二液混合装置
【課題】簡単な構成により、ウレタン原液に対して広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる二液混合装置を提供する。
【解決手段】混合室１２へ供給するポリオール成分を混合室１２の前にギア室１１に流入させ、当該ギア室１１内を通過する際にその流圧によって１対の外接ギア１３を回転させる。この１対の外接ギア１３の回転に伴って、混合室１２内の混合具１４が回転し、ギア室１１から混合室１２内に流入するポリオール成分と、添加液流入口１２Ａから混合室１２内に流入する着色顔料とが良好に混合される。また、ギア室１１を介して混合室１２へ供給するポリオール成分の流量を調整することにより、混合具１４の回転速度を変更することができるので、ポリオール成分に対する着色顔料の混合比率に応じた流量でポリオール成分を供給することにより、広範囲の混合比率で着色顔料を良好に混合することができる。
【解決手段】混合室１２へ供給するポリオール成分を混合室１２の前にギア室１１に流入させ、当該ギア室１１内を通過する際にその流圧によって１対の外接ギア１３を回転させる。この１対の外接ギア１３の回転に伴って、混合室１２内の混合具１４が回転し、ギア室１１から混合室１２内に流入するポリオール成分と、添加液流入口１２Ａから混合室１２内に流入する着色顔料とが良好に混合される。また、ギア室１１を介して混合室１２へ供給するポリオール成分の流量を調整することにより、混合具１４の回転速度を変更することができるので、ポリオール成分に対する着色顔料の混合比率に応じた流量でポリオール成分を供給することにより、広範囲の混合比率で着色顔料を良好に混合することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウレタン原液に添加液を混合するための二液混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二液混合装置の一例として、モータ等の外部駆動手段を用いて混合具を回転させることにより、ウレタン原液及び添加液を混合することができるような構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような二液混合装置では、外部駆動手段が備えられた複雑な機構及び液封止機構を設ける必要があるため、装置が大型化するとともに、製造コストが高くなるといった問題がある。
【０００３】
このような問題を解消するために、外部駆動手段を用いることなく混合が可能なスタティックミキサー（静止型混合器）を採用することが考えられる。スタティックミキサーには、液体の流通方向に沿って形状の異なる複数のエレメントが配置されており、これらのエレメントを液体が通過する際に生じる分割作用、転換作用及び反転作用により、外部駆動手段を用いて回転力等を与えなくても、ウレタン原液及び添加液を効率よく混合することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特表２０００−５１１４７７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、スタティックミキサーを用いる場合には、エレメント等を添加液の混合比率に適した構成とする必要があるため、広範囲の混合比率で添加液を混合することができないといった問題がある。また、添加液の粘性によって混合が左右されるため、着色顔料等の比較的粘性が高く、添加量の少ない添加液をウレタン原液に混合する場合には、良好に混合することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、ウレタン原液に対して広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる二液混合装置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】
【０００７】
第１の本発明に係る二液混合装置は、ウレタン原液に添加液を混合するための二液混合装置であって、上記ウレタン原液が流入する原液流入口及び流入した上記ウレタン原液を流出させる原液流出口を有するギア室と、上記ギア室内にそれぞれ回転軸を中心に回転可能に保持され、上記原液流入口から上記原液流出口へ向かう上記ウレタン原液の流圧によって回転可能な互いに噛合する１対の外接ギアと、上記添加液が流入する添加液流入口を有し、上記原液流出口から流出する上記ウレタン原液を流入させて上記添加液と混合させるための混合室と、上記混合室内に設けられ、上記１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、混合室へ供給されるウレタン原液が、混合室の前にギア室に流入し、当該ギア室内を通過する際にその流圧によって１対の外接ギアが回転される。この１対の外接ギアの回転に伴って、混合室内の混合具が回転するので、ギア室から混合室内に流入するウレタン原液と、添加液流入口から混合室内に流入する添加液とが、混合室内で回転している混合具により良好に混合される。したがって、モータ等の外部駆動手段及び液封止手段を用いない簡単な構成で、ウレタン原液に対して添加液を良好に混合することができる。
【０００９】
