KR20070074493A - 화학반응에 의한 물질 제조용 장치 - Google Patents

화학반응에 의한 물질 제조용 장치 Download PDF

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Abstract

화학반응에 의한 물질생성용 장치.
제1화학반응물 및 제2화학반응물간 화학반응에 의한 물질제조용 장치(101). 상기 장치는 화학혼합장치; 분배실(317): 상기 분배실로부터 반응혼합물을 정량토출하도록 형성된 정량피스톤(312); 및 상기 정량피스톤의 운동 제어용 및 화학혼합장치의 운전 제어용 제어수단(501);을 포함한다.
화학혼합장치는 혼합실(305) 및 제1화학반응물의 분출물과 제2화학반응물의 분출물을 생성하여 상기 분출물이 반응혼합물을 생성하기 위해서 상기 혼합실안으로 분사하여 혼합되도록 형성된 주사수단(306)을 갖는다. 분배실(317)은 혼합실로부터 반응혼합물을 수용하기 위한 흡입구 및 반응혼합물을 정량토출하기 위한 배출구를 갖는다.
제어수단(501)은 화학혼합장치의 운전이 정량피스톤의 운동과 조정되도록 배열되어서 정량피스톤이 제어속도로 운동하게 되는 동안 화학혼합장치가 화학반응물을 혼합하게 된다.
정량토출, 화학반응, 정량피스톤, 화학혼합장치, 물질제조

Description

화학반응에 의한 물질 제조용 장치{APPARATUS FOR PRODUCING MATERIAL BY A CHEMICAL REACTION}
도1은 두 개의 화학반응물의 고압혼합에 의한 물질제조용 장치(101)를 나타낸다.
도2는 정량토출헤드(dispensing head, 107)를 보다 상세히 나타낸다.
도3은 정량토출헤드(107)의 단면도를 나타내는 데, 정량토출헤드의 내부구조를 상세하게 제공한다.
도4는 도1의 장치내부 화학반응물의 흐름을 예시하는 블록도를 나타낸다..
도5는 제어유닛(113), 정량토출헤드(107) 및 장치(101)의 유압시스템을 예시하는 블록도를 나타낸다.
도6a 내지 도6f는 정량토출헤드(107) 운전의 제1모드에서 순차적 단계를 예시한다.
도7a 내지 도7f는 정량토출헤드(107) 운전의 제2모드를 예시한다.
도8a는 도6a 내지 도6f에 의해 예시된 모드에서 물질이 정량토출헤드(107)로부터의 출력인 속도를 예시하는 그래프를 나타낸다.
도8b는 도7a 내지 도7f의 모드에 의해 제공될 수 있는 출력속도를 예시하는 그래프를 나타낸다.
도9는 반응혼합물을 정량토출하는 속도(901), 혼합물이 생성되는 속도(902), 및 분배실 부피가 증가되는 속도(903)간 관계를 나타낸다.
도10a 및 10b는 각각 정량토출헤드(107)의 제3 및 제4모드를 각각 예시하는 그래프를 나타낸다.
도11a 내지 도11c는 제3 정량토출모드의 예 동안 다양한 구성으로 정량토출헤드(107)를 나타낸다.
도12a 내지 도12d는 제4 정량토출모드의 예동안 다양한 구성으로 정량토출헤드(107)를 나타낸다.
도13은 PLC (501) 운전의 개요이다.
도14는 장치(101)의 보정을 수행하는 단계(1303)를 나타낸다.
도15는 장치를 초기화하는 단계(1307)를 나타낸다.
도16은 장치를 대기모드로 놓아두는 단계(1312)를 나타낸다.
도17은 단계(809)에 의해 나타낸 혼합헤드(107) 운전의 제1모드를 나타낸다.
도18은 물질의 요구중량을 산출시키는 단계(1706)를 나타낸다.
도19는 운전의 택일적 모드를 수행하는 단계(1310)를 나타낸다.
도20은 물질을 산출시키는 단계(1904)를 나타낸다.
도21은 물질의 제조 및 정량피스톤의 후진을 모니터하는 단계(2005)를 나타낸다.
도22는 물질을 정량토출하는 단계(1906)를 나타낸다.
도23은 정량토출하는 동안 동시에 신물질을 혼합하는 공정단계(2208)를 나타 낸다.
도24는 연속적인 정량토출모드에서 물질의 요구부피를 정량토출하는 단계(2206)를 나타낸다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101: 장치 305: 혼합실
306: 주사수단 312: 정량피스톤
317: 분배실 501: 제어수단
본 발명은 제1화학반응물 및 제2화학반응물간 화학반응에 의한 물질제조용 장치에 관련되며, 혼합실 및 제1화학반응물의 분출물과 제2화학반응물의 분출물을 생성하여 상기 분출물이 반응혼합물을 생성하기 위해서 상기 혼합실 안으로 분사하여 혼합되도록 형성된 주사수단을 갖는 화학혼합장치를 포함한다.
장치는 GB 2 394 216A 로 공개된 이전 특허출원에 개시(開示)되는 데 여기서 화학반응물은 고속의 혼합속도로 혼합되며 저장실에 일시적으로 저장된다. 그리고 혼합은 정량피스톤의 운동에 의한 저속(低速)에서 저장실로부터 정량토출되다.
공지된 장치가 갖는 하나의 문제점은 일시적으로 저장되고 정량토출될 수 있는 물질의 양이 저장실의 크기에 의해 제한된다는 것이다.
두 번째 문제는 저장혼합물을 정량토출하는 속도가 정량피스톤이 운동할 수 있는 최대속력에 의해 제한된다는 것이다.
세 번째 문제는 반응물의 혼합동안 저장실이 밀봉된다는 사실에 관련된다. 결과적으로, 저장실이 정량피스톤을 후진함에 의해서 생산될 때, 저장실안에 진공이 형성된다. 소정의 경우에 이것은 혼합물의 물리적 성질에 바람직하지 못한 효과를 가질 수 있으며 따라서 최종생산물에 바람직하지 못한 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 제1측면에 의하면, 제1화학반응물 및 제2화학반응물간 화학반응에 의한 물질제조용 장치로서:
혼합실 및 제1화학반응물의 분출물과 제2화학반응물의 분출물을 생성하여 상기 분출물이 반응혼합물을 생성하기 위해서 상기 혼합실 안으로 분사하여 혼합되도록 형성된 주사수단을 갖는 화학혼합장치와;
혼합실로부터 반응혼합물을 수용하기 위한 흡입구 및 반응혼합물을 정량토출하기 위한 배출구를 갖는 분배실과:
상기 분배실로부터 반응혼합물을 정량토출하도록 형성된 정량피스톤과;
상기 정량피스톤의 운동이 상기 화학혼합장치의 운전과 조정되도록 상기 정량피스톤의 운동 제어용 및 화학혼합장치의 운전 제어용 제어수단;을 포함하며
상기 제어수단은 상기 정량피스톤이 제어속도로 운동하게 되는 동안 상기 화학혼합장치가 상기 화학반응물을 혼합하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치가 제공된다.
본 발명의 제2측면에 의하면, 제1화학반응물 및 제2화학반응물간 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법으로서:
제1화학반응물의 분출물 및 제2화학반응물의 분출물이 혼합실안으로 주사됨에 의해서 상기 분출물이 분사하여 혼합되고 상기 반응물이 서로 혼합하게 되는 반응혼합물을 제조하는 단계;
상기 반응혼합물이 상기 반응혼합물을 정량토출하기 위한 배출구를 갖는 분배실안으로 유동하도록 하는 단계;
상기 반응혼합물이 상기 분배실로부터 정량토출되도록 정량피스톤을 운동시키는 단계;
상기 정량피스톤이 제어된 속도로 운동되는 동안 반응혼합물의 제조가 발생하도록 상기 반응혼합물의 제조 및 정량피스톤의 운동을 제어하고 조정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법이 제공된다.
[도1]
두가지 화학반응물의 고압혼합에 의한 물질 제조용 장치(101)가 도1에서 도시된다. 장치운전의 예시를 제공하는 목적을 위해, 장치(101)는 물질의 연속비드(continuous bead, 102)를 제조하는 것이 도1에서 도시된다. 비드(102)는 화살표(105)의 방향으로 컨베이어벨트(104)에 의해 운반된 종이테이프 위에 놓여지게 된다. 종이테이프(103)는 실제 종이테이프를 포함하는 종이공급장치(paper feed equipment)로부터 공급된다. 종이는 릴리즈코팅(release coating)을 갖추고 있으며 따라서 비드(102)는 물질이 충분히 반응될 때 제거될 수 있다. 컨베이어(104)는 물질이 컨베이어의 단부에 이를 때쯤 물질이 고체가 되도록 충분히 길다. 결과적으로, 종이 및 비드(102)는 차후용도를 위해 실물위에 감기거나 또는 요구길이로 잘릴 수 있다.
장치(101)는 두 개의 화학반응물이 반응혼합물(108)을 생성하기 위해서 혼합되는 정량토출헤드(107)를 가지며 본 예에서 장치는 정량토출헤드가 물질을 혼합할 수 있는 속도보다 적은 속도에서 연속유량으로 반응혼합물(108)을 정량토출하도록 배열된다.
장치(101)는 또한 제1화학반응물을 포함하는 제1저장용기(109) 및 제2화학반응물이 저장되는 제2저장용기(110)을 포함한다. 본 예에서, 반응혼합물(108)은 폴리우레탄을 생성하기 위해서 반응한다. 끝으로, 제1저장실(109)은 폴리올(polyol)을 포함하며 제2저장실(110)은 이소시아네이트를 포함한다.
장치는 또한 고압에서 정량토출헤드(107)에 화학반응제의 통과를 제공하는 펌프장치를 포함한다. 정량토출헤드(107)는 붐(boom,112)으로부터 걸려있는 데 이는 또한 전기케이블, 유압파이프 및 두 개의 화학요소를 정량토출헤드(107)로 운반하는 파이프를 지지한다.
장치의 전반적 운전은 제어유닛(113)에 의해 제어되는 데, 이는 사용자에게 정보를 제공하기 위한 액정화면형태의 디스플레이 유닛(114)을 포함한다. 사용자가 제어유닛(113)에 정보를 입력하도록, 유닛은 버튼스위치(115)의 배열 및 디스플레이유닛(114)상 접촉감지식화면의 형태로 사용자 입력장치를 갖추고 있다. 사용자가 제어유닛(113)에 입력할 수 있는 터치스크린 및/또는 버튼(115)의 사용자 조종에 의해서 작업파라미터가 장치(101)에 의해 수행된다.
