(57)【要約】【課題】膜の製造が開始されてから膜状になった原料が吐出されるまでに要する時間が長くなることを防止できるとともに、膜の製造が終了されてから膜状になった原料の吐出が停止するまでに要する時間が長くなることを防止できる。【解決手段】溶融された原料を膜状に押出成形することによって膜を製造する膜製造装置であって、溶融された前記原料を押出して膜状に成形する押出成形部と、溶融された前記原料を供給口を介して前記押出成形部に供給する供給部と、前記供給口を開閉する開閉部と、前記膜製造装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記原料を供給する圧力が前記供給部から前記原料にかかっている状態で前記開閉部を開いて前記膜の製造を開始させ、前記開閉部を閉じて前記膜の製造を終了させる、膜製造装置。【選択図】図２
2017159572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融された原料を膜状に押出成形することによって膜を製造する膜製造装置であって、
溶融された前記原料を押出して膜状に成形する押出成形部と、
溶融された前記原料を供給口を介して前記押出成形部に供給する供給部と、
前記供給口を開閉する開閉部と、
前記膜製造装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記原料を供給する圧力が前記供給部から前記原料にかかっている状態で前記開閉部を開いて前記膜の製造を開始させ、前記開閉部を閉じて前記膜の製造を終了させる、膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜製造装置には、溶融された原料を押出成形部に供給し、押出成形部から原料を押出して膜状に成形することによって膜を製造するものがある（特許文献１）。
（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１６０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の膜製造装置では、シリンダ内で溶融された原料がスクリュの回転により混錬されて、押出成形部であるＴダイへ送られる。しかし、このような膜製造装置では、膜の製造が開始されてから原料に圧力がかかるため、押出成形部から膜状になった原料が吐出されるまでに要する時間が長くなる場合があった。また、膜の製造が終了されてから押出成形部内に残った原料の圧力が下がるまでに時間を要するため、膜状になった原料の吐出が停止するまでに要する時間が長くなる場合があった。このような課題を解決するために、膜の製造が開始されてから膜状になった原料が吐出されるまでに要する時間が長くなることと、膜の製造が終了されてから膜状になった原料の吐出が停止するまでに要する時間が長くなることと、を防止できる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、膜製造装置が提供される。この膜製造装置は、溶融された原料を膜状に押出成形することによって膜を製造する膜製造装置であって、溶融された前記原料を押出して膜状に成形する押出成形部と、溶融された前記原料を供給口を介して前記押出成形部に供給する供給部と、前記供給口を開閉する開閉部と、前記膜製造装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記原料を供給する圧力が前記供給部から前記原料にかかっている状態で前記開閉部を開いて前記膜の製造を開始させ、前記開閉部を閉じて前記膜の製造を終了させる。このような態様とすれば、供給部は、開閉部が供給口を開くまで原料にかかっていた圧力を、開閉部が供給口を開いた直後から、原料を押出すために利用できる。このため、膜の製造が開始されてから膜状になった原料が吐出されるまでに要する時間が長くなることを防止できる。また、膜の製造が終了するときに、押出成形部内に残った原料に対する供給部からの押出しを遮断できる。このため、膜の製造が終了されてから膜状になった原料の吐出が停止するまでに要する時間が長くなることを防止できる。
【０００７】
