JP2001317978A - 定量吐出システム - Google Patents
定量吐出システムInfo
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Abstract
ステムを提供すること。 【解決手段】 二次側への流体の流れを操作する流体操
作手段3と、計測室内に一対の噛合したギアが回転自在
に軸支され、計測室を通る流体の流体圧によって回転し
て流体を2次側へ送り出すものであって、ギヤの回転を
検出する検出センサを備える流量計測手段2と、検出セ
ンサからの検出信号に基づいて流体の流量を算出して流
体操作手段3を制御する制御手段5とを有する定量吐出
システム。
Description
流体を吐出する定量吐出システムに関する。
の流体を送るようにしたものであるが、例えば半導体製
造設備で試液の搬送を行う場合、従来からシリンダポン
プやピストンポンプが使用され、1回又は1サイクルの
ポンプ動作で予め決められた量の試液の送って容器など
への定量吐出が行われていた。また、その他の分野で
も、例えば飲料供給装置では、羽根車を利用した流量計
が使用され、ジュースの原液となるシロップと希釈水と
を一定の割合で混合するため、流量計の計測に従って電
磁弁の開閉動作を制御して定量吐出することが行われて
いた。
て、例えば飲料供給装置に利用した特公平1−2340
0号公報のものを挙げることができる。当該公報の定量
吐出システムは、シロップと希釈水とを所定の混合比で
分与できるように、シロップを吐出するためのシロップ
バルブと、希釈水を吐出するための希釈水バルブとを有
し、これらの開閉を制御するためのマイクロコンピュー
タを始めとする制御手段が設けられている。飲料供給装
置の場合、味を保証するためには予め決められた量(混
合比)のシロップと希釈水とを正確に吐出する必要があ
るからである。
は、同時点に循環的に開放され、シロップバルブは予め
設定された量のシロップが吐出されるまで開き続け、ま
た希釈水バルブはシロップに対して所定の混合比となる
だけの希釈水が吐出するのに必要な時間だけ開き続け
る。こうした定量吐出の制御は、シロップ及び希釈水の
流路上にシロップ流量計と希釈水流量計とがそれぞれ配
管され、そこを通過する流体の流量に比例した周波数を
持つパルス系の速度信号がそれぞれ発信される。そし
て、シロップ流量計及び希釈水流量計からの信号はマイ
クロプロセッサに受信され、そこでの演算処理により発
信された駆動信号によってシロップバルブ及び希釈水バ
ルブの開閉が制御される。
要者の嗜好の多様化にともなって飲料の種類が増え、飲
料供給装置で扱われるシロップの種類も増加してきてい
る。そして、そのような数多くの異なったシロップはそ
れぞれ固有の濃度や粘性を有している。そのため、従来
の定量吐出システムでは、こうした各シロップ毎の固有
の情報を記憶した特性モジュールを有し、異なったシロ
ップを使用する場合にシロップの変更の度に手動にて行
う装置の調整を不要なものとしていた。
ローラが複雑になって装置自体が高価なものとなり、し
かもオペレータが行う調整作業も煩雑で作業性が悪かっ
た。羽根車式流量計の場合、羽根車の加減速を考慮して
推定計算処理を行うので、正確に流量を計測するために
は異なるシロップの粘性に応じたシロップ毎の粘性係数
を予め入力しておかなければならないからである。更に
は、こうした粘性係数データを持っていたとしても、シ
ロップの粘性は温度の影響によって変化してしまうた
め、定量吐出するためには、シロップの温度管理を行う
か、そうでなければ温度変化による粘性変化に応じて粘
性係数データを補正する必要があった。
ではなく、様々な分析装置や生産設備装置などでも実際
に起きている問題であり、例えば先に挙げた半導体製造
設備内で試液を搬送する場合にも、各種試液による粘度
の違いや温度の影響によって設定流量分を正確に吐出す
ることが困難であった。
く、設定した量の流体を正確に吐出する定量吐出システ
ムを提供することを目的とする。
ムは、二次側への流体の流れを操作する流体操作手段
と、計測室内に一対の噛合したギアが回転自在に軸支さ
れ、当該計測室を通る流体の流体圧によって回転して流
体を2次側へ送り出すものであって、当該ギヤの回転を
検出する検出センサを備える流量計測手段と、前記検出
センサからの検出信号に基づいて流体の流量を算出して
前記流体操作手段を制御する制御手段とを有することを
特徴とする。よって、このような定量吐出システムによ
れば、流量計測手段を構成するギヤの回転数に比例して
流量が流れるため、そのギヤの回転数を計測することに
よって正確な流量を検出することができ、設定した量の
流体を正確に吐出することが可能である。
