JP7372083B2

JP7372083B2 - 発泡粒子の製造装置および製造方法

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Publication number: JP7372083B2
Application number: JP2019158794A
Authority: JP
Inventors: 昌英戎井; 経宣福田
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2023-10-31
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Description

本発明は、発泡粒子の製造装置および製造方法に関する。

熱可塑性樹脂からなる発泡粒子は、発泡槽内で分散剤を含む水中に熱可塑性樹脂粒子を分散させ、ついで揮発性発泡剤を添加し、高温高圧下に保って揮発性発泡剤を含浸させたのち、低圧雰囲気下に放出する方法（以下、除圧発泡法）により製造されることは知られている。

このような発泡粒子の製造方法である除圧発泡法では、各生産バッチでの発泡粒子の発泡倍率のバラツキを小さくするために、生産バッチ間での発泡槽内温バラツキを小さくすること、およびバッチ内での発泡槽の温度制御の精度が高いこと（±０．１℃レベル）が必要である。このため、発泡槽内の温度は、昇温から発泡終了までの間で精密に調節されている。図５は、発泡槽１内の温度を調節する従来の温調制御部の概略構成を模式的に示した図である。

図５に示されるように、従来の発泡粒子の製造装置は、発泡槽１と温調制御部１００と、を備えている。発泡槽１には、その外周部を取り囲むように、ジャケット部２が設けられている。従来の温調制御部１００は、ジャケット部２に対して蒸気を供給する蒸気供給管路１１１を備えている。そして、蒸気供給管路１１１には、蒸気供給源から蒸気が供給される上流側から下流側（ジャケット部２側）へ向けて、減圧弁１１２、開閉弁１１３、および制御弁１１４がこの順に設けられている。減圧弁１１２は、蒸気供給源から流れる高圧の蒸気を減圧して、ジャケット部２へ供給する蒸気圧を一定に保つ。また、制御弁１１４は、上流側から流れる蒸気を所定の流量に調節し下流側へ送る。制御弁１１４は、温度指示調節器（ＴＩＣ）に接続されている。当該温度指示調節器は、発泡槽１内の温度の信号を受け、当該信号に基づいてＰＩＤ制御などのプロセス制御方式を用いて制御弁１１４の弁開度を調節する。これによって、蒸気供給管路１１１を流れる蒸気の流量が調節される。このように、従来の構成では、発泡槽１の昇温から発泡終了までの間、一定口径（呼び径）の蒸気供給管路１１１を用いて、ジャケット部２へ一定圧力の蒸気を供給するようになっている。そして、この一定圧力の蒸気の供給量を制御弁１１４により調節することによって、発泡槽１内の温度が調節される。

各生産バッチで発泡倍率バラツキが小さい発泡粒子を製造する上で、発泡槽内の温度を精密に制御することは重要である。発泡槽１の内部は最大１６０℃へ加熱する必要があるため、ジャケット部２へ蒸気を供給して加熱する。そのため、（ａ）加熱のみ（冷却しない）の温度制御となること、（ｂ）発泡槽１の熱容量が大きいことから、温調制御部１００による発泡槽１の内温測定値の応答遅れ時間が長く、精度良く内温を制御することは難しい。図５に示された従来の装置では、発泡槽１内の温度を精密に制御する点において、改善の余地がある。

本発明の一態様は、発泡槽内の温度を精密に制御することが可能な発泡粒子の製造装置および製造方法を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発泡粒子の製造装置は、発泡槽と、前記発泡槽の外周部に設けられたジャケット部と、前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、前記温調制御部は、前記ジャケット部へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ第１の減圧弁と、前記第１の減圧弁の下流側から分岐し、蒸気供給量が互いに異なる複数の分岐管と、前記複数の分岐管の開閉切替を制御するための切替制御部と、前記複数の分岐管の少なくとも１つに設けられ、当該分岐管での蒸気量を調節する第１の制御弁と、を備えたことを特徴としている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発泡粒子の製造装置は、発泡槽と、前記発泡槽の外周部に設けられたジャケット部と、前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、前記温調制御部は、前記供給管に設けられ、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る第２の減圧弁と、前記供給管における前記第２の減圧弁の下流側に設けられ、前記ジャケット部への蒸気流量を調節する第２の制御弁と、前記第２の減圧弁を制御し、前記供給管を流れる蒸気の圧力を上昇または降下させる減圧弁圧力制御部と、を備えたことを特徴としている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発泡粒子の製造方法は、発泡槽と、前記発泡槽の周囲に設けられたジャケット部と、前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、前記温調制御部は、前記ジャケット部へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ第１の減圧弁と、前記第１の減圧弁の下流側から分岐し、蒸気供給量が互いに異なる複数の分岐管と、前記複数の分岐管の少なくとも１つに設けられた第１の制御弁と、を備えた製造装置を用いた発泡粒子の製造方法において、前記複数の分岐管の開閉切替を制御するとともに、当該分岐管での蒸気量を前記第１の制御弁により調節することを特徴としている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発泡粒子の製造方法は、発泡槽と、前記発泡槽の周囲に設けられたジャケット部と、前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、前記温調制御部は、前記供給管に設けられ、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る第２の減圧弁と、前記供給管における前記第２の減圧弁の下流側に設けられた第２の制御弁と、を備えた製造装置を用いた発泡粒子の製造方法において、前記第２の減圧弁を制御し、前記供給管を流れる蒸気の圧力を上昇または降下させるとともに、前記ジャケット部への蒸気流量を前記第２の制御弁により調節することを特徴としている。

