(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１及び第２ポンプユニットを備えていて、流体をポンプで送り出す為のポンプ装置であり、個々のポンプユニットが、
ポンプシリンダと、
ポンプシリンダ中にポンプにより送り出される流体の為の１つ又はそれ以上のポンプ孔に連通しているポンプ室を定める、ポンプシリンダ中の往復移動可能ポンプピストンと、
ポンプピストンを移動させる為に、ポンプピストンに連結されているアクチュエータと、そして、
ポンプシリンダ中のポンプピストンの連続している位置に従った値を決定する為の手段と、
を備えていて、
前記ポンプ装置がさらに、
個々のポンプユニットの前記１つ又はそれ以上のポンプ孔を、少なくとも一つの源ライン及びポンプにより送り出される流体を移動させる為の分配ラインに連結している複数の弁の第１セットを備えており、
ここにおいて前記ポンプ装置が、ポンプユニットの少なくとも一つにおけるポンプピストンの連続した位置に従った値に基づき、ポンプで送り出される流体の前記ポンプユニットの少なくとも一つからの流れの容量を調整する為の手段を備えており、
ここにおいてポンプで送り出される流体の流れを調整する為の前記手段が、対応しているアクチュエータによりポンプピストンに適用された力を調整する為の手段を備えている、
ポンプ装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが、
駆動シリンダと、
駆動シリンダを駆動媒体の為の第１及び第２駆動孔に連通している第１及び第２駆動室に区分し、ポンプピストンに連結されている、駆動シリンダ中の往復移動可能駆動ピストンと、
を備えていて、
前記ポンプ装置がさらに、
ポンプユニットの駆動室に対する駆動媒体の分配を制御する為の複数の弁の第２セットを備えている、
請求項１に従ったポンプ装置。
【請求項３】
ポンプピストンの位置に従った値はポンプユニット中のポンプピストンの位置の時間派生の合計に関係している、請求項１又は２に従ったポンプ装置。
【請求項４】
ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の前記手段が、分配ライン上の少なくとも一つの弁を備えている、請求項１乃至３のいずれか１項に従ったポンプ装置。
【請求項５】
分配ライン上の前記少なくとも一つの弁が比例弁を備えている、請求項４に従ったポンプ装置。
【請求項６】
前記複数の弁の第１セットが、第１及び第２ポンプユニットの夫々を源ラインに連結している２つの逆止弁、及び、第１及び第２ポンプユニットの夫々を分配ラインに連結している２つの逆止弁、を備えている、請求項１乃至５のいずれか１項に従ったポンプ装置。
【請求項７】
前記逆止弁が、源ラインからポンプ室を介した分配ラインまでの流体の流れを許容するよう構成されている、請求項６に従ったポンプ装置。
【請求項８】
駆動媒体が加圧された気体を備えている、請求項１乃至７のいずれか１項に従ったポンプ装置。
【請求項９】
ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の前記手段は、ポンプ装置中の弁に連結されているコンピュータ化されている制御システムを備えている、請求項１乃至８のいずれか１項に従ったポンプ装置。
【請求項１０】
分配ラインがノズルを備えている、請求項１乃至９のいずれか１項に従ったポンプ装置。
【請求項１１】
ノズルが分散要素を備えている、請求項１０に従ったポンプ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に従ったポンプ装置及び連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュールを備えているシステムであり、
ここにおいては、前記ポンプ装置の分配ラインが連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュールの孔に連結されている、
システム。
【請求項１３】
連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュール中へ流体を導入する為の、請求項１乃至１１のいずれか１項に従ったポンプ装置又は請求項１２に従ったシステムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体をポンプで送り出す為のポンプ装置（pump arrangement），このようなポンプ装置を備えているシステム，このようなポンプ装置の使用，そしてこのようなポンプ装置を制御する為の方法に関係している。
【背景技術】
【０００２】
今日のポンプ装置は、歯車ポンプ，遠心ポンプ，そしてプランジャー又はピストンポンプの如き積極移動ポンプ（positive movement pump）であることが出来る。知られているポンプ装置は、ポンプで送り出された流体の流れ（flow）の制御，いかなる流体の流れ（flow）を伴う又は伴なわない一定圧力での流体の供給，流体のポンプによる送り出しの間の圧力における変動，ポンプユニットにおけるキャビテーション，動作の遅い開始，そして動作騒音に関した問題を有している。一つの知られているポンプ配置は、米国特許６１３５７２４Ａ（US 6135724 A）中に記載されている。
【発明の概要】
【０００３】
従って、この発明は、流体の制御された圧力を伴った流体のポンプによる送り出しの為の第１及び第２ポンプユニットを備えているポンプ装置を提供することにより、上述した問題に対する解決を提供する。この発明のポンプ装置はまた、前記流体の連続した流れ又はパルス状の流れを提供する。適切には、ポンプ装置は、如何なる流体の流れを伴う又は伴わない一定の圧力を供給する為に使用されることが出来、そして、ポンプ装置は急速な開始手順（starting procedure）を提供することが出来る。この発明のさらなる利点は、安全で制御可能な圧力限定を伴ったポンプ装置を得ることである。
【０００４】
従って、この発明は、少なくとも第１及び第２ポンプユニットを備えていて、流体をポンプで送り出す為のポンプ装置に関係している。流体は、適用された剪断応力（shear stress）の下で流れることが出来る、気体，液体，粒子，又はこれらの混合物として規定されて良い。個々のポンプユニットは、ポンプシリンダと、前記ポンプシリンダ中の往復移動可能ポンプピストンと、を備えている。ポンプピストンの断面は、実質的に円形状，楕円形状，長方形状であることが出来、又は如何なる他の適切な形状を有することが出来る。ポンプピストンは、密封の手段により、又は、如何なる他の知られている手段により、前記ポンプシリンダ中に漏れ無し（leak-tight）で適合されている。ポンプピストンは、ポンプシリンダ中に、ポンプにより送り出される流体の為の１つ又はそれ以上のポンプ孔に連通しているポンプ室を定める。ポンプユニットはさらに、前記ポンプピストンを移動させる為に、ポンプピストンに連結されているアクチュエータ（actuator）を備えている。アクチュエータは、一定のそして良く規定されている力をピストンの位置とは独立し行程（stroke）の関係している長さに亘り創出することが出来る線状アクチュエータ（linear actuator）であることが出来る。
