(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体送達システムであって、
スマートホースであって、
流体を送達するように構成された流体導管、及び
前記スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第１の導電素子を備え、前記スマートホースが前記第１の導電素子を介して電力線通信（ＰＬＣ）を提供するように構成された、スマートホースと、
流体送達デバイス上に配置されたマスタハブと、
前記スマートホース上に配置され前記マスタハブに通信可能に結合された少なくとも１つのスレーブハブと、
前記第１の導電素子を介して前記スマートホースに結合され、前記第１の導電素子を介して前記電力線通信（ＰＬＣ）を提供するように構成されたスマートフィッティングと、
を備える、流体送達システム。
【請求項２】
前記スマートホース上の第２の場所に配置され、前記マスタハブに通信可能に結合された第２のスレーブハブ、又は第２のスマートホースであって、第２の流体を送達するように構成された第２の流体導管、及び前記第２のスマートホースの第２の全長を通して電気を送達するように構成された第２の導電素子を備える、第２のスマートホースを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スレーブハブが第２のシステムへデータを伝送するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のシステムがセンサシステム、情報表示システム、データ入力システム、又はそれらの組み合わせを備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記スマートホースに結合され、前記スマートホースからエネルギーを回収するように構成されたエネルギー回収システムを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギーが熱エネルギーを含み、前記エネルギー回収システムが前記熱エネルギーを電気に変換するように構成された、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記電力線通信（ＰＬＣ）が振幅偏移変調、周波数変調、又はそれらの組み合わせを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記流体送達デバイスが１種又は複数種の流体を送達するように構成されたプロポーショナシステムを備え、前記流体が前記１種又は複数種の流体に含まれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記流体送達デバイス又は前記スマートホースが、前記少なくとも１つのスレーブハブ、第２のスレーブハブ、又はそれらの組み合わせに通信可能に結合された第２のマスタハブを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記スマートホースが前記スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第２の導電素子を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
流体送達システムを介して通信する方法であって、
流体送達デバイス上に配置されたマスタハブを介してデータを送信するステップと、
スマートホース上に配置されたスレーブハブを介して前記データを受信するステップとを含み、
前記スマートホースが、流体を送達するように構成された流体導電体、及び前記スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第１の導電素子を備える、
方法。
【請求項１２】
前記データを送信するステップは電力線通信（ＰＬＣ）を使用するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記スレーブハブを介して前記マスタハブへデータを送信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
スマートホース上、スプレーガン上、又はそれらの組み合わせ上に配置された第２のスレーブハブを介して第２のデータを受信するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
流体送達システムであって
第１の流体及び第２の流体の圧力、温度、流量、又はそれらの組み合わせを制御するように構成されたプロポーショナシステムと、
前記第１の流体又は前記第２の流体をスプレーガンに送達するように構成された少なくとも１つのスマートホースであって、前記スマートホースが、前記第１及び前記第２の流体を送達するように構成された中空の導管、及び前記スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第１の導電層を備える、少なくとも１つのスマートホースと、
前記プロポーショナシステム上に配置されたマスタハブと、
前記スマートホース上に配置され、前記マスタハブに通信可能に結合された、少なくとも１つのスレーブハブと
を備える、流体送達システム。
【請求項１６】
前記スレーブハブが第２のシステムへデータを伝送するように構成された、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２のシステムがセンサシステム、情報表示システム、データ入力システム、又はそれらの組み合わせを備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記スマートホース、前記プロポーショナシステム、又はそれらの組み合わせに結合され、前記スマートホースからエネルギーを回収するように構成された、エネルギー回収システムを備える、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１７年７月２４日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮ  ＦＬＵＩＤ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ」（流体送達システムにおける通信及び制御のためのシステム及び方法）と題された米国仮特許出願第６２／５３６，１３０号明細書の優先権及び利益を主張し、同出願はその全体が全ての目的のために参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
