JP7332451B2

JP7332451B2 - 液面の管理システム

Info

Publication number: JP7332451B2
Application number: JP2019218348A
Authority: JP
Inventors: 恭之久世
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: JP2021088946A

Description

本発明は、貯溜部に貯溜される液体の液面の管理システムに関するものである。

紙やフィルム等の基材シートに粘着剤(接着剤)を塗工するコンマコーター等の塗工装置では、バックアップロールの上方に、ブレード付きのアプリケータロールおよび堰部を設け、該バックアップロール、アプリケータロールおよび堰部によって画成される貯溜部に粘着剤を貯溜し、バックアップロールで案内される基材シートに、アプリケータロールで余分な粘着剤を掻き取りながら一定の膜厚で粘着剤を塗工するよう構成される。塗工装置では、基材シートに適正な膜厚で粘着剤を塗工するためには、貯溜部に貯溜される粘着剤の液面の高さ(レベル)を適正な位置に保つ必要がある。そのため、貯溜部の液面レベルを作業者が監視し、液面レベルが所定高さ位置より下降すると、ポンプを手動操作によって作動して粘着剤を補給することが行われている。

しかしながら、作業者が常に液面レベルを監視する必要から省人化の妨げになると共に、作業者の負担が大きくなり、また安定した液面管理ができない問題がある。そこで、液面レベルを、ボールタップを用いて監視し、液面レベルの変化を流量スイッチや圧力スイッチによって検出する装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

実用新案登録第３０５９９８１号公報

特許文献１に開示の装置は、液面レベルを管理して自動弁の開閉により液の供給または遮断が可能になっている。しかし、エアドラムポンプを使用して高粘度の液体の供給が必要な仕様の場合には、ボールタップで供給または遮断ができるエアは圧力が弱く、ポンプを作動させることはできなかった。そのため、貯溜部に粘着剤をエア式で補給する際には依然としてポンプを作業者が手動操作しなければならず、省人化を図ることができない。また、流量スイッチや圧力スイッチで検出した電気信号によって液面レベルの変化を検出する構成では、有機溶剤を主剤とする粘着剤のように高濃度の有機ガスが発生して爆発の恐れのある環境、湿度の多い環境、粉じんの多い環境などでの使用の安全性が確保できない問題が指摘される。

すなわち本発明は、省人化を図ることができる液面の管理システムを提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、第１の発明は、
貯溜部に貯溜される液体の液面の管理システムであって、
制御エアにより作動して前記貯溜部に液体を供給するポンプと、
前記液面の高さの変化に応じたフロートの上昇または下降により、信号エアを供給または遮断するボールタップと、
前記信号エアの供給または遮断により、前記ポンプへの制御エアの供給または遮断を行う空気作動弁手段と、を備えることを要旨とする。
このように、液面の高さの変化に応じてポンプを作動して貯溜部に液体を供給し得るようにしたので、液面管理を自動化して省人化を図ることができる。また、ポンプを作動する制御エアとは別の信号エアによって空気作動弁手段を制御するようにしたので、信号エアとして、制御エアより低圧の圧縮エアを用いて液面を精度よく管理することができる。

第２の発明は、
前記信号エアは、０.０５ＭＰａ以下の圧力であることを要旨とする。
このように、信号エアの圧力を０.０５ＭＰａ以下としたので、小型のボールタップでも信号エアの供給、遮断を精度よく制御することができ、装置の小型化を図ることができる。

第３の発明は、
前記制御エアは、０.３～０.７ＭＰａの圧力であることを要旨とする。
このように、制御エアの圧力を０.３～０.７ＭＰａの間に設定したので、ポンプを効率的に作動して液体を貯溜部に効果的に供給することができる。

第４の発明は、
爆発性雰囲気を生成するおそれのある危険場所または、電気設備技術基準において、防湿構造が求められる場所の何れかに設置されていることを要旨とする。
このように、エアにより作動する空気作動弁手段およびポンプを用いているので、危険場所または防湿構造が求められる場所においても、安全に液面の管理ができる。

