(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧用流体のための流体供給源と、
前記噴霧用流体を噴霧するために設けられた噴霧器と、
往復動プランジャを有した複動型調量シリンダ、第１流入バルブ、第２流入バルブ、第１流出バルブ、及び第２流出バルブを備えるポンプと、
前記ポンプの行程を切り換えるポンプ作動切換のために前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブを閉弁させる第１信号を発信するように構成されると共に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブに開弁を開始させる第２信号を発信するように構成されるコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記往復動プランジャの動きを反転させるために前記往復動プランジャを停止させる信号を発し、
前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブを閉弁させる前記第１信号を、前記往復動プランジャを停止させる信号を発し始めてから前記往復動プランジャが停止を完了するまでの間に発し、
前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉弁した後の少なくとも保留期間が経過した後に前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるよう、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブを開弁させる前記第２信号を、前記第１信号を発し始めてから前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまでの間に発し、
前記往復動プランジャが移動を開始するよう、前記第２信号を発し始めてから前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁を完了するまでの間に信号を発する
ことを特徴とするスプレーシステム。
【請求項２】
前記保留期間は、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開き始める前に前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉じた状態に確実になるために作動許容範囲で必要な最小限の期間であることを特徴とする請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項３】
前記ポンプの復動行程の際には、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが開弁すると共に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが閉弁し、前記ポンプの往動行程の際には、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁すると共に、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁することを特徴とする請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項４】
前記噴霧器は、第２の流体供給源から第２の加圧流体を受け取り、前記噴霧用流体と前記第２の加圧流体とを組み合わせて噴霧することを特徴とする請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項５】
前記流体供給源は予め加圧されていることを特徴とする請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項６】
前記流体供給源は、前記噴霧器における前記噴霧用流体の圧力の５０％未満が前記ポンプから与えられるように、目標吐出圧力の少なくとも５０％で予め加圧されることを特徴とする請求項５に記載のスプレーシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了する前に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブに開弁を指令する信号を発するが、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまで、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブは、機械的に開き始めないことを特徴とする請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項８】
前記往復動プランジャを停止させる信号を発してから、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるまでに経過する期間は、６０ｍｓ未満であることを特徴とする請求項１に記載のスプレーシステム。
【請求項９】
前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉じてから、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開き始めるまでに経過する時間は１０ｍｓ未満であることを特徴とする請求項８に記載のスプレーシステム。
【請求項１０】
往復動プランジャを有した複動型ポンプ装置の作動方法であって、
