JP2012152973A - 射出成形システム - Google Patents

Abstract

【課題】加熱・冷却を繰り返しても、配管のフランジ部と管状部との継ぎ目の部分に亀裂が生じるのを防ぎ、信頼性を高めることのできる射出成形システムを提供することを目的とする。
【解決手段】配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２どうしを連結する環状プレート１７０、１７０が環状とされることで、管状体１１１、１２１とは接触せず、管状体１１１、１２１との間に空気による断熱層Ａが存在するようにした。これにより配管部材１１０、１２０と、これらを互いに連結する環状プレート１７０、１７０との熱伝達が行われにくく、環状プレート１７０、１７０による熱影響を抑える。さらに、フランジ部１１２、１２２が熱膨張・収縮するときには、フランジ部１１２、１２２と環状プレート１７０との間で滑りが生じるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、水や蒸気を用いて金型を加熱・冷却しながら射出成形を行う射出成形システムに関する。

射出成形機の射出充填工程において、射出装置から金型のキャビティ内に充填された溶融樹脂の表面は、金型のキャビティ面に接触した瞬間から急速に固化する。この際、成形品に対する金型のキャビティ面の転写が不十分となったり、また、成形品表面に、ウエルドライン、シルバー（銀状）と呼ばれる欠陥が生じたりすることがある。
これらを防止し成形品の品質を向上させるために、射出充填、保圧、冷却、型開閉といった一連の工程において、金型の熱媒体通路に、樹脂の充填を開始するまでの間に加熱媒体を供給して金型を加熱し、樹脂の充填開始後の所定時間経過後から型開きまでの間に冷却媒体を供給して金型を冷却する成形方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、予め樹脂の熱変形温度以上の温度まで加熱した金型に溶融樹脂を充填して樹脂表面の固化を遅らせ、樹脂の充填後、金型を樹脂のガラス転移温度、又は、熱変形温度以下まで冷却してから型開きを行うことができ、上記のような欠陥の発生を抑えることができる。

特開２００６−１１０９０５号公報

ところで、上記したような加熱・冷却機構を備えた射出成形機においては、一般に金型を経た加熱媒体および冷却媒体は、金型から共通の戻り配管を経て、熱媒体供給装置へと循環される。この共通の戻り配管において、高温の加熱媒体と低温の冷却媒体が交互に流れるため、熱媒体の切り替え時に配管同士を接続するフランジ部と配管の管状部との継ぎ目の部分などに温度変化が生じる。一般にフランジ部と配管の管状部との継ぎ目は溶接などにより一体化することが多いが、前述の温度変化により継ぎ目部の溶接箇所に熱応力が発生し、場合によっては亀裂が生じ、加熱媒体や冷却媒体が漏れてしまうという問題が存在する。加熱媒体や冷熱媒体が漏れてしまうと、安定した成形運転を阻害するとともに設備のさびや故障の発生、特に高温の媒体が漏れた場合には周囲への安全性に大きな影響を与える。

