JPS6125809A - 液体中に混入された気体量の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラスチック液状成分等の液体中に混入され
た気体品を制御（する１５法に関りる。

互いに反応する少なくとも二種以ｌ−のプラスチック液
状成分を衝突混合させ、成形品を製ｊ告Ｍる反応射出成
形においては、成形品内部の弁泡組織を緻密にし、物性
及び外観を良くして商品洒ＩＫｉを高める目的から、プ
ラスチック液状成分中に空気を徴ＩＩ！な気泡として混
入することが（−Ｓ　＜ｔわれている。そして、プラス
チック液状成分（液体）に空気（気体）を混入する場合
、成形品の品質を高い水準に維持するために、気体混入
率をあらかじめ決められた目標値に一致さけるように制
御づることが必要である。

ところで、従来の気体混入率の制御方法は、液体中の気
体混入率を４測し、その４測した実測蛸と目ａｉ給とを
比較して、実測値が目標値より小さい場合、気体を液体
中に混入すると共に、実測値が目ｍ値より大きい場合、
液体中の気体が自然に放出されて、液体中の気体混入率
が低下し目標値Ｊ、り小さくなるまで、気体の液体内へ
の混入を停止するようにしている。

しかしながら、上記のような従来の方法では、−Ｅｌ気
体混入率が目標値を越えると、気体混入率が目標値まで
低下するのに時間がかかり（制御応答性が悪り）、気体
混入率を一定の目標値（！適Ｉ＠）に相持するのが難し
いという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてイ’にされたもので、その
目的とするところは、気体混入率が目標値を越えた場合
に、速やかにかつ確実に気体混入率を低下させ、制御応
答性が良く、かつ気体混入率を目標値に安定的に相持で
きる液体中に混入された気体量の制御方法を提供するこ
とにある。

この目的を達成するために、本発明は、気体混入率の目
標値あるいは該目標値Ｊ：り大きい制限値を液体導入開
始設定値として制御装置内に入力しでおいた後に、主タ
ンク内の液体の気体混入率を計測し、該気体混入率の実
測値がＶ記液体導入開始設定値より大きい場合に、副タ
ンク内に収容した上記主タンク内の液体より気体混入率
の小さい液体を１記主タンク内に導入するようにしたも
のである。

以下、図面に基づいて本発明の第１実施例をシ１明する
。

第１図中１は、高圧反応成形装四のプラスチック液状成
分（液１４　）を；■容する原液タンク（主タンク）で
ある。この原液タンク１には、原液タンク１内の液体を
循環させるための配管よりなる液体流路２０両端２ａ、
２ｈが接続されており、かつ内部には、図示しないモー
タによって回転させられる攪拌羽根が設けられている。

そして、原液タンク１は、常時には開状態の第１切換弁
３を介して第１．第２三方式切換弁４，５のα端にそれ
ぞれ連結されており、第１三方式切換弁４のβ端は耐厚
耗↑！［の高い循環用シリンダ６の一端に連結されてい
る。また、循環用シリンダ６の他端は、−］記第２三方
式切換弁５のβ端に連結されているど」ξに、循環用シ
リンダ６内を摺動するピストン７ａがピストンロッド７
の一端に設けられている。

このピストンロッド７の他端にはアクチュエータ８内を
１習動するピストン７ｂが設けられており、アクチュエ
ータ８の両端に連結された油圧回路（図示せず）によっ
て、上記循環用シリンダ６内のピストン７ａは左右に往
復移動するように構成されている。さらに、上記第２三
方式切換弁５のＴ端は、第２切換弁９を介して、上記第
１三方式切換弁４のγ端及び気体吹込装置１０の一端に
イれぞれ連結されており、気体吹込装置１０の他端は、
逆止弁１１及び常時には開状態の第３切換弁１２を介し
て上記原液タンク１に連結されている。

