(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多成分流体送達システムであって、
２つ以上の液体ポンプと、
前記２つ以上の流体ポンプのうちの第１の流体ポンプと、
前記２つ以上の流体ポンプのうちの第２の流体ポンプであって、前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプは互いに機械的に結合されていない、第２の流体ポンプと、
前記第１の流体ポンプを制御するように構成された第１のモータ制御器と、前記第２の流体ポンプを制御するように構成された第２のモータ制御器と、
プロセッサを具備する制御システムであって、前記プロセッサは、
前記第１の流体ポンプと前記第２の流体ポンプとの間の滑り率を導出し、
マスタースレーブモータ制御を適用して、前記滑り率に基づいて前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプを介して指定の流体比率を送達するように構成される、制御システムと、を具備し、
前記滑り率は、前記第１の流体ポンプと前記第２の流体ポンプとの間の滑り差を有する滑り率差を含み、
前記プロセッサは、前記第１のモータ制御器又は前記第２のモータ制御器のうちの一方をマスター制御器として使用し、前記第１のモータ制御器又は前記第２のモータ制御器のうちの他方をスレーブ制御器として使用し、
前記第１のモータ制御器及び前記第２のモータ制御器は、前記制御システムから信号を直接に受信するように構成されている、多成分流体送達システム。
【請求項２】
前記プロセッサは、間接測定、直接測定又はその組み合わせを介して前記滑り率を導出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記間接測定が流体圧力測定を含み、前記直接測定が流体流量測定を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
滑り率は、Ｑ（ｔ）＝Ｐｆ×Ｆｆ×∫ΔＰ1/ 2ｄｔである滑り量Ｑを含み、ｔはサンプル時間、Ｐｆ＝実験的に測定されたポンプ係数、Ｆｆ＝実験的に測定された流体係数、ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｉ、Ｐｏ＝出口圧力、Ｐｉ =入口圧力である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記滑り率は、ゼロ流量加圧状態での前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプの変位を介して判定される滑り量Ｑを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記マスタースレーブモータ制御を適用して、前記第１の流体ポンプの第１の出口及び前記第２の流体ポンプの第２の出口にて同一の流体圧力を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の流体ポンプは、発泡体分配ガンに前記発泡体分配ガンの第１のホース入口にある第１のホースを介して流体接続されるように構成され、前記第２の流体ポンプは、前記発泡体分配ガンの第２のホース入口にある第２のホースを介して前記発泡体分配ガンに接続されるように構成され、前記プロセッサは、前記マスタースレーブモータ制御を適用して、前記第１のホースと前記第２のホースとの間、前記第１のホース入口と前記第２のホース入口との間、前記第１のホースと前記第２のホース入口との間、前記第２のホースと前記第１のホース入口との間、あるいはその組み合わせにて均一な流体圧力を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記スレーブ制御器は、マスター制御器モータドライブのマスター速度に対する前記滑り率を考慮することにより、スレーブ制御器モータドライブのスレーブ速度を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
第１の流体ポンプ及び第２の流体ポンプの滑り率を導出するステップであって、前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプは多成分流体送達システムに含まれ、前記第１の流体ポンプと第２の流体ポンプとは互いに機械的に結合されておらず、第１のモータ制御器が、前記第１の流体ポンプを制御するように構成され、第２のモータ制御器が、前記第２の流体ポンプを制御するように構成されており、
