JP2003340257A - 混合装置および混合方法 - Google Patents
混合装置および混合方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受入れ側の流体に添加される添加流体の量を
制御することができる混合装置を提供する。 【解決手段】 受入れ側の液体と添加流体を含む複合液
体１３１を形成するために、受入れ側の液体１３に添加
流体１７を加えたドロップオンデマンドの流体ディスペ
ンサー１５を設けた混合装置。
制御することができる混合装置を提供する。 【解決手段】 受入れ側の液体と添加流体を含む複合液
体１３１を形成するために、受入れ側の液体１３に添加
流体１７を加えたドロップオンデマンドの流体ディスペ
ンサー１５を設けた混合装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体混合装置およ
び混合方法に関する。
び混合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体同士は、多くの工業プロセスにおい
て混合されることがある。例えば、化学製品、医薬品、
洗剤、塗料、および集積回路等の製品の製造において、
液体同士が混合されている。また、液体同士は、水を人
間が消費できるように、または製造に使用できるように
処理する場合にも混合されている。液体同士は、例え
ば、他の液体が入れられている容器内に、ある液体をポ
ンプで入れることによって混合されるようになってい
る。第１の液体に添加されている第２の液体の量を制御
することは、困難な場合が多い。
て混合されることがある。例えば、化学製品、医薬品、
洗剤、塗料、および集積回路等の製品の製造において、
液体同士が混合されている。また、液体同士は、水を人
間が消費できるように、または製造に使用できるように
処理する場合にも混合されている。液体同士は、例え
ば、他の液体が入れられている容器内に、ある液体をポ
ンプで入れることによって混合されるようになってい
る。第１の液体に添加されている第２の液体の量を制御
することは、困難な場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、受入
れ側の流体に添加される添加流体の量を制御することが
できる混合装置および混合方法を提供することにある。
れ側の流体に添加される添加流体の量を制御することが
できる混合装置および混合方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】受入れ側の液体と添加流
体とを混合する装置には、受入れ側の液体の流れを誘導
するチャネルと、添加流体を受入れ側の液体に添加し
て、受入れ側の液体と添加流体とが混合する複合液体を
生成するドロップオンデマンドの流体ディスペンサーが
設けられている。
体とを混合する装置には、受入れ側の液体の流れを誘導
するチャネルと、添加流体を受入れ側の液体に添加し
て、受入れ側の液体と添加流体とが混合する複合液体を
生成するドロップオンデマンドの流体ディスペンサーが
設けられている。
【０００５】当業者であれば、以下の詳細な説明を図面
とともに読めば、本開示の利点および特徴を容易に理解
しよう。
とともに読めば、本開示の利点および特徴を容易に理解
しよう。
【０００６】図１は、本発明の実施の形態に係る混合装
置の概略ブロック図を示している。混合装置には、受入
れ側の、すなわちベースの液体１３の流れを入力１１ａ
から出力１１ｂに向かって誘導する管路、すなわちチャ
ネル１１が設けられている。ドロップオンデマンドの流
体添加器、すなわち流体ディスペンサー１５は、チャネ
ル１１の混合ジャンクション１９において、流れている
ベースの液体１３に添加流体(additive fluid)１７を制
御可能に添加しており、これにより、複合液体（compos
ite liquid）１３１が生成されるようになっている。添
加流体１７は、複数の成分の添加流体の混合物、すなわ
ち組み合わせであってもよい。
置の概略ブロック図を示している。混合装置には、受入
れ側の、すなわちベースの液体１３の流れを入力１１ａ
から出力１１ｂに向かって誘導する管路、すなわちチャ
ネル１１が設けられている。ドロップオンデマンドの流
体添加器、すなわち流体ディスペンサー１５は、チャネ
ル１１の混合ジャンクション１９において、流れている
ベースの液体１３に添加流体(additive fluid)１７を制
御可能に添加しており、これにより、複合液体（compos
ite liquid）１３１が生成されるようになっている。添
加流体１７は、複数の成分の添加流体の混合物、すなわ
ち組み合わせであってもよい。
【０００７】図２は、本発明の別の実施の形態に係る混
合装置の概略ブロック図を示している。混合装置には、
受入れ側の、すなわちベースの液体１３の流れを入力１
１ａから出力１１ｂに向かって誘導する管路、すなわち
チャネル１１が設けられている。ドロップオンデマンド
の流体添加器、すなわち流体ディスペンサー１５は、チ
ャネル１１の混合ジャンクション１９において、流れて
いるベースの液体１３に添加流体１７を制御可能に添加
しており、これにより、複合液体１３１が生成されるよ
うになっている。添加流体１７は、複数の成分の添加流
体の混合物、すなわち組み合わせであってもよい。ミキ
サー２１は、添加流体１７をベースの液体１３内にさら
に混合するために用いられている。入力センサ２３は、
例えば、混合ジャンクション１９の上流の位置において
ベースの液体１３をサンプリングするように設けられて
おり、これによって、入力センサ２３は、添加流体１７
の添加前にベースの液体１３の１つまたはそれよりも多
くのパラメータ、すなわち特性を感知、すなわち検知す
るために用いられている。出力センサ２５は、例えば、
混合ジャンクション１９の下流の位置において複合液体
１３１をサンプリングするように設けられており、これ