上記ピストンロッド７には、鉤状の測定子１３が設けら
れており、この測定子１３の一側面に給酸されたラック
１３ａには、上記ピストン７ａの位置を測定するエンコ
ーダ（位置検出手段）１４のビニオン１４ａが噛み合わ
されている。また、上記循環用シリンダ６の他端側には
、内部の圧力を検出りる斤カレンη（圧力検出手段）１
５がＳ９（」られている。イして気体混入牢訓測峙期に
なるたびに、−にに第２三方式切換弁５ど第２切換弁９
との一方への回動操作とビス］〜ン７ａによる循環用シ
リンダ６内のピストンヘッド側の液体の加圧動作とによ
って液体を加圧する■稈で、エンコーダ１４及び圧ノ）
１ンサ１５が、それぞれ循環用シリンダ６内の圧力及び
その時のピストン７ａの位置情報を検出するようになっ
ており、かつ気体混入率計測時以外の期間には、第１．
第２ヨ方式切換弁４．５の他方への回動操作とビス１−
ン７ａの往復動作とにより、原液タンク１内の液体が液
体流路２を循環１ノーるようになっている。

また、上記気体吹込装置１０には、配管１６を介して気
体供給源１７が接続されており、この配管１６には、気
体供給源１７から順に、気体圧力制御弁１８、気体圧力
計１９、気体流量調整弁２０、気体流量計２１、気体吹
込Ｒ制罪弁２２、気体量１ト弁２３　ｈ’　ｇＱけられ
ている。さらに、気体圧力制御弁１８と気体圧力計１９
との間の配管１６から分岐した配管２４は、副タンク２
５内の圧力を制御するタンク内圧制御機構２６を介して
該副タンク２５に連結されて、又圧力制御弁４２を介し
て１ニタンク１に−ｂ連結されている。

上記副タンク２５には、内部の圧力を検出する圧力耐２
７が設けられている。また、副タンク２５内には、上記
原液タンク１内の液体と同質でかつ気体混入率の低い液
体が収容されている。さらに、副タンク２５は、投入配
管２８及び戻し配管２９を介して原液タンク１に連結さ
れており、投入配管２８には、投入ポンプ３０と投入制
御弁３１とが、かつ房し配管２９には、戻し弁３２がそ
れぞれ設けられている。

上記エンコーダ１４と圧力センサ１５には、演算装ｅ３
３が電気的に接続されて気体混入率検出装置３４が構成
され、該エンコーダ１４及び圧カセンザ１５により気体
混入率計測時に得られた測定データに基づいて、演算装
置３３が液体の気体混入率を算出するようになっている
。

そして、上記演算装置３３は、気体混入率制御装置３５
に電気的に接続されている。この気体混入率計測時＠３
５は、上記演算装置３３の出力値（気体混入率の実測値
）Ｘａが、入力装置３６からあらかじめ入力されている
気体混入率の目ｍ　Ｉ＋ｆｉｘｈに一致するよう（Ｊ、
１配気体吹込ｍ制御弁２２あるいは投入制御弁３１、戻
し弁３２並びにタンク内ＩＦ制御機４７４２６に対して
指令仁弓を出力覆るようになっている。

なお、上記原液タンク１には、周知のように１１♀シリ
ンダ３７ど混合ヘッド３８が連結され、原液タンク１か
ら供給されたプラスチック液状成分を混合ヘッド３８に
送って、図示されていない他の計量シリンダ等からｊＸ
られてきた他のプラスチック液状成分と混合し、両液状
成分の反応により成形品を得るように構成されている。

