JP2002250709A - 管内流動判断装置、管内流動制御装置 - Google Patents
管内流動判断装置、管内流動制御装置Info
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Abstract
の液状態、泡状態を衛生状態を保持しながら的確且つ容
易に判断して、取り出しを的確且つ容易に行うことを可
能とする。 【解決手段】 内部側の通路に流動性物質を流し得る絶
縁樹脂製の管体1の外側に配置され管体1内通路の静電
容量の変化を検出する静電容量センサ15と、流動性物
質が通路を流れるときの通路の基準の静電容量の変化を
予め記憶する基準値記憶手段と、検出した静電容量の変
化と記憶した静電容量の変化とを比較して通路を流れる
流動性物質の流動状態を判断する流動判断手段とよりな
ることを特徴とする。
Description
体などの流動性物質の流動状態を判断することのできる
管内流動判断装置、及び判断結果に基づき流動物質の流
動状態を制御する管内流動制御装置に関する。
ール工場や飲食店などにおいてビールを配送する管内の
ビールの流動状態を判断するものがある。例えば図9の
ように、ビールを配送する管体101に電極103,1
05を差し込み、管体101内を流れるビール107の
流動状態を判断する。流動状態の判断は、電極103,
105によって管体101内の導電率を検出し、ビール
107の液部分109と泡部分111との導電率の相違
を検出することにより行っている。この判断結果によ
り、管体101内を流動するビール107の泡部分11
1を適宜廃棄し、液部分109のビール107を的確に
取り出すようにしている。
た取出機からは泡の少ないビール107をいつでも的確
に取り出すことが可能となる。
図9のような装置では、電極103,105が管体10
1内を流れるビール107に直接接するため、電極10
3,105の腐蝕を招き易く、衛生面で問題を招く恐れ
がある。また、検出を導電率の変化で行うため、電圧変
化が少なく電圧変化を積分する必要があり、演算量が増
大するという問題がある。さらに、導電率で検出する場
合には、磁場の影響を受け易く、電磁バルブなどの近辺
には配置することができないという問題もある。
が金属流、土流、石流など固体の物である場合には、電
極103,105に流動性物質が衝突することで電極1
03,105の損傷を招き、検出不良を招く恐れがあ
る。従って、電極103,105を管体101内に差し
込む図9のような装置では、固形の流動性物質の流動状
態を判断することは困難となっていた。
類を問わず、的確かつ容易に流動状態を判断することが
できると共に、衛生面でも問題のない管内流動判断装置
及び管内流動制御装置の提供を課題とする。
側の通路に流動性物質を流し得る絶縁樹脂製の管体の外
側に配置され前記管体内通路の静電容量の変化を検出す
る静電容量センサと、前記管体内通路を流れる流動性物
質の流動状態を判断するために該通路の基準の静電容量
の変化を予め記憶する基準値記憶手段と、前記検出した
静電容量の変化と記憶した静電容量の変化とを比較して
前記通路を流れる流動性物質の流動状態を判断する流動
判断手段とよりなることを特徴とする。
動判断装置であって、前記静電容量センサは、前記通路
を形成する管体の外側に絶縁材を介して周回状に巻き付
けられた導電性金属泊製の測定電極及びグランド電極
と、該測定電極及びグランド電極の外側を、絶縁材を介
して覆うシールド材とよりなることを特徴とする。
動判断装置であって、前記測定電極及びグランド電極
は、グランド電極が測定電極よりも細く形成され、両者
が交互に配置されたことを特徴とする。
置であって、前記測定電極及びグランド電極は、流動方
向に沿って螺旋状に巻き付けられたことを特徴とする。
に記載の管内流動判断装置であって、前記通路を流れる
流動性物質の流動状態を制御可能な開閉手段と、前記流
動判断手段の判断結果に基づき前記開閉手段を制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする。
