JP6837276B2 - 制御装置を備えた現場吹付け型発泡機 - Google Patents

Description

本発明は、施工現場において生成した発泡体を吹付ける現場吹付け型発泡機に関する。

イソシアネート及びレジン原料などの２つの流体を混合させることによって、ポリウレタンフォームなどの発泡体を生成させて、施工現場において吹付ける現場吹付け型発泡機が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６２−１６１１０号公報

このような発泡機では、代表的な課題の１つとして、生成した発泡体を吹付けるスプレーガンが詰まることが挙げられる。スプレーガンの詰まりが発生した場合、その状態で吹き付けを行って形成させた発泡体は、２つの流体の混合比率が適正値から外れることになる。そのように生成された発泡体は、断熱性能や物理性能の本来のものと比較して劣るものとなってしまう。そのため施工のやり直しを行わなければならなくなり、原料や施工時間を浪費することになる。

また、スプレーガンの詰まりを放置した場合、スプレーガンに流体を流す流路内で逆流が生じ流路内においても詰まりが発生するおそれがある。この場合、流路を切断して詰まりを除く必要があり、こうした復旧作業は非常に煩雑であり、長時間を要するものである。

こうした課題に対処する装置として、特許文献１には、２つの流体を流路内に圧送する計量ポンプに上下限接点付き圧力計を設けた、２成分混合吐出装置におけるインターロック装置が開示されている。これは２つの流体の一方または両方の圧力が設定圧力から外れた時に、ポンプを停止させるものである。しかしながら、現場吹き付け型発泡機においては、施工対象によって形成させる発泡体の厚みが異なり、それにより各流体を流す流路内の圧力を変更する必要がある。例えば、薄い発泡体を形成させる場合は、各流路内の圧力を５．５ＭＰａ程度に設定する必要があり、厚い発泡体を形成させる場合は、各流路内の圧力を１１ＭＰａ程度に設定する必要がある。そのため、こうしたインターロック装置では、スプレーガンの詰まりを検出するためには、施工対象ごとに上限値、下限値を何度も調整し直す必要があった。

また、現場吹き付け発泡では、混合させる流体を流路内に供給するポンプは通常、重量が大きいため、施工場所と離れて設置されている。このため、施工現場においてスプレーガンを操作するオペレータは、スプレーガンの詰まりを復旧させるために、まず、施工現場から離れた箇所に設置されているポンプの元へ行き、これらを停止状態にする必要がある。そして、スプレーガンの掃除を行った後に、各流路内の圧力を調節して、再度ポンプを稼働状態にした後に施工現場に戻る必要があった。このため、二人で作業を行うか、一人で往復しながら作業を行う必要があり、復旧作業に時間がかかるという課題があった。

そこで、本発明の目的は、スプレーガンの詰まりを早期に検出することによって低品質の発泡体の生成を防止すると共に、発泡体の吹付けを一時中断して再開する際の復旧時間を短縮することができる現場吹き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、第一の流体と、前記第一の流体とは異なる第二の流体とを混合させ、発泡体を生成させて、施工現場において吹付ける現場吹付け型発泡機であって、前記第一の流体を流す第一の流路と、前記第二の流体を流す第二の流路と、前記第一の流体を前記第一の流路内に供給する第一のポンプと、前記第二の流体を前記第二の流路内に供給する第二のポンプと、前記第一の流路内の圧力を測定する第一の圧力計と、前記第二の流路内の圧力を測定する第二の圧力計と、前記第一の圧力計と前記第二の圧力計との測定値の差が所定の閾値を超えたときに、前記第一のポンプと前記第二のポンプとを自動的に停止させる制御装置とを備える、現場吹付け型発泡機が提供される。

すなわち、請求項１の発明では、第一の圧力計と第二の圧力計との測定値の差が所定の閾値を超えたときに、制御装置が、第一のポンプ及び第二のポンプを自動的に停止させる。これにより、スプレーガンの詰まりを早期に検出して、低品質の発泡体の生成を防止することができる。その結果、施工のやり直しによる原料や施工時間の浪費を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、前記第一の流路及び前記第二の流路にはそれぞれ、これら流路内の圧力を減圧する減圧バルブが設けられている、請求項１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２の発明では、第一の流路及び第二の流路のうちのより内圧の高い方の流路に取り付けられている減圧バルブを開放することによって、当該流路内の圧力を減圧して、もう一方の流路内の圧力と同等にすることができる。

