(57)【要約】【課題】ポンプを利用することによる二酸化炭素の気化の問題を解消することができる、より耐久性に優れたポリウレタンフォーム製造装置を提供する。【解決手段】サイホン管付きの液化二酸化炭素容器２０を加熱して容器内を８ＭＰａ近傍まで加圧する加温機２１と、前記液化二酸化炭素容器２０内の液化二酸化炭素を搬送する第１次配管Ｌ１１と、内部が約５ＭＰａの圧力であり、液化二酸化炭素を給送する第２次配管Ｌ１２と、第１次配管の終端側Ｌ１１と第２次配管Ｌ１２の始端側に接続され、第２次配管Ｌ１２内が約５ＭＰａの圧力となるように、第２次配管Ｌ１２を流動する液化二酸化炭素の流量を調整する流量調整バルブ２６とを備える。流量調整バルブ２６は、直線運動型閉止部品によって給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える構成を有する調整弁で構成されている。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイソシアネートを主成分とするＡ液と、ポリオールを主成分とするＢ液と、液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素とを混合してポリウレタンフォームを製造するに際し、それぞれ供給管を通して給送された前記Ａ液及び／又はＢ液に前記液化二酸化炭素を混合し、前記Ａ液及びＢ液を混合して所定の吐出圧力で吐出する吐出装置を備えたポリウレタンフォームの製造装置において、
容器内が前記吐出圧力より高圧の第１圧力を有する前記液化二酸化炭素容器に始端側が接続され、前記液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素を前記第１圧力を維持しつつ搬送する第１次配管と、
終端が前記Ａ液及びＢ液の少なくとも一方の前記供給管に接続され、内部が前記第１圧力より低圧の第２圧力で前記液化二酸化炭素を前記Ａ液及びＢ液の少なくとも一方に給送する第２次配管と、
前記第１次配管の終端側と前記第２次配管の始端側に接続され、直線運動型閉止部品によって給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える構成を有する調整弁で構成されている開閉弁と、
前記第２次配管内が前記第２圧力を呈する流量となるように、吐出装置から吐出Ａ液及びＢ液を吐出しないときは前記開閉弁を閉鎖する一方、前記吐出装置内に前記Ａ液及びＢ液を前記吐出装置に供給する動作に連動して開閉弁を開放するように制御する弁制御手段とを備えることを特徴とする、ポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項２】
直線運動型閉止部品を有する調整弁は、前記閉止部品がピストン運動を伴うことによって、前記液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換えることを特徴とする、請求項１に記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項３】
前記Ａ液及びＢ液を前記吐出装置に供給する供給ポンプを備え、前記弁制御手段は、前記供給ポンプの動作に連動して前記開閉弁の制御を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項４】
前記液化二酸化炭素容器内を前記吐出圧力より高圧の第１圧力まで加圧する加圧手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項５】
前記加圧手段は、前記液化二酸化炭素容器を加温する加温機であることを特徴とする、請求項４に記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項６】
さらに、前記第１次配管の内部に前記液化二酸化炭素を充填させるためのブローバルブを備えていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項７】
前記第１圧力は５ＭＰａから８ＭＰａであり、前記第２圧力及び前記吐出圧力は４ＭＰａから７ＭＰａであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【請求項８】
前記吐出装置は、前記Ａ液及びＢ液の少なくとも一方に前記液化二酸化炭素が混合されたのち、前記Ａ液及びＢ液を加熱するヒータを備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のポリウレタンフォーム製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタンフォーム製造装置に関し、発泡剤として液状（超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態を含む）の二酸化炭素を使用して行うポリウレタンフォームの発泡に好適なポリウレタンフォーム製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリウレタンフォームは、断熱ボード、吹き付けによる断熱材、盛土剤などで広く利用されている。このようなポリウレタンフォームは、通常ポリイソシアネート成分と活性水素基含有化合物成分と発泡剤とを含む原料液を使用し、それぞれの成分を計量圧送して合流・攪拌した後、吐出装置のスプレーガンなどから吐出させ、吐出された発泡制限量が発泡しながら反応・固化することによって製造されている。
【０００３】
ところが、近年、オゾン層破壊等の問題で、ポリウレタンフォームの発泡剤として、フロンなどの多くの発泡剤が規制されつつあり、二酸化炭素を発泡剤とする方法が検討されている。二酸化炭素を発泡剤とする場合には、液化された二酸化炭素（以下液化二酸化炭素という）を使用し、これを所定量供給する必要があるが、液化二酸化炭素は臨界点が約３１℃、約７ＭＰａであり、常温では気体になり易い。このため、液化二酸化炭素をボンベなどの二酸化炭素貯蔵容器からポンプで定量圧送しようとすると、気体となった二酸化炭素が液化二酸化炭素中に混入して、所定量を圧送できないという問題がある。特にポンプの吸引側では圧力が低下し易いことから、一層気体となった二酸化炭素が液化二酸化炭素中に混入して、所定量を圧送できなくなるという問題がある。
【０００４】
このため、所定量の液状の二酸化炭素を気化させることなく供給するための工夫が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、加圧ガス容器を配設し、加圧ガス容器から液化二酸化炭素容器に加圧ガスを供給し加圧することで液化二酸化炭素を液体のまま保持することとしている。また、特許文献２では、液化二酸化炭素の温度を低く維持しておき、第１液化二酸化炭素計量ポンプと第２液化二酸化炭素計量ポンプに導入される液化二酸化炭素の気化を防止する技術が開示されている。また、特許文献３では、冷媒の温度を調節するチラー内に、冷媒とその冷媒を冷却する伝熱管を備え、かつ、当該チラー内に液化二酸化炭素の移送流路を設けることが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１９２７２０号公報
【特許文献２】特開２００５−２００４８４号公報
【特許文献３】特開２００６−２９８９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記各特許文献に開示のウレタンフォームの製造装置は、いずれも二酸化炭素計量ポンプを用いて二酸化炭素の供給量を計量して供給するものであり、二酸化炭素を供給するためのポンプを必須とする。すなわち、上記液化二酸化炭素の気化の問題は、二酸化炭素の計量のためにポンプを用いることに起因するものであって、ポンプを用いる以上、液化二酸化炭素の気化の問題が発生する。このため、当該問題を少しでも解消するために、上記各特許文献に開示のウレタンフォームの製造装置では、チラーなどの熱交換器や配給管を断熱構造にして液化二酸化炭素の温度を低く保つか、あるいは加圧ガス容器を用いて圧力を高めて、気化を防止するようにしている。
【０００７】
また、液化二酸化炭素容器の近傍で液化の状態を維持できたとしても、二酸化炭素の計量をポンプを用いて行う以上、ポンプの吸引側で吸引工程時に圧力が低下し易く、液化二酸化炭素が気化しやすいという上記問題に関して、抜本的な解決手法とならない。また、加圧容器や熱交換器などの部材の点数が増大するため、装置が大型化かつ複雑化することとなる。
