JP4168313B2 - 液レベル制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は制御システムに関し、さらに詳しくは、容器内の液レベルを維持するための制御システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
当業界で公知であるように、様々な商業的プロセスで利用されている容器内に液を供給することは一般的に行われている。容器は液の供給源として機能するものであり、容器内の液を好ましいレベルに維持することは多くの場合において重要である。例えば、印刷機では、印刷作業中に連続的にインク源を補給することが必要であることは知られている。
【０００３】
最も一般的には、容器内の液レベルを維持するための制御システムは、液の表面に保持されるフロート要素を利用している。この種の制御システムは、液のレベルが容器内で変動するときのフロート要素の昇降を利用しており、スイッチをＯＮ、ＯＦＦすることにより離れたところにある液を選択的に補給するために適切なバルブを制御する。より具体的には、バルブを制御するスイッチの作動は、機械的に又は近接検知手段を励起することによって成し遂げられる。
【０００４】
概して言えば、そのような制御システムは、よく使用されており、たいての場合、信頼性が高い。しかし、そのシステムは、インクが使用される条件には適していないことが知られている。というのは、インクはフロート要素に固着する高い粘度と粘性を有しているからである。
【０００５】
このインクの特性のために、この種の制御システムのフロート要素の浮力と重量が劇的に変化することが知られている。この浮力と重量の変化の結果として、その制御システムは、インクの使用環境では校正をすることでさえ困難であることが知られている。
【０００６】
フロートタイプの制御システムに代わるものとして、超音波機器が容器内の液のレベルを制御するのに利用されている。その超音波機器によれば、容器内の液の表面から反射される音波を検知し、音波の放出から検知までの時間を測定し、それによって、機器から液表面までの距離を計算する。不幸にも、インク表面は音波の反射を不規則に妨げるという理由のために、超音波機器はインクの使用環境では全く信頼性がない。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決し、その結果所定の目的を達成することができる。
【０００８】
【発明の開示】
本発明の主な目的は、極めて正確な方法で容器内の液レベルを維持することができる制御システムを提供することにある。本発明の別の目的は、極めて正確で、その使用環境に関係なくその校正が容易である液レベル制御システムを提供することにある。さらに、本発明の目的は、インクの物理的特性に影響されにくい、インクの使用環境のための制御システムを提供することにある。
【０００９】
従って、本発明は、圧力調整された低圧空気を生成する手段と、低圧空気生成手段と接続された空気供給管を有する液レベル制御システムに関する。空気供給管は、容器内の予め選択されたレベルで低圧空気を放出するために、低圧空気生成手段から容器まで伸びている。液レベル制御システムは、液が容器内の予め選択されたレベルより下にあるときに容器内に液を供給する手段と、低圧空気生成手段と容器との間の空気供給管内の空気圧の変動を検知する手段とを有している。その検知手段は、液が予め選択されたレベルより下にあるとき、第一の空気圧を検知し、液が予め選択されたレベル以上であるとき、第二の高い空気圧を検知する。これらの特徴を有する検知手段は液の供給手段と接続されていて、第二の高い空気圧を検知したときに液の供給手段に信号を送り、容器への液の供給を停止する。
【００１０】
より具体的には、液レベル制御システムとは、液の供給手段が通常は容器に液を供給するが、空気供給管が第二の高い圧力であるときに検知手段からの信号に応答して容器への液の供給を停止するようなものである。
【００１１】
典型的には、低圧空気生成手段は、検知手段の上流にある空気供給管と接続された、圧力下にある空気源を有している。低圧空気生成手段は、検知手段の上流にある空気供給管と接続された圧力調整弁を有しているのが好ましい。その代わりに、低圧空気生成手段は、検知手段の上流にある空気供給管と接続された排気マニホールドを備えたブロワを有することもできる。低圧空気生成手段は、圧力調整された低圧空気の供給を確保するために、ブロワの排気マニホールドと一体に組み込まれたダンパを有しているのが有利である。
