JPH02290237A - ポンピングされる物質の濃度を制御する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポンピングされる（ポンプで取出される）物質
の濃度を制御する装置及び方法に関し、特に、ポンピン
グされている物質の濃度を実質上一定に維持する制御装
置及び方法に関する。

本明細書で使用する「濃度」なる用語は、ポンピングさ
れている物質の構成粒子の運動又は分離に対する堅固な
度合いすわなち抵抗度を言うものとし、「粘度」を含み
、この粘度よりは幾分広義の意味を有する。本発明で用
いる「ポンピングされる物質」は、液体や固体混合物を
含む流体、または１種濁した状態又は懸濁された状態の
流体（従って、スラリーやコロイド等を含む）を包含す
るが、これらの流体のみに限定されるものではない。

〔従来の技術〕

ポンピングされる物質の濃度を制御することは種々の処
理作業においてかなり重要であり、例えば、大型の水溶
性にかわ固形物をにかわタンク内へ周期的に投入して水
に溶かすような、ケースの製造等におけるにかわ付け作
業に関しては特に重要である。水とにかわとの比率を正
確に制御できない場合または開口したにかわタンクから
の蒸発ｔ員失が大きい場合には、液状にかわの濃度は急
速に変化してしまう。このような蒸発損失は、特に、液
状にかわが塗布ロールからにかわ供給リザーバへ戻るよ
うに循環する場合に生じる。例えば、液状にかわを約１
　４．　０°Ｆ（約６０゜Ｃ）に維持した通常の作業に
おいては、通常の室温状態での溶剤の蒸発率は典型的に
は、およそ３０分毎にシンナーを補充しなければならな
いようなものである。

液状にかわの冫３度が変化すれば、塗布装置により塗布
されるにかわの供給量が多過ぎたり少な過ぎたり、また
ポンプ装置に目詰まりが生じ、にかわの適正な流れを回
復するまで作業を中断しなければならない。

ポンピングされる流体の濃度を制御するための種々の装
置が開発されてきた。例えば、米国特許第１．３７４，
２８６号明細書はチューブを介してリザーバへ送られる
「スタソフ」　（即ち紙バルブスラリー）の流れを制御
する技術を開示しており、リザーバから溢れた流れは枢
動槽へ収容されるようになっている。パルブの粘度が高
過ぎた場合には、バルブは枢動槽に蓄積されるようにな
り、枢動槽内のバルプの重量が増加すると、弁が作動し
て希釈水をスラリータンク内へ補充する。

米国特許第１，６６９．４１２号明細書は、バルブ流れ
内への希釈水の入口地点の上流側及び下流側に装着した
一対の円錐状フロートを使用してバルブの濃度を制御す
る装置を開示している。濃度の高い流れと濃度の低い流
れにそれぞれ応答する２つのフロー１・の異なる反応に
より、装置への液体スラリーを制御している。

米国特許第２，７７３．５０７号明細書は、回転可能素
子上の粘度による牽引力に比例するトルクを測定し、測
定したトルクを使用してシンナーの流れを制御する技術
を開示している。

米国特許第３，４９３，３４５号明細書は、ポンピング
されているボリマーの粘度をｉｌｉｌ１御し、ポンプに
使用する電力の関数たる電気信号に応じて添加剤の流れ
を決定する技術を開示している。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来技術は流体の制御を達成するが、これらの制
御は著しく不正確であり、また極めて複雑な器具を必要
としていた。

また、米国特許第１．８８１，２００号明細書は、温度
調整により濃度を制御する技術を開示しており、これを
改良して補助ヒータを備えたものが米国特許第２，０４
２，８６０号明細書に開示されている。しかし、これら
の温度制御装置は、濃度を制御すべき物質が種々異なる
プロセス（処理）温度の複数の環境中を連続して通過し
なければならない場合やポンピングされている物質の粘
度が温度に応じてあまり変化しない場合は、役に立たな
い。

それ故、ポンピングされている物質中への濃度変更物質
の導入を制御することにより、他の処理装置ヘポンピン
グされているにかわの如き物質の濃度を制御する、単純
ではあるが信頼性の極めて高い装置及び方法を提供する
のが望ましい。