本発明によれば、液面管理の省人化を図ることができる。

本発明の実施例に係る管理システムの概略構成を示す説明図である。実施例の管理システムにおけるエア回路図である。

次に、本発明に係る液面の管理システムにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。実施例では、基材シートに粘着剤を塗工する塗工装置において用いる液面の管理システムの場合で説明する。

実施例の管理システムは、図１、図２に示す如く、塗工装置１０における貯溜部１１に貯溜されている粘着剤の液面の高さの変化に応じて作動する第１ボールタップ(ボールタップ)１２と、該第１ボールタップ１２の作動に応じて圧縮エアである制御エアの供給と遮断とを切り換える空気作動弁手段１３と、制御エアにより作動して貯溜部１１に粘着剤を供給するポンプ１４とを備える。塗工装置１０は、紙やフィルム等の基材シート１５を案内するよう回転駆動されるバックアップロール１６と、該バックアップロール１６の上方に位置するブレード付きのアプリケータロール１７と、バックアップロール１６の上方に配設されて両ロール１６,１７の間に粘着剤の貯溜部１１を画成する堰部材１８とを備え、貯溜部１１に粘着剤を貯溜したもとで、バックアップロール１６で案内される基材シート１５の表面に、アプリケータロール１７で余分な粘着剤を掻き取りながら一定の膜厚で粘着剤を塗工するよう構成される。

粘着剤としては、アクリルや酢酸エチル等の有機溶剤を主剤としたものが用いられ、塗工装置１０および管理システムは、隔壁１９によって区画された防爆エリア２０に配置されている。なお、粘着剤としては、例えば、粘度が１００,０００ポイズ以上のものが使用されるが、これ以外の粘度のものや、有機溶剤を含まないものも使用できる。
ここで、防爆エリアとは、工場電気設備防爆指針(国際整合防爆指針２０１５(ＪＮＩＯＳＨ－ＴＲ－４６：２０１５))で規定される「危険場所」(爆発性雰囲気を生成するおそれのある危険場所)である。危険場所とは、可燃性ガス・蒸気を取り扱っている工場、事業所で、操作中又は作業中にこれらが大気中に放出・漏洩して空気と混合して形成される「爆発性雰囲気」が無視できないほど多く、電気設備(電気機器)が着火源となり、爆発事故が起こりうる可能性のある場所である。前記指針では、危険場所として、ゾーン０：爆発性雰囲気が、連続して存在するか、又は長時間存在する場所、ゾーン１：爆発性雰囲気が、正常状態で生成することがある場所、ゾーン２：爆発性雰囲気が、正常状態で生成することはなく、たとえ生成しても短時間しか存在しない場所の３種類に分類されており、防爆エリアとは、これら３種類を含んでいる。

実施例の管理システムは、前記貯溜部１１に粘着剤を供給する前記ポンプ１４と、該ポンプ１４を作動する制御エアおよび空気作動弁手段１３を作動する信号エアのエア回路部Ｍとを備える。図２は、エア回路部Ｍを概略的に示すものであって、コンプレッサ等のエア供給源２１に接続されるフィルターレギュレータ２２に接続する第１管路２３に、エアレギュレータ２４が接続され、該エアレギュレータ２４は第２管路２５を介して前記第１ボールタップ１２に接続される。フィルターレギュレータ２２は、エア供給源２１から供給される圧縮エアの圧力を、前記ポンプ１４の作動に適した制御圧(実施例では０.５ＭＰａ)に調整した制御エアとして第１管路２３に流すよう構成される。また、エアレギュレータ２４は、第１管路２３を介して供給される制御エアの圧力を、前記第１ボールタップ１２の高精度での動作を阻害しない信号圧(実施例では０.０１ＭＰａ)に調整した信号エアとして第１ボールタップ１２に供給するよう構成される。第１ボールタップ１２は、前記第２管路２５がＩＮ側ポート２６ａに接続する弁部２６と、該弁部２６を開閉するフロート２７とを備え、該フロート２７は、前記貯溜部１１における液面の高さの変化に応じて上下動し得るよう構成される。そして、第１ボールタップ１２は、図１に示す如く、貯溜部１１の液面が予め設定された下限Ｌの高さ位置まで下降するのに伴いフロート２７が下限Ｌまで下降すると弁部２６を開弁し、その後に貯溜部１１の液面が予め設定された上限Ｈの高さ位置まで上昇するのに伴いフロート２７が上限Ｈまで上昇すると弁部２６を閉弁するよう構成される。

