JPH11105993A - 空気孔付き弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体が充填されて原料容器から受け容器に高
精度で計量投入する自動計量投入装置用の弁とその弁を
用いた計量方法の提供にある。 【解決手段】 液体を充填した容器の排出口に固定して
その容器内の液体を外部に抜き出す弁であって、同軸二
重筒を形成する内筒と外筒からなり、内筒は外筒内に密
着しながら遊動自在に差し込まれ、内筒は、容器内に挿
入される側が閉鎖端とされ、他端が排出開口とされ、そ
の側面に液体が流通する内筒開口を有し、外筒は、両端
が開放端とされ、前記容器の排出口に密着固定する手段
を設けられ、かつ、その側壁内を縦方向に貫通する空気
孔が設けられ、弁が閉の状態で外筒側壁内に設けられた
前記空気孔が内筒閉鎖端で閉じられ、弁が開の状態で前
記空気孔及び内筒開口を介して容器内部と外部がそれぞ
れ連通し、容器内の液体を内筒開口を介して内筒排出開
口から流出させ、同時に前記空気孔から空気が容器内に
導入される構造とした空気孔付き弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドラム缶などに充
填された液体を他の容器に投入するための弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の少品種多量生産方式においては、
タンクから各種液体を配管により反応槽、混合槽などの
タンクに供給する方法が一般的であった。しかし、消費
者ニーズの多様化に応じるためには、多品種少量、変種
変量生産方式へ移行せざるを得なくなってきている。こ
の場合、従来の配管による移送手段では配管の本数が原
料の種類分必要となり現実的でない。このため、移動槽
による生産方式が、いわゆるパイプレスプラントとして
提唱されている。パイプレスプラントでの原料仕込みに
は、仕込みステーションにタンクが移動して行われる。
この場合、配管を経由して供給される多量の主原料に加
えて、多品種の副原料や添加剤などの多くはドラム缶や
ペール缶などの原料容器より供給されている。これらの
原料容器からタンクへ液体を投入する場合、転倒機など
の補助具と秤を使って人手によって計量する方法がとら
れる。この方法では、作業者の熟練度、体調などの不確
定要素に起因する計量精度のばらつきを起こしやすく、
レシピ通りの一定の製品を作ることを困難にしている。
さらに、重い原料容器の移動や投入の際に、作業者の体
にかかる負担、危険なども危惧される。また、自動で計
量しながら投入する装置も各種提案されているが、コス
トの面、付随して使用するノズルや場合によっては漏斗
の洗浄作業による負担増の点などでそれぞれ問題があっ
た。そこで、原料容器に充填されている液体をいかに効
率よく安全に、また高い計量精度で反応槽、混合槽など
のタンクに投入するかが近年の課題となっていた。