【００１２】
本発明の詳細については、空気供給管は低圧空気を拡大管状要素に放出するのが好ましい。この拡大管状要素は、閉鎖上端と容器内の予め選択されたレベルに位置する開放下端を備えている。拡大管状要素は、低圧空気受け入れ室を定める、閉鎖上端から開放下端まで伸びる円筒状壁を備えているのが好ましい。検知手段は、空気供給管内で検知された空気圧による第一の位置と第二の位置との間で移動可能である、内室にある圧力応答フローティング要素を備えた流量計を有するのが好ましい。
【００１３】
より具体的には、流量計の内室にあるフローティング要素は、空気供給管内の低圧空気が第一の空気圧であるとき、流量計内の第一の低い位置に配置されるのが好ましい。さらに、フローティング要素は、空気供給管内の低圧空気が第二の高い圧力以上であるとき、流量計内の第二の高い位置に配置されるのが好ましい。これらの特徴を有する液レベル制御システムは、フローティング要素が第二の位置に配置されているとき、液供給手段に信号を送るために、フローティング要素の第二の位置に隣接した近接スイッチを有するのが好ましい。
【００１４】
本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面を参照しながら行う、以下の説明から明らかである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、１０は本発明の液レベル制御システムを示す。液レベル制御システム１０は、空気式のインクレベル制御システムとしての使用に特に適している。というのは、容器内のインクの表面は一般的に不規則であるため、インクと接触するフローティング要素や超音波を使用しても信頼性がないからである。特に、本発明は、以下に詳細に説明するように、容器内のインクの瞬時のレベルを正確に測定できる低圧空気を利用する。
【００１６】
さらに、図１において、制御システム１０は、空気供給管１４と接続された低圧空気生成手段１２を有している。空気供給管１４は、インク容器１６内の予め選択されたレベル１６ａにおいてインク容器１６内に低圧空気を放出するために、低圧空気生成手段１２からインク容器１６まで伸びている。図１に示す実施例において、低圧空気生成手段１２は、一般的な工場圧力調整器などのような圧力下にある空気源を有している。
【００１７】
図から明らかなように、制御システム１０は、インクがインク容器１６内で予め選択されたレベル１６ａより下にあるとき、インク容器１６にインクを供給する手段を有している。インク供給手段は、インク容器１６に供給タンク（図示せず）から伸びるインク供給管１８を有している。さらに、制御システム１０は、低圧空気生成手段１２とインク容器１６との間の空気供給管１４内の空気圧の変動を検知する手段を有している。
【００１８】
特に、検知手段２０は、インクが予め選択されたレベル１６ａより下にあるとき、空気供給管１４内の第一の空気圧を検知し、インクが予め選択されたレベル１６ａ以上であるとき、空気供給管１４内の第二の高い空気圧を検知する。検知手段２０はインク供給手段１８と接続されていて、第二の高い空気圧を検知したとき、信号伝達線２２を経てインク供給手段１８に信号を送る。インク供給手段１８はバルブ２４を有しており、バルブ２４によりインク容器１６にインクが供給されるが、検知手段２０からの信号に応答して、空気供給管１４が第二の高い圧力であるとき、バルブ２４はインク容器１６へのインクの供給を停止する。
【００１９】
検知手段２０は、空気供給管１４内の空気圧に応じて第一の低い位置（実線で示す）と第二の高い位置（点線で示す）との間を移動可能なフローティング要素２６を備えた流量計を有している。フローティング要素２６は、空気供給管１４内の低圧空気が第一の空気圧であるとき、流量計２０内の第一の位置（実線）にあり、フローティング要素２６は、空気供給管１４内の低圧空気が第二の高い圧力以上であるとき、流量計２０内の第二の位置（点線）にある。検知手段２０は、フローティング要素２６が第二の位置にあるとき、信号伝達線２２を経てインク供給手段１８に信号を送るためにフローティング要素２６の第二の位置（点線）に隣接した近接スイッチ２８を有している。
【００２０】
