(57)【要約】【課題】  一時的に貯蔵され、吐出される物質量が吐出室の容量に依存しない物質を生成する装置及び方法を提供する。【解決手段】  第１及び第２試薬の間の化学反応により物質を生成する装置（１０１）が、化学混合アレンジメントと、混合室から反応混合物を受容する入り口と反応混合物を吐出する出口とを有する吐出室（３１７）と、吐出室から反応混合物を吐出するべく設けられた吐出ピストン（３１２）と、吐出ピストンの移動と化学混合アレンジメントの動作を制御する手段（５０１）とを具備する。化学混合アレンジメントは、混合室（３０５）と各試薬のジェットを生成するべく設けられた射出手段を有する。吐出ピストンの移動が化学混合アレンジメントの作動と連携するべく制御手段が設けられているので、化学混合アレンジメントが２つの試薬を混合する一方吐出ピストンが制御された速度で移動する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１試薬と第２試薬の間の化学反応により物質を生成する装置において、
混合室（３０５）と反応混合物を生成するべく前記第１試薬と前記第２試薬の各々のジェットを衝突させるために前記第１試薬のジェットと前記第２試薬のジェットを生成するべく設けられた射出手段とを有する化学混合アレンジメントと、
前記混合室（３０５）から前記反応混合物を受容する入り口と前記反応混合物を吐出する出口（３１９）を有する吐出室（３１７）と、
前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出するべく設けられた吐出ピストン（３１２）と、
前記吐出ピストン（３１２）の移動が前記化学混合アレンジメントの動作と調和するように前記吐出ピストン（３１２）の移動と前記化学混合アレンジメントの動作を制御する制御手段（５０１）とを有し、
前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬の混合を生じさせる一方前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するべく前記制御手段（５０１）が設けられている物質生成装置（１０１）。
【請求項２】
前記反応混合物が前記出口（３１９）から瞬時に吐出される速度が前記第１試薬と前記第２試薬の混合速度及び前記吐出ピストン（３１２）の制御された瞬時に移動する速度に依存するように、前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬の混合を生じさせる一方前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するべく前記制御手段（５０１）が設けられている請求項１に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項３】
前記化学混合アレンジメントが混合していない間、前記吐出ピストン（３１２）が前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出するべく、かつ、前記吐出ピストン（３１２）が吐出を止める前に前記化学混合アレンジメントが混合を開始するべく前記制御手段（５０１）が設けられている請求項１に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項４】
前記吐出ピストン（３１２）が前進している間に前記化学混合アレンジメントが混合を開始するべく前記制御手段（５０１）が設けられていることにより、前記混合によって前記反応混合物の吐出速度が突然増加する請求項３に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項５】
前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退する一方前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬を公知の混合速度で混合するべく前記制御手段（５０１）が設けられていることにより、前記制御された速度と前記公知の混合速度に依存する速度で物質を吐出する請求項３又は請求項４に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項６】
前記化学混合アレンジメントが混合していない間、前記吐出ピストン（３１２）が要求された速度で前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出し、前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬を公知の混合速度で混合する間、前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退するべく前記制御手段（５０１）が設けられていることにより、吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、前記反応混合物を吐出する請求項１〜５のいずれか１項に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項７】
前記化学混合アレンジメントが混合していない間、前記吐出ピストン（３１２）が要求された速度で前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出し、前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬を公知の混合速度で混合する間、前記公知の混合速度に依存する制御された速度で前記吐出ピストン（３１２）が後退するべく前記制御手段（５０１）が設けられていることにより、吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、前記反応混合物を吐出する請求項１〜６のいずれか１項に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項８】
前記分散ピストンと前記化学混合アレンジメントが複数のサイクルを実行するべく前記制御手段（５０１）が設けられ、前記複数のサイクル中連続的に前記反応混合物を吐出するように前記複数のサイクルの１つが、
（ａ）前記化学混合アレンジメントが混合していない間、前記吐出ピストン（３１２）が前進することによって要求された速度で前記反応混合物を吐出するステップと、
（ｂ）制御された速度で吐出ピストン（３１２）が後退している間、公知の混合速度で前記第１試薬と前記第２試薬を混合するするステップと
を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項９】
前記反応混合物が前記吐出室（３１７）に入っていないときに前記吐出ピストン（３１２）が前記吐出室（３１７）の前記入り口を絞ることによって前記第１試薬と前記第２試薬の混合が開始され、そして、前記混合中に前記反応混合物を入れる場所を提供するべく前記吐出ピストン（３１２）が後退するべく前記制御手段（５０１）が設けられていることにより、前記混合開始直後の前記反応混合物の品質が前記入り口を絞ることによって改善される請求項１〜８のいずれか１項に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項１０】
前記物質生成装置（１０１）が前記出口（３１９）と関連した閉止装置を具備し、前記制御手段（５０１）のもと、前記閉止装置が前記出口（３１９）を通して前記反応混合物を吐出する開位置と前記閉止装置が前記出口（３１９）を通して前記反応混合物を吐出することを防止する閉位置との間を前記閉止装置が移動可能である請求項１〜９のいずれか１項に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項１１】
前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退する一方前記閉止装置が閉位置にあり、そして前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬を公知の混合速度で混合するべく前記制御手段（５０１）が設けられている請求項１０に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項１２】
前記物質生成装置（１０１）がさらに、前記吐出室（３１７）に沿って移動するにつれて、吐出ピストン（３１２）の位置を示す信号を前記制御手段（５０１）に提供するべく設けられた位置測定装置を具備する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の物質生成装置（１０１）。
【請求項１３】
第１試薬と第２試薬の間の化学反応により物質を生成する方法であって、
前記第１試薬のジェットと前記第２試薬のジェットが衝突して前記第１試薬と前記第２試薬が混合するように前記２つのジェットを混合室（３０５）内に射出することによって反応混合物を生成するステップと、
前記反応混合物を吐出させるための出口（３１９）を有する吐出室（３１７）内に前記反応混合物を流入させることを可能するステップと、
前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出するように吐出ピストン（３１２）を移動するステップと、
前記反応混合物を生成する一方前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するように前記反応混合物の生成と前記吐出ピストン（３１２）の移動を制御し、調和させるステップと
を有する物質を生成する方法。
【請求項１４】
前記反応混合物が前記出口（３１９）から瞬時に吐出される速度が前記第１試薬と前記第２試薬の混合速度と前記吐出ピストン（３１２）が瞬時に移動する制御された速度に依存するように、前記第１試薬と前記第２試薬が公知の混合速度で混合される一方前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動する請求項１３に記載の物質を生成する方法。
【請求項１５】
前記反応混合物の生成中吐出が続くように、前記化学混合アレンジメントが混合していない間、前記吐出ピストン（３１２）が前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出し、前記吐出ピストン（３１２）が吐出を停止する前に前記反応混合物の生成を開始する請求項１３に記載の物質を生成する方法。
【請求項１６】
前記吐出ピストン（３１２）が前進する間に前記反応混合物の生成が開始されることにより、前記反応混合物の吐出速度が突然増加する請求項１３に記載の物質を生成する方法。
【請求項１７】
前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退する一方前記第１試薬と前記第２試薬が公知の混合速度で混合することにより、前記制御された速度と前記公知の混合速度に依存する速度で前記反応混合物を吐出する請求項１５又は請求項１６に記載の物質を生成する方法。
