JPH10337459A - 流動体の混合方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流量の少ない側の流量精度を上げて混合比の精
度を向上させることができ、計量範囲を広くとることの
できる流動体の混合方法及び装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】第１剤ＭＡと第２剤ＭＢとの少なくとも２
つの流動体を混合する方法であって、第１剤ＭＡを連続
的に圧送している間において、設定された量の第２剤Ｍ
Ｂを、第１剤ＭＡの流量に応じた間隔で圧送して第１剤
ＭＡに送り込む方法である。第１剤ＭＡを圧送するため
の計量ポンプ１１、その吐出流量を計測するロータリエ
ンコーダ１７、１回の吐出動作による流量が一定である
メータリングポンプ２５、及び計量ポンプ１１の吐出流
量に応じた間隔でメータリングポンプ２５に吐出動作を
行わせる制御装置５０から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗料、添加剤、顔
料、その他の種々の２つ以上の流動体を混合する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】２液性樹脂原料を混合するに当たって
は、その混合比をできるだけ正確に制御する必要があ
る。従来においては、プランジャーポンプ又はギヤーポ
ンプなどの容積形ポンプを用い、それぞれの原料をそれ
らのポンプにより連続的に定量圧送することによって、
混合比（計量比）を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、混合比が、例
えば１００対１又は１０対１などのように大きい場合に
は、同じ方式のポンプであると計量の効率などに差異が
生じるために、混合比を正確に制御することが困難とな
る。

【０００４】すなわち、流量の少ない側の原料を安定し
て圧送することに無理の生じることがあり、信頼性を維
持する上で問題がある。さらに、流量の少ない側に用い
られるポンプは、その計量精度をできるだけ高くするた
めにその適正レンジ幅を狭くしておく必要があり、計量
範囲したがって混合比はある程度制限されてしまうとい
う問題がある。

【０００５】特に、混合比が大きく且つ原料の粘度差が
大きい場合には、その混合は極めて困難であり、例えば
使い捨てタイプのプラスチック製のスタティックミキサ
ーでは十分に混合できない。

【０００６】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、流量の少ない側の流量精度を上げて混合比の精度
を向上させることができ、計量範囲を広くとることので
きる流動体の混合方法及び装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、第１の流動体と第２の流動体との少なくとも２つ
の流動体を混合する方法であって、第１の流動体を連続
的に圧送している間において、設定された量の前記第２
の流動体を、前記第１の流動体の流量に応じた間隔で圧
送して前記第１の流動体に送り込む方法である。

【０００８】請求項２の発明に係る装置は、第１の流動
体と第２の流動体との少なくとも２つの流動体を混合す
る装置であって、前記第１の流動体を圧送するための第
１のポンプと、前記第１のポンプの吐出流量を計測する
計測手段と、前記第２の流動体を圧送して前記第１の流
動体に送り込むための、１回の吐出動作による流量が一
定である第２のポンプと、前記第１のポンプの吐出流量
に応じた間隔で前記第２のポンプに吐出動作を行わせる
制御手段と、を有してなる。

【０００９】請求項３の発明に係る装置は、ミキサー
と、前記第１の流動体を前記ミキサーに送り込むための
第１のポンプと、前記第１のポンプの吐出流量を計測す
る計測手段と、前記第２の流動体を前記ミキサーに送り
込むための、１回の吐出動作による流量が一定である第
２のポンプと、前記第２のポンプに対して前記第２の流
動体を連続的に送り込むための第３のポンプと、前記計
測手段により計測される吐出流量が所定値になる度毎
に、前記第２のポンプに吐出動作を行わせる制御手段
と、を有してなる。

【００１０】本発明の混合装置を図を参照して説明す
る。第１のポンプとしての計量ポンプ１１が流動体とし
ての第１剤ＭＡを圧送している状態で、第２のポンプと
してのメータリングポンプ２５は吐出と吸入とを複数回
繰り返し、一定量の第２剤ＭＢをパルス状にして圧送す
る。

【００１１】図２のＡに示す場合では、メータリングポ
ンプ２５の動作の間隔は時間Ｔ１毎であり、バルブ２６
が開いている間に５回の吐出を行う。これに対して、図
２のＢに示す場合では、メータリングポンプ２５の動作
の間隔は時間Ｔ２（＜Ｔ１）毎であり、バルブ２６が開
いている間に７回の吐出を行う。同様に、図２のＣに示
す場合では、動作の間隔は時間Ｔ３（＞Ｔ１）毎であ
り、バルブ２６が開いている間に４回の吐出を行う。バ
ルブ２６が開いている間における第２剤ＭＢの総吐出量
は、メータリングポンプ２５の動作回数に比例する。

