(57)【要約】  少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を制御装置により調整するための方法である。制御装置は、第１の流体（Ｆ１）のためのチャンバー容積（ＶＣ１）および第１の流体（Ｆ１）のための入口要素および出口要素および少なくとも１つの回転または章動要素を有する第１のチャンバーを含む。制御装置は、第２の流体（Ｆ２）のためのチャンバー容積（ＶＣ２）を有する少なくとも１つの第２のチャンバー（６）を含み、ここで、第２のチャンバーが、第２の流体（Ｆ２）のための入口要素および出口要素と、少なくとも１つの回転または章動要素とを有する。回転または章動要素は、規定された回転または章動周波数比で回転または章動するように連結され、流体（Ｆ１、Ｆ２）によって駆動される。チャンバー容積比（ＶＣ１：ＶＣ２）および回転または章動周波数比は、出口要素から流出する流体（Ｆ１、Ｆ２）が、予め規定された体積流量比を有するように選択される。第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーのそれぞれの入口要素の入口抵抗（Ｒｉ）およびそれぞれの出口要素の出口抵抗（Ｒｏ）が、式（Ｉ）を満たすように選択され、ここで、ηＦは、それぞれの流体（Ｆ１、Ｆ２）の粘度であり、Ｃｎは、それぞれのチャンバーを示す。【選択図】図１
2022502239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を調整するための方法であって、前記流体（Ｆ１、Ｆ２）間の体積流量比が、制御装置（１）であって、
・  第１の流体（Ｆ１）のためのチャンバー容積（ＶＣ１）を有する第１のチャンバー（２）であって、前記第１のチャンバー（２）が、前記第１の流体（Ｆ１）のための入口要素（３）および出口要素（４）と、前記チャンバー（２）内の少なくとも１つの回転または章動要素（５）とを有する、第１のチャンバー（２）と、
・  少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のためのチャンバー容積（ＶＣ２）を有する少なくとも１つの第２のチャンバー（６）であって、前記第２のチャンバー（６）が、前記第２の流体（Ｆ２）のための入口要素（７）および出口要素（８）と、前記チャンバー（６）内の少なくとも１つの回転または章動要素（９）とを有する、第２のチャンバー（６）と
を含む、制御装置（１）によって調整され、
ここで、前記第１のチャンバー（２）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（５）および前記第２のチャンバー（６）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（９）が、規定された回転または章動周波数比で回転または章動するように連結され、
前記第１のチャンバー（２）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（５）および／または前記第２のチャンバー（６）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（９）が、前記第１の流体（Ｆ１）および／または前記第２の流体（Ｆ２）によって駆動され、
前記チャンバー容積の比（ＶＣ１：ＶＣ２）および前記回転または章動周波数比が、前記第１のチャンバー（２）の出口要素（４）から流出する第１の流体（Ｆ１）及び前記第２のチャンバー（６）の出口要素（８）から流出する第２の流体（Ｆ２）が、予め規定された体積流量比を有するように選択され、
前記第１のチャンバー（２）および／または前記第２のチャンバー（６）のそれぞれの入口要素（３、４）の入口抵抗（Ｒｉ）およびそれぞれの出口要素（４、８）の出口抵抗（Ｒｏ）が、以下の式：
【数１】
2022502239.tif 000010
を満たすように選択され、
ここで、ηＦは、それぞれの流体（Ｆ１、Ｆ２）の粘度であり、Ｃｎは、それぞれのチャンバーを示す、方法。
【請求項２】
前記第１のチャンバー（２）および／または前記第２のチャンバー（６）のそれぞれの入口要素（３、４）の入口抵抗（Ｒｉ）およびそれぞれの出口要素（４、８）の出口抵抗（Ｒｏ）は、ＲＴが１０４ｍ−３〜１０１４ｍ−３、好ましくは１０５ｍ−３〜１０１２ｍ−３、より好ましくは１０６ｍ−３〜１０１１ｍ−３であるように選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のチャンバー（２）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（５）および前記第２のチャンバー（６）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（９）が、実質的に同一の回転または章動周波数で回転するように、好ましくは共通のシャフト（１０）によって、直接連結され、これによって、前記第１の流体（Ｆ１）と前記第２の流体（Ｆ２）間の体積流量比が、第１および第２のチャンバーの規定された容積比（ＶＣ１：ＶＣ２）に実質的に等しくなる、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のチャンバー（２）および／または前記第２のチャンバー（６）が、第１の回転要素（５、９）および第２の逆回転要素（１１、１２）を有し、好ましくは、前記第１の回転要素（５、９）間の回転周波数比および／または前記第２の逆回転要素（１１、１２）間の回転周波数比が本質的に１に等しい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の液体（Ｆ１）および／または前記第２の液体（Ｆ２）の粘度ηＦが、０．５ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１．０ｍＰａ・ｓ〜５，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２５ｍＰａ・ｓ−１〜２，５００ｍＰａ・ｓ、さらにより好ましくは５０ｍＰａ・ｓ〜２，５００ｍＰａ・ｓ、最も好ましくは１００ｍＰａ・ｓ〜２，５００ｍＰａ・ｓである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のチャンバー（２）のチャンバー容積（ＶＣ１）と前記第２のチャンバー（６）のチャンバー容積（ＶＣ２）の比が、１〜１００、好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０、さらにより好ましくは１〜５、最も好ましくは１〜２．