本発明の形態は、膜製造装置に限るものではなく、例えば、膜の製造方法、燃料電池用電解質膜の製造装置などの種々の形態に適用することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における膜製造装置を示した概略図である。
【図２】図１における膜製造装置を矢視Ｆ２−Ｆ２から見た断面図である。
【図３】開閉部が供給口を閉じている状態を示した説明図である。
【図４】原料にかかる圧力に生じる変化を説明した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の実施形態における膜製造装置１００を示した概略図である。図２は、図１における膜製造装置１００を矢視Ｆ２−Ｆ２から見た断面図である。図１のＸＹＺ軸は、他の図のＸＹＺ軸に対応する。膜製造装置１００は、溶融した原料を膜状に押出成形することによって膜を製造する。膜製造装置１００は、供給部１１０と、ブレーカープレート１２０と、押出成形部１３０と、ヒーター１４０と、開閉部１５０と、を備える。
【００１０】
供給部１１０は、Ｙ軸方向の＋側から押出成形部１３０に接続されている筒状の部材である。供給部１１０は、溶融された原料を通すための貫通孔１１０ｈを有する。供給部１１０は、溶融された原料を、貫通孔１１０ｈから押出成形部１３０に押出して供給する。
【００１１】
ブレーカープレート１２０は、供給部１１０と押出成形部１３０とに挟まれた位置に配される。ブレーカープレート１２０は、メッシュ１２４を取り付け可能に構成されている。メッシュ１２４は、供給部１１０から押出成形部１３０に押出されてくる原料内に含まれる異物を除去できる。メッシュ１２４を通過した原料は、ブレーカープレート１２０をＹ軸方向に貫通している貫通孔１２０ｈを介して、押出成形部１３０へと送られる。
【００１２】
押出成形部１３０は、供給部１１０からブレーカープレート１２０を介して送られてきた原料を押出成形することによって膜状になった原料を吐出する。本実施形態では、押出成形部１３０は、押出成形用の金型であるＴダイである。
【００１３】
押出成形部１３０は、第１のダイブロック１３２と、第２のダイブロック１３４と、シム１３６と、吐出口１３８とを備える。第１のダイブロック１３２と第２のダイブロック１３４とは、Ｘ方向に沿って伸びた外形を有する。第１のダイブロック１３２は、第２のダイブロック１３４よりＹ軸方向の−側に設けられている。第１のダイブロック１３２におけるＹ軸方向の＋側を向いた面と、第２のダイブロック１３４におけるＹ軸方向の−側を向いた面と、を合わせることによって、押出成形部１３０の主要部分は形成されている。
【００１４】
第１のダイブロック１３２は、第１のダイブロック１３２をＹ軸方向に沿って貫通しているとともに供給部１１０から押出された原料をマニホールド１３４ｈに供給する供給口１３２ｈを有する。第２のダイブロック１３４の内部には、マニホールド１３４ｈが備えられている。マニホールド１３４ｈは、半円形状の断面がＸ軸方向に沿って伸びた溝である。マニホールド１３４ｈは、Ｘ軸方向にわたって等しい流速で原料を押出すための溝である。
【００１５】
シム１３６は、第１のダイブロック１３２と第２のダイブロック１３４とにより挟まれることによって、第１のダイブロック１３２と第２のダイブロック１３４との間における距離を調整する。
【００１６】
吐出口１３８は、マニホールド１３４ｈからＺ軸方向の−側に伸びて形成されている。吐出口１３８のＹ軸方向における幅は、シム１３６のＹ軸方向における厚さによって規定される。貫通孔１１０ｈおよび供給口１３２ｈを介してマニホールド１３４ｈに送られてきた原料は、吐出口１３８を通って、Ｚ軸方向の−側から吐出される。このとき、原料は、吐出口１３８のＹ軸方向における幅に応じた幅の膜状になって、吐出される。尚、本実施形態の説明では、貫通孔１１０ｈから吐出口１３８に向かう原料の流れを基準とし、貫通孔１１０ｈを上流側、吐出口１３８を下流側とする。
【００１７】
ヒーター１４０は、第１のダイブロック１３２のＺ軸方向の＋側に設けられている。ヒーター１４０は、第１のダイブロック１３２を加熱することによって、溶融された原料が冷えることを抑制する。
【００１８】
