JP2014162146A - 混合噴射装置の異常予告装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常が発生しても直ちに自動停止することなく、正常な噴射が保持できる圧力変動を生じさせて異常を知らせることで、噴射物の性状が不良になる前に噴射作業を中断することができる混合噴射装置の異常予告装置を提供する。
【解決手段】少なくとも２成分からなる原料をそれぞれ計量して供給し、加熱加圧してスプレーガンに送り、混合して噴射させる混合噴射装置の異常予告装置で、混合噴射装置の異常や異常予知を検出する少なくとも一つの検出手段を設け、検出結果から予め設定した異常または異常が予知される異常状態の値を設定しておき、設定された設定値を超えた後スプレーガンで噴射される噴射圧力を正常噴射圧力の範囲内で変化させる間欠制御手段を設け、混合噴射状態に支障のないスプレーパターンの変化から異常を感知させて異常噴射を予告可能に構成してある。
【選択図】図３

Description

本発明は混合噴射装置の異常予告装置に関し、少なくとも２成分からなる原料を計量して供給し、加熱加圧してスプレーガンで混合し噴射させる混合噴射装置で、異常が発生しても正常な噴射を保持している間に異常を知らせることで、噴射物の性状が不良になる前に噴射作業を中断できるようにしたものであり、ウレタン発泡機と施工現場のスプレーガンとの距離が離れた噴射作業での異常を現場の作業者に知らせるために用いて好適なものである。

混合噴射装置の一つに、ウレタン発泡機があり、例えば施工現場で硬質ポリウレタンを発泡させ、集合住宅、低温倉庫などの断熱施工に多用されている。
通常、現場施工に用いるウレタン発泡機は、トラックなどの荷台にウレタン発泡機を設置しておき、このウレタン発泡機に接続された高圧ホースを施工現場まで延ばし、高圧ホースの先端に取り付けたスプレーガンで加熱加圧された２液を混合させて噴射させることで、壁や天井などに吹き付けるようにしている。

このようなウレタン発泡機では、一般に２つの原料であるポリオール原液とイソシアネート原液とがそれぞれ原料タンクに入れられており、それぞれの原料が原料供給ポンプで計量されて原料供給ホースを介して加圧用のプロポーションポンプに送られる。
油圧シリンダで駆動されるそれぞれのプロポーションポンプで加圧された原料は、ヒータで加熱されて高圧ホースを介して施工現場のスプレーガンに供給され、スプレーガン内で混合されて壁面や天井などに噴射される。
このウレタン発泡機では、所定の品質のポリウレタンフォームを得るためには、２つの原料を定められた比率で混合する必要があり、ウレタン発泡機で発生した異常を検出してウレタン発泡機を自動停止することなどで品質を保つことが行われている。

例えば、特許文献１に開示された２成分混合吐出装置におけるインターロック装置では、２つの原料を計量して送るそれぞれの計量ポンプ（原料供給ポンプ）または一方の計量ポンプに上下限接点付きの圧力計を設けておき、始動時以外の通常時に、設定した上下限の圧力を外れた場合に、計量ポンプを自動停止するようにしている。
また、ウレタン発泡機では、原料タンク内の原料がなくなると、原料供給ポンプが空打ち状態となり、原料供給ポンプの故障の原因となっていることから、ウレタン発泡機では、原料タンク内の液量が検出され、原料タンクが空になる前（異常の予知）に原料供給ポンプを停止するとともに、ウレタン発泡機の動作を自動停止することが行われている。
さらに、ウレタン発泡機とは異なる装置であるが、特許文献２に開示された２液の混合注入装置では、液体の粘度が異なっていても２液の混合比率を一定にすることができるようにするため、ミキサに液体を供給する第１，第２のポンプを駆動する第１，第２のモータに、停止時間差により異常を検知する機能を有する制御回路を備え、制御回路は一方のモータの作動遅れ機能を有して２つの混合状態を任意に調整し、異常を検知した後はモータの停止指令を出すことができるようになっている。

