JP2012239999A - エレメントホルダ及びフィルタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】圧力変動の影響を受けずに連続生産が可能で、且つフィルタ交換、クリーニング作業が容易なフィルタユニットと、そのエレメントホルダを提供する。
【解決手段】エレメントホルダ１０に周方向に等間隔に可塑材料通過孔１２が設けられ、各々にフィルタエレメント２０が嵌挿されている。背面カバー２０には可塑材料通過孔１２と重なるように可塑材料入口４３とフィルタエレメント交換口４４とが設けられている。エレメントホルダ１０の背面には、フィルタエレメントの切り替え途中で可塑材料入口４３と重なるように凹部１３が設けられ、各凹部１３は圧抜き孔１４を介して外部に連通している。
【選択図】図４

Description

本発明は、溶融樹脂などの可塑材料の混練機や押出機などの流出部に配置されるフィルタユニットに係り、特に盤状のエレメントホルダに複数のフィルタエレメントを着脱可能に装着したフィルタユニットに関する。また、本発明はこのフィルタユニットに用いられるエレメントホルダに関する。

樹脂溶融混練機などで生産した成形用樹脂の中に異物が混入すると、成形品が不良品となったり、成形機や金型に破損が生じるおそれがある。

そこで、これら異物などを除去するために樹脂溶融混練機や押出機の出口部にはフィルタユニットが設置されている。このようなフィルタの簡易なものとしては、特許文献１（特開平９−３９０７１）のように多数の貫通孔を有したブレーカプレートに対しスクリーンを重ね合わせたものが知られている。特許文献１では、このブレーカプレート及びスクリーンを往復回動可能なスライド枠に２対セットし、一方のブレーカプレート及びスクリーンで溶融樹脂の濾過を行うときに他方のブレーカプレート及びスクリーンを押出成形機の外部に露呈させ、スクリーンの交換を可能としている。

特許文献２（特開平６−４７７９４）、特許文献３（特表２００７−５１３８０６）には、複数の穴を周方向に配設した円板の該穴にフィルタを嵌装し、この円板をその軸心回りにステップ回動させ、１個のフィルタエレメントを濾過に供している間に他のフィルタエレメントを外部に露呈させ、フィルタエレメントの交換を行うようにしたフィルタが記載されている。

特許文献４（特開２０１０−２０１７６７）、特許文献５（特開２００１−３８７９２）には円筒状スクリーンカートリッジを交換可能に備えたフィルタが記載されている。

特開平９−３９０７１ 特開平６−４７７９４ 特表２００７−５１３８０６ 特開２０１０−２０１７６７ 特開２００１−３８７９２

特許文献１，２では、フィルタの切り替え途中時（すなわち、特許文献１ではスライド枠を回動させているとき、特許文献２では円板を回動させているときに、一時的に濾過面積が小さくなり、このときに押出機内の圧力が上昇し、樹脂流れの均等性が損なわれる。特許文献３は、かかる問題点を解決するものであり、回転円板の穴及び該穴に装着されるフィルタエレメントを特殊形状としているが、そのためにかなりのコスト高となる。

特許文献４は、複数のカートリッジを有しているため、濾過面積は広く取ることが出来るが、装置が極めて複雑となり生産終了後の分解クリーニング作業に多大な労力を要する。

特許文献５は、溶融樹脂の流路が２系列であるため、流路を切り替えた際に閉止流路の溜まり樹脂が分解して炭化物が生じる。また、再度流路を切り替えた時、この分解物・炭化物が製品中に混入してコンタミなどの原因となり、製品に品質上の問題が生じることがある。

本発明は、上記問題点を解決し、圧力変動の影響を受けずに連続生産が可能で、且つフィルタ交換、クリーニング作業が容易なフィルタユニットと、そのためのエレメントホルダを提供することを目的とする。

本発明のエレメントホルダは、周方向に間隔をおいて複数個の可塑材料通過孔が設けられたエレメントホルダであって、各可塑材料通過孔間に凹部が設けられていることを特徴とするものである。

