JP3622071B2 - 固体搬送管路の設計方法及び設計装置並びに記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送対象となる粒状又は粉状の固体搬送物を、その内部での自然落下を利用して搬送すべく用いられる固体搬送管路の設計方法、並びに、その実施に用いる設計装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における農業の近代化に伴い、従来農家毎に行われていた稲の乾燥、籾すり等の後処理、更には、その後の出荷又は貯蔵までの工程を、機械化により効率的に一括して行わせるようにした農業プラント（ライスセンター、カントリーエレベータ等）が各地に建設されるようになっている。
【０００３】
この種の農業プラントにおいては、各処理工程を経て出荷又は貯蔵されるまでの間の搬送が、籾、麦等の固体を対象としてなされることから、各農家から入荷される籾を適宜の昇降手段によりプラント最上部にまで一旦持ち上げ、夫々の処理工程に向けて架設された搬送管路の内部を自然落下させて所望の工程に送り込むことにより、工程間の搬送に要する動力消費を可及的に低減する搬送方式が採用されている。
【０００４】
このように自然落下を利用して搬送を行わせるための搬送管路においては、その中途部での被搬送物の詰まりの発生を防ぐと共に、内部を落下する被搬送物の衝突による管路内壁の損傷を防ぐことが重要であり、従来から、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定される管路の始点と終点との間を、適宜の傾斜角度を有する直管により連結し、該直管の内部での被搬送物の落下を適正な速度にて滑らかに生ぜしめ、詰まりの発生及び管路の損傷を併せて防ぐようにしている。
【０００５】
ところが、前述したライスセンター、カントリーエレベータにおいて、前述した管路の始点及び終点は、水平面内に設定されることが多く、また、前記始点及び終点の位置は、プラント全体の工程レイアウトに応じて決定されるため、これらを連結するための直管の傾斜角度は種々に異なり、前述した搬送管路を、一様な傾斜角度を有する直管により一義的に構成することはできない。
【０００６】
そこで従来においては、前記始点及び終点の夫々に、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りに角度をずらせて組み合わせることにより全体としての曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらの他端面が互いに正対するように位置決めし、対向端面同士を直管により連結することにより、各工程間の搬送管路を構成している。
【０００７】
前記エルボ管としては、一般的には、２０°前後の曲がり角度を有するするエルボ管が用いられている。例えば、図８に示す如く、２０°の曲がり角度を有する２本のエルボ管２，２を用い、これらを図８（ａ）に示す如く、夫々の曲がりの方向が一致するように連結した場合、両端面間の曲がり角度は４０°となり、このように組み合わされたエルボ管２，２の一端面を水平面に取り付けたとき、他端面に取り付けられた直管３は、水平面に対して略５０°の傾斜角度を有することとなる。
【０００８】
逆に図８（ｂ）に示す如く、前記２本のエルボ管２，２を夫々の曲がりの方向が逆向きとなるように連結した場合、両端面は互いに平行をなし、このように組み合わされたエルボ管２，２の一端面を水平面に取り付けた場合、他端面に取り付けられた直管３は、水平面に対して略直角に立ち上がり、水平面に対して９０°の傾斜角度を有する傾斜直管となる。
【０００９】
更に、図８（ａ）と図８（ｂ）との中間的な傾斜角度、即ち、５０°〜９０°なる傾斜角度を有する傾斜直管は、前記２本のエルボ管２，２を両者の連結部での軸回りの相対角度を変えて組み合わせることにより適宜に実現することができる。前述したライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路は、適宜に設定された管路の始点と終点とに、以上の如くに角度調整して組み合わされたエルボ管２，２を取り付け、互いに正対する対向端面を直管３によって連結することにより構成されている。
【００１０】
同様に、２０°の曲がり角度を有するエルボ管２を３本用いた場合、水平面に対して３０°〜９０°の角度をなす傾斜直管を適宜に実現することができ、これによりより広範囲の傾斜を有する搬送管路を構成することができる。但し、３本のエルボ管を用いる場合、夫々の間の組み合わせの自由度が増し、角度調整に要する手間が増大することから、３本のエルボ管の使用は、２本のエルボ管により実現し得ない３０°〜５０°の傾斜角度を必要とする場合に限定して行われている。
【００１１】
なお、水平面に対して３０°未満の傾斜角度を有する傾斜直管は、前述したエルボ管２を４本以上用いることにより構成し得るが、前述したライスセンター、カントリーエレベータにおいては、このような緩やかな傾斜角度を有する搬送管路が採用されることは殆どなく、２本又は３本のエルボ管２を適宜に組み合わせて用い、これらの対向端面を直管３により連結することにより、各工程間にて自然落下により搬送を行わせる搬送管路の実現に対応している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ライスセンター、カントリーエレベータ等において以上の如く実現される搬送管路の施工に際しては、管路の始点と終点との夫々において、２本又は３本のエルボ管を他方との対向端面が正対するように角度調整しつつ取り付け、角度調整されたエルボ管の対向端面間に架設可能な長さの直管を用意し、この直管の両端面に連結用のフランジを取り付けて前記エルボ管の対向端面間に架設する煩雑な作業が必要であり、特に、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された管路の始点と終点との間にて行われるエルボ管の角度調整には高度の熟練が必要とされ、プラント内に多数存在する始点，終点間において現場合わせにより行われるこれらの組み付け作業に多大の手間を要し、このことが、施工期間の短縮、施工コストの削減を阻害する要因となっていた。
【００１３】
また、ライスセンター、カントリーエレベータにおいて採用される搬送管路においては、前述した如く、始点と終点との間に架設される傾斜直管の傾斜角度に適正値が存在し、この適性値は、乾燥前の籾を搬送対象とする場合、詰まりの発生を回避すべく比較的大きく設定され、逆に、十分に乾燥された籾を搬送対象とする場合、落下速度を低く抑えて管路の損傷を防止すべく比較的小さく設定される等、被搬送物の種別に応じて種々に異なる。
【００１４】
従って、前述の如き手順にて搬送管路を構成した後、夫々の傾斜直管の角度を実測し、この実測値が適性範囲内に収まっていない場合、始点及び終点の位置を変更して搬送管路を再構成する等の手直し作業を必要とし、この作業に多大の手間を要するという問題があった。
【００１５】
以上の如き手間の削減のためには、管路の始点及び終点に、曲がり角度の変更が可能な角度自在型のエルボ管を用いることが有効である。しかしながら、ライスセンター、カントリーエレベータの全体に用いれらるエルボ管の数は膨大であり、これらのエルボ管の夫々を角度自在型のエルボ管に置き換えるには多大の費用を伴うという新たな問題が発生する。
【００１６】
また、設計段階において決定される始点及び終点の座標から、必要なエルボ管の曲がり角度、及びこれらのエルボ管を連結する直管の長さを求め、求められた曲がり角度を有するエルボ管及び直管を各別に作製し、これらを用いて対応する始点と終点との間の搬送管路を構成することもできるが、前述の如く膨大な数となる搬送管路の夫々に対して適正な曲がり角度を有するエルボ管を作製するためには、多大の手間と費用とを要するという問題がある。
【００１７】
液体又は気体を搬送対象とする搬送系の場合、始点と終点との間を所望のルートにて連結する搬送管路を自動設計する装置が実用化されている。しかしながら、この種の設計装置は、始点と終点とを連結する直管の傾斜角度を限定することなく、直管と直管とを夫々単一のエルボ管により連結して搬送管路を構成するようにしたものであり、ライスセンター、カントリーエレベータにおける前述の如く構成される搬送管路の設計に利用することはできない。
