JP3246616U - 樹脂混練機のホッパー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混練機に供給される材料の供給状態を精度良く検出することが可能な樹脂混練機のホッパー装置を提供する。【解決手段】粉末の樹脂材料を溶融混練する樹脂混練機のホッパー装置２０であって、樹脂混練機に樹脂材料を誘導するホッパー本体２０１と、ホッパー本体内に配置され、樹脂材料と接触することに伴って検知信号を出力する材料検知部２０４と、噴射孔を含み当該噴射孔からガスを噴射することが可能であって、噴射孔がホッパー本体内において材料検知部に向くように配置されている、噴射ノズル２０３と、を備える。【選択図】図２

Description

本考案は、樹脂混練機のホッパー装置に関するものである。

従来から、樹脂を混練する樹脂混練機が知られている。例えば、特許文献１には、樹脂を混練しながら押し出す二軸押出機が開示されている。

特許文献１に記載された技術は、二軸押出機に粉末材料を供給するホッパーを更に備える。当該ホッパーの内部には、レベルセンサが配置されている。ホッパー内に粉末材料が異常なほど大量に堆積すると粉末材料がレベルセンサに付着する。レベルセンサがこれを検知すると、原料の過供給状態と判断され、供給される粉末材料の一部が貯蔵タンクへと戻される。

特開２０１４－８７６０号公報

特許文献１に開示された技術において、ホッパー上方から供給される粉末材料がレベルセンサに付着すると、実際にはホッパー内の粉末材料が過供給の状態ではないのにも関わらず、誤って過供給状態にあると検知されてしまう恐れがある。また、一旦粉末材料の過供給状態を正しく検知した後、過供給状態が解消した後もレベルセンサに粉末材料が付着したままであると、実際には粉末材料の過供給状態が解消されているにも関わらず、レベルセンサが粉末材料を検出し続けることで、多くの粉末材料がホッパー内に蓄積している、すなわち、過供給状態にあると誤って検知されてしまう恐れがある。

本考案は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、混練機に供給される材料の供給状態を精度良く検出することが可能な樹脂混練機のホッパー装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本考案によって提供されるのは、粉末の樹脂材料を溶融混練する樹脂混練機のホッパー装置であって、前記樹脂混練機に前記樹脂材料を誘導するホッパー本体と、前記ホッパー本体内に配置され、前記樹脂材料と接触することに伴って検知信号を出力する材料検知部と、噴射孔を含み当該噴射孔からガスを噴射することが可能な噴射ノズルであって、前記噴射孔が前記ホッパー本体内において前記材料検知部に向くように配置されている、噴射ノズルと、を備える。

本構成によれば、噴射ノズルから噴射されるガスが、ホッパー装置の上方からホッパー本体内に供給され材料検知部へ降り注ぐ粉末の樹脂材料（以下、粉末材料ということがある。）を吹き流して、材料検知部に付着しない様にすることができる。また、材料検知部に付着した粉末材料を噴射ノズルから噴射されるガスによって吹き飛ばすことで、ホッパー本体内における異常蓄積状態の解消後に材料検知部に粉末材料が付着したままとならないようにすることができる。これにより、誤って過供給異常状態と判断されることを防ぐことができる。したがって、混練機に供給される材料の供給状態を精度良く検出することができる。

上記の構成において、前記噴射ノズルは、前記ホッパー本体内において前記材料検知部の上方に配置された前記噴射孔から下方に向かって前記材料検知部に前記ガスを噴射するものでもよい。

本構成によれば、下方からガスを吹き付ける場合と比較して、ホッパー本体の上方から供給される粉末材料が材料検知部に付着することや、材料検知部から脱離した粉末材料が再び材料検知部に付着することを抑止しやすくすることができる。

上記の構成において、前記ホッパー本体内において、前記材料検知部の上方を覆うように配置される屋根部を更に備えるものでもよい。

本構成によれば、材料検知部の上方を覆う様に屋根部が配置されることで、ホッパー本体の上方から供給される粉末材料が材料検知部に付着することを、より好適に抑止することができる。

上記の構成において、前記噴射ノズルは、前記材料検知部の上方であって、前記屋根部の下方に配置されているものでもよい。

本構成によれば、屋根部が噴射ノズルを覆っているため、噴射ノズルから噴射されたガスの材料検知部への吹き付けが、ホッパー本体の上方から供給される粉末材料によって妨げられることを抑止することができる。これにより、ホッパー本体の上方から供給される粉末材料が材料検知部に付着することをより効果的に抑止することができる。

