乾燥粒子材料の吸引及び圧力制御部を有するポンプ
【課題】粉体コーティングシステムにおける粉体の圧送方法を提供する。
【解決手段】ポンプ室を含む粒子材料用ポンプは、材料が負圧下で流入し正圧下で流出するポンプ室を有する。当該ポンプ室に出入りする材料の流れを制御するために、複数のピンチ弁が設けられる。ピンチ弁は、互いに無関係に、且つポンプサイクル速度に無関係に操作される。モジュール式設計のポンプが設けられる。正圧状態及び負圧状態中の空気流量制御のために、ポンプ制御特徴部が設けられる。
【解決手段】ポンプ室を含む粒子材料用ポンプは、材料が負圧下で流入し正圧下で流出するポンプ室を有する。当該ポンプ室に出入りする材料の流れを制御するために、複数のピンチ弁が設けられる。ピンチ弁は、互いに無関係に、且つポンプサイクル速度に無関係に操作される。モジュール式設計のポンプが設けられる。正圧状態及び負圧状態中の空気流量制御のために、ポンプ制御特徴部が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、包括的には、材料塗布及び移送システム、例えば限定はされないが粉体コーティング材料塗布システムに関する。より詳細には、本発明は、このようなシステムのポンプ及びポンプ制御機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
材料塗布システムは、１つ又は複数の材料を１つ又は複数の層で物体に塗布するために用いられる。一般的な例は、粉体コーティングシステム、食品加工業及び化学工業で用いることができるような他の粒子材料塗布システムである。これらは、粒子材料を物体に塗布するのに用いられる様々な多くのシステムの数例にすぎない。
【０００３】
乾燥粒子材料の塗布は、いくつかの異なる点で特に困難である。一例は、粉体スプレーガンを用いた粉体コーティング材料の物体への塗布であるが、これは決して本発明の使用及び用途を限定するものではない。スプレーされた粉体は雲状又は拡散したスプレーパターンに広がる傾向があるため、既知の粉体塗布システムは、閉じ込め用のスプレーブースを用いる。目標物体に付着しない粉体粒子は、一般に粉体オーバースプレーと呼ばれ、これらの粒子はブース内で不規則に落下する傾向があり、スプレーブース内のほぼ全ての露出表面に降りかかる。したがって、洗浄時間及び色交換時間は、粉体オーバースプレーに曝される表面積の広さに大きく関係する。
【０００４】
色交換時間及び洗浄は、粉体オーバースプレーに曝される表面積に加えて、塗布プロセス中に粉体流に曝される内表面積の広さに大きく関係する。このような内表面積の例には、粉体の供給源から粉体スプレーガンに至るまでの粉体流路を形成する全表面積が含まれる。粉体流路は通常、粉体供給源から１つ又は複数のスプレーガンに粉体を移送するのに用いられるポンプを含む。ポンプをガン及び供給源に接続するには、ホースが一般に用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に既知の２つのタイプの乾燥粒子材料移送プロセスがあり、本明細書ではこれらを希薄相及び濃厚相と呼ぶ。希薄相システムは、大量の空気を利用して、１つ又は複数のホース又は他の導管を通して供給源からスプレーアプリケータに材料を押し出す。粉体コーティングシステムで用いられる一般的な希薄相ポンプ設計は、圧力下で、高速で大量の空気を粉体流に導入するベンチュリポンプである。十分な粉体流量（例えば、ポンド／分又はポンド／時で）を得るために、流路を構成する部品は、材料対空気が非常に高い流れ（換言すれば希薄流れ）に対応するほど十分に大きくなければならず、そうでなければ大きな背圧及び他の悪影響が起こる可能性がある。
【０００６】
他方、濃厚相システムは、材料対空気比が高いこと（換言すれば「濃い」流れ）を特徴とする。濃厚相ポンプは、「PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE CONVEYANCE OF POWDERED MATERIAL」と題する２００４年７月１６日に出願された係属中の米国仮特許出願第１０／５０１，６９３号に記載され、２００５年５月０５日には国際特許ＷＯ０５／００９５０７１号公開公報として開示されており、当該出願の開示全体は参照により本明細書に完全に援用され、当該出願は本発明の譲受人に所有されている。このポンプは概して、ガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室を特徴とする。一例として粉体コーティング材料等の材料が、重力及び／又は負圧によりポンプ室の一端から引き込まれ、正空気圧によりポンプ室の反対端から押し出される。このポンプ設計は材料を移送するのに非常に効果的であるが、その理由の１つは、ガス透過性部材がポンプ室の一部を形成するという新規構成である。しかしながら、場合によっては、ポンプ全体を見ると、パージ、洗浄、色交換、保守、及び材料流量制御に関して完全に最適であるとはいえない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［発明の概要］
本開示は、「DENSE PHASE PUMP FOR DRY PARTICULATE MATERIAL」と題する２００４年９月１７日に出願された係属中の米国特許出願第１０／７１１，４２９号である、２００５年７月２１日に公開された国際公開ＷＯ０５−０１５８１８７号公報に記載されているポンプ設計の種々の改良点に関し、当該出願の開示全体が参照により本明細書に完全に援用される。本発明の改良点は、包括的には、ポンプの動作に関する種々の制御機能に関する。本明細書中の説明は、参照の開示によるポンプの文脈で示されるが、これらの改良点は、例えば本明細書の上記で参照されている第１０／５０１，６９３号の設計等、他のポンプ設計及び異なるポンプ設計のポンプ機能に個別に又はまとめて組み込むことができることが、当業者には理解されるであろう。
【０００８】
本発明の一態様によれば、ポンプ制御機能は、正圧を加えて体積部から材料を押し出す送出期間から隔てられた吸引期間中に、体積部に吸引を加えて体積部に材料を引き込むことを含む。特定の実施の形態では、吸引持続時間又は条件は、全ポンプサイクルのうちの吸引サイクル内のほぼ中央にある。別の実施の形態では、吸引力は、最初は高い値又はスパイクにあり、続いて吸引持続時間中により低い値に下がる。さらに別の実施の形態では、低下した吸引力値は、吸引持続時間中に体積部から所定の空気流量をもたらすように選択される。
【０００９】
本発明の別の態様では、ポンプ制御機能は、体積部に吸引を加えて入口流路から体積部に材料を引き込むこと、及び入口流路を閉じた後で体積部に正圧を加えて粉体を押し出すことを含む。特定の実施の形態では、正の空気圧を加えることは、体積部に正圧を加える前に入口流路が完全に閉じられることを確実にするために入口流路を閉じる応答時間を補償するように、一定期間だけ遅らされる。
【００１０】
本発明の別の態様では、ポンプ制御機能は、吸引期間中の体積部からの空気流量を制御することを含む。別の実施の形態では、ポンプ制御機能は、送出期間中の体積部への空気流量を制御することを含む。さらに別の実施の形態では、ポンプ制御機能は、送出期間中の体積部への空気流量及び吸引期間中の体積部からの空気流量を制御することを含む。両方のタイプの制御機能に関して、一実施の形態では、流量は、各空気流路のオリフィスにおける圧力低下を判定することによって監視される。さらに別の実施の形態では、制御機能は、体積部への粉体の吸引及び体積部からの粉体の押し出しが十分に行われることを確実にするために、所定の最小空気流量を維持すること、及び代替的に、一方の空気流量制御機能を他方の空気制御機能なしで個別に用いることを含む。
【００１１】
本発明の別の態様では、ポンプ制御機能は、吸引用の空気流量コントローラ、正圧送出用の空気流量コントローラ、又はこれら両方によって実現され得る。特定の実施の形態では、いずれの空気流量制御も、空気流路のオリフィスにおける圧力低下を監視して、空気流量が所定の最小値に維持されるようにパラメータを調整することによって行われ得る。
【００１２】
本開示における本発明のこれら及び他の態様及び利点は、添付図面を参照して以下の例示的な実施の形態の説明を読めば、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［発明及びその例示的な実施形態の詳細な説明］
本発明は、粒子材料用の濃厚相ポンプに関する多数の新たな態様を意図している。このポンプは、任意の数又はタイプのスプレーアプリケータデバイス又はスプレーガン及び材料供給源と組み合わせて用いることができる。本発明の一つ又は複数のさまざまな態様又は概念は、希薄相ポンプ設計に見られるような他のポンプ設計に繋がる用途を見出す可能性がある。
【００１４】
「濃厚相」とは、微粒子流中に存在する空気が給送ホッパ等の供給源における材料を流動化するのに用いられる空気の量とほぼ同量であることを意味する。本明細書で用いる場合、「濃厚相」及び「高密度」は、空気搬送システム内の低空気体積モードの材料流という同じ概念を伝えるために用いられ、この場合、材料粒子の全てが懸濁状態で搬送されるわけではない。このような濃厚相システムでは、材料は、従来の希薄相システムと比較して著しく少ない空気体積で流路に沿って押し進められ、材料は、どちらかというと流路に沿って互いに押し固まる栓の性質を帯びて、或る意味では流路内でピストンとして栓を押すようにして流れる。流路の断面が小さいほど、より低い圧力でこの移動を行わせることができる。
【００１５】
これに対して、従来の流れシステムは、粒子が全て懸濁状態で搬送される、空気搬送システムにおける材料流のモードである希薄相を用いる傾向がある。従来の流れシステムは、供給源から材料を圧送して正圧下で材料をスプレー塗布デバイスに押し通すために、有意量の空気を流れに導入する。例えば、従来の粉体コーティングスプレーシステムの大半が、ベンチュリポンプを用いて供給源からポンプへ流動化した粉体を引き込む。ベンチュリポンプは、意図的に有意量の空気を粉体流に加える。通常は、流動空気及び霧化空気が粉体に加えられて、正圧下で粉体を給送ホース及びアプリケータデバイスに押し通す。したがって、従来の粉体コーティングスプレーシステムでは、粉体が高速で高体積の空気流に同伴するため、使用可能な粉体流量を得るために大きな直径の粉体通路が必要となる。
【００１６】
濃厚相流は、多くの場合、高圧下で密閉容器に材料を移送することに関連して用いられる。本開示は、単に材料の輸送又は移送だけでなくむしろ材料塗布に関するため、高圧化での密閉容器への濃厚相移送と比較して、かなり低い圧力及び流量での流れを意図している。しかしながら、本開示は、開口容器又は密閉容器への材料の移送に用いることができる濃厚相移送ポンプの実施形態も意図している。
【００１７】
約８．４９６×１０−２立方メートル／分〜約１６．９９２×１０−２立方メートル／分の空気体積流量を有する従来の希薄相システム（例えば、ベンチュリポンプ機構を用いるもの等）と比較して、本発明は、例えば約２．２６６×１０−２立方メートル／分〜約４．５３１×１０−２立方メートル／分で動作することができる。したがって、本発明では、粉体送出量は約１５０〜約３００グラム／分程度であってもよい。これらの値は例示を意図しており、限定するものではない。本開示によるポンプは、低い空気流量及び材料送出値で、又は高い空気流量及び材料送出値で動作するように設計することができる。
【００１８】
濃厚相流対希薄相流は、空気流中の材料の濃い濃度対薄い濃度と考えることもできるため、空気に対する材料の比率は濃厚相システムの方がはるかに高い。換言すれば、濃厚相システムにおいて、単位時間当たり同量の材料が通過する流路断面（例えば管の）は、希薄相流よりも小さい。例えば、本明細書のいくつかの実施形態では、粉体給送管の断面積は、従来のベンチュリタイプシステムの給送管の面積の約１／４である。この場合、単位時間当たりの同等の材料流に関しては、材料は空気流中で、従来の希薄相システムの約４倍も濃い。
【００１９】
図１を参照すると、例示的な一実施形態では、本発明のさまざまな態様は、例えば一般的な粉体コーティングスプレーシステム１０等の材料塗布システムとともに用いられて示される。このような構成は、一般に、内部で物体又は部品Ｐに粉体コーティング材料がスプレーされる粉体スプレーブース１２を含む。部品Ｐへの粉体の塗布は、概して、本明細書では粉体スプレー、コーティング、若しくは塗布動作手順又はプロセスと呼ばれるが、以下でさらに詳しく記載するように、粉体が実際に部品に塗布される前、塗布されている間、又は塗布された後に制御及び実行される、任意数の制御関数、ステップ、及びパラメータがあってもよい。
【００２０】
既知のように、部品Ｐは、ハンガー１６又は任意の他の便宜上適当な機構を用いて、オーバーヘッドコンベヤ１４から吊り下げられる。ブース１２は、１つ又は複数の開口１８を含み、開口１８を通して１つ又は複数のスプレーアプリケータ２０を用いて、部品Ｐをブース１２内で移動させながら部品Ｐにコーティング材料を塗布することができる。アプリケータ２０は、システム１０全体の特定の設計に応じていかなる数であってもよい。各アプリケータは、デバイス２０ａにおけるような手動操作式デバイスであってもよく、又は本明細書では自動アプリケータ２０ｂと呼ぶシステム制御式デバイスであってもよい。この場合、「自動」という用語は、自動アプリケータが手動支持及び手動トリガされるのではなく、支持体に取り付けられて制御システムによりトリガオン／トリガオフされることを指しているに過ぎない。本開示は、手動スプレーアプリケータ及び自動スプレーアプリケータに関する。
【００２１】
粉体コーティング材料塗布業界では、粉体アプリケータを粉体スプレーガンと呼ぶのが一般的であり、本明細書の例示的な実施形態に関して、アプリケータ及びガンという用語は交換可能に用いられる。しかしながら、本発明は、粉体スプレーガン以外の材料塗布デバイスにも使用可能であることが意図されるため、本発明を本明細書に記載の例示的な粉体コーティング材料塗布システム以外の多くの粒子材料塗布システムで用いることができるという概念を伝えるために、アプリケータという、より一般的な用語を用いる。本明細書における本発明のいくつかの態様は、静電スプレーガン及び非静電スプレーガンに同様に使用可能である。本発明はまた、「スプレー」という語に機能的に関連することに限定されない。本発明は、粉体スプレー塗布に特に適しているが、本明細書に開示される圧送及び制御の概念並びに方法は、スプレーだけでなく他の材料塗布技法とともに用いることができ、こうした技法が分配、放出、塗布、又は特定のタイプの材料塗布デバイスを説明するために用いられる可能性がある他の用語のいずれを指すかは関係ない。
【００２２】
スプレーガン２０は、ホッパ２２又は他の材料供給源等の供給源又は給送センターから、関連する粉体給送又は供給ホース２４を通して粉体を受け取る。自動ガン２０ｂは通常、支持体２６に取り付けられる。支持体２６は、単純な固定構造であってもよく、或いは、スプレー動作中にガンを昇降移動させることができる揺動器、又はスプレーブースからガンを出入り移動させることができるガン移動器若しくは往復運動器等の可動構造であってもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００２３】
スプレーブース１２は、通常はブース内への大量の搬送空気流によって、ブース内に粉体オーバースプレーを収容するように設計される。ブース内へのこの空気流は通常、粉体オーバースプレー再利用又は回収システム２８により行われる。回収システム２８は、粉体オーバースプレーを搬送する空気をブースから、例えば導管３０等を通して引き出す。一部のシステムでは、粉体オーバースプレーは、戻り線３２で表されるように給送センター２２へ戻される。システムによっては、粉体オーバースプレーは、廃棄されるか、又はそうでなければ、別個の容器に回収される。
【００２４】
本明細書中の例示的な実施形態では、粉体は、第１の移送ポンプ４００により回収システム２８から給送センター２２へ移送し戻され、この例示的な実施形態は本明細書で後述する。各ガンポンプ４０２を用いて、給送センター２２から関連するスプレーアプリケータ又はガン２０へ粉体が供給される。例えば、第１のガンポンプ４０２ａを用いて濃厚相粉体流が手動ガン２０ａに供給され、第２のガンポンプ４０２ｂを用いて濃厚相粉体流が自動ガン２０ｂに供給される。ガンポンプ４０２の例示的な実施形態は、本明細書で後述する。
【００２５】
各ガンポンプ４０２は、空気圧供給マニホルド４０４によりガンに供給される通常の空気等の加圧ガスで動作する。本発明の一態様は、ガスケットその他の密封装置を間に挟んでポンプ４０２が供給マニホルド４０４に取り付けられる、ポンプ・マニホルド機構を提供する。これにより、マニホルド４０４とポンプ４０２との間の不必要な配管がなくなる。マニホルド４０４は、直接接合されているように図１では概略的に示されているが、実際には、キャビネット又は他の筐体内に配置されて、キャビネットの壁を間に挟んでポンプ４０２に取り付けられることが意図される。このように、マニホルド４０４は、ソレノイド弁等の電動力を含むことができ、スプレー環境から隔離される。このポンプ設計は、また、従来のベンチュリポンプと対照的に、ポンプをスプレー環境の外部に配置可能である。
【００２６】
供給マニホルド４０４は、本明細書で後述する目的のために、その関連するポンプ４０２に加圧空気を供給する。さらに、各供給マニホルド４０４は、空気ホース又は空気ライン４０５を介してスプレーガン２０に供給される加圧パターン空気供給源を含む。主要空気４０８が、システム１０のエンドユーザの製造設備内の任意の適当な供給源から、供給マニホルド４０４に供給される。各ポンプ４０２は、粉体供給ホース４０６を介してそれぞれのアプリケータ２０に粉体を供給する。
【００２７】
図１の実施形態では、第２の移送ポンプ４１０を用いて、バージン粉体（すなわち未使用）の供給源４１２から給送センター２２へ粉体が移送される。当業者には、必要な移送ポンプ４１０及びガンポンプ４０２の数がシステム１０全体の要件及びシステム１０を用いて行われるスプレー動作の要件により決まることが理解されるであろう。
【００２８】
ガンポンプ及び移送ポンプは同じ設計であってもよいが、例示的な実施形態では、本明細書で後述するような違いがある。これらの違いは、物体Ｐに最良のコーティングを提供するためにガンポンプがスプレーアプリケータ２０に粉体材料の滑らかで一貫した流れを供給することが好ましい一方で、移送ポンプ４００及び４１０を単に用いて、アプリケータからの粉体要求に対応するのに十分なほど大きな流量及び体積で、また任意選択で回収システム２８により収集される粉体オーバースプレーで補充して、１つの容器から別の容器へ粉体を移動させることを考慮に入れる。
【００２９】
ポンプ４００、４１０、及び４０２を除いて、スプレーブース１２、コンベヤ１４、ガン２０、回収システム２８、及び給送センター又は供給源２２を含む材料塗布システム１０の選択された設計及び動作は、本発明の必須部分を形成するものではなく、特定のコーティング塗布の要件に基づいて選択することができる。しかしながら、本発明とともに用いるのに非常に適している特定のスプレーアプリケータが、「SPRAY APPLICATOR FOR PARTICULATE MATERIAL」と題する２００４年８月１８日に出願された係属中の国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０４／２６８８７に記載されており、当該出願の開示全体が参照により本明細書に援用される。しかしながら、多くの他のアプリケータの設計を特定の用途の必要に応じて用いることができる。制御システム３９も同様に、プログラム可能プロセッサベースのシステム又は他の適当な制御回路等、従来の制御システムであってもよい。制御システム３９は、通常はプログラム可能ロジック及びプログラムルーチンを用いて、給送センター制御３６（例えば、供給制御及びポンプ動作制御）、ガン動作制御３８（例えば、ガントリガ制御）、ガン位置制御４０（例えば、用いられる場合は往復運動器／ガン移動器２６の制御関数等）、粉体回収システム制御４２（例えば、フィルタブロワの後のサイクロンセパレータの制御関数等）、コンベヤ制御４４、及び材料塗布パラメータ制御４６（例えば、粉体流量、塗布膜厚、静電又は非静電塗布等）を含むがこれらに必ずしも限定されない、概して図１に示す多様な制御関数及びアルゴリズムを実行する。従来の制御システムの理論、設計、及びプログラミングを利用することができる。しかしながら、本開示は、本明細書でさらに記載するが、制御システム３９により実行される制御機能に関する多くの本発明の態様と概念を提供する。
【００３０】
本明細書で説明される実施形態は、粉体コーティング材料塗布システムで用いられる濃厚相ポンプに関して示されるが、本発明を、タイヤ上のタルク、おむつ用等の超吸収体、小麦粉、砂糖、塩等の食品関連材料、乾燥剤、離型剤、及び医薬品を含むがこれらに決して限定されない、多くの異なる乾燥粒子材料塗布システムにおいて用いることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。これらの例は、物体への粒子材料の濃厚相塗布のための本発明の広範な用途を示すことが意図される。選択される材料塗布システムの特定の設計及び動作は、本明細書で特に明記されない限り、本発明に限定を加えるものではない。また、さまざまな本明細書における本発明の態様及び概念は、希薄相システムにおける利用法を見出すものである。
【００３１】
本発明の種々の発明の態様、概念、及び特徴は、例示的な実施形態と組み合わせて具現されるように本明細書では説明及び図示されるが、これら種々の態様、概念、及び特徴は、個別に、又は種々の組み合わせ及びそれらの部分的組み合わせで、多くの代替的な実施形態で用いることができる。本明細書で特に除外されない限り、このような組み合わせ及びさらなる組み合わせは全て、本発明の範囲内にあることが意図される。さらにまた、形態、嵌合、及び機能等に関する代替的な材料、構造、構成、方法、回路、デバイス、及び構成部品、ソフトウェア、ハードウェア、制御ロジック、代替物等、本発明の種々の態様、概念、及び特徴に関する種々の代替的な実施形態が本明細書で説明され得るが、このような説明は、現在既知であるか将来開発されるものであるかに関係なく、利用可能な代替的な実施形態の完全又は網羅的なリストであることを意図するものではない。当業者であれば、本発明の範囲内で、発明の態様、概念、又は特徴の１つ又は複数をさらなる実施形態に容易に取り入れることができ、このような実施形態が本明細書で明確に開示されていないとしてもそれを行うことができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念、又は態様が好ましい構成又は方法として本明細書で説明されている場合があっても、このような説明は、そのように明記されない限り、このような特徴が必要又は必須であることを示唆することを意図するものではない。さらにまた、本開示の理解に役立つように、例示的又は代表的な値及び範囲が含まれている場合があるが、このような値及び範囲は、限定を意味するものと解釈すべきではなく、そのように明記されている場合にのみ臨界値又は範囲であることが意図される。さらに、種々の態様、特徴、及び概念が、発明的、すなわち発明の形成部分であると本明細書中で明示されている場合があるが、このような明示は限定的なものではなく、発明自体又は特定の発明の一部であると明示されることなく本明細書で十分に説明される本発明の態様、概念、及び特徴がある場合もあり、こうした発明は、代わりに添付の特許請求の範囲に記載される。例示的な方法又はプロセスの説明は、全てのステップを全ての場合に必要であるものとして含むことに限定されず、これらのステップが示される順序も、そのように明記されない限り必要又は必須であると解釈すべきではない。
【００３２】
図１の全体的な概略図からでさえも、このような複雑なシステムは、洗浄及び色交換の準備を行うのが非常に困難であり時間がかかる可能性があることが理解できる。通常の粉体コーティング材料は非常に細かい微粒子であり、スプレーされている物体に向けて細かい雲状又はスプレーパターンで塗布される傾向がある。静電技術を用いても、有意量の粉体オーバースプレーは避けられない。色交換中の交差汚染は、多くの産業で重要な問題であるため、材料塗布システムを色交換ごとに徹底的に洗浄することができることが重要である。しかしながら、色交換は材料塗布システムをオフラインにする必要があるため、大きなコスト推進要素である。本発明は、ひとつにはより容易且つ迅速に洗浄できるポンプを提供することを目的とする。本発明のさらなる特徴及び態様は、洗浄性及び色交換時間に関する事項とは切り離して適用可能である。
【００３３】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃを参照すると、濃厚相ポンプ４０２の例示的な一実施形態が示されている。ポンプ４０２は移送ポンプとしても用いることができるが、材料をスプレーアプリケータ２０に供給するためのガンポンプとして特に設計される。ガンポンプ４０２並びに移送ポンプ４００及び４１０は、本明細書中の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう多くの共通の設計特徴を共有する。
【００３４】
本発明の一態様によれば、ポンプ４０２は、モジュール式設計である必要はないが、そうであることが好ましい。ポンプ４０２のモジュール構造は、ポンプマニホルド体４１４及び弁体４１６で実現される。マニホルド体４１４は、本明細書でさらに説明するように、多数の空気通路とともに一対のポンプ室を収容する。弁体４１６は、同様に本明細書で説明するように複数の弁要素を収容する。弁は、マニホルド体４１４から弁体４１６に伝達される空気圧信号に応答する。本明細書の例示的な実施形態は、空気圧ピンチ弁の使用を示しているが、空気圧ピンチ弁以外の他の制御弁設計を用いて本発明の種々の態様及び利点を実現できることが、当業者には容易に理解されるであろう。
【００３５】
ポンプの上側部分４０２ａは、パージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂに対応しており、ポンプの下側部分４０２ｂは、粉体入口ホースコネクタ４２０及び粉体出口ホースコネクタ４２２に対応している。粉体給送ホース２４（図１）が入口コネクタ４２０に接続されて、給送ホッパ２２等の供給源から粉体流が供給される。スプレーアプリケータがスプレーブース１２に配置された手動スプレーガンであるか自動スプレーガンであるかに関係なく、粉体供給ホース４０６（図１）を用いて、出口４２２がスプレーアプリケータに接続される。ポンプ４０２に供給された粉体は、流動化されてもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【００３６】
