CN103716930B

CN103716930B - 纺丝用组件加热装置和熔融纺丝装置

Info

Publication number: CN103716930B
Application number: CN201310359098.5A
Authority: CN
Inventors: 外村徹; 藤本泰広
Original assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: CN103716930A; CN203387707U; US20140093599A1; JP6037552B2; JP2014072116A; US9277599B2

Abstract

本发明提供纺丝用组件加热装置和熔融纺丝装置，在保持纺丝用组件（BP）的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内加热升高纺丝用组件（BP）的内部温度。所述纺丝用组件加热装置包括：磁路形成构件（2），以夹着配置纺丝用组件（BP）的纺丝用组件配置空间（S）的方式形成磁路；以及磁通产生用线圈（3），以包围所述纺丝用组件配置空间（S）的方式缠绕设置。

Description

纺丝用组件加热装置和熔融纺丝装置

技术领域

本发明涉及通过感应加热来加热纺丝用组件的纺丝用组件加热装置和熔融纺丝装置。

背景技术

用于合成树脂的喷出成形的纺丝用组件，在安装到熔融纺丝装置之前通常被预热到接近使用温度。多数情况下，使用预热炉将纺丝用组件加热到300℃左右的高温，但是达到所期望的温度需要花费大量时间。

因此，如专利文献1所示，公开有在纺丝用组件的外侧周面缠绕感应线圈，利用感应加热使所述纺丝用组件在短时间内升温。

可是，在纺丝用组件的外侧周面上缠绕感应线圈的方案中存在下述问题：纺丝用组件的外周部的温度会急速上升，但是为了使形成熔融树脂所经过的流路的内部的温度达到所期望的温度，仍然要花费大量的时间。

此外，纺丝用组件的内部大多设有用于除去熔融树脂中的异物的过滤器，考虑到所述过滤器的材质和结构，优选的是使最高容许温度为大约400℃左右。因此，当内部温度被加热到所期望的温度时，存在纺丝用组件周边的温度超过所述最高容许温度从而导致过滤器破损的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2011-23251号

发明内容

为了一举解决所述的问题，本发明的主要目的是在保持纺丝用组件的温度低于最高容许温度的同时，将纺丝用组件的内部温度在短时间内加热到所期望的温度。

即，本发明的纺丝用组件加热装置，通过感应加热预热纺丝用组件，所述纺丝用组件加热装置包括：磁路形成构件，以夹着配置所述纺丝用组件的纺丝用组件配置空间的方式形成磁路；以及磁通产生用线圈，以包围所述纺丝用组件配置空间的方式缠绕设置。

按照所述的纺丝用组件加热装置，由磁通产生用线圈产生的磁通，通过磁路形成构件并贯穿纺丝用组件的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件整体，可以将纺丝用组件整体均匀加热。由此，可以在保持纺丝用组件的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内预热纺丝用组件的内部温度。此外，由于以包围纺丝用组件配置空间的方式设置磁通产生用线圈，所以可以在纺丝用组件中直接诱发感应电流，由此能提高电路的功率因数。

优选的是，所述磁路形成构件是成对的磁路用连接铁心，所述成对的磁路用连接铁心形成配置在正三角形的各顶点的三个纺丝用组件配置空间，所述三个纺丝用组件配置空间分别设有所述磁通产生用线圈，三个所述磁通产生用线圈与三相交流电源连接。按照该方案，可以用三相交流电源同时加热三个纺丝用纺丝组件。此外，由于三个纺丝用组件配置空间为三角形配置，所以三相的磁回路长度大体相等，三相的磁阻大体相等，磁通量也大体相等。因此，可以将三个纺丝用组件大体同等加热。