【請求項１８】
前記吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、前記反応混合物を吐出するように、前記反応混合物が生成されていない間、前記吐出ピストン（３１２）が前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出させ、そして、前記第１試薬と前記第２試薬が公知の混合速度で混合されている間、制御された速度で前記吐出ピストン（３１２）を後退させる請求項１３〜１７いずれか１項に記載の物質を生成する方法。
【請求項１９】
前記反応混合物が生産されていない間、要求された速度で前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出するべく前記吐出ピストン（３１２）が前進し、次に、公知の混合速度に依存する制御された速度で前記吐出ピストン（３１２）が後退する間、前記第１試薬と前記第２試薬を前記公知の混合速度で混合することにより、前記吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、前記反応混合物を吐出する請求項１３〜１８いずれか１項に記載の物質を生成する方法。
【請求項２０】
前記物質を生成する方法が複数のサイクルを有し、前記複数のサイクルの各々が、
（ａ）前記反応混合物が生成されていない間、前記吐出ピストン（３１２）が前進することによって前記反応混合物を吐出するステップと、
（ｂ）制御された速度で前記吐出ピストン（３１２）が後退している間、前記第１試薬と前記第２試薬を公知の混合速度で混合するステップと
を有することにより、前記複数のサイクルの間、連続的に前記反応混合物を吐出する請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の物質を生成する方法。
【請求項２１】
前記反応混合物が前記吐出室（３１７）に存在しないことを検知するステップと、
前記吐出ピストン（３１２）により絞られた前記吐出室（３１７）への通路で前記第１試薬と前記第２試薬の混合が開始するステップと、
前記混合中に生成された反応混合物を受容する体積を提供するべく前記吐出ピストン（３１２）が後退するステップと
を有することにより、複数のサイクルの間、連続的に前記反応混合物を吐出する請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の物質を生成する方法。
【請求項２２】
前記出口（３１９）が関連する閉止装置を有し、前記反応混合物を生成する方法が、前記閉止装置が出口（３１９）を通って前記反応混合物を吐出させる開位置から前記閉止装置が出口（３１９）から前記反応混合物を吐出するのを防止する閉位置に前記閉止装置を移動することを含む請求項１３〜２１のいずれか１項に記載の物質を生成する方法。
【請求項２３】
前記物質を生成する方法が、制御された速度で前記吐出ピストン（３１２）が後退する一方前記閉止装置が閉位置にあり、そして、前記第１試薬と前記第２試薬が公知の混合速度で混合されるステップを含む請求項２２に記載の物質を生成する方法。
【請求項２４】
前記吐出ピストン（３１２）が関連性を有し、前記反応混合物を生成する方法が、前記吐出ピストン（３１２）が位置測定装置から信号を受信することによって前記吐出室（３１７）に沿って移動するときに前記吐出ピストン（３１２）の位置を監視するステップを含む請求項１３〜２３のいずれか１項に記載の物質を生成する方法。
【請求項２５】
請求項１３〜２４のいずれか１項に記載の物質を生成する方法で指令を実行するとき、プログラム・ロジック・コントローラが前記反応混合物の生成と前記吐出ピストン（３１２）の移動を制御し、連携させるプログラム・ロジック・コントローラによって実行可能な指令。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１試薬と第２試薬の間の化学反応により物質を生成する装置及び方法に関する。生成された物質は泡状またはゴム状でもよい。好適には、その物質が液体状態であってキャストした後に実質的に固体構造へと硬化させることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
試薬が高速度で混合され一時的に保持室に貯蔵され、次に吐出ピストンの移動によって混合混合物が低速度で保持室から吐出される装置は、出願人の先の特許出願において開示され、英国２３９４２１６Ａとして公開されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００６−５０２８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
公知の装置の第１の問題は、一時的に貯蔵され、次に吐出される物質の量が保持室（以下、「吐出室」という。）の容量によって制限されることである。
【０００４】
第２の問題は、貯蔵された混合物を吐出する速度が、吐出ピストンが移動することができる最大速度によって制限されることである。
【０００５】
第３の問題は、２つの試薬の混合中、吐出室が塞がれていることに関係する。その結果として、吐出ピストンが後退することによって吐出室が形成されるとき吐出室の中が真空になる。場合によって、このことは混合物ひいては最終生成物の物理的性質に好ましくない影響を及ぼすことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の第１試薬と第２試薬の間の化学反応により物質を生成する装置及び方法を提供するものである。
【０００７】
［１］第１試薬と第２試薬の間の化学反応により物質を生成する装置において、
混合室（３０５）と反応混合物を生成するべく第１試薬と第２試薬の各々のジェットを衝突させるために第１試薬のジェットと第２試薬のジェットを生成するべく設けられた射出手段とを有する化学混合アレンジメントと、
混合室（３０５）から反応混合物を受容する入り口と反応混合物を吐出する出口（３１９）を有する吐出室（３１７）と、
吐出室（３１７）から反応混合物を吐出するべく設けられた吐出ピストン（３１２）と、
吐出ピストン（３１２）の移動が化学混合アレンジメントの動作と調和するように吐出ピストン（３１２）の移動と化学混合アレンジメントの動作を制御する制御手段（５０１）とを有し、
化学混合アレンジメントが第１試薬と第２試薬の混合を生じさせる一方吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するべく制御手段（５０１）が設けられている物質生成装置（１０１）。
【０００８】
［２］反応混合物が出口（３１９）から瞬時に吐出される速度が２つの試薬の混合速度及び吐出ピストン（３１２）の制御された瞬時に移動する速度に依存するように、化学混合アレンジメントが２つの試薬の混合を生じさせる一方吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するべく制御手段（５０１）が設けられている〔１〕に記載の物質生成装置（１０１）。
【０００９】
［３］化学混合アレンジメントが混合していない間、吐出ピストン（３１２）が吐出室（３１７）から反応混合物を吐出するべく、かつ、吐出ピストン（３１２）が吐出を止める前に化学混合アレンジメントが混合を開始するべく制御手段（５０１）が設けられている〔１〕に記載の物質生成装置（１０１）。
【００１０】
［４］吐出ピストン（３１２）が前進している間に化学混合アレンジメントが混合を開始するべく制御手段（５０１）が設けられていることにより、混合によって反応混合物の吐出速度が突然増加する〔３〕に記載の物質生成装置（１０１）。
【００１１】
［５］吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退する一方化学混合アレンジメントが２つの試薬を公知の速度で混合するべく制御手段（５０１）が設けられていることにより、制御された速度と公知の混合速度に依存する速度で反応混合物を吐出する〔３〕又は〔４〕に記載の物質生成装置（１０１）。
【００１２】
［６］前記化学混合アレンジメントが混合していない間、前記吐出ピストン（３１２）が要求された速度で前記吐出室（３１７）から前記反応混合物を吐出し、前記化学混合アレンジメントが前記第１試薬と前記第２試薬を公知の速度で混合する間、前記吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退するべく制御手段（５０１）が設けられていることにより、吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、前記反応混合物を吐出する〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の物質生成装置（１０１）。
【００１３】
［７］化学混合アレンジメントが混合していない間、吐出ピストン（３１２）が要求された速度で吐出室（３１７）から反応混合物を吐出し、化学混合アレンジメントが第１試薬と第２試薬を公知の速度で混合する間、公知の混合速度に依存する制御された速度で吐出ピストン（３１２）が後退するべく制御手段（５０１）が設けられていることにより、吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、反応混合物を吐出する〔１〕〜〔６〕のいずれかのに記載の物質生成装置（１０１）。
【００１４】
［８］分散ピストンと化学混合アレンジメントが複数のサイクルを実行するべく制御手段（５０１）が設けられ、複数のサイクル中連続的に反応混合物を吐出するように複数のサイクルの１つが、
（ａ）化学混合アレンジメントが混合していない間、吐出ピストン（３１２）が前進することによって要求された速度で反応混合物を吐出するステップと、
（ｂ）制御された速度で吐出ピストン（３１２）が後退している間、公知の混合速度で第１試薬と第２試薬を混合するステップと
を含む〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の物質生成装置（１０１）。
【００１５】
［９］反応混合物が吐出室（３１７）に入っていないときに吐出ピストン（３１２）が吐出室（３１７）の入り口を絞ることによって２つの試薬の混合が開始され、そして、混合中に反応混合物を入れる場所を提供するべく吐出ピストン（３１２）が後退するべく制御手段（５０１）が設けられていることにより、混合開始直後の反応混合物の品質が入り口を絞ることによって改善される〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の物質生成装置（１０１）。
【００１６】
［１０］物質生成装置（１０１）が出口（３１９）と関連した閉止装置を具備し、制御手段（５０１）のもと、閉止装置が出口（３１９）を通して反応混合物を吐出する開位置と閉止装置が出口（３１９）を通して反応混合物を吐出することを防止する閉位置との間を閉止装置が移動可能である〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の物質生成装置（１０１）。