작업중에, 장치는 도1의 예에서 예시된 바와 같이 반응혼합물의 일부 또는 다른 몇몇 토출량(portion)을 정량토출하도록 요구받을 수 있다. 예를들면, 작업은 정량토출헤드(107)가 혼합물의 세개의 토출량을 세개의 분리모듈로 정량토출하는 것을 요구한다.
부가적으로, 각 토출량(portion)은 정량토출되는 혼합물의 질량 및 정량토출되는 속도의 관점에서 상술된다. 예를들면, 장치(101)의 몇몇 적용에서, 물질은 도1에서 예시된 바대로 일정한 속도에서 정량토출될 수 있는 반면, 혼합물의 토출량을 정량토출하는 일단계인 다른 적용에서는 동일 토출량을 정량토출하는 다른 단계에 비하여 고속으로 수행될 수 있다. 그러므로, 제어유닛(113)에 대한 파라미터입력은 정량토출되는 물질의 질량, 정량토출되는 토출량의 수 및 토출량이 정량토출되는 속도를 포함한다.
부가적으로, 산출되는 물질의 성질에 있어서 요구되는 변화를 제공하는 반응화합물의 비율을 조절하는 것이 공지되어 있다.(허용오차내로 반응물 주사압력의 비율을 조정함에 의해서 비율은 통상적으로 + 10% 이하로 조절된다.) 그러므로 입력파라미터는 또한 두 개의 화학반응물의 비율을 포함할 수 있다.
[도2]
정량토출헤드(107)는 도2에서 보다 상세히 도시된다. 정량토출헤드는 파이프(201)를 통해서 제1화학반응물을 수용하며 제2파이프(202)는 제1저장용기(109)로 이를 회수하게 한다. 동종의 파이프는 정량토출헤드의 타측면에 제2반응물을 공급하기 위해서 제공된다.
상기 헤드(107)는 또한 파이프(203)같은 운전유를 운반하는 파이프를 갖추고 있다. 유압은 정량토출헤드(107)의 이동요소를 활성화시키기 위해서 사용되며 작옹유의 목적은 하기에서 상세히 설명된다.
또한, 위치센서(206) 외에 근접센서(204, 205)에서도 전기연결이 이루어진다.
[도3]
내부구조를 상세히 제공하는 정량토출헤드(107)의 단면도가 도3에서 도시된다. 정량토출헤드(107)는 유압실린더안에 위치한 후단부 및 물질제조실린더(303) 내부에 위치된 전단부를 갖는 제조피스톤(301)을 갖고 있다. 상기 피스톤(301)은 운전유 커넥터(304A, 304B)를 통해 적용되는 유압에 의해서 고속으로 최대 전진 및 최대 후진 위치 사이에서 운동된다.
도3에 예시된 후진위치에서, 피스톤(301)의 전면 및 생성실린더(303)의 벽은 약 1 입방센티미너의 부피를 갖는 제조실(305)을 형성한다. 생산동안 제1 및 제2 화학반응물은 고압에서 두 개의 분출구(jet)중의 각각 하나를 통해 제조실(305)안으로 주사된다. 분출구중 하나의 노즐(306)이 도3에서 보여지며, 제2분출구의 위치는 (307)에서 나타난다. 분출구는 각 화학반응물이 액체의 분출물로서 제조실로 들어가서 고속도의 다른 액체분출물과 격렬히 분사하여 혼합되도록 배치된다. 이것은 반응혼합물을 형성하도록 두 개의 반응물의 효율적 혼합을 제공하며 최종화학반응 은 물질(예를들면 폴리우레탄폼(polyurethane foam))을 생성한다.
흡입구(308A)는 화학반응물이 (307)의 위치에서 분출구에 공급되게 하며 배출구(308B)는 동일한 비반응된 반응물이 정량토출헤드(107)로부터 제거되게 한다. (유사 흡입구 및 배출구는 다른 분출구를 위해 제공된다.) 한 쌍의 폐단부된 홈(closed ended slot,309)은 피스톤(301)에 제공되어 피스톤(301)이 전진위치에 있을 때 , 화학반응물은 (308A)같은 흡입구, 각각의 분출구, 각각의 홈을 통해 그리고 (308B)같은 배출구를 통해 고압에서 순환할 수 있다. 상기 수단에 의해 반응물은 혼합압력이 설정되어 안정되도록 혼합되기 전에 고압에서 분출구를 통해 순환될 수 있다. 생성피스톤(301)은 그후 고속으로 후진하며 고압의 반응분출물을 분사하여 혼합한다. 요구되는 중량의 물질이 생성될 때, 피스톤(301)은 생성을 중지하기 위해서 고속에서 전진운동되며 화학반응물은 다시 홈(309)을 통해 순환하게 된다. 그러므로 수용불가능한 압력이 화학반응물 공급회로에 설정됨이 없이 고압분출구는 매우 자주 스위치가 켜지고 꺼지게 된다.
제조실은 정량피스톤(312)의 저단부(311)를 포함하는 분배실린더(310)에 대해 개방된 일단부를 갖는다. 피스톤(312)의 상단부(313)는 제2유압실린더(315)에 위치되어서 피스톤(312)은 유압커넥터(316A 및 316B)를 통해 유압의 유체압력을 적용함에 의해서 하방 또는 상방으로 밀려질 수 있다.
도3에서 보듯이 후진된 위치에서, 피스톤(312)의 전면 및 분배실린더(310)의 벽은 분배실(317)을 형성한다. 단부플레이트(318)는 분배실(317)의 하단부에 하부벽을 제공한다. 분배실(317)의 중심에서 단부플레이트(318)는 원형개구를 형성하는 노즐(314)을 갖는 데, 상기 원형개구는 물질이 분배실(317)안에서 정량토출되는 배출구(319)를 제공한다. 운전동안 제조실(305)안에서 산출되는 물질은 이의 개방단부를 통하여 분배실(317)안으로 들어간다. 그러므로 제조실(305)의 개방단부는 분배실(317)을 위한 흡입구를 형성한다.
정량토출헤드(107)내부에서 제조실(305)로부터의 분배실(317)에 대한 흡입구는 분배실의 하부벽에 인접하여 위치된다. 그러므로, 최대 전진위치에 있지 않을 때마다 정량피스톤이 혼합물을 제조실로부터 분배실안으로 유동하게 상기 흡입구는 위치된다. 상기 특징은 정량토출헤드가 하기에 설명되는 운전중의 일부를 수행할 때 유용하게 된다.
일련의 소형 덕트(320)는 단부플레이트(318)을 통해 제공되며 각 덕트(320)는 분배실(317)로부터 단부플레이트의 외부면으로 출입구를 제공한다. 시간의 경과에 따라, 완전반응된 물질이 단부플레이트(318)의 내부면에 조성되는 경향이 있다. 이러한 불필요한 물질은 정량피스톤(312)의 압력하에서 덕트(320)를 통하여 밀어냄으로써 주기적으로 제거된다. 상기 퍼지작업(purging operation)은 GB2394 216A으로 공개된 이전특허출원의 출원서에 설명된다. 그러나, 일반 사용동안, 덕트(320)는 반응된 고체물질로 채워지게 정해지는데, 상기 반응된 물질은 비반응된 물질의 누수를 방지하는 플러그를 제공한다.
정량피스톤(312)은 축을 따라 확장하는 원형보어(circular bore)를 가지며 출력제어로드(321)는 상기 보어내부에 위치된다. 로드(321)의 상단부(upper end)는 제3유압실린더 내부에 위치된 피스톤(322)에 부착되며, 유압커넥터(324)를 통한 피 스톤(322)에 유압을 적용함으로써 로드(321)는 전진 및 후진위치사이에서 운동될 수 있다. 후진위치에서, 로드(321)의 하단부(lower end)는 분배실(317)내부에 위치되며 상기 분배실내부에 위치된 물질은 배출구(319)를 통하여 정량토출될 수 있다. 로드(321)가 전진위치에 있을 때, 로드의 하단부는 배출구(319)내부에 위치되며 분배실(317)로부터 물질이 배출되는 것을 방지하기 위해서 상기 포트내부에 충분히 우수한 적합상태를 띄고있다. 그러므로 출력제어로드(321)는 배출구(319)를 폐쇄하는 수단을 제공한다. 그러나, 부가적으로 이는 물질의 배출구를 정화하는 수단이다.
통상적으로, 출력제어로드(321)는 8 내지 15밀리미터의 직경을 가지며 본 예에서 이는 10밀리미터의 직경을 갖는다.
사용상, 피스톤(301, 302)은 최대 전진 또는 최대 후진되어야 한다. 피스톤의 상태를 알려주는 제어유닛(113)에 데이터를 제공하기 위해서, 관련실린더는 각각 근접스위치(204,205)와 함께 제공된다.
센서(206)는 정량피스톤의 하단부(311)가 분배실(317)을 따라 운동함에 따라 모든 위치에서 정량피스톤(312)의 위치를 측정하도록 제공배치된다. 정량토출헤드(107)의 몇몇 모드의 운전동안 , 실(305)에서 생성되는 물질은 일시적으로 분배실(317)에 저장되며, 그리고나서 물질의 정확한 양은 제어된 정도로 정량피스톤을 전진운동함에 의해서 정량토출된다. 상기 유형의 운전동안, 정량피스톤의 위치에 관련된 신호가 산출되며 위치센서(206)에 의해 제어유닛(113)으로 전송된다.
센서(206)는 유압실린더(315)의 상단부로부터 확장하는 하우징(352)에 위치 된 선형전도 플라스틱 위치변환기(linear conductive plastic position transducer)이다. 센서(206)는 하우징(352)의 상단부에 단단히 고정된 전도플라스틱부(conductive plastic portion,353) 및 주입관(guide tube, 355)의 상단부에 단단히 고정된 와이퍼(wiper, 354)를 갖는다. 주입관은 그 자체로 피스톤(312)의 상단부(313)에 단단히 고정되며 피스톤(312)이 위아래로 운동함에 따라, 와이퍼(354)는 전도플라스틱부(353)를 따라서 상응하는 방식으로 이동된다. 전기적 참조전압이 센서(206)에 공급되며 화이퍼의 위치를 가리키는 전압신호가 전기케이블(356)에 의하여 센서로부터 수신된다.