优选的是，所述纺丝用组件加热装置还包括：铁心柱，设置在由所述三个纺丝用组件配置空间构成的正三角形的重心位置，并磁性地连接所述成对的磁路用连接铁心；以及控制机构，单独控制流过三个所述磁通产生用线圈的电流。按照该方案，设置于正三角形的重心位置的铁心柱成为漏磁通用铁心柱，可以单独控制配置在各纺丝用组件配置空间的纺丝用组件的温度上升值和升温时间。此外，可以将设置于三个纺丝用组件配置空间的纺丝用组件的个数设为一个、两个或三个进行加热。在此，漏磁路中流过最大磁通的状态是加热一个或两个纺丝用组件的情况，在输入电压相同的情况下，其合计磁通成为不超过一相的最大磁通的值。因此，作为漏磁路的铁心柱的横截面的截面面积，只要与连接铁心的纵截面的截面面积大致相同即可。

优选的是，所述磁路形成构件的一部分上设有与所述磁通产生用线圈不同的另外的磁通产生用线圈。按照该方案，通过调节由设置于纺丝用线圈配置空间的磁通产生用线圈产生的磁通量、以及由设置于磁路形成构件的磁通产生用线圈产生的磁通量，可以调节纺丝用组件的外周部和中心部的发热量，能控制成使纺丝用组件的各部分的温度差成为限度以下。

此外，本发明的纺丝用组件加热装置，通过感应加热预热纺丝用组件，所述纺丝用组件加热装置包括：磁路形成构件，以夹着配置所述纺丝用组件的纺丝用组件配置空间的方式形成磁路；以及磁通产生用线圈，缠绕设置于所述磁路形成构件的一部分，在所述纺丝用组件配置空间中产生磁通。

按照所述的纺丝用组件加热装置，由磁通产生用线圈产生的磁通，通过磁路形成构件并贯穿纺丝用组件的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件整体，可以将纺丝用组件整体均匀加热。由此，可以在保持纺丝用组件的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内预热纺丝用组件的内部温度。

优选的是，所述磁路形成构件具有成对的铁心部件，所述成对的铁心部件彼此相对，形成所述纺丝用组件配置空间，所述纺丝用组件加热装置还包括移动机构，所述移动机构使所述成对的铁心部件中的至少一方移动，用于向所述纺丝用组件配置空间配置所述纺丝用组件或将所述纺丝用组件从所述纺丝用组件配置空间取出。按照该方案，可以容易地针对纺丝用组件加热装置装拆纺丝用组件。

另外，本发明的熔融纺丝装置，其包括：纺丝用组件，具有树脂流入口和喷出口，熔融树脂从所述树脂流入口流入，纺丝后的丝条从所述喷出口喷出；磁路形成构件，以夹着所述纺丝用组件的所述树脂流入口和所述喷出口以外的部分的方式设置；以及磁通产生用线圈，缠绕设置于所述磁路形成构件的一部分。

按照所述的熔融纺丝装置，由磁通产生用线圈产生的磁通，通过磁路形成构件并贯穿纺丝用组件的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件整体，可以将纺丝用组件整体均匀加热。由此，可以在保持纺丝用组件的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内预热纺丝用组件的内部温度。

按照所述结构的本发明，能在保持纺丝用组件的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内加热纺丝用组件的内部温度。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施方式的纺丝用组件加热装置的结构的剖视图。

