JP2007014875A

JP2007014875A - 重合炉の脱臭方法

Info

Publication number: JP2007014875A
Application number: JP2005198391A
Authority: JP
Inventors: Michiichi Daimaru; 道一大丸
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】予め測定された原料組成物の熱重合時に発生する臭気の臭気濃度の発生パターンに基づいた予測パターンから、臭気を脱臭する排気強度を予測制御して、省エネルギー運転が可能な重合炉の脱臭方法を提供する。
【解決手段】重合炉１は、炉室２２の雰囲気を排気する排気ファン４２と、排気流路４１と、排気流路を流れる雰囲気の排気量を制御する排気ダンパ４３と、臭気測定器４４と、脱臭装置４５と、臭気測定器の検知した臭気濃度に基づいて排気ファン及び排気ダンパの排気強度を制御する臭気制御部４６を備え、臭気制御部４６は、予め測定された原料組成物の熱重合時に発生する臭気濃度の発生パターンに基づいて臭気濃度の予測パターンを演算し、演算された臭気濃度の予測パターンに応じて排気強度を制御すると共に、臭気測定器４４の検知した臭気濃度が、予測パターンの所定の範囲を超えた場合に、排気強度を補正する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料組成物を熱重合する重合炉の脱臭方法に関する。

眼鏡レンズ等のプラスチックレンズの製造は、注型成形法、射出成形法、切削研磨法等により、所望の光学性能を有する形状が形成される。このうち、高性能のプラスチックレンズの製造には、注型成形法が広く用いられている。注型成形法は、所望の成形面を有する２枚のガラス型を所定の間隔に対向配置し、その周面を粘着テープ等で封止したモールド型の内部に、原料組成物を注入した後、原料組成物を加熱して硬化（熱重合）させ、プラスチックレンズを得ることができる。

こうした原料組成物の熱重合には、一般的に温度制御装置として重合炉が用いられる。熱重合は、原料組成物が注入されたモールド型が重合炉内に載置され、重合炉が所定の温度パターン（後述する図１参照）に温度制御されて、原料組成物の硬化が行われる。この熱重合の際、モールド型（原料組成物）は、２０時間程度の経過時間内に３０〜１２０℃程度に温度制御（加熱）され、重合される原料組成物から炭化水素化合物等の臭気が発生する。この発生した臭気を、重合炉内から効率良く排気および脱臭することが求められる。

重合炉とは異なるが、工場より発生する塵埃を、ガス温度、ダスト濃度等の条件から自動的に運転パターンを選択し、インバータ等の回転数制御装置で吸引ファンの回転数を制御し、省エネルギー運転を行う集塵装置の管理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２７７９７７０号公報

しかしながら、上記の集塵装置は、ガス温度、ダスト濃度の実測値に応じて運転パターンを選択し、吸引ファンの回転数を制御しているため、タイムラグが発生すると共に、環境（工場）のダスト濃度が均一でない場合には、確実な吸気を行うために必要以上の吸気運転が行われることが想定される。
そこで、本発明は、予め測定された原料組成物の熱重合時に発生する臭気の臭気濃度の発生パターンに基づいた予測パターンから、臭気を脱臭する排気強度を予測制御して、省エネルギー運転が可能な重合炉の脱臭方法を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の重合炉の脱臭方法は、原料組成物を熱重合する重合炉の脱臭方法であって、前記重合炉は、重合炉内の雰囲気を排気する排気ファンと、前記重合炉内の雰囲気を前記排気ファンに導くための排気流路と、前記排気流路上に前記排気流路を流れる前記雰囲気の排気量を開口度で制御する排気ダンパと、前記排気ダンパの上流側の前記排気流路上に前記重合炉内の臭気濃度を検知する臭気測定器と、前記排気ダンパの下流側の前記排気流路上に前記雰囲気中に含まれる臭気を除去する脱臭装置と、前記臭気測定器の検知した臭気濃度に基づいて前記排気ファン及び前記排気ダンパの排気強度を制御する臭気制御部と、を備え、前記臭気制御部は、予め測定された前記原料組成物の熱重合時に発生する臭気濃度の発生パターンに基づいて臭気濃度の予測パターンを演算し、演算された前記臭気濃度の予測パターンに応じて前記排気強度を制御すると共に、前記臭気測定器の検知した臭気濃度が、前記予測パターンの所定の範囲を超えた場合に、前記排気強度を補正する制御を行うことを特徴とする。

