JP7102811B2 - 流動材料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、流動材料を、該流動材料の流路の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部の該開口を介して被供給室に供給する流動材料供給装置に関する技術分野に属する。

従来より、例えば特許文献１に示されているように、複数の流動材料（例えば、二液型発泡性ウレタン組成物の原料であるイソシアネート及びポリオール）を、チャンバ側壁に設けた細孔（オリフィス部の開口）からチャンバ（被供給室）内にそれぞれ噴射して該複数の流動材料を混合するミキシングヘッド装置（流動材料供給装置）が知られている。このように複数の流動材料を細孔からそれぞれ噴射することで、該流動材料が微粒化されて混ざり易くなる。

また、例えば特許文献２に記載のミキシングヘッド（流動材料供給装置）は、本体部分と、吐出充填ノズルを備えた先端部と、ミキシングヘッドを操作する作業者が手で握ることが可能なグリップ部とで構成されている。上記本体部分には、シリンダーと、該シリンダー内を油圧により摺動可能なピストンとが設けられている。このピストンには、ピストンロッドが取り付けられ、このピストンロッドは、細長い円柱状のシリンダ内に摺動可能に収容されている。このピストンロッドが摺動するシリンダの壁部には、該シリンダに向かって、各々、相対向するように配置された２つの噴射ノズル（オリフィス部）が設けられている。これら２つの噴射ノズルからそれぞれ流動材料（イソシアネート及びポリオール）が噴射されて混合され、該混合された流動材料が吐出充填ノズルから噴射される。特許文献２では、上記ピストンロッドが摺動するシリンダ内における２つの噴射ノズルに対応する部分が被供給室に相当する。

特許文献２に記載のミキシングヘッド（流動材料供給装置）では、上記ピストンロッドが上記２つの噴射ノズルの開閉を行う弁の役割を有する。そして、上記ピストンが油圧により作動して上記ピストンロッドが上記シリンダ内において上記２つの噴射ノズルに対応する部分から退避すると、該２つの噴射ノズルが同時に開く一方、上記ピストンロッドが上記２つの噴射ノズルに対応する部分に変位すると、該２つの噴射ノズルが同時に閉じることになる。

再公表特許ＷＯ２０１０／０６１４６４号公報 特許第４２４１９５７号公報

ところで、上記のような流動材料供給装置において、混合される各流動材料の量を適切にするためには、複数のオリフィス部の開口を同時に開いたり同時に閉じたりする必要がある。上記特許文献２のように、複数のオリフィス部の開口を１つの弁（ピストンロッド）で開閉する構成にすれば、該弁により複数のオリフィス部の開口を同時に開いたり同時に閉じたりすることが容易にできるようになる。

ところが、そのような構成では、ピストンロッドがシリンダ内を摺動するため、ピストンロッドとシリンダとの間にはどうしても隙間が生じ、このため、ピストンロッドがオリフィス部の開口を閉じているときのシール性を十分に確保することが困難である。また、ピストンロッドとシリンダとの嵌め合い精度を高めてシール性を確保しようとしても、シール性を確実なものとすることは困難であるとともに、ピストンロッドの摺動性が悪化して該ピストンロッドを動かすために大きな駆動力が必要になる。

そこで、上記複数のオリフィス部の開口をそれぞれ開閉する複数の開閉弁を設けることが考えられる。この場合、開閉弁の弁体を、該弁体の中心軸線がオリフィス部の開口の中心軸線と一致するように配置して、該弁体を該弁体の中心軸線に沿って移動させることで、オリフィス部の開口の開閉を行うようにすれば、開閉弁の弁体がオリフィス部の開口を閉じているときのシール性を確保し易くなる。また、１つの流動材料を被供給室に供給する場合における１つのオリフィス部の開口を開閉する開閉弁は、このような構成の方が好ましい。このような構成の開閉弁では、弁体の先端部がオリフィス部の開口周縁部又は開口の内周面に当接することで、該開口を閉じることになる。

ここで、オリフィス部の開口の長さ（流動材料流動方向の長さ）が短い、つまりオリフィス部の厚みが小さい場合がある。特に複数の流動材料を被供給室に供給して混合する場合には、混合をより一層十分に行うためには、オリフィス部の開口の長さが短いことが好ましい。すなわち、オリフィス部の開口の長さが短いと、開口の出口から流動材料が広がって流出し易くなり、混合が良好に行われるようになる。

このように開口長さが短い、つまりオリフィス部の厚みが小さい場合、開閉弁の弁体がオリフィス部に頻繁に当接することにより、オリフィス部の開口が変形する可能性が高く、このため、オリフィス部の耐久信頼性が懸念される。

また、流動材料を変更した場合や流動材料の被供給室への単位時間当たりの供給量を変更した場合に、流動材料供給装置の構成を殆ど変更しないで、そのような変更に容易に対応できるようにすることが要求される。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流動材料を、該流動材料の流路の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部の該開口を介して被供給室に供給する流動材料供給装置において、開閉弁の弁体がオリフィス部の開口を閉じているときのシール性を確保するとともに、オリフィス部の厚みが小さくても、オリフィス部の耐久信頼性が低下するのを防止し、さらに、流動材料を変更した場合や流動材料の被供給室への単位時間当たりの供給量を変更しても、そのような変更に容易に対応できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、流動材料を、該流動材料の流路の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部の該開口を介して被供給室に供給する流動材料供給装置を対象として、上記流路における上記オリフィス部よりも上流側に設けられ、底部に、該オリフィス部の開口に連続しかつ該開口よりも大径の開口が形成された、該オリフィス部を構成する部材とは別体の有底筒状部材と、上記流路内において上記有底筒状部材の開口に対して上流側で該有底筒状部材の開口の中心軸線に沿って離接する弁体を有し、該弁体の離接により該有底筒状部材の開口を開閉する開閉弁とを備えている、という構成とした。