動制御装置であって、前記管体は、端末に前記流動性物
質の物質取出機を備え、前記調整手段は、前記管体の静
電容量センサ位置と物質取出機位置との間に備えられた
第1開閉バルブ及び該第1開閉バルブ位置と前記静電容
量センサ位置との間で前記管体に接続する分岐管に備え
られた第2開閉バルブであり、前記制御手段は、前記検
出された静電容量の変化が基準の静電容量の変化値内で
あるとき前記第1開閉バルブを開とすると共に第2開閉
バルブを閉とし、前記検出された静電容量の変化が基準
の静電容量の変化値を上回るとき前記第1開閉バルブを
閉とすると共に第2開閉バルブを開とするように制御す
ることを特徴とする。
路に流動物質を流し、静電容量センサによって管体内通
路の静電容量の変化を検出することができる。基準値記
憶手段では、管体内通路を流れる流動性物質の流動状態
を判断するために該通路の基準の静電容量の変化を予め
記憶することができる。流動判断手段では、前記検出し
た静電容量の変化と記憶した静電容量の変化とを比較し
て、前記通路を流れる流動性物質の流動状態を判断する
ことができる。
常、異常や流動性物質の種類の変化等を的確に判断する
ことができる。また、管体内の通路を流れる流動性物質
の流動状態を非接触で判断することができ、流動性物質
が飲食物であっても衛生状態を確保することができる。
さらに、通路を流れる流動性物質の流動状態を静電容量
又はその変化によって判断することができるため、電圧
変化が大きく検出値の積分を不要とし、演算量を少なく
することができる。流動状態を静電容量の変化で判断す
るため、磁場の影響を受けにくくすることができる。流
動性物質が金属流、土流、石流などの固形物質であって
も、電極が流動性物質に衝突することがなく、固形の流
動性物質の流動状態を的確かつ迅速に判断することがで
きる。
果に加え、周回状に巻き付けられた導電性金属箔製の測
定電極及びグランド電極とにより、管体内の流動性物質
の流動状態をより的確かつ容易に判断することができる
と共に、衛生状態も的確に保持することができる。
果に加え、グランド電極が測定電極よりも細く形成さ
れ、両者が交互に配置されているため、管体内を流動す
る流動性物質の流動状態をより的確に判断することがで
きる。
果に加え、測定電極及びグランド電極が流動方向に沿っ
て螺旋状に巻き付けられることによって、管体内の流動
性物質の流動状態をより的確かつ容易に判断することが
できる。
かの発明の効果に加え、流動状態の判断結果に基づき、
制御手段が開閉手段を制御し、通路を流れる流動性物質
の流動状態を的確かつ容易に制御することができる。
果に加え、、前記制御手段の制御により、前記検出され
た静電容量の変化が基準の静電容量の変化値内であると
き前記第1開閉バルブを開とすると共に第2開閉バルブ
を閉とし、前記検出された静電容量の変化が基準の静電
容量の変化値を上回るとき前記第1開閉バルブを閉とす
ると共に第2開閉バルブを開とすることができる。
の流動状態が正常、或いは流動性物質の種類の変化がな
く、検出される静電容量の変化が基準の静電容量の変化
値内であるときは、管体から物質取出機へ流動性物質を
流し該物質取出機から正常な流動状態の流動性物質、或
いは種類に変化のない流動性物質を的確に取り出すこと
ができる。また、管体内の通路を流れる流動性物質の流
動状態が異常,或いは流動性物質の種類が変化して検出
される静電容量の変化が基準の静電容量の変化値を上回
るときは、管体から物質取出機への流動性物質の流れを
停止させ、異常な流動状態の流動性物質、或いは種類の
異なる流動性物質を分岐管側へ的確に流すことができ
る。
管内流動制御装置の全体概略図である。図1のように、
管体1は、本実施形態において流動性物質として、例え
ばビールを内部側の通路に流し配送する構成となってい
る。
続され、同他端の端末には物質取出機としてビール取出
機5が接続されている。管体1のビール取出機5側に
は、調整手段である第1開閉バルブとして第1電磁開閉
バルブ7が介設され、管体1の後述する静電容量センサ
位置と物質取出機位置との間に第1開閉バルブが備えら