【０００５】
前述したポンプユニットはさらに、ポンプシリンダ中のポンプピストンの連続している位置に従った値（value）を決定する為の手段を備えて良い。この値は、連続した値であることが出来、又は、適用により要求されている如き十分に高度にポンプピストンの動き又は位置を解析する為の分解能（resolution）を伴っている連続している値の不連続な表記（discrete representation）であることが出来る。連続している位置は、ポンプピストンの関係している行程（relevant stroke）の全体に亘り決定されることが出来る。決定された値は以下の代わりのもののいずれかと構成されるか、又は、変換されて良いし、又はこの発明に従っている代わりのものとの組み合わせであって良い。前記決定手段は、ポンプシリンダ中のポンプピストンの位置に従い前記値を決定する為の変換器（transducer）を備えることが出来る。位置に対する代わりとして、位置に従っている値は、ポンプピストンの速度，ポンプピストンの加速度，又はポンプピストンの位置に従う如何なる他のパラメータであることが出来る。ポンプシリンダ中のポンプピストンの位置はまた、駆動シリンダ中の駆動ピストンの位置、又は、駆動又はポンプシリンダに関係したロッドの位置、に従った値を決定するよう構成された変換器により決定されて良い。変換器は、位置をコード化（encode）し、そして、位置をアナログ又はデジタル位置信号に変換する線形エンコーダ（linear encoder）であることが出来る。動き，速度，又は加速度は、時間経過における位置の変化により決定されることが出来る。変換器は、位置測定の為の如何なる知られている抵抗（resistive），容量（capacitive），誘導（inductive），渦電流（eddy current），磁力（magnetic），又は光学（optical）手段を使用することが出来る。位置変換器はまた、ポンプピストンの動きに関連して回転し、角移動をアナログ又はデジタル位置信号へと変換する回転部位に連結された回転エンコーダ（rotary encoder）又は変換器であって良い。
【０００６】
ポンプ装置は、個々のポンプユニットの１つ又はそれ以上のポンプ孔を、少なくとも一つの源ライン（source line）及びポンプにより送り出される流体を移動させる為の分配ラインに連結している複数の弁の第１セットを備えていて良い。ポンプ装置はさらに、ポンプユニットの少なくとも一つにおけるポンプピストンの連続した位置に従った値に基づき、ポンプで送り出される流体の前記ポンプユニットの少なくとも一つからの流れの容量を調整する為の手段を備えていて良い。従って、分配ラインを通してポンプで送り出される流体の流れは、ポンプユニットの少なくとも一つのポンプシリンダ中におけるポンプピストンの位置又は移動に基づいて調整されて良い。ポンプで送り出される流体の流れは、従って、ポンプ装置の動作状況における変化により素早くそして正確に調整される。
【０００７】
位置に従っている決定された値は、ポンプユニット中のポンプピストンの、測定，計算，又は速度への変更であって良く、これによって、流体の流れを調整する為の手段は前記ポンプユニットからの流れの容量を制御する為に使用されて良い。位置に従っている決定された値はまた、ポンプユニット中のポンプピストンの、測定，計算，又は加速度への変更であって良く、これによって、流体の流れを調整する為の手段は、流れの緩やかな変化（ramping），前記ポンプユニットからの流れ速度の増大又は減少を制御する為に使用されて良い。
【０００８】
幾つかのポンプユニット中におけるポンプピストンの位置に従っている決定された値（value）は、組み合わされた動き（behavior）で、ポンプで送り出される流体の流れを調整する為に組み合わされることが出来る。位置に従っている値の合計（sum）に基づき流れを調整することにより、組み合わされた流れは制御されることが出来る。流れはまた、位置に従った値の差異に基づくか、又は、如何なる他の適切な方法によるか、であって良い。
【０００９】
位置に従っている決定された値（value）はまた、ポンプユニット中におけるポンプピストンの実際の位置であることが出来る。このことは、漏れ又はキャビテーションの如きポンプ装置内の問題を検知する為に使用されることが出来、そして、ポンプにより送り出される流体の流れを調整する為の手段は、前記問題を無くす為に、又は、正しい容積の流れに到達する為に、前記システムを停止させる（halt）か又はアクチュエータ制御の駆動パラメータを調整するよう、構成されていることが出来る。一つ又は幾つかのポンプユニット中におけるポンプピストンの位置に従っている値により決定されている如き、ポンプ装置の動き（behavior）における変化は、ポンプ装置内における問題を指摘する為に使用されることが出来る。ポンプ装置内における問題は、異なったポンプユニット中のポンプピストン間の速度における変化（variation）により，異なったポンプユニットのサイクル時間（cycle time）における変化（variation）により，又は、ポンプ室を充填する間又は空にする間の一つのポンプユニット中のポンプピストンの速度における変化（variation）により、検出されて良い。
【００１０】
ポンプ装置はまた、装置中の圧力を測定する為の手段を備えることが出来る。ポンプ装置は、ポンプにより送り出される流体の流れを調整する為の手段の上流又は下流で、分配ライン中の圧力を測定する為の手段を備えて良い。ポンプ装置は、ポンプユニットのポンプ室中の圧力を測定する為の手段を有して良い。コンピュータ化された（computerized）制御システムは、前記圧力を表している入力パラメータを受信するよう、そして、前記入力パラメータを、ポンプにより送り出される流体の流れを調整する為の手段を制御する為の一つ又はそれ以上の出力へと処理するよう、構成されていることが出来る。出力パラメータは、ポンプピストンに対し供給された力を調節する為に、アクチュエータの駆動を制御するよう使用されて良い。これは、ポンプユニット間の如何なる不釣り合い（imbalance）又は変化（variation）を中和する（counteract）よう使用されることが出来る。測定された圧力パラメータはまた、位置に従っている値とともに、漏れやキャビテーションのようなポンプ装置内の問題を検出する為に、使用されることが出来る。