図１に示す実施例において、圧力下にある空気源を有する低圧空気生成手段１２は検知手段２０の上流にある空気供給管１４と接続されている。低圧空気は、一般的な工場空気圧力源によっては達成するのが難しい、０．０〜１．０水柱インチの範囲の圧力であるのが好ましい。この困難さを克服するために、低圧空気 生成手段１２は、検知手段２０の上流にある空気供給管１４と接続された圧力調整弁３０を有するのが好ましい。
【００２１】
空気供給管１４は、閉鎖上端３２ａと開放下端３２ｂを備えた拡大管状要素３２内に低圧空気を放出する。拡大管状要素３２の開放下端３２ｂは、インク容器１６内のインクの予め選択されたレベル１６ａに位置しているのが好ましい。さらに、拡大管状要素３２は、低圧空気受け入れ室３４を定めるために閉鎖上端３２ａから開放下端３２ｂに向けて伸びる円筒状壁３２ｃを有するのが好ましい。
【００２２】
図２について、インクレベル空気制御システム１０´は上記インクレベル空気制御システム１０に類似していいる。制御システム１０´は、予め選択されたレベル１６ａ´でインク容器１６´内に低圧空気を放出するために、圧力下にある空気源（下記参照）からインク容器１６´まで伸びている空気供給管１４´を有している。さらに、インクレベル空気制御システム１０´は空気供給管１４´内の空気圧の変動を検知する手段２０´とともに、インク容器１６´にインクを供給する手段１８´を有している。図１に示す実施例のように、検知手段２０´は、ある条件下のバルブ２４´に対して、信号伝達線２２´を経てインク供給手段１８´に信号を送る。
【００２３】
より具体的には、検知手段２０´は、空気供給管１４´内の低圧空気が第一の空気圧であるとき、第一の低い位置（実線）に配置されたフローティング要素２６´を備えている。フローティング要素２６´は、空気供給管１４´内の低圧空気が第二の高い圧力以上であるとき、第二の高い位置（点線）に配置されている。その結果、フローティング要素２６´が第二の位置にあるとき、フローティング要素２６´の第二の位置（点線）に隣接した近接スイッチ２８´は信号伝達線２２´を経て信号を送る。
【００２４】
信号がバルブ２４´によって受け入れられると、バルブは閉じて、インク容器１６´に少なくとも一時的にインクを供給するのを停止する。この現象は、検知手段２０´が、インク容器１６´内のインクが予め選択されたレベル１６ａ´以上の条件である、空気供給管１４´内の第二の高い圧力を検知したときに起こる。そのような状態にないときは、バルブ２４´は開放されており、インク供給手段１８´を経てインク容器１６´に連続的にインクを供給する。
【００２５】
低圧空気生成手段１２´は、工場空気圧力調整器よりむしろ、ブロワを有している。ブロワ１２´は、ダブリュ・ダブリュ・グレインガー社（１９９６）のカタログ３８７の商品Ｎｏ．４Ｃ４４３であるブロワを使用することができる。ブロワ１２´は、検知手段２０´の上流の位置で空気供給管１４´と接続されている排気マニホールド３３を有するのが好ましい。さらに、ダンパ３５が、低圧空気を供給するために、ブロワ１２´の排気マニホールド３３と一体に組み込まれているのが好ましい。
【００２６】
検知手段２０と２０´は、それぞれ検知管３６と３６´を通って空気供給管１４および１４´と接続された流量計を有している。流量計２０および２０´は、Ｖ形状のチャンバー３８と３８´を備えるのが好ましい。Ｖ形状のチャンバー３８と３８´は円錐台形状であって、第一と第二の位置の間でそれぞれフローティング要素２６と２６´のフローティング動作を可能にする。なお、チャンバー３８と３８´が他の形状をとることも可能である。低圧空気の供給と、フローティング要素２６と２６´の応答性のために、流量計２０と２０´は、空気供給管１４と１４´内の圧力の小さな変化を検知する。
【００２７】
上記したように、必要な空気圧範囲は、０．０〜１．０水柱インチの間である。インク容器１６と１６´内のインクレベルが、予め定められたレベル１６ａおよび１６ａ´より下であるとき、低圧空気は約０．７５水柱インチの圧力で供給される。インクレベルが予め定められたレベル１６ａおよび１６ａ´より上昇するとき、拡大管状要素３２と３２´の開放下端３２ｂと３２ｂ´は覆われる。空気供給管１４と１４´内の圧力が約０．７５水柱インチレベルより上昇すると、フローティング要素２６と２６´を第一の低い位置（実線）から第二の高い位置（点線）へ上昇させる。この現象が起こると、近接スイッチ２８と２８´が作動して、バルブ２４と２４´に信号を送り、インク容器１６と１６´へのインクの供給を停止する。