プロセッサは、前記第１のモータ制御器又は前記第２のモータ制御器のうちの一方をマスター制御器として使用し、前記第１のモータ制御器又は前記第２のモータ制御器のうちの他方をスレーブ制御器として使用し、
前記第１のモータ制御器及び前記第２のモータ制御器は、制御システムから信号を直接に受信するように構成されている、ステップと、
マスタースレーブモータ制御を適用して、前記滑り率に基づいて前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプを介して指定の流体比率を送達するステップであって、前記滑り率は、前記第１の流体ポンプと前記第２の流体ポンプとの間の滑り差を有する滑り率差を含む、ステップと、を含む方法。
【請求項１０】
前記滑り率を導出するステップは、間接測定を適用するステップを含み、前記間接測定は流体圧力測定を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記滑り率は、Ｑ（ｔ）＝Ｐｆ×Ｆｆ×∫ΔＰ1/ 2ｄｔである滑り量Ｑを含み、ｔはサンプル時間、Ｐｆ＝実験的に測定されたポンプ係数、Ｆｆ＝実験的に測定された流体係数、ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｉ、Ｐｏ＝出口圧力、Ｐｉ =入口圧力である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記滑り率は、ゼロ流量加圧状態での前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプの変位を介して判定された滑り量Ｑを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
有形の非一時的なコンピュータ可読媒体であって、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
第１の流体ポンプ及び第２の流体ポンプに対する滑り係数を導出するステップであって、前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプは多成分流体送達システムに含まれ、前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプは互いに機械的に結合されておらず、第１のモータ制御器が、前記第１の流体ポンプを制御するように構成され、第２のモータ制御器が、前記第２の流体ポンプを制御するように構成されている、ステップと、
マスタースレーブモータ制御を提供して、前記滑り率に基づいて、前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプを介して指定の流体比率を送達するステップであって、前記滑り率は、前記第１の流体ポンプと前記第２の流体ポンプとの間の滑り差を有する滑り率差を含み、
前記プロセッサは、前記第１のモータ制御器又は前記第２のモータ制御器のうちの一方をマスター制御器として使用し、前記第１のモータ制御器又は前記第２のモータ制御器のうちの他方をスレーブ制御器として使用し、
前記第１のモータ制御器及び前記第２のモータ制御器は、制御システムから信号を直接に受信するように構成されている、ステップと、を実行させる命令を含む、媒体。 
【請求項１４】
前記滑り率を導出するステップは、間接測定を適用するステップを含み、前記間接測定は流体圧力測定を含む、請求項１３に記載の媒体。
【請求項１５】
前記滑り率は、Ｑ（ｔ）＝Ｐｆ×Ｆｆ×∫ΔＰ1/ 2ｄｔである滑り量Ｑを含み、ｔはサンプル時間、Ｐｆ＝実験的に測定されたポンプ係数、Ｆｆ＝実験的に測定された流体係数、ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｉ、Ｐｏ＝出口圧力、Ｐｉ =入口圧力である、請求項１３に記載の媒体。
【請求項１６】
