JP5235132B2 - 金型温度制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型温度制御装置に関する。

射出成形等に用いられる金型の温度は、温度制御装置によって制御される（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、金型の温度を制御するための液体が、液体循環路内を循環するようにされており、この液体をヒータで加熱することで、金型の温度を上昇するようになっている。
また、樹脂成形作業の終了時や金型の交換時などにおいては、循環路に接続された排液管の開閉弁を開いて、高温の液体を液体循環路の外側に排出し、金型の温度を低下させるようになっている。

ところで、液体循環路内の液体は、ヒータで加熱されているとともにポンプで加圧されており、高温高圧となる。この液体を排液管から一気に開放すると、循環路内の圧力が急峻に低下し、液体が沸騰して循環路内に蒸気の領域が発生する。このような蒸気の領域が発生すると、ポンプにカラ運転状態が生じ、ポンプの軸受などに焼き付きが生じるおそれがある。

そこで、特許文献１の温度調節装置では、開閉弁の開閉を制御装置に設けられたタイマーにより交互に繰り返すことで、液体循環路内の高温の循環液体が沸騰しないようにしている。
特許第４０４８００５号明細書

しかしながら、特許文献１の温度調節装置のように、開閉弁の開閉を単にタイマーで一定時間ごとに繰り返す構成では、循環路内の圧力が十分に考慮されておらず、循環路内の液体の沸騰を確実に防止するには不十分である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、金型の温度調整を行うための媒体を排出する際に、金型温度制御装置内で媒体が沸騰してしまうことを確実に防止できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、金型温度制御装置であって、金型の温度調整を行うための媒体を前記金型に循環する循環路と、前記循環路内の前記媒体を加圧するポンプと、前記循環路内の前記媒体を加熱するためのヒータと、前記循環路に接続され、前記媒体を前記循環路から排出する排出弁と、前記排出弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記排出弁を開いた後、前記循環路内の前記媒体の圧力が飽和蒸気圧より大きい間に前記排出弁を閉じることを特徴としている。

このような構成によると、排出弁から媒体を排出するときには、制御手段が、排出弁を開いた後、循環路内の媒体の圧力が飽和蒸気圧以下にならない間に排出弁を閉じる。これにより、金型の温度を低下させるために循環路内から媒体を排出する際に、循環路内で媒体が沸騰することを確実に防止できる。したがって、ポンプを蒸気雰囲気下で運転するというカラ運転（ドライ運転）が行われることを確実に防止でき、潤滑不良に起因してポンプの軸受やシールにキズや焼き付きが発生することを確実に防止できる。このように、循環路内で媒体が沸騰することに伴う不具合の発生を確実に防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記循環路内の前記媒体の温度を検出する温度センサをさらに備え、前記制御手段は、第１制御モードおよび第２制御モードを実行可能とされ、前記第１制御モードは、所定の目標温度に対する、検出された前記媒体の温度の偏差が所定のしきい値未満のときに、前記偏差に応じた分量だけ前記排出弁を開くモードであり、前記第２制御モードは、前記所定の目標温度に対する、検出された前記媒体の温度の偏差が所定のしきい値以上のときに、前記偏差に拘らず所定の分量だけ前記排出弁を開くモードであることを特徴としている。

このような構成によると、循環路内の媒体温度が目標温度に近いときには、第１制御モードが実行される。第１制御モードでは、媒体温度が目標温度に近づくほど、排出弁を開く分量が小さくなっている。これにより、媒体温度が目標温度に対して下がり過ぎることを防止でき、媒体温度を目標温度に確実に近づけることができる。また、第１制御モードでは、目標温度に対する媒体温度の偏差が小さいことにより、排出弁を開く分量は小さい。したがって、偏差に応じた分量で排出弁を開いても、循環路内の圧力が飽和蒸気圧以下にまで低下しないようでき、循環路内の圧力を飽和蒸気圧より大きい値に確実に維持できる。

