JP2010507393A - モジュール型液体注入混合及び送達システム - Google Patents

Abstract

モジュール型液体注入混合及び送達システムが、混合チャンバ（１８）と、液体希釈剤を第１の一定流バルブ（２２）及び第１の下流計量オリフィス（２４）を介して混合チャンバ（１８）まで供給する第１の供給ライン（２０）と、液体濃縮物を第２の一定流バルブ（２８）及び第２の下流計量オリフィス（３０）を介して混合チャンバ（１８）まで供給し、該液体希釈剤と組み合わせて液体溶液を作る少なくとも一つの第２の供給ライン（２６ａ）と、混合チャンバ（１８）と連通し、そこを通って該液体溶液が該混合チャンバから放出される放出ライン（３２）と、を備える。

Description

本発明は、一般的には、液体化学物質濃縮物を液体希釈剤と注入混合して、その結果として得られる溶液を送達するシステムに関し、特に、注入混合が、要求に応じて、システム構成要素の携帯モジュール型配置によって実行され、混合比及び流量が液体の供給圧力、液体の粘性などにおける変動にかかわらず一定に保たれるようなシステムの改良に関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００６年１０月２３日及び２００７年４月２４日付けでそれぞれ出願された仮特許出願第６０／８６２，４８９号及び第６０／９１３，５５５号からの優先権を主張する。

化学物質の濃縮物を水と混合するシステムは、現在、様々な分野で使用されており、非限定的な例は、肥料、除草剤、殺菌剤の芝生、潅木などへの散布、産業設備における化学的清掃及び衛生剤の使用、ならびに洗車における希釈された石鹸及びワックス濃縮物の使用を含む。

肥料、除草剤、及びその他の同様の化学物質濃縮物は、従来は、水と事前に混合され、それから散布場所への送達のためにトラックに搭載された個別のタンクに充填される。希釈溶液を含むタンクは、典型的には１０００ガロンのオーダの大きな容積を有しており、これより、輸送のために高価な重積載トラックを必要とする。個別のタンクは各々、専用の高圧送達ポンプを必要とし、これがさらにシステムに全体コストを追加する。事前混合された溶液の効能は、しばしば時間と共にかなり速く劣化し、未使用溶液の廃棄は厳密に制限され、しばしば問題となる。これは、有毒と考えられる偶発的な流出が高価な清掃手順を必要とするからである。

より小型の害虫制御トラックは、草木に化学溶液を噴霧するか、又は地面にそのような溶液を注入するためのシステムを運ぶ。大抵の場合、これらのトラックに搭載されたシステムは、散布場所で現場の供給源から得た水の中に化学物質を注入し、これより事前混合溶液の大きなタンクを輸送する必要を回避する。化学物質は化学注入器によって送達されるが、この注入器は、水流の中に化学物質濃縮物を注入するように機能するピストン付きの水駆動装置である。化学注入器は複雑且つ高価であり、あらかじめ選択された濃縮物／希釈剤比が一貫して送達されることを保証するために、毎年、工場での再組み立てを必要とする。また、化学注入器を使用するシステムの流量及び送達圧力は、現場の水源の流量及び圧力の変動と直接的に一緒に変化する。化学注入器における圧力低下が克服されて最小限の送達圧力が達成されることを保証するために、上流のブースターポンプがしばしば使用される。しかし、ブースターポンプは、化学注入器に送達される水の圧力を増すように作用するのみであり、そのために、圧力及び流れの変動の緩和には効果的ではない。

従来のトラック搭載システムに関する他の欠点は、システム制御盤が典型的にはトラックで運ばれるコンソールに位置し、化学溶液の散布がしばしば顕著な距離を延びているフレキシブルなホースを介して行われるという事実から生じる。オペレータが一つの濃縮物から他のものへ切り換えるたびに、彼又は彼女は、適切な制御盤にアクセスするためにトラックまで戻らなければならない。そうする際に失われる時間は、散布プロセスの全体的な効率にマイナスに影響する。

