JP2019014556A - 気送子 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の解決すべき課題は、気送管設備における気送管内を移動する気送子であって、気送管内における気送子の位置を容易に確認することができる気送子を提供することにある。【解決手段】本発明によれば、送信ステーション１２０から受信ステーション１２０まで配設された気送管１０１内を移動する気送子１０であって、気送子１０は、円筒状のカプセル１１と、カプセル１１の両端に配設され気送管１０１の内壁に接触して摺動する摺動体（リング体１２）とから構成され、カプセル１１は、通過する気送管１０１のコーナーＣ１〜Ｃ４の数をカウントするための加速度センサー（３軸加速度センサー２１）を備えた気送子１０が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、送信ステーションから受信ステーションまで配設された気送管内を移動し、気送管内部を撮像するカメラを備えた気送子に関する。

送信ステーションから受信ステーションまで配設された気送管に、物品（カルテ、伝票、部品等）を収容したカプセル状の気送子を挿入し、該気送子の上流側と下流側の気圧差によって移送する気送管設備が知られており、病院、工場等で利用されている。

上述した気送子は、物品を収容する筒状の本体（カプセル）と、本体の前後に固設され気送管内に接触して摺動可能にシールするガイドリング（リング体）とから構成されていて、高速で気送管内を移動することができる（例えば、特許文献１を参照。）。

特許第３４２３８３８号公報

上記した気送管設備では、一般的に、気送管が直線部と曲線部とを組み合わせて構成されることから、気送管内を移動する気送子の本体部分が、該曲線部の内壁に接触して曲がりきれずに詰まったり、気送管内の内壁と気送子との接触により気送管内が汚染され、蓄積された汚染物に起因して気送子が気送管内で停止してしまったりする場合があり、該停止した気送子の位置が分からないと効率よく取り出すことができないという問題がある。この問題に対処すべく、気送管の各所に近接センサー等の検出手段を配設して気送子の通過を常に監視してその位置を推測することも考えられる。しかし、気送管の所定間隔毎にセンサーを配置し、各センサーから情報を得るための通信手段、報知手段等を配設する必要があり、気送管の延長距離が伸びると、それに合わせてセンサーも増設せねばならず不経済となることから、気送子の位置を容易に確認する手段の開発が望まれている。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、気送管設備における気送管内を移動する気送子であって、気送管内における気送子の位置を容易に確認することができる気送子を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、送信ステーションから受信ステーションまで配設された気送管内を移動する気送子であって、該気送子は、円筒状のカプセルと、該カプセルの両端に配設され該気送管の内壁に接触して摺動する摺動体とから構成され、該カプセルは、通過する気送管のコーナーの数をカウントするための加速度センサーを備えた気送子が提供される。

本発明の気送子は、円筒状のカプセルと、カプセルの両端に配設され該気送管の内壁に接触して摺動する摺動体とから構成され、該カプセルは、通過する気送管のコーナーの数をカウントするための加速度センサーを備えたので、加速度センサーにより検出される加速度によって、通過するコーナーの数をカウントすることができ、気送子が停止した位置を容易に確認することが可能になる。

本発明に基づき構成された気送子の全体斜視図（ａ）、及び概略断面図（ｂ）である。 本発明の気送子が適用される気送管設備の全体概略図である。

以下、本発明に基づいて構成された気送子の実施形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。

図１（ａ）には、本発明に基づいて構成された気送子１０の全体斜視図が示されている。図に示すように、気送子１０は、円筒状のカプセル１１と、カプセル１１の上下両端に配設される摺動体としてのリング体１２、１２、及びリング体１２、１２をカプセル１１の端面に対して支持するための円形の第一の固定板１３ａ、第二の固定板１３ｂとから構成される。カプセル１１には、移送する物品をカプセル１１内に出し入れするための開口部が設けられるが、図では省略している。第一の固定板１３ａ、第二の固定板１３ｂは、カプセル１１の上端、及び下端に対してそれぞれ４つの固定ボルト１５で固定されるものであり、第一の固定板１３ａの中央には、後述するコーナーカウント手段２０の３軸加速度センサー２１が配設されている。

図１（ｂ）に、本実施形態の気送子１０の構造を更に詳細に説明すべく、気送子１０を縦方向に切断した概略断面図を示す。

リング体１２は、気送管の内壁と接するフェルトリング１２ａと、フェルトリング１２ａを支持する支持リング１２ｂとから構成される。フェルトリング１２ａは、例えば、羊毛などの獣毛に蒸気・熱・圧力を加えて縮絨させ、布状にしたものから構成することができる。本発明のフェルトリング１２ａはこれに限定されず、化学繊維から構成したフェルト状の不織布を使用してもよいが、フェルトリング１２ａは気送管の内壁と摺動することから、静電気が発生しづらいフェルト素材を選択することが好ましい。

