(57)【要約】   【課題】  昇降装置によりフォロープレートを昇降させて容器内の貯留液を汲み上げる装置において、簡単な機器を用いて貯留液の性状や流量に制約を受けずに安価にして正確に汲み上げ量を計測でき、充填システムや分注システムなどの自動制御も可能な汲み上げ装置を提供する。    【解決手段】  ポンプ２下端の吸込口２ａの周囲に取り付けられる円板状フォロープレート２１を備え、上端を開口した円筒状容器Ｐ内に挿入してフォロープレート２１を昇降装置を介して下降させながらポンプ２を運転し容器Ｐ内の貯留液を吸い上げて移送する汲み上げ装置において、フォロープレート２１の下降距離を計測するワイヤ巻取器１１をロータリエンコーダ１２とともにポンプ２側に取り付け、ワイヤ１１ａの一端を固定用リング１３により支柱３１の上端に固定し、下降時間を計測するタイマーを内蔵し下降距離と下降時間から単位時間当たりの下降距離を算出し、容器Ｐの開口面積から汲み上げ量を演算する演算器を備えたＰＬＣにロータリエンコーダ１２からのパルス数を入力するようにした。【選択図】      図２
2006046156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ下端またはポンプに接続される吸込ノズル下端の吸込口部の周囲に取り付けられる円板状または角板状のフォロープレートとを備え、上端を開口した円筒状または角筒状の容器内に挿入して前記フォロープレートを昇降装置を介して下降させながら前記ポンプを運転し前記容器内の貯留液を吸い上げて移送する汲み上げ装置において、
前記フォロープレートの下降距離計測機器と、下降時間を計測するタイマーと、下降距離と下降時間から単位時間当たりの下降距離を算出し、前記容器の開口面積から汲み上げ量を演算する演算器とを備えたことを特徴とする容器内貯留液の汲み上げ装置。
【請求項２】
前記演算器がプログラマブルラダーコントローラで、このプログラマブルラダーコントローラはＬＣＤなどの表示器または表示・指示器を備えている請求項１記載の容器内貯留液の汲み上げ装置。
【請求項３】
前記プログラマブルラダーコントローラからのアナログ信号をＡＤ変換器でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を前記昇降装置に配備される貯留液汲み上げ用ポンプのモータドライバへフィードバックし、フォロープレートの下降速度および貯留液汲み上げ量の少なくとも一方を制御する請求項１または２記載の容器内貯留液の汲み上げ装置。
【請求項４】
前記下降距離計測機器がワイヤ巻取装置と該ワイヤの繰り出し長さに応じてパルスを発生するエンコーダとからなり、前記汲み上げ装置の昇降する側の部材に前記ワイヤ巻取装置を取り付け、非昇降側の部材に前記ワイヤの一端を取り付ける請求項１〜３のいずれかに記載の容器内貯留液の汲み上げ装置。
【請求項５】
前記下降距離計測機器が昇降装置としての電動モータに取り付けられるエンコーダまたは同電動モータに内蔵されたエンコーダからなり、該エンコーダの回転数に基づいて前記フォロープレートの下降距離を計測する請求項１〜３のいずれかに記載の容器内貯留液の汲み上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ドラム缶やペール缶などの、開口断面が高さ方向に一定な容器に貯蔵されているトマトペーストや各種クリームなどの食品材料、印刷インキ、シール剤、パテ剤などの主に超高粘度液や高粘度液などの貯蔵液を汲み上げて移送するためのポンプを主要部として具備する汲み上げ装置（ディスチャージャ）に関するもので、詳しくはその汲み上げ量（移送量）の計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の汲み上げ装置は他種類に及ぶが、汲み上げ量を計測するには、従来、ポンプの吐出側の移送ラインに電磁流量計などの流量計を組み込んだり、あるいは図６に示すように、容器Ｐを含めてポンプ装置５０ごと計量台秤５１に載置し、汲み上げ開始時と汲み上げ終了時とにそれぞれ計量した値の差から流量を求めたりして行っている。また、汲み上げた液の充填量や各種汲み上げ液の混合量を自動的に制御したり、流量制御したりするのについても、上記と同様な計量装置で流量を求めた上で行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来の計量装置による汲み上げ量の計測あるいは自動制御には、以下のような不都合な点がある。すなわち、
