WO2016031433A1 - 発泡剤供給装置、ポリウレタンフォーム製造装置及び発泡剤供給方法 - Google Patents

発泡剤供給装置、ポリウレタンフォーム製造装置及び発泡剤供給方法 Download PDF

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WO2016031433A1
WO2016031433A1 PCT/JP2015/070689 JP2015070689W WO2016031433A1 WO 2016031433 A1 WO2016031433 A1 WO 2016031433A1 JP 2015070689 W JP2015070689 W JP 2015070689W WO 2016031433 A1 WO2016031433 A1 WO 2016031433A1
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foaming agent
stock solution
pressure
urethane
path
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PCT/JP2015/070689
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Inventor
真和 伊藤
Original Assignee
Ｂａｓｆ Ｉｎｏａｃポリウレタン株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates

Definitions

  • the present invention relates to a foaming agent supply device for supplying a physical foaming agent to one urethane stock solution of a first urethane stock solution containing a polyol as a main component and a second urethane stock solution containing a polyisocyanate as a main component, and a polyurethane foam provided with the same
  • the present invention relates to a manufacturing apparatus and a foaming agent supply method.
  • An object of the present invention is to provide a foaming agent supply device capable of stabilizing the supply amount of a physical foaming agent and miniaturizing it, a polyurethane foam manufacturing apparatus including the same, and a foaming agent supply method.
  • the invention according to claim 1 is a stock solution pressure feeding path for feeding one urethane stock solution out of a first urethane stock solution containing a polyol as a main component and a second urethane stock solution containing a polyisocyanate as a main component.
  • a foaming agent supply device for supplying a physical foaming agent to the tank, wherein the physical foaming agent is stored in a pressurized state, and the pressure of the physical foaming agent is lower than the pressure of the one urethane stock solution in the stock solution pumping path.
  • a metering pump having a foaming agent reservoir having a pressure regulator to be adjusted, a cylinder having a first suction port, a second suction port, and a discharge port; a piston that moves forward and backward in the cylinder; and the foaming agent reservoir
  • a foaming agent introduction path connected to the first inlet and the first suction port, a foaming agent introduction valve provided in the middle of the foaming agent introduction path, and a discharge path connected to the discharge port and the undiluted solution pressure feed path
  • a stock solution introduction path connected to a portion upstream of the connection portion with the discharge path and a second suction port of the stock solution pressure feed path, a stock solution introduction valve provided in the middle of the stock solution introduction path, and A control unit that controls the piston, the foaming agent introduction valve, and the stock solution introduction valve to supply the physical foaming agent, and the control unit provides the stock solution when supplying the physical foaming agent.
  • the introduction valve is opened and the foaming agent introduction valve is closed, the stock solution introduction valve is closed, the foaming agent introduction valve is opened, and then the piston is retracted to suck the physical foaming agent into the cylinder. And the piston is retracted by a predetermined distance, the foaming agent introduction valve is closed, and then the piston is advanced to discharge the physical foaming agent in the cylinder.
  • the invention of claim 2 is provided with a pressure sensor for detecting the pressure in the undiluted solution introduction path or the pressure in the discharge path, and the control unit detects that the pressure detected by the pressure sensor is the pressure of the physical foaming agent.
  • the invention according to claim 3 is provided in the middle of the stock solution introduction path to prevent back flow of the one urethane stock solution, and is provided in the middle of the foaming agent introduction path, and the physical foaming agent. It is a foaming agent supply apparatus of Claim 1 or 2 which has a foaming agent nonreturn valve which prevents the backflow of.
  • the invention according to claim 4 has a temperature adjusting device that is provided in the middle of the foaming agent introduction path and keeps the physical foaming agent in a liquid state. 5.
  • the invention of claim 5 is the foaming agent supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the physical foaming agent is liquefied carbon dioxide.
  • a sixth aspect of the present invention is the foaming agent supply device according to any one of the first to fifth aspects, wherein a groove extending in the axial direction of the piston is formed on the outer peripheral surface of the tip of the piston. It is.
  • the invention according to claim 7 is a first raw liquid pressure feed path for pumping the first urethane raw liquid, a second raw liquid pressure feed path for pumping the second urethane raw liquid, the first raw liquid pressure feed path, and the second raw liquid pressure feed path.
  • the foaming agent supply device according to any one of claims 1 to 6, wherein the one urethane stock solution is introduced into the cylinder from any one of the stock solution pressure feed paths, and the first stock solution pressure feed.
  • control unit of the foaming agent supply device receives a start signal from a stock solution supply device that sends the one urethane stock solution introduced into the cylinder to the one stock solution pressure feed path.
  • the invention of claim 9 uses a piston-type metering pump in which a piston moves forward and backward in a cylinder, and includes a first urethane stock solution mainly composed of polyol and a second urethane stock solution mainly composed of polyisocyanate.
  • a foaming agent supply method for supplying a physical foaming agent to a stock solution pumping path for pumping one urethane stock solution, wherein the pressure of the physical foaming agent is lower than the pressure of the one urethane stock solution in the stock solution pumping path.
  • the one urethane stock solution is introduced into the cylinder, the piston is retracted to suck the physical foaming agent into the cylinder, and then the piston is advanced to This is a foaming agent supply method for discharging a mixed liquid of the one urethane stock solution to the stock solution pressure feed path.
  • the one urethane stock solution in the stock solution pressure feed path is higher than the pressure of the physical foaming agent, the one urethane stock solution is introduced into the cylinder.
  • This is a foaming agent supply method.
  • the invention according to claim 11 is the foaming agent according to claim 9 or 10, wherein a distance for retreating the piston is determined based on a pressure of the physical foaming agent and a pressure of the one urethane stock solution in the stock solution pressure feeding path. It is a supply method.
  • the physical foaming agent is sucked into the cylinder after the one urethane undiluted solution is introduced into the cylinder from the undiluted solution pressure feed path for pumping one of the first urethane undiluted solution and the second urethane undiluted solution.
  • the pressure of one urethane stock solution flowing through the stock pressure feed path is higher than the pressure of the physical foaming agent, the pressure in the cylinder when the physical foaming agent is sucked is changed to the pressure of the physical foaming agent. It becomes possible to approach, and when the physical foaming agent is sucked, the physical foaming agent is prevented from being vaporized by negative pressure.
  • the present invention it is possible to suppress the vaporization of the physical foaming agent without cooling the cylinder, thereby stabilizing the supply amount of the physical foaming agent and reducing the size of the apparatus. Become. Further, since the physical foaming agent is supplied to the stock solution pressure feed path as a mixed solution with one urethane stock solution, it is possible to easily mix the physical foaming agent after the supply into one urethane stock solution.
  • the pressure sensor detects the pressure in the stock solution introduction path or the pressure in the discharge path, so that the pressure of one urethane stock solution in the stock solution pressure feed path can be detected.
  • the physical foaming agent is supplied when the pressure detected by the pressure sensor is higher than the preset set pressure, the physical foaming agent is excessive in the cylinder. Suction is suppressed and the supply amount of the physical foaming agent is stabilized.
  • the polyurethane foam manufacturing apparatus 10 of this embodiment includes a first stock solution supply device 11 for supplying a first urethane stock solution containing a polyol as a main component, and a second urethane stock solution containing a polyisocyanate as a main component.
  • the foaming agent supply device 30 for supplying the physical foaming agent
  • the foaming device 70 for producing the polyurethane foam by mixing the first urethane stock solution, the second urethane stock solution and the physical foaming agent.
  • the first stock solution supply device 11 includes a first stock solution tank 12 that stores the first urethane stock solution, and a first stock solution pressure feed path 13 that extends from the first stock solution tank 12 and communicates with the foaming device 70. Then, the first stock solution supply device 11 pumps the first urethane stock solution from the first stock solution tank 12 to the first stock solution pressure feed path 13 by a pump (not shown), and continuously supplies the first urethane stock solution to the foaming device 70.
