(57)【要約】  複数成分の分配システム１０は別個の流体成分を受け取って、これら成分を所定の比率で混合し、混合物として分配する。各流体成分は別個のポンプ１２Ａ，１２Ｂによって可変且つ制御可能な個別の流体調整器１４Ａ，１４Ｂに供給される。各流体成分はその個別の流体調整器１４Ａ，１４Ｂから流量計１８Ａ，１８Ｂを通じて混合装置２０に供給される。混合装置２０に送出された成分の比率は、流量計１８Ａ，１８Ｂによって測定された流量に基づき、個別の流体調整器１４Ａ，１４Ｂによって制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が別個の流体成分を送出する複数の容量型ポンプと、
各々が前記ポンプの１つに接続され、前記流体成分の１つの流体圧を調整する複数の流体調整器と、
各々が前記流体成分の１つの流量を測定する複数の流量計と、
前記別個の流体成分を受け取る装置と、
測定された流量に基づいて前記流体調整器を制御し、前記別個の流体成分の所望の比率を作り出す制御システムと
を具備したシステム。
【請求項２】
前記装置は混合器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流体成分はベース成分と触媒成分とを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記制御システムは、各々が前記流体調整器の１つを制御する複数のアクチュエータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御システムはコントローラを含み、該コントローラは、所望の目標比及び測定された少なくとも１つの流量に基づいて前記アクチュエータの少なくとも１つを制御する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記所望の目標比及び前記測定された少なくとも１つの流量に基づいて前記アクチュエータの各々を制御する、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
複数の別個の流体を個々に吸い上げ、
前記別個の流体の流量を個別に測定し、
前記別個の流体を受け取り装置に送出し、
前記別個の流体の各々の流体圧をその流体の測定された流量の関数として個別に調整し、前記受け取り装置に送出される前記別個の流体の所望の目標比を作り出す、方法。
【請求項８】
前記受け取り装置にて前記別個の流体を混合して混合物を作り出し、
前記混合物を分配器に送出する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記別個の流体はベース成分と触媒成分とを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
加圧された第１流体を送出する第１ポンプと、
加圧された第２流体を送出する第２ポンプと
前記第１流体の流体圧を調整する第１流体調整器と、
前記第２流体の流体圧を調整する第２調整器と、
前記第１流体の流量を測定する第１流量計と、
前記第２流体の流量を測定する第２流量計と、
前記第１流体及び前記第２流体を受け取り、前記第１流体及び前記第２流体の混合比に基づき、混合流体を送出する混合装置と、
前記第２流体調整器で前記第２流体の流体圧を調整して前記第２流体の流量を前記第１流体の測定された流量に合わせて調整して前記混合比を得るコントローラと
を具備する流体混合システム。
【請求項１１】
前記第１流体はベース成分であり、前記第２流体は触媒成分である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１流体調整器を制御する第１アクチュエータと、
前記コントローラに応答して前記第２流体調整器を制御する第２アクチュエータと
を更に具備する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１アクチュエータは手動で調整可能である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１アクチュエータは前記コントローラに応答する、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、複数成分の調和器及び調整器(PLURAL COMPONENT PROPORTIONER AND REGULATOR)と題する2013年4月26日付け提出の米国予備出願No.61/816,265の優先権を主張しており、ここでは該予備出願が参照して組み込まれる。
【０００２】