【０００３】以下は、自動計量投入装置の場合について
詳しく考察するが、人手投入の場合でも問題としては同
様のことが言える。従来提案されているドラム缶計量投
入装置（例えば、特開平５−１９４１号公報、特開平６
−２４１８７１号公報、特開平３−２００６２９号公報
等）は、ドラム缶を把持して持ち上げ、ドラム缶の底を
上げるようにして、排出口を下げるように傾けながら転
倒させる方式が多い。しかしながら、この場合に種々の
問題点が挙げられる。第一の大きな課題は、ドラム缶の
姿勢の調節に係わる問題である。まず、投入を続ける間
にドラム缶内の残量も変化するので、転倒角度を変化さ
せなければならないが、それによって排出口の位置の変
化があり、排出口と受け容器との相対位置の調整が都度
必要になる。具体的には、ドラム缶の位置、もしくは受
け容器の位置を前後に移動させ、またドラム缶を転倒さ
せる際の回転軸を変更し、液体の落下地点を狭めるよう
に工夫がなされている。このような姿勢の調整とドラム
缶と受け容器間の位置関係の調整を、ドラム缶の残量を
計測しながら予め設定したプログラムによって制御する
ことになる。すなわち、計量設定値に近くなったとき
に、ドラム缶を転倒させる速度を落とすなどして、流れ
出る量を少なくして調整をやりやすくする必要がある。
さらに、液の粘度が異なる場合など、その都度プログラ
ムの変更が必要であった。ちなみに、手動の場合には、
これらの姿勢の調整、位置調整に対応するために、作業
員の熟練した技術が必要で、前述したように作業員の熟
練度に応じて計量精度のばらつきが出るという問題点が
あった。これと共に、作業員が監視のために拘束されて
しまうことになり、その間、全量投入を除いて他の作業
にかかれない状況であった。一方、このような相対位置
を調整する煩雑さを避けるために、即ち、排出口の位置
変化による流出向きなどの変動を調節することを少なく
するために、受け容器側に大きな漏斗を差し込む方法を
採用する場合がある。この場合には、製品切り替え時毎
に漏斗内面を洗浄する必要があり、付随的な作業が生じ
ることに問題があった。もしくは、なるべく洗浄の手間
を省くため、最後に洗える共液で洗い流すなど、投入す
る順番を予め原料種類に応じて決めるという手続きが必
要であった。漏斗を取り付ける作業をなくすためには、
受け容器の口径を容器胴径と同一の開放型受け容器とす
るか、もしくは受け容器のノズル径を大きくする方法が
用いられている。この方法では、受け容器の形状を限定
することになる。第二の課題は、息継ぎの問題である。
ドラム缶などの密封容器から内部に封入されている液体
を排出する場合には、排出される液の流れに抗して空気
が密閉容器に入る、いわゆる息継ぎ現象がみられる。こ
の現象が生じると液の流れが間欠的になり、さらに液柱
の振動、ドラム缶自体の振動が発生する。このため、計
量の精度が悪くなる。この現象をなくし、空気流入を円
滑に行わせるために、ドラム缶の転倒をゆっくり行う
か、空気口栓を弛めるか外すかが実際には行われてい
る。この空気口栓に関する作業自体は後述するノズルを
取り付けるために排出口を開栓する際に付随して行われ
ている。第三の大きな課題は、排出口に一般に取り付け
られている弁やノズルについてである。自動投入装置に
おいては、多くの場合、ドラム缶の排出口にエルボー状
のノズルを付けることが行われている。このノズルは空
気口栓を弛めるか取り外すときに、投入方向をふまえて
ねじこんだりあるいはクランプなどで人手によって取り
付けられる。すなわち、エルボーの口がドラム缶の外側
に向くように取り付けられる。その後に、コンベアなど
に載せられて、投入転倒位置まで搬送される。転倒位置
のあるステーションでは、このノズル位置がどこにある
かをセンサーなどを利用して検出し、位置割り出し機
構、位置調節機構を用いて、その位置（向き）を受け容
器側に受け口と合わせることが行われており、前述した
ように、いろいろな方式が提案されているが、コストが
割高になるのは不可避的である。一方、手動による投入
装置の場合、排出口にシャット弁を付けて転倒させるこ
とがある。この場合でも、弁を取り付ける際に排出口の
向きを予め考えて取り付ける手間と注意が必要であっ
た。第四の課題は、計量に関する。計量投入するために
は一般的にはロードセルが用いられる。このロードセル
は、計量精度を良くするために、複数個（自動計量装置
の場合には通常４個）を必要とする。これはドラム缶転
倒により重心位置が移動したとしても、井桁上の計量台
の範囲に押さえ込むためである。これらの複数個のロー
ドセルから得られる読み値を演算してドラム缶の総重量
を知るようになっている。このようにロードセルを複数
個設けることによってコスト高となるのはもちろんであ
るが、それぞれの計量値から演算するための回路も付随
して必要になっている。また、排出口の先端につくノズ
ルは開放型であるために投入装置の調整は、転倒装置全
体の重量を量りながら傾き角度を制御する方式を取って
いたため、投入終了間際で開口調整などで速度を変える
二段調整による流量制御が難しかった。このため、所定
の精度を得るためには高度な制御ソフトを必要としてい
た。さらに第五の課題としては、作業環境に関係する。
ドラム缶を転倒させて投入する場合、特に満液状態の場
合には、投入の初期において液体の飛散が大きく、装置
全体、受け容器、またその周辺を汚すという問題点があ
った。この飛散の問題は、ロスインウエイト方式による
計量にも影響を及ぼしていた。