開閉部１５０は、供給口１３２ｈを開閉できる。開閉部１５０は、軸棒１５０ｈを有する。軸棒１５０ｈは、Ｙ軸方向に沿って伸びた棒状の部材であって、Ｙ軸方向に摺動可能に構成されている。開閉部１５０は、軸棒１５０ｈをＹ軸方向の＋側に摺動することによって、供給口１３２ｈを開く。開閉部１５０は、軸棒１５０ｈをＹ軸方向の−側に摺動することによって、供給口１３２ｈを閉じる。
【００１９】
図３は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じている状態を示した説明図である。一方、図２は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開いている状態を示している。
【００２０】
制御部１６０は、膜製造装置１００を制御する。本実施形態では、制御部１６０は、軸棒１５０ｈのＹ軸方向における摺動を制御することによって、開閉部１５０に供給口１３２ｈを開閉させる。
【００２１】
制御部１６０は、原料を供給口１３２ｈに向けて押出す圧力が供給部１１０から原料にかかっている状態で開閉部１５０に供給口１３２ｈを開かせて、膜の製造を開始させる。制御部１６０は、開閉部１５０に供給口１３２ｈを閉じさせて膜の製造を終了させる。
【００２２】
本実施形態では、膜製造装置１００が膜の製造を終了するとき、制御部１６０は、開閉部１５０に供給口１３２ｈを閉じさせてから、供給部１１０の押出しを停止させる。このとき、開閉部１５０から上流にある原料には、供給部１１０から、供給口１３２ｈに向けて押出す方向の圧力がかかっている。本実施形態では、制御部１６０は、開閉部１５０に供給口１３２ｈを開かせるのとほぼ同時に、供給部１１０の押出しを開始させる。
【００２３】
図４は、本発明の実施形態における膜製造装置１００および参考例の膜製造装置が稼動している際において、原料にかかる圧力に生じる変化を説明した説明図である。参考例の膜製造装置は、本発明の実施形態における膜製造装置１００の開閉部１５０を備えていない点を除き、本発明の実施形態における膜製造装置１００の構成と同様である。なお、図４の説明において、本発明の実施形態における膜製造装置１００は、以下、「本実施形態」と呼び、参考例の電源制御システムは、以下、「参考例」と呼ぶ。
【００２４】
図４においては、横軸に時間を表し、縦軸に圧力を表す。図４のＧ１は、参考例における原料にかかっている圧力の変化を示した説明図である。図４のＧ１における実線Ｓｕ１は、参考例の供給口における原料にかかっている圧力の変化を示し、二点鎖線Ｍａ１は、参考例のマニホールドにおける原料にかかっている圧力の変化を示す。
【００２５】
図４のＧ２における実線Ｓｕ２は、本実施形態の供給口１３２ｈにおける原料にかかっている圧力の変化を示し、二点鎖線Ｍａ２は、本実施形態のマニホールド１３４ｈのうち軸棒１５０ｈが供給口１３２ｈを閉じている際に軸棒１５０ｈのＺ軸方向の−側に位置する領域Ｒ（図３参照）における原料にかかっている圧力の変化を示す。
【００２６】
膜製造装置が稼動している際に原料にかかる圧力に生じる変化について、参考例、本実施形態の順に説明する。
【００２７】
まず初めに、参考例について説明する。Ｇ１のタイミングｔ０において、膜の製造が開始される。膜の製造が開始されると、実線Ｓｕ１および二点鎖線Ｍａ１で示すように、原料にかかる圧力は、供給口とマニホールドのいずれの位置においても、増加する。このとき、原料にかかる圧力は、圧力がほぼかかっていないことを示す圧力Ｐ０から増加する。
【００２８】
Ｇ１のタイミングｔ２において、実線Ｓｕ１および二点鎖線Ｍａ１で示すように、原料にかかる圧力は、供給口とマニホールドのいずれの位置においても、圧力Ｐ１となる。
【００２９】
Ｇ１のタイミングｔ３において、膜の製造が終了される。このとき、実線Ｓｕ１および二点鎖線Ｍａ１で示すように、膜の製造が終了されると、原料にかかっている圧力は、供給口とマニホールドのいずれの位置においても減少する。供給口における原料にかかる圧力の減少に伴って、マニホールドにおける原料にかかる圧力も減少する。
【００３０】
Ｇ１のタイミングｔ５において、実線Ｓｕ１および二点鎖線Ｍａ１で示すように、原料にかかっている圧力は、供給口とマニホールドのいずれの位置においても、圧力Ｐ０となる。
