JPH06185465A - エアによりベローズを作動させる薬液自動計量輸注装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は粘性のある溶剤をも扱える溶液の定
量供給に適したベローズを作動させる薬液自動計量輸注
装置に関するものであり、高価な部品を多数使用するこ
となく、ベローズを確実に動作させ、ベローズの寿命を
半永久的に担保するエアによりベローズを作動させる薬
液自動計量輸注装置を提供することを目的とする。 【構成】 エアが一方通行するエア流路本管（１）とこ
れに付設するブリッジ流路（４）及びエア流路支管
（２）とからなる管材流路と、３個の電磁式操作弁と、
エジェクト原理とを組み合わせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業界で使用する合成糊
剤や高分子エマルジョン等の溶液の定量供給に適したエ
アによりベローズを作動させる薬液自動計量輸注装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンやポリプロピレン合成ゴム
製のベローズを採用して、粘性と金属腐食性のある溶液
の送り出し装置が案出されている。ベローズを圧縮した
り伸張させれば、ベローズに溶液を吸引させたり、吸引
した溶液を吐出させることができる。もちろん、弁装置
を必要とすることは言うまでもない。ベローズを動作さ
せるために、多彩な方式のアクチュエータが案出されて
いる。ベローズを機械的な力で圧縮させたり伸張させよ
うとすると、ベローズの耐久限度（繰返し荷重を無限に
繰り返しても材料が破壊しない限度）と機械的な力の伝
達点に発生する局部応力とを考慮しなければならない。
合成樹脂製のベローズで伸縮性と局部応力に対する強度
の二律背反を達成するのは困難である。そこで、パスカ
ルの原理を応用した流体的なリンク装置によりベローズ
を動作させる方式が採られている。然しながら、ベロー
ズを伸縮作動させるために、ベローズケース内に作動液
を送り込むために必要なベローズと同容積の複動シンリ
ダ及びこれを作動させるための作動液圧送ポンプは余り
にも高価であり、特殊な薬液以外には実用性は乏しい
が、上記シリンダ及びポンプを必要とせず殆どベローズ
とそのケースのみで極めて安価に薬液を吸入・吐出でき
るエアによりベローズを作動させる薬液自動計量輸注装
置を提供することを目的とする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本来ポンプと
しても使用できるベローズを、他のポンプで動作させる
という構造上二重の無駄が発生する。必要な溶液の吐出
量に適う容積のベローズと同容積のシリンダや圧入がで
きる別のポンプを設置することは、コストを度外視した
技術思想にすぎなかった。何故、流体的リンク装置の媒
体に液体を使用するかというと、液体の圧入吸引量がそ
のままベローズの圧縮伸張に応答するからである。圧入
吸引を静止させれば、ベローズも応答する伸縮状態を保
持したまま静止するということである。この点が解放状
態にある末端の溶液吐出口から出る液量を定量だけ行え
る技術的神髄である。もし、エアを流体的リンクの媒体
物として利用するならば、エアの圧入を停止した時点よ
りもベローズは必ずオーバーランすることである。エア
が圧縮に耐えて圧力をベローズに伝達するものである以
上、圧入を停止されたエアは圧縮に耐えていた分だけ膨
張してベローズを余分に圧縮させるからである。エアを
取り扱う部品は大量にしかも安価に出回っており、個々
の部品自体も軽量小型である。本発明はこれらの部品を
多く使うことなく構成でき、一方、エアという既にプー
ルされているエネルギーを用いる為、速い速度でベロー
ズを作動させる薬液自動計量輸注装置を提供することを
も目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はエア供給口から
チェックバルブ（６）に抜けるエア流路本管（１）を設
け、該エア流路本管（１）の中途から分岐させるエア流
路支管（２）の先端をベローズを内蔵させた耐圧ケース
に連通させ、前述のエア流路本管（１）には、エア流路
支管（２）への分岐点から前後する位置に電磁式操作弁
（Ａ）（Ｂ）を配設すると共に、エア流路本管（１）か
らエア抜き口（３）に至るエア流路支管（４ａ）と該エ
ア流路支管（４ａ）の中途からエア流路本管（１）に回
帰するエア流路支管（４ｂ）とで形成するブリッジ流路
（４）を、前記エア流路本管（１）の電磁式操作弁
（Ａ）（Ｂ）を跨ぐように設置し、該ブリッジ流路
（４）のうち、エア流路支管（４ａ）の経路上には電磁
式操作弁（Ｃ）を、又、エア流路支管（４ｂ）がエア流
路支管（４ａ）へとつながる流路口先端には、エジェク
ター（９）をそれぞれ取付けたことを特徴とするエアに
よりベローズを作動させる薬液自動計量輸注装置であ
る。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明すると、エア供給口（５）からチェックバルブ（６）
に抜けるエア流路本管（１）を設け、該エア流路本管
（１）の中途から分岐させるエア流路支管（２）の先端
をベローズ（７）を内蔵させた耐圧ケース（８）に連通
させ、前述のエア流路本管（１）には、エア流路支管
（２）への分岐点から前後する位置に電磁式操作弁
（Ａ）（Ｂ）を配設すると共に、エア流路本管（１）か
らエア抜き口（３）に至るエア流路支管（４ａ）と該エ
ア流路支管（４ａ）の中途からエア流路本管（１）に回
帰するエア流路支管（４ｂ）とで形成するブリッジ流路
（４）を、前記エア流路本管（１）の電磁式操作弁
（Ａ）（Ｂ）を跨ぐように設置し、該ブリッジ流路
（４）のうち、エア流路支管（４ａ）の経路上には電磁
式操作弁（Ｃ）を、又、エア流路支管（４ｂ）がエア流
路支管（４ａ）へとつながる流路口先端には、エジェク
ター（９）をそれぞれ取付ける。エア供給口（５）から
供給するエアの流量調節に用いる手段は特に限定しな
い。又、エア流路本管（１）、ブリッジ流路（４）及び
エア流路支管（２）を、一個の電磁式操作弁（Ｃ）と一
個の三方電磁弁（Ｄ）とを使用して図３に示すような構
成に変形できることをここに開示しておく。

