JP6147715B2 - 射出成形機の加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱筒等の外周面に付設することにより加熱筒等を加熱するヒータを備える射出成形機の加熱装置に関する。

一般に、射出成形機は溶融樹脂を金型に射出充填する射出装置を備えている。この場合、射出装置は、前端に射出ノズルを有し、かつ後部にホッパーを有する加熱筒を備えており、この加熱筒の内部にはスクリュを挿通させるとともに、加熱筒の外周面には加熱装置（ヒータ）を付設している。これにより、ホッパーから加熱筒の内部に供給された固形状のペレットは、スクリュの回転による剪断及び加熱筒による加熱により可塑化混練され、金型に射出充填するための溶融樹脂が生成される。一方、加熱装置の多機能化の観点から通常の加熱機能に加えて強制冷却機能を付加した加熱装置も提案されている。

従来、このような冷却機能を付加した射出成形機の加熱装置としては、特許文献１で開示される射出成形機の加熱筒後部の温調構造及び特許文献２で開示される保温カバー付きヒータを有する加熱シリンダにおける温度制御装置が知られている。特許文献１で開示される射出成形機の加熱筒後部の温調構造は、加熱筒後部の温調を冷却可能にすることによって、加熱筒を短くしたのと同じ効果を得て、原料樹脂の熱履歴時間を短くし、物性の低下を防止すると共に、原料の喰込み不良やスクリュの回転トルク不足を回避することを目的としたものであり、具体的には、加熱筒後部の加熱用ヒータと加熱筒との間に、冷却パイプを巻いて設け、冷却水を流すようにしたものである。

また、特許文献２で開示される保温カバー付きヒータを有する加熱シリンダにおける温度制御装置は、ヒータからの放熱量を低減するとともに、加熱シリンダの温度を迅速に降下させることを目的としたものであり、具体的には、加熱シリンダに取り付けられたヒータの外壁面に、通気性を有する保温材が内張りされた保温カバーが取り付けられ、この保温カバーに、保温材が内張りされた半体がヒンジ部により開閉自在に連結されるとともに、ヒータの外壁面に取り付ける際に、ボス部に螺合された締付けボルトを締め付けると、両半体が合わせ面において連通されて通風路か形成されるように構成され、そして、一方の半体に給気口を設けるとともに、他方の半体に排気口を設け、排気口に配設したファンを回転させて排気口より排気するとともに給気口より外気を吸引することにより空冷するようにしたものである。

登録実用新案第３００７９９０号公報 特開平１１−１１５０１５号公報

しかし、上述した特許文献１及び２における冷却機能を付加した従来の加熱装置は、次のような問題点があった。

まず、特許文献１のように、加熱用ヒータと加熱筒との間に、冷却パイプを巻いて設け、冷却水を流すようにした構成は、基本的に加熱構造を犠牲する難点がある。即ち、加熱構造は、加熱用ヒータの熱が加熱筒に伝達されることにより加熱筒が加熱されるため、加熱用ヒータと加熱筒との間に伝熱を阻害する部材（冷却パイプ）が介在することは、熱損失の増加、更には加熱効率を大きく低下させる要因になるとともに、温度制御の応答性低下及び制御性の低下を招く。したがって、熱可塑性樹脂のような積極的に溶かす必要のある材料への用途としては不向きである。

一方、特許文献２のように、加熱筒の外周面に付設したヒータに対して、このヒータの外部からファンにより送風する構成は、反対に、ファンと加熱筒の間にヒータが介在するため、空冷作用を阻害することになり、空冷効率の大きな低下を招く。しかも、ファンを加熱筒の近傍に配置する必要があるなど、成形設備の無用な大型化とスペース効率の低下を招く。

結局、加熱筒の外周面にヒータを付設することによりヒータの発熱を加熱筒に直接伝達して加熱を行う構造の場合、冷却構造を追加し、加熱機能及び冷却機能の双方の機能を十分に発揮させるのは容易でなく、一方を犠牲にせざるを得ないのが実情である。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の加熱装置の提供を目的とするものである。

