JP5550408B2 - Polyurethane foam manufacturing apparatus and polyurethane foam manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ポリウレタンフォーム製造装置及びポリウレタンフォーム製造方法に関する。本発明は、特に、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ポリウレタンフォーム製造方法に関する。 The present invention relates to a polyurethane foam manufacturing apparatus and a polyurethane foam manufacturing method. The present invention particularly relates to a polyurethane foam production apparatus and a polyurethane foam production method suitable for foaming polyurethane foam performed using liquid (supercritical, subcritical, or liquid) carbon dioxide as a foaming agent.
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を発泡させながら反応・固化させることによって製造されている。これまで、この発泡剤には、フロン等が使用されてきた。 Conventionally, polyurethane foam has been widely used as a heat insulating board, a heat insulating material by spraying, a filling agent, and the like. This 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 discharging and reacting and solidifying while foaming the discharged foam limit amount. Until now, Freon etc. have been used for this foaming agent.
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を使用し、これを所定量供給する必要があるが、二酸化炭素の臨界点は、約31℃、約7MPaであり、常温では気体になり易い。そのため、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混入し易く、所定量の液体の二酸化炭素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、気体となった二酸化炭素が混入しやすく、定量の液体の二酸化炭素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 and supply a predetermined amount thereof. The critical point of carbon dioxide is about 31 ° C. and about 7 MPa, and it is a gas at room temperature. It is easy to become. For this reason, when a fixed amount of carbon dioxide is to be pumped from a carbon dioxide storage container such as a cylinder, gas carbon dioxide tends to be mixed, and there is a problem that a predetermined amount of liquid carbon dioxide cannot be pumped. In particular, since the pressure tends to decrease on the suction side of the pump, there is a problem that carbon dioxide that has become a gas is likely to be mixed in, and it becomes impossible to pump a fixed amount of liquid carbon dioxide.
このため、定量の液体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 fixed 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。
For example, in
しかし、上記特許文献1乃至3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、液体の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。そこで、当該問題を少しでも解消するために、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、加圧ガス容器を用いて圧力を高めて、気化を防止しようとするものである。
However, all of the urethane foam manufacturing apparatuses disclosed in
しかし、いかに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、二酸化炭素の計量にポンプを用いる以上、ポンプの吸引側で吸引工程時に圧力が低下し易く、二酸化炭素が気化しやすいという問題に関して、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し、装置が大型化かつ複雑化する。 However, even if the liquefied state can be maintained in the vicinity of the liquefied carbon dioxide container, as long as the pump is used for measuring carbon dioxide, the pressure tends to decrease during the suction process on the suction side of the pump, and the carbon dioxide tends to vaporize. It is not a drastic solution to the problem. In addition, the number of members such as a pressurized container and a heat exchanger increases, and the apparatus becomes large and complicated.
そこで、本発明者らは、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、二酸化炭素計量でのポンプ利用に起因する二酸化炭素の気化の問題を解消できるポリウレタンフォーム製造装置及びポリウレタンフォーム製造方法を提供する提案を行った(特許文献4参照。)。 Therefore, the present inventors have solved the problem of metering an appropriate amount of carbon dioxide with a pump, and a polyurethane foam manufacturing apparatus capable of solving the problem of carbon dioxide vaporization caused by the use of the pump in carbon dioxide metering. The proposal which provides a polyurethane foam manufacturing method was performed (refer patent document 4).
上述のように、本発明者らが提案した二酸化炭素の計量にポンプを用いない方法(特許文献4)では、液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素の第1圧力と、吐出圧力(第2圧力)との圧力差を利用して液化二酸化炭素を第1次配管から第2次配管へ搬送することを特徴としている。 As described above, in the method not using a pump for measuring carbon dioxide proposed by the present inventors (Patent Document 4), the first pressure of liquefied carbon dioxide in the liquefied carbon dioxide container and the discharge pressure (second pressure). ) To transport liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the secondary pipe.
一方、液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素の第1圧力は、温度によって大きく変化する。図12は、液化二酸化炭素容器の充填量の違いによる温度−圧力の関係を示すグラフである。図12に示すように、30℃以上の高温になる夏期には液化二酸化炭素容器を加熱することなく、液化二酸化炭素容器内の圧力は吐出圧力(4MPa〜7MPa)よりも高圧になる。一方、5℃よりも低温になる冬期には、液化二酸化炭素容器内の圧力は吐出圧力以下の低圧になる。また、液化二酸化炭素容器内の第1圧力は、温度だけでなく容器内への液化二酸化炭素の充填量によっても大きく影響を受ける。図12の場合には、充填量30kgの場合(1)には、40℃で13.2MPaにまで達するのに対して、充填量20.1kgの場合(4)には、40℃で9MPaとなる。そのため、液化二酸化炭素容器内の第1圧力を、年間を通して同一条件で管理するために液化二酸化炭素容器を、例えば40℃に加熱して使用される場合がある。 On the other hand, the 1st pressure of the liquefied carbon dioxide in a liquefied carbon dioxide container changes greatly with temperature. FIG. 12 is a graph showing a temperature-pressure relationship depending on a difference in filling amount of the liquefied carbon dioxide container. As shown in FIG. 12, the pressure in the liquefied carbon dioxide container is higher than the discharge pressure (4 MPa to 7 MPa) without heating the liquefied carbon dioxide container in the summer when the temperature is 30 ° C. or higher. On the other hand, in the winter when the temperature is lower than 5 ° C., the pressure in the liquefied carbon dioxide container becomes a low pressure equal to or lower than the discharge pressure. The first pressure in the liquefied carbon dioxide container is greatly influenced not only by the temperature but also by the amount of liquefied carbon dioxide filled in the container. In the case of FIG. 12, when the filling amount is 30 kg (1), it reaches 13.2 MPa at 40 ° C., whereas when the filling amount is 20.1 kg (4), 9 MPa at 40 ° C. Become. Therefore, in order to manage the 1st pressure in a liquefied carbon dioxide container on the same conditions throughout the year, a liquefied carbon dioxide container may be heated and used, for example to 40 ° C.
しかし、液化二酸化炭素容器を加温あるいは冷却するには数時間、例えば5時間以上かかる場合がある。そのため、現場で作業開始直前に液化二酸化炭素容器を加温あるいは冷却を行うと現場での作業時間が著しく短くなってしまい、作業効率が悪くなる。あらかじめ深夜から加温を開始するために、そのための手間がかかっていた。 However, it may take several hours, for example, 5 hours or more, to heat or cool the liquefied carbon dioxide container. Therefore, if the liquefied carbon dioxide container is heated or cooled immediately before the start of work at the site, the work time at the site is remarkably shortened, resulting in poor work efficiency. In order to start heating from midnight in advance, it took time and effort.
また、ポリウレタンフォーム製造装置は、ポリウレタンフォームを吹き付ける現場まで自動車等で搬送されることが多く、搬送中には交流電源を使用できない。そのため、交流電源が使用できる場所で液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温しておき、現場に運ばれる場合、加温していた場所と現場までの距離によって液化二酸化炭素容器の温度が異なるため液化二酸化炭素容器の温度制御が困難であった。 In addition, polyurethane foam manufacturing apparatuses are often transported by automobiles or the like to the site where polyurethane foam is sprayed, and AC power cannot be used during transportation. Therefore, when the liquefied carbon dioxide container is preheated in a place where an AC power source can be used and transported to the site, the temperature of the liquefied carbon dioxide container varies depending on the distance from the heated location to the site. It was difficult to control the temperature of the carbon container.
本発明は、交流電源が使用できない搬送中にも液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して、吐出圧力より高圧の第1圧力に設定できるポリウレタンフォーム製造装置及びポリウレタンフォーム製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a polyurethane foam manufacturing apparatus and a polyurethane foam manufacturing method in which a liquefied carbon dioxide container is preheated even during transportation in which an AC power source cannot be used, and can be set to a first pressure higher than the discharge pressure. And
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ポリウレタンフォーム製造方法を提供する。 In order to solve the above technical problem, the present invention provides a polyurethane foam manufacturing apparatus and a polyurethane foam manufacturing method having the following configuration.
