JP6395556B2 - 混合装置、現場吹付け型発泡機及び混合方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体と当該液体の圧力に応じて定められる量の発泡剤とを混合させる混合装置及び混合方法、並びに当該混合装置を備える現場吹付け型発泡機に関する。

特許文献１では、液化二酸化炭素を加圧する第１ポンプ装置と、液化二酸化炭素を外部に供給する供給通路と、供給通路を開閉する開閉弁（導入弁）とを備え、プランジャポンプによって送り込まれた液体が流入する混合用通路に開閉弁を介して接続される液化二酸化炭素供給装置において、供給通路内の液圧と混合用通路内の液圧との差圧を検出し、プランジャポンプのプランジャの移動方向の切換タイミングを検出し、そのタイミングの検出時に、そのタイミングとそのタイミングの一回前に検出されたタイミングとの間の差圧を取得し、取得された差圧に基づいて、混合用通路内の液圧が供給通路内の液圧以上であると判定された場合に、差圧取得時に開閉弁を開弁することによって、液化二酸化炭素を好適に混合用通路に供給することが可能となる混合装置（液化二酸化炭素供給装置）、及び当該混合装置を備えるポリウレタンフォーム発泡機（製造装置）が開示されている。

特許文献１に開示の発明では、プランジャポンプのプランジャの移動方向の切換タイミング、つまりプランジャの移動方向が下死点から上死点への方向から、上死点から下死点への方向に切り換わり、ポンプの脈動により混合用通路内の圧力が低下したときに、開閉弁を開弁することによって、発泡剤である液化二酸化炭素を混合用通路に供給できることが開示されている。

また、特許文献２では、二酸化炭素を発泡剤とし、ポリオール（ポリオール化合物）とポリイソシアネートとを混合して作製するウレタンフォームの製造方法及び製造装置であって、供給されるポリオールについて二酸化炭素の超臨界状態を維持する温度および圧力条件に制御するとともに、液化二酸化炭素を前記圧力以上に加圧し液体状態で該ポリオールに混合後、該混合流体をポリイソシアネートと攪拌混合するウレタンフォームの製造方法及び製造装置が開示されている。

特許文献２に開示の発明では、流量圧力調節部によってポリオールに混合する、発泡剤である二酸化炭素の流量を調節することが開示されている。

特開２０１３−１５１１２４号公報 特開２００６−３２８２３２号公報

しかしながら、特許文献１に開示の混合装置では、供給する発泡剤よりも混合用通路内の圧力が高いため、混合用通路内の圧力が低下するときのみしか、発泡剤を混合用通路内に供給することができない。この場合、発泡剤を混合流路に供給する時間を十分に取ることができない場合がある。この場合では、所望の量の発泡剤を、混合用通路内を流れる液体に混合させることができない。つまり、混合流路内の液体の圧力が小さくなると、発泡剤の比率が大きくなりすぎてしまい、その反対に、混合流路内の液体の圧力が大きくなると、発泡剤の比率が小さくなりすぎてしまう。

また、こうした混合装置では、発泡剤を供給するために用いられるポンプに、ガス圧駆動のプランジャポンプが用いられていた。この種のポンプは、ガス圧によりシリンダ内の発泡剤を高圧で一度に押し出すために、ポンプの吐出量を調節するには、混合装置を停止させた上で、シリンダの容積を変更する必要があった。そのため、混合装置の稼働中に混合流路内の液体の圧力の変動に応じた吐出量の調整はできなかった。

さらに、特許文献２に開示のウレタンフォームの製造方法及び製造装置のように、流量圧力調節部により、ポリオール等の液体に混合する発泡剤の流量を設定する場合では、安定した流量に調節することが困難である。そのため、ポンプを継続的に稼働させて供給する液化二酸化炭素の圧力の安定性を確保するために、発泡剤を流す発泡剤流路に循環流路を設ける必要があり、そのため混合装置が複雑になってしまうおそれがある。

そこで、本発明の目的は、液体の圧力に応じて適切な量の発泡剤を液体に混合させる混合装置及び混合方法、並びに当該混合装置を含む現場吹付け型発泡機を提供することにある。