【００１８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路等、自然落下を利用して被搬送物を搬送する固体搬送管路を、従来現場合わせにて行われていた手順と同様の方法にて自動設計することができ、この種の搬送管路の施工に要する手間を大幅に削減することを可能とする固体搬送感度の設計方法及び設計装置、並びに、その方法を記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体搬送管路の設計方法は、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路をコンピュータを用いて設計する方法であって、前記始点と終点との間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータにより算出し、算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータにより決定し、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下での前記エルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示す実測データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべくコンピュータにより選定する一方、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記実測データに基づいてコンピュータにより夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さをコンピュータにより算出することを特徴とする。
【００２０】
また本発明に係る固体搬送管路の設計装置は、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路を自動設計する設計装置であって、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下でのエルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示す実測データを格納してあるデータファイルと、入力として与えられる前記始点及び終点の位置座標を用い、該始点と終点との間の鉛直面内及び水平面内での傾き角度を算出する傾き算出手段と、該手段により算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数を決定する本数決定手段と、該手段により決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、前記データファイルの格納データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべく選定する角度選定手段と、該手段により選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記データファイルの格納データに基づいて夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さを算出する長さ算出手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
更に本発明に係る記録媒体は、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路を設計する手順をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、入力として与えられる前記始点と終点との位置座標に基づいて両点間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータの演算処理部に算出させるプログラムコード手段と、算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータの演算処理部に決定させるプログラムコード手段と、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下でのエルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示し、コンピュータのデータファイルに格納された実測データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべく選定させるプログラムコード手段と、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記実測データに基づいて夫々求め、これらの結果に基づいて前記直管の長さをコンピュータに算出させるプログラムコード手段とを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、入力として与えられる管路の始点及び終点の位置座標に基づいて、まず両点間の鉛直面内での傾き角度を算出し、この傾き角度を得るために必要なエルボ管の本数を決定する。次いで、決定された本数のエルボ管を先に算出された傾き角度を得るべく組み合わせて始点及び終点に取り付けたときに実現される夫々の対向端面の中心軸の方向及び位置を求める。そして、前記エルボ管の組み合わせ角度を、最初の組み合わせ時を起点として、例えば、所定角度毎に段階的に変更しつつ前記始点側及び終点側にて対向端面の中心軸の方向及び位置を求める手順を繰り返し、両者が略一致する組み合わせ角度を選定する。この選定は、エルボ管の組み合わせ角度を種々に変更して得られた前記対向端面の中心軸の向き及び位置を実測して得られた実測データを、使用本数及び口径毎に整理して記憶させてあるデータファイルを参照して行わせることができる。最後に、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けられたエルボ管の夫々において、他方との対向端面の中心座標を前記実測データを用いて求め、これらの結果に基づいて両者間に架設する傾斜直管の長さを算出する。
【００２３】
このように、従来、施工時に現場合わせにて行われていた手順を自動化し、始点及び終点に取り付けるエルボ管の本数、これらのエルボ管の組み合わせ角度、及びエルボ管間に架設される傾斜直管の長さを予め決定し、必要本数のエルボ管を適正な組み合わせ角度に組み付ける工程、エルボ管を連結する直管を所定長さに切断する工程、及び切断された直管の両端に連結用のフランジを取り付ける工程を工場内にて実施でき、現場での施工に際しては、複数か所の始点と終点とに予め組み付けられたエルボ管を取り付け、これらを対応する直管により連結する作業のみを行えばよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る固体搬送管路の設計装置の構成を示すブロック図である。図示の如く本発明に係る管路設計装置１は、夫々演算処理部として構成された傾き算出部１０、本数決定部１１、組み合わせ角度選定部１２、及び直管長さ算出部１３を備え、また、種々に組み合わせたエルボ管の実測データを、本数及び口径毎に整理して記憶させてあるデータファイル１４を備えて構成されている。
【００２５】
以上の如く構成された管路設計装置１の入力側には、キーボード、マウス等の入力部１５が接続されており、該入力部１５の操作により、管路設計装置１において後述する手順にて行われる固体搬送管路の設計に用いられる入力情報が与えられるようになしてある。また管路設計装置１の出力側には、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示部１６が接続されており、該表示部１６には、管路設計装置１において後述する手順にて行われる固体搬送管路の設計の結果が表示されるようになしてある。
【００２６】
図２は、管路設計装置１での設計対象となる固体搬送管路の側面図、図３は、同じく平面図である。管路設計装置１は、前述したライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路等、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて適宜に設定された始点Ａと終点Ｂとの間を、これら両点Ａ，Ｂに取り付けた所定の曲がり角度を有する各複数本（図においては２本）のエルボ管２，２と、これらのエルボ管２，２の他方との対向端面間に架設された直管３とにより連結し、上位置にある始点Ａから下位置にある終点Ｂに向けて、その内部での自然落下により被搬送物を搬送する構成とした搬送管路を設計対象とする。
【００２７】
図２及び図３に示す如き搬送管路を構成するためには、互いに組み合わされて始点Ａ及び終点Ｂに一端部を取り付けられたエルボ管２，２の他端面が正対し、これらの端面同士を単一の直管３により連結し得るようにする必要がある。図４は、始点Ａ及び終点Ｂに取り付けられるエルボ管２の側面図である。このエルボ管２は、図示の如く、所定の曲がり角度（一般的には２０°）を有する曲管２ａの両端部に接続用のフランジ２ｂ，２ｂを周設して構成されており、２本を組み合わせる場合、夫々の一端側のフランジ２ｂ，２ｂを突き合わせ、この突き合わせ部において両管２，２を軸回りに回転させて、適宜の回転位置にて前記フランジ２ｂ，２ｂを２つ割り式の固定バンド２０により外側から締め付けて一体化する。
【００２８】
図５は、このように用いられる固定バンド２０の一例を示す斜視図である。この固定バンド２０は、重ね合わされたフランジ２ｂ，２ｂへの嵌め込みが可能な半円形の締め付け環２１，２１と、これらの両端部に半径方向外向きに突設された各一対の止めブラケット２２，２２とを備えてなり、図示の如く、２分割された締め付け環２１，２１の夫々を前記フランジ２ｂ，２ｂの半部に夫々嵌め合わせ、このとき互いに対向するねじ止めブラケット２２，２２を止めねじ２３により連結して、前記フランジ２ｂ，２ｂ及びこれらを備えるエルボ管２，２を一体化すべく用いられる。