したがって、ポンプ４０２に出入りする粉体流は、ポンプの１つの端４０２ｂで生じる。これにより、本明細書でさらに説明するように、パージ機構４１８をポンプの反対端４０２ａに設けてより容易なパージ動作を行うことが可能になる。
【００３７】
ポンプ室（使用可能な代替的な実施形態である）が１つしかない場合、ポンプ内に２つの粉体路しか必要なくなるため、弁体４１６がマニホルドに直接接続される可能性がある。しかしながら、安定し一貫した調整可能な粉体流をポンプから生成するために、２つ以上のポンプ室が設けられる。２つのポンプ室が用いられる場合、これらは、一方のポンプ室が入口から粉体を受け取り、他方が粉体を出口へ供給するように、位相をずらして動作することが好ましい。このように、粉体はポンプから実質的に連続して流出する。最初にポンプ室に粉体を充填する必要があることにより個々のポンプ室の各々からの粉体流が途切れるため、ポンプ室が１つの場合はこれは当てはまらない。３つ以上のポンプ室が用いられる場合、それらのタイミングは必要に応じて調整することができる。いずれの場合も、全てのポンプ室が１つの入口及び１つの出口と連通していることが好ましいが、必須ではない。
【００３８】
本発明の一態様によれば、材料流は、ポンプ室の各々の一端から出入りする。これにより、一直線パージ機能をポンプ室の反対端で用いることができる機構が得られる。この例示的な実施形態では、各ポンプ室が同じポンプ入口及び出口と連通しているため、付加的なモジュールユニットを用いてＹブロックの形態の分岐状粉体流路が設けられる。
【００３９】
第１のＹブロック４２４が、マニホルド体４１４と弁体４１６との間で相互接続される。第２のＹブロック４２６がポンプの入口／出口端を形成し、第１のＹブロック４２４の反対側で弁体４１６の側部に接続される。第１の組のボルト４２８を用いて、マニホルド体４１４、第１のＹブロック４２４、及び弁体４１６が共に接合される。第２の組のボルト４３０を用いて、第２のＹブロック４２６が弁体４１６に接合される。したがって、図２Ａのポンプは、完全に組み立てられると非常に小型且つ堅牢であるが、下側Ｙブロック４２６は、流路磨耗部品を交換するために、ポンプを完全に分解しなくても容易に個別に取り外すことができる。第１のＹブロック４２４は、各粉体室から出る２つの分岐状粉体流路を提供する。各粉体室からの一方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ入口４２０と連通し、各粉体室からの他方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ出口４２２と連通する。第２のＹブロック４２６は、弁体４１６からポンプの入口４２０及び出口４２２への共通の粉体流路を結合するために用いられる。このように、各ポンプ室は、１つの制御弁を通してポンプ入口と連通し、別の制御弁を通してポンプ出口と連通する。したがって、この例示的な実施形態では、弁体にはポンプ室に出入りする粉体流を制御する制御弁が４つある。
【００４０】
マニホルド体４１４は、図２Ｂ、図２Ｅ、図２Ｇ、図３Ａ、及び図３Ｂに詳細に示されている。マニホルド４１４は、第１のボア４３４及び第２のボア４３６それぞれが貫通している本体４３２を含む。ボアはそれぞれ、ほぼ円筒形のガス透過性フィルタ部材４３８及び４４０それぞれを受け入れる。ガス透過性フィルタ部材４３８、４４０は、外径が縮小した下端４３８ａ及び４４０ａを含み、これらが第１のＹブロック４２４（図４Ｂ）内の座ぐり穴に挿入されることで、部材４３８及び４４０の整列及び安定を維持するのに役立つ。フィルタ部材の上端は、必要に応じて適当なシールを伴ってパージ空気接続具５０４の下端に当接する。フィルタ部材４３８及び４４０はそれぞれ、粉体ポンプ室としての役割を果たす内部容積（４３８ｃ、４４０ｃ）を画定するため、この実施形態では２つのポンプ粉体室が設けられる。ボア４３４、４３６の一部は、本明細書で後述するようにパージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂを受け入れるようになっている。
【００４１】
フィルタ部材４３８、４４０は、同一であってもよく、通常の空気等のガスは部材の円筒壁を通過させるが粉体は通過させないものとすることができる。フィルタ部材４３８、４４０は、例えば多孔質ポリエチレンでできていてもよい。この材料は、粉体給送ホッパの流動板に一般的に用いられる。例示的な材料は、約４０マイクロメートル（ミクロン）の気孔径及び約４０〜５０％の気孔率を有する。このような材料は、ジェンポール（Genpore）又はポロン（Poron）から市販されている。必要に応じて他の多孔質材料を用いてもよい。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、その関連するボア４３４、４３６の直径よりも小さな直径を有するため、ボアの壁とフィルタ部材の壁との間にはわずかな環状空間が設けられる（図２Ｅ、図２Ｇを参照）。この環状空間は、空気圧室としての役割を果たす。圧力室に負圧が加えられると、粉体ポンプ室に粉体が引き込まれ、圧力室に正圧が加えられると、粉体ポンプ室内の粉体が押し出される。
【００４２】
マニホルド体４３２は、一連の６つの入口オリフィス４４２を含む。これらのオリフィス４４２を用いて、空気圧エネルギー又は空気圧信号がポンプに入力される。オリフィスのうちの４つ４４２ａ、４４２ｃ、４４２ｄ、及び４４２ｆは、各空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、及び４４４ｆを介して弁ブロック４１６の各圧力室４４６と流体連通しているため、本明細書で後述するように弁作動空気を供給するために用いられる。なお、空気通路４４４は、マニホルド表面４４８からマニホルド体内に水平方向に延び、続いてマニホルド体の底面に向かって鉛直下方に延びて、上側Ｙブロック４２４及び弁体４１６を通る鉛直空気通路のそれぞれと連通し、弁体４１６の水平空気通路それぞれと接合して、各弁の圧力室にそれぞれ通じる。空気フィルタ（図示せず）がこれらの空気通路に含まれることで、弁要素又は他のシールの機能が損なわれた場合にポンプマニホルド４１４及び供給マニホルド４０４に粉体が逆流するのを防止することができる。残りの２つのオリフィス４４２ｂ、４４２ｅはそれぞれ、空気通路４４４ｂ及び４４４ｅを介してボア４３４、４３６と流体連通する。したがって、これらのオリフィス４４２ｂ、４４２ｅを用いて、正圧及び負圧がマニホルド体のポンプ圧力室に供給される。
【００４３】
オリフィス４４２は、マニホルド体の１つの平面４４８に形成されることが好ましいが、そうである必要はない。空気供給マニホルド４０４は、該供給マニホルド４０４がポンプマニホルド４１４に取り付けられるとポンプオリフィス４４２と整列して流体連通する対応するオリフィス組を含む。このように、空気供給マニホルド４０４は、弁及びポンプ室に必要なポンプ空気全てを１つの平面境界面を通して供給することができる。ポンプマニホルド４１４の面と空気供給マニホルド４０４の面との間にはシールガスケット４５０が圧縮されて、オリフィス間に流体密封シールを提供する。パージ空気に望まれる体積、圧力、及び速度を理由として、好ましくは別個のパージ空気接続部が供給マニホルドとポンプマニホルドとの間で用いられる。２つのマニホルド間は平面境界面であることが好ましいが、これは必須ではなく、供給マニホルド４０４からポンプへの空気圧入力ごとに個々の接続部を必要に応じて用いることができる。平面境界面は、一部の実施形態では電気ソレノイドを含む供給マニホルド４０４を、外側にポンプがある（キャビネット壁の開口を通して供給マニホルドに取り付けられている）キャビネット内に配置することを可能にするため、システム１０全体から電気エネルギーを絶縁するのに役立つ。ポンプ４０２は使用中にいかなる特定の向きに取り付けられる必要もないことに留意されたい。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、第１のＹブロック４２４は、それぞれのポンプ室４３４、４３６と整列する第１の穴４５２及び第２の穴４５４を含む。穴４５２、４５４はそれぞれ、２つの分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂそれぞれと連通している（図４Ｂは穴４５２の分岐のみを示す）。したがって、穴４５２は分岐４５２ａ及び４５２ｂと連通している。したがって、第１のＹブロック４２４には全部で４つの分岐があり、分岐のうち２つは一方の圧力室と連通し、他の２つは他方の圧力室と連通する。分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂは、２つのポンプ室に対してポンプを通る粉体路の一部を形成する。４つの分岐それぞれを通る粉体流は、本明細書で説明するように弁体４１６にある別個のピンチ弁により制御される。なお、Ｙブロック４２４は、４つの貫通空気通路４５６ａ、４５６ｃ、４５６ｄ、４５６ｆも含み、これらはマニホルド体４１４の空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、４４４ｆのそれぞれと流体連通している。ガスケット４５９を用いて、マニホルド体４１４と第１のＹブロック４２４との間に流体密封接続を提供してもよい。
【００４５】
穴４５２及び４５４は、従来のＯリング等のシール４６２、４６４（図２Ｃ）を受け入れる座ぐり穴４５８、４６０を含む。これらのシールは、フィルタ部材４３８、４４０の下端とＹブロックの穴４５２、４５４との間に流体密封シールを提供する。これらはわずかな公差変動も可能にするため、フィルタ部材が所定位置にしっかりと保持される。
【００４６】
さらに図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、弁体４１６は、対応する数のピンチ弁に対する圧力室として機能する４つの貫通ボア４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、及び４４６ｄを含む。弁体の上面４６６は、２つの凹状領域４６８及び４７０を含み、これらはそれぞれ、各ボア４４６の一端によりそれぞれが形成される２つの穴を含む。この実施形態では、第１の凹状部分４６８は、それぞれのボア４４６ｂ及び４４６ａによりそれぞれ形成されるオリフィス４７２及び４７４を含む。同様に、第２の凹状部分４７０は、それぞれのボア４４６ｄ及び４４６ｃによりそれぞれ形成されるオリフィス４７６及び４７８を含む。対応するオリフィスが、弁体４１６の反対側面４７９に形成される。
【００４７】
圧力室４４６ａ〜４４６ｄはそれぞれ、入口ピンチ弁要素４８０又は出口ピンチ弁要素４８１を保持する。各ピンチ弁要素４８０、４８１は、例えば、天然ゴム、ラテックス、又はシリコーン等の適当な材料でできている極めて軟質の可撓性部材である。各弁要素４８０、４８１は、ほぼ円筒形の中央体４８２及び中央体４８２よりも直径が大きな２つのフランジ端４８４を含む。フランジ端は、シールとして機能し、弁体４１６が第１のＹブロック４２４と第２のＹブロック４２６との間に挟まれるとボア４４６ａ〜４４６ｄの周りで圧縮される。このように、各ピンチ弁は、弁体４１６を通して第１のＹブロック４２４の分岐４５２、４５４のそれぞれまで粉体が流れる流路を画定する。したがって、一方の対のピンチ弁（吸引弁及び送出弁）はマニホルド体のポンプ室４４０の一方と連通し、他方の対のピンチ弁は他方のポンプ室４３８と連通する。一方のピンチ弁がポンプ室への粉体流を制御し（吸引）、他方のピンチ弁がポンプ室から出る粉体流を制御する（送出）ため、１つのポンプ室につき２つのピンチ弁がある。各ピンチ弁の中央体部分４８２の外径は、それに関連する圧力室４４６のボア径よりも小さい。これにより、各ピンチ弁に対する圧力室として機能する環状空間がその弁の周りに残る。
【００４８】
図５Ｂに示すように、弁体４１６は、４つの圧力室ボア４４６ａ〜４４６ｄとそれぞれが連通する空気通路４８６ａ〜４８６ｄを含む。これらの空気通路４８６ａ〜４８６ｄは、鉛直延長部（図５Ｂに見られる）４８８ａ〜４８８ｄを含む。これら４つの空気通路の延長部４８８ａ、４８８ｂ、４８８ｃ、４８８ｄはそれぞれ、マニホルド４１４の４つの空気通路４４４ｄ、４４４ｆ、４４４ａ、４４４ｃの鉛直部分及び上側Ｙブロック４２４の鉛直通路４５６ｄ、４５６ｆ、４５６ａ、４５６ｃと流体連通している。シール４９０が空気密封接続部として設けられる。
【００４９】
このように、弁体４１６の圧力室４４６はそれぞれ、マニホルド体、第１のＹブロック、及び弁体を通る内部通路を通り抜けてマニホルド体４１４の空気オリフィス４４２のそれぞれと流体連通する。正空気圧が供給マニホルド４０４（図１）からポンプマニホルド４１４に受け取られると、空気圧の力が可撓性の弁体の可撓性の外面に対して作用することにより、対応する弁４８０、４８１が閉じる。弁は、圧力室の外部の空気圧が除去されると、自らの弾性及び伸縮性により開く。この真の空気圧作動により、ピンチ弁の開閉にいかなる機械的作動又は他の制御部材も用いなくてよくなり、これは従来の設計を超える著しい改良である。４つのピンチ弁４８０、４８１はそれぞれ、ガンポンプ４０２に関して別個に制御されることが好ましい。
【００５０】
本発明の別の態様によれば、弁体４１６は、作業者が内部のピンチ弁の開閉を視認できるように十分に透明な材料でできていることが好ましい。適した材料はアクリルであるが、他の透明材料を用いてもよい。ピンチ弁を見ることができれば、粉体を見ることができるため、ピンチ弁の故障に関する優れた視覚的指示も得られる。
【００５１】
さらに図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、ポンプの残りの部分は、第２のＹブロック端体４９２により形成される入口端４０２ｂである。端体４９２は、それぞれがＹブロック４９８ａ及び４９８ｂを受け入れるようになっている第１の凹部４９４及び第２の凹部４９６を含む。Ｙブロックの一方は粉体入口に用いられ、他方は粉体出口に用いられる。各Ｙブロック４９８は、内面が粉体流に曝されるため、磨耗部品(component)である。端体４９２は、単に弁体４１６にボルト締めされるため、単に端体４９２を取り外すことにより磨耗部品を交換するだけでよく、したがってポンプの残りの部分を分解する必要がなくなる。
【００５２】
各Ｙブロック４９８は、接続具又は他の適当なホースコネクタ４２０、４２２（図２Ａ）を受け入れるようになっている下側穴５００を含み、１つの接続具は、粉体供給源につながるホース２４と、スプレーガン２０等のスプレーアプリケータにつながる別のホース４０６とに接続される（図１）。各Ｙブロックは、穴５００から延びる２つの粉体路分岐５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、及び５０２ｄを含む。第２のＹブロック４９８の各粉体路は、ピンチ弁体４１６のピンチ弁４８０、４８１のそれぞれと流体連通している。したがって、入口４２０からポンプに入る粉体は、２つの下側Ｙブロック４９８のうち第１のＹブロックを通ってピンチ弁の２つに分岐し、そこからポンプ室に至る。同様に、２つのポンプ室からの粉体は、他方の下側Ｙブロック４９８によって、他の２つのピンチ弁から１つの出口４２２に再合流する。
【００５３】
粉体流路は以下の通りである。粉体は、共通の入口４２０から入り、下側Ｙブロック４９８ｂの経路５０２ａ又は５０２ｂを介して２つの入口又は吸引ピンチ弁４８０に分岐する。入口ピンチ弁４８０はそれぞれ、第１のすなわち上側Ｙブロック４２４内の各経路の一方の分岐４５２、４５４それぞれを介して粉体ポンプ室４３４、４３６のそれぞれに接続される。上側Ｙブロック４２４の他方の分岐４５２、４５４はそれぞれ、各ポンプ室から粉体を受け取り、粉体は第１のＹブロック４２４を通って２つの出口又は送出ピンチ弁４８１に流れる。出口ピンチ弁４８１のそれぞれは、下側Ｙブロック４９８ａの分岐５０２のそれぞれにも接続され、両ポンプ室からの粉体は１つの出口４２２で再合流する。
【００５４】
空気圧流路は以下の通りである。ピンチ弁のいずれかが閉じると、供給マニホルド４０４がマニホルド体４１４の各オリフィス４４２において圧力を上昇させる。上昇した空気圧は、マニホルド体４１４の各空気通路４４２、４４４を通って第１のＹブロック４２４の各空気通路４５６を進み、弁体４１６の各空気通路４８６に入って適当な圧力室４４６に流れる。
【００５５】
本発明によるポンプは、粉体ポンプ室のパーセント充填に基づいた比例流量弁を可能にし、これは、粉体をポンプ室に給送するピンチ弁の開放時間を制御することによりポンプからの粉体の流量を正確に制御できることを意味することに留意されたい。これにより、ポンプサイクル（すなわち、ポンプ室を充填し空にするまでの総持続時間）を、流量に関係なく粉体の滑らかな流れが得られるのに十分なまでに短くすることができ、流量はピンチ弁の動作により別個に制御される。したがって、流量は、ポンプにいかなる物理的変更を加える必要もなく、ピンチ弁の制御により完全に調整することができる。
【００５６】
パージ機能は、本発明の別の態様により大幅に単純化される。このポンプ設計は、粉体がポンプ室の一端から出入りする方法を提供するため、ポンプ室の反対端はパージ空気用に用いることができる。図２Ａ、図２Ｃ、図２Ｅ、及び図２Ｇを参照すると、パージ空気接続具５０４がそれぞれのポンプ室４３８、４４０の上端に挿入される。接続具５０４は、ポンプ室４３８、４４０への流入のみを許すように配置される各逆止め弁５０６を受け入れる。逆止め弁５０６は、パージ空気ホースを接続することができる各パージ空気ホース接続具５０８を受け入れる。本明細書で後述するように、パージ空気は供給マニホルド４０４からポンプに供給される。したがって、パージ空気は粉体ポンプ室を通りポンプ内の粉体路の残りの部分を通って一直線に流れることで、色交換作業のためにポンプを非常に効果的にパージすることができる。このパージ作業を行うために作業者が特別な接続又は変更を行う必要は全くないため、洗浄時間が短縮される。システム１０が設置されると、パージ機能は常に接続されていて利用可能であるため、色交換時間が大幅に短縮される。作業者がポンプとのいかなる粉体接続又は空気圧接続も形成又は切断する必要なく、制御システム３９によりパージ機能を行うことができるからである。
【００５７】
なお、図１及び図２Ａから、４つのピンチ弁４８０、４８１の全てが開放状態である場合、パージ空気はポンプ室を通り第１のＹブロック４２４の粉体路、ピンチ弁４８０、４８１自体、第２のＹブロック４９８を通って一直線に流れ、入口４２０及び出口４２２の両方から出る。このようにして、パージ空気はポンプ内全体に供給されてからスプレーアプリケータに供給されて、そのデバイスをパージするとともに給送ホースを粉体供給源２２までパージすることができる。したがって、本発明の別の態様によれば、順方向及び逆方向のパージを可能にする濃厚相ポンプの概念が提供される。
【００５８】
図７を参照すると、図示の供給マニホルド４０４は、実質的にはポンプ４０２への空気流を制御する一連のソレノイド弁及び空気源である。図７に示す特定の構成は例示であり、限定を意図するものではない。ポンプ４０２を操作するための空気の供給は、マニホルド機構なしで多種多様な方法で行うことができる。図７の実施形態は、ポンプを有する平面境界面構成に特に有用であるものとして提供されているが、他のマニホルド設計を用いることもできる。
【００５９】
本明細書で上述したように、供給マニホルド４０４は、ポンプマニホルド体４１４（図３Ａ）の表面４４８に対して取り付けられる第１の平面５１２を有する供給マニホルド体５１０を含む。したがって、平面５１２は、ポンプマニホルド４１４のそれぞれのオリフィス４４２と整列する６つのオリフィス５１４を含む。供給マニホルド体５１０は、適当な数及び場所の空気通路を内部に有するように加工されることにより、適切な空気信号が正しい時点でオリフィス５１４に送られる。このように、マニホルドはさらに、オリフィス５１４への空気流を制御するとともにパージ空気流を制御するために用いられる一連の弁を含む。従来のベンチュリポンプ５１８を用いることにより、マニホルド４０４内で負圧が生成される。システム空気又は工場空気が、適当な接続具５２０を介してマニホルド４０４に供給される。マニホルドは、単にポンプを操作する空気源用の空気通路を提供するように動作し、多種多様な方法で実施することができるため、物理的なマニホルド構成の詳細は本発明の理解及び実施に必要ではない。むしろ、注目すべき詳細は空気圧流の概略図に関して説明される。しかしながら、この時点で、本発明の別の態様によれば、本明細書で後述する目的で弁体４１４のピンチ弁のそれぞれに対して別個の制御弁が設けられることに留意されたい。
【００６０】
図８を参照すると、本発明の一態様による第１の実施形態に関する空気圧図が提供されている。主要空気４０８が供給マニホルド４０４に入り、第１の調整器５３２に進んで、ポンプ圧力源５３４がポンプ室４３８、４４０に供給されるとともにパターン整形空気源４０５が空気ホース４０６を介してスプレーアプリケータ２０に供給される。主要空気は、パージ空気ソレノイド弁５３８の制御下でパージ空気源５３６としても用いられる。主要空気は、第２の調整器５４０にも進み、（ポンプ室４３８、４４０に対する負圧を生成するための）ベンチュリポンプを操作するために用いられるベンチュリ空気圧源５４２が生成され、且つピンチ弁４８０、４８１を操作するためのピンチ空気源５４４が生成される。
【００６１】
本発明の別の態様によれば、ソレノイド制御弁５３８又は他の適当なパージ空気の制御デバイスを用いることで、複数のパージ機能が得られる。第１の態様は、２つ以上の異なるパージ空気圧及びパージ空気流を選択できることにより、ソフト及びハードのパージ機能が可能になることである。ソレノイド弁に加えて他の制御機構を用いて、２つ以上のパージ空気流特性を提供してもよい。制御システム３９がソフトパージ若しくはハードパージを選択するか、又は手動入力をこの選択に用いることができる。ソフトパージ機能では、供給マニホルド４０４を通して、多孔質部材４３８、４４０とそれぞれのボア４３４、４３６との間の環状空間であるポンプ圧力室４３４、４３６に、少ないパージ空気流が供給される。制御システム３９はさらに、一組のピンチ弁（吸引又は送出）を開き、他方を閉じたままにするよう選択する。パージ空気は多孔質フィルタ４３８、４４０を通過して開いた弁から出て、スプレーガン２０に向けて順方向に、又は供給源２２に向けて逆方向に（後方に）システムをパージする。次に、制御システム３９は開くピンチ弁と閉じるピンチ弁とを逆にする。ソフトパージは、４つのピンチ弁全てを開くことにより同時に両方向で行うこともできる。同様に、高いパージ空気圧及びパージ空気流は、順方向、逆方向、又は両方向同時の、ハードパージ機能に用いることができる。多孔質部材４３８、４４０に空気を通すことにより行われるパージ機能は、多孔質部材に詰まっている粉体を除去するのにも役立つため、交換が必要となる前の多孔質部材の耐用寿命が延びる。
【００６２】
ハード又はシステムパージは、２つのパージ機構４１８ａ及び４１８ｂを用いて行うこともできる。高圧流空気をパージ空気接続具５０８から入力することができ（パージ空気は供給マニホルド４０４から供給できる）、この空気は、多孔質部材４３８、４４０により一部が画定される粉体ポンプ室を一直線に流れてポンプから出る。この場合も、ピンチ弁４８０、４８１を所望に応じて選択的に動作させて、順方向、逆方向、又は両方向同時にパージを行うことができる。
【００６３】
パージを同時に両方向にのみ行うことができるのであれば、パージ空気が最も低抵抗な経路を流れるため粉体路領域の一部を十分にパージすることができないので、順方向又は逆方向のみに任意にパージできることでより優れたパージ能力が得られることに留意されたい。例えば、スプレーアプリケータ及び供給ホッパのパージを試みる場合、アプリケータが空気流を受け入れるように完全に開いていれば、パージ空気はアプリケータから流出する傾向があり、ホッパ又は供給源が十分にパージされないかもしれない。
【００６４】
したがって、本開示は、供給源からスプレーガンに至るまでの粉体路全体を、作業者による行為を事実上必要とせずに別個に又は同時にパージすることができるポンプ設計を提供する。オプションのソフトパージは、粉体路にハードパージ空気を入れる前に残渣粉体を流路から軽く吹き飛ばすことにより、ハードパージによる融着又は他の悪影響が先に起こるのを防止するのに有用である可能性がある。
【００６５】
ベンチュリ用の正空気圧５４２は、制御ソレノイド弁５４６に入り、そこからベンチュリポンプ５１８に進む。ベンチュリポンプの出力５１８ａは、２つのポンプソレノイド弁５４８、５５０の入口に接続される負圧または部分真空である。ポンプ弁５４８、５５０は、ポンプ室４３８、４４０に正圧を加えるか負圧を加えるかを制御するために用いられる。弁５４８、５５０のさらなる入力部が、ポンプ圧空気５３４を受け入れる第１のサーボ弁５５２から正圧空気を受け入れる。ポンプ弁５４８、５５０の出口は、本明細書で上述した空気通路方式でポンプ室のそれぞれに接続される。なお、パージ空気５３６が多孔管４３８、４４０を通過することが概略的に示されている。
【００６６】
したがって、ポンプ弁５５０及び５４８を用いて、一方のポンプ室が加圧されているときに他方が負圧下にあり、またその逆の状態になるように通常は１８０°位相をずらしてポンプ室に正圧及び負圧を交互に加えることにより、ポンプ４０２の動作が制御される。このように、一方のポンプ室に粉体が充填されている一方で他方のポンプ室は空になっていく。ポンプ室には、粉体を完全に「充填」してもしなくてもよいことに留意されたい。本明細書で説明するように、ピンチ弁ごとに独立した制御弁を用いることにより、本発明を用いて非常に少ない粉体流量を正確に制御することができる。すなわち、ピンチ弁は、各ポンプサイクル中にポンプ室に多量又は少量の粉体を供給するように、ポンプ室のサイクル速度とは無関係に制御することができる。
【００６７】
ピンチ弁空気５４４は、４つのピンチ弁制御ソレノイド５５４、５５６、５５８、及び５６０に入力される。４つの弁は、４つのピンチ弁４８０、４８１のそれぞれの動作を好ましくは独立してタイミング制御するように用いられる。図８では、「送出ピンチ弁」は、粉体がポンプ室から出る際に通る２つのピンチ弁４８１を指し、「吸引ピンチ弁」は、粉体がポンプ室に給送される際に通る２つのピンチ弁４８０を指す。同じ参照符号を用いているが、各吸引ピンチ弁及び各送出ピンチ弁は別個に制御される。
【００６８】