支持リング１２ｂは、上記したカプセル１１の上端１１ａと第一の固定板１３ａ、下端１１ｂと第二の固定板１３ｂとで囲まれる溝部に対し、微少な隙間ができるように寸法が設定されて遊嵌され、気送管内を移送される際に該溝部において滑らかに摺動するようにフッ素系樹脂により構成されることが好ましい。

本発明の気送子１０のカプセル１１の内部には、気送子１０が通過する気送管のコーナーの数をカウントするコーナーカウント手段２０が搭載される。コーナーカウント手段２０は、図中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示す方向の加速度を電圧値で出力する３軸加速度センサー２１と、該３軸加速度センサー２１が検出した加速度情報からコーナー数をカウントするカウント手段、該カウントしたコーナー数及び該コーナー数から推定される気送子の推定位置を演算して外部に発信する発信器、及び電源等とを含む制御器２２と、を備え、コーナーカウント手段２０は、カプセル１１の上端部と、第一の固定板１３ａに形成された開口１３ｃに固定される。なお、上記したＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、３軸加速度センサー２１の配置により特定されるものであり、本実施形態では、図に示すように、気送子１０の長手方向をＺ方向とし、該Ｚ方向に直交すると共に直角に交わる２つの方向が、Ｘ方向、Ｙ方向となるように規定される。コーナーカウント手段２０をカプセル１１内のいずれに配設するかは特に限定されないが、気送子１０が搬送する物品を収容する際に邪魔にならないように適宜配設位置が設定される。

上記したコーナーカウント手段２０に基づくコーナー数のカウント方法、気送子の位置推定方法の一例について説明する。後述する気送管設備における気送管を進行する気送子１０がコーナー部を通過する際には、Ｘ方向、Ｙ方向で規定される平面上で、外方向に遠心力が働く。この外方向に働く遠心力は、気送子１０に配設された３軸加速度センサー２１のＸ方向、Ｙ方向に働く加速度として検出され、該加速度に対応する電圧値で出力され、コーナー部を通過する際は該遠心力に起因する出力値の変化として表れる。また、気送子１０がコーナー部を通過する際には、気送管の内壁に気送子１０のリング体１２が押し付けられるようにして進行するため進行方向に対して減速する方向に加速度が働き、Ｚ方向に働く加速度の出力値も変化する。そして、３軸加速度センサー２１によりＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に働く加速度の単位時間当たりの変化の合成値が、所定の閾値と比較して大きいと判定された場合は、コーナーを通過したものと判定し、通過コーナー数に１を加算する。なお、該閾値は、気送子１０が進行する速度や、３軸加速度センサー２１の出力値等を考慮して実験等により適宜設定される。また、加速度センサーを用いた通過コーナー数の具体的なカウント方法については、上記した方法に限定されず、適宜改変することが可能である。

図２に、本実施形態の気送子１０が適用される気送管設備１００の全体概略図を示す。気送管設備１００には、送信ステーション１１０と、受信ステーション１２０と、送信ステーション１１０及び受信ステーション１２０の間に配管される気送管１０１と、表示装置１５０が設けられる。気送管１０１には、気送子１０を移送する目的地の位置や経路に応じて適宜コーナー部が形成されるが、本実施形態では、送信ステーション１１０から受信ステーション１２０までの間に、直線部Ｓ１〜Ｓ５、及び各直線部Ｓ１〜Ｓ５を接続するコーナーＣ１〜Ｃ４が順に設定されているものとし、図２では、途中の直線部Ｓ２と直線部Ｓ３の間に配設されるコーナーＣ２、及び直線部部Ｓ３と直線部Ｓ４との間に配設されるコーナーＣ３は説明の都合上省略されている。

図に示すように、気送管１０１には、気送管１０１の内部を減圧するための吸引手段１３０と、気送管１０１に空気を圧送する圧送手段１４０が連結されている。吸引手段１３０は、吸引ポンプ１３１と、バルブ１３２を備えた吸気管１３３とにより構成され、圧送手段１４０は、圧送ポンプ１４１と、バルブ１４２を備えた圧送管１４３とにより構成される。吸気管１３３と圧送管１４３は、送信ステーション１１０と受信ステーション１２０とに配設される気送管１０１の略中間位置であって、気送管１０１のコーナーＣ２と、コーナーＣ３の間の直線部Ｓ３に接続される。