従らて、本発明は、数個の工程から成り、１以上の工程
が互いに関連する方法、及びこれらの工程を実施するに
適した構成、素子の組合せ及び部品の配列を利用した装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記その他の目的を達成するため、本発明は、シンナー
、シックナー、溶剤等の濃度変更物質（本明細書では、
「変質剤」という）を導入することにより、ポンピング
されている物質の濃度を制御する装置及び方法を提供す
る。本発明の装置は、所定のレベルの力を加えてリザー
バから所定の流量で物質をポンピングする好適にはダイ
アフラム型ポンプの形をした容積式ポンプから成るポン
プ手段と、ポンプを駆動する手段とを有する。

ポンピングされた物質を動かすために駆動ポンプにより
当該物質に加えられた力の変化を感知する手段と、物質
内への変質剤の導入を制御する弁手段と、物質をポンピ
ングするに要する力の変化の感知に応答して弁手段の作
動を制御する手段も設けてある。

〔実施例〕

添付図面には、本発明の方法を実施する装置を示し、こ
の装置は、容積式ポンプ好適にはダイアフラム型ポンプ
２０から成るポンプ手段を有する。

周知のように、ダイアフラム型ポンプは一般に、弾性の
ダイアフラム（図示せず）と、吸入パイプ２２に接続し
た吸入弁２１と、排出パイプ２４に接続した排出弁２３
とを有する。吸入バイプ２２は供給リザーバ２６内に位
置したポンピングされるべき物質２５に通じている。往
復ピストン型ポンプ、ギヤポンプ、ローブポンプ等の他
の型式の容積式ポンプを使用してもよいことは言うまで
もない。

本発明におけるポンプ手段はポンプ２０を駆動する駆動
手段をも備え、この駆動手段はダイアフラムを往復駆動
するためにピストンロツド２９の如き連接棒を介してポ
ンプ２０のダイアフラムに連結されたモータ２８から成
る。好適な実施例においては、モータ２８は既知の複動
空気シリンダであり、モータ内のピストン（図示せず）
はその両側の空気圧を変えることにより往復駆動せしめ
られる。もちろん、ピストンロッド２９はピストンに連
結してある。

圧縮ガス源（図示せず）は手動操作可能なボール弁３ｌ
を介して主供給ライン３０に接続され、このラインに設
けた調整器３２はライン３０を通して伝達される圧縮ガ
スの圧力を制御する。このようにして制御された圧力は
ポンプの駆動速度、従ってポンプを通る流体の容積を制
御する。必要なら、ライン３０内に圧力計３４を配置し
てもよい。

本発明の装置は更に、モータ２８を往復駆動し、従って
ポンプ２０を駆動するための、空気弁３６の如き手段を
具備する。弁３６は好適には既知のパイロット作動式の
２位置４方向弁であって、一対の出口ボート３８、４０
と、弁３６へ圧縮ガスを供給するためのライン３０に接
続した入口ボート４ｌと、好適にはマフラー付きの排出
ポート３９と、普通の内部可動流れ方向制御子（図示せ
ず）とを有する。弁３６内の流れ方向制御子は空気で作
動せしめられるので、第１制御空気入口ライン４２及び
第２制御空気入口ライン４３を設けて、流れ方向制御子
を操縦するためのガス流を提供し、ライン４６、４７を
介してライン３０にそれぞれ接続した対応するパイロソ
ト弁４４、４５からの供給ガスを吸引する。図示の例に
おいては、パイロット弁はフレーム４８に装着され、そ
の機械的な弁アクチュエータ５０，５１が同一軸線に沿
って互いに対面するように位置している。ロソド２９に
装着されたアーム５２は２つの終端位置間でロソド２９
と一緒に動くことができ、終端位亙においては、アーム
は一方のアクチュエータ５０、５１に接触してパイロソ
ト弁を作動させる。

