(57)【要約】【課題】  金型キャビティ中の溶融樹脂に注入した高圧窒素ガスの立ち上がり時間が遅いため、薄肉の成形品に高圧窒素ガスが注入できないという問題があった。【解決手段】  空気中から窒素ガスを分離する窒素ガス分離装置と、窒素ガス分離装置により生成された窒素ガスを蓄えるガスタンクと、ガスタンクから供給された窒素ガスを高圧に加圧する高圧ガス発生装置と、高圧ガス発生装置から供給された高圧窒素ガスを蓄えるメインタンクと、メインタンクと射出成形装置のガス導入部との管路に設けられた注入制御弁とを有するガスアシスト成形を行う射出成形装置へのガス供給システムにおいて、高圧ガス発生装置およびメインタンクを射出成形装置の近傍に設置した。【選択図】  図５
2005231373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスアシスト成形を行う射出成形装置へのガス供給システムにおいて、
空気中から窒素ガスを分離する窒素ガス分離装置と、
該窒素ガス分離装置により生成された窒素ガスを蓄えるガスタンクと、
該ガスタンクから供給された窒素ガスを高圧に加圧する高圧ガス発生装置と、
該高圧ガス発生装置から供給された高圧窒素ガスを蓄えるメインタンクと、
該メインタンクと射出成形装置のガス導入部との管路に設けられた注入制御弁とを有し、
前記高圧ガス発生装置および前記メインタンクは、前記射出成形装置の近傍に配設されたことを特徴とする射出成形装置へのガス供給システム
【請求項２】
前記ガスタンクと前記高圧ガス発生装置の間に、
前記ガスタンクから供給された窒素ガスを加圧する加圧装置と、
該加圧装置により加圧された窒素ガスを蓄えるサブタンクを設け、
該サブタンクに蓄えられた窒素ガスを前記高圧ガス発生装置に供給することを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置へのガス供給システム
【請求項３】
前記高圧ガス発生装置および前記メインタンクはユニット化され、
該ユニットへの窒素ガスの入出部に、それぞれ接続部材が設けられ、
該ユニットは、取り外して移動可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形装置へのガス供給システム
【請求項４】
前記高圧ガス発生装置および前記メインタンクは、射出成形装置から５ｍ以内に配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の射出成形装置へのガス供給システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスアシスト成形を行う射出成形装置に高圧ガスを供給する射出成形装置へのガス供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金型キャビティに射出した溶融樹脂中に、窒素ガス等の加圧流体を注入するガスアシスト成形法が広く行われている（例えば、特許文献１参照）。
このガスアシスト成形法は、射出成形装置に対して高圧ガスを供給する必要があるため、高圧ガスの供給システムが提案されている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。
これら従来の高圧ガスの供給システムは、ガス発生装置により発生したガスを、ガス圧縮装置により高圧に加圧して高圧ガスとしてメインタンクに蓄え、このメインタンク中の高圧ガスを、管路を介してそれぞれの射出成形装置に供給するものであった。つまり、高圧ガスは、一箇所に固定して設置されたガス圧縮装置およびメインタンクから工場内に分岐して張り巡らせた管路によって、各射出成形装置に供給されていた。
【０００３】
【特許文献１】特公昭４８−４１２６４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７３５号公報
【特許文献３】特開平１１−２８７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、かかる従来の高圧ガスの供給システムにおいては、金型キャビティ中の溶融樹脂に高圧ガスを注入する場合、メインタンクが射出成形装置から遠くにあるために、図７の波線で示すように溶融樹脂中のガス圧力Ｐの立ち上がり時間Ｔが遅くなるという問題があった。
【０００５】
このため、厚肉の成形品や、厚肉のリブを有する成形品に高圧ガスを注入する場合は問題ないが、薄肉の成形品に高圧ガスを注入する場合にガスが溶融樹脂中に入らないという問題があった。高圧ガスは、溶融状態にある樹脂中に注入されるが、薄肉の成形品の場合は、溶融樹脂の冷却硬化が早いからである。