【００１１】
アクチュエータは、駆動シリンダと、ポンプピストンを移動させる為にポンプピストンに連結されている、前記駆動シリンダ中の往復移動可能駆動ピストンと、を備えている流体力アクチュエータ（fluid power actuator）であって良い。駆動ピストンは、駆動シリンダを駆動媒体の為の第１及び第２駆動孔に連通している第１及び第２駆動室に区分している。ポンプ装置は、ポンプユニットの駆動室に対する駆動媒体の分配を制御する為の複数の弁の第２セットを備えていて良い。適切な駆動媒体は、上述した規定に従っている流体又は部分的な真空であって良い。流体力アクチュエータは、駆動媒体が空気の如き気体を備えている空気圧アクチュエータ（pneumatic actuator）、又は、駆動媒体が油，水，人工配合物（synthetic compound），又はこれらの混合物の如き当該技術分野において知られている液圧流体（hydraulic fluid）を備えている液圧アクチュエータ（hydraulic actuator）であって良い。空気圧アクチュエータを有している一つの利点は、ポンプ装置の分配側上に余りにも高い圧力が分配される危険を最小限にする為に、最大圧力を調整することが出来ることである。複数の弁の第２セットはオン／オフ弁であることが出来るが、しかし、対応している駆動室中への、又は、対応している駆動室からの、駆動媒体の流れ及び／又は圧力を連続的に調整するよう構成されていることも出来る。複数の弁の第２セットは、駆動室を駆動媒体の為の逃がし回路（venting circuit）に開放することにより、対応している駆動室を空にする（ventilate）よう使用されることが出来る。もしも駆動媒体が空気の如き気体を備えているのであれば、駆動媒体は周囲の環境中に放出されることが出来る。駆動シリンダは、前記第１及び第２駆動室から媒体を駆動する為の第１及び第２専用逃がし弁を（first and second dedicated ventilation valve）を備えて良い。
【００１２】
アクチュエータは、少なくとも一つの静止部位と、一つの往復移動可能部位と、を備えている電磁力アクチュエータであって良く、前記部位は少なくとも一つのコイル及び一つの磁石を備えている。電磁力アクチュエータは、音声コイル型であって良く、ここにおいては、往復移動可能電気コイルが静止永久磁石又は電磁石を取り囲んでいるか又はこれらにより取り囲まれている。電磁力アクチュエータは、静止電気コイルを取り囲んでいるか、又はこれにより取り囲まれている往復移動可能磁石を備えていて良い。
【００１３】
ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の手段が、分配ライン上の少なくとも一つの弁を備えていて良い。この弁は、連続的な流体流れの調整の為の比例弁（proportional valve）又は流体流れのパルス幅変調（pulse width modulation）の為のオン／オフ弁であることが出来る。比例弁は、可変横断面流れ面積（variable cross-sectional flow area）を伴った、又は、可変流れ抵抗（variable flow resistance）を伴った、如何なる適切な弁であることが出来る。
【００１４】
ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の手段が、対応しているアクチュエータによりポンプピストンに適用された力を調整する為の手段を備えていて良い。
【００１５】
複数の弁の第１セットが、第１及び第２ポンプユニットの夫々を源ライン（source line）に連結している２つの逆止弁（check valve）、及び、第１及び第２ポンプユニットの夫々を分配ライン（delivery line）に連結している２つの逆止弁（check valve）、を備えていて良い。逆止弁は、源ラインからポンプ室を介した分配ラインまでの流体の流れを許容するよう構成されている。複数の弁の第１セットは、源ラインからポンプ室を介した分配ラインまでの流体の流れ許容する為に、装置のポンプ送りサイクル（pumping cycle）の間に開閉するよう制御されたオン／オフ弁を備えて良い。複数の弁の第１セットはさらに、ポンプ室を、ポンプシリンダ中のポンプピストンの密封材と一体化されている如き、移動可能なポンプピストン上の又はそれに近いポンプ孔を介して源又は分配ラインに連結している弁を備えていて良い。
【００１６】
複数の弁の第２セットは、ポンプユニットの第１駆動室に対する圧力Ｐ１を伴った駆動媒体及び／又はポンプユニットの第２駆動室に対する圧力Ｐ２を伴った駆動媒体の分配を制御する為の弁を備えていて良い。圧力Ｐ１及びＰ２を伴った駆動媒体は、少なくとも一つの圧力調整ユニットを介して共通の（common）圧力供給からポンプユニットへと供給されていて良い。ポンプユニットの第１及び第２駆動室は、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，そしてＰ４を伴った駆動媒体を供給する個々の圧力源に連結されていて良い。駆動室は或いは、１つ又はそれ以上の調整ユニットを介して１つ又はそれ以上の圧力源と連結されていて良く、異なったポンプユニットに対する、及び／又は、ポンプユニットの異なった駆動室に対する、駆動媒体の圧力又は流れを制御する。調整ユニットは、圧力調整器，比例弁，種々の制御弁，またはこれらの組み合わせであることが出来る。
【００１７】
ポンプピストンは横断面積（cross-sectional area）ＡＰを有していて、そして、駆動ピストンは横断面積（cross-sectional area）ＡＤを有している。ポンプピストンの横断面積ＡＰは駆動ピストンの横断面積ＡＤよりも適切に（suitably）小さくされることが出来、それにより、第１駆動室中の圧力に関連してポンプ室中の圧力の上昇がもたらされる。
【００１８】
