專利名稱：流體混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在化工廠或半導(dǎo)體制造領(lǐng)域、食品領(lǐng)域以及生物領(lǐng)域等各種產(chǎn)業(yè)的流體輸送中，將至少兩個的供給線內(nèi)流動的流體定量供給到混合線的流體混合裝置，更詳細(xì)地涉及，即使混合線的背壓閥的下游側(cè)的壓力變動也能夠在維持高精度的混合比率的狀態(tài)下將各供給線的流體定量供給到該混合線上，還能夠不對該供給線的流體進(jìn)行泵控制而改變混合線的混合比率，另外僅通過調(diào)節(jié)一個供給線的流量則能夠在流體流過的狀態(tài)下改變混合線的混合比率的流體混合裝置。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的流體混合裝置的一個例子如圖7所示的流體混合裝置(例如特開2000-250634號公報公開)。該流體混合裝置中，在第一供給通路101上自上游側(cè)直列連接有泵102、定壓控制閥103、孔部104、壓力計105以及逆止閥106，在第二供給通路107上與第一供給通路101同樣自上游側(cè)直列連接泵108、定壓控制閥109、孔部110、壓力計111以及逆止閥112，各供給通路流過的流體合流的混合通路113上設(shè)置在線型(inline)混合器114。
其作用是，第一供給通路101內(nèi)流動的流體由泵102壓送，流入定壓控制閥103。流入定壓控制閥103的流體可由定壓控制閥103的作用控制波動而設(shè)成恒定，進(jìn)而通過孔部104而流入混合通路113。這時，第二通路107內(nèi)同時在與第一供給通路101內(nèi)的流體同樣的作用下，第二通路內(nèi)107的流體流入混合通路113。流入混合通路113而合流的流體送進(jìn)在線型混合器114，從而被攪拌混合。這時，各供給通路101、107內(nèi)流動的流體在波動被抑制的狀態(tài)下以事先設(shè)定的一定的比率混合到混合通路113中。進(jìn)而在孔部104、110的作用下不受在線型混合器114的壓力變動的影響而以一定比率混合。
但是，上述現(xiàn)有流體混合裝置存在以下問題。
(1)、當(dāng)將用于向使用接點供給的噴咀等的節(jié)流部設(shè)在混合通路113的在線型混合器114的下游側(cè)末端上時，由于氣泡等異物附著在噴咀上而孔部104、110下游側(cè)的壓力增加，在線型混合器114的壓力變動以上的壓力變動，使得孔部104、110中不能應(yīng)對該壓力變動而流量降低，混合比率精度下降。
(2)、當(dāng)混合通路113上設(shè)置閥等而開閉，混合通路113的壓力變動時，與上述(1)相同流量下降，混合比率精度降低。
(3)、當(dāng)使一個供給通路的流體的流量變更并使混合比率變更時，另一個供給通路上的孔部104、110下游側(cè)的壓力變動，而產(chǎn)生與上述(1)相同的現(xiàn)象，不能以希望的混合比率混合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的，其目的在于提供一種能夠?qū)⒅辽賰蓚€的供給線內(nèi)流動的流體定量供給到混合線、即使混合線的背壓閥的下游側(cè)的壓力變動也能夠?qū)⒏鞴┙o線的流體總是定量供給到該混合線，維持高精度的混合比率，還能夠能夠在流體流過的狀態(tài)下高精度改變該供給線的流體的混合比率的流體混合裝置。
為解決該課題而研發(fā)的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)參照圖1說明。圖1中，至少兩個第一供給線1和第二供給線2與混合線3合流的合流接點4的上游側(cè)直列配置調(diào)節(jié)流體的流量的節(jié)流部5、6和該節(jié)流部5、6的再上游側(cè)的減壓閥7、8，并且在所述混合線3上配置背壓閥9。
