JP2017226110A

JP2017226110A - 温度調節装置

Info

Publication number: JP2017226110A
Application number: JP2016122806A
Authority: JP
Inventors: 宗法川端; Munenori Kawabata; 伸行高林; Nobuyuki Takabayashi
Original assignee: THERMOTEC KK
Current assignee: THERMOTEC KK
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-21
Also published as: JP6749796B2

Abstract

【課題】対象の温度を安定性よく調節することができる温度調節装置を提供すること。【解決手段】温度調節媒体を溜めるタンク１１と、タンク１１から対象Ａに温度調節媒体を供給するための供給配管１２と、対象Ａからタンク１１に温度調節媒体を戻すための戻し配管１３と、戻し配管１３を流れる温度調節媒体の少なくとも一部を冷却するための冷却器１５と、戻し配管１３の途中に介在される三方弁１８とを備える温度調節装置１において、三方弁１８の開度を制御することにより、戻し配管１３から冷却器１５へ流れる温度調節媒体の量を調節する。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機の金型などの対象の温度を調節するための温度調節装置に関する。

従来、射出成形機の金型などの対象の温度を調節するための温度調節装置として、温調媒体を溜める媒体タンクと、媒体タンクから金型へ温調媒体を送媒するための金型側分岐管路と、金型から媒体タンクへ温調媒体を返媒するための返媒管路とを備える金型温度調節装置が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

この金型温度調節装置では、媒体タンクから金型へ温調媒体を送媒する循環ポンプにおいて、吐出側の管路を分岐し、媒体タンク内の温調媒体を冷却するタイミングで、媒体タンクから金型へ向かう温調媒体の一部を、熱交換器の媒体路に流している。

特開２０１６−３０３９３号公報

しかし、特許文献１に記載の金型温度調節装置では、媒体タンク内の温調媒体の冷却が開始されると、媒体タンクから金型へ向かう温調媒体の一部を熱交換器に送るので、金型へ向かう温調媒体が減少する。

金型へ向かう温調媒体の量が変動すると、金型の温度が不安定になる。

そこで、本発明の目的は、対象の温度を安定性よく調節することができる温度調節装置を提供することにある。

［１］本発明は、温度調節媒体を溜めるタンクと、前記タンクから対象に前記温度調節媒体を供給するための供給配管と、前記対象から前記タンクに前記温度調節媒体を戻すための戻し配管と、前記戻し配管を流れる前記温度調節媒体の少なくとも一部を冷却するための冷却器であって、前記温度調節媒体が流れる媒体流路と、外部から供給される冷却水が流れる冷却水流路とを有する冷却器と、前記戻し配管の途中に介在される三方弁であって、前記戻し配管を流れる前記温度調節媒体の少なくとも一部を前記媒体流路に流すための三方弁と、前記三方弁に接続されるとともに、前記媒体流路の入口に接続される第１配管と、前記媒体流路の出口に接続されるとともに、前記三方弁と前記タンクとの間において前記戻し配管に接続される第２配管と、前記三方弁の開度を制御することにより、前記戻し配管から前記第１配管へ流れる前記温度調節媒体の量を調節する制御部とを備える、温度調節装置である。

このような構成によれば、戻し配管の途中に介在される三方弁の開度を、制御部によって制御することで、戻し配管から第１配管へ流れる温度調節媒体の量を調節している。

三方弁が戻し配管の途中に介在されているので、三方弁が作動しても、供給配管を流れる温度調節媒体の量は変動せず、タンクから対象に供給される温度調節媒体の量が変動しない。

また、三方弁が作動することにより、対象からタンクに戻る温度調節媒体を冷却器で部分的に冷却して、対象からタンクに戻る温度調節媒体の温度を調節できる。

これにより、タンクから対象に供給される温度調節媒体の量を変動させずに、タンク内の温度調節媒体の温度変化を抑制し、タンクから対象へ供給される温度調節媒体の温度を安定させることができる。

その結果、対象の温度を安定性よく調節することができる。
［２］本発明は、前記供給配管は、前記タンクから前記対象に供給される前記温度調節媒体の温度を測定するための温度計を備え、前記制御部は、前記温度計が測定した温度に基づいて、前記三方弁の開度を制御する、上記［１］に記載の温度調節装置を含む。

