KR20080033453A - 용액 제조 시스템 및 방법 - Google Patents

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클레이 힐드레쓰
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Abstract

용액 제조 시스템 및 장치가 기재된다. 상기 용액 제조기는 용제를 가진 화학물질 또는 슬러리를 용제와 소기의 농도로 혼합한다. 상기 용액의 농도는 하나 이상의 방법으로 모니터된다. 이러한 측정을 기초로 하여서, 상기 용액의 농도는 조정될 수 있다.
용액 제조기, 용제, 화학물질, 슬러리, 농도, 측정

Description

용액 제조 시스템 및 방법{SOLUTION MAKING SYSTEM AND METHOD}
본 발명은, 내용이 참조로 본원에 합체되어 있는 2005년 7월 27일자로 출원된 미국 특허출원 제 11/190,395 호의 일부 계속 출원이다.
본 발명의 특징은 화학적인 용액(예를 들면, 염수 용액(brine solution))을 제조하기 위하여 사용되는 장치, 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 특징은 특정 농도의 용액을 제조하기 위하여 용제(solvent)에 화학물질을 용해하기 위한 장치에 관한 것이다.
특정 농도로 용제에 용해되는 화학물질은 수많은 산업에 사용된다. 예를 들면, 도로, 보도, 차도 및 다른 표면으로부터 눈과 얼음의 양을 감소시키기 위한 염 용액(salt solution)의 적용은 통상적인 산업의 적용이다. 염 용액은 일반적으로, 용액을 제조하기 위하여 암 염(rock salt)과 물을 혼합함으로써 만들어진다. 그 다음, 상기 용액의 농도는 혼합물을 희석(dilute)하기 위하여 신선한 물(fresh water)을 첨가하거나, 또는 혼합물의 농도를 높이기 위하여 염을 첨가시킴으로써 조정될 수 있다. 대략 23-27 중량%의 용액은 얼음과 눈을 제거하는 데에 효과적이다(여기에서 염화나트륨은 염중의 적어도 하나이다). 이러한 농도의 범위에서, 상기 용액은 대략 -10 화씨도(degrees Fahrenheit)의 주위 온도로 얼음과 눈을 녹일 것이다. 소기의(desired) 농도가 상기 용액에서 유지되지 않고 또한 거리에 정확한 양으로 적용되지 않는다면, 사고가 발생할 수 있다. 예를 들면, 너무 적은 양의 염이 있는 혼합물은 주위 상태 아래로 물의 빙점(freezing point)을 낮출 수 없을 수 있고, 따라서 이전에 축적된 얼음을 녹이는 것과 비교하여서 도로의 얼음 생성을 촉진할 수 있는 혼합물을 발생시킨다.
용액의 농도를 모니터링하고 조정하는 하나의 방법은, 용액의 비중을 측정하고, 또한 소기의 비중이 만족될 때까지 상기 용액에 용제(몇몇의 염인 경우에 신선한 물)을 첨가하는 것이다. 따라서, 이러한 방법은 상기 용액의 농도와 용액의 비중을 서로 관련시키는 것이다. 적어도 하나의 종래 시스템은 눈과 얼음을 녹여서 도로, 보도, 차도, 주로(runway)에 분무하도록 사용되는 액체 제빙장치(liquid deicer)로서 사용되도록, 염 용액을 발생하여 물에 용해되는 많은 양의 암염(rock salt) 또는 칼슘 마그네슘 아세테이트(calcium magnesium acetate)(CMA) 펠렛을 제조하도록 제공된다. 전자 액체 비중계(electronic hydrometer)(비중 측정 장치)는 식염수/물 용액의 비중을 측정한다. 이러한 비중이 너무 높거나 또는 너무 낮으면, 혼합물로의 신선한 물의 양을 조정하도록 밸브를 개폐한다. 이러한 방법에서, 상기 혼합물은 소기의 염분(salinity)으로 조정된다.
상술한 바와 같이, 농도 지시기로서 비중을 사용하는 염 용액을 발생하기 위한 방법은 농도에 대한 비중과 관련된다. 이러한 상호 관련은 몇몇 경우에 잘못되게 될 수 있다. 예를 들면, 용액에서의 실리카, 오물, 다른 이물질과 같은 고체는 용액의 비중 및/또는 측정 장치의 판독에 영향을 끼칠 수 있다. 이것은 또한 혼합 된 용액에서 변동을 기초로 하여서 용액용의 바람직하지 못한 염 농도 레벨로 이어질 수 있다. 또한, 특정 중력을 기초로 하는 측정은, 일반적으로 혼합 작동 또는 작동들 동안에 연속적인 측정보다는 시간과 프로세스에서 떨어져 있는 일련의 분리된 측정들이다.
또한, 다른 혼합 시스템은 단일방향(unidirectinal)이고, 혼합 작동에서 발생될 수 있는 변동을 고려하지 않으며, 따라서 농도가 너무 낮거나 또는 너무 높은 혼합물을 발생시킨다.
따라서, 혼합물의 정확한 농도 레벨을 발생시키는 장치 및 방법이 본 기술분야에서 필요하게 된다.
간단한 요약
상기 요약은 아래의 상세한 설명에서 부가로 설명되는 간략화된 형태에서의 개념의 선택을 도입하고자 제공되는 것이다. 이러한 요약은 본원에서 청구되는 주제의 주요 특징 또는 기본적인 특징을 확인시키기 위한 의도는 아니다.
본 출원은 합성물 및/또는 첨가물을 조합하기 위한 향상된 시스템 및 방법에 관한 것이다. 여기에서 설명되는 상기 시스템 및 방법은 화학물질의 소기의 농도를 가지는 용액을 제조할 수 있다. 또한, 이것은 화학물질의 적어도 어느 정도의 농도 또는 최대 어느 정도의 농도를 가진 용액을 제조할 수 있다. 상기 시스템은 화학물질이 혼합될 수 있는 영역과, 용액의 농도가 높아질 필요가 있거나 또는 희석될 필요가 있는지를 결정하기 위하여 사용되는 농도 센서를 포함한다. 상기 농도가 목표 농도의 허용오차 내에 있게 된다면, 용액은 저장 탱크 또는 다른 용기(vessel)로 보내질 수 있다(divert).
다수의 실시예가 설명되지만, 다음의 설명으로부터 당업자는 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하고 설명하는 본 발명의 또 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 실현되는 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 정신 및 범위로부터 모두 벗어나지 않고 다양하고 명백한 특징으로 변경될 수 있다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 그 성질에서 예시적인 것으로 간주되어야지 제한되는 것으로 간주되지 말아야 할 것이다.
본 발명의 보다 완전한 이해와 이것의 잠재적인 장점들은, 첨부된 도면을 고려하여서 다음의 예시적인 실시예의 설명에 의해 습득될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기(solution maker)의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼(hopper)의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼의 절단된 정면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 용액 제조기의 호퍼의 절단된 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼의 내부 절단 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼의 내부 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼의 후방도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼의 단부도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 호퍼의 절단 단부도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 그레이트(grate)를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제어 패널을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제어 패널 및 기계적인 구성품을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 휴먼-머신 인터페이스(human-machine interface)와 프로그램가능한 로직 제어기(logic controller)를 가진 제어 매니폴드를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 흐름을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기 및 제어 패널의 사시도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 플로트 조립체(float assembly)의 사시도.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제 1 부분에 부가되는 용제를 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제 1 부분에서 화학물질과 용제의 혼합을 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제 1 부분의 내부를 도시하는 도면.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제 1 부분의 내부를 도 시하는 도면.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 제 2 부분의 내부를 도시하는 도면.
도 22는 본 발명의 특징에 따라서 화학물질, 슬러리 및/또는 용제의 혼합물을 제조하는 프로세스를 도시하는 플로우 챠트.
도 23a 내지 도 23c는 본 발명의 특징에 따라서 슬러리내로 첨가물을 혼합하는 다양하는 방법을 도시하는 플로우 챠트.
도 24는 본 발명의 특징에 따라서 다른 용기로 슬러리를 방출하는 프로세스를 도시하는 플로우 챠트.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 특징에 따라서 용액 및/또는 혼합물중의 적어도 하나를 분배하기 위한 다양한 프로세스를 도시하는 도면.
도 26은 본 발명의 특징에 따라서 다른 용액 제조기를 도시하는 도면.
도 27은 본 발명의 특징에 따라서 또 다른 용액 제조기를 도시하는 도면.
이전에 요약된 다양한 특징들은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 다음의 설명은 상기 특징들이 실현될 수 있는 다양한 조합 및 형상을 도시함으로써 이루어진다. 설명되는 특징 및/또는 실시예는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 특징 및/또는 실시예가 사용될 수 있으며, 구성적 또는 기능적 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
다음의 설명에서 요소들사이에서 다양한 연결이 설정된다는 것을 알아야한 다. 이러한 연결들은 일반적인 것이며, 다르게 특정되지 않는다면 직접적이거나 또는 간접적으로 이루어질 수 있으며, 이 설명은 상기 점에 제한을 두고자하는 의도는 아니다.
본 설명은 본 발명의 특징을 이해함에서 사용자에게 도움을 주고자 6개의 섹션으로 나누어진다. 상기 섹션은,
a. 용액 제조기
b. 첨가물
c. 분배(dispensing)
d. 화학물질, 용액 및 용제
e. 변경
f. 실시예 및 적용
용액 제조기
용액 제조기가 제공된다. 특히, 본 발명의 특징은 용액의 농도를 측정하고, 용액에 부가될 용제의 양을 결정하며, 또한 용액에 용제의 양을 부가함으로써 소기의 농도를 가지는 염 용액(salt solution)과 같은 용액을 제조하는 장치 및 방법을 제공한다. 본원에서, 용제와 부분적으로 또는 전체적으로 용해된 화학물질의 어떠한 조합이 되는 상기 용액은 슬러리로서 또한 언급될 수 있다. 예를 들면, 전체 염보다 적게 용제에 용해된 염과 용제의 고 농도 혼합물은 본원의 목적을 위하여 슬러리로 언급될 수 있다. 상기 장치는 화학물질과 용제로부터 침전물을 분리하고 또한 침착된 침전물(deposited sediment)을 방출하도록 또한 형성될 수 있다. 따 라서, 상기 장치는 용해되지 않은 실리카, 먼지 및 자갈(gravel)과 같은 이물질을 상기 용액으로 부터 분리하도록 형성될 수 있다.
상기 용액 제조기는 용액의 농도가 소기의 농도에 있을 때를 결정하기 위하여 사용자가 제어 패널을 모니터하는 수동 모드(manual mode)에서 작동할 수 있다. 또한, 상기 용액 제조기는 자동적으로(autonomously) 작동하여서 그 자체의 농도 레벨을 조정할 수 있다. 또한, 상기 용액 제조기는 몇몇 특징들이 자동적으로 취급되고 다른 것은 작동자의 방향을 기초로 하여서 취급되는 작동 범위를 통하여 작동할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 용액 제조기는 하나 이상의 염(예를 들면 염화 나트륨(sodium chloride)을 물 또는 다른 용제내로 용해함으로써 깨끗한 염수 용액을 제조하도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 용액 제조기는 다른 화학물질을 용해하기 위하여 사용될 수 있다. 예들 들면, 칼슘 마그네슘 아세테이트(calcium magnesium acetate), 염화 나트륨, 마그네슘 클로라이드(magnesium chloride), 포타슘 아세테이트(potassium acetate), 포타슘 폴메이트(potassium formate), 소듐 폴메이트(sodium formate), 마그네슘 아세테이트(magnesium acetate), 디암모늄 포스페이트(diamonium phospate), 모노암모늄 포스페이트(monoamonium phosphate), 우레아(urea), 에틸 글리콜(ethyl glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol) 및 다른 화학물질을 포함한다. 상기 용액 제조기는 소기의 목표 농도, 소기의 목표 농도 범위, 또는 목표 농도와 동일하거나 또는 더 큰 농도를 가지는 용액을 제조할 수 있다. 또한, 상기 용액 제조기는 이미 제조된 용 액 또는 슬러리를 희석할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 용액 제조기(100)의 하나의 특징은 제 1 용기(104) 및 제 2 용기(106)를 가지는 혼합기(102)를 포함할 수 있다. 예시적인 상기 혼합기(102)의 적절한 용량은 5입방 야드(five cubic yards)이다. 상기 제 1 용기(104)와 제 2 용기(106)는 그레이트(grate)(142)에 의하여 분리된다. 상기 제 1 용기(104)는 용액을 제조하기 위하여 용제내에서 용해되는 화학물질을 수용하도록 채택된다. 염수 용액을 제조하기 위하여, 예를 들면 성분은 염화 나트륨(NaCl 또는 염) 또는 칼슘 마그네슘 설페이트(calcium magnesium sulfate)가 될 수 있다. 화학물질은 어떤 적절한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 화학물질이 염이라면, 이것은 펠렛 또는 암석 형태(rock form)로 제공될 수 있다. 다른 성분은 다른 용액을 제조하기 위하여 사용될 수 있다. 아래에서 보다 충분하게 설명되는 바와 같이, 상기 용액 제조기는 서로 다른 용액을 제조하기 위하여 서로 다른 화학물질 또는 용제를 가지고 사용하기 위하여 보정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 용액 제조기는 염수 용액을 제조하기 위하여 염화 나트륨과 신선한 물을 혼합한다. 제 1 부분에서의 화학물질은 화학적인 베드(chemical bed)를 제공할 수 있다. 예를 들면, 염수 용액을 제조함에 있어서, 염 베드는 제 1 용기(104)에 형성될 수 있다.