流体力アクチュエータが１つ又はそれ以上の追加の駆動シリンダを備えることが出来、個々の追加の駆動シリンダは、前記追加の駆動シリンダを駆動媒体の為の第１及び第２駆動孔と連通している第１及び第２駆動室へと区分する往復移動可能な駆動ピストンを備えている。前記追加の駆動シリンダ中の駆動ピストンは、連結手段により、主駆動シリンダ中の駆動ピストンに連結可能である。前記追加の駆動シリンダ中の駆動ピストンの横断面積（cross-sectional area）は、主駆動シリンダ中の駆動ピストンの横断面積ＡＤよりも適切に（suitably）大きい。より高いポンプ圧力の必要が存在している時、ポンプシリンダ中のポンプピストンに対し力を負荷する為に、一つ又はそれ以上の追加の駆動シリンダが使用されることが出来る。ポンプ圧力における高い精度（precision）の必要が存在している時、ポンプシリンダ中のポンプピストンに対し力を負荷する為に、主駆動シリンダがこの場合に使用されることが出来る。追加の駆動シリンダ中の駆動ピストンは、さらにもう一つの駆動シリンダ及びその他に連結可能であって良い。前記さらにもう一つの駆動シリンダにおける駆動ピストンの横断面積は、前記追加の駆動シリンダにおける駆動ピストンの横断面積よりも適切に（suitably）大きい。駆動シリンダの１つ又はそれ以上の使用を行うことにより、広い範囲の力が対応しているポンプユニットのポンプ室中の流体に対し負荷されることが出来る。複数の弁の第２セットはさらに、追加の駆動シリンダの駆動室への駆動媒体の分配を制御する為の弁を備えている。
【００１９】
追加の駆動シリンダ中の駆動ピストンを主駆動シリンダ中の駆動ピストンに連結する為の連結手段は、追加の駆動シリンダから主駆動シリンダ中の駆動ピストンへ押力（pushing force）を伝達し、引張力（pulling force）は伝達しない、よう構成されていて良い。これは、駆動シリンダ中の駆動ピストン間に機械的な接触を提供することにより、構成されることが出来る。それにより、主駆動シリンダは、追加の駆動シリンダ中のポンプピストンを動かさなければならないことなしで、高い精度（precision）でポンプ室から流体をポンプで押し出すのに使用されることが出来る。同様な連結手段を、駆動シリンダの直列（series）において追加の駆動シリンダ間に使用されることが出来る。
【００２０】
ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の手段は、ポンプ装置中の弁に連結されているコンピュータ化されている制御システム（computerized control system）を備えていて良い。コンピュータ化されている制御システム（computerized control system）は、ポンプシリンダ中のポンプピストンの位置に従った前記値を表している（representing）入力パラメータを受信し、そして、前記入力パラメータを、ポンプ装置によりポンプで送り出される流体の流れを調整する為の手段を制御する為の１つ又はそれ以上の出力パラメータへと処理するよう、構成されていることが出来る。コンピュータ化されている制御システム（computerized control system）はまた、所定の時間間隔内で、又は、ポンプシリンダ中のポンプピストンの位置に従った値を決定する為の手段により決められている如く、ポンプシリンダ中のポンプピストンの所定の位置で、第１及び第２セットの複数の弁を開閉させるよう制御して良い。
【００２１】
ポンプ装置が分配ライン上にノズルを備えていることが出来、前記ノズルがポンプにより送り出される流体を分散させる（dispersing）為の分散要素（disperser element）を備えている。ノズルは、ノズルを出る流体を分散させる為に、出口端に１つ又はそれ以上の孔を備えることが出来る。連続的な化学反応器（chemical reactor）又は連続的な流れモジュール（flow module）中への流体の注入（injection）の為にポンプ装置に連結されることが出来るノズルの一例が、ＷＯ  ２００７０５００１３  Ａ１中にさらに開示されていて、適切なノズルの他の型式がまたこの発明に従って可能である。
【００２２】
ポンプ装置は少なくとも２つのポンプユニットを備えていて良く、ここにおいては個々のポンプユニットが、ポンプ孔を有しているポンプシリンダと、往復移動可能ポンプピストンと、駆動媒体の為の２つの駆動孔を有している駆動シリンダと、そして、往復移動可能駆動ピストンと、を備えていて、ここにおいてはロッドがポンプピストンを駆動ピストンに相互に連結させており、そして、ポンプ装置が、少なくとも２つのポンプユニットのポンプ孔を少なくとも一つの源ライン（source line）及びポンプにより送り出される流体の少なくとも一つの分配ラインに連結している２つ又はそれ以上の逆止弁（check valve）をさらに備えていて、ポンプ装置が、駆動シリンダを少なくとも一つの駆動媒体源に連結している２つ又はそれ以上の弁をさらに備えていて、そして、ポンプ装置が、ポンプシリンダ中のポンプピストンの連続した位置に従い、ポンプにより送り出される流体の前記ポンプユニット少なくとも一つからの流れの容量（volume）を調整する為の流れ調整手段をさらに備えている。
【００２３】
この発明はまた、ポンプ装置及び連続的な化学反応器又は流れモジュールを備えているシステムに関係していて、ここにおいては、前記ポンプ装置の分配ラインが連続的な化学反応器又は流れモジュールの孔に連結されている。ポンプ装置の分配ラインには、もう一つの流体の流れの中に流体を注入する為に適しているノズルが設けられていて良い。このノズルは、ポンプにより送り出される流体を、連続的な化学反応器又は流れモジュール中の流れ通路中に噴霧（spraying）又は分散（dispersing）させる為に適している分散要素（disperser element）を備えていて良い。ノズルは従って、連続的な化学反応器又は流れモジュール中の工程流れ（process flow）中に導入される混和性の（miscible）又は非−混和性の（non-miscible）流体の微細な分散を創出するよう使用されることが出来る。分散器（disperser）は、流体の微細な分散を創出する為に、１つ又はそれ以上の微細な孔を備えていて良い。ポンプ装置は、流体をノズルに連続してポンプで送り出すことが出来、又はパルス状のモードでノズルに供給することが出来る。ポンプは、所定の圧力水準を維持するよう適切に（suitably）制御されている。
【００２４】
この発明はまた、ポンプ装置、又は連続的な化学反応器又は流れモジュール中へ流体を導入する為のポンプ装置を備えているシステムの使用に関係している。この発明に従っているポンプ装置は、化学反応器又は流れモジュールとともに使用されて良い。適切な連続的な化学反応器又は流れモジュールの例は、ＷＯ  ２００７０５００１３  Ａ１又はＳＥ  ０９５０２４７−７により開示されている。ポンプ装置及び連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュールの組み合わせは、化学プロセス又はこれらの組み合わせを設計する為に、反応（reaction），抽出（extraction），分離（separation），混合（mixing），その他の為に使用されることが出来る。
