(57)【要約】【課題】使用される原料の温度特性に応じて、過昇温を回避しつつ効率的に加熱を行うことのできる成形機シリンダ用誘導加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】誘導加熱装置１は、シリンダ３１を効率よく加熱するための高効率加熱部材１０と、シリンダ３１が過昇温とならないように加熱を行う過昇温防止部材２０により構成される。この高効率加熱部材１０は、シリンダ３１の外周面を全周に渡って覆う断熱材１１と、この断熱材１１の外側に巻回される第１誘導加熱コイル１２とを備える。過昇温防止部材２０は、シリンダ３１の周囲に巻回される第２誘導加熱コイル２１と、この第２誘導加熱コイル２１を外側から押さえる押さえ板２２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシリンダと、前記シリンダの一端部に配されてこのシリンダの内部に前記材料を供給する原料供給部と、前記シリンダの他端部に配されて加熱溶融した材料を金型に供給するノズルとを備える成形機において、前記シリンダの外周に装着されて前記シリンダを加熱する成形機シリンダ用誘導加熱装置であって、
前記シリンダの軸方向に沿う方向に並列して装着される複数の部材を備え、
前記複数の部材が、前記シリンダにおいて前記原料供給部側の領域に装着される高効率昇温部材と、前記シリンダにおいて前記ノズル側の領域に装着される過昇温防止部材とを備え、
前記高効率昇温部材が、前記シリンダの外周面を覆う保温部材と、前記保温部材の周囲に巻回される第１誘導加熱コイルとを備え、
前記過昇温防止部材が、前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けて巻回される第２誘導加熱コイルと、前記第２誘導加熱コイルを前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けた状態に保持するコイル保持部材とを備えるものである、成形機シリンダ用誘導加熱装置。
【請求項２】
前記過昇温防止部材が、前記第２誘導加熱コイルを外周方向から押さえる押さえ部を備えるものである、請求項１に記載の成形機シリンダ用誘導加熱装置。
【請求項３】
前記過昇温防止部材が、前記シリンダと前記第２誘導加熱コイルとの隙間に冷却気体を送り込む冷却部材を備える、請求項１に記載の成形機シリンダ用誘導加熱装置。
【請求項４】
筒状のシリンダと、前記シリンダの一端部に配されてこのシリンダの内部に前記材料を供給する原料供給部と、前記シリンダの他端部に配されて加熱溶融した材料を金型に供給するノズルとを備える成形装置本体と、前記シリンダの外周に装着されて前記シリンダを加熱する成形機シリンダ用誘導加熱装置とを備え、
前記成形機シリンダ用誘導加熱装置が、前記シリンダの軸方向に沿う方向に並列して装着される複数の部材を備え、
前記複数の部材が、前記シリンダにおいて前記原料供給部側の領域に装着される高効率昇温部材と、前記シリンダにおいて前記ノズル側の領域に装着される過昇温防止部材とを備え、
前記高効率昇温部材が、前記シリンダの外周面を覆う保温部材と、前記保温部材の周囲に巻回される第１誘導加熱コイルとを備え、
前記過昇温防止部材が、前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けて巻回される第２誘導加熱コイルと、前記第２誘導加熱コイルを前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けた状態に保持するコイル保持部材とを備えるものである、成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機シリンダ用誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成型機、押出成形機等におけるシリンダの加熱手段として、誘導加熱が採用されることがある。誘導加熱は、被加熱物であるシリンダ自体を加熱させるものであるため、高い熱効率で原料を溶融させることができるという利点がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、誘導加熱によりシリンダの加熱を行うと、過昇温を起こしやすく、原料の焦げ付き等による成形不良が発生しやすいという問題がある。特に、非結晶性樹脂等の温度が上がりやすい原料を使用する場合には、この問題が顕著となる。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、使用される原料の温度特性に応じて、過昇温を回避しつつ効率的に加熱を行うことのできる成形機シリンダ用誘導加熱装置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】