請求項１の発明によれば、液体と、前記液体の圧力に応じて定められる量の発泡剤とを混合させる混合装置であって、前記液体を流す液体流路と、前記液体流路内の圧力を測定する液体流路圧力計と、前記発泡剤を流す発泡剤流路と、前記発泡剤を前記発泡剤流路内に供給する発泡剤ポンプと、前記発泡剤流路内の圧力を測定する発泡剤流路圧力計と、前記発泡剤流路を前記発泡剤流路と接続する開閉弁と、前記発泡剤ポンプの吐出量を制御する発泡剤ポンプ制御部と、前記開閉弁の動作を制御する開閉弁制御部とを有する制御装置と、を備え、前記開閉弁制御部は、前記発泡剤流路圧力計によって計測された圧力が、前記液体流路圧力計によって計測された圧力よりも高いときに、前記開閉弁を開弁するように、前記開閉弁を制御し、前記発泡剤ポンプ制御部は、前記開閉弁の開弁中、前記発泡剤ポンプの吐出量を所定の値に制御する、混合装置が提供される。

すなわち、請求項１の発明では、発泡剤流路内圧力が液体流路内の圧力よりも高くなるように発泡剤ポンプの吐出量を制御しつつ、発泡剤流路内の圧力が液体流路内の圧力よりも高いときに、開閉弁を開弁することによって、混合装置を稼働させながら液体流路内の圧力によらず、液体流路に液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を安定して供給することができる。

請求項２の発明によれば、前記開閉弁制御部は、前記開閉弁を開弁後、予め定められた時間経過後に閉弁する、請求項１に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項２の発明では、発泡剤流路内の圧力が液体流路内の圧力よりも高いときに、開閉弁を開弁することによって、任意の時間長さだけ、例えば特許文献１に開示の発明のように液体を供給するプランジャポンプのプランジャの移動方向の切換タイミングに関わらず、液体流路内に発泡剤を混合させることができる。それにより、所定の量の発泡剤を液体に安定して混合させることができる。

請求項３の発明によれば、前記発泡剤ポンプ制御部は、前記発泡剤流路内の圧力を前記液体流路内の圧力よりも高く、かつ前記発泡剤流路内と前記液体流路内の圧力差を所定の値にするように、前記発泡剤ポンプの吐出量を制御する、請求項１又は２に記載の混合装置。

すなわち、請求項３の発明では、発泡剤流路内と液体流路内との圧力差を所定の値に制御することにより、液体流路に液体流路内圧力に応じた量の発泡剤をより安定して供給することができる。

請求項４の発明によれば、前記発泡剤ポンプは容積型ポンプである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項４の発明では、混合装置を稼働させながら液体流路内の圧力によらず確実に、液体流路に液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を供給することができる。

請求項５の発明によれば、前記発泡剤ポンプは、モータを含み、前記モータによって駆動されるものであり、前記発泡剤ポンプ制御部は、前記モータの回転数を制御することによって前記発泡剤ポンプの吐出量を制御する、請求項４に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項５の発明では、発泡剤ポンプに含まれるモータの回転数を制御することにより発泡剤ポンプの吐出量を制御することによって、液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を液体に安定して混合させることができると共に、特許文献２に開示の発明のように循環流路を形成する必要がないので、混合装置を簡素化することができる。

請求項６の発明によれば、前記発泡剤ポンプは可変容量形ポンプである、請求項４に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項６の発明では、発泡剤ポンプが可変容量形ポンプであるので、発泡剤ポンプの吐出量を制御することができる。その結果、液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を液体に安定して混合させることができる。さらに、特許文献２に開示の発明のように循環流路を形成する必要がないので、混合装置を簡素化することができる。

請求項７の発明によれば、前記発泡剤ポンプは定容量形ポンプである、請求項４に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項７の発明では、発泡剤ポンプが定容量形ポンプであるので、ポンプの構造が可変容量形ポンプに比べ単純であり、混合装置をより小型化することができる。

請求項８の発明によれば、前記発泡剤ポンプはプランジャポンプである、請求項４〜７のいずれか１項に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項８の発明では、混合装置を稼働させながら液体流路内の圧力によらず確実に、液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を液体に混合させることができる。

請求項９の発明によれば、前記発泡剤ポンプは回転斜板形アキシャル式プランジャポンプである、請求項８に記載の混合装置。

すなわち、請求項９の発明では、発泡剤ポンプが回転斜板形アキシャル式プランジャポンプであるので、装置の構造を簡易にすることができ、かつ斜板の回転軸とプランジャが平行であるため装置を小型化することができる。