前記滑り率は、ゼロ流量加圧状態での前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプの変位を介して判定された滑り量Ｑを含む、請求項１３に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年７月２１日に出願された「流体比率制御のためのシステム及び方法」と題する米国仮特許出願第６２／５３５，６２０号の優先権及び利益を主張する。この仮特許出願は参照することによってその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
２つ以上の流体成分又は化合物が出力装置又は容器（例えば、スプレーガン、混合チャンバ、タンク、反応部位）に送達される多成分流体送達システムでは、流体成分送達の比率を利用して、 プロセス出力を目的とする仕様に制御する。望ましい比率の例が二液式スプレーポリウレタン発泡体（ＳＰＦ）システムに認められることがある。このシステムでは、化学及び混合プロセスが２つの流体成分又は化合物（Ａ）及び（Ｂ）の制御された送達比率を（重量比又は体積比にて）１：１に指定することができる。流体比率の制御を改善すると有用な場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
最初に請求された発明の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。このような実施形態は、請求された発明の範囲を限定することを意図するものではなく、むしろ、このような実施形態は、本発明の可能な形態の簡潔な要約を提供することのみを意図するものである。実際に、本発明は、以下に記載される実施形態と類似するか異なり得るさまざまな形態を包含する場合がある。
【０００４】
第１の実施形態では、多成分流体送達システムは、第１の流体ポンプ及び第２の流体ポンプを備える。第１及び第２の流体ポンプは、互いに機械的に結合されていない。多成分流体送達システムは、第１の流体ポンプ及び第２の流体ポンプに対する滑り係数と、第１の流体ポンプと第２の流体ポンプとの間の滑り率とを導出するように構成されたプロセッサを備える制御システムをさらに備える。さらに、プロセッサは、マスタースレーブモータ制御を適用して、滑り率に基づいて第１及び第２の流体ポンプを介して指定の流体比率を送達するように構成される。
【０００５】
第２の実施形態では、方法は、第１の流体ポンプ及び第２の流体ポンプの滑り係数と、第１の流体ポンプと第２の流体ポンプとの間の滑り率とを導出するステップを含む。ここで、第１及び第２の流体ポンプは多成分流体送達システムに含まれ、第１及び第２の流体ポンプは互いに機械的に結合されていない。この方法は、マスタースレーブモータ制御を適用して、滑り率に基づいて第１及び第２の流体ポンプを介して指定の流体率を送達するステップをさらに含む。
【０００６】
第３の実施形態では、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体が、プロセッサによって実行されるとプロセッサに第１の流体ポンプ及び第２の流体ポンプの滑り率を導き出させる命令を含む。ここで、第１及び第２の流体ポンプは、多成分流体送達システムに含まれ、互いに機械的に結合されていない。命令は、プロセッサによって実行されると、滑り率に基づいて第１及び第２の流体ポンプを介して、指定された流体比率を送達するためのマスタースレーブモータ制御をさらにプロセッサに提供するようにさせる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明のここに挙げた特徴、態様及び利点をはじめとする特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、さらに良好に理解されるであろう。全図面を通して類似する特徴は類似する部品を表す。
【図１】図１は、多成分流体送達システム（例えば、ＳＰＦシステム）などのスプレー塗布システムの実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、図１のスプレー塗布システムに含まれ得る流体システムの実施形態のブロック図である。