另外，混合線3上直列配置背壓閥9和流量計10，節(jié)流部5、6使用固定孔或調(diào)節(jié)閥，另外，減壓閥7、8以及背壓閥9是自動閥。


圖1是模式表示本發(fā)明的第一實施方式的結(jié)構(gòu)圖；圖2是模式表示本發(fā)明的第二實施方式的結(jié)構(gòu)圖；圖3是減壓閥的縱剖面圖；圖4是模式表示用于測定供給線的流量的穩(wěn)定性的實驗裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖5是表示實施例裝置的流量以及背壓的測定結(jié)果的曲線圖；圖6是表示比較例裝置的流量以及背壓的測定結(jié)果的曲線圖；
圖7是模式表示現(xiàn)有裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明用于實施本發(fā)明的最佳實施方式，但是本發(fā)明顯然不限定于此。
本發(fā)明的第一實施方式參照圖1、圖3說明。附圖標(biāo)記1是流體A流動的第一供給線，從上游側(cè)直列配置泵11、減壓閥7、作為節(jié)流部的針閥5；附圖標(biāo)記2是流體B流動的第二供給線，與第一供給線1同樣從上游側(cè)直列配置泵12、減壓閥8、作為節(jié)流部的針閥6。附圖標(biāo)記4是本裝置中的合流接點，其是各定量供給的流體A、B合流的位置。附圖標(biāo)記3是混合線，合流接點4以下下游側(cè)的線?；旌暇€3上直列配置背壓閥9和流量計10。另外，在其下游側(cè)，未圖示地，可設(shè)置用于均勻混合流體A、B的在線型(inline)混合器等，也可設(shè)置測量濃度、PH的計量器。另外，本實施方式中，混合線3上從合流接點4朝向下游側(cè)順次配置背壓閥9、流量計10，但是也可以按流量計10、背壓閥9的順序配置。以下詳細(xì)說明各線上配置的部件。
泵11、12是對各供給線1、2壓送流體的沒有滑動部的膜盒式泵。本實施方式中，使用膜盒式泵，但是并不限定于本實施方式，另外不管有沒有波動發(fā)生，而可以使用任意的泵。
減壓閥7、8進(jìn)行各流體A、B的壓力調(diào)整、流量調(diào)整、波動抑制，其合適結(jié)構(gòu)如圖3所示。該結(jié)構(gòu)是由以下部件構(gòu)成在內(nèi)部具有第一閥室13、第一閥室13上部設(shè)置的臺階部14以及第一閥室13連通的流體流入口15的主體16；具有第二閥室17和與其連通的流體流出口18并與主體上部接合的蓋體19；周緣部與第一閥室13的上部周緣部接合的第一隔膜20；周緣部由主體16和蓋體19夾著的第二隔膜21、設(shè)置在第一以及第二隔膜20、21的中央的兩環(huán)狀接合部22、23所接合的軸向自如移動的套筒24；以及，固定在第一閥室13底部且與該套筒24的下端之間形成流體控制部25的插栓26。并且該結(jié)構(gòu)中，具有主體的臺階部14的內(nèi)周面和第一及第二隔膜20、21包圍的氣室27，第二隔膜21的受壓面積比第一隔膜20的受壓面積大，與氣室27連通的空氣供給口28設(shè)置在主體上。
其作用是，由操作空氣對氣室27施予一定的內(nèi)壓，首先第一隔膜20受到第一閥室13內(nèi)部的壓力即一次側(cè)的流體壓力形成的向上的力和操作空氣施加的一定的內(nèi)壓的氣室27內(nèi)部的壓力形成的向下的力。而第二隔膜21受到第二閥室17內(nèi)部的壓力即二次側(cè)的流體壓力形成的向下的力和氣室27內(nèi)部的壓力形成的向上的力，由這四個力的平衡而決定與第一及第二隔膜20、21接合的套筒24的位置。套筒24在與插栓26之間形成流體控制部25，由其開口面積控制二次側(cè)的流體壓力。
