JP2000302196A - 空気導入管付きバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料容器から受け容器に計量投入可能な計量
バルブを提供する。 【解決手段】 同軸二重筒を形成する外筒と内筒と、内
筒内に設けられる空気導入管からなり、外筒は、両端が
開放端とされ、前記容器の排出口に密着固定する手段が
設けられ、内筒は、容器内に挿入される側が閉鎖端とさ
れ、他端が液体流出用の排出開口とされ、かつ、外筒内
に密着しながら遊動自在に差し込まれ、内筒壁の前記閉
鎖端近傍には空気孔が設けられ、さらに当該空気孔より
排出開口側に内筒開口が設けられ、空気導入管は、両端
が開放端とされ、一つの開放端は前記空気孔近傍に位置
し、他方の開放端は内筒排出開口近傍に位置し、バルブ
が閉の状態で、空気孔及び内筒開口が内筒閉鎖端と外筒
端部とで閉じられ、バルブが開の状態で容器内部と外部
が内筒開口、内筒排出開口を介して、および空気孔、空
気導入管を介して連通し、容器内の液体を内筒開口から
流出させ、同時に空気導入管、空気孔を介して容器内に
空気を導入させる空気導入管付きバルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドラム缶などに充
填された液体を他の容器に投入するためのバルブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の少品種多量生産方式においては、
タンクから各種液体を配管により反応槽、混合槽等のタ
ンクに供給する方法が一般的であった。しかし、消費者
ニーズの多様化に応じるためには、多品種少量、変種変
量生産方式へ移行せざるを得なくなってきている。この
場合、従来の配管による移送手段では配管の本数が原料
の種類分必要となり現実的でない。このため、移動槽に
よる生産方式が、いわゆるパイプレスプラントとして提
唱されている。パイプレスプラントでの原料仕込みに
は、仕込みステーションにタンクが移動して行われる。
この場合、配管を経由して供給される多量の主原料に加
えて、多品種の副原料や添加剤などの多くはドラム缶や
ペール缶などの原料容器より供給されている。これらの
原料容器からタンクへ液体を投入する場合、転倒機等の
補助具と秤を使って人手によって計量する方法が採られ
る。この方法では、作業者の熟練度、体調などの不確定
要素に起因する計量精度のばらつきを起こしやすく、レ
シピ通りの一定の製品を生産することを困難にしてい
る。さらに、重い原料容器の移動や投入の際に、作業者
の体にかかる負担、危険なども危惧される。また、口の
狭い配管を経由してタンクに送る場合にはこの方法では
対応できない。また、自動で計量しながら投入する装置
も各種提案されているが、コストの面、付随して使用す
るノズルや、場合によっては漏斗の洗浄作業による負担
増の点などでそれぞれ問題があった。そこで、原料容器
に充填されている液体をいかに効率よく安全に、また高
い計量精度で反応槽、混合槽等のタンクに投入するかが
近年の課題となっていた。

【０００３】以下では、自動計量投入装置の場合につい
て詳しく考察するが、人手投入の場合でも問題としては
同様のことがいえる。従来提案されているドラム缶計量
投入装置（例えば、特開平５−１９４１号公報、特開平
６−２４１８７１号公報、特開平３−２００６２９号公
報等）は、ドラム缶を把持して持ち上げ、ドラム缶の底
を上げ、排出口を下げるよう傾けながら転倒させる方式
が多い。しかしながら、この場合以下に列記する種々の
問題点が上げられる。 １．ドラム缶の姿勢制御 投入を続けるに従いドラム缶内の残量が変化するため、
転倒角度を変える必要があり、それに伴い排出口の位置
が変化し、容器との相対位置が変化するので、受け容器
の位置の移動あるいはドラム缶を転倒させる際の回転軸
の変更を行いドラム缶内の液体が飛散させることなくタ
ンクに入るよう工夫されている。 ２．息継ぎ現象の解消 ドラム缶などの密閉容器に封入されている液体を小口径
の排出口から排出する場合には、排出される液の流れに
抗して空気が密封容器内に入る、いわゆる息継ぎ現象が
起こる。この現象が起こると液の流れが間欠的となり、
さらに液柱の振動、ドラム缶自体の振動が発生し、計量
精度を悪くする。この現象の発生を押さえるため、ドラ
ム缶の転倒をゆっくり行うか、空気口栓を緩めるか外す
かされる。 ３．排出口に取り付けられるバルブ、ノズルの位置、方
向の検出 自動投入装置においては、ドラム缶の排出口にエルボー
状のノズルを取り付けることが多い。ノズルを取り付け
られたドラム缶はコンベアなどで転倒投入位置まで搬送
される。転倒投入位置でノズル位置をセンサーで検出
し、位置割り出し機構、位置調節機構を用いてその位
置、向きを受け容器側の受け口と合わせることが行われ
ている。 ４．計量精度の確保 計量投入をするためには一般的にロードセルが用いられ
る。ロードセルは計量精度をよくするために、複数個
（自動計量装置の場合は通常４個）を必要とするためコ
スト高であった。ドラム缶の転倒に伴い重心位置が移動
しても、井桁上の計量台の範囲に押さえるためである。
これら複数のロードセルから得られる読み値を演算して
ドラム缶の総重量を知るようになっている。さらに、ノ
ズルは開放型であるため、投入終了間際で開口調整を行
い投入速度を変えることが難しく、転倒速度の調節だけ
で所定の精度を得るためには高度のソフトを必要とし
た。 ５．作業環境の改善 ドラム缶を転倒させて投入する場合、特に満液状態の場
合には、投入の初期において液体の飛散が大きく、装置
全体、受け容器、またその周辺を汚すという問題点があ
った。この飛散は、重量減で投入量を計算する計量方法
にも影響を及ぼしていた。 ６．配管内への投入不可 バルブあるいはノズルの先端と配管とをゴム配管でつな
ぎ流体を移そうとしても密閉容器から密閉容器に移すた
め息継ぎが不可能なため実施できなかった。