【０００６】
また、工場内に張り巡らせた長い管路中には常に高圧ガスが充満しており、広いエリアで高圧ガス保安法等に基づく届け出等を行わなければならず、工程変更が容易にできないという問題があった。さらに、工場内の作業者は、管路が破れて高圧ガスが吹き出す等の事故にあうという危険性も高かった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであって、短時間で高圧窒素ガスを溶融樹脂中に入れ、薄肉の成形品であってもガスアシスト成形ができ、複数の射出成形装置でガスアシスト成形を行う場合であっても、高圧ガスを使用するエリアを最小限に抑えることにより、作業者等の危険性を最小限にし、かつ、所望の圧力の高圧ガスを早く安定して射出成形装置に供給できる射出成形装置へのガス供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の射出成形装置へのガス供給システムは、ガスアシスト成形を行う射出成形装置へのガス供給システムにおいて、空気中から窒素ガスを分離する窒素ガス分離装置と、窒素ガス分離装置により生成された窒素ガスを蓄えるガスタンクと、ガスタンクから供給された窒素ガスを高圧に加圧する高圧ガス発生装置と、高圧ガス発生装置から供給された高圧窒素ガスを蓄えるメインタンクと、メインタンクと射出成形装置のガス導入部との管路に設けられた注入制御弁とを有し、高圧ガス発生装置およびメインタンクは、射出成形装置の近傍に配設されているので、ガスタンク中に蓄えた低圧の窒素ガスを、管路を介して高圧ガス発生装置に供給し、この高圧ガス発生装置により短時間で所望の圧力の高圧窒素ガスを安定して射出成形装置に供給できるものである。
【０００９】
請求項２に記載の射出成形装置へのガス供給システムは、請求項１において、ガスタンクと高圧ガス発生装置の間に、ガスタンクから供給された窒素ガスを加圧する加圧装置と、加圧装置により加圧された窒素ガスを蓄えるサブタンクを設け、サブタンクに蓄えられた窒素ガスを高圧ガス発生装置に供給するため、請求項１に記載した効果に加え、高圧ガス発生装置に供給する窒素ガスが予め加圧されているので、短時間で高圧窒素ガスを生成できるものである。
【００１０】
請求項３に記載の射出成形装置へのガス供給システムは、請求項１または請求項２において、高圧ガス発生装置およびメインタンクはユニット化され、このユニットへの窒素ガスの入出部に、それぞれ接続部材が設けられ、ユニットは、取り外して移動可能であるため、ガスアシスト成形を行わない場合は、高圧ガス発生装置およびメインタンクからなるユニットを取り外すことができ、この高圧ガスユニットを、ガスアシスト成形を行なう他の射出成形装置に運び、そこで使用することができるものである。すなわち、射出成形装置が複数ある工場においても、少ないユニット数で、ガスアシスト成形を行うことができる。
【００１１】
請求項４に記載の射出成形装置へのガス供給システムは、請求項１〜請求項３において、高圧ガス発生装置およびメインタンクからなるユニットは、射出成形装置から５ｍ以内に位置されているので、高圧窒素ガスを短時間で、かつ安定して射出成形装置に供給でき、高圧窒素ガスを扱うエリアを最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、短時間で所望の圧力の高圧窒素ガスを安定して射出成形装置に提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔射出成形装置〕
本発明で用いられる射出成形装置は、市販されている射出成形装置であればよく、射出成形装置に対して高圧ガス発生装置とメインタンクからなるユニットとの信号線の接続等の改造を施すだけでよい。
【００１４】
〔窒素ガス分離装置〕
空気中から窒素ガスを分離して生成する窒素ガス分離装置について以下に説明する。
空気から窒素ガスを得るためには、空気から酸素を取り除かなければならない。その方法として、ポリイミド中空糸等を使用した分離膜方式がある。
この分離膜方式は、活性炭吸着を利用した方法よりも酸素の含有率が高いが、ランニングコストが安く、窒素ガスの発生量が多いという利点がある。
【００１５】
図１に、分離膜方式を用いた窒素ガス分離装置２３の回路図を示す。
エアーコンプレッサ１によって略１ＭＰａに圧縮された空気は、手動弁２を開放すると、ドレンフィルタ３、オイルミストフィルタ４、活性炭フィルタ５、活性炭の粉を除去するフィルタ６等を通って浄化される。
【００１６】