【０００８】
上記課題をうけて、本願出願人は、ポンプを用いずに液化二酸化炭素を供給することができる、ポリウレタンフォーム製造装置について出願している（特願２００７−１７２２９５号、特願２００７−２５７６２２号）。このポリウレタンフォーム製造装置では、ポンプを用いずに液化二酸化炭素を供給することができるため気化の問題を解消することができる。また、上記装置では、液化二酸化炭素の適正量の供給手段として開閉弁を用い、開閉のタイミングを制御することにより正確な量の二酸化炭素を供給することができる。
【０００９】
上記装置において、一日６時間の作業を行った場合、ポンプの駆動回数は、一日あたり最大３０００回程度となる。したがって、開閉弁の開閉切り換えの回数は、一日あたり１０００回程度を超えることは通常考えられる。このようなポリウレタンフォーム製造装置において、開閉弁は開閉の切り換え回数が多くなるため、その耐久性は重要であり、より耐久性の高い開閉弁を用いることが好ましい。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上記問題に鑑み、ポンプを利用することによる二酸化炭素の気化の問題を解消することができるとともに、より耐久性に優れたポリウレタンフォーム製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のポリウレタンフォーム製造装置及びその製造方法を提供する。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、ポリイソシアネートを主成分とするＡ液と、ポリオールを主成分とするＢ液と、液化二酸化炭素容器から供給される発泡剤としての液化二酸化炭素とを混合してポリウレタンフォームを製造するに際し、それぞれ供給管を通して給送された前記Ａ液及び／又はＢ液に前記液化二酸化炭素を混合し、前記Ａ液及びＢ液を混合して所定の吐出圧力で吐出する吐出装置を備えたポリウレタンフォームの製造装置において、
容器内が前記吐出圧力より高圧の第１圧力を有する前記液化二酸化炭素容器に始端側が接続され、前記液化二酸化炭素容器内の液化二酸化炭素を前記第１圧力を維持しつつ搬送する第１次配管と、
終端が前記Ａ液及びＢ液の少なくとも一方の前記供給管に接続され、内部が前記第１圧力より低圧の第２圧力で前記液化二酸化炭素を前記Ａ液及びＢ液の少なくとも一方に給送する第２次配管と、
前記第１次配管の終端側と前記第２次配管の始端側に接続され、直線運動型閉止部品によって給送される液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換える構成を有する調整弁で構成されている開閉弁と、
前記第２次配管内が前記第２圧力を呈する流量となるように、吐出装置から吐出Ａ液及びＢ液を吐出しないときは前記開閉弁を閉鎖する一方、前記吐出装置内に前記Ａ液及びＢ液を前記吐出装置に供給する動作に連動して開閉弁を開放するように制御する弁制御手段とを備えることを特徴とする、ポリウレタンフォーム製造装置を提供する。
【００１３】
上記構成において、さらに、直線運動型閉止部品を有する調整弁は、
前記閉止部品がピストン運動を伴うことによって、前記液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換えるように構成されていることが好ましい。
【００１４】
上記構成おいて、前記Ａ液及びＢ液を前記吐出装置に供給する供給ポンプを備え、前記弁制御手段は、前記供給ポンプの動作に連動して前記開閉弁の制御を実行するように構成してもよい。
【００１５】
また、ポリウレタンフォーム製造装置には、さらに液化二酸化炭素容器内を第１圧力まで加圧する加圧手段を設けてもよい。加圧手段としては、具体的には、液化二酸化炭素容器を加温する加温機を用いることができる。すなわち、例えば、冬期の外気温が低い場合などでは、液化二酸化炭素容器内を第１圧力に保つことが困難な場合があるため、加圧手段を用いることにより、容器内を第１圧力とすることができる。
【００１６】
また、上記各構成において、ポリウレタンフォーム製造装置は、前記第１次配管の内部に前記液化二酸化炭素を充填させるためのブローバルブを備えていることが好ましい。
【００１７】
上記構成において、前記第１圧力は５ＭＰａから８ＭＰａであり、前記第２圧力及び前記吐出圧力は４ＭＰａから７ＭＰａとすることができる。
【００１８】
一般には超臨界状態の二酸化炭素は、液状ではないが、本発明において液化二酸化炭素とは、超臨界状態、亜臨界状態、液体状態の二酸化炭素を含むものとする。また、亜臨界状態の二酸化炭素とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧以上でありかつ温度が臨界温度未満である液体状態の二酸化炭素、あるいは圧力が二酸化炭素の臨界圧未満でありかつ温度が臨界温度以上である液体状態の二酸化炭素及び、温度及び圧力がともに臨界点未満ではあるがこれに近い状態、具体的には、温度が２０℃以上であり、かつ圧力が５ＭＰａ以上の二酸化炭素をいう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、液化二酸化炭素容器内部の第１圧力と、吐出装置の吐出圧力との圧力差を液化二酸化炭素の搬送力として使用し、第１配管内を第１圧力に維持するための流量調整手段を備える。このことにより、冷却することなく二酸化炭素を液体状態（超臨界状態、亜臨界状態も含む）のまま給送することができる。したがって、例えば、夏期のように、外気温が高く、液化二酸化炭素内の圧力が第１圧力となっている場合は、液化二酸化炭素容器をそのまま用いることができる一方、冬期のように外気温が低く、液化二酸化炭素容器の圧力が第１圧力に満たない場合は、加圧手段例えば、加温機などを用いて容器内を第１圧力にまで加圧することができる。
【００２０】
また、開閉弁として、直線運動型閉止部品を有する調整弁を使用しているため、開閉の回数が多くなったとしても、耐久性を高く維持することができ、開閉弁の部品交換などの頻度を少なくすることができる。また、一般的に直線運動型閉止部品を有する調整弁は、弁が流量制御することができる流体の流量が少ないという特徴があるが、上記ポリウレタンフォーム製造装置においては、流量制御を行う液化二酸化炭素の量は少量ですむため、流量制御の容量の点からも好適に使用可能である。
【００２１】
また、本発明の第２態様によれば、閉止部品がピストン運動を伴う開閉弁を用いることで、簡単な構成で確実に液化二酸化炭素の給送及び停止を切り換えることができる。
【００２２】
なお、加圧手段は、液化二酸化炭素容器内を第１圧力にすることを目的とするものである。よって、例えば、真夏時の外気温が極めて高い場合など、容器内の圧力が後述する第１圧力の範囲を超えるような場合は、第１圧力の範囲に調整するように液化二酸化炭素容器を冷却する手段を用いることもできる。
【００２３】
また、流量調整手段により、第２次配管内が第１圧力よりも低圧となるように、第２次配管への液化二酸化炭素の供給量が調整され、吐出装置内に第１圧力によって無制限に液化二酸化炭素が供給されることを防止する。すなわち、吐出圧力よりも高い第１圧力により液化二酸化炭素が吐出装置に安定して供給される一方、流量調整手段により、液化二酸化炭素の供給量を調整・測量する。したがって、液化二酸化炭素を供給するためのポンプを使用する必要がなく、ポンプの前後での液化二酸化炭素の気化を防止することができるため、安定して液化二酸化炭素を吐出装置に供給することができる。
【００２４】
また、弁制御手段により、流量調整手段である開閉弁を調整することにより、安定した液化二酸化炭素の供給を実現することができる。すなわち、吐出装置からの吐出がされない状態では、吐出装置内の圧力がほぼ一定に維持されているため、開閉弁を閉鎖しておき、一次圧力側からの液化二酸化炭素の供給を停止する一方、吐出するタイミングにおいて、吐出によってＡ液及びＢ液が少なくなり、吐出装置内の吐出圧力が低下すると、これを維持するために供給ポンプが動作する。この供給ポンプの動作に連動して、開閉弁を開放することにより、第２次配管内を第２圧力に維持することができる。
【００２５】
また、絞り弁をさらに備えることにより、開閉弁を通過した液化二酸化炭素の流量を高精度に調整することができ、例えば、外気温などの諸条件に応じて吐出装置に供給する液化二酸化炭素の量を変更することができる。また、ニードルバルブを用いることで、小型で操作が簡単な絞り弁を実現することができる。絞り弁の開放度の調整は、諸条件に応じて手動で行ってもよいし、弁制御手段からの制御信号により、自動制御されていてもよい。