図中／１１は主タンク１１に設けた圧力計である。

次に、上記の、１、うに構成された装置を用いて、本発
明に係る液体中に混入された気体闇のｇｉｌｌ　１ｉｔ
ｈ法について説明する。

運転を開始すると、まず、液体中の気体混入率の４測が
行なわれる。すなわち、第２三方式切換弁５のα端とβ
端を連通させ、かつ第２切換弁９を閉じた状態で、循環
用シリンダ６内のピストン７ａを右方から左方に移動さ
せて、循環用シリンダ６内にその他端から液体を吸入す
る（第２図（イ）参照）。次いで、循環用シリンダ６内
の液体を減圧するために、第２三方式切換弁５のβ端と
γ端を連通させ、α端から液体が流入しないようにした
状態で、循環用シリンダ６内のピストン７ａをさらに左
方に移動させる（第２図（ロ）参照）。続いて循環用シ
リンダ６内のピストン７ａを右方に移動させて液体の圧
縮に移る。そして、圧力センサ１５により、あらかじめ
設定した第１圧力（低圧）Ｐ＋に到達したのを検出して
、その時点のビストンストロークＪ１をエンコーダ１４
によって読み取る（第２図（ハ）参照）。さらに、あら
かじめ設定した第２圧力（高圧）Ｐ２に到達したのを圧
力センサ１５により検出して、その時点のビストンスト
ロークＪ２をエンコーダ１４によって読み取る。これら
の測定データＰ＋　、Ｐ２　。

Ｊ＋　、Ｊ２は演樟装置３３に送られ、気体混入率の実
測値Ｘａが算出される。

この気体混入率の実測値Ｘａは、 （１）気体状態式（ＰＶ＝一定）が液体に対する混入状
態においてし成立りる。

（２）液体は非圧縮性である。

とし、かつ Ｐａ　：人気Ｈ：　（１，０３３ｋＱ／ｃｉ）Ｐｌ　：
第１圧力条件に９／ｃ／（絶対圧）Ｐ２　：第２圧力条
イ’ｊｋｇ／Ｃｉ（絶対ｆｆ）Ｖｏ　：循環用シリンダ
６の容積ｄ ｖｆ　：第１圧力条（’ｔＰ＋下の循環用シリンダｆ　
（３内の液体と気体の合計容積ＶＳ　：第２ｆｆ力条件
Ｐ２下の循環用シリンダ６内の液体と気体の合割容積 Ｖｐ　：バイブ内容積ｄ 〕１　：エンコーダ１４原点ａから圧力が第１圧力条件
Ｐ＋になった点りま での距１１１１α １　：圧力が第１ｆｆ：力条件Ｐ１になった点すから圧
力が第２圧力条件Ｐ２ になった点Ｃまでの距１［１ｆｔｃｍ（Ｊ＝４２−Ｊ＋
　） Ｄ：循環用シリンダ６の直径１ Ｘａ　：大気斤下における液体と気体量の体積割合（気
体混入率） どづると、 Ｘａ　＝ｙｒＤ２．Ｉ　Ｐ＋　Ｐ２　／　（Ｎｌ　＋Ｎ
２　）ただし Ｎｌ　＝４．１３２　（Ｖｏ　＋ＶＩ’１−πＤ２Ｊ＋
　／４）（Ｐｚ　−Ｐ＋　）Ｎ２　＝７ｒＤ２ＪＰ２　
　（ＰＩ−１，０３３）によって求められるものである
。

このようにして、演算装置３３において求められた気体
混入率の実測値Ｘａは、入力装置３６によりあらかじめ
気体混入１　ｉ１１制御装買３５に入力されている目標
値×１）と気体吹込ｍ制御弁＠３５において比較される
。

そして、実測値×ａと目１１Ｊｔ　ｉＦｉ　Ｘ　ｂが等
しい場合には、気体吹込ｍ制御弁＠　３５１．ｔ、気体
吹込ｍ制御弁２２を閉じ、かつ投入１１１制御弁３Ｌ！
ＰＬ弁３２を閉じた状態で、各切換弁４，５．９を切換
え、循環用シリンダ６内のピストン７ａをｎ−ｍ移動さ
せることにより、原液タンク１内の液体を、液体流路２
を通って循環させる。