前記往復動プランジャの動きを反転させるために前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発する工程と、
前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発し始めてから前記往復動プランジャが停止を完了するまでの間に、第１流入バルブ及び第１流出バルブの閉弁を指令する信号を発する工程と、
前記１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉弁した後の少なくとも保留期間が経過した後に第２流入バルブ及び第２流出バルブが機械的に開き始めるよう、前記第１流入バルブ及び第１流出バルブの閉弁を指令する信号を発し始めてから前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまでの間に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブの開弁を指令する信号を発する工程と、
前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブの開弁を指令する信号を発し始めてから前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁を完了するまでの間に、前記往復動プランジャの移動の開始を指令する信号を発する工程と
を備えることを特徴とする作動方法。
【請求項１１】
前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが機械的に閉じ始める際に、前記ポンプが完全に停止状態となることを特徴とする請求項１０に記載の作動方法。
【請求項１２】
前記保留期間は、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開き始める前に前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉じた状態に確実になるために作動許容範囲で必要な最小限の期間であることを特徴とする請求項１０に記載の作動方法。
【請求項１３】
前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブの機械的な閉弁の開始時期が、前記ポンプの完全な停止の時期と実質的に一致することを特徴とする請求項１０に記載の作動方法。
【請求項１４】
前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発してから、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるまでに経過する時間は、６０ｍｓ未満であることを特徴とする請求項１０に記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料、シーラント、コーティング材などの流体を噴霧するために用いられる塗布システムに関するものであり、具体的には、スプレーシステムにおけるポンプ作動切換時の中断時間を低減するポンプ作動切換装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体スプレーシステムは、塗装、接着剤塗布、及び発泡吹付を含む広範な用途に用いられている。流体塗布装置のいくつかは、互いに分離されて異なる成分の流体を送給するＡ側流体系とＢ側流体系とを有する（例えば、ポンプ、リザーバ、及び流路をそれぞれ別個に有する）一方、別のシステムでは、単一の噴霧材料のみを圧送して噴霧する。スプレーシステムで圧送される一般的な材料には、塗料、ポリウレタン、イソシアン酸塩、ポリエステル、エポキシ、及びアクリルが含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
流体塗布用スプレーシステムの多くは、ギヤポンプを用いて適切な噴霧圧を得ている。そのようなシステムの一部は、ギヤポンプに代えて往復動ポンプを用いているが、バルブを開閉してポンプ作動状態を切り換える際に、ポンプ作動の中断によって、圧送圧力に変動が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様において、スプレーシステムは、噴霧用流体のための流体供給源と、前記噴霧用流体を噴霧するために設けられた噴霧器と、ポンプと、コントローラとを備える。ポンプは、往復動プランジャを有した複動型調量シリンダ、第１流入バルブ、第２流入バルブ、第１流出バルブ、及び第２流出バルブを備える。コントローラは、前記ポンプの行程を切り換えるポンプ作動切換のために前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブを閉弁させる第１信号を発信するように構成されると共に、前記第２流入バルブ及び第２流出バルブに開弁を開始させる第２信号を発信するように構成される。より具体的には、コントローラは、前記往復動プランジャの動きを反転させるために前記往復動プランジャを停止させる信号を発し、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブを閉弁させる前記第１信号を、前記往復動プランジャを停止させる信号を発し始めてから前記往復動プランジャが停止を完了するまでの間に発し、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉弁した後の少なくとも保留期間が経過した後に前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるよう、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブを開弁させる前記第２信号を、前記第１信号を発し始めてから前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまでの間に発し、前記往復動プランジャが移動を開始するよう、前記第２信号を発し始めてから前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁を完了するまでの間に信号を発する。
