JP5060236B2 - Polyurethane foam manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリウレタンフォーム製造装置及びその製造方法に関し、発泡剤として液状(超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態)の二酸化炭素を使用して行うポリウレタンフォームの発泡に好適なポリウレタンフォーム製造装置及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyurethane foam manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof, and relates to a polyurethane foam manufacturing apparatus suitable for foaming polyurethane foam performed using liquid (supercritical, subcritical, or liquid) carbon dioxide as a foaming agent, and It relates to the manufacturing method.
従来、ポリウレタンフォームは、断熱ボード、吹き付けによる断熱材、盛土剤などで広く利用されている。このようなポリウレタンフォームは、通常ポリイソシアネート成分と活性水素基含有化合物成分と発泡剤とを含む原料液を使用し、それぞれの成分を計量圧送して合流・攪拌した後、吐出装置のスプレーガンなどから吐出させ、吐出された発泡制限量が発泡しながら反応・固化することによって製造されている。 Conventionally, polyurethane foam has been widely used as a heat insulating board, a heat insulating material by spraying, a filling agent, and the like. Such a polyurethane foam usually uses a raw material liquid containing a polyisocyanate component, an active hydrogen group-containing compound component, and a foaming agent. It is manufactured by being discharged from and reacting and solidifying while the foaming limited amount of foaming is foamed.
ところが、近年、オゾン層破壊等の問題で、ポリウレタンフォームの発泡剤として、フロンなどの多くの発泡剤が規制されつつあり、二酸化炭素を発泡剤とする方法が検討されている。二酸化炭素を発泡剤とする場合には、液化された二酸化炭素(以下液化二酸化炭素という)を使用し、これを所定量供給する必要があるが、液化二酸化炭素は臨界点が約31℃、約7MPaであり、常温では気体になり易い。このため、液化二酸化炭素をボンベなどの二酸化炭素貯蔵容器からポンプで定量圧送しようとすると、気体となった二酸化炭素が液化二酸化炭素中に混入して、所定量を圧送できないという問題がある。特にポンプの吸引側では圧力が低下し易いことから、一層気体となった二酸化炭素が液化二酸化炭素中に混入して、所定量を圧送できなくなるという問題がある。 However, in recent years, many foaming agents such as Freon are being regulated as foaming agents for polyurethane foam due to problems such as ozone layer destruction, and methods using carbon dioxide as the foaming agent are being studied. When carbon dioxide is used as a blowing agent, it is necessary to use liquefied carbon dioxide (hereinafter referred to as liquefied carbon dioxide) and supply a predetermined amount thereof, but liquefied carbon dioxide has a critical point of about 31 ° C., about It is 7 MPa, and tends to be a gas at room temperature. For this reason, when liquefied carbon dioxide is to be metered and pumped from a carbon dioxide storage container such as a cylinder by a pump, there is a problem in that a predetermined amount cannot be pumped because gaseous carbon dioxide is mixed into the liquefied carbon dioxide. In particular, since the pressure tends to decrease on the suction side of the pump, there is a problem that carbon dioxide, which has become even more gaseous, is mixed into the liquefied carbon dioxide and a predetermined amount cannot be pumped.
このため、所定量の液状の二酸化炭素を気化させることなく供給するための工夫が種々提案されている。 For this reason, various ideas for supplying a predetermined amount of liquid carbon dioxide without vaporization have been proposed.
例えば、特許文献1では、加圧ガス容器を配設し、加圧ガス容器から液化二酸化炭素容器に加圧ガスを供給し加圧することで液化二酸化炭素を液体のまま保持することとしている。また、特許文献2では、液化二酸化炭素の温度を低く維持しておき、第1液化二酸化炭素計量ポンプと第2液化二酸化炭素計量ポンプに導入される液化二酸化炭素の気化を防止する技術が開示されている。また、特許文献3では、冷媒の温度を調節するチラー内に、冷媒とその冷媒を冷却する伝熱管を備え、かつ、当該チラー内に液化二酸化炭素の移送流路を設けることが開示されている。
しかしながら、上記各特許文献に開示のウレタンフォームの製造装置は、いずれも二酸化炭素計量ポンプを用いて二酸化炭素の供給量を計量して供給するものであり、二酸化炭素を供給するためのポンプを必須とする。すなわち、上記液化二酸化炭素の気化の問題は、二酸化炭素の計量のためにポンプを用いることに起因するものであって、ポンプを用いる以上、液化二酸化炭素の気化の問題が発生する。このため、当該問題を少しでも解消するために、上記各特許文献に開示のウレタンフォームの製造装置では、チラーなどの熱交換器や配給管を断熱構造にして液化二酸化炭素の温度を低く保つか、あるいは加圧ガス容器を用いて圧力を高めて、気化を防止するようにしている。 However, all of the urethane foam manufacturing apparatuses disclosed in the above patent documents measure and supply the amount of carbon dioxide supplied using a carbon dioxide metering pump, and a pump for supplying carbon dioxide is essential. And That is, the problem of vaporization of liquefied carbon dioxide is caused by the use of a pump for measuring carbon dioxide. As long as the pump is used, the problem of vaporization of liquefied carbon dioxide occurs. For this reason, in order to solve the problem as much as possible, in the urethane foam manufacturing apparatus disclosed in each of the above patent documents, a heat exchanger such as a chiller and a distribution pipe should be insulated to keep the temperature of liquefied carbon dioxide low. Alternatively, the pressure is increased using a pressurized gas container to prevent vaporization.
しかしながら、液化二酸化炭素容器の近傍で液化の状態を維持できたとしても、二酸化炭素の計量をポンプを用いて行う以上、ポンプの吸引側で吸引工程時に圧力が低下し易く、液化二酸化炭素が気化しやすいという上記問題に関して、抜本的な解決手法とならない。また、加圧容器や熱交換器などの部材の点数が増大するため、装置が大型化かつ複雑化することとなる。 However, even if the liquefied state can be maintained in the vicinity of the liquefied carbon dioxide container, as long as the carbon dioxide is metered using the pump, the pressure tends to decrease during the suction process on the suction side of the pump, and the liquefied carbon dioxide is vaporized. It is not a drastic solution to the above problem of being easily converted. In addition, since the number of members such as a pressurized container and a heat exchanger increases, the apparatus becomes large and complicated.
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上記問題に鑑み、二酸化炭素の適正量の計量をポンプで行うことの問題を解消し、ポンプを利用することによる二酸化炭素の気化の問題を解消することができるポリウレタンフォーム製造装置及びその製造方法を提供することである。 Therefore, in view of the above problems, the technical problem to be solved by the present invention is to solve the problem of measuring an appropriate amount of carbon dioxide with a pump and to solve the problem of vaporization of carbon dioxide by using the pump. An object of the present invention is to provide a polyurethane foam production apparatus and a production method thereof that can be eliminated.
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のポリウレタンフォーム製造装置及びその製造方法を提供する。 In order to solve the above technical problem, the present invention provides a polyurethane foam production apparatus having the following constitution and a production method therefor.
本発明の第1態様によれば、ポリイソシアネートを主成分とするA液と、ポリオールを主成分とするB液と、液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素とを混合してポリウレタンフォームを製造するに際し、
前記A液及びB液をそれぞれ所定の吐出圧力となるように送り出す供給ポンプと、
前記供給ポンプによってそれぞれ送り出された前記A液及びB液を維持しつつ給送する供給管と、
内部が前記吐出圧力よりも高圧である液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素を前記供給管に給送する給送配管と、
前記液化二酸化炭素を前記A液及びB液の少なくとも一方に混合して吐出する吐出装置と、
前記給送配管の途中に設けられ、前記給送配管を通って給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える開閉弁と、
前記液化二酸化炭素の流量を制御するために前記供給ポンプに連動して前記開閉弁の開閉を切り替える弁制御手段と、
を備える、ポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
According to the first aspect of the present invention, the liquid A mainly composed of polyisocyanate, the liquid B mainly composed of polyol, and liquefied carbon dioxide as a blowing agent supplied from the liquefied carbon dioxide container are mixed. When manufacturing polyurethane foam,
A supply pump for sending out the A liquid and the B liquid so as to have a predetermined discharge pressure;
A supply pipe for feeding while maintaining the A liquid and B liquid respectively sent out by the supply pump;
A feed pipe for feeding liquefied carbon dioxide as a blowing agent supplied from a liquefied carbon dioxide container whose inside is higher than the discharge pressure to the supply pipe;
A discharge device for mixing and discharging the liquefied carbon dioxide into at least one of the liquid A and the liquid B;
An on-off valve that is provided in the middle of the feed pipe and switches between feeding and stopping of liquefied carbon dioxide fed through the feed pipe;
Valve control means for switching opening and closing of the on-off valve in conjunction with the supply pump in order to control the flow rate of the liquefied carbon dioxide;
An apparatus for producing polyurethane foam is provided.