图2是表示各实施方式的感应加热测试中使用的测试负荷和温度测量点的图。

图3是表示第一实施方式的感应加热测试的结果的图。

图4是示意性地表示第二实施方式的纺丝用组件加热装置的结构的剖视图。

图5是表示第二实施方式的感应加热测试的结果的图。

图6是示意性地表示第二实施方式的变形例的剖视图。

图7是示意性地表示第三实施方式的纺丝用组件加热装置的结构的俯视图和剖视图。

图8是示意性地表示第三实施方式的变形例的俯视图和剖视图。

图9是示意性地表示第四实施方式的纺丝用组件加热装置的结构的剖视图。

图10是表示第四实施方式的感应加热测试的结果的图。

图11是表示第四实施方式的感应加热测试的结果的图。

图12是示意性地表示组装上第五实施方式的纺丝用组件加热装置的、熔融纺丝装置的结构的俯视图。

图13是表示第五实施方式的A-A线局部剖视图。

图14是示意性地表示第五实施方式的变形例的俯视图。

附图标记说明

100···纺丝用组件加热装置

BP···纺丝用组件

2···磁路形成构件

S···纺丝用组件配置空间

3···磁通产生用线圈

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的纺丝用组件加热装置的一个实施方式。（1）第一实施方式

第一实施方式的纺丝用组件加热装置100，将安装到熔融纺丝装置之前的纺丝用组件BP预先感应加热到所期望的温度。

具体地说，如图1所示，纺丝用组件加热装置100包括：磁路形成构件2，以夹着配置纺丝用组件BP的纺丝用组件配置空间S的方式形成磁路；以及磁通产生用线圈3，缠绕设置在所述磁路形成构件2的一部分上，在纺丝用组件配置空间S中产生磁通。

磁路形成构件2通过彼此相对的两个对置面2a、2b形成纺丝用组件配置空间S，磁路形成构件2的侧视图形状为例如大体C形的部分圆环形状。本实施方式的磁路形成构件2由半环型卷铁心构成，包括：上侧铁心部21，具有所述对置面2a；下侧铁心部22，具有所述对置面2b；以及铁心柱部23，连接所述上侧铁心部21和所述下侧铁心部22。

此外，纺丝用组件配置空间S能将纺丝用组件BP以直立的状态对纺丝用组件BP进行配置，并且具有在纺丝用组件BP配置于纺丝用组件配置空间S中的状态下使纺丝用组件BP不会从两个对置面2a、2b之间露出到外侧的尺寸。

磁通产生用线圈3缠绕设置在磁路形成构件2中的、与所述纺丝用组件配置空间S相对的部分上。本实施方式的磁通产生用线圈3缠绕设置在磁路形成构件2的铁心柱部23上。所述磁通产生用线圈3是由频率50Hz～1000Hz的交流电源（未图示）施加单相交流电压的输入线圈。另外，交流电源由50Hz或60Hz的商用电源或变压器方式的3N（N为1以上的奇数）倍频发生装置构成。作为所述3N倍频发生装置的结构，例如可以将三组单相变压器的一次线圈Y连接，并且将二次线圈Δ连接，并将所述Δ连接的一端开放，从所述开放部取出高次谐波成分。如上所述，由于通过50Hz～1000Hz的中频的交流电压进行感应加热，所以与使用高频电源的情况相比，可以减小电源成本。即，因为50Hz～1000Hz的中频的交流电压可以通过变压器的连接而简单生成，所以与需要变频器（インバータ）的高频相比，可以使电源成为成本大幅降低的电源。

此外，通过对磁通产生用线圈3施加单相交流电压，磁通通过磁路形成构件2并贯穿纺丝用组件BP的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件BP整体，可以将纺丝用组件BP整体均匀加热。

接着说明如上所述的本实施方式的纺丝用组件加热装置100的感应加热测试。

另外，如图2所示，感应加热测试中使用的测试负荷由马氏体系不锈钢（SUS420）构成，为直径150mm、高120mm、重量16kg的圆柱构件。在所述测试负荷中，将上端面上的三处（点1～点3）、外侧周面上的三处（点4～点6）和内部的三处（点7～点9）作为温度测量点。

以下的表1、表2和图3表示了使用本实施方式的纺丝用组件加热装置100对所述测试负荷进行感应加热的结果。另外，表1表示了从开始时起的功率因数等的变化，表2表示了伴随时间的流逝的各点处的温度变化，图3图示了伴随时间的流逝的各点处的温度变化。从所述表1、表2和图3可知，测试负荷的中心部温度（点7～点9）从加热开始18.5分钟后达到约300℃，此时各部分的温度差最大为46.3℃。此外，20.2分钟时各部分的最大温度差缩小至17.0℃，全工序中的最大温度差被抑制在50.4℃。

[表1]

温度	电压	电流	容量	功率因数
					℃	V	A	kW
开始时	93.9	370.8	6.4	0.185
					100	96.3	380.0	6.8	0.185
200	96.2	377.0	6.7	0.185
					250	95.8	373.3	6.6	0.184
290	95.9	373.3	6.6	0.185

[表2]