本発明に係る射出成形機Ｍの加熱装置１は、上述した課題を解決するため、加熱筒２及び／又は射出ノズル３の外周面２ｆ，３ｆに付設することにより加熱筒２及び／又は射出ノズル３を加熱する一又は二以上のヒータ４ｎ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備える加熱装置を構成するに際して、一又は二以上のヒータ４ｎ，４ａ…における一部又は全部のヒータ４ａ，４ｂ，４ｃ…を、このヒータ４ａ，４ｂ，４ｃ…と加熱筒２（及び／又は射出ノズル３）の外周面２ｆ（３ｆ）との間に、伝熱性を有する素材Ｒにより形成し、かつスリット６１…，６２ｉ，６２ｅを打抜き形成した二枚以上のパネルメンバ５ａ…，５ｂ…の重ね合わせたパネル部材５…を介在させて空冷用のエア通路６…を形成するとともに、このエア通路６…にエア供給部７からエアＡ…を流通可能にするエア出入口部８…を設けることにより、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…として構成してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、ヒータ４ｎ，４ａ…には、内部に発熱体１２…を内蔵し、かつ加熱筒２及び／又は射出ノズル３の外周面２ｆ，３ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１…を用いることができる。なお、伝熱性を有する素材Ｒには、伝熱性金属素材Ｒｍを用いることが望ましい。また、パネルメンバ５ａ，５ｂ…の、厚さは、０．５〜２〔ｍｍ〕の範囲に選定することが望ましい。一方、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…は、加熱筒２における、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱するヒータ４ａ，４ｂ，４ｃの一又は二以上に適用することが最適である。他方、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…の外周面には、断熱素材Ｒｓを用いた保温カバー１３…を付設することができる。

このような構成を有する本発明に係る射出成形機Ｍの加熱装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 一部又は全部のヒータ４ｎ，４ａ…を、ヒータ４ａ…と加熱筒２の間に伝熱性を有する素材Ｒにより形成したパネル部材５…を介在させ、かつこのパネル部材５…に空冷用のエア通路６…を形成するとともに、このエア通路６…にエア供給部７からエアＡ…を流通可能にするエア出入口部８…を設けた空冷付ヒータ４ａｓ…により構成してなるため、ヒータ４ａ…による加熱構造をほとんど犠牲にすることがない。したがって、熱損失（加熱効率）の低下、更には温度制御の応答性低下及び制御性の低下を最小限に抑制することができ、加熱機能及び冷却（空冷）機能の双方の機能を十分に発揮させることができる。

（２） 加熱筒２の外周面２ｆに付設するヒータ４ａ…に対して冷却構造を追加する場合であってもヒータ４ａ…の外径をほとんど変更する必要がないため、加熱筒２、更には、射出成形機Ｍの大型化を招く不具合を回避できる。即ち既設の加熱構造に対して、冷却構造を追加する場合であっても、成形設備の無用な大型化やスペース効率の低下を招く不具合を回避できる。

（３） パネル部材５…は、二枚以上のパネルメンバ５ａ，５ｂ…を重ね合わせて構成したため、特に、異なる通路部分を形成した複数のパネルメンバ５ａ，５ｂ…の組合わせが可能になり、設計自由度を高め、様々なエア通路６…を容易に形成できる。これにより、加熱筒２のディメンションに応じたエア通路６…の最適化も容易に行うことができる。

（４） パネルメンバ５ａ，５ｂ…を打抜き形成してエア通路６…を形成したため、工数の少ない単純な製造工程によりエア通路６…を設けることができ、目的のパネル部材５…を容易かつ低コストに得ることができる。

（５） 好適な態様により、ヒータ４ｎ，４ａ…に、内部に発熱体１２…を内蔵し、かつ加熱筒２及び／又は射出ノズル３の外周面２ｆ，３ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１…を用いれば、加熱筒２及び／又は射出ノズル３の外周面２ｆ，３ｆに対して面接触により伝熱するバンドヒータ１１…の取付構造（加熱構造）と組合わせた最適な形態として実施できる。

（６） 好適な態様により、伝熱性を有する素材Ｒとして、伝熱性金属素材Ｒｍを用いれば、伝熱性，フレキシブル性及び加工性の良好なステンレス板等を利用できるため、素材面から必要な空冷作用及び加熱作用を確保するとともに、良好な製造性及び装着性を確保する観点から最適な形態として実施できる。

（７） 好適な態様により、パネルメンバ５ａ，５ｂ…の厚さを、０．５〜２〔ｍｍ〕の範囲に選定すれば、素材選定等と併せ、層厚面から、必要とする伝熱性，フレキシブル性及び加工性を有効に確保できる。

