溶液製造システムおよび方法
【課題】正確な濃度レベルの混合物を製造する装置および方法の提供。
【解決手段】溶液製造機は、化学物質またはスラリーと溶剤とを所望の濃度に混合し、溶液の濃度は、１つまたはそれ以上の方法で監視され、この測定に基づき、溶液の濃度は調整される。
【解決手段】溶液製造機は、化学物質またはスラリーと溶剤とを所望の濃度に混合し、溶液の濃度は、１つまたはそれ以上の方法で監視され、この測定に基づき、溶液の濃度は調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、化学溶液（例えば、塩水溶液）を製造するために用いられる装置、方法および制御システムに関する。さらに詳細には、本発明の態様は、化学物質を溶媒に溶解し、特定の濃度の溶液を製造するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２００５年７月２７日に提出された米国出願第１１／１９０，３９５号の一部係属出願であり、本願では、その内容を参考のために援用する。
【０００３】
特定の濃度で溶媒に溶解された化学物質は、無数の産業用途に用いられている。例えば、道路、歩道、私道およびその他の表面から雪および氷の量を減少させるために食塩水を適用することは、一般に行われている産業的手法である。食塩水は、一般に、岩塩と水とを混合して溶液を製造することによって生成される。次に、溶液の濃度は、淡水を添加して混合物を希釈するか、または塩を添加して混合物を濃縮させることによって調整され得る。約２３〜２７重量％の溶液が、氷および雪（ここで、塩化ナトリウムは、塩類の少なくとも１種である）を除去するのに十分である。この濃度範囲では、溶液は、華氏約−１０度の周囲温度で氷および雪を溶かす。所望の濃度が溶液中で維持されず、路上において適正量で適用されない場合には、事故が発生し得る。例えば、混合物中の塩が少なすぎると、水の凝固点を周囲条件未満に低下させることができなくなり、すでに蓄積されている氷を溶かすどころか、車道の氷結を促進し得るような混合物となる。
【０００４】
溶液の濃度を監視および調整する１つの方法として、溶液の比重を測定し、所望の比重が得られるまで、溶媒（塩によっては淡水の場合がある）を溶液に添加することが挙げられる。このように、この方法によると、溶液の比重は溶液の濃度に関連づけられる。少なくとも１つの従来のシステムは、車道、歩道、私道および滑走路に噴霧して雪および氷を溶かすために用いられる液体防氷剤として使用される食塩水を製造するための水中に溶解された大量の岩塩または酢酸カルシウムマグネシウム（ＣＭＡ）ペレットを製造する。電子比重計（比重測定デバイス）は、塩水／水溶液の比重を測定する。比重が高すぎたり低すぎたりすると、弁が開閉され、混合物への淡水の量が調整される。このように、混合物は、所望の塩度に調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、濃度の指標として比重を用いる、食塩水を製造するための方法では、比重が濃度に関連づけられる。この相関関係は、場合によっては、間違っていることがある。例えば、溶液中のシリカ、埃およびその他の異物などの固体は、溶液の比重および／または測定デバイスの測定値に影響を与えることがある。この結果、混合溶液中の変動に基づくと、溶液にとって望ましくない塩濃度レベルとなり得る。さらに、比重に基づく測定値は、一般に、１回または複数の混合動作中の連続した測定値ではなく、時間およびプロセス上間隔を置いた一連の別個の測定値である。
【０００６】
また、他の混合システムは、単一指向性であり、混合動作で起こり得る変動を明らかににするものではなく、それにより、濃度が低すぎるかまたは高すぎる混合物が提供される。
【０００７】
このように、当該技術分野において、正確な濃度レベルの混合物を製造する装置および方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この要旨は、詳細な説明において以下にさらに記載される簡略化された形式での様々な概念を紹介するために提供される。この要旨は、請求項に記載される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するものではない。
【０００９】
本願は、化合物および／または添加物を組合せるための改善されたシステムおよび方法を開示している。記載されるシステムおよび方法によると、所望の濃度の化学物質を用いて溶液を製造することが可能である。あるいは、すくなとも特定の濃度または多くとも特定の濃度の化学物質を用いて溶液を製造することができる。システムは、化学物質を混合することが可能な領域と、溶液をさらに濃縮または希釈する必要があるかどうかを検出するために用いられる濃度センサとを有する。濃度が目標濃度の公差範囲内である場合、溶液は、貯蔵タンクまたは他の容器に分流され得る。
【００１０】
多数の実施形態が開示されているが、本発明のさらに他の実施形態も、本発明の例示的な実施形態を示して説明する以下の詳細な説明から当業者に明白になるであろう。理解できるように、本発明は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、様々な自明の態様において改変可能である。従って、図面および詳細な説明は、本質的には例示されるもので、限定するものではない。
【００１１】
添付の図面を参照しながら例示的な実施形態の以下の説明を参照することによって、本発明およびその潜在的な利点をより完全に理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの前面図である。
【図３】図３は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの切欠き前面図である。
【図４】図４は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの切欠き斜視図である。
【図５】図５は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの内側切欠き図である。
【図６】図６は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの内部図である。
【図７】図７は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの後面図である。
【図８】図８は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの端面図である。
【図９】図９は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの切欠き端面図である。
【図１０】図１０は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のゲレートを示す。
【図１１】図１１は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の制御パネルを示す。
【図１２】図１２は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の制御パネルおよび機械的構成要素を示す。
【図１３】図１３は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のログラマブルロジックコントローラおよび人間機械インターフェースを備えた制御マニホールドを示す。
【図１４】図１４は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の流れを示す。
【図１５】図１５は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機および制御パネルの斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の１つの実施形態によるフロートアセンブリの斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の１つの実施形態に従って溶媒が溶液製造機の第１部分に添加される様子を示す。
【図１８】図１８は、本発明の１つの実施形態による、溶液製造機の第１部分における溶媒と化学物質との混合を示す。
【図１９】図１９は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の第１部分の内側図である。
【図２０】図２０は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の第１部分の内側図である。
【図２１】図２１は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の第２部分の内側図である。
【図２２】本発明の態様による化学物質、スラリー、および／または溶媒の混合物を製造するプロセスを示すフローチャートである。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の態様に従って添加物をスラリーに混合する様々な方法を示すフローチャートである。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の態様に従って添加物をスラリーに混合する様々な方法を示すフローチャートである。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、本発明の態様に従って添加物をスラリーに混合する様々な方法を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、本発明の態様に従ってスラリーを別のコンテナに放出するプロセスを示すフローチャートである。
【図２５Ａ】図２５Ａは、本発明の態様に従って溶液および／または混合物の少なくとも１つを分配するための様々なプロセスを示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、本発明の態様に従って溶液および／または混合物の少なくとも１つを分配するための様々なプロセスを示す。
【図２６】図２６は、本発明の態様による他の溶液製造機を示す。
【図２７】図２７は、本発明の態様によるさらに他の溶液製造機を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記で要約した様々な態様は、様々な形態で具現化され得る。
【００１４】
以下の説明は、態様が実施され得る様々な組合せおよび構成を例示することによって示される。記載される態様および／または実施形態は、単に例であって、他の態様および／または実施形態も用いられ、本開示の範囲を逸脱せずに、構造および機能的改変が行われ得ることを理解されたい。
【００１５】
以下の説明では、要素間の様々な接続が提示されることに留意されたい。これらの接続は、一般に、特に記載のない限り、直接的または間接的であり、本明細書はこの点において限定するものではないことに留意されたい。
【００１６】
本記載は、本発明の態様をユーザが理解できるように、６つのセクションに分類されている。これらのセクションには、以下のものが含まれる。
【００１７】
ａ．溶液製造機
ｂ．添加物
ｃ．分配
ｄ．化学物質、溶液および溶媒
ｅ．改変
ｆ．実施形態および応用
≪溶液製造機≫
溶液製造機が提供される。さらに具体的には、本発明の態様は、溶液の濃度を測定し、溶液に添加される溶媒の量を決定し、その量の溶媒を溶液に添加することによって、所望の濃度で食塩水などの溶液を製造する装置および方法を提供する。本願全体にわたって、溶媒と、部分的または全体的に溶解した化学物質との任意の組合せである溶液をスラリーと呼んでもよい。例えば、全量未満の塩が溶媒に溶解している塩と溶媒との高濃度の混合物を、本願の目的では、スラリーと呼んでもよい。デバイスはさらに、化学物質および溶媒から沈殿物を分離し、堆積した沈殿物を流し出すように構成されてもよい。従って、デバイスは、溶解していないシリカ、埃および砂利などの異物を溶液から分離するように構成されてもよい。
【００１８】
溶液製造機は、ユーザが制御パネルを監視し、溶液の濃度が所望の濃度になるときを決定する手動モードで動作してもよい。あるいは、溶液製造機は、自律的に動作し、それ自体で濃度レベルを調整してもよい。さらに、溶液製造機は、いくつかの態様が自律的に処理され、他の態様がオペレータの指示に基づいて処理されるようにある範囲内で動作してもよい。
【００１９】
１つの実施形態では、溶液製造機は、１つまたはそれ以上の塩類（例えば、塩化ナトリウム）を水または他の溶媒に溶解することによって清浄な塩水溶液を製造するように構成されてもよい。他の実施形態では、溶液製造機は、他の化学物質を溶解するために用いられてもよい。その例としては、酢酸カルシウムマグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、燐酸ジアンモニウム、燐酸モノアンモニウム、尿素、エチルグリコール、プロピレングリコール、および他の化学物質が挙げられる。溶液製造機は、所望の目標濃度、所望の目標濃度範囲、または目標濃度以上の濃度を有する溶液を製造してもよい。溶液製造機はまた、すでに製造されている溶液またはスラリーを希釈することもできる。
【００２０】
図１〜図３に示されるように、溶液製造機１００の１つの態様は、第１コンテナ１０４および第２コンテナ１０６を含む混合器１０２を有し得る。混合器１０２に適切な容積の例としては、５立法ヤードが挙げられる。第１コンテナ１０４と第２コンテナ１０６とは、格子（グレート）１４２によって分離されている。第１コンテナ１０４は、溶媒に溶解するための化学物質を受け、溶液を製造するように形成されている。塩水溶液を製造するために、成分は、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌもしくは塩）、または硫酸カルシウムマグネシウムであり得る。化学物質は、任意の適切な形態で提供され得る。例えば、化学物質が塩である場合、塩は、ペレットまたは岩の形態で提供され得る。他の溶液を製造するには他の成分が用いられ得る。以下にさらに詳細に説明されるように、溶液製造機は、様々な溶液を製造するために様々な化学物質または溶媒とともに用いられるように較正されてもよい。１つの実施形態では、溶液製造機は、塩化ナトリウムと淡水とを混合し、塩水溶液を製造する。第１部分における化学物質は、化学床（chemical bed）を提供し得る。例えば、塩水溶液を製造する際、塩床（salt bed）が第１コンテナ１０４内に形成され得る。
【００２１】
第１コンテナ１０４はさらに、化学物質と混合するための溶媒を受け、所望の溶液を製造するように形成されている。塩水製造機の様々な成分は、下方へ流れ、溶媒は、重力により第１コンテナ１０４内の化学床を通過する。溶媒は、任意の適切な方法で第１コンテナ１０４に移送され得る。混合器１０２に連結する溶媒ラインが設けられてもよい。溶媒が凍結するのを防ぐために、オプションの自己調節加熱素子が溶媒ラインに結合されもよい。図１の実施形態では、溶媒は、溶媒入口１３８からの流れを駆動する溶媒弁１３６を介して送達される。溶媒弁１３６は、電気駆動弁として設けられ、弁駆動は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）２１６などの制御器によって制御され得る（図１２を参照）。多くのタイプの制御器が用いられ得るが、ＰＬＣという用語は、簡単のため、本発明の様々な態様における制御器を記載する際に用いられる。弁の駆動は、１つまたはそれ以上の液面センサに依存し、および／またはオペレータもしくは自動動作とオペレータ制御との組合せによって制御され得る。以下にさらに詳細に説明され、図３に示されるように、第１液面センサ１１８、第２液面センサ１２０、および第３液面センサ１２２が設けられてもよい。図８、図１２および図１９に示されるように、特定の実施形態では、溶媒入口１３８は、加圧されてもよく、溶媒弁１３６、導管２００、手動弁１８６、手動弁１５８、導管１７６およびスプレーヘッド１７８を介して希釈弁１３４まで、溶媒を溶液製造機１００に供給していもよい。新鮮溶媒弁１３６はさらに、手動オーバーライドを含んでいてもよい。言うまでもなく、本明細書では、特定の構造について記載しているが、本発明の範囲内の溶液製造機は、当業者によって理解されるように、より少ないまたはより多くの構成要素のパーツを含んでいてもよい。
【００２２】
格子１４２は、化学物質が溶媒中で溶解される前に、混合器１０２の第１コンテナ１０４から混合器１０２の第２コンテナ１０６へ通過するのを実質的に防止する。格子１４２には、穿孔が設けられていてもよい。溶媒および溶解した化学物質を含む溶液が第１コンテナ１０４中で形成されるとき、溶液は、格子１４２内の穿孔により、格子１４２を通って混合器１０２の第２コンテナ１０６まで到達する。図５は、溶液製造機と共に使用するのに適した格子１４２の１つの実施形態を示す。図示されるように、格子１４２は、複数の円形の穿孔１４３を含み得る。穿孔１４３は、直径が約３／１６インチであり得る。望ましくは、穿孔１４３は、溶液が格子１４２を通過して流れるために十分大きく、化学物質が格子１４２を通過するのを防止するために十分小さい。従って、格子１４２は、化学物質を支持し、デブリを収集し、溶液を通過させるように動作する。１つの態様では、格子１４２は、非金属であり、１〜１／２インチのガラス繊維構造の横材を含む。
【００２３】
図１９および図２０は、溶液製造機の第１コンテナ１０４の内側を示す。図１９において、溶媒を駆出するためのスプレーヘッド１７８、および格子１４２が示される。図２０は、スプレーヘッド１７８を通した流れを示す。
【００２４】
上記のように、１つまたはそれ以上の液面センサが設けられ得る。液面センサは、液面感知デバイスである。これらのデバイスには、信号をＰＬＣ２１６に送信するスイッチが設けられ得る。そのため、液面センサは、操作によって、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。液面センサは、任意の適切なデバイスとして設けられ得る。１つの実施形態では、適切な液面センサは、マイクロスイッチを作動させるフロートデバイスを備えた機械的スイッチである。他の実施形態では、誘導容量性近接スイッチを用いてもよい。液面センサは、混合器１０２、さらに具体的には、混合器１０２の第１部分における液面を所望のレベルに維持する。一般に、高い液面は、混合器１０２から溢れ、流出が生じるのに対して、低い液面は、移送ポンプ１２４を乾燥させ、それによって、ポンプシールが損傷し得る。
【００２５】
図３に示されるように、第１、第２および第３液面センサ１１８、１２０および１２２が、それぞれ、設けられている。液面センサをさらに例示するために図７および図９を参照する。いくつかの実施形態では、３つより多くの液面センサを設けてもよい。あるいは、液面センサは設けられなくてもよい。第１液面センサ１１８は、混合器１０２と当接し、第２液面センサ１２０にほぼ隣接し、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。第１液面センサ１１８は、混合器１０２中の液面が低いかどうかを検出する。液面が低く、溶液製造機１００が、動作（run）モードにある場合、ポンプ１２４は、溶液製造機１００が動作モードである場合、「オフ」状態になる。これにより、ポンプ１２４は、乾燥することによる損傷から保護される。
【００２６】
第２液面センサ１２０は、第１液面センサ１１８および第３液面センサ１２２にほぼ隣接し、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。第２液面センサ１２０は十分な量の水または他の溶媒が混合器１０２内に存在するかどうかを検出する。十分な量の溶媒を検出すると、ポンプ１２４は作動し、「オン」状態に切り替えられる。ポンプ１２４は、バッチが完了するまで、または第１液面センサ１１８が、液面が低いことを検出するまで、「オン」状態にラッチされる。
【００２７】
第３液面センサ１２２は混合器１０２に当接し、第２液面センサ１２０にほぼ隣接し、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。第３液面センサ１２２は、混合器１０２が所定レベルの液体を保持しているかどうかを検出する。このレベルの液体が感知されると、溶媒弁１３６は、「オフ」位置に切り替えられ、それによって、混合器１０２は溢流から保護される。
【００２８】
混合器１０２の第２コンテナ１０６は、導管１４８および塩水出口弁１５４に接続された塩水溶液吸引管１６４を含む。塩水出口弁１５４は、出口導管１４８を介して移送ポンプ１２４に接続されている。溶媒希釈入口１４６およびポンプ吸引入口は、導管１４８に接続され得る。図示されるように、ポンプ１２４は、溶液センサ１３２と連通して設けられてもよい。