そして、浄化された空気は、電磁弁７を開放することにより、ヒータ９により３０〜５０℃に暖められ、マイクロミストセパレータ１１を通って、ポリイミド中空糸からなる窒素ガス分離膜１４へと導かれる。空気は、窒素ガス分離膜１４において、分子運動の違いによって窒素ガスとその他のガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気等）に分離される。そして、分離された窒素ガスは、ガスタンク２２に蓄えられる。
【００１７】
ここで、図１において点線で示すように、窒素ガス分離膜１４は、２個並列に設置するのが望ましい。そうすると、窒素ガスの発生量を多くすることができるだけでなく、一方の窒素ガス分離膜１４の運転を停止せずに他方の窒素ガス分離膜１４のメンテナンスができる等の利点があるからである。
【００１８】
また、酸素濃度計１２、流量計１７、減圧弁１８および流量調整弁１５により、窒素ガス分離膜１４への空気の流量を調節することにより、分離された窒素ガス中の残留酸素の濃度をコントロールすることができる。
【００１９】
このようにして、窒素ガス分離装置２３は、略１ＭＰａに圧縮された空気から、圧力が略０．６ＭＰａ、酸素含有量が５体積％以下の窒素ガスを生成することができる。
尚、図１において、８はドレンを排出する手動弁、１０はヒータ８の温度センサ、１３および２１は手動弁、１６は逆止弁、１９は電磁弁、２０は圧力センサである。
また、窒素ガス分離装置２３は、手動弁２から手動弁２１までの構成部品を含む装置である。
【００２０】
〔加圧装置とサブタンク〕
次に、窒素ガス分離装置２３で生成し、ガスタンク２２に蓄えられた窒素ガスを加圧する加圧装置４１について説明する。
【００２１】
後述する高圧ガス発生装置８０は、面積比を利用したガスブースター、高圧コンプレッサーまたは注射器等のピストンタイプのガス圧縮装置により、窒素ガスを高圧に加圧するものである。したがって、高圧ガス発生装置８０は、最初に供給される窒素ガスの圧力が高いほど、早く高圧窒素ガスを生成することができる。
加圧装置は、早く所望の圧力の高圧窒素ガスを生成するようにするために、必要に応じて窒素ガスの圧力を予め高めるための装置である。
【００２２】
図２は、加圧装置４１およびサブタンク３８を示した回路図である。
図１のガスタンク２２に蓄えられた窒素ガスは、フィルタ３１、逆止弁３２および手動弁３４を通り、ガスブースター３６によって、約１ＭＰａに加圧される。このガスブースター３６は、２個設置されているのが好ましい。例えば一方のガスブースター３６に故障が生じても、手動弁３４の切り替えにより、他方だけで窒素ガスの加圧動作が可能だからである。この１個または２個のガスブースター３６により加圧された窒素ガスは、逆止弁３２およびフィルタ４３を通って、サブタンク３８に蓄えられる。
【００２３】
サブタンク３８に蓄えられた窒素ガスは、サブタンク３８内の圧力を監視する圧力計４０が、設定圧力以下になった信号を出力した時に、ガスタンク２２内の窒素ガスをガスブースター３６により加圧して蓄えられる。
【００２４】
そして、サブタンク３８内の窒素ガスは、射出成形装置が設置されている工場内エリアに分岐して張り巡らせられた管路へと送り出される。管路は、射出成形装置近くまで延びて設置されており、各管路の端部には、窒素ガスが取り出せるワンタッチカプラが取り付けられている。
尚、３３は圧力センサ、３５および４２は手動弁、３７は安全弁、３９は電磁弁である。また、加圧装置は、フィルタ３１からフィルタ４３までの構成部品を含む装置である。
【００２５】
〔高圧ガス発生装置とメインタンク〕
次に、図３および図４に示した回路図を用いて、ガスタンク２２またはサブタンク３８から工場内エリアの管路を通って供給された窒素ガスを、高圧に加圧する高圧ガス発生装置８０とメインタンク６５について説明する。
【００２６】
管路により射出成形装置の近くまで供給された窒素ガスは、手動弁５１を通ってガスブースター５５および／またはガスブースター５６によって増圧されて高圧窒素ガスとなる。そして、高圧窒素ガスは、逆止弁６１およびフィルタ６２を通ってメインタンク６５に蓄えられる。このメインタンク６５内の圧力は、図示しない圧力計によって監視されている。この圧力計は、高圧窒素ガスの供給を停止する上限値の監視と、高圧窒素ガスの供給の開始、すなわちガスブースター５５および／またはガスブースター５６の動作を開始させる下限値の監視と、この下限値よりもさらに圧力が低下したか否かを監視している。
【００２７】
