JP6761212B2

JP6761212B2 - 液体の自動計量・供給装置

Info

Publication number: JP6761212B2
Application number: JP2017052828A
Authority: JP
Inventors: 大石　秀樹; 秀樹大石; 敦実藤田; 良平後藤
Original assignee: アツギ株式会社
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2018155610A

Description

本発明は、染色機や業務用洗濯クリーニング機械、食品調味材製造機器等の機械器具に、人体に有害な薬液やある程度粘性の高い複数種類の液体でも安全にかつ希釈してその容量を自動計量し、所定量を供給できるようにした液体の自動計量・供給方法と装置に関するものである。

各種の液体製造や研究施設で計量する液体には、有害な物質が含まれている場合もあり、危険を伴なったり、計量する液体の薬液の粘度も様々である。かかる種々の液体を計量する装置としては、例えば、

イ）注射器のように薬液をシリンダ内に吸引し、次に所定機器に供給する場合には、シリンダを逆作動させて吸引部に設けられた逆止弁を閉じ、シリンダ内の薬液を所定機器に吐出供給し、これを繰り返す方法や、

ロ）高所に設置した原料容器（タンク）に収容された薬液をバルブを介して受け容器に排出して、その重量を測定し、これを容量に換算して測る方法等がある。

しかしながら、上記イ）の方法では、小規模なものに多く、粘性のある液体の場合には、該液体を吸引するシリンダがスムーズに作動しないため、あらかじめ粘性の液体を希釈しておくことが必要となる。しかも、薬液は希釈すると不安定となり、撹拌や加熱が必要となり、そのための装置や計量薬品の補完スペースも必要となる。

また、ロ）の方法では、粘性のある液体の場合には、バルブを閉めても、すぐには止まらず、液垂れが生じて、計量に正確性を欠く欠点がある。

なし

本発明は、有害な物質を含む薬液や粘性の比較的高い被計量液（薬液）でも水（希釈水）で希釈しながら薬液を自動計量するもので、薬液の粘度特性にかかわらず、正確かつ安全に自動計量・供給することができる装置を提案するものである。

即ち、本発明は、垂直に起立設置された１本の、あるいは直径（内径）が同一又は異なる少なくとも２本以上の透明な樹脂製計量パイプと、該パイプ（又はパイプ群）に沿って１枚の目盛り板が上下方向に付設され、該パイプ外側には上記目盛り板によって該パイプ中に充填する薬液や水（希釈水）の予め設定した水位を検出するセンサーを備え、該計量パイプには、下方から、先に所定位置まで水（希釈水）を注入した後に薬液を注入し、これにより結果的に薬液が混合希釈され、薬液の粘度が調整されるので、粘性の高い液体でも、その液量の計測が可能となり、上記センサーを手動または自動位置決め機構を備えたアクチュエータにより上下方向にスライドさせることにより、計量パイプ内の薬液の上限水位を変化させて、注入薬液量を調整し、安全で簡単かつ容易に計量することができるようにした装置に関するものである。

この装置の構成を更に具体的に説明すれば、例えばこの装置は、計量機本体と制御盤とからなり、計量機本体には直径が同一か又は異なるいずれかの少なくとも２本以上の透明な樹脂製計量パイプが垂直に並列して起立設置され、該パイプのうちのいずれか基本となる1本の側方には該パイプに沿って１枚の目盛り板が上下方向に付設され、該目盛り板には横方向に各下端部をゼロ表示とし、薬液を注入計量すべき計量パイプに相応してその合計量を上下方向に表示した異なる目盛りが横方向に並列表示され、上記基本となる計量パイプの外周には該パイプに沿って密に上下に摺動自在のスライダが取り付けられ、該スライダにはスライダ締付け用ダイヤルが設けられ、該スライダの一端には上記目盛り板の前面に向けて透明な帯板状の指示板が水平方向に取り付けられ、該指示板の中央部には上記目盛り板の並列表示された目盛り全体に差し渡すように水平な１本の細い指示線が表示され、計量機本体の下方には計量パイプ中にバルブを介して水を注入するための給水管と他のバルブを介して薬液を注入するための薬液供給管が上記した基本となる計量パイプと常に連通する注排パイプに接続され、他の計量パイプの下方にはそれぞれ開閉バルブを介して上記注排パイプに接続されてなり、計量機本体下端部には排出弁を介して上記注排パイプに連通する排出パイプが設けられてなるものである。

なお、薬液計量終了後、あるいは他の薬液を注入計量する場合には、いったん装置内の薬液と水との混合水を出し切った後に、装置下方から計量パイプ内に水をその上端部まで注入してから排出することにより、計量パイプ内を洗浄することができる。