スプレーポリウレタンフォーム（ＳＰＦ）システムなどのいくつかの流体送達システムは、住居又は商業構造物に発泡断熱剤を塗布するために使用される。これらのシステムは、固定されたポンピングシステム（例えば、プロポーショナシステム（比例制御システム、proportioner system））から、ある構造物に材料を塗布するためのスプレーフォームガンへホースを通して複数の材料を送達する。プロポーショナシステムは実際のフォーム塗布作業領域及びスプレーフォームガンから離れた距離にあってもよい。ＳＰＦシステムの通信及び制御を改善することは有用であろう。
【発明の概要】
【０００３】
元の請求項に係る発明と範囲が同等のある種の実施形態について以下に概説する。これらの実施形態は請求項に係る発明の適用範囲を限定するように意図しておらず、逆にこれらの実施形態は本発明の可能な形態の概要を提供することのみを意図している。実際、本発明は、以下に記載する実施形態に類似した、又はそれと異なった様々な形態を包含することができる。
【０００４】
第１の実施形態では、流体送達システムはスマートホースを含む。当該スマートホースは流体を送達するように構成された流体導管を含む。当該スマートホースは、さらに、当該スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第１の導電素子を含む。当該流体送達システムは、さらに、流体送達デバイス上に配置されたマスタハブを含む。また、当該流体送達システムは、当該スマートホース上に配置され当該マスタハブに通信可能に結合された少なくとも１つのスレーブハブを含む。
【０００５】
第２の実施形態では、流体送達システムを介して通信する方法は、流体送達デバイス上に配置されたマスタハブを介してデータを送信することを含む。さらに、この方法は、スマートホース上に配置されたスレーブハブを介してデータを受信することを含み、当該スマートホースは、流体を送達するように構成された流体導管と、当該スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第１の導電素子とを含む。
【０００６】
第３の実施形態では、流体送達システムは、第１の流体及び第２の流体の圧力、温度、流量、又はそれらの組み合わせを制御するように構成されたプロポーショナシステムを含む。当該流体送達システムはまた、当該第１又は当該第２の流体をスプレーガンに送達するように構成された少なくとも１つのスマートホースを含み、当該スマートホースは当該第１又は第２の流体を送達するように構成された中空の導管と、当該スマートホースの全長を通して電気を送達するように構成された第１の導電層とを備える。当該流体送達システムはまた、当該プロポーショナシステム上に配置されたマスタハブを含む。さらに、当該流体送達システムは、当該スマートホース上に配置され当該マスタハブに通信可能に接続された少なくとも１つのスレーブハブを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の上記及びその他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を、図面全体を通じて同様の文字が同様の部品を示している添付の図面を参照して読むと、よりよく理解されるであろう。
【図１】図１は、マルチコンポーネント流体送達システム（例えば、ＳＰＦシステム）などのスプレー塗装システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、図１のスプレー塗装システム内に含まれていてもよいスマートホースの側面図及び一実施形態である。
【図３】図３は、スマートホースフィッティングの一実施形態の側面及び正面図である。
【図４】図４は、外部ワイヤ圧着方法の実施形態を示す図である。
【図５】図５は、具体化された例示的なスマートホースを示す図である。
【図６】図６は、図５のスマートホースを横切る信号の１つ又は複数のオシロスコープトレースのスクリーンショットである。
【図７】図７は、スマートホースを通る電力線モデムの適用例を示すブロック図である。
【図８】図８は、スマートホースを通るバイナリ信号の通信例（例えば、ＰＬＣ通信）を示す図である。
【図９】図９は、スマートホースを製造するために使用できるプロセスの一実施形態のフローチャートである。
【図１０】図１０は、導管上に配置されたマスタ及びスレーブハブのブロック図である。
【図１１】図１１は、車両及びクラウド内のシステム／ユーザに通信可能に接続されたスプレーガンオペレータを含むＳＰＦシステムのブロック図である。
【図１２】図１２は、ヒューマンマシンインタフェースＨＭＩシステムを含んでいてもよい、又は流体の分配を提供しながら当該ヒューマンマシンインタフェースＨＭＩシステムと通信できるマニホールド（例えば、流体マニホールド）を含んでいてもよい様々な特徴を示し、説明する図である。
【図１３】図１３は、ＨＭＩシステムを含んでいてもよい、又は当該ＨＭＩシステムと低電圧技術を介して通信できるマニホールド（例えば、流体マニホールドを図示）を含んでいてもよい様々な特徴を示し、説明する図である。