流量計測手段が、長円形に形成された計測室内に、一対
の楕円形をした楕円ギヤが噛合したものであることを特
徴とする。よって、その楕円ギヤによれば計測室で囲ん
だ空間を広くとることができ、その楕円ギヤが回転した
際に2次側へ送る流体の流量を多くすることができる。
テムの一実施形態について図面を参照して説明する。本
実施形態の定量吐出システムは、試液搬送に利用したも
のであり、図1は、本実施形態の定量吐出システムを示
したブロック図である。この定量吐出システム1は、例
えば工場外に設置された試液タンク7から工場内の容器
8に定量の試液(以下、「流体」とする)を搬送するた
めのものであり、試液タンク7から容器8に接続された
搬送管9の途中に配管されている。定量吐出システム1
は、上流の試液タンク7側から順に流量計2と電磁弁3
とが配管され、その流量計2及び電磁弁3にコントロー
ラ5が接続されている。コントローラ5にはマイコンが
使用され、CPUを中心に流量計2の信号を受信する入
力部、電磁弁3への開閉信号を送信する出力部、そして
CPUの演算処理に必要なデータを一時記憶するための
記憶部を備えている。
と電磁弁3とが一体となったバルブユニットが使用され
ている。図2は、このバルブユニットを示した断面図で
ある。バルブユニット10は、図示するように流路の形
成されたバルブボディ11に、流量計2と電磁弁3とが
一体に組み付けられたものである。バルブボディ11
は、直方体形状のブロックであって、底面に開設された
入力ポート12から側面に開設された出力ポート13ま
での流路が形成され、その流路の途中に流量計2及び電
磁弁3が設けられている。
ブボディ11内の流量計2を示した図である。バルブボ
ディ11の当該側面には計測室21が形成され、そこに
入力ポート12側に連通する入力側流路14が、電磁弁
3側(出力ポート13側)に連通する弁側流路15が上
側に開設されている。流量計2は、その計測室21内の
一対の楕円ギヤ22,23から構成されたものであり、
長円形の計測室21内に軸支された楕円ギヤ22,23
が、ギヤポンプの如く噛み合って内壁と最小の隙間を保
ちながら回転するように形成されている。そして、バル
ブボディ11には、計測室21を囲む環状溝にシール用
のOリング24がはめ込まれ、その計測室12がフタ2
6によって気密に閉じられている。
10のA−A断面を示した図である。この図に示すよう
に、一方の楕円ギヤ22にはマグネット25が埋設さ
れ、またフタ26には磁気センサ27が埋設されてい
る。即ち、本実施形態の流量計2は、楕円ギヤ22,2
3を回転させながら流れる流体流量を、楕円ギヤ22の
回転数をカウントすることで計測するようにした容積式
流量計である。
5の入口には、フローワッシャ17が挿入され、フタ2
6を固定した際に押エ部材18に押さえ込まれて位置決
めされている。このフローワッシャ17は、流量計2を
通って流れる流体の圧力変動が大きい場合に流体流量を
一定にするためのものであり、ノズルが中心に形成され
たリング状の部材である。弁側流路15は、電磁弁3が
装着された弁室41へと連通し、弁室41内に突設され
た弁座42の弁孔43を通って出力ポート13へとつな
がっている。電磁弁3は、下方に付勢されたプランジャ
44が弁体45を保持し、そのプランジャ44が、コイ
ル46の通電によって磁化したコア47に吸着保持され
るよう構成されている。
は、設定流量の流体がバルブユニット10を通って搬送
され、搬送先である容器8内に吐出される。即ち、試液
タンク7内の流体は加圧装置によって加圧され、搬送管
9を通って容器8へと圧送されるが、その際、バルブユ
ニット10を通って流れる流体の流量が流量計2で検出
され、それに基づいて電磁弁3の開閉制御が行われる。
そこで先ず、図2乃至図4を参照しながら、バルブユニ
ット10内の流体の流れについて説明する。
から入った流体が入力側流路14を通って計測室21へ
流入し、その計測室21へと流れ込んだ流体の流体圧に
よって一対の楕円ギヤ22,23が回転する。計測室2
1内に流入した流体の流体圧は、例えば楕円ギヤ22,
23が図3に示す回転位置にある場合、縦長状態の楕円
ギヤ22には反時計方向へ作用し、横長状態の楕円ギヤ
23には左右に同じように作用する。従って、噛み合っ
た楕円ギヤ22,23には、力のバランスによって図3
の矢印で示す方向に回転が与えられ、流体が計測室21
の壁面に沿って外回りに流れることとなる。
変動が大きい場合にでもフローワッシャ17によって一
定流量の流れとなって弁側流路15から弁室41へと流
れ込み、弁室41内の流体は、電磁弁3の開閉によって
出力ポート13から排出される。電磁弁3は、コイル4
6への通電によりコア47が励磁されると、プランジャ