また、ギア室を介して混合室へ供給するウレタン原液の流量を調整することにより、ギア室内を通過するウレタン原液の流圧を変更し、それに伴って１対の外接ギアの回転速度を変更することができる。１対の外接ギアの回転速度が変われば、当該１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具の回転速度も変わるので、一定量のウレタン原液に対して良好に混合可能な添加液の量も変化する。したがって、ウレタン原液に対する添加液の混合比率に応じた流量でウレタン原液を供給することにより、広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる。
【００１０】
第２の本発明に係る二液混合装置は、上記１対の外接ギアのうち一方の外接ギアの上記回転軸と、上記混合具の回転軸とが、１本の共通の軸により構成されていることを特徴とする。このような構成によれば、機構をより簡略化することができる。
【００１１】
第３の本発明に係る二液混合装置は、上記添加液が、上記ウレタン原液よりも粘性が高い高粘性液からなることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、ウレタン原液よりも粘性の高い高粘性液をウレタン原液に対して良好に混合することができる。高粘性液をウレタン原液に混合する場合、スタティックミキサーのような外部駆動手段を備えていない二液混合装置では良好に混合することができないおそれがあるが、本発明のような二液混合装置を用いれば、外部駆動手段を備えていない簡単な構成であっても、ウレタン原液に対して高粘性液を良好に混合することができる。
【００１３】
第４の本発明に係る二液混合装置は、上記添加液が、着色顔料からなることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、高粘性液の一例である着色顔料をウレタン原液に対して良好に混合することができる。着色顔料を混合室内に供給してウレタン原液に混合した場合には、着色顔料の供給を停止した後も混合室内に着色顔料が残留するため、次に他の色の着色顔料を供給した場合に異色の着色顔料同士が混ざってしまうといった問題がある。しかし、本発明によれば、着色顔料の供給を停止した状態で、ギア室を介して混合室へ所定量のウレタン原液を供給するだけで、その供給に伴って回転する混合具によって混合室内をウレタン原液で良好に洗い流すことができる。
【００１５】
第５の本発明に係る二液混合装置は、上記ウレタン原液に対する上記添加液の混合比率が１０％以下であることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、ウレタン原液に対する添加液の混合比率が１０％以下と小さく、ウレタン原液全体に添加液を混合することが比較的困難であるが、本発明のような二液混合装置を用いれば、ウレタン原液全体に添加液を良好に混合することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、混合室へ供給するウレタン原液の流圧によってギア室内の１対の外接ギアを回転させ、この１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具により、混合室内でウレタン原液と添加液とを混合することができるので、モータ等の外部駆動手段及び液封止手段を用いない簡単な構成で、ウレタン原液に対して添加液を良好に混合することができる。
【００１８】
また、ギア室を介して混合室へ供給するウレタン原液の流量を調整することにより、ギア室内を通過するウレタン原液の流圧を変更し、それに伴って１対の外接ギア及び混合具の回転速度を変更することができるので、ウレタン原液に対する添加液の混合比率に応じた流量でウレタン原液を供給することにより、広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る二液混合装置１が適用されたポリウレタンフォーム製造システムの構成の一部を示したブロック図である。このポリウレタンフォーム製造システムには、上記二液混合装置１の他に、ポリオールタンク２、ポリイソシアネートタンク３、ミキシングヘッド４、着色顔料供給装置５及び高圧ポンプ６，７などが備えられている。
【００２０】
ポリオールタンク２は、第１のウレタン原液であるポリオール成分を貯留する第１原液貯留部である。一方、ポリイソシアネートタンク３は、第２のウレタン原液であるポリイソシアネート成分を貯留する第２原液貯留部である。ポリオールタンク２に貯留されているポリオール成分には、ポリオールと発泡剤が含まれている。
【００２１】
高圧ポンプ６，７は、例えば吐出圧が１５ＭＰａ以上に設定されている。一方の高圧ポンプ６は、ポリオールタンク２に貯留されているポリオール成分を吸い出して、二液混合装置１を介してミキシングヘッド４へと供給する。他方の高圧ポンプ７は、ポリイソシアネートタンク３に貯留されているポリイソシアネート成分を吸い出して、ミキシングヘッド４に直接供給する。
【００２２】
ミキシングヘッド４は、ポリオールタンク２から二液混合装置１を介して供給されるポリオール成分と、ポリイソシアネートタンク３から供給されるポリイソシアネート成分とを攪拌混合することにより、発泡原液を生成する。このようにして生成された発泡原液は、当該ポリウレタンフォーム製造システムにおける後段の装置へと送られ、上記発泡原液が発泡して硬化することにより、ポリウレタンフォームが形成される。
【００２３】
二液混合装置１は、ポリオールタンク２から供給されるポリオール成分に、着色顔料供給装置５から供給される着色顔料を混合し、その混合液をミキシングヘッド４へ供給する。着色顔料供給装置５は、予め設定されている一定量の着色顔料を供給可能な定量送液装置からなる。着色顔料供給装置５から供給される着色顔料は、ポリオールタンク２から供給されるポリオール成分に添加されて混合される添加液であって、ポリオール成分やポリイソシアネート成分などのウレタン原液よりも粘性が高い高粘性液からなる。
