JP3947670B2

JP3947670B2 - 発泡樹脂成形機の冷却水供給設備

Info

Publication number: JP3947670B2
Application number: JP2002013053A
Authority: JP
Inventors: 進氏原
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP2003211476A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の発泡樹脂成形機を備えた成形工場等において、各発泡樹脂成形機に冷却水を供給する設備に関し、特に必要な水量を常に同じ圧力で供給するための冷却水供給設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡樹脂の成形工場においては、発泡樹脂成形機で原料充填、蒸気加熱、水冷却、真空冷却、取出工程の１サイクルを経て製品、すなわち発泡樹脂成形品を成形している。該サイクル中、水冷却工程時には、１サイクル毎に短時間（２〜１５秒程度）で同じ水量を成形型に供給する必要がある。しかし通常発泡樹脂成形機はそれぞれ独立して運転されており、また発泡樹脂成形機には水冷却の開始時に水配管の圧力に応じて水冷却時間を制御する機能はなく、所定の成形型に対して一定の時間がタイマーによって設定されている。発泡樹脂の成形工場には、通常、複数台の発泡樹脂成形機が設置されているが、たまたま多台数の発泡樹脂成形機が同時に水冷却工程に入ると、冷却水を供給する水ポンプの性能に応じて吐出圧力が急激に降下し、１台の発泡樹脂成形機に供給される水量が減少し、必要な冷却が行われず、冷却不足の不良品を生じることになる。通常、水ポンプは吐出する水流量が増加すると吐出圧力が下がり、これらの間には水ポンプ固有の性能がある。このため、吐出配管内の流量が変化しても各成形機に常に一定の水量を供給するように、水ポンプ元圧や発泡樹脂成形機に接続されている配管の圧力を一定にするための手段が求められている。しかし未だ完全に発泡樹脂成形機の元圧を一定に制御する手段は提供されていない。
【０００３】
供給水の圧力を一定にすることを目的とした従来技術として、例えば以下のａ〜ｄの各公報に開示された技術が提案されている。
ａ．特開平１１−８２３６１号公報には、可変速駆動型のポンプを用い、給水圧力に応じてポンプの運転速度を制御することにより末端圧一定制御を得るようにした給水圧力制御装置において、ポンプが始動時で給水管の流量が予め設定してある所定位置以下のとき、給水圧力が０のときの目標圧力又は予め設定した所定値以下の流量に対応して目標圧力に収斂するようにポンプの運転速度を制御する手段を設け、この時のポンプの運転速度を用いて、末端圧一定制御に必要な演算式を生成したように構成した給水圧力制御装置が開示されている。
ｂ．特開平８−２６１１９０号公報には、回転数の制御可能な複数台のポンプを備え、送水圧力を一定値に保ちながら負荷機器に対して往水の供給を行うと共に、必要に応じて前記ポンプの運転台数を制御するポンプの運転台数制御方法において、稼働中のポンプの消費エネルギーに基づいてポンプの運転台数を増減段させる制御方法が開示されている。
ｃ．特開平９−１２８０６０号公報には、ビル設備等におけるポンプ給水ユニットに使用して、二次側配管系の圧力を所定の圧力に制御し蛇口等に給水するための低圧制御バルブが開示されている。
ｄ．特開昭５６−１４４９３１号公報には、水供給源と成形型の蒸気室の間に貯水タンクを設け、圧縮空気にて内部の水を加圧し水冷時にその圧力で成形型に水を供給する。発泡成型時における加圧冷却水による冷却方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したａ〜ｄの従来技術には次のような問題があった。
上記ａおよびｂは、共に水ポンプの運転速度を吐出圧力などで制御し使用側の流量が変化しても圧力を一定に保つ方法であり、必要な動力のみの運転となり省エネルギーとはなるが、例えば使用側の流量がある時期ゼロになると圧力を制御仕切れなくなりポンプが停止する。次の瞬間、使用側の流量が発生した場合、ポンプが起動し圧力を上げようとするが、時間的に使用側の要求に間に合わない場合がある。