請求項３の発明によれば、前記第一のポンプ及び前記第二のポンプは、前記施工現場から離間した位置に設置されており、現場吹付け型発泡機はさらに、前記施工現場から前記第一のポンプ及び前記第二のポンプを作動させる遠隔操作装置を備える、請求項１又は２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３の発明では、現場吹付け型発泡機のオペレータは、通常、施工現場から離間した箇所に設置されている第一のポンプ及び第二のポンプに併設されている制御装置まで移動することなく、遠隔操作装置によって施工現場から、第一のポンプ及び第二のポンプを作動状態にすることができる。その結果、オペレータひとりでの作業する場合には作業効率が向上し、あるいは効率的な作業のために、制御装置の操作盤を操作するためのさらなる人員を確保する必要がなくなる。

請求項４の発明によれば、前記遠隔操作装置が、前記第一の圧力計と前記第二の圧力計との測定値を表示する圧力表示部を備える、請求項３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４の発明では、より高い圧力値を示している方の流路に取り付けられている減圧バルブを開放して、当該流路内の圧力を減圧する際に、施工現場から移動することなく圧力が高くなっている流路を特定することができ、正確に圧力を調節することができる。

請求項１〜４の発明によれば、スプレーガンの詰まりを早期に検出して、低品質の発泡体の生成を防止することができる。その結果、施工のやり直しによる原料や施工時間の浪費を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る現場吹付け型発泡機の概略図。

これより、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る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、第一の流体及び第二の流体にそれぞれ相当するポリオール及びイソシアネートを混合させ、発泡体に相当するポリウレタンフォームを生成させて、施工現場において吹付けることのできる発泡機である。

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１１と、イソシアネートタンク１１からイソシアネートをイソシアネート流路１３に供給するイソシアネートポンプ１５と、イソシアネート流路１３内の圧力を測定するイソシアネート流路圧力計１７とを備える。現場吹付け型発泡機１はさらに、ポリオールを収容するポリオールタンク２１と、ポリオールタンク２１からポリオールをポリオール流路２３に供給するポリオールポンプ２５と、ポリオール流路２３内の圧力を測定するポリオール流路圧力計２７とを備える。

イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５は、例えば複動型のプランジャポンプであるが、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３にそれぞれ定量供給できるポンプであれば、どのような種類のポンプであってもよい。また本実施形態では、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５は、連動して作動及び停止するように制御されている。

本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１はさらに、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３のそれぞれに、これら流路１３、２３内の圧力を減圧するための減圧バルブ１９、２９が設けられている。ここでは、減圧バルブ１９、２９は三方弁であるが、イソシアネート流路１３又はポリオール流路２３を減圧する際に、後述するスプレーガン３１を各流路１３、２３から取り外すことなく、流路１３、２３からイソシアネート又はポリオールを抜き出すことができれば、どのような弁であってもよい。

本実施形態では、現場吹付け型発泡機１はさらに、イソシアネートとポリオールとを混合撹拌させることによって生成されるウレタンフォームを所望の箇所に吹付け発泡させるスプレーガン３１を備える。なお、イソシアネート及びポリオールは、スプレーガン３１に供給される前に、これらの反応を促進させるためにイソシアネート流路１３及びポリオール流路２３にそれぞれ設けられたヒーターＨによって加熱される。本実施形態では、ヒーターＨは、ポリオール及びイソシアネートを２０〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃に加熱する。

本実施形態では、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３が、施工現場Ｆにおいてスプレーガン３１で発泡体を吹付けられるように、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５から施工現場Ｆまで延長されている。つまり、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５は、施工現場Ｆから離間した位置に設置されている。

本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１は、イソシアネートとポリオールとの反応を促進させる、本実施形態では二酸化炭素である発泡剤を液体状で収容する発泡剤タンク４１と、発泡剤タンク４１から発泡剤を発泡剤流路４３に供給する発泡剤ポンプ４５とを備える。発泡剤流路４３は、開閉弁４７を介してポリオール流路２３に接続されており、当該開閉弁４７を開閉することによって、所定の量の発泡剤をポリオール流路２３に流すことができる。ポリオール流路２３に流入した発泡剤をポリオールとより混合させるために、ポリオール流路２３には、ポリオール流路２３と発泡剤流路４３との合流箇所Ｊの下流にスタティックミキサーＭが設けられている。なお、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４１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４３に冷却装置を設けて、液化させてもよい。