【０００５】
第２の態様において、往復動プランジャを有した複動型ポンプ装置の作動方法は、前記往復動プランジャの動きを反転させるために前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発する工程と、前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発し始めてから前記往復動プランジャが停止を完了するまでの間に、第１流入バルブ及び第１流出バルブの閉弁を指令する信号を発する工程と、前記１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉弁した後の少なくとも保留期間が経過した後に第２流入バルブ及び第２流出バルブが機械的に開き始めるよう、前記第１流入バルブ及び第１流出バルブの閉弁を指令する信号を発し始めてから前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまでの間に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブの開弁を指令する信号を発する工程と、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブの開弁を指令する信号を発し始めてから前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁を完了するまでの間に、前記往復動プランジャの移動の開始を指令する信号を発する工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】スプレーシステムの概要図である。
【図２Ａ】図１のスプレーシステムにおけるポンプの作動状態を示す概要図である。
【図２Ｂ】図１のスプレーシステムにおけるポンプの作動状態を示す概要図である。
【図３】図２Ａ及び図２Ｂのポンプの作動状態切換を制御する方法を示すフローチャートである。
【図４】図３の方法によるポンプ圧力及びバルブ作動状態の経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、スプレーシステムにおける往複動型容量式ポンプの作動切換の際のバルブ操作時期を制御するシステム及び方法に関する。バルブ操作時期を制御して、バルブ操作開始からの休止期間をオーバラップさせることにより、ポンプ作動切換の際の作動中断時間を短縮して、好ましくない圧力変動を抑制する。
【０００８】
図１は、スプレーシステム１０の概要図であって、スプレーシステム１０は、Ａ系統とＢ系統とを有する２系統式スプレーシステムとなっており、噴霧されたときのみに混合される別個の流体成分を、それぞれの系統で送給するように構成されている。スプレーシステム１０は、例えば、噴霧された直後に、Ａ系統の塗料をＢ系統の促進剤（例えば、ポリウレタン、アクリル、ポリエステル、またはエポキシ）と混合することができる。以下では、スプレーシステム１０について、塗料を噴霧するシステムとして主に説明を行うが、本発明は、発泡材や接着剤など、別の材料のスプレーシステムにも同様に適用が可能である。スプレーシステム１０の多くの構成部材は、Ａ系統及びＢ系統の双方に同様に存在する。分かり易くするため、Ａ系統の構成部材は、符号に添字ａを付して示す一方、Ｂ系統の構成部材は、符号に添字ｂを付して示す。以下において、添字を伴わない符号は、スプレーシステム１０のＡ系統及びＢ系統の双方に同様に存在する構成要素を総じて示す場合と、Ａ系統及びＢ系統の双方で共用する単一の構成要素を示す場合とに用いるものとし、Ａ系統またはＢ系統に固有の構成要素は、必要に応じ、添字ａまたは添字ｂを付して示すものとする。例えば、ポンプ１２ａは、スプレーシステム１０におけるＡ系統サブシステムの専用構成要素であり、ポンプ１２ｂは、スプレーシステム１０におけるＢ系統サブシステムの専用構成要素である。一方、ポンプ１２（添字なし）に関する説明は、双方のポンプについて総合的に言及するものである。
【０００９】
スプレーシステム１０は、流入路Ｉaを介して流入マニホールド１４ａから流入する流体を、流出路Ｏaを介して流出マニホールド１６ａに圧送するＡ系統のポンプ１２ａと、流入路Ｉbを介して流入マニホールド１４ｂから流入する流体を、流出路Ｏbを介して流出マニホールド１６ｂに圧送するＢ系統のポンプ１２ｂとを備えている。図示した実施形態において、ポンプ１２は、潤滑装置２０によって潤滑されるシールを有し、モータ式アクチュエータ１８によって駆動される複動型往復動ポンプである。モータ式アクチュエータ１８は、例えばＤＣリニアステップモータとすることができる。潤滑装置２０は、少なくとも１つの潤滑剤リザーバと、潤滑装置２０からポンプ１２のバルブシールやその他のスロートシールに潤滑剤を送給するように構成された流体供給経路とを備える。潤滑装置２０は、単一の装置として示されているが、スプレーシステム１０の一実施形態として、Ａ系統とＢ系統とで、例えば異なる潤滑剤を用いるような、個別の潤滑装置を用いることも可能である。