【００３１】
次に、本実施形態について説明する。Ｇ２のタイミングｔ０より前では、供給口１３２ｈにおける原料は、供給部１１０からＹ軸方向の＋側に向けて押出す方向に圧力Ｐ１がかかっている状態である。これは、膜製造装置１００が膜の製造を最後に終了したとき、制御部１６０は、開閉部１５０に供給口１３２ｈを閉じさせてから、供給部１１０の押出しを停止させたからである。そのため、実線Ｓｕ２で示すように、供給口１３２ｈにおける原料には圧力Ｐ１がかかっている状態である。
【００３２】
Ｇ２のタイミングｔ０において、膜の製造が開始される。膜の製造が開始されると、開閉部１５０は供給口１３２ｈを開く。供給口１３２ｈが開かれたことで、実線Ｓｕ２で示すように、供給口１３２ｈにおける原料にかかっている圧力は瞬間的に下がるものの、すぐに圧力Ｐ１まで上昇する。このとき、二点鎖線Ｍａ２で示すように、領域Ｒにおける原料にかかっている圧力は、供給口１３２ｈにおける原料にかかっている圧力の増加に応じて、圧力Ｐ０から増加する。
【００３３】
Ｇ２のタイミングｔ１において、実線Ｓｕ２および二点鎖線Ｍａ２で示すように、原料にかかる圧力は、供給口１３２ｈと領域Ｒのいずれの位置においても、圧力Ｐ１となる。時間軸において、タイミングｔ１はタイミングｔ２より早い。
【００３４】
本実施形態は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開いてから、供給口１３２ｈにおける原料にかかっている圧力が圧力Ｐ１となるとともに、領域Ｒにおける原料にかかっている圧力が圧力Ｐ１となるまでの時間が、参考例より早い。これは、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開くまで供給口１３２ｈにおける原料にかかっていた圧力Ｐ１を、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開いてから、供給口１３２ｈからＹ軸方向の＋側に向けて原料を押出すために利用できたからである。すなわち、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開くと、原料に予めかけられていた圧力Ｐ１と供給部１１０の押出しとが合成されることによって、Ｇ２のタイミングｔ０〜ｔ１における圧力上昇が起こったということである。
【００３５】
Ｇ２のタイミングｔ３において、膜の製造が終了される。膜の製造が終了されると、制御部１６０は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じてから、供給部１１０の押出しを停止させる。供給口１３２ｈが閉じられてから供給部１１０の押出しが停止されるため、供給口１３２ｈにおける原料は、供給部１１０から原料を押出成形部１３０側へ押出そうとしているＹ軸方向の＋側への圧力をかけられた状態で保持される。このため、実線Ｓｕ２で示すように、供給口１３２ｈにおける原料にかかっている圧力は圧力Ｐ１の状態で保持される。
【００３６】
このとき、二点鎖線Ｍａ２で示すように、領域Ｒにおける原料にかかっている圧力は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じたことによって供給部１１０からの押出しが遮断され、減少する。
【００３７】
Ｇ２のタイミングｔ４において、領域Ｒにおける原料にかかる圧力は圧力Ｐ０となる。時間軸において、タイミングｔ４はタイミングｔ５より早い。
【００３８】
本実施形態は、膜の製造が終了してから、領域Ｒにおける原料にかかっている圧力が圧力Ｐ０となるまでの時間が、参考例より早い。これは、押出成形部１３０に残った原料に対する供給部１１０からの押出しを開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じることで遮断することによって、領域Ｒにおける原料のみにおいて圧力が下がるためである。すなわち、開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じることで、供給口１３２ｈより上流にある原料にかかっている圧力からの影響が、領域Ｒにおける原料に及ばなくなるということである。