【０００４】これらの問題を改善するために、特願平９
−２４３２８７号、特願平９−２６６１８８号、特願平
９−２６６１８９号、特願平１０−１９７２３９号でド
ラム缶などに充填された液体などを他の容器に投入する
ための計量バルブと投入方法が提案された。例えば、特
願平９−２４３２８７号で提案されたバルブは、同軸二
重管を形成する内筒と外筒からなり、内筒は外筒内に密
着しながら遊動自在に差し込まれている。内筒は容器内
に挿入される側が閉鎖端とされ、他端が開放端となり流
体の排出口となっている。内筒閉鎖端近傍には流体流出
孔が設けられ、かつその側面には内筒空気孔が設けられ
ている。外筒は、両端が開放端とされ、その側面に外筒
空気孔が設けられ、容器に密着固定する手段が設けられ
ている。内筒内部には空気流入管が設けられ、その一端
は前記内筒閉鎖端を貫通してのび、他端は前記内筒空気
孔に連通している。内筒がドラム缶内に挿入され、即ち
バルブが開の状態となったとき、流体流通孔と内筒排出
口を介して容器内の流体が排出される。同時に、前記内
筒空気孔と外筒空気孔とが連通し空気がドラム缶内に入
るようになっている。また、バルブが閉の状態の時は、
内筒閉鎖端と外筒端とが接触して流体流通孔が閉ざさ
れ、同時に内筒空気孔は外筒側面で閉鎖され外気とドラ
ム缶内は遮断される構造となっている。特願平９−２６
６１８８号は空気導入管が外筒壁内に垂直に貫通して設
けられており、特願平９−２６６１８９号では内筒を２
重管として、その中間部分を空気導入管としている。特
願平１０−１９７２３９号では空気導入管が内筒内で取
り外し可能に設けられ、特願平９−２４３２８７号と同
様内筒空気孔と外筒空気孔を有している。上記出願は外
筒壁を貫通する空気導入管あるいは内筒を二重構造とす
る、また内筒壁、外筒壁に空気孔が設けられている等、
製作上工程数が多くなり手間がかかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の有する上記問題点を解決し、製作工程が少ないよ
り簡単な構造で目的を達する改良された計量バルブの提
供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、（１）液
体を充填した容器の排出口に固定してその容器内の液体
を外部に流出させるバルブであって、同軸二重筒を形成
する外筒と内筒と、内筒内に設けられる空気導入管から
なり、外筒は、両端が開放端とされ、前記容器の排出口
に密着固定する手段が設けられ、内筒は、容器内に挿入
される側が閉鎖端とされ、他端が液体流出用の排出開口
とされ、かつ、外筒内に密着しながら遊動自在に差し込
まれ、内筒壁の前記閉鎖端近傍には空気孔が設けられ、
さらに当該空気孔より排出開口側に内筒開口が設けら
れ、空気導入管は、両端が開放端とされ、一つの開放端
は前記空気孔近傍に位置し、他方の開放端は内筒排出開
口近傍に位置し、バルブが閉の状態で、空気孔及び内筒
開口が内筒閉鎖端と外筒端部とで閉じられ、バルブが開
の状態で容器内部と外部が内筒開口、内筒排出開口を介
して、および空気孔、空気導入管を介して連通し、容器
内の液体を内筒開口から流出させ、同時に空気導入管、
空気孔を介して容器内に空気を導入させることを特徴と
する空気導入管付きバルブ、及び内筒を外筒内で直線的
に移動させるためのガイド孔を外筒に設け、内筒に内筒
移動ガイドを設けたことを特徴とする上記（１）記載の
空気導入管付きバルブである。