これによれば、重合炉を構成する臭気制御部が、予め測定された原料組成物の熱重合時に発生する臭気濃度の発生パターンに基づいて臭気濃度の予測パターンを演算し、演算された臭気濃度の予測パターンに応じて、重合炉内の雰囲気を排気する排気ファン及び排気ダンパの排気強度を制御すると共に、臭気測定器の検知した臭気濃度が、予測パターンの所定の範囲を超えた場合に、排気ファン及び排気ダンパの排気強度を補正する制御を行うことにより、無駄な電力を消費することなく省エネルギー運転で、原料組成物の熱重合時に発生する臭気を取り除くことが可能な重合炉の脱臭方法が得られる。

また、本発明の重合炉の脱臭方法は、前記排気強度の制御は、前記排気ファンの運転が周波数制御されると共に、前記排気ダンパの開口度が制御されることを特徴とする。
これによれば、予め測定された原料組成物の熱重合時に発生する臭気濃度の発生パターンに基づいて臭気濃度の予測パターンを演算し、演算された臭気濃度の予測パターンに応じて、排気ファンの運転が周波数制御されると共に、排気ダンパの開口度が制御されることにより、無駄な電力を消費することなく省エネルギー運転で、原料組成物の熱重合時に発生する臭気を取り除くことが可能な重合炉の脱臭方法が得られる。

また、本発明の重合炉の脱臭方法は、前記予測パターンは、前記予め測定された臭気濃度の発生パターンに基づいて、前記重合炉内に投入される前記原料組成物の体積値に対応したパターンに演算されたことを特徴とする。

これによれば、重合される原料組成物から発生する臭気の臭気濃度は、原料組成物の体積に略比例した値を示す。したがって、予め測定された臭気濃度の発生パターンに基づいて、重合するさまざまな体積の臭気濃度を予測することができる。予め測定する臭気濃度の発生パターンは、原料組成物の種類毎に、少なくても２種類以上の異なる体積の臭気濃度の発生パターンを測定するのが望ましい。これにより、重合する原料組成物の体積に対応する２つの検量線間を比例演算することで、臭気濃度を予測することができる。

また、本発明の重合炉の脱臭方法は、前記原料組成物は、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。
これによれば、熱重合される原料組成物が、２種以上の重合性単量体から構成される熱硬化性の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、重合時に発生する炭化水素系化合物等の臭気成分を捕捉し、かつ省エネルギー運転が可能な重合炉の脱臭方法が得られる。

図１は、本発明の脱臭方法に用いる重合炉の模式図である。
図１において、重合炉１は、重合炉本体２、温度制御装置３、脱臭制御装置４、操作部５を備えている。

重合炉本体２は、断熱壁２１に囲まれた炉室２２内に、炉室２２の循環空気（雰囲気）を加熱するヒータ２３と、炉室２２の循環空気を冷却するラジエタ２４と、炉室２２の循環空気の温度を検出する制御用温度センサ２５と、炉室２２の空気を循環させるファン２６と、熱重合（以後、重合と示す）される重合組成物が注入されたモールドＷを載置する棚２７を備えている。この棚２７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モールドＷが、所望の数量載置されている。

また、断熱壁２１には、炉室２２に重合炉本体２外の外部空気が供給可能な空気取入れ口２８と、炉室２２の循環空気（雰囲気）を排気する排気口２９が設置されている。空気取入れ口２８には、吸気管６が連結して取付けられており、この吸気管６の流路上には吸気ダンパ７が配備されている。吸気ダンパ７は、モータＭ３の作動により吸気ダンパ７の開口度が調節されて、炉室２２に重合炉１外の外部空気を取入れる。

温度制御装置３は、冷却装置３１、戻り管３２、供給管３３、熱媒体温度センサ３４、温度制御部３５を備えている。
冷却装置３１は、熱媒体として、例えばフロン冷媒として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）冷凍機であり、炉室２２内のラジエタ２４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３２を介して吸引し、吸引されたＨＦＣ冷媒を温度制御部３５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３３を介してラジエタ２４に供給（噴射）する。

熱媒体温度センサ３４は、供給管３３上に配備されており、冷却装置３１において冷却され、ラジエタ２４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３５に出力する。