これは、配管の管状部とフランジ部とでは、例えば、管状部の肉厚が２．８ｍｍと薄肉であるのに対し、フランジ部は配管どうしをボルトなどにより連結するための連結構造部材として用いるために、配管どうしを十分な剛性を持って連結できるように、フランジ部は径方向の肉厚つまりフランジ径から配管内径を除いた部分の厚さが約４５ｍｍ、配管が連続する方向における厚さつまりフランジの厚みが１６ｍｍといった厚肉寸法となる。このため、管状部とフランジ部でその寸法が大きく異なり、熱容量に大きな差が生じることになる。つまり、肉厚の小さな管状部は、配管内を通過する加熱媒体や冷却媒体の温度により、温度が変動しやすいのに対し、肉厚の大きく熱容量の大きいフランジ部は、温度が上がりにくく、また温度が下がりにくいため、温度の変動速度が遅い。その結果、管状部とフランジ部とで、温度差が生じやすくなる。
金型では、製品の射出成形を行う射出成形サイクルごとに、加熱媒体による加熱と、冷却媒体による冷却とを繰り返す。多数の製品を連続的に生産するために、射出成形サイクルを多数回繰り返すと、配管の管状部とフランジ部とで熱による膨張・収縮の度合いが異なるため、管状部とフランジ部との継ぎ目に熱応力が作用し、その結果、継ぎ目に亀裂等が生じてしまうのである。特に管状部とフランジ部を溶接などで一体化した場合は、管状部で受けた熱が熱容量の大きなフランジ部に奪われてしまい、管状部とフランジ部と温度差が大きくなり、温度境界である溶接部（継ぎ目部）に熱応力による亀裂が発生しやすくなる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、加熱・冷却を繰り返しても、配管のフランジ部と管状部との継ぎ目の部分に亀裂が生じるのを防ぎ、信頼性を高めることのできる射出成形システムを提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明の射出成形システムは、金型を開閉する型締装置、および金型のキャビティに成形材料を射出する射出装置を備えた射出成形機と、キャビティを加熱するため金型に形成された熱媒体通路に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置と、キャビティを冷却するため熱媒体通路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、加熱媒体供給装置、冷却媒体供給装置における加熱媒体、冷却媒体の供給を制御する加熱・冷却制御装置と、加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置から加熱媒体または冷却媒体を熱媒体通路に送り込むための第１の共通配管と、熱媒体通路を経て加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置または排水経路に戻すための第２の共通配管と、を備える。そして、第１の共通配管と第２の共通配管の少なくとも一方の共通配管は、管状体の端部にフランジ部を備えた配管部材を複数連結することによって構成され、複数の配管部材どうしの連結部分は、フランジ部と管状体との間に生じる熱応力を抑えるため、互いに対向する配管部材のフランジ部どうしを挟み込むよう配置され、配管部材の管状体の外径よりも大きな内径を有した一対の環状のプレートと、フランジ部の外周側において一対の環状のプレートどうしを締結する締結部材と、を含む断熱構造部を有することを特徴とする。
このような断熱構造部においては、環状のプレートは、フランジ部と一体に締結されているわけではなく、フランジ部の外周側において一対の環状のプレートどうしでフランジ部を挟み込んで連結している。したがって、フランジ部が熱膨張・収縮するときには、その径方向に膨張・収縮した場合、フランジ部の変形を環状のプレートが強固に拘束することなく、フランジ部と環状のプレートとの間で滑りを許容するので熱応力を逃がすことができる。
またフランジ部と環状のプレートの接触面（挟み込み面）は、一般に粗さとうねりのために真平面ではなく微少な凹凸が連なっている。つまり当該接触面では対向した微少な凸部同士が点接触するのみで全面的に接触するものではない。よって挟み込み面内において接触している凸部以外の箇所には、金属に比べて十分に熱伝導率が低く断熱作用の大きな空気の層が存在するので、フランジ部と環状のプレートを断熱することができる。これによりフランジ部の熱が環状のプレートに奪われることに起因した、フランジ部と管状体の温度差を抑制することができる。
更には、環状のプレートが、管状体の外径よりも大きな内径を有することで、管状体の胴部外周とは接触せず、あるいは局部的にしか接触せず、管状体との間に空気による断熱層が存在することになる。これにより配管部材と、これらを互いに連結する環状のプレートとの熱伝達が行われにくく、これによる熱影響を抑えることができる。また環状プレートの内径は、管状体が熱膨張した際の管状体外径よりも大きくすることが好ましい。これによると管状体が熱膨張した場合でも管状部の外周部が環状プレートの内周部に接触することがないので、管状体の熱が環状プレートに奪われることによる熱応力を防止するのに有効である。
よって、配管どうしをボルトなどにより連結するための連結構造部材をフランジ部ではなく環状のプレートとし、配管部材の一端に備えられたフランジ部は環状のプレートで挟み込むための鍔としたところの、寸法が大きく熱容量が大きな環状のプレートと、熱容量の小さい配管部材とが別体である締結構造を用いて、固定部の滑りを許容するとともに、フランジ部と締結部を断熱構造とすることができるので、熱応力による配管継ぎ目部の亀裂の発生を防止することができる。

ここで、断熱構造部は、フランジ部の厚さｔ１と管状体の厚さｔ２とが、
ｔ２≦ｔ１≦２×ｔ２
を満たすようにするのが好ましい。このようにしてフランジ部と管状体における熱容量の差を小さくすることで、加熱媒体や冷却媒体の流通によって温度変化が生じた場合のフランジ部と管状体の温度変化プロファイルの差を抑えることができる。

さらに、このような本発明の射出成形システムは、共通配管に供給される加熱媒体の温度が１１０〜２５０℃であり、共通配管に供給される冷却媒体の温度が０〜８０℃であり、共通配管に供給する媒体を加熱媒体から冷却媒体に切り替えるときの金型キャビティ表面近傍の温度変化の速度が０．５〜１０℃／ｓｅｃであり、１回の射出成形サイクルに要する時間が３０〜１２０ｓｅｃであるような、共通配管における温度変化が激しい場合に特に有効である。

