JPH0811129A - ミキシングヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ミキシングヘッドの管理を容易にする。成形
装置を安価にする。 【構成】 第１のチャンバ16と第２のチャンバ17とを接
続してＬ字状に屈曲したミキシングチャンバ15を形成す
る。第１のチャンバ16に、相対向してインジェクタ31，
31を装着する。各インジェクタ31に、原料吐出口38、原
料流入口41、および原料流出口42を形成した原料通路32
を設ける。この原料通路32に、弁体33を嵌挿して油圧で
駆動する。各弁体33を循環用位置に移動すると、各原料
は各インジェクタ31と原料タンクとの間を循環する。各
弁体33を吐出用位置に移動すると、各原料は原料吐出口
38からミキシングチャンバ15に吐出して互いに衝突して
混合する。一方のインジェクタ31の弁体33のみを吐出用
位置に移動すると、一方の原料のみがミキシングチャン
バ15に吐出する。 【効果】 一方のインジェクタ31から原料を吐出する片
液吐出が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、反応射出成形
において複数の原料を混合するミキシングヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、図３に示すミキシングヘ
ッド１が知られている。このミキシングヘッド１は、例
えば、ウレタンフォームの反応射出成形（ＲＩＭ）に用
いられ、ヘッド本体２に、原料となるポリオールとイソ
シアネートとを衝突させて混合するミキシングチャンバ
３が貫通形成されている。そして、このミキシングチャ
ンバ３は、原料が注入される第１のチャンバ４と、この
第１のチャンバ４の先端部に連通する第２のチャンバ５
とを接続し、断面略Ｌ字状に形成されている。

【０００３】また、第１のチャンバ４には、それぞれ図
示しないポンプを介して原料タンクから原料が供給され
る原料吐出口6a，6bが相対向して開口形成されていると
ともに、それぞれ原料タンクに各原料を返すための一対
の原料流出口7a，7bが相対向して開口形成されている。
さらに、この第１のチャンバ４には、一対の循環溝8a，
8bを形成した注入ピストン９が進退可能に嵌挿されてお
り、この注入ピストン９を前進させた状態で、各循環溝
8a，8bを介して各原料吐出口6a，6bと各原料流出口7a，
7bとが連通されるとともに、これら循環溝8a，8bの周囲
が面状にシールされるようになっている。

【０００４】一方、第２のチャンバ５は、第１のチャン
バ４よりも径寸法が大きく形成されているとともに、こ
の第２のチャンバ５には、クリーニングピストン10が進
退可能に嵌挿されており、このクリーニングピストン10
を前進させた状態で、第２のチャンバ５が閉塞されるよ
うになっている。

【０００５】そして、図３（ａ）に示すように、各ピス
トン９，10を前進させた状態では、原料タンクから供給
された各原料は、それぞれ原料吐出口6a，6bから第１の
チャンバ４に入り、互いに混合されることなく注入ピス
トン９の循環溝8a，8bを通って原料流出口7a，7bから排
出されて原料タンクに返り、原料タンクと第１のチャン
バ４との間を循環するようになっている。

