JP6623741B2 - 機械式発泡装置および機械式発泡方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械式発泡装置および機械式発泡方法に関する。

従来から、産業用のシール材や防振材として液状の樹脂などの液体に気体を混入させた発泡性材料を発泡させて、硬化または固化させた発泡体が使用されている。発泡体を生成する方法としては、主剤および硬化剤の２液を混合して化学的に発泡させる化学式発泡と、１液性の液体に機械的に気体を混入させる機械式発泡と、が知られている。

化学式発泡は、化学反応を利用するため温度や湿度等の環境因子の影響により発泡倍率の制御が難しい。これに対して、機械式発泡は、機械的に気体を混入させるため環境因子の影響を受けにくく、発泡倍率の制御を比較的容易に行うことができる。このため、より精確な発泡倍率の制御が要求される電子部品や自動車部品等のシール材や防振材には、機械式発泡を用いることが望まれている。

機械式発泡装置には、主に、プランジャーポンプ式とギアポンプ式がある。ギアポンプ式は定量的に液体の送出が行えるため、プランジャーポンプ式に比べて発泡倍率の制御が容易である。

例えば、下記特許文献１には、液状の樹脂が送出される流路中に配置された２つのギアポンプと、２つのギアポンプの間の流路に設けられた吸気口を介して流路内へ気体を供給する気体供給部とを備えるギアポンプ式の機械式発泡装置が開示されている。この装置では、各ギアポンプのギアの回転速度を制御して、各ギアポンプの間の流路内に吸引圧（負圧）を発生させることで流路中に所望量の気体を流入させる。発泡倍率を適切な値に制御するために、各ギアポンプの回転速度を制御して吸引圧を調整する動作制御が行われる。

上記の機械式発泡装置には、流路から気体供給部へ樹脂が逆流するのを防止するために、気体供給部と吸気口との間に弁を設けている。弁を設けることによって、気体の供給を停止した待機動作中において樹脂の逆流を防止することが可能となっている。

特開２００５−１５２７１０号公報

吐出動作を実施して、一旦停止させる待機動作へ動作状態を切り替えると、各ギアポンプの間の流路内の圧力が、流路の下流側に配置されたギアポンプのさらに下流側の領域よりも低い状態で停止されるため、下流側に配置されたギアポンプの上流側の領域と下流側の領域との間に圧力差が生じてしまう。そのまま停止状態を維持すると、樹脂に気体が混入した発泡性材料が下流側に配置されたギアポンプのギアの噛み合わせを通って各ギアポンプの間の流路内に流れ込んでしまう虞がある。

各ギアポンプの間の流路内に発泡性材料が流れ込むと圧力が上昇する。各ギアポンプの間の流路内の圧力が高まった状態で、気体供給部と吸気口との間に設けられた弁を開いて吐出動作を再開しようとすると、樹脂や発泡性材料が気体供給部側へ逆流する場合がある。これにより、樹脂と気体の混入比率が変動し、発泡倍率の調整が困難になってしまう場合がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、待機動作から吐出動作へ動作状態を切り替える際に気体供給部へ樹脂や発泡性材料が逆流するのを防止することにより、所望の発泡倍率を安定して得ることができる機械式発泡装置および機械式発泡方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する機械式発泡装置は、液体に気体が混入した発泡性材料を生成し、当該発泡性材料を吐出して発泡させる機械式発泡装置である。当該機械式発泡装置は、前記液体および前記気体を送出する流路と、前記流路へ前記液体を供給する液体供給部と、前記流路へ前記気体を供給する気体供給部と、前記流路と前記気体供給部との間の連通状態を切り替え可能な開閉弁と、前記流路の途中に配置された第１ギアポンプと、前記第１ギアポンプよりも前記流路の下流側に配置され、前記第１ギアポンプよりも高速で回転駆動されることによって前記流路中に前記気体を混入させて前記発泡性材料を生成する吸引圧を発生させる第２ギアポンプと、前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間における前記流路内のポンプ間圧力を検出する第１圧力センサーと、前記液体に前記気体が混入した前記発泡性材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記第２ギアポンプから送出された前記発泡性材料を前記ノズルまで送出する連通路を有する吐出弁本体部と、を備える吐出部と、前記第１ギアポンプ、前記第２ギアポンプ、および前記気体供給部を駆動するとともに前記開閉弁を開いて前記吐出部から前記発泡性材料を吐出する吐出動作と、前記第１ギアポンプ、前記第２ギアポンプ、および前記気体供給部の作動を停止させるとともに前記開閉弁を閉じて前記発泡性材料の吐出を中断させた待機動作とを行うように装置各部を制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記待機動作中において、前記ポンプ間圧力が予め設定した上限圧力になったとき、前記第２ギアポンプを回転駆動して前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間における前記流路内の前記発泡性材料の少なくとも一部を前記第２ギアポンプの下流側に送出して前記流路内の圧力を前記上限圧力よりも低い圧力に低下させる。吐出部は、吐出弁本体部においてノズルが備える吐出口を開閉可能な第１ノズル弁を有する。

上記目的を達成する機械式発泡方法は、液体に気体が混入した発泡性材料を生成し、当該発泡性材料を吐出して発泡させる機械式発泡方法である。当該機械式発泡方法は、前記液体および前記気体を送出する流路に配置された２つのギアポンプのうち下流側に配置された第２ギアポンプを上流側に配置された第１ギアポンプよりも高速で回転駆動して、前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間の流路内に吸引圧を発生させて前記気体を混入し、前記発泡性材料を吐出する吐出動作を行った後、前記吐出動作を停止した状態において、前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間の前記流路内の圧力が予め設定した上限圧力を超えたとき、前記第２ギアポンプを回転駆動して前記流路内の前記発泡性材料の少なくとも一部を前記第２ギアポンプの下流側に送出して前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間の前記流路内の圧力を前記上限圧力よりも低い圧力に低下させる。

上記のように構成した機械式発泡装置および機械式発泡方法によれば、ポンプ間圧力が上限圧力より高くならないように制御する。開閉弁を開いたときに気体供給部へ樹脂や発泡性材料が逆流しない圧力に上限圧力を設定することにより、吐出動作を開始した際に発泡性材料が気体供給部へ逆流することを抑制することができる。これにより、気液混合部において樹脂と気体の混合比率が変動することなく、所望の発泡倍率を安定して得ることができる。

本発明の実施形態に係る機械式発泡装置の全体構成を概略的に示す図である。 逆流抑制の制御を説明するための図であり、図２（Ａ）は、逆流抑制の制御を開始する前の状態、図２（Ｂ）は、逆流抑制の制御を行っている状態を示す。 予備加圧を説明するための図であり、図３（Ａ）は、予備加圧を開始する前の状態、図３（Ｂ）は、予備加圧を行っている状態を示す。 図１に示す機械式発泡装置の吐出部の構成を説明するための図であり、図４（Ａ）は、吐出動作中の吐出部の状態、図４（Ｂ）は、待機動作中の吐出部の状態、図４（Ｃ）は、ノズルを交換する際の吐出部の状態を示す。 本発明の実施形態に係る機械式発泡方法を説明するためのフローチャートである。 図５の逆流抑制の制御（ステップＳ１８）を説明するためのサブルーチンフローチャートである。 図５の予備加圧（ステップＳ２０）を説明するためのサブルーチンフローチャートである。 図８（Ａ）は、吐出動作中の吐出圧力の時間推移を表すグラフ図であり、図８（Ｂ）は、予備加圧中の吐出圧力の時間推移を表すグラフ図である。 図８（Ａ）に示す吐出条件によりビード状に吐出された発泡体の状態を示す図であり、図９（Ａ）は、対比例に係る発泡体の状態を示し、図９（Ｂ）は、実施形態に係る発泡体の状態を示す。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（発泡体）
本実施形態に係る機械式発泡装置１０および機械式発泡方法によって得られる発泡体Ｍは、液状の樹脂（液体に相当）Ｍ１に気体Ｍ２が混入した発泡性材料Ｍ０を大気中に吐出することによって気体Ｍ２が発泡（膨張）して生成される。