【００１０】
流入マニホールド１４は複数の流体供給源に、また流出マニホールド１６は複数の流体吐出流路に、それぞれ選択的にポンプ１２を連通させるバルブ付マニホールドである。流入マニホールド１４及び流出マニホールド１６により、スプレーシステム１０は、流路の切り離しや再接続を要することなく、複数の流体の切り換えを行うことが可能となる。流出マニホールド１６は、それぞれが３つの流出用流路を有し、流入マニホールド１４は、それぞれが３つの流入用流路を有するものとして図示しているが、任意の数の流出用流路及び流入用流路を適用することが可能である。通常の作動状態では、流入マニホールド１４及び流出マニホールド１６におけるバルブ作動により、一度に１つずつの流入用流路及び流出用流路だけを導通状態とすることができる。一実施形態では、流入マニホールド１４及び流出マニホールド１６に対し、コントローラ４０に関して後に詳述するように、電子制御が行われる。別の実施形態として、流入マニホールド１４及び流出マニホールド１６を手動により操作するようにしてもよい。スプレーシステム１０の一実施形態として、流入マニホールド１４及び流出マニホールド１６の電子制御及び手動操作の両方を可能としてもよい。
【００１１】
図示した実施形態において、流入マニホールド１４は、流体供給路Ｆ1を介したポンプ１２と一次流体供給源２２との連通、流体供給路Ｆ2を介したポンプ１２と一次流体供給源２４との連通、及び溶剤流路Ｓを介したポンプ１２と溶剤供給源２６との連通を選択的に行う。例えば、一次流体供給源２２ａを第１塗料Ｐ１用、一次流体供給源２４ａを第２塗料Ｐ２用とし、一次流体供給源２２ｂを第１促進剤Ｃ１用、一次流体供給源２４ｂを第２促進剤Ｃ２用とすることができる。溶剤供給源２６ａ及び溶剤供給源２６ｂは、共用の溶剤リザーバから溶剤を取り込むようにしてもよいし、それぞれ異なる溶剤を用いるようにすることもできる。
【００１２】
図示した実施形態において、流出マニホールド１６は、同様に、噴霧用吐出流路Ｓ1を介したポンプ１２と噴霧器２８との連通、噴霧用吐出流路Ｓ2を介したポンプ１２と噴霧器３０との連通、及び廃液流路Ｗを介したポンプ１２と廃液溜３１との連通を選択的に行う。廃液溜３１は、不要となってスプレーシステム１０から排出される塗料、促進剤、及び溶剤を受け取る（例えば、第１塗料Ｐ１から第２塗料Ｐ２への切り換え、及び第１促進剤Ｃ１から第２促進剤Ｃ２への切り換えのとき）。噴霧器２８及び噴霧器３０のそれぞれは、Ａ系統及びＢ系統のそれぞれの流出マニホールド１６からの噴霧用吐出流路が接続されている。例えば、噴霧器２８は、Ａ系統の流出マニホールド１６aからの噴霧用吐出流路Ｓ1aと、Ｂ系統の流出マニホールド１６bからの噴霧用吐出流路Ｓ1bとが接続されている。図１には、２つの噴霧器２８及び噴霧器３０のみが示されているが、任意の数の別個の噴霧器を用いることが可能である。それぞれの噴霧器は、噴霧流体の単一の組み合わせ（例えば、塗料と促進剤）に用いられるようにして、別の流体の混入や付着を防止することが可能である。従って、更なる流体供給源を有した実施形態においては、同様に更なる噴霧器を設けるのが有利である。これに代え、流体が異なる個々のスプレー工程の間で噴霧器を洗浄するのであれば、噴霧器を特定の流体の組み合わせに専用とせず、複数の異なる組み合わせの流体に順番に用いることも可能である。噴霧器２８及び噴霧器３０は、例えば、使用者が引き金操作を行うスプレーガン、またはアクチュエータによって操作される自動噴霧器とすることができる。
【００１３】
一実施形態において、一次流体供給源２２、一次流体供給源２４、及び溶剤供給源２６は、ポンプ１２の吐出圧力の少なくとも５０％の圧力で供給を行うことが可能な予圧式供給源となっている。予め加圧を行う予圧式供給源とすることにより、モータ式アクチュエータ１８に対するポンプ負荷が軽減され、ポンプ１２は、５０％以下の吐出圧力で供給を行えばよい（上述の場合）。一次流体供給源２２、一次流体供給源２４、及び溶剤供給源２６は、流体を予め加圧するための専用のポンプを備えていてもよい。
【００１４】
図示した実施形態において、ポンプ１２は、移動ロッド３４を支持した調量シリンダ３２を有する調量リニアポンプである。移動ロッド３４は、モータ式アクチュエータ１８によって駆動され、プランジャ３６の位置を定めたり移動させたりする。一実施形態において、調量シリンダ３２、移動ロッド３４、及びプランジャ３６は、往動行程及び復動行程において、予圧式供給源（例えば、一次流体供給源２２及び一次流体供給源２４）から等しい力を受けるように、作用面積を調整してあってもよい。
【００１５】
モータ式アクチュエータ１８のモータ速度は可変であり、当該モータ速度によってポンプ１２の吐出量が定まる。移動ロッド３４は、ロッド用リザーバ３８の中に延設されており、一実施形態において、このロッド用リザーバ３８は、潤滑装置２０からの潤滑剤で満たされている。ポンプ１２のそれぞれは、流入バルブ及び流出バルブを有しており、これらの流入バルブ及び流出バルブは、移動ロッド３４の下降方向の往動行程と上昇方向の復動行程との間で作動し、プランジャ３６の上方または下方における流体の流動方向を定める。
【００１６】
