特開 2023-130021 薬液注入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130021

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】薬液注入装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/03 20060101AFI20230912BHJP

   F16K 17/34 20060101ALI20230912BHJP

   F16K 31/363 20060101ALI20230912BHJP

   F16K 5/02 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

F04B49/03 311

F16K17/34 D

F16K31/363

F16K5/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034452

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】木谷 圭太

(72)【発明者】

【氏名】葛籠 佑斗

(72)【発明者】

【氏名】川村 理桜

(72)【発明者】

【氏名】安井 亜祐美

(72)【発明者】

【氏名】柳川 英明

【テーマコード（参考）】

3H054

3H056

3H060

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H054AA01

3H054BB01

3H054CC00

3H054CD01

3H054DD01

3H054EE04

3H056AA02

3H056BB21

3H056CA02

3H056CA08

3H056CB02

3H056CB09

3H056CD01

3H056CD06

3H056DD02

3H056GG04

3H060AA02

3H060BB03

3H060CC06

3H060CC12

3H060CC22

3H060DA17

3H060DC05

3H060DC14

3H060DD02

3H060DD12

3H060DD17

3H060HH02

3H145AA02

3H145AA22

3H145AA31

3H145AA42

3H145BA12

3H145BA36

3H145CA06

3H145DA05

3H145DA16

3H145EA14

3H145EA38

3H145EA44

(57)【要約】

【課題】 流水の流量によらず、薬液濃度が不均一となってしまうことを抑制可能な薬液注入装置の一例を開示する。
【解決手段】 薬液注入装置１は、ポンプ５から吐き出された薬液の流水への注入、及び当該薬液を薬液槽３に還流させることが可能な薬液分配調整器７であって、流水への注入薬液量と当該薬液槽３に還流させる薬液量との分配比率を調整可能な薬液分配調整器７を備える。これにより、当該薬液注入装置１では、薬液分配調整器７により流水への注入薬液量を調整できる。したがって、ポンプ５の吐出量に大きな影響を受けることなく、必要な注入量を確保できるので、薬液濃度が不均一となってしまうことが抑制され得る。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流水に薬液を注入する薬液注入装置において、
薬液が貯留される薬液槽と、
前記薬液槽に貯留されている薬液を送り出すポンプと、
前記ポンプから吐き出された薬液の流水への注入、及び当該薬液を前記薬液槽に還流させることが可能な薬液分配調整器であって、流水への注入薬液量と当該薬液槽に還流させる薬液量との分配比率を調整可能な薬液分配調整器と
を備える薬液注入装置。

【請求項2】

前記薬液分配調整器の薬液流出口のうち流水側に接続される薬液流出口における圧力を流水側圧力とし、当該薬液分配調整器の薬液流出口のうち前記薬液槽側に接続される薬液流出口における圧力を薬液槽側圧力としたとき、
前記流水側圧力と前記薬液槽側圧力との圧力差が予め決められた値以下となるように当該圧力差を調整可能な圧力調整器を備える請求項１に記載の薬液注入装置。

【請求項3】

前記圧力調整器は、
前記薬液分配調整器から前記薬液槽に至る薬液流路の流路面積を調整する弁体であって、前記薬液分配調整器から流出する薬液の圧力を受けて当該流路面積を大きくする向きに変位する弁体、及び
前記弁体の背面に流水の静圧を導く導圧部であって、当該流水の静圧を前記流路面積を小さくする向きの力として当該弁体に作用させる導圧部
を有する請求項２に記載の薬液注入装置。

【請求項4】

前記薬液分配調整器は、
前記ポンプの吐出し側から流水側に至る薬液注入路、及び当該薬液注入路から分岐して前記薬液槽側に至る還流路が設けられたバルブボディ、並びに
前記還流路の連通状態を調整する弁体
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の薬液注入装置。

【請求項5】

前記ポンプは、１回の作動時に定量の薬液を送り出す容積式ポンプである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の薬液注入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流水に薬液を注入する薬液注入装置に関する。