本発明は複数成分の分配システム、特に複数の材料成分を取り込み、これら材料成分を特定の混合比で正確に調和させるシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
流体調和器は分配システムを備え、当該分配システムは別個の不活性流体成分を受け取って、これら成分を所定の比率で混合し、そして、活性混合物として分配する。例えば、流体調和器はエポキシ及びポリウレタンの分配に使用され、これらエポキシ及びポリウレタンは、不活性である別個の樹脂成分と活性材料との混合により固化する。しかしながら、混合の後、即座に化学反応が生じ、混合物の架橋、硬化及び固化をもたらす。それ故、２つの成分は調和器まで別個に送出されて、可能な限り長く分離した状態のままにされる。各成分が別個に吸い上げられた後、マニホールドは各成分を受け取って混合し、混合物はマニホールドに結合されたスプレーから分配可能である。
【０００４】
典型的な流体調和器は一対の容量型ポンプを備え、これらポンプは別個の流体ホッパから別個に流体を吸い込み、加圧した流体を混合マニホールドに送り込む。ポンプは往復駆動軸を有する共通のモータ、典型的にはエアモータ又は液圧モータにより同期して駆動される。このような構成は流体成分が１:１の比率で分配され且つポンプが等しい容量送出型であるとき、その設計を簡単且つ容易にする。その構成上での力の平衡は、ポンプ間の中間にモータを配置することによって適切に調整される。このようにしてポンプとモータとの間にて発生される力は等しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、多くの２つの成分、エポキシ及びポリウレタンは１:１の成分比率ではない。典型的には、第１の主成分は第２の幅成分よりも高い濃度が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
別個の流体成分からなる混合物を提供するシステムは、複数の容量型ポンプと、複数の流体調整器と、複数の流量計と、受け取り装置と、制御システムとを含む。各ポンプは別個の流体成分を送出し、各流体調整器はポンプの１つに接続され、流体調整器の１つでの流体圧を調整する。各流量計は流体調整器の１つに接続され、流体調整器での流量を測定する。受け取り装置は別個の流体成分を受け取る。制御システムは、測定された流量に基づいて流体調整器を制御し、別個の流体成分の所望の混合比を作り出す。
【０００７】
別個の流体に基づいて混合物を製造する方法は、複数且つ別個の流体を吸い出し、別個の流体の各々の流量を測定し、別個の流体を受け取り装置に送出し、測定された流量の関数として別個の流体の各々の流体圧を個別に調整し、受け取り装置にて別個の流体成分の所望の混合比を作り出す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】独立して可変できる流体調整器及び個別の流量計を備えた２成分流体調和システムのブロック図である。
【図２】個別のポンプから可変制御型の流体調整器及び流量計を通じて混合装置に送出される多数の流体材料を取り扱う多数材料混合システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は流体調和(proportioning)システムのブロック図であり、該システムは例えば、多重成分のスプレーシステムにて使用される。特に、図１に示された実施形態において、システム１０は２成分の混合に適用され、ここでは、２つの別個の不活性流体成分が所定の比率で混合され、そして、活性混合物として分配される。２つの成分はベース流体成分及び触媒流体成分として参照される。
【００１０】
図１は、ベースポンプ１２Ａ、触媒ポンプ１２Ｂ、ベース流体調整器１４Ａ、触媒流体調整器１４Ｂ、ベースアクチュエータ１６Ａ、触媒アクチュエータ１６Ｂ、ベース流量計１８Ａ、触媒流量計１８Ｂ、混合装置２０及びコントローラ２２を含む。ベース流体材料はベースポンプ１２Ａにより加圧下にてベース流体調整器１４Ａに吸い上げられ、該ベース流体調整器１４Ａはベースアクチュエータ１６Ａに応答してベース材料の流体圧を調整する。ベース材料はベース流体調整器１４Ａからベース流量計１８Ａを通じて混合装置２０に流れる。ベース流量計１４Ａは、混合装置２０に流れるベース材料の流量を測定する。
【００１１】
触媒流体成分は触媒ポンプ１２Ｂにより加圧下にて触媒流体調整器１４Ｂに吸い上げられる。触媒流体成分の流体圧は、アクチュエータ１６Ｂの制御下にて触媒流体調整器１４Ｂによって調整される。触媒流体成分は触媒流体調整器１４Ｂから触媒流量計１８Ｂを通じて混合装置２０に送出される。