  • the pressure of the first urethane stock solution flowing through the first stock solution pressure feed path 13 is, for example, 7 MPa.
  • the second stock solution supply device 15 has the same configuration as the first stock solution supply device 11, and extends from the second stock solution tank 16 for storing the second urethane stock solution and the second stock solution tank 16 to communicate with the foaming device 70.
  • the second undiluted solution pressure feed path 17 is provided.
  • the second stock solution supply device 15 pumps the second urethane stock solution from the second stock solution tank 16 to the second stock solution pressure feed path 17 by a pump (not shown), and continuously supplies the second urethane stock solution to the foaming device 70.
  • the pressure of the 2nd urethane stock solution which flows through the 2nd stock solution pressure feed path 17 is 7 Mpa, for example.
  • the foaming agent supply device 30 includes a foaming agent storage unit 32 that stores liquefied carbon dioxide as a physical foaming agent, a metering pump 40 that measures and discharges liquefied carbon dioxide, a foaming agent storage unit 32, and a metering pump 40. And a blowing agent introduction path 33 that connects the two.
  • the foaming agent storage unit 32 includes a cylinder 31 that stores pressurized liquefied carbon dioxide, and a regulator 31R that is attached to the supply port 31A of the cylinder 31 and adjusts the liquefied carbon dioxide under reduced pressure (the “regulator of the present invention”). Is equivalent to “.”). In the present embodiment, the pressure of the liquefied carbon dioxide is adjusted to, for example, 5.6 MPa by the regulator 31R.
  • the foaming agent introduction path 33 is connected to the regulator 31R.
  • a manifold 34 constituting a part of the foaming agent introduction path 33 is disposed between the foaming agent reservoir 32 and the metering pump 40.
  • the manifold 34 includes branch pipes 33 ⁇ / b> A and 33 ⁇ / b> B branched from the foaming agent introduction path 33, a temperature sensor 35, and a cooling device 36 (corresponding to the “temperature adjustment device” of the present invention).
  • the cooling device 36 cools so that the temperature of the manifold 34 becomes a set temperature. Thereby, it is suppressed that the liquefied carbon dioxide flowing through the blowing agent introduction path 33 is vaporized before being introduced into the metering pump 40.
  • the upstream branch pipe 33A is connected to the pressure relief valve 37, and the downstream branch pipe 33B is connected to the blow valve 38.
  • the pressure relief valve 37 is opened above the set pressure to keep the pressure in the foaming agent introduction passage 33 below the set pressure.
  • the blow valve 38 releases the liquefied carbon dioxide in the foaming agent supply device 30 to the outside in a valve open state.
  • a foaming agent introduction valve 41 and a foaming agent check valve 42 are sequentially provided from the manifold 34 side on the downstream side of the manifold 34 in the foaming agent introduction path 33.
  • the foaming agent introduction valve 41 is controlled to be opened and closed by a control unit 50 (see FIG. 4) described later.
  • the foaming agent check valve 42 prevents the backflow of liquefied carbon dioxide from the metering pump 40 side to the foaming agent reservoir 32 side.
  • the metering pump 40 includes a cylinder 60 and a piston 65 that reciprocates within the cylinder 60.
  • the cylinder 60 includes a first suction port 61A, a second suction port 61B, and a discharge port 62, and the above-described foaming agent introduction path 33 is connected to the first suction port 61A.
  • a linearly extending pressure chamber 60A is formed in the cylinder 60, and a first suction port 61A, a second suction port 61B, and a cross hole 60B intersecting with one end of the pressure chamber 60A are provided.
  • the discharge port 62 communicates.
  • the piston 65 is in sliding contact with the inner peripheral surface of the pressure chamber 60A, and the tip of the piston 65 moves linearly between one end and the other end of the pressure chamber 60A.
  • the piston 65 has a stepped structure in which a small-diameter portion 67 at the tip protrudes from the tip of the large-diameter portion 66.
  • a receiving chamber 63 is formed which communicates with the other end of the pressure chamber 60A and receives the large diameter portion 66.
  • the piston 65 is normally disposed at a front end position (see FIG. 6A) where the front end surface 66M of the large-diameter portion 66 contacts the wall surface 63M on the front end side of the receiving chamber 63. Note that the tip small-diameter portion 67 slightly enters the cross hole 60B in a state where the piston 65 is disposed at the front end position.
  • the piston 65 moves backward from the front end position in a direction away from the cross hole 60B by a predetermined distance and is disposed at the rear end position (see FIG. 8B).
  • a predetermined amount of liquefied carbon dioxide is sucked into the cylinder 60 from the first suction port 61A.
  • the piston 65 moves forward from the retracted position to the front end position, the sucked liquefied carbon dioxide is discharged from the discharge port 62.
  • the axial lengths of the distal small diameter portion 67 and the pressure chamber 60A are set so that the distal end portion of the distal small diameter portion 67 is received in the pressure chamber 60A in a state where the piston 65 is disposed at the rear end position. ing.
  • FIG. 3 shows the detailed structure of the tip small diameter portion 67.
  • a plurality of vertical grooves 68 (corresponding to “grooves” according to the present invention) extending in the axial direction are formed on the outer peripheral surface of the distal end portion of the distal end small diameter portion 67.
  • the distal end small-diameter portion 67 includes a plurality of first longitudinal grooves 68A communicating with the distal end surface 67M and a plurality of second longitudinal grooves arranged on the proximal end side from the plurality of first longitudinal grooves 68A.
  • a groove 68B is formed.
  • the first vertical groove 68A and the second vertical groove 68B are arranged at positions shifted in the circumferential direction. 2 and FIGS. 6 to 9 are conceptually shown with the distal end portion omitted.
  • a discharge path 49 is connected to the discharge port 62 of the cylinder 60.
  • the discharge passage 49 is connected to the first raw solution pressure feed passage 13.
  • a mixed liquid check valve 48 that prevents backflow to the metering pump 40 is provided in the middle of the discharge passage 49.
  • the upstream side portion of the first raw solution pressure feed path 13 from the connection portion with the discharge path 49 and the second suction port 61B of the cylinder 60 A stock solution introduction path 45 is provided. Accordingly, in the present embodiment, the first urethane stock solution is introduced into the pressure chamber 60 ⁇ / b> A of the cylinder 60 in addition to the liquefied carbon dioxide.
  • a stock solution introduction valve 43 and a stock solution check valve 44 are arranged in this order from the stock solution pressure feed path 13 side.
  • the stock solution introduction valve 43 is controlled to be opened and closed by the control unit 50 (see FIG. 4) in the same manner as the foaming agent introduction valve 41 described above.
  • a manifold 46 that constitutes a part of the stock solution introduction path 45 and a part of the discharge path 49 is disposed between the first stock solution pressure feed path 13 and the metering pump 40.
  • the manifold 46 is provided with a pressure sensor 47 that detects the pressure in the discharge passage 49.
  • the stock solution introduction valve 43 and the stock solution check valve 44 are disposed on the downstream side of the manifold 46 in the stock solution introduction path 45, and the mixed solution check valve 48 is disposed on the upstream side of the manifold 46 in the discharge path 49. .
  • FIG. 4 shows an electrical configuration of the foaming agent supply device 30.
  • the foaming agent supply device 30 is provided with a control unit 50 having an introduction valve control unit 51, a pump control unit 52, a temperature control unit 53, and a reception unit 58.
  • the temperature controller 53 receives the temperature signal detected by the temperature sensor 35 and controls the cooling device 36 via the drive circuit 57. Specifically, the temperature control unit 53 turns on the cooling device 36 if the temperature detected by the temperature sensor 35 is higher than the set temperature, and turns off the cooling device 36 if the detected temperature is equal to or lower than the set temperature.
  • the pump control unit 52 drives and controls the metering pump 40. Specifically, the pump control unit 52 drives the piston 65 via the drive circuit 56 based on the position of the piston 65 detected by the position sensor 65S.