（８） 好適な態様により、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…を、加熱筒２における、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱するヒータ４ａ，４ｂ，４ｃの一又は二以上に適用すれば、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…の空冷機能により、特に、スクリュの回転により樹脂材料が剪断される際の剪断熱の発生部位における無用な温度上昇を抑制できる。これにより、良好な温度制御を実現し、成形品質の更なる向上に寄与できる。

（９） 好適な態様により、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…の外周面に、断熱素材Ｒｓを用いた保温カバー１３…を付設すれば、本来の保温カバー１３…の目的を十分に達成することができる。即ち、通常、保温カバー１３…は加熱筒２を保温し、省エネルギ性を高めるために、例えば、オプション等により用意しているが、反面、冷却方向の制御性を低下させるなどのマイナス作用を生じるため、採用しないユーザ或いは装着した後に取り外してしまうユーザも少なくない。しかし、本発明における空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…を採用することにより、保温カバー１３…によるマイナス作用を排除できるため、保温カバー１３…の有効性を発揮させ、結果的に省エネルギ性を高めることができる。

本発明の好適実施形態に係る加熱装置を備える射出成形機の加熱筒の断面正面図、 同加熱装置を備えた射出成形機における射出装置の断面側面図を含む制御系全体の系統図、 同加熱装置の制御系を示すブロック系統図、 同加熱装置の構成部品の外観を示す分解斜視図、 同加熱装置に備える冷却構造に用いるパネル部材の外観斜視図、 同加熱装置の外観斜視図、 同加熱装置に備えるパネル部材を広げた状態を示す底面方向から見た一部破断展開図、 参考例に係るパネル部材の広げた状態の展開図、 本発明の変更実施形態に係る加熱装置を備える射出成形機の加熱筒の断面正面図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る射出成形機Ｍの加熱装置１の構成について、図１〜図７を参照して説明する。

図２中、Ｍｉは射出装置であり、この射出装置Ｍｉと不図示の型締装置により射出成形機Ｍが構成される。射出装置Ｍｉは、加熱筒２を備え、この加熱筒２は、前端に射出ノズル３を有するとともに、加熱筒２の後端は、加熱筒２の内部に成形材料を供給するホッパー２１ｈを有する材料供給部２１に結合する。また、加熱筒２の内部にはスクリュ２２を挿入し、このスクリュ２２の後端は、材料供給部２１の後方へ延出することにより、当該スクリュ２２を回転駆動及び進退駆動する詳細図を省略したスクリュ駆動部２３に接続する。

そして、加熱筒２の外周面２ｆ及び射出ノズル３の外周面３ｆに、本実施形態に係る加熱装置１を付設する。加熱装置１は、軸方向Ｆｓに沿って順次配設したヒータ４ｎ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備える。即ち、射出ノズル３（ノズルゾーン）の外周面に装着したヒータ４ｎ，加熱筒２の前部（メータリングゾーンＺｍ）に装着したヒータ４ａ，加熱筒２の中間部（コンプレッションゾーンＺｃ）に装着したヒータ４ｂ，加熱筒２の後部（フィードゾーンＺｆ）に装着したヒータ４ｃ，加熱筒２の最後部に装着したヒータ４ｄを備える。

この場合、射出ノズル３の外周面３ｆに装着したヒータ４ｎは、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ射出ノズル３の外周面３ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１（図１参照）をそのまま使用する。即ち、バンドヒータ１１による通常の加熱部として構成する。加熱筒２の最後部に装着したヒータ４ｄも同様であり、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２の外周面２ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１（図１参照）をそのまま使用し、通常の加熱部として構成する。

これに対して、加熱筒２における、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱するヒータ４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞれ本発明の要部となる空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ及び４ｃｓとして構成する。このように、加熱筒２における、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱するヒータ４ａ，４ｂ，４ｃの一又は二以上に、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓを適用するようにすれば、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…の空冷機能により、特に、スクリュの回転により樹脂材料が剪断される際の剪断熱の発生部位における無用な温度上昇を抑制できる。これにより、良好な温度制御を実現し、成形品質の更なる向上に寄与できる利点がある。