【０００４】以上を整理すると、 1. ドラム缶を転倒しながら投入するという方法に起因
する問題がある。 2. 息継ぎの現象を緩和するか、なくすことが計量精度
の点からも望まれる。 3. ノズルを取り付けたとしても、ノズル割り出し機構
など付随する設備がコスト高を招く。 4. 計量精度が許容される範囲でロードセルの数を少な
くすることが望まれる。 5. 作業環境を改善することが望まれる。 これらの問題を解決するために、本出願人は特願平８−
１５２４８９号でドラム缶などに充填された液体などを
他の容器に投入するための計量弁と投入方法を提案し
た。この提案した弁は、弁の長手方向取り付け軸に対し
て流出開口が側面にあり、ドラム缶を傾斜させたときに
流出方向を下方に指向させるために流出開口部に傾斜を
設けていた。このため、弁の取り付け軸に対して流出方
向が斜めとなり、弁の取り付け軸すなわちドラム缶の長
手軸方向である真下に流出させるためには、弁を取り付
けたドラム缶全体をこの傾斜角に相当する分を調整した
姿勢で排出しなければならず、倒立の状態と比べてドラ
ム缶隅部に残存する量が増えることになり、完全に排出
することができなかった。すなわち、ドラム缶を倒立さ
せた状態では真下に流出させることができなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の有
する上記問題点を解決し、液体が充填されているドラム
缶などの原料容器から受け容器に高精度でしかも狭い範
囲に計量投入する自動計量投入装置を実現させ、排出方
向をドラム缶を倒立させた状態でも真下方向にすること
を可能とする弁の提供とその弁を用いた計量方法の提供
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、(1) 液体
を充填した容器の排出口に固定してその容器内の液体を
外部に抜き出す弁であって、同軸二重筒を形成する内筒
と外筒からなり、内筒は外筒内に密着しながら遊動自在
に差し込まれ、内筒は、容器内に挿入される側が閉鎖端
とされ、他端が排出開口とされ、その側面に液体が流通
する内筒開口を有し、外筒は、両端が開放端とされ、前
記容器の排出口に密着固定する手段を設けられ、かつ、
その側壁内を縦方向に貫通する空気孔が設けられ、弁が
閉の状態で外筒側壁内に設けられた前記空気孔が内筒閉
鎖端で閉じられ、弁が開の状態で前記空気孔及び内筒開
口を介して容器内部と外部がそれぞれ連通し、容器内の
液体を内筒開口を介して内筒排出開口から流出させ、同
時に前記空気孔から空気が容器内に導入されることを特
徴とする空気孔付き弁、及び(2) 上記(1) 記載の空気孔
付き弁において、内筒には、その排出開口付近に空気孔
から漏れた液体を回収するための受け皿と、当該受け皿
に溜まった液体を内筒内に戻す回収孔が設けられたこと
を特徴とする空気孔付き弁、及び(3) 上記(1) 又は(2)
記載の空気孔付き弁において、内筒開口が全て前記容器
内に挿入されてから前記受け皿の上端が外筒の開放端に
当接することで内筒の動きを制限することを特徴とする
空気孔付き弁である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の弁とその使用方法につき
図を用いてさらに詳細に説明する。以下、図面に従っ
て、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の空気孔
付き弁の断面図であって、弁が開の状態を示す。図２
は、本発明の空気孔付き弁の断面図であって、弁が閉の
状態を示す。本弁は、内筒10と外筒20からなる同軸二重
管構造となっており、内筒10が外筒20内を密着しながら
遊動自在にスライドできるようになっている。内筒10は
容器内に差し込まれる側が閉鎖端11とされ、その側面に
容器側の液体が内筒内に流出するための内筒開口12が設
けられている。他端は容器内の液体が外部に流出する排
出開口13となっている。内筒開口12の位置は本弁を開と
する際の遊びが大きくなりすぎないよう閉鎖端11近傍に
設けることが好ましい。内筒開口12は所望の液体の排出
速度を得るためその面積、形状、数及び後述する空気孔
との位置関係が決定される。外筒20はその両端が開放端
とされ、通常その一端が接続端とされ、ドラム缶の排出
口に密着固定するためドラム缶台座に合わせてネジ23が
切られている。なお、ネジの切られる場所は必ずしもそ
の端部である必要はないが、容器内の液体を全量排出さ
せるためには端部が好ましい。また接続する容器の種類
によってはネジ以外にフランジなどその容器の排出口に
合わせた接続方法を選択することができる。外筒の側壁
には縦方向に側壁を貫通する空気孔25が設けられてい
る。空気孔25の大きさ、形状、数は排出速度に要求され
る空気の息継ぎ量を考慮して適宜設定することができ
る。

