JPS63278538A - 液体計量混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多種類の原料液をそれぞれ計量後、混合して
新たな混合液を調製する液体計量混合装置に関する。特
に計量範囲の広い原料液を精密に能率よく計量混合する
液体計量混合装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、液体計量混合装置に通用される計量装置として、
高精度な計量を達成するために、供給液流速可変に設け
たものはなく、計量設定値に対応した流速に制限した計
量装置が用いられている。

また、従来タイプの液体針量混合装置においては、複数
の供給液容器から１つの受液容器に液を供給する場合、
それぞれの供給液容器に付属して計量装置を具備してい
る。

例えば、容積計量式を用いた場合、第６図に図示する様
に、Ａ、　Ｂ液２液体容器に対しては２（囚の計量装置
を使用し、混合容器への流れ込み量の予測制御のため、
制御装置として２ループの制御機能を必要とする。

すなわち、供給液の流速は、Ａ液、Ｂ液の供給容器内の
液量、パルプ流量特性、液物性等により異なるため、同
一の制御機能では高精度な計量が期待できないことによ
る。

このことは、タンク計量方式においても同様でぁす、各
基には付属するアクチュエータの閉止弁はそれぞれ独立
ループの制御系で制御される必要がある。（特開昭５７
−２９１１４号、特開昭５８−１６３４２６号、特開昭
５６−７４７１５号。

各公報参照） また、高精度な計量を実現するため、流速の異なるパル
プを並列に設置して、所定の計量偏差にて切替する方法
があるが、この場合でも制御機能として、２ループの制
御が必要である。

ここで、２ループの制御機能と言う表現を使用している
のは、例えば、分散型制御装置等を使用した場合、１つ
の制御装置内で処理可能であり、制御装置が２個必要で
あるとは言えないからである。しかし、人出力点数、ソ
フトウェアからみた場合、２個の制御装置と言える。

またバッチ製造プロセスでは、多数の薬液を使用する場
合、これらの液物性が異なるので、同一容器にて累積計
量を行うことが出来ない場合が多い、従って、第５図に
示すような複数の受液容器を有して、混合可能な液種は
同一容器にて計量し、混合不可な液種は別に計量容器を
有するような製造システムとなる。このため、下流側に
反応、調製等のための調製タンク１０が必要である。

反応調製等のための調整タンク１０が固定式の製造シス
テムでは、多品種の製造を行う場合、品種の内容に応じ
て、設備化する必要があり、特に高精度の計量のために
は前述のとおり多数の計量タンク、開裂タンク及びそれ
に付属する配管計量装置、制御装置、付属バルブ等が必
要となる。この場合、設備はある品種では使用されるが
、他の品種では使用されない装置があることとなり、非
常に、無駄の多いシステムとなり、設備のイニシャルコ
ストが増大する。更に、多目的の製造システムが近年叫
ばれているが、固定式の製造システムでは、配管系の変
更が必要となり、又その付帯装置の変更等が必要であり
、今以上に複雑な製造システムとなる。

そこで、これに対して近年計量タンク又は、調製タンク
を移動式にして計量装置を節減する移動式のバッチ製造
システムが提案されている。

しかし、従来の計量装置にこのシステムを採用した場合
、計量設定値の大小にて、計量時間が異なり、計量設定
値が大きいと、計量に時間がかかり、移動式の製造シス
テムにおける容量の搬送時間に制限を加えることとなる
。このことを解消するためには、従来必要な計量装置を
必要なだけ設置する方法を用いている。

しかしながらこれは、計量装置の台数を増加させ、薬液
供給のステーションでの滞在時間を更に延長させる結果
となる。計量設定値の範囲、計量時間の制限、計量精度
の条件等々から、非常に多くの計量装置を必要とする。

そのため、配管の結合等の動作時間が増加する。

写真感光材料の製造プロセスにおいては、感光材料を取
扱うので遮光性を保たねばならず、結合する箇所の増大
は、システムをさらに複雑化させ、また搬送サイクルの
変化は製品の性能に影響して好ましくない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の液体計量混合装置では、供給液流速一定を前提と
した計量制御のため、以下の欠点を有する。

■計量精度：　外乱や液物性の変化による流速変動によ
り、精度が保証されない事態を生じる。

すなわち、重力移送の場合、例えば供給側容器内の液残
存量の変化が大きいと流速がある条件範囲をはみ出すた
め、計量精度を悪くした。

また、このことは、供給液容器の液量をある幅内で制限
し、液量を常にある一定量以上に確保する必要があり、
供給液容器内残存液のロスを生じてランニングコストを
増加させた。