また、媒体温度が高くて目標温度から遠いときには、第２制御モードが実行される。第２制御モードでは、目標温度に対する媒体温度の偏差とは無関係に、所定の分量だけ排出弁が開かれる。これにより、排出弁を開く分量が過大にならないようにできる。したがって、排出弁を開くことによる循環路内の圧力低下が大きくなり過ぎないようにでき、循環路内の圧力を飽和蒸気圧より大きい値に確実に維持できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記制御手段は、前記排出弁を開いてから閉じた後、前記循環路内の前記媒体の圧力が、前記排出弁が開かれる前の圧力に回復した後、再び前記排出弁を開くことを特徴としている。
このような構成によると、排出弁が閉じられた後の循環路内の媒体の圧力は、たとえば、循環路内の媒体より低温の媒体を循環路に供給する弁からの媒体による加圧や、循環路内の媒体の熱膨張や、ポンプの駆動などにより再び上昇していく。そして、循環路内の媒体の圧力が排出弁を開く前の値に戻った後で、再び排出弁が開かれる。これにより、再び排出弁を開く際には、循環路内の媒体の圧力は十分高くなっており、排出弁を再び開いたときも、循環路内の圧力が飽和蒸気圧以下に低下することを防止できる。

以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、金型温度を低下させるために循環路内から媒体を排出する際に、循環路内で媒体が沸騰することを確実に防止できる。
請求項２に記載の発明によれば、第１制御モードおよび第２制御モードの何れにおいても、循環路内の圧力を飽和蒸気圧より大きい値に確実に維持できる。
請求項３に記載の発明によれば、排出弁を再び開いたときも、循環路内の圧力が飽和蒸気圧以下に低下することを防止できる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる金型温度制御装置を備える射出成形装置の概略構成を示す模式図である。
図１において、射出成形装置１は、溶融樹脂を所望の形状に形成するためのものであり、金型２と、金型温度制御装置４とを備えている。

金型２は、左右一対の金型としての雄型２ａおよび雌型２ｂと、温度調整のための水などの流体を用いた媒体の供給路２ｃと、媒体の戻し路２ｄとを含んでいる。雄型２ａおよび雌型２ｂによって、キャビティ２ｅが区画されている。このキャビティ２ｅ内に図示しない射出装置から溶融樹脂を注入することにより、所望の形状の樹脂製品を形成することができる。

金型２の供給路２ｃは、雄型２ａおよび雌型２ｂのそれぞれに、媒体を供給するためのものである。金型２の供給路２ｃは、１つの入口２ｆと２つの出口２ｇとを有している。入口２ｆから流入する媒体は分岐して、２つの出口２ｇに送られる。出口２ｇは、雄型２ａおよび雌型２ｂに形成された通路２ｈ，２ｉのそれぞれに接続されている。
金型２の戻し路２ｄには、雄型２ａおよび雌型２ｂの通路２ｈ，２ｉを通過した媒体が送られる。戻し路２ｄは、２つの入口２ｊと１つの出口２ｋとを有している。２つの入口２ｊは、雄型２ａおよび雌型２ｂの通路２ｈ，２ｉにそれぞれ接続されている。２つの入口２ｊから流入する媒体は、合流して１つの出口２ｋに送られる。

金型温度制御装置４は、金型２の温度を、媒体を用いて制御するものである。この金型温度制御装置４は、循環路６と、ヒータ７と、フロートスイッチタンク８と、排出路９と、排出弁としての電磁弁１０と、注入路１１と、制御手段としての制御装置１２とを含んでいる。
循環路６は、媒体を金型２に循環させるためのものである。循環路６内の媒体は、図１の矢印Ａ方向に沿って循環路６内を流れる。循環路６は、媒体タンク１３と、供給路１４と、戻し路１５とを含んでいる。

媒体タンク１３は、媒体を貯留するためのものである。媒体タンク１３には、過熱防止器１６が取り付けられており、ヒータ７によって媒体タンク１３内の媒体が過熱されることを防止している。
供給路１４は、媒体タンク１３に貯留された媒体を金型２に供給するためのものである。供給路１４の入口１４ａは、媒体タンク１３に接続されている。供給路１４には、電動ポンプなどのポンプ１７が設けられている。

供給路１４は、ポンプ１７に対して矢印Ａ方向の上流側に配置される上供給路１４１と、ポンプ１７に対して矢印Ａ方向の下流側に配置される下供給路１４２とを含んでいる。
上供給路１４１の一端は、上記供給路１４の入口１４ａとされている。上供給路１４１の他端は、ポンプ１７の吸込口１７ａに接続されている。下供給路１４２の一端は、ポンプ１７の吐出口１７ｂに接続されている。下供給路１４２の他端は、供給路１４の出口１４ｂとされている。

