(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を可塑化・溶融する可塑化装置を構成する真空室か或いは該可塑化装置に連通・接続され原料を供給する真空室と、該真空室に第１開閉手段を介して連通又は遮断して接続される切換え室と、該切換え室に第２開閉手段を介して連通又は遮断して接続される原料供給室とを備えたホッパユニットにおいて、
複数の真空ポンプを直列に配設して真空室を吸引可能とするとともに、前記第１開閉手段と第２開閉手段を閉鎖した状態で前記切換え室を前記複数のポンプのうちの少なくとも１台によって吸引可能とすることを特徴とするホッパユニット。
【請求項２】
原料を可塑化・溶融する可塑化装置を構成する真空室か或いは該可塑化装置に連通・接続され原料を供給する真空室と、該真空室に第１開閉手段を介して連通又は遮断して接続される切換え室と、該切換え室に第２開閉手段を介して連通又は遮断して接続される原料供給室とを備えたホッパユニットにおいて、
真空室に連通される管路を介して複数の真空ポンプが直列に接続されるとともに、前記真空室に連通される管路、又は複数の真空ポンプ同士の間の管路に対して切換え室に連通される管路が接続され、前記切換え室に接続される管路には開閉弁が設けられたことを特徴とするホッパユニット。
【請求項３】
原料を可塑化・溶融する可塑化装置に連通・接続され原料を供給する真空室と、該真空室に第１開閉手段を介して連通又は遮断して接続される切換え室と、該切換え室に第２開閉手段を介して連通又は遮断して接続される原料供給室とを備えたホッパユニットにおいて、
前記真空室と前記切換え室とをそれぞれ第１真空ポンプと第２真空ポンプで個別に吸引する形態と、前記真空室を前記第１真空ポンプと前記第２真空ポンプを直列に接続して吸引する形態とを前記第１開閉手段と前記第２開閉手段の開閉状態に応じて切換えることを特徴とするホッパユニット。
【請求項４】
前記真空室には前記第１真空ポンプの吸引側が接続され、前記第１真空ポンプの排気側には第１開閉弁を介して大気へ連通する管路と第２開閉弁を介して前記第２真空ポンプの吸引側へ連通する管路とが接続され、さらに前記第２真空ポンプの吸引側には第３開閉弁を介して前記切換え室へ連通する管路が接続される請求項３に記載のホッパユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧状態を保持しつつ可塑化装置に原料を供給するホッパユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４ないし図６に示すように、原料を可塑化・溶融する可塑化装置２に連通・接続され原料を供給する真空室３と、該真空室３に第１開閉手段４を介して連通又は遮断して接続される切換え室５と、該切換え室５に第２開閉手段６を介して連通又は遮断して接続される原料供給室７とを備えた従来のホッパユニット１０１は、真空室３内を常に減圧状態としつつ、切換え室５の減圧状態と大気圧状態とを交互に現出させる。すなわち、原料供給室７に供給された原料は、開放した第２開閉手段６を経由して切換え室５の閉鎖状態を網掛けで示した第１開閉手段４の上に堆積する（図４）。そして、真空室３内は可塑化装置２の内部とともに、真空ポンプ１０８で減圧されている。このとき、開閉弁１１１は網掛けして示すように閉鎖しており、切換え室５内は、原料供給室７内とともに網掛けして示すように大気圧となっている。次に、第２開閉手段６を閉鎖し（網掛けして示す。）開閉弁１１１を開放して、切換え室５内もハッチングで示すように減圧開始する（図５）。このとき、真空ポンプ１０８は、大気圧であった切換え室５に即座に接続されるので、切換え室５に連通している真空室３内の真空度が一時的に低下する。そのため、可塑化装置２内で実行される可塑化に伴って発生するガスや水分の排出能力が低下して、成形品の品質が悪化するという問題がある。続いて、真空室３と切換え室５の真空度が安定したとき、第１開閉手段４を開放して、切換え室５内の原料を真空室３へ落下・供給する（図６）。そして、第１開閉手段４を閉鎖した後、開閉弁１１１を閉鎖して切換え室５内を大気圧に戻して第２開閉手段６を開放することにより元の図４の状態になる。このように構成されたホッパユニットは、上記のように真空室３内の真空度が不安定であるとともに、真空ポンプの効率が低下していた。
【０００３】
