JP6438936B2 - 注入域の領域に配設されたファン式空冷装置を備えるプラスチック加工機 - Google Patents

Description

以下の記載には、関連付けにより、独国特許出願１０２０１３２０７６３２．０の内容が盛り込まれる。

本発明は、請求項１の前提部分に記載の特徴を有する、特には射出成形機である、プラスチック加工機に関するものである。

請求項１の前提部分に記載の特徴は、可塑化シリンダを備える射出成形機の通常の構造の概要を表しており、その注入域の領域では可塑化されるプラスチック材料が可塑化シリンダの内部空間へ投入される。そこには可塑化域が接続しており、当該可塑化域では注入された材料が、本発明では関連性のない螺旋装置を用いて、加熱され、溶かされ、可塑化シリンダにおける対応する装置によって、特には脱気（脱ガス）によって、精製され、均質化され、そして最後に射出するために射出成形機へと与えられる。この可塑化シリンダ内での熱的な状態へ、狙い通りに影響を与えることが出来るように、その範囲内には、プラスチック材料用の加熱装置が設けられており、当該加熱装置は、一般的に、複数部分で注入域に沿って配設された複数の周面ヒーターから構成されている。

注入域の領域では、プラスチック材料の搬送性を維持するため、従って特にはプラスチック材料が個別に落下出来る状態を維持するため、プラスチック材料は溶融してはならないので、注入域を可塑化域内の温度よりも低い特定の温度で維持するための措置、が必要である。これに関して、注入されるプラスチック材料用の調温装置が設けられている。

従来技術からは、例えば特許文献１からは、液体に基づく調温装置、特には冷却装置を注入域の領域に備えること、が知られている。可塑化シリンダの壁部は、そのため、注入域に冷却流路を備えており、当該冷却流路を通って、冷却流体、特には水が流される。水が適切に貫流するように調整することによって、注入域を、そこへ搬送されるプラスチック材料共々、特定の温度に維持することが出来る。

その種の水冷装置に関しては、開いた冷却循環及び閉じた冷却循環が知られている。閉じた冷却循環は、冷却媒体として例えばオイルを用いても駆動され得るが、流体のタイプに基づきコスト高である。

水を用いた調温装置は様々な欠点を有している。例えば、この冷却剤は基本的に、特定の質、特には特定の純度で投入されなければならない、なぜなら、不純物を含む水を使用した場合、機械の冷却循環内が詰まる危険があるためである。プラスチック材料加工機の設置場所では、十分に清潔な水を使用出来ないことが頻繁にあるので、射出成形機を駆動するためには、投入される冷却水のために高価な浄化措置が不可欠である。

開いた冷却循環は経済的な観点からは不利である。生態学的な見地ではこれは、世界の特定の地域においては受け入れることの出来ない明らかな水の浪費である。

水に基づく調温装置を実現するには、更に、機械において往々にして高価な配管、及び、製造工場内の機械の設置位置での水供給、が必要であり、これは、製造設備にとっての追加のインフラコストを意味する。

冷却剤である水を強く加熱すると、その不制御の蒸発が発生し得て、これは、例えば蒸気流出時の火傷による、関連する事故リスクを含んでいる。

最後に、水に基づくシステム及び通常電気的に駆動される可塑化シリンダにおける周面ヒーターの並行使用は、水に基づく冷却システムに漏れが生じた場合における接触及び短絡に対する特別な安全措置を必要とする。

ＥＰ １ ４８８ ９０７ Ａ２

従来技術における上述の問題に由来し、本発明は、液体に基づく冷却手段なしで済むような、従ってこの冷却剤のそれに関連した欠点が避けられるような、注入域用の調温装置を備えたプラスチック加工機を達成する、という課題に基いている。

この課題の解決法は、請求項１の特徴部分に記載されており、基本的な着想として、注入域の調温装置がファン式空冷装置として形成されていることを企図している。

本発明に従って液体に基づく調温措置から離脱すること及び問題なく使用可能な冷却媒体である空気へ指向することに基づいて、冒頭挙げられた従来技術における全ての特徴は避けられる。意外なことに、注入域の十分な調温或いは冷却のためには、熱的にむしろ僅かに作用される可塑化シリンダ用のファンの使用が十分である。

