(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計量物を貯留するための貯槽と、
該貯槽内に設けられた被計量物の循環路と、
前記貯槽内に設けられた、被計量物を前記循環路内で循環させるための循環装置と、
被計量物、前記循環路及び前記循環装置を含む前記貯槽の全体の重量を計量する計量手段と、
前記循環路を循環する被計量物の受容位置まで移動可能に前記貯槽の外部で支持された定容容器を有する定量取り出し装置と
を備えたことを特徴とする定量計量装置。
【請求項２】
前記定容容器が複数備えられていることを特徴とする請求項１記載の定量計量装置。
【請求項３】
前記貯槽の外部で支持され、前記定容容器上の過剰の被計量物を除去するための摺り切り板を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の定量計量装置。
【請求項４】
前記定量取り出し装置による被計量物の取り出しは、一定速度で前記定容容器を移動させることにより行われることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定量計量装置。
【請求項５】
被計量物を貯留するための貯槽と、
該貯槽内に設けられた被計量物の循環路と、
前記貯槽内に設けられた、被計量物を前記循環路内で循環させるための循環装置と、
被計量物、前記循環路及び前記循環装置を含む前記貯槽の全体の重量を計量する計量手段と、
前記貯槽の外部で支持された回転軸を中心に一定速度で回転し得るディスクの円周に沿って設けられ、前記循環路を循環する被計量物の受容位置を通過する定容溝、該定容溝内の過剰の被計量物を除去する摺り切り板、及び前記定容溝内の被計量物を前記定容溝から前記貯槽の外部へ掻き出すスクレーパを有する定量取り出し装置と
を備えたことを特徴とする定量計量装置。
【請求項６】
前記循環路は前記貯槽の下部に貯留された被計量物を上方へ吸引した後に下方に向けて前記貯槽内に排出するチューブを有するとともに、前記循環装置は前記チューブの途中に設けられた動力ポンプによって構成され、前記定量取り出し装置による被計量物の取り出しは、前記チューブの被計量物の排出口の下方の受容位置で被計量物を受容することにより行われることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定量計量装置。
【請求項７】
前記定量取り出し装置による被計量物の取り出しは、前記被計量物の循環が定常状態となった後に行われることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の定量計量装置。
【請求項８】
前記貯槽は、前記定量取り出し装置が前記貯槽の外部からの被計量物の取り出しを可能とする開口部を除いて密閉されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の定量計量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコーヒーの粉末、樹脂ペレット、グラニュー糖等の粉体、粒体等を一定重量づつ取り出すための定量計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、粉体、粒体、液体等を一定量だけ取り出す方式には、大きく分けてボリューム定量方式と定量計量方式の２方式がある。更に定量計量方式には、定量供給方式と定量排出方式とがある。
【０００３】
これらの２つの定量計量方式のうち、定量供給方式は、図７の概略構成図に示すように、計量機４０の計量ホッパ４１にスクリュー４３ａを有する供給装置４３から粉体等の被計量物を供給しながらロードセル４２により重量を計量し、その計量値が所定値に達すると供給装置４３からの被計量物の供給を停止させるものである。
【０００４】
また、定量排出方式は、図８(a)に示すように、計量機４４ａの被計量物を入れた計量ホッパ４５の全体の重量をロードセル４６で計測しておき、計量ホッパ４５から被計量物を排出ゲート４７から排出しながら減量値を計測し、所定の減量値に達した時点で被計量物の排出を停止するものである。正確に被計量物の排出を行うために、図８(b)に示すように、計量機４４ｂの計量ホッパ４５にスクリュー４８ａを有する排出フィーダ４８を設けることも行われている。
【０００５】