請求項１０の発明によれば、前記混合装置はさらに前記液体を前記液体流路内に供給する液体ポンプを含み、前記液体ポンプはプランジャポンプであり、前記開閉弁制御部は、前記液体ポンプのプランジャが上死点に達したときに、前記開閉弁を開弁する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の混合装置が提供される。

すなわち、請求項１０の発明では、液体ポンプのプランジャが上死点に達したとき、すなわち液体ポンプの脈動によって液体流路内の圧力が低下するときに開閉弁を開弁して、発泡剤を液体流路により低圧で供給することができ、ひいては発泡剤ポンプにかかる負荷を減少させることができる。

請求項１１の発明によれば、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の混合装置を備える現場吹付け型発泡機が提供される。

すなわち、請求項１１の発明では、上述の混合装置を備えることにより、発泡材料の原液である液体への発泡剤の混合が均等にされるので、均等に発泡した発泡材料を生成することができる。

請求項１２の発明によれば、前記液体は、ポリオール又はイソシアネートである、請求項１１に記載の現場吹付け型発泡機が提供される。

すなわち、請求項１２の発明では、上述の混合装置によって、ポリオール又はイソシアネートの一方に発泡剤を混合させたものを、ポリオール又はイソシアネートの他方と混合撹拌させて吹付けることによって、均等に発泡したポリウレタンフォームを生成することができる。

請求項１３の発明によれば、液体と、前記液体の圧力に応じて定められる量の発泡剤とを混合させる混合方法であって、前記液体を液体流路に所定の圧力で供給する工程と、前記液体流路内の圧力を測定する工程と、前記発泡剤を発泡剤流路に供給する工程と、前記発泡剤流路内を前記液体流路内よりも高い圧力に加圧する工程と、前記発泡剤流路内の圧力が前記液体流路内の圧力よりも高いときに、前記発泡剤流路を前記液体流路と接続すると共に、前記発泡剤の流量を予め定めた値に制御する流路接続工程とを含む混合方法が提供される。

すなわち、請求項１３の発明では、発泡剤流路内の圧力が液体流路内の圧力よりも高いときに、発泡剤流路を液体流路と接続することにより、混合装置を稼働させながら液体流路内の圧力によらず、液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を液体に安定して混合させることができる。

請求項１４の発明によれば、さらに、前記流路接続工程が開始してから予め定められた時間経過後に、前記発泡剤流路の前記液体流路との接続を遮断する工程を含む、請求項１３に記載の混合方法が提供される。

すなわち、請求項１４の発明では、発泡剤流路内の圧力が液体流路内の圧力よりも高いときに、発泡剤流路を液体流路と接続することにより、任意の時間長だけ、例えば特許文献１のように液体を供給するプランジャポンプのプランジャの移動方向の切換タイミングに関わらず、液体流路内に発泡剤を混合させることができる。それにより、所定の量の発泡剤を液体に安定して混合させることができる。

請求項１５の発明によれば、前記流路接続工程は、前記発泡剤流路内を加圧して、前記発泡剤流路内を前記液体流路内よりも高い圧力に維持する工程をさらに含む、請求項１３又は１４に記載の混合方法が提供される。

すなわち、請求項１５の発明では、発泡剤流路を液体流路と接続させると、発泡剤流路内の圧力が下がることになるが、発泡剤流路内を加圧して発泡剤流路内を液体流路内よりも高い圧力に維持することによって、発泡剤を液体に安定して混合させることができる。

請求項１６の発明によれば、前記液体は、ポリオール又はイソシアネートである、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の混合方法が提供される。

すなわち、請求項１６の発明では、所定の量の発泡剤をポリオール又はイソシアネートに混合させることができるので、発泡剤が混合されたポリオール又はイソシアネートを利用することによって、均等に発泡したポリウレタンフォームを生成することができる。

請求項１〜８の発明によれば、混合装置を稼働させながら液体流路内の圧力によらず、液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を液体に安定して混合させることのできる混合装置を提供することができる。

請求項９及び１０の発明によれば、均等に発泡したポリウレタンフォーム等の発泡材料を生成する現場吹付け型発泡機を提供することができる。

請求項１１〜１４の発明よれば、混合装置を稼働させながら液体流路内の圧力によらず、液体流路内の圧力に応じた量の発泡剤を液体に安定して供給する混合方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る混合装置及び当該混合装置を含む現場吹付け型発泡機の概略図。 本発明の実施形態に係る混合装置の作用を説明するタイムチャート。