本発明の第1態様に係るポリウレタンフォーム製造装置は、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、それぞれ供給管を通して給送された前記A液及び/又はB液に前記液化二酸化炭素を混合し、前記A液及びB液を混合して所定の吐出圧力で吐出する吐出装置を備えたポリウレタンフォームの製造装置であって、
容器内が前記吐出圧力より高圧の第1圧力を有する前記液化二酸化炭素容器に始端側が接続され、前記液化二酸化炭素容器から液化二酸化炭素を、前記第1圧力を維持しつつ搬送する第1次配管と、
終端側が前記A液及びB液の少なくとも一方の前記供給管に接続され、前記液化二酸化炭素を前記第1圧力より低圧の第2圧力で、前記A液及びB液の少なくとも一方の前記供給管に給送する第2次配管と、
前記液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して前記吐出圧力以上の高圧の第1圧力まで加圧する加温手段であって、
前記液化二酸化炭素容器を加温するヒータと、
前記ヒータを温度制御する温度制御部と、
前記ヒータに電力を供給する充電池と、
前記充電池から出力される直流を交流に変換するインバータと、
前記充電池を外部交流電源からの交流で充電する充電器と、
前記充電池から出力され、変換された交流を、前記ヒータに通電する開始時間及び終了時間を設定するタイマーと、
前記ヒータに通電する電力の供給元を前記充電池と外部電源との間で切り替えるスイッチ部と、
を含む、加温手段と、
を備えることを特徴とする。
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first aspect of the present invention includes 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 with the liquid A and / or liquid B fed through the supply pipes, the liquid A and the liquid B are mixed, and a predetermined discharge is performed. A polyurethane foam manufacturing apparatus equipped with a discharge device for discharging with pressure,
A primary pipe having a first end connected to the liquefied carbon dioxide container having a first pressure higher than the discharge pressure in the container and transporting the liquefied carbon dioxide from the liquefied carbon dioxide container while maintaining the first pressure. When,
The terminal side is connected to the supply pipe of at least one of the A liquid and the B liquid, and the liquefied carbon dioxide is supplied to the supply pipe of at least one of the A liquid and the B liquid at a second pressure lower than the first pressure. Secondary piping to feed,
Heating means for preheating the liquefied carbon dioxide container and pressurizing to a first pressure higher than the discharge pressure,
A heater for heating the liquefied carbon dioxide container;
A temperature controller for controlling the temperature of the heater;
A rechargeable battery for supplying power to the heater;
An inverter that converts direct current output from the rechargeable battery into alternating current;
A charger for charging the rechargeable battery with an AC from an external AC power source;
A timer for setting a start time and an end time for energizing the heater with the alternating current output from the rechargeable battery and converted;
A switch unit for switching a power supply source for energizing the heater between the rechargeable battery and an external power source;
Including heating means,
It is characterized by providing.
また、前記第1次配管の終端側と前記第2次配管の始端側との間に接続され、前記第2次配管内が前記第2圧力を呈する流量となるように、前記第2次配管を流動する液化二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段をさらに備えてもよい。 Further, the secondary pipe is connected between the terminal end side of the primary pipe and the start end side of the secondary pipe, and the secondary pipe has a flow rate exhibiting the second pressure. There may be further provided a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the liquefied carbon dioxide flowing through the gas.
さらに、始端側が前記第1次配管の終端側に接続され、終端側が前記第2次配管の始端側に接続され、前記第1圧力以下の低圧であって、前記第2圧力以上の高圧の第3圧力で、前記第1次配管から前記第2次配管に液化二酸化炭素を搬送する第3次配管と、
前記第1次配管の終端側と前記第3次配管の始端側との間に接続され、前記第1次配管から前記第3次配管への液化二酸化炭素の流量を調整して、前記第3次配管内が前記第3圧力を呈するように制御する圧力制御手段と、
を備えてもよい。
Furthermore, the starting end side is connected to the terminal end side of the primary pipe, the terminal end side is connected to the starting end side of the secondary pipe, and the first pressure is a low pressure equal to or lower than the first pressure, and the second pressure is equal to or higher than the second pressure. A tertiary pipe for conveying liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the secondary pipe at 3 pressures;
The third pipe is connected between the terminal end side of the primary pipe and the start end side of the third pipe, and the flow rate of liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the third pipe is adjusted, and the third pipe is adjusted. Pressure control means for controlling the inside of the next pipe to exhibit the third pressure;
May be provided.
前記圧力制御手段は、
開閉が切り替えられる開閉弁と、
前記第3次配管内の圧力を計測する第3圧力計と、
前記第3圧力計で計測した圧力が前記第3圧力を含む所定範囲の上限を超える場合に前記開閉弁を閉止し、前記第3圧力計で計測した圧力が前記第3圧力を含む所定範囲の上限以下の場合に前記開閉弁を開放する弁制御手段と、
を備えてもよい。
The pressure control means includes
An on-off valve that can be switched between opening and closing;
A third pressure gauge for measuring the pressure in the tertiary pipe;
When the pressure measured by the third pressure gauge exceeds the upper limit of a predetermined range including the third pressure, the on-off valve is closed, and the pressure measured by the third pressure gauge is within a predetermined range including the third pressure. Valve control means for opening the on-off valve when the upper limit is not exceeded,
May be provided.
前記圧力制御手段は、前記第1次配管から前記第3次配管への液化二酸化炭素の流量を調整可能な絞り弁を備えてもよい。 The pressure control means may include a throttle valve capable of adjusting the flow rate of liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the tertiary pipe.
前記圧力制御手段の前記絞り弁は、前記圧力制御手段の前記弁制御手段により絞り度が制御されるニードルバルブで構成されていてもよい。 The throttle valve of the pressure control means may be a needle valve whose throttle degree is controlled by the valve control means of the pressure control means.
さらに、前記流量調整手段は、
開閉が切り替えられる開閉弁と、
吐出装置から吐出A液及びB液を吐出しないときは前記開閉弁を閉鎖する一方、前記吐出装置内に前記A液及びB液を供給する動作に連動して開閉弁を開放するように制御する弁制御手段を備えてもよい。
Furthermore, the flow rate adjusting means includes
An on-off valve that can be switched between opening and closing;
When the discharge A liquid and B liquid are not discharged from the discharge device, the open / close valve is closed, and the open / close valve is controlled to open in conjunction with the operation of supplying the A liquid and B liquid into the discharge device. Valve control means may be provided.
また、前記流量調整手段は、前記第2次配管への液化二酸化炭素の流量を調整可能な絞り弁を備えていてもよい。さらに、絞り弁は、前記弁制御手段により絞り度が制御されるニードルバルブで構成されていてもよい。 The flow rate adjusting means may include a throttle valve capable of adjusting the flow rate of liquefied carbon dioxide to the secondary pipe. Further, the throttle valve may be constituted by a needle valve whose throttle degree is controlled by the valve control means.
また、前記流量調整手段の前記開閉弁は、流量の調整が可能な絞り機構を備え、
前記弁制御手段は、前記第2次配管内が前記第2圧力を呈する流量となるように、前記開閉弁の絞り量を制御するように構成してもよい。
Further, the on-off valve of the flow rate adjusting means includes a throttle mechanism capable of adjusting the flow rate,
The valve control means may be configured to control the throttle amount of the on-off valve so that the second pipe has a flow rate that exhibits the second pressure.
さらに、前記A液及びB液を前記吐出装置に供給する供給ポンプを備え、前記流量調整手段の前記弁制御手段は、前記供給ポンプの動作に連動して前記開閉弁の制御を実行するように構成してもよい。 Furthermore, a supply pump for supplying the A liquid and the B liquid to the discharge device is provided, and the valve control means of the flow rate adjusting means controls the on-off valve in conjunction with the operation of the supply pump. It may be configured.
また、前記第1次配管の内部に前記液化二酸化炭素を充填するためのブローバルブを備えていてもよい。 In addition, a blow valve for filling the liquefied carbon dioxide into the primary pipe may be provided.
さらに、前記第1圧力は、5MPa〜14MPaの範囲であり、前記第3圧力は、5MPa〜10MPaの範囲であり、前記第2圧力及び前記吐出圧力は、4MPa〜7MPaの範囲とすることができる。 Furthermore, the first pressure may be in the range of 5 MPa to 14 MPa, the third pressure may be in the range of 5 MPa to 10 MPa, and the second pressure and the discharge pressure may be in the range of 4 MPa to 7 MPa. .