本発明の一態様によれば、発泡槽内の温度を精密に制御することができる。

本発明の実施形態１に係る発泡粒子の製造装置の概略構成を模式的に示した図である。発泡工程中の発泡槽の内温設定の一例、および当該内温設定に対応した実施形態１に係る製造装置における複数の分岐管の切替制御を示すグラフである。本発明の実施形態２に係る発泡粒子の製造装置の概略構成を模式的に示した図である。発泡工程中の発泡槽の内温設定の一例、および当該内温設定に対応した実施形態２に係る製造装置における複数の分岐管の切替制御を示すグラフである。従来の発泡粒子の製造装置の概略構成を模式的に示した図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る発泡粒子の製造装置の概略構成を模式的に示した図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る発泡粒子の製造装置は、発泡槽１と、ジャケット部２と、温調制御部１０と、を備えている。発泡槽１は、発泡粒子の製造に使用される従来公知のものであれば、特に限定されない。ジャケット部２は、発泡槽１と離間するように、発泡槽１の外周部を覆うように設けられている。

温調制御部１０は、ジャケット部２に蒸気を供給する供給管１１を有している。供給管１１から供給される蒸気は、発泡槽１とジャケット部２との間の空間に満たされる。そして、この蒸気によって、発泡槽１の内部は加熱される。温調制御部１０は、ジャケット部２へ供給される蒸気量を調節することによって、発泡槽１内の温度を調節する。なお、本実施形態では、供給管１１を流れる加熱媒体として蒸気を用いている。しかし、供給管１１を流れる加熱媒体は、これに限定されるものではなく、発泡槽１に投入される熱可塑性樹脂の種類に応じて他の加熱媒体、例えば、オイル、加熱空気、蒸気と加熱空気との混合媒体などを用いることができる。

温調制御部１０は、供給管１１と、減圧弁１２（第１の減圧弁）と、開閉弁１３ａ～１３ｃと、制御弁１４ｂおよび１４ｃ（第１の制御弁）と、を備えている。減圧弁１２は、上流側の蒸気供給源から送られる高圧蒸気の圧力を最適圧力に減圧する弁であり、ジャケット部２へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ。

分岐管１１ａ～１１ｃは、供給管１１における減圧弁１２の下流側から分岐している。分岐管１１ａ～１１ｃはそれぞれ、蒸気供給量が異なるように構成されている。分岐管１１ａ～１１ｃは、この順で蒸気供給量が大きくなるように構成されている。図１に示される構成において、例えば、発泡槽１の容量２～４ｍ^３に対して、分岐管１１ａは、呼び径５０Ａ（外径：６０．５ｍｍ）であり、分岐管１１ｂは、呼び径２５Ａ（外径：３４．０ｍｍ）であり、分岐管１１ｃは、呼び径１５Ａ（外径：２１．７ｍｍ）である。

開閉弁１３ａ～１３ｃはそれぞれ、分岐管１１ａ～１１ｃの開閉を切替える弁である。本実施形態に係る製造装置では、供給管１１における減圧弁１２の下流側で、蒸気供給量が異なる３つの分岐管に分岐されている。そして、開閉弁１３ａ～１３ｃにより、分岐管１１ａ～１１ｃそれぞれの開閉が切り替えられるようになっている。