特開昭６２−１６１１０号公報 特開平６−５５５５２号公報

ところが、これまでのウレタン発泡機では、圧力などの異常が検知された場合や原料の量が少なくなって異常が予知される場合にウレタン発泡機を自動停止させるようになっているが、施工現場ではウレタン発泡機のスプレーガンが長い高圧ホース、例えば１８〜１２０ｍの長さのもので接続されていることから、作業者はウレタン発泡機の停止を直ちに知ることができず、高圧ホース内の残圧によってしばらくの間そのままスプレーを続けることになる。
このためウレタン発泡機が停止したことを知らずに噴射作業を続けると、次第に圧力が低下し、ある時間を経過すると、圧力が各原料によって定められた下限値を超えて低くなるため、噴射物の性状が不良になってしまうという問題がある。
また、２つの原料に加えて発泡剤として高圧ガスを別に添加する別添加装置を使用している場合などには、ウレタン発泡機の停止により２つの原料側の圧力低下が生じ、別に添加する高圧ガスが過剰に混入され、同様に、噴射物の性状が不良になってしまうという問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、異常が発生しても直ちに自動停止することなく、正常な噴射が保持できる圧力変動を生じさせて異常を知らせることで、噴射物の性状が不良になる前に噴射作業を中断することができる混合噴射装置の異常予告装置を提供しようとするものである。

上記の問題点を解決するため本発明の請求項1記載の混合噴射装置の異常予告装置は、少なくとも２成分からなる原料をそれぞれ計量して供給し、加熱加圧してスプレーガンに送り、混合して噴射させる混合噴射装置の異常予告装置であって、前記混合噴射装置の異常や異常予知を検出する少なくとも一つの検出手段を設け、この検出手段で検出された検出結果から予め異常または異常が予知される値を設定する異常状態設定手段を設け、この異常状態設定手段で設定された設定値を超えた後前記スプレーガンで噴射される噴射圧力を正常噴射圧力の範囲内で変化させる間欠制御手段を設け、混合噴射状態に支障のない前記間欠制御手段の間欠制御によるスプレーパターンの変化から異常を感知させて異常噴射を予告可能に構成したことを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の混合噴射装置の異常予告装置は、請求項１記載の構成に加え、前記検出手段が、計量による原料の残量、加圧圧力、加熱温度を検出するものであり、前記異常の設定値は、加圧圧力、加熱温度の上下限値であり、前記異常予知の設定値は各原料の残量の下限値であることを特徴とするものである。

本発明の請求項３記載の混合噴射装置の異常予告装置は、請求項１または２記載の構成に加え、前記混合噴射装置は、ウレタン発泡機として構成され、各原料を加圧してスプレーガンに送るプロポーションポンプを作動する油圧シリンダを設けるとともに、この油圧シリンダに加圧作動油を供給する油圧ポンプを設け、この油圧ポンプを前記間欠制御手段で間欠運転可能に構成したことを特徴とするものである。

本発明の請求項４記載の混合噴射装置の異常予告装置は、請求項３記載の構成に加え、前記混合噴射装置を構成するウレタン発泡機には、第３の成分からなる原料を供給する別添加装置が設けられて構成されていることを特徴とするものである。

本発明の請求項1記載の混合噴射装置の異常予告装置によれば、少なくとも２成分からなる原料をそれぞれ計量して供給し、加熱加圧してスプレーガンに送り、混合して噴射させる混合噴射装置の異常予告装置であって、前記混合噴射装置の異常や異常予知を検出する少なくとも一つの検出手段を設け、この検出手段で検出された検出結果から予め異常または異常が予知される値を設定する異常状態設定手段を設け、この異常状態設定手段で設定された設定値を超えた後前記スプレーガンで噴射される噴射圧力を正常噴射圧力の範囲内で変化させる間欠制御手段を設け、混合噴射状態に支障のない前記間欠制御手段の間欠制御によるスプレーパターンの変化から異常を感知させて異常噴射を予告可能に構成したので、何らかの圧力や温度の異常や原料の残量による異常の予知が検知された場合に直ちに混合噴射装置を自動停止することなく、正常な噴射圧力の範囲で噴射圧力を変化させることで、噴射パターンの変化から離れた場所の作業者に異常の発生を感知させて異常を予告することができる。
また、噴射圧力を間欠的に変動させている場合でも噴射物の性状は良好な状態であり、所定の噴射物を確保することができる。