５である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のチャンバー（２）の入口要素（３）と出口要素（４）間の圧力差（Δｐ１）と、前記第２のチャンバー（６）の入口要素（７）と出口要素（８）間の圧力差（Δｐ２）の比が、１５００未満、好ましくは１０００未満、より好ましくは５００未満、最も好ましくは１００未満である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のチャンバー（２）のＲＴ（Ｃ１）−値と前記第２のチャンバー（６）のＲＴ（Ｃ２）−値の比が、１５００より小さく、好ましくは１０００より小さく、より好ましくは５００より小さい、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の流体（Ｆ１）および前記第２の流体（Ｆ２）が、混合時に化学反応するように選択され、好ましくは前記流体（Ｆ１、Ｆ２）のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つのポリウレタン、より好ましくはシラン末端ポリウレタンを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体（Ｆ１、Ｆ２）の少なくとも１つが、少なくとも１つの緩衝剤、好ましくはリン酸緩衝液、および／または少なくとも１つのカルボキシメチルセルロース、好ましくはカルボキシメチルセルロースナトリウム塩、および／または少なくとも１つの界面活性剤、好ましくはポリソルベートのクラスからの界面活性剤を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のチャンバー（２）のＲＴ（Ｃ１）−値の前記第１のチャンバー（２）の漏れ抵抗（ＲＬ（Ｃ１））に対する比、および／または前記第２のチャンバー（６）のＲＴ（Ｃ２）−値の前記第２のチャンバー（６）の漏れ抵抗（ＲＬ（Ｃ２））に対する比が、１０−８〜１０４、好ましくは１０−７〜１０２、最も好ましくは１０−６〜１００である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記回転または章動要素のない流量比（ＦＲ０）の理論流量比（ＦＲＴ）に対する比が、０．０１〜１００、好ましくは０．５〜５、最も好ましくは０．９〜１．１である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を、特には請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法によって、調整するための制御装置（１）であって、
・  第１の流体（Ｆ１）のためのチャンバー容積（ＶＣ１）を有する第１のチャンバー（２）であって、前記第１のチャンバー（２）が、前記第１の流体（Ｆ１）のための入口要素（３）および出口要素（４）と、前記チャンバー（２）内の少なくとも１つの回転または章動要素（５）とを有する、第１のチャンバー（２）と、
・  少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のためのチャンバー容積（ＶＣ２）を有する少なくとも１つの第２のチャンバー（６）であって、前記第２のチャンバー（６）が、前記第２の流体（Ｆ２）のための入口要素（７）および出口要素（８）と、前記チャンバー（６）内の少なくとも１つの回転または章動要素（９）とを有する、第２のチャンバー（６）と
を含み、
ここで、前記第１のチャンバー（２）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（５）および前記第２のチャンバー（６）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（９）が、規定された回転または章動周波数比で回転または章動するように連結され、
前記第１のチャンバー（２）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（５）および／または前記第２のチャンバー（６）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（９）が、前記第１の流体（Ｆ１）および／または前記第２の流体（Ｆ２）によって駆動される、装置。
【請求項１４】
前記第１のチャンバー（２）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（５）および前記第２のチャンバー（６）の前記少なくとも１つの回転または章動要素（９）が、好ましくは共通のシャフト（１０）または歯車機構によって、機械的に連結される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１のチャンバー（２）および／または前記第２のチャンバー（６）が、第１の回転要素（５、９）および第２の逆回転要素（１１、１２）を有し、前記第１の回転要素（５、９）および前記第２の逆回転要素（１１、１２）が、好ましくは、それぞれ、互いに噛み合う歯車であり、前記歯車が、より好ましくは、楕円形の歯車である、請求項１３または１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置（１）が、前記第１の流体（Ｆ１）および前記第２の流体（Ｆ２）の流れの方向において前記第１のチャンバー（２）の出口要素（４）および前記第２のチャンバー（６）の出口要素（８）に配置された、少なくとも１つの混合ユニット（１５）を備え、前記混合ユニット（１５）が、前記第１の流体（Ｆ１）および前記第２の流体（Ｆ２）を調整された体積流量比で混合するように設計され、前記混合ユニット（１５）が、少なくとも１つのスタティックミキサーを含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を調整するための方法に関する。流体（Ｆ１、Ｆ２）間の体積流量比は、制御装置で調整される。制御装置は、第１の流体（Ｆ１）のための入口要素および出口要素を有する第１のチャンバーと、少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のための入口要素および出口要素を有する第２のチャンバーとを備える。本発明の主題はまた、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を調整するための制御装置である。