【００２９】
１つの例では、溶液センサ１３２は、溶液中の化学物質の濃度を測定する。１つの態様では、センサは導電率センサである。例えば、センサは、接触点のない固体状態であり、溶液の誘導磁界を測定するテロジアル（terodial）型の導電率センサである。しかし、多くの導電率センサが当該技術分野で公知である。他の態様では、溶液センサ１３２は、屈折計であってもよい。溶液の屈折特性は、濃度によって変化する。屈折計は、溶液の屈折率を検出し、次に、ＰＬＣ２１６は、濃度測定値を計算し、適切に調整することが可能である。他の態様では、溶液の比重を検出するために用いられる比重計または他のデバイスが、溶液センサ１３２として用いられ得る。
【００３０】
溶液センサ１３２は、連続して測定し、ＰＬＣ２１６に対して、周期的なスナップショットではなく、一定の入力を供給するように構成されてもよく、それによって、機械の効率は向上する。
【００３１】
あるいは、溶液センサ１３２の代わりに屈折計を用いることができる。溶液の屈折特性は、濃度に応じて変化する。屈折計は、溶液の屈折率を検出し、次いで、ＰＬＣ２１６は、適宜、濃度を計算および調整することができる。
【００３２】
他の態様では、溶液センサ１３２は、温度センサと組合せてもよい。このような組合せは望ましいと思われる。なぜなら、溶液センサが導電率センサである場合、溶液の電気抵抗は、濃度だけでなく温度と共に変化し得るからである。溶液センサおよび温度センサの測定値は、温度が補償された導電率測定値を得るために用いられる。この測定値は、濃度曲線に対して等式化され、その結果、温度が補償された重量百分率濃度として溶液の測定値を表すことになる。温度が補償された導電率を濃度に関連づける濃度曲線は、溶液中の化学物質に対して展開され得る。従って、例えば、塩水製造機では、塩化ナトリウム濃度曲線が用いられる。上記のように、１つの態様では、溶液センサは、溶液の温度および導電率を測定する。塩水の特性は、温度と共に変化するため、温度を測定して実際の濃度を表現することが望ましいと思われる。
【００３３】
あるいは、溶液センサ１３２は、温度センサなしで動作し得る。溶液センサ１３２が温度センサなしで動作することは望ましい。なぜなら、溶液センサは、温度と共に変化しない特性を直接測定するからである。また、温度を感知せずに動作させると、コストが低く、簡単であるため、望ましい。
【００３４】
以下にさらに詳細に記載されるように、目標濃度の公差範囲内にある溶液が貯蔵タンクへ処理され得る間に、目標温度の公差範囲外にある溶液を調整してもよい。濃度を流れの中ほどで測定および調整することによって、溶液製造機は、オペレータの介在なしに、目標濃度で溶液を連続して製造する。
【００３５】
図１、図１２および図１３を参照すると、溶液センサ１３２は、ＰＬＣ２１６と操作によって連通し得る。検出された濃度に応答し、ＰＬＣ２１６は、所望の濃度の溶液のみが確実に貯蔵タンクに分流されるように、希釈弁１３４または分流弁１３０を作動し得る。溶液の目標濃度は、任意の所望の濃度でよい。塩水溶液では、適切な目標濃度は、１９．６重量％から２７重量％の範囲内であり得る。例えば、目標濃度は、２３．３重量％であり得る。所望の溶液濃度を確立することに加えて、所望の溶液濃度からの特定の分散を許容可能にする所望の溶液濃度公差を確立してもよい。許容可能な公差は、目標濃度の＋／−０．３％であり得る。
【００３６】
分流弁１３０は、溶液濃度が目標濃度を上回るかもしくは下回る場合には戻し管１２６を通して、または、溶液濃度がほぼ所望の溶液濃度内である場合には、完成品管１２８を通して、ポンプ１２４からの流れを分流する。分流弁１３０は、ＰＬＣ２１６（および／またはオペレータもしくはその組合せ）によって制御され、目標濃度-対-実際の濃度に依存し得る。目標濃度の公差外にある溶液は、導管１２６、弁１５６、導管１８０、および撹拌ノズル１６６に分流され、さらに混合器１０２を通過し得る。繰り返すが、分流機構の特定の実施形態が提供されるが、当業者に公知の他の機構も、目標濃度の公差外または目標濃度の範囲内にある溶液を混合器１０２に分流するために用いられ得る。
【００３７】
戻し管１２６は、流れを、混合器１０２の第１コンテナ１０４内にある弁１５６、導管１８０、および撹拌ノズル１６６まで通過させる。溶液は戻し管１２６を通過し、混合器１０２に戻される。完成品管１２８は、貯蔵タンク４１０まで通じている（図１４を参照）。分流弁１３６は、さらに手動オーバーライドを有していてもよい。
【００３８】
希釈弁１３４は、ＰＬＣ２１６によって制御される。希釈弁１３４は、溶液ポンプ１２４と連通し得る。従って、希釈弁１３４は、ポンプ１２４が流れを通過させているとき溶液を希釈するのに十分な溶媒を通過させるように開口し、溶液センサ１３２は、目標の濃度に対して実際の溶液濃度を感知する。希釈弁１３４は、溶媒入口１３８と連通する。希釈弁１３４は、ポンプ１２４が流れを通過させているとき開口し、溶液センサ１３２は、溶液の目標濃度に対する実際の溶液濃度を感知する。希釈弁１３４が開口しているとき、溶媒入口１３８からの溶媒は、希釈弁１３４を通過して導管２１２および希釈入口１４６まで達する。溶媒は、混合器１０２の第２コンテナ１０６からポンプ１２４へと通過する溶液と合流する。希釈弁１３４は、過剰濃縮された溶液を目標濃度まで希釈するのに十分な溶液で希釈するため、溶液を過剰希釈しない。希釈弁１３４は、さらに手動オーバーライドを含んでいてもよい。
【００３９】
感知された溶液は、任意の適切な点で任意の適切な様式で希釈され得る。例えば、感知された溶液は、出口管に溶媒を添加することにより、希釈され得る。あるいは、感知された溶液は、混合器１０２に戻され、混合器１０２中でさらなる溶媒と混合されることにより希釈され得る。
【００４０】
図１２に示される流量測定デバイス２０４は、貯蔵タンクに移送された完成溶液の容量を測定するために設けられ得る。流量測定デバイス２０４は、ＰＬＣ２１６と連通して設けられ得る。さらに、添加物ポンプ２１０、流量測定デバイス２０６、および作動弁２０８は、流れを導管１２８に向けるために設けられ得る。添加物ポンプ２１０、流量測定デバイス２０６および作動弁２０８は、以下にさらに詳細に記載されるように、貯蔵タンクに転送されるとき、添加物と溶液とを混合させるためにＰＬＣ２１６と連通し得る。
【００４１】
使用中、埃およびシリカなどの固体が溶液製造機を浸透し得る。これらの固体により、沈殿物が、通常、溶液製造機内に蓄積する。一般に、溶液はできるだけ汚れがない方が望ましい。溶液中の異物は、研磨性を有する。研磨性により、塩水溶液の製造および適用に関連するポンプ、流量計および弁は過剰に磨耗し得る。時間が経つにつれて溶液中の懸濁する異物によって生じた沈殿堆積物が沈殿し、貯蔵タンク中に沈殿物の層を形成する。沈殿物の洗浄には時間がかかり、機械をオフラインにする必要がある。
【００４２】
１つの実施形態では、混合器１０２の第２コンテナ１０６は、簡単に洗浄ができるように構成されている。そのため、第２コンテナ１０６（例えば、図３および図２１を参照）は、少なくとも１つの傾斜面を有し、その傾斜面に沿って、沈殿物は、傾斜面の底部に設けられた排水だめまで滑動する。少なくとも１つの傾斜面に適切な傾斜は、約１５度である。図示される実施形態では、第２コンテナ１０６は、第１傾斜面１５０、第２傾斜面１５２、および第３傾斜面２０２を有する。格子１４２を通過する沈殿物は、第１傾斜面１５０、第２傾斜面１５２、および第３傾斜面２０２で形成される排水だめ領域において混合器１０２の第２コンテナ１０６の底部で収集される。排水だめ領域は、例えば、約１２インチ×１２インチであり得る。簡単な洗浄を可能にするその他のコーティングも当業者に周知である。
【００４３】
排水だめ出口１０８は、沈殿物を混合器１０２から流し出すために設けられ得る。このような流水洗浄は、スプレーバー４０２（例えば、図２および図９に示される）およびノズル１６２（例えば、図３に示される）を介して行われ得る。複数のノズル、例えば、排水だめの左側、右側、および後側で各壁に設けられたノズルは、排水だめを通して沈殿物を溶液製造機から強制的に出すために設けられ得る。溶液製造機は、沈殿物を流水洗浄するか、または沈殿物を手動洗浄するように構成されてもよい。さらに、沈殿物は、化学物質が混合器１０２の第１コンテナ１０４内にあるときには、混合器１０２から流し出され、または、混合器１０２の第１コンテナ１０４内に化学物質が実質的に存在しない場合には、混合器１０２から流し出され得る。混合器１０２における格子１４２は、化学物質の重量を支持し、化学物質が混合器１０２内にある間に沈殿物を流し出させる。
【００４４】
従って、溶液製造機は、溶解していないシリカ、埃および砂利などの異物を混合器１０２から分離する方法をさらに提供する。異物は、排水だめ領域に蓄積され、そこから堆積物が後に流し出され得る。さらに、溶液製造機は、混合器１０２の第１部分に化学物質が残存している間は、混合器１０２から異物の堆積物を流し出すことが可能である。
【００４５】
他の実施形態では、溶液製造機は、上記のような洗浄システムを備えなくてもよい。この実施形態では、混合器１０２は、より少ない構成要素（manufacturing）で使用され、混合器１０２の洗浄が必要でないか、または混合器１０２の定期的な洗浄が必要でない環境ではコストを削減することができる。ここで、デブリを蓄積しないか、または比較的汚れのないシステムは、洗浄なしに、混合器１０２と共に使用され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、溶液製造機は、１０，０００〜２０，０００ポンドの塩などの化学物質を保持し得る。従って、混合器１０２は、負荷を支えるのに十分強固に製造される。混合器１０２は、任意の適切な材料で形成され得る。１つの実施形態では、混合器１０２を構築するための適切な材料は、ガラス繊維である。ガラス繊維は強く、塩水溶液の影響を受けない。特に、混合器１０２は、１６，０００ｌｂの引張り強さのガラス繊維およびイソフタル酸樹脂から構築され得る。混合器１０２に適切な他の材料としては、限定はされないが、ステンレス鋼およびポリプロピレンが挙げられる。混合器１０２の内面は、セラミック樹脂でコーティングされ得る。このようなコーティングは、例えば、約０．０５０インチ厚であり得る。構造一体型リブは、混合器１０２内に設けられ、一杯の状態から空の状態まで屈曲を１インチ以内に限定し得る。１つの実施形態では、混合器１０２内のガラス繊維および樹脂の全体的な厚さは、約０．３５インチである。リブ、角および床などの構造領域には、全体的な厚さが約０．５０インチの織物ガラス繊維マットのさらなる層が設けられ得る。
【００４７】
使用においては、溶液製造機は、道路から氷を除去するための塩水溶液を製造するために主要道路部門によって用いられ得る。溶液製造機は、寒い天候では屋外で用いられ得る。従って、溶液製造機は、加熱される１つまたはそれ以上の構成要素が設けられ得る。加熱素子１６８（例えば、図３を参照）は、混合器１０２内に設けられ得る。温度感知デバイスは、ＰＬＣ２１６と連通して、混合器１０２内に設けられ得る。温度感知デバイスは、加熱素子１６８が混合器１０２の温度を上げるために作動される必要があるかどうかを示す。これらの素子は、サーモスタットでオン／オフ作動され、華氏３２度以上の温度に耐えることができ、容器が凍結するのを防止することができる。
【００４８】
従って、混合器１０２は、混合器１０２が寒い天候で凍結する可能性を最小限に押さえるために加熱され得る。１つの実施形態では、シリコーンマットヒーターが、混合器１０２に構築され得る。例えば、２つの９平方フィートシリコーンマットが、混合器１０２に構築され得る。永久搭載されたロール防水シート（roll tarp）などのロール防水シートは、混合器１０２を加熱するためのヒーターに関連して使用され得る。このようなロール防水シートには、アーチおよびロール機構が設けられ、熱を中に保持し、デブリを外に出すのに有用である。ロール防水シートが設けられる場合には、ロール防水シートは、混合器１０２の開口頂部にわたって搭載され得る。他の加熱方法も当業者に周知である。
【００４９】
図１１〜図１３は溶液製造機の制御パネルの実施形態を示す。制御パネル５００は、機械流れ制御デバイス、導電率センサ１３２、ＰＬＣ２１６、および人間機械インターフェース（ＨＭＩ）２１４を含み得る。他の実施形態では、ＰＬＣ２１６は、ＨＭＩ２１４と連通し、データログを作成する。製造され、貯蔵タンクに分流された溶液は、流量測定デバイス２０４（例えば、図１２を参照）を介して測定され、ＰＬＣプログラム２１６に記録される。この測定は、フロースイッチの流量計を介して行われ得る。計算は、ＰＬＣプログラム２１６に導入され、製造プロセスにおける、製造される溶液の量、化学的用途、および溶媒の使用が公式化される。従って、データログは、ＨＭＩ２１４上で見られるか、またはプリンタで印刷され得る報告書を作成する。これらの報告書は、毎日作成されてもよく、化学的および溶媒使用（添加物が溶液に導入される場合には添加物使用）だけでなく製造された溶液の動作期間合計（running season total）を示してもよい。多数のユーザ報告書が作成されてもよい。例えば、１日および期間合計が作成され、会計および請求の目的で別個に形成されてもよい。
【００５０】
制御パネル５００は、制御パネルの動作を制御する１つまたはそれ以上のプロセッサを含み得る。制御パネル５００はまた、ソリッドステートメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、磁気等）およびダイナミックメモリ（ＣＤ、ＤＶＤ、ハードドライブ等）のいずれか１つを含む内部メモリを有していてもよい。制御パネルは、限定はされないが、有線インターフェース（例えば、ＵＳＢ、ファイアワイア、および他の有線経路）、無線インターフェース（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１*、Ｗｉ−Ｍａｘ、セルラー、サテライト、ＲＦ、ブルートゥース、および他の無線経路）、および媒体関連インターフェース（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、および他の媒体関連インターフェース）を含む様々な入力／出力経路を有していてもいなくてもよい。制御パネル５００は、必要に応じて、ネットワークまたはインターネットを含む他のデバイスに接続する機能を含み得る。さらに、制御パネル５００は、必要に応じて、位置検出システム（限定はされないが、セルラー、サテライト等を含む）を含み得る。位置検出システムは、制御パネル５００の位置を他のデバイスまたはネットワークに知らせる情報を提供し得る。さらに、制御パネル５００は、検出された位置に基づき、この情報を、所望の濃度、添加物混合等を改変する際に用いることが可能であってもよい。例えば、制御パネル５００は、１つの位置ではより多くの添加物を提供するのに対して、別の位置ではより少ない添加物を提供し得る。あるいは、ユーザ入力に基づく位置か、または遠隔に送信される位置が提供されてもよい。
【００５１】
１つの例では、ＰＬＣ２１６は、ＨＭＩ２１４とは独立した動作を処理し得る。他の状況では、ＰＬＣ２１６は、ＨＭＩ２１４とのみ置き換えられてもよい。さらに、ＰＬＣは、他のコンピュータまたは計算システムとネットワークで接続され、それによって、これらの間の通信および／またはＰＬＣ２１６への新しい情報のダウンロードが可能になる。例えば、中央コマンドセンターは、様々な位置におけるＰＬＣ２１６に対して、１つの位置における化学物質／溶媒／溶質／スラリーの使用を、他の位置に置けるこれらの使用と比較して増加させるように指示し得る。また、ＰＬＣ２１６の（例えば、インターネットまたは他のネットワークへの）ネットワーキングは、使用および他の計量に関するファームウェアの更新またはデータのアップロードを可能にし得る。さらに、データを保持する機能は、データの保持、および／または、さらなる材料の注文についてネットワークに報告書またはリクエストを提供し得る。
【００５２】
さらに、ＰＬＣ２１６のネットワーキングは、システムの遠隔動作を可能にし得る。例えば、２つまたはそれ以上の混合器１０２を制御するために、１つのＨＭＩを動作してもよい。
【００５３】
報告書はさらに、製造された溶液または他の産物の量的な測定値、および／または溶液または他の混合物を形成するのに必要な時間を提供し得る。これらの報告書は、データベースに保存するのに適した形式（ＳＱＬ、マイクロソフトアクセス等）を含む１つまたはそれ以上の形式で出力され得る。
【００５４】
制御パネルは、混合器１０２の第１部分への溶媒の流れを調節することができる。溶媒の濃度および／または温度が補償された実際の濃度が監視され、濃度が目標濃度の公差外である場合には、溶液は、混合器１０２に戻され得る。あるいは、溶液が、混合器１０２を出て、所望の濃度レベルに合致したのち、中流で希釈されてもよい。所望の濃度の溶液は、保持タンクへ処理され得る。図示されるように、ＰＬＣ、導電率分析器、および他の電気制御部は、パネルの後側の電気筐体に搭載され得る。制御パネルの主要パネルは、弁ラベルおよび弁機能を有し得る。画面上に表示される情報は、重量％濃度の形態での実際の製造溶液濃度、溶液を製造するために用いられる溶媒のガロン、導電率センサの自己診断、電気弁の自己診断（どの弁が正常に機能していないかどうかを示す）、弁の開閉状態、および電気構成要素の状態と共に機械の状態を含み得る。１つの実施形態では、ディスプレイは、緑色の画面が正常なシステムを示し、赤色の画面が機械の故障を示し、橙色の画面がセットアップパラメータを示す多色である。
【００５５】
１つまたは複数の保持タンクは、個々に充填されるか、または制御パネルもしくはＨＭＩによって特定される順序で充填され得る。例えば、第１保持タンクは、溶液製造機１００または混合機１０２の出力用の位置として指定され得る。次に、他のタンクは、（分配された溶液の所定量、またはタンクのセンサに基づき）第１保持タンクが一杯になった後充填され得る。制御パネルは、多数のタンクを充填し、その後、分配および／または混合プロセスを停止するようにプログラムされ得る。
【００５６】
溶液製造機は、自己診断機能を有するように構成され得る。従って、弁およびセンサは、現在の状態を確認するため、制御器と操作によって連通し得る。構成要素が故障した場合には、システムは、遮断し、手動での問題の解決法および故障パーツ番号を含む、具体的な故障に関する情報を補正手段と共に提供するように構成され得る。
【００５７】
図１４は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の流れを示す。図示されるように、水などの溶媒４０２は、混合器１０２まで通過する。混合器１０２、４０４では、溶媒は、塩などの化学物質と混合され、塩水などの溶液を形成する。溶液４０６は、混合器１０２、４０４から出る。導電率センサ４０８は、現存する溶液４０６の導電率を測定し、それによって、溶液４０６の濃度を検出する。濃度が所望の範囲内にある場合には、溶液４０６は、貯蔵タンク４１０まで進む。必要に応じて、許容可能な濃度であると判断された後、添加物４１２が溶液４０６に添加されてもよい。溶液４０６が所望の濃度でない場合には、溶液４０６は混合器１０２、４０４に戻される４１４．このプロセスについては、以下にさらに明確に記載される。
【００５８】
動作中、化学物質、例えば、岩塩は、混合器１０２の第１コンテナ１０４に堆積する。溶媒弁１３６が「オン」位置にあるとき、ポンプ１２４は、まず、「オフ」状態にある。ＨＭＩ２１４において、オペレータは、所望の目標溶液濃度、製造される溶液の容量、および必要に応じて、完成品における添加物の比を入力する。この情報を入力する際、オペレータは、開始スイッチを作動し、開始スイッチは、ＰＬＣプログラムを動作モードに作動する。動作モードでは、溶媒は、弁１３６から混合器１０２、１０４へ流れ始める。混合器１０２の第１コンテナ１０４は、溶媒入口１３８、作動弁１３６、導管２００、弁１８６、弁１５８、および導管１７６を介してスプレーヘッド１７８から溶媒を受ける。溶媒は、化学物質を溶解し、形成された溶液は格子１４２を通って混合器１０２の第２コンテナ１０６まで到達する。溶媒は、第３液面センサ１２２が、混合器１０２が液体で充填されていることを検出し、混合器１０２から液体が溢れないように溶媒弁１３６を「オフ」位置に作動するまで、スプレーヘッド１７８を通って混合器１０２に入り続ける。
【００５９】
混合器１０２が溶媒を受ける間、第２液面センサ１２０は、十分な量の溶媒が混合器１０２内に存在するかどうかを検出する。十分な量の溶媒が混合器１０２中に存在するとき、ポンプ１２４は、「オン」位置に駆動される。ポンプ１２４は、バッチが完了するか、または第１液面センサ１１８が、液面が低いことを検出するまで、「オン」位置にラッチされる。
【００６０】