従属請求項には、本発明に従う基本的な考えの好ましい複数の発展形態が記載されており、それらは単独又は組み合わせで一連の措置をもたらし、これら一連の措置に基づき可塑化シリンダは、その温度設計に対応して、エアファンに基づき機能する調温装置を用いて、駆動され得る。

従って、ファン式空冷装置は、好ましい方法では、少なくとも１つの、特には２つの、注入域に割り当てられた送風機（ベンチレーター）を有している。

冷却効果は更に、注入域にて可塑化シリンダの周りに配設された冷却フィンユニット（放熱フィンユニット）によって、支援され得て、当該冷却フィンユニットはファン式空冷装置の空気流の作用を受ける。

可塑化シリンダにおいて特に問題であるのは、通常耐熱鋼から構成される壁部の熱伝導性の悪さである。ここで、十分な熱伝導を獲得するために、好ましい実施形態に従って、可塑化シリンダの壁部からその表面へ熱エネルギーを排出するための熱伝導部材を設けること、ことが企図される。

この熱伝導部材が、可塑化シリンダ表面に又はその上に突出するその端部を用いて、冷却体と接続されており、当該冷却体がファン式空冷装置の空気流の作用を受けることによって、熱伝導部材の冷却を最適化することが出来る。

この熱伝導部材の構造的に簡潔な構成は、可塑化シリンダの壁部の熱伝導性に対して熱的により優れた（より高い）伝導性を有する材料からなる複数の伝熱棒体である。これらの複数の伝熱棒体は例えば銅から構成することが出来る。

本発明の更なる好ましい実施形態は、これら複数の伝熱棒体を、可塑化シリンダの長手軸方向に連続して並べることを企図しており、その際、伝熱棒体は収容孔に埋め込まれており、当該収容孔は直径方向で向かい合う２つの壁部域で可塑化シリンダ内の壁部へ弦状に切り込んでいる。

ファン式空冷装置の、小型でしかしながら同時に効果的な構造的な構成は、注入域の両側に直径方向で向かい合う２つの送風機を備えており、これらの送風機は、可塑化シリンダの長手軸方向に対して左右方向に指向され、注入域及び対応する冷却体を超えて流れる冷却空気流を発生する。

プラスチック加工機には通常設けられている、可塑化される材料用の注入じょうご（フィリングファネル）を、構造的に簡潔に接続するために、更なる実施形態に従い、ファン式空冷装置を通って延びる連結管を介して、可塑化シリンダの注入域を注入じょうごへ接続すること、が企図されている。この連結管は従って冷却空気流内にも存在し、それにより、本発明に従うファン式空冷装置による熱エネルギーの排出がこの領域からも達成出来る。

ファン式空冷装置全体は最終的に可塑化シリンダの注入域の周りを取り囲んで配設されたハウジング内に収容され得るので、対応的に準備されたプラスチック加工機は、注入域の領域内においても、視覚的に整然とした外見的性質を提供する。

要約すると、本発明に従う射出成形機は、その種々の構造的な構成に基づいて、以下の一覧に記載されるような複数の長所を有している。
−高い純度要求を満たされなければならない冷却水を必要としない。
−冷却水供給装置とともに必要となる、粗ろ過機（粗フィルタ）、精密ろ過機（ファインフィルタ）及び制御弁から構成される水栓部を排除出来る。
−全く、又は、少なくともごく僅かしか、水配管を必要としない。
−１つの射出成形機に複数の可塑化ユニットが設置されている、所謂「マルチマシン（Multimaschinen）」の冷却水供給における、過度に大きな構造的なコストが避けられる。
−漏れからの過熱及び蒸気流出時の事故リスクが避けられる。
−空冷装置の外部冷却体が、送風機の故障時に、対流に基づいた緊急冷却を提供する。

