特開 2023-26212 発泡体の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023026212

(43)【公開日】2023-02-24

(54)【発明の名称】発泡体の製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 44/00 20060101AFI20230216BHJP

   B29C 39/06 20060101ALI20230216BHJP

   B29C 39/38 20060101ALI20230216BHJP

   B29C 44/36 20060101ALI20230216BHJP

   B29C 44/02 20060101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

B29C44/00 A

B29C39/06

B29C39/38

B29C44/36

B29C44/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021131991

(22)【出願日】2021-08-13

(71)【出願人】

【識別番号】508067736

【氏名又は名称】マイクロ波化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木谷 径治

(72)【発明者】

【氏名】志賀 駿介

(72)【発明者】

【氏名】秋山 幸生

(72)【発明者】

【氏名】東松 慎也

【テーマコード（参考）】

4F204

4F214

【Ｆターム（参考）】

4F204AA36

4F204AB02

4F204AG20

4F204AJ08

4F204AK03

4F204EA01

4F204EB01

4F204EK02

4F204EK13

4F204EK17

4F204EK18

4F214AA36

4F214AB02

4F214AG20

4F214AJ08

4F214AK03

4F214UA01

4F214UB01

4F214UD03

4F214UD13

4F214UD17

4F214UD18

(57)【要約】

【課題】均質性に優れる発泡体を製造するための発泡体製造装置を提供する。
【解決手段】発泡体の製造装置は、発泡体の原料および発泡剤を含む混合液を収容し、マイクロ波を透過する容器と、容器を収容する本体と、本体の上方に配置された排気部と、本体の下方に配置された吸気部と、混合液を加熱して発泡しながら硬化させるべく本体内の混合液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを備える発泡体の製造装置であって、容器には、マイクロ波を前記混合液に照射することで発生する蒸気を前記容器の外部に排出するための１又は複数の貫通孔が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発泡体の原料および発泡剤を含む混合液を収容し、マイクロ波を透過する容器と、
前記容器を収容する本体と、
前記本体の上方に配置された排気部と、
前記本体の下方に配置された吸気部と、
前記混合液を加熱して発泡しながら硬化させるべく前記本体内の前記混合液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と
を備える発泡体の製造装置であって、
前記容器には、マイクロ波を前記混合液に照射することで発生する蒸気を前記容器の外部に排出するための１又は複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする発泡体の製造装置。

【請求項2】

発泡体の原料および発泡剤を含む混合液を収容し、マイクロ波を透過する容器と、
前記容器を収容する本体と、
前記本体の上方に配置された排気部と、
前記本体の下方に配置された吸気部と、
前記混合液を加熱して発泡しながら硬化させるべく前記本体内の前記混合液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部と
を備える発泡体の製造装置であって、
前記排気部は、前記本体から排気口を通じて蒸気を排気することを特徴とする発泡体の製造装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の発泡体の製造装置であって、
前記吸気部は、前記本体を挟んで配置される第１の吸気口および第２の吸気口を有する。

【請求項4】

請求項２に記載の発泡体の製造装置であって、
前記排気口に多孔板が配置されている。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の発泡体の製造装置であって、
前記吸気部から前記排気部に向けて排気するための排気機構をさらに備える。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発泡体の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

メラミンフォーム等の発泡体が知られている。このような発泡体は、例えば、断熱材、吸音材、または食器を洗浄するスポンジに用いられる。

【0003】

特許文献１には、メラミンフォームの製造方法が開示される。当該製造方法では、マイクロ波の照射により、所定の内部輪郭形状を有する成形型内に供給されたメラミンフォームの原料を加熱することで、当該原料を発泡させながら硬化反応を進行させる。原料の発泡が進行することで成形型の内部全体に原料が行き渡り、この結果、当該成形型の内部輪郭形状に合致した外部輪郭形状を有するメラミンフォームが得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－１９１２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、マイクロ波を用いた発泡体の製造において、発泡過程の制御を改善する余地がある。

【0006】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発泡体の製造装置において、発泡過程を制御して、発泡体の均質性を改善することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様の発泡体の製造装置は、発泡体の原料および発泡剤を含む混合液を収容し、マイクロ波を透過する容器と、前記容器を収容する本体と、前記本体の上方に配置された排気部と、前記本体の下方に配置された吸気部と、前記混合液を加熱して発泡しながら硬化させるべく前記本体内の前記混合液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを備える発泡体の製造装置であって、前記容器には、マイクロ波を前記混合液に照射することで発生する蒸気を前記容器の外部に排出するための１または複数の貫通孔が設けられている。

【0008】

本発明の第１の態様の発泡体の製造装置は、発泡体の原料および発泡剤を含む混合液を収容し、マイクロ波を透過する容器と、前記容器を収容する本体と、前記本体の上方に配置された排気部と、前記本体の下方に配置された吸気部と、前記混合液を加熱して発泡しながら硬化させるべく前記本体内の前記混合液にマイクロ波を照射するマイクロ波照射部とを備える発泡体の製造装置であって、前記排気部は、前記本体から排気口を通じて前記蒸気を排気する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、製造装置において、吸気部から排気部に向けて本体の内壁面に沿って空気を流通させ、蒸気が本体の内壁で液化することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る発泡体製造装置の構成例を示す模式図である。