ポンプ１２４は、混合器１０２の第２コンテナ１０６からの溶液を、第１吸引管１６４、導管１８８、弁１５４、導管、希釈入口１４６を通して、ポンプ１２４の吸引側入口まで移送する。ポンプ１２４は、４５フィートのダイナミックヘッドを用いて、１時間当たり約５，０００ガロンの溶液を注入するように構成され得る。
【００６１】
溶液センサ１３２は、ポンプ１２４によって混合器１０２、１０６から移送された溶液の導電率および温度を感知する。溶液センサ１３２は、溶液センサ１３２を横断して流れる溶液の電気抵抗を測定する。この測定は、溶液センサ１３２のプローブおよび導電率分析器によって行われ得る。電気抵抗は、溶液の温度と比較され、これら２つの変数は、等式化され、温度が補償された導電率測定値を形成する。この測定値は、化学濃度曲線に等式化され、この曲線は、温度が保証された重量百分率濃度として溶液の測定値を表す。温度が補償された導電率を濃度に関連づける濃度曲線は、溶液中のすべての化学物質に対して展開され得る。従って、例えば、塩水製造機では、塩化ナトリウム（および／または他の塩）濃度曲線が用いられる。
【００６２】
溶液が過剰濃縮されている場合、導電率分析器は、次に、ＰＬＣ２１６と通信し、ＰＬＣ２１６は希釈弁１３４を開いて、溶媒が混合器１０２、１０６中に存在する過剰に濃縮された溶液を目標濃度に希釈するようにする。希釈弁１３４が作動すると、溶媒入口１３８からの溶媒は、希釈弁１３４を通過して希釈入口１４６に達し、混合器１０２の第２コンテナ１０６からポンプ１２４へと通過する溶液と混合される。希釈弁１３４は、溶液が目標濃度に達するまで作動されたままである。過剰に濃縮された溶液は、分流弁１３０によってポンプ１２４から分流され、戻し管１２６を通過して、導管１８０、弁１５６および撹拌ノズル１６６を介して、混合器１０２の第１コンテナ１０４に達する。
【００６３】
溶液が濃縮不足である場合には、濃縮不足の溶液は、分流弁１３０によってポンプ１２４から分流され、戻し管１２６を通過して、弁１５６、導管１８０および撹拌ノズル１６６を介して混合器１０２の第１コンテナ１０４に達する。
【００６４】
溶液が目標濃度の公差レベル内である場合には、溶液は、分流弁１３０によってポンプ１２４から分流され、完成品管１２８を通過して、貯蔵タンク（図示せず）に達する。必要に応じて、溶液製造機の動作中にトラックに溶液が充填される場合、目標濃度の公差レベル内にある溶液は、トラック充填ホースを介してトラックに直接分流され得る。貯蔵タンクへ溶液を分流する際、充満している貯蔵タンクの充填を遮断するために電気プラグ配線ハーネス(remove till electric plug wiring harness)が設けられ得る。このようにして、感知デバイスは、貯蔵タンクの状態を感知するために設けられ得る。
【００６５】
目標濃度の公差レベル内にある溶液が貯蔵タンクに送られるため、混合器１０２内では時間が経つにつれて液面が低下する。まず、液面センサ１１８は、混合器１０２内の水面が低いかどうかを検出し、溶液製造機１００が動作モードである場合には、ポンプ１２４を「オフ」状態にする。あるいは、溶媒および化学物質が連続して溶液製造機に供給されてもよい。半連続実施形態では、溶液製造機１００は、所望の濃度の溶液を連続して製造する。従って、溶液製造機１００は、連続したバッチ処理用に構成され得る。連続したバッチ処理により、溶液製造機が動作している時間量につき溶液をより多く製造することができる。
【００６６】
従って、溶液製造機の構成は、下方の流れを提供するように設計されている。混合器１０２の第１コンテナ１０４では、溶媒は、化学物質を通して下方に流れて溶液を形成する。上方への流れの設計も当該技術分野では周知であるが、そのような設計は、重力を打ち消すためのポンプも含むため、下方への流れの設計が支援される。言うまでもなく、本明細書に記載される態様は、上方および下方の両方の流れの設計を含む。
【００６７】
溶液は格子１４２を通過し第２コンテナ１０６に達する。最大の濃度を有する溶液は、第２コンテナ１０６の底部に沈殿し、そこで溶液は取り除かれて処理される。
【００６８】
データログは、どれだけの溶液が製造されるか、および使用される成分（化学物質および溶媒）の量を記録するために溶液製造機によって生成され得る。
【００６９】
図３、図５および図２０はさらに、溶液製造機の簡単な洗浄態様を示す。
【００７０】
図３、図５および図２１は、混合機１０２の第２コンテナ１０６の斜面および排水だめを示す。斜面のために、格子１４２を通過した沈殿物は、排水だめ出口１０８に隣接した領域内の第２部分の低部で収集される。任意の適切な数の斜面を用いてもよい。図示される実施形態では、第１斜面１５０、第２斜面１５２、および第３斜面２０２が設けられている。従って、格子１４２を通過する沈殿物は、第１斜面１５０、第２斜面１５２、および第３斜面２０２によって形成される領域内の、混合器１０２の第２コンテナ１０６の底部で収集される。排水だめ出口１０８は、上記のように、スプレーバー４０２およびノズル１６２を用いて、混合器１０２から沈殿物を流し出させる。
【００７１】
図２〜図４は、混合器１０２を示す。混合器１０２は、第１コンテナ１０４および第２コンテナ１０６を有する。ノズル１６２は、第２コンテナ１０６上に設けられている。ノズル１６２は、実質的に、第２コンテナ１０６に設けられた排水だめ出口１０８の方向に液体を噴霧する。１つの実施形態では、ノズル１６２によって噴霧される液体は水である。従って、液体は、ノズル１６２から放出され、排水だめ出口１０８に隣接して蓄積された沈殿物に方向づけられる。スプレーからの力によって、沈殿物は、排水だめ出口１０８を通過する。言うまでもなく、排水だめ出口を通して沈殿物を強制的に通過させる他の任意の適切な手段を用いてもよい。
【００７２】
図１９および図２０にさらに示されるように、混合器１０２の第１コンテナ１０４は、スプレーヘッド１７８を含んでいてもよい。あるいは、第１コンテナ１０４は、複数のスプレーヘッドを含んでいてもよい。スプレーヘッド１７８は、溶媒弁１３６を介して溶媒入口１３８から溶媒を受ける。
【００７３】
図６および図９は、混合器１０２の第２コンテナ１０６の対向する側に設けられた複数のスプレーバー４０２（一方の側のみが図示されている）を示す。スプレーバー４０２は、沈殿物を排水だめ出口１０８に強制的に方向づける液体を噴霧する。
【００７４】
上記のように、溶液製造機の使用中、沈殿物は、格子１４２を通って混合器１０２の第２コンテナ１０６に達し得る。第１傾斜面１５０および第２傾斜面１５２に沈殿した沈殿物は、第１傾斜面１５０および第２斜面１５２に沿って配置されたスプレーバー４０２を介して第２コンテナ１０６の底部に向かって下方に向けられる。スプレーバー４０２には、液体供給部１３８、導管２００、水分注入口１８６、洗浄弁１６０、および導管１７４を介して、液体が供給される。第２コンテナ１０６の低部に設けられた沈殿物は、ノズル１６２を介して第２コンテナ１０６の排水だめ出口１０８から押出される。液体は、液体供給部１３８、導管２００、水分注入口１６２、および導管１７２を介して、ノズル１６２に供給される。
【００７５】
化学物質は、格子１４２によって第１コンテナ１０４内に支持されている。従って、沈殿物は、化学物質が混合器１０２の第１コンテナ内にあるとき、混合物１０２から流し出され得る。あるいは、沈殿物は、混合物１０２の第１コンテナ１０４内に化学物質が実質的に存在しないとき、混合器１０２から流し出され得る。
【００７６】
図１２は、添加物が溶液に供給され得る溶液製造機用の制御パネルを示す。従って、溶液製造機は、添加物を所望の比で所望の溶液濃度で注入するために用いられ得る。例えば、溶液製造機が塩水を製造するために用いられるとき、塩水を比較的低温で作用させるか、または塩水の浸食性を低減する添加物が有益であり得る。
【００７７】
通常、塩水は、華氏約２０度以上で使用される。添加物を塩水と混合することによって、塩水を用いるのに有効な温度は、華氏約０度まで低減され、それによって、比較的低温で雪および氷を解凍する溶液が提供される。塩水は、本来浸食性であり、塩水の浸食特性により、上路橋、車両および車道は浸食される。少なくとも１つの添加物を塩水に所定の比で混合することによって、塩水の浸食特性を低減し、塩水の凍結点を低下させると、環境にも有益である。一般に、これらの添加物は、コスト上、塩水溶液のコストと比較される。オプションとして、システムは、必要に応じて、所望量の添加物を溶液に添加する機能を有し、それによりコストを低減し、必要に応じて濃縮製品を製造することができる。
【００７８】
図１２の実施形態を用いて、ユーザは、添加物が、ＨＭＩ２１４を介して、最終製品が貯蔵される貯蔵タンクへと処理される全容量の所望の百分率を入力する。塩水が製造され、貯蔵タンクに分流されると、所定比の添加物は、添加物用の供給タンク（図示せず）に接続されたＰＬＣ２１６によって制御されるポンプ２１０を介して導管１２８に配置される。ポンプ２１０は、溶液を搬送する。流量計２０６は、ＰＬＣ２１６と連通し、添加物の容量を測定する。流れを遮断するために作動される弁は、ＰＬＣ２１６によって制御される。
【００７９】
従って、図１２に示される実施形態では、溶液は、所望の濃度で製造され、溶液が保持タンクに搬送される際、溶液の容量に基づいた所望比の添加物は、溶液と混合され得る。この比は、必要に応じて、０％と１００％との間であり得る。このように、溶液製造機は、塩水を製造し、任意の比の添加物を注入して溶液と混合する機能を有する。
【００８０】
図１６は、混合機１０２内のフロートアセンブリの斜視図である。
【００８１】
図１７は、溶媒がスプレーヘッド１７８を介して溶液製造機の第１コンテナ１０４に添加される様子を示す。
【００８２】
図１８は、溶媒と、溶液製造機の第１コンテナ１０４内のバルク化学物質との混合を示す。
【００８３】
図１９は、バルク化学物質が第１コンテナ１０４に添加される前の、スプレーヘッド１７８が格子１４２上方にある第１コンテナ１０４を示す。
【００８４】
図２０は、溶媒がスプレーヘッド１７８からバルク材料上に噴霧されている第１コンテナ１０４の様子を示す。
【００８５】
図２１は、溶液が作成され、塩水出口弁１５４に流れる際の、第１斜面１５０および第３滑り面２０２を備えた第２コンテナ１０６の様子を示す。
【００８６】
図２２〜図２５Ｂは、溶液製造機１００およびさらなる構成要素に関連して用いられ得る様々なプロセスを示す。
【００８７】
図２２は、溶質と溶媒との混合物を作成するプロセスを示す。単一の溶質および単一の溶媒は、スラリーを製造するために頻繁に組合せられるが、本発明の態様は、それに限定されない。複数の溶質および溶媒からスラリーを製造することができる。例えば、溶媒２２０１および溶媒２２０２は、固体化学物質２２０３および固体化学物質２２０４と組合せられて、図２２に示される新たなスラリー２２０６が製造される。この例示では、固体の化学物質が用いられるが、液体を用いることもできる。例えば、スラリー２２０６を製造するためにスラリー２２０５を溶媒２２０１および２２０２に添加することもできる。スラリー２２０５が溶媒に添加される唯一の化学物質である場合、溶液製造機は、希釈機械として機能する。
【００８８】
上記のように、溶液製造機は、スラリー２２０６が所望の濃度を確実に上回るかまたは下回るようにするために用いることができる。ステップ２２０８では、スラリー２２０６の濃度は、屈折率、比重、および／または導電率の測定を含む任意の適切な手段でテストされる。上記のように、温度はまた、導電率／比重／屈折率を、スラリー内の化学物質の実際の濃度とさらに正確に関連づけるために測定され得る。例えば、状況によっては、濃度は、混合器１０２の位置でセンサによってテストされ得る。他の状況では、実際のセンサは、混合器１０２の物理位置から離れて設けられ得る。例えば、寒い気候では、混合器１０２が屋外にあるとき、センサは、センサおよび関連の処理／制御器具を保護するために、加熱された建物内に配置されてもよい。
【００８９】
スラリー２２０６が十分に濃縮されていない場合、溶質またはスラリー２２０３、２２０４および２２０５は、スラリー２２０６に添加される。スラリー２２０６が過剰に濃縮されている場合には、溶媒２２０１および／または２２０２が、ステップ２２０７において、スラリー２２０６に添加される。
【００９０】
ステップ２２０８で測定されるように、所望の濃度に一旦到達すると、図２２において破線で示されるように、スラリー２２０６は、必要に応じて、１つまたはそれ以上の保持タンク２２０９および／または他のコンテナ２２１２に放出され得る。あるいは、プロセスは、混合器１０２が一杯になるまで、さらなるスラリー２２０６を製造し続けることができる。保持タンク２２０９および／または他のコンテナ２２１２に分流された溶液の量は、ステップ２２１０および２２１３で検出される。この量は、送達時間、使用される化学物質および溶媒、濃度設定などの製品に関する他の情報と共に、データログ２２１１に記録され得る。
【００９１】
データログ２２１１は、保持タンク２２０９および／または他のコンテナ２２１２の内容物の記録を保持するために用いられ得る。また、データログは、使用される未処理の溶質／溶媒／化学物質／スラリーの量を追跡するためにも用いられ得る。この情報は、置換化学物質および供給物のオーダー処理（order processing）を簡単するために用いられ得る。
【００９２】
保持タンクおよび他のコンテナが図２２に示されているが、溶液を連続プロセスの一部として放出してもよい。例えば、別個の数の保持タンクまたは他のコンテナを単に充填する代わりに、溶液を、製造される溶液を用いる一列の待トラックまたは他のプロセスなどの任意の受容器に、連続してまたはほぼ連続して供給してもよい。
【００９３】
上記のように、他の容器へのスラリー２２０６の放出はオプションである。場合によっては、防寒モードで動作することが有利なこともある。このモードでは、混合器１０２は、屋外、または成分もしくは溶液が凍結可能な場所に配置される。制御パネルは、屋外または屋内に設けられ得る。防寒モードでは、スラリー２２０６は、溶媒または溶質が添加されない場合であっても、定期的にまたは連続して循環され得る。これにより、溶液が確実に均等に混合され、沈殿物の蓄積が防止され、スラリーまたは溶液の一部の凍結が防止され得る。連続混合により、導電率はさらに正確に測定できる。なぜなら、溶液の温度は、さらに均一に保たれ、導電率測定は、溶質の濃度および温度の両方に依存するからである。
【００９４】
≪添加物≫
図２３は、製造される溶液に添加物を混合するための考えられる３つのプロセスを示す。図２３Ａでは、溶液の容量は、ステップ２３０１で検出される。この容量から、必要な添加物の容量は、ステップ２３０２で計算される。あるいは、まず、添加物の容量を決定し、溶液の必要な容量を、使用される添加物の容量から計算してもよい。溶液および添加物は、ステップ２３０３で組合せられる。
【００９５】
図２３Ｂは、溶液への添加物の混合を自動化するために必要な論理を示す。まず、添加物と溶液との組合せの総容量（量）は、ステップ２３０４で決定される。この全容量（例えば、量）は、例えば、組合せを配置するコンテナの容量であり得る。このコンテナは、溶液または添加物が配置されるのと同じコンテナであり得るか、または第３コンテナ２３０７であってもよい。望ましい容量が、ステップ２３０８で決定されるように、コンテナ３０７または組合せが配置されるコンテナで得られる全空間よりも大きい場合には、警報２３１２が発せられる。混合が進行すれば、コンテナから液体が溢れてしまうであろう。あるいは、製造される組合せの容量は、所望の容量未満に調整され、警報を発するその他の理由が存在しない場合には、プロセスを進行してもよい。
【００９６】
溶液と添加物との組合せの所望の容量２３０４は、必要な溶液の容量および必要な添加物の容量を計算するために用いられ得る。ステップ２３０９および２３１０で検出されるように、どちらかが十分でない場合には、警報２３１２を発しなければならない。所望の容量２３０４よりも少ない容量を製造することによって、必要に応じて、プロセスを進行させてもよい。
【００９７】
容量または添加物の容量を測定するステップ２３０９および２３１０は、圧力変換器を用いることによって実行され得る。変換器のセンサは、容器の底部に搭載される。圧力測定値は、変換器のセンサの上方の欄にある溶液または添加物の重量に比例する。容器に貯蔵された容量は、容器の寸法、および溶液または添加物の比重を用いて計算される。
【００９８】
上記のステップ２３０５、２３０６、２３０７、２３０８、２３０９、および２３１０のそれぞれは、オプションである。なぜなら、警報を発するには、ステップ２３０８、２３０９、および２３１０の任意の１つで十分だからである。あるいは、より少ないセンサまたはステップを用いて溶液製造システムを構築したい状況では、上記のステップのいくつかのステップのみを用いてもよい。警報が発せられる場合、プロセスは、他のステップの結果に関係なく、所望の容量２３０４を製造することができない。他方、ステップ２３０８で検出されるように、組合せに十分な空間があり、ステップ２３０９および２３１０で検出されるように、十分な溶液および添加物がある場合には、所望の容量の溶液および添加物の組合せがステップ２３１１で製造される。
【００９９】
図２３Ｃは、連続プロセスにおいて、添加物と溶液とを混合する論理を示す。図２３Ａおよび図２３Ｂとは異なり、所望の容量は必要ない。その代わりに、溶液は、製造される最終量には関係なく放出される。溶液の流量は、ステップ２３１３で検出される。これは、多くの方法で成し遂げることができる。例えば、溶液の流れがタービンを回転させるレートを測定してもよい。他の技術では、時間間隔当たりの流量が検出される。この例では、１分当たり４ガロンの流量で１５秒間弁が開口すると、１ガロンが分配される。
【０１００】
一旦溶液の流量が分かると、所望の混合物を作成するのに必要な添加物の流量は、ステップ２３１４で決定される。ステップ２３１５では、添加物の流量は、所望の混合物を製造するために、ステップ２３１４の計算に従って調節される。あるいは、添加物の流量を測定し、溶液の流量を調節してもよい。あるいは、最終の組合せの所望の流量を達成するために、添加物の流量と溶液の流量の両方を調節することもできる。当該技術分野で公知の比例積分微分（ＰＩＤ）回路は、流量が一定でない場合でも、添加物、溶液または両方の必要な流量を動的に計算するために用いられ得る。
【０１０１】
≪分配≫
図２４は、ガソリンスタンドに持ってこられたドラムまたはトラックなどの容器に、溶液製造機によって製造された溶液を充填するための制御論理を示す。容器は、図２２のステップ２２０８におけるように、溶液を製造するために用いられるタンクから充填されるか、または図２２のステップ２２０９および２２１２におけるような保持タンクもしくは他のコンテナから充填され得る。充填コマンドを受けると、製品は、ステップ２４０１において容器に配置される。これは、ユーザがボタンを押すか、または充填されるトラックが重量反応性ローディング領域に引っ張られたときに起こり得る。ステップ２４０２は、容器に送達され、計算および測定される製品の流れを示す。図２３を参照しながら記載されるように、分散される製品の量は、有用であると思われる製品に関する他の情報と共に、ステップ２４０３でデータログに記録され得る。例えば、トラックが充填されている場合、分散される製品の時間および量は、請求書をトラックの所有者に送るために用いられ得る。製品は、貯蔵容器が一杯になるまで（ステップ２４０５）、製品の注入を停止するコマンドを受けるまで（ステップ２４０６）、または供給不足もしくは何らかの誤動作のために製品がこれ以上送達されなくなるまで（ステップ２４０７）、ステップ２４０４におけるように、充填される容器まで流れる。上記のいずれかの事象が検出されると、注入は停止し、弁は閉じられる（ステップ２４０８）。
【０１０２】
図２５Ａは、本発明の他の態様の制御論理を示す。この制御論理は、所望の量の溶液、（溶液と添加物との）混合物、または両方を分配するために用いられ得る。ステップ２５０１では、製造される所望の量の溶液または混合物が決定される。所望の量は、人間のオペレータによって入力されるか、または充填される公知のサイズのコンテナなどの、所定の設定から得られ得る。分配される溶液または混合物を最終的に用いるプロセスの要件によって自動的に決定または定義されてもよい。
【０１０３】
ステップ２５０２では、すでに利用可能な溶液または混合物の量が検出される。この量が分配される量と等しいか、またはこれよりも大きい場合、所望の量２５０１は、ステップ２５０６で分配される。ステップ２５０６で分配される容量（または量の他のインジケータ）は、ステップ２５０７でログまたはデータベースに記録される。このログは、データログ２２１１を参照して上述するように、機械動作の多数の態様を追跡するために用いられ、補助タスクを自動化するために用いられ得る。ステップ２５０８では、分配された量が確認される。これは、流量を測定するか、（いずれかが存在する場合には）溶液または混合物が分配される容器における溶液または混合物の容量を検出するか、溶液が分配される容器における溶液または混合物の容量を検出するか、または他の任意の適切な方法で成し遂げられ得る。所望の量が分配されていない場合には、分配および確認は続く。所望の量が分配されると、プロセスは停止される（ステップ２５１０）。