産業界の清掃分野では、化学石鹸濃縮物及び殺菌消毒剤は、その場で混合されるべき濃縮物として送達されるか、あるいは、事前混合されて完全に又は部分的に希釈された形態で送達されるかのいずれかである。完全に又は部分的に希釈された濃縮物の輸送は、再び非効率であり、大容量のトラック搭載型タンクと重積載トラックとを必要とする。

分配場所でのその場希釈は、所望の混合配分を達成するためのベンチュリ型比例制御器への依存のために、依然として問題になる。ベンチュリは、良く知られているように信頼性が低い。これは、その混合比が、入力水圧の変化、ならびに下流の制約及びベンチュリと濃縮物が希釈水流に引き出されるレベルとの間の高低差の変動に応じて変化するからである。

米国特許出願公開第２００５／０１５５９８４号明細書

典型的な洗車設備は、少なくとも３台、及びしばしば１０台ほどの混合ユニットを有する。化学薬品注入器又はベンチュリ型比例制御器は、石鹸及びワックスの濃縮物を水希釈剤との混合のために小さな貯蔵ドラムから引き出す。結果として得られる溶液は保持タンクに送達され、そこで、後の車両への噴霧まで貯蔵される。典型的な混合ユニットでは、水供給の圧力はブースターポンプによって高められ、それから下げられて、化学薬品注入器又は比例制御器のための最適なレベルにライン圧力を維持するように調整される。

保持タンク及びブースターポンプは、混合ユニットの全体コストに不利益的に寄与し、化学薬品注入器及び比例制御器は上述の欠点からの問題を抱える。

本発明によれば、液体希釈剤、典型的には水が、一定流バルブ及び計量オリフィスを介して混合チャンバに供給される。一つ又はそれ以上の液体化学物質濃縮物がまた、それぞれの一定流バルブ及び計量オリフィスを介して混合チャンバに供給される。一定流バルブ（以下では「ＣＦバルブ」と称する）は、米国特許第６，０２６，８５０号及び第６，２０９，５７８号に記述されているタイプのものであり、これらの記述は参照によってここに援用される。

ＣＦバルブは通常は閉じられており、選択された閾値レベルを超えた供給圧力によって開けられて、開いたときには、閾値レベルより上の供給圧力の変動に関わらず一定圧力及び流量で流体を送達するように機能する。ＣＦバルブは、これよりそれぞれの計量オリフィスと協調して機能して、混合チャンバに希釈水及び選択された化学物質濃縮物の両方を、一定に保たれる選択された比率で供給する。計量オリフィスは、固定されていても、調整可能タイプでもよく、好ましくは、流量を視覚的に表示するための流量計と結合されている。

システム構成要素は、軽量車両で容易に運ばれ得るコンパクトな携帯モジュールに配置されており、遠隔操作され得る制御盤を有している。これより、オペレータは、中央に位置する制御パネルにアクセスするために車両に戻る必要なしに、一つの溶液から他のものへ変えることが可能になる。

本発明のこれら及びその他の特徴及び効果は、添付の図面を参照して、ここにさらに詳細に記述される。

化学溶液、例えば希釈された肥料などの散布に使用されているところの本発明による車両上で運ばれるシステムを描いた図である。 システムの流体混合及び送達要素をダイアグラム的に描く図である。 システムの遠隔操作可能な制御盤をダイアグラム的に描く図である。 洗車設備で有用なタイプの本発明によるシステムのダイアグラム的な図である。 図４の線５−５に沿った断面図である。

最初に図１を参照すると、本発明によるモジュール型液体注入混合及び送達システムが、一般的に１０で示されている。このシステムは車両、例えば軽量ピックアップトラック１２で運ばれて、これは任意の選択された場所まで運転され得る。液体希釈剤、例えば水は、現場の水源からフレキシブルなホース１４を介して引き出されて、結果として得られる化学溶液は、トラックから離れた場所での散布のために、フレキシブルなホース１６を介してノズル１７まで送達される。