상기 제 1 용기(104)는 소기의 용액을 제조하기 위하여 상기 화학물질과 혼합하도록 용제를 수용하도록 부가적으로 채택된다. 상기 염수 제조기의 다양한 성분은 하향으로 흐를 수 있으며, 상기 용제는 중력으로 인하여 상기 제 1 용기(104) 에서 화학적인 베드를 통과한다. 상기 용제는 어떠한 적절한 방법으로도 상기 제 1 용기(104)로 운반될 수 있다. 상기 혼합기(102)로 이어지는 용제 라인(solvent line)이 제공될 수 있다. 선택적이며, 자체 조절되는 가열 소자는 용제의 결빙(freezing)을 막기 위하여 용제 라인에 연결될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 상기 용제는 용제 입구(138)로 부터 흐름을 작동시키는 용제 밸브(136)를 거쳐서 운반된다. 상기 용제 밸브(136)는 전기 작동 밸브로 제공될 수 있으며, 밸브 작동은 프로그램가능한(programmable) 로직 제어기(PLC)(216)와 같은 제어기에 의하여 제어될 수 있다(도 12 참조). 많은 형태의 제어기가 사용될 수 있을지라도, 상기 PLC는 본 발명의 다양한 특징에서 상기 제어기를 간략하게 표현하기 위하여 사용된다. 밸브의 작동은 하나 이상의 액체 레벨 센서에 따를 수 있거나 및/또는 작동자 또는 자동적인 작동 및 작동자 제어의 몇몇 조합에 의해서 제어될 수 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명되고 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 액체 레벨 센서(118), 제 2 액체 레벨 센서(120) 및 제 3 액체 레벨 센서(122)가 제공될 수 있다. 도 8, 12 및 19에 도시된 바와 같이, 특정 실시예에서, 상기 용제 입구(138)는 가압되어서, 밸브(134)를 희석시키기 위하여 용제 밸브(136), 도관(200), 수동 밸브(186), 수동 밸브(158), 도관(176) 및 스프레이 헤드(178)를 거쳐서 상기 용액 제조기(100)로 용제를 공급할 수 있다. 상기 신선한 용제의 밸브(136)는 수동적인 오버라이드(manual override)를 또한 포함할 수 있다. 물론, 특정 형상이 본원에 설명되지만, 본 발명의 범위내의 용액 제조기는 당업자들에게 이해되는 바와 같이 더 적거나 또는 더 많은 구성품을 포함할 수 있다.
그레이트(142)는 상기 화학물질이 용제에 용해되기 이전에 상기 혼합기(102)의 제 1 용기(104)로부터 혼합기(102)의 제 2 용기(106)를 통과하는 것을 실질적으로 방지한다. 상기 그레이트(142)에 천공부(perforation)가 제공될 수 있다. 상기 용제 및 용해된 화학물질을 포함하는 용액이 제 1 용기(104)에 형성될 때에, 상기 그레이트(142)에서의 천공부는 용액이 그레이트(142)를 통과하여서 혼합기(102)의 제 2 용기(106)내로 들어가도록 한다. 도 5는 용액 제조기와의 사용에 적절한 그레이트(142)의 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 그레이트(142)는 다수의 환형 천공부(143)를 포함할 수 있다. 상기 천공부(143)는 대략 3/16 인치 직경이 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 천공부(143)는 상기 그레이트(142)를 통한 용액의 균일한 흐름을 허용하기에 충분히 크지만, 화학물질이 그레이트(142)를 통과하는 것을 방지하기에 충분히 작다. 따라서, 상기 그레이트(142)는 화학물질을 유지시키고, 파편을 수집하며, 용액의 통로를 허용하도록 작동한다. 일 특징에서, 상기 그레이트(142)는 비금속이며, 1 내지 1/2 인치의 화이버글라스(fiberglass) 구조의 교차 부재(cross member)를 포함한다.
도 19 및 20은 용액 제조기의 제 1 용기(104)의 내부를 도시한다. 도 19에서, 용액을 배출하기 위한 스프레이 헤드(178) 및 그레이트(142)가 도시될 수 있다. 도 20은 상기 스프레이 헤드(178)를 통한 흐름을 도시한다.
상술한 바와 같이, 하나 이상의 액체 레벨 센서가 제공될 수 있다. 상기 액체 레벨 센서는 액체 레벨 감지 장치이다. 이들은 상기 PLC(216)에 신호를 보내는 스위치를 구비할 수 있다. 이와 같이, 상기 액체 레벨 센서는 상기 PLC(216)의 입 력에 작동가능하게 연결될 수 있다. 상기 액체 레벨 센서는 어떤 적절한 장치로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 적절한 액체 레벨 센서는 마이크로 스위치를 작동하는 플로트 장치(float device)를 가지는 기계적인 스위치이다. 다른 실시예에서, 유도 용량성 근접 스위치(inductive capacitive proximity switch)가 사용될 수 있다. 상기 액체 레벨 센서는 혼합기(102)에서 액체 레벨을 유지하고, 특히 상기 혼합기(102)의 제 1 부분에서 소기의 레벨로 유지한다. 일반적으로, 높은 수위는 혼합기(102)를 넘치게하여서 엎지럼을 발생시킬 수 있지만, 반면에 낮은 수위는 전송 펌프(124)를 건식 구동(run dry)시켜서 펌프 밀봉에 손상을 발생시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 액체 레벨 센서(118,120 및 122)가 각각 제공된다. 상기 액체 레벨 센서를 부가로 도시하기 위하여 도 7 및 도 9를 참조로 한다. 몇몇 실시예에서, 3개 이상의 액체 레벨 센서가 제공될 수 있다. 또한, 어떠한 액체 레벨 센서도 제공되지 않을 수 있다. 상기 제 1 액체 레벨 센서(118)는 혼합기(102)에 대향 접촉(abut)하여서, 일반적으로 상기 제 2 액체 레벨 센서(120)에 인접하게 되며, 상기 PLC(216)의 입력에 연결될 수 있다. 상기 제 1 액체 레벨 센서(118)는 혼합기(102)의 수위가 낮은지를 검출한다. 상기 액체 레벨이 낮아서 용액 제조기(100)가 구동 모드에 있다면, 펌프(124)는 "오프(off)" 상태로 된다. 이러한 점은 건식 구동에 의하여 발생되는 손상으로부터 펌프(124)를 보호한다.
상기 제 2 액체 레벨 센서(120)는 일반적으로 상기 제 1 액체 레벨 센 서(118)와 상기 제 3 액체 레벨 센서(122)에 인접하게 있으며, 상기 PLC(216)의 입력에 연결될 수 있다. 상기 제 2 액체 레벨 센서(120)는 적절한 양의 물 또는 다른 용제가 혼합기(102)에 존재하는지를 검출한다. 적절한 양의 용제의 검출을 기초로 하여서, 상기 펌프(124)는 작동되어서 "온"상태로 스위치된다. 배치가 완료되거나 또는 상기 제 1 액체 레벨 센서(118)가 액체 레벨이 낮다는 것을 검출할 때까지 상기 펌프(124)는 "온"상태로 래치(latch)된다.
상기 제 3 액체 레벨 센서(122)는 혼합기(102)에 대향접촉하고, 일반적으로 상기 제 2 액체 레벨 센서(120)에 인접하게 되며, 상기 PLC(216)의 입력에 연결될 수 있다. 상기 제 3 액체 레벨 센서(122)는 상기 혼합기(102)가 소정 레벨의 액체를 유지하는지를 검출한다. 상기 레벨의 액체가 감지된다면, 상기 용제 밸브(136)는 "오프"위치로 스위치되며, 따라서 상기 혼합기(102)를 오버플로잉으로 부터 보호한다.
상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)는 도관(148) 및 염수 출구 밸브(154)에 연결되는 염수 용액 흡인 튜브(164)를 포함한다. 상기 염수 출구 밸브(154)는 출구 도관(148)을 거쳐서 상기 이송 펌프(124)에 연결된다. 상기 용제 희석 입구(146)와 펌프 흡인 입구는 상기 도관(148)에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 펌프(124)는 용액 센서(132)와 소통하도록 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 용액 센서(132)는 용액내의 화학물질의 농도를 측정한다. 하나의 특징에서, 상기 센서는 도전성 센서이다. 예를 들면, 이것은 어떠한 접촉점도 갖지 않는 고체 상태(solid state)이며 상기 용액의 유도 자계(inductive field)를 측정하는 테로디알 형태(terodial type)의 도전성 센서가 될 수 있다. 그러나, 많은 도전성 센서는 본 기술분야에서 공지되어 있다. 다른 특징에서, 상기 용액 센서(132)는 굴절계(refractometer)가 될 수 있다. 상기 용액의 굴절 성질은 농도를 기초로 하여서 변하게 된다. 상기 굴절계는 용액의 굴절 지수(refractive index)를 검출하고, 그 다음 상기 PLC(216)는 상기 농도를 계산하고, 이 농도를 적절하게 조정하여 판독한다. 다른 특징에서, 상기 용액의 비중을 검출하기 위하여 사용되는 액체 비중계(hydrometer) 또는 다른 장치는 용액 센서(132)로서 사용될 수 있다.
상기 용액 센서(132)는 연속적으로 측정될 수 있으며, 따라서 PLC(216)에 주기적인 스냅쇼트(periodic snapshot)보다는 일정한 입력을 제공하며, 상기 기계의 효율을 증가시킨다.
또한, 상기 용액 센서(132)의 대신에 굴절계가 사용될 수 있다. 상기 용액의 굴절 성질은 농도를 기초로 하여서 변하게 된다. 상기 굴절계는 용액의 굴절 지수를 검출하고, 그 다음 상기 PLC(216)는 농도를 계산하고 측정하여 그 농도를 적절하게 조절할 수 있다.
다른 특징에서, 상기 용액 센서(132)는 온도 센서와 조합될 수 있다. 이러한 점은 바람직할 수 있는데, 왜냐하면 상기 용액 센서가 도전성 센서인 경우에, 상기 용액의 전기 저항은 농도는 물론 온도와 함께 변할 수 있기 때문이다. 상기 용액 센서 및 온도 센서로부터의 판독은 온도가 보상된 도전성 판독을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 판독은 중량에 의하여 온도가 보상된 농도와 같이 용액의 판독을 또한 표현하는 농도 곡선과 동일하게 될 수 있다. 상기 농도에 대한 온도보상된 도전성과 상호 관련된 농도 곡선은 용액에서 어떠한 화학물질을 위해서도 발전될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 염수 제조기에서, 염화 나트륨 농도 곡선이 사용된다. 상술한 바와 같이, 하나의 특징에서, 상기 용액 센서는 용액의 온도와 도전성을 측정한다. 염수의 성질은 온도와 변하게 되고, 따라서 실질적인 농도를 형성화하기 위하여 상기 온도를 측정하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 용액 센서(132)는 온도 센서의 도움이 없이 작동할 수 있다. 이것은 상기 온도 센서가 온도에 따라서 변하지 않는 성질을 직접적으로 측정하기 때문에 바람직하다. 또한 이것은 가격이 저렴하고 온도를 감지하지 않고 작동하는데에 보다 덜 복잡하기 때문에 바람직할 수 있다.
