(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気力によって管内を流れる粉粒体を計量するための計量装置であって、気力によって流れる粉粒体を通過させる通過部と、前記通過部を通過する粉粒体を検知するための粉粒体検知手段とを備え、
前記通過部は、粉粒体が流入する流入口と、前記粉粒体検知手段が設けられる計量部分と、粉粒体を流出させる流出口とを備え、
前記計量部分の断面形状は、粉粒体が流れる方向と実質的に直交する方向において、粉粒体が多数に重なって通過することができないような平たい形状をしており、
前記粉粒体検知手段は、前記計量部分が平たく延びる方向に整列状態で複数個設けられ、前記計量部分における粉粒体が多数に重なって通過することができない方向において、粉粒体を検知し、
複数個設けられた各前記粉粒体検知手段の間には、複数の前記粉粒体検知手段の整列方向において粉粒体を偏りなく通過させるための案内手段を設けていることを特徴とする、粉粒体の計量装置。
【請求項２】
気力輸送手段によって輸送するための輸送管の途中に介装されることを特徴とする、請求項１に記載の粉粒体の計量装置。
【請求項３】
前記通過部において、前記流入口から前記計量部分に至るまでの断面積が、前記計量部分の断面積と実質的に同じであることを特徴とする、請求項１または２に記載の粉粒体の計量装置。
【請求項４】
前記粉粒体検知手段が、光センサおよび／または静電容量センサであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の粉粒体の計量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂ペレットなどの粉粒体の数量や重量を計量するための計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、樹脂ペレットなどの粉粒体を空気などの気力によって輸送する気力輸送がよく行なわれている。このような気力輸送の一例を図１１に示す。
図１１は、樹脂ペレットを、成形機に定量供給するための気力輸送ラインを示している。この気力輸送ラインは、樹脂ペレットが貯蔵される貯蔵タンク１と、この貯蔵タンク１に接続管３を介して接続される計量装置４と、この計量装置４に接続管５を介して接続される成形機２とを備え、接続管３および接続管５の途中にそれぞれ介装される気力輸送手段としてのエジェクタ６およびエジェクタ７によって、気力輸送するように構成されている。
【０００３】
貯蔵タンク１に貯蔵される樹脂ペレットは、エジェクタ６によって接続管３を介して計量装置４に供給される。計量装置４は、その上部が開口され下部が漏斗状とされた略円筒形のホッパ部８と、このホッパ部８の下部に設けられ樹脂ペレットを定量供給するたのスクリューフィーダ９とを備えている。計量装置４に供給された樹脂ペレットは、ホッパ部８で一旦溜められ、スクリューフィーダ９によって、所定量ごとに漏斗状の受け部材１０に送り出され、これによってバッチ形式で計量される。受け部材１０で受けられた樹脂ペレットは、エジェクタ７によって接続管５を介して成形機２に供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような計量装置４による樹脂ペレットの計量では、計量装置４に供給された樹脂ペレットを一旦溜めて、１回毎に計量するというバッチ形式であるため、樹脂ペレットの輸送および計量を効率的に行なうことができない。また、樹脂ペレットを一旦溜める必要があることから、計量装置４が大型化してしまい、気力輸送ラインを少ないスペースで設置することが困難である。
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成により、気力輸送されている粉粒体をそのまま計量することができ、輸送および計量を効率的に行なうことができる、粉粒体の計量装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、気力によって管内を流れる粉粒体を計量するための計量装置であって、気力によって流れる粉粒体を通過させる通過部と、前記通過部を通過する粉粒体を検知するための粉粒体検知手段とを備え、前記通過部は、粉粒体が流入する流入口と、前記粉粒体検知手段が設けられる計量部分と、粉粒体を流出させる流出口とを備え、前記計量部分の断面形状は、粉粒体が流れる方向と実質的に直交する方向において、粉粒体が多数に重なって通過することができないような平たい形状をしており、前記粉粒体検知手段は、前記計量部分が平たく延びる方向に整列状態で複数個設けられ、前記計量部分における粉粒体が多数に重なって通過することができない方向において、粉粒体を検知し、複数個設けられた各前記粉粒体検知手段の間には、複数の前記粉粒体検知手段の整列方向において粉粒体を偏りなく通過させるための案内手段を設けていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によると、粉粒体は通過部を通過するときに、計量部分に設けられる粉粒体検知手段によって検知されるため、気力によって流れる粉粒体の流れを停止させることなく連続的に検知することができる。また、計量部分の断面形状は、粉粒体が多数重なって通過することができないような平たい形状をしており、かつ粉粒体検知手段は、その計量部分における粉粒体が多数に重なって通過することができない方向において粉粒体を検知するようにしているため、粉粒体検知手段は、粉粒体を多数に重ならない状態で検知することができる。