ポンプ１７の駆動により、媒体タンク１３内の媒体が、上供給路１４１を通ってポンプ１７の吸込口１７ａに吸い込まれ、ポンプ１７によって加圧される。ポンプ１７で加圧された媒体は、吐出口１７ｂから下供給路１４２に吐出される。
この加圧された媒体が下供給路１４２を金型２に向けて送られる。矢印Ａ方向におけるポンプ１７の下流側には、温度検出手段としての温度センサ１８が設けられている。温度センサ１８は、下供給路１４２内における媒体の温度を、循環路６における媒体の温度として検出する。

矢印Ａ方向における温度センサ１８の下流側には、リリーフ弁１９が設けられている。リリーフ弁１９は、循環路６の下供給路１４２内の圧力が所定のフェール圧を超えたときに下供給路１４２内の圧力を逃がすものであり、下供給路１４２内の圧力を動力源として開く弁である。通常、このリリーフ弁１９による循環路６内の圧力逃がしは行われず、何らかの異常発生時にのみリリーフ弁１９が開いて圧力逃がしを行う。

矢印Ａ方向におけるリリーフ弁１９の下流側には、圧力計２０が設けられている。圧力計２０は、下供給路１４２に接続されており、下供給路１４２内の圧力をオペレータが確認することができるようになっている。矢印Ａ方向における圧力計２０の下流側には、バイパス路２１が設けられている。バイパス路２１は、下供給路１４２と媒体タンク１３とを接続している。このバイパス路２１には、仕切弁などの圧力調整用弁２２が設けられており、圧力調整用弁２２の開度をたとえば手動で調整することにより、下供給路１４２内の圧力を調整することができる。供給路１４の出口１４ｂは、金型２の供給路２ｃの入口２ｆに接続されている。

戻し路１５は、金型２からの媒体が戻されるようになっている。戻し路１５の入口１５ａは、金型２の戻し路２ｄの出口２ｋに接続されている。戻し路１５の出口１５ｂは、媒体タンク１３に接続されている。
上記の構成により、媒体タンク１３内の媒体は、ポンプ１７によって循環路６の下供給路１４２に送られて矢印Ａ方向に沿って移動し、さらに金型２の供給路２ｃ、雄型２ａの通路２ｈ、雌型２ｂの通路２ｉ、金型２の戻し路２ｄ、および循環路６の戻し路１５を通って、媒体タンク１３に戻される。

ヒータ７は、たとえば電熱ヒータであり、媒体タンク１３内の媒体を加熱するようになっている。
フロートスイッチタンク８は、フロートスイッチ２３を備えるタンクであり、第１連通路２４を介して媒体タンク１３に接続されているとともに、第２連通路２５を介して媒体タンク１３に接続されている。

排出路９は、循環路６内の媒体を循環路６外に排出するためのものであり、入口９ａおよび出口９ｂを有している。この排出路９の入口９ａは、フロートスイッチタンク８に接続されている。これにより、排出路９は、フロートスイッチタンク８ならびに第１および第２連通路２４，２５を介して、循環路６の媒体タンク１３に接続されている。排出路９の出口９ｂは、ドレン２６に接続されている。ドレン２６は、例えば、下水道に接続された排水口である。

排出路９に電磁弁１０が設けられている。この電磁弁１０は、たとえば図示しないソレノイドを備えており、ソレノイドへの通電のオン／オフによって、電磁弁１０の開閉を制御するようになっている。
電磁弁１０が開かれることにより、媒体タンク１３内の流体は、第１連通路２４およびフロートスイッチタンク８を通って排出路９へ流れ、さらに、排出路９の出口９ｂからドレン２６に排出される。電磁弁１０から媒体を排出するときは、たとえば、金型２の温度を下げるために循環路６内の媒体をドレン２６に排出するときである。

一方、電磁弁１０が閉じられることにより、排出路９内の媒体の移動が規制され、媒体タンク１３から排出路９へは媒体が移動しなくなる。
注入路１１は、循環路６内の媒体の温度未満の温度の媒体を循環路６に送ることにより、循環路６内の温度を低下させるためのものであり、入口１１ａと出口１１ｂとを有している。注入路１１の入口１１ａは、媒体供給源２７に接続されている。媒体供給源２７は、たとえば、常温の加圧された水を供給する上水道であり、蛇口などの媒体供給弁２８を含んでいる。媒体供給弁２８には、注入路１１の入口１１ａが接続されている。注入路１１の出口１１ｂは、媒体タンク１３に接続されている。媒体供給弁２８は、金型温度制御装置４が循環路６内の媒体の温度制御を行っている間、開かれたままとなっている。

