遮断部材２２ｆ及び２３ｆを開き、材料投入口２２ｅ及び２３ｅのそれぞれから、各流動層加熱器２２及び２３に成形材料Ｍｍを投入する。

【0026】

流動層加熱器２２及び２３内の成形材料Ｍｍを加熱するには、通気性開閉部材２５ａ及び２５ｂを閉じた状態で、熱風遮断部材２２ｆ及び２３ｆ並びに２８を閉じて、熱風発生機２７から流動層加熱器２２及び２３に熱風を供給する。このとき、熱風発生機２７で発生した熱風は、図２に矢印で示すように、熱風送り流路２７ａから材料供給通路２６に至るところ、熱風遮断部材２８で遮断されている射出装置１側ではなく、通過可能な通気性開閉部材２５ａを通って下流側の流動層加熱器２２に流れる。そして、熱風は、下流側の流動層加熱器２２で、成形材料Ｍｍを浮遊させて流動層に形成しつつ加熱し、直列連結通路２４で通気性開閉部材２５ｂを通過して上流側の流動層加熱器２３に流れる。上流側の流動層加熱器２３でも、熱風による同様の成形材料Ｍｍの流動層加熱が行われる。上流側の流動層加熱器２３を経た熱風は、熱風戻り流路２７ｂを通って熱風発生機２７に戻る。

【0027】

このような熱風の流れにより、下流側の流動層加熱器２２で成形材料Ｍｍを所定の時間で十分に加熱し、成形材料Ｍｍの予熱が終了すると、熱風発生機２７を停止させ、通気性開閉部材２５ａ及び熱風遮断部材２８を開く。これにより、流動層加熱器２２内の成形材料Ｍｍは自重により落下し、供給口１１ａからシリンダ１１の内部に投入される。その後、通気性開閉部材２５ａを閉じるとともに通気性開閉部材２５ｂを開くことで、上流側の流動層加熱器２３内の成形材料Ｍｍが、直列連結通路２４を通って下流側の流動層加熱器２２に送られる。さらにその後、通気性開閉部材２５ｂを閉じるとともに熱風遮断部材２３ｆを開いて、材料投入口２３ｅから上流側の流動層加熱器２３に成形材料Ｍｍを投入する。

【0028】

しかる後は、熱風遮断部材２２ｆ及び２３ｆ並びに２８を閉じて、上述した熱風の供給による流動層加熱器２２及び２３での成形材料Ｍｍの加熱を行い、このような成形材料Ｍｍの加熱と射出装置１への供給が繰り返される。

【0029】

図示は省略するが、三個以上の流動層加熱器を直列に並べて配置することもできる。直列に配置された流動層加熱器の互いに隣り合うもの同士の間にはそれぞれ、直列連結通路が設けられる。材料予熱装置は、直列に配置された流動層加熱器の他、次に述べるような並列に配置された流動層加熱器等の、直列に配置されない流動層加熱器を含むものであってもよい。

【0030】

図３に、他の実施形態の材料予熱装置１２１を示す。この材料予熱装置１２１は、複数個の流動層加熱器１２２、１２３が並列に配置されていることを除いて、図２に示す材料予熱装置２１とほぼ同様の構成を有するものである。すなわち、図３の材料予熱装置１２１では、二個の流動層加熱器１２２、１２３が、鉛直方向に対して傾斜ないし直交する方向、典型的には水平方向に並んで配置されている。そして、それらの流動層加熱器１２２、１２３と射出装置１との間には、流動層加熱器１２２及び１２３のそれぞれから射出装置１に向けて成形材料Ｍｍを送って供給する並列供給通路１２６が設けられている。

【0031】

並列供給通路１２６は、より詳細には、その並列供給通路１２６に接続された流動層加熱器１２２、１２３のそれぞれの各先端筒部１２２ａ、１２３ａにつながる二本の分岐通路部分１２６ａ、１２６ｂと、それらの分岐通路部分１２６ａ、１２６ｂが合流して射出装置１の供給口１１ａに至る合流通路部分１２６ｃとを有するものである。図示は省略するが、三個以上の流動層加熱器を並列配置で設けることも可能であり、この場合、分岐通路部分は、それらの流動層加熱器の個数に応じた三本以上とすることができる。

【0032】

ここでは、流動層加熱器１２２、１２３を並列に配置したことに伴い、並列供給通路１２６に接続された各流動層加熱器１２２、１２３が、それぞれの流動層加熱器１２２、１２３への成形材料Ｍｍの投入に用いる熱風遮断部材１２２ｆ、１２３ｆ付きの材料投入口１２２ｅ、１２３ｅを有する。