（イ）  配管ライン中の流量を測定する流量計には電磁流量計の他、質量流量式や容積型などの流量計があるが、いずれも多くの制約があり、例えば、汲み上げる液体の粘性が高かったり低かったりすると使用できなかったり、整流部分を設ける必要があったり、流速が所定速度以上必要であったり、移送液中にスラリーが混合されていると使用できなかった。
【０００４】
（ロ）  容器Ｐおよびポンプ装置５０を計量台秤５１に載せて計測する場合は、装置全体の秤量から台秤が選定されるため、汲み上げ量に比べて秤量が大きくなり過ぎ、計量分解能が大きくなり計測値の最小分解能単位が大きくなって誤差が生じやすい。
【０００５】
（ハ）  上記いずれの場合にも、汲み上げ装置とは別個に計測装置が必要になるため、取り扱いが不便である。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、昇降装置によりフォロープレートを昇降させて容器内の貯留液を汲み上げる装置において、簡単な機器を用いて貯留液の性状や流量に制約を受けずに、安価にして正確に汲み上げ量を計測でき、充填システムや分注システムなどの自動制御も可能な汲み上げ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明にかかる容器内貯留液の汲み上げ装置（ディスチャージャ）は、ポンプ下端またはポンプに接続される吸込ノズル下端の吸込口部の周囲に取り付けられる円板状または角板状のフォロープレートとを備え、上端を開口した円筒状または角筒状の容器内に挿入して前記フォロープレートを昇降装置（エアシリンダや電動モータなど）を介して下降させながら前記ポンプを運転し前記容器内の貯留液を吸い上げて移送する汲み上げ装置において、前記フォロープレートの下降距離計測機器と、下降時間を計測するタイマーと、下降距離と下降時間から単位時間当たりの下降距離を算出し、前記容器の開口面積から汲み上げ量を演算する演算器とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
上記の構成を有する本発明の容器内貯留液の汲み上げ装置によれば、容器の開口（断）面積と下降距離（下降量）とから貯留液の容積すなわち汲み上げ量が算出でき、下降時間から単位時間当たりの汲み上げ量も求められる。とくに、本発明ではフォロープレートの下降距離と容器の開口（断）面積の積から汲み上げ量を算出し、下降時間で割り算することで流量を算出するので、貯蔵液の性状（とくに粘性度）、種類（気泡やスラリーの有無）などに制約を受けずに、正確に汲み上げ量（移送量）を算出できる。これにより、例えば、別の容器に貯留液を移し換えたり分注したりするなどの充填作業を自動的に行え、また種類の異なる複数の液体を所定の比率で混合する作業も自動的に行える。しかも、従来の流量計や台秤に比べて構成機器が簡単で汲み上げ装置への組み込みが可能かつ容易なうえ、安価でもある。
【０００９】
請求項２に記載のように、前記演算器がプログラマブルラダーコントローラ（以下、ＰＬＣともいう）で、このＰＬＣはＬＣＤなどの表示器または表示・指示器を備えていることが好ましい。
【００１０】
請求項２記載の汲み上げ装置によれば、下降距離計測器からの計測データをＰＬＣにて取り込み、内蔵のクロック機能により下降時間を割り出し、即座に流量へ換算できる。この換算流量を表示するだけでなく、ＬＣＤにて指示入力することで、フィードバック制御が可能になる。
【００１１】
請求項３に記載のように、前記ＰＬＣからのアナログ信号をＡＤ変換器でデジタル信号に変換し、このデジタル信号を前記昇降装置に配備した貯留液汲み上げ用ポンプのモータドライバ（例えばインバータ）へフィードバックし、フォロープレートの下降速度および貯留液汲み上げ量の少なくとも一方を制御することができる。
【００１２】
請求項３記載の汲み上げ装置によれば、ＰＬＣによる換算流量から汲み上げ用ポンプの駆動モータの回転数を自動制御し、目標とする指示流量を正確に達成することができる。
【００１３】
