JPS6360229B2

JPS6360229B2 -

Info

Publication number: JPS6360229B2
Application number: JP58033954A
Authority: JP
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1988-11-22
Also published as: JPS59159019A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、液体の流量を、流路途中に挿入する
流量計を用いることなく、ポンプの回転数から間
接的に計測して一定の流量を送り出す装置に関
し、特に食品、化粧品または医薬品のように腐敗
しやすいもの、化学変化の起こしやすいもの、ま
た高粘度のもの等を扱う分野に利用し得る。

（従来技術）従来より一定流量の液体を送り出すには流路途
中に流量計を接続し、流量計によつて計測した流
量がプリセツト値になるまで液体を送り出すよう
にしている。これに用いる流量計としては、例え
ばオーバル歯車式流量計によつて液体の流れを回
転力に変換し、この回転力を適当な方法で電気信
号に変換している。この方法によると、液体の流
路途中に流量計が介在するので、液体が高粘度液
や固形物混入液である場合は計量不可能かまたは
不正確となる。また一般に流量計の内部構造は複
雑であるから、液体が流量計の内部に付着しやす
く、食品工業や薬品工業等の液を対象とする場合
は付着物の腐敗による組成変化または衛生上の問
題が生ずる。

（発明の目的）本発明は上述の問題を解決するために成された
もので、流量を流量計を用いずにポンプの回転数
から間接的に計測することによつて、高粘度液ま
たは固形物混入液にも適用でき、また流量計を使
用した場合の付着物による諸々の問題が発生せ
ず、しかも高精度、低価格な液体定量送り出し装
置を提供するものである。

（発明の構成）本発明は、即ち本発明は、上記の従来の問題点
を解決するために、流体を圧送する容積形のポン
プと、該ポンプからの吐出流路中に設けられた開
閉自在な遮断弁と、この遮断弁と前記ポンプとの
間の吐出流路中に介装された逆止弁と、当該逆止
弁と前記遮断弁との間の吐出流路中に接続された
リリーフ弁と、前記ポンプを回転駆動するモータ
と、該ポンプの回転数を検出する検出手段と、該
ポンプの単位回転数当りの吐出流量値を設定する
設定器と、所要流量値をプリセツトするプリセツ
ターと、前記検出手段の出力値と前記設定器に設
定された値とから積算流量を演算するための演算
手段と、積算流量がプリセツトされた所要流量値
に達すれば前記遮断弁を作動させて前記ポンプの
吐出流路を瞬時に閉塞させる出力回路とを有して
成る液体定量送り出し装置を提案する。

（発明の作用及び効果）上記の本発明による液体定量送り出し装置に於
いて、被計測液体を圧送する容積形のポンプは、
他のポンプ、例えば渦巻形回転ポンプ等と比較し
てポンプの容積効率が高く、ポンプの回転数と吐
出量とが比例するので、ポンプの回転数から吐出
流量を求めることが出来るものであるが、定量送
り出しの精度を高めるためには、前記プリセツタ
ーで設定された所要流量値で正確に吐出を停止さ
せなければならない。

このために若し、演算された積算流量値が所要
流量値に近づいた時、ポンプの吐出流路を絞り弁
等により絞つて流量を少なくし、積算流量値が所
要流量値に達したときにポンプを停止させるよう
な制御を行うと、前記絞り弁で絞つて流量が減少
してもポンプは定常運転されているので、このポ
ンプの回転数から演算されている流量と実際の流
量とが一致しなくなる。従つて積算流量値が所要
流量値に達したときにポンプを停止させても、実
際の積算流量値と設定された所要流量値との間に
大きな誤差が生じることになる。