本発明の第2態様によれば、前記供給ポンプの駆動時に前記開閉弁が開放状態になるように前記開閉弁の開閉を切り替える、第1態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the opening and closing of the on-off valve is switched so that the on-off valve is opened when the supply pump is driven.
本発明の第3態様によれば、前記弁制御手段は、前記供給ポンプの駆動開始に連動して前記開閉弁を閉鎖状態から開放状態にし、前記供給ポンプの駆動が停止したのち所定時間経過後に前記開閉弁を開放状態から閉鎖状態にする、第1態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, the valve control means changes the open / close valve from a closed state to an open state in conjunction with the start of driving of the supply pump, and after a predetermined time has elapsed after the supply pump has stopped driving. The polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the on-off valve is changed from an open state to a closed state.
本発明の第4態様によれば、前記供給ポンプは、ピストンの移動により前記A液及びB液をそれぞれ送り出し、
前記弁制御手段は、前記ピストンの移動に連動して前記開閉弁の開閉を切り替える、第1態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
According to the fourth aspect of the present invention, the supply pump sends out the liquid A and the liquid B by moving the piston,
The said valve control means provides the polyurethane foam manufacturing apparatus as described in a 1st aspect which switches opening and closing of the said on-off valve in response to the movement of the said piston.
本発明の第5態様によれば、前記弁制御手段は、前記ピストンの移動により前記ピストンに物理的に接触するか否かで前記供給ポンプの駆動状態を検知する供給ポンプ駆動検知部を備え、前記供給ポンプ駆動検知部が検知した前記供給ポンプの駆動状態に連動して前記開閉弁の開閉を切り替える、第4態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, the valve control means includes a supply pump drive detection unit that detects a drive state of the supply pump according to whether the piston physically contacts the piston by movement of the piston, The polyurethane foam manufacturing apparatus according to the fourth aspect, wherein the on / off valve is switched between open and closed in conjunction with the drive state of the supply pump detected by the supply pump drive detection unit.
本発明の第6態様によれば、前記弁制御手段は、
前記開閉弁が閉鎖状態において前記供給ポンプ駆動検知部が前記ピストンに物理的に接触したとき前記開閉弁を閉鎖状態から開放状態にし、前記供給ポンプ駆動検知部が前記ピストンに物理的に接触したのち所定時間経過前に再度前記ピストンに物理的に接触したとき前記開閉弁を開放状態で維持し、前記供給ポンプ駆動検知部が前記ピストンに物理的に接触したのち所定時間経過前に再度前記ピストンに物理的に接触しなかったとき、前記開閉弁を前記開放状態から前記閉鎖状態にする、第5態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
According to a sixth aspect of the present invention, the valve control means includes
When the supply pump drive detection unit physically contacts the piston when the on-off valve is closed, the open / close valve is changed from the closed state to the open state, and the supply pump drive detection unit physically contacts the piston. When the piston is physically contacted again before a predetermined time elapses, the on-off valve is maintained in an open state, and after the supply pump drive detection unit physically contacts the piston, the piston is again turned on before the predetermined time elapses. The polyurethane foam manufacturing apparatus according to the fifth aspect is provided, wherein the on-off valve is changed from the open state to the closed state when there is no physical contact.
本発明の第7態様によれば、前記弁制御手段は、
前記供給ポンプの駆動開始を検知して駆動検知信号を発信する供給ポンプ駆動検知部と、
前記駆動検知信号を検知する信号検知部と、所定時間をカウントするタイマー部と、前記開閉弁を開閉させるトリガー信号を発信するトリガー信号発信部とを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記信号検知部が前記駆動検知信号を検知したとき、前記タイマー部が前記カウントを開始するとともに前記トリガー信号発信部が前記開閉弁を閉鎖状態から開放状態にさせるトリガー信号を出力し、前記タイマー部が前記カウントを完了する前に前記信号検知部が新たな駆動検知信号を検知したとき、前記カウントをリセットして再度前記カウントを開始させ、前記タイマー部が前記カウントを完了したとき、前記トリガー信号発信部が前記開閉弁を閉鎖状態にするトリガー信号を出力するよう制御する、
第1態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, the valve control means is
A supply pump drive detector for detecting the start of driving of the supply pump and transmitting a drive detection signal;
A control unit having a signal detection unit for detecting the drive detection signal, a timer unit for counting a predetermined time, and a trigger signal transmission unit for transmitting a trigger signal for opening and closing the on-off valve;
The controller is
When the signal detection unit detects the drive detection signal, the timer unit starts counting, and the trigger signal transmission unit outputs a trigger signal that causes the on-off valve to be opened from a closed state, and the timer unit When the signal detection unit detects a new drive detection signal before completing the count, the count is reset and the count is started again, and when the timer unit completes the count, the trigger signal The transmitter controls to output a trigger signal for closing the on-off valve;
A polyurethane foam production apparatus according to the first aspect is provided.
本発明の第8態様によれば、前記供給ポンプは、ピストンの移動により前記A液及びB液をそれぞれ送り出し、
前記供給ポンプ駆動検知部は、前記ピストンの移動により前記ピストンに物理的に接触したときに前記駆動検知信号を発信するスイッチを有する、
第7態様に記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
According to the eighth aspect of the present invention, the supply pump sends out the A liquid and the B liquid by moving the piston,
The supply pump drive detection unit includes a switch that transmits the drive detection signal when the piston physically contacts the piston by movement of the piston.
A polyurethane foam production apparatus according to the seventh aspect is provided.
本発明の第9態様によれば、さらに、前記液化二酸化炭素の流量の調整が可能な絞り機構と、外気温を検知する外気温検知部とを備え、
前記制御部は、前記外気温検知部が検知した外気温情報に応じて前記絞り機構の絞り量を自動的に制御する、
第1〜8態様のいずれか1つに記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
According to the ninth aspect of the present invention, it further comprises a throttle mechanism capable of adjusting the flow rate of the liquefied carbon dioxide, and an outside air temperature detecting unit for detecting the outside air temperature,
The control unit automatically controls the aperture amount of the aperture mechanism according to the outside air temperature information detected by the outside air temperature detection unit.
A polyurethane foam production apparatus according to any one of the first to eighth aspects is provided.
本発明の第10態様によれば、前記液化二酸化炭素容器内の圧力は5MPa〜8MPaであり、前記吐出圧力は4MPa〜7MPaである、第1〜9態様のいずれか1つに記載のポリウレタンフォーム製造装置を提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, the pressure in the liquefied carbon dioxide container is 5 MPa to 8 MPa, and the discharge pressure is 4 MPa to 7 MPa. The polyurethane foam according to any one of the first to ninth aspects. Providing manufacturing equipment.
本発明の第11態様によれば、ポリイソシアネートを主成分とするA液と、ポリオールを主成分とするB液と、液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素とを混合してポリウレタンフォームを製造するに際し、
前記A液及びB液をそれぞれ所定の吐出圧力となるように送り出す供給ポンプと、
前記供給ポンプによってそれぞれ送り出された前記A液及びB液を、前吐出圧力を維持しつつ給送する供給管と、
内部が前記吐出圧力よりも高圧の第1圧力となっている液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素を前記供給管に給送する給送配管と、
前記液化二酸化炭素を前記A液及びB液の少なくとも一方に混合して吐出する吐出装置と、
前記給送配管の途中に設けられ、前記給送配管を通って給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える開閉弁と、
を備えるポリウレタンフォーム製造装置を用いて、前記吐出装置から吐出されたA液及びB液を反応させてポリウレタンフォームを製造する方法であって、
前記液化二酸化炭素の流量を制御するために前記供給ポンプに連動して前記開閉弁の開閉を切り替えることを特徴とするポリウレタンフォーム製造方法を提供する。
According to the eleventh aspect of the present invention, a liquid A mainly composed of polyisocyanate, a liquid B mainly composed of a polyol, and liquefied carbon dioxide as a blowing agent supplied from a liquefied carbon dioxide container are mixed. When manufacturing polyurethane foam,
A supply pump for sending out the A liquid and the B liquid so as to have a predetermined discharge pressure;
A supply pipe for feeding the liquid A and liquid B respectively sent out by the supply pump while maintaining a pre-discharge pressure;
A feed pipe for feeding liquefied carbon dioxide as a foaming agent supplied from a liquefied carbon dioxide container having a first pressure higher than the discharge pressure to the supply pipe;
A discharge device for mixing and discharging the liquefied carbon dioxide into at least one of the liquid A and the liquid B;
An on-off valve that is provided in the middle of the feed pipe and switches between feeding and stopping of liquefied carbon dioxide fed through the feed pipe;
Using a polyurethane foam production apparatus comprising: a method of producing a polyurethane foam by reacting liquid A and liquid B discharged from the discharge device,
In order to control the flow rate of the liquefied carbon dioxide, there is provided a polyurethane foam manufacturing method characterized by switching the opening / closing of the on-off valve in conjunction with the supply pump.