【００２４】
図２は、図１の二液混合装置１の一構成例を示した断面図であり、上下方向に切断した断面を示している。また、図３は、図２に示したギア室１１の概略平面図である。以下では、図２における上側を上方、下側を下方として説明することとする。
【００２５】
この二液混合装置１は、互いに密閉状態で連通するギア室１１及び混合室１２を備えている。ギア室１１には、ポリオールタンク２からのポリオール成分を上方から流入させる原液流入口１１Ａと、原液流入口１１Ａから流入したポリオール成分をギア室１１内から下方へ流出させる原液流出口１１Ｂとが形成されている。
【００２６】
ギア室１１には、外周面に歯が形成された円板状の１対の外接ギア１３が、互いに噛合した状態で配置されている。なお、図３では、各外接ギア１３の外周面に形成されている一部の歯のみが示されているが、各外接ギア１３の外周面には、その外周面全体に等間隔で多数の歯が形成されている。これらの外接ギア１３には、それぞれ中心軸線に沿って上下方向に延びる回転軸１３Ａが固定されており、当該回転軸１３Ａが回転自在に保持されることにより、各外接ギア１３が回転軸１３Ａを中心に回転可能となっている。
【００２７】
ギア室１１は、図３に示すように、各外接ギア１３よりも若干量だけ大径の円形状に形成された２つの領域１１Ｃが結合されることにより、互いに噛合する１対の外接ギア１３の形状に対応する平面視で瓢箪形状に形成されている。１対の外接ギア１３は、ギア室１１の内周面に対して、各外接ギア１３が回転できる程度の微小な隙間を有するように配置されており、上記２つの領域１１Ｃの結合部において互いに噛合している。
【００２８】
ギア室１１における上記２つの領域１１Ｃの結合部には、１対の外接ギア１３の噛合部を挟んで両側に原液流入口１１Ａ及び原液流出口１１Ｂが形成されている。これらの原液流入口１１Ａ及び原液流出口１１Ｂは、１対の外接ギア１３の共通する接線上、すなわち１対の外接ギア１３の噛合部における接線上に位置している。このような構成により、原液流入口１１Ａからギア室１１内に流入したポリオール成分は、１対の外接ギア１３の噛合部を通過することができず、各外接ギア１３における周方向に隣接する歯間及びギア室１１の内周面の間に形成された空間１１Ｄに閉じ込められ、各外接ギア１３の回転に伴って原液流出口１１Ｂまで導かれるようになっている。
【００２９】
原液流入口１１Ａからギア室１１内に流入するポリオール成分は、高圧ポンプ６の吐出圧によって高圧で流入し、１対の外接ギア１３の各歯間に入り込んで原液流出口１１Ｂへと導かれる。そのため、各外接ギア１３の各歯には、原液流入口１１Ａから原液流出口１１Ｂへ向かうポリオール成分の高い流圧が作用し、その流圧によって１対の外接ギア１３が図３に矢印Ｄで示した方向に回転するようになっている。
【００３０】
ギア室１１の原液流出口１１Ｂから流出したポリオール成分は、図２に示すように、ギア室１１の下方に配置された混合室１２内に上部から流入する。混合室１２の上部には、添加液流入口１２Ａが形成されており、着色顔料供給装置５から供給される添加液としての着色顔料が、当該添加液流入口１２Ａを介して混合室１２内に流入するようになっている。着色顔料供給装置５から供給される着色顔料の量は、混合室１２内に流入するポリオール成分に対する着色顔料の混合比率が１０％以下となるように設定されている。混合室１２は、平面視で円形状に形成された上下方向に長い領域からなり、その中心軸線が一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと同軸上に上下方向へ延びている。
【００３１】
混合室１２内には、回転軸１４Ａの外周面に多数の攪拌翼１４Ｂが取り付けられることにより形成された混合具１４が、混合室１２内の上端部から下端部まで延びるように配置されている。混合具１４の回転軸１４Ａは、上記一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと同軸上に位置し、その上端部が当該回転軸１３Ａの下端部と結合されている。すなわち、上記一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと、混合具１４の回転軸１４Ａとは、１本の共通の軸により構成されており、これにより、機構がより簡略化されている。
【００３２】
上記のような構成により、混合室１２内の混合具１４は、１対の外接ギア１３の回転に伴って、当該混合具１４に回転軸１３Ａ，１４Ａを介して接続された上記一方の外接ギア１３と同方向に回転するようになっている。混合室１２内に流入したポリオール成分は、上記のようにして回転される混合具１４によって攪拌されることにより、添加液流入口１２Ａから供給される着色顔料と混合される。そして、着色顔料と混合されたポリオール成分は、混合室１２の下端部に形成された排出口１４Ｃから１０〜１５ＭＰａの圧力で排出され、ミキシングヘッド４に供給される。
【００３３】
本実施形態では、混合室１２へ供給されるポリオール成分が、混合室１２の前にギア室１１に流入し、当該ギア室１１内を通過する際にその流圧によって１対の外接ギア１３が回転される。この１対の外接ギア１３の回転に伴って、混合室１２内の混合具１４が回転するので、ギア室１１から混合室１２内に流入するポリオール成分と、添加液流入口１２Ａから混合室１２内に流入する着色顔料とが、混合室１２内で回転している混合具１４により良好に混合される。したがって、モータ等の外部駆動手段及び液封止手段を用いない簡単な構成で、ポリオール成分に対して着色顔料を良好に混合することができる。