【０００５】
また、上記ｃについても、使用側の流量がゼロになるとポンプは停止し、上記と同じく、次の瞬間に使用側の流量が発生した場合、ポンプが起動し圧力を上げようとするが、時間的に使用側の要求に間に合わない場合がある。
【０００６】
上記ｄの技術は、供給する水の圧力を安定化するためには非常に有効である。しかし近年では、１台の成形機で生産される製品の寸法や形状が多様化し、多量の冷却水量を必要とする成形の場合、冷却水量が不足することがあった。またこの多量水の必要な成形を想定することは必要以上に大きな水のタンクを各成形機に設けることになり、機械コスト上および装置スペース上困難である。さらに圧力保持のため圧縮エアーを使用するために空気圧縮機が必要となり、電力コストの上昇につながる。
【０００７】
上記ａ〜ｄ以外の供給水の圧力制御のための手段として、ポンプの吐出配管に余分な流量を配管外に排出させるラインを設け、そのラインに一定の圧力以上になった場合水を排出させる一次圧力調整弁（例えば、ヨシタケ社製のＧＤ２０Ｒ型一次圧力調整弁）を設ける方法がある。また一次圧力調整弁の替わりに圧縮エアーやモータで駆動させる自動弁を設け、吐出配管の圧力を検知し圧力を一定に制御するように自動弁の開度を調整する方法などが知られている。さらにこれらの弁を成形機より下流側の工場配管末端に設けることもある。しかし、このような供給水の圧力制御を実施しても、使用側の流量範囲は広く且つ頻繁に流量が変化するため、成形工場内の配管圧力を全成形機について一定に制御することは極めて困難であった。
【０００８】
さらに特開平１１−１０５０５５号公報には、殺菌タンクで殺菌した水をポンプで成形機に送る無菌輸送装置の製造装置が開示されている。しかし、同公報には、複数台の成形機を同時に使用する場合どのように水を供給するかについては全く記載されていない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数台の発泡樹脂成形機を備えた成形工場等において、各発泡樹脂成形機に必要な水量を常に同じ圧力で供給する冷却水供給設備の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数台の発泡樹脂成形機（以下、成形機と略記する）に冷却水を供給する冷却水供給設備であって、成形機のそれぞれの冷却水供給配管に、各成形機の運転制御部によって駆動・停止を制御可能な水ポンプを設け、該水ポンプがそれぞれの成形機の水冷工程の開始と同時または開始直前に駆動するように制御されたことを特徴とする成形機の冷却水供給設備を提供する。
この冷却水供給設備は、それぞれの成形機に専用の水ポンプを設けた構成としたので、常に安定した水圧と水量で冷却水を成形機に供給することができ、冷却水の供給不安定による不良発生を無くすことができる。また、成形機を増設する場合でも水ポンプのみを追加すればよい。
【００１１】
前記冷却水供給設備において、全ての成形機が使用する冷却水の総使用量を供給可能な給水ポンプと、該給水ポンプから供給された水を貯水する水タンクと、該水タンクから全ての成形機の冷却水供給配管に水を供給するように配設された主配管とをさらに備え、前記水タンクの水面が成形機の前記水ポンプの入口及び出口配管より常に上位にあるように構成することが好ましい。
この冷却水供給設備は、水ポンプの入口及び出口配管より常に上位にある水タンクから全ての成形機で使用する水を供給し、この水タンクの水位を所定範囲に保つように給水ポンプで水を供給することにより、大型の水ポンプで全ての成形機に給水する場合と比べて、給水ポンプを小型化でき、成形機毎に設けた水ポンプの分を加えても、冷却水供給に要するポンプ駆動用のエネルギーコストを低減できる。
【００１２】