본 실시예에서 센서(351)는 스트로크 길이 150mm를 갖는 실린더 변환기의 전도성 플라스틱이며 참조번호 P6403-100-H003 하에서 영국의 Variohm-Eurosensor Ltd.에 의해 제조된다.
택일적 실시예로, 선형 인코더는 위치센서(206) 대신에 사용된다. 결과적으로, 제어유닛(113)에 공급되는 아날로그 신호대신에, 선형인코더는 디지털신호를 제공한다.
[도4]
도1의 장치(101) 내부 화학반응물의 흐름을 예시하는 개략적 블록도가 도4에서 도시된다.
장치가 물질을 생성하고 있지 않을 때, 저장용기(109,110)에 저장되는 화학반응물은 저압에서 회로주위로 순환된다. 그러므로, 저장용기(109)에 저장되는 제1화학반응물은 파이프(401A, 402A), 제1유량 정량토출밸브(403A)를 통해 제1펌프장 치에 의하여 순환되며 파이프 구역(404A, 405A)을 통해 용기(109)로 복귀한다. 유사하게, 저장용기(110)에 저장되는 제2화학반응물은 파이프(401B, 402B), 제2유량 정량토출밸브(403B)를 통해 제2펌프장치에 의하여 순환되며 파이프 구역(404B, 405B)을 통해 복귀한다.
유체압력게이지(406A,406B)는 각각 파이프(402A,402B)에 위치되며 화학반응물이 펌프장치(111A, 111B)에서 출발할 때 화학반응물의 개별압력을 측정한다. 압력게이지는 사용자에게 장치(101)의 시각적 표시를 제공하는 것 외에 제어유닛(113)으로 복귀하는 측정압력을 가리키는 디지털신호를 제공한다.
물질생성 직전에, 유량분배밸브(403A,403B)는 파이프구역(404A, 404B)을 통한 유동을 방지하게 전환되며 화학반응물이 정량토출헤드(107)로 순환될 수 있게 한다. 결과적으로, 제1화학반응물은 파이프구역(401A, 402A, 407A)을 통해 정량토출헤드(107)로 순환되며, 생성피스톤(301)이 전진위치에 있을 때 상기 반응물은 파이프구역(405A, 408A)을 통해 용기(109)로 복귀한다. 유사하게, 제2화학반응물은 파이프구역(401B, 402B, 407V)을 통해 순환되며 파이프구역(405B, 408B)을 통해 복귀한다. 택일적으로, 생성피스톤이 후진될 때 파이프(407A, 407B)를 통해 헤드로 공급되는 반응물은 혼합실(305)로 주사되며 여기서 반응물은 반응혼합물을 생성하기 위해서 분사하여 혼합된다.
유체유량계(409A, 409B)는 각각 파이프(407A, 407B)에 위치되며, 상기 파이프를 따라가는 반응물의 유속을 나타내는 제어유닛(113)로의 신호를 제공한다. 결과적으로, 생성피스톤이 후진될 때, 혼합물이 정량토출헤드에서 생성되는 속도는 수신된 유동측정치로부터 제어유닛(113)에 의해 결정된다.
각 펌프장치(111A, 111B)는 인버터(inverter)의 제어하에서 AC모터에 의해 구동되는 펌프를 포함한다. 인버터는 그 자체로 제어유닛(113)으로부터 제어신호를 수신하며 제어유닛은 펌프장치의 펌프속도를 제어한다. 결과적으로, 제어유닛(113)은 혼합이 시작되기 전에 펌프장치(111A,111B)의 펌프속도를 제어함에 의해서 압력계(406A, 406B)에서 측정된 압력을 조정하고 안정화할 수 있으며 혼합동안 유량계(409A,409B)에 의해 측정된 대로 반응물 유동에 대하여 한정된 양의 조정을 할 수 있다.
[도5]
제어유닛(113)을 예시하는 블록도이며 장치(101)의 유압시스템이 도5에서 도시된다. 제어유닛(113)은 정량토출헤드(107)에 의해 수행되는 운전을 제어하기 위해서 배치되는 프로그램가능 논리제어기(PLC)를 포함한다. 부가적으로, PLC는 표시장치유닛(114)에 비디오 데이터(viewable data)를 제공하고 디스플레이유닛의 터치스크린 및 버튼스위치(115)를 포함하는 입력장치(502)로부터 사용자입력을 수신하도록 배치된다. PLC(501)은 중앙처리유닛 및 임의액세스메모리(RAM) 및 플래시메모리의 형태인 관련메모리를 포함한다. 플래시메모리는 프로그램 코드를 저장하기 위해서 사용되며 RAM은 프로그램코드, PLC에 대한 데이터입력, 외부장치로부터 수신된 데이터, 계산동안 생성되는 데이터를 임시적으로 저장하기 위해서 사용된다.
PLC는 예를들면, Siemens에 의해 생산되는 Simatic S7-400일 수 있다.
장치(101)의 유압시스템은 유압탱크; 고압 피스톤펌프; 작업압력 게이지; 두 개의 유압축적기; 및 유체증압기를 갖는 유압발생장치(hydraulic power pack)를 포함한다. 펌프는 상기 축적기 중의 제1축적기를 정량토출헤드 내부에서 세 개의 유압피스톤의 정상운전 동안 200bar의 작업압력으로 할 수 있다. 상기 제1축적기의 유체압력이 정량피스톤(312)의 정확하고 반복가능한 운전을 보장하기 위해서 안정값에서 유지되는 것이 장치의 올바른 운전에 있어서 필요하다. 결과적으로, 축적기 용량은 실린더(302,315,323)안으로의 유체유동의 총량에 많이 비교되도록 선택된다, 본 예에서, 축적기는 약 1리터의 실린더 총량에 비교하여 13리터의 용량을 갖는다.
퍼지작업(purging operation)이 분배실로부터 불필요 고체물질을 뽑아내는 것이 요구될 때 용도상 유체증압기는 제2축적기를 400bar의 압력이 되도록 하는 데 사용된다.
유압발생장치(503)는 비례밸브 외에 두개의 양방향 유압 방향 제어밸브(hydraulic directional control valve)(506,507)에 공급라인(504) 및 복귀라인(505)을 통해 연결되는 배출구를 갖는다.
제어밸브(506)는 유압실린더(323)의 커넥터(324A, 324B)중의 어느 하나를 공급라인(504)에 연결하며 상기 커넥터 중의 다른 하나를 복귀라인(505)에 연결한다. 제어밸브(506)는 PLC(501)의 제어하에서 두 개의 위치사이에서 전환되게 배치된다. 그러므로, 제어밸브(506)가 제1위치로 전환될 때 공급라인은 커넥터(324B)로 연결되며 출력제어로드(321)는 후진하며 이에 의해 배출구(319)를 개봉한다. 유사하게, 제어밸브(506)가 제2위치로 전환될 때 공급라인은 커넥터(324A)로 연결되며 출력제 어로드(321)는 낮춰지며 이에 의해 배출구(319)를 폐쇄한다.
PLC(501)은 PLC에 출력제어로드(321)의 전진 또는 후진위치를 알리는 근접센서(204)로부터의 신호를 수신한다.
제어밸브(508)는 유압실린더(302)의 커넥터(304A, 304B)중의 어느 하나를 공급라인(504)에 연결하며 상기 커넥터 중의 다른 하나를 복귀라인(505)에 연결한다. 제어밸브(507)는 PLC(501)의 제어하에서 두 개의 위치사이에서 전환되게 배치된다. 그러므로, 제어밸브(507)가 제1위치로 전환될 때 공급라인은 커넥터(304B)로 연결되며 생성피스톤(301)은 후진하며 이에 의해서 반응물의 혼합이 발생하게 된다. 유사하게, 제어밸브(507)가 제2위치로 전환될 때 공급라인은 커넥터(304A)로 연결되며 생성피스톤(301)은 전진하게 되며 이에 의해서 반응물의 혼합이 완료하게 된다.
드(321)는 낮춰지며 이에 의해 배출구(319)를 폐쇄한다.
PLC(501)은 PLC에 생성피스톤(301)의 전진 또는 후진위치를 알리는 근접센서(205)로부터의 신호를 수신한다.
본 실시예에서 유압제어밸브(506,507)은 참조번호 DHI-0631/2-00을 갖는 Atos(RTM)에 의해 제조된다.
정량피스톤(312)의 필수사항은 제어된 속도로 전진 또는 후진운동할 수 있으며 최대 전진위치 및 최대 후진위치 사이의 임의 위치에서 고정될 수 있어야 한다는 것이다. 결과적으로, 비례밸브(508)은 정량피스톤(312)의 운동을 제어하기 위해서 사용된다. 본 실시예에서 비례밸브(508)는 폐쇄루프 제어시리즈 E-ME-K-PID의 제어하에서 전자구동시리즈 E-ME-T-2H에 의해 구동되는 비례밸브(cetop3) 시리즈 DLHZO이며 모두 Atos(RTM)에 의해 제조된다.
비례밸브(508)는 정량피스톤(312)을 운동시키기 위하여 또는 택일적으로, 상기 커넥터 중 어느 것도 공급라인 또는 복귀라인에 연결시키지 않아 이에 의해서 상기 피스톤의 운동을 방지하도록 유압실린더(315)의 커넥터(316A, 316B)중의 어느 하나를 공급라인(504)에 연결하며 상기 커넥터 중의 다른 하나를 복귀라인(505)에 연결하도록 정해진다. 또한, 비례밸브(508)는 유압유체가 PLC(501)의 제어하에서 제어된 가변속도에서 상기 커넥터(316A,316B)중의 하나 또는 다른 하나로 유동하도록 배치되어 정량피스톤은 제어된 가변속도에서 상응하게 전진 또는 후진운동하게 된다.
어느 일 방향으로 밸브가 개방되는 양은 PLC로부터 수신하는 전압의 값에 의존한다.
PLC(501)가 정확하게 정량피스톤(312)의 운동속도를 제어하기 위해서는, 먼저 유압발생장치(503)가 안정압력에서 유지되어야하며, 둘째로, 정량피스톤의 운동속도는 비례밸브에 적용되는 전압의 다양한 값에 대한 PLC에 의해 측정된다. 상기 측정은 생성 시작전에 보정절차에서 이루어진다.
