(57)【要約】粒子材料用の濃厚相ポンプ（４０２）は、ポンプ室を備える。ポンプ室への材料の流出入を制御するために、複数のピンチ弁が設けられる。ピンチ弁は、互いに無関係且つポンプサイクル速度とは無関係に動作する。ポンプのモジュール設計（４１４、４１６、４２４、４２６）も提供される。
2007512947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
ガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室と、
第１のピンチ弁及び第２のピンチ弁とを備え、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁のそれぞれは、ポンプ内に材料を通す流路の一部を画定する部材からなり、加えられる空気圧に応じて開閉するように構成されており、
ポンプ動作中に材料が負圧下で前記ポンプ室に流入し正圧下で前記ポンプ室から流出し、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁は、前記ポンプ室に出入りする材料流を制御するように動作可能であることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記ピンチ弁のそれぞれは、可撓性部材からなり、前記可撓性部材は、前記可撓性部材を通る材料通路を有しており、前記材料通路は、前記可撓性部材の外面に加えられるガス圧力により閉じられることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記可撓性部材のそれぞれは、正空気圧源に接続可能な圧力室内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁は、個別に作動させることができることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項５】
材料が１つの開口を通って前記ポンプ室に出入りすることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項６】
前記ポンプ室は、パージガス源に個別に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項７】
前記ポンプ室は、前記ガス透過性部材の円筒形の内面により画定され、両端が開いており、材料が前記ガス透過性部材の一端にある第１の開口から前記ポンプ室に出入りし、前記ガス透過性部材の反対端にある第２の開口はパージガス入口であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項８】
第２のポンプ室と、第３の空気圧ピンチ弁及び第４の空気圧ピンチ弁とを備え、前記第１のポンプ室及び前記第２のポンプ室に交互に流れを通すことにより材料が共通の出口に移送されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項９】
前記第１のピンチ弁、前記第２のピンチ弁、前記第３のピンチ弁、及び前記第４のピンチ弁は、個別に作動させることができることを特徴とする請求項８に記載のポンプ。
【請求項１０】
前記ピンチ弁は、透明の弁体内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記ポンプに材料を流入させる材料入口と、前記ポンプから材料を流出させる材料出口とを備え、前記材料入口及び前記材料出口は、前記ピンチ弁及び前記ポンプ室を含む流路により流体連通し、前記流路はさらに、支持ブロック内に配置される交換可能な磨耗部品を備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１２】
マニホルド体と、弁体と、第１の材料流路体及び第２の材料流路体とのモジュールアセンブリを備え、前記マニホルド体、前記弁体、及び前記流路体は、前記ポンプが完全に組み立てられると互いに接続されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項１３】
前記マニホルド体は前記ガス透過性部材を保持し、前記弁体は前記空気圧ピンチ弁を保持し、前記流路体のそれぞれは、前記ポンプに材料を通す１つ又は複数の流路を画定することを特徴とする請求項１２に記載のポンプ。
【請求項１４】
前記マニホルド体は、加圧ガス源及び負圧源に接続可能である複数の穴を備えることにより、前記ポンプの動作用の全空気圧エネルギーが最初に前記マニホルド体に入ることを特徴とする請求項１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
空気圧通路が、前記マニホルド体内に形成されて前記弁体内の空気圧通路と相互接続されることで、前記ピンチ弁を操作することを特徴とする請求項１４に記載のポンプ。
【請求項１６】
前記ピンチ弁及び前記ポンプ室を操作する空気圧を通すように接続可能な複数の穴が、共通の平面に配置され、空気圧供給マニホルドに接続可能であることを特徴とする請求項１５に記載のポンプ。
【請求項１７】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
ガス透過性部材により一部が画定され、ポンプ動作中に材料が負圧下で流入し正圧下で流出するポンプ室と、
第１のピンチ弁及び第２のピンチ弁とを備え、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁のそれぞれは、ポンプ内に材料を通す流路の一部を画定する部材からなり、加えられる空気圧に応じて開閉するように構成されており、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁は、前記ポンプ室に出入りする材料流を制御するように動作可能であることを特徴とするポンプ。
【請求項１８】
前記ピンチ弁は、互いに対して独立して作動されて開閉することができることを特徴とする請求項１７に記載のポンプ。
【請求項１９】
前記ピンチ弁は、前記ポンプ室に加えられる負圧及び正圧に応じて独立して作動されて開閉することができることを特徴とする請求項１７に記載のポンプ。
【請求項２０】
前記ピンチ弁は、互いに対して独立して作動されて開閉することができることを特徴とする請求項１９に記載のポンプ。
【請求項２１】
乾燥粒子材料用の濃厚相ポンプであって、
空気圧マニホルド体及び空気圧弁体を有するモジュールユニットを備え、
前記マニホルド体は、ポンプ室を有しており、前記ポンプ室は、ガス透過性部材により一部が画定され、ポンプ動作中に負圧下で材料が前記ポンプ室へ流入し正圧下で材料が前記ポンプ室から流出するように構成されており、
前記弁体は、第１のピンチ弁及び第２のピンチ弁を有し、前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁のそれぞれは、ポンプ内に材料を通す流路の一部を画定する部材からなり、加えられる空気圧に応じて開閉するように構成されており、前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁は、前記ポンプ室に出入りする材料流を制御するように動作可能であり、
前記マニホルド体及び前記弁体は、ポンプが完全に組み立てられたときに１つのユニットとして互いに着脱自在に保持されていることを特徴とするポンプ。
【請求項２２】
前記マニホルド体と前記弁体との間に配置された少なくとも１つの材料流路体を備えることを特徴とする請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２３】
前記ポンプ内に材料流路の一部を形成する取り外し可能な磨耗部品を備え、該磨耗部品は、前記弁体に取り付けられている材料流マニホルド体に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記ピンチ弁の操作用の加圧空気が、最初に前記マニホルド体に入り、前記ポンプ内を前記弁体まで流れることを特徴とする請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２５】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
ガス透過性部材及び前記ガス透過性部材と流体連通する圧力室により一部が画定されるポンプ室であって、前記ガス透過性部材は第１の端及び第２の端を有し、粉体が前記第１の端のみを通って前記ガス透過性部材に出入りするポンプ室を備え、
ポンプ動作中に負圧下で材料が前記ポンプ室に流入し正圧下で材料が前記ポンプ室から流出し、
前記ガス透過性部材の前記第２の端は、パージガス源に接続可能でり、それによって、前記ポンプ室は、前記ポンプ室内を一直線に通るパージ空気流によりパージされることを特徴とするポンプ。
【請求項２６】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
圧力室内に配置されるガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室と、
第１のピンチ弁及び第２のピンチ弁とを備え、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁のそれぞれは、ポンプ内に材料を通す流路の一部を画定する部材からなり、
ポンプ動作中に負圧下で材料が前記ポンプ室に流入し正圧下で材料が前記ポンプ室から流出し、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁は、正圧及び負圧が前記圧力室に加えられるタイミングを独立制御することで、前記ポンプ室に出入りする材料流を制御するように動作可能であることを特徴とするポンプ。
【請求項２７】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
圧力室内に配置されるガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室と、
第１のピンチ弁及び第２のピンチ弁とを備え、
前記第１のピンチ弁及び前記第２のピンチ弁のそれぞれは、ポンプ内に材料を通す流路の一部を画定する部材からなり、
ポンプ動作中に負圧下で材料が前記ポンプ室に流入し正圧下で材料が前記ポンプ室から流出し、
ポンプからの材料の流量が、前記負圧の持続時間に関して制御されることを特徴とするポンプ。
【請求項２８】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
圧力室内に配置されるガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室を備え、
ポンプ動作中に、ポンプサイクル中に負圧下で材料が前記ポンプ室に流入し正圧下で材料が前記ポンプ室から流出し、
ポンプからの材料の流量を前記ポンプサイクルの持続時間とは無関係に調整可能であることを特徴とするポンプ。
【請求項２９】
前記ポンプ室に出入りする材料流をそれぞれ制御する吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁を備え、前記ピンチ弁は、前記ポンプサイクル時間とは個別に制御可能な開放／閉鎖時間を有することを特徴とする請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３０】