【背景技術】
【０００２】
上述したタイプの方法および装置は、様々な実施形態において実際に知られている。しかしながら、実際に知られている方法及び装置では、多くの場合、流体間の満足のいく流れ制御ができない。このことは、流体の流れ間の固定された化学量論比が、通常、実際に知られている解決策では保証できないという問題につながる。さらに、既知の手段は、多くの場合、外部動力源、ポンプまたは複雑な機械的配置を必要とし、したがって、それらの購入コストならびにそれらの運転コストに関して費用がかかる。信頼性のある流量制御、すなわち流体間の体積流量比の正確な調整が、実際に知られている方法および装置では満足のいくようにはできないという事実は、２つの流体が混合時に互いに迅速な化学反応を受ける状況において特に重要である。これらのシステムでは、初期圧力および／または初期流量の変化とは独立して、流体が混合される瞬間の流体間の化学量論比を正確に制御することが特に重要である。しかしながら、実際に知られている方法および装置では、少なくとも２つの異なる流体間の体積流量比の機能的に安全な調整ができない。特に、流体の流れが混合時に互いに化学反応を受ける状況に関する要件は、知られている手段では満たされていない。
【発明の概要】
【０００３】
そこで、本発明の目的は、少なくとも２つの異なる流体の体積流量比を調整するための方法であって、例えば２つの流体の流れが混合時に互いに迅速な化学反応を受ける場合に、流量制御に関連する要件が非常に高い場合であっても、流体間の体積流量比の正確な調整を確実に保証する方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、少なくとも２つの異なる流体の体積流量比を調整するための対応する装置を提供することである。
【０００４】
この目的を達成するため、本発明は、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を調整するための方法を教示し、ここで、流体（Ｆ１、Ｆ２）間の体積流量比が、制御装置であって、
・  第１の流体（Ｆ１）のためのチャンバー容積（ＶＣ１）を有する第１のチャンバーであって、第１のチャンバーが、第１の流体（Ｆ１）のための入口要素および出口要素と、チャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素とを有する、第１のチャンバーと、
・  少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のためのチャンバー容積（ＶＣ２）を有する少なくとも１つの第２のチャンバーであって、第２のチャンバーが、第２の流体（Ｆ２）のための入口要素および出口要素と、チャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素とを有する、第２のチャンバーと
を含む、制御装置によって調整され、
ここで、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、規定された回転または章動周波数比で回転または章動するように連結され、
ここで、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および／または第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、第１の流体（Ｆ１）および／または第２の流体（Ｆ２）によって駆動され、
ここで、チャンバー容積の比（ＶＣ１：ＶＣ２）および回転または章動周波数比が、第１のチャンバーの出口要素から流出する第１の流体（Ｆ１）及び第２のチャンバーの出口要素から流出する第２の流体（Ｆ２）が、予め規定された体積流量比を有するように選択され、
ここで、第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーのそれぞれの入口要素の入口抵抗（inlet resistor）（Ｒｉ）およびそれぞれの出口要素の出口抵抗（output resistor）（Ｒｏ）が、以下の式：
【数１】
2022502239.tif 000003
を満たすように選択され、
ここで、ηＦは、それぞれの流体（Ｆ１、Ｆ２）の粘度であり、Ｃｎは、それぞれのチャンバーを示す。
【０００５】
本発明の方法によれば、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比が調整される。好ましくは、２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比が調整され、したがって、流体（Ｆ１、Ｆ２）間の体積流量比を調整するために使用される制御装置が、有利には２つのチャンバーを備える。また、制御装置は、多数の部分的に同一の流体と部分的に異なる流体間の体積流量比を正確に調整するために、多数のチャンバーを備えることも可能である。好ましい実施形態によれば、２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比は、２つのチャンバーを備える制御装置によって調整される。
【０００６】
本発明の構成内で使用される流体は、反応物質、触媒、抑制剤、着色顔料、可塑剤、発泡剤、消泡剤または他の機能性添加剤であり得る。さらに、流体のうちの少なくとも１つは、プロペラントを含有してもよい。
【０００７】
本発明の範囲内で、体積流量比は、特に、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量の比を意味する。流体の体積流量は、単位時間当たりに通過する流体の体積である。さらに、本発明の範囲内で、回転または章動周波数比は、特に、第１のチャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素の回転または章動周波数の、少なくとも１つの第２のチャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素の回転または章動周波数に対する比を意味する。本発明の構成内で、流量制御または流量制御の程度は、それぞれ、達成された体積流量比と所望の体積流量比間の関係を意味する。したがって、流量制御が高いまたは流量制御の程度が高いことは、達成された体積流量比が流体流れの所望の体積流量比または化学量論比に近いことを意味する。
【０００８】