아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 목표 농도의 허용 오차의 바깥에 있는 용액이 조정될 수 있지만, 반면에 목표 농도의 허용 오차내의 있는 용액은 저장 탱크로 처리될 수 있다. 중간스트림(midstream)에서 농도를 측정하고 조정함으로써, 상기 용액 제조기는 작동자의 간섭이 없이 목표 농도에서 연속적으로 용액을 제조한다.
도 1, 12 및 13를 참조로 하여서, 상기 용액 센서(132)는 PLC(216)와 작동가능하게 소통될 수 있다. 결정된 농도에 반응하여서, 단지 소기의 농도의 용액만이 저장 탱크로 보내는 것을 보장하기 위하여, 상기 PLC(132)는 희석 밸브(134) 또는 전환 밸브(diverter valve)(130)를 작동시킨다. 상기 용액의 목표 농도는 어떠한 소기의 농도가 될 수 있다. 염수 용액을 위하여, 적절한 목표 농도는 중량당 19.6 내지 27%의 범위가 될 수 있다. 예를 들면 목표 농도는 23.3중량%가 될 수 있다. 소기의 용액 농도를 채택하는 것에 부가하여서, 소기의 용액 농도의 허용오차는 상기 소기의 용액 농도로 부터의 소정의 변화가 수용가능하게 고려되는 것으로 설정될 수 있다. 수용가능한 허용 오차는 목표 농도의 +/- 0.3%가 될 수 있다.
상기 전환 밸브(130)는 상기 용액 농도가 목표 농도 위에 또는 그 아래에 있는지를 복귀 튜브(126)를 통하여, 또는 상기 용액 농도가 소기의 용액 농도에 대략 그이내에 있는지를 최종 제품 튜브(128)를 통하여, 상기 펌프(124)로 부터 흐름을 전환시킨다. 상기 전환 밸브(130)는 PLC(216)에 의하여(및/또는 작동자 또는 이것의 조합에 의해서) 제어될 수 있으며, 목표 대 실질적인 농도에 의존하게 된다. 상기 목표 농도의 허용 오차의 바깥쪽에 있는 용액은, 혼합기(102)를 부가로 통과하기 위하여 도관(126), 밸브(156), 도관(180) 및 교반 노즐(166)로 전환될 수 있다. 또한, 특정 실시예의 전환 메카니즘이 제공되지만, 상기 용액을 목표 농도의 허용 오차의 바깥쪽 또는 목표 농도의 범위에서 상기 혼합기(102)로 전환하기 위하여 당업자에게 알려져 있는 바의 다른 기구들이 사용될 수 있다.
복귀 튜브(126)는 혼합기(102)의 제 1 용기(104)에서 밸브(156), 도관(180) 및 교반 노즐(166)로 흐름을 통과시킨다. 상기 용액은 복귀 튜브(126)를 통과하여서 상기 혼합기(102)로 복귀된다. 상기 최종 제품 튜브(128)는 저장 탱크(410)를 통과한다(도 14참조). 상기 전환 밸브(136)는 수동적인 오버라이드(manual override)를 부가로 포함한다.
상기 희석 밸브(134)는 PLC(216)에 의하여 제어된다. 상기 희석 밸브(134) 는 용액 펌프(124)와 소통될 수 있다. 따라서, 펌프(124)가 흐름을 통과시키고 상기 용액 센서(132)가 목표 농도에 대한 용액의 실질적인 농도를 감지할 때에 상기 희석 밸브(134)는 용액을 희석하기 위하여 충분한 용제를 통과하도록 개방 작동한다. 상기 희석 밸브(134)는 용제 입구(138)와 소통된다. 상기 희석 밸브(134)는 펌프(124)가 흐름을 통과시키고, 상기 용액 센서(132)가 목표 농도에 대한 용액의 실제 농도를 감지할 때 개방작동한다. 상기 희석 밸브(134)가 개방될 때에, 상기 용제 입구(138)로 부터의 용제는 희석 밸브(134)를 통하여 도관(212)내와 희석 입구(146)내로 흐르게 된다. 상기 용제는 혼합기(102)의 제 2 용기(106)로부터 펌프(124)로 통과하는 용액과 조합하게 된다. 상기 희석 밸브(134)는 충분한 용액이 목표 농도에 도달하는 과도한 농도의 용액을 희석하도록 하며, 따라서 상기 용액을 과도하게 희석시키지 않는다. 상기 희석 밸브(134)는 수동적인 오버라이드를 또함 포함할 수 있다.
상기 감지된 용액은 어떠한 적절한 점에서도 어떠한 적절한 방법으로도 희석될 수 있다. 예를 들면, 상기 감지된 용액은 출구 튜브에 용제를 부가시킴으로써 희석될 수 있다. 또한, 상기 감지된 용액은 혼합기(102)에 대한 복귀를 통하여 희석될 수 있으며, 상기 혼합기(102)에서 부가의 용제로 혼합된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 흐름 측정 장치(204)는 상기 저장 탱크로 전달되는 최종 용액의 부피를 측정하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 흐름 측정 장치(204)는 PLC(216)와 소통되도록 제공될 수 있다. 또한, 부가의 펌프(210), 흐름 측정 장치(206) 및 작동 밸브(208)가 도관내로의 흐름을 허용하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 부가의 펌프(210), 흐름 측정 장치(206) 및, 작동 밸브(208)는, 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 저장 탱크로 이송될 때에 용액과 첨가제의 혼합을 허용하기 위하여 상기 PLC(216)와 소통될 수 있다.
사용할 동안에, 먼지 및 실리카와 같은 고체는 용액 제조기에 침투할 수 있다. 이러한 고체는 통상적으로 용액 제조 기계에서 침전물을 성장시킬 수 있다. 일반적으로, 용액은 가능한 깨끗하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 용액에서의 이물질은 연마성이다. 이러한 연마는 염수 용액의 제조 및 적용과 관련하여서 펌프, 유량계(flow meter) 및 밸브에 과도한 마모를 발생시킬 수 있다. 시간에 걸쳐서 상기 용액의 현탁액에서 이물질에 의하여 발생되는 침전 침착물은 쌓이게 되어서, 저장 탱크에서 침전물의 층을 형성한다. 상기 침전물을 세척하는 것은 시간이 소비되고, 상기 기계가 오프라인으로 되는 것을 요구한다.
일 실시예에서, 상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)는 용이하게 세척되도록 형성된다. 따라서, 상기 제 2 용기(예를 들면, 도 3 및 도 21를 참조)는 경사면의 저부에 위치되는 섬프(sump)로 침전물이 미끌어지는 적어도 하나의 경사면을 포함한다. 상기 적어도 하나의 경사면용의 적절한 경사는 대략 15도이다. 도시된 실시예에서, 상기 제 2 용기(106)는 제 1의 경사면(150), 제 2의 경사면(152) 및 제 3의 경사면(202)을 포함한다. 상기 그레이트(142)를 통과하는 침전물은 상기 제 1의 경사면(150), 제 2의 경사면(152) 및 제 3의 경사면(202)에 의해서 형성되는 섬프 영역에서 상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)의 저부 위에 수집된다. 상기 섬프 영역은, 예를 들면 대략 12인치×12인치가 될 수 있다. 용이한 세척을 허용하 는 다른 코팅은 당업자에게 잘 공지되어 있다.
섬프 출구(108)는 침전물이 혼합기(102)의 바깥쪽으로 배출되게 허용하도록 제공될 수 있다. 이러한 배출은 스프레이 바(402)(예를 들면, 도 2 및 도 9에 도시됨)와 노즐(162)(예를 들면, 도 3에 도시됨)을 통하여 이루어질 수 있다. 다수의 노즐, 예를 들면 상기 섬프의 왼쪽, 오른쪽 및 후방쪽에 대한 각각의 벽위에 제공되는 노즐은 섬프를 통하여 침전물을 상기 용액 제조기 바깥쪽으로 배출하도록 제공될 수 있다. 이러한 용액 제조기는 침전물의 배출 또는 침전물의 수동적인 배출을 위하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 화학물질이 혼합기(102)의 제 1 용기(104)에 있는 동안에 상기 침전물은 혼합기(102)로 부터 배출될 수 있거나, 상기 혼합기(102)의 제 1 용기(104)에 어떠한 화학물질도 거의 존재하지 않을 때 혼합기(102)로 부터 배출될 수 있다. 상기 혼합기(102)에서의 그레이트(142)는 화학물질의 중량을 지지하며, 따라서 화학물질이 혼합기(102)에 있는 동안에 침전물이 배출되도록 한다.
따라서, 상기 용액 제조기는 용해되지 않은 실리카, 먼지 및 자갈과 같은 이물질을 혼합기(102)로 부터 분리하기 위한 방법을 부가로 제공한다. 상기 이물질은 침착물이 보다 이후에 배출될 수 있는 섬프 영역에서 축적될 수 있다. 또한, 상기 용액 제조기는 화학물질이 혼합기(102)의 제 1 부분에 남아 있는 동안에 상기 혼합기(102)로 부터 이물질의 침착물을 배출하도록 한다.
다른 실시예에서, 상기 용액 제조기는 상술한 바와 같이 클린아웃 시스템(cleanout system)이 없을 수 있다. 이러한 다른 실시예에서, 혼합기(102)는 보 다 덜 제조하는 것으로 사용될 수 있으므로, 상기 혼합기(102)를 세척하는 것이 필요 없거나 또는 일정한 기초에서 혼합기(102)를 세척하는 것이 요구되지 않는 환경에서 비용 면에서 절감을 제공한다. 여기에서, 파편을 축적하지 않거나 또는 매우 깨끗한 시스템은 클린아웃이 없이 혼합기(102)와 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 용액 제조기는 염과 같은 10,000 내지 20,000 파운드(pound)의 화학물질을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 혼합기(102)는 하중을 지지하기에 충분히 강하게 되도록 제조된다. 상기 혼합기(102)는 어떤 적절한 재료로도 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 혼합기(102)가 구성되는 적절한 재료는 화이버글라스이다. 화이버글라스는 강하고 또한 염 용액에 의하여 영향을 받지 않는다. 특히, 상기 혼합기(102)는 16,000lb의 인장 강도의 화이버글라스(fiberglass) 및 이소프탈 수지(isophthalic resin)로 구성될 수 있다. 상기 혼합기(102)용의 다른 적절한 재료는, 제한되지는 않지만 스테인레스 스틸 및 폴리프로필렌을 포함한다. 상기 혼합기(102)의 내부면은 세라믹 수지로 코팅될 수 있다. 이러한 코팅은, 예를 들면 대략 0.050 인치 두께가 될 수 있다. 구조상 일체적인 리브(rib)가 혼합기(102)내에 제공될 수 있으며, 따라서 채워진 것으로 부터 빈것으로 1인치로 플렉스(flex)를 제한한다. 일 실시예에서, 상기 혼합기(102)의 화이버글라스 및 수지의 전체 두께는 대략 0.35인치이다. 리브, 코너 및 바닥과 같은 구조적인 영역은 대략 0.50인치의 전체 두께용으로 직조된 화이버글라스 매트(woven fiberglass mat)의 부가적인 층을 구비할 수 있다.
사용시, 용액 제조기는 도로에 얼음을 제거하기 위한 염수 용액을 제조하기 위하여 고속도로 부서(highway department)에 의해서 사용될 수 있다. 상기 용액 제조기는 추운 날씨에 외부에서 사용될 수 있다. 따라서, 상기 용액 제조기는 가열되는 하나 이상의 구성품을 구비할 수 있다. 가열 소자(168)(예를 들면, 도 3 참조)는 혼합기(102)에 제공될 수 있다. 상기 PLC(216)와 소통되는 혼합기(102)에 온도 감지 장치가 제공될 수 있다. 상기 온도 감지 장치는 상기 가열 소자(168)가 혼합기(102)의 온도를 상승시키기 위하여 작동될 필요가 있는지를 나타낸다. 이러한 소자들은 자동 온도조절식으로 온 및 오프되게 작동될 수 있으며, 용기가 결빙되는 것으로 부터 방지하기 위하여 32화씨도의 온도로 유지할 수 있다.