このエレメントホルダの一態様においては、前記凹部は、前記エレメントホルダの外周側ほど周方向幅が大きくなる形状を有している。

本発明のフィルタユニットは、周方向に間隔をおいて複数個の可塑材料通過孔が設けられたエレメントホルダと、該可塑材料通過孔に着脱可能に装着されたフィルタエレメントと、該エレメントホルダの背面側を覆う背面カバーと、該背面カバーに該可塑材料通過孔とそれぞれ等半径位に設けられた可塑材料入口及びフィルタエレメント交換口と、該エレメントホルダを回転させる駆動装置と、を有するフィルタユニットであって、該エレメントホルダを回転させている途中時に該可塑材料入口と対面する凹部が該エレメントホルダの背面側に設けられると共に、該凹部をエレメントホルダ外に連通させる圧抜き孔が該エレメントホルダに設けられていることを特徴とするものである。

本発明の一態様のフィルタユニットでは、前記凹部は、前記エレメントホルダの外周側ほど周方向幅が大きくなる形状を有している。

本発明の一態様のフィルタユニットでは、前記圧抜き孔は前記エレメントホルダの外周面に開口している。

本発明の一態様のフィルタユニットでは、前記エレメントホルダの背面に該エレメントホルダの軸心に対し同心状に環形凸条が設けられ、前記背面カバーの前面に、該環形凸条が嵌合した環形凹条が設けられている。

本発明のエレメントホルダを有するフィルタユニットでは、押出機又は混練機からの可塑材料が背面カバーの可塑材料入口、フィルタエレメントを通過し、濾過される。フィルタエレメントはエレメントホルダが周方向に複数個設けられており、１個のエレメントホルダで濾過を行っているときに他のフィルタエレメントを背面カバーのエレメント交換口を通して交換ないしメンテナンスすることができる。

また、エレメントホルダを回転させることにより、濾過に供するフィルタエレメントを切り替えることができる。このエレメントホルダを回転させている途中時に背面カバーの可塑材料入口がエレメントホルダの凹部に対面し、押出機又は混練機からの可塑材料の圧が凹部及び圧抜き孔を介して抜ける。これにより、押出機又は混練機内の圧力変動を防止ないし抑制しつつ押出機又は混練機を連続的に稼動させることができる。なお、この凹部や圧抜き孔に入り込んだ樹脂等の可塑材料は、エレメントホルダの可塑材料通過孔側に戻ることはなく、製品に混入しない。

実施の形態に係るフィルタユニットの前方からの斜視図である。 図１のフィルタユニットの後方からの斜視図である。 図１のフィルタユニットの分解斜視図（前方図）である。 図１のフィルタユニットの分解斜視図（後方図）である。 エレメントホルダの正面図である。 エレメントホルダの背面図である。 エレメントホルダの側面図である。 （ａ）図は図６のVIII−VIII線断面図であり、（ｂ）図はフィルタエレメント装着状態における（ａ）図と同一箇所の断面図である。 図６のIX−IX線断面図である。 フィルタユニットの断面図である。 図１０のXI−XI線断面図である。 図１０のXII−XII線断面図である。 エレメントホルダの回転途中における図１２と同一箇所の断面図である。

以下、図１〜１３を参照して実施の形態に係るフィルタユニット１及びそのエレメントホルダ１０について説明する。

このフィルタユニット１は、図３，４に示すように、エレメントホルダ１０と、該エレメントホルダ１０に保持されたフィルタエレメント２０と、該エレメントホルダ１０の前面側及び背面側にそれぞれ装着された前面カバー３０及び背面カバー４０と、エレメントホルダ１０を回転させるための駆動装置５０と、前面カバー３０に取り付けられたダイヘッド６０等を備えている。

エレメントホルダ１０は、円形盤状であり、軸心部に駆動軸挿通孔１１が軸心線方向に貫設され、該駆動軸挿通孔１１に駆動装置５０の駆動軸５１（図２〜４）が挿通される。駆動軸挿通孔１１の内周面と駆動軸５１の外周面とにはセレーション等の係合手段が設けられ、エレメントホルダ１０は駆動軸５１と一体的に回転するよう構成されている。

エレメントホルダ１０には複数個の可塑材料通過孔１２が設けられている。可塑材料通過孔１２の数は、押出機又は混練機の大きさや生産時間から必要とされる交換頻度によって任意に設定できるが、この実施の形態では６個設けられている。可塑材料通過孔１２は、エレメントホルダ１０の周方向に等間隔かつ該エレメントホルダ１０の軸心から等半径位に配設されている。

図８に明示の通り、可塑材料通過孔１２の背面側１２ａは前面側１２ｂよりも拡径しており、該背面側１２ａにフィルタエレメント２０が嵌挿される。該背面側１２ａと前面側１２ｂとの間に段差部１２ｃが形成されている。該背面側１２ａに嵌装されたフィルタエレメント２０はこの段差部１２ｃに当接する。