本発明によれば、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素は、規定された回転または章動周波数比で回転または章動するように連結される。したがって、予め規定された体積流量比は、規定されたチャンバー容積比（ＶＣ１：ＶＣ２）並びに回転または章動周波数比を選択することによって確保することができる。このようにして、第１の流体（Ｆ１）と少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）間の体積流量比の信頼性のある再現可能な調整が可能となる。
【０００９】
本発明によれば、第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーのそれぞれの入口要素の入口抵抗（Ｒｉ）およびそれぞれの出口要素の出口抵抗（Ｒｏ）が、以下の式を満たすように選択される。
【数２】
2022502239.tif 000004
【００１０】
本発明の範囲内で、入口要素の入口抵抗（Ｒｉ）または出口要素の出口抵抗（Ｒｏ）は、それぞれ、入口要素または出口要素の流れ抵抗を意味する。入口要素および／または出口要素は、好ましくは、ラインおよび／または管および／または開口部および／または通路として設計され、通路は、制御装置の内部に配置される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、入口要素および／または出口要素は、入口ラインおよび／または出口ラインとして、最も好ましくは入口管および／または出口管として設計される。入口ラインおよび／または出口ラインは、有利には、両方ともチャンバー側の入口／出口開口部を備える。
【００１２】
第１および／または第２のチャンバーの入口要素は、少なくとも１つの入口管、好ましくは少なくとも１つの円形入口管として設計され、または少なくとも１つの円形入口管を含むことが推奨される。また、本発明の範囲内で、混合ユニットは、２つのチャンバー側開口部を含む制御装置に直接連結され、開口部の一つが第１のチャンバーに接続され、開口部の一つが第２のチャンバーに接続される。そのような場合、チャンバーから混合ユニットのそれぞれの開口部に通じる制御装置の通路は、好ましくはチャンバーの出口要素である。代わりの実施形態では、第１および第２のチャンバーの出口要素が、少なくとも１つの出口ラインとして設計されるか、または出口ライン、好ましくは流体を別々に混合ユニットに案内する出口管を含む。
【００１３】
入口要素および／または出口要素は、有利には、異なる単一の要素から構成されてもよい。これらの単一の要素は、ライン、管、開口部、バルブまたは通路であってもよく、該通路は、制御装置の内に配置される。入口要素および／または出口要素が複数の単一要素から構成される場合では、入口抵抗（Ｒｉ）または出口抵抗（Ｒｏ）は、それぞれ、単一の抵抗の合計として計算される。例えば、入口要素および／または出口要素は、バルブによって接続される異なる半径の２つの異なる円形管で形成されてもよい。このような場合、入口抵抗（Ｒｉ）および／または出口抵抗（Ｒｏ）は、異なるコンパウンドによって形成される単一の抵抗の合計に対応し、第１の管の抵抗、バルブの抵抗および第２の管の抵抗を意味し、ここで、抵抗は、流れ抵抗を意味する。円形断面を有する管の場合、流れ抵抗または抵抗（resistor）は、それぞれ、式：
【数３】
2022502239.tif 000005
に従って計算され、
ここで、ηＦは、流体の粘度であり、Ｌは、管の長さであり、ｒは、管の円形断面の半径である。矩形断面を有する管の場合、流れ抵抗または抵抗（resistor）は、それぞれ、式：
【数４】
2022502239.tif 000006
に従って計算され、
ここで、ηＦは、流体の粘度であり、Ｌは、管の長さであり、ｈは、チャネル断面の高さであり、ｗは、チャネル断面の幅であり、ここで、ｈはｗより小さい（ｈ＜ｗ）。当業者は、当業者の技術的知識に従って、問題なく、管、バルブなどのそれぞれの流れ抵抗または抵抗（resistor）を計算するであろう。
【００１４】
チャンバーのＲＴ−値を計算するために、このチャンバーの入口抵抗（Ｒｉ）およびチャンバーの出口抵抗（Ｒｏ）を足し、それぞれの流体の粘度（ηＦ）で割る。
【００１５】
上述のように、入口抵抗（Ｒｉ）および出口抵抗（Ｒｏ）は、それぞれ、入口要素または出口要素の単一の抵抗の合計として計算される。したがって、入口要素の入口抵抗（Ｒｉ）を計算するために、好ましくは、ライン、管、バルブ、開口部および制御装置内の通路を意味する、流体（Ｆ１、Ｆ２）を流体リザーバからそれぞれのチャンバー内に案内するすべての要素の単一抵抗の合計を足す必要がある。したがって、出口要素の出口抵抗（Ｒｏ）を計算するために、それぞれのチャンバーから出口点または混合ユニットに流体（Ｆ１、Ｆ２）を案内するすべての要素の単一の抵抗が好ましくは足され、ライン、管、バルブ、開口部または制御装置内の通路を意味する。
【００１６】
本発明の範囲内で、ηＦは、それぞれの流体（Ｆ１、Ｆ２）の粘度である。流体の粘度は、好ましくは２３℃、５０・ｓ−１のせん断速度で測定される。
【００１７】
第１のチャンバー、少なくとも１つの第２のチャンバー、回転または章動要素および回転要素の接続のための要素は、金属またはプラクチックなどの任意の適切な材料から作製されてもよい。特に、第１のチャンバー、少なくとも第２のチャンバー、回転または章動要素、および回転要素の接続のための要素は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー（ＡＢＳ）、ポリアミド６、ポリアミド６．６、ポリアミド１２、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートで作ることができる。装置の可動部分間の低摩擦につながる材料の組合せを選択することが好ましい。この点において、黒鉛、ＰＴＦＥ粒子またはシリコーンオイルのような摩擦調整剤を含有する材料が特に好ましい。
【００１８】
本発明による方法の好ましい実施形態によれば、第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーのそれぞれの入口要素の入口抵抗（Ｒｉ）およびそれぞれの出口要素の出口抵抗（Ｒｏ）は、ＲＴが１０４ｍ−３〜１０１４ｍ−３、好ましくは１０５ｍ−３〜１０１２ｍ−３、より好ましくは１０６ｍ−３〜１０１１ｍ−３であるように選択される。この実施形態は、ＲＴ−値が好ましい範囲内にあるように入出力抵抗を選択することによって、非常に高度な流量制御が可能であるという知見に基づいている。驚くべきことに、ＲＴが好ましい値を有するように、第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーのそれぞれの入口要素／出口要素の入口抵抗（Ｒｉ）および出口抵抗（Ｒｏ）を単に選択することによって、高い流量制御性能を機能的に安全な方法で保証することができる。この範囲で、流量制御性能は、驚くほど高い。さらに、入口抵抗（Ｒｉ）および／または出口抵抗（Ｒｏ）の大きさが減少することで、流量制御の程度が向上する。したがって、本発明は、入出力抵抗の選択が流量制御性能に驚くほど高い影響を及ぼすという発見に基づいている。