前記負圧が前記圧力室に加えられて流量が調整される持続時間を調整する制御回路を備えることを特徴とする請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３１】
前記ポンプ室に出入りする材料流をそれぞれ制御する吸引弁及び送出弁を備え、前記弁は、前記負圧の持続時間に関して個別に制御可能な開放／閉鎖時間を有することを特徴とする請求項３０に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、包括的には材料塗布システム、例えば限定はされないが粉体コーティング材料塗布システムに関する。より詳細には、本発明は、洗浄時間及び色交換時間を短縮し、使い易さを改善するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連出願］
本願は、「PINCH PUMP WITH VACUUM TUBE」として２００３年１１月２４日に出願された係属中の米国仮特許出願第６０／５２４，４５９号の利益を主張し、この引用により当該出願の開示内容をすべて本明細書に完全に援用する。
【０００３】
［発明の背景］
材料塗布システムは、１つ又は複数の材料を１つ又は複数の層で物体に塗布するために用いられる。一般的な例は、粉体コーティングシステムや、食品加工業及び化学工業で用いることができるような他の粒子材料塗布システムである。これらは、粒子材料を物体に塗布するのに用いられる様々な多くのシステムの数例にすぎない。
【０００４】
乾燥粒子材料の塗布は、いくつかの異なる点で特に困難である。一例は、粉体スプレーガンを用いた粉体コーティング材料の物体への塗布であるが、これは決して本発明の使用及び用途を限定するものではない。スプレーされた粉体は雲状又は拡散したスプレーパターンに広がる傾向があるため、既知の粉体塗布システムは、閉じ込め用のスプレーブースを用いる。対象物体に付着しない粉体粒子は、一般に粉体オーバースプレーと呼ばれ、これらの粒子はブース内で不規則に落下する傾向があり、スプレーブース内のほぼ全ての露出表面に降りかかる。したがって、洗浄時間及び色交換時間は、粉体オーバースプレーに曝される表面積の大きさに大きく関係する。
【０００５】
色交換時間及び洗浄時間は、粉体オーバースプレーに曝される表面積に加えて、塗布プロセス中に粉体流に曝される内表面積の大きさに大きく関係する。このような内表面積の例には、粉体の供給源から粉体スプレーガンに至るまでの粉体流路を形成する全表面積が含まれる。粉体流路は通常、粉体供給源から１つ又は複数のスプレーガンに粉体を移送するのに用いられるポンプを含む。ポンプをガン及び供給源に接続するには、ホースが一般に用いられる。
【０００６】
粉体流路の内表面積は通常、粉体流路内に加圧空気等のパージガスを吹き込むことにより洗浄される。材料が衝突する表面を有する磨耗部品、例えば通常の粉体スプレーガンのスプレーノズルは、磨耗面への粉体の衝突融着により洗浄が困難な場合がある。ポンプは、衝突融着によりパージ洗浄が困難である１つ又は複数の磨耗面を有する傾向もある。従来のベンチュリポンプは、ガンの方向にパージすることができるが、供給源に向けて逆方向パージすることは困難である。
【０００７】
一般に既知の２つのタイプの乾燥粒子材料移送プロセスがあり、本明細書ではこれらを希薄相及び濃厚相と呼ぶ。濃厚相システムは、大量の空気を利用して、１つ又は複数のホース又は他の導管を通して供給源からスプレーアプリケータに材料を押し出す。粉体コーティングシステムで用いられる一般的なポンプ設計は、圧力下で、高速で大量の空気を粉体流に導入するベンチュリポンプである。十分な粉体流量（例えば、ポンド／分又はポンド／時で）を得るために、流路を構成する部品は、材料対空気比が非常に高い流れ（換言すれば薄い流れ）に対応するほど十分に大きくなければならず、そうでなければ大きな背圧及び他の悪影響が起こる可能性がある。
【０００８】
他方、濃厚相システムは、材料対空気比が高いこと（換言すれば「濃い」流れ）を特徴とする。濃厚相ポンプは、本願の出願人が所有する「PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE CONVEYANCE OF POWDERED MATERIAL」として２００４年７月１６日に出願された係属中の米国特許出願第１０／５０１，６９３号に記載されており、この引用により当該出願の開示内容のすべてを本明細書に完全に援用する。このポンプは概して、ガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室を特徴とする。一例として粉体コーティング材料等の材料が、重力及び／又は負圧によりポンプ室の一端から引き込まれ、正空気圧によりポンプ室の反対端から押し出される。このポンプ設計は材料を移送するのに非常に効果的であるが、その理由の１つは、ガス透過性部材がポンプ室の一部を形成するという新規構成である。しかしながら、場合によっては、ポンプ全体を見ると、パージ、洗浄、色交換、保守、及び材料流量制御に関して完全に最適であるとはいえない。
【０００９】
既知の材料塗布システムの多くは、粒子材料の静電帯電を利用して移送効率を高める。粉体コーティング材料とともに一般的に用いられる静電帯電の１つの形態は、粉体が通過するイオン化電場の生成を伴うコロナ帯電である。静電場は、静電スプレーガンに設置される帯電電極に接続される高圧源により生成される。通常は、これらの電極は粉体路内に直接配置されるため、粉体路のパージの複雑性が増す。
【発明の開示】
【００１０】
［発明の概要］
本発明は、限定のためではないが例えば、粉体コーティング材料等の粒子材料用のポンプの洗浄性及び保守性を高めるための、装置及び方法を提供する。本発明は、濃厚相ポンプを用いて材料流量制御を改善する装置及び方法も意図している。本発明はさらに、供給源（source）に向けて逆方向パージ又は上流パージすることができるとともにアプリケータに向けて順方向又は下流パージすることができるポンプ概念を用いた、濃厚相移送の方法及び装置を意図している。本発明の別の態様によれば、例えば、いずれも順方向又は逆方向のパージ方向で任意に塗布されるソフトパージ及びハードパージ等、２つ以上のパージ機能を提供する、濃厚相ポンプの方法及び装置が意図される。
【００１１】
ポンプの洗浄性は、ポンプ内の材料流路を画定する内面からパージ又は他の方法で除去する必要がある材料の量を減らすこと、及び材料流路をよりパージ洗浄しやすくすることによってパージプロセスを単純化することを指す。洗浄性を高めることで、汚染の危険性が低減し、第２の色の粉体を導入する前にポンプから第１の色の粉体を除去するのに要する時間の長さが短縮されることにより、色交換時間の迅速化につながる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、材料流に曝される表面積の大きさを縮小するために、内表面積が縮小される。一実施形態では、表面積の縮小は、濃厚相で材料を移送すなわち移動させるポンプの使用によりもたらされる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、デッドスペースが最小である材料流路を設けるとともにまっすぐにパージを行うことにより、パージしやすい濃厚相ポンプが意図される。一実施形態では、ほぼ円筒形のポンプ室が提供され、ポンプ室は、材料がポンプ室に出入りする第１の開口端と、ポンプ室の全長に沿ってポンプ室をパージするためにパージ空気を導入することができる第２の開口端とを有する。特定の実施形態では、パージ空気は、円筒形のポンプ室の第１の端と軸方向に反対側の第２の端に導入される。これにより、ポンプ室のまっすぐなパージが行われる。この構成は、スプレーアプリケータまでの順方向パージを容易にできるようにし、ポンプを供給源に向けて逆方向パージすることさえも容易にできるようにする。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、洗浄性及び保守性は、ポンプ内の材料流路の一部を形成する内面を有する交換可能な磨耗部品を提供することにより促進される。一実施形態では、磨耗部品は、アクセス及び交換を容易にするために中実体に着脱自在に保持されるＹブロックの形態で実現される。
【００１５】
本発明のさらなる態様によれば、洗浄性及び保守性は、モジュールポンプ設計により高められる。一実施形態では、マニホルド体、弁体、及び１つ又は複数の磨耗面を含む１つ又は複数の材料流路体等、複数のモジュール要素を特徴とするモジュール濃厚相ポンプが提供される。モジュール要素は、ボルト等により互いに固定される。磨耗部品を別個のモジュール要素に位置付けることにより、通常のパージだけでは表面の洗浄に不十分である場合に磨耗部品を容易に交換又は整備することができる。本発明の別の態様によれば、全空気圧エネルギーがマニホルド体を介してポンプに供給されるモジュール構造が意図される。一実施形態では、マニホルド体は、供給マニホルドの１つの表面に形成された対応する穴から加圧空気を受け取る空気穴を１つの表面に提供する。マニホルド体はまた、パージ機能に任意に適応する。本発明のさらに別の態様によれば、ポンプの空気圧弁に必要な加圧空気が、マニホルド体から弁体内部に送られる。
【００１６】
さらに本発明の別の態様によれば、内表面積は、材料密度が高く空気体積が少ない材料給送で動作するようにポンプを設計することにより縮小される。粉体コーティング材料ポンプに関しては、高密度とは、ポンプによってアプリケータに供給される粉体が、従来の低密度すなわち希薄粉体流システムと比較して大幅に少ない量の搬送空気又は流動空気を粉体流中に有することを意味する。低空気体積とは、単に、粉体流中の密度が高いことにより、粉体を移動させる、すなわち移送するのに必要な流動空気の使用量が少ないことを指す。
【００１７】
粉体流中の相当量の空気を除去することにより、ポンプ内の粉体路、粉体給送ホース、及び粉体給送管等の関連する導管の直径を実質的に縮小することができ、これにより、内表面積を実質的に縮小することができる。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、測量可能な流量ポンプ機構を提供することによりポンプからの材料流量の制御及び選択を改善する、濃厚相ポンプが提供される。一実施形態では、ポンプは、ガス透過性部材により少なくとも一部が画定されるポンプ室を含む。ガス透過性部材は、ポンプの空気圧室内に配置されて、圧力室に加えられる負圧及び正圧に応じて材料流がポンプ室に流出入するようにする。ポンプ室に出入りする材料流は、２つ以上のピンチ弁の動作により制御される。本発明の一態様によれば、材料流量の制御は、ピンチ弁それぞれを互いに対して別個に独立して制御することにより行われる。場合によっては、ピンチ弁の制御は、ポンプ室に正圧及び負圧を加えるためのサイクル時間を指すポンプサイクル速度とは無関係であり得る。一実施形態では、ピンチ弁は、外面に加えられる空気圧によって開閉される可撓性部材の形態で実現される。これにより、ピストン、ロッド、又は他のデバイス等の制御部材でピンチ弁を開閉する必要がなくなり、ピンチ弁動作の独立したタイミング調整も容易になる。可撓性部材の開閉に空気圧を用いることで、ポンプ全体の設計が大幅に単純化され、必要な場合にはモジュール式の実施形態を用いることがさらに容易になる。