このような構成によれば、タンクから対象へ供給される温度調節媒体の温度に基づいて、対象からタンクに戻る温度調節媒体の冷却を制御できる。

そのため、タンクから対象へ供給される温度調節媒体の温度を、より安定させることができる。

本発明は、対象の温度を安定性よく調節することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る温度調節装置の配管構成図である。図２Ａから図２Ｃは、図１に示す三方弁を説明するための説明図であって、図２Ａは、ボールが第１位置に配置されている状態を示し、図２Ｂは、ボールが第２位置に配置されている状態を示し、図２Ｃは、ボールが第１位置と第２位置との間に配置されている状態を示す。図３は、図１に示す温度調節装置において、温度計で計測した温度の経時的な変化を示す相関図である。図４は、参考例の温度調節装置において、温度計で計測した温度の経時的な変化を示す相関図である。

図１に示すように、温度調節装置１は、対象Ａの温度を調節するための装置である。対象Ａとしては、例えば、射出成形機や圧縮成形機などの金型や、押出成形機のロールや、混合機や反応釜などのジャケットなどが挙げられる。温度調節装置１は、対象Ａに温度調節媒体を循環させるための温度調節回路２と、温度調節回路２の冷却器１１Ａ（後述）および冷却器１５（後述）に冷却水を流すための冷却水回路３とを備える。

温度調節回路２は、タンク１１と、供給配管１２と、戻し配管１３と、バイパス配管１４と、冷却器１５と、ヒータユニット１６と、制御部１７とを備える。

タンク１１は、温度調節媒体を溜める。温度調節媒体としては、例えば、熱媒体油などの油や、工業用水などの水などを用いることができる。タンク１１は、冷却器１１Ａを備える。冷却器１１Ａは、タンク１１内に設けられている。冷却器１１Ａは、冷却器１１Ａの内部を流れる冷却水との熱交換により、タンク１１内の温度調節媒体を冷却する。

供給配管１２は、タンク１１から対象Ａに温度調節媒体を供給するための配管である。供給配管１２の一端は、タンク１１の下端部に接続される。また、供給配管１２の他端は、対象Ａに接続される。供給配管１２は、バルブＶ１と、ポンプ１２Ａと、温度計１２Ｂとを備える。バルブＶ１は、供給配管１２の他端に設けられる。バルブＶ１は、グローブバルブであり、手動で開閉される。ポンプ１２Ａは、タンク１１とバルブＶ１との間に設けられる。温度計１２Ｂは、ポンプ１２ＡとバルブＶ１との間に設けられる。温度計１２Ｂは、タンク１１から対象Ａに供給される温度調節媒体の温度を測定する。

戻し配管１３は、対象Ａからタンク１１に温度調節媒体を戻すための配管である。戻し配管１３の一端は、対象Ａに接続される。また、戻し配管１３の他端は、タンク１１の上端部に接続される。戻し配管１３は、バルブＶ２を備える。バルブＶ２は、戻し配管１３の一端に設けられる。バルブＶ２は、グローブバルブであり、手動で開閉される。

バイパス配管１４は、供給配管１２と戻し配管１３とをバイパスする配管である。バイパス配管１４の一端は、温度計１２ＢとバルブＶ１との間において、供給配管１２に接続されている。バイパス配管１４の他端は、バルブＶ２と三方弁１８（後述）との間において、戻し配管１３に接続されている。バイパス配管１４は、バルブＶ３を備える。バルブＶ３は、手動で開閉される。

冷却器１５は、戻し配管１３を流れる温度調節媒体の少なくとも一部を冷却する。冷却器１５は、温度調節媒体が流れる媒体流路と、外部から冷却水回路３を介して供給される冷却水が流れる冷却水流路とを、内部に有する。冷却器１５は、冷却水流路を流れる冷却水との熱交換により、間接的に媒体流路を流れる温度調節媒体を冷却する。冷却器１５は、三方弁１８、第１配管１９および第２配管２０により、バルブＶ２とタンク１１との間において戻し配管１３に接続されている。すなわち、温度調節回路２は、さらに、三方弁１８と、第１配管１９と、第２配管２０とを備える。

三方弁１８は、戻し配管１３の途中に介在される。三方弁１８は、戻し配管１３を流れる温度調節媒体の少なくとも一部を媒体流路に流す。三方弁１８は、いわゆる、Ｌポートタイプの三方ボールバルブである。三方弁１８は、制御部１７によって制御され、自動で開閉する。