れた構成となっている。第1電磁開閉バルブ7によっ
て、管体1内の通路を流れる流動性物質としてのビール
の流動状態を制御可能となっている。すなわち、第1電
磁開閉バルブ7を開けると、管体1からビール取出機5
にビールが送られ、第1電磁開閉バルブ7が閉じられる
と、ビール取出機5へのビールの配送が停止される。
上流側において分岐管としてのドレン管9が接続され、
第1開閉バルブ7位置と後述する静電容量センサ位置と
の間で接続された構成となっている。ドレン管9の端末
には、ドレンタンク11が設けられている。ドレン管9
には調整手段である第2開閉手段として第2電磁開閉バ
ルブ13が介設され、ドレン管9に備えられた構成とな
っている。
ブ7が閉じているときに第2電磁開閉バルブ13が開け
られると、管体1内の通路からドレンタンク11にビー
ル(主に泡)が排出され、第1電磁開閉バルブ7が開け
られ第2電磁開閉バルブ13が閉じられると、管体1か
らドレンタンク11へのビールの泡の排出は停止され
る。
サとしてのセンサユニット15が嵌合して設けられてい
る。センサユニット15により、管体1内通路の静電容
量の変化を検出することができる。前記センサユニット
15は、例えば図2〜図4のようになっている。
辺を示す拡大断面図である。図3は図2のSA−SA矢
視における拡大断面図である。図4は図2の一部をさら
に拡大して示す要部拡大断面図である。これら図2〜図
4のように、前記センサユニット15は、通路を形成す
る管体の外側に、絶縁材17を介して電極19が周回状
に巻き付けられたものである。
例えば塩化ビニル製のパイプで形成されている。絶縁材
17は管体1の外周面に密に嵌合している。この嵌合
は、接着剤などで固定することもできる。このように、
例えば塩化ビニル製のパイプの絶縁材17を用いること
で、センサユニット15を管体1に対しアッセンブリと
して一体に取り扱うことができ、管体1への取り付けも
容易に行うことができる。管体1は本実施形態におい
て、センサユニット15に対応する部分において塩化ビ
ニルなどの絶縁性樹脂によって形成されている。管体1
は、その全体を絶縁性樹脂によって形成することもでき
る。
であり、その具体的構成は後述する。電極19の外側に
は、絶縁材21を介してシールド材23が設けられてい
る。絶縁材21は、本実施形態において塩化ビニル製の
パイプで形成されている。絶縁材21は、電極19の外
側を密に覆っている。尚、前記絶縁材21は樹脂モール
ドによって構成することもできる。また、内側の絶縁材
17も場合によっては樹脂モールドによって形成するこ
とができる。
てアルミパイプによって形成されている。シールド材2
3は、絶縁材21の外面に密に嵌合している。シールド
材23の両端部には端部シールド材25a,25bが固
着されている。端部シールド材25a,25bは、本実
施形態によってアルミニウムによって形成されている。
通孔27が設けられ、前記電極19の配線29が外部に
引き出されている。端部シールド材25aと配線29と
の間は、例えば樹脂モールド31が施されている。配線
29の端部には、接続用のコネクタ31が設けられてい
る。
なっている。図5においては、塩化ビニル製パイプの絶
縁材17に電極19を螺旋状に巻き付けた状態を一点鎖
線で示し、電極19の展開状態を実線で示している。図
5のように、電極19は測定電極33と、グランド電極
35とからなっている。両電極33,35ともに銅箔に
より展開状態で略平行四辺形帯状に形成されている。両
電極33,35の短辺の長さ(図5の実線図示の右端又
は左端の上下方向の長さ)は、両電極33,35間の後
述する隙間37を加えて、絶縁材17の外周長さとほぼ
一致している。
も細く形成されている。測定電極33、グランド電極3
5は絶縁材17の外周面に一点鎖線図示のように流動方
向に沿って螺旋状に巻き付けられ、接着などにより固定
されている。巻き付け回数は、本実施形態において絶縁
材17の外周面をほぼ3周する程度である。但し、電極
33,35により管体1の全周に渡って静電容量の変化