また、前記吐出装置は、前記A液及びB液の少なくとも一方に前記液化二酸化炭素が混合されたのち、前記A液及びB液を加熱するヒータを備えてもよい。 The discharge device may include a heater that heats the liquid A and the liquid B after the liquefied carbon dioxide is mixed with at least one of the liquid A and the liquid B.
本発明の第2態様に係るポリウレタンフォームの製造方法は、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、前記液化二酸化炭素容器から第1次配管、第2次配管を通じて、前記第1次配管、前記第2次配管のそれぞれの圧力差によって前記液化二酸化炭素を搬送し、前記液化二酸化炭素を前記A液及び/又はB液に混合して内部に貯留し、所定の吐出圧力で吐出する吐出装置を備えたポリウレタンフォームの製造装置を用いて、ポリウレタンフォームを製造する方法であって、前記方法は、
前記液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して前記吐出圧力より高圧の第1圧力まで加圧する加温ステップであって、
外部交流電源が使用できない場合には、充電池から出力される直流を交流に変換して、前記液化二酸化炭素容器を加温するヒータに電力を供給し、前記充電池から出力され、変換された交流を、前記ヒータに通電する開始時間及び終了時間をタイマーによって設定して、前記ヒータに通電する電力の供給元を前記充電池と外部電源との間で切り替えると共に、前記ヒータを温度制御して前記液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温し、
外部交流電源が使用できる場合には、前記充電池を前記外部交流電源からの交流で充電する、加温ステップと、
内部が前記吐出圧力より高圧の第1圧力を有する前記液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素を、始端側が前記液化二酸化炭素容器に接続された第1次配管内を通して前記第1圧力を維持しつつ搬送する第1次配管搬送ステップと、
前記第1次配管から送り出される液化二酸化炭素の流量を調整して第2次配管内に供給し、前記第2次配管内を、前記第1圧力以下の低圧の第2圧力で前記液化二酸化炭素を搬送する第2次配管搬送ステップと、
前記第2次配管内を搬送された前記液化二酸化炭素を前記第2圧力の状態で前記A液及び/又はB液の供給管に供給する供給ステップと、
を含み、
前記液化二酸化炭素と前記A液及び/又はB液が混合された状態で、前記吐出装置内で前記A液及びB液を混合して吐出し、前記液化二酸化炭素を気化させることによって発泡ポリウレタンフォームを製造することを特徴とする。
The method for producing a polyurethane foam according to the second aspect of the present invention includes a liquid A mainly composed of polyisocyanate, a liquid B mainly composed of a polyol, and liquefied dioxide as a blowing agent supplied from a liquefied carbon dioxide container. When the polyurethane foam is produced by mixing carbon, the liquefied carbon dioxide is caused by the pressure difference between the primary pipe and the secondary pipe through the primary pipe and the secondary pipe from the liquefied carbon dioxide container. Polyurethane foam using a polyurethane foam manufacturing apparatus equipped with a discharge device that conveys carbon, mixes the liquefied carbon dioxide with the liquid A and / or liquid B, stores the liquid in the liquid A, and / or discharges the liquid carbon at a predetermined discharge pressure. A method of manufacturing a method comprising:
A heating step in which the liquefied carbon dioxide container is preheated and pressurized to a first pressure higher than the discharge pressure,
When the external AC power source cannot be used, the direct current output from the rechargeable battery is converted into alternating current, power is supplied to the heater for heating the liquefied carbon dioxide container, and the rechargeable battery outputs and is converted. By setting a start time and an end time for energizing the heater with a timer, and switching the power supply source for energizing the heater between the rechargeable battery and an external power source, and controlling the temperature of the heater. Pre-warming the liquefied carbon dioxide container,
When an external AC power source can be used, the recharging battery is charged with AC from the external AC power source, a heating step,
While maintaining the first pressure through the liquefied carbon dioxide in the liquefied carbon dioxide container having a first pressure higher than the discharge pressure inside, and in the primary pipe connected to the liquefied carbon dioxide container at the start end side. A primary piping conveyance step for conveying;
The flow rate of liquefied carbon dioxide delivered from the primary pipe is adjusted and supplied into the secondary pipe, and the liquefied carbon dioxide is passed through the secondary pipe at a second pressure lower than the first pressure. A secondary piping conveyance step for conveying
A supply step of supplying the liquefied carbon dioxide transported in the secondary pipe to the supply pipe of the liquid A and / or liquid B in the state of the second pressure;
Including
In a state where the liquefied carbon dioxide and the A liquid and / or B liquid are mixed, the A liquid and the B liquid are mixed and discharged in the discharge device, and the liquefied carbon dioxide is vaporized to foam polyurethane foam. It is characterized by manufacturing.
なお、一般には超臨界状態の二酸化炭素は、液体ではないが、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。 In general, carbon dioxide in a supercritical state is not a liquid, 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. .
本発明に係るポリウレタンフォームの製造装置及びポリウレタンフォーム製造方法によれば、交流電源が使用できない搬送中においても、充電池からヒータに電力が供給されて所定時間の間にわたって液化二酸化炭素容器を所定温度に加温でき、吐出圧力以上の高圧の第1圧力に設定できる。なお、使用後は、スイッチ部で、電力供給元として外部の交流電源側にスイッチを切り替えて、充電器から充電池を充電できる。 According to the polyurethane foam manufacturing apparatus and the polyurethane foam manufacturing method according to the present invention, power is supplied from the rechargeable battery to the heater and the liquefied carbon dioxide container is kept at a predetermined temperature for a predetermined time even during transportation in which an AC power source cannot be used. And can be set to a first pressure higher than the discharge pressure. In addition, after use, a switch part can switch a switch to the external AC power supply side as an electric power supply source, and can charge a rechargeable battery from a charger.
また、本発明に係るポリウレタンフォームの製造装置によれば、第1次配管と第2次配管との間に第3次配管を設けると共に、第1次配管の終端側と第3次配管の始端側との間に接続され、第1次配管から第3次配管への液化二酸化炭素の流量を調整して、第3次配管内が、第1圧力以下の低圧であって、第2圧力以上の高圧である第3圧力を呈するように制御する圧力制御手段を備える。これによって、第3次配管を、液化二酸化炭素容器の充填量によって変化する第1圧力の圧力バッファとして機能させることができ、第3次配管内を第1圧力以下の低圧であって、第2圧力以上の高圧である第3圧力に制御できる。そのため、液化二酸化炭素容器の充填量にかかわらず第2次配管に流れる液化二酸化炭素の流量を一定に保つことができる。したがって、液化二酸化炭素と通常B液側に添加される発泡剤としての水の量が安定し、バランスのとれた発泡状態や発泡倍率を示すことができ、安定的にポリウレタンフォームが得られる。 Further, according to the polyurethane foam manufacturing apparatus of the present invention, the tertiary pipe is provided between the primary pipe and the secondary pipe, and the terminal side of the primary pipe and the start end of the tertiary pipe are provided. And the flow rate of liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the tertiary pipe is adjusted, and the inside of the tertiary pipe is at a low pressure equal to or lower than the first pressure and equal to or higher than the second pressure. Pressure control means for controlling to exhibit a third pressure which is a high pressure of Thus, the tertiary pipe can function as a pressure buffer of the first pressure that changes depending on the filling amount of the liquefied carbon dioxide container, and the second pipe has a low pressure equal to or lower than the first pressure. The pressure can be controlled to a third pressure that is higher than the pressure. Therefore, the flow rate of liquefied carbon dioxide flowing through the secondary pipe can be kept constant regardless of the filling amount of the liquefied carbon dioxide container. Therefore, the amount of water as a blowing agent added to the liquefied carbon dioxide and the B liquid side is stabilized, a balanced foaming state and foaming ratio can be exhibited, and a polyurethane foam can be stably obtained.