上記の構成において、前記屋根部は、鉛直方向に沿って延びる立壁と、前記立壁の下端から前記材料検知部の上方を覆う様に斜め下方向に延びる一対の傾斜壁と、を含むものでもよい。

本構成によれば、立壁によって、樹脂材料の流れを２つに振り分けることができるため、屋根部上に樹脂材料が堆積することを抑止できる。また、傾斜壁によって樹脂材料を更に誘導することによって、屋根部に樹脂材料の大きな圧力が作用することを抑止することもできる。

本考案によれば、混練機に供給される材料の供給状態を精度良く検出することが可能な樹脂混練機のホッパー装置を提供することができる。

本考案の一実施形態に係る樹脂混練機の側断面図である。 図１の樹脂混練機に備えられるホッパー装置を側方から見た拡大図である。 図２のホッパー装置を前側から見た図である。

以下、本考案の一実施形態に係る混練機１（樹脂混練機）ついて、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る混練機１の側断面図である。混練機１は、内部が空洞に形成されたバレル１０（混練機本体ともいう）と、バレル２の内部を軸心方向に沿って挿通される一対の混練ロータ１２とを有している。混練機１では、一対の混練ロータ１２は互いに異方向に向かって噛み合い状態で回転しており、一対の混練ロータ３間で樹脂などの材料の混練を行う。なお、図１では、紙面手前側の混練ロータ１２のみが図示されており、紙面奥側にもう一つの混練ロータ１２が配置されている。

なお、以後の説明において、図１に示す方向の後側を、混練機１における樹脂の流れを説明する際の上流側とし、前側を下流側ということがある。また、図１の前後方向を混練機１の軸方向とする。

図１に示すように、バレル１０は軸方向に沿って長い筒状に形成されており、その内部は軸垂直方向の断面がめがね形状（２つの円が円周の一部同士を交差させるようにして互いに重なり合った形状）とされた空洞となっている。バレル１０は、上流側から軸方向に沿って複数（図例では３つ）の部分に分かれている。これら３つの部分は、上流側から順に、材料を供給するフィード部Ａ１、材料を混練する混練部Ａ２、材料をバレル１０外に排出する排出部Ａ３とされている。なお、混練部Ａ２と排出部Ａ３との間には、材料の内圧を高める絞り部１４が配置されている。

フィード部Ａ１は、バレル１０の内外を連通するように上方に向かって開口した材料供給口１６を備えている。この材料供給口１６は、バレル１０の上側の壁面を上下に貫通するように形成されており、バレル１０内に材料を供給できるようになっている。また、材料供給口１６には、材料を投入しやすくするために、上方に向かって漏斗状に広がるホッパーユニット２０（ホッパー装置）が設けられている。

混練部Ａ２は、バレル１０の軸方向の中央部、換言すれば、フィード部Ａ１の下流側に設けられた部分である。この混練部Ａ２に対応した位置の混練ロータ１２には混練フライト１２Ｂが用いられており、混練部Ａ２はフィード部Ａ１からバレル１０内に供給された材料を混練フライト１２Ｂによって混練する部分である。

絞り部１４は、混練部Ａ２のさらに下流側に配備された部分であり、混練部Ａ２から排出部Ａ３に向かって流れる材料を滞留させて材料の混練度を調整する機能を備えている。絞り部１４は、バレル１０内を流通する材料の流れを遮断したり変化させたりすることができるゲート部材１１を備えており、ゲート部材１１で材料の流通速度を変化させることで混練度を調整できる。この絞り部１４のさらに下流側、言い換えればバレル１０の最も下流側には、混練された材料をバレル１０の外部に排出する排出部Ａ３が設けられている。

混練ロータ１２は、上述したバレル１０の内部を挿通するように左右一対設けられている。各混練ロータ１２は、それぞれの回転中心がバレル１０の空洞をなす上記した２つの円の各中心と一致するように設けられている。各混練ロータ１２は、バレル１０の軸方向両端のさらに外側でそれぞれ軸受により支持されている。また、混練ロータ１２の上流側部分は、混練ロータ１２を回転駆動させることが可能な駆動部１２Ｓに接続されている。一対の混練ロータ１２は、上述したフィード部Ａ１、混練部Ａ２、排出部Ａ３のそれぞれに対応して、互いに機能が異なる複数種のフライトを軸方向に沿って備えている。