【００３４】
また、ギア室１１を介して混合室１２へ供給するポリオール成分の流量を調整することにより、ギア室１１内を通過するポリオール成分の流圧を変更し、それに伴って１対の外接ギア１３の回転速度を変更することができる。１対の外接ギア１３の回転速度が変われば、当該１対の外接ギア１３の回転に伴って回転する混合具１４の回転速度も変わるので、一定量のポリオール成分に対して良好に混合可能な着色顔料の量も変化する。したがって、ポリオール成分に対する着色顔料の混合比率に応じた流量でポリオール成分を供給することにより、広範囲の混合比率で着色顔料を良好に混合することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、ポリオール成分よりも粘性の高い着色顔料をポリオール成分に対して良好に混合することができる。粘性の高い着色顔料をポリオール成分に混合する場合、スタティックミキサーのような外部駆動手段を備えていない二液混合装置では良好に混合することができないおそれがあるが、本実施形態のような二液混合装置１を用いれば、外部駆動手段を備えていない簡単な構成であっても、ポリオール成分に対して高粘性液からなる着色顔料を良好に混合することができる。
【００３６】
また、着色顔料を混合室１２内に供給してポリオール成分に混合した場合には、着色顔料の供給を停止した後も混合室１２内に着色顔料が残留するため、次に他の色の着色顔料を供給した場合に異色の着色顔料同士が混ざってしまうといった問題がある。しかし、本実施形態によれば、着色顔料の供給を停止した状態で、ギア室１１を介して混合室１２へ所定量のポリオール成分を供給するだけで、その供給に伴って回転する混合具１４によって混合室１２内をポリオール成分で良好に洗い流すことができる。
【００３７】
異色の着色顔料を共通の混合室１２内で混合する場合には、各色に対応する着色顔料供給装置５から１つの添加液流入口１２Ａに供給する着色顔料を切り替えるための切替装置が備えられたような構成であってもよいし、各色に対応する添加液流入口１２Ａを混合室１２に設けて、各色の着色顔料供給装置５から対応する添加液流入口１２Ａに着色顔料を供給するような構成であってもよい。
【００３８】
以上の実施形態では、一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと、この外接ギア１３に接続される混合具１４の回転軸１４Ａとが、同軸上に位置するような構成について説明したが、このような構成に限らず、各回転軸１３Ａ，１４Ａが互いに平行に配置された構成であってもよいし、互いに交差するように配置された構成であってもよい。この場合、各回転軸１３Ａ，１４Ａは直接結合された構成ではなく、ギアなどの他の連結部材を介して互いに連結された構成であってもよい。
【００３９】
また、以上の実施形態では、一方の外接ギア１３にのみ混合具１４が接続された構成について説明したが、このような構成に限らず、他方の外接ギア１３にも混合具１４が接続されたような構成であってもよい。また、外接ギア１３は、１対だけでなく、２対以上設けられていてもよい。
【００４０】
上記実施形態のような二液混合装置１を用いてポリオール成分に混合される添加液は、着色顔料に限らず、発泡剤などの他の添加液であってもよい。また、この二液混合装置１は、ポリオール成分に添加液を混合する場合だけでなく、ポリイソシアネート成分に添加液を混合する場合にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る二液混合装置が適用されたポリウレタンフォーム製造システムの構成の一部を示したブロック図である。
【図２】図１の二液混合装置の一構成例を示した断面図であり、上下方向に切断した断面を示している。
【図３】図２に示したギア室の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 二液混合装置
２ ポリオールタンク
３ ポリイソシアネートタンク
４ ミキシングヘッド
５ 着色顔料供給装置
６，７ 高圧ポンプ
１１ ギア室
１１Ａ 原液流入口
１１Ｂ 原液流出口
１２ 混合室
１２Ａ 添加液流入口
１３ 外接ギア
１３Ａ 回転軸
１４ 混合具
１４Ａ 回転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウレタン原液に添加液を混合するための二液混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二液混合装置の一例として、モータ等の外部駆動手段を用いて混合具を回転させることにより、ウレタン原液及び添加液を混合することができるような構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような二液混合装置では、外部駆動手段が備えられた複雑な機構及び液封止機構を設ける必要があるため、装置が大型化するとともに、製造コストが高くなるといった問題がある。
【０００３】