【０００７】

【発明の実施の態様】以下、本発明のバルブとその使用
方法について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、
本発明の空気導入管付きバルブが閉の状態を示す断面図
である。図２は、本発明の空気導入管付きバルブが開の
状態を示す断面図である。図３は、本発明の空気導入管
付きバルブが開の状態を示す他の断面図である。

【０００８】図１に示すように、本バルブは、同軸二重
管を形成する内筒１０と外筒２０と内筒内に設けられる
空気導入管３０からなり、内筒１０が外筒２０内を密着
しながら上下方向に遊動自在にスライドできるようにな
っている。外筒２０はその両端が開放端とされ、通常そ
の一端が接続端とされ、ドラム缶の排出口に密着固定す
るためドラム缶台座に合わせてネジが切られている。な
お、ネジの切られる場所は必ずしもその端部である必要
はないが、容器内の液体を全量排出させるためには端部
が好ましい。また接続する容器の種類によってはネジ以
外にフランジなどその容器の排出口に合わせた接続方法
を選択することができる。内筒１０は、一端が閉鎖端１
１とされ、閉鎖端部がドラム缶内に挿入される側とな
り、他端は開放端とされドラム缶内の液体が排出される
排出開口１２となっている。内筒の側面には内筒開口１
３が設けられ、閉鎖端１１近傍側面には空気孔１４が設
けられている。また、空気孔１４と内筒開口１３は互い
に反対側に設けることが好ましい。空気導入管３０は内
筒１０内に設けられ、両端が開放端とされその一端は排
出開口１２近傍に、他端は空気孔１４近傍に設けられて
いる。またバルブが閉の時、図１に示すように、内筒開
口１３、空気孔１４は内筒閉鎖端１１と外筒端部で閉鎖
され、ドラム缶内と外部は完全に遮断される。バルブが
開の状態では、図２、３に示すように、内筒はドラム缶
内に押し込まれ、ドラム缶内と外部は内筒開口１３及び
排出開口１２を介して外部と連通する。同時に、空気孔
１４、空気導入管３０を介して外部と連通する。同時
に、空気孔１４、空気導入管３０を介してドラム缶内と
外部が連通し空気がドラム缶内に導入されるようになっ
ている。このとき空気孔１４近傍に滞留する空気を介し
て全体が連通することになる。内筒開口１３の面積と空
気孔１４とを比較すると内筒開口の面積が大きいため、
液体は内筒開口１３から内筒内に入り、排出開口１２か
ら排出される。同時に空気導入管３０から空気がドラム
缶内に導入されドラム缶上部に溜まり大気開放と同じ効
果を与える。そのため息継ぎ現象を起こさずに液体はド
ラム缶から排出される。バルブの開閉のため、内筒側面
に内筒移動ガイド４０を設け、外筒側面に設けたガイド
孔に沿って移動可能とすることが可能である。バルブか
らの液漏れを防止するため、外筒２０とドラム缶との接
続部及び内筒閉鎖端１１と外筒２０との密着部には適宜
Ｏリング５１、５２が設けられる。液体容器をドラム缶
として説明したが、容器が例えばペール缶等の密閉容器
であっても同じである。