請求項４に記載のように、下降距離計測機器がワイヤ巻取装置と該ワイヤの繰り出し長さに応じてパルスを発生するロータリエンコーダとからなり、前記汲み上げ装置の昇降する側の部材（例えばフォロープレート）に前記ワイヤ巻取装置を取り付け、非昇降側の部材（例えば支柱や容器載置台）に前記ワイヤの一端を取り付けることができる。
【００１４】
請求項４記載の汲み上げ装置は流量の計測のための機器が簡単な構成からなり、汲み上げ装置への組み付けが容易で短時間にできるほか、ロータリエンコーダから発生するパルス数に基づいて計測を行うので、例えばＰＬＣやＬＣＤと組み合わせて汲み上げポンプ用モータの運転を自動制御することもできる。
【００１５】
請求項５に記載のように、前記下降距離計測機器が昇降装置としての電動モータに取り付けられるエンコーダまたは同電動モータに内蔵されたエンコーダからなり、該エンコーダの回転数に基づいて前記フォロープレートの下降距離を計測することができる。
【００１６】
請求項５記載の汲み上げ装置によれば、昇降装置としての電動モータの回転量をエンコーダにて直接求め、下降距離を計測するので、ワイヤ巻取装置の準備やワイヤの一端を固定する作業が省かれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、この発明の容器内貯留液の汲み上げ装置を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図２は本発明の実施例に係る汲み上げ装置を示す左側面図で、容器内の高粘度液を汲み上げる前の状態を表している。図３は図２の汲み上げ装置に組み込んだ一軸偏心ねじポンプの内部構造を示す断面図である。
【００１９】
図２に示すように、汲み上げ装置１は、縦型の一軸偏心ねじポンプ２を主要部として備えている。このポンプ２の本体３は、図３のようにポンプケーシング４の下端に一体に結合されている。ポンプ本体３は、横断面円形の雄ねじ形ロータ６と、ロータ６の２倍のピッチからなる横断面長円形の内孔面をもつ雌ねじ形ステータ５からなり、ロータ６がステータ５内に回動自在に挿入されている。また、ロータ６はポンプケーシング４の上端に一体に連結された減速機７から下向きに延びた回転軸７ａとコネクチンングロッド７ｃを介して連結されている。ロータ６の回転中心軸Ｍは、回転軸７ａの回転中心軸Ｎに対し偏心している。このため、ロータ６の偏心回転を許容できるように、回転軸７ａとコネクチングロッド７ｃの間およびコネクチングロッド７ｃとロータ６との間には、それぞれユニバーサルジョイント７ｄを介設している。ポンプケーシング４は、上部ケーシング４ａと下部ケーシング４ｂとを連結した構造からなり、下部ケーシング４ｂに移送用ホース（図示せず）を接続するための吐出口４ｃを開口している。なお、一軸偏心ねじポンプ２は、本例ではポンプ本体３（ポンプケーシング４、ステータ５およびロータ６）、減速機７およびこの上端に設置され、回転軸７ａに駆動軸（図示せず）が直結されたポンプ用インバータモータ８から構成される。また、ステータ５の下端の吸込口２ａの周囲に、本例では下記のフォロープレート２１を着脱可能に備えている。このフォロープレート２１は、本例では上端を開口した円筒状容器（たとえばドラム缶）Ｐ内に挿入可能な外径をもつ円板からなり、レバー２２を特定方向に回転させて着脱する。
【００２０】
一軸偏心ねじポンプ２は、図２に示すように、側方より見て逆「Ｊ」形のアーム（ポンプ架台）３２を介して台座３３上に立設された支柱３１に沿って昇降自在に支持されている。すなわち、アーム３２の一方の下端にポンプ２の減速機７の上端を連結している。支柱３１は中空構造で前面がほぼ全長にわたり開放されており、支柱３１内の中心部にスライドレール３４を上下方向に配設している。スライドレール３４に沿って昇降自在にスライドガイド３５を装着しており、このスライドガイド３５には上下に間隔をあけて一対の板状支持部材３６・３６がそれぞれ前方へ垂直に固設され、これらの支持部材３６・３６間に跨って上下方向に固定板３７が固定され、この固定板３７に後部側のアーム３２の下端部裏面が固定されている。さらに、支柱３１内においてスライドレール３４の上方および下方に、スプロケット３８・３９がそれぞれ回転自在に支持されている。上下のスプロケット３８・３９にはチェーン４０が掛け渡され、このチェーン４０の両端はシャフト４１の上下端に接続されている。また支柱３１の上端部には昇降用モータ９が取り付けられ、このモータ９の駆動軸がスプロケット３８の回転軸に直結され、スプロケット３８を回転駆動する。