このような問題を解消するために、外部駆動手段を用いることなく混合が可能なスタティックミキサー（静止型混合器）を採用することが考えられる。スタティックミキサーには、液体の流通方向に沿って形状の異なる複数のエレメントが配置されており、これらのエレメントを液体が通過する際に生じる分割作用、転換作用及び反転作用により、外部駆動手段を用いて回転力等を与えなくても、ウレタン原液及び添加液を効率よく混合することができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特表２０００−５１１４７７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、スタティックミキサーを用いる場合には、エレメント等を添加液の混合比率に適した構成とする必要があるため、広範囲の混合比率で添加液を混合することができないといった問題がある。また、添加液の粘性によって混合が左右されるため、着色顔料等の比較的粘性が高く、添加量の少ない添加液をウレタン原液に混合する場合には、良好に混合することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、ウレタン原液に対して広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる二液混合装置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】
【０００７】
第１の本発明に係る二液混合装置は、ウレタン原液に添加液を混合するための二液混合装置であって、上記ウレタン原液が流入する原液流入口及び流入した上記ウレタン原液を流出させる原液流出口を有するギア室と、上記ギア室内にそれぞれ回転軸を中心に回転可能に保持され、上記原液流入口から上記原液流出口へ向かう上記ウレタン原液の流圧によって回転可能な互いに噛合する１対の外接ギアと、上記添加液が流入する添加液流入口を有し、上記原液流出口から流出する上記ウレタン原液を流入させて上記添加液と混合させるための混合室と、上記混合室内に設けられ、上記１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、混合室へ供給されるウレタン原液が、混合室の前にギア室に流入し、当該ギア室内を通過する際にその流圧によって１対の外接ギアが回転される。この１対の外接ギアの回転に伴って、混合室内の混合具が回転するので、ギア室から混合室内に流入するウレタン原液と、添加液流入口から混合室内に流入する添加液とが、混合室内で回転している混合具により良好に混合される。したがって、モータ等の外部駆動手段及び液封止手段を用いない簡単な構成で、ウレタン原液に対して添加液を良好に混合することができる。
【０００９】
また、ギア室を介して混合室へ供給するウレタン原液の流量を調整することにより、ギア室内を通過するウレタン原液の流圧を変更し、それに伴って１対の外接ギアの回転速度を変更することができる。１対の外接ギアの回転速度が変われば、当該１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具の回転速度も変わるので、一定量のウレタン原液に対して良好に混合可能な添加液の量も変化する。したがって、ウレタン原液に対する添加液の混合比率に応じた流量でウレタン原液を供給することにより、広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる。
【００１０】
第２の本発明に係る二液混合装置は、上記１対の外接ギアのうち一方の外接ギアの上記回転軸と、上記混合具の回転軸とが、１本の共通の軸により構成されていることを特徴とする。このような構成によれば、機構をより簡略化することができる。
【００１１】
第３の本発明に係る二液混合装置は、上記添加液が、上記ウレタン原液よりも粘性が高い高粘性液からなることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、ウレタン原液よりも粘性の高い高粘性液をウレタン原液に対して良好に混合することができる。高粘性液をウレタン原液に混合する場合、スタティックミキサーのような外部駆動手段を備えていない二液混合装置では良好に混合することができないおそれがあるが、本発明のような二液混合装置を用いれば、外部駆動手段を備えていない簡単な構成であっても、ウレタン原液に対して高粘性液を良好に混合することができる。
【００１３】
第４の本発明に係る二液混合装置は、上記添加液が、着色顔料からなることを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、高粘性液の一例である着色顔料をウレタン原液に対して良好に混合することができる。着色顔料を混合室内に供給してウレタン原液に混合した場合には、着色顔料の供給を停止した後も混合室内に着色顔料が残留するため、次に他の色の着色顔料を供給した場合に異色の着色顔料同士が混ざってしまうといった問題がある。しかし、本発明によれば、着色顔料の供給を停止した状態で、ギア室を介して混合室へ所定量のウレタン原液を供給するだけで、その供給に伴って回転する混合具によって混合室内をウレタン原液で良好に洗い流すことができる。
【００１５】