  • the position sensor 65S is disposed in the metering pump 40.
  • the introduction valve control unit 51 controls opening and closing of the foaming agent introduction valve 41 and the stock solution introduction valve 43. Specifically, the introduction valve control unit 51 detects the pressure in the discharge passage 49 detected by the pressure sensor 47, that is, the liquid pressure of the mixed liquid of liquefied carbon dioxide and the first urethane stock solution, and the position sensor 65S. The foaming agent introduction valve 41 and the stock solution introduction valve 43 are opened and closed via the drive circuits 54 and 55 based on the position of the piston 65.
  • the receiving unit 58 receives a start signal for requesting the supply of liquefied carbon dioxide from one or both of the first stock solution supply device 11 and the second stock solution supply device 15.
  • the first undiluted solution supply device 11 and the second undiluted solution supply device 15 are each provided with a piston type pump for sending the urethane undiluted solution to the first undiluted solution pressure feed path 13 and the second undiluted solution pressure feed path 17, and are provided at the moving end of the piston.
  • the piston position is detected by the sensor, and a start signal is transmitted at the timing when the piston completes the delivery.
  • the start signal may be transmitted every time a certain amount of urethane stock solution is sent out. In this embodiment, since the urethane stock solution introduced into the cylinder 60 is the first urethane stock solution, the start signal is transmitted from the first stock solution supply device 11.
  • FIG. 5 shows a blowing agent supply program PG1 executed by the control unit 50 when the blowing agent supply device 30 supplies liquefied carbon dioxide.
  • the foaming agent supply program PG1 is executed when the power of the foaming agent supply device 30 is turned on.
  • the control unit 50 first performs an initial setting (S11). In this initial setting (S11), the foaming agent introduction valve 41 is closed, the stock solution introduction valve 43 is opened, and the piston 65 is disposed at the front end position.
  • the first urethane stock solution flowing through the stock solution introduction path 45 is introduced into the cylinder 60 from the second suction port 61B, and returned from the discharge port 62 to the first stock solution pressure feed path 13 through the discharge path 49.
  • the initial setting (S11) is executed only once when the power of the foaming agent supply device 30 is turned on.
  • the control unit 50 determines whether or not a start signal for requesting the supply of liquefied carbon dioxide is received from the first stock solution supply device 11 (S12). If the start signal has not been received (No in S12), this determination (S12) is performed again.
  • the set pressure is set to be the same as the pressure of liquefied carbon dioxide (5.6 MPa). If the detected pressure is equal to or lower than the set pressure (No in S13), the process returns to step S12.
  • the stock solution introduction valve 43 is closed (S14), the foaming agent introduction valve 41 is opened (S15), and then the piston 65 is retracted to the rear end position (S14). S16).
  • the distance from the front end position to the rear end position is set manually or automatically based on the pressure P1 of the first urethane stock solution and the pressure P2 of the liquefied carbon dioxide in the first stock solution pressure feed path 13.
  • FIG. 6 to 9 show the states of the introduction valves 41 and 43 and the cylinder 65 when the control unit 50 executes steps S14 to S19 in the blowing agent supply program PG1.
  • the foaming agent introduction valve 41 is closed, the stock solution introduction valve 43 is opened, and the piston 65 is in the front end position. Is arranged.
  • the internal pressure P of the cylinder 60 becomes equal to the pressure P1 in the first raw liquid pressure feed path 13, and the raw liquid check valve 44 and the mixed liquid check valve 48 are both opened.
  • the first urethane stock solution flowing from the first stock solution pressure feed passage 13 to the stock solution introduction passage 45 is introduced into the cylinder 60 from the second suction port 61B.
  • the mixed liquid check valve 48 is closed and the raw liquid check valve 44 is opened. Will eventually become equal to the pressure P1 in the first undiluted solution pressure feed path 13, and the undiluted solution check valve 44 and the mixed solution check valve 48 will both open.
  • the stock solution check valve 44 is closed and the mixed solution check valve 48 is opened. The pressure becomes equal to the pressure P1 in the first raw liquid pressure feed path 13, and both the raw liquid check valve 44 and the mixed liquid check valve 48 are opened.
  • step S14 of the blowing agent supply program PG1 the stock solution introduction valve 43 is closed as shown in FIG. 6 (B). At this time, the internal pressure P in the pressure chamber 60 ⁇ / b> A of the cylinder 60 remains equal to the pressure P ⁇ b> 1 in the first raw liquid pressure feed path 13.
  • step S15 of the foaming agent supply program PG1 the foaming agent introduction valve 41 is opened as shown in FIG.
  • the pressure P2 of the liquefied carbon dioxide is adjusted to a lower pressure (for example, 5.6 MPa) than the pressure P1 (for example, 7 MPa) in the first raw liquid pressure feed path 13 by the regulator 31R (see FIG. 1).
  • the foaming agent check valve 42 is closed.
  • step S16 of the foaming agent supply program PG1 when the control unit 50 executes step S16 of the foaming agent supply program PG1, as shown in FIG. 7B, the piston 65 moves backward, and the internal pressure P of the pressure chamber 60A decreases.
  • the foaming agent check valve 42 is opened, and liquefied carbon dioxide is sucked into the pressure chamber 60A from the first suction port 61A.
  • the first urethane stock solution and liquefied carbon dioxide are mixed.
  • FIG. 8A when the piston 65 moves backward to the rear end position, a predetermined amount of liquefied carbon dioxide is sucked into the pressure chamber 60A. 7B to 8A, the internal pressure P of the pressure chamber 60A is lower than the pressure P1 in the first raw liquid pressure feed path 13, so the mixed liquid check valve 48 is closed. Yes.
  • step S17 of the foaming agent supply program PG1 the foaming agent introduction valve 41 is closed as shown in FIG. 8 (B). At this time, the internal pressure P of the pressure chamber 60A is equal to the pressure P2 of the liquefied carbon dioxide.
  • step S18 of the foaming agent supply program PG1 when the control unit 50 executes step S18 of the foaming agent supply program PG1, as shown in FIG. 9A, the piston 65 moves forward and the internal pressure P of the pressure chamber 60A increases.
  • the mixed liquid check valve 48 opens, and the first urethane raw liquid in the pressure chamber 60A and A liquid mixture of liquefied carbon dioxide is discharged from the discharge port 62.
  • the piston 65 moves forward to the front end position, a mixed liquid obtained by mixing a predetermined amount of liquefied carbon dioxide and the first urethane stock solution is supplied to the first stock solution pressure feed passage 13 through the discharge passage 49.
  • step S19 of the foaming agent program PG1 the stock solution introduction valve 43 is opened, and the state returns to the state shown in FIG.
  • the pressure P1 of the first urethane stock solution flowing through the stock solution pressure feed path 13 is higher than the pressure P2 of the liquefied carbon dioxide, the pressure P in the cylinder 60 when the liquefied carbon dioxide is sucked is liquefied. It becomes possible to approach the pressure P2 of carbon dioxide, and vaporization of liquefied carbon dioxide due to negative pressure when liquefied carbon dioxide is sucked is suppressed.
  • the pressure sensor 47 detects the pressure in the discharge passage 49, so that the pressure of the first urethane stock solution flowing through the first stock solution pressure feed passage 13 can be detected.
  • the control unit 50 supplies liquefied carbon dioxide when the pressure detected by the pressure sensor 47 is higher than the pressure P2 of liquefied carbon dioxide. The amount of liquefied carbon dioxide supplied can be stabilized by suppressing the suction of the liquefied carbon dioxide.
  • the longitudinal groove 68 extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the tip small diameter portion 47, the mixing efficiency of the liquefied carbon dioxide and the first urethane stock solution in the cylinder 60 is improved. Can be achieved.
  • liquefied carbon dioxide as a physical foaming agent was mixed with the first urethane stock solution mainly composed of polyol, but mixed with the second urethane stock solution mainly composed of polyisocyanate. Alternatively, it may be mixed with each of the urethane stock solutions.
