JPH06160151A - 液体精密移送調合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体精密移送調合装置の計量値のオーバーシ
ュートをなくして迅速な計量を可能にする。 【構成】 加圧ポンプ９からの空気を容器１に圧入し、
截頭円錐形のピストン２０とシリンダ１９内面との間隙
２４を介して容器２８内へ液体２を圧送排出する。容器
２８内の液体が所定量に達したときに、注液速度に合わ
せてパルスモーター３３でピストン２０を段部１９’ま
で前進させる。ピストン２０の前進で間隙２４が連続的
に小さくなる。ピストン２０がシリンダ１９の先端側内
壁面に摺接して注液が停止した時点で第１の予定量とな
るようにする。その後ピストン２０をパルス駆動して前
進させ、シリンダ１９内の液体２を微量ずつ容器２８に
注入し、第２の予定量で注液を停止する。その後ピスト
ン２０を後退させ、切換弁１３を切換えて減圧ポンプ１
０により経路中に残留する液体を全部容器１へ逆流させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体精密移送調合装置に
関し、更に詳細には、例えば織物の染料液体の配分を決
定するために、その組成液体を正確に計量することがで
きる液体精密移送調合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の液体精密移送調合装置
が種々開発、提案されているが、従来の装置において
は、その計量誤差を±０．０５ｇ以下にすることは困難
であった。また、沈澱しやすい成分を含む液体では、液
体の移送通路内の停滞時間があると沈澱を生じ、新たな
液体と沈澱した液体が混じって変色を来たしたり、注液
経路が閉塞してしまうことがあった。さらに、組成液体
の予定量を精密計量するために吐出細管からの滴下を採
用するものもあるが、注液に時間が掛かり過ぎて迅速な
移送、調合ができないという問題もあった。

【０００３】本出願人はこのような欠点に鑑み、特公平
１−４８９７０号公報に示す装置を提案した。この装置
は、液体を収容する容器に連結された可撓管と、他の容
器に注液する可撓管と、両可撓管を連結するシリンダ
と、パルスモーターによって駆動されてシリンダに嵌合
摺動し、かつ嵌合位置より更に後退した位置にあるとき
にシリンダ内壁との間に間隙を生ずるピストンを有する
ものである。間隙はシリンダ内壁に段部を設けて後退位
置側の径を太径とすることにより形成する。そしてこの
装置は、ピストンを間隙を生ずる位置に後退させて液体
を大容量計測しつつ加圧ポンプにより圧送注入する大量
移送工程と、ピストンを間隙が生じない位置に前進させ
て微量計測しつつパルス注入する精密移送工程とを組み
合わせて作動するようにしたものである。また、精密移
送工程終了後に、ピストンを間隙を生ずる位置に後退さ
せてシリンダ及び可撓管内の液体を減圧ポンプにより容
器に逆送する逆移送工程を有するものでもある。そし
て、大量移送工程における液体の通常注液速度と精密移
送工程における精密注液速度との切り換えは、パルスモ
ーターの高速連続回転によりピストンをシリンダの段部
まで移動させることによって行なうようになっている。

【０００４】この装置は、およそ±０．０１ｇの誤差以
下に計量することができ、移送通路内の液体を一回の注
液動作サイクルごとに攪拌容器に全退却させるようにし
て沈澱しやすい成分を含む液体でも問題なく作動可能で
ある。また、組成液体の予定量を、滴下ではなくパルス
圧力による瞬時排出として一層の微調整を可能とするも
ので、主として研究所や試験工場の装置に最適であり、
同一の原理に基づいて生産ライン用の適当容量の装置と
して用いることも可能なものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特公平１−４８９７０
号公報に示す液体精密移送調合装置は上述のように種々
の利点を有するものであるが、大量移送工程から精密移
送工程への切り換え時に、パルスモーターの高速連続回
転によるピストンの移動によって送り出される液体の速
度が通常注液速度より早くなってしまう。このため通常
注液速度と精密注液速度との切り換え時に、液体の注液
速度により採取容器の下に配置する計量器、例えば電子
式天秤を押さえるような働きをして、計量値に図７のよ
うな一次的に第１予定量を越えるオーバーシュートＳ１
が生じてしまうことがある。

【０００６】この現象は過渡応答であり、ピストンが段
部に到達して注液が停止すれば真の値に戻るが、計量時
間短縮をねらって注液速度を上げようとすると第１予定
量で通常注液速度と精密速度との切り換えを行なうため
により高速でピストンを移動させる（移動開始点を図中
Ｘで示す。）必要があり、オーバーシュートが大きくな
ってしまうものである。従って、実機ではこのオーバー
シュートが収束して真の値になるまでの待ち時間が発生
し、計量時間の短縮に限界があった。