さらに、前記水ポンプと前記成形機との間の冷却水供給配管から分岐配管を設けるとともに、該分岐配管に、前記成形機の運転制御部で開閉動作を制御可能な自動弁を設け、該自動弁を水ポンプが駆動される前に自動弁が開となって前記給水タンクの水頭圧により水ポンプ内を水が通過するように制御された構成とすることが好ましい。
この冷却水供給設備は、成形機が水冷工程を開始する前に水ポンプ内に水を流し、水ポンプ内を通過する水によってポンプのインペラーが回転してから駆動が開始されるので、水ポンプの駆動開始がスムーズになり、起動時に消費するエネルギーを低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は本発明に係る冷却水供給設備の一実施形態を示す図である。この冷却水供給設備は、複数台の成形機Ａを備えている成形工場に設けられており、全ての成形機Ａが使用する冷却水の総使用量を供給可能な給水ポンプＢと、該給水ポンプＢから供給された水を貯水する水タンクＣと、該水タンクＣから全ての成形機Ａの冷却水供給配管Ｄに水を供給するように配設された主配管Ｅと、それぞれの冷却水供給配管Ｄに設けられた水ポンプＦとを主な構成要素として備えている。
【００１４】
この水タンクＣは、成形機Ａの水ポンプＦの入口及び出口配管より常に上位にあるように高位置に設置されている。この水タンクＣは、大気に開放されたタンクや水槽とすることができ、その水面のレベルは水位センサＧによって検出されるようになっている。このように水タンクＣを水ポンプＦよりも上位に設けたことによって、各成形機Ａの水ポンプＦには、水タンクＣの水面と水ポンプＦの配管との高さの差Ｈに基づいた水頭圧が加わるようになっている。
【００１５】
前記給水ポンプＢは、冷却水槽Ｉに貯水されている冷却水を、全ての成形機Ａで使用する水量の平均量で水タンクＣに供給する。この給水ポンプＢは、水タンクＣに設けられた水位センサＧで検出された水面位置が任意に設定した上限水位と下限水位の間になるように、制御部Ｊによって運転速度が制御されている。この給水ポンプＢは、極力停止しないように制御することが好ましい。このように給水ポンプによって全ての成形機Ａで使用する水量の平均量を常時水タンクＣに給水するように運転することで、大型の水ポンプを用い全ての成形機に給水する場合と比べて給水ポンプＢを小型化でき、成形機Ａ毎に設けた水ポンプＦの分を加えても、冷却水供給に要するポンプ駆動用のエネルギーコストを低減できる。
【００１６】
水タンクＣには、全成形機台数と予備を含めた水の取出口が設けられている。この取出口には、全ての成形機Ａの冷却水使用量と、将来の増設を見越した成形機の台数分の冷却水使用量を供給可能な大口径の主配管Ｅが接続されている。なお、この主配管Ｅに代えて、取出口に全ての成形機Ａにつき１本づつ冷却水供給配管を接続することもできる。
【００１７】
この主配管Ｅには、それぞれの成形機Ａの冷却水供給配管Ｄが接続されている。それぞれの冷却水供給配管Ｄには、冷却水供給配管Ｄから成形機Ａに流入する冷却水の水圧を増幅させ、必要な水量を常に同じ圧力で成形機Ａに供給する水ポンプＦが設けられている。水ポンプＦは、成形機Ａの運転制御部Ｋによって駆動・停止の運転が制御されるようになっている。なお、水ポンプＦの上流側には冷却水供給配管Ｄの開閉を切り替える開閉弁を設けておくことが望ましい。
【００１８】
それぞれの冷却水供給配管Ｄの水ポンプＦと成形機Ａとの間には、冷却水を流出させる分岐配管Ｌが設けられている。この分岐配管Ｌには、成形機Ａの運転制御部Ｋによって開閉動作を切り替える自動弁Ｍが設けられている。この分岐配管Ｌと自動弁Ｍを設けたことによって、成形機Ａが水冷工程を開始する前に自動弁Ｍを開として水ポンプＦ内に水を流し、水ポンプＦ内を通過する水によってポンプのインペラーが回転させてから水ポンプＦが起動されるので、水ポンプＦの駆動開始がスムーズになり、起動時に消費するエネルギーを低減できる。
【００１９】
図２は成形機Ａに設けられた成形型Ｔの一例を示す図である。この成形形Ｔは、一対の雌成形型１と雄成形型２からなり、雌成形型１は固定台３に固定されている一方、雄成形型２は移動台４に固定され、雄成形型２は移動台４を移動させることによって雌成形型１に対して接近・離間する方向に移動可能に配置されている。なお、雌雄成形型１，２は、熱伝導率が良好な銅、アルミニウム、銅及びアルミニウムの合金、銅、アルミニウム、マグネシウム及びマンガンの合金（ジュラルミン）から形成されるのが好ましい。