パイロソト弁４４、４５は典型的には、アクチュエータ
５０、５１との接触により開弁じない限り、閉位置に維
持されるようにばね偏倚されている。

代りに、弁３６を機械的又は電気的に作動させてもよく
、その場合、アーム５２は機械的なリンク又は必要な電
気接点を作動させる役目を果す。

ポンピングされている物質の濃度が変化した場合、例え
ばポンピングに対する抵抗が大きく又は小さくなるが、
当該物質について同一のポンピング量を維持するために
は、ポンプに加える力も濃度の変化に応して変化させな
ければならないことは当業者にとって明白である。もち
ろん、ポンプに加えられた力はモータにも作用する。従
って、ポンプに加えられた力における変化の発生を感知
する手段を設けることは重要である。この感知手段は、
弁３６のボート３８、４０とモータ２８のシリンダの各
端部とをそれぞれ接続するライン内に位置した空気式流
れ制御弁５４、５６を有し、各制御弁５４、５６はシリ
ンダ内のピストンの対応する側（上下側）と空気弁３６
の対応する出口ボート（３８、４０）との間に圧力差を
確立するように作用する。力の変化の発生を感知する手
段は便宜的には、モータ２８の装着部により構成でき、
この装着部は装着したモータ２８のフレーム４８に関す
る拘束された運動を許容する機械的なリンク機構の形を
している。この目的のため、リンク機構はモータ２８に
固定した係止アーム５８を備え、このアーム５８は例え
ばビボソトにより細長いリンク６０、６１の第１端部に
枢着され、リンク６０、６１の第２端部はフレーム４８
に枢着されている。リンク６０、６１、アーム５８、モ
ータ２８及びフレーム４８は、例えばロソド２９の長手
輔線に実質上沿ってポンプ２０から離れる方向へ制限さ
れた量だけ運動できる状態でモータ２８を支持するよう
に配列、配置されている。

アーム５８の一端はモータ２８をポンプ２０の方へ通常
偏倚している圧縮バネ６２を介してフレーム４８の上方
部分に接続している。バネ６２の偏倚力は調整ネジ（ロ
ソド）６４を手動操作することにより調整できる。代り
に、ポンプ２０に関する同様な相対運動を許容した状態
でモータ２８を装着する他の任意の手段を使用できるこ
とは言うまでもない。例えば、フレームに設けたレール
上で摺動する一対のスライダにモータ２８を固定し、ス
ライダをポンプの方へバネ偏倚してもよい。

アーム５８の他端には、モータ２８の運動経路に対して
実質上直角に突出したフィンガ６６を設ける。フレーム
４８には希釈弁６８を装着し、そのアクチュエータボタ
ン６７は、モータ２８がボンプ２０から離れる方向へ所
定距離だけ運動したときにフィンガ６６と接触するよう
に、フィンガの運動経路内に配置してある。弁６８は入
口ライン７０と出口ライン７２との間での変質剤（例え
ば水）の流れを制御するように接続され、出口ライン７
２はリザーバ２６に通じている。モータ２８が運動しな
い位置にあるときには、フィンガ６６は停止ブロック６
９に当接していて、ポンプ２０の方へのリンク６０、６
１アーム５８及びモータ２８の運動を阻止する。

作動において、弁３１及び調整器３２を通してライン３
０へ導入された空気の如きガスは弁３６によりいずれか
のボート３８又は４０へ供給される。ライン３０からボ
ート３８又は４０へ供給された空気の圧力（例えば、６
０ボンド即ち約２７ｋｇ）は制御弁５４又は５６により
例えば３０ボンド（約１３．６ｋｇ）まで減圧される。

減圧された圧力はモータ２８内のピストンの一側に供給
されて、アーム５２がパイロフト弁４４と４５のアクチ
ュエータ５０又は５１に接触するまでピストンを一方向
へ動かし、アクチュエー夕が作動すると、弁３６内の空
気の流れが逆転してモータ２８内でのピストンの運動方
向を逆転させる。周知のように、モータ２８内でピスト
ンが往復運動すると、ポンプ２０内のダイアフラムはそ
の平面に実質上垂直に撓み２一方向に撓んだときには、
リザーバ゜２６からの物質２５（説明上、以下「にかわ
」という）が吸入弁２１を介してポンプ２０の内部室内
へ吸引され、反対方向に撓んだときには、にかわはポン
プの内部室から排出弁２３を通して出口バイプ２４内へ
押し出される．空気シリンダモータ２８、ダイアフラム
型ポンブ２０及びパイロット作動式の２位置４方向弁３
６のこの作動は当業界で既知のものである。

にかわにおける一定の濃度に対して及び弁５４、５６に
より通常提供される所定の圧力差に対しては、バネ６２
の圧縮力は、ポンピング期間中モータ２８がフレーム４
８に関して実質上一定の位置を維持するように設定でき
る。バネ６２に作用する力はにかわをポンピングするた
めに作用する力と同じであり反対方向に作用するからで
ある。