ここで、一般には超臨界状態の二酸化炭素は、液状ではないが、本発明において液化二酸化炭素とは、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の二酸化炭素を含むものとする。また、亜臨界状態の二酸化炭素とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧以上でありかつ温度が臨界温度未満である液体状態の二酸化炭素、あるいは圧力が二酸化炭素の臨界圧未満でありかつ温度が臨界温度以上である液体状態の二酸化炭素及び、温度及び圧力がともに臨界点未満ではあるがこれに近い状態、具体的には、温度が20℃以上であり、かつ圧力が5MPa以上の二酸化炭素をいう。 Here, in general, carbon dioxide in a supercritical state is not in a liquid state, but in the present invention, liquefied carbon dioxide includes carbon dioxide in a supercritical state, a subcritical state, and a liquid state. Subcritical carbon dioxide is liquid carbon dioxide whose pressure is higher than the critical pressure of carbon dioxide and whose temperature is lower than the critical temperature, or whose pressure is lower than the critical pressure of carbon dioxide and whose temperature is critical. Carbon dioxide in a liquid state at a temperature or higher and a state in which both the temperature and pressure are less than the critical point but close to this, specifically, carbon dioxide having a temperature of 20 ° C. or higher and a pressure of 5 MPa or higher. .
本発明の第1態様によれば、A液及びB液を吐出装置に供給する供給ポンプに連動して開閉弁を開閉し、液化二酸化炭素容器内の圧力と吐出圧力との圧力差を利用して液化二酸化炭素の給送を行うようにしている。これにより、液化二酸化炭素の給送をポンプを用いることなく行うことができて、ポンプの使用に伴う二酸化炭素の気化を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the on-off valve is opened and closed in conjunction with the supply pump that supplies the A liquid and the B liquid to the discharge device, and the pressure difference between the pressure in the liquefied carbon dioxide container and the discharge pressure is utilized. In this way, liquefied carbon dioxide is fed. Thereby, feeding of liquefied carbon dioxide can be performed without using a pump, and vaporization of carbon dioxide accompanying use of the pump can be prevented.
また、本発明の第7態様によれば、供給ポンプの駆動開始を検知した後、所定時間経過するまで開閉弁を開放し、当該所定時間内に新たに供給ポンプの駆動を検知したとき、当該所定時間のカウントをリセットして再度カウントを開始するようにしている。これにより、供給ポンプの駆動時間が不規則であっても、その駆動時間に応じた適切な時間、開閉弁を開放させることができる。したがって、液化二酸化炭素の流量を高精度に調整することができて吐出圧力を安定化させることができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。 Further, according to the seventh aspect of the present invention, after detecting the start of driving the supply pump, the on-off valve is opened until a predetermined time elapses, and when the drive of the supply pump is newly detected within the predetermined time, The count for a predetermined time is reset and the count is started again. Thereby, even if the drive time of the supply pump is irregular, the on-off valve can be opened for an appropriate time according to the drive time. Therefore, the flow rate of liquefied carbon dioxide can be adjusted with high accuracy, the discharge pressure can be stabilized, and the need to strictly measure carbon dioxide using a pump can be eliminated.
以下、本発明の実施形態に係るポリウレタンフォーム製造装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a polyurethane foam manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
《第1実施形態》
図1は、本発明の第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の構成を模式的に示す図である。図1に示した本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1は、ポリオール成分に液化二酸化炭素が供給される場合を示しており、液化二酸化炭素容器20内に貯留されている液化二酸化炭素100(図2参照)を混合した成分液と、イソシアネート成分とを加温機3及びホースヒータ4を用いて加温しながら搬送し、スプレーガン5内で混合して吐出する装置である。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a polyurethane foam manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The polyurethane
ポリウレタンフォーム製造装置1は、図1に示すように、液化二酸化炭素容器20と、ポリオールを主成分とするB液を貯留するポリオール成分貯蔵容器30と、ポリイソシアネートを主成分とするA液を貯留するポリイソシアネート成分貯蔵容器40とを備え、液化二酸化炭素100を搬送する給送配管の一例を構成する第1次配管L11及び第2次配管Ll2(後述するように逆止弁29より上流側をL12a、下流側をL12bとする。)、B液を搬送する供給管の一例であるB液用配管L13、及びA液を搬送する供給管の一例であるA液用配管L14が、吐出装置2に連通する構成を有する。
As shown in FIG. 1, the polyurethane
液化二酸化炭素100を搬送する第1次配管L11の始端は、液化二酸化炭素容器20のコネクタ22に接続されている。第1次配管L11の途中にはフィルタ23,ブローバルブ24,第1圧力計25が設けられている。第1次配管L11の終端は開閉弁26及び絞り機構の一例であるニードルバルブ27を介して第2次配管L12に連結している。第2次配管L12には、第2圧力計28,逆止弁29が設けられており、B液用配管L13に設けられている混合器32に接続されている。
The starting end of the primary pipe L <b> 11 that conveys the liquefied
B液用配管L13は、B液用供給ポンプ31と混合器32とを備え、吐出装置2のスプレーガン5に連通している。また、A液用配管L14は、A液用供給ポンプ41を備え、吐出装置2のスプレーガン5に連通している。スプレーガン5は、A液用配管L14とB液用配管L13によって給送されたA液と、混合器32により液化二酸化炭素100と混合されたB液とを混合させ、吐出口から吐出する。なお、A液用配管L14とB液用配管L13には、前述のように加温機3及びホースヒータ4が設けられている。これにより、給送される液を加熱して温度を一定に保つことで反応条件(樹脂反応)を安定化させることができ、また、スプレーガン5からの吐出時の反応性を高めることができる。すなわち、加温機3及びホースヒータ4によりA液用配管L14とB液用配管L13とに流れる液を加熱することで、二酸化炭素がA液及び又はB液内で分散しやすくなり、ポリウレタンフォームの発泡を促進することができる。なお、加温機3は、図8に示すように2つの加温機3a,3bで構成され、A液用配管L14とB液用配管L13に流れる液体を独立して加温するように構成されてもよい。同様に、ホースヒータ4は、図8に示すように2つのホースヒータ4a,4bで構成され、A液用配管L14とB液用配管L13に流れる液体を独立して加温するように構成されてもよい。
The B liquid pipe L <b> 13 includes a B
なお、図1の例では、液化二酸化炭素100はB液に混合するように構成されているが、A液とB液の双方に混合するように構成されていてもよい。この場合には、A液用配管L14に混合器42(図8参照)を設け、第2次配管L12の終端側を分岐させて当該分岐した終端をそれぞれ、混合器32,42に連結するようにすればよい。また、液化二酸化酸素100はB液ではなくA液に混合するように構成されてもよい。この場合には、第2次配管L12の終端を、A液用配管L14に設けた混合器42(図8参照)に連結するようにすればよい。
In the example of FIG. 1, the liquefied
液化二酸化炭素容器20は、図2に示すように、内部にサイホン管L20が設けられたサイホン管つきの容器である。なお、容器は特に限定されるものではなく、一般に提供されているものでよい。例えば、耐圧性が高く、断熱がされていない小型のガスボンベなどの容器が、液化二酸化炭素容器20として用いられてもよい。
As shown in FIG. 2, the liquefied
また、液化二酸化炭素容器20には、当該容器を加熱する加熱部材21が設けられている。加熱部材21は、液化二酸化炭素容器20内に貯留されている液化二酸化炭素100を加熱し容器内部の圧力を高めるためのものである。加熱部材21の具体例としては、電気ヒータ、スチームヒータ、温水槽に容器を浸漬するなどの方法が例示できる。
The liquefied
加熱部材21は、液化二酸化炭素容器20の内部圧力が約5〜8MPa程度、好ましくは7〜8MPaとなるように液化二酸化炭素100を加熱する。以下、液化二酸化炭素容器20を加熱して上記範囲に設定された内部圧力を第1圧力と記載する。なお、通常市販されているガスボンベは、温度条件によって異なるが、内部圧力が3〜7MPa程度であり、冬期には上記第1圧力に満たないため、加熱を行う。加熱温度としては、40℃以下となるようにする。なお、加熱部材21は、液化二酸化炭素容器20内を第1圧力にすることを目的とするために設けたものである。このため、例えば、真夏時の外気温が極めて高く、容器内の圧力が第1圧力の範囲を超えるような場合は、第1圧力の範囲に調整するように液化二酸化炭素容器20を冷却する冷却部材を、加熱部材21に代えて用いてもよい。