【００２０】
雌成形型１には凹部５が形成されている一方、雄成形型２には凸部６が形成されており、雌雄成形型１，２は、これら凹部５と凸部６とを互いに対向させた状態に配設されており、雌成形型１の凹部５内に雄成形型２の凸部６を挿入した状態に雌雄成形型１，２を型閉めすると、雌成形型１の凹部５と雄成形型２の凸部６との対向面間にキャビティ７が形成されるように構成されている。なお、雌雄成形型１，２のいずれかの部位には、キャビティ７内に発泡性樹脂粒子を供給するための発泡性樹脂粒子供給管（図示せず）が一体的に設けられていると共にこの発泡性樹脂粒子供給管にはフィラー弁（図示せず）が介装され、更に発泡樹脂成形品を雌成形型１から離型させるための押出ピン（図示せず）が一体的に設けられている。
【００２１】
雌雄成形型１，２内は全面的に中空構造とされ、この中空部はチャンバー２０，２１とされている。そして、雌雄成形型１，２の成形壁部８，９には、雌雄成形型１，２を型閉めして形成されるキャビティ７内とチャンバー２０，２１内とを連通させる多数の蒸気穴２２，２３が、縦横に所定のピッチで設けられている。チャンバー２０，２１には、これらのチャンバー２０，２１内に蒸気を供給するための蒸気供給管２４，２５の一端部が連結、連通されている一方、蒸気供給管２４，２５を通じてチャンバー２０，２１内に供給した蒸気をチャンバー２０，２１外に排出するための蒸気排出管２６，２７の一端部が連結、連通されている。これらの蒸気供給管２４，２５には蒸気供給弁２４ａ，２５ａが介装されていると共に、蒸気排出管２６，２７には蒸気排出弁２６ａ，２７ａが介装されている。また、チャンバー２０，２１には、上述した通り水ポンプＦの出口側に接続された冷却水供給管路Ｄが連結されている。なお、詳細な図示は略すが、冷却水供給管路Ｄは途中で２本に分岐し、それぞれがチャンバー２０と２１とに連結されている。さらにこれらチャンバー２０，２１には、チャンバー２０，２１内の空気を真空吸引するための吸引管２８，２９の一端部が連結、連通されており、この吸引管２８，２９には吸引開閉弁２８ａ，２９ａが介装されていると共に、この吸引開閉弁２８ａ，２９ａの他端側には真空ポンプ（図示せず）が配設されている。
【００２２】
図３は本実施形態における成形機を用いて発泡樹脂成形品を成形する工程を示す図である。
まず、上述した通り構成された雌雄成形型１，２を型閉めし、雌雄成形型１，２の成形壁部８，９の対向面間にキャビティ７を形成する。続いて、雌成形型１のフィラー弁を開放して発泡性樹脂粒子供給管を通じてキャビティ７内に発泡性樹脂粒子を供給、充填する（原料充填工程）。
【００２３】
発泡性樹脂粒子は、発泡剤を含有させた合成樹脂粒子を予備発泡させて得られるものであり、この合成樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、従来から発泡樹脂成形品製造のために用いられている樹脂材料の中から適宜選択して用いることができ、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等を挙げることができ、強度と成形性の良さからポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００２４】
また、上記発泡剤としては、沸点が合成樹脂の軟化点以下であって、常圧でガス状もしくは液状の有機化合物が適しており、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ヘキサン、石油エーテル等の炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル等の低沸点のエーテル化合物、炭酸ガス、窒素等の無機ガス等が用いられる。これらの発泡剤は、一種のみを使用してもよく、また、二種以上を併用してもよい。発泡剤の含有率としては、合成樹脂粒子重量に対して１〜２０重量％、好ましくは２〜１０重量％である。発泡剤の含有量が上記範囲を下回ると、発泡成形品の発泡倍率が不十分で軽量発泡体が得られない。一方、発泡剤の含有量が上記範囲を超えても、発泡倍率の更なる上昇は実質的に見込めず、また発泡が不安定になり好ましくない。