【００１９】
本発明によれば、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が連結される。特に推奨される本発明の実施形態は、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、好ましくは共通のシャフトまたは歯車機構によって、機械的に連結されることを特徴とする。共通シャフトの場合、規定された回転または章動周波数比は、好ましくは１：１である。歯車機構の場合、任意の回転または章動周波数比を設けることができる。第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、磁気的に連結されることも、本発明の範囲内である。さらに、これらの実施形態の組み合わせも可能である。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態は、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、好ましくは共通のシャフトによって、直接連結されることを特徴とする。共通シャフトによる直接連結は、第１の流体（Ｆ１）と第２の流体（Ｆ２）間の体積流量比が、第１および第２のチャンバーの規定された容積比（ＶＣ１：ＶＣ２）に実質的に等しくなるように、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素の実質的に同一の回転または章動周波数での回転を可能にする。
【００２１】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素は、それぞれ、第１の流体（Ｆ１）および第２の流体（Ｆ２）によって駆動される。したがって、外部電源は不要であり、本発明による方法および装置は、それらの要素の数および複雑さ、ならびにそれらの動作コストの点で単純である。
【００２２】
本発明の非常に推奨される実施形態は、第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーが、第１の回転要素および第２の逆回転要素を有することを特徴とする。好ましくは、第１の回転要素間の回転周波数比および／または第２の逆回転要素間の回転周波数比が、本質的に１に等しい。第１および／または第２のチャンバー内に、好ましくは第１および第２のチャンバー内に、第１の回転要素および／または第２の逆回転要素を含むこの実施形態の特別な利点は、流体（Ｆ１、Ｆ２）が、回転要素の周りの漏れが少ない容積式機構によって要素を駆動することである。好ましい実施形態によれば、第１のチャンバーの第１の回転要素は、共通のシャフトによって第２のチャンバーの第１の回転要素に直接機械的に連結され、および／または第１のチャンバーの第２の逆回転要素は、共通のシャフトによって、第２のチャンバーの第２の逆回転要素に直接機械的に連結される。また、第１の回転要素のみ又は第２の逆回転要素のみが、共通のシャフトによって、直接機械的に連結されることも本発明の範囲内である。
【００２３】
本発明の一の好ましい実施形態は、第１の液体（Ｆ１）および／または第２の液体（Ｆ２）の粘度ηＦが、０．５ｍＰａ・ｓ〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１．０ｍＰａ・ｓ〜５，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２５ｍＰａ・ｓ〜２，５００ｍＰａ・ｓ、さらにより好ましくは５０ｍＰａ・ｓ〜２，５００ｍＰａ・ｓ、最も好ましくは１００ｍＰａ・ｓ〜２，５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする。本発明の非常に好ましい実施形態によれば、第１の流体（Ｆ１）および／または第２の流体（Ｆ２）の粘度ηＦは、５００ｍＰａ・ｓ〜２，５００ｍＰａ・ｓである。この実施形態の特別な利点は、ＲＴ−値または入力／出力抵抗の選択と、第１および／または第２の流体の上記特定した範囲の粘度との組合せが、達成された流量制御の程度に関連して特にポジティブな結果をもたらすことである。
【００２４】
第１のチャンバーのチャンバー容積（ＶＣ１）と第２のチャンバーのチャンバー容積（ＶＣ２）の比が、１〜１００、好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０、さらにより好ましくは１〜５、最も好ましくは１〜２．５であることは、本発明の範囲内である。チャンバー容積の比は、比率ＶＣ１：ＶＣ２とＶＣ２：ＶＣ１の両方とすることができる。したがって、特定のチャンバー体積比率（ＶＣ１：ＶＣ２）は、０．０１〜１００、好ましくは０．０５〜２０、より好ましくは０．１〜１０、さらにより好ましくは０．２〜５、最も好ましくは０．４〜２．５である。本発明の構成内で、チャンバー容積は、特に、割り当てられた入口／出口要素のないそれぞれのチャンバーの容積を意味する。
【００２５】
好ましくは、第１のチャンバーの回転要素および第２のチャンバーの回転要素は−最も好ましくはそれらのそれぞれの逆回転要素も−それぞれ第１の流体（Ｆ１）または第２の流体（Ｆ２）によって駆動される。そのような実施形態では、回転要素および逆回転要素の容積も、好ましくはチャンバー容積および／またはチャンバー容積比に依存する。有利には、第１および第２のチャンバーの容積比（ＶＣ１：ＶＣ２）が、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素と第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素の体積比に実質的に等しい。
【００２６】