【図３】図３は、複数の流体の滑り率制御のためのプロセスの実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の１つ又は複数の特定の実施形態を以下に説明する。このような実施形態の簡潔な説明を提供するようにしているため、実際の実施例の全特徴が本明細書に記載されていない場合がある。そのような実際の実施例の開発では、任意の工学プロジェクト又は設計プロジェクトのように、システム関連及びビジネス関連の制約の遵守など、開発者の特定の目標を達成するために、多くの実施例固有の決定を下す必要があることを理解されたい。この決定は、実施例ごとに異なる場合がある。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかる可能性も否定できないが、それにもかかわらず、本開示の利益を享受する当業者にとって設計、製作及び製造の日常業務であろうことを理解されたい。
【０００９】
本発明のさまざまな実施形態の要素を紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「前記」は、１つ又は複数の要素があることを意味するものとする。「備える」、「含む」及び「有する」という用語は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在する可能性があることを意味する。
【００１０】
本開示の実施形態は、多成分流体送達システムの比率制御を改善し得るシステム及び方法に関する。多成分流体送達では、化合物などの複数の成分又は合成物を、指定された比率で出力装置又は容器（例えば、スプレーガン、混合チャンバ、タンク、反応部位）に送達してもよい。例えば、二液式スプレーポリウレタン発泡体（ＳＰＦ）システムの場合、化学及び混合プロセスでは、２つの流体成分（化合物Ａと化合物Ｂ）の制御された送達比率を（重量比又は体積比にて）１：１に指定してもよい。この比率からの変動が、他の問題の中でも特に、歩留まりの低下（発泡体のポンド当たりの断熱値の低下）、未硬化の発泡体、脆い発泡体、過度の収縮をもたらす可能性がある。
【００１１】
ＳＰＦシステムで使用され得る複数の流体を提供する特定の技術では、機械的に連結された（即ち、「結合型」（yoked））Ａ及びＢピストンポンプを利用して、１：１の固定送達比率を提供する。結合型ポンプを使用すると対処法が簡潔になるが、この対処法では、Ａポンプ及びＢポンプの潜在的な不均一な摩耗（と、結果として生じるポンプ滑り）が考慮されない場合があり、比率の変化した流体送達を引き起こす可能性がある。結合型ポンプを用いた対処法ではこのほか、Ａ流体及びＢ流体を異なる圧力に維持することができない。この維持は、反応点（ＳＰＦの場合、スプレーガン）で混合するために均一な圧力を提供するのに必要となる場合がある。ガンでのＡ流体とＢ流体との間の圧力差がこのほか、歩留まりを低下させる場合がある。圧力差がこのほか、流体の「侵入」状況を発生させる場合がある。この状況では、Ａ材料の流れがガン混合チャンバ内のＢオリフィスに「侵入」する。侵入は、スプレーガン内の内部オリフィス及び／又は混合チャンバを詰まらせる可能性があり、その結果、ガンの分解と洗浄が必要になる場合がある。
【００１２】
本明細書で説明する技術には、非結合の独立制御ポンプが含まれる。ポンプは、例えば、多成分流体送達システムで使用して、Ａ流体及びＢ流体をスプレーガンに送達してもよい。独立したポンプにより、２つ以上の流体の圧力及び比率を個別に制御することが可能になる。これは、「結合型」システムよりも有利な場合がある。しかし、結合型システムと同じように、複合ポンプによる対処法は、多成分流体送達システムのポンプ間の滑り率差に起因する比率不均衡の影響を受けやすい可能性がある。各ポンプの実際の滑り率は重要であるが、ＡポンプとＢポンプとの間の滑りの差（例えば、滑り差（differential slip））を制御する方が有益な場合がある。この滑り率差を測定して制御するために、流量計を閉ループ電子フィードバック及びモータ駆動システムにて使用して、ポンプの滑り（及び滑り率差（differential slip ratio））を補正してもよい。滑りを判定する他の間接的な手段を、別の開示で説明する。本明細書で説明する技術は、ポンプ滑りの測定と、ポンプ間の滑り率差の補正を可能にして、所望の出力比を提供する。
【００１３】
本明細書で説明する技術は、流量計を介した直接測定とは対照的に、流体ポンプの滑り又は滑り係数を間接的に検出する。しかし、直接測定を使用して滑り率制御に適用することもできる。流体ポンプには、設計及び／又は摩耗特性により、その理論上の容積変位に対して容量が減少する可能性がある。この減少は、「滑り」（slip）又は「滑り係数」（slip factor）と呼ばれることが多い。滑りは、ポンプの高圧部分からポンプの低圧部分に「漏れる」流体によって引き起こされる場合がある。