以下、本発明の実施形態について図面に示す実施例を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。

これより、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る混合装置及び当該混合装置を含む現場吹付け型発泡機について説明する。本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１は、混合装置１０によって発泡剤が混合されたポリオールと、イソシアネートとを混合撹拌させて、ポリウレタンフォームを生成することのできる移動式の発泡機である。

現場吹付け型発泡機１は、イソシアネートを収容するイソシアネートタンク３と、イソシアネートタンク３からイソシアネートをイソシアネート流路５に供給するイソシアネートポンプ７とを備える。現場吹付け型発泡機１はさらに、イソシアネート流路５を流れるイソシアネートと、混合装置１０によって発泡剤が混合された、後述するポリオール流路１３を流れるポリオールとを混合撹拌させることによって得られたウレタンフォームを所望の箇所に吹付け発泡させることのできるスプレーガン９を備える。

混合装置１０は、本実施形態では発泡剤をポリオールに混合させるものであって、ポリオールを収容するポリオールタンク１１と、ポリオールタンク１１からポリオールをポリオール流路１３に供給する、本実施形態では複動型のプランジャポンプであるポリオールポンプ１５と、ポリオール流路内の圧力を測定するポリオール流路圧力計１７とを備える。

混合装置１０はさらに、本実施形態では二酸化炭素である発泡剤を収容する発泡剤タンク２１と、発泡剤タンク２１から発泡剤を発泡剤流路２３に供給する発泡剤ポンプ２５と、発泡剤流路内の圧力を測定する発泡剤流路圧力計２７とを備える。

二酸化炭素は、液体状（亜臨界状態及び超臨界状態を含む）でポリオールと混合されるものであり、発泡剤タンク２１内では液体状でも気体状でもよく、気体状の場合は発泡剤流路２３に冷却装置を設けて、液化させてもよい。なお、二酸化炭素を単独、又は混合して使用する場合は、発泡剤タンク２１と発泡剤ポンプ２５との間の配管も高圧にする必要があり、発泡剤ポンプ２５は、吐出側だけでなく、入口側も高圧（３ＭＰａ〜７ＭＰａ）に耐え得る必要がある。

本実施形態では、発泡剤ポンプ２５は、それぞれ２つのプランジャ及びシリンダを有する回転斜板形アキシャル式プランジャポンプである。発泡剤ポンプ２５が回転斜板形アキシャル式プランジャポンプであるので、当該ポンプのモータに連結されている斜板の回転数を制御することによって、発泡剤の発泡剤流路２３からポリオール流路１３への吐出量を制御することができる。また、本実施形態では、発泡剤ポンプ２５は、２つの、つまり複数のプランジャ及びシリンダを有しており、それによりポンプの脈動を効果的に抑制することができ、その結果、吐出量の精度を高くすることができる。これらの結果、発泡剤ポンプ２５によって、発泡剤流路２３の内圧を制御することができる。

また、本発明では、発泡剤は二酸化炭素に限定されるものではなく、液体状態のＣＦＣ系、ＨＣＦＣ系、ＨＦＣ系、ＨＦＯ系発泡剤、又はこれらの混合物であってもよい。

混合装置１０はさらに、弁を開閉させることによって発泡剤流路２３をポリオール流路１３と接続及び遮断することのできるように発泡剤流路２３に取り付けられた、本実施形態では電磁弁である開閉弁２９とを備える。また、本実施形態では、発泡剤がポリオール流路１３から発泡剤流路２３に逆流しないように、発泡剤流路２３の開閉弁２９よりも下流側に逆止弁３１がさらに設けられている。

混合装置１０はさらに、発泡剤ポンプ２５の吐出量を制御する発泡剤ポンプ制御部３３ｐと、開閉弁２９の動作を制御する開閉弁制御部３３ｖとを有する制御装置３３を備える。制御装置３３はさらに、ポリオール流路圧力計１７及び発泡剤流路圧力計２７の測定値を随時受信できるように、これら圧力計１７、２７と接続されている。なお、本実施形態では、制御装置３３は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、メモリ、入力ポート、出力ポートなどを備えたＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）であるが、これはアナログ式制御回路又は機械式制御を行うものであってもよい。

これより、図２を参照しつつ、混合装置１０によって発泡剤のポリオールへの混合を制御する方法の実施形態について説明する。なお、図２のタイムチャートにおける「流路内圧力」の項目では、ポリオール流路１３内の圧力Ｐｐを点線で、発泡剤流路２３内の圧力Ｐｂを実線で示している。

