(57)【要約】【課題】  エネルギー損失が少なく運転時の省エネが図られる温度制御装置を提供する。【解決手段】  重合炉内を加熱する加熱手段と、重合炉内を冷却する冷却手段と、重合炉内の温度を検出する検出手段と、検出手段により検出された検出温度を設定温度とするように加熱手段及び冷却手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程において、予備重合が行われる１０℃から４０℃の範囲内の所定の温度域に保持するとともに、設定温度を予備重合温度から昇温させる過程における少なくとも昇温初期に、熱媒体の流量を減少または停止させる。【選択図】      図３
2005097551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合炉内を加熱する加熱手段と、
前記重合炉内を冷却する冷却手段と、
前記重合炉内の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された検出温度を設定温度とするように前記加熱手段及び冷却手段を制御する制御手段とを備えた重合炉の温度制御装置であって、
前記制御手段は、前記重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程において、前記重合炉内の温度を、前記熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる発熱段階で所定の低温域に設定された予備重合温度に保持するように前記冷却手段で冷却するとともに、前記設定温度を前記予備重合温度から昇温させる過程の少なくとも昇温初期に、前記冷却手段を冷却の弱まる方向に制御することを特徴とする重合炉の温度制御装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、冷却された熱媒体が流れることによる熱交換によって冷却が可能な冷却器を備え、
前記制御手段は、前記予備重合温度から昇温させる過程の少なくとも昇温初期に前記冷却手段を制御して前記熱媒体の流量を減少または停止させることを特徴とする請求項１に記載の重合炉の温度制御装置。
【請求項３】
前記熱媒体の温度を検出する第２検出手段を備え、前記制御手段は、前記第２検出手段の検出結果に基づき前記熱媒体の温度を前記予備重合温度未満で且つ前記予備重合温度とほぼ等しい所定の温度にするよう前記冷却手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の重合炉の温度制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記重合炉内で重合される熱硬化性組成物が注入された型の数量と、
前記重合される熱硬化性組成物の発熱量と、
前記熱硬化性組成物が注入された型の熱容量とに基づいて決まる前記重合炉１台当たりの必要な熱量の経過時間に対する変化に追従させるように、前記冷却手段を冷却の弱まる方向に制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の重合炉の温度制御装置。
【請求項５】
前記所定の低温域は、１０℃から４０℃の範囲内の所定の温度域であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の重合炉の温度制御装置。
【請求項６】
前記昇温初期は、前記所定の低温域から６０℃以内の所定値だけさらに昇温される範囲であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の重合炉の温度制御装置。
【請求項７】
前記熱硬化性組成物は、２種以上の重合性単量体から構成されるプラスチックレンズ用組成物であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の重合炉の温度制御装置。
【請求項８】
重合炉内の温度を検出する検出手段による検出温度を設定温度とするように加熱手段及び冷却手段を制御手段により制御することによって前記重合炉内の温度を制御して該重合炉内の熱硬化性組成物を重合させる重合炉の温度制御方法であって、
前記重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程において、前記重合炉内の温度を、前記熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる発熱段階で所定の低温域に設定された予備重合温度に保持する工程と、
前記設定温度を前記予備重合温度から昇温させる昇温過程の少なくとも昇温初期に、前記冷却手段を冷却の弱まる方向に制御する工程と
を備えたことを特徴とする重合炉の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性組成物の重合炉の温度制御装置と、その温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種温度制御をする温度制御装置として一般的に恒温槽と呼ばれる恒温装置が各種試験装置や製造装置として広く用いられている。こうした恒温装置は、加熱手段と冷却手段とを備え、この加熱手段と冷却手段とを制御して所定の温度パターンを得ている。このうち、装置内で例えば、熱硬化性組成物の重合を行うなど発熱組成物の処理をするために、冷却手段として冷凍機で冷却された熱媒体などを用いたものが重合炉といえる。
【０００３】