【図2】図１に示す発泡体製造装置のブロック図である。

【図3】図１に示す筐体のＸＺ平面による断面図である。

【図4】図１に示す筐体のＹＺ平面による断面図である。

【図5】図１に示す容器および内圧制御部材の断面図である。

【図6】図５中のＡ－Ａ線断面に相当する図である。

【図7】実施形態の発泡体の製造方法の流れを示す図である。

【図8】発泡工程の説明図である。

【図9】発泡工程の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法や縮尺は実際のものと適宜異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

【0012】

実施形態に係る発泡体製造装置、および実施形態に係る発泡体の製造方法を説明する前に、まず、当該製造方法により製造された発泡体およびその原料である混合液を説明する。

【0013】

１．発泡体
後述のマイクロ波を用いた製造方法により製造される発泡体は、複数の気泡を有する多孔質体である。発泡体は、例えばウレタン樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂で形成される。また、発泡体は、気泡が連続する連続気泡を有してもよいし、気泡が連続することなく単独で存在する独立気泡を有してもよい。ただし、発泡体が連続気泡を有することが好ましい。発泡体の密度、平均空孔径、気泡率、発泡倍率等の物性値は、それぞれ特に限定されない。また、発泡体の形状としては、特に限定されず、例えば、柱状、平板状等が挙げられる。

【0014】

かかる発泡体は、例えば、断熱材、吸音材、緩衝材、シール材、クッション材、スポーツ用マット、食器を洗浄するスポンジ等に用いられる。なお、発泡体の用途は特に限定されず任意である。気泡率等を調整することで、発泡体は任意の用途に使用される。

【0015】

２．混合液
前述の発泡体は、原料となる液状の混合液（以下、単に「混合液」ともいう）にマイクロ波を照射することにより、当該混合液を発泡させながら硬化させることで得られる。混合液は、樹脂原料を含む主剤、および発泡剤を含む。さらに、混合液は、必要に応じて、例えば発泡助剤、硬化剤等を含む。

【0016】

主剤は、樹脂原料と、界面活性剤とを含み、ｐＨ調整剤等の添加物をさらに含むことができる。樹脂原料としては、例えばウレタン、メラミン等の熱硬化性樹脂のモノマーが挙げられる。なお、樹脂原料としては、メラミンまたはホルムアルデヒドの縮合体等が含まれてもよい。発泡剤としては、例えばハイドロフルオロカーボン等のフッ素系不可性溶剤、水等が挙げられる。発泡助剤としては、メタノール、エタノール等のアルコール化合物、炭化水素等が挙げられる。硬化剤としては、例えば、ギ酸等の酸性触媒が挙げられる。

【0017】

以上の主剤、発泡剤、発泡助剤および硬化剤の各含有率は、特に限定されず、例えば、製造予定の発泡体の密度等の物性値に応じて任意に設定される。また、混合液は、主剤、発泡剤、発泡助剤および硬化剤に加えて、これら以外の材料を含んでいてもよい。また、混合液は、ペースト状であってもよい。

【0018】

３．発泡体製造装置１００
図１は、実施形態に係る発泡体製造装置１００の構成例を示す模式図である。図１では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。Ｘ－Ｙ平面は、水平面に平行であり、Ｚ軸に沿った方向は、鉛直方向に平行である。なお、以下では、説明の便宜上、Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向といい、Ｘ１方向とは反対の方向をＸ２方向という。同様に、Ｙ軸に沿う一方向をＹ１方向といい、Ｙ１方向とは反対の方向をＹ２方向という。Ｚ軸に沿う一方向をＺ１方向といい、Ｚ１方向とは反対の方向をＺ２方向という。また、以下では、Ｚ１方向を「上方」とし、Ｚ２方向を「下方」とする。

【0019】

３－１．発泡体製造装置１００の全体構成
図１に示す発泡体製造装置１００は、前述の発泡体を製造する装置である。発泡体製造装置１００は、混合液にマイクロ波を照射することにより当該混合液を加熱することで、当該混合液から発泡体を製造する装置である。

【0020】

図１に示すように、発泡体製造装置１００は、筐体１と、容器２と、内圧制御部材３と、搬送機構４と、混合液供給部５と、位置センサー６と、複数のマイクロ波照射部７ａおよび７ｂと、制御装置８とを備えることができる。なお、マイクロ波照射部７ａとマイクロ波照射部７ｂとは同様の構成とすることができる。マイクロ波照射部７ａおよび７ｂを区別しない場合、マイクロ波照射部７と記載する。マイクロ波照射部７は、単一又は３以上の照射部から構成されていてもよい。以下、各部を簡単に説明する。

【0021】

筐体１は、容器２を収容する箱状のハウジングである。筐体１の内壁は、マイクロ波に対する反射性を有しており、筐体１は、マイクロ波の外部への漏洩を抑止するように構成される。筐体１は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の非磁性の金属材料で構成することができる。なお、筐体１のうちの少なくとも内壁がマイクロ波に対する反射性を有すればよく、筐体１がマイクロ波に対する反射性を有さない部分を含んでもよい。また、筐体１には、内部を観察するための観察窓（図示せず）が設けられてもよい。