【０１０４】
利用可能な溶液または混合物の量がステップ２５０２で検出されたとき、所望の量を分配するために利用可能な十分な溶液または混合物がないこともある。この場合、さらなる溶液を製造しなければならない。必要な溶液または混合物を製造するための材料が得られる場合（ステップ２５０４）、その溶液または混合物は、ステップ２５０５で作成され、ステップ２５０６で分配される。
【０１０５】
必要な量の溶液または混合物を製造するために得られる材料が十分ではない場合（ステップ２５１１）、ステップ２５１２で警報が発せられ、プロセスは停止する（ステップ２５１０）。
【０１０６】
ステップ２５０３（溶液／混合物が得られる）およびステップ２５０５（溶液／混合物を製造する）を同時に行うことも可能である。すなわち、予備量の溶液または混合物を維持することも可能である。予備量の溶液または混合物は、常に得られるか、または、通常の動作中に補充される。このように動作することで、所望量の入力と、その量の分配との間の遅延を低減し、効率を高めることができる。この場合、警報２５１２は、所望の量を分配することができないという警報であるが、所望の予備レベルの溶液が材料不足のため維持できないという警報でもあり得る。
【０１０７】
最後に、上記のステップのいずれかが行われる間、機械は、ステップ２５１３においてそれ自体の機能を監視し、異常な動作だけでなく、材料の使用を検出することができる。欠陥が検出された場合（ステップ２５１４）、機械は、安全性および／または正確性を確保するために溶液の分配を停止し得る。限定しない実施例として、欠陥には、漏れまたは不適切な分配を示す予想外に高いもしくは低いレベルの溶液またはソース材料が検出されることが含まれる。
【０１０８】
所望される溶液または混合物を製造して分配するステップ２５０５は、図２５Ａで示される全プロセスを含み得る。これは、所望の量の混合物がステップ２５０１で製造される場合に起こり得る。混合物は、添加物と溶液との組合せである。ステップ２５０５では、混合物は、溶液と添加物とを組合せることによって製造される。添加物と混合するのに必要な溶液の量は、所望の量２５０１と考えられる。従って、溶液を分配するプロセスは、混合物を分配するプロセスのステップ２５０５に含まれ得る。
【０１０９】
図２５Ｂは、図２５Ａと同様であるが、溶液または混合物を予め製造して得る必要がないため、このようなステップが提供される必要がないことを示す。本発明のこの態様では、溶液または混合物を製造するのに必要な材料の量は、所望の量が入力された（ステップ２５０１）後、ステップ２５１５で確認される。所望の量を製造するのに十分な材料が得られる場合（ステップ２５１７）、その量は製造され（ステップ２５０５）、分配される（ステップ２５０６）。十分な材料が得られない場合（ステップ２５１６）、警報が発せられ（ステップ２５１２）、プロセスは停止する。図２５Ｂの設計は、溶液または混合物を予め製造することが、例えば、空間の制約のためにさらに困難であるかコストがかかる状況下で有利である。
【０１１０】
最後に、本発明のタンクは、化学物質の混合を調節する制御システムと共に用いられるが、タンクは、制御システムから分離して用いられ、制御システムは、タンクから分離して、または異なるタンクに関連して、使用され得る。
【０１１１】
≪化学物質、溶液、および溶媒≫
様々な化学物質、溶液および溶媒が、本発明の態様を用いて、使用および作成され得る。例として、酢酸カルシウムマグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、燐酸二アンモニウム、燐酸モノアンモニウム、尿素、エチルグリコール、フェニレングリコール、および他の化学物質が挙げられる。
【０１１２】
≪改変≫
様々な態様において、１つまたはそれ以上の構造、システム、方法等は、他の構造、システム、方法等と組合せて用いられてもよい。さらに、溶液製造機の構造は、以下のようなさらなる改変を含んでいてもよい。まず、例えば、溶液の１つまたはそれ以上の成分は、非プラスチック材料で形成され得る。例えば、格子１４２は、少なくとも部分的または全体的に、非プラスチック材料で形成され得る。同様に、第１コンテナ１０４および第２コンテナ１０６の少なくとも１つは、非プラスチック材料の少なくとも一部で構築され得る。プラスチックは、他の材料に対して多数の利点を有する。それにもかかわらず、プラスチック材料は、様々な状況において、他の材料ほど有益ではない。例えば、プラスチック材料は、気温が低いと、または様々な化学物質もしくは紫外線に曝されると、脆くなることがある。この点、ステンレス鋼、アルミニウム、または他の金属は、様々な環境で用いるのに有益であり得る。１つの例では、ステンレス鋼は、他の材料が浸食され得る場合に高い浸食耐性を有する点で有益である。あるいは、溶液製造機１００の１つまたはそれ以上の構成要素、および／または関連ラインの可撓性、弾性および動きを向上させるために、プラスチック材料の代わりにゴムを用いてもよい。さらに、コンクリートまたは他の材料を用いてもよい。なぜなら、コンクリートは耐久性があり、コスト効率が高いからである。
【０１１３】
第２に、溶液製造機１００への水分注入口は、単純な入口弁であっても、溶媒供給スプレーパターンをシフトし、化学物質を溶液にさらに完全に溶解させる能動デバイスであってもよい。例えば、入口弁は、回転スプレーパターン、振動スプレーパターン、および格子１４２上の不要な化学物質の蓄積を防止する他の任意のスプレーパターンを有し得る。同様に、第２コンテナ１０６用の入口弁は、スプレーパターンを変更する１つまたはそれ以上の弁と置き換えられてもよい。
【０１１４】
第３に、混合器１０２を除去し、混合タンクを用いずに様々な化学物質および溶媒を混合させる混合環境を提供する流れ制御および混合弁に置き換えてもよい。
【０１１５】
第４に、溶液製造機１００は、図２６に示されるように、改変された構造を有し得る。図２６は、第１部分２６０１および第２部分２６０２を示す。浸透性格子の代わりに、第１部分２６０１の底部は、不浸透性層２６０３である。溶媒２６０９は、ポート２６１０を通って第１部分２６０１に入る。次に、溶媒２６１１は、容量２６１１として示されるように、部分２６０１を充填する。ポート２６１０は、部分２６０１の（頂部壁および底部壁を含む）いずれかの側に設けられ得る。
【０１１６】
部分２６０２の頂部は浸透性格子２６０４である。溶媒２６０９に溶解される化学物質は、経路２６０５およびオプションの２６０７を介して、矢印２６０６および２６０８の方向に１つまたはそれ以上の側（または頂部導管（図示せず））を通って添加され得る。溶解される化学物質は、化学物質２６１２として示されるように、格子２６０４上に蓄積される。次に、溶媒２６１１は、第１部分２６０１から２６０２へと導管２６１４をたどる。次に、溶媒２６１１は、格子２６０４を通して上方に方向づけられるか、または格子２６０４と不浸透性層２６０３との間に直接噴霧され得る。化学物質２６１２が溶媒２６１１に溶解しながら、混合物は、溶液２６１６で示されるように、格子２６０４を通過する。次に、溶液２６１６は、本明細書に記載されるようにさらに処理され得る。
【０１１７】
言うまでもなく、化学物質２６１２は、固体材料、液体、またはスラリーであり得る。例えば、化学物質２６１２は、化学物質２６１２が溶解する水または他の化合物などの溶媒２６１１と混合される、塩、食塩水、または（エチレングリコールもしくは肥料などの）液体化学物質であり得る。
【０１１８】
第５に、混合システム１０２の更なる態様は、保持タンクが存在しないように改変されてもよい。図２７は、保持タンクを有さない混合システム１０２を示す。第１供給ライン２７０１は、濃縮された溶液２７０３を供給する。第２供給ライン２７０２は、溶媒２７０４を供給する。濃縮された溶液２７０３および溶媒２７０４は、位置２７０５で混合される。濃度の検出は、位置２７０６で行われる。濃度の検出２７０６の結果は、所望の濃度の混合溶液が分流ポート２７０８を通って供給され、２７０９で出されるように分流加減器２７０７を制御する。高すぎる濃度のものは、分流ポート２７１０を通って供給され、オプションの制御弁２７１１を用いて、濃縮された供給材料２７０３に戻される。非常に低すぎる濃度のものは、分流ポート２７１２を通って供給され、オプションの制御弁２７１３を用いて濃縮された供給材料２７０４に戻される。混合物の濃度が非常に高すぎる場合、その混合物を濃縮された溶液２７０３に供給すると、予め添加された溶媒のために、点２７０５で混合物の濃度が低減される。その結果、濃度は、点２７０５において減少する。同様に、混合物の濃度が非常に低すぎる場合、混合物を溶媒２７０４に供給することによって、あらかじめ添加された濃縮物２７０３のために、点２７０５で混合物の濃度が増加される。その結果、混合物の濃度は、点２７０５で増加する。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
実施形態および応用
本発明の態様は、以下の実施形態に分類される様々な応用で用いられ得る。
【０１２０】
第１の実施形態では、本発明の態様は、防氷用の塩水混合などの浸食環境において用いられ得る。防氷用に用いられる塩水は、非常に浸食性が高い。塩水と接触する精密器具の数を最小限に抑えることは重要である。例えば、溶液中のスピニング流量計を増加させることにより、流量計の連続した欠陥による、深刻なメンテナンス問題が発生し得る。腐食性環境用の流量計を用いてもよいが、流量計のコストは高く、それによって、溶液製造機全体はさらに高価になる。しかし、このタイプの流量計を用いる１つの利点は、それを流れて通過する材料の非常に正確な測定を提供することができることである。
【０１２１】
第２の実施形態では、本発明の態様は、腐食性環境の少ない他の塩水づけ産業において用いられ得る。例えば、本発明の態様は、チーズ、飲料、または肉処理産業において用いられ得る。ここで、食物は、防氷環境の塩レベルよりも低い塩レベルを有する塩水溶液に浸されてもよい。
【０１２２】
第３の実施形態では、本発明の態様は、大量の水または他の液体化学物質が次の処理に提供されるかまたは使用される前に混合される必要がある産業用の水供給環境で用いられてもよい。例えば、病院、処理プラント、エネルギー生成プラント等は、大量の処理水または他の材料を必要とし得る。本発明の態様は、これらの応用のために溶液の混合を助けるため用いられ得る。
【０１２３】
第４の実施形態では、本発明の態様は、限定はされないが、様々な油、ウォーター切断（water cutting）またはサンドブラストで用いられる溶液、混合肥料の製造、製粉等を含む他の化学物質またはスラリーを混合するために用いられ得る。
【０１２４】
本発明は、実施形態を参照して記載されているが、当業者は、本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに、形式および詳細が変更され得ることを認識されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、化学溶液（例えば、塩水溶液）を製造するために用いられる装置、方法および制御システムに関する。さらに詳細には、本発明の態様は、化学物質を溶媒に溶解し、特定の濃度の溶液を製造するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２００５年７月２７日に提出された米国出願第１１／１９０，３９５号の一部係属出願であり、本願では、その内容を参考のために援用する。
【０００３】
特定の濃度で溶媒に溶解された化学物質は、無数の産業用途に用いられている。例えば、道路、歩道、私道およびその他の表面から雪および氷の量を減少させるために食塩水を適用することは、一般に行われている産業的手法である。食塩水は、一般に、岩塩と水とを混合して溶液を製造することによって生成される。次に、溶液の濃度は、淡水を添加して混合物を希釈するか、または塩を添加して混合物を濃縮させることによって調整され得る。約２３〜２７重量％の溶液が、氷および雪（ここで、塩化ナトリウムは、塩類の少なくとも１種である）を除去するのに十分である。この濃度範囲では、溶液は、華氏約−１０度の周囲温度で氷および雪を溶かす。所望の濃度が溶液中で維持されず、路上において適正量で適用されない場合には、事故が発生し得る。例えば、混合物中の塩が少なすぎると、水の凝固点を周囲条件未満に低下させることができなくなり、すでに蓄積されている氷を溶かすどころか、車道の氷結を促進し得るような混合物となる。
【０００４】
溶液の濃度を監視および調整する１つの方法として、溶液の比重を測定し、所望の比重が得られるまで、溶媒（塩によっては淡水の場合がある）を溶液に添加することが挙げられる。このように、この方法によると、溶液の比重は溶液の濃度に関連づけられる。少なくとも１つの従来のシステムは、車道、歩道、私道および滑走路に噴霧して雪および氷を溶かすために用いられる液体防氷剤として使用される食塩水を製造するための水中に溶解された大量の岩塩または酢酸カルシウムマグネシウム（ＣＭＡ）ペレットを製造する。電子比重計（比重測定デバイス）は、塩水／水溶液の比重を測定する。比重が高すぎたり低すぎたりすると、弁が開閉され、混合物への淡水の量が調整される。このように、混合物は、所望の塩度に調整される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、濃度の指標として比重を用いる、食塩水を製造するための方法では、比重が濃度に関連づけられる。この相関関係は、場合によっては、間違っていることがある。例えば、溶液中のシリカ、埃およびその他の異物などの固体は、溶液の比重および／または測定デバイスの測定値に影響を与えることがある。この結果、混合溶液中の変動に基づくと、溶液にとって望ましくない塩濃度レベルとなり得る。さらに、比重に基づく測定値は、一般に、１回または複数の混合動作中の連続した測定値ではなく、時間およびプロセス上間隔を置いた一連の別個の測定値である。
【０００６】
また、他の混合システムは、単一指向性であり、混合動作で起こり得る変動を明らかににするものではなく、それにより、濃度が低すぎるかまたは高すぎる混合物が提供される。
【０００７】
このように、当該技術分野において、正確な濃度レベルの混合物を製造する装置および方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この要旨は、詳細な説明において以下にさらに記載される簡略化された形式での様々な概念を紹介するために提供される。この要旨は、請求項に記載される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するものではない。
【０００９】
本願は、化合物および／または添加物を組合せるための改善されたシステムおよび方法を開示している。記載されるシステムおよび方法によると、所望の濃度の化学物質を用いて溶液を製造することが可能である。あるいは、すくなとも特定の濃度または多くとも特定の濃度の化学物質を用いて溶液を製造することができる。システムは、化学物質を混合することが可能な領域と、溶液をさらに濃縮または希釈する必要があるかどうかを検出するために用いられる濃度センサとを有する。濃度が目標濃度の公差範囲内である場合、溶液は、貯蔵タンクまたは他の容器に分流され得る。
【００１０】
多数の実施形態が開示されているが、本発明のさらに他の実施形態も、本発明の例示的な実施形態を示して説明する以下の詳細な説明から当業者に明白になるであろう。理解できるように、本発明は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、様々な自明の態様において改変可能である。従って、図面および詳細な説明は、本質的には例示されるもので、限定するものではない。
【００１１】
添付の図面を参照しながら例示的な実施形態の以下の説明を参照することによって、本発明およびその潜在的な利点をより完全に理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの前面図である。
【図３】図３は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの切欠き前面図である。
【図４】図４は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの切欠き斜視図である。
【図５】図５は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの内側切欠き図である。
【図６】図６は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの内部図である。
【図７】図７は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの後面図である。
【図８】図８は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの端面図である。
【図９】図９は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のホッパーの切欠き端面図である。
【図１０】図１０は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のゲレートを示す。
【図１１】図１１は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の制御パネルを示す。
【図１２】図１２は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の制御パネルおよび機械的構成要素を示す。
【図１３】図１３は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機のログラマブルロジックコントローラおよび人間機械インターフェースを備えた制御マニホールドを示す。
【図１４】図１４は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の流れを示す。
【図１５】図１５は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機および制御パネルの斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の１つの実施形態によるフロートアセンブリの斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の１つの実施形態に従って溶媒が溶液製造機の第１部分に添加される様子を示す。
【図１８】図１８は、本発明の１つの実施形態による、溶液製造機の第１部分における溶媒と化学物質との混合を示す。
【図１９】図１９は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の第１部分の内側図である。
【図２０】図２０は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の第１部分の内側図である。
【図２１】図２１は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の第２部分の内側図である。
【図２２】本発明の態様による化学物質、スラリー、および／または溶媒の混合物を製造するプロセスを示すフローチャートである。
【図２３Ａ】図２３Ａは、本発明の態様に従って添加物をスラリーに混合する様々な方法を示すフローチャートである。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、本発明の態様に従って添加物をスラリーに混合する様々な方法を示すフローチャートである。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、本発明の態様に従って添加物をスラリーに混合する様々な方法を示すフローチャートである。
【図２４】図２４は、本発明の態様に従ってスラリーを別のコンテナに放出するプロセスを示すフローチャートである。
【図２５Ａ】図２５Ａは、本発明の態様に従って溶液および／または混合物の少なくとも１つを分配するための様々なプロセスを示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、本発明の態様に従って溶液および／または混合物の少なくとも１つを分配するための様々なプロセスを示す。