따라서, 상기 혼합기(102)는 추운 날씨에 혼합기(102)가 결빙되는 기회를 최소로 하기 위하여 가열될 수 있다. 일 실시예에서, 실리콘 매트 가열기는 상기 혼합기(102)내에 빌트 인(built in)될 수 있다. 예를 들면 2x9 피트 사각형 실리콘 매트가 혼합기(102)내에 빌트인될 수 있다. 영구적으로 장착된 롤 탈프(roll tarp)와 같은 롤 탈프는 혼합기(102)를 가열하기 위하여 가열기와 관련되어서 사용될 수 있다. 이러한 롤 탈프는 아치(arch)와 롤 메카니즘을 구비할 수 있으며, 열을 내부에 유지시키며 파편을 밖으로 나가게 하기 위하여 유용할 수 있다. 제공된다면, 상기 롤 탈프는 혼합기(102)의 개방된 상부위에 장착될 수 있다. 다른 가열 방법들은 당업자들에게 잘 공지되어 있다.
도 11 내지 도 13은 용액 제조기의 제어 패널의 실시예를 도시한다. 상기 제어 패널(500)은 기계적인 흐름 제어 장치, 도전성 센서(132), PLC(216) 및 휴먼-머신 인터페이스(HMI)(214)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 PLC(216)는 데이터 로그를 발생시키기 위하여 HMI(214)와 소통된다. 제조되고 그곳으로 상기 저장 탱크에 전환되는 용액은 흐름 측정 장치(204)(예를 들면, 도 12 참조)를 통하여 측정되어서, 상기 PLC 프로그램(216)에 기록된다. 이러한 측정은 흐름 스위치의 유량계를 통하여 이루어질 수 있다. 제조 공에서 제조되는 용액의 양, 화학적인 사용 및, 용제의 사용을 정형화하기 위하여 상기 PLC 프로그램(216) 내로 계산이 도입될 수 있다. 따라서, 상기 데이터 로그는 상기 HMI(214)상에서 관찰될 수 있거나 또는 프린터에 프린트될 수 있는 리포트를 발생시킨다. 이러한 리포트는 매일 발생될 수 있으며, 화학물질 및 용제 사용(용액내로 첨가물이 도입된다면 첨가물의 사용)은 물론 전체 용액의 계절적인 구동을 보여줄 수 있다. 다중 사용자 리포트가 발생될 수 있다. 예를 들면, 매일 그리고 계절별 전체가 발생될 수 있으며, 목적을 고려하고 빌링(billing)하기 위하여 분리되게 개별적으로 맞추어질 수 있다.
상기 제어 패널(500)은 제어 패널의 작동을 제어하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 제어 패널(500)은 적어도 하나의 솔리드 상태(RAM, ROM, 플래시, 자기 등)와 다이나믹 메모리(CD, DVD, 하드 드라이브 등)을 포함하는 내부 메모리를 또한 포함할 수 있다. 상기 제어 패널은 어떠한 입력/출력 경로를 갖지않거나 또는 다양한 입력/출력 경로를 가질 수 있으며, 제한되는 것은 아니지만 와이어(wired)(예를 들면, USB, 파이어와이어(Firewire), 및 다른 와이어 경로), 와이어리스(wireless)(예를 들면, IEEE 802.11*, Wi-Max, 셀루러(celluar), 위성(satellite), RF, 블루투스(Bluetooth), 및 다른 와이어리스 경로), 및 매체-관 련 인터페이스(media-related interface)(예를 들면, CD, DVD 및 다른 매체-관련 인터페이스)를 포함한다. 상기 제어 패널(500)은 네트워크 또는 인터넷을 포함하는 다른 장치들에 연결할 수 있는 능력을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 패널(500)은 위치 결정 시스템(제한적인 것이 아니지만, 셀루러, 위성 등을 포함한다)을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 위치 결정 시스템은 상기 제어 패널(500)의 위치가 다른 장치 또는 네트워크과 소통되도록 하는 정보를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제어 패널(500)은 상기 결정된 위치를 기초로 하여서 원하는 농도, 첨가물 혼합등을 변경하는데 상기 정보를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어 패널(500)은 다른 위치를 기초로 하여서 보다 적은 첨가물과 비교하여 하나의 위치를 기초로 하는 보다 많은 첨가물을 제공할 수 있다. 또한, 이것은 사용자 입력을 기초로하는 이것의 위치를 제공할 수 있거나, 또는 이것에 원격으로 전송되는 위치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 PLC(216)는 HMI(214)에 관계없는 작동을 취급할 수 있다. 다른 상황에서, 상기 PLC(216)는 HMI(214) 단독에 의해서 대체될 수 있다. 또한, 상기 PLC는 다른 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템으로 네트워크될 수 있으며, 이들 사이에서 통신을 허용하거나 및/또는 상기 PLC(216)에 새로운 정보를 다운로드하게 된다. 예를 들면, 중앙 명령 센터는 다른 것과 비교하여서 하나의 화학물질/용제/용질(solute)/슬러리의 사용을 증가시키기 위하여 다양한 위치에서 PLC(216)에 명령을 내릴 수 있다. 또한, 상기 PLC(216)의 (예를 들어 인터넷 또는 다른 네트워로의) 네트워킹(networking)은 펌웨어 업데이트(firmware update) 또는, 사용 및 다른 메트릭스(metrics)와 관련된 데이터 업로드를 허용할 수 있다. 또한, 데이터 킵핑(keeping) 작용은 보다 많은 자료를 킵핑 및/또는 오더링(ordering)하기 위한 리포터들 또는 요청들을 제공할 수 있다.
또한, 상기 PLC(216)의 네트워킹은 시스템의 원격 작동을 허용할 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 혼합기(102)를 제어하기 위하여 하나의 HMI를 작동할 수 있다.
상기 리포트는, 용액 또는 제조되는 다른 산출물의 정량적인 측정(quantitative measurement)과, 용액 또는 다른 혼합물을 제조하기 위하여 필요한 시간을 부가적으로 제공할 수 있다. 이러한 리포트는 데이터베이스(SQL, 마이크로소프트 억세스 등)에서 저장에 적절한 형태를 포함하는 하나 이상의 형태로 출력될 수 있다.
상기 제어 패널은 혼합기(102)의 제 1 부분내로 용제 흐름을 조절할 수 있다. 이러한 용제의 농도 및/또는 실질적인 온도가 보상된 농도는 모니터될 수 있고, 상기 농도가 목표 농도용의 허용 오차 바깥쪽에 있다면, 상기 용액은 혼합기(102)로 복귀될 수 있다. 또한, 상기 용액은 소기의 농도 레벨을 맞추기 위하여 상기 혼합기(102)를 나온 이후에 중간-스트림에서 희석될 수 있다. 소기의 농도의 용액은 유지 탱크(holding tank)로 처리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 PLC, 도전성 분석기 및 전기 제어부가 상기 패널의 후방쪽의 전기적인 폐쇄부(enclosure)에 장착될 수 있다. 상기 제어 패널의 메인 패널은 밸브 라벨과 밸브 작용부를 포함할 수 있다. 상기 스크린상에 표시되는 정보는 중량당 % 형태로 된 실질적인 제조 용액 농도, 상기 용액을 제조하기 위하여 사용되는 용제의 갈론(gallon), 상기 도전성 센서의 자체 진단, 전기 밸브의 자체 진단(어떤 밸브가 정상적으로 작동하지 않는지와 작동여부를 나타내는), 개방 또는 폐쇄되는 밸브 상태, 전기적인 구성품의 상태와 더불어서 상기 기계의 상태를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 표시는 시스템이 정상적인 것을 나타내는 그린 스크린, 기계에 잘못이 있다는 것을 나타내는 레드 스크린 및, 셋업 인자(setup parameter)를 나타내는 오렌지 스크린을 가지는 다중 컬러이다.
상기 유지 탱크 또는 탱크들은 각각 개별적으로 충전되거나, 또는 상기 제어 패널 또는 HMI에 의하여 규정된 명령으로 충전될 수 있다. 예를 들면, 제 1의 유지 탱크는 용액 제조기(100) 또는 혼합기(102)의 출력용 위치로서 설계될 수 있다. 다음, (소정량의 분배되는 용액양 또는 탱크 위의 센서를 기초로 하여) 상기 제 1 유지 탱크가 충전된 이후에 다른 탱크가 충전될 수 있다. 상기 제어 패널은 다수의 탱크를 충전하여 그 다음 분배 및/또는 혼합 공정을 정지하도록 프로그램될 수 있다.
상기 용액 제조기는 자체-진단으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 밸브 및 센서는 현재 상태를 확인하기 위하여 상기 제어기와 작동가능하게 소통될 수 있다. 구성품의 실패 경우에, 상기 시스템은 셧다운(shutdown)되어서, 문제점 및 부품수 실패를 어떻게 수동적으로 오버라이드하는지를 포함하는 교정 측정과 함께 특정 실패의 정보를 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 제조기의 흐름을 도시한다. 도시 된 바와 같이, 물과 같은 용제(402)가 혼합기(102)내로 통과한다. 혼합기(102,404)에서, 상기 용제는 염과 같은 화학물질과 혼합되어서 염수와 같은 용액을 형성한다. 상기 용액(406)은 혼합기(102,404)를 나오게 된다. 도전성 센서(408)는 배출되는 용액(406)의 도전율을 측정하고, 따라서 상기 용액(406)의 농도를 결정한다. 상기 농도가 소기의 범위내에 있다면, 상기 용액(406)은 저장 탱크(410)으로 이어진다. 원한다면, 이것이 수용가능한 농도로 결정된 이후에 첨가물(412)이 용액(406)에 부가될 수 있다. 상기 용액(406)이 소기의 농도에 있지 않게 된다면, 이것은 혼합기(102,404)로 복귀(414)된다. 이러한 공정은 아래에서 상세하게 설명된다.
작동시, 예를 들면 암염(rock salt)과 같은 화학물질은 혼합기(102)의 제 1 용기(104) 내에 침착된다. 상기 용제 밸브(136)가 "온"상태에 있을 동안에 상기 펌프(124)는 초기에 "오프"상태로 있다. HMI(214)에서의 작동자는 소기의 목표 용액 농도, 제조될 용액 부피, 및 원한다면 최종 제품에서의 첨가물의 비를 입력한다. 이러한 정보의 입력시, 상기 작동기는 상기 PLC 프로그램을 작동 모드로 작동시키는 작동 스위치를 작동시킨다. 상기 작동 모드는 밸브(136)로 부터 혼합기(102,104)내로의 용제 흐름을 시작한다. 상기 혼합기(102)의 제 1 용기(104)는 용제 입구(138), 작동된 밸브(136), 도관(200), 밸브(186), 밸브(158) 및 도관(176)을 거쳐서 스프레이 헤드(178)로 부터 용제를 수용한다. 상기 용제는 화학물질을 용해시키고, 상기 형성된 용액은 그레이트(142)를 통과하여서 혼합기(102)의 제 2 용기(106)내로 흐르게 된다. 상기 제 3의 액체 레벨 센서(122)가 상기 혼 합기(102)가 액체로 가득차 있고 혼합기(102)가 오버플로우되지 않는 "오프"위치로 상기 용제 밸브(136)를 작동시키는 것을 검출할 때까지, 용제는 스프레이 헤드(178)를 통하여 혼합기(102)내로 계속하여 들어가게 된다.
상기 혼합기(102)가 용제를 수용하는 동안, 상기 제 2 액체 레벨 센서(120)는 적절한 양의 용제가 혼합기(102)내에 존재하는지를 검출한다. 적절한 양의 용제가 혼합기(102)내에 존재할 때에, 상기 펌프(124)는 "온"상태로 작동하게 된다. 상기 배치가 완료되거나 또는 상기 제 1 액체 레벨 센서(118)가 액체 레벨이 낮다는 것을 검출할 때까지, "온"위치로 래치된다.