これに対して本発明装置によれば、ポンプを定
常運転させたままで遮断弁を作動させて吐出流路
を瞬時に閉塞しても、当該遮断弁よりポンプ側の
吐出流路中で急上昇する内圧がポンプに作用する
のを逆止弁で阻止し得ると共に、仮にポンプの停
止時期を前記遮断弁の作動時期より遅らせても、
リリーフ弁の存在によりポンプから吐出される液
体をタンク側へ戻すことが出来、ポンプに過負荷
を生ぜしめないで済む。

換言すれば、上記のような逆止弁及びリリーフ
弁の存在により、積算流量値が所要流量値に達す
るまではポンプを定常運転すると共に積算流量値
が所要流量値に達したときに遮断弁で吐出流路を
瞬時に閉塞しても、全くポンプ等に影響を与えな
いで済むのである。然して本発明装置では、積算
流量値が所要流量値に達するまではポンプを定常
運転すると共に積算流量値が所要流量値に達した
ときに遮断弁で吐出流路を瞬時に閉塞することが
出来るので、ポンプの回転数に基づいて演算した
積算流量値と遮断弁により吐出流路が閉じられた
ときの実際の積算流量値とが、設定した所要流量
値に正確に一致することになり、所期の定量送り
出しを極めて高精度に実現し得るのである。

以上のように本発明装置によれば、ポンプの回
転数から間接的に流量を演算するのであるから、
流量計を流路途中に介在させることによる数々の
問題点を完全に解消させ得るだけでなく、定量送
り出しを極めて高精度にしかも簡単に実現し得る
のである。

（実施例）まず、本発明の第１の実施例を説明する。

第１図において、フレーム１の底板１ａ上に、
定容積形のポンプ２と、モータ３とが互に軸をカ
ツプリング４により連結されて載置固定されてお
り、同軸上にその回転数を検出するための検出器
５が取付けられている。この検出器５は、１回転
数当り100個のパルスを出力するものである。ポ
ンプ２の吸入側はタンク２ａ（第４図参照）に、
吐出側は流路６、逆止弁６ａ、遮断弁７を経て下
方へ開口する吐出口８に接続されている。吐出口
８に隣接して制御箱９が配置され、その前面は操
作パネル９ａとなつている。また吐出口８の下方
には、液体を受け入れる容器を置くための載置台
１ｂがフレーム１に固定されている。

第２図は遮断弁７及び吐出口８の断面図であつ
て、円筒状のチユーブ１０の周面下方には流入口
１０ａを有した継ぎ手１０ｂが、また下端には中
央に流出口１０ｃを有したつば状のカバー１０ｄ
が設けられている。継ぎ手１０ｂには流路６が接
続され、カバー１０ｄには吐出口８がクランプバ
ンド１１により固定されて接続されている。チユ
ーブ１０内には弁体１２がパツキン１２ａを介し
て密に嵌合しており、弁体１２はチユーブ１０の
上端にクランプバンド１３により固定されたエア
シリンダ１４のロツドに連結されている。従つて
エアシリンダ１４の伸縮駆動に応じて弁体１２は
上下動し、下端においては流入口１０ａと流出口
１０ｃとの間を遮断するようになつている。な
お、符号７ａはエアシリンダ１４を駆動するため
のエアー流路であつてその先端はパイロツト電磁
弁７ｂ（第４図参照）に接続されており、符号１
ｃはチユーブ１０の外周面をクランプしてフレー
ム１に固定している固定アーム、符号１１ａ，１
３ａはパツキンである。

次に制御回路について説明すると、第４図にお
いて、検出器５の出力はゲート回路１５を経て回
転数カウンタ１６によりカウントされ、その結果
が複数個の７セグメントLEDよりなる回転数表
示装置１７により表示される。ゲート回路１５
は、ゲート時間が0.6秒に設定されており、従つ
てポンプ２の回転数をｎ（RPM）とすると回転数
カウンタ１６によるカウント結果は、 100×ｎ÷60×0.6＝ｎとなり、回転数表示装置１７によりポンプ２の回
転数ｎ（RPM）を直読できる。