【図２６】図２６は、本発明の態様による他の溶液製造機を示す。
【図２７】図２７は、本発明の態様によるさらに他の溶液製造機を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記で要約した様々な態様は、様々な形態で具現化され得る。
【００１４】
以下の説明は、態様が実施され得る様々な組合せおよび構成を例示することによって示される。記載される態様および／または実施形態は、単に例であって、他の態様および／または実施形態も用いられ、本開示の範囲を逸脱せずに、構造および機能的改変が行われ得ることを理解されたい。
【００１５】
以下の説明では、要素間の様々な接続が提示されることに留意されたい。これらの接続は、一般に、特に記載のない限り、直接的または間接的であり、本明細書はこの点において限定するものではないことに留意されたい。
【００１６】
本記載は、本発明の態様をユーザが理解できるように、６つのセクションに分類されている。これらのセクションには、以下のものが含まれる。
【００１７】
ａ．溶液製造機
ｂ．添加物
ｃ．分配
ｄ．化学物質、溶液および溶媒
ｅ．改変
ｆ．実施形態および応用
≪溶液製造機≫
溶液製造機が提供される。さらに具体的には、本発明の態様は、溶液の濃度を測定し、溶液に添加される溶媒の量を決定し、その量の溶媒を溶液に添加することによって、所望の濃度で食塩水などの溶液を製造する装置および方法を提供する。本願全体にわたって、溶媒と、部分的または全体的に溶解した化学物質との任意の組合せである溶液をスラリーと呼んでもよい。例えば、全量未満の塩が溶媒に溶解している塩と溶媒との高濃度の混合物を、本願の目的では、スラリーと呼んでもよい。デバイスはさらに、化学物質および溶媒から沈殿物を分離し、堆積した沈殿物を流し出すように構成されてもよい。従って、デバイスは、溶解していないシリカ、埃および砂利などの異物を溶液から分離するように構成されてもよい。
【００１８】
溶液製造機は、ユーザが制御パネルを監視し、溶液の濃度が所望の濃度になるときを決定する手動モードで動作してもよい。あるいは、溶液製造機は、自律的に動作し、それ自体で濃度レベルを調整してもよい。さらに、溶液製造機は、いくつかの態様が自律的に処理され、他の態様がオペレータの指示に基づいて処理されるようにある範囲内で動作してもよい。
【００１９】
１つの実施形態では、溶液製造機は、１つまたはそれ以上の塩類（例えば、塩化ナトリウム）を水または他の溶媒に溶解することによって清浄な塩水溶液を製造するように構成されてもよい。他の実施形態では、溶液製造機は、他の化学物質を溶解するために用いられてもよい。その例としては、酢酸カルシウムマグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、燐酸ジアンモニウム、燐酸モノアンモニウム、尿素、エチルグリコール、プロピレングリコール、および他の化学物質が挙げられる。溶液製造機は、所望の目標濃度、所望の目標濃度範囲、または目標濃度以上の濃度を有する溶液を製造してもよい。溶液製造機はまた、すでに製造されている溶液またはスラリーを希釈することもできる。
【００２０】
図１〜図３に示されるように、溶液製造機１００の１つの態様は、第１コンテナ１０４および第２コンテナ１０６を含む混合器１０２を有し得る。混合器１０２に適切な容積の例としては、５立法ヤードが挙げられる。第１コンテナ１０４と第２コンテナ１０６とは、格子（グレート）１４２によって分離されている。第１コンテナ１０４は、溶媒に溶解するための化学物質を受け、溶液を製造するように形成されている。塩水溶液を製造するために、成分は、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌもしくは塩）、または硫酸カルシウムマグネシウムであり得る。化学物質は、任意の適切な形態で提供され得る。例えば、化学物質が塩である場合、塩は、ペレットまたは岩の形態で提供され得る。他の溶液を製造するには他の成分が用いられ得る。以下にさらに詳細に説明されるように、溶液製造機は、様々な溶液を製造するために様々な化学物質または溶媒とともに用いられるように較正されてもよい。１つの実施形態では、溶液製造機は、塩化ナトリウムと淡水とを混合し、塩水溶液を製造する。第１部分における化学物質は、化学床（chemical bed）を提供し得る。例えば、塩水溶液を製造する際、塩床（salt bed）が第１コンテナ１０４内に形成され得る。
【００２１】
第１コンテナ１０４はさらに、化学物質と混合するための溶媒を受け、所望の溶液を製造するように形成されている。塩水製造機の様々な成分は、下方へ流れ、溶媒は、重力により第１コンテナ１０４内の化学床を通過する。溶媒は、任意の適切な方法で第１コンテナ１０４に移送され得る。混合器１０２に連結する溶媒ラインが設けられてもよい。溶媒が凍結するのを防ぐために、オプションの自己調節加熱素子が溶媒ラインに結合されもよい。図１の実施形態では、溶媒は、溶媒入口１３８からの流れを駆動する溶媒弁１３６を介して送達される。溶媒弁１３６は、電気駆動弁として設けられ、弁駆動は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）２１６などの制御器によって制御され得る（図１２を参照）。多くのタイプの制御器が用いられ得るが、ＰＬＣという用語は、簡単のため、本発明の様々な態様における制御器を記載する際に用いられる。弁の駆動は、１つまたはそれ以上の液面センサに依存し、および／またはオペレータもしくは自動動作とオペレータ制御との組合せによって制御され得る。以下にさらに詳細に説明され、図３に示されるように、第１液面センサ１１８、第２液面センサ１２０、および第３液面センサ１２２が設けられてもよい。図８、図１２および図１９に示されるように、特定の実施形態では、溶媒入口１３８は、加圧されてもよく、溶媒弁１３６、導管２００、手動弁１８６、手動弁１５８、導管１７６およびスプレーヘッド１７８を介して希釈弁１３４まで、溶媒を溶液製造機１００に供給していもよい。新鮮溶媒弁１３６はさらに、手動オーバーライドを含んでいてもよい。言うまでもなく、本明細書では、特定の構造について記載しているが、本発明の範囲内の溶液製造機は、当業者によって理解されるように、より少ないまたはより多くの構成要素のパーツを含んでいてもよい。
【００２２】
格子１４２は、化学物質が溶媒中で溶解される前に、混合器１０２の第１コンテナ１０４から混合器１０２の第２コンテナ１０６へ通過するのを実質的に防止する。格子１４２には、穿孔が設けられていてもよい。溶媒および溶解した化学物質を含む溶液が第１コンテナ１０４中で形成されるとき、溶液は、格子１４２内の穿孔により、格子１４２を通って混合器１０２の第２コンテナ１０６まで到達する。図５は、溶液製造機と共に使用するのに適した格子１４２の１つの実施形態を示す。図示されるように、格子１４２は、複数の円形の穿孔１４３を含み得る。穿孔１４３は、直径が約３／１６インチであり得る。望ましくは、穿孔１４３は、溶液が格子１４２を通過して流れるために十分大きく、化学物質が格子１４２を通過するのを防止するために十分小さい。従って、格子１４２は、化学物質を支持し、デブリを収集し、溶液を通過させるように動作する。１つの態様では、格子１４２は、非金属であり、１〜１／２インチのガラス繊維構造の横材を含む。
【００２３】
図１９および図２０は、溶液製造機の第１コンテナ１０４の内側を示す。図１９において、溶媒を駆出するためのスプレーヘッド１７８、および格子１４２が示される。図２０は、スプレーヘッド１７８を通した流れを示す。
【００２４】
上記のように、１つまたはそれ以上の液面センサが設けられ得る。液面センサは、液面感知デバイスである。これらのデバイスには、信号をＰＬＣ２１６に送信するスイッチが設けられ得る。そのため、液面センサは、操作によって、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。液面センサは、任意の適切なデバイスとして設けられ得る。１つの実施形態では、適切な液面センサは、マイクロスイッチを作動させるフロートデバイスを備えた機械的スイッチである。他の実施形態では、誘導容量性近接スイッチを用いてもよい。液面センサは、混合器１０２、さらに具体的には、混合器１０２の第１部分における液面を所望のレベルに維持する。一般に、高い液面は、混合器１０２から溢れ、流出が生じるのに対して、低い液面は、移送ポンプ１２４を乾燥させ、それによって、ポンプシールが損傷し得る。
【００２５】
図３に示されるように、第１、第２および第３液面センサ１１８、１２０および１２２が、それぞれ、設けられている。液面センサをさらに例示するために図７および図９を参照する。いくつかの実施形態では、３つより多くの液面センサを設けてもよい。あるいは、液面センサは設けられなくてもよい。第１液面センサ１１８は、混合器１０２と当接し、第２液面センサ１２０にほぼ隣接し、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。第１液面センサ１１８は、混合器１０２中の液面が低いかどうかを検出する。液面が低く、溶液製造機１００が、動作（run）モードにある場合、ポンプ１２４は、溶液製造機１００が動作モードである場合、「オフ」状態になる。これにより、ポンプ１２４は、乾燥することによる損傷から保護される。
【００２６】
第２液面センサ１２０は、第１液面センサ１１８および第３液面センサ１２２にほぼ隣接し、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。第２液面センサ１２０は十分な量の水または他の溶媒が混合器１０２内に存在するかどうかを検出する。十分な量の溶媒を検出すると、ポンプ１２４は作動し、「オン」状態に切り替えられる。ポンプ１２４は、バッチが完了するまで、または第１液面センサ１１８が、液面が低いことを検出するまで、「オン」状態にラッチされる。
【００２７】
第３液面センサ１２２は混合器１０２に当接し、第２液面センサ１２０にほぼ隣接し、ＰＬＣ２１６の入力部に接続され得る。第３液面センサ１２２は、混合器１０２が所定レベルの液体を保持しているかどうかを検出する。このレベルの液体が感知されると、溶媒弁１３６は、「オフ」位置に切り替えられ、それによって、混合器１０２は溢流から保護される。
【００２８】
混合器１０２の第２コンテナ１０６は、導管１４８および塩水出口弁１５４に接続された塩水溶液吸引管１６４を含む。塩水出口弁１５４は、出口導管１４８を介して移送ポンプ１２４に接続されている。溶媒希釈入口１４６およびポンプ吸引入口は、導管１４８に接続され得る。図示されるように、ポンプ１２４は、溶液センサ１３２と連通して設けられてもよい。
【００２９】
１つの例では、溶液センサ１３２は、溶液中の化学物質の濃度を測定する。１つの態様では、センサは導電率センサである。例えば、センサは、接触点のない固体状態であり、溶液の誘導磁界を測定するテロジアル（terodial）型の導電率センサである。しかし、多くの導電率センサが当該技術分野で公知である。他の態様では、溶液センサ１３２は、屈折計であってもよい。溶液の屈折特性は、濃度によって変化する。屈折計は、溶液の屈折率を検出し、次に、ＰＬＣ２１６は、濃度測定値を計算し、適切に調整することが可能である。他の態様では、溶液の比重を検出するために用いられる比重計または他のデバイスが、溶液センサ１３２として用いられ得る。
【００３０】
溶液センサ１３２は、連続して測定し、ＰＬＣ２１６に対して、周期的なスナップショットではなく、一定の入力を供給するように構成されてもよく、それによって、機械の効率は向上する。
【００３１】
あるいは、溶液センサ１３２の代わりに屈折計を用いることができる。溶液の屈折特性は、濃度に応じて変化する。屈折計は、溶液の屈折率を検出し、次いで、ＰＬＣ２１６は、適宜、濃度を計算および調整することができる。
【００３２】
他の態様では、溶液センサ１３２は、温度センサと組合せてもよい。このような組合せは望ましいと思われる。なぜなら、溶液センサが導電率センサである場合、溶液の電気抵抗は、濃度だけでなく温度と共に変化し得るからである。溶液センサおよび温度センサの測定値は、温度が補償された導電率測定値を得るために用いられる。この測定値は、濃度曲線に対して等式化され、その結果、温度が補償された重量百分率濃度として溶液の測定値を表すことになる。温度が補償された導電率を濃度に関連づける濃度曲線は、溶液中の化学物質に対して展開され得る。従って、例えば、塩水製造機では、塩化ナトリウム濃度曲線が用いられる。上記のように、１つの態様では、溶液センサは、溶液の温度および導電率を測定する。塩水の特性は、温度と共に変化するため、温度を測定して実際の濃度を表現することが望ましいと思われる。
【００３３】
あるいは、溶液センサ１３２は、温度センサなしで動作し得る。溶液センサ１３２が温度センサなしで動作することは望ましい。なぜなら、溶液センサは、温度と共に変化しない特性を直接測定するからである。また、温度を感知せずに動作させると、コストが低く、簡単であるため、望ましい。
【００３４】
以下にさらに詳細に記載されるように、目標濃度の公差範囲内にある溶液が貯蔵タンクへ処理され得る間に、目標温度の公差範囲外にある溶液を調整してもよい。濃度を流れの中ほどで測定および調整することによって、溶液製造機は、オペレータの介在なしに、目標濃度で溶液を連続して製造する。
【００３５】
図１、図１２および図１３を参照すると、溶液センサ１３２は、ＰＬＣ２１６と操作によって連通し得る。検出された濃度に応答し、ＰＬＣ２１６は、所望の濃度の溶液のみが確実に貯蔵タンクに分流されるように、希釈弁１３４または分流弁１３０を作動し得る。溶液の目標濃度は、任意の所望の濃度でよい。塩水溶液では、適切な目標濃度は、１９．６重量％から２７重量％の範囲内であり得る。例えば、目標濃度は、２３．３重量％であり得る。所望の溶液濃度を確立することに加えて、所望の溶液濃度からの特定の分散を許容可能にする所望の溶液濃度公差を確立してもよい。許容可能な公差は、目標濃度の＋／−０．３％であり得る。
【００３６】
分流弁１３０は、溶液濃度が目標濃度を上回るかもしくは下回る場合には戻し管１２６を通して、または、溶液濃度がほぼ所望の溶液濃度内である場合には、完成品管１２８を通して、ポンプ１２４からの流れを分流する。分流弁１３０は、ＰＬＣ２１６（および／またはオペレータもしくはその組合せ）によって制御され、目標濃度-対-実際の濃度に依存し得る。目標濃度の公差外にある溶液は、導管１２６、弁１５６、導管１８０、および撹拌ノズル１６６に分流され、さらに混合器１０２を通過し得る。繰り返すが、分流機構の特定の実施形態が提供されるが、当業者に公知の他の機構も、目標濃度の公差外または目標濃度の範囲内にある溶液を混合器１０２に分流するために用いられ得る。
【００３７】
戻し管１２６は、流れを、混合器１０２の第１コンテナ１０４内にある弁１５６、導管１８０、および撹拌ノズル１６６まで通過させる。溶液は戻し管１２６を通過し、混合器１０２に戻される。完成品管１２８は、貯蔵タンク４１０まで通じている（図１４を参照）。分流弁１３６は、さらに手動オーバーライドを有していてもよい。
【００３８】
希釈弁１３４は、ＰＬＣ２１６によって制御される。希釈弁１３４は、溶液ポンプ１２４と連通し得る。従って、希釈弁１３４は、ポンプ１２４が流れを通過させているとき溶液を希釈するのに十分な溶媒を通過させるように開口し、溶液センサ１３２は、目標の濃度に対して実際の溶液濃度を感知する。希釈弁１３４は、溶媒入口１３８と連通する。希釈弁１３４は、ポンプ１２４が流れを通過させているとき開口し、溶液センサ１３２は、溶液の目標濃度に対する実際の溶液濃度を感知する。希釈弁１３４が開口しているとき、溶媒入口１３８からの溶媒は、希釈弁１３４を通過して導管２１２および希釈入口１４６まで達する。溶媒は、混合器１０２の第２コンテナ１０６からポンプ１２４へと通過する溶液と合流する。希釈弁１３４は、過剰濃縮された溶液を目標濃度まで希釈するのに十分な溶液で希釈するため、溶液を過剰希釈しない。希釈弁１３４は、さらに手動オーバーライドを含んでいてもよい。
【００３９】
感知された溶液は、任意の適切な点で任意の適切な様式で希釈され得る。例えば、感知された溶液は、出口管に溶媒を添加することにより、希釈され得る。あるいは、感知された溶液は、混合器１０２に戻され、混合器１０２中でさらなる溶媒と混合されることにより希釈され得る。
【００４０】
図１２に示される流量測定デバイス２０４は、貯蔵タンクに移送された完成溶液の容量を測定するために設けられ得る。流量測定デバイス２０４は、ＰＬＣ２１６と連通して設けられ得る。さらに、添加物ポンプ２１０、流量測定デバイス２０６、および作動弁２０８は、流れを導管１２８に向けるために設けられ得る。添加物ポンプ２１０、流量測定デバイス２０６および作動弁２０８は、以下にさらに詳細に記載されるように、貯蔵タンクに転送されるとき、添加物と溶液とを混合させるためにＰＬＣ２１６と連通し得る。
【００４１】
使用中、埃およびシリカなどの固体が溶液製造機を浸透し得る。これらの固体により、沈殿物が、通常、溶液製造機内に蓄積する。一般に、溶液はできるだけ汚れがない方が望ましい。溶液中の異物は、研磨性を有する。研磨性により、塩水溶液の製造および適用に関連するポンプ、流量計および弁は過剰に磨耗し得る。時間が経つにつれて溶液中の懸濁する異物によって生じた沈殿堆積物が沈殿し、貯蔵タンク中に沈殿物の層を形成する。沈殿物の洗浄には時間がかかり、機械をオフラインにする必要がある。
【００４２】
１つの実施形態では、混合器１０２の第２コンテナ１０６は、簡単に洗浄ができるように構成されている。そのため、第２コンテナ１０６（例えば、図３および図２１を参照）は、少なくとも１つの傾斜面を有し、その傾斜面に沿って、沈殿物は、傾斜面の底部に設けられた排水だめまで滑動する。少なくとも１つの傾斜面に適切な傾斜は、約１５度である。図示される実施形態では、第２コンテナ１０６は、第１傾斜面１５０、第２傾斜面１５２、および第３傾斜面２０２を有する。格子１４２を通過する沈殿物は、第１傾斜面１５０、第２傾斜面１５２、および第３傾斜面２０２で形成される排水だめ領域において混合器１０２の第２コンテナ１０６の底部で収集される。排水だめ領域は、例えば、約１２インチ×１２インチであり得る。簡単な洗浄を可能にするその他のコーティングも当業者に周知である。
【００４３】
排水だめ出口１０８は、沈殿物を混合器１０２から流し出すために設けられ得る。このような流水洗浄は、スプレーバー４０２（例えば、図２および図９に示される）およびノズル１６２（例えば、図３に示される）を介して行われ得る。複数のノズル、例えば、排水だめの左側、右側、および後側で各壁に設けられたノズルは、排水だめを通して沈殿物を溶液製造機から強制的に出すために設けられ得る。溶液製造機は、沈殿物を流水洗浄するか、または沈殿物を手動洗浄するように構成されてもよい。さらに、沈殿物は、化学物質が混合器１０２の第１コンテナ１０４内にあるときには、混合器１０２から流し出され、または、混合器１０２の第１コンテナ１０４内に化学物質が実質的に存在しない場合には、混合器１０２から流し出され得る。混合器１０２における格子１４２は、化学物質の重量を支持し、化学物質が混合器１０２内にある間に沈殿物を流し出させる。
【００４４】
従って、溶液製造機は、溶解していないシリカ、埃および砂利などの異物を混合器１０２から分離する方法をさらに提供する。異物は、排水だめ領域に蓄積され、そこから堆積物が後に流し出され得る。さらに、溶液製造機は、混合器１０２の第１部分に化学物質が残存している間は、混合器１０２から異物の堆積物を流し出すことが可能である。
【００４５】
他の実施形態では、溶液製造機は、上記のような洗浄システムを備えなくてもよい。この実施形態では、混合器１０２は、より少ない構成要素（manufacturing）で使用され、混合器１０２の洗浄が必要でないか、または混合器１０２の定期的な洗浄が必要でない環境ではコストを削減することができる。ここで、デブリを蓄積しないか、または比較的汚れのないシステムは、洗浄なしに、混合器１０２と共に使用され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、溶液製造機は、１０，０００〜２０，０００ポンドの塩などの化学物質を保持し得る。従って、混合器１０２は、負荷を支えるのに十分強固に製造される。混合器１０２は、任意の適切な材料で形成され得る。１つの実施形態では、混合器１０２を構築するための適切な材料は、ガラス繊維である。ガラス繊維は強く、塩水溶液の影響を受けない。特に、混合器１０２は、１６，０００ｌｂの引張り強さのガラス繊維およびイソフタル酸樹脂から構築され得る。混合器１０２に適切な他の材料としては、限定はされないが、ステンレス鋼およびポリプロピレンが挙げられる。混合器１０２の内面は、セラミック樹脂でコーティングされ得る。このようなコーティングは、例えば、約０．０５０インチ厚であり得る。構造一体型リブは、混合器１０２内に設けられ、一杯の状態から空の状態まで屈曲を１インチ以内に限定し得る。１つの実施形態では、混合器１０２内のガラス繊維および樹脂の全体的な厚さは、約０．３５インチである。リブ、角および床などの構造領域には、全体的な厚さが約０．５０インチの織物ガラス繊維マットのさらなる層が設けられ得る。
