| 【発明の名称】 |
ホットメルト材溶融装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】川村 和男
【氏名】小池 克彦
【氏名】山田 健夫
|
| 【要約】 |
【課題】タンク内の液面の位置をほぼ一定に保つ簡易な装置を提供するとともに、固体のホットメルト材の供給を容易に行なうホットメルト材溶融装置を提供する。
【解決手段】熱可塑性を有するホットメルト材１を加熱して溶融するホットメルト材溶融装置であって、頂板３に固形のホットメルト材１を供給するホッパー１０を有し溶融したホットメルト材１を蓄えるタンク２と、このタンク２内に設けられホットメルト材１を加熱する内部加熱ヒータ５と、この内部加熱ヒータ５により溶融したホットメルト材１をのり吐出ノズル７に供給するポンプ６と、を備え、ホッパー１０は中空体よりなりタンク頂板３下面より長さｈタンク２内部に突出している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 熱可塑性を有するホットメルト材を加熱して溶融するホットメルト材溶融装置であって、頂板に固形のホットメルト材を供給するホッパーを有し溶融したホットメルト材を蓄えるタンクと、このタンク内に設けられホットメルト材を加熱する内部加熱ヒータと、この内部加熱ヒータにより溶融したホットメルト材をのり吐出ノズルに供給するポンプと、を備え、前記ホッパーは中空体よりなりタンク頂板下面より長さｈタンク内部に突出しており、前記タンク頂板とタンク頂部の接合部および前記頂板と前記ホッパーの接合部は気密構造となっていることを特徴とするホットメルト材溶融装置。
【請求項２】 前記ホッパーのタンク頂板下面よりの長さｈはタンク内のホットメルト材の液面がタンク頂板に届かないような値とすることを特徴とする請求項１記載のホットメルト材溶融装置。
【請求項３】 前記ホッパーの中空体は透明な材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載のホットメルト材溶融装置。
【請求項４】 前記ホッパーのタンク頂板には窒素供給ラインが接続されタンク内に窒素ガスを供給できることを特徴とする請求項１記載のホットメルト材溶融装置。
【請求項５】 前記ホッパーのタンク頂板上方の外周にホッパー内部のホットメルト材を加熱するホッパーヒータを設けたことを特徴とする請求項１記載のホットメルト材溶融装置。
【請求項６】 前記内部加熱ヒータは前記タンクの底部構造と一体に構成されていることを特徴とする請求項１記載のホットメルト材溶融装置。
【請求項７】 前記ホッパーは、タンク頂板に固定された下段ホッパーと、この下段ホッパーに着脱可能に接続される上段ホッパーより構成されていることを特徴とする請求項１記載のホットメルト材溶融装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、常温では固体のホットメルト材を加熱して液体とするホットメルト材溶融装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】製函、包装、製袋などではのり付けにより部材を接着する場合が多い。このようなのり付け方法として、常温接着材を用いるコールドグルー法と、ペレット状の材料を加熱して液化し、ノズルから吐出し、冷却すると直ちに固化するホットメルト法がある。コールドグルー法は乾燥するのに時間がかかるが、安価であり、ホットメルト法は乾燥は速いが高価である。
【０００３】図６は従来用いられているホットメルト溶融装置の一例を示す。ホットメルト材１を蓄えるタンク２は、頂板３を有し、この頂板３には固体のホットメルト材１を供給する供給口４が設けられている。タンク２内には、底部にホットメルト材１を加熱する内部加熱ヒータ５と、ポンプ６が設けられ、このポンプ６は、溶融したホットメルト材１をのり吐出ノズル７に供給し、こののり吐出ノズル７よりのり（ホットメルト材１）をのり付け対象物８に吐出する。のり付けコントローラ９は、ポンプ６およびのり吐出ノズル７を制御してのり付け作業を行なう。内部加熱ヒータ５は図示しない温度調節器により行われる。
【０００４】タンク２への固体のホットメルト材１の供給は、供給口４より行われ、頂板３を越えない範囲で供給される。供給された固体のホットメルト材１は内部加熱ヒータ５で加熱されて溶融し液体となり液面を形成する。この液体に接する固体のホットメルト材１は液体より熱を伝達され順次溶融し液面は上昇する。のり付け開始の指示により、ポンプ６を作動しのり吐出ノズル７よりのりを吐出してのり付け作業が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】のり付け作業が進むにつれて液面は低下するので、作業者が液面のレベルを見て、または図示しない液面計からのアラームなどにより、固体のホットメルト材１を供給口４より頂板３のレベルまで補充する。このホットメルト材１の補充作業はのり付け作業の進捗に伴いかなり頻繁に行われるため、作業者にとってかなりの負担となっていた。このため、ホッパーを設けるとともに溶融メルトの液面を検出して、液面が設定値を下まわったときホッパーに所定量のホットメルト材１を供給し、ホッパー下部のタンクに通ずるゲートをその都度開閉してタンクにホットメルト材を補充する自動化されたホットメルト材１の供給装置もあるが、複雑な機構となり、コスト的に不利な装置となっている。