金型２の温度を低下させるために循環路６内の媒体の温度を低下させるときには、循環路６内の媒体をドレン２６に排出しつつ、循環路６内に、循環路６内の媒体よりも低温の媒体を供給する。具体的には、電磁弁１０を開く。これにより、循環路６内の媒体は、媒体タンク１３からフロートスイッチタンク８に移動し、排出路９を矢印Ｂ１方向に沿って通り、ドレン２６に排出される。このとき、媒体タンク１３からドレン２６に排出された媒体と同量の常温の媒体が、媒体供給弁２８から注入路１１を矢印Ｂ２方向に流れ、媒体タンク１３に供給される。媒体供給弁２８から常温の加圧された媒体が媒体タンク１３に供給されることで、媒体タンク１３内の媒体の温度が下げられるとともに、媒体圧力Ｐが上昇する。

制御装置１２は、ヒータ７、ポンプ１７、および電磁弁１０を制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを含んでいる。制御装置１２には、ヒータ７、ポンプ１７、および電磁弁１０がそれぞれ接続されている。制御装置１２は、ヒータ７のオン／オフ、ポンプ１７のオン／オフ、および電磁弁１０の開／閉をそれぞれ制御する。また、制御装置１２には、温度センサ１８が接続されている。

制御装置１２は、温度設定部２９と、計数器としてのカウンタ３０とを含んでいる。温度設定部２９は、循環路６内の媒体の目標温度Ｔ１を設定するためのものであり、たとえば、オペレータによって操作される。制御装置１２は、ＰＩＤ制御方式を採用しており、循環路６内の媒体の温度Ｔ（以下、単に媒体温度Ｔという）を目標温度Ｔ１にさせる温度制御モードを実行可能である。

温度制御モードの実行により、循環路６内の媒体が沸騰しないようにしつつ、媒体温度Ｔを目標温度Ｔ１にすることができる。温度制御モードの実行開始は、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより自動的に決定されてもよいし、オペレータが制御装置１２の操作パネル（図示せず）を操作することにより決定されてもよい。
図２は、温度制御モードにおいて電磁弁１０を開く分量を説明するためのグラフ図である。図２のグラフ図の横軸の偏差ΔＴは、目標温度Ｔ１に対する、温度センサ１８によって検出された循環路６内の媒体温度Ｔの偏差であり（ΔＴ＝Ｔ−Ｔ１）、縦軸は、カウンタＣの値であり、電磁弁１０を開く分量に対応している。なお、電磁弁１０を開く分量とは、たとえば、一定の時間内における、電磁弁１０を開いている時間をいう。

図２のグラフ図からわかるように、偏差ΔＴが所定のしきい値ΔＴ１（たとえば、２℃）までの間は、電磁弁１０を開く分量は、偏差ΔＴの値に比例して増加している。一方、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上になると、電磁弁１０を開く分量は、偏差ΔＴの値に拘らず一定になっている。
図３は、温度制御モードにおける制御の流れを説明するためのフローチャートである。図１および図３を参照して、温度制御モードについて説明する。

温度制御モードが実行されると、制御装置１２によって偏差ΔＴが判定される（Ｓ１）。媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１よりも高いことにより、偏差ΔＴが正である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、媒体温度Ｔが下げられる。具体的には、ヒータ７がオフにされる（Ｓ２）。次いで、制御装置１２のカウンタ３０の値Ｃがゼロにリセットされる（Ｓ３）。
その後、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上か否かが判定される（Ｓ４）。たとえば、媒体温度Ｔが高く、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、偏差ΔＴの値に拘らず、所定の分量だけ電磁弁１０を開くという第２制御モードが実行される。

具体的には、電磁弁１０が開かれ（Ｓ５）、その後、所定時間をかけてカウンタ３０の値Ｃを１つ増すインクリメントが行われる（Ｓ６）。このインクリメントは、カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１未満である間（Ｓ７：ＮＯ）、繰り返される。なお、αは所定の定数であり、適宜設定される。
カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１になると（Ｓ７：ＹＥＳ）、電磁弁１０が閉じられる（Ｓ８）。すなわち、偏差ΔＴに拘らず、カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１になると、電磁弁１０は閉じられる。上記所定値α×ΔＴ１は、電磁弁１０を開いてから閉じるまでの間、循環路６内の媒体の圧力Ｐ（以下、単に媒体圧力Ｐという）が飽和蒸気圧Ｐ１より大きな値を維持できるように設定される。