按照如上所述构成的第一实施方式的纺丝用组件加热装置100，由磁通产生用线圈3产生的磁通，通过磁路形成构件2并贯穿纺丝用组件BP的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件BP整体，可以将纺丝用组件BP整体均匀加热。由此，可以在保持纺丝用组件BP的各部分温度低于最高容许温度的同时，在短时间内预热纺丝用组件BP的、形成熔融树脂所通过的流路的内部的温度。

（2）第二实施方式

以下说明本发明的第二实施方式。另外，针对与所述第一实施方式相同或对应的构件标注相同的附图标记。

第二实施方式的纺丝用组件加热装置100与所述第一实施方式的纺丝用组件加热装置100，在磁通产生用线圈3的配置方面不同。

如图4所示，本实施方式的磁通产生用线圈3以包围纺丝用组件配置空间S的方式缠绕设置。所述磁通产生用线圈3的上下方向的缠绕宽度，与纺丝用组件BP的外形的长度尺寸大致相同。

此外，通过对磁通产生用线圈3施加单相交流电压，磁通通过磁路形成构件2并贯穿纺丝用组件BP的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件BP整体，可以将纺丝用组件BP整体均匀加热。此外，由于将磁通产生用线圈3以包围纺丝用组件配置空间S的方式设置，所以能直接在纺丝用组件BP中诱发感应电流，由此可以提高电路的功率因数。

以下的表3、表4和图5表示了使用本实施方式的纺丝用组件加热装置100对图2的测试负荷进行感应加热的结果。另外，表3表示了从开始时起的功率因数等的变化，表4表示了伴随时间的流逝的各点处的温度变化，图5图示了伴随时间的流逝的各点处的温度变化。从所述表3、表4和图5可知，与所述第一实施方式的纺丝用组件加热装置100相比，第二实施方式的纺丝用组件加热装置100的功率因数从0.185改善到0.5，达到300℃的升温时间也从18.5分钟缩短至9.0分钟。此外，全工序中的最大温度差为120.0℃，尽管大于所述第一实施方式的最大温度差，但是测试负荷的最高温度为360℃，未超过最大容许温度的400℃。

[表3]

温度	电压	电流	容量	功率因数
					℃	V	A	kW
开始时	84.9	152.6	6.6	0.508
					100	90.6	152.5	6.9	0.500
200	90.6	152.5	6.9	0.500
					250	77.9	119.4	4.5	0.480

[表4]

按照如上所述的第二实施方式的纺丝用组件加热装置100，由磁通产生用线圈3产生的磁通，通过磁路形成构件2并贯穿纺丝用组件BP的包括中心部的整体，能够通过涡电流加热所述纺丝用组件整体，可以将纺丝用组件BP整体均匀加热。由此，可以在保持纺丝用组件BP的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内预热纺丝用组件BP的内部的温度。此外，由于将磁通产生用线圈3以包围纺丝用组件配置空间S的方式设置，所以能直接在纺丝用组件BP中诱发感应电流，与所述第一实施方式相比，可以提高电路的功率因数。

另外，在所述第二实施方式中，是加热一个纺丝用组件BP的加热装置，但是如图6所示，也可以在相当于所述铁心柱部23的部分形成纺丝用组件配置空间S，形成能同时对两个纺丝用组件BP进行感应加热的结构。此时，设置有将上侧铁心部21或下侧铁心部22中的一方相对于另一方移动的移动机构（未图示），由此，使纺丝用组件BP的安装和卸下变得容易。在此，作为移动机构，可以使用例如液压机构，通过手动或自动，在由上侧铁心部21和下侧铁心部22夹着纺丝用组件BP的组件加热位置、与能将纺丝用组件BP卸下的卸下位置之间移动上侧铁心部21或下侧铁心部22。另外，在所述第二实施方式中，也可以利用所述移动机构将上侧铁心部21或下侧铁心部22从其他的磁路形成构件2卸下或装在其他的磁路形成构件2上。