【００１９】
測量可能な材料流量制御プロセスの代替的な実施形態では、流量制御は、ポンプサイクル速度の吸引時間部分を制御することにより、ポンプサイクル速度とは無関係に行われる。これにより、吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁の独立制御の有無に関係なく流量の制御が可能になる。本発明の別の態様によれば、吸引時間を用いた流量制御をピンチ弁の制御と組み合わせると、ポンプサイクルの途中で生じるように吸引時間を調整して吸引弁と送出弁とが時間的に重なるのを防止することにより、ポンプを操作するのに必要な加圧空気の量を減らすことができる。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、１つのポンプ室及び２つのピンチ弁の上述の構成は、第２のポンプ室及び２つの追加のピンチ弁を含むように任意に変更することができる。第２のポンプ室は、ポンプからの円滑な材料送出を行うために第１のポンプ室と位相をずらして動作する。一実施形態では、一方のポンプ室が材料で充填されると他方は空であり、交互に逆になる。材料流量制御及び流れの一貫性は、４つのピンチ弁それぞれを互いに対して且つ／又はポンプのサイクル時間に対して独立してタイミング調整することにより最適化することができる。このような流量制御は、例えば、材料をスプレーアプリケータに供給するポンプで有用であり得る。別の実施形態では、本発明は、粉体を粉体回収システムから供給源に戻すために用いられる移送ポンプを意図している。移送ポンプの実施形態では、材料が容器に移送されているだけであるため、流れの一貫性は通常は問題にならない。通常は体積流量が主に重要であるため、全てのピンチ弁を独立してタイミング制御する必要はない。
【００２１】
本発明のこれら及び他の態様及び利点は、添付図面を参照して以下の例示的な実施形態の説明を読めば、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［発明及びその例示的な実施形態の詳細な説明］
本発明は、粒子材料用の濃厚相ポンプに関するいくつかの新たな態様を意図している。このポンプは、任意の数及びタイプのスプレーアプリケータデバイスすなわちスプレーガン及び材料供給源と組み合わせて用いることができる。
【００２３】
「濃厚相」とは、粒子流中に存在する空気が給送ホッパ等の供給源における材料を流動化するのに用いられる空気の量とほぼ同じであることを意味する。本明細書で用いる場合、「濃厚相」及び「高密度」は、空気圧搬送システム内の低空気体積モードの材料流という同じ概念を伝えるために用いられ、この場合、材料粒子の全てが懸濁状態で搬送されるわけではない。このような濃厚相システムでは、材料は、従来の希薄相システムと比較して著しく少ない空気体積で流路に沿って押し進められ、材料は、どちらかというと流路に沿って互いに押し固まる栓の性質を帯びて、或る意味では流路内でピストンのような栓を押すようにして流れる。流路の断面が小さいほど、より低い圧力でこの移動を行わせることができる。
【００２４】
これに対して、従来の流れシステムは、空気圧搬送システムにおける材料流のモードである希薄相を用いる傾向があり、この場合、粒子は全て懸濁状態で搬送される。従来の流れシステムは、供給源から材料を圧送して正圧下で材料をスプレー塗布デバイスに押し通すために、かなりの量の空気を流れに導入する。例えば、従来の粉体コーティングスプレーシステムの大半が、ベンチュリポンプを用いて供給源からポンプへ流動化した粉体を引き込む。ベンチュリポンプは、意図的にかなりの量の空気を粉体流に加える。通常は、流れ空気及び霧化空気が粉体に加えられて、正圧下で粉体を給送ホース及びアプリケータデバイスに押し通す。したがって、従来の粉体コーティングスプレーシステムでは、粉体が高速で高体積の空気流れに乗せられるため、使用可能な粉体流量を得るために大きな直径の粉体通路が必要となる。
【００２５】
濃厚相流は、多くの場合、高圧下で密閉容器に材料を移送することに関連して用いられる。本発明は、単なる材料の輸送又は移送というよりむしろ材料塗布に関するため、高圧化での密閉容器への濃厚相移送と比較して、実質的に低い圧力及び流量での流れを意図している。しかしながら、本発明は、開口容器又は密閉容器への材料の移送に用いることができる濃厚相移送ポンプの実施形態も意図している。
【００２６】
約３〜約６ｃｆｍの空気体積流量を有する従来の希薄相システム（例えば、ベンチュリポンプ機構を用いるもの等）と比較して、本発明は、例えば約０．８〜約１．６ｃｆｍで動作することができる。したがって、本発明では、粉体送出量は約１５０〜約３００グラム／分程度であり得る。これらの値は例示を意図しており、限定するものではない。本発明によるポンプは、低い空気流量及び材料送出値で、又は高い空気流量及び材料送出値で動作するように設計することができる。
【００２７】
濃厚相流対希薄相流は、空気流中の材料の濃い濃度対薄い濃度と考えることもできるため、空気に対する材料の比率は濃厚相システムの方がはるかに高い。換言すれば、濃厚相システムにおいて、単位時間当たり同量の材料が通過する流路（例えば管の）断面は、希薄相流よりも小さい。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、粉体給送管の断面積は、従来のベンチュリタイプシステムの給送管の面積の約１／４である。この場合、単位時間当たりの同等の材料流に関しては、材料は空気流中で、従来の希薄相システムの約４倍も濃い。
【００２８】
図１を参照すると、例示的な実施形態では、本発明は、例えば典型的な粉体コーティングスプレーシステム１０等の材料塗布システムとともに用いられて示される。このような構成は、一般に、内部で物体又は部品Ｐに粉体コーティング材料がスプレーされる粉体スプレーブース１２を含む。部品Ｐへの粉体の塗布は、概して、本明細書では粉体スプレー、コーティング、又は塗布動作手順またはプロセスと呼ばれるが、粉体が実際に部品に塗布される前、塗布されている間、又は塗布された後に制御及び実行される、任意数の制御関数、ステップ、及びパラメータがあってもよい。
【００２９】
既知のように、部品Ｐは、ハンガー１６又は任意の他の便宜上適当な機構を用いて、オーバーヘッドコンベヤ１４から吊り下げられる。ブース１２は、１つ又は複数の開口１８を含み、開口１８を通して１つ又は複数のスプレーアプリケータ２０を用いて、部品Ｐをブース１２内で移動させながら部品Ｐにコーティング材料を塗布することができる。アプリケータ２０は、システム１０全体の特定の設計に応じていかなる数であってもよい。各アプリケータは、デバイス２０ａにおけるような手動操作式デバイスであってもよく、又は本明細書では自動アプリケータ２０ｂと呼ぶシステム制御式デバイスであってもよい。この場合、「自動」という用語は、単に、自動アプリケータが手動支持及び手動トリガされるのではなく、支持体に取り付けられて制御システムによりトリガオン／トリガオフされることを指す。本発明は、手動及び自動のスプレーアプリケータに関する。
【００３０】
粉体コーティング材料塗布業界では、粉体アプリケータを粉体スプレーガンと呼ぶのが一般的であり、本明細書の例示的な実施形態に関して、アプリケータ及びガンという用語は交換可能に用いられる。しかしながら、本発明は、粉体スプレーガン以外の材料塗布デバイスにも適用可能であることが意図されるため、本発明を本明細書に記載の例示的な粉体コーティング材料塗布システム以外の多くの粒子材料塗布システムで用いることができるという概念を伝えるために、アプリケータという、より一般的な用語を用いる。本発明のいくつかの態様は、静電スプレーガンと非静電スプレーガンとに同様に適用可能である。本発明はまた、「スプレー」という語に機能的に関連することに限定されない。本発明は、粉体スプレー塗布に特に適しているが、本明細書に開示されるポンプの概念及び方法は、スプレーだけでなく他の材料塗布技法とともに用いることができ、こうした技法が吐出、放出、塗布、又は特定のタイプの材料塗布デバイスを説明するために用いられ得る他の用語のいずれを指すかは関係ない。
【００３１】
スプレーガン２０は、ホッパ２２又は他の材料供給源等の供給源又は給送センターから、関連する粉体給送又は供給ホース２４を通して粉体を受け取る。自動ガン２０ｂは通常、支持体２６に取り付けられる。支持体２６は、単純な固定構造であってもよく、又は、スプレー動作中にガンを昇降移動させることができるオシレータ（揺動器）、又はスプレーブースからガンを出入り移動させることができるガン移動器すなわちレシプロケータ等の可動構造であってもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００３２】
スプレーブース１２は、通常はブース内への大量の搬送空気流によって、ブース内に粉体オーバースプレーを収容するように設計される。ブース内へのこの空気流は通常、粉体オーバースプレー再利用すなわち回収システム２８により行われる。回収システム２８は、粉体オーバースプレーを搬送する空気をブースから、例えば導管３０等を通して引き出す。一部のシステムでは、粉体オーバースプレーは、戻りライン３２で表されるように給送センター２２へ戻される。システムによっては、粉体オーバースプレーは、廃棄されるか又は別個の容器に回収される。
【００３３】
本明細書中の例示的な実施形態では、粉体は、第１の移送ポンプ４００により回収システム２８から給送センター２２へ移送し戻され、本発明によるこの例示的な実施形態は本明細書で後述する。各ガンポンプ４０２を用いて、給送センター２２から関連するスプレーアプリケータすなわちガン２０へ粉体が供給される。例えば、第１のガンポンプ４０２ａを用いて濃厚相粉体流が手動ガン２０ａに供給され、第２のガンポンプ４０２ｂを用いて濃厚相粉体流が自動ガン２０ｂに供給される。本発明によるガンポンプ４０２の例示的な実施形態は、本明細書で後述する。
【００３４】
各ガンポンプ４０２は、空気圧供給マニホルド４０４によりガンに供給される通常の空気等の加圧ガスで動作する。本発明は、ガスケット又は他の密封装置を間に挟んでポンプ４０２が供給マニホルド４０４に取り付けられる、ポンプマニホルド機構を提供する。これにより、供給マニホルド４０４とポンプ４０２との間の不必要な配管がなくなる。マニホルド４０４は、直接接合されているように図１では概略的に示されているが、実際には、キャビネット又は他の筐体内に配置されて、キャビネットの壁を間に挟んでポンプ４０２に取り付けられることが意図される。このように、マニホルド４０４は、ソレノイド弁等の電力を含むことができ、スプレー環境から隔離される。
【００３５】
供給マニホルド４０４は、本明細書で後述する目的のために、その関連するポンプ４０２に加圧空気を供給する。さらに、各供給マニホルド４０４は、空気ホース又は空気ライン４０５を介してスプレーガン２０に供給される加圧パターン空気供給源を含む。主要空気４０８が、システム１０のエンドユーザの製造設備内の任意の適当な供給源から、供給マニホルド４０４に供給される。各ポンプ４０２は、粉体供給ホース４０６を介してそれぞれのアプリケータ２０に粉体を供給する。