こうした温度制御装置において、温度到達時間を短縮して運転時の省エネを図る目的で、加熱手段の対応量が低出力範囲にあるときには冷却手段の冷却量を固定し、低出力範囲より大きいときには、大きい程度に対応した速度で冷却手段を冷却量の大きくなる方向に駆動する温度制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１４９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の温度制御装置は、設定温度到達時間への短縮は図られるが、例えば熱硬化性組成物の重合を行うなど、発熱組成物の処理をするための温度制御装置としては省エネ効果が不十分であるという課題があった。
そこで、本発明は、発熱組成物の処理をする重合炉に有効な、エネルギー損失が少なく運転時の省エネが図られる温度制御装置と温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の重合炉の温度制御装置は、重合炉内を加熱する加熱手段と、前記重合炉内を冷却する冷却手段と、前記重合炉内の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出温度を設定温度とするように前記加熱手段及び冷却手段を制御する制御手段とを備えた重合炉の温度制御装置であって、前記制御手段は、前記重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程において、前記重合炉内の温度を、前記熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる発熱段階で所定の低温域に設定された前記予備重合温度に保持するように前記冷却手段で冷却するとともに、前記設定温度を予備重合温度から昇温させる過程の少なくとも昇温初期に、前記冷却手段を冷却の弱まる方向に制御することを特徴とする。
【０００７】
上記重合炉の温度制御装置によれば、制御手段は、前記重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程における発熱段階において、設定温度を前記熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる所定の低温域の予備重合温度に保持するとともに、前記設定温度を予備重合温度から昇温させる過程における少なくとも昇温初期に、冷却手段を冷却の弱まる方向に制御することにより、加熱手段とこの冷却手段との出力相殺を回避して、エネルギー損失が少なく運転時の省エネの図られた、省エネ効果の高い温度制御装置を提供することができる。
【０００８】
また、本発明の重合炉の温度制御装置は、前記冷却手段は、熱媒体が流れることによる熱交換によって冷却が可能な冷却器を備え、前記制御手段は、前記予備重合温度から昇温させる過程の少なくとも昇温初期に前記冷却手段を制御して前記熱媒体の流量を減少または停止させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の重合炉の温度制御装置は、前記熱媒体の温度を検出する第２検出手段を備え、前記制御手段は、前記第２検出手段の検出結果に基づき前記熱媒体の温度を前記予備重合温度未満で且つ前記予備重合温度とほぼ等しい所定の温度にするよう前記冷却手段を制御することを特徴とする。
また、本発明の重合炉の温度制御装置は、前記制御手段は、前記重合炉内で重合される熱硬化性組成物が注入された型の数量と、前記重合される熱硬化性組成物の発熱量と、前記熱硬化性組成物が注入された型の熱容量とに基づいて決まる前記重合炉１台当たりの必要な熱量の経過時間に対する変化に追従させるように、前記冷却手段を冷却の弱まる方向に制御することを特徴とする。
【００１０】
上記重合炉の温度制御装置によれば、制御手段は、冷却手段を構成する冷凍機において冷却された熱媒体の温度値を予備重合温度未満でこれとほぼ等しい所定の温度に制御することにより、冷却器に供給される熱媒体が重合による発熱に十分対応し、よりエネルギー損失が少なく、重合炉の運転時の省エネルギーが図られた温度制御装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の重合炉の温度制御装置は、前記所定の低温域は、１０℃から４０℃の範囲内の所定の温度域であることを特徴とする。
上記重合炉の温度制御装置によれば、重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程における初期段階において、設定温度を前記熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる所定の低温域を、１０℃から４０℃の範囲内の所定の温度域にすることにより、冷却手段を構成する冷凍機において冷却された熱媒体が、重合による発熱に十分対応し、設定温度パターンとの偏差が発生せずに安定した、しかも省エネが図られた温度制御装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の重合炉の温度制御装置は、前記昇温初期は、前記所定の低温域から６０℃以内の所定値だけさらに昇温される範囲であることを特徴とする。
上記重合炉の温度制御装置によれば、前記昇温初期範囲においては、前記加熱手段と前記冷却手段との出力相殺を回避して、エネルギー損失が少なく運転時の省エネの図られた、省エネ効果の高い温度制御装置を提供することができる。
【００１３】
さらに、本発明の重合炉の温度制御装置は、前記熱硬化性組成物は、２種以上の重合性単量体から構成されるプラスチックレンズ用組成物であることを特徴とする。