図２に示す如く、前記第１ボールタップ１２の弁部２６におけるＯＵＴ側ポート２６ｂに接続する第４管路２８は、第１インタフェイスバルブ２９の信号圧入力ポート２９ａに接続されている。第１インタフェイスバルブ２９は、第４管路２８を介して信号圧入力ポート２９ａに前記信号エアが供給されることで開弁するよう構成される。また、第１インタフェイスバルブ２９のＩＮ側ポート２９ｂに前記第１管路２３が接続されると共に、該第１インタフェイスバルブ２９のＯＵＴ側ポート２９ｃに接続する第５管路３０が、常閉型の第１エアオペレートバルブ３１の信号圧入力ポート３１ａに接続されている。第１エアオペレートバルブ３１は、第５管路３０を介して信号圧入力ポート３１ａに前記制御エアが供給されることで開弁するよう構成される。また、第１エアオペレートバルブ３１のＡポート３１ｂに前記第１管路２３が接続されると共に、該第１エアオペレートバルブ３１のＢポート３１ｃに接続する第６管路３２が、後述する常閉型の第２エアオペレートバルブ３９のＡポート３９ｂに接続され、該第２エアオペレートバルブ３９のＢポート３９ｃに接続される第７管路３３が前記ポンプ１４に接続される。すなわち、２つのエアオペレートバルブ３１,３９が開弁することで、第１管路２３に供給される制御エアがポンプ１４に供給されるよう構成される。実施例では、第１インタフェイスバルブ２９および第１エアオペレートバルブ３１によって、前記空気作動弁手段１３が構成される。

前記ポンプ１４は、圧縮エアによって駆動される往復型のポンプであって、圧縮エアにより作動するエアモータ部１４ａと、該エアモータ部１４ａの作動によりピストンが往復移動するポンプ部１４ｂとを備え、ポンプ部１４ｂにおけるピストンの往復移動によってポンプ部１４ｂの吸込口１４ｃから吸い込んだ液体を吐出口１４ｄから吐出するよう構成される。ポンプ１４は、図２に示す如く、粘着剤が貯溜された補給容器３４内に、吸込口１４ｃが容器底部近傍に位置付くようにポンプ部１４ｂが粘着剤に浸漬される。また、ポンプ１４は、吐出口１４ｄに一端が接続する供給ホース３５の他端が、前記貯溜部１１の上方で開口するように配設される。すなわち、エアモータ部１４ａに制御エアが供給されて、ポンプ部１４ｂのピストンが往復移動することによって、補給容器３４の粘着剤は供給ホース３５を介して貯溜部１１に供給される。

ここで、前記第１ボールタップ１２の弁部２６の開閉によって第１インタフェイスバルブ２９(空気作動弁手段１３)への供給と遮断とが切り換えられる信号エアの圧力は、大き過ぎると、弁部２６を開弁方向に付勢するように該弁部２６に加わる信号エアの圧力に抗して弁部２６を閉弁状態に維持するための付勢力を得るために、弁部２６とフロート２７とを連繋する機構やフロート２７を大型化する必要が生ずる。また、信号エアの圧力が小さ過ぎると、フロート２７が下降して弁部２６が開弁した際の第１インタフェイスバルブ２９の応答性が低下して、精度のよい開閉制御ができなくなる。すなわち、第１ボールタップ１２の大型化を抑制すると共に第１インタフェイスバルブ２９の実用的な応答性を得るには、信号エアの圧力が０.０５ＭＰａ以下の微弱圧力で、例えば０.０１ＭＰａとするのが好ましい。また、第１インタフェイスバルブ２９の応答性を高めるには、信号エアの圧力を０.０２ＭＰａ～０.０３ＭＰａとするのがより好ましい。

また、前記ポンプ１４を作動する制御エアの圧力は、大き過ぎるとポンプ１４が過剰に作動して負荷が大きくなって故障の原因となり、また小さ過ぎると塗工装置１０での粘着剤の消費量に合わせて効果的に粘着剤を供給できなくなる。従って、ポンプ１４を負担なく作動すると共に粘着剤を効果的に供給するには、制御エアの圧力が０.３ＭＰａ～０.７ＭＰａの間であればよく、０.５ＭＰａがより好ましい。