以下、本発明の実施の形態に係るポリウレタンフォーム製造装置及びポリウレタンフォーム製造方法について、添付図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a polyurethane foam manufacturing apparatus and a polyurethane foam manufacturing method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態1
<ポリウレタンフォーム製造装置>
図1は、本発明の実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造装置1の構成を模式的に示す図である。図1に示した実施の形態1に係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いる。このポリウレタンフォーム製造装置1では、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(図4参照)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。なお、加温機3は、図2の別例に示すように2つの加温機3a,3bで構成され、それぞれの液体を独立して加温するように構成されていてもよい。また、ホースヒータ4は、図3の別例に示すように2つのホースヒータ4a,4bで構成され、それぞれの液体を独立して加温するように構成されていてもよい。
<Polyurethane foam production equipment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a polyurethane
この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とを備える。また、ポリウレタンフォーム製造装置1は、液化二酸化炭素を搬送する第1次配管L11、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B液用配管L13,A液を搬送する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, this polyurethane
液化二酸化炭素を搬送する第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及び第1次配管L11内の圧力を測定する第1圧力計25が設けられている。また、第1次配管L11と第2次配管L12との境界部分に開閉弁26を備え、開閉弁26及びニードルバルブ27で構成される流量調整機構15を介して第2次配管L15に連結されている。第2次配管L12には、第2次配管L12内の圧力を測定する第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 L11 that conveys liquefied carbon dioxide is connected to the
B液用配管L13は、B液用ポンプ31と混合器32を備え、吐出装置2のスプレーガン5に連通する。また、A液用配管L14は、A液用ポンプ41を備え、吐出装置2のスプレーガン5に連通する。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液及び液化二酸化炭素と混合したB液を混合させ、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、加温機3及びホースヒータ4が設けられており、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ように構成されている。
The B liquid pipe L <b> 13 includes a
なお、図1の例では、液化二酸化炭素はB液に混合するように構成されているが、図2に示すように、A液に混合するように構成されていてもよい。この場合は、A液用配管L14に混合器42が設けられることとなる。また、図3に示すように、A液及びB液の双方に混合するように構成されていてもよい。この場合は、第2次配管L12を分岐させ、それぞれ、A液用配管L14に設けられた混合器42とB液用配管L13に設けられた混合器32に連結するようにすればよい。
In the example of FIG. 1, the liquefied carbon dioxide is configured to be mixed with the B liquid, but may be configured to be mixed with the A liquid as shown in FIG. In this case, the
液化二酸化炭素容器20は、図4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を用いることができる。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を液化二酸化炭素容器20として用いてもよい。
The liquefied
また、液化二酸化炭素容器20には、図4に示すように、当該容器20を加温するヒータ21が設けられている。ヒータ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を加温して、液化二酸化炭素容器20内部の圧力を吐出圧力以上の高圧の第1圧力に設定するためのものである。
The liquefied
図5は、ヒータ21と、加温制御部60の構成を示すブロック図である。
ヒータ21には、例えば、電気ヒータ、スチームヒータ、温水槽を用いることができる。
加温制御部60は、充電池61、インバータ62、タイマー63、スイッチ部64、充電器65、温度コントローラ66を含む。充電池61は、通常使用できる充電池であればよい。例えば、直流24Vの充電池を用いることができる。また、インバータ62によって、充電池61から出力される直流を交流に変換する。タイマー63によって、充電池61から出力され、変換された交流を、ヒータ21に通電する開始時間及び終了時間を設定する。スイッチ部64によって、ヒータ21に通電する電力の供給元を充電池61と外部電源との間で切り替える。充電器65によって、充電池61を外部交流電源からの交流で充電する。温度コントローラ66によって、ヒータを温度制御する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the
As the
The
ヒータ21によって液化二酸化炭素容器20を加熱して、液化二酸化炭素容器20の内部圧力が、約5MPa〜14MPaの範囲、好ましくは約7MPa〜14MPaの範囲、さらに好ましくは7MPa〜10MPaの範囲となるようにする。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3MPa〜7MPa程度であり、冬期には上記第1圧力に満たないため、加熱を行って内部圧力が上記範囲内に入るように圧力調整を行う。図12は、液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素の充填量の違いによる温度−圧力の関係を表すグラフである。それぞれのラインは、充填量30kg(1)、充填量26.8kg(2)、充填量23.6kg(3)、充填量20.1kg(4)の各場合を表している。なお、液化二酸化炭素容器20内は加熱されているので、貯留されている液体を大量に抜き取らない限り上記第1圧力にまで到達しないという現象は起こらない。すなわち、サイホン管付き容器は、液体の液化二酸化炭素を抜き取るので圧力低下が起こりにくい構造であり、約40℃程度までに加熱しておけば、内部圧力を第1圧力とすることができる。
The liquefied
上記ヒータ21と、加温制御部60によって、交流電源が使用できない搬送中にも液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して、吐出圧力より高圧の第1圧力に設定できる。具体的には、ポリウレタンフォーム製造装置の搬送中に液化二酸化炭素容器20をあらかじめ加温する場合には、スイッチ部64で電力供給元として、充電池61側にスイッチを入れて、ヒータ21への通電の開始時間と終了時間とを設定する。これによって、交流電源が使用できない搬送中においても、充電池61からヒータ21に電力が供給されて所定時間の間にわたって液化二酸化炭素容器20を所定温度に加温でき、吐出圧力以上の高圧の第1圧力に設定できる。なお、使用後は、スイッチ部64で、電力供給元として外部の交流電源側にスイッチを切り替えて、充電器65から充電池61を充電できる。
By 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内の二酸化炭素が気化しないようにするためである。また、第1圧力は、温度条件によっては臨界圧(7.382MPa(abs:絶対圧力表記))近傍もしくは臨界圧以上に設定する。
The reason why the first pressure is set to the above value is to prevent the carbon dioxide in the liquefied
第1次配管L11は、例えば、直径6mm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、下流側の供給経路が狭く構成されているニードルバルブ27などに異物がつまることを防止する。第1圧力計25によって、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。この第1圧力計25による検出値に基づいて、加熱部材21を制御することができる。
The primary pipe L11 is made of, for example, a stainless steel pipe having a diameter of 6 mm, and feeds liquefied carbon dioxide supplied from the liquefied
第1次配管L11と第2次配管L12との間には、開閉弁26が設けられており、この開閉弁26が第1次配管L11と第2次配管L12との境界となっている。また、第2次配管L12には、ニードルバルブ27と第2圧力計28とが設けられており、開閉弁26とニードルバルブ27とによって流量調整機構15を構成している。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、後述する制御部10によって電気的に開閉制御される。開閉弁26は、開閉弁26の上流側である1次圧力系と下流側である2次圧力系の圧力調整の機能を兼ねている。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。
An open /
第2次配管L12に設けられたニードルバルブ27は、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の流量を調整するものであり、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、第2次配管L12を給送する液化二酸化炭素の量を調整する。なお、ニードルバルブ27の絞り量の調整は、手動で行うこともできるが、電気的に制御してもよい。
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、液化二酸化炭素の流動方向を規制する。
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、本実施の形態では、例えば、直径3mm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、4MPa〜7MPaの範囲、好ましくは5MPa〜6MPaの範囲であり、吐出装置のスプレーガン5の吐出圧力(停止時)とほぼ同じ圧力であることが好ましい。
The secondary pipe L12b has a smaller diameter than that of the primary pipe L11. In the present embodiment, the secondary pipe L12b is made of, for example, a stainless steel pipe having a diameter of 3 mm. That is, since the flow rate of liquefied carbon dioxide is different between the upstream side and the downstream side of the
B液用配管L13及びA液用配管L14は、それぞれポンプ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液の主成分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 the main component of the liquid A include aromatic polyisocyanate, aliphatic diisocyanate, alicyclic diisocyanate, and a part of the isocyanate group of aromatic polyisocyanate, aliphatic diisocyanate, or alicyclic diisocyanate. What modified | denatured to urethane and / or urea may be used, and what modified a part of isocyanate group into burette, allophanate, carbodiimide, oxaziridone, acid, imide, etc. may be used.