44が下方への付勢力に抗してコア47へ吸引されて上
昇し、それによって弁体45が弁座42から離間して弁
が開けられる。そして、コイル46への通電が止められ
れば、プランジャ44が下方へ押し下げられ弁体45が
弁座42へ当接して弁が閉じられる。
磁弁3の開閉が、流量計2から送信される検出信号に基
づいて制御される。先ず、定量吐出システム1は不図示
の流量設定キーを備え、オペレータの入力によって容器
8に吐出する流量設定が行われる。そして、スタートス
イッチが入れられると、流量設定信号がコントローラ4
に送信され記憶され、この設定流量データに基づいた流
体の搬送、即ち容器8への定量吐出が実行される。そこ
で、オペレータによってスタートスイッチが入れられる
と、コントローラ10から電磁弁3に開信号が送られて
弁が開き、流路内に充填されている流体が流れて楕円ギ
ヤ22,23が回りだす。そのため、流量計2を通って
流れる量の流体が容器8へと吐出され、その流量(吐出
量)が確認される。
例した流量が流量計2を通って電磁弁3側へと流れる。
そして、この楕円ギヤ22,23の1回転当たりの流量
は、予め計算によって算出し、又は実測によって確認が
行われている。そのため、磁気センサ27が楕円ギヤ2
2に埋設されたマグネット25の回転を検出し、その検
出信号がコントローラ4(図1)へ送信される。コント
ローラ4では、その検出信号をカウントして楕円ギヤ2
2の回転数から流れた流体の流量を算出する。こうし
て、流量計2から送られる検出信号のカウント積算値に
よって吐出流量が導き出され、流体の吐出が設定流量に
達したか否かが確認できる。そして、流体の吐出が設定
流量に達したところでコントローラ10から電磁弁3へ
閉信号が送信されて弁が閉じられる。
ステムでは、設定した正確な流量で流体を吐出すること
ができるようになった。これは、流量計2の場合、楕円
ギヤ22,23の回転に伴う容積分だけしか流体が流れ
ないため、搬送及び吐出流量が楕円ギヤ22,23の回
転数に常に比例するからであり、流体の粘性が如何に変
化しようとも、流量計2から発信される検出信号は常に
流量と一対一に対応するからである。そのため、流量計
2から発信される検出信号に基づいてコントローラ4が
電磁弁3の開閉を制御することにより、設定した量の流
体を正確に吐出することができるようになった。
ステムでは、単純な演算処理にって正確な流量の吐出を
保証することができるようになった。そこで、流量計に
羽根車を使用した従来の定量吐出システムとの比較を行
った。図5は、流体の流れと流量計出力とのグラフを比
較した図である。特に、図5(A)は、単位時間当たり
流量一定で流れる流体の流れの有無を示し、図5(B)
は、容積式をした流量計2から発信される信号の単位時
間当たりのパルス数、そして図5(C)は、羽根車式流
量計からの同様のパルス数をそれぞれ示したものであ
る。これらは、全てゼロ時を合わせて同じ時間単位で横
軸を示している。
5(A)で示すように配管内の流体が流れ始め、一定の
割合で流体の吐出が行われる。このとき、流量計2の場
合には、T1直後から流体の流れに従って楕円ギヤ2
2,23が一定の回転数で回り出し、図5(B)で示す
ように単位時間当たり一定数のパルスが出力される。こ
れに対して羽根車式流量計の場合には、流体が流れ始め
たT1直後は、慣性によって羽根車の動き出しが遅れ
る。そのため、図5(C)のように立ち上がりに遅れが
生じてしまう。一方、T2時にバルブを閉じると、図5
(A)で示すように配管内の流体はその時点で止められ
る。このとき、流量計2の場合には、流体の流れと同時
に楕円ギヤ22,23の回転も止められるため、図5
(B)で示すように出力停止がT2時に一致する。これ
に対して羽根車式流量計の場合には、流体の流れが止め
られたT2後も慣性によって羽根車が回転し続け、図5
(C)のように余分に信号が出力されてしまう。
の流れ始めと停止時に遅れが生じることから、それを補
正した演算処理が必要であり、しかもそれは流体の粘性
によっても異なるため、非常に複雑な演算処理になって
しまう。これに対し、容積式の流量計2による定量吐出
システムでは、流量計2から送信される信号のパルス数
をカウントするだけで正確な流体の吐出流量を計算で
き、その結果、単純な演算処理による電磁弁3の開閉制
御が可能となった。更に、羽根車式流量計では、粘性と
羽根車の構造とによって羽根車が回転しないこともある
が、容積式の流量計2においてそうした問題は全く起こ
り得ないため、定量吐出システムの用途範囲が広い。
弁3ではなくシリンダポンプなどを使用し、図1に示す
試液タンク7から容器8への試液の搬送を行うようにし
たものがある。しかし、こうしたものはポンプの実流量
と想定流量とに誤差が生じたとしても、寿命やポンプ効