상기 펌프(124)는 상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)로 부터 제 1 흡인 튜브(164), 도관(188), 밸브(154), 도관, 희석 입구(146)를 통하여 상기 펌프(124)의 흡인측 입구내로 용액을 이송시킨다. 상기 펌프(124)는 45피트의 동적인 헤드(dynamic head)를 가지고 대략 시간당 5,000 갈론의 용액을 펌프하도록 형성될 수 있다.
상기 용액 센서(132)는 혼합기(102,106)로 부터 펌프(124)에 의하여 전달되는 용액의 도전성 및 온도를 감지한다. 상기 용액 센서(132)는 용액 센서(132)를 가로질러서 흐르는 용액의 전기 저항을 측정한다. 상기 전기 저항은 용액의 온도와 비교되고, 이러한 2개의 변수는 온도 보상된 도전성 판독을 형성하기 위하여 동일하게 된다. 이러한 판독은 중량당 온도 보상된 농도로서 상기 용액의 판독을 표현하는 화학물질 농도 곡선과 동일하게 된다. 농도에 대한 온도 보상된 도전성과 관련되는 농도 곡선은 용액에서 어떠한 화학물질에서도 발전될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 염수 제조기에서, 염화 나트륨(및/또는 다른 염)의 농도 곡선이 사용된다.
상기 용액이 과도하게 농축된다면(over-concentrated), 상기 도전성 분석기는 용제가 혼합기(102,106)를 나오는 과농축된 용액을 목표 농도로 희석하도록 허용하기 위하여 상기 희석 밸브(134)를 개방하는 PLC(216)과 소통하게 된다. 상기 희석 밸브(134)가 작동될 때에, 상기 용제 입구(138)로부터의 용제는 희석 밸브(134)를 통과하여 희석 입구(146)내로 들어가고, 상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)로부터 펌프(124)에 흐르는 용액과 결합한다. 상기 용액이 목표 농도에 도달할 때까지 상기 희석 밸브(134)는 여전히 작동상태이다. 상기 과농축된 용액은 상기 전환 밸브(130)에 의하여 상기 펌프(24)로부터 전환되고, 상기 도관(180), 밸브(156) 및 교반 노즐(166)를 거쳐서 상기 혼합기(102)의 제 1 용기(104) 내로 상기 복귀 튜브(126)를 통하여 흐르게 된다.
상기 용액이 덜 농축된다면(under-concentrated), 상기 덜 농축된 용액은 전환 밸브(130)에 의하여 상기 펌프(124)로 부터 전환되어서, 밸브(156), 도관(180) 및 교반 노즐(166)을 거쳐서 혼합기(102)의 제 1 용기(104) 내로 상기 복귀 튜브(126)를 통과하여 흐르게 된다.
상기 용액이 목표 농도의 허용오차 레벨내에 있게 된다면, 상기 용액은 전환 밸브(130)에 의하여 상기 펌프(124)로 부터 전환되어서, 상기 최종 제품 튜브(128)를 통하여 저장 탱크(도시하지 않음)내로 흐르게 된다. 선택적으로, 트럭이 용액 제조기의 작동 동안에 용액으로 로드된다면, 목표 농도의 허용오차 레벨내의 용액 이 트럭 충전 호스(truck fill hose)를 거쳐서 트럭으로 직접 전환될 수 있다. 저장 탱크에 용액을 전환할 때에, 제거 틸 전기 플러그 와이어 하니스(remove till electric plug wiring harness)는 충만될 때에 상기 저장 탱크의 충전을 차단하도록 제공될 수 있다. 따라서, 상기 저장 탱크의 상태를 감지하기 위하여 감지 장치가 제공될 수 있다.
시간이 흐름에 따라서, 목표 농도의 허용오차 레벨 내의 용액이 상기 저장 탱크로 보내어지기 때문에, 상기 액체 레벨은 혼합기(102)에서 떨어지게 된다. 제 1 액체 레벨 센서(118)는 혼합기(102)에서 수위가 낮은지를 검출하고, 상기 용액 제조기(100)는 상기 혼합기(102)에서의 수위가 낮은지를 검출하고, 상기 용액 제조기(100)가 작동 모드인지에 따라서 펌프(124)를 "오프"상태로 한다. 또한, 용제 및 화학물질은 상기 용액 제조기에 연속적으로 공급될 수 있다. 반-연속적인(semi-continuous) 실시예에서, 상기 용액 제조기(100)는 소기의 농도의 용액을 연속적으로 제조한다. 따라서, 상기 용액 제조기(100)는 연속적인 배치 프로세싱을 위하여 형성될 수 있다. 연속적인 배치 프로세싱은 용액 제조기가 구동되는 시간 크기당 더 많은 용액을 제조할 수 있다.
따라서, 상기 용액 제조기의 형상은 하향 흐름 디자인을 제공한다. 상기 혼합기(102)의 제 1 용기(104)에서, 용제는 용액을 형성하기 위하여 화학물질을 통하여 하향으로 흐른다. 상향 흐름 디자인은 본 기술분야에서 잘 공지되어 있지만, 하향 흐름 디자인을 도우는 중력에 거스러기 위한 펌프를 또한 포함한다. 본원에 설명되는 특징은 상향 및 하향 흐름 디자인을 포함한다.
상기 용액은 그레이트(142)를 통과하여 제 2 용기(106)내로 들어간다. 가장 높은 농도를 가지는 상기 용액은 용액이 처리를 위하여 제거되는 제 2 용기(106)의저부에 침전된다.
얼마나 많은 용액이 제조되고 또한 얼마나 많은 성분(화학물질 및 용제)이 사용되는지를 기록하기 위하여 용액 제조기에 의하여 데이터 로그가 발생된다.
도 3,5 및 20은 용액 제조기의 용이한 세척 특징을 또한 도시한다.
도 3,5 및 21은 상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)의 경사면과 섬프를 도시한다. 이러한 경사면으로 인하여, 상기 그레이트(142)를 통과하는 침전물은 섬프 출구(108)에 인접된 영역에서 제 2 부분의 저부에 수집된다. 어떠한 적절한 수의 경사진 표면도 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 경사면(150), 제 2 경사면(152) 및 제 3 경사면(202)이 제공된다. 따라서, 상기 그레이트(142)를 통과하는 침전물은 상기 제 1 경사면(150), 제 2 경사면(152) 및 제 3 경사면(202)에 의하여 형성되는 영역에서 상기 혼합기(102)의 제 2 용기(106)의 저부에 수집된다. 상기 섬프 출구(108)는 상술한 바와 같이, 상기 침전물이 스프레이 바(402) 및 노즐(162)을 사용하여 상기 혼합기(102)로 부터 방출되도록 한다.
도 2 내지 도 4는 혼합기(102)를 도시한다. 상기 혼합기(102)는 제 1 용기(104) 및 제 2 용기(106)를 포함한다. 상기 제 2 용기(106)상에 노즐(162)이 제공된다. 상기 노즐(162)은 제 2 용기(106)에 제공되는 섬프 출구(108)의 방향에서 실질적으로 액체를 스프레이시킨다. 일 실시예에서, 상기 노즐(162)에 의하여 스프레이되는 액체는 물이다. 따라서, 상기 액체는 노즐(162)로부터 배출되어서, 상 기 섬프 출구(108)에 인접되게 축적되는 침전물을 향하게 된다. 상기 스프레이로 부터의 힘은 침전물이 섬프 출구(108)를 통과하도록 한다. 물론, 상기 섬프 출구를 통하여 침전물을 가압시키기 위한 어떠한 다른 적절한 수단이 사용될 수 있다.
도 19 및 20에 부가로 도시되는 바와 같이, 상기 혼합기(102)의 제 1 용기(104)는 스프레이 헤드(178)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 용기(104)는 다수의 스프레이 헤드를 포함할 수 있다. 상기 스프레이 헤드(178)는 용제 밸브(136)를 거쳐서 상기 용제 입구(138)로 부터 용제를 수용한다.
도 6 및 도 9는 혼합기(102)의 제 2 용기(106)의 대향된 측부에 위치되는 다수의 스프레이 바아(402)(단지 하나의 측부만이 도시됨)를 도시한다. 상기 스프레이 바아(402)는 섬프 출구(108)를 향하여 침전물을 가압시키는 액체를 스프레이시킨다.
상술한 바와 같이, 용액 제조기의 사용동안에, 침전물은 그레이트(142)를 통과하여서 혼합기(102)의 제 2 용기(106)내로 흐르게 된다. 제 1 경사면(150) 및 제 2 경사면(152)위에 쌓이는 침전물은 상기 제 1 경사면(150) 및 제 2 경사면(152)을 따라서 위치되는 스프레이 바아(402)를 거쳐서 제 2 용기(106)의 저부를 향하여 하향되게 가압된다. 상기 스프레이 바아(402)는 액체 공급부(138), 도관(200), 물 입구(186), 플러쉬 밸브(flush valve)(160) 및 도관(174)을 거쳐서 액체를 공급한다. 상기 제 2 용기(106)의 저부에 위치되는 침전물은 상기 노즐(162)을 거쳐서 상기 제 2 용기(106)의 섬프 출구(108)로부터 가압된다. 액체 공급부(138), 도관(200), 물 입구(162) 및 도관(172)을 거쳐서 액체는 상기 노즐(162) 로 공급된다.
화학물질은 상기 그레이트(142)에 의하여 상기 제 1 용기(104)내에 지지된다. 따라서, 화학물질이 혼합기(102)의 제 1 용기(104)에 있는 동안에 상기 혼합기(102)로 부터 방출될 수 있다. 또한, 상기 침전물은 혼합기(102)의 제 1 용기(104)에 실질적으로 화학물질이 없을 때에 상기 혼합기(102)로 부터 방출될 수 있다.
도 12는 첨가물이 용액내로 공급될 수 있는 용액 제조기용 제어 패널을 도시한다. 따라서, 상기 용액 제조기는 소기의 비로서 소기의 용액 농도로 첨가물을 분사하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 용액 제조기가 염수를 제조하기 위하여 사용될 때에, 염수가 보다 낮은 온도에서 작동하거나 염수의 부식성을 감소키는 첨가물이 유리할 수 있다.
통상적으로, 염수는 대략 20 화씨도 이상에서 사용된다. 첨가물을 염수와 혼합함으로써, 염수를 사용하기 위한 효과적인 온도는 대략 0화씨도로 감소되고, 따라서 보다 낮은 온도에서 눈과 얼음을 녹이는 용액을 제공한다. 염수는 본질적으로 부식성이며, 이러한 염수의 부식적인 성질은 브릿지 덱트(bridge deck), 차량 및 도로를 부식시킨다. 염수내로의 미리한정된 비에서 하나 이상의 첨가물을 혼합함으로써 염소의 부식성을 감소시키고 또한 염수의 빙점을 낮추는 것은 환경에 효과적으로 된다. 일반적으로, 이러한 첨가물은 염수 용액의 가격과 비교하여서 가격이 싸다. 선택적으로, 시스템은 필요할 때에 용액 내로 첨가물의 소기의 양을 부가시켜서 가격을 낮추며 필요할 때에 제품이 풍부하게 제조되도록 하기 위한 능 력을 포함할 수 있다.
도 12의 실시예에서, 사용자는 소기의 퍼센트의 전체 부피를 입력하는데, 여기에서 첨가물은 최종 제품이 저장되는 저장 탱크로 HMI(214)를 거쳐서 처리된다. 염수가 제조되고 저장 탱크로 전환될 때에, 소정 비의 첨가물이 첨가물용의 공급 탱크에 연결되는 PLC(216)에 의하여 제어되는 펌프(210)를 거쳐서 도관(128)내에 위치된다. 상기 펌프(210)는 용액을 이송시킨다. 유량계(206)는 PLC(216)와 소통되고 첨가물 부피를 측정한다. 흐름을 차단하기 위한 작동 밸브는 상기 PLC(216)에 의하여 제어된다.