本発明の請求項２記載の混合噴射装置の異常予告装置によれば、前記検出手段が、計量による原料の残量、加圧圧力、加熱温度を検出するものであり、前記異常の設定値は、加圧圧力、加熱温度の上下限値であり、前記異常予知の設定値は各原料の残量の下限値であるので、これら圧力や温度の上下限値や残量の下限値を設定して異常や異常予知を行うことで、自動停止することなく正常な範囲の噴射圧力の変動で離れた場所の作業者が噴射パターンの変化などから異常の発生を感知することができる。

本発明の請求項３記載の混合噴射装置の異常予告装置によれば、前記混合噴射装置は、ウレタン発泡機として構成され、各原料を加圧してスプレーガンに送るプロポーションポンプを作動する油圧シリンダを設けるとともに、この油圧シリンダに加圧作動油を供給する油圧ポンプを設け、この油圧ポンプを前記間欠制御手段で間欠運転可能に構成したので、ウレタン発泡機では原料を加圧してスプレーガンに送るプロポーションポンプを作動する油圧シリンダへの加圧作動油を間欠制御手段で制御して間欠運転することで、ウレタン発泡機での間欠運転を実現することができ、制御装置側だけで対応することができ、既存のウレタン発泡機にも簡単に適用して離れた場所の作業者に異常の発生を感知させて異常を予告することができる。

本発明の請求項４記載の混合噴射装置の異常予告装置によれば、前記混合噴射装置を構成するウレタン発泡機には、第３の成分からなる原料を供給する別添加装置が設けられて構成されているので、２つの原料に加えて第３の成分の原料として発泡剤である高圧ガスを別に添加する別添加装置を使用している場合などには、ウレタン発泡機の自動停止により２つの原料側の圧力低下が生じ、別に添加する高圧ガスが過剰に混入されて噴射物の性状が不良になってしまうことがあったが、油圧ポンプが間欠運転されることで、原料側の圧力が正常範囲に維持され、別に添加する高圧ガスが過剰に混入されることを防止して正常な噴射を確保することができる。

本発明の混合噴射装置の異常予告装置の一実施の形態にかかり、混合噴射装置としてウレタン発泡機に適用した場合の概略構成図である。 本発明の混合噴射装置の異常予告装置の一実施の形態にかかり、混合噴射装置としてウレタン発泡機に適用した場合の異常予告装置の概略説明図である。 本発明の混合噴射装置の異常予告装置の一実施の形態にかかり、混合噴射装置としてウレタン発泡機に適用した場合の噴射圧力の時間的変化の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細を説明する。
この混合噴射装置の異常予告装置は、混合噴射装置としてウレタン発泡機に適用したものであり、このウレタン発泡機１０では、２つの原料であるポリオール原液Ａとイソシアネート原液Ｂとがそれぞれ原料タンク１１Ａ，１１Ｂに入れられており、それぞれの原料が原料供給ポンプ１２Ａ，１２Ｂで計量されて原料供給ホース１３Ａ，１３Ｂを介して加圧用のプロポーションポンプ１４Ａ，１４Ｂに送られる。
それぞれのプロポーションポンプ１４Ａ，１４Ｂは１つの油圧シリンダ１５のロッドに共通ロッド１６を介して連結されて駆動されるようになっており、油圧シリンダ１５には、作動油を加圧給排することで往復駆動する油圧ポンプ１７が油圧配管１８を介して接続してある。
プロポーションポンプ１４Ａ，１４Ｂで加圧された原料は、ヒータ１９で加熱されてそれぞれが１８〜１２０ｍの長い高圧ホース２０Ａ，２０Ｂを介して施工現場のスプレーガン２１に供給され、スプレーガン２１内で混合されて壁面や天井などに噴射される。

また、このウレタン発泡機１０では、別添加装置３０が設けてあり、発泡剤として高圧ガスを別に添加するようにしてある。ここでは炭酸ガスが発泡剤として２つの原料とは別に第３の成分の原料として別に添加され、ＣＯ_２ボンベ３１からチラー（冷却器）３２を介して別添加ポンプ３３に送られる。この別添加ポンプ３３は、プロポーションポンプ１４Ａ，１４Ｂを駆動する油圧シリンダ１５に連結された共通ロッド１６を介して往復駆動され、高圧ガス管３４を介してヒータ１９の手前に供給される。
なお、図１では、高圧ガスは、ポリオール原液Ａのプロポーションポンプ１４Ａ側に供給するようにしているが、イソシアネート原液Ｂのプロポーションポンプ１４Ｂ側に供給することもできる。