【0022】

また、図示の例では、筐体１の外形は、Ｘ軸に沿った長尺状である。一例において、筐体１の長手方向の両端の一方（Ｘ２方向の端）には、容器２が搬入される搬入口１０２が設けられ、他方（Ｘ１方向の端）には容器２が搬出される搬出口１０３が設けられる。マイクロ波の照射時には、搬入口１０２は、開閉可能な搬入用扉１２により塞がれ、搬出口１０３は、開閉可能な搬出用扉１３により塞がれる。なお、筐体１の外形は、Ｘ軸に沿った長尺状に限定されず、例えばＹ軸に沿った長尺状でもよいし、他の形状であってもよい。また、筐体１の大きさは、特に限定されず、例えば、筐体１の内部に照射されるマイクロ波の分布、発泡体の生産規模等に応じて決定される。

【0023】

容器２は、一例として、混合液を収容するケースである。容器２は、マイクロ波を透過する材料および厚さで形成される。容器２は、例えば、ガラス、樹脂等で構成される。また、容器２には、混合液の内圧を制御する内圧制御部材３を配置することができる。容器２は、図１ではＺ１方向に開放する開口を有するが、当該開口の位置はこれに限定されない。内圧制御部材３は、一例において、平板状の部材である。内圧制御部材３は、フィルム状であってもよい。内圧制御部材３は、容器２と同様に、マイクロ波を透過する材料および厚さで形成される。なお、筐体１、容器２、および内圧制御部材３については、後で詳述する。

【0024】

搬送機構４は、容器２を搬送する機構である。搬送機構４は、主に、Ｘ１方向に容器２を搬送するが、Ｘ１方向およびＸ２方向の双方に搬送可能であってもよい。なお、以下では、容器２が搬送される方向であるＸ１方向を「搬送方向」ともいう。

【0025】

搬送機構４は、複数のコンベア４０、４１および４２を有することができる。コンベア４０は、コンベア４１とコンベア４２との間に配置され。コンベア４０の一部は、筐体１の内部に位置する。コンベア４０、４１および４２は、それぞれＸ１方向に容器２を搬送する。容器２は、コンベア４１上からコンベア４０上へと搬送され、筐体１内を通過し、その後、コンベア４２上へと搬送される。なお、コンベア４１および４２は、容器２をＸ１方向に搬送可能であればよく、その構成は特に限定されない。また、コンベア４１および４２の一方または両方は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

【0026】

コンベア４０は、プレート４５、駆動用プーリー４０１、従動用プーリー４０２、ベルト４０３、複数のローラー４０４、モーター４０５、エンコーダー４０６および近接センサー４０７を有する。ベルト４０３は、駆動用プーリー４０１および従動用プーリー４０２に架け渡される。ベルト４０３の一部は、筐体１内に通っており、筐体１内に配置されるプレート４５を支持する。なお、コンベア４０を構成する要素のうちベルト４０３の当該一部およびプレート４５以外の要素は、筐体１の外部に位置する。ベルト４０３は、マイクロ波を透過する材料および厚さで形成される。ベルト４０３は、例えば樹脂等で構成される。プレート４５は、容器２を搬送するための部材であり、プレート４５上には容器２が配置される。プレート４５は、マイクロ波を透過する材料および厚さで形成される。プレート４５は、例えば、ガラス、樹脂等で構成される。

【0027】

モーター４０５は、例えば、各種直流モーターまたは各種交流モーターである。モーター４０５の回転軸に駆動用プーリー４０１が接続される。モーター４０５が発生する駆動力が駆動用プーリー４０１に伝わりベルト４０３が走行する。ベルト４０３の走行に伴ってプレート４５がＸ１方向またはＸ２方向に移動する。このプレート４５の移動により、容器２がＸ１方向またはＸ２方向に搬送される。

【0028】

エンコーダー４０６は、例えばパルスジェネレータである。図１に示す例では、エンコーダー４０６が従動用プーリー４０２に取り付けられる。エンコーダー４０６は、従動用プーリー４０２の回転角度、回転速度等に応じた信号を出力する。当該信号に基づいて、プレート４５の移動方向および移動量を検出することが可能である。また、近接センサー４０７は、例えばリミットスイッチである。近接センサー４０７は、プレート４５のＸ１方向における移動の限界位置とＸ２方向における移動の限界位置を検出する。

【0029】

なお、以上の搬送機構４による容器２の移動は、連続的な移動であってもよく、移動と停止とを組み合わせた非連続な移動であってもよい。例えば、容器２にマイクロ波の照射が行なわれている間は、搬送機構４による容器２の移動が停止されてもよい。また、搬送機構４による容器２の移動速度は、一定でもよく、変化してもよい。また、搬送速度は、例えば、予め決められた速度に制御される。

【0030】

混合液供給部５は、筐体１の外部に設置されており、混合液を計量し、必要量の混合液を容器２内に供給する装置である。図示の例では、混合液供給部５は、コンベア４１の上方に位置するが、コンベア４１の上方の箇所以外の箇所に配置されてもよい。また、混合液供給部５は、攪拌機を備えていてもよい。混合液供給部５は、各種材料を所要量混合して混合液が生成する生成部として機能してもよい。

【0031】

位置センサー６は、筐体１に設置される。図１に示す例では、位置センサー６が内圧制御部材３の上方に位置するよう筐体１に取り付けられる。位置センサー６は、例えば赤外線等の光を用いたフォトセンサー等である。具体的には、位置センサー６は、内圧制御部材３に光を照射する発光素子と、内圧制御部材３で反射した反射光を受光する受光素子とを有する。また、位置センサー６が赤外線センサーである場合、内圧制御部材３は、赤外線に対する反射性を有する。位置センサー６は、内圧制御部材３との間の距離を計測し、その計測結果に基づいて内圧制御部材３のＺ軸方向における位置（高さ）を検出する。例えば、内圧制御部材３のＺ軸方向における位置は、容器２の底面からの内圧制御部材３の高さである。