【００２５】
充填工程の後、蒸気供給弁２４ａ，２５ａ及び蒸気排出弁２６ａ，２７ａを開放して蒸気供給管２４，２５を通じて雌雄成形型１，２のチャンバー２０，２１内に蒸気を供給、充満させると共に、この蒸気を雌雄成形型１，２の蒸気排出管２６，２７を通じてチャンバー２０，２１内に流通させ、チャンバー２０，２１内を所定時間加熱する（型加熱工程）。その後、雄成形型２の蒸気供給弁２５ａを閉止すると共に雌成形型１の蒸気排出弁２６ａを閉止して、雌成形型１の蒸気供給管２４を通じて雌成形型１のチャンバー２０内に蒸気を供給し、この蒸気を、雌成形型１の蒸気穴２２を通じてキャビティ７内に流入させて、発泡性樹脂粒子に接触、通過させ、発泡性樹脂粒子を加熱、発泡させた上で、雄成形型２の蒸気穴２３を通じて雄成形型２のチャンバー２１内に流入させた後、雄成形型２の蒸気排出管２７を通じて外部に排出させる（一方加熱工程）。続いて、雄成形型２の蒸気供給弁２５ａ及び雌成形型１の蒸気排出弁２６ａを開放する一方、雌成形型１の蒸気供給弁２４ａ及び雄成形型２の蒸気排出弁２７ａを閉止して、雄成形型２の蒸気供給管２５を通じて雄成形型２のチャンバー２１内に蒸気を供給し、この蒸気を、雄成形型２の蒸気穴２３を通じてキャビティ７内に流入させて発泡性樹脂粒子に接触、通過させ、発泡性樹脂粒子を加熱、発泡させた上で、雌成形型１の蒸気穴２２を通じて雌成形型１のチャンバー２０内に流入させた後、雌成形型１の蒸気排出管２６を通じて外部に排出させる（逆一方加熱工程）。続いて、雌雄成形型１，２の蒸気供給弁２４ａ，２５ａを共に開放状態とする一方、雌雄成形型１，２の蒸気排出弁２６ａ，２７ａを共に閉止し、雌雄成形型１，２のチャンバー２０，２１内に蒸気供給管２４，２５を通じて蒸気を供給、充満させて、雌雄成形型１，２の成形壁部８，９を加熱してキャビティ７を加熱すると共に、チャンバー２０，２１内の蒸気を蒸気穴２２，２３を通じてキャビティ７内の発泡性樹脂粒子を加熱、発泡させて発泡樹脂成形品を作製する（両面加熱工程）。なお、上記型加熱工程〜両面加熱工程までの一連の工程をまとめて、蒸気加熱工程と記す。
【００２６】
次に、雌雄成形型１，２の蒸気供給弁２４ａ，２５ａを共に閉止する一方、雌雄成形型１，２の吸引管２８，２９を通じて真空吸引し、チャンバー２０，２１内の蒸気を排出する（排気工程）。
この排気工程の終了より少し前に、分岐配管Ｌの自動弁Ｍを開とする。水タンクＣの水面は水ポンプＦよりも上位にあり、水タンクＣの入口には、水タンクＣの水面と水ポンプＦとの高さの差Ｈに基づく水頭圧が加わっているため、自動弁Ｍを開とすることで、主配管Ｅ内の水が冷却水供給管路Ｄ、水ポンプＦおよび分岐配管Ｌを通って流出する。この水流によって水ポンプＦのインペラーが回り、この水ポンプＦがスムーズに駆動可能になる。そして排気工程の終了時点、またはその前後で水ポンプＦを駆動させ、次いで水冷工程の開始までに自動弁Ｍを閉止する。
【００２７】
水ポンプＦの駆動によって、冷却水が主配管Ｅから冷却水供給管路Ｄ、成形機Ａの自動水冷弁（図示略）を通って雌雄成形型１，２のチャンバー２０，２１に供給され、雌雄成形型１，２とキャビティ７内の合成樹脂成形品が冷却される（水冷工程）。
水冷工程の所要時間（水冷時間ｔ１）は、作製する合成樹脂成形品の大きさ、形状等によって適宜変更可能であり、通常は数秒〜十数秒程度とされる。この水冷時間は成形機Ａの自動水冷弁の開閉動作によって制御され、自動水冷弁の閉止により終了される。通常、水ポンプＦの駆動は、自動水冷弁の閉止と同時に停止されるが、自動水冷弁の閉止の直前または直後に停止させるように制御してもよい。
【００２８】