混合装置１０を使用するにあたっては予め、ポリオール流路１３内の圧力Ｐｐに対応する、ポリオール流路１３に供給する発泡剤の適切な量、すなわち発泡剤ポンプ２５の適切な吐出量（発泡剤流路２３を流れる発泡剤の流量に相当する）の値を予め決定しておき、その情報を制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐに入力しておく。

最初に、時点Ｔ１において、現場吹付け型発泡機１の運転スイッチをＯＮにし、ポリオールポンプ１５によってポリオールをポリオール流路１３に所定の圧力Ｐｐ’で供給する。同様に、イソシアネートポンプ７によってイソシアネートをイソシアネート流路５に所定の圧力で供給する。上記所定の圧力Ｐｐ’は、一般的には、６〜８ＭＰａである。

同時に時点Ｔ１において、発泡剤ポンプ２５を駆動させることで、発泡剤タンク２１から発泡剤流路２３に発泡剤が供給され、ひいては発泡剤流路２３内の圧力Ｐｂが上昇する。

次に、時点Ｔ２において、発泡剤流路圧力計２７によって計測された発泡剤流路２３内の圧力Ｐｂが、ポリオール流路圧力計１７によって計測されたポリオール流路１３内の圧力Ｐｐよりも所定の値だけ大きくなると、制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐによって発泡剤ポンプ２５を停止する。なお、発泡剤ポンプ制御部３３ｐは、発泡剤流路２３内の圧力Ｐｂを、ポリオール流路１３内の圧力Ｐｐよりも常時所定の値だけ、本実施形態では０．２ＭＰａほど高くするように設定されている。当該所定の値は、本実施形態では０．２ＭＰａが選択されているが、本発明ではこの値に限らず、０．０５〜５．０ＭＰａであると好ましく、０．１〜３．０ＭＰａであるとより好ましく、０．１５〜１．０ＭＰａであるとさらに好ましい。

その後、時点Ｔ３において、開閉弁２９を開弁して、発泡剤流路２３をポリオール流路１３と接続して、発泡剤を発泡剤流路２３からポリオール流路１３に供給する。これと並行して、現場吹付け型発泡機１はポリウレタンフォームを生成するために、イソシアネートポンプ７及びポリオールポンプ１５を駆動させて、イソシアネート流路５及びポリオール流路１３にイソシアネート及びポリオールを連続的にそれぞれ供給する。このとき、ポリオールポンプ１５は本実施形態ではプランジャポンプであるので、ポリオール流路１３内の圧力Ｐｐは、図２に示すように一定周期で脈動する。これと同様に、時点Ｔ３において、発泡剤流路２３がこれよりも圧力の低いポリオール流路１３と接続するので、発泡剤流路２３内の内圧が下がることになる。このとき、制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐによって、発泡剤ポンプ２５を駆動させて、発泡剤ポンプ２５の回転斜板の回転数を制御することによって発泡剤ポンプ２５の吐出量を、時点Ｔ３におけるポリオール流路１３内の圧力Ｐｐに応じて、制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐに予め入力されている値に制御する。それにより、前記発泡剤流路２３内を加圧して、発泡剤流路２３内をポリオール流路１３内よりも高い圧力に維持する。このように、発泡剤ポンプ制御部３３ｐよって発泡剤流路２３内の圧力を制御することができることから、特許文献２に開示の発明のように発泡剤流路２３に循環流路を設ける必要がないので、混合装置１０を簡素化することができる。

また、制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐにより、発泡剤ポンプ２５を、発泡剤流路２３内の圧力がポリオール流路１３内の圧力よりも上記所定の値だけ高くなるように、吐出量を制御しつつ駆動させる。この様にすることで、発泡剤流路２３内とポリオール流路１３内との圧力差を安定させることができ、その結果、より精度よく、発泡剤をポリオール流路１３内に供給することができる。

本実施形態では、時点Ｔ３は、ポリオールポンプ１５のプランジャが上死点に達したときである。このため、本実施形態では、制御装置３３はさらに、ポリオールポンプ１５のプランジャの位置が検出できるように、ポリオールポンプ１５と接続されており、ポリオールポンプ１５のプランジャが上死点に達したときに開閉弁２９を開弁するように開閉弁２９を制御するようにされている。これは、図２に示すようにポリオールポンプ１５のプランジャが上死点に達すると、その後ポリオール流路１３の内圧がポンプの吸引によって下がることになるので、発泡剤をポリオール流路１３により低圧で供給することができ、ひいては発泡剤ポンプ２５にかかる負荷を減少させることができる。なお、上述のように、本実施形態では、ポリオールポンプ１５は、複動型のプランジャポンプであるので、この場合は、ポリオールポンプ１５のプランジャがいずれかの死点に達したときに、開閉弁２９を開弁するように開閉弁２９を制御するようにされている。