上記重合炉の温度制御装置によれば、重合される熱硬化性組成物が、２種以上の重合性単量体から構成されるプラスチックレンズ用組成物であることにより、安定した重合品質のプラスチックレンズを得ることができると共に、省エネ効果が高く生産性の良いプラスチックレンズを得ることができる。
【００１４】
本発明の重合炉の温度制御方法は、重合炉内の温度を検出する検出手段による検出温度を設定温度とするように加熱手段及び冷却手段を制御手段により制御することによって前記重合炉内の温度を制御して該重合炉内の熱硬化性組成物を重合させる重合炉の温度制御方法であって、前記重合炉内の熱硬化性組成物の重合工程において、前記重合炉内の温度を、前記熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる発熱段階で所定の低温域に設定された予備重合温度に保持する工程と、前記設定温度を前記予備重合温度から昇温させる昇温過程の少なくとも昇温初期に、前記冷却手段を冷却の弱まる方向に制御する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
上記重合炉の温度制御方法によれば、加熱手段とこの冷却手段との出力相殺によるエネルギーロスを極力回避して、エネルギー損失が少なく運転時の省エネの図られた、省エネ効果の高い温度制御方法を容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の重合炉及び温度制御装置の一構成例を示す模式図である。
図１において、重合炉１は、断熱壁１１に囲まれた重合炉内１２に、重合炉内１２の循環空気を加熱する加熱手段としてのヒータ１３と、重合炉内１２の循環空気を冷却する冷却器としてのラジエタ１４と、重合炉内１２の循環空気温度を検出する温度検出手段としての制御用温度センサ１５と、重合炉内の空気を循環させるファン１６と、重合される重合組成物が注入された型Ｗを載置する棚１７を備えている。この棚１７には、後述する重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗが、所望の数量載置されている。
【００１７】
断熱壁１１には、重合炉１の炉外に貫通する換気口１８と、ラジエタ１４及びファン１６に重合炉外の外部空気が供給可能な空気取入口１９が設置され、この各々の空気口にはダンパが設置されており、必要に応じてモータＭ１によりダンパを開閉して重合炉の循環空気の出し入れが可能になっている。
【００１８】
温度制御装置２は、制御手段としての温度制御部３、冷凍機４、冷却水タンク５と、この冷却水タンク５内に貯水された冷却水中に配置され、熱媒体である冷却水の温度を検出する第２検出手段としての冷却水温度センサ６と、ラジエタ１４に冷却水を供給する給水ポンプＰとを備えている。
【００１９】
温度制御部３は、ヒータ１３、冷凍機４、給水ポンプＰを制御する制御手段であり、温度ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御コントローラの演算部３１と、演算部３１の制御信号に基づいて前記冷凍機４と、給水ポンプＰと、重合炉内１２に配置されたヒータ１３とに調節量を出力する調整部３２とを備えている。
【００２０】
この演算部３１は、前記重合炉内１２に配置された制御用温度センサ１５及び冷却水タンク５内に配置された冷却水温度センサ６の現在の検出温度値と、重合のための設定温度値（温度パターン）との比較演算結果から最適なＰＩＤ値を演算して、演算されたＰＩＤに基づく加熱／冷却ＰＩＤ制御信号を調整部３２に出力する。
【００２１】
冷凍機４は、ラジエタ１４から戻り管４１を経由して戻された熱媒体である水を、温度制御部３の調整部３２の調節量に従い冷却された冷却水を、冷却水タンク５に供給管４２を介して供給し、貯水される。
【００２２】
冷却水タンク５に貯水された冷却水は、冷却水タンク５内に設置された給水ポンプＰによって、ラジエタ供給管５１を介してラジエタ１４に供給される。なお、この給水ポンプＰには、全開から停止まで無段階に調整可能なソレノイド弁からなる流量調整弁（図示せず）が設置されており、ラジエタ１４への冷却水の流量の調整が可能である。
この冷凍機４、冷却水タンク５、ラジエタ１４、戻り管４１、供給管４２、ラジエタ供給管５１、給水ポンプＰによって冷却手段が構成されている。
【００２３】
次に、このように構成された温度制御装置２の温度制御動作を説明する。
この温度制御装置２の温度制御動作を、例えばプラスチックレンズの加熱処理による熱重合工程に適用した一実施例で説明する。
図２は、前述の重合炉１の重合炉内１２の棚１７に載置され、重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗの断面説明図であり、図３は、この熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合工程の重合のための一温度パターン例（設定温度値）、及び給水ポンプＰよりラジエタ１４に供給する冷却水の一供給パターンを示す図である。
【００２４】
先ず、重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗについて説明する。
図２において、重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗは、所望の曲面を有するレンズの光学面を形成する２個のガラスからなるモールド型８０，８１と、この２個のモールド型８０，８１を、その間隔がレンズを形成するように予め冶具で固定され、モールド型８０，８１の外周の側面周囲に、例えばポリエチレンテレフタレート２軸延伸フィルムの内側にシリコーン粘着剤が塗布された粘着テープ８２が、２個のモールド型８０，８１を跨ぐように巻かれて、モールド型８０，８１が固定されている。