現場吹付け型発泡機１はさらに、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値を取得するように、かつイソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を作動及び停止させることができるように電気的に接続されている制御装置５１を備える。この制御装置５１は、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５に併設されており、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を作動状態及び停止状態に切り替えることのできる操作盤（図示しない）を備える。

本実施形態では、制御装置５１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。

本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１はさらに、制御装置５１及び後述する通信手段を介して、施工現場Ｆからイソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を作動状態又は停止状態にさせることのできる遠隔操作装置６１を備える。

遠隔操作装置６１は、以下に示すような通信手段により制御装置５１と接続されている。通信手段は有線又は無線のものである。有線の通信手段としては、例えばＬＡＮケーブルや光ファイバーケーブル等が挙げられる。また、無線の通信手段としては、例えば、携帯電話の通信規格、広帯域移動無線アクセスシステム及び近距離無線通信規格等が挙げられる。これらは、それぞれの通信手段を利用できる通信機器を制御装置５１及び遠隔操作装置６１に取り付けることによって、これらを接続することができる。

携帯電話の通信規格としては、第２世代移動通信システムとしてＰＤＣ，ＧＳＭ（登録商標），ｃｄｍａＯｎｅ等、第３世代移動通信システムとしてＷ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＨＳＰＡ、ＥＶ−ＤＯ、ＬＴＥ等、第４世代移動通信システムとしてＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ等が挙げられる。また、広帯域移動無線アクセスシステムとしては、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＸＧＰ、モバイルＷｉＭＡＸ、ＷｉＭＡＸ２、ＷｉＭＡＸ２＋、ＡＸＧＰ等が挙げられる。これらの通信規格により、インターネットを介して制御装置５１と遠隔操作装置６１とを接続することができる。

さらに、近距離無線通信規格としては、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ等が挙げられる。これらの通信規格により、制御装置５１と遠隔操作装置６１とを直接に又は中継機を介して接続することができる。建築物内で施工を行う場合、制御装置５１を建築物外に設置するならば、少なくとも一つの中継器は建築物の外に置くことが好ましい。また、中継機の電源は建築物の電源を利用することで、設置を容易に行うことができる。

これらの無線の通信手段において、携帯電話の通信規格や広帯域移動無線アクセスシステムを用いれば、制御装置と施工場所の距離を気にせず、接続が可能であり好ましい。

これらの無線の通信手段において、近距離無線通信規格を用いれば、インターネットを介さず、接続が可能であり、携帯電話の通信規格や広帯域移動無線アクセスシステムが使用できない地域においても使用することができる。近距離無線通信規格の中でも、通信の暗号化が可能であり、中継機を介することで大きな建築物であっても通信を行うことができるＺｉｇｂｅｅ（登録商標）や無線ＬＡＮが好ましく、通信を行うための部品を容易に入手でき、構築が容易である無線ＬＡＮがより好ましい。

また、無線ＬＡＮであれば、中継機を介して接続することが難しい場合においても、携帯電話の通信規格でテザリンク可能な通信機器や無線ＬＡＮ接続可能な広帯域移動無線アクセスシステムの通信機器により、インターネットを介することで、接続することもできる。

遠隔操作装置６１は、上記通信手段を通して制御装置５１に制御情報を入力するための制御アプリケーションをダウンロードして利用することのできる携帯型情報端末であることが好ましい。このようにすることで、施工場所において飛散した発泡体が付着して携帯型情報端末が使用できなくなった場合でも、容易にかつ低コストで代替機を用意することができる。携帯型情報端末として、例えば携帯電話、スマートフォン、ポータブルメディアプレイヤー、携帯ゲーム機等の汎用の携帯型情報端末を使用することができる。

また、遠隔操作装置６１は入力手段がタッチパネルであることが好ましい。遠隔操作装置６１の画面に直接触れて操作することで、より直感的に操作することができ、入力ミスを減らすことができる。

また、遠隔操作装置６１は音声入力できることが好ましい。これにより、現場吹付け型発泡機１のオペレータは、施工を行っている最中に、画面を見ることなく遠隔操作装置６１の操作を行うことができる。

また、本実施形態では、遠隔操作装置６１は、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値を表示する圧力表示部（図示しない）をさらに備える。ここでは、遠隔操作装置６１は、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値を制御装置５１から上記通信手段を介して取得する。しかしながら、遠隔操作装置６１は、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値をこれら圧力計１７、２７から直接取得してもよい。