【００２１】
上記の構成からなる汲み上げ装置１において、その汲み上げ流量を計測するための計測装置１０の実施例を図１に基づいて説明する。
【００２２】
図１は流量計測装置１０の実施例を概略的に示す説明図である。同図に示すように、本例の流量計測装置１０の主要部（下降距離計測器）は、巻取リール（図示せず）を回転可能に内蔵したワイヤ巻取器１１と、ワイヤ１１ａの繰り出し長さに応じてパルスを発生するロータリーエンコーダ１２と、ワイヤ１１ａの一端に取着された固定用リング１３とから構成されている。そして、ワイヤ巻取器１１はロータリーエンコーダ１２とともに、昇降する側の部材、例えばアーム３２の下端部にこれと一体に昇降するように取り付けられ、ワイヤ１１ａの他端の固定用リング１３が支柱３１の上端に固定される。
【００２３】
また、流量計測装置１０はタイマーを内蔵した演算器としてのＰＬＣ１４および表示・
指示器としてのＬＣＤ１５を備えており、ロータリーエンコーダ１２からのパルス数がＰＬＣ１４に入力され、ＬＣＤ１５の表示窓内のディスプレイに表示されるようにこの順に接続されている。さらに、ＬＣＤ１５からの指示信号がＰＬＣ１４を介してポンプ用インバータモータ８に出力され、さらにＰＬＣ１４からの出力信号がＡＤ変換器１６に送られてＡ／Ｄ変換され、デジタル信号としてポンプ用インバータモータ８にフィードバックされるように接続されている。
【００２４】
次に、上記の構成からなる本例の汲み上げ装置１において、とくに計測流量装置１０の動作について詳しく説明する。図２において、
１．昇降用モータ９の回転によりアーム３２とともにフォロープレート２１が下降し、フォロープレート２１はポンプ2の下端に取り付けられた状態で容器Ｐ内に挿入され容器Ｐ内の貯留液の上面に着座する。この状態で、フォロープレート２１の外周縁部（環状シール部）が容器Ｐの内周壁に密着し、シールする。
【００２５】
２．ポンプ駆動用モータ８が起動しポンプ２の運転が開始されることによって、容器Ｐ内の貯留液が汲み出され、フォロープレート２１が貯留液面の下降に伴って一定速度で降下する。この状態でワイヤ巻取器１１からワイヤ１１ａが繰り出され、エンコーダ１２から発生するパルス数信号がＰＬＣ１４に入力される。本例のエンコーダ１２はワイヤ１１ａが１ｍｍ繰り出されるごとに、例えば１０パルス発生する。なお、それ以上に高分解能のエンコーダを使用する場合があり、本例に限定されない。
【００２６】
ここでエンコーダ１２がワイヤ１１ａが１ｍｍ繰り出されるごとに１０パルス発生する場合には、ＰＬＣ１４では、容器Ｐの内径ｄから開口断面積Ａ（πｄ2／４＝πｒ2）が算出され、総パルス数αから下降距離ｈ（０．１×α／１０）が、さらに内蔵タイマーにより下降時間ｔsecが、そしてこれらから流量ｖ＝Ａ×ｈ×６０／ｔ＝（πｄ2／４）×（０．１×α／１０）×６０÷ｔ（cc／min）＝０．１５απｄ2／ｔ（cc／min）が算出される。
【００２７】
３．このようにして容器Ｐから汲み上げられる貯留液の流量ｖが算出され、本例の場合には、例えばＬＣＤ１５により所望の流量Ｖを指示しておけば、流量Ｖに対応する回転数がポンプ用インバータモータ８に出力される。そして、算出された現状の流量ｖと流量Ｖとが比較され、両方の流量に差が生じていれば、この差が０になるように回転数の補正信号がＡＤ変換器１６を通してインバータモータ８にフィードバックされ、インバータモータ８の回転数が自動的に制御される。
【００２８】
４．以上のようにしてポンプ２による貯留液の汲み上げ作業が継続され、フォロープレート２１が容器Ｐ内の底面に到達すれば、この状態がセンサー（図示せず）で感知され排出作業が終了する。
【００２９】
図４は本発明の実施例２に係る汲み上げ装置１’を示す右側面図で、本実施例では一軸偏心ねじポンプ２を支柱３１に沿って側面視直角三角形のブラケット２３を介してエアシリンダ２４により昇降自在に支持し、エアシリンダ２４の伸縮動作にて一軸偏心ねじポンプ２が昇降する。本例においては、ワイヤ巻取器１１を支柱３１の上端部に固定し、ワイヤ１１ａの一端を固定用リング１３によりブラケット２３に固定している。その他の構成については上記実施例と共通しているので、共通の部材については同一の符号を用いて図面に示し、説明を省略する。