次に、図示しない冷却水排出管路を通して雌雄成形型１，２のチャンバー２０，２１内の冷却水を型外に排出する（排水工程）。この排水工程後、真空ポンプを駆動させ、雌雄成形型１，２のチャンバー２０，２１内を吸引管２８，２９を通じて真空吸引して減圧状態とし（排気工程）、さらに所定時間放冷する（放冷工程）。
【００２９】
続いて、雌雄成形型１，２のチャンバー２０，２１内の減圧状態を開放してチャンバー２０，２１内を大気圧とした上で、移動台４を固定台３に対して離間方向に移動させることによって雌雄成形型１，２を型開きし、雌成形型１に設けられた押出ピンを作動させてキャビティ７内の発泡樹脂成形品を離型させて取り出す（離型・取出工程）。
【００３０】
そして、原料充填工程〜離型・取出工程を一連の成形工程とし、この成形工程を繰り返し行って発泡樹脂成形品を連続的に成形する。
【００３１】
上述した通り、本実施形態による冷却水供給設備においては、成形工場内にある複数台の成形機Ａのそれぞれに、冷却水供給用の水ポンプＦを配している。この水ポンプＦは、接続されている成形機Ａの運転制御部Ｋによって運転される。すなわち、成形機Ａの自動運転工程が水冷工程の前になった時点（このタイミングについては水ポンプＦが起動して安定な圧力になる秒数を考慮して設定される）に成形機Ａからの指示で起動され、水冷工程になれば、通常と同じく成形機Ａと水ポンプＦの間に介在する自動水冷弁が設定された秒数だけ開となり、雌雄成形型１，２に冷却水が送られる。更に水ポンプＦの吐出配管に成形機Ａに接続された配管とは別の分岐配管Ｌを設け、自動弁Ｍを経て工場内の水回収ラインに接続し、この水ポンプＦの起動前にこの自動弁Ｍを開にすると、水タンクＣの水面が水ポンプＦより高いため、自然に水ポンプＦを通過して水が流れ、インペラーを回し、水ポンプＦ起動時にポンプが回転している状態となるため、水ポンプＦ起動時に大きな電流が流れることなくスムーズに且つ省エネルギー状態で起動できる。この自動弁Ｍは、成形機Ａ側の自動水冷弁が開となる少なくとも１秒前には閉となるように制御する。他の全ての成形機もこれと同じことが行われる。水タンクＣの水面は水ポンプＦより高い位置に有り、水ポンプＦには常に正圧がかかっており、また水ポンプＦ吐出側の自動弁Ｍは通常閉のため、起動時のくみ上げ不良の心配は全くない。
【００３２】
このように全体の使用量は揚水高さが低い、低動力の給水ポンプＢで高所の水タンクＣに給水しておき、成形機Ａにはそれぞれに取り付けられた水ポンプＦで送水されることにより、従来設備のように集中設置された水ポンプから成形機に送水される配管の圧力変動の影響を全く受けず、常に一定の圧力で成形機に送水されるため、常に同じ冷却条件となり品質の安定化、冷却不良による不良率低減を実現することができる。
【００３３】
水ポンプＢは、現状の成形機Ａの使用量と将来の増設量とを見込んでおくが、インバータ等でポンプの運転速度が制御されるので、必要以上の電力使用量にはならない。
一台の成形機Ａには多種多様な製品を成形するための成形型Ｔが取り付けられるが、成形型Ｔによっては１秒間に流れる冷却水の量が異なる。そのため、水ポンプＦは周波数の変更による速度制御を組み込み（インバータ制御）、成形型Ｔによって速度を調節し最適な冷却条件が得られる。
【００３４】
【実施例】
２６台の成形機を備えた成形工場において、図４に示す可変速ポンプを用いた冷却水供給設備（参考例１）、図５に示す圧力逃がし弁を用いた冷却水供給設備（参考例２）と、図１に示すように構成した本発明に係る冷却水供給設備（実施例）をそれぞれ設置し、冷却水供給安定性、消費電力を比較した。
【００３５】
（参考例）
通常、成形機入り口における水の圧力（成形機元圧）は、４００〜６００ｋｐａとなるよう設定されている。例えば５００ｋｐａに設定する場合、流量の変動幅を抑えるために成形機元圧は４５０〜５５０ｋｐａの範囲に納めることが望ましい。特に成形機元圧が３００ｐｋａより下がると冷却不足となり不良品となるため避けなければならない。
【００３６】