ところで、真空チャンバ内を減圧するに際し、二の真空ポンプを並列接続から直列接続に切換えて、効率的にチャンバ内を減圧する技術は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１は、真空チャンバー内の気体を排出して真空チャンバー内の真空度を高める真空ポンプであって、二以上の独立した排気室を有し、各排気室内にそれぞれ装着してある動翼が、単一の駆動軸で駆動され、上記独立した排気室が、それぞれ真空チャンバー内に適宜連通され、排気開始直後には、複数の排気室を並列して使用して排気を行い、真空チャンバー内の真空度が所定値以上になった場合に、複数の排気室を直列に接続して多段排気を行なうものである。また、特許文献２は、窒素ガスを選択的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸着塔を用い、各吸着塔で吸着分離工程と減圧再生工程と復圧工程をこの順で繰り返し行う圧力スイング吸着式混合ガス分離方法に用いる排気システムであって、上記減圧再生工程において吸着塔を減圧排気するための真空ポンプ１，２を２台用意し、２台の真空ポンプ１，２を並列に接続した状態で減圧排気を開始し、吸着塔圧力が切替圧力に降下すると、２台の真空ポンプ１，２を直列に接続して減圧排気を続行するようにしたものである。しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術は、一のチャンバにおける減圧を効率的に行い得るものであって、本発明のような二のチャンバの一方を常に減圧状態としつつ、他のチャンバの減圧状態と大気圧状態とを交互に現出させるとともに、一方のチャンバの真空度を安定化させるという構成のものには適用できないのである。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４９１８７号公報
【特許文献２】特許第３１２１２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、可塑化装置を構成する真空室内か或いは可塑化装置に連通する真空室内の真空度を安定化するとともに真空ポンプを高効率に運転することができるホッパユニット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】
本発明は、原料を可塑化・溶融する可塑化装置に連通・接続され原料を供給する真空室と、該真空室に第１開閉手段を介して連通又は遮断して接続される切換え室と、該切換え室に第２開閉手段を介して連通又は遮断して接続される原料供給室とを備えたホッパユニットにおいて、前記真空室と前記切換え室とをそれぞれ第１真空ポンプと第２真空ポンプで個別に吸引する形態と、前記真空室を前記第１真空ポンプと前記第２真空ポンプを直列に接続して吸引する形態とを前記第１開閉手段と前記第２開閉手段の開閉状態に応じて切換えるホッパユニットに関する。
また本発明は、原料を可塑化・溶融する可塑化装置を構成する真空室か或いは該可塑化装置に連通・接続され原料を供給する真空室と、該真空室に第１開閉手段を介して連通又は遮断して接続される切換え室と、該切換え室に第２開閉手段を介して連通又は遮断して接続される原料供給室とを備えたホッパユニットにおいて、複数の真空ポンプを直列に配設して真空室を吸引可能とするとともに、前記第１開閉手段と第２開閉手段を閉鎖した状態で前記切換え室を前記複数のポンプのうちの少なくとも１台によって吸引可能とすることを特徴とするホッパユニットに関する。
更に本発明は、原料を可塑化・溶融する可塑化装置を構成する真空室か或いは該可塑化装置に連通・接続され原料を供給する真空室と、該真空室に第１開閉手段を介して連通又は遮断して接続される切換え室と、該切換え室に第２開閉手段を介して連通又は遮断して接続される原料供給室とを備えたホッパユニットにおいて、真空室に連通される管路を介して複数の真空ポンプが直列に接続されるとともに、前記真空室に連通される管路、又は複数の真空ポンプ同士の間の管路に対して切換え室に連通される管路が接続され、前記切換え室に接続される管路には開閉弁が設けられたことを特徴とするホッパユニットに関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のホッパユニットによれば、可塑化装置を構成する真空室内か或いは可塑化装置に連通する真空室内の真空度を安定化するとともに真空ポンプを高効率に運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態のホッパユニットにおいて真空室のみが直列接続された真空ポンプで吸引される状態を示す説明図であり、図２は本発明の第１実施形態のホッパユニットにおいて切換え室と真空室がそれぞれ個別の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図であり、図３は本発明の第１実施形態のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が直列接続された真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。