以下、空冷付ヒータ４ａｓの構成について具体的に説明する。空冷付ヒータ４ａｓは、基本的な構成として、ヒータ４ａと加熱筒２の外周面２ｆとの間に伝熱性を有する素材Ｒにより形成したパネル部材５を介在させ、かつこのパネル部材５に空冷用のエア通路６を形成するとともに、このエア通路６に外部のエア供給部７からエアＡを流通可能にするエア出入口部８を設けたものである。

この場合、ヒータ４ａには、上述したヒータ４ｎ及び４ｄと同様に、内部に発熱体１２を内蔵し、かつ加熱筒２の外周面２ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１を用いる。このバンドヒータ１１は、図４に示すように、矩形状のアウタパネル部５１と矩形状のインナパネル部５２の間に発熱体１２を挟んで全体をフレキシブル性のあるバンド状体５３として構成したものであり、このバンド状体５３の長手方向（周方向）両端同士を結合部５４により結合することができる。結合部５４は、複数の結合ネジ５４ｎ…を備え、図４に示すように、バンド状体５３の長手方向一端に設けた挿通孔部に、結合ネジ５４ｎ…を挿通した後、長手方向他端に設けたナット部にそれぞれ螺合すればよい。この結合部５４は、複数の結合ネジ５４ｎ…を用いて結合するため、バンド状体５３の長手方向両端を結合する結合機能のみならず、取外し可能な着脱機能、更には締付強度の大きさ（絶対的大きさ及び軸方向位置の相対的大きさ）の調整機能を備えている。このように、ヒータ４ａとして、バンドヒータ１１を用いれば、加熱筒２及び／又は射出ノズル３の外周面２ｆ，３ｆに対して面接触により伝熱するバンドヒータ１１…の取付構造（加熱構造）と組合わせた最適な形態として実施できる利点がある。なお、５５はバンド状体５３に設けたセンサ挿通孔を示す。

一方、パネル部材５は、伝熱性を有する素材Ｒとして伝熱性金属素材Ｒｍを用いる。伝熱性金属素材Ｒｍとしてはステンレス素材が望ましい。このように、素材Ｒとして、伝熱性金属素材Ｒｍを用いれば、伝熱性，フレキシブル性及び加工性の良好なステンレス板等を利用できるため、素材面から必要な空冷作用及び加熱作用を確保するとともに、良好な製造性及び装着性を確保する観点から最適な形態として実施できる利点がある。

また、パネル部材５は、図４，図５及び図７に示すように、二枚のパネルメンバ５ａ，５ｂ、即ち、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂを用意し、この二枚のパネルメンバ５ａ，５ｂの重ね合わせにより構成する。このように、二枚のパネルメンバ５ａ，５ｂの重ね合わせることにより構成すれば、特に、異なる通路部分を形成した二枚（一般的には複数枚）のパネルメンバ５ａ，５ｂの組合わせが可能になるため、設計自由度を高め、様々なエア通路６を容易に形成できる。これにより、加熱筒２のディメンションに応じたエア通路６の最適化も容易に行える利点がある。第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂの大きさは、共に、前述したバンドヒータ１１のインナパネル部５２の大きさにほぼ一致させ、厚さを、０．５〜２〔ｍｍ〕の範囲（例示は、１〔ｍｍ〕）に選定することが望ましい。これにより、素材選定等と併せ、層厚面から、必要とする伝熱性，フレキシブル性及び加工性を有効に確保できる。

そして、図４及び図７に示すように、第二パネルメンバ５ｂには、短辺方向（軸方向Ｆｓ）に沿った、通路部分となる複数（例示は、八つ）のスリット６１…を、長手方向へ所定間隔置きに打抜き形成するとともに、第一パネルメンバ５ａには、長手方向に沿った、通路部分となる二つのスリット６２ｉ，６２ｅを、短辺方向両側にそれぞれ打抜き形成する。これにより、図７に示すように、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂを重ね合わせた際には、一方のスリット６２ｉがエアの入口側となり、各スリット６１…の一端側に連通するとともに、他方のスリット６２ｅがエアの出口側となり、各スリット６１…の他端側に連通する目的のエア通路６が構成される。このように、パネルメンバ５ａ，５ｂを打抜き形成することにより、エア通路６を形成するようにすれば、工数の少ない単純な製造工程によりエア通路６…を設けることができるため、目的のパネル部材５…を容易かつ低コストに得ることができる。なお、各スリット６１…，６２ｉ，６２ｅの幅，間隔，形状等は、冷却目標等に応じて任意に選択できる。その他、図中、６３，６４は各パネルメンバ５ａ，５ｂに形成したセンサ挿通孔を示す。このセンサ挿通孔６３，６４は、バンドヒータ１１に設けたセンサ挿通孔５５の位置に一致する。