【０００６】上記エアによりベローズを作動させる薬液
自動計量輸注装置を設置するベローズ装置の実施例を以
下に説明する。耐圧ケース（８）の中にベローズ（７）
を収納し、ベローズ（７）にはベローズ（７）の中空室
に連通する溶液流路支管（１０）を設置して、これを耐
圧ケース（８）より外に延出させる。溶液流路支管（１
０）の先端と溶液流路本管（１１）の中途とを継合して
三叉路を形成させる。溶液流路本管（１１）の中途には
逆止弁（１２）（１３）を設置する。逆止弁（１２）
（１３）の間に前記の三叉路を配置させる。溶液流路本
管（１１）の一方の端は溶液ストックタンク（１４）と
継合し、溶液流路本管（１１）の他方の端は溶液吐出口
（１５）となる。逆止弁（１２）（１３）は、溶液スト
ックタンク（１４）から溶液吐出口（１５）に向かって
一方通行となるように設置する。耐圧ケース（８）の外
側面には磁束に反応するリードスイッチ（１６）（１
７）を設置する。該リードスイッチ（１６）（１７）の
間隔は、ベローズ（７）の伸縮ストローク幅に合わせ
る。磁束を発生する磁石（１８）はベローズ（７）の底
面に設置するベローズガイド（２０）に付設する。

【０００７】尚、図２において点線で示す装置は、溶液
流路本管（１１）に設置した逆止弁（１３）の出口から
溶液吐出口（１５）に至る流路に限って、洗浄水を送り
込む装置である。本発明によるベローズを作動させる薬
液自動計量輸注装置の改良発明に該当するものである。

【０００８】上記のようなベローズ装置に対して、本発
明によるベローズを作動させる薬液自動計量輸注装置を
設置する。設置は簡単であり、ベローズ（７）を収納す
る耐圧ケース（８）の内部とエア流路本管（１）の中途
から分岐させるエア流路支管（２）の先端とを連通する
だけである。