第５の本発明に係る二液混合装置は、上記ウレタン原液に対する上記添加液の混合比率が１０％以下であることを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、ウレタン原液に対する添加液の混合比率が１０％以下と小さく、ウレタン原液全体に添加液を混合することが比較的困難であるが、本発明のような二液混合装置を用いれば、ウレタン原液全体に添加液を良好に混合することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、混合室へ供給するウレタン原液の流圧によってギア室内の１対の外接ギアを回転させ、この１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具により、混合室内でウレタン原液と添加液とを混合することができるので、モータ等の外部駆動手段及び液封止手段を用いない簡単な構成で、ウレタン原液に対して添加液を良好に混合することができる。
【００１８】
また、ギア室を介して混合室へ供給するウレタン原液の流量を調整することにより、ギア室内を通過するウレタン原液の流圧を変更し、それに伴って１対の外接ギア及び混合具の回転速度を変更することができるので、ウレタン原液に対する添加液の混合比率に応じた流量でウレタン原液を供給することにより、広範囲の混合比率で添加液を良好に混合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る二液混合装置１が適用されたポリウレタンフォーム製造システムの構成の一部を示したブロック図である。このポリウレタンフォーム製造システムには、上記二液混合装置１の他に、ポリオールタンク２、ポリイソシアネートタンク３、ミキシングヘッド４、着色顔料供給装置５及び高圧ポンプ６，７などが備えられている。
【００２０】
ポリオールタンク２は、第１のウレタン原液であるポリオール成分を貯留する第１原液貯留部である。一方、ポリイソシアネートタンク３は、第２のウレタン原液であるポリイソシアネート成分を貯留する第２原液貯留部である。ポリオールタンク２に貯留されているポリオール成分には、ポリオールと発泡剤が含まれている。
【００２１】
高圧ポンプ６，７は、例えば吐出圧が１５ＭＰａ以上に設定されている。一方の高圧ポンプ６は、ポリオールタンク２に貯留されているポリオール成分を吸い出して、二液混合装置１を介してミキシングヘッド４へと供給する。他方の高圧ポンプ７は、ポリイソシアネートタンク３に貯留されているポリイソシアネート成分を吸い出して、ミキシングヘッド４に直接供給する。
【００２２】
ミキシングヘッド４は、ポリオールタンク２から二液混合装置１を介して供給されるポリオール成分と、ポリイソシアネートタンク３から供給されるポリイソシアネート成分とを攪拌混合することにより、発泡原液を生成する。このようにして生成された発泡原液は、当該ポリウレタンフォーム製造システムにおける後段の装置へと送られ、上記発泡原液が発泡して硬化することにより、ポリウレタンフォームが形成される。
【００２３】
二液混合装置１は、ポリオールタンク２から供給されるポリオール成分に、着色顔料供給装置５から供給される着色顔料を混合し、その混合液をミキシングヘッド４へ供給する。着色顔料供給装置５は、予め設定されている一定量の着色顔料を供給可能な定量送液装置からなる。着色顔料供給装置５から供給される着色顔料は、ポリオールタンク２から供給されるポリオール成分に添加されて混合される添加液であって、ポリオール成分やポリイソシアネート成分などのウレタン原液よりも粘性が高い高粘性液からなる。
【００２４】
図２は、図１の二液混合装置１の一構成例を示した断面図であり、上下方向に切断した断面を示している。また、図３は、図２に示したギア室１１の概略平面図である。以下では、図２における上側を上方、下側を下方として説明することとする。
【００２５】
この二液混合装置１は、互いに密閉状態で連通するギア室１１及び混合室１２を備えている。ギア室１１には、ポリオールタンク２からのポリオール成分を上方から流入させる原液流入口１１Ａと、原液流入口１１Ａから流入したポリオール成分をギア室１１内から下方へ流出させる原液流出口１１Ｂとが形成されている。
【００２６】
ギア室１１には、外周面に歯が形成された円板状の１対の外接ギア１３が、互いに噛合した状態で配置されている。なお、図３では、各外接ギア１３の外周面に形成されている一部の歯のみが示されているが、各外接ギア１３の外周面には、その外周面全体に等間隔で多数の歯が形成されている。これらの外接ギア１３には、それぞれ中心軸線に沿って上下方向に延びる回転軸１３Ａが固定されており、当該回転軸１３Ａが回転自在に保持されることにより、各外接ギア１３が回転軸１３Ａを中心に回転可能となっている。
【００２７】
ギア室１１は、図３に示すように、各外接ギア１３よりも若干量だけ大径の円形状に形成された２つの領域１１Ｃが結合されることにより、互いに噛合する１対の外接ギア１３の形状に対応する平面視で瓢箪形状に形成されている。１対の外接ギア１３は、ギア室１１の内周面に対して、各外接ギア１３が回転できる程度の微小な隙間を有するように配置されており、上記２つの領域１１Ｃの結合部において互いに噛合している。
【００２８】
ギア室１１における上記２つの領域１１Ｃの結合部には、１対の外接ギア１３の噛合部を挟んで両側に原液流入口１１Ａ及び原液流出口１１Ｂが形成されている。これらの原液流入口１１Ａ及び原液流出口１１Ｂは、１対の外接ギア１３の共通する接線上、すなわち１対の外接ギア１３の噛合部における接線上に位置している。このような構成により、原液流入口１１Ａからギア室１１内に流入したポリオール成分は、１対の外接ギア１３の噛合部を通過することができず、各外接ギア１３における周方向に隣接する歯間及びギア室１１の内周面の間に形成された空間１１Ｄに閉じ込められ、各外接ギア１３の回転に伴って原液流出口１１Ｂまで導かれるようになっている。
【００２９】