この固定された２個のモールド型８０，８１の間隔部には、重合処理される熱硬化性組成物８３が、例えばシリンジを用いて注入されている。
【００２５】
この注入された熱硬化性組成物８３は、２種以上の重合性単量体から構成されるプラスチックレンズ用組成物であり、単官能又は多官能の反応基を有するもので、分子内に一つ又は二つ以上のラジカル重合性二重結合を有する、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルとメタアクリル酸とを反応させて得られたエポキシシジメタクリレート、ノナブチレングリコールジメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソホロンジイソシアネートと２−ヒドロキシプロピルメタクリレートを反応させて得られるウレタンジメタクリレート、熱重合開始剤、離型剤等で構成されている。
この重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗは、前述の重合炉１の重合炉内１２の棚１７に載置され、熱重合処理がされる。
【００２６】
次に、温度制御装置２の温度制御動作を説明する。
図３において、ＴＰは、熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合工程の重合のための一温度パターン例を示す図、ＷＰは、給水ポンプＰよりラジエタ１４に供給する冷却水の一供給パターンを示す図であり、グラフの右側縦軸ｔは設定温度（℃）、グラフの左側縦軸は冷却水流量（ｌ／ｍｉｎ）を示し、横軸ｈは、重合工程の重合の経過時間を示している。
【００２７】
熱硬化性組成物が注入された型Ｗは、重合炉１の重合炉内１２の棚１７に載置し、例えば約３０℃で保持し（ａ区間）、その後１２０℃まで昇温し（ｂ区間）、そして１２０℃で一定時間保持し（ｃ区間）熱重合される。その後常温近傍の温度に下温して（ｄ区間）、熱重合された型Ｗを重合炉１から取出して、重合工程を終了する。この重合工程の経過時間は、型Ｗの重合炉への投入（棚への載置）から取出しまで約２０時間程度を要する。
【００２８】
この温度パターンのａ区間は、いわゆる予備重合期間であり、熱硬化性組成物が注入された型Ｗの発熱を伴う予備重合が行われる所定の低温域の予備重合温度の約３０℃に保持するために、前述の冷凍機４、冷却水タンク５、ラジエタ１４及び戻り管４１、供給管４２、ラジエタ供給管５１、給水ポンプＰなどで構成される冷却手段が稼動して設定温度の約３０℃を保持している。この重合発熱段階において、熱硬化性組成物の重合状態は、約５０から６０％となり、重合による発熱はほぼ終了する。
温度パターンのｂ区間は、重合昇温期間であり、ｃ区間の重合完結期間の重合炉内温度が１２０℃に達するまでの間、前述のヒータ１３が稼動する。この重合昇温期間の終了時点での熱硬化性組成物の重合状態は約９０から９８％である。
【００２９】
そして、ｃ区間の重合完結期間は、重合炉内温度を１２０℃で一定時間保持し、ほぼ１００％の熱硬化性組成物の重合完結状態を得る。
その後、ｄ区間の下温期間は、重合の終了後に型Ｗの取出し作業の効率化を図るために必要に応じて、前記冷却手段を稼動して重合炉内温度を常温近傍の温度に冷却してから、型Ｗを取出して重合工程を終了する。
【００３０】
こうした設定温度パターンとの偏差が発生せずに安定した重合品質と省エネ効果の高い重合炉の温度制御装置を得るために、温度制御装置２の温度制御は、図３の温度パターンＴＰにおいて、予備重合期間のａ区間は、冷却手段である冷却水タンク５内に貯水された冷却水の温度を、ａ区間の設定温度の約３０℃とほぼ同じ温度である約２５℃以上、３０℃未満の範囲に設定し、冷凍機４及び給水ポンプＰを稼動してラジエタ１４に冷却水を、４ｌ／ｍｉｎの供給流量で供給する。
【００３１】
このラジエタ１４への冷却水の供給流量は、重合炉内１２において重合される熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合炉内に投入する数量と、型Ｗに注入された熱硬化性組成物素材の発熱量等の諸条件を考慮して決定する。なお、この冷却水の流量の調整は、前述の給水ポンプＰに設置された全開から停止まで無段階に調整可能な前記流量調整弁で流量調整をする。
【００３２】
重合される熱硬化性組成物による発熱量と冷却水による奪取熱量の関係は、この熱硬化性組成物が注入された型Ｗの１個当たりの発熱量は平均で約１３ＫＪであり、重合炉内１２に投入する型Ｗの数量を、例えば２００個とすると、総発熱量は約２，６００ＫＪ。一方、例えばラジエタ１４への冷却水の供給流量を４ｌ／ｍｉｎ、前記重合発熱期間のａ区間の経過時間を例えば５時間、冷却水の温度をａ区間の設定温度値の約３０℃に対して５℃低い例えば２５℃とした場合、水の比熱を４．１８Ｊ／ｇ・Ｋとすると、冷却水の奪取熱量は、約２５，０００ＫＪとなる。この冷却手段による奪取熱量は、熱硬化性組成物による発熱量を大幅に上回った十分な状態である。
【００３３】
なお、冷却手段による冷却効果を得る他の方法としては、冷凍機４を稼動して冷却水タンク５に供給される冷却水の温度値をより低温値に保持し、ラジエタ１４に供給する冷却水の供給量をより少なくする方法が考えられるが、冷凍機４が冷却水の温度を下げるのに、長い時間が必要であること、あるいは、次に説明する重合工程の重合昇温期間のｂ区間にヒータ１３を稼動する際のエネルギーロスが生じるために、好ましい方法と言えない。