これより、本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１の作動工程について説明する。

まず、制御装置５１の制御盤を操作することによって、あるいは遠隔操作装置６１に入力することによって、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を作動状態にする。それにより、オペレータは、スプレーガン３１を操作して施工現場Ｆでの発泡体の吹付けを開始する。

制御装置５１は、発泡体の吹付けの間中、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値を監視しており、これらの測定値の差が所定の閾値を超えると、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を自動的に停止させる。

イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５が停止状態になっているときに、オペレータは、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３とスプレーガン３１との間の連通を遮断して、これら流路１３、２３からスプレーガン３１を取外す。そして、スプレーガン３１の内部を洗浄して、スプレーガン３１の詰まりを解消する。なお、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３とスプレーガン３１との間の連通の遮断は、例えば各流路１３、２３のスプレーガン３１の近傍箇所に設けられた開閉弁（図示しない）を閉弁することによって行ってもよいし、減圧バルブ１９、２９に各流路１３、２３を閉鎖できるバルブを選択してもよい。

次に、本実施形態では、遠隔操作装置６１の圧力表示部に表示されているイソシアネート流路１３及びポリオール流路２３の圧力を参照して、より高い圧力値を示している方の流路１３、２３に取り付けられている減圧バルブ１９、２９を開放する。これにより、イソシアネート又はポリオールの一部を流路１３、２３から抜き出すことによって、当該流路内の圧力を減圧して、もう一方の流路の圧力と同等にする。

次に、先ほど開弁した減圧バルブ１９、２９を閉弁すると共に、スプレーガン３１をイソシアネート流路１３及びポリオール流路２３に取り付けて、これら流路１３、２３と連通させる。そして最後に、本実施形態では遠隔操作装置６１によって、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を施工現場Ｆから作動状態にすることによって、施工現場Ｆでの発泡体の吹付けを再開する。

上記、工程を発泡体の吹付けを完了するまで繰り返すことによって、所望のように発泡体を施工現場Ｆに吹付けることができる。

なお、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値の差の上記閾値は、通常は３〜１５ＭＰａに設定される。閾値を３ＭＰａよりも小さくすると、スプレーガン３１の詰まり以外の原因、例えば原料の粘度等に起因する流路１３、２３内の圧力変動によってポンプ１５、２５が頻繁に停止してしまうため好ましくない。また、閾値を１５ＭＰａよりも大きくすると、スプレーガン３１の詰まりが悪化するまでポンプ１５、２５が停止せず、長時間にわたって低品質の発泡体を生成することになり、さらにその後のスプレーガン３１や流路１３、２３の洗浄が非常に煩雑になる。

また、スプレーガン３１に、例えばフージョンＣＳ（商標）（グラコ社製）を使用する場合は、スプレーガン３１自体に逆止弁が内蔵されていることから、スプレーガン３１に詰まりが生じにくいので、上記閾値を５ＭＰａ程度に設定することができる。これにより、スプレーガン３１の詰まりを防止しつつ、スレプーガン３１の詰まり以外の原因でポンプ１５、２５が不意に停止してしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態の場合では、上記閾値は１０ＭＰａ程度に設定することが好ましい。これは、本実施形態では、ポリオール流路２３に発泡剤流路４３から一定の圧力で発泡剤を注入するので、イソシアネート流路１３とポリオール流路２３との間で圧力差が生じることによって、不意にポンプ１５、２５が停止してしまうことを抑止するためである。

これより、本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１の作用効果について説明する。

（１） 本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１では、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値が所定の閾値を超えると、制御装置５１が、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を自動的に停止させる。これにより、スプレーガン３１の詰まりを早期に検出して、低品質の発泡体の生成を防止することができる。その結果、施工のやり直しによる原料や施工時間の浪費を抑制することができる。さらには、スプレーガン３１の詰まりを放置して、イソシアネート流路１３及び／又はポリオール流路２３内で逆流が生じ、これら流路１３、２３内においても詰まりが生じることを防止することができる。

（２） 本実施形態では、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３に減圧バルブ１９、２９が設けられており、より内圧の高い方の流路１３、２３に取り付けられている減圧バルブ１９、２９を開放することによって、当該流路内の圧力を減圧して、もう一方の流路内の圧力と同等にすることができる。これにより、その後のスプレーガン３１の詰まりを抑制することができる。