このウレタン発泡機１０では、所定の品質のポリウレタンフォームを得るためには、２つの原料を定められた比率で混合するとともに、別に添加する発泡剤を所定の条件（圧力、温度や量など）で供給する必要があり、ウレタン発泡機１０で発生した異常を検出してウレタン発泡機１０の運転を制御し、施工現場の作業者に異常を予告する異常予告装置４０が設けてある。この異常予告装置４０では、異常時に直ちにウレタン発泡機１０を自動停止することなく所定の品質での噴射を継続した状態で異常を感知させ、その後、噴射作業を中止してウレタン発泡機を停止するなどの異常に対応できるようにしている。

異常予告装置４０では、異常や異常予知のための検出手段としてそれぞれの原料の量を計量する計量用検出器、スプレーガンへのそれぞれの原料の圧力を検出する圧力検出器、スプレーガンへのそれぞれの原料の温度を検出する温度検出器、別添加装置からの発泡剤の圧力を検出する圧力検出器、発泡剤の温度を検出する温度検出器などが設けられる。
なお、これら検出器に限らず、ウレタン発泡機の異常や異常を予知するために必要な検出器を追加して設けるようにしても良い。
これらの検出器は、検出対象から電気的な出力を得ることができる検出器が用いられ、例えば各種センサ、各種スイッチを用いることができ、さらに具体的には、圧力センサ、光電センサ、近接センサ、振動センサ、傾斜センサ、漏液センサなどのセンサまたはマイクロスイッチ、リミットスイッチなどのスイッチを用いて構成することができる。
この異常予告装置４０には、検出手段として、例えば図１に示すように、温度検出器４１と計量用検出器４２が設けられる。温度検出器４１として高圧ホース２０Ａ内の原料温度を検出する温度センサ４１Ａと別添加装置３０の別添加ポンプ３３の表面温度を検出する温度センサ４１Ｂが設けてある。また、計量用検出器４２として原料タンク１１Ａ，１１Ｂの残量を計量するため原料供給ポンプ１２Ａ，１２Ｂに往復回数をカウントするカウンタ４２Ａ，４２Ｂが設けてある。

このような検出手段である温度検出器４１や計量用検出器４２で検出される検出値に対して異常または異常が予知される値を予め設定するため異常状態設定手段４３が異常予告装置４０に設けられる。
この異常状態設定手段には、温度や圧力の検出値に対しては加熱温度や加圧圧力の上下限値が設定され、各原料の量の検出値に対しては残量の下限値が設定される。
例えば、このウレタン発泡機１０では、高圧ホース２０Ａ内の原料温度の温度検出器の温度センサ４１Ａについて、例えば正常値：４５℃に対して上限値：５０℃、下限値：４０℃を設定する。また、原料の残量を検出する計量用検出器４２のカウンタ４２Ａについても、異常予知を感知した後、施工現場から戻ってウレタン発泡機１０を停止することができる時間的な余裕を考慮して下限値を設定する。
なお、ウレタン発泡機１０での他の異常や異常予告を検出する各検出器を設ける場合には、これら検出器に対しても同様に異常状態あるいは異常予告状態とする上下限値や上限値と下限値のいずれかを設定すれば良い。

