JP4831573B2 - 混合液供給装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、一定濃度又は一定割合の混合液を供給可能な混合液供給装置及びその制御方法に関する。

従来、油、燃料、粘性流体、スラリーなどの液体を供給する装置が数多く開発されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、固体成分と液体成分とに分離しやすい懸濁液（スラリー）については、上述のような液体供給装置では一定濃度で供給できない場合がある。また、相分離しやすい２種類以上の液体からなる混合液についても一定割合で供給することができない場合がある。
特開平６−２４７３２５号公報

そこで、本発明は、上述のような混合液においても一定濃度・一定割合で供給することができる装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る混合液供給装置は、混合液を貯蔵するための混合液槽と、液体を注入する液体注入装置と、前記液体注入装置から前記液体を注入する液体注入口、注入した前記液体を排出する液体排出口、前記混合液槽に貯蔵されている前記混合液を受け入れる混合液受入口、及び受け入れた前記混合液を外部に供給する混合液供給口を備える２つのシリンダーと、各シリンダー内の前記液体と前記混合液とを仕切るように配置されたピストンと、各ピストンを両端に備える軸と、各シリンダー内の前記混合液を攪拌する攪拌機と、を備え、前記液体注入装置は、第１の前記シリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるとともに、前記混合液槽から第２の前記シリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するように、前記第２のシリンダーに前記液体を注入することと、前記第１のシリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するとともに、前記第２のシリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるように、前記第１のシリンダーに前記液体を注入することと、を交互に行うことを特徴とする。

前記軸は、前記ピストンと前記攪拌機との接触を防止する接触防止手段を備えることとしてもよい。また、前記液体注入装置は、各シリンダーに対して一定流量で液体を注入することとしてもよい。

また、本発明に係る混合液供給装置の制御方法は、混合液を貯蔵するための混合液槽と、液体を注入する液体注入装置と、前記液体注入装置から前記液体を注入する液体注入口、注入した前記液体を排出する液体排出口、前記混合液槽に貯蔵されている前記混合液を受け入れる混合液受入口、及び受け入れた前記混合液を外部に供給する混合液供給口を備える２つのシリンダーと、各シリンダー内の前記液体と前記混合液とを仕切るように配置されたピストンと、各ピストンを両端に備える軸と、各シリンダー内の前記混合液を攪拌する攪拌機と、を備える混合液供給装置において、第１の前記シリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるとともに、前記混合液槽から第２の前記シリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するように、前記液体注入装置が前記第２のシリンダーに前記液体を注入する第１の工程と、前記第１のシリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するとともに、前記第２のシリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるように、前記液体注入装置が前記第１のシリンダーに前記液体を注入する第２の工程と、を交互に行うことを特徴とする。

前記軸は、前記ピストンと前記攪拌機との接触を防止する接触防止手段をさらに備え、前記液体注入装置は、前記接触防止手段が前記第２のシリンダーに接触するまで前記第２のシリンダーに前記液体を注入し、前記液体注入装置は、前記接触防止手段が前記第１のシリンダーに接触するまで前記第１のシリンダーに前記液体を注入することとしてもよい。また、前記液体注入装置は、各シリンダーに対して一定流量で液体を注入することとしてもよい。

なお、上述の混合液は、例えば、スラリーなどである。

本発明によれば、固体成分と液体成分とに分離しやすい懸濁液（スラリー）や、相分離しやすい２種類以上の液体からなる混合液などの各種混合液を一定濃度・一定割合で供給できる装置及びその制御方法を提供することができる。

以下、好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態として説明する混合液供給装置１００の概略構成を示す。なお、本実施の形態においては、混合液供給装置１００による混合液の供給先が混合液を受け入れる混合液受入器２００である場合について説明する。

図１に示すように、本発明に係る混合液供給装置１００は、２つのシリンダー１０，２０、軸３０、２つのピストン３１，３２、２つの攪拌機４０，５０、液体注入装置６０、混合液槽７０、バルブ６１，６２，６３，６４、三方弁７１，７２などを備える。