その後、ポリオールポンプ１５のプランジャが下死点に達して、その後にポリオール流路１３の内圧が高くなった後であっても、発泡剤流路２３の内圧がポリオール流路１３の内圧よりも上記所定の値だけ高くなるように、制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐによって発泡剤ポンプ２５の吐出量を制御する。その結果、従来の混合装置よりも長時間にわたって、ポリオールポンプ１５のプランジャの位置に関係なく、発泡剤をポリオール流路１３に継続して供給することができるので、所望の量の発泡剤をポリオール流路１３に安定して供給することができる。また、本実施形態の開閉弁制御部３３ｖは、時点Ｔ３において、ポリオール流路１３内の圧力Ｐｐが、何らかのトラブル（配管の漏洩やポリオールポンプ１５の故障等）によってＰｐ’よりも極端に低くなってしまった場合には、開閉弁２９を開弁せずに制御装置３３の制御を中断するように設定されている。

その後、時点Ｔ３から予め定められた時間ｔ経過後である時点Ｔ４に、制御装置３３の開閉弁制御部３３ｖによって開閉弁２９を閉弁する。上述のように、制御装置の発泡剤ポンプ制御部３３ｐにより、発泡剤流路２３内の圧力が、ポリオール流路１３内の圧力よりも所定の値だけ高くなるように、発泡剤ポンプ２５を制御している場合には、開閉弁２９を閉弁させた後に、発泡剤流路２３内の圧力が、目標となる圧力に到達した時点で、発泡剤ポンプ２５を停止させる。

その後、時点Ｔ５において、再度ポリオールポンプ１５のプランジャが上死点に達すると、再び制御装置３３の開閉弁制御部３３ｖによって、開閉弁２９を開弁する。そして、時点Ｔ３のときと同様に、制御装置３３の発泡剤ポンプ制御部３３ｐによって、時点Ｔ５におけるポリオール流路１３内の圧力Ｐｐに応じてあらかじめ定められている発泡剤ポンプ２５の吐出量を適切に制御する。

さらに、時点Ｔ５から予め定められた時間ｔ経過後である時点Ｔ６に、制御装置３３の開閉弁制御部３３ｖによって開閉弁２９を閉弁する。時間ｔは、発泡剤ポンプ２５の容量や、混合する材料の種類等に応じて、所望の発泡剤混合比を得るように任意に決定することができる。

この後、現場吹付け型発泡機１の運転スイッチがＯＮにされている間は、上述のように、制御装置３３の開閉弁制御部３３ｖによって、開閉弁２９の開弁及び閉弁を繰り返す。なお、本実施形態では、開閉弁２９の開弁及び閉弁のサイクルタイムはポリオールポンプ１５のプランジャの往復の時間によるが、２〜３秒程度であり、開閉弁２９を開弁しておく上記予め定められた時間ｔは、混合させる発泡剤の種類にもよるが、概ね０．１〜１．５秒程度である。

その後、時点Ｔ７において、現場吹付け型発泡機１の運転スイッチがＯＦＦにされると、イソシアネートポンプ７及びポリオールポンプ１５が停止される。そして、時点Ｔ７において開閉弁２９が開弁されている場合は、その時点で開閉弁２９は閉弁され、発泡剤流路２３の圧力が、目標となる圧力に到達した時点で、発泡剤ポンプ２５を停止させる。

現場吹付け型発泡機１では、ポリオール流路１３と発泡剤流路２３との合流箇所Ｊにおいて、上述のように発泡剤が混合されたポリオールはさらに下流に流れ、ポリオール流路１３に設けられたスタティックミキサー４１を通過して、ポリオール及び発泡剤がさらに均等に混合するように撹拌される。

そして、イソシアネート流路５を流れるイソシアネートと、上述のように混合装置１０で発泡剤が混合された、ポリオール流路１３を流れるポリオールとが、イソシアネート流路５及びポリオール流路１３にそれぞれ設けられたヒーター４３、４５によって、反応を促進するために加熱されて、スプレーガン９において混合撹拌されて吹付けられる。それにより、圧力が解放されて、ポリオール及びイソシアネートが反応することによって、ウレタンフォームを生成することができる。なお、本実施形態では、ヒーター４３、４５は、ポリオール及びイソシアネートを３０〜４０℃で加熱する。