（3）第三实施方式

接着说明本发明的第三实施方式。另外，针对与所述各实施方式相同或对应的构件标注相同的附图标记。

第三实施方式的纺丝用组件加热装置100能同时对三个纺丝用组件BP进行感应加热，与所述各实施方式在磁路形成构件2和磁通产生用线圈3的结构方面不同。

如图7所示，本实施方式的磁路形成构件2由形成配置在正三角形的各顶点的三个纺丝用组件配置空间S的成对的磁路用连接铁心24、25构成。此外，所述三个纺丝用组件配置空间S处分别设有磁通产生用线圈3u、3v、3w。所述三个磁通产生用线圈3u、3v、3w与三相交流电源（未图示）连接。

按照如上所述构成的第三实施方式的纺丝用组件加热装置100，可以同时对三个纺丝用组件BP进行感应加热。此外，由于通过将纺丝用组件BP以三角的方式配置，三相的磁回路长度相等，所以能使三相的磁阻相等，从而使通过纺丝用组件BP的磁通量相等。由此，可以将三个纺丝用组件BP同等加热。

另外，如图8所示，在所述第三实施方式的纺丝用组件加热装置100中，可以采用下述结构：纺丝用组件加热装置100包括：铁心柱26，设置在由三个纺丝用组件配置空间S构成的正三角形的重心位置上，磁性地连接磁路用连接铁心24、25；以及控制机构（未图示），对三个磁通产生用线圈3u、3v、3w中流动的电流进行单独控制。如此，设置在正三角形的重心位置的铁心柱26成为漏磁通用铁心柱，可以单独控制配置于各纺丝用组件配置空间S的纺丝用组件BP的温度上升值和升温时间。此外，可以将设置于三个纺丝用组件配置空间S的纺丝用组件BP的个数设为一个、两个或三个进行加热。在此，铁心柱26的横截面的截面面积，与各磁路用连接铁心24、25的横截面的截面面积大体相同。

（4）第四实施方式

以下说明本发明的第四实施方式。另外，针对与所述各实施方式相同或对应的构件标注相同的附图标记。

第四实施方式的纺丝用组件加热装置100与所述第一实施方式的纺丝用组件加热装置100，在磁通产生用线圈3的配置方面不同。

如图9所示，本实施方式的纺丝用组件加热装置100包括：第一磁通产生用线圈31，以包围纺丝用组件配置空间S的方式缠绕设置；以及第二磁通产生用线圈32，缠绕设置在磁路形成构件2的一部分上。另外，第一磁通产生用线圈31与所述第二实施方式的磁通产生用线圈相同，第二磁通产生用线圈32与所述第一实施方式的磁通产生用线圈相同。此外，在本实施方式中，上侧铁心部21能相对于铁心柱部23和下侧铁心部22上下移动，通过所述移动机构使上侧铁心部21移动。

此外，通过控制所述第一磁通产生用线圈31和所述第二磁通产生用线圈32中流动的电流值，能够分别单独调整所述线圈31和所述线圈32各自产生的磁通量。具体而言，利用未图示的电源装置控制流过所述第一磁通产生用线圈31和所述第二磁通产生用线圈32的电流值。

以下的表5～表8、图10和图11表示了使用本实施方式的纺丝用组件加热装置100对图2的测试负荷进行感应加热的结果。在此，所述感应负荷试验将第一磁通产生用线圈31和第二磁通产生用线圈32的电气容量比设为1：0.85，表5、表6和图10表示了以成为与所述第二实施方式相同的容量的方式进行调整后的结果，表7、表8和图11表示了以使升温时间成为与所述第二实施方式的升温时间相同的方式进行调整后的结果。此外，表5和表7表示了从开始时起的功率因数等的变化，表6和表8表示了伴随时间的流逝的各点处的温度变化，图10和图11图示了伴随时间的流逝的各点处的温度变化。

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

在图10和图11的任意的图中，测试负荷的各部分的最大温度差都成为低于所述第二实施方式的最大温度差的值，因此判明了能够将所述值在所述第一实施方式的值和第二实施方式的值之间进行调整。