【００１２】すなわち、バルブ２６が開いている間に、
第１剤ＭＡはほぼ一定の速度で吐出され、その結果、総
量ＱＲ１の第１剤ＭＡがミキサー２７に吐出される。第
１剤ＭＡの総量ＱＲ１に対して、第２剤ＭＢは、Ａの場
合は５回、Ｂの場合は７回、Ｃの場合は４回、それぞれ
吐出されるので、動作の間隔を制御することによって混
合比が制御されることとなる。

【００１３】動作の間隔を制御するために、タイマーに
よる時間の計時、ロータリエンコーダ１７によるパルス
信号の個数のカウント、ギヤーポンプ駆動モータのエン
コーダによるパルス数のカウント、又は流量計による流
量計測パルス数のカウントなどが行われる。

【００１４】また、メータリングポンプ２５の動作回数
のみによらず、メータリングポンプ２５の１回の動作に
よる吐出量、つまりメータリングポンプ２５の吸入スト
ロークを微調整することによっても、混合比を制御する
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る混合装置１の
構成を示す図である。図１において、混合装置１は、計
量ポンプ１１、シリンダ装置１２、バルブ１３、チェッ
ク弁１４，１５、ラック１６、ロータリエンコーダ１
７、圧送ポンプ１８、駆動シリンダ１９、加圧タンク２
０、チェック弁２２，２３、バルブ２４、メータリング
ポンプ２５、バルブ２６、ミキサー２７、モータ２８、
チェック弁２９，３０、制御装置５０などからなる。

【００１６】これらのうち、シリンダ装置１２、駆動シ
リンダ１９、バルブ２４、メータリングポンプ２５、及
びバルブ２６は、エアー又は油圧などの圧流体によって
作動し、その動作を制御するための図示しない電磁制御
弁がそれぞれ設けられている。それらの電磁制御弁のオ
ンオフは制御装置５０によって制御される。制御装置５
０は、プログラマブルコントロール、マイクロコンピュ
ータ、又はパーソナルコンピュータなどから構成され、
後述する混合動作を始めとして、混合装置１の全体を制
御する。

【００１７】なお、バルブ１３，２４，２６、及びメー
タリングポンプ２５では、その駆動形態は複動形シリン
ダ装置であるが、それぞれピストンロッドを前進移動
（閉じる側又は吐出側へ移動）させる方向に付勢する圧
縮コイルバネが設けられており、圧流体の供給が停止し
た場合には、それぞれピストンロッドが前進端側に移動
して停止する。

【００１８】計量ポンプ１１は、シリンダ装置１２によ
り駆動され、吸入工程と吐出工程を行う。材料容器ＣＴ
１には、流動体からなる樹脂原料である第１剤ＭＡが収
納されており、計量ポンプ１１が吸入工程のとき（ピス
トンロッドが図の右方へ移動するとき）に、チェック弁
１４及びバルブ１３を通って計量ポンプ１１のポンプ室
１１ａ内に入る。計量ポンプ１１が吐出工程のときに、
ポンプ室１１ａ内の第１剤ＭＡはチェック弁１５及びバ
ルブ２６を通ってミキサー２７内に圧送され、そこで吐
出される。

【００１９】ラック１６は、シリンダ装置１２のピスト
ンロッドとともに移動し、その移動にともなってロータ
リエンコーダ１７を回転させる。ロータリエンコーダ１
７は、所定の回転角度毎にパルス信号Ｓ１を出力する。
パルス信号Ｓ１は制御装置５０に設けられたカウンタに
よってカウントされる。カウンタのカウント値によっ
て、シリンダ装置１２のピストンロッドの移動距離、つ
まり計量ポンプ１１の総吐出流量Ｑがリアルタイムで計
測される。

【００２０】例えば、ピストンロッドが距離ａだけ移動
したときに１つのパルスが出力され、そのときの吐出流
量がＱａであるとすると、（１０×ａ）の距離だけ移動
したときには１０個のパルスが出力され、そのときの総
吐出流量は（１０×Ｑａ）となる。したがって、例えば
流量が（１０×Ｑａ）となるのは１０個のパルスが出力
されるタイミング毎である。