【００２６】
なお、開閉弁に流量の調整を行うことができる機構が設けられている場合は、絞り弁を設けることなく、第２配管内へ給送される二酸化炭素の量を調整することができる。
【００２７】
さらに、ブローバルブを設けることにより、第１次配管内に液化二酸化炭素を充填させることができ、装置立ち上げ時の手間を容易にすることができる。ブローバルブは、第１次配管に液化二酸化炭素を充填させるものであるため、流量調整バルブの近傍に設けられていることが好ましい。また、ブローバルブを設けることで、装置停止時に配管内に残存する液化二酸化炭素を排出して圧力抜きを行うこともできる。
【００２８】
さらに、第１圧力を５ＭＰａから８ＭＰａに、第２圧力及び吐出圧力をそれぞれ４ＭＰａから７ＭＰａに調整することにより、二酸化炭素を常温で液体の状態に維持させることができる。すなわち、液化二酸化炭素を冷却させるための設備が不要となることから、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態に係るポリウレタンフォーム製造装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の構成を模式的に示す図である。図１Ａに示した第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１は、ポリオール成分に液化二酸化炭素が供給される構成にかかる実施形態の装置を示している。液化二酸化炭素容器２０内に貯留されている液化二酸化炭素１００（図２参照）を混合した成分液及びイソシアネート成分とを、加温機３及びホースヒータ４を用いて加温しながら搬送し、スプレーガン５内で混合して吐出する装置である。
【００３１】
ポリウレタンフォーム製造装置１は、図１Ａに示すように、液化二酸化炭素容器２０と、ポリオールを主成分とするＢ液を貯留するポリオール成分貯蔵容器３０と、ポリイソシアネートを主成分とするＡ液を貯留するポリイソシアネート成分貯蔵容器４０とを備え、液化二酸化炭素１００を搬送する給送配管の一例を構成する第１次配管Ｌ１１及び第２次配管Ｌｌ２（後述するように逆止弁２９より上流側をＬ１２ａ、下流側をＬ１２ｂとする。）、Ｂ液を搬送する供給管の一例であるＢ液用配管Ｌ１３、及びＡ液を搬送する供給管の一例であるＡ液用配管Ｌ１４が、吐出装置であるスプレーガン５に連通する構成を有する。
【００３２】
液化二酸化炭素１００を搬送する第１次配管Ｌ１１の始端は、液化二酸化炭素容器２０のコネクタ２２に接続されている。第１次配管Ｌ１１の途中にはフィルタ２３，ブローバルブ２４及び第１次配管Ｌ１１の圧力を測定するための第１圧力計２５が設けられている。第１次配管Ｌ１１の終端は開閉弁２６及び絞り機構の一例であるニードルバルブ２７を介して第２次配管Ｌ１２に連結している。第２次配管Ｌ１２には、第２次配管Ｌ１２内の圧力を測定するための第２圧力計２８及び逆止弁２９が設けられており、Ｂ液用配管Ｌ１３に設けられている混合器３２に接続されている。
【００３３】
Ｂ液用配管Ｌ１３は、Ｂ液用供給ポンプ３１と混合器３２とを備え、スプレーガン５に連通している。また、Ａ液用配管Ｌ１４は、Ａ液用供給ポンプ４１を備え、スプレーガン５に連通している。スプレーガン５は、Ａ液用配管Ｌ１４とＢ液用配管Ｌ１３によって給送されたＡ液と、混合器３２により液化二酸化炭素１００と混合されたＢ液とを混合させ、吐出口から吐出する。なお、Ａ液用配管Ｌ１４とＢ液用配管Ｌ１３には、前述のように加温機３及びホースヒータ４が設けられている。これにより、給送される液を加熱して温度を一定に保つことで反応条件（樹脂反応）を安定化させることができ、また、スプレーガン５からの吐出時の反応性を高めることができる。すなわち、加温機３及びホースヒータ４によりＡ液用配管Ｌ１４とＢ液用配管Ｌ１３とに流れる液を加熱することで、二酸化炭素がＡ液及び又はＢ液内で分散しやすくなり、ポリウレタンフォームの発泡を促進することができる。なお、加温機３は、図１Ｂに示すように２つの加温機３ａ，３ｂで構成され、Ａ液用配管Ｌ１４とＢ液用配管Ｌ１３に流れる液体を独立して加温するように構成されてもよい。同様に、ホースヒータ４は、図１Ｂに示すように２つのホースヒータ４ａ，４ｂで構成され、Ａ液用配管Ｌ１４とＢ液用配管Ｌ１３に流れる液体を独立して加温するように構成されてもよい。
【００３４】
なお、図１Ａの例では、液化二酸化炭素１００はＢ液に混合するように構成されているが、Ａ液とＢ液の双方に混合するように構成されていてもよい。この場合には、Ａ液用配管Ｌ１４に混合器４２（図１Ｂ参照）を設け、第２次配管Ｌ１２の終端側を分岐させて当該分岐した終端をそれぞれ、混合器３２，４２に連結するようにすればよい。また、液化二酸化酸素１００はＢ液ではなくＡ液に混合するように構成されてもよい。この場合には、混合器をＡ液用配管に設け、第２次配管Ｌ１２の終端を、Ａ液用配管に設けた混合器に連結するようにすればよい。
【００３５】
液化二酸化炭素容器２０は、図２に示すように、内部にサイホン管Ｌ２０が設けられたサイホン管つきの容器である。なお、容器は特に限定されるものではなく、一般に提供されているものでよい。例えば、耐圧性が高く、断熱がされていない小型のガスボンベなどの容器が、液化二酸化炭素容器２０として用いられてもよい。
【００３６】
また、液化二酸化炭素容器２０には、当該容器を加熱する加熱部材２１が設けられている。加熱部材２１は、液化二酸化炭素容器２０内に貯留されている液化二酸化炭素１００を加熱し容器内部の圧力を高めるためのものである。加熱部材２１の具体例としては、電気ヒータ、スチームヒータ、容器を浸漬可能な温水槽などが例示できる。
【００３７】
加熱部材２１は、液化二酸化炭素容器２０の内部圧力が約５〜８ＭＰａ程度、好ましくは７〜８ＭＰａとなるように液化二酸化炭素１００を加熱する。以下、液化二酸化炭素容器２０を加熱して上記範囲に設定された内部圧力を第１圧力と記載する。なお、通常市販されているガスボンベは、温度条件によって異なるが、内部圧力が３〜７ＭＰａ程度であり、冬期には上記第１圧力に満たないため、加熱部材２１による加熱を行う場合があるが、夏期には加熱によらなくても第１圧力に達する場合があるため、この場合は、加熱部材２１による加熱を行わない。なお、加熱部材２１による加熱温度としては、４０℃以下となるようにする。なお、加熱部材２１は、液化二酸化炭素容器２０内を第１圧力にすることを目的とするために設けたものである。このため、例えば、真夏時の外気温が極めて高く、容器内の圧力が第１圧力の範囲を超えるような場合は、第１圧力の範囲に調整するように液化二酸化炭素容器２０を冷却する冷却部材を、加熱部材２１に代えて用いてもよい。
【００３８】
なお、第１圧力を上記のような値に設定しているのは、液化二酸化炭素容器２０及び第１次配管Ｌ１１内の液化二酸化炭素１００が気化しないようにするためである。このため、液化二酸化炭素１００が気化しない温度条件であれば、第１圧力を臨界圧（７．３８２ＭＰａ（ａｂｓ））近傍もしくは臨界圧以上に設定することができる。
【００３９】
第１次配管Ｌ１１は、例えば６φのステンレス製の管で構成されており、液化二酸化炭素容器２０から供給された液化二酸化炭素１００を、第１圧力を維持したまま給送する。第１次配管Ｌ１１に設けられているフィルタ２３は、第１次配管Ｌ１１内の異物を取り除くためのものであり、液化二酸化炭素１００の給送流路を狭くするためのニードルバルブ２７などに異物がつまることを防止する。第１圧力計２５は、第１次配管Ｌ１１内の圧力、すなわち液化二酸化炭素容器２０の内部圧力を検出することができるように設けられている。当該第１の圧力計２５の検出値に基づいて、加熱部材２１は加熱動作を制御される。
【００４０】
開閉弁２６は、第１次配管Ｌ１１と第２次配管Ｌ１２を連結する部材であり、後述する弁制御手段の一例としての制御部１０によって電気的に開閉制御される。開閉弁２６は、その上流側にある１次圧力系とその下流側にある２次圧力系の圧力調整の機能を備えている。すなわち、開閉弁２６の両端側に連結される第１次配管Ｌ１１と第２次配管Ｌ１２内の圧力は異なることとなる。
【００４１】
また、開閉弁２６は、直線運動型閉止部品を持つ調整弁（国際電気標準会議  ＩＥＣ  ６０５３４−１（１９８７））で構成されており、具体的には、ダイヤフラム弁、ゲート弁、グローブ弁などが挙げられる。本実施形態では、ＴＥＳＣＯＭ社製  ＶＡバルブを使用する。このバルブは、通常時閉鎖状態となっており、ステムのピストン移動によって流体の閉鎖、供給を切り換えることができる。