【０００６】
本発明の成形機シリンダ用誘導加熱装置は、筒状のシリンダと、前記シリンダの一端部に配されてこのシリンダの内部に前記材料を供給する原料供給部と、前記シリンダの他端部に配されて加熱溶融した材料を金型に供給するノズルとを備える成形機において、前記シリンダの外周に装着されて前記シリンダを加熱する成形機シリンダ用誘導加熱装置であって、前記シリンダの軸方向に沿う方向に並列して装着される複数の部材を備え、前記複数の部材が、前記シリンダにおいて前記原料供給部側の領域に装着される高効率昇温部材と、前記シリンダにおいて前記ノズル側の領域に装着される過昇温防止部材とを備え、前記高効率昇温部材が、前記シリンダの外周面を覆う保温部材と、前記保温部材の周囲に巻回される第１誘導加熱コイルとを備え、前記過昇温防止部材が、前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けて巻回される第２誘導加熱コイルと、前記第２誘導加熱コイルを前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けた状態に保持するコイル保持部材とを備えるものである。
【０００７】
本発明の成形機シリンダ用誘導加熱装置は、前記過昇温防止部材が、前記第２誘導加熱コイルを外周方向から押さえる押さえ部を備えるものであってもよい。
【０００８】
また、本発明の成形機シリンダ用誘導加熱装置は、前記過昇温防止部材が、前記シリンダと前記第２誘導加熱コイルとの隙間に冷却気体を送り込む冷却部材を備えるものであってもよい。
【０００９】
また、本発明の成形機は、筒状のシリンダと、前記シリンダの一端部に配されてこのシリンダの内部に前記材料を供給する原料供給部と、前記シリンダの他端部に配されて加熱溶融した材料を金型に供給するノズルとを備える成形装置本体と、前記シリンダの外周に装着されて前記シリンダを加熱する成形機シリンダ用誘導加熱装置とを備え、前記成形機シリンダ用誘導加熱装置が、前記シリンダの軸方向に沿う方向に並列して装着される複数の部材を備え、前記複数の部材が、前記シリンダにおいて前記原料供給部側の領域に装着される高効率昇温部材と、前記シリンダにおいて前記ノズル側の領域に装着される過昇温防止部材とを備え、  前記高効率昇温部材が、前記シリンダの外周面を覆う保温部材と、前記保温部材の周囲に巻回される第１誘導加熱コイルとを備え、前記過昇温防止部材が、前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けて巻回される第２誘導加熱コイルと、前記第２誘導加熱コイルを前記シリンダの外周面に対して一定の隙間を空けた状態に保持するコイル保持部材とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、使用される原料の温度特性に応じて、過昇温を回避しつつ効率的に加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１の成形機シリンダ用誘導加熱装置をシリンダに装着した様子を示す斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】押さえ板により第２誘導加熱コイルがシリンダ外周面に保持された様子を示す部分拡大図
【図５】実施形態２の成形機シリンダ用誘導加熱装置をシリンダに装着した様子を示す側面図
【図６】コイルホルダによって第２誘導加熱コイルがシリンダ外周面に保持されるとともに、スリットリングによってエアがシリンダ外周面と第２誘導加熱コイルとの間の隙間に流される様子を示す部分拡大図
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図
【図８】過昇温防止部材の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１〜図４を参照しつつ説明する。
【００１３】