【００２９】
このような固定バンド２０を用いることによりエルボ管２，２は、連結側のフランジ２ｂ，２ｂの端面内において、夫々の軸回りの相対位置を適宜に変更して組み合わせることができる。この組み合わせは、前記図８に示す如く、両エルボ管２，２の曲がりの方向を同向きとした状態と、両エルボ管２，２の曲がりの方向を逆向きとした状態との間にて適宜に選定することができる。このように組み合わされたエルボ管２，２は、図２に示す如く、水平面内の下向き又は上向きの開口として形成された始点Ａ、終点Ｂの夫々に、一方のエルボ管２の他端側のフランジ２ｂを介して取り付けられ、このとき、他方のエルボ管２の他端側のフランジ２ｂ間に架設された直管３は、水平面に対して５０°〜９０°なる傾き角度θを有する傾斜直管となる。なお、このようなエルボ管２と直管３の連結においても、図５に示す如く構成された固定バンド２０が用いられる。
【００３０】
前記直管３の傾き角度は、始点Ａ，終点Ｂに取り付けた各２本のエルボ管２，２において、他方と対向するフランジ２ｂ面が水平面との間に形成する傾き角度に応じて定まり、この傾き角度は、エルボ管２，２の組み合わせ角度、即ち、両エルボ管２，２の突き合わせ面内における相対角度（組み合わせ角度）に応じて変化する。図８に示す２通りの組み合わせ状態は、両エルボ管２，２の軸心線が共通面内に含まれる特殊な状態であり、（ａ）に示す状態から（ｂ）に示す状態までの間には、始点Ａ又は終点Ｂに固定された基端側のエルボ管２に対し、直管３との連結される先端側のエルボ管２を １８０°回転させる必要がある。
【００３１】
図８（ａ）に示す状態を、前記組み合わせ角度が０°である第１の基準状態とし、図８（ｂ）に示す状態を、前記組み合わせ角度が １８０°である第２の基準状態とした場合、先端側のエルボ管２に取り付けられる直管３の傾斜角度θは、前記第１の基準状態において５０°、前記第２の基準状態において９０°となり、第１の基準状態と第２の基準状態との間にて組み合わせ角度を変更することにより、５０°〜９０°の角度範囲にて連続的に変化させることができる。
【００３２】
ところが、前記第１，第２の基準状態以外の組み合わせ角度においては、エルボ管２，２の軸心線は、前述の如く共通の面内に含まれなくなり、直管３の連結部となる先端側のエルボ管２のフランジ２ｂ面における中心軸の方向は、エルボ管２，２の突き合わせ面内にて １８０°の角度範囲にて変化し、このフランジ２ｂ面に連結される直管３の水平面内での向きが変化する。
【００３３】
従って、始点Ａと終点Ｂとの間での直管３による連結を可能とするには、始点Ａ及び終点Ｂに取り付けた各２個のエルボ管２，２の組み合わせ角度を変え、両者の対向端面の傾き角度を鉛直面内にて一致させると共に、この組み合わせ角度の変更に応じて始点Ａ及び終点Ｂに取り付けられた基端側のエルボ管２を取り付け面内にて回転させ、始点Ａ側及び終点Ｂ側のエルボ管２，２の対向端面の傾き角度を鉛直面内にて一致させる必要がある。
【００３４】
本発明に係る管路設計装置１のデータファイル１４には、エルボ管２，２を種々の組み合わせ角度にて組み付け、一方のエルボ管２を、始点Ａ，終点Ｂ等の水平面に種々に方向を変えて取り付けた場合における他方のエルボ管２の先端側フランジ２ｂの中心軸の位置、及び方向が、前記始点Ａ及び終点Ｂの座標を原点として適宜に設定された３次元の座標系において測定して得られた実測データが格納されており、管路設計装置１においては、このデータファイル１４に格納された実測データを参照し、以下に示す手順にて始点Ａと終点Ｂとを連結する固体搬送管路の設計が行われる。
【００３５】
図６は、管路設計装置１において行われる管路設計の手順を示すフローチャートである。管路設計装置１の動作は、入力側に接続された前記入力部１５の操作により、前記始点Ａ及び終点Ｂの位置、並びに使用する管の口径が入力され、演算の開始を指令する所定の操作が行われたことを条件として開始される。始点Ａ及び終点Ｂの位置は、水平面をＸＹ平面として適宜に設定された３次元座標系における座標値として与えられる。この座標値の入力は、キーボードの操作により数値入力するようにしてもよく、また、プラント全体の設計を行うＣＡＤ装置からの入力により表示部１６に表示させた画像上にて、マウスにより始点Ａ及び終点Ｂを指定することにより座標値を入力する構成としてもよい。
【００３６】
以上の如く入力される始点Ａ及び終点Ｂの座標値は、前記傾き算出部１０に与えられ、該傾き算出部１０においては、これらの座標値を用いて、始点Ａと終点Ｂとの間の鉛直面内の傾き角度θ０ 、水平面内での傾き角度α０ が算出される。（ステップ１）。前述の如く始点Ａ及び終点Ｂの座標値は、水平面をＸＹ平面とする３次元座標内にて与えられるから、前記θ０ 及びα０ は、単純な幾何学演算により求めることができる。
【００３７】
このように求められたθ０ 及びα０ の算出値は、本数決定部１１に与えられる。本数決定部１１においては、与えられた鉛直面内での傾き角度θ０ を用い、始点Ａ及び終点Ｂに取り付けるべきエルボ管２の本数Ｎを決定する。この決定に際しては、まず、θ０ が７０°に略等しいか否かを判定し（ステップ２）、θ０ ≒７０°である場合、エルボ管２の必要本数Ｎを１とする（ステップ３）。一方、ステップ２での判定の結果、θ０ ≠７０°であった場合、次いで、前記θ０ が５０°以上であるか否かを判定し（ステップ４）、θ０ ≧５０°である場合、エルボ管２の必要本数Ｎを２とし（ステップ５）、θ０ ＜５０°である場合、エルボ管２の必要本数Ｎを３とする（ステップ６）。
【００３８】
このような必要本数の決定は、前述の如く、２０°の曲がり角度を有するエルボ管２を２本組み合わせた場合、５０°〜９０°の傾斜角度を有して傾斜する直管３の架設に対応し得ることによる。エルボ管２を３本組み合わせた場合、架設可能範囲は拡大し、３０°〜９０°の傾斜角度に対応することができるが、３本のエルボ管２，２，２を使用した場合、夫々の組み合わせが複雑となり、後述する組み合わせ角度の選定に時間を要することから、θ０ ≧５０°である場合には、エルボ管２の必要本数Ｎを２本として対応する。また、３本のエルボ管２，２，２の使用を避けることにより、プラント全体でのエルボ管２の使用本数の削減を図ることもできる。またθ０ ≒７０°である場合には、１本のエルボ管２の使用により対応し得る可能性があることから、必要本数Ｎを１として対応の可能性を探る。
【００３９】
以上の如く本数決定部１１にて決定されたエルボ管２の必要本数Ｎは、組み合わせ角度選定部１２に与えられている。該組み合わせ角度選定部１２は、前記データファイル１４と格納データの読出しが可能に接続されている。このデータファイル１４には、前述の如く、種々に組み合わせたエルボ管の実測データを、本数及び口径毎に整理して記憶させてあるから、前記必要本数Ｎが与えられた組み合わせ角度選定部１２は、この必要本数Ｎと、入力部１５からの入力により指定された使用する管の口径とを用い、データファイル１４内部の対応する格納データを参照して、始点Ａ側及び終点Ｂ側に取り付けたエルボ管の組み合わせ角度を、これらの対向端面の中心軸を略一致させるべく、即ち、対向端面を正対させるべく選定する。
【００４０】
具体的には、まず、先に算出された始点Ａと終点Ｂとの間の鉛直面内及び水平面内での傾き角度θ０ 及びα０ とを用い、これらが得られるような組み合わせ角度に対応する格納データをデータファイル１４から読出し、これらを、始点Ａと終点Ｂとに夫々取り付けたときの対向端面の中心軸の方向、及び位置を求め、これらが共通の直線上にて略一致しているか否かを判定する（ステップ７）。なおこの判定は、前後に適宜の許容範囲を設定して比較的ラフに行われる。
【００４１】
前記ステップ７にて一致していないと判定された場合、まず先に決定されたエルボ管２の必要本数Ｎが１本であるか否かを判定し（ステップ８）、１本である場合、必要本数Ｎに１を加え（ステップ９）、必要本数Ｎを２本としてステップ７に戻る。一方、ステップ８での判定の結果、Ｎが１でない場合には、前記データファイル１４から次なる組み合わせ角度を読出す。
【００４２】
データファイル１４に格納された格納データは、エルボ管２，２の突き合わせ部における相対的な回転角度と、始点Ａ及び終点Ｂにおける取り付け角度との組み合わせに応じて整理されている。組み合わせ角度選定部１２は、まず前記回転角度が予め設定された許容範囲内にあるか否かを調べ（ステップ１０）、許容範囲内にある場合、この回転角度を所定角度だけ変更して（ステップ１１）ステップ７に戻り、変更された組み合わせに対応する格納データをデータファイル１４から読出し、このデータに基づいて更なる判定を行わせる。
【００４３】
一方、現状における回転角度が許容範囲を超えている場合、次に前記取り付け角度が予め設定された許容範囲内にあるか否かを調べ（ステップ１２）、許容範囲内にある場合、この取り付け角度を所定角度だけ変更して（ステップ１３）ステップ７に戻り、変更された組み合わせに対応する格納データをデータファイル１４から読出し、このデータに基づいて更なる判定を行わせる。
【００４４】