本実施形態に係る製造装置では、分岐管１１ａ～１１ｃそれぞれにおいて、蒸気供給量が調節されるようになっている。制御弁１４ｂおよび１４ｃはそれぞれ、分岐管１１ｂおよび１１ｃの呼び径に対応した接続径を有し、分岐管１１ｂおよび１１ｃに接続されている。制御弁１４ｂは、分岐管１１ｂでの蒸気量を調節する弁であり、制御弁１４ｃは、分岐管１１ｃでの蒸気量を調節する弁である。制御弁１４ｂおよび１４ｃには、発泡槽１またはジャケット部２内の温度の測定値等がフィードバック制御される。制御弁１４ｂおよび１４ｃはそれぞれ、フィードバックされた前記測定値等に基づいて、分岐管１１ｂおよび１１ｃを流れる蒸気量を調節する。具体的には、制御弁１４ｂおよび１４ｃはそれぞれ、温度指示調節器（ＴＩＣ）に接続されている。当該温度指示調節器は、発泡槽１内の設定温度のデータが与えられ、発泡槽１内の温度データを測定し、設定温度データおよび測定温度データの両信号からＰＩＤ制御等のプロセス制御方式によって、発泡槽１内の温度が前記設定温度になるように、制御弁１４ｂおよび／または１４ｃの弁開度を制御する。これによって、分岐管１１ｂおよび／または１１ｃを流れる蒸気の流量が調節される。また、蒸気供給量が最も大きい分岐管１１ａには、制御弁が設けられていない。

本実施形態に係る製造装置は、開閉弁切替制御部２１（切替制御部）を備えている。開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ａ～１３ｃの開閉切替を制御するためのものである。開閉弁切替制御部２１は、発泡工程中の発泡槽１内の温度に応じて、開閉弁１３ａ～１３ｃの開閉切替を制御する。開閉弁切替制御部２１によって分岐管１１ａ～１１ｃの開閉が切り替えられるので、この切り替えに応じて、ジャケット部２へ供給される蒸気量は変化する。

（開閉弁切替制御部２１による蒸気供給量の制御）
本実施形態に係る製造装置では、ジャケット部２への蒸気供給量の範囲は、開閉弁切替制御部２１によって制御されている。また、本実施形態に係る発泡粒子の製造方法は、図１に示した製造装置を用いた方法であり、複数の分岐管１１ａ～１１ｃの開閉切替を制御するとともに、分岐管１１ｂおよび１１ｃでの蒸気量を制御弁１４ｂおよび１４ｃにより調節する。そして、このような制御方式により、発泡工程中の発泡槽１内の昇温から発泡終了までの発泡槽１内の温度が精密に制御され得る。

開閉弁切替制御部２１による蒸気供給量の制御について、図２を参照して説明する。図２は、発泡工程中の発泡槽１の内温設定の一例、および当該内温設定に対応した分岐管１１ａ～１１ｃの切替制御を示すグラフである。なお、図２においては、分岐管１１ａの口径をＤ１とし、分岐管１１ｂの口径をＤ２とし、分岐管１１ｃの口径をＤ３としている。そして、口径Ｄ１～Ｄ３の大きさは、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３となっている。

まず、開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ａのみを開放して発泡槽１の昇温をスタートさせる。これにより、分岐管１１ａのみを通過して蒸気がジャケット部２へ流れる。このとき、分岐管１１ａの口径Ｄ１は、分岐管１１ａ～１１ｃの口径の中で最も大きい口径である。それゆえ、ジャケット部２への蒸気供給量が最も大きくなる。このため、ジャケット部２には分岐管１１ａを介して最大量の蒸気が供給され続ける。これにより、発泡槽１内の温度を速く上昇させることができる（発泡槽１の内温上昇速度：傾きＳ１）。

次いで、発泡槽１内の温度が所定の設定温度Ｔ１に到達した後、所定のタイミングで、開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ａを閉じ開閉弁１３ｂのみを開放するように制御する。このとき、分岐管１１ｂのみを通過した蒸気がジャケット部２へ流れる。温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ１から設定温度Ｔ２へ到達するように、制御弁１４ｂの弁開度を調節する。この制御弁１４ｂの調節により、ジャケット部２への蒸気供給量が調節される。分岐管１１ｂの口径Ｄ２が分岐管１１ａの口径Ｄ１よりも小さいので、ジャケット部２への蒸気供給速度は減少する。このような蒸気供給速度が減少した状態で、発泡槽１内の温度を設定温度Ｔ２へオーバーシュートせずに到達させるために、温度指示調節器（ＴＩＣ）には、内温上昇速度が異なる２本の折れ線（発泡槽１の内温上昇速度：傾きＳ２、Ｓ２’、傾きの大きさ：Ｓ２＞Ｓ２’）として発泡槽１内の温度の設定値が与えられる。また、温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度測定値に基づいて、発泡槽１内の温度が前記折れ線の設定値に沿うように、制御弁１４ｂの開弁度を調節し、これによりジャケット部２への蒸気供給量が調節される。このような蒸気供給量の調節により、発泡槽１内の温度を設定温度Ｔ１からゆるやかに上昇させて、目標の設定温度Ｔ２に到達させることができる。