送信ステーション１１０は、気送管１０１の一端部側に設けられ、送信テーブル１１４を気送管１０１の該一端部に対して近接（実線で示す）、離反（２点鎖線で示す）させるように駆動する昇降手段１１２を備えている。昇降手段１１２は、モータ１１１の回転運動を、昇降手段１１２に内蔵されたボールねじ１１３を介して直線運動に変換して送信テーブル１１４の係合部１１４ａに伝達する構成を備え、送信テーブル１１４を該一端部に対して進退させ、所望の位置に位置付ける機能を有する。送信テーブル１１４には、連通孔１１５が配設され、配管１１６を介して大気開放弁１１７が接続されている。送信テーブル１１４が気送管１０１の一端部に最も近接された状態（実線で示す。）では、送信テーブル１１４が気送管１０１の一端部を閉塞し、特に大気開放弁１１７を閉じた状態では、気送管１０１の一端部側における空気の出入りが制限される。

受信ステーション１２０も、送信ステーション１２０と略同様の構成を備えており、受信テーブル１２４を気送管１０１の他端部に対して近接（実線で示す）、離反（２点鎖線で示す）させるように駆動する昇降手段１２２を備えている。昇降手段１２２は、上記した昇降手段１１２と同様の構成からなり、モータ１２１の回転運動を、昇降手段１２２に内蔵された図示しないボールねじを介して直線運動に変換して受信テーブル１２４の図示しない係合部に伝達する構成を備え、受信テーブル１２４を該他端部に対して進退させる機能を有する。受信テーブル１２４には、連通孔１２５が配設され、配管１２６を介して大気開放弁１２７が接続されている。受信テーブル１２４が気送管１０１の他端部に最も近接された実線で示す状態では、受信テーブル１２４が気送管１０１の他端部を閉塞し、さらに大気開放弁１２７を閉じた状態では、気送管１０１の他端部側における空気の出入りが制限される。以上のような構成を備えていることにより、気送管１０１の一端部、他端部を閉塞することが可能であり、気送管１０１の内部を全体にわたり気密状態とすることができる。また、気送管１０１の内径は、気送子１０のリング体１２の外径寸法に対応して設定されるものであり、リング体１２の外形寸法よりも僅かに大きい寸法で設定される。

気送管設備１００は、さらに、気送子１０のコーナーカウント手段２０から発信される通過した気送管１０１のコーナー数の情報を受信する受信機能を備えた表示装置１５０を備えている。表示装置１５０は、一般的に使用されるコンピュータによって構成されてよく、気送子１０のコーナーカウント手段２０から発信された通過コーナー数、気送子１０の推定位置情報を表示装置１５０のモニターに表示すると共に、表示装置１５０に備えられた外部記憶手段（図示は省略する。）に適宜記憶することができる。なお、上記したモータ１１１、１２１、バルブ１３２、１４２、大気開放弁１１７、１２７は、図示しない制御手段に接続され、該制御手段からの指示により適宜制御されるが、表示装置１５０が該制御手段を含むように構成することも可能である。

本発明の気送子１０が適用される気送管設備１００は概ね以上のように構成されており、本発明の気送子１０の作用について以下に説明する。

気送管１０１による移送を開始する際には、まず、表示装置１５０を起動する。次いで、送信ステーション１１０において駆動手段１１２を作動し、送信テーブル１１４を１１４’で示す位置に移動させる。送信テーブル１１４を１１４’で示す位置に移動させたならば、カプセル１１内のコーナーカウント手段２０が起動された気送子１０を送信テーブル１１４上にセットし、送信テーブル１１４を上昇させて、気送子１０を気送管１０１の一端部に挿入し、送信テーブル１１４で気送管１０１の一端部を閉塞する状態として大気開放弁１１７を閉じる。また、受信テーブル１２４も気送管１０１の他端部を閉塞する位置に位置付け、大気開放弁１２７を閉じて、気送管１０１の内部を気密状態とする。なお、コーナーカウント手段２０が起動された場合は、通過コーナー数はリセットされて０になっており、コーナーカウント手段２０は、表示装置１５０に対して、通過コーナー数が０であること、発進前であることから気送子１０が送信ステーション１２０にあることを発信し、表示が開始され、この状態では、例えば、
「通過コーナー数 ０ 推定位置 送信ステーション」
等と表示される。

