JP4339364B2 - 冷却システム - Google Patents
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Description
最近では、プラスチック成形の省エネルギー化による製造コスト低減や高精度化を目的として、プラスチック成形機が、従来の油圧駆動式から電動モータ駆動式へと急速に変化してきている。プラスチック成形機を電動モータ駆動式にすることによって、油圧駆動式で使用されていたオイルクーラが必要なくなり、冷却熱量負荷が少なくなる。
また、最近のプラスチック成形品では、精密成形品が多くなってきている。精密成形品は、通常の成形品より高い金型温度(例えば60℃〜80℃)で成形するものが多く、そのために冷却水温が高くても成形が可能になっている。
また、従来使用されてきた冷却塔には、開放式冷却塔と密閉式冷却塔が存在するが、開放式冷却塔では、空気中からの汚染物質や藻等の発生によって冷却水中の不純物が濃縮蓄積して機器に悪影響を及ぼすという問題点があった。また、密閉式冷却塔では、冷却水が大気に触れない分、冷却水中に不純物が蓄積するのを防止できるが、密閉式冷却塔内に散水用ポンプとその散布水を循環させる配管が存在しているので、構造が複雑であった。さらに、散布水を補充しなければならないという問題点があった。
また、従来の冷却システムは、季節,時間帯による温度変化や寒冷地における使用等で外気温度が0℃以下になった場合、配管内の冷却水をヒータにて温めながら循環させ、冷却水の凍結防止を図っていた。しかしながら、ヒータの使用は、動かすのに電気代等の多くのコストがかかるという欠点があった。
そこで、本発明は、従来の冷却塔を必要とせず、省エネルギー化を図り得るプラスチック成形機用の冷却システムを提供することを目的とする。
本発明に係る冷却システムは、従来の冷却塔の代わりに熱交換ユニットを使用し、従来の冷却塔に備わっていた散水ポンプ,散布水を循環させる配管等を省略することができ、冷却システムの簡素化を図り得る。また、散水ポンプ等を駆動させるエネルギーが必要なくなるので、省エネルギー化を図り得る。
また、凍結防止手段を使用する際、駆動エンジンの排熱を利用して冷却水を温めるので、別途ヒータを使用して冷却水を温めていた従来と比較して、省エネルギー化を図ることができる。
プラスチック成形機2は、例えば電動モータ駆動式が好ましく使用され、外部に設けられたヒータにより加熱される加熱シリンダ46と、加熱シリンダ46の内部に固形のプラスチック原料樹脂を導入するためのホッパー47と、加熱シリンダ46とホッパー47との間に設けられたホッパー下冷却部45と、金型を冷却する金型冷却部48, 48と、金型の開閉及び樹脂の射出動作を行なう駆動手段等を有している。
冷却水タンク4の底部には、送水ポンプ17によって冷却水Mをプラスチック成形機2へ送るための送り配管15の一端が接続されている。送り配管15の他端は、プラスチック成形機2のホッパー下冷却部45と金型冷却部48, 48に接続され、冷却水Mがそこに送られるようになっている。なお、図1中に2点鎖線にて示すように、温調ユニット49を介設して、金型冷却部48, 48に常に一定の温度と流量を送り、精密成形を安定して行うようにすることが望ましい。
また、ホッパー下冷却部45と金型冷却部48, 48で昇温された冷却水Mは、戻り配管16を通じて、冷却水タンク4へ戻されるようになっている。
また、冷却水タンク4には、タンク内水温センサ35が付設されている。
空冷式熱交換ユニット6には、外気温度センサ32が付設され、空冷式熱交換ユニット6の水・空気熱交換器5へ冷却水Mを送る配管19の途中には、凍結防止温度センサ33が付設されている。また、空冷式熱交換ユニット6から冷却水タンク4へ冷却水Mを送る配管20の途中には、冷却水温度センサ34が付設されている。
より詳しく説明すると、この制御手段8は、『冷却水Mの冷却設定温度T0 よりも外気温度が高くなって熱交換ユニット6が無力化する温度範囲において、冷凍機付水冷却機7を使用する』という趣旨に基づき制御を行うものである。つまり、図2(A)に示すように、理想的には、外気温度が冷却設定温度T0 に等しいときを境に熱交換ユニット6と冷凍機付水冷却機7との切換えが行われるのが好ましく、その場合、冷却設定温度T0 ,第1切換え温度T1 ,第2切換え温度T2 は一致する。しかしながら、実際には、配管内の冷却水Mの移動や外気温度の変動を考えると、冷却設定温度T0 の前後でわずかながら熱交換ユニット6と冷凍機付水冷却機7とを同時運転した方がよい場合もある。その場合は、第1切換え温度T1 は冷却設定温度T0 よりもわずかに高く設定され、第2切換え温度T2 は冷却設定温度T0 よりもわずかに低く設定される。なお、冷却水Mが冷却設定温度T0 よりも低くなった場合にファンモータ22を停止し、温度制御を行うようにすれば、さらに電力消費量を削減させることができる。
制御手段8は、タンク内水温センサ35や冷却水温度センサ34からの情報にて冷却水Mの温度を監視し、外気温度センサ32からの情報にて外気温度を監視するようになっている。そして、冷却水Mと外気温度との温度比較を行い、かつ、冷却水Mを冷却設定温度T0 に維持できるように、空冷式熱交換ユニット6や冷凍機付水冷却機7を制御する。具体的には、空冷式熱交換ユニット6を動かす場合、タンク内水温センサ35, 冷却水温度センサ34, 外気温度センサ32の情報に基いて、ファンモータ22,第1通常循環ポンプ21等を制御する。また、冷凍機付水冷却機7を動かす場合、タンク内水温センサ35, 冷却水温度センサ34の情報に基いて、圧縮機25, ファンモータ27,第2通常循環ポンプ30等を制御する。