により、出力センサ２５は、複合液体１３１の１つまた
はそれよりも多くのパラメータ、すなわち特性を感知、
すなわち検知するために用いられている。
合装置の概略ブロック図を示している。混合装置には、
受入れ側の、すなわちベースの液体１３の流れを入力１
１ａから出力１１ｂに向かって誘導する管路、すなわち
チャネル１１が設けられている。ドロップオンデマンド
の流体添加器、すなわち流体ディスペンサー１５は、チ
ャネル１１の混合ジャンクション１９において、流れて
いるベースの液体１３に添加流体１７を制御可能に添加
しており、これにより、複合液体１３１が生成されるよ
うになっている。添加流体１７は、複数の成分の添加流
体の混合物、すなわち組み合わせであってもよい。ミキ
サー２１は、添加流体１７をベースの液体１３内にさら
に混合するために用いられている。入力センサ２３は、
例えば、混合ジャンクション１９の上流の位置において
ベースの液体１３をサンプリングするように設けられて
おり、これによって、入力センサ２３は、添加流体１７
の添加前にベースの液体１３の１つまたはそれよりも多
くのパラメータ、すなわち特性を感知、すなわち検知す
るために用いられている。出力センサ２５は、例えば、
混合ジャンクション１９の下流の位置において複合液体
１３１をサンプリングするように設けられており、これ
により、出力センサ２５は、複合液体１３１の１つまた
はそれよりも多くのパラメータ、すなわち特性を感知、
すなわち検知するために用いられている。
【０００８】ドロップオンデマンドの流体ディスペンサ
ー１５の動作は、コントローラ２７によって制御されて
いる。例えば、ベースの液体１３に添加される添加流体
１７の量が、コントローラ２７によって制御されるよう
になっている。ドロップオンデマンドの流体ディスペン
サー１５の動作は、入力センサ２３の出力および／また
は出力センサ２５の出力に応答して調整されている。
ー１５の動作は、コントローラ２７によって制御されて
いる。例えば、ベースの液体１３に添加される添加流体
１７の量が、コントローラ２７によって制御されるよう
になっている。ドロップオンデマンドの流体ディスペン
サー１５の動作は、入力センサ２３の出力および／また
は出力センサ２５の出力に応答して調整されている。
【０００９】例えば、入力センサ２３および／または出
力センサ２５によって検知することができるパラメー
タ、すなわち特性は、以下の２つのタイプのうちの一方
または両方であってもよい。すなわち、（１）添加流体
１７の成分の影響を受けるベースの液体、または複合液
体１３１の特性、および／または（２）添加流体１７の
成分の濃度を示す複合液体１３１の特性である。検知、
すなわち感知することができるパラメータ、すなわち特
性の具体例としては、例えば、抵抗率、イオンカウン
ト、ｐＨ、表面張力、バクテリアカウント、および比色
法によって求める濃度（colorimetry）がある。また、
入力センサ２３および／または出力センサ２５には、混
合装置を通過する液体の量を測定する体積（volumetri
c）センサすなわち流量センサを用いることができる。
力センサ２５によって検知することができるパラメー
タ、すなわち特性は、以下の２つのタイプのうちの一方
または両方であってもよい。すなわち、（１）添加流体
１７の成分の影響を受けるベースの液体、または複合液
体１３１の特性、および／または（２）添加流体１７の
成分の濃度を示す複合液体１３１の特性である。検知、
すなわち感知することができるパラメータ、すなわち特
性の具体例としては、例えば、抵抗率、イオンカウン
ト、ｐＨ、表面張力、バクテリアカウント、および比色
法によって求める濃度（colorimetry）がある。また、
入力センサ２３および／または出力センサ２５には、混
合装置を通過する液体の量を測定する体積（volumetri
c）センサすなわち流量センサを用いることができる。
【００１０】図２の装置には、基準物体（object or th
ing）のパラメータ、すなわち特性を感知する基準検知
器、すなわち基準センサ２９が設けられている。その感
知したパラメータ、すなわち特性を用いて、ドロップオ
ンデマンドの流体ディスペンサー１５の動作が制御され
ている。例えば、基準センサ２９には、塗料をそれにマ
ッチさせる（paint matched）カラーサンプルの色を感
知する比色センサ(colorimetric sensor)が用いられて
いてもよい。
ing）のパラメータ、すなわち特性を感知する基準検知
器、すなわち基準センサ２９が設けられている。その感
知したパラメータ、すなわち特性を用いて、ドロップオ
ンデマンドの流体ディスペンサー１５の動作が制御され
ている。例えば、基準センサ２９には、塗料をそれにマ
ッチさせる（paint matched）カラーサンプルの色を感
知する比色センサ(colorimetric sensor)が用いられて
いてもよい。
【００１１】次に、図３を参照しながら説明する。ドロ
ップオンデマンドの流体ディスペンサー１５の実施形態
では、添加流体の成分１１７の滴がベースの液体１３内
に放出されるようにするための流体滴放出装置（drop e
mitting device）３０が設けられている。添加流体の成
分１１７は、添加流体１７で形成されている。流体滴放
出装置３０には、本体３１と、ある量の添加流体１７を
保持する本体３１内の搭載流体槽３３と、本体３１に支
持または収容されているドロップオンデマンドの流体滴
放出器構造(fluid drop emitter structure)３５とが設
けられている。ドロップオンデマンドの流体滴放出器構
造３５は、コントローラ２７が供給する制御信号によっ
て選択的に制御されて添加流体の成分１１７の滴を放出
するめの、複数の電気的にアドレスすることができる流
体滴生成器(fluid drop generators)で構成されてい
る。流体滴放出器構造３５には、例えば、インクジェッ
トプリンタに用いる熱、または圧電インク滴放出プリン
