JP7368270B2 - Extrusion device and its temperature control method - Google Patents
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Description
本発明は、押出装置、及びその温度制御方法に関する。 The present invention relates to an extrusion device and a temperature control method thereof.
熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、温度調整部からの熱媒流体により温調されるギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、を備える押出装置が知られている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
It has a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the heat transfer fluid, a gear shaft whose temperature is controlled by the heat transfer fluid from the temperature adjustment section, and a bearing that receives the gear shaft, and also pressurizes a predetermined material melt-kneaded by an extruder. An extrusion device including a gear pump is known (see, for example,
ところで、押出装置において、押出機の下流機器の温度制御とギヤポンプのギヤ軸及び軸受の温度制御は、要求される温度が異なるため、それぞれ独立した温度調整部により行われていた。このため、温度調整部の設置スペースを広く要し、温度制御も煩雑となり、製造コストが増加するという問題が生じていた。 By the way, in an extrusion apparatus, the temperature control of the downstream equipment of the extruder and the temperature control of the gear shaft and bearing of the gear pump are performed by independent temperature adjustment sections because the required temperatures are different. For this reason, there have been problems in that a large installation space is required for the temperature adjustment section, temperature control is complicated, and manufacturing costs are increased.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現した押出装置、及びその温度制御方法を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and aims to provide an extrusion device that simplifies temperature control, saves space, and reduces manufacturing costs, and a method for controlling its temperature. Make it the main purpose.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、
所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に、前記温度調整部に接続され、該温度調整部から送出される熱媒流体により加熱される所定機器と、
前記所定機器に接続され、前記所定機器から送出される温度の下がった熱媒流体により温調されるギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、を備えることを特徴とする押出装置である。
この一態様において、前記所定機器は、前記所定材料を濾過する濾過装置、および、前記押出機と前記ギヤポンプと押出機の間に設けられるダイバータバルブで構成されてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
熱媒流体の温度を調整する温度調整部と、
所定材料を押出す押出機の下流に配置される前記温度調整部に接続された所定機器と、
前記所定機器に接続され、ギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、を備える押出装置の温度制御方法であって、
前記温度調整部から送出される熱媒流体により前記所定機器を加熱するステップと、
前記所定機器から送出される熱媒流体により前記ギヤ軸及び軸受けを温調するステップと、を含む、ことを特徴とする押出装置の温度制御方法
であってもよい。
One aspect of the present invention for achieving the above object is
a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the heat transfer fluid;
a predetermined device that is disposed downstream of an extruder that melts and kneads a predetermined material, is connected to the temperature adjustment section, and is heated by a heat transfer fluid sent from the temperature adjustment section;
The gear shaft is connected to the predetermined equipment, has a gear shaft whose temperature is regulated by a heating medium fluid whose temperature has been lowered and is sent out from the predetermined equipment, and a bearing for receiving the gear shaft, and has a predetermined material melt-kneaded by the extruder. This is an extrusion device characterized by comprising a gear pump that increases pressure.
In this aspect, the predetermined equipment may include a filtration device that filters the predetermined material, and a diverter valve provided between the extruder, the gear pump, and the extruder.
One aspect of the present invention for achieving the above object is
a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the heat transfer fluid;
a predetermined device connected to the temperature adjustment section located downstream of an extruder that extrudes a predetermined material;
A method for controlling the temperature of an extrusion device, comprising: a gear pump connected to the predetermined equipment, having a gear shaft and a bearing for receiving the gear shaft, and pressurizing a predetermined material melt-kneaded by the extruder,
heating the predetermined equipment with a heat medium fluid sent from the temperature adjustment section;
The temperature control method for an extrusion device may include the step of controlling the temperature of the gear shaft and the bearing with a heat transfer fluid sent from the predetermined device.
本発明によれば、温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現した押出装置、及びその温度制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an extrusion device that simplifies temperature control, saves space, and reduces manufacturing costs, and a method for controlling the temperature thereof.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的な構成を示すブロック図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an extrusion device according to an embodiment of the present invention.
ところで、従来の押出装置において、押出機の下流機器の温度制御と、ギヤポンプのギヤ軸及び軸受の温度制御とは、それぞれ独立した温度調整部により行われていた。このため、温度調整部の設置スペースを広く要し、それぞれ要求する温度も異なるためその温度制御も煩雑となり、製造コストが増加するという問題が生じていた。 By the way, in conventional extrusion apparatuses, the temperature control of downstream equipment of the extruder and the temperature control of the gear shaft and bearing of the gear pump are performed by independent temperature adjustment sections. For this reason, a large installation space is required for the temperature adjustment section, and since the required temperatures are different, the temperature control becomes complicated, resulting in an increase in manufacturing costs.