該狀態(tài)下，一次側(cè)的流體壓力上升后，則暫時二次側(cè)的流體壓力及流量也增大。這時，流體壓力對第一隔膜20作用向上的力，對第二隔膜21作用向下的力，而第二隔膜21的受壓面積設(shè)計得比第一隔膜20充分大，向下的力勝過向上的力，結(jié)果套筒24被向下壓下去。由此，流體控制部25的開口面積減小，二次側(cè)的流體壓力瞬時降至原來的壓力，再由氣室27的內(nèi)壓和流體壓力而保持力的平衡。
而一次側(cè)的流體壓力降低后，暫時二次側(cè)的流體壓力及流量也下降。這時，第一及第二隔膜20、21上由氣室27的內(nèi)壓而分別作用向下和向上的力，但此時受壓面積由于第二隔膜21大，則向上的力勝過向下的力，而將套筒24的位置壓向上方。由此，流體控制部25的開口面積增大，二次側(cè)的流體壓力瞬時設(shè)置上升至原來的壓力，再由氣室27的內(nèi)壓和流體壓力而保持力的平衡，并保持原來的流量。
如上所述減壓閥7、8的一次側(cè)的流體壓力無論增減，套筒24位置都會瞬時變化，二次側(cè)的壓力總是保持一定。因此，流入的流體即使波動也能夠控制成一定的壓力的流體從流出口流出。進(jìn)而空氣供給口28注入操作空氣，通過調(diào)整該操作空氣壓力而能夠調(diào)整流體的減壓度，另外也可調(diào)整流量。
關(guān)于各部件的材料，隔膜20、21采用PTFE等氟樹脂、主體采用PP等樹脂特別有用，但是也可采用其他樹脂、金屬。另外，反饋控制等中，將該閥由空氣壓力信號或電氣信號作為流體的減壓度能夠調(diào)整的自動閥使用更有效。另外，本實施方式中，減壓閥7、8是相同的，但只要具有對各流體進(jìn)行壓力調(diào)整、流量調(diào)整、波動抑制的作用即可，也可以不是一樣的，另外也不限于具有上述結(jié)構(gòu)。
針閥5、6通過改變流路的開口面積而進(jìn)行流量調(diào)整，本實施方式中使用針閥，但是作為節(jié)流部也可以使用固定孔或套管節(jié)流閥(pinch valve)。另外，使用固定孔時可通過調(diào)節(jié)操作空氣壓力而用減壓閥7、8作流量調(diào)節(jié)閥。作為上述的節(jié)流部也可以使用通常一般使用的。
背壓閥9具有吸收該閥的下游側(cè)的流體的壓力的變動，將上游側(cè)的壓力總保持一定的作用。另外，通過調(diào)整操作空氣壓力而可調(diào)整背壓閥9的上游側(cè)的壓力，保持在任意壓力。合適地，由空氣壓力信號或電氣信號而能夠調(diào)節(jié)成任意壓力的自動閥特別有效。
附圖標(biāo)記10是測量混合線3的流體的流量的超聲波流量計，將流體的測定值變化成電氣信號。另外，本實施方式中使用超聲波流量計，而也可以使用卡門渦旋式流量計、翼輪式流量計(羽根車式流量計)、電磁流量計、差壓式流量計、容積式流量計、熱線式流量計或質(zhì)量流量計等常用流量計。
接著根據(jù)圖1以及圖3說明上述實施方式的作用。
第一供給線1中，流體A由泵11壓送而流入減壓閥7。流體A在減壓閥7內(nèi)抑制波動，再被調(diào)整減壓度，在該狀態(tài)下從減壓閥7流入針閥5，向合流接點4供給。而在第二供給線2中，流體B在與第一供給線1相同的作用下供給到合流接點4。另外，此時各個第一供給線1、2的針閥5、6的前后的差壓決定向合流接點4的供給流量，進(jìn)而可通過改變針閥5、6的開口面積來在寬范圍上調(diào)節(jié)流量。