【００２１】第１剤ＭＡを圧送するためのポンプは、図
１に示すようなシングルアクションのプランジャ方式の
ポンプに限らず、連続吐出の可能なポンプ、例えばダブ
ルアクションプランジャポンプ、ギヤーポンプなどであ
ってもよい。

【００２２】さらに、第１剤ＭＡの吐出量の計測のため
に、図に示すロータリエンコーダ１７に代えて、ポンプ
の駆動源のエンコーダ又は流量計などから出力されるパ
ルスを利用してもよい。

【００２３】圧送ポンプ１８は、駆動シリンダ１９によ
り駆動され、吸入工程と吐出工程を行う。材料容器ＣＴ
２には、樹脂原料である第２剤ＭＢが収納されており、
材料容器ＣＴの全体が加圧タンク２０に収容されてい
る。材料容器ＣＴ２内の第２剤ＭＢは常に加圧され、圧
送ポンプ１８に向かって圧送されている。したがって、
駆動シリンダ１９が後退駆動（ピストンロッドが図の右
方へ駆動すること）して圧送ポンプ１８が吸入工程を行
うと、材料容器ＣＴ２内の第２剤ＭＢはチェック弁２２
を介してポンプ室１８ａ内に入る。圧送ポンプ１８が吐
出工程のときに、ポンプ室１８ａ内の第２剤ＭＢはチェ
ック弁２３を通ってバルブ２４の入口に圧送される。

【００２４】なお、第２剤ＭＢの粘度の大きさ、その他
の状態によっては、圧送ポンプ１８を省略し、加圧タン
ク２０による加圧によって直接にバルブ２４に圧送する
ことも可能である。

【００２５】メータリングポンプ２５は、１回の吐出動
作による吐出量が一定であり、１回の吐出動作を行う毎
に一定量の第２剤ＭＢをミキサー２７に圧送する。つま
り、メータリングポンプ２５は、ピストンロッド（プラ
ンジャ）の前進移動と後退移動とを行い、ピストンロッ
ドが後退端にあるときにポンプ室内に一定量の第２剤Ｍ
Ｂが充填され、ピストンロッドの前進移動によってその
一定量の第２剤ＭＢを圧送する。この動作が繰り返され
ることによって、第２剤ＭＢは、一定量毎に、ショット
状又はパルス状に圧送される。なお、１回の動作によっ
て圧送される量は、ピストンロッドの移動距離を可変す
ることによって調整可能であり、メータリングポンプ２
５にはそのための図示しない調整ネジが設けられてい
る。

【００２６】バルブ２４は、メータリングポンプ２５の
動作に同期してオンオフし、圧送ポンプ１８から圧送さ
れる第２剤ＭＢをメータリングポンプ２５に供給し且つ
メータリングポンプ２５から圧送される第２剤ＭＢが圧
送ポンプ１８の側へ逆流しないように動作する。つま
り、バルブ２４によって、第２剤ＭＢの粘度が低い場合
であってもその逆流を完全に阻止し、メータリングポン
プ２５による計量精度が高められている。

【００２７】計量ポンプ１１から圧送された第１剤ＭＡ
はチェック弁３０を通り、メータリングポンプ２５から
圧送された第２剤ＭＢはチェック弁２９を通って、ミキ
サー２７の内部に送りこまれ、そこで混合される。

【００２８】ミキサー２７は小型ダイナミックミキサー
である。ミキサー２７において、モータ２８によって網
目状の羽根２７１が高速で回転駆動されており、勢い良
く注入された第１剤ＭＡ及び第２剤ＭＢが、この羽根２
７１によって強制的に攪拌される。攪拌された第１剤Ｍ
Ａ及び第２剤ＭＢは、必要に応じて先端部分に設けられ
たスタティックミキサー２７２内を通過し、その先端か
ら吐出される。なお、羽根２７１の代わりに、スタティ
ックミキサー２７２自体のインペラーを用いることも可
能である。

【００２９】次に、混合装置１の動作について説明す
る。図２は混合装置１における混合動作を示すタイミン
グチャート、図３はロータリエンコーダ１７のパルス信
号Ｓ１とメータリングポンプ２５の動作との関係を説明
するための図である。