The
なお、第1圧力を上記のような値に設定しているのは、液化二酸化炭素容器20及び第1次配管L11内の液化二酸化炭素100が気化しないようにするためである。このため、液化二酸化炭素100が気化しない温度条件であれば、第1圧力を臨界圧(7.382MPa(abs))近傍もしくは臨界圧以上に設定することができる。
The reason why the first pressure is set to the above value is to prevent the liquefied
第1次配管L11は、例えば6φのステンレス製の管で構成されており、液化二酸化炭素容器20から供給された液化二酸化炭素100を、第1圧力を維持したまま給送する。第1次配管L11に設けられているフィルタ23は、第1次配管L11内の異物を取り除くためのものであり、液化二酸化炭素100の給送流路を狭くするためのニードルバルブ27などに異物がつまることを防止する。第1圧力計25は、第1次配管L11内の圧力、すなわち液化二酸化炭素容器20の内部圧力を検出することができるように設けられている。当該第1の圧力計25の検出値に基づいて、加熱部材21は加熱動作を制御される。
The primary pipe L11 is made of, for example, a 6φ stainless steel pipe, and feeds the liquefied
開閉弁26は、第1次配管L11と第2次配管L12を連結する部材であり、後で詳しく説明する制御部10によって電気的に開閉制御される。開閉弁26は、その上流側にある1次圧力系とその下流側にある2次圧力系の圧力調整の機能を備えている。すなわち、開閉弁26の両端側に連結される第1次配管L11と第2次配管L12内の圧力は異なることとなる。
The on-off
第2次配管L12に設けられたニードルバルブ27は、その絞り量を調整することで、第1次配管L11から第2次配管L12に送り込まれる液化二酸化炭素100の流量を調整するものである。ニードルバルブ27は、外気温やポリウレタンフォームの発泡の程度などの装置の使用環境に応じて、ユーザが手動により、第2次配管L12を給送する液化二酸化炭素100の流量を調整できるように構成されている。
The
第2次配管L12に設けられている逆止弁29は、混合器31と連通するB液用配管L13内のB液が第2次配管L12内に流入しないように、液化二酸化炭素100の流動方向を規制するものである。
The
第2次配管L12bは、第1次配管L11よりも断面積が小さい細径のものが用いられており、本第1実施形態では、3φのステンレス製の管で構成されている。すなわち、ニードルバルブ27の上流側と下流側において、液化二酸化炭素100の流量が異なるため、第2次配管L12bを細径にして、圧力の低下を少なくすることができる。第2次配管L12は、給送される液化二酸化炭素100の流量が少なくなるため、第1次配管L11内の第1圧力より低圧の第2圧力の状態となる。第2圧力の具体的数値としては、4〜7MPa、好ましくは5〜6MPaであり、吐出装置2のスプレーガン5の吐出圧力(停止時)とほぼ同じかやや高い圧力であることが好ましい。
The secondary pipe L12b has a small diameter smaller than that of the primary pipe L11. In the first embodiment, the secondary pipe L12b is composed of a 3φ stainless steel pipe. That is, since the flow rate of the liquefied
B液用配管L13及びA液用配管L14は、それぞれ、供給ポンプ31,41で加圧された圧力でB液及びA液をスプレーガン5へ給送する。
The B liquid pipe L <b> 13 and the A liquid pipe L <b> 14 feed the B liquid and the A liquid to the
A液であるポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、また、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートのイソシアネート基の一部をウレタン及び/又はウレアに変性したものを用いてもよく、イソシアネート基の一部をビュウレット、アロファネート、カルボジイミド、オキサジリドン、アシド、イミド等に変性したものを用いてもよい。 Examples of the polyisocyanate that is liquid A include aromatic polyisocyanate, aliphatic diisocyanate, alicyclic diisocyanate, and a part of the isocyanate group of aromatic polyisocyanate, aliphatic diisocyanate or alicyclic diisocyanate as urethane and / or Alternatively, those modified with urea may be used, and those obtained by modifying a part of isocyanate groups into burette, allophanate, carbodiimide, oxaziridone, acid, imide and the like may be used.
B液であるポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、3−メチル−1、5−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、シュークローズ、グルコース、フラクトースソルビトール、メチルグリコキシド等の活性水素を有する化合物のうち少なくとも1種が挙げられる。また、例えば、上記の他の活性水素を有する化合物としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等のようなアミンのうちの少なくとも1種が挙げられる。 Examples of the polyol that is the liquid B include ethylene glycol, propanediol, butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, cyclohexanedimethanol, bisphenol A, 3-methyl-1,5-pentanediol. , Glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sucrose, glucose, fructose sorbitol, methylglycoxide and at least one of compounds having active hydrogen. Further, for example, the other active hydrogen-containing compound includes at least one of amines such as ethylenediamine, propylenediamine, diethylenetriamine, toluenediamine, metaphenylenediamine, diphenylmethanediamine, xylylenediamine, and the like. .
さらに、活性水素基含有化合物としてポリエーテルポリオールを使用してもよく、ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記例示した活性水素化合物のうちの少なくとも一種を開始剤として、アルキレンオキサイド等のモノマーを公知の方法により付加重合することによって得られるものが挙げられる。なお、付加重合反応に使用するモノマーとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、グリシジルエーテル、メチルグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。 Furthermore, a polyether polyol may be used as the active hydrogen group-containing compound. As the polyether polyol, for example, a monomer such as alkylene oxide is known by using at least one of the above-exemplified active hydrogen compounds as an initiator. What is obtained by addition polymerization by a method is mentioned. Examples of the monomer used for the addition polymerization reaction include ethylene oxide, propylene oxide, glycidyl ether, methyl glycidyl ether, t-butyl glycidyl ether, and phenyl glycidyl ether.
また、活性水素基含有化合物としてポリエステルポリオールを使用してもよく、ポリエステルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1、5−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ビスフェノールAのような少なくとも2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物のうちの少なくとも1種と、例えば、アジピン酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、ピメリン酸、セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、トリメリット酸、グルタコン酸、α−ヒドロムコン酸、β−ジエチルサクシン酸、ヘミメリチン酸、1、4−シクロヘキサンジカルボン酸等のような少なくとも2つ以上のカルボキシル基を有する化合物のうちの少なくとも1種を使用し、公知の方法によって製造したものが挙げられる。
Further, a polyester polyol may be used as the active hydrogen group-containing compound. Examples of the polyester polyol include ethylene glycol, propanediol, butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, and hexamethylene glycol. , Decamethylene glycol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, at least two compounds having a hydroxyl group such as
さらに、上記のポリエステルポリオールの他に、ポリアルキレンテレフタレートポリマーと低分子ジオールとのエステル交換により生成されるポリエステルポリオールも使用することができる。なお、低分子ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。 Furthermore, in addition to the above polyester polyol, a polyester polyol produced by transesterification of a polyalkylene terephthalate polymer and a low molecular diol can also be used. Examples of the low molecular weight diol include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, glycerol, trimethylolpropane, and cyclohexanedimethanol.
ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とのウレタン化反応を進行させるための触媒は特に限定されず、例えば公知の触媒を使用することができる。また、整泡剤も特に限定されるものではなく、例えば、ポリウレタンフォームの製造において使用されているものは全て利用できる。また、触媒、整泡剤、難燃剤等の添加剤は、通常B液側に混合される。なお、本発明のポリウレタンフォームには、ポリイソシアヌレートフォームも含まれる。 The catalyst for proceeding the urethanation reaction between the polyisocyanate and the active hydrogen group-containing compound is not particularly limited, and for example, a known catalyst can be used. Further, the foam stabilizer is not particularly limited, and for example, all those used in the production of polyurethane foam can be used. Further, additives such as a catalyst, a foam stabilizer, a flame retardant and the like are usually mixed on the B liquid side. The polyurethane foam of the present invention includes polyisocyanurate foam.
B液用配管L13及びA液用配管L14内の圧力、すなわち、スプレーガン5の吐出圧力は、供給ポンプ31,41により一定(4〜6MPa)の圧力となるように制御されている。供給ポンプ31,41としては、例えば、1つのピストンと1つのシリンダでポンプのアップ、ダウンの両ストローク時にスプレーガン5に液を送ることができる複動式のプロポーショニングポンプを用いることができる。B液用配管L13及びA液用配管L14内の圧力は、供給ポンプ31,41の駆動により、B液用配管L13及びA液用配管L14内をB液及びA液が脈動するため、圧力が変動するが、供給ポンプ31,41の停止時には、所定のしきい圧力(例えば5MPa程度)以上となるように構成されている。すなわち、供給ポンプ31,41は、図3に示すように、エアシリンダや油圧シリンダなどの圧力調整機構50によりピストンが移動されて、一定圧力で常時B液及びA液をそれぞれ給送するように構成されている。例えば、スプレーガン5を操作して、B液用配管L13及びA液用配管L14内の液が消費された場合、B液用配管L13及びA液用配管L14内の吐出圧力が低下するため、供給ポンプ31,41が駆動して吐出圧力を上記しきい圧力以上(例えば5.5MPa程度)に調整するよう構成されている。
The pressure in the B liquid pipe L13 and the A liquid pipe L14, that is, the discharge pressure of the
上記の通り、第2次配管L12内の内部圧力は、開閉弁26による液化二酸化炭素100の給送及びニードルバルブ27の開放度(絞り量)を調整することによって、第2次配管L12への液化二酸化炭素100の流量が少なくなる結果、第2圧力に減圧される。よって、第2次配管L12、B液用配管L13、及びA液用配管L14内の2次圧力系は、供給ポンプ31,41の駆動によってA液及びB液の圧力が調整されるとともに、開閉弁26による開閉の切り換え及びニードルバルブ27の絞り量の調整によって、1次圧力系と2次圧力系との圧力差により第1次配管L11内の1次圧力系から供給される液化二酸化炭素100の流量が調整される。液化二酸化炭素100の流量が調整される結果、2次圧力系の圧力はほぼ均一になる。
As described above, the internal pressure in the secondary pipe L12 is adjusted by supplying the liquefied
本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置では、供給ポンプ31,41の動作に連動して開閉弁26の開閉を切り換えることにより、上記液化二酸化炭素100の流量の調整(計量)を自動化するように構成している。より具体的には、供給ポンプ31,41の動作に連動した開閉弁26の開閉の切り換えは、供給ポンプ駆動検知部の一例であるスイッチ51と制御部10とによって行うよう構成している。これにより、液化二酸化炭素100の流量の調整(計量)の為に、別途ポンプを設ける必要性をさらに無くしている。なお、本第1実施形態においては、スイッチ51と制御部10とにより弁制御手段が構成されている。
In the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first embodiment, the adjustment (measurement) of the flow rate of the liquefied
スイッチ51は、例えばマイクロスイッチやリミットスイッチで構成され、図3に示すように、供給ポンプ31,41のピストンの移動時(図の実線から点線間の移動時)にそれらの一部(例えば、ピストンの外周部に設けられたフランジ)に物理的に接触するよう配置されている。スイッチ51が供給ポンプ31,41の一部に物理的に接触したとき、スイッチ51は、駆動検知信号の一例であるスイッチ信号を制御部10に出力する。
The
制御部10は、中央制御部11と、スイッチ51のスイッチ信号を検知する信号検知部の一例であるスイッチ信号検知部12と、所定時間をカウントするタイマー部13と、開閉弁26を開閉させるトリガー信号を発信するトリガー信号発信部14とを備えている。
The
スイッチ信号検知部12がスイッチ51のスイッチ信号を受信したとき、中央制御部11は、トリガー信号発信部14に開閉弁26を開放状態にさせるトリガー信号を発信させるとともに、タイマー部13の所定時間T(例えば3秒程度)のカウントを開始させる。タイマー部13の所定時間Tのカウントが完了したとき、中央制御部11は、トリガー信号発信部14に開閉弁26を閉鎖状態にさせるトリガー信号を発信させる。これにより、図5の左側のグラフに示すように、スイッチ信号検知部12がスイッチ信号を検知してから所定時間Tが経過するまでの間、開閉弁16が開放し、1次圧力系から2次圧力系に液化二酸化炭素100が供給されて、2次圧力系の圧力が上記しきい圧力以上に調整される。
When the switch
また、供給ポンプ31,41の駆動が継続して行われて、図5の右側のグラフに示すようにタイマー部13が所定時間Tのカウントを完了する前にスイッチ信号検知部12が新たなスイッチ信号を検知したとき、中央制御部11は、タイマー部13の所定時間Tのカウントをリセットして、再度、タイマー部13の所定時間Tのカウントを開始させるように制御を行う。供給ポンプ31,41の駆動中は、2次圧力系の圧力が上記しきい圧力より低下しているため、上記制御により、1次圧力系より高圧の2次圧力系の圧力を利用して、早期に1次圧力系の圧力を上記しきい圧力以上に回復させることができる。
Further, as shown in the graph on the right side of FIG. 5, the supply pumps 31 and 41 are continuously driven, and before the
なお、供給ポンプ31,41の脈動により、B液用配管L13及びA液用配管L14内の圧力、すなわち、スプレーガン5の吐出圧力が一時的に第2次配管L12内の第2圧力よりも高くなる場合があり得るが、その場合のB液及び/又はA液の第2次配管L12内への逆流は逆止弁29により防止される。
In addition, due to the pulsation of the supply pumps 31 and 41, the pressure in the B liquid pipe L13 and the A liquid pipe L14, that is, the discharge pressure of the
次に、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の動作について説明する。まず、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置を用いてポリウレタンフォームを製造する前に行う準備手順について説明する。 Next, the operation of the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described. First, the preparation procedure performed before manufacturing a polyurethane foam using the polyurethane foam manufacturing apparatus concerning this 1st Embodiment is demonstrated.
本第1実施形態においては、まず、原料である液化二酸化炭素容器20、ポリオール成分貯蔵容器30、ポリイソシアネート成分貯蔵容器40を、各種配管L11〜L14を用いて接続した後、配管L13,L14内にそれぞれB液及びA液を充填させる。
In the first embodiment, first, the liquefied
次いで、液化二酸化炭素100を1次配管L11内に充填させる。この動作は、開閉弁26を閉じた状態で、液化二酸化炭素100を1次配管L11内に給送するが、1次配管L11には、空気などが存在しているため、一端を開放しなければ、液化二酸化炭素100を充填することができない。よって、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1においては、1次配管L11にブローバルブ24を設け、1次配管L11内に液化二酸化炭素100を充填することとしている。このため、ブローバルブ24を設ける位置は、1次配管L11の開閉弁26の上流側近傍であることが好ましい。このようにブローバルブ24を設けることにより、装置立ち上げ時の手間を容易にすることができ、また、装置停止時に配管内に残存する液化二酸化炭素100を排出して圧力抜きを行うことができる。
Next, the liquefied
上記充填後、加熱部材21によって液化二酸化炭素容器20を加熱し、1次配管L11内の圧力を第1圧力(7〜8MPa)に調整する。なお、加熱部材21の温度制御は、たとえば、第1圧力計25の出力値に基づいて、第1圧力を維持するようにコンピュータ制御するよう構成してもよい。
After the filling, the liquefied
その後、開閉弁26とニードルバルブ27を開放して2次配管L12内に液化二酸化炭素100を充填し、さらに、ニードルバルブ27の絞り量(開放度)を調整する。2次配管L12内の圧力は、液化二酸化炭素100の流量減少により自然に圧力が低下し、B液用配管L13及びA液用配管L14内の圧力(4〜6MPa)とほぼ均衡する。ニードルバルブ27の絞り量は、例えば、ポリウレタンフォーム製造装置1を使用するときの外気温などに応じて調整すればよい。ニードルバルブ27の絞り量は、例えば、外気温が低温のときは液化二酸化炭素100の流量を多くし、高温のときは当該流量を少なくするように調整することが好ましい。
2次配管L12内の圧力が第2圧力になると、開閉弁26を閉じる。これにより、ポリウレタンフォームを製造するための準備工程が完了する。
Thereafter, the on-off
When the pressure in the secondary pipe L12 becomes the second pressure, the on-off
なお、上記のように第1圧力を7〜8MPaに調整しているのは、二酸化炭素の相状態に基づいている。すなわち、二酸化炭素は、図6に示す状態図のような関係を有し、臨界点(7.382MPa(abs)、31.1℃)を有する。よって、この臨界点付近の圧力を維持している限り、二酸化炭素が気体となることがない。よって、第1圧力を7〜8MPaとすることにより、1次配管L11内での温度が常温(例えば20℃)程度であれば、液体の状態を保つことができる。 In addition, adjusting the 1st pressure to 7-8 Mpa as mentioned above is based on the phase state of a carbon dioxide. That is, carbon dioxide has a relationship as shown in the state diagram shown in FIG. 6 and has a critical point (7.382 MPa (abs), 31.1 ° C.). Therefore, as long as the pressure near the critical point is maintained, carbon dioxide does not become a gas. Therefore, by setting the first pressure to 7 to 8 MPa, the liquid state can be maintained if the temperature in the primary pipe L11 is about room temperature (for example, 20 ° C.).