B液の主成分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 which is the main component of the liquid B include ethylene glycol, propanediol, butanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, cyclohexanedimethanol, bisphenol A, 3-methyl-1, 5 -At least 1 sort (s) is mentioned among compounds which have active hydrogen, such as pentanediol, glycerin, trimethylol propane, pentaerythritol, sucrose, glucose, fructose sorbitol, methylglycoxide. 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、ポンプ31,41により一定(4MPa〜6MPa)となるように制御されている。B液用配管L13及びA液用配管L14内の圧力は、ポンプの駆動により、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、ポンプの停止時には、5MPa程度となるように構成されている。すなわち、ポンプ31,41は、油圧などの圧力調整機構50により一定圧力で常時B液及びA液をポリオール成分貯蔵容器30とポリイソシアネート成分貯蔵容器40から給送するように構成されており、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、ポンプが駆動して吐出圧力を一定に調整する。
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への流量が少なくなる結果、第2圧力(吐出圧力と略同じ)に減圧されている。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、ポンプ31,41の動作によってA液及びB液の圧力を調整するとともに、開閉弁26による開閉の切り換え及びニードルバルブ27によって第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の流量が調整され、液化二酸化炭素の圧力が調整される結果、2次圧力系の圧力をほぼ均一にすることができる。
As described above, the internal pressure in the secondary pipe L12 is adjusted so that the liquefied carbon dioxide is fed by the on-off
具体的には、ポンプ31,41の動作と開閉弁26の開閉の切り換えを連動させることにより、この液化二酸化炭素の流量の調整を自動化させることができ、本実施の形態に係るポリウレタンフォーム製造装置では、制御部10によってこの調整を自動化する構成をとる。制御部10の動作についての詳細は後述する。
Specifically, the adjustment of the flow rate of the liquefied carbon dioxide can be automated by interlocking the operation of the
なお、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
(変形例)
なお、流量調整機構15は、図2,図3に示すような変形例として構成することもできる。図2に示す例はニードルバルブ27のみで流量調整機構15を構成するものであり、制御部10は、ニードルバルブ27の開放度(絞り量)を調整する。すなわち、外気温などの運転条件に加え、B液用配管L13及びA液用配管L14の圧力に応じて動作するポンプ31,41の動作及び第2次配管L12内の圧力の情報などに基づいて、ニードルバルブ27の開放度を調整する。このとき、ニードルバルブ27は、第1次配管L11から第2次配管L12間の液化二酸化炭素の流動を完全に停止できるような開閉機構を備えているものであることが好ましい。すなわち、ニードルバルブ27を最も絞った状態で、液化二酸化炭素の供給を停止できない場合は、装置をスタンバイ状態で放置することにより、第2次配管L12内へ液化二酸化炭素の供給が連続して行われることになる。その結果、第2次配管L12内圧力が高くなりすぎ、ポリウレタンフォームを発泡させるには過剰な二酸化炭素が吐出装置2へ供給され、適正なポリウレタンフォームの製造を行うことが困難となる。
(Modification)
Note that the flow
また、図3に示す変形例は、制御装置10が開閉弁26の開閉に加え、ニードルバルブ27の開放度も調整する例である。上記のように、図1の例との相違は、ニードルバルブ27の開放度は、外気温などの運転条件に応じて手動で設定することとなっているのに対し、図3の変形例では、この開放度を制御装置10からの制御により自動化することである。
3 is an example in which the
<ポリウレタンフォーム製造方法>
<準備手順>
次に、本実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造方法について説明する。まず、本実施の形態に係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。
<Polyurethane foam manufacturing method>
<Preparation procedure>
Next, the polyurethane foam manufacturing method according to the first embodiment will be described. First, the preparation procedure performed before manufacturing a polyurethane foam using the polyurethane foam manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment is demonstrated.
事前準備として、液化二酸化炭素容器20を所定温度に加温しておき、吐出圧力以上の第1圧力に設定する。図5に示すように、ヒータ21と、加温制御部60によって、交流電源が使用できない搬送中にも液化二酸化炭素容器20をあらかじめ加温して、吐出圧力より高圧の第1圧力に設定できる。具体的には、ポリウレタンフォーム製造装置の搬送中に液化二酸化炭素容器20をあらかじめ加温する場合には、スイッチ部64で電力供給元として、充電池61側にスイッチを入れて、施行時間から逆算して、ヒータ21への通電の開始時間と終了時間とを設定する。これによって、交流電源が使用できない搬送中においても、充電池61からヒータ21に電力が供給されて所定時間の間にわたって液化二酸化炭素容器20を所定温度に加温でき、吐出圧力以上の高圧の第1圧力に設定できる。
なお、使用後は、スイッチ部64で、電力供給元として外部の交流電源側にスイッチを切り替えて、充電器65から充電池61を充電できる。
As a preliminary preparation, the liquefied
After use, the
本実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造装置は、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 polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first embodiment, first, the liquefied
次いで、液化二酸化炭素を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、液化二酸化炭素を第1次配管L11内に給送するが、第1次配管には、空気などが存在しているため、一端を開放しなければ、液化二酸化炭素を充填することができない。そこで本実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造装置1では、第1次配管L11にブローバルブ24を設け、第1次配管L11内に液化二酸化炭素を充填する。このため、ブローバルブ24が設けられる位置は、第1次配管L11と第2次配管L11との境界の開閉弁26の上流側近傍であることが好ましい。
Next, liquefied carbon dioxide is filled into the primary pipe L11. In this operation, liquefied carbon dioxide is fed into the primary pipe L11 with the on-off
その後、加熱部材21によって液化二酸化炭素容器20を加熱し、第1次配管L11内の圧力を上記7MPa〜14MPaの範囲に調整する。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、所定の第1圧力を維持するようにコンピュータ制御するように構成してもよい。
Thereafter, the liquefied
その後、第2次配管L12の開閉弁26とニードルバルブ27を開放して第1次配管L11から第2次配管L12内に液化二酸化炭素を充填し、さらに、ニードルバルブ27の開放度を調整する。第2次配管L12内の圧力は、液化二酸化炭素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(4MPa〜6MPa)とほぼ均衡する。ニードルバルブ27の開放度は、例えば、ポリウレタンフォーム製造装置を使用する気温などにより調整すればよく、例えば、低温のときは液化二酸化炭素の流量を多くし、高温のときは流量を少なくするように調整することができる。第2次配管L12内の圧力が所定圧に設定されると、開閉弁26を閉じる。
Thereafter, the on-off
なお、上記の通り第1圧力を7MPa〜14MPaの範囲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5に示すような状態図を持ち、臨界点(7.382MPa(abs)、31.1℃)を有する。よって、この臨界圧力付近の高圧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7MPa〜14MPaとすることにより、第1次配管L11内での温度が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 the range of 7 MPa-14 MPa as mentioned above is based on the phase state of a carbon dioxide. That is, carbon dioxide has a phase diagram as shown in FIG. 5 and has a critical point (7.382 MPa (abs), 31.1 ° C.). Therefore, as long as the high pressure around this critical pressure is maintained, carbon dioxide does not become a gas. Therefore, by setting the first pressure to 7 MPa to 14 MPa, the liquid state can be maintained if the temperature in the primary pipe L11 is about 20 ° C.
また、一般に、吐出装置2の吐出圧力は、4MPa〜7MPa、好ましくは5MPa〜8MPa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液用供給管に液化二酸化炭素を供給することができない。
In general, the discharge pressure of the
<ポリウレタンフォーム製造工程>
上記準備工程が終了すると、ポリウレタンフォーム製造装置によりポリウレタンフォームの製造を行う。図7は、ポリウレタンフォーム製造工程のフローチャートである。
(a)具体的には、スプレーガン5を操作し、スプレーガン5からA液及びB液の混合液を吐出する。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液及び第2次配管L12内の液化二酸化炭素が消費され、これらの配管内すなわち、吐出圧力が低下する。吐出圧力が設定圧力(5MPa)よりも低くなる(#10)と、ポンプ31,41が駆動する(#11)。
(b)A液及びB液をA液用配管L14及びB液用配管L13内に給送する。また、ポンプ31,41には、スイッチが設けられており、ポンプが動作すると、制御部に信号が送られて、開閉弁26の開閉切り換えを行う(#21)。
(c)第2次配管L12内に液化二酸化炭素が送り込まれる。このとき、ニードルバルブ27によって液化二酸化炭素の流量が制限されて少なくなり、第2次配管L12内が2次圧力に調整される(#22)。
<Polyurethane foam manufacturing process>
When the above preparation process is completed, polyurethane foam is manufactured by a polyurethane foam manufacturing apparatus. FIG. 7 is a flowchart of the polyurethane foam manufacturing process.