【００３０】図２において、計量ポンプ１１が第１剤Ｍ
Ａを圧送している状態で、バルブ２６が開いている間
に、メータリングポンプ２５は吐出と吸入とを複数回繰
り返し、一定量の第２剤ＭＢをパルス状にして圧送す
る。

【００３１】図２のＡに示す場合では、メータリングポ
ンプ２５の動作の間隔は時間Ｔ１毎であり、バルブ２６
が開いている間に５回の吐出を行う。これに対して、図
２のＢに示す場合では、メータリングポンプ２５の動作
の間隔は時間Ｔ２（＜Ｔ１）毎であり、バルブ２６が開
いている間に７回の吐出を行う。同様に、図２のＣに示
す場合では、動作の間隔は時間Ｔ３（＞Ｔ１）毎であ
り、バルブ２６が開いている間に４回の吐出を行う。第
２剤ＭＢの総吐出量は、メータリングポンプ２５の動作
回数に比例する。

【００３２】バルブ２６が開いている間に、第１剤ＭＡ
はほぼ一定の速度で吐出され、その結果、総量ＱＲ１の
第１剤ＭＡがミキサー２７に吐出される。第１剤ＭＡの
総量ＱＲ１に対して、第２剤ＭＢは、Ａの場合は５回、
Ｂの場合は７回、Ｃの場合は４回、それぞれ吐出される
ので、動作の間隔を制御することによって混合比が制御
されることとなる。

【００３３】なお、バルブ２６が開いている時間の制御
は、例えば、ロータリエンコーダ１７から出力されるパ
ルス信号Ｓ１の総カウント値に応じて行えばよい。又
は、タイマーによる計時を行えばよい。また、混合を連
続的に行うには、その間においてバルブ２６を開いてお
けばよい。但し、計量ポンプ１１が吸入工程を行うとき
にはバルブ２６を閉じればよい。

【００３４】図３において、ロータリエンコーダ１７か
ら出力されるパルス信号Ｓ１がカウントされており、そ
の個数がＮＰ個となる度毎に、メータリングポンプ２５
が動作する。

【００３５】したがって、ＮＰの値を適宜設定すること
によって、混合比を容易に制御することができる。その
ために、例えばカウンタのプリセット値を適当な値に設
定すればよい。しかも、メータリングポンプ２５の１回
の動作による吐出量は正確であるから、第２剤ＭＢの流
量が少ない場合であっても、設定した混合比通りの混合
が行われる。したがって、混合比の範囲、つまり第１剤
ＭＡ及び第２剤ＭＢの計量範囲を広くとることができ
る。また、メータリングポンプ２５の１回の動作による
吐出量を調整ネジによって微調整することによって、混
合比をよりきめ細かく設定することも可能である。

【００３６】また、シリンダ装置１２のピストンロッド
の移動速度に変動があり、そのために計量ポンプ１１か
らの第１剤ＭＡの吐出速度に変動があった場合であって
も、所定量の第１剤ＭＡが吐出される毎にメータリング
ポンプ２５が１回作動して所定量の第２剤ＭＢが吐出さ
れるので、混合比は設定したとおりに正確に維持され
る。

【００３７】なお、メータリングポンプ２５の動作の間
隔は、通常は１秒程度以上、例えば１〜１０秒程度であ
り、メータリングポンプ２５の吐出動作又は吸入動作に
要する時間はそれぞれ百分の数秒乃至十分の数秒程度で
ある。

【００３８】上述の実施形態の混合装置１によると、第
１剤ＭＡと第２剤ＭＢとに大きな粘度差があっても、例
えば第１剤ＭＡが高粘度であり第２剤ＭＢが低粘度であ
っても、ミキサー２７内において第１剤ＭＡの中に第２
剤ＭＢが割り込んでいき、それらが十分に攪拌されて混
合される。

【００３９】上述したミキサー２７において、図４に拡
大して示すように、ミキサー２７内における第２剤ＭＢ
の吐出口ＵＴＢは、第１剤ＭＡの吐出口ＵＴＡよりも、
その流れの方向の前方に位置している。しかも、吐出口
ＵＴＢの口径は、混合比に応じて吐出口ＵＴＡよりも小
さくなっており、吐出口ＵＴＢにおける第２剤ＭＢの吐
出の速度が大きい。