【0033】

また、熱風発生機１２７から各流動層加熱器１２２、１２３に熱風を送るため、熱風発生機１２７と該熱風発生機１２７の近くに位置する流動層加熱器１２３側の分岐通路部分１２６ｂとを接続する熱風送り流路１２７ａに加えて、当該分岐通路部分１２６ｂと熱風発生機１２７から離れて位置する流動層加熱器１２２側の分岐通路部分１２６ａとを接続する延長送り流路１２７ｃを設けている。分岐通路部分１２６ｂの、熱風送り流路１２７ａとの接続箇所よりも成形材料Ｍｍの供給方向の下流側、及び、分岐通路部分１２６ａの、延長送り流路１２７ｃとの接続箇所よりも成形材料Ｍｍの供給方向の下流側には、それぞれ熱風遮断部材１２８ｂ、１２８ａが配置される。図示は省略するが、熱風送り流路１２７ａ及び／又は延長送り流路１２７ｃには、熱風発生機１２７から流動層加熱器１２２ないし１２３への熱風の流れを遮断することが可能な熱風遮断部材を設けてもよい。

【0034】

なお、図３に例示する材料予熱装置１２１では、熱風発生機１２７の近くに位置する流動層加熱器１２３及び、熱風発生機１２７から離れて位置する流動層加熱器１２２を設けているが、複数個の流動層加熱器は、熱風発生機からほぼ等しい位置に設けてもよい。この場合、熱風発生機からの熱風送り流路を、二股以上に分岐させて各流動層加熱器に接続させることができる。図３に示す例でも、延長送り流路１２７ｃに代えて、各流動層加熱器１２２、１２３に接続されるように分岐した熱風送り流路を設けることも可能である。

【0035】

そしてまた、熱風戻り流路１２７ｂは、各流動層加熱器１２２、１２３での成形材料Ｍｍの加熱後の熱風をそれぞれ熱風発生機１２７に戻すため、各流動層加熱器１２２、１２３に接続された枝管流路部分１２７ｄ、１２７ｅと、それらの枝管流路部分１２７ｄ、１２７ｅが連結されるとともに熱風発生機１２７に接続された主管流路部分１２７ｆとを含んで構成されている。

【0036】

図３の材料予熱装置１２１では、通気性開閉部材１２５ａ、１２５ｂを閉じた状態で、材料投入口１２２ｅ、１２３ｅから流動層加熱器１２２、１２３にそれぞれ成形材料Ｍｍが投入される。流動層加熱器１２２、１２３内の成形材料Ｍｍの加熱時には、すべての熱風遮断部材１２２ｆ、１２３ｆ、１２８ａ及び１２８ｂを閉じて、熱風発生機１２７から流動層加熱器１２２、１２３に熱風を供給する。この際に、熱風発生機１２７からの熱風は、図３に矢印で示すように、熱風送り流路１２７ａ及び延長送り流路１２７ｃを介して各流動層加熱器１２２、１２３に送られる。各流動層加熱器１２２、１２３での成形材料Ｍｍの加熱に使用された熱風は、熱風戻り流路１２７ｂの枝管流路部分１２７ｄ、１２７ｅ及び主管流路部分１２７ｆを通って、熱風発生機１２７に戻る。

【0037】

流動層加熱器１２２、１２３で加熱された成形材料Ｍｍは、熱風発生機１２７を停止した後、通気性開閉部材１２５ａ、１２５ｂ及び熱風遮断部材１２８ａ、１２８ｂを開くことにより、並列供給通路１２６の分岐通路部分１２６ａ、１２６ｂ及び合流通路部分１２６ｃから射出装置１に供給することができる。

【0038】

ここで、この材料予熱装置１２１では、複数個の流動層加熱器１２２、１２３のそれぞれから交互に、加熱後の成形材料Ｍｍを射出装置１に供給することができる。たとえば、一方の流動層加熱器１２２で成形材料Ｍｍの加熱が終了したとき、その流動層加熱器１２２内の成形材料Ｍｍを射出装置１に供給する。次いで、通気性開閉部材１２５ａを閉じて、材料投入口１２２ｅから一方の流動層加熱器１２２に成形材料Ｍｍを投入し、上述した熱風による成形材料Ｍｍの加熱を行う。このとき、他方の流動層加熱器１２３に残っている成形材料Ｍｍも、熱風により再度加熱される。その後、他方の流動層加熱器１２３での加熱が終了すると、次は一方の流動層加熱器１２２に成形材料Ｍｍを残したままとし、他方の流動層加熱器１２３の成形材料Ｍｍを射出装置１に供給する。このようにして、並列に配置した複数個の流動層加熱器１２２、１２３のそれぞれから成形材料Ｍｍを交互に射出装置１に供給すれば、各流動層加熱器１２２、１２３で成形材料Ｍｍが複数回にわたって熱風で加熱されるので、所定の高温の成形材料Ｍｍを射出装置１に早い周期で供給することが可能になる。