換言すれば、電磁弁１０が開いてから閉じるまでの間、循環路６内の媒体が圧力低下によって沸騰してしまわないように、電磁弁１０を開く時間が設定されている。第２制御モードでは、電磁弁１０を開いてから閉じるまでの時間は、媒体温度Ｔに拘らず一定である。また、電磁弁１０を開く直前の媒体圧力Ｐは、一定の値Ｐ２にされている。このため、（ｉ）媒体温度Ｔに拘らず、電磁弁１０を開くことによる媒体圧力Ｐの低下量は略一定である。

また、（ｉｉ）媒体圧力Ｐが、金型温度制御装置４における媒体の許容温度での媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より常に高ければ、循環路６内で媒体が沸騰することはない。第２制御モードでは、上記（ｉ）、（ｉｉ）を踏まえて、電磁弁１０を開いているときでも、媒体圧力Ｐが、常に、前記許容温度での媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より大きな値となるように、所定値α×ΔＴ１が設定されている。このようにして、媒体圧力Ｐの低下が規制されている。

電磁弁１０が閉じられると、所定時間をかけてカウンタ３０の値Ｃを１つ増すインクリメントが再び行われる（Ｓ９）。このインクリメントは、カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２未満である間（Ｓ１０：ＮＯ）、繰り返される。この間に、媒体供給弁２８および注入路１１を通って媒体タンク１３に向かおうとする媒体の圧力が媒体タンク１３内の媒体に作用する。その結果、媒体タンク１３内などの媒体の圧力が上昇し、媒体圧力Ｐは、電磁弁１０を開く前の圧力（Ｐ＝Ｐ２）に回復する。

なお、電磁弁１０が閉じられているときの媒体圧力Ｐの上昇は、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内の媒体を加圧することによる上昇に限らず、たとえば、循環路６内の媒体の熱膨張による上昇や、ポンプ１７が媒体タンク１３からの媒体を加圧することによる上昇など、他の圧力源に起因する上昇であってもよい。
カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になることにより、温度制御モードの１サイクルが完了すると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、再びＳ１に戻る。

一方、Ｓ４において、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に近いことにより、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１未満である場合（Ｓ４：ＮＯ）、偏差ΔＴの値に応じた分量だけ電磁弁１０を開くという第１制御モードが実行される。
具体的には、電磁弁１０が開かれ（Ｓ１１）、その後、所定時間をかけてカウンタ３０の値Ｃを１つ増すインクリメントが行われる（Ｓ１２）。このインクリメントは、カウンタ３０の値Ｃが、偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴ未満である間（Ｓ１３：ＮＯ）、繰り返される。この偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴは、所定値α×ΔＴ１よりも小さい（α×ΔＴ＜α×ΔＴ１）。カウンタ３０の値Ｃが偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴになると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、電磁弁１０が閉じられる（Ｓ１４）。

第１制御モードでは、偏差ΔＴが小さいことから、カウンタ３０の値Ｃが偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴになるまでの時間が短い。したがって、電磁弁１０が開かれている時間は短く、媒体圧力Ｐの低下量は小さい。このため、第１制御モードでは、第２制御モードと同様、媒体圧力Ｐは飽和蒸気圧Ｐ１より大きい値であり、循環路６内の媒体が圧力低下により沸騰してしまうことはない。

電磁弁１０が閉じられると、所定時間をかけてカウンタ３０の値Ｃを１つ増すインクリメントが再び行われる（Ｓ９）。このインクリメントは、カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２未満である間（Ｓ１０：ＮＯ）、繰り返される。カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になることにより（Ｓ１０：ＹＥＳ）、温度制御モードの１サイクルが完了すると、Ｓ１に戻る。

以上が、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１よりも高い場合の制御である。一方、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１以下である場合（Ｓ１：ＮＯ）、偏差ΔＴがゼロか否かが判定される（Ｓ１５）。偏差ΔＴがゼロ、すなわち、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１と等しいとき（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ヒータ７がオフにされ（Ｓ１６）、Ｓ１に進む。
一方、偏差ΔＴが負の値のとき（Ｓ１５：ＮＯ）、媒体温度Ｔは目標温度Ｔ１未満であるので、ヒータ７がオンにされて（Ｓ１７）、循環路６内の媒体が加熱される。その後、Ｓ１に進む。

