JPH06236217A - 混合物内の第１成分及び第２成分の相対比率を制御する装置 - Google Patents

混合物内の第１成分及び第２成分の相対比率を制御する装置

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JPH06236217A
JPH06236217A JP33436893A JP33436893A JPH06236217A JP H06236217 A JPH06236217 A JP H06236217A JP 33436893 A JP33436893 A JP 33436893A JP 33436893 A JP33436893 A JP 33436893A JP H06236217 A JPH06236217 A JP H06236217A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 触媒を含む塗装材料を吐出する装置を提供す
るものである。 【構成】 ２種類の成分を配合して塗装材料制御を生成
する装置において、２成分のうちの一方は希釈剤とし超
臨界流体を含む樹脂から成る「高体積」成分であり、他
方の成分は触媒のような「低体積」成分であり、この装
置においては樹脂及び触媒を各別のただし機能的に関連
する流路を経て、これ等の成分を配合する混合器に送り
塗装材料製剤を生成し、次いで１個又は複数個の塗料吐
出装置又は噴霧ガンにより被塗物に放出するようにして
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本出願は、本発明の出願人の出願に係わり
本願と同じ日付で提出されたデイビス（Davis)を発明者
とする米国特許出願第 号明細書「多種成分
を含む塗装材料を生成し吐出する方法及び装置」に係わ
る。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、塗装システム、ことに
第１の成分を高い比率で第２の成分に配合する方法及び
装置に関する。この場合２種類の成分の少なくとも一方
は低い流量で供給する。
【０００３】
【発明の背景】近年では、溶剤により生じる環境上の悪
影響を防ぐように塗料のような塗装材料の有機溶剤含量
を減らすように塗装仕上げ工業で実質的な努力が行われ
ている。６０体積％までの固体含量を持つハイソリッド
塗料でも、取り扱い中に、霧化の間に、又は、被塗物へ
の付着の間に逃げて環境上及び健康上の障害を生ずる液
体溶剤成分を含む。
【０００４】この問題は、米国特許第４，９２３，７２
０号及び同第５，１０６，５６９号明細書、又本発明の
出願人の出願に係わりセイズマン（Saidman ）等を発明
者とする１９９１年７月１５日付米国特許出願０７／７
２８，０５１号明細書「流体／希釈剤を含む単一相及び
多重層の塗装材料を生成し吐出する方法及び装置」に記
載されている。これ等の特許明細書には、液体溶剤成分
の代りに超臨界二酸化炭素のような超臨界流体をかなり
の程度使った塗装材料溶液又は製剤について記載してあ
る。この超臨界流体は塗装材料製剤の塗布性を高めるよ
うに希釈剤として機能する超臨界二酸化炭素と、たとえ
ば他の塗料内で必要なよりも約２／３だけ少ない若干の
液体溶剤材料とは、無気塗料吐出装置を経て霧化を容易
にする粘度を持つ塗装材料溶液又は製剤を生成するよう
に高分子顔料固体と混合する。塗装材料製剤を吐出装置
から被塗物に向かい放出すると、超臨界二酸化炭素が
「蒸発分離し」すなわち蒸発しハイソリッド塗料の霧化
に役立ち被塗物上の塗料の乾燥時間を減らす。この種の
塗装材料製剤は、高い溶剤化合物を含む塗料により生ず
る環境上の悪影響を実質的に減らす利点がある。
【０００５】種々の樹脂たとえば塗料はその溶剤含量を
減らすように前記したようにして配合され、使用される
塗料の種類は特定の用途の要求に従う。たとえば迅速な
乾燥時間が有利なときのようなある用途では「２種類成
分」の塗料が望ましい。前記した特許明細書により配合
した２成分塗料は、高分子顔料固体、超臨界流体及び若
干の有機溶剤から成る「高体積成分」と触媒のような
「低体積成分」とから成っている。
【０００６】便宜上２成分塗料は、流量調節歯車ポンプ
のような別個の流量調節装置を経て各成分を差向け次い
でこれ等の成分を被塗物への放出に先だって静的又は動
的な混合器内で混合することにより生成する。これ等の
種類の混合方式は、ある比率及び流量の２成分に適当で
あるが、一般に約２０対１より大きい比率（高体積成分
対低体積成分）及び又は約２０cm3 ／min より少ない低
体積成分の流量では所望の精度を生じない。しかし超臨
界流体を含むある２成分塗装材料製剤を含む若干の２成
分塗料は１００対１までの程度の樹脂対触媒比と低体積
成分すなわち触媒の３cm3 ／min 程度に少ない流量とを
必要とする。このような種類の２成分塗料を所要の比率
及び触媒流量体積で相互に混合する現用の装置はない。
【０００７】
【発明の概要】従って本発明の目的は、一方の成分は希
釈剤として超臨界流体から成り、正確な制御作用を生じ