さらに、このような構成により、整列された複数の粉粒体検知手段が、計量部分を流れる粉粒体を、計量部分が平たく延びる方向において同時に検知する。また、各粉粒体検知手段の間に設けられる案内手段によって、複数の粉粒体検知手段の整列方向において粉粒体を偏りなく通過させるので、各粉粒体検知手段において、ばらつきなく粉粒体を検知することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、気力輸送手段によって輸送するための輸送管の途中に介装されることを特徴としている。
【０００９】
気力輸送手段によって輸送するための輸送管の途中に介装すれば、粉粒体の輸送中に、その輸送を停止させることなく計量することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記通過部において、前記流入口から前記計量部分に至るまでの断面積が、前記計量部分の断面積と実質的に同じであることを特徴としている。
【００１１】
通過部における流入口から計量部分に至るまでの断面積が計量部分の断面積と実質的に同じであれば、流入口から流入される粉粒体は、ほぼ一定の流速を保った状態で計量部分に到達する。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記粉粒体検知手段が、光センサおよび／または静電容量センサであることを特徴としている。
【００１５】
粉粒体検知手段が光センサであると、通過した粉粒体の数を検知することができる。また、粉粒体検知手段が静電容量センサであると、通過した粉粒体の重量を検出することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の粉粒体の計量装置が適用される気力輸送ラインの一実施形態を示している。図１は、粉粒体としての樹脂ペレットを、成形機に定量供給するための気力輸送ラインを示している。この気力輸送ラインは、樹脂ペレットが貯蔵される貯蔵タンク１１と成形機１２とが、輸送管としての接続管１３を介して接続されており、接続管１３の途中に介装される気力輸送手段としてのエジェクタ１４によって、樹脂ペレットを貯蔵タンク１１から成形機１２まで気力輸送するように構成されている。本実施形態の粉粒体の計量装置１５は、たとえばこのように構成された気力輸送ラインにおける接続管１３の途中に介装され、一定量の樹脂ペレットを成形機１２に供給するために使用される。
【００１７】
図２は、粉粒体の計量装置の一実施形態を示す上面図、図３は、図２に示される粉粒体の計量装置の側断面図、図４、図５および図６は、それぞれ図２におけるＸ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ線断面図、Ｚ−Ｚ線側面図である。以下、図２ないし図６を用いて粉粒体の計量装置１５について説明する。
【００１８】
図２および図３に示すように、この計量装置１５は、気力によって流れる粉粒体を通過させる通過部１６と、この通過部１６を通過する樹脂ペレットを検知するための粉粒体検知手段としての光センサ１７とを備えている。
【００１９】
通過部１６は、接続管１３の上流側と接続され、樹脂ペレットを接続管１３から流入させる流入口１８と、接続管１３の下流側と接続され、樹脂ペレットを接続管１３へ流出させる流出口２０と、流入口１８と流出口２０との間に設けられ、光センサ１７が設けられる計量部分１９とを有しており、これら流入口１８、流出口２０および計量部分１９は、一体として連続的に形成されている。
【００２０】
計量部分１９は、その断面形状が、樹脂ペレットが流れる方向と実質的に直交する方向において、樹脂ペレットが多数に重なって通過することができないような平たい形状をしている。すなわち、樹脂ペレット２１（図７および後述する図８を説明するときにのみ樹脂ペレットの符号を２１として説明する。）は、通常、略楕円柱状の形状を有しており、図７に示すように、輸送される管内では、その軸線が流れ方向２２に沿うような状態で流れている。しかし、この樹脂ペレット２１が、計量部分１９内において、この流れ方向２２と実質的に直交する方向２３において多数に重なる（図７において、仮想線の樹脂ペレット２１が示す状態）と、後述するように、その流れ方向２２と実質的に直交する方向２３において検知する光センサ１７が、重なった分の樹脂ペレット２１の数を計量することができない。そのため、この流れ方向２２と実質的に直交する方向２３において、樹脂ペレットが多数に重なって通過することができないような平たい形状として、光センサ１７が、樹脂ペレットを多数に重ならない状態で検知できるようにしている。