上記の構成により、開閉弁の弁体が、有底筒状部材の開口に対して上流側で該開口の中心軸線に沿って離接することで、該開口の開閉を行うので、開閉弁の弁体がオリフィス部の開口を閉じているときのシール性を確保することができる。また、オリフィス部を構成する部材とは別体の有底筒状部材の開口を開閉するので、オリフィス部の厚みが小さくても、オリフィス部の耐久信頼性が低下するようなことはない。さらに、有底筒状部材の開口の径がオリフィス部の開口の径よりも大きいので、複数の流動材料を被供給室に供給して混合する場合に、混合を良好に行うことができる。さらにまた、流動材料を変更したり流動材料の被供給室への単位時間当たりの供給量を変更したりしたとしても、有底筒状部材を変更することで、混合の最適化を容易に図ることができる。すなわち、オリフィス部の開口の径に対する有底筒状部材の開口の径の比率、流動材料の種類（特に粘度）及び単位時間当たりの供給量によって、開口の出口からの流動材料の広がる程度が異なるが、有底筒状部材の変更や単位時間当たりの供給量の変更によって、流動材料の種類（特に粘度）及び単位時間当たりの供給量に適した上記比率にすることで、混合の最適化を容易に図ることができる。また、仮に、有底筒状部材の開口が変形したとしても、新しい有底筒状部材に容易に交換することができる。

上記流動材料供給装置において、上記開閉弁の弁体は、上記有底筒状部材の開口周縁部に当接して該有底筒状部材の開口を閉じる球面状部を含む、ことが好ましい。

このことにより、開閉弁の弁体の球面状部が有底筒状部材の開口周縁部に当接して該オリフィス部の開口を閉じるので、開閉弁の弁体の中心軸線がオリフィス部の開口の中心軸線に対してずれたり傾いたりしたとしても、開閉弁の弁体がオリフィス部の開口を閉じているときのシール性を確保することができる。

上記流動材料は、発泡性材料であってもよい。

或いは、上記被供給室は、複数の流動材料が供給されて混合される混合室であり、上記複数の流動材料は、互いに混合されて発泡する発泡性材料であり、上記複数の流動材料毎に、上記オリフィス部、上記有底筒状部材及び上記開閉弁を備えていてもよい。

このように複数の流動材料が発泡性材料である場合に、これら流動材料を適切に混合することができ、この混合した流動材料を被供給部（例えば、自動車の車体部材の閉断面空間部）に供給して、良好に発泡させることができる。

以上説明したように、本発明の流動材料供給装置によると、底部に、オリフィス部の開口に連続しかつ該開口よりも大径の開口が形成された、該オリフィス部を構成する部材とは別体の有底筒状部材と、この有底筒状部材の開口に対して上流側で該有底筒状部材の開口の中心軸線に沿って離接する弁体を有し、該弁体の離接により該有底筒状部材の開口を開閉する開閉弁とを備えることにより、開閉弁の弁体がオリフィス部の開口を閉じているときのシール性を確保するとともに、オリフィス部の厚みが小さくても、オリフィス部の耐久信頼性が低下するのを防止することができる。また、流動材料を変更した場合や流動材料の被供給室への単位時間当たりの供給量を変更しても、そのような変更に容易に対応できるようになる。

本発明の実施形態に係る流動材料供給装置としての混合装置を示す斜視図である。 図１のII－II線断面図である。 図１のIII－III線断面図である。 図２のIV部分を拡大して示す断面図である。 混合装置及び供給ユニットにおける第１流動材料及び第２流動材料の流れを示す図である。 第１流動材料及び第２流動材料の流れを制御する弁を駆動するためのエアの供給システムを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１～図３は、本発明の実施形態に係る流動材料供給装置としての混合装置１を示す。この混合装置１は、複数の流動材料を、後述のオリフィス部１３の開口１３ａを介して混合室１１（被供給室に相当）にそれぞれ供給して該複数の流動材料を混合するものである。そして、混合装置１は、上記混合した流動材料を、ブロック部材２に設けられた突起状の吐出部３より吐出して被供給部に供給する。本実施形態では、複数の流動材料は、第１流動材料及び第２流動材料であって、互いに混合されて発泡する発泡性材料である。第１流動材料及び第２流動材料は、例えば、二液型発泡性ウレタンの原料であるイソシアネート及びポリオール（互いに化学的に反応する反応性材料（液体））である。上記被供給部は、例えば、内部に空間部１０１ａを有する被供給部材１０１の該空間部１０１ａである（図５参照）。被供給部材１０１の空間部１０１ａは、例えば、自動車における、ピラー、サイドシル、ルーフレール等の車体部材（フレーム）の閉断面空間部である。

本実施形態では、混合装置１は、図５に示すように、作業者８が手に持つことが可能なガン又はミキシングヘッドと呼ばれるものであって、上記混合した流動材料を被供給部材１０１の空間部１０１ａに供給する際に、混合装置１に設けられた所定の操作スイッチ（図示せず）を操作したときに、後述の混合室１１で上記第１流動材料及び上記第２流動材料がそれぞれ混合されて、該混合された流動材料が被供給部材１０１の空間部１０１ａに供給されるようになっている。混合装置１には、作業者８が手に持つことが可能なグリップ部７が設けられている（図１、図３及び図５参照）。混合装置１は、後述の供給チューブ５４及び戻しチューブ５５を介して、工場等の床上を自在に移動可能に構成された供給ユニット５１と繋げられている。

吐出部３には、筒状のノズル部材４が取り付けられる。このノズル部材４の先端部が、被供給部材１０１において空間部１０１ａを形成する壁部１０１ｂを貫通するように設けた貫通孔１０１ｃに挿入され、この挿入状態で、上記混合された流動材料がノズル部材４から空間部１０１ａに吐出供給される。尚、ノズル部材４の先端部が空間部１０１ａ内に、予め設定された設定量だけ入り込むように、ノズル部材４の外周面には、貫通孔１０１ｃの内径よりも大きい径の膨出部４ａ（図３及び図５参照）が設けられており、作業者８は、この膨出部４ａを壁部１０１ｂにおける貫通孔１０１ｃの周囲に押し当てるようにする。