■計量範囲一　計量範囲が狭い。

この理由は、計量停止しても、系の応答遅れによる流れ
込み量があり、この量が供給液流速により決定されるた
め、流速一定のもとでは、計量範囲を狭めることにより
、許容できる流れ込み量を保証している。従って、同−
液の計量であっても、計量設定値が大きく相異する場合
はおのおの通性な計量範囲の計量装置が必要であり、装
置数が増加する。

■計量時間二　計量設定値により計量時間が左右される
。計量設定値が小さい場合は、計量時間は短く、大きい
場合は長（なる。従って、製造サイクル上適性な計量時
間の計量装置が計量設定値に応じて必要であり、装置数
が増加する。

また従来の液体計量混合装置は、前述した理由により、
独立に制御される計量装置を、供給液容器毎に多数台設
置し、かつ製造能力の制限による最適計量時間毎に設置
しているため、システムを複雑にすると共に、非常に多
くの計量装置が設備化された。

又従来の計量方式ではオーバル流量針の様に容積計量方
式が良く用いられており、使用中は配管内に液の充填が
必要であり、これが原料液のロスとなる問題点を有して
いた。

本発明のゴ的は、上記事情に基づいてなされたもので、
外乱や液物性の変化による流速変動に影響されない高精
度な計量を実現すると共に、広範囲な計量範囲を確保し
、かつ計量設定値の大小に左右されないで短時間計量を
実現する計量制御装置を用い、これによりシステムを構
成し、設備−の簡素化並びに製造能力の増強と、原材料
ロスの低減を計り、 ■　装置台数の低減によるイニシャルコスト低減 ■　装置台数の低減によるメンテンスエ数低減■　装置
台数の低減による信頼性向上による故障低減 ■　原材料ロスの低減によるランニングコスト低減の経
済効果の高い液体計量混合装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、複数の供給液容器より複数液を累
積計量して受液容器に受け混合する装置であって、該供
給液容器からの液の計量装置を受液容器側に有し、供給
液計量制御装置が供給液計量値に対応し前記開度調整弁
の開度を変化させ供給液流速を変化させて計量するクロ
ーズドループ制御の精密計量制御装置であり、更に受液
容器の移動装置を有することを特徴とする液体計量混合
装置によって達成される。

本発明の構成要素について詳しく説明する。

（１）供給液容器：　計量される供給液を貯蔵する容器
。容器の容量は、製造に適したスケールを要する。本発
明にて、供給液容器の残量の制限は無く、理論的には残
量０まで計量できる。又、液の物性値（例えば、粘度等
）に影響されず、流出可能な液物性値を有していれば、
どんな液でも残量Ｏまで計量可能である。

（２）開度調整弁：　供給液容器数に対応した個数分の
開度調整弁を有し、弁の開度を変化させる事で供給液流
速を広範囲に亘って変化させる流速制御弁である。駆動
としては、例えばＡＣサーボモータ等がある。

（３）　　受液容器：　製造スケールに通した容量の容
器、混合可能な液については、累積計量にて計量する。

計量移液毎の洗浄を行えば、混合不可の場合でも単独に
同一容器にて計量できる。攪拌混合を本容器にて行うこ
とも可能である。

（４）計量装置：　受液容器側に設置され１台の計量装
置によって複数の供給液容器よりの液の針量を行う、累
積計量が可能である。ロードセル。

差圧伝送器、レベル計等タンク計量方式を用いる。

供給液容器に取付ける場合と、供給液容器を計量台に乗
せる場合とある。

（５）　　計量制御装置ｆ二　　流速を変化させるクロ
ーズドループ制御の精密計量制御装置であり、これによ
って広い計量範囲に亘って、精度よく、極めて短時間に
計量が完了する。切替装置付にすることによって、複数
の液を同一受液容器にて亦１台の計量装置にて累積計量
が可能であり、装置数を低減出来る。

（６）　　切替装置：　複数の開度調整弁を、１台の駆
動制御装置にて制御するための装置であり、計量制御装
置の構成の一部である。これによって開度調整弁１個宛
に計量制御部、駆動制御部を取付けなくて済む。

（７）移動装置：　受液容器を搬送させるための移動装
置である。搬送方法としては、無人搬送車、コンヘア等
がある。又、搬送物として、受液容器自体に搬送機能が
ある場合と、受液容器と分離する場合がある。