第１の送出ソレノイド弁５５４が第１の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第２の送出ソレノイド弁５５８が第２の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第１の吸引ソレノイド弁５５６が第１の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御し、第２の吸引ソレノイド弁５６０が第２の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御する。
【００６９】
このように、図８の空気圧図は、制御システム３９（図１）からの種々の制御信号に応答してマニホルド４０４が生成する機能空気流を示している。
【００７０】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、本発明の別の態様によれば、移送ポンプ４００も意図される。移送ポンプの多くの態様は、スプレーアプリケータポンプ４０２と同じ又は同様であるため、詳細に繰り返す必要はない。
【００７１】
ガンポンプ４０２を移送ポンプとして用いることもできるが、移送ポンプは、必要に応じた速さで容器間で大量の粉体を移動させるのに主に用いられる。さらに、本明細書で説明される移送ポンプは、同じ四方独立ピンチ弁の動作を有さないが、切替弁をガンポンプと同じ制御プロセスで動作させることができる。例えば、一部の用途では、大量の材料を大きな表面に塗布しつつ仕上げの制御を維持することが必要である。移送ポンプは、本明細書に記載された４つの独立したピンチ弁の制御プロセスも組み込むことにより、アプリケータのポンプとして用いることができる。
【００７２】
図１のシステムでは、移送ポンプ４００を用いて、回収システム２８（サイクロン等）から給送センター２２に粉体が戻される。移送ポンプ４１０もまた、箱等の供給源から給送センター２２にバージン粉体を移送するために用いられる。このような例及び他の例では、粉体流がスプレーアプリケータに送られていないため、流れ特性は移送ポンプにおけるほど重要ではない。そこで、本発明の一態様によれば、ガンポンプは移送ポンプの性能期待値に対応するように変更される。
【００７３】
移送ポンプ４００では、粉体流量を増加させるためにより大きなポンプ室が必要である。図９Ａ及び図９Ｂの実施形態では、この場合、ポンプマニホルドが２つの延長管状ハウジング５６４及び５６６に置き換えられ、これらは長い多孔管５６８及び５７０を囲んでいる。長い管５６８、５７０は、各ポンプサイクル中により大量の粉体を収容することができる。多孔管５６８、５７０は、ハウジング５６４、５６６よりもわずかに小さな直径を有するため、正圧及び負圧両方のための圧力室としての役割を果たす管状空間が互いに間に設けられる。空気ホース接続具５７２及び５７４が空気ホースを接続するために設けられ、空気ホースは、本明細書で後述される移送ポンプ空気供給システムの正圧及び負圧源にも接続される。ポンプマニホルドが用いられていないため、空気圧エネルギーはポンプ４００に個別に配給される。
【００７４】
空気ホース接続具５７２及び５７４は、各ハウジング５６４及び５６６内の圧力室と流体連通している。このように、粉体室５６８及び５７０に対する粉体の引き込み及び押し出しは、ガンポンプ設計におけるように負圧及び正圧により行われる。また同様に、逆止め弁５８０、５８２を含むパージ穴機構５７６及び５７８が設けられ、ガンポンプ設計と同じ方法で機能する。
【００７５】
ガンポンプ設計におけるように、ポンプ室５６８及び５７０に出入りする粉体流を制御する４つのピンチ弁５８５を収容する弁体５８４が設けられる。ガンポンプにおけるように、ピンチ弁は、弁体５８４の各圧力室内に配置され、正空気圧を用いて弁を閉じ、正圧が除去されると弁が自らの弾性で開くようにする。しかしながら、間もなく説明するように、異なるピンチ弁作動方式が用いられる。上側Ｙブロック５８６及び下側Ｙブロック５８８もまた、ガンポンプ設計におけるように分岐粉体流路を提供するために設けられる。したがって、下側Ｙブロック５８８は、粉体入口接続具５９０及び粉体出口接続具５９２とも連通している。したがって、１つの入口から入った粉体は、各ピンチ弁及び上側Ｙブロック５８６を通って両方のポンプ室５６８、５７０に流れ、ポンプ室５６８、５７０から出た粉体は、各ピンチ弁を通って１つの出口５９２へ流れる。分岐粉体流路は、ガンポンプの実施形態と同様にして実現されるため、本明細書で繰り返す必要はない。移送ポンプは、ガンポンプにおけるように下側Ｙブロック５８８に交換可能な磨耗部品又はインサートを組み込んでもよい。
【００７６】
この場合も、ポンプマニホルドが移送ポンプで用いられていないため、ガンポンプ設計におけるように圧力室に配置されるピンチ弁の操作のために別個の空気入口５９４及び５９６が設けられる。以下に記載の理由から４つのピンチ弁があるが、空気入口は２つしか必要ない。エンドキャップ５９８を用いて、ハウジングを整列させたまま保持するとともに、空気接続具及びパージ接続具用の構造を提供することができる。
【００７７】
移送ポンプにおいて粉体流の流量は品質よりも極めて重要であるため、４つのピンチ弁全ての個別制御は、代替的に行うこともできるが必須ではない。したがって、ピンチ弁の対は同時に、ポンプのサイクル速度と一致して作動させることができる。換言すれば、一方のポンプ室に粉体が充填されているときには他方のポンプ室は粉体を放出しており、したがってピンチ弁の各対が開閉する。ピンチ弁は、ポンプ室への正圧及び負圧の作動と同期して作動させることができる。さらに、ピンチ弁圧力室への１つの空気入口は、一緒に動作するピンチ弁対の圧力室の各対を内部接続することにより用いることができる。したがって、２つのピンチ弁は粉体をポンプから出す送出弁として用いられ、２つのピンチ弁は粉体をポンプに引き込む吸引弁として用いられる。しかしながら、ポンプ室は送出及び吸引を交互に行うため、半サイクルごとに１つの吸引ピンチ弁の開放及び１つの送出ピンチ弁の開放が起こり、それぞれがポンプ室の異なる１つに接続される。したがって、弁体５８４内では、１つの吸引ピンチ弁の圧力室及び１つの送出ピンチ弁の圧力室が共に接続され、他の２つのピンチ弁の圧力室も共に接続される。これは各ピンチ弁が異なるポンプ室に接続されるピンチ弁対で行われる。相互接続は、単に弁体内の圧力室の対間に交差通路を設けることにより達成することができる。
【００７８】
図１０を参照すると、移送ポンプ４００の例示的な空気圧図は、スプレーアプリケータとともに用いられるポンプに関してより幾分簡略化されている。移送ポンプ室に対して負圧を生成するために用いられるベンチュリポンプ６００に、主要空気４０８が入力される。主要空気は調整器６０２にも導入され、送出空気が第１の室ソレノイド弁６０４及び第２の室ソレノイド弁６０６への各入力部に供給される。室弁は、入力としてベンチュリポンプ６００からの負圧も受け取る。ソレノイド弁６０４、６０６は、移送ポンプの各圧力室と流体連通している各出力部６０８、６１０を有する。
【００７９】
この実施形態のソレノイド弁は、電気的に作動されるのではなく空気作動される。したがって、空気タイマ又はシャトル弁６１６からの空気信号６１２及び６１４を用いて、ポンプの圧力室への正圧出力と負圧出力との間で弁６０４、６０６が切り替えられる。適した空気タイマ又はシャトル弁の一例は、ホエルビガー・オリガ（Hoerbiger-Origa）から入手可能なモデルＳ９ ５６８／６８−１／４−ＳＯである。ガンポンプにおけるように、ポンプ室は、一方が充填されているときに他方が放出しているように切り替わる。シャトルタイマ信号６１２は、四方弁６１８を作動させるためにも用いられる。主要空気は、移送ポンプのピンチ弁用のピンチ空気６２２を生成するために調整器６２０により低圧に低下される。ピンチ空気６２２は、四方弁６１８に送出される。ピンチ空気は、一方のポンプ室のピンチ弁６２４及び他方のポンプ室のピンチ弁６２６に結合され、関連する対がポンプ室と同じサイクル時間で一緒に開閉する。例えば、送出ピンチ弁６２４ａが一方のポンプ室に対して開くと、他方の送出ピンチ弁６２６ａが閉じ、吸引ピンチ弁６２４ｂが閉じると吸引ピンチ弁６２６ｂが開く。弁は各ポンプサイクルの後半中に逆になるため、ガンポンプと同様にポンプ室も切り替わる。ピンチ弁はポンプ室と同じタイミングサイクルで動作するため、連続的な粉体流が得られる。
【００８０】
図１１は、移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、ポンプの基本的な動作は同じであるが、ここでは、１つの弁６２８を用いてポンプ室への正圧及び負圧を切り替える。この場合、空気圧周波数発生器６３０が用いられる。適したデバイスは、クロウゼット（Crouzet）から入手可能なモデル８１ ５０６ ４９０である。発生器６３０は、ポンプ室の四方弁６２８及びピンチ空気四方弁６１８を作動させる様々な空気信号を生成する。したがって、ポンプ室及び関連するピンチ弁の交互サイクルが達成される。
【００８１】
図１２は、ピンチ弁４８０、４８１の独立制御により可能となる本発明の流量制御の態様を示す。この図は、説明を目的としたものであり、実際の測定データを示すものではないが、本開示による通常のポンプは同様の性能を示すであろう。グラフは、ポンプからのポンド／時での総流量対ポンプサイクル時間を表している。４００ミリ秒という通常のポンプサイクル時間は、多孔質部材を囲む圧力室に負圧及び正圧が加えられる結果として４００ミリ秒の時間窓内で各ポンプ室が充填又は放出を行っていることを意味する。したがって、各ポンプ室は、合計８００ミリ秒の時間で充填及び放出を行う。グラフＡは、ピンチ弁がポンプ室と同じ時間間隔で動作する場合の通常の応答を示す。これにより、所与のサイクル時間で最大の粉体流が得られる。したがって、サイクル時間が長くなると、ポンプの動作が遅くなるため粉体流の量が減少する。したがって、ポンプ室を充填するのに要する実際の時間はポンプサイクル時間よりもはるかに短いため、サイクル時間が短くなると流量は増加する。したがって、ポンプの運転の速さ又は遅さ（ポンプ圧力室に負圧及び正圧を加える持続時間に基づいたポンプサイクル時間）と粉体流量との間には直接の関係がある。
【００８２】
グラフＢは、ポンプサイクル時間に対するピンチ弁サイクル時間を変えることにより粉体流量、特に低流量を制御及び選択できることを示しているため、注目に値する。例えば、吸引ピンチ弁が開いたままである時間を短縮することにより、ポンプ室が吸引モードである時間がどんなに長くてもポンプ室に入る粉体が少なくなる。図１２において、例えば、グラフＡは点Ｘで、４００ミリ秒のポンプサイクル時間では約１７．６９ｋｇ／時の流量が得られることを示している。しかしながら、ピンチ弁が閉じている時間が４００ミリ秒より短い場合、ポンプサイクル時間が４００ミリ秒のままであっても流量は点Ｙすなわち約４．９９ｋｇ／時まで減少する。これにより保証されるのは、低流量でも滑らかで一貫した粉体流である。滑らかな粉体流は、ポンプサイクル速度を高めることにより生じるが、上記のように、これにより粉体流量も多くなるであろう。したがって、粉体流量は少ないが滑らかな粉体流を得るために、本発明は、吸引ピンチ弁の動作、及び任意選択で同様に送出ピンチ弁の動作も独立制御できることにより、ポンプサイクル速度が速くなっても粉体流量を制御できるようにする。作業者は、単に所望の速度を入力することにより流量を容易に変えることができる。制御システム３９は、ピンチ弁の開放時間を適宜調整することにより所望の流量が得られるようにプログラムされる。流量制御は十分に正確であるため、実際の流量を測定するためにセンサを用いる閉ループ式ではなく事実上開ループの流量制御方式であることが意図される。経験的データを所与のシステム設計全体について収集して、種々のポンプサイクル時間及びピンチ弁サイクル時間での流量を測定することができる。この経験的データは、続いて材料流量の製法（レシピ）として記憶される。これは、特定の流量が要求された場合に、その流量が得られるピンチ弁サイクル時間を制御システムが知っていることを意味する。特に低流量での流量制御は、より正確であり、従来のシステムで行わなければならなかったようにポンプサイクル時間を長くするのではなくピンチ弁の開放すなわち吸引時間を調整することにより、より良好で均一な流れが生成される。したがって、本発明は、所望であればポンプサイクル速度を変えずにポンプからの材料の流速を制御することができる測量可能ポンプを提供する。
【００８３】
図１３は、本発明の例示的なポンプ制御の概念をさらに示す。グラフＡは、５００ミリ秒のポンプサイクル速度での流量対ピンチ弁開放時間を示し（ミリ秒単位）、グラフＢは、８００ミリ秒のポンプサイクル時間に関するデータを示している。グラフはいずれも、本明細書で説明するように２室ポンプに関するものである。まず、両方のグラフで、ピンチ弁開放時間が長くなるとともに流量が増加することに留意されたい。しかしながら、グラフＢは、確定可能なピンチ弁開放時間を超えてから流量が最大に達することを示している。これは、ピンチ弁が開いている時間の長さに関係なく、限られた量の粉体しかポンプ室に充填できないからである。グラフＡは、同じピンチ弁持続時間に関して表した場合に同様のパターンを示すであろう。両方のグラフは、ポンプから任意の粉体流を得るための確定可能な最短ピンチ弁開放時間があることも示している。これは、粉体が実際にポンプ室に吸い込まれポンプ室から押し出されるのに十分なほど長い時間、ピンチ弁が開いていなければならないからである。なお、概して、所与のピンチ弁持続時間では、グラフＡのポンプ速度が速いほど流量が多くなる。
【００８４】
本明細書に示されているデータ、値、及びグラフは、実際のポンプ設計によって大きく変わるため、例示的であり非限定的であることが意図される。制御システム３９は、単に制御システム３９にピンチ弁の弁開放時間及びポンプ室の吸引／加圧時間を調整させることにより可変流量を提供するように、容易にプログラムされる。これらの機能は、材料流量制御６３２プロセスにより操作される。
【００８５】
代替的な実施形態では、ポンプからの材料流量は、粉体ポンプ室に粉体を吸い込むためにポンプ圧力室の吸引が行われる持続時間を調整することにより制御することができる。ポンプサイクル全体は一定に、例えば８００ミリ秒に保つことができるが、４００ミリ秒の充填時間の間に吸引が実際に行われる時間は、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体の量を制御するために調整することができる。真空（負圧）が長く加えられるほど、ポンプ室に引き込まれる粉体は多くなる。これにより、吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁の制御を用いることとは別に、材料流量の制御及び調整が可能になる。
【００８６】
しかしながら、別個のピンチ弁制御を用いることで、この代替的な実施形態の材料流制御が強化される。例えば、上記のように、サイクルごとに粉体室に吸い込まれる粉体の量を制御するために吸引時間を調整することができる。ピンチ弁の動作も制御することにより、この吸引が行われるタイミングを制御することもできる。吸引は、負圧が圧力室に加えられている間のみ、しかも吸引ピンチ弁が開いている間のみ行われる。したがって、吸引時間が終了した時点で、吸引ピンチ弁を閉じることができ、圧力室への負圧を止めることができる。これにはいくつかの利点がある。１つの利点は、圧力室から吸引力を除去することにより、負圧を形成するベンチュリポンプに必要な加圧プロセス空気の消費が少なくなることである。別の利点は、吸引期間を送出期間（送出期間は正圧が圧力室に加えられる期間である）から完全に分離できるため、吸引と送出とが重ならないことである。これにより、粉体ポンプ室における粉体の吸引から送出への遷移時間の間に逆流が生じるのが防止される。したがって、吸引時間の制御を用いるとともに独立したピンチ弁制御を用いることにより、吸引が行われるタイミングを、例えばポンプサイクルの吸引部分の途中になるように制御して、正圧が加えられている送出サイクルと重なるのを防止することができる。材料流量の制御にピンチ弁を用いる本明細書の実施形態のように、この代替的な実施形態は、経験的データ又は他の適当な分析を利用して、所望の流量を得るために制御するのに適した吸引持続時間及びオプションのピンチ弁動作時間を求めることができる。ポンプサイクルの放出すなわち送出部分の間は、送出時間の間中、正圧を維持することができる。これにはいくつかの利点がある。正圧を維持することにより、ポンプをスプレーガンに接続するホースに粉体流が滑らかに入る。吸引ピンチ弁は送出時間中閉じたままにすることができるため、送出（すなわち正圧）期間の終了とそれに続く吸引期間の開始とを重ねることができる。２つのポンプ室を用いるため、この重複は、ガンにつながる送出ホース内に常に正圧があることを確実にすることにより、流れを滑らかにして震えを最小限に抑える。この重複はさらに、吸引ピンチ弁が開いているときに正圧が逆流を引き起こさないようにピンチ弁のタイミングを調整することができると同時に、滑らかな粉体流を確実にする。繰り返すが、ピンチ弁及び圧力室のタイミングシナリオは全て、ポンプが望むいかなる流れ特性及び流量も実現するように、選択して制御システム３９に容易にプログラムすることができる。経験的データを分析して、種々の製法についてのタイミングシーケンスを最適化することができる。
【００８７】
本開示は、ポンプの操作に必要な加圧プロセス空気の使用に関して非常に効率的である、濃厚相ポンプを意図している。上記のように、ピンチ弁を別個にタイミング調整できるため、吸引圧力はポンプ流量制御プロセスの一部として任意に止めることができる。これにより、負の吸引圧力を生成するベンチュリポンプを操作するためのプロセス空気消費が減る。濃厚相輸送を用いることで、ポンプからガンへの材料の輸送に必要な粉体流路の形状を小さく、且つ空気を少なくすることができる。さらにまた、ピンチ弁は常開モードで動作するため、ピンチ弁を開くか又は開いたまま維持するための空気圧又は制御部材若しくはデバイスは必要ない。
【００８８】
したがって、本明細書における本発明のポンプ設計は、作業者が所望の流量の入力以外にシステムにいかなる変更も加えずにポンプの出力流量を選択できることを意味する、拡張可能な材料流量ポンプ出力を提供するために使用可能である。これは、キーボード若しくは他の適当な機構等の任意の適当なインタフェースデバイスを介して行ってもよく、又は物体に材料を塗布するための製法の一部として流量を制御システム３９にプログラムしてもよい。このような製法は、一般に、流量、電圧、空気流量制御、パターン整形、トリガ時間等を含む。
【００８９】
本明細書で説明した本発明の態様及び特徴の１つ又は複数を組み込んだ、又は多孔管を用いる他のポンプ設計に存在し得るポンプには、場合によっては低下する可能性がある多数の動作及び性能特性があることが分かった。さらに、本明細書で説明されるポンプ設計だけでなく、多孔質バリアを利用してポンプ室に吸引及び正圧を交互に加えるタイプの他の濃厚相ポンプ設計の、これらの動作及び性能特徴を改善するために用いることができる、代替的及び／又は選択的な制御プロセスがあることが分かった。
【００９０】
例えば、濃厚相粉体は定義上、空気量が少ない濃い混合物であるため、混合物が多少の慣性を有する傾向があり、これは、吸引状態の開始部分にあるポンプ室４３８ｃ、４４０ｃへの粉体の吸引に初めに抵抗することが分かった。この慣性が存在する理由の１つは、粉体が、ポンプサイクルの送出部分中に圧力下で送出されている間、ポンプに続く粉体路内に留まっているからである。本開示の発明の一態様によれば、吸引ピンチ弁及び関連の制御弁は、吸引状態又は持続時間の開始部分により高いエネルギーの吸引スパイクをもたらすような順序及びタイミングにされ得る。このスパイクは、濃厚相粉体の慣性を克服して、ポンプ室への粉体の移動を開始させるのに役立つ。初期スパイクの後、吸引圧力は通常、所望又は所定の範囲に低下する。スパイク作用は、ポンプ室への粉体流の慣性遅延を示さない混合物及び／又はポンプ設計には不要であり得る。
【００９１】
別の例として、例えばポンプ室管４３８、４４０で用いることができるような多孔質材料は、時間が経つにつれて塞がれる、すなわち「目詰まりする」傾向がある。これは単に、非常に小さな粉体粒子が多孔質材料の中又は表面に溜まることが避けられないことにより生じる。したがって、空気流に対する材料の気孔率が次第に低下する。ポンプ管４３８、４４０は、長期間を経て「使い込まれ」、おそらく数百時間の動作の間その状態をある程度維持した後で、多孔質材料で維持できる空気流が不十分になる程度まで目詰まりする傾向があることが分かった。本発明の別の態様によれば、比較的低く任意に最適化された吸引力を早期に加えることによって、管が「使い込まれる」期間を大幅に延ばすことができるため、管４３８、４４０の全体的な耐用寿命が延びる。例えば、ポンプ室に粉体を吸い込むために加えられる吸引力は、粉体がポンプ室に十分に引き込まれることを確実にするのに過不足のないレベル又は範囲に設定され得る。この特徴は、上述の初期スパイクの概念とともに任意に用いることができる。低い吸引力を用いることによって、管が使い込まれるのに要する時間がはるかに延びるため、より長い期間にわたって目詰まりすることがない。なお、この文脈における「早期」とは、管の耐用寿命と、新たなポンプ又は新たな管の動作中に吸引力を加えることとに関するものであり、任意の高いスパイクも用いることができる初期吸引時間に関するものではない。
【００９２】
本発明の別の態様によれば、管の目詰まりは、流量制御特徴を任意に実施することによって補償される。上述のように、管４３８、４４０が時間を経るにつれて目詰まりすると、圧力が吸引であるか送出であるか（送出とは、粉体をポンプ室から押し出すための正圧を意味する）に関係なく、所与の加えられる力又は圧力に対して、多孔質材料を通る空気の流量が減少する。本発明の別の態様によれば、流量制御を用いて、所望の空気流量を維持するように、例えば、粉体がポンプ室に十分に吸い込まれポンプ室から押し出されることを確実にするための所望又は所定の最小流量を維持するように、加える圧力を高めることができる。所定又は所望の値又は範囲は、吸引と送出とで異なっていてもよく、又は場合によっては同じであってもよい。流量制御は、正圧送出空気流、吸引圧力空気流、又はこれら両方で実施することができる。
【００９３】
本発明のこれらの態様は全て、一緒に、単独で、又は種々の組み合わせで任意に用いることができる。さらに、これらの本発明の態様は、本明細書中の上記の例示的な実施形態におけるような２ポンプ室、１ポンプ室設計、又は３つ以上のポンプ室を有するポンプとともに用いることができる。
【００９４】
上述の本発明の概念及び特徴をより明確に説明するために、例えば本明細書で上述されているようなポンプ等のポンプの動作に関する機能制御態様を例示する本明細書の種々の図及び説明を参照する。これらの機能及び制御態様は、例示的なポンプ設計に関して本明細書で説明されるが、これらの本発明の態様を多くの他のポンプ設計及び構成に応用できることは、当業者には容易に理解されるであろう。
【００９５】
これらの拡張を説明するのに適したポンプを図１４に示す。この図は、本明細書の図２Ｂと同じ実施形態であるが、種々の制御要素を強調するために異なる又は付加的な識別番号及び符号を付してある。ポンプ４０２は、このポンプの２つの圧送室となる２つのフィルタスリーブ又は多孔管Ａ及びＢを有する。これらの室は、粉体ホッパ７００から交互に粉体を受け取り、粉体をスプレーガン２０に放出する。４つのピンチ弁が、これら２つのポンプ室に出入りする粉体の流れを制御する。各ポンプ室に２つのピンチ弁がある。これらのピンチ弁は、ＡＩＮ、ＡＯＵＴ、ＢＩＮ、及びＢＯＵＴで示される。ＡＩＮは、粉体ホッパに接続された給送ホース２４から室Ａに粉体が入るようにし、ＡＯＵＴは、室Ａから供給ホース４０６を通してスプレーガン２０に粉体が送出又は放出されるようにする。同様に、ＢＩＮは、上記粉体ホッパに接続された上記給送ホース２４から室Ｂに粉体が入るようにし、ＢＯＵＴは、室Ｂから上記スプレーガン２０に接続された上記供給ホース４０６を通して粉体が放出されるようにする。
【００９６】
図１５は、室Ａ及び室Ｂの送出状態及び吸引状態について理想化されたタイミングを示す。図示のように、各室は、粉体が室に引き込まれる吸引サイクル７０２と、粉体が室から押し出される圧力又は送出サイクル７０４とを有する。これらのサイクルの持続時間はほぼ等しく、室Ａ及び室Ｂは、粉体が室Ａに引き込まれながら室Ｂから押し出され、またその逆も行われるように交互になっている。この動作モードの場合、室の吸引状態は、吸引サイクルの間中ずっと比較的一定の吸引力が加えられるようなものであることが適していると考えられた。「吸引状態」とは、ポンプ圧力室内に負圧が生じている期間を意味する。
【００９７】
図１６は、吸引サイクルの間中ずっと室Ａに比較的一定の吸引力を加える代わりに、吸引サイクルの持続時間よりも短い吸引サイクルの一部の間、吸引状態７０６を室Ａで発生させる、本発明の態様の１つを示す。例示的な一実施形態では、この吸引状態は、吸引サイクルのほぼ中間部分で与えられ、さらに、比較的高い吸引力のスパイク又はパルス７０８で開始してから、それよりも低いレベル７１０の吸引力に低下する。吸引スパイクは、給送ホース内にある静的粉体の慣性を克服し、粉体を移動させる。その後、室Ａの低い吸引レベルは、所望量の粉体が室Ａに受け取られるまで粉体を移動させ続けるのに十分であり、吸引は終了する。同じ吸引状態を、室Ｂの吸引サイクル中に室Ｂで発生させる。
【００９８】
吸引サイクル内のほぼ中央に吸引状態を置くという概念とスパイクを形成するという概念とは、別個の概念であるが、特定の用途での必要に応じて一緒に又は個別に用いることができる。
【００９９】
図１７は、図１６に示す吸引状態を室Ａ及び室Ｂで発生させることができる例示的な方法を示す。真空制御弁Ａ／ＢＶは、吸引状態が室Ａ又はＢで必要とされるときに真空又は負圧状態−Ｐを発生させるために起動される。室Ａに関して、二位置弁ＡＳを正圧位置＋Ｐと吸引位置−Ｐとの間でシフトさせることができる。吸引サイクル７０２の間、ＡＳを吸引位置にシフトさせて、吸引サイクル７０２のうち制御弁Ａ／ＢＶが真空を発生させている選択可能な部分７０６の間、弁Ａ／ＢＶによって制御される真空引き（減圧）が室Ａに対して行われるようにする。例えば図１６に示すような吸引スパイクを形成するために、真空発生器制御弁Ａ／ＢＶを、例えば図１６に示すような吸引サイクル７０２の中間部分の間オンにするが、最初はピンチ弁ＡＩＮ及びＡＯＵＴの両方を閉じたままにする。これにより、ポンプ室Ａ内で真空状態ができて高まるようにする。続いてピンチ弁ＡＩＮを開いて、粉体が粉体給送ホース２４から室Ａに吸い込まれるようにすると、ホース内の粉体は最初に吸引スパイク７０８を受ける、すなわち吸引スパイク７０８に曝されることで、粉体の慣性が克服されて粉体が移動させられる。弁ＡＩＮを開いた直後に、室Ａの吸引のレベルはより低い比較的一定のレベル７１０に低下して、粉体をポンプ室Ａに移動させ続ける。所望量の粉体が室Ａ内に受け取られると、真空発生制御弁Ａ／ＢＶがオフにされて弁ＡＩＮが閉じられる。同じ吸引状態を、室Ｂの吸引サイクル中に室Ｂで発生させることができる。