ガスブースター５５および／またはガスブースター５６は、メインタンク６５内の圧力の下限値を検出して高圧窒素ガスの生成動作を開始する。また、ガスブースター５５および／またはガスブースター５６は、射出成形装置９０が金型キャビティに溶融樹脂を射出し、高圧窒素ガスの溶融樹脂への注入開始または終了の何れの信号でも高圧窒素ガスの生成動作を開始しても良い。また、ガスブースター５５および／またはガスブースター５６は、メインタンク６５内の圧力を監視して、設定圧力の上限値に達すれば停止する。
【００２８】
図３に示したように、ガスブースターを複数使用しているのは、多段で圧縮を繰り返すことにより、高圧窒素ガスの生成量を多くし、各ガスブースターへの運転負荷を低減させるためである。また、一方のガスブースターが故障しても手動弁７８の切り替えにより、他方のガスブースターだけでも高圧窒素ガスをメインタンク６５に供給できるようにするためである。
【００２９】
メインタンク６５に蓄えられた高圧窒素ガスは、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂の内部および／または外部へ注入され、溶融樹脂中に中空部等を形成するために使用される。溶融樹脂中に注入するガス圧力は、レギュレータ６８および／またはレギュレータ７９によって設定することができる。これらのレギュレータ６８、７９により、メインタンク６５中の高圧窒素ガスの圧力よりも低くすることにより、ガス圧力が安定した高圧窒素ガスを早く射出成形装置に供給することができる。
【００３０】
また、メインタンク６５内の高圧窒素ガスの圧力は、溶融樹脂に注入する高圧窒素ガスの圧力よりも高く設定し、溶融樹脂への高圧窒素ガスの注入が開始され、メインタンク６５内の高圧窒素ガスが消費されても溶融樹脂に注入する高圧窒素ガスの圧力以下にならないように設定することが必要である。
【００３１】
また、メインタンク６５よりも下流の高圧窒素ガスが通る配管の内径は、溶融樹脂に注入する高圧窒素ガスの圧力損失が少ない内径であるφ１．５以上、できればφ３以上が望ましい。
【００３２】
さらに、注入制御弁８１および注入制御弁８２よりも下流の管路は、短いほど圧力損失が少ないので１０ｍ以内、できれば５ｍ以内が望ましい。また、レギュレータ６８および７９は、Ｃｖ値が小さいと圧力損失を生じるので、０．０５以上、できれば０．１０以上が望ましい。
【００３３】
また、図１の窒素ガス分離装置２３と、図２の加圧装置は固定式、図３及び図４の高圧ガス発生装置とメインタンクはユニット化して移動式とするのが望ましい。そうすると、高圧ガス発生装置とメインタンクからなるユニットは、ガスアシスト成形をする射出成形装置の近傍に手動で、またはフォークリフト、クレーン等で運んで使用することができる。
【００３４】
尚、図３および図４おいて、５２、７５、７７は電磁弁、５３、５８、６０、７１は安全弁、５４は圧力スイッチ、５７、５９、６７、６９は圧力計、６４、７０は圧力センサ、６６、７２、７８は手動弁、７４はフィルタ、７６は減圧弁である。また、高圧ガス発生装置は、手動弁５１から安全弁６３までの各構成部品を含む装置である。
また、調整制御弁８０および８２は、下流にある手動弁７２に接続された管路によって図示しない射出成形装置のガス導入部に接続されている。そして、調整制御弁８０および／または８２の動作によって、レギュレータ６８、７９によって圧力を調整された高圧窒素ガスは、金型キャビティ内の溶融樹脂に注入される。
【実施例１】
【００３５】
次に、前記した各装置を用いて構成した射出成形装置へのガス供給システムについて図面を用いて説明する。
【００３６】
図５は、本第１実施例にかかる射出成形装置へのガス供給システムを説明するための図である。
窒素ガス分離装置２３により生成された窒素ガスは、容量が略５００００ｃｃのガスタンク２２に蓄えられる。そして、ガスタンク２２に蓄えられた約０．６ＭＰａの低圧の窒素ガスは、工場内に配設された管路を通って、高圧ガス発生装置８０に送られ、加圧されて約５０ＭＰａの高圧窒素ガスになる。この高圧窒素ガスは、容量が略１００００ｃｃのメインタンク６５に蓄えられ、注入制御弁８１が開くことにより、射出成形装置の導入部９６に供給される。そして、高圧窒素ガスは、射出成形装置のノズル９１から金型９０内の図示しない金型キャビティ内に射出された溶融樹脂中に注入される。
【００３７】
この際、高圧窒素ガスは、高圧ガス発生装置８０内のレギュレータ６８により圧力が４０ＭＰａに下げられ、かつ、高圧ガス発生装置８０およびメインタンク６５が射出成形装置の近傍に設置されているため、溶融樹脂中に射出された高圧窒素ガスは、図７の実線で示すように、短時間ｔで所望の圧力に立ち上がり、その後も安定して供給される。
したがって、薄肉の樹脂成形品であっても、薄肉部にも高圧窒素ガスを短時間で安定して注入することができ、高精度な樹脂成形品を成形することができる。