また、一般に、吐出装置2の吐出圧力は、4〜7MPa、好ましくは5〜6MPa程度必要といわれており、第2圧力は、これよりも低く設定すると、B液用配管L13に液化二酸化炭素100を供給することができない。このため、第2圧力は、吐出圧力と略同じかやや大きい圧力に設定する。なお、ニードルバルブ27を通過して、A液及び/又はB液に供給される流量の調整(計量)が終了した後は、液化二酸化炭素100が気化したとしても、ポリウレタンフォームの製造において特に大きな問題が生じることがない。
In general, it is said that the discharge pressure of the
上記準備工程が完了すると、ポリウレタンフォーム製造装置1によりポリウレタンフォームの製造を行う。以下、図1,図3,図4,図5,及び図7を参照しつつ、ポリウレタンフォームの製造工程について説明する。図7は、制御部10の動作を示すフローチャートである。
When the preparation step is completed, polyurethane foam is manufactured by the polyurethane
まず、図1に示すスプレーガン5を操作し、上記準備工程により吐出装置2内に供給されたA液,B液,及び液化二酸化炭素100を加温機3及びホースヒータ4により加熱しながら混合して、当該混合液をスプレーガン5から吐出させる。このとき、スプレーガン5から吐出された上記混合液は、液化二酸化炭素100が気化し、それらが反応・固化することによってポリウレタンフォームとなる。このとき、スプレーガン5からの吐出により、A液用配管L14及びB液用配管L13内のA液及びB液、及び2次配管L12内の液化二酸化炭素100が消費され、これらの配管内の圧力(2次圧力系の圧力)、すなわち吐出圧力が低下する。
First, the
吐出圧力が所定のしきい圧力(例えば5MPa程度)よりも低くなると、供給ポンプ31,41が駆動し、A液,B液をA液用配管L14,B液用配管L13内にそれぞれ給送する。このとき、上記駆動により図2に示すようにピストン移動する供給ポンプ31,41がスイッチ51に接触すると、スイッチ51がスイッチ信号を制御部10に発信する。
When the discharge pressure becomes lower than a predetermined threshold pressure (for example, about 5 MPa), the supply pumps 31 and 41 are driven to supply the A liquid and the B liquid into the A liquid pipe L14 and the B liquid pipe L13, respectively. . At this time, when the supply pumps 31 and 41 that move the piston contact the
スイッチ信号検知部12(図4参照)が上記スイッチ信号を検知する(ステップS1)と、中央制御部11は、トリガー信号発信部14に開閉弁26を開放状態にさせるトリガー信号を発信させる(ステップS2)とともに、タイマー部13の所定時間Tのカウントを開始させる(ステップS3)。
上記ステップS2により、開閉弁26が開放状態にすると、2次配管L12内に液化二酸化炭素100が送り込まれる。このとき、ニードルバルブ27の絞り量に応じて液化二酸化炭素100の流量が少なくなり、2次配管L12内が第2圧力(例えば5〜6MPa)になるように圧力調整される。
When the switch signal detection unit 12 (see FIG. 4) detects the switch signal (step S1), the central control unit 11 transmits a trigger signal that causes the trigger
When the on-off
上記ステップS3の後、中央制御部11は、タイマー13が所定時間Tのカウントを完了したか否かを判断する(ステップS4)。
上記ステップS4において、上記カウントが完了したとき、中央制御部11は、トリガー信号発信部14に開閉弁26を閉鎖するトリガー信号を発信させる(ステップS7)。
上記ステップS4において、上記カウントが完了していないとき、中央制御部11は、スイッチ信号検知部12がさらにスイッチ信号を検知したか否かを判断する(ステップS5)。すなわち、供給ポンプ31,41のピストンの移動が継続して行われているか否かを判断する。
After step S3, the central control unit 11 determines whether or not the
When the counting is completed in step S4, the central control unit 11 causes the trigger
When the count is not completed in step S4, the central control unit 11 determines whether or not the switch
上記ステップS5において、スイッチ信号検知部12が新たなスイッチ信号を検知しないとき、中央制御部11は、上記ステップS4に移行する。
上記ステップS5において、スイッチ信号検知部12が新たなスイッチ信号を検知したとき、中央制御部11は、タイマー部13の所定時間Tのカウントをリセット(ステップS6)したのち、上記ステップS3に移行して、タイマー部13の所定時間Tのカウントを開始させる。
In step S5, when the switch
In step S5, when the switch
供給ポンプ31,41の駆動と開閉弁26の開放により、2次圧力系の圧力が所定のしきい圧力以上になると、供給ポンプ31,41の駆動が停止する。この場合には、スイッチ51がスイッチ信号を発信することがないので、タイマー部13が所定時間Tのカウントを完了することができる。
上記ステップS4において、上記カウントが完了したとき、中央制御部11は、トリガー信号発信部14に開閉弁26を閉鎖するトリガー信号を発信させる(ステップS7)。
When the pressure of the secondary pressure system becomes equal to or higher than a predetermined threshold pressure by driving the supply pumps 31 and 41 and opening the on-off
When the counting is completed in step S4, the central control unit 11 causes the trigger
以上の動作により、2次圧力系の圧力が第2圧力に回復する。
なお、上記ステップS1〜S7の動作は、スプレーガン5により上記混合液を吐出しながら行ってもよいし、低下した2次圧力系の圧力が第2圧力に回復するまでスプレーガン5の操作を受け付けないようにしてもよい。
With the above operation, the pressure of the secondary pressure system is restored to the second pressure.