発泡体Ｍの適用対象としては、例えば、気密性が要求される電子部品や自動車のシリンダーヘッドカバーやオイルパンの防水、防塵のためのシール材、クッション性が要求される自動車のエンジンルーム内パネルや電子部品のポッティング、ハウジングケース類の防音、防振、断熱材などが挙げられる。

なお、本明細書中では、液状の樹脂Ｍ１に気体Ｍ２が混入した混合物を発泡性材料Ｍ０と称し、発泡性材料Ｍ０が機械式発泡装置１０から大気中へ吐出されて気体Ｍ２が発泡した状態を発泡体Ｍと称する。また、硬化または固化前の液状の樹脂Ｍ１のことを単に樹脂Ｍ１と称する。

樹脂Ｍ１としては、例えば湿気硬化、二液混合などの室温硬化性組成物、加熱硬化性組成物、紫外線、可視光などの光硬化性組成物が挙げられる。また、熱可塑性樹脂であって加熱で溶融し、室温冷却で固化する材料であってもよい。例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、合成ゴム、天然ゴム、合成樹脂、天然樹脂など流動状態から硬化、架橋ないし固化するものが含まれる。エラストマーと指称するものが含まれる。

気体Ｍ２としては、例えば、窒素ガス、炭酸ガス、空気等を好適に使用することができる。

（機械式発泡装置）
図１は、機械式発泡装置１０の全体構成を概略的に示している。機械式発泡装置１０は、樹脂Ｍ１に気体Ｍ２が混入した発泡性材料Ｍ０を生成し、当該発泡性材料Ｍ０を吐出して発泡させて発泡体Ｍを生成する。

本実施形態に係る機械式発泡装置１０は、図１を参照して、概説すると、樹脂Ｍ１を供給する樹脂供給部（液体供給部に相当）１００と、樹脂Ｍ１に気体Ｍ２が混入した発泡性材料Ｍ０を生成して送出するポンプ部２００と、発泡性材料Ｍ０を撹拌および吐出して発泡体Ｍを生成するヘッド部３００と、を備えている。装置各部は、樹脂Ｍ１および気体Ｍ２を送出する流路１１を構成する配管１２によって連結されている。なお、本明細書中では、樹脂供給部１００が配置される側を上流側、ヘッド部３００が配置される側を下流側と称する。

配管１２は、樹脂供給部１００とポンプ部２００との間を連結する第１配管１２ａと、ポンプ部２００に配置される第２配管１２ｂと、ポンプ部２００とヘッド部３００との間を連結する第３配管１２ｃと、から構成されている。配管を形成する材料は、流路１１内の圧力によって変形しにくい材料であれば特に限定されず、例えば、ＳＵＳ等の金属を好適に使用することができる。

機械式発泡装置１０は、制御部４００をさらに備えている。制御部４００は、ヘッド部３００から発泡性材料Ｍ０を吐出する吐出動作と、当該発泡性材料Ｍ０の吐出を中断させる待機動作とを行うように装置各部を制御する。制御部４００は、待機動作中に逆流抑制の制御および予備加圧をさらに行う。なお、各制御の詳細は、後述する。

（樹脂供給部）
樹脂供給部１００は、図１に示すように、第１配管１２ａを介してポンプ部２００に連結されている。樹脂供給部１００は、樹脂Ｍ１を貯蔵する樹脂タンク１０１を備えている。樹脂供給部１００は、例えば、交換可能なカートリッジ等から構成される。

（ポンプ部）
ポンプ部２００は、図１に示すように、樹脂供給部１００の下流側に配置された第１ギアポンプ２１１と、第１ギアポンプ２１１の下流側に配置された第２ギアポンプ２１２と、第１ギアポンプ２１１と第２ギアポンプ２１２との間に配置されて、第２配管１２ｂに気体Ｍ２を供給する気体供給部２２０と、を備えている。第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２は、第２配管１２ｂを介して互いに連結されている。

ポンプ部２００は、第２配管１２ｂと気体供給部２２０との間の連通状態を切り替え可能な開閉弁２３０と、第２ギアポンプ２１２とヘッド部３００との間の連通状態を切り替え可能な切り替え弁２４０と、をさらに備えている。また、第２配管１２ｂには、ポンプ間圧力Ｐ１を検出する第１圧力センサー２１が設けられている。

吐出動作中には、図１に示すように、第１ギアポンプ２１１、第２ギアポンプ２１２、および気体供給部２２０を駆動するとともに開閉弁２３０および切り替え弁２４０を開いて発泡性材料Ｍ０をヘッド部３００へ送出する。

第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２は、ギアを備え、各ギアの歯と歯の間の空間を利用して流体を搬送する公知のギアポンプにより構成することができる。ギアポンプは、搬送量が定量で安定しており、ギアの回転速度を調整することによって流体の搬送量を比較的容易に調整することができる。ギアポンプとしては、例えば、歯の噛合せによって同時に回転駆動する２つのギアを備える外接型のギアポンプを使用することができる。

吐出動作中において、第２ギアポンプ２１２は、第１ギアポンプ２１１よりも高速で回転駆動される。第２ギアポンプ２１２によって第２配管１２ｂから流出する樹脂Ｍ１の量（体積）は、第１ギアポンプ２１１によって第２配管１２ｂに流入する樹脂Ｍ１の量よりも多くなる。このため、第２配管１２ｂ内において、樹脂Ｍ１の量が減った分の体積に応じて負圧が発生する。

気体供給部２２０は、所定の圧力で加圧した状態で気体Ｍ２を第２配管１２ｂに圧送する。気体供給部２２０は、気体Ｍ２を貯蔵する気体タンク２２１と、気体タンク２２１から第２配管１２ｂへ気体Ｍ２を送出可能に設けられた気体供給ポート２２２と、を備えている。気体供給部２２０は、吐出動作中に第２配管１２ｂ内に生じた負圧を、気体Ｍ２を吸引する吸引圧（以下、負圧を吸引圧と称する。）として利用して第２配管１２ｂに気体Ｍ２を供給する。

第２配管１２ｂは、気体供給部２２０から送出された気体Ｍ２を流路１１内に流入可能に設けられた吸気口１３を備えている。第２配管１２ｂの流路１１の一部は、樹脂Ｍ１と気体Ｍ２とが混合した気液混合部１１ａを形成している。