これに対し、本発明の一実施形態に係る押出装置1は、熱媒流体の温度を調整する温度調整部2と、所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に温度調整部2に接続され温度調整部2から送出される熱媒流体により加熱される所定機器3と、押出機4と、所定機器3が直列的に接続され、所定機器3から送出される熱媒流体により温調されるギヤ軸51及び軸受け52を有すると共に、押出機4により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプ5と、を備えている。
In contrast, an
温度調整部2からの熱媒流体は、所定機器3を循環する際に、所定機器3に対し放熱することで所定機器3を加熱する。熱媒流体自体は、所定機器3に対し放熱することで、その温度が適度に低下する。さらに、低温度の熱媒流体は、ギヤポンプ5のギヤ軸51及び軸受け52を低温で温調する。
The heat medium fluid from the
このように、押出機4下流の所定機器3の加熱と、ギヤポンプ5のギヤ軸51及び軸受け52の低温での温調とを、単一の温度調整部2を用いて熱媒流体の一連の流動により実現できる。すなわち、押出機4下流の所定機器3の温度制御と、ギヤポンプ5のギヤ軸51及び軸受け52の温度制御とを、単一の温度調整部2により効率的に行うことができる。したがって、単一の温度調整部2の設置で済むため、その温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現できる。
In this way, the heating of the
図2は、本発明の一実施形態に係る押出装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。温度調整部2は、熱媒流体を貯蔵する膨張タンク21と、熱媒流体を送出する一対のポンプ22(ただし、1対のうち1つはスタンバイ予備)と、熱媒流体を加熱するヒータ23と、熱媒流体を冷却するクーラ24と、を有している。熱媒流体は、例えば、熱水や熱媒油等を用いてもよい。ユーザは、ヒータ23及びクーラ24の設定温度を調整することで、熱媒流体の温度を調整することができる。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic system configuration of an extrusion device according to an embodiment of the present invention. The
例えば、上記所定機器3の加熱、および、ギヤポンプ5のギヤ軸51及軸受け52の温調が、最適に行われるときのヒータ23及びクーラ24の設定温度および各ポンプ22の吐出量が実験的に求められる。そして、その求めた値が、ヒータ23及びクーラ24の設定温度および各ポンプ22の吐出量として夫々設定されている。
For example, the set temperatures of the heater 23 and cooler 24 and the discharge amount of each
クーラ24及びヒータ23は一体的に構成されていてもよい。一対のポンプ22は一体的に構成されていてもよい。また、一対のポンプ22のうちの少なくとも一方が設けられる構成であってよい。
The cooler 24 and the heater 23 may be integrally configured. The pair of
膨張タンク21は、一対の流路251を介して各ポンプ22に夫々接続されている。各ポンプ22は、一対の流路252を介してクーラ24に夫々接続されている。クーラ24は、ヒータ23に接続されている。ヒータ23は、流路253を介して所定機器3に接続されている。その流路253の所定機器3付近と、温度調整部2の出口側付近と、にそれぞれ弁261、262が設けられている。
The
膨張タンク21は、熱媒流体を、流路251を介して各ポンプ22に送る。各ポンプ22は、熱媒流体を、流路252を介してクーラ24及びヒータ23に送る。クーラ24及びヒータ23は、熱媒流体の温度を調整し、調整した熱媒流体を、流路253を介して所定機器3に送る。また、熱媒流体の温度によってはクーラ24をバイパスできる場合もある。
所定機器3は、温度調整部2から送出される熱媒流体により加熱される。図3は、本実施形態に係る押出装置の概略的な構成を示す概略図である。押出機4の下流には、下流機器が配置されている。
The predetermined
下流機器は、例えば、ダイバータバルブ32、ギヤポンプ、濾過装置31、造粒装置33などである。所定機器3は、下流機器のうち、濾過装置31、および、ダイバータバルブ32で構成されている。濾過装置31は、濾過用スクリーンなどで構成されている。濾過用スクリーンは、所定材料を濾過し、所定材料からゴミ、不純物、などを除去する。
濾過装置31には、スクリーン交換機構であるスクリーンチェンジャが設けられていてもよい。スクリーンチェンジャは、例えば、溶融樹脂を通す樹脂流路が内部に設けられたハウジング、このハウジングの樹脂流路内に空隙を設けた形で配備される濾過用の複数のカートリッジ、スライドバー、などを有している。
The downstream devices include, for example, a
The
ダイバータバルブ32は、押出機4とギヤポンプ5との間に設けられている。ダイバータバルブ32は、押出機4により溶融混練された所定材料を濾過装置31へ流動させるか、外部へ排出させるかの切換えを行う機器である。例えば、押出機4において溶融混練された所定材料の物性が定常状態に安定しない運転開始時などに、所定材料は、ダイバータバルブ32から外部へ排出される。造粒装置33は、所定材料をペレット状に加工する装置である。