本発明の基本構成要素は、上記の通りであるが、流速を
可変するクローズドループの計量制御装置を用いる事が
基本となる。

他に種々の付帯装置を設置する場合がある６例えば、洗
浄のため、各容器にスプレーポール等を設置し、配管途
中に切替弁を設置する。又、各容器に混合等のため攪拌
機を設置する。更に、保温のため恒温槽等からの温水循
環等を行う。

〔作　　用〕

本発明は複数の供給液容器より複数液を累積計量して受
液容器に受け混合する装置であって、該供給液容器が供
給液配管に開度調整弁を有し、供給液容器からの液の計
量装置を受液容器側に有し、供給液計量制御装置を各供
給液計量値に対応し、前記それぞれの開度調整弁の開度
を変化させ供給液流速を変化させて計量するクローズド
ループ制御の切替装置付精密計量制御装置であり、更に
受液容器の移動装置を有することを特徴とする液体計量
装置により、クローズドループ制御の精密計量制御装置
だけでも各種供給液容器に対し、計量範囲の大小に左右
されないで１種類の供給液容器に対し１ケの開度調節弁
で済ませるようになり、少なくとも混合してもかまわな
い一緒に累積計量できる複数の供給液容器に対しては連
結管を用いて一つの受液容器（計量タンク）と一つの計
量装置と、一つの切替装置付計量制御装置で計量が可能
となり、大幅に装置を単純化して、しかも各供給液容器
よりの液計量を精度良く短時間に行うことが出来る。

更に受液容器の移動装置を備えることにより、■　各供
給液容器の供給液配管は連結管を使用せず単純化出来、
洗浄の必要性が減り設備が簡単化する。■　受液容器（
計量タンク又は計量ポット）は移動出来るため、全ての
調製タンクに固定配管無しで計量した液を配給すること
が出来るので、受液容器を少くして設備の融通性が出来
る。従って多品種の製造を行う場合、受液容器側の設備
の遊休を無くすることが出来るし、処決変更等に対して
も設備の増設を極力減らして対応することが出来る。■
　又受液容器（計量ポット）の移動により計量サイクル
を早（することが出来るので、小量液調製により経時変
化を少くおさえることが出来る。■　供給液容器よりの
液の針量タンクに攪拌機を取り付は反応タンクとして用
いることも出来る。

〔実　施　態　様〕

本発明の実施態様を図によって更に詳しく説明する。

第１図に示す様に、異種液間の汚染等が問題とならない
液のグループとしてＭグループあり、その中にそれぞれ
Ｎｕｌｌの薬品がある場合について考える。製造する品
種数が多数あるとするが、どの製造品種においても薬品
の使用総数は、ＭＸＮＸＮ下である。従来の製造システ
ムでは、移動式、固定式を問わず、計量範囲、計量時間
、計量精度から、同種であっても製造品種専用に薬品の
供給液容器１１計量装置５を必要としＭＸＮＸＮ上の装
置台数になった。しかし、本発明では、流速可変のクロ
ーズドループの計量制御装置を採用するため、計量範囲
、計量時間、計Ｎ楕度に対する心配は不要になり供給液
容器ｌは、ＭＸＮ個の台数で良く、計量装置５は液の汚
染の問題がなければ、搬送能力から決定した非常に少な
い台数で良い。

ここでは、Ａ、８２台の計量装置５　（ロードセル）を
想定する。供給液容器１については、Ｍ×Ｎ個の台数で
良いが、薬品調製時間、品種の製造スケール等から判断
して決定されるため、供給容器１の台数はそれ以上の台
数を必要とする場合がある。

各計量装置は、第２図に示す制御ブロックの内容の制御
装置を有し、切替装置７の切替により複数の開度調整弁
２（１〜Ｎ）に出力する。つまり同一の制御アルゴリズ
ムにて多数の薬品（１−Ｎ）の計量が同一の受液容器４
　（計量ポット）にて行うことが出来る。