本発明による方法の非常に推奨される実施形態は、第１のチャンバーの入口要素と出口要素間の圧力差（Δｐ１）と、第２のチャンバーの入口要素と出口要素間の圧力差（Δｐ２）の比が、１，５００未満、好ましくは１，０００未満、より好ましくは５００未満、最も好ましくは１００未満であることを特徴とする。圧力差（Δｐ１）と圧力差（Δｐ２）の比率は、比率Δｐ１：Δｐ２またはΔｐ２：Δｐ１の両方を意味する。本発明の範囲内で、圧力差Δｐは、それぞれのチャンバーの入口要素に入る前の流体の圧力（例えば、流体リザーバの圧力）から出口要素の出口における大気圧を引いた差を意味する。例えば、流体（Ｆ１、Ｆ２）を供給するための流体リザーバが２ｂａｒの圧力を有し、出口要素の出口における大気圧が１ｂａｒである場合、結果として得られるΔｐは１ｂａｒに等しい。本発明の非常に好ましい実施形態では、第１のチャンバーの入口要素と出口要素間の圧力差（Δｐ１）と、第２のチャンバーの入口要素と出口要素間の圧力差（Δｐ２）の比が２００より小さく、好ましくは１００より小さい。
【００２７】
特に推奨される本発明の実施形態は、第１のチャンバーのＲＴ（Ｃ１）−値と第２のチャンバーのＲＴ（Ｃ２）−値の比が１，５００未満、好ましくは１，０００未満、より好ましくは５００未満であることを特徴とする。この比は、好ましくは、比率ＲＴ（Ｃ１）：ＲＴ（Ｃ２）並びにＲＴ（Ｃ２）：ＲＴ（Ｃ１）をカバーする。
【００２８】
第１の流体（Ｆ１）および第２の流体（Ｆ２）が混合時に化学反応するように選択されることは、本発明の範囲内である。好ましくは、流体（Ｆ１、Ｆ２）の少なくとも１つは、少なくとも１つのポリウレタン、より好ましくはシラン末端ポリウレタンを含む。本発明による方法の好ましい実施形態は、流体（Ｆ１、Ｆ２）の少なくとも１つが、少なくとも１つの緩衝剤、好ましくはリン酸緩衝液および／または少なくとも１つのカルボキシメチルセルロース、好ましくはカルボキシメチルセルロースナトリウム塩、および／または少なくとも１つの界面活性剤、好ましくはポリソルベートのクラスからの界面活性剤を含むことを特徴とする。例えば、第１の流体（Ｆ１）は、ＥＰ ２ ７６０ ９０３ Ｂ１の例１に開示されるようなアルコキシシラン末端ポリマーとジメチルエーテルの混合物であってもよく、第２の流体（Ｆ２）は、ＥＰ ２ ７６０ ９０３ Ｂ１の例１２に開示されるような水溶液であってもよい。流体（Ｆ１、Ｆ２）を混合すると、それらは、好ましくは、化学的に反応してポリマーフォームを生じる。このような場合において、２つの流体（Ｆ１、Ｆ２）が反応してポリマーフォームを生成する場合、流体の流れ間の固定された化学量論比を確保し、第１および第２の流体間の体積流量比を満足のいくように調整することが、特に重要である。この実施形態では、本発明による方法および装置が驚くほど良好な結果および非常に高度な流量制御をもたらす。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態は、第１のチャンバーのＲＴ（Ｃ１）−値の第１のチャンバー（２）の漏れ抵抗（leakage resistor）（ＲＬ（Ｃ１））に対する比および／または第２のチャンバーのＲＴ（Ｃ２）値の第２のチャンバーの漏れ抵抗（ＲＬ（Ｃ２））に対する比が、１０−８〜１０４、好ましくは１０−７〜１０２、最も好ましくは１０−６〜１００であることを特徴とする。この点に関して、漏れ抵抗（ＲＬ）は、好ましくは、それぞれのチャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素に関連する漏れによって引き起こされる、チャンバー内の抵抗を表す。例えば、漏れの経路は、チャンバーの壁とチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素の間に存在し得る。この点に関して、高い漏れ抵抗は、ほんの小さな漏れの経路が存在するか、または漏れの経路が存在しないことを意味する。低い漏れ抵抗は、漏れの経路の影響が大きいことを意味する。この実施形態は、比率ＲＴ：ＲＬの数値が減少すると流量制御が向上するという知見に基づいている。したがって、漏れ抵抗（ＲＬ）が高く、比率ＲＴ：ＲＬが小さくなると、流量制御が向上する。特定のチャンバーの漏れ抵抗は、チャンバー内の少なくとも１つの回転または回転要素を固定し、続いてチャンバーの合計抵抗を決定することによって決定することができる。この場合、漏れ抵抗は、合計抵抗と、それぞれのチャンバーの入口抵抗（Ｒｉ）および出口抵抗（Ｒｏ）の合計間の差に等しい。
【００３０】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、回転または章動要素のない流量比（ＦＲ０）の理論流量比（ＦＲＴ）に対する比が、０．０１〜１００、好ましくは０．５〜５、最も好ましくは０．９〜１．１である。理論流量比（ＦＲＴ）は、式：
【数５】
2022502239.tif 000007
に従って計算され、
ここで、ＶＣ１、ＶＣ２は、それぞれのチャンバーのチャンバー容積であり、ν１、ν２は、それぞれ、第１のチャンバー（ν１）または第２のチャンバー（ν２）内の少なくとも１つの回転または章動要素の回転または章動周波数である。回転または章動要素のない流量比（ＦＲ０）は、好ましくは、チャンバー内に回転または章動要素がない２つのチャンバーの流量比を意味する。この回転または章動要素のない流量比は、式：
【数６】
2022502239.tif 000008
に従って計算され、
ここで、Ｒｉ（Ｃ１）、Ｒｉ（Ｃ２）は、それぞれのチャンバーの入口抵抗であり、Ｒｏ（Ｃ１）、Ｒｏ（Ｃ２）は、出口抵抗またはそれぞれのチャンバーである。
【００３１】
この好ましい実施形態は、ＦＲ０と理論流量比（ＦＲＴ）のより小さなずれにより流量制御が向上するという知見に基づいている。
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明はまた、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の体積流量比を、特には上述のタイプに従う方法によって、調整するための制御装置であって、
・  第１の流体（Ｆ１）のためのチャンバー容積（ＶＣ１）を有する第１のチャンバーであって、第１のチャンバーが、第１の流体（Ｆ１）のための入口要素および出口要素と、チャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素とを有する、第１のチャンバーと、
・  少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のためのチャンバー容積（ＶＣ２）を有する少なくとも１つの第２のチャンバーであって、第２のチャンバーが、第２の流体（Ｆ２）のための入口要素および出口要素と、チャンバー内の少なくとも１つの回転または章動要素とを有する、第２のチャンバーと