押出機4は、例えば、スクリュを、減速機41を介して駆動モータ42により回転駆動することで、所定材料を例えば粉体状態から200~300℃程度に溶融混練する。所定材料は、例えば、ポリエチレンPEやポリプロピレンPPなどの合成樹脂の粉体である。なお、図3に示す押出機4は、スクリュ軸が片側のみ軸受で支持されている2軸押出機として構成されているが、これに限定されない。押出機4は、単軸押出機や2軸噛み合い同方向回転押出機、噛み合わずに異方向回転する2軸のスクリュの両軸端が軸受で支持されている2軸非噛み合い異方向回転式押出機や2軸以上のスクリュ軸を有する多軸押出機として構成されてもよい。
The
ギヤポンプ5は、流路254を介して所定機器3に直列的に接続されている。ギヤポンプ5は、押出機4により溶融混練された所定材料を昇圧する。ギヤポンプ5は、相互に噛合する一対のギヤロータを回転させることで、所定材料を、例えば、20~30MPa程度の高圧になるように昇圧する。
The
ギヤロータは、例えば、ギヤ部とギヤ軸51とが一体で成形されている。ギヤ軸51の両端は、軸受け52(スリーブベアリング)により回転自在に軸支されている。軸と軸受け間にはすき間があり溶融した樹脂が入ることで潤滑の役割をはたしている。このように、ギヤポンプ5の稼働時に、特に、ギヤ軸51及び軸受け52は高温となるため、上述の如く、温調が必要となる。
In the gear rotor, for example, a gear portion and a gear shaft 51 are integrally molded. Both ends of the gear shaft 51 are rotatably supported by bearings 52 (sleeve bearings). There is a gap between the shaft and the bearing, and molten resin enters the gap, which acts as a lubricant. In this manner, when the
所定機器3は、流路254を介して、ギヤポンプ5に接続されている(図2)。ギヤポンプ5のギヤ軸51及び軸受け52は、この流路254からの熱媒流体が循環することで温調される。流路254は、ギヤポンプ5の手前で分岐し、分岐した分岐流路255は、ギヤポンプ5から出る流路256に合流する。その合流した流路256は、膨張タンク21から延びる一方の流路251に接続されている。また、その合流した流路256の、ギヤポンプ5付近と、温度調整部2の入口側付近と、にそれぞれ弁263、264が設けられている。
The
流路256と流路253は、流路257を介して接続されている。流路257の中間付近には、弁265が設けられている。分岐流路255、および、ギヤポンプ5から出る流路256には、流量を調整するためのオリフィス271、272が夫々設けられている。
The
オリフィス271、272の絞りを調整することで、それぞれの流路255、256の流量を適切に設定できる。弁261、262、263、264、265を開閉することで、流路253、256、257を自在に切り替えることができる。
By adjusting the apertures of the
温度調整部2のヒータ23と所定機器3との間の流路253には、その流路253内の熱媒流体の流量を検出する第1流量伝送器28が設けられている。ユーザは、この第1流量伝送器28が検出する流量により、所定機器3に流入する熱媒流体の流量を監視することができる。
A
同様に、所定機器3とギヤポンプ5の間の流路254には、その流路254内の熱媒流体の流量を検出する第2流量伝送器29が設けられている。ユーザは、この第2流量伝送器29が検出する流量により、ギヤポンプ5に流入する熱媒流体の流量を監視することができる。
Similarly, a second
例えば、第1及び第2流量伝送器28、29は、検出した流量を、無線あるいは有線を介して、端末装置などに送信してもよい。ユーザは、第1及び第2流量伝送器28、29の流量を端末装置のディスプレイなどに表示させることで、所定機器3及びギヤポンプ5における熱媒流体の流量を監視できる。
For example, the first and second
押出装置1において、所定材料は、例えば、以下のように加工処理される。押出機4のシリンダ43内に、所定材料がホッパ44を介して連続的に供給される(図3)。押出機4は、供給された所定材料を溶融混練し、ダイバータバルブ32を介してギヤポンプ5に排出する。ギヤポンプ5は押出機4から排出された所定材料を昇圧する。濾過装置31は、ギヤポンプ5により昇圧された所定材料を濾過し、不純物を除去する。造粒装置33は、濾過された所定材料を、ペレット状の材料に加工する。
In the
続いて、本実施形態に係る押出装置の温度制御方法のフローについて詳細に説明する。図4は、本実施形態に係る押出装置の温度制御方法のフローを示すフローチャートである。 Next, the flow of the temperature control method for an extrusion apparatus according to this embodiment will be described in detail. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the temperature control method for an extrusion device according to this embodiment.