この液体循環制御を詳述すると、まず循環用シリンダ６
内のピストン７ａが後）目して、第１図において最も左
方に移動Ｍると、それに連動して、第１三方式切換弁４
が切換わって、ぞのα端とβ端とが連通するとｊ（に、
第２三方式切換弁５が切換わって、ぞのβ端とγ端とが
連通し、かつ第１゜第２．第３切換弁３，９．１２はそ
れぞれ開状態にされる。そして、図示していない油圧回
路を作動させて、アクチュエータ８内のビス１−ン７１
）を第１図において右方に前進さＩ！ると、それに連動
して、循環用シリンダ６のピストン７ａが右方に移動す
るので、循環用シリンダ６内の液体は、循環用シリンダ
６の他端から第２三方式切換弁５のβ端、γ喘、第２切
換弁９を通って液体流路２内に流出させられると共に、
循環用シリンダ６内には第１三方式切換弁４のα端、β
端を通って液体が循環用シリンダ６の一端から流入させ
られる。

従って、原液タンク１内の液体は、第１切換弁３、第１
三方式切換弁４の順に循環用シリンダ６内に吸入され、
第２三方式切換弁５、第２切換弁９、気体吹込装置１０
、逆止弁１１、第３切換弁１２の順に圧送されて原液タ
ンク１に戻る。

次いで、循環用シリンダ６内のピストン７ａが、第１図
において最も右方の位置に移動すると、それに連動して
第１三方式切換弁４が切換わり、そのβ端どγ端が連通
すると共に、第２三方式切換弁５が切換わり、そのα端
とβ端とが連通ずる。

そして、上記油圧回路を切換えて、アクチュエータ８内
のピストン７ｂを第１図において左方に後退させると、
それに連動して循環用シリンダ６内のビス１〜ン７ａが
左方に移動するので、循環用シリンダＧ内の液体は、循
環用シリンダ６の一端から第１三方式切換弁４のβ端、
γ端を通って、液１３一 体流路２内に流出させられると共に、循環用シリンダ６
内には、第２三方式切換弁５のα端、β端を通って液体
が循環用シリンダ６の細端から流入させられる。従って
、原液タンク１内の液体は、第１切換弁３、第２ヨ方式
切換弁５の順に１！＃ｉ環用シリンダ６内に吸入され、
第１三り式切換弁４、気体吹込装置９１１０、逆ｊ１弁
１１、第３切換弁１２の順にｆｆ送されて原液タンク１
に戻る。

また、上記気体混入率制御ｌ装置３５において、気体混
入率の実測値Ｘａと目標値×ｂとを比較した結果、実測
値×ａが目標値×ｂより小さい場合には、気体混入率制
御賛同３５から出力される指令信号により、気体吹込１
７１１１ｉ１１　Ｉｎ弁２２がぞの開度を制御されて、
気体供給源１７から送られた気体が気体吹込装置１０に
よって液体流路２内の液体に混入されると共に、循環用
シリンダ６内のピストン７ａと各切換弁４，５．９によ
って、該液体が液体流路２と原液タンク１とを循環する
。この時、役人制御弁３１、戻し弁３２は閉じられてお
り、原液タンク１に副タンク２５は連通していむい。そ
して、次の気体混入率の計測時期に（７ると、液体循環
は停止される。