【０００７】本発明はこのような従来の問題点を解決
し、電子式天秤などの計量器における計量値のオーバー
シュートを極く小さくするかまたは生じなくすることが
でき、計量時間の短縮化を図れる液体精密移送調合装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液体精密移
送調合装置は上記目的を達成するために、通液管が連結
され液体を収容する容器と、他の通液管が連結され上記
容器内の液体が注液される他の容器と、上記通液管を連
結する基端側と上記他の通液管を連結する先端側との間
に段部を形成し、上記基端側内径を上記先端側内径より
も太径としたシリンダと、駆動手段により駆動されて上
記シリンダ内で前後進し、上記段部よりも上記基端側へ
後退した位置で上記シリンダ内面との間に間隙を生じ、
上記段部よりも上記先端側へ前進した位置で上記シリン
ダ内面と嵌合摺動するピストンと、上記容器内に加圧気
体を吹き込み、上記容器内の液体を上記通液管を通して
上記シリンダ側へ圧送する加圧ポンプとからなり、上記
間隙が生ずる位置で上記容器内の液体を上記加圧ポンプ
により上記他の容器へ圧送注液する大量移送と、上記間
隙が生じない位置で上記シリンダ内の液体を上記他の容
器へ微量ずつ注液する精密移送とを可能とした液体精密
移送調合装置において、上記段部及びピストンの先端形
状を截頭円錐形状とし、上記間隙の開口状態を上記ピス
トンの移動に合わせて徐々に変化させる構成としたもの
である。

【０００９】本発明に係る液体精密移送調合装置は、上
記間隙が生じた状態で、上記容器内を減圧し、上記シリ
ンダ及び上記各通液管内の液体を上記容器に逆送させる
減圧ポンプ有する構成とすることができる。

【００１０】本発明に係る液体精密移送調合装置は、先
端から基端へ向かう開き角度を、上記ピストンよりも上
記段部を大きくした構成とすることもできる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る液体精密移
送調合装置の要部を示す拡大部分断面図、図２は本実施
例装置の注液速度（量）と注液時間との関係を示すグラ
フ、図３は本実施例装置の停止時の全体図、図４は同採
取容器に液体を通常速度で注入する状態の全体図、図５
は、同採取容器に精密注液中の状態の全体図、図６は、
同精密計量後の液体を全部退却させている状態の全体図
である。

【００１２】まず図３により本実施例装置の全体構成を
説明する。容器１内に入っている液体２は、容器１の上
部に空間３を残して液中底部の攪拌子４によって常に均
等に攪拌されている。図中５は回転界磁で、攪拌子４を
容器１の外部から誘導回転する。容器１は上部カバー６
によって密閉され、このカバー６を貫通する液体管７
は、容器１内の液体２の下方に開口し、空気管８は容器
内の液面上の空間３に開口している。空気管８に接続す
る加圧ポンプ９及び減圧ポンプ１０は、それぞれ導管１
１、１２を切換弁１３を介して切換可能としてある。液
体管７は、可撓管１４を経て注液ポンプ１５の入口１６
に連結する。

【００１３】注液ポンプ１５は、適当な固定部１７に水
平ピン１８によって支持されたシリンダ１９と、その筒
内を摺動するピストン２０と、エンド・カバー２１とを
有し、ピストン棒２２がエンド・カバー２１を貫通して
外部に伸び、その外端部に平板ラック２３が固着してい
る。注液ポンプ１５への液体入口１６は、後述する精密
注液との切換えのために、ピストン２０がシリンダ１９
内面との有効動作を開始する段部１９’よりも後方すな
わちピストン２０とシリンダ１９内面との間に間隙２４
が形成される部分に開口している。注液ポンプ１５のシ
リンダ１９の吐出口２５に連結した可撓管２６の先端に
は少なくとも液体が自然滴下しない程度の細管２７を設
け、採取容器２８の上方に開口させる。採取容器２８
は、例えば±０．０１ｇの精度を有する電子式秤量器２
９上に載置され、電子式秤量器２９は採取容器２８の重
量変動を示す電気信号を発生する。

【００１４】またピストン２０の形状は図１（Ａ）、
（Ｂ）に示すようなものである。即ち、ピストン２０
は、截頭円錐形状とした段部１９’の形状に対応させて
同様の截頭円錐形の先端形状を有し、先端から基端へ向
かう開き角度がピストン２０よりも段部１９’が大き
く、この形状の相違によって間隙２４の開き状態がピス
トン２０の移動に対応して徐々に小さくなるように変化
する。なお図中３７はパッキンである。