ステップ１２での判定の結果、エルボ管２の取り付け角度が回転角度と共に許容範囲を超えていると判定された場合、エルボ管２の必要本数Ｎに１を加え（ステップ１４）、新たな必要本数Ｎが３本以内であるか否かを調べ（ステップ１５）、必要本数Ｎが３本以内である場合、ステップ７に戻って新たな必要本数Ｎに対応する格納データに基づいて前述した処理を繰り返し、必要本数Ｎが３本を超えている場合、満足すべき搬送管路の構成が不能であると判定し、出力側の表示部１６に所定の表示を行わせて（ステップ１６）、一連の動作を終了する。
【００４５】
以上の組み合わせ角度選定部１２の動作により、始点Ａ又は終点Ｂに取り付けられた２本又は３本のエルボ管の対向端面が正対するか否かの判定が、夫々の相対的な回転角度、始点Ａ又は終点Ｂにおける取り付け角度を逐次変更しつつ繰り返され、ステップ７での判定が是となることにより、前記対向面が正対する組み合わせ角度（突き合わせ部における回転角度、及び始点Ａ、終点Ｂでの取り付け角度）が選定されることとなる。
【００４６】
組み合わせ角度選定部１２にて組み合わせ角度が選定されると、これに対応する対向端面の中心点の座標が前記データファイル１４から読み出され、前記直管長さ算出部１３に与えられる。直管長さ算出部１３においては、与えられた中心点の座標を用い、これらの間に架設される直管３の長さが算出され（ステップ１７）、管路設計装置１は、以上の如く算出された直管３の長さ、水平面に対する傾き角度、エルボ管２の必要本数、エルボ管の組み合わせ角度を表示部１６に表示させて（ステップ１８）、一連の動作を終了する。
【００４７】
表示部１６における表示は、単純な数値表示により行わせてもよく、また、プラント全体の設計を行うＣＡＤ装置からの入力により表示部１６に表示させた画像上に、決定された搬送管路を重ねて画像表示させるようにしてもよい。
【００４８】
このように本発明に係る管路設計装置１によれば、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点との間に、両点に取り付けた各複数のエルボ管の対向面間を直管により連結して構成される固体搬送管路を、始点、終点の位置座標、及び使用する管の口径を入力として自動設計することができる。従って、従来現場合わせにて行われていたエルボ管の取り付け角度の調整、これらの間に架設する直管の切断等の各種の作業が不要となり、施工に際しては、自動設計の結果に従って予め組み合わせたエルボ管と、予め切断された直管とを組み付ければよく、この種の搬送管路を備えるライスセンター、カントリーエレベータの施工期間の短縮に寄与することができる。
【００４９】
なお以上の実施の形態においては、ライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路について説明したが、本発明に係る固体搬送管路の設計方法の適用範囲はこれに限らず、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点との間にて、自然落下により搬送を行わせる構成とした固体搬送管路の設計全般に適用し得ることは言うまでもない。
【００５０】
また以上の実施の形態においては、本発明に係る固体搬送管路の設計方法の実施に、専用の装置（搬送管路設計装置１）を用いた場合について述べたが、前述した各手順をコンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段として記録してある記録媒体を汎用のコンピュータに装着し、該コンピュータに装備された演算処理部としてのＣＰＵ、及び記憶手段としてのＲＡＭを利用して本発明方法を実施することもまた可能である。
【００５１】
図７は、このような実施の形態を示す模式図である。図中ＲＭは、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体であり、この記録媒体ＲＭには、管路始点と終点との位置座標に基づいて両点間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータに算出させるプログラムコードＰＣ１１と、算出された傾き角度に基づいて始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータに決定させるプログラムコードＰＣ１２と、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべくコンピュータに選定させるプログラムコードＰＣ１３と、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面に架設される直管の長さをコンピュータに算出させるプログラムコードＰＣ１４とを含むコンピュータプログラムが記録してある。
【００５２】
このような記録媒体ＲＭを汎用コンピュータＣのディスクドライブＤに装着して読込みを実行させると、該コンピュータＣは、前記録媒体ＲＭに記録されたコンピュータプログラムをロードし、前記図６に示す各ステップが実行されて、所望の搬送管路の設計が自動的に行われる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る固体搬送管路の設計方法及び設計装置、並びに記録媒体においては、始点と終点との間を傾斜直管により連結し、その内部での自然落下により固体を搬送するようにした搬送管路の設計が、前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の数の決定、これらの組み合わせ角度選定、これらの間に架設される直管の長さの算出等、従来の現場合わせにて行われていた作業を含めて自動化されるから、これらの作業を工場内にて実施でき、現場での施工に際しては、管路の始点と終点とに予め組み付けられたエルボ管を取り付け、これらを対応する長さに予め切断された直管により連結する作業のみを行えばよくなり、ライスセンター、カントリーエレベータ等、この種の搬送管路を備えるプラントの施工期間の短縮に寄与することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体搬送管路の設計装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る固体搬送管路の設計装置での設計対象となる固体搬送管路の側面図である。
【図３】本発明に係る固体搬送管路の設計装置での設計対象となる固体搬送管路の平面図である。
【図４】始点及び終点に取り付けられるエルボ管の側面図である。
【図５】エルボ管の連結に用いられる固定バンドの斜視図である。
【図６】本発明に係る固体搬送管路の設計方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す模式図である。
【図８】２本のエルボ管の組み合わせ状態の説明図である。
【符号の説明】
１ 管路設計装置
１０ 傾き算出部
１１ 本数決定部
１２ 組み合わせ角度選定部
１３ 直管長さ算出部
１４ データファイル
２ エルボ管
３ 直管
Ａ 始点
Ｂ 終点
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送対象となる粒状又は粉状の固体搬送物を、その内部での自然落下を利用して搬送すべく用いられる固体搬送管路の設計方法、並びに、その実施に用いる設計装置及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における農業の近代化に伴い、従来農家毎に行われていた稲の乾燥、籾すり等の後処理、更には、その後の出荷又は貯蔵までの工程を、機械化により効率的に一括して行わせるようにした農業プラント（ライスセンター、カントリーエレベータ等）が各地に建設されるようになっている。
【０００３】
この種の農業プラントにおいては、各処理工程を経て出荷又は貯蔵されるまでの間の搬送が、籾、麦等の固体を対象としてなされることから、各農家から入荷される籾を適宜の昇降手段によりプラント最上部にまで一旦持ち上げ、夫々の処理工程に向けて架設された搬送管路の内部を自然落下させて所望の工程に送り込むことにより、工程間の搬送に要する動力消費を可及的に低減する搬送方式が採用されている。
【０００４】
このように自然落下を利用して搬送を行わせるための搬送管路においては、その中途部での被搬送物の詰まりの発生を防ぐと共に、内部を落下する被搬送物の衝突による管路内壁の損傷を防ぐことが重要であり、従来から、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定される管路の始点と終点との間を、適宜の傾斜角度を有する直管により連結し、該直管の内部での被搬送物の落下を適正な速度にて滑らかに生ぜしめ、詰まりの発生及び管路の損傷を併せて防ぐようにしている。
【０００５】
ところが、前述したライスセンター、カントリーエレベータにおいて、前述した管路の始点及び終点は、水平面内に設定されることが多く、また、前記始点及び終点の位置は、プラント全体の工程レイアウトに応じて決定されるため、これらを連結するための直管の傾斜角度は種々に異なり、前述した搬送管路を、一様な傾斜角度を有する直管により一義的に構成することはできない。