各成分を比較的高い比率でたとえば２０対１を越える比
率で調節し、一方の成分の低い体積流量で正確な直接の
制御を行い圧力の変動及び流量要求に鋭敏で、そして製
造及び操作費が比較的安価である、２成分塗装材料製剤
を相互に混合する方法及び装置を提供することにある。
【０００８】これ等の目的は、一方の成分は希釈剤とし
て超臨界流体を含む樹脂から成る「高体積」成分であ
り、他方の成分は触媒のような「低体積」成分である塗
装材料製剤を生成するように２成分を組合せる方法及び
装置で達成される。樹脂及び触媒は、別々であるが機能
的に関連した流路を経て混合器に送られる。この混合器
内でこれ等は組合され塗装材料製剤を生成する。この製
剤は次いで１個または複数個の塗料吐出装置又は噴霧ガ
ンにより被塗物に放出する。
【０００９】希釈剤として超臨界流体を含むある種類の
２成分塗装材料製剤は、比較的高い比率の樹脂対触媒と
低い触媒流量とを必要とする。本発明の１態様は、約１
００対１までの程度の比率で樹脂対触媒の比率量を正確
に制御し、３cm3 ／min ほどの低い触媒流量を正確に制
御することのできる制御システムを設けることに基づ
く。このような比率及び流量の制御を行う本発明の方法
及び装置ににより行われる１つの制御機能は、触媒流路
内に位置させた触媒弁のデューティサイクルすなわち
「開弁」時間を、樹脂流路及び触媒流路に作動的に連結
したアナログ制御装置で調整することを含む。詳しく後
述するように、初期の準備操作すなわち校正操作はこの
システムにより吐出しようとする特定の触媒の流れ特性
を明示し、又弁が開いて触媒を流通させる信号を弁が受
けた後弁の物理的運動により生ずる固有の遅延を明示す
るように行われる。この校正で手順によりアナログ制御
装置に入力されるシステム偏差値すなわち遅延値が決定
される。このアナログ制御装置は、特定の用途に対する
必要に応じて１個の塗料吐出装置だけでなく又多数の塗
料吐出装置の作動中に、触媒弁の開弁時間と樹脂流量と
の間の実質的に直線の関係が得られるように触媒値を操
作する。
【００１０】校正手順が完了し操作が始まると、アナロ
グ制御装置は触媒弁の作用を制御する２つの制御機能を
生ずるのに有効である。これ等の機能は共に流量計を通
る樹脂の流量に従う。一方の機能は１つ又は複数の塗料
吐出装置の起動に対するほぼ即時の応答である。１個又
は複数個の吐出装置により噴霧を開始すると、樹脂は樹
脂流路内の流量計を経て送られこのような吐出装置に供
給される。樹脂流量を示す樹脂流量計からの信号は、ア
ナログ制御装置に送られる。この制御装置は触媒弁を開
き所望の比率の体制の触媒を混合器に供給する信号を実
際上すぐに発生して、樹脂と混同する。従って樹脂流量
に直接依存し比例する触媒流量の極めて早い正確な制御
ができる。
【００１１】アナログ制御装置は又、システムの作動中
に、樹脂及び触媒の実際の流量間の比較とこのような各
流量の所定所望の比率とに従って触媒弁のデューティサ
イクルの周期的調整を行う。この好適な実施例では、そ
れぞれの流路を通る樹脂及び触媒の実際の流量を示す信
号が樹脂及び触媒の両流量計から得られる。このような
実際流量の比率は、選定した時間間隔でたとえば約１０
秒の程度の間隔で比率比較器内で所定の所望比率と比較
される。比率比較器は、所望の比率及び実際の比率の間
の差を示す出力信号すなわち誤差信号を発生する。アナ
ログ制御装置内の回路は、この誤差信号を後述のように
して処理し、触媒弁たとえばソレノイド弁に接続した弁
駆動回路に入力する信号を発生する。この弁駆動回路
は、混合器への触媒の流量が樹脂対触媒の実際の比率と
所望の比率との間の変動に従って調整されるようにソレ
ノイド弁のデューティサイクルを制御する作用をする。
【００１２】前記したように触媒の流量は、混合器への
樹脂の流量に「追従」しすなわちこの流量に正比例す
る。この場合２成分の相対比率の極めて迅速かつ正確な
調整ができる。本発明の他の態様は、触媒圧力を調整す
ることにより樹脂と触媒との相対比率を調整すなわち補
正するという考えに基づくものであり、これによって高
体積の成分すなわち樹脂が噴霧ガンに供給される圧力に
触媒流量が「追従」しすなわちこの圧力に正比例する。
１個又は複数個の噴霧ガンを作動させる等による塗装材
料製剤に対する要求に応じて、所要量の樹脂を流量計を
経て所定の圧力で混合器に分与する。樹脂流れ管路に連
結した口出し管路により、樹脂を混合器に送出す圧力を
検知し、この圧力を表わす流体信号を、触媒の流路内に
連結した差圧調整器に送る。触媒は樹脂の圧力に正比例
する圧力で差圧調整器から放出する。次いで触媒は流量
計を経て混合器からすぐ上流側の手動の空気圧による又
は電動の触媒弁に流れる。従って、この構造では、差圧
調整器及び混合器間の触媒流路内の圧力は樹脂の圧力に
従う。さらにポンプ行程により生ずる樹脂圧力の変動、
及び又は噴霧ガンの互いに異なる作動回数及び又は乱雑
な作動又は非作動化は差圧調整器を介して樹脂移送流れ
管路への連結によって触媒流路内で直接「追従」され
る。従って樹脂対触媒比の一層正確かつ即座の調整及び