ノズル部材４の一端部（先端部）は、被供給部材１０１の貫通孔１０１ｃに対して挿入及び抜去可能になされている。一方、ノズル部材４の他端部（基端部）は、該他端部に吐出部３が所定量だけ挿入された状態で該他端部が吐出部３の周囲に外嵌されるように吐出部３への取付け及び吐出部３からの取外しが可能になされている。吐出部３のノズル部材４内部への挿入量は、ノズル部材４が吐出部３に対してぐらつかないような量である。本実施形態では、吐出部３の全体がノズル部材４の内部に挿入される。このとき、詳細な図示は省略するが、ノズル部材４は、吐出部３から不用意に外れないように、ブロック部材２に設けられた係止部材に係止される。この係止は、作業者８が、ノズル部材４を吐出部３から取り外す際に解除可能である。

ノズル部材４は、使い捨てのものであって、ノズル部材４からの１回の吐出（後述の所定時間の間の吐出）が終了すれば、別のノズル部材４に取り替える。このため、被供給部材１０１の量産に対応して、多数のノズル部材４を予め作製しておく。このようにノズル部材４を使い捨てのものとして使用することで、使用する毎にノズル部材４を洗浄する等といった煩わしさをなくすことができる。また、ノズル部材４を使い捨てのものとして使用しても、ノズル部材４は簡単なものであるので、多数のノズル部材４を容易にかつ低コストで作製することができる。

以下、混合装置１において吐出部３が設けられた側を前側といい、その反対側を後側といい、前側から見た左側を左側といい、前側から見た右側を右側という（図１参照）。

混合装置１は、第１流動材料及び第２流動材料が混合される混合室１１と、第１流動材料及び第２流動材料を該混合室１１にそれぞれ供給する２つの供給路１２（流路）とを備える。混合室１１は、ブロック部材２の内部において前後方向に延びる断面円形状に形成されている。２つの供給路１２は、混合装置１の前側部分における左側及び右側でそれぞれ左右方向に延びる２つのバルブボディ２０の内部にそれぞれ形成されている。２つの供給路１２はブロック部材２の近傍で拡径されている。ブロック部材２の前側の面における混合室１１の延長線上に、吐出部３が混合室１１に連通するように設けられている。吐出部３の内径は、混合室１１の内径と略同じである。

２つのバルブボディ２０は、左右方向に相対向する対向面で互いに突き合わされた状態で固定されている。ブロック部材２は、２つのバルブボディ２０の対向面の間に挟持されている。各バルブボディ２０には、供給ユニット５１（詳細には、後述のタンク５３）からの第１流動材料又は第２流動材料を各供給路１２に導入するための導入口２１と、後述の如く各オリフィス部１３の開口１３ａが閉じられているときに、導入口２１から各供給路１２に導入された第１流動材料又は第２流動材料を供給ユニット５１に戻すための導出口２２とが設けられている。

図２及び図４に示すように、２つの供給路１２は、それぞれオリフィス部１３を介して混合室１１に接続されている。すなわち、混合室１１の左右両側に１つずつ、合わせて２つのオリフィス部１３が、混合室１１の径方向に互いに対向して設けられている。２つのオリフィス部１３は、２つの供給路１２の混合室１１への開口部にそれぞれ設けられていることになる。２つのオリフィス部１３は、対応する供給路１２の径よりも小さい開口径に絞られた、混合室１１に連通する開口１３ａを有する。

供給路１２内におけるオリフィス部１３よりも上流側（拡径された部分）に、オリフィス部１３を構成する部材であるブロック部材２とは別体の有底筒状部材１５が設けられている。この有底筒状部材１５の底部１５ａは、ブロック部材２に密着するように固定されている。この底部１５ａに、オリフィス部１３の開口１３ａに連続しかつ該開口１３ａに対して大径の開口１５ｂが同心状に形成されている。導入口２１から供給路１２に導入された第１流動材料又は第２流動材料は、有底筒状部材１５の内部を流れて、開口１５ｂ及びオリフィス部１３の開口１３ａに向かう。そして、開口１５ｂ（つまり、オリフィス部１３の開口１３ａ）が開いているとき、第１流動材料又は第２流動材料は、開口１５ｂ及び開口１３ａを順に通って混合室１１に供給される。

第１流動材料及び第２流動材料をそれぞれオリフィス部１３の開口１３ａを介して混合室１１に供給することで、第１流動材料及び第２流動材料が微粒化されて混ざり易くなる。特に、各オリフィス部１３の開口１３ａの上流側に、該開口１３ａよりも大径の開口１５ｂが設けられていることで、第１流動材料及び第２流動材料が開口１３ａの出口から広がって流出し易くなり、混合室１１での混合がより一層良好に行われるようになる。また、オリフィス部１３の開口１３ａの長さ（流動材料流動方向の長さ）は、第１流動材料及び第２流動材料が開口１３ａの出口から広がって流出するようにするために、短くすることが好ましい。

開口１５ｂの内径に対する開口１３ａの内径の比率は、上記微粒化の程度及び上記広がりの観点から、オリフィス部１３を流れる流動材料の粘性（粘度）に応じて設定される。本実施形態では、２つのオリフィス部１３の開口１３ａの径を同じにしておき、開口１５ｂの径を第１流動材料及び第２流動材料の粘性に応じてそれぞれ設定する。オリフィス部１３を流れる流動材料の粘性が大きいほど、開口１５ｂの径を大きくすることが好ましい。第１流動材料及び第２流動材料がそれぞれイソシアネート及びポリオールである場合には、ポリオールの方が粘性が大きいので、ポリオールが通過する開口１５ｂの径が、イソシアネートが通過する開口１５ｂの径よりも大きくなる。有底筒状部材１５をブロック部材２とは別体に構成しておくことで、混合室１１で混合する流動材料を変更した場合、有底筒状部材１５（つまり開口１５ｂ）を変更するだけで済み、容易に行うことができる。