開閉弁２３０は、気体供給部２２０が備える気体供給ポート２２２と第２配管１２ｂとの間に配置され、吸気口１３を開閉可能に構成されている。

開閉弁２３０は、公知のニードル弁により構成されている。開閉弁２３０は、吸気口１３を閉鎖する閉弁方向に付勢力が付与された針状の弁体２３１と、弁体２３１に連結され、吸気口１３を開放する開弁方向に弁体２３１を移動させるピストン２３２と、弁体２３１およびピストン２３２を収容する収容空間２３３ａを形成する筒部２３３と、を備えている。収容空間２３３ａは、吸気口１３を介して気体供給ポート２２２と第２配管１２ｂとを連通している。

弁体２３１は、吸気口１３に対して離反する側（図１中の上側）から付勢部材２３４により吸気口１３に対して接近する側（図１中の下側）へ向けて付勢力が付与されている。弁体２３１は、図２（Ａ）に示すように、付勢力が付与された状態で下端側が吸気口１３に設置された弁座２３５に着座し、第２配管１２ｂと気体供給部２２０との間の流路１１を閉鎖する閉弁状態を維持する。付勢部材２３４は、例えば、スプリングのような公知の弾性部材で構成することができる。

付勢部材２３４は、開閉弁２３０の上側に設置された支持部材２３６により支持されている。付勢部材２３４は、一端側が支持部材２３６に固定された状態で、他端側の端部がピストン２３２に固定されている。

弁体２３１の下端面は、弁座２３５に着座した際のシール性が向上するように弁座２３５に対応した形状、例えば、テーパー形状に形成することができる。

筒部２３３には、空気ポンプ２３７に接続される空気供給ポート２３８が設けられ、当該空気供給ポート２３８に連通する通路２３９が形成されている。ピストン２３２は、空気供給ポート２３８を通じて供給される空気圧によって付勢部材２３４の付勢力に抗して吸気口１３に対して離反する方向（図１中の上方向）に駆動される。これにより、ピストン２３２に連結された弁体２３１が上方向へ移動して、図１に示すように、第２配管１２ｂと気体供給部２２０との間の流路１１を開放する開弁状態を維持する。

切り替え弁２４０は、第３配管１２ｃに配置され、第２ギアポンプ２１２とヘッド部３００との間の流路１１を開閉可能に構成されている。

切り替え弁２４０は、開閉弁２３０と同様に、公知のニードル弁により構成されている。切り替え弁２４０は、第３配管１２ｃの流路１１を閉鎖する閉弁方向に付勢力が付与された弁体２４１と、弁体２４１に連結され、第３配管１２ｃの流路１１を開放する開弁方向に弁体２４１を移動させるピストン２４２と、弁体２４１およびピストン２４２を収容する収容空間２４３ａを形成する筒部２４３と、を備えている。筒部２４３の内部に形成された収容空間２４３ａは、第３配管１２ｃを介して第２ギアポンプ２１２とヘッド部３００とを連通している。

弁体２４１は、第２ギアポンプ２１２に対して離反する側（図１中の下側）から付勢部材２４４により第２ギアポンプ２１２に対して接近する側（図１中の上側）へ向けて付勢力が付与されている。弁体２４１は、図２（Ａ）に示すように、付勢力が付与された状態で上端側が第３配管１２ｃの流路１１に設置された弁座２４５に着座し、第２ギアポンプ２１２とヘッド部３００との間の流路１１を閉鎖する閉弁状態を維持する。付勢部材２４４は、開閉弁２３０が備える付勢部材２３４と同様の材料により構成することができる。

付勢部材２４４は、切り替え弁２４０の下側に設置された支持部材２４６により支持されている。付勢部材２４４は、一端側が支持部材２４６に固定された状態で、他端側の端部がピストン２４２に固定されている。

弁体２４１の上端面は、例えば、図２（Ａ）に示すように、弁座２４５に着座した際のシール性が向上するように弁座２４５の通路部に対応した形状の平坦部２４１ａと、平坦部２４１ａから延びるテーパー部２４１ｂとを有した形状に形成することができる。

筒部２４３には、空気ポンプ２４７に接続される空気供給ポート２４８が設けられ、当該空気供給ポート２４８に連通する通路２４９が形成されている。ピストン２４２は、空気供給ポート２４８を通じて供給される空気圧によって付勢部材２４４の付勢力に抗して第２ギアポンプ２１２に対して離反する方向（図１中の下方向）に駆動される。これにより、ピストン２４２に連結された弁体２４１が下方向へ移動して、第２ギアポンプ２１２とヘッド部３００との間の流路１１を開放する開弁状態を維持する。

（ヘッド部）
ヘッド部３００は、図１に示すように、第２ギアポンプ２１２により送出された発泡性材料Ｍ０を撹拌するミキサー３１０と、ミキサー３１０により撹拌された発泡性材料Ｍ０を吐出する吐出部３２０と、を備えている。

ミキサー３１０は、ポンプ部２００と吐出部３２０との間に配置される。ミキサー３１０は、流路１１から発泡性材料Ｍ０を流入させる入口部３１１と、発泡性材料Ｍ０を吐出部３２０に送出する出口部３１２と、入口部３１１と出口部３１２との間に配置され、発泡性材料Ｍ０が混合される空間を形成する混合室３１３と、混合室３１３内で回転して発泡性材料Ｍ０を撹拌するロータ３１４と、ロータ３１４を回転駆動させるモータ３１５と、を備えている。

入口部３１１は、第３配管１２ｃに連結されている。出口部３１２は、後述する吐出部３２０の連通路３２２ａに直接的に臨むように配置されている。

ロータ３１４は、例えば、ロータ軸３１４ａおよび複数の羽根３１４ｂから構成される。複数の羽根３１４ｂは、ロータ軸３１４ａの軸方向に対して略垂直方向に所定の間隔を隔てて取り付けられている。

ロータ軸３１４ａは、モータ３１５の回転軸（図示せず）に連結されて、回転軸と一体となって軸周りに回転駆動される。ロータ３１４が回転することによって複数の羽根３１４ｂが回転して発泡性材料Ｍ０を撹拌する。

モータ３１５は、一端部がロータ３１４に接続され、他端部が混合室３１３から外部に延出するように形成されている。モータ３１５は、公知の電動機を使用することができる。モータ３１５を駆動する電源は、他の装置各部とは別に独立して設けることが好ましい。これにより、待機動作中にミキサー３１０を駆動させることができるため、発泡性材料Ｍ０中の気体Ｍ２を分散させた状態を維持できる。

吐出部３２０は、発泡性材料Ｍ０を吐出する吐出口３２１ａを有するノズル３２１と、ミキサー３１０により撹拌された発泡性材料Ｍ０をノズル３２１まで送出する連通路３２２ａを有する吐出弁本体部３２２と、ノズル３２１が備える吐出口３２１ａを開閉可能な第１ノズル弁３３１と、吐出弁本体部３２２が備える連通路３２２ａとノズル３２１との間の連通状態を切り替え可能な第２ノズル弁３３２と、を備えている。連通路３２２ａには、吐出する直前の発泡性材料Ｍ０の吐出圧力Ｐ２を検出する第２圧力センサー２２が設けられている。

ノズル３２１は、吐出弁本体部３２２に着脱可能に設けられている。ノズル３２１は、先端部がテーパー状に縮径した略円筒形状を備えており、先端に吐出口３２１ａが形成されている。