制御が低い体積の触媒流量においても得られる。
【００１３】本発明のなお別の態様では、混合器はこの
混合器を経て流れる樹脂及び触媒間に少なくともされた
程度の「接触」すなわち流量差が得られるように構成し
てあり、樹脂が噴霧ガンへ放出される前に、樹脂が触媒
と確実に接触するようになっている。本発明の混合器は
樹脂及び触媒の両流路に連結した入口と１個又は複数個
の塗料吐出装置又は噴霧ガンに連結した出口とが内部に
形成されている管を備えている。第１のピッチを持つ一
方の組のねじと第１ピッチとは異なる第２のピッチを持
つ第２の組のねじとを形成した外面を備えた棒を入口及
び出口間で管の内部に挿入できる。これ等の第１組及び
第２組のねじは、この棒の外面に沿いみぞを形成する。
これ等のみぞは、混合器管の入口から出口に向かう方向
に測って異なる長さを持つ流路を形成する。従って触媒
は、この触媒が混合器に入る前後にこの混合器に入って
いる樹脂に接触して相互に混合することができる。この
ようにして混合器から出る樹脂はすべて、塗料吐出装置
への導入に先だって触媒に確実に露出する。
【００１４】以下本発明の好適とする実施例の構造、作
用及び利点を添付図面により詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】本発明による方法及び装置１０はとくに、液
体塗料すなわち希釈剤としての超臨界流体を含む樹脂を
触媒と混合して、被塗物（図示してない）への付着のた
めに１個又は複数個の塗料吐出装置１２に送られる塗装
材料溶液又は製剤を生成するようにしたものである。本
説明では「液体塗料」とは、噴霧し塗布し又は分散させ
ようとする１種類又は複数種類の成分と溶剤成分とを含
む塗料のような樹脂材料のことである。この場合溶剤成
分の一部の代りに、溶剤放出を減らすように超臨界流体
のような流体希釈剤が使われている。本説明で使う「超
臨界流体」という用語は、臨界圧力及び臨界温度により
高い超臨界状態の気体のことである。この場合この気体
は液体材料の密度は近い密度を持つ。又樹脂を生成する
のに液化ガスを利用してもよい。従って「液化ガス」と
いう用語の代りに以下の説明では「超臨界流体」を使う
ことにする。本説明で使う「流体希釈剤」という用語
は、超臨界流体及び液化ガスに対し互換性を持つことを
意味する。「塗装材料溶液」及び又は「塗装材料製剤」
という用語は、超臨界流体を含む樹脂と触媒との混合物
を称するのに同義語として使われる。この場合流体希釈
剤は樹脂中に実質的に溶解し溶液又は少なくとも乳濁液
又は分散液を生成する。
【００１６】本説明に使う塗料吐出装置」とは通常、装
置１０に利用される流体圧力を扱うことのできる無気噴
霧ガンのことである。吐出装置は、ヘイステイングス
（Hastings）等を発明者とし本願と同じ出願人の出願に
係わる米国特許第５，１０６，６５９号明細書に記載し
てあるような無気噴霧ガンがよい。この明細書の内容は
本説明に参照してある。或はカウワン（Cowan ）を発明
者とする米国特許第３，８４３，０５２号に示してある
ような空気補助式無気噴霧ガンを使ってもよい。
【００１７】超臨界流体及び又は液化ガスの目的は、塗
料用の液体希釈剤として作用し液体塗料中の有機溶剤の
割合又は１００分率を、たとえばペンキのような最もよ
く市販で入手できるハイソリッド塗料に比べて約２／３
だけ減らすことができるようにすることである。超臨界
状態又は液化状態の多数の化合物は、ペンキ又は樹脂の
ような液体塗料と混合されて後述のように触媒を混合し
たときに塗装材料の溶液すなわち製剤を生成することが
できる。これ等の化合物としては、二酸化炭素、アンモ
ニア、水、酸化窒素（N2O ）、メタン、エタン、エチレ
ン、プロパン、ペンタン、メタノール、エタノール、イ
ソプロパノール、イソブタノール、クロロトリフルオル
メタン、モノフルオルメタン等がある。この説明では超
臨界二酸化炭素を使う。超臨界二酸化炭素は無毒性だか
らである。超臨界二酸化炭素の臨界温度及び臨界圧力は
それぞれ８５°Ｆ（２９．４℃）、１０７０psi （７
５．２kg／cm2 ）であり、本発明装置１０を備えた標準
形無気噴霧システムの十分作動範囲内にあるからであ
る。
【００１８】装置１０の全体構造を先ず述べ次いで初期
校正手順を含む動作について述べることにする。
【００１９】システム構造 図１においてその上部部分に混合器１４への樹脂流路を
示し、その下部部分には触媒流路を示し、又図１の中央
部分は鎖線で囲んだアナログ制御装置１６を含む回路構
成を示す。アナログ制御装置１６は後述のようにして混
合器１４への触媒の流れを制御する。先ず樹脂流路を考
えると、枠で囲んだ「樹脂源」１８はセイドマン等を発
明者とする１９９１年７月１５日付米国特許出願０７／
７２８，０５１号明細書「流体希釈剤を含む単一相及び
多重相の塗装材料の吐出」に記載してあるシステムのこ
とである。この明細書は、出願と同じ出願人の出願に係
わりその記述は本説明に参照してある。樹脂源１８は、
液体塗料と希釈剤としての超臨界流体との混合物を生成