【００２５】
この発明はまた、この発明のポンプ装置を制御する為の方法に関係している。この方法は、
ｉ）個々のポンプピストンが第１位置に到達するまで、ポンプにより送り出される流体でポンプ室を充填する工程と、
ｉｉ）第１ポンプユニットを選択し、そして、個々のアクチュエータを活性化させることにより対応しているポンプ室を空にすることを開始させる工程と、
を備えている。個々のアクチュエータの活性化は、個々の駆動シリンダ中の駆動室中への駆動媒体の導入により、又は、個々の電磁力アクチュエータ中のコイルへの電流の導入により、選択肢の一つとして行うことが出来る。第１ポンプの選択は、任意に、又は、１回毎にポンプユニット間で交代する如く、所定の計画に従って、行なって良い。
【００２６】
この方法はさらに、
ｉｉｉ）前記活性化されたポンプユニットのポンプピストンが第２位置に到達した時、もう一つのポンプユニットを選択し、そして、アクチュエータを活性化させることによりこの他のポンプユニットのポンプ室を空にすることを開始させる工程と、
ｉｖ）或る時間の量の間に両方のアクチュエータが活性化することを許容し、それによりポンプピストンのいずれもがポンプにより送り出される流体を移動させ、そして分配することを許容する、工程と、そして、
ｖ）前記第２位置に到達したポンプユニットのアクチュエータを不活性化させ、そして、ポンプピストンが前記第１位置に到達するまで、ポンプにより送り出される流体で対応しているポンプ室を充填させることを開始させる工程と、
を繰り返すことを備えている。
【００２７】
前述した方法においては、ポンプピストンの一つ又はそれ以上に常に前方に作用しているポンプ力（forward-acting pumping force）が供給されている。或る時間の期間の間に２つのポンプユニットが活性化（動作）することを許容することにより、前記時間の期間の間に２つのポンプユニットのポンプピストンがどのように動くかを予め決めておくことなく、流体の実質的なパルス無しポンプによる送り出しが達成される。
【００２８】
ポンプにより送り出された流体の前記ポンプユニットの少なくとも一つからの流れの容量が、ポンプユニットの少なくとも一つにおけるポンプピストンの連続的な位置に従った値に基づいて調整されている。一定容量流れを得る為に、ポンプユニットの少なくとも一つにおけるポンプピストンの位置に従った値は、ポンプシリンダ中において前方に移動するポンプピストンの速度の合計である。ポンプにより送り出された流体の流れは、分配ライン上の少なくとも一つの弁を調節することにより、又は、対応しているアクチュエータにより少なくとも一つのポンプピストンに負荷された力を調節することにより、調整されて良い。
【００２９】
この発明のさらなる別の実施形態は、特許請求の範囲中に規定されている。以下には、この発明の種々の実施形態が図面を参照しながらより詳細に説明される。図面はこの発明を図示する為のものであり、その権利範囲を限定することが意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、この発明の一実施形態に従っているポンプ装置を示している。
【図２】図２は、この発明のもう一つの実施形態に従っているポンプ装置を示している。
【図３】図３は、この発明のさらなる実施形態に従っているポンプ装置を示している。
【図４】図４は、この発明のさらにもう一つの実施形態に従っているポンプ装置を示している。
【図５】図５は、この発明のさらにもう一つの実施形態に従っているポンプ装置を示している。
【図６】図６は、この発明に従っているポンプ装置を制御する為の方法のフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図中においては、２重線（double line）は流体の為のパイプ，チューブ，又はライン（line）を図示する為に使用されており、そして単線（single line）は、制御信号及び測定されたパラメータに関係している信号の如き信号の為のライン（line）又はワイヤ（wire）を図示する為に使用されている。第１ポンプユニットＡ及び第２ポンプユニットＢを備えている、流体をポンプで送り出す為のポンプ装置が、図１中に示されている。以下において、記号Ａ又はＢは、それが関係している番号を両方が含んでいるので、冗長である。図１は、ポンプユニットの夫々がポンプシリンダ１及びこのポンプシリンダ中の往復移動可能なポンプピストン２を備えていることを示している。このポンプピストンは、ポンプシリンダ中にポンプ室３を定めていて、このポンプ室はポンプ室中に送り込まれそしてポンプ室から送り出される流体の移動の為のポンプ孔４と連通されている。アクチュエータ（actuator）５が、ポンプ室中で前記ポンプピストンを移動させる為に、ポンプピストンに連結されている。直線移動変換器（linear displacement transducer）６がポンプピストンに連結されていて、そして、ポンプシリンダ中におけるポンプピストンの位置を決定するよう配置されている。
【００３２】
弁７及び８の第１セット（first set）が、図１中に示されているポンプ装置中の個々のポンプユニットのポンプ孔４を源（source）９及びポンプで送り出される流体の為の分配ライン（delivery line）１０に連結している。第１セット中の弁は、源ライン９から分配ライン１０までの流体の流れ（flow）を許容するよう配置されている。これらの弁は逆止弁であり、図２乃至４中のさらなる７´及び８´を参照、しかし、代わりとして、ポンプユニットを介した源ライン９から分配ライン１０までの流体の流れ（flow）を許容する為に装置のポンプ送りサイクル（pumping cycle）の間に開閉するよう制御されたオン／オフ弁であることが出来る。
【００３３】
ポンプ装置は、ポンプユニットの少なくとも１つ中におけるポンプピストンの位置に従った値に基づいて、ポンプで送り出される流体の流れ（flow）を調整する為の手段を備えている。図１は、このポンプ装置中のポンプライン（pumping line）の分配側上の弁１１を示している。弁１１は、ポンプユニット中のポンプピストンの位置，速度，又は加速度に基づいて制御されている。一つの実施形態においては、弁１１は比例弁（proportional valve）である。もう一つの実施形態においては、弁１１は、流体流れ（fluid fow）のパルス−幅変調（pulse-width modulation）の為に適したオン／オフ弁である。