このように、高温の加熱媒体と低温の冷却媒体が交互に流れる配管部材において、配管部材の締結構造部を、少なくとも配管部材と締結部材に分離し、配管部材はフランジ部を一端に設けた管状体とし、締結部材は配管部材の管状体の胴部外径よりも大きく、且つフランジ部の外径よりも小さい内径を有した一対の環状のプレートとし、環状のプレートによって、互いに対向する管状体のフランジ部の外周側どうしを挟み込んで配管部材を連結する締結構造とすることで、配管部材と締結部材とを断熱し、配管部材の温度変化を均一化することができる。

本発明によれば、フランジ部が熱膨張・収縮するときには、その径方向に膨張・収縮することになるが、膨張・収縮によるフランジ部の変形が生じた場合、フランジ部と環状のプレートとの間で滑りが生じる。これにより、フランジ部の変形が阻害されず、熱による変形時にフランジ部と管状体との溶接部分等に応力が集中するのを防ぐことができる。
また、環状のプレートとフランジ部または管状体との間に空気による断熱層が存在するので、配管部材の熱が環状のプレートに奪われて局部的に低温となる部分が無くなるので、熱応力を抑制することができる。
また、フランジ部の厚さと管状体の厚さを適切に設定することで、フランジ部と管状体における熱容量の差を小さくすることで、加熱媒体や冷却媒体の流通によって温度変化が生じた場合のフランジ部と管状体の温度差を抑えることができる。
したがって、配管における温度変化が激しい場合においても、配管のフランジ部と管状部との継ぎ目の部分に亀裂が生じるのを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。

本実施の形態における射出成形機の全体構成を示す図である。 金型の温度調整を行うための構成を示す図である。 戻り配管部の一例を示す図である。 配管どうしの連結部の構成を示す断面図である。 配管どうしの連結部の構成の他の例を示す断面図である。 比較例における配管どうしの連結部の構成を示す断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における射出システムを構成する射出成形機１０の概略構成を説明するための図である。
図１に示すように、射出成形機１０の型締装置は、基台１１に固定ダイプレート１２が固設され、固定ダイプレート１２に固定側金型（金型）１３が取り付けられている。固定側金型１３に対向する可動側金型（金型）１４は、固定ダイプレート１２に対向して配置された可動ダイプレート１５に取り付けられている。可動ダイプレート１５は、基台１１に敷設されたガイドレール１６にガイドされ、リニアベアリングを介して固定ダイプレート１２に対向して移動可能とされている。型開閉のための可動ダイプレート１５の移動には電動ボールねじ１７が用いられる。なお、可動ダイプレート１５の移動には図示しない油圧シリンダを用いても支障ない。

複数のタイバー１８が、固定ダイプレート１２に内蔵する複数の型締油圧シリンダ１２ａ内で摺動するラム１９に直結して設けられている。各タイバー１８の先端部は、可動ダイプレート１５の貫通孔を貫通している。タイバー１８の先端部にはねじ溝１８ａが形成されており、このねじ溝１８ａに可動ダイプレート１５の反金型側に配置された半割りナット１８ｂが係合することで、タイバー１８の引張方向を固定拘束している。

射出ユニット（射出装置）２０は、電動駆動方式または油圧駆動方式で、固定側金型１３の樹脂入り口に当接しているノズルを備えた射出シリンダ２１には、射出シリンダ２１と一体のフレーム２１ａが設けられている。このフレーム２１ａに射出シリンダ２１の中心線の両側に対称に、一対の射出駆動サーボモータ２２、２２が取り付けられ、射出駆動サーボモータ２２、２２の出力軸にボールねじ軸２３、２３が直結されている。ボールねじ軸２３、２３には、移動フレーム２４に取り付けられた一対のボールねじナット２５、２５が螺合している。一対の射出駆動サーボモータ２２、２２が同期回転駆動されることにより、射出スクリュ２１ｂは射出シリンダ２１の中を軸方向に前後進する。
射出シリンダ２１の射出スクリュ２１ｂは、移動フレーム２４に取り付けられた射出スクリュ回転駆動モータ２６によって回転駆動され、射出シリンダ２１内の樹脂の回転送り出しと可塑化を行う。

射出成形制御装置５０は、成形工程のプログラムに従って、型締油圧シリンダ１２ａに作動油を送り、射出ユニット２０の射出駆動サーボモータ２２、２２に電流を送って射出スクリュ２１ｂを前後進させ、射出スクリュ２１ｂの射出スクリュ回転駆動モータ２６に電流を送って樹脂の可塑化を指示する。