【００４７】
使用においては、溶液製造機は、道路から氷を除去するための塩水溶液を製造するために主要道路部門によって用いられ得る。溶液製造機は、寒い天候では屋外で用いられ得る。従って、溶液製造機は、加熱される１つまたはそれ以上の構成要素が設けられ得る。加熱素子１６８（例えば、図３を参照）は、混合器１０２内に設けられ得る。温度感知デバイスは、ＰＬＣ２１６と連通して、混合器１０２内に設けられ得る。温度感知デバイスは、加熱素子１６８が混合器１０２の温度を上げるために作動される必要があるかどうかを示す。これらの素子は、サーモスタットでオン／オフ作動され、華氏３２度以上の温度に耐えることができ、容器が凍結するのを防止することができる。
【００４８】
従って、混合器１０２は、混合器１０２が寒い天候で凍結する可能性を最小限に押さえるために加熱され得る。１つの実施形態では、シリコーンマットヒーターが、混合器１０２に構築され得る。例えば、２つの９平方フィートシリコーンマットが、混合器１０２に構築され得る。永久搭載されたロール防水シート（roll tarp）などのロール防水シートは、混合器１０２を加熱するためのヒーターに関連して使用され得る。このようなロール防水シートには、アーチおよびロール機構が設けられ、熱を中に保持し、デブリを外に出すのに有用である。ロール防水シートが設けられる場合には、ロール防水シートは、混合器１０２の開口頂部にわたって搭載され得る。他の加熱方法も当業者に周知である。
【００４９】
図１１〜図１３は溶液製造機の制御パネルの実施形態を示す。制御パネル５００は、機械流れ制御デバイス、導電率センサ１３２、ＰＬＣ２１６、および人間機械インターフェース（ＨＭＩ）２１４を含み得る。他の実施形態では、ＰＬＣ２１６は、ＨＭＩ２１４と連通し、データログを作成する。製造され、貯蔵タンクに分流された溶液は、流量測定デバイス２０４（例えば、図１２を参照）を介して測定され、ＰＬＣプログラム２１６に記録される。この測定は、フロースイッチの流量計を介して行われ得る。計算は、ＰＬＣプログラム２１６に導入され、製造プロセスにおける、製造される溶液の量、化学的用途、および溶媒の使用が公式化される。従って、データログは、ＨＭＩ２１４上で見られるか、またはプリンタで印刷され得る報告書を作成する。これらの報告書は、毎日作成されてもよく、化学的および溶媒使用（添加物が溶液に導入される場合には添加物使用）だけでなく製造された溶液の動作期間合計（running season total）を示してもよい。多数のユーザ報告書が作成されてもよい。例えば、１日および期間合計が作成され、会計および請求の目的で別個に形成されてもよい。
【００５０】
制御パネル５００は、制御パネルの動作を制御する１つまたはそれ以上のプロセッサを含み得る。制御パネル５００はまた、ソリッドステートメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、磁気等）およびダイナミックメモリ（ＣＤ、ＤＶＤ、ハードドライブ等）のいずれか１つを含む内部メモリを有していてもよい。制御パネルは、限定はされないが、有線インターフェース（例えば、ＵＳＢ、ファイアワイア、および他の有線経路）、無線インターフェース（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１*、Ｗｉ−Ｍａｘ、セルラー、サテライト、ＲＦ、ブルートゥース、および他の無線経路）、および媒体関連インターフェース（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、および他の媒体関連インターフェース）を含む様々な入力／出力経路を有していてもいなくてもよい。制御パネル５００は、必要に応じて、ネットワークまたはインターネットを含む他のデバイスに接続する機能を含み得る。さらに、制御パネル５００は、必要に応じて、位置検出システム（限定はされないが、セルラー、サテライト等を含む）を含み得る。位置検出システムは、制御パネル５００の位置を他のデバイスまたはネットワークに知らせる情報を提供し得る。さらに、制御パネル５００は、検出された位置に基づき、この情報を、所望の濃度、添加物混合等を改変する際に用いることが可能であってもよい。例えば、制御パネル５００は、１つの位置ではより多くの添加物を提供するのに対して、別の位置ではより少ない添加物を提供し得る。あるいは、ユーザ入力に基づく位置か、または遠隔に送信される位置が提供されてもよい。
【００５１】
１つの例では、ＰＬＣ２１６は、ＨＭＩ２１４とは独立した動作を処理し得る。他の状況では、ＰＬＣ２１６は、ＨＭＩ２１４とのみ置き換えられてもよい。さらに、ＰＬＣは、他のコンピュータまたは計算システムとネットワークで接続され、それによって、これらの間の通信および／またはＰＬＣ２１６への新しい情報のダウンロードが可能になる。例えば、中央コマンドセンターは、様々な位置におけるＰＬＣ２１６に対して、１つの位置における化学物質／溶媒／溶質／スラリーの使用を、他の位置に置けるこれらの使用と比較して増加させるように指示し得る。また、ＰＬＣ２１６の（例えば、インターネットまたは他のネットワークへの）ネットワーキングは、使用および他の計量に関するファームウェアの更新またはデータのアップロードを可能にし得る。さらに、データを保持する機能は、データの保持、および／または、さらなる材料の注文についてネットワークに報告書またはリクエストを提供し得る。
【００５２】
さらに、ＰＬＣ２１６のネットワーキングは、システムの遠隔動作を可能にし得る。例えば、２つまたはそれ以上の混合器１０２を制御するために、１つのＨＭＩを動作してもよい。
【００５３】
報告書はさらに、製造された溶液または他の産物の量的な測定値、および／または溶液または他の混合物を形成するのに必要な時間を提供し得る。これらの報告書は、データベースに保存するのに適した形式（ＳＱＬ、マイクロソフトアクセス等）を含む１つまたはそれ以上の形式で出力され得る。
【００５４】
制御パネルは、混合器１０２の第１部分への溶媒の流れを調節することができる。溶媒の濃度および／または温度が補償された実際の濃度が監視され、濃度が目標濃度の公差外である場合には、溶液は、混合器１０２に戻され得る。あるいは、溶液が、混合器１０２を出て、所望の濃度レベルに合致したのち、中流で希釈されてもよい。所望の濃度の溶液は、保持タンクへ処理され得る。図示されるように、ＰＬＣ、導電率分析器、および他の電気制御部は、パネルの後側の電気筐体に搭載され得る。制御パネルの主要パネルは、弁ラベルおよび弁機能を有し得る。画面上に表示される情報は、重量％濃度の形態での実際の製造溶液濃度、溶液を製造するために用いられる溶媒のガロン、導電率センサの自己診断、電気弁の自己診断（どの弁が正常に機能していないかどうかを示す）、弁の開閉状態、および電気構成要素の状態と共に機械の状態を含み得る。１つの実施形態では、ディスプレイは、緑色の画面が正常なシステムを示し、赤色の画面が機械の故障を示し、橙色の画面がセットアップパラメータを示す多色である。
【００５５】
１つまたは複数の保持タンクは、個々に充填されるか、または制御パネルもしくはＨＭＩによって特定される順序で充填され得る。例えば、第１保持タンクは、溶液製造機１００または混合機１０２の出力用の位置として指定され得る。次に、他のタンクは、（分配された溶液の所定量、またはタンクのセンサに基づき）第１保持タンクが一杯になった後充填され得る。制御パネルは、多数のタンクを充填し、その後、分配および／または混合プロセスを停止するようにプログラムされ得る。
【００５６】
溶液製造機は、自己診断機能を有するように構成され得る。従って、弁およびセンサは、現在の状態を確認するため、制御器と操作によって連通し得る。構成要素が故障した場合には、システムは、遮断し、手動での問題の解決法および故障パーツ番号を含む、具体的な故障に関する情報を補正手段と共に提供するように構成され得る。
【００５７】
図１４は、本発明の１つの実施形態による溶液製造機の流れを示す。図示されるように、水などの溶媒４０２は、混合器１０２まで通過する。混合器１０２、４０４では、溶媒は、塩などの化学物質と混合され、塩水などの溶液を形成する。溶液４０６は、混合器１０２、４０４から出る。導電率センサ４０８は、現存する溶液４０６の導電率を測定し、それによって、溶液４０６の濃度を検出する。濃度が所望の範囲内にある場合には、溶液４０６は、貯蔵タンク４１０まで進む。必要に応じて、許容可能な濃度であると判断された後、添加物４１２が溶液４０６に添加されてもよい。溶液４０６が所望の濃度でない場合には、溶液４０６は混合器１０２、４０４に戻される４１４．このプロセスについては、以下にさらに明確に記載される。
【００５８】
動作中、化学物質、例えば、岩塩は、混合器１０２の第１コンテナ１０４に堆積する。溶媒弁１３６が「オン」位置にあるとき、ポンプ１２４は、まず、「オフ」状態にある。ＨＭＩ２１４において、オペレータは、所望の目標溶液濃度、製造される溶液の容量、および必要に応じて、完成品における添加物の比を入力する。この情報を入力する際、オペレータは、開始スイッチを作動し、開始スイッチは、ＰＬＣプログラムを動作モードに作動する。動作モードでは、溶媒は、弁１３６から混合器１０２、１０４へ流れ始める。混合器１０２の第１コンテナ１０４は、溶媒入口１３８、作動弁１３６、導管２００、弁１８６、弁１５８、および導管１７６を介してスプレーヘッド１７８から溶媒を受ける。溶媒は、化学物質を溶解し、形成された溶液は格子１４２を通って混合器１０２の第２コンテナ１０６まで到達する。溶媒は、第３液面センサ１２２が、混合器１０２が液体で充填されていることを検出し、混合器１０２から液体が溢れないように溶媒弁１３６を「オフ」位置に作動するまで、スプレーヘッド１７８を通って混合器１０２に入り続ける。
【００５９】
混合器１０２が溶媒を受ける間、第２液面センサ１２０は、十分な量の溶媒が混合器１０２内に存在するかどうかを検出する。十分な量の溶媒が混合器１０２中に存在するとき、ポンプ１２４は、「オン」位置に駆動される。ポンプ１２４は、バッチが完了するか、または第１液面センサ１１８が、液面が低いことを検出するまで、「オン」位置にラッチされる。
【００６０】
ポンプ１２４は、混合器１０２の第２コンテナ１０６からの溶液を、第１吸引管１６４、導管１８８、弁１５４、導管、希釈入口１４６を通して、ポンプ１２４の吸引側入口まで移送する。ポンプ１２４は、４５フィートのダイナミックヘッドを用いて、１時間当たり約５，０００ガロンの溶液を注入するように構成され得る。
【００６１】
溶液センサ１３２は、ポンプ１２４によって混合器１０２、１０６から移送された溶液の導電率および温度を感知する。溶液センサ１３２は、溶液センサ１３２を横断して流れる溶液の電気抵抗を測定する。この測定は、溶液センサ１３２のプローブおよび導電率分析器によって行われ得る。電気抵抗は、溶液の温度と比較され、これら２つの変数は、等式化され、温度が補償された導電率測定値を形成する。この測定値は、化学濃度曲線に等式化され、この曲線は、温度が保証された重量百分率濃度として溶液の測定値を表す。温度が補償された導電率を濃度に関連づける濃度曲線は、溶液中のすべての化学物質に対して展開され得る。従って、例えば、塩水製造機では、塩化ナトリウム（および／または他の塩）濃度曲線が用いられる。
【００６２】
溶液が過剰濃縮されている場合、導電率分析器は、次に、ＰＬＣ２１６と通信し、ＰＬＣ２１６は希釈弁１３４を開いて、溶媒が混合器１０２、１０６中に存在する過剰に濃縮された溶液を目標濃度に希釈するようにする。希釈弁１３４が作動すると、溶媒入口１３８からの溶媒は、希釈弁１３４を通過して希釈入口１４６に達し、混合器１０２の第２コンテナ１０６からポンプ１２４へと通過する溶液と混合される。希釈弁１３４は、溶液が目標濃度に達するまで作動されたままである。過剰に濃縮された溶液は、分流弁１３０によってポンプ１２４から分流され、戻し管１２６を通過して、導管１８０、弁１５６および撹拌ノズル１６６を介して、混合器１０２の第１コンテナ１０４に達する。
【００６３】
溶液が濃縮不足である場合には、濃縮不足の溶液は、分流弁１３０によってポンプ１２４から分流され、戻し管１２６を通過して、弁１５６、導管１８０および撹拌ノズル１６６を介して混合器１０２の第１コンテナ１０４に達する。
【００６４】
溶液が目標濃度の公差レベル内である場合には、溶液は、分流弁１３０によってポンプ１２４から分流され、完成品管１２８を通過して、貯蔵タンク（図示せず）に達する。必要に応じて、溶液製造機の動作中にトラックに溶液が充填される場合、目標濃度の公差レベル内にある溶液は、トラック充填ホースを介してトラックに直接分流され得る。貯蔵タンクへ溶液を分流する際、充満している貯蔵タンクの充填を遮断するために電気プラグ配線ハーネス(remove till electric plug wiring harness)が設けられ得る。このようにして、感知デバイスは、貯蔵タンクの状態を感知するために設けられ得る。
【００６５】
目標濃度の公差レベル内にある溶液が貯蔵タンクに送られるため、混合器１０２内では時間が経つにつれて液面が低下する。まず、液面センサ１１８は、混合器１０２内の水面が低いかどうかを検出し、溶液製造機１００が動作モードである場合には、ポンプ１２４を「オフ」状態にする。あるいは、溶媒および化学物質が連続して溶液製造機に供給されてもよい。半連続実施形態では、溶液製造機１００は、所望の濃度の溶液を連続して製造する。従って、溶液製造機１００は、連続したバッチ処理用に構成され得る。連続したバッチ処理により、溶液製造機が動作している時間量につき溶液をより多く製造することができる。
【００６６】
従って、溶液製造機の構成は、下方の流れを提供するように設計されている。混合器１０２の第１コンテナ１０４では、溶媒は、化学物質を通して下方に流れて溶液を形成する。上方への流れの設計も当該技術分野では周知であるが、そのような設計は、重力を打ち消すためのポンプも含むため、下方への流れの設計が支援される。言うまでもなく、本明細書に記載される態様は、上方および下方の両方の流れの設計を含む。
【００６７】
溶液は格子１４２を通過し第２コンテナ１０６に達する。最大の濃度を有する溶液は、第２コンテナ１０６の底部に沈殿し、そこで溶液は取り除かれて処理される。
【００６８】
データログは、どれだけの溶液が製造されるか、および使用される成分（化学物質および溶媒）の量を記録するために溶液製造機によって生成され得る。
【００６９】
図３、図５および図２０はさらに、溶液製造機の簡単な洗浄態様を示す。
【００７０】
図３、図５および図２１は、混合機１０２の第２コンテナ１０６の斜面および排水だめを示す。斜面のために、格子１４２を通過した沈殿物は、排水だめ出口１０８に隣接した領域内の第２部分の低部で収集される。任意の適切な数の斜面を用いてもよい。図示される実施形態では、第１斜面１５０、第２斜面１５２、および第３斜面２０２が設けられている。従って、格子１４２を通過する沈殿物は、第１斜面１５０、第２斜面１５２、および第３斜面２０２によって形成される領域内の、混合器１０２の第２コンテナ１０６の底部で収集される。排水だめ出口１０８は、上記のように、スプレーバー４０２およびノズル１６２を用いて、混合器１０２から沈殿物を流し出させる。
【００７１】
図２〜図４は、混合器１０２を示す。混合器１０２は、第１コンテナ１０４および第２コンテナ１０６を有する。ノズル１６２は、第２コンテナ１０６上に設けられている。ノズル１６２は、実質的に、第２コンテナ１０６に設けられた排水だめ出口１０８の方向に液体を噴霧する。１つの実施形態では、ノズル１６２によって噴霧される液体は水である。従って、液体は、ノズル１６２から放出され、排水だめ出口１０８に隣接して蓄積された沈殿物に方向づけられる。スプレーからの力によって、沈殿物は、排水だめ出口１０８を通過する。言うまでもなく、排水だめ出口を通して沈殿物を強制的に通過させる他の任意の適切な手段を用いてもよい。
【００７２】
図１９および図２０にさらに示されるように、混合器１０２の第１コンテナ１０４は、スプレーヘッド１７８を含んでいてもよい。あるいは、第１コンテナ１０４は、複数のスプレーヘッドを含んでいてもよい。スプレーヘッド１７８は、溶媒弁１３６を介して溶媒入口１３８から溶媒を受ける。
【００７３】
図６および図９は、混合器１０２の第２コンテナ１０６の対向する側に設けられた複数のスプレーバー４０２（一方の側のみが図示されている）を示す。スプレーバー４０２は、沈殿物を排水だめ出口１０８に強制的に方向づける液体を噴霧する。
【００７４】
上記のように、溶液製造機の使用中、沈殿物は、格子１４２を通って混合器１０２の第２コンテナ１０６に達し得る。第１傾斜面１５０および第２傾斜面１５２に沈殿した沈殿物は、第１傾斜面１５０および第２斜面１５２に沿って配置されたスプレーバー４０２を介して第２コンテナ１０６の底部に向かって下方に向けられる。スプレーバー４０２には、液体供給部１３８、導管２００、水分注入口１８６、洗浄弁１６０、および導管１７４を介して、液体が供給される。第２コンテナ１０６の低部に設けられた沈殿物は、ノズル１６２を介して第２コンテナ１０６の排水だめ出口１０８から押出される。液体は、液体供給部１３８、導管２００、水分注入口１６２、および導管１７２を介して、ノズル１６２に供給される。
【００７５】
化学物質は、格子１４２によって第１コンテナ１０４内に支持されている。従って、沈殿物は、化学物質が混合器１０２の第１コンテナ内にあるとき、混合物１０２から流し出され得る。あるいは、沈殿物は、混合物１０２の第１コンテナ１０４内に化学物質が実質的に存在しないとき、混合器１０２から流し出され得る。
【００７６】
図１２は、添加物が溶液に供給され得る溶液製造機用の制御パネルを示す。従って、溶液製造機は、添加物を所望の比で所望の溶液濃度で注入するために用いられ得る。例えば、溶液製造機が塩水を製造するために用いられるとき、塩水を比較的低温で作用させるか、または塩水の浸食性を低減する添加物が有益であり得る。
【００７７】
通常、塩水は、華氏約２０度以上で使用される。添加物を塩水と混合することによって、塩水を用いるのに有効な温度は、華氏約０度まで低減され、それによって、比較的低温で雪および氷を解凍する溶液が提供される。塩水は、本来浸食性であり、塩水の浸食特性により、上路橋、車両および車道は浸食される。少なくとも１つの添加物を塩水に所定の比で混合することによって、塩水の浸食特性を低減し、塩水の凍結点を低下させると、環境にも有益である。一般に、これらの添加物は、コスト上、塩水溶液のコストと比較される。オプションとして、システムは、必要に応じて、所望量の添加物を溶液に添加する機能を有し、それによりコストを低減し、必要に応じて濃縮製品を製造することができる。
【００７８】
図１２の実施形態を用いて、ユーザは、添加物が、ＨＭＩ２１４を介して、最終製品が貯蔵される貯蔵タンクへと処理される全容量の所望の百分率を入力する。塩水が製造され、貯蔵タンクに分流されると、所定比の添加物は、添加物用の供給タンク（図示せず）に接続されたＰＬＣ２１６によって制御されるポンプ２１０を介して導管１２８に配置される。ポンプ２１０は、溶液を搬送する。流量計２０６は、ＰＬＣ２１６と連通し、添加物の容量を測定する。流れを遮断するために作動される弁は、ＰＬＣ２１６によって制御される。
【００７９】
従って、図１２に示される実施形態では、溶液は、所望の濃度で製造され、溶液が保持タンクに搬送される際、溶液の容量に基づいた所望比の添加物は、溶液と混合され得る。この比は、必要に応じて、０％と１００％との間であり得る。このように、溶液製造機は、塩水を製造し、任意の比の添加物を注入して溶液と混合する機能を有する。
【００８０】
図１６は、混合機１０２内のフロートアセンブリの斜視図である。
【００８１】
図１７は、溶媒がスプレーヘッド１７８を介して溶液製造機の第１コンテナ１０４に添加される様子を示す。
【００８２】
図１８は、溶媒と、溶液製造機の第１コンテナ１０４内のバルク化学物質との混合を示す。
【００８３】
図１９は、バルク化学物質が第１コンテナ１０４に添加される前の、スプレーヘッド１７８が格子１４２上方にある第１コンテナ１０４を示す。
【００８４】
図２０は、溶媒がスプレーヘッド１７８からバルク材料上に噴霧されている第１コンテナ１０４の様子を示す。
【００８５】
図２１は、溶液が作成され、塩水出口弁１５４に流れる際の、第１斜面１５０および第３滑り面２０２を備えた第２コンテナ１０６の様子を示す。
【００８６】
図２２〜図２５Ｂは、溶液製造機１００およびさらなる構成要素に関連して用いられ得る様々なプロセスを示す。