する。この混合物は説明の便宜上「樹脂」と称する。前
記したように米国特許出願０７／７２８，０５１号明細
書に従って生成した樹脂は、普通のハイソリッド塗料の
有機溶剤含量の約２／３の程度の代替品として超臨界二
酸化炭素のような超臨界流体を使う。
【００２０】樹脂源１８からの樹脂は樹脂供給管路２４
を経て流量計２６に導入される。流量計２６は、図１に
示すように相互にかみあう歯車の組２８、３０を持つ形
式のものがよい。適当な流量計２６としては米国ウイス
コンシン州ラシーン（Racine）市のＡＷカムパニから商
品名ＺＨＭ０２／１として市販されているものがある。
計量された量の樹脂を流量計２６から供給管路２４に放
出する。管路２４で樹脂は第１逆止弁３２、樹脂遮断弁
３４及び第２逆止弁３６を経て混合器１４に進。逆止弁
３２、３６の目的は混合器１４から流量計２６に向かう
下流側の樹脂の逆流を防ぐことである。樹脂遮断弁３４
は、装置１０の作動を何等からの目的で中止するときの
ように必要に応じ混合器１４への樹脂の流れを止めるよ
うに設けてある。
【００２１】前記したように、触媒流路を図１の下部に
示してある。この流路は図１にブロックとして示した触
媒源３８を備えている。このブロックは、触媒を圧力の
もとに管路３９を経て差圧調整器４０に送出すタンク及
びポンプ（図示してない）を表わす。この差圧調整器４
０は、樹脂供給管路２４に口出し管路４６により連結し
たダイヤフラムシール４４に移送回線４２により連結し
てある。図１の上部に示すように樹脂は圧力のもとに、
口出し管路４６を経てダイヤフラムシール４４に入る。
ダイヤフラムシール４４は、樹脂供給管路２４内の樹脂
の圧力を表わす「出力信号」すなわち移送回線４２を経
て差圧調整器４０に流れる液体の加圧流れを生ずる。こ
のような圧力レベルは、移送回線４２に沿って連結した
圧力計４８により目視により監視することができる。
【００２２】差圧調整器４０は、樹脂圧力に正比例する
がこの圧力より約１００ないし３００psi （７〜２１．
１kg／cm2 ）だけ高い圧力で触媒を触媒供給管路５０に
放出するように作用する。樹脂圧力及び触媒圧力間の相
対的な割合すなわち比率は、差圧調整器４０内で設定さ
れ、樹脂及び触媒の流体としての性質と、樹脂対触媒の
所望の体積比と、樹脂との組合せに必要な触媒の流量と
のような要因に依存する。この目的に適当な差圧調整器
４０は、米国ミネソタ州のエルク・リバー（Elk River
）のテスコム（Tescom）社で型式番号５４−２０００
として作られている。
【００２３】差圧調整器４０から供給管路５０内に放出
される加圧触媒は触媒流量計５２に送られる。流量計５
２は図示の実施例では、計量した量の触媒を触媒供給管
路５０内に下流側に向かい放出する相互にかみあう２組
の歯車５４、５６を備えている。使用に適した１形式の
流量計は米国ウイスコンシン州ラシーン市のＡＷカムパ
ニから型式番号ＺＨＭ０１として市販されている。図１
には歯車式流量計５２を示してあるが、この触媒流路内
に他の形式の流量計を使ってもよい。
【００２４】流量計５２から放出される計量した流量の
触媒は供給管路５０を経てソレノイド弁５８に、次いで
針弁６０に送る。弁５８、６０の作用は、装置１０の作
用の説明に関連して後述する。ソレノイド弁５８は米国
オハイオ州ウエストレーク市のノードソン・コーポレー
ション（Nordson Corporation ）から型式番号Ａ−１０
−Ａとして市販されている形式のものがあり、又オハイ
オ州ウイルビー市のヌープロ・スエイジロック・カムバ
ニ（Nupro Swagelock Company ）製で型式番号をＳＳ２
−Ａとする弁が適当な形式の針弁である。針弁６０から
触媒は触媒遮断弁６２及び第３の逆止弁６４を経て混合
器１４に流れる。混合器１４で触媒は樹脂と混合し塗装
材料製剤を生成する。逆止弁６４の目的は、針弁６０に
向かい下流方向への触媒の逆流を防ぐ。そして遮断弁６
２は混合器１４への触媒流れの完全な中断を生ずるよう
に設ける。
【００２５】混合器構造 図２には混合器１４を詳細に示してある。混合器１４
は、入口端７２及び出口端７４を備え内部７０を画成す
る壁６９を持つ混合器６８を備えている。混合器内部７
０は、２つの要素すなわち予混合スクリーン７６と予混
合スクリーン７６から下流側に位置する混合器棒７８と
を受入れる。予混合スクリーン７６は、形状が円筒形
で、一端部で管壁６９に接触する環状フランジ８０と中
心貫通穴８２とこの中心貫通穴８２から半径方向外方に
延びる複数個のスクリーン穴５４とを持つ。図２に矢印
により示すように触媒及び樹脂は混合管６８の入口端７
２内に導入され予混合スクリーン７６の中心貫通穴８２
内に流入する。樹脂及び触媒の一部は中心貫通穴８２に
沿って流れ、残りは中心貫通穴８２からスクリーン穴８
４を経て半径方向外方に移動し、予混合スクリーン７６
の外面と混合管６８の管壁６９との間の環状空間すなわ
ちすきま８６内に入る。
【００２６】前記したように混合器棒７８は混合管内部
７０内で予混合スクリーン７６から下流側に位置する。
好適な実施例では混合器棒７８の外面は、第１組のねじ