図２に示されているように、このシステム１０は、混合チャンバ１８と、第１のＣＦバルブ２２及び第１の下流計量オリフィス２４を介して水希釈剤を混合チャンバまで供給するための第１の供給ライン２０と、第２のＣＦバルブ２８及び第２の計量オリフィス３０を介して液体濃縮物を混合チャンバまで供給し、水希釈剤と組み合わせて液体溶液を作るための少なくとも一つの、及び好ましくは複数の第２の供給ライン２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、混合チャンバと連通し、そこを通って液体溶液が混合チャンバからフレキシブルなホース１６を通ってノズル１７に放出される放出ライン３２と、を備えている。

好ましくは、第１及び第２の供給ライン２０，２２_a-cは、それぞれの第１及び第２の計量オリフィス２４，３０と混合チャンバ１８との間に挿入された流量計３４及びチェックバルブ３６を付加的に含む。計量オリフィスは、固定されていても、調整可能タイプであってもよい。チェックバルブは、混合チャンバから第１及び第２の供給ラインへの液体溶液の逆流を防ぐように機能する。

第１の供給ライン２０はまた、好ましくは第１のブースターポンプ３８を含み、これは圧力スイッチ４０を通して動作して、水希釈剤をホース１４から第１のＣＦバルブ２２へ昇圧された圧力で送達する。

第２の供給ライン２２_a-cは、それぞれのコンテナ４４ａ，４４ｂ，４４ｃから濃縮された液体を引き出すための濃縮物ポンプ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを含む。

第２のブースターポンプ４６は、圧力を高めるように機能し、その圧力で、液体溶液がホース１６を介してノズル１７に放出される。

上述のシステム構成要素は全て、トラック１２に簡便に搭載されることができるコンパクトな携帯型アセンブリに組み合わされている。濃縮物コンテナ２２_a-cは、比較的小さくても、例えば５〜１０ガロンのオーダの容積であってもよく、水希釈剤を運ぶ必要は無い。これより、システム全体が、比較的軽量の車両、例えば１／２トンのピックアップなどによって運ばれ得る。

溶液は要求に応じて混合され、これより、未使用の混合物の廃棄及び長期間の貯蔵の結果としての効能の低下に関連する問題が無くなる。混合比は、水及び濃縮物の供給圧力の変動にかかわらず、一定に保たれる。液体は、混合チャンバの中で比較的低い圧力で混合され、これより、濃縮物ポンプ４２_a-cは比較的小さく且つ安価であることができる。従来技術の化学物質注入器及び比例制御器に関連した困難さは、それらのそれぞれの計量オリフィスと協調して機能するＣＦバルブによって、完全に除去されている。

図３を参照すると、第１及び第２のブースターポンプ３８，４６ならびに濃縮物ポンプ４２_a-cは、無線アンテナ５２ａ，５２ｂを介して受信機５０と協調して動作するリモート制御盤４８によって操作されてもよい。受信機は、例えば、テキサス・インスツルメント社から入手可能なＴＲＣ１３００ＭＡＲＫＳＴＡＲのようなローリングコードエンコーダ／デコーダシステムであってもよい。受信機は常時開マスター制御スイッチ５４に接続され、これは電力を、リレー５６を介して第１及び第２のブースターポンプ３８，４６に、及び常時開スイッチ５８_a-cを介して濃縮物ポンプ４２_a-cに供給する。リモート制御盤４８は、マスター制御スイッチ５４を操作する制御ボタン６０、及びそれぞれのスイッチ５８_a-cを操作するボタン６２_a-cを含む。