また検出器５の出力は、後述する設定器１８の
内容によつて分周率が決定される分周器１９によ
つて分周される。分周器１９の出力は、他の分周
器２０によつてさらに分周された後積算器流量カ
ウンタ２１によつてカウントされ、その結果が積
算流量表示装置２２によつて表示される。設定器
１８は、ポンプ２の１回転数当りの吐出流量値Ｑ
（c.c.／rev）を設定するためのもので、スイツチの
回転角度位置に関連した０〜９の数値の接点組合
せ信号を出力する３桁のデイジタルスイツチより
成つている。Ｑの値は、ポンプ２を実際の使用条
件に近い条件下においてあらかじめ試験を行つて
求めておき、その値に設定器１８を設定してお
く。分周器１９の分周率は、設定器１８の設定値
を1000で除した値となるようにされており、また
他の分周器２０は分周率が1/100に設定されてい
る。

いま、ポンプ２がＮ回転した場合について積算
流量Ｓ（）を考えてみると、Ｓ＝Ｑ×Ｎ÷1000 一方、積算流量カウンタ２１のカウント結果は
100×Ｎ×Ｑ÷1000÷100＝Ｑ×Ｎ÷1000＝Ｓとな
り、積算流量表示装置２１によりポンプ２の積算
流量Ｓ（）を直読できる。

また、積算流量カウンタ２１は、そのカウント
値があらかじめプリセツター２３によりプリセツ
トされた所要流量値に達した場合には信号を発
し、出力回路２４を作動させてその出力を操作回
路２５へ送る。操作回路２５は、モータ３の起
動・停止またはパイロツト電磁弁７ｂのON・
OFF等を行うもので、出力回路２４からの出力
信号があればモータ３を停止させるとともにパイ
ロツト電磁弁７ｂをOFFにし、遮断弁７を作動
させて流体の吐出を停止させる。

なお第３図において、符号２６は上述した出力
回路２４からの出力信号があつた場合に自動的に
モータ３を停止させるか否かを選択するための切
換スイツチ、符号２７，２８はそれぞれ電源投入
用スイツチ、電源切断用スイツチ、符号２９は電
源投入時に点灯する表示灯である。また第４図に
おいて、符号２ｂはリリーフ弁、符号７ｃはエア
ー源、符号２５ａは電源である。

上述のように構成された液体定量送り出し装置
は、液体を受け入れるための容器を載置台１ｂ上
に置き、ポンプ２の１回転当りの吐出量Ｑを設定
器１８に設定し、液体の必要流量を設定器２３に
設定してモータ３を起動する。これによつてタン
ク２ａ内の液体は吐出口８から容器内へ送り出さ
れる。ポンプ２の回転数は検出器５によつて検出
され、その出力はゲート回路１５を経て回転数カ
ウンタ１６によりカウントされ、一定時間毎に最
新の回転数が回転数表示装置１７に表示される。

また検出器５の出力は、２個の分周器１９，２
０を経て積算流量カウンタ２１によりカウントさ
れ、積算流量が積算流量表示装置２２より表示さ
れるともに、プリセツター２３に設定された所要
流量値に達すると出力回路２４が作動し、パイロ
ツト電磁弁７ｂをOFFさせて遮断弁７を作動さ
せ、液体の吐出を停止させる。このとき遮断弁７
とポンプ２との間の吐出流路中の内圧が急上昇す
るが、逆止弁６ａの存在により当該内圧の急上昇
がポンプ２にまで影響することは避けられる。
又、このときに切換スイツチ２６が選択されてい
ればモータ３も停止するが、仮にモータ３が停止
されない状態が選択されていても、ポンプ２から
吐出される液体はリリーフ弁２ｂを経由してタン
ク２ａに戻される。