また、開口１５ｂの径（上記比率）は、流動材料の粘性に加えて、流動材料の混合室１１への単位時間当たりの供給量も考慮して設定することが好ましい。流動材料の混合室１１への単位時間当たりの供給量を変更した場合でも、有底筒状部材１５（つまり開口１５ｂ）を変更するだけで済む。

各バルブボディ２０には、有底筒状部材１５の開口１５ｂを開閉する開閉弁２４が設けられている。開閉弁２４による開口１５ｂの開閉により、オリフィス部１３の開口１３ａが開閉されることになる。各開閉弁２４は、対応する供給路１２内において開口１５ｂに対して上流側で該開口１５ｂの中心軸線に沿って左右方向に離接する弁体２４ａを有していて、該弁体２４ａの離接により開口１５ｂを開閉する。弁体２４ａは、有底筒状部材１５の底部１５ａにおける開口１５ｂの周縁部に当接して該開口１５ｂを閉じる球面状部２４ｂを含む。

各バルブボディ２０に設けられた開閉弁２４は、流体（本実施形態では、エア）の供給により弁体２４ａを駆動するアクチュエータとしてのエアシリンダ２６を有する。本実施形態では、このエアシリンダ２６は、エア源７１（図６参照）からのエアの供給により弁体２４ａを駆動する。このエアシリンダ２６は、バルブボディ２０における上記対向面とは反対側の面に固定されている。

エアシリンダ２６は、該エアシリンダ２６内に嵌挿されかつ弁体２４ａと連結されたピストン２６ａを有する。エアシリンダ２６内におけるピストン２６ａの混合室１１側に混合室側エア室２６ｂが設けられ、ピストン２６ａの反混合室１１側に反混合室側エア室２６ｃが設けられている。また、エアシリンダ２６には、混合室側エア室２６ｂにエアを導入するための混合室側エア導入部２６ｄが設けられているとともに、反混合室側エア室２６ｃにエアを導入するための反混合室側エア導入部２６ｅが設けられている。

混合室側エア導入部２６ｄより混合室側エア室２６ｂにエアが導入されたときには、弁体２４ａが反混合室１１側に移動して、弁体２４ａの球面状部２４ｂが、有底筒状部材１５の底部１５ａにおける開口１５ｂの周縁部から離れて、開口１５ｂが開かれる。一方、反混合室側エア導入部２６ｅより反混合室側エア室２６ｃにエアが導入されたときには、弁体２４ａが混合室１１側に移動して、弁体２４ａの球面状部２４ｂが、有底筒状部材１５の底部１５ａにおける開口１５ｂの周縁部に当接して、開口１５ｂが閉じられる。

混合装置１の後側部分にも、エアシリンダ３１が設けられている。このエアシリンダ３１は、開閉弁２４用のエアシリンダ２６と同じエア源７１からのエアにより、クリーニングピストン３２を前後方向に駆動させるものである。エアシリンダ３１内には、クリーニングピストン３２と連結されたピストン３１ａと、ピストン３１ａの後側に位置する後側エア室３１ｂと、ピストン３１ａの前側に位置する前側エア室３１ｃとが設けられている。また、エアシリンダ３１には、後側エア室３１ｂにエアを導入するための第１エア導入部３１ｄと、前側エア室３１ｃにエアを導入するための第２エア導入部３１ｅとが設けられている。第１エア導入部３１ｄより後側エア室３１ｂにエアが導入されたときには、ピストン３１ａ及びクリーニングピストン３２が前側に移動する一方、第２エア導入部３１ｅより前側エア室３１ｃにエアが導入されたときには、ピストン３１ａ及びクリーニングピストン３２が後側に移動する。

混合室１１で混合された流動材料を吐出部３及びノズル部材４より吐出しているときには、クリーニングピストン３２の先端がオリフィス部１３の開口よりも後側に位置している。クリーニングピストン３２の最大外径は、断面円形の混合室１１の内径と略同じであり、クリーニングピストン３２は、混合された流動材料の吐出後に混合室１１内を前側及び後側に順に移動して、混合室１１の内壁面に付着した付着物（混合された流動材料又は発泡後の発泡性材料）を掻き取る。本実施形態では、クリーニングピストン３２は、その先端が吐出部３の先端に達するまで前側に移動する。

供給ユニット５１は、車輪５２ａ付きの筐体５２を有し、この筐体５２内には、上記第１流動材料及び上記第２流動材料をそれぞれ貯留する２つのタンク５３が設けられている。各タンク５３は、供給チューブ５４を介して、混合装置１の各バルブボディ２０の導入口２１と接続される。また、各タンク５３は、戻しチューブ５５を介して、各バルブボディ２０の導出口２２と接続される。

筐体５２内における供給チューブ５４の途中には、電動ポンプ５７が設けられており、この電動ポンプ５７により、各タンク５３内の流動材料（上記第１流動材料又は上記第２流動材料）が、供給チューブ５４を介して、混合装置１のバルブボディ２０の導入口２１に供給される。そして、開口１５ｂが開かれているとき、導入口２１に供給された流動材料は、供給路１２及びオリフィス部１３を通って混合室１１に供給される。２つの開口１５ｂは同時に開かれるようになっているので、上記第１流動材料及び上記第２流動材料が混合室１１で混合されて、該混合された流動材料が吐出部３及びノズル部材４から吐出される。このことで、供給チューブ５４及び供給路１２は、タンク５３内の流動材料を、吐出部３に供給するための供給経路６５を構成する。