【００２１】
この平たさ、つまり樹脂ペレット２１の流れ方向２２と実質的に直交する方向２３の長さは、輸送される樹脂ペレットなどの大きさや、単位時間あたりに流れる個数および風量によって、適宜決定されるが、通常は、樹脂ペレット２１がその軸線を流れ方向２２に沿うようにして流れる状態で、３つの樹脂ペレットが重なっても流れることができる程度の隙間があり、かつ４つの樹脂ペレットが重なって流れることができないような長さ以下であればよい。好ましくは、図８に示すように、２つの樹脂ペレットが重なっても（図８において、仮想線の樹脂ペレット２１が示す状態）流れることができる程度の隙間があり、かつ３つの樹脂ペレットが重なって流れることができないような長さ、あるいは、この長さ以下とするのがよい。たとえば、軸方向の長さが１〜５ｍｍ、直径方向の最大長さが１〜４ｍｍの大きさをもち、その密度が０．５〜２．０ｇ／ｃｍ3 、好ましくは０．８〜１．８ｇ／ｃｍ3 である樹脂ペレット２１を計量する場合には、その流量を２０〜１５０ｋｇ／ｈ、好ましくは、５０〜１００ｋｇ／ｈ、風量を５０〜２００ｍ3 ／ｈ、好ましくは９０〜１６０ｍ3 ／ｈとして、樹脂ペレット２１の流れ方向２２と実質的に直交する方向２３の長さを、３〜１２ｍｍ、好ましくは、６〜１０ｍｍとすればよい。
【００２２】
また、この通過部１６において、流入口１８から計量部分１９に至るまでの断面積は、計量部分１９の断面積と実質的に同じ面積とされている。すなわち、流入口１８は、接続管１３に接続されるため、図４に示すように円形とされる一方で、計量部分１９は、前述したように、図６に示すような偏平形状とされている。そのため、流入口１８と計量部分１９との断面積を実質的に同じとして、この流入口１８から計量部分１９に至るまでの間の形状を、流入口１８および計量部分１９の断面積と実質的に同じ断面積が保たれるようにしながら、流入口１８の円形をなめらかに平たくのばしていくようにして（たとえば、図５には、そのような途中の断面形状が示されている。）、偏平形状の計量部分１９に繋げるようにしている。
【００２３】
このように、通過部１６における流入口１８から計量部分１９に至るまでの断面積を計量部分１９の断面積と実質的に同じとしておけば、流入口１７から流入される樹脂ペレットを、流入口１７に流入したときの速さと同じ速さを保った状態で気流を乱すことなく計量部分１９に送ることができ、樹脂ペレットを計量部分１９に円滑に導入することできる。したがって、光センサ１７によって精度よく検知することができ、正確な計量を実現することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、計量部分１９から流出口２０に至るまでの断面積をも、計量部分１９の断面積と実質的に同じ面積としている。すなわち、流出口２０は、接続管１３に接続されるため、円形とされる一方で、計量部分１９は、前述したように偏平形状とされているが、前述した、流入口１８から計量部分１９に至るまでの間の形状と、計量部分１９を挟んで対称形状となるような形状を形成することによって、計量部分１９から流出口２０に至るまでの断面積を、計量部分１９の断面積と実質的に同じ面積としている。
【００２５】
このように、通過部１６における計量部分１９から流出口２０に至るまでの断面積を計量部分１９の断面積と実質的に同じとしておくことによって、計量部分１９を通過した樹脂ペレットを、その計量部分１９を通過したときの速さと同じ速さで流出口２０に送り、円滑に流出させることができる。したがって、計量部分１９内で樹脂ペレットを詰まらせるようなことなく、良好な計量を行なうことができる。なお、計量装置１５を使用する目的などによっては、流入口１８から計量部分１９に至るまでの断面積および計量部分１９から流出口２０に至るまでの断面積を変化させてもよい。また、流入口１８および流出口２０の外径部分は、接続管１３と接続するために、段部２４および２５を設けてやや小径となるようにしている。
【００２６】
このように形成される通過部１６おいて、光センサ１７は計量部分１９が平たく延びる方向に整列状態で複数個設けられている。すなわち、図２に示すように、複数の光センサ１７は、計量部分１９の幅方向において、互いに等間隔を隔てながら一列に配置される。これによって、複数個設けられた光センサ１７が、そのとき計量部分１９の幅方向において流れている樹脂ペレットを同時に検知することができる。また、図３に示すように、各光センサ１７は、発光部２６と受光部２７とをそれぞれ持ち、その発光部２６と受光部２７とは、計量部分１９において互いに対向する平らな２つの面上に、それぞれが互いに対向するように配置される。これによって、各光センサ１７が、計量部分１９における樹脂ペレットが多数に重なって通過することができない方向において樹脂ペレットを検知する。
【００２７】