本実施形態では、発泡剤ポンプ２５は、回転斜板形アキシャル式プランジャポンプであるが、本発明はこれに限定されない。本発明では、発泡剤ポンプ２５は、吐出量を制御できるポンプであればどのようなものであってもよく、例えばプランジャポンプやギヤポンプなどの容積型ポンプであってもよい。ポンプの吐出量を制御するにあたっては、ポンプがモータを含む場合には、モータの回転数を制御することによって吐出量を制御してもよいし、例えば高速液体クロマトグラフィーに用いられる、ポンプ自体が吐出量を任意に調節できる可変容量形ポンプであってもよい。しかしながら、本実施形態のように、定容量形ポンプ、さらには発泡剤ポンプ２５が回転斜板形アキシャル式プランジャポンプであると、混合装置の構造を簡易にすることができ、かつ斜板の回転軸とプランジャが平行であるため混合装置を小型化することができる。

本実施形態では、ポリオールポンプ１５は複動型のプランジャポンプであるが、本発明はこれに限定されず、単動型や他の型のプランジャポンプであってもよい。さらに、ポリオールポンプ１５は、一定の吐出量をもってポリオール流路１３にポリオールを供給できるものであれば、どのようなものであってもよい。

また、本実施形態では、開閉弁２９は電磁弁であったが、制御装置３３の開閉弁制御部３３ｖで制御できるものであれば、例えばゲート弁、バタフライ弁等の別の種類の弁であってもよい。

さらに、本実施形態では、開閉弁２９を開弁する時点Ｔ３、Ｔ５は、ポリオールポンプ１５のプランジャが上死点に達したときであるが、本発明はこれに限定されず、任意の時点において、発泡剤をポリオール流路１３に供給することができる。例えば、ポリオール流路１３内の圧力が安定しているときに、開閉弁２９を開弁することによって、安定して発泡剤をポリオール流路１３に供給することができる。

さらにいえば、本実施形態では、開閉弁２９は、一定の周期で開弁及び閉弁を繰り返すように開閉弁制御部３３ｖによって制御されているが、現場吹付け型発泡機１の運転スイッチがＯＮにされ、ポリオールポンプ１５が駆動している間中、ずっと開弁するように制御して、発泡剤をポリオール流路１３に連続的に供給するようにしてもよい。この場合においても、発泡剤のポリオール流路１３への供給量を、発泡剤ポンプ制御部３３ｐにより発泡剤ポンプ２５の吐出量を制御することによって制御することができる。

本実施形態では、発泡剤流路２３をポリオール流路１３に接続して、発泡剤をポリオールと混合させたが、本発明はこれに限定されない。別の実施形態では、発泡剤流路２３をイソシアネート流路５に接続して、発泡剤をイソシアネートと混合させる。

本実施形態では、現場吹付け型発泡機は、ポリオールとイソシアネートを混合撹拌させてポリウレタンフォームを生成するものであるが、本発明では、生成する発泡材料はこれに限定されない。ポリウレタンフォームの他にも、本発明に係る発泡機は、レゾールと、無機酸（硫酸、塩酸、リン酸等）や有機酸（ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸等）とを混合撹拌させてレゾール型フェノール樹脂フォームを生成することができる。また、本発明に係る発泡機は、ユリアフォーム原液（尿素樹脂）と、リン酸、硫酸、有機スルフォン酸、スルファミン酸、しゅう酸、及びこれらの混合物などの酸である硬化液とを混合撹拌させて尿素樹脂フォームを生成することができる。さらには、本発明に係る発泡機は、エポキシオリゴマー（エポキシ樹脂）と、ジエチレントリアミンやトリエチレンテトラミンなどのポリアミン類（アミン系）とを混合攪拌させてエポキシ樹脂フォームを生成することができる。

本実施形態では、発泡機、建設現場等で使用する現場吹付け型発泡機であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の混合装置を据付型の発泡機に利用してもよい。

なお、上記実施形態の構成要素を任意に組み合わせて混合装置及び現場吹付け型発泡機を構成してもよい。すなわち、本発明の特徴および機能を実現できる限り、本発明は実施形態の混合装置及び現場吹付け型発泡機に限定されない。