スプレーシステム１０は、コントローラ４０によって制御される。このコントローラ４０は、付属するメモリ及びローカルオペレータインタフェイス４２を有した、１または複数のマイクロプロセッサなどのコンピュータ装置である。ローカルオペレータインタフェイス４２は、例えば表示画面、操作キー、ダイアル、及び計器の少なくとも１つを有したユーザインタフェイス装置である。本発明の一実施形態において、ローカルオペレータインタフェイス４２は、使用者が操作するタブレットまたはコンピュータに対する有線接続またはワイヤレス接続を行うことが可能である。別の実施形態として、ローカルオペレータインタフェイス４２は、使用者による入力を直接受け取り、診断データや作業データを使用者に直接提供するように構成された統合型インタフェイスとすることもできる。例えば、ローカルオペレータインタフェイス４２は、Ａ系統及びＢ系統の流体の様々な組み合わせのそれぞれに関するＡ系統及びＢ系統の流体の目標比率や、目標吐出圧力を使用者が設定できるようにするものである。また、ローカルオペレータインタフェイス４２は、故障識別情報（例えば、詰まり、または漏洩）、噴霧統計値（例えば、噴霧した流体量、または残存流体量）、及び作業状態表示情報（例えば、「洗浄中」、「噴霧中」、「オフライン」）を含む診断情報を使用者に提供することも可能であるが、診断情報は、これらに限定されるものではない。一実施形態において、コントローラ４０は、事前に定めたり、これまでに用いたりした設定情報のデータベース（例えば、個々の材料に関する目標比率及び目標供給圧力の少なくとも一方）を備えるようにして、ローカルオペレータインタフェイス４２を操作する使用者が、いくつかの選択肢から設定を選択するだけでよいようにしてもよい。
【００１７】
コントローラ４０は、モータ速度制御信号ＣSによりモータ式アクチュエータ１８を制御し、ポンプバルブ制御信号ＣPVによりポンプ１２におけるバルブ作動を制御する。コントローラ４０は、ポンプ１２におけるバルブ操作をポンプ作動の切り換えと同期させることにより、プランジャ３６が調量シリンダ３２内における行程の上端または下端に達した際の中断時間を最小化する。また、一実施形態において、コントローラ４０は、流入バルブ制御信号ＣIVにより流入マニホールド１４におけるバルブ作動を制御し、流出バルブ制御信号ＣOVにより流出マニホールド１６におけるバルブ作動を制御するようにしてもよい。コントローラ４０は、圧力センサ４４ａから圧力検出値Ｐaを、また圧力センサ４４ｂから圧力検出値Ｐbを、それぞれ受け取り、モータ式アクチュエータ１８ａから、モータ作動状態を示すエンコーダフィードバックデータｆaを、またモータ式アクチュエータ１８ｂからは、モータ作動状態を示すエンコーダフィードバックデータｆbを、それぞれ受け取る。
【００１８】
スプレーシステム１０では、ポンプ作動の切り換えの間、特定の圧力及び材料比率による実質的に均一で連続的な噴霧圧が得られる。スプレーシステム１０により、流体が汚染することなく、また長時間の中断時間や、大量の溶剤の浪費を要することなく、クリーンで効率的なポンプ作動及び流体の切り換えが可能となる。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂは、ポンプ１２（即ち、ポンプ１２ａまたはポンプ１２ｂであって、どちらも同様）に主眼をおいたスプレーシステム１０の概要図である。図２Ａ及び図２Ｂは、ポンプ１２の作動状態を例示するものであり、図２Ａは、下降方向の往動行程にあるポンプ１２を示し、図２Ｂは、上昇方向の復動行程にあるポンプ１２を示している。図２Ａ及び図２Ｂには、図１に関して上述したように、流入マニホールド１４、流出マニホールド１６、モータ式アクチュエータ１８、一次流体供給源２２、一次流体供給源２４、溶剤供給源２６、噴霧器２８、噴霧器３０、廃液溜３１、調量シリンダ３２、移動ロッド３４、プランジャ３６、及び様々な接続流路が示されている。更に図２Ａ及び図２Ｂには、ポンプ１２のポンプボディ１００、復動時流入バルブ１０２、往動時流入バルブ１０４、復動時流出バルブ１０６、往動時流出バルブ１０８、３つの流入マニホールドバルブ１１０，１１２，１１４、及び３つの流出マニホールドバルブ１１６，１１８，１２０が示されている。
【００２０】
図２Ａ及び図２Ｂは、流入マニホールド１４が一次流体供給源２２と連通した状態にあって、流出マニホールド１６が噴霧器２８と連通した状態にあるときの、スプレーシステム１０の状態を示している。従って、流体供給路Ｆ1が接続された流入マニホールドバルブ１１０が開弁状態にあり、流体供給路Ｆ2が接続された流入マニホールドバルブ１１２と、溶剤流路Ｓが接続された流入マニホールドバルブ１１４とが、それぞれ閉弁状態にある。同様に、噴霧器２８が接続された流出マニホールドバルブ１１６が開弁状態にあり、噴霧器３０が接続された流出マニホールドバルブ１１８と、廃液溜３１が接続された流出マニホールドバルブ１２０とが、それぞれ閉弁状態にある。３つの流入マニホールドバルブ１１０，１１２，１１４、及び３つの流出マニホールドバルブ１１６，１１８，１２０は、ピンバルブとして示されているが、耐圧性を有した任意のバルブを同様に用いることが可能である。図１に関して上述したように、これらのバルブはコントローラ４０によって制御されるか、或いは使用者によって直接操作される。通常は、３つの流入マニホールドバルブ１１０，１１２，１１４、及び３つの流出マニホールドバルブ１１６，１１８，１２０のうち、常にいずれか１つの流入マニホールドバルブ及びいずれか１つの流出マニホールドバルブのみが開弁状態となる。
【００２１】