率の変化などを含めて誤差を検証することができなかっ
た。更に、ポンプの場合、1回又は1サイクルのポンプ
動作での分解能が流体吐出の最小単位となるため、細か
い流量設定ができなかった。しかし、流量計2によれば
正確な流量を計測できるため、設定した流量と実流量と
の差を比較してポンプ吐出流量を増減させて設定量に合
わせることができ、設定積算流量に達した時点で正確に
ポンプ動作を停止させることができる。更には、ポンプ
動作中の流量異常やポンプ停止時の液漏れや弁詰まりな
どの異常を、流体の流れを正確に検出するを流量計2か
らの信号異常によって検出することができる。
試液タンク7側から圧送された流体を送るため、試液タ
ンク内の流体の量によって圧力変動が生じることがあ
る。そうした場合、流量計2で正確な流量計測を行って
も吐出流量が不均一になることが起こり得る。そのた
め、バルブユニット10にはフローワッシャ17を設け
たことで、定量吐出の安定性を向上させることができ
た。
されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々
な変更が可能でる。例えば、前記実施形態では定量吐出
システムを試液の搬送に利用した場合を説明したが、こ
れ以外の装置に利用するものであってもよい。
する流体操作手段と、計測室内に一対の噛合したギアが
回転自在に軸支され、その計測室を通る流体の流体圧に
よって回転して流体を2次側へ送り出すものであって、
ギヤの回転を検出する検出センサを備える流量計測手段
と、検出センサからの検出信号に基づいて流体の流量を
算出して流体操作手段を制御する制御手段とを有する構
成としたので、設定した量の流体を正確に吐出する定量
吐出システムを提供することが可能となった。
示したシステムブロック図である。
示した断面図である。
流量計2の設けられた方向から示した側面図である。
を示した図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 二次側への流体の流れを操作する流体操
作手段と、 計測室内に一対の噛合したギアが回転自在に軸支され、
当該計測室を通る流体の流体圧によって回転して流体を
2次側へ送り出すものであって、当該ギヤの回転を検出
する検出センサを備える流量計測手段と、 前記検出センサからの検出信号に基づいて流体の流量を
算出して前記流体操作手段を制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする定量吐出システム。 - 【請求項2】 請求項1に記載の定量吐出システムにお
いて、 前記流量計測手段は、長円形に形成された計測室内に、
一対の楕円形をした楕円ギヤが噛合したものであること
を特徴とする定量吐出システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000135828A JP2001317978A (ja) | 2000-05-09 | 2000-05-09 | 定量吐出システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000135828A JP2001317978A (ja) | 2000-05-09 | 2000-05-09 | 定量吐出システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001317978A true JP2001317978A (ja) | 2001-11-16 |
Family
ID=18643859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000135828A Pending JP2001317978A (ja) | 2000-05-09 | 2000-05-09 | 定量吐出システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001317978A (ja) |
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JP2004196309A (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 飲料供給装置 |
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- 2000-05-09 JP JP2000135828A patent/JP2001317978A/ja active Pending
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