さらに、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ２に到達した後、所定のタイミングで、開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ｂを閉じ開閉弁１３ｃのみを開放するように制御する。このとき、分岐管１１ｃのみを通過して蒸気がジャケット部２へ流れる。温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ２から設定温度Ｔ３へ到達するように、制御弁１４ｃの弁開度を調節する。この制御弁１４ｃの調節により、ジャケット部２への蒸気供給量が調節される。分岐管１１ｃの口径Ｄ３は、分岐管１１ｂの口径Ｄ２よりも小さので、ジャケット部２への蒸気供給速度はさらに減少する。このような蒸気供給速度が減少した状態で、発泡槽１内の温度を目標の設定温度Ｔ３へオーバーシュートせずに到達させるために、温度指示調節器（ＴＩＣ）には、設定温度Ｔ２から設定温度Ｔ３へ向かう直線として発泡槽１内の温度の設定値が与えられる。また、温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度測定値に基づいて、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ２から目標の設定温度Ｔ３への設定値の直線に沿うように、制御弁１４ｃの弁開度を調節し、これにより、ジャケット部２への蒸気供給量が調節される。このような蒸気供給量の調節により、発泡槽１内の温度を目標の設定温度Ｔ３に到達させることができる（発泡槽１の内温上昇速度：傾きＳ３）。

このように開閉弁切替制御部２１は、蒸気供給量が最も大きい分岐管１１ａから蒸気供給量が最も小さい分岐管１１ｃへ順に、開閉を切替えるように構成されている。これにより、発泡槽１内の温度は、設定温度Ｔ１から設定温度Ｔ３へと、精密にかつ再現性を高めて調節できる。本実施形態に係る製造装置によれば、発泡槽１内の温度を最大１６０℃で±０．１℃以内に精密に制御することができる。

このように、本実施形態に係る製造装置では、開閉弁切替制御部２１による開閉弁１３ａ～１３ｃの切替制御により、発泡槽１内の温度を、設定温度Ｔ１、Ｔ２およびＴ３に３段階で制御することができる。それゆえ、本実施形態に係る製造装置によれば、従来の製造装置と比較して、精密にかつ再現性を高めて発泡槽１内の温度を制御することができる。

図１に示される構成では、供給管１１は３つの分岐管１１ａ～１１ｃを有していた。しかし、本実施形態に係る製造装置において、分岐管の数は、複数であればよく、発泡槽１の寸法（容量）または発泡工程中の発泡槽１内の温度制御の方法や精度に応じて適宜設定可能である。また、分岐管１１ａ～１１ｃの蒸気供給量を規定する呼び径も、図１に示される構成に限定されず、発泡槽１の寸法または発泡工程中の発泡槽１内の温度制御の精度に応じて適宜設定可能である。

本実施形態における制御弁は、分岐管１１ａ～１１ｃの少なくとも１つに設けられていればよい。例えば、発泡槽１内の昇温初期に使用される分岐管１１ａには、制御弁が設けられていてもよいし、図１に示すように制御弁が設けられていなくてもよい。制御弁の設置の有無は、分岐管の構成または発泡槽１内の温度制御動作に応じて適宜設定することができる。また、制御弁１４ｂおよび１４ｃは、従来公知の制御弁であればよい。制御弁１４ｂおよび１４ｃは、発泡槽１内の温度測定値のデータをフィードバックする構成に限定されない。

また、開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ａ～１３ｃの開閉切替を制御するためのものである。開閉弁切替制御部２１の切り替え動作は、分岐管１１ａから分岐管１１ｃへ順に、開閉を切替える動作に限定されない。例えば、開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ａ～１３ｃのうち、２つの開閉弁を開くと共に、残りの開閉弁を閉じるように制御してもよい。この場合、開閉弁切替制御部２１は、前記２つの開閉弁について開放度合いを変えて制御してもよい。例えば、一方の開閉弁が１００％開放する一方、他方の開閉弁は２５％開放するように、開閉弁切替制御部２１は、前記２つの開閉弁を制御してもよい。