【００１４】
例えば、１０％の滑り係数は、ポンプ流量が理論上の容量の９０％に過ぎないことを示すことになる。一般に、容積式ポンプと比較して、遠心ポンプでは滑りが非常に大きくなる。滑りは、ポンプの速度、形状、可動部品と静止部品との間の内部隙間及び流体の特性（例えば、粘度、密度、潤滑性、温度）の関数である。本明細書で説明する技術では、（例えば、流量計を介した）直接測定の使用とは対照的に、（例えば、圧力センサを介して）間接的に滑りを検出して測定してもよい。このため、本明細書で説明する技術は、いっそう費用効率の高い方法で低侵襲測定を提供する可能性があり、さらに、例えば滑り測定の冗長性を提供するために直接測定で使用される可能性がある。
【００１５】
本明細書で説明する比率制御技術及びポンプ滑り又はポンプ滑り係数測定を適用することができるシステムを説明することは有用であり得る。このため、ここで図１を参照すると、この図は、１つ又は複数の液体ポンプ１２、１４を備え得るスプレー塗布システム１０の実施形態を示すブロック図である。スプレー塗布システム１０は、スプレー発泡体断熱材を塗布する際に使用される化学物質などのさまざまな化学物質を混合して分配するのに適している場合がある。図示の実施形態では、化合物Ａ及びＢはそれぞれ、タンク１６及び１８に保管されてもよい。タンク１６及び１８は、導管又はホース２０及び２２を介してポンプ１２及び１４に流体的に結合されてもよい。スプレー塗布システム１０の図示の実施形態は、混合及び噴霧に使用される２つの化合物を示しているが、他の実施形態は単一の化合物又は３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ又はそれ以上の化合物を使用する場合があることを理解されたい。ポンプ１２及び１４は、独立して制御されてもよい。
【００１６】
スプレー塗布システム１０の動作中、ポンプ１２、１４にはそれぞれ、モータ２４、２６によって機械的に動力を供給してもよい。好ましい実施形態では、モータは電気モータであってもよい。しかし、内燃エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）、空気圧モータ又はその組み合わせであってもよい。モータ制御器２７及び２９が、例えば、プロセッサ４０から送信された信号に基づいて、モータの起動／停止、ローディング及び制御を提供するために使用されてもよい。モータ２４は、モータ２６と同じタイプであっても異なるタイプであってもよい。同じように、ポンプ１２は、ポンプ１４と同じタイプであっても異なるタイプであってもよい。実際、本明細書に記載の技術は、異なるタイプのものであり得る複数のポンプ１２、１４及び複数のモータ２４、２６とともに使用されてもよい。
【００１７】
ポンプ１２、１４は、化合物Ａ、Ｂをスプレーガンシステム２８に移動させるのに適した流体力学的力を提供する。さらに具体的には、化合物Ａは、導管２０を通ってポンプ１２を横断し、次いで加熱された導管３０を通ってスプレーガンシステム２８に流入してもよい。同じように、化合物Ｂは、導管２２を通ってポンプ１４を横断し、次いで加熱された導管３２を通ってスプレーガンシステム２８に流入してもよい。加熱された導管３０、３２を加熱するために、加熱システム３４が提供されてもよい。加熱システム３４は、混合及び噴霧前に化合物Ａ及びＢを予熱し、混合及び噴霧中に化合物Ａ及びＢを加熱するのに適した、加熱流体などの熱エネルギーを提供してもよい。
【００１８】
スプレーガンシステム２８は、化合物Ａ及びＢを混合するための混合チャンバを備えてもよい。スプレー発泡体断熱を用途とする場合、化合物Ａにはイソシアネートが含まれ得るのに対し、化合物Ｂにはポリオール、難燃剤、発泡剤、アミン又は金属触媒、界面活性剤をはじめとする化学物質が含まれ得る。混合すると、発熱化学反応が起こり、発泡体３５が目標物に噴霧される。その結果、発泡体は、化合物Ａ及びＢに含まれる化学物質に基づいて、さまざまな熱抵抗（即ち、Ｒ値）にて断熱特性を提供する。
【００１９】