上位の製造制御装置より、移動させるための例えば無人
搬送車９に対し、受液容器４の計量ポット八をステーシ
ョン１に移載する指示が出される。

更に、計量装置５　（ロードセルＡ）に対し、所定の供
給液容器１　（タンク１２）の薬品を計量する指示が出
される。計量装置５　（ロードセルＡ）は開度調整弁２
０乃、閉止弁３αシの出力回路を切替装置にて切替、ま
た付帯装置である結合装置１２に別の搬送制御装置から
受液容器４（計量ポットＡ）の結合装置部に結合する指
示が出される。このような条件を通じて、計量状態が確
認できると、上位から計量開始指示が出される。計量装
置５（ロードセルＡ）は所定のアルゴリズムにのっとり
計量を開始し、開度調製弁２曲の開度を変更させながら
、流速を可変して、クローズドループの計量制御装置で
高精度、広範囲、短時間の計量を行う。

以上の内容の動作を品種内容に従い、実行し、品種内の
全薬品を計量すると、下流工程の調製タンクに移液する
動作に移る。

上位からステーション３への移動指示が出されると、無
人１！！ｌ送車９は、受液容器４（計１ポットＡ）をス
テーション３に搬送する。そして、配管接続装置に結合
される。調製タンク１０が第り図のような移動装置であ
れば、この調製タンク１０も移動して、配管接続装置の
下部に結合される。

結合が確認されたのち受液容器４（計量ポットＡ）の底
弁が搬送制御装置にて制御され、開となり液が移液され
る。

第１図はステーション１，２に計量装置５を配置（ロー
ドセルを配置）して、所定の位置での゛計量システムで
無人搬送車９で搬送する形式であるが、受液容器４（計
量ポット）そのものが計量装置４と車輪１０付の搬送機
能をもつ形式のものでもよい。第３図がその例であり、
第１図に比べ結合装置がステーションに固定されない。

但し、各結合位置に位置検知センサー等の電気関係の接
続装置を必要とする。

第４図のように受液容器４（計量ポット）に攪拌機の翼
部を付加し該受液容器４が攪拌機ステーションに搬送さ
れることにより、受液容器４に混合、反応等の機能を持
たせてｍｌタンクとして位置付けると、より効率の良い
システムとなる。

計量のための計量装置４として前記実施態様ではロード
セルを例として挙げたが、他のタンク計量式計量器を用
いても同様である。特に、第３図。

第４図においてタンクに差圧伝送器等を使用すると、受
液容器　（計量ポット）を自走車に固定することが出来
、受液容器の製作が容易となり、振動等の影響が無くな
る。

受液容器４（計量ポット）における加算計量と更に供給
液容器１　（タンク）に計量装置をつけて減算計量との
機能をもつ計量制御装置を使用すると、より広範囲な精
密計量が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明の複数の供給液容器より複数液を累積計量して受
液容器に受け混合する装置であって、該供給液容器が供
給液配管に開度調整弁を有し、供給液容器からの液の計
量装置を受液容器側に有し、供給液計量制御装置が各供
給液計量値に対応し前記それぞれの開度調整弁の開度を
変化させ供給液流速を変化させて計量するクローズドル
ープ制御の切替装置付精密計量制御−置であり、更に受
液容器の移動装置を有することを特徴とする液体計量混
合装置により本発明の制御装置の採用によるシステムに
おいては、外乱や液物性の変化による流速変動に影響さ
れない高精度な計量が実現出来広範囲な計量範囲でも計
量時間が短時間で迅速に可能になる。更に設備の簡単化
と計量装置台数の低減となり、大規模設備であっても製
造能力が増大し、大規模調製による製品品質の向上と原
材料のロスの低減を実現出来た。それによってイニシャ
ルコストダウン、メンテナンスコストダウン。

ランニングコストダウン、信頼性の向上を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体計量混合装置の１実施例のフロー
シート第２図は本発明に係わるクローズドループ制御の
ブロック図、第３．第４図は本発明の他の実施例を示す
フローシート、第５図、第６図は従来の液体計量混合装
置の１実施例のフローシートである。 ｌ・・・供給液容器　　２・・・開度調整弁３・・・閉
止弁　　　　４・・・受液容器５・・・計量装置　　　
６・・・制御部７・・・切替装置　　　８・・・駆動モ
ータ９・・・無人搬送車 １０・・　・調整タンク 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の供給液容器より複数液を累積計量して受液容器に
   受け混合する装置であって、該供給液容器が供給液配管
   に開度調整弁を有し、供給液容器からの液の計量装置を
   受液容器側に有し、供給液計量制御装置が各供給液計量
   値に対応し前記それぞれの開度調整弁の開度を変化させ
   供給液流速を変化させて計量するクローズドループ制御
   の切替装置付精密計量制御装置であり、更に受液容器の
   移動装置を有することを特徴とする液体計量混合装置。