射出ユニット２０は、固定側金型１３と可動側金型１４が型締されることによって形成された金型キャビティの中に溶融樹脂を射出させる。成形品が冷却固化した後は、可動側金型１４は固定側金型１３との型締結合を解き、移動用の電動ボールねじ１７の作動により固定側金型１３から離れて成形品を取出すようになっている。

固定側金型１３、可動側金型１４には、金型表面を加熱、冷却するための熱媒体通路３０、３１が形成されている。熱を早く伝達して金型キャビティ面を急速に加熱冷却するため、熱媒体通路３０、３１は金型キャビティにできるだけ近い位置に形成されている。そして、この熱媒体通路３０、３１には、外部から熱媒体を熱媒体通路３０、３１に送り込むための熱媒体供給管３２Ｉと、熱媒体通路３０、３１から熱媒体を外部に排出するための熱媒体排出管３２Ｏとが、それぞれ接続されている。

図２に示すように、熱媒体供給管３２Ｉには、蒸気、加圧熱水等の加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置３３と、水、エアー等の冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置３４とが接続されている。
加熱媒体供給装置３３は、加熱媒体を図示しないポンプによって熱媒体供給管３２Ｉを通して熱媒体通路３０、３１に送り込むとともに、熱媒体通路３０、３１を経た加熱媒体を、熱媒体排出管３２Ｏを通して加熱媒体供給装置３３に循環させる。このとき加熱媒体は加熱媒体供給装置に循環させることなく、図示しない排水経路から外部に排出しても支障ない。
冷却媒体供給装置３４は、冷却媒体を図示しないポンプによって熱媒体供給管３２Ｉを通して熱媒体通路３０、３１に送り込むとともに、熱媒体通路３０、３１を経た冷却媒体を、熱媒体排出管３２Ｏを通して冷却媒体供給装置３４に循環させる。
なお、熱媒体供給管３２Ｉと熱媒体排出管３２Ｏは、加熱媒体と冷却媒体が交互にあるいは同時に流通する共通配管である。

これら加熱媒体供給装置３３、冷却媒体供給装置３４は、温度調整装置６０に接続されている。温度調整装置６０には、熱媒体供給管３２Ｉに供給する熱媒体を切り替えるために、加熱媒体供給装置３３、冷却媒体供給装置３４からの加熱媒体、冷却媒体の送給管をそれぞれ開閉可能な開閉弁（図示無し）が設けられている。

温度調整装置６０の各開閉弁は、金型温度制御装置（加熱・冷却制御装置）７０により、予め定められたプログラムに基づいてその開閉が制御され、加熱媒体、冷却媒体の熱媒体供給管３２Ｉへの供給・遮断を切り替える。すなわち、固定側金型１３、可動側金型１４を加熱するときには、加熱媒体供給装置３３で加熱された加熱媒体を熱媒体供給管３２Ｉに送り込み、固定側金型１３、可動側金型１４を冷却するときには、冷却媒体供給装置３４から供給される冷却媒体を熱媒体供給管３２Ｉに送り込む。

図１、図２に示したように、固定側金型１３、可動側金型１４のキャビティ面に接して、金型温度センサ４０が配置されている。金型温度センサ４０で検出した金型温度の信号は金型温度制御装置（加熱・冷却制御装置）７０に送られる。
また、図２に示したように、熱媒体供給管３２Ｉには、管内の熱媒体の温度を検出するための熱電対等の熱媒体温度センサ４１や、熱媒体の圧力を検出するための圧力センサ４２など管内の熱媒体の状態を検知するための検知手段が設けられることもある。この場合、これら熱媒体温度センサ４１、圧力センサ４２で検出した熱媒体の温度、圧力の信号は、金型温度センサ４０で検出した金型温度の信号と同様に金型温度制御装置７０に送られる。

金型温度制御装置７０では、金型温度センサ４０で検出された金型温度に基づき、また熱媒体温度センサ４１、圧力センサ４２を用いた場合は、金型温度センサ４０で検出された金型温度に加えて、熱媒体温度センサ４１、圧力センサ４２で検出された熱媒体の温度、圧力に基づき、温度調整装置６０を制御して、加熱媒体供給装置３３、冷却媒体供給装置３４の開閉弁（図示無し）を開閉させ、熱媒体供給管３２Ｉへの加熱媒体、冷却媒体の供給タイミングを制御する。

