JP5161467B2 - 射出成形金型用水供給システム - Google Patents

Description

本発明は、射出成形金型に同金型の温度を調節するための水を供給する射出成形金型用水供給システムに関する。

プラスチックなどの樹脂製品を射出成形する際、溶融した樹脂材料を冷却固化して取り出すために、金型に温度調節用の水を供給して金型の温度を調節する技術がある。

ところで、上記のように金型に水を供給する場合、水の供給路や金型内の水路にスケール（カルシウムなどの堆積物）が付着したり、錆や腐食が生じたりすることが指摘されている。そこで、金型に供給する水に水素を添加したいわゆる水素水を使用することにより、それらの発生を防止することが提案されている。例えば下記の特許文献１には、水素水を使用することにより、金属の錆やバクテリアの繁殖が防止されることが開示されている。

特開２００５−２８００６４号公報

しかしながら、金型の温度調節用に水素水を使用したとしても、水素を添加した水の酸化還元電位（ＯＲＰ（=Oxidation Reduction Potential））が低めに安定していなければ、錆や腐食の発生を継続的かつ効果的に防止することはできない。また、水素水を使用して金型などでの錆の発生を防止したとしても、金型を交換した後などに、交換後の金型に付着していた異物が水の供給路内に混入する可能性がある。さらに、水に含まれる水素が空気中に徐々に散逸し、水素水の効果が薄れてしまう。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、水の供給路にスケールが付着したり、錆や腐食が生じたりするのを、継続的かつ効果的に防止することができる射出成形金型用水供給システムを提供することを目的とする。

本発明の射出成形金型用水供給システムは、射出成形金型に同金型の温度を調節するための水を供給するシステムであって、水を貯留するタンクと、タンクと射出成形金型との間で水を循環供給するための水供給路と、タンクに貯留された水に水素を添加する水素添加手段と、水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計を備え、水供給路は、金型からタンクに向けて水を回送する回送路を備えており、この回送路には回送路中の水の一部をバイパスさせるバイパス路が設けられており、酸化還元電位計によって計測された水の酸化還元電位の値に応じて水素添加手段による水素の添加を行うことを特徴とする。

本発明の射出成形金型用水供給システムによれば、水の酸化還元電位を計測し、例えばその値が所定値に達した場合などに水素を添加する。これにより、水素濃度が常に適度に維持されるので、スケールや錆、腐食の発生を継続的かつ効果的に防止することができる。

本発明の射出成形金型用水供給システムは、水に含まれる錆や異物を除去する除去フィルタを備えていてもよいし、水に含まれる溶存酸素を除去する溶存酸素除去手段を備えていてもよい。さらに、システムの運転初期、水を除去フィルタおよび溶存酸素除去手段に通すようにしてもよい。

水素水を使用して金型などでの錆の発生を防止したとしても、金型を交換した後などに、交換後の金型に付着していた錆や異物が水の供給路内に混入する可能性がある。そのような場合でも、水に含まれる錆や異物が除去フィルタによって除去される。これにより、水供給システムを安定した状態で運転することができる。また、溶存酸素除去手段によって水素水中の溶存酸素を除去することにより、水素水の酸化還元電位が低下するので、水素水の還元性が高まる。これにより、錆などの発生を防止することができる。

本発明の射出成形金型用水供給システムは、水の状態を観察するための水観察手段を備えてもよい。そして、水観察手段を介して水の状態を観察し、水の状態の良否に応じて水を除去フィルタに通すようにしてもよい。
水に錆が混入すると、水の色が変化し目視にて確認することができるようになる。そこで、水観察手段を介してオペレータが水の状態を観察し、その良否に応じて水を除去フィルタに通すと、水に含まれる錆や異物が除去フィルタによって除去される。これにより、水供給システムを安定した状態で運転することができる。

本発明の射出成形金型用水供給システムは、タンクが密閉構造であってもよい。水素水から空気中に水素が散逸し、水素の濃度が低下すると、スケールや錆、腐食の発生を効果的に防止することが困難になる。そこで、水素水を貯留するタンクを密閉構造とすると、水素の空気中への散逸が抑制される。これにより、水素水製造装置の駆動に伴う電力消費を少なくすることができる。
加えて、タンク内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、タンクから水素を含むガスを排出するための排気路とを備え、タンク内のガスを不活性ガスと置換してもよい。密閉構造のタンク内に不活性ガス（窒素ガスなど）を供給することにより、タンク内の水素を含むガスが不活性ガスに置換されるので、タンクの安全性を高めることができる。