【００４２】
なお、調整弁としては、一般には、回転運動型閉止部品を持つ調整弁と直線運動型閉止部品を持つ調整弁に区別され、前者の例としては、例えば、ボール弁などが挙げられる。一般にボール弁は、切り換え制御可能な流量の容量が大きいという特徴を有する。本実施形態において制御対象である液化二酸化炭素は、流量が小さいため、特に問題となることはない。また、ボール弁は、流体の切り換え時にステムが変位する量が大きく、このため、バルブグランド部の負荷が大きい。したがって、ボール弁は耐久性が低く、本実施形態においては、直線運動型閉止部品を持つ調整弁が好適に使用される。
【００４３】
第２次配管Ｌ１２に設けられたニードルバルブ２７は、その絞り量を調整することで、第１次配管Ｌ１１から第２次配管Ｌ１２に送り込まれる液化二酸化炭素１００の流量を調整するものである。ニードルバルブ２７は、外気温やポリウレタンフォームの発泡の程度などの装置の使用環境に応じて、ユーザが手動により、第２次配管Ｌ１２を給送する液化二酸化炭素１００の流量を調整できるように構成されている。
【００４４】
第２次配管Ｌ１２に設けられている逆止弁２９は、混合器３１と連通するＢ液用配管Ｌ１３内のＢ液が第２次配管Ｌ１２内に流入しないように、液化二酸化炭素１００の流動方向を規制するものである。
【００４５】
第２次配管Ｌ１２ｂは、第１次配管Ｌ１１よりも断面積が小さい細径のものが用いられており、第１実施形態においては、３φのステンレス製の管で構成されている。ニードルバルブ２７の上流側と下流側において、液化二酸化炭素１００の流量が異なるため、第２次配管Ｌ１２ｂを細径にして、圧力の低下を少なくすることができる。第２次配管Ｌ１２は、給送される液化二酸化炭素１００の流量が少なくなるため、第１次配管Ｌ１１内の第１圧力より低圧の第２圧力の状態となる。第２圧力の具体的数値としては、４〜７ＭＰａ、好ましくは５〜６ＭＰａであり、スプレーガン５の吐出圧力（停止時）とほぼ同じかやや高い圧力であることが好ましい。
【００４６】
Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４は、それぞれ、供給ポンプ３１，４１で加圧された圧力でＢ液及びＡ液をスプレーガン５へ給送する。
【００４７】
Ａ液の主成分であるポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、また、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート又は脂環族ジイソシアネートのイソシアネート基の一部をウレタン及び／又はウレアに変性したものを用いてもよく、イソシアネート基の一部をビュウレット、アロファネート、カルボジイミド、オキサジリドン、アシド、イミド等に変性したものを用いてもよい。
【００４８】
Ｂ液の主成分であるポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、３−メチル−１、５−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、シュークローズ、グルコース、フラクトースソルビトール、メチルグリコキシド等の活性水素を有する化合物のうち少なくとも１種が挙げられる。また、例えば、上記の他の活性水素を有する化合物としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、キシリレンジアミン等のようなアミンのうちの少なくとも１種が挙げられる。
【００４９】
さらに、活性水素基含有化合物としてポリエーテルポリオールを使用してもよく、ポリエーテルポリオールとしては、例えば、上記例示した活性水素化合物のうちの少なくとも一種を開始剤として、アルキレンオキサイド等のモノマーを公知の方法により付加重合することによって得られるものが挙げられる。なお、付加重合反応に使用するモノマーとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、グリシジルエーテル、メチルグリシジルエーテル、ｔ−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００５０】
また、活性水素基含有化合物としてポリエステルポリオールを使用してもよく、ポリエステルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１、５−ペンタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ビスフェノールＡのような少なくとも２つ以上のヒドロキシル基を有する化合物のうちの少なくとも１種と、例えば、アジピン酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸、ピメリン酸、セバシン酸、シュウ酸、フタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、トリメリット酸、グルタコン酸、α−ヒドロムコン酸、β−ジエチルサクシン酸、ヘミメリチン酸、１、４−シクロヘキサンジカルボン酸等のような少なくとも２つ以上のカルボキシル基を有する化合物のうちの少なくとも１種を使用し、公知の方法によって製造したものが挙げられる。
【００５１】
さらに、上記のポリエステルポリオールの他に、ポリアルキレンテレフタレートポリマーと低分子ジオールとのエステル交換により生成されるポリエステルポリオールも使用することができる。なお、低分子ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００５２】
ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物とのウレタン化反応を進行させるための触媒は特に限定されず、例えば公知の触媒を使用することができる。また、整泡剤も特に限定されるものではなく、例えば、ポリウレタンフォームの製造において使用されているものは全て利用できる。また、触媒、整泡剤、難燃剤等の添加剤は、通常Ｂ液側に混合される。なお、本発明のポリウレタンフォームには、ポリイソシアヌレートフォームも含まれる。
【００５３】
Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内の圧力、すなわち、スプレーガン５の吐出圧力は、供給ポンプ３１，４１により一定（４〜６ＭＰａ）の圧力となるように制御されている。供給ポンプ３１，４１としては、例えば、１つのピストンと１つのシリンダでポンプのアップ、ダウンの両ストローク時にスプレーガン５に液を送ることができる複動式のプロポーショニングポンプを用いることができる。Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内の圧力は、供給ポンプ３１，４１の駆動により、Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内をＢ液及びＡ液が脈動するため、圧力が変動するが、供給ポンプ３１，４１の停止時には、所定のしきい圧力（例えば５ＭＰａ程度）以上となるように構成されている。すなわち、供給ポンプ３１，４１は、図３Ａに示すように、エアシリンダや油圧シリンダなどの圧力調整機構５０によりピストンが移動されて、一定圧力で常時Ｂ液及びＡ液をそれぞれ給送するように構成されている。例えば、スプレーガン５を操作して、Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内の液が消費された場合、Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内の吐出圧力が低下するため、供給ポンプ３１，４１が駆動して吐出圧力を上記しきい圧力以上（例えば５．５ＭＰａ程度）に調整するよう構成されている。
【００５４】
上記の通り、第２次配管Ｌ１２内の内部圧力は、開閉弁２６による液化二酸化炭素１００の給送及びニードルバルブ２７の開放度（絞り量）を調整することによって、第２次配管Ｌ１２への液化二酸化炭素１００の流量が少なくなる結果、第２圧力に減圧される。よって、第２次配管Ｌ１２、Ｂ液用配管Ｌ１３、及びＡ液用配管Ｌ１４内の２次圧力系は、供給ポンプ３１，４１の駆動によってＡ液及びＢ液の圧力が調整されるとともに、開閉弁２６による開閉の切り換え及びニードルバルブ２７の絞り量の調整によって、１次圧力系と２次圧力系との圧力差により第１次配管Ｌ１１内の１次圧力系から供給される液化二酸化炭素１００の流量が調整される。液化二酸化炭素１００の流量が調整される結果、２次圧力系の圧力はほぼ均一になる。