よって、冷却水の温度値は変更せず、冷却水の供給量をより少なくする方法を採用している。
【００３４】
また、この冷却水を供給している期間には、より省エネ効果を得るために、前述の重合炉１の断熱壁１１の重合炉外に貫通しラジエタ１４及びファン１６に重合炉外の外部空気が供給可能な空気取入口１９のダンパを開口しておくことが好ましい。
【００３５】
次に、温度パターンＴＰにおいて、重合昇温期間のｂ区間は予備重合期間の温度設定値の約３０℃から重合完結期間の温度設定値約１２０℃の区間まで、ヒータ１３が稼動して重合炉内１２を昇温する。
【００３６】
この重合昇温期間のｂ区間に必要な熱量は、昇温される温度差と重合される熱硬化性組成物が注入された型Ｗ（２個のモールド型８０，８１とモールド型に注入された熱硬化性組成物素材）の熱容量とによって決定される。
【００３７】
重合昇温期間のｂ区間に必要な熱量は、２個のモールド型８０，８１の質量が例えば１００g、比熱が０．６／ｇ・Ｋ、モールド型に注入された熱硬化性組成物の質量が例えば２５g、素材の比熱が２．３／ｇ・Ｋの場合、各々の熱容量は、５７．５Ｊ／Ｋと６０．０Ｊ／Ｋとなり、予備重合期間の温度設定値の約３０℃と重合完結期間の温度設定値約１２０℃との温度差９５℃の区間に、型Ｗ１個あたり１１，１６２Ｊ必要となる。
【００３８】
次に、温度パターンＴＰにおいて、重合昇温期間のｂ区間の昇温する初期の期間、例えば約３０℃から約４０℃の区間（ｅ区間）に、図３の冷却水の一供給パターンＷＰに示すように、ラジエタ１４への冷却水の供給を前記調整弁で停止する。あるいはラジエタ１４への冷却水の供給流量を前記予備重合期間のａ区間よりも減る方向に前記調整弁で流量調整をして、重合昇温期間のｂ区間における加熱手段のヒータ１３と冷却手段のエネルギー相殺を回避する。
【００３９】
つまり、少なくても、昇温するためにヒータ１３が稼動する予備重合期間の約３０℃から重合完結期間の約１２０℃の区間は、冷却水の温度を設定温度に保持するための冷凍機４及び給水ポンプＰの稼動を停止して、ヒータ１３を加熱するエネルギーとラジエタ１４に冷却水を供給するエネルギーの相殺分の無駄を回避することにより、より一層の省エネルギー効果を得ることができる。
【００４０】
この昇温する初期の期間、例えば約３０℃から約４０℃の期間の温度設定値（約３０℃の所定の低温域から６０℃以内の所定値に昇温される範囲）は、重合する熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合による発熱期間のバラツキに十分対応する経過時間である。
【００４１】
また、下温期間のｄ区間においては、ラジエタ１４への冷却水の供給を前記調整弁で停止すると共に、前述の重合炉１の断熱壁１１に設置された炉外に貫通する換気口１８、あるいはラジエタ１４及びファン１６に重合炉外の外部空気が供給可能な空気取入口１９の一方あるいは両方のダンパを、ダンパを開閉する換気用モータＭ１により開口して、重合炉内１２の循環空気の出し入れを行うことが好ましく、この重合炉内１２の循環空気の出し入れにより、より一層の省エネルギー効果を得ることができる。
【００４２】
なお、重合炉内１２に配置されたファン１６は、熱硬化性組成物の重合する全ての期間にわたりファンモータＭ２により回転して、重合炉内１２の空気は常に循環されている。
この換気用モータＭ１及びファンモータＭ２は、温度制御部３の制御により稼動する。
【００４３】
こうした温度制御装置２の温度制御動作は、温度制御部３の温度ＰＩＤ制御コントローラの演算部３１において、重合炉内１２に配置された制御用温度センサ１５及び冷却水タンク５内に配置された冷却水温度センサ６、各々の現在の検出温度値と、重合のための温度パターンの設定温度値とから偏差値を検出して、今現在の最適なＰＩＤ演算をして、演算部３１の制御出力に基づいて調整部３２は、冷凍機４と給水ポンプＰの流量調整弁と重合炉内１２に配置されたヒータ１３に調節量を出力して温度制御される。
【００４４】
次に、以上の消費電力量温度制御による消費電力量について説明をする。
図４は本発明の温度制御装置２の温度制御による熱硬化性組成物の重合時の、重合炉１及び温度制御装置２の消費電力量の推移を示す説明図であり、図５は、比較例としての、従来の重合炉１及び温度制御装置２の消費電力量の推移を示す説明図である。
【００４５】
比較例としての、従来の重合炉１及び温度制御装置は、一般的に重合工程の重合のための温度パターンを得るための温度制御装置の温度制御において、冷却手段の冷凍機による冷却能力を広範囲で精度良く制御することが難しいため、これを制御することなく一定の過大の能力、例えば零度近辺もしくはそれ以下の冷却水の温度値で常に稼動し、その状態で過熱手段の例えばヒータの発熱量を精密に制御をして所望の温度パターンを得ている。
この比較例は、例えばラジエタ１４へ供給する冷却水の温度値を１０℃、冷却水の供給流量が４ｌ／ｍｉｎで、常に稼動している場合の、重合炉１及び温度制御装置２の消費電力量の推移を示している。
【００４６】
図４及び図５は、図３において示した熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合工程の重合のための温度パターンＴＰに対応した、重合炉１及び温度制御装置２のトータル消費電力量の推移を示している。図４及び図５のグラフ右側縦軸は電力量（ＷＨ）、横軸ｈは重合工程の重合の経過時間を示し、各々の図中に示すＥＰ１とＥＰ２は、多回路電力計測ユニット（三菱電機製Ｅcｏｍｏｎｉｔｏｒ２）により５分間隔毎に測定した、消費電力量の推移を示している。