本発明の射出成形金型用水供給システムによれば、水素濃度が適度に保たれるので、水の供給路にスケールが付着したり、錆や腐食が生じたりするのを継続的かつ効果的に防止することができる。また、金型交換などに起因して水の供給路内に混入した錆や異物が除去されるので、これによって水供給システムを安定した状態で運転することができる。さらに、水素の空気中への散逸が抑制されるので、水素水製造手段の駆動に伴う電力消費を少なくすることができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態の射出成形金型用水供給システムは、射出成形金型１に同金型の温度を調節するための水を供給するシステムであって、水素を添加された水、すなわち水素水を貯留するタンク２と、タンク２と金型１との間で水素水を循環供給するための水供給路４と、水素水に水素を添加する水素水製造装置（水素添加手段）６と、水素水に含まれる溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置（溶存酸素除去手段）８と、水素水を必要に応じて加熱する加熱ユニット１０とを備えている。
さらに、本実施形態の射出成形金型用水供給システムは、水素水の酸化還元電位を計測するＯＲＰ計（酸化還元電位計）１２と、水素水に含まれる錆や異物を除去する除去フィルタ１４をと備えている。

水供給路４は、タンク２から金型１に向けて水素水を配送する配送路４ａと、金型１からタンク２に向けて水素水を回送する回送路４ｂとからなる。配送路４ａには、タンク２に貯留された水素水を搬送するポンプ１６が設けられている。配送路４ａにはバイパス路５ａが並列に接続され、回送路４ｂにはバイパス路５ｂが並列に接続されている。加熱ユニット１０は、バイパス路５ａ，５ｂに設けられている。配送路４ａおよび回送路４ｂとバイパス路５ａ，５ｂとの合流部には、水素水を加熱ユニット１０に通さずタンク２から直接金型１に配送したり、水素水を加熱ユニット１０に通してから金型１に配送したりするためのバルブ切換装置１８が設けられている。なお、加熱ユニット１０の働きは、本発明とは直接は関係しないので、ここでは詳述しないが、射出成形の生産性を高めるために非常に有効に機能する。

水供給路４には、タンク２と金型１との間を循環する水素水の状態（色やにごり、異物の存在など）を観察するためのサイトグラス（水観察手段）７が設けられている。なお、サイトグラス７の代わりに水供給路４の一部を透明性の高い樹脂製チューブにしたり、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などのフッ素樹脂を用いたりしてもよい。

タンク２には、外部の図示しない供給源から水の供給を受けるための外部水供給路２０が接続されている。外部水供給路２０には、図示しない供給源からの水の供給を遮断する水遮断弁２２が設けられている。水遮断弁２２は、系内の水が減少した場合のみ開かれ、通常は閉じている。

水遮断弁２２とタンク２との間の外部水供給路２０には、上述した水素水製造装置６と、溶存酸素除去装置８と、除去フィルタ１４とが、外部水供給路２０の下流から上流に向かう方向に沿って順に設けられている。さらに、溶存酸素除去装置８と除去フィルタ１４の間の外部水供給路２０には、イオン交換装置２４が設けられている。

バルブ切換装置１８よりも下流の回送路４ｂと、溶存酸素除去装置８よりも下流でかつ水素水製造装置６よりも上流の外部水供給路２０との間には、回送路４ｂ中の水素水の一部をバイパスさせるバイパス路２６が設けられている。バイパス路２６の下流側は二股に分岐している。一方のバイパス分岐路２６ａは、溶存酸素除去装置８と水素水製造装置６との間の外部水供給路２０に接続され、他方のバイパス分岐路２６ｂは、水遮断弁２２と除去フィルタ１４との間の外部水供給路２０に接続されている。