【００８７】
図２２は、溶質と溶媒との混合物を作成するプロセスを示す。単一の溶質および単一の溶媒は、スラリーを製造するために頻繁に組合せられるが、本発明の態様は、それに限定されない。複数の溶質および溶媒からスラリーを製造することができる。例えば、溶媒２２０１および溶媒２２０２は、固体化学物質２２０３および固体化学物質２２０４と組合せられて、図２２に示される新たなスラリー２２０６が製造される。この例示では、固体の化学物質が用いられるが、液体を用いることもできる。例えば、スラリー２２０６を製造するためにスラリー２２０５を溶媒２２０１および２２０２に添加することもできる。スラリー２２０５が溶媒に添加される唯一の化学物質である場合、溶液製造機は、希釈機械として機能する。
【００８８】
上記のように、溶液製造機は、スラリー２２０６が所望の濃度を確実に上回るかまたは下回るようにするために用いることができる。ステップ２２０８では、スラリー２２０６の濃度は、屈折率、比重、および／または導電率の測定を含む任意の適切な手段でテストされる。上記のように、温度はまた、導電率／比重／屈折率を、スラリー内の化学物質の実際の濃度とさらに正確に関連づけるために測定され得る。例えば、状況によっては、濃度は、混合器１０２の位置でセンサによってテストされ得る。他の状況では、実際のセンサは、混合器１０２の物理位置から離れて設けられ得る。例えば、寒い気候では、混合器１０２が屋外にあるとき、センサは、センサおよび関連の処理／制御器具を保護するために、加熱された建物内に配置されてもよい。
【００８９】
スラリー２２０６が十分に濃縮されていない場合、溶質またはスラリー２２０３、２２０４および２２０５は、スラリー２２０６に添加される。スラリー２２０６が過剰に濃縮されている場合には、溶媒２２０１および／または２２０２が、ステップ２２０７において、スラリー２２０６に添加される。
【００９０】
ステップ２２０８で測定されるように、所望の濃度に一旦到達すると、図２２において破線で示されるように、スラリー２２０６は、必要に応じて、１つまたはそれ以上の保持タンク２２０９および／または他のコンテナ２２１２に放出され得る。あるいは、プロセスは、混合器１０２が一杯になるまで、さらなるスラリー２２０６を製造し続けることができる。保持タンク２２０９および／または他のコンテナ２２１２に分流された溶液の量は、ステップ２２１０および２２１３で検出される。この量は、送達時間、使用される化学物質および溶媒、濃度設定などの製品に関する他の情報と共に、データログ２２１１に記録され得る。
【００９１】
データログ２２１１は、保持タンク２２０９および／または他のコンテナ２２１２の内容物の記録を保持するために用いられ得る。また、データログは、使用される未処理の溶質／溶媒／化学物質／スラリーの量を追跡するためにも用いられ得る。この情報は、置換化学物質および供給物のオーダー処理（order processing）を簡単するために用いられ得る。
【００９２】
保持タンクおよび他のコンテナが図２２に示されているが、溶液を連続プロセスの一部として放出してもよい。例えば、別個の数の保持タンクまたは他のコンテナを単に充填する代わりに、溶液を、製造される溶液を用いる一列の待トラックまたは他のプロセスなどの任意の受容器に、連続してまたはほぼ連続して供給してもよい。
【００９３】
上記のように、他の容器へのスラリー２２０６の放出はオプションである。場合によっては、防寒モードで動作することが有利なこともある。このモードでは、混合器１０２は、屋外、または成分もしくは溶液が凍結可能な場所に配置される。制御パネルは、屋外または屋内に設けられ得る。防寒モードでは、スラリー２２０６は、溶媒または溶質が添加されない場合であっても、定期的にまたは連続して循環され得る。これにより、溶液が確実に均等に混合され、沈殿物の蓄積が防止され、スラリーまたは溶液の一部の凍結が防止され得る。連続混合により、導電率はさらに正確に測定できる。なぜなら、溶液の温度は、さらに均一に保たれ、導電率測定は、溶質の濃度および温度の両方に依存するからである。
【００９４】
≪添加物≫
図２３は、製造される溶液に添加物を混合するための考えられる３つのプロセスを示す。図２３Ａでは、溶液の容量は、ステップ２３０１で検出される。この容量から、必要な添加物の容量は、ステップ２３０２で計算される。あるいは、まず、添加物の容量を決定し、溶液の必要な容量を、使用される添加物の容量から計算してもよい。溶液および添加物は、ステップ２３０３で組合せられる。
【００９５】
図２３Ｂは、溶液への添加物の混合を自動化するために必要な論理を示す。まず、添加物と溶液との組合せの総容量（量）は、ステップ２３０４で決定される。この全容量（例えば、量）は、例えば、組合せを配置するコンテナの容量であり得る。このコンテナは、溶液または添加物が配置されるのと同じコンテナであり得るか、または第３コンテナ２３０７であってもよい。望ましい容量が、ステップ２３０８で決定されるように、コンテナ３０７または組合せが配置されるコンテナで得られる全空間よりも大きい場合には、警報２３１２が発せられる。混合が進行すれば、コンテナから液体が溢れてしまうであろう。あるいは、製造される組合せの容量は、所望の容量未満に調整され、警報を発するその他の理由が存在しない場合には、プロセスを進行してもよい。
【００９６】
溶液と添加物との組合せの所望の容量２３０４は、必要な溶液の容量および必要な添加物の容量を計算するために用いられ得る。ステップ２３０９および２３１０で検出されるように、どちらかが十分でない場合には、警報２３１２を発しなければならない。所望の容量２３０４よりも少ない容量を製造することによって、必要に応じて、プロセスを進行させてもよい。
【００９７】
容量または添加物の容量を測定するステップ２３０９および２３１０は、圧力変換器を用いることによって実行され得る。変換器のセンサは、容器の底部に搭載される。圧力測定値は、変換器のセンサの上方の欄にある溶液または添加物の重量に比例する。容器に貯蔵された容量は、容器の寸法、および溶液または添加物の比重を用いて計算される。
【００９８】
上記のステップ２３０５、２３０６、２３０７、２３０８、２３０９、および２３１０のそれぞれは、オプションである。なぜなら、警報を発するには、ステップ２３０８、２３０９、および２３１０の任意の１つで十分だからである。あるいは、より少ないセンサまたはステップを用いて溶液製造システムを構築したい状況では、上記のステップのいくつかのステップのみを用いてもよい。警報が発せられる場合、プロセスは、他のステップの結果に関係なく、所望の容量２３０４を製造することができない。他方、ステップ２３０８で検出されるように、組合せに十分な空間があり、ステップ２３０９および２３１０で検出されるように、十分な溶液および添加物がある場合には、所望の容量の溶液および添加物の組合せがステップ２３１１で製造される。
【００９９】
図２３Ｃは、連続プロセスにおいて、添加物と溶液とを混合する論理を示す。図２３Ａおよび図２３Ｂとは異なり、所望の容量は必要ない。その代わりに、溶液は、製造される最終量には関係なく放出される。溶液の流量は、ステップ２３１３で検出される。これは、多くの方法で成し遂げることができる。例えば、溶液の流れがタービンを回転させるレートを測定してもよい。他の技術では、時間間隔当たりの流量が検出される。この例では、１分当たり４ガロンの流量で１５秒間弁が開口すると、１ガロンが分配される。
【０１００】
一旦溶液の流量が分かると、所望の混合物を作成するのに必要な添加物の流量は、ステップ２３１４で決定される。ステップ２３１５では、添加物の流量は、所望の混合物を製造するために、ステップ２３１４の計算に従って調節される。あるいは、添加物の流量を測定し、溶液の流量を調節してもよい。あるいは、最終の組合せの所望の流量を達成するために、添加物の流量と溶液の流量の両方を調節することもできる。当該技術分野で公知の比例積分微分（ＰＩＤ）回路は、流量が一定でない場合でも、添加物、溶液または両方の必要な流量を動的に計算するために用いられ得る。
【０１０１】
≪分配≫
図２４は、ガソリンスタンドに持ってこられたドラムまたはトラックなどの容器に、溶液製造機によって製造された溶液を充填するための制御論理を示す。容器は、図２２のステップ２２０８におけるように、溶液を製造するために用いられるタンクから充填されるか、または図２２のステップ２２０９および２２１２におけるような保持タンクもしくは他のコンテナから充填され得る。充填コマンドを受けると、製品は、ステップ２４０１において容器に配置される。これは、ユーザがボタンを押すか、または充填されるトラックが重量反応性ローディング領域に引っ張られたときに起こり得る。ステップ２４０２は、容器に送達され、計算および測定される製品の流れを示す。図２３を参照しながら記載されるように、分散される製品の量は、有用であると思われる製品に関する他の情報と共に、ステップ２４０３でデータログに記録され得る。例えば、トラックが充填されている場合、分散される製品の時間および量は、請求書をトラックの所有者に送るために用いられ得る。製品は、貯蔵容器が一杯になるまで（ステップ２４０５）、製品の注入を停止するコマンドを受けるまで（ステップ２４０６）、または供給不足もしくは何らかの誤動作のために製品がこれ以上送達されなくなるまで（ステップ２４０７）、ステップ２４０４におけるように、充填される容器まで流れる。上記のいずれかの事象が検出されると、注入は停止し、弁は閉じられる（ステップ２４０８）。
【０１０２】
図２５Ａは、本発明の他の態様の制御論理を示す。この制御論理は、所望の量の溶液、（溶液と添加物との）混合物、または両方を分配するために用いられ得る。ステップ２５０１では、製造される所望の量の溶液または混合物が決定される。所望の量は、人間のオペレータによって入力されるか、または充填される公知のサイズのコンテナなどの、所定の設定から得られ得る。分配される溶液または混合物を最終的に用いるプロセスの要件によって自動的に決定または定義されてもよい。
【０１０３】
ステップ２５０２では、すでに利用可能な溶液または混合物の量が検出される。この量が分配される量と等しいか、またはこれよりも大きい場合、所望の量２５０１は、ステップ２５０６で分配される。ステップ２５０６で分配される容量（または量の他のインジケータ）は、ステップ２５０７でログまたはデータベースに記録される。このログは、データログ２２１１を参照して上述するように、機械動作の多数の態様を追跡するために用いられ、補助タスクを自動化するために用いられ得る。ステップ２５０８では、分配された量が確認される。これは、流量を測定するか、（いずれかが存在する場合には）溶液または混合物が分配される容器における溶液または混合物の容量を検出するか、溶液が分配される容器における溶液または混合物の容量を検出するか、または他の任意の適切な方法で成し遂げられ得る。所望の量が分配されていない場合には、分配および確認は続く。所望の量が分配されると、プロセスは停止される（ステップ２５１０）。
【０１０４】
利用可能な溶液または混合物の量がステップ２５０２で検出されたとき、所望の量を分配するために利用可能な十分な溶液または混合物がないこともある。この場合、さらなる溶液を製造しなければならない。必要な溶液または混合物を製造するための材料が得られる場合（ステップ２５０４）、その溶液または混合物は、ステップ２５０５で作成され、ステップ２５０６で分配される。
【０１０５】
必要な量の溶液または混合物を製造するために得られる材料が十分ではない場合（ステップ２５１１）、ステップ２５１２で警報が発せられ、プロセスは停止する（ステップ２５１０）。
【０１０６】
ステップ２５０３（溶液／混合物が得られる）およびステップ２５０５（溶液／混合物を製造する）を同時に行うことも可能である。すなわち、予備量の溶液または混合物を維持することも可能である。予備量の溶液または混合物は、常に得られるか、または、通常の動作中に補充される。このように動作することで、所望量の入力と、その量の分配との間の遅延を低減し、効率を高めることができる。この場合、警報２５１２は、所望の量を分配することができないという警報であるが、所望の予備レベルの溶液が材料不足のため維持できないという警報でもあり得る。
【０１０７】
最後に、上記のステップのいずれかが行われる間、機械は、ステップ２５１３においてそれ自体の機能を監視し、異常な動作だけでなく、材料の使用を検出することができる。欠陥が検出された場合（ステップ２５１４）、機械は、安全性および／または正確性を確保するために溶液の分配を停止し得る。限定しない実施例として、欠陥には、漏れまたは不適切な分配を示す予想外に高いもしくは低いレベルの溶液またはソース材料が検出されることが含まれる。
【０１０８】
所望される溶液または混合物を製造して分配するステップ２５０５は、図２５Ａで示される全プロセスを含み得る。これは、所望の量の混合物がステップ２５０１で製造される場合に起こり得る。混合物は、添加物と溶液との組合せである。ステップ２５０５では、混合物は、溶液と添加物とを組合せることによって製造される。添加物と混合するのに必要な溶液の量は、所望の量２５０１と考えられる。従って、溶液を分配するプロセスは、混合物を分配するプロセスのステップ２５０５に含まれ得る。
【０１０９】
図２５Ｂは、図２５Ａと同様であるが、溶液または混合物を予め製造して得る必要がないため、このようなステップが提供される必要がないことを示す。本発明のこの態様では、溶液または混合物を製造するのに必要な材料の量は、所望の量が入力された（ステップ２５０１）後、ステップ２５１５で確認される。所望の量を製造するのに十分な材料が得られる場合（ステップ２５１７）、その量は製造され（ステップ２５０５）、分配される（ステップ２５０６）。十分な材料が得られない場合（ステップ２５１６）、警報が発せられ（ステップ２５１２）、プロセスは停止する。図２５Ｂの設計は、溶液または混合物を予め製造することが、例えば、空間の制約のためにさらに困難であるかコストがかかる状況下で有利である。
【０１１０】
最後に、本発明のタンクは、化学物質の混合を調節する制御システムと共に用いられるが、タンクは、制御システムから分離して用いられ、制御システムは、タンクから分離して、または異なるタンクに関連して、使用され得る。
【０１１１】
≪化学物質、溶液、および溶媒≫
様々な化学物質、溶液および溶媒が、本発明の態様を用いて、使用および作成され得る。例として、酢酸カルシウムマグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸マグネシウム、燐酸二アンモニウム、燐酸モノアンモニウム、尿素、エチルグリコール、フェニレングリコール、および他の化学物質が挙げられる。
【０１１２】
≪改変≫
様々な態様において、１つまたはそれ以上の構造、システム、方法等は、他の構造、システム、方法等と組合せて用いられてもよい。さらに、溶液製造機の構造は、以下のようなさらなる改変を含んでいてもよい。まず、例えば、溶液の１つまたはそれ以上の成分は、非プラスチック材料で形成され得る。例えば、格子１４２は、少なくとも部分的または全体的に、非プラスチック材料で形成され得る。同様に、第１コンテナ１０４および第２コンテナ１０６の少なくとも１つは、非プラスチック材料の少なくとも一部で構築され得る。プラスチックは、他の材料に対して多数の利点を有する。それにもかかわらず、プラスチック材料は、様々な状況において、他の材料ほど有益ではない。例えば、プラスチック材料は、気温が低いと、または様々な化学物質もしくは紫外線に曝されると、脆くなることがある。この点、ステンレス鋼、アルミニウム、または他の金属は、様々な環境で用いるのに有益であり得る。１つの例では、ステンレス鋼は、他の材料が浸食され得る場合に高い浸食耐性を有する点で有益である。あるいは、溶液製造機１００の１つまたはそれ以上の構成要素、および／または関連ラインの可撓性、弾性および動きを向上させるために、プラスチック材料の代わりにゴムを用いてもよい。さらに、コンクリートまたは他の材料を用いてもよい。なぜなら、コンクリートは耐久性があり、コスト効率が高いからである。
【０１１３】
第２に、溶液製造機１００への水分注入口は、単純な入口弁であっても、溶媒供給スプレーパターンをシフトし、化学物質を溶液にさらに完全に溶解させる能動デバイスであってもよい。例えば、入口弁は、回転スプレーパターン、振動スプレーパターン、および格子１４２上の不要な化学物質の蓄積を防止する他の任意のスプレーパターンを有し得る。同様に、第２コンテナ１０６用の入口弁は、スプレーパターンを変更する１つまたはそれ以上の弁と置き換えられてもよい。
【０１１４】
第３に、混合器１０２を除去し、混合タンクを用いずに様々な化学物質および溶媒を混合させる混合環境を提供する流れ制御および混合弁に置き換えてもよい。
【０１１５】
第４に、溶液製造機１００は、図２６に示されるように、改変された構造を有し得る。図２６は、第１部分２６０１および第２部分２６０２を示す。浸透性格子の代わりに、第１部分２６０１の底部は、不浸透性層２６０３である。溶媒２６０９は、ポート２６１０を通って第１部分２６０１に入る。次に、溶媒２６１１は、容量２６１１として示されるように、部分２６０１を充填する。ポート２６１０は、部分２６０１の（頂部壁および底部壁を含む）いずれかの側に設けられ得る。
【０１１６】
部分２６０２の頂部は浸透性格子２６０４である。溶媒２６０９に溶解される化学物質は、経路２６０５およびオプションの２６０７を介して、矢印２６０６および２６０８の方向に１つまたはそれ以上の側（または頂部導管（図示せず））を通って添加され得る。溶解される化学物質は、化学物質２６１２として示されるように、格子２６０４上に蓄積される。次に、溶媒２６１１は、第１部分２６０１から２６０２へと導管２６１４をたどる。次に、溶媒２６１１は、格子２６０４を通して上方に方向づけられるか、または格子２６０４と不浸透性層２６０３との間に直接噴霧され得る。化学物質２６１２が溶媒２６１１に溶解しながら、混合物は、溶液２６１６で示されるように、格子２６０４を通過する。次に、溶液２６１６は、本明細書に記載されるようにさらに処理され得る。
【０１１７】
言うまでもなく、化学物質２６１２は、固体材料、液体、またはスラリーであり得る。例えば、化学物質２６１２は、化学物質２６１２が溶解する水または他の化合物などの溶媒２６１１と混合される、塩、食塩水、または（エチレングリコールもしくは肥料などの）液体化学物質であり得る。
【０１１８】
第５に、混合システム１０２の更なる態様は、保持タンクが存在しないように改変されてもよい。図２７は、保持タンクを有さない混合システム１０２を示す。第１供給ライン２７０１は、濃縮された溶液２７０３を供給する。第２供給ライン２７０２は、溶媒２７０４を供給する。濃縮された溶液２７０３および溶媒２７０４は、位置２７０５で混合される。濃度の検出は、位置２７０６で行われる。濃度の検出２７０６の結果は、所望の濃度の混合溶液が分流ポート２７０８を通って供給され、２７０９で出されるように分流加減器２７０７を制御する。高すぎる濃度のものは、分流ポート２７１０を通って供給され、オプションの制御弁２７１１を用いて、濃縮された供給材料２７０３に戻される。非常に低すぎる濃度のものは、分流ポート２７１２を通って供給され、オプションの制御弁２７１３を用いて濃縮された供給材料２７０４に戻される。混合物の濃度が非常に高すぎる場合、その混合物を濃縮された溶液２７０３に供給すると、予め添加された溶媒のために、点２７０５で混合物の濃度が低減される。その結果、濃度は、点２７０５において減少する。同様に、混合物の濃度が非常に低すぎる場合、混合物を溶媒２７０４に供給することによって、あらかじめ添加された濃縮物２７０３のために、点２７０５で混合物の濃度が増加される。その結果、混合物の濃度は、点２７０５で増加する。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
実施形態および応用
本発明の態様は、以下の実施形態に分類される様々な応用で用いられ得る。
【０１２０】
第１の実施形態では、本発明の態様は、防氷用の塩水混合などの浸食環境において用いられ得る。防氷用に用いられる塩水は、非常に浸食性が高い。塩水と接触する精密器具の数を最小限に抑えることは重要である。例えば、溶液中のスピニング流量計を増加させることにより、流量計の連続した欠陥による、深刻なメンテナンス問題が発生し得る。腐食性環境用の流量計を用いてもよいが、流量計のコストは高く、それによって、溶液製造機全体はさらに高価になる。しかし、このタイプの流量計を用いる１つの利点は、それを流れて通過する材料の非常に正確な測定を提供することができることである。
【０１２１】
第２の実施形態では、本発明の態様は、腐食性環境の少ない他の塩水づけ産業において用いられ得る。例えば、本発明の態様は、チーズ、飲料、または肉処理産業において用いられ得る。ここで、食物は、防氷環境の塩レベルよりも低い塩レベルを有する塩水溶液に浸されてもよい。