【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、タンク内の液面の位置をほぼ一定に保つ簡易な装置を提供するとともに、レベル検出やゲートの開閉を必要としないで固体のホットメルト材の供給を容易に行なうホットメルト材溶融装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１の発明では、熱可塑性を有するホットメルト材を加熱して溶融するホットメルト材溶融装置であって、頂板に固形のホットメルト材を供給するホッパーを有し溶融したホットメルト材を蓄えるタンクと、このタンク内に設けられホットメルト材を加熱する内部加熱ヒータと、この内部加熱ヒータにより溶融したホットメルト材をのり吐出ノズルに供給するポンプと、を備え、前記ホッパーは中空体よりなりタンク頂板下面より長さｈタンク内部に突出しており、前記タンク頂板とタンク頂部の接合部および前記頂板と前記ホッパーの接合部は気密構造となっている。
【０００８】タンク内には溶融したホットメルト材１があり、ホッパー内には固体のホットメルト材１が充填されている。ポンプより溶融したホットメルト材を排出している状態では液面はホッパーの下端近傍にあり、液面がこれより下がるとホッパーより固体ホットメルト材１が落下して液体内に入り溶融されるので液面は上昇しホッパーの下端近傍を維持する。のり付け作業が中断しポンプが止まっても、液面と接する固体ホットメルト材の溶融は行われ、液面は上昇する。ホッパー下端が液体に没するとタンク頂板下面から長さｈの範囲の密閉空間が構成される。固体ホットメルト材の溶融が進むとタンク内の液面はさらに上昇し密閉空間は圧縮される。この密閉空間の圧力によってホッパー内の液面は押上られる。この押上力と、ホッパー内液面とタンク内液面との差圧および固体ホットメルト材の重量とがバランスしたところでホッパー内液面の上昇は一旦停止する。その後、ホッパー内は液面と接する固体ホットメルト材の溶融によりわずかづつの液面上昇が続く。しかしホッパー内の液面がタンク外になると冷却が大きくなり溶融も停止し、液面上昇も停止する。なお、ポンプの作動が再開されるとホッパー内の液面が下がり、さらにタンクの液面も下がり元のホッパー下端近傍まで低下する。ホッパー内の固体ホットメルト材も液面低下につれて降下しホッパー下端近傍まで降下する。このようにして液面をほぼ一定の位置に自動的に保持することができる。
【０００９】請求項２の発明では、前記ホッパーのタンク頂板下面よりの長さｈはタンク内のホットメルト材の液面がタンク頂板に届かないような値とする。
【００１０】タンク内の液面がホッパー下端より上がり、タンク頂板下面とこの液面間の密閉空間Ｖの圧力が液面の上昇につれて高まり、この内圧と、ホッパー内液面とタンク内液面との差圧およびホッパー内の固体ホットメルト材の重量が釣り合って固体ホットメルト材の降下は止まり、ホッパー内の液面の上昇もほぼ止まる。タンク頂板下部の密閉空間Ｖが常に形成されていないとこのような固体ホットメルト材の降下停止も起こらないので、ｈの寸法はこの密閉空間Ｖが必ず形成される長さとする。
【００１１】請求項３の発明では、前記ホッパーの中空体は透明な材料で構成されている。
【００１２】ホッパーが透明な材料で構成されていることにより、内部に供給した固体ホットメルト材の量がわかるので補充する時期をいつでも容易に知ることができる。
【００１３】請求項４の発明では、前記ホッパーのタンク頂板には窒素供給ラインが接続されタンク内に窒素ガスを供給できる。
【００１４】タンク内を窒素雰囲気にすることにより溶融したホットメルト材の酸化を押え劣化を防止できる。特に液面がホッパー下端より上昇しタンク頂板下面と液面間の密閉空間Ｖに窒素を封入することによりホットメルト材の酸化防止に効果がある。
【００１５】請求項５の発明では、前記ホッパーのタンク頂板下方の外周にホッパー内部のホットメルト材を加熱するホッパーヒータを設ける。
【００１６】ホッパー内の液面がタンクより上昇した状態のままのり付け作業を停止してしまうと、この液面までの溶融ホットメルト材は固化する。タンク内の固化したホットメルト材は内部加熱ヒータにより溶融できるが、タンク外のものまで溶融できないので、新たにホッパーのタンク外の部分にホッパーヒータを設けてタンク外でホッパー内の固化したホットメルト材を溶融する。
【００１７】請求項６の発明では、前記内部加熱ヒータは前記タンクの底部構造と一体に構成されている。