原液流入口１１Ａからギア室１１内に流入するポリオール成分は、高圧ポンプ６の吐出圧によって高圧で流入し、１対の外接ギア１３の各歯間に入り込んで原液流出口１１Ｂへと導かれる。そのため、各外接ギア１３の各歯には、原液流入口１１Ａから原液流出口１１Ｂへ向かうポリオール成分の高い流圧が作用し、その流圧によって１対の外接ギア１３が図３に矢印Ｄで示した方向に回転するようになっている。
【００３０】
ギア室１１の原液流出口１１Ｂから流出したポリオール成分は、図２に示すように、ギア室１１の下方に配置された混合室１２内に上部から流入する。混合室１２の上部には、添加液流入口１２Ａが形成されており、着色顔料供給装置５から供給される添加液としての着色顔料が、当該添加液流入口１２Ａを介して混合室１２内に流入するようになっている。着色顔料供給装置５から供給される着色顔料の量は、混合室１２内に流入するポリオール成分に対する着色顔料の混合比率が１０％以下となるように設定されている。混合室１２は、平面視で円形状に形成された上下方向に長い領域からなり、その中心軸線が一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと同軸上に上下方向へ延びている。
【００３１】
混合室１２内には、回転軸１４Ａの外周面に多数の攪拌翼１４Ｂが取り付けられることにより形成された混合具１４が、混合室１２内の上端部から下端部まで延びるように配置されている。混合具１４の回転軸１４Ａは、上記一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと同軸上に位置し、その上端部が当該回転軸１３Ａの下端部と結合されている。すなわち、上記一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと、混合具１４の回転軸１４Ａとは、１本の共通の軸により構成されており、これにより、機構がより簡略化されている。
【００３２】
上記のような構成により、混合室１２内の混合具１４は、１対の外接ギア１３の回転に伴って、当該混合具１４に回転軸１３Ａ，１４Ａを介して接続された上記一方の外接ギア１３と同方向に回転するようになっている。混合室１２内に流入したポリオール成分は、上記のようにして回転される混合具１４によって攪拌されることにより、添加液流入口１２Ａから供給される着色顔料と混合される。そして、着色顔料と混合されたポリオール成分は、混合室１２の下端部に形成された排出口１４Ｃから１０〜１５ＭＰａの圧力で排出され、ミキシングヘッド４に供給される。
【００３３】
本実施形態では、混合室１２へ供給されるポリオール成分が、混合室１２の前にギア室１１に流入し、当該ギア室１１内を通過する際にその流圧によって１対の外接ギア１３が回転される。この１対の外接ギア１３の回転に伴って、混合室１２内の混合具１４が回転するので、ギア室１１から混合室１２内に流入するポリオール成分と、添加液流入口１２Ａから混合室１２内に流入する着色顔料とが、混合室１２内で回転している混合具１４により良好に混合される。したがって、モータ等の外部駆動手段及び液封止手段を用いない簡単な構成で、ポリオール成分に対して着色顔料を良好に混合することができる。
【００３４】
また、ギア室１１を介して混合室１２へ供給するポリオール成分の流量を調整することにより、ギア室１１内を通過するポリオール成分の流圧を変更し、それに伴って１対の外接ギア１３の回転速度を変更することができる。１対の外接ギア１３の回転速度が変われば、当該１対の外接ギア１３の回転に伴って回転する混合具１４の回転速度も変わるので、一定量のポリオール成分に対して良好に混合可能な着色顔料の量も変化する。したがって、ポリオール成分に対する着色顔料の混合比率に応じた流量でポリオール成分を供給することにより、広範囲の混合比率で着色顔料を良好に混合することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、ポリオール成分よりも粘性の高い着色顔料をポリオール成分に対して良好に混合することができる。粘性の高い着色顔料をポリオール成分に混合する場合、スタティックミキサーのような外部駆動手段を備えていない二液混合装置では良好に混合することができないおそれがあるが、本実施形態のような二液混合装置１を用いれば、外部駆動手段を備えていない簡単な構成であっても、ポリオール成分に対して高粘性液からなる着色顔料を良好に混合することができる。
【００３６】
また、着色顔料を混合室１２内に供給してポリオール成分に混合した場合には、着色顔料の供給を停止した後も混合室１２内に着色顔料が残留するため、次に他の色の着色顔料を供給した場合に異色の着色顔料同士が混ざってしまうといった問題がある。しかし、本実施形態によれば、着色顔料の供給を停止した状態で、ギア室１１を介して混合室１２へ所定量のポリオール成分を供給するだけで、その供給に伴って回転する混合具１４によって混合室１２内をポリオール成分で良好に洗い流すことができる。
【００３７】
異色の着色顔料を共通の混合室１２内で混合する場合には、各色に対応する着色顔料供給装置５から１つの添加液流入口１２Ａに供給する着色顔料を切り替えるための切替装置が備えられたような構成であってもよいし、各色に対応する添加液流入口１２Ａを混合室１２に設けて、各色の着色顔料供給装置５から対応する添加液流入口１２Ａに着色顔料を供給するような構成であってもよい。
【００３８】