【背景技術】

【0002】

薬液注入装置は、例えば、特許文献１に記載されているように、流水に次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を薬液として注入する装置である。そして、流水に注入される薬液量は、流水の流量に応じた量とする必要がある。

【0003】

このため、特許文献１に記載の発明では、「シャフトが１回往復動する際に吐き出される薬液量が定まった量となる容積式ポンプ」を用いている。具体的には、特許文献１に記載の発明では、往復動モータを用いたダイヤフラムポンプを用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－９８１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の発明では、シャフトが１回往復動する際に吐き出される薬液量（以下、吐出量という。）が定量であるため、流水に注入する薬液量（以下、注入量という。）の調整は、単位時間当たりの往復動回数、つまりコイルへ通電周波数が変更制御されることにより実現される。

【0006】

このため、特許文献１に記載の発明では、注入量が小さくなると、薬液の注入タイミング間隔、つまり通電周波数の周期が大きくならざるを得ない。換言すれば、連続的に流れる流速に対して、薬液が不連続的に注入される。

【0007】

したがって、薬液注入装置から吐き出される流水を微視的に観察すると、薬液濃度が高い部位と薬液が殆ど存在しない部位とが存在し得る。この当該「薬液濃度の不均一」は、吐出量が小さくなるほど顕著になる。

【0008】

これに対して、出量が小さいポンプを用いれば、「薬液濃度の不均一」が発生し難くなる。しかし、吐出量が小さいポンプでは、注入量が大きくなった場合に、必要な注入量を確保することができない可能性がある。

【0009】

本開示は、これらの点に鑑み、流水の流量によらず、薬液濃度が不均一となってしまうことを抑制可能な薬液注入装置の一例を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

流水に薬液を注入する薬液注入装置は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。すなわち、当該構成要件は、薬液が貯留される薬液槽（３）と、薬液槽（３）に貯留されている薬液を送り出すポンプ（５）と、ポンプ（５）から吐き出された薬液の流水への注入、及び当該薬液を薬液槽（３）に還流させることが可能な薬液分配調整器（７）であって、流水への注入薬液量と当該薬液槽（３）に還流させる薬液量との分配比率を調整可能な薬液分配調整器（７）とである。

【0011】

これにより、当該薬液注入装置では、薬液分配調整器（７）により流水への注入薬液量を調整できる。したがって、ポンプ（５）の吐出量に大きな影響を受けることなく、必要な注入量を確保できるので、流水の流量によらず、薬液濃度が不均一となってしまうことが抑制され得る。

【0012】

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係る薬液注入装置を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る薬液分配調整器を示す図である。

【図3】第１実施形態に係る圧力調整器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

【0015】

なお、各図に付された方向を示す矢印及び斜線等は、各図相互の関係及び各部材又は部位の形状を理解し易くするために記載されたものである。したがって、本開示に示された発明は、各図に付された方向に限定されない。斜線が付された図は、必ずしも断面図を示すものではない。

【0016】

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された薬液注入装置は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素、並びに図示された構造部位を備える。

【0017】

（第１実施形態）
＜１．薬液注入装置の概要＞
本実施形態は、井戸水を供給するポンプ装置に本開示に係る薬液注入装置の一例が適用されたものである。本実施形態に係る薬液注入装置１は、図１に示されるように、薬液槽３、ポンプ５、薬液分配調整器７、圧力調整器９及び制御部１１等を少なくとも備える。

【0018】

なお、ポンプ装置（図示せず。）により送水される井戸水は、連結管１３を介して送水される。薬液注入装置１は、連結管１３内を流通する井戸水（以下、流水という。）に薬液を注入する。

【0019】

薬液槽３は、薬液（本実施形態では、次亜塩素酸ナトリウム）が貯留されるタンクである。ポンプ５は、薬液槽３に貯留されている薬液を送り出す。本実施形態に係るポンプ５は、１回の作動時に定量の薬液を送り出す容積式ポンプ（本実施形態では、特許文献１に記載のポンプと同形式のポンプ）である。