エレメントホルダ１０の外周には、エレメントホルダ１０を周回する環状壁１５が設けられている。エレメントホルダ１０の後面のうち周方向に隣接した各可塑材料通過孔１２同士の間にそれぞれ凹部１３が設けられている。図４，９，１２，１３に明示の通り、各凹部１３は、環状壁１５を貫く圧抜き孔１４を介してエレメントホルダ１０の外周側に連通している。凹部１３は、エレメントホルダ１０の外周側ほど周方向の幅が大きくなる略扇形状である。また、圧抜き孔１４は、この凹部１３の最外周側と同一の周方向長さを有している。そのため、可塑材料の圧が凹部１３及び圧抜き孔１４を通って抜け易くなっている。

エレメントホルダ１０の背面には、駆動軸挿通孔１１と同心状の環形凸条１６が周設されている。環形凸条１６は可塑材料通過孔１２よりも若干軸心側に位置している。前記凹部１３は、各可塑材料通過孔１２の間を通ってこの環形凸条１６の近傍にまで達している。図８，９の通り、環形凸条１６の内側領域１７は平坦面となっている。

フィルタエレメント２０はディスク（円板）形状であり、前述の通り可塑材料通過孔１２の背面側１２ａに嵌合する直径を有している。フィルタエレメント２０には、厚み方向に貫通する多数の小孔２１が設けられている。可塑材料は該小孔２１を通過する際に濾過され、異物が除去される。

前面カバー３０は、エレメントホルダ１０よりも若干大径の円盤状であり、軸心には駆動軸挿通孔３１が設けられている。前面カバー３０の前面側には、駆動軸挿通孔３１を通過した駆動軸５１を軸承する軸受３２が取り付けられている。

図３，４に明示されるように、前面カバー３１には、エレメントホルダ１０の可塑材料通過孔１２と等半径位にて１個の押出口３３が設けられている。この押出口３３の口径は可塑材料通過孔１２の前面側１２ｂと同一となっている。この押出口３３の前面側にダイヘッド６０が取り付けられている。

前面カバー３０の外周縁から後方に環状壁３４が突設されている。この環状壁３４の内側にエレメントホルダ１０の前面側が嵌合される。

背面カバー４０は、エレメントホルダ１０の環状壁１５に内嵌する円盤状であり、軸心部に駆動軸挿通孔４１が貫設されている。背面カバー４０の前面には、該駆動軸挿通孔４１と同心状に環形凹条４２が設けられている。背面カバー４０を厚み方向に貫通するように、該環形凹条４２の外周側に可塑材料入口４３とフィルタエレメント交換口４４とが設けられている。

環形凹条４２の直径は、エレメントホルダ１０の環形凸条１６の直径と同一であり、背面カバー４０をエレメントホルダ１０に係合させたときに環形凸条１６と環形凹条４２とが係合する。これにより、可塑材料がエレメントホルダ１０と背面カバー４０との合わせ面に入り込んでも環形凸条１６よりも内側に入り込むことが防止される。

フィルタエレメント交換口４４は、可塑材料通過孔１２の背面側１２ａよりも若干大きい直径を有しており、該交換口４４を通してフィルタエレメント２０を出し入れすることが可能となっている。

可塑材料入口４３とフィルタエレメント交換口４４とは駆動軸挿通孔４１を挟んで反対側に対称状に配置されている。フィルタエレメント交換口４４と可塑材料入口４３とは等半径位に位置しており、図１０の通り、可塑材料入口４３をいずれか１つの可塑材料通過孔１２に対面させたときに、フィルタエレメント交換口４４は当該可塑材料通過孔１２と直径方向反対側の可塑材料通過孔１２に対面する。

駆動装置５０は、モータ５２（図２〜４）によって駆動軸５１を回転させ、エレメントホルダ１０を回転させるためのものであり、背面カバー４０に取り付けられている。このモータ５２としては６０°ずつ回転するステップモータを用いることができるが、これに限定されない。

図１０に示すように、可塑材料入口４３に対し押出機又は混練機７０の先端部が係合される。通常の押出工程にあっては、可塑材料入口４３と、１個のフィルタエレメント２０及び可塑材料通過孔１２と、押出口３３とが一直線状に配列され、この押出機又は混練機７０からの可塑材料が、可塑材料入口４３、図１０の下側のフィルタエレメント２０、可塑材料通過孔１２、押出口３３及びダイヘッド６０を通って送り出される。可塑材料がフィルタエレメント２０の小孔２１を通過する際に濾過される。