【0032】

位置センサー６の数は、１個に限定されず、複数であってもよい。位置センサー６の設置箇所は、筐体１の上部でなくてもよく、例えばコンベア４０に設置されてもよい。この場合、例えば、位置センサー６がマイクロ波の影響を受けないよう、位置センサー６はマイクロ波に対する反射性を有する部材で覆われる。また、位置センサー６は、内圧制御部材３のＺ軸方向における位置を検出可能であれば、フォトセンサー以外のセンサーであってもよい。

【0033】

マイクロ波照射部７は、筐体１に設置される。マイクロ波照射部７は、筐体１内にマイクロ波を照射する。マイクロ波照射部７ａおよび７ｂは、互いに離間し、Ｘ軸に沿って並んで配置される。すなわち、マイクロ波照射部７は、容器２の搬送方向に沿って配置される。マイクロ波照射部７ａは、後述する排気部１５よりも容器２の搬入側に位置し、マイクロ波照射部７ｂは、排気部１５よりも容器２の搬出側に位置する。マイクロ波照射部７ａは、図１中の右斜め下に向かってマイクロ波を照射し、マイクロ波照射部７ｂは、図１中の飛左斜め下に向かってマイクロ波を照射する。

【0034】

図２は、図１に示す発泡体製造装置１００のブロック図である。図２に示すように、マイクロ波照射部７は、マイクロ波を発生するマイクロ波発振器７１を有する。例えば、マイクロ波発振器７１は、マグネトロン、クライストロン、ジャイロトロンまたは半導体型発振器等である。マイクロ波の周波数は、特に限定されないが、例えば、９１５ＭＨｚまたは２．４５ＧＨｚである。また、図示はしないが、マイクロ波照射部７は、マイクロ波発振器７１が発生するマイクロ波を伝送して容器２内にマイクロ波を照射する伝送部を有する。当該伝送部は、例えば、導波管またはマイクロ波を伝送する同軸ケーブル等である。

【0035】

なお、マイクロ波の出力は、発泡体製造装置１００の規模等に応じて決められ、特に限定されない。ただし、本実施形態では、マイクロ波照射部７ａからのマイクロ波の出力と、マイクロ波照射部７ｂからのマイクロ波の出力とは異なる。具体的には、マイクロ波照射部７ａは、マイクロ波照射部７ｂからのマイクロ波の出力よりも大きいマイクロ波の出力となるよう、制御装置８によって制御される。また、マイクロ波照射部７ａから出力されるマイクロ波の周波数と、マイクロ波照射部７ｂから出力されるマイクロ波の周波数とは同一であることが好ましいが、異なっていてもよい。

【0036】

制御装置８は、搬送機構４の動作およびマイクロ波照射部７の出力を制御するコンピューターである。具体的には、制御装置８は、処理装置８１と記憶装置８２とを有する。処理装置８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーである。記憶装置８２は、半導体メモリー等のメモリーである。記憶装置８２には、制御プログラムＰ１が記憶される。処理装置８１は、制御プログラムＰ１を実行することで、搬送制御部８１１、位置算出部８１３、およびマイクロ波制御部８１２として機能する。

【0037】

搬送制御部８１１は、容器２をＸ軸に沿って搬送させるよう搬送機構４のモーター４０５の動作を制御する。具体的には、搬送制御部８１１は、エンコーダー４０６から出力される情報、および近接センサー４０７から出力される情報を基にして算出されたプレート４５のＸ軸に沿った位置が所定位置となるように、モーター４０５の動作を制御する。

【0038】

位置算出部８１３は、例えば、位置センサー６から出力される情報に基づいて、単位時間あたりの内圧制御部材３のＺ１方向における位置の変化量（すなわち内圧制御部材３のＺ１方向の移動速度）を算出する。前述の位置センサー６および位置算出部８１３は、内圧制御部材３のＺ１方向における位置を検出し、単位時間あたり位置の変化量を単位時間あたり発泡量として測定する「測定手段」である。

【0039】

マイクロ波制御部８１２は、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂが照射する各マイクロ波の出力を制御する。具体的には、マイクロ波制御部８１２は、位置センサー６から出力される情報に基づいてマイクロ波照射部７の出力を制御する。より具体的には、マイクロ波制御部８１２は、単位時間あたり位置の変化量に応じてマイクロ波照射部７から出力されるマイクロ波の強度を変更することで、混合液の発泡の程度が目標値となるようにマイクロ波の出力をフィードバック制御する。例えば、内圧制御部材３のＺ１方向の移動速度が目標速度よりも速い場合にはマイクロ波の強度を低くし、当該移動速度が当該目標速度よりも遅い場合には、マイクロ波の強度を高くする。このように位置センサー６から出力される情報を基にしてマイクロ波の出力を制御することで、発泡倍率等の物性値を目標値と一致または近づけることができる。

【0040】

なお、処理装置８１は、位置センサー６から出力される情報を基にして、マイクロ波の出力を制御することに加えて、または代えて、搬送機構４による搬送速度または搬送方向を制御してもよい。また、位置センサー６が複数設けられる場合、マイクロ波制御部８１２は、複数の位置センサー６のうちの１個の位置センサー６を用いてマイクロ波照射部７ａを制御し、他の１個の位置センサー６を用いてマイクロ波照射部７ｂを制御してもよい。