【００３４】
図２乃至４の以下の記載においては、ポンプ装置中のポンプユニットの一つ特徴について参照がなされるとき、同じ特徴は、図１中のＡ又はＢに類似して、ポンプ装置中の両方のポンプユニットに適用可能である。
【００３５】
図２中に示されているポンプ装置はさらに、コンピュータを基礎とした制御システム（computer based control system）２０を備えている。制御システム２０は、ポンプシリンダ中のポンプピストンの位置に従った値を、ポンプユニットの移動変換器（displacement transducer）からのアナログ又はデジタル位置信号の形態で受け取るよう構成されているとともに、ポンプで送られる流体の流れ（flow）を調整する為の前記手段に対し対応している制御信号を送るよう構成されている。ポンプ装置はさらに、分配ライン上で、ポンプで送られる流体の流れ（flow）を調整する為の前記手段の上流に、圧力センサ２５を備えている。図２中に示されているポンプ装置中の、コンピュータを基礎とした制御ユニットシステム（computer based control unit system）２０は移動変換器（displacement transducer）６及び圧力センサ２５からの信号を受け取り、そして、アクチュエータ５及び分配ライン上の弁１１に対し制御信号を送るよう構成されている。
【００３６】
図３中に示されているポンプ装置は、ポンプ室中の前記ポンプピストンを移動させる為の流体力アクチュエータ（fluid power actuator）を備えている。個々の流体力アクチュエータ（fluid power actuator）は、駆動シリンダ１２を前記駆動シリンダ中の往復移動可能駆動ピストン１３とともに備えていて、前記駆動ピストンは駆動シリンダを第１及び第２駆動室１４及び１５に区分し、第１及び第２駆動室１４及び１５は駆動媒体の為の第１及び第２の駆動孔１６及び１７と連通している。流体力アクチュエータ（fluid power actuator）には、ポンプユニットの第１及び第２駆動室１４及び１５に対する駆動媒体の分配を制御する為の弁１８及び１９の第２セット（second set）が設けられている。これらの弁はオン／オフ弁であるが、対応している駆動室中への又は対応している駆動室から外への駆動媒体の流れ（flow）及び／又は圧力を連続して調整するよう構成されている代わりのものであることが出来る。図３中に示されているポンプ装置はさらに、ポンプユニットに対する駆動媒体の圧力及び／又は流れ（flow）を調整する為の調整ユニット２２を介してポンプユニットの弁の第２セットに連結されている圧力源２１を備えている。調整ユニット２２は個々に制御されることが出来、そして、摩擦における固有の変動（intrinsic variation）の如き異なった状況を考慮する為に、個々のポンプユニットに対し駆動媒体の異なった圧力を供給する為に使用されることが出来る。図３中に示されているポンプ装置中のコンピュータを基礎とした制御ユニットシステム（computer based control unit system）２０はさらに、弁１８及び１９，そして調整ユニット２２への信号の送信及び／又は弁１８及び１９，そして調整ユニット２２からの信号の受信をするよう構成されている。
【００３７】
図４中に示されているポンプ装置は、ポンプ室中で前記ポンプピストンを移動させる為流体力アクチュエータ（fluid power actuator）を備えている。ポンプ装置はさらに、ポンプユニットの異なった駆動室に対する駆動媒体の圧力及び／又は流れ（flow）を調整する為の調整ユニット２３及び２４を介してポンプユニットの弁の第２セットに連結されている圧力源２１を備えている。調整ユニット２３は第１駆動室１４へ駆動媒体を分配するよう構成されていて、そして、調整ユニット２４はポンプユニットの第２駆動室１５へ駆動媒体を分配するよう構成されている。調整ユニット２３及び２４は、ポンプで送られる流体でポンプユニットのポンプ室を充填する間及びポンプユニットのポンプ室からポンプで送られる流体を空にする間にポンプピストン上に適用された力を調整する為に、ポンプユニットの第１駆動室及び第２駆動室に対し駆動媒体の異なった圧力を供給するよう使用されることが出来る。それにより、ポンプ室の充填は早く出来、そして、ポンプ室中のキャビテーション及び漏れの危険性が制御されることが出来る。
【００３８】
図４中に示されているポンプ装置中の、コンピュータを基礎とした制御ユニットシステム（computer based control unit system）２０は、移動変換器（displacement transducer）６，弁１８及び１９，そして調整ユニット２３及び２４へ信号を送信するよう、及び／又は、移動変換器（displacement transducer）６，弁１８及び１９，そして調整ユニット２３及び２４から信号を受信するよう、構成されている。図４中に示されているポンプ装置においては、調整ユニットが、ポンプユニット中のポンプピストンの位置，速度又は加速度を基にして異なった駆動室に対する駆動媒体の圧力及び／又は流れ（flow）を調整するよう制御されている。図３及び４中に示されている駆動媒体の調整に対する代わりとして、駆動媒体は、圧力源から直接又は圧力調整器の如き共通の（common）調整ユニットを介して、流体力アクチュエータに対し分配されることが出来る。さらなる代わりとして、駆動媒体は、別の個々に制御可能な圧力源から、又は、夫々が単一弁１８又は１９に連結されている調整ユニットのセット（set）を介して共通の（common）圧力源から、流体力アクチュエータに関連した弁１８及び１９に対し分配されることが出来る。
【００３９】
図５は、アクチュエータが主駆動シリンダ１２に連結されていう追加の対の駆動シリンダ２６を備えているポンプ装置を示している。個々の追加の駆動シリンダは、追加の駆動シリンダを、駆動媒体の為の第１及び第２駆動孔３０及び３１に連通している第１及び第２駆動室２８及び２９へと区分する往復移動可能な駆動ピストン２７を備えている。個々の追加の駆動シリンダ中の駆動ピストン２７は、追加の駆動シリンダから主駆動シリンダへと押力（pushing force）を伝達するよう構成されている連結器（connector）により主駆動シリンダ中の駆動ピストン１３に連結されている。連結器上の如何なる引っ張り力（pulling force）は連結器を破損する。図中の追加の駆動シリンダ中の駆動ピストン２７には、主駆動シリンダの駆動ピストン１３に連結されているロッド（rod）と機械的に接触しているカップ（cup）を備えているロッド（rod）が設けられている。