前述のように、にかわの濃度が変化した場合でも、ポン
ピングされる物質の量を一定に維持するためには、にか
わに加えられる力も濃度の変化に応じて変化させねばな
らない。従って、例えばにかわの濃度が高くなった場合
は、ポンピング時のにかわの抵抗も増大する。にかわの
抵抗が増大すると、モータ２８の作動速度が遅くなり、
モータ２８におけるシリンダ内の空気流体の圧力が弁゛
３６の出口ボートで提供される６０ポンド（約２７ｋｇ
）の出力値に近付くように増大する。従って、弁５４、
５６により提供される圧力差は小さくなる。モータ２８
のシリンダ内の圧力が増大すると、一層大きくなった抵
抗のにかわを駆動するようにモータのピストンを押圧す
るのみならず、ハネ力とポンピング力との間の予め設定
された平衡状態を阻害し、その結果、モータは、バネ６
２がこれらの力を再度平衡させるに十分なだけ圧縮され
るまで、ポンプ２ｏか・ら離れる方向へ駆動せしめられ
る。バネ６２の偏倚力に抗してモータ２８が運動すると
、フィンガ６６が弁６８のアクチュエータボタン６７に
接触して弁６８を開き、変質剤（この場合、水）を物質
２５内へ導入する。

好適には、既知の混合装置がリザーバ内に設けてあり、
変質剤が導入されたときに、この変質剤をリザーバ２６
内の物質２５と直ちに混合させ、物質２５を実質上均一
の濃度に保つ。

もちろん、リザーバ２６から濃度の低いにかわがポンプ
２０内へ吸引された場合には、ポンピングに対する抵抗
が小さ《なるから、モータ２８の速度が増大する。この
ため、弁５４、５６を通る気体の通過時間が短くなり、
弁５４、５６により提供される圧力差が増大し、バネ力
とポンピングカとの平衡が失われる。その結果、これら
の力を再度平衡させるに十分なだけバネ６２の圧縮力が
城少するまで、モータ２８がボンプ２０の方へ駆動せし
められる。バネ６２の偏倚力によるモーク２８のこの運
動により、フィンガ６６と弁６８のアクチュエータポタ
ン６７との接触が断たれ、弁６８が閉じてリザーバ２６
内への変質剤の導入を阻止する。

本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形が可能であ
るから、以上説明し図示した実施例は単なる例示にすぎ
ず、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の方法を実施する装置の部分断面概略
構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ２０・・・・・・ポンプ　　２５・・・・・・物質２６
・・・・・・リザーバ　　２８・・・・・・モータ２９
・・・・・・ピストンロソド　　３６・・・・・・空気
弁４４、４５・・・・・・パイロット弁 ４８・・・・・・フレーム′　５４、５６・・・・・・
流れ制御弁５８・・・・・・係止アーム　　６２・・・
・・・バネ６６・・・・・・フィンガ ６７・・・・・・アクチュエータボタン６８・・・・・
・希釈弁