また、開閉弁切替制御部２１は、開閉弁１３ａ～１３ｃの開閉切替を制御することができる要素または部材で構成されていればよい。例えば、開閉弁切替制御部２１は、発泡槽１内の温度を測定する測定機能と、測定温度が所定温度（例えば設定温度Ｔ１、Ｔ２またはＴ３）を超える、あるいは下回ったときに発泡槽１内の温度を前記所定温度に制御する制御機能と、発泡槽１内の温度が前記所定温度に到達したことを使用者に通知する通知機能と、を備えた構成であってもよい。

また、開閉弁切替制御部２１は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。このような開閉弁切替制御部２１を備えたことによって、開閉弁１３ａ～１３ｃの開閉切替制御の自動化を実現することができる。

この場合、本実施形態に係る製造装置は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図３は、本実施形態に係る発泡粒子の製造装置の概略構成を模式的に示した図である。

図３に示されるように、本実施形態に係る製造装置は、ジャケット部２へ蒸気を供給する供給管が分岐されていない点が前記実施形態１と異なる。当該製造装置では、温調制御部１０Ａは、ただ１つの供給管１１ｄを備えている。供給管１１ｄの呼び径は、８０Ａ（外径：８９．１ｍｍ）である。

温調制御部１０Ａは、減圧弁１５（第２の減圧弁）と、開閉弁１３ｄと、制御弁１４ｄ（第２の制御弁）と、を備えている。供給管１１ｄには、蒸気供給源がある上流側から下流側（ジャケット部２側）へ向かって、減圧弁１５、開閉弁１３ｄ、および制御弁１４ｄがこの順に設けられている。減圧弁１５は、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る弁である。また、開閉弁１３ｄは、供給管１１ｄを開閉するための弁である。

また、制御弁１４ｄは、供給管１１ｄにおける減圧弁１５の下流側に設けられ、ジャケット部２への蒸気流量を調節するための弁である。制御弁１４ｄによって、発泡槽１またはジャケット部２内の温度の測定値等がフィードバック制御される。制御弁１４ｄは、フィードバックされた前記測定値等に基づいて、供給管１１ｄを流れる蒸気量を調節する。具体的には、制御弁１４ｄは、温度指示調節器（ＴＩＣ）に接続されている。当該温度指示調節器は、発泡槽１内の設定温度のデータが与えられ、発泡槽１内の温度データを測定し、設定温度データおよび測定温度データの両信号からＰＩＤ制御等のプロセス制御方式によって、発泡槽１内の温度が前記設定温度になるように、制御弁１４ｄの弁開度を制御する。これによって、供給管１１ｄを流れる蒸気の流量が調節される。

本実施形態に係る製造装置は、減圧弁圧力制御部２２を備えている。減圧弁圧力制御部２２は、減圧弁１５を制御し、供給管１１ｄを流れる蒸気の圧力を上昇または降下させる。この減圧弁圧力制御部２２によって、ジャケット部２への蒸気の供給速度が変化する。そして、この変化に応じて、ジャケット部２へ供給される蒸気量は変化する。

（減圧弁圧力制御部２２による蒸気供給量の制御）
本実施形態に係る製造装置では、ジャケット部２への蒸気供給圧力は、減圧弁圧力制御部２２によって制御されている。また、本実施形態に係る発泡粒子の製造方法は、図３に示した製造装置を用いた方法であり、減圧弁１５にて圧力設定し、供給管１１ｄを流れる蒸気の圧力を上昇または降下させるとともに、ジャケット部２への蒸気流量を制御弁１４ｄにより調節する。そして、このような制御により、発泡工程中の発泡槽１内の温度制御が精密に制御され得る。

減圧弁圧力制御部２２による蒸気供給量の制御について、図４を参照して説明する。図４は、発泡工程中の発泡槽１内の内温の時間的変化の一例、および当該時間的変化に対応した減圧弁１５の設定圧力切替制御を示す図である。なお、図４においては、減圧弁圧力制御部２２は、減圧弁１５の設定圧力をＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３つの圧力に設定する。そして、設定圧力Ｐ１～Ｐ３の大きさは、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３となっている。

まず、減圧弁圧力制御部２２は、供給管１１ｄを流れる蒸気の圧力が設定圧力Ｐ１となるように減圧弁１５を制御する。これにより、設定圧力Ｐ１の蒸気が供給管１１ｄを通過してジャケット部２へ流れる。このとき、ジャケット部２には設定圧力Ｐ１の蒸気が供され続け、発泡槽１内の温度は設定温度Ｔ１へ昇温される（発泡槽１の内温上昇速度：傾きＳ１）。