さらに、上記気体混入率制御装置３５において、気体混
入率の実測値Ｘａと目標値×ｂとを比較した結果、実測
値Ｘａが目標値ｘｂより大きい場合には、気体混入率制
御ＩＩＨｉｔ３５は、投入１１１１１１弁３１を開かせ
る指令信号を出）ｊするから、副タンク２５内の液体（
原液タンク１内の液体より気体混入率が小ざいあるいは
気体混入率が０の液体）が投入配管２８、投入ポンプ３
０、投入制御弁３１を通って原液タンク１内に導入され
ると共に、戻し弁３２を開くことにより、原液タンク１
内の液体が房し配管２９、戻し弁３２を通って副タンク
２５内に戻される。従って、原液タンク１内の液体混入
率が低下すると共に副タンク２５内の液体の気体混入率
が上背する。また、この液体導入制御と共に、循環用シ
リンダ６内のピストン７ａと各切換弁４，５．９を操作
することによって、原液タンク１内の液体が液体流路２
を通って循環する。そして、次の気体混入率の計測結果
に依り、副タンク２５よりの液の導入を続けるのか、庄
めるのかが判断される。

一万１副タンク２５内の液体の気体混入率は上昇するの
で、上記気体混入率制御装置３５は、タンク内圧制ｍ＋
ｉ構２６に弁３１．３２が閉じている間は指令信号を出
力して、副タンク２５内の圧力を低下させる。すなわら
、タンク内圧１．ＩＩ　Ｉｆｆ　１１１構２６が、副タ
ンク２５内の気体を排出して、副タンク２５内の圧力を
例えば５ｋａ／ｃ／Ｇ（主タンク汀と同じ）からＯｋｇ
／ｄＧに但下さ１する。これにより、副タンク２５内の
液体に微細な気泡として含まれている気体は、ぞの体積
を膨張さけるから、液体から気泡が受ける浮力が増大し
、気泡は急速に上昇して液体から外部に放出される。従
って副タンク２５内の液体の気体混入率は低下する。こ
の様に副タンク２５が主タンク１と連通していない時は
、副タンク２５中の気泡の排出を行なう様になす。

このようにＬノで、タンク内圧制御機溝２６により副タ
ンク２５内の圧力をｔｉｌｌｔｌして、酢１タンク２５
内の液体の気体混入率は原液タンク１内の液体の気体混
入率の目標値ｘｂより小さい値に相持される。

なお、上記副タンク２５から原液タンク１への液体の導
入は、気体混入率の実測値Ｘａが目標値ｘｂを越えてい
ると判定された時から一定量だけ行なった後、導入を停
止し原液タンク１内の状態を安定させるようにしてもよ
い。

次に、本発明の第２実施例を第３図に基づいて説明する
。この第２実施例においては、第１図に示す第１実施例
が液体循環機能と気体混入率計測機能とを共に有する循
環用シリンダ６及びピストン７ａを設けたのに対して、
液体循環ポンプ３９と気体混入率検出装置ｆ４０とを液
体流路２に設けた点が異なっている。そして、第２実施
例では液体が液体循環ポンプ３９に依り常時流れており
、混入率の検出も刻々と行なわれている。なお、その他
の構成は、上記第１実施例と同様なので、同符号を付け
て説明を省略する。

上記気体混入率制御装＠４０において、液体の一１７＝ 気体混入率を計測すると、この気体混入率の実測値Ｘａ
は気体混入率制御ｌ装置３５に送られ、入力装置３６か
ら入力されている目標値Ｘｈと比較される。この比較結
果に基づいて、上記第１実施例と同様の制御、すなわち
実測ｆＭＸａが目１１１１ＴＩ×ｂに等しい場合には気
体の投入は停止され液体循環ポンプ３９によって原液タ
ンク１内の液体は液体流路２を通って循環しているだけ
であり、また、実測値Ｘａが目標値ｘｉより小さい場合
には、気体吹込１２ｔ　１Ｉｉ１１　ｔｉｌｌ弁２２弁
間２を制御して、気体吹込装置１０から液体流路２内に
気体Ａを循環液中に混入させる気体混入制御を行ない、
さらに、実測値Ｘａが目標ｉｘｂより大きい場合には、
投入ポンプ３０．役人制御弁３１、戻し弁３２により、
副タンク２５内の液体を原液タンク１内に導入し、かつ
原液タンク１内の液体を副タンク２５内に戻す液体導入
制御を行なう。