【図１４】図１４は、流体マニホールドシステムなどのマニホールドシステムに電力を提供する環境発電技術を示し、説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の１つ又は複数の具体的な実施形態について以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、本明細書では実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。あらゆる工学又は設計プロジェクトにおけるのと同様に、あらゆるそのような実際の実施態様の開発において、多数の実施態様固有の決定を行って、実施態様毎に異なる可能性があるシステム関連及びビジネス関連制約条件の遵守などの開発者の特定の目標を達成するようにしなければならないことを理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で時間がかかる可能性があるが、それにも拘わらず、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、組立及び製造の定型業務になることを理解されたい。
【０００９】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」及び「ｓａｉｄ」はその要素が１つ以上あることを意味するように意図されている。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｈａｖｉｎｇ」という用語は、包括的であって、列挙した要素とは異なる追加の要素があってもよいことを意味するように意図されている。
【００１０】
供給源の場所から１つの送達場所（又は複数の送達場所）へ液体又は気体を移送するシステムでは、供給源と送達場所との間の電子的通信がプロセス制御、情報提示、分散制御などにとって重要である場合がある。改良型の通信及び制御から利益を得ることができるシステムの一例はポリウレタンフォーム（ＳＰＦ）絶縁システムである。ＳＰＦシステムは加圧ホースアセンブリを用いて、プロポーショナシステムと壁などのフォーム目標付近にあるスプレーガンとの間で複数種の流体を移送する。プロポーショナシステムは、流体ポンプ及びヒータ、供給ドラム、制御システム、ユーザインタフェース、センサ、及びそれに関連付けられた電子機器を含んでいてもよい。プロポーショナシステムは発泡断熱膜が塗布されている建物の外部のトラック又はトレーラ内にあってもよい。絶縁を提供するための流体は高い圧力で混合され、スプレーガンから噴射されて、硬化フォームを生成する化学反応を開始する。
【００１１】
多数のＳＰＦシステムでは、制御パラメータ及びステータスインジケータは、スプレーフォーム塗装者（すなわち、スプレーフォームを塗布している人物）の作業場所から数百フィート離れていてもよいプロポーショナシステムの位置又はその上にある。スプレーフォーム塗装者は操作の成功を改善する特別な技能を有している場合もあるが、この人物はスプレーフォームプロセスの挙動に影響するリアルタイムのクリティカルシステム情報が、普通、プロポーショナシステム内の離れた位置にあるために、この情報にアクセスできないことがある。スプレーフォームシステムに問題があると、フォーム品質の低下、収量の低下などが発生することがある。スプレーフォーム塗装者がプロポーショナシステムの所へ戻ってスプレーフォーム塗装システムに関するステータス又は診断情報を検出するか、又はスプレーフォーム塗装者が発泡断熱で観察する問題を修正するために使用できるプロポーショナシステムを変更することは効率的でない可能性がある。さらに、スプレーガンオペレータは、通常、プロポーショナシステムの所へ戻って装置及び材料物資の設定を調整し、且つ／又はそのステータスを決定する自分の能力にとって負担となる個人防御用器材（ＰＰＥ）を装着している。
【００１２】
本明細書に記載の技術は上に概説した問題の新しい解決策を含み、流体送達システムの新しい予想外の能力、特にＳＰＦシステムに新しい予想外の能力を提示する。その他の例は、塗料スプレーシステム、工業用／化学混合及び処理システム、並びに燃料及び油圧送達システムを含む。ホース又はその他の導管を用いてある場所から別の場所へ流体を移送するあらゆるプロセスは本明細書に記載の技術から利益を得ることができる。ある種の実施形態では、導電素子が流体又は気体導管（例えば、ホース又はパイプ）と一体化され、又は関連付けられ、マスタ通信ハブと、流体／気体導管に沿って、若しくはその遠位端に位置する複数のスレーブハブとの間の電力及び信号搬送部材として動作することができる。
【００１３】
１つ又は複数のスレーブハブは、複数の流体／気体導管内又はその間にある導電素子によって通電可能な電子コンポーネントを含む。これらのスレーブハブの１つの機能は、スレーブハブ内の電子機器に通電する同じ導電体を通してディジタルデータ信号を伝送することである。この通信は、片方向、半二重、全二重、又はそれらの組み合わせであってよい。マスタ／スレーブ技術によって、電力送信素子（導電体）は通信チャネルとしても動作可能であり、これによって、余分なケーブル／導電体が不要になる。このアプローチを「電力線通信」（Power Line Communication、ＰＬＣ）と呼ぶ。ＰＬＣを導電流体又は気体導管と併用することで、当該１つ又は複数の導管それ自体が追加の電力又は信号ケーブルなしにＰＬＣを実施するための１つ又は複数の導電部材になるという点で、この技術が拡張される。
【００１４】
１つ又は複数のスレーブハブは、当該スレーブハブの近傍でローカルセンシング及び通信機能を提供する一体化された、又は装着された電子機器を有していてもよい。この情報はハブ内の電子機器によって処理でき、ハブ近傍のユーザに表示でき、又はスレーブとマスタハブ間で通信して他のシステムのパラメータを制御し、又は伝えることができる。
【００１５】