次に、この異常状態設定手段４３で設定した設定値を超えた異常状態あるいは異常予告状態となった場合には、ウレタン発泡機１０を直ちに自動停止することなく、異常状態設定手段４３から間欠制御手段４４に信号が出力される。
この間欠制御手段４４では、スプレーガン２１で噴射される混合された原料の噴射圧力を発生する油圧ポンプ１７を間欠的に運転して正常噴射圧力の範囲内で変化（低下）させることで、噴射される噴射物の性状を良好に保ったまま、施工現場の作業者には噴射圧力変化による噴射パターンの変化（小さくなること）から異常を感知させ、予告するためのものである。
この間欠制御手段４４は、例えば図２に示すように、有接点リレー方式のシーケンス制御回路が用いられ、フリッカタイマ４５とマグネットスイッチ４６とリレーおよびリレー接点とを備えて構成され、油圧ポンプ１７の駆動用モータの電源をマグネットスイッチ４６でＯＮ−ＯＦＦすることを繰り返して間欠運転し、噴射圧力を正常範囲で変化させる。
これにより、油圧ポンプ１７を連続運転する場合に比べ間欠運転により噴射圧力（平均値）は停止時間分に応じて低下することになるが、この低下した噴射圧力自体は、ウレタン発泡機１０での正常な噴射圧力の範囲となるようにしてある。

このような間欠制御手段４４を構成するシーケンス制御回路では、図２に一部分を抽出して示すように、４つのセレクトスイッチＳＷによって制御モードを選択することができ、セレクトスイッチＳＷ１では、油圧自動モードにより通常の油圧ポンプ１７の自動運転制御が行われ、セレクトスイッチＳＷ１ｂでは、油圧常時運転モードであり、油圧ポンプ１７を継続運転することができる。
また、セレクトスイッチＳＷ２では、セレクトスイッチＳＷ１と組み合わせてカウンタ４２による検出および設定された下限値に基づき異常状態を検出して間欠運転が行われ、セレクトスイッチＳＷ３では、セレクトスイッチＳＷ１と組み合わせて温度検出器４１による検出および設定された上下限値に基づき異常状態を検出して間欠運転が行われる。また、この間欠制御手段４４を構成するシーケンス制御回路には、リレーＲ１，Ｒ２，Ｒ３、リレーＲ２接点Ｃ５−１，Ｃ５−２，リレーＲ３接点Ｃ６−１、タイマ接点Ｃ２−１、温度検出器接点Ｃ３−１、カウンタ接点Ｃ４−１などが備えられて電気回路が構成されている。

次に、このような間欠制御手段４４を構成するシーケンス制御回路により、例えば温度検出器４１Ａで設定温度に対して異常温度が検出された場合の制御について説明する。
１）まず、異常を検出した温度検出器接点Ｃ３−１が入ってＯＮとなり、リレーＲ２に通電される。
２）リレーＲ２接点Ｃ５−１がＯＮとなってフリッカタイマ４５が通電され、タイマ動作が開始される。
３）これにより、タイマ接点Ｃ２−１のＯＮーＯＦＦが繰り返され、リレーＲ３が通電され、その結果リレー３接点Ｃ６−１がＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返す。
４）油圧ポンプ１７のマグネットスイッチ４６がＯＮ−ＯＦＦ動作し、油圧ポンプ１７が間欠運転される。

このような油圧ポンプ１７の間欠運転が行われると、例えば図３に噴射圧力の時間的な変化を示すように、例えばウレタン発泡機１０が正常に運転されている状態では、スプレーガン２１を使用しない状態の静止圧力を１０ＭＰａとすれば、スプレーガン２１による噴射が開始されると、約８ＭＰａに低下した状態で正常な噴射が行われる。なお、このスプレーガン２１を使用した噴射の間では、噴射圧力は、±０．５ＭＰａの範囲内で変動している。
一方、例えば温度検出器４１からの検出値が設定した異常温度であると検知されると、異常予告装置４０により油圧ポンプ１７が間欠運転され、ＯＮ−ＯＦＦ運転に応じた吐出圧力、たとえば６．５ＭＰａに低下した状態でスプレーガン２１による噴射が行われる。
このフリッカタイマ４５によるＯＮ−ＯＦＦ運転は、例えば停止時間（ＯＦＦ）を１秒、運転時間（ＯＮ）を３秒として行われ、正常なウレタンフォームの吹きつけができ、しかも噴射圧力の低下により、作業者は噴射パターンが通常の場合よりも小さく（狭く）なることで、異常であることを感知することが可能となる。
なお、このスプレーガンを使用したＯＮ−ＯＦＦ運転中も噴射圧力は、±０．５ＭＰａの範囲内で変動している。図中の一点鎖線は、異常検知後、直ちにウレタン発泡機１０を自動停止した場合の噴射圧力の変化を示したものである。