【００４０】
図１〜５のいずれのポンプユニットのポンプピストンがポンプ室の充填の間に後方に移動された時、即ち、ポンプピストンが対応しているポンプ室の容積増大の方向に移動された時、流体が源ライン（source line）から弁８又は８´を介してポンプ室中へと引かれる。弁７及び８がオン／オフ弁であるならば、対応しているポンプ室の充填の間に、弁８は開かれ、そして弁７は閉じられている。ポンプ装置の始動段階の間にポンプ室の最初の充填が、ポンプ室が満たされ、そして、ポンプピストンがポンプ室を満たす、又はほぼ満たすことを示している第１位置になるまで、ポンプユニットのポンプピストンが何行程も後方及び前方に移動されることにより行われる。代わりとして、ポンプ室はポンプピストンのたった一回の充填行程により満たされる。
【００４１】
ポンプ室を空にする間にポンプユニットのポンプピストンが前方に移動した時、即ち、ポンプピストンが対応しているポンプ室の容積を減少させる方向に移動されると、流体はポンプ室から弁７又は７´を介して分配ライン中へと押される。もしも弁７及び８がオン／オフ弁であるならば、対応しているポンプ室を空にする間に弁８は閉じられ、そして、弁７は開かれている。
【００４２】
図３及び４中に示されている如き、流体力アクチュエータを備えているポンプユニットの為には、ポンプピストンは、駆動媒体を第１駆動室１４に供給し、そして、第２駆動室１５を空にする（venting）ことにより、前方に移動される。ポンプピストンは、駆動媒体を第２駆動室１５に供給し、そして、第１駆動室１４を空にする（venting）ことにより、後方に移動される。
【００４３】
電磁アクチュエータを備えているポンプユニットの為には、ポンプピストンは、アクチュエータのコイルを介して正反対の方向の電流を供給することにより前方及び後方に移動される。
【００４４】
図６は、この発明の一つの代わりに従っているポンプ装置を制御する手順（process）のフローチャートを示している。ポンプ装置を制御する為の手順（process）は、以下の工程（step）を備えている：
ｉ）個々のポンプピストンが前記第１位置に到達するまでポンプピストンを後方に移動させることにより、ポンプにより送り出される流体でポンプユニットのポンプ室を充填すること、
ｉｉ）第１ポンプユニットを選択し、そして、ポンプピストンに前方に向かい力を負荷するよう前記第１ポンプユニットのアクチュエータを活性化（動作）（activate）させることにより対応しているポンプ室を空にすることを開始させること。一つの代わりとして、第１ポンプの選択は任意（random）である。もう一つの選択として、第１ポンプの選択は、ポンプユニット間で一回置き（every other time）に交代する如き、所定の計画（scheme）に従って行われることが出来る。
【００４５】
ポンプによる送り出しの間には以下の工程（step）ｉｉｉ〜ｖが繰り返される：
ｉｉｉ）前記活性化（動作）（activate）されたポンプユニットのポンプピストンが第２位置に到達した時、他のポンプユニット（又は、もしポンプユニットの数が２つよりも多いのであれば、もう一つのポンプユニット）を選択し、そして、ポンプピストンに前方に向かい力を負荷するよう前記他のポンプユニットのアクチュエータを活性化（動作）（activate）させることにより対応しているポンプ室を空にすることを開始させること。第２位置は、ポンプユニットのポンプ室が略空になることを示すよう設定されることが出来る。
【００４６】
ｉｖ）或る時間の期間の間、両方のポンプユニットのアクチュエータを活性化（動作）（activate）させておき、そして、個々のポンプピストンの前方向にポンプピストンに力を負荷し、それによりポンプピストンのいずれもが流体をポンプにより送り出すよう移動し、そして、分配することを許容する。前記時間の期間の間にいずれのポンプピストンが或る地点にちょうど良い時間に（in time）に移動されているかは予め決められていない。いずれのポンプピストンが移動しているかは、個々のポンプシリンダ中における個々のポンプピストンの摩擦及びポンプ装置内の流れ抵抗（flow resistance）における変動（variation）の如き、ポンプユニット中の個々の状況の結果である。
【００４７】
ｖ）前記時間の期間の後、前記第２位置に到達したポンプユニットを不活性化（動作停止）（inactivate）させ、そして、それが前記第１位置に到達するまで前記ポンプピストンを後方に移動させることにより、対応しているアクチュエータにポンプにより送り出される流体でポンプ室を充填させるようにさせる。
なお本願の発明は以下のようにも記載できる。
１．少なくとも第１及び第２ポンプユニットを備えていて、流体をポンプで送り出す為のポンプ装置であり、個々のポンプユニットが、
ポンプシリンダと、
ポンプシリンダ中にポンプにより送り出される流体の為の１つ又はそれ以上のポンプ孔に連通しているポンプ室を定める、ポンプシリンダ中の往復移動可能ポンプピストンと、
ポンプピストンを移動させる為に、ポンプピストンに連結されているアクチュエータと、そして、
ポンプシリンダ中のポンプピストンの連続している位置に従った値を決定する為の手段と、
を備えていて、
前記ポンプ装置がさらに、
個々のポンプユニットの前記１つ又はそれ以上のポンプ孔を、少なくとも一つの源ライン及びポンプにより送り出される流体を移動させる為の分配ラインに連結している複数の弁の第１セットを備えており、
ここにおいて前記ポンプ装置が、ポンプユニットの少なくとも一つにおけるポンプピストンの連続した位置に従った値に基づき、ポンプで送り出される流体の前記ポンプユニットの少なくとも一つからの流れの容量を調整する為の手段を備えている、
ポンプ装置。
２．前記アクチュエータが、
駆動シリンダと、
駆動シリンダを駆動媒体の為の第１及び第２駆動孔に連通している第１及び第２駆動室に区分し、ポンプピストンに連結されている、駆動シリンダ中の往復移動可能駆動ピストンと、
を備えていて、
前記ポンプ装置がさらに、
ポンプユニットの駆動室に対する駆動媒体の分配を制御する為の複数の弁の第２セットを備えている、
上記１に従ったポンプ装置。
３．ポンプピストンの位置に従った値はポンプユニット中のポンプピストンの位置の時間派生の合計に関係している、上記１又は２に従ったポンプ装置。
４．ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の前記手段が、分配ライン上の少なくとも一つの弁を備えている、上記１乃至３のいずれか１つに従ったポンプ装置。