一方、開口１５ｂが閉じられているときには、導入口２１に供給された流動材料は、導出口２２より導出されて、戻しチューブ５５を介して、タンク５３に戻される。このようにタンク５３内の流動材料は、吐出部３から吐出する前において、供給チューブ５４及び戻しチューブ５５を介して循環される。このことで、供給チューブ５４及び戻しチューブ５５は、タンク５３内の流動材料を、吐出部３から吐出しないときに、タンク５３外に流出させた後にタンク５３内に戻すように循環させるための循環経路６６を構成する。本実施形態では、供給チューブ５４は、供給経路６５と循環経路６６とを兼用する。循環経路６６による第１流動材料及び第２流動材料の循環により、開口１５ｂが開かれた瞬間における、オリフィス部１３を通って混合室１１に供給される第１流動材料及び第２流動材料の流速が確保される。また、後述の如く、第１流動材料及び第２流動材料の循環中に該第１流動材料及び第２流動材料を所定温度に加温しておくことができる。

尚、第１流動材料についての供給経路６５及び循環経路６６の構成は、第２流動材料についての供給経路６５及び循環経路６６の構成と基本的に同じである。但し、供給経路６５及び循環経路６６の径は、該供給経路６５及び循環経路６６を流れる流動材料の粘性に応じて設定され、第１流動材料及び第２流動材料の流速が略同じになるようにされる。また、後述の加温部材６０であるオリフィス部材の開口径及び／又は開口の長さも、該加温部材６０に接触する流動材料の粘性に応じて設定され、第１流動材料及び第２流動材料を加温する程度が略同じになるようにされる。

第１流動材料及び第２流動材料をそれぞれ循環させる循環経路６６（戻しチューブ５５）には、第１の分岐路５８と第２の分岐路５９とが互いに並列接続されて設けられている。第１の分岐路５８には、第１流動材料又は第２流動材料に接触して該第１流動材料又は第２流動材料を加温する加温部材６０が設けられている。本実施形態では、加温部材６０は、第１の分岐路５８の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部材である。このオリフィス部材は、第１流動材料又は第２流動材料が上記開口を流動する際に該第１流動材料又は第２流動材料に対して流動抵抗を付与することで該第１流動材料又は第２流動材料を加温するように構成されている。第１流動材料及び第２流動材料がそれぞれイソシアネート及びポリオールである場合には、混合されたときの反応が５０℃以上で良好に行われるので、第１流動材料及び第２流動材料の温度が共に５５℃程度になるように第１流動材料及び第２流動材料を加温する。

第２の分岐路５９には、第１流動材料又は第２流動材料の温度を変化させる手段は設けられておらず、第１流動材料又は第２流動材料が第２の分岐路５９を通過しても、第１流動材料又は第２流動材料の温度は基本的に変化しない。

循環経路６６（本実施形態では、供給経路６５と循環経路６６とを兼用する供給チューブ５４）には、第１流動材料又は第２流動材料の温度を検出する温度センサ６２（図６参照）が設けられている。この温度センサ６２による検出温度が上記所定温度（第１流動材料及び第２流動材料がそれぞれイソシアネート及びポリオールである場合には、５５℃）よりも低いときには、循環経路６６により第１流動材料又は第２流動材料を循環させているとき、第１流動材料又は第２流動材料が第１の分岐路５８を通過するようにして、第１流動材料又は第２流動材料を加温部材６０により加温する。そして、温度センサ６２による検出温度が上記所定温度以上になったときには、第１流動材料又は第２流動材料の流路が第１の分岐路５８から第２の分岐路５９に切り換えられる。尚、本実施形態では、第１流動材料及び第２流動材料についての上記所定温度は同じであるが、互いに異なっていてもよい。

第１流動材料及び第２流動材料が共に第２の分岐路５９を通って循環しているときにおいて（このことは、例えば表示ランプ等によって作業者８に分かるようにしておく）、作業者８により上記操作スイッチが操作されたときに、第１流動材料及び第２流動材料の経路が循環経路６６から供給経路６５に同時に切り換えられて、第１流動材料及び第２流動材料が混合室１１に供給されることになる。この切換えから所定時間が経過したときに、第１流動材料及び第２流動材料の経路が供給経路６５から循環経路６６に同時に切り換えられる。

図６は、第１流動材料及び第２流動材料の流れを制御する弁（アクチュエータ）を駆動するためのエアの供給システムを示す。図６では、エア供給路を破線で示す。

２つの開口１５ｂ（つまり、２つオリフィス部１３の開口１３ａ）をそれぞれ開閉する２つの開閉弁２４の弁体２４ａを駆動するエアシリンダ２６（混合室側エア導入部２６ｄ及び反混合室側エア導入部２６ｅ）への流体供給系は、１つの流体源であるエア源７１と、該エア源７１と接続された１つの共通流路７２と、該共通流路７２と２つの開閉弁２４用のエアシリンダ２６とをそれぞれ接続する２つの個別流路７３と、共通流路７２に設けられ、２つの開閉弁２４を同時に開弁しかつ同時に閉弁するように作動させる１つの第１切換弁８１とで構成されている。

本実施形態では、各開閉弁２４の開弁時には混合室側エア導入部２６ｄにエアを導入し、閉弁時には反混合室側エア導入部２６ｅにエアを導入するので、第１切換弁８１よりも下流側において、共通流路７２は、開弁用共通流路７２ａと閉弁用個別流路７２ｂとを含む。そして、各個別流路７３は、開弁用共通流路７２ａと２つの開閉弁２４用のエアシリンダ２６の混合室側エア導入部２６ｄとそれぞれ接続された２つの開弁用個別流路７３ａと、閉弁用個別流路７２ｂと２つの開閉弁２４用のエアシリンダ２６の反混合室側エア導入部２６ｅとそれぞれ接続された２つの閉弁用個別流路７３ｂとを含む。

第１切換弁８１は、その切換動作により、該第１切換弁８１よりも上流側の共通流路７２を、開弁用共通流路７２ａ又は閉弁用個別流路７２ｂに連通させる。

第１切換弁８１の切換動作により、該第１切換弁８１よりも上流側の共通流路７２が開弁用共通流路７２ａと連通したとき、エア源７１からのエアは、開弁用共通流路７２ａ及び２つの開弁用個別流路７３ａを通って混合室側エア導入部２６ｄに導入され、そこから混合室側エア室２６ｂに導入される。これにより、２つの開口１５ｂ（つまり、２つオリフィス部１３の開口１３ａ）が同時に開かれる。