次いで、発泡槽１内の温度が所定の設定温度Ｔ１に到達した後、所定のタイミングで、減圧弁圧力制御部２２は、供給管１１ｄを流れる蒸気の圧力が設定圧力Ｐ１よりも低い設定圧力Ｐ２になるように、減圧弁１５を制御する。温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ１から設定温度Ｔ２へ到達するように、制御弁１４ｄの弁開度を調節する。この制御弁１４ｄの調節により、ジャケット部２への蒸気供給量が調節される。このとき、ジャケット部２へ供給される蒸気の圧力は、設定圧力Ｐ１よりも低い設定圧力Ｐ２となるので、ジャケット部２への蒸気供給速度は減少する。このような蒸気供給速度が減少した状態で、発泡槽１内の温度を設定温度Ｔ２へオーバーシュートせずに到達させるために、温度指示調節器（ＴＩＣ）には、内温上昇速度が異なる２本の折れ線（発泡槽１の内温上昇速度：傾きＳ２、Ｓ２’、傾きの大きさ：Ｓ２＞Ｓ２’）として発泡槽１内の温度の設定値が与えられる。また、温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度測定値に基づいて、発泡槽１内の温度が前記折れ線の設定値に沿うように、制御弁１４ｄの開弁度を調節し、これによりジャケット部２への蒸気供給量が調節される。このような蒸気供給量の調節により、発泡槽１内の温度を設定温度Ｔ１からゆるやかに上昇させて、目標の設定温度Ｔ２に到達させることができる。

さらに、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ２に到達した後、所定のタイミングで、減圧弁圧力制御部２２は、供給管１１ｄを流れる蒸気の圧力が設定圧力Ｐ２よりも低い設定圧力Ｐ３になるように、減圧弁１５を制御する。温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ２から設定温度Ｔ３へ到達するように、制御弁１４ｄの弁開度を調節する。この制御弁１４ｄの調節により、ジャケット部２への蒸気供給量が調節される。このとき、ジャケット部２へ供給される蒸気の圧力は、設定圧力Ｐ２よりも低い設定圧力Ｐ３となるので、ジャケット部２への蒸気供給速度はさらに減少する。このような蒸気供給速度が減少した状態で、発泡槽１内の温度を設定温度Ｔ３へオーバーシュートせずに到達させるために、温度指示調節器（ＴＩＣ）には、設定温度Ｔ２から設定温度Ｔ３へ向かう直線として発泡槽１内の温度の設定値が与えられる。また、温度指示調節器（ＴＩＣ）は、発泡槽１内の温度測定値に基づいて、発泡槽１内の温度が設定温度Ｔ２から目標の設定温度Ｔ３への設定値の直線に沿うように、制御弁１４ｃの弁開度を調節し、これにより、ジャケット部２への蒸気供給量が調節される。このような蒸気供給量の調節により、発泡槽１内の温度を目標の設定温度Ｔ３に到達させることができる（発泡槽１の内温上昇速度：傾きＳ３）。

このように減圧弁圧力制御部２２は、設定圧力Ｐ１からＰ３へ順に、段階的に蒸気圧が減少するように構成されている。これにより、発泡槽１内の設定温度の傾きをＳ１、Ｓ２、Ｓ２’、およびＳ３を与え、発泡槽１内の温度をＴ１、Ｔ２およびＴ３に３段階で昇温させることができる。それゆえ、本実施形態に係る製造装置によれば、従来の製造装置と比較して、精密にかつ再現性を高めて発泡槽１内の温度を制御することができる。

また、制御弁１４ｄは、従来公知の制御弁であればよい。制御弁１４ｂおよび１４ｃは、発泡槽１内の温度測定値のデータをフィードバックする構成に限定されない。また、減圧弁圧力制御の変更段数は限定されないし、連続的に変更しても良い。発泡槽１内の設定温度およびその傾きも限定されない。

また、減圧弁圧力制御部２２は、減圧弁１５を制御するためのものである。それゆえ、減圧弁圧力制御部２２は、減圧弁１５を制御することができる要素または部材で構成されていればよい。例えば、減圧弁圧力制御部２２は、供給管１１ｄの圧力を測定する測定機能と、測定圧力が所定圧力（例えば設定圧力Ｐ１、Ｐ２またはＰ３）を超える、あるいは下回ったときに供給管１１ｄの圧力を前記所定圧力に制御する制御機能と、供給管１１ｄの圧力が前記所定圧力に到達したことを使用者に通知する通知機能と、を備えた構成であってもよい。