【0020】

当該ポンプ５の作動及び停止は、制御部１１により制御される。すなわち、本実施形態に係る薬液注入装置１は流量センサ１５も備える。流量センサ１５は、連結管１３内を流通する流水の流量を連続的に検出可能なセンサである。

【0021】

流量センサ１５の検出信号は、制御部１１に入力されている。そして、制御部１１は、流量センサ１５の検出流量の増大に応じてポンプ５への通電周波数を増大させ、かつ、当該検出流量の減少に応じて通電周波数を減少させる。

【0022】

なお、本実施形態に係る制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。上記の通電周波数を制御するためのソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め組み込まれている。

【0023】

薬液分配調整器７は、ポンプ５から吐き出された薬液の流水への注入、及び当該薬液を薬液槽３に還流させることが可能な分配調整器である。そして、当該薬液分配調整器７は、流水への注入薬液量と薬液槽３に還流させる薬液量との分配比率を調整する。

【0024】

圧力調整器９は、流水側圧力Ｐ１と薬液槽側圧力Ｐ２との圧力差が予め決められた値以下となるように当該圧力差を調整する圧力補償器である。

【0025】

なお、流水側圧力Ｐ１とは、薬液分配調整器７の薬液流出口のうち、流水（連結管１３）側に接続される薬液流出口における圧力をいう。薬液槽側圧力Ｐ２とは、薬液分配調整器７の薬液流出口のうち、薬液槽３側に接続される薬液流出口における圧力をいう。

【0026】

＜１．１ 薬液分配調整器の詳細＞
薬液分配調整器７は、図２に示されるように、バルブボディ７Ａ及び弁体７Ｂ等を有して構成されている。バルブボディ７Ａには、薬液の流路として薬液注入路７Ｃ及び還流路７Ｄが設けられている。

【0027】

薬液注入路７Ｃは、ポンプ５の吐出し側から流水（連結管１３）側に至る流路である。なお、本実施形態では、図２中、弁体７Ｂの先端側に略９０度曲がった流路が薬液注入路７Ｃである。

【0028】

還流路７Ｄは、薬液注入路７Ｃの途中（本実施形態では、略９０度屈曲した部位）から分岐して薬液槽３側に至る流路である。弁体７Ｂは、還流路７Ｄの連通状態を調整する弁部材である。

【0029】

本実施形態に係る弁体７Ｂは、紙面左右方向に変位することにより、還流路７Ｄの開口面積Ｓｄを増減させる。具体的には、弁体７Ｂが薬液流入口側（紙面左側）に変位すると、開口面積Ｓｄが小さくなり、弁体７Ｂが薬液流入口から離間する向き（紙面右側）に変位すると、開口面積Ｓｄが拡大する。

【0030】

本実施形態に係る弁体７Ｂは、バルブボディ７Ａにネジ結合されたネジ式の円錐テーパ弁である。そして、還流路７Ｄの開口面積Ｓｄは、作業者が弁体７Ｂを回転させることにより調整される。

【0031】

なお、本実施形態では、薬液注入路７Ｃの流出側及び還流路７Ｄの流出側それぞれに逆止弁（図示せず。）は設けられている。各逆止弁は、薬液分配調整器７から流出した薬液が、ポンプ５側に逆流することを防止する。

【0032】

＜１．２ 圧力調整器の詳細＞
圧力調整器９は、図３に示されるように、バルブボディ９Ａ、弁体９Ｂ及び導圧部９Ｈ等を少なくとも有して構成されている。バルブボディ９Ａには、薬液流路９Ｃが設けられている。薬液流路９Ｃは、薬液分配調整器７から薬液槽３に至る流路である。

【0033】

弁体９Ｂは、薬液流路９Ｃの流路面積Ｓｐを調整する。なお、本実施形態に係る弁体９Ｂは、ゴム等の樹脂製である。バルブシート部９Ｄは金属製である。バルブシート部９Ｄは、バルブボディ９Ａに設けられ、弁口９Ｅが閉じられたときに弁体９Ｂが接触する部位であって、弁口９Ｅの外縁を構成する部位である。