ボリューム定量方式は、図９の概念図に示すように、一定容積を有する定容容器５１を用意し、これに被計量物を充填して一定容積の被計量物を取り出すものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の計量機では、下記に示すような供給又は排出に伴う問題点があった。即ち、図７の計量器４０では被計量物の供給を停止しても落下中の被計量物の重量が加算されるため、計量精度が低下してしまうという問題がある。また、図８(a)の計量機４４ａでは、計量ごとに被計量物の供給を停止しても粉体等の被計量物の供給は瞬時には停止せず、一部の被計量物が流れ出てしまうため、計量精度が低下してしまうという問題がある。更に、図７の計量機４０及び図８(b)の計量器４４ｂでは、被計量物の排出を停止しても粉体等の被計量物の供給が瞬時に停止せず、スクリュー４３ａ及び４８ａの先端部にある被計量物が更に供給されてしまうため、計量精度が低下してしまうという問題がある。また、供給装置４３のスクリュー４３ａ及び排出フィーダ４８のスクリュー４８ａが停止したときの羽の位相及び羽への被計量物の付着量が計量ごとに異なるため、計量値が計量の度に変化するという問題点がある。更に、計量機４０では、被計量物の供給を停止した後、計量値が安定するまである程度の時間を要するため、計量速度の低下を招くという問題がある。
【０００７】
更に、図７の計量機４０では定量になった計量ホッパ４１内の粉体等の被計量物は排出ゲート（図示せず）を開けることによってバッチ毎に排出されるが、この排出ゲートの開動作時の衝撃等によりロードセル４２の計量値が振動し、これが減衰するまで安定時間を要することとなり、計量速度の低下を招くという問題点がある。同様に、図８(a)及び(b)の計量機４４ａ及び４４ｂに於いても、ゲート４７の開閉や排出フィーダ４８の始動・停止等による衝撃等によって計量用のロードセル４６が振動し、上記と同様の問題が生じる。
【０００８】
加えて、図９の計量機５２は、定量容器５１に被計量物を充填するだけのものであり、計量動作を要しないために高速の計量が可能であるが、被計量物の実際の重量は直接的には得ることはできず、この計量値を得るためには定量容器５１内の被計量物を別の容器に移して重量を計量するなどの事後的な方法を採らざるを得ない。
【０００９】
また、粉体、粒体等の被計量物では、長時間の静置によりかさ密度が次第に大きくなるとともに、粉体、粒体等の流動性が変化する場合があるため、計量値が一定とならないという問題点がある。更に、被計量物が粉体の場合、粉体の移動に伴う粉塵が発生し、安全衛生面で問題が生じることとなる。
【００１０】
本発明は上述のような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、ボリューム定量方式の高速性を保持しつつ、定量計量方式の問題点を解決した、即ち、計量毎の計量値がほぼ一定で、振動の原因となる被計量物の供給及び排出の不連続な動作がなく、被計量物のかさ密度が変化せず、しかも被計量物の粉塵による影響の少ない定量計量装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の定量計量装置では、貯槽内に貯留されている被計量物が循環装置により循環しており、この循環路に定量取り出し装置の定容容器を定量計量装置の外部から差し出すことにより、被計量物の取り出しが行われる。貯槽内の被計量物、循環路、循環装置等の全体の重量は計量手段によって計量されており、定容容器に取り出された被計量物の重量は、計量手段に於いて減量値として計量される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の定量計量装置は、貯槽内に貯留されている被計量物を循環装置を用いて循環路内で循環させ、この循環路の所定の受容位置に定量取り出し装置の定容容器を差し出すことにより被計量物を一定量取り出すものである。ここで、被計量物、循環装置、循環路等を含む貯槽の全体の重量は計量手段によって計量されている。また、定量取り出し装置の定容容器は貯槽の外部で支持され、貯槽の外部から循環路の被計量物の受容位置まで移動可能となっている。定容取り出し容器による被計量物の取り出しは、定容容器を循環路の被計量物の受容位置まで移動させることにより行われる。定容容器には被計量物が供給されて所定の安息角を為して被計量物が収容され、次に定容容器が貯槽の外部へ移動することによって被計量物が取り出される。定容容器に取り出された被計量物の重量は、計量手段で減量値として即座に表示される。
【００１３】
本発明の定量計量装置は、被計量物の重量を計量しながら被計量物を計り取るものではないため、従来のボリューム定量方式と同様に高速動作が可能である。また、被計量物は常に循環しているので、定容容器に供給される被計量物のかさ密度は一定であり、静置による被計量物のかさ比重の増加の問題がないので、ボリューム定量方式であるにも拘わらず常に一定の被計量物を取り出すことができる。しかも、取り出した被計量物の重量は、計量手段で減量値として即座に得られる。また、ゲート、スクリュー等の可動部分がないのでその動作による計量手段への影響がない。従って、定容容器を被計量物の受容位置から外した後に計量値が安定するまでの時間が非常に短くて済む。
【００１４】