ポンプ１２の復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６は、移動ロッド３４及びプランジャ３６の復動行程に協調して、コントローラ４０により駆動され、往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８は、移動ロッド３４及びプランジャ３６の往動行程に協調して、コントローラ４０により駆動される。移動ロッド３４及びプランジャ３６が上方に移動している間（図２Ｂ）は、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６が開弁状態となる一方、往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８が閉弁状態となる。また、移動ロッド３４及びプランジャ３６が下方に移動している間（図２Ａ）は、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６が閉弁状態となる一方、往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８が開弁状態となる。コントローラ４０は、ポンプの往復動行程を切り換える際に、これらのバルブの駆動を制御することにより、ポンプ作動を切り換える際の圧送中断時間を最小化する。切換時間が長期化すると、吐出圧力が低下し、好ましくない圧力変動を引き起こす可能性がある。プランジャ３６の往復動により、一次流体供給源２２から流入路Ｉを介してポンプボディ１００内に流体が引き込まれ、ポンプボディ１００から流出路Ｏを介して噴霧器２８へと流体が押し出される。図１に関して上述したように、ポンプ１２は、予圧流体供給源（即ち、一次流体供給源２２、一次流体供給源２４、溶剤供給源２６）から同じ大きさの力を受けるように調整することができる。このように調整されたポンプ１２の実施形態は、復動行程時の作用面積と往動行程時の作用面積とが等しい移動ロッド３４及びプランジャ３６を有している。
【００２２】
図３は、方法２００を示すフローチャートである。方法２００は、復動行程から往動行程にポンプ１２のポンプ作動を切り換える際のバルブ操作の時期的な順序を示している。図４は、方法２００によるポンプ吐出圧力及びバルブ作動状態の変化を、時間の経過と共に示すグラフである。図３及び図４には、ポンプ作動切換時における圧送中断時間を短縮することにより、好ましくない圧力変動を抑制するバルブ操作手順が示されている。方法２００及びこれに付随して以下に述べる説明は、ポンプ１２の復動行程から往動行程への作動切換に主眼をおいているが、全体的な手順は、往動行程から復動行程への作動切換時にも同様に適用可能である。
【００２３】
ポンプ作動切換を開始すると、コントローラ４０は、時刻ｔ0に、モータ式アクチュエータ１８に対し、ポンプ１２における往復動を停止するための停止信号を発する（ステップＳ１）。モータ式アクチュエータ１８は、即座に停止することはできないが、減速して時刻ｔ2で停止する。時刻ｔ0またはその近傍で、コントローラ４０は、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６に対し、閉弁を指令する操作信号を発する（ステップＳ２）。コントローラ４０は、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６と往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８とが同時に開いた状態とならないように、適切な待機期間が確保されるまで待機し（ステップＳ３）、その後、時刻ｔ1において、往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８に対し、開弁を指令する操作信号を発する（ステップＳ４）。一実施形態において、この２つ目の操作信号は、ポンプ１２が減速して停止する過程にある間に発せられる。復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６と往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８とが同時に開弁状態となることはなく、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６は、ポンプ１２が停止状態に至る時刻ｔ2と実質的に一致する時期に、機械的に閉じ始め、その後の時刻ｔ3において閉弁を完了する。往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８は、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６が完全に閉弁した後の時刻ｔ4に、ようやく開き始め、その後の時刻ｔ5に開弁を完了するが、この時刻ｔ5は、ポンプ１２がそれまでとは逆方向の行程を開始したわずかに後となる。但し、ポンプ１２が時刻ｔ4より前にこのような作動を再開することは決してなく、この時刻ｔ4は、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６と往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８とが同時に開弁状態とは決してならないように、時刻ｔ3よりも少なくとも保留期間ΔｔDだけ後となっている。それぞれの操作信号が発信されてから、操作信号に対応して復動時流入バルブ１０２、復動時流出バルブ１０６、往動時流入バルブ１０４、及び往動時流出バルブ１０８がそれぞれ機械的に作動するまでの遅れに応じ、時刻ｔ0と時刻ｔ1との差を変更するようにしてもよい。全般に、復動時流入バルブ１０２、復動時流出バルブ１０６、往動時流入バルブ１０４、及び往動時流出バルブ１０８に対する操作信号の発信時期は、全体的な作動切換期間を短縮しつつ、流動に関連する問題や、その他の機械的問題を回避する上で適切な保留期間を確保することができるように制御される。一実施形態において、バルブの操作信号は、復動時流入バルブ１０２、復動時流出バルブ１０６、往動時流入バルブ１０４、及び往動時流出バルブ１０８の実際の作動までの休止期間に応じ、モータ式アクチュエータ１８が、停止を指令された直後に発信されてもよいし、停止を指令されるわずかに前に発信されてもよい。