【０００６】
そこで従来においては、前記始点及び終点の夫々に、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りに角度をずらせて組み合わせることにより全体としての曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらの他端面が互いに正対するように位置決めし、対向端面同士を直管により連結することにより、各工程間の搬送管路を構成している。
【０００７】
前記エルボ管としては、一般的には、２０°前後の曲がり角度を有するするエルボ管が用いられている。例えば、図８に示す如く、２０°の曲がり角度を有する２本のエルボ管２，２を用い、これらを図８（ａ）に示す如く、夫々の曲がりの方向が一致するように連結した場合、両端面間の曲がり角度は４０°となり、このように組み合わされたエルボ管２，２の一端面を水平面に取り付けたとき、他端面に取り付けられた直管３は、水平面に対して略５０°の傾斜角度を有することとなる。
【０００８】
逆に図８（ｂ）に示す如く、前記２本のエルボ管２，２を夫々の曲がりの方向が逆向きとなるように連結した場合、両端面は互いに平行をなし、このように組み合わされたエルボ管２，２の一端面を水平面に取り付けた場合、他端面に取り付けられた直管３は、水平面に対して略直角に立ち上がり、水平面に対して９０°の傾斜角度を有する傾斜直管となる。
【０００９】
更に、図８（ａ）と図８（ｂ）との中間的な傾斜角度、即ち、５０°〜９０°なる傾斜角度を有する傾斜直管は、前記２本のエルボ管２，２を両者の連結部での軸回りの相対角度を変えて組み合わせることにより適宜に実現することができる。前述したライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路は、適宜に設定された管路の始点と終点とに、以上の如くに角度調整して組み合わされたエルボ管２，２を取り付け、互いに正対する対向端面を直管３によって連結することにより構成されている。
【００１０】
同様に、２０°の曲がり角度を有するエルボ管２を３本用いた場合、水平面に対して３０°〜９０°の角度をなす傾斜直管を適宜に実現することができ、これによりより広範囲の傾斜を有する搬送管路を構成することができる。但し、３本のエルボ管を用いる場合、夫々の間の組み合わせの自由度が増し、角度調整に要する手間が増大することから、３本のエルボ管の使用は、２本のエルボ管により実現し得ない３０°〜５０°の傾斜角度を必要とする場合に限定して行われている。
【００１１】
なお、水平面に対して３０°未満の傾斜角度を有する傾斜直管は、前述したエルボ管２を４本以上用いることにより構成し得るが、前述したライスセンター、カントリーエレベータにおいては、このような緩やかな傾斜角度を有する搬送管路が採用されることは殆どなく、２本又は３本のエルボ管２を適宜に組み合わせて用い、これらの対向端面を直管３により連結することにより、各工程間にて自然落下により搬送を行わせる搬送管路の実現に対応している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ライスセンター、カントリーエレベータ等において以上の如く実現される搬送管路の施工に際しては、管路の始点と終点との夫々において、２本又は３本のエルボ管を他方との対向端面が正対するように角度調整しつつ取り付け、角度調整されたエルボ管の対向端面間に架設可能な長さの直管を用意し、この直管の両端面に連結用のフランジを取り付けて前記エルボ管の対向端面間に架設する煩雑な作業が必要であり、特に、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された管路の始点と終点との間にて行われるエルボ管の角度調整には高度の熟練が必要とされ、プラント内に多数存在する始点，終点間において現場合わせにより行われるこれらの組み付け作業に多大の手間を要し、このことが、施工期間の短縮、施工コストの削減を阻害する要因となっていた。
【００１３】
また、ライスセンター、カントリーエレベータにおいて採用される搬送管路においては、前述した如く、始点と終点との間に架設される傾斜直管の傾斜角度に適正値が存在し、この適性値は、乾燥前の籾を搬送対象とする場合、詰まりの発生を回避すべく比較的大きく設定され、逆に、十分に乾燥された籾を搬送対象とする場合、落下速度を低く抑えて管路の損傷を防止すべく比較的小さく設定される等、被搬送物の種別に応じて種々に異なる。
【００１４】
従って、前述の如き手順にて搬送管路を構成した後、夫々の傾斜直管の角度を実測し、この実測値が適性範囲内に収まっていない場合、始点及び終点の位置を変更して搬送管路を再構成する等の手直し作業を必要とし、この作業に多大の手間を要するという問題があった。
【００１５】
以上の如き手間の削減のためには、管路の始点及び終点に、曲がり角度の変更が可能な角度自在型のエルボ管を用いることが有効である。しかしながら、ライスセンター、カントリーエレベータの全体に用いれらるエルボ管の数は膨大であり、これらのエルボ管の夫々を角度自在型のエルボ管に置き換えるには多大の費用を伴うという新たな問題が発生する。
【００１６】
また、設計段階において決定される始点及び終点の座標から、必要なエルボ管の曲がり角度、及びこれらのエルボ管を連結する直管の長さを求め、求められた曲がり角度を有するエルボ管及び直管を各別に作製し、これらを用いて対応する始点と終点との間の搬送管路を構成することもできるが、前述の如く膨大な数となる搬送管路の夫々に対して適正な曲がり角度を有するエルボ管を作製するためには、多大の手間と費用とを要するという問題がある。
【００１７】
液体又は気体を搬送対象とする搬送系の場合、始点と終点との間を所望のルートにて連結する搬送管路を自動設計する装置が実用化されている。しかしながら、この種の設計装置は、始点と終点とを連結する直管の傾斜角度を限定することなく、直管と直管とを夫々単一のエルボ管により連結して搬送管路を構成するようにしたものであり、ライスセンター、カントリーエレベータにおける前述の如く構成される搬送管路の設計に利用することはできない。
【００１８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路等、自然落下を利用して被搬送物を搬送する固体搬送管路を、従来現場合わせにて行われていた手順と同様の方法にて自動設計することができ、この種の搬送管路の施工に要する手間を大幅に削減することを可能とする固体搬送感度の設計方法及び設計装置、並びに、その方法を記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体搬送管路の設計方法は、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路をコンピュータを用いて設計する方法であって、前記始点と終点との間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータにより算出し、算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータにより決定し、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下での前記エルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示す実測データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべくコンピュータにより選定する一方、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記実測データに基づいてコンピュータにより夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さをコンピュータにより算出することを特徴とする。
【００２０】
また本発明に係る固体搬送管路の設計装置は、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路を自動設計する設計装置であって、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下でのエルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示す実測データを格納してあるデータファイルと、入力として与えられる前記始点及び終点の位置座標を用い、該始点と終点との間の鉛直面内及び水平面内での傾き角度を算出する傾き算出手段と、該手段により算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数を決定する本数決定手段と、該手段により決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、前記データファイルの格納データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべく選定する角度選定手段と、該手段により選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記データファイルの格納データに基づいて夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さを算出する長さ算出手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