【００５５】
本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置では、供給ポンプ３１，４１の動作に連動して開閉弁２６の開閉を切り換えることにより、上記液化二酸化炭素１００の流量の調整（計量）を自動化するように構成している。より具体的には、供給ポンプ３１，４１の動作に連動した開閉弁２６の開閉の切り換えは、検出部材の一例であるスイッチ５１からの出力信号に基づいて行われる。これにより、液化二酸化炭素１００の流量の調整（計量）のために、別途ポンプを設ける必要性がない。
【００５６】
図３Ｂに図３Ａに示したスイッチ部分の拡大構成図を示す。図３Ａ，図３Ｂに示すように、開閉弁２６の開閉の切り換えを行うためのスイッチ構成は、押圧部材保持部材５２を介してフレーム３５に取り付けられた複数の押圧部材５３及び、当該押圧部材５３によって押圧されるスイッチ５１により行われる。フレーム３５は、供給ポンプ３１，４１に連結され、双方の供給ポンプ３１，４１と同様に駆動する。フレーム３５が駆動すると、矢印９０に示すように押圧部材保持部材５２及び押圧部材５３が往復移動する。
【００５７】
押圧部材保持部材５２は、図３Ｃに示すように、平板上の部材に供給ポンプ３１，４１の動作方向に沿って延在する長孔５５が設けられた部材である。押圧部材保持部材の取り付け領域の一例としての長孔５５は長手方向寸法Ｌを有し、その寸法Ｌは、本実施形態においては、概ね供給ポンプ３１，４１のストローク幅にほぼ等しく構成されている。長孔５５には、図３Ｄに示すように、頭が半円形を有するビスがナット５３ａで固定され、当該ビスの頭の部分が押圧部材５３として機能する。このように長孔５５とビスで押圧部材５３の取り付けを行うことにより、押圧部材５３の位置決め及び個数の設定変更を容易とすることができる。
【００５８】
長孔５５に取り付けられる押圧部材５３の個数は、複数であればよく、特に制限されるものではない。なお、本実施形態では、押圧部材５３は、５つ設けられている。押圧部材は５３長孔５５の両端近傍及び中間部分に略均等の間隔をおいて設けられることが好ましい。
【００５９】
スイッチ５１は、例えばマイクロスイッチやリミットスイッチで構成される。スイッチ５１には、押圧部材保持部材５２及び押圧部材５３に物理的に接触するように設けられた作動部５４が配置されている。作動部５４は先端に自由に回転可能なローラが付されており、凹凸を有する押圧部材保持部材５２及び押圧部材５３の動きに柔軟に追従する。
【００６０】
押圧部材保持部材５２及び押圧部材５３が往復移動することによって、押圧部材５３の突部によって作動部５４が押圧され、スイッチ５１がその状態を検知する。スイッチ５１は、作動部５４が押圧された状態を検知するとポンプ動作信号として制御部１０に出力する。
【００６１】
なお、供給ポンプ３１，４１が動いていることを検出するための構成としては、上記のように２つの部材の物理的な接触を検出する構成ではなく、例えば、光学的、磁力検出などの方法によってもよい。
【００６２】
図４Ａはスイッチ部分の変形例の拡大構成図である。図４Ａに示す例では、フレームに取り付けられた板状の保持部材５２ｂの表面に複数の反射板５７を等間隔に供給ポンプ３１，４１の動作方向に沿って配列するように設ける。そして、光検出ユニット５１ｂから発光された光Ｓが反射板５７表面で反射して前記光検出ユニット５１ｂに入射したときにポンプ動作信号を発信するようにしてもよい。また、反射板５７の代わりに、保持部材５２ｂに貫通孔を設け、当該貫通孔による光の透過を検出するようにしてもよい。
【００６３】
さらに、例えば、供給ポンプ３１，４１に磁石、例えば、同極同士を対向するように配置された複数の棒状の磁石を設け、当該磁力に対向するように配置され磁界の向きを検出する磁力検出センサにより、前記供給ポンプ３１，４１の動作を検出してもよい。
【００６４】
なお、スイッチ部分は上記のように、ポンプの１ストロークに対して、複数回の出力を行うように構成されている必要はない。例えば、図４Ｂに示すさらなる変形例のように、供給ポンプ３１，４１のピストンの移動時（図の実線から点線間の移動時）にそれらの一部（例えば、ピストンの外周部に設けられたフランジ）に物理的に接触するよう配置されている。スイッチ５１が供給ポンプ３１，４１の一部に物理的に接触したとき、スイッチ５１ｃは、駆動検知信号の一例であるスイッチ信号を制御部１０に出力するように構成されていてもよい。
【００６５】
なお、上記各実施形態及び変形例では、供給ポンプとともに連動する部材として、押圧部材などの被検出部材をフレームに固定し、当該被検出部材の動作を検出する検出部材を供給ポンプの可動部分に対して固定された状態に取り付けているが、フレームに検出部材を取り付け、被検出部材を供給ポンプの可動部分に対して固定された状態に取り付けてもよい。
【００６６】
図５は、ポリウレタンフォーム製造装置の制御部のブロック図である。制御部１０は、動作制御部１１と、スイッチ５１から発信されたポンプ動作信号を検知するスイッチ信号受信部１２と、所定時間をカウントするタイマー部１３と、開閉弁２６を開閉させるトリガー信号を発信するトリガー信号発信部１４とを備えている。
【００６７】
スイッチ信号受信部１２がスイッチ５１のスイッチ信号を受信したとき、動作制御部１１は、トリガー信号発信部１４に開閉弁２６を開放状態にさせるトリガー信号を発信させるとともに、タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントを開始させる。タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントが完了したとき、動作制御部１１は、トリガー信号発信部１４に開閉弁２６を閉鎖状態にさせるトリガー信号を発信させる。これにより、図６Ａのグラフに示すように、スイッチ信号受信部１２がポンプ動作信号を検知してから所定時間Ｔが経過するまでの間、開閉弁１６が開放し、１次圧力系から２次圧力系に液化二酸化炭素１００が供給される。
【００６８】
供給ポンプ３１，４１の駆動が継続して行われた場合、図６Ｂのグラフに示すようにタイマー部１３が所定時間Ｔのカウントを完了する前にスイッチ信号受信部１２が新たなポンプ動作信号を検知したとき、動作制御部１１は、タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントをリセットして、再度、タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントを開始させるように制御を行う。供給ポンプ３１，４１の駆動中は、２次圧力系の圧力が上記しきい圧力より低下しているため、上記制御により、１次圧力系より高圧の２次圧力系の圧力を利用して、早期に１次圧力系の圧力を上記しきい圧力以上に回復させることができる。
【００６９】
ポンプ動作信号を受信して開始されるタイマー部１３の所定時間Ｔの間に、次のポンプ動作信号の受信を確認しなかった場合は、トリガー信号発信部１４は、開閉弁２６を閉鎖状態にさせるトリガー信号を発信させる。すなわち、供給ポンプが動作しているときは連続してポンプ動作信号は発信されるため、開閉弁２６の開放状態が維持され、供給ポンプが停止した後、最大で所定時間Ｔが経過した後に開閉弁２６が閉鎖状態に切り替わる。
【００７０】
上記のように、開閉弁２６の開閉を切り替えるトリガー信号の発信を行うように制御した場合、ポンプ動作信号を受信してからカウントされる所定時間Ｔは、連続して動作する供給ポンプ３１，４１のピストンの往復動作により発信される連続する２つのポンプ動作信号の発信間隔ｔより若干長めに設定しておく必要がある。すなわち、所定時間が発信間隔より短い場合は、２回目以降のポンプ動作信号の発信よりも先に所定時間Ｔが経過することとなり、開閉弁２６が閉鎖状態に切り替わる。また、所定時間Ｔが発信間隔ｔより大幅に長い場合は、供給ポンプ３１，４１が停止して、Ａ液及びＢ液の供給が行われないにもかかわらず発泡剤である液化二酸化炭素のみが供給されることとなる。したがって、発泡剤過多の状態になりやすい。
【００７１】