【0041】

以上の構成の発泡体製造装置１００は、筐体１、容器２、内圧制御部材３、搬送機構４、混合液供給部５、位置センサー６、マイクロ波照射部７ａ、マイクロ波照射部７ｂおよび制御装置８以外の要素を有してもよい。例えば、発泡体製造装置１００は、位置センサー６以外に、温度および湿度等の筐体１内の状況等に関する情報を取得するセンサーを有してもよい。この場合、位置センサー６から出力される情報だけでなく、当該センサーから出力される情報を併用して、マイクロ波照射部７ａおよびマイクロ波照射部７ｂ等の駆動が制御されてもよい。また、発泡体製造装置１００は、位置センサー６に加えてまたは代えて、混合液の発泡により内圧制御部材３に加わるＺ１方向の圧力の情報を取得するセンサーを備えてもよい。この場合、位置センサー６から出力される情報と併用または単独で、当該センサーから出力される情報に基づいて、マイクロ波照射部７ａおよびマイクロ波照射部７ｂ等の駆動が制御されてもよい。したがって、「測定手段」は、圧力センサーを有しており、単位時間当たりの圧力の変化量を単位時間あたり発泡量として測定してもよい。

【0042】

３－２．筐体１
図３および図４は、それぞれ図１に示す筐体１の断面図である。図３では、筐体１をＸ－Ｚ平面に沿って切断した断面が示される。図３に示すように、筐体１は、容器２を収容する箱状の本体１１と、本体１１の上方に配置された排気部１５とを有する。本体１１には、前述した搬入用扉１２および搬出用扉１３が取り付けられる。また、図４では、筐体１をＹ－Ｚ平面に沿って切断した断面が示される。図４のでは、筐体１は、２個の吸気部１４を本体１１の下方に有する。吸気部１４の２個に限らず、吸気部１４を有しないことも考えられる。筐体１内は、空気で満たされるが、例えば窒素ガス等で満たされてもよい。

【0043】

図４に示すように、各吸気部１４は、本体１１に接続される。図示の例では、各吸気部１４は、本体１１におけるＺ２方向（鉛直方向下側）の部分に接続される。各吸気部１４は、Ｘ１方向を長手方向とする長尺な筒状の部材である。２個の吸気部１４は、本体１１に対してＹ１方向およびＹ２方向の両側に配置される。図３および図４に示すように、各吸気部１４の長手方向における長さは、本体１１のＸ１方向における長さとほぼ等しい。各吸気部１４の長手方向での両端には、２個の開口端１０６ａおよび１０６ｂが設けられる。２個の開口端１０６ａおよび１０６ｂは、外部の空気を吸気部１４の内部に導入する。

【0044】

各吸気部１４の内部の空間は、本体１１の側壁の下側に形成された吸気口１０４に連通している。吸気口１０４は、例えば、Ｘ１方向を長手方向とする長尺な孔である。吸気口１０４のＸ１方向における長さは、吸気部１４の長手方向における長さとほぼ等しい。吸気口１０４には、マイクロ波の外部への漏洩を防ぐための多孔板１６１を配置することが好ましく、マイクロ波非透過性の多孔板１６１を配置することがさらに好ましい。多孔板１６１は、蒸気を流通可能な複数の微小な孔を有する板部材とすることができ、吸気口１０４の全域にわたり配置してもよい。多孔板１６１は、マイクロ波を反射させるために、金属製としたり、マイクロ波に曝露される側に金属層を有する多層構造としたり、マイクロ波に暴露される側にマイクロ波を反射する表面加工を施したりすることができる。多孔板１６１を設けることにより、吸気口１０４へのマイクロ波の漏洩を防ぐことができる。そのため、蒸気を問題なく給気する十分な大きさの吸気口１０４を備えることが可能となる。

【0045】

図３に示すように、排気部１５は、本体１１に接続される。排気部１５は、一例として、本体１１からＺ１方向に突出する円筒状の部材である。排気部１５は、Ｚ１方向からみて、マイクロ波照射部７ａとマイクロ波照射部７ｂとの間に位置する。図４に示すように、排気部１５は、筐体１のＹ１方向における中央に配置することができる。なお、図示しないが、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂも筐体１のＹ１方向における中央に位置することができる。

【0046】

排気部１５の内部の空間は、本体１１の上面に形成された排気口１０５に連通している。排気口１０５は、例えば、円形の孔である。排気口１０５には、マイクロ波の外部への漏洩を防ぐための多孔板１６２を配置することが好ましく、マイクロ波非透過性の多孔板１６２を配置することがさらに好ましい。多孔板１６２は、蒸気を流通可能な複数の微小な孔を有する板部材とすることができ、排気口１０５の全域にわたり配置してもよい。また、排気部１５には、図示しないが、排気用ファンを有するブロワー等の排気機構が接続され、本体１１内に吸気口１０４から排気口１０５に向かう気流を生じさせる。多孔板１６２を設けることにより、排気口１０５へのマイクロ波の漏洩を防ぐことができる。そのため、蒸気を問題なく排気する十分な大きさの排気口１０５を備えることが可能となる。