更に本発明に係る記録媒体は、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路を設計する手順をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、入力として与えられる前記始点と終点との位置座標に基づいて両点間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータの演算処理部に算出させるプログラムコード手段と、算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータの演算処理部に決定させるプログラムコード手段と、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下でのエルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示し、コンピュータのデータファイルに格納された実測データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべく選定させるプログラムコード手段と、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記実測データに基づいて夫々求め、これらの結果に基づいて前記直管の長さをコンピュータに算出させるプログラムコード手段とを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、入力として与えられる管路の始点及び終点の位置座標に基づいて、まず両点間の鉛直面内での傾き角度を算出し、この傾き角度を得るために必要なエルボ管の本数を決定する。次いで、決定された本数のエルボ管を先に算出された傾き角度を得るべく組み合わせて始点及び終点に取り付けたときに実現される夫々の対向端面の中心軸の方向及び位置を求める。そして、前記エルボ管の組み合わせ角度を、最初の組み合わせ時を起点として、例えば、所定角度毎に段階的に変更しつつ前記始点側及び終点側にて対向端面の中心軸の方向及び位置を求める手順を繰り返し、両者が略一致する組み合わせ角度を選定する。この選定は、エルボ管の組み合わせ角度を種々に変更して得られた前記対向端面の中心軸の向き及び位置を実測して得られた実測データを、使用本数及び口径毎に整理して記憶させてあるデータファイルを参照して行わせることができる。最後に、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けられたエルボ管の夫々において、他方との対向端面の中心座標を前記実測データを用いて求め、これらの結果に基づいて両者間に架設する傾斜直管の長さを算出する。
【００２３】
このように、従来、施工時に現場合わせにて行われていた手順を自動化し、始点及び終点に取り付けるエルボ管の本数、これらのエルボ管の組み合わせ角度、及びエルボ管間に架設される傾斜直管の長さを予め決定し、必要本数のエルボ管を適正な組み合わせ角度に組み付ける工程、エルボ管を連結する直管を所定長さに切断する工程、及び切断された直管の両端に連結用のフランジを取り付ける工程を工場内にて実施でき、現場での施工に際しては、複数か所の始点と終点とに予め組み付けられたエルボ管を取り付け、これらを対応する直管により連結する作業のみを行えばよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る固体搬送管路の設計装置の構成を示すブロック図である。図示の如く本発明に係る管路設計装置１は、夫々演算処理部として構成された傾き算出部１０、本数決定部１１、組み合わせ角度選定部１２、及び直管長さ算出部１３を備え、また、種々に組み合わせたエルボ管の実測データを、本数及び口径毎に整理して記憶させてあるデータファイル１４を備えて構成されている。
【００２５】
以上の如く構成された管路設計装置１の入力側には、キーボード、マウス等の入力部１５が接続されており、該入力部１５の操作により、管路設計装置１において後述する手順にて行われる固体搬送管路の設計に用いられる入力情報が与えられるようになしてある。また管路設計装置１の出力側には、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示部１６が接続されており、該表示部１６には、管路設計装置１において後述する手順にて行われる固体搬送管路の設計の結果が表示されるようになしてある。
【００２６】
図２は、管路設計装置１での設計対象となる固体搬送管路の側面図、図３は、同じく平面図である。管路設計装置１は、前述したライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路等、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて適宜に設定された始点Ａと終点Ｂとの間を、これら両点Ａ，Ｂに取り付けた所定の曲がり角度を有する各複数本（図においては２本）のエルボ管２，２と、これらのエルボ管２，２の他方との対向端面間に架設された直管３とにより連結し、上位置にある始点Ａから下位置にある終点Ｂに向けて、その内部での自然落下により被搬送物を搬送する構成とした搬送管路を設計対象とする。
【００２７】
図２及び図３に示す如き搬送管路を構成するためには、互いに組み合わされて始点Ａ及び終点Ｂに一端部を取り付けられたエルボ管２，２の他端面が正対し、これらの端面同士を単一の直管３により連結し得るようにする必要がある。図４は、始点Ａ及び終点Ｂに取り付けられるエルボ管２の側面図である。このエルボ管２は、図示の如く、所定の曲がり角度（一般的には２０°）を有する曲管２ａの両端部に接続用のフランジ２ｂ，２ｂを周設して構成されており、２本を組み合わせる場合、夫々の一端側のフランジ２ｂ，２ｂを突き合わせ、この突き合わせ部において両管２，２を軸回りに回転させて、適宜の回転位置にて前記フランジ２ｂ，２ｂを２つ割り式の固定バンド２０により外側から締め付けて一体化する。
【００２８】
図５は、このように用いられる固定バンド２０の一例を示す斜視図である。この固定バンド２０は、重ね合わされたフランジ２ｂ，２ｂへの嵌め込みが可能な半円形の締め付け環２１，２１と、これらの両端部に半径方向外向きに突設された各一対の止めブラケット２２，２２とを備えてなり、図示の如く、２分割された締め付け環２１，２１の夫々を前記フランジ２ｂ，２ｂの半部に夫々嵌め合わせ、このとき互いに対向するねじ止めブラケット２２，２２を止めねじ２３により連結して、前記フランジ２ｂ，２ｂ及びこれらを備えるエルボ管２，２を一体化すべく用いられる。
【００２９】
このような固定バンド２０を用いることによりエルボ管２，２は、連結側のフランジ２ｂ，２ｂの端面内において、夫々の軸回りの相対位置を適宜に変更して組み合わせることができる。この組み合わせは、前記図８に示す如く、両エルボ管２，２の曲がりの方向を同向きとした状態と、両エルボ管２，２の曲がりの方向を逆向きとした状態との間にて適宜に選定することができる。このように組み合わされたエルボ管２，２は、図２に示す如く、水平面内の下向き又は上向きの開口として形成された始点Ａ、終点Ｂの夫々に、一方のエルボ管２の他端側のフランジ２ｂを介して取り付けられ、このとき、他方のエルボ管２の他端側のフランジ２ｂ間に架設された直管３は、水平面に対して５０°〜９０°なる傾き角度θを有する傾斜直管となる。なお、このようなエルボ管２と直管３の連結においても、図５に示す如く構成された固定バンド２０が用いられる。
【００３０】
前記直管３の傾き角度は、始点Ａ，終点Ｂに取り付けた各２本のエルボ管２，２において、他方と対向するフランジ２ｂ面が水平面との間に形成する傾き角度に応じて定まり、この傾き角度は、エルボ管２，２の組み合わせ角度、即ち、両エルボ管２，２の突き合わせ面内における相対角度（組み合わせ角度）に応じて変化する。図８に示す２通りの組み合わせ状態は、両エルボ管２，２の軸心線が共通面内に含まれる特殊な状態であり、（ａ）に示す状態から（ｂ）に示す状態までの間には、始点Ａ又は終点Ｂに固定された基端側のエルボ管２に対し、直管３との連結される先端側のエルボ管２を １８０°回転させる必要がある。
【００３１】
図８（ａ）に示す状態を、前記組み合わせ角度が０°である第１の基準状態とし、図８（ｂ）に示す状態を、前記組み合わせ角度が １８０°である第２の基準状態とした場合、先端側のエルボ管２に取り付けられる直管３の傾斜角度θは、前記第１の基準状態において５０°、前記第２の基準状態において９０°となり、第１の基準状態と第２の基準状態との間にて組み合わせ角度を変更することにより、５０°〜９０°の角度範囲にて連続的に変化させることができる。
【００３２】