温度制御部３５は、ヒータ２３、ファン２６、冷却装置３１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、メモリ等からなる温度演算部３６と、インバータマイコン、メモリ等からなり、温度演算部３６の制御信号に基づいて冷却装置３１とヒータ２３に調節量を出力する温度調整部３７を備えている。

温度演算部３６は、炉室２２内に配置された制御用温度センサ２５及び熱媒体温度センサ３４における現在の検出温度値と、メモリに予め格納された後述する重合のための設定温度値（重合温度パターン）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制御信号を温度調整部３７に出力する。温度調整部３７は、温度演算部３６から入力された制御信号に基づいて、重合温度パターンに沿うように冷却装置３１およびヒータ２３を制御して、炉室２２内の棚２７に載置されたモールドＷ（原料組成物）の重合（硬化）が行われる。

脱臭制御装置４は、排気管４１、排気ファン４２、排気ダンパ４３、臭気測定器４４、脱臭装置４５、脱臭制御部４６を備えている。
排気管４１は、重合炉本体２の断熱壁２１に設置された排気口２９に連結して取付けられており、炉室２２の循環空気を排気ファン４２に導くための排気流路としての機能を有する。この排気管４１の排気流路上には、排気ダンパ４３、臭気測定器４４、脱臭装置４５が配備されている。

排気ファン４２は、モータＭ２の作動により回転する。排気ファン４２（モータＭ２）の回転は、脱臭制御部４６の制御信号に基づいた排気強度としての周波数が制御され、炉室２２の循環空気（雰囲気）が、排気管４１を介して脱臭制御装置４に導かれ、脱臭制御装置４で脱臭された後に、再び排気管４１を介して炉室２２外に排気される際の、排気量が制御される。

排気ダンパ４３は、脱臭制御部４６の制御信号に基づいたモータＭ３の作動により、排気強度としてのダンパの開口度が制御され、排気管４１に流入する炉室２２の循環空気の排気量を制御する。なお、脱臭制御部４６の制御信号に基づいたモータＭ３の作動により、吸気管６の流路上に配備された吸気ダンパ７が、排気ダンパ４３と連動して排気ダンパ４３と同一の開口度に調節され、炉室２２に重合炉１外の外部空気を取入れる吸気量の吸気制御が行われる。

臭気測定器４４は、臭いセンサとして、例えば合成脂質二分子膜水晶振動子センサを備えた臭い測定器であり、排気ダンパ４３の上流側（排気口２９と排気ダンパ４３の間）の排気管４１の排気流路上に配備され、重合時における炉室２２の循環空気の臭いの強度を検出（測定）する。臭いの強度の検出は、炉室２２の循環空気に含まれる炭化水素系化合物等の臭いの強度を、臭いの度合として臭気濃度に数値変換し、その数値信号を脱臭制御部４６に出力する。なお、臭気測定器４４は、重合の間、常に炉室２２の循環空気の臭気濃度を測定する。

なお、臭気濃度（臭いの度合）の数値は、例えばＣＩＡＱ（Composite Index of Air Quality）と呼ばれる値であり、ＣＩＡＱと悪臭防止法における臭気強度（６段階臭気強度）との対応関係を表１に示す。

表１に示すように、ＣＩＡＱ値は、臭気強度０（無臭）〜５（強烈な臭い）の６段階臭気強度に対応する０〜２００の値であり、例えば臭気強度２（何の臭いかが分かる）の値は、ＣＩＡＱとして２０〜２９の値に対応する。

脱臭装置４５は、例えば活性炭の充填搭からなる吸着方式の脱臭装置であり、炉室２２の循環空気が活性炭の充填搭を通過する際に、充填された活性炭が循環空気に含まれる炭化水素系化合物等の臭気成分を吸着して捕捉する。

脱臭制御部４６は、臭気測定器４４において測定された炉室２２の循環空気（雰囲気）の臭気濃度に基づいて、排気ファン４２および排気ダンパ４３を制御する制御手段であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ等からなる臭気演算部４７と、インバータマイコン、メモリ等からなり、臭気演算部４７の制御信号に基づいて排気ファン４２（モータＭ２）および排気ダンパ４３（モータＭ３）に調節量を出力する排気調整部４８を備えている。
操作部５は、多数の操作スイッチ（図示せず）を備え、重合する原料組成物の種類、原料組成物の量などの入力を行う。操作部５の入力信号は、脱臭制御部４６に出力される。

次に、このように構成された重合炉による熱重合について説明する。
図２は原料組成物が注入されたモールドの断面説明図であり、図３は原料組成物の重合温度パターンの一例を示す図である。