【００４７】
消費電力量の測定の結果は、本発明の温度制御装置に基づく熱硬化性組成物の重合工程における消費電力量推移ＥＰ１の総電力量は、約２７Ｋｗｈ。比較例の従来の温度制御装置に基づく熱硬化性組成物の重合工程における消費電力量推移ＥＰ２の総電力量は、約４３Ｋｗｈであり、本発明の温度制御装置の温度制御によると、約４０％の省エネ効果を得ることができる。
【００４８】
以上の実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）温度制御部３は、重合炉内１２の熱硬化性組成物の重合工程における発熱段階において、設定温度を熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる所定の低温域の予備重合温度に保持するとともに、設定温度を予備重合温度から昇温させる過程における少なくとも昇温初期に、冷却手段を冷却の弱まる方向に制御すること、あるいはポンプＰを制御して熱媒体の流量を減少または停止させることにより、ヒータ１３と冷却手段とのエネルギー相殺を回避して、エネルギー損失が少なく運転時の省エネの図られた、省エネルギー効果の高い温度制御装置を提供することができる。
【００４９】
（２）温度制御部３は、冷却手段を構成する冷凍機４において冷却された熱媒体である冷却水の温度値を予備重合温度未満でこれとほぼ等しい所定の温度に制御することにより、ラジエタ１４に供給される冷却水が、重合による発熱に十分対応し、よりエネルギー損失が少なく、重合炉１の運転時の省エネルギーを図ることができる。
【００５０】
（３）制御手段は、重合炉１内の熱硬化性組成物の重合工程における発熱段階において、設定温度を熱硬化性組成物の発熱を伴う予備重合が行われる所定の低温域を、１０℃から４０℃の範囲内の所定の温度域にすることにより、冷却手段を構成する冷凍機４において冷却された冷却水が、重合による発熱に十分対応し、設定温度パターンＴＰとの偏差が発生せずに安定した、しかも省エネが図られた温度制御装置を提供することができる。
【００５１】
（４）熱硬化性組成物の重合工程において、重合による発熱段階の重合炉１の設定温度値が１０℃から４０℃であることにより、冷却手段の冷凍機４において冷却された冷却水が重合による発熱に十分対応し、設定温度パターンＴＰとの偏差が発生せずに安定した、しかも省エネが図られた温度制御装置を提供することができる。
【００５２】
（５）重合炉１の温度制御装置２において重合される熱硬化性組成物が、２種以上の重合性単量体から構成されるプラスチックレンズ用組成物であることにより、安定した重合品質のプラスチックレンズを得ることができると共に、省エネ効果が高く生産性の良いプラスチックレンズを得ることができる。
【００５３】
以上の実施形態において、図３に示した、熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合のための温度パターンＴＰは、重合される所望の熱硬化性組成物により異なり、これに限定されず、どんな熱硬化性組成物の場合であっても適用することができる。
【００５４】
この重合される所望の熱硬化性組成物により異なる冷却水のラジエタ１４への供給パターンＷＰ（冷却水のＯＮ／ＯＦＦ及び冷却水の可変する流量）の制御は、熱硬化性組成物が注入された型Ｗの発熱を伴う予備重合が行われる所定の低温域において、熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合炉内に投入する数量と、型Ｗに注入された熱硬化性組成物素材の発熱量と、モールド型とモールド型に注入された熱硬化性組成物の熱容量とから最適供給パターンをパソコン等で計算させて求めることにより制御する。発熱を伴わない区間は、冷却水のラジエタ１４への供給を停止して、ＰＩＤ制御に沿って制御される。
【００５５】
また、熱硬化性組成物は、２種以上の重合性単量体から構成されるプラスチックレンズ用組成物であれば、どんな組成物の、どんな組み合わせの場合であっても良いし、重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗを構成する２つのモールド型８０，８１の固定は、粘着剤が塗布された粘着テープを用いた構成の場合で説明したが、従来一般的に用いられているガスケットを用いた構成であっても良い。
【００５６】
さらに、ラジエタ１４に供給する熱媒体として冷却水（水）を用いた構成の場合で説明したが、冷却機能を有するどんな熱媒体を用いた構成であっても良い。
また、ラジエタ１４への冷却水の流量調整は、給水ポンプＰに設置された流量調整弁により実施する場合で説明したが、給水ポンプＰを駆動するポンプ駆動モータに流れる電流値を制御して冷却水の流量の調整をしても良い。
【００５７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図６は、第２の実施形態の重合炉及び温度制御装置の一構成例を示す模式図であり、図７は、冷却装置の一構成例を示す模式図である。
【００５８】
第２の実施形態は、第１の実施形態における冷却手段の構成を変更したものである。冷却手段は、冷却装置７と、ラジエタ１４と、戻り管７１と、供給管７２とを備え、熱媒体として、例えばフロン冷媒の内の代替冷媒と呼ばれるＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒を用いた、いわゆる直接式（直膨式）冷凍機である。第２の実施形態は、冷却手段を除いては第１実施形態と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。また、温度制御装置２の温度制御動作以外は、第１実施形態と同様であり、その説明も省略する。