【００３６】
図１の実施形態では、第２の移送ポンプ４１０を用いて、バージン粉体（すなわち未使用）の供給源４１２から給送センター２２へ粉体が移送される。当業者には、必要な移送ポンプ４１０及びガンポンプ４０２の数がシステム１０全体の要件及びシステム１０を用いて行われるスプレー動作の要件により決まることが理解されるであろう。
【００３７】
ガンポンプ及び移送ポンプは同じ設計であってもよいが、例示的な実施形態では、本明細書で後述するような違いがある。これらの違いは、物体Ｐに最良のコーティングを提供するためにガンポンプがスプレーアプリケータ２０に粉体材料の滑らかで一貫した流れを供給することが好ましい一方で、移送ポンプ４００及び４１０を単に用いて、アプリケータからの粉体要求に対応するのに十分なほど大きな流量及び体積で、場合によっては回収システム２８により収集される粉体オーバースプレーで補充して、１つの容器から別の容器へ粉体を移動させることを考慮に入れる。
【００３８】
ポンプ４００、４１０、及び４０２を除いて、スプレーブース１２、コンベヤ１４、ガン２０、回収システム２８、及び給送センターすなわち供給源２２を含む材料塗布システム１０の選択された設計及び動作は、本発明の必須部分を形成するものではなく、特定のコーティング塗布の要件に基づいて選択することができる。しかしながら、本発明とともに用いるのに非常に適している特定のスプレーアプリケータが、「SPRAY APPLICATOR FOR PARTICULATE MATERIAL」として２００４年８月１８日に出願された係属中の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０４／２６８８７に記載されており、当該出願の開示内容がすべてこの引用により本明細書に完全に援用される。しかしながら、多くの他のアプリケータの設計を特定の用途の必要に応じて用いることができる。制御システム３４も同様に、プログラム可能なプロセッサを基にしたシステム又は他の適当な制御回路等、従来の制御システムであってもよい。制御システム３４は、通常はプログラマブルロジック及びプログラムルーチンを用いて、給送センター制御３６（例えば、供給制御及びポンプ動作制御）、ガン動作制御３８（例えば、ガントリガ制御）、ガン位置制御４０（例えば、用いられる場合はレシプロケータ／ガン移動器２６の制御関数等）、粉体回収システム制御４２（例えば、フィルタブロワの後のサイクロンセパレータの制御関数等）、コンベヤ制御４４、及び材料塗布パラメータ制御４６（例えば、粉体流量、塗布膜厚、静電又は非静電塗布等）を含むがこれらに必ずしも限定されない概して図１に示す多様な制御関数及びアルゴリズムを実行する。従来の制御システムの理論、設計、及びプログラミングを利用することができる。
【００３９】
本明細書で説明される実施形態は、粉体コーティング材料塗布システムで用いられる濃厚相ポンプに関して示されるが、本発明を、タイヤ上のタルク、おむつ等の超吸収体、小麦粉、砂糖、塩等の食品関連材料、乾燥剤、離型剤、及び医薬品を含むがこれらに決して限定されない、多くの異なる乾燥粒子材料塗布システムにおいて用いることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。これらの例は、物体への粒子材料の濃厚相塗布のための本発明の広範な用途を説明することが意図される。選択される材料塗布システムの特定の設計及び動作は、本明細書で特に明記されない限り、本発明に制限を加えるものではない。
【００４０】
本発明の種々の態様は、例示的な実施形態と組み合わせて具現されるように本明細書では説明及び図示されるが、これら種々の態様は、個別に、又は種々の組み合わせ及びそれら組み合わせの小組み合わせで、多くの代替的な実施形態で実現することができる。本明細書で特に除外されない限り、全てのこのような組み合わせ及び小組み合わせは本発明の範囲内にあることが意図される。さらにまた、代替的な材料、構造、構成、方法、装置、ソフトウェア、ハードウェア、制御ロジック等、本発明の種々の態様及び特徴に関する種々の代替的な実施形態が本明細書で説明され得るが、このような説明は、現在既知であるか将来開発されるものであるかに関係なく、利用可能な代替的な実施形態の完全な又は網羅的なリストであることを意図するものではない。当業者であれば、本発明の範囲内で、本発明の態様、概念、又は特徴の１つ又は複数をさらなる実施形態に取り入れることができ、このような実施形態が本明細書で明確に開示されていないとしてもそれを行うことができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念、又は態様が好ましい構成又は方法として本明細書で説明されている場合があっても、このような説明は、そのように明記されない限り、このような特徴が必要とされるか又は不可欠であることを意図するものではない。さらにまた、本発明の理解に役立つように、例示的又は代表的な値及び範囲が含まれている場合があるが、このような値及び範囲は、限定を意味するものと解釈すべきではなく、そのように明記されている場合にのみ臨界値であることが意図される。
【００４１】
図１の全体的な概略図からでさえも、このような複雑なシステムは、洗浄及び色交換の準備を行うのが非常に困難であり時間がかかる可能性があることが理解できる。通常の粉体コーティング材料は非常に細かい微粒子であり、スプレーされている物体に向けて細かい雲状すなわちスプレーパターンで塗布される傾向がある。静電技術を用いても、かなりの量の粉体オーバースプレーは避けられない。色交換中の交差汚染は、多くの産業で重要な問題であるため、材料塗布システムを色交換ごとに徹底的に洗浄することができることが重要である。しかしながら、色交換は材料塗布システムをオフラインにする必要があるため、大きなコスト推進要因である。本発明は、より容易且つ迅速に洗浄できるポンプを提供することを目的とする。本発明のさらなる特徴及び態様は、洗浄性に関する事項とは切り離して適用可能である。
【００４２】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃを参照すると、本発明による濃厚相ポンプ４０２の例示的な実施形態が示されている。ポンプ４０２は移送ポンプとしても用いることができるが、材料をスプレーアプリケータ２０に供給するためのガンポンプとして特に設計される。ガンポンプ４０２と移送ポンプ４００及び４１０とは、本明細書中の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう多くの共通の設計特徴を共有する。
【００４３】
ポンプ４０２は、モジュール式の設計である必要はないが、そうであることが好ましい。ポンプ４０２のモジュール構造は、ポンプマニホルド体４１４及び弁体４１６で実現される。マニホルド体４１４は、本明細書でさらに説明するように、複数の空気通路とともに一対のポンプ室を収容する。弁体４１６は、同様に本明細書で説明するように複数の弁要素を収容する。弁は、マニホルド体４１４から弁体４１６に伝達される空気圧信号に応答する。本明細書の例示的な実施形態は、空気圧ピンチ弁の使用を示しているが、空気圧ピンチ弁以外の他の制御弁設計を用いて本発明の種々の態様及び利点を実現できることが、当業者には容易に理解されるであろう。
【００４４】
ポンプの上側部分４０２ａは、パージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂに対応しており、ポンプの下側部分４０２ｂは、粉体入口ホースコネクタ４２０及び粉体出口ホースコネクタ４２２に対応している。粉体給送ホース２４（図１）が入口コネクタ４２０に接続されて、給送ホッパ２２等の供給源から粉体流が供給される。スプレーアプリケータがスプレーブース１２に配置された手動スプレーガンであるか自動スプレーガンであるかに関係なく、粉体供給ホース４０６（図１）を用いて、出口４２２がスプレーアプリケータに接続される。ポンプ４０２に供給された粉体は、流動化されてもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【００４５】
したがって、ポンプ４０２に出入りする粉体流は、ポンプの１つの端４０２ｂで生じる。これにより、本明細書でさらに説明するように、パージ機構４１８をポンプの反対端４０２ａに設けてより容易なパージ動作を行うことが可能になる。
【００４６】
ポンプ室（本発明の使用可能な実施形態である）が１つしかない場合、ポンプ内に２つの粉体路しか必要なくなるため、弁体４１６がマニホルドに直接接続される可能性がある。しかしながら、安定し一貫した調整可能な粉体流をポンプから生成するために、２つ以上のポンプ室が設けられる。２つのポンプ室が用いられる場合、これらは、一方のポンプ室が入口から粉体を受け取り、他方が粉体を出口へ供給するように、位相をずらして動作することが好ましい。このように、粉体はポンプから実質的に連続して流出する。最初にポンプ室に粉体を充填する必要があることにより個々のポンプ室の各々からの粉体流が途切れるため、ポンプ室が１つの場合に、これは当てはまらない。３つ以上のポンプ室が用いられる場合、それらのタイミングは必要に応じて調整することができる。いずれの場合も、全てのポンプ室が１つの入口及び１つの出口と連通していることが好ましいが、必須ではない。
【００４７】
本発明の一態様によれば、材料流は、ポンプ室それぞれの一端から出入りする。これにより、一直線パージ機能をポンプ室の反対端で用いることができる機構が得られる。この例示的な実施形態では、各ポンプ室が同じポンプ入口及び出口と連通しているため、付加的なモジュールユニットを用いてＹブロックの形態の分岐状粉体流路が設けられる。
【００４８】
第１のＹブロック４２４が、マニホルド体４１４と弁体４１６との間で相互接続される。第２のＹブロック４２６がポンプの入口／出口端を形成し、第１のＹブロック４２４の反対側で弁体４１６に接続される。第１の組のボルト４２８を用いて、マニホルド体４１４、第１のＹブロック４２４、及び弁体４１６が互いに接合される。第２の組のボルト４３０を用いて、第２のＹブロック４２６が弁体４１６に接合される。したがって、図２Ａのポンプは、完全に組み立てられると非常に小型且つ堅牢であるが、下側Ｙブロック４２６は、ポンプを完全に分解しなくても流路磨耗部品を交換するために容易に個別に取り外すことができる。第１のＹブロック４２４は、各粉体室から出る２つの分岐状粉体流路を提供する。各粉体室からの一方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ入口４２０と連通し、各粉体室からの他方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ出口４２２と連通する。第２のＹブロック４２６は、弁体４１６からポンプの入口４２０及び出口４２２への共通の粉体流路を結合するために用いられる。このように、各ポンプ室は、１つの制御弁を通してポンプ入口と連通し、別の制御弁を通してポンプ出口と連通する。したがって、この例示的な実施形態では、弁体にはポンプ室に出入りする粉体流を制御する制御弁が４つある。
【００４９】