また、各光センサ１７が設けられる計量部分１９において、互いに対向する平らな面を持つ側壁部分２８は透明なアクリル樹脂によって形成されており、各光センサ１７の光の通過を許容できるようにしている。なお、この側壁部分２８は、光の通過を許容すればアクリル樹脂に限らず、ガラスなど公知の透明材料が使用できる。
【００２８】
そして、計量装置１５によって、エジェクタ１４によって気力輸送される樹脂ペレットは、通過部１６を通過するときに計量部分１９に設けられる複数の光センサ１７によって検知され、その数が計量される。すなわち、光センサ１７は、発光部２６と受光部２７との間を通過する樹脂ペレットを検知できるので、各センサ１７ごとに検知された樹脂ペレットの数を合計すれば、複数の光センサ１７が配置された部分を通過した樹脂ペレットの数を求めることができる。
【００２９】
一方、光センサ１７が配置されていない部分を通過した樹脂ペレットは光センサ１７によって検知されないが、光センサ１７が配置されていない部分も、光センサ１７が配置された部分と同じように樹脂ペレットの通過があったものとみなして、計量部分１９の幅方向において、光センサ１７が配置された部分と配置されていない部分との比率から、樹脂ペレットの全数量を求めることができる。たとえば、複数の光センサ１７が計量部分１９の幅方向における半分の部分を検知できるよう配置されていれば、樹脂ペレットの全数量は、各センサ１７ごとに検知された樹脂ペレットの数を合計した数の２倍として求めることができる。
【００３０】
なお、このようにして樹脂ペレットの数量を求めるためには、光センサ１７が配置された部分を通過する樹脂ペレットの数のばらつきと、光センサ１７が配置されていない部分を通過する樹脂ペレットの数のばらつきとに偏りが少ないことが必要とされる。そのため、計量装置１５によっては、さらにこの偏りに応じた係数を補正して、全数量を求めるようにする。なお、この係数は、各計量装置１５によって経験的に見出され、統計的に求めることができる。
【００３１】
このように構成すれば、エジェクタ１４によって気力輸送される樹脂ペレットは、その流れを停止させることなく光センサ１７によって連続的に精度よく検知することができる。そのため、従来の計量装置のようなバッチ形式の計量を行なわなくても、連続的に樹脂ペレットを計量することができる。したがって、樹脂ペレットの計量を効率的に行なうことができる。また、従来の計量装置のように樹脂ペレットを一旦溜める部材も必要がないので、計量装置の小型化を図ることができる。さらに、この計量装置１５は、接続管１３の途中に介装されているため、樹脂ペレットの輸送中に、その輸送を停止させることなく計量することができる。そのため、輸送および計量を１つの輸送ライン中で行なうことができ、樹脂ペレットの計量および輸送を効率的に行なうことができる。また、計量装置１５は、接続管１３の途中に介装できるので、少ないスペースで気力輸送ラインを構成でき、計量および輸送の装置構成の簡易化を図ることができる。
【００３２】
また、図９は、本発明の一実施形態であって、上記した計量装置１５において、計量部分１９に、さらに案内手段としての案内板２９を設けた態様を示す、上断面図である。
【００３３】
図９に示すように、この案内板２９は、樹脂ペレットが通過する計量部分１９内において、整列状態で配置された各光センサ１７の間に位置するようにして複数配置されている。各案内板２９は、樹脂ペレットが流れる方向にほぼ沿った方向に向き、隣り合う各光センサ１７を仕切るようにして設けられている。
【００３４】
このような案内板２９を設けることにより、複数の光センサ１７の整列方向において樹脂ペレットを偏りなく通過させることができる。そのため、各光センサ１７は、樹脂ペレットをよりばらつきが少ない状態で検知でき、より精度のよい計量を可能とすることができる。
【００３５】
また、図１０は、計量装置１５において、光センサ１７に加えて静電容量センサ３０を設けた態様を示す図である。図１０において、静電容量センサ３０は、計量部分１９の透明な側壁部分２８に設けられ、この静電容量センサ３０を挟んで、その上流側と下流側とには、前述した光センサ１７が設けられている。この静電容量センサ３０は、透明な側壁部分２８において互いに対向する平らな２つの面上に、２つの平板電極が互いに対向するように設けられ、この２つの電極間に樹脂ペレットが位置したときの、２つの電極間の静電容量の変化を検知することによって、電極面積あたりの樹脂ペレットの重量を検知するように構成されている。そして、この静電容量センサ３０を用いて樹脂ペレットの重量を検知するには、上流側と下流側とに配置される光センサ１７によって、計量部分１９を通過する特定の１つの樹脂ペレットをそれぞれ検知し、それぞれが検知した時間から２つのセンサ１７間を通過した時間を求め、これによって計量時の流速を求めるとともに、静電容量センサ３０によって、その単位時間あたりに流れる樹脂ペレットの体積量を検知し、この体積量から重量を検知すればよい。
【００３６】