【０００８】弁が開の状態では、図１に示すように、内
筒10は容器内に押し込まれ、容器内と外部は内筒開口12
及び空気孔25を介してそれぞれ外部と連通する。内筒開
口12の面積と空気孔25との面積とを比較すると内筒開口
部の面積が圧倒的に大きいため、液体は内筒開口12から
内筒を通って排出され、空気孔から空気が容器内に導入
され容器上部に溜まり大気開放と同じ効果を与える。こ
のため息継ぎ現象を起こさずに液体は容器から排出され
る。弁が閉の状態では、図２に示すように、内筒開口12
は内筒閉鎖端11と外筒端部で外部と遮断され、同時に上
記空気孔25は内筒閉鎖端11によって閉鎖される。また、
外筒が十分長い場合は内筒開口12は内筒閉鎖端11で遮断
されると同時に外筒壁面によっても遮られる。内筒閉鎖
端11の外径は内筒外径と外筒外径との間で、空気孔25が
十分覆われる径であれば良い。弁からの液漏れを防止す
るため、外筒20と容器の接続部及び内筒閉鎖端11と空気
孔25との密着部には適宜Ｏリング31、32が設けられる。

【０００９】弁の開閉は内筒10を外筒20内で上下に運動
させることによって実施する。内筒10の上下運動によっ
て内筒開口12が容器内に挿入される面積によって開閉度
が調節される。開閉度の調節が極めて簡単なため、開閉
度を段階的に設定し、後述の二段調節に供することが可
能となる。この上下運動を自動化するため、図示はしな
いが、内筒開口近傍に内筒駆動装置を接続するための接
続手段を設けることも可能である。これによって後述す
るドラム缶ハンドリング装置を用いてドラム缶内の液体
を所定量投入する場合の制御に有効である。本弁を開と
するとき排出開口13から排出される以外に少量であるが
空気孔25から液体が流出する。この空気孔25からの液体
を回収するため内筒の排出開口13周辺に回収受け皿14を
設けるとともに、回収受け皿13に溜まった液体を排出開
口13から一緒に排出させるため回収受け皿と同一位置に
回収孔15を内筒側面に設けることができる。回収受け皿
14の上端は、図１に示すように、内筒開口12が全て容器
内に挿入されたときに、回収受け皿14の上端が外筒開放
端24に当接するように設定することで、本弁の全開状態
を知ることができる。

【００１０】以下本発明の弁の使用方法につき説明す
る。ドラム缶の排出口栓を取り外した後に、弁の接続部
分が台座にねじ込まれて固定される。弁は取り付けられ
た状態では閉とされる。ついでドラム缶は適当な把持転
倒手段により転倒されて、弁を下方に位置するようにす
る。次いで、ドラム缶の空気栓を全閉のまま、本弁を開
状態とすると、ドラム缶内の液が排出開口13から流出す
ると同時に、空気孔25から空気がドラム缶内に気泡とな
って流入し上部に溜まるがこの状態は大気開放と同じ効
果をもたらす。この外気と連通した空気孔25からの空気
の導入に伴って、ドラム缶内の液体は円滑に弁から流出
する。このため、従来のドラム缶計量投入装置にあった
空気息継ぎ現象による振動などは生じない。このこと
は、正確な計量を可能とするものである。ロードセルな
どからの信号により、ドラム缶からの排出量が所定の設
定値になったら、弁を閉とすることで流出を止めること
ができる。本弁は内筒開放端である排出開口13が弁流出
口となるため排出開口13にフランジなどで適当な形状の
排出ノズルを接続しあるいはホースを接続して使用する
ことも可能となる。ドラム缶を転倒することで真下に液
を流出させることができる。また適当なノズルあるいは
ホースを使用すれば受け容器の受け口が小さくても液の
飛散なく移液できる。計量はロストインウエイト方式に
より計測される。すなわち、別途に設けられるロードセ
ルにて計測され、この計測値が所定の設定値と常に比較
されながら、投入される。流量設定値が近づいたら、計
量精度を高めるために流量を絞るという二段制御を行う
ことができる。予め決められたタイミングで、弁の開度
を絞ればよい。この二段階制御は、所定の精度に応じて
必要とされるかどうかが判断される。本発明は、ドラム
缶自動投入装置に対応する弁であるが、この弁を取り付
けてドラム缶を把持し、転倒するという作業を実際に行
うには、ドラム缶を手動で把持し転倒する市販のドラム
缶転倒機が使用可能である。