ここで、本実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置は、被検知部材である押圧部材が複数設けられているため、往復運動するピストンの１ストローク中に複数回のポンプ動作信号が発信され、連続する２つのポンプ動作信号の発信間隔ｔを短くすることができる。したがって、所定時間Ｔを短くすることができ、供給ポンプ３１，４１が停止してから、開閉弁２６が閉じるまでに要する時間を短くすることができ、過剰な発泡剤の供給を抑制することができる。
【００７２】
上記所定時間を短くすることができる原理について図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、図４Ｂに示すように被検知部材が１つのみであり、ピストンの往復運動の最下点において、スイッチと物理的接触を行いポンプ動作信号の発信が行われる場合のタイミングチャートである。この場合は、ピストンの往復動作である１周期（約２秒）ごとにポンプ動作信号が発信されることとなる。したがって、所定時間Ｔを２秒強とする必要がある。したがって、ポンプが停止して、Ａ液及びＢ液の供給が停止しているにもかかわらず、約２秒間は開閉弁２６の開放状態が維持され液化二酸化炭素が供給される。
【００７３】
一方、図７Ｂに示すように被検知部材を複数（５つ）設けることにより、ピストンの１ストローク中に１０回のポンプ動作信号が発信される。したがって、所定時間Ｔをピストンの往動作又は復動作である半周期（約１秒）を被検知部材の設置数で除した０．２秒よりも僅かに長い時間とすることができ、ピストンが停止した後約０．２秒強で開閉弁２６を閉鎖状態とすることができる。したがって、Ａ液及びＢ液の供給が停止した後、短時間で液化二酸化炭素の供給を停止することができる。
【００７４】
なお、図７Ｂに示すように被検知部材を複数有する構成を採用した場合、開閉弁の開閉タイミングが短時間で行われることとなり、結果として、開閉弁２６の単位時間あたりの開閉の切り換え回数が多くなる。したがって、例えば、被検知部材を複数有する構成を採用するときは、さらに、開閉弁２６として、直線運動型閉止部品を有する調整弁を用いることの利点が大きくなる。
【００７５】
なお、供給ポンプ３１，４１の脈動により、Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内の圧力、すなわち、スプレーガン５の吐出圧力が一時的に第２次配管Ｌ１２内の第２圧力よりも高くなる場合があり得るが、その場合のＢ液及び／又はＡ液の第２次配管Ｌ１２内への逆流は逆止弁２９により防止される。
【００７６】
次に、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の動作について説明する。まず、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置を用いてポリウレタンフォームを製造する前に行う準備手順について説明する。
【００７７】
本第１実施形態においては、まず、原料である液化二酸化炭素容器２０、ポリオール成分貯蔵容器３０、ポリイソシアネート成分貯蔵容器４０を、各種配管Ｌ１１〜Ｌ１４を用いて接続した後、配管Ｌ１３，Ｌ１４内にそれぞれＢ液及びＡ液を充填させる。
【００７８】
次いで、液化二酸化炭素１００を１次配管Ｌ１１内に充填させる。この動作は、開閉弁２６を閉じた状態で、液化二酸化炭素１００を１次配管Ｌ１１内に給送するが、１次配管Ｌ１１には、空気などが存在しているため、一端を開放しなければ、液化二酸化炭素１００を充填することができない。よって、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１においては、１次配管Ｌ１１にブローバルブ２４を設け、１次配管Ｌ１１内に液化二酸化炭素１００を充填することとしている。このため、ブローバルブ２４を設ける位置は、１次配管Ｌ１１の開閉弁２６の上流側近傍であることが好ましい。このようにブローバルブ２４を設けることにより、装置立ち上げ時の手間を容易にすることができ、また、装置停止時に配管内に残存する液化二酸化炭素１００を排出して圧力抜きを行うことができる。
【００７９】
上記充填後、加熱部材２１によって液化二酸化炭素容器２０を加熱し、１次配管Ｌ１１内の圧力を第１圧力（７〜８ＭＰａ）に調整する。なお、加熱部材２１の温度制御は、たとえば、第１圧力計２５の出力値に基づいて、第１圧力を維持するようにコンピュータ制御するよう構成してもよい。
【００８０】
その後、開閉弁２６とニードルバルブ２７を開放して２次配管Ｌ１２内に液化二酸化炭素１００を充填し、さらに、ニードルバルブ２７の絞り量（開放度）を調整する。２次配管Ｌ１２内の圧力は、液化二酸化炭素１００の流量減少により自然に圧力が低下し、Ｂ液用配管Ｌ１３及びＡ液用配管Ｌ１４内の圧力（４〜６ＭＰａ）とほぼ均衡する。ニードルバルブ２７の絞り量は、例えば、ポリウレタンフォーム製造装置１を使用するときの外気温などに応じて調整すればよい。ニードルバルブ２７の絞り量は、例えば、外気温が低温のときは液化二酸化炭素１００の流量を多くし、高温のときは当該流量を少なくするように調整することが好ましい。
【００８１】
２次配管Ｌ１２内の圧力が第２圧力になると、開閉弁２６を閉じる。これにより、ポリウレタンフォームを製造するための準備工程が完了する。
【００８２】
なお、上記のように第１圧力を７〜８ＭＰａに調整しているのは、二酸化炭素の相状態に基づいている。すなわち、二酸化炭素は、図８に示す状態図のような関係を有し、臨界点（７．３８２ＭＰａ（ａｂｓ）、３１．１℃）を有する。よって、この臨界点付近の圧力を維持している限り、二酸化炭素が気体となることがない。よって、第１圧力を７〜８ＭＰａとすることにより、１次配管Ｌ１１内での温度が常温（例えば２０℃）程度であれば、液体の状態を保つことができる。
【００８３】
また、一般に、スプレーガン５の吐出圧力は、４〜７ＭＰａ、好ましくは５〜６ＭＰａ程度必要といわれており、第２圧力は、これよりも低く設定すると、Ｂ液用配管Ｌ１３に液化二酸化炭素１００を供給することができない。このため、第２圧力は、吐出圧力と略同じかやや大きい圧力に設定する。なお、ニードルバルブ２７を通過して、Ａ液及び／又はＢ液に供給される流量の調整（計量）が終了した後は、液化二酸化炭素１００が気化したとしても、ポリウレタンフォームの製造において特に大きな問題が生じることがない。
【００８４】
上記準備工程が完了すると、ポリウレタンフォーム製造装置１によりポリウレタンフォームの製造を行う。以下、ポリウレタンフォームの製造工程について説明する。図９は、制御部１０の動作を示すフローチャートである。
【００８５】
まず、図１Ａに示すスプレーガン５を操作し、上記準備工程によりスプレーガン５内に供給されたＡ液，Ｂ液，及び液化二酸化炭素１００を加温機３及びホースヒータ４により加熱しながら混合して、当該混合液をスプレーガン５から吐出させる。このとき、スプレーガン５から吐出された上記混合液は、液化二酸化炭素１００が気化し、それらが反応・固化することによってポリウレタンフォームとなる。このとき、スプレーガン５からの吐出により、Ａ液用配管Ｌ１４及びＢ液用配管Ｌ１３内のＡ液及びＢ液、及び２次配管Ｌ１２内の液化二酸化炭素１００が消費され、これらの配管内の圧力（２次圧力系の圧力）、すなわち吐出圧力が低下する。
【００８６】
吐出圧力が所定のしきい圧力（例えば５ＭＰａ程度）よりも低くなると、供給ポンプ３１，４１が駆動し、Ａ液，Ｂ液をＡ液用配管Ｌ１４，Ｂ液用配管Ｌ１３内にそれぞれ給送する。このとき、上記駆動により図３Ａに示すようにピストン移動する押圧部材５３がスイッチ５１に接触すると、スイッチ５１がポンプ動作信号を制御部１０に発信する。
【００８７】
スイッチ信号受信部１２（図５参照）が上記ポンプ動作信号を検知する（ステップＳ１）と、動作制御部１１は、トリガー信号発信部１４に開閉弁２６を開放状態にさせるトリガー信号を発信させる（ステップＳ２）とともに、タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントを開始させる（ステップＳ３）。
【００８８】
上記ステップＳ２により、開閉弁２６が開放状態にすると、２次配管Ｌ１２内に液化二酸化炭素１００が送り込まれる。このとき、ニードルバルブ２７の絞り量に応じて液化二酸化炭素１００の流量が少なくなり、２次配管Ｌ１２内が第２圧力（例えば５〜６ＭＰａ）になるように圧力調整される。
【００８９】