셋째, 작업동안, 정량피스톤(312)은 운동되며, PLC(501)는 정량피스톤(312)에 대한 위치값을 제공하는 위치센서(206)으로부터 신호를 수신한다. 결과적으로, PLC는 상기 위치값으로부터 정량피스톤의 운동속도를 계산하며 비례밸브(508)에 적용하는 전압을 조정한다.
도5에서 보듯이, PLC(501)는 또한 화학반응물 유량계(409A, 409B)에 연결된 다. 결과적으로, 상기에서 언급한대로, PLC(501)는 반응물이 요구속도에서 혼합되는 지를 결정하는 유량계(409A, 409B)로부터 데이터를 수신한다. 혼합속도가 요구속도이하 또는 이상으로 결정되면, 정량피스톤의 운동속도는 PLC(501)에 의해서 상응하게 감소 또는 증가될 수 있다.
[도6a 내지 6F]
물질이 정량토출헤드(107)로부터 정량토출되는 속도 및 정량토출되는 물질의 양에 따라서 , 장치(101)는 몇몇 상이한 작업모드중 하나로 운전한다. 다른 고압 정량토출헤드와 유사하게, 정량토출헤드(107)는 분출물에 대한 조정에 의존하는 속도 범위 및 화학반응물의 펌프속도 범위에서 물질을 혼합할 수 있다. 그러나, 최소혼합속도 이하에서, 정량토출헤드내의 화학반응물의 혼합은 매우 비효율적이 되어 성공적인 결과를 얻을 수 없다. 결과적으로 물질이 최소 혼합속도보다 큰 속도에서 정량토출된다면 장치(101)는 물질이 혼합될 때 물질이 정량토출되는 제1 작업모드에서 운전하지만, 물질이 보다 낮은 속도에서 정량토출된다면 장치(101)은 택일적 모드중 하나로 운전한다.
도6a 내지 도6f는 정량토출헤드(107)의 제1 작업모드에서 순차적 단계를 예시한다. 도6a에서는 정량토출헤드(104)가 후(後)생성형태로 도식적으로 나타나며 신 생성사이클을 시작하는 위치에 있다. 생성피스톤(301), 정량피스톤(312) 및 출력제어로드(321)는 모두 최대 전진상태에 있다. 정량토출헤드는 GB2394216A에 개시(開示)된 이전 특허출원의 출원서에 설명된 같은 용도를 위해서 사용되거나 준비된다. 결과적으로, 충분히 반응된 층(601)인 고체물질은 정량피스톤(312) 및 단부 플레이트(318)의 내부표면사이에 존재하며 이는 덕트(320)을 통하여 확장한다.
물질의 생성전에 소정의 기간내에서, 화학반응물은 생상피스톤(301)의 개별 분출구 및 슬롯(309)을 통하여 흡입구(308A, 608A)를 통하여 순환되며 배출구(308B, 608B)를 통하여 배출된다.
제1모드의 생성 바로전 정량피스톤의 배열이 도6b에서 도시된다. 정량피스톤(312)은 제조실(305)로부터의 흡입구 일부만을 커버하는 소정의 조절위치로 후진된다. 본 예에서, 흡입구의 절반가량이 정량피스톤(312)의 단부에 의해 커버된다. 출력제어로드(321)는 출력포트(319)가 개방되도록 후진된다.
생성은 도6c에서 예시된 대로 생성피스톤(301)의 후진 및 제조실(305) 내부의 화학반응물의 결과적 혼합에 의해서 산출된다.
분출구의 고에너지 때문에, 두 개의 화학반응물은 충격으로 통상 완전히 혼합되나, 혼합이 시작되는 순간에서는 혼합이 덜 효율적이라고 알려져 있다. 이것은 최종생성물에서 비반응된 물질 덩어리를 낳을 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 혼합은 초기단계에서 분배실(317)로의 흡입구를 조절하는 정량피스톤에 의하여 조력(助力)된다.
혼합이 시작되면, 정량피스톤(312)은 후진되어 제조실(305)의 단부를 정화한다. 정량토출헤드는 제조실(305)의 단부를 정화하기 위해서 정량피스톤(312)이 후진되는 생성동안 도6d에서 나타난다. 그러므로, 신생성된 물질은 제조실(305)로부터 분배실(317)을 통하여 출력포트(319)를 통하여 진행하므로 정량피스톤에 의하여 제한받지 않는다.
물질이 요구시간 동안 생성되며 물질의 요구량이 생성될 때, 생성피스톤은 최종생성으로의 전진위치로 운동된다. 상기 상황은 도6e에서 예시되며 여기서 물질의 생성은 완료하지만, 몇몇 물질은 여전히 분배실(317)을 차지한다. 정량피스톤(312)은 출력포트를 통하여 잔여물질을 정량토출하기 위해서 즉시 전진운동된다.
도6은 정량피스톤(312)이 완전히 전진운동된 후에 정량토출헤드의 지위를 나타낸다.
정량피스톤에 의해 작용될 수 있는 매우 고압하에서, 단지 소량의 액체물질만이 정량피스톤(312) 및 고체물질층(601) 사이에 막혀서 남게된다. 소량의 액체물질은 필연적으로 막히게 되지만, 완전반응 후에는 이것은 고체물질층(601)의 두께를 증가시킬 뿐이다.
정량피스톤이 최대 전진위치로 운동된 직후, 출력제어로드(321)는 또한 분배실 출력포트로부터 잔여물질을 배출하기 위해서 최대 전진위치로 운동된다. 상기 운동후에, 정량토출헤드는 도6a에서 예시된 후생성형태로 다시 있게 된다.
[도7a 내지 도7f]
정량토출헤드(107)의 제2운전모드가 도7a 내지 도7f에 의해 예시된다.
정량토출헤드(107)는 도7에서 후생성형태로 도시된다. 그러므로, 도7a는 도6a의 단지 복사본이며, 제2모드의 예시를 용이하게 하기 위하여 제공된다. 정량토출헤드가 생성사이클간에 있으므로, 생성피스톤(301), 정량피스톤(312) 및 출력제어로드(321)는 각각 최대 전진위치에 있다.
제2운전모드에서, 반응물은 혼합되며 혼합물은 분배실에 저장된다. 그 후 혼 합이 완료된 직후, 저장물질은 정량토출된다.
초기에 출력제어로드(321)는 폐쇄위치에 있으며 생성피스톤(301)은 혼합이 시작되도록 후진되며 정량피스톤은 물질의 혼합속도에 의존하는 속도에서 후진된다. 구체적으로, 정량피스톤(312)은 상기 속도에서 후진되어 분배실(317)의 부피증가속도가 반응물 혼합에 의해 생성되는 반응혼합물의 부피증가속도와 동일하게 된다. 결과적으로, 반응혼합물은 반응혼합물이 생성됨에 따라 분배실(317)을 채운다. 상기 방법에 의해, 반응혼합물은 공기 또는 진공에 노출됨에 없이 분배실에 제공된다. 정량토출헤드는 혼합시작 직후로 도7b에서 예시되며 혼합물이 산출될 때 정량피스톤은 분배실을 생성하기 위해서 후진된다.
본 실시예에서, 정량피스톤(312)의 하부(311)는 50mm의 직경을 갖으며, 출력제어로드는 10mm의 직경을 갖는다. 분배실(317)로부터 물질을 정량토출하기 위해서 사용되는 피스톤 면적은 그러므로 1885㎟ ( = π x 252 - π x 52) 이며 결과적으로 물질의 1ml(1000mm3 )이 0.53mm(1000/1885)의 운동으로 분배실(317)로부터 정량토출될 수 있다. 그러므로, 예를들면, 물질이 50 밀리미터/초 의 속도로 혼합되는 경우 정량피스톤은 26.5 밀리미터/초 (50 x 0.53)의 속도로 후진된다.
물질의 요구부피가 생성될 때, 생성피스톤(301)은 추가혼합의 발생을 저지하기 위해서 전방으로 밀져지며 정량피스톤은 또한 정지된다. 정량토출헤드(107)는 도7c에서 보여지며 생성피스톤이 전진위치에 있으면서 분배실(317)은 혼합물 및 정지된 정량피스톤으로 채워진다.
분배실(317)에 저장되는 물질은 이제 공지된 시기의 완료전에 정량토출되어야 한다. 폴리우레탄의 경우, 통상적으로 20초의 한정된 시간안에 저장되고 정량토출될 수 있다고 알려져 있다.
정량토출가 발생하도록 제어로드(321)는 도7d에서 보여지는 것처럼 출력포트(319)를 개방하기 위해서 후퇴한다. 그 후 물질은 정량피스톤(312)을 상응하는 제어속도에서 전진운동함으로써 제어속도에서 정량토출된다.
장치가 혼합물의 몇몇 토출량을 정량토출할 필요가 있는 경우로 각 토출량이 적은 용적의 물질만을 포함하는 경우, 정량피스톤은 상기 용적을 정량토출하기 위해서 계산된 거리만큼 전진운동된다, 정량피스톤(312)은 그후 정지되며 배출구는 제어로드(321)를 낮춤에 의해서 폐쇄된다. 예를들면, 정량토출헤드(107)는 소량의 물질을 정량토출한 후로 도7e에서 보여지며 배출구(319)는 폐쇄되며 정량피스톤은 정지된다. 그 후 배출구(319)는 제어속도에서 혼합물의 하나 이상의 추가토출량을 정량토출하기 위해서 제어로드(321)를 후진하고 정량피스톤(312)를 낮춤에 의해서 재개방된다.
분배실(317)은 제어로드(321)가 물질의 노즐(314)을 정화하기 위해서 낮춰지기 전에 도7f에서 보듯이 최대 전진위치로 정량피스톤(312)을 낮춤에 의해서 물질이 없게 된다. 정량토출헤드는 도7a에서 보여지는 형태로 복귀한다.
[도8a 및 도8b]
도6a 내지 도6f에 의해 예시된 모드에서 정량토출헤드(107)로부터의 출력물질을 예시하는 그래프가 도8a에서 보여지며, 도8b의 유사 그래프는 도7a 내지 7F의 모드에서 제공될 수 있는 출력을 예시한다.
각 그래프시간은 수평축을 따라서 도시되며 부피에 의한 물질정량토출속도는 수직축을 따라서 도시된다.
도8a의 경우에서, 물질은 혼합될 때 정량토출되며 따라서 정량토출속도는 수평선(801)에 의해 지시된 실질상 일정속도에서 발생한다. 상기 속도는 점선(802)에 의해 지시된 최소혼합속도 이상이다.