따라서, 도 12에 도시된 실시예에서, 소기의 농도에서 용액이 제조될 수 있으며, 상기 용액이 유지 탱크로 이송될 때에, 용액의 부피를 기초로 하는 소기 비율의 첨가물이 상기 용액과 혼합될 수 있다. 이러한 비는 0 내지 100%사이가 될 수 있다. 따라서, 상기 용액 제조기는 염수를 제조하고, 용액내로 어떠한 비의 첨가물도 혼합하여 분사할 능력을 가진다.
도 16은 혼합기(102)상에서 플로트 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 17은 용제가 스프레이 헤드(178)를 거쳐서 용액 제조기의 제 1 용기(104)에 부가되는 것을 도시하는 도면이다.
도 18은 상기 용액 제조기의 제 1 용기(104)에서 벌크 화학물질과 용제를 혼합하는 것을 도시하는 도면이다.
도 19는 어떠한 벌크 화학물질도 상기 제 1 용기(104)에 부가되기 이전에 그레이트(142)상에서 스프레이 헤드(178)를 가지는 제 1 용기(104)를 도시한다.
도 20은 벌크 재료상에서 스프레이 헤드(178)로부터 용제가 스프레이되는 제 1 용기(104)를 도시하는 도면이다.
도 21은 발생되어서 염수 출구 밸브(154)를 향하여 흐르는 용액을 나타내는 제 1 경사면(150) 및 제 3 경사면(202)을 가지는 제 2 용기(106)를 도시하는 도면이다.
도 22-25B는 상기 용액 제조기(100)와 부가의 구성품과 관련하여서 사용될 수 있는 다양한 방법을 도시하는 도면이다.
도 22는 용질과 용제의 혼합물을 발생하는 프로세스를 도시한다. 단일의 용질과 단일의 용제가 슬러리를 제조하기 위하여 종종 결합될 수 있을지라도, 본 발명의 특징은 그것에 제한되는 것은 아니다. 다수의 용질과 용제가 슬러리로 제조될 수 있다. 예를 들면, 용제(2201) 및 용제(2202)는 도 22에 도시된 새로운 슬러리(2206)를 발생시키기 위하여 고체 화학물질(2203)과 고체 화학물질(2204)과 결합된다. 본 도시에는 고체 화학물질이 사용될지라도, 액체가 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 슬러리(2205)는 슬러리(2206)를 발생시키기 위하여 용제(2201 및 2202)에 부가될 수 있다. 슬러리(2205)가 용제에 부가되는 유일한 화학물질인 경우에, 상기 용액 제조기는 희석 기계로 작용하게 된다.
상술한 바와 같이, 상기 용액 제조기는 소기의 농도에, 그 이상, 또는 그 이하에 있는 것을 보장하기 위하여 사용될 수 있다. 단계 2208에서, 슬러리(2206)의 농도는 굴절율, 비중, 및/또는 도전성을 측정하는 것을 포함하는 어떠한 적절한 수단에 의하여 테스트된다. 상술한 바와 같이, 슬러리에서 화학물질의 실질적인 농 도와 도전성/비중/굴절율을 보다 정확하게 상호관련시키기 위하여 또한 온도가 측정될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 경우에, 상기 농도는 혼합기(102)의 위치에서 센서에 의해 테스트될 수 있다. 다른 상황에서, 상기 실질적인 센서는 혼합기(102)의 물리적인 위치로 부터 이격되게 위치될 수 있다. 예를 들면, 차가운 기후에서, 상기 센서 및 관련된 처리/제어 장비를 보호하기 위하여, 상기 혼합기(102)가 외부에 있는 반면에 상기 센서는 가열되는 빌딩내에 위치될 수 있다.
슬러리(2206)가 충분히 농축되지 않게 된다면, 상기 용질 또는 슬러리(2203,2204 및 2205)는 슬러리(2206)에 부가될 것이다. 슬러리(2206)가 과도하게 농축된다면, 용제(2201 및/또는 2202)는 단계 2207에서 슬러리(2206)에 부가될 것이다.
단계 2208에서 측정되는 바와 같이, 소기의 농도가 도달된다면, 도 22에서 점선으로 도시된 바와 같이, 슬러리(2206)는 하나 이상의 유지 탱크(2209) 및/또는 다른 용기(2212)내로 선택적으로 배출될 수 있다. 또한, 상기 프로세스는 혼합기(102)가 채워질 때까지 보다 많은 슬러리(2206)를 연속적으로 발생시킬 수 있다. 유지 탱크(2209) 및/또는 다른 용기(2212)로 전환되는 용액의 양은 단계 2210 및 2213에서 결정된다. 운반 시간, 사용되는 화학물질 및 용제, 농도의 셋팅 등과 같은 제품에 대한 다른 정보와 함께, 이러한 양은 데이터 로그(2211)에 기록될 수 있다.
상기 데이터 로그(2211)는 유지 탱크(2209) 및/또는 다른 용기(2212)의 성분 기록을 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 데이터 로그는 사용되는 미 처리(raw) 용질/용제/화학물질/슬러리의 양의 트랙을 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 정보는 화학물질의 대체 및 공급의 오더 처리를 용이하도록 하기 위하여 사용될 수 있다.
유지 탱크 및 다른 용기가 도 22에 도시될지라도, 용액은 연속적인 프로세스의 부분으로서 방출될 수 있다. 예를 들면, 분명한 수의 유지 탱크 또는 다른 용기를 단지 채우는 대신에, 대기 트럭의 라인 또는 처리되는 용액을 사용하는 다른 프로세스와 같은 어떠한 수용 용기로도 연속적으로 또는 거의 연속적으로 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이, 다른 용기내의 슬러리(2206)의 배출은 선택적이다. 몇몇 예에서, 방한 모드(winterization mode)로 작동하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 모드에서, 상기 혼합기(102)는 바깥쪽에 위치되거나 또는 성분 또는 용액을 결빙하는 것이 가능한 위치에 있게 된다. 상기 제어 패널은 바깥쪽 또는 안쪽에 위치될 수 있다. 동절기 모드에 있을 때에, 어떠한 용제 또는 용질이 부가되지 않을지라도, 슬러리(2206)는 주기적 또는 연속적으로 순환될 수 있다. 이러한 점은 상기 용액이 균일하게 혼합되는 것을 보장하도록 돕고, 침전물의 성장 방지를 도우며, 상기 슬러리 또는 용액의 어떠한 부분도 결빙되는 것을 방지하도록 돕는다. 이러한 연속적인 혼합은 또한 매우 정확하게 측정되는 도전성을 허용하는데, 왜냐 하면 상기 용액의 온도는 보다 균일하게 유지되며, 도전성의 측정은 상기 용질의 농도와 온도에 의존한다.
첨가물
도 23은 제조되는 용액내로 첨가물을 혼합하기 위한 3개의 가능한 프로세스를 도시한다. 도 23a에서, 상기 용액의 부피는 단계 2301에서 결정된다. 이러한 부피로 부터, 필요한 상기 용액의 부피는 단계 2302에서 계산된다. 또한, 상기 첨가물의 부피가 먼저 결정될 수 있고, 상기 용액의 요구되는 부피는 사용되는 첨가물의 부피로 부터 계산될 수 있다. 상기 용액 및 첨가물은 단계 2303에서 조합된다.
도 23b는 상기 용액에 첨가물의 자동적인 혼합에 요구되는 로직을 도시한다. 먼저, 상기 첨가물 및 용액 결합의 전체 부피(양)는 단계 2304에서 결정된다. 이러한 전체 부피(예를 들면, 양)는, 예를 들면 상기 조합이 정해지는 용기의 부피가 될 수 있다. 상기 용기는 용액 또는 첨가물이 들어 있는 동일한 용기가 될 수 있거나, 또는 이것은 제 3 용기(2307)가 될 수 있다. 단계 2308에서 결정되는 바와 같이, 상기 소기의 부피가 용기(2307) 또는 상기 결합이 정해지는 용기내에서 이용가능한 전체 공간보다 더 크게 된다면, 경고가 발생될 것이다. 혼합이 진행되면 상기 용기는 오버플로우될 수 있다. 또한, 발생되는 조합의 부피는 소기의 부피아래로 조정될 수 있으며, 경고가 존재하는 다른 어떤 이유도 가정하지 않고, 상기 프로세스는 진행될 수 있다.
상기 용액 및 첨가물(2304)의 조합의 소기의 부피는 필요한 용액의 부피 및 필요한 첨가물의 부피를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 단계 2309 및 2310에서 결정되는 바와 같이, 둘 중의 하나가 충분하지 않으면, 경고(2312)가 주어여야만 한다. 이러한 프로세스는 소기의 부피(2304)보다 더 작은 부피를 발생시킴으로써 선택적으로 진행될 수 있다.
용액 또는 첨가물의 부피를 측정하는 단계 2309 및 2310은 압력 변환기(pressure tranducer)를 사용함으로써 실행될 수 있다. 상기 변환기의 센서는 용기의 바닥에 장착된다. 이러한 압력의 판독은 상기 변환기의 센서 위의 칼럼에서 용액 또는 첨가물의 중량에 비례한다. 그 다음, 상기 용기에 저장되는 부피는 용기의 크기와 용액 또는 첨가물의 비중을 사용하여서 계산될 수 있다.
상술한 단계 2305, 2306,2307,2308,2309 및 2310 각각은 선택적인데, 왜냐 하면 단계 2308, 2309 및 2310중의 어떠한 하나도 경고를 시작하기에 충분하기 때문이다. 또한, 상술된 단계중의 단지 몇몇은 보다 작은 센서 또는 단계를 사용하여서 용액 제조 시스템을 구성하기를 원하는 상태에서 사용될 수 있다. 경고가 시작된다면, 상기 프로세스는 다른 단계의 결과(outcome)에 관계없이 상기 소기의 부피(2304)를 발생시킬 수 없을 것이다. 다른 한편, 단계 2308에서 결정되는 바와 같이, 상기 조합의 충분한 공간이 있고, 단계 2309 및 2310에서 결정되는 바와 같이, 충분한 용액 및 첨가물이 있으면, 그 때 상기 용액 및 첨가물의 조합의 소기의 부피가 단계 2311에서 발생될 것이다.
도 23c는 연속적인 프로세스에서 용액과 혼합물을 혼합하는 로직을 도시한다. 도 23a 및 도 23b와는 다르게, 소기의 부피는 필요하지 않다. 그 대신에, 상기 용액은 제조될 마지막 양에 관계없이 배출된다. 상기 용액의 유량은 단계 2313에서 결정된다. 이러한 점은 많은 방법으로 성취될 것이다. 예를 들면, 용액의 흐름이 터빈을 구동하는 비가 측정될 수 있다. 다른 기술은 시간 간격당 유량을 결정할 수 있다. 이러한 예에서, 분당 4 갈론의 유량에서 15초동안 개방되는 밸브는 분배되는 1갈론을 발생시킨다.
일단 용액의 유량이 공지된다면, 상기 소기의 혼합물을 발생시키기에 필요한 첨가물의 유량은 단계 2314에서 결정된다. 단계 2315에서, 상기 첨가물의 유량은 소기의 혼합물을 발생시키기 위하여 단계 2314의 계산에 따라서 조절된다. 또한, 상기 첨가물의 유량이 측정되고, 상기 용액의 유량이 조절된다. 또는 마지막 조합의 소기의 유량을 성취하기 위하여 두개가 조절될 수 있다. 본 기술분야에서 공지된 비례-적분-유도(proportional-integral-deriative)(PID) 회로는, 상기 유량이 일정하지 않을지라도, 첨가물 또는 용액, 또는 둘다의 요구되는 유량을 동적으로 계산하기 위하여 사용될 수 있다.