本発明の定量計量装置では、定量取り出し装置の定容容器を複数備えた構成とすることができる。この構成では、定容容器による被計量物の取り出しを連続的に行うことができ、被計量物の取り出しを高速で行うことができる。
【００１５】
また、本発明では定量取り出し装置の定容容器に入れられる被計量物の量を一定にする手段として、摺り切り板を設けてもよい。その場合には、摺り切り板は、摺り切り動作によって計量手段に振動が伝わるのを防止するために、貯層の外部で支持されていることが必要である。
【００１６】
本発明の定量計量装置の他の実施態様によれば、定量取り出し装置は定容溝を有するディスクを用いて構成される。このディスクは貯槽の外部で支持された回転軸を中心に一定速度で回転し、定容溝はディスクの円周に沿って形成されている。この定容溝は循環路を循環する被計量物の受容位置を通過するように配される。また、この定量取り出し装置は、定容溝に供給された過剰の被計量物を除去する摺り切り板と、定容溝内の被計量物を貯槽の外部に掻き出すスクレーパとを有している。このような定量取り出し装置を備えた本発明の定量計量装置によれば、非常に高い精度で被計量物を連続的に供給することができる。
【００１７】
本発明では、上述の循環路を例えばチューブを用いて構成し、上記循環装置をこのチューブの途中に設けた動力ポンプによって構成することができる。チューブの一端は貯槽内の被計量物内に挿入され、他端は貯槽内の上部から下方に向けて配される。従って、被計量物は動力ポンプによってチューブの一端から上方へ吸引され、他端の排出口から下方に向けて貯槽内に排出される。この場合、循環路は、チューブと、このチューブの他端の排出口から貯槽の下部に至る被計量物の通路とによって構成されている。被計量物の定容容器又は定容溝による取り出しは、チューブの排出口の下方の受容位置で行われる。
【００１８】
本発明の定量計量装置では、被計量物の取り出しは、被計量物の循環が定常状態となった後に行うのが好ましい。被計量物の循環が定常状態であれば、循環する被計量物のかさ比重が一定となり、定容容器中又は定容溝内の被計量物の重量も一定となるからである。また、被計量物の循環が定常状態であれば、定容取り出し容器が循環路を遮る時間を一定にするだけで定量計量を行うことができ、計量手段による減量値の計測を不要とすることができる。
【００１９】
更に、本発明の定量計量装置では貯槽を密閉構造とし、定量取り出し装置による被計量物の取り出しが可能なように、開口部のみが開いている構成とすることができる。このような構成により、被計量物の吸湿又は水分の蒸発による影響を受けることなく定量計量を行うことができる。また、粉体等の粉塵の飛散を防止することができる。
【００２０】
【実施例】
本発明の定量計量装置を実施例に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例に係る定量計量装置の定容取り出し装置を除く部分の断面図である。本実施例の定量計量装置は、被計量物４を貯留するための貯槽１と、貯槽１内に配された循環路を構成するチューブ２と、このチューブ２の途中に設けられた循環装置としての動力ポンプ３とを有している。チューブ２の一方の端部２ａは貯槽１内の下部に貯留されている被計量物４内に挿入され、もう一方の端部２ｂの排出口２ｃは貯槽１内の上部から下方に向けられている。従って、本実施例では被計量物４は動力ポンプ３によってチューブ２の端部２ａから上方へ吸引され、チューブ２の排出口２ｃから貯槽１の下部に向けて排出される。本実施例では、循環路は、チューブ２と、このチューブ２の排出口２ｃから貯槽１の下部の被計量物４の上面に至る被計量物の通路とによって構成されている。
【００２１】
本実施例の定量計量装置では、貯槽１は後述する定容容器６が貯槽１の外部からチューブ２の下方の受容位置７まで移動し得るように設けられた開口部１ａを有しており、この開口部１ａ以外の部分では貯槽１は密閉されている。更に、被計量物４、チューブ２及び動力ポンプ３を含む貯槽１の全重量を計量するための計量手段として機能するロードセル５が設けられている。
【００２２】
また、本実施例の定量計量装置は、図２(a)の平面図及び同図(b)の側面図に示すように、チューブ２の排出口２ｃから排出される被計量物を取り出すための定容容器６を有している。定容容器６は貯槽１の外部で支持され、貯槽１の外部から被計量物を受容し得る受容位置７、即ち、チューブ２の排出口２ｃの下方まで移動することができるように構成されている。従って、定容容器６の重量はロードセル５の計量値には現れず、定容容器６に受容された被計量物の重量はロードセル５に於ける減量値として計量される。
【００２３】