【００１７】
［１１］吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退する一方閉止装置が閉位置にあり、そして化学混合アレンジメントが２つの試薬を公知の速度で混合するべく制御手段（５０１）が設けられている〔１０〕に記載の物質生成装置（１０１）。
【００１８】
［１２］物質生成装置（１０１）がさらに、吐出室（３１７）に沿って移動するにつれて、吐出ピストン（３１２）の位置を示す信号を制御手段（５０１）に提供するべく設けられた位置測定装置を具備する〔１〕〜〔１１〕のいずれかに記載の物質生成装置（１０１）。
【００１９】
［１３］第１試薬と第２試薬の間の化学反応により物質を生成する方法であって、
第１試薬のジェットと第２試薬のジェットが衝突して第１試薬と第２試薬が混合するように２つのジェットを混合室（３０５）内に射出することによって反応混合物を生成するステップと、
反応混合物を吐出させるための出口（３１９）を有する吐出室（３１７）内に反応混合物を流入させることを可能するステップと、
吐出室（３１７）から反応混合物を吐出するように吐出ピストン（３１２）を移動するステップと、
反応混合物を生成する一方吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するように反応混合物の生成と吐出ピストン（３１２）の移動を制御し、調和させるステップと
を有する物質を生成する方法。
【００２０】
［１４］反応混合物が出口（３１９）から瞬時に吐出される速度が２つの試薬の混合速度と吐出ピストン（３１２）が瞬時に移動する制御された速度に依存するように、２つの試薬が公知の速度で混合される一方吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動する〔１３〕に記載の物質を生成する方法。
【００２１】
［１５］反応混合物の生成中吐出が続くように、化学混合アレンジメントが混合していない間、吐出ピストン（３１２）が吐出室（３１７）から反応混合物を吐出し、吐出ピストン（３１２）が吐出を停止する前に反応混合物の生成を開始する〔１３〕に記載の物質を生成する方法。
【００２２】
［１６］吐出ピストン（３１２）が前進する間に反応混合物の生成が開始されることにより、反応混合物の吐出速度が突然増加する〔１３〕に記載の物質を生成する方法。
【００２３】
［１７］吐出ピストン（３１２）が制御された速度で後退する一方２つの試薬が公知の速度で混合することにより、制御された速度と公知の混合速度に依存する速度で反応混合物を吐出する〔１５〕又は〔１６〕に記載の物質を生成する方法。
【００２４】
［１８］吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、反応混合物を吐出するように、反応混合物が生成されていない間吐出ピストン（３１２）が吐出室（３１７）から反応混合物を吐出させ、そして、２つの試薬が公知の速度で混合されている間、制御された速度で吐出ピストン（３１２）を後退させる〔１３〕〜〔１７〕のいずれかに記載の物質を生成する方法。
【００２５】
［１９］反応混合物が生産されていない間、要求された速度で吐出室（３１７）から反応混合物を吐出するべく吐出ピストン（３１２）が前進し、次に、公知の混合速度に依存する制御された速度で吐出ピストン（３１２）が後退する間、２つの試薬を公知の速度で混合することにより、吐出ピストン（３１２）が前進及び後退する間、反応混合物を吐出する〔１３〕〜〔１８〕のいずれかに記載の物質を生成する方法。
【００２６】
［２０］反応混合物を生成する方法が複数のサイクルを有し、各サイクルが、
（ａ）反応混合物が生成されていない間、吐出ピストン（３１２）が前進することによって反応混合物を吐出するステップと、
（ｂ）制御された速度で吐出ピストン（３１２）が後退している間、２つの試薬を公知の速度で混合するステップと
を有することにより、複数のサイクルの間、連続的に反応混合物を吐出する〔１３〕〜〔１９〕のいずれかに記載の物質を生成する方法。
【００２７】
［２１］反応混合物が吐出室（３１７）に存在しないことを検知するステップと、吐出ピストン（３１２）により絞られた吐出室（３１７）への通路で２つの試薬の混合が開始するステップと、混合中に生成された反応混合物を受容する体積を提供するべく吐出ピストン（３１２）が後退するステップとを有することにより、複数のサイクルの間、連続的に反応混合物を吐出する〔１３〕〜〔２０〕のいずれかに記載の物質を生成する方法。
【００２８】
［２２］出口（３１９）が関連する閉止装置を有し、反応混合物を生成する方法が、閉止装置が出口（３１９）を通って反応混合物を吐出させる開位置から閉止装置が出口（３１９）から反応混合物を吐出するのを防止する閉位置に閉止装置を移動することを含む〔１３〕〜〔２１〕のいずれかに記載の物質を生成する方法。
【００２９】
［２３］物質を生成する方法が、制御された速度で吐出ピストン（３１２）が後退する一方閉止装置が閉位置にあり、そして、２つの試薬が公知の速度で混合されるステップを含む〔２２〕に記載の物質を生成する方法。
【００３０】
［２４］吐出ピストン（３１２）が関連性を有し、物質を生成する方法が、吐出ピストン（３１２）が位置測定装置から信号を受信することによって吐出室（３１７）に沿って移動するときに吐出ピストン（３１２）の位置を監視するステップを含む〔１３〕〜〔２２〕のいずれかに記載の物質を生成する方法。
【００３１】
［２５］〔１３〕〜〔２４〕のいずれかに記載の物質を生成する方法で指令を実行するとき、プログラム・ロジック・コントローラが反応混合物の生成と吐出ピストン（３１２）の移動を制御し、連携させるプログラム・ロジック・コントローラによって実行可能な指令。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の化学反応により物質を生成する装置及び方法では、混合室（３０５）と２つの試薬のジェットを生成するべく設けられた射出手段とを有する化学混合アレンジメントと、吐出ピストン（３１２）の移動と化学混合アレンジメントの動作を制御する制御手段（５０１）とを含み、化学混合アレンジメントが試薬の混合を生じさせる一方吐出ピストン（３１２）が制御された速度で移動するべく制御手段（５０１）が設けられているので、吐出される物質の量が吐出室（３１７）の容量によって制限されることがなく、物質を吐出する速度が、吐出ピストン（３１２）が移動する最大速度に制限されない物質生成装置及び方法を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の化学反応により物質を生成する装置及び方法では、２つの試薬の混合中、吐出室（３１７）が塞がれていないので吐出ピストン（３１２）が後退することによって生成された反応混合物が吐出室（３１７）内に充満する。従って、反応混合物は空気に曝されることなく吐出室に供給され、また制御された速度で反応混合物（物質）を吐出することができるので、生成される物質の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本発明の化学反応により物質を生成する装置及び方法の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００３５】
図１は、２つの試薬を高圧で混合することにより物質を生成する装置（以下単に「装置」という。）１０１を示す。装置１０１の運転の説明のために、図１では連続したビード１０２の物質を生成する装置１０１を示す。ビード１０２は、矢印１０５の方向にコンベアベルト１０４によって運ばれる紙テープ１０３上に置かれる。紙テープ１０３は紙テープのリールを収納する紙供給装置１０６から供給される。紙には剥離コーティングが施されているため、反応混合物が十分反応するとビード１０２は取り除かれる。コンベアベルト１０４は十分に長いので、反応混合物は、コンベアの端に到達するまでに固まる。その結果、紙とビード１０２は後の使用のためにリールに巻かれるか、又は必要な長さに切断される。
【００３６】
装置１０１は、更に第１試薬を収容する第１貯蔵容器１０９と第２試薬を貯蔵する第２貯蔵容器１１０を有する。本例では、反応混合物１０８は反応してポリウレタンを生成するため、第１貯蔵容器１０９にはポリオールを収容し、第２貯蔵容器１１０にはイソシアン酸塩を収容する。
【００３７】
装置１０１は、更に吐出ヘッド１０７に第１試薬と第２試薬を高圧で循環させるポンプ装置１１１を有する。吐出ヘッド１０７は長竿１１２からつり下がっており、長竿１１２は電気ケーブル、液圧パイプ及び２つの試薬を吐出ヘッド１０７に運ぶパイプも支持する。
【００３８】
装置１０１の全体の運転は、ユーザに情報を与える液晶表示による表示ユニット１１４を有する制御ユニット１１３によって制御される。ユーザが制御ユニット１１３に情報を入力することができるように、制御ユニット１１３は、スイッチボタン１１５の配列で構成されるユーザ入力装置と表示ユニット１１４の上部への接触により敏感に反応する画面を有する。前記画面に接触する及び／又はボタン１１５を操作することにより、ユーザは、装置１０１が実行する運転のパラメータを制御ユニット１１３に入力することができる。
【００３９】
動作の中で、装置１０１は、図１の例に示すように、反応混合物１０８の一部分又は数部分を吐出することを要求されることがある。例えば、ある動作では、吐出ヘッド１０７が化学混合物１０８の３部分を３つの分離されたモールドに吐出することを要求される。更に、各部分は吐出された反応混合物１０８の量及び吐出された速度によって特定される。例えば、装置１０１のある適用例では、図１に示すように、反応混合物１０８は一定速度で吐出される。一方、他の適用例では、反応混合物１０８の１部分を吐出する１ステージが、同じ部分を吐出させる他のステージと比較すると、より高速度で吐出される。このように、制御ユニット１１３へのパラメータの入力は、吐出される反応混合物（つまり、生成される物質）１０８の量、吐出される反応混合物１０８の部分の数、吐出される部分の速度などである。
【００４０】
更に、２つの試薬の割合を調整することにより生成される物質の性質に必要な変化を与えることができることが知られている。（その割合は、通常プラス又はマイナス１０％以下であり、各試薬の射出圧力を許容値内で調整することにより、調整される。）このように、入力パラメータには２つの試薬の割合も含まれる。
【００４１】
図２は、吐出ヘッド１０７の詳細を示す。第１試薬は、第１パイプ２０１を通って吐出ヘッド１０７に入り、第２パイプ２０２を通って第１貯蔵容器１０９に戻る。吐出ヘッド１０７の反対側に第２試薬を供給する同様なパイプが設けられる。
吐出ヘッド１０７には、更にパイプ２０３のような液圧流体を運ぶパイプが設けられている。液圧は吐出ヘッド１０７の可動要素を稼働する動力として使用され、液圧流体の目的は、以下に詳細に説明する。