実施例の管理システムには、前記第１ボールタップ１２の故障等によりフロート２７が上限Ｈまで上昇しない事態が生じた場合に、前記ポンプ１４による粘着剤の供給を停止させる安全装置３６が設けられている。この安全装置３６は、図２に示す如く、前記貯溜部１１の液面の高さの変化によって作動可能な第２ボールタップ３７と、該第２ボールタップ３７の作動に応じて開閉する第２インタフェイスバルブ３８と、該第２インタフェイスバルブ３８の開閉に応じて開閉する第２エアオペレートバルブ３９とを備える。具体的に、第２ボールタップ３７は、前記第１ボールタップ１２と同一構造であって、前記第２管路２５に接続する第８管路４０がＩＮ側ポート４１ａに接続する弁部４１と、該弁部４１を開閉するフロート４２とを備え、該フロート４２は、前記貯溜部１１の液面の高さの変化に応じて上下動し得るよう構成される。そして、第２ボールタップ３７は、フロート４２が、前記第１ボールタップ１２が対応する弁部２６を閉弁するように設定された上限Ｈより高い制限位置ＨＨ(図１参照)にフロート４２が上昇することで対応する弁部４１を閉弁するよう構成される。なお、制限位置ＨＨは、貯溜部１１に貯溜されている粘着剤が、前記堰部材１８を越えて外部に流出しない高さ位置に設定される。また、第２ボールタップ３７は、フロート４２が制限位置ＨＨより下方では弁部４１を開弁するよう構成される。

前記第２ボールタップ３７の弁部４１におけるＯＵＴ側ポート４１ｂに接続する第９管路４３が、前記第２インタフェイスバルブ３８の信号圧入力ポート３８ａに接続される。また、第２インタフェイスバルブ３８のＩＮ側ポート３８ｂに、前記第１管路２３が接続されると共に、該第２インタフェイスバルブ３８のＯＵＴ側ポート３８ｃに接続した第１０管路４４が、Ａポート３９ｂに前記第６管路３２が接続されると共にＢポート３９ｃに前記第７管路３３が接続されている常閉型の第２エアオペレートバルブ３９の信号圧入力ポート３９ａに接続されている。第２インタフェイスバルブ３８は、第９管路４３を介して信号圧入力ポート３８ａに前記信号エアが供給されることで、開弁するよう構成される。また、第２エアオペレートバルブ３９は、第１０管路４４を介して信号圧入力ポート３９ａに前記制御エアが供給されることで、開弁するよう構成される。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る液面の管理システムの作用につき説明する。

前記塗工装置１０において、前記バックアップロール１６で案内される基材シート１５に粘着剤を所定厚みで塗工する作業が行われると、前記貯溜部１１に貯溜されている粘着剤の液面が下降し、これに伴って前記第１ボールタップ１２のフロート２７が下限Ｌに至ると、対応する弁部２６が開弁する。該弁部２６が開弁すると、前記エア供給源２１から供給される圧縮エアの圧力が前記エアレギュレータ２４により調整された０.０１ＭＰａの信号エアは、弁部２６および第４管路２８を介して前記第１インタフェイスバルブ２９の信号圧入力ポート２９ａに供給され、該第１インタフェイスバルブ２９は開弁される。これにより、前記第１管路２３から第１インタフェイスバルブ２９に供給される制御エアは、第５管路３０を介して第１エアオペレートバルブ３１の信号圧入力ポート３１ａに供給され、該第１エアオペレートバルブ３１は開弁される。このとき、前記第２ボールタップ３７のフロート４２は規制位置ＨＨより下方に位置しているので第２エアオペレートバルブ３９は開弁状態であり、第１エアオペレートバルブ３１の開弁によって第１管路２３に供給されている０.５ＭＰａの制御エアは、両エアオペレートバルブ３１,３９および管路３２,３２を介して前記ポンプ１４のエアモータ部１４ａに供給される。制御エアが供給されたポンプ１４では、ポンプ部１４ｂのピストンの往復移動によって吸込口１４ｃから吸い込んだ補給容器３４内の粘着剤が吐出口１４ｄおよび供給ホース３５を介して前記貯溜部１１に供給される。