先ず、重合される原料組成物としての熱硬化性組成物（以後、原料組成物と表す場合がある）が注入されたモールドＷについて説明する。
図２において、モールドＷは、所望の曲面を有するレンズの光学面を形成する２個のガラス型８０，８１が、レンズを形成する所定の間隔に予め治具で固定され、ガラス型８０，８１の外周の側面周囲に、２個のガラス型８０，８１を跨ぐように粘着テープ８２が、巻かれて、固定されている。
この固定された２個のガラス型８０，８１の間隔部に、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。

ガラス型８０，８１に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等が用いられる。熱硬化性組成物８３には、熱重合開始剤、離型剤等を添加することができる。
この重合処理される熱硬化性組成物８３が注入されたモールドＷは、重合炉本体２の炉室２２内の棚２７に載置され、熱重合される。

次に、モールドＷに注入された熱硬化性組成物の重合温度パターンについて説明する。
図３は、原料組成物の重合温度パターンの一例を示す図であり、グラフの縦軸は設定温度（℃）を示し、横軸は、重合の経過時間を示している。

熱硬化性組成物８３が注入されたモールドＷは、重合炉本体２の炉室２２内の棚２７に載置され、図３に示す重合温度パターンＴＰに基づいて、例えば３０℃程度の温度で保持し（図３に示すａ区間、すなわち低温一定区間）、その後１２０℃程度まで昇温し（ｂ区間、すなわち昇温区間）、そして略１２０℃で一定時間保持し（ｃ区間、すなわち高温一定区間）熱重合される。その後、常温近傍の温度に下温して（ｄ区間、すなわち冷却区間）、重合されたモールドＷを炉室２２から取出して、重合工程が終了する。この重合工程の経過時間は、モールドＷを炉室２２へ投入（棚への載置）してから取出しまで、２０時間程度を要する。

この重合温度パターンＴＰに基づく温度制御は、温度制御装置３において行われる。温度制御は、温度制御部３５の温度演算部３６において、炉室２２内に配備された制御用温度センサ２５の現在の検出温度値と、重合温度パターン（設定温度値）ＴＰとから偏差値を検出して、今現在の最適なＰＩＤ演算される。そして、温度調整部３７は、温度演算部３６からの制御出力に基づいて、冷却装置３１と炉室２２内に配置されたヒータ２３に調節量を出力し、重合温度パターンＴＰに沿うように温度制御される。なお、炉室２２に配置されたファン２６は、熱硬化性組成物８３の重合する全ての期間にわたりモータＭ１により回転して、炉室２２の空気を常に循環している。

次に、重合における重合炉の脱臭方法について説明する。
図４は原料組成物の重合時における臭気濃度の経時変化の一例を示す図であり、図５は臭気濃度（ＣＩＡＱ）に対する排気強度（排気ファンに印加される電源周波数、および排気ダンパの開口度）の制御パターンの一例を示す図である。

原料組成物の重合に際して、予め重合する原料組成物（熱硬化性組成物８３）に応じた重合時における発生臭気の臭気濃度を測定する。
原料組成物の臭気濃度の測定は、熱硬化性組成物８３が注入されたモールドＷを所定数、重合炉本体２の炉室２２内に備えられた棚２７に載置し、重合温度パターンに基づいて重合される際の、炉室２２の循環空気に含まれる炭化水素系化合物等の臭いの強度（臭気濃度（ＣＩＡＱ））の経時変化が、臭気測定器４４により測定される。そして、測定された臭気濃度の検出信号は、脱臭制御部４６の臭気演算部４７に出力される。臭気演算部４７では、臭気濃度の経時変化が検量線にパターン化され、臭気濃度の発生パターンとしてメモリに格納される。

図４に示す臭気濃度の経時変化は、原料組成物の量（体積）に応じて予め測定された臭気濃度の検量線を示す図であり、異なる３種類の体積における検量線を示す。グラフの縦軸は臭気濃度（ＣＩＡＱ）値を示し、横軸は重合の経過時間を示している。

図４に示す検量線ＳＰＡは、重合炉１（重合炉本体２の炉室２２）に投入され、重合された原料組成物の体積が略２４リットルにおける臭気濃度の発生パターンであり、同様に検量線ＳＰＢ，ＳＰＣは、原料組成物の体積が略１６リットル、略８リットルにおける臭気濃度の発生パターンである。