更に、位置センサ２０６同様、近接スイッチ２０４及び２０５へ電気接続されている。
【００４２】
図３は、吐出ヘッド１０７の内部構造を詳細に示す切り欠き図である。吐出ヘッド１０７は生成ピストン３０１を具備し、その後端は液圧シリンダ３０２内に位置し、その前端は生成シリンダ３０３内に位置する。生成ピストン３０１は、液圧流体コネクタ３０４Ａ及び３０４Ｂを介して与えられる液圧によって十分に前進した位置（以下「最前進位置」という。）と十分に後退した位置（以下「最後退位置」という。）との間を高速で移動する。
【００４３】
後退位置においては、図３に示すように、生成ピストン３０１の前端面と生成シリンダ３０３の壁とが、約１ｃｍ3の体積の混合室３０５を形成する。生成中、第１試薬及び第２試薬は、２つの噴射口の各々を介して高圧で混合室３０５内へ射出される。２つの噴射口の内の１つのノズル３０６を図３に表し、一方、他方の噴射口の位置は符号３０７で示す。これらの噴射口は、各々の試薬が液体ジェットとして混合室３０５に入り、そして高速で他方の液体ジェットと激しく衝突するように配置される。このことにより２つの試薬が効率的に混合し、結果として行われる化学反応により反応混合物１０８（たとえばポリウレタンフォーム）を生成する。
【００４４】
入り口ダクト３０８Ａは、符号３０７の位置に配置された噴射口に試薬を供給することができる。一方、出口ダクト３０８Ｂは、供給されたものと同じ未反応の試薬を吐出ヘッド１０７から除去する。（同様の入り口ダクト６０８Ａ及び出口ダクト６０８Ｂが、もう一方の噴射口に対しても設けられる。）閉鎖端部をもつ一対のスロット３０９が生成ピストン３０１に設けられており、これにより、生成ピストン３０１がその前進位置にあるとき、双方の試薬が符号３０８Ａ等の入り口ダクトから入り、各々の噴射口を通り、各々のスロット３０９を通り、そして符号３０８Ｂ等の出口ダクトから出るように高圧で循環させることが可能となる。この手段により、２つの試薬が混合に先立って噴射口を通り高速で循環することで混合圧力に到達しかつ安定化される。その後、生成ピストン３０１は高速で後退し、２つの試薬の高圧ジェットが衝突する。必要な重量の反応混合物（以下、「物質」ということがある。）が生成されたならば、生成ピストン３０１は、生成を停止させるために高速で前方へ移動し、そして双方の試薬が再びスロット３０９を通って循環することが可能となる。このように、高圧ジェットは非常に迅速にオンとオフとを切り替えられ、かつ試薬供給路において許容できないような圧力に到達することがない。
【００４５】
混合室３０５は、吐出シリンダ３１０へ連通する１つの開放端部を具備する。吐出シリンダ３１０は吐出ピストン３１２の下端部３１１を収容する。第２液圧シリンダ３１５内に配置される吐出ピストン３１２の上端部部３１３に液圧コネクタ３１６Ａ及び３１６Ｂを介して必要な流体圧力を適用することにより、吐出ピストン３１２を下方または上方に押すことが可能となる。
【００４６】
図３において、後退位置にて、吐出ピストン３１２の前端面と吐出シリンダ３１０の壁とが吐出室３１７を形成していることを示す。端板３１８は、吐出室３１７の下端における底壁を形成する。その中央において、端板３１８はノズル３１４を有し、ノズル３１４は吐出室３１７内の物質が吐出される際に通過する出口３１９を設けている。運転中、混合室３０５内で生成された物質はその開放端部を通って吐出室３１７へと移動する。従って、混合室３０５の開放端部は、吐出室３１７への入り口を形成する。
【００４７】
吐出ヘッド１０７において、混合室３０５から吐出室３１７への入り口は吐出室３１７の下部壁に隣接していることに注意すべきである。入り口がこのように位置しているので、吐出ピストン３１２は、それが最前進位置にないときはいつでも混合室３０５から吐出室３０７へ反応混合物１０８が流れることを可能にする。このことは、吐出ヘッド１０７が以下に述べる動作を実行するときにも利用される。
【００４８】
多数の比較的小さいダクト３２０が端板３１８を通過して設けられているので、各ダクト３２０は吐出室３１７から端板３１８の外部表面への通路を形成する。いずれ十分反応した反応混合物が端板３１８の内部表面上に堆積する傾向がある。この望ましくない物質は、吐出ピストン３１２の圧力下でダクト３２０を通して押し出すことにより周期的に除去する。この除去動作は、英国２３９４２１６Ａとして公開された出願人の先の特許出願に記載されている。しかしながら、通常の使用中は、ダクト３２０は固体反応混合物で充満されるように構成され、このことは未反応物質の漏れを防ぐ栓の役割を果たす。
【００４９】
吐出ピストン３１２はその軸に沿って伸びる円形の空洞を具備し、出量制御ロッド３２１はこの空洞内に配置される。出力制御ロッド３２１の上端部は第３液圧シリンダ３２３内に配置されたピストン３２２に取り付けられる。従って、液圧コネクタ３２４を介してピストン３２２に対して液圧をかけることにより、出力制御ロッド３２１が前進位置と後退位置の間で移動することができる。後退位置においては、出力制御ロッド３２１の下端が吐出室３１７内に位置しており、吐出室３１７内の物質が出口３１９を通して吐出されることが可能となる。出力制御ロッド３２１が前進位置にあるとき、その下端は出口３１９内に位置しており、吐出室３１７内の物質が漏れ出ないように出口３１９と十分良好に嵌合する。このように、出力制御ロッド３２１は、出口３１９を閉止する手段となる。しかしながら、これに加え、出口３１９の物質をクリーニングする手段ともなる。
通常、出力制御ロッド３２１は、８〜１５ｍｍの直径を有し、本例では、１０ｍｍの直径を有する。
【００５０】
使用中、ピストン３０１及び３２２は、最前進位置又は最後退位置に移動することが要求される。この状況を知らせるデータを制御ユニット１１３に送信するために、関係するシリンダには各々近接スイッチ２０５及び２０４が備えられる。
位置センサ２０６は、下端部３１１が吐出室３１７に沿って移動するにつれて、すべての位置で吐出ピストン３１２の位置を測定するべく設けられている。吐出ヘッド１０７がある動作モードで運転されている間、混合室３０５内で生成された混合反応物は一時的に吐出室３１７に貯蔵され、次に、制御された量によって吐出ピストン３１２が前方へ移動することによって正確な量の混合反応物が吐出される。その運転中、吐出ピストン３１２の位置に関する信号は、位置センサ２０６から制御ユニット１１３に送られる。
【００５１】
位置センサ２０６は、線形導電性のプラスチック位置変換器であり、第２液圧シリンダ３１５の上端部から伸びるハウジング３５２内に設置される。位置センサ２０６はハウジング３５２の上端部にしっかりと固定された導電性のプラスチック部分３５３と、ガイドチューブ３５５の上端部にしっかりと固定されたワイパー３５４を有する。ガイドチューブ３５５はそれ自体吐出ピストン３１２の上端部３１３にしっかりと取り付けられる。従って、吐出ピストン３１２が上下に移動するので、ワイパー３５４は導電性のプラスチック部分３５３に沿って対応する仕方で移動する。電気基準電圧が位置センサ２０６に供給され、電気ケーブル３５８を介してセンサからワイパー３５４の位置を示す電圧信号が受信される。
本実施例では、センサ３５１は、参照番号Ｐ６４０３−１００−Ｈ００３のもと英国のバリオーム・ユーロセンサ・リミテッドによって製造された導電性プラスチックのシリンダ内変換器であり、そのストローク長は１５０ｍｍである。
【００５２】
別の実施例としては、位置センサ２０６の代わりに線形エンコーダが使用される。結果的に、制御ユニット１１３にアナログ信号として送信する代わりに、線形エンコーダがデジタル信号として送信する。
【００５３】
図４は、図１に示す装置１０１内の試薬の流れを示す概略図である。
装置１０１が物質を生成していないとき、第１貯蔵容器１０９及び第２貯蔵容器１１０に貯蔵されている試薬は低圧で回路のまわりを循環している。このように、第１貯蔵容器１０９内に貯蔵されている第１試薬は第１ポンプ装置１１１Ａによって管４０１Ａ、管４０２Ａ、第１分流弁４０３Ａを通って、部分管４０４Ａ及び４０５Ａを通って第１貯蔵容器１０９に戻る。同様に、第２貯蔵容器１１０中に貯蔵されている第２試薬は第２ポンプ装置１１１Ｂによって管４０１Ｂ、管４０２Ｂ、第２分流弁４０３Ｂを通って、部分管４０４Ｂ及び４０５Ｂを通って第２貯蔵容器に戻る。
【００５４】
流体圧力計４０６Ａ及び４０６Ｂは、各々管４０２Ａ及び４０２Ｂに取り付けられ、ポンプ装置１１１Ａ及び１１１Ｂの出口における第１試薬と第２試薬の圧力を測定する。圧力計は、装置１０１のユーザが見ることができる表示とともに、制御ユニット１１３に送られる測定圧力を示すデジタル信号を発信する。
【００５５】
物質生成の直前、分流弁４０３Ａ及び４０３Ｂは、第１試薬と第２試薬が各々部分管４０４Ａ及び４０４Ｂを流れないで、吐出ヘッド１０７に流れることを可能にするために切り替えられる。結果的に、第１試薬は、管４０１Ａ、４０２Ａ及び４０７Ａを通って吐出ヘッド１０７に流れ、生成ピストン３０１が前進位置にあるとき、部分管４０８Ａ及び４０５Ａを通って第１貯蔵容器１０９に戻る。同様に、第２試薬は、管４０１Ｂ，４０２Ｂ及び４０７Ｂを通って吐出ヘッド１０７に流れ、部分管４０８Ｂ及び４０５Ｂを通って第２貯蔵容器１１０に戻る。また、生成ピストン３０１が後退位置にあるとき、管４０７Ａ及び４０７Ｂを通って吐出ヘッド１０７に供給された第１及び第２試薬は各々混合室３０５内に射出され、そこで衝突し反応混合物１０８が生成される。
【００５６】
流体流量計４０９Ａ及び４０９Ｂは、各々部分管４０７Ａ及び４０７Ｂに取り付けられ、各管を通って流れる第１及び第２試薬の流量を示す信号を制御ユニット１１３に送信する。結果的に、生成ピストン３０１が後退するとき、反応混合物１０８が吐出ヘッド１０７内で生成する速度は、制御ユニット１１３が受信した測定流量から決定される。
【００５７】
ポンプ装置１１１Ａ及び１１１Ｂは、各々インバータ制御の交流モータによって稼働するポンプを備えており、インバータ自体が制御ユニット１１３から制御信号を受け取る。従って、制御ユニット１１３は、ポンプ装置１１１Ａ及び１１１Ｂのポンプ速度を制御する。結果的に、制御ユニット１１３は、ポンプ装置１１１Ａ及び１１１Ｂのポンプ速度を制御することにより、混合開始前は、圧力計４０６Ａ及び４０６Ｂで測定される圧力を調整し、安定化させることができ、混合中は、流量計４０９Ａ及び４０９Ｂによって測定される各試薬の流れを一定量に調整することができる。
【００５８】
図５は、装置１０１の制御ユニット１１３、吐出ヘッド１０７及び液圧システムを示す概略図である。制御ユニット１１３は、吐出ヘッド１０７及び吐出ヘッド１０７と関連した装置によって実行される動作を制御することを可能にするようにプログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）５０１を含む。更に、ＰＬＣ５０１は、可視データを表示ユニット１１４に送り、表示ユニットの接触画面及びボタンスイッチ１１５を含む入力装置５０２からユーザの入力を受け取るべく構成される。ＰＬＣ５０１は、中央プロセスユニット及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とフラッシュメモリの形式の関連するメモリを具備する。フラッシュメモリはプログラムコードを保存するために使用されるのに対して、ＲＡＭはプログラムコード、ＰＬＣ５０１への入力データ、外部装置から受信したデータ、演算中に発生したデータなどを一時的に保存するために使用される。