図４は、温度制御モードを実行した場合の、電磁弁１０の開閉状態と、媒体圧力Ｐとの関係の一例を示すグラフ図である。
図４を参照して、たとえば、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１よりも十分に高いことにより偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上である状態で温度制御モードが実行されると、第１サイクルにおいて、第２制御モードが実行される。このとき、電磁弁１０は、カウンタ３０の値Ｃがゼロから所定値α×ΔＴ１になるまでの間開かれる。この間、媒体圧力Ｐは下がり続けるが、電磁弁１０を閉じる直前の媒体圧力Ｐ３は、金型温度制御装置４の許容温度における媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より大きいままである。

カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１になると、電磁弁１０が閉じられる。これにより、循環路６が閉じられ、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内を加圧していることによって媒体圧力ＰがＰ２に回復する。
カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になると、第１サイクルが終了し、再び温度制御モードが実行される。

第１サイクルが完了しても、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上である場合には、第２サイクルにおいて再び第２制御モードが実行される。電磁弁１０は、カウンタ３０の値Ｃがゼロから所定値α×ΔＴ１になるまでの間開かれる。この間、媒体圧力Ｐは下がり続けるが、電磁弁１０を閉じる直前の媒体圧力Ｐ３は、金型温度制御装置４の許容温度における媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より大きいままである。

カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１になると、電磁弁１０が閉じられる。これにより、循環路６が閉じられ、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内を加圧していることによって媒体圧力ＰがＰ２に回復する。
カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になると、第２サイクルが終了し、再び温度制御モードが実行される。

第２サイクルが完了しても、媒体温度Ｔが高いことにより偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上である場合には、第３サイクルにおいて再び第２制御モードが実行される。電磁弁１０は、カウンタ３０の値Ｃがゼロから所定値α×ΔＴ１になるまでの間開かれる。この間、媒体圧力Ｐは下がり続けるが、電磁弁１０を閉じる直前の媒体圧力Ｐ３は、金型温度制御装置４の許容温度における媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より高いままである。

カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１になると、電磁弁１０が閉じられる。これにより、循環路６が再び閉じられ、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内を加圧していることによって媒体圧力ＰがＰ２に回復する。
カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になると、第３サイクルが終了し、再び温度制御モードが実行される。

第３サイクルが完了したことにより、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に近づき、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１未満になった場合、第４サイクルにおいて、第１制御モードが実行される。電磁弁１０は、カウンタ３０の値Ｃがゼロから偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴになるまでの間開かれる。この間、媒体圧力Ｐは下がり続けるが、電磁弁１０を閉じる直前の媒体の圧力Ｐ４は、金型温度制御装置４の許容温度における媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より大きいままである。

カウンタ３０の値Ｃが偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴになると、電磁弁１０が閉じられる。これにより、循環路６が閉じられ、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内を加圧していることによって媒体圧力ＰがＰ２に回復する。
カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になると、第４サイクルが終了し、再び温度制御モードが実行される。

第４サイクルが終了したことにより、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に一致すると、電磁弁１０は閉じられたままとなる。
以上のようにして、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に一致した後、図５に示すように、目標温度Ｔ１がたとえば１５０℃（飽和蒸気圧は約０．３８ＭＰａ）から１４０℃（飽和蒸気圧は約０．２７ＭＰａ）に変更された場合を説明する。この場合に温度制御モードが実行されると、第１サイクルでは偏差ΔＴが１０℃となってしきい値ΔＴ１以上となっており、第２制御モードが実行される。これにより、電磁弁１０は、カウンタ３０の値Ｃがゼロから所定値α×ΔＴ１になるまでの間開かれる。この間、媒体圧力Ｐは下がり続けるが、電磁弁１０を閉じる直前の媒体の圧力Ｐ３は、許容温度における媒体の飽和蒸気圧Ｐ１より大きいままである。

カウンタ３０の値Ｃが所定値α×ΔＴ１になると、電磁弁１０が閉じられる。これにより、循環路６が閉じられ、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内を加圧していることによって媒体圧力ＰがＰ２に回復する。
カウンタ３０の値Ｃが所定値Ｃ２になると、第１サイクルが終了し、再び温度制御モードが実行される。