(A) Specifically, the
(B) Liquid A and liquid B are fed into the liquid A pipe L14 and the liquid B pipe L13. The
(C) Liquefied carbon dioxide is fed into the secondary pipe L12. At this time, the flow rate of the liquefied carbon dioxide is limited by the
ポンプ31,41の動作により、吐出圧力が所定の圧力になると(#12)、ポンプの動作が停止する(#13)。すると、制御部10は、ポンプが停止したことを検知し、開閉弁26を閉じる(#23)ように制御する。
When the discharge pressure reaches a predetermined pressure due to the operation of the
このように、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、高圧側の1次圧力系から低圧側の2次圧力系に液化二酸化炭素が給送される。また、ニードルバルブ27は、液化二酸化炭素の流量を調整して2次圧力系での圧力を低下させる、すなわち、流量調整機構15は、1次圧力系と2次圧力系の隔壁としての役割を有するとともに、制御部10からの制御によって適正な二酸化炭素の供給量の設定を行う機能を有する。
In this way, by switching the opening / closing
(効果)
以上説明したように、本実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造装置によれば、液化二酸化炭素容器を加熱して、第1圧力をスプレーガン5の吐出圧力に比べて高圧に設定する。具体的には、第1圧力を5MPa〜14MPa、好ましくは7MPa〜14MPaの範囲と臨界圧以上に設定することにより、二酸化炭素容器を冷却することなく二酸化炭素の気化を防止して給送することができる。
(effect)
As described above, according to the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first embodiment, the liquefied carbon dioxide container is heated and the first pressure is set to be higher than the discharge pressure of the
さらに、第1次配管L15から第2次配管L12への液化二酸化炭素の流量を調整することによって、第1圧力から第2圧力にまで低下させることができる。そこで、第1次配管L11から、第2次配管L12を経由して吐出装置2に連通させて、第1次配管L11の第1圧力、第2次配管L12の第2圧力について、それぞれの配管の間に圧力差を設けてこの圧力差を搬送力とすることで、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る。したがって、ポンプ使用に起因する二酸化炭素の気化の問題を避けることができる。
Furthermore, by adjusting the flow rate of the liquefied carbon dioxide from the primary pipe L15 to the secondary pipe L12, the pressure can be reduced from the first pressure to the second pressure. Accordingly, the primary pipe L11 is communicated with the
なお、図3に示すように、流量調整機構15の具体的構成として、1つの開閉弁26とニードルバルブ27を組み合わせて構成した場合は、制御部10からの制御信号を受けて、開閉弁26の開閉と、ニードルバルブ27の開放度の双方を制御する。
As shown in FIG. 3, as a specific configuration of the flow
このように開閉弁26とニードルバルブ27を組み合わせることにより、開閉弁26により容易に液化二酸化炭素の流通の切換を行うことができ、また、ニードルバルブ27により、例えば、周囲の温度に合わせた開放度の調整を自動的に行うことができる。したがって、より容易にかつ高精度に2次圧力系への液化二酸化炭素の供給を行うことができる。
By combining the on-off
実施の形態2
図8は、本発明の実施の形態2に係るポリウレタンフォーム製造装置1の構成を模式的に示す図である。図9は、本発明の実施の形態2に係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10は、本発明の実施の形態2に係るポリウレタンフォーム製造装置のさらに他の構成を模式的に示す図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of the polyurethane
実施の形態2に係るポリウレタンフォーム製造装置では、液化二酸化炭素容器20ごとの液化二酸化炭素の充填量に依存して変化する液化二酸化炭素容器毎の第1圧力の変動分にかかわらず、第2次配管L12に流れる液化二酸化炭素の流量を一定に保つことを課題にしている。
In the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the second embodiment, the second order regardless of the variation in the first pressure for each liquefied carbon dioxide container that varies depending on the filling amount of the liquefied carbon dioxide for each liquefied
上記課題の背景について説明する。
吐出圧力(第2圧力)を、例えば7MPaとする場合、図12に示すように、液化二酸化炭素容器内の充填量20.1kgの場合(4)には、第1圧力と吐出圧力との圧力差は約2MPaであり、液化二酸化炭素容器内の充填量30kgの場合(1)には、第1圧力と吐出圧力との圧力差は約6.2MPaにもなる。第1次配管L11と第2次配管L12との間のニードルバルブの絞りを一定にして、圧力制御した場合、充填量20.1kgの場合と充填量30kgの場合とでは、第1圧力と第2圧力との圧力差に起因して第2次配管L12に流れる液化二酸化炭素の流量が大きく異なる。この場合、ポリウレタンフォームの製造に際しては、液化二酸化炭素と共に発泡剤としての水も、通常併用されるが、液化二酸化炭素の流量が大きくなると、水と液化二酸化炭素により発泡過多となり、正常なポリウレタンフォームが得られなくなるという問題が発生し、また、逆に液化二酸化炭素の流量が少なすぎる場合、水だけでの発泡では所望の発泡倍率が得られなくなり、原料の使用量が大幅に増加してしまうという問題が発生することが考えられる。
The background of the above problem will be described.
When the discharge pressure (second pressure) is set to 7 MPa, for example, as shown in FIG. 12, when the filling amount in the liquefied carbon dioxide container is 20.1 kg (4), the pressure between the first pressure and the discharge pressure. The difference is about 2 MPa, and when the filling amount in the liquefied carbon dioxide container is 30 kg (1), the pressure difference between the first pressure and the discharge pressure is about 6.2 MPa. When the pressure of the needle valve between the primary pipe L11 and the secondary pipe L12 is kept constant and the pressure is controlled, the first pressure and the first pressure are different for the filling amount of 20.1 kg and the filling amount of 30 kg. Due to the pressure difference between the two pressures, the flow rate of the liquefied carbon dioxide flowing through the secondary pipe L12 is greatly different. In this case, in the production of polyurethane foam, water as a blowing agent is usually used together with liquefied carbon dioxide. However, when the flow rate of liquefied carbon dioxide increases, excessive foaming occurs due to water and liquefied carbon dioxide, and normal polyurethane foam is produced. If the flow rate of liquefied carbon dioxide is too small, foaming with water alone will not provide the desired foaming ratio, and the amount of raw material used will increase significantly. It is possible that this problem will occur.