さらに、エア出入口部８は、エア入口部８ｉとエア出口部８ｅにより構成する。エア入口部８ｉとエア出口部８ｅは、図６に示すように、パイプ形継手であり、図１に示すように、バンド状体５３のアウタパネル部５１或いはインナパネル部５２に固定することにより、内端をインナパネル部５２の内周面に対して同一面上に臨ませる。この際、図７に示すように、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂの組付位置に対して、エア入口部８ｉは一方のスリット６２ｉに連通し、エア出口部８ｅは、他方のスリット６２ｅに連通するように位置の選定を行う。

したがって、このような構造を有する本実施形態に係る加熱装置１は、次のように容易に組付けることができる。

まず、結合部５４における結合ネジ５４ｎ…を外した状態のバンドヒータ１１を用意する。そして、このバンドヒータ１１におけるバンド状体５３のインナパネル部５２を上に向け、このインナパネル部５２の上面に、第一パネルメンバ５ａを載置して重ね合わせるとともに、さらに、この第一パネルメンバ５ａの上面に、第二パネルメンバ５ｂを載置して重ね合わせる。

次いで、この状態のバンド状体５３を、第二パネルメンバ５ｂが加熱筒２の外周面２ｆに当接するように、当該加熱筒２の前部における外周面２ｆ上に巻付けるとともに、巻付けたバンド状体５３の長手方向の両端を結合ネジ５４ｎ…により結合する。この場合の取付けは、通常のバンドヒータ１１の取付けとほぼ同じとなるため、取付けは容易に行うことができる。この際、各結合ネジ５４ｎ…の回動量を可変し、締付強度の大きさ（絶対的大きさ及び軸方向位置の相対的大きさ）を調整するとともに、バンドヒータ１１に対する第一パネルメンバ５ａ及び第二パネルメンバ５ｂの相対位置を調整する。

これにより、加熱筒２の外周面２ｆに対して、第一パネルメンバ５ａ及び第二パネルメンバ５ｂからなるパネル部材５を介在させたバンドヒータ１１の取付けが終了し、図６に示す加熱装置１が構成される。そして、図３に示すように、エア入口部８ｉには、エア供給部７からエアＡを供給可能に接続するとともに、エア出口部８ｅは、そのまま開放状態にする。なお、エア出口部８ｅは、排気位置及び排気方向を変更するため、排気用の配管を接続してもよい。この場合、エア供給部７は、エアポンプ７１及びバルブ７２を備えるため、エアポンプ７１のエア吐出口を、中途にバルブ７２を接続した配管を介してエア入口部８ｉに接続する。エアポンプ７１は工場設備に備える共有のエアポンプを用いることができる。

以上、空冷付ヒータ４ａｓの取付方法についてのみ説明したが、他の空冷付ヒータ、即ち、加熱筒２の中間部に取付ける空冷付ヒータ４ｂｓ、加熱筒２の後部に取付ける空冷付ヒータ４ｃｓも、上述した空冷付ヒータ４ａｓの取付方法と同様に取付けを行うことができる。

次に、本実施形態に係る加熱装置１に係わる駆動制御系の構成について、図１〜図７を参照して説明する。

射出成形機Ｍは、図２に示す成形機コントローラ３１を備える。成形機コントローラ３１は、図３に示すように、基本的に、ＣＰＵ等のハードウェアを内蔵するコントローラ本体３２を備えるとともに、このコントローラ本体３２に管理されるハードディスク等の内部メモリ３３を備える。したがって、成形機コントローラ３１は、コンピュータシステムとして構成し、射出成形機Ｍにおける全体の制御を司る機能を備える。