【００５９】
図６において、重合炉１は、第１の実施形態と同様に、断熱壁１１に囲まれた重合炉内１２に、重合炉内１２の循環空気を加熱する加熱手段としてのヒータ１３と、重合炉内１２の循環空気を冷却する冷却器としてのラジエタ１４と、重合炉内１２の循環空気温度を検出する温度検出手段としての制御用温度センサ１５と、ファン１６と、重合される重合組成物が注入された型Ｗを載置する棚１７を備え、棚１７には、重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗが、所望の数量載置されている。また、断熱壁１１には、換気口１８と、空気取入口１９が設置され、この各々の空気口にはダンパが配備されている。
【００６０】
温度制御装置２０は、制御手段としての温度制御部３０と、冷却装置７と、熱媒体としてのＨＦＣ冷媒の温度を検出する第２検出手段としての熱媒体温度センサ８とを備えている。
温度制御部３０は、ヒータ１３、冷却装置７等を制御する制御手段であり、温度ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御コントローラからなる演算部３１と、インバータマイコン等からなる調整部３２とを備えている。
【００６１】
演算部３１は、重合炉内１２に配置された制御用温度センサ１５及び熱媒体温度センサ８における現在の検出温度値と、重合のための設定温度値（温度パターン）との比較演算結果から最適なＰＩＤ値を演算する。そして、演算されたＰＩＤ値に基づく加熱／冷却ＰＩＤ制御信号を調整部３２に出力する。そして調整部３２は、演算部３１から入力した制御信号に基づいて冷却装置７及びヒータ１３とに制御信号を出力する。
【００６２】
冷却装置７は、ラジエタ１４において熱交換され高温ガス化したＨＦＣ冷媒（冷媒ガス）を、戻り管７１を介して吸引し、吸引されたＨＦＣ冷媒を温度制御部３０の制御信号に基づいて冷却し、冷却され液化（凝縮）したＨＦＣ冷媒を、供給管７２を介してラジエタ１４に供給（噴射）する。
【００６３】
熱媒体温度センサ８は、供給管７２上に配備されており、冷却装置７において冷却され
ラジエタ１４に循環供給されるＨＦＣ冷媒の温度を検出し、検出された温度値を温度制御部３０の演算部３１に入力する。
【００６４】
冷却装置７の構成を図７に示す模式図に基づいて説明する。
冷却装置７は、圧縮機７３と、凝縮器７４と、膨張弁７５とを備えている。圧縮機７３は、ラジエタ１４から戻されたＨＦＣ冷媒（冷媒ガス）を加圧して凝縮器７４に送り込む（吐出する）ための装置であり、例えばモータにより作動する遠心圧縮機からなる。因に、この他の圧縮機として、往復圧縮機、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機等が挙げられ、これらの圧縮機を用いることができる。なお、圧縮機７３は、温度制御部３０（調整部３２）の電源周波数のインバータ（コンバータ機能を含む）制御により、モータ回転数が制御される。すなわち、凝縮器７４に送り込まれるＨＦＣ冷媒（冷媒ガス）量が制御される。
【００６５】
凝縮器７４は、圧縮機７３より吐出された高圧・高温の冷媒ガスを冷却して液化（凝縮）させ、低温冷媒液とするための熱交換器である。この凝縮器７４は、例えば水冷凝縮器であり、冷却塔９を循環する冷却水により熱交換（冷却）される。
膨張弁７５は、凝縮器７４から送られた低温冷媒液の流量を冷凍負荷によって調整し、絞り膨張作用により低温高圧ガス化してラジエタ１４に噴射する。なお、膨張弁７５は定圧式膨張弁であり、ラジエタ１４内の圧力を一定に保つ働きも同時に行う。
【００６６】
次に、温度制御装置２０の温度制御動作を説明する。以下の温度制御動作は、第１の実施形態において、重合炉１内で重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合温度を重合温度パターンＴＰ（図３参照）に制御するために、温度制御部３０が冷却装置７（圧縮機７３）を制御する制御動作である。
【００６７】
図８は、重合工程の重合のための設定温度パターン及びインバータ出力を示す図である。図８において、ＴＰは熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合工程の重合のための重合温度パターンを示し、ＦＯは温度制御部３０（調整部３２）から圧縮機７３に出力される電源周波数パターンを示す。グラフの右側縦軸ｔは設定温度（℃）、グラフの左側縦軸は電源周波数（Ｈｚ）を示し、横軸ｈは、重合工程の重合経過時間を示している。
【００６８】
熱硬化性組成物が注入された型Ｗの重合において、例えば約３０℃で保持されるａ区間（予備重合期間）は、型Ｗが発熱を伴う期間であり、温度制御部３０（調整部３２）から圧縮機７３に、ほぼ４０Ｈｚの電源周波数が出力され、冷却装置７からラジエタ１４に噴射される冷媒ガスの温度を約３０℃に保持する。そして、１２０℃まで昇温するｂ区間（重合昇温期間）、及び１２０℃で一定時間保持するｃ区間（重合完結期間）は、温度制御部３０から圧縮機７３に、１〜２０Ｈｚの電源周波数が出力される。あるいは、電源電圧が停止される。同時に、重合炉内温度が１２０℃に達するまでの間ヒータ１３を稼動する。この重合炉内温度を１２０℃で一定時間保持するｃ区間において、ほぼ１００％の熱硬化性組成物の重合完結状態が得られる。そして常温近傍の温度に下温するｄ区間（下温期間）は、重合炉内温度がほぼ５０℃に下温するまでの間、温度制御部３０から圧縮機７３に、ほぼ６０Ｈｚの電源周波数が出力され、重合炉内温度が５０℃から常温近傍の温度になるまでの間は、ほぼ２０Ｈｚの電源周波数が出力される。そして、その後に重合炉１内の型Ｗを取出して重合工程を終了する。