以上の実施形態では、一方の外接ギア１３の回転軸１３Ａと、この外接ギア１３に接続される混合具１４の回転軸１４Ａとが、同軸上に位置するような構成について説明したが、このような構成に限らず、各回転軸１３Ａ，１４Ａが互いに平行に配置された構成であってもよいし、互いに交差するように配置された構成であってもよい。この場合、各回転軸１３Ａ，１４Ａは直接結合された構成ではなく、ギアなどの他の連結部材を介して互いに連結された構成であってもよい。
【００３９】
また、以上の実施形態では、一方の外接ギア１３にのみ混合具１４が接続された構成について説明したが、このような構成に限らず、他方の外接ギア１３にも混合具１４が接続されたような構成であってもよい。また、外接ギア１３は、１対だけでなく、２対以上設けられていてもよい。
【００４０】
上記実施形態のような二液混合装置１を用いてポリオール成分に混合される添加液は、着色顔料に限らず、発泡剤などの他の添加液であってもよい。また、この二液混合装置１は、ポリオール成分に添加液を混合する場合だけでなく、ポリイソシアネート成分に添加液を混合する場合にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る二液混合装置が適用されたポリウレタンフォーム製造システムの構成の一部を示したブロック図である。
【図２】図１の二液混合装置の一構成例を示した断面図であり、上下方向に切断した断面を示している。
【図３】図２に示したギア室の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 二液混合装置
２ ポリオールタンク
３ ポリイソシアネートタンク
４ ミキシングヘッド
５ 着色顔料供給装置
６，７ 高圧ポンプ
１１ ギア室
１１Ａ 原液流入口
１１Ｂ 原液流出口
１２ 混合室
１２Ａ 添加液流入口
１３ 外接ギア
１３Ａ 回転軸
１４ 混合具
１４Ａ 回転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタン原液に添加液を混合するための二液混合装置であって、
上記ウレタン原液が流入する原液流入口及び流入した上記ウレタン原液を流出させる原液流出口を有するギア室と、
上記ギア室内にそれぞれ回転軸を中心に回転可能に保持され、上記原液流入口から上記原液流出口へ向かう上記ウレタン原液の流圧によって回転可能な互いに噛合する１対の外接ギアと、
上記添加液が流入する添加液流入口を有し、上記原液流出口から流出する上記ウレタン原液を流入させて上記添加液と混合させるための混合室と、
上記混合室内に設けられ、上記１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具とを備えたことを特徴とする二液混合装置。
【請求項２】
上記１対の外接ギアのうち一方の外接ギアの上記回転軸と、上記混合具の回転軸とが、１本の共通の軸により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の二液混合装置。
【請求項３】
上記添加液が、上記ウレタン原液よりも粘性が高い高粘性液からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の二液混合装置。
【請求項４】
上記添加液が、着色顔料からなることを特徴とする請求項３に記載の二液混合装置。
【請求項５】
上記ウレタン原液に対する上記添加液の混合比率が１０％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の二液混合装置。
【請求項１】
ウレタン原液に添加液を混合するための二液混合装置であって、
上記ウレタン原液が流入する原液流入口及び流入した上記ウレタン原液を流出させる原液流出口を有するギア室と、
上記ギア室内にそれぞれ回転軸を中心に回転可能に保持され、上記原液流入口から上記原液流出口へ向かう上記ウレタン原液の流圧によって回転可能な互いに噛合する１対の外接ギアと、
上記添加液が流入する添加液流入口を有し、上記原液流出口から流出する上記ウレタン原液を流入させて上記添加液と混合させるための混合室と、
上記混合室内に設けられ、上記１対の外接ギアの回転に伴って回転する混合具とを備えたことを特徴とする二液混合装置。
【請求項２】
上記１対の外接ギアのうち一方の外接ギアの上記回転軸と、上記混合具の回転軸とが、１本の共通の軸により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の二液混合装置。
【請求項３】
上記添加液が、上記ウレタン原液よりも粘性が高い高粘性液からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の二液混合装置。
【請求項４】
上記添加液が、着色顔料からなることを特徴とする請求項３に記載の二液混合装置。
【請求項５】
上記ウレタン原液に対する上記添加液の混合比率が１０％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の二液混合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−９６８２２（Ｐ２００９−９６８２２Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６６７７４（Ｐ２００７−２６６７７４）
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１２日（２００７．１０．１２）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]