本明細書に記載する流体送達及び電気送達ホースと組み合わせ可能なスレーブ／ハブＰＬＣ技術を適用できるシステムについて説明することが有用であろう。したがって、図１を検討すると、この図は１つ又は複数の液体ポンプ１２，１４を含んでいてもよいスプレー塗装システム１０（例えば、スプレーポリウレタンフォーム（ＳＰＦ）システム）の一実施形態を示すブロック図である。スプレー塗装システム１０はスプレー発泡断熱膜を塗布する際に使用される化学物質などの様々な化学物質を混合し分注するのに好適であってもよい。図示された実施形態では、化学化合物Ａ及びＢはそれぞれタンク１６及び１８に保管できる。タンク１６及び１８は導管又はホース２０及び２２を介してポンプ１２及び１４に流体結合することができる。スプレー塗装システム１０の図示された実施形態は混合及び噴霧に使用される２種類の化合物を示しているが、他の実施形態は単一種の化合物又は３種、４種、５種、６種、７種、８種又はそれ以上の種類の化合物を使用できるということを理解されたい。ポンプ１２及び１４は独立して制御することができる。
【００１６】
スプレー塗装システム１０の動作中、ポンプ１２，１４はそれぞれモータ２４，２６によって機械的に給電することができる。好ましい実施形態では、モータは電気モータであってもよい。ただし、内燃エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）、油圧モータ、又はそれらの組み合わせも使用できる。モータ制御装置２７及び２９を用いて、例えば、プロセッサ４０から送信される信号に基づいたモータの始動／停止、負荷、及び制御を提供することができる。モータ２４はモータ２６と同じタイプであってもよく、又は異なったタイプであってもよい。同様に、ポンプ１２はポンプ１４と同じタイプであってもよく、又は異なったタイプであってもよい。実際、本明細書に記載の技術を、異なったタイプであってもよい複数のポンプ１２，１４及び複数のモータ２４，２６と併用することができる。
【００１７】
ポンプ１２，１４は、化合物Ａ，Ｂをスプレーガンシステム２８へ移動するのに適した流体力を提供する。より具体的には、化合物Ａは導管２０を通してポンプ１２を横切り、次いで被加熱導管３１、３０を通してスプレーガンシステム２８内に入ることができる。同様に、化合物Ｂは導管２２を通してポンプ１４を横切り、次いで被加熱導管３３，３２を通してスプレーガンシステム２８内に入ることができる。被加熱導管２０，２２，３０，３１，３２，３３を加熱するために、加熱システム３４を提供してもよい。加熱システム３４は、混合及び噴霧前に化合物Ａ及びＢを事前加熱し、混合及び噴霧中に化合物Ａ及びＢを加熱するのに好適な被加熱流体などの熱エネルギーを提供することができる。導管３１はホースフィッティング３７を介して導管３０に接続されていてもよい。導管３３はホースフィッティング３９を介して導管３２に接続されていてもよい。
【００１８】
スプレーガンシステム２８は化合物Ａ及びＢを混合するための混合チャンバを含んでいてもよい。スプレー発泡断熱用途では、化合物Ａはイソシアネートを含んでいてもよく、化合物Ｂは、ポリオール、難燃剤、発泡剤、アミン又は金属触媒、界面活性剤、及びその他の化学物質を含んでいてもよい。混合されると、発熱化学反応が起こり、フォーム３５が目標上に噴霧される。次いでフォームは様々な化合物Ａ及びＢ内に見つかる化学物質に基づいて様々な熱抵抗（すなわち、Ｒ値）を備えた絶縁特性を提供する。
【００１９】
スプレー塗装システム１０の制御が制御システム３６によって提供できる。制御システム３６は工業用制御装置を含んでいてもよく、したがって、メモリ３８とプロセッサ４０とを含んでいてもよい。プロセッサ４０は、複数のマイクロプロセッサ、１つ又は複数の「汎用」マイクロプロセッサ、１つ又は複数の専用マイクロプロセッサ、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣＳ）、及び／又は１つ又は複数の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサ、又はそれらのいくつかの組み合わせを含んでいてもよい。メモリ３８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性メモリ、及び／又はＲＯＭ、ハードドライブ、メモリカード、メモリスティック（例えば、ＵＳＢスティック）などの不揮発性メモリを含んでいてもよい。メモリ３８は、プロセッサ４０によって実行可能で、スプレー塗装システム１０を制御するのに好適なコンピュータプログラム又は命令を含んでいてもよい。さらに、メモリ３８は、以下に詳述するように、プロセッサ４０によって実行可能で、ポンプ１２，１４のスリップの検出と、スリップが存在する場合に化合物ＡとＢとの所望の比率（例えば、１：１）として提供を続ける比率制御操作を提供するのに好適なコンピュータプログラム又は命令を含んでいてもよい。
【００２０】
制御システム３６は、１つ又は複数のセンサ４２に通信可能に結合されていてもよく、１つ又は複数のアクチュエータ４４に動作可能に結合されていてもよい。センサ４２は圧力センサ、フローセンサ、温度センサ、化学組成センサ、速度（例えば、回転速度、線形速度）センサ、電気測定センサ（例えば、電圧、アンペア、抵抗、静電容量、インダクタンス）、レベル（例えば、流体レベル）センサ、リミットスイッチなどを含んでいてもよい。アクチュエータ４４は、バルブ、起動可能なスイッチ（例えば、ソレノイド）、ポジショナ、加熱素子などを含んでいてもよい。
【００２１】