接著，向合流接點4供給的各流體A、B流入混合線3的背壓閥9。此時在背壓閥9的作用下即使背壓閥9的下游側(cè)的壓力變動，背壓閥9的上游側(cè)即各針閥5、6的下游側(cè)至背壓閥9的壓力也可保持一定，所以各針閥5、6可保持差壓，各供給線1、2的流體A、B總以穩(wěn)定的狀態(tài)一定量向合流接點4供給。通過背壓閥9的流體由流量計10進(jìn)行實時測量，流量的測定值變化成電氣信號。進(jìn)而減壓閥7、8、背壓閥9是自動閥時，可將該電氣信號反饋給減壓閥7、8或背壓閥9，調(diào)整減壓度，控制混合線3的流量。
該狀態(tài)下，流入混合線3的末端設(shè)置用于向使用接點等供給的噴咀等時，由于氣泡等異物附著在噴咀而會使混合線3的末端的壓力上升，但是在背壓閥9的作用下，不受背壓閥9的下游側(cè)的壓力的變動而從各供給線1、2的各針閥5、6的下游側(cè)到背壓閥的上游側(cè)的壓力保持一定，所以針閥5、6的前后的差壓不變動而可將設(shè)定的流量精度良好地供給到混合線3，維持高精度的混合比率。另外，例如混合線3的末端上直列或并列設(shè)置各種閥等使其開閉時也能夠在與前述同樣的作用下不受到背壓閥9的下游側(cè)的壓力的變動，而維持良好的精度混合比率。
在此，第一供給線1的流體A的設(shè)定流量固定著，而增加第二供給線2的流體B的流量，改變混合比率時，調(diào)節(jié)第二供給線2上的減壓閥8或針閥6而增加流量，但是此時，第一供給線1受到來自第二供給線2側(cè)的背壓，自合流接點4到減壓閥7的下游側(cè)之間的壓力也上升。在該壓力的影響下若沒有背壓閥9則第一供給線1的流體A的供給流量減小，或者出現(xiàn)不能供給的狀態(tài)，但是本實施方式中，在背壓閥9的作用下不受下游側(cè)的壓力的變動的影響，從背壓閥9的上游側(cè)到針閥5、6的下游側(cè)的壓力保持一定，所以第一供給線1的流體A不受第二供給線2的流體B的壓力的影響，而容易變更高精度的混合比率。另外，減小第二供給線2的流體B的流量而變更混合比率時，同樣可容易變更高精度的混合比率。
上述作用下，混合線3的流體的混合比率變更時，供給線的流體不進(jìn)行泵控制而可變更混合比率，另外僅通過一個供給線的流量而供給流體的狀態(tài)下能夠容易且高精度變化混合比率。
另外，各供給線1、2的針閥5、6的上游側(cè)的壓力若設(shè)定成相同，則通過變化背壓閥9的開口面積，而變化總體流量。
接著，根據(jù)圖2說明本發(fā)明的第二實施方式。附圖標(biāo)記29是流體C流過的第一供給線，從上游側(cè)直列配置泵30、減壓閥31、作為節(jié)流部的針閥32，附圖標(biāo)記33是流體D流過的第二供給線，附圖標(biāo)記34是流體E流過的第三供給線，與第一供給線29相同從上游側(cè)分別直列配置泵35、36、減壓閥37、38、作為節(jié)流部的針閥39、40。附圖標(biāo)記41是合流接點、各定量供給的流體C、D、E最終合流的位置。附圖標(biāo)記42是混合線、合流接點41以后的線?；旌暇€42上直列配置背壓閥43和流量計44。關(guān)于各線上配置的部件的說明和作用與第一實施方式相同故省略。
接著，本發(fā)明的流體混合裝置的相對于背壓閥以后下游側(cè)的壓力變動而供給線供給流體的穩(wěn)定狀態(tài)經(jīng)時測定的試驗使用圖4所示的實施例裝置由下記要領(lǐng)進(jìn)行。
第一供給線45上流過常溫水著上紅色的紅色水。從第一供給線45的上游側(cè)配置罐46、泵11、減壓閥7、用于測量針閥5以及紅色水的流量的超聲波流量計47。另外，第二供給線48上流過常溫水著藍(lán)色的藍(lán)色水。第二供給線48上配置與第一供給線45同樣的部件。進(jìn)而混合線3配置背壓閥9、壓力計49、用于使超聲波流量計10以及背壓閥9以后的下游側(cè)的壓力變動的針閥50。作為比較例裝置，使用除去該實施例裝置的混合線3的背壓閥9的裝置。