吐出弁本体部３２２は、第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２を収容する収容空間３２２ｂを備えている。吐出弁本体部３２２には、空気ポンプ３２３に接続される空気供給ポート３２４が設けられ、当該空気供給ポート３２４に連通する通路３２５が形成されている。

第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２は、開閉弁２３０および切り替え弁２４０と同様に、公知のニードル弁により構成されている。

第１ノズル弁３３１は、第１弁体３３１ａを有し、第２ノズル弁３３２は、第２弁体３３２ａを有している。第１弁体３３１ａおよび第２弁体３３２ａは、一体に形成されている。第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２は、一体に形成された第１弁体３３１ａおよび第２弁体３３２ａが移動することによって第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２の開弁状態、閉弁状態をそれぞれ切り替え可能に構成されている。

第１弁体３３１ａは、第２弁体３３２ａよりもノズル３２１に近接する側に配置されている。第１弁体３３１ａは、第２弁体３３２ａと一体となって吐出口３２１ａに接近離反する方向へ（図１中の上下方向）移動可能に構成されている。第１ノズル弁３３１は、第２弁体３３２ａに付与される後述する付勢力によって、第１弁体３３１ａが吐出口３２１ａに接近する方向へ（図１中の下方向）移動して、図４（Ｂ）に示すように、下端側が吐出口３２１ａに設置された第１弁座３３１ｂに着座し、吐出口３２１ａを閉鎖する閉弁状態を維持する。

第２ノズル弁３３２は、吐出口３２１ａおよび吐出弁本体部３２２の連通路３２２ａを閉鎖する閉弁方向に付勢力が付与された第２弁体３３２ａと、第２弁体３３２ａに連結され、吐出口３２１ａおよび吐出弁本体部３２２の連通路３２２ａを開放する開弁方向に第２弁体３３２ａを移動させるピストン３３２ｂと、を備えている。

第２弁体３３２ａは、吐出弁本体部３２２が備える連通路３２２ａに対して離反する側（図１中の上側）から付勢部材３３２ｃにより連通路３２２ａに対して接近する側（図１中の下側）へ向けて付勢力が付与されている。第２ノズル弁３３２は、第２弁体３３２ａに付勢力が付与された状態で、図４（Ｃ）に示すように、下端側が連通路３２２ａに設置された第２弁座３３２ｄに着座し、連通路３２２ａを閉鎖する閉弁状態を維持する。この状態を維持することによって、ノズル３２１を吐出弁本体部３２２から取り外して交換する際に吐出弁本体部３２２からの液漏れを防止することができる。付勢部材３３２ｃは、開閉弁２３０および切り替え弁２４０が備える付勢部材２３４、２４４と同様の材料により構成することができる。

付勢部材３３２ｃは、吐出弁本体部３２２の上側に設置された支持部材３３２ｅにより支持されている。付勢部材３３２ｃは、一端側が支持部材３３２ｅに固定された状態で、他端側の端部がピストン３３２ｂに固定されている。

ピストン３３２ｂは、空気供給ポート３２４を通じて供給される空気圧によって付勢部材３３２ｃの付勢力に抗して吸気口１３に対して離反する方向（図１中の上方向）に駆動される。当該空気圧を調整することによって、図４（Ａ）に示すように、吐出動作中において、第１ノズル弁３３１と第２ノズル弁３３２の両方を開弁状態に維持し、図４（Ｂ）に示すように、待機動作中において、第２ノズル弁３３２を開弁状態に維持したまま第１ノズル弁３３１を閉弁状態にすることができる。

（制御部）
制御部４００は、図１に示すように、記憶部４１０と、演算部４２０と、入出力部４３０と、を備えており、各部は信号を送受信する電気配線などを介して相互に接続されている。

入出力部４３０は、樹脂供給部１００、ポンプ部２００と、ヘッド部３００の各部に接続されている。記憶部４１０は、ＲＯＭやＲＡＭから構成し、後述する上限圧力Ｐｍａｘ、下限圧力Ｐｍｉｎ、目標圧力Ｐｔ、補正圧力Ｐｃ、設定圧力Ｐｓなどのデータを予め記憶する。

演算部４２０は、ＣＰＵを主体に構成され、入出力部４３０を介して第１圧力センサー２１により検出されたポンプ間圧力Ｐ１および第２圧力センサー２２により検出された吐出圧力Ｐ２のデータなどを受信する。演算部４２０は、記憶部４１０から読み出したデータおよび入出力部４３０から受信したデータを基に第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２の回転速度などを算出する。

算出データを基にした制御信号は、入出力部４３０を介して樹脂供給部１００、ポンプ部２００と、ヘッド部３００の各部に送信する。このようにして、制御部４００は、ポンプ間圧力Ｐ１、吐出圧力Ｐ２等を制御して吐出動作や待機動作の制御、待機動作中における逆流抑制の制御や予備加圧などを行う。

（機械式発泡方法）
以下、図５を参照して、上述のような構成を有する機械式発泡装置１０を使用して発泡体Ｍを生成する機械式発泡方法について説明する。

図５は、本発明の実施形態に係る機械式発泡方法を説明するためのフローチャートである。

機械式発泡方法は、図５に示すように、概して、吐出動作（ステップＳ１１〜Ｓ１５）、待機動作（ステップＳ１６〜２０）、吐出動作の再開（ステップＳ２１）および吐出動作の停止（ステップＳ２２）によって構成されている。

まず、吐出動作（ステップＳ１１〜Ｓ１５）について説明する。吐出動作を開始する際、制御部４００は、樹脂供給部１００、気体供給部２２０、第１ギアポンプ２１１、第２ギアポンプ２１２、ミキサー３１０および吐出部３２０を駆動するとともに開閉弁２３０、切り替え弁２４０、第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２を開いて吐出部３２０から発泡性材料Ｍ０を吐出する。以下、装置各部によって発泡性材料Ｍ０を吐出する方法を詳述する。

まず、樹脂供給部１００の樹脂タンク１０１から流路１１を介して樹脂Ｍ１を第１ギアポンプ２１１へ供給する（ステップＳ１１）。

次に、第１ギアポンプ２１１よりも第２ギアポンプ２１２が高速になるように第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を回転駆動する（ステップＳ１２）。これにより、第１ギアポンプ２１１によって第２配管１２ｂに流入する樹脂Ｍ１の量（体積）よりも第２ギアポンプ２１２によって第２配管１２ｂから流出する樹脂Ｍ１の量が多くなる。このため、第２配管１２ｂ内において、樹脂Ｍ１の量が減った分の体積に応じて吸引圧が発生する。

次に、開閉弁２３０を開いて第２配管１２ｂと気体供給部２２０とを連通させる。このとき、第２配管１２ｂ内の吸引圧によって気体供給部２２０から気体Ｍ２が吸引されて、気体供給部２２０により圧送されて加圧された状態の気体Ｍ２が第２配管１２ｂに混入される。これにより、樹脂Ｍ１に気体Ｍ２が混入した発泡性材料Ｍ０を生成する（ステップＳ１３）。なお、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を回転駆動してから（ステップＳ１２）所定の時間、例えば、０．１〜０．５秒経過後に開閉弁２３０を開くことが好ましい。これによって、第２配管１２ｂ内に吸引圧を発生させた状態で第２配管１２ｂと気体供給部２２０とを連通させることができるため、気体供給部２２０へ樹脂Ｍ１が逆流するのを抑制することができる。