１人又は複数のユーザは、タッチスクリーン、ディスプレイ、キーボード、マウス、拡張現実／仮想現実システムだけでなくタブレット、スマートフォン、ノートブックなどを含んでいてもよい入出力（Ｉ／Ｏ）システム３８を介して制御システム３６とインタフェースをとることができる。ユーザは所望の圧力、流量、温度、化合物Ａと化合物Ｂとの比率（例えば、１：１）、アラームしきい値（例えば、タンク１６，１８内の化合物Ａ，Ｂのしきい値流体レベル）などを入力してもよい。次いで、ユーザはスプレーガンシステム２８を介して噴霧を行い、制御システム３６は、プロセッサ４０を用いて、センサ４２を介してシステム１０の状態を感知しユーザ入力に基づいてアクチュエータ４４を介してシステム１０の様々なパラメータを調整するのに適したメモリ３８内に記憶された１つ又は複数のプログラムを実行することができる。次いで、Ｉ／Ｏシステム３８は感知された状態のいくつかと調整されたパラメータとを表示できる。スプレー塗装システム１０の一定のコンポーネントはプロポーショナシステム４１内に含まれていてもよく、又はプロポーショナシステム４１とインタフェースをとることができる。プロポーショナシステム４１は化合物Ａ，Ｂを指定された比率（例えば、１：１）で「調整」又は送達してスプレー３５を達成できる。こうして、１人又は複数のユーザは化合物Ａ及びＢなどの化学物質を混合し噴霧して絶縁スプレーフォームなどのある種の塗膜を提供することができる。
【００２２】
プロポーショナシステム４１は、ユーザによって提供された設定に基づいて流体の圧力、流量、及び温度を制御する。プロポーショナシステム４１は、概して、実際のフォーム塗布作業領域及びスプレーフォームガン２８から離れた場所に位置する。これらのシステムの大半で、スプレーガン３８付近の一種又は数種の流体の温度及び／又は圧力センシングは、スプレーガンでの材料の適正な流体混合を提供するために必要である。これらのシステムの大半で、制御パラメータ及びステータスインジケータは、全て、スプレーフォーム塗装者の作業場所から数百フィート離れた位置にある可能性があるプロポーショナシステム３８に位置する。スプレーフォーム塗装者は操作の成功を決定する特別な技能を有しているが、この人物はスプレーフォーム３５のプロセスの品質に影響するリアルタイムの、時にはクリティカルなシステム情報にアクセスできない。スプレーフォーム塗装者がプロポーショナシステム４１の所へ戻ってスプレーフォーム塗装システム１０に関するステータス又は診断情報を検出することは効率的でない。スプレーガンオペレータは、プロポーショナシステム４１の所へ戻って装置及び材料物資の設定を調整し、且つ／又はそのステータスを決定する自分の能力にとってさらに負担になる個人防御用器材（ＰＰＥ）を装着している。加圧ホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３は過酷な環境で動作し、建設現場に典型的なように酷使される。
【００２３】
現在まで、リモートセンシング及び／又は制御能力を採用する大半のシステム１０は専用のより線ケーブルを用いてその動作を行う（すなわち、「テザード」システムである）。リモート電源との無線通信の使用も油圧システムの部分間で電気的センシング、通信、及び制御信号を提供するアプローチである。これらのアプローチは両方共信頼性に問題がある。テザードアプローチの場合、余分なワイヤ束及びコネクタが潜在的な障害ポイントである。無線アプローチの場合、作業領域内の建築材料及びＲＦ環境が高信頼の信号伝送を阻害する可能性がある。また、無線アプローチでは、作業領域内で必要なあらゆる電力は蓄電デバイス（例えば、バッテリ）を介して、又はローカル電源によって提供しなければならない。このことはシステムを複雑にし、システムの潜在的な障害ポイントを増やす可能性がある。
【００２４】
本明細書に記載の技術は、上に概説した問題の新しい解決策を含み、流体送達システムの新しい予想外の能力、特にシステム１０などのＳＰＦシステムに新しい予想外の能力を提示する。その他の例は、塗料スプレーシステム、工業用／化学混合及び処理システム、並びに燃料及び油圧送達システムを含む。ホースを用いてある場所から別の場所へ流体を移送する、情報の電子通信が望まれるあらゆるプロセス又はシステムは本明細書に記載の技術の候補である。
【００２５】
フレキシブルホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３は流体の送達を提供するだけでなく、電気（例えば、電気信号、電力）の送達も提供する。同様に、ホースフィッティング３７，３９は、ホース３０，３１及び３２，３３を相互接続するだけでなく、ホース３０と３１及びホース３２と３３との間で電気を送達する。以下に説明するように、電気を送達するために、ホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３は導電素子を含んでいてもよい。また以下に詳述するように、フィッティング３７，３９は金属製であってもよく、且つ／又はホースの導電素子への圧着接続を含んでいてもよい。
【００２６】
ホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３は１つ又は複数のマスタハブを１つ又は複数のスレーブハブに通信可能に結合するために使用できる。例えば、マスタハブ５０はスレーブハブ５２，５４に通信可能に結合されていてもよい。同様に、マスタハブ５６はスレーブハブ５８，６０に通信可能に結合されていてもよい。マスタハブ５０，５６は、温度、圧力、流量、化合物Ａ及びＢのタイプなどを含むプロポーショナシステム４１内で利用可能なあらゆる情報を提供できる。
【００２７】
スレーブハブ５２，５４、５８，６０は、一定のパラメータ（例えば、流体の温度及び／又は圧力）を収集、処理し、泡混合装置４１にあるマスタハブ５０，５６に伝送することができる。次いで、このデータを用いてポンプ１２，１４及び泡混合装置４１内の、又はスプレーフォームホース２０，２２，３０，３１、３２及び／又は３３内の加熱システム３４を制御して、スレーブハブ５２，５４、５８，６０の位置又はその付近の最適な流体条件を提供することができる。またマスタハブ５０，５６は、スプレーフォーム塗装者（例えば、スプレーガン２８のユーザ）に表示できる動作及び／又は装置パラメータを１つ又は複数のスレーブハブ５２，５４、５８，６０へ伝送することができる。この一例は、光及び／又は可聴信号をスプレーフォームオペレータに提供してプロポーショナシステム４１のステータス、泡混合装置４１付近のバルク貯蔵タンク１６、１８内に残留する残余流体、又はガン２８の位置又はその付近の圧力及び温度読み取り値を示すことであろう。また、このアプローチによって、スレーブハブ５２，５４，５８，６０はそれぞれのスレーブハブ付近のローカルデバイスへの無線（例えば、ＢＬＥ）通信アクセスポイントとして動作することができる。この一例は、スプレーフォーム塗装者が装着するＢＬＥ対応のウェアラブルステータスインジケータ（例えば、フォーム消費量、残余量、及びマシンステータスを示すＦｉｔＢｉｔのようなデバイス）であろう。またスレーブハブ５２，５４，５８，６０を用いてホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３並びに／或いはガン２８それ自体に埋め込まれたインジケータ灯に給電しそれを制御することができる。