一方のバイパス分岐路２６ａには、回送路４ｂから抽出された水素水の水素水製造装置６への供給を必要に応じて遮断する水素水遮断弁２８が設けられ、他方のバイパス分岐路２６ｂには、回送路４ｂから抽出された水素水の除去フィルタ１４、イオン交換装置２４、溶存酸素除去装置８および水素水製造装置６への供給を必要に応じて遮断する水素水遮断弁３０が設けられている。

本実施形態の射出成形金型用水供給システムには、タンク２内に例えば窒素ガス（不活性ガス）を供給する窒素ガス発生装置（不活性ガス供給手段）３２が設けられている。窒素ガス発生装置３２は、ガス供給路３４を介してタンク２に接続されている。ガス供給路３４には、窒素ガス発生装置３２からタンク２への窒素ガスの供給を必要に応じて遮断するガス遮断弁３６が設けられている。さらに、タンク２には、タンク２から水素を含むガスを排出するための排気路３８が設けられている。排気路３８にはタンク２から大気中への水素を含むガスの排出を必要に応じて遮断するガス遮断弁４０が設けられている。

上記のように構成された射出成形金型用水供給システムにおいて、水素水中の水素濃度が安定し、金型１に対して定常的に供給を行っている場合は、水遮断弁２２、水素水遮断弁２８および３０、ガス遮断弁３６，４０はいずれも閉じられている。

ＯＲＰ計１２は、水供給路４を通じてタンク２と金型１との間を循環している水素水の酸化還元電位を常時計測している。水素水の酸化還元電位が上昇し、ＯＲＰ計１２によって計測される水素水の酸化還元電位が所定の値に達すると、水素水遮断弁３０が開かれる。これにより、回送路４ｂから水素水の一部が抽出され、水素水製造装置６に供給される。水素水製造装置６では水素濃度の低下した水に水素が添加される。

水素水製造装置６において水素濃度を高められた水素水はタンク２に戻され、タンク２と金型１との間を循環する。タンク２と金型１との間を循環している水素水中の水素濃度が上昇すると、水素水の酸化還元電位が低下し、ＯＲＰ計１２の測定値も低下する。ＯＲＰ計１２の測定値が所定の値を下回ると、水素水遮断弁２８が閉じられ、水素水製造装置６への水素水の供給は停止する。

このようにして、水の酸化還元電位を計測し、例えばその値が所定値に達した場合などに水素を添加する。これにより、水素濃度が常に適度に維持されるので、スケールや錆、腐食の発生を継続的かつ効果的に防止することができる。

上記の射出成形金型用水供給システムにおいて、系内の水素水の量が減少した場合は、金型１への水の供給を行っていない状態で、水遮断弁２２を開いて系内に新たに水を注入する。このとき、系内に注入される水には、当然のことながら水素は添加されていない。また、異物が混入している可能性もある。そこで、系内に新たに水が注入されると、水素水遮断弁３０が開かれる。これにより、回送路４ｂから水素水の一部が抽出され、除去フィルタ１４、イオン交換装置２４、溶存酸素除去装置８および水素水製造装置６に順に供給される。除去フィルタ１４では水素水に含まれる錆や異物が除去され、イオン交換装置２４では水素水に対してイオン交換が行われる。溶存酸素除去装置８では水素水に含まれる溶存酸素が除去され、水素水製造装置６では水素濃度の低下した水に水素が添加される。所定の時間が経過すると、水素水遮断弁２８が閉じられ、除去フィルタ１４、イオン交換装置２４、溶存酸素除去装置８および水素水製造装置６への水素水の供給は停止する。

水素水を使用して金型１などでの錆の発生を防止したとしても、金型１を交換した後などに、交換後の金型１に付着していた錆や異物が水供給路４内に混入する可能性がある。そのような場合でも、水素水に含まれる錆や異物が除去フィルタ１４によって除去される。これにより、水供給システムを安定した状態で運転することができる。また、溶存酸素除去装置８によって水素水中の溶存酸素を除去することにより、水素水の酸化還元電位が低下するので、水素水の還元性が高まる。これにより、錆などの発生を防止することができる。

上記の射出成形金型用水供給システムにおいて、水素水に錆が混入すると、水の色が変化し目視にて確認することができるようになる。そこで、サイトグラス７を介してオペレータが水の状態を観察し、その良否に応じて水素水遮断弁３０が開かれる。これにより、水素水に含まれる錆や異物が、上記の過程を経て除去される。これにより、水供給システムを安定した状態で運転することができる。