【0039】

あるいは、熱風による成形材料Ｍｍの加熱後、通気性開閉部材１２５ａ、１２５ｂ及び熱風遮断部材１２８ａ、１２８ｂの全てをほぼ同時に開いて、複数個の流動層加熱器１２２、１２３内のそれぞれの成形材料Ｍｍを一度に射出装置１に供給することもできる。このことは、射出装置１にて一回の溶融及び射出で多量の成形材料Ｍｍが消費される場合に、当該射出装置１に一斉に供給する比較的多数個の成形材料Ｍｍを各流動層加熱器１２２、１２３で小分けにして十分に加熱できるので有利である。

【0040】

図４に示すさらに他の実施形態の材料予熱装置２２１は、図３の流動層加熱器１２２、１２３のように並列に配置した流動層加熱器２２２、２２３のそれぞれの、成形材料Ｍｍの供給方向の上流側に、直列連結通路２２４ａ、２２４ｂを介して流動層加熱器２２９、２３０をそれぞれ直列に連結したものである。その他の構成については、先述した材料予熱装置１２１と実質的に同様であり、再度の説明は省略する。

【0041】

この材料予熱装置２２１では、各流動層加熱器２２２、２２３、２２９及び２３０に、熱風遮断部材２２２ｆ、２２３ｆ、２２９ｆ、２３０ｆ付きの材料投入口２２２ｅ、２２３ｅ、２２９ｅ、２３０ｅを設けている。なお、成形材料Ｍｍの供給方向の上流側の流動層加熱器２２９及び２３０が材料投入口２２９ｅ及び２３０ｅを有するものであれば、成形材料Ｍｍの供給方向の下流側の流動層加熱器２２２、２２３にも成形材料Ｍｍを投入することができるので、下流側の流動層加熱器２２２、２２３の材料投入口２２２ｅ、２２３ｅは省略してもよい。

【0042】

流動層加熱器２２２、２２３、２２９、２３０内の成形材料Ｍｍは、ここでは図示しない熱風発生機で発生させた熱風で加熱することができる。ここで、直列連結通路２２４ａ、２２４ｂで直列に連結した流動層加熱器２２２と流動層加熱器２２９及び、流動層加熱器２２３と流動層加熱器２３０にはそれぞれ、熱風発生機からの熱風が、図４に矢印で示すように、熱風送り流路２２７ａないし延長送り流路２２７ｃを経て送られる。上流側の流動層加熱器２２９及び流動層加熱器２３０をそれぞれ通過した熱風は、熱風戻り流路２２７ｂの各枝管流路部分２２７ｄ、２２７ｅから主管流路部分２２７ｆに至り、熱風発生機に戻される。

【0043】

下流側の流動層加熱器２２２及び２２３での加熱後の成形材料Ｍｍは、交互に又は一斉に射出装置１に供給することができる。この際には、通気性開閉部材２２５ａ、２２５ｂ及び熱風遮断部材２２８ａ、２２８ｂを開くことで、成形材料Ｍｍは流動層加熱器２２２及び２２３から落下し、並列供給通路２２６の分岐通路部分２２６ａもしくは２２６ｂ及び合流通路部分２２６ｃを通って、射出装置１に到達する。下流側の流動層加熱器２２２、２２３から射出装置１に成形材料Ｍｍが供給された後、通気性開閉部材２２５ａ、２２５ｂを閉じるとともに、通気性開閉部材２２５ｃ、２２５ｄを開くことにより、上流側の流動層加熱器２２９、２３０である程度加熱された成形材料Ｍｍが、下流側の流動層加熱器２２２、２２３に入り、その後の熱風供給時に下流側の流動層加熱器２２２、２２３で再度加熱される。したがって、この材料予熱装置２２１では、成形材料Ｍｍの迅速な加熱と短い周期での供給をさらに有効に行うことができる。