このように、光センサ１７に加えて静電容量センサ３０を設けると、光センサ１７によって、樹脂ペレットの数を計量できるとともに、静電容量センサ３０によって樹脂ペレットの重量を計量することができるので、樹脂ペレットの数量および重量を同時に計量することができる。
【００３７】
なお、図１０に示す実施形態では、上流側と下流側とに光センサ１７をそれぞれ配置して、特定の樹脂ペレットがそれぞれを通過した時間から流速を求めたが、たとえば、高速演算処理装置などを用いて、上流側および下流側のいずれか一方側のみに光センサ１７を設けて、その光センサ１７自身を通過する時間（つまり、センサ１７が樹脂ペレットを検知している時間）を計測することによって、流速を求めるようにしてもよい。また、光センサ１７と静電容量センサ３０とを併用せずとも、静電容量センサ３０のみを単独で使用してもよい。この場合には、公知の流量計などを用いて流速を測定する。また、静電容量センサ３０のみを単独で使用する場合には、側壁部分２８を特に透明性材料で構成する必要なないが、不導体であることが好ましい。
【００３８】
また、本実施形態では、粉粒体として樹脂ペレットを例にとって説明したが、気力輸送される粉粒体であれば、その種類を問わず、また、気力輸送ラインもその構成を問わない。また、気力輸送手段はエジェクタ１４に限らず、圧送式または吸引式のブロワなど公知の気力輸送手段のいずれであってもよい。さらに、粉粒体検知手段はＣＣＤセンサなどを用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、気力によって流れ、通過部を連続的に通過する粉粒体を、精度よく検知できるので、従来の粉粒体の計量装置のようなバッチ形式の計量を行なわなくても、連続的に粉粒体を計量することができる。したがって、粉粒体の計量を効率的に行なうことができる。また、従来の粉粒体の計量装置のように粉粒体を一旦溜める部材も必要がないので、計量装置の小型化を図ることができる。また、整列された複数の粉粒体検知手段が、計量部分を流れる粉粒体を、計量部分が平たく延びる方向において同時に検知し、また、案内手段によって、粉粒体を各粉粒体検知手段に偏りなく通過させることができるので、粉粒体をばらつきなく検知させることができる。したがって、より精度よく計量することができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、粉粒体の輸送中に、その輸送を停止させることなく計量することができるので、輸送および計量を１つの輸送ライン中で行なうことができ、粉粒体の計量および輸送を効率的に行なうことができる。また、輸送管の途中に介装されるので、少ないスペースで気力輸送ラインを構成でき、計量および輸送の装置構成の簡易化を図ることができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば、流入口から流入される粉粒体は、ほぼ一定の流速を保った状態で気流を乱すことなく計量部分に送ることができるので、粉粒体を計量部分に円滑に導入することできる。したがって、より精度よく検知でき、より正確な計量を実現できる。
【００４３】
請求項４に記載の発明によれば、光センサによって、粉粒体の数量を計量することができ、また、静電容量センサによって、粉粒体の重量を計量することができる。また、光センサと静電容量センサ検出とを併用することで、粉粒体の数量および重量を同時に計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の粉粒体の計量装置が適用される気力輸送ラインの一実施形態を示す概略説明図である。
【図２】  本発明の粉粒体の計量装置の一実施形態を示す上面図である。
【図３】  図２に示される粉粒体の計量装置の側断面図である。
【図４】  図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】  図２におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】  図２におけるＺ−Ｚ線側面図である。
【図７】  計量部分を流れる樹脂ペレットの状態を模式的に説明する説明図である。
【図８】  計量部分を流れる樹脂ペレットの状態を模式的に説明する説明図である。
【図９】  図１の計量装置において、計量部分にさらに案内手段としての案内板を設けた態様を示す、上断面図である。
【図１０】  光センサと静電容量センサとが設けられた図３に対応する側断面図である。
【図１１】  従来の計量装置が適用される、図１に対応する概略説明図である。
【符号の説明】
１４    エジェクタ
１５    計量装置
１７    光センサ
１８    流入口
１９    計量部分
２０    流出口
２１    樹脂ペレット
２９    案内板
３０    静電容量センサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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