一方、第１切換弁８１よりも上流側の共通流路７２が閉弁用共通流路７２ｂと連通したとき、エア源７１からのエアは、閉弁用共通流路７２ｂ及び２つの閉弁用個別流路７３ｂを通って反混合室側エア導入部２６ｅに導入され、そこから反混合室側エア室２６ｃに導入される。これにより、２つの開口１５ｂが同時に閉じられる。

本実施形態では、２つの開弁用個別流路７３ａの長さは略同じにされ、２つの閉弁用個別流路７３ｂの長さも略同じにされている。また、２つの開弁用個別流路７３ａの流路径は略同じにされ、２つの閉弁用個別流路７３ｂの流路径も略同じにされている。

共通流路７２における第１切換弁８１の上流側の部分からは、クリーニングピストン３２を駆動するエアシリンダ３１（第１及び第２エア導入部３１ｄ，３１ｅ）にエアを供給する供給流路７５が分岐している。この供給流路７５には、第２切換弁８２が設けられている。この第２切換弁８２は、その切換動作により、エアを第１エア導入部３１ｄ又は第２エア導入部３１ｅに供給させる。第２切換弁８２の構成は、第１切換弁８１の構成と同様である。

第１流動材料及び第２流動材料をそれぞれ循環させる循環経路６６（第１及び第２の分岐路５８，５９を除く部分）には、該循環経路６６の開閉を行う開閉弁９１が設けられ、該循環経路６６の第１の分岐路５８には、該第１の分岐路５８の開閉を行う開閉弁９２が設けられ、該循環経路６６の第２の分岐路５９には、該第２の分岐路５９の開閉を行う開閉弁９３が設けらている。各循環経路６６の３つの開閉弁９１～９３は、それぞれ、開閉弁２４の弁体２４ａを駆動するエアシリンダ２６と同様のエアシリンダ９１ａ，９２ａ，９３ａ（図６にのみ示す）により弁体が駆動されて開弁及び閉弁される。

２つの循環経路６６にそれぞれ設けられた開閉弁９１の弁体を駆動するエアシリンダ９１ａは、第３及び第４切換弁８３，８４のそれぞれの切換動作により、エア源７１からのエアが開弁用又は閉弁用としてそれぞれ供給され、これにより、２つの開閉弁９１がそれぞれ開弁及び閉弁される。

２つの循環経路６６の第１の分岐路５８にそれぞれ設けられた開閉弁９２の弁体を駆動するエアシリンダ９２ａは、第５及び第６切換弁８５，８６のそれぞれの切換動作により、エア源７１からのエアが開弁用又は閉弁用としてそれぞれ供給され、これにより、２つの開閉弁９２がそれぞれ開弁及び閉弁される。

２つの循環経路６６の第２の分岐路５９にそれぞれ設けられた開閉弁９３の弁体を駆動するエアシリンダ９３ａは、第７及び第８切換弁８７，８８のそれぞれの切換動作により、エア源７１からのエアが開弁用又は閉弁用としてそれぞれ供給され、これにより、２つの開閉弁９３がそれぞれ開弁及び閉弁される。第３乃至第８切換弁８３～８８の構成は、第１切換弁８１の構成と同様である。

２つの開口１５ｂが同時に開かれたときには、これと同時に、２つの循環経路６６にそれぞれ設けられた開閉弁９１が閉弁されて、循環経路６６による循環が不能になる。また、２つの開口１５ｂが同時に閉じられたときには、これと同時に２つの開閉弁９１が開弁されて循環が可能になる。さらに、各循環経路６６において、開閉弁９１が開かれたときには、温度センサ６２による検出温度に応じて、第１及び第２の分岐路５８，５９の開閉弁のうちの１つが開弁される。第１及び第２の分岐路５８，５９の開閉弁９２，９３は、第１及び第２の分岐路５８，５９のうちの１つに流動材料を流す切換手段を構成することになる。

尚、各循環経路６６において、加温部材６０が設けられる第１の分岐路５８を複数設けてもよい。この場合、複数の第１の分岐路５８にそれぞれ開閉弁９２が設けられる。そして、複数の第１の分岐路５８にそれぞれ設けられる加温部材６０の加温性能を互いに異ならせることが好ましい。すなわち、加温部材６０が上記のようなオリフィス部材である場合には、複数の第１の分岐路５８にそれぞれ設けられるオリフィス部材の開口径及び／又は開口の長さを互いに異ならせる。これにより、第１流動材料又は第２流動材料の温度に応じて適切な第１の分岐路５８を選択して、第１流動材料又は第２流動材料を上記所定温度に素早く調整することができる。また、上記所定温度が変更された場合であっても、容易に対応することができる。

また、第１の分岐路５８に、加温部材６０に代えて、第１流動材料又は第２流動材料に接触して該第１流動材料又は第２流動材料を冷却する冷却部材を設けるようにしてもよい。このような冷却部材は、例えば、外周面に放熱フィンを有する、熱伝導性が良好な管状部材等で構成することができる。第１の分岐路５８が複数設けられている場合、そのうちの一部の第１の分岐路５８に加温部材６０を設け、残りの第１の分岐路５８に冷却部材を設けるようにしてもよい。流動材料の種類によっては、冷却が要求される場合もあり、このような流動材料を使用する場合でも、容易に対応することができる。

第１乃至第８切換弁８１～８８及び電動ポンプ５７の作動は、供給ユニット５１の筐体５２内に設けられたコントロールユニット１１０により制御される。このコントロールユニット１１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、コンピュータプログラム（ＯＳ等の基本制御プログラム、及び、ＯＳ上で起動されて特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されて上記コンピュータプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。