次に、第２ギアポンプ２１２から圧送された発泡性材料Ｍ０をミキサー３１０の入口部３１１から混合室３１３へ送出する。モータ３１５によりロータ３１４を回転させると羽根３１４ｂがロータ軸３１４ａ周りを回転駆動して混合室３１３内の発泡性材料Ｍ０を撹拌する（ステップＳ１４）。これにより、発泡性材料Ｍ０中の気体Ｍ２がせん断力によって微細化されて分散される。ロータ３１４の回転数は、例えば、５０〜１０００ｒｐｍとすることができる。

次に、ミキサー３１０により撹拌された発泡性材料Ｍ０がミキサー３１０の出口部３１２から吐出部３２０が備える連通路３２２ａに送出される。発泡性材料Ｍ０は連通路３２２ａを介してノズル３２１の吐出口３２１ａから大気中へ吐出される。大気中へ吐出した発泡性材料Ｍ０の気体Ｍ２は、加圧された状態から解放されて、膨張して発泡した状態で硬化または固化して発泡体Ｍが生成される（ステップＳ１５）。なお、説明の都合上、吐出動作（ステップＳ１１〜Ｓ１５）の各動作を順を追って説明したが、実際には各動作はほぼ同時に行われる。

次に、待機動作（ステップＳ１６〜Ｓ２０）について説明する。待機動作は、例えば、機械式発泡装置１０の使用を一旦中断した後、再び吐出動作を再開する際に行う制御である。これにより、吐出動作を再開した後、吐出量を安定させるための捨て打ちをすることなく再開直後から所望の発泡倍率および吐出量を備える発泡体Ｍを生成することができる。

待機動作から吐出動作へ動作状態を切り替える際、制御部４００は、樹脂供給部１００、気体供給部２２０、第１ギアポンプ２１１、第２ギアポンプ２１２および吐出部３２０の作動を停止するとともに開閉弁２３０、切り替え弁２４０、第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２を閉じて発泡性材料Ｍ０の吐出を停止した停止状態にする（ステップＳ１６）。なお、待機動作中においてもミキサー３１０は作動したままにしておくことが好ましい。ミキサー３１０を作動させておくことで、発泡性材料Ｍ０中の気体Ｍ２が結合して拡張することなく均質に分散された状態を維持することができる。

図２（Ａ）に示すように、待機動作中に発泡性材料Ｍ０が第２配管１２ｂに流れ込むと、第１圧力センサー２１によって検出されるポンプ間圧力Ｐ１が上昇する。ポンプ間圧力Ｐ１が予め設定した上限圧力Ｐｍａｘに到達するまで停止状態を維持する（ステップＳ１７：ＮＯ）。

ポンプ間圧力Ｐ１が上限圧力Ｐｍａｘに到達した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、逆流抑制の制御を行う（ステップＳ１８）。なお、逆流抑制の制御の詳細は後述する。

次に、切り替え弁２４０を開く（ステップＳ１９）。これにより、予備加圧を行う前に第２ギアポンプ２１２と吐出部３２０との間の圧力が均一になる。

次に、予備加圧を行って吐出圧力Ｐ２を予め設定した設定圧力Ｐｓまで上昇させる（ステップＳ２０）。なお、予備加圧の詳細は後述する。

次に、吐出動作を再開する（ステップＳ２１）。吐出動作は、前述したステップＳ１１〜Ｓ１５と同様の動作を行う。

最後に、吐出動作を停止して終了する（ステップＳ２２）。吐出動作を停止する際には、機械式発泡装置１０の各部の作動を停止する。

〈逆流抑制の制御（ステップＳ１８）〉
次に、図２および図６を参照して、逆流抑制の制御（ステップＳ１８）について説明する。

図２は、逆流抑制の制御を説明するための図である。図６は、逆流抑制の制御を説明するためのサブルーチンフローチャートである。

待機動作中では、第２配管１２ｂ内には吸引圧が生じており、ポンプ間圧力Ｐ１が低い状態のため、第２ギアポンプ２１２の下流側と上流側との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、図２（Ａ）中の矢印で示すように、第２ギアポンプ２１２の下流側の発泡性材料Ｍ０が第２ギアポンプ２１２のギアの噛み合わせを通って第２配管１２ｂ内に流れ込んでしまう。

第２配管１２ｂに発泡性材料Ｍ０が流れ込むと、ポンプ間圧力Ｐ１が上昇する。ポンプ間圧力Ｐ１が高まった状態で、吐出動作を再開するために開閉弁２３０を開くと、樹脂Ｍ１や発泡性材料Ｍ０が気体供給部２２０側へ逆流する場合がある。これにより、樹脂Ｍ１と気体Ｍ２の混入比率が変動し、発泡倍率の調整が困難になってしまう場合がある。そこで、待機動作から吐出動作へ動作状態を切り替える際に気体供給部２２０へ樹脂Ｍ１や発泡性材料Ｍ０が逆流するのを防止するためにポンプ間圧力Ｐ１を所定の範囲に制御する逆流抑制の制御（ステップＳ１８）を行う。

まず、図２（Ｂ）に示すように、第２ギアポンプ２１２を回転駆動させて第２配管１２ｂ内の発泡性材料Ｍ０の少なくとも一部を第２ギアポンプ２１２の下流側に送出する（ステップＳ１０１）。これにより、第２配管１２ｂ内のポンプ間圧力Ｐ１を上限圧力Ｐｍａｘよりも低い圧力に低下させる。上限圧力Ｐｍａｘは、開閉弁２３０を開いたときに気体供給部２２０への樹脂Ｍ１や発泡性材料Ｍ０の逆流が発生しない圧力に設定する。

なお、逆流抑制の制御（ステップＳ１８）や予備加圧（ステップＳ２０）のように、待機動作中に第２ギアポンプ２１２を作動させる際、吐出動作中に回転させるときよりも低速で第２ギアポンプ２１２を回転させる。これにより、待機動作中にポンプ間圧力Ｐ１や吐出圧力Ｐ２が急激に上昇することを防止することができる。

ポンプ間圧力Ｐ１が予め設定した下限圧力Ｐｍｉｎに到達するまで第２ギアポンプ２１２の回転動作を維持する（ステップＳ１０２：ＮＯ）。

ポンプ間圧力Ｐ１が下限圧力Ｐｍｉｎに到達した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、第２ギアポンプ２１２の回転を停止して（ステップＳ１０３）、図５のステップＳ１７の処理に移行する。このようにして、逆流抑制の制御が完了する。

第２ギアポンプ２１２の回転を停止した後（ステップＳ１０３）、仮にポンプ間圧力Ｐ１が上限圧力Ｐｍａｘに到達した場合は（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、再び逆流抑制の制御を行う（ステップＳ１８）。このように、逆流抑制の制御（ステップＳ１８）を繰り返し行うことによって、ポンプ間圧力Ｐ１を上限圧力Ｐｍａｘと下限圧力Ｐｍｉｎとの間に維持する。