成形機２６台の工場の場合、同時に水冷却に入る成形機の台数を調査すると、１時間当たり３台が１回、４台が５回、５台が１７回、６台が１９回、７台が１３回、８台が３回、９台が１回、１０台が１回、１１台以上が０回であった。この時の１時間当たりの平均水使用量は３６６００Ｌ／時間であり、毎分平均にすると６１０Ｌ／分であった。これに対し７台同時に水冷が入ると、１５１２Ｌ／分もの水量が必要となる。そのため、水ポンプを選定する場合、この同時に水冷に入る台数を想定して選定しなければならない。しかし、水冷工程が重なっているのは１回当たり１０数秒であり、それ以外は少量の水量でよいことになる。しかしながら重要なのはこの重なっている時に必要量を常に同じ量を確保することであり、１時間平均でみると大きすぎる流量の水ポンプを選定する必要があり、ポンプの運転動力コスト上不利であり、また各成形機における圧力を制御する必要が出てくる。
【００３７】
図４は参考例１として、可変速ポンプを用いた冷却水供給設備の構成を示す図であり、この冷却水供給設備は、冷却水槽Ｉと、該冷却水槽Ｉから水を汲み上げて主配管Ｅに供給する可変速ポンプＮと、該可変速ポンプＮの吐出側に接続されて複数台の成形機Ａに水を供給する主配管Ｅとを主な構成要素として備えている。主配管Ｅの途中には管内の水圧を検出する圧力検出部Ｏが設けられ、ここで測定された圧力データは可変速ポンプＮの制御部Ｐに入力され、これを基にして制御部Ｐは主配管Ｅ内の圧力が所定圧力値になるように可変速ポンプＮの運転を制御するようになっている。
【００３８】
また図５は参考例２として、圧力逃がし弁を用いた冷却水供給設備の構成を示す図であり、この冷却水供給設備は、冷却水槽Ｉと、該冷却水槽Ｉから水を汲み上げて主配管Ｅに供給する水ポンプＱと、該水ポンプＱの吐出側に接続されて複数台の成形機Ａに水を供給する主配管Ｅと、該主配管Ｅの成形機Ａとの接続部上流側（水ポンプ側）または下流側（工場配管末端部）のいずれかに設けられた逃がし弁Ｒを有する逃がし配管Ｓとを主な構成要素として備えている。この逃がし弁Ｒは、主配管Ｅ内の圧力が一定以上となった時点で開き、主配管Ｅ内の水を逃がし配管Ｓを通して冷却水槽Ｉに戻すようになっている。
【００３９】
２６台の成形機の設定条件を表１に示す。
また２６台の成形機を個別に連続運転させた場合の全成形機の使用水量を経過時間１分当たりで示したグラフを図６および図７に示す。
【００４０】
【表１】

【００４１】
この条件において参考例２の冷却水供給設備の主配管末端の圧力を測定した。その結果を図８および図９に示す。図８は、参考例２の冷却水供給設備において、逃がし弁Ｒを上流側（ポンプ側）に設けた場合の１時間の圧力変動を示しており、また図９は逃がし弁Ｒを下流側（工場配管末端部）に設けた場合の１時間の圧力変動を示している。これらの図から分かるように、主配管Ｅの圧力調整のために逃がし弁Ｒを設けたとしても、主配管Ｅ内の圧力は経時的にかなり変動していた。
またデータを示していないが、参考例１の冷却水供給設備においては参考例２と同様であった。
【００４２】
（実施例）
同じ成形工場における冷却水供給設備を図１に示す構成に変更した。水タンクＣは、大気に開放した容量３０００Ｌのタンクとし、この水タンクＣの水面と水ポンプＦとの高さの差Ｈは２ｍとした。
本実施例では、主配管Ｅ内の圧力は常時一定であった。また各成形機Ａの水冷工程において、供給される冷却水の水圧および水量は水ポンプＦによって一定に保たれた。
【００４３】
参考例１，２では２６台の成形機を連続運転する際に、最大同時水冷却の場合４５ｋＷのポンプが必要となるが、本実施例の場合、給水ポンプＢは５．５ｋＷの小型のものを使用できた。
成形機に接続した水ポンプＦは、３．７ｋＷのものを使用した。但しこの水ポンプＦは、多くても１００〜１２０秒の成形サイクル中で５〜８秒程度運転されるだけである。従って、トータルのポンプ運転エネルギーは上述した参考例の場合よりも低減することができた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の冷却水供給設備は、成形機のそれぞれの冷却水供給配管に、各成形機の運転制御部によって駆動・停止を制御可能な水ポンプを設け、該水ポンプがそれぞれの成形機の水冷工程の開始と同時または開始直前に駆動するように制御される構成としたので、常に安定した水圧と水量で冷却水を成形機に供給することができ、冷却水の供給不安定による不良発生を無くすことができる。