なお、制御装置としては、シーケンサやプログラムリレーなどで回路をプログラミングして構成することも可能であり、この場合には、リレーやタイマなどの個別配線が不要となり、操作盤内の省スペース化を図ることができ、さらに、故障などの場合には、予めプログラミングされたシーケンサやプログラムリレーを予備と交換することで、速やかに復旧することが可能となり、現場での対応が容易となる。

異常予告装置４０として図２に示した回路を備えるウレタン発泡機の操作盤を作成して使用した。
ウレタン発泡機はガスマー式発泡装置ＦＦ−１６００（油圧駆動）であり、高圧ホースの径は、３／８インチ、長さが９０ｍである。
プロポーションポンプを動作させる油圧は５ＭＰａに設定し、スプレーガンはグラコ社のＧＡＰ−ｐｒｏガンを使用し、チャンバーは＃０１を使用した。
このウレタン発泡機に異常予告装置を取り付け、スプレー作業を行った。このとき、原料圧力が別添加剤である炭酸ガスの圧力５ＭＰａ以下にならないようにフリッカタイマの設定を調整したところ、停止時間１秒、作動時間３秒の設定で５ＭＰａ以下にならず、かつ作業者が圧力の変動を感知することができた。
同一仕様の別のウレタン発泡機でも同様の試験を行い、作業者が圧力の変動を感知することができることを確認した。

１０ ウレタン発泡機（混合噴射装置）
１１Ａ，１１Ｂ 原料タンク
１２Ａ，１２Ｂ 原料供給ポンプ
１３Ａ、１３Ｂ 原料供給ホース
１４Ａ，１４Ｂ プロポーションポンプ
１５ 油圧シリンダ
１６ 共通ロッド
１７ 油圧ポンプ
１８ 油圧配管
１９ ヒータ
２０Ａ，２０Ｂ 高圧ホース
２１ スプレーガン
３０ 別添加装置
３１ ＣＯ_２ボンベ
３２ チラー（冷却器）
３３ 別添加ポンプ
３４ 高圧ガス管
４０ 異常予告装置
４１ 温度検出器
４１Ａ，４１Ｂ 温度センサ
４２ 計量用検出器
４２Ａ，４２Ｂ カウンタ
４３ 異常状態設定手段
４４ 間欠制御手段
４５ フリッカタイマ
４６ マグネットスイッチ

Claims (4)

1. 少なくとも２成分からなる原料をそれぞれ計量して供給し、加熱加圧してスプレーガンに送り、混合して噴射させる混合噴射装置の異常予告装置であって、
   前記混合噴射装置の異常や異常予知を検出する少なくとも一つの検出手段を設け、
   この検出手段で検出された検出結果から予め異常または異常が予知される値を設定する異常状態設定手段を設け、
   この異常状態設定手段で設定された設定値を超えた後前記スプレーガンで噴射される噴射圧力を正常噴射圧力の範囲内で変化させる間欠制御手段を設け、
   混合噴射状態に支障のない前記間欠制御手段の間欠制御によるスプレーパターンの変化から異常を感知させて異常噴射を予告可能に構成したことを特徴とする混合噴射装置の異常予告装置。
2. 前記検出手段が、計量による原料の残量、加圧圧力、加熱温度を検出するものであり、
   前記異常の設定値は、加圧圧力、加熱温度の上下限値であり、前記異常予知の設定値は各原料の残量の下限値であることを特徴とする請求項１記載の混合噴射装置の異常予告装置。
3. 前記混合噴射装置は、ウレタン発泡機として構成され、各原料を加圧してスプレーガンに送るプロポーションポンプを作動する油圧シリンダを設けるとともに、この油圧シリンダに加圧作動油を供給する油圧ポンプを設け、この油圧ポンプを前記間欠制御手段で間欠運転可能に構成したことを特徴とする請求項１または２記載の混合噴射装置の異常予告装置。
4. 前記混合噴射装置を構成するウレタン発泡機には、第３の成分からなる原料を供給する別添加装置が設けられて構成されていることを特徴とする請求項３記載の混合噴射装置の異常予告装置。

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