トヘッドと同様の熱滴放出器構造(thermal drop emitte
r structure)、または圧電滴放出器構造(piezoelectric
drop emitter structure)が含まれている。
ップオンデマンドの流体ディスペンサー１５の実施形態
では、添加流体の成分１１７の滴がベースの液体１３内
に放出されるようにするための流体滴放出装置（drop e
mitting device）３０が設けられている。添加流体の成
分１１７は、添加流体１７で形成されている。流体滴放
出装置３０には、本体３１と、ある量の添加流体１７を
保持する本体３１内の搭載流体槽３３と、本体３１に支
持または収容されているドロップオンデマンドの流体滴
放出器構造(fluid drop emitter structure)３５とが設
けられている。ドロップオンデマンドの流体滴放出器構
造３５は、コントローラ２７が供給する制御信号によっ
て選択的に制御されて添加流体の成分１１７の滴を放出
するめの、複数の電気的にアドレスすることができる流
体滴生成器(fluid drop generators)で構成されてい
る。流体滴放出器構造３５には、例えば、インクジェッ
トプリンタに用いる熱、または圧電インク滴放出プリン
トヘッドと同様の熱滴放出器構造(thermal drop emitte
r structure)、または圧電滴放出器構造(piezoelectric
drop emitter structure)が含まれている。
【００１２】好適なドロップオンデマンドの熱滴放出器
構造は、例えば、流体バリアー構造(fluid barrier str
ucture)に取り付けられている。また、熱滴放出器構造
には、それに一体化しているオリフィス構造のノズル、
すなわち開口部のアレイを設けることもできる。流体バ
リアー構造は、滴発射ヒータ抵抗器と抵抗器を作動する
装置を実施する薄膜下部構造に取り付けられている。流
体バリアー構造は、流体流制御構造(fluid flow contro
l structure)、粒子フィルタリング構造(particle filt
ering structure)、流体通路すなわちチャネル、および
流体チャンバが形成されていてもよい。流体チャンバ
は、関連する流体滴発射抵抗器の上方に配置され、オリ
フィス構造のノズルは、関連する流体チャンバに整列し
て配置されている。熱滴生成器は、それぞれ関連するヒ
ータ抵抗器、流体チャンバ、およびノズルで形成される
ようになっている。選択したヒータ抵抗器は、流体滴を
放出するために通電されるようになっている。そのヒー
タ抵抗器は熱を生成し、その熱によって、隣接する流体
チャンバ内の流体が加熱されることとなる。チャンバ内
の流体が気化すると、急速に膨張する蒸気の前部は、流
体チャンバ内の流体を、隣接するオリフィスを通過して
押し出されるようになっている。熱インクジェットプリ
ントにおいて用いられるドロップオンデマンドの熱滴放
出器構造の例は、本願の出願人に譲渡されている米国特
許第５，６０４，５１９号において開示されている。
構造は、例えば、流体バリアー構造(fluid barrier str
ucture)に取り付けられている。また、熱滴放出器構造
には、それに一体化しているオリフィス構造のノズル、
すなわち開口部のアレイを設けることもできる。流体バ
リアー構造は、滴発射ヒータ抵抗器と抵抗器を作動する
装置を実施する薄膜下部構造に取り付けられている。流
体バリアー構造は、流体流制御構造(fluid flow contro
l structure)、粒子フィルタリング構造(particle filt
ering structure)、流体通路すなわちチャネル、および
流体チャンバが形成されていてもよい。流体チャンバ
は、関連する流体滴発射抵抗器の上方に配置され、オリ
フィス構造のノズルは、関連する流体チャンバに整列し
て配置されている。熱滴生成器は、それぞれ関連するヒ
ータ抵抗器、流体チャンバ、およびノズルで形成される
ようになっている。選択したヒータ抵抗器は、流体滴を
放出するために通電されるようになっている。そのヒー
タ抵抗器は熱を生成し、その熱によって、隣接する流体
チャンバ内の流体が加熱されることとなる。チャンバ内
の流体が気化すると、急速に膨張する蒸気の前部は、流
体チャンバ内の流体を、隣接するオリフィスを通過して
押し出されるようになっている。熱インクジェットプリ
ントにおいて用いられるドロップオンデマンドの熱滴放
出器構造の例は、本願の出願人に譲渡されている米国特
許第５，６０４，５１９号において開示されている。
【００１３】ドロップオンデマンドの流体滴放出器構造
を用いることによって、正確な体積の流体を分配して供
給することができる。例えば、入力センサ、出力セン
サ、および／または基準センサが提供する情報にしたが
ってドロップオンデマンドの流体滴放出器構造の動作が
制御される閉ループシステムにおいてすることができ
る。
を用いることによって、正確な体積の流体を分配して供
給することができる。例えば、入力センサ、出力セン
サ、および／または基準センサが提供する情報にしたが
ってドロップオンデマンドの流体滴放出器構造の動作が
制御される閉ループシステムにおいてすることができ
る。
【００１４】図４は、ドロップオンデマンドの流体ディ
スペンサー１５の実施形態の概略ブロック図を示してい
る。ドロップオンデマンドの流体ディスペンサー１５に
は、図３に示すドロップオンデマンドの流体ディスペン
サーの実施形態の流体滴放出装置３０と同様の１つの流
体滴放出装置３０が設けられている。流体滴放出装置３
０は、流体槽３９から添加流体１７を受け取るようにな
っている。流体槽３９は、流体滴放出装置３０からずれ
て(off-axis)、別個に、すなわち離れて配置されてお
り、添加流体１７は、管路３７によって流体滴放出装置
３０の搭載流体槽３３に液通されている。ずれた位置の
（離れて配置した）流体槽 (off-axis fluid reservoi