  • the foaming agent supply apparatus 30 which mixes liquefied carbon dioxide with the 1st urethane undiluted solution drawn from the 1st undiluted solution pressure feed path 13, and supplies it to the 1st undiluted solution pressure feed path 13, and 2nd It is good also as a structure provided with the foaming agent supply apparatus 30 which mixes a liquefied carbon dioxide with the 2nd urethane stock solution drawn in from the stock solution pressure feed path 17, and supplies it to the 2nd stock solution pressure feed path 17.
  • the foaming agent supply apparatus 30 mixes liquefied carbon dioxide with the 1st urethane undiluted solution, supplies it to the 1st undiluted solution pressure feed path 13, and mixes liquefied carbon dioxide with the 2nd urethane undiluted solution, and the 2nd undiluted solution It is good also as a structure provided with two types of metering pumps 40 of the metering pump 40 supplied to the pressure feed path 17.
  • FIG. 1 A block diagram illustrating an metering pump 40 supplied to the pressure feed path 17.
  • liquefied carbon dioxide is exemplified as the physical foaming agent, but an inert gas such as chlorofluorocarbon or HFO (hydrofluoroolefin) may be used.
  • an inert gas such as chlorofluorocarbon or HFO (hydrofluoroolefin) may be used.
  • the use of liquefied carbon dioxide reduces the cell diameter of the polyurethane foam and improves the heat insulation effect.
  • the initial foaming characteristics (foaming characteristics) are good, it is possible to reduce the raw materials used.
  • the tip small diameter portion 67 of the piston 65 is configured to include the vertical groove 68 at the tip portion, but may be configured not to include the vertical groove 68. Moreover, in the said embodiment, it is good also as a structure provided with only the 1st vertical groove 68A in the front-end
  • the pressure sensor 47 is configured to detect the pressure in the discharge path 49, but may be configured to detect the pressure in the stock solution introduction path 45.
  • a sensor for detecting opening and closing of the foaming agent check valve 42 is provided, and when the piston 65 is moved backward, the piston 65 is moved backward by a set distance from when the foaming agent check valve 42 is opened.
  • a configuration may be adopted.

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Abstract

【課題】物理発泡剤の供給量の安定化を図ると共に小型化が可能な発泡剤供給装置、それを備えたポリウレタンフォーム製造装置及び発泡剤供給方法の提供を目的とする。 【解決手段】本発明に係る発泡剤供給装置は、シリンダ内をピストンが前進、後退する計量ポンプを用いて、第１ウレタン原液と第２ウレタン原液のうちの一方のウレタン原液を圧送する原液圧送路に物理発泡剤を供給する発泡剤供給装置であって、一方のウレタン原液がシリンダ内に導入されてから、ピストンを後退させてシリンダ内に物理発泡剤が吸入されて、一方のウレタン原液と物理発泡剤との混合液を原液圧送路に吐出する。

Description

発泡剤供給装置、ポリウレタンフォーム製造装置及び発泡剤供給方法
　本発明は、ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液とポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液のうち一方のウレタン原液に物理発泡剤を供給する発泡剤供給装置、それを備えたポリウレタンフォーム製造装置及び発泡剤供給方法に関する。
　従来、この種の発泡剤供給装置として、ピストンを後退させることでシリンダ内に所定量の物理発泡剤を吸引し、ピストンを前進させることでシリンダ内の物理発泡剤を、ウレタン原液の圧送路に供給するものが知られている。ところで、このような発泡剤供給装置では、物理発泡剤をシリンダ内に吸引するときに、物理発泡剤が気化してしまい、物理発泡剤の供給量が安定しないという問題が生じる。そこで、上記問題を解決すべく、シリンダを冷却することで物理発泡剤の気化を抑える発泡剤供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－２９８９９５号公報（［００１９］、図１）
　しかしながら、上述したシリンダを冷却する発泡剤供給装置では、シリンダの冷却装置によって、発泡剤供給装置が大型化するという別の問題が生じる。
　本発明は、物理発泡剤の供給量の安定化を図ると共に小型化が可能な発泡剤供給装置、それを備えたポリウレタンフォーム製造装置及び発泡剤供給方法の提供を目的とする。
　上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液とポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液のうち一方のウレタン原液を圧送する原液圧送路に物理発泡剤を供給する発泡剤供給装置であって、前記物理発泡剤を加圧状態で貯留すると共に、前記物理発泡剤の圧力を前記原液圧送路内の前記一方のウレタン原液の圧力より低圧に調整する調圧器を有する発泡剤貯留部と、第１吸入口、第２吸入口及び吐出口を備えるシリンダと、前記シリンダ内を前進、後退するピストンとを有する計量ポンプと、前記発泡剤貯留部と前記第１吸入口とに接続される発泡剤導入路と、前記発泡剤導入路の途中に設けられた発泡剤導入弁と、前記吐出口と前記原液圧送路とに接続される吐出路と、前記原液圧送路のうち前記吐出路との接続部分より上流側の部分と前記第２吸入口とに接続される原液導入路と、前記原液導入路の途中に設けられた原液導入弁と、前記ピストンと前記発泡剤導入弁と前記原液導入弁とを制御して、前記物理発泡剤の供給を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記物理発泡剤の供給を行うにあたり、前記原液導入弁を開き且つ前記発泡剤導入弁を閉じた状態から、前記原液導入弁を閉じて、前記発泡剤導入弁を開き、次いで、前記ピストンを後退させて前記シリンダ内へ前記物理発泡剤を吸入させ、前記ピストンを予め設定された距離だけ後退させた後、前記発泡剤導入弁を閉じ、次いで、前記ピストンを前進させて前記シリンダ内の前記物理発泡剤を吐出させる発泡剤供給装置である。