ＰＬＣ５０１としては、例えば、ジーメンスによって製造されたジマテックＳ７−４００が使用される。
【００５９】
装置１０１の液圧システムは液圧駆動パック５０３を含み、液圧駆動パック５０３は液圧流体タンク、高圧ピストンポンプ、圧力計、２つの液圧アキュムレータ及び液圧増強器を有する。高圧ピストンポンプは、吐出ヘッド１０７内の３つの液圧ピストンが通常運転するべく、第１アキュムレータに２０ＭＰａの作動圧力を与えることができる。装置１０１の正しい運転のためには、吐出ピストン３１２が正確な反復運転を行うように、第１アキュムレータからの流体圧力が一定の値に保持されることが必要である。結果的に、アミュムレータの容積はシリンダ３０２，３１５及び３２３内の全流体容量と比較して大きい容量が選ばれる。本例では、アミュムレータの容積はシリンダの全流体容量約１リットルに対して１３リットルである。
【００６０】
パージ運転が必要なときに吐出室３１７から望ましくない固体物質を除去するのに使用するべく、液圧増強器は第２アキュムレータに４０ＭＰａの圧力を加えるために使用される。
液圧駆動パック５０３は、供給ライン５０４と戻りライン５０５を通って、比例弁５０８同様、２つの２流路液圧方向制御弁５０６及び５０７へ接続される出口を有する。
【００６１】
２流路液圧方向制御弁（以下、「液圧制御弁」ということがある。）５０６は、液圧シリンダ３２３のコネクタ３２４Ａ及び３２４Ｂのいずれか１つを供給ライン５０４へ、他のコネクタを戻りライン５０５へ接続する。液圧制御弁５０６は、ＰＬＣ５０１の制御の下、その２つの位置間で切り替えるべく設けられる。それ故、液圧制御弁５０６が一方の位置に切り替えられているとき、供給ライン５０４がコネクタ３２４Ｂに接続され、出力制御ロッド３２１が後退し、その結果、出口３１９が開く。同様に、液圧制御弁５０６が他方の位置に切り替えられているとき、供給ライン５０４がコネクタ３２４Ａに接続され、出力制御ロッド３２１は下がり、その結果、出口３１９が閉じる。
ＰＬＣ５０１は、出力制御ロッド３２１が前進又は後退しているときのいずれであれ、ＰＬＣ５０１に出力制御ロッド３２１の位置を知らせる近接センサ２０４から信号を受信する。
【００６２】
２流路液圧方向制御弁５０７は、液圧シリンダ３０２のコネクタ３０４Ａ及び３０４Ｂのいずれか１つを供給ライン５０４へ、他のコネクタを戻りライン５０５へ接続する。液圧制御弁５０７は、ＰＬＣ５０１の制御の下、その２つの位置間で切り替えるべく設けられる。それ故、液圧制御弁５０７が一方の位置に切り替えられているとき、供給ライン５０４がコネクタ３０４Ｂに接続され、生成ピストン３０１は後退し、その結果、第１及び第２試薬の混合を可能にする。同様に、液圧制御弁５０７が他方の位置に切り替えられているとき、供給ライン５０４がコネクタ３０４Ａに接続され、生成ピストン３０１は前方へ押し出され、その結果、第１及び第２試薬の混合は終了する。
ＰＬＣ５０１は、生成ピストン３０１が前進又は後退しているときのいずれであれ、ＰＬＣ５０１に生成ピストン３０１の位置を知らせる近接スイッチ２０５から信号を受信する。
本実施例では、液圧制御弁５０６及び５０７はアトス（ＲＴＭ）によって製造された参照番号ＤＨＩ−０６３１／２−００が使用される。
【００６３】
吐出ピストン３１２は、制御された速度で前方及び後方へ移動し、最前進位置及び最後退位置の間のどの位置にでも停止することができることが要求される。結果的に、比例弁５０８は、すべてアトス（ＲＴＭ）製造のクローズドループコントローラシリーズＥ−ＭＥ−Ｋ−ＰＩＤの制御の下、電気ドライバシリーズＥ−ＭＥ−Ｔ−２Ｈによって動く比例弁（セトップ３）シリーズＤＬＨＺＯを使用される。
【００６４】
比例弁５０８は、液圧シリンダ３１５のコネクタ３１６Ａ及び３１６Ｂのいずれか１つを供給ライン５０４へ、他のコネクタを戻りライン５０５へ接続され、吐出ピストン３１２を移動させる、又は、択一的に、供給ライン５０４又は戻りライン５０５への前記接続がされることなく、このことによって吐出ピストン３１２の移動を妨ぐべく設けられる。更に、比例弁５０８は、ＰＬＣ５０１の制御の下、制御された可変速度でコネクタ３１６Ａ及び３１６Ｂのいずれかに液圧流体を流すことができるように設けられており、吐出ピストン３１２は制御された可変速度に相応して前進又は後退する。
いずれの方向であれ、比例弁５０８の開度はＰＬＣ５０１から受ける電圧の値によって変わる。
【００６５】
ＰＬＣ５０１が吐出ピストン３１２の移動速度を正確に制御するために、第１に、液圧駆動パック５０３から供給される液圧が安定的に維持され、第２に、吐出ピストン３１２の移動速度がＰＬＣ５０１によって、比例弁５０８に与えられる種々の電圧値に対して測定される。この測定は、生成が開始される前に校正手順として行われる。
第３に、運転中ＰＬＣ５０１は、吐出ピストン３１２が移動している間、位置センサ２０６から信号を受信し、吐出ピストン３１２のために位置値を提供する。結果的に、ＰＬＣ５０１は、これらの位置値から吐出ピストン３１２の移動速度を算出し、比例弁５０８に与える電圧を調整する。
【００６６】
図５に示すように、ＰＬＣ５０１は、また第１及び第２試薬流量計４０９Ａ及び４０９Ｂに接続されている。結果的に、前記にて説明したように、ＰＬＣ５０１は、流量計４０９Ａ及び４０９Ｂから各々の試薬が必要な速度で混合されるかどうかを決定するデータを受け取る。もし、混合速度が必要な速度より遅い又は速いと決定されたならば、吐出ピストン３１２の移動速度はＰＬＣ５０１によって相応して低下又は増加する。
【００６７】
吐出ヘッド１０７から吐出される物質の速度と吐出される物質の量によって、装置１０１は、複数の異なる動作モードの中の１モードで運転する。他の高圧吐出ヘッド同様、吐出ヘッド１０７は、ジェットに対して行われる調整に依存する速度及び試薬の輸送速度の範囲に亘って物質を混合することができる。しかしながら、最低混合速度より低い速度では、吐出ヘッド１０７内での試薬の混合は非効率となり満足する結果を示すことができない。逆に、最低混合速度より高い速度で混合されるならば、装置１０１は第１動作モードで運転され、物質が混合されるにつれて吐出される。しかし、物質がより低い速度で吐出するならば、装置１０１は他の動作モードで運転される。
【００６８】
図６Ａから図６Ｆは、吐出ヘッド１０７が第１動作モードで運転されるときの一連のステップを示す。図６Ａは、生成後の吐出ヘッド１０７の状態を示す。つまりそれは、新たな生成サイクルを開始する位置にある。生成ピストン３０１、吐出ピストン３１２及び出力制御ロッド３２１はすべて、それらの最前進位置にある。吐出ヘッド１０７は使用されたところか、あるいは英国２３９４２１６Ａとして公開された出願人の先の特許出願に開示されているように使用するべく設けられる。結果的に、十分に反応した反応混合物１０８の個体物質層６０１が吐出ピストン３１２と端板３１８の内側面との間に存在し、ダクト３２０を通って拡がっている。
【００６９】
物質の生成に先立って予め規定された時間内に、２つの試薬が入り口３０８Ａ及び６０８Ａを通り、生成ピストン３０１内の各々の噴射口とスロット３０９を通って出口３０８Ｂ及び６０８Ｂから出るように循環させられる。
【００７０】
図６Ｂは、第１動作モードにおける生成直前の吐出ヘッド１０７の状態を示す。吐出ピストン３１２は、混合室３０５からの入り口を単に部分的に覆うように予め規定された位置へ後退している。本例では、入り口の約半分が吐出ピストン３１２の端で覆われている。出力制御ロッド３２１が後退することにより、出口３１９が開いている。
【００７１】
次いで、図６Ｃに示すように、生成ピストン３０１の後退により生成が開始され、引き続き混合室３０５内で２つの試薬の混合が開始される。
ジェットが高エネルギーであるため、２つの試薬は通常、衝突により十分に混合するが、混合開始時の混合効率は低いことが知られている。このため、最終生成物中に未反応物質のポケットが生じることがある。しかしながら、本実施例では、初期段階で吐出ピストン３１２が吐出室３１７への入り口を絞っているので混合が助けられている。
【００７２】
一度混合が始まると、吐出ピストン３１２は後退し、混合室３０５の端を開放する。図６Ｄは、生成中吐出ピストン３１２が後退し混合室３０５の端を開放している状態の吐出ヘッド１０７を示す。従って、新たに生成された物質は、吐出ピストン３１２によって制限されることなく、混合室３０５から吐出室３１７を通り、出口３１９から出ていく。
【００７３】
物質が必要時間の間生成されたならば、すなわち必要量の物質が生成されたならば、生成ピストン３０１は生成を終了するべくその最前進位置へ移動する。図６Ｅは、この状態を示す。このとき物質の生成が終了するが、いくらかの物質はなお吐出室３１７内に残っている。吐出ピストン３１２は、残留している物質を出口３１９を通して吐出するべく速やかに前進する。
【００７４】
図６Ｆは、吐出ピストン３１２が最前進位置へ移動した直後の吐出ヘッド１０７の状態を示す。吐出ピストン３１２によって加えられる極めて高い圧力により、吐出ピストン３１２と固体物質層６０１の上面との間に極少量の液体物質のみがトラップされて残る。少量の液体物質がトラップされて残ることは避けられないが、十分に反応した後、単に固体物質層６０１の厚さを増すに過ぎない。
【００７５】
吐出ピストン３１２が最前進位置へ移動した直後に、出力制御ロッド３２１もまた最前進位置へと移動する。これにより、残余物質を吐出室３１７から出口３１９へと押し出す。この移動の後、吐出ヘッド１０７は再び、図６Ａに示した生成後の状態となる。
【００７６】
図７Ａから図７Ｆは、吐出ヘッド１０７が第２動作モードで運転されるときの一連のステップを示す。
図７Ａにおいて、吐出ヘッド１０７はその生成後の状態にある。すなわち、図７Ａは単に図６Ａの複写である。第２動作モードを説明し易くするためである。吐出ヘッド１０７は生成サイクルと生成サイクルとの間にあるので、生成ピストン３０２，吐出ピストン３１２及び出力制御ロッド３２１はそれらの最前進位置にある。
【００７７】
第２動作モードでは、２つの試薬が混合され、吐出室３１７内に反応混合物１０８が貯蔵される。次いで、混合が終了した直後に貯蔵された物質が吐出される。
まず、出力制御ロッド３２１は閉じた位置の状態にあり、生成ピストン３０１が後退すると混合が始まる。一方、吐出ピストン３１２は物質の混合速度に依存する速度で後退する。特に、吐出ピストン３１２は物質の混合速度に依存する速度で後退するので、吐出室３１７の体積の増加速度は、２つの試薬の混合により生成される反応混合物１０８の増加速度に等しい。よって、生成された反応混合物１０８は吐出室３１７内に充満する。この方法で、反応混合物１０８は空気に曝されることなく、つまり真空下で吐出室３１７に供給される。図７Ｂは、混合開始直後の吐出ヘッドを示す。反応混合物１０８が増加するにつれて、吐出ピストン３１２は後退し、吐出室３１７が作られる。
