JPS61226583A - ギヤポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 口産業上の利用分野コ 本発明は、互に噛合する回転ギヤにより溶融重合体を定
量押し出しするギヤポンプに関し、とくに該ギヤポンプ
の温度制御構造に関する。

［従来の技術］ 一般に、重合体はスクリュー型の押出機等により溶融吐
出され、口金等から所定の形状にて吐出されて成形され
ることが多いが、この口金等に溶融重合体を極力定量的
に供給するために、ギヤポンプが使用される。ギヤポン
プは、互に噛合する２つ又は３つのギヤから成るものが
一般的であり、ギヤの回転数に応じてギヤ間から溶融重
合体を定量的に送り出すことができるよう構成されてい
る。

前述のような押出機等から口金等に至る溶融重合体搬送
系においては、搬送中溶融重合体を熱変成させないよう
ある所定温度以下に保ちかつ溶融重合体を固化させない
ようある所定温度以上に保つ必要があるが、通常搬送管
やギヤポンプの外表面側にはヒータが取付けられ、その
温度が制御されて内部を流れる溶融重合体が所定の温度
範囲に制御される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、ギヤポンプにおいては、ギヤ間あるいはギヤ
とギヤポンプ本体内壁面間で、溶融重合体に相当大きな
剪断力が作用し、溶融重合体が発熱するため、通常ギヤ
ポンプを通過させることにより溶融重合体の温度は上昇
する。この溶融重合体の温度上昇度は、ギヤの回転数や
溶融重合体の流量等によって異なるが、溶融重合体の温
度がある所定の範囲よりも上昇すると溶融重合体が熱変
成するおそれがあるため、温度が上昇傾向となるギヤポ
ンプにおいては溶融重合体の温度を極力下げることが望
まれる。

しかし、上述のように外部にヒータを取付ける方法では
、ヒータが加熱方向にしか作用しないため、ギヤポンプ
部を冷却するにはヒータを停止させてギヤポンプ外表面
側からの自然放熱に頼るしかなく、熱容量の大きいギヤ
ポンプ本体や内部を流れる溶融重合体から十分に熱を奪
うことは困難であった。とくに、溶融重合体の流山が大
である場合には、外部からの自然放熱では時間当りの放
熱働がほぼ決まってしまうため、十分な低温にまで冷却
することは困難である。

溶融重合体が高温になり熱変成を起こすと、やがてその
熱変成物が下流側に流れ、成形製品中に混入して製品の
品質を低下させるという問題が生じる。又、下流側に異
物除去用のフィルタを設ける場合には、フィルタの寿命
を大幅に低下させてしまうという問題も生じる。いずれ
にしても、ギヤポンプにおける溶融重合体の高温化を許
すと、あるレベル以上の品質規格の製品を連続生産でき
る時間が大幅に低減されてしまい、製品品質面のみなら
ず生産性の悪化を招くという問題につながる。

そこで本発明は、上述のような問題を改善プるために、
自然放熱だけに頼らずギヤポンプにおいて溶融重合体を
積極的にかつ効率よく冷却し、溶融重合体の高温化を抑
えて熱変成を防止することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本発明のギヤポンプは、互に噛合するギ
ヤの回転により溶融重合体を押し出すギヤポンプにおい
て、前記ギヤの軸中に冷却手段を設けたものから成って
いる。

この冷却手段は、たとえばヒートパイプ、あるいはダウ
サム等の熱媒を利用した冷却手段等から成っており、外
部からギヤの軸中をギヤの位置に至るまで設けられる。

口作用］ このようなギヤポンプにおいては、ギヤの軸中に冷却手
段を設けることにより、ギヤポンプ本体外部からの自然
放熱だけに限らず、ギヤの軸を介してギヤが冷却される
ことになるので、ギヤポンプは内部から積極的に冷却さ
れる。しかも、溶融重合体と接触する発熱部位であるギ
ヤ自体が直接冷却されるので、内部を流れる溶融重合体
は、ギヤで混合されながら非常に熱伝達の良い状態で効
率よく冷却され、高温化は効果的に抑制される。

［実施例コ 以下に本発明のギヤポンプの望ましい実施例を、図面を
参照して説明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例に係るギヤポ
ンプを示している。図中、１はギヤポンプ本体を示して
おり、ギヤポンプ本体１内には、３つのギヤ２．３．４
が設けられている。ギヤ２．３は、それぞれギヤポンプ
本体１に固定された軸５．６に回転可能に支持されてい
る。ギヤ４は、駆動ギヤとなっており、ギヤポンプ本体
１に回転可能に支持された駆動軸７と一体に回転するよ
うになっている。そして、入口ボート８に送られてきた
溶融重合体は、ギヤ２．３．４の回転により、出口ボー
ト９から下流側に５吐出される。