本実施形態の成形機シリンダ用誘導加熱装置（以下、「誘導加熱装置」と略記する）１は、射出成形機２における射出装置３０のシリンダ３１に装着されるものである。図１には、原料樹脂を溶融させて金型に供給するための射出装置３０と、この射出装置３０に装着された誘導加熱装置１を示した。射出装置３０は、シリンダ３１を備えている。シリンダ３１の内部には原料樹脂の押し出しのためのスクリュー（図示せず）が貫通しており、このスクリューは図示しないモータによって回転駆動される。また、シリンダ３１の基端部にはシリンダ３１内部に原料樹脂を供給するための原料供給部３２が配され、シリンダ３１の先端部にはノズル装着部３３を介してノズル３４が装着される。
【００１４】
誘導加熱装置１は、２種類の部材によって構成される。一方の部材は、シリンダ３１を効率よく加熱するための高効率加熱部材１０である。この高効率加熱部材１０は、シリンダ３１の外周面を全周に渡って覆う断熱材１１と、この断熱材１１の外側に巻回される第１誘導加熱コイル１２と、この第１誘導加熱コイル１２に接続されて第１誘導加熱コイル１２への通電制御を行うインバータ１３とを備えている。断熱材１１としては、例えばガラスフェルトパイプを好適に用いることができる。また、第１誘導加熱コイル１２としては、例えばリッツ線を巻回したものなど、誘導加熱コイルとして一般的なものを使用することができる。
【００１５】
他方の部材は、シリンダ３１が過昇温とならないように加熱を行う過昇温防止部材２０である。この過昇温防止部材２０は、シリンダ３１の周囲に巻回される第２誘導加熱コイル２１と、この第２誘導加熱コイル２１を外側から押さえる押さえ板２２と、第２誘導加熱コイル２１に接続されてこの第２誘導加熱コイル２１への通電制御を行うインバータ２４とを備えている。
【００１６】
第２誘導加熱コイル２１は、シリンダ３１の外径よりもやや大きい内径を有し、シリンダ３１の外周面との間に所定の間隔の隙間を保持するようにして装着される。第２誘導加熱コイル２１としては、第１誘導加熱コイル１２と同様、リッツ線を巻回したものなど誘導加熱コイルとして一般的なものを使用することができる。
【００１７】
押さえ板２２は、例えば断熱性を有するセラミックス材料によって、全体として長尺の板状に形成されている。この押さえ板２２の長さは第２誘導加熱コイル２１の長さよりもやや長く、その幅はシリンダ３１の外周面から第２誘導加熱コイル２１の外周面までの距離よりもやや大きくされている。そして、その幅方向の一端部には、複数のスリット２３が、押さえ板２２の長さ方向に沿って一定の間隔を空けて並んで形成されている。各スリット２３の深さは、シリンダ３１の外周面から第２誘導加熱コイル２１の外周面までの距離にほぼ等しくされている。また、スリット２３の幅は第２誘導加熱コイル２１を構成するコイル線の径にほぼ等しくされ、コイル線をほぼ緊密に内部に保持できるようにされている。さらに、スリット２３のピッチ（隣り合うスリット同士の中心線間の距離）は、第２誘導加熱コイル２１のピッチに等しくされている。
【００１８】
この押さえ板２２は、シリンダ３１の外周面において周方向に等間隔となるように複数枚（本実施形態では４枚）が配される。各押さえ板２２は、その板面がシリンダ３１の径方向に沿う方向となる姿勢で、スリット２３が形成された側の端部がシリンダ３１の外周面に当接するように立設される。そして、第２誘導加熱コイル２１のコイル線が、各スリット２３の奥端まで押し込まれるようにして収容される。これにより、第２誘導加熱コイル２１がシリンダ３１の外周面に対して一定の距離を空けて巻回された状態で保持される。
【００１９】
以上のように構成された誘導加熱装置１が射出成型機のシリンダ３１に装着される際には、高効率加熱部材１０がシリンダ３１の外周面において原料供給部３２側の領域に装着され、過昇温防止部材２０がシリンダ３１の外周面においてノズル装着部３３側の領域に装着される。本実施形態では、シリンダ３１の外周面において原料供給部３２側の端部から３体の高効率加熱部材１０が装着され、それよりもノズル装着部３３側に２体の過昇温防止部材２０が装着されている。
【００２０】
このように誘導加熱装置１が装着された射出装置３０によって材料を金型に供給するためには、まず、各高効率加熱部材１０および過昇温防止部材２０の誘導加熱コイル１２、２１に通電し、シリンダ３１を加熱する。シリンダ３１が所定温度まで昇温したら、原料供給部３２から原料樹脂をシリンダ３１の内部に投入する。投入された原料樹脂は、シリンダ３１内部で溶融し、スクリューの回転によってノズルへ送られ、金型内へ射出される。
【００２１】
このとき、シリンダ３１において原料供給部３２に近い側の領域には、高効率加熱部材１０が装着されている。このため、断熱材１１によってシリンダ３１からの放熱が抑制され、原料樹脂の加熱が効率的に行われる。
【００２２】