を含む制御装置を教示し、
ここで、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、規定された回転または章動周波数比で回転または章動するように連結され、
ここで、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および／または第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、第１の流体（Ｆ１）および／または第２の流体（Ｆ２）によって駆動される。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、第１のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素および第２のチャンバーの少なくとも１つの回転または章動要素が、好ましくは共通のシャフトまたは歯車機構によって、機械的に連結される。最も好ましくは、回転または章動要素が直接連結される。本発明の非常に好ましい実施形態によれば、第１のチャンバーおよび／または第２のチャンバーは、第１の回転要素および第２の逆回転要素を有する。この実施形態に関連して、好ましくは、第１の回転要素および第２の逆回転要素が、好ましくは、それぞれ、互いに噛み合う歯車であり、その歯車は、より好ましくは、楕円形の歯車である。第１の回転要素は、共通のシャフトによって、直接機械的に連結され、および／または第２の逆回転要素は、共通のシャフトによって、直接機械的に連結されることが推奨される。歯車が円形であることも本発明の範囲内である。別の実施形態では、回転要素が、格納式ブレードを備えた回転羽根である。最も好ましくは、第１の回転要素及び第２の逆回転要素が、両方とも互いに噛み合う楕円形の歯車である。楕円形の歯車を有するこの実施形態の特別な利点は、それぞれの流体（Ｆ１、Ｆ２）が、回転要素の周囲の漏れが少なく要素を駆動できることである。さらに、第１の流体（Ｆ１）と第２の流体（Ｆ２）間の体積流量比を調整するために、外部駆動装置およびエネルギー源を必要としない。
【００３４】
非常に推奨される実施形態によれば、装置は、第１の流体（Ｆ１）および第２の流体（Ｆ２）の流れの方向において第１のチャンバの出口要素および第２のチャンバーの出口要素に配置された、少なくとも１つの混合ユニットを備える。好ましくは、混合ユニットが、第１の流体（Ｆ１）および第２の流体（Ｆ２）を調整された体積流量比で混合するように設計され、最も好ましくは、混合ユニットが、少なくとも１つのスタティックミキサーを含む。一実施形態では、第１および／または第２のチャンバーの出口要素が、出口ラインとして設計され、２つの流体（Ｆ１、Ｆ２）が混合される混合ユニットにつながる。別の好ましい実施形態では、混合ユニットが、装置に直接連結され、装置内部の通路に接続された２つのチャンバー側開口部を含み、これらは出口要素を規定するチャンバおよび装置につながる。上述のように、第１の流体（Ｆ１）および少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）は、好ましくは、混合時に互いに化学反応するように選択される。一実施形態では、混合物の粘度が、混合後０．０１〜１００ｓ以内に少なくとも２倍増加する。そのような実施形態の構成内で、本発明による方法および装置は、固定された化学量論比、および流体が混合ユニットで混合される場合および混合後に混合物の粘度が増加する場合に特に重要である高度の流量制御を保証するので、高い利点を有する。
【００３５】
第１のチャンバーの入口要素および／または出口要素および／または第２のチャンバーの入口要素および／または出口要素は円形の管であることが推奨される。入口要素および／または出口要素がいくつかの整列した管または整列した円形の管からそれぞれ構成されることも、本発明の範囲内である。
【００３６】
別の態様では、本発明は、互いに混合された少なくとも２つの流体（Ｆ１、Ｆ２）を分配するための分配モジュールであって、第１のチャンバーの入口要素に接続された第１の流体（Ｆ１）のためのリザーバと、少なくとも１つの第２のチャンバーの入口要素に接続された少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のためのリザーバとを含む分配モジュールに関し、ここで、分配モジュールは、さらに、上述のような制御装置を含み、加えて、好ましくは、制御装置に直接連結されてもよい混合ユニットで混合された第１の流体（Ｆ１）および少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）を分配するための分配ノズルを含む。分配モジュールまたは混合ユニットのそれぞれにおいて、第１の流体（Ｆ１）は、好ましくは、混合後に少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）と反応する。この反応は、フォームを生じ得る。特に、分配モジュールは、医療用途、好ましくは創傷ケアに使用することができる。例えば、第１の流体（Ｆ１）のためのリザーバにおいて、反応性ポリマーを配置することができ、少なくとも１つの第２の流体（Ｆ２）のための第２のリザーバに硬化剤を配置することができる。分配モジュールの動作において、第１の流体（Ｆ１）および第２の流体（Ｆ２）は、混合ユニットで混合され、第１の流体（Ｆ１）と第２の流体（Ｆ２）間の化学反応で生成されるフォームによって傷に手当をするために、分配ノズルを介して傷に分配されてもよい。
【００３７】
本発明は、本発明による方法によって、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）の間の体積流量比を、流体の流れ間の固定された化学量論比を保証するために満足のいくように調整することができるという発見に基づいている。驚くべきことに、特にチャンバーの入口および出口要素の抵抗の選択は、流量制御の程度に顕著な影響を及ぼす。本発明による方法および装置では、少なくとも２つの異なる流体（Ｆ１、Ｆ２）間の体積流量比の正確な調整を、機能的に安全かつ再現可能な方法で確実に保証することが可能である。さらに、体積流量比の調整は、長い動作時間にわたって一定に保持することができ、システムの変動および変化、例えば、圧力差を許容することに留意されたい。さらに、本発明による方法および装置は、単純な構造および単純な手段によって特徴付けられ、その結果、運転コストが低くなると共に、購入コストも低くなる。外部電源は不要であり、本発明の成功は、驚くほど容易であるが、それにもかかわらず機能的に安全な方法で達成される。