この場合、内部メモリ３３は、各種データを書込み可能なデータエリア３３ｄを有するとともに、各種プログラムを格納可能なプログラムエリア３３ｐを有する。このプログラムエリア３３ｐには、ＰＬＣプログラムとＨＭＩプログラムを格納するとともに、各種演算処理及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するための各種処理プログラムを格納する。したがって、格納する処理プログラムには、本実施形態に係る加熱装置１を機能させるための温度制御に係わるシーケンス制御プログラムが含まれる。なお、ＰＬＣプログラムは、射出成形機Ｍにおける各種工程のシーケンス動作や射出成形機Ｍの監視等を実現するためのソフトウェアであり、ＨＭＩプログラムは、射出成形機Ｍの動作パラメータの設定及び表示，射出成形機Ｍの動作監視データの表示等を実現するためのソフトウェアである。一方、成形機コントローラ３１にはディスプレイ３５を接続する。ディスプレイ３５は、各種表示を行うディスプレイ本体部３５ｄとこのディスプレイ本体部３５ｄに付設して各種入力等を行うタッチパネル部３５ｔにより構成する。

他方、図３に示すように、空冷付ヒータ４ａｓのバンドヒータ１１は給電部３６に接続する。なお、図１中、３６ｐはバンドヒータ１１の給電部３６に対する接続端子を示している。そして、この給電部３６に対しては、成形機コントローラ３１から加熱制御信号が付与される。また、前述したエアポンプ７１及びバルブ７２には、成形機コントローラ３１から冷却制御信号が付与される。さらに、加熱筒２には、バンドヒータ１１を取付けたメータリングゾーンＺｍの温度を検出する熱電対を用いた温度センサ３７ａを付設する。この場合、温度センサ３７ａは、加熱筒２の外周面２ｆに形成した装着孔に差込んで装着する。そして、この温度センサ３７ａの検出結果は、成形機コントローラ３１に付与される。

以上、空冷付ヒータ４ａｓの駆動制御系について説明したが、他の空冷付ヒータ４ｂｓ及び４ｃｓも同様に構成（接続）する。なお、ヒータ４ｎ及び４ｄは、いずれもバンドヒータ１１のみを使用するため、それぞれ給電部３６に接続する。図２に、射出成形機Ｍ（射出装置Ｍｉ）における全体の接続系統を示す。図２中、３７ｎはノズルゾーン（射出ノズル３）の温度を検出する温度センサ、３７ｂは加熱筒２におけるコンプレッションゾーンＺｃの温度を検出する温度センサ、３７ｃは加熱筒２のフィードゾーンＺｆの温度を検出する温度センサ，３７ｄは加熱筒２の最後部の温度を検出する温度センサをそれぞれ示す。

次に、本実施形態に係る加熱装置１に係わる駆動制御系の動作を含む加熱装置１の全体の機能（作用）について、図１〜図７を参照して説明する。

例示は、空冷付ヒータ４ａｓについての動作を説明するが、他の空冷付ヒータ４ｂｓ及び４ｃｓも設定温度が異なる点を除いて同様の動作を行う。なお、ヒータ４ｎ及び４ｄは加熱時のみの動作となり、設定温度が異なる点を除いて通常の加熱動作を行う。

まず、加熱モードでは、成形機コントローラ３１から加熱制御信号が給電部３６に付与される。なお、バルブ７２はＯＦＦ（閉）になっている。これにより、空冷付ヒータ４ａｓのバンドヒータ１１が発熱する。そして、この発熱は、第一パネルメンバ５ａと第二パネルメンバ５ｂを重ね合わせたパネル部材５を介して加熱筒２に伝達され、加熱筒２の前部（メータリングゾーンＺｍ）が加熱される。この場合、バンドヒータ１１と加熱筒２間には、パネル部材５が介在するが、例示の場合、厚さが２〔ｍｍ〕程度となる伝熱性を有する二枚のステンレス板が介在するとともに、このステンレス板には一部を打抜き形成したエア通路６が存在するのみとなるため、熱損失はほとんど発生しない。

一方、加熱筒２の温度が上昇し、設定温度に近付いた場合には、成形機コントローラ３１におけるシーケンス制御プログラムに従って、給電部３６に対する加熱制御信号の供給が解除（ＯＦＦ）され、同時に、成形機コントローラ３１から冷却制御信号がバルブ７２に付与される。これにより、バルブ７２はＯＦＦからＯＮ（開）に切換えられ、冷却モードに移行する。