また、減圧弁圧力制御部２２は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。このような減圧弁圧力制御部２２を備えたことによって、減圧弁１５の自動制御を実現することができる。

供給管１１ｄの蒸気供給量を規定する呼び径は、図３に示される構成に限定されず、発泡槽１の寸法または発泡工程中の発泡槽１内の温度制御に応じて適宜設定可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発泡粒子の製造装置は、発泡槽１と、前記発泡槽１の外周部に設けられたジャケット部２と、前記ジャケット部２へ蒸気を供給する供給管１１を有し、前記発泡槽１内の温度を調節する温調制御部１０と、を備え、前記温調制御部１０は、前記ジャケット部２へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ第１の減圧弁（減圧弁１２）と、前記第１の減圧弁の下流側から分岐し、蒸気供給量が互いに異なる複数の分岐管１１ａ～１１ｃと、前記複数の分岐管１１ａ～１１ｃの開閉切替を制御するための切替制御部（開閉弁切替制御部２１）と、前記複数の分岐管１１ａ～１１ｃの少なくとも１つに設けられ、当該分岐管での蒸気量を調節する第１の制御弁（制御弁１４ｂおよび１４ｃ）と、を備えた構成である。

また、本発明の態様２に係る発泡粒子の製造装置は、態様１において、蒸気供給量が最も大きい分岐管１１ａには、前記第１の制御弁が設けられていない構成である。

また、本発明の態様３に係る発泡粒子の製造装置は、態様１または２において、前記切替制御部（開閉弁切替制御部２１）は、蒸気供給量が最も大きい分岐管１１ａから蒸気供給量が最も小さい分岐管１１ｃへ順に、開閉を切替えるように構成されている構成である。

本発明の態様４に係る発泡粒子の製造装置は、発泡槽１と、前記発泡槽１の外周部に設けられたジャケット部２と、前記ジャケット部２へ蒸気を供給する供給管１１ｄを有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部１０Ａと、を備え、前記温調制御部１０Ａは、前記供給管１１ｄに設けられ、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る第２の減圧弁（減圧弁１５）と、前記供給管１１ｄにおける前記第２の減圧弁の下流側に設けられ、前記ジャケット部２への蒸気流量を調節する第２の制御弁（制御弁１４ｄ）と、前記第２の減圧弁を制御し、前記供給管を流れる蒸気の圧力を上昇または降下させる減圧弁圧力制御部２２と、を備えた構成である。

本発明の態様５に係る発泡粒子の製造方法は、発泡槽１と、前記発泡槽１の外周部に設けられたジャケット部２と、前記ジャケット部２へ蒸気を供給する供給管１１を有し、前記発泡槽１内の温度を調節する温調制御部１０と、を備え、前記温調制御部１０は、前記ジャケット部２へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ第１の減圧弁（減圧弁１２）と、前記第１の減圧弁の下流側から分岐し、蒸気供給量が互いに異なる複数の分岐管１１ａ～１１ｃと、前記複数の分岐管１１ａ～１１ｃの少なくとも１つに設けられた第１の制御弁（制御弁１４ｂおよび１４ｃ）と、を備えた製造装置を用いた発泡粒子の製造方法において、前記複数の分岐管１１ａ～１１ｃの開閉切替を制御するとともに、当該分岐管１１ｂおよび１１ｃでの蒸気量を前記第１の制御弁により調節する。

本発明の態様６に係る発泡粒子の製造方法は、発泡槽１と、前記発泡槽１の外周部に設けられたジャケット部２と、前記ジャケット部２へ蒸気を供給する供給管１１ｄを有し、前記発泡槽１内の温度を調節する温調制御部１０Ａと、を備え、前記温調制御部１０Ａは、前記供給管１１ｄに設けられ、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る第２の減圧弁（減圧弁１５）と、前記供給管１１ｄにおける前記第２の減圧弁の下流側に設けられた第２の制御弁と、を備えた製造装置を用いた発泡粒子の製造方法において、前記第２の減圧弁を制御し、前記供給管１１ｄを流れる蒸気の圧力を上昇または降下させるとともに、前記ジャケット部２への蒸気流量を前記第２の制御弁により調節する。