すなわち、フィード部Ａ１には螺旋状にねじれた翼形を利用して材料を下流側に送り出すスクリュフライト１２Ａが設けられており、混練部Ａ２には材料にせん断力を付与することで材料を混練する混練フライト１２Ｂが設けられており、さらに排出部Ａ３には混練部Ａ２で混練された材料をバレル１０外に排出する排出翼１２Ｃが設けられている。

図１において、ホッパーユニット２０から投入された、例えば粉末状の樹脂材料は矢印ＤＡで示すようにバレル１０内のフィード部Ａ１に流入する。そして、混練ロータ１２の回転によって、矢印ＤＢで示すように混練されながら下流側に搬送される。その後、矢印ＤＣで示すように、樹脂材料は排出翼１２Ｃによって排出口２８から排出される。

なお、ホッパーユニット２０の上方には粉末材料を貯蔵するサイロ（不図示）があり、サイロ内の粉末材料をホッパーに直接落下させて供給する。

図２は、図１の混練機１に備えられるホッパーユニット２０（ホッパー装置）を側方から見た拡大図である。図３は、図２のホッパーユニット２０を前側から見た図である。

ホッパーユニット２０は、ホッパー本体２０１と、屋根部２０２と、噴射ノズル２０３と、レベルセンサ２０４（材料検知部）と、を有する。

ホッパー本体２０１は、円錐筒形状からなり、下方に向かって先細状に配置されている。ホッパー本体２０１は、混練機１に樹脂材料を誘導する。ホッパー本体２０１の下端部は、バレル１０の材料供給口１６に接続されている。なお、図１、図２のいずれにおいても、ホッパーユニット２０のホッパー本体２０１は透視図で示している。

屋根部２０２は、ホッパー本体２０１内においてレベルセンサ２０４の上方を覆うように配置されている。

レベルセンサ２０４は、ホッパー本体２０１内に配置され、樹脂材料と接触することに伴って検知信号を出力する。当該検知信号は、後記のＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０（図２）に入力される。

レベルセンサ２０４としては、検出部分である先端部２０４Ｓ（フォーク部分）の振動周波数の変化から粉末材料の有無を検知する音叉式のセンサを用いることができる。レベルセンサ２０４の先端部２０４Ｓに粉末材料が付着すると、異常を示す信号がＰＬＣ４０に入力され、粉末原料が過供給の状態であるとして、異常対応処理の一つとしてＰＬＣ４０の操作盤に警報が表示される。この警報に加えて、混練中に混練機１の混練ロータ１２の回転が緊急停止される場合もある。なお、上記の異常対応処理については、警報と緊急停止のうちのいずれか一方でもよい。

噴射ノズル２０３は、屋根部２０２の下方であってレベルセンサ２０４の上方に配置されている。噴射ノズル２０３は、その先端に形成された噴射孔を含み、当該噴射孔からガスを噴射することが可能とされている。前記噴射孔はホッパー本体２０１内においてレベルセンサ２０４の上方において、先端部２０４Ｓを向くように配置され、下方に向かってレベルセンサ２０４の検出部分である先端部２０４Ｓにガスを噴射する。このため、下方から上方に向かってガスを吹き付ける場合と比較して、ガスの吹き付けによってホッパー本体２０１の上方から供給される粉末材料がレベルセンサ２０４に付着することや、レベルセンサ２０４から脱離した粉末材料が再びレベルセンサ２０４に付着することを効果的に抑止することができるとともに、当該粉末材料を混練機１側にスムーズに流入させることができる。なお、図２に示すように、レベルセンサ２０４の先下がりの配置角度よりも、噴射ノズル２０３の先下がりの配置角度の方が、急な角度に設定されている。

噴射ノズル２０３は、図２に示すように窒素供給源３０に接続され、作業者によって手動バルブ３１が操作されることで、ガス噴射のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。混練機１の運転中は、噴射ノズル２０３からレベルセンサ２０４の先端部２０４Ｓに向けて、常に窒素ガスを噴射する様に作業者によって操作される。噴射ノズル２０３から噴射されるガスは窒素に限定されるものではない。