混合液槽７０は、混合液供給装置１００が混合液受入器２００に供給する混合液を貯蔵するタンクである。貯蔵する混合液としては、固体と液体とからなる混合液（懸濁液やスラリー等を含む。）であってもよいし、２種類以上の液体からなる混合液であってもよい。なお、混合液槽７０は、槽内における混合液の各成分を均一にするために混合液を攪拌する攪拌機を備えることとしてもよい。

液体注入装置６０は、シリンダー１０とシリンダー２０とを交互に切り替えて各シリンダー１０，２０に液体を注入する装置である。液体注入装置６０は、例えば、ポンプ、高圧ポンプ、背圧ポンプなどである。

シリンダー１０，２０には、液体注入装置６０から液体を注入し、注入した液体を排出する液体注入／排出口が設けられている。また、シリンダー１０，２０には、混合液槽７０に貯蔵されている混合液を受け入れ、受け入れた混合液を混合液受入器２００に供給する混合液受入／供給口が設けられている。

シリンダー１０，２０内には、液体注入装置６０から注入された液体と、混合液槽７０から受け入れた混合液とを仕切るようにピストン３１，３２が配置されている。

軸３０の両端にはピストン３１，３２が備えられている。ピストン３１，３２は、液体注入装置６０からシリンダー１０，２０内に液体が注入されることによりシリンダー１０，２０内を移動し、シリンダー１０，２０内の混合液を押圧して混合液受入器２００に混合液を供給する。また、一方のピストン３１，３２の移動に伴い、他方のピストン３２，３１が一方のピストン３１，３２と同軸方向に移動し、混合液槽７０から混合液を受け入れるとともに、シリンダー２０，１０内の液体を排出する。

なお、シリンダー１０，２０内の液体と混合液が混ざらないようにするために、ピストン３１，３２にピストンリングを設け、ピストン３１，３２とシリンダー１０，２０との気密性を高めることとしてもよい。

本実施の形態においては、軸３０の中央部にストッパー３３が設けられている。ストッパー３３は、ピストン３１，３２と攪拌機４０，５０との接触を防止する装置であり、ストッパー３３がシリンダー１０，２０に接触すると、ピストン３１，３２が攪拌機４０，５０の方へ移動できなくなるような仕組みとなっている。

バルブ６１，６２，６３，６４は、液体を液体注入装置６０からシリンダー１０，２０に流れるように切り替えたり、シリンダー１０，２０内の液体を排出するように切り替えたりする装置である。バルブ６１，６２，６３，６４は、例えば、電磁バルブなどである。

本実施の形態においては、バルブ６１，６２，６３，６４は、液体注入装置６０の液体注入により、液体がシリンダー１０，２０に流れるように切り替える。また、バルブ６１，６２，６３，６４は、シリンダー１０，２０からの液体排出により、液体が排出されるように切り替える。このような切り替えは、例えば、液体注入装置６０からの液体注入やシリンダー１０，２０からの液体排出に伴い、電気的に行うことができる。具体的には、軸３０に設けられたストッパー３３が一方のシリンダー１０，２０に接触したのを検知すると、液体注入装置６０は当該シリンダー１０，２０から他方のシリンダー２０，１０に液体の注入を切り替え、バルブ６３，６１は液体が液体注入装置６０からシリンダー２０，１０に流れるように切り替え、バルブ６４，６２は液体注入装置６０からシリンダー２０，１０に注入される液体が排出されないように切り替え、バルブ６２，６４はシリンダー１０，２０から液体が排出されるように切り替え、バルブ６１，６３はシリンダー１０，２０から排出される液体が液体注入装置６０に流れないように切り替える制御を行えばよい。

なお、本実施の形態においては、混合液供給装置１００にバルブ６１，６２，６３，６４を設けることとしているが、これらのバルブ６１，６２，６３，６４の代わりに２つの三方弁を設けて、液体注入装置６０の液体注入により液体がシリンダー１０，２０に流れるように切り替えたり、シリンダー２０，１０からの液体排出により液体が排出されるように切り替えたりしてもよい。このような切り替えは、例えば、逆流を防止する弁などによって機械的に行うこともできるが、液体注入装置６０からの液体注入やシリンダー１０，２０からの液体排出に伴い、電気的に行うこともできる。具体的には、軸３０に設けられたストッパー３３が一方のシリンダー１０，２０に接触したのを検知すると、液体注入装置６０は当該シリンダー１０，２０から他方のシリンダー２０，１０に液体の注入を切り替え、一方の三方弁は液体が液体注入装置６０からシリンダー２０，１０に流れるように切り替え、他方の三方弁はシリンダー１０，２０から液体が排出されるように切り替える制御を行えばよい。