温度調整部2は、熱媒流体をヒータ23又はクーラ24を用いて加熱又は冷却を行うことでその温度を調整し、所定機器3に送出する(ステップS401)。
The
熱媒流体は、所定機器3を循環する際に、所定機器3に対し放熱することで所定機器3を加熱する(ステップS402)。熱媒流体自体は、所定機器3に対し放熱することで、その温度が適度に低下する。
When the heat transfer fluid circulates through the
所定機器3は、低温度の熱媒流体をギヤポンプ5に送出する(ステップS403)。また、熱媒流体の流量は流量制限オリフィス等で調整しても良い(ステップS404)。
The
低温度の熱媒流体は、ギヤポンプ5のギヤ軸51及軸受け52を循環し、ギヤ軸51及軸受け52を温調する(ステップS405)。
The low-temperature heat medium fluid circulates through the gear shaft 51 and bearing 52 of the
このように、押出機4下流の所定機器3の加熱と、ギヤポンプ5のギヤ軸51及び軸受け52の温調とを、単一の温度調整部2を用いて熱媒流体の一連の流動により実現できる。すなわち、押出機4下流の所定機器3の温度制御と、ギヤポンプ5のギヤ軸51及び軸受け52の温度制御とを、単一の温度調整部2により効率的に行うことができる。したがって、単一の温度調整部2の設置で済むため、その温度制御を簡略化し、省スペース化及び低製造コスト化を実現できる。
In this way, the heating of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1 押出装置
2 温度調整部
3 所定機器
4 押出機
5 ギヤポンプ
21 タンク
22 ポンプ
23 ヒータ
24 クーラ
28 流量伝送器
29 流量伝送器
31 濾過装置
32 ダイバータバルブ
33 造粒装置
41 減速機
42 駆動モータ
43 シリンダ
44 ホッパ
51 ギヤ軸
52 軸受け
251 流路
252 流路
253 流路
254 流路
255 分岐流路
255 流路
256 流路
257 流路
261 弁
262 弁
263 弁
264 弁
265 弁
271 オリフィス
272 オリフィス
1
Claims (3)
所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に、前記温度調整部に接続され、該温度調整部から送出される熱媒流体により加熱される所定機器と、
前記所定機器に接続され、前記所定機器から送出される熱媒流体により温調されるギヤポンプのギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、
を備える、ことを特徴とする押出装置。 a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the heat transfer fluid;
a predetermined device that is disposed downstream of an extruder that melts and kneads a predetermined material, is connected to the temperature adjustment section, and is heated by a heat transfer fluid sent from the temperature adjustment section;
It has a gear shaft of a gear pump that is connected to the predetermined equipment and whose temperature is controlled by a heat transfer fluid sent out from the predetermined equipment, and a bearing that receives the gear shaft, and also increases the pressure of the predetermined material melt-kneaded by the extruder. gear pump and
An extrusion device comprising:
前記所定機器は、前記所定材料を濾過する濾過装置、および、前記押出機と前記ギヤポンプとの間に設けられるダイバータバルブで構成されることを特徴とする押出装置。 The extrusion device according to claim 1,
The extrusion device is characterized in that the predetermined equipment includes a filtration device that filters the predetermined material, and a diverter valve provided between the extruder and the gear pump.
所定材料を溶融混練する押出機の下流に配置されると共に、前記温度調整部に接続された所定機器と、
前記所定機器に接続され、ギヤ軸及び該ギヤ軸を受ける軸受けを有すると共に、前記押出機により溶融混練された所定材料を昇圧するギヤポンプと、
を備える押出装置の温度制御方法であって、
前記温度調整部から送出される熱媒流体により前記所定機器を加熱するステップと、
前記所定機器から送出される熱媒流体により前記ギヤ軸及び軸受けを温調するステップと、
を含む、ことを特徴とする押出装置の温度制御方法。 a temperature adjustment section that adjusts the temperature of the heat transfer fluid;
a predetermined device disposed downstream of an extruder that melts and kneads a predetermined material and connected to the temperature adjustment section;
a gear pump connected to the predetermined equipment, having a gear shaft and a bearing for receiving the gear shaft, and pressurizing the predetermined material melt-kneaded by the extruder;
A method for controlling the temperature of an extrusion device comprising:
heating the predetermined equipment with a heat medium fluid sent from the temperature adjustment section;
controlling the temperature of the gear shaft and bearing with a heat transfer fluid sent from the predetermined device;
A method for controlling the temperature of an extrusion device, comprising:
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