また、基本となる計量パイプ内の薬液上面位置を検出するセンサーを備えた上記スライダを、例えば自動位置決め機構を備えたアクチュエータにより上下方向にスライドさせるようにすれば、後記するように、上記した目盛り板を使用しなくとも薬液の計量が可能である。

なお、本発明では、ゲル状のものや、水あめ状の強粘性のものは、計量の対象ではない。

本発明によれば、計量パイプには、下方から、先に水（希釈水）を入れた後に薬液を注入し、これにより結果的に薬液が希釈され、薬液の粘度が調整されるので、薬液希釈によるストックスペースの必要もない。
しかも、人体に有害な薬液を計量する場合でも、直接手や体を触れるようなこともないので、安全に計量することができる。

また、１本の計量パイプでは容量が足りないときは、垂直透明な計量パイプの直径が同一又は異なるものを複数本準備する（例えば、小径、中径、大径の３種類）ことにより、少量から大容量までの薬液を正確に計量供給することが可能となる。

また、１種類の染料等の薬液を多量に供給する場合には、繰り返し供給することが可能であり、この場合には前記と同様に計量パイプ内に先に水を所定位置まで入れてから、薬液を設定位置まで注入する操作を繰り返すようにする。

さらに、他の薬液を計量する場合には、いったん上記計量パイプを含む計量機本体内の薬液と水の混合希釈水を全て外部に排液してから、水だけを計量機本体内の下方から計量パイプ内の上端まで注入して洗浄し、洗浄後液を計量機本体下方から外部に廃棄するようにする。

本発明による液体の自動計量・供給装置の一実施例を示す全体正面説明図である。

以下、本発明の実施例として、繊維製品の染色機へ供給する染料や、工程薬剤、機能剤、ｐＨ調整剤等の液状薬剤の自動計量・供給装置を一例に挙げて、添付図に基づき説明する。

この装置では、計量機本体Ａと制御盤Ｂとからなり、この実施例図１では、直径が異なる３本の計量パイプを使った場合の例を示しており、中央に基本となる小径（例えば内径３０mmφ）の合成樹脂製の透明計量パイプ１が、また右側には大径（例えば内径７５mmφ）の透明計量パイプ２、左側には中径（例えば内径５０mmφ）の透明計量パイプ３が並列に直立設置されている。

４は基本となる中央の小径パイプ１の側方に固定設置された１枚の目盛り板で、図では横方向に４種類の異なる目盛りが上下に表示されており、各目盛りの下端部だけは同じ高さ位置にそれぞれ０（ゼロ点）表示があり、右端の目盛り４ａは中央の小径パイプ１への薬液の注入量を示すもので、例えば上方は３００mlまで表示されている。

右から２番目の目盛り４ｂは、中央パイプ１と左側中径パイプ３との合計注入量を示すもので、例えば上方は１１００mlまで表示されている。また、右から３番目の目盛り４ｃは、中央パイプ１と右側大径パイプ２との合計注入量を示すもので、例えば上方は２２００mlまで表示されている。また、一番左側の目盛り４ｄは、上記大中小３本のパイプ２，１，３に同時に染料等の薬液を注入したときの合計注入量を示すもので、例えば上方は３０００mlまで表示してある。

５は中央の小径パイプ１の外周に沿って密に上下に摺動自在のスライダで、該スライダ５には締付け用ダイヤル６が設けられ、該ダイヤル６の回転により上記スライダ５を中央小径パイプ１の任意の高さ位置で締付け固定できるようになっている。７は上記目盛り板４側の前面に向けてスライダ５の一端に合成樹脂製の透明な帯板状の指示板７が水平方向に取り付けられ、該指示板７の中央部には前記目盛り板４の各目盛り４ａ〜４ｄの全体に差し渡すように水平な１本の細い指示線７ａが表示されている。なお、上記スライダ５の上下スライドは、締付け用ダイヤル６の手動操作でもよいが、自動位置決め機構を備えたアクチュエータによって操作するようにすることもできる。

８は装置Ａの下方から後記するように計量パイプ１等に注入される薬液供給管で、上方に配置された薬液槽（図示せず）から染色液等の薬液が供給される。

９は装置Ａの下方から後記するように計量パイプ１等に水（希釈水）を注入するための給水管である。

１０は上記中央小径パイプ１直下に該小径パイプ１と常に連通する短尺な注排パイプで、該注排パイプ１０には上記薬液供給管８からの薬液を薬液供給用バルブ１１を介して下方から供給され、また上記給水管９からの水を給水バルブ１２を介して下方から供給されるようになっている。これら薬液供給用バルブ１１及び給水バルブ１２は、エアバルブ又は電磁弁で構成され、前記した制御盤Ｂに備える開閉器１３ａ、１３ｂによって自動的に開閉制御される。