【0047】

以上の通り、排気部１５および吸気部１４は、排気機構の動作により、吸気口１０４から排気口１０５に向けて筐体１の内壁面に沿って空気を流通させる。例えば、排気機構は、図４中の矢印Ａ１の示す方向に沿って空気を流通させる。そのため、容器２内で混合液から発泡に伴って生じる水等の蒸気を筐体１の外部に放出させることができる。そのため、蒸気が本体１１の内壁で液化することを防ぐことができる。したがって、水等にマイクロ波が吸収されることを防ぐことができる。そのため、このような排気を行わない場合に比べて、混合液１０ａに照射されるマイクロ波の分布の制御を図ることができる。そのため、均質な発泡体を効率よく製造することができる。

【0048】

また、前述のように、筐体１は、２個の吸気部１４を有することができる。そのため、１個の吸気部１４のみが設けられる場合に比べ、排気口１０５に向かう気流を本体１１のより広範囲に生じさせることができる。その結果、本体１１の広範囲にわたって蒸気の液化を防ぎ、よって本体１１内の温度均一性を向上させることができる。加えて、２個の吸気部１４を、本体１１を挟んで配置することによって、さらに広範囲に及ぶ気流とすることができる。

【0049】

また、図４に示すように、開口端１０６ａのＺ１方向における長さＴ１は吸気口１０４のＺ１方向における長さＴ２よりも長い。同様に、開口端１０６ｂのＺ１方向における長さも長さＴ２よりも長い。そのため、開口端１０６ａおよび１０６ｂから導入した空気を、吸気口１０４に全域にわたって均一に流通させることができる。したがって、吸気口１０４から排気口１０５に向けての気流を本体１１の全域にわたって万遍なく生じさせることができる。そのため、本体１１の全域にわたって蒸気が液化することを万遍なく防ぐことができる。また、本体１１内の温度の更なる均一化を図ることができる。

【0050】

３－３．容器２
図５は、図１に示す容器および内圧制御部材の断面図である。図５に示すように、側壁２２には、容器２の内外を連通する複数の貫通孔２０１が設けられてもよい。各貫通孔２０１は、側壁２２に形成された小孔またはスリットである。当該複数の貫通孔２０１が設けられることで、容器２内の圧力を調整することができる。当該複数の貫通孔２０１は、蒸気を容器２の外部に排出する排出部として機能する。当該複数の貫通孔２０１は、容器２内の混合液１０ａが容器２の外部に流出しない位置、数および大きさで形成される。

【0051】

容器２について、４つの側面を有するものを例に説明をするが、相対する２つの側面だけを有するものとすることも可能であり、プレート４５を容器２の底面として用いることも可能である。

【0052】

３－４．内圧制御部材３
また、図５に示すように、内圧制御部材３は、容器２の内部を移動可能である。図６は、図５中のＡ－Ａ線断面に相当する図である。図６に示すように、内圧制御部材３のＺ１方向からみた平面積、すなわちＸ－Ｙ平面で平面積は、容器２の内部のＺ１方向からみた平面積よりも小さい。また、内圧制御部材３と容器２との間には内圧制御部材３の全周にわたって間隙ｄ１が形成されるよう、Ｚ１方向からみた内圧制御部材３のサイズおよび配置が設定される。なお、間隔ｄ１は、内圧制御部材３の全周にわたり一定であってもよく、変化してもよい。また、内圧制御部材３の一部は、容器２と接触していてもよい。

【0053】

このように、内圧制御部材３と容器２との間には間隙ｄ１があることで、間隙ｄ１が無い場合に比べ、容器２の内部における内圧制御部材３の移動が容易となる。また、間隙ｄ１が設けられることで、混合液１０ａから発生する水等の蒸気を容器２の外部へと効率良く排出させることができる。すなわち、間隙ｄ１は、蒸気を容器２の外部に排出する排出部として機能する。

【0054】

例えば、内圧制御部材３は、容器２を構成する材料と同一の材料で形成される。ただし、内圧制御部材３の材料は容器２の材料と異なっていてもよい。また、内圧制御部材３の厚さは容器２の厚さと同一でも異なっていてもよい。内圧制御部材３の厚さは、例えば発泡体の種類等によって決定される。内圧制御部材３の厚さに応じて内圧制御部材３の自重を設定することができる。また、内圧制御部材３の密度がρａ、発泡前の混合液１０ａの密度がρｂである場合、内圧制御部材３は、ρａ＜ρｂとなるよう設定される。この密度の関係により、内圧制御部材３を発泡前の混合液１０ａに浮かせることができる。

【0055】

図５に示すように、内圧制御部材３は、混合液１０ａの表面に接触する。ここで、混合液１０ａは発泡により矢印Ａ２方向に向かって膨張しようとする。この際、内圧制御部材３は、混合液１０ａの内圧、すなわち混合液１０ａで発生する気泡の内圧を制御する。具体的には、内圧制御部材３がその自重により混合液１０ａに矢印Ａ２とは反対方向に圧力を加える。これにより、混合液１０ａの発泡による膨張が制限される。ただし、内圧制御部材３による圧力は、混合液１０ａの発泡により生じる圧力よりも小さい。そのため、内圧制御部材３は、混合液１０ａに接触しながら、混合液１０ａの発泡に伴って矢印Ａ２方向に移動する。図５に示すように、内圧制御部材３は、徐々にＺ１方向に移動する。これにより混合液１０ａはその内圧を一定に保ちつつＺ１方向に緩やかに膨張する。