The operations in steps S1 to S7 may be performed while discharging the mixed liquid by the
以上説明したように、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1によれば、A液及びB液の供給動作に応じて、開閉弁26の開閉の切り換えを行うことにより、液化二酸化炭素容器20内と吐出圧力との圧力差(1次圧力系と2次圧力系との圧力差)を搬送力として利用し、液化二酸化炭素100を2次圧力系に給送する。これにより、液化二酸化炭素100の給送をポンプを用いることなく行うことができて、ポンプの使用に伴う二酸化炭素の気化を防止することができる。
また、開閉弁26及びニードルバルブ27により、第2次配管L12内が第1圧力よりも低圧となるように、第2次配管L12への液化二酸化炭素100の流量を高精度に調整して、吐出装置2内に高圧の第1圧力によって無制限に液化二酸化炭素100が給送されることを防止することができる。
As described above, according to the polyurethane
Further, the flow rate of the liquefied
また、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1によれば、供給ポンプ31,41の駆動開始を検知した後、所定時間T経過するまで開閉弁26を開放状態にし、当該所定時間T内に新たに供給ポンプ31,41の駆動を検知したとき、当該所定時間Tのカウントをリセットして再度カウントを開始するようにしている。これにより、供給ポンプ31,41の駆動時間(ピストンが移動する時間)が不規則であっても、その駆動時間に応じた適切な時間、開閉弁を開放状態にさせることができる。したがって、液化二酸化炭素100の流量を高精度に調整して吐出圧力を安定化させることができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。
Moreover, according to the polyurethane
また、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1によれば、供給ポンプ31,41の駆動を、供給ポンプ31,41とスイッチ51とが物理的に接触することにより検知するように構成しているので、構成が簡単であり、安価である。なお、供給ポンプ31,41の駆動を検知する構成は、これに限定されるものではなく、例えばセンサーなどを用いて上記駆動を検知するよう構成してもよい。
Moreover, according to the polyurethane
また、本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1によれば、第1圧力を5MPa〜8MPaに設定し、第2圧力及び吐出圧力をそれぞれ4MPa〜7MPaに設定することにより、二酸化炭素を常温で液体の状態に維持させることができる。これにより、二酸化炭素を液体状態(超臨界状態、亜臨界状態も含む)のまま吐出装置2に給送することができるので、従来例のように液化二酸化炭素100の気化を防止するための冷却装置を設ける必要性が無く、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。また、例えば、夏期のように、外気温が高く、液化二酸化炭素容器20内の圧力が第1圧力となっている場合は、液化二酸化炭素容器20をそのまま用いることができる一方、冬期のように外気温が低く、液化二酸化炭素容器20の圧力が第1圧力に満たない場合は、加温機3などの加圧手段を用いて容器内を第1圧力にまで加圧することができる。
Further, according to the polyurethane
《第2実施形態》
図8は、本発明の第2実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1Aの構成を模式的に示す図である。図8に示した本第2実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1Aは、吐出装置2及び制御部10に代えて吐出装置2A及び制御部10Aを備え、外気温検知部60をさらに備える点で第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1と異なる。以下、主にそれらの相違点につき、詳しく説明する。
なお、本第2実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1Aは、加温機3及びホースヒータ4に代えて加温機3a,3b及びホースヒータ4a,4bを有し、A液用配管L14に混合機42がさらに設けられている点でも本第1実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1と異なるが、これらについては前述しているので重複する説明は省略する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a polyurethane
The polyurethane
吐出装置2Aは、吐出装置2に加えてさらに操作部6を備えている。操作部6は、装置使用中のユーザが操作し易いようにスプレーガン5の一部に配置されている。操作部6には、スプレーガン5から吐出されるポリウレタンフォームの発泡度の調整情報が入力される調整ボタン又は調整つまみ(図示せず)が設けられている。ユーザは、調整ボタン又は調整つまみを操作して操作部6に所望の発泡度情報を入力することにより、所望の発泡度のポリウレタンフォームを得ることができる。
The discharge device 2A further includes an
本第2実施形態において、ポリウレタンフォームの発泡度の調整は、ニードルバルブ27の絞り量を調整することにより行われる。ここでは、絞り度の調整を、一例として1〜10の10段階で切り換えることにより行うことができるものとする。前述したように液化二酸化炭素100が外気温(周囲の温度)に影響されやすいため、ニードルバルブ27の適切な絞り量は外温度に応じて異なる。このため、本第2実施形態においては、外気温検知部60を設けている。この外気温検知部60の設置位置は、前述したようにA液及び/又はB液に供給される流量の調整(計量)が終了した後は、液化二酸化炭素100が気化したとしてもポリウレタンフォームの製造において特に大きな問題が生じることがないため、ニードルバルブ27の近傍に設けられることが好ましい。
In the second embodiment, the degree of foaming of the polyurethane foam is adjusted by adjusting the throttle amount of the
制御部10Aは、操作部6に入力された発泡度調整情報と外気温検知部60が検知した外気温情報とに基づいて、ニードルバルブ27の絞り量を制御するように構成されている。具体的には、制御部10Aは、図9に示すように制御部10に加えてさらに、発泡度調整情報を受け付ける発泡度調整情報受付部15と、外気温に対して基準となるニードルバルブ27の基準絞り量の情報を予め記憶する記憶部16と、ニードルバルブ27に絞り量の制御信号を発信する絞り量制御信号発信部17とを備えている。
The
発泡度調整情報には、例えば、基準絞り量を−2,−1,0,+1,+2の5段階で調整する情報が含まれている。また、記憶部16には、例えば、下記表1に示すようなデータテーブルが記憶されている。
The foaming degree adjustment information includes, for example, information for adjusting the reference aperture amount in five stages of -2, -1, 0, +1, and +2. The
制御部10Aは、発泡度調整情報受付部15が受け付けた発泡度調整情報と、外気温検知部60が検知した外気温情報に応じて、最適なニードルバルブ27の絞り量を決定する。例えば、発泡度調整情報が+1であり、外気温情報が10℃である場合には、絞り度は6(=5+1)が最適である。
The
弁制御手段10Aは、絞り量制御信号発信部17にニードルバルブ27を当該絞り量(上記例では6)に設定する絞り量制御信号を発信させる。これにより、外気温とユーザの要望とを考慮したニードルバルブ27の絞り度に自動的に切り換えることができる。なお、当該切換後において外気温が変化した場合には、その外気温情報と発泡度調整情報とに応じてニードルバルブ27の絞り度に自動的に切り換えるようにすることが好ましい。
The valve control means 10A causes the throttle amount control signal transmitter 17 to transmit a throttle amount control signal for setting the
本発明の第2実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1Aによれば、弁開閉手段10Aにより開閉弁26の開閉とともにニードルバルブ27の絞り度も制御するようにしたので、液化二酸化炭素100の流量の調整をさらに高精度に行うことができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。
According to the polyurethane
また、本発明の第2実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1Aによれば、上記構成により、ユーザは、開閉弁26の周りの外気温に起因する発泡度の違いを気にすることなく、スプレーガン5に設けられた操作部6に所望の発泡度調整情報を入力することで、自動的に最適なニードルバルブ27の絞り量に切り換えることができる。
Further, according to the polyurethane
また、本発明の第2実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置1Aによれば、ニードルバルブ27の絞り量を切り換える操作部6を吐出装置2に配置したので、ユーザは、絞り量の切り換えのためにニードルバルブ27の近くまで移動する必要がない。なお、一般に、液化二酸化炭素容器20、ポリオール成分貯蔵容器30、及びポリイソシアネート成分貯蔵容器40は持ち運びが容易でないため、A液用配管L14及びB液用配管L13の長さを長く(例えば100m)し、ユーザは吐出装置2のみを持ち運びして装置1Aを使用する。このため、上記のようにニードルバルブ27の絞り量を自動制御するよう構成することで、ユーザの負担を激減させることができる。
Further, according to the polyurethane
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、上記第2実施形態では、発泡度調整情報と外気温情報とに応じてニードルバルブ27の絞り度を自動的に調整するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、発泡度調整情報及び外気温情報のいずれか一方の情報に応じて、ニードルバルブ27の絞り度を調整するようにしてもよい。この場合でも、従来よりも液化二酸化炭素100の流量の調整をさらに高精度に行うことができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect. For example, in the second embodiment, the throttle degree of the
また、上記では、絞り機構の一例としてニードルバルブ27を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、開閉弁26が絞り機構の機能を備えるように構成してもよい。
また、上記では、供給ポンプ31,41の駆動に連動して開閉弁26の開閉を切り替えるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、供給ポンプ31,41が駆動するきっかけとなる供給管L13,L14内の圧力変化に連動して開閉弁26の開閉を切り替えるように構成してもよい。
In the above description, the
In the above description, the on / off
本発明にかかるポリウレタンフォーム製造装置は、ポンプを利用することによる二酸化炭素の気化の問題を解消することができるので、発泡剤として液状(超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態)の二酸化炭素を使用して行うポリウレタンフォームの発泡に好適な製造装置等として有用である。 Since the polyurethane foam production apparatus according to the present invention can solve the problem of vaporization of carbon dioxide due to the use of a pump, liquid (supercritical, subcritical or liquid) carbon dioxide is used as a foaming agent. It is useful as a production apparatus suitable for foaming polyurethane foam to be used.