【０００６】また、図３（ｂ）に示すように、各ピスト
ン９，10を後退させた状態では、原料タンクから供給さ
れた各原料は、それぞれ原料吐出口6a，6bから第１のチ
ャンバ４に吐出され互いに衝突して１次的に混合され、
さらに、この混合された原料が第１のチャンバ４から吐
出され第２のチャンバ５に衝突して２次的に混合され
る。そして、この第２のチャンバ５に流入された原料
は、径寸法の大きい第２のチャンバ５で整流され、飛散
が抑制された状態で金型などに吐出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、各原料は、注入ピストン９の循環溝8a，
8bに沿って第１のチャンバ４内を通りつつ、循環するよ
うになっている。そして、この注入ピストン９は、第２
のチャンバ５よりも径寸法が小さく、わずかな面積で第
１のチャンバ４にシールされているのみであるととも
に、各循環溝8a，8b同士の間隔寸法もわずかになってい
る。そこで、特に、単位時間あたりの吐出量が多く、原
料の勢いが強い原料系において、例えば、原料の配合比
（インデックス）がずれた際に、片方のポンプのみ運転
して計量確認作業を行う場合や、何らかの機械的不具合
が生じ、片方のポンプのみで吐出した場合や、あるい
は、新規な原料や原料配合補正で計量のし直しが必要な
場合などに、一方の原料のみを供給し、注入ピストン９
を前進させた状態で循環させ、あるいは、注入ピストン
９を後退させた状態で第１のチャンバ４内に吐出させる
と、この原料が他方の原料の流路に侵入して反応硬化
し、流路を詰まらせることになり、ミキシングヘッド１
を分解して異物を取り除く作業にかなりの時間を要する
などの問題を有している。また、上記のように、一方の
原料のみを吐出して計量作業を行うことが困難であるた
め、高価な流量計や質量計を設置する必要があるとの問
題を有している。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、各原料を個別に吐出する際に、各原料の混合を防
止できるミキシングヘッドを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のミキシン
グヘッドは、複数の原料を混合するミキシングチャンバ
が形成されたヘッド本体と、供給される前記複数の原料
をこのミキシングチャンバに吐出する複数のインジェク
タとを具備し、前記各インジェクタは、前記ミキシング
チャンバに連通する原料吐出口、原料が流入される原料
流入口、および原料が流出される原料流出口が形成され
た原料通路と、この原料通路に嵌挿され、前記原料流入
口と前記原料吐出口とを連通するとともに前記原料流出
口を閉塞する吐出用位置から、前記原料流入口と前記原
料流出口とを連通するとともに前記原料吐出口を閉塞す
る循環用位置まで進退駆動される弁体とを備えたもので
ある。

【００１０】請求項２記載のミキシングヘッドは、請求
項１記載のミキシングヘッドにおいて、ミキシングチャ
ンバは、原料吐出口の下流側に屈曲部を設けたものであ
る。

【００１１】

【作用】請求項１記載のミキシングヘッドでは、各イン
ジェクタの弁体を循環用位置に移動した状態で、原料が
流入される原料流入口と原料が流出される原料流出口と
が連通されるとともに、ミキシングチャンバに連通する
原料吐出口が閉塞され、供給された原料はミキシングチ
ャンバを通過することなくインジェクタ内を通って循環
する。また、各インジェクタの弁体を吐出用位置に移動
した状態では、原料流入口と原料吐出口とが連通される
とともに原料流出口が閉塞され、供給された原料はミキ
シングチャンバに吐出される。そして、複数のインジェ
クタの弁体を吐出用位置に移動した状態で、複数の原料
がミキシングチャンバに吐出され、互いに衝突して混合
される。

【００１２】請求項２記載のミキシングヘッドでは、請
求項１記載の作用に加え、各インジェクタから突出され
た原料は、互いに衝突して１次的に混合されるととも
に、屈曲部で２次的に混合される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のミキシングヘッドの一実施例
の構成を図面を参照して説明する。

【００１４】図１および図２において、11はミキシング
ヘッドで、このミキシングヘッド11は、例えば、ウレタ
ンフォームの反応射出成形（ＲＩＭ）に用いられ、原料
となるポリオールとイソシアネートとをそれぞれ供給す
る図示しない２系統の原料タンク、ポンプ、およびスト
レーナなどからなる高圧循環回路と、混合した原料が射
出される金型となどが接続され、成形装置（ＲＩＭシス
テム）が構成されている。

【００１５】そして、このミキシングヘッド11は、ヘッ
ド本体12を備え、このヘッド本体12に、原料となるポリ
オールとイソシアネートとを衝突させて混合するミキシ
ングチャンバ15が貫通形成されている。そして、このミ
キシングチャンバ15は、原料が注入される第１のチャン
バ16と、この第１のチャンバ16の先端部に連通する第２
のチャンバ17とを接続し、屈曲部15a にて屈曲する断面
略Ｌ字状に形成されている。