が検出できる限り、巻き付け回数は任意に選択できるも
のである。絶縁材17に巻き付けた両電極33,35の
間には、隙間37が設けられている。
7に巻き付け状態において両者が交互に配置された構成
となっている。この巻き付け状態において、隣接する測
定電極33相互は、短絡点AB間において短絡接続され
ている。前記グランド電極35は、巻き付け状態におい
て短絡点CD間において短絡接続されている。電極19
の図5の巻き付け状態において、短絡点A,B,C,D
の位置は、便宜的に同一面側に同時に示しているが、実
際の短絡点A,B,C,Dの位置は展開状態の位置で示
される箇所にある。
極19Aと同様な構成の電極配置となっている。すなわ
ち図5の電極19は、図6のような電極19Aにおける
点A1,B1,C1,D1に前記短絡点A,B,C,D
が位置的に対応し、電極19では略平行四辺形帯状の電
極33,35及び前記短絡点A,B,C,Dでの短絡接
続とにより絶縁材17の外面に螺旋状に巻き付けること
ができるようにしたものである。
構成にすることも勿論可能である。図6では、電極19
Aが測定電極33Aとグランド電極35Aとを絶縁材1
7の外面全周に周回状に巻き付けるものである。図5と
図6の電極19,19Aの相違は、図5の電極19のよ
うに絶縁材17の外面に螺旋状に巻き付ける場合には管
体1内通路のビール等の流動物質の流れによる静電容量
の変化をより的確かつ容易に検出することができること
にある。
動制御装置の概略ブロック図を示している。センサユニ
ット15、発振回路39、周波数電圧変換回路41、A
/D変換回路43、MPU45は、管内流動判断装置4
7を構成している。この管内流動判断装置47に駆動回
路49、制御バルブ51を加えて管内流動制御装置53
を構成している。この場合、制御バルブ51は、図1の
第1,第2電磁開閉バルブ7,13で構成されている。
MPU45は、開閉手段としての制御バルブ51を制御
する制御手段を構成している。
流れるときの管体1内通路の基準の静電容量の変化が予
め記憶されている。この基準の静電容量の変化は、管体
1内通路を流れる流動性物質の流動状態の、例えば正
常、異常を判断するためのものである。本実施形態にお
いては、図1の管体1内通路を流れるビールが液状態
(正常)であるときと泡状態(異常)であるときとの静
電容量の変化を基準の静電容量の変化として記憶してい
る。従って、MPU45は、本実施形態において基準値
記憶手段を構成している。基準の静電容量の変化値は、
ビール取出機5側へ流したい泡の量などにより任意に調
整することができる。またMPU45は、検出した静電
容量の変化と記憶した静電容量の変化とを比較して、管
体1内の通路を流れるビールの流動状態を判断する。従
って本実施形態において、MPU45は流動判断手段を
構成している。
を検出すると、発振回路39から静電容量の変化に対応
した周波数変化として周波数電圧変換回路41に入力さ
れる。周波数電圧変換回路41では、入力された周波数
変化を電圧変化に変換し、A/D変換回路43に入力す
る。A/D変換回路43では、入力された電圧変化をデ
ィジタル信号の2進数数値に置き換え、MPU45へ入
力する。MPU45では、検出により入力された静電容
量の変化と設定された基準の静電容量の変化とが比較さ
れる。
通路を流れるビールの流動状態が液状態であるか泡状態
であるかを判断し、駆動回路49に出力する。駆動回路
49は、MPU45からの出力によって制御バルブ51
を制御する。
ら管体1内をビールが流動し、ビール取出機5まで配送
されるとき、センサユニット15において管体1内通路
の静電容量の変化が検出される。この検出により、管体
1内を液状のビールが流動している間は、静電容量の変
化が殆どないか設定値より小さいため、MPU45から
駆動回路49を介し、第1,第2電磁開閉バルブ7,1
3に信号が送られ、第1電磁開閉バルブ7は開、第2電
磁開閉バルブ13は閉とされ、液状態のビールがビール
取出機5へ配送されることになる。
泡状態になると、センサユニット15において大きな静