【００７８】
本実施例では、吐出ピストン３１２の底部３１１は５０ｍｍ、出力制御ロッド３２１は１０ｍｍの直径を有する。物質を吐出室３１７から吐出するのに使用される吐出ピストン３１２の面積はそれ故、１８８５ｍｍ2（＝π２５2−π５2）であり、結果的に１ｍｌ（１０００ｍｍ3）の物質は吐出室３１７から０．５３ｍｍ（１０００ｍｍ3／１８８５ｍｍ2）の移動距離で吐出される。従って、例えば、もし物質が１秒間に５０ｍｍｌの速度で混合されると、吐出ピストン３１２は１秒間に２６．５ｍｍの速度で後退する。
【００７９】
必要量の物質が生成されると、更なる混合が生じるのを防止するべく生成ピストン３０１は前方へ押され、吐出ピストン３１２もまた停止する。図７Ｃは、吐出室３１７が反応混合物で充満され、吐出ピストン３１２が制止している吐出ヘッド１０７を再び示す。
【００８０】
吐出室３１７に貯蔵された物質は、公知の一定時間が終了する前に吐出されなければならない。ポリウレタンの場合、通常２０秒間という限られた時間以内に、反応混合物１０８が貯蔵され、吐出されることが見いだされている。
【００８１】
図７Ｄは、吐出を開始するために、出力制御ロッド３２１が後退し、出口３１９が開くことを示す。次いで、制御された速度に相当して吐出ピストン３１２を前進することによって、反応混合物１０８が制御された速度で吐出する。
【００８２】
装置１０１が複数部分の反応混合物１０８を吐出することを要求され、各部分が極少量の物質を含む場合には、吐出ピストン３１２は、その容量を吐出するように算出された距離だけ前方に進む。次いで、吐出ピストン３１２が停止し、出力制御ロッド３２１が下がることによって出口３１９が閉じる。例えば、図７Ｅは、少量部分の物質が吐出した後の吐出ヘッド１０７を示す。それ故、出口３１９は閉まり、吐出ピストン３１２は静止している。出口３１９は、次に出力制御ロッド３２１が上がることによって再び開き、１混合部分又はより多くの混合部分が吐出するように制御された速度で吐出ピストン３１２が下がる。
【００８３】
図７Ｆは、物質をノズル３１４から除去するべく出力制御ロッド３２１を下げる前に、最前進位置に吐出ピストン３１２を下げることによって、物質が吐出室３１７から排出されることを示す。吐出ヘッド１０７は、この後、図７Ａの状態にもどる。
【００８４】
図８は、図６Ａから図６Ｆで示した第１動作モードにおける、物質が吐出ヘッド１０７から流出する速度を示すグラフである。図９は、図７Ａから図７Ｆの第２動作モードが適用されるときの出力を示す同様なグラフである。
【００８５】
各図において、水平軸に時間、垂直軸に体積による物質の吐出速度を表わす。
図８の場合、物質は混合されるにつれて吐出される。そのため、吐出速度は、水平線８０１にて示すように実質的に一定速度である。この速度は、点線８０２で示す最低混合速度より高い。
【００８６】
図９では、吐出室３１７が物質で充満された後、部分８０３、８０４及び８０５にて示す３つの別々の物質部分が吐出される。図９に示すように、各部分はすべて、点線８０２で示す最低混合速度より低い。しかし、必要な吐出速度は部分によって異なる。それ故、部分８０４は、部分８０３及び８０５より高い速度で吐出される。
【００８７】
前記各動作モードでは，吐出ピストン３１２の移動が生成ピストン３１２の動作に調和するように吐出ヘッド１０７の動作を制御し、吐出ピストン３１２が制御された速度で後退している間、吐出ヘッド１０７に２つの試薬を混合させるという装置１０１の能力を利用している。
【００８８】
次に説明する動作モードでは、装置１０１が反応混合物１０８を吐出している間、２つ試薬を混合する一方、吐出ピストン３１２が移動するという装置１０１の能力が利用される。各場合に、反応混合物１０８の吐出速度（体積）ｄＶD／ｄｔ、は、反応混合物１０８の生成速度（体積）ｄＶM／ｄｔ、から吐出室３１７の体積増加速度ｄＶC／ｄｔ、を引いた速度にほぼ等しい。下記の数式１は、この関係を示す。
【００８９】
【数１】
2007181827.tif 000003
【００９０】
図１０において、図１０Ａ及び１０Ｂは、吐出ヘッド１０７の第３及び第４動作モードを各々グラフで示す。図１０Ａでは、反応混合物１０８の１部分が吐出される方法を示す。つまり、反応混合物１０８が、１００１、１００２及び１００３の各ステージにおいて異なった速度で吐出される。
【００９１】
吐出ピストン３１２は、ある速度範囲に亘って種々の速度で前進することができる。しかしながら、吐出ピストン３１２が反応混合物１０８を吐出することが可能できる速度には必然的に上限がある。これは、使用する液圧、吐出ピストン３１２の直径、反応混合物１０８の粘度などのような装置１０１の物理的パラメータに依存する。水平線１００４は、吐出ヘッド１０７が吐出ピストン３１２の移動によって反応混合物１０８を吐出できる最高速度を示す。ステージ１００２では、吐出速度は前記最高速度より高い。これは、吐出ピストン３１２が混合速度から算出された速度で移動している間、一時的に混合動作が再開されることによって達成される。例えば、１秒あたり８０ｍｌの吐出速度が必要であり、吐出ヘッド１０７が１秒あたり５０ｍｌの速度で物質を混合するように設定されているならば、物質は１秒あたり５０ｍｌ混合される一方、吐出ピストン３１２の移動によって１秒あたり３０ｍｌの速度で吐出室３１７の容量が減少する。本例では、吐出ピストン３１２の面積は１８８５ｍｍ2であるので、これは、吐出ピストン３１２の速度が１秒あたり１５．９ｍｍ（＝３００００ｍｍ3／ｓ÷１８８５ｍｍ2）であることによって達成される。
【００９２】
前記にて説明したように、ＰＬＣ５０１は、流量計４０９Ａ及び４０９Ｂから受ける信号から物質が混合される速度を継続的に監視する。それ故、吐出ピストン３１２の速度は、前記受信信号より算出された速度から調整される。
【００９３】
図１１Ａから図１１Ｃを参照して、吐出ヘッド１０７の第３動作モードを更に説明する。
図１０Ｂにおいて、吐出ヘッド１０７の最小混合速度１００７よりも低い吐出速度１００６で長時間に亘って反応混合物１０８の１部分１００５は吐出される。吐出される反応混合物１０８の量は吐出室３１７に貯蔵される最大容量よりも多い。これは、吐出の継続中、吐出室３１７が再充填される第４モードで吐出ヘッド１０７が運転されることによって達成できる。第４動作モードについては、図１２Ａから図１２Ｄを参照しながら、以下で詳細に説明する。
【００９４】
図１１Ａから図１１Ｃは、例として第３動作モード中における吐出ヘッド１０７の種々の構成を示す。図１０Ａを参照しながら説明したように、第３動作モードでは、吐出ヘッド１０７が複数部分の反応混合物１０８を吐出する。１ステージでは反応混合物１０８が吐出ピストン３１２自身の移動によって吐出され、他のステージでは２つの試薬が混合されている間吐出される。
【００９５】
図７Ａから図７Ｃを参照して説明したように、第３動作モードでは吐出室３１７が反応混合物１０８で充填される。本例では、出力制御ロッド３２１が次いで後退し、吐出ピストン３１２が要求された速度で下方に移動し、図１１Ａに示すように吐出室３１７中に貯蔵された最初に決められた量の反応混合物１０８が吐出される。最初に決められた量の反応混合物１０８が吐出された後、図１１Ｂに示すように生成ピストン３０１は後退し、結果的に、反応混合物１０８は、混合速度と吐出ピストン３１２の移動速度に依存する高速度でノズル３１９から吐出される。必要量の反応混合物１０８が高速で吐出されると、吐出ピストン３１２は、図１１Ｃに示すように最前進位置に戻り、吐出ピストン３１２自体の移動によって吐出が継続する。
【００９６】
図１２Ａから図１２Ｄは、例として第４動作モード中における吐出ヘッド１０７の種々の構成を示す。
第４動作モードでは、図７Ａから図７Ｃを参照して説明したように、吐出室３１７がまず反応混合物１０８で充填される。次いで出力制御ロッド３２１が後退し、吐出ピストン３１２が吐出室３１７に貯蔵された反応混合物１０８を吐出するべく要求された速度で下方に移動する。図１２Ａに示すように吐出ピストン３１２の前端面１２０１が吐出室３１７の入り口、つまり混合室３０５の出口３１９に達するまで吐出は続く。吐出室３１７の入り口に達した時点で、生成ピストン３０１が後退するので、混合が再開始され、吐出ピストン３１２が混合速度から算出された速度で後退する。特に、吐出ピストン３１２が後退するので、混合速度と吐出室３１７の容量の増加速度の差の速度で吐出は続く。図１２Ｃに示すように吐出室３１７が再充填されると、生成ピストン３０１は前方の位置に移動し、混合は終了する。図１２Ｄに示すように吐出ピストン３１２は最前進位置に進み、吐出は続く。吐出ピストンの前端面１２０１が再び吐出室３１７の入り口に達すると、吐出ヘッド１０７は図１２Ａに示すような構成となり、吐出室３１７は吐出中再充填される。このように、吐出ヘッド１０７は、図１２Ａから図１２Ｄに関連して説明した多くの動作サイクルを繰り返す。
【００９７】
第４動作モードの特殊な例としては、吐出ピストン３１２が前進することによって吐出が生じている間、そして混合と吐出ピストン３１２の後退の間に吐出が生じている間、吐出速度が実質的に同じになるべく設けられている。例えば、仮に吐出ヘッド１０７が反応混合物１０８を１秒間に８０ｍｌの速度で生成するならば、１秒間に３０ｍｌの速度で継続的に吐出することが必要とされる。また、吐出ピストンは１８８５ｍｍ2の吐出面積を有する。吐出ピストン３１２が前進している間、１秒あたり１５．９ｍｍの速度で進むので、１秒あたり３０ｍｌ（１５．９ｍｍ ｘ １８８５ｍｍ2＝３００００ｍｍ3）吐出される。１秒あたり３０ｍｌの速度で新たな物質が混合されている間、吐出室３１７の容量は１秒あたり５０ｍｌの速度で増加しているので１秒あたり３０ｍｌ（８０ｍｌ−５０ｍｌ＝３０ｍｌ）の速度での吐出が続く。これは、２６．５ｍｍ／ｓ ｘ １８８５ｍｍ2＝５００００ｍｍ3／ｓ（有効数字３桁まで）であるので１秒あたり２６．５ｍｍの速度で吐出ピストン３１２を後退させることによって達成できる。
【００９８】
本例では吐出室３１７の最大容積が約１２０ｍｌにすぎないことに留意すべきである。しかしながら、この連続動作モードによって、吐出ヘッド１０７は、１２０ｍｌより数倍大きい物質の容量を吐出ヘッド１０７が物質を吐出できる速度より低い速度で吐出することができる。
吐出速度が同じであるケースは、連続吐出の特別な１例であり、他の例では数種の異なった吐出速度が含まれることを理解すべきである。吐出ピストン３１２が前進している間、一時的に高速度で生成するべく物質の生成が一時的に再開することも予見できる。
【００９９】
図１３から図２６は、物質の生成及び吐出を制御するためにＰＬＣ５０１により実行されるプロセス・ステップを示す流れ図である。