【0044】

なお必要に応じて、材料予熱装置と射出装置１との間に、コンプレッサ等からの圧縮気体の導入により成形材料Ｍｍを吸引するとともに圧送する材料圧送機を設けることができる。このことは、たとえば、材料予熱装置を射出装置１のシリンダ１１の供給口１１ａの直上ではなくシリンダ１１の周囲に配置した場合等において、成形材料をその自重によって材料予熱装置から射出装置１に供給することができないとき等に有効である。材料圧送機に代えて、ベルトコンベヤ等の材料搬送機を用いてもよい。また、直列に連結された流動層加熱器がある場合、それらを連結する直列連結通路に、上記のような材料圧送機等を設けることもできる。

【0045】

（射出装置）
上述したような材料予熱装置２１等を適用することができる射出装置１は、図１に例示するように、主として、材料予熱装置２１から供給された成形材料を内部で溶融させるシリンダ１１と、シリンダ１１の内部で回転駆動されて成形材料を可塑化するスクリュ１２と、スクリュ１２の回転軸線方向の後方側（図１の右側）に配置された計量モータ３１と、計量モータ３１のさらに後方側に配置された射出モータ４１とを備える。

【0046】

シリンダ１１の周囲には、シリンダ１１の内部に供給された成形材料を加熱するヒーター１３が配置されている。シリンダ１１は回転軸線方向の先端側（図１の左側）に内外径が小さくなる先端部１４を有し、その先端部１４の周囲にもヒーター１３が配置される。また、シリンダ１１は回転軸線方向の後端側には、貫通孔状の供給口１１ａが設けられており、そこに先述の材料予熱装置２１が取り付けられている。

【0047】

計量モータ３１及び射出モータ４１はそれぞれ、スライドベース１０１上に立てた姿勢で互いに間隔をおいて配置された二枚のモータ支持プレート３２、４２のそれぞれの回転軸線方向の後方側の背面に固定されている。スクリュ１２は、計量モータ３１により回転駆動されるとともに、射出モータ４１により進退駆動される。二枚のモータ支持プレート３２、４２は、計量モータ３１を隔てた上方側及び下方側の複数箇所でロッド５１、５２により互いに連結されている。

【0048】

計量モータ３１は、主に、ロータ３３と、ロータ３３の周囲に配置されたステータ３４と、ロータ３３及びステータ３４の周囲を取り囲み、内表面にステータ３４が設けられたステータフレーム３５とを含む。計量モータ３１のロータ３３はその回転軸線方向の各端部で、ステータフレーム３５の内側に軸受３３ａにより支持されている。また、このロータ３３は、計量スプライン軸３６の周囲にスプライン結合されており、この計量スプライン軸３６は、スクリュ１２が取り付けられたスクリュ取付部３７に連結されている。なお、計量スプライン軸３６の外周面の回転軸線方向の後端部には、ロータ３３の内周面に設けられたキー溝に対応する一個以上のキー３６ａが形成されている。これにより、計量モータ３１からスクリュ１２に回転駆動力が伝達されて、スクリュ１２を回転させることができる。

【0049】

射出モータ４１は、主に、ロータ４３と、ロータ４３の周囲に配置されたステータ４４と、ロータ４３及びステータ４４の周囲を取り囲んで設けられて、内表面にステータ４４が設けられたステータフレーム４５とを有するものである。ロータ４３はその回転軸線方向の各端部で、ステータフレーム４５の内側に軸受４３ａにより支持されている。射出モータ４１は、ロータ４３が駆動軸に接続されている。この駆動軸は、より詳細には、円筒状のロータ４３の内周側に設けた溝部４３ｂでスプライン結合された射出スプライン軸４６と、射出スプライン軸４６に連結されたねじ軸４８と、計量スプライン軸３６の内側に軸受４９を介して回転自在に取り付けられた回転軸５０とを有する。ねじ軸４８に螺合するねじナット４７は、後述する圧力検出器３８を介してモータ支持プレート４２に取り付
けられる。この構造により、射出モータ４１による回転駆動力が、スクリュ１２の回転軸線方向の直線駆動力に変換されて、スクリュ１２に伝達される。

【0050】

なお、射出モータ４１のステータフレーム４５とモータ支持プレート４２との間には、圧力検出器３８を配置している。この圧力検出器３８はモータ支持プレート４２及びねじナット４７のそれぞれに取り付けられて、射出モータ４１からスクリュ１２への駆動力の伝達経路で当該圧力検出器３８に作用する荷重を検出する。圧力検出器３８とステータフレーム４５との間には、筒状部分３９を介在させて設けている。また、回転軸線方向で上記の駆動軸とは反対側に位置する射出モータ４１のステータフレーム４５の後端面には、ロータ４３と軸部４５ｂで連結されてロータ４３の回転を検出するエンコーダ４５ａが設けられている。