第一供給線45的泵11設(shè)定成排出壓0.3MPa，減壓閥7的操作空氣壓力設(shè)定成0.1MPa，調(diào)整針閥5的開度，由超聲波流量計47測定，第一供給線45的紅色水的流量設(shè)定成為20mL/min。第二供給線48也與第一供給線45同樣，泵12的排出壓0.3MPa、減壓閥8的操作空氣壓力0.1MPa，調(diào)整針閥6的開度，由超聲波流量計51測定，第二供給線48的藍(lán)色水的流量設(shè)定成為120mL/min。從該狀態(tài)，針閥50的開度逐漸減小，針閥50的上游側(cè)的壓力(背壓閥9的背壓)的上升由壓力計49經(jīng)時測定，各供給線45、48的流量由超聲波流量計47、51經(jīng)時測定。
結(jié)果，如圖5的曲線圖所示，實施例裝置(具有背壓閥9)，即使上升直至背壓0.2MPa，供給線的流量也不變化，一定且高精度定量供給到混合線3上。而比較例裝置(沒有背壓閥9)如圖6的曲線圖所示，減小針閥50的開度，背壓上升，則各流量下降，不能向混合線3定量供給。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明是以上說明的結(jié)構(gòu)，采用以上結(jié)構(gòu)可得到以下優(yōu)良效果。
(1)、根據(jù)混合線的閥的開閉等即使混合線的背壓閥的下游側(cè)的壓力變動，可高精度定量供給各供給線的流體，維持高精度的混合比。特別是微流量或濃度、混合比率高精度時有效。
(2)、不對供給線的流體進(jìn)行泵控制，而僅改變供給線的流量，則可改變混合線的混合比率。
(3)、僅通過調(diào)節(jié)一個供給線的流量，而在供給流體的狀態(tài)下可改變混合線的混合比率。
(4)、在供給流體的狀態(tài)下，可高精度維持混合線的混合比并調(diào)節(jié)總流量。
權(quán)利要求
1.一種流體混合裝置，其將至少兩個供給線內(nèi)流動的流體以任意比率壓送到混合線上，其特征在于，所述至少兩個供給線與混合線合流的接點的上游側(cè)上直列配置調(diào)節(jié)流體的流量的節(jié)流部和該節(jié)流部的再上游側(cè)的減壓閥，并且在所述混合線上配置背壓閥。
2.如權(quán)利要求1所述的流體混合裝置，其特征在于，所述混合線上直列配置背壓閥和流量計。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流體混合裝置，其特征在于，節(jié)流部使用固定孔或調(diào)節(jié)閥。
4.如權(quán)利要求1～3任一項所述的流體混合裝置，其特征在于，減壓閥以及背壓閥是自動閥。
全文摘要
一種流體混合裝置，其中，即使混合線的背壓閥的下游側(cè)的壓力變動，各供給線的流體也能夠總是定量地向該混合線供給，維持精度高的混合比率，進(jìn)而在使流體流動的狀態(tài)下高精度改變供給線的流體的混合比率。至少兩個第一供給線(1)、第二供給線(2)與混合線(3)合流的合流接點(4)的上游側(cè)上，調(diào)整流體的流量的節(jié)流部(5、6)和節(jié)流部(5、6)上游側(cè)的減壓閥(7、8)直列配置在供給線(1、2)中，并且在混合線(3)上配置背壓閥(9)。另外，混合線(3)上直列配置背壓閥(9)和流量計(10)，節(jié)流部(5、6)使用固定孔、或調(diào)節(jié)閥，進(jìn)而減壓閥(7、8)以及背壓閥采用自動閥。
文檔編號G05D11/02GK1767891SQ200480009128
公開日2006年5月3日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者上村忍文, 吉野研郎 申請人:旭有機(jī)材工業(yè)株式會社