【０００９】以下、本発明のバルブの使用方法につき説
明する。ドラム缶の排出口栓を取り外した後に、計量バ
ルブの接続部分がドラム缶の排出口台座にねじ込まれて
固定される。計量バルブは取り付けられた状態では閉と
される。ついでドラム缶は適当な把持転倒手段により転
倒されて、バルブを下方に位置するようにする。つい
で、ドラム缶の空気栓を全閉のまま、本バルブを開状態
とすると、ドラム缶内の液が流出すると同時に空気導入
管３０、空気孔１４から空気が導入されて気泡となって
ドラム缶に流入し上部に溜まるがこの状態は大気開放と
同じ効果をもたらし、ドラム缶内の液体は円滑にバルブ
から流出する。このため、空気息継ぎ現象による振動な
どは生じない。このことは、正確な計量を可能とするも
のである。ロードセルなどからの信号により、ドラム缶
からの排出量が所定の設定値になったら、バルブを閉と
することで流出を止めることができる。計量はロストイ
ンウェイト方式により、計測される。すなわち、別途に
設けられるロードセルにて計測され、この計測値が所定
の設定値と常に比較されながら、投入される。移液設定
値が近づいたら、計量精度を高めるために流量を絞ると
いう二段制御を行うことも可能である。あらかじめ決め
られたタイミングで、計量バルブの開度を絞ればよい。
バルブの開度の調整は内筒１０をドラム缶内に押し込む
程度を替えて調整する。すなわち内筒開口１３部が容器
内に挿入される部分の割合で調節する。この二段制御
は、所定の精度に応じて必要とされるかどうかが判断さ
れる。本発明は、ドラム缶自動投入装置に対応する計量
バルブであるが、この計量バルブを取り付けてドラム缶
を把持し、転倒するという作業を実際に行うには、ドラ
ム缶を手動で把持し転倒する市販のドラム缶転倒機が使
用可能である。

【００１０】本計量バルブを使用することでドラム缶を
転倒させたままで放置しておけ、その間、作業員は張り
付けになる拘束から開放されるので、全体としての生産
効率は向上する。さらに、従来のようにドラム缶の残量
によって傾き加減を調整する場合と異なり、注入口の位
置変化が無いので、受け容器との相対位置変化を調整す
る必要がない。これにより、作業の熟練を要することも
なく、また転倒角度を変化させる作業による液漏れもな
く、周囲を汚すことがない。

【００１１】

【発明の効果】本発明のバルブは、空気導入管の開放端
の一端が内筒閉鎖端近傍に設けた空気孔近傍にあるため
空気導入管から流入した空気は内筒閉鎖端近傍に滞留
し、この空気を介して空気導入管と空気孔が繋がり空気
がドラム缶内に流入する。このため、空気孔の位置が内
筒側面に存在すればよく、外筒側面に設ける必要はなく
なり、製作工程が単純化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の空気導入管付きバルブが閉の状態を
示す断面図である。

【図２】 本発明の空気導入管付きバルブが開の状態を
示す断面図である。

【図３】 本発明の空気導入管付きバルブが開の状態を
示す他の断面図である。

【符号の説明】

１０ 内筒 １１ 内筒閉鎖端 １２ 排出開口 １３ 内筒開口 １４ 空気孔 ２０ 外筒 ３０ 空気導入管 ４０ 内筒移動ガイド ４１ ガイド孔 ５１、５２ Ｏ−リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊部 睦 千葉県千葉市稲毛区黒砂２−７−３ フレ グラントアネックス205 Ｆターム(参考） 3E082 AA01 BB10 DD05 3H053 AA25 AA26 BA02 BC03 DA02 DA12 3H055 AA09 BA04 BB03 BB12 CC02 CC03 GG22 JJ15 JJ18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を充填した容器の排出口に固定してそ
   の容器内の液体を外部に流出させるバルブであって、同
   軸二重筒を形成する外筒と内筒と、内筒内に設けられる
   空気導入管からなり、 外筒は、両端が開放端とされ、前記容器の排出口に密着
   固定する手段が設けられ、 内筒は、容器内に挿入される側が閉鎖端とされ、他端が
   液体流出用の排出開口とされ、かつ、外筒内に密着しな
   がら遊動自在に差し込まれ、内筒壁の前記閉鎖端近傍に
   は空気孔が設けられ、さらに当該空気孔より排出開口側
   に内筒開口が設けられ、 空気導入管は、両端が開放端とされ、一つの開放端は前
   記空気孔近傍に位置し、他方の開放端は内筒排出開口近
   傍に位置し、 バルブが閉の状態で、空気孔及び内筒開口が内筒閉鎖端
   と外筒端部とで閉じられ、 バルブが開の状態で容器内部と外部が内筒開口、内筒排
   出開口を介して、および空気孔、空気導入管を介して連
   通し、容器内の液体を内筒開口から流出させ、同時に空
   気導入管、空気孔を介して容器内に空気を導入させるこ
   とを特徴とする空気導入管付きバルブ。
2. 【請求項２】内筒を外筒内で直線的に移動させるための
   ガイド孔を外筒に設け、内筒に内筒移動ガイドを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の空気導入管付きバル
   ブ。