一連の射出成形サイクル中、金型温度制御装置７０は、予め導入されたコンピュータプログラムに基づいて定められた処理を実行し、熱媒体供給管３２Ｉへの加熱媒体、冷却媒体の供給を制御することで、以下に示すような温度コントロールを行う。
型閉から昇圧の工程においては、金型温度制御装置７０で温度調整装置６０を制御して、加熱媒体供給装置３３で加熱された加熱媒体を熱媒体供給管３２Ｉに送り込み、固定側金型１３、可動側金型１４を加熱する。ここで、加熱媒体には、１１０〜２５０℃のものを用いるのが好ましい。
そして、固定側金型１３、可動側金型１４の加熱後、固定側金型１３と可動側金型１４が型締されることによって形成された金型キャビティへの溶融樹脂の射出を開始する。射出中あるいは射出後、加熱媒体供給装置３３から熱媒体供給管３２Ｉへの加熱媒体の供給を停止する。加熱媒体の供給停止は、金型温度制御装置７０で温度調整装置６０を制御して行う。
樹脂の射出が完了した時点で、金型キャビティ内の保圧を行うこともできる。また射出〜保圧の間、固定側金型１３、可動側金型１４の温度は、加熱媒体の供給停止後、直ぐに冷却媒体を供給しても良いし、直ぐに冷却媒体を供給しないで、エアーを供給する又は何も媒体を供給せず、金型キャビティを自然放熱状態として保温あるいは徐冷しても良い。

次に固定側金型１３、可動側金型１４の冷却工程について説明する。固定側金型１３、可動側金型１４の冷却は、金型温度制御装置７０で温度調整装置６０を制御して、冷却媒体供給装置３４から供給される冷却媒体を、熱媒体供給管３２Ｉに送り込む。ここで、冷却媒体には、０〜８０℃のものを用いるのが好ましい。
冷却媒体の送り込みによって固定側金型１３、可動側金型１４は急冷される。このとき、加熱媒体の供給停止から、冷却媒体の供給に切り替えたときの金型表面近傍の温度変化の速度は、０．５〜１０℃／ｓｅｃいったものとなる。固定側金型１３、可動側金型１４の温度が低下したら、金型温度制御装置７０で温度調整装置６０を制御して熱媒体供給管３２Ｉへの冷却媒体の供給を停止する。
樹脂が冷却固化し、金型キャビティ内に成形品が形成された後は、可動側金型１４は固定側金型１３との型締結合を解いて型開きする。続いて、さらに可動側金型１４を移動用の電動ボールねじ１７の作動により固定側金型１３から離し、成形品を取出す。
この後は、上記と同様の射出成形サイクルを繰り返すことで、成形品を順次射出成形し生産することができる。上記と同様の射出成形サイクルを繰り返す際には、加熱媒体の供給を再開するが、このとき、冷却媒体から加熱媒体に切り替えたときの温度変化の速度は、０．５〜１０℃／ｓｅｃといったものとなる。ここで、１回の射出成形サイクルは、３０〜１２０ｓｅｃとするのが好ましい。

さて、ここで、熱媒体通路３０、３１を経た加熱媒体、冷却媒体を、冷却媒体供給装置３４に循環させるための熱媒体排出管３２Ｏには、以下に示すような戻り配管部（第２の共通配管）１００が備えられている。
図３に示すように、戻り配管部１００は、熱媒体通路３０、３１から送り出された熱媒体をそのまま加熱媒体供給装置３３、冷却媒体供給装置３４に送り込むメイン配管１０１と、熱媒体通路３０、３１から送り出された熱媒体が蒸気である場合に、蒸気の少なくとも一部を冷却して復水させる復水機１０２と、メイン配管１０１から復水機１０２へと熱媒体を分岐させる分岐管１０３と、を備えている。
メイン配管１０１には、自動開閉弁１０４が設けられており、金型温度制御装置７０による制御によって、その開閉・開度が自動的に調整制御される。

分岐管１０３は、復水機１０２の上流側において二本の管路１０３Ａ、１０３Ｂに分岐している。一方の管路１０３Ａには、手動開閉弁１０５が設けられており、これは通常は常時開とされている。
他方の管路１０３Ｂには、自動開閉弁１０６が設けられており、金型温度制御装置７０による制御によって、その開閉・開度が自動的に調整制御され、復水機１０２に送り込む蒸気の圧力を調整できるようになっている。