本発明の更なる特徴、詳細及び長所は、図面を用いて実施例についての以下の記載からもたらされる。

ファン式空冷装置を備えた可塑化シリンダの斜視図的な分解立体図を示す。 可塑化シリンダの概略的な長手方向断面図を示す。 可塑化シリンダの注入域の径方向断面図を示す。

添付の図面から明らかであるように、その全体が図示されてはいない、特には射出成形機であるプラスチック加工機は、可塑化シリンダ１を有しており、当該可塑化シリンダ１は、その後方端部２から始まり、注入域３、及び、当該注入域３に隣接する可塑化域４、に分かれている。可塑化シリンダ１の前方端部５に配設された噴射ノズルは、添付の図面内では、特に示されてはいない。

可塑化域４には、図２内でのみ概略的に示唆されている複数の周面ヒーター６．１〜６．４が、加熱装置６として、可塑化シリンダ１の壁部７に取り付けられている。通常電気的に駆動されるこれらの周面ヒーター６．１〜６．４は、一般的なものでありまた更なる解説を必要とするものではない。

注入域３には、可塑化シリンダ１の壁部７が注入開口部８を備えて設けられており、当該注入開口部８を介して、注入じょうご９内に供されているペレット形状のプラスチック材料を、可塑化シリンダ１の内部空間１０へ送り込むことが出来る。明瞭性のために図中では省略されているが、この内部空間１０内には、可塑化シリンダ１を通してプラスチック材料を搬送するためのそしてその内部で当該プラスチック材料を処理するための、一般的な螺旋装置が配設されている。これもまた一般的なものであり、更なる詳論を必要とするものではない。

注入域３は、最後に、全体として符号１１を用いて示されているファン式空冷装置の形態の調温装置を備えており、当該調温装置は、注入開口部８を通って送り込まれるプラスチック材料の十分な調温、特には冷却に、寄与する。それにより、周面ヒーター６．１〜６．４による熱的な影響に基いて材料が注入じょうご９及び注入開口部８の範囲で軟化しまたそれによりその流動性を失うことが避けられる。

ファン式空冷装置１１はここでは以下のように説明される。

空冷装置の主たる構成要素は冷却フィンユニット１２であり、当該冷却フィンユニット１２は注入域３を取り囲んで配設されまた長手軸方向Ｌで互いに間隔をおいて並べられた複数の環状薄片１３から構成されており、当該環状薄片１３はそれらの間に複数の流路１４を形成している。ファン１５．１、１５．２がそれぞれ直径方向で向かい合って配設されており、それらは共同で、長手軸方向Ｌを横切って指向される気流Ａを発生させる。これは冷却フィンユニット１２に均一に作用する。

図３から特に明らかなように、注入域３における可塑化シリンダ１の壁部７内には、伝熱性の良好な銅からなる棒体１６の形状をした伝熱要素が設けられており、当該棒体１６は、可塑化シリンダ１の注入域３の壁部７における対応する収容孔１７内に挿入されている。これらの収容孔１７は、止まり穴として実施されており、長手軸方向Ｌに並べられている。伝熱棒体１６自体は、収容孔１７から上方へ突出しており、また、その上端部２８でプレート形状の冷却体１８に接続しており、当該冷却体１８は注入域３の上方で気流Ａに対して平行に配設されている。図３から明らかなように、収容孔１７また従って伝熱棒体１６は、径方向で互いに向かい合った２つの壁部域Ｗ１、Ｗ２において、可塑化シリンダ１の壁部７に弦状に切り込んでいる。

冷却体１８は中央に開口部１９を備えており、当該開口部１９を貫通し連結管２０が注入開口部８及び注入じょうご９の間を通って延びている。

冷却体１８は、側方の２つのハウジングブラケット２１．１、２１．２及び底板部２２と共に、ファン式空冷装置１１のハウジング２３を形成している。その際、送風機１５．１、１５．２による吸排気は、短手方向（左右方向）を示すハウジングブラケット２１．１、２１．２の狭側部２５．１、２５．２内で、通気グリル２４．１、２４．２を介して、保証される。