前記ポンプ１４により貯溜部１１に粘着剤が供給され、該貯溜部１１での液面が上昇するのに伴って前記第１ボールタップ１２のフロート２７が上限Ｈに至ると、対応する弁部２６が閉弁され、前記第１インタフェイスバルブ２９の信号圧入力ポート２９ａへの信号エアの供給が遮断され、該第１インタフェイスバルブ２９は閉弁される。これにより、前記第１エアオペレートバルブ３１の信号圧入力ポート３１ａへの制御エアの供給も遮断されて、該第１エアオペレートバルブ３１は閉弁される。その結果、前記ポンプ１４への制御エアの供給が遮断されて該ポンプ１４が停止して、貯溜部１１への粘着剤の供給も停止する。

そして、前記第１ボールタップ１２のフロート２７が下限Ｌに至るまで貯溜部１１の液面が下降すると、再び第１ボールタップ１２の弁部２６、第１インタフェイスバルブ２９および第１エアオペレートバルブ３１が夫々開弁することで、制御エアがポンプ１４に供給されて粘着剤が貯溜部１１に供給される。

ここで、何らかの原因によって前記第１ボールタップ１２のフロート２７が下限Ｌに至った後に上限Ｈまで上昇しなくなる事態が発生した場合、前記ポンプ１４による粘着剤の供給が継続して貯溜部１１の液面が上限Ｈを越えて上昇する。そして、液面が前記制限位置ＨＨまで上昇すると、前記第２ボールタップ３７のフロート４２が制限位置ＨＨに至り、対応する弁部４１が閉弁する。これにより、前記第９管路４３を介して第２インタフェイスバルブ３８の信号圧入力ポート３８ａに供給されていた信号エアの供給が遮断され、該第２インタフェイスバルブ３８が閉弁することで、前記第１０管路４４を介して第２エアオペレートバルブ３９の信号圧入力ポート３９ａに供給されていた制御エアの供給が遮断され、該第２エアオペレートバルブ３９が閉弁する。これにより、前記第１エアオペレートバルブ３１が開弁状態であっても、制御エアのポンプ１４への供給が遮断され、貯溜部１１の液面が制限位置ＨＨを越えて上昇するのを防止することができる。なお、第２ボールタップ３７のフロート４２が制限位置ＨＨに至った場合に、警報ランプや警報ブザー等の警報手段を作動して、作業者に異常が発生したことを報知する構成を採用することが好ましい。

実施例の液面の管理システムでは、前記貯溜部１１に貯溜されている粘着剤の液面の高さの変化を、前記第１ボールタップ１２によって監視すると共に、該第１ボールタップ１２の作動によってポンプ１４を作動して貯溜部１１に粘着剤を供給し得るようにしたので、液面管理を自動化して省人化を図ることができる。また、第１ボールタップ１２には、ポンプ１４を作動する制御エアの圧力とは異なる０.０１ＭＰａの信号エアを供給するよう構成したので、フロート２７等を大型化することなく弁部２６を閉弁状態に維持することができると共に、該弁部２６の開弁時の第１インタフェイスバルブ２９の実用的な応答性を確保することができる。従って、液面が下降した貯溜部１１に粘着剤を効果的に供給することができ、液面を精度よく管理できる。