三方弁７１，７２は、ピストン３１，３２の往復運動により、混合液を混合液槽７０からシリンダー１０，２０に流れるように切り替えたり、混合液をシリンダー１０，２０から混合液受入器２００に流れるように切り替えたりする装置である。

本実施の形態においては、三方弁７１，７２は、混合液槽７０から混合液を受け入れる際に、混合液が混合液槽７０からシリンダー１０，２０に流れるように切り替える。また、三方弁７１，７２は、シリンダー１０，２０からの混合液供給により、混合液がシリンダー１０，２０から混合液受入器２００に流れるように切り替える。このような切り替えは、例えば、逆流を防止する弁などによって機械的に行うこともできるが、シリンダー１０，２０からの混合液供給や混合液槽７０からの混合液供給に伴い、電気的に行うこともできる。具体的には、軸３０に設けられたストッパー３３が一方のシリンダー１０，２０に接触したのを検知すると、三方弁７１，７２は、当該シリンダー１０，２０に混合液が混合液槽７０から流れるように切り替え、三方弁７２，７１は、他方のシリンダー２０，１０から混合液が混合液受入器２００に流れるように切り替える制御を行えばよい。なお、上述のストッパー３３とシリンダー１０，２０との接触の検知は、例えば、ストッパー３３とシリンダー１０，２０とが接触する領域の一部にスイッチを設け、当該スイッチが押圧されたことにより行うことができる。

攪拌機４０，５０は、三方弁７１，７２を介して混合液槽７０からシリンダー１０，２０内に受け入れる混合液を攪拌する装置である。このように、シリンダー１０，２０内に攪拌機４０，５０を備えて混合液を攪拌することにより、混合液に含まれる固体粒子や高粘性流体の沈殿や、混合液の相分離を防止することができるようになる。

なお、上述の液体注入装置６０によるシリンダー１０とシリンダー２０との液体注入の切り替えは、軸３０に設けたストッパー３３がシリンダー１０，２０に接触したタイミングで電気的に行うこととしてもよいし、各シリンダー１０，２０内の圧力が上昇したのを検知して行うこととしてもよい。また、液体注入装置６０がシリンダー１０，２０に注入する液体は、どのような液体であっても構わないが、ピストン３１，３２とシリンダー１０，２０との隙間から多少漏れても構わないように、混合液槽７０に貯蔵する混合液に含まれる成分の液体であることが好ましい。なお、液体注入装置６０によるシリンダー１０，２０への液体注入は、混合液受入器２００に混合液を一定流量で供給することができるように一定流量で行うことが好ましい。

以上のように、本発明に係る混合液供給装置１００により、各種混合液を一定濃度・一定割合で供給することが可能となる。特に、本発明に係る混合液供給装置１００は、固体成分と液体成分とに分離しやすい懸濁液（スラリー）や、相分離しやすい２種類以上の液体からなる混合液なども一定濃度・一定割合で供給できることから、これらの供給に有用である。また、本発明に係る混合液供給装置１００は、２つのシリンダー１０，２０に混合液槽７０の混合液を交互に受け入れて外部に対して混合液を交互に供給することができるので、混合液の連続供給が可能となる。

なお、上述においては、本発明に係る混合液供給装置１００の軸３０にストッパー３３を設けてピストン３１，３２と攪拌機４０，５０との接触を防止することとしているが、シリンダー１０，２０の長手方向の長さと軸３０との長さとを調節してピストン３１，３２と攪拌機４０，５０との接触を防止することとしてもよいし、ピストン３１，３２と攪拌機４０，５０とが接触しない量の液体を、液体注入装置６０がシリンダー１０，２０に注入するようにしてピストン３１，３２と攪拌機４０，５０との接触を防止することとしてもよい。また、ピストン３１，３２と攪拌機４０，５０とが接触しないように、シリンダー１０，２０内にストッパーを設けることとしてもよい。