【００１５】図中３０は電磁ソレノイドで、固定台３１
上に固定保持され、その可動鉄心３２に直結するロッド
の端枠３６に保持されたローラ３５によって平板ラック
２３を支持し、摺動させ得る。

【００１６】また図中３３はパルスモーターで、電子式
秤量器２９の信号により作動する図示せぬ電気回路によ
りパルス駆動される。ただしこのパルスモーター３３
は、液体の通常注液速度と精密注液速度との切換えのた
め、ピストン２０の第１行程（すなわち図１（Ａ）のよ
うにエンドカバー２１までの後退位置から図１（Ｂ）の
ようにシリンダ１９の段部１９’に至る行程、またその
逆に戻る行程）では、比較適高い周波数で連続回転する
ように制御する。

【００１７】次に本実施例の動作を説明する。まず採取
容器２８に移送されるべき液体２を容器１内において攪
拌子４によって攪拌して均一の密度に保持する。可動要
素を含む各装置は図３の初期状態とし、ピストン２０は
図４のようにシリンダ１９の基端側へ後退した位置にあ
って、ピストン２０とシリンダ内面との間隙２４を液体
２が自由に流れることができるようにする。

【００１８】この容器１内の液体２を採取容器２８に移
送するには、まず電磁ソレノイド３０を作動させて可動
鉄心３２を上方へ移動させ、直結するロッドによって平
板ラック２３を押し上げてパルスモーター３３の歯車３
４に噛み合わせる。同時に、空気切換弁１３を図４に示
す空気送入位置に切換え、加圧ポンプ９からの空気を容
器１内の上部空間３に圧入し、容器１内の液体２を液体
管７と可撓管１４を介してシリンダ１９内の間隙２４に
圧送し、シリンダ１９、可撓管２６を経て細管２７から
採取容器２８内へと排出する。このとき液体が流れる経
路中には経路を構成する部材による圧力損失以外に特に
障害がないため、液体２は採取容器２８に比較的早い速
度で注入される。

【００１９】次に、採取容器２８内の液体が所定の中間
予定量（図２の第１予定量よりも小さい値とする。）に
達したときに、電子秤量器２９の発する信号により、パ
ルスモーター３３を連続回転させ、ピストン２０を注液
速度に合わせて精密注入に移る位置、即ちシリンダ段部
１９’まで前進させる。このとき、加圧ポンプ９はその
まま作動させておくが、ピストン２０の前進に伴って断
部１９’壁面とピストン２０の周面との隙間が連続的に
小さくなる（図１（Ｂ））。最後にピストン２０の基部
が段部１９’より先側のシリンダ１９の壁面に摺接する
状態になると注液が停止する。この注液停止時点におい
て採取容器２８への注液量が第１予定量に達するように
ピストン２０の移動速度を調整する。

【００２０】その後、パルスモーター３３の１パルスご
とにピストン２０が前進し、微量の液体が採取容器２８
に注入される。図５は、この精密注入中の状態を示す。
例えば、シリンダ１９の内径を１１．４２ｍｍ、パルス
モーター３３の１回転を５００パルス（従って０．７２
°／パルス）、歯車３４のピッチ円直径を１０ｍｍとす
ると、パルスモーター３３の１パルスによるピストン２
０の行程は０．０６２８ｍｍとなり、１パルス毎にピス
トン２０によってシリンダ１９から排出される液量は、

【数１】（π／４）×１１．４２×０．０６２８＝６．
４１ｍｍ３ となる。即ち、比重が１の液体であればパルスモーター
３３の１パルスごとに約０．００６４ｇの液体が採取容
器２８に注入される。本発明に従って製作した実機によ
る実測では約０．００７〜０．００８ｇを１パルス毎に
注液でき、第１予定量から第２予定量までの精密注液行
程における注液量−時間変化曲線は、図２に示すように
ほぼリニアなものになる。電子式秤量器２９に精度が１
ｍｇ程度のものを採用すれば、パルスによる注液量を±
０．０１ｇ以内の精度に計量することができる。

【００２１】そして上述の精密注液動作が終了したなら
ば、パルス．モータ３３を高速で逆転させ、ラック２３
およびピストン２０を初期位置まで後退させる。同時に
切換弁１３を図６のように切換え、減圧ポンプ１０を作
動させる。すると減圧ポンプ１０の吸気により、可撓管
１４、２６及びシリンダ１９内液体が全部容器１へ逆流
する。従って液体は、採取容器２８に所要量が注入調合
されるごとに可撓管１４、２６やシリンダ１９内に沈
殿、滞留することがなく、採取容器２８に注入される液
体の密度（濃度、色合に関係する）は常に所定値に維持
される。