【００１１】図１、２は、本弁を装着したドラム缶を転
倒させた状態を示している。本弁の流出口は真下を向く
ので、液流の向きも真下のしかもかなり狭い範囲に限定
される。これにより、液流を受けるための受け容器の口
径が小さくても投入が可能となる。また、この倒立の姿
勢はドラム缶内の残液量を最小にするためにも最良の方
法である。払い出し量は、所定の量をセットしてロード
セルコントローラに指定しておけば、コントローラとつ
ながった開閉アクチュエータにより内筒10に設けた駆動
装置接続手段を介して所定の量になると弁が閉とされ
る。前述の弁の二段階制御を行うことによって、さらに
精度を良くすることができる。ドラム缶を転倒させたま
まで放置しておけ、その間作業員は張り付けになる拘束
から開放されるので、全体としての生産効率は向上す
る。さらに、従来のようにドラム缶の残量によって傾き
加減を調整する場合と異なり、注入口の位置変化がない
ので、受け容器と投入器との相対位置変化を調整する必
要がない。これにより、作業の熟練を要することもな
く、また転倒角度を変化させる作業による液漏れもな
く、周囲を汚すことがない。

【００１２】

【発明の効果】

1. 本発明の弁は、空気孔を有しているため、空気流入
を円滑に行わせ、液の投入時の振動をなくすことができ
る。 2. 本発明の弁は、ドラム缶に装着され転倒して使用さ
れるとき流出口が真下を向くため以下の効果がある。 1) ドラム缶と受け容器の相対位置補正や姿勢の補正を
要しない。 2) 受け容器に漏斗などを必要とせず、周囲の洗浄の負
担を軽減する。 3) 口径、ノズル形状などの面で、受け容器の大きさを
限定しない。 4) 倒立の姿勢となるため、ドラム缶液の残量を最小と
する。 3. 本発明の弁は、空気孔が内筒の外筒内での回転と無
関係に存在するため、容器に装着するとき内筒の向きを
考慮する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の空気孔付き弁が開の状態を示す断面
図である。

【図２】 本発明の空気孔付き弁が閉の状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

10 内筒 11 内筒閉鎖端 12 内筒開口 13 排出開口 14 受け皿 15 回収孔 20 外筒 23 ネジ 24 外筒開放端 25 空気孔 31 Ｏリング 32 Ｏリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を充填した容器の排出口に固定して
   その容器内の液体を外部に抜き出す弁であって、同軸二
   重筒を形成する内筒と外筒からなり、内筒は外筒内に密
   着しながら遊動自在に差し込まれ、 内筒は、容器内に挿入される側が閉鎖端とされ、他端が
   排出開口とされ、その側面に液体が流通する内筒開口を
   有し、 外筒は、両端が開放端とされ、前記容器の排出口に密着
   固定する手段を設けられ、かつ、その側壁内を縦方向に
   貫通する空気孔が設けられ、 弁が閉の状態で外筒側壁内に設けられた前記空気孔が内
   筒閉鎖端で閉じられ、 弁が開の状態で前記空気孔及び内筒開口を介して容器内
   部と外部がそれぞれ連通し、容器内の液体を内筒開口を
   介して内筒排出開口から流出させ、同時に前記空気孔か
   ら空気が容器内に導入されることを特徴とする空気孔付
   き弁。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気孔付き弁において、
   内筒には、その排出開口付近に空気孔から漏れた液体を
   回収するための受け皿と、当該受け皿に溜まった液体を
   内筒内に戻す回収孔が設けられたことを特徴とする空気
   孔付き弁。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の空気孔付き弁にお
   いて、内筒開口が全て前記容器内に挿入されてから前記
   受け皿の上端が外筒の開放端に当接することで内筒の動
   きを制限することを特徴とする空気孔付き弁。