　請求項２の発明は、前記原液導入路内の圧力か又は前記吐出路内の圧力を検出する圧力センサを備え、前記制御部は、前記圧力センサにより検出された圧力が前記物理発泡剤の圧力より高いときに、前記物理発泡剤の供給を行う請求項１に記載の発泡剤供給装置である。
　請求項３の発明は、前記原液導入路の途中に設けられて、前記一方のウレタン原液の逆流を防止する原液逆止弁と、前記発泡剤導入路の途中に設けられて、前記物理発泡剤の逆流を防止する発泡剤逆止弁と、を有する請求項１又は２に記載の発泡剤供給装置である。
　請求項４の発明は、前記発泡剤導入路の途中に設けられて、前記物理発泡剤を液体状態に保つ温度調節装置を有する請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置である。
　請求項５の発明は、前記物理発泡剤は、液化二酸化炭素である請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置である。
　請求項６の発明は、前記ピストンの先端部外周面には、前記ピストンの軸方向に延びる溝が形成されている請求項１乃至５のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置である。
　請求項７の発明は、前記第１ウレタン原液を圧送する第１原液圧送路と、前記第２ウレタン原液を圧送する第２原液圧送路と、前記第１原液圧送路及び前記第２原液圧送路のうち何れか一方の原液圧送路から前記一方のウレタン原液が前記シリンダ内に導入される請求項１乃至６のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置と、前記第１原液圧送路と前記第２原液圧送路とに接続されて、前記発泡剤供給装置から前記物理発泡剤が供給された後の前記一方のウレタン原液と、前記第１ウレタン原液と前記第２ウレタン原液のうち他方のウレタン原液と、を混合してポリウレタンフォームを生成する発泡装置と、を有するポリウレタンフォーム製造装置である。
　請求項８の発明は、前記発泡剤供給装置の前記制御部は、前記シリンダ内に導入される前記一方のウレタン原液を前記一方の原液圧送路に送る原液供給装置からの開始信号を受信してから、前記物理発泡剤の供給を開始する請求項７に記載のポリウレタンフォーム製造装置である。
　請求項９の発明は、シリンダ内をピストンが前進、後退するピストン式の計量ポンプを用いて、ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液と、ポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液とのうち一方のウレタン原液を圧送する原液圧送路に物理発泡剤を供給する発泡剤供給方法であって、前記物理発泡剤の圧力を前記原液圧送路内の前記一方のウレタン原液の圧力より低圧にしておくと共に、前記一方のウレタン原液を前記シリンダ内に導入しておき、前記ピストンを後退させて前記シリンダ内に前記物理発泡剤を吸入し、次いで、前記ピストンを前進させて、前記物理発泡剤と前記一方のウレタン原液の混合液を前記原液圧送路へ吐出する発泡剤供給方法である。
　請求項１０の発明は、前記原液圧送路内の前記一方のウレタン原液の圧力が前記物理発泡剤の圧力より高いときに、前記シリンダ内に前記一方のウレタン原液を導入する請求項９に記載の発泡剤供給方法である。
　請求項１１の発明は、前記物理発泡剤の圧力と前記原液圧送路における前記一方のウレタン原液の圧力とに基づいて、前記ピストンを後退させる距離を決定する請求項９又は１０に記載の発泡剤供給方法である。
　［請求項１，７，９の発明］
　本発明では、第１ウレタン原液と第２ウレタン原液のうち一方のウレタン原液を圧送する原液圧送路から当該一方のウレタン原液がシリンダ内に導入されてから、物理発泡剤がシリンダ内に吸引される。ここで、原液圧送路を流れる一方のウレタン原液の圧力は、物理発泡剤の圧力より高圧になっているので、物理発泡剤が吸引されるときのシリンダ内の圧力を、物理発泡剤の圧力に近づけることが可能となり、物理発泡剤が吸引される際に負圧によって物理発泡剤が気化することが抑えられる。このように、本発明によれば、シリンダを冷却することなく物理発泡剤の気化を抑えることが可能となり、これにより、物理発泡剤の供給量の安定化を図ると共に装置の小型化が可能となる。また、物理発泡剤は、一方のウレタン原液との混合液として原液圧送路に供給されるので、供給後の物理発泡剤を一方のウレタン原液に混合させ易くすることが可能となる。
　［請求項２，１０の発明］
　請求項２の発明では、圧力センサが原液導入路内の圧力か又は吐出路内の圧力を検出することにより、原液圧送路内の一方のウレタン原液の圧力を検出することが可能となる。そして、請求項２，１０の発明によれば、圧力センサにより検出された圧力が予め設定された設定圧力より高いときに、物理発泡剤の供給を行うので、シリンダ内に物理発泡剤が過剰に吸引されることを抑えて、物理発泡剤の供給量の安定化が図られる。
　［請求項３の発明］
　請求項３の発明によれば、簡易な構成で物理発泡剤及び一方のウレタン原液の逆流を防止できる。
　［請求項４の発明］
　請求項４の発明によれば、物理発泡剤がシリンダ内に導入される前に気化することを抑制することが可能となる。
　［請求項５の発明］
　請求項５の発明によれば、ポリウレタンフォームのセル径を小さくして、ポリウレタンフォームの断熱効果の向上が図られる。
　［請求項６の発明］
　請求項６の発明によれば、シリンダ内における物理発泡剤と一方のウレタン原液との混合効率の向上を図ることが可能となる。
　［請求項８の発明］
　請求項８の発明によれば、一方のウレタン原液を一方の原液圧送路に送る原液供給装置からの要求があった場合にのみ物理発泡剤を供給することが可能となる。
　［請求項１１の発明］
　請求項１１の発明によれば、シリンダ内に吸引する物理発泡剤の量を安定化させて、物理発泡剤の供給量の安定化が図られる。
本発明の一実施形態に係るポリウレタンフォーム製造装置を示す概略図 計量ポンプの（Ａ）側断面図、（Ｂ）Ａ－Ａ断面図 先端小径部の（Ａ）側面図、（Ｂ）Ｂ－Ｂ断面図、（Ｃ）Ｃ－Ｃ断面図 発泡剤供給装置のブロック図 発泡剤供給プログラムのフローチャート （Ａ）初期設定後の各弁とシリンダの状態を示す図、（Ｂ）原液導入弁が閉じたときの各弁とシリンダの状態を示す図 （Ａ）ピストンが後退を開始したときの各弁とシリンダの状態を示す図、（Ｂ）ピストンが後退しているときの各弁とシリンダの状態を示す図 （Ａ）ピストンが後端位置に配置されたときの各弁とシリンダの状態を示す図、（Ｂ）発泡剤導入弁が閉じたときの各弁とシリンダの状態を示す図 （Ａ）ピストンが前進しているときの各弁とシリンダの状態を示す図、（Ｂ）混合液逆止め弁が開いたときの各弁とシリンダの状態を示す図
　以下、本発明の一実施形態を図１～図９に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態のポリウレタンフォーム製造装置１０は、ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液を供給する第１原液供給装置１１と、ポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液を供給する第２原液供給装置１５と、物理発泡剤を供給する発泡剤供給装置３０と、第１ウレタン原液と第２ウレタン原液と物理発泡剤とを混合してポリウレタンフォームを生成する発泡装置７０と、を備えている。