【００１８】内部加熱ヒータをタンクの底部構造と一体化することにより、タンク内に溶融ホットメルト材の入る有効容積が増大する。
【００１９】請求項７の発明では、前記ホッパーは、タンク頂板に固定された下段ホッパーと、この下段ホッパーに着脱可能に接続される上段ホッパーより構成されている。
【００２０】ホッパーを２段にすることにより、のり付け量が少ないときは１段とし、多いときは２段にして作業量に応じて固体ホットメルト材の供給量を調整することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態のホットメルト溶融装置の構成図である。タンク２はアルミニュウムなどの金属製で、密閉構造であり、頂板３とはガスケットを介してフランジをボルト接合し、金属製の頂板３を貫通して円筒状のホッパー１０が溶接で取付けられている。ホッパー１０の下端は頂板３の下面より長さｈ突出している。このｈの長さはタンク２内の液面が頂板３の下面に届かないような寸法となっている。タンク２の底にはホットメルト材１を加熱して溶融状態にしておく内部加熱ヒータ５と、のり吐出ノズル７にのり（溶融ホットメルト材）を供給するポンプ６とが設けられている。のり付けコントローラ９はのり吐出ノズル７を制御してのり付け対象物８にのりを吐出させるとともにポンプ６を制御する。内部加熱ヒータ５の制御は図示しないコントローラにより行われる。タンク頂板２には窒素供給ライン１２が接続され窒素ボンベ１３より窒素ガスが供給される。なお、タンク側壁２ａには外側に断熱材２ｂが設けられ、この断熱材２ｂの外側に金属製のカバー２ｃが設けられている。タンク底面も同様に断熱材とカバーが設けられている。
【００２２】ホッパー１０は下段ホッパー１０ａと上段ホッパー１０ｂとからなり、下段ホッパー１０ａは金属製で、金属製の頂板３と溶接接合され、上段ホッパー１０ｂは透明なプラスチックで構成され、上段ホッパー１０ｂ内部に供給される固体のホットメルト材１が外側から見えるようになっている。下段ホッパー１０ａの上部と上段ホッパー１０ｂの下部にはフランジ１０ｃが設けられ、ガスケットを介してボルトにより上下ホッパー１０ａ，１０ｂを接合する。
【００２３】次に動作について説明する。まずホッパー１０から固体のホットメルト材１を投入してゆきホッパー１０の上部まで供給した状態で内部加熱ヒータ５に通電し加熱を行なうと、タンク２内の固体ホットメルト材１は溶融し、図２に示すように液面１１はホッパー１０下端より少し下がった位置で上昇が緩やかになり、以降はホッパー１０下端の液面１１に接している固体ホットメルト材１が溶融するにつれてすこしづつ上昇する。この状態ではタンク２の頂板３下面と液面１１との間の空間Ｖはホッパー１０を通じて大気と導通しており、大気圧となっている。この状態でポンプ６を稼働しのり吐出ノズル７よりのりをのり付け対象物８に吐出してのり付け作業が行われる。
【００２４】標準的なのりの消費量に対して、ホッパー１０下端の液面１１に接している固体ホットメルト材１が溶融する量がバランスするようなホッパー１０の内径となっている。標準的なのりの消費量より多くなった場合は、液面１１は降下するが、液面１１とホッパー１１下端との間隔が広がるとホッパー１０より液面１１上に落下する固体ホットメルト材１の供給量が増大し、これらが溶融して液面１１の低下は押えられる。ただし固体ホットメルト材１の供給が追いつかないようなのりの消費量となる使用方法は行わないようにする。
【００２５】次に標準的なのりの消費量より少ない消費量の場合を図３を用いて説明する。こうした状態が発生するのは次の２つの場合である。
■ 単位時間当たりののりの消費量がホッパー１０下端の液面１１に接している固体ホットメルト材１が溶融する量より少ない。
■ なんらかの理由により、内部加熱ヒータ５は稼働しておりタンク２内は溶融温度となっているのに、のり吐出ノズル７からののりの吐出がある時間以上行われない。
【００２６】内部加熱ヒータ５は稼働しておりタンク２内が溶融温度となっていると、液面１１に接しているホッパー１０内の固体ホットメルト１は溶融する。これによりホッパー１０内の固体ホットメルト材１は降下し液面１１は上昇する。この状態が続けば、液面１１は徐々に上昇し、図３に示すようにホッパー１０下端の液面１１Ａに達する。この液面１１Ａに達すると、タンク頂板３とタンク２の側壁、ホッパー１０の外周面および液面１１Ａで囲まれる空間Ｖはホッパー１０を通じての大気との導通を絶たれ、密閉構造となる。
【００２７】この状態で前記■や■の状態が持続されると、液面１１はさらに上昇することになるが、空間Ｖは密閉された状態でその体積が圧縮されることになる。この体積圧縮により、ボイル・シャールの法則により体積変化に反比例した内圧の変化を生じ、内圧が上昇する。