【0056】

４．発泡体の製造方法
図７は、実施形態の発泡体の製造方法の流れを示す図である。図７に示すように、発砲体の製造方法は、供給工程Ｓ１１と発泡工程Ｓ１２とを有する。以下、各工程を説明する。

【0057】

４－１．供給工程Ｓ１１
供給工程Ｓ１１では、図５に示すように、容器２の内部に混合液１０ａが供給される。供給工程Ｓ１１では、例えば、図１に示すコンベア４１上に容器２が配置された状態で、混合液供給部５から容器２内に混合液１０ａが所定量供給される。また、例えば、容器２への混合液１０ａの供給が終了したら、混合液１０ａに接触するように容器２の上方から内圧制御部材３が混合液１０ａ上に載置される。

【0058】

４－２．発泡工程Ｓ１２
図８および図９は、それぞれ発泡工程Ｓ１２の説明図である。発泡工程Ｓ１２では、混合液１０ａにマイクロ波を照射することにより混合液１０ａが加熱される。当該加熱により、混合液１０ａは発泡しながら硬化する。なお、発泡工程Ｓ１２は、マイクロ波により混合液１０ａを加熱する加熱工程ともいえる。

【0059】

具体的には、まず、図８に示すように、コンベア４１上からコンベア４０上に容器２が搬送される。つまり、容器２が筐体１内に配置される。容器２が筐体１内に配置されるに際し、筐体１の搬入用扉１２の開閉が行われる。

【0060】

次に、筐体１内に容器２が配置されたら、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂは、マイクロ波制御部８１２の制御の下で筐体１内へのマイクロ波の照射を開始する。なお、マイクロ波の照射は、搬入用扉１２および搬出用扉１３が閉じた状態で行われる。前述のように筐体１がマイクロ波の反射性を有するので、マイクロ波の外部への漏洩を防ぐことができる。

【0061】

混合液１０ａにマイクロ波が照射されることで混合液１０ａが加熱される。混合液１０ａが加熱されると、混合液１０ａの発泡が開始される。具体的には、混合液１０ａのうち加熱された部分が気化されることでガスが発生し、発生したガスが混合液１０ａを内部から膨張させる。また、かかる発泡とともに硬化反応が開始される。

【0062】

ここで、前述のように、供給工程Ｓ１１において内圧制御部材３は混合液１０ａ上に載置される。そのため、マイクロ波の照射の開始時には、内圧制御部材３は混合液１０ａに接触している。ただし、内圧制御部材３は、マイクロ波の照射の開始後に、混合液１０ａに接触するよう容器２内に配置されてもよい。つまり、内圧制御部材３は、供給工程Ｓ１１と発泡工程Ｓ１２との間、または発泡工程Ｓ１２の最中に、混合液１０ａ上に配置される。

【0063】

次に、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂによるマイクロ波の照射が開始されたら、コンベア４０は、搬送制御部８１１の制御の下で、容器２をＸ１方向に搬送する。したがって、容器２の搬送と、混合液１０ａへのマイクロ波の照射とが、同時に並列して行われる。容器２を搬送しながらマイクロ波を照射することで、容器２を移動させずにマイクロ波を照射させる場合に比べ、混合液１０ａに対してマイクロ波の分布を制御することができる。その結果、製造される発泡体の均質性を高めることができる。また、容器２を筐体１に対して移動させることで、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂを筐体１に対して移動させる構成に比べ、発泡体製造装置１００の構成を簡素化することができる。

【0064】

なお、マイクロ波の照射とコンベア４０による容器２の搬送とは、同時に開始されてもよいし、コンベア４０による容器２の搬送が開始された後に、マイクロ波の照射が開始されてもよい。また、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂは、マイクロ波の照射を同時に開始してもよいし、例えば、マイクロ波照射部７ａのみが混合液１０ａにマイクロ波を照射した後、マイクロ波照射部７ｂのみが混合液１０ａにマイクロ波を照射してもよい。マイクロ波照射部７ａおよび７ｂによる各照射開始タイミングは、例えば、容器２の搬送速度および搬送方向等に応じて決定されてもよい。

【0065】

コンベア４０の搬送により、容器２は、図８に示すように搬出用扉１３よりも搬入用扉１２に近い位置から、図９に示すように搬入用扉１２よりも搬出用扉１３に近い位置へと移動する。この移動中、混合液１０ａには、マイクロ波が照射され続ける。そうすると、混合液１０ａはＺ１方向に向かって膨張しながら、硬化反応が進行していく。発泡および硬化反応の進行中では、混合液１０ａには、硬化された部分と未硬化な部分とが混在する。なお、本明細書の説明では、硬化開始前の状態、および硬化された部分と未硬化な部分とが混在する状態の双方を、混合液１０ａとして説明する。

【0066】

また、前述のように、筐体１に容器２を配置する前に、内圧制御部材３は混合液１０ａ上に載置されている。したがって、マイクロ波の照射中において、内圧制御部材３は混合液１０ａに接触している。そのため、混合液１０ａが発泡しながら硬化するとき、内圧制御部材３が、混合液１０ａに発生する気泡の内圧を制御する。そのため、混合液１０ａは、発泡による膨張が所定条件に制限された状態で、Ｚ１方向に向かって膨張する。