【０００９】図２はちょうどベローズ（７）が伸張して
静止した状態を示している。静止状態はベローズ（７）
自体の原形維持の力及び耐圧ケース（８）内の陰圧力に
対する粘性のある溶液をベローズ（７）の中に吸い入れ
るに必要な力が均衡した状態である。もっとも、ベロー
ズ（７）が粘性のある溶液を内部に満たして伸張（原形
復帰）を完了した状態においては陰圧力はかならずしも
必要はない。換言すれば、陰圧力はベローズ（７）を伸
縮作動させるためになくてはならない力であるが、ベロ
ーズ（７）が伸張しきった状態では必ずしも必要ではな
いということである。ベローズ（７）が伸張しきって、
計量輸注の対象となる溶液をその内部に満たして静止状
態にあるときに、外部信号を入力することにより、この
ベローズ（７）は新たな伸縮動作を開始することとな
る。外部信号が入力（スイッチ操作等）されると、電磁
式操作弁（Ａ）が作動して流路を開く。電磁式操作弁
（Ａ）の流路が開かれると、圧縮エアがエア供給口
（５）からエア流路支管（２）を通って耐圧ケース
（８）に流入する。耐圧ケース（８）に圧縮エアが供給
され続ければ、パスカルの原理によりベローズ（７）の
外表面の全てに同じ強さの圧力が徐々に加わることとな
るが、ベローズ（７）の中の溶液は溶液流路支管（１
０）、逆止弁（１３）及び溶液流路本管（１１）を通っ
て、溶液吐出口（１５）からの流出が自由であるので、
ベローズ（７）は圧力のバランスを失い容積を縮小する
こととなる。容積の縮小はベローズ形状が吸収すること
になる。ベローズ（７）の圧潰は、磁石（１８）の位置
がリードスイッチ（１６）に達するまで行われる。リー
ドスイッチ（１６）が磁石（１８）の磁束を受けるとス
イッチが入り、電磁式操作弁（Ａ）を閉じさせ、同時
に、電磁式操作弁（Ｂ）（Ｃ）を開く。電磁式操作弁
（Ｂ）（Ｃ）が開くと、耐圧ケース（８）内の圧縮エア
がエア流路支管（２）、電磁式操作弁（Ｂ）、エア流路
本管（１）及びチェックバルブ（６）を通して外部に一
気に自然放出（耐圧ケース内が常圧となる時間が極めて
短い時間に行われる）されると同時にこれに強制放出作
用が加わる。この場合の強制放出作用とは、電磁操作弁
（Ｃ）が開いた場合、圧縮エアがエア供給口（５）から
ブリッジ流路（４）の電磁操作弁（Ｃ）、エア流路支管
（４ａ）及びエア抜き口（３）より外部に強制放出され
ることをいう。翻って、ブリッジ流路（４）のエア流路
支管（４ｂ）は、エア流路支管（４ａ）とつながる流路
口をエジェクター（９）とし、耐圧ケース（８）につな
がるエア流路支管（２）に回帰させているので、ここに
吸引力が発生し、耐圧ケース（８）内の強制放出作用が
行われるのである。上述の自然放出と強制放出作用の結
果、耐圧ケース（８）内の圧縮エアが一気に放出され、
ベローズ（７）の圧潰は電磁式操作弁（Ｂ）（Ｃ）の動
作と同時に停止し、オーバーランを起こさなし、この
先、強制放出作用が継続して行われると耐圧ケース
（８）内の陰圧力を漸次に増加させることとなる。

【００１０】このようにしてベローズ（７）を圧潰させ
る力が除去されると、今度はベローズ（７）の元の状態
に戻ろうとして吸引力を発生させる。そのベローズ
（７）の吸引力によって逆止弁（１３）は閉じ、逆止弁
（１２）が開いて溶液ストックタンク（１４）の溶液
（１９）を溶液流路管（１１）及び逆止弁（１２）を通
して吸引することとなる。しかし、このベローズ（７）
自体が発生する吸引力には限界がって、溶液（１９）の
粘着力と吸引力と力関係が関わるからである。この限界
を超えるために、更に強制吸引力を加える必要がある。
この強制吸引力は既述したブリッジ流路（４）に係る強
制放出作用の継続により達成できる。強制放出作用が継
続して行われると耐圧ケース（８）内が陰圧となるから
である。耐圧ケース（８）内が陰圧となるとベローズ
（７）は次第に容積を膨張させて行く。容積の膨張はベ
ローズ形状が吸収することになる。ベローズ（７）の膨
張は、ベローズ（７）の底面に設置するベローズガイド
（２０）に付設している磁石（１８）の位置が、リード
スイッチ（１７）に達するまで行われる。リードスイッ
チ（１７）が磁石（１８）の磁束を受けるとスイッチが
入り、電磁式操作弁（Ｂ）（Ｃ）は閉じ、ここで一工程
終了となるが、電気信号又はリピートカウンタ等で所定
回数この動作を繰り返させることもできる。