【０１００】
低下させた吸引レベル７１０は、弁Ａ／ＢＶによって制御することができる。この弁Ａ／ＢＶは、例えば、ベンチュリポンプ５１８又はポンプ圧力室に用いられる他の負圧源への空気の流れを制御するサーボ弁であってもよい。吸引が行われる量は、任意に、吸引状態中に粉体が粉体室４３８ｃ、４４０ｃに十分に吸い込まれることを確実にするのに必要な最低レベルに最適化又はほぼ最適化される、所定の値又は範囲であり得る。この最小の吸引力又は少なくとも低下させた吸引力は、例えば、ベンチュリポンプ、弁設計、粉体路のサイズ及び長さ、粉体ポンプ室の体積等の選択肢によって影響を受けるため、経験的に決定され得る。本発明の一態様によれば、本明細書で上述されているように、吸引力が低いほど管の目詰まりが遅くなり融着が減るため、低い吸引値を任意に用いて、多孔管４３８、４４０の耐用寿命を延ばすことができる。
【０１０１】
図１８は、図１７のＡＩＮ、ＡＯＵＴ、ＡＳ、及びＡ／ＢＶの弁を制御する電気信号の例示的なタイミング波形を示す。図示のように、吸引サイクルの間中ずっとＡＳを開いて、Ａ／ＢＶの制御下で発生したいかなる吸引力も通す。弁ＡＳは、室Ａの吸引サイクルの開始である時点Ｔ１でこの吸引位置にシフトする。時点Ｔ２において、Ａ／ＢＶが作動されて、室Ａに吸引状態を与える。この時点で、ＡＩＮ及びＡＯＵＴはいずれも閉じているため、真空力を室Ａ内で高めることができる。時点Ｔ３において、ＡＩＮが開かれ、室Ａ内で高められている真空力が供給ホースから弁ＡＩＮを介して室Ａに粉体を吸い込む。前述のように、吸引状態は、ホース内にある粉体を移動させてその慣性を克服する吸引スパイクで任意に開始する。所望量の粉体が室Ａに引き込まれた後、時点Ｔ４において、ＡＩＮが閉じて室Ａにそれ以上粉体が入らないように遮断し、それと同時にＡ／ＢＶが閉じて真空源を遮断する。時点Ｔ５において、ＡＳがその正圧位置にシフトして、吸引サイクルを終了させるとともに送出サイクルを開始させ、これとほぼ同時に、ＡＯＵＴが開かれて、図１７に示す空気圧源によって室Ａから給送ホースを通してガンに粉体を押し出すようにする。送出サイクルが時点Ｔ６で終了すると、弁ＡＳは時点Ｔ１で示す吸引位置にシフトして次の吸引サイクルを開始する。なお、吸引源Ａ／ＢＶによって室Ａに与えられる吸引持続時間（すなわち、時点Ｔ２〜Ｔ４）は、本明細書で後述する理由から、吸引サイクルＴ１〜Ｔ５内のほぼ中央にあり得る。吸引サイクルＴ１〜Ｔ５は、送出サイクルＴ５〜Ｔ６とほぼ同じ長さの持続時間を有することにも留意されたい。これが好まれるのは、当然ながら、室Ａで吸引サイクルが行われている間に室Ｂで送出サイクルが行われており、またその逆もあるからである。
【０１０２】
なお、図１８を参照すると、ポンプによって送出される粉体の流量は、弁ＡＩＮが開いている時間量である持続時間Ｔ３〜Ｔ４によって主に決まる。ＡＩＮが開いている時間が長いほど、各サイクルで室Ａに引き込まれる粉体及び室Ａから押し出される粉体の量は多くなり、ポンプからの流量が多くなる。反対に、ＡＩＮが開いている持続時間が短いほど、ポンプの流量は少なくなる。しかしながら、本明細書で上述されているように、ポンプ室を充填する時間量だけピンチ弁が開いた後の粉体流量には事実上の制限がある。
【０１０３】
吸引サイクル及び送出サイクルの長さは、ポンプからの粉体流の均一性に影響を及ぼすことにも留意されたい。サイクルの持続時間が比較的長い場合、各サイクルでより長い時間をかけてより大量の粉体がポンプ室に引き込まれ、粉体が室から押し出されるときには、比較的長い間隔を置いて粉体のパルス又はショットとして生じる可能性が高い。その結果、スプレーガンへの粉体供給がパルス状になり、これはガンから放出されるパルス状のスプレーパターンを形成し得るという点であまり望ましくない。他方、サイクルの持続時間が比較的短い場合、サイクルが短いほどその間にポンプ室に引き込まれる粉体量は少なくなり、これらの粉体量が少ないほどポンプから供給ホースに押し出される頻度が高くなってこれら小さなパルス間の間隔が短くなり、全体的な結果として、スプレーガンへの粉体の流量がより均一になるとともに、スプレーガンから吐出される粉体の雲状物がさらにより均一になる。しかしながら、ポンプの稼動が速すぎる場合、ピンチハウスの頻繁な開閉が熱を発生させて、粉体をポンプ内で硬化させる可能性があるとともに、ポンプ構成部品の早期故障を引き起こす可能性がある。したがって、ガンへの均一な粉体流を維持するほど十分に高いサイクル速度で且つ十分に短いサイクル時間で、但しその目的を果たすのに必要なよりも高くないサイクル速度で、動作させることが望ましい。
【０１０４】
図１９は、ポンプ動作のさらなる詳細と、吸引持続時間Ｔ２〜Ｔ４を吸引サイクルＴ１〜Ｔ５内の中央に置くことが好ましい理由とを示す。この図は、システム内の弁の開閉の通常の応答時間を斜線領域として示す。例えばピンチ弁ＡＩＮを閉じる応答時間は、Ｔ４の後の約２５ミリ秒にわたる（図ではＴ４’として示す）。これは、ＡＩＮを閉じるように信号が与えられてから、弁がＴ４’で完全に閉じた状態に達するのに約２５ミリ秒かかることを意味する。多くのシステムにおいて、ＡＳが粉体を室Ａから弁ＡＯＵＴを介して供給ホース４０６に吹き出すようにシフトする前にＡＩＮが完全に閉じるように、この応答時間が持続時間Ｔ４〜Ｔ５よりも短いことが重要であり得る。このシフトが行われる前にＡＩＮが完全に閉じていなければ、粉体の一部がＡＩＮから逆方向に吹き込まれることで、供給ホースを通ってポンプからホッパへの粉体の逆流が引き起こされ、これは場合によっては望ましくないであろう。吸引持続時間を吸引サイクル内の中央に置くことによって、弁の開閉応答時間を、この種の問題を回避するように適切にタイムアウトさせることができる。なお、種々のピンチ弁ＡＩＮ、ＡＯＵＴ、ＢＩＮ、及びＢＯＵＴの応答時間は、弁が開閉中であるか送出又は吸引に使用中であるかに応じて異なり得る。
【０１０５】
図１９はまた、送出弁ＡＯＵＴ及びＢＯＵＴも固有の開閉応答時間を示すが、吸引状態が期間Ｔ３〜Ｔ４に制限されるため、これらのピンチ弁を次の吸引サイクルにずれ込ませることができることを示す。例えば、図１９において、弁ＡＯＵＴは、時点Ｔ１で開始する吸引サイクルにずれ込んだ時点Ｔ１’で完全に閉じるが、吸引状態は時点Ｔ３（実際には、ＡＩＮが完全に開く応答時間を考慮に入れたＴ３’）まで発生しないため逆流は生じない。これにより、任意に正圧が常に給送管４０６を通してガン２０に供給されるように、送出ピンチ弁ＡＯＵＴ及びＢＯＵＴの動作を重複させることができる（Ｔ１’とＴ１’’、及びＴ５’とＴ５’’を比較）。
【０１０６】
図２０は、室Ａから粉体を押し出すための容積空気流コントローラ７２０の任意の使用を示す。容積空気流コントローラは、粉体が所望の速度で室Ａから押し出されることを確実にする。粉体が速く押し出されすぎる場合、粉体の濃縮スラグがガンに続く供給ホース内でできて、粉体がスプレーガンにパルス状に送出されることで、ガンが望ましくないパルス状スプレーパターンでスプレーを行うようになる。これは、上述のようにサイクル速度が遅すぎる場合で起こり得る現象と同じである。粉体が押し出される速度を遅くすれば、ガンに続く供給ホース内に粉体が広がりやすくなり、より均一なスプレーパターンがガンにおいて形成される。しかしながら、粉体が室から押し出される速度が遅すぎる場合、送出サイクルの完了前に全粉体が室から押し出されなくなる。したがって、容積空気流量コントローラを用いて、送出サイクル中に室から全粉体を押し出すのにちょうど十分なほど速く、但しガンに続く供給ホース内でできる限り均一な粉体流が得られるように速すぎない速度で、粉体が室Ａから押し出される。容積空気流量コントローラは、２室ポンプの場合と同様にして室Ｂに対しても同じく設置することができる。
【０１０７】
容積空気流量コントローラ７２０を用いて、多孔管４３８、４４０が時間を経るにつれて目詰まりするか又は空気流を通し難くなる傾向がある状況を補償することができる。多くの場合、管を通る空気流量は、吸引サイクル及び送出サイクルの両方で重要である。多くの場合、送出及び吸引中に一定の又は最低限の空気流量を維持して、管４３８、４４０に対する粉体の十分な吸い込み及び押し出しを確保することが有用であり得る。
【０１０８】
送出サイクルの場合、正圧流量コントローラ７２０は、例示的な一実施形態では、管を通る空気流量に関する状態を監視又は検出して、それに従って十分な空気流量があることを確実にするように空気圧を調整する。図２２Ａ及び図２２Ｂを参照すると、正圧流量コントローラ７２０は、制御サーボ弁７２２、圧力変換器７２４、及び固定又は制御オリフィス７２６を用いて具現される。オリフィス７２６における圧力低下は、多孔管４３８、４４０に入ってこれらを通る流量に直接関連する。コントローラ７２０は、圧力を監視し、圧力が管を通る所望の空気流量に対応する範囲よりも低下した場合、弁７２２をさらに開いて管への圧力を高め、十分な空気流を維持することができる。この実施形態の制御オリフィス７２６は、オリフィスの片側が比較的安定した圧力であるときに差圧変換器がより正確である傾向があるため、弁７２２の高圧又は入口側に配置される。しかしながら、制御オリフィス７２６は、必要に応じて他の場所にあってもよい。流量制御機能は、弁、変換器、又はオリフィスを用いる以外の多くの異なる方法で実行することもできる。同様にして、図８の実施形態では、ポンプ空気流制御部（弁５５２）に関連する圧力変換器を弁の高圧側に配置してもよいことに留意すべきである。
【０１０９】
管の目詰まりは、吸引状態中に管から出る空気流量を減らす場合もある。本発明の別の態様によれば、空気流量コントローラをポンプ動作の吸引側で用いることもできる。
【０１１０】
空気流量制御を、正の送出圧力サイクル、負の吸引圧力サイクル、又はこれら両方で任意に用いることができることは注目に値する。
【０１１１】
図２１は、弁ＡＳとＡ／ＢＶ真空源との間のラインのポンプの吸引側での容積空気流量コントローラ７３０の任意の使用を示す。このコントローラ７３０は、以下のように用いられる。室Ａは、前述のような円筒形のフィルタ要素によって囲まれる。粉体を室に引き込む吸引空気が、この円筒形のフィルタ要素を通過する。時間が経つにつれて、このフィルタ要素の孔が粉体粒子によって目詰まり又は部分的に目詰まりする。この目詰まりがフィルタ要素の通気抵抗を高める結果として、システムの他のいずれかの部分に変更を加えなければ、時間が経つにつれて室Ａに加えられる吸引力が低下する。室Ａに加えられる吸引力が低いと、室Ａに引き込まれる粉体が減るため、ポンプによってスプレーガンに送出される粉体も減る。容積空気流量コントローラを用いて、空気流量が一定のままであること、したがって室Ａ内の吸引力がフィルタ要素のいかなる目詰まり又は部分的目詰まりにも関係なく一定のままであることを確実にするように、室Ａから出る吸引空気の空気流量が感知される。これにより、フィルタ要素の状態に関係なく一貫した量の粉体が室Ａに引き込まれることが確実になる。これはさらに、ポンプからの粉体流量を一貫した速度で維持することに役立つ。同様の容積空気流量コントローラが室Ｂに対して設置される。
【０１１２】
再び図２２Ａ及び図２２Ｂを参照すると、真空側の流量コントローラ７３０は、制御サーボ弁７３２、圧力変換器７３４、及び制御オリフィス７３６の形態で実現され得る。オリフィス７３６における圧力低下は、吸引状態中に多孔管を通る（ポンプ室を画定する管体積から引き出される）空気流量に直接関連付けることができる。この実施形態では、コントローラ７３０は、負圧すなわち吸引をもたらすベンチュリポンプ５１８に入力される正圧を調整する。しかしながら、他の流量感知及び制御技法を代替的に用いてもよい。
【０１１３】
空気流量コントローラ７２０、７３０は、制御オリフィスにおいて検出された圧力低下を対応する流量に関連付けるルックアップテーブルを用いて動作することができる。吸引及び送出の流量は同じであっても異なっていてもよい。プログラム可能プロセッサ等の適当な制御機能が、データベースにアクセスするとともに、ＰＷＭ信号等の適当な制御信号を制御弁７２２、７３２に対して生成することができる。弁は、ポンプの始動後の第１の動作サイクルで、「シード」値としての役割を果たすオリフィスにおける空気流量を生成するデフォルト設定まで開くことができる。弁は続いて、吸引及び送出流量が特定のポンプ動作に望まれる値又は範囲に保たれるように、必要に応じて調整される。別の任意の制御特徴は、オペレータが所望のポンプ流量を「ダイヤルイン」又は調整又は選択できるように、オペレータインタフェースを便宜上設けることができることである。この設定により、制御システム３９が所望のポンプ動作を得るのに必要な空気流量を調整する。
【０１１４】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、サーボ弁７３２を用いて真空発生器５１８への給送を行う空気源を変調させるが、真空出力は直接変調させないことを示す。これは、少なくとも２つの理由、すなわちａ）入力圧力と得られる真空出力との間に比較的広い直線関係があること、及びｂ）サーボが変調すべき元圧が、真空圧力を直接制御している場合（すなわち、例えば約−５．５１６×１０４Ｐａの元圧）よりもはるかに高い（例えば最高約５．８６１×１０５Ｐａ）ことから行われ得る。この比較的低い真空圧力レベルにより、選択される差圧変換器も他の空気流制御回路で用いられるものとは異なる。選択される差動変換器の動作範囲は、０〜３．９３０×１０３Ｐａである。この場合、例えばセンサにおける低下として、利用可能な真空のうち約７％しか損失されない。
【０１１５】
上述のポンプの特徴及び能力が協調して、広範囲に及ぶ粉体流出力にわたって均一な流量の粉体がこのポンプにより提供され得ることを確実にすることを考えると、このポンプのさらに別の新規態様は、ポンプが用いられている特定の用途に最適な方法でポンプからの粉体流を調節するために用いることができる製法を提供する能力である。ポンプ粉体流製法は、以下のパラメータ、すなわち、吸引サイクル持続時間（Ｔ１〜Ｔ５）、吸引持続時間（Ｔ２〜Ｔ４）、及び室から粉体を押し出すのに用いられる空気の流量設定を含むことができる。種々の用途に関する多くの粉体流製法を、ユーザの必要に応じて素早くアクセスするようにルックアップテーブルとして適当なデータ構造に記憶させることができる。
【０１１６】
本発明を、例示的な実施形態を参照して説明してきた。本明細書及び図面を読んで理解すれば、本発明者以外でも変更及び変形を思いつくであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、このような変更及び変形全てを含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明を利用する粉体コーティング材料塗布システムの簡略概略図である。
【図２Ａ】本発明によるポンプの組み立て等角図である。
【図２Ｂ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図２Ｃ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図２Ｄ】図２Ａの組み立てたポンプの立面図である。
【図２Ｅ】図２Ａの組み立てたポンプの断面図である。
【図２Ｆ】図２Ａの組み立てたポンプの立面図である。
【図２Ｇ】図２Ａの組み立てたポンプの断面図である。
【図３Ａ】ポンプマニホルドの等角図である。
【図３Ｂ】ポンプマニホルドの上面図である。
【図４Ａ】第１のＹブロックを示す。
【図４Ｂ】第１のＹブロックを示す。
【図５Ａ】弁体の斜視図である。
【図５Ｂ】弁体の断面図である。
【図６Ａ】別のＹブロック構成の斜視図である。
【図６Ｂ】別のＹブロック構成の斜視図である。
【図７】供給マニホルドの分解斜視図である。
【図８】図２Ａのポンプの空気流構成の例示的な一実施形態である。
【図９Ａ】本発明による移送ポンプの等角図である。
【図９Ｂ】本発明による移送ポンプの分解等角図である。
【図１０】移送ポンプの空気流構成の例示的な一実施形態である。
【図１１】移送ポンプの空気圧回路の代替的な一実施形態である。
【図１２】本発明に従って動作しているポンプの材料流量曲線の図である。
【図１３】ミリ秒単位での２つの異なるポンプサイクル速度に関する、粉体流量対ピンチ弁開放時間を示すグラフである。
【図１４】図２Ｂと同様であるが、種々の制御要素を示すように異なる符号を付した図である。
【図１５】２室ポンプの理想的なポンプサイクルタイミングを示す。
【図１６】ポンプ室の一方の変更吸引サイクルを示す。
【図１７】ポンプの空気圧制御の機能図である。
【図１８】図１６及び図１７に示す制御プロセスの例示的なタイミング図である。
【図１９】真空すなわち吸引スパイクを形成するための、図１７におけるような２室ポンプの例示的なタイミング図である。
【図２０】流量制御特徴を用いる１ポンプ室制御機能の概略図である。
【図２１】ポンプ室の正圧部分及び負圧部分で流量制御特徴を用いる、１ポンプ室制御機能の概略図である。
【図２２Ａ】正圧制御用及び真空圧力制御用の流量コントローラを用いるポンプ制御部の、全体的な空気圧図の詳細な概略図である。
【図２２Ｂ】正圧制御用及び真空圧力制御用の流量コントローラを用いるポンプ制御部の、全体的な空気圧図の詳細な概略図である。
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、包括的には、材料塗布及び移送システム、例えば限定はされないが粉体コーティング材料塗布システムに関する。より詳細には、本発明は、このようなシステムのポンプ及びポンプ制御機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
［発明の背景］
材料塗布システムは、１つ又は複数の材料を１つ又は複数の層で物体に塗布するために用いられる。一般的な例は、粉体コーティングシステム、食品加工業及び化学工業で用いることができるような他の粒子材料塗布システムである。これらは、粒子材料を物体に塗布するのに用いられる様々な多くのシステムの数例にすぎない。
【０００３】
乾燥粒子材料の塗布は、いくつかの異なる点で特に困難である。一例は、粉体スプレーガンを用いた粉体コーティング材料の物体への塗布であるが、これは決して本発明の使用及び用途を限定するものではない。スプレーされた粉体は雲状又は拡散したスプレーパターンに広がる傾向があるため、既知の粉体塗布システムは、閉じ込め用のスプレーブースを用いる。目標物体に付着しない粉体粒子は、一般に粉体オーバースプレーと呼ばれ、これらの粒子はブース内で不規則に落下する傾向があり、スプレーブース内のほぼ全ての露出表面に降りかかる。したがって、洗浄時間及び色交換時間は、粉体オーバースプレーに曝される表面積の広さに大きく関係する。
【０００４】
色交換時間及び洗浄は、粉体オーバースプレーに曝される表面積に加えて、塗布プロセス中に粉体流に曝される内表面積の広さに大きく関係する。このような内表面積の例には、粉体の供給源から粉体スプレーガンに至るまでの粉体流路を形成する全表面積が含まれる。粉体流路は通常、粉体供給源から１つ又は複数のスプレーガンに粉体を移送するのに用いられるポンプを含む。ポンプをガン及び供給源に接続するには、ホースが一般に用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に既知の２つのタイプの乾燥粒子材料移送プロセスがあり、本明細書ではこれらを希薄相及び濃厚相と呼ぶ。希薄相システムは、大量の空気を利用して、１つ又は複数のホース又は他の導管を通して供給源からスプレーアプリケータに材料を押し出す。粉体コーティングシステムで用いられる一般的な希薄相ポンプ設計は、圧力下で、高速で大量の空気を粉体流に導入するベンチュリポンプである。十分な粉体流量（例えば、ポンド／分又はポンド／時で）を得るために、流路を構成する部品は、材料対空気が非常に高い流れ（換言すれば希薄流れ）に対応するほど十分に大きくなければならず、そうでなければ大きな背圧及び他の悪影響が起こる可能性がある。
【０００６】
他方、濃厚相システムは、材料対空気比が高いこと（換言すれば「濃い」流れ）を特徴とする。濃厚相ポンプは、「PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE CONVEYANCE OF POWDERED MATERIAL」と題する２００４年７月１６日に出願された係属中の米国仮特許出願第１０／５０１，６９３号に記載され、２００５年５月０５日には国際特許ＷＯ０５／００９５０７１号公開公報として開示されており、当該出願の開示全体は参照により本明細書に完全に援用され、当該出願は本発明の譲受人に所有されている。このポンプは概して、ガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室を特徴とする。一例として粉体コーティング材料等の材料が、重力及び／又は負圧によりポンプ室の一端から引き込まれ、正空気圧によりポンプ室の反対端から押し出される。このポンプ設計は材料を移送するのに非常に効果的であるが、その理由の１つは、ガス透過性部材がポンプ室の一部を形成するという新規構成である。しかしながら、場合によっては、ポンプ全体を見ると、パージ、洗浄、色交換、保守、及び材料流量制御に関して完全に最適であるとはいえない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［発明の概要］
本開示は、「DENSE PHASE PUMP FOR DRY PARTICULATE MATERIAL」と題する２００４年９月１７日に出願された係属中の米国特許出願第１０／７１１，４２９号である、２００５年７月２１日に公開された国際公開ＷＯ０５−０１５８１８７号公報に記載されているポンプ設計の種々の改良点に関し、当該出願の開示全体が参照により本明細書に完全に援用される。本発明の改良点は、包括的には、ポンプの動作に関する種々の制御機能に関する。本明細書中の説明は、参照の開示によるポンプの文脈で示されるが、これらの改良点は、例えば本明細書の上記で参照されている第１０／５０１，６９３号の設計等、他のポンプ設計及び異なるポンプ設計のポンプ機能に個別に又はまとめて組み込むことができることが、当業者には理解されるであろう。
【０００８】
本発明の一態様によれば、ポンプ制御機能は、正圧を加えて体積部から材料を押し出す送出期間から隔てられた吸引期間中に、体積部に吸引を加えて体積部に材料を引き込むことを含む。特定の実施の形態では、吸引持続時間又は条件は、全ポンプサイクルのうちの吸引サイクル内のほぼ中央にある。別の実施の形態では、吸引力は、最初は高い値又はスパイクにあり、続いて吸引持続時間中により低い値に下がる。さらに別の実施の形態では、低下した吸引力値は、吸引持続時間中に体積部から所定の空気流量をもたらすように選択される。
【０００９】
本発明の別の態様では、ポンプ制御機能は、体積部に吸引を加えて入口流路から体積部に材料を引き込むこと、及び入口流路を閉じた後で体積部に正圧を加えて粉体を押し出すことを含む。特定の実施の形態では、正の空気圧を加えることは、体積部に正圧を加える前に入口流路が完全に閉じられることを確実にするために入口流路を閉じる応答時間を補償するように、一定期間だけ遅らされる。
【００１０】
本発明の別の態様では、ポンプ制御機能は、吸引期間中の体積部からの空気流量を制御することを含む。別の実施の形態では、ポンプ制御機能は、送出期間中の体積部への空気流量を制御することを含む。さらに別の実施の形態では、ポンプ制御機能は、送出期間中の体積部への空気流量及び吸引期間中の体積部からの空気流量を制御することを含む。両方のタイプの制御機能に関して、一実施の形態では、流量は、各空気流路のオリフィスにおける圧力低下を判定することによって監視される。さらに別の実施の形態では、制御機能は、体積部への粉体の吸引及び体積部からの粉体の押し出しが十分に行われることを確実にするために、所定の最小空気流量を維持すること、及び代替的に、一方の空気流量制御機能を他方の空気制御機能なしで個別に用いることを含む。
【００１１】
本発明の別の態様では、ポンプ制御機能は、吸引用の空気流量コントローラ、正圧送出用の空気流量コントローラ、又はこれら両方によって実現され得る。特定の実施の形態では、いずれの空気流量制御も、空気流路のオリフィスにおける圧力低下を監視して、空気流量が所定の最小値に維持されるようにパラメータを調整することによって行われ得る。
【００１２】
本開示における本発明のこれら及び他の態様及び利点は、添付図面を参照して以下の例示的な実施の形態の説明を読めば、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［発明及びその例示的な実施形態の詳細な説明］
本発明は、粒子材料用の濃厚相ポンプに関する多数の新たな態様を意図している。このポンプは、任意の数又はタイプのスプレーアプリケータデバイス又はスプレーガン及び材料供給源と組み合わせて用いることができる。本発明の一つ又は複数のさまざまな態様又は概念は、希薄相ポンプ設計に見られるような他のポンプ設計に繋がる用途を見出す可能性がある。
【００１４】
「濃厚相」とは、微粒子流中に存在する空気が給送ホッパ等の供給源における材料を流動化するのに用いられる空気の量とほぼ同量であることを意味する。本明細書で用いる場合、「濃厚相」及び「高密度」は、空気搬送システム内の低空気体積モードの材料流という同じ概念を伝えるために用いられ、この場合、材料粒子の全てが懸濁状態で搬送されるわけではない。このような濃厚相システムでは、材料は、従来の希薄相システムと比較して著しく少ない空気体積で流路に沿って押し進められ、材料は、どちらかというと流路に沿って互いに押し固まる栓の性質を帯びて、或る意味では流路内でピストンとして栓を押すようにして流れる。流路の断面が小さいほど、より低い圧力でこの移動を行わせることができる。
【００１５】
これに対して、従来の流れシステムは、粒子が全て懸濁状態で搬送される、空気搬送システムにおける材料流のモードである希薄相を用いる傾向がある。従来の流れシステムは、供給源から材料を圧送して正圧下で材料をスプレー塗布デバイスに押し通すために、有意量の空気を流れに導入する。例えば、従来の粉体コーティングスプレーシステムの大半が、ベンチュリポンプを用いて供給源からポンプへ流動化した粉体を引き込む。ベンチュリポンプは、意図的に有意量の空気を粉体流に加える。通常は、流動空気及び霧化空気が粉体に加えられて、正圧下で粉体を給送ホース及びアプリケータデバイスに押し通す。したがって、従来の粉体コーティングスプレーシステムでは、粉体が高速で高体積の空気流に同伴するため、使用可能な粉体流量を得るために大きな直径の粉体通路が必要となる。