マニホルド体４１４は、図２Ｂ、図２Ｅ、図２Ｇ、図３Ａ、及び図３Ｂに詳細に示されている。マニホルド４１４は、第１の穴４３４及び第２の穴４３６それぞれが貫通している本体４３２を含む。穴はそれぞれ、ほぼ円筒形のガス透過性フィルタ部材４３８及び４４０それぞれを受け入れる。ガス透過性フィルタ部材４３８、４４０は、外径が縮小した下端４３８ａ及び４４０ａを含み、これらが第１のＹブロック４２４（図４Ｂ）内の座ぐり穴に挿入されることで、部材４３８及び４４０の整列及び安定を維持するのに役立つ。フィルタ部材の上端は、必要に応じて適当なシールを伴ってパージ空気接続具５０４の下端に当接する。フィルタ部材４３８及び４４０はそれぞれ、粉体ポンプ室としての役割を果たす内部体積（４３８ｃ、４４０ｃ）を画定するため、この実施形態では２つのポンプ粉体室がある。穴４３４、４３６の一部は、本明細書で後述するようにパージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂを受け入れるようになっている。
【００５０】
フィルタ部材４３８、４４０は、同一であってもよく、通常の空気等のガスは部材の円筒壁を通過させるが粉体は通過させないものとすることができる。フィルタ部材４３８、４４０は、例えば多孔質ポリエチレンでできていてもよい。この材料は、粉体給送ホッパの流動板に一般的に用いられる。例示的な材料は、約４０ミクロンの気孔径及び約４０〜５０％の気孔率を有する。このような材料は、ジェンポア（Genpore）又はポロン（Poron）から市販されている。必要に応じて他の多孔質材料を用いてもよい。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、その関連する穴４３４、４３６の直径よりも小さな直径を有するため、穴の壁とフィルタ部材の壁との間にはわずかな環状空間ができる（図２Ｅ、図２Ｇを参照）。この環状空間は、空気圧室としての役割を果たす。圧力室に負圧が加えられると、粉体ポンプ室に粉体が引き込まれ、圧力室に正圧が加えられると、粉体ポンプ室内の粉体が押し出される。
【００５１】
マニホルド体４３２は、一連の６つの入口オリフィス４４２を含む。これらのオリフィス４４２を用いて、空気圧エネルギー又は空気圧信号がポンプに入力される。オリフィス４４２ａ、４４２ｃ、４４２ｄ、及び４４２ｆの４つは、各空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、及び４４４ｆを介して弁ブロック４１６の各圧力室４４６と流体連通しているため、本明細書で後述するように弁作動空気を供給するために用いられる。なお、空気通路４４４は、マニホルド表面４４８からマニホルド体内に水平方向に延び、続いてマニホルド体の底面に向かって鉛直下方に延びて、上側Ｙブロック４２４及び弁体４１６を通る鉛直空気通路それぞれと連通し、弁体４１６の水平空気通路それぞれとつながって、各弁の圧力室にそれぞれ通じる。空気フィルタ（図示せず）がこれらの空気通路に含まれることで、弁要素又は他のシールの機能が損なわれた場合にポンプマニホルド４１４及び供給マニホルド４０４に粉体が逆流するのを防止することができる。残りの２つのオリフィス４４２ｂ、４４２ｅはそれぞれ、空気通路４４４ｂ及び４４４ｅを介して穴４３４、４３６と流体連通する。したがって、これらのオリフィス４４２ｂ、４４２ｅを用いて、正圧及び負圧がマニホルド体のポンプ圧力室に供給される。
【００５２】
オリフィス４４２は、マニホルド体の１つの平面４４８に形成されることが好ましいが、そうである必要はない。空気供給マニホルド４０４は、空気供給マニホルド４０４がポンプマニホルド４１４に取り付けられるとポンプオリフィス４４２と整列して流体連通する対応するオリフィス組を含む。このように、空気供給マニホルド４０４は、弁及びポンプ室に必要なポンプ空気全てを１つの平面境界面を通して供給することができる。ポンプマニホルド４１４の面と空気供給マニホルド４０４の面との間にはシールガスケット４５０が圧縮されて、オリフィス間に流体密封シールを提供する。パージ空気に望まれる体積、圧力、及び速度を理由として、好ましくは別個のパージ空気接続部が空気供給マニホルドとポンプマニホルドとの間で用いられる。２つのマニホルド間は平面境界面であることが好ましいが、これは必須ではなく、供給マニホルド４０４からポンプへの空気圧入力ごとに個々の接続部を必要に応じて用いることができる。平面境界面は、一部の実施形態では電気ソレノイドを含む供給マニホルド４０４を、キャビネットの外側にポンプのある（キャビネット壁の開口を通して供給マニホルドに取り付けられている）キャビネット内に配置することを可能にするため、システム１０全体から電気エネルギーを絶縁するのに役立つ。ポンプ４０２は使用中にいかなる特定の向きに取り付けられる必要もないことに留意されたい。
【００５３】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、第１のＹブロック４２４は、それぞれのポンプ室４３４、４３６と整列する第１及び第２の穴４５２、４５４を含む。穴４５２、４５４はそれぞれ、２つの分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂそれぞれと連通している（図４Ｂは穴４５２の分岐のみを示す）。したがって、穴４５２は分岐４５２ａ及び４５２ｂと連通している。したがって、第１のＹブロック４２４には全部で４つの分岐があり、分岐のうち２つは一方の圧力室と連通し、他の２つは他方の圧力室と連通する。分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂは、２つのポンプ室に対してポンプを通る粉体路の一部を形成する。４つの分岐それぞれを通る粉体流は、本明細書で説明するように弁体４１６にある別個のピンチ弁により制御される。なお、Ｙブロック４２４は、４つの貫通空気通路４５６ａ、４５６ｃ、４５６ｄ、４５６ｆも含み、これらはマニホルド体４１４の空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、４４４ｆそれぞれと流体連通している。ガスケット４５９を用いて、マニホルド体４１４と第１のＹブロック４２４との間に流体密封接続を提供してもよい。
【００５４】
穴４５２及び４５４は、従来のＯリング等のシール４６２、４６４（図２Ｃ）を受け入れる座ぐり穴４５８、４６０を含む。これらのシールは、フィルタ部材４３８、４４０の下端とＹブロックの穴４５２、４５４との間に流体密封シールを提供する。これらはわずかな公差変動も可能にするため、フィルタ部材が所定位置にしっかりと保持される。
【００５５】
図５Ａ及び図５Ｂをさらに参照すると、弁体４１６は、対応する数のピンチ弁に対する圧力室として機能する４つの貫通穴４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、及び４４６ｄを含む。弁体の上面４６６は、２つの凹状領域４６８及び４７０を含み、これらはそれぞれ、各穴４４６の一端によりそれぞれが形成される２つの穴を含む。この実施形態では、第１の凹状部分４６８は、それぞれの穴４４６ｂ及び４４６ａそれぞれにより形成されるオリフィス４７２及び４７４を含む。同様に、第２の凹状部分４７０は、それぞれの穴４４６ｄ及び４４６ｃそれぞれにより形成されるオリフィス４７６及び４７８を含む。対応するオリフィスが、弁体４１６の反対側面４７９に形成される。
【００５６】
圧力室４４６ａ〜４４６ｄはそれぞれ、入口ピンチ弁要素４８０又は出口ピンチ弁要素４８１を保持する。各ピンチ弁要素４８０、４８１は、例えば、天然ゴム、ラテックス、又はシリコーン等の適当な材料でできている極めて軟質の可撓性部材である。各弁要素４８０、４８１は、ほぼ円筒形の中央体４８２及び中央体４８２よりも直径が大きな２つのフランジ端４８４を含む。フランジ端は、シールとして機能し、弁体４１６が第１のＹブロック４２４と第２のＹブロック４２６との間に挟まれると穴４４６ａ〜４４６ｄの周りで圧縮される。このように、各ピンチ弁は、弁体４１６を通して第１のＹブロック４２４の分岐４５２、４５４のそれぞれまで粉体が流れる流路を画定する。したがって、一方の対のピンチ弁（吸引弁及び送出弁）はマニホルド体のポンプ室４４０の一方と連通し、他方の対のピンチ弁は他方のポンプ室４３８と連通する。一方のピンチ弁がポンプ室への粉体流を制御し（吸引）、他方のピンチ弁がポンプ室から出る粉体流を制御する（送出）ため、１つのポンプ室につき２つのピンチ弁がある。各ピンチ弁の中央体部分４８２の外径は、それに関連する圧力室４４６の穴径よりも小さい。これにより、各ピンチ弁に対する圧力室として機能する環状空間がその弁の周りに残る。
【００５７】
図５Ｂに示すように、弁体４１６は、４つの圧力室穴４４６ａ〜４４６ｄとそれぞれが連通する空気通路４８６ａ〜４８６ｄを含む。これらの空気通路４８６ａ〜４８６ｄは、鉛直延長部（図５Ｂで見られる）４８８ａ〜４８８ｄを含む。これら４つの空気通路の延長部４８８ａ、４８８ｂ、４８８ｃ、４８８ｄはそれぞれ、マニホルド４１４の４つの空気通路４４４ｄ、４４４ｆ、４４４a、４４４cの鉛直部分及び上側Ｙブロック４２４の鉛直通路４５６ｄ、４５６ｆ、４５６ａ、４５６ｃと流体連通している。シール４９０が空気密封接続部として設けられる。
【００５８】
このように、弁体４１６の圧力室４４６はそれぞれ、マニホルド体、第１のＹブロック、及び弁体を通る内部通路を通り抜けてマニホルド体４１４の空気オリフィス４４２のそれぞれと流体連通する。正空気圧が供給マニホルド４０４（図１）からポンプマニホルド４１４に受け取られると、空気圧の力が可撓性の弁体の可撓性の外面に対して作用することにより、対応する弁４８０、４８１が閉じる。弁は、圧力室の外部の空気圧が除去されると、自らの弾発性及び弾性により開く。この真の空気圧作動により、ピンチ弁の開閉にいかなる機械的作動又は他の制御部材も用いなくてよくなり、これは従来の設計を超える著しい改良である。４つのピンチ弁４８０、４８１はそれぞれ、ガンポンプ４０２に関して個別制御されることが好ましい。
【００５９】
本発明の別の態様によれば、弁体４１６は、作業者が内部のピンチ弁の開閉を視認できるように十分に透明な材料でできていることが好ましい。適した材料はアクリルであるが、他の透明材料を用いてもよい。ピンチ弁を見ることができれば、粉体を見ることができるため、ピンチ弁の故障に関する優れた視覚的指示も得られる。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂをさらに参照すると、ポンプの残りの部分は、第２のＹブロック端体４９２により形成される入口端４０２ｂである。端体４９２は、それぞれがＹブロック４９８ａ及び４９８ｂを受け入れるようになっている第１の凹部４９４及び第２の凹部４９６を含む。Ｙブロックの一方は粉体入口に用いられ、他方は粉体出口に用いられる。各Ｙブロック４９８は、内面が粉体流に曝されるため、磨耗部品(component)である。端体４９２は、単に弁体４１６にボルト締めされるため、単に端体４９２を取り外すことにより磨耗部品を交換するだけでよく、したがってポンプの残りの部分を分解する必要がなくなる。
【００６１】