분배
도 24는 용액 제조기에 의하여 제조되는 용액으로 충전 스테이션으로 밀려지는 드럼 또는 트럭과 같은 용기를 채우기 위한 제어 로직을 도시한다. 상기 용기는 도 22의 단계 2208에서와 같이 용액을 제조하기 위하여 사용되는 탱크로부터, 또는 도 22의 단계 2209 및 2212에서 상기와 같은 다른 용기 또는 유지 탱크로부터 채워질 수 있다. 일단 충전 명령이 수용된다면 상기 제품은 단계 2401에서 용기내로 위치된다. 일단 사용자가 버턴을 가압하거나, 또는 충전될 트럭이 중량 감지 하중 영역상으로 가압된다면 이러한 점이 발생될 수 있다. 단계 2402는 상기 용기로 운반되는 제품의 흐름이 계산되고 측정되는 것을 도시한다. 도 23를 참조로 하면, 사용가능할 수 있는 제품에 관한 다른 정보와 함께 분배되는 제품의 양은 단계 2403에서 데이터 로그에 기록될 수 있다. 예를 들면, 트럭이 충전된다면, 분배되는 시간 및 제품의 양은 트럭의 소유자에게 청구(bill)를 송부하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 저장 탱크가 충만될 때까지(단계 2405), 단계 2404에서와 같이, 제품은 충전될 용기 내로 흐르게 될 것이며, 제품의 펌핑을 정지하기 위한 명령이 수용되며(단계 2506), 또는 공급의 부족 또는 어떠한 종류의 오작동(malfunction)으로 인하여 공급하기 어떠한 제품도 없게 된다(단계 2407). 상술된 이벤트(event)중의 어떠한 것도 검출된다면, 펌핑이 정지되고 용기는 폐쇄된다(단계 2408).
도 25a는 본 발명의 다른 특징의 제어 로직을 도시한다. 이러한 제어 로직은 용액, 혼합물(첨가물있는 용액), 또는 둘다의 소기의 양을 분배하기 위하여 사용될 수 있다. 단계 2501에서, 제조되는 상기 소기의 양의 용액 또는 혼합물이 결정된다. 이러한 소기의 양은 운전자에 의하여 입력될 수 있거나, 또는 이것은 충전될 용기의 알려진 크기와 같은 미리 규정된 셋팅으로 부터 나올 수 있다. 또한, 이것은 분배된 용액 또는 혼합물을 궁극적으로 사용하는 프로세스의 요구에 의해서 자동적으로 결정되거나 또는 한정될 수 있다.
단계 2502에서, 이미 이용가능한 상기 용액 또는 혼합물의 양이 결정된다. 이러한 양이 분배될 양 이상이다면, 상기 소기의 양(2501)은 단계 2506에서 분배된다. 단계 2506에서 분배되는 부피(또는 양에 대한 다른 지시자)는 단계 2507에서 로그 또는 데이터베이스로 기록된다. 이러한 로그는 기계의 작동에 대한 많은 특징의 트랙을 유지하기 위하여 사용될 수 있으며, 또한 데이터 로그(2211)를 참조로 하여서 상술된 바와 같이, 보조 업무를 자동화하기 위하여 사용될 수 있다. 단계 2508에서, 분배되는 양이 첵크된다. 이러한 점은 유량을 측정하고, 상기 용액 또는 혼합물이 분배되는(만약 하나가 존재한다면) 용기에서의 용액 또는 혼합물의 부피를 결정하며, 상기 용액이 분배되는 용기의 용액 또는 혼합물의 부피를 결정하거나, 또는 어떠한 다른 적절한 방법에 의하여 성취될 수 있다. 소기의 양이 분배되지 않는다면, 분배 및 첵킹이 계속된다. 일단 소기의 양이 분배된다면, 그 다음 상기 프로세스는 정지하게 된다(단계 2510).
이용가능한 용액 또는 혼합물의 양이 단계 2502에서 결정될 때에, 상기 소기의 양을 분배하기에 이용가능한 용액 또는 혼합물이 충분하지 않게 되는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 보다 많은 양의 용액이 제조되어야만 한다. 상기 요구되는 용액 또는 혼합물을 제조하기 위하여 상기 재료가 이용가능하다면(단계 2504), 상기 용액 또는 혼합물은 단계 2505에서 발생되어서 단계 2506에서 분배된다.
요구되는 용액 또는 혼합물을 제조하기 위하여 이용가능한 재료가 충분하지 않게 된다면(단계 2511), 단계 2512에서 경고가 주어지고, 상기 프로세스는 정지된다(단계 2510).
단계 2503(상기 용액/혼합물이 이용가능한) 및 단계 2505(용액/혼합물을 제조하는)을 동시에 발생시키는 것이 가능하다면: 용액 또는 혼합물의 보유량이 유지될 수 있다. 상기 용액 또는 혼합물의 보유량은 이용가능하거나 또는 정상 작동 동안에 보충되는 중에 항상 있을 수 있다. 이러한 방법에서의 작동은 소기의 양으로 들어가는 것과 분배되는 양을 가지는 것 사이에서 어떠한 지연도 감소시킴으로써 효율을 증가시킬 수 있다. 이러한 경우에, 경고(2512)는 소기의 양이 분배될 수 없다는 경고가 될 수 있지만, 이것은 또한 재료 부족으로 인하여 용액의 소기의 보유 레벨이 유지될 수 없다는 경고가 될 수 있다.
마지막으로, 상술된 어떠한 단계가 수행될 동안에, 상기 기계는 비정상적인 작동은 물론 재료의 사용을 검출하기 위하여 단계 2513에서 그 자신의 작용을 모니터할 수 있다. 잘못이 검출된다면(단계 2514), 그 다음 상기 기계는 안전성 및/또는 정확성을 보장하기 위하여 용액을 분배하는 것을 정지할 수 있다. 제한되지 않은 예로서, 잘못은 검출되는 용액 또는 소스 재료의 예측되지 않은 높은 또는 낮은 레벨을 포함하고, 이것은 누설 또는 부적절한 분배를 지시한다.
분배를 위한 소기의 용액 또는 혼합물을 제조하기 위한 단계 2502는 도 25a에 지시된 전체 프로세스를 포함할 수 있다. 소기의 양의 혼합물이 단계 2501에서 제조된다면 이러한 점이 발생할 수 있다. 상기 혼합물은 첨가물과 용액의 조합이다. 단계 2505에서, 상기 혼합물은 용액 및 첨가물을 조합함으로써 제조될 수 있다. 상기 첨가물과의 혼합에 필요한 용액의 양은 소기의 양(2501)에서 알 수 있다. 따라서, 상기 용액을 분배하는 프로세스는 상기 혼합물을 분배하는 프로세스의 단계 2505 내에 포함될 수 있다.
도 25b는 도 25a와 유사하지만, 이것은 미리 제조되고(pre-made) 이용가능한 용액 또는 혼합물을 가지는 것이 필요하지 않고, 제공되지 말아야만 하는 것을 도시한다. 본 발명의 이러한 특징에서, 상기 용액 또는 혼합물을 제조하는데에 필요한 재료의 양은 소기의 양이 들어간 이후(단계 2501)에 단계 2515에서 첵크된다. 소기의 양을 제조하기 위하여 이용가능한 재료가 충분하게 된다면(단계 2517), 상 기 양이 제조되어서(단계 2505) 분배된다(단계 2506). 이용가능한 재료가 충분하지 않게 된다면(단계 2516), 경고가 발생하고(단계 2512), 상기 프로세스가 정지하게 된다. 도 25b의 디자인은 미리 제조된 용액 또는 혼합물이, 예를 들면 공간 제한으로 인하여 보다 어렵게 되거나 가격이 비싸지게 되는 상태에서 유리하게 될 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 탱크가 화학물질의 혼합을 조절하는 제어 시스템으로 사용되지만, 상기 탱크는 제어 시스템으로 부터 분리되게 사용될 수 있으며, 상기 제어 시스템은 탱크로부터 또는 서로 다른 탱크와 관련하여서 분리되게 사용될 수 있다.
화학물질, 용액 및 용제
다양한 화학물질, 용액 및 용제가 본 발명의 특징을 사용하여 사용될 수 있고 발생될 수 있다. 실시예는 칼슘 마그네슘 아세테이트, 염화 칼슘, 마그네슘 클로라이드, 포타슘 아세테이트, 포타슘 폴메이트, 소듐 폴메이트, 마그네슘 아세테이트, 디암모니늄 포스페이트, 모노암모니늄 포스페이트, 우레아, 에틸 글리콜, 프로필렌 글리콜 및, 다른 화학물질을 포함한다.
변경
다양한 특징에서, 하나 이상의 구조물, 시스템, 방법 등이 다른 것과 관련하여서 조합되게 사용될 수 있다. 또한, 상기 용액 제조기의 구조는 다음과 같이 부가의 변경을 포함할 수 있다. 먼저, 예를 들면, 하나 이상의 용액 제조기의 구성품이 비-플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 그레이트(142)는 적어도 부 분적이거나 또는 그 전체로서 비-플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제 1 용기(104) 및 제 2 용기(106) 중의 적어도 하나는 적어도 부분적인 비-플라스틱 재료로 구성될 수 있다. 플라스틱은 다른 재료에 비하여 다수의 장점을 가진다. 그럼에도 불구하고, 플라스틱 재료는 여러가지 상황에서 다른 재료와 같이 유리하지 않다. 예를 들면, 플라스틱 재료는 추운 온도에 있거나 또는 다양한 화학물질 또는 자외선 광에 노출될 때에 취성으로 될 수 있다. 이런 점에서 스테인레스 스틸, 알루미늄, 또는 다른 금속들이 여러가지 환경에서 사용하기에 유리할 수 있다. 일 실시예에서, 스테인레스 스틸은 다른 재료가 부식되는 곳에서 보다 높은 내부식성의 장점을 가진다. 또한, 하나 이상의 상기 용액 제조기(100) 및/또는 관련된 라인의 가요성, 탄력성 및 이동성을 향상시키기 위하여 플라스틱 재료 대신에 고무가 사용될 수 있다. 또한, 콘크리트가 내구성이고 또한 가격이 싸기되기 때문에 콘크리트 또는 다른 재료를 사용할 수 있다.
두 번째로, 상기 용액 제조기(100)에 대한 물의 입구는 간단한 입구 밸브가 될 수 있거나, 또는 용액 내로 화학물질을 보다 완전하게 용해하기 위하여 용제 공급 스프레이 패턴을 시프트(shift)하는 활성 장치(active device)가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 입구 밸브는 회전하는 스프레이 패턴, 진동하는 스프레이 패턴 및, 그레이트(142)에서 화학물질의 원치않는 생성을 방지하는 어떠한 다른 스프레이 패턴도 가질 수 있다. 이와 유사하게, 상기 제 2 용기(106)용 입구 밸브는 이들의 스프레이 패턴을 변경하는 하나 이상의 밸브로 유사하게 대체될 수 있다.
세 번째로, 상기 혼합기(102)가 제거되고, 혼합 탱크가 필요없이 다양한 화 학물질 및 용제가 혼합되도록 하기 위하여 혼합 환경을 제공하는 흐름 제어 및 혼합 밸브로 대체될 수 있다.
네 번째로, 상기 용액 제조기(100)는 도 26에 도시된 바와 같이 변경된 구조를 포함할 수 있다. 도 26은 제 1 부분(2601) 및 제 2 부분(2602)을 도시한다. 침투가능한 그레이트 대신에, 상기 제 1 부분(2601)의 저부는 침투 불가능한 층(2603)이다. 용제(2609)는 포트(2610)를 통하여 제 1 부분(2601)으로 들어간다. 그 다음, 용제(2611)는 부피(26111)로 도시된 바와 같이 상기 부분(2601)을 채운다. 상기 포트(2610)는 상기 부분(2601)의 어떠한 측부(상부 및 저부 벽)위에도 위치될 수 있다.
상기 부분(2602)의 상부는 침투가능한 그레이트(2604)이다. 용제(2609)에서 용해되는 화학물질은 화살표 2606 및 2608의 방향으로 경로(2605 및 선택적으로 2607)를 거쳐서 하나 이상의 측부(또는 도시되지 않지만, 상부 도관에서도)를 통하여 부가될 수 있다. 용해될 화학물질은 화학물질(2612)로 도시된 바와 같이 그레이트(2604)위에서 축적된다. 그 다음, 상기 용제(2611)는 제 1 부분(2601)으로 부터 부분(2602)으로 도관(2614)을 따르게 된다. 그 다음, 상기 용제(2611)는 그레이트(2604)를 통하여 상향으로 향하거나, 또는 그레이트(2604) 및 침투 불가능한 층(2603) 사이에서 직접 스프레이될 수 있다. 화학물질(2612)이 용제(2611)에 용해될 때에, 혼합물은 용액(2616)으로 도시된 바와 같이 그레이트(2604)를 통과하게 된다. 그 다음, 상기 용액(2616)은 본원에서 설명되는 바와 같이 부가로 처리될 수 있다.