すなわちみぞ８８と第２組のねじすなわちみぞ９０とを
形成してある。両方のみぞ８８、９０は混合器棒７８の
縦方向に延びている。みぞ８８は、混合器棒７８の縦方
向軸線９２に対して約７５°の程度の角度αで傾けられ
ており、みぞ９０は縦方向軸線９２に対して約５０°の
角度θで傾けられている。従って混合器棒７８の縦方向
に沿って測るとみぞ９０によってみぞ８８の場合に比べ
て一層短い流路が得られる。その理由は、樹脂、触媒及
び又はそれらの混合物は、一層急勾配のみぞ８８に沿っ
て流れて、勾配の一層ゆるいみぞ９０に沿って流れる液
体に比べて所定時間では混合管６８の長手に沿い軸線方
向に一層遅く流れるからである。みぞ８８、９０の互い
に異なるピッチの目的は、触媒及び又は樹脂が相互に接
触する。すなわち混合管６８の軸線方向長手に沿い一層
早く移動する機会を与えて、樹脂を触媒の前又は後に混
合器１４内に導入した場合にも、樹脂が混合管６８を出
る前に触媒に確実に接触するようにすることである。み
ぞ８８、９０の互いに異なるピッチの別の目的は、２つ
のピッチの各交差点で流れの分割及び混合を生ずること
である。混合は、各液体の一定の方向変換すなわち流れ
分割と組合せた循環及び直線の運動によって行われる。
【００２７】アナログ制御装置及びシステムの作用 前記したように樹脂流路及び触媒流路は、触媒圧力が樹
脂圧力に「追従」しすなわち比例するように相互に連結
してある。このことは、樹脂供給管２４内の検知された
圧力の関数として触媒を触媒流量計５２に供給する圧力
を制御する差圧調整器４０によってできる。樹脂圧力に
基づく触媒圧力の制御は高い比率及び低い樹脂流量にお
いても所望の樹脂対触媒比の調整を行うのに役立つが、
樹脂対触媒比の一時制御は装置１０の作動中にアナログ
制御装置１６により行われる。アナログ制御装置１６の
各要素について先ず述べ次いで組立て又はシステムの校
正手順次いで正規の操作順序について述べる。
【００２８】図１に示すように第１の回線９４は樹脂流
量計２６及び比率比較器９６の間に接続され、又第２の
回線９８は触媒流量計５２及び比率比較器９６の間に接
続してある。回線９４、９８は、それぞれ樹脂流量計２
６からの樹脂の実際の流量と触媒流量計５２からの触媒
の実際の流量とを表わす出力を送る。第３の回線１００
は、樹脂流量対触媒流量の所望の比率を表わすブロック
１０２から比率比較器９６に入力を送る。比率比較器９
６は樹脂対触媒流量の所望の比率を実際の流量比率と比
較し管路１０４により表わした出力を積分器１０６に送
る。比率比較器９６の出力は又、図１の枠１０９により
示した警報装置に回線１０８により入力する。この警報
装置は問題の状況すなわち所望の樹脂対触媒比と実際の
樹脂対触媒比との間の差が所定のレベル又は１００分率
を超える状況の目視できる又は可聴の標示を行う。適当
な比率比較器９６の１例はウイスコンシン州ラシーンの
ＡＷカムパニから型式番号ＥＭＯ・６００として市販さ
れている。
【００２９】積分器１０６は、選定した時間間隔にわた
り比率比較器９６からの信号入力の積分を行い、所望の
及び実際の樹脂対触媒比の間の誤差すなわち差である出
力Ｅを発生するように作用する。この誤差信号Ｅは次い
で回線１１０を経て乗算器１１２に入力する。
【００３０】回線１１４は、図１にブロックで示した周
波数・電圧変換器１１６に樹脂流量計２６を接続する。
変換器１１６は樹脂流量計２６からの出力を、樹脂供給
管路２４内の樹脂流量を表わす電圧信号Ｒに変換する。
変換器１１６からの電圧出力信号Ｒは回線１１８を経て
任意の市販の電位差計１２０に入力する。電位差計１２
０は電圧信号Ｒに利得係数Ｇを乗ずる。利得係数Ｇの目
的は後述する。このようにして電位差計１２０から得ら
れる出力Ｒ×Ｇは次いで回線１２２を経て乗算器１１２
に入力する。乗算器１１２は、積分器１０６からの誤差
信号Ｅと電位差計１２０からの出力Ｒ・Ｇとの相乗積で
ある出力を発生する。乗算器１１２からのこの出力Ｅ・
Ｒ・Ｇは回線１２４を経て弁駆動回路１２６に入力す
る。駆動回路１２６はオハイオ州ウエストレーク市のノ
ードソン・コーポレーションから型式番号ＦＥＴ・４と
して市販されている形式のものである。駆動回路１２６
は電位差計１２８から回線１２７を経て入力される偏差
値Ｃを乗算器１１２からの出力（Ｅ．Ｒ．Ｇ）に組合せ
る。この偏差値Ｃの大きさは、後述のシステム校正手順
中に定める。後述の係数Ｔで表わした駆動回路１２６の
出力は次いで回線１３０を経てソレノイド弁５８に入力
しそのジューティサイクルすなわちソレノイド弁５８を
開閉する間の時間を制御する。
【００３１】アナログ制御装置１６の一般構造を述べた
が、次に装置１０の初期セットアップ手順を述べる。こ
の初期セットアップ又は校正の手順の目的は、吐出しよ
うとする特定の樹脂及び触媒の流体としての性質を考慮
し又駆動回路１２６から信号を受けた後ソレノイド弁５
８が開閉するのにかかる時間を補償するように、ソレノ
イド弁５８の「オン−時間」Ｔの調節を行うことであ
る。装置１０の全部の噴霧条件、すなわち種々の個数の