【００１６】
濃厚相流は、多くの場合、高圧下で密閉容器に材料を移送することに関連して用いられる。本開示は、単に材料の輸送又は移送だけでなくむしろ材料塗布に関するため、高圧化での密閉容器への濃厚相移送と比較して、かなり低い圧力及び流量での流れを意図している。しかしながら、本開示は、開口容器又は密閉容器への材料の移送に用いることができる濃厚相移送ポンプの実施形態も意図している。
【００１７】
約８．４９６×１０−２立方メートル／分〜約１６．９９２×１０−２立方メートル／分の空気体積流量を有する従来の希薄相システム（例えば、ベンチュリポンプ機構を用いるもの等）と比較して、本発明は、例えば約２．２６６×１０−２立方メートル／分〜約４．５３１×１０−２立方メートル／分で動作することができる。したがって、本発明では、粉体送出量は約１５０〜約３００グラム／分程度であってもよい。これらの値は例示を意図しており、限定するものではない。本開示によるポンプは、低い空気流量及び材料送出値で、又は高い空気流量及び材料送出値で動作するように設計することができる。
【００１８】
濃厚相流対希薄相流は、空気流中の材料の濃い濃度対薄い濃度と考えることもできるため、空気に対する材料の比率は濃厚相システムの方がはるかに高い。換言すれば、濃厚相システムにおいて、単位時間当たり同量の材料が通過する流路断面（例えば管の）は、希薄相流よりも小さい。例えば、本明細書のいくつかの実施形態では、粉体給送管の断面積は、従来のベンチュリタイプシステムの給送管の面積の約１／４である。この場合、単位時間当たりの同等の材料流に関しては、材料は空気流中で、従来の希薄相システムの約４倍も濃い。
【００１９】
図１を参照すると、例示的な一実施形態では、本発明のさまざまな態様は、例えば一般的な粉体コーティングスプレーシステム１０等の材料塗布システムとともに用いられて示される。このような構成は、一般に、内部で物体又は部品Ｐに粉体コーティング材料がスプレーされる粉体スプレーブース１２を含む。部品Ｐへの粉体の塗布は、概して、本明細書では粉体スプレー、コーティング、若しくは塗布動作手順又はプロセスと呼ばれるが、以下でさらに詳しく記載するように、粉体が実際に部品に塗布される前、塗布されている間、又は塗布された後に制御及び実行される、任意数の制御関数、ステップ、及びパラメータがあってもよい。
【００２０】
既知のように、部品Ｐは、ハンガー１６又は任意の他の便宜上適当な機構を用いて、オーバーヘッドコンベヤ１４から吊り下げられる。ブース１２は、１つ又は複数の開口１８を含み、開口１８を通して１つ又は複数のスプレーアプリケータ２０を用いて、部品Ｐをブース１２内で移動させながら部品Ｐにコーティング材料を塗布することができる。アプリケータ２０は、システム１０全体の特定の設計に応じていかなる数であってもよい。各アプリケータは、デバイス２０ａにおけるような手動操作式デバイスであってもよく、又は本明細書では自動アプリケータ２０ｂと呼ぶシステム制御式デバイスであってもよい。この場合、「自動」という用語は、自動アプリケータが手動支持及び手動トリガされるのではなく、支持体に取り付けられて制御システムによりトリガオン／トリガオフされることを指しているに過ぎない。本開示は、手動スプレーアプリケータ及び自動スプレーアプリケータに関する。
【００２１】
粉体コーティング材料塗布業界では、粉体アプリケータを粉体スプレーガンと呼ぶのが一般的であり、本明細書の例示的な実施形態に関して、アプリケータ及びガンという用語は交換可能に用いられる。しかしながら、本発明は、粉体スプレーガン以外の材料塗布デバイスにも使用可能であることが意図されるため、本発明を本明細書に記載の例示的な粉体コーティング材料塗布システム以外の多くの粒子材料塗布システムで用いることができるという概念を伝えるために、アプリケータという、より一般的な用語を用いる。本明細書における本発明のいくつかの態様は、静電スプレーガン及び非静電スプレーガンに同様に使用可能である。本発明はまた、「スプレー」という語に機能的に関連することに限定されない。本発明は、粉体スプレー塗布に特に適しているが、本明細書に開示される圧送及び制御の概念並びに方法は、スプレーだけでなく他の材料塗布技法とともに用いることができ、こうした技法が分配、放出、塗布、又は特定のタイプの材料塗布デバイスを説明するために用いられる可能性がある他の用語のいずれを指すかは関係ない。
【００２２】
スプレーガン２０は、ホッパ２２又は他の材料供給源等の供給源又は給送センターから、関連する粉体給送又は供給ホース２４を通して粉体を受け取る。自動ガン２０ｂは通常、支持体２６に取り付けられる。支持体２６は、単純な固定構造であってもよく、或いは、スプレー動作中にガンを昇降移動させることができる揺動器、又はスプレーブースからガンを出入り移動させることができるガン移動器若しくは往復運動器等の可動構造であってもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００２３】
スプレーブース１２は、通常はブース内への大量の搬送空気流によって、ブース内に粉体オーバースプレーを収容するように設計される。ブース内へのこの空気流は通常、粉体オーバースプレー再利用又は回収システム２８により行われる。回収システム２８は、粉体オーバースプレーを搬送する空気をブースから、例えば導管３０等を通して引き出す。一部のシステムでは、粉体オーバースプレーは、戻り線３２で表されるように給送センター２２へ戻される。システムによっては、粉体オーバースプレーは、廃棄されるか、又はそうでなければ、別個の容器に回収される。
【００２４】
本明細書中の例示的な実施形態では、粉体は、第１の移送ポンプ４００により回収システム２８から給送センター２２へ移送し戻され、この例示的な実施形態は本明細書で後述する。各ガンポンプ４０２を用いて、給送センター２２から関連するスプレーアプリケータ又はガン２０へ粉体が供給される。例えば、第１のガンポンプ４０２ａを用いて濃厚相粉体流が手動ガン２０ａに供給され、第２のガンポンプ４０２ｂを用いて濃厚相粉体流が自動ガン２０ｂに供給される。ガンポンプ４０２の例示的な実施形態は、本明細書で後述する。
【００２５】
各ガンポンプ４０２は、空気圧供給マニホルド４０４によりガンに供給される通常の空気等の加圧ガスで動作する。本発明の一態様は、ガスケットその他の密封装置を間に挟んでポンプ４０２が供給マニホルド４０４に取り付けられる、ポンプ・マニホルド機構を提供する。これにより、マニホルド４０４とポンプ４０２との間の不必要な配管がなくなる。マニホルド４０４は、直接接合されているように図１では概略的に示されているが、実際には、キャビネット又は他の筐体内に配置されて、キャビネットの壁を間に挟んでポンプ４０２に取り付けられることが意図される。このように、マニホルド４０４は、ソレノイド弁等の電動力を含むことができ、スプレー環境から隔離される。このポンプ設計は、また、従来のベンチュリポンプと対照的に、ポンプをスプレー環境の外部に配置可能である。
【００２６】
供給マニホルド４０４は、本明細書で後述する目的のために、その関連するポンプ４０２に加圧空気を供給する。さらに、各供給マニホルド４０４は、空気ホース又は空気ライン４０５を介してスプレーガン２０に供給される加圧パターン空気供給源を含む。主要空気４０８が、システム１０のエンドユーザの製造設備内の任意の適当な供給源から、供給マニホルド４０４に供給される。各ポンプ４０２は、粉体供給ホース４０６を介してそれぞれのアプリケータ２０に粉体を供給する。
【００２７】
図１の実施形態では、第２の移送ポンプ４１０を用いて、バージン粉体（すなわち未使用）の供給源４１２から給送センター２２へ粉体が移送される。当業者には、必要な移送ポンプ４１０及びガンポンプ４０２の数がシステム１０全体の要件及びシステム１０を用いて行われるスプレー動作の要件により決まることが理解されるであろう。
【００２８】
ガンポンプ及び移送ポンプは同じ設計であってもよいが、例示的な実施形態では、本明細書で後述するような違いがある。これらの違いは、物体Ｐに最良のコーティングを提供するためにガンポンプがスプレーアプリケータ２０に粉体材料の滑らかで一貫した流れを供給することが好ましい一方で、移送ポンプ４００及び４１０を単に用いて、アプリケータからの粉体要求に対応するのに十分なほど大きな流量及び体積で、また任意選択で回収システム２８により収集される粉体オーバースプレーで補充して、１つの容器から別の容器へ粉体を移動させることを考慮に入れる。
【００２９】
ポンプ４００、４１０、及び４０２を除いて、スプレーブース１２、コンベヤ１４、ガン２０、回収システム２８、及び給送センター又は供給源２２を含む材料塗布システム１０の選択された設計及び動作は、本発明の必須部分を形成するものではなく、特定のコーティング塗布の要件に基づいて選択することができる。しかしながら、本発明とともに用いるのに非常に適している特定のスプレーアプリケータが、「SPRAY APPLICATOR FOR PARTICULATE MATERIAL」と題する２００４年８月１８日に出願された係属中の国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０４／２６８８７に記載されており、当該出願の開示全体が参照により本明細書に援用される。しかしながら、多くの他のアプリケータの設計を特定の用途の必要に応じて用いることができる。制御システム３９も同様に、プログラム可能プロセッサベースのシステム又は他の適当な制御回路等、従来の制御システムであってもよい。制御システム３９は、通常はプログラム可能ロジック及びプログラムルーチンを用いて、給送センター制御３６（例えば、供給制御及びポンプ動作制御）、ガン動作制御３８（例えば、ガントリガ制御）、ガン位置制御４０（例えば、用いられる場合は往復運動器／ガン移動器２６の制御関数等）、粉体回収システム制御４２（例えば、フィルタブロワの後のサイクロンセパレータの制御関数等）、コンベヤ制御４４、及び材料塗布パラメータ制御４６（例えば、粉体流量、塗布膜厚、静電又は非静電塗布等）を含むがこれらに必ずしも限定されない、概して図１に示す多様な制御関数及びアルゴリズムを実行する。従来の制御システムの理論、設計、及びプログラミングを利用することができる。しかしながら、本開示は、本明細書でさらに記載するが、制御システム３９により実行される制御機能に関する多くの本発明の態様と概念を提供する。
【００３０】
本明細書で説明される実施形態は、粉体コーティング材料塗布システムで用いられる濃厚相ポンプに関して示されるが、本発明を、タイヤ上のタルク、おむつ用等の超吸収体、小麦粉、砂糖、塩等の食品関連材料、乾燥剤、離型剤、及び医薬品を含むがこれらに決して限定されない、多くの異なる乾燥粒子材料塗布システムにおいて用いることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。これらの例は、物体への粒子材料の濃厚相塗布のための本発明の広範な用途を示すことが意図される。選択される材料塗布システムの特定の設計及び動作は、本明細書で特に明記されない限り、本発明に限定を加えるものではない。また、さまざまな本明細書における本発明の態様及び概念は、希薄相システムにおける利用法を見出すものである。
【００３１】
本発明の種々の発明の態様、概念、及び特徴は、例示的な実施形態と組み合わせて具現されるように本明細書では説明及び図示されるが、これら種々の態様、概念、及び特徴は、個別に、又は種々の組み合わせ及びそれらの部分的組み合わせで、多くの代替的な実施形態で用いることができる。本明細書で特に除外されない限り、このような組み合わせ及びさらなる組み合わせは全て、本発明の範囲内にあることが意図される。さらにまた、形態、嵌合、及び機能等に関する代替的な材料、構造、構成、方法、回路、デバイス、及び構成部品、ソフトウェア、ハードウェア、制御ロジック、代替物等、本発明の種々の態様、概念、及び特徴に関する種々の代替的な実施形態が本明細書で説明され得るが、このような説明は、現在既知であるか将来開発されるものであるかに関係なく、利用可能な代替的な実施形態の完全又は網羅的なリストであることを意図するものではない。当業者であれば、本発明の範囲内で、発明の態様、概念、又は特徴の１つ又は複数をさらなる実施形態に容易に取り入れることができ、このような実施形態が本明細書で明確に開示されていないとしてもそれを行うことができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念、又は態様が好ましい構成又は方法として本明細書で説明されている場合があっても、このような説明は、そのように明記されない限り、このような特徴が必要又は必須であることを示唆することを意図するものではない。さらにまた、本開示の理解に役立つように、例示的又は代表的な値及び範囲が含まれている場合があるが、このような値及び範囲は、限定を意味するものと解釈すべきではなく、そのように明記されている場合にのみ臨界値又は範囲であることが意図される。さらに、種々の態様、特徴、及び概念が、発明的、すなわち発明の形成部分であると本明細書中で明示されている場合があるが、このような明示は限定的なものではなく、発明自体又は特定の発明の一部であると明示されることなく本明細書で十分に説明される本発明の態様、概念、及び特徴がある場合もあり、こうした発明は、代わりに添付の特許請求の範囲に記載される。例示的な方法又はプロセスの説明は、全てのステップを全ての場合に必要であるものとして含むことに限定されず、これらのステップが示される順序も、そのように明記されない限り必要又は必須であると解釈すべきではない。
【００３２】
図１の全体的な概略図からでさえも、このような複雑なシステムは、洗浄及び色交換の準備を行うのが非常に困難であり時間がかかる可能性があることが理解できる。通常の粉体コーティング材料は非常に細かい微粒子であり、スプレーされている物体に向けて細かい雲状又はスプレーパターンで塗布される傾向がある。静電技術を用いても、有意量の粉体オーバースプレーは避けられない。色交換中の交差汚染は、多くの産業で重要な問題であるため、材料塗布システムを色交換ごとに徹底的に洗浄することができることが重要である。しかしながら、色交換は材料塗布システムをオフラインにする必要があるため、大きなコスト推進要素である。本発明は、ひとつにはより容易且つ迅速に洗浄できるポンプを提供することを目的とする。本発明のさらなる特徴及び態様は、洗浄性及び色交換時間に関する事項とは切り離して適用可能である。
【００３３】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃを参照すると、濃厚相ポンプ４０２の例示的な一実施形態が示されている。ポンプ４０２は移送ポンプとしても用いることができるが、材料をスプレーアプリケータ２０に供給するためのガンポンプとして特に設計される。ガンポンプ４０２並びに移送ポンプ４００及び４１０は、本明細書中の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう多くの共通の設計特徴を共有する。
【００３４】
本発明の一態様によれば、ポンプ４０２は、モジュール式設計である必要はないが、そうであることが好ましい。ポンプ４０２のモジュール構造は、ポンプマニホルド体４１４及び弁体４１６で実現される。マニホルド体４１４は、本明細書でさらに説明するように、多数の空気通路とともに一対のポンプ室を収容する。弁体４１６は、同様に本明細書で説明するように複数の弁要素を収容する。弁は、マニホルド体４１４から弁体４１６に伝達される空気圧信号に応答する。本明細書の例示的な実施形態は、空気圧ピンチ弁の使用を示しているが、空気圧ピンチ弁以外の他の制御弁設計を用いて本発明の種々の態様及び利点を実現できることが、当業者には容易に理解されるであろう。
【００３５】
ポンプの上側部分４０２ａは、パージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂに対応しており、ポンプの下側部分４０２ｂは、粉体入口ホースコネクタ４２０及び粉体出口ホースコネクタ４２２に対応している。粉体給送ホース２４（図１）が入口コネクタ４２０に接続されて、給送ホッパ２２等の供給源から粉体流が供給される。スプレーアプリケータがスプレーブース１２に配置された手動スプレーガンであるか自動スプレーガンであるかに関係なく、粉体供給ホース４０６（図１）を用いて、出口４２２がスプレーアプリケータに接続される。ポンプ４０２に供給された粉体は、流動化されてもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【００３６】
したがって、ポンプ４０２に出入りする粉体流は、ポンプの１つの端４０２ｂで生じる。これにより、本明細書でさらに説明するように、パージ機構４１８をポンプの反対端４０２ａに設けてより容易なパージ動作を行うことが可能になる。
【００３７】
ポンプ室（使用可能な代替的な実施形態である）が１つしかない場合、ポンプ内に２つの粉体路しか必要なくなるため、弁体４１６がマニホルドに直接接続される可能性がある。しかしながら、安定し一貫した調整可能な粉体流をポンプから生成するために、２つ以上のポンプ室が設けられる。２つのポンプ室が用いられる場合、これらは、一方のポンプ室が入口から粉体を受け取り、他方が粉体を出口へ供給するように、位相をずらして動作することが好ましい。このように、粉体はポンプから実質的に連続して流出する。最初にポンプ室に粉体を充填する必要があることにより個々のポンプ室の各々からの粉体流が途切れるため、ポンプ室が１つの場合はこれは当てはまらない。３つ以上のポンプ室が用いられる場合、それらのタイミングは必要に応じて調整することができる。いずれの場合も、全てのポンプ室が１つの入口及び１つの出口と連通していることが好ましいが、必須ではない。
【００３８】
本発明の一態様によれば、材料流は、ポンプ室の各々の一端から出入りする。これにより、一直線パージ機能をポンプ室の反対端で用いることができる機構が得られる。この例示的な実施形態では、各ポンプ室が同じポンプ入口及び出口と連通しているため、付加的なモジュールユニットを用いてＹブロックの形態の分岐状粉体流路が設けられる。
【００３９】
第１のＹブロック４２４が、マニホルド体４１４と弁体４１６との間で相互接続される。第２のＹブロック４２６がポンプの入口／出口端を形成し、第１のＹブロック４２４の反対側で弁体４１６の側部に接続される。第１の組のボルト４２８を用いて、マニホルド体４１４、第１のＹブロック４２４、及び弁体４１６が共に接合される。第２の組のボルト４３０を用いて、第２のＹブロック４２６が弁体４１６に接合される。したがって、図２Ａのポンプは、完全に組み立てられると非常に小型且つ堅牢であるが、下側Ｙブロック４２６は、流路磨耗部品を交換するために、ポンプを完全に分解しなくても容易に個別に取り外すことができる。第１のＹブロック４２４は、各粉体室から出る２つの分岐状粉体流路を提供する。各粉体室からの一方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ入口４２０と連通し、各粉体室からの他方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ出口４２２と連通する。第２のＹブロック４２６は、弁体４１６からポンプの入口４２０及び出口４２２への共通の粉体流路を結合するために用いられる。このように、各ポンプ室は、１つの制御弁を通してポンプ入口と連通し、別の制御弁を通してポンプ出口と連通する。したがって、この例示的な実施形態では、弁体にはポンプ室に出入りする粉体流を制御する制御弁が４つある。
【００４０】
マニホルド体４１４は、図２Ｂ、図２Ｅ、図２Ｇ、図３Ａ、及び図３Ｂに詳細に示されている。マニホルド４１４は、第１のボア４３４及び第２のボア４３６それぞれが貫通している本体４３２を含む。ボアはそれぞれ、ほぼ円筒形のガス透過性フィルタ部材４３８及び４４０それぞれを受け入れる。ガス透過性フィルタ部材４３８、４４０は、外径が縮小した下端４３８ａ及び４４０ａを含み、これらが第１のＹブロック４２４（図４Ｂ）内の座ぐり穴に挿入されることで、部材４３８及び４４０の整列及び安定を維持するのに役立つ。フィルタ部材の上端は、必要に応じて適当なシールを伴ってパージ空気接続具５０４の下端に当接する。フィルタ部材４３８及び４４０はそれぞれ、粉体ポンプ室としての役割を果たす内部容積（４３８ｃ、４４０ｃ）を画定するため、この実施形態では２つのポンプ粉体室が設けられる。ボア４３４、４３６の一部は、本明細書で後述するようにパージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂを受け入れるようになっている。
【００４１】
フィルタ部材４３８、４４０は、同一であってもよく、通常の空気等のガスは部材の円筒壁を通過させるが粉体は通過させないものとすることができる。フィルタ部材４３８、４４０は、例えば多孔質ポリエチレンでできていてもよい。この材料は、粉体給送ホッパの流動板に一般的に用いられる。例示的な材料は、約４０マイクロメートル（ミクロン）の気孔径及び約４０〜５０％の気孔率を有する。このような材料は、ジェンポール（Genpore）又はポロン（Poron）から市販されている。必要に応じて他の多孔質材料を用いてもよい。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、その関連するボア４３４、４３６の直径よりも小さな直径を有するため、ボアの壁とフィルタ部材の壁との間にはわずかな環状空間が設けられる（図２Ｅ、図２Ｇを参照）。この環状空間は、空気圧室としての役割を果たす。圧力室に負圧が加えられると、粉体ポンプ室に粉体が引き込まれ、圧力室に正圧が加えられると、粉体ポンプ室内の粉体が押し出される。
【００４２】
マニホルド体４３２は、一連の６つの入口オリフィス４４２を含む。これらのオリフィス４４２を用いて、空気圧エネルギー又は空気圧信号がポンプに入力される。オリフィスのうちの４つ４４２ａ、４４２ｃ、４４２ｄ、及び４４２ｆは、各空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、及び４４４ｆを介して弁ブロック４１６の各圧力室４４６と流体連通しているため、本明細書で後述するように弁作動空気を供給するために用いられる。なお、空気通路４４４は、マニホルド表面４４８からマニホルド体内に水平方向に延び、続いてマニホルド体の底面に向かって鉛直下方に延びて、上側Ｙブロック４２４及び弁体４１６を通る鉛直空気通路のそれぞれと連通し、弁体４１６の水平空気通路それぞれと接合して、各弁の圧力室にそれぞれ通じる。空気フィルタ（図示せず）がこれらの空気通路に含まれることで、弁要素又は他のシールの機能が損なわれた場合にポンプマニホルド４１４及び供給マニホルド４０４に粉体が逆流するのを防止することができる。残りの２つのオリフィス４４２ｂ、４４２ｅはそれぞれ、空気通路４４４ｂ及び４４４ｅを介してボア４３４、４３６と流体連通する。したがって、これらのオリフィス４４２ｂ、４４２ｅを用いて、正圧及び負圧がマニホルド体のポンプ圧力室に供給される。
【００４３】
オリフィス４４２は、マニホルド体の１つの平面４４８に形成されることが好ましいが、そうである必要はない。空気供給マニホルド４０４は、該供給マニホルド４０４がポンプマニホルド４１４に取り付けられるとポンプオリフィス４４２と整列して流体連通する対応するオリフィス組を含む。このように、空気供給マニホルド４０４は、弁及びポンプ室に必要なポンプ空気全てを１つの平面境界面を通して供給することができる。ポンプマニホルド４１４の面と空気供給マニホルド４０４の面との間にはシールガスケット４５０が圧縮されて、オリフィス間に流体密封シールを提供する。パージ空気に望まれる体積、圧力、及び速度を理由として、好ましくは別個のパージ空気接続部が供給マニホルドとポンプマニホルドとの間で用いられる。２つのマニホルド間は平面境界面であることが好ましいが、これは必須ではなく、供給マニホルド４０４からポンプへの空気圧入力ごとに個々の接続部を必要に応じて用いることができる。平面境界面は、一部の実施形態では電気ソレノイドを含む供給マニホルド４０４を、外側にポンプがある（キャビネット壁の開口を通して供給マニホルドに取り付けられている）キャビネット内に配置することを可能にするため、システム１０全体から電気エネルギーを絶縁するのに役立つ。ポンプ４０２は使用中にいかなる特定の向きに取り付けられる必要もないことに留意されたい。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、第１のＹブロック４２４は、それぞれのポンプ室４３４、４３６と整列する第１の穴４５２及び第２の穴４５４を含む。穴４５２、４５４はそれぞれ、２つの分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂそれぞれと連通している（図４Ｂは穴４５２の分岐のみを示す）。したがって、穴４５２は分岐４５２ａ及び４５２ｂと連通している。したがって、第１のＹブロック４２４には全部で４つの分岐があり、分岐のうち２つは一方の圧力室と連通し、他の２つは他方の圧力室と連通する。分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂは、２つのポンプ室に対してポンプを通る粉体路の一部を形成する。４つの分岐それぞれを通る粉体流は、本明細書で説明するように弁体４１６にある別個のピンチ弁により制御される。なお、Ｙブロック４２４は、４つの貫通空気通路４５６ａ、４５６ｃ、４５６ｄ、４５６ｆも含み、これらはマニホルド体４１４の空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、４４４ｆのそれぞれと流体連通している。ガスケット４５９を用いて、マニホルド体４１４と第１のＹブロック４２４との間に流体密封接続を提供してもよい。
【００４５】
穴４５２及び４５４は、従来のＯリング等のシール４６２、４６４（図２Ｃ）を受け入れる座ぐり穴４５８、４６０を含む。これらのシールは、フィルタ部材４３８、４４０の下端とＹブロックの穴４５２、４５４との間に流体密封シールを提供する。これらはわずかな公差変動も可能にするため、フィルタ部材が所定位置にしっかりと保持される。
【００４６】