詳しくは、図２Ａに示すように、三方弁１８は、入口２１Ａ、第１の出口２１Ｂ、第２の出口２１Ｃを有するボディ２１と、Ｌ字形状の流路２２Ａを有するボール２２とを備える。なお、戻し配管１３は、戻し配管１３を流れる温度調節媒体の流れ方向において、三方弁１８よりも上流側の部分１３Ａ（図１参照）と、三方弁１８よりも下流側の部分１３Ｂ（図１参照）とを備える。

入口２１Ａは、上流側の部分１３Ａに接続される。第１の出口２１Ｂは、下流側の部分１３Ｂに接続される。第２の出口２１Ｃは、第１配管１９に接続される。なお、第１配管１９は、三方弁１８の第２の出口２１Ｃに接続されるとともに、媒体流路の入口に接続される。また、第２配管２０は、媒体流路の出口に接続されるとともに、三方弁１８とタンク１１との間において、戻し配管１３の下流側の部分１３Ｂに接続される。

ボール２２は、ボディ２１内に収容されている。ボール２２は、ボディ２１に対して回転可能である。ボール２２は、第１位置（図２Ａ参照）と、第２位置（図２Ｂ参照）との間を回転可能である。

ボール２２が第１位置に配置されているときには、流路２２Ａは、入口２１Ａおよび第１の出口２１Ｂと連通し、第２の出口２１Ｃとは連通しない。言い換えると、ボール２２が第１位置に配置されているときには、第１の出口２１Ｂの開度は、１００％であり、第２の出口２１Ｃの開度は、０％である。これにより、ボール２２が第１位置に配置されているときには、対象Ａからタンク１１に戻される温度調節媒体は、冷却器１５を通らずに、上流側の部分１３Ａから下流側の部分１３Ｂへ流れる。

一方、ボール２２が第２位置に配置されているときには、流路２２Ａは、入口２１Ａおよび第２の出口２１Ｃと連通し、第１の出口２１Ｂとは連通しない。言い換えると、ボール２２が第２位置に配置されているときには、第２の出口２１Ｃの開度は、１００％であり、第１の出口２１Ｂの開度は、０％である。これにより、ボール２２が第２位置に配置されているときには、対象Ａからタンク１１に戻される温度調節媒体は、上流側の部分１３Ａから、第１配管１９を介して冷却器１５の媒体流路を通った後、第２配管２０を介して下流側の部分１３Ｂへ流れる。

また、三方弁１８は、図２Ｃに示すように、ボール２２を第１位置と第２位置との間で止めることにより、温度調節媒体の一部を冷却器１５に流しつつ、残りの温度調節媒体を、冷却器１５を通さないで上流側の部分１３Ａから下流側の部分１３Ｂへ流すことができる。この場合、第１の出口２１Ｂの開度と、第２の出口２１Ｃの開度とを調節することにより、冷却器１５へ向かう温度調節媒体の流量と、冷却器１５を通らないで上流側の部分１３Ａから下流側の部分１３Ｂへ流れる温度調節媒体の流量とを、調節できる。

図１に示すように、ヒータユニット１６は、タンク１１と対象Ａとの間において、供給配管１２の途中に介在され、かつ、戻し配管１３の途中に介在されている。詳しくは、ヒータユニット１６は、タンク１１とポンプ１２Ａとの間において、供給配管１２の途中に介在されている。また、ヒータユニット１６は、第２配管２０とタンク１１との間において、戻し配管１３の途中に介在されている。ヒータユニット１６は、複数（具体的には２つ）のヒータタンク１６Ａを備える。複数のヒータタンク１６Ａは、水平方向に並んでおり、互いに直列的に接続されている。複数のヒータタンク１６Ａには、それぞれ、温度調節媒体が貯留される。また、複数のヒータタンク１６Ａには、それぞれ、ヒータ１６Ｂが設けられている。ヒータ１６Ｂは、ヒータタンク１６Ａに貯留された温度調節媒体を加熱する。これにより、タンク１１内の温度調節媒体を対象Ａに供給するときに、ヒータ１６Ｂで適温まで加熱してから供給することができる。また、ヒータユニット１６は、戻し配管１３の途中にも介在されているので、対象Ａからタンク１１へ戻す温度調節媒体を、一旦、ヒータユニット１６に溜めて、部分的にタンク１１に戻すことができる。