本実施例においては、流量をカウントするに際
して分周器１９の分周率、すなわち設定器１８の
内容Ｑが精度に重要な役割を果たしている。この
Ｑは、前述したように試験によつてあらかじめ求
めておくもので、この値が正確であればカウント
された流量の値も正確となる。従つて実際の使用
時の種々の条件に応じたＱの値を求めておくこと
が望ましいが、特に高い精度を望まないのであれ
ばポンプ２の設計上の計算値からＱを得てもよ
い。このＱの値は、設定器１８より簡単に設定す
ることができるので、ポンプ２を取り換えた場合
であつても簡単に適応できる。

本実施例においては、検出器５として１回転当
り100個のパルスを出力するパルス発振器につい
て説明したが、これ以外のパルスの個数例えば１
回転当り200個、500個または10個等の場合でも適
用でき、そのパルスの個数に応じて分周率を決定
すればよい。また各表示装置１７，２２の表示の
単位を上述と異ならせることも可能であつて、そ
れに応じて前述分周率を決定すればよい。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。

第５図において、前述第１の実施例と同一のも
のには同一の符号を付して説明を省略する。容積
形のポンプ２と駆動モータ３との連結軸には、周
面に１個の永久磁石が取付けられた回転板３１が
取付けられており、回転板３１の周面に近接して
リードスイツチを用いた検出器３２が取付けられ
ている。検出器３２の出力は、分周器３３によつ
て1/2に分周されるとともに方形波に整形されて
アンド回路３４へ入力される。アンド回路３４に
は、周期が0.6マイクロセカンドのパルスを発生
する基準パルス発振器３５の出力が接続されてい
る。またアンド回路３４の出力は、カウンタ３６
に接続されてパルスの数がカウントされ、カウン
トされた結果はマイクロコンビユータ３７へ入力
される。

上述のアンド回路３４は、基準パルス発振器３
５のパルス入力に対してはポンプ１の１回転毎に
オンまたはオフとなるゲート回路として動作する
ので、分周器３３、アンド回路３４、基準パルス
発振器３５及びカウンタ３６によつて周期測定部
３６ａが構成されている。検出器３２はポンプ２
が１回転すると１個のパルスを出力するので、カ
ウンタ３６のカウント値はポンプ２の１回転の周
期に対応している。なお３２ａはプルアツプ抵抗
器、３２ｂはシユミツト回路である。

マイクロコンピユータ３７には、ポンプ２の１
回転当りの吐出流量値Q₁（c.c.／rev）を設定して
入力するためのデイジタルスイツチを用いた設定
器３８、積算流量のプリセツト値P₁（）を設定
して入力するための同様のプリセツター３９、回
転数表示装置４０、流量表示装置４１、積算流量
表示装置４２及び出力回路４３が接続されてい
る。マイクロコンピユータ３７は、演算装置、記
憶装置及びＩ／Ｏ装置等を有した既知のハード構
成のものであつて、次のようにプログラムされて
いる。すなわち、フローチヤートを示す第６図に
おいて、まずステツプではカウンタ３６をスタ
ートさせ、１回のカウントすなわちポンプ２の１
回転の周期の測定が終わるとステツプでカウン
ト値を読み込むと同時にカウンタ３６をリセツト
する。ステツプで回転数ｎ（RPM）を計算す
る。ステツプで読み込んだカウント値をＣとす
ると、ポンプ２の周期Ｔ（sec）は、Ｔ＝Ｃ×0.6×10^-6 となるので、ｎ＝60÷Ｔ＝10⁸÷Ｔとなり、この計算を行うことによつて回転数が求
まる。ステツプで回転数表示装置４０へ出力し
て表示する。ステツプで設定器３８に設定され
たポンプ２の１回転当りの吐出流量値Q₁（c.c.／
rev）を読み込む。ステツプで吐出量を計算す
る。吐出量F₁（／min）は、 F₁＝Q₁×ｎ÷1000 の計算によつて求まる。ステツプで吐出量F₁、
すなわち流体の流量率を流量表示装置４１へ出力
して表示する。ステツプで積算流量S₁（）を
計算する。積算流量S₁（）は、前回の積算流量
（初回は零にセツト）にポンプ２の１回転当りの
吐出流量Q₁を加算し、 S₁＝S₁＋Q₁÷1000 として求まる。ステツプで積算流量表示装置４
２へ出力して表示する。ステツプでプリセツタ
ー３９に設定されたプリセツト値P₁（）を読み
込み、ステツプでプリセツト値P₁と積算流量
値S₁との大小を比較する。積算流量値S₁がプリセ
ツト値P₁に達していなければステツプへ戻り、
達していればステツプにより出力回路４３を作
動させてその出力を操作回路２５へ送る。操作回
路２５の動作は前述した第１の実施例と同様であ
る。