実施例の液面の管理システムでは、前記第１ボールタップ１２に供給する信号エアの圧力を、０.０５ＭＰａ以下としたので、小型の第１ボールタップ１２であっても弁部２６に供給される信号エアの圧力に抗して該弁部２６を精度よく開閉動作することができ、装置の小型化を図ることができる。また、ポンプ１４を作動する制御エアの圧力を、０.３～０.７ＭＰａの間に設定したので、貯溜部１１での液面の変化に合わせてポンプ１４を効率的に作動して、粘着剤を貯溜部１１に効果的に供給することができる。更に、貯溜部１１に粘着剤を供給するポンプ１４として、制御エアにより作動するポンプを採用すると共に、該ポンプ１４への制御エアの供給、遮断を制御する弁として信号エアにより作動する空気作動弁手段１３を採用したので、有機溶剤を主剤とした粘着剤を基材シート１５に塗工する塗工装置１０が配設される防爆エリア２０に配置しても、安全に液面の管理ができる。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、その他の構成を適宜に採用することができる。
１．実施例では、第１ボールタップとして、弁部を、フロートが上限で閉弁すると共に下限で開弁するよう構成したが、弁部を、フロートが下限で閉弁すると共に上限で開弁する構成を採用することができ、このように構成した第１ボールタップを用いる場合は、第１エアオペレートバルブとして常開型のバルブを用いることで、実施例と同様に貯溜部での液面の管理を行うことができる。
２．実施例では、第２ボールタップ、第２インタフェイスバルブおよび第２エアオペレートバルブからなる安全装置を設けたが、該安全装置は省略することができる。
３．実施例では、空気作動弁手段を、第１インタフェイスバルブおよび第１エアオペレートバルブから構成したが、安全装置を省略した構成において、第１エアオペレートバルブのみから空気作動弁手段を構成し、該第１エアオペレートバルブの信号圧入力ポートに第１ボールタップの弁部を管路で接続する構成を採用することができる。また、第１エアオペレートバルブのみから空気作動弁手段を構成した場合においても、前記１．の変更例の構成を採用することができる。
４．実施例では、管理システムを防爆エリアに配設したが、当該管理システムは、防爆エリア以外のエリア(場所)に設置することもできる。例えば、前記工場電気設備防爆指針(国際整合防爆指針２０１５(ＪＮＩＯＳＨ－ＴＲ－４６：２０１５))で規定される「危険場所」(爆発性雰囲気を生成するおそれのある危険場所)である、可燃性粉じん場所、爆発性粉じん場所に設置することができる。なお、可燃性粉じん場所、爆発性粉じん場所とは、前記工場電気設備防爆指針において分類される、ゾーン２０：空気中に粉じん雲状で、連続または長期間もしくは頻繁に存在する場所、ゾーン２１：通常の運転中において、空気中に粉じん雲状で時々生成される可能性がある場所、ゾーン２２：通常の運転中において、空気中に粉じん雲状で生成される可能性が少なく、生成されたとしても短時間である場所である。
また、管理システムは、例えば、経済産業省令が定める「電気設備に関する技術基準を定める省令」(電気設備技術基準)を解説した「電気設備の技術基準の解釈」(平成３０年１０月１日改正)において、低圧用配線器具に関し、温気の多い場所(同解釈第１条第２７号)又は水気のある場所(同解釈第１条第２６号)に設置することができる。ここで、前記解釈において温気の多い場所とは、低圧用の配線機器に関して湿気の侵入を防止できる防湿構造のものを使用すべきことが求められる場所である。
５．図２に示すエア回路部において、ポンプへの制御エアの供給系を別途設けると共に、該供給系に制御エアの供給と遮断とを切り換え可能なハンドバルブを設け、作業者の手動操作によってポンプを作動して補給溶器の粘着剤を貯溜部に供給する構成を採用することができる。

１１貯溜部，１２第１ボールタップ(ボールタップ)，１３空気作動弁手段
１４ポンプ，２０防爆エリア(爆発性雰囲気を生成するおそれのある危険場所)
２７フロート

Claims

貯溜部に貯溜される液体の液面の管理システムであって、
制御エアにより作動して前記貯溜部に液体を供給するポンプと、
前記ポンプへの制御エアの供給または遮断を行う空気作動弁手段と、
前記液面の高さの変化に応じたフロートの上昇または下降により、前記空気作動弁手段へ供給される信号エアの供給と遮断とが切り換えられる弁手段と、を備える
ことを特徴とする液面の管理システム。
前記信号エアは、０.０５ＭＰａ以下の圧力であることを特徴とする請求項１記載の液面の管理システム。
前記制御エアの圧力は前記信号エアの圧力よりも高い圧力であることを特徴とする請求項１または２記載の液面の管理システム。
爆発性雰囲気を生成するおそれのある危険場所または、電気設備技術基準において、防湿構造が求められる場所の何れかに設置されていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の液面の管理システム。