また、制御手段8は、タンク内水温センサ35,冷却水温度センサ34,外気温度センサ32の情報に基いて、(第1切換え温度T1 ,第2切換え温度T2 を境として)空冷式熱交換ユニット6を動かすか、冷凍機付水冷却機7を動かすかを判断する。
臨時循環ポンプ9,排熱活用補助ポンプ12,臨時循環ポンプ31は、図3に示すように、制御手段8と電気的に接続されている。また、臨時循環ポンプ9,排熱活用補助ポンプ12,臨時循環ポンプ31は、制御手段8と電気的に接続される凍結防止温度センサ33の情報に基いて、制御されるようになっている。
この図4及び図5に示す冷却システムでは、冷却水Mを所定の温度に調整して電動モータ駆動式のプラスチック成形機2に供給する冷却調整手段3を備えている。
冷却調整手段3は、上述した参考例と同様に、プラスチック成形機2のホッパー下冷却部45と金型冷却部48, 48に冷却水Mを送るようになっている。しかしながら、図4,図5に示した冷却調整手段3は、図1〜図3の参考例と異なり、常に外気温度よりも高い金型温度(例えば60℃〜80℃)で成形する精密成形品用の冷却システムを構築する場合に使用される。
なお、図4,図5でも参考例と同様に凍結防止手段38が備わっており、この凍結防止手段38は、システム全体休止状態下で、冷却水Mを冷却水タンク4と熱交換ユニット6との間で循環させる駆動エンジン10付の臨時循環ポンプ9と、駆動エンジン10の排熱を凍結防止用熱量とするために冷却水Mを冷却水タンク4と駆動エンジン10のラジエータ13との間で循環させる排熱活用補助ポンプ12と、を備えている。
その他の構成は参考例と同様である。但し、図4,図5に示した制御手段8は、主に、冷却水Mの水温異常等の監視と、凍結防止温度センサ33の情報に基づく臨時循環ポンプ9,排熱活用補助ポンプ12の制御を行うようになっている(図1のように、熱交換ユニット6と冷凍機付水冷却機7とのどちらを動かすかを判断する制御は行わない)。
図6では、このような既設の冷却調整手段3Aに、図1の参考例と同様の空冷式熱交換ユニット6が増設されている。そして、冷却水Mを冷却水タンク4と水・空気熱交換器5に循環させる第1通常循環ポンプ21と、冷却水Mの冷却設定温度T0 近傍の第1切換え温度T1 よりも外気温度が低い場合に熱交換ユニット6を使用し、かつ、冷却設定温度T0 近傍の第2切換え温度T2 よりも外気温度が高い場合に冷凍機付水冷却機7を使用するように制御する制御手段8も、増設されている。
さらに、システム全体休止状態下で、冷却水Mを冷却水タンク4と熱交換ユニット6と冷凍機付水冷却機7に循環させる駆動エンジン10付の臨時循環ポンプ9と、駆動エンジン10の排熱を凍結防止用熱量とするために冷却水Mを冷却水タンク4と駆動エンジン10のラジエータ13との間で循環させる排熱活用補助ポンプ12と、電動式の臨時循環ポンプ31と、を有する図1の参考例と同様の凍結防止手段も増設されている。
つまり、図6では、既設の冷却調整手段3Aを使用して、図1の参考例と同様の構成の冷却システムが構築されている。
また、冷凍機付水冷却機7は、屋内・屋外のどちらに設置してもよい。
また、凍結防止手段14, 38は冷却水Mを冷却水タンク4と熱交換ユニット6と冷凍機付水冷却機7に循環させる(あるいは、冷却水タンク4と熱交換ユニット6との間で循環させる)臨時循環ポンプ9と、駆動エンジン10のラジエータ13の排熱活用補助ポンプ12と、(電動式の臨時循環ポンプ31と、)で構成したが、本発明はこれに限らず、容量を増加した1台のポンプ(及び分岐配管)によって構成してもよい。
また、常に外気温度よりも高い金型温度(例えば60℃〜80℃)で成形する精密成形品用として冷却システムを使用する場合に、熱交換ユニット6単独で、常に、冷却水Mを冷却設定温度T0 に維持することができる。これにより、従来の冷凍機付水冷却機を省略した分、冷却システムの簡素化と省エネルギー化を図り得る。
3 冷却調整手段
4 冷却水タンク
5 水・空気熱交換器
6 熱交換ユニット
8 制御手段
9 臨時循環ポンプ
10 駆動エンジン
12 補助ポンプ
13 ラジエータ
14, 38 凍結防止手段
M 冷却水
T0 冷却設定温度
T1 第1切換え温度
T2 第2切換え温度
Claims (1)
- 冷却水(M)を所定の温度に調整してプラスチック成形機(2)に供給する冷却調整手段(3)を備え、
上記冷却調整手段(3)は、上記冷却水(M)を貯留する冷却水タンク(4)と、該冷却水(M)が通る水・空気熱交換器(5)に室外空気を直接的に当てて該冷却水(M)を冷却する空冷式熱交換ユニット(6)と、を有し、該熱交換ユニット(6)単独で、該冷却水(M)の冷却を行うように構成し、さらに、上記冷却調整手段(3)は、システム全体休止状態下で、上記冷却水タンク(4)と上記熱交換ユニット(6)との間で循環させる駆動エンジン(10)付の臨時循環ポンプ(9)と、該駆動エンジン(10)の排熱を凍結防止用熱量とするために該冷却水(M)を上記冷却水タンク(4)と該駆動エンジン(10)のラジエータ(13)との間で循環させる排熱活用補助ポンプ(12)と、を有する凍結防止手段(38)を備えたことを特徴とする冷却システム。
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