コントロールユニット１１０には、第１流動材料及び第２流動材料をそれぞれ循環させる２つの循環経路６６にそれぞれ設けられた温度センサ６２からの検出情報と、上記操作スイッチの操作情報と、筐体５２の外側の面に設けられた起動スイッチの操作情報とが入力される。

コントロールユニット１１０は、上記起動スイッチが操作されたことを検出すると、エア源７１からエアが第１乃至第８切換弁８１～８８に供給可能な状態にするとともに、電動ポンプ５７を起動し、かつ、第１流動材料及び第２流動材料がそれぞれの循環経路６６を循環するように、第１、第３及び第４切換弁８１，８３，８４を制御する。また、コントロールユニット１１０は、温度センサ６２による検出温度に応じた分岐路を第１流動材料及び第２流動材料が流れるように、第５乃至第８切換弁８５～８８を制御する。

また、コントロールユニット１１０は、第１流動材料及び第２流動材料が共に第２の分岐路５９を通って循環しているときにおいて、作業者８により上記操作スイッチが操作されたことを検出すると、第１流動材料及び第２流動材料がそれぞれの供給経路６５を通って混合室１１に同時に供給されるように、第１、第３及び第４切換弁８１，８３，８４を制御する。上記操作スイッチの操作の検出から上記所定時間が経過したときには、第１流動材料及び第２流動材料の経路が供給経路６５から環経経路６６に同時に切り換えられるように、第１、第３及び第４切換弁８１，８３，８４を制御する。

さらに、コントロールユニット１１０は、混合室１１で混合された流動材料を吐出部３及びノズル部材４より吐出しているときには、クリーニングピストン３２の先端がオリフィス部１３の開口よりも後側に位置し、かつ、該混合された流動材料の吐出後に混合室１１内を前側及び後側に順に移動するように、第２切換弁８２を制御する。

混合装置１を用いて、被供給部材１０１の空間部１０１ａ内に、第１流動材料及び第２流動材料が混合された流動材料（発泡性材料）を供給するには、先ず、作業者８が上記起動スイッチを操作して、第１流動材料及び第２流動材料がそれぞれの循環経路６６を循環するようにしておく。

また、作業者８は、予め作製された未使用のノズル部材４を吐出部３に取り付けておく。このとき、ノズル部材４の基端部に吐出部３が所定量だけ挿入された状態で該基端部が吐出部３の周囲に外嵌されるように、ノズル部材４を吐出部３に取り付ける。その後、作業者８は、混合装置１（グリップ部７）を手に持って、吐出部３に取り付けたノズル部材４の先端部を被供給部材１０１の貫通孔１０１ｃに挿入する。

尚、ノズル部材４を吐出部３に取り付ける前に、ノズル部材４の先端部を被供給部材１０１の貫通孔１０１ｃに挿入しておいてもよく、ノズル部材４を吐出部３に取り付けるのと略同時に、ノズル部材４の先端部を被供給部材１０１の貫通孔１０１ｃに挿入してもよい。

続いて、作業者８は、第１流動材料及び第２流動材料が共に第２の分岐路５９を通って循環していることを確認して、上記操作スイッチを操作する。これにより、第１流動材料及び第２流動材料が混合室１１に供給されて混合され、該混合された流動材料が吐出部３から吐出されて、ノズル部材４を介して、被供給部材１０１の空間部１０１ａ内に供給される。

上記操作スイッチの操作から上記所定時間が経過すると、混合された流動材料の吐出が終了し、この所定時間の間に、予め決められた量の流動材料（発泡性材料）が被供給部材１０１の空間部１０１ａ内に供給されたことになる。この空間部１０１ａに供給される量は、少なくとも、発泡した発泡性材料が空間部１０１ａの必要箇所に充填されるような量であり、ノズル部材４の内部にも充填される。

上記混合された流動材料の吐出が終了すると、クリーニングピストン３２が前側に移動し、クリーニングピストン３２の先端が吐出部３の先端に達した後、後側に移動して元の位置に戻る。

本実施形態では、被供給部材１０１の空間部１０１ａ内に供給された流動材料（発泡性材料）は直ぐに発泡し始め、上記混合された流動材料の吐出の終了から、予め設定された設定時間が経過したときには、発泡が終了するとともに、クリーニングピストン３２が元の位置に戻っている。

作業者８は、上記設定時間が経過すれば（このことは、例えば表示ランプ等によって作業者８に分かるようにしておく）、ノズル部材４の先端部を貫通孔１０１ｃから抜去する。こうして、空間部１０１ａに発泡性材料が充填された被供給部材１０１が完成する。使用したノズル部材４は、吐出部３から取り外した後、別の新しいノズル部材４と交換する。

ここで、ノズル部材４の長さは、発泡した発泡性材料が吐出部３にまで達しないような長さに設定しておく。但し、発泡性材料の発泡分を正確に見込むことは困難であるので、発泡した発泡性材料が吐出部３内に入り込む可能性がある。これを防止するために、発泡が終了するような時間まで、クリーニングピストン３２の先端を吐出部３の先端に位置させておいてもよい。或いは、発泡が終了した後にクリーニングピストン３２を作動させれば、吐出部３内に入り込んだ発性泡材料をノズル部材４内に押し出すことができる。また、クリーニングピストン３２の先端を吐出部３の外側にまで進出させるようにすれば、ノズル部材４内の発性泡材料を更に押し込むことができる。

尚、作業者８は、上記混合された流動材料の吐出が終了した直後に、ノズル部材４を貫通孔１０１ｃに挿入したまま、ノズル部材４を吐出部３から取り外すことも可能である。仮に、上記混合された流動材料の吐出が終了した直後に、ノズル部材４を抜去した場合には、発泡した発泡性材料が貫通孔１０１ｃから被供給部材１０１の外部に溢れ出ることになるが、ノズル部材４を貫通孔１０１ｃに挿入しておくことで、発泡性材料が被供給部材１０１の表面に付着するのを防止することができる。また、その挿入しておいたノズル部材４の基端部側の開口から、発泡した発泡性材料が或る程度の量だけ溢れ出たとしても、その溢れ出た発泡性材料はほぼ硬化した状態にあり、該発泡性材料が被供給部材１０１の表面に垂れるようなことはない。