上記したように、気送子１０をセットしたならば、吸引源１３０のバルブ１３２を開放して吸引ポンプ１３１を作動し、気送管１０１の内部を減圧する。気送管１０１の内部が十分に減圧された状態になったならば、送信ステーション１１０の大気開放弁１１７を開放する。大気開放弁１１７が開放されると、気送子１０の気送管１０１側と、大気開放弁１１７側との間で気圧差が生じ、この気圧差があることにより、図中（ａ）で示す位置にある気送子１０が減圧された気送管１０１内の負圧によって吸引され、大気開放弁１１７から大気が導入されつつ、送信ステーション１１０から気送子１０が発進する。その際、表示装置１５０には、「通過コーナー数 ０ 推定位置 Ｓ１」であることが表示される。
なお、当該「発進」のタイミングは、大気開放弁１１７の作動により特定することが可能であるが、上記した３軸加速度センサー２１のＺ方向の検出値にも表れるため、気送子１０の制御器２２の演算により発進のタイミングを特定してもよい。

送信ステーション１１０から発進した気送子１０は、上記した気圧差によって気送管１０１の床面に垂直な最初の直線部Ｓ１を進み、その後、図中（ｂ）で示す最初のコーナーＣ１に差し掛かる。上記したように、コーナーカウント手段２０の制御器２２は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度を検出して、加速度の単位時間当たりの変化量の合成値が閾値を超えたか否かを判定する。該値が該閾値を超えた時点で、気送子１０がコーナーＣ１を通過中であることが判定され、表示装置１５０には、
「通過コーナー数 １ 推定位置 Ｃ１」
と表示される。該加速度の単位時間当たりの変化量が低下して該閾値を下回ると、気送子１０がコーナーＣ１を完全に通過したと判定されるため、表示装置１５０のモニターには、
「通過コーナー数 １ 推定位置 Ｓ２」
と表示される。

該コーナーＣ１を通過した気送子１０は、水平方向に延びる直線部Ｓ２を進み、図示しないコーナーＣ２を通過して直線部Ｓ３に進入する。コーナーＣ２を通過する際にも、上述したコーナーＣ１を通過する場合と同様にコーナーカウント手段２０によりその通過が検出され、表示装置１５０には、
「通過コーナー数 ２ 推定位置 Ｃ２」
「通過コーナー数 ２ 推定位置 Ｓ３」
と順に表示される。次いで、気送子１０が圧送手段１４０の圧送管１４３が接続された直線部Ｓ３の接続部を通過し、図中（ｃ）で示す位置に到達する。気送子１０が圧送管１４３と気送管１０１との接続部を通過し、気送子１０が図中（ｃ）の位置に到達すると、圧送手段１４０のバルブ１４２を開放すると共に圧送ポンプ１４１を作動し、吸引手段１３０のバルブ１３２を閉弁すると共に吸引ポンプ１３１を停止する。さらに、送信ステーション１１０の大気開放弁１１７を閉弁し、受信ステーション１２０の大気開放弁１２７を開放する。このようにすることで、気送子１０は、気送管１０１内において引き続き後方から圧送された空気により推進力を得て、さらに気送管１０１を進行することができる。なお、気送子１０が圧送管１４３の接続部を通過するタイミングは、圧送管１４３の接続部近傍に配設される近接センサー等を用いて検出すればよい。

上記したように、圧送手段１４０が作動して、吸引手段１３０が停止されることにより気送子１０がさらに移送されて、図示しないコーナーＣ３、直線部Ｓ４、コーナーＣ４（図２（ｄ）を参照。）、直線部Ｓ５を経て、受信ステーション１２０の受信テーブル１２４に到達する（図２（ｅ）を参照。）。コーナーＣ３、コーナーＣ４を通過する毎に、コーナー数がカウントアップされ、表示装置１５０に表示されるコーナー数、推定位置が更新される。なお、気送子１０が受信テーブル１２４に到達する前に、大気開放弁１２７を閉弁することで気送子１０と受信テーブル１２４との間にエアークッションを生成して、受信テーブル１２４に気送子１０が到達する際の衝撃を和らげるようにすることが好ましい。受信テーブル１２４に気送子１０が到達したならば、圧送手段１４０の作動を停止し、昇降手段１２２を作動して、受信テーブル１２４を１２４’で示す位置に下降させて気送子１０を取り出すことができる。