各Ｙブロック４９８は、接続具又は他の適当なホースコネクタ４２０、４２２（図２Ａ）を受け入れるようになっている下側穴５００を含み、１つの接続具は、粉体供給源につながるホース２４と、スプレーガン２０等のスプレーアプリケータにつながる別のホース４０６とに接続される（図１）。各Ｙブロックは、穴５００から延びる２つの粉体路分岐５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、及び５０２ｄを含む。第２のＹブロック４９８の各粉体路は、ピンチ弁体４１６のピンチ弁４８０、４８１のそれぞれと流体連通している。したがって、入口４２０からポンプに入る粉体は、２つの下側Ｙブロック４９８のうち第１のＹブロックを通ってピンチ弁の２つに分岐し、そこからポンプ室に至る。同様に、２つのポンプ室からの粉体は、他方の下側Ｙブロック４９８によって、他の２つのピンチ弁から１つの出口４２２に再合流する。
【００６２】
粉体流路は以下の通りである。粉体は、共通の入口４２０から入り、下側Ｙブロック４９８ｂの経路５０２ａ又は５０２ｂを介して２つの入口すなわち吸引ピンチ弁４８０に分岐する。入口ピンチ弁４８０はそれぞれ、第１のすなわち上側Ｙブロック４２４内の各経路の分岐４５２、４５４のそれぞれを介して粉体ポンプ室４３４、４３６のそれぞれに接続される。上側Ｙブロック４２４の他方の分岐４５２、４５４はそれぞれ、各ポンプ室から粉体を受け取り、粉体は第１のＹブロック４２４を通って２つの出口すなわち送出ピンチ弁４８１に流れる。出口ピンチ弁４８１のそれぞれは、下側Ｙブロック４９８ａの分岐５０２のそれぞれにも接続され、両ポンプ室からの粉体は１つの出口４２２で再合流する。
【００６３】
空気圧流路は以下の通りである。ピンチ弁のいずれかが閉じると、供給マニホルド４０４がマニホルド体４１４の各オリフィス４４２において圧力を上昇させる。上昇した空気圧は、マニホルド体４１４の各空気通路４４２、４４４を通って第１のＹブロック４２４の各空気通路４５６を進み、弁体４１６の各空気通路４８６に入って適当な圧力室４４６に流れる。
【００６４】
本発明によるポンプは、粉体ポンプ室のパーセント充填に基づいた比例流量弁を提供し、これは、ポンプ室に粉体を給送するピンチ弁の開放時間を制御することによりポンプからの粉体の流量を正確に制御できることを意味することに留意されたい。これにより、ポンプサイクル（すなわち、ポンプ室を充填する持続時間及び空にする持続時間）を、流量に関係なく粉体の滑らかな流れが得られるのに十分なまでに短くすることができ、流量はピンチ弁の動作により個別制御される。したがって、流量は、ポンプにいかなる物理的変更を加える必要もなく、ピンチ弁の制御により完全に調整することができる。
【００６５】
パージ機能は、本発明の別の態様により大幅に単純化される。本発明は、粉体がポンプ室の一つの端から出入りする方法を提供するため、ポンプ室の反対端はパージ空気用に用いることができる。図２Ａ、図２Ｃ、図２Ｅ、及び図２Ｇを参照すると、パージ空気接続具５０４がそれぞれのポンプ室４３８、４４０の上端に挿入される。接続具５０４は、ポンプ室４３８、４４０への流入のみを許すように配置される各逆止め弁５０６を受け入れる。逆止め弁５０６は、パージ空気ホースを接続することができる各パージ空気ホース接続具５０８を受け入れる。本明細書で後述するように、パージ空気は供給マニホルド４０４からポンプに供給される。したがって、パージ空気は粉体ポンプ室を通りポンプ内の粉体路の残りの部分を通って一直線に流れることで、色交換作業のためにポンプを非常に効果的にパージすることができる。このパージ作業を行うために作業者が特別な接続又は変更を行う必要は全くないため、洗浄時間が短縮される。システム１０が設置されると、パージ機能は常に接続されていて利用可能であるため、色交換時間が大幅に短縮される。作業者がポンプとのいかなる粉体又は空気圧接続も形成又は切断する必要なく、制御システム３９によりパージ機能を行うことができるからである。
【００６６】
なお、図１及び図２Ａから、４つのピンチ弁４８０、４８１の全てが開放状態である場合、パージ空気はポンプ室を通り第１のＹブロック４２４の粉体路、ピンチ弁４８０、４８１自体、第２のＹブロック４９８を通って一直線に流れ、入口４２０及び出口４２２の両方から出る。このようにして、パージ空気はポンプ内全体に供給されてからスプレーアプリケータに供給されて、そのデバイスをパージするとともに給送ホースを粉体供給源２２までパージすることができる。したがって、本発明によれば、順方向及び逆方向のパージを可能にする濃厚相ポンプの概念が提供される。
【００６７】
図７を参照すると、図示の供給マニホルド４０４は、実質的にはポンプ４０２の空気流を制御する一連のソレノイド弁及び空気源である。図７に示す特定の構成は例示であり、限定を意図するものではない。ポンプ４０２を操作するための空気の供給は、マニホルド機構なしで多種多様な方法で行うことができる。図７の実施形態は、ポンプを有する平面境界面構成に特に有用であるものとして提供されているが、他のマニホルド設計を用いることもできる。
【００６８】
本明細書で上述したように、供給マニホルド４０４は、ポンプマニホルド体４１４（図３Ａ）の表面４４８に対して取り付けられる第１の平面５１２を有する供給マニホルド体５１０を含む。したがって、平面５１２は、ポンプマニホルド４１４のそれぞれのオリフィス４４２と整列する６つのオリフィス５１４を含む。供給マニホルド体５１０は、適当な数及び場所の空気通路を内部に有するように加工されることにより、適切な空気信号が正しい時点でオリフィス５１４に送られる。このように、マニホルドはさらに、オリフィス５１４への空気流を制御するとともにパージ空気流を制御するために用いられる一連の弁を含む。従来のベンチュリポンプ５１８を用いることにより、マニホルド４０４内で負圧が生成される。システム空気すなわち工場空気が、適当な接続具５２０を介してマニホルド４０４に供給される。マニホルドは、単にポンプを操作する空気源用の空気通路を提供するように動作し、多種多様な方法で実施することができるため、物理的なマニホルド構成の詳細は本発明の理解及び実施に必要ではない。むしろ、注目すべき詳細は空気圧流の概略図に関して説明される。しかしながら、この時点で、本発明の別の態様によれば、本明細書で後述する目的で弁体４１４のピンチ弁それぞれに対して個別の制御弁が設けられることに留意されたい。
【００６９】
図８を参照すると、本発明の第１の実施形態に関する空気圧図が提供されている。主要空気４０８が供給マニホルド４０４に入り、第１の調整器５３２に進んで、ポンプ圧力源５３４がポンプ室４３８、４４０に供給されるとともにパターン整形空気源４０５が空気ホース４０６を介してスプレーアプリケータ２０に供給される。主要空気は、パージ空気ソレノイド弁５３８の制御下でパージ空気源５３６としても用いられる。主要空気は、第２の調整器５４０にも進み、（ポンプ室４３８、４４０に対する負圧を生成するための）ベンチュリポンプを操作するために用いられるベンチュリ空気圧源５４２が生成され、且つピンチ弁４８０、４８１を操作するためのピンチ空気源５４４が生成される。
【００７０】
本発明の別の態様によれば、ソレノイド制御弁５３８又は他の適当なパージ空気の制御装置を用いることで、複数のパージ機能が得られる。第１の態様は、２つ以上の異なるパージ空気圧及びパージ空気流を選択できることにより、ソフト及びハードのパージ機能が可能になることである。ソレノイド弁に加えて他の制御機構を用いて、２つ以上のパージ空気流特性を提供してもよい。制御システム３９がソフトパージ又はハードパージを選択するか、又は手動入力をこの選択に用いることができる。ソフトパージ機能では、供給マニホルド４０４を通して、多孔質部材４３８、４４０とそれぞれの穴４３４、４３６との間の環状空間であるポンプ圧力室４３４、４３６に、少ないパージ空気流が供給される。制御システム３９はさらに、一組のピンチ弁（吸引又は送出）を開き、他方を閉じたままにするよう選択する。パージ空気は多孔質フィルタ４３８、４４０を通過して開いた弁から出て、スプレーガン２０に向けて順方向に、又は供給源２２に向けて逆方向に（後方に）システムをパージする。次に、制御システム３９は開くピンチ弁と閉じるピンチ弁とを逆にする。ソフトパージは、４つのピンチ弁全てを開くことにより同時に両方向で行うこともできる。同様に、高いパージ空気圧及びパージ空気流は、順方向、逆方向、又は両方向同時の、ハードパージ機能に用いることができる。多孔質部材４３８、４４０に空気を通すことにより行われるパージ機能は、多孔質部材に詰まっている粉体を除去するのにも役立つため、交換が必要となる前の多孔質部材の耐用寿命が延びる。
【００７１】
ハード又はシステムパージは、２つのパージ機構４１８ａ及び４１８ｂを用いて行うこともできる。高圧流空気をパージ空気接続具５０８から入力することができ（パージ空気は供給マニホルド４０４から供給できる）、この空気は、多孔質部材４３８、４４０により一部が画定される粉体ポンプ室を一直線に流れてポンプから出る。この場合も、ピンチ弁４８０、４８１を所望に応じて選択的に動作させて、順方向、逆方向、又は両方向同時にパージを行うことができる。
【００７２】
パージを同時に両方向にのみ行うことができるのであれば、パージ空気が最も低抵抗な経路を流れるため粉体路領域の一部を十分にパージすることができないので、順方向又は逆方向のみに任意にパージできることでより優れたパージ機能が得られることに留意されたい。例えば、スプレーアプリケータ及び供給ホッパのパージを試みる場合、アプリケータが空気流を受け入れるように完全に開いていれば、パージ空気はアプリケータから流出する傾向があり、ホッパ又は供給源が十分にパージされないかもしれない。
【００７３】
したがって、本発明は、供給源からスプレーガンに至るまでの粉体路全体を、作業者による行為を事実上必要とせずに個別に又は同時にパージすることができるポンプ設計を提供する。オプションのソフトパージは、粉体路にハードパージ空気を入れる前に残留粉体を流路から軽く吹き飛ばすことにより、ハードパージによる融着又は他の悪影響が先に起こるのを防止するのに有用であり得る。
【００７４】
ベンチュリ用の正空気圧５４２は、制御ソレノイド弁５４６に入り、そこからベンチュリポンプ５１８に進む。ベンチュリポンプの出力５１８ａは、２つのポンプソレノイド弁５４８、５５０の入口に接続される負圧または部分真空である。ポンプ弁５４８、５５０は、ポンプ室４３８、４４０に正圧を加えるか負圧を加えるかを制御するために用いられる。弁５４８、５５０のさらなる入力部が、ポンプ圧空気５３４を受け入れる第１のサーボ弁５５２から正圧空気を受け入れる。ポンプ弁５４８、５５０の出口は、本明細書で上述した空気通路方式でポンプ室のそれぞれに接続される。なお、パージ空気５３６が多孔管４３８、４４０を通過することが概略的に示されている。
【００７５】
したがって、ポンプ弁５５０及び５５２を用いて、一方のポンプ室が加圧されているときに他方が負圧下にあり、またその逆の状態になるように通常は１８０°位相をずらしてポンプ室に正圧及び負圧を交互に加えることにより、ポンプ４０２の動作が制御される。このように、一方のポンプ室に粉体が充填されている一方で他方のポンプ室は空になっていく。ポンプ室には、粉体を完全に「充填」してもしなくてもよいことに留意されたい。本明細書で説明するように、ピンチ弁ごとに独立した制御弁を用いることにより、本発明を用いて非常に少ない粉体流量を正確に制御することができる。すなわち、ピンチ弁は、各ポンプサイクル中にポンプ室に多量又は少量の粉体を供給するように、ポンプ室のサイクル速度とは無関係に制御することができる。