r)３９は、加圧することができ、流体滴放出装置３０と
は別個に交換可能にすることができる。
スペンサー１５の実施形態の概略ブロック図を示してい
る。ドロップオンデマンドの流体ディスペンサー１５に
は、図３に示すドロップオンデマンドの流体ディスペン
サーの実施形態の流体滴放出装置３０と同様の１つの流
体滴放出装置３０が設けられている。流体滴放出装置３
０は、流体槽３９から添加流体１７を受け取るようにな
っている。流体槽３９は、流体滴放出装置３０からずれ
て(off-axis)、別個に、すなわち離れて配置されてお
り、添加流体１７は、管路３７によって流体滴放出装置
３０の搭載流体槽３３に液通されている。ずれた位置の
（離れて配置した）流体槽 (off-axis fluid reservoi
r)３９は、加圧することができ、流体滴放出装置３０と
は別個に交換可能にすることができる。
【００１５】図５は、複数の流体滴放出装置３０が設け
られたドロップオンデマンドの流体ディスペンサー１５
の実施形態の概略ブロック図を示している。流体滴放出
装置３０は、それぞれ図３に示すドロップオンデマンド
の流体ディスペンサー１５の実施形態の流体滴放出装置
３０と同様のものが設けられている。流体滴放出装置３
０は、それぞれ他のすべての流体滴放出装置３０も同じ
添加流体の成分１１７の滴を放出するようになってお
り、異なる添加流体の成分１１７の滴を放出するように
なっていてもよい。添加流体の成分１１７同士は、一緒
になって添加流体１７（図１）が形成されている。１つ
またはそれよりも多くの流体滴放出装置３０は、図４に
示すドロップオンデマンドの流体ディスペンサー１５の
実施形態の流体滴放出装置３０と同様に、それぞれのず
れた位置の流体槽３９に液通させることができる。
られたドロップオンデマンドの流体ディスペンサー１５
の実施形態の概略ブロック図を示している。流体滴放出
装置３０は、それぞれ図３に示すドロップオンデマンド
の流体ディスペンサー１５の実施形態の流体滴放出装置
３０と同様のものが設けられている。流体滴放出装置３
０は、それぞれ他のすべての流体滴放出装置３０も同じ
添加流体の成分１１７の滴を放出するようになってお
り、異なる添加流体の成分１１７の滴を放出するように
なっていてもよい。添加流体の成分１１７同士は、一緒
になって添加流体１７（図１）が形成されている。１つ
またはそれよりも多くの流体滴放出装置３０は、図４に
示すドロップオンデマンドの流体ディスペンサー１５の
実施形態の流体滴放出装置３０と同様に、それぞれのず
れた位置の流体槽３９に液通させることができる。
【００１６】図６は、図１のドロップオンデマンドの流
体ディスペンサー１５として用いることができるマイク
ロミキサーの実施形態の概略図を示している。マイクロ
ミキサー１５には、ドロップオンデマンドの流体滴注入
モジュール(fluid drop injection module)５１が設け
られている。流体滴注入モジュール５１は、受入れ側
の、すなわちキャリア（carrier）の液体５３の流れ
を、液体源５５から、例えば入力ポンプ５７を経由して
受け取るようになっている。キャリアの液体５３には、
ベースの液体１３と同じ液体が含まれていてもよい。流
体滴注入モジュール５１には、添加流体１７の滴がキャ
リアの液体５３内に放出されて、液体の混合物５９が形
成されるようになっている。出力ポンプ６３は、液体の
混合物５９を動かすために用いられ、ミキサー６１は、
液体の混合物５９をさらに混合するために用いられるよ
うになっている。マイクロミキサー１５が供給する液体
の混合物５９には、添加流体１７（図１）が含まれてい
る。
体ディスペンサー１５として用いることができるマイク
ロミキサーの実施形態の概略図を示している。マイクロ
ミキサー１５には、ドロップオンデマンドの流体滴注入
モジュール(fluid drop injection module)５１が設け
られている。流体滴注入モジュール５１は、受入れ側
の、すなわちキャリア（carrier）の液体５３の流れ
を、液体源５５から、例えば入力ポンプ５７を経由して
受け取るようになっている。キャリアの液体５３には、
ベースの液体１３と同じ液体が含まれていてもよい。流
体滴注入モジュール５１には、添加流体１７の滴がキャ
リアの液体５３内に放出されて、液体の混合物５９が形
成されるようになっている。出力ポンプ６３は、液体の
混合物５９を動かすために用いられ、ミキサー６１は、
液体の混合物５９をさらに混合するために用いられるよ
うになっている。マイクロミキサー１５が供給する液体
の混合物５９には、添加流体１７（図１）が含まれてい
る。
【００１７】入力センサ１２３は、ドロップオンデマン
ドの流体滴注入モジュール５１への入力において、キャ
リアの液体５３の１つまたはそれよりも多くのパラメー
タ、すなわち特性を感知、すなわち検知することができ
るように用いられている。出力センサ１２５は、液体の
混合物５９の１つまたはそれよりも多くのパラメータ、
すなわち特性を感知、すなわち検知することができるよ
うに用いられている。検知、すなわち感知することがで
きるパラメータ、すなわち特性の具体例としては、例え
ば、抵抗率、イオンカウント、ｐＨ、表面張力、バクテ
リアカウント、および比色法によって求める濃度があ
る。また、入力センサ１２３および／または出力センサ
１２５には、混合装置を通過する液体の量を測定する体
積センサ、すなわち流量センサが使用されていてもよ
い。入力センサ１２３の出力と出力センサ１２５の出力
は、コントローラ２７に送信されるようになっている。
コントローラ２７は、ドロップオンデマンドの流体滴注
入モジュール５１を制御している。コントローラ２７
は、ポンプ５７，６３もまた制御することができる。ド
ロップオンデマンドの流体滴注入モジュール５１の動作
は、用いてもよい任意の入力センサ２３（図２）、出力
センサ２５（図２）、基準センサ２９（図２）、入力セ
ンサ１２３、および／または出力センサ１２５の１つ、