しかして、計量機本体Ａへの薬液の供給と計量は、次のようにして行われる。

まず、計量機本体Ａ下端から下方へ延びる排出パイプ１４に備える排出弁１５を閉状態とし、先に給水バルブ１２を開けて、給水管９から水（希釈水）を上記注排パイプ１０を介して中央小径パイプ１中に注入する。該小径パイプ１の外側の目盛り板４のゼロ点位置と同じ高さ位置には光電管等の位置検出センサー１６が配設され、該センサー１６が小径パイプ１中に注入された水の上面を検出すると、制御盤Ｂからの電気信号の指示によって上記給水バルブ１２が閉じ、小径パイプ１中への水の注入が停止する。

次に、給水バルブ１２を閉じたまま、電気信号により今度は薬液供給用バルブ１１が自動的に開いて、薬液供給管８からの薬液を上記注排パイプ１０を介して中央小径パイプ１中の所定高さ位置まで注入する。これにより、小径パイプ１中には先に下方から水（希釈水）を入れてから、その後に下方から薬液を注入するので、効率よく薬液が水と撹拌混合希釈されることとなる。

上記した小径パイプ１外周のスライダ５下端には目盛り板４前面に延びる透明指示板７の水平な指示線７ａと同じ高さ位置に光電管等の液面上端位置検出センサー１７が設けられ、該センサー１７と上記目盛り板４はスライダ５と共に上下スライド自在で、小径パイプ１の任意の高さ位置で締付け用ダイヤル６の操作でスライダ５を固定することにより、あらかじめ小径パイプ１中に注入する薬液の上面位置が設定され、薬液の上面位置がこの設定位置に到達すると、液面上端位置検出センサー１７がこれを検出して、制御盤Ｂからの電気信号の指示によって上記薬液供給用バルブ１１が閉じ、小径パイプ１中への染料等の薬液の注入が停止する。

１８は小径パイプ１中に装入されたフロートで、最初に入れる水（希釈水）のゼロ位置やその後に注入する薬液の設定注入量の上面位置をセンサーで確実に捉えると共に、目視でも容易に確認できるようにするために使用するものである。

使用する薬液の容量が多いときには、図示の左側の中径パイプ３又は右側の大径パイプ２、あるいは３本とも使用する場合があり、小径パイプ１と同時に中径パイプ３を使用するときには、注排パイプ１０と連通する途中に設置された中径パイプ用手動バルブ１９を開き、また大径パイプ２を使用するときには、注排パイプ１０と連通する途中に設置された大径パイプ用手動バルブ２０を開き、大中小３本の計量パイプ２，３,１を同時に使用するときには、上記両手動バルブ１９，２０を共に開いて使用する。

小径パイプ１を使用する場合だけでなく、これらのうち２本あるいは３本とも使用して薬液を計量する場合でも、前記と同様に先にいずれも水を所定位置（ゼロ点位置）まで注入してから、薬液を設定位置まで注入するようにする。また、必要な薬液量を測定するために、いずれの計量パイプを使用するかは、前記目盛り板４の目盛り４ａ〜４ｄを見れば即座に分かる。

各計量パイプ１〜３の上端は開放したままでもよいが、粘性の比較的高い染料等の薬液を水（希釈液）と効果的に撹拌混合するため、パイプ上面を閉塞して、エア抜きパイプ２１を設け、エア抜き量を絞り調整可能に構成するようにしてもよい。

そして、１種類の薬液の量の測定が終了したら、計量機本体Ａの下方にある排出パイプ１４に備える排出弁１５を開いて、該装置Ａ内に残留する全ての薬液と水の混合液を排出パイプ１４から直接染色機（図示せず）あるいは所定の容器に供給する。

計量機本体Ａ内から薬液と水の混合液の全てが排出供給されたか否かは、前記注排パイプ１０に設けられた光電管等による水なし（空）確認センサー２２によって検出する。

次に、染色液等の薬液の計量を行った上記計量パイプ１〜３や注排パイプ１０等の内面は、薬液で汚れているので、給水バルブ１２だけを開けて、給水パイプ９から水（洗浄水）を注排パイプ１０を介して薬液計量を行った計量パイプ内上端部まで給水してから、制御盤Ｂに備える開閉器１３ｃの自動操作により本体Ａ下端の排出弁１５を自動的に開いて排出パイプ１４から外部に廃棄することにより、計量パイプ内を洗浄する。