【００３８】
本発明は、ただ一つの実施形態を示す図面を参照して、以下に説明される。模式図は以下のとおり。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の縦断面図における本発明に従う制御装置
【図２】第２の縦断面図における図１の制御装置
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図は、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２間の体積流量比を調整するための本発明による制御装置１を示す。制御装置１は、第１の流体Ｆ１のためのチャンバー容積ＶＣ１を有する第１のチャンバー２を備える。この第１のチャンバー２は、第１の流体Ｆ１のための入口要素３および出口要素４を有する。好ましくは、図示の実施形態によれば、第１のチャンバー２の入口要素３は、チャンバー側の入口開口部１７を備える円形管として設計される。図１および図２の実施形態では、第１のチャンバー２の出口要素４が、混合ユニット１５に接続される制御装置１内の通路からなる。混合ユニット１５は、制御装置１に直接連結されている。第１のチャンバー２の内部には、好ましくは、図示の実施形態によれば、楕円形の歯車の形態の回転要素５が配置されている。
【００４１】
制御装置１は、さらに、第２の流体Ｆ２のためのチャンバー容積ＶＣ２を有する第２のチャンバー６を備える。第２のチャンバー６は、入口要素７および出口要素８を有する。好ましい実施形態によれば、入口要素７は、円形管の整列として設計される。入口要素７は、さらに、チャンバー側の入口開口部１８を備える。図１および図２の実施形態では、第２のチャンバー６の出口要素８が、混合ユニット１５に接続される制御装置１内の通路からなる。第２のチャンバー６の内部には、楕円形の歯車の形態の回転要素９が配置されている。
【００４２】
図１および図２の好ましい実施形態は、さらに、第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２のための２つの流体リザーバ１３、１４が設けられ、それぞれの入口要素３、７に接続されることを示す。第１のチャンバー２のチャンバー容積ＶＣ１と第２のチャンバー６のチャンバー容積ＶＣ２は、規定された容積比を有し、現在ＶＣ１：ＶＣ２＝約２．５：１である（図１）。
【００４３】
さらに、好ましくは、図の実施形態によれば、制御装置１の第１のチャンバー２および第２のチャンバー６は、それぞれ、第１の回転要素５、９および第２の逆回転要素１１、１２を有する。好ましい実施形態によれば、２つのチャンバー２、６の第１の回転要素５、９および第２の逆回転要素１１、１２は、第１のチャンバー２の第１の回転要素５および第２の逆回転要素１１を示す図２の断面図で最もよく分かるように、互いに噛み合う楕円形の歯車として具現化されている。第２のチャンバー６の第２の逆回転素子１２は、図中に示されていない。第１のチャンバー２の回転要素５、１１および第２のチャンバー６の回転要素９、１２は、それぞれ第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２によって駆動される。従って、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２間の体積流量比を調整するために、外部駆動装置およびエネルギー源を必要としない。
【００４４】
図の好ましい実施形態によれば、第１のチャンバー２の第１の回転要素５は、共通のシャフト１０を介して、第２のチャンバー６の第１の回転要素９に直接機械的に連結されている。より好ましくは、実施形態によれば、第１のチャンバー２の第２の逆回転素子１１は、共通のシャフト１６を介して、第２のチャンバー６の第２の逆回転素子１２に直接機械的に連結されている。結果として、両チャンバー２、６の第１の回転要素５、９および第２の逆回転要素１１、１２は、それぞれ、本質的に同一の回転周波数で回転する。従って、第１の回転要素５、９と第２の逆回転要素１１、１２のそれぞれの間の規定された回転周波数比は、本質的にそれぞれ１：１に等しい。
【００４５】
好ましくは、図１および図２による実施形態において、一方の第１の回転要素５、９と他方の第２の逆回転要素１１、１２間の周波数比は、本質的に同一である。したがって、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２間の体積流量比は、チャンバー容積比ＶＣ１：ＶＣ２に本質的に等しい。しかしながら、高度の流量制御を達成するために、第１のチャンバー２および／または第２のチャンバー６のそれぞれの入口要素３、７の入口抵抗Ｒｉおよびそれぞれの出口要素４、８の出口抵抗Ｒｏは、式：
【数７】
2022502239.tif 000009
を満たすように選択され、
ここで、ηＦは、それぞれの流体Ｆ１、Ｆ２の粘度である。
【００４６】
したがって、制御装置１では、外部電源を必要とすることなく、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２間の体積流量比を信頼性および再現性のある方法で容易に調整することが可能である。この場合、実施形態によれば、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２間の体積流量比は、約２．５：１に等しい。
【００４７】
さらに、図２に示す好ましい実施形態では、制御装置１が、制御装置１に直接連結され、第１のチャンバー２の出口要素４および第２のチャンバー６の出口要素８に接続されている混合ユニット１５を備える。混合ユニット１５は、調整された体積流量比で第１の流体Ｆ１を第２の流体Ｆ２と混合するように設計される。
【００４８】
第１の流体Ｆ１は、ＥＰ ２ ７６０ ９０３ Ｂ１の例１に開示されるようなアルコキシシラン末端ポリマーとジメチルエーテルの混合物であってもよく、第２の流体Ｆ２は、ＥＰ ２ ７６０ ９０３ Ｂ１の例１２に開示されるような水溶液であってもよい。流体Ｆ１、Ｆ２を混合すると、それらは化学的に反応してポリマーフォームを生じる。
【図１】
2022502239.tif 000011
【図２】
2022502239.tif 000012
【国際調査報告】
2022502239.tif 000013
2022502239.tif 000014