【００３９】
以上説明した実施形態によれば、供給部１１０は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開くまで原料にかかっていた圧力を、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開いた直後から、原料を押出すために利用できる。このため、膜の製造が開始されてから膜状になった原料が吐出されるまでに要する時間が長くなることを防止できる。また、膜の製造が終了するときに、押出成形部１３０内に残った原料に対する供給部１１０からの押出しを遮断できる。このため、膜の製造が終了されてから膜状になった原料の吐出が停止するまでに要する時間が長くなることを防止できる。
【００４０】
また、膜状になった原料が吐出されるまでに要する時間および膜状になった原料の吐出が停止するまでに要する時間を短くできることによって、原料が膜状に成形されて押出される程度の圧力より低い圧力で原料が吐出される量を少なくすることができる。すなわち、膜状に成形されていない状態で吐出される原料の量を少なくすることができる。
【００４１】
Ｂ．変形例：
本実施形態では、シム１３６を用いた構成について説明したが、シム１３６を用いなくても、第１のダイブロック１３２と第２のダイブロック１３４とを一定の距離だけ離して固定する固定部を設けることによって、その対向面に吐出口１３８を形成させてもよい。また、第１のダイブロック１３２と第２のダイブロック１３４とのうちいずれか一方に、第１のダイブロック１３２におけるＹ軸方向の＋側を向いた面と第２のダイブロック１３４におけるＹ軸方向の−側を向いた面とを合わせた際に吐出口１３８となるよう窪んだ窪み部を設けてもよい。
【００４２】
本実施形態では、膜製造装置１００が膜の製造を終了するとき、制御部１６０は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じてから、供給部１１０の押出しを停止させることによって、開閉部１５０が供給口１３２ｈを次に開くまで、開閉部１５０から上流にある原料を圧力がかかっている状態にしていたが、本発明はこれに限られない。例えば、膜製造装置１００が膜の製造を終了するとき、制御部１６０は、供給部１１０の押出しを停止させてから、もしくは、供給部１１０の押出しを停止させるのと同時に、開閉部１５０に供給口１３２ｈを閉じさせてもよい。このとき、制御部１６０は、供給部１１０による押出しを開始させてから開閉部１５０に供給口１３２ｈを開かせることによって、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開くまでの間に、開閉部１５０から上流にある原料を圧力がかかっている状態にしてもよい。
【００４３】
本実施形態では、制御部１６０は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを開くのとほぼ同時に、供給部１１０の押出しを開始させていたが、本発明はこれに限られない。例えば、制御部１６０は、開閉部１５０が供給口１３２ｈを閉じてから供給部１１０の押出しを停止させるとともに、供給部１１０による押出しを開始させてから開閉部１５０に供給口１３２ｈを開かせるよう供給部１１０および開閉部１５０を制御してもよい。
【００４４】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１００…膜製造装置
１１０…供給部
１１０ｈ…貫通孔
１２０…ブレーカープレート
１２０ｈ…貫通孔
１２４…メッシュ
１３０…押出成形部
１３２…第１のダイブロック
１３２ｈ…供給口
１３４…第２のダイブロック
１３４ｈ…マニホールド
１３６…シム
１３８…吐出口
１４０…ヒーター
１５０…開閉部
１５０ｈ…軸棒
１６０…制御部
Ｍａ１，Ｍａ２…二点鎖線
Ｐ０，Ｐ１…圧力
Ｒ…領域
Ｓｕ１，Ｓｕ２…実線
【図１】
2017159572.tif 000003
【図２】
2017159572.tif 000004
【図３】
2017159572.tif 000005
【図４】
2017159572.tif 000006