図４は従来のホッパユニットにおいて真空室のみが一の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図であり、図５は従来のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が一の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図であり、図６は従来のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が一の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。図７は本発明の第２実施形態のホッパユニットに関して、真空室のみが直列接続された２個の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図であり、図８は本発明の第２実施形態のホッパユニットに関して、第１開閉手段と第２開閉手段を閉鎖した状態で切換え室を第２真空ポンプで吸引した状態を示す説明図であり、図９は本発明の第２実施形態のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が直列接続された２個の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【０００９】
ホッパユニット１は、可塑化装置２にその内部の減圧状態を保持しつつ原料を供給するものである。可塑化装置２は、加熱筒とそれに嵌挿されるスクリュとを備えペレット状や粉状の原料を可塑化・溶融してスクリュの前方へ搬送し加熱筒の前部に蓄積したり加熱筒の先端から押出したりして射出成形機や押出機を構成する。
【００１０】
ホッパユニット１は、可塑化装置２に連通・接続され原料を供給する真空室３と、真空室３に第１開閉手段４を介して連通又は遮断して接続される切換え室５と、切換え室５に第２開閉手段６を介して連通又は遮断して接続される原料供給室７とを備える。第１開閉手段４と第２開閉手段６は、エアシリンダ等で摺動駆動されるシャッタが好適に採用されるが、凹部を有する回転式の弁や往復移動させる茸状のプランジャで構成されるものであってもよい。また、第１開閉手段４は真空室３と切換え室５との間に、第２開閉手段６は切換え室５と原料供給室７との間に、それぞれ介装されるように示した。しかし、各開閉手段はそのいずれか一方の面又は両面に管路を設けて離隔させて設けるようにしてもよい。
【００１１】
真空室３の側面にはその内部に開口する管路が設けられ、その管路は第１真空ポンプ８の吸引側に接続されている。第１真空ポンプ８の排出側には、第１開閉弁１０を介して大気へ連通する管路と、第２開閉弁１１を介して第２真空ポンプ９の吸引側へ接続される管路とが接続されている。第２真空ポンプ９の吸引側には、さらに、第３開閉弁１２を介して切換え室５の側面内部へ開口する管路が接続されている。第２真空ポンプ９の排出側の管路は大気へ連通している。第１真空ポンプ８と第２真空ポンプ９は、油を用いる構造のウェットポンプと、油を用いない構造のドライポンプとに大別され、そのいずれでも採用可能である。また、第１真空ポンプ８と第２真空ポンプ９の排気能力は、双方が同一であることが好ましいが、異なっていてもよい。
【００１２】
次に、図１ないし図３に基づいて、ホッパユニット１の作動を詳細に説明する。原料供給室７に供給された原料は、開放した第２開閉手段６を経由して切換え室５内の閉鎖したことを網掛けで示す第１開閉手段４の上に堆積する（図１）。そして、真空室３内は可塑化装置２の内部とともに、第１真空ポンプ８に連通している。このとき、第１開閉弁１０は網掛けで示すように閉鎖し、第２開閉弁１１は開放し、第３開閉弁１２は網掛けで示すように閉鎖しているので、第１真空ポンプ８と第２真空ポンプ９は直列に接続される。そのため、真空室３内は、第１真空ポンプ８のみで吸引する場合よりも高い真空度に到達させることができる。また、第１真空ポンプ８と第２真空ポンプ９が同一定格であるときを例示すると、第１真空ポンプ８の消費電力は、第２真空ポンプ９の消費電力に比較して３０％程度低減する。
【００１３】
このとき、切換え室５内は、原料供給室７内とともに網掛けで示すように大気圧となっている。次に、第２開閉手段６を網掛けで示すように閉鎖し第３開閉弁１２を開放するとともに、第１開閉弁１０を開放し、第２開閉弁１１を網掛けで示すように閉鎖して切換え室５内を第２真空ポンプ９で減圧開始し、真空室３内を第１真空ポンプ８のみで減圧継続させる（図２）。このとき、真空室３は第１真空ポンプ８で、切換え室５は第２真空ポンプ９で、それぞれ個別に吸引されるので、真空室３内の真空度は切換え室５の大気圧からの吸引に影響されることなく安定して続行される。続いて、真空室３内と切換え室５内の真空度が略同一となったとき、第１開閉手段４を開放して、切換え室５内の原料を真空室３へ落下・供給する（図３）。そして、第１開閉手段４を閉鎖した後、第３開閉弁１２を閉鎖し、第２開閉弁１１を開放し、第１開閉弁１０を閉鎖して切換え室５内を大気圧に戻して第２開閉手段６を開放することにより元の図１の状態になる。
【００１４】