１ 現場吹付け型発泡機
１０ 混合装置
１３ 液体流路（ポリオール流路）
１５ 液体ポンプ（ポリオールポンプ）
１７ 液体流路圧力計（ポリオール流路圧力計）
２３ 発泡剤流路
２５ 発泡剤ポンプ
２７ 発泡剤流路圧力計
２９ 開閉弁
３３ 制御装置
３３ｐ 発泡剤ポンプ制御部
３３ｖ 開閉弁制御部

Claims (14)

1. 液体と、前記液体の圧力に応じて定められる量の発泡剤とを混合させる混合装置であって、
   前記液体を流す液体流路と、
   前記液体流路内の圧力を測定する液体流路圧力計と、
   前記発泡剤を流す発泡剤流路と、
   前記発泡剤を前記発泡剤流路内に供給する発泡剤ポンプと、
   前記発泡剤流路内の圧力を測定する発泡剤流路圧力計と、
   前記発泡剤流路を前記液体流路と接続する開閉弁と、
   前記発泡剤ポンプの吐出量を制御する発泡剤ポンプ制御部と、前記開閉弁の動作を制御する開閉弁制御部とを有する制御装置と、
   を備え、
   前記開閉弁制御部は、前記発泡剤流路圧力計によって計測された圧力が、前記液体流路圧力計によって計測された圧力よりも高いときに、前記開閉弁を開弁し、前記開閉弁を開弁後、予め定められた時間経過後に閉弁して、前記開閉弁の開閉を繰り返すように制御し、
   前記発泡剤ポンプ制御部は、前記開閉弁の開弁中、前記発泡剤ポンプの吐出量を所定の値に制御する、
   混合装置。
2. 前記発泡剤ポンプ制御部は、前記発泡剤流路内の圧力を前記液体流路内の圧力よりも高く、かつ前記発泡剤流路内と前記液体流路内の圧力差を所定の値にするように、前記発泡剤ポンプの吐出量を制御する、
   請求項１に記載の混合装置。
3. 前記発泡剤ポンプは容積型ポンプである、
   請求項１または２に記載の混合装置。
4. 前記発泡剤ポンプは、モータを含み、前記モータによって駆動されるものであり、
   前記発泡剤ポンプ制御部は、前記モータの回転数を制御することによって前記発泡剤ポンプの吐出量を制御する、
   請求項３に記載の混合装置。
5. 前記発泡剤ポンプは可変容量形ポンプである、
   請求項３に記載の混合装置。
6. 前記発泡剤ポンプは定容量形ポンプである、
   請求項３に記載の混合装置。
7. 前記発泡剤ポンプはプランジャポンプである、
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の混合装置。
8. 前記発泡剤ポンプは回転斜板形アキシャル式プランジャポンプである、
   請求項７に記載の混合装置。
9. 前記混合装置はさらに前記液体を前記液体流路内に供給する液体ポンプを含み、
   前記液体ポンプはプランジャポンプであり、
   前記開閉弁制御部は、前記液体ポンプのプランジャが上死点に達したときに、前記開閉弁を開弁する、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の混合装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の混合装置を備える現場吹付け型発泡機。
11. 前記液体は、ポリオール又はイソシアネートである、
    請求項１０に記載の現場吹付け型発泡機。
12. 液体と、前記液体の圧力に応じて定められる量の発泡剤とを混合させる混合方法であって、
    前記液体を液体流路に所定の圧力で供給する工程と、
    前記液体流路内の圧力を測定する工程と、
    前記発泡剤を発泡剤流路に供給する工程と、
    前記発泡剤流路内を前記液体流路内よりも高い圧力に加圧する工程と、
    前記発泡剤流路内の圧力が前記液体流路内の圧力よりも高いときに、前記発泡剤流路を前記液体流路と接続すると共に、前記発泡剤の流量を予め定めた値に制御する流路接続工程と、
    前記流路接続工程が開始してから予め定められた時間経過後に、前記発泡剤流路の前記液体流路との接続を遮断する流路遮断工程と、
    を含み、
    前記流路接続工程と前記流路遮断工程とが繰り返される、混合方法。
13. 前記流路接続工程は、前記発泡剤流路内を加圧して、前記発泡剤流路内を前記液体流路内よりも高い圧力に維持する工程をさらに含む、
    請求項１２に記載の混合方法。
14. 前記液体は、ポリオール又はイソシアネートである、
    請求項１２または１３に記載の混合方法。

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