【００２８】内圧が上昇すると液面１１には下方に押し下げる力が働き、タンク２内の液面よりもホッパー１０内の液面の方が上昇する。タンク２内の液面１１Ｂは、この押し下げ力と、タンク２内の液面１１Ｂとホッパー１０内液面１１ｂとの差による力およびホッパー１０内の固体ホットメルト材１の重量が釣り合う位置で平衡する。この状態でホッパー１０内の固体ホットメルト材１の降下は一旦停止する。以降はホッパー１０内でホッパー液面１１ｂと接する固体ホットメルト材１の溶融によりホッパー内液面は少しづづ上昇するが、この上昇は緩やかであり、かつこの液面がタンク２の外側まで上昇すると外部からの冷却により溶融がほぼ停止するので、ホッパー１０内の液面上昇は自動的に停止する。
【００２９】以上の状態から再びのりの吐出が開始されるとホッパー１０内液面１１ｂとタンク内液面１１Ｂは図２に示す液面１１に戻る。図２に示すホッパー１０の下端とタンク頂板３との間隔ｈは、タンク２内の平衡した液面１１Ｂが頂板３の下面と間隔を有して密閉空間Ｖが確実に形成される寸法となるように定められる。なお、液面１１がホッパー下端に達する前に空間Ｖに窒素供給ライン１２より窒素を供給して、密閉空間Ｖとなったとき内部に窒素ガスが封入されるようにすることによりホットメルト材１の酸化を防ぎ劣化を防止できる。ホッパー１０への固体ホットメルト材１の供給は、上部ホッパー１０ｂが透明なプラスチックでできているので、減り具合を見ながら適当な時に追加してゆく。
【００３０】次に第２実施形態を図４を用いて説明する。本実施形態は下段ホッパー１０ａの外周にホッパーヒータ１４とこれを覆う断熱材１４ａを設けたもので、他は図２、図３に示す第１実施形態と同じである。第１実施形態で説明した■や■の状態が続きのり付け作業が再開されない場合、図４に示すようにホッパー液面１１ｂがタンク２の外側まで上昇し、この状態でのり付け作業を停止し、内部加熱ヒータ５の電源を遮断してしまうと、この状態でホットメルト材１は固化する。固化後、のり付け作業を再開する場合、内部加熱ヒータ５に通電して加熱をしてゆくとタンク２内の固化ホットメルト材１は溶融するが、ホッパー１０内でタンク２外の固化ホットメルト材１までは熱の伝達が遅れるためなかなか溶融しない。そこで本実施形態で設けたホッパーヒータ１４を作業再開時に通電して加熱を行なうことにより固化したホットメルト材１を溶融し、この上部に供給されている固体ホットメルト材１の落下を可能とし、タンク２内への供給が可能となる。なお、正常な連続運転状態になった後は、ホッパヒータ１４の加熱を停止してもよい。
【００３１】次に第３実施形態を図５を用いて説明する。本実施形態は図１に示す第１実施形態の内部加熱ヒータ５をタンク２の底部構造内に埋込んだものである。これによりタンク２内のスペースをホットメルト材１用に有効に利用できる。
【００３２】本発明のホットメルト材溶融装置は、従来のヒータ内蔵のホットメルト材溶融装置のタンクに頂板の改造とホッパーの追加をすることにより容易に改造できるので、低価格で本装置を得ることができる。また上述の実施形態では窒素供給ライン１２と窒素ボンベ１３を設けた装置について説明したが、実用上、これらを設けなくても支障をきたさない場合が多い。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
■ のりの消費量が増加すればホッパーより供給される固体ホットメルト材の量が増すのでタンク内の液面の低下を少なくし、消費量が減少しまたは零になっても液面のレベルは一定の位置で停止する。またのりの使用量が標準の場合は液面はほぼ一定位置となる。このようにのりの消費量が変化しても液面を自動的に調整することができる。
■ ホッパーを透明なプラスチックで構成することにより、固体ホットメルト材１の残量を常に確認でき、補充時期の決定が容易になる。
【００３４】■ タンク頂板下面と液面で構成される空間Ｖには空気や窒素が封入されるので、断熱効果を持ち、外部への熱伝導が阻害され、効率よくホットメルト材を溶融させることができる。
■ 空間Ｖに窒素ガスを流し、または封入することにより溶融ホットメルト材の酸化を押え劣化を防止することができる。
■ タンク底部にヒータを埋設することにより、タンク内を有効に利用できる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３５２５４
【氏名又は名称】株式会社ニレコ
|
| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月１４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 実 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２８４０８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）２月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１８８２２７ |
|