【００１２】
混合装置２０にて、ベース及び触媒成分が混合され、ここでの混合は即座に化学的な反応を生起する。反応した混合物は混合装置２０により分配器（図示しない）に送出される。
【００１３】
使用されるベース及び触媒材料に依存して、ベース及び触媒材料間の混合比は著しく変化することができる。屡々、ベース材料は主成分であり、触媒成分よりも非常に高い濃度が要求される。システム１０において、ベース流体調整器１４Ａ及び触媒流体調整器１４Ｂはアクチュエータ１６Ａ，１６Ｂによって制御され、特定のベース及び触媒材料を使用するにあたり所望の混合比を作り出す。混合比の制御は、ベース流量計１８Ａ及び触媒流量計１８Ｂにて測定されたベース及び触媒材料の流量のそれぞれに基づく。
【００１４】
一実施形態において、ベース流体調整器１４Ａ及び触媒流体調整器１４Ｂは空気制御型の流体調整器である。アクチュエータ１６Ａ，１６Ｂは調整器１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに空圧を提供し、ベース及び触媒材料の調整された流体圧をそれぞれ設定する。一実施形態において、アクチュエータ１６Ａは手動セット型の空気調整器であり、０〜８５psiの可変空気圧を発生可能である。アクチュエータ１６Ｂは電気制御型の空気調整器であり、コントローラ２２からの可変的な電気制御信号に基づき、空気圧を０〜８５psiに可変可能である。例えば、制御信号は０〜１０ボルトの可変的な電圧であってもよい。
【００１５】
アクチュエータ１６Ａが手動型の空気調整器、アクチュエータ１６Ｂが電気制御型の空気調整器である実施形態において、作業者は手動型の空気調整器１６Ａをセットし、調整器１６Ａの出口に調整された所望の流体圧を発生する。このような調整された流体圧でもって、調整器１４Ａから混合装置２０へのベース材料の流量が確立され、そして、ベース流量計１８Ａによって測定される。触媒流体調整器１４Ｂはアクチュエータ１６Ｂを介してコントローラ２２により制御され、触媒材料の流量はベース材料の流量に合わせて調整される。使用される比率因子（scaling factor）は、反応流体の所望の混合を作り出すうえで混合装置２０に必要となる触媒に対するベースの所望の目標比に基づく。コントローラ２２はベース流量計１８Ａ及び触媒流量計１８Ｂからフィードバック信号を受け取ることができ、アクチュエータ１６Ｂに制御信号を提供して調整器１６Ｂの出口に調整された流体圧を発生させ、該流体圧は所望の目標比を得るための触媒流量をもたらす。代替的に、作業者はベース及び触媒流量計１８Ａ，１８Ｂによって得られた流量を読み取り、コントローラ２２に制御入力を提供することもできる。
【００１６】
システム１０において、触媒流量はベース流量を追跡する。この結果、混合装置２０によって供給される材料の全流量はベースアクチュエータ１６Ａの調整によって規定され、ここで、該アクチュエータ１６Ａは作業者によって調整される手動型の空気調整器である。この場合、作業者は、流量計１８Ａにより所望のベース流量が測定されるまでアクチュエータ１６Ａを手動で調整し、コントローラ２２に所望の目標比を示す入力を供給する。
【００１７】
システム１０は多くの利点を提供する。システム１０は、該システムにベース及び触媒材料を供給する供給システムに接続されていない。ポンプ１２Ａ，１２Ｂの作動は同期される必要がなく、異なるポンプ出力圧を有することができる。調整器１４Ａ，１４Ｂはアキュムレータとして機能し、例えば、ポンプの切換中又は空気供給が変化している間に生じた材料圧の変動や乱れを弱める。
【００１８】
システム１０は、可変的な空圧調整器を使用する実施形態として記述されているが、調整器はその代わりに電気的又は液圧的に制御されてもよい。
【００１９】
流量計１８Ａ，１８Ｂからのフィードバックを利用して、システム１０は調整器１４Ａ，１４Ｂによる流体圧の調整を使用して所望の目標比に維持することができる。個々の材料のために別個の調整器及び流量計を使用することで、適切な比率調整が達成可能となる。
【００２０】
好適な実施形態において、主材料（屡々、「樹脂」材料、「ベース」材料又は「１つ」の材料として参照される）は、組みをなす流体調整器を一定の設定に合わせることで一定の流れに調整される。両方の材料は簡単な供給ポンプにより加圧下、つまり、圧力（例えば、５０００psi）にて供給され、ここでの圧力は材料が分配されるレベルよりも十分に高い。Ａ側の調整器は、所望の流れを発生するレベル（例えば、２０００psi）まで下げて流体圧を調整する。そして、コントローラはＡ側にて発生された流れを見て、Ｂ側の流体調整器を調整し、使用材料によって要求される比率に釣り合う所望の流れを該Ｂ側にて発生させる。