制御部１７は、温度計１２Ｂと三方弁１８とに電気的に接続されている。制御部１７は、温度計１２Ｂが測定した温度に基づいて、三方弁１８の開度、より具体的には、第１の出口２１Ｂの開度と、第２の出口２１Ｃの開度とを制御する。すなわち、制御部１７は、三方弁１８の開度を制御することにより、戻し配管１３から第１配管１９へ流れる温度調節媒体の量を調節する。

冷却水回路３は、冷却器１１Ａおよび冷却器１５に冷却水を供給するための供給配管３１と、冷却器１１Ａおよび冷却器１５を通った冷却水を排出するための排出配管３２とを備える。

供給配管３１は、一端が外部の水源に接続される。冷却水としては、例えば、工業用水などを用いることができる。供給配管３１は、途中で分岐され、一方の配管３１Ａが冷却器１１Ａの入口に接続され、他方の配管３１Ｂが冷却器１５の冷却水流路の入口に接続される。

排出配管３２は、冷却器１１Ａの出口に接続される配管３２Ａと、冷却器１５の冷却水流路の入口に接続される配管３２Ｂとを備える。配管３２Ａと配管３２Ｂとは、途中で合流している。排出配管３２の出口は、開放されている。

次いで、図１および図３を参照して、温度調節装置１の動作について説明する。

温度調節装置１を用いて対象Ａの温度を調節するには、温度調節装置１は、設定温度Ｔに基づいて温度調節された温度調節媒体を、対象Ａに供給する。

具体的には、対象Ａが射出成形機の金型である場合、対象Ａに樹脂が射出されたときに、対象Ａの温度を調節する。タンク１１内の温度調節媒体は、必要によりヒータユニット１６で加熱されて、設定温度Ｔに調節される。

このとき、バルブＶ１、Ｖ２は開かれ、バルブＶ３は閉じられる。なお、対象Ａの温度調節を一旦停止する場合など、温度調節媒体を対象Ａに供給しないときには、バルブＶ１、Ｖ２を閉じ、バルブＶ３を開いて、タンク１１、ヒータユニット１６、供給配管１２、戻し配管１３およびバイパス配管１４で、温度調節媒体を循環させることもできる。また、温度調節装置１が作動している間、冷却器１１Ａおよび冷却器１５には、供給配管３１および排出配管３２を介して、常に、冷却水が流れている。

また、三方弁１８のボール２２は、第１位置（図２Ａ参照）に配置される。

すると、対象Ａから戻し配管１３に排出された温度調節媒体は、冷却器１５を通らないで、ヒータユニット１６に戻る。すると、対象Ａから戻し配管１３に排出された温度調節媒体は、対象Ａとの熱交換により加熱されているので、ヒータユニット１６内の温度調節媒体の温度が上昇する。なお、ヒータユニット１６から溢れた温度調節媒体は、ヒータユニット１６とタンク１１との間の戻し配管１３を通じてタンク１１に戻され、タンク１１内の冷却器１１Ａによって冷却される。

そして、図３に示すように、時点ｔ０から時点ｔ１の間においてヒータユニット１６内の温度調節媒体の温度が上昇し、温度計１２Ｂで計測された温度Ｔ１が設定温度Ｔを超過すると、制御部１７は、時点ｔ１における温度Ｔ１と設定温度Ｔとの差に基づく比例制御により、三方弁１８のボール２２の位置を、第１位置と第２位置との間（図２Ｃ参照）で調節する。

これにより、制御部１７は、第１の出口２１Ｂの開度と、第２の出口２１Ｃの開度とを調節し、冷却器１５へ向かう温度調節媒体の流量と、冷却器１５を通らないで上流側の部分１３Ａから下流側の部分１３Ｂへ流れる温度調節媒体の流量とを、調節する。

すると、対象Ａからヒータユニット１６へ戻される温度調節媒体が、部分的に冷却器１５によって冷却され、ヒータユニット１６内の温度調節媒体の温度が、設定温度Ｔに近づくように調節される。

このようにして、温度調節装置１は、設定温度Ｔに基づいて温度調節された温度調節媒体を対象Ａに供給し、対象Ａの温度を調節する。

この温度調節装置１によれば、図１に示すように、戻し配管１３の途中に介在される三方弁１８の開度を、制御部１７によって制御することで、戻し配管１３から第１配管１９へ流れる温度調節媒体の量を調節している。

三方弁１８が戻し配管１３の途中に介在されているので、三方弁１８が作動しても、供給配管１２を流れる温度調節媒体の量は変動せず、タンク１１から対象Ａに供給される温度調節媒体の量が変動しない。