このように、真空室３内は、単独に接続された第１真空ポンプ８のみか又は第２真空ポンプ９が直列に接続された形態で吸引されるので、高真空度を安定して維持することができる。特には、第１開閉手段４の開閉前後の比較的短い期間を除いて、第１真空ポンプ８と第２真空ポンプ９は、直列に接続される形態となっているので、高真空度を低消費電力で実現でき、可塑化装置２内で実行される可塑化に伴って発生するガスや水分の排出能力が向上し、成形品の品質低下を防止することができる。
【００１５】
次に図７ないし図９により本発明の第２実施形態のホッパユニット２１を説明する。第２実施形態のホッパユニット２１は、可塑化装置２２に連通・接続され原料を供給する真空室２３と、真空室２３に第１開閉手段２４を介して連通又は遮断して接続される切換え室２５と、切換え室２５に第２開閉手段２６を介して連通又は遮断して接続される原料供給室２７とを備え、第１開閉手段２４と第２開閉手段が直列状態に配設される点については、第１実施形態のホッパユニット１と同じである。またホッパユニット２１の目的も第１実施形態のホッパユニット１と同じである。
【００１６】
真空室２３の壁面には真空室に連通される管路３０の開口部が設けられ、前記管路３０は第１真空ポンプ２８の吸引側に接続されている。第１真空ポンプ２８の排出側には第１真空ポンプと第２真空ポンプの間の管路３１が接続されており、前記管路３１は第２真空ポンプ２９の吸引側へ接続されている。従って前記真空室２３には、真空室に連通される管路３０を介して複数のポンプである第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９が直列に接続されている。また切換え室２５の壁面には切換え室２５に連通される管路３３の開口部が設けられ、前記切換え室２５に連通される管路３３は、第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９の間の管路３１に接続されている。また前記管路３３には、開閉弁３２が設けられ、切換え室２５と第２真空ポンプ２９の間が連通・遮断可能となっている。第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９については第１実施形態と同様であり、同じ排気能力のポンプが用いられるが、排気能力は異なっていてもよい。
【００１７】
なお図７ないし図９においてフィルタ、サイレンサ、および脱臭装置等の装置は省略して記載してある。また真空室２３については、射出成形機の可塑化装置２２を構成する加熱筒の上部の筒であってもよく、加熱筒に向けて原料を調整して供給するフィードスクリュが配設された部分であってもよい。また真空室２３自体が可塑化装置２２の外殻を構成するものでもよく、加熱筒内全体も真空室２３と倣される。また第１開閉手段２４および第２開閉手段２６の構造は限定されず、切換え室２５が複数段となったものでもよい。
【００１８】
次に、図７ないし図９に基づいて、第２実施形態のホッパユニット２１の作動を詳細に説明する。第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９は、一時的に停止されるものを除外するものではないが、一般的には常時駆動されている。そして図７に示されるように、原料供給室２７に供給された原料は、開放した第２開閉手段２６を経由して切換え室２５内の閉鎖したことが網掛けで示される第１開閉手段２４の上に堆積する。そしてこの際真空室２３内は、可塑化装置２２の内部とともに、真空室に連通される管路３０を介して第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９に直列に接続され、真空室２３内が真空吸引されている。そのため、真空室２３内は、第１真空ポンプ２８のみで吸引する場合よりも高い真空度（一例として−９０ｋＰａ〜−１００ｋＰａ）に到達させることができる。このとき切換え室２５内は、原料供給室２７内とともに図７において網掛けで示されるように大気圧となっており、切換え室２５に接続される管路３３の開閉弁３２は閉鎖されている。なお真空室に連通される管路３０を加熱筒（加熱筒の後部とのスクリュ挿入部、加熱筒の各ゾーン、ベント機構等）に直接接続し、加熱筒内を真空吸引するようにしてもよい。
【００１９】
次に、図８において網掛けで示されるように第２開閉手段２６を閉鎖し、開閉弁３２を開放して、切換え室２５内から切換え室に連通される管路３３を介して第２真空ポンプ２９で減圧開始する。このとき、真空室２３内は第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９により直列状態で減圧継続されている。そして次に図９に示されるように、真空室２３内と切換え室２５内の真空度が略同一となったとき、第１開閉手段２４を開放して、切換え室２５内の原料を真空室２３へ落下・供給する。本発明では前記手順で真空室２３の真空吸引を継続しつつ切換え室２５も真空状態まで減圧した後に真空室２３と切換え室２５を連通させるので、真空室２３内の真空度を一時的に低下させることなく原料を可塑化装置２２内へ供給することができる。そして図９の状態から、開閉弁３２を閉鎖するとともに第１開閉手段２４を閉鎖した後、第２開閉手段２６を開放して切換え室２５内を大気圧に戻すことにより元の図７の状態になる。なお開閉弁３２は、真空室２３内と切換え室２５内の真空度が略同一となったときから、第２開閉手段２６を開放するまでの間のいずれかのタイミングで閉鎖すればよい。