상기 화학물질(2612)은 고체 재료, 액체 또는 슬러리일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 화학물질(2612)은 화학물질(2612)이 용해되는 물 또는 다른 성분과 같은 용제와 혼합되는 염, 염 용액 또는 액체 화학물질(에틸렌 글리콜 또는 화학비료(fertilizer))이 될 수 있다.
다섯 번째로, 상기 혼합 시스템(102)의 부가의 특징이 어떠한 유지 탱크(holding tank)도 존재하지 않도록 변경될 수 있다. 도 27은 유지 탱크가 없는 혼합 시스템(102)을 도시한다. 제 1 공급 라인(2701)은 농축된 용액(2703)을 제공한다. 제 2 공급 라인(2702)은 용제(2704)를 제공한다. 상기 농축된 용액(2703) 및 용제(2704)는 위치(2705)에서 혼합된다. 농도의 결정은 위치(2706)에서 이루어진다. 상기 농도 결정(2706)의 결과는, 상기 소기의 농도의 혼합된 용액이 2709에서 전환 포트(2708) 및 출력을 통하여 공급될 수 있도록 전환기(2707)를 제어한다. 너무 높은 농도가 전환 포트(2710)를 통하여 공급되고, 출력은 선택적인 제어 밸브(2711)를 사용하여 농축 공급부(2703)로 복귀된다. 너무 낮은 농도는 전환 포트(2712)를 통하여 공급되고, 출력은 선택적인 제어 밸브(2713)를 사용하여서 상기 농축 공급부(2704)로 복귀된다. 너무 높은 농도를 혼합물이 가질 때에, 상기 농축된 용액(2703)으로 혼합물을 공급하는 것은 점 2705에서 상기 혼합물의 농도를 감소시키는데, 왜냐하면 이전에 용제가 부가되기 때문이다. 그 결과 점 2705에서 농도는 감소된다. 이와 유사하게, 너무 낮은 농도를 혼합물이 가질 때에, 용제로 혼합물을 공급하는 것은 점 2705에서 혼합물의 농도를 증가시키는데, 왜냐하면 이전에 농축물(2703)이 부가되기 때문이다. 그 결과, 점 2705에서 혼합물 농도는 증가 한다.
실시예 및 적용
본 발명의 특징은 다음과 같은 실시예로 분리되는 다양한 적용에서 사용될 수 있다.
제 1 실시예에서, 본 발명의 특징은 제빙 적용을 위하여 혼합 염수와 같은 부식 환경에 사용될 수 있다. 제빙을 위하여 사용되는 염수는 매우 부식성이 강하다. 상기 염수와 접촉하는 다수의 정교한 도구는 중요하다. 예를 들면, 용액에서 스피닝 유량계를 부가시키는 것은 유량계의 연속적인 실패로 인한 심각한 유지 문제점을 발생시킬 수 있다. 이러한 부식적인 환경을 위한 유량계를 사용하는 동안에, 유량계의 가격은 높게 됨으로써, 전체 용액 제조기를 보다 비싸게 만든다. 그러나, 이러한 형태의 유량계를 사용하는 하나의 이점은, 이것이 통과하는 재료의 매우 정확한 측정을 제공할 수 있다는 것이다.
제 2 실시예에서, 본 발명의 특징은 보다 덜 부식성의 환경을 가지는 다른 염수 산업에서 사용될 수 있다는 것이다. 예를 들면, 본 발명의 특징은, 치즈, 음료수, 고기 처리 산업에서 사용될 수 있다. 여기에서, 음식은 상기 제빙 환경의 것보다 더 낮은 염 레벨을 가지는 염수 용액에 담글 수 있다.
제 3 실시예에서, 본 발명의 특징은 연속적인 처리 또는 사용 용으로 제공되기 이전에 물 또는 다른 액체 화학물질의 많은 공급으로 혼합될 필요가 있는 산업수 공급 환경에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 병원, 처리 플랜트(processing plant), 에너지 발생 플랜트 등은 많은 양의 처리된 물 또는 다른 재료를 요구할 수 있다. 본 발명의 특징은 이러한 적용을 위하여 용액을 혼합하는 것을 돕는데에 사용될 수 있다.
제 4 실시예에서, 본 발명의 특징은, 여러가지 오일에 제한적인 것은 아니지만, 물 절단 또는 샌드 블라스팅(sand blasting), 혼합 비료의 제조 및 밀링 등에 사용되는 용액을 포함하는 다른 화학물질 또는 슬러리를 혼합되는데에 사용될 수 있다.
본 발명이 실시예를 참조로 하여서 설명될지라도, 당업자는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부적인 것에서 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (32)

  1. 용제 및 화학물질을 조합하기 위한 용액 제조 시스템으로서,
    상기 용제를 수용하는 제 1 위치와;
    상기 용제 및 화학물질을 수용하는 제 2 위치와;
    신호를 출력하는 농도 센서와;
    상기 신호에 기초하여 용액의 농도를 결정하는 프로세서와;
    상기 용액의 농도가 소기의(desired) 농도 아래로 있을 때에 상기 용액을 상기 제 1 위치로 복귀시키는 제 1 복귀 경로와;
    상기 용액의 농도가 소기의 농도 이상으로 있을 때에 상기 용액을 상기 제 2 위치로 복귀시키며, 부가의 용제가 상기 용액에 부가되도록 하는 입구를 포함하는 제 2 복귀 경로 및,
    상기 소기의 농도를 가지는 용액을 출력하는 출구를 포함하는 용액 제조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소기의 농도는 농도 범위로 되어 있는 용액 제조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학물질은 고체인 용액 제조 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학물질은 슬러리인 용액 제조 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    첨가물을 유지하는 첨가물 용기와;
    상기 첨가물이 용액과 혼합되는 혼합 위치와;
    상기 첨가물과 용액이 소기의 농도 및 소기의 부피중의 하나에 혼합될 수 있는지를 결정하고, 상기 소기의 농도와 소기의 부피 중의 적어도 하나를 발생시키기 위하여 상기 첨가물과 용액의 혼합을 제어하는 프로세서를 포함하는 용액 제조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 첨가물 용기와 관련되어 있으며, 신호를 출력하는 센서를 또한 포함하고,
    상기 프로세서는 첨가물 용기내에서 첨가물의 부피를 결정하기 위한 신호를 사용하는 용액 제조 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 용액을 유지하는 용액 용기와 관련되어 있으며 신호를 출력하는 센서를 또한 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 용액 용기에서 용액의 부피를 결정하기 위하여 상기 신호를 사용하는 용액 제조 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    출력 용기와 관련되어 있으며 신호를 출력하는 센서를 또한 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 용액 및 첨가물의 출력 혼합물을 유지하기 위하여 상기 출력 용기에서 이용가능한 부피를 결정하도록 상기 신호를 사용하는 용액 제조 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세서에 신호를 출력하는 센서를 또한 포함하고,
    상기 프로세서는 결정용 신호를 사용하는 용액 제조 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 농도 센서는 도전성 센서인 용액 제조 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 농도 센서는 비중 센서인 용액 제조 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 농도 센서는 굴절계 센서인 용액 제조 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학물질을 수용하는 제 1 위치에서 개구를 또한 포함하는 용액 제조 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학물질을 수용하는 상기 제 2 위치에서 개구를 또한 포함하는 용액 제조 시스템.
  15. 청구항 1에 있어서,
    클린아웃을 또한 포함하는 용액 제조 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 용액 제조 시스템은 클린아웃이 없는 용액 제조 시스템.
  17. 첨가물 부가 시스템으로서,
    적어도 하나의 용질이 적어도 하나의 용제 내로 용해되는 혼합 위치와;
    상기 용액을 혼합 위치로 복귀시키는 제 1 경로와;
    상기 용액과 부가적인 용제를 상기 혼합 위치로 복귀시키는 제 2 경로와;
    첨가물과 용액 혼합물의 소기의 농도가 가능한지를 결정하는 센서를 가지는 첨가물 혼합 위치 및;
    상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 농도를 출력하는 상기 첨가물 혼합 위치로 부터의 출력을 포함하는 첨가물 부가 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 소기의 농도는 범위로 되어 있는 첨가물 부가 시스템.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서인 첨가물 부가 시스템.
  20. 청구항 17에 있어서,
    첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양을 수용하는 입력을 가지는 프로세서를 또한 포함하고,
    상기 프로세서는 첨가물 혼합 위치에서의 부피가 첨가물과 용액 혼합물의 상기 소기의 양으로 충분한지를 결정하며, 상기 혼합 위치가 소기의 양의 첨가물과 용액 혼합물 용의 이용가능한 부피가 없을 때에 경고 신호를 출력하는 첨가물 부가 시스템.
  21. 청구항 17에 있어서,
    소기의 양의 첨가물과 용액 혼합물을 수용하는 입력을 가지는 프로세서를 또한 포함하고, 상기 프로세서는 이용가능한 첨가물의 양이 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분한지를 결정하고, 상기 첨가물이 소기의 양의 첨가물 및 용액 혼합물용으로 충분하지 않게 된다면 경고 신호를 출력하는 첨가물 부가 시스템.
  22. 청구항 17에 있어서,
    소기의 양의 첨가물 및 용액 혼합물을 수용하는 입력을 가지는 프로세서를 또한 포함하고, 상기 프로세서는 이용가능한 용액의 양이 상기 소기의 양의 첨가물과 용액 혼합물로 충분한지를 결정하고, 상기 프로세서는 용액이 소기의 양의 첨가물과 용액 혼합물용으로 불충분하다면 경고 신호를 출력하는 첨가물 부가 시스템.
  23. 청구항 17에 있어서,
    상기 제 1 경로는 상기 용액 혼합물이 소기의 농도 이하일 때 사용되는 첨가물 부가 시스템.
  24. 청구항 17에 있어서,
    상기 제 1 경로는 상기 용액 혼합물이 소기의 농도 이상일 때 사용되는 첨가물 부가 시스템.
  25. 청구항 17에 있어서,
    상기 제 1 경로 및 제 2 경로 중의 적어도 하나는 연속 흐름의 상기 용액을 수용하는 첨가물 부가 시스템.
  26. 청구항 17에 있어서,
    혼합 위치에서 클린아웃을 또한 포함하는 첨가물 부가 시스템.
  27. 첨가물 부가 시스템으로서,
    용액 혼합물을 공급하는 공급부와;
    첨가물과 용액 혼합물의 소기의 농도가 가능한지를 결정하는 센서를 구비하는 첨가물 혼합 위치와;
    상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 농도를 출력하는 첨가물 혼합 위치로 부터의 출력을 포함하는 첨가물 부가 시스템.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 소기의 농도는 범위가 있는 첨가물 부가 시스템.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 센서는 압력 센서인 첨가물 부가 시스템.
  30. 청구항 27에 있어서,
    상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양을 수용하는 입력을 가지는 프로세서를 부가로 포함하고,
    상기 프로세서는 첨가물 혼합 위치에서의 부피가 상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분한지를 결정하며, 상기 혼합 위치에서 상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분한 이용가능한 부피로 되지 않을 때에 경고 신호를 출력하는 첨가물 부가 시스템.
  31. 청구항 27에 있어서,
    상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양을 수용하는 입력을 가지는 프로세서를 또한 포함하고, 상기 프로세서는 이용가능한 첨가물의 양이 상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분한지를 결정하고, 또한 상기 프로세서는 상기 첨가물이 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분하지 않다면 경고 신호를 출력하는 첨가물 부가 시스템.
  32. 청구항 27에 있어서,
    상기 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양을 수용하는 입력을 가지는 프로세서를 또한 포함하고, 상기 프로세서는 이용가능한 용액의 양이 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분한지를 결정하며, 또한 상기 프로세서는 용액이 첨가물과 용액 혼합물의 소기의 양으로 충분하지 않다면 경고 신호를 출력하는 첨가물 부가 시 스템.
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