【００１１】尚、図２において点線で示す装置によっ
て、溶液流路本管（１１）に設置した逆止弁（１３）の
出口から溶液吐出口（１５）に至る流路を洗浄水で洗浄
するのはこの範囲に留まる溶液は外気にさらされて硬化
し易く、これを防止する程の役割がある。又、電磁弁
（Ａ）を通過するエアの流量調節手段によって、耐圧ケ
ース（８）内へのエアの急激な流入を防止することがで
きる。

【００１２】

【発明の効果】これにより、ベローズを動作させる同容
積のシリンダやポンプが不必要になる。精度の良い頑丈
なシリンダやポンプは高価であり、ベローズは合成樹脂
製で軽く単価も安い。これらを複合させた従来技術は観
点を変えれば不相応な物の複合物であって全く滑稽であ
った。本発明によるところの電磁式操作弁は一つが約２
５ｍｍ四方の大きさであり、しかも、最も安価な２方電
磁弁がたった３つあれば良い。電磁式操作弁は大変安く
市場に出回っている。その他の構成部品も管材等が中心
であって総合的には大幅なコストダウンを達成できる。
エアは使い捨てであって、シリンダ方式やポンプ方式の
ような液体リンクの補充、交換その他の保守点検等が不
要となる。エア式のネックであったオーバーランを見事
に解消し、ベローズを正確に制御できその動作には目を
みはるものがある。本発明によりベローズ装置を含めた
装置全体をコンパクトに設計でき、省スペースや故障低
減のメリットをユーザーに提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概略を示すブロック図。

【図２】本発明を使用した装置全体の態様を示す立面
図。

【図３】本発明を他の実施例で示すブロック図。

【符号の説明】

１ エア流路本管 ２ エア流路支管 ３ エア抜き口 ４ ブリッジ流路 ４ａ エア流路支管 ４ｂ エア流路支管 ５ エア供給口 ６ チェックバルブ ７ ベローズ ８ 耐圧ケース ９ エジェクター １０ 溶液流路支管 １１ 溶液流路本管 １２ 逆止弁 １３ 逆止弁 １４ 溶液ストックタンク １５ 溶液吐出口 １６ リードスイッチ １７ リードスイッチ １８ 磁石 １９ 溶液 ２０ ベローズガイド Ａ 電磁式操作弁 Ｂ 電磁式操作弁 Ｃ 電磁式操作弁 Ｄ 三方電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エア供給口からチェックバルブ（６）に
   抜けるエア流路本管（１）を設け、該エア流路本管
   （１）の中途から分岐させるエア流路支管（２）の先端
   をベローズを内蔵させた耐圧ケースに連通させ、前述の
   エア流路本管（１）には、エア流路支管（２）への分岐
   点から前後する位置に電磁式操作弁（Ａ）（Ｂ）を配設
   すると共に、エア流路本管（１）からエア抜き口（３）
   に至るエア流路支管（４ａ）と該エア流路支管（４ａ）
   の中途からエア流路本管（１）に回帰するエア流路支管
   （４ｂ）とで形成するブリッジ流路（４）を、前記エア
   流路本管（１）の電磁式操作弁（Ａ）（Ｂ）を跨ぐよう
   に設置し、該ブリッジ流路（４）のうち、エア流路支管
   （４ａ）の経路上には電磁式操作弁（Ｃ）を、又、エア
   流路支管（４ｂ）がエア流路支管（４ａ）へとつながる
   流路口先端には、エジェクター（９）をそれぞれ取付け
   たことを特徴とするエアによりベローズを作動させる薬
   液自動計量輸注装置。