実施の形態2に係るポリウレタンフォーム製造装置は、実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造装置と比較すると、このポリウレタンフォーム製造装置1では、液化二酸化炭素容器内の第1圧力で液化二酸化炭素を搬送する第1次配管L11と、終端側がA液又はB液に接続され、吐出圧力以上の第2圧力で液化二酸化炭素を搬送する第2次配管L12との間に、第3次配管L15を設けたことを特徴とする。この第3次配管L15は、後述する圧力制御機構45によって、液化二酸化炭素容器20ごとの液化二酸化炭素の充填量に依存して変化する液化二酸化炭素容器毎の第1圧力の変動分を吸収する圧力バッファとして機能させることができる。このため、液化二酸化炭素容器20内の液化二酸化炭素の充填量にかかわらず第2次配管L12に流れる液化二酸化炭素の流量を一定に保つことができる。
Compared with the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the first embodiment, the polyurethane
また、このポリウレタンフォーム製造装置1では、第1次配管L11と第3次配管L15との境界部分に開閉弁46を備え、開閉弁46及びニードルバルブ47で構成される圧力制御機構45を介して第1配管L11から第3次配管に連結されている。第3次配管L15には、第3次配管L15内の圧力を測定する第3圧力計48が設けられている。また、第3次配管L15と第2次配管L12との境界部分に開閉弁26を備え、開閉弁26及びニードルバルブ27で構成される流量調整機構15を介して第2次配管L15に連結されている。
In the polyurethane
第1次配管L11と第3次配管L15との間には、開閉弁46が設けられており、この開閉弁46が第1次配管L11と第3次配管L15との境界となっている。また、第3次配管L15には、ニードルバルブ47と第3圧力計48とが設けられており、開閉弁46とニードルバルブ47と第3圧力計48とによって圧力制御機構45を構成している。
An open /
第3次配管L15に設けられたニードルバルブ47は、第1次配管L11から第3次配管L15に送り込まれる液化二酸化炭素の流量を調整するものである。このニードルバルブ47によって、第3次配管L15を給送する液化二酸化炭素の流量を調整して、第3次配管L15内の圧力を制御することもできる。なお、ニードルバルブ47の絞り量の調整は、手動で行うこともできるが、電気的に制御してもよい。
The
第3次配管L15は、例えば直径6mmのステンレス製の管で構成されている。第3次配管L15は、給送される液化二酸化炭素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3圧力の状態となる。また、第3圧力は、吐出装置のスプレーガン5の吐出圧力(停止時)以上の高圧とする。第3圧力の具体的数値としては、5MPa〜10MPaの範囲、好ましくは7MPa〜10MPaの範囲である。
The third pipe L15 is made of, for example, a stainless steel pipe having a diameter of 6 mm. Since the flow rate of the liquefied carbon dioxide fed to the third pipe L15 is reduced, the third pipe L15 is in a third pressure state that is lower than the first pressure in the first pipe L11. Further, the third pressure is set to a high pressure equal to or higher than the discharge pressure (when stopped) of the
図11は、圧力制御機構45によって第3次配管L15内を第3圧力について所定幅の設定圧力の範囲に制御する圧力制御方法のフローチャートである。
(a)まず、電源を入れる。最初、開閉弁46を開放状態にする(S01)。これによって第1次配管L11から第3次配管L15内に液化二酸化炭素が流れ込んできて、第3次配管L15内の圧力が上昇する。
(b)第3圧力計48で計測した第3次配管L15内の圧力と、あらかじめ設定した第3圧力に対して所定幅の設定圧力の下限以上であるか、比較する(S02)。下限以下の場合には、液化二酸化炭素の流量が十分でない場合と思われるので、ステップS01に戻る。一方、計測した圧力が設定圧力の下限以上の場合には、ステップS03に進む。
(c)第3圧力計48で計測した第3次配管L15内の圧力と、あらかじめ設定した第3圧力に対して所定幅の設定圧力の上限を超えたか、比較する(S03)。設定圧力の上限を超えた場合には、開閉弁46を閉止する(S04)。設定圧力の上限以下の場合には、ステップS02へ戻る。
(d)開閉弁閉止後、終了か否か判断する(S05)。終了の場合には、電源を切って終了する。一方、終了でない場合には、ステップS03に戻って、設定圧力の上限を超えたままか比較する。
以上のステップを繰り返すことによって、あらかじめ設定した第3圧力に対して所定幅の設定圧力の範囲内に圧力制御することができる。これによって、図8に示すように、液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素の充填量に依存して、容器毎の第1圧力が異なる場合にも、第3次配管内の第3圧力を第1圧力以下の低圧であって、設定圧力の範囲で圧力制御することができる。そこで、第1次配管L11の第1圧力の大きな変動分に対する圧力バッファとして機能させることができる。このため、充填量にかかわらず第2次配管に流れる液化二酸化炭素の流量を一定に保つことができる。
FIG. 11 is a flowchart of a pressure control method in which the
(A) First, turn on the power. First, the on-off
(B) The pressure in the third pipe L15 measured by the
(C) The pressure in the third pipe L15 measured by the
(D) After closing the on-off valve, it is determined whether or not it is finished (S05). In the case of termination, turn off the power and terminate. On the other hand, if it is not finished, the process returns to step S03 to compare whether the upper limit of the set pressure is exceeded.
By repeating the above steps, the pressure can be controlled within a set pressure range of a predetermined width with respect to the preset third pressure. As a result, as shown in FIG. 8, the third pressure in the tertiary pipe is changed even when the first pressure for each container differs depending on the filling amount of the liquefied carbon dioxide in the liquefied carbon dioxide container. It is a low pressure of 1 pressure or less, and the pressure can be controlled within a set pressure range. Therefore, it can function as a pressure buffer for a large fluctuation of the first pressure in the primary pipe L11. For this reason, the flow rate of the liquefied carbon dioxide flowing through the secondary pipe can be kept constant regardless of the filling amount.
なお、設定圧力の幅が広くなると圧力制御の精度は粗くなり、設定圧力の幅が狭いほど圧力制御の精度は向上する。なお、開閉弁46は、直線運動型閉止部品からなる調整弁を備えるのが好ましい。すなわち、直線運動型閉止部品からなる調整弁によって給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を制御する構成である。上記構成によって、回転形閉止部品、例えばボールバルブ等と比べて、開閉弁開閉の回数が多くなったとしても、耐久性を高く維持することができ、開閉弁の部品交換などの頻度を少なくすることができるためである。また、直線運動型閉止部品の中で、完全開放と完全閉止の2段階だけでなく、中間的な開放・閉止状態に制御可能な比例制御型弁を用いることもできる。すなわち、圧力計で計測した圧力が所定圧力を超える場合に前記開閉弁を完全閉止又は閉止する方向(流量を少なくする方向)に制御し、また圧力計で計測した圧力が所定圧力より低い場合に前記開閉弁を完全開放又は開放する方向(流量を多くする方向)に制御する弁制御手段であるのが好ましい。この場合には、ニードルバルブ47は不要となる。
Note that the accuracy of pressure control becomes coarser as the set pressure range becomes wider, and the accuracy of pressure control improves as the set pressure range becomes narrower. The on-off
<ポリウレタンフォーム製造方法>
<事前準備>
本実施の形態2に係るポリウレタンフォーム製造方法は、実施の形態1に係るポリウレタンフォーム製造方法と比較すると、事前準備の段階について、第3次配管L15への液化二酸化炭素の充填工程を含む点で相違する。
<Polyurethane foam manufacturing method>
<Preparation>
Compared with the polyurethane foam manufacturing method according to the first embodiment, the polyurethane foam manufacturing method according to the second embodiment includes a filling process of liquefied carbon dioxide into the third pipe L15 at the preliminary preparation stage. Is different.
第1次配管L11へ液化二酸化炭素を充填した後、第2次配管L12へ液化二酸化炭素を充填する工程に先立って、以下の、第3次配管L15に液化二酸化炭素を充填する工程が行われる。つまり、第3次配管L15の開閉弁46とニードルバルブ47を開放して第1配管L11から第3次配管L15内に液化二酸化炭素を充填する。この場合、圧力制御機構45によって、上述の図6のフローチャートに従って、第3次配管L15内の圧力を第3圧力について所定幅の設定圧力の範囲に制御する。
After filling the liquefied carbon dioxide into the primary pipe L11 and before filling the liquefied carbon dioxide into the secondary pipe L12, the following process of filling the liquefied carbon dioxide into the third pipe L15 is performed. . That is, the on-off
(効果)
さらに、本実施の形態2に係るポリウレタンフォーム製造装置では、第1次配管L11と第2次配管L12との間に第3次配管L15を設けると共に、第1次配管L11と第3次配管L15との間には、開閉弁46が設けられている。また、第3次配管L15には、ニードルバルブ47と第3圧力計48とが設けられている。開閉弁46とニードルバルブ47と第3圧力計48とで構成される圧力制御機構45によって、液化二酸化炭素容器20の充填量に応じて変化する第1圧力の変動分を吸収する圧力バッファとして、第3次配管L15を機能させることができる。これによって、液化二酸化炭素容器20の液化二酸化炭素の充填量にかかわらず、第3次配管L15内をほぼ一定の第3圧力に制御できる。
(effect)
Furthermore, in the polyurethane foam manufacturing apparatus according to the second embodiment, the tertiary pipe L15 is provided between the primary pipe L11 and the secondary pipe L12, and the primary pipe L11 and the tertiary pipe L15 are provided. Between the two, an on-off
なお、本発明は上記実施の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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement in another various aspect.
本発明に係るポリウレタンフォーム製造装置及びポリウレタンフォーム製造方法は、交流電源が使用できない搬送中にも液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して、吐出圧力より高圧の第1圧力に設定できるので、現場での作業効率を向上させることができる。そのため、発泡剤として液体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として有用である。 In the polyurethane foam manufacturing apparatus and the polyurethane foam manufacturing method according to the present invention, the liquefied carbon dioxide container can be pre-heated even during transportation in which an AC power source cannot be used, and the first pressure higher than the discharge pressure can be set. The working efficiency can be improved. Therefore, it is useful as a polyurethane foam production apparatus suitable for polyurethane foam foaming using liquid carbon dioxide as a foaming agent.