ところが、前記第１，第２の基準状態以外の組み合わせ角度においては、エルボ管２，２の軸心線は、前述の如く共通の面内に含まれなくなり、直管３の連結部となる先端側のエルボ管２のフランジ２ｂ面における中心軸の方向は、エルボ管２，２の突き合わせ面内にて １８０°の角度範囲にて変化し、このフランジ２ｂ面に連結される直管３の水平面内での向きが変化する。
【００３３】
従って、始点Ａと終点Ｂとの間での直管３による連結を可能とするには、始点Ａ及び終点Ｂに取り付けた各２個のエルボ管２，２の組み合わせ角度を変え、両者の対向端面の傾き角度を鉛直面内にて一致させると共に、この組み合わせ角度の変更に応じて始点Ａ及び終点Ｂに取り付けられた基端側のエルボ管２を取り付け面内にて回転させ、始点Ａ側及び終点Ｂ側のエルボ管２，２の対向端面の傾き角度を鉛直面内にて一致させる必要がある。
【００３４】
本発明に係る管路設計装置１のデータファイル１４には、エルボ管２，２を種々の組み合わせ角度にて組み付け、一方のエルボ管２を、始点Ａ，終点Ｂ等の水平面に種々に方向を変えて取り付けた場合における他方のエルボ管２の先端側フランジ２ｂの中心軸の位置、及び方向が、前記始点Ａ及び終点Ｂの座標を原点として適宜に設定された３次元の座標系において測定して得られた実測データが格納されており、管路設計装置１においては、このデータファイル１４に格納された実測データを参照し、以下に示す手順にて始点Ａと終点Ｂとを連結する固体搬送管路の設計が行われる。
【００３５】
図６は、管路設計装置１において行われる管路設計の手順を示すフローチャートである。管路設計装置１の動作は、入力側に接続された前記入力部１５の操作により、前記始点Ａ及び終点Ｂの位置、並びに使用する管の口径が入力され、演算の開始を指令する所定の操作が行われたことを条件として開始される。始点Ａ及び終点Ｂの位置は、水平面をＸＹ平面として適宜に設定された３次元座標系における座標値として与えられる。この座標値の入力は、キーボードの操作により数値入力するようにしてもよく、また、プラント全体の設計を行うＣＡＤ装置からの入力により表示部１６に表示させた画像上にて、マウスにより始点Ａ及び終点Ｂを指定することにより座標値を入力する構成としてもよい。
【００３６】
以上の如く入力される始点Ａ及び終点Ｂの座標値は、前記傾き算出部１０に与えられ、該傾き算出部１０においては、これらの座標値を用いて、始点Ａと終点Ｂとの間の鉛直面内の傾き角度θ０ 、水平面内での傾き角度α０ が算出される。（ステップ１）。前述の如く始点Ａ及び終点Ｂの座標値は、水平面をＸＹ平面とする３次元座標内にて与えられるから、前記θ０ 及びα０ は、単純な幾何学演算により求めることができる。
【００３７】
このように求められたθ０ 及びα０ の算出値は、本数決定部１１に与えられる。本数決定部１１においては、与えられた鉛直面内での傾き角度θ０ を用い、始点Ａ及び終点Ｂに取り付けるべきエルボ管２の本数Ｎを決定する。この決定に際しては、まず、θ０ が７０°に略等しいか否かを判定し（ステップ２）、θ０ ≒７０°である場合、エルボ管２の必要本数Ｎを１とする（ステップ３）。一方、ステップ２での判定の結果、θ０ ≠７０°であった場合、次いで、前記θ０ が５０°以上であるか否かを判定し（ステップ４）、θ０ ≧５０°である場合、エルボ管２の必要本数Ｎを２とし（ステップ５）、θ０ ＜５０°である場合、エルボ管２の必要本数Ｎを３とする（ステップ６）。
【００３８】
このような必要本数の決定は、前述の如く、２０°の曲がり角度を有するエルボ管２を２本組み合わせた場合、５０°〜９０°の傾斜角度を有して傾斜する直管３の架設に対応し得ることによる。エルボ管２を３本組み合わせた場合、架設可能範囲は拡大し、３０°〜９０°の傾斜角度に対応することができるが、３本のエルボ管２，２，２を使用した場合、夫々の組み合わせが複雑となり、後述する組み合わせ角度の選定に時間を要することから、θ０ ≧５０°である場合には、エルボ管２の必要本数Ｎを２本として対応する。また、３本のエルボ管２，２，２の使用を避けることにより、プラント全体でのエルボ管２の使用本数の削減を図ることもできる。またθ０ ≒７０°である場合には、１本のエルボ管２の使用により対応し得る可能性があることから、必要本数Ｎを１として対応の可能性を探る。
【００３９】
以上の如く本数決定部１１にて決定されたエルボ管２の必要本数Ｎは、組み合わせ角度選定部１２に与えられている。該組み合わせ角度選定部１２は、前記データファイル１４と格納データの読出しが可能に接続されている。このデータファイル１４には、前述の如く、種々に組み合わせたエルボ管の実測データを、本数及び口径毎に整理して記憶させてあるから、前記必要本数Ｎが与えられた組み合わせ角度選定部１２は、この必要本数Ｎと、入力部１５からの入力により指定された使用する管の口径とを用い、データファイル１４内部の対応する格納データを参照して、始点Ａ側及び終点Ｂ側に取り付けたエルボ管の組み合わせ角度を、これらの対向端面の中心軸を略一致させるべく、即ち、対向端面を正対させるべく選定する。
【００４０】
具体的には、まず、先に算出された始点Ａと終点Ｂとの間の鉛直面内及び水平面内での傾き角度θ０ 及びα０ とを用い、これらが得られるような組み合わせ角度に対応する格納データをデータファイル１４から読出し、これらを、始点Ａと終点Ｂとに夫々取り付けたときの対向端面の中心軸の方向、及び位置を求め、これらが共通の直線上にて略一致しているか否かを判定する（ステップ７）。なおこの判定は、前後に適宜の許容範囲を設定して比較的ラフに行われる。
【００４１】
前記ステップ７にて一致していないと判定された場合、まず先に決定されたエルボ管２の必要本数Ｎが１本であるか否かを判定し（ステップ８）、１本である場合、必要本数Ｎに１を加え（ステップ９）、必要本数Ｎを２本としてステップ７に戻る。一方、ステップ８での判定の結果、Ｎが１でない場合には、前記データファイル１４から次なる組み合わせ角度を読出す。
【００４２】
データファイル１４に格納された格納データは、エルボ管２，２の突き合わせ部における相対的な回転角度と、始点Ａ及び終点Ｂにおける取り付け角度との組み合わせに応じて整理されている。組み合わせ角度選定部１２は、まず前記回転角度が予め設定された許容範囲内にあるか否かを調べ（ステップ１０）、許容範囲内にある場合、この回転角度を所定角度だけ変更して（ステップ１１）ステップ７に戻り、変更された組み合わせに対応する格納データをデータファイル１４から読出し、このデータに基づいて更なる判定を行わせる。
【００４３】
一方、現状における回転角度が許容範囲を超えている場合、次に前記取り付け角度が予め設定された許容範囲内にあるか否かを調べ（ステップ１２）、許容範囲内にある場合、この取り付け角度を所定角度だけ変更して（ステップ１３）ステップ７に戻り、変更された組み合わせに対応する格納データをデータファイル１４から読出し、このデータに基づいて更なる判定を行わせる。
【００４４】
ステップ１２での判定の結果、エルボ管２の取り付け角度が回転角度と共に許容範囲を超えていると判定された場合、エルボ管２の必要本数Ｎに１を加え（ステップ１４）、新たな必要本数Ｎが３本以内であるか否かを調べ（ステップ１５）、必要本数Ｎが３本以内である場合、ステップ７に戻って新たな必要本数Ｎに対応する格納データに基づいて前述した処理を繰り返し、必要本数Ｎが３本を超えている場合、満足すべき搬送管路の構成が不能であると判定し、出力側の表示部１６に所定の表示を行わせて（ステップ１６）、一連の動作を終了する。
【００４５】
以上の組み合わせ角度選定部１２の動作により、始点Ａ又は終点Ｂに取り付けられた２本又は３本のエルボ管の対向端面が正対するか否かの判定が、夫々の相対的な回転角度、始点Ａ又は終点Ｂにおける取り付け角度を逐次変更しつつ繰り返され、ステップ７での判定が是となることにより、前記対向面が正対する組み合わせ角度（突き合わせ部における回転角度、及び始点Ａ、終点Ｂでの取り付け角度）が選定されることとなる。
【００４６】
組み合わせ角度選定部１２にて組み合わせ角度が選定されると、これに対応する対向端面の中心点の座標が前記データファイル１４から読み出され、前記直管長さ算出部１３に与えられる。直管長さ算出部１３においては、与えられた中心点の座標を用い、これらの間に架設される直管３の長さが算出され（ステップ１７）、管路設計装置１は、以上の如く算出された直管３の長さ、水平面に対する傾き角度、エルボ管２の必要本数、エルボ管の組み合わせ角度を表示部１６に表示させて（ステップ１８）、一連の動作を終了する。
【００４７】
表示部１６における表示は、単純な数値表示により行わせてもよく、また、プラント全体の設計を行うＣＡＤ装置からの入力により表示部１６に表示させた画像上に、決定された搬送管路を重ねて画像表示させるようにしてもよい。
【００４８】
このように本発明に係る管路設計装置１によれば、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点との間に、両点に取り付けた各複数のエルボ管の対向面間を直管により連結して構成される固体搬送管路を、始点、終点の位置座標、及び使用する管の口径を入力として自動設計することができる。従って、従来現場合わせにて行われていたエルボ管の取り付け角度の調整、これらの間に架設する直管の切断等の各種の作業が不要となり、施工に際しては、自動設計の結果に従って予め組み合わせたエルボ管と、予め切断された直管とを組み付ければよく、この種の搬送管路を備えるライスセンター、カントリーエレベータの施工期間の短縮に寄与することができる。