スプレー塗布システム１０の制御を制御システム３６によって提供してもよい。制御システム３６は、工業用制御器を備えるため、メモリ３８及びプロセッサ４０を備えてもよい。プロセッサ４０は、複数のマイクロプロセッサ、１つ又は複数の「汎用」マイクロプロセッサ、１つ又は複数の専用マイクロプロセッサ、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／又は１つ又は複数の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサ、あるいはその組み合わせを含んでもよい。メモリ３８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリ及び／又はＲＯＭ、ハードドライブ、メモリカード、メモリスティック（例えば、ＵＳＢスティック）などの不揮発性メモリを含んでもよい。メモリ３８は、プロセッサ４０によって実行可能であり、スプレー塗布システム１０を制御するのに適したコンピュータプログラム又は命令を含んでもよい。メモリ３８は、以下にさらに説明するように、プロセッサ４０によって実行可能であるコンピュータプログラム又は命令であって、ポンプ１２、１４の滑りを検出し、滑りの存在下での化合物Ａ及びＢの所望の比率（例えば、１：１）を提供し続ける比率制御動作を提供するのに適したコンピュータプログラム又は命令をさらに含んでもよい。
【００２０】
制御システム３６は、１つ又は複数のセンサ４２に通信可能に結合されてもよく、１つ又は複数のアクチュエータ４４に動作可能に結合されてもよい。センサ４２は、圧力センサ、流量センサ、温度センサ、化学組成センサ、速度（例えば、回転速度、線形速度）センサ、電気測定センサ（例えば、電圧、アンペア、抵抗、静電容量、インダクタンス）、レベル（例えば、液体レベル）センサ、リミットスイッチなどを含んでもよい。アクチュエータ４４は、バルブ、作動可能なスイッチ（例えば、ソレノイド）、ポジショナ、加熱要素などを含んでもよい。
【００２１】
一人又は複数のユーザが、タッチスクリーン、ディスプレイ、キーボード、マウス、拡張現実／仮想現実システムのほか、タブレット、スマートフォン、ノートブックなどを含み得る入出力（Ｉ ／ Ｏ）システム３８を介して制御システム３６と接続することができる。ユーザが、所望の圧力、流量、温度、化合物Ａと化合物Ｂとの比率（例えば、１：１）、アラーム閾値（例えば、タンク１６、１８の化合物Ａ、Ｂの閾値流体レベル）などを入力してもよい。次に、ユーザはスプレーガンシステム２８を介して噴霧してもよく、制御システム３６は、プロセッサ４０を使用して、センサ４２を介してシステム１０の状態を感知し、システム１０のさまざまなパラメータをアクチュエータ４４を介してユーザ入力に基づいて調整するのに適した、メモリ３８に保存された１つ又は複数のプログラムを実行してもよい。次に、Ｉ／Ｏシステム３８は、感知された状態のいくつかのほか、調整されたパラメータを表示してもよい。スプレー塗布システム１０のいくつかの構成要素が、配分システム４１に含まれるか、連動してもよい。配分システム４１は、スプレー３５を達成するために、特定の比率（例えば、１：１）にて化合物Ａ、Ｂを「配分」するか送達してもよい。このようにして、ユーザは、化合物Ａ及びＢなどの化学物質を混合して噴霧して、断熱スプレー発泡体などの一定の塗膜を提供してもよい。
【００２２】
これまで記載したように、独立したポンプ１２、１４は、スプレーガン２８及びスプレー３５に向かう化合物Ａ及びＢの比率に悪影響を及ぼす可能性がある一定量の滑りを含む場合がある。配分システム４１が制御システム３８を介して比率調整を提供できるように、滑りを測定することが有益である可能性がある。本明細書に記載の比率制御及び滑り感知技術は、状況を提示するためにスプレー塗布システム１０に関して説明されているが、本明細書に記載の技術は一般にポンプ用途に適用され、さまざまな用途にて遠心ポンプ、容積式ポンプ又はその組み合わせによって使用され得ることを理解されたい。
【００２３】
ここで図２を参照すると、この図は、ポンプ滑りの検出及び改善された比率制御を提供し得る流体システム１００（例えば、図１のスプレー塗布システム１０の簡略図）の実施形態のブロック図である。図は、図１にみられる要素と類似する要素を利用しているため、類似する要素は類似する番号で示される。図示された実施形態では、流体システム１００は、モータ２４及び２６に機械的に結合されたポンプ１２及び１４を備える。図示の実施形態では、カップリング１０２がモータ２４をポンプ１２に機械的に結合し、カップリング１０３がモータ２６をポンプ１６に機械的に結合してもよい。このほか、モータ制御器２７及び２９などのモータ制御器の対が示される。