上記の射出成形金型用水供給システムにおいては、タンク２が密閉構造となっている。水素水から空気中に水素が散逸し、水素の濃度が低下すると、スケールや錆、腐食の発生を効果的に防止することが困難になる。本実施形態のようにタンク２を密閉構造とすると、水素の空気中への散逸が抑制される。これにより、水素水製造装置６の駆動に伴う電力消費を少なくすることができる。
加えて、タンク２内に窒素ガス発生装置３２からタンク２に窒素ガスを供給し、タンク２内の水素を含むガスを、排気路３８を通じて大気中に排出することにより、タンク２内の水素を含むガスが窒素ガスに置換されるので、タンク２の安全性を高めることができる。
なお、タンク２内の窒素ガスを常時加圧していてもよいし、単に置換してしまうだけでもよい。タンク２内の窒素ガスを加圧する場合は、ガス遮断弁４０に代えて所定圧が作用したら開放するレギュレータを設けることが好ましい。

なお、上記の射出成形金型用水供給システムにおける前記したような各弁の開閉は、図示しないコントローラによって自動的に行うのが好ましいが、弁の開閉が必要なことをアラーム等でオペレータに通知し、オペレータが手動で各弁の開閉を行うことを排除するものではない。

本実施形態では、加熱ユニット１０を備える射出成形金型用水供給システムについて説明したが、上述したように、本発明には加熱ユニット１０は必ずしも必要な構成ではない。したがって、本発明は加熱ユニット１０を含まない射出成形金型用水供給システムについても適用できる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

本発明の射出成形金型用水供給システムの全体構成を示す概略図である。

符号の説明

１…射出成形金型、２…タンク、４…水供給路、６…水素水製造装置（水素添加手段）、７…サイトグラス（水観察手段）、８…溶存酸素除去装置（溶存酸素除去手段）、１２…ＯＲＰ計（酸化還元電位計）、１４…除去フィルタ、３２…窒素ガス発生装置（不活性ガス供給手段）

Claims (9)

1. 射出成形用の金型に前記金型の温度を調節するための水を供給する射出成形金型用水供給システムであって、
   前記水を貯留するタンクと、
   前記タンクと前記金型との間で前記水を循環供給するための水供給路と、
   前記水に水素を添加する水素添加手段と、
   前記タンクに貯留された前記水の酸化還元電位を計測する酸化還元電位計と、を備え、
   前記水供給路は、前記金型から前記タンクに向けて前記水を回送する回送路を備えており、前記回送路には前記回送路中の前記水の一部をバイパスさせるバイパス路が設けられており、
   前記酸化還元電位計によって計測された前記水の酸化還元電位の値に応じて前記水素添加手段による水素の添加を行うことを特徴とする射出成形金型用水供給システム。
2. 前記水に含まれる錆や異物を除去する除去フィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型用水供給システム。
3. 前記水に含まれる溶存酸素を除去する溶存酸素除去手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形金型用水供給システム。
4. 前記水に含まれる錆や異物を除去する除去フィルタおよび前記水に含まれる溶存酸素を除去する溶存酸素除去手段を備え、
   前記システムの運転初期、前記水を前記除去フィルタおよび前記溶存酸素除去手段に通すことを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型用水供給システム。
5. 前記水の状態を観察するための水観察手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の射出成形金型用水供給システム。
6. 前記水観察手段を介して前記水の状態を観察し、前記水の状態の良否に応じて前記水を前記除去フィルタに通すことを特徴とする請求項５に記載の射出成形金型用水供給システム。
7. 前記タンクが密閉構造であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の射出成形金型用水供給システム。
8. 前記タンク内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
   前記タンクから水素を含むガスを排出するための排気路と、を備え、
   前記タンク内の前記ガスを前記不活性ガスと置換することを特徴とする請求項７に記載の射出成形金型用水供給システム。
9. 前記除去フィルタは、前記バイパス路に設けられていることを特徴とする請求項２または４に記載の射出成形金型用水供給システム。

Images