【００３８】
また、図５に示すように、高圧ガス発生装置８０とメインタンク６５は、ユニット化されており、このユニット９４は、窒素ガスの入出部において、接続部材としてのワンタッチカプラ９３により管路と接続されている。このため、射出成形装置がガスアシスト成形しない場合は、取り外すことができ、取り外したユニット９４は、他の射出成形装置で使用することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明に係る第２実施例を図６に示した射出成形装置へのガス供給システムを説明するための図を用いて説明する。
【００４０】
説明を簡単にするため、実施例１との相違点のみを説明し、同一である部分は同一の符号を付して説明を省略する。
実施例１との相違点は、ガスタンク２２と高圧ガス発生装置の間の管路に、加圧装置４１とサブタンク３８が設けられた点のみである。
【００４１】
ガスタンク２２に蓄えられた窒素ガスは、約１０ＭＰａに加圧された空気から窒素ガス分離装置により生成されたものなので、約６ＭＰａの圧力しかない。このため、低圧の窒素ガスを高圧ガス発生装置により約５０ＭＰａに昇圧させるために時間がかかる。そこで、加圧装置４１は、低圧の窒素ガスを約１０ＭＰａまで加圧し、この加圧された窒素ガスをサブタンク３８に貯めて、高圧ガス発生装置に供給するようにするものである。
かかる構成により、高圧ガス発生装置８０は、短時間で約５０ＭＰａの高圧ガスを発生させ、メインタンク６５に短時間で高圧窒素ガスを蓄えることができる。
【実施例３】
【００４２】
次に、本発明に係る第３実施例を図８に示した射出成形装置へのガス供給システムを説明するための図を用いて説明する。
【００４３】
説明を簡単にするため、実施例２との相違点のみを説明し、同一である部分は同一の符号を付して説明を省略する。
実施例２との相違点は、管路９６を複数に分岐し、分岐した各管路９６の端部に接続部材としてのカプラ９３と、手動弁９２が設けられ、複数の射出成形装置に窒素ガスを供給することができるようにした点である。
【００４４】
かかる構成により、ガスアシスト成形をする射出成形装置の金型９５の近傍にのみ、ユニット９４を接続して位置させ、高圧窒素ガスを安定して供給することができる。
また、ユニット９４は、全ての射出成形装置に設ける必要はなく、少ない台数でよいというコスト上のメリットもある。
【００４５】
ユニット９４は、図示しない台車上に設置され、台車に設けられた車輪により移動を容易にすることができる。
【００４６】
前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
例えば、ユニット９４自体に、シーケンサ装置を搭載し、ユニット内の各装置の制御および射出成形装置との信号の送受信をさせても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
中空成形品を製造するためのガスアシスト成形法を行う射出成形装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】窒素ガス分離装置とガスタンクを説明するための回路図である。
【図２】加圧装置とサブタンクを説明するための回路図である。
【図３】高圧ガス発生装置とメインタンクを説明するための回路図である。
【図４】メインタンクと注入制御弁を説明するための回路図である。
【図５】本発明に係るガス供給システムを説明するための図である（実施例１）。
【図６】本発明に係るガス供給システムを説明するための図である（実施例２）。
【図７】溶融樹脂内部の高圧窒素ガスの時間と圧力の関係を説明するための図である。
【図８】本発明に係るガス供給システムを説明するための図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００４９】
２２  ガスタンク
２３  窒素ガス分離装置
３８  サブタンク
４１  加圧装置
６５  メインタンク
８０  高圧ガス発生装置
８１  注入制御弁
８２  注入制御弁
９０  射出成形装置の金型
９１  射出成形装置のノズル
９３  カプラ
９４  ユニット
【図１】
2005231373.tif 000003
【図２】
2005231373.tif 000004
【図３】
2005231373.tif 000005
【図４】
2005231373.tif 000006
【図５】
2005231373.tif 000007
【図６】
2005231373.tif 000008
【図７】
2005231373.tif 000009
【図８】
2005231373.tif 000010