受信機５０は、車両１２の上に他のシステム構成要素と一緒に配置され、リモート制御盤４８は携帯型で離れた散布場所から操作可能である。

中央配置制御パネルの上、及びリモートコントローラ４８の上のインジケータランプ６４は、様々なシステム設定の視覚的な表示を提供する。

これより、例として、駆動ボタン６０がマスタースイッチ５４を閉じ、ポンプ３８，４６を動かして、希釈水の混合チャンバ１８からホース１６を介した最初の出力をもたらす。駆動ボタン６２ａはスイッチ５８ａを閉じる。圧力スイッチ４０がポンプ３８の送達圧力によって閉じられると、回路は閉じて、コンテナ４８ａからの濃縮物が混合チャンバ１８に供給されて、結果として得られる溶液がポンプ４６によってホース１６を介して送達される。しかし、もし希釈水がポンプ３８ａによって送達されないと、スイッチ４０は開いたままで、濃縮物ポンプ４２ａは非駆動のままである。

希釈剤と一つより多くの化学物質濃縮物とからなる化学溶液を送達するために、複数のポンプ制御ボタンを駆動することも可能である。これより、例えば、ボタン６２ｂ，６２ｃを駆動することによって、両方のコンテナ４４ｂ，４４ｃからの濃縮物を含む溶液が、同時に供給され得る。

コンテナ４４ａから混合チャンバ１８への濃縮物の送達は、リモート制御盤４８の上のボタン６２ａを再び押すことによって終了させることができる。ポンプ３８，４６は希釈水でシステムを洗い流すために動作し続けることができて、その後に、ボタン６２_b-cの他のものが押されて異なる化学溶液の散布を始めることができ、あるいは、ボタン６０が押されてシステムをシャットダウンすることができる。

これは全て、システムの混合及び送達構成要素を運ぶ車両から離れた位置から、達成され得る。これより、携帯リモート制御盤を手にしていれば、オペレータは、車両に戻ることなく一つの濃縮物から他のものへ切り換えることができる。

本発明に従ったシステムはまた、様々な産業上の用途で、貯蔵タンクへの送達のために化学石鹸及び殺菌消毒剤濃縮物の水希釈剤とのその場混合のためにも有用である。例えば、図４及び図５は、本発明による、洗車設備における使用のためのシステムをダイアグラム的に描いている。石鹸及びワックス濃縮物はコンテナ４４_a-cに入っており、混合チャンバ１８には複数の流出口３２_a-cが設けられていて、各々がソレノイド制御の遮断バルブ６６を有している。各々の流出口は、それぞれの貯蔵タンク６８_a-cにつながっている。ポンプ４２_a-c及び遮断バルブ６６を選択的に操作することによって、タンク６８_a-cを適切な溶液で満たすことができる。

図５に示されるように、各タンクにはフロート駆動スイッチ７０が設けられており、これが、濃縮物ポンプ４２_a-c及び遮断バルブ６６の選択的な駆動を制御するために使用され得る。ポンプ７２は、それぞれのタンク６８_a-cから、車両への噴霧散布のために混合物を引き出す。

ここで再び、ＣＦバルブ２２，２８及び関連する計量オリフィス２４，３０は、選択された割合で一定流を送達するように協調して動作し、これより、従来技術の化学物質注入器及び比例制御器に関連した欠点を避ける。濃縮物を要求に応じて混合することによって、保持タンク及び希釈水の圧力を高めるためのブースターポンプが除かれる。これより、従来技術の洗車システムに比べて、本発明は、より単純で、より安価で、より効率的且つ信頼性のあるシステムを提供する。構成要素は、化学物質濃縮物の腐食作用に耐えるために、好ましくは腐食抵抗性の材料、例えばステンレス鋼から製造される。

１０ システム、１２ トラック（車両）、１４，１６ ホース、１７ ノズル、１８ 混合チャンバ、２０，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 供給ライン、２２，２８ バルブ、２４，３０ 計量オリフィス、３２ 放出ライン、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 流出口、３４ 流量計、３６ チェックバルブ、３８，４６ ブースターポンプ、４０ スイッチ、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 濃縮物ポンプ、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ コンテナ、４８ リモート制御盤、５０ 受信機、５２ａ 無線アンテナ、５４ マスター制御スイッチ（マスタースイッチ）、５６ リレー、５８ａ，５８ｂ，５８ｃ スイッチ、６０，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ ボタン、６４ インジケータランプ、６６ 遮断バルブ、６８ａ，６８ｂ，６８ｃ タンク、７０ フロート駆動スイッチ、７２ ポンプ。