または複数の出力に応答して調整することができる。
ドの流体滴注入モジュール５１への入力において、キャ
リアの液体５３の１つまたはそれよりも多くのパラメー
タ、すなわち特性を感知、すなわち検知することができ
るように用いられている。出力センサ１２５は、液体の
混合物５９の１つまたはそれよりも多くのパラメータ、
すなわち特性を感知、すなわち検知することができるよ
うに用いられている。検知、すなわち感知することがで
きるパラメータ、すなわち特性の具体例としては、例え
ば、抵抗率、イオンカウント、ｐＨ、表面張力、バクテ
リアカウント、および比色法によって求める濃度があ
る。また、入力センサ１２３および／または出力センサ
１２５には、混合装置を通過する液体の量を測定する体
積センサ、すなわち流量センサが使用されていてもよ
い。入力センサ１２３の出力と出力センサ１２５の出力
は、コントローラ２７に送信されるようになっている。
コントローラ２７は、ドロップオンデマンドの流体滴注
入モジュール５１を制御している。コントローラ２７
は、ポンプ５７，６３もまた制御することができる。ド
ロップオンデマンドの流体滴注入モジュール５１の動作
は、用いてもよい任意の入力センサ２３（図２）、出力
センサ２５（図２）、基準センサ２９（図２）、入力セ
ンサ１２３、および／または出力センサ１２５の１つ、
または複数の出力に応答して調整することができる。
【００１８】図７は、図６のマイクロミキサー１５の流
体滴注入モジュール５１の例示的実施形態の概略図を示
している。流体滴注入モジュール５１には、入口７１ａ
と出口７１ｂとを有するチャネル７１が設けられてい
る。チャネル７１には、キャリアの液体５３の流れが入
口７１ａから出口７１ｂの方向へ案内されている。流体
滴放出装置３０は、添加流体の成分１１７の滴がチャネ
ル７１内のキャリアの液体５３の液体内に放出されるよ
うになっている。流体滴放出装置３０には、図３に示す
ドロップオンデマンドの流体ディスペンサーの実施形態
の流体滴放出装置３０と同じものが使用されている。流
体滴放出装置３０は、図４に示すドロップオンデマンド
の流体ディスペンサー１５の実施形態の流体滴放出装置
３０と同様に、ずれた位置の流体槽３９に液通されてい
る。また、図５に示すドロップオンデマンドの流体ディ
スペンサー１５の実施形態と同様に、複数の流体滴放出
装置３０を用いることもできる。チャネル７１内の液体
レベルを制御して、例えばチャネル内の液体と流体滴放
出器構造３５との間を所望の間隔に維持してもよい。例
えば、液体レベルセンサ７３が信号を生成し、コントロ
ーラがその信号を用いて、入力ポンプ５７と出力ポンプ
６３のそれぞれの液体移動速度を制御することによっ
て、液体レベルが制御されるようにしてもよい。別の例
として、空気抜き７５を経由して、空気を制御可能にチ
ャネル７１内に導入して、またはチャネル７１から制御
可能に除去して、チャネル７１内の空気圧レベルによっ
て所望の液体レベルが制御され維持されるようにしても
よい。
体滴注入モジュール５１の例示的実施形態の概略図を示
している。流体滴注入モジュール５１には、入口７１ａ
と出口７１ｂとを有するチャネル７１が設けられてい
る。チャネル７１には、キャリアの液体５３の流れが入
口７１ａから出口７１ｂの方向へ案内されている。流体
滴放出装置３０は、添加流体の成分１１７の滴がチャネ
ル７１内のキャリアの液体５３の液体内に放出されるよ
うになっている。流体滴放出装置３０には、図３に示す
ドロップオンデマンドの流体ディスペンサーの実施形態
の流体滴放出装置３０と同じものが使用されている。流
体滴放出装置３０は、図４に示すドロップオンデマンド
の流体ディスペンサー１５の実施形態の流体滴放出装置
３０と同様に、ずれた位置の流体槽３９に液通されてい
る。また、図５に示すドロップオンデマンドの流体ディ
スペンサー１５の実施形態と同様に、複数の流体滴放出
装置３０を用いることもできる。チャネル７１内の液体
レベルを制御して、例えばチャネル内の液体と流体滴放
出器構造３５との間を所望の間隔に維持してもよい。例
えば、液体レベルセンサ７３が信号を生成し、コントロ
ーラがその信号を用いて、入力ポンプ５７と出力ポンプ
６３のそれぞれの液体移動速度を制御することによっ
て、液体レベルが制御されるようにしてもよい。別の例
として、空気抜き７５を経由して、空気を制御可能にチ
ャネル７１内に導入して、またはチャネル７１から制御
可能に除去して、チャネル７１内の空気圧レベルによっ
て所望の液体レベルが制御され維持されるようにしても
よい。
【００１９】本開示による混合装置は、制御された比較
的少ない量の添加流体１７が、ベースの、または受入れ
側の、すなわちキャリアの液体に添加されるような、さ
まざまな用途に用いられるようにすることができる。こ
の混合装置は、非常に高い希釈率が要求されている用
途、および／または、混合装置および／またはマイクロ
ミキサーを通過する液体の量の関数として添加物を正確
に添加しなければならない用途において特に有用とな
る。
的少ない量の添加流体１７が、ベースの、または受入れ
側の、すなわちキャリアの液体に添加されるような、さ
まざまな用途に用いられるようにすることができる。こ
の混合装置は、非常に高い希釈率が要求されている用
途、および／または、混合装置および／またはマイクロ
ミキサーを通過する液体の量の関数として添加物を正確
に添加しなければならない用途において特に有用とな
る。
【００２０】本開示による混合装置が用いられている用
途の一例は、塗料の混合である。このような用途におい
て、ベースの液体１３は、塗料のベースであってもよ
く、添加流体１７には、例えばシアン、イエロー、マゼ
ンタ、レッド、グリーン、ブルー、オレンジ等、１つま
たはそれよりも多くの着色剤が含まれている。最終的な
色は、複合液体１３１が比色法によってリアルタイムに
分析され、添加される添加流体１７の成分の量の制御に
よって制御されることができる。ある連続した範囲の塗