たとえば、上記第１サイクルと同様の第２サイクルおよび第３サイクルが実行されることにより、媒体温度Ｔは、目標温度Ｔ１と略一致する。第３サイクル終了のあと、媒体温度Ｔは、僅かに目標温度Ｔ１未満になるが、ヒータ７による加熱により、媒体温度Ｔは迅速に目標温度Ｔ１に戻される。
一方、図２を参照して、図２の点線で示すように、偏差ΔＴがしきい値ΔＴ１以上のときでも、偏差ΔＴに応じた分量だけ電磁弁１０を開くような制御（第１制御モードに相当）を行った場合には、図６に示すように、電磁弁１０を開く分量が大きくなり過ぎ、媒体圧力Ｐが大きく低下する。その結果、媒体圧力Ｐが飽和蒸気圧Ｐ１以下のＰ４に低下し、循環路６内で媒体が沸騰してしまう。

また、このような制御において、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に一致した後、図７に示すように、目標温度Ｔ１がたとえば１５０℃から１４０℃に変更された場合を説明する。この場合、温度制御モードの実行開始時点（第１サイクル）において、偏差ΔＴが１０℃と大きくなる。このため、電磁弁１０を開く時間は、カウンタＣがゼロから偏差ΔＴに比例する値α×ΔＴになるまでの間となり、偏差ΔＴに応じて長いものとなる。この間、媒体圧力Ｐは下がり続け、媒体の飽和蒸気圧Ｐ１以下のＰ４にまで下がる。その結果、循環路６内で媒体が沸騰し、ポンプ１７にカラ運転状態が生じる。

また、第２サイクルにおいても、電磁弁１０が開き、且つ媒体供給弁２８から常温の媒体が供給される時間が長くなるので、媒体温度Ｔの低下速度が速くなってしまい、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１を一旦大きく下回ってしまう。このため、循環路６内の媒体をヒータ７で再加熱して媒体温度Ｔを目標温度Ｔ１にするのに時間がかかってしまう。
以上説明したように、本実施形態によれば、制御装置１２は、電磁弁１０を開いた後、循環路６内の媒体圧力Ｐが飽和蒸気圧Ｐ１より大きい値である間に電磁弁１０を閉じる。したがって、排出路９の電磁弁１０から循環路６内の媒体を排出するときには、制御装置１２が、電磁弁１０を開いた後、媒体圧力Ｐが飽和蒸気圧Ｐ１以下にならない間に電磁弁１０を閉じる。これにより、金型２の温度を低下させるために循環路６内から媒体を排出する際に、循環路６内で媒体が沸騰することを確実に防止できる。

したがって、ポンプ１７を蒸気雰囲気下で運転するというカラ運転（ドライ運転）が行われることを確実に防止でき、潤滑不良に起因してポンプ１７の軸受やシールにキズや焼き付きが発生することを確実に防止できる。このように、循環路６内で媒体が沸騰することに伴う不具合の発生を確実に防止できる。
また、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に近いときには、第１制御モードが実行される。第１制御モードでは、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に近づくほど、電磁弁１０を開く分量が小さくなっている。これにより、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１に対して下がり過ぎることを防止でき、媒体温度Ｔを目標温度Ｔ１に確実に近づけることができる。

また、第１制御モードでは、目標温度Ｔ１に対する媒体温度Ｔの偏差ΔＴが小さいことにより、電磁弁１０を開く分量は小さい。したがって、目標温度Ｔ１に対する媒体温度Ｔの偏差ΔＴに応じた分量で電磁弁１０を開いても、媒体圧力Ｐが飽和蒸気圧Ｐ１以下にまで低下しないようでき、循環路６内の圧力を飽和蒸気圧Ｐ１より大きな値に確実に維持できる。

また、媒体温度Ｔが高くて目標温度Ｔ１から遠いときには、第２制御モードが実行される。第２制御モードでは、目標温度Ｔ１に対する媒体温度Ｔの偏差ΔＴとは無関係に、所定の分量だけ電磁弁１０が開かれる。これにより、偏差ΔＴが大きいときでも、電磁弁１０を開く分量が過大にならないようにできる。したがって、電磁弁１０を開くことによる循環路６内の圧力低下が大きくなり過ぎないようにでき、媒体圧力Ｐを飽和蒸気圧Ｐ１より大きい値に確実に維持できる。