【００２１】
例えば、両材料はＡ及びＢ側の間に１:１〜１０:１又はこれ以上の比率を有することができる。この例において、所望の比率の維持を確実になすため、Ａ側と同様な圧力にＢ側を調整することが望ましい。供給ポンプによって発生される圧力レベルよりも十分に低い圧力レベルに流量計を介して制御された流れを調整することで、切り換え又は他の因子に起因した圧力の変動が効果的に除去される。
【００２２】
図２はシステム３０を示し、該システム３０はＮ成分の混合システムであって、該システム内ではＮまでの別個の成分が混合される。システム３０はポンプ３２Ａ〜３２Ｎ、流体調整器３４Ａ〜３４Ｎ、アクチュエータ３６Ａ〜３６Ｎ、流量計３８Ａ〜３８Ｎ、混合装置４０及びコントローラ４２を含む。
【００２３】
システム３０において、個々の成分（これは成分Ａ〜Ｎとして参照される）は混合装置４０に個別に送出される。例えば、成分Ａは、容量型ポンプ３２Ａから流体調整器３４Ａに高圧で送出される。調整器３４Ａの出力は可変的に調整された流体圧である。成分Ａは調整器３４Ａから流量計３８Ａを通じて混合装置４０に供給される。調整された流体圧は作動信号によって決定され、該作動信号はアクチュエータ３６Ａから調整器３４Ａへの電気的又は機械的な信号である。流量計３８Ａは、成分Ａの測定された流量を表す流量信号ＦＲＡをコントローラ４２に提供する。アクチュエータ３６Ａは、コントローラ４２からのアクチュエータ制御信号ＡＣＴＡに応答する。
【００２４】
同様に、成分Ｂはポンプ３２Ｂから調整器３４Ｂ及び流量計３８Ｂを通じて混合器４０に供給される。アクチュエータ３６Ｂは、コントローラ４２からのアクチュエータ制御信号ＡＣＴＡに基づき、調整器３４Ｂによって提供される可変的な流体圧を制御する。流量計３８Ｂは測定された流量信号ＦＲＢをコントローラ４２に提供する。
【００２５】
成分Ｎは容量型ポンプ３２Ｎから調整器３４Ｎに加圧下にて供給され、調整器３４Ｎはアクチュエータ３６Ｎによって制御される。成分Ｎは流量計３８Ｎを通じて混合装置４０に流れる。流量信号ＦＲＮは流量計３８Ｎによってコントローラ４２に供給される。
【００２６】
コントローラ４２は、所望の目標比の入力情報及び流量計３８Ａ〜３８Ｎから受け取った流量フィードバック信号ＦＲＡ〜ＦＲＮのそれぞれに基づき、アクチュエータ３６Ａ〜３６Ｎにアクチュエータ制御信号ＡＣＴＡ〜ＡＣＴＮを供給する。
【００２７】
システム３０は調整された流体圧、つまり、各成分の流量を個々に制御し、混合装置４０にて混合される成分の所望の目標比を達成し且つ維持する。付け加えて、コントローラ４２は全成分の流量を個々に制御でき、この結果、分配器への混合物の所望の出力流が維持される。
【００２８】
本発明で使用された流量計は流れを直接的又は間接的に測定できる。直接的な測定を使用する流量計の例は、ギアメータやコリオリ質量メータ等の典型的な産業用流量計を含む。間接的な測定は、例えばポンプの位置変位を測定し、そして、流量測定を提供する相関関係を見出すことによって達成される。
【００２９】
流体調整器は種々の形態を取ることができる。例えば、流体調整器は可変のオリフィスを制御することによって流れを調整可能である。大きなオリフィスは少ない圧力降下を提供し、一方、小さいオリフィスは大きな圧力降下を提供する。他の形式の流量計はオンオフ弁を含み、ここでは、弁がどのくらい開状態のままであるかによって流れが調整される。
【００３０】
また、本発明は幾つかの適用に際しては混合器を含むことなく使用可能である。一例は別個のカートリッジに特定の比率で充填するための方法及びシステムである。各カートリッジは（混合器というよりも）、別個の成分を受け入れる受け入れ装置である。
【００３１】
本発明は、例示的な実施形態に関して記述されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や要素の等価物への置換が可能であることは当業者によって理解され得る。付け加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に特定の状況又は材料を適合させるために多様な改良をなすことができる。それ故、本発明は、開示された特定の実施形態に制限されることはなく、添付の特許請求の範囲内の全ての実施形態を含むものである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2016524210.tif 000005
2016524210.tif 000006