　第１原液供給装置１１は、第１ウレタン原液を貯留する第１原液タンク１２と、第１原液タンク１２から延びて発泡装置７０に連絡する第１原液圧送路１３とを備えている。そして、第１原液供給装置１１は、図示しないポンプによって第１原液タンク１２から第１ウレタン原液を第１原液圧送路１３に圧送し、発泡装置７０に第１ウレタン原液を連続的に供給する。なお、第１原液圧送路１３を流れる第１ウレタン原液の圧力は、例えば、７ＭＰａとなっている。
　第２原液供給装置１５は、第１原液供給装置１１と同様の構成になっていて、第２ウレタン原液を貯留する第２原液タンク１６と、第２原液タンク１６から延びて発泡装置７０に連絡する第２原液圧送路１７とを備えている。そして、第２原液供給装置１５は、図示しないポンプによって第２原液タンク１６から第２ウレタン原液を第２原液圧送路１７に圧送し、発泡装置７０に第２ウレタン原液を連続的に供給する。なお、第２原液圧送路１７を流れる第２ウレタン原液の圧力は、例えば、７ＭＰａになっている。
　発泡剤供給装置３０は、物理発泡剤としての液化二酸化炭素を貯留する発泡剤貯留部３２と、液化二酸化炭素を計量して吐出するための計量ポンプ４０と、発泡剤貯留部３２と計量ポンプ４０との間を接続する発泡剤導入路３３と、を備えている。
　発泡剤貯留部３２には、加圧状態の液化二酸化炭素を収容するボンベ３１と、ボンベ３１の供給口３１Ａに取り付けられて液化二酸化炭素を減圧調整するためのレギュレータ３１Ｒ（本発明の「調圧器」に相当する。）とが備えられている。本実施形態では、レギュレータ３１Ｒによって液化二酸化炭素の圧力は、例えば、５．６ＭＰａに調整される。なお、発泡剤導入路３３は、レギュレータ３１Ｒに接続されている。
　発泡剤貯留部３２と計量ポンプ４０との間には、発泡剤導入路３３の一部を構成するマニホールド３４が配設されている。マニホールド３４は、発泡剤導入路３３から分岐した分岐配管３３Ａ，３３Ｂと、温度センサ３５と、冷却装置３６（本発明の「温度調節装置」に相当する。）と、を備えている。冷却装置３６は、マニホールド３４の温度が設定温度となるように冷却する。これにより、発泡剤導入路３３を流れる液化二酸化炭素が計量ポンプ４０へ導入される前に気化することが抑制される。
　分岐配管３３Ａ，３３Ｂのうち上流側の分岐配管３３Ａは、圧力逃し弁３７に接続され、下流側の分岐配管３３Ｂは、ブローバルブ３８に接続されている。圧力逃がし弁３７は、設定圧力以上で開弁して、発泡剤導入路３３内の圧力を設定圧力以下に保つ。ブローバルブ３８は、開弁状態で発泡剤供給装置３０内の液化二酸化炭素を外部に放出する。
　発泡剤導入路３３におけるマニホールド３４より下流側には、発泡剤導入弁４１と発泡剤逆止弁４２とが、マニホールド３４側から順に設けられている。発泡剤導入弁４１は、後述する制御部５０（図４参照）によって開閉制御される。発泡剤逆止弁４２は、計量ポンプ４０側から発泡剤貯留部３２側への液化二酸化炭素の逆流を防止する。
　図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、計量ポンプ４０は、シリンダ６０と、シリンダ６０内を往復移動するピストン６５とを備えている。シリンダ６０には、第１吸入口６１Ａ、第２吸入口６１Ｂ及び吐出口６２が備えられ、上述の発泡剤導入路３３は、第１吸入口６１Ａに接続されている。具体的には、シリンダ６０内には、直線状に延びた圧力室６０Ａが形成され、その圧力室６０Ａの一端部と交差する交差孔６０Ｂに、第１吸入口６１Ａ、第２吸入口６１Ｂ及び吐出口６２が連通している。また、ピストン６５は、圧力室６０Ａの内周面と摺接し、ピストン６５の先端部が圧力室６０Ａの一端部と他端部との間を直線移動するようになっている。
　詳細には、ピストン６５は、大径部６６の先端から先端小径部６７が突出した段付き構造になっている。また、シリンダ６０内には、圧力室６０Ａの他端部に連通して大径部６６を受容する受容部屋６３が形成されている。ピストン６５は、通常は、大径部６６の先端面６６Ｍが受容部屋６３の先端側の壁面６３Ｍと当接する前端位置（図６（Ａ）参照）に配置されている。なお、ピストン６５が前端位置に配置された状態で、先端小径部６７は、交差孔６０Ｂ内に若干突入している。
　ピストン６５は、前端位置から予め設定した距離だけ交差孔６０Ｂから離れる方向に後退して後端位置（図８（Ｂ）参照）に配置される。そして、本実施形態の計量ポンプ４０では、後に詳説するように、ピストン６５が前端位置から後端位置へ後退するときに、第１吸入口６１Ａからシリンダ６０内に所定量の液化二酸化炭素が吸入され、ピストン６５が後退位置から前端位置へ前進するときに、吸入された液化二酸化炭素が吐出口６２から吐出される。なお、先端小径部６７及び圧力室６０Ａの軸方向の長さは、ピストン６５が後端位置に配置された状態で、先端小径部６７の先端部が圧力室６０Ａに受容されるように設定されている。
　図３には、先端小径部６７の詳細な構造が示されている。図３（Ａ）に示すように先端小径部６７の先端部の外周面には、軸方向に延びる縦溝６８（本発明に係る「溝」に相当する）が複数形成されている。なお、図３の例では、先端小径部６７には、先端面６７Ｍに連絡する複数の第１縦溝６８Ａと、複数の第１縦溝６８Ａより基端側に配置される複数の第２縦溝６８Ｂとが形成されている。図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、第１縦溝６８Ａと第２縦溝６８Ｂとは、周方向でずれた位置に配置されている。なお、図２及び図６～９の先端小径部６７は、その先端部分を省略して概念的に示されている。
　図２に示すように、シリンダ６０の吐出口６２には、吐出路４９が接続されている。この吐出路４９は、図１に示すように、第１原液圧送路１３と接続する。これにより、第１原液圧送路１３を流れる第１ウレタン原液に、計量ポンプ４０で計量された液化二酸化炭素が供給される。なお、吐出路４９の途中には、計量ポンプ４０への逆流を防止する混合液逆止弁４８が設けられている。
　ところで、本実施形態の発泡剤供給装置３０には、図１に示すように、第１原液圧送路１３のうち吐出路４９との接続部分より上流側部分とシリンダ６０の第２吸入口６１Ｂとを接続する原液導入路４５が備えられている。これにより、本実施形態では、液化二酸化炭素のほかに第１ウレタン原液が、シリンダ６０の圧力室６０Ａ内に導入されるようになっている。
　原液導入路４５の途中には、原液圧送路１３側から順に、原液導入弁４３と原液逆止弁４４とが配設されている。原液導入弁４３は、上述した発泡剤導入弁４１と同様に、制御部５０（図４参照）により開閉制御される。
　また、図１に示すように、第１原液圧送路１３と計量ポンプ４０との間には、原液導入路４５の一部を構成すると共に吐出路４９の一部を構成するマニホールド４６が配設されている。マニホールド４６には、吐出路４９内の圧力を検出する圧力センサ４７が備えられている。なお、原液導入弁４３及び原液逆止弁４４は、原液導入路４５におけるマニホールド４６より下流側に配置され、混合液逆止弁４８は、吐出路４９におけるマニホールド４６より上流側に配置されている。
　図４には、発泡剤供給装置３０の電気的な構成が示されている。同図に示すように、発泡剤供給装置３０には、導入弁制御部５１、ポンプ制御部５２、温度制御部５３及び受信部５８を有する制御部５０が設けられている。
　温度制御部５３は、温度センサ３５により検出された温度信号を受けて、駆動回路５７を介して冷却装置３６を制御する。具体的には、温度制御部５３は、温度センサ３５の検出温度が設定温度より高ければ、冷却装置３６をオンし、検出温度が設定温度以下であれば、冷却装置３６をオフする。
　ポンプ制御部５２は、計量ポンプ４０を駆動制御する。具体的には、ポンプ制御部５２は、位置センサ６５Ｓにより検出されるピストン６５の位置に基づいて、駆動回路５６を介して、ピストン６５を駆動する。なお、位置センサ６５Ｓは、計量ポンプ４０に配設されている。
　導入弁制御部５１は、発泡剤導入弁４１及び原液導入弁４３を開閉制御する。具体的には、導入弁制御部５１は、圧力センサ４７により検出される吐出路４９内の圧力、即ち、液化二酸化炭素と第１ウレタン原液の混合液の液圧と、位置センサ６５Ｓにより検出されるピストン６５の位置とに基づいて、駆動回路５４，５５を介して、発泡剤導入弁４１及び原液導入弁４３を開閉する。