【００２８】
図２を検討すると、この図は、導電性の「スマート」ホース１００の一実施形態の側面図である。ホース１００はホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３内に含まれていてもよい。図示の実施形態では、ホース１００は外側保温ジャケット１０２、外側金属編組（例えば、外側シールド）１０４、外側誘電体（例えば、電気絶縁体）１０６、内側編組１０８、及び中空の内側誘電体（例えば、電気絶縁体）１１０を含んでいてもよい。流体は中空の内側誘電体１１０を通って流れ、導電ホース１００を完全に横切る。１つ又は複数の導電層１０４，１０８は、編組層として、又はホース１００内部の巻線又は箔層として、ホース１００の構造内に存在する。基準層（例えば、中性点層、接地層、リターン層）が必要な場合、導電材料の２つの層１０４及び１０８が必要である。２つの導電ホースを使用する場合、その一方を基準電力及び／又は信号用に使用できる。この２つの導電ホースのシナリオでは、ホースあたり１つの導電素子１０４又は１０８だけが使用される。導電層は金属、金属合金、又はそれらの組み合わせで製造されていてもよい。誘電体層は、誘電特性を有する、又は低（非）導電体であるプラスチック（例えば、天然ポリマーと人工ポリマーの両方のポリマー材料）、ゴム、シリコーンなどで製造されていてもよい。
【００２９】
図３は、スマートホースフィッティング２００の一例を示す図である。より詳細には、この図は、スマートホースフィッティング２００の一実施形態の側方断面図２０２及び正面図２０４を示す図である。図示の実施形態では、ホースフィッティング２００は、他のホースフィッティングと結合するために使用できるカップリングナット２０６を含む。また、ホースフィッティング２００は外側接触子２０８、及び外側絶縁体２１０、内側接触子２１２、中空の導管２１４、及び内側絶縁体２１６を含む。接触子２０８，２１２は導電性で、図１のスマートホース１００の導電素子１０４，１０８に接続されていてもよい。絶縁体２１０，２１６は電気的絶縁を提供でき、誘電特性を含んでいてもよい。
【００３０】
ホースフィッティング２００をスマートホース１００に接続するために、圧着（crimping）が使用できる。例えば、スマートホース１００から絶縁材料を剥離して１つ又は複数の導電層１０４，１０８を露出させることができる。改造したホースフィッティング（例えば、フィッティング２００）を導電材料に直接接続して機械的負荷に抗して所定位置に保持してもよい。通常のアプローチでは圧着油圧フィッティングを使用できる。これでフィッティング２００はバス電位での油圧接続としての役割を果たす。嵌合ホース又は嵌合素子（例えば、マニホールド）は電気的特性を有していても有していなくてもよい。非電気的特性のホース（例えば、電気を伝送しないホース）は絶縁素子としての役割を果たすと思われ、異なったバス電圧又は信号のシリアルな組み合わせを直線のホース内に形成することができる。また、これによってバスの望ましくないシャントが防止できる。マニホールドハウジングは絶縁体としての役割も果たすことができる。外部ワイヤ圧着方法の例を図４に示す。
【００３１】
具体化の例
【００３２】
図５及び６は、ホース１００の具体化例の構成とスクリーンショットとをそれぞれ示す図である。具体化は、共通の配管ホースのステンレススチール製強化編組上の電力の伝送及び通信を実証しスマートホース３００を作成するために行われた。図６に示すオシロスコープのトレースは振幅偏移変調（amplitude shift keying）を用いた電力線通信（ＰＬＣ）を示す。電力の周波数変調を用いてもよい。電力線モデムを用いてホース１００，３００上での通信が可能である。図５を再度検討すると、左側のマスタＰＬＣモデム３０２が右側のスレーブＰＬＣモデム３０４に関連付けられたＬＥＤの変更を命令している。ＰＬＣプロトコルはクリティカルではない。スマートグリッド用途で使用されるいくつかのＰＬＣ規格がある。本明細書に記載の技術はＰＬＣ規格又はプロプライエタリ規格を使用することができる。
【００３３】
図７は、例えば、ホース１００，３００上の電力線モデム４００，４０２の適用例を示すブロック図である。図８は、例えば、モデム４００，４０２を介してスマートホース１００，３００を通るバイナリ信号の通信例（例えば、ＰＬＣ通信）を示す図である。
【００３４】
図９は、スマートホース１００を製造するために使用できるプロセス５００の一実施形態のフローチャートである。図示の実施形態では、プロセス５００は、導管１１０などの中空の導管を製造することができる（ブロック５０２）。中空の導管は、流体を送達するために使用でき、絶縁材料製であってよい。次いで、プロセス５００は、中空の導管上に導電層、例えば、金属などの導電材料製の編組材料、フォイル、ワイヤなどを追加してもよい（ブロック５０４）。次いで、プロセス５００は導電層の上に非導電層を追加してもよい（ブロック５０６）。複数の導電層を使用する場合、プロセス５００は、ブロック５０４及び５０６を繰り返して、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、又はそれ以上の層などの任意の数の導電層を積み上げてもよい。次いで、プロセス５００は、ジャケット１０２などの外側保護ジャケットを追加してもよい（ブロック５０８）。