도8b의 그래프에서, 분배실은 물질로 채워지고 물질의 3개의 분리된 토출량은 그래프 토출량(803,804,805)에 의해 예시된 대로 정량토출된다. 그래프에서 예시된 것처럼, 토출량은 점선(806)에 의해 지시된 최소혼합속도 이하인 속도에서 각각 정량토출된다. 그러나, 정량토출요구속도는 토출량마다 다르며 토출량(804)은 토출량(803,805)보다 고속에서 정량토출된다.
[도9]
상기 각 운전모드는 정량피스톤의 운동이 생성피스톤의 운전과 대등하게 되도록 정량토출헤드(107)의 운전을 제어하는 장치의 능력 및 정량피스톤이 제어속도에서 후진하게 되는 동안 정량토출헤드(107)가 화학반응물을 혼합하게 하는 장치의 능력을 이용한 것이다.
하기에 설명되는 운전모드에서, 장치가 물질을 정량토출하는 동안 정량피스톤을 운동시킬 때 화학반응물을 혼합하게 하는 장치(101)의 능력이 사용된다. 각 경우에서 (부피에 의해) 반응혼합물을 정량토출하는 속도(901), dVD/dt는 혼합물이 (부피에 의해)되는 생성되는 속도(902),dVM/dt에서 분배실 부피가 증가되는 속도(903),dVC/dt를 뺀 것과 대략 동일하다. 상기 관계는 도9에서 도시된다.
[도10a 및 10B]
도10a 및 10B의 각 그래프는 정량토출헤드(107)의 제3 및 제4 운전모드를 예시한다.
도10a의 그래프에서 물질의 한 토출량은 물질이 각각 3단계(1001,1002,1003)에서 상이한 속도로 정량토출되는 형식으로 정량토출된다.
정량피스톤은 속도범위에 걸쳐 다양한 속도로 전진할 수 있다. 그러나, 필연적으로 정량피스톤이 물질을 정량토출할 수 있는 속도에 대한 상한이 있다. 이것은 사용되는 유압, 정량피스톤의 직경, 혼합물의 점성도 등 장치의 물리적 파라미터에 의존한다. 수평선(1004)은 정량토출헤드(107)이 정량피스톤(312)의 운동에 의해 물질을 정량토출할 수 있는 최대속도를 설명하나. 단계(1002)동안, 정량토출속도는 상기 최대 이상이며 이는 정량피스톤을 혼합속도로부터 계산된 속도에서 운동시키는 동안 일시적으로 혼합공정을 재시작함에 의해서 얻을 수 있다. 예를들면, 80ml/sec의 정량토출속도가 요구되면, 정량토출헤드는 50ml/sec의 속도로 물질을 혼합하게 설정되고 정량피스톤의 운동에 의해 30ml/sec의 속도로 분배실의 부피가 감소하는 동안 물질은 50ml/sec에서 혼합된다. 현 예에서, 정량피스톤 면적은 1885㎟이며 이것은 15.9 밀리미터/초 (30000mm3s-1 ÷ 1885 ㎟)의 피스톤 속력에 의해 얻어진다.
상기 설명한대로, PLC는 물질이 유량계(409A, 409B)로부터 수신된 신호에서 혼합되는 속력을 계속적으로 모니터하며 정량피스톤 속력은 상기 수신된 신호과 별도로 상기 계산된 속력으로부터 조정될 수 있다.
정량토출헤드의 제3운전모드는 도11a 내지 11C 를 참조하여 하기에서 추가적으로 설명된다.
도10b의 그래프에서 물질의 한 토출량(1005)은 정량토출헤드(1007)의 최소혼합속도(1007) 이하인 정량토출속도(1006)에서 연장된 시기에 걸쳐 정량토출된다. 정량토출되는 물질의 부피는 분배실(317)에 저장될 수 있는 최대부피보다 크다. 이는 정량토출가 계속되는 동안 분배실이 다시 채워지는 제4모드에서 정량토출헤드(107)을 운전함에 의해서 얻어진다. 상기 제4모드는 도12a 내지12D를 참조하여 하기에서 상세히 설명된다.
[도11a 내지 11D]
정량토출헤드(107)는 제3정량토출모드의 예를 제공하는 작업동안 다양한 형태로 도11a 내지 11C에서 개략적으로 도시된다. 도10a와 관련하여 상기에서 설명한 것처럼, 제3모드에서 정량토출헤드(107)는 물질의 토출량을 정량토출해서 한 단계의 물질은 정량피스톤만의 운동에 의해서 정량토출되며, 다른 단계의 물질은 화학반응물이 혼합되는 동안 정량토출된다.
제3운전모드에서, 분배실은 도7a 내지 도7c와 관련하여 설명되는 것처럼 반응혼합물로 채워진다. 현 예에서, 제어로드(321)는 후진하며 정량피스톤(312)은 도11a에서 보듯이 분배실(317)에 저장된 물질의 제1소정량을 정량토출하는 소정 속도 에서 하방으로 운동된다. 물질의 제1소정량을 정량토출한 후에, 생성피스톤(3010은 도11b에서 보듯이 후진하며, 결과적으로 물질은 혼합속도 및 정량피스톤(312)의 운동속도에 의존하는 고속에서 노즐(319)로부터 정량토출된다. 물질의 요구부피가 고속에서 정량토출될 때 생성피스톤은 도11c에서 보듯이 전진위치로 복귀되며 정량토출는 정량피스톤만의 운동에 의해서 계속된다.
[도12a 내지 12D]
정량토출헤드(107)는 제4정량토출모드의 예동안 다양한 형태로 도12a 내지 12D에서 개략적으로 도시된다.
제4운전모드에서, 분배실은 도7a 내지 7C과 관련하여 설명된 것처럼 반응혼합물로 최초 채워진다. 제어로드(321)는 그 후 후진하며 정량피스톤(312)은 분배실에 저장된 반응혼합물을 정량토출하기 위해서 소정속력으로 하방으로 운동된다. 정량토출는 정량피스톤(312)의 전면(1201)이 분배실의 흡입구, 즉 도12a에서 보이는 제조실의 배출구에 이를 때까지 상기 방식으로 계속된다. 상기 순간에서 생성피스톤(301)은 후진되어서 혼합이 재시작되고 정량피스톤은 혼합속도에서 계산된 속도로 후진된다. 구체적으로, 정량피스톤(312)은 후진되어서 정량토출는 혼합속도 및 분배실 부피의 증가속도간 차이인 속도에서 계속된다. 분배실이 도12c에서 보여지는 것처럼 다시 채워질 때, 생성피스톤(301)은 혼합을 완료하기 위해서 전진위치로 운동되며 정량피스톤(312)은 도12d에서 보여지는 것처럼 정량토출을 계속하기 위해서 전진운동된다. 정량피스톤의 전면(1201)이 다시 흡입구에 도달될 때, 정량토출헤드가 도12a에서 보여지는 형태가 되도록, 분배실은 정량토출동안 다시 채워질 수 있다. 그러므로, 정량토출헤드(107)는 도12a 내지 도12d와 관련하여 설명된 많은 공정 사이클을 반복하도록 제조될 수 있다.
제4운전모드의 구체예로, 정량토출속도는 정량토출가 정량피스톤의 전진운동에 의해 발생하는 동안 그리고 정량토출가 혼합 및 정량피스톤의 후진동안 발생하는 동안 실질상 동일하게 정해진다. 예를들면, 정량토출헤드가 80 ml/sec의 속도로 물질을 생산하다고 생각하면, 정량토출는 30 ml/sec 의 속도로 계속될 것이 요구되며 정량피스톤은 1885 ㎟ 의 정량토출면적을 갖는다. 정량피스톤의 전진운동중 15.9 밀리미터/초 의 속력으로 운동되며 15.9 x 1885 = 30000 mm 3 /초 로 정량토출된다(30 ml/sec). 80 ml/sec의 속도로 신물질을 혼합하는 동안 분배실 부피는 50 ml/sec 의 속도로 증가되어 정량토출는 30 ml/sec의 속도에서 계속된다(80 - 50 = 30). 이것은 26.5 mms-1 x 1885 ㎟ = 50000 mm 3 (3개의 주요도면에 대하여)이기 때문에 정량피스톤을 26.5 mm/sec의 속도로 후진운동시킴에 의해서 성취된다.
본 예에서 분배실(317)의 최대부피는 약 120 ml에 불과하다. 그러나, 상기 연속운전모드에 의해서 정량토출헤드(107)는 120 ml 보다 훨씬 큰 부피의 물질을 정량토출할 수 있으며 정량토출헤드(107)가 물질을 혼합할 수 있는 속도 이하의 속도에서 정량토출할 수 있다.
정량토출속도가 동일한 경우로 연속정량토출의 일 구체예가 있으며, 다른 예는 몇몇 상이한 속도에서의 정량토출을 포함할 수 있슴을 알 수 있다. 또한 정량피스톤의 전진운동동안 물질생성은 일시적인 고생산속도의 효과를 위해 일시적으로 재시작될 수 있슴을 알 수 있다.
[도13]
물질 생성 및 정량토출을 제어하기 위해서 프로그램가능 논리제어기(501)에 의해 수행되는 공정단계가 도13 내지 26에 도시된 흐름도에 의해서 예시된다.
PLC(501)의 운전개요가 도13에서 도시된다. 단계(1301)은 PLC가 정량토출되는 토출량의 수의 관점에서 작업을 정의하는 입력을 수신하는 구성절차, 각 토출량에서 물질부피, 각 토출량을 정량토출하는 각 단계에서 물질정량토출속도, 화학반응물 비율 등을 나타낸다. 택일적으로, 단계(1301)에서 수신된 입력은 작업정지 명령을 포함할 수 있다. 상기 입력은 입력장치(502)를 통해서 수신된 사용자 입력일 수 있으며, 또는 네트워크를 통한 컴퓨터 같은 원격터미널로부터 PLC에 수신될 수 있다.
단계(1301)에서 입력수신 후에 단계(1302)에서 보정절차가 입력에 의해서 요청되는 지를 결정하기 위해서 질문이 주어진다. 보정절차가 요청된다면 보정과정이 단계(1303)에서 수행된다. 택일적으로, 공정은 곧바로 단계(1304)로 진입한다. 단계(1304)에서 장치가 작업정지의 명령을 받는 지가 결정되며 작업정지의 명령받는 경우 단계(1313)에서 장치는 작업정지된다. 작업정지의 지시을 받지 않는다면 단계(1305)에서 조업시작을 명령받는지가 결정된다. 그렇지않다면 공정은 단계(1301)로 복귀하며 단계(1301) 내지 단계(1305)는 단계(1304) 또는 (1305)에서 질문이 YES로 응답될 때까지 루프를 돌게된다.