1 ポリウレタンフォーム製造装置
2 吐出装置
3 加温機
4 ホースヒータ
5 スプレーガン
6 操作部
10 制御部
11 中央制御部
12 スイッチ信号検知部
13 トリガー信号発信部
20 液化二酸化炭素容器
21 加熱部材
22 コネクタ
23 フィルタ
24 ブローバルブ
25 第1圧力計
26 開閉弁
27 ニードルバルブ
28 第2圧力計
29 逆止弁
30 ポリオール成分貯蔵容器
31 B液用ポンプ
32,42 混合器
40 ポリイソシアネート成分貯蔵容器
41 A液用ポンプ
50 圧力調整機構
51 スイッチ
60 外気温検知部
L11 第1次配管
L12,L12a,L12b 第2次配管
L13 B液用配管
L14 A液用配管
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記A液及びB液をそれぞれ所定の吐出圧力となるように送り出す供給ポンプと、
前記供給ポンプによってそれぞれ送り出された前記A液及びB液を、前記吐出圧力を維持しつつ給送する供給管と、
内部が前記吐出圧力よりも高圧である液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素を前記供給管に給送する給送配管と、
前記液化二酸化炭素を前記A液及びB液の少なくとも一方に混合して吐出する吐出装置と、
前記給送配管の途中に設けられ、前記給送配管を通って給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える開閉弁と、
前記液化二酸化炭素の流量を制御するために前記供給ポンプに連動して前記開閉弁の開閉を切り替える弁制御手段と、
を備える、ポリウレタンフォーム製造装置。 In producing polyurethane foam by mixing A liquid mainly composed of polyisocyanate, B liquid mainly composed of polyol, and liquefied carbon dioxide as a blowing agent supplied from a liquefied carbon dioxide container,
A supply pump for sending out the A liquid and the B liquid so as to have a predetermined discharge pressure;
A supply pipe for feeding the liquid A and liquid B respectively sent out by the supply pump while maintaining the discharge pressure;
A feed pipe for feeding liquefied carbon dioxide as a blowing agent supplied from a liquefied carbon dioxide container whose inside is higher than the discharge pressure to the supply pipe;
A discharge device for mixing and discharging the liquefied carbon dioxide into at least one of the liquid A and the liquid B;
An on-off valve that is provided in the middle of the feed pipe and switches between feeding and stopping of liquefied carbon dioxide fed through the feed pipe;
Valve control means for switching opening and closing of the on-off valve in conjunction with the supply pump in order to control the flow rate of the liquefied carbon dioxide;
A polyurethane foam manufacturing apparatus comprising:
前記弁制御手段は、前記ピストンの移動に連動して前記開閉弁の開閉を切り替える、請求項1に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The supply pump sends out the A liquid and the B liquid by moving the piston,
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the valve control means switches opening and closing of the on-off valve in conjunction with movement of the piston.
請求項4に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The valve control means includes a supply pump drive detection unit that detects a drive state of the supply pump based on whether or not it physically contacts the piston, and the supply pump drive state detected by the supply pump drive detection unit Switching the opening and closing of the on-off valve in conjunction with
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 4.
前記開閉弁が閉鎖状態において前記供給ポンプ駆動検知部が前記ピストンに物理的に接触したとき前記開閉弁を閉鎖状態から開放状態にし、前記供給ポンプ駆動検知部が前記ピストンに物理的に接触したのち所定時間経過前に再度前記ピストンに物理的に接触したとき前記開閉弁を開放状態で維持し、前記供給ポンプ駆動検知部が前記ピストンに物理的に接触したのち所定時間経過前に再度前記ピストンに物理的に接触しなかったとき、前記開閉弁を前記開放状態から前記閉鎖状態にする、請求項5に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The valve control means includes
When the supply pump drive detection unit physically contacts the piston when the on-off valve is closed, the open / close valve is changed from the closed state to the open state, and the supply pump drive detection unit physically contacts the piston. When the piston is physically contacted again before a predetermined time elapses, the on-off valve is maintained in an open state, and after the supply pump drive detection unit physically contacts the piston, the piston is again turned on before the predetermined time elapses. The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the on-off valve is changed from the open state to the closed state when there is no physical contact.
前記供給ポンプの駆動開始を検知して駆動検知信号を発信する供給ポンプ駆動検知部と、
前記駆動検知信号を検知する信号検知部と、所定時間をカウントするタイマー部と、前記開閉弁を開閉させるトリガー信号を発信するトリガー信号発信部とを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記信号検知部が前記駆動検知信号を検知したとき、前記タイマー部が前記カウントを開始するとともに前記トリガー信号発信部が前記開閉弁を閉鎖状態から開放状態にさせるトリガー信号を出力し、前記タイマー部が前記カウントを完了する前に前記信号検知部が新たな駆動検知信号を検知したとき、前記カウントをリセットして再度前記カウントを開始させ、前記タイマー部が前記カウントを完了したとき、前記トリガー信号発信部が前記開閉弁を閉鎖状態にするトリガー信号を出力するよう制御する、
請求項1に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The valve control means includes
A supply pump drive detector for detecting the start of driving of the supply pump and transmitting a drive detection signal;
A control unit having a signal detection unit for detecting the drive detection signal, a timer unit for counting a predetermined time, and a trigger signal transmission unit for transmitting a trigger signal for opening and closing the on-off valve;
The controller is
When the signal detection unit detects the drive detection signal, the timer unit starts counting, and the trigger signal transmission unit outputs a trigger signal that causes the on-off valve to be opened from a closed state, and the timer unit When the signal detection unit detects a new drive detection signal before completing the count, the count is reset and the count is started again, and when the timer unit completes the count, the trigger signal The transmitter controls to output a trigger signal for closing the on-off valve;
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 1.
前記供給ポンプ駆動検知部は、前記ピストンの移動により前記ピストンに物理的に接触したときに前記駆動検知信号を発信するスイッチを有する、
請求項7に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The supply pump sends out the A liquid and the B liquid by moving the piston,
The supply pump drive detection unit includes a switch that transmits the drive detection signal when the piston physically contacts the piston by movement of the piston.
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 7.
前記弁制御手段は、前記外気温検知部が検知した外気温情報に応じて前記絞り機構の絞り量を自動的に制御する、
請求項1〜8のいずれか1つに記載のポリウレタンフォーム製造装置。 Furthermore, a throttle mechanism capable of adjusting the flow rate of the liquefied carbon dioxide, and an outside air temperature detection unit for detecting the outside air temperature,
The valve control means automatically controls the throttle amount of the throttle mechanism according to the outside air temperature information detected by the outside air temperature detection unit,
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記A液及びB液をそれぞれ所定の吐出圧力となるように送り出す供給ポンプと、
前記供給ポンプによってそれぞれ送り出された前記A液及びB液を、前吐出圧力を維持しつつ給送する供給管と、
内部が前記吐出圧力よりも高圧の第1圧力となっている液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素を前記供給管に給送する給送配管と、
前記液化二酸化炭素を前記A液及びB液の少なくとも一方に混合して吐出する吐出装置と、
前記給送配管の途中に設けられ、前記給送配管を通って給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える開閉弁と、
を備えるポリウレタンフォーム製造装置を用いて、前記吐出装置から吐出されたA液及びB液を反応させてポリウレタンフォームを製造する方法であって、
前記液化二酸化炭素の流量を制御するために前記供給ポンプに連動して前記開閉弁の開閉を切り替えることを特徴とするポリウレタンフォーム製造方法。 In producing polyurethane foam by mixing A liquid mainly composed of polyisocyanate, B liquid mainly composed of polyol, and liquefied carbon dioxide as a blowing agent supplied from a liquefied carbon dioxide container,
A supply pump for sending out the A liquid and the B liquid so as to have a predetermined discharge pressure;
A supply pipe for feeding the liquid A and liquid B respectively sent out by the supply pump while maintaining a pre-discharge pressure;
A feed pipe for feeding liquefied carbon dioxide as a foaming agent supplied from a liquefied carbon dioxide container having a first pressure higher than the discharge pressure to the supply pipe;
A discharge device for mixing and discharging the liquefied carbon dioxide into at least one of the liquid A and the liquid B;
An on-off valve that is provided in the middle of the feed pipe and switches between feeding and stopping of liquefied carbon dioxide fed through the feed pipe;
Using a polyurethane foam production apparatus comprising: a method of producing a polyurethane foam by reacting liquid A and liquid B discharged from the discharge device,
In order to control the flow rate of the liquefied carbon dioxide, the polyurethane foam manufacturing method is characterized by switching the opening and closing of the on-off valve in conjunction with the supply pump.
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