逆流抑制の制御（ステップＳ１８）を行うことにより、ポンプ間圧力Ｐ１が上限圧力Ｐｍａｘより高くならないように制御する。上限圧力Ｐｍａｘは開閉弁２３０を開いたときに気体供給部２２０へ樹脂Ｍ１や発泡性材料Ｍ０が逆流しない圧力に設定されているため、吐出動作を開始した際に発泡性材料Ｍ０が開閉弁２３０を介して気体供給部２２０へ逆流することを抑制することができる。また、ポンプ間圧力Ｐ１が下限圧力Ｐｍｉｎより低くならないように制御するため、吐出動作を開始した際に各ギアポンプ２１１、２１２の間の流路１１内に生じる吸引圧が過度に高くなることを抑制して発泡倍率の変動を抑制することができる。

〈予備加圧（ステップＳ２０）〉
次に、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）、図７〜９を参照して、予備加圧（ステップＳ２０）について説明する。

図３は、予備加圧（ステップＳ２０）を説明するための図である。図４（Ａ）は、吐出動作中の吐出部３２０の状態、図４（Ｂ）は、待機動作中の吐出部３２０の状態を示す図である。図７は、図５の予備加圧（ステップＳ２０）を説明するためのサブルーチンフローチャートであり、図８（Ａ）は、吐出動作中の吐出圧力Ｐ２の時間推移を表すグラフ図であり、図８（Ｂ）は、予備加圧中の吐出圧力Ｐ２の時間推移を表すグラフ図であり、図９は、図８（Ａ）に示す吐出条件によりビード状に吐出された発泡体Ｍの状態を示す図である。

図４（Ｂ）に示す待機動作から図４（Ａ）に示す吐出動作へ動作状態を切り替えると、第１ノズル弁３３１が備える第１弁体３３１ａが吐出口３２１ａから離反する方向（図４中の上方向）に駆動されて第１弁体３３１ａの一部が吐出弁本体部３２２内へ収容される。このため、第１弁体３３１ａの一部がノズル３２１から吐出弁本体部３２２へ移動した体積の分だけノズル３２１内の容積が大きくなる。ノズル３２１内の容積が大きくなるのに対して、ノズル３２１内の発泡性材料Ｍ０の量は変わらない。このため、吐出動作を開始した直後には、吐出圧力Ｐ２が低下する。

上記理由により、図８（Ａ）の対比例に示すように、第１ノズル弁３３１を開いて（図８（Ａ）中の時間ｔ１）から吐出動作を開始する（図８（Ａ）中の時間ｔ２）までの間に吐出圧力Ｐ２が圧力Ｐｕまで低下する。単位時間あたりの発泡性材料Ｍ０の吐出量は吐出圧力Ｐ２に依存する。このため、吐出動作を開始した後、吐出圧力Ｐ２が圧力Ｐｕから所望の単位時間あたりの発泡性材料Ｍ０の吐出量を得るための圧力（以下、目標圧力Ｐｔと称する。）に到達するまでに吐出圧力Ｐ２を上昇させる必要がある。

吐出動作の開始（図８（Ａ）中の時間ｔ２）から目標圧力Ｐｔ（図８（Ａ）中の時間ｔ３）に到達するまで、単位時間あたりの発泡性材料Ｍ０の吐出量は徐々に増加するため、図９（Ａ）に示すように、ビード状に吐出させた発泡体Ｍの幅が不均一になってしまう場合がある。そこで、吐出動作の開始のときに低下する圧力（以下、補正圧力Ｐｃと称する。）を加味して吐出圧力Ｐ２を予め設定した設定圧力Ｐｓまで上昇させる予備加圧（ステップＳ２０）を行う。

設定圧力Ｐｓは、目標圧力Ｐｔおよび補正圧力Ｐｃを加算した圧力とする（式（１））。

ここで、補正圧力Ｐｃは、図８（Ａ）の対比例において、目標圧力Ｐｔと圧力Ｐｕとの差圧とする（式（２））。本実施形態では、圧力Ｐｕは、待機動作前に行った吐出動作の開始のときに低下した吐出圧力Ｐ２の下限値に設定している。

図８（Ｂ）の対比例１および対比例２には、予備加圧を一定圧で継続して行った場合の吐出圧力Ｐ２と時間との関係を示す。

対比例１のように、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を比較的高速で回転駆動して設定圧力Ｐｓまで吐出圧力Ｐ２を上昇させる場合、吐出圧力Ｐ２が急速に上昇するため設定圧力Ｐｓよりも高い圧力までオーバーランしてしまう場合がある。

また、対比例２のように、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を比較的低速で回転駆動して設定圧力Ｐｓまで吐出圧力Ｐ２を上昇させる場合、吐出圧力Ｐ２を設定圧力Ｐｓまで上昇させるために時間がかかってしまう。

これに対して、本実施形態では、図８（Ｂ）に示すように、予備加圧を２段階に分けて行う。まず、第１段階において、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を回転駆動して吐出圧力Ｐ２を設定圧力Ｐｓよりも低い圧力である第１設定圧力Ｐｒまで上昇させる（図８（Ｂ）中の時間ｔ１）。次に、第２段階において、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を第１段階よりも低速で回転駆動して加圧速度を落として設定圧力Ｐｓまで吐出圧力Ｐ２を上昇させる（図８（Ｂ）中の時間ｔ２）。これにより、加圧時間の短縮化を図るとともに、急速な加圧によるオーバーランを抑制しつつ、吐出圧力Ｐ２を設定圧力Ｐｓまで上昇させることができる。

以下、図３および図７を参照して、予備加圧（ステップＳ２０）の制御について詳細に説明する。

まず、図３（Ａ）に示すように待機動作中に切り替え弁２４０を開いた状態において、図３（Ｂ）に示すように第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を回転駆動し、開閉弁２３０を開弁状態にして気体供給部２２０を駆動して第１段階の加圧を行う（ステップＳ２０１）。吐出動作中と同様に、第１ギアポンプ２１１よりも第２ギアポンプ２１２が高速になるように第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を回転駆動する。このとき、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２の回転速度の比率は、吐出動作中と同じ比率とする。また、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２の回転速度は、吐出動作中よりも低く設定する。

第２圧力センサー２２によって検出される吐出圧力Ｐ２が予め設定した第１設定圧力Ｐｒに到達するまで第１ギアポンプ２１１、第２ギアポンプ２１２、および気体供給部２２０を作動させる（ステップＳ２０２：ＮＯ）。

第１設定圧力Ｐｒは、例えば、設定圧力Ｐｓの９０％の値に設定することができる。なお、第１設定圧力Ｐｒは設定圧力Ｐｓよりも低い値であれば特に限定されない。

吐出圧力Ｐ２が予め設定した第１設定圧力Ｐｒに到達した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２を第１段階よりも低速で回転駆動する第２段階の加圧を行う（ステップＳ２０３）。

吐出圧力Ｐ２が設定圧力Ｐｓに到達するまで第１ギアポンプ２１１、第２ギアポンプ２１２、および気体供給部２２０を作動させる（ステップＳ２０４：ＮＯ）。

吐出圧力Ｐ２が設定圧力Ｐｓに到達すると予備加圧が完了し（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、図５のステップＳ２１の処理に移行する。