【００２８】
実際には、バルブが電気的に制御される電磁弁等でなければ、近接スイッチ２８と２８´はバルブ２４と２４´に直接信号を送らない。その代わりに、近接スイッチ２８と２８´からの信号は、信号伝達線２２と２２´により伝達されて信号プロセスコントローラ４０と４０´を介してバルブ２４および２４´に送られてそのバルブを開閉する。換言すれば、信号プロセスコントローラ４０と４０´はバルブ２４と２４´の開閉を機械的に制御するために電気信号を利用する一般的な手段である。
【００２９】
本発明の好ましい実施例を上記したが、本発明の要旨およびその技術的範囲から逸脱しない範囲で当業者による修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液レベル制御システムの第一実施例の概略構成図である。
【図２】 本発明の液レベル制御システムの第二実施例の概略構成図である。
【符号の説明】
１０、１０´…液レベル制御システム
１２、１２´…低圧空気生成手段
１４、１４´…空気供給管
１６、１６´…インク容器
１８、１８´…インク供給管
２０、２０´…検知手段
２２、２２´…信号伝達線

Claims (19)

1. 以下の手段を有する液レベル制御システムであって、
   圧力調整された低圧空気を生成する手段と、
   容器内の予め選択されたレベルで上記容器内に低圧空気を放出するために、低圧空気生成手段と接続されて上記容器まで伸びている空気供給管と、
   液が容器内の予め選択されたレベルより下であるとき、上記容器に液を供給する手段と、
   低圧空気生成手段と容器との間の空気供給管内の空気圧の変動を検知する手段とを有し、
   上記検知手段は、液が予め選択されたレベルより下にあるとき、空気供給管内の第一の空気圧を検知し、液が予め選択されたレベル以上であるとき、空気供給管内の第二の高い空気圧を検知し、上記検知手段は液の供給手段と接続され、第二の高い空気圧を検知したときに液の供給手段に信号を送り、上記液の供給手段は通常は容器に液を供給するが、空気供給管が第二の高い圧力であるときに上記検知手段からの信号に応答して容器に液を供給することを停止する。
2. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された、圧力下にある空気源を有する請求項１記載の液レベル制御システム。
3. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された排気マニホ−ルドを備えたブロワを有する請求項１記載の液レベル制御システム。
4. 空気供給管が、閉鎖上端と容器内の予め選択されたレベルに位置する開放下端を備えた拡大管状要素内に低圧空気を放出する請求項１記載の液レベル制御システム。
5. 検知手段が、空気供給管内の空気圧による第一の位置と第二の位置との間で移動可能な圧力応答フローティング要素を備えた流量計を有する請求項１記載の液レベル制御システム。
6. 以下の手段を有する液レベル制御システムであって、
   圧力調整された低圧空気を生成する手段と、
   容器内の予め選択されたレベルで上記容器内に低圧空気を放出するために、低圧空気生成手段と接続されて上記容器まで伸びている空気供給管と、
   液が容器内の予め選択されたレベルより下にあるとき、上記容器に液を供給する手段と、
   低圧空気生成手段と容器との間の空気供給管内の空気圧の変動を検知する手段とを有し、
   上記検知手段は、液が予め選択されたレベルより下にあるとき、空気供給管内の第一の空気圧を検知し、液が予め選択されたレベル以上であるとき、空気供給管内の第二の高い空気圧を検知し、上記検知手段は液の供給手段と接続され、第二の高い圧力を検知したときに液の供給手段に信号を送り、上記液の供給手段は通常は容器に液を供給するが、空気供給管が第二の高い圧力であるときに上記検知手段からの信号に応答して容器に液を供給することを停止し、