【0034】

弁口９Ｅは、薬液流路９Ｃのうち上流側（薬液分配調整器７の部分９Ｆ）と下流側（薬液槽３に至る部分９Ｇ）と連通させる開口である。つまり、弁体９Ｂは、弁口９Ｅの連通面積を調整することにより、薬液流路９Ｃの流路面積Ｓｐを調整する。

【0035】

そして、薬液分配調整器７から流出する薬液の圧力、つまり部分９Ｆの圧力（以下、開弁圧という。）は、流路面積Ｓｐを大きくする力を弁体９Ｂに作用させる。導圧部９Ｈは、弁体９Ｂの背面に流水の静圧を導く機能を有する。

【0036】

弁体９Ｂの背面とは、弁体９Ｂのうち開弁圧と対向する向きの圧力が作用する部位をいう。このため、弁体９Ｂの背面に作用する流水の静圧は、流路面積Ｓｐを小さくする圧力（以下、閉弁圧という。）として弁体９Ｂに作用する。

【0037】

なお、本実施形態では、導圧管９Ｊ（図１参照）を介して流水の静圧が導圧部９Ｈに導かれる。因みに、図３中、バネ９Ｋは、弁体９Ｂの振動（チャタリング）を抑制するためのバネである。このため、閉弁力は、流水の静圧による力と略一致する。

【0038】

＜２．薬液分配調整器及び圧力調整器等の作動＞
＜２．１ 圧力調整器の作動＞
圧力調整器９の弁体９Ｂに作用する開弁圧は、薬液分配調整器７から圧力調整器９に吐き出される薬液の圧力である。弁体９Ｂに作用する閉弁圧は、導圧管９Ｊを介して導圧部９Ｈに導かれた流水の静圧である。

【0039】

そして、弁体９Ｂは、開弁圧と閉弁圧とが釣り合うように変位し、かつ、閉弁力は、流水の静圧による力と略一致する。このため、圧力調整器９は、流水側圧力Ｐ１と薬液槽側圧力Ｐ２との圧力差が予め決められた値以下となるように当該圧力差を調整する。

【0040】

なお、本実施形態では、弁体９Ｂの背面に流水の静圧が導入されているので、薬液流路９Ｃのうち上流側（薬液分配調整器７の部分９Ｆ）の圧力は、流水の静圧と略同一の圧力となる。つまり、圧力調整器９の入口で圧力は、流水の静圧と略同一となる。

【0041】

＜２．２ 薬液分配調整器の作動＞
薬液分配調整器７の薬液注入路７Ｃを流通する薬液の流量Ｑ１は、「薬液注入路７Ｃの流路断面積Ｓｏ」と「ポンプ５の吐出し圧力と流水の静圧との圧力差ΔＰ１」との関数値、つまり「Ｑ１＝ｆ（Ｓｏ，ΔＰ１）」となる。

【0042】

薬液分配調整器７の還流路７Ｄを流通する薬液の流量Ｑ２は、「開口面積Ｓｄ」と「ポンプ５の吐出し圧力と圧力調整器９の入口で圧力との圧力差ΔＰ２」との関数値、つまり「「Ｑ２＝ｆ（Ｓｄ，ΔＰ２）」となる。

【0043】

つまり、Ｑ１とＱ２との比、つまり流水への注入薬液量Ｑ１と薬液槽３に還流させる薬液量Ｑ２との分配比率は、「流路断面積Ｓｏ」、「開口面積Ｓｄ」、「圧力差ΔＰ１」及び「圧力差ΔＰ２」の関数値となる。

【0044】

したがって、「流路断面積Ｓｏ」、「開口面積Ｓｄ」、「圧力差ΔＰ１」及び「圧力差ΔＰ２」のうち少なくとも１つが変更されると、分配比が変更される。そして、本実施形態では、「流路断面積Ｓｏ」は一定値（固定値）である。さらに、圧力調整器９の入口で圧力が流水の静圧と略同一であるので、「圧力差ΔＰ１」と「圧力差ΔＰ２」とは同一値となる。