さらに、制御装置１２は、電磁弁１０を開いてから閉じた後、循環路６内の媒体圧力Ｐが電磁弁１０を開く前の圧力Ｐ２に回復した後、再び電磁弁１０を開く。このような構成であれば、電磁弁１０が閉じられた後の媒体圧力Ｐは、媒体供給弁２８から供給される媒体が循環路６内を加圧していることにより再び上昇していく。そして、媒体圧力Ｐが電磁弁１０を開く前の値Ｐ２に戻った後で、再び電磁弁１０が開かれる。これにより、再び電磁弁１０を開く際には、循環路６内の媒体圧力Ｐは十分高くなっており、電磁弁１０を再び開いたときも、循環路６内の媒体圧力Ｐが飽和蒸気圧Ｐ１以下に低下することを防止できる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、金型２を冷却する際、媒体温度Ｔを複数回に亘って一旦一定にすることで金型２の各部を均熱化してもよい。これにより、金型２の各部の温度のばらつきをなくし、金型２の熱歪みを防止することができる。
具体的には、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１になってから所定時間経過し、金型２の全体が目標温度Ｔ１と同じ温度になった後、目標温度Ｔ１を下げる。このように、媒体温度Ｔが目標温度Ｔ１になってから所定時間経過し、金型２の全体が目標温度Ｔ１と同じ温度になった後、目標温度Ｔ１を下げるという操作を繰り返す。

また、制御装置１２のＲＯＭにマップを格納し、このマップに基づいて、電磁弁１０を開く分量を設定してもよい。この場合、目標温度Ｔ１に応じて電磁弁１０を開く分量を設定でき、木目細やかな圧力制御を行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる金型温度制御装置を備える射出成形装置の概略構成を示す模式図である。 温度制御モードにおいて電磁弁１０を開く分量を説明するためのグラフ図である。 温度制御モードにおける制御の流れを説明するためのフローチャートである。 温度制御モードを実行した場合の、電磁弁の開閉状態と、媒体圧力との関係の一例を示すグラフ図である。 目標温度を変更した場合の、媒体温度と、電磁弁の開閉状態と、媒体圧力の関係を示すグラフ図である。 比較例において、温度制御モードを実行した場合の、電磁弁の開閉状態と、媒体圧力との関係の一例を示すグラフ図である。 比較例において、目標温度を変更した場合の、媒体温度と、電磁弁の開閉状態と、媒体圧力の関係を示すグラフ図である。

符号の説明

２ 金型
４ 金型温度制御装置
６ 循環路
７ ヒータ
１０ 電磁弁（排出弁）
１２ 制御装置（制御手段）
１７ ポンプ
１８ 温度センサ
Ｔ 媒体温度
Ｔ１ 目標温度
ΔＴ 偏差
ΔＴ１ しきい値
Ｐ 媒体圧力
Ｐ１ 飽和蒸気圧
Ｐ２ 圧力（排出弁が開かれる前の圧力）

Claims (3)

1. 金型の温度調整を行うための媒体を前記金型に循環する循環路と、
   前記循環路内の前記媒体を加圧するポンプと、
   前記循環路内の前記媒体を加熱するためのヒータと、
   前記循環路に接続され、前記媒体を前記循環路から排出する排出弁と、
   前記排出弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記排出弁を開いた後、前記循環路内の前記媒体の圧力が飽和蒸気圧より大きい間に前記排出弁を閉じることを特徴とする、金型温度制御装置。
2. 前記循環路内の前記媒体の温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記制御手段は、第１制御モードおよび第２制御モードを実行可能とされ、
   前記第１制御モードは、所定の目標温度に対する、検出された前記媒体の温度の偏差が所定のしきい値未満のときに、前記偏差に応じた分量だけ前記排出弁を開くモードであり、
   前記第２制御モードは、前記所定の目標温度に対する、検出された前記媒体の温度の偏差が所定のしきい値以上のときに、前記偏差に拘らず所定の分量だけ前記排出弁を開くモードであることを特徴とする、請求項１記載の金型温度制御装置。
3. 前記制御手段は、前記排出弁を開いてから閉じた後、前記循環路内の前記媒体の圧力が、前記排出弁が開かれる前の圧力に回復した後、再び前記排出弁を開くことを特徴とする、請求項１または２記載の金型温度制御装置。

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