【００１６】また、第１のチャンバ16は、ヘッド本体12
に、略円柱状をなして貫通形成されているとともに、周
面に相対向する一対のインジェクタ接続口17a ，17b が
開口形成されている。さらに、この第１のチャンバ16の
一端部には、注入ピストン19が備えられ、この注入ピス
トン19の略円柱状をなすロッド部19a が、第１のチャン
バ16の一端の開口部から進退可能に嵌挿されて、この第
１のチャンバ16の内周面に密着するようになっている。
そして、この注入ピストン19は、シリンダ部19b にオイ
ルポート21a ，21b を介して加わる油圧により進退駆動
されるようになっている。また、この第１のチャンバ16
の他端の開口部は、第２のチャンバ17に連通されてい
る。

【００１７】そして、この第２のチャンバ17は、ヘッド
本体12に、第１のチャンバ16よりも径寸法が大きい略円
柱状に形成されているとともに、第１のチャンバ16にほ
ぼ直交して形成されている。また、この第２のチャンバ
17の一端部には、クリーニングピストン23が備えられ、
このクリーニングピストン23の略円柱状をなすロッド部
23a が、第２のチャンバ17の一端の開口部から進退可能
に嵌挿されて、この第２のチャンバ17の内周面に密着す
るようになっている。そして、このクリーニングピスト
ン23は、シリンダ部23b にオイルポート24a ，24b を介
して加わる油圧により進退駆動されるようになってい
る。また、この第２のチャンバ17の他端の開口部は、図
示しない金型装置などに接続される混合済原料吐出口25
になっている。

【００１８】さらに、第１のチャンバ16の各インジェク
タ接続口17a ，17b には、それぞれインジェクタ31，31
が接続されている。そして、各インジェクタ31には、原
料通路32が形成され、この原料通路32に、芯弁あるいは
ニードル弁などとも呼ばれる弁体33が進退可能に嵌挿さ
れている。また、この原料通路32の先端部には、径寸法
の大きい前側拡径部34が形成されているとともに、後端
部に連続して径寸法の大きい油圧シリンダ部35が形成さ
れている。

【００１９】そして、前側拡径部34の先端部には、先端
側に向かってロート状に縮径されたノズル部36が形成さ
れ、このノズル部36の先端部に、第１のチャンバ16に連
通する原料吐出口38が形成されている。また、この前側
拡径部34には、図示しないポンプおよびストレーナなど
を介して原料タンクに接続される原料流入口41が形成さ
れている。さらに、この原料通路32には、前側拡径部34
と油圧シリンダ部35との間に位置して、原料タンクに接
続される原料流出口42が形成されている。

【００２０】また、この油圧シリンダ部35には、一対の
オイルポート44a ，44b が形成されているとともに、後
端部から圧力調整ねじ45が螺合されている。そして、こ
の圧力調整ねじ45を回転させることにより、圧力調整ね
じ45の油圧シリンダ部35の内側への突出寸法を調整でき
るようになっている。

【００２１】一方、弁体33は、原料通路32の周面に水密
に摺接し、前進限度である循環用位置から、後退限度で
ある吐出用位置まで、前後動可能に嵌挿されている。

【００２２】そして、この弁体33の先端部には、前側拡
径部34のノズル部36に密着可能なテーパ部46が形成され
ている。そして、このテーパ部46は、弁体33が循環用位
置にある状態で、原料吐出口38を閉塞し、この弁体33が
吐出用位置に向かって後退するに従い、原料吐出口38を
開口して、この原料吐出口38と原料流入口41とを連通さ
せるようになっている。