料色を出力することができる。ドロップオンデマンドの
流体滴放出装置を用いることによって、広範囲の塗料色
が可能になり、色を正確に制御することができる。
途の一例は、塗料の混合である。このような用途におい
て、ベースの液体１３は、塗料のベースであってもよ
く、添加流体１７には、例えばシアン、イエロー、マゼ
ンタ、レッド、グリーン、ブルー、オレンジ等、１つま
たはそれよりも多くの着色剤が含まれている。最終的な
色は、複合液体１３１が比色法によってリアルタイムに
分析され、添加される添加流体１７の成分の量の制御に
よって制御されることができる。ある連続した範囲の塗
料色を出力することができる。ドロップオンデマンドの
流体滴放出装置を用いることによって、広範囲の塗料色
が可能になり、色を正確に制御することができる。
【００２１】塗料の混合を説明する一例としては、着色
剤の添加物をわずかに相違させることによって明暗の度
合いを生じさせる、さまざまなホワイト塗料を作成する
ことである。ドロップオンデマンドの流体滴放出装置を
利用することによって、添加するそれぞれの着色剤の量
を、例えばピコリットルの量と何ミリリットルもの量と
の間で、連続的に制御することができる。
剤の添加物をわずかに相違させることによって明暗の度
合いを生じさせる、さまざまなホワイト塗料を作成する
ことである。ドロップオンデマンドの流体滴放出装置を
利用することによって、添加するそれぞれの着色剤の量
を、例えばピコリットルの量と何ミリリットルもの量と
の間で、連続的に制御することができる。
【００２２】塗料の混合の別の例としては、本開示によ
る混合装置を、比色センサを含む塗装システムの塗料吹
付器において用いることができる。この比色センサを用
いて、合わせる領域の色を検知してもよく、ホワイトの
ベースの塗料に添加する着色剤をコントローラが適当に
調整して、塗料スプレー出力が合うように作り出すよう
にしてもよい。
る混合装置を、比色センサを含む塗装システムの塗料吹
付器において用いることができる。この比色センサを用
いて、合わせる領域の色を検知してもよく、ホワイトの
ベースの塗料に添加する着色剤をコントローラが適当に
調整して、塗料スプレー出力が合うように作り出すよう
にしてもよい。
【００２３】本開示による混合装置を用いた別の用途と
しては、水処理がある。この水処理は、ドロップオンデ
マンドの流体滴放出装置が水処理の化学薬品、殺生物
剤、有益バクテリア、または界面活性剤等の物質の滴を
放出するものである。このような水処理は、例えば、流
入する供給水の閉ループ監視が重要となる研究所や半導
体製造設備の供給水を処理するのに有用であろう。別の
例として、開示した混合装置を用いて、飲料水を非常に
わずかな量の添加物で処理してもよい。
しては、水処理がある。この水処理は、ドロップオンデ
マンドの流体滴放出装置が水処理の化学薬品、殺生物
剤、有益バクテリア、または界面活性剤等の物質の滴を
放出するものである。このような水処理は、例えば、流
入する供給水の閉ループ監視が重要となる研究所や半導
体製造設備の供給水を処理するのに有用であろう。別の
例として、開示した混合装置を用いて、飲料水を非常に
わずかな量の添加物で処理してもよい。
【００２４】水処理において殺生物剤を添加すると、希
釈率が非常に高くなる可能性がある。例示的な例とし
て、殺生物剤の率は、バクテリアカウントを監視する入
力検知器が検知するバクテリアの総数や、バクテリアの
総数の傾向に応答して、変化してもよい。別の例とし
て、結果として生じる殺生物剤含有率を監視する出力検
知器を用いて、添加する殺生物剤の量を制御してもよ
い。
釈率が非常に高くなる可能性がある。例示的な例とし
て、殺生物剤の率は、バクテリアカウントを監視する入
力検知器が検知するバクテリアの総数や、バクテリアの
総数の傾向に応答して、変化してもよい。別の例とし
て、結果として生じる殺生物剤含有率を監視する出力検
知器を用いて、添加する殺生物剤の量を制御してもよ
い。
【００２５】水処理において界面活性剤（生物学的に活
性の構成物）を添加することには、添加する界面活性剤
の量を正確に制御することが含まれる。例えば、所望の
表面張力が、表面張力と添加界面活性剤とのグラフの曲
線のうちの勾配が急な部分にある場合である。複合液体
１３１の表面張力を監視する出力検知器は、添加する界
面活性剤の量を制御するのに用いてもよい。
性の構成物）を添加することには、添加する界面活性剤
の量を正確に制御することが含まれる。例えば、所望の
表面張力が、表面張力と添加界面活性剤とのグラフの曲
線のうちの勾配が急な部分にある場合である。複合液体
１３１の表面張力を監視する出力検知器は、添加する界
面活性剤の量を制御するのに用いてもよい。
【００２６】本開示による混合装置を用いる他の用途と
しては、処理または回収すべき廃水に、放射性その他の
トレーサー(tracer)を添加するものがある。水の流れそ
の他の塊において、その痕跡を検知するということは、
そのような廃水が混入しているということを示してい
る。このようにして、放射性その他のトレーサーを廃水
に添加することを利用して、廃棄物処理規定の遵守を奨
励してもよい。開示した混合装置を用いることによっ
て、非常に高い希釈率が可能になる。これは、放射性の
トレーサーを用いる場合に特に有用である。コントロー
ラ２７を出力センサおよび／または入力センサとともに
用いれば、例えば、液体流量をベースにした計算、トレ
ーサーの存在の測定、またはその両方を照合確認するこ
とによって、添加したトレーサーの量を求めることがで
きる。
しては、処理または回収すべき廃水に、放射性その他の
トレーサー(tracer)を添加するものがある。水の流れそ
の他の塊において、その痕跡を検知するということは、
そのような廃水が混入しているということを示してい
る。このようにして、放射性その他のトレーサーを廃水
に添加することを利用して、廃棄物処理規定の遵守を奨
励してもよい。開示した混合装置を用いることによっ