一方、シリンダ３１においてノズル装着部３３に近い側の領域では、既に充分に加熱され、溶融した樹脂を溶融状態に保持すれば足りるのであって、原料供給部３２に近い側の領域と同様に加熱を行っていたのでは、過昇温による樹脂の焦げ付き等の不具合が生じてしまう。このため、過昇温防止部材２０が装着されている。この過昇温防止部材２０は、シリンダ３１との間に断熱材を介在させない状態で第２誘導加熱コイル２１を巻回している。このため、シリンダ３１の表面からはある程度熱が放散され、過昇温が防止される。
【００２３】
また、各高効率加熱部材１０および過昇温防止部材２０には、それぞれ誘導加熱コイル１２、２１への通電を制御するインバータ１３、２４が備えられている。このため、使用する原料の熱特性に合わせて誘導加熱コイル１２、２１の出力を個別に制御することができる。
【００２４】
これらより、シリンダ３１において原料供給部３２に近い側での高効率の加熱と、ノズル装着部３３に近い側での過昇温による不具合の発生を抑制とを両立させることができる。
【００２５】
ここで、シリンダ３１において過昇温防止部材２０が装着された領域では、シリンダ３１との間に断熱材を介在させない状態で第２誘導加熱コイル２１が巻回されている。このため、第２誘導加熱コイル２１は、シリンダ３１からの放熱を直接に受けることになる。この熱により第２誘導加熱コイル２１が膨張し、ギャップ幅（シリンダ３１の表面とコイルとの距離）が変動すると加熱の不安定化が生じるおそれがある。このため、複数の押さえ板２２によって第２誘導加熱コイル２１を外周側から押さえ、ギャップ幅の変動を抑制している。これにより、加熱を安定的に行うことができる。
【００２６】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５〜図８を用いて詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態の成形機シリンダ用誘導加熱装置（以下、「誘導加熱装置」と略記する）４０は、実施形態１のものと同様、射出成形機２における射出装置３０のシリンダ３１に装着されるものである。射出装置３０は、実施形態１と同様の構成であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
誘導加熱装置４０は、実施形態１と同様、シリンダ３１を効率よく加熱するための高効率加熱部材１０と、シリンダ３１が過昇温とならないように加熱を行う過昇温防止部材４１とで構成される。高効率加熱部材１０は、実施形態１と同様の構成であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
過昇温防止部材４１は、シリンダ３１の外周に装着されるコイルホルダ４２と、このコイルホルダの周囲に巻回される第２誘導加熱コイル４６と、この第２誘導加熱コイル４６に接続されて第２誘導加熱コイル４６への通電制御を行うインバータ４７と、シリンダ３１の外周面と第２誘導加熱コイル４６との隙間に冷却気体を流すためのスリットリング４８とを備えている。
【００３０】
コイルホルダ４２は、一対のリング部４３と、これら一対のリング部の間に掛け渡される複数の連結部４４とを備えている。一対のリング部４３は、それぞれシリンダ３１の外径よりもやや大きな内径を有する円環状に形成されている。複数の連結部４４は、棒状に形成され、リング部４３の周方向に等間隔となるように複数本（本実施形態では６本）が配されている。また、リング部４３の外側面（互いに相手側のリング部４３と対向する面とは逆側の面）には、複数の脚部４５が設けられている。各脚部４５はＬ字状に形成され、Ｌ字の一辺がリング部４３の外側面と接続し、他の一辺がシリンダ３１側に突出する姿勢で配されている。これらの脚部４５は、リング部４３の周方向に等間隔となるように複数本（本実施形態では６本）が設けられている。このコイルホルダ４２の材料としては、例えば耐熱性、寸法安定性の高い無機材料（例えば日光化成（株）製「ロスナーボード」）を使用することができる。
【００３１】
スリットリング４８は、隣り合うコイルホルダ４２の間、またはコイルホルダ４２と高効率加熱部材１０との間に配されるもので、シリンダ３１の外径とほぼ等しい内径を有する円環状に形成されている。このスリットリング４８の内部は全周に渡って空洞とされている。このスリットリング４８において、過昇温防止部材４１と対向する側の面には、全周に渡って気体の出入りが可能なスリット４９が形成されている。また、スリットリング４８の外周面の一か所には、このスリットリング４８の内部に気体を送り込むことが可能な流入口５０が設けられている。この流入口５０は、チューブを介してエアボンベやエアーコンプレッサー等のエア供給源に接続される。