これにより、他の薬液を計量する場合には、洗浄された計量パイプ１〜３の1本又は複数本に前記と同様に先ず水を所定位置まで入れてから薬液を所定高さ位置まで注入し、前記と同様の操作によって薬液と水の混合水を所定機器に供給し、その後水で洗浄する操作を行う。

なお、１種類の染液等の薬液を多量に供給する場合には、制御盤Ｂに備える繰り返しスイッチ２３を操作して、その薬液を繰り返し供給する必要があるが、この場合でも、繰り返し供給終了後、計量機本体Ａ内から薬液と水の混合液の全てが排出供給されたか否かを水なし（空）確認センサー２２によって検出してから、水を供給して計量パイプ等を洗浄する。

また、基本となる計量パイプ１内の薬液上端位置を検出するセンサー１７を備えた上記スライダ５を、例えば小型のステッピングモーターやサーボモーター等を使用したアクチュエータ（図示せず）により上下方向にスライドさせるようにし、制御盤Ｂに計量供給すべき薬液の容量をデジタル表示させ、自動計算により使用する計量パイプの選択やその計量パイプ中に注入すべき薬液上端位置を位置決めできるようにすれば、前記した目盛り板は不要となる。ただし、計量パイプに先に入れる水のゼロ点位置検出センサー１６や、計量機本体Ａ内の洗浄前に、計量機本体Ａ内から薬液と水の混合液の全てが外部に排出供給されたか否かを検出する注排パイプ１０に設けられた水なし（空）確認センサー２２は必要である。

また、本発明の装置は、繊維製品の染色機へ染料等の薬液を供給する場合のほか、焼き肉のたれ等の液状調味料を製造する場合に、複数種類の調味液を計量供給する場合や、あるいは業務用洗濯クリーニング機械に複数の薬液を供給する場合にも使用することも可能で、供給すべき液体を正確に計量する必要がある種々の装置、機械に利用可能である。

Ａ−計量機本体
Ｂ−制御盤
１−中央の小径パイプ
２−右側の大径パイプ
３−左側の中径パイプ
４−目盛り板
５−スライダ
６−スライダ締付け用ダイヤル
７−帯板状の指示板
８−薬液供給管
９−給水パイプ
１０−注排パイプ
１１−薬液供給用バルブ
１２−給水バルブ
１３−開閉器（給液、給水、排出）
１４−排出パイプ
１５−排出弁
１６−ゼロ点位置検出センサー
１７−液面上端位置検出センサー
１８−フロート
１９−手動バルブ
２０−手動バルブ
２１−エア抜きパイプ
２２−水なし（空）確認センサー
２３−繰り返しスイッチ
２４−起動ボタン
２５−停止ボタン

Claims

計量機本体と制御盤とからなり、該計量機本体には直径が同一か又は異なるいずれかの少なくとも２本以上の透明な樹脂製計量パイプが垂直に並列して起立設置され、該パイプのうちのいずれか基本となる1本の側方には該パイプに沿って１枚の目盛り板が上下方向に付設され、該目盛り板には横方向に各下端部をゼロ表示とし、薬液を注入計量すべき計量パイプに相応してその合計量を上下方向に表示した異なる目盛りが横方向に並列表示され、上記基本となる計量パイプの外周には該パイプに沿って密に上下に摺動自在のスライダが取り付けられ、該スライダにはスライダ締付け用ダイヤルが設けられ、該スライダの一端には上記目盛り板の前面に向けて透明な帯板状の指示板が水平方向に取り付けられ、該指示板の中央部には上記目盛り板の並列表示された目盛り全体に差し渡すように水平な１本の細い指示線が表示され、計量機本体の下方には計量パイプ中にバルブを介して水を注入するための給水管と他のバルブを介して薬液を注入するための薬液供給管が上記した基本となる計量パイプと常に連通する注排パイプに接続され、他の計量パイプの下方にはそれぞれ開閉バルブを介して上記注排パイプに接続されてなり、計量機本体下端部には排出弁を介して上記注排パイプに連通する排出パイプが設けられてなることを特徴とする人体に有害な薬液や粘性の高い液体の自動計量・供給装置。
前記した基本となる計量パイプの外側には、該パイプ中に先に入れる水の上限を示す前記目盛り板におけるゼロ点位置を確認するゼロ点位置検出センサーと、基本となる計量パイプ中に注入する薬液の上面位置を確認する液面上端位置検出センサーと、基本となる計量パイプと常に連通する下側の注排パイプに設けられた計量機本体内から水が全て外部に排出されたか否かを確認する水なし検出センサーと、を備えてなる請求項１記載の人体に有害な薬液や粘性の高い液体の自動計量・供給装置。