【００４０】これによって、第１剤ＭＡの流れの途中に
第２剤ＭＢが確実に注入されることとなる。この注入
が、その後における第１剤ＭＡと第２剤ＭＢとの攪拌及
び混合を確実に行うことに対して非常に有効である。な
お、吐出口ＵＴＢの直前にチェック弁２７５が設けられ
ている。

【００４１】また、ミキサー２７における２液混合物に
よる硬化反応を遅らせるために、１液で押し出す方法が
取られるが、その場合に、吐出口の位置ずれによって、
吐出口ＵＴＡから押し出し口（パージ）材料を流すこと
で、混合剤の居残るスペースを最小として、吐出口ＵＴ
Ｂの周辺をも押し流すのに有効となる。

【００４２】上述の実施形態において、計量ポンプ１１
が一定の速度で駆動されるように速度制御を行い、メー
タリングポンプ２５の作動する時間間隔をタイマーで制
御することによって混合比を制御してもよい。ミキサー
２７として、第１剤ＭＡと第２剤ＭＢとを攪拌すること
のできる他の種々の型式又は構造のミキサーを用いるこ
とができる。また、例えば、第１剤ＭＡが流通する管路
中に、メータリングポンプ２５によって第２剤ＭＢを圧
送することとしてもよい。

【００４３】上述の実施形態において、計量ポンプ１１
が本発明の第１のポンプに相当し、ロータリエンコーダ
１７が本発明の計測手段に相当し、圧送ポンプ１８が本
発明の第３のポンプに相当し、メータリングポンプ２５
が本発明の第２のポンプに相当し、制御装置５０が本発
明の制御手段に相当する。

【００４４】上述の実施形態において、計量ポンプ１
１、圧送ポンプ１８、バルブ２４、メータリングポンプ
２５などの構造、形状、寸法、個数、材質、その他混合
装置１の全体又は各部の構造、形状、個数、動作タイミ
ングなどは、本発明の主旨に沿って適宜変更することが
できる。

【００４５】流動体である第１剤ＭＡ又は第２剤ＭＢと
して、例えば、塗料、添加剤、顔料、その他の種々の材
料を用いることが可能である。本発明は、３つ以上の流
動体の混合に適用することもできる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によると、
流量の少ない側の流量精度を上げて混合比の精度を向上
させることができ、計量範囲を広くとることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る混合装置の構成を示す図である。

【図２】混合装置における混合動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図３】ロータリエンコーダのパルス信号とメータリン
グポンプの動作との関係を説明するための図である。

【図４】ミキサーを拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１ 混合装置 １１ 計量ポンプ（第１のポンプ） １７ ロータリエンコーダ（計測手段） １８ 圧送ポンプ（第３のポンプ） ２５ メータリングポンプ（第２のポンプ） ２７ ミキサー ５０ 制御装置（制御手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の流動体と第２の流動体との少なくと
   も２つの流動体を混合する方法であって、 第１の流動体を連続的に圧送している間において、設定
   された量の前記第２の流動体を、前記第１の流動体の流
   量に応じた間隔で圧送して前記第１の流動体に送り込
   む、 ことを特徴とする流動体の混合方法。
2. 【請求項２】第１の流動体と第２の流動体との少なくと
   も２つの流動体を混合する装置であって、 前記第１の流動体を圧送するための第１のポンプと、 前記第１のポンプの吐出流量を計測する計測手段と、 前記第２の流動体を圧送して前記第１の流動体に送り込
   むための、１回の吐出動作による流量が一定である第２
   のポンプと、 前記第１のポンプの吐出流量に応じた間隔で前記第２の
   ポンプに吐出動作を行わせる制御手段と、 を有してなることを特徴とする流動体の混合装置。
3. 【請求項３】第１の流動体と第２の流動体との少なくと
   も２つの流動体を混合する装置であって、 ミキサーと、 前記第１の流動体を前記ミキサーに送り込むための第１
   のポンプと、 前記第１のポンプの吐出流量を計測する計測手段と、 前記第２の流動体を前記ミキサーに送り込むための、１
   回の吐出動作による流量が一定である第２のポンプと、 前記第２のポンプに対して前記第２の流動体を連続的に
   送り込むための第３のポンプと、 前記計測手段により計測される吐出流量が所定値になる
   度毎に、前記第２のポンプに吐出動作を行わせる制御手
   段と、 を有してなることを特徴とする流動体の混合装置。