【００２４】
保留期間ΔｔDは、往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８が開き始める前に、復動時流入バルブ１０２及び復動時流出バルブ１０６が完全に閉弁した状態に確実になるために作動許容範囲で必要な最小限の期間である。一実施形態において、保留期間ΔｔDは、例えば１０ｍｓ未満とすることが可能であり、ポンプ作動切換の全体的な期間は、例えば６０ｍｓ未満とすることが可能である。往動時流入バルブ１０４及び往動時流出バルブ１０８が機械的に開き始めると、コントローラ４０は、ポンプ１２に対し、それまでとは逆方向にプランジャ３６を駆動して、ポンプ作動を再開するように指令する。
【００２５】
方法２００及びスプレーシステム１０は、バルブ操作信号の発信時期を制御して、復動行程側のバルブの作動待ち時間と往動行程側のバルブの作動待ち時間とをオーバラップさせることにより、ポンプ１２の復動行程と往動行程と間の作動切換の際の圧送中断期間を最小化することができる。こうして短縮された作動切換期間により、平均吐出圧力を上昇させ、噴霧圧力の安定性を改善することができる。
【００２６】
［可能な実施形態の説明］
以下は、本発明の実現可能な実施形態に関する非限定的な説明である。
【００２７】
スプレーシステムは、噴霧用流体のための流体供給源と、前記噴霧用流体を噴霧するために設けられた噴霧器と、往復動プランジャを有した複動型調量シリンダ、第１流入バルブ、第２流入バルブ、第１流出バルブ、及び第２流出バルブを備えるポンプと、前記ポンプの行程を切り換えるポンプ作動切換のために前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブを閉弁させる第１信号を発信するように構成されると共に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブに開弁を開始させる第２信号を発信するように構成されるコントローラとを備える。
【００２８】
上述したスプレーシステムには、選択的もしくは付加的に、または代替として、以下に示すような、特徴、構成、及び付加的構成部材のうちのいずれかを１または複数含めることができる。
【００２９】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記コントローラは、前記往復動プランジャの動きを反転させるために前記往復動プランジャを停止させる信号を発し、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブを閉弁させる前記第１信号を、前記往復動プランジャを停止させる信号を発し始めてから前記往復動プランジャが停止を完了するまでの間に発し、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉弁した後の少なくとも保留期間が経過した後に前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるよう、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブを開弁させる前記第２信号を、前記第１信号を発し始めてから前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまでの間に発し、前記往復動プランジャが移動を開始するよう、前記第２信号を発し始めてから前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁を完了するまでの間に信号を発する。
【００３０】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記保留期間は、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開き始める前に前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉じた状態に確実になるために作動許容範囲で必要な最小限の期間である。
【００３１】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記ポンプの復動行程の際には、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが開弁すると共に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが閉弁し、前記ポンプの往動行程の際には、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁すると共に、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁する。
【００３２】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記噴霧器は、第２の流体供給源から第２の加圧流体を受け取り、前記噴霧用流体と前記第２の加圧流体とを組み合わせて噴霧する。