【0045】

このため、本実施形態では、「ポンプ５の吐出し圧力と流水の静圧との圧力差ΔＰ１」が一定の場合には、流水への注入薬液量Ｑ１と薬液槽３に還流させる薬液量Ｑ２との分配比率は、実質的に「開口面積Ｓｄ」のみの関数値となる。

【0046】

したがって、薬液注入装置１を管理する者（以下、管理者という。）は、薬液分配調整器７の弁体７Ｂを回転させて、流水への注入薬液量Ｑ１と薬液槽３に還流させる薬液量Ｑ２との分配比率を調整することができる。

【0047】

＜３．本実施形態に係る薬液注入装置の特徴＞
本実施形態に係る薬液注入装置１では、薬液分配調整器７により流水への注入薬液量を調整できる。したがって、ポンプ５の吐出量に大きな影響を受けることなく、必要な注入量を確保できるので、流水の流量によらず、薬液濃度が不均一となってしまうことが抑制され得る。

【0048】

つまり、ポンプ５の吐出量が必要な注入量に対して大きい場合には、薬液槽３に還流させる薬液量Ｑ２を大きくして流水への注入薬液量Ｑ１を小さくすることにより、通電周波数の周期が大きくなることを抑制できるので、薬液濃度が不均一となってしまうことが抑制され得る。

【0049】

また、ポンプ５の吐出量が必要な注入量に対して小さい場合には、薬液槽３に還流させる薬液量Ｑ２を小さく（Ｑ２を０とする場合も含む。）して、流水への注入薬液量Ｑ１を大きくすることができる。したがって、通電周波数の周期を小さくすることができるので、流水の流量によらず、薬液濃度が不均一となってしまうことが抑制され得る。

【0050】

当該薬液注入装置１は、流水側圧力Ｐ１と薬液槽側圧力Ｐ２との圧力差が予め決められた値以下となるように当該圧力差を調整可能な圧力調整器９を備える。これにより、上記のように、分配比率は、実質的に「開口面積Ｓｄ」のみの関数値となるので、管理者は、容易に分配比率を調整することができ得る。

【0051】

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る薬液注入装置は、圧力調整器９を備える構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、圧力調整器９が廃止された構成であってもよい。

【0052】

上述の実施形態では、分配比率が実質的に「開口面積Ｓｄ」のみの関数値となることから薬液分配調整器７の弁体７Ｂを回転させて分配比率を調整する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。

【0053】

すなわち、当該開示は、例えば、「開口面積Ｓｄ」及び「圧力差ΔＰ２」を調整する構成、又は「圧力差ΔＰ２」のみを調整する構成であってもよい。なお、「圧力差ΔＰ２」を調整する構成は、「弁体９Ｂの背面に作用する閉弁圧を調整する構成」、又は「弁口９Ｅの開口面積を弁体９Ｂにて調整する構成」であってもよい。

【0054】

上述の実施形態では、弁体７Ｂを管理者が調整する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、弁体７Ｂ及び弁体９Ｂのうち少なくとも一方の弁体を電磁ソレノイド又は往復動モータ等のアクチュエータにより駆動される構成とするとともに、流水の流量に応じてアクチュエータへの通電周波数を制御する構成であってもよい。

【0055】

上述の実施形態に係るポンプ５は、１回の作動時に定量の薬液を送り出す容積式ポンプであった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、インペラの回転により薬液を吐き出す非容積式ポンプにてポンプ５が構成されていてもよい。

【0056】

上述の実施形態では、薬液分配調整器７と圧力調整器９とが別部品であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、薬液分配調整器７と圧力調整器９とが一体化された薬液分配調整器、又は圧力調整器９が廃止された構成であってもよい。

【0057】

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

【符号の説明】

【0058】

１… 薬液注入装置
３… 薬液槽
５… ポンプ
７… 薬液分配調整器
９… 圧力調整器
１１… 制御部
１３… 連結管
１５… 流量センサ

【図1】

【図2】

【図3】