上記のような戻り配管部１００において、自動開閉弁１０４、１０６は、所定長の配管部材１１０の一部として、管状体１１１の中間部に組み込まれている。配管部材１１０は、管状体１１１の端部に、管状体１１１から外周側に向けて張り出す円環板状のフランジ部１１２が一体に設けられている。
このような自動開閉弁１０４、１０６は、両端のフランジ部１１２を、メイン配管１０１、分岐管１０３の管路１０３Ｂを構成する配管部材１２０の端部に設けられたフランジ部１２２に連結させている。

以下、このような配管部材１１０と、配管部材１２０との連結部の断熱構造部の構成について説明する。
図４に示すように、配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２どうしは、環状プレート１７０を用いて接続されている。
配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２どうしは、環状のシールパッキン１７１を介して対向している。
そして、フランジ部１１２，１２２を挟んだその両側に、環状プレート１７０、１７０が配置されている。環状プレート１７０は、内径がフランジ部１１２、１２２の外径よりも小さく、かつ配管部材１１０、１２０の管状体１１１、１２１の外径よりも大きな環状で、管状体１１１、１２１とは接触しないよう設けられている。これら環状プレート１７０、１７０は、その外周部において、ボルト・ナット（締結部材）１７２、１７２によって締結されている。なお環状プレート１７０は、図示した一体リング形状の他、割りリング形状などのフランジ部を挟み込める形状であれば、どのような形状でも良い。また図４ではフランジ部１１２、１２２を環状プレート１７０で直接挟み込んでいるが、フランジ部１１２、１２２と環状プレート１７０の間に、断熱材を挿入しても良い。断熱材としては繊維系断熱材、発泡系断熱材、樹脂系断熱材でも良いし、真空断熱材などでもよい。あるいは各種断熱材を組み合わせて使用しても良い。

ここで、フランジ部１１２、１２２の厚さをｔ１とし、管状体１１１、１２１の厚さをｔ２としたとき、
ｔ２≦ｔ１≦２×ｔ２
となるように設定するのが好ましい。

また、配管部材１１０、１２０は、ＳＵＳ３０４等の鋼材により形成するのが好ましい。環状プレート１７０、１７０は、配管部材１１０、１２０と同材料で形成することもできるし、配管部材１１０、１２０よりも熱伝導性の低い材料、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２等によって形成することもできる。

また、環状プレート１７０の表面は、表面粗さを粗くしたり、凹凸を形成することで環状プレート１７０、１７０と配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２との接触面積が小さくなる。これにより、環状プレート１７０、１７０と配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２との間における断熱効果を大きくすることができる。

このような構成においては、配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２どうしを連結する環状プレート１７０、１７０が環状とされることで、管状体１１１、１２１とは接触せず、管状体１１１、１２１との間に空気による断熱層Ａが存在することになる。これにより配管部材１１０、１２０と、これらを互いに連結する環状プレート１７０、１７０との熱伝達が行われにくく、環状プレート１７０、１７０による熱影響を抑えることができる。
さらに、環状プレート１７０の表面の表面粗さを粗くしたり、凹凸を形成することで環状プレート１７０、１７０と配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２との接触面積を小さくすると、環状プレート１７０、１７０と配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２との間における熱伝導がしにくくなる。これにより環状プレート１７０、１７０による熱影響を抑えることができる。
さらに、フランジ部１１２、１２２が熱膨張・収縮するときには、その径方向に膨張・収縮することになるが、膨張・収縮によるフランジ部１１２、１２２の変形が生じた場合、フランジ部１１２、１２２と環状プレート１７０との間で滑りが生じる。これにより、フランジ部１１２，１２２の変形が阻害されず、熱による変形時にフランジ部１１２、１２２やフランジ部１１２、１２２と管状体１１１、１２１との間の熱応力を抑制することができる。

加えて、フランジ部１１２，１２２と管状体１１１、１２１の厚さｔ１、ｔ２を上記したような範囲で適切に設定することにより、フランジ部１１２、１２２と管状体１１１、１２１との熱容量の差を小さくして温度差を抑えることができる。これによっても、熱による変形時にフランジ部１１２、１２２やフランジ部１１２、１２２と管状体１１１、１２１との間の熱応力を抑制することができる。