一個のモールドＷに注入されて重合される熱硬化性組成物８３の体積は、一般的に２５〜５０ミリリットル程度であり、検量線ＳＰＡに示す体積２４リットルは、例えば、体積３４．３ミリリットルの熱硬化性組成物８３が注入されたモールドＷが、重合炉１に７００個投入された場合に相当する。

図４において、モールドＷに注入された熱硬化性組成物８３の重合時における臭気濃度は、図３に示す重合温度パターンＴＰに沿って経時変化し、３０℃程度の温度から１２０℃程度まで昇温するｂ区間の初期段階において、熱硬化性組成物８３から発生する臭気の臭気濃度がピークに達し、その後徐々に低下する。また、熱硬化性組成物８３から発生する臭気の臭気濃度は、３本の検量線ＳＰＡ，ＳＰＢ，ＳＰＣに示すように、重合する熱硬化性組成物８３の体積に略比例した値を示す。したがって、予め原料組成物の種類毎に、少なくても２種類以上の異なる体積の臭気濃度の検量線を測定し、重合する原料組成物の体積に応じて、２つの検量線間を比例演算することで、原料組成物の種類毎に、重合するさまざまな体積の臭気濃度を予測することができる。

重合における重合炉の脱臭方法は、予め測定した重合時における臭気濃度の発生パターンに基づいて、臭気濃度の予測パターンが演算され、その予測パターンの臭気濃度に対応して、脱臭制御装置４の排気ファン４２および排気ダンパ４３の排気強度が制御されて、炉室２２の循環空気の脱臭が行われる。いわゆる予測制御に基づいて、炉室２２の循環空気の循環空気の脱臭が行われる。
先ず、重合炉に投入して重合する原料組成物の種類、機種（すなわち、モールドＷの一個あたりの体積に相当する）およびモールドＷの数量等の各データを、操作部５の操作スイッチから入力する。入力された各データの入力信号は、脱臭制御部４６に出力される。

そして、脱臭制御部４６では、臭気演算部４７において、操作部５から入力された機種、モールドＷの数量の入力信号に基づいて原料組成物の体積が演算される。そして、演算された体積と、入力された原料組成物の種類の入力信号に基づいて、予めメモリに格納された原料組成物の３種類の異なる体積の臭気濃度の発生パターン（検量線）から、重合する原料組成物の体積に対応する臭気濃度の予測パターンが演算される。演算された予測パターンのデータは、メモリに格納されると共に、排気調整部４８に送られ、メモリに格納される。

排気調整部４８は、メモリに格納された予測パターンに基づいて、排気ファン４２（モータＭ２）の電源周波数の制御（インバータ制御）を行うと共に、排気ダンパ４３の開口度の制御（モータＭ３の制御）を行う。すなわち、排気ファン４２および排気ダンパ４３の排気強度が制御され、脱臭制御装置４の省エネルギー運転が行われる。

臭気濃度（ＣＩＡＱ）に対する排気強度の制御パターンの一例を図５に示す。
グラフの横軸は臭気濃度値（ＣＩＡＱ値）を示し、右側縦軸は周波数（Ｈｚ）、左側縦軸は開口度（％）を示す。排気ファン４２（モータＭ２）に印加される電源周波数（以後、周波数と表す）の制御パターンをα、排気ダンパ４３の開口度の調節パターンをβで示す。なお、排気ファン４２が制御される周波数の範囲は、０Ｈｚ（停止状態）〜６０Ｈｚ（フル運転状態）であるが、商用交流電源を用いる場合には、０〜５０Ｈｚの場合であっても良い。

図５において、排気ファン４２に印加される周波数は、０〜６０Ｈｚの範囲を、臭気濃度値に比例した電源周波数で運転される。周波数は、ＣＩＡＱ１０のときに０Ｈｚ（停止状態）、ＣＩＡＱ２０のときに３０Ｈｚ、ＣＩＡＱ２００のときに６０Ｈｚ（フル運転状態）で運転され、ＣＩＡＱが２０〜２００の範囲の値のときには、ＣＩＡＱ値に比例して、３０Ｈｚと６０Ｈｚを結んだ線上の値の周波数で運転される。