吐出装置１２を種々の時間に作動する場合に対し樹脂対
触媒の正確な比率が得られるようにするには偏差すなわ
ち時間の補正係数を操作前のセットアップ手順で定めて
ソレノイド弁５８の開弁時間すなわちオン時間を適正に
制御するようにしなければならない。
【００３２】図３では、縦座標が触媒弁「オン時間」Ｔ
を表わし横座標が樹脂流量Ｒを表わした線図を示してあ
る。後述の校正を手順はこの線図に示した曲線群を生成
する。これ等の曲線はすべて縦座標及び横座標の原点の
下方の点ｙで交差する。点ｙは、ソレノイド弁５８のデ
ューティサイクルを制御する出力１３０を発生するよう
に駆動回路１２６に入力される時間間隔補正係数Ｃを表
わす。図３の線図に示した種々の曲線は標準多項式ｙ＝
ｍｘ＋ｂの全部であり次の式から誘導される。
【００３３】 Ｔ＝（Ｅ）（Ｒ）（Ｇ）−Ｃ （１）
【００３４】上記の数式において Ｔ＝触媒弁すなわちソレノイド弁５８のオン時間 Ｅ＝誤差信号すなわち所望の及び実際の樹脂対触媒の流
量比の間の差 Ｒ＝樹脂流量 Ｇ＝利得 Ｃ＝偏差すなわち時間補正係数
【００３５】セットアップ又は校正の手順は装置１０の
最低の流量条件を開始するすなわち塗料吐出装置１２の
１つを作動する操作者により開始され、樹脂供給管路２
４を通る樹脂の流れと触媒供給管路５０を通る触媒の流
れとが生ずる。操作者は次いで電位差計１２８を調整し
てＣ値すなわち時間遅れが約１５ないし２０ｍｓの範囲
内になるようにする。この初期Ｃ値はソレノイド弁５８
が１００ｍｓでたとえば１０Ｈｚの作動周波数で周期動
作するので選定される。そしてソレノイド弁５８が完全
に開きこの弁を経て触媒の安定な流れが得られるように
するには約１０ないし２０ｍｓの程度の時間がかかるこ
とが分っている。異なるサイクル時間を持つ他のソレノ
イド弁に対し異なる初期Ｃ値を、このようなＣ値がソレ
ノイド弁を安定させるのに持続時間が少なくとも十分で
ある限りは選定することが考えれらる。
【００３６】操作者は次いで、樹脂対触媒の所望の比率
が比率比較器９６で読取られるようなときまで針弁６０
のオリフイス（図示してない）を手動で調節する。前記
したように比率比較器９６は樹脂流量計２６及び触媒流
量計５２の両方に接続する。この比較器は、樹脂対触媒
の実際の流量比の目視の読出し値を発生するように作用
する。たとえば５０対１の比率が望ましいとすると、針
弁６０の操作は、比率比較器９６で５０対１の読みがえ
れらるまで継続する。このときには操作者が第２の吐出
装置１２を作動する。この場合樹脂及び触媒の両方に対
する異なる組の流量条件を生ずるが、樹脂対触媒の同じ
比率を保持しなければならない。同じ比率を保持するよ
うに、操作者は比率比較器９６からの読みが５０対１に
なるようなときまで電位差計１２０を操作することによ
り利得値Ｇを調節する。
【００３７】利得値Ｇは、図３の線図の各線の傾斜を指
示する電圧であり、すなわちこの利得が高いほど傾斜が
急になり、逆も又同様である。利得Ｇは前記の式（１）
で考えられるように一定の弁５８オン時間Ｔに対するＣ
値に影響を及ぼすから、電位差計１２０を介する利得の
調節は、電位差計１２８により設定された初期評価値Ｃ
に交差しない図３の線図の線を生ずる。実際のＣ値を得
るように操作者は第２の吐出装置１２を遮断し第１吐出
装置１２には噴霧を継続させ比率比較器９６から樹脂対
触媒の実際の比を読取る。この例で読取り値が５０対１
でなければ、操作者は５０対１の読みが得られるまで電
位差計１２８を操作することによりＣ値を調節する。予
防措置として正しいＣ値が設定されたことを確認するよ
うに操作者は第２吐出装置１２をふたたび作動して樹脂
対触媒の比が電位差計１２０、１２８の調節した設定に
より確実に５０対１のままになっていること確める。
【００３８】このセットアップ又は校正の手順の目的は
従って、作動する吐出装置１２の個数が１個、２個又は
それ以上であるかに関係なく、与えられた樹脂対触媒比
でソレノイド弁５８オン時間及び樹脂流量の間に直線関
係を得ることである。樹脂及び触媒の流体特性により生
ずる固有の遅延とソレノイド弁５８が駆動回路１２６か
ら信号を受けこの弁を経て安定した流れを生じた後ソレ
ノイド弁５８が開くのに必要な時間とによって、システ
ム時間遅れ補正値すなわち偏差値Ｃは、図３の線図の縦
座標の負の値Ｃにより線図的に表わした駆動回路１２６
の動作に属性分配（フアクター）しなければならない。
図３の線図の線１３２は５０対１の樹脂対触媒比を表わ
し、一層急な傾斜を持つ線１３４、１３６は一層低い樹
脂対触媒比（４９対１又はそれ以下）を表わし、一層な
だらかな傾斜を持つ線１３８は一層高い樹脂対触媒比
（５１対１又はそれ以上）を表わすものとする。これ等
のその他の各線１３４、１３６、１３８は又線図の点ｙ
を通もする。。従ってこのような線は、セットアップ中
に得られる電位差計１２０の設定（利得Ｇ）及び電位差
計１２８の設定（時間Ｃ）を保持し針弁６０を操作する
ことにより生成することができる。弁６０のこのような
操作は樹脂対触媒比従ってこのような線１３４、１３
６、１３８を単に変えるだけである。