さらに図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、弁体４１６は、対応する数のピンチ弁に対する圧力室として機能する４つの貫通ボア４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、及び４４６ｄを含む。弁体の上面４６６は、２つの凹状領域４６８及び４７０を含み、これらはそれぞれ、各ボア４４６の一端によりそれぞれが形成される２つの穴を含む。この実施形態では、第１の凹状部分４６８は、それぞれのボア４４６ｂ及び４４６ａによりそれぞれ形成されるオリフィス４７２及び４７４を含む。同様に、第２の凹状部分４７０は、それぞれのボア４４６ｄ及び４４６ｃによりそれぞれ形成されるオリフィス４７６及び４７８を含む。対応するオリフィスが、弁体４１６の反対側面４７９に形成される。
【００４７】
圧力室４４６ａ〜４４６ｄはそれぞれ、入口ピンチ弁要素４８０又は出口ピンチ弁要素４８１を保持する。各ピンチ弁要素４８０、４８１は、例えば、天然ゴム、ラテックス、又はシリコーン等の適当な材料でできている極めて軟質の可撓性部材である。各弁要素４８０、４８１は、ほぼ円筒形の中央体４８２及び中央体４８２よりも直径が大きな２つのフランジ端４８４を含む。フランジ端は、シールとして機能し、弁体４１６が第１のＹブロック４２４と第２のＹブロック４２６との間に挟まれるとボア４４６ａ〜４４６ｄの周りで圧縮される。このように、各ピンチ弁は、弁体４１６を通して第１のＹブロック４２４の分岐４５２、４５４のそれぞれまで粉体が流れる流路を画定する。したがって、一方の対のピンチ弁（吸引弁及び送出弁）はマニホルド体のポンプ室４４０の一方と連通し、他方の対のピンチ弁は他方のポンプ室４３８と連通する。一方のピンチ弁がポンプ室への粉体流を制御し（吸引）、他方のピンチ弁がポンプ室から出る粉体流を制御する（送出）ため、１つのポンプ室につき２つのピンチ弁がある。各ピンチ弁の中央体部分４８２の外径は、それに関連する圧力室４４６のボア径よりも小さい。これにより、各ピンチ弁に対する圧力室として機能する環状空間がその弁の周りに残る。
【００４８】
図５Ｂに示すように、弁体４１６は、４つの圧力室ボア４４６ａ〜４４６ｄとそれぞれが連通する空気通路４８６ａ〜４８６ｄを含む。これらの空気通路４８６ａ〜４８６ｄは、鉛直延長部（図５Ｂに見られる）４８８ａ〜４８８ｄを含む。これら４つの空気通路の延長部４８８ａ、４８８ｂ、４８８ｃ、４８８ｄはそれぞれ、マニホルド４１４の４つの空気通路４４４ｄ、４４４ｆ、４４４ａ、４４４ｃの鉛直部分及び上側Ｙブロック４２４の鉛直通路４５６ｄ、４５６ｆ、４５６ａ、４５６ｃと流体連通している。シール４９０が空気密封接続部として設けられる。
【００４９】
このように、弁体４１６の圧力室４４６はそれぞれ、マニホルド体、第１のＹブロック、及び弁体を通る内部通路を通り抜けてマニホルド体４１４の空気オリフィス４４２のそれぞれと流体連通する。正空気圧が供給マニホルド４０４（図１）からポンプマニホルド４１４に受け取られると、空気圧の力が可撓性の弁体の可撓性の外面に対して作用することにより、対応する弁４８０、４８１が閉じる。弁は、圧力室の外部の空気圧が除去されると、自らの弾性及び伸縮性により開く。この真の空気圧作動により、ピンチ弁の開閉にいかなる機械的作動又は他の制御部材も用いなくてよくなり、これは従来の設計を超える著しい改良である。４つのピンチ弁４８０、４８１はそれぞれ、ガンポンプ４０２に関して別個に制御されることが好ましい。
【００５０】
本発明の別の態様によれば、弁体４１６は、作業者が内部のピンチ弁の開閉を視認できるように十分に透明な材料でできていることが好ましい。適した材料はアクリルであるが、他の透明材料を用いてもよい。ピンチ弁を見ることができれば、粉体を見ることができるため、ピンチ弁の故障に関する優れた視覚的指示も得られる。
【００５１】
さらに図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、ポンプの残りの部分は、第２のＹブロック端体４９２により形成される入口端４０２ｂである。端体４９２は、それぞれがＹブロック４９８ａ及び４９８ｂを受け入れるようになっている第１の凹部４９４及び第２の凹部４９６を含む。Ｙブロックの一方は粉体入口に用いられ、他方は粉体出口に用いられる。各Ｙブロック４９８は、内面が粉体流に曝されるため、磨耗部品(component)である。端体４９２は、単に弁体４１６にボルト締めされるため、単に端体４９２を取り外すことにより磨耗部品を交換するだけでよく、したがってポンプの残りの部分を分解する必要がなくなる。
【００５２】
各Ｙブロック４９８は、接続具又は他の適当なホースコネクタ４２０、４２２（図２Ａ）を受け入れるようになっている下側穴５００を含み、１つの接続具は、粉体供給源につながるホース２４と、スプレーガン２０等のスプレーアプリケータにつながる別のホース４０６とに接続される（図１）。各Ｙブロックは、穴５００から延びる２つの粉体路分岐５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、及び５０２ｄを含む。第２のＹブロック４９８の各粉体路は、ピンチ弁体４１６のピンチ弁４８０、４８１のそれぞれと流体連通している。したがって、入口４２０からポンプに入る粉体は、２つの下側Ｙブロック４９８のうち第１のＹブロックを通ってピンチ弁の２つに分岐し、そこからポンプ室に至る。同様に、２つのポンプ室からの粉体は、他方の下側Ｙブロック４９８によって、他の２つのピンチ弁から１つの出口４２２に再合流する。
【００５３】
粉体流路は以下の通りである。粉体は、共通の入口４２０から入り、下側Ｙブロック４９８ｂの経路５０２ａ又は５０２ｂを介して２つの入口又は吸引ピンチ弁４８０に分岐する。入口ピンチ弁４８０はそれぞれ、第１のすなわち上側Ｙブロック４２４内の各経路の一方の分岐４５２、４５４それぞれを介して粉体ポンプ室４３４、４３６のそれぞれに接続される。上側Ｙブロック４２４の他方の分岐４５２、４５４はそれぞれ、各ポンプ室から粉体を受け取り、粉体は第１のＹブロック４２４を通って２つの出口又は送出ピンチ弁４８１に流れる。出口ピンチ弁４８１のそれぞれは、下側Ｙブロック４９８ａの分岐５０２のそれぞれにも接続され、両ポンプ室からの粉体は１つの出口４２２で再合流する。
【００５４】
空気圧流路は以下の通りである。ピンチ弁のいずれかが閉じると、供給マニホルド４０４がマニホルド体４１４の各オリフィス４４２において圧力を上昇させる。上昇した空気圧は、マニホルド体４１４の各空気通路４４２、４４４を通って第１のＹブロック４２４の各空気通路４５６を進み、弁体４１６の各空気通路４８６に入って適当な圧力室４４６に流れる。
【００５５】
本発明によるポンプは、粉体ポンプ室のパーセント充填に基づいた比例流量弁を可能にし、これは、粉体をポンプ室に給送するピンチ弁の開放時間を制御することによりポンプからの粉体の流量を正確に制御できることを意味することに留意されたい。これにより、ポンプサイクル（すなわち、ポンプ室を充填し空にするまでの総持続時間）を、流量に関係なく粉体の滑らかな流れが得られるのに十分なまでに短くすることができ、流量はピンチ弁の動作により別個に制御される。したがって、流量は、ポンプにいかなる物理的変更を加える必要もなく、ピンチ弁の制御により完全に調整することができる。
【００５６】
パージ機能は、本発明の別の態様により大幅に単純化される。このポンプ設計は、粉体がポンプ室の一端から出入りする方法を提供するため、ポンプ室の反対端はパージ空気用に用いることができる。図２Ａ、図２Ｃ、図２Ｅ、及び図２Ｇを参照すると、パージ空気接続具５０４がそれぞれのポンプ室４３８、４４０の上端に挿入される。接続具５０４は、ポンプ室４３８、４４０への流入のみを許すように配置される各逆止め弁５０６を受け入れる。逆止め弁５０６は、パージ空気ホースを接続することができる各パージ空気ホース接続具５０８を受け入れる。本明細書で後述するように、パージ空気は供給マニホルド４０４からポンプに供給される。したがって、パージ空気は粉体ポンプ室を通りポンプ内の粉体路の残りの部分を通って一直線に流れることで、色交換作業のためにポンプを非常に効果的にパージすることができる。このパージ作業を行うために作業者が特別な接続又は変更を行う必要は全くないため、洗浄時間が短縮される。システム１０が設置されると、パージ機能は常に接続されていて利用可能であるため、色交換時間が大幅に短縮される。作業者がポンプとのいかなる粉体接続又は空気圧接続も形成又は切断する必要なく、制御システム３９によりパージ機能を行うことができるからである。
【００５７】
なお、図１及び図２Ａから、４つのピンチ弁４８０、４８１の全てが開放状態である場合、パージ空気はポンプ室を通り第１のＹブロック４２４の粉体路、ピンチ弁４８０、４８１自体、第２のＹブロック４９８を通って一直線に流れ、入口４２０及び出口４２２の両方から出る。このようにして、パージ空気はポンプ内全体に供給されてからスプレーアプリケータに供給されて、そのデバイスをパージするとともに給送ホースを粉体供給源２２までパージすることができる。したがって、本発明の別の態様によれば、順方向及び逆方向のパージを可能にする濃厚相ポンプの概念が提供される。
【００５８】
図７を参照すると、図示の供給マニホルド４０４は、実質的にはポンプ４０２への空気流を制御する一連のソレノイド弁及び空気源である。図７に示す特定の構成は例示であり、限定を意図するものではない。ポンプ４０２を操作するための空気の供給は、マニホルド機構なしで多種多様な方法で行うことができる。図７の実施形態は、ポンプを有する平面境界面構成に特に有用であるものとして提供されているが、他のマニホルド設計を用いることもできる。
【００５９】
本明細書で上述したように、供給マニホルド４０４は、ポンプマニホルド体４１４（図３Ａ）の表面４４８に対して取り付けられる第１の平面５１２を有する供給マニホルド体５１０を含む。したがって、平面５１２は、ポンプマニホルド４１４のそれぞれのオリフィス４４２と整列する６つのオリフィス５１４を含む。供給マニホルド体５１０は、適当な数及び場所の空気通路を内部に有するように加工されることにより、適切な空気信号が正しい時点でオリフィス５１４に送られる。このように、マニホルドはさらに、オリフィス５１４への空気流を制御するとともにパージ空気流を制御するために用いられる一連の弁を含む。従来のベンチュリポンプ５１８を用いることにより、マニホルド４０４内で負圧が生成される。システム空気又は工場空気が、適当な接続具５２０を介してマニホルド４０４に供給される。マニホルドは、単にポンプを操作する空気源用の空気通路を提供するように動作し、多種多様な方法で実施することができるため、物理的なマニホルド構成の詳細は本発明の理解及び実施に必要ではない。むしろ、注目すべき詳細は空気圧流の概略図に関して説明される。しかしながら、この時点で、本発明の別の態様によれば、本明細書で後述する目的で弁体４１４のピンチ弁のそれぞれに対して別個の制御弁が設けられることに留意されたい。
【００６０】
図８を参照すると、本発明の一態様による第１の実施形態に関する空気圧図が提供されている。主要空気４０８が供給マニホルド４０４に入り、第１の調整器５３２に進んで、ポンプ圧力源５３４がポンプ室４３８、４４０に供給されるとともにパターン整形空気源４０５が空気ホース４０６を介してスプレーアプリケータ２０に供給される。主要空気は、パージ空気ソレノイド弁５３８の制御下でパージ空気源５３６としても用いられる。主要空気は、第２の調整器５４０にも進み、（ポンプ室４３８、４４０に対する負圧を生成するための）ベンチュリポンプを操作するために用いられるベンチュリ空気圧源５４２が生成され、且つピンチ弁４８０、４８１を操作するためのピンチ空気源５４４が生成される。
【００６１】
本発明の別の態様によれば、ソレノイド制御弁５３８又は他の適当なパージ空気の制御デバイスを用いることで、複数のパージ機能が得られる。第１の態様は、２つ以上の異なるパージ空気圧及びパージ空気流を選択できることにより、ソフト及びハードのパージ機能が可能になることである。ソレノイド弁に加えて他の制御機構を用いて、２つ以上のパージ空気流特性を提供してもよい。制御システム３９がソフトパージ若しくはハードパージを選択するか、又は手動入力をこの選択に用いることができる。ソフトパージ機能では、供給マニホルド４０４を通して、多孔質部材４３８、４４０とそれぞれのボア４３４、４３６との間の環状空間であるポンプ圧力室４３４、４３６に、少ないパージ空気流が供給される。制御システム３９はさらに、一組のピンチ弁（吸引又は送出）を開き、他方を閉じたままにするよう選択する。パージ空気は多孔質フィルタ４３８、４４０を通過して開いた弁から出て、スプレーガン２０に向けて順方向に、又は供給源２２に向けて逆方向に（後方に）システムをパージする。次に、制御システム３９は開くピンチ弁と閉じるピンチ弁とを逆にする。ソフトパージは、４つのピンチ弁全てを開くことにより同時に両方向で行うこともできる。同様に、高いパージ空気圧及びパージ空気流は、順方向、逆方向、又は両方向同時の、ハードパージ機能に用いることができる。多孔質部材４３８、４４０に空気を通すことにより行われるパージ機能は、多孔質部材に詰まっている粉体を除去するのにも役立つため、交換が必要となる前の多孔質部材の耐用寿命が延びる。
【００６２】
ハード又はシステムパージは、２つのパージ機構４１８ａ及び４１８ｂを用いて行うこともできる。高圧流空気をパージ空気接続具５０８から入力することができ（パージ空気は供給マニホルド４０４から供給できる）、この空気は、多孔質部材４３８、４４０により一部が画定される粉体ポンプ室を一直線に流れてポンプから出る。この場合も、ピンチ弁４８０、４８１を所望に応じて選択的に動作させて、順方向、逆方向、又は両方向同時にパージを行うことができる。
【００６３】
パージを同時に両方向にのみ行うことができるのであれば、パージ空気が最も低抵抗な経路を流れるため粉体路領域の一部を十分にパージすることができないので、順方向又は逆方向のみに任意にパージできることでより優れたパージ能力が得られることに留意されたい。例えば、スプレーアプリケータ及び供給ホッパのパージを試みる場合、アプリケータが空気流を受け入れるように完全に開いていれば、パージ空気はアプリケータから流出する傾向があり、ホッパ又は供給源が十分にパージされないかもしれない。
【００６４】
したがって、本開示は、供給源からスプレーガンに至るまでの粉体路全体を、作業者による行為を事実上必要とせずに別個に又は同時にパージすることができるポンプ設計を提供する。オプションのソフトパージは、粉体路にハードパージ空気を入れる前に残渣粉体を流路から軽く吹き飛ばすことにより、ハードパージによる融着又は他の悪影響が先に起こるのを防止するのに有用である可能性がある。
【００６５】
ベンチュリ用の正空気圧５４２は、制御ソレノイド弁５４６に入り、そこからベンチュリポンプ５１８に進む。ベンチュリポンプの出力５１８ａは、２つのポンプソレノイド弁５４８、５５０の入口に接続される負圧または部分真空である。ポンプ弁５４８、５５０は、ポンプ室４３８、４４０に正圧を加えるか負圧を加えるかを制御するために用いられる。弁５４８、５５０のさらなる入力部が、ポンプ圧空気５３４を受け入れる第１のサーボ弁５５２から正圧空気を受け入れる。ポンプ弁５４８、５５０の出口は、本明細書で上述した空気通路方式でポンプ室のそれぞれに接続される。なお、パージ空気５３６が多孔管４３８、４４０を通過することが概略的に示されている。
【００６６】
したがって、ポンプ弁５５０及び５４８を用いて、一方のポンプ室が加圧されているときに他方が負圧下にあり、またその逆の状態になるように通常は１８０°位相をずらしてポンプ室に正圧及び負圧を交互に加えることにより、ポンプ４０２の動作が制御される。このように、一方のポンプ室に粉体が充填されている一方で他方のポンプ室は空になっていく。ポンプ室には、粉体を完全に「充填」してもしなくてもよいことに留意されたい。本明細書で説明するように、ピンチ弁ごとに独立した制御弁を用いることにより、本発明を用いて非常に少ない粉体流量を正確に制御することができる。すなわち、ピンチ弁は、各ポンプサイクル中にポンプ室に多量又は少量の粉体を供給するように、ポンプ室のサイクル速度とは無関係に制御することができる。
【００６７】
ピンチ弁空気５４４は、４つのピンチ弁制御ソレノイド５５４、５５６、５５８、及び５６０に入力される。４つの弁は、４つのピンチ弁４８０、４８１のそれぞれの動作を好ましくは独立してタイミング制御するように用いられる。図８では、「送出ピンチ弁」は、粉体がポンプ室から出る際に通る２つのピンチ弁４８１を指し、「吸引ピンチ弁」は、粉体がポンプ室に給送される際に通る２つのピンチ弁４８０を指す。同じ参照符号を用いているが、各吸引ピンチ弁及び各送出ピンチ弁は別個に制御される。
【００６８】
第１の送出ソレノイド弁５５４が第１の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第２の送出ソレノイド弁５５８が第２の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第１の吸引ソレノイド弁５５６が第１の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御し、第２の吸引ソレノイド弁５６０が第２の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御する。
【００６９】
このように、図８の空気圧図は、制御システム３９（図１）からの種々の制御信号に応答してマニホルド４０４が生成する機能空気流を示している。
【００７０】
図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、本発明の別の態様によれば、移送ポンプ４００も意図される。移送ポンプの多くの態様は、スプレーアプリケータポンプ４０２と同じ又は同様であるため、詳細に繰り返す必要はない。
【００７１】
ガンポンプ４０２を移送ポンプとして用いることもできるが、移送ポンプは、必要に応じた速さで容器間で大量の粉体を移動させるのに主に用いられる。さらに、本明細書で説明される移送ポンプは、同じ四方独立ピンチ弁の動作を有さないが、切替弁をガンポンプと同じ制御プロセスで動作させることができる。例えば、一部の用途では、大量の材料を大きな表面に塗布しつつ仕上げの制御を維持することが必要である。移送ポンプは、本明細書に記載された４つの独立したピンチ弁の制御プロセスも組み込むことにより、アプリケータのポンプとして用いることができる。
【００７２】
図１のシステムでは、移送ポンプ４００を用いて、回収システム２８（サイクロン等）から給送センター２２に粉体が戻される。移送ポンプ４１０もまた、箱等の供給源から給送センター２２にバージン粉体を移送するために用いられる。このような例及び他の例では、粉体流がスプレーアプリケータに送られていないため、流れ特性は移送ポンプにおけるほど重要ではない。そこで、本発明の一態様によれば、ガンポンプは移送ポンプの性能期待値に対応するように変更される。
【００７３】
移送ポンプ４００では、粉体流量を増加させるためにより大きなポンプ室が必要である。図９Ａ及び図９Ｂの実施形態では、この場合、ポンプマニホルドが２つの延長管状ハウジング５６４及び５６６に置き換えられ、これらは長い多孔管５６８及び５７０を囲んでいる。長い管５６８、５７０は、各ポンプサイクル中により大量の粉体を収容することができる。多孔管５６８、５７０は、ハウジング５６４、５６６よりもわずかに小さな直径を有するため、正圧及び負圧両方のための圧力室としての役割を果たす管状空間が互いに間に設けられる。空気ホース接続具５７２及び５７４が空気ホースを接続するために設けられ、空気ホースは、本明細書で後述される移送ポンプ空気供給システムの正圧及び負圧源にも接続される。ポンプマニホルドが用いられていないため、空気圧エネルギーはポンプ４００に個別に配給される。
【００７４】
空気ホース接続具５７２及び５７４は、各ハウジング５６４及び５６６内の圧力室と流体連通している。このように、粉体室５６８及び５７０に対する粉体の引き込み及び押し出しは、ガンポンプ設計におけるように負圧及び正圧により行われる。また同様に、逆止め弁５８０、５８２を含むパージ穴機構５７６及び５７８が設けられ、ガンポンプ設計と同じ方法で機能する。
【００７５】
ガンポンプ設計におけるように、ポンプ室５６８及び５７０に出入りする粉体流を制御する４つのピンチ弁５８５を収容する弁体５８４が設けられる。ガンポンプにおけるように、ピンチ弁は、弁体５８４の各圧力室内に配置され、正空気圧を用いて弁を閉じ、正圧が除去されると弁が自らの弾性で開くようにする。しかしながら、間もなく説明するように、異なるピンチ弁作動方式が用いられる。上側Ｙブロック５８６及び下側Ｙブロック５８８もまた、ガンポンプ設計におけるように分岐粉体流路を提供するために設けられる。したがって、下側Ｙブロック５８８は、粉体入口接続具５９０及び粉体出口接続具５９２とも連通している。したがって、１つの入口から入った粉体は、各ピンチ弁及び上側Ｙブロック５８６を通って両方のポンプ室５６８、５７０に流れ、ポンプ室５６８、５７０から出た粉体は、各ピンチ弁を通って１つの出口５９２へ流れる。分岐粉体流路は、ガンポンプの実施形態と同様にして実現されるため、本明細書で繰り返す必要はない。移送ポンプは、ガンポンプにおけるように下側Ｙブロック５８８に交換可能な磨耗部品又はインサートを組み込んでもよい。
【００７６】
この場合も、ポンプマニホルドが移送ポンプで用いられていないため、ガンポンプ設計におけるように圧力室に配置されるピンチ弁の操作のために別個の空気入口５９４及び５９６が設けられる。以下に記載の理由から４つのピンチ弁があるが、空気入口は２つしか必要ない。エンドキャップ５９８を用いて、ハウジングを整列させたまま保持するとともに、空気接続具及びパージ接続具用の構造を提供することができる。
【００７７】
移送ポンプにおいて粉体流の流量は品質よりも極めて重要であるため、４つのピンチ弁全ての個別制御は、代替的に行うこともできるが必須ではない。したがって、ピンチ弁の対は同時に、ポンプのサイクル速度と一致して作動させることができる。換言すれば、一方のポンプ室に粉体が充填されているときには他方のポンプ室は粉体を放出しており、したがってピンチ弁の各対が開閉する。ピンチ弁は、ポンプ室への正圧及び負圧の作動と同期して作動させることができる。さらに、ピンチ弁圧力室への１つの空気入口は、一緒に動作するピンチ弁対の圧力室の各対を内部接続することにより用いることができる。したがって、２つのピンチ弁は粉体をポンプから出す送出弁として用いられ、２つのピンチ弁は粉体をポンプに引き込む吸引弁として用いられる。しかしながら、ポンプ室は送出及び吸引を交互に行うため、半サイクルごとに１つの吸引ピンチ弁の開放及び１つの送出ピンチ弁の開放が起こり、それぞれがポンプ室の異なる１つに接続される。したがって、弁体５８４内では、１つの吸引ピンチ弁の圧力室及び１つの送出ピンチ弁の圧力室が共に接続され、他の２つのピンチ弁の圧力室も共に接続される。これは各ピンチ弁が異なるポンプ室に接続されるピンチ弁対で行われる。相互接続は、単に弁体内の圧力室の対間に交差通路を設けることにより達成することができる。
【００７８】
図１０を参照すると、移送ポンプ４００の例示的な空気圧図は、スプレーアプリケータとともに用いられるポンプに関してより幾分簡略化されている。移送ポンプ室に対して負圧を生成するために用いられるベンチュリポンプ６００に、主要空気４０８が入力される。主要空気は調整器６０２にも導入され、送出空気が第１の室ソレノイド弁６０４及び第２の室ソレノイド弁６０６への各入力部に供給される。室弁は、入力としてベンチュリポンプ６００からの負圧も受け取る。ソレノイド弁６０４、６０６は、移送ポンプの各圧力室と流体連通している各出力部６０８、６１０を有する。
【００７９】
この実施形態のソレノイド弁は、電気的に作動されるのではなく空気作動される。したがって、空気タイマ又はシャトル弁６１６からの空気信号６１２及び６１４を用いて、ポンプの圧力室への正圧出力と負圧出力との間で弁６０４、６０６が切り替えられる。適した空気タイマ又はシャトル弁の一例は、ホエルビガー・オリガ（Hoerbiger-Origa）から入手可能なモデルＳ９ ５６８／６８−１／４−ＳＯである。ガンポンプにおけるように、ポンプ室は、一方が充填されているときに他方が放出しているように切り替わる。シャトルタイマ信号６１２は、四方弁６１８を作動させるためにも用いられる。主要空気は、移送ポンプのピンチ弁用のピンチ空気６２２を生成するために調整器６２０により低圧に低下される。ピンチ空気６２２は、四方弁６１８に送出される。ピンチ空気は、一方のポンプ室のピンチ弁６２４及び他方のポンプ室のピンチ弁６２６に結合され、関連する対がポンプ室と同じサイクル時間で一緒に開閉する。例えば、送出ピンチ弁６２４ａが一方のポンプ室に対して開くと、他方の送出ピンチ弁６２６ａが閉じ、吸引ピンチ弁６２４ｂが閉じると吸引ピンチ弁６２６ｂが開く。弁は各ポンプサイクルの後半中に逆になるため、ガンポンプと同様にポンプ室も切り替わる。ピンチ弁はポンプ室と同じタイミングサイクルで動作するため、連続的な粉体流が得られる。
【００８０】
図１１は、移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、ポンプの基本的な動作は同じであるが、ここでは、１つの弁６２８を用いてポンプ室への正圧及び負圧を切り替える。この場合、空気圧周波数発生器６３０が用いられる。適したデバイスは、クロウゼット（Crouzet）から入手可能なモデル８１ ５０６ ４９０である。発生器６３０は、ポンプ室の四方弁６２８及びピンチ空気四方弁６１８を作動させる様々な空気信号を生成する。したがって、ポンプ室及び関連するピンチ弁の交互サイクルが達成される。
【００８１】
図１２は、ピンチ弁４８０、４８１の独立制御により可能となる本発明の流量制御の態様を示す。この図は、説明を目的としたものであり、実際の測定データを示すものではないが、本開示による通常のポンプは同様の性能を示すであろう。グラフは、ポンプからのポンド／時での総流量対ポンプサイクル時間を表している。４００ミリ秒という通常のポンプサイクル時間は、多孔質部材を囲む圧力室に負圧及び正圧が加えられる結果として４００ミリ秒の時間窓内で各ポンプ室が充填又は放出を行っていることを意味する。したがって、各ポンプ室は、合計８００ミリ秒の時間で充填及び放出を行う。グラフＡは、ピンチ弁がポンプ室と同じ時間間隔で動作する場合の通常の応答を示す。これにより、所与のサイクル時間で最大の粉体流が得られる。したがって、サイクル時間が長くなると、ポンプの動作が遅くなるため粉体流の量が減少する。したがって、ポンプ室を充填するのに要する実際の時間はポンプサイクル時間よりもはるかに短いため、サイクル時間が短くなると流量は増加する。したがって、ポンプの運転の速さ又は遅さ（ポンプ圧力室に負圧及び正圧を加える持続時間に基づいたポンプサイクル時間）と粉体流量との間には直接の関係がある。
【００８２】