上述のフローチヤートの各ステツプの順序は、
適宜変更できる。例えば、１回転当りの吐出流量
値読み込み及びプリセツト値読み込み、各種計
算、各種出力の順に行つてもよい。また計算内容
は、ポンプ２の回転数を検出する検出手段及び各
表示装置等の構成により、また表示する単位によ
り適宜変更できる。

上述の第１及び第２の実施例では、設定器１
８，３８及びプリセツター２３，３９としてデイ
ジタルスイツチを用いたが、キーボードまたはキ
ーボードとレジスタとを組合せたものを用いても
よく、またROM（読出し専用メモリ）、磁気テー
プ等でもよい。例えば特定の種類のポンプ２につ
いて、温度、圧力または使用する液体等各種の条
件のもとで１回転当りの吐出量値を求めておいて
ROMに格納しておき、作動時にその時の使用条
件を入力することによつてROMから必要なデー
タが読み出されるようにしてもよい。さらには、
圧力、温度等を測定するセンサーを別途設けてお
き、その信号によつてROMから自動的に適切な
データが読み出されるようにしてもよい。また、
ポンプ２の１回転当りの吐出流量値のデータとは
別に、演算過程において誤差を補正するための補
正手段を設け、上述のセンサーの出力信号をこの
補正手段に関連させて補正するようにしてもよ
い。

上述した第１及び第２の実施例においては遮断
弁７としてエアシリンダにより作動する形式のも
のを用いたが、油圧シリンダまたは電磁石により
作動するものでもよく、また弁体１０の構造も任
意に選択しうる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例であつて、第１図は装置
の側面図、第２図は遮断弁及び吐出口部分の拡大
断面図、第３図は第１の実施例の操作パネルの正
面図、第４図は同実施例の電気回路及び流体回路
を示すブロツク図、第５図は第２の実施例の電気
回路及び流体回路を示すブロツク図、第６図は同
実施例のフローチヤート図である。２…ポンプ、３…モータ、５，３２…検出器
（検出手段）、７…遮断弁、８…吐出口、１８，３
８…設定器、１９…分周器（演算手段）、２１…
積算流量カウンタ（演算手段）、２３，３９…プ
リセツター、２４…出力回路、３６ａ…周期測定
部（検出手段）、３７…マイクロコンピユータ
（演算手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

１流体を圧送する容積形のポンプと、該ポンプ
からの吐出流路中に設けられた開閉自在な遮断弁
と、この遮断弁と前記ポンプとの間の吐出流路中
に介装された逆止弁と、当該逆止弁と前記遮断弁
との間の吐出流路中に接続されたリリーフ弁と、
前記ポンプを回転駆動するモータと、該ポンプの
回転数を検出する検出手段と、該ポンプの単位回
転数当りの吐出流量値を設定する設定器と、所要
流量値をプリセツトするプリセツターと、前記検
出手段の出力値と前記設定器に設定された値とか
ら積算流量を演算するための演算手段と、積算流
量がプリセツトされた所要流量値に達すれば前記
遮断弁を作動させて前記ポンプの吐出流路を瞬時
に閉塞させる出力回路とを有して成る液体定量送
り出し装置。