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）物質中へ変質剤を導入することにより、リザーバ
   からポンピングされる物質の濃度を制御する装置におい
   て、 所定の流量で前記リザーバから前記物質を ポンピングするため該物質に所定レベルの力を加えるポ
   ンプ手段と、 前記リザーバから前記物質をポンピングす るために前記ポンプ手段を駆動したときに該ポンプ手段
   により該物質に加えられた力の変化を感知する感知手段
   と、 前記物質内への前記変質剤の導入を制御す る第１弁手段と、 前記物質をポンピングするに必要な力の変 化の感知に応答して前記第１弁手段の作動を制御する制
   御手段と、 を備えて成る物質濃度制御装置。
2. （２）請求項１に記載の物質濃度制御装置において、前
   記ポンプ手段が容積式ポンプから成る物質濃度制御装置
   。
3. （３）請求項２に記載の物質濃度制御装置において、前
   記ポンプがダイアフラム型ポンプである物質濃度制御装
   置。
4. （４）請求項２に記載の物質濃度制御装置において、前
   記ポンプ手段が前記容積式ポンプを駆動する駆動手段を
   有する物質濃度制御装置。
5. （５）請求項２に記載の物質濃度制御装置において、前
   記駆動手段が往復ピストンを収容したシリンダと、所定
   圧力の気体源と、前記気体源及び前記シリンダに接続さ
   れ、前記ピストンを往復運動させるため該ピストンの両
   側に該気体源からの空気を交互に供給する空気弁手段と
   、前記容積式ポンプに前記ピストンを接続する手段とか
   ら成る物質濃度制御装置。
6. （６）請求項５に記載の物質濃度制御装置において、前
   記駆動手段が空気作動式複動シリンダから成る物質濃度
   制御装置。
7. （７）請求項６に記載の物質濃度制御装置において、前
   記空気弁手段がパイロット作動式の２位置４方向型弁か
   ら成る物質濃度制御装置。
8. （８）請求項５に記載の物質濃度制御装置において、前
   記感知手段が、前記ピストンの一側と前記空気弁手段と
   の間に圧力差を生じさせるように接続された空気流れ絞
   り弁から成る物質濃度制御装置。
9. （９）請求項８に記載の物質濃度制御装置において、前
   記制御手段が、 前記圧力差の変化に応答して運動できるよ うに前記シリンダを装着する手段と、 前記第１弁手段を作動させるため前記シリ ンダの運動を該第１弁手段に伝達する手段と、ポンプ運
   動期間中前記ポンプにより前記シ リンダに作用する力と実質上同じ大きさで反対向きの力
   を該シリンダに加える弾性手段と、から成る物質濃度制
   御装置。
10. （１０）物質中へ変質剤を導入することにより、リザー
    バからポンピングされる物質の濃度を制御する装置にお
    いて、 前記物質をポンピングするためのポンプと、前記ポンプ
    を駆動するように接続された空 気シリンダモータと、 前記空気シリンダモータ内への駆動空気の 導入を制御するように接続された制御弁手段と、 前記リザーバから前記物質をポンピングす るために前記ポンプを駆動したときに該ポンプにより該
    物質に加えられた力の変化を感知する感知手段と、 前記力の変化に応答して前記ポンプに対し て実質的に近付いたり遠退いたりする相対連動を行なえ
    るように前記空気シリンダモータを弾性的に装着する弾
    性装着手段であって、前記物質の濃度が定常状態にある
    ときに、該相対運動を生じさせるように作用する力と該
    弾性装着手段により該空気シリンダモータに加えられる
    力との間に、前記物質の濃度の変化により阻害される傾
    向のある実質的な平衡を生起させる弾性装着手段と、 前記力の変化に応じた前記ポンプと前記空 気シリンダモータとの前記相対連動に応答して前記物質
    内への変質剤の導入を制御するように作動する変質剤弁
    手段と、 を備えて成る物質濃度制御装置。
11. （１１）請求項１０に記載の物質濃度制御装置において
    、前記ポンプが前記物質をポンピングするためのダイア
    フラム型ポンプから成り；前記空気シリンダモータが該
    ポンプを駆動するように接続された複動空気シリンダモ
    ータから成り、前記制御弁手段が該空気シリンダモータ
    内への駆動空気の導入を制御するように接続されたパイ
    ロット作動式の２位置４方向型弁から成り；前記感知手
    段が、前記ポンプの定常作動期間中、前記空気シリンダ
    モータを駆動するために供給される空気と該空気シリン
    ダモータ内の空気との間に圧力差を生じさせて、前記物
    質の濃度の変化に起因する前記圧力差の変化に応答して
    前記弾性装着手段内で該空気シリンダモータを運動可能
    とすべく、前記パイロット作動式の２位置４方向型弁と
    該空気シリンダモータとの間に位置した減圧弁から成り
    ；前記変質剤弁手段が前記圧力差の変化に応じた前記空
    気シリンダモータの運動に応答する、物質濃度制御装置
    。
12. （１２）請求項１１に記載の物質濃度制御装置において
    、前記弾性装着手段が前記平衡を維持する傾向を持つ圧
    縮バネから成る物質濃度制御装置。
13. （１３）物質中へ変質剤を導入することにより、リザー
    バからポンピングされる物質の濃度を制御する方法にお
    いて、 所定の流量で前記リザーバから前記物質を ポンピングするため該物質に所定レベルの力を加える工
    程と、 前記リザーバから前記物質をポンピングす るためポンプ手段により該物質に加えられた力の変化を
    感知する工程と、 前記物質をポンピングするに必要な力の変 化の前記感知に応答して前記物質内への変質剤の導入を
    制御する工程と、 を備えて成る物質濃度制御方法。
14. （１４）請求項１３に記載の物質濃度制御方法であって
    、前記力がモータにより駆動せしめられるポンプによっ
    て提供される物質濃度制御方法において、 前記物質の濃度が定常状態にあるときに、 前記ポンプと前記モータとの相対運動を生じさせるよう
    に作用する力と弾性装着により該モータに加えられる力
    との間に、前記物質の濃度の変化により阻害される傾向
    のある実質的な平衡を生起させて前記変質剤の導入を制
    御するように作用する該相対運動を生じさせるため、前
    記力の変化の前記感知に応答して前記ポンプに対して実
    質的に近付いたり遠退いたりする該相対運動を行なえる
    ように前記モータを弾性的に装着する弾性装着工程をも
    含む、 物質濃度制御方法。