同様に、排気ダンパ４３の開口度は、０〜１００％の範囲を、臭気濃度に比例した開口度に調節される。開口度は、ＣＩＡＱ１０のときに０％（全閉状態）、ＣＩＡＱ２０のときに１５％、ＣＩＡＱ２００のときに１００％（全開状態）に調節され、ＣＩＡＱが２０〜２００の範囲の値のときには、ＣＩＡＱ値に比例して、１５％と１００％を結んだ線上の開口度に調節される。

そして、重合の開始スイッチ（図示せず）が押されてＯＮすると、重合炉１の全ての装置が稼動して、重合炉本体２の炉室２２内の棚２７に載置され、熱硬化性組成物が注入されたモールドＷの重合が開始する。

重合が開始されると、重合温度パターンＴＰ（図３参照）に基づいて、温度制御装置３に温度制御されて重合が行われると共に、排気調整部４８のメモリに格納された臭気濃度の経時変化の予測パターンに基づいて、排気ファン４２（モータＭ２）の電源周波数の制御（インバータ制御）と、排気ダンパ４３の開口度の制御（モータＭ３の制御）が行われる。

図６は原料組成物の重合時における排気ファンの電源周波数の制御パターンの一例を示す図であり、グラフの横軸は重合の経過時間を示し、縦軸は周波数（Ｈｚ）を示す。図７は原料組成物の重合時における排気ダンパの開口度の調節パターンの一例を示す図であり、グラフの横軸は重合の経過時間を示し、縦軸は開口度（％）を示す。

図６に示す電源周波数の制御パターンＦＴＡ，ＦＴＢ、および図７に示す排気ダンパの開口度の調節パターンＯＴは、例えば、重合炉１に投入され重合される原料組成物の体積が略２４リットルにおける臭気濃度の予測パターンに基づいて制御される場合を例示している。すなわち、臭気濃度の予測パターンは、図４に示す検量線ＳＰＡとほぼ同一のパターンの場合である。なお、図６中に示す電源周波数の制御パターンＦＴＢは、比較確認のために、臭気濃度の予測パターンに基づいて、一般的なインバータ制御による電源周波数の制御を行った場合を示している。

排気ファン４２の電源周波数の制御は、排気調整部４８において、メモリに格納された臭気濃度の予測パターン（図４に示す検量線ＳＰＡ参照）と電源周波数の制御パターンα（図５参照）に基づいて、重合の経過時間と共に変化する臭気濃度の値に対応した電源周波数が排気ファン４２（モータＭ２）に出力され、電源周波数に対応した回転速度で回転する。

重合時に排気ファン４２が制御される電源周波数の制御パターンＦＴＡは、重合開始直後に略４０Ｈｚ、臭気濃度がピークに達する略ＣＩＡＱ１９０時に略５５Ｈｚ、重合の終了直前に略４０Ｈｚに制御される。排気ファン４２が制御される電源周波数の制御パターンＦＴＡは、図６に示すように、一般的なインバータ制御による電源周波数の制御パターンＦＴＢに比べて、１０％程度低い周波数で制御される。

排気ダンパ４３の開口度の制御は、排気調整部４８において、メモリに格納された臭気濃度の予測パターンと開口度の制御パターンβ（図５参照）に基づいて、経過時間と共に変化する臭気濃度の値に対応した制御電圧がモータＭ３に出力され、モータＭ３が制御電圧に対応した調節量、作動して、排気ダンパ４３の開口度が制御される。

重合時に制御される排気ダンパ４３の開口度の調節パターンＯＴは、図７に示すように、臭気濃度の予測パターンＳＰＡにほぼ沿うように推移し、臭気濃度がピークに達する略ＣＩＡＱ１９０時に略９５％の開口度に制御される。

排気調整部４８の制御に基づいて排気ファン４２および排気ダンパ４３が作動すると、炉室２２の循環空気が排気管４１を介して活性炭の充填搭からなる脱臭装置４５に導かれ、活性炭の充填搭を通過する際に、活性炭が循環空気に含まれる炭化水素系化合物等の臭気成分を吸着して捕捉する。臭気成分が捕捉されて無臭状態に脱臭された循環空気は、再び排気管４１を介して重合炉１外の外部環境に排気される。