按照如上所述构成的第四实施方式的纺丝用组件加热装置100，通过调整第一磁通产生用线圈31和第二磁通产生用线圈32产生的磁通量，能够调整纺丝用组件BP的外周部和内部的发热量，可以将纺丝用组件BP各部分的温度差控制在所期望的温度以下。

（5）第五实施方式

第五实施方式的纺丝用组件加热装置100，将安装在熔融纺丝装置上的纺丝用组件BP感应加热至所期望的温度。

具体而言，如图12和图13所示，第五实施方式的纺丝用组件加热装置100包括：纺丝用组件BP，具有树脂流入口BP1和喷出口BP2，熔融树脂从所述树脂流入口BP1流入，纺丝后的丝条从所述喷出口BP2喷出；磁路形成构件2，以夹着纺丝用组件BP的所述树脂流入口BP1和所述喷出口BP2以外的部分的方式设置；以及磁通产生用线圈3，在磁路形成构件2的一部分上缠绕设置。

磁路形成构件2的形成纺丝用组件配置空间S的两个对置面2a、2b，为沿着纺丝用组件BP的外侧周面的部分圆弧形状，由此，形成大致呈圆柱状的纺丝用组件配置空间S。在此，构成为纺丝用组件BP的树脂流入口BP1和喷出口BP2与两个对置面2a、2b不发生干涉。更具体而言，由于喷出口BP2形成在纺丝用组件BP的下侧的面上，树脂流入口BP1形成在纺丝用组件BP的外侧周面的上方，所以两个对置面2a、2b在纺丝用组件BP的外侧周面中，位于树脂流入口BP1的下侧。

按照所述构成的第五实施方式的纺丝用组件加热装置100，由磁通产生用线圈3产生的磁通通过磁路形成构件2，并贯穿被两个对置面2a、2b夹着的部分的整体，能够通过涡电流加热所述被夹着的部分的整体，可以将被两个对置面2a、2b夹着的部分的整体均匀加热。由此，可以在保持纺丝用组件BP的外周部温度低于最高容许温度的同时，在短时间内加热纺丝用组件BP的内部温度。

另外，在所述第五实施方式的纺丝用组件加热装置100中，由一个磁路形成构件2和一个磁通产生用线圈3构成，但是如图14所示，也可以由一个磁路形成构件2和一个磁通产生用线圈3构成加热单元HU，并使用两组加热单元HU加热一个纺丝用组件BP。此时，通过各加热单元HU的纺丝用组件配置空间S，形成配置一个纺丝用组件BP的一个配置空间。此外，构成各加热单元HU的纺丝用组件配置空间S的两个对置面2a、2b形成倾斜直线状，并且通过组合两个加热单元HU，成为夹入一个纺丝用组件BP的大致く形的对置面。由此，两个加热单元HU的两个对置面2a、2b，在四个点接触或接近纺丝用组件BP。另外，在该情况下，各加热单元HU的磁路形成构件2能分离成两部分，通过将一方利用未图示的移动机构移动，可以容易地进行纺丝用组件BP的装拆。

此外，本发明不限于所述各实施方式，在不脱离本发明的发明思想的范围内可以进行各种变形。

Claims

1.一种纺丝用组件加热装置，其特征在于，通过感应加热预热纺丝用组件，

所述纺丝用组件加热装置包括：

磁路形成构件，以夹着配置所述纺丝用组件的纺丝用组件配置空间的方式形成磁路；以及

磁通产生用线圈，以包围所述纺丝用组件配置空间的方式缠绕设置；

所述磁路形成构件是成对的磁路用连接铁心，所述成对的磁路用连接铁心形成配置在正三角形的各顶点的三个纺丝用组件配置空间，

所述三个纺丝用组件配置空间分别设有所述磁通产生用线圈，

三个所述磁通产生用线圈与三相交流电源连接。

2.根据权利要求1所述的纺丝用组件加热装置，其特征在于，

所述纺丝用组件加热装置还包括：

铁心柱，设置在由所述三个纺丝用组件配置空间构成的正三角形的重心位置，并磁性地连接所述成对的磁路用连接铁心；以及

控制机构，单独控制流过三个所述磁通产生用线圈的电流。