（３） 本実施形態に係る現場吹付け型発泡機１は遠隔操作装置６１を備える。本実施形態では、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５が自動的に停止状態にされたときに、遠隔操作装置６１を操作することによって、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を施工現場Ｆから作動状態にすることができ、発泡体の吹付けを再開することができる。これにより、オペレータは、施工現場Ｆから離間した箇所に設置されているイソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５に併設されている制御装置５１まで移動することなく、遠隔操作装置６１によって施工現場Ｆから、イソシアネートポンプ１５及びポリオールポンプ２５を作動状態にすることができる。その結果、オペレータひとりで作業する場合には、発泡体の吹付けを一時中断して再開する際の復旧時間を短縮することができ、あるいは効率的な作業のために、制御装置５１の操作盤を操作するためのさらなる人員を確保する必要がなくなる。

（４） 本実施形態では、遠隔操作装置６１は、イソシアネート流路圧力計１７及びポリオール流路圧力計２７の測定値を表示する圧力表示部をさらに備える。これにより、上述のように、より高い圧力値を示している方の流路１３、２３に取り付けられている減圧バルブ１９、２９を開放して、当該流路内の圧力を減圧する際に、施工現場Ｆから移動することなく圧力が高くなっている流路を特定することができ、正確に圧力を調節することができる。

なお、上記実施形態の構成要素を任意に組み合わせて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現場吹付け型発泡機に限定されない。

例えば、現場吹付け型発泡機１は、本実施形態では遠隔操作装置６１を備えているが、遠隔操作装置を備えていなくてもよい。この場合においても、制御装置５１によって、スプレーガン３１での詰まりを早期に検出して、スプレーガン３１にさらに詰まりが生じること防止することができ、本発明の課題を解決することができる。

また、本実施形態では、イソシアネート流路１３及びポリオール流路２３に減圧バルブ１９、２９が設けられているが、減圧バルブ１９、２９は設けられていなくてもよい。この場合においては、ポンプ１５、２５の停止状態でスプレーガン３１を作動させて両方の流路１３、２３の内圧を下げてこれら内圧を揃えることができる。しかしながら、スプレーガン３１の種類によっては、ポリオールとイソシアネートの一方が他方の側の流路に逆流して、スプレーガンの詰まりが悪化するおそれがあるので、減圧バルブ１９、２９によって流路１３、２３を減圧することがより好ましい。

１ 現場吹付け型発泡機
１３ イソシアネート流路
１５ イソシアネートポンプ
１７ イソシアネート流路圧力計
１９ 減圧バルブ
２３ ポリオール流路
２５ ポリオールポンプ
２７ ポリオール流路圧力計
２９ 減圧バルブ
３１ スプレーガン
５１ 制御装置
６１ 遠隔操作装置
Ｆ 施工現場

Claims (1)

1. 第一の流体と、前記第一の流体とは異なる第二の流体とを混合させ、発泡体を生成させて、施工現場において吹付ける現場吹付け型発泡機であって、
   前記第一の流体を流す第一の流路と、
   前記第二の流体を流す第二の流路と、
   前記第一の流体を前記第一の流路内に供給する第一のポンプと、
   前記第二の流体を前記第二の流路内に供給する第二のポンプと、
   前記第一の流路内の圧力を測定する第一の圧力計と、
   前記第二の流路内の圧力を測定する第二の圧力計と、
   前記第一の圧力計と前記第二の圧力計との測定値の差が、３〜１５ＭＰａで設定される所定の閾値を超えたときに、前記第一のポンプと前記第二のポンプとを自動的に停止させる制御装置と、
   を備え、
   前記第一の流路及び前記第二の流路にはそれぞれ、これら流路内の圧力を減圧する減圧バルブが設けられており、
   前記第一の流路及び前記第二の流路の前記減圧バルブは、前記施工現場に設置されており、
   前記第一のポンプ及び前記第二のポンプは、前記施工現場から離間した位置に設置されており、
   現場吹付け型発泡機はさらに、前記施工現場から前記第一のポンプ及び前記第二のポンプを作動させる、スプレーガンとは別体の遠隔操作装置を備え、
   前記遠隔操作装置が、前記第一の圧力計と前記第二の圧力計との測定値を表示する圧力表示部を備える、
   現場吹付け型発泡機。

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