【００２３】また、弁体33の長手方向の中間部の周面に
は、長手方向に沿って循環溝48が形成されており、弁体
33が循環用位置にある状態で、前側拡径部34すなわち原
料流入口41と原料流出口42とを連通させるようになって
いる。なお、弁体33が循環用位置にない状態では、弁体
33の周面により、前側拡径部34と原料流出口42とは水密
に遮断されるようになっている。

【００２４】さらに、弁体33の後端部には、油圧シリン
ダ部35に嵌合される径寸法の大きいフランジ部49が形成
されている。そして、オイルポート44a ，44b を介して
油圧シリンダ部35に導入される油圧により、フランジ部
49が前後に押動され、弁体33が前後に進退駆動されるよ
うになっている。

【００２５】次に、本実施例の動作を説明する。

【００２６】まず、各原料を原料タンクとミキシングヘ
ッド11との間で循環させる際は、図１（ａ）および図２
（ａ）に示すように、所定のオイルポート21b ，24b ，
44b，44b から油が流入され、注入ピストン19のロッド
部19a が第１のチャンバ16に挿入されてこの第１のチャ
ンバ16を完全に閉じるとともに、クリーニングピストン
23のロッド部23a が第２のチャンバ17に挿入されてこの
第２のチャンバ17を完全に閉じている。さらに、各弁体
33は循環用位置まで前進し、原料吐出口38を閉塞すると
ともに、原料流入口41と原料流出口42とを前側拡径部34
を介して連通させている。そして、この状態で、原料タ
ンクからポンプなどを介して供給された原料は、原料流
入口41からインジェクタ31の内部の原料通路32に導入さ
れ、弁体33の循環溝48を介して原料流出口42から流出さ
れて、原料タンクに戻され、この原料タンクとミキシン
グヘッド11のインジェクタ31との間を原料となるポリオ
ールとイソシアネートとが互いに接触することなく循環
するようになっている。

【００２７】そして、各原料をミキシングヘッド11のミ
キシングチャンバ15に吐出する際は、図１（ｂ）および
図２（ｂ）に示すように、まず、クリーニングピストン
23用の所定のオイルポート24a に油が流入され、クリー
ニングピストン23のロッド部23a が第２のチャンバ17内
で後退して、この第２のチャンバ17が開かれ、第１のチ
ャンバ16への連通部分から混合済原料吐出口25まで連通
される。次いで、注入ピストン19用の所定のオイルポー
ト21a に油が流入され、注入ピストン19のロッド部19a
が第１のチャンバ16内で後退して、この第１のチャンバ
16が開かれ、インジェクタ31の原料吐出口38から第２の
チャンバ17への連通部分までが開かれる。そして、この
状態で、断面略Ｌ字状をなすミキシングチャンバ15が構
成される。

【００２８】さらに、各インジェクタ31の所定のオイル
ポート44a ，44a に油が流入されると、原料通路32に嵌
挿された弁体33が圧力調整ねじ45に当接するまで後退
し、吐出用位置に移動する。すると、この弁体33の周面
により、原料流入口41と原料流出口42との間が遮断され
るとともに、弁体33の先端部のテーパ部46がノズル部36
から離間して原料吐出口38を開き、この原料吐出口38と
原料流入口41とを連通させる。この状態で、原料タンク
から供給された各原料は、それぞれ原料流入口41から各
インジェクタ31の原料通路32に入り、原料吐出口38から
第１のチャンバ16に吐出される。そして、相対向して吐
出されたポリオールとイソシアネートとは、径寸法の小
さい第１のチャンバ16の内部で互いに衝突して１次的に
混合される。次いで、この第１のチャンバ16で１次的に
混合された原料は、第２のチャンバ17に吐出され、この
第２のチャンバ17の周面、すなわちミキシングチャンバ
15の屈曲部15a に衝突して２次的に混合される。そし
て、この第２のチャンバ17に流入された原料は、径寸法
の大きい第２のチャンバ17で整流され、飛散が抑制され
た状態で混合済原料吐出口25から吐出され、金型などに
射出されるようになっている。