５．分配ライン上の前記少なくとも一つの弁が比例弁を備えている、上記４に従ったポンプ装置。
６．分配ライン上の前記少なくとも一つの弁が、パルス幅変調の為のオン／オフ弁を備えている、上記４に従ったポンプ装置。
７．ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の前記手段が、対応しているアクチュエータによりポンプピストンに適用された力を調整する為の手段を備えている、上記１乃至３のいずれか１つに従ったポンプ装置。
８．前記複数の弁の第１セットが、第１及び第２ポンプユニットの夫々を源ラインに連結している２つの逆止弁、及び、第１及び第２ポンプユニットの夫々を分配ラインに連結している２つの逆止弁、を備えている、上記１乃至７のいずれか１つに従ったポンプ装置。
９．前記逆止弁が、源ラインからポンプ室を介した分配ラインまでの流体の流れを許容するよう構成されている、上記８に従ったポンプ装置。
１０．駆動媒体が加圧された気体を備えている、上記１乃至９のいずれか１つに従ったポンプ装置。
１１．前記複数の弁の第２セットが、ポンプユニットの第１駆動室に対する、圧力（Ｐ１）を伴った駆動媒体の分配を制御する為の弁を備えている、上記２に従ったポンプ装置。
１２．前記複数の弁の第２セットが、ポンプユニットの第２駆動室に対する、圧力（Ｐ２）を伴った駆動媒体の分配を制御する為の弁を備えている、上記１１に従ったポンプ装置。
１３．圧力（Ｐ１）及び（Ｐ２）を伴った駆動媒体は、少なくとも一つの圧力調整器を介して共通の圧力供給からポンプユニットへと供給されている、上記１１に従ったポンプ装置。
１４．ポンプピストンは横断面積（ＡＰ）を有していて、そして、駆動ピストンは横断面積（ＡＤ）を有していて、ここにおいて面積（ＡＰ）は面積（ＡＤ）よりも小さい、上記２に従ったポンプ装置。
１５．アクチュエータが１つ又はそれ以上の追加の駆動シリンダを備えていて、個々の追加の駆動シリンダは、前記追加の駆動シリンダを駆動媒体の為の第１及び第２駆動孔と連通している第１及び第２駆動室へと区分する往復移動可能な駆動ピストンを備えていて、
前記追加の駆動シリンダ中の前記駆動ピストンは、連結手段により、駆動シリンダ中の駆動ピストン又はもう一つの追加の駆動シリンダの駆動シリンダ中の駆動ピストンに連結可能であり、
前記複数の弁の第２セットはさらに、追加の駆動シリンダの駆動室への駆動媒体の分配を制御する為の弁を備えている、
上記２に従ったポンプ装置。
１６．ポンプで送り出される流体の流れを調整する為の前記手段は、ポンプ装置中の弁に連結されているコンピュータ化されている制御システムを備えている、上記１乃至１５のいずれか１つに従ったポンプ装置。
１７．分配ラインがノズルを備えている、上記１乃至１６のいずれか１つに従ったポンプ装置。
１８．ノズルが分散要素を備えている、上記１７に従ったポンプ装置。
１９．少なくとも２つのポンプユニットを備えていて、流体をポンプで送り出す為のポンプ装置であり、
ここにおいては個々のポンプユニットが、１つ又はそれ以上のポンプ孔を有しているポンプシリンダと、往復移動可能ポンプピストンと、駆動媒体の為の２つの駆動孔を有している駆動シリンダと、そして、往復移動可能駆動ピストンと、を備えていて、
ここにおいてはロッドがポンプピストンと駆動ピストンとを相互に連結させており、そして、ポンプ装置が、少なくとも２つのポンプユニットのポンプ孔を少なくとも一つの源ライン及びポンプにより送り出される流体の少なくとも一つの分配ラインに連結している２つ又はそれ以上の逆止弁をさらに備えていて、
ポンプ装置が、駆動シリンダを少なくとも一つの駆動媒体源に連結している２つ又はそれ以上の弁をさらに備えていて、そして、
ポンプ装置が、ポンプシリンダ中のポンプピストンの連続した位置に従い、ポンプにより送り出される流体の前記ポンプユニット少なくとも一つからの流れの容量を調整する為の流れ調整手段をさらに備えている、
ポンプ装置。
２０．上記１乃至１９のいずれか１つに従ったポンプ装置及び連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュールを備えているシステムであり、
ここにおいては、前記ポンプ装置の分配ラインが連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュールの孔に連結されている、
システム。
２１．連続的な化学反応器又は連続的な流れモジュール中へ流体を導入する為の、上記１乃至１９のいずれか１つに従ったポンプ装置又は上記２０に従ったシステムの使用。
２２．上記１乃至１９のいずれか１つに従ったポンプ装置又は上記２０に従ったシステムを制御する為の方法であり、
ｉ）個々のポンプピストンが第１位置に到達するまで、ポンプにより送り出される流体でポンプ室を充填する工程と、
ｉｉ）第１ポンプユニットを選択し、そして、個々のアクチュエータを活性化させることにより対応しているポンプ室を空にすることを開始させる工程と、
を備えていて、
さらに、
ｉｉｉ）前記活性化されたポンプユニットのポンプピストンが第２位置に到達した時、もう一つのポンプユニットを選択し、そして、夫々のアクチュエータを活性化させることにより夫々のポンプ室を空にすることを開始させる工程と、
ｉｖ）或る時間の量の間に２つのポンプユニットのポンプピストンがどのように移動されるかを予め決めることなく、或る時間の量の間に両方のアクチュエータが活性化することを許容し、それによりポンプピストンのいずれもがポンプにより送り出される流体を移動させ、そして分配することを許容する、工程と、
ｖ）前記第２位置に到達したポンプユニットのアクチュエータを不活性化させ、そして、ポンプピストンが前記第１位置に到達するまで、ポンプにより送り出される流体で対応しているポンプ室を充填させることを開始させる工程と、
を繰り返す、
方法。
２３．ポンプにより送り出された流体の前記ポンプユニットの少なくとも一つからの流れの容量が、ポンプユニットの少なくとも一つにおけるポンプピストンの連続的な位置に従った値に基づいて調整されている、上記２２に従った方法。
２４．ポンプにより送り出された流体の流れが、分配ライン上の少なくとも一つの弁を調節することにより調整されている、上記２３に従った方法。
２５．ポンプにより送り出された流体の流れが、対応しているアクチュエータにより少なくとも一つのポンプピストンに負荷された力を調節することにより調整されている、上記２３に従った方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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