ここで、有底筒状部材１５をなくして、開閉弁２４の弁体２４ａによりオリフィス部１３の開口１３ａを直接開閉する場合において、上記のように開口１３ａの長さを短くしておく、つまりオリフィス部１３の厚みを小さくしておくと、開閉弁２４の弁体２４がオリフィス部１３に頻繁に当接することにより、オリフィス部１３の開口１３ａが変形する可能性が高く、このため、オリフィス部１３の耐久信頼性が懸念される。

しかし、本実施形態では、オリフィス部１３を構成する部材であるブロック部材２とは別体の有底筒状部材１５を設けて、この有底筒状部材１５の底部１５ａの開口１５ｂを開閉弁２４の弁体２４ａにより開閉するようにしているので、オリフィス部１３の厚みが小さくても、オリフィス部１３の耐久信頼性が低下するようなことはない。また、有底筒状部材１５の開口１５ｂの径がオリフィス部１３の開口１３ａの径よりも大きいので、第１流動材料及び第２流動材料の混合を良好に行うことができる。さらに、有底筒状部材１５がブロック部材２とは別体であるので、開口１５ｂの径を、流動材料の種類（特に粘度）や混合室１１への単位時間当たりの供給量に適した大きさに容易に変更することができるとともに、仮に、有底筒状部材１５の開口１５ｂが変形したとしても、新しい有底筒状部材１５に容易に交換することができる。

また、開閉弁２４の弁体２４ａが、有底筒状部材１５の底部１５ａにおける開口１５ｂの周縁部に当接して該開口１５ｂを閉じる球面状部２４ｂを含むので、開閉弁の弁体の中心軸線がオリフィス部の開口の中心軸線に対してずれたり傾いたりしたとしても、開閉弁２４の弁体２４ａがオリフィス部１３の開口１３ａを閉じているときのシール性を確保することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、混合装置１により第１流動材料と第２流動材料とを混合して、該混合した流動材料を被供給部（被供給部材１０１の空間部１０１ａ）に供給したが、１つの流動材料（例えば、発泡性材料である一液型ポリウレタン）のみを被供給部に供給するようにしてもよい。この場合、混合装置１に代えて、１つの流動材料のみを被供給部に吐出する吐出装置（ガン）を用いて、該流動材料を被供給部に供給するようにすればよい。この吐出装置には、１つの供給路１２と、混合室１１に代わる被供給室と、１つのオリフィス部１３と、１つの有底筒状部材１５とが設けられることになる。

また、混合装置１により複数の流動材料を混合して被供給部に供給する場合の該流動材料の種類や数は限定されるものではない。同様に、１つの流動材料のみを被供給部に供給する場合の該流動材料の種類も限定されるものではない。但し、流動材料を加温部材６０により加温する場合の該流動材料は、粘性を有する流動材料であることが好ましい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、流動材料を、該流動材料の流路の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部の該開口を介して被供給室に供給する流動材料供給装置に有用である。

１ 混合装置（流動材料供給装置）
２ ブロック部材（オリフィス部を構成する部材）
１１ 混合室（被供給室）
１２ 供給路（流動材料の流路）
１３ オリフィス部
１３ａ 開口
１５ 有底筒状部材
１５ａ 底部
１５ｂ 開口
２４ 開閉弁
２４ａ 弁体
２４ｂ 球面状部

Claims (5)

1. 流動材料を、該流動材料の流路の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部の該開口を介して被供給室に供給する流動材料供給装置であって、
   上記流路における上記オリフィス部よりも上流側に設けられ、底部に、該オリフィス部の開口に連続しかつ該開口よりも大径の開口が形成され、該底部が該オリフィス部を構成する部材であるブロック部材に密着するように固定された、該ブロック部材とは別体の有底筒状部材と、
   上記流路内において上記有底筒状部材の開口に対して上流側で該有底筒状部材の開口の中心軸線に沿って離接する弁体を有し、該弁体の離接により該有底筒状部材の開口を開閉する開閉弁とを備えることを特徴とする流動材料供給装置。
2. 請求項１記載の流動材料供給装置において、
   上記開閉弁の弁体は、上記有底筒状部材の開口周縁部に当接して該有底筒状部材の開口を閉じる球面状部を含むことを特徴とする流動材料供給装置。
3. 請求項１又は２記載の流動材料供給装置において、
   上記流動材料は、発泡性材料であることを特徴とする流動材料供給装置。
4. 請求項３記載の流動材料供給装置において、
   上記被供給室は、複数の流動材料が供給されて混合される混合室であり、
   上記複数の流動材料は、互いに混合されて発泡する発泡性材料であり、
   上記複数の流動材料毎に、上記オリフィス部、上記有底筒状部材及び上記開閉弁を備えていることを特徴とする流動材料供給装置。
5. 流動材料を、該流動材料の流路の径よりも小さい開口径に絞られた開口を有するオリフィス部の該開口を介して被供給室に供給する流動材料供給装置であって、
   上記流路における上記オリフィス部よりも上流側に設けられ、底部に、該オリフィス部の開口に連続しかつ該開口よりも大径の開口が形成された、該オリフィス部を構成する部材とは別体の有底筒状部材と、
   上記流路内において上記有底筒状部材の開口に対して上流側で該有底筒状部材の開口の中心軸線に沿って離接する弁体を有し、該弁体の離接により該有底筒状部材の開口を開閉する開閉弁とを備え、
   上記開閉弁の弁体は、上記オリフィス部に当接せずに上記有底筒状部材の開口周縁部のみに当接して該有底筒状部材の開口を閉じる球面状部を含むことを特徴とする流動材料供給装置。

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