【００３２】
以上のように構成された誘導加熱装置４０がシリンダ３１に装着される際には、高効率加熱部材１０がシリンダ３１の外周面において原料供給部３２側の領域に装着され、過昇温防止部材４１がシリンダ３１の外周面においてノズル装着部３３側の領域に装着される。本実施形態では、シリンダ３１の外周面において原料供給部３２側の端部から１体の高効率加熱部材１０が装着され、それよりもノズル装着部３３側に３体の過昇温防止部材４１が装着されている。
【００３３】
このように誘導加熱装置４０が装着された射出装置３０によって材料を金型に供給するためには、まず、各高効率加熱部材１０および過昇温防止部材４１の誘導加熱コイル１２、４６に通電し、シリンダ３１を加熱する。シリンダ３１が所定温度まで昇温したら、原料供給部３２から原料樹脂をシリンダ３１の内部に投入する。投入された原料樹脂は、シリンダ３１内部で溶融し、スクリューの回転によってノズル３４へ送られ、金型内へ射出される。
【００３４】
このとき、シリンダ３１において原料供給部３２に近い側の領域には、高効率加熱部材１０が装着されている。このため、断熱材１１によってシリンダ３１からの放熱が抑制され、原料樹脂の加熱が効率的に行われる。
【００３５】
一方、シリンダ３１においてノズル装着部３３に近い側の領域では、既に充分に加熱され、溶融した樹脂を溶融状態に保持すれば足りるのであって、原料供給部３２に近い側の領域と同様に加熱を行っていたのでは、過昇温による樹脂の焦げ付き等の不具合が生じてしまう。このため、過昇温防止部材４１が装着されている。この過昇温防止部材４１は、シリンダ３１との間に断熱材を介在させない状態で第２誘導加熱コイル４６を巻回している。このため、シリンダ３１の表面からはある程度熱が放散され、過昇温が防止される。
【００３６】
さらに、隣り合うコイルホルダ４２の間、またはコイルホルダ４２と高効率加熱部材１０との間にはスリットリング４８が配されている。エア供給源から送られるエアはスリットリング４８の内部に送り込まれ、スリット４９から流出する。流出したエアはシリンダ３１の外周面と第２誘導加熱コイル４６との間の隙間を流れていく。これにより、シリンダ３１の表面からの放熱が促され、過昇温が防止される。
【００３７】
また、各高効率加熱部材１０および過昇温防止部材４１には、それぞれ誘導加熱コイル１２、４６への通電を制御するインバータ１３、４７が備えられている。このため、使用する原料の熱特性に合わせて誘導加熱コイル１２、４６の出力を個別に制御することができる。これらより、シリンダ３１において原料供給部３２に近い側での高効率の加熱と、ノズル装着部３３に近い側での過昇温による不具合の発生を抑制とを両立させることができる。
【００３８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、成形機が射出成型機である例を示したが、成形機が押出成型機である場合でも、本発明を同様に適用できる。
（２）実施形態１ではシリンダ３１の外周面において原料供給部３２側の端部から３個の高効率加熱部材１０が装着され、それよりもノズル装着部３３側に２個の過昇温防止部材２０が装着され、実施形態２ではシリンダ３１の外周面において原料供給部３２側の端部から１体の高効率加熱部材１０が装着され、それよりもノズル装着部３３側に３体の過昇温防止部材４１が装着されていたが、装着する高効率加熱部材と過昇温防止部材の数は、使用する原料の熱特性に応じて任意に設定すればよい。
（３）上記実施形態では、使用する原料が樹脂材料である場合を例示したが、使用する原料が金属材料であっても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１…成形機シリンダ用誘導加熱装置
２…射出成形機（成形機）
１０…高効率昇温部材
１１…断熱材（保温部材）
１２…第１誘導加熱コイル
１３…インバータ（制御装置）
２０…過昇温防止部材
２１、４６…第２誘導加熱コイル
２２…押さえ板（コイル保持部材、押さえ部）
３０…射出装置（成形装置本体）
３１…シリンダ
３２…原料供給部
３４…ノズル
４１…過昇温防止部材
４２…コイルホルダ（コイル保持部材）
４８…スリットリング（冷却部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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