したがって、一体となっている配管部材１１０、１２０の管状体１１１、１２１とフランジ部１１２、１２２とに温度差が生じるのを抑えることができる。なお、フランジ部１１２、１２２は、配管部材１１０、１２０に対して、絞り加工や削り加工などいかなる形態で設けてもよい。特にフランジ部１１２、１２２の厚さｔ１と管状体の厚さｔ２とが、ｔ２≦ｔ１≦２×ｔ２を満たす場合は、溶接によって配管部材１１０、１２０にフランジ部１１２、１２２を設けても良い。その結果、熱影響により配管部材の管状体１１１、１２１とフランジ部１１２、１２２との継ぎ目に熱応力が作用して継ぎ目に亀裂等が生じてしまうのを防ぐことができる。これにより、配管部材１１０と配管部材１２０との連結部の信頼性を高めることができる。

なお、配管部材１１０、１２０のフランジ部１１２、１２２は、管状体１１１、１２１に対していかなる形態で設けてもよい。例えば、図５に示すように、フランジ部１１２、１２２と管状体１１１、１２１とが一体化された部材を別の管状体１１５、１２５に溶接部Ｗにおいて溶接することで、配管部材１１０、１２０を形成してもよい。
このような場合、熱容量の大きくなりやすいフランジ部１１２、１２２から十分離れており、フランジ部１１２、１２２の熱的影響を受けない位置に溶接部Ｗを設けることで、例え管状体１１１、１２１が溶接構造であったとしても、熱応力により溶接部Ｗが割れたりするのを防ぐことができる。

ところで、上記各実施形態で示したような構成を採用する射出成形機１０においては、以下のような構成を採用することもできる。
すなわち、図３に示したように、自動開閉弁１０６が設けられた管路１０３Ｂは、管路１０３Ａに対して直交するよう、Ｔ字型のエルボ１８０により管路１０３Ａに接続されている。そして、管路１０３Ａは、Ｔ字型のエルボ１８０の両側において、螺旋状に１回転ループしたループ部１８１が形成されている。自動開閉弁１０６が設けられた管路１０３Ｂがその軸線方向に伸縮した場合、ループ部１８１が、その直径が拡大・縮小するよう、閉じたり開いたりして伸縮する。これにより、管路１０３Ｂの熱膨張による変形を許容することが可能となる。
また図示しないが、ループ部１８１と同様のループ形状配管は、屈曲部や長配管部においても適用することができる。長配管部は温度変化による熱膨張量あるいは熱収縮量も大きいことから、単純な直線配管を使用した場合、配管継ぎ部間を押し広げて、あるいは引っ張り込んで熱応力を発生させてしまうことになる。この場合に対してループ形状配管を使用すれば、長配管が軸線方向に伸縮した場合、ループ形状配管がその直径が拡大・縮小するよう、閉じたり開いたりして伸縮して熱応力を緩和できる。屈曲部は配管の温度変化に起因した熱膨張あるいは熱収縮によって屈曲角度が拡大あるいは縮小しようとして熱応力が発生する場合がある。この場合に対してもループ形状配管を使用すれば、ループ形状配管がその直径が拡大・縮小するよう、閉じたり開いたりして、屈曲部の熱応力を緩和することができる。
これによっても、管状体１１１、１２１とフランジ部１１２、１２２との連結部近傍に与えられるストレスを抑えることができる。

また、上記したような各実施形態に示す構成を備えたとしても、配管部１００に亀裂が生じて液体が漏出してしまう可能性がある。
そのような場合に備え、液体漏出センサ１９０を備え、液体漏出センサ１９０で液体の漏出を検知した場合には、射出ユニット２０の熱媒体通路３０、３１への熱媒体の供給を遮断するよう、射出ユニット２０で制御しても良い。

ここで、液体漏出センサ１９０としては、熱応力により破損が生じやすい場所の近傍に、湿度センサ１９１を備えることができる。さらに、射出ユニット２０の装置の下方にドレンパン１９２を設け、このドレンパン１９２内に水漏れセンサを備えることがある。

なお、上記実施の形態では、金型から排出された熱媒体を加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置または排水経路に戻す第２の共通配管を構成する配管部材１１０、１２０の連結部分に本発明を適用する例を挙げたが、熱媒体を加熱媒体供給装置または冷却媒体供給装置から金型に供給する共通配管（第１の共通配管）上の連結部分（図示無し）に本発明を適用しても良い。また連結部分以外の射出成形機の構成については、上記に挙げた以外の構成とすることもできる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