予備加圧は、吐出動作を開始した際に目標圧力Ｐｔから低下する圧力である補正圧力Ｐｃを加味して設定した設定圧力Ｐｓまで吐出圧力Ｐ２を上昇させる。このため、吐出動作の開始前に予備加圧を行った場合、図８（Ａ）に示すように、吐出動作を開始した後に吐出圧力Ｐ２が補正圧力Ｐｃだけ低下するため、吐出動作を開始したときから吐出圧力Ｐ２を目標圧力Ｐｔに近い値に制御することができる。よって、吐出動作を開始した際おける吐出圧力Ｐ２の目標圧力Ｐｔに対する差を小さくすることができる。これにより、図９（Ｂ）に示すように、発泡体Ｍの吐出量が均一になり、ビード状に吐出させた発泡体Ｍの幅を略一定に形成することができる。

以上のように本実施形態では、待機動作中において、ポンプ間圧力Ｐ１が予め設定した上限圧力Ｐｍａｘになったとき、第２ギアポンプ２１２を回転駆動して第１ギアポンプ２１１と第２ギアポンプ２１２との間における流路１１内の発泡性材料Ｍ０の少なくとも一部を第２ギアポンプ２１２の下流側に送出して流路１１内の圧力を上限圧力Ｐｍａｘよりも低い圧力に低下させる制御を行う。上限圧力Ｐｍａｘは開閉弁２３０を開いたときに気体供給部２２０へ樹脂Ｍ１や発泡性材料Ｍ０が逆流しない圧力に設定されているため、吐出動作を開始した際に発泡性材料Ｍ０が気体供給部２２０へ逆流することを抑制することができる。これにより、気液混合部１１ａにおいて樹脂Ｍ１と気体Ｍ２の混合比率が変動することなく、所望の発泡倍率を安定して得ることができる。

また、待機動作中において、ポンプ間圧力Ｐ１が予め設定した下限圧力Ｐｍｉｎになったとき、第２ギアポンプ２１２の回転を停止させてポンプ間圧力Ｐ１を上限圧力Ｐｍａｘと下限圧力Ｐｍｉｎとの間に維持する。ポンプ間圧力Ｐ１が下限圧力Ｐｍｉｎより低くならないように制御するため、吐出動作を開始した際に各ギアポンプ２１１、２１２の間の吸引圧が過度に高くなることを抑制することができる。これにより、各ギアポンプ２１１、２１２の間の吸引圧が上昇することによる気体Ｍ２の供給量の増加を抑制することができ、所望の発泡倍率をより確実に得ることができる。

また、第２ギアポンプ２１２よりも流路１１の下流側に配置され、第２ギアポンプ２１２と吐出部３２０との間の連通状態を切り替え可能な切り替え弁２４０をさらに有する。これにより、待機動作中に切り替え弁２４０を閉弁状態にしておくことで、第２ギアポンプ２１２を介して第２配管１２ｂへ発泡性材料Ｍ０が流れ込むことをより確実に抑制することができる。

また、待機動作中に第２ギアポンプ２１２を作動させる際、吐出動作中に回転させるときよりも低速で第２ギアポンプ２１２を回転させる。これにより、待機動作中にポンプ間圧力Ｐ１や吐出圧力Ｐ２が急激に上昇することを防止することができる。

また、待機動作中に第１ギアポンプ２１１、第２ギアポンプ２１２、および気体供給部２２０を作動させて、流路１１内に発泡性材料Ｍ０を送出させて吐出圧力Ｐ２を設定圧力Ｐｓまで上昇させる予備加圧を行う。これにより、吐出動作を開始した際おける吐出圧力Ｐ２の目標圧力Ｐｔに対する差を小さくすることができる。このため、発泡体Ｍの吐出量が均一になり、ビード状に吐出させた発泡体Ｍの幅を略一定に形成することができる。

また、吐出圧力Ｐ２において、所望の単位時間あたりの発泡性材料Ｍ０の吐出量を得ることができる目標圧力Ｐｔと、待機動作から吐出動作に切り替えたときに目標圧力Ｐｔから低下する補正圧力Ｐｃと、を加算した圧力を設定圧力Ｐｓとする。吐出動作前に設定圧力Ｐｓまで加圧しておくことで、吐出動作を開始した後に吐出圧力Ｐ２が補正圧力Ｐｃだけ低下するため、吐出動作を開始したときから吐出圧力Ｐ２を目標圧力Ｐｔに近い値に制御することができる。このため、発泡体Ｍの吐出量がより一層均一になり、ビード状に吐出させた発泡体Ｍの幅を略一定に形成することができる。

また、予備加圧は、吐出圧力Ｐ２を設定圧力Ｐｓより低い圧力まで上昇させる第１段階と、第１ギアポンプ２１１および第２ギアポンプ２１２が第１段階よりも低速で回転駆動される第２段階と、を含む。予備加圧を２段階に分けて行うことによって、加圧時間の短縮化を図るとともに、急速な加圧によるオーバーランを抑制しつつ、吐出圧力Ｐ２を設定圧力Ｐｓまで上昇させることができる。

また、待機動作中に予備加圧を行う前に、切り替え弁２４０を開いて第２ギアポンプ２１２と吐出部３２０との間を連通させる。予備加圧を行う前に第２ギアポンプ２１２と吐出部３２０との間の圧力が均一になるため、吐出動作を開始した際により確実に吐出圧力Ｐ２を目標圧力Ｐｔに近づけることができる。

また、吐出動作中において、第１ノズル弁３３１および第２ノズル弁３３２を開いて発泡性材料Ｍ０を吐出口３２１ａから吐出させ、吐出動作から待機動作へ動作状態を切り替える際に、第１ノズル弁３３１を閉じて発泡性材料Ｍ０を吐出口３２１ａからの吐出を停止させる。このため、停止状態においてノズル３２１からの液漏れを防止することができる。また、吐出動作を停止してノズル３２１を吐出弁本体部３２２から取り外す際に、第２ノズル弁３３２を閉じて吐出弁本体部３２２からの発泡性材料Ｍ０の流出を抑制する。このため、ノズル３２１を交換する際に吐出部３２０が備える吐出弁本体部３２２からの液漏れを防止することができる。

また、ミキサー３１０の出口部３１２は、吐出部３２０の連通路３２２ａに直接的に臨むように配置されている。これにより、発泡性材料Ｍ０がミキサー３１０によって撹拌された直後に吐出部３２０に送出されるため、吐出部３２０に送出するまでに発泡性材料Ｍ０中の気体Ｍ２が結合して拡張することなく均質に分散された状態を維持したまま発泡性材料Ｍ０を吐出することができる。

以上、実施形態を通じて本発明に係る機械式発泡装置および機械式発泡方法を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

例えば、実施形態に係るポンプ部は、切り替え弁を有するとしたが、これに限定されず、切り替え弁を有していなくてもよい。切り替え弁を備えない構成であっても、第１ギアポンプおよび第２ギアポンプの動作を制御することによって、吐出動作を開始した際に発泡性材料が気体供給部へ逆流することを抑制することができる。

また、開閉弁、切り替え弁、第１ノズル弁および第２ノズル弁は、ニードル弁により構成されているとしたが、これに限定されず、例えば、サックバック式弁、ロータリ式弁、シャッター式弁等によって構成することができる。