【００７６】
ピンチ弁空気５４４は、４つのピンチ弁制御ソレノイド５５４、５５６、５５８、及び５６０に入力される。４つの弁は、４つのピンチ弁４８０、４８１それぞれの動作を好ましくは独立してタイミング制御するように用いられる。図８では、「送出ピンチ弁」は、粉体がポンプ室から出る際に通る２つのピンチ弁４８１を指し、「吸引ピンチ弁」は、粉体がポンプ室に給送される際に通る２つのピンチ弁４８０を指す。同じ参照符号を用いているが、各吸引ピンチ弁及び各送出ピンチ弁は個別制御される。
【００７７】
第１の送出ソレノイド弁５５４が第１の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第２の送出ソレノイド弁５５８が第２の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第１の吸引ソレノイド弁５５６が第１の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御し、第２の吸引ソレノイド弁５６０が第２の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御する。
【００７８】
このように、図８の空気圧図は、制御システム３９（図１）からの種々の制御信号に応答してマニホルド４０４が生成する機能空気流を示している。
【００７９】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、本発明の別の態様によれば、移送ポンプ４００も意図される。移送ポンプの多くの態様は、スプレーアプリケータポンプ４０２と同じ又は同様であるため、詳細に繰り返す必要はない。
【００８０】
ガンポンプ４０２を移送ポンプとして用いることもできるが、移送ポンプは、必要に応じた速さで容器間において大量の粉体を移動させるのに主に用いられる。さらに、本明細書で説明される移送ポンプは、同じ四方独立ピンチ弁の動作を有さないが、切替弁をガンポンプと同じ制御プロセスで動作させることができる。例えば、一部の用途では、大量の材料を大きな表面に塗布しつつ仕上げの制御を維持することが必要である。移送ポンプは、本明細書に記載された４つの独立したピンチ弁の制御プロセスも組み込むことにより、アプリケータのポンプとして用いることができる。
【００８１】
図１のシステムでは、移送ポンプ４００を用いて、回収システム２８（サイクロン等）から給送センター２２に粉体が戻される。移送ポンプ４１０もまた、箱等の供給源から給送センター２２にバージン粉体を移送するために用いられる。このような例及び他の例では、粉体流がスプレーアプリケータに送られていないため、流れ特性は移送ポンプにおけるほど重要ではない。そこで、本発明の一態様によれば、ガンポンプは移送ポンプの性能期待値に対応するように変更される。
【００８２】
移送ポンプ４００では、粉体流量を増加させるためにより大きなポンプ室が必要である。図９Ａ及び図９Ｂの実施形態では、この場合、ポンプマニホルドが２つの延長管状ハウジング５６４及び５６６に置き換えられ、これらは長い多孔管５６８及び５７０を囲んでいる。長い管５６８、５７０は、各ポンプサイクル中により大量の粉体を収容することができる。多孔管５６８、５７０は、ハウジング５６４、５６６よりもわずかに小さな直径を有するため、正圧及び負圧両方のための圧力室としての役割を果たす管状空間が互いに間に設けられる。空気ホース接続具５７２及び５７４が空気ホースを接続するために設けられ、空気ホースは、本明細書で後述される移送ポンプ空気供給システムの正圧及び負圧源にも接続される。ポンプマニホルドが用いられていないため、空気圧エネルギーはポンプ４００に個別に配給される。
【００８３】
空気ホース接続具５７２及び５７４は、各ハウジング５６４及び５６６内の圧力室と流体連通している。このように、粉体室５６８及び５７０に対する粉体の引き込み及び押し出しは、ガンポンプ設計におけるように負圧及び正圧により行われる。また同様に、チェック弁５８０、５８２を含むパージ穴機構５７６及び５７８が設けられ、ガンポンプ設計と同じ方法で機能する。
【００８４】
ガンポンプ設計におけるように、ポンプ室５６８及び５７０に出入りする粉体流を制御する４つのピンチ弁５８５を収容する弁体５８４が設けられる。ガンポンプにおけるように、ピンチ弁は、弁体５８４の各圧力室内に配置され、正空気圧を用いて弁を閉じ、正圧が除去されると弁が自らの弾発力で開くようにする。しかしながら、間もなく説明するように、異なるピンチ弁作動方式が用いられる。上側Ｙブロック５８６及び下側Ｙブロック５８８もまた、ガンポンプ設計におけるように分岐粉体流路を提供するために設けられる。したがって、下側Ｙブロック５８８は、粉体入口接続具５９０及び粉体出口接続具５９２とも連通している。したがって、１つの入口から入った粉体は、各ピンチ弁及び上側Ｙブロック５８６を通って両方のポンプ室５６８、５７０に流れ、ポンプ室５６８、５７０から出た粉体は、各ピンチ弁を通って１つの出口５９２へ流れる。分岐粉体流路は、ガンポンプの実施形態と同様にして実現されるため、本明細書で繰り返す必要はない。移送ポンプは、ガンポンプにおけるように下側Ｙブロック５８８に交換可能な磨耗部品又はインサートを組み込んでもよい。
【００８５】
この場合も、ポンプマニホルドが移送ポンプで用いられていないため、ガンポンプ設計におけるように圧力室に配置されるピンチ弁の操作のために別個の空気入口５９４及び５９６が設けられる。以下に記載の理由から４つのピンチ弁があるが、空気入口は２つしか必要ない。エンドキャップ５９８を用いて、ハウジングを整列させたまま保持するとともに、空気接続具及びパージ接続具用の構造を提供することができる。
【００８６】
移送ポンプにおいて粉体流の流量は品質よりも極めて重要であるため、４つのピンチ弁全ての個別制御は、代替的に行うこともできるが必要ない。したがって、ピンチ弁の対は同時に、ポンプのサイクル速度と一致して作動させることができる。換言すれば、一方のポンプ室に粉体が充填されているときには他方のポンプ室は粉体を放出しており、したがってピンチ弁の各対が開閉する。ピンチ弁は、ポンプ室への正圧及び負圧の作動と同期して作動させることができる。さらに、ピンチ弁圧力室への１つの空気入口は、一緒に動作するピンチ弁対の圧力室の各対を内部接続することにより用いることができる。したがって、２つのピンチ弁は粉体をポンプから出す送出弁として用いられ、２つのピンチ弁は粉体をポンプに引き込む吸引弁として用いられる。しかしながら、ポンプ室は送出及び吸引を交互に行うため、半サイクルごとに１つの吸引ピンチ弁の開放及び１つの送出ピンチ弁の開放が起こり、それぞれがポンプ室の異なる１つに接続される。したがって、弁体５８４内では、１つの吸引ピンチ弁の圧力室及び１つの送出ピンチ弁の圧力室が互いに接続され、他の２つのピンチ弁の圧力室も接続される。これは各ピンチ弁が異なるポンプ室に接続されるピンチ弁対で行われる。相互接続は、単に弁体内の圧力室の対間に交差通路を設けることにより達成することができる。
【００８７】
図１０を参照すると、移送ポンプ４００の空気圧図は、スプレーアプリケータとともに用いられるポンプに関してより幾分簡略化されている。移送ポンプ室に対して負圧を生成するために用いられるベンチュリポンプ６００に、主要空気４０８が入力される。主要空気は調整器６０２にも導入され、送出空気が第１の室ソレノイド弁６０４及び第２の室ソレノイド弁６０６への各入力部に供給される。室弁は、入力としてベンチュリポンプ６００からの負圧も受け取る。ソレノイド弁６０４、６０６は、移送ポンプの各圧力室と流体連通している各出力部６０８、６１０を有する。
【００８８】
この実施形態のソレノイド弁は、電気的に作動されるのではなく空気作動される。したがって、空気タイマ又はシャトル弁６１６からの空気信号６１２及び６１４を用いて、ポンプの圧力室への正圧出力と負圧出力との間で弁６０４、６０６が切り替えられる。適した空気圧タイマ又はシャトル弁の一例は、ホエルビガー・オリガ（Hoerbiger-Origa）から入手可能なモデルＳ９  ５６８／６８−１／４−ＳＯである。ガンポンプにおけるように、ポンプ室は、一方が充填されているときに他方が放出しているように切り替わる。シャトルタイマ信号６１２は、四方弁６１８を作動させるためにも用いられる。主要空気は、移送ポンプのピンチ弁用のピンチ空気６２２を生成するために調整器６２０により低圧に低下される。ピンチ空気６２２は、四方弁６１８に送出される。ピンチ空気は、一方のポンプ室のピンチ弁６２４及び他方のポンプ室のピンチ弁６２６に結合され、関連する対がポンプ室と同じサイクル時間で一緒に開閉する。例えば、送出ピンチ弁６２４ａが一方のポンプ室に対して開くと、他方の送出ピンチ弁６２６ａが閉じ、吸引ピンチ弁６２４ｂが閉じると吸引ピンチ弁６２６ｂが開く。弁は各ポンプサイクルの後半中に逆になるため、ガンポンプと同様にポンプ室も切り替わる。ピンチ弁はポンプ室と同じタイミングサイクルで動作するため、連続的な粉体流が得られる。
【００８９】
図１１は、移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、ポンプの基本的な動作は同じであるが、ここでは、１つの弁６２８を用いてポンプ室への正圧及び負圧を切り替える。この場合、空気圧周波数発生器（pneumatic frequency generator）６３０が用いられる。適した装置は、クロウゼット（Crouzet）から入手可能なモデル８１  ５０６  ４９０である。発生器６３０は、ポンプ室の四方弁６２８及びピンチ空気四方弁６１８を作動させる様々な空気信号を生成する。したがって、ポンプ室及び関連するピンチ弁の交互サイクルが達成される。
【００９０】
図１２は、ピンチ弁４８０、４８１の独立制御により可能となる本発明の流量制御の態様を示す。この図は、説明を目的としたものであり、実際の測定データを示すものではないが、本発明による通常のポンプは同様の性能を示すであろう。グラフは、ポンプからのポンド／時での総流量対ポンプサイクル時間を表している。４００ミリ秒という通常のポンプサイクル時間は、多孔質部材を囲む圧力室に負圧及び正圧が加えられる結果として４００ミリ秒の時間窓内で各ポンプ室が充填又は放出を行っていることを意味する。したがって、各ポンプ室は、合計８００ミリ秒の時間で充填及び放出を行う。グラフＡは、ピンチ弁がポンプ室と同じ時間間隔で動作する場合の通常の応答を示す。これにより、所与のサイクル時間で最大の粉体流が得られる。したがって、サイクル時間が長くなると、ポンプの動作が遅くなるため粉体流の量が減少する。したがって、ポンプ室を充填するのに要する実際の時間はポンプサイクル時間よりもはるかに短いため、サイクル時間が短くなると流量は増加する。したがって、ポンプの運転の速さ又は遅さ（ポンプ圧力室に負圧及び正圧を加える持続時間に基づいたポンプサイクル時間）と粉体流量との間には直接の関係がある。
【００９１】