【００３５】
フィッティング２００などのフィッティングが所望であれば、プロセス５００は、次いで、所望の接触子及び絶縁層を含むフィッティング２００を最初に製造してもよい（ブロック５１０）。次いで、プロセス５００は製造されたホース上にフィッティングを圧着してもよい（ブロック５１２）。外部ワイヤ圧着方法の例を図４に示す。こうして、様々な流体配分システムでの使用に好適であるが、さらにシステム全体に電気分配を提供できるスマートホース１００が製造できる。次いで、ホース１００を用いて、スプレーガン２８の位置又はその付近のデバイスを例えばプロポーショナシステム４０に接続して、プロポーショナシステム４０とスプレーガン２８の位置又はその付近の場所との間でデータ及び／又は電力を伝送することができる。
【００３６】
図１０を検討すると、この図は、スマートホース１００を通して、様々なスレーブハブ、例えば、ハブ５２，５４，６００に通信可能に結合されたマスタハブの１つ、例えば、マスタハブ５０の一実施形態を示す図である。１つ又は複数のスレーブハブ５２，５４，６００は、ホース１００などの流体／気体導管内又はその間にある導電素子（例えば、１０４、１１０）によって給電される電子コンポーネントを包含する。これらのスレーブハブ５２，５４，６００の機能は、ハブ５２，５４，６００内の電子機器に給電する同じ導電体上でディジタルデータ信号を伝送することである。この通信は、片方向、半二重、全二重、又はそれらの組み合わせであってよい。このマスタ／スレーブハブアプローチによって、電力送信素子（例えば、導電体１０４，１１０）は通信チャネルとしても動作可能であり、これによって、余分なケーブル／導電体が不要になる。このアプローチを「電力線通信」（ＰＬＣ）と呼ぶ。ＰＬＣを導電流体又は気体導管１００と併用することで、当該１つ又は複数の導管それ自体が追加の電力又は信号ケーブルなしにＰＬＣを実施するために必要な１つ又は複数の導電部材になるという点で、この技術が拡張される。
【００３７】
１つ又は複数のスレーブハブ５２，５４，６００は、当該１つ又は複数のスレーブハブ５２，５４，６００の近傍でローカルセンシング及び通信機能を提供する一体化された、又は装着された電子機器を有していてもよい。この情報はハブ５２，５４，６００内の電子機器によって処理でき、ハブ５２，５４，６００近傍のユーザに表示でき、又はスレーブ５２，５４，６００とマスタハブ５０との間で伝送して他のシステムのパラメータを制御し、又は伝えることができる。
【００３８】
図１１は、プロポーショナシステム４１を有し、ホース１００を介してガン２８に通信可能且つ流動的に結合されたトラック７００の一実施例を示す図である。ガン２８はオペレータ７０４によって住宅又は建物７０２内で操作される状態で示されている。前述したように、プロポーショナシステム４１はマスタハブ（例えば、マスタハブ５０）を含んでいてもよく、ホースは１つ又は複数のスレーブハブ（例えば、スレーブハブ５２，５４）に結合されていてもよい。プロポーショナシステム４１は、ＷｉＦｉシステム、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）システム、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）システム、無線メッシュシステム、又はそれらの組み合わせなどの通信システム７０６を含むか、又はそれに通信可能に結合されていてもよい。通信システム７０６は、ソフトウェアアズアサービス（ＳａａＳ）、プラットフォームアズアサービス（ＰａａＳ）、インフラストラクチャアズアサービス（ＩａａＳ）などのクラウド７０８にプロポーショナシステム４１を通信可能に結合してもよい。クラウドによって、動作の間の、またシステム１０（例えば、プロポーショナシステム４１）の様々なコンポーネントのためのソフトウェア、マニュアルのリポジトリなどのダウンロードの間のスプレーフォームデータの分析が可能になる。
【００３９】
スマートフォン、タブレット、ノートブックなどのモバイルデバイス７１０は、ユーザ７１２（例えば、助手、監督者、トレーナ、見学者）が、例えば、通信システム７０６を介して、クラウド７０８及びプロポーショナシステム４１と通信することを可能にする。ユーザ７１２は、トラック内又はその近傍にいてもよいが、クラウド７０８があるために、ユーザ７１２はどこにいてもよく、例えば、ブラウザを用いて、例えば、トラック７００及び／又は建物７０２から地理的に離れた場所から、プロポーショナシステム４１と通信できる。
【００４０】
ガン２８付近で、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）システム７１４は、画像、音声、映像、及び同様のデータをオペレータ７０４に提供でき、オペレータ７０４からの入力を受信することができる。ＨＭＩシステム７１４は、オペレータ７０４が携行するシステム（例えば、仮想現実眼鏡／システム、拡張現実眼鏡／システム、スマートフォン、タブレット、トランシーバなど）を含む、建物７０２内のシステムとのＷｉＦｉ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、及び／又は無線メッシュ通信を可能にできる通信システムを含んでいてもよい。したがって、オペレータ７１４は、温度、圧力、流量、タンク１６，１８内のレベルなどを含むデータをプロポーショナシステム４１から受信できる。また、オペレータ７１４は、クラウド７０８及びユーザ７１２からデータを受信でき、且つ／又はクラウド７０８及び／又はユーザ７１２にデータを送達することができる。
【００４１】
追加の特徴／利点
このアプローチを使用することで、システム内の戦略的な場所にクリティカルな情報を伝送してプロセスの効率及び品質を向上させることができる。
このアプローチは、プロポーショナシステムとスプレーフォーム塗装者の作業領域（例えば、スプレーガンの位置／付近）との間の電力及び通信リンクとしてホースそれ自体を使用することができる。