電容量の変化が検出される。この検出結果がMPU45
において比較された結果により、駆動回路49を介し制
御バルブ51へ信号が出力されると、第1電磁開閉バル
ブ7が閉、第2電磁開閉バルブ13が開となる。
ビールは、ドレン管9を介してドレンタンク11へ廃棄
される。このような制御によって、ビール取出機5から
は泡の少ない液状のビールを常時確実に取り出すことが
できる。尚、MPU45における基準の静電容量の変化
の設定によって、ビール取出機5から取り出す液状のビ
ールに混在する泡の量を調整することなども可能であ
る。
動状態を非接触で検出することができるため、電極の腐
蝕なども起こることはなく、管体1内を流動するビール
の衛生状態を高度に保つことができる。静電容量の変化
は大きな電圧変化をもたらすため、検出結果を積分する
必要はなく、演算量が少なく迅速かつ的確な制御を行う
ことができ、また装置も小型化することができる。
るため、磁場の影響を受けにくく、例えば第1電磁開閉
バルブ7に近接した位置にセンサユニット15を設ける
ことも可能であり、設計自由度を広げることができる。
ている。なお、図8において、図7と対応する構成部分
には同符号を付して説明する。図8の管内流動制御装置
53Aでは、前記A/D変換回路43及びMPU45に
代えて、電圧比較回路55、基準電圧発生回路57を設
けている。
9、周波数電圧変換回路41、電圧比較回路55、基準
電圧発生回路57が管内流動判断装置47Aを構成して
いる。
55において比較すべき基準電圧を発生するもので、設
定すべき基準の静電容量の変化に対応した基準電圧が発
生される。従って、基準電圧発生回路57は、本実施形
態において基準値記憶手段を構成している。
電圧が電圧比較回路55へ送られ、検出された静電容量
の変化に応じた電圧変化と比較され、比較結果に応じて
駆動回路49を介し制御バルブ51に信号が出力され
る。従って、電圧比較回路55は、本実施形態において
流動判断手段、及び制御手段を構成している。
の変化がないか少ないときは、第1電磁開閉バルブ7が
開、第2電磁開閉バルブ13が閉となり、静電容量の変
化が設定値を上回ると、第1電磁開閉バルブ7が閉、第
2電磁開閉バルブ13が開となる。このため、図8の回
路構成によっても、管体1内を流れるビールの状態が液
状態であるときはビール取出機5へ確実に送られ、泡状
態であるときはドレンタンク11へ的確に廃棄すること
ができる。
レン管9をセンサユニット15と第1電磁開閉バルブ7
との間に接続したが、第1電磁開閉バルブ7を3方弁と
し、該3方弁にドレン管9を接続し、制御手段による電
気的な切り替え制御で3方弁をの切り替え、管体1か
ら、ビール取出機5側への流れとドレンタンク11側へ
の流れとに切り替える構成にすることもできる。
サユニット15を嵌合させるようにしたが、絶縁材1
7,21、シールド材23等を軟質なものとすれことな
どにより、管体1にコーナー部があっても容易に嵌合さ
せることができ、またコーナー部に取り付けることも可
能である。かかる場合、電極19のように螺旋状に巻き
付けられていると、管体1のコーナー部に沿って電極1
9を的確に配置することができる。
プなどで形成された管体1に直接巻き付け、内側の絶縁
材17を省略することもできる。
して適用しているが、その他の流動性物質に適用するこ
とも可能である。例えば液体では水、オイルなど、気体
では空気、二酸化炭素など、固体では金属流、土流、石
流、豆類などの流動状態を判断し、所定の仕分け制御等
を行わせることができる。
菌剤洗浄などの順で洗浄する場合に、これらを配送する
管体内に水、湯、殺菌剤等が流れるときの静電容量の変
化を予め基準値として記憶させておき、センサユニット
で作業中の管体内の静電容量の変化を検出して基準値と
比較することにより、現在タンクを水、湯、殺菌剤のい
ずれで洗浄しているのかを的確に判断することも可能で
ある。すなわち、流動性物質の流動状態には、流動性物
質の種類の変化も含まれる。
し、静電容量の変化により流動性物質の種類を検出し、
管体から各分岐管に種類の異なる流動性物質を的確に分