グラフＢは、ポンプサイクル時間に対するピンチ弁サイクル時間を変えることにより粉体流量、特に低流量を制御及び選択できることを示しているため、注目に値する。例えば、吸引ピンチ弁が開いたままである時間を短縮することにより、ポンプ室が吸引モードである時間がどんなに長くてもポンプ室に入る粉体が少なくなる。図１２において、例えば、グラフＡは点Ｘで、４００ミリ秒のポンプサイクル時間では約３９ポンド／時の流量が得られることを示している。しかしながら、ピンチ弁が閉じている時間が４００ミリ秒未満である場合、ポンプサイクル時間が４００ミリ秒のままであっても流量は点Ｙすなわち約１１ポンド／時まで減少する。これにより保証されるのは、低流量でも滑らかで一貫した粉体流である。滑らかな粉体流は、ポンプサイクル速度を高めることにより生じるが、上記のように、これにより粉体流量も多くなるであろう。したがって、粉体流量は少ないが滑らかな粉体流を得るために、本発明は、吸引ピンチ弁の動作、場合によっては同様に送出ピンチ弁の動作も独立制御できることにより、ポンプサイクル速度が速くなっても粉体流量を制御できるようにする。作業者は、単に所望の速度を入力することにより流量を容易に変えることができる。制御システム３９は、ピンチ弁の開放時間を適宜調整することにより所望の流量が得られるようにプログラムされる。流量制御は十分に正確であるため、実際の流量を測定するためにセンサを用いる閉ループ式ではなく事実上開ループの流量制御方式である。経験的データを所与のシステム設計全体について収集して、種々のポンプサイクル時間及びピンチ弁サイクル時間での流量を測定することができる。この経験的データは、続いて材料流量のつくり方として記憶される。これは、特定の流量が要求された場合に、その流量が得られるピンチ弁サイクル時間を制御システムが知っていることを意味する。特に低流量での流量制御は、より正確であり、従来のシステムで行わなければならなかったようにポンプサイクル時間を長くするのではなくピンチ弁の開放すなわち吸引時間を調整することにより、より良好で均一な流れが生成される。したがって、本発明は、所望であればポンプサイクル速度を変えずにポンプからの材料の流速を制御することができる測量可能ポンプを提供する。
【００９２】
図１３は、本発明のポンプ制御の概念をさらに示す。グラフＡは、５００ミリ秒のポンプサイクル速度での流量対ピンチ弁開放時間を示し、グラフＢは、８００ミリ秒のポンプサイクル時間に関するデータを示している。グラフはいずれも、本明細書で説明するように二室ポンプに関するものである。まず、両方のグラフで、ピンチ弁開放時間が長くなるとともに流量が増加することに留意されたい。しかしながら、グラフＢは、確定可能なピンチ弁開放時間を超えてから流量が最大に達することを示している。これは、ピンチ弁が開いている時間の長さに関係なく、限られた量の粉体しかポンプ室に充填できないからである。グラフＡは、同じピンチ弁持続時間に関して表した場合に同様のパターンを示すであろう。両方のグラフは、ポンプから粉体流を得るための確定可能な最短ピンチ弁開放時間があることも示している。これは、粉体が実際にポンプ室に吸い込まれポンプ室から押し出されるのに十分なほど長い時間、ピンチ弁が開いていなければならないからである。なお、概して、所与のピンチ弁持続時間では、グラフＡのポンプ速度が速いほど流量が多くなる。
【００９３】
本明細書に示されているデータ、値、及びグラフは、実際のポンプ設計によって大きく変わるため、例示的であり非限定的であることが意図される。制御システム３９は、単に制御システム３９にピンチ弁の弁開放時間及びポンプ室の吸引／圧力時間を調整させることにより可変流量を提供するように、容易にプログラムされる。これらの機能は、材料流量制御６７２プロセスにより操作される。
【００９４】
代替的な実施形態では、ポンプからの材料流量は、粉体ポンプ室に粉体を吸い込むためにポンプ圧力室の吸引が行われる持続時間を調整することにより制御することができる。ポンプサイクル全体は一定に、例えば８００ミリ秒に保つことができるが、４００ミリ秒の間に吸引が実際に行われる時間は、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体の量を制御するために調整することができる。真空が長く加えられるほど、室に引き込まれる粉体は多くなる。これにより、吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁の制御を用いることとは別に、材料流量の制御及び調整が可能になる。
【００９５】
しかしながら、別個のピンチ弁制御を用いることで、この代替的な実施形態の材料流制御が強化される。例えば、上記のように、サイクルごとに粉体室に吸い込まれる粉体の量を制御するために吸引時間を調整することができる。ピンチ弁の動作も制御することにより、この吸引が行われるタイミングを制御することもできる。吸引は、負圧が圧力室に加えられている間のみ、しかも吸引ピンチ弁が開いている間のみ行われる。したがって、吸引時間が終了した時点で、吸引ピンチ弁を閉じることができ、圧力室への負圧を止めることができる。これにはいくつかの利点がある。１つの利点は、圧力室から吸引力を除去することにより、負圧を形成するベンチュリポンプに必要な加圧プロセス空気の消費が少なくなることである。別の利点は、吸引期間を送出期間（送出期間は正圧が圧力室に加えられる期間である）から完全に分離できるため、吸引と送出とが重ならないことである。これにより、粉体ポンプ室における粉体の吸引から送出への遷移時間の間に逆流が生じるのが防止される。したがって、吸引時間の制御を用いるとともに独立したピンチ弁制御を用いることにより、吸引が行われるタイミングを、例えばポンプサイクルの吸引部分の途中になるように制御して、正圧が加えられている送出サイクルと重なるのを防止することができる。材料流量の制御にピンチ弁を用いる本明細書の実施形態のように、この代替的な実施形態は、経験的データ又は他の適当な分析を利用して、所望の流量を得るために制御するのに適した吸引持続時間及びオプションのピンチ弁動作時間を決定することができる。ポンプサイクルの放出すなわち送出部分の間は、送出時間の間中、正圧を維持することができる。これにはいくつかの利点がある。正圧を維持することにより、ポンプをスプレーガンに接続するホースに粉体流が滑らかに入る。吸引ピンチ弁は送出時間中閉じたままにすることができるため、送出（すなわち正圧）期間の終了とそれに続く吸引期間の開始とを重ねることができる。２つのポンプ室を用いるため、この重複は、ガンにつながる送出ホース内に常に正圧があることを確実にすることにより、流れを滑らかにして脈動を最小限に抑える。この重複はさらに、吸引ピンチ弁が開いているときに正圧が逆流を引き起こさないようにピンチ弁のタイミングを調整することができると同時に、滑らかな粉体流を確実にする。繰り返すが、ピンチ弁及び圧力室のタイミングシナリオは全て、ポンプが望むいかなる流れ特性及び流量も実現するように、選択して制御システム３９に容易にプログラムすることができる。経験的データを分析して、種々のレシピについてのタイミングシーケンスを最適化することができる。
【００９６】
本発明は、ポンプの操作に必要な加圧プロセス空気の使用に関して非常に効率的である、濃厚相ポンプを意図している。上記のように、ピンチ弁を個別にタイミング調整できるため、吸引圧力はポンプ流量制御プロセスの一部として任意に止めることができる。これにより、負の吸引圧力を生成するベンチュリポンプを操作するためのプロセス空気消費が減る。濃厚相輸送を用いることで、ポンプからガンへの材料の輸送に必要な粉体流路の形状を小さく、且つ空気を少なくすることができる。さらにまた、ピンチ弁は常開モードで動作するため、ピンチ弁を開くか又は開いたまま維持するための空気圧又は制御部材若しくは装置は必要ない。
【００９７】
したがって、本発明は、作業者が所望の流量の入力以外にシステムにいかなる変更も加えずにポンプの出力流量を選択できることを意味する、拡張可能な材料流量ポンプ出力を意図している。これは、キーボード又は他の適当な機構等の任意の適当なインタフェース装置を介して行ってもよく、又は物体に材料を塗布するための塗布の仕方の一部として流量を制御システム３９にプログラムしてもよい。このような塗布の仕方は、一般に、流量、電圧、空気流量制御、パターン整形、トリガ時間等を含む。
【００９８】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきた。本明細書及び図面を読んで理解すれば、本発明者ら以外でも変更及び変形を思いつくであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその等価物内にある限り、このような変更及び変形全てを含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明を利用する粉体コーティング材料塗布システムの簡略概略図である。
【図２Ａ】本発明によるポンプの組み立て等角図である。
【図２Ｂ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図２Ｃ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図２Ｄ】図２Ａの組み立てたポンプの立面図である。
【図２Ｅ】図２Ａの組み立てたポンプの断面図である。
【図２Ｆ】図２Ａの組み立てたポンプの立面図である。
【図２Ｇ】図２Ａの組み立てたポンプの断面図である。
【図３Ａ】ポンプマニホルドの等角図である。
【図３Ｂ】ポンプマニホルドの上面図である。
【図４Ａ】第１のＹブロックを示す。
【図４Ｂ】第１のＹブロックを示す。
【図５Ａ】弁体の斜視図である。
【図５Ｂ】弁体の断面図である。
【図６Ａ】別のＹブロック構成の斜視図である。
【図６Ｂ】別のＹブロック構成の斜視図である。
【図７】供給マニホルドの分解斜視図である。
【図８】図２Ａのポンプの空気圧流れ構成の例示的な実施形態である。
【図９Ａ】本発明による移送ポンプの等角図である。
【図９Ｂ】本発明による移送ポンプの分解等角図である。
【図１０】移送ポンプの空気圧流れ構成の例示的な実施形態である。
【図１１】移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態である。
【図１２】本発明に従って動作しているポンプの材料流量曲線の図である。
【図１３】２つの異なるポンプサイクル速度に関する、粉体流量対ピンチ弁開放時間を示すグラフである。
【図１】
2007512947.tif 000003
【図２Ａ】
2007512947.tif 000004
【図２Ｂ】
2007512947.tif 000005
【図２Ｃ】
2007512947.tif 000006
【図２Ｄ】
2007512947.tif 000007
【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
2007512947.tif 000009
【図２Ｇ】
2007512947.tif 000010
【図３Ａ】
2007512947.tif 000011
【図３Ｂ】
2007512947.tif 000012
【図４Ａ】
2007512947.tif 000013
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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