冷却モードでは、エアポンプ７１からエアＡが供給され、このエアＡはエア入口部８ｉからエア通路６に流入する。そして、エアＡは、エア通路６を流通し、エア出口部８ｅから外部（大気）に流出する。この場合、エア入口部８ｉからのエアＡは、第一パネルメンバ５ａに形成したスリット６２ｉに流入するとともに、第二パネルメンバ５ｂに形成した八つのスリット６１…の一端から当該スリット６１…内に流入する。そして、各スリット６１…を流通したエアＡは、当該スリット６１…の他端に至り、第二パネルメンバ５ｂに形成したスリット６２ｅに流入するとともに、スリット６２ｅ内のエアＡはエア出口部８ｅから外部に流出する。このときのエアＡの流れを、図３に点線矢印で示すとともに、図７に二点鎖線矢印で示した。これにより、エア通路６、特に、各スリット６１…を流通するエアＡ…は、加熱筒２の外周面２ｆに接触するため、加熱された外周面２ｆとの熱交換が行われ、外周面２ｆが強制的に冷却（空冷）される。

ところで、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…は、加熱筒２における、少なくとも、メータリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを加熱するヒータ４ａ，４ｂ，４ｃの一又は二以上に適用している。これらのゾーンＺｍ，Ｚｃ，Ｚｆは、スクリュ２２の回転による樹脂材料の剪断時に、剪断熱による無用な温度上昇を発生するゾーンとなる。したがって、強制冷却を行うことなく、バンドヒータ１１に対する給電を解除し、自然冷却に頼った場合、オーバシュート等により加熱温度が不安定になりやすい。このため、空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓにおけるバンドヒータ１１…の給電を解除するとともに、空冷方式による強制空冷を行うようにした。これにより、前述したように、良好な温度制御を実現し、成形品質の更なる向上に寄与できる。

よって、このような本実施形態に係る射出成形機Ｍの加熱装置１によれば、ヒータ４ａ…と加熱筒２の間に伝熱性を有する素材Ｒ（伝熱性金属素材Ｒｍ）により形成したパネル部材５…を介在させ、かつこのパネル部材５…に空冷用のエア通路６…を形成するとともに、このエア通路６…に外部のエア供給部７からエアＡ…を流通可能にするエア出入口部８…を設けた空冷付ヒータ４ａｓ…を備えるため、ヒータ４ａ…による加熱構造をほとんど犠牲にすることがない。したがって、熱損失（加熱効率）の低下、更には温度制御の応答性低下及び制御性の低下を最小限に抑制することができ、加熱機能及び冷却（空冷）機能の双方の機能を十分に発揮させることができる。また、加熱筒２の外周面２ｆに付設するヒータ４ａ…に対して冷却構造を追加する場合であってもヒータ４ａ…の外径をほとんど変更する必要がないため、加熱筒２、更には、射出成形機Ｍの大型化を招く不具合を回避できる。即ち既設の加熱構造に対して、冷却構造を追加する場合であっても、成形設備の無用な大型化やスペース効率の低下を招く不具合を回避できる。

また、本実施形態におけるパネル部材５は、必要により三枚を重ねた構造であってもよく、二枚以上を条件として使用するパネルメンバ５ａ…の数量は問わない。他方、図８には、パネル部材５を一枚のパネルメンバ５ｓにより形成した参考例を示す。この参考例では、一枚のパネルメンバ５ｓに、二系統のスリット６５ｐ，６５ｑを形成し、スリット６５ｐ，６５ｑのそれぞれ反対側の端部からエアＡを流入させることができるエア通路６，６を設けたものである。なお、図８中、図７と同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

次に、本発明の変更実施形態に係る加熱装置１について、図９を参照して説明する。

図９に示す変更実施形態は、空冷付ヒータ４ａｓの外周面に、断熱素材Ｒｓを用いた保温カバー１３を付設した形態を示す。断熱素材Ｒｓとしては、発泡ウレタン樹脂等の断熱性の高い素材を使用し、全体を円筒状に形成することにより、空冷付ヒータ４ａｓの外周面のほぼ全体を覆うようにした。

これにより、本来の保温カバー１３…の目的を十分に達成することができる。即ち、通常、保温カバー１３…は加熱筒２を保温し、省エネルギ性を高めるために、例えば、オプション等により用意しているが、反面、冷却方向の制御性を低下させるなどのマイナス作用を生じるため、採用しないユーザ或いは装着した後に取り外してしまうユーザも少なくない。しかし、本発明における空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ…を採用することにより、保温カバー１３…によるマイナス作用を排除できるため、保温カバー１３…の有効性を発揮させ、結果的に省エネルギ性を高めることができる。