岐して流す構成にすることもできる。
判断に限らず静電容量そのものの比較判断も均等の範囲
である。
概略構成図である。
辺を示す断面図である。
ける拡大断面図である。
断面図である。
図である。
を展開状態で示す説明図である。
ロック図である。
略ブロック図である。
ある。
段) 47 管内流動判断装置 47A 管内流動判断装置 53,53A 管内流動制御装置 55 電圧比較回路(流動判断手段、制御手段) 57 基準電圧発生回路(基準値記憶手段)
7)
内通路の静電容量の変化を検出する静電容量センサと、
前記管体内通路を流れる流動性物質の流動状態を判断す
るために該通路の基準の静電容量の変化を予め記憶する
基準値記憶手段と、前記検出した静電容量の変化と記憶
した静電容量の変化とを比較して前記通路を流れる流動
性物質の流動状態を判断する流動判断手段とよりなるこ
とを特徴とする。
動判断装置であって、前記静電容量センサは、前記通路
に対し絶縁材を介して周回状に巻き付けられた導電性金
属泊製の測定電極及びグランド電極と、該測定電極及び
グランド電極の外側を、絶縁材を介して覆うシールド材
とよりなることを特徴とする。
動判断装置であって、前記測定電極及びグランド電極
は、流動方向に沿って螺旋状に巻き付けられたことを特
徴とする。
Claims (6)
- 【請求項1】 内部側の通路に流動性物質を流し得る絶
縁樹脂製の管体の外側に配置され前記管体内通路の静電
容量の変化を検出する静電容量センサと、 前記管体内通路を流れる流動性物質の流動状態を判断す
るために該通路の基準の静電容量の変化を予め記憶する
基準値記憶手段と、 前記検出した静電容量の変化と記憶した静電容量の変化
とを比較して前記通路を流れる流動性物質の流動状態を
判断する流動判断手段とよりなることを特徴とする管内
流動判断装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の管内流動判断装置であっ
て、 前記静電容量センサは、前記通路を形成する管体の外側
に絶縁材を介して周回状に巻き付けられた導電性金属泊
製の測定電極及びグランド電極と、 該測定電極及びグランド電極の外側を、絶縁材を介して
覆うシールド材とよりなることを特徴とする管内流動判
断装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の管内流動判断装置であっ
て、 前記測定電極及びグランド電極は、グランド電極が測定
電極よりも細く形成され、両者が交互に配置されたこと
を特徴とする管内流動判断装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の計数装置であって、 前記測定電極及びグランド電極は、流動方向に沿って螺
旋状に巻き付けられたことを特徴とする管内流動判断装
置。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかに記載の管内流動
判断装置であって、 前記通路を流れる流動性物質の流動状態を調整可能な調
整手段と、 前記流動判断手段の判断結果に基づき前記調整手段を制
御する制御手段とを備えたことを特徴とする管内流動制
御装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の管内流動制御装置であっ
て、 前記管体は、端末に前記流動性物質の物質取出機を備
え、 前記調整手段は、前記管体の静電容量センサ位置と物質
取出機位置との間に備えられた第1開閉バルブ及び該第
1開閉バルブ位置と前記静電容量センサ位置との間で前
記管体に接続する分岐管に備えられた第2開閉バルブで
あり、 前記制御手段は、前記静電容量の変化が設定値内である
とき前記第1開閉バルブを開とすると共に第2開閉バル
ブを閉とし、前記静電容量の変化が設定値を上回るとき
前記第1開閉バルブを閉とすると共に第2開閉バルブを
開とするように制御することを特徴とする管内流動制御
装置。
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