【００３９】図３に示した破線は、ソレノイド弁５８が
駆動回路１２６から開くように信号を受けた後近似的に
第１の１０ｍｓ中に線１３２、１３４、１３６、１３８
により示されるこれ等の各樹脂対触媒比に対し、装置１
０に対する弁オン時間及び樹脂流量間の実際の関係を表
わす。約１０ｍｓ後にソレノイド弁５８を通る流量は一
定の比率に安定した。又弁オン時間及び樹脂流量間の直
線関係がその後で存在するものとする。
【００４０】装置１０を前記したようにして校正する
と、正規の作用が実質的に手動の調節をもはや必要とし
ないで進行する。１個又は複数個の塗料吐出装置１２の
作動に応答して、樹脂源１８からの樹脂が樹脂供給管路
２４と前記した樹脂流路の残りの部分とを経て混合器１
４に送られる。アナログ制御装置１６は、触媒弁すなわ
ちソレノイド弁５８のデューティサイクルを含む２つの
制御機能すなわち（ｉ）１個又は複数個の吐出装置１２
を作動したときにソレノイド弁５８の実質的に即座の開
きと、（ｉｉ）前記したようにして発生する誤差信号Ｅ
によるソレノイド弁５８のデューティサイクルの周期的
な比較的「ゆっくりした」調節とを行うように作用す
る。樹脂流量計２６は回線１１４によりアナログ制御装
置１６に接続してあるから、流量計２６内部の歯車２
８、３０が動くとすぐにすなわち１個又は複数個の吐出
装置１２の開きに応答して樹脂が流量計２６を経て流れ
るとすぐに樹脂流量計２６を通る樹脂流量を表わす信号
が制御装置１６に送られる。この信号は、周波数−電圧
変換器１１６、電位差計１２０、乗算器／除算器１１２
及び駆動回路１２６により処理され回線１３０を経てソ
レノイド弁５８を開く実質的に瞬間的な信号を発生す
る。値Ｇ、Ｃが前記した校正手順中に適正にセットされ
るから正確な正比例する量の触媒は、ソレノイド弁５８
を流通できる。従って混合器１４に送られる樹脂及び触
媒の体積は正確に制御され、各吐出装置１２に送るこの
ような各成分の適当な相対比率を得るのに実質的に遅延
がない。
【００４１】アナログ制御装置１６の第２の機能は、触
媒流量対樹脂流量の実際の比率と所望の比率との間の比
較に従って装置１０が作動する間に、ソレノイド弁５８
のデューティサイクルを周期的に調節することである。
実際の比率が比率比較器９６内で定まる所望の比率から
変化する場合に、誤差信号Ｅが積分器１０６により発生
し、誤差信号Ｅは、前記したように電位差計１２０から
出力された樹脂流量Ｒ及び利得Ｇの相乗積と乗算器１１
２内で乗算される。乗算器１１２からの出力は駆動回路
１２６への入力である。回路１２６でこの入力は、電位
差計１２８からの出力すなわち校正手順中に定まるＣ値
すなわち時間遅れ補正値と組合わされる。駆動回路１２
６は前記した式（１）により乗算器１１２からの入力
（Ｅ．Ｒ．Ｇ）から値Ｃを実質的に差引き出力Ｔを発生
する。出力Ｔは、適正な体積の触媒を混合器１４に導入
するのにソレノイド弁５８に必要なオン時間を表わす。
センサ誤差によって、ソレノイド弁５８は一層短い又は
一層長い時間間隔にわたって開き、混合器１４に供給さ
れる触媒の体積を制御する。樹脂及び触媒は混合器１４
内で相互に混合する。混合器１４は前記したようにこれ
を通る触媒及び又は樹脂の或る程度の「接触」又は一層
早い移動ができるように構成され、樹脂が塗料吐出装置
１２への移送に先だって触媒に接触するようになる。
「オン時間」Ｔのこの周期的調節は、比率比較器９６の
設定に従って比較的長い間隔にわたってすなわち約１０
ｓｅｃの程度で発生する。従ってこのような調節は、ソ
レノイド弁５８のデューティサイクルのわずかな補正又
は「整理」であるが、このデューティサイクルはさもな
ければ前記したように樹脂流量計２６からの信号により
制御される。
【００４２】触媒流量の付加的な一層早い調節は、樹脂
流路内の圧力の変動に応答して得られる。前記したよう
に樹脂を管路２４を経て送出す圧力はダイヤフラムシー
ル４４により検知する。この圧力レベルは触媒供給管路
５０内の差圧調整器４０に入力する。差圧調整器４０は
触媒を所定の比例した圧力レベルで触媒流量計５２に放
出する。流量計５２は計量した流量の触媒をソレノイド
弁５８に送る。従って触媒流量は圧力変動に従って迅速
正確に調節されアナログ制御装置１６の動作により得ら
れる樹脂対触媒比の微調整を行う。
【００４３】本発明を好適な実施例について述べたが、
本発明はなおその精神を逸脱しないで種々の変化変型を
行うことができるのはもちろんである。従って本発明は
この好適とする実施例に限定するものではなく本発明の
範囲内の全部の実施例を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の好適な実施例のブロック図であ
る。
【図２】図１の混合器の縦断面図である。
【図３】図１の装置の初期セットアップを操作中に得ら
れる触媒弁開弁時間対樹脂流量の線図である。
【符号の説明】