　受信部５８は、第１原液供給装置１１と第２原液供給装置１５の一方又は両方から液化二酸化炭素の供給を要求する開始信号を受信する。第１原液供給装置１１及び第２原液供給装置１５は、ウレタン原液を第１原液圧送路１３及び第２原液圧送路１７に送り出すためのピストン式ポンプをそれぞれ備え、ピストンの移動端に備えられたセンサによりピストン位置を検出し、ピストンが送り出しを完了したタイミングで開始信号を送信する。開始信号は、ウレタン原液を一定量送り出す毎に送信されればよい。なお、本実施形態では、シリンダ６０内に導入されるウレタン原液は第１ウレタン原液であるので、開始信号は、第１原液供給装置１１から送信される。
　図５には、発泡剤供給装置３０が液化二酸化炭素の供給を行うにあたって制御部５０が実行する発泡剤供給プログラムＰＧ１が示されている。発泡剤供給プログラムＰＧ１は、発泡剤供給装置３０の電源がＯＮされると実行される。同図に示すように、発泡剤供給プログラムＰＧ１が実行されると、制御部５０は、まず、初期設定（Ｓ１１）を行う。この初期設定（Ｓ１１）では、発泡剤導入弁４１を閉じると共に、原液導入弁４３を開き、ピストン６５を前端位置に配置する。このとき、原液導入路４５を流れる第１ウレタン原液は、第２吸入口６１Ｂからシリンダ６０内に導入され、吐出口６２から吐出路４９を通って第１原液圧送路１３に戻される。なお、初期設定（Ｓ１１）は、発泡剤供給装置３０の電源がＯＮされたときに一回だけ実行される。
　初期設定（Ｓ１１）が終了すると、制御部５０は、第１原液供給装置１１から液化二酸化炭素の供給を要求する開始信号を受信しているか否かが判断する（Ｓ１２）。そして、開始信号を受信していない場合（Ｓ１２でＮｏ）には、再度、この判断（Ｓ１２）を行う。
　開始信号を受信している場合（Ｓ１２でＹｅｓ）には、次いで、圧力センサ４７による検出圧力、即ち、吐出路４９を流れる第１ウレタン原液の圧力が、設定圧力より高いか否かが判断される（Ｓ１３）。ここで、設定圧力は、液化二酸化炭素の圧力（５．６ＭＰａ）と同じに設定されている。検出圧力が設定圧力以下である場合（Ｓ１３でＮｏ）には、ステップＳ１２の処理に戻る。
　検出圧力が設定圧力より高い場合（Ｓ１３でＹｅｓ）には、原液導入弁４３を閉じると共に（Ｓ１４）、発泡剤導入弁４１を開き（Ｓ１５）、次いで、ピストン６５を後端位置まで後退させる（Ｓ１６）。なお、前端位置から後端位置までの距離は、第１原液圧送路１３内の第１ウレタン原液の圧力Ｐ１と液化二酸化炭素の圧力Ｐ２とに基づいて、手動又は自動で設定される。
　ピストン６５が後端位置に到達したら、発泡剤導入弁４１を閉めて（Ｓ１７）、ピストン６５を前端位置まで前進させる（Ｓ１８）。ピストン６５が前端位置に到達したら、原液導入弁４３を開き（Ｓ１９）、ステップＳ１２に戻る。
　図６～図９には、制御部５０が発泡剤供給プログラムＰＧ１におけるステップＳ１４～Ｓ１９を実行しているときの、各導入弁４１，４３及びシリンダ６５の状態が示されている。制御部５０が第１原液供給装置１１からの開始信号を受信する前は、図６（Ａ）に示すように、発泡剤導入弁４１は閉じ、原液導入弁４３は開き、ピストン６５は前端位置に配置されている。このとき、シリンダ６０の内圧Ｐは、第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１と等しくなり、原液逆止弁４４及び混合液逆止弁４８は、共に開弁状態となる。従って、第１原液圧送路１３から原液導入路４５へ流れる第１ウレタン原液は、第２吸入口６１Ｂからシリンダ６０内へ導入される。詳細には、シリンダ６０の圧力室６０Ａの内圧Ｐが第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１より低ければ、混合液逆止弁４８が閉じ、原液逆止弁４４が開くので、圧力室６０Ａ内の圧力Ｐがやがて第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１と等しくなり、原液逆止弁４４及び混合液逆止弁４８が共に開く。また、圧力室６０Ａの内圧Ｐが第１原液圧送路１３の圧力Ｐ１より高ければ、原液逆止弁４４が閉じ、混合液逆止弁４８が開くので、やはり、圧力室６０Ａの内圧Ｐがやがて第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１と等しくなり、原液逆止弁４４及び混合液逆止弁４８が共に開く。
　制御部５０が発泡剤供給プログラムＰＧ１のステップＳ１４を実行すると、図６（Ｂ）に示すように、原液導入弁４３を閉じる。このとき、シリンダ６０の圧力室６０Ａの内圧Ｐは、第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１と等しいままである。
　次いで、制御部５０が発泡剤供給プログラムＰＧ１のステップＳ１５を実行すると、図７（Ａ）に示すように、発泡剤導入弁４１が開く。ここで、液化二酸化炭素の圧力Ｐ２は、レギュレータ３１Ｒ（図１参照）によって第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１（例えば、７ＭＰａ）よりも低圧（例えば、５．６ＭＰａ）に調整されているので、発泡剤逆止弁４２は閉じている。
　次いで、制御部５０が発泡剤供給プログラムＰＧ１のステップＳ１６を実行すると、図７（Ｂ）に示すように、ピストン６５が後退し、圧力室６０Ａの内圧Ｐが低下する。そして、圧力室６０Ａの内圧Ｐが液化二酸化炭素の圧力Ｐ２と等しくなると、発泡剤逆止弁４２が開き、第１吸入口６１Ａから圧力室６０Ａ内に液化二酸化炭素が吸入され、圧力室６０Ａ内で、第１ウレタン原液と液化二酸化炭素とが混合される。そして、図８（Ａ）に示すように、ピストン６５が後端位置まで後退すると、所定量の液化二酸化炭素が圧力室６０Ａ内に吸入される。なお、図７（Ｂ）～図８（Ａ）の過程では、圧力室６０Ａの内圧Ｐは、第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１よりも低くなるので、混合液逆止弁４８は閉じている。
　次いで、制御部５０が発泡剤供給プログラムＰＧ１のステップＳ１７を実行すると、図８（Ｂ）に示すように、発泡剤導入弁４１が閉じる。このとき、圧力室６０Ａの内圧Ｐは、液化二酸化炭素の圧力Ｐ２と等しくなっている。
　次いで、制御部５０が発泡剤供給プログラムＰＧ１のステップＳ１８を実行すると、図９（Ａ）に示すように、ピストン６５が前進し、圧力室６０Ａの内圧Ｐが上昇する。圧力室６０Ａの内圧Ｐが第１原液圧送路１３内の圧力Ｐ１と等しくなると、図９（Ｂ）に示すように、混合液逆止弁４８が開き、圧力室６０Ａ内の第１ウレタン原液と液化二酸化炭素の混合液が吐出口６２から吐出される。そして、ピストン６５が前端位置まで前進すると、所定量の液化二酸化炭素と第１ウレタン原液とを混合してなる混合液が吐出路４９を通って第１原液圧送路１３に供給される。
　次いで、制御部５０が発泡剤プログラムＰＧ１のステップＳ１９を実行すると、原液導入弁４３が開き、図６（Ａ）に示す状態に戻る。
　本実施形態の発泡剤供給装置３０及びポリウレタンフォーム製造装置１０の構成に関する説明は以上である。次に、発泡剤供給装置３０及びポリウレタンフォーム製造装置１０の作用効果について説明する。
　本実施形態では、第１ウレタン原液を圧送する第１原液圧送路１３から第１ウレタン原液がシリンダ６０内に導入されてから、物理発泡剤としての液化二酸化炭素がシリンダ６０内に吸引される。ここで、原液圧送路１３を流れる第１ウレタン原液の圧力Ｐ１は、液化二酸化炭素の圧力Ｐ２より高圧になっているので、液化二酸化炭素が吸引されるときのシリンダ６０内の圧力Ｐを、液化二酸化炭素の圧力Ｐ２に近づけることが可能となり、液化二酸化炭素が吸引される際に負圧によって液化二酸化炭素が気化することが抑えられる。このように、本実施形態によれば、シリンダ６０を冷却することなく液化二酸化炭素の気化を抑えることが可能となり、これにより、液化二酸化炭素の供給量の安定化を図ると共に装置の小型化が可能となる。また、液化二酸化炭素は、第１ウレタン原液との混合液として第１原液圧送路１３に供給されるので、供給後の液化二酸化炭素を第１ウレタン原液に混合させ易くすることが可能となる。
　また、本実施形態では、圧力センサ４７が吐出路４９内の圧力を検出することにより、第１原液圧送路１３を流れる第１ウレタン原液の圧力を検出することが可能となる。そして、本実施形態では、制御部５０が、圧力センサ４７により検出された圧力が液化二酸化炭素の圧力Ｐ２より高いときに、液化二酸化炭素の供給を行うので、シリンダ６０内に液化二酸化炭素が過剰に吸引されることを抑えて、液化二酸化炭素の供給量の安定化が図られる。
　さらに、本実施形態では、先端小径部４７の先端部外周面に、軸方向に延びる縦溝６８が形成されているので、シリンダ６０内における液化二酸化炭素と第１ウレタン原液との混合効率の向上を図ることが可能となる。