また、上述においては、液体注入装置６０から液体を注入し、注入した液体を排出する液体注入／排出口をシリンダー１０，２０に設けることとしているが、液体注入装置６０から液体を注入する液体注入口と、注入した液体を排出する液体排出口とをシリンダー１０，２０にそれぞれ設けることとしてもよい。

さらに、上述においては、混合液槽７０に貯蔵されている混合液を受け入れ、受け入れた混合液を外部に供給する混合液受入／供給口をシリンダー１０，２０に設けることとしているが、混合液槽７０に貯蔵されている混合液を受け入れる混合液受入口と、受け入れた混合液を外部に供給する混合液供給口とをシリンダー１０，２０にそれぞれ設けることとしてもよい。

本発明の一実施形態として説明する混合液供給装置の全体構成を示す図である。

符号の説明

１０，２０ シリンダー
３０ 軸
３１，３２ ピストン
３３ ストッパー
４０，５０ 攪拌機
６０ 液体注入装置
６１，６２，６３，６４ バルブ
７１，７２ 三方弁
７０ 混合液槽
１００ 混合液供給装置
２００ 混合液受入器

Claims (8)

1. 混合液を貯蔵するための混合液槽と、
   液体を注入する液体注入装置と、
   前記液体注入装置から前記液体を注入する液体注入口と、注入した前記液体を排出する液体排出口と、前記混合液槽に貯蔵されている前記混合液を受け入れる混合液受入口と、受け入れた前記混合液を外部に供給する混合液供給口と、を備える２つのシリンダーと、
   各シリンダー内の前記液体と前記混合液とを仕切るように配置されたピストンと、
   各ピストンを両端に備える軸と、
   各シリンダー内の前記混合液を攪拌する攪拌機と、
   を備え、
   前記液体注入装置は、
   第１の前記シリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるとともに、前記混合液槽から第２の前記シリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するように、前記第２のシリンダーに前記液体を注入することと、
   前記第１のシリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するとともに、前記第２のシリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるように、前記第１のシリンダーに前記液体を注入することと、
   を交互に行うことを特徴とする混合液供給装置。
2. 前記軸は、前記ピストンと前記攪拌機との接触を防止する接触防止手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の混合液供給装置。
3. 前記液体注入装置は、各シリンダーに対して一定流量で液体を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の混合液供給装置。
4. 前記混合液がスラリーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混合液供給装置。
5. 混合液を貯蔵するための混合液槽と、
   液体を注入する液体注入装置と、
   前記液体注入装置から前記液体を注入する液体注入口と、注入した前記液体を排出する液体排出口と、前記混合液槽に貯蔵されている前記混合液を受け入れる混合液受入口と、受け入れた前記混合液を外部に供給する混合液供給口と、を備える２つのシリンダーと、
   各シリンダー内の前記液体と前記混合液とを仕切るように配置されたピストンと、
   各ピストンを両端に備える軸と、
   各シリンダー内の前記混合液を攪拌する攪拌機と、
   を備える混合液供給装置において、
   第１の前記シリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるとともに、前記混合液槽から第２の前記シリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するように、前記液体注入装置が前記第２のシリンダーに前記液体を注入する第１の工程と、
   前記第１のシリンダーに受け入れた前記混合液を外部に供給するとともに、前記第２のシリンダーに前記混合液槽から前記混合液を受け入れるように、前記液体注入装置が前記第１のシリンダーに前記液体を注入する第２の工程と、
   を交互に行うことを特徴とする混合液供給装置の制御方法。
6. 前記軸は、前記ピストンと前記攪拌機との接触を防止する接触防止手段をさらに備え、
   前記液体注入装置は、前記接触防止手段が前記第２のシリンダーに接触するまで前記第２のシリンダーに前記液体を注入し、
   前記液体注入装置は、前記接触防止手段が前記第１のシリンダーに接触するまで前記第１のシリンダーに前記液体を注入することを特徴とする請求項５に記載の混合液供給装置の制御方法。
7. 前記液体注入装置は、各シリンダーに対して一定流量で液体を注入することを特徴とする請求項５又は６に記載の混合液供給装置の制御方法。
8. 前記混合液がスラリーであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の混合液供給装置の制御方法。
   
   

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