【００２４】
プログラム可能論理制御器（ＰＬＣ）などの工業用制御器１０４を含み得る制御システム３８は、動作中に、モータ制御器２７及び２９にコマンドを発行してモータ２４及び２６を駆動し、ひいてはポンプ１２及び１４を作動させてもよい。次いで、タンク１６及び１８に保存された流体（例えば、化合物Ａ又は化合物Ｂ）が、導管２０及び２２を通ってポンプ１２又は１４に流入してもよい。入口圧力センサ１０６、１０７（例えば、ポンプの入口又はその近くに配置されたセンサ４２）が、ポンプ１２及び１４の入口又はその近くの圧力を測定してもよく、出口圧力センサ１０８、１０９（例えば、ポンプの出口又はその近くに配置されたセンサ４２）が、ポンプ１２及び１４の出口又はその近くで圧力を測定してもよい。次に、制御システム３８は、流量計又はセンサを使用せずに、センサ１０６、１０７、１０８及び１０９から受信した信号に基づいて滑りを判定して測定してもよい。
【００２５】
例えば、制御システム３８は、圧力センサ１０６、１０７、１０８及び１０９からのデータを使用して、「失速」状態のポンプ１２及び１４の漏出速度を判定してもよい。この対処法では、流体システム１００は、閉システム状態（例えば、高圧出力が閉塞される、閉鎖されるなど）でポンプ１２又は１４によって加圧される。次に、ポンプ１２又は１４は、一定の位置（ピストンポンプの場合は直線状、回転ポンプの場合は斜め）に保持される。経時的に入口圧力と出口圧力との間の差を監視し、流体（例えば、化合物Ａ、Ｂ）とポンプ１２、１４の関連特性（内部容積、構成要素のサイズ、構成要素のタイプなど）を知ることにより、制御システム３８は、ポンプ１２及び１４のそれぞれについて滑り値を計算してもよい。１つの計算例は以下の数式１の通りであり、オリフィス流理論から導き出される。
【００２６】
【数１】
0006989687.tif 000002
【００２７】
ここで、Ｑ＝サンプル時間ｔにわたる滑り（体積）、Ｐｆ＝（実験的に測定された）ポンプ係数、Ｆｆ＝（実験的に測定された）流体係数、ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｉ、Ｐｏ＝出口圧力、Ｐｉ＝入口圧力である。
【００２８】
ＰｆもＦｆも温度又は他の係数の関数である場合がある。サンプリング時間にわたる積分は、制御システム３８の制御ソフトウェアの数値的方法及び／又はデジタル回路又はアナログ回路を介して評価されるであろう。他の理論的計算又は経験的計算を使用して、滑り（Ｑ）を判定してもよい。次に、計算されたＱを使用して、初期ΔＰ又は他の数値的に導出されたΔＰの結果（例えば、サンプリング期間にわたる平均ΔＰなど）の滑り率を判定することができる。
【００２９】
数式１のＱ（ｔ）計算の代替手法には、ゼロ流量加圧状態でのポンプ１２及び１４の変位の判定が含まれる。この技術では、ポンプ１２及び１４は、既知の無流量（即ち、ゼロ流量）状態で所与の出口圧力（又はΔＰ）に（例えば、制御システム３８を介して）制御される。滑りがある場合、制御システム３８は、設定された出口圧力レベル（又はΔＰ）を維持するためにポンプ１２及び１４を前進させることになる。この状態でのポンプ１２又は１４の動きは、ポンプ１２又は１４の変位によって決定され、既知の条件（圧力、温度、流体特性）にて所望のポンプの滑りＱを計算するために使用することができる。このため、流量測定などの直接測定を使用する必要なく、ポンプの滑りを測定してもよい。ポンプ滑りを間接的に測定することにより、本明細書で説明する技術は、さらに信頼性が高く、さらに安価なセンサ４２を使用し得る、さらに堅牢な流体システム１００を提供する可能性がある。
【００３０】
図示の実施形態は、滑りの間接的な導出を示しているが、例えば、流量計を使用してポンプ１２及び／又は１４を通る滑りフローを判定することにより、滑りを直接導出してもよい。例えば、滑り率差を直接測定して制御するには、閉ループ電子フィードバック及びモータ駆動システムにて流量計を使用して、ポンプの滑り（及び滑り率差）を補正してもよい。本明細書では、滑りを判定する間接的な技術について説明する。ポンプ滑りがわかっている場合、モータ制御器のマスタースレーブ構成を使用して、ポンプ１２と１４との間の滑り率差を補正し、所望の出力比を提供してもよい。独立したポンプ１２及び１４の滑り率及び／又は独立したポンプ１２及び１４それぞれの滑りを判定するために直接又は間接的な感知が使用された時点で、比率制御を使用してもよい。