　［他の実施形態］
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
　（１）上記実施形態では、物理発泡剤としての液化二酸化炭素を、ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液に混合する構成であったが、ポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液に混合してもよいし、両ウレタン原液のそれぞれに混合してもよい。なお、両原液に混合する場合には、第１原液圧送路１３から引き込んだ第１ウレタン原液に液化二酸化炭素を混合して第１原液圧送路１３に供給する発泡剤供給装置３０と、第２原液圧送路１７から引き込んだ第２ウレタン原液に液化二酸化炭素を混合して第２原液圧送路１７に供給する発泡剤供給装置３０との２種類を設けた構成としてもよい。また、発泡剤供給装置３０を、第１ウレタン原液に液化二酸化炭素を混合して第１原液圧送路１３に供給する計量ポンプ４０と、第２ウレタン原液に液化二酸化炭素を混合して第２原液圧送路１７に供給する計量ポンプ４０の２種類の計量ポンプ４０を備えた構成としてもよい。
　（２）上記実施形態では、物理発泡剤として、液化二酸化炭素を例示したが、フロンやＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）等の不活性ガスであってもよい。なお、上記実施形態では、液化二酸化炭素を用いたことにより、ポリウレタンフォームのセル径が小さくなり、断熱効果の向上が図られる。また、初期の発泡特性（泡化特性）が良好となるので、使用原料の削減を図ることが可能となる。
　（３）上記実施形態では、ピストン６５における先端小径部６７が、先端部に縦溝６８を備える構成であったが、縦溝６８を備えない構成としてもよい。また、上記実施形態において、先端小径部６７に第１縦溝６８Ａのみを備える構成としてもよい。
　（４）上記実施形態では、圧力センサ４７が、吐出路４９内の圧力を検出する構成であったが、原液導入路４５内の圧力を検出する構成であってもよい。
　（５）上記実施形態において、発泡剤逆止弁４２の開閉を検出するセンサを備えておき、ピストン６５を後退させるにあたり、発泡剤逆止弁４２が開いたときから設定距離だけピストン６５を後退させる構成としてもよい。
　１０　　ポリウレタンフォーム製造装置
　１１　　第１原液供給装置
　１３　　第１原液圧送路
　１５　　第２原液供給装置
　１７　　第２原液圧送路
　３０　　発泡剤供給装置
　３１Ｒ　　レギュレータ（調圧器）
　３２　　発泡剤貯留部
　３３　　発泡剤導入路
　３６　　冷却装置（温度調節装置）
　４０　　計量ポンプ
　４１　　発泡剤導入弁
　４２　　発泡剤逆止弁
　４３　　原液導入弁
　４４　　原液逆止弁
　４５　　原液導入路
　４７　　圧力センサ
　４９　　吐出路
　５０　　制御部
　６０　シリンダ
　６１Ａ　　第１吸入口
　６１Ｂ　　第２吸入口
　６２　　吐出口
　６５　　ピストン
　６８　　縦溝（溝）
　７０　　発泡装置

Claims (11)

  1. 　ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液とポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液のうち一方のウレタン原液を圧送する原液圧送路に物理発泡剤を供給する発泡剤供給装置であって、
    　前記物理発泡剤を加圧状態で貯留すると共に、前記物理発泡剤の圧力を前記原液圧送路内の前記一方のウレタン原液の圧力より低圧に調整する調圧器を有する発泡剤貯留部と、
    　第１吸入口、第２吸入口及び吐出口を備えるシリンダと、前記シリンダ内を前進、後退するピストンとを有する計量ポンプと、
    　前記発泡剤貯留部と前記第１吸入口とに接続される発泡剤導入路と、
    　前記発泡剤導入路の途中に設けられた発泡剤導入弁と、
    　前記吐出口と前記原液圧送路とに接続される吐出路と、
    　前記原液圧送路のうち前記吐出路との接続部分より上流側の部分と前記第２吸入口とに接続される原液導入路と、
    　前記原液導入路の途中に設けられた原液導入弁と、
    　前記ピストンと前記発泡剤導入弁と前記原液導入弁とを制御して、前記物理発泡剤の供給を行う制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記物理発泡剤の供給を行うにあたり、前記原液導入弁を開き且つ前記発泡剤導入弁を閉じた状態から、前記原液導入弁を閉じて、前記発泡剤導入弁を開き、次いで、前記ピストンを後退させて前記シリンダ内へ前記物理発泡剤を吸入させ、前記ピストンを予め設定された距離だけ後退させた後、前記発泡剤導入弁を閉じ、次いで、前記ピストンを前進させて前記シリンダ内の前記物理発泡剤を吐出させる発泡剤供給装置。
  2. 　前記原液導入路内の圧力か又は前記吐出路内の圧力を検出する圧力センサを備え、
    　前記制御部は、前記圧力センサにより検出された圧力が前記物理発泡剤の圧力より高いときに、前記物理発泡剤の供給を行う請求項１に記載の発泡剤供給装置。
  3. 　前記原液導入路の途中に設けられて、前記一方のウレタン原液の逆流を防止する原液逆止弁と、
    　前記発泡剤導入路の途中に設けられて、前記物理発泡剤の逆流を防止する発泡剤逆止弁と、を有する請求項１又は２に記載の発泡剤供給装置。
  4. 　前記発泡剤導入路の途中に設けられて、前記物理発泡剤を液体状態に保つ温度調節装置を有する請求項１乃至３のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置。
  5. 　前記物理発泡剤は、液化二酸化炭素である請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置。
  6. 　前記ピストンの先端部外周面には、前記ピストンの軸方向に延びる溝が形成されている請求項１乃至５のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置。
  7. 　前記第１ウレタン原液を圧送する第１原液圧送路と、
    　前記第２ウレタン原液を圧送する第２原液圧送路と、
    　前記第１原液圧送路及び前記第２原液圧送路のうち何れか一方の原液圧送路から前記一方のウレタン原液が前記シリンダ内に導入される請求項１乃至６のうち何れか１の請求項に記載の発泡剤供給装置と、
    　前記第１原液圧送路と前記第２原液圧送路とに接続されて、前記発泡剤供給装置から前記物理発泡剤が供給された後の前記一方のウレタン原液と、前記第１ウレタン原液と前記第２ウレタン原液のうち他方のウレタン原液と、を混合してポリウレタンフォームを生成する発泡装置と、を有するポリウレタンフォーム製造装置。
  8. 　前記発泡剤供給装置の前記制御部は、前記シリンダ内に導入される前記一方のウレタン原液を前記一方の原液圧送路に送る原液供給装置からの開始信号を受信してから、前記物理発泡剤の供給を開始する請求項７に記載のポリウレタンフォーム製造装置。
  9. 　シリンダ内をピストンが前進、後退するピストン式の計量ポンプを用いて、ポリオールを主成分とする第１ウレタン原液と、ポリイソシアネートを主成分とする第２ウレタン原液とのうち一方のウレタン原液を圧送する原液圧送路に物理発泡剤を供給する発泡剤供給方法であって、
    　前記物理発泡剤の圧力を前記原液圧送路内の前記一方のウレタン原液の圧力より低圧にしておくと共に、前記一方のウレタン原液を前記シリンダ内に導入しておき、
    　前記ピストンを後退させて前記シリンダ内に前記物理発泡剤を吸入し、次いで、前記ピストンを前進させて、前記物理発泡剤と前記一方のウレタン原液の混合液を前記原液圧送路へ吐出する発泡剤供給方法。
  10. 　前記原液圧送路内の前記一方のウレタン原液の圧力が前記物理発泡剤の圧力より高いときに、前記シリンダ内に前記一方のウレタン原液を導入する請求項９に記載の発泡剤供給方法。
  11. 　前記物理発泡剤の圧力と前記原液圧送路における前記一方のウレタン原液の圧力とに基づいて、前記ピストンを後退させる距離を決定する請求項９又は１０に記載の発泡剤供給方法。
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