【００２９】なお、各原料が各インジェクタ31の原料吐
出口38から吐出される圧力は、圧力調整ねじ45の突出寸
法を調整し、弁体33の先端部のテーパ部46と原料吐出口
38のノズル部36との離間寸法を変化させることにより行
うようになっている。

【００３０】次に、一方の原料（ポリオール）のみを吐
出するいわゆる片液吐出による計量作業について説明す
る。

【００３１】まず、計量しない原料（イソシアネート）
を供給するポンプを停止するとともに、インジェクタ31
のオイルポート44b を加圧し、弁体33を循環用位置に移
動して、原料吐出口38を閉塞しておく。

【００３２】次いで、計量する原料（ポリオール）が供
給されるインジェクタ31のオイルポート44b を加圧し、
弁体33を循環用位置に移動して、原料吐出口38を閉塞す
るとともに原料流入口41と原料流出口42とを連通させ
る。

【００３３】そして、高圧循環回路が作動し、原料流入
口41から原料を流入させ、原料通路32を介して原料流出
口42から流出させ、原料タンクとインジェクタ31との間
で原料を循環させる。

【００３４】次いで、クリーニングピストン23用のオイ
ルポート24a が加圧され、このクリーニングピストン23
のロッド部23a を後退させて、第２のチャンバ17を開
く。

【００３５】そして、クリーニングピストン23が開き切
ると、注入ピストン19用のオイルポート21a が加圧さ
れ、この注入ピストン19のロッド部19a を後退させて、
第１のチャンバ16を開く。

【００３６】そして、この第１のチャンバ16が開かれる
と同時に、インジェクタ31のオイルポート44a が加圧さ
れ、弁体33が吐出用位置に移動して、原料吐出口38を開
く。

【００３７】この状態で、原料吐出口38から原料が吐出
され、計量作業を行うことができる。

【００３８】また、原料の吐出終了後は、インジェクタ
31を閉じるオイルポート44b が加圧され、弁体33が循環
用位置に移動して、原料吐出口38を閉じる。

【００３９】次いで、注入ピストン19を閉じるオイルポ
ート21b が加圧され、この注入ピストン19のロッド部19
a が前進して、第１のチャンバ16を閉じる。

【００４０】続いて、クリーニングピストン23を閉じる
オイルポート24b が加圧され、クリーニングピストン23
のロッド部23a を前進させて、第２のチャンバ17内に残
留している原料の液を押し出す。

【００４１】そして、本実施例のミキシングヘッド11に
よれば、第１のチャンバ16と第２のチャンバ17とを接続
して断面略Ｌ字状をなす屈曲したミキシングチャンバ15
を形成したため、各インジェクタ31，31の弁体33，33を
吐出用位置に移動した状態で、供給された各原料を第１
のチャンバ16に吐出し、互いに衝突させて１次的に混合
することができるとともに、このように１次的に混合し
た原料を屈曲部15a にて第２のチャンバ17の周面に衝突
させて２次的に混合することができる。そして、このよ
うに原料を２段階に混合することができるため、混合効
率を向上でき、フロンの代わりに水を用いる水発泡原料
のような高粘度液体でも、充分に混合することができ
る。そして、この第２のチャンバ17に流入された原料
は、径寸法の大きい第２のチャンバ17で整流されるた
め、飛散を抑制した状態で金型などに吐出することがで
きる。

【００４２】また、一方のインジェクタ31の弁体33を循
環用位置に移動した状態で、他方のインジェクタ31の弁
体33を吐出用位置に移動して原料をミキシングチャンバ
15に吐出するいわゆる片液吐出の際にも、他方のインジ
ェクタ31の原料吐出口38は弁体33により確実に閉塞され
るとともに、注入ピストン19に循環溝を形成していない
ため、一方のインジェクタ31から吐出された原料が他方
のインジェクタ31内に侵入して原料同士が混合すること
（逆流現象）を確実に防止することができる。そこで、
ミキシングヘッド11の内部で原料が固化することを抑制
でき、ミキシングヘッド11の管理を容易にすることがで
きるとともに、一方の原料のみを吐出することにより原
料の計量などを容易に行うことができるため、流量計や
質量計などの高価な装置を設置する必要がなく、成形装
置（ＲＩＭシステム）を安価に構成することができる。