また、臭気演算部４７は、臭気測定器４４において測定された炉室２２の循環空気の臭気濃度の現在値（ＣＩＡＱ値）と、予測パターンの臭気濃度の値（すなわち予測値（ＣＩＡＱ値））との差を演算し、その値が所定範囲を超えた場合に、排気強度を補正する指示信号を排気調整部４８に出力する。前記所定範囲は、原料組成物の重合時における臭気濃度のバラツキの範囲であり、例えば予測値の±１５％程度の値である。なお、臭気濃度の現在値と予測値との差が所定範囲を超える場面は、重合される原料組成物に添加される添加剤等の添加量を、正規の添加量と異なる量を添加した場合、あるいは重合炉１を構成する装置の一部に不具合が発生した場合等が想定される。

そして、脱臭制御部４６は、排気強度を補正する指示信号が入力されると、排気ファン４２および排気ダンパ４３の排気強度を補正する制御に切り替える。排気強度を補正する制御は、いわゆるＯＮ／ＯＦＦ制御である。

脱臭制御部４６は、臭気測定器４４において測定された臭気濃度（ＣＩＡＱ）の現在値が、予測値の＋１５％を超える値であり、しかも＋１５％を超える値の絶対値が２０以上の場合に、排気ファン４２（モータＭ２）に、６０Ｈｚの電源周波数を出力し、排気ファン４２をフル回転すると共に、排気ダンパ４３（モータＭ３）を全開（開口度１００％）状態にする制御が行われる。
一方、臭気濃度（ＣＩＡＱ）の現在値が予測値の−１５％未満の値であり、しかも−１５％未満の値の絶対値が２０以上の場合に、排気ファン４２（モータＭ２）に、出力する電源周波数を停止して排気ファン４２を停止状態にすると共に、排気ダンパ４３（モータＭ３）を全閉状態（開口度０％）にする制御が行われる。

以上の重合炉の脱臭方法により運転された重合における脱臭制御装置の電力量について説明する。
図８は、原料組成物の重合時における脱臭制御装置４（排気ファン４２）の使用電力量の推移を示す図であり、グラフの横軸は重合の経過時間を示し、縦軸は電力量（ワット（Ｗ））を示す。なお電力量は、排気ファン４２と排気ダンパ４３の合計使用電力量であり、重合の経過時間の５分間毎の電力量をプロットした推移である。

なお、図中に示す電力量の推移線ＥＴａは、本実施形態における排気ファン４２と排気ダンパ４３の排気強度の制御、いわゆる予測制御が行われた脱臭制御装置４における推移を示す。推移線ＥＴｂ、および推移線ＥＴｃは、比較のため参考に、実験的に本実施形態の脱臭制御装置４を用いて、排気ファン４２の電源周波数を一般的なインバータ制御した場合、および電源周波数を制御しない６０Ｈｚの一定電源周波数で運転が行われた場合の電力量の推移を示している。なお、電力量の推移線ＥＴｂ，ＥＴｃは、排気ファン４２の電源周波数の制御のみが行われ、排気ダンパ４３および吸気ダンパ７の開口度の制御は行わずに、全開口状態に保持された電力量を示す。

脱臭制御装置４の使用電力量は、重合時における電源周波数の制御パターンに沿って推移し、図８に示すように、予測制御が行われた推移線ＥＴａは、一般的なインバータ制御が行われた推移線ＥＴｂ、一定電源周波数で運転が行われた推移線ＥＴｃに比べて、低い使用電力量で効率的な省エネルギー運転が得られる。

こうした各電源周波数の制御による脱臭制御装置４の使用電力量を測定した。測定値は、脱臭制御装置４を備えた重合炉１０台の月平均使用電力量であり、一定電源周波数で運転が行われた場合の電力量は８，５００ｋｗｈ／月、一般的なインバータ制御で運転が行われた場合の電力量は４，９００ｋｗｈ／月、電源周波数の予測制御が行われた場合の電力量は、３，８８０ｋｗｈ／月であった。電源周波数の予測制御が行われた重合炉の脱臭方法は、従来の方法に比べて約２０〜５５％の電力量を削減することができる。

以上の実施形態によれば、脱臭制御装置４が、予め測定された原料組成物の熱重合時に発生する臭気濃度の発生パターンに基づいた予測パターンに応じて、重合炉１内の雰囲気を排気する排気ファン４２及び排気ダンパ４３の排気強度を制御すると共に、臭気測定器４４の検知した臭気濃度が、予測パターンの所定の範囲を超えた場合に、排気ファン４２及び排気ダンパ４３の排気強度を補正する制御を行うことにより、無駄な電力を消費することなく省エネルギー運転で、原料組成物の熱重合時に発生する臭気を取り除くことが可能な重合炉１の脱臭方法が得られる。