このような構成を有する本実施例の定量計量装置では、以下のようにして被計量物の計量が行われる。まず、動力ポンプ３を始動させて被計量物を循環させる。被計量物の循環が定常状態となった後、ロードセル５の計量値が読み取られる。次に、定容容器６を貯槽１の外部から受容位置７まで移動させ、一定時間その位置に停止した後、再び定容容器６を貯槽１の外部まで移動させる。本実施例では定容容器６の停止時間は定容容器６が被計量物で完全に満たされるのに要する時間より十分長く設定されているため、被計量物は定容容器６に所定の安息角をもって盛られる。本実施例では循環する被計量物のかさ密度は一定なので、上記安息角は計量毎に一定であり、従って、計量毎に定容容器６によって取り出される被計量物の重量も一定となる。また、本実施例ではボリューム定量方式を採用しているにもかかわらず、実際に定容容器６によって取り出された被計量物の重量も計量することができる。即ち、被計量物の重量は被計量物の定容容器６への供給に伴う減量値としてロードセル５に於いて得ることができる。しかも、ボリューム定量方式であるため、被計量物を高速で取り出すことができる。
【００２４】
また、本実施例では上述のように被計量物の取り出しは定常状態で行われるので、定容容器６のチューブ２の排出口２ｃの下方での停止時間が一定でさえあれば、この停止時間が、定容容器６が被計量物で完全に満たされるのに要する時間より短くても、定容容器６に取り出される被計量物の重量を一定とすることができる。
【００２５】
更に、本実施例では、上述の計量に際して定容容器６の移動速度を各計量毎に一定とすれば、定容容器６の移動中にも供給される被計量物も含めて定容容器６中の被計量物を一定とすることができる。
【００２６】
また、本実施例の定量計量装置では、ゲート、スクリュー等の始動・停止等を伴う可動部分がないのでその動作によるロードセル５への影響がなく、ロードセル５には定容容器６を受容位置７から貯槽１の外部へ移動させた後に被計量物が再び貯槽１内の被計量物４に到達する際の衝撃のみが影響することとなり、ロードセル５での計量値が安定するまでの時間が非常に短くなる。また、被計量物は常に循環しているのでかさ密度は一定となり、静置による被計量物のかさ比重の増加は見られない。
【００２７】
更に、本発明の定量計量装置では、貯槽１を密閉構造とし、定容容器６が貯槽１の外部からチューブ２の排出口２ｃの下方の受容位置７まで移動することができるように設けられた開口部１ａのみが開いている構成を採用したことにより、被計量物が吸湿性の高い物質や又は水分が蒸発し易い物質である場合にも、バラツキの小さい定量計量を行うことができる。また、粉塵の発生も防止することができる。
【００２８】
図３は本発明の他の実施例に係る定量計量装置の概略平面図である。本実施例の定量計量装置は、上記で説明した定量計量装置（図１〜図２(a)及び(b)）に摺り切り板８を加えたもので、他の構成部分は図１〜図２(a)及び(b)と同様であり、対応する構成要素には同じ符号を付してある。摺り切り板８は前述の定容容器６と同様に貯槽１の外部で支持されて固定され、定容容器６が受容位置７から貯槽１の外部へ移動する際に、定容容器６上の余分な被計量物を除去するために設けられている。この摺り切り板８は、上下方向には定容容器６の上面を摺り切る位置に設けられ、定容容器６が移動する面内では、摺り切られた被計量物が貯槽１の内部に再び戻るように、開口部１ａから貯槽１の内部に突き出すように設置されている。
【００２９】
本実施例では摺り切り板８は貯槽１の外部で支持されているため、定容容器６の移動に伴う摺り切り板８の摺り切り動作によって生ずるロードセル５への影響は、摺り切られた被計量物の落下によるもののみであり、摺り切り板８の他の部分への接触による影響は全くない。従って、本実施例では摺り切り動作からロードセル５の計量値が安定するまでの時間が非常に短くなっている。
【００３０】
図４は本発明の更に他の実施例に係る定量計量装置の概略平面図である。本実施例の定量計量装置は、定容容器６が複数設けられている点を除いて、図１〜図２(a)及び(b)に示した実施例と同様であり、対応する構成要素には同じ符号を付してある。本実施例では、定容容器６への被計量物の供給を終えてロードセル５の計量値が安定して読み取りが終わった後、続けて次の定容容器６による計量を行うことができるため、高速計量が可能となっている。なお、本実施例に於いても図３に示した摺り切り板８を設けることができることは言うまでもない。
【００３１】
次に、連続的に被計量物の取り出しを行う本発明の定量計量装置の他の実施例について説明する。図５はその断面図である。本実施例の定量計量装置は、中心軸１２を中心とするディスク１０を有し、ディスク１０は、中心軸１２を中心として一定速度で回転し得る回転ディスク１６と、縁部１８ａを有する固定ディスク１８とを備えている。回転ディスク１６は周縁部に段差部分１６ａを有し、この段差部分１６ａと固定ディスク１８の縁部１８ａとの間には、円周状の定容溝１１が形成されている。定容溝１１の中心軸１２を含む面に於ける断面積は、全周に亘って等しくなっている。