ギヤの軸、本実施例ではギヤ２．３用の固定軸５．６中
には、冷却手段としてのヒートバイブ１０が設けられて
いる。ヒートパイプ１０は、その中央部から一端側が軸
５．６中に埋設され、他端側は外部に露出され露出部に
は複数のフィン１１が設けられている。ヒートパイプ１
０自体の構造は、一般に知られているものを採用すれば
よく、たとえば内部にナフリタンが真空封入されたもの
が用いられる。そして、ナフリタンが高温側で蒸気とな
り低温側で凝縮することにより、高温側から低温側へと
熱移動されるようになっている。

ヒートバイブ１０のフィン１１部は、自然空冷でもよい
が、外部からファン等（図示路）により強制空冷するこ
とがより好ましい。ただし、空冷しすぎないよう、ファ
ン等のＪ！ｌｆｉを調整できる構造であることが望まれ
る。

なお、本実施例においては、冷却手段としてヒートパイ
プ１０を用いたが、ヒートバイブに限定されず、たとえ
ば熱媒（冷媒として使用する）を軸５．６内を通過させ
、外部に設けた湿度制御装置との間に熱媒を循環させる
ようにしてもよい。

また、本実施例では、固定軸５．６中にヒートバイブ１
０を設けたが、駆動軸７中に設けることも可能である。

さらに、軸５．６がギヤ２．３と一体に回転するタイプ
のギヤポンプにあっても、その回転する軸中にヒートバ
イブを設けることが可能である。

さらに、本実施例は３ギヤタイプのギヤポンプに本発明
を適用したものを示したが、２ギヤタイプ、その他のタ
イプのギヤポンプについても同様に本発明は適用可能ひ
ある。

つぎに、上記のように構成された本実施例装置の作用お
よび試験結果について説明する。

入口ボート８からギヤポンプ本体１内に送られてきた溶
融重合体は、ギヤ２．３．４の回転により出口ボート９
から吐出されるが、ギヤポンプ内で溶融重合体は剪断発
熱するため、ギヤポンプ内における溶融重合体およびそ
の接触面は、通常溶融重合体搬送系で一番高温になる。

しかし、本装置においては、ギヤ２．３の軸中にヒート
バイブ１０が設けられ、軸５．６を介してギヤ２．３が
ギヤポンプ内にて積極的に冷却されるので、内部の熱は
、図のＡ部からギヤ２．３を通り、軸５．６の外周から
その内面、さらにヒートバイブ１０へと流れる。ヒート
バイブ１０では、内部にナフタリン等が真空封入されて
いるので、伝達されてきた熱によりナフタリン等が蒸気
になり、ヒートバイブ１０長手方向に流れてフィン１１
部側で凝縮される。したがって、熱もギヤ２．３側から
フィン１１部側へと移動され、フィン１１から外部に放
熱される。

このように、溶融重合体はギヤポンプ内部から積極的に
冷却され、高温化が抑制される。しかも、溶融重合体か
らギヤ２．３接触面への熱伝達は、ギヤ２．３の歯面間
の狭いスペース内で溶融重合体が混合されている状態で
行われるので、効率よく熱移動される。

つぎに上述の装置を用いて、実際に溶融重合体を流し、
冷却手段を設けた効果を確認する試験を行なった。

［試験例１コ 第１図および第２図に示した装置で、３００ｃｃ／　ｒ
ｅＶの３ギヤ型ギヤポンプを用い、溶融ポリエステル樹
脂を定量押し出しした。このギヤポンプの入口と出口に
熱電対を挿入し、溶融重合体の温度を測定しつつ、第２
図のＢ点にも熱電対を入れ、軸２．３の温度を測定した
。結果を表１に示す。

ただし、表１中の「カバーで覆ったもの」とは、第１図
に示すように、ヒートバイブ１０のフィン１１をカバー
１２で覆い、ヒートバイブ１ｏからの放熱を殺したもの
である。すなわち、従来のヒートバイブ１０のない装置
と等価とみなすことができる。

〔表−１〕 試験の結果、ヒートバイブ１０を設けることにより、ギ
ヤポンプを通過する溶融重合体の温度上昇を抑えること
ができることが判った。とくに、フィン１１を強制冷却
すると効果的に冷却できる。