以上の実施形態において、脱臭装置４５として活性炭の充填搭からなる吸着方式の脱臭装置の場合で説明したが、オゾン酸化法、あるいは光触媒脱臭法の脱臭装置の場合であっても、活性炭の充填搭からなる吸着方式と同様に、排気ファン、排気ダンパの排気強度を予測制御することにより、省エネルギー運転が図られた重合炉の脱臭方法が得られる。
また、温度制御装置３に温度制御部３５を備え、脱臭制御装置４に脱臭制御部４６を備えた場合で説明したが、温度制御部３５と脱臭制御部４６を一つの制御部で構成しても良い。

また、冷却手段に直接式（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。
また、図３に示した、熱硬化性組成物が注入されたモールドＷの重合のための重合温度パターン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良い。

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モールドＷを構成する２つのガラス型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。

本発明の脱臭方法に用いる重合炉の模式図。原料組成物が注入されたモールドの断面説明図。原料組成物の重合温度パターンの一例を示す図。原料組成物の重合時における臭気濃度の経時変化の一例を示す図。臭気濃度に対する排気強度の制御パターンの一例を示す図。原料組成物の重合時における排気ファンの電源周波数の制御パターンの一例を示す図。原料組成物の重合時における排気ダンパの開口度の調節パターンの一例を示す図。原料組成物の重合時における脱臭制御装置の使用電力量の推移を示す図。

符号の説明

１…重合炉、２…重合炉本体、３…温度制御装置、４…脱臭制御装置、５…操作部、６…吸気管、７…吸気ダンパ、２１…断熱壁、２２…炉室、２３…ヒータ、２４…ラジエタ、２５…制御用温度センサ、２６…ファン、２７…棚、２８…空気取入れ口、２９…排気口、３１…冷却装置、３２…戻り管、３３…供給管、３４…熱媒体温度センサ、３５…温度制御部、３６…温度演算部、３７…温度調整部、４１…排気流路としての排気管、４２…排気ファン、４３…排気ダンパ、４４…臭気測定器、４５…脱臭装置、４６…脱臭制御部、４７…臭気演算部、４８…排気調整部、８０，８１…ガラス型、８２…粘着テープ、８３…原料組成物としての熱硬化性組成物、Ｗ…モールド、ＴＰ…重合温度パターン、ＳＰＡ，ＳＰＢ，ＳＰＣ…臭気濃度の発生パターン（検量線）、ＦＴＡ，ＦＴＢ…電源周波数の制御パターン、ＯＴ…排気ダンパの開口度の調節パターン、α…電源周波数の制御パターン、β…排気ダンパの開口度の調節パターン。

Claims

原料組成物を熱重合する重合炉の脱臭方法であって、
前記重合炉は、
重合炉内の雰囲気を排気する排気ファンと、
前記重合炉内の前記雰囲気を前記排気ファンに導くための排気流路と、
前記排気流路上に前記排気流路を流れる前記雰囲気の排気量を開口度で制御する排気ダンパと、
前記排気ダンパの上流側の前記排気流路上に前記重合炉内の臭気濃度を検知する臭気測定器と、
前記排気ダンパの下流側の前記排気流路上に前記雰囲気中に含まれる臭気を除去する脱臭装置と、
前記臭気測定器の検知した臭気濃度に基づいて前記排気ファン及び前記排気ダンパの排気強度を制御する臭気制御部と、
を備え、
前記臭気制御部は、
予め測定された前記原料組成物の熱重合時に発生する臭気濃度の発生パターンに基づいて臭気濃度の予測パターンを演算し、
演算された前記臭気濃度の予測パターンに応じて前記排気強度を制御すると共に、
前記臭気測定器の検知した臭気濃度が、前記予測パターンの所定の範囲を超えた場合に、前記排気強度を補正する制御を行うことを特徴とする重合炉の脱臭方法。
前記排気強度の制御は、前記排気ファンの運転が周波数制御されると共に、前記排気ダンパの前記開口度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の重合炉の脱臭方法。
前記予測パターンは、前記予め測定された臭気濃度の発生パターンに基づいて、前記重合炉内に投入される前記原料組成物の体積値に対応して演算されることを特徴とする請求項１に記載の重合炉の脱臭方法。
前記原料組成物は、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３の何れか一項に記載の重合炉の脱臭方法。