上記ステップＳ３の後、動作制御部１１は、タイマー１３が所定時間Ｔのカウントを完了したか否かを判断する（ステップＳ４）。上記ステップＳ４において、上記カウントが完了したとき、動作制御部１１は、トリガー信号発信部１４に開閉弁２６を閉鎖するトリガー信号を発信させる（ステップＳ７）。上記ステップＳ４において、上記カウントが完了していないとき、すなわち、動作制御部１１が、スイッチ信号受信部１２からさらにポンプ動作信号を検知したか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００９０】
上記ステップＳ５において、スイッチ信号受信部１２が新たなスイッチ信号を検知しないとき、動作制御部１１は、上記ステップＳ４に戻る。上記ステップＳ５において、スイッチ信号受信部１２が新たなスイッチ信号を検知したとき（ステップＳ５でＹＥＳ）、動作制御部１１は、タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントをリセット（ステップＳ６）したのち、上記ステップＳ３に移行して、タイマー部１３の所定時間Ｔのカウントを初めから開始させる。
【００９１】
供給ポンプ３１，４１の駆動と開閉弁２６の開放により、２次圧力系の圧力が所定のしきい圧力以上になると、供給ポンプ３１，４１の駆動が停止する。この場合には、スイッチ５１がスイッチ信号を発信することがないので、タイマー部１３が所定時間Ｔ経過後にカウントを完了することができる。
【００９２】
上記ステップＳ４において、上記カウントが完了したとき、動作制御部１１は、トリガー信号発信部１４に開閉弁２６を閉鎖するトリガー信号を発信させる（ステップＳ７）。
【００９３】
以上の動作により、２次圧力系の圧力が第２圧力に回復する。なお、上記ステップＳ１〜Ｓ７の動作は、スプレーガン５により上記混合液を吐出しながら行ってもよいし、低下した２次圧力系の圧力が第２圧力に回復するまでスプレーガン５の操作を受け付けないようにしてもよい。
【００９４】
以上説明したように、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１によれば、Ａ液及びＢ液の供給動作に応じて、開閉弁２６の開閉の切り換えを行うことにより、液化二酸化炭素容器２０内と吐出圧力との圧力差（１次圧力系と２次圧力系との圧力差）を搬送力として利用し、液化二酸化炭素１００を２次圧力系に給送する。これにより、液化二酸化炭素１００の給送をポンプを用いることなく行うことができて、ポンプの使用に伴う二酸化炭素の気化を防止することができる。
【００９５】
また、開閉弁２６及びニードルバルブ２７により、第２次配管Ｌ１２内が第１圧力よりも低圧となるように、第２次配管Ｌ１２への液化二酸化炭素１００の流量を高精度に調整して、スプレーガン５内に高圧の第１圧力によって無制限に液化二酸化炭素１００が給送されることを防止することができる。
【００９６】
また、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１によれば、供給ポンプ３１，４１の駆動開始を検知した後、所定時間Ｔ経過するまで開閉弁２６を開放状態にし、当該所定時間Ｔ内に新たに供給ポンプ３１，４１の駆動を検知したとき、当該所定時間Ｔのカウントをリセットして再度カウントを開始するようにしている。これにより、供給ポンプ３１，４１の駆動時間（ピストンが移動する時間）が不規則であっても、その駆動時間に応じた適切な時間、開閉弁を開放状態にさせることができる。したがって、液化二酸化炭素１００の流量を高精度に調整して吐出圧力を安定化させることができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。また、供給ポンプの動作停止後において、短時間で開閉弁２６を閉鎖状態に切り換えることができ、過剰な液化二酸化炭素の供給を抑制することができる。
【００９７】
また、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１によれば、供給ポンプ３１，４１の駆動を、供給ポンプ３１，４１とスイッチ５１とが物理的に接触することにより検知するように構成しているので、構成が簡単であり、安価である。なお、供給ポンプ３１，４１の駆動を検知する構成は、これに限定されるものではなく、例えば図４などにおいて説明した上記の構成により検知するよう構成してもよい。
【００９８】
また、本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１によれば、第１圧力を５ＭＰａ〜８ＭＰａに設定し、第２圧力及び吐出圧力をそれぞれ４ＭＰａ〜７ＭＰａに設定することにより、二酸化炭素を常温で液体の状態に維持させることができる。これにより、二酸化炭素を液体状態（超臨界状態、亜臨界状態も含む）のままスプレーガン５に給送することができるので、従来例のように液化二酸化炭素１００の気化を防止するための冷却装置を設ける必要性が無く、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。また、例えば、夏期のように、外気温が高く、液化二酸化炭素容器２０内の圧力が第１圧力となっている場合は、液化二酸化炭素容器２０をそのまま用いることができる一方、冬期のように外気温が低く、液化二酸化炭素容器２０の圧力が第１圧力に満たない場合は、加温機３などの加圧手段を用いて容器内を第１圧力にまで加圧することができる。
【００９９】
（第２実施形態）
図１Ｂは、本発明の第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１Ａの構成を模式的に示す図である。図１Ｂに示した本第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１Ａは、スプレーガン５及び制御部１０に代えて吐出装置２及び制御部１０Ａを備え、外気温検知部６０をさらに備える点で第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１と異なる。以下、主にそれらの相違点につき、詳しく説明する。
【０１００】
なお、本第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１Ａは、加温機３及びホースヒータ４に代えて加温機３ａ，３ｂ及びホースヒータ４ａ，４ｂを有し、Ａ液用配管Ｌ１４に混合機４２がさらに設けられている点でも本第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１と異なるが、これらについては前述しているので重複する説明は省略する。
【０１０１】
吐出装置２は、スプレーガン５に操作部６を備えている。操作部６は、装置使用中のユーザが操作し易いようにスプレーガン５の一部に配置されている。操作部６には、スプレーガン５から吐出されるポリウレタンフォームの発泡度の調整情報が入力される調整ボタン又は調整つまみ（図示せず）が設けられている。ユーザは、調整ボタン又は調整つまみを操作して操作部６に所望の発泡度情報を入力することにより、所望の発泡度のポリウレタンフォームを得ることができる。
【０１０２】
本第２実施形態において、ポリウレタンフォームの発泡度の調整は、ニードルバルブ２７の絞り量を調整することにより行われる。ここでは、絞り度の調整を、一例として１〜１０の１０段階で切り換えることにより行うことができるものとする。前述したように液化二酸化炭素１００が外気温（周囲の温度）に影響されやすいため、ニードルバルブ２７の適切な絞り量は外温度に応じて異なる。このため、本第２実施形態においては、外気温検知部６０を設けている。この外気温検知部６０の設置位置は、前述したようにＡ液及び／又はＢ液に供給される流量の調整（計量）が終了した後は、液化二酸化炭素１００が気化したとしてもポリウレタンフォームの製造において特に大きな問題が生じることがないため、ニードルバルブ２７の近傍に設けられることが好ましい。
【０１０３】
制御部１０Ａは、操作部６に入力された発泡度調整情報と外気温検知部６０が検知した外気温情報とに基づいて、ニードルバルブ２７の絞り量を制御するように構成されている。具体的には、制御部１０Ａは、図１０に示すように、制御部１０に加えてさらに、発泡度調整情報を受け付ける発泡度調整情報受付部１５と、ニードルバルブ２７に絞り量の制御信号を発信する絞り量制御信号発信部１７とを備えている。
【０１０４】
発泡度調整情報には、例えば、基準絞り量を−２，−１，０，＋１，＋２の５段階で調整する情報が含まれている。また、動作制御部１１には、例えば、下記表１に示すようなデータテーブルが記憶されている。かかるデータテーブルは、外気温に対して基準となるニードルバルブ２７の基準絞り量の情報とを対応づけて記憶するデータである。