【００３３】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記流体供給源は予め加圧されている。
【００３４】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記流体供給源は、前記噴霧器における噴霧用流体の圧力の５０％未満が前記ポンプから与えられるように、目標吐出圧力の少なくとも５０％で予め加圧される。
【００３５】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記コントローラは、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了する前に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブに開弁を指令する信号を発するが、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまで、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブは、機械的に開き始めない。
【００３６】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記往復動プランジャを停止させる信号を発してから、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるまでに経過する期間は、６０ｍｓ未満である。
【００３７】
前記スプレーシステムの更なる実施形態において、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉じてから、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開き始めるまでに経過する時間は１０ｍｓ未満である。
【００３８】
往復動プランジャを有した複動型ポンプ装置の作動方法は、前記往復動プランジャの動きを反転させるために前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発する工程と、前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発し始めてから前記往復動プランジャが停止を完了するまでの間に、第１流入バルブ及び第１流出バルブの閉弁を指令する信号を発する工程と、前記１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉弁した後の少なくとも保留期間が経過した後に第２流入バルブ及び第２流出バルブが機械的に開き始めるよう、前記第１流入バルブ及び第１流出バルブの閉弁を指令する信号を発し始めてから前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが閉弁を完了するまでの間に、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブの開弁を指令する信号を発する工程と、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブの開弁を指令する信号を発し始めてから前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開弁を完了するまでの間に、前記往復動プランジャの移動の開始を指令する信号を発する工程とを備える。
【００３９】
上述した作動方法には、選択的もしくは付加的に、または代替として、以下に示すような、特徴、構成、及び付加的構成部材のうちのいずれかを１または複数含めることができる。
【００４０】
前記作動方法の更なる実施形態において、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが機械的に閉じ始める際に、前記ポンプが完全に停止状態となる。
【００４１】
前記作動方法の更なる実施形態において、前記保留期間は、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが開き始める前に前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブが完全に閉じた状態に確実になるために作動許容範囲で必要な最小限の期間である。
【００４２】
前記作動方法の更なる実施形態において、前記第１流入バルブ及び前記第１流出バルブの機械的な閉弁の開始時期が、前記ポンプの完全な停止の時期と実質的に一致する。
【００４３】
前記作動方法の更なる実施形態において、前記往復動プランジャの停止を指令する信号を発してから、前記第２流入バルブ及び前記第２流出バルブが機械的に開き始めるまでに経過する時間は、６０ｍｓ未満である。
【００４４】
具体的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であると共に、均等物で本発明の各構成要素を置き換えることが可能であることが当業者に理解されよう。また、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況やものを本発明の教示に適合させるための様々な変形が可能である。従って、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に包含される全ての態様を含むものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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