上記したように、気送子１０が送信ステーション１１０から受信ステーション１２０に移送されるまでの間、気送子１０に搭載されたコーナーカウント手段２０は、気送管１０１のコーナーＣ１〜Ｃ４の通過をカウントし続け、表示装置１５０にカウント数及び推定位置情報を送り続ける。表示装置１５０にて受信された該カウント数、推定位置情報は適宜表示装置１５０のモニターに表示されると共に、表示装置１５０の記憶手段に記憶される。

次に、気送子１０が、気送管１０１内のいずれかの位置になんらかの理由で停止する場合について説明する。気送子１０が気送管１０１内に停止した場合は、表示装置１５０に表示される推定位置が更新されなくなり、更新されなくなった状態の表示装置１５０の表示を参照することにより気送子１０の停止位置を確認することができる。なお、上記したコーナーカウント手段２０によりコーナー部の通過を検出する方法では、コーナー部の途中で停止してしまった場合、コーナー部を通過して直線部に進入した直後に停止した場合、いずれにおいても、加速度の時間当たりの変化量が低下して閾値を下回ってしまうため、Ｘ方向、Ｙ方向の加速度変化のみでは、コーナー部、または直線部のいずれに停止しているのか検知することが困難であるが、気送子１０が停止する際には、停止に伴ってＺ方向における加速度が大きく変化することから、停止のタイミングを検出することが可能であり、コーナー部に進入したことを検出したタイミングと、気送子１０が停止したタイミングと、を合わせて、停止している位置が、コーナーの途中であるのか、直線部に入ってから停止したのかを判別することができる。

本発明の気送子は、上記した実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の変形例が想定される。例えば、上記した実施形態では、気送子１０のカプセル１１内に、コーナーカウント手段２０を配設し、コーナーカウント手段２０には、３軸加速度センサー２１を設け、検出した加速度情報からコーナー数をカウントするカウント手段、該コーナー数から推定される気送子の現在の推定位置を演算して外部に発信する発信器、及び電源と、を含む制御器２２と、を備えるように構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば、３軸加速度センサー２１によって検出される加速度信号のみを表示装置１５０に発信し、表示装置１５０側に搭載された演算装置によって受信された加速度情報に基づいてコーナー数のカウント、及び気送子の推定位置の特定を行って、表示装置１５０のモニターに表示させてもよい。

本実施形態のコーナーカウント手段２０では、３軸加速度センサー２１を搭載してコーナー数のカウントを実施したが、本発明はこれに限定されず、他の加速度センサーを採用することも可能である。３軸よりも検出する軸数が少ないセンサーであっても、設定する方向を調整し、判定プログラムを工夫することで気送子１０が通過するコーナー数のカウントを簡易的に実行することが可能である。例えば、１方向のみの加速度を検出する１軸加速度センサーであっても、Ｚ方向の加速度を検出できるように設定し、コーナー数のカウントを実行することができる。ただし、検出できる加速度の方向、すなわち加速度センサーの軸数が多い程、正確なコーナー数のカウント、位置の推定が可能であり、少なくとも３軸加速度センサーであることが好ましい。

上記した実施形態の気送管設備１００は単なる一例にすぎず、本発明の気送子１０は、他のあらゆる気送管設備に使用することができ、例えば、上記した特許文献１に記載された気送管設備に適用することももちろん可能である。

１０：気送子
１１：カプセル
１２：リング体
１２ａ：フェルトリング
１２ｂ：支持リング
１２ｃ：開口
１２ｄ：ねじ
１３ａ：第一の固定板
１３ｂ：第二の固定板
１３ｃ：開口
１５：固定ボルト
２０：コーナーカウント手段
２１：３軸加速度センサー
２２：制御器
１００：気送管設備
１０１：気送管
１１０：送信ステーション
１１１：モータ
１１２：昇降手段
１１３：ボールねじ
１１４：送信テーブル
１２０：受信ステーション
１２１：モータ
１２２：昇降手段
１２４：受信テーブル
１３０：吸引手段
１３１：吸引ポンプ
１３２：バルブ
１３３：吸気管
１４０：圧送手段
１４１：圧送ポンプ
１４２：バルブ
１４３：圧送管
１５０：表示装置
Ｓ１〜Ｓ５：直線部
Ｃ１〜Ｃ４：コーナー

Claims (1)

1. 送信ステーションから受信ステーションまで配設された気送管内を移動する気送子であって、
   該気送子は、円筒状のカプセルと、該カプセルの両端に配設され該気送管の内壁に接触して摺動する摺動体とから構成され、
   該カプセルは、通過する気送管のコーナーの数をカウントするための加速度センサーを備えた気送子。