また、各ギアポンプの間に気体を吸引するための吸引圧は負圧であるとしたが、気体の引き込みを発生し得る圧力であればこれに限定されず、０または正圧であってもよい。

また、吐出動作には、装置の作動を確認する際に行われる捨て打ちも含まれるものとする。

また、予備加圧は、２段階の加圧により構成されるとしたが、３段階以上の加圧により構成してもよい。その際、段階が後になるにつれて、第１ギアポンプおよび第２ギアポンプの回転速度が低速になるように制御する。

また、実施形態に係る機械式発泡方法において、予備加圧を行うとしたが、これに限定されず、予備加圧を行わない構成としてもよい。この場合であっても、吐出動作中にギアポンプの回転速度等を調整したり、吐出動作開始時に捨て打ちを行ったりすることによって所望の吐出量を得ることができる。

１０ 機械式発泡装置、
１１ 流路、
１３ 吸気口
２１ 第１圧力センサー、
２２ 第２圧力センサー、
１００ 樹脂供給部（液体供給部）、
２００ ポンプ部、
２１１ 第１ギアポンプ、
２１２ 第２ギアポンプ、
２２０ 気体供給部、
２３０ 開閉弁、
２４０ 切り替え弁、
３００ ヘッド部、
３１０ ミキサー、
３１１ 入口部、
３１２ 出口部、
３１３ 混合室、
３２０ 吐出部、
３２１ ノズル、
３２２ 吐出弁本体部、
３３１ 第１ノズル弁、
３３２ 第２ノズル弁、
４００ 制御部、
Ｍ 発泡体、
Ｍ０ 発泡性材料、
Ｍ１ 樹脂（液体）、
Ｍ２ 気体、
Ｐ１ ポンプ間圧力、
Ｐ２ 吐出圧力、
Ｐｍａｘ 上限圧力、
Ｐｍｉｎ 下限圧力、
Ｐｔ 目標圧力、
Ｐｃ 補正圧力、
Ｐｓ 設定圧力。

Claims (10)

1. 液体に気体が混入した発泡性材料を生成し、当該発泡性材料を吐出して発泡させる機械式発泡装置であって、
   前記液体および前記気体を送出する流路と、
   前記流路へ前記液体を供給する液体供給部と、
   前記流路へ前記気体を供給する気体供給部と、
   前記流路と前記気体供給部との間の連通状態を切り替え可能な開閉弁と、
   前記流路の途中に配置された第１ギアポンプと、
   前記第１ギアポンプよりも前記流路の下流側に配置され、前記第１ギアポンプよりも高速で回転駆動されることによって前記流路中に前記気体を混入させて前記発泡性材料を生成する吸引圧を発生させる第２ギアポンプと、
   前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間における前記流路内のポンプ間圧力を検出する第１圧力センサーと、
   前記液体に前記気体が混入した前記発泡性材料を吐出する吐出口を有するノズルと、前記第２ギアポンプから送出された前記発泡性材料を前記ノズルまで送出する連通路を有する吐出弁本体部と、を備える吐出部と、
   前記第１ギアポンプ、前記第２ギアポンプ、および前記気体供給部を駆動するとともに前記開閉弁を開いて前記吐出部から前記発泡性材料を吐出する吐出動作と、前記第１ギアポンプ、前記第２ギアポンプ、および前記気体供給部の作動を停止させるとともに前記開閉弁を閉じて前記発泡性材料の吐出を中断させる待機動作とを行うように装置各部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記待機動作中において、前記ポンプ間圧力が予め設定した上限圧力になったとき、前記第２ギアポンプを回転駆動して前記第１ギアポンプと前記第２ギアポンプとの間における前記流路内の前記発泡性材料の少なくとも一部を前記第２ギアポンプの下流側に送出して前記流路内の圧力を前記上限圧力よりも低い圧力に低下させ、
   前記吐出部は、前記吐出弁本体部において前記ノズルが備える前記吐出口を開閉可能な第１ノズル弁を有する機械式発泡装置。
2. 前記制御部は、前記待機動作中において、前記ポンプ間圧力が予め設定した下限圧力になったとき、前記第２ギアポンプの回転を停止させて前記ポンプ間圧力を前記上限圧力と前記下限圧力との間に維持する、請求項１に記載の機械式発泡装置。
3. 前記第２ギアポンプよりも前記流路の下流側に配置され、前記第２ギアポンプと前記吐出部との間の連通状態を切り替え可能な切り替え弁をさらに有する、請求項１または請求項２に記載の機械式発泡装置。
4. 前記制御部は、前記待機動作中に前記第２ギアポンプを作動させる際、前記吐出動作中に回転させるときよりも低速で前記第２ギアポンプを回転させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の機械式発泡装置。
5. 前記吐出部が備える前記連通路内の吐出圧力を検出する第２圧力センサーをさらに有し、
   前記制御部は、前記待機動作中に前記第１ギアポンプ、前記第２ギアポンプ、および前記気体供給部を作動させて、前記流路内に前記発泡性材料を送出させて前記吐出圧力を設定圧力まで上昇させる予備加圧を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の機械式発泡装置。
6. 前記制御部は、所望の単位時間あたりの前記発泡性材料の吐出量を得ることができる目標圧力と、前記待機動作から前記吐出動作に切り替えたときに前記目標圧力から低下する補正圧力と、を加算した圧力を前記設定圧力に設定する、請求項５に記載の機械式発泡装置。
7. 前記予備加圧は、前記吐出圧力を前記設定圧力より低い圧力まで上昇させる第１段階と、前記第１ギアポンプおよび前記第２ギアポンプが前記第１段階よりも低速で回転駆動される第２段階と、を少なくとも含む、請求項５または請求項６に記載の機械式発泡装置。
8. 前記制御部は、前記待機動作中に前記予備加圧を行う前に、前記切り替え弁を開いて前記第２ギアポンプと前記吐出部との間を連通させる、請求項５〜７のいずれか１項に記載の機械式発泡装置。
9. 前記ノズルは、前記吐出弁本体部に着脱可能に設けられ、
   前記吐出部は、
   前記吐出弁本体部が備える前記連通路と前記ノズルとの間の連通状態を切り替え可能な第２ノズル弁をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記吐出動作中において、前記第１ノズル弁および第２ノズル弁を開いて前記発泡性材料を前記吐出口から吐出させ、
   前記吐出動作から前記待機動作へ動作状態を切り替える際に、前記第１ノズル弁を閉じて前記発泡性材料を前記吐出口からの吐出を停止させ、
   前記吐出動作を停止して前記ノズルを前記吐出弁本体部から取り外す際に、前記第２ノズル弁を閉じて前記吐出弁本体部からの前記発泡性材料の流出を抑制する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の機械式発泡装置。
10. 前記第２ギアポンプと前記吐出部との間に配置され、前記第２ギアポンプにより送出された前記発泡性材料を撹拌するミキサーをさらに有し、
    前記ミキサーは、
    前記流路から前記発泡性材料を流入させる入口部と、
    前記発泡性材料を前記吐出部に送出する出口部と、を有し、
    前記出口部は、前記吐出部の前記連通路に直接的に臨むように配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の機械式発泡装置。