【０１０５】
【表１】
2010070619.tif 000003
【０１０６】
制御部１０Ａは、発泡度調整情報受付部１５が受け付けた発泡度調整情報と、外気温検知部６０が検知した外気温情報に応じて、最適な調整後のニードルバルブ２７の絞り量を決定する。例えば、発泡度調整情報が＋１であり、外気温情報が１０℃である場合には、絞り度は６（＝５＋１）が最適である。
【０１０７】
弁制御手段１０Ａは、絞り量制御信号発信部１７にニードルバルブ２７を当該絞り量（上記例では６）に設定する絞り量制御信号を発信させる。これにより、外気温とユーザの要望とを考慮したニードルバルブ２７の絞り度に自動的に切り換えることができる。なお、当該切換後において外気温が変化した場合には、その外気温情報と発泡度調整情報とに応じてニードルバルブ２７の絞り度に自動的に切り換えるようにすることが好ましい。
【０１０８】
本発明の第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１Ａによれば、弁開閉手段１０Ａにより開閉弁２６の開閉とともにニードルバルブ２７の絞り度も制御するようにしたので、液化二酸化炭素１００の流量の調整をさらに高精度に行うことができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。
【０１０９】
また、本発明の第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１Ａによれば、上記構成により、ユーザは、開閉弁２６の周りの外気温に起因する発泡度の違いを気にすることなく、スプレーガン５に設けられた操作部６に所望の発泡度調整情報を入力することで、自動的に最適なニードルバルブ２７の絞り量に切り換えることができる。
【０１１０】
また、本発明の第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置１Ａによれば、ニードルバルブ２７の絞り量を切り換える操作部６をスプレーガン５に配置したので、ユーザは、絞り量の切り換えのためにニードルバルブ２７の近くまで移動する必要がない。なお、一般に、液化二酸化炭素容器２０、ポリオール成分貯蔵容器３０、及びポリイソシアネート成分貯蔵容器４０は持ち運びが容易でないため、Ａ液用配管Ｌ１４及びＢ液用配管Ｌ１３の長さを長く（例えば１００ｍ）し、ユーザはスプレーガン５のみを持ち運びして装置１Ａを使用する。このため、上記のようにニードルバルブ２７の絞り量を自動制御するよう構成することで、ユーザの負担を激減させることができる。
【０１１１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。例えば、上記第２実施形態では、発泡度調整情報と外気温情報とに応じてニードルバルブ２７の絞り度を自動的に調整するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、発泡度調整情報及び外気温情報のいずれか一方の情報に応じて、ニードルバルブ２７の絞り度を調整するようにしてもよい。この場合でも、従来よりも液化二酸化炭素１００の流量の調整をさらに高精度に行うことができ、ポンプを用いて二酸化炭素の計量を厳密に行う必要性を無くすことができる。
【０１１２】
また、上記では、絞り機構の一例としてニードルバルブ２７を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、開閉弁２６が絞り機構の機能を備えるように構成してもよい。
また、上記では、供給ポンプ３１，４１の駆動に連動して開閉弁２６の開閉を切り替えるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、供給ポンプ３１，４１が駆動するきっかけとなる供給管Ｌ１３，Ｌ１４内の圧力変化に連動して開閉弁２６の開閉を切り替えるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明にかかるポリウレタンフォーム製造装置は、ポンプを利用することによる二酸化炭素の気化の問題を解消することができるので、発泡剤として液状（超臨界状態、亜臨界状態又は液体状態）の二酸化炭素を使用して行うポリウレタンフォームの発泡に好適な製造装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】液化二酸化炭素容器の構成を示す図である。
【図３Ａ】供給ポンプの構成を示す部分拡大図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示したスイッチ部分の拡大構成図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示したスイッチ部分に用いられる押圧部材保持部材の構成を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｃの押圧部材保持部材と押圧部材の取り付け構成を示す図である。
【図４Ａ】スイッチ部分の変形例の拡大構成図である。
【図４Ｂ】スイッチ部分のさらなる変形例の拡大構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の制御部のブロック図である。
【図６Ａ】スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態と開放弁の開閉状態との関係を示すタイミングチャートである。
【図６Ｂ】供給ポンプの駆動が継続して行われた場合のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態と開放弁の開閉状態との関係を示すタイミングチャートである。
【図７Ａ】被検知部材が１つ設けられている場合のポンプ動作信号の発信のタイミングチャートである。
【図７Ｂ】被検知部材が５つ設けられている場合のポンプ動作信号の発信のタイミングチャートである。
【図８】二酸化炭素の状態図である。
【図９】図１のポリウレタンフォーム製造装置を用いたポリウレタンフォームの製造工程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかるポリウレタンフォーム製造装置の制御部のブロック図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  ポリウレタンフォーム製造装置
２  吐出装置
３  加温機
４  ホースヒータ
５  スプレーガン
６  操作部
１０  制御部
１１  動作制御部
１２  スイッチ信号受信部
１３  トリガー信号発信部
２０  液化二酸化炭素容器
２１  加熱部材
２２  コネクタ
２３  フィルタ
２４  ブローバルブ
２５  第１圧力計
２６  開閉弁
２７  ニードルバルブ
２８  第２圧力計
２９  逆止弁
３０  ポリオール成分貯蔵容器
３１  Ｂ液用ポンプ
３２，４２  混合器
３５  フレーム
４０  ポリイソシアネート成分貯蔵容器
４１  Ａ液用ポンプ
５０  圧力調整機構
５１  スイッチ
５２  押圧部材保持部材
５３  押圧部材（被検知部材）
５３ａ  ナット
５４  作動部
５５  長孔
６０  外気温検知部
Ｌ１１  第１次配管
Ｌ１２，Ｌ１２ａ，Ｌ１２ｂ  第２次配管
Ｌ１３  Ｂ液用配管
Ｌ１４  Ａ液用配管
【図１Ａ】
2010070619.tif 000004
【図１Ｂ】
2010070619.tif 000005
【図２】
2010070619.tif 000006
【図３Ａ】
2010070619.tif 000007
【図３Ｂ】
2010070619.tif 000008
【図３Ｃ】
2010070619.tif 000009
【図３Ｄ】
2010070619.tif 000010
【図４Ａ】
2010070619.tif 000011
【図４Ｂ】
2010070619.tif 000012
【図５】
2010070619.tif 000013
【図６Ａ】
2010070619.tif 000014
【図６Ｂ】
2010070619.tif 000015
【図７Ａ】
2010070619.tif 000016
【図７Ｂ】
2010070619.tif 000017
【図８】
2010070619.tif 000018
【図９】
2010070619.tif 000019
【図１０】
2010070619.tif 000020