また、三方弁１８が作動することにより、対象Ａからタンク１１に戻る温度調節媒体を冷却器１５で部分的に冷却して、対象Ａからタンク１１に戻る温度調節媒体の温度を調節できる。

これにより、タンク１１から対象Ａに供給される温度調節媒体の量を変動させずに、タンク１１内の温度調節媒体の温度変化を抑制し、タンク１１から対象Ａへ供給される温度調節媒体の温度を安定させることができる。

その結果、対象Ａの温度を安定性よく調節することができる。

ここで、図１を参照して、三方弁１８の代わりに、温度調節媒体の流量を調節しないで、温度調節媒体の流れを切り換える切替手段が設けられている場合を参考例として、本発明の温度調節装置１の作用について、より詳細に説明する。参考例の切替手段としては、具体的には、第１配管１９の途中と、下流側の部分１３Ｂの途中とに、それぞれ、開閉弁が設けられており、それらが切替手段を構成する場合が挙げられる。なお、参考例において、上記した温度調節装置１と同様の部材には同様の符号を用いて説明する。

参考例では、第１配管１９の途中の開閉弁が閉じ、下流側の部分１３Ｂの途中の開閉弁が開いている場合、温度調節媒体は、冷却器１５へ流れず、下流側の部分１３Ｂへ向かって流れる。また、第１配管１９の途中の開閉弁が開き、下流側の部分１３Ｂの途中の開閉弁が閉じている場合、温度調節媒体は、下流側の部分１３Ｂへ流れず、冷却器１５へ流れる。

参考例において、図４に示すように、時点ｔ０から時点ｔ１の間においてヒータユニット１６内の温度調節媒体の温度が上昇した場合に、第１配管１９の途中の開閉弁が開き、下流側の部分１３Ｂの途中の開閉弁が閉じる。

すると、対象Ａからヒータユニット１６へ戻される温度調節媒体の全てが冷却器１５によって冷却され、ヒータユニット１６内の温度調節媒体の温度が、上記した温度調節装置１（図３参照）と比べて、急激に低下する。

そのため、参考例では、温度調節装置１と比べて、ヒータユニット１６内の温度調節媒体の温度が安定しにくく、対象Ａへ供給される温度調節媒体の温度が安定しにくい。

言い換えると、温度調節装置１は、参考例と比べて、タンク１１から対象Ａへ供給される温度調節媒体の温度を安定性よく調節できる。

また、この温度調節装置１によれば、図１に示すように、制御部１７は、温度計１２Ｂが測定した温度に基づいて、三方弁１８の開度を制御する。

そのため、タンク１１から対象Ａへ供給される温度調節媒体の温度に基づいて、対象Ａからタンク１１に戻る温度調節媒体の冷却を制御できる。

その結果、タンク１１から対象Ａへ供給される温度調節媒体の温度を、より安定させることができる。

１温度調節装置
１１タンク
１２供給配管
１２Ｂ温度計
１３戻し配管
１５冷却器
１７制御部
１８三方弁
１９第１配管
２０第２配管
Ａ対象

Claims

温度調節媒体を溜めるタンクと、
前記タンクから対象に前記温度調節媒体を供給するための供給配管と、
前記対象から前記タンクに前記温度調節媒体を戻すための戻し配管と、
前記戻し配管を流れる前記温度調節媒体の少なくとも一部を冷却するための冷却器であって、前記温度調節媒体が流れる媒体流路と、外部から供給される冷却水が流れる冷却水流路とを有する冷却器と、
前記戻し配管の途中に介在される三方弁であって、前記戻し配管を流れる前記温度調節媒体の少なくとも一部を前記媒体流路に流すための三方弁と、
前記三方弁に接続されるとともに、前記媒体流路の入口に接続される第１配管と、
前記媒体流路の出口に接続されるとともに、前記三方弁と前記タンクとの間において前記戻し配管に接続される第２配管と、
前記三方弁の開度を制御することにより、前記戻し配管から前記第１配管へ流れる前記温度調節媒体の量を調節する制御部と
を備えることを特徴とする、温度調節装置。
前記供給配管は、前記タンクから前記対象に供給される前記温度調節媒体の温度を測定するための温度計を備え、
前記制御部は、前記温度計が測定した温度に基づいて、前記三方弁の開度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の温度調節装置。