なお、上記各実施例においては、気体混入率の実測値Ｘ
ａを目標ｌｉｌ￥ｘｂと比較して説明したが、目標値×
ｂに加えて、この目標値Ｘｂより大きい制限ＷｉＸｃを
設定して、（ａ　）実測値Ｘａく目標値ｘｂでは、上記
気体混入制御を行ない、（ｂ）目標値ｘｂ≦実測舶Ｘａ
≦制限値ＸＣでは、気体混入停止制御とし、（Ｃ）制限
値ＸＣ＜実測値Ｘａでは、上記液体導入制御を行なうよ
うにしてもよい。この場合、副タンク２５内からの液体
の導入し過ぎによって気体混入率が低下し過ぎるという
ことがなく、気体混入率の変動を、目標値ｘｂを基準と
してより小さく抑えることができ、より安定した制御を
行なうことができる。また、上記気体吹込量制御弁２２
の代わりに、電磁開閉弁を用いてオン−オフ制御するこ
とによって、液体中に混入される気体量を制御してもよ
い。

以上説明したように、本発明は、気体混入率の目標値あ
るいは該目標値より大きい制限値を液体導入開始設定値
として制御装置内に入力しておいた後に、主タンク内の
液体の気体混入率を計測し、該気体混入率の実測値が上
記液体導入開始設定値より大きい場合に、副タンク内に
収容した上記主タンク内の液体より気体混入率の小さい
液体を上記主タンク内に導入するようにしたものである
から、副タンク内の液体の主タンク内への導入により主
タンク内の液体の気体混入率を下げることができる。従
って、液体の気体混入率が目標値より大きくなっても、
迅速に下げて目標値に一致させることができ、制御応答
性が極めて良く、かつ気体混入率を安定して一定の値に
相持でき、容易に液体を均質に保つことができる。また
、副タンク内の液体の気体混入率を低下させるようにし
たものであるから、主タンク内の液体が副タンク内に戻
って副タンク内の液体の気体混入率が土性しても、速や
かに下げて副タンク内の液体の気体混入率を低く抑える
ことができる。さらに、副タンク内から主タンク内へ導
入する液体の量をあらかじめ決められた設定量に制限す
る方法であるから、ｎＩタンク内からの液体の導入後、
主タンク内の状態を安定させた上で、次の制御を行なう
ようにでき、一層安定した気体混入率の制御をすること
ができる等優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる液体中に混入された気体量の制
御方法の第１実施例に用いる装置を示す概略構成図、第
２図は本発明の第１実施例に用いる装置によって気体混
入率を計測する際の手順を示す説明図、第３図は本発明
の第２実施例に用いる装置を示す概略構成図である。 １・・・・・・原液タンク（主タンク）、２５・・・・
・・副タンク、３４・・・・・・気体混入率検出装置、
３５・・・・・・気体混入率制御装置、４０・・・・・
・気体混入率検出装置、Ｘａ・・・・・・実測値、ｘｂ
・・・・・・目標値、ＸＣ・・・・・・制限値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）気体混入率の目標値あるいは該目標値より大きい制
   限値を液体導入間始設定値として制御装置内に入力して
   おいた後に、主タンク内の気体混入率を気体混入率検出
   装置により計測し、該気体混入率検出装置により得られ
   た実測値が上記液体導入間始設定値より大きい場合に、
   副タンク内に収容した上記主タンク内の液体と同質でか
   つ該液体より気体混入率の小さい液体を上記主タンクに
   導入することを特徴とする液体中に混入された気体量の
   制御方法。 ２）副タンク内の液体の気体混入率を低下させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体中に混入さ
   れた気体量の制御方法。 ３）気体混入率検出装置により得られた実測値が液体導
   入開始設定値より大きい場合に、副タンクからあらかじ
   め決められた設定量の液体を主タンクに導入することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の液
   体中に混入された気体量の制御方法。