また、成形機を増設する場合でも水ポンプのみを追加すればよいので、成形機の台数変更の自由度が広げられる。
【００４５】
また、本発明の冷却水供給設備において、全ての成形機が使用する冷却水の総使用量を供給可能な給水ポンプと、該給水ポンプから供給された水を貯水する水タンクと、該水タンクから全ての成形機の冷却水供給配管に水を供給するように配設された主配管とをさらに備え、前記水タンクの水面が成形機の前記水ポンプの入口及び出口配管より常に上位にあるように構成し、水ポンプの入口及び出口配管より常に上位にある水タンクから全ての成形機で使用する水を供給し、この水タンクの水位を所定範囲に保つように給水ポンプで水を供給することによって、大型の水ポンプで全ての成形機に給水する場合と比べて、給水ポンプを小型化でき、成形機毎に設けた水ポンプの分を加えても、冷却水供給に要するポンプ駆動用のエネルギーコストを低減できる。
【００４６】
さらに、前記水ポンプと前記成形機との間の冷却水供給配管から分岐配管を設けるとともに、該分岐配管に、前記成形機の運転制御部で開閉動作を制御可能な自動弁を設け、該自動弁を水ポンプが駆動される前に自動弁が開となって前記給水タンクの水頭圧により水ポンプ内を水が通過するように制御された構成とすることによって、成形機が水冷工程を開始する前に水ポンプ内に水を流し、水ポンプ内を通過する水によってポンプのインペラーが回転してから駆動が開始されるので、水ポンプの駆動開始がスムーズになり、起動時に消費するエネルギーを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成形機の冷却水供給設備の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】成形機に設けられた成形型の一例を示す断面図である。
【図３】成形機による成形工程と本発明による冷却水供給設備の動作との関係を示す図である。
【図４】実施例において本発明と比較するための参考例１の冷却水供給設備を示す概略構成図である。
【図５】参考例２の冷却水供給設備を示す概略構成図である。
【図６】実施例において用いた成形工場における冷却水供給状態を説明するためのグラフである。
【図７】図６のグラフの続きである。
【図８】参考例２の冷却水供給設備の第１の例で測定した主配管末端の圧力変動を示すグラフである。
【図９】参考例２の冷却水供給設備の第２の例で測定した主配管末端の圧力変動を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ成形機（発泡樹脂成形機）
Ｂ給水ポンプ
Ｃ水タンク
Ｄ冷却水供給配管
Ｅ主配管
Ｆ水ポンプ
Ｇ水位センサ
Ｈ水タンクＣの水面と水ポンプＦとの高さの差
Ｉ冷却水槽
Ｊ制御部
Ｋ運転制御部
Ｌ分岐配管
Ｍ自動弁
Ｔ成形型

Claims

複数台の発泡樹脂成形機に冷却水を供給する冷却水供給設備であって、
発泡樹脂成形機のそれぞれの冷却水供給配管に、各発泡樹脂成形機の運転制御部によって駆動・停止を制御可能な水ポンプを設け、該水ポンプがそれぞれの発泡樹脂成形機の水冷工程の開始と同時または開始直前に駆動するように制御され、
全ての発泡樹脂成形機が使用する冷却水の総使用量を供給可能な給水ポンプと、該給水ポンプから供給された水を貯水する水タンクと、該水タンクから全ての発泡樹脂成形機の冷却水供給配管に水を供給するように配設された主配管とをさらに備え、前記水タンクの水面が前記発泡樹脂成形機の前記水ポンプの入口及び出口配管より常に上位にあるように構成し、
前記水ポンプと前記発泡樹脂成形機との間の冷却水供給配管から分岐配管を設けるとともに、該分岐配管に、前記発泡樹脂成形機の運転制御部で開閉動作を制御可能な自動弁を設け、該自動弁を水ポンプが駆動される前に自動弁が開となって前記給水タンクの水頭圧により水ポンプ内を水が通過するように制御されたことを特徴とする発泡樹脂成形機の冷却水供給設備。