단계(1305)에서 질문이 YES로 응답되면 단계(1306)에서 장치가 초기화되었는 지에 관하여 질문된다. 장치가 초기화되었다면 단계(1308)로 직접 진입되지만 그렇지않다면 장치는 단계(1308)이 수행되기 전에 단계(1307)에서 초기화된다.
단계(1308)에서는 작업이 정량토출헤드의 최소혼합속도 이하인 정량토출속도를 요구하는 지에 관하여 질문이 주어진다. 상기 질문에 대한 응답이 NO라면, PLC는 단계(1309)에서 제1운전모드에서 장치를 운전한며 도6a 내지 6F에서 예시된다. 택일적으로, 단계(1308)에서 질문에 대한 응답이 NO라면 택일모드 또는 운전모드가 단계(1310)에서 사용된다. 단계(1309) 또는 (1310)의 완료후에 또다른 작업이 단계(1311)에서 수행되어야하는 지가 결정되며 만약 그러하다면 단계(1301)로 재진입된다. 다른 작업이 명령되지 않는 경우 장치는 공정이 단계(1301)로 복귀하기 전에 단계(1312)에서 대기중 모드로 놓여진다.
[도14]
장치(101)의 측정을 보정을 수행하는 단계(1303)이 도14의 흐름도에서 상세히 도시된다.
단계(1401)에서 유압발생장치(503)는 출력제어로드(321)이 단계(1401)에서 후진하기 전에 시작된다. 단계(1403)에서 정량피스톤은 가장 낮은 위치로 운동된다.
보정공정(calibration process)의 목적은 비례밸브에 적용될 수 있는 전압범위에 걸쳐 전방 및 후방 양자로 PLC에 정량피스톤의 속력에 대한 공칭값을 제공하는 것이다. 그러므로, PLC메모리는 비례밸브에 적용될 수 있는 전압값 리스트를 포함하며 본 예에서 상기 리스트는 전진 및 후진 운동에 상응하는 양값 및 음값 사이 에서 교차하도록 정해진다.
단계(1404)에서 상기 전압값의 다음값이 선택된다. 그러므로, 제1단계(1404)에 진입되며 리스트상 제1값이 선택된다.단계(1405)에서 PLC내부 타이머가 시작되며 단계(1406)에서 선택된 전압은 비례밸브에 적용된다. 그리고 공정은 정량피스톤(312)이 완전히 운행을 완료했는 지를 가리키는 위치센서(206)으로부터 신호를 기다린다. 상기 신호가 접수될 때, 타이머는 단계(1408)에서 정지되며 측정시간이 저장된다. 비례밸브에 적용되는 전압은 단계(1409)에서 단속되며 정량피스톤의 속력은 단계(1410)에서 계산된다. 단계(1411)에서 다른 전압이 적용되는지가 결정되며 그러한 경우라면 공정은 단계(1404) 내지 (1411)을 다시 루프돌게 된다. 그러면 단계(1411)에서의 질문은 NO라고 응답된다. 출력제어로드(321)는 단계(1412)에서 폐쇄위치로 복귀하며 그 후 유압전원장치는 단계(1303)를 완료하기 위해서 단계(1413)에서 작업정지된다.
[도15]
장치를 초기화하는 단계(1307)가 도9에서 상세히 도시된다. 먼저 단계(1501)에서 펌프(103A 및 103B)가 시작되고 단계(1502)에서 유압발생장치가 200 bar압력에 대한 두 개의 축적기중 첫번째 축적기를 충전하기 위해서 시작된다. 단계(1503)에서 유체증압기는 퍼지 사이클의 용도상 제2축적기에 400bar의 압력을 저장하기 위해서 시작된다.
단계(1504)에서 유량분배밸브(403A, 403B)는 폐쇄되며 순환하는 화학반응물이 혼합되는 헤드(107)상 분출구를 통해서 고압에서 공급되게 야기한다. 반응물의 양질 혼합을 보장하기 위해서, 통상적으로 100 및 50 bar의 안정된 고압력이 생성시작전에 성립되어야 한다. 상기 이유로 단기시간동안(통상적으로 5초) 생성이 허용되기전에 상기 압력의 성립이 제공되어야 한다. 상기 기간을 측정하기 위해서 고압력사이클 타이머가 단계(1505)에서 시작된다.
[도16]
장치를 대기중 모드로 놓는 단계(1312)가 도16에서 도시된다. 먼저 단계(1601)에서 유량분배밸브(403A, 403B)는 개방되어 혼합헤드 분출구를 통하는 대신에 화학반응물이 저압회로를 순환하게 한다. 펌프(103A, 103B)는 그후 단계(1602)에서 스위치꺼지며 유압발생장치는 단계(1603)에서 단계(1603)에서 스위치꺼진다. 축적기에 저장되는 압력은 차후 용도상 유지된다.
[도17]
단계(809)에 의해 나타나며 도6a 내지 6F에 의해 예시된 혼합헤드(107)의 제1운전모드가 도17에서 보다 상세히 도시된다. 처음에 단계(1701)에서 출력포트(319)는 출력제어로드(321)에 의해 후진함에 의해서 개봉된다. 그후 단계(1102)에서 정량피스톤은 도6와 관련하여 설명된 대로 비례밸브의 제어하에서 조절위치로 후진운동된다.
단계(1703)에서는 단계(1505)에서 시작된 고압 재순환타이머가 시간경과되었는지가 결정된다. 시간경과의 경우, 공정은 단계(1704)로 운동되며 여기서 정량토출가 요구됨을 가리키는 신호가 수신되었는지가 결정된다. 상기 신호는 사용자입력 또는 전자기계 운전기로부터의 신호일 수 있다. 예를들면, 도1에 의한 예에서, 신 호는 시작를 확인하면서 컨베이어장치로부터 수신될 수 있다. 정량토출신호가 아직 수신되지 않았다면 대기상태가 단계(1705)에 진입되며 단계(1704)에서의 질문이 다시 주어진다. 그러므로 상기 대기루프는 단계(1706)에 진입하게되는 정량토출신호가 수신될 때까지 계속된다.
단계(1706)에서 물질의 필요량이 생성되고 동시에 정량토출된다. 단계(1707)에서 분배실에 잔여된 물질은 또한 비례밸브제어하에서 정량피스톤(312)을 최대전진함에 의해서 정량토출된다. 그후 출력제어로드(321)는 출력포트(319)를 폐쇄하기 위해서 단계(1708)에서 전진운동된다.
단계(1709)에서 현 작업이 완료되었는지에 관하여 질문이 주어진다. 현 작업은 물질의 토출량을 정량토출하는 몇 사이클로 구성될 수 있으며 추가 정량토출사이클이 여전히 필요할 수 있다. 현 작업이 완료되면 단계(1309)가 완료되며 단계(1311)로 진입된다. 그렇지않다면 단계(1701) 내지 (1709)는 단계(1709)에서 YES라고 응답될 때까지 반복된다.
[도18]
물질의 요구중량을 산출시키는 단계(1706)이 도18에서 보다 상세히 도시된다. 단계(1801)에서 처음에는 생성피스톤(301)을 위한 양방향 유압 방향제어밸브(507)가 상기 피스톤을 후진운동하기 위해서 활성화된다. 그리고 근접스위치(205)가 생성피스톤의 최후 스트로크을 확증했는지에 관해 계속적으로 질문이 주어진다. 상기 질문이 YES라고 응답되면 혼합중량타이머는 단계(1803)에서 시작된다. 정량피스톤은 도6d에서 보듯이 정량피스톤 흡입구를 정화하기 위해서 단 계(1804)에서 후진된다. 단계(1808)에서 혼합이 물질의 필요량을 발생시키는 요구시간동안 발생되었는지에 관해 단계(1808)에서 질문이 주어진다. 응답이 NO라면 물질을 YES응답이 있을 때까지 상기 질문이 반복되며 물질은 생성된다. 상기 질문이 YES라면 생성피스톤(301)을 위한 유압제어밸브(507)는 상기 피스톤을 전진운동시키며 생성을 중단기키기 위해서 단계(1806)에서 불활성화된다. 생성피스톤이 단계(1807)에서 최대전진해 있슴을 근접스위치(205)가 확증할 때 단계(1706)는 완료된다.
[도19]
택일운전모드를 수행하는 단계(1310)가 도19에서 상세히 도시된다. 단계(1310)안의 단계(1901)에서 초기에 분배실이 정량토출준비되었는지에 관해 즉, 분배실이 정량토출될 물질을 함유하고 있는지에 관해 질문이 주어진다. 단계(1901)의 제1반복단계에서 상기 질문은 부정 응답될 것이지만, 후속 반복단계에서는 긍정 응답될 것이다. 상기 질문에 대한 응답이 YES라면 단계(1905)로 바로 진입되나, 출력제어로드(321)에 대한 양방향 유압밸브(506)는 배출구(319)를 폐쇄하기 위해서 활성화된다.
단계(1903)에서는 단계(1505)에서 시작된 고압타이머가 시간초과되었는지가 결정된다. 상기단계는 타이머가 시간이 완료될 때까지 반복되며 정량토출가능한 물질은 단계(1904)에서 발생된다. 물질생성을 따라서, 정량토출가 시작됨을 가리키는 신호가 수신되었는지에 관해서 단계(1905)에서 질문이 주어진다. 상기 신호가 수신되지 않았을 때 단계(1905)가 반복된다. 정량토출신호가 수신된 경우 물질은 단 계(1906)에서 정량토출된다. 현 작업이 완료되었는지를 결정하기 위해서 단계(1907)에서 질문이 주어진다.(택일적으로 작업은 하나이상의 추가 물질토출량이 정량토출되어야 함을 요구할 수 있다). 단계(1907)에서의 질문이 YES로 응답되면 단계(1310)은 완료된다. 그렇지 않은 경우 단계(1901)에 재진입된다.