このような構成によれば、常に噴射ノズル２０３からレベルセンサ２０４に向けてガスを噴射する様に、あるいは少なくともホッパーユニット２０上方のサイロ（不図示）から粉末材料が供給されるタイミングに合わせて噴射ノズル２０３からレベルセンサ２０４に向けてガスを噴射する様に作業者が手動バルブを操作することで、ホッパー本体２０１内に供給される粉末材料が噴射ノズル２０３からのガスに吹かれ、レベルセンサ２０４から離間した状態で下流側の材料供給口１６と流れていく。また、ホッパーユニット２０に対する粉末材料の過供給状態が発生しても、過供給状態からの復帰後、運転の再開に合わせて噴射ノズル２０３からレベルセンサ２０４に向けてガスを噴射するよう作業者が手動バルブを操作することで、レベルセンサ２０４に付着した粉末材料が吹き飛ばされる。この結果、レベルセンサ２０４に粉末材料が付着したままとならないため、ＰＬＣ４０において誤って異常状態と検知されることを防ぐことができる。

図３を参照して、本実施形態では、屋根部２０２は、混練機１における樹脂材料の流れ方向と直交する断面において三ツ矢の形状を有している。換言すれば、屋根部２０２は、鉛直方向に沿って延びる立壁２０２Ａと、立壁２０２Ａの下端から材料検知部の上方を覆う様に斜め下方向に延びる一対の傾斜壁２０２Ｂ、２０２Ｃ（斜面）と、を含む。

このように、レベルセンサ２０４の上方を覆う様に屋根部２０２が配置されることで、ホッパーユニット２０の上方から供給される粉末材料がレベルセンサ２０４に過剰に付着することを抑止することができる。また、立壁２０２Ａによって、樹脂材料の流れを左右に振り分けることができるため、屋根部２０２上に樹脂材料が堆積することを抑止できる。また、傾斜壁２０２Ｂ、２０２Ｃによって樹脂材料を左右に更に誘導することによって、屋根部２０２に樹脂材料の大きな圧力が作用することを抑止することもできる。

更に、本実施形態では、屋根部２０２が噴射ノズル２０３を覆っているため、噴射ノズル２０３から噴射されたガスのレベルセンサ２０４への吹き付けが、ホッパー本体２０１の上方から供給される粉末材料によって妨げられることを抑止することができる。これにより、ホッパー本体２０１の上方から供給される粉末材料がレベルセンサ２０４（材料検知部）に付着することをより効果的に抑止することができる。

以上のように、本実施形態では、ホッパーユニット２０の内に蓄積されレベルセンサ２０４に付着した粉末材料あるいは付着しようとする粉末材料を噴射ノズル２０３から噴射されるガスによって吹き飛ばすことで、ホッパーユニット２０内における異常蓄積状態の解消後にレベルセンサ２０４に粉末材料が付着したままとならず、誤って過供給異常状態と検知（判断）されることを防ぐことができる。よって、作業現場において、不必要な異常対応作業に時間を取られることを防ぐことが可能になり、混練機１の生産効率の悪化を予防することができる。

１ 混練機（樹脂混練機）
１０ バレル
１２ 混練ロータ
２０ ホッパーユニット（ホッパー装置）
２０１ ホッパー本体
２０２ 屋根部
２０２Ａ 立壁
２０２Ｂ、２０２Ｃ 傾斜壁
２０３ 噴射ノズル
２０４ レベルセンサ（材料検知部）
２０４Ｓ 先端部

Claims (5)

1. 粉末の樹脂材料を溶融混練する樹脂混練機のホッパー装置であって、
   前記樹脂混練機に前記樹脂材料を誘導するホッパー本体と、
   前記ホッパー本体内に配置され、前記樹脂材料と接触することに伴って検知信号を出力する材料検知部と、
   噴射孔を含み当該噴射孔からガスを噴射することが可能な噴射ノズルであって、前記噴射孔が前記ホッパー本体内において前記材料検知部に向くように配置されている、噴射ノズルと、
   を備える、樹脂混練機のホッパー装置。
2. 前記噴射ノズルは、前記ホッパー本体内において前記材料検知部の上方に配置された前記噴射孔から下方に向かって前記材料検知部に前記ガスを噴射する、請求項１に記載の樹脂混練機のホッパー装置。
3. 前記ホッパー本体内において、前記材料検知部の上方を覆うように配置される屋根部を更に備える、請求項１または２に記載の樹脂混練機のホッパー装置。
4. 前記噴射ノズルは、前記材料検知部の上方であって、前記屋根部の下方に配置されている、請求項３に記載の樹脂混練機のホッパー装置。
5. 前記屋根部は、鉛直方向に沿って延びる立壁と、前記立壁の下端から前記材料検知部の上方を覆う様に斜め下方向に延びる一対の傾斜壁と、を含む、請求項３に記載の樹脂混練機のホッパー装置。