【００３２】
図６はディスク１０の斜視図である。同図に示すように、定容溝１１の解放されている上面には複数の摺り切り板１４が設けられている。ディスク１０の円周の一部には定容溝１１を外部に解放する取り出し口１３が設けられており、この取り出し口１３にはスクレーパ１５が設けられている。ディスク１０の中心軸１２は、図５に示すように、定容溝１１がチューブ２の排出口２ｃの下方に位置するようにその位置が決められており、取り出し口１３は貯槽１の外部に位置するように設置される。ディスク１０以外の部分の構成は前述の図１〜図２(a)及び((b)の装置と同様であり、対応する構成要素には同じ符号を付してある。
【００３３】
このような配置を有する本実施例の定量計量装置は、以下のように動作する。まず、ディスク１０の回転ディスク１６を所定の一定速度で回転させる。次に、動力ポンプ３を駆動して被計量物を循環させる。被計量物はチューブ２の排出口２ｃからディスク１０の定容溝１１に供給され、回転ディスク１６の回転に伴う摺り切り板１４の作用により余分な被計量物が取り除かれ、貯槽１に返される。従って、複数備えられている摺り切り板１４のうち、実際に余分な被計量物を除去する機能を果たすのは、貯槽１内に位置するもののみである。定容溝１１内の被計量物は回転ディスク１６の回転に伴って移動し、取り出し口１３まで移動する。取り出し口１３に到達した被計量物は、回転ディスク１６の回転に伴うスクレーパ１５の作用によって、定容溝１１から外部に取り出される。
【００３４】
本実施例では供給される被計量物は常に循環しているのでかさ密度は一定であり、従って、ディスク１０の定容溝１１内の被計量物のかさ密度も常に一定となる。また、上述のように回転ディスク１６の回転速度は一定であり、定容溝１１の断面積も一定である。従って、回転ディスク１６の回転及び被計量物の循環を開始した初期を除けば、ディスク１０の取り出し口１３からの被計量物も一定速度で供給されることになる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の定量計量装置は、循環する被計量物のかさ密度は一定なので、定容容器上の被計量物の安息角は計量毎に一定であり、従って、計量毎に定容容器によって取り出される被計量物の重量も一定となる。しかも、ボリューム定量方式を採用しているにもかかわらず、実際に定容容器によって取り出された被計量物の重量も計量することができる。
【００３６】
また、本発明の定量装置では、ゲート、スクリュー等の始動・停止を伴う可動部分がないので、その動作による計量手段への影響がない。従って、被計量物の取り出し後の計量値の安定時間が非常に短くて済む。
【００３７】
更に、本発明の定量装置では、被計量物の取り出しを定常状態で行うため、定容容器の受容位置での停止時間が一定でさえあれば、取り出される被計量物の重量も一定とすることができる。更に、定容容器の移動速度も一定とすれば、取り出される被計量物の重量の精度を更に挙げることができる。
【００３８】
加えて、本発明の定量計量装置では貯槽の開口部以外の部分を密閉構造としたので、被計量物の吸湿又は水分の蒸発による影響を受けることなく、また、粉塵による害を受けることなく、定量計量を行うことができる。
【００３９】
また、定量溝を有するディスクを備えた本発明の定量計量装置では、定量溝にはかさ密度が一定の被計量物が供給されるので、非常に高い精度で被計量物を連続的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る定量計量装置の、定容取り出し容器を除く部分の断面図である。
【図２】  (a)及び(b)は、それぞれ図１の定量計量装置の平面図及び側面図である。
【図３】摺り切り板を有する本発明の定量計量装置の実施例を示す平面図である。
【図４】複数の定容容器を有する本発明の定量計量装置の実施例を示す平面図である。
【図５】定容溝を有するディスクを備えた本発明の定量計量装置の実施例を示す断面図である。
【図６】図５に於けるディスクの斜視図である。
【図７】従来の定量供給方式の定量計量装置の概略図である。
【図８】  (a)及び(b)は、定量排出方式定量計量装置の概略図である。
【図９】従来のボリューム定量方式の定量計量装置の概略図である。
【符号の説明】
１  貯槽
２  チューブ
２ｃ  排出口
３  動力ポンプ
４  被計量物
５  ロードセル
６  定容容器
１０  ディスク
１１  定容溝
１４  摺り切り板
１５  スクレーパ
【図１】
0003691928.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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