【0067】

このように、混合液１０ａが発泡しながら硬化するとき、内圧制御部材３によって、混合液１０ａの内圧が制御される。そのため、発泡中において、容器２および内圧制御部材３によって混合液１０ａの全周に加わる圧力のバラつきを小さくすることができる。その結果、発生した気泡の膨張の程度に差が生じることを抑制することができる。また、内圧制御部材３は、発泡に伴って移動可能であるので、気泡の発生時間の違いによる気泡の径のバラつきを小さくすることができる。このようなことから、発泡体における気泡径のバラつきを抑制することができる。

【0068】

特に、内圧制御部材３は、混合液１０ａに対するマイクロ波の照射を開始する前から混合液１０ａの内圧は制御されることが好ましい。これにより、マイクロ波の照射が開始された後に混合液１０ａの内圧が制御される場合に比べて、発泡体における気泡径の均一化を図ることができる。

【0069】

また、前述のように、マイクロ波照射部７ａは、図１中の右斜め下に向かってマイクロ波を照射し、マイクロ波照射部７ｂは、図１中の左斜め下に向かってマイクロ波を照射する。そのため、例えば容器２に対して真上からマイクロ波が照射される場合に比べ、容器２内に配置された混合液１０ａの中央部にもマイクロ波を効果的に照射することができる。

【0070】

また、図８に示すように、容器２が搬出用扉１３よりも搬入用扉１２に近い位置に配置される状態では、容器２内の混合液１０ａは、マイクロ波照射部７ｂよりもマイクロ波照射部７ａによるマイクロ波の影響を強く受ける。一方、図９に示すように、容器２が搬入用扉１２よりも搬出用扉１３に近い位置に配置される状態では、容器２内の混合液１０ａは、マイクロ波照射部７ａよりもマイクロ波照射部７ｂによるマイクロ波の影響を強く受ける。前述のように、マイクロ波照射部７ａは、マイクロ波照射部７ｂから出力されるマイクロ波の強度よりも強い強度のマイクロ波が出力される。そのため、製造初期において混合液１０ａに照射されるマイクロ波の強度は、製造終期において混合液１０ａに照射されるマイクロ波の強度よりも強い。

【0071】

混合液１０ａに照射されるマイクロ波の出力を経時的に低下させることで、当該出力を経時的に変化させない場合に比べ、発泡体内における気泡の配置分布のバラつきを低減することができる。混合液１０ａに対するマイクロ波の照射開始直後においてマイクロ波の出力を高めることで発泡を迅速に進行させることができる。また、混合液１０ａが目標とする発泡体の形状まで発泡した後の期間では、その形状を維持すべく、当該発泡体の温度を保つことが好ましい。なお、当該出力の変化は、内圧制御部材３を有さない構成においても有効であると考えられる。

【0072】

次に、例えば、予め設定された照射時間に到達したと判断したら、マイクロ波制御部８１２の制御の下で、マイクロ波照射部７ａおよび７ｂは、マイクロ波の照射を停止する。以上により、混合液１０ａから発泡体が製造される。なお、マイクロ波の照射後に、必要に応じて乾燥処理が施されてもよい。

【0073】

次に、発泡体が製造されたら、コンベア４０上からコンベア４２上に容器２が搬送される。そして、製造された発泡体は、容器２から脱型され、裁断機等により不要部分が除去されることで所定形状に成形される。

【0074】

以上、発泡体の製造方法について説明した。例えば、複数の容器２を連続的に処理する場合、ある１個の容器２に混合液１０ａが供給されている時、他の１個の容器２内の混合液１０ａにマイクロ波が照射される。筐体１内には複数の容器２が配置されてもよいが、発泡体の均質性を充分に高めるために、筐体１内には１個の容器２が配置されることが好ましい。また、前述の説明では、容器２の搬送中に混合液１０ａにマイクロ波が照射されたが、例えば、容器２の搬送を停止した状態で混合液１０ａにマイクロ波が照射されてもよい。

【0075】

本発明の発泡体製造装置について図示の実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は、これらに限定されるものではない。また、本発明の各部の構成は、前述の実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成に置換でき、また、任意の構成を付加できる。

【符号の説明】

【0076】

１…筐体、２…容器、３…内圧制御部材、４…搬送機構、５…混合液供給部、６…位置センサー、７…マイクロ波照射部、７ａ…マイクロ波照射部、７ｂ…マイクロ波照射部、８…制御装置、１０ａ…混合液、１１…本体、１２…搬入用扉、１３…搬出用扉、１４…吸気部、１５…排気部、２１…底部、２２…側壁、３５…支持棒、３６…弾性部材、３７…ストッパー部材、３８…ローラー、４０…コンベア、４１…コンベア、４２…コンベア、４５…プレート、７１…マイクロ波発振器、８１…処理装置、８２…記憶装置、１００…発泡体製造装置、１０２…搬入口、１０３…搬出口、１０４…吸気口、１０５…排気口、１０６ａ…開口端、１０６ｂ…開口端、１６１…多孔板、１６２…多孔板、２０１…貫通孔、２１１…底面、４０１…駆動用プーリー、４０２…従動用プーリー、４０３…ベルト、４０４…ローラー、４０５…モーター、４０６…エンコーダー、４０７…近接センサー、８１１…搬送制御部、８１２…マイクロ波制御部、８１３…位置算出部、Ａ１…矢印、Ａ２…矢印、Ｐ１…制御プログラム、Ｓ１１…供給工程、Ｓ１２…発泡工程、ｄ１…間隙、ｄ２…空間、ｄ３…空間、Ｔ１…長さ、Ｔ２…長さ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】