[도20]
물질을 산출시키는 단계(1904)는 도20에서 보다 상세히 도시된다. 단계(2001)에서 초기에 전압은 비례밸브에 적용되어서 정량피스톤(312)의 후진이 시작되며 적용전압은 화학반응물이 혼합될 속도에 의존한다. 정량피스톤의 운동인 단계(2001)에서 시작된 직후, 생성피스톤(301)을 위해서 유압제어밸브(507)는 반응물의 혼합을 시작하기 위해서 단계(2002)에서 활성화된다. 단계(2003)에서 근접스위치가 최후진 행정(stroke)여부를 확증하였는지 결정하도록 질문이 반복적으로 주어지며, 최후진 행정(stroke)여부인 경우 혼합중량 모너터가 단계(2004)에서 시작된다. 그후, 단계(2005)에서 물질의 생성이 모니터되며 정량피스톤의 속도는 필요하다면 물질의 요구량이 생성될 때까지 조정된다.(상기 단계는 도21과 관련하여 하기에서 보다 상세히 설명된다).
물질의 요구량이 생성될 때, 생성피스톤(301)을 위한 유압제어밸브(507)는 물질생성을 중지하기 위해서 단계(2006)에서 불활성화된다. 그후 PLC는 생성피스톤이 전진운동했슴을 가리키는 단계(2007)에서 근접스위치(205)로부터 신호를 기다리며 이후 단계(1904)를 완료하기 위해서 단계(2008)에서 정량피스톤(312)의 후진을 정지한다.
[도21]
물질생성 및 정량피스톤의 후진을 모니터하는 단계(2005)가 도21에서 보다 상세히 도시된다. 단계(2101)에서 제1반응물의 유속이 요구속도에 있는지를 유량계(409A)로부터 수신된 신호로부터 결정되며, 그렇지않다면 펌프(111A)의 속도는 단계(2103)에 진입전에 단계(2102)에서 조정된다.
단계(2103)에서는 제2반응물의 유속이 요구속도에 있는지를 유량계(409B)로부터 수신된 신호로부터 결정되며, 그렇지않다면 펌프(111B)의 속도는 단계(2105)에 진입전에 단계(2104)에서 조정된다.
단계(2105)에서 물질의 생성속도는 정량피스톤의 신 요구 후진속도를 결정하기 위해서 단계(2101) 및 (2103)에서 확인된 유량계 속도로부터 계산된다.
단계(2106)에서 정량피스톤의 현후진속도는 위치센서(206)로부터 수신된 신호로부터 결정된며 단계(2007)에서 정량피스톤이 요구속도에서 후진되는 지가 결정된다. 만약 그런 경우라면 단계(2109)에 직접 진입된다. 그렇지 않은 경우라면, 단계(2109)전에 단계(2107)에서 비례밸브(5080에 적용되는 전압을 조정함에 의해서 정량피스톤의 속도가 조정된다.
단계(2109)에서 반응물의 요구량이 혼합되었는지에 관해 질문이 주어진다. 만약 그렇지않다면 요구량이 혼합되었다고 단계(2109)에서 결정될 때까지 반복적으로 단계(2101)에서 (2109)까지 루프순환하게 된다.
[도22]
정량토출물질의 단계(1906)은 도22에서 상세히 도시된다. 단계(2201)의 초기 에 배출구는 제어로드(321)를 후진하기 위해서 유압제어밸브(506)를 불활성화함에 의해서 개봉된다. 근접스위치는 단계(2202)가 수행되기 전에 배출구가 개봉되게 모니터된다. 단계(2202)에서 정량피스톤은 전진되어 노즐(314)은 정량피스톤의 급속운동에 의한 짧은 시간안에 혼합물로 채워진다. 노즐의 급속충전없이 저속의 정량토출 (예를들면 5 ml/sec)를 위해서는 노즐로부터의 정상형태의 유동이 성립되기전에 한정된 기간이 소요됨을 알 수 있다. 그러므로, 가능한 한 빨리 정상형태의 유동이 성립되기위해서 수행되는 임무에 의해서 요구되는 속도에서 정량토출가 발생하기 전에 소정의 속도에서 노즐이 충전된다.
단계(2203)에서 정량토출 다음단계를 위한 파라미터가 선택된다. 그러므로, 단계(2203)에 진입되는 처음에는 제1단계가 선택된다. 단계(2204)에서 요구되는 정량토출속도가 피스톤만에 의해 제공되는 최대속도보다 큰 것인지에 대하여 질문이 주어진다. 상기 질문에 YES라고 응답되면 단계(2208)는 물질이 정량토출되는 동안 신물질이 혼합되게 수행된다. 상기 운전모드는 도11a 내지 11C와 관련하여 상기에서 설명되었으며 도23의 관점에서 하기에서 보다 상세히 설명된다.
단계(2204)에서의 질문이 부정으로 응답되면, 현 토출량을 위해 요구되는 부피가 분배실의 부피이상인지를 결정하기 위해서 추가질문이 단계(2205)에서 주어진다. 상기 질문에 대한 응답이 YES라면 물질은 단계(2206)에서 연속정량토출모드로 정량토출된다. 상기 운전모드는 도12a 내지 12D와 관련하여 상기에서 설명되었고 도26 과 관련하여 하기에서 보다 상세히 설명된다. 단계(2205)에서의 질문이 NO라고 응답되면 정량토출요구속도를 제공하기 위해서 계산된 속도에서 정량피스톤의 전진에 의해 물질은 단계(2207)에서 정량토출된다.
단계(2206, 2207, 2208)에 이어서 단계(2209)에서 물질의 현토출량이 정량토출되었는 지 또는 정량토출의 타단계가 수행되어야 하는지에 관하여 결정된다. 타단계가 요구된다면 단계(2204)에 재진입되며 단계(2208) 또는 단계(2205) 및 (2206) 또는 (2207)이 단계(2209)에 재진입되기 전에 수행된다. 단계(2209)가 NO라고 응답되면 혼합물의 현토출량이 완료되며 배출구는 출력제어로드(321)를 낮춤에 의해서 단계(2210)에서 폐쇄된다. 근접스위치(204)로부터의 신호가 제어로드가 폐쇄위치에 있슴을 표시할 때, 단계(2210)은 완료되며 단계(1906) 또한 완료된다.
[도23]
정량토출하면서 동시에 신물질을 혼합하는 공정단계(2208)가 도23의 흐름도에서 도시된다. 단계(2301)에서 도11b와 관련하여 설명된 것처럼 반응물 혼합에 의해서 물질이 생성되는 공칭속도로부터 계산된 속도에서 최초 정량피스톤의 전진이 시작된다. 그후 단계(2302)에서 생성피스톤(301)을 위한 유압제어밸브(507)가 반응물 혼합이 재시작되도록 활성화된다. 단계(2303)에서 생성피스톤의 최대후진 행정(stroke)를 확인하는 근접스위치(205)로부터의 신호가 수신될 때까지 공정은 대기하게 된다. 그후 중량모니터가 단계(2304)에서 시작된다.
단계(2305)에서 다량의 물질이 혼합되고 정량토출되는 동안 물질생성 및 정량피스톤의 운동이 모니터된다. 그리고, 단계(2305)에서 단계(2005)과 유사한 방식으로 PLC(501)는 유량계(409A, 409B) 및 위치센서(206)으로부터 수신한 신호를 모니터하며, 필요하다면 펌프(111A, 111B)의 속도를 조정함에 의해서 혼합속도를 조 정하며/하거나 비례밸브(508)에 적용되는 전압을 조정함에 의해서 정량피스톤 속도를 조정한다.
물질의 요구량이 단계(2305)에서 혼합될 때, 생성피스톤(301)의 유압제어밸브(507)는 단계(2306)에서 불활성화된다. 그리고 공정은 생성피스톤의 최대전진 행정(stroke) 및 혼합의 종료를 확인하기 위해서 단계(2307)에서 근접센서(205)로부터 신호를 대기한다. 단계(2307)의 완료시에 단계(2208)가 완료된다.
[도24]
연속정량토출모드에서 요구부피의 물질을 정량토출하는 단계(2206)이 도24의 흐름도에서 도시된다. 단계(2401)에서 최초에 PLC(501)은 위치센서(206)에서 수신된 신호로부터 정량피스톤(312)이 최저허용위치에 도달했는지를 결정한다. 본 예에서, 상기 최저허용위치는 정량피스톤(312)의 전면(1201)이 분배실(317)로의 흡입구에 도달했을 때이다. 그렇지않다면, 정량피스톤은 요구속도로 물질을 정량토출하기 위해서 계산된 속도로 단계(2403)에서 전진운동된다.
정량피스톤이 단계(2401)에서 최저허용위치에 도달했슴이 인지되면 공정은 단계(2404)로 진입된다. 단계(2404)에서 물질은 도12b와 관련하여 설명된 대로 물질혼합속도로부터 계산된 속도에서 정량피스톤이 후진할 동안 산출된다. 상기 공정은 정량피스톤이 계산속도에서 전진하는 대신에 혼합이 일어나는 동안 계산속도에서 후진한다는 것을 제외하고는 단계(2208)에서의 공정과 유사하다.
단계(2404)에서 물질이 산출된 후에 분배실(317)은 다시 정량토출될 혼합물로 채워진다. 그리고 정량피스톤의 전진운동은 정량토출가 요구속도에서 계속되도 록 단계(2403)에서 시작된다. 단계(2404)에서 정량토출의 현단계가 완료되었는 지에 관해 질문이 주어진다. 정량토출의 현단계가 완료되었다면 단계(2206)은 완료된다. 정량토출의 현단계가 완료되지 않았다면 공정은 단계(2401)로 복귀한다.
그리고, 공정은 일반적으로 단계(2401,2403,2404)를 루프돌며정량토출는 정량피스톤의 전진에 의해서 발생한다. 그러나, 정량피스톤이 단계(2401)에서 배충전을 요구됨이 인지될 때, 공정은 단계(2401,2403,2404)를 계속하여 루프돌기전에 단계(2402)에서 분배실을 재충전한다.
본 발명인 화학반응에 의한 물질제조용 장치는
혼합실 및 제1화학반응물의 분출물과 제2화학반응물의 분출물을 생성하여 상기 분출물이 반응혼합물을 생성하기 위해서 상기 혼합실 안으로 분사하여 혼합되도록 형성된 주사수단을 갖는 화학혼합장치 등을 포함하여 정량피스톤이 제어속도로 운동하게 되는 동안 상기 화학혼합장치가 상기 화학반응물을 혼합하는 효과가 있다.