図１３は、ＰＬＣ５０１の動作の概観を示す。ステップ１３０１では、吐出される部分の数、各部分の物質の量、各部分を吐出する各ステージでの物質の吐出速度、試薬の割合などに関する動作を規定する入力をＰＬＣ５０１が受信する。場合によっては、ステップ１３０１で受信する入力はシャットダウンを示す入力を含む。これらの入力は、入力装置５０２を介して受信されたユーザ入力であっても、又はコンピュータなどのようなネットワーク上の遠隔端末からＰＬＣ５０１で受信されてもよい。
【０１００】
ステップ１３０１で入力を受信した後、ステップ１３０２において、入力によって校正手順が指示されているか否かを決定するべく判断される。もし指示されているならば、ステップ１３０３で校正が実行される。直接ステップ１３０４に進むこともできる。ステップ１３０４において、装置１０１のシャットダウンが指示されているか否かを決定するべく判断される。そして、指示されているならば、ステップ１３１３で装置１０１をシャットダウンする。もしシャットダウンが指示されていないならば、ステップ１３０５においてサイクルの開始が指示されているか否か判断される。指示されていないならば、ステップ１３０１に戻り、ステップ１３０４又は１３０５の判断のいずれかが「はい」となるまでステップ１３０１から１３０５のループを繰り返す。
【０１０１】
もし、ステップ１３０５の判断が「はい」ならば、ステップ１３０６で装置１０１は初期化されたか否かが判断される。もし、初期化されたならば直接ステップ１３０８に進むが、初期化されていないならば、ステップ１３０８が実行されるに先立って装置１０１はステップ１３０７で初期化される。
【０１０２】
ステップ１３０８において、吐出ヘッド１０７の最低混合速度より低い吐出速度が要求されているか否かを決定するべく判断される。この判断が「いいえ」ならば、ＰＬＣ５０１は、ステップ１３０９で図６Ａから図６Ｆに示すように第１動作モードで装置１０１を運転する。一方、もしステップ１３０８の判断が「はい」ならば、他の動作モードがステップ１３１０で使用される。ステップ１３０９又は１３１０の完了後、ステップ１３１１においてもう一回動作するか否かを決定するべく判断され、もしもう一回動作するならば、ステップ１３０１が再入力される。もしもう一回の動作が指示されていないならば、プロセスがステップ１３０１に戻るに先立ってステップ１３１２では、装置１０１が待機モードになる。
【０１０３】
図１４は、装置１０１の校正を実行するステップ１３０３の詳細をフローチャートで示す。
ステップ１４０２で出力制御ロッド３２１が後退するに先立って、ステップ１４０１では、液圧駆動パック５０３が始動する。ステップ１４０３では、吐出ピストン３１２が最前進位置に移動する。
校正プロセスの目的は、比例弁５０８に適用される電圧の範囲に亘って、前方位置と後退位置の両方、吐出ピストン３１２の速度に対する公称値をＰＬＣ５０１に提供することである。従って、ＰＬＣ５０１の記憶は、比例弁５０８に適用される電圧値のリストを含む。本例では、そのリストは、前方と後退の移動に対応して負と正の値との間で変更するように設定されている。
【０１０４】
ステップ１４０４では、次の電圧値が選択される。従って、まずステップ１４０４に入り、リストの最初の値が選択される。ステップ１４０５では、ＰＬＣ５０１内のタイマーが始動し、ステップ１４０６では、選択された電圧が比例弁５０８に適用される。次いで、プロセスは、吐出ピストン３１２が完全に行程を終了したことを示す位置センサ２０６からの信号を待つ。前記信号を受け取ると、ステップ１４０８でタイマーが停止し、測定された時間が保存される。比例弁５０８に供給される電圧はステップ１４０９で停止され、ステップ１４１０では、吐出ピストン３１２の速度が算出される。ステップ１４１１では、他の電圧が適用されるか否かが判断される。もし、「はい」ならば、ステップ１４０４からステップ１４１１のループを繰り返す。このように、リスト内のすべての電圧が使用されるまでプロセスは再びステップ１４０４からステップ１４１１のループを繰り返す。次に、ステップ１４１１において「いいえ」となると、ステップ１４１３で液圧駆動パック５０３が停止し、ステップ１３０３が完了するに先立って、ステップ１４１２では、出力制御ロッド３２１は閉じた位置に戻る。
【０１０５】
図１５は、装置１０１の初期化ステップ１３０７を詳細に示す。まず、ステップ１５０１では、ポンプ１０３Ａ及び１０３Ｂが始動し、ステップ１５０２では、２つあるアキュムレータの１つに２０ＭＰａの圧力を蓄えるために液圧駆動パック５０３が始動する。ステップ１５０３では、パージサイクルに使用される第２アキュムレータに４０ＭＰａの圧力を蓄えるために液圧増圧装置が始動する。
【０１０６】
ステップ１５０４では分流弁４０３Ａ及び４０３Ｂが閉じることにより、循環する試薬が高圧で噴射口を通って吐出ヘッド１０７へ押し出される。双方の試薬を良好に混合させるために、生成が開始される前に通常１５ＭＰａの安定な高圧に到達して到達していなければならない。それ故に、生成が開始されるに前に短い時間、通常５秒間がこの圧力への到達のために設けられる。この時間を測定するために、ステップ１５０５において高圧リサイクルタイマーが始動する。
【０１０７】
図１６は、装置１０１を待機モードとするステップ１３１２を示す。まずステップ１６０１では、分流弁４０３Ａ及び４０３Ｂが開くことにより双方の試薬が吐出ヘッド１０７の噴射口を通る替わりに低圧流路のまわりを循環する。次いで、ステップ１６０２でポンプ１０３Ａ及び１０３Ｂのスイッチが切られ、そしてステップ１６０３で液圧駆動パック５０３のスイッチが切られる。アキュムレータに蓄圧された圧力は後で使用するために維持される。
【０１０８】
図１７は、ステップ８０９及び図６Ａから図６Ｆで表した吐出ヘッド１０７の第１動作モードを示す。まずステップ１７０１では出力制御ロッド３２１を後退させることにより出口３１９を開く。次にステップ１７０２で、吐出ピストン３１２は、図６Ｂを参照して説明したように絞り位置まで戻る。
【０１０９】
ステップ１７０３では、ステップ１５０５において、始動した高圧制御リサイクルタイマーの設定時間を経過したか否かが判断される。経過したならば、ステップ１７０４に進み、吐出が必要であることを示す信号を受信したか否かが判断される。この信号は、ユーザの入力でも電気機械操縦装置からの信号でもよい。例えば、図１の例において、それが始動したことを確認したコンベア装置からの信号が受信される。吐出信号を受信していない場合は、ステップ１７０４の判断が再びなされるまでステップ１７０５で待ち状態になる。従って、前記待ちループ状態は吐出信号を受信するまで続き、受信したならばステップ１７０６に進む。
【０１１０】
ステップ１７０６において、必要な重量の物質が生成されかつ同時に吐出される。ステップ１７０７において、比例弁５０８の制御下で、吐出ピストン３１２を最前進位置へ移動することにより吐出室３１７内に残留する物質もまた吐出される。その後、出力制御ロッド３２１は、ステップ１７０８で前方へ進み、ステップ１７０８で出口３１９は閉じる。
【０１１１】
ステップ１７０９では現在の動作が完了したか否かを判断する。現在の動作は、複数の物質吐出ユニットの複数回のサイクルを含んでもよい。その場合、さらなる吐出サイクルがまだ必要なこともある。現在の動作が完了したならばステップ１３０９が完了し、ステップ１３１１に進む。そうでない場合は、ステップ１７０９の判断が「はい」となるまでは、ステップ１７０１から１７０９を繰り返す。
【０１１２】
図１８は、必要な重量の物質を生成するステップ１７０６を詳細に示す。先ず、ステップ１８０１において、生成ピストン３０１用の液圧制御弁５０７が生成ピストン３０１を後退させるために駆動される。その後、ステップ１８０２において生成ピストン３０１が最後退位置にあることを近接スイッチ２０５が確認したか否かが判断される。確認されたならば、ステップ１８０３において混合重量タイマーが始動する。次いで図６Ｄに示すように、ステップ１８０４で吐出ピストン３１２が後退し、吐出室３１７への入り口が開く。ステップ１８０５で必要な重量の物質を生成するために必要な時間だけ混合が行われたか否かが判断される。行われていなければ、この判断が繰り返され、そして判断が「はい」となるまで物質が生成される。この判断が「はい」となったとき、ステップ１８０６において生成ピストン３０１用の液圧制御弁５０７が駆動停止されることにより生成ピストン３０１が前進し、生成を停止させる。ステップ１８０７において生成ピストン３０１が最前進位置にあると近接スイッチ２０５が確認したならば、ステップ１７０６は完了する。
【０１１３】
図１９は、他の動作モードを実行するステップ１３１０を詳細に示す。まずステップ１３１０におけるステップ１９０１において、吐出室３１７が吐出する準備ができているか否か、つまり、吐出される物質が含まれているか否かについて判断される。ステップ１９０１の最初の繰り返しでは、この判断は「いいえ」となるが、その後の繰り返しでは、「はい」と判断され得る。「はい」と判断されれば、直接ステップ１９０５に進むが、「いいえ」と判断されれば、ステップ１９０２で出口３１９が閉じる。特に、出力制御ロッド３２１用の液圧制御弁５０６が駆動され出口３１９が閉じる。
【０１１４】
ステップ１９０３において、ステップ１５０５で始動した高圧制御リサイクルタイマーの設定時間を経過したか否かが判断される。このステップは、前記タイマーが設定時間を経過し、ステップ１９０４で吐出可能な物質が生成されるまで繰り返される。物質生成に続いて、ステップ１９０５において、吐出が始動することを指示する信号を受信したか否かを決定するべく判断される。「いいえ」ならばステップ１９０５を繰り返す。「はい」ならばステップ１９０６で物質が吐出される。次いでステップ１９０７において、現在の動作が完了したか否かが判断される。（代わりに、一又はそれ以上の部分の物質が吐出する動作を要求することもできる。）ステップ１９０７にて、「はい」ならば、ステップ１３１０が完了する。「いいえ」ならば、再びステップ１９０１に進む。
【０１１５】
図２０は、物質生成のステップ１９０４を更に詳細に示す。まずステップ２００１で、電圧が比例弁５０８に加えられ、吐出ピストン３１２が後退を開始する。後退速度、つまり駆動電圧は、２つの試薬が混合される速度に依存する。ステップ２００１で、吐出ピストン３１２の後退が開始すると同時に、ステップ２００２において、生成ピストン３０１用の液圧制御弁５０７が駆動され、試薬の混合が始まる。ステップ２００３において、生成ピストン３０１用の近接スイッチ２０５が最後退位置にあることを確認したか否かについての判断を繰り返す。「はい」ならば、ステップ２００４にて混合重量の監視が始動する。次いでステップ２００５において、物質が必要な重量生成されるまで、物質の生成量が監視され、もし必要なら吐出ピストン３１２の速度が調整される。（このステップは、以下図２１を参照して更に詳細に説明される。）
【０１１６】
必要な重量の物質が生成されたとき、ステップ２００６において、生成ピストン３０１用の液圧制御弁５０７が再駆動され、物質の生成が停止する。次いでステップ２００７において、ＰＬＣ５０１は近接スイッチ２０５から、生成ピストン３０１が最前進位置に移動したことを示す信号が送られてくるのを待つ。「はい」ならば、ステップ２００８において、吐出ピストン３１２の後退が停止しステップ１９０４が完了する。