【００２２】なお図示の実施例では、採取容器２８を１
個だけ用いるようにしているが、任意個数だけ複数個配
列し、本発明装置を複数台配置し、かつ供給先に採取容
器をターンテーブルなどで切り換えられるようにしてお
けば、種々の液体を複数個の調合容器に異なる調合で移
送することが可能となる。このような場合には、切換弁
１３、電磁ソレノイド３０及びパルスモーター３３をコ
ンピュータで制御することになるが、その制御方式、装
置については種々公知のものを採用すればよいので説明
は省略する。

【００２３】

【発明の効果】請求項１に係る液体精密移送調合装置は
以上説明してきたように、シリンダの内壁面に形成した
段部及びピストンの先端形状を截頭円錐形状としてシリ
ンダとピストンとを組み合わせ、両者の間に形成する通
液用の間隙の開口状態がピストンの移動に合わせて徐々
に変化するようにして液体を収容する容器と液体が注液
される他の容器との間に配した構成としたので、大量の
液体を迅速にしかも量的に精密に移送し得ることはもち
ろん、注液速度（量）を微細にコントロールできるよう
になり、このため計量器における計量値のオーバーシュ
ートを極く小さくするかまたは生じないようにすること
ができ、計量時間の短縮化を図れるものとなるという効
果がある。

【００２３】請求項２に係る液体精密移送調合装置は、
シリンダとピストンの間に間隙が生じた状態で、減圧ポ
ンプにより経路内に残留する液体を供給側の容器へすべ
て逆流させるようにしたので、上記共通の効果に加え、
液体が染料等のように沈殿、滞留しやすい性質のもので
あっても通液経路内から迅速に排除でき、経路の閉塞な
どが生じなくなるという効果がある。

【００２４】請求項３に係る液体精密移送調合装置はシ
リンダの段部の先端から基端へ向かう開き角度を、ピス
トンのそれよりも大きくしたので、上記共通の効果に加
え、間隙の開き状態をピストンの移動に対応して徐々に
小さくなるように変化させることができ、オーバーシュ
ート防止のためのコントロールが非常に容易になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体精密移送調合装置の要部を示
す拡大部分断面図である。

【図２】本実施例装置の注液速度（量）と注液時間との
関係を示すグラフである。

【図３】本実施例装置の停止時の全体図である。

【図４】本実施例装置において採取容器に液体を通常速
度で注入する状態の全体図である。

【図５】本実施例装置において採取容器に精密注液中の
状態の全体図である。

【図６】本実施例装置において精密計量後の液体を全部
退却させている状態の全体図である。

【図７】従来の液体精密移送調合装置の注液速度（量）
と注液時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 容器 ２ 液体 ９ 加圧ポンプ １０ 減圧ポンプ １３ 切換弁 １４ 可撓管 １５ 注液ポンプ １９ シリンダ １９’ 段部 ２０ ピストン ２３ 平板ラック ２４ 間隙 ２６ 可撓管 ２８ 採取容器 ２９ 電子式秤量器 ３０ 電磁ソレノイド ３３ パルスモーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通液管が連結され液体を収容する容器
   と、他の通液管が連結され上記容器内の液体が注液され
   る他の容器と、上記通液管を連結する基端側と上記他の
   通液管を連結する先端側との間に段部を形成し、上記基
   端側内径を上記先端側内径よりも太径としたシリンダ
   と、駆動手段により駆動されて上記シリンダ内で前後進
   し、上記段部よりも上記基端側へ後退した位置で上記シ
   リンダ内面との間に間隙を生じ、上記段部よりも上記先
   端側へ前進した位置で上記シリンダ内面と嵌合摺動する
   ピストンと、上記容器内に加圧気体を吹き込み、上記容
   器内の液体を上記通液管を通して上記シリンダ側へ圧送
   する加圧ポンプとからなり、上記間隙が生ずる位置で上
   記容器内の液体を上記加圧ポンプにより上記他の容器へ
   圧送注液する大量移送と、上記間隙が生じない位置で上
   記シリンダ内の液体を上記他の容器へ微量ずつ注液する
   精密移送とを可能とした液体精密移送調合装置におい
   て、上記段部及びピストンの先端形状を截頭円錐形状と
   し、上記間隙の開口状態を上記ピストンの移動に合わせ
   て徐々に変化させるようにしたことを特徴とする液体精
   密移送調合装置。
2. 【請求項２】 上記間隙が生じた状態で、上記容器内を
   減圧し、上記シリンダ及び上記各通液管内の液体を上記
   容器に逆送させる減圧ポンプ有することを特徴とする請
   求項１の液体精密移送調合装置。
3. 【請求項３】 先端から基端へ向かう開き角度を、上記
   ピストンよりも上記段部を大きくしたことを特徴とする
   請求項１または２の液体精密移送調合装置。