この状態では、フィルタエレメント交換口４４が図１０の上側のフィルタエレメント２０と対面しており、この交換口４４を通して図１０の上側のフィルタエレメント２０を交換したり、メンテナンス（例えばクリーニング）することが可能となっている。

濾過に用いるフィルタエレメント２０を切り替えるときには、駆動装置５０によって、図１３の矢印θのように、エレメントホルダ１０を６０°だけ回転させる。この回転途中では、図１３の状態となり、一時的に可塑材料入口４３がいずれのフィルタエレメント２０の小孔２１に全く又は殆ど重なり合わない状態となるが、この状態では凹部１３が可塑材料入口４３と重なり合うので、可塑材料入口４３からの可塑材料は凹部１３から圧抜き孔１４を介してエレメントホルダ１０外に押し出される。これにより、押出機又は混練機７０内の圧力変動が防止ないし抑制される。なお、凹部１３や圧抜き孔１４に入り込んだ可塑材料はその後可塑材料通過孔１２側に流れることはないので、ダイヘッド６０から送り出される可塑材料に混入しない。このため、ダイヘッド６０から送り出される可塑材料の品質が安定したものとなる。

図１３の状態を経て再び図１２の状態となり、可塑材料は切り替えられたフィルタエレメント２０を通過する。また、新たに図１２の最上部に移動してきたフィルタエレメント２０について、交換口４４を通して交換したりメンテナンスする。

このように、この実施の形態によると、押出機又は混練機７０を連続的に稼動させながら、エレメントホルダ１０を回転させて濾過に供するフィルタエレメント２０を切り替えることができる。そして、切り替えたフィルタエレメントについて、押出機又は混練機７０を稼動させた状態で交換又はメンテナンスすることができる。また、このエレメントホルダ１０の回転途中状態での押出機又は混練機７０内の圧力変動が防止ないし抑制される。さらに、ダイヘッド６０から送り出される可塑材料の品質が安定したものとなる。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。例えば、上記実施の形態では駆動装置５０の駆動軸５１によってエレメントホルダ１０を回転させているが、前記特許文献２，３のようにエレメントホルダの外周側に駆動機構を配置してもよい。

１ フィルタユニット
１０ エレメントホルダ
１１，３１，４１ 駆動軸挿通孔
１２ 可塑材料通過孔
１３ 凹部
１４ 圧抜き孔
１５ 環状壁
２０ フィルタエレメント
３０ 前面カバー
３２ 押出口
４０ 背面カバー
４３ 可塑材料入口
４４ フィルタエレメント交換口
５０ 駆動装置
６０ ダイヘッド

Claims (6)

1. 周方向に間隔をおいて複数個の可塑材料通過孔が設けられたエレメントホルダであって、各可塑材料通過孔間に凹部が設けられていることを特徴とするエレメントホルダ。
2. 請求項１において、前記凹部は、前記エレメントホルダの外周側ほど周方向幅が大きくなる形状を有していることを特徴とするエレメントホルダ。
3. 周方向に間隔をおいて複数個の可塑材料通過孔が設けられたエレメントホルダと、
   該可塑材料通過孔に着脱可能に装着されたフィルタエレメントと、
   該エレメントホルダの背面側を覆う背面カバーと、
   該背面カバーに該可塑材料通過孔とそれぞれ等半径位に設けられた可塑材料入口及びフィルタエレメント交換口と、
   該エレメントホルダを回転させる駆動装置と、
   を有するフィルタユニットであって、
   該エレメントホルダを回転させている途中時に該可塑材料入口と対面する凹部が該エレメントホルダの背面側に設けられると共に、
   該凹部をエレメントホルダ外に連通させる圧抜き孔が該エレメントホルダに設けられていることを特徴とするフィルタユニット。
4. 請求項３において、前記凹部は、前記エレメントホルダの外周側ほど周方向幅が大きくなる形状を有していることを特徴とするフィルタユニット。
5. 請求項３又は４において、前記圧抜き孔は前記エレメントホルダの外周面に開口していることを特徴とするフィルタユニット。
6. 請求項３ないし５のいずれか１項において、前記エレメントホルダの背面に該エレメントホルダの軸心に対し同心状に環形凸条が設けられ、前記背面カバーの前面に、該環形凸条が嵌合した環形凹条が設けられていることを特徴とするフィルタユニット。

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