【０１１７】
図２１は、物質の生成と吐出ピストン３１２の後退を監視するステップ２００５を更に詳細に示す。ステップ２１０１において、流量計４０９Ａからの信号が受信され第１試薬の流量が必要量であるか否かが判断され、もし「いいえ」ならば、ステップ２１０２にてポンプ１１１Ａの速度はステップ２１０３に進むに先立って調整される。
【０１１８】
ステップ２１０３において、流量計４０９Ｂからの信号が受信され第２試薬の流量が必要量であるか否かが判断され、もし「いいえ」ならば、ステップ２１０３にてポンプ１１１Ｂの速度はステップ２１０４に進むに先立って調整される。
【０１１９】
ステップ２１０５において、ステップ２１０１及び２１０３で特定された流量から物質の生成速度が決定され、吐出ピストン３１２の新たに必要とされる後退速度が決定される。
ステップ２１０６において、吐出ピストン３１２の現在の後退速度が位置センサ２０６が受信した信号から決定される。ステップ２１０７において、吐出ピストン３１２が必要な速度で後退しているか否かを決定するべく判断される。もし「はい」ならば、ステップ２１０９へ直接進む。もし「いいえ」ならば、ステップ２１０９に進むに先立って、ステップ２１０８にて吐出ピストン３１２の速度は比例弁５０８に調整電圧を与えることによって調整される。
【０１２０】
ステップ２１０９において、必要な重量の試薬が混合されたか否かを決定するべく判断される。もし「いいえ」であるならば、ステップ２１０９にて必要な重量が混合されたと決定されるまでステップ２１０１から２１０９を繰り返す。
【０１２１】
図２２は、物質が吐出するステップ１９０６を詳細に示す。まずステップ２２０１において、液圧制御弁５０６が駆動を解かれ出力制御ロッド３２１が後退することにより出口３１９が開く。ステップ２２０２が完了する前に出口３１９が良好に開くべく近接スイッチにより監視される。ステップ２２０２において、吐出ピストン３１２が前方へ進み、吐出ピストン３１２の速い移動によって、短時間でノズル３１４が反応混合物１０８によって充満される。ノズル３１４が速く充満されなければ、低い吐出速度、例えば５ｍｌ/秒、に対して、ノズル３１４からの通常パターンの流量が達成される前に限られた時間が経過することが見いだされている。それ故、できるだけ速く通常の流量パターンを達成するために、動作が必要とする速度で吐出が実行される前に、ノズル３１４は予め定められた速度で充填される。
【０１２２】
ステップ２２０３において、次の吐出のステージ用のパラメータが選択される。このように、ステップ２２０３に進む最初のとき最初のステージが選定される。ステップ２２０４において、必要な吐出速度が吐出ピストン３１２自体によって与えられる最大速度より速いか否かについて判断される。もし「はい」であるならば、ステップ２２０８が実行され、物質が吐出している間に新たな物質が混合される。この動作モードは図１１Ａ〜図１１Ｃに関連して前記にて説明された。そして、図２３に関連して更に詳細に以下で説明される。
【０１２３】
もしステップ２２０４における判断が「いいえ」ならば、更にステップ２２０５において、吐出される現在の部分が要求する容量が吐出室３１７内の容量より大きいか否かが判断される。もし「はい」ならば、ステップ２２０６において、物質が連続吐出モードで吐出される。この動作モードは、図１２Ａから１２Ｄに関連して前記にて説明され、図２６に関連して更に詳細に以下で説明される。ステップ２２０５の判断が「いいえ」ならば、ステップ２２０７において、必要な吐出速度を与えるように算出された速度で吐出ピストン３１２が前方へ移動することによって物質が吐出される。
【０１２４】
ステップ２２０６，２２０７又は２２０８に続いて、ステップ２２０９において、現在の部分の物質が今吐出されているか又は吐出の別のステージが実行されなければならないか否かを決定するべく判断される。もし別のステージが必要とされるならば、ステップ２２０３からステップ２２０４に再び進む。そして、ステップ２２０９に再び進むに先立ってステップ２２０８又はステップ２２０５そして２２０６又は２２０７が実行される。ステップ２２０９での判断が「いいえ」のときには、現在の部分の混合は完了し、ステップ２２１０において、出力制御ロッド３２１を下げることによって出口３１９が閉じる。近接スイッチ２０４からの信号が出力制御ロッド３２１が閉じた位置にあることを示したとき、ステップ２２１０は完了し、ステップ１９０６も満了する。
【０１２５】
図２３は、新たな物質の混合と同時に吐出するステップ２００８を更に詳細に示す。まずステップ２３０１において、図１１Ｂに関連して説明したように、吐出ピストン３１２の前進が、試薬の混合により物質が生じる公称速度から算出された速度で始まる。次いでステップ２３０２において、生成ピストン３０１用の液圧制御弁５０７が駆動し、試薬の混合が再始動する。ステップ２３０３において、プロセスは、生成ピストン３０１が最後退位置にあることを示す信号を近接スイッチ２０５から受けるまで待機する。次にステップ２３０４において、重量モニターが始動する。
【０１２６】
ステップ２３０５において、物質の生成と吐出ピストン３１２の移動を監視し、必要量の物質が混合され、そして吐出する。このようにステップ２３０５において、ＰＬＣ５０１は、ステップ２００５と同様な仕方で、流量計４０９Ａ及び４０９Ｂと位置センサ２０６から受信した信号を監視する。そして、必要なときポンプ１１１Ａ及び１１１Ｂの速度を調整することによって混合速度を調整し、及び／又は比例弁５０８を駆動する電圧を調整することによって吐出ピストン３１２の速度を調整する。
【０１２７】
ステップ２３０５で必要量の物質が混合されたとき、生成ピストン３０１用の液圧制御弁５０７は、ステップ２３０６にて駆動を解かれる。次いでステップ２３０７において、プロセスは、生成ピストン３０１が最前進位置にあることを示す近接スイッチ２０５からの信号を待って、混合は終了する。ステップ２３０７が完了すると、ステップ２２０８も終了する。
【０１２８】
図２４は、連続吐出モードにおいて必要な量の物質を吐出するステップ２２０５のフローチャートを示す。まずステップ２４０１において、ＰＬＣ５０１は、位置センサ２０６から受信した信号から吐出ピストン３１２が可能な最下位置に達したか否かを決定するべく判断される。本例では、可能な最下位置とは吐出ピストン３１２の前端面１２０１が吐出室３１７の入り口に達したときをいう。もし「いいえ」ならば、ステップ２４０３において、吐出ピストン３１２は必要な速度で物質を吐出するように算出された速さで前進する。
【０１２９】
もしステップ２４０１で吐出ピストン３１２が可能な最下位置に達したと判断されたならば、ステップ２４０２に進む。ステップ２４０２において、図１２Ｂを参照して説明したように、物質の混合速度から算出された速度で吐出ピストン３１２が後退する間、物質は生成される。混合している間、吐出ピストン３１２は、算出された速度で前進するのではなく、算出された速度で後退すること以外、このプロセスはステップ２２０８のプロセスと同様である。
【０１３０】
ステップ２４０２で物質が生成した後、吐出室３１７に再び吐出する反応混合物１０８を充填する。次いでステップ２４０３において、吐出ピストン３１２は前進を開始するので必要速度で吐出が継続する。ステップ２４０４において、現在の吐出ステージが完了したか否かが判断される。「はい」ならば、ステップ２２０８は完了する。「いいえ」ならば、ステップ２４０１に戻る。
【０１３１】
このように、プロセスは通常ステップ２４０１，２４０３及び２４０４のまわりを循環し、吐出ピストン３１２が前方に進むことによって吐出が実行される。しかしながら、ステップ２４０１において、吐出室３１７の再充填が必要なことが検知されたら、ステップ２４０１，２４０３及び２４０４のまわりを循環し続けるに先立って、ステップ２４０２において吐出室３１７が再充填される。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】２つの試薬を高圧で混合することにより物質を生成する装置１０１を示す図である。
【図２】吐出ヘッド１０７の詳細を示す図である。
【図３】吐出ヘッド１０７の内部構成を詳細に示す切り欠き図である。
【図４】装置１０１内の試薬の流れを示す概略図である。
【図５】装置１０１の制御ユニット１１３、吐出ヘッド１０７及び液圧システムを示す概略図である。
【図６】吐出ヘッド１０７の第１動作モードの一連のステップを示す図である。
【図７】吐出ヘッド１０７の第２動作モードの一連のステップを示す図である。
【図８】図６にて示す第１動作モードにおける物質が吐出ヘッド１０７から吐出される速度を示すグラフである。
【図９】図７にて示す第２動作モードにおける出力速度を示すグラフである。
【図１０】吐出ヘッド１０７の第３動作モード及び第４動作モードを示すグラフである。
【図１１】例として第３動作モードにおける吐出ヘッド１０７の構成を示す図である。
【図１２】例として第４動作モードにおける吐出ヘッド１０７の構成を示す図である。
【図１３】ＰＬＣ５０１の動作の概観を示す図である。
【図１４】装置１０１の校正を実行するステップ１３０３を示す図である。
【図１５】装置１０１の初期化ステップ１３０７を示す図である。
【図１６】装置１０１を待機モードにおくステップ１３１２を示す図である。
【図１７】ステップ８０９によって代表される吐出ヘッド１０７の第１動作モードを示す図である。
【図１８】必要な重量の物質を生成させるステップ１７０６を示す図である。
【図１９】代替モード動作を実行するステップ１３１０を示す図である。
【図２０】物質を生成するステップ１９０４を示す図である。
【図２１】物質の生成と吐出ピストン３１２の後退を監視するステップ２００５を示す図である。
【図２２】物質が吐出するステップ１９０６を示す図である。
【図２３】新たな物質の混合と同時に吐出するステップ２２０８を示す図である。
【図２４】連続吐出モードにおいて必要な量の物質を吐出するステップ２２０６を示す図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０１    物質生成装置
１０７    吐出ヘッド
１１３    制御ユニット
３０１    生成ピストン
３０５    混合室
３１０    吐出シリンダ
３１２    吐出ピストン
３１８    端板
３１９    出口
３２１    出力制御ロッド
５０１    プログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）
５０３    液圧駆動パック
５０６，５０７    ２流路液圧方向制御弁（液圧制御弁）
５０８    比例弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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