さてここで、上記したような本実施形態における構成による効果について検証したので、その結果を示す。
（実施例）
検証対象とした配管部材の連結部は、図４に示した構成であり、フランジ部１１２、１２２の厚さｔ１を２．８ｍｍ、管状体１１１、１２１の厚さｔ２を２．８ｍｍ、管径を２５ｍｍとした。
（比較例１）
これに対し、比較対象として、図６（ａ）に示すような構成のものを用意した。すなわち、従来の配管部材の連結部の構成である、フランジ部２０１、２０１どうしをボルト・ナット２０２で直接連結したものとした。ここで、フランジ部２０１の厚さｔ１’を１４ｍｍ、管状体２０３の厚さｔ２’を２．８ｍｍ、管径を２５ｍｍとした。
ここで、実施例、比較例とも、配管部材の材質はＳＵＳ３０４とした。
（比較例２）
さらに、比較対象として、図６（ｂ）に示すような構成のものを用意した。これは、図６（ａ）に示した構成に加え、配管部材の連結部に、樹脂系断熱材であるＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）からなる筒状のスリーブ２０５を設けた。スリーブ２０５の厚さは２ｍｍ、長さＬは３０ｍｍとした。

上記したような実施例、比較例１、２において、１９０℃の水蒸気を流通させることによる加熱を６０ｓｅｃ、３０℃の水を流通させることによる冷却を６０ｓｅｃ行い、全体で１２０ｓｅｃのサイクルを繰り返すことで、図６中のＸ部において配管部材に生じる応力の振幅を歪みゲージにより計測した。

その結果を、フランジ部２０１、２０１どうしをボルト・ナット２０２で直接連結した比較例１においては、応力振幅が４３８ＭＰａであり、さらに断熱材からなるスリーブ２０５を設けた比較例２においては、応力振幅が２６２ＭＰａであった。
これに対し、本実施形態における構成に相当する実施例１においては応力振幅が１８２ＭＰａであり、断熱材を備えずとも、本実施形態における構成により、配管部材の連結部に生じる応力を大幅に低減できることが確認された。

１０…射出成形機、２０…射出ユニット（射出装置）、２１…射出シリンダ、３０…熱媒体通路、３２Ｉ…熱媒体供給管、３２Ｏ…熱媒体排出管、３３…加熱媒体供給装置、３４…冷却媒体供給装置、５０…射出成形制御装置、６０…温度調整装置、７０…金型温度制御装置（加熱・冷却制御装置）、１００…配管部（第２の共通配管）、１１０、１２０…配管部材、１１１、１２１…管状体、１１２、１２２…フランジ部、１７０…環状プレート、１７１…シールパッキン、１７２…ボルト・ナット（締結部材）、Ａ…断熱層、Ｗ…溶接部

Claims (3)

1. 金型を開閉する型締装置、および前記金型のキャビティに成形材料を射出する射出装置を備えた射出成形機と、
   前記キャビティを加熱するため前記金型に形成された熱媒体通路に加熱媒体を供給する加熱媒体供給装置と、
   前記キャビティを冷却するため前記熱媒体通路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置と、
   前記加熱媒体供給装置、前記冷却媒体供給装置における前記加熱媒体、前記冷却媒体の供給を制御する加熱・冷却制御装置と、
   前記加熱媒体供給装置または前記冷却媒体供給装置から前記加熱媒体または前記冷却媒体を前記熱媒体通路に送り込むための第１の共通配管と、前記熱媒体通路を経て前記加熱媒体供給装置または前記冷却媒体供給装置または排水経路に戻すための第２の共通配管と、を備え、
   前記第１の共通配管と前記第２の共通配管の少なくとも一方の共通配管は、管状体の端部にフランジ部を備えた配管部材を複数連結することによって構成され、
   前記複数の配管部材どうしの連結部分は、前記フランジ部と前記管状体との間に生じる熱応力を抑えるため、
   互いに対向する前記配管部材の前記フランジ部どうしを挟み込むよう配置され、前記配管部材の前記管状体の外径よりも大きな内径を有した一対の環状のプレートと、
   前記フランジ部の外周側において、一対の前記環状のプレートどうしを締結する締結部材と、を含む断熱構造部を有することを特徴とする射出成形システム。
2. 前記断熱構造部は、前記フランジ部の厚さｔ１と前記管状体の厚さｔ２とが、
   ｔ２≦ｔ１≦２×ｔ２
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の射出成形システム。
3. 前記共通配管に供給される前記加熱媒体の温度は１１０〜２５０℃であり、
   前記共通配管に供給される前記冷却媒体の温度は０〜８０℃であり、
   前記共通配管に供給する媒体を前記加熱媒体から前記冷却媒体に切り替えるときの金型キャビティ表面近傍の温度変化速度が０．５〜１０℃／ｓｅｃであり、
   １回の射出成形サイクルに要する時間が３０〜１２０ｓｅｃであることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形システム。

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