   上記検知手段は、空気供給管内の空気圧による第一の位置と第二の位置との間で移動可能なフローティング要素を備えた流量計を有し、上記フローティング要は、空気供給管内の低圧空気が上記第一の空気圧であるときは流量計内の第一の位置に配置され、上記フローティング要素は、空気供給管内の低圧空気が第二の高い圧力以上であるときは流量計内の第二の位置に配置され、上記フローティング要素は、第二の位置に配置されているとき、液の供給手段に信号を送るために第二の位置に隣接した近接スイッチを有している。
7. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された、圧力下にある空気源を有する請求項６記載の液レベル制御システム。
8. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された圧力調整弁を有する請求項７記載の液レベル制御システム。
9. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された排気マニホールドを備えたブロワを有する請求項６記載の液レベル制御システム。
10. 低圧空気生成手段が、圧力調整された低圧空気の供給を確保するために、ブロワの排気マニホールドと一体に組み込まれたダンパを有する請求項９記載の液レベル制御システム。
11. 空気供給管が、閉鎖上端と容器内の予め選択されたレベルに位置する開放下端を備えた拡大管状要素内に低圧空気を放出する請求項６記載の液レベル制御システム。
12. 拡大管状要素が、低圧空気受け入れ室を定めるために、閉鎖上端から開放下端まで伸びる円筒状壁を備えている請求項１１記載の液レベル制御システム。
13. 以下の手段を有するインクレベル空気制御システムであって、
    圧力調整された低圧空気を生成する手段と、
    容器内の予め選択されたレベルでインク容器内に低圧空気を放出するために、低圧空気生成手段と接続されて上記インク容器まで伸びている空気供給管と、
    インクがインク容器内の予め選択されたレベルより下にあるとき、上記インク容器にインクを供給する手段と、
    低圧空気生成手段とインク容器との間の空気供給管内の空気圧の変動を検知する手段とを有し、
    上記検知手段は、インクが予め選択されたレベルより下にあるとき、空気供給管内の第一の空気圧を検知し、インクが予め選択されたレベル以上であるとき、空気供給管内の第二の高い空気圧を検知し、上記検知手段はインク供給手段と接続され、第二の高い圧力を検知したときにインク供給手段に信号を送り、上記インク供給手段は通常はインク容器にインクを供給するが、空気供給管が第二の高い圧力であるときに上記検知手段からの信号に応答してインク容器にインクを供給することを停止し、
    上記検知手段は、空気供給管内の空気圧による第一の位置と第二の位置との間で移動可能なフローティング要素を備えた流量計を有し、上記フローティング要は、空気供給管内の低圧空気が上記第一の空気圧であるときは流量計内の第一の位置に配置され、上記フローティング要素は、空気供給管内の低圧空気が第二の高い圧力以上であるときは流量計内の第二の位置に配置され、上記フローティング要素は、第二の位置に配置されているとき、インク供給手段に信号を送るために第二の位置に隣接した近接スイッチを有している。
14. 低圧空気生成手段は、検知手段の上流にある空気供給管と接続された、圧力下にある空気源を有する請求項１３記載のインクレベル空気制御システム。
15. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された圧力調整弁を有する請求項１４記載のインクレベル空気制御システム。
16. 低圧空気生成手段が、検知手段の上流にある空気供給管と接続された排気マニホールドを備えたブロワを有する請求項１３記載のインクレベル空気制御システム。
17. 低圧空気生成手段が、圧力調整された低圧空気の供給を確保するために、ブロワの排気マニホールドと一体に組み込まれたダンパを有する請求項１６記載のインクレベル空気制御システム。
18. 空気供給管が、閉鎖上端とインク容器内の予め選択されたレベルに位置する開放下端を備えた拡大管状要素内に低圧空気を放出する請求項１３記載のインクレベル空気制御システム。
19. 拡大管状要素が、低圧空気受け入れ室を定めるために、閉鎖上端から開放下端まで伸びる円筒状壁を備えている請求項１８記載のインクレベル空気制御システム。

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