【００２０】
なお第２実施形態のホッパユニット２１の変形例として真空室へ連通される管路３０（真空室２３と第１真空ポンプ２８との間の管路）に対して、切換え室に連通される管路３３が接続され、切換え室に接続される管路３３に開閉弁３２が設けられたものでもよく、その場合、前記真空室へ連通される管路３０の接続部分よりも真空室２３側にチェック弁または開閉弁を設けておいてもよい。前記構成であれば真空室２３と切換え室２５の両方を複数の第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９を直列状態として真空吸引が可能である。また真空ポンプは、第１真空ポンプ２８と第２真空ポンプ２９に限らず３台以上の複数が配設されたものでもよい。その場合、第１真空ポンプ２８の位置に複数台を設け第２真空ポンプ２９を１台としてもよく、第１真空ポンプ２８を１台として第２真空ポンプ２９の位置に複数台を設けてもよい。本発明は全ての射出成形機に用いられるが、特に大型（一例として１回の射出容量が１００ｃｍ３以上）の射出成形機に好適に用いられる。そして切換え室２５の容積が大きい場合に、加熱筒内の真空度を低下させずに切換え室２５を早期に加熱筒内と同じ真空度とすることが可能である。
【００２１】
この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のホッパユニットにおいて真空室のみが直列接続された真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図２】本発明のホッパユニットにおいて切換え室と真空室がそれぞれ個別の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図３】本発明のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が直列接続された真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図４】従来のホッパユニットにおいて真空室のみが一の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図５】従来のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が一の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図６】従来のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が一の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態のホッパユニットに関して、真空室のみが直列接続された２個の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態のホッパユニットに関して、第１開閉手段と第２開閉手段を閉鎖した状態で切換え室を第２真空ポンプで吸引した状態を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態のホッパユニットにおいて切換え室と真空室が直列接続された２個の真空ポンプで吸引される状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１，２１，１０１    ホッパユニット
２，２２    可塑化装置
３，２３    真空室
４，２４    第１開閉手段
５，２５    切換え室
６，２６    第２開閉手段
７，２７    原料供給室
８，２８    第１真空ポンプ
９，２９    第２真空ポンプ
１０  第１開閉弁
１１  第２開閉弁
１２  第３開閉弁
３０  真空室に連通される管路
３１  第１真空ポンプと第２真空ポンプの間の管路
３２，１１１  開閉弁
３３  切換え室に連通される管路
１０８  真空ポンプ
【図１】
0005025619.tif 000002
【図２】
0005025619.tif 000003
【図３】
0005025619.tif 000004
【図４】
0005025619.tif 000005
【図５】
0005025619.tif 000006
【図６】
0005025619.tif 000007
【図７】
0005025619.tif 000008
【図８】
0005025619.tif 000009
【図９】
0005025619.tif 000010