１発泡槽
２ジャケット部
１０、１０Ａ温調制御部
１１、１１ｄ供給管
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ分岐管
１２減圧弁（第１の減圧弁）
１５減圧弁（第２の減圧弁）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ開閉弁
１４ｂ、１４ｃ制御弁（第１の制御弁）
１４ｄ制御弁（第２の制御弁）
２１開閉弁切替制御部（切替制御部）
２２減圧弁圧力制御部

Claims

発泡槽と、
前記発泡槽の外周部に設けられたジャケット部と、
前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、
前記温調制御部は、
上流側の蒸気供給源から送られる高圧蒸気の圧力を最適圧力に減圧する弁であって、前記ジャケット部へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ第１の減圧弁と、
前記第１の減圧弁の下流側から分岐し、蒸気供給量が互いに異なる複数の分岐管と、
前記複数の分岐管の開閉切替を制御するための切替制御部と、
前記複数の分岐管の少なくとも１つに設けられ、当該分岐管での蒸気量を調節する第１の制御弁と、を備え、
前記複数の分岐管は、口径が異なる第１～第３の分岐管から構成され、これら分岐管の口径は、第１の分岐管＞第２の分岐管＞第３の分岐管であり、
前記第１の制御弁は、前記第１の分岐管に設けられておらず、
前記切替制御部は、
（１）前記第１の分岐管のみを開放して前記発泡槽の昇温をスタートし、
（２）前記発泡槽内の温度が第１の設定温度に到達した後、前記第２の分岐管のみを開放し、
（３）前記発泡槽内の温度が第１の設定温度から第２の設定温度に到達した後、第３の分岐管のみを開放し、前記発泡槽内の温度を目標の第３の設定温度に到達させる、発泡粒子の製造装置。
発泡槽と、
前記発泡槽の外周部に設けられたジャケット部と、
前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、
前記温調制御部は、
前記供給管に設けられ、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る第２の減圧弁と、
前記供給管における前記第２の減圧弁の下流側に設けられ、前記ジャケット部への蒸気流量を調節する第２の制御弁と、
前記第２の減圧弁を制御し、前記供給管を流れる蒸気の圧力を上昇または降下させることにより、ジャケット部への蒸気の供給速度を変化させる減圧弁圧力制御部と、を備えた、発泡粒子の製造装置。
発泡槽と、
前記発泡槽の外周部に設けられたジャケット部と、
前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、
前記温調制御部は、
上流側の蒸気供給源から送られる高圧蒸気の圧力を最適圧力に減圧する弁であって、前記ジャケット部へ供給される蒸気の圧力を一定に保つ第１の減圧弁と、
前記第１の減圧弁の下流側から分岐し、蒸気供給量が互いに異なる複数の分岐管と、
前記複数の分岐管の少なくとも１つに設けられた第１の制御弁と、を備えた製造装置を用いた発泡粒子の製造方法において、
前記複数の分岐管の開閉切替を制御するとともに、当該分岐管での蒸気量を前記第１の制御弁により調節し、
前記複数の分岐管は、口径が異なる第１～第３の分岐管から構成され、これら分岐管の口径は、第１の分岐管＞第２の分岐管＞第３の分岐管であり、
前記第１の制御弁は、前記第１の分岐管に設けられておらず、
前記開閉切替の制御において、
（１）前記第１の分岐管のみを開放して前記発泡槽の昇温をスタートし、
（２）前記発泡槽内の温度が第１の設定温度に到達した後、前記第２の分岐管のみを開放し、
（３）前記発泡槽内の温度が第１の設定温度から第２の設定温度に到達した後、第３の分岐管のみを開放し、前記発泡槽内の温度を目標の第３の設定温度に到達させる、発泡粒子の製造方法。
発泡槽と、
前記発泡槽の外周部に設けられたジャケット部と、
前記ジャケット部へ蒸気を供給する供給管を有し、前記発泡槽内の温度を調節する温調制御部と、を備え、
前記温調制御部は、
前記供給管に設けられ、上流側の蒸気供給源から送られる蒸気の圧力を減圧して、下流側へ送る第２の減圧弁と、
前記供給管における前記第２の減圧弁の下流側に設けられた第２の制御弁と、を備えた製造装置を用いた発泡粒子の製造方法において、
前記第２の減圧弁を制御し、前記供給管を流れる蒸気の圧力を上昇または降下させることにより、ジャケット部への蒸気の供給速度を変化させるとともに、前記ジャケット部への蒸気流量を前記第２の制御弁により調節する、発泡粒子の製造方法。