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 プレーガン
10 制御部
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
45 圧力制御機構
46 開閉弁
47 ニードルバルブ
48 第3圧力計
60 加温手段
61 充電池
62 インバータ
63 タイマー
64 スイッチ部
65 充電器
66 温度コントローラ
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 (10)
容器内が前記吐出圧力より高圧の第1圧力を有する前記液化二酸化炭素容器に始端側が接続され、前記液化二酸化炭素容器から液化二酸化炭素を、前記第1圧力を維持しつつ搬送する第1次配管と、
終端側が前記A液及びB液の少なくとも一方の前記供給管に接続され、前記液化二酸化炭素を前記第1圧力より低圧の第2圧力で、前記A液及びB液の少なくとも一方の前記供給管に給送する第2次配管と、
前記液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して前記吐出圧力より高圧の第1圧力まで加圧する加温手段であって、
前記液化二酸化炭素容器を加温するヒータと、
前記ヒータを温度制御する温度制御部と、
前記ヒータに電力を供給する充電池と、
前記充電池から出力される直流を交流に変換するインバータと、
前記充電池を外部交流電源からの交流で充電する充電器と、
前記充電池から出力され、変換された交流を、前記ヒータに通電する開始時間及び終了時間を設定するタイマーと、
前記ヒータに通電する電力の供給元を前記充電池と外部電源との間で切り替えるスイッチ部と、
を含む、加温手段と、
を備えることを特徴とする、ポリウレタンフォーム製造装置。 When 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, respectively. A polyurethane foam manufacturing apparatus comprising a discharge device that mixes the liquefied carbon dioxide with the liquid A and / or liquid B fed through a pipe, mixes the liquid A and liquid B, and discharges the liquid at a predetermined discharge pressure. Because
A primary pipe having a first end connected to the liquefied carbon dioxide container having a first pressure higher than the discharge pressure in the container and transporting the liquefied carbon dioxide from the liquefied carbon dioxide container while maintaining the first pressure. When,
The terminal side is connected to the supply pipe of at least one of the A liquid and the B liquid, and the liquefied carbon dioxide is supplied to the supply pipe of at least one of the A liquid and the B liquid at a second pressure lower than the first pressure. Secondary piping to feed,
Heating means for preheating the liquefied carbon dioxide container and pressurizing to a first pressure higher than the discharge pressure,
A heater for heating the liquefied carbon dioxide container;
A temperature controller for controlling the temperature of the heater;
A rechargeable battery for supplying power to the heater;
An inverter that converts direct current output from the rechargeable battery into alternating current;
A charger for charging the rechargeable battery with an AC from an external AC power source;
A timer for setting a start time and an end time for energizing the heater with the alternating current output from the rechargeable battery and converted;
A switch unit for switching a power supply source for energizing the heater between the rechargeable battery and an external power source;
Including heating means,
An apparatus for producing polyurethane foam, comprising:
前記第1次配管の終端側と前記第3次配管の始端側との間に接続され、前記第1次配管から前記第3次配管への液化二酸化炭素の流量を調整して、前記第3次配管内が前記第3圧力を呈するように制御する圧力制御手段と、
をさらに備える、請求項1又は2に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 A start end side is connected to a terminal end side of the primary pipe, a terminal end side is connected to a start end side of the secondary pipe, and the third pressure is a low pressure equal to or lower than the first pressure and a high pressure equal to or higher than the second pressure. And a tertiary pipe for conveying liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the secondary pipe;
The third pipe is connected between the terminal end side of the primary pipe and the start end side of the third pipe, and the flow rate of liquefied carbon dioxide from the primary pipe to the third pipe is adjusted, and the third pipe is adjusted. Pressure control means for controlling the inside of the next pipe to exhibit the third pressure;
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising:
開閉が切り替えられる開閉弁と、
前記第3次配管内の圧力を計測する圧力計と、
前記圧力計で計測した圧力が前記第3圧力を含む所定範囲の上限を超える場合に前記開閉弁を閉止し、前記圧力計で計測した圧力が前記第3圧力を含む所定範囲の上限以下の場合に前記開閉弁を開放する弁制御手段と、
を備える、請求項3に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The pressure control means includes
An on-off valve that can be switched between opening and closing;
A pressure gauge for measuring the pressure in the tertiary pipe;
When the pressure measured by the pressure gauge exceeds the upper limit of the predetermined range including the third pressure, the on-off valve is closed, and when the pressure measured by the pressure gauge is equal to or lower than the upper limit of the predetermined range including the third pressure Valve control means for opening the on-off valve;
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 3, comprising:
開閉が切り替えられる開閉弁と、
前記吐出装置からA液及びB液を吐出しないときは前記開閉弁を閉鎖する一方、前記吐出装置内に前記A液及びB液を供給する動作に連動して開閉弁を開放するように制御する弁制御手段と、
を備えることを特徴とする、請求項2に記載のポリウレタンフォーム製造装置。 The flow rate adjusting means is
An on-off valve that can be switched between opening and closing;
When the A and B liquids are not discharged from the discharge device, the on-off valve is closed, while the on-off valve is controlled to open in conjunction with the operation of supplying the A and B liquids into the discharge device. Valve control means;
The polyurethane foam manufacturing apparatus according to claim 2, comprising:
前記液化二酸化炭素容器をあらかじめ加温して前記吐出圧力より高圧の第1圧力まで加圧する加温ステップであって、
外部交流電源が使用できない場合には、充電池から出力される直流を交流に変換して、前記液化二酸化炭素容器を加温するヒータに電力を供給し、前記充電池から出力され、変換された交流を、前記ヒータに通電する開始時間及び終了時間をタイマーによって設定して、前記ヒータに通電する電力の供給元を前記充電池と外部電源との間で切り替えると共に、前記ヒータを温度制御し、
外部交流電源が使用できる場合には、前記充電池を前記外部交流電源からの交流で充電する、加温ステップと、
内部が前記吐出圧力より高圧の第1圧力を有する前記液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素を、始端側が前記液化二酸化炭素容器に接続された第1次配管内を通して前記第1圧力を維持しつつ搬送する第1次配管搬送ステップと、
前記第1次配管から送り出される液化二酸化炭素の流量を調整して第2次配管内に供給し、前記第2次配管内を、前記第1圧力以下の低圧の第2圧力で前記液化二酸化炭素を搬送する第2次配管搬送ステップと、
前記第2次配管内を搬送された前記液化二酸化炭素を前記第2圧力の状態で前記A液及び/又はB液の供給管に供給する供給ステップと、
を含み、
前記液化二酸化炭素と前記A液及び/又はB液が混合された状態で、前記吐出装置内で前記A液及びB液を混合して吐出し、前記液化二酸化炭素を気化させることによって発泡ポリウレタンフォームを製造することを特徴とする、ポリウレタンフォームの製造方法。 When a polyurethane foam is produced 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, The liquefied carbon dioxide is transported from the carbon dioxide container through the primary pipe and the secondary pipe by the respective pressure differences of the primary pipe and the secondary pipe, and the liquefied carbon dioxide is transferred to the liquid A and / Alternatively, it is a method of producing a polyurethane foam using a polyurethane foam production apparatus equipped with a discharge device that is mixed with liquid B and stored therein and discharged at a predetermined discharge pressure.
A heating step in which the liquefied carbon dioxide container is preheated and pressurized to a first pressure higher than the discharge pressure,
When the external AC power source cannot be used, the direct current output from the rechargeable battery is converted into alternating current, power is supplied to the heater for heating the liquefied carbon dioxide container, and the rechargeable battery outputs and is converted. Set the start time and end time to energize the heater by means of a timer, and switch the power supply source to energize the heater between the rechargeable battery and an external power source, and temperature control the heater,
When an external AC power source can be used, the recharging battery is charged with AC from the external AC power source, a heating step,
While maintaining the first pressure through the liquefied carbon dioxide in the liquefied carbon dioxide container having a first pressure higher than the discharge pressure inside, and in the primary pipe connected to the liquefied carbon dioxide container at the start end side. A primary piping conveyance step for conveying;
The flow rate of liquefied carbon dioxide delivered from the primary pipe is adjusted and supplied into the secondary pipe, and the liquefied carbon dioxide is passed through the secondary pipe at a second pressure lower than the first pressure. A secondary piping conveyance step for conveying
A supply step of supplying the liquefied carbon dioxide transported in the secondary pipe to the supply pipe of the liquid A and / or liquid B in the state of the second pressure;
Including
In a state where the liquefied carbon dioxide and the A liquid and / or B liquid are mixed, the A liquid and the B liquid are mixed and discharged in the discharge device, and the liquefied carbon dioxide is vaporized to foam polyurethane foam. A process for producing a polyurethane foam, characterized in that
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