Claims (27)

  1. 제1화학반응물 및 제2화학반응물간 화학반응에 의한 물질제조용 장치로서:
    혼합실, 및 제1화학반응물의 분출물과 제2화학반응물의 분출물을 생성하여 상기 분출물이 반응혼합물을 생성하기 위해서 상기 혼합실 안으로 분사하여 혼합되도록 형성된 주사수단(306)을 갖는 화학혼합장치와;
    상기 혼합실로부터 상기 반응혼합물을 수용하기 위한 흡입구 및 상기 반응혼합물을 정량토출하기 위한 배출구를 갖는 분배실과:
    상기 분배실로부터 상기 반응혼합물을 정량토출하도록 형성된 정량피스톤과;
    상기 정량피스톤의 운동이 상기 화학혼합장치의 운전과 조정되도록 하는 상기 정량피스톤의 운동제어용 제어수단 및 화학혼합장치의 운전제어용 제어수단;을 포함하며
    상기 제어수단은 상기 정량피스톤이 제어속도로 운동하게 되는 동안 상기 화학혼합장치가 상기 화학반응물을 혼합하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은
    반응혼합물이 상기 배출구에서 일시에 정량토출되는 속도가 화학반응물의 혼합속도 및 상기 시(時)에 정량피스톤 운동의 제어속도에 의존하게 상기 정량피스톤이 상기 제어속도로 운동되는 동안 상기 화학혼합장치가 상기 화학반응물을 혼합하 도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 화학혼합장치가 혼합하고 있지 않는 동안 상기 정량피스톤이 상기 분배실로부터 반응혼합물을 정량토출하도록 하며, 상기 정량피스톤이 정량토출을 중지하기 전에 상기 화학혼합장치가 혼합을 개시하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 화학혼합장치가 상기 정량피스톤의 전진행정 동안 혼합을 개시하게 함으로써 상기 혼합이 반응혼합물의 정량토출속도의 급증가를 유발하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 화학혼합장치가 공지된 혼합속도로 상기 반응혼합물을 혼합하는 동안 상기 정량피스톤을 제어된 후진속도에서 후진하게 함으로써 물질이 상기 제어된 후진속도 및 상기 공지된 혼합속도에 의존하는 속도에서 정량토출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 화학혼합장치가 혼합하지 않는 동안 상기 정량피스톤이 상기 분배실로부터 반응혼합물을 정량토출하도록 하며 상기 화학혼합장치가 공지된 혼합속도로 상기 반응혼합물을 혼합하는 동안 상기 정량피스톤을 제어된 후진속도에서 후진하게 함으로써 반응혼합물이 정량피스톤의 전진운동 및 정량피스톤의 후진운동 동안 정량토출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  7. 제1항 내지 제6항에 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 화학혼합장치가 혼합하지 않는 동안 상기 정량피스톤이 상기 저장실로부터 요구속도로 반응혼합물을 정량토출하도록 하며
    상기 정량피스톤이 상기 공지된 혼합속도에 의존하는 제어된 후진속도에서 후진하게 되는 동안 상기 화학혼합장치가 공지된 혼합속도로 상기 반응혼합물을 혼합하도록 형성되며, 이에 의해서 반응혼합물은 정량피스톤의 전진운동 및 정량피스톤의 후진운동 동안 요구속도에서 정량토출되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 정량피스톤 및 상기 화학혼합장치가 복수의 사이클을 수행하도록 형성되며
    상기 사이클 중의 하나의 사이클은
    (a) 화학혼합장치가 혼합하지 않는 동안에 정량피스톤의 전진운동에 의한 요구속도에서 반응혼합물을 정량토출하는 단계; 및
    (b) 반응혼합물이 복수의 사이클동안 계속적으로 정량토출되도록 정량피스톤을 제어된 후진속도로 후진시키는 동안 공지된 혼합속도에서 상기 화학반응물을 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 분배실에 반응혼합물이 없을 경우, 상기 화학반응물의 혼합이 정량피스톤에 의해 조절되는 분배실의 상기 흡입구에서 개시되며 이후 정량피스톤이 상기 혼합동안 반응혼합물을 수용하는 부피를 제공하기 위해서 후진됨에 의해서 혼합의 시작직후 혼합의 질은 흡입구을 조절함에 의해서 향상되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 배출구와 관련된 개폐장치를 포함하며
    상기 개폐장치는 개폐장치가 배출구를 통해서 정량토출하는 개방위치 및 개폐장치가 배출구를 통해서 정량토출을 저지하는 폐쇄위치 사이에서 상기 제어수단의 제어하에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 개폐장치가 폐쇄위치에 있고 상기 화학혼합장치가 공지된 혼합속도로 상기 화학반응물을 혼합하는 동안 상기 정량피스톤을 제어된 후진속도로 후진하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의 한 물질제조용 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 정량피스톤이 상기 저장실을 따라 운동하는 경우 상기 제어수단에 상기 정량피스톤의 위치를 가리키는 신호를 제공하도록 형성되는 위치측정장치를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의한 물질제조용 장치.
  13. 제1화학반응물 및 제2화학반응물간 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법은
    제1화학반응물의 분출물 및 제2화학반응물의 분출물을 혼합실안으로 주사함에 의해서 상기 분출물이 분사하여 혼합되고 상기 반응물이 서로 혼합하게 되는 반응혼합물을 제조하는 단계;
    상기 반응혼합물이 상기 반응혼합물을 정량토출하기 위한 배출구를 갖는 분배실안으로 유동하도록 하는 단계;
    상기 반응혼합물이 상기 분배실로부터 정량토출되도록 정량피스톤을 운동시키는 단계;
    상기 정량피스톤이 제어된 속도로 운동되는 동안 반응혼합물의 생성이 발생하도록 상기 반응혼합물의 생성 및 정량피스톤의 운동을 제어하고 조정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  14. 제1항에 의한 물질의 정량토출방법에서, 상기 화학반응물은
    상기 반응혼합물이 일시에 상기 배출구로부터 정량토출되는 속도가 화학반응물의 혼합속도 및 상기 시(時)에 정량피스톤 운동의 제어속도에 의존하도록 상기 정량피스톤이 상기 제어속도에서 운동되는 동안 공지된 혼합속도에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  15. 제1항에 의한 물질의 정량토출방법에서, 상기 정량피스톤은 상기 화학혼합장치가 혼합하지 않는 동안 상기 분배실로부터 반응혼합물을 정량토출하며
    반응혼합물의 상기 제조는 반응혼합물의 제조동안 정량토출이 계속되도록 상기 정량피스톤이 정량토출을 중지하기 전에 개시되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  16. 제1항에 의한 물질의 정량토출방법에서, 반응혼합물의 상기 제조는 상기 정량피스톤의 전진행정동안 개시됨으로써 반응혼합물의 정량토출속도의 급증가를 유발하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 정량피스톤은 상기 화학반응물이 공지된 혼합속도에서 혼합되는 동안 제어된 후진속도에서 후진됨으로써 물질은 상기 제어된 후진속도 및 상기 공지된 혼합속도에 의존하는 속도에서 정량토출되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  18. 제13항 내지 제17항에 있어서, 상기 정량피스톤은
    반응혼합물이 생성되지 않는 동안 상기 분배실로부터 반응혼합물이 정량토출되도록 하며, 상기 반응혼합물이 공지된 혼합속도에서 혼합되는 동안 상기 정량피스톤이 제어된 후진속도에서 후진하게 되어 정량피스톤의 전진운동 및 정량피스톤의 후진운동 동안 반응혼합물이 정량토출되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  19. 제13항 내지 제18항에 있어서, 상기 정량피스톤은
    상기 화학반응물이 생성되지 않는 동안 요구속도에서 상기 분배실로부터 반응혼합물을 정량토출하도록 전진운동하며, 이후 상기 정량피스톤이 상기 공지된 혼합속도에 의존하는 제어된 후진속도에서 후진되는 동안 상기 화학반응물이 공지된 혼합속도에서 혼합됨으로써 반응혼합물은 정량피스톤의 전진운동 및 정량피스톤의 후진운동 동안 요구속도에서 정량토출되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  20. 제13항 내지 제19항에 있어서, 상기 방법은 각 사이클이
    (a) 반응혼합물이 생성되지 않는 동안 정량피스톤의 전진운동에 의한 요구속도에서 반응혼합물을 정량토출하는 단계; 및
    (b) 정량피스톤이 제어된 후진속도에서 후진되는 동안 공지된 혼합속도에서 상기 화학반응물을 혼합하는 단계;로 구성된 복수의 사이클을 포함하여 반응혼합물은 복수의 사이클동안 계속적으로 정량토출되는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  21. 제13항 내지 제20항에 있어서, 상기 방법은
    분배실이 반응혼합물이 없는지를 검출하는 단계와;
    정량피스톤에 의해 조절되는 분배실의 출입구로 상기 화학반응물의 혼합을 개시하는 단계와;
    상기 혼합동안 생성되는 반응혼합물을 수용하기 위한 부피를 제공하는 정량피스톤을 후진시키는 단계;를 포함하여 혼합개시 직후 혼합의 질을 향상시키는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  22. 제13항 내지 제21항에 있어서, 상기 배출구는 관련 개폐장치를 가지며 상기 방법은 개폐장치가 배출구를 통하여 정량토출을 하는 개방위치로부터 개폐장치가 배출구를 통하여 정량토출을 저지하는 폐쇄위치까지 상기 개폐장치를 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 방법은 상기 개폐장치가 폐쇄위치에 있고 상기 화학반응물이 공지된 혼합속도에서 혼합되는 동안 상기 정량피스톤을 제어된 후진속도 에서 후진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  24. 제13항 내지 제23항에 있어서, 상기 정량피스톤은 관련 위치측정장치를 가지며, 상기 방법은 정량피스톤이 상기 위치측정장치로부터 신호를 수신함에 의해서 상기 저장실을 따라 운동할 경우 상기 정량피스톤의 위치를 모니터하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  25. 제13항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 프로그램 가능 논리제어기에 의해 실행가능한 명령은 상기 명령을 수행할 때 프로그램 가능 논리제어기가 반응혼합물의 제조 및 정량피스톤의 운동을 제어하고 조정하는 것을 특징으로 하는 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  26. 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 실질상 설명된 대로의 화학반응에 의해 생성되는 물질의 정량토출방법.
  27. 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 실질상 설명된 대로의 화학반응에 의한 물질제조용 장치
KR1020070001524A 2006-01-07 2007-01-05 화학반응에 의한 물질 제조용 장치 KR20070074493A (ko)

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