【００４９】
なお以上の実施の形態においては、ライスセンター、カントリーエレベータにおける搬送管路について説明したが、本発明に係る固体搬送管路の設計方法の適用範囲はこれに限らず、水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点との間にて、自然落下により搬送を行わせる構成とした固体搬送管路の設計全般に適用し得ることは言うまでもない。
【００５０】
また以上の実施の形態においては、本発明に係る固体搬送管路の設計方法の実施に、専用の装置（搬送管路設計装置１）を用いた場合について述べたが、前述した各手順をコンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段として記録してある記録媒体を汎用のコンピュータに装着し、該コンピュータに装備された演算処理部としてのＣＰＵ、及び記憶手段としてのＲＡＭを利用して本発明方法を実施することもまた可能である。
【００５１】
図７は、このような実施の形態を示す模式図である。図中ＲＭは、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体であり、この記録媒体ＲＭには、管路始点と終点との位置座標に基づいて両点間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータに算出させるプログラムコードＰＣ１１と、算出された傾き角度に基づいて始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータに決定させるプログラムコードＰＣ１２と、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべくコンピュータに選定させるプログラムコードＰＣ１３と、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面に架設される直管の長さをコンピュータに算出させるプログラムコードＰＣ１４とを含むコンピュータプログラムが記録してある。
【００５２】
このような記録媒体ＲＭを汎用コンピュータＣのディスクドライブＤに装着して読込みを実行させると、該コンピュータＣは、前記録媒体ＲＭに記録されたコンピュータプログラムをロードし、前記図６に示す各ステップが実行されて、所望の搬送管路の設計が自動的に行われる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る固体搬送管路の設計方法及び設計装置、並びに記録媒体においては、始点と終点との間を傾斜直管により連結し、その内部での自然落下により固体を搬送するようにした搬送管路の設計が、前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の数の決定、これらの組み合わせ角度選定、これらの間に架設される直管の長さの算出等、従来の現場合わせにて行われていた作業を含めて自動化されるから、これらの作業を工場内にて実施でき、現場での施工に際しては、管路の始点と終点とに予め組み付けられたエルボ管を取り付け、これらを対応する長さに予め切断された直管により連結する作業のみを行えばよくなり、ライスセンター、カントリーエレベータ等、この種の搬送管路を備えるプラントの施工期間の短縮に寄与することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体搬送管路の設計装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る固体搬送管路の設計装置での設計対象となる固体搬送管路の側面図である。
【図３】本発明に係る固体搬送管路の設計装置での設計対象となる固体搬送管路の平面図である。
【図４】始点及び終点に取り付けられるエルボ管の側面図である。
【図５】エルボ管の連結に用いられる固定バンドの斜視図である。
【図６】本発明に係る固体搬送管路の設計方法の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す模式図である。
【図８】２本のエルボ管の組み合わせ状態の説明図である。
【符号の説明】
１ 管路設計装置
１０ 傾き算出部
１１ 本数決定部
１２ 組み合わせ角度選定部
１３ 直管長さ算出部
１４ データファイル
２ エルボ管
３ 直管
Ａ 始点
Ｂ 終点
Claims (3)
- 水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路をコンピュータを用いて設計する方法であって、前記始点と終点との間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータにより算出し、算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータにより決定し、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下での前記エルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示す実測データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべくコンピュータにより選定する一方、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記実測データに基づいてコンピュータにより夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さをコンピュータにより算出することを特徴とする固体搬送管路の設計方法。
- 水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路を自動設計する設計装置であって、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下でのエルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示す実測データを格納してあるデータファイルと、入力として与えられる前記始点及び終点の位置座標を用い、該始点と終点との間の鉛直面内及び水平面内での傾き角度を算出する傾き算出手段と、該手段により算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数を決定する本数決定手段と、該手段により決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、前記データファイルの格納データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべく選定する角度選定手段と、該手段により選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記データファイルの格納データに基づいて夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さを算出する長さ算出手段とを具備することを特徴とする固体搬送管路の設計装置。
- 水平方向及び鉛直方向に距離を隔てて設定された始点と終点とに、所定の曲がり角度を有する複数本のエルボ管を、軸回りの組み合わせ角度の変更により曲がり角度及び方向を調節して取り付け、これらのエルボ管の他方との対向端面を直管により連結して、その内部での自然落下により固体搬送物を搬送する管路を設計する手順をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、入力として与えられる前記始点と終点との位置座標に基づいて両点間の鉛直面内での傾き角度をコンピュータの演算処理部に算出させるプログラムコード手段と、算出された傾き角度に基づいて前記始点及び終点に取り付けるエルボ管の必要本数をコンピュータの演算処理部に決定させるプログラムコード手段と、決定された本数のエルボ管の組み合わせ角度を、本数及び組み合わせ角度を種々に変えた条件下でのエルボ管の両端面の中心軸の向き及び位置を示し、コンピュータのデータファイルに格納された実測データに基づいて、始点側及び終点側の前記対向端面の中心軸を略一致させるべく選定させるプログラムコード手段と、選定された組み合わせ角度にて前記始点及び終点に取り付けたエルボ管の他方との対向端面の中心座標を前記実測データに基づいて夫々求め、この結果に基づいて前記直管の長さをコンピュータに算出させるプログラムコード手段とを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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