なお、上述のようなヒτドパイブ１０による冷却におい
ては、ギヤポンプ内で温度上昇傾向となる溶融重合体を
極力冷却することが望まれるのは勿論であるが、仮に冷
却しすぎると、溶融重合体の接触面あるいはギヤポンプ
内の滞留部等で溶融重合体が固化するおそれがあるため
、Ｂ点等の瀧度をみながら冷却量を調整することが望ま
しい。

したがって、この温度制御範囲、すなわち、ギヤポンプ
入出の溶融重合体の温度関係は、たとえばポリエステル
樹脂の場合、次のような範囲にあることが好ましい。

Ｔｏ　＞Ｔｍ でかつ、 −５＜Ｔｉ　−Ｔｏ　＜２０ の範囲が望ましい。ここに、 ＴＯ＝ギヤポンプ出口における溶融重合体の温度（°Ｃ
）、 Ｔｉ　：ギヤポンプ入口における溶融重合体の温度（°
Ｃ）、 Ｔｌｌ１：重合体の融点（°Ｃ）、 である。

［試験例２コ つぎに、試験例１と同一装置を用い、ギヤポンプの下流
側に成形装置、延伸装置を接続して、ポリエステル樹脂
の２軸延伸フイルムを製造した。

ギヤポンプの上流側から成形用口金に至るまでの溶融重
合体搬送系を洗浄してから生産を開始し、１日１回製造
フィルムをサンプリングして、フィルム状態にて熱変成
物の発生、流出状況を測定した。結果を表−２に示す。

ただし、測定中には何回か生産条件が変更されており、
ギヤポンプの回転数は６　ｒｐｍから１２ｒｏｍの間で
変更されている。

〔表−２〕 なお、表−２中の測定値は、フィルム１００ｍ”当たり
に含まれている熱変成物の個数である。

表から明らかなように、ヒートバイブ１０で冷却した場
合には、熱変成物の流出が大巾に減少し、一定レベル以
上の品質の製品を製造することのできる安定生産日数が
大巾に増大した。

前述の表−１からみると、ギヤポンプにおける溶融重合
体の冷却量△ｔ（’Ｃ）は、４〜７（。

Ｃ）程度であるが、溶融重合体のギヤポンプ出口温度が
それ捏上がらない場合でも、ギヤポンプ内の温度を下げ
ることにより、ギヤポンプ内の溶融重合体が滞留しそう
な部位の温度を下げることができるので、熱変成物の発
生を表−２のように大巾に低下させることができる。

なお、以上の実施例装置およびその作用、各試験例の説
明においては、専らギヤの軸中に冷却手段を設けてギヤ
ポンプを内部から冷却する場合について述べたが、本出
願により開示された技術的思想は、加熱手段を設ける場
合についても容易に適用できるものである。すなわち、
ギヤの軸中に加熱手段を設ければ、生産開始時等にギヤ
ポンプを内部から効率よくかつ迅速に所定の温度にまで
加熱することが可能である。さらに、加熱と冷却の両方
が可能な手段を設ければ、生産開始時は迅速な加熱を達
成し、生産中は本出願に開示したような良好な溶融重合
体の冷却を行うことができる。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によるときは、
ギヤポンプのギヤ軸中に冷却手段を設け、ギヤポンプを
内部から積極的にかつ効率よく冷却できるようにしたの
で、ギヤポンプにおける溶融重合体の高温化を適切に抑
えることができ、ギヤポンプで発生する熱変成物を大巾
に低減することができるという効果が得られる。これに
よって、製品の品質向上をはかることができ、しかも所
定の品質規格を保つことのできる安定生産日数を大巾に
増大させることができ、生産性も向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るギヤポンプの縦断面図
、 第２図は第１図の装置のギヤポンプ本体の蓋部を取外し
て見た正面図、 である。 １・・・・・・ギヤポンプ本体 ２．３．４・・・・・・ギヤ ５．６・・・・・・軸 ７・・・・・・駆動軸 ８・・・・・−人口ボート ９・・・・・・出口ポート １０・・・・・・冷却手段としてのヒートバイブ１１・
・・・・・フィン Ｂ・・・・・・温度測定点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）互に噛合するギヤの回転により溶融重合体を押し
   出すギヤポンプにおいて、前記ギヤの軸中に冷却手段を
   設けたことを特徴とするギヤポンプ。