１０ 制御装置 １４ 混合器 １６ 制御手段 ２６ 第１供給手段（流量計） ４０ 調整器手段（調整器） ４８ 検知手段（圧力計） ５２ 第２供給手段（流量計） ５８ 弁手段（ソレノイド弁）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリイ ジェー． クルケ アメリカ合衆国．44053 オハイオ，ロー レイン，オーク ポイント ロード 4200

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 混合物内の第１成分及び第２成分の相対
    比率を制御する制御装置であって、 第１及び第２の成分を配合して混合物を生成する混合器
    と、 前記第１成分を第１の流量で圧力のもとで前記混合器に
    供給する供給手段と、 前記第２成分を圧力のものと前記混合器に供給する供給
    手段と、 前記第１成分の前記圧力を表わす信号を発生する検知手
    段と、 前記検知手段に接続され前記第２成分を前記混合器に供
    給する圧力を前記検知手段からの前記信号に従って制御
    する調整手段とから成ることを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】 前記調整手段は、差圧調整器であること
    を特徴とする請求項１の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記差圧調整器は、流量計に接続され、
    前記流量計は、前記第１成分の前記第１流量に比例する
    第２の流量で前記第２成分を前記混合器に供給すること
    を特徴とする請求項１の制御装置。
  4. 【請求項４】 混合物内の第１成分及び第２成分の相対
    比率を制御する制御装置であって、 制御第１及び第２成分を配合して混合物を生成する混合
    器と、 前記第１成分を前記混合器に、第１の流量で供給する第
    １供給手段と、 前記第２成分を前記混合器に供給する第２の供給手段
    と、 前記混合器と前記第２供給手段との間に配置され、 前記混合器への前記第２成分の流れを生じさせ又止める
    弁手段と、 前記弁手段の作動を前記第１流量に従って制御する制御
    手段とから成ることを特徴とする制御装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記第１流量を表わす
    信号を処理し前記弁手段のデューティサイクルを制御す
    る出力を発生するように動作する電気回路から成ること
    を特徴とする請求項４の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記第１供給手段は、前記混合器に管路
    により連結され前記第１成分の供給源に連結された第１
    流量計から成ることを特徴すとる請求項４の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記混合器は、入口及び出口が形成され
    た内部を有し、前記第１及び第２の成分を受ける管と、 前記管の前記内部の前記入口及び前記出口の間に挿入可
    能な棒とから成り、 前記棒は、長手方向軸線と、この長手方向軸線に沿い第
    １の流路を画成する第１組のみぞと前記長手方向軸線に
    沿い第２の流路を画成する第２組のみぞとが形成された
    外面とを有し、前記第１及び第２の流路の一方は他方よ
    り短くてそれによって前記第１及び第２の成分の少なく
    とも一方の一部が前記管の前記入口から出口に前記第１
    及び第２の成分の残りのものより早い速度で送られるこ
    とを特徴とする請求項４の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記棒の前記外面は、前記第１組のみぞ
    を形成する第１のピッチを有する第１のねじが形成され
    ており、かつ、前記棒の前記外面は、前記第２組のみぞ
    を形成する第２のピッチを有する第２のねじが形成され
    ていることを特徴とする請求項７の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記第１ねじの前記第１ピッチは、前記
    棒の前記長手方向軸線に対して前記第２ねじの前記第２
    ピッチより大きい角度を成していることを特徴とする請
    求項８の制御装置。
  10. 【請求項１０】 混合物内の第１成分及び第２成分の相
    対比率を制御する制御装置であって、 第１及び第２成分を配合し混合物を生成する混合器と、 前記第１成分を第１圧力及び第１流量で前記混合器に供
    給する第１供給手段と、 前記第２成分を前記混合器に前記第１成分の前記第１圧
    力に従う第２圧力及び第２流量で供給する第２供給手段
    と、 前記第２供給手段及び前記混合器の間に連結され前記混
    合器への前記第２成分の流れを生じさせ又止める弁手段
    と、 前記第１流量に従って前記弁手段の作動を制御する制御
    手段とから成ることを特徴とする制御装置。
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