Claims (17)

1. 混合チャンバと、
   液体希釈剤を第１の一定流バルブ及び第１の下流計量オリフィスを介して前記混合チャンバまで供給する第１の供給ラインと、
   液体濃縮物を第２の一定流バルブ及び第２の下流計量オリフィスを介して前記混合チャンバまで供給し、前記水希釈剤と組み合わせて液体溶液を作る少なくとも一つの第２の供給ラインと、
   前記混合チャンバと連通し、そこを通って前記液体溶液が前記混合チャンバから放出される放出ラインと、
   を備えた、モジュール型液体注入混合及び送達システム。
2. 第１の計量オリフィス及び第２の計量オリフィスのそれぞれと前記混合チャンバとの間で前記第１の供給ライン及び前記第２の供給ラインに挿入された流量計をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. チェックバルブが、第１の計量オリフィス及び第２の計量オリフィスのそれぞれと前記混合チャンバとの間で前記第１の供給ライン及び前記第２の供給ラインに挿入されており、
   前記チェックバルブは、前記混合チャンバから前記第１の供給ライン及び前記第２の供給ラインへの前記液体溶液の逆流を防ぐように機能する、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 液体濃縮物を昇圧された圧力で前記第２の一定流バルブに送達する濃縮物ポンプをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記液体濃縮物が濃縮物コンテナから前記濃縮物ポンプによって引き出される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記混合チャンバ、前記第１の供給ライン及び前記第２の供給ラインならびに関連する第１及び第２の一定流バルブ及び計量オリフィス、ならびに前記濃縮物ポンプ及び濃縮物コンテナが、車両で運ばれるように適合された携帯アセンブリとして組み合わされている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記携帯アセンブリが、前記液体希釈剤が前記第１の一定流バルブに供給される圧力を高める第１のブースターポンプをさらに備える、請求項６に記載のシステム。
8. 前記携帯アセンブリが、前記液体溶液が前記放出ラインを介してリモート散布器に放出される圧力を高める第２のブースターポンプをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
9. 前記リモート散布器が前記ブースターポンプにフレキシブルなホースを介して接続される、請求項８に記載のシステム。
10. 複数の前記第２の供給ラインならびに関連する第２の一定流バルブ及び第２の計量オリフィスが、異なる液体濃縮物を前記混合チャンバに供給するために配置され、前記第２の供給ラインの前記濃縮物ポンプは異なる液体溶液を作るために選択的に操作可能である、請求項５に記載のシステム。
11. 複数の前記放出ラインが前記混合チャンバと連通し、そこを通って前記異なる液体溶液が前記混合チャンバから放出される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記放出ラインが、異なる液体溶液を別個の貯蔵タンクに送達するように配置されている、請求項１１に記載のシステム。
13. 遮断バルブが前記放出ラインに設けられている、請求項１２に記載のシステム。
14. フロート駆動スイッチが、前記貯蔵タンク内の液体溶液のレベルに応じた前記遮断バルブ及び前記濃縮物ポンプの操作の選択的な制御のために設けられている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記第１のブースターポンプ及び前記第２のブースターポンプならびに前記濃縮物ポンプが、前記車両から離れた位置から選択的に操作可能である、請求項８に記載のシステム。
16. 前記選択的な操作が、前記車両によって運ばれる受信機と無線周波数アンテナを介して協調して動作する携帯リモート制御盤によって行われる、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記受信機が、前記第１のブースターポンプ及び前記第２のブースターポンプを動かす常時開の第１のスイッチと前記濃縮物ポンプを動かす常時開の第２のスイッチとを備える制御ネットワークに接続されている、請求項１６に記載のシステム。

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