【０１２２】
第３の実施形態では、本発明の態様は、大量の水または他の液体化学物質が次の処理に提供されるかまたは使用される前に混合される必要がある産業用の水供給環境で用いられてもよい。例えば、病院、処理プラント、エネルギー生成プラント等は、大量の処理水または他の材料を必要とし得る。本発明の態様は、これらの応用のために溶液の混合を助けるため用いられ得る。
【０１２３】
第４の実施形態では、本発明の態様は、限定はされないが、様々な油、ウォーター切断（water cutting）またはサンドブラストで用いられる溶液、混合肥料の製造、製粉等を含む他の化学物質またはスラリーを混合するために用いられ得る。
【０１２４】
本発明は、実施形態を参照して記載されているが、当業者は、本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに、形式および詳細が変更され得ることを認識されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒と化学物質とを組合せる溶液製造システムであって、
前記溶媒を受ける第１位置と、
前記溶媒と前記化学物質の溶液を受ける第２位置と、
信号を出力する濃度センサと、
前記信号に基づいて前記溶液の濃度を検出するプロセッサと、
前記溶液の濃度が所望の濃度未満になると、前記溶液を前記第１位置に戻す第１戻し経路と、
前記溶液の濃度が所望の濃度を上回ると、前記溶液を前記第２位置に戻す、さらなる溶媒を前記溶液に添加するための入口を有する第２戻し経路と、
前記所望の濃度を有する前記溶液を放出する出口とを備えた溶液製造システム。
【請求項２】
前記所望の濃度は、ある範囲の濃度である請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項３】
前記化学物質は、固体である請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項４】
前記化学物質は、スラリーである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項５】
添加物を保持する添加物コンテナと、
前記添加物が前記溶液と混合される混合位置と、
前記添加物および前記溶液が所望の濃度および所望の容量の一方になるように混合され得るかどうかを検出し、前記添加物と前記溶液との混合を制御して前記所望の濃度および前記所望の容量の少なくとも１方を達成するプロセッサとを備えた請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項６】
信号を出力する、前記添加物コンテナに設けられたセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記信号を用いて前記添加物コンテナ内の添加物の容量を検出する請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項７】
信号を出力する、前記溶液を保持する溶液コンテナに設けられたセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記信号を用いて前記溶液コンテナ内の溶液の容量を検出する請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項８】
信号を出力する、出力コンテナに設けられたセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記信号を用いて前記溶液と前記添加物から形成された混合物を保持するための前記出力コンテナ内における利用可能な容量を検出する請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項９】
信号を前記プロセッサに出力するセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記検出のために前記信号を用いる請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項１０】
前記濃度センサは、導電率センサである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１１】
前記濃度センサは、比重センサである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１２】
前記濃度センサは、屈折計センサである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１３】
前記化学物質を受ける前記第１位置に開口部をさらに備えた請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１４】
前記化学物質を受ける前記第２位置に開口部をさらに備えた請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１５】
洗浄をさらに含む請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１６】
洗浄を含まない請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの溶質が少なくとも１つの溶媒に溶解される混合位置と、
前記溶液を前記混合位置に戻す第１経路と、
前記溶液および追加溶媒を前記混合位置に戻す第２経路と、
添加物と溶液との混合物の所望の濃度を得ることが可能であるかどうかを検出するセンサを有する添加物混合位置と、
前記添加物混合位置から前記添加物と溶液の所望の濃度の混合物を放出する出力部とを備えた添加物添加システム。
【請求項１８】
前記所望の濃度は、ある範囲である請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項１９】
前記センサは、圧力センサである請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２０】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、添加物混合位置における容量が、前記添加物と溶液との混合物の前記所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、添加物と溶液との混合物の所望の量に対して前記混合物位置で利用可能な容量が欠けると警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２１】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な添加物の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、前記添加物が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２２】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な添加物の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、溶液が添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２３】
前記第１経路は、前記溶液混合物が所望の濃度未満になると用いられる請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２４】
前記第１経路は、前記溶液混合物が所望の濃度を上回ると用いられる請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２５】
前記第１経路および前記第２経路の少なくとも１つは、前記溶液の連続した流れを受ける請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２６】
前記混合位置における洗浄をさらに含む請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２７】
溶液混合物を供給する供給部と、
添加物と溶液との混合物の所望の濃度が可能であるかどうかを検出するセンサを有する添加物混合位置と、
所望の濃度の添加物と溶液との混合物を放出する前記添加物混合位置からの出口とを備えた添加物添加システム。
【請求項２８】
前記所望の濃度は、ある範囲である請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項２９】
前記センサは、圧力センサである請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項３０】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、添加物混合位置における容量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、添加物と溶液との混合物の所望の量に対して、前記混合位置で利用可能な容量が欠けると警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項３１】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な添加物の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、前記添加物が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項３２】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な溶液の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、溶液が添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項１】
溶媒と化学物質とを組合せる溶液製造システムであって、
前記溶媒を受ける第１位置と、
前記溶媒と前記化学物質の溶液を受ける第２位置と、
信号を出力する濃度センサと、
前記信号に基づいて前記溶液の濃度を検出するプロセッサと、
前記溶液の濃度が所望の濃度未満になると、前記溶液を前記第１位置に戻す第１戻し経路と、
前記溶液の濃度が所望の濃度を上回ると、前記溶液を前記第２位置に戻す、さらなる溶媒を前記溶液に添加するための入口を有する第２戻し経路と、
前記所望の濃度を有する前記溶液を放出する出口とを備えた溶液製造システム。
【請求項２】
前記所望の濃度は、ある範囲の濃度である請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項３】
前記化学物質は、固体である請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項４】
前記化学物質は、スラリーである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項５】
添加物を保持する添加物コンテナと、
前記添加物が前記溶液と混合される混合位置と、
前記添加物および前記溶液が所望の濃度および所望の容量の一方になるように混合され得るかどうかを検出し、前記添加物と前記溶液との混合を制御して前記所望の濃度および前記所望の容量の少なくとも１方を達成するプロセッサとを備えた請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項６】
信号を出力する、前記添加物コンテナに設けられたセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記信号を用いて前記添加物コンテナ内の添加物の容量を検出する請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項７】
信号を出力する、前記溶液を保持する溶液コンテナに設けられたセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記信号を用いて前記溶液コンテナ内の溶液の容量を検出する請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項８】
信号を出力する、出力コンテナに設けられたセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記信号を用いて前記溶液と前記添加物から形成された混合物を保持するための前記出力コンテナ内における利用可能な容量を検出する請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項９】
信号を前記プロセッサに出力するセンサをさらに備え、
前記プロセッサは、前記検出のために前記信号を用いる請求項５に記載の溶液製造システム。
【請求項１０】
前記濃度センサは、導電率センサである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１１】
前記濃度センサは、比重センサである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１２】
前記濃度センサは、屈折計センサである請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１３】
前記化学物質を受ける前記第１位置に開口部をさらに備えた請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１４】
前記化学物質を受ける前記第２位置に開口部をさらに備えた請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１５】
洗浄をさらに含む請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１６】
洗浄を含まない請求項１に記載の溶液製造システム。
【請求項１７】
少なくとも１つの溶質が少なくとも１つの溶媒に溶解される混合位置と、
前記溶液を前記混合位置に戻す第１経路と、
前記溶液および追加溶媒を前記混合位置に戻す第２経路と、
添加物と溶液との混合物の所望の濃度を得ることが可能であるかどうかを検出するセンサを有する添加物混合位置と、
前記添加物混合位置から前記添加物と溶液の所望の濃度の混合物を放出する出力部とを備えた添加物添加システム。
【請求項１８】
前記所望の濃度は、ある範囲である請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項１９】
前記センサは、圧力センサである請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２０】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、添加物混合位置における容量が、前記添加物と溶液との混合物の前記所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、添加物と溶液との混合物の所望の量に対して前記混合物位置で利用可能な容量が欠けると警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２１】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な添加物の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、前記添加物が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２２】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な添加物の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、溶液が添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２３】
前記第１経路は、前記溶液混合物が所望の濃度未満になると用いられる請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２４】
前記第１経路は、前記溶液混合物が所望の濃度を上回ると用いられる請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２５】
前記第１経路および前記第２経路の少なくとも１つは、前記溶液の連続した流れを受ける請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２６】
前記混合位置における洗浄をさらに含む請求項１７に記載の添加物添加システム。
【請求項２７】
溶液混合物を供給する供給部と、
添加物と溶液との混合物の所望の濃度が可能であるかどうかを検出するセンサを有する添加物混合位置と、
所望の濃度の添加物と溶液との混合物を放出する前記添加物混合位置からの出口とを備えた添加物添加システム。
【請求項２８】
前記所望の濃度は、ある範囲である請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項２９】
前記センサは、圧力センサである請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項３０】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、添加物混合位置における容量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、添加物と溶液との混合物の所望の量に対して、前記混合位置で利用可能な容量が欠けると警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項３１】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な添加物の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、前記添加物が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項２７に記載の添加物添加システム。
【請求項３２】
所望の量の添加物と溶液との混合物を受ける入力部を有するプロセッサであって、利用可能な溶液の量が、前記添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分であるかどうかを検出し、溶液が添加物と溶液との混合物の所望の量に対して十分でない場合には警報信号を出力するプロセッサをさらに備えた請求項２７に記載の添加物添加システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【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２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【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２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４】
【図２５Ａ】
【図２５Ｂ】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−２２８６９０（Ｐ２０１２−２２８６９０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５３７８６（Ｐ２０１２−１５３７８６）
【出願日】平成２４年７月９日（２０１２．７．９）
【分割の表示】特願２００８−５２４０９０（Ｐ２００８−５２４０９０）の分割
【原出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（３９７０５８６６６）カーギル インコーポレイテッド (60)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月９日（２０１２．７．９）
【分割の表示】特願２００８−５２４０９０（Ｐ２００８−５２４０９０）の分割
【原出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（３９７０５８６６６）カーギル インコーポレイテッド (60)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]