て、非常に高い希釈率が可能になる。これは、放射性の
トレーサーを用いる場合に特に有用である。コントロー
ラ２７を出力センサおよび／または入力センサとともに
用いれば、例えば、液体流量をベースにした計算、トレ
ーサーの存在の測定、またはその両方を照合確認するこ
とによって、添加したトレーサーの量を求めることがで
きる。
【００２７】本開示による混合装置は、また、液体の医
薬品の製造においても用いることができる。このような
用途においては、ドロップオンデマンドの流体滴放出装
置を利用して、生物学的に活発な物質をベースの液体１
３に添加してもよい。
薬品の製造においても用いることができる。このような
用途においては、ドロップオンデマンドの流体滴放出装
置を利用して、生物学的に活発な物質をベースの液体１
３に添加してもよい。
【００２８】別の例として、本開示による混合装置は、
１つまたはそれよりも多くの薬物が液体に添加される静
脈送達システム等の薬物送達システムにおいて用いるこ
とができる。複数の薬物を同時に送達するとともに、そ
れぞれの薬物の量は広い動的範囲にわたって制御するこ
とができる。
１つまたはそれよりも多くの薬物が液体に添加される静
脈送達システム等の薬物送達システムにおいて用いるこ
とができる。複数の薬物を同時に送達するとともに、そ
れぞれの薬物の量は広い動的範囲にわたって制御するこ
とができる。
【００２９】より一般的には、本開示による混合装置
は、成分流体を混合する用途に用いることができる。成
分流体には、例えば、１つまたはそれよりも多くの成分
が、所望の複合液体１３１のうちの比較的わずかな部分
に含まれている。
は、成分流体を混合する用途に用いることができる。成
分流体には、例えば、１つまたはそれよりも多くの成分
が、所望の複合液体１３１のうちの比較的わずかな部分
に含まれている。
【００３０】上述の実施形態は、本発明の原理を表す本
発明の原理を表すことができる可能性のある具体的な実
施形態を単に示すのみである、ということが理解され
る。当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱
することなく、これらの原理にしたがって、他の配置を
容易に工夫することができる。
発明の原理を表すことができる可能性のある具体的な実
施形態を単に示すのみである、ということが理解され
る。当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱
することなく、これらの原理にしたがって、他の配置を
容易に工夫することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るドロップオンデマン
ドの流体ディスペンサーを用いた混合装置の概略ブロッ
ク図である。
ドの流体ディスペンサーを用いた混合装置の概略ブロッ
ク図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係るドロップオンデ
マンドの流体ディスペンサーを用いた混合装置の概略ブ
ロック図である。
マンドの流体ディスペンサーを用いた混合装置の概略ブ
ロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るドロップオンデマン
ドの流体ディスペンサーの概略ブロック図である。
ドの流体ディスペンサーの概略ブロック図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るドロップオンデ
マンドの流体ディスペンサーの概略ブロック図である。
マンドの流体ディスペンサーの概略ブロック図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係るドロップオンデ
マンドの流体ディスペンサーの概略ブロック図である。
マンドの流体ディスペンサーの概略ブロック図である。
【図６】ドロップオンデマンドの流体ディスペンサーと
して用いることができるマイクロミキサーの実施形態の
概略ブロック図である。
して用いることができるマイクロミキサーの実施形態の
概略ブロック図である。
【図７】図６のマイクロミキサーのドロップオンデマン
ドの注入（injection）モジュールの実施形態の概略ブ
ロック図である。
ドの注入（injection）モジュールの実施形態の概略ブ
ロック図である。
１１ チャネル
１１ａ 入力
１１ｂ 出力
１３ 液体
１５ ドロップオンデマンドの流体ディスペンサー
１７ 添加流体
１９ 混合ジャンクション
２１ ミキサー
２３ 入力センサ
２５ 出力センサ
２７ コントローラ
２９ 基準センサ
３０ 流体滴放出装置
３１ 本体
３３ 搭載流体槽
３５ 流体滴放出器機構
３９ 流体槽
５１ ドロップオンデマンドの流体滴注入モジュール
５５ 液体源
５７ 入力ポンプ
６１ ミキサー
６３ 出力ポンプ
７１ チャネル
７５ 空気抜き
１１７ 成分
１３１ 複合液体
フロントページの続き
(72)発明者 マーク・エイ・ヴァン・ヴィーン
アメリカ合衆国カリフォルニア州92007,
カーディフ・バイ・ザ・シー，エディンバ
ーグ・アヴェニュー 2138
(72)発明者 モハマド・エム・サミ
アメリカ合衆国カリフォルニア州92037,
ラホーヤ，トーリー・パインズ・ロード
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9606
Ｆターム(参考） 4G037 AA02 AA18 BA01 BC04 BD04
BE03
Claims (20)
- 【請求項１】 受入れ側の液体の流れを案内するチャネ
ルと、 添加流体を前記受入れ側の液体に添加して、該受入れ側
の液体と前記添加流体とが混合する複合液体を生成する
ドロップオンデマンドの流体ディスペンサーとを設けて
いる、 受入れ側の液体と添加流体とを混合する混合装置。 - 【請求項２】 前記ドロップオンデマンドの流体ディス
ペンサーは、熱流体滴生成器を含んでいる請求項１に記