【００６９】
以上の実施形態において、熱媒体としてフロン冷媒（ＨＦＣ冷媒）の他に、アルキルベンゼン系冷媒、アルキルナフタリン系冷媒、アルキルビフェニール系冷媒、ビフェニール＋ジフェニールオキサイド混合物、ベンジル系冷媒、ジベンジル系冷媒、あるいは、鉱油系冷媒、フッ素系冷媒、アリールアルキル系冷媒、水等を用いることができる。
【００７０】
また、冷却手段を直接式（直接膨張式）冷凍機を用いた場合で説明したが、間接式（間接膨張式）冷凍機であっても良い。間接式冷凍機の場合の冷却装置の構成を図９の模式図に示す。
冷却装置７０は、圧縮機７３と、凝縮器７４と、膨張弁７５と、冷却コイル７７を備え、それぞれが冷媒配管で順次接続され循環サイクルを形成する。この循環サイクルに、例えばＨＦＣ冷媒が循環される。なお、冷却コイル７７は、ラジエタ１４において熱交換され２次熱媒体としての水（冷却水）が貯水された冷却水タンク７６内に配備され、冷却水タンク７６内に貯水された水を冷却する。冷却装置７０は、圧縮機７３と、凝縮器７４と、膨張弁７５と、冷却コイル７７と、冷却水タンク７６とで形成される。
【００７１】
一方、冷却水タンク７６内に貯水された冷却水は、供給管７２、ラジエタ１４、戻り管７１とで循環サイクルが形成され、供給管７２上に配備されたポンプＰにより循環する。また、供給管７２上には冷却水タンク７６からラジエタ１４に送り込まれる冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ６が配備されている。なお、冷却装置７０の圧縮機７３、ポンプＰ、及び冷却水温度センサ６は、温度制御部３０により制御される。
冷却手段は、冷却装置７０と、ラジエタ１４と、戻り管７１と、供給管７２と、給水ポンプＰによって構成されている。
【００７２】
前記第１及び第２の実施形態から把握される技術的思想を以下に記載する。
（１）請求項８において、冷却手段は、冷凍機と、該冷凍機で冷却された熱媒体が流れることによる熱交換によって冷却が可能な冷却器と、該冷却器に熱媒体を送り出すポンプとを備え、前記制御手段は、重合昇温工程における少なくとも昇温初期に、前記ポンプを制御して前記熱媒体の流量を減少または停止させることを特徴とする重合炉の温度制御方法。
【００７３】
（２）前記技術的思想（１）において、前記熱媒体の温度を検出する第２検出手段を備え、前記制御手段は、前記第２検出手段の検出結果に基づき前記熱媒体の温度を前記予備重合温度未満でこれとほぼ等しい所定の温度にするよう前記冷凍機を制御することを特徴とする重合炉の温度制御方法。
【００７４】
（３）前記技術的思想（１）又は、（２）において、前記所定の低温域は、１０℃から４０℃の範囲内の所定の温度域であることを特徴とする重合炉の温度制御方法。
【００７５】
（４）前記技術的思想（１）又は、（２）において、前記昇温初期は、前記所定の低温域から６０℃以内の所定値だけさらに昇温される範囲であることを特徴とする重合炉の温度制御方法。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の重合炉及び温度制御装置の一構成例を示す模式図。
【図２】重合処理される熱硬化性組成物が注入された型Ｗの断面説明図。
【図３】本発明の重合工程の重合のための一設定温度値例（温度パターン）及び冷却水の一供給パターンを示す図。
【図４】本発明の温度制御装置の温度制御による熱硬化性組成物の重合時の重合炉及び温度制御装置の消費電力量の推移を示す図。
【図５】比較例としての、従来の重合炉及び温度制御装置の消費電力量の推移を示す図。
【図６】第２の実施形態の重合炉及び温度制御装置の一構成例を示す模式図。
【図７】冷却装置の一構成例を示す模式図。
【図８】重合工程の重合のための設定温度パターン及びインバータ出力を示す図。
【図９】別の冷却装置の一構成例を示す模式図。
【符号の説明】
【００７７】
１…重合炉、２，２０…温度制御装置、３，３０…制御手段としての温度制御部、４…冷却手段を構成する冷凍機、５…冷却手段を構成する冷却水タンク、６…第２検出手段としての冷却水温度センサ、７，７０…冷却手段を構成する冷却装置、８…第２検出手段としての熱媒体温度センサ、１３…加熱手段としてのヒータ、１４…冷却手段を構成する冷却器としてのラジエタ、１５…検出手段としての制御用温度センサ、１６…ファン、１７…棚、１８…換気口、１９…空気取入口、３１…演算部、３２…調整部、７３…圧縮機、７４…凝縮器、７５…膨張弁、７６…冷却水タンク、７７…冷却コイル、８０，８１…モールド型、８２…粘着テープ、８３…熱硬化性組成物、Ｗ…熱硬化性組成物が注入された型、Ｐ…冷却手段を構成する冷却水ポンプ、ＴＰ…温度パターン、ＷＰ…冷却水の供給パターン、ＦＯ…電源周波数パターン、ａ…予備重合期間、ｂ…重合昇温期間、ｃ…重合完結期間、ｄ…下温期間、ＥＰ１，ＥＰ２…消費電力量推移、Ｍ１…換気用モータ、Ｍ２…ファンモータ。
【図１】
2005097551.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005097551.tif 000009
【図４】
2005097551.tif 000010
【図５】
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