【００３０】
なお、図示は省略するが、電動モータにより縦方向のねじ杆を回転させることによりねじ杆に螺合するナットを介してブラケット２３が支柱３１に沿って昇降可能に構成することもできる。この場合、電動モータにロータリエンコーダを取り付けるか、エンコーダ内
蔵のモータを使用し、エンコーダの回転数から下降距離を求めて流量を算出することもできる。これにより、ワイヤ巻取器１１が不要になり、またワイヤ１１ａの一端を適当な部材に取り付ける手間が要らなくなり、構造的にも簡略化される。
【００３１】
図５は本発明の実施例３に係る汲み上げ装置１”を示す正面図で、キャスター２５ａ付き台座２５上に左右に一対のエアシリンダ２７・２７を備えた門形昇降装置２６の上端水平部２６ａの中央部に一軸偏心ねじポンプ２を吊設し、フォロープレート２１を昇降する構造からなる。この汲み上げ装置１”では、ワイヤ巻取器１１をエアシリンダ２７・２７のピストンロッド２７ａの伸縮動作により昇降する上端水平部２６ａの一端に取り付け、ワイヤ１１ａの一端を一方（ワイヤ巻取器１１側）のエアシリンダ２６の下部に固定リング１３にて止着している。なお、このピストンロッド２７ａの上端は上端水平部２６ａの両端部に一体に固定されている。その他の構成については上記実施例と共通するので、共通の部材については同一の符号を用いて図面に示し、説明を省略する。
【００３２】
以上に本発明の汲み上げ装置に関する３つの実施例を示したが、下記のように実施することもできる。
【００３３】
・上記各実施例では、フォロープレート２１（ポンプ２）の下降距離計測機器としてエンコーダ１２付きワイヤ巻取器１１を用いたがこれに限定するものではなく、例えばポンプ２側にローラを回転可能に装着するとともに、ロータを支柱３１の側面などの非昇降部材に添接し、ポンプ２の昇降に伴ってローラが回転しローラと一体回転するエンコーダからパルスを発生するようにしてもよい。
【００３４】
・容器Ｐの形状に応じてフォロープレート２１を円形から楕円形や四角形に変更することができ、これらの場合にも同様に実施できる。
【００３５】
・上記実施例では縦型一軸偏心ねじポンプ２の下端にフォロープレート２１を取り付けているが、フォロープレート２１のシール構造およびポンプ２の種類などは限定するものではなく、ポンプの種類については例えばロータリポンプやプランジャポンプでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の汲み上げ装置に適用した流量計測装置１０の実施例を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施例に係る汲み上げ装置を示す左側面図で、支柱３１内を切り欠いて表している。
【図３】図２の汲み上げ装置に組み入れた一軸偏心ねじポンプの内部構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る汲み上げ装置１’を示す右側面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る汲み上げ装置１”を示す正面図である。
【図６】従来の一般的な汲み上げ量の計測態様を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・１'・１”  汲み上げ装置（ディスチャージャ）
２  縦型一軸偏心ねじポンプ
４  ポンプケーシング
５  ステータ
６  ロータ
７  減速機
８  ポンプ用ＩＮＶモータ
９  昇降用ＩＮＶモータ
１０  流量計測装置
１１  ワイヤ巻取器
１１ａワイヤ
１２  ロータリーエンコーダ
１３  固定用リング
１４  プログラマブルラダーコントローラ（ＰＬＣ）
１５  ＬＣＤ（表示・指示器）
１６  ＡＤ変換器
２１  フォロープレート
３１  支柱
３２  アーム
３４  スライドレール
３５  スライドガイド
【図１】
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【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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