冷却体１８の冷却は、一方では冷却体１８の上面２６の上方の環境によって、他方では向上された効率とともに冷却体１８の下面に沿って流れる冷却気流Ａによって、行われる。

１ 可塑化シリンダ
３ 注入域
４ 可塑化域
５ 可塑化シリンダ１の前方端部
６ ヒーター
７ 壁部
９ 注入じょうご
１１ ファン式空冷装置
１２ 冷却フィンユニット
１５ 送風機
１６ 伝熱要素、伝熱棒体
１７ 収容孔
１８ 冷却体
２０ 連結管
２３ ハウジング
２８ 伝熱要素の端部
Ａ 気流
Ｌ 長手軸方向
Ｗ１、Ｗ２ 壁部域

Claims (9)

1. 可塑化シリンダ（１）を備えるプラスチック加工機にして
   −注入域（３）にして、その中で前記可塑化シリンダ（１）の周壁部（７）に形成された少なくとも１つの注入開口部（８）を通って可塑化されるプラスチック材料が前記可塑化シリンダ（１）の内部空間（１０）へと投入される注入域（３）、
   −前記注入域（３）に接続する可塑化域（４）、
   −注入された前記プラスチック材料のための前記注入域（３）の領域に配設された調温装置（１１）、及び
   −前記プラスチック材料のために前記可塑化域（４）の範囲に配設されたヒーター（６）、
   を含む、プラスチック加工機において、
   前記注入域（３）の前記調温装置がファン式空冷装置（１１）として形成されていること、
   前記注入域（３）の領域の前記可塑化シリンダ（１）の周壁部（７）内に、前記可塑化シリンダ（１）の前記周壁部（７）から熱エネルギーを排出するための、複数の伝熱要素（１６）が配設されていること、及び
   前記複数の伝熱要素が、前記可塑化シリンダ（１）の前記周壁部（７）の熱伝導性に対して熱的により優れた伝導性を有する材料からなる複数の伝熱棒体（１６）として形成されていること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
2. 請求項１に記載のプラスチック加工機において、
   前記ファン式空冷装置（１１）が、前記注入域（３）に割り当てられた少なくとも１つの送風機（１５）を有すること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
3. 請求項１又は２に記載のプラスチック加工機において、
   前記注入域（３）に、前記可塑化シリンダ（１）の周りに配設された冷却フィンユニット（１２）が設けられており、当該冷却フィンユニット（１２）が前記ファン式空冷装置（１１）の気流（Ａ）による作用を受けること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のプラスチック加工機において、
   前記複数の伝熱要素（１６）が、前記周壁部（７）の上方へ突出するその端部（２８）を用いて、前記ファン式空冷装置（１１）の空気流（Ａ）による作用を受ける冷却体（１８）と接続されていること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のプラスチック加工機において、
   前記可塑化シリンダ（１）の長手軸方向（Ｌ）に連続して並べられており、直径方向で向かい合う２つの壁部域（Ｗ１、Ｗ２）で弦状に切り込む、前記可塑化シリンダ（１）の前記周壁部（７）の収容孔（１７）に、前記複数の伝熱棒体（１６）が埋め込まれていること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のプラスチック加工機において、
   前記ファン式空冷装置（１１）が、前記注入域（３）の両側で直径方向で向かい合う２つの送風機（１５）を有しており、当該送風機（１５）が前記可塑化シリンダ（１）の長手軸方向（Ｌ）に対して左右方向に指向された冷却空気流（Ａ）を発生すること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のプラスチック加工機において、
   前記可塑化シリンダ（１）の前記注入域（３）が、前記ファン式空冷装置（１１）を通って延びている連結管（２０）を介して、注入される前記プラスチック材料用の注入じょうご（９）と接続されていること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のプラスチック加工機において、
   前記ファン式空冷装置（１１）が前記可塑化シリンダ（１）の前記注入域（３）の周りに配設されたハウジング（２３）内に収容されていること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のプラスチック加工機において、
   前記プラスチック加工機が射出成形機であること、
   を特徴とするプラスチック加工機。
   

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