グラフＢは、ポンプサイクル時間に対するピンチ弁サイクル時間を変えることにより粉体流量、特に低流量を制御及び選択できることを示しているため、注目に値する。例えば、吸引ピンチ弁が開いたままである時間を短縮することにより、ポンプ室が吸引モードである時間がどんなに長くてもポンプ室に入る粉体が少なくなる。図１２において、例えば、グラフＡは点Ｘで、４００ミリ秒のポンプサイクル時間では約１７．６９ｋｇ／時の流量が得られることを示している。しかしながら、ピンチ弁が閉じている時間が４００ミリ秒より短い場合、ポンプサイクル時間が４００ミリ秒のままであっても流量は点Ｙすなわち約４．９９ｋｇ／時まで減少する。これにより保証されるのは、低流量でも滑らかで一貫した粉体流である。滑らかな粉体流は、ポンプサイクル速度を高めることにより生じるが、上記のように、これにより粉体流量も多くなるであろう。したがって、粉体流量は少ないが滑らかな粉体流を得るために、本発明は、吸引ピンチ弁の動作、及び任意選択で同様に送出ピンチ弁の動作も独立制御できることにより、ポンプサイクル速度が速くなっても粉体流量を制御できるようにする。作業者は、単に所望の速度を入力することにより流量を容易に変えることができる。制御システム３９は、ピンチ弁の開放時間を適宜調整することにより所望の流量が得られるようにプログラムされる。流量制御は十分に正確であるため、実際の流量を測定するためにセンサを用いる閉ループ式ではなく事実上開ループの流量制御方式であることが意図される。経験的データを所与のシステム設計全体について収集して、種々のポンプサイクル時間及びピンチ弁サイクル時間での流量を測定することができる。この経験的データは、続いて材料流量の製法（レシピ）として記憶される。これは、特定の流量が要求された場合に、その流量が得られるピンチ弁サイクル時間を制御システムが知っていることを意味する。特に低流量での流量制御は、より正確であり、従来のシステムで行わなければならなかったようにポンプサイクル時間を長くするのではなくピンチ弁の開放すなわち吸引時間を調整することにより、より良好で均一な流れが生成される。したがって、本発明は、所望であればポンプサイクル速度を変えずにポンプからの材料の流速を制御することができる測量可能ポンプを提供する。
【００８３】
図１３は、本発明の例示的なポンプ制御の概念をさらに示す。グラフＡは、５００ミリ秒のポンプサイクル速度での流量対ピンチ弁開放時間を示し（ミリ秒単位）、グラフＢは、８００ミリ秒のポンプサイクル時間に関するデータを示している。グラフはいずれも、本明細書で説明するように２室ポンプに関するものである。まず、両方のグラフで、ピンチ弁開放時間が長くなるとともに流量が増加することに留意されたい。しかしながら、グラフＢは、確定可能なピンチ弁開放時間を超えてから流量が最大に達することを示している。これは、ピンチ弁が開いている時間の長さに関係なく、限られた量の粉体しかポンプ室に充填できないからである。グラフＡは、同じピンチ弁持続時間に関して表した場合に同様のパターンを示すであろう。両方のグラフは、ポンプから任意の粉体流を得るための確定可能な最短ピンチ弁開放時間があることも示している。これは、粉体が実際にポンプ室に吸い込まれポンプ室から押し出されるのに十分なほど長い時間、ピンチ弁が開いていなければならないからである。なお、概して、所与のピンチ弁持続時間では、グラフＡのポンプ速度が速いほど流量が多くなる。
【００８４】
本明細書に示されているデータ、値、及びグラフは、実際のポンプ設計によって大きく変わるため、例示的であり非限定的であることが意図される。制御システム３９は、単に制御システム３９にピンチ弁の弁開放時間及びポンプ室の吸引／加圧時間を調整させることにより可変流量を提供するように、容易にプログラムされる。これらの機能は、材料流量制御６３２プロセスにより操作される。
【００８５】
代替的な実施形態では、ポンプからの材料流量は、粉体ポンプ室に粉体を吸い込むためにポンプ圧力室の吸引が行われる持続時間を調整することにより制御することができる。ポンプサイクル全体は一定に、例えば８００ミリ秒に保つことができるが、４００ミリ秒の充填時間の間に吸引が実際に行われる時間は、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体の量を制御するために調整することができる。真空（負圧）が長く加えられるほど、ポンプ室に引き込まれる粉体は多くなる。これにより、吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁の制御を用いることとは別に、材料流量の制御及び調整が可能になる。
【００８６】
しかしながら、別個のピンチ弁制御を用いることで、この代替的な実施形態の材料流制御が強化される。例えば、上記のように、サイクルごとに粉体室に吸い込まれる粉体の量を制御するために吸引時間を調整することができる。ピンチ弁の動作も制御することにより、この吸引が行われるタイミングを制御することもできる。吸引は、負圧が圧力室に加えられている間のみ、しかも吸引ピンチ弁が開いている間のみ行われる。したがって、吸引時間が終了した時点で、吸引ピンチ弁を閉じることができ、圧力室への負圧を止めることができる。これにはいくつかの利点がある。１つの利点は、圧力室から吸引力を除去することにより、負圧を形成するベンチュリポンプに必要な加圧プロセス空気の消費が少なくなることである。別の利点は、吸引期間を送出期間（送出期間は正圧が圧力室に加えられる期間である）から完全に分離できるため、吸引と送出とが重ならないことである。これにより、粉体ポンプ室における粉体の吸引から送出への遷移時間の間に逆流が生じるのが防止される。したがって、吸引時間の制御を用いるとともに独立したピンチ弁制御を用いることにより、吸引が行われるタイミングを、例えばポンプサイクルの吸引部分の途中になるように制御して、正圧が加えられている送出サイクルと重なるのを防止することができる。材料流量の制御にピンチ弁を用いる本明細書の実施形態のように、この代替的な実施形態は、経験的データ又は他の適当な分析を利用して、所望の流量を得るために制御するのに適した吸引持続時間及びオプションのピンチ弁動作時間を求めることができる。ポンプサイクルの放出すなわち送出部分の間は、送出時間の間中、正圧を維持することができる。これにはいくつかの利点がある。正圧を維持することにより、ポンプをスプレーガンに接続するホースに粉体流が滑らかに入る。吸引ピンチ弁は送出時間中閉じたままにすることができるため、送出（すなわち正圧）期間の終了とそれに続く吸引期間の開始とを重ねることができる。２つのポンプ室を用いるため、この重複は、ガンにつながる送出ホース内に常に正圧があることを確実にすることにより、流れを滑らかにして震えを最小限に抑える。この重複はさらに、吸引ピンチ弁が開いているときに正圧が逆流を引き起こさないようにピンチ弁のタイミングを調整することができると同時に、滑らかな粉体流を確実にする。繰り返すが、ピンチ弁及び圧力室のタイミングシナリオは全て、ポンプが望むいかなる流れ特性及び流量も実現するように、選択して制御システム３９に容易にプログラムすることができる。経験的データを分析して、種々の製法についてのタイミングシーケンスを最適化することができる。
【００８７】
本開示は、ポンプの操作に必要な加圧プロセス空気の使用に関して非常に効率的である、濃厚相ポンプを意図している。上記のように、ピンチ弁を別個にタイミング調整できるため、吸引圧力はポンプ流量制御プロセスの一部として任意に止めることができる。これにより、負の吸引圧力を生成するベンチュリポンプを操作するためのプロセス空気消費が減る。濃厚相輸送を用いることで、ポンプからガンへの材料の輸送に必要な粉体流路の形状を小さく、且つ空気を少なくすることができる。さらにまた、ピンチ弁は常開モードで動作するため、ピンチ弁を開くか又は開いたまま維持するための空気圧又は制御部材若しくはデバイスは必要ない。
【００８８】
したがって、本明細書における本発明のポンプ設計は、作業者が所望の流量の入力以外にシステムにいかなる変更も加えずにポンプの出力流量を選択できることを意味する、拡張可能な材料流量ポンプ出力を提供するために使用可能である。これは、キーボード若しくは他の適当な機構等の任意の適当なインタフェースデバイスを介して行ってもよく、又は物体に材料を塗布するための製法の一部として流量を制御システム３９にプログラムしてもよい。このような製法は、一般に、流量、電圧、空気流量制御、パターン整形、トリガ時間等を含む。
【００８９】
本明細書で説明した本発明の態様及び特徴の１つ又は複数を組み込んだ、又は多孔管を用いる他のポンプ設計に存在し得るポンプには、場合によっては低下する可能性がある多数の動作及び性能特性があることが分かった。さらに、本明細書で説明されるポンプ設計だけでなく、多孔質バリアを利用してポンプ室に吸引及び正圧を交互に加えるタイプの他の濃厚相ポンプ設計の、これらの動作及び性能特徴を改善するために用いることができる、代替的及び／又は選択的な制御プロセスがあることが分かった。
【００９０】
例えば、濃厚相粉体は定義上、空気量が少ない濃い混合物であるため、混合物が多少の慣性を有する傾向があり、これは、吸引状態の開始部分にあるポンプ室４３８ｃ、４４０ｃへの粉体の吸引に初めに抵抗することが分かった。この慣性が存在する理由の１つは、粉体が、ポンプサイクルの送出部分中に圧力下で送出されている間、ポンプに続く粉体路内に留まっているからである。本開示の発明の一態様によれば、吸引ピンチ弁及び関連の制御弁は、吸引状態又は持続時間の開始部分により高いエネルギーの吸引スパイクをもたらすような順序及びタイミングにされ得る。このスパイクは、濃厚相粉体の慣性を克服して、ポンプ室への粉体の移動を開始させるのに役立つ。初期スパイクの後、吸引圧力は通常、所望又は所定の範囲に低下する。スパイク作用は、ポンプ室への粉体流の慣性遅延を示さない混合物及び／又はポンプ設計には不要であり得る。
【００９１】
別の例として、例えばポンプ室管４３８、４４０で用いることができるような多孔質材料は、時間が経つにつれて塞がれる、すなわち「目詰まりする」傾向がある。これは単に、非常に小さな粉体粒子が多孔質材料の中又は表面に溜まることが避けられないことにより生じる。したがって、空気流に対する材料の気孔率が次第に低下する。ポンプ管４３８、４４０は、長期間を経て「使い込まれ」、おそらく数百時間の動作の間その状態をある程度維持した後で、多孔質材料で維持できる空気流が不十分になる程度まで目詰まりする傾向があることが分かった。本発明の別の態様によれば、比較的低く任意に最適化された吸引力を早期に加えることによって、管が「使い込まれる」期間を大幅に延ばすことができるため、管４３８、４４０の全体的な耐用寿命が延びる。例えば、ポンプ室に粉体を吸い込むために加えられる吸引力は、粉体がポンプ室に十分に引き込まれることを確実にするのに過不足のないレベル又は範囲に設定され得る。この特徴は、上述の初期スパイクの概念とともに任意に用いることができる。低い吸引力を用いることによって、管が使い込まれるのに要する時間がはるかに延びるため、より長い期間にわたって目詰まりすることがない。なお、この文脈における「早期」とは、管の耐用寿命と、新たなポンプ又は新たな管の動作中に吸引力を加えることとに関するものであり、任意の高いスパイクも用いることができる初期吸引時間に関するものではない。
【００９２】
本発明の別の態様によれば、管の目詰まりは、流量制御特徴を任意に実施することによって補償される。上述のように、管４３８、４４０が時間を経るにつれて目詰まりすると、圧力が吸引であるか送出であるか（送出とは、粉体をポンプ室から押し出すための正圧を意味する）に関係なく、所与の加えられる力又は圧力に対して、多孔質材料を通る空気の流量が減少する。本発明の別の態様によれば、流量制御を用いて、所望の空気流量を維持するように、例えば、粉体がポンプ室に十分に吸い込まれポンプ室から押し出されることを確実にするための所望又は所定の最小流量を維持するように、加える圧力を高めることができる。所定又は所望の値又は範囲は、吸引と送出とで異なっていてもよく、又は場合によっては同じであってもよい。流量制御は、正圧送出空気流、吸引圧力空気流、又はこれら両方で実施することができる。
【００９３】
本発明のこれらの態様は全て、一緒に、単独で、又は種々の組み合わせで任意に用いることができる。さらに、これらの本発明の態様は、本明細書中の上記の例示的な実施形態におけるような２ポンプ室、１ポンプ室設計、又は３つ以上のポンプ室を有するポンプとともに用いることができる。
【００９４】
上述の本発明の概念及び特徴をより明確に説明するために、例えば本明細書で上述されているようなポンプ等のポンプの動作に関する機能制御態様を例示する本明細書の種々の図及び説明を参照する。これらの機能及び制御態様は、例示的なポンプ設計に関して本明細書で説明されるが、これらの本発明の態様を多くの他のポンプ設計及び構成に応用できることは、当業者には容易に理解されるであろう。
【００９５】
これらの拡張を説明するのに適したポンプを図１４に示す。この図は、本明細書の図２Ｂと同じ実施形態であるが、種々の制御要素を強調するために異なる又は付加的な識別番号及び符号を付してある。ポンプ４０２は、このポンプの２つの圧送室となる２つのフィルタスリーブ又は多孔管Ａ及びＢを有する。これらの室は、粉体ホッパ７００から交互に粉体を受け取り、粉体をスプレーガン２０に放出する。４つのピンチ弁が、これら２つのポンプ室に出入りする粉体の流れを制御する。各ポンプ室に２つのピンチ弁がある。これらのピンチ弁は、ＡＩＮ、ＡＯＵＴ、ＢＩＮ、及びＢＯＵＴで示される。ＡＩＮは、粉体ホッパに接続された給送ホース２４から室Ａに粉体が入るようにし、ＡＯＵＴは、室Ａから供給ホース４０６を通してスプレーガン２０に粉体が送出又は放出されるようにする。同様に、ＢＩＮは、上記粉体ホッパに接続された上記給送ホース２４から室Ｂに粉体が入るようにし、ＢＯＵＴは、室Ｂから上記スプレーガン２０に接続された上記供給ホース４０６を通して粉体が放出されるようにする。
【００９６】
図１５は、室Ａ及び室Ｂの送出状態及び吸引状態について理想化されたタイミングを示す。図示のように、各室は、粉体が室に引き込まれる吸引サイクル７０２と、粉体が室から押し出される圧力又は送出サイクル７０４とを有する。これらのサイクルの持続時間はほぼ等しく、室Ａ及び室Ｂは、粉体が室Ａに引き込まれながら室Ｂから押し出され、またその逆も行われるように交互になっている。この動作モードの場合、室の吸引状態は、吸引サイクルの間中ずっと比較的一定の吸引力が加えられるようなものであることが適していると考えられた。「吸引状態」とは、ポンプ圧力室内に負圧が生じている期間を意味する。
【００９７】
図１６は、吸引サイクルの間中ずっと室Ａに比較的一定の吸引力を加える代わりに、吸引サイクルの持続時間よりも短い吸引サイクルの一部の間、吸引状態７０６を室Ａで発生させる、本発明の態様の１つを示す。例示的な一実施形態では、この吸引状態は、吸引サイクルのほぼ中間部分で与えられ、さらに、比較的高い吸引力のスパイク又はパルス７０８で開始してから、それよりも低いレベル７１０の吸引力に低下する。吸引スパイクは、給送ホース内にある静的粉体の慣性を克服し、粉体を移動させる。その後、室Ａの低い吸引レベルは、所望量の粉体が室Ａに受け取られるまで粉体を移動させ続けるのに十分であり、吸引は終了する。同じ吸引状態を、室Ｂの吸引サイクル中に室Ｂで発生させる。
【００９８】
吸引サイクル内のほぼ中央に吸引状態を置くという概念とスパイクを形成するという概念とは、別個の概念であるが、特定の用途での必要に応じて一緒に又は個別に用いることができる。
【００９９】
図１７は、図１６に示す吸引状態を室Ａ及び室Ｂで発生させることができる例示的な方法を示す。真空制御弁Ａ／ＢＶは、吸引状態が室Ａ又はＢで必要とされるときに真空又は負圧状態−Ｐを発生させるために起動される。室Ａに関して、二位置弁ＡＳを正圧位置＋Ｐと吸引位置−Ｐとの間でシフトさせることができる。吸引サイクル７０２の間、ＡＳを吸引位置にシフトさせて、吸引サイクル７０２のうち制御弁Ａ／ＢＶが真空を発生させている選択可能な部分７０６の間、弁Ａ／ＢＶによって制御される真空引き（減圧）が室Ａに対して行われるようにする。例えば図１６に示すような吸引スパイクを形成するために、真空発生器制御弁Ａ／ＢＶを、例えば図１６に示すような吸引サイクル７０２の中間部分の間オンにするが、最初はピンチ弁ＡＩＮ及びＡＯＵＴの両方を閉じたままにする。これにより、ポンプ室Ａ内で真空状態ができて高まるようにする。続いてピンチ弁ＡＩＮを開いて、粉体が粉体給送ホース２４から室Ａに吸い込まれるようにすると、ホース内の粉体は最初に吸引スパイク７０８を受ける、すなわち吸引スパイク７０８に曝されることで、粉体の慣性が克服されて粉体が移動させられる。弁ＡＩＮを開いた直後に、室Ａの吸引のレベルはより低い比較的一定のレベル７１０に低下して、粉体をポンプ室Ａに移動させ続ける。所望量の粉体が室Ａ内に受け取られると、真空発生制御弁Ａ／ＢＶがオフにされて弁ＡＩＮが閉じられる。同じ吸引状態を、室Ｂの吸引サイクル中に室Ｂで発生させることができる。
【０１００】
低下させた吸引レベル７１０は、弁Ａ／ＢＶによって制御することができる。この弁Ａ／ＢＶは、例えば、ベンチュリポンプ５１８又はポンプ圧力室に用いられる他の負圧源への空気の流れを制御するサーボ弁であってもよい。吸引が行われる量は、任意に、吸引状態中に粉体が粉体室４３８ｃ、４４０ｃに十分に吸い込まれることを確実にするのに必要な最低レベルに最適化又はほぼ最適化される、所定の値又は範囲であり得る。この最小の吸引力又は少なくとも低下させた吸引力は、例えば、ベンチュリポンプ、弁設計、粉体路のサイズ及び長さ、粉体ポンプ室の体積等の選択肢によって影響を受けるため、経験的に決定され得る。本発明の一態様によれば、本明細書で上述されているように、吸引力が低いほど管の目詰まりが遅くなり融着が減るため、低い吸引値を任意に用いて、多孔管４３８、４４０の耐用寿命を延ばすことができる。
【０１０１】
図１８は、図１７のＡＩＮ、ＡＯＵＴ、ＡＳ、及びＡ／ＢＶの弁を制御する電気信号の例示的なタイミング波形を示す。図示のように、吸引サイクルの間中ずっとＡＳを開いて、Ａ／ＢＶの制御下で発生したいかなる吸引力も通す。弁ＡＳは、室Ａの吸引サイクルの開始である時点Ｔ１でこの吸引位置にシフトする。時点Ｔ２において、Ａ／ＢＶが作動されて、室Ａに吸引状態を与える。この時点で、ＡＩＮ及びＡＯＵＴはいずれも閉じているため、真空力を室Ａ内で高めることができる。時点Ｔ３において、ＡＩＮが開かれ、室Ａ内で高められている真空力が供給ホースから弁ＡＩＮを介して室Ａに粉体を吸い込む。前述のように、吸引状態は、ホース内にある粉体を移動させてその慣性を克服する吸引スパイクで任意に開始する。所望量の粉体が室Ａに引き込まれた後、時点Ｔ４において、ＡＩＮが閉じて室Ａにそれ以上粉体が入らないように遮断し、それと同時にＡ／ＢＶが閉じて真空源を遮断する。時点Ｔ５において、ＡＳがその正圧位置にシフトして、吸引サイクルを終了させるとともに送出サイクルを開始させ、これとほぼ同時に、ＡＯＵＴが開かれて、図１７に示す空気圧源によって室Ａから給送ホースを通してガンに粉体を押し出すようにする。送出サイクルが時点Ｔ６で終了すると、弁ＡＳは時点Ｔ１で示す吸引位置にシフトして次の吸引サイクルを開始する。なお、吸引源Ａ／ＢＶによって室Ａに与えられる吸引持続時間（すなわち、時点Ｔ２〜Ｔ４）は、本明細書で後述する理由から、吸引サイクルＴ１〜Ｔ５内のほぼ中央にあり得る。吸引サイクルＴ１〜Ｔ５は、送出サイクルＴ５〜Ｔ６とほぼ同じ長さの持続時間を有することにも留意されたい。これが好まれるのは、当然ながら、室Ａで吸引サイクルが行われている間に室Ｂで送出サイクルが行われており、またその逆もあるからである。
【０１０２】
なお、図１８を参照すると、ポンプによって送出される粉体の流量は、弁ＡＩＮが開いている時間量である持続時間Ｔ３〜Ｔ４によって主に決まる。ＡＩＮが開いている時間が長いほど、各サイクルで室Ａに引き込まれる粉体及び室Ａから押し出される粉体の量は多くなり、ポンプからの流量が多くなる。反対に、ＡＩＮが開いている持続時間が短いほど、ポンプの流量は少なくなる。しかしながら、本明細書で上述されているように、ポンプ室を充填する時間量だけピンチ弁が開いた後の粉体流量には事実上の制限がある。
【０１０３】
吸引サイクル及び送出サイクルの長さは、ポンプからの粉体流の均一性に影響を及ぼすことにも留意されたい。サイクルの持続時間が比較的長い場合、各サイクルでより長い時間をかけてより大量の粉体がポンプ室に引き込まれ、粉体が室から押し出されるときには、比較的長い間隔を置いて粉体のパルス又はショットとして生じる可能性が高い。その結果、スプレーガンへの粉体供給がパルス状になり、これはガンから放出されるパルス状のスプレーパターンを形成し得るという点であまり望ましくない。他方、サイクルの持続時間が比較的短い場合、サイクルが短いほどその間にポンプ室に引き込まれる粉体量は少なくなり、これらの粉体量が少ないほどポンプから供給ホースに押し出される頻度が高くなってこれら小さなパルス間の間隔が短くなり、全体的な結果として、スプレーガンへの粉体の流量がより均一になるとともに、スプレーガンから吐出される粉体の雲状物がさらにより均一になる。しかしながら、ポンプの稼動が速すぎる場合、ピンチハウスの頻繁な開閉が熱を発生させて、粉体をポンプ内で硬化させる可能性があるとともに、ポンプ構成部品の早期故障を引き起こす可能性がある。したがって、ガンへの均一な粉体流を維持するほど十分に高いサイクル速度で且つ十分に短いサイクル時間で、但しその目的を果たすのに必要なよりも高くないサイクル速度で、動作させることが望ましい。
【０１０４】
図１９は、ポンプ動作のさらなる詳細と、吸引持続時間Ｔ２〜Ｔ４を吸引サイクルＴ１〜Ｔ５内の中央に置くことが好ましい理由とを示す。この図は、システム内の弁の開閉の通常の応答時間を斜線領域として示す。例えばピンチ弁ＡＩＮを閉じる応答時間は、Ｔ４の後の約２５ミリ秒にわたる（図ではＴ４’として示す）。これは、ＡＩＮを閉じるように信号が与えられてから、弁がＴ４’で完全に閉じた状態に達するのに約２５ミリ秒かかることを意味する。多くのシステムにおいて、ＡＳが粉体を室Ａから弁ＡＯＵＴを介して供給ホース４０６に吹き出すようにシフトする前にＡＩＮが完全に閉じるように、この応答時間が持続時間Ｔ４〜Ｔ５よりも短いことが重要であり得る。このシフトが行われる前にＡＩＮが完全に閉じていなければ、粉体の一部がＡＩＮから逆方向に吹き込まれることで、供給ホースを通ってポンプからホッパへの粉体の逆流が引き起こされ、これは場合によっては望ましくないであろう。吸引持続時間を吸引サイクル内の中央に置くことによって、弁の開閉応答時間を、この種の問題を回避するように適切にタイムアウトさせることができる。なお、種々のピンチ弁ＡＩＮ、ＡＯＵＴ、ＢＩＮ、及びＢＯＵＴの応答時間は、弁が開閉中であるか送出又は吸引に使用中であるかに応じて異なり得る。
【０１０５】
図１９はまた、送出弁ＡＯＵＴ及びＢＯＵＴも固有の開閉応答時間を示すが、吸引状態が期間Ｔ３〜Ｔ４に制限されるため、これらのピンチ弁を次の吸引サイクルにずれ込ませることができることを示す。例えば、図１９において、弁ＡＯＵＴは、時点Ｔ１で開始する吸引サイクルにずれ込んだ時点Ｔ１’で完全に閉じるが、吸引状態は時点Ｔ３（実際には、ＡＩＮが完全に開く応答時間を考慮に入れたＴ３’）まで発生しないため逆流は生じない。これにより、任意に正圧が常に給送管４０６を通してガン２０に供給されるように、送出ピンチ弁ＡＯＵＴ及びＢＯＵＴの動作を重複させることができる（Ｔ１’とＴ１’’、及びＴ５’とＴ５’’を比較）。
【０１０６】
図２０は、室Ａから粉体を押し出すための容積空気流コントローラ７２０の任意の使用を示す。容積空気流コントローラは、粉体が所望の速度で室Ａから押し出されることを確実にする。粉体が速く押し出されすぎる場合、粉体の濃縮スラグがガンに続く供給ホース内でできて、粉体がスプレーガンにパルス状に送出されることで、ガンが望ましくないパルス状スプレーパターンでスプレーを行うようになる。これは、上述のようにサイクル速度が遅すぎる場合で起こり得る現象と同じである。粉体が押し出される速度を遅くすれば、ガンに続く供給ホース内に粉体が広がりやすくなり、より均一なスプレーパターンがガンにおいて形成される。しかしながら、粉体が室から押し出される速度が遅すぎる場合、送出サイクルの完了前に全粉体が室から押し出されなくなる。したがって、容積空気流量コントローラを用いて、送出サイクル中に室から全粉体を押し出すのにちょうど十分なほど速く、但しガンに続く供給ホース内でできる限り均一な粉体流が得られるように速すぎない速度で、粉体が室Ａから押し出される。容積空気流量コントローラは、２室ポンプの場合と同様にして室Ｂに対しても同じく設置することができる。
【０１０７】
容積空気流量コントローラ７２０を用いて、多孔管４３８、４４０が時間を経るにつれて目詰まりするか又は空気流を通し難くなる傾向がある状況を補償することができる。多くの場合、管を通る空気流量は、吸引サイクル及び送出サイクルの両方で重要である。多くの場合、送出及び吸引中に一定の又は最低限の空気流量を維持して、管４３８、４４０に対する粉体の十分な吸い込み及び押し出しを確保することが有用であり得る。
【０１０８】
送出サイクルの場合、正圧流量コントローラ７２０は、例示的な一実施形態では、管を通る空気流量に関する状態を監視又は検出して、それに従って十分な空気流量があることを確実にするように空気圧を調整する。図２２Ａ及び図２２Ｂを参照すると、正圧流量コントローラ７２０は、制御サーボ弁７２２、圧力変換器７２４、及び固定又は制御オリフィス７２６を用いて具現される。オリフィス７２６における圧力低下は、多孔管４３８、４４０に入ってこれらを通る流量に直接関連する。コントローラ７２０は、圧力を監視し、圧力が管を通る所望の空気流量に対応する範囲よりも低下した場合、弁７２２をさらに開いて管への圧力を高め、十分な空気流を維持することができる。この実施形態の制御オリフィス７２６は、オリフィスの片側が比較的安定した圧力であるときに差圧変換器がより正確である傾向があるため、弁７２２の高圧又は入口側に配置される。しかしながら、制御オリフィス７２６は、必要に応じて他の場所にあってもよい。流量制御機能は、弁、変換器、又はオリフィスを用いる以外の多くの異なる方法で実行することもできる。同様にして、図８の実施形態では、ポンプ空気流制御部（弁５５２）に関連する圧力変換器を弁の高圧側に配置してもよいことに留意すべきである。
【０１０９】
管の目詰まりは、吸引状態中に管から出る空気流量を減らす場合もある。本発明の別の態様によれば、空気流量コントローラをポンプ動作の吸引側で用いることもできる。
【０１１０】
空気流量制御を、正の送出圧力サイクル、負の吸引圧力サイクル、又はこれら両方で任意に用いることができることは注目に値する。
【０１１１】