載の混合装置。 - 【請求項３】 前記ドロップオンデマンドの流体ディス
ペンサーは、圧電流体滴生成器を含んでいる請求項１に
記載の混合装置。 - 【請求項４】 前記ドロップオンデマンドの流体ディス
ペンサーは、ドロップオンデマンドの流体滴放出装置を
含んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合装
置。 - 【請求項５】 前記ドロップオンデマンドの流体ディス
ペンサーは、前記添加流体を収容するずれた位置の槽を
含んでいる請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合装
置。 - 【請求項６】 前記複合液体の特性を感知する出力セン
サと、 前記出力センサに応答して前記ドロップオンデマンドの
流体ディスペンサーを制御するコントローラと、をさら
に含んでいる請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合
装置。 - 【請求項７】 前記受入れ側の液体の特性を感知する入
力センサと、 前記入力センサに応答して前記ドロップオンデマンドの
流体ディスペンサーを制御するコントローラと、をさら
に含んでいる請求項１〜６のいずれか１項に記載の混合
装置。 - 【請求項８】 基準の特性を感知する基準センサと、 前記基準センサに応答して前記ドロップオンデマンドの
流体ディスペンサーを制御するコントローラと、 をさらに含んでいる請求項１〜７のいずれか１項に記載
の混合装置。 - 【請求項９】 前記ドロップオンデマンドの流体ディス
ペンサーは、 キャリアの液体を誘導するさらなるチャネルと、 添加流体の成分の滴を前記キャリアの液体内に放出し
て、該キャリアの液体と前記添加流体の成分とが前記添
加流体を形成するようにする、複数の、電気的にアドレ
スできるドロップオンデマンドの流体滴生成器と、を含
んでいる請求項１〜８のいずれか１項に記載の混合装
置。 - 【請求項１０】 受入れ側の液体を誘導することと、 複合液体を形成するために前記受入れ側の液体へ添加流
体を添加して、複数のドロップオンデマンドの流体滴生
成器を制御することを含む、受入れ側の液体と添加流体
との混合方法。 - 【請求項１１】 前記複数のドロップオンデマンドの流
体滴生成器を制御することは、前記複合液体を形成する
ために前記受入れ側の液体へ前記添加流体を添加して、
前記複数のドロップオンデマンドの熱流体滴生成器を制
御することを含む請求項１０に記載の混合方法。 - 【請求項１２】 前記複数のドロップオンデマンドの流
体滴生成器を制御することは、前記複合液体を形成する
ために前記受入れ側の液体へ前記添加流体を添加して、
前記複数のドロップオンデマンドの圧電流体滴生成器を
制御することを含む請求項１０に記載の混合方法。 - 【請求項１３】 離れて配置した槽から前記ドロップオ
ンデマンドの流体滴生成器に前記添加流体を移動させる
ことをさらに含む請求項１０〜１２のいずれか１項に記
載の混合方法。 - 【請求項１４】 前記複数のドロップオンデマンドの流
体滴生成器を制御することは、前記複合液体を形成する
ために前記受入れ側の液体へ着色剤の滴を放出して、前
記複数のドロップオンデマンドの流体滴生成器を制御す
ることを含む請求項１０から１３のいずれか１項に記載
の混合方法。 - 【請求項１５】 前記複数のドロップオンデマンドの流
体滴生成器を制御することは、前記複合液体を形成する
ために前記受入れ側の液体へ生物学的に活性の構成物の
滴を放出して、前記複数のドロップオンデマンドの流体
滴生成器を制御することを含む請求項１０〜１３のいず
れか１項に記載の混合方法。 - 【請求項１６】 前記受入れ側の液体が流れるよう案内
することは、水を案内することを含み、 前記複数のドロップオンデマンドの流体滴生成器を制御
することは、前記複合液体を形成するために前記水へ水
処理の化学薬品の滴を放出して、前記複数のドロップオ
ンデマンドの流体滴生成器を制御することを含む請求項
１０〜１３のいずれか１項に記載の混合方法。 - 【請求項１７】 前記複数のドロップオンデマンドの流
体滴生成器を制御することは、前記複合液体を形成する
ために前記受入れ側の液体へトレーサー物質の滴を放出
して、前記複数のドロップオンデマンドの流体滴生成器
を制御することを含む請求項１０〜１３のいずれか１項
に記載の混合方法。 - 【請求項１８】 前記複合液体の特性を感知することを
さらに含み、前記複数のドロップオンデマンドの流体滴
生成器を制御することは、前記複合液体を形成するため
に前記受入れ側の液体へ前記添加流体の滴を放出するこ
とによって得られた前記感知した特性に応答して、前記
複数のドロップオンデマンドの流体滴生成器を制御する
ことを含む請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の混
合方法。 - 【請求項１９】 前記受入れ側の液体の特性を感知する
ことをさらに含み、前記複数のドロップオンデマンドの
流体滴生成器を制御することは、前記複合液体を形成す
るために前記受入れ側の液体へ前記添加流体の滴を放出
することによって得られた前記感知した特性に応答し
て、前記複数のドロップオンデマンドの流体滴生成器を
制御することを含む請求項１０〜１８のいずれか１項に
記載の混合方法。 - 【請求項２０】 基準の特性を感知することをさらに含
み、前記複数のドロップオンデマンドの流体滴生成器を
制御することは、前記複合液体を形成するために前記受
入れ側の液体へ前記添加流体の滴を放出することによっ
て得られた前記感知した特性に応答して、前記複数のド
ロップオンデマンドの流体滴生成器を制御することを含
む請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の混合方法。
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