【００４３】そして、インジェクタ31の弁体33を循環用
位置に移動した状態で、供給された原料をミキシングチ
ャンバ15を通過させることなく、各インジェクタ31内を
通って循環させることができる。そこで、各原料を個別
に循環させる際に、各原料がミキシングチャンバ15内に
漏出して他の原料と接触することを抑制し、各原料の混
合を確実に防止することができる。

【００４４】さらに、各弁体33および各ピストン19，23
は油圧により駆動されるため、動作を確実にすることが
できる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載のミキシングヘッドによれ
ば、各インジェクタの弁体を循環用位置に移動した状態
で、供給された原料をミキシングチャンバを通過するこ
となくインジェクタ内を通って循環させることができ
る。そこで、各原料を個別に循環させる際に、各原料が
ミキシングチャンバ内に漏出して他の原料と接触するこ
とを抑制し、各原料の混合を確実に防止することができ
る。また、各インジェクタの弁体を吐出用位置に移動し
た状態で、供給された原料をミキシングチャンバに吐出
することができる。このとき、弁体が吐出用位置に移動
して原料をミキシングチャンバに吐出するインジェクタ
と、弁体が循環用位置に移動して原料を循環させるイン
ジェクタとが混在していても、循環用位置に移動した弁
体は原料吐出口を閉塞するため、１つのインジェクタか
ら吐出された原料が他のインジェクタ内に侵入して混合
することを防止できる。そこで、ミキシングヘッドの管
理を容易にすることができるとともに、１つの原料のみ
を吐出することにより原料の計量を容易にできるため、
流量計や質量計を設置する必要がなく、反応射出成形な
どのシステムを安価に構成することができる。そして、
複数のインジェクタの弁体を吐出用位置に移動した状態
で、複数の原料をミキシングチャンバに吐出し、互いに
衝突させて混合することができる。

【００４６】請求項２記載のミキシングヘッドによれ
ば、請求項１記載の効果に加え、各インジェクタから突
出した原料を互いに衝突させて１次的に混合するととも
に、屈曲部で２次的に混合して、充分に混合することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のミキシングヘッドの一実施例を示す断
面図である。 （ａ）は原料を循環させる状態 （ｂ）は原料を吐出させる状態

【図２】同上ミキシングヘッドの断面図である。 （ａ）は原料を循環させる状態 （ｂ）は原料を吐出させる状態

【図３】従来のミキシングヘッドの断面図である。 （ａ）は原料を循環させる状態 （ｂ）は原料を吐出させる状態

【符号の説明】

11 ミキシングヘッド 12 ヘッド本体 15 ミキシングチャンバ 15a 屈曲部 31 インジェクタ 32 原料通路 33 弁体 38 原料吐出口 41 原料流入口 42 原料流出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の原料を混合するミキシングチャン
   バが形成されたヘッド本体と、供給される前記複数の原
   料をこのミキシングチャンバに吐出する複数のインジェ
   クタとを具備し、 前記各インジェクタは、 前記ミキシングチャンバに連通する原料吐出口、原料が
   流入される原料流入口、および原料が流出される原料流
   出口が形成された原料通路と、 この原料通路に嵌挿され、前記原料流入口と前記原料吐
   出口とを連通するとともに前記原料流出口を閉塞する吐
   出用位置から、前記原料流入口と前記原料流出口とを連
   通するとともに前記原料吐出口を閉塞する循環用位置ま
   で進退駆動される弁体とを備えたことを特徴とするミキ
   シングヘッド。
2. 【請求項２】 ミキシングチャンバは、原料吐出口の下
   流側に屈曲部を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   ミキシングヘッド。