図２１は、弁ＡＳとＡ／ＢＶ真空源との間のラインのポンプの吸引側での容積空気流量コントローラ７３０の任意の使用を示す。このコントローラ７３０は、以下のように用いられる。室Ａは、前述のような円筒形のフィルタ要素によって囲まれる。粉体を室に引き込む吸引空気が、この円筒形のフィルタ要素を通過する。時間が経つにつれて、このフィルタ要素の孔が粉体粒子によって目詰まり又は部分的に目詰まりする。この目詰まりがフィルタ要素の通気抵抗を高める結果として、システムの他のいずれかの部分に変更を加えなければ、時間が経つにつれて室Ａに加えられる吸引力が低下する。室Ａに加えられる吸引力が低いと、室Ａに引き込まれる粉体が減るため、ポンプによってスプレーガンに送出される粉体も減る。容積空気流量コントローラを用いて、空気流量が一定のままであること、したがって室Ａ内の吸引力がフィルタ要素のいかなる目詰まり又は部分的目詰まりにも関係なく一定のままであることを確実にするように、室Ａから出る吸引空気の空気流量が感知される。これにより、フィルタ要素の状態に関係なく一貫した量の粉体が室Ａに引き込まれることが確実になる。これはさらに、ポンプからの粉体流量を一貫した速度で維持することに役立つ。同様の容積空気流量コントローラが室Ｂに対して設置される。
【０１１２】
再び図２２Ａ及び図２２Ｂを参照すると、真空側の流量コントローラ７３０は、制御サーボ弁７３２、圧力変換器７３４、及び制御オリフィス７３６の形態で実現され得る。オリフィス７３６における圧力低下は、吸引状態中に多孔管を通る（ポンプ室を画定する管体積から引き出される）空気流量に直接関連付けることができる。この実施形態では、コントローラ７３０は、負圧すなわち吸引をもたらすベンチュリポンプ５１８に入力される正圧を調整する。しかしながら、他の流量感知及び制御技法を代替的に用いてもよい。
【０１１３】
空気流量コントローラ７２０、７３０は、制御オリフィスにおいて検出された圧力低下を対応する流量に関連付けるルックアップテーブルを用いて動作することができる。吸引及び送出の流量は同じであっても異なっていてもよい。プログラム可能プロセッサ等の適当な制御機能が、データベースにアクセスするとともに、ＰＷＭ信号等の適当な制御信号を制御弁７２２、７３２に対して生成することができる。弁は、ポンプの始動後の第１の動作サイクルで、「シード」値としての役割を果たすオリフィスにおける空気流量を生成するデフォルト設定まで開くことができる。弁は続いて、吸引及び送出流量が特定のポンプ動作に望まれる値又は範囲に保たれるように、必要に応じて調整される。別の任意の制御特徴は、オペレータが所望のポンプ流量を「ダイヤルイン」又は調整又は選択できるように、オペレータインタフェースを便宜上設けることができることである。この設定により、制御システム３９が所望のポンプ動作を得るのに必要な空気流量を調整する。
【０１１４】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、サーボ弁７３２を用いて真空発生器５１８への給送を行う空気源を変調させるが、真空出力は直接変調させないことを示す。これは、少なくとも２つの理由、すなわちａ）入力圧力と得られる真空出力との間に比較的広い直線関係があること、及びｂ）サーボが変調すべき元圧が、真空圧力を直接制御している場合（すなわち、例えば約−５．５１６×１０４Ｐａの元圧）よりもはるかに高い（例えば最高約５．８６１×１０５Ｐａ）ことから行われ得る。この比較的低い真空圧力レベルにより、選択される差圧変換器も他の空気流制御回路で用いられるものとは異なる。選択される差動変換器の動作範囲は、０〜３．９３０×１０３Ｐａである。この場合、例えばセンサにおける低下として、利用可能な真空のうち約７％しか損失されない。
【０１１５】
上述のポンプの特徴及び能力が協調して、広範囲に及ぶ粉体流出力にわたって均一な流量の粉体がこのポンプにより提供され得ることを確実にすることを考えると、このポンプのさらに別の新規態様は、ポンプが用いられている特定の用途に最適な方法でポンプからの粉体流を調節するために用いることができる製法を提供する能力である。ポンプ粉体流製法は、以下のパラメータ、すなわち、吸引サイクル持続時間（Ｔ１〜Ｔ５）、吸引持続時間（Ｔ２〜Ｔ４）、及び室から粉体を押し出すのに用いられる空気の流量設定を含むことができる。種々の用途に関する多くの粉体流製法を、ユーザの必要に応じて素早くアクセスするようにルックアップテーブルとして適当なデータ構造に記憶させることができる。
【０１１６】
本発明を、例示的な実施形態を参照して説明してきた。本明細書及び図面を読んで理解すれば、本発明者以外でも変更及び変形を思いつくであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、このような変更及び変形全てを含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明を利用する粉体コーティング材料塗布システムの簡略概略図である。
【図２Ａ】本発明によるポンプの組み立て等角図である。
【図２Ｂ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図２Ｃ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図２Ｄ】図２Ａの組み立てたポンプの立面図である。
【図２Ｅ】図２Ａの組み立てたポンプの断面図である。
【図２Ｆ】図２Ａの組み立てたポンプの立面図である。
【図２Ｇ】図２Ａの組み立てたポンプの断面図である。
【図３Ａ】ポンプマニホルドの等角図である。
【図３Ｂ】ポンプマニホルドの上面図である。
【図４Ａ】第１のＹブロックを示す。
【図４Ｂ】第１のＹブロックを示す。
【図５Ａ】弁体の斜視図である。
【図５Ｂ】弁体の断面図である。
【図６Ａ】別のＹブロック構成の斜視図である。
【図６Ｂ】別のＹブロック構成の斜視図である。
【図７】供給マニホルドの分解斜視図である。
【図８】図２Ａのポンプの空気流構成の例示的な一実施形態である。
【図９Ａ】本発明による移送ポンプの等角図である。
【図９Ｂ】本発明による移送ポンプの分解等角図である。
【図１０】移送ポンプの空気流構成の例示的な一実施形態である。
【図１１】移送ポンプの空気圧回路の代替的な一実施形態である。
【図１２】本発明に従って動作しているポンプの材料流量曲線の図である。
【図１３】ミリ秒単位での２つの異なるポンプサイクル速度に関する、粉体流量対ピンチ弁開放時間を示すグラフである。
【図１４】図２Ｂと同様であるが、種々の制御要素を示すように異なる符号を付した図である。
【図１５】２室ポンプの理想的なポンプサイクルタイミングを示す。
【図１６】ポンプ室の一方の変更吸引サイクルを示す。
【図１７】ポンプの空気圧制御の機能図である。
【図１８】図１６及び図１７に示す制御プロセスの例示的なタイミング図である。
【図１９】真空すなわち吸引スパイクを形成するための、図１７におけるような２室ポンプの例示的なタイミング図である。
【図２０】流量制御特徴を用いる１ポンプ室制御機能の概略図である。
【図２１】ポンプ室の正圧部分及び負圧部分で流量制御特徴を用いる、１ポンプ室制御機能の概略図である。
【図２２Ａ】正圧制御用及び真空圧力制御用の流量コントローラを用いるポンプ制御部の、全体的な空気圧図の詳細な概略図である。
【図２２Ｂ】正圧制御用及び真空圧力制御用の流量コントローラを用いるポンプ制御部の、全体的な空気圧図の詳細な概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥粒子材料を圧送する方法であって、
時点Ｔ２で体積部に吸引を加えること、Ｔ２後の時点Ｔ３で前記体積部に続く入口流路を開くことにより材料が吸引下で該体積部に流入すること、前記体積部に続く前記入口流路を閉じること、前記体積部から続く出口流路を開くこと、及び前記体積部に正圧を加えることにより材料が前記体積部から流出することを含む乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項２】
前記時点Ｔ２で吸引を加えることは、前記体積部内で初期の高い吸引力を発生させ、該初期の高い吸引力は前記入口流路を閉じることの前に低い吸引力に低下する請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項３】
前記時点Ｔ２の直前に、前記入口流路及び前記出口流路は閉じられる請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項４】
前記入口流路を閉じることは、時点Ｔ４で開始し、該入口流路は、前記出口流路が開く前に完全に閉じる請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項５】
初期の高い吸引力が前記時点Ｔ２で前記体積部に加えられた後、該吸引力は低下するが、前記体積部に材料を吸い込むのに十分な吸引力である請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項６】
時間を経るにつれて前記吸引力が低下すると、該吸引力に関連する流れ特性を監視することによって該吸引力を十分に維持することを含む請求項５に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項７】
前記体積部に吸引が加えられるときに該体積部から出る空気の流量を監視し、所定の最小流量を維持するように吸引力を高めることによって、時間を経るにつれて減少する流量を補償することを含む請求項６に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項８】
前記所定の最小流量を維持するように前記吸引力を発生させるのに用いられるベンチュリポンプに対する正圧を調整することを含む請求項７に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項９】
Ｔ２〜Ｔ４の期間は、圧送サイクルの真空部分のほぼ中間で起こり、該圧送サイクルは、圧力部分及び真空部分を含む請求項４に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項１０】
粉体を圧送する方法であって、
体積部に吸引を加えて材料を該体積部に引き込み、且つ正圧を加えて材料を該体積部から押し出すこと、時点Ｔ３で入口流路を開き、且つ時点Ｔ４で該入口流路を閉じること、及び時点Ｔ５で前記正圧を加えることを含み、該時点Ｔ５は、該時点Ｔ５が起こる前に前記入口流路が完全に閉じることを確実にするように、前記時点Ｔ４に応答時間分の遅延を足した時間が経過した後である粉体を圧送する方法。
【請求項１１】
前記時点４で前記入口流路を閉じることは、該入口流路の一部に正の空気圧を加えて該入口流路を挟み閉めることを含む請求項１０に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１２】
粉体を圧送する方法であって、
吸引サイクル中に体積部に吸引を加えて該体積部に粉体を引き込むこと、及び送出サイクル中に前記体積部に正圧を加えて該体積部から粉体を押し出すことを含み、各吸引サイクル内に、前記体積部に吸引力が加えられる吸引持続時間があり、該吸引持続時間は、前記吸引サイクルよりも短く該吸引サイクル内のほぼ中央にある粉体を圧送する方法。
【請求項１３】
粉体を圧送する方法であって、
時点Ｔ２で体積部に吸引を加えること、及び時点Ｔ３で前記体積部に続く入口流路を開くことを含み、該時点Ｔ３は、前記入口流路が開いているときに、前記体積部に粉体を引き込むための初期の高い吸引力スパイクが加えられるように、前記時点Ｔ２に遅延を足した時間の後である粉体を圧送する方法。
【請求項１４】
粉体を圧送する方法であって、
体積部に吸引を加えて該体積部に粉体を引き込むこと、及び吸引期間中の前記体積部からの空気の流量を制御することを含む粉体を圧送する方法。
【請求項１５】
前記空気の流量を制御することは、前記体積部に加えられる吸引力を次第に高めて所定の最小流量を維持することを含む請求項１４に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１６】
前記体積部から吸い込まれる空気の流路に配置されるオリフィスにおける圧力低下を判定することによって、流量を監視することを含む請求項１５に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１７】
粉体を圧送する方法であって、
吸引サイクル中に体積部に吸引を加えて該体積部に粉体を引き込み、且つ送出サイクル中に前記体積部に正圧を加えて該体積部から粉体を押し出すこと、及び前記送出サイクル中の前記体積部への空気の流量を制御することを含む粉体を圧送する方法。
【請求項１８】
前記空気の流量を制御することは、前記体積部への圧力を次第に高めて所定の最小流量を維持することを含む請求項１７に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１９】
前記体積部への空気の流路に配置されるオリフィスにおける圧力低下を判定することによって、流量を監視することを含む請求項１８に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項２０】
前記吸引サイクルの吸引時間中の前記体積部からの空気の流量を制御するステップを含む請求項１７に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項２１】
前記体積部からの空気の流量を制御することは、前記体積部に加えられる吸引力を次第に高めて所定の最小流量を維持することを含む請求項２０に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項２２】
室Ａ及び室Ｂを有するポンプから粉体を圧送する方法であって、粉体は、各室の吸引サイクル中に前記室Ａ及び室Ｂに交互に引き込まれ、各室の送出サイクル中に該室Ａ及び室Ｂから交互に押し出され、前記吸引サイクル時間内に、室Ａ及び室Ｂに吸引が加えられる吸引持続時間があり、該吸引持続時間は該吸引サイクル時間よりも短く、空気流量コントローラを用いて、前記送出サイクル中に前記室Ａ及び室Ｂから粉体を押し出すのに用いられる空気の流量が制御され、該方法は、前記ポンプから所望の粉体流特性をもたらすための粉体流製法を記憶するデータ構造を提供することを含み、前記粉体流製法は、パラメータ、すなわち吸引サイクル時間、吸引持続時間、及びポンプ室から粉体を押し出すための空気流量の１つ又は複数のパラメータを含む室Ａ及び室Ｂを有するポンプから粉体を圧送する方法。
【請求項２３】
ポンプ制御装置であって、
ガス多孔質材料から成る部材によって部分的に画定されるポンプ室と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室から材料を押し出す正圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流量を維持する流量制御部とを備えるポンプ制御装置。
【請求項２４】
前記流量制御部は、制御オリフィス及び圧力変換器を備え、該オリフィスは、前記多孔質部材を通る空気流量に関する圧力低下を有する請求項２３に記載のポンプ制御装置。
【請求項２５】
前記流量制御部は、前記多孔質部材を通る空気流量の減少の検出に応答して前記ポンプ室への圧力を高めるために開く弁を備える請求項２４に記載のポンプ制御装置。
【請求項２６】
ポンプ制御装置であって、
ガス多孔質材料から成る部材によって部分的に画定されるポンプ室と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室に材料を吸い込む負圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流量を維持する流量制御部とを備えるポンプ制御装置。
【請求項２７】
前記流量制御部は、制御オリフィス及び圧力変換器を備え、該オリフィスは、前記多孔質部材を通る空気流量に関する圧力低下を有する請求項２６に記載のポンプ制御装置。
【請求項２８】
前記流量制御部は、前記多孔質部材を通る空気流量の減少の検出に応答して前記ポンプ室への吸引を高めるために開く弁を備える請求項２７に記載のポンプ制御装置。
【請求項２９】
ポンプ制御装置であって、
ガス多孔質材料から成る部材によって部分的に画定されるポンプ室と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室に材料を吸い込む負圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室から材料を押し出す正圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流量を維持する流量制御部とを備えるポンプ制御装置。
【請求項１】
乾燥粒子材料を圧送する方法であって、
時点Ｔ２で体積部に吸引を加えること、Ｔ２後の時点Ｔ３で前記体積部に続く入口流路を開くことにより材料が吸引下で該体積部に流入すること、前記体積部に続く前記入口流路を閉じること、前記体積部から続く出口流路を開くこと、及び前記体積部に正圧を加えることにより材料が前記体積部から流出することを含む乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項２】
前記時点Ｔ２で吸引を加えることは、前記体積部内で初期の高い吸引力を発生させ、該初期の高い吸引力は前記入口流路を閉じることの前に低い吸引力に低下する請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項３】
前記時点Ｔ２の直前に、前記入口流路及び前記出口流路は閉じられる請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項４】
前記入口流路を閉じることは、時点Ｔ４で開始し、該入口流路は、前記出口流路が開く前に完全に閉じる請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項５】
初期の高い吸引力が前記時点Ｔ２で前記体積部に加えられた後、該吸引力は低下するが、前記体積部に材料を吸い込むのに十分な吸引力である請求項１に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項６】
時間を経るにつれて前記吸引力が低下すると、該吸引力に関連する流れ特性を監視することによって該吸引力を十分に維持することを含む請求項５に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項７】
前記体積部に吸引が加えられるときに該体積部から出る空気の流量を監視し、所定の最小流量を維持するように吸引力を高めることによって、時間を経るにつれて減少する流量を補償することを含む請求項６に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項８】
前記所定の最小流量を維持するように前記吸引力を発生させるのに用いられるベンチュリポンプに対する正圧を調整することを含む請求項７に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項９】
Ｔ２〜Ｔ４の期間は、圧送サイクルの真空部分のほぼ中間で起こり、該圧送サイクルは、圧力部分及び真空部分を含む請求項４に記載の乾燥粒子材料を圧送する方法。
【請求項１０】
粉体を圧送する方法であって、
体積部に吸引を加えて材料を該体積部に引き込み、且つ正圧を加えて材料を該体積部から押し出すこと、時点Ｔ３で入口流路を開き、且つ時点Ｔ４で該入口流路を閉じること、及び時点Ｔ５で前記正圧を加えることを含み、該時点Ｔ５は、該時点Ｔ５が起こる前に前記入口流路が完全に閉じることを確実にするように、前記時点Ｔ４に応答時間分の遅延を足した時間が経過した後である粉体を圧送する方法。
【請求項１１】
前記時点４で前記入口流路を閉じることは、該入口流路の一部に正の空気圧を加えて該入口流路を挟み閉めることを含む請求項１０に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１２】
粉体を圧送する方法であって、
吸引サイクル中に体積部に吸引を加えて該体積部に粉体を引き込むこと、及び送出サイクル中に前記体積部に正圧を加えて該体積部から粉体を押し出すことを含み、各吸引サイクル内に、前記体積部に吸引力が加えられる吸引持続時間があり、該吸引持続時間は、前記吸引サイクルよりも短く該吸引サイクル内のほぼ中央にある粉体を圧送する方法。
【請求項１３】
粉体を圧送する方法であって、
時点Ｔ２で体積部に吸引を加えること、及び時点Ｔ３で前記体積部に続く入口流路を開くことを含み、該時点Ｔ３は、前記入口流路が開いているときに、前記体積部に粉体を引き込むための初期の高い吸引力スパイクが加えられるように、前記時点Ｔ２に遅延を足した時間の後である粉体を圧送する方法。
【請求項１４】
粉体を圧送する方法であって、
体積部に吸引を加えて該体積部に粉体を引き込むこと、及び吸引期間中の前記体積部からの空気の流量を制御することを含む粉体を圧送する方法。
【請求項１５】
前記空気の流量を制御することは、前記体積部に加えられる吸引力を次第に高めて所定の最小流量を維持することを含む請求項１４に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１６】
前記体積部から吸い込まれる空気の流路に配置されるオリフィスにおける圧力低下を判定することによって、流量を監視することを含む請求項１５に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１７】
粉体を圧送する方法であって、
吸引サイクル中に体積部に吸引を加えて該体積部に粉体を引き込み、且つ送出サイクル中に前記体積部に正圧を加えて該体積部から粉体を押し出すこと、及び前記送出サイクル中の前記体積部への空気の流量を制御することを含む粉体を圧送する方法。
【請求項１８】
前記空気の流量を制御することは、前記体積部への圧力を次第に高めて所定の最小流量を維持することを含む請求項１７に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項１９】
前記体積部への空気の流路に配置されるオリフィスにおける圧力低下を判定することによって、流量を監視することを含む請求項１８に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項２０】
前記吸引サイクルの吸引時間中の前記体積部からの空気の流量を制御するステップを含む請求項１７に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項２１】
前記体積部からの空気の流量を制御することは、前記体積部に加えられる吸引力を次第に高めて所定の最小流量を維持することを含む請求項２０に記載の粉体を圧送する方法。
【請求項２２】
室Ａ及び室Ｂを有するポンプから粉体を圧送する方法であって、粉体は、各室の吸引サイクル中に前記室Ａ及び室Ｂに交互に引き込まれ、各室の送出サイクル中に該室Ａ及び室Ｂから交互に押し出され、前記吸引サイクル時間内に、室Ａ及び室Ｂに吸引が加えられる吸引持続時間があり、該吸引持続時間は該吸引サイクル時間よりも短く、空気流量コントローラを用いて、前記送出サイクル中に前記室Ａ及び室Ｂから粉体を押し出すのに用いられる空気の流量が制御され、該方法は、前記ポンプから所望の粉体流特性をもたらすための粉体流製法を記憶するデータ構造を提供することを含み、前記粉体流製法は、パラメータ、すなわち吸引サイクル時間、吸引持続時間、及びポンプ室から粉体を押し出すための空気流量の１つ又は複数のパラメータを含む室Ａ及び室Ｂを有するポンプから粉体を圧送する方法。
【請求項２３】
ポンプ制御装置であって、
ガス多孔質材料から成る部材によって部分的に画定されるポンプ室と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室から材料を押し出す正圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流量を維持する流量制御部とを備えるポンプ制御装置。
【請求項２４】
前記流量制御部は、制御オリフィス及び圧力変換器を備え、該オリフィスは、前記多孔質部材を通る空気流量に関する圧力低下を有する請求項２３に記載のポンプ制御装置。
【請求項２５】
前記流量制御部は、前記多孔質部材を通る空気流量の減少の検出に応答して前記ポンプ室への圧力を高めるために開く弁を備える請求項２４に記載のポンプ制御装置。
【請求項２６】
ポンプ制御装置であって、
ガス多孔質材料から成る部材によって部分的に画定されるポンプ室と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室に材料を吸い込む負圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流量を維持する流量制御部とを備えるポンプ制御装置。
【請求項２７】
前記流量制御部は、制御オリフィス及び圧力変換器を備え、該オリフィスは、前記多孔質部材を通る空気流量に関する圧力低下を有する請求項２６に記載のポンプ制御装置。
【請求項２８】
前記流量制御部は、前記多孔質部材を通る空気流量の減少の検出に応答して前記ポンプ室への吸引を高めるために開く弁を備える請求項２７に記載のポンプ制御装置。
【請求項２９】
ポンプ制御装置であって、
ガス多孔質材料から成る部材によって部分的に画定されるポンプ室と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室に材料を吸い込む負圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流を用いて前記ポンプ室から材料を押し出す正圧ガス源と、前記多孔質部材を通る空気流量を維持する流量制御部とを備えるポンプ制御装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【公開番号】特開２００７−１０６６００（Ｐ２００７−１０６６００Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２７４６７６（Ｐ２００６−２７４６７６）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７４６７６（Ｐ２００６−２７４６７６）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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