このアプローチは、ホースアセンブリ内の脆弱なセンサ接続、センサワイヤ、スプライス、及び電力接続を解消する。
マニホールドはスプレーガン付近のスマート情報ハブになる。電力線通信技術によって可能になる。
「スマートハブ」（例えば、ガン付近のスレーブモデル）を用いて光ファイバを駆動して情報（時間的な又はカラーコード化された）をスプレーガンオペレータの視線の範囲内へ転送させることができる。
複数の温度及び圧力、並びにその他のセンサはワイヤを追加せずにスプレーガンの（遠位）端部で起動できる。信号方式はＰＬＣ法を介して時間多重化される。化学物質Ａ及び化学物質Ｂの温度及び圧力がスプレーガンで測定され、フォームの混合率及び品質を向上させる。
知覚データの量子化が流体路の近位側のセンサを用いてローカルマイクロプロセッサによって提供される。これによって、特に、圧力又は加熱サーボ制御システムのためのフィードバックとして用いる場合に、知覚データの信号対雑音比が向上する。
周囲条件（温度、湿度）をマニホールド領域で測定し、ＰＬＣを介してメインパネル制御装置へ送信し、リアルタイムの適応プロセスの変数を変更してスプレー品質を確保することができる。
マニホールドは、スプレーフォーム塗装システムを拡張するモバイルデバイスを用いた短距離通信用の無線ハブになる。この例は、目標湿度センサ、クラウド−ガン通信用のモバイルフォン、目標表面温度センサである
オプションとして、マニホールドはスプレーガンのより近くに位置していてもよい。
オプションとして、スマートハブ（スレーブハブ）はスプレーガンそれ自体に含まれていてもよい。
オプションとして、ホイップホースはマニホールドのマイクロプロセッサからの制御によって加熱することができる。
メインパネルとの間の通信は、片方向、半二重、又は全二重であってもよい。起動コマンドはマニホールドによって内部プロセスで、又はスプレーガンオペレータによって開始され、メインパネルへ送信される必要がある。この例は、プロセス制御手動オーバライド、圧力オフ、エアブラストノズルの洗浄、停止、緊急停止である。
マニホールドはディスプレイ及びボタンを備えた簡素なＨＭＩを含んでいてもよい。
スマートホース上で数ワットの電力を伝送してホースのマニホールド端の周辺機器を動作させ、又は導電性のホイップを通してスプレーガン内へ当該電力を伝送することができる。ガンベースで給電される素子の例は、Ａ／Ｂの混合比率、目標照明光源、照準レーザ装置を精密に制御する電気機械インジェクタバルブである。
【００４２】
図１２は、図１１に示すＨＭＩシステム７１４などのＨＭＩシステムを含み得る、又はそれと通信できるマニホールド（例えば、流体マニホールド）を含んでいてもよい様々な特徴を示し、説明する図である。例えば、この図はＰＬＣ通信を含んでいてもよいプロビジョニングシステム４１を示す図である。図示の実施形態では、マスタ（例えば、マスタモデム）は流体Ａ，Ｂの一方又は両方の導管を用いてＰＬＣ技術を提供できる。また、本明細書に記載のＰＬＣ技術を介して給電して、スプレーガン内の、又はその近位側にある、或いはスプレーガンユーザが携行しているデバイスなどの外部デバイスと通信することができる無線通信デバイスも示されている。また、ＰＬＣ通信及び／又は電力及びその他の電気信号を搬送できるスマートフィッティング（例えば、詳細図に示す）も示されている。前述したように、スマートフィッティングは１つ又は複数のスマートホースを結合（流体結合及び／又は電気的に結合）することができる。
【００４３】
図１３は、図１１に示すＨＭＩシステム７１４などのＨＭＩシステムを含み得る、又はそれと通信できるマニホールド（例えば、流体マニホールドを図示）を含んでいてもよい様々な特徴を示し、説明する図である。図示のマニホールドシステムは低電圧技術を含んでいてもよく、またホース（例えば、ホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３）内の熱を使用して、この熱を、本明細書に記載の様々なマスタハブ及びスレーブハブに給電するのに適した、ホース２０，２２，３０，３１，３２及び／又は３３による通信で用いる電力に変換することができる。
【００４４】
図１４は、ホースの遠位端のマニホールドシステムを含むマニホールドシステムに給電する環境発電技術の詳細を示し、説明する図である。例えば、Ａ及びＢのホースの熱回収システムは熱を電気に変換できる（例えば、ゼーベック効果を介して熱を電気に変換できる熱電発電機を介して）。次に、生成された電力は、所望の電圧、電流及び／又はインダクタンスに変換され（例えば、変成器などの電力変換器を介して）、ある種のデバイスに給電することができる。当該デバイスは組み込みシステム、無線システム、センサシステム、通信システムなどを含んでいてもよい。プロポーショナシステム４１との間でスマートケーブルを介して電力だけでなくデータを伝送し、このデータを用いて情報を提供することができる。したがって、オペレータに、プロポーショナシステム４１の位置又はその付近で、スマートホースの位置又はその付近で、及びスプレーガンの位置又はその付近で、温度、流量、圧力などの一定の条件を通知することができる。
【００４５】
本明細書では、最良の態様を含む実施例を用いて本発明を開示し、当業者があらゆるデバイス又はシステムを製造、使用し、またあらゆる援用された方法を実行することを含めて本発明を実施できるようにした。本発明の特許性がある範囲は特許請求の範囲に定義されており、当業者には明らかな実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない等価な構造要素を有する場合、特許請求の範囲内に入るものと意図される。
【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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