さらに具体的には、２つのポンプ１２及び１４の間の滑りの比率は、個々のモータドライブ２７及び２９にて使用されて、モータ２４、２６の速度比を制御し、直接的及び／又は間接的に導出される滑り率に一致する。一実施形態では、一方のポンプモータ制御器２７又は２９を「マスター」と指定し、他方を「スレーブ」と指定する。動作中、スレーブモータの速度制御は、マスタードライブの速度に対する滑り率を考慮して決定される（factored by the slip ratio）。マスターモータは圧力制御モードでのみ動作している可能性があるが、そのエンコーダ信号は、マスタードライブとスレーブドライブとの間の滑り率によって決定されたスレーブドライブの速度制御ループを駆動するために使用される。このため、ポンプが動作しているとき、スレーブドライブは、ポンプ１２と１４との間の滑り差に対して常に連続的に補正されてもよい。
【００３１】
図３は、ポンプ滑り率及び／又は個々のポンプ滑りを導出し、比率制御を適用するのに適している可能性のあるプロセス２００の実施形態のフローチャートである。プロセス２００は、メモリ３８に保存され、プロセッサ４０によって実行可能なコンピュータコード又は命令として実装されてもよい。図示の実施形態では、プロセス２００は、圧力センサ１０６、１０７、１０８及び１０９を含むセンサ４２のうちの１つ又は複数からデータを受信してもよい（ブロック２０２）。これまで記載したように、圧力センサ１０６、１０７はポンプ入口圧力センサであってもよく、圧力センサ１０８、１０９はポンプ出口圧力センサであってもよい。
【００３２】
次いで、プロセス２００は、受信データを使用して、直接技法（例えば、流量計）を介して滑り２０５を導出（ブロック２０３）したり、オリフィス流導出を介して滑り２０６を導出（ブロック２０４）したり、及び／又はゼロ流量加圧状態技術を介して滑り２１０を導出（ブロック２０８）したりしてもよい。これまで記載したように、滑り測定値２０６は、圧力センサ１０６、１０７、１０８、１０９からのデータを使用して、数式Ｑ（ｔ）＝Ｐｆ×Ｆｆ×∫ΔＰ1/2ｄｔを介して導出されてもよい。このほか、上記のように、滑り測定値２１０は、ポンプ１２及び１４を出口圧力（又はΔＰ）を伴う無流量状態に設定することによって導出されてもよい。次いで、ポンプ１２及び１４を前進させることに基づいて滑り測定値１１０を導出し、設定された出口圧力をこの無流量状態に維持してもよい。滑り測定値２０５、２０６及び２１０は、ポンプ１２、１４の滑り率及び／又は個々の滑りを含んでもよい。次に、滑り測定値２０６及び／又は滑り測定値２１０を制御に使用してもよい（ブロック２１２）。例えば、制御システム３６には、これまで記載したマスタースレーブモータ制御技術を適用してもよい。例えば、スレーブモータの速度制御は、マスタードライブの速度に対する滑り率によって決定されてもよい。マスターモータは圧力制御モードでのみ動作している場合があるが、そのエンコーダ信号は、マスタードライブとスレーブドライブとの間の滑り率によって決定されたスレーブドライブの速度制御ループを駆動するのに使用される。このため、ポンプが動作しているとき、スレーブドライブは、ポンプ１２と１４との間の滑り差に対して常に連続的に補正されてもよい。このようにして、本明細書で説明する技術は、複数の流体のさらに正確で信頼性の高い比率制御を提供する可能性がある。
【００３３】
この記述では、例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、あるいはこのほか、任意の装置又はシステムを作成して使用し、組み込まれた方法を実施するなど、当業者が本発明を実施できるようにする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想起する他の例を含んでもよい。そのような他の例は、特許請求の範囲の表現と一致した構成要素を有する場合、あるいは特許請求の範囲の表現と実質的に一致した同等の構成要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあることを意図するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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