なお、空冷付ヒータ４ａｓについて、説明したが、他の空冷付ヒータ４ｂｓ，４ｃｓ、更にはヒータ４ｎ，４ｄについても同様の保温カバー１３を付加することができる。なお、１３ａ，１３ｂ，１３ｃは空冷付ヒータ４ａｓの外周面における突起部分を収容するための保温カバー１３における開口部分を示す。

以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、実施形態では、五つのヒータ４ｎ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備える加熱装置１を例示したが、四つ以下のヒータを備えている形態であってもよいし、六つ以上のヒータを備えた形態であってもよい。また、実施形態では、三つの空冷付ヒータ４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓを例示したが、このうち、特に冷却の必要性の高い一つ又は二つにのみ適用してもよいし、他のヒータ４ｎ，４ｄであっても同様の空冷付ヒータとして構成してもよい。一方、各ヒータ４ｎ，４ａ…には、内部に発熱体１２…を内蔵し、かつ加熱筒２及び／又は射出ノズル３の外周面２ｆ，３ｆに巻付けて装着するバンドヒータ１１…を用いることが望ましいが、必ずしもバンドヒータ１１…に限定されるものではない。しかし、ヒータタイプとしては、加熱筒２に対して伝熱方式により加熱する発熱タイプが望ましい。また、インナパネル部５２を備えるバンドヒータ１１の場合、このインナパネル部５２と他のパネルメンバの二枚（一般的には複数枚）を組合わせたパネル部材５を構成してもよいし、他方、インナパネル部５２を設けていないバンドヒータ１１（ヒータ４ａ…）にも本発明は適用可能である。

本発明に係る加熱装置は、加熱筒等の外周面に付設することにより加熱筒等を加熱するヒータを備える各種射出成形機に利用できる。

１：加熱装置，２：加熱筒，２ｆ：加熱筒の外周面，３：射出ノズル，３ｆ：射出ノズルの外周面，４ｎ：ヒータ，４ａ：ヒータ，４ｂ：ヒータ，４ｃ：ヒータ，４ｄ：ヒータ，４ａｓ：空冷付ヒータ，４ｂｓ：空冷付ヒータ，４ｃｓ：空冷付ヒータ，５：パネル部材，５ｓ：パネルメンバ，５ａ：パネルメンバ，５ｂ：パネルメンバ，６：エア通路，７：エア供給部，８：エア出入口部，１１：バンドヒータ，１２：発熱体，１３：保温カバー，６１…：スリット，６２ｉ：スリット，６２ｅ：スリット，Ａ：エア，Ｍ：射出成形機，Ｒ：伝熱性を有する素材，Ｒｍ：伝熱性金属素材，Ｒｓ：断熱素材，Ｚｍ：メータリングゾーン，Ｚｃ：コンプレッションゾーン，Ｚｆ：フィードゾーン

Claims (6)

1. 加熱筒及び／又は射出ノズルの外周面に付設することにより前記加熱筒及び／又は前記射出ノズルを加熱する一又は二以上のヒータを備える射出成形機の加熱装置において、一又は二以上の前記ヒータにおける一部又は全部のヒータを、このヒータと前記加熱筒及び／又は前記射出ノズルの外周面との間に、伝熱性を有する素材により形成し、かつスリットを打抜き形成した二枚以上のパネルメンバを重ね合わせたパネル部材を介在させて空冷用のエア通路を形成するとともに、このエア通路にエア供給部からエアを流通可能にするエア出入口部を設けることにより、空冷付ヒータとして構成してなることを特徴とする射出成形機の加熱装置。
2. 前記ヒータは、内部に発熱体を内蔵し、かつ前記加熱筒及び／又は射出ノズルの外周面に巻付けて装着するバンドヒータであることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の加熱装置。
3. 前記伝熱性を有する素材は、伝熱性金属素材であることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の加熱装置。
4. 前記パネルメンバは、厚さを、０．５〜２〔ｍｍ〕の範囲に選定してなることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の加熱装置。
5. 前記空冷付ヒータは、前記加熱筒における、少なくとも、メータリングゾーン，コンプレッションゾーン，フィードゾーンを加熱するヒータの一又は二以上に適用することを特徴とする請求項１記載の射出成形機の加熱装置。
6. 前記空冷付ヒータは、外周面に、断熱素材を用いた保温カバーを付設してなることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の加熱装置。

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