【0051】

このような射出装置１を備える射出成形機による成形過程の一例を述べると、前回の成形過程の後半に既にシリンダ１１の内部に成形材料が所定の量で計量されて配置された状態で、図示しない金型装置を閉じて型締状態とする型締工程を行う。次いで、スクリュ１２の前進により成形材料を金型装置内に向けて射出し、成形材料を金型装置内のキャビティに充填する充填工程と、スクリュ１２をさらに前進させてシリンダ１１の先端部１４の内部にある成形材料を所定の圧力に保持する保圧工程とを順次に行う。

【0052】

そしてその後、金型装置内に充填された成形材料を冷却させて硬化させ、成形品を得る冷却工程を行う。この際に、材料予熱装置２１からシリンダ１１内に別途供給した成形材料を、ヒーター１３による加熱下でスクリュ１２の回転によりシリンダ１１の先端部１４に向けて送りながら溶融させ、所定の量の成形材料を先端部１４に配置する計量工程が行われる。

【0053】

ここにおいて、この実施形態では、シリンダ１１内に供給される成形材料が、材料予熱装置２１により既に適切な温度に加熱されている。それ故に、スクリュ１２を高速で回転させ、成形材料を短時間のうちにシリンダ１１の先端部１４に送ったとしても、成形材料を十分に可塑化することができる。これにより、計量に要する時間が短くなり、成形サイクルの短縮化を実現することができる。

【0054】

なおその後は、金型装置を開いて型開状態とし、エジェクタ装置等により金型装置から成形品を取り出す取出工程を行う。

【符号の説明】

【0055】

１ 射出装置
１１ シリンダ
１１ａ 供給口
１２ スクリュ
１３ ヒーター
１４ 先端部
２１、１２１、２２１ 材料予熱装置
２２、２３、１２２、１２３、２２２、２２３、２２９、２３０ 流動層加熱器
２２ａ、２３ａ、１２２ａ、１２３ａ、２２２ａ、２２３ａ、２２９ａ、２３０ａ 先端筒部
２２ｂ、２３ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、２２２ｂ、２２３ｂ、２２９ｂ、２３０ｂ テーパ部
２２ｃ、２３ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ、２２２ｃ、２２３ｃ、２２９ｃ、２３０ｃ 筒状本体部
２２ｄ、２３ｄ、１２２ｄ、１２３ｄ、２２２ｄ、２２３ｄ、２２９ｄ、２３０ｄ 環状部
２２ｅ、２３ｅ、１２２ｅ、１２３ｅ、２２２ｅ、２２３ｅ、２２９ｅ、２３０ｅ 材料投入口
２２ｆ、２３ｆ、２８、１２２ｆ、１２３ｆ、１２８ａ、１２８ｂ、２２２ｆ、２２３ｆ、 ２２９ｆ、２３０ｆ、２２８ａ、２２８ｂ 熱風遮断部材
２４、２２４ａ、２２４ｂ 直列連結通路
２５ａ、２５ｂ、１２５ａ、１２５ｂ、２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄ 通気性開閉部材
２６ 材料供給通路
１２６、２２６ 並列供給通路
１２６ａ、１２６ｂ、２２６ａ、２２６ｂ 分岐通路部分
１２６ｃ、２２６ｃ 合流通路部分
２７、１２７ 熱風発生機
２７ａ、１２７ａ、２２７ａ 熱風送り流路
２７ｂ、１２７ｂ、２２７ｂ 熱風戻り流路
１２７ｃ、２２７ｃ 延長送り流路
１２７ｄ、１２７ｅ、２２７ｄ、２２７ｅ 枝管流路部分
１２７ｆ、２２７ｆ 主管流路部分
３１ 計量モータ
３２ モータ支持プレート
３３ ロータ
３３ａ 軸受
３４ ステータ
３５ ステータフレーム
３６ 計量スプライン軸
３６ａ キー
３７ スクリュ取付部
３８ 圧力検出器
３９ 筒状部分
４１ 射出モータ
４２ モータ支持プレート
４３ ロータ
４３ａ 軸受
４３ｂ 溝部
４４ ステータ
４５ ステータフレーム
４５ａ エンコーダ
４５ｂ 軸部
４６ 射出スプライン軸
４７ ねじナット
４８ ねじ軸
４９ 軸受
５０ 回転軸
５１ ロッド
５２ ロッド
１０１ スライドベース
Ｍｍ 成形材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】