特開 2023-72976 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】P2023072976

(43)【公開日】2023-05-25

(54)【発明の名称】薬液注入装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20230518BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 K

C02F1/00 D

C02F1/00 V

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021185746

(22)【出願日】2021-11-15

(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】坂谷 哲則

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 章太

(72)【発明者】

【氏名】木谷 圭太

(57)【要約】

【課題】 薬液の濃度が予め決められた濃度に比べて大きく低下し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、非注入時に貯留量が減少した場合には、次回の注入比Ｉｒを前回の注入比Ｉｒに比べて大きくする。これにより、当該薬液注入装置１によれば、流水の薬液濃度が設定濃度に比べて大きく低下してしまうことが抑制され得る。そして、制御装置６は、非注入時における貯留量の減少量に応じて次回の注入比Ｉｒを大きくする。したがって、流水の薬液濃度が設定濃度に比べて大きく低下してしまうことが確実に抑制され得る。
【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、
薬液が貯留された薬液槽と、
前記薬液槽に貯留されている薬液の貯留量を検出する貯留量センサと、
流水の流量を検出する流量センサと、
前記薬液槽に貯留されている薬液を流水に注入する注入ポンプと、
流水に注入された薬液の濃度が予め決められた濃度となるように、前記注入ポンプによる薬液の注入量を制御する注入制御部とを備え、
流水の流量に対する薬液の注入量の比を注入比とし、前記貯留量センサが検出した薬液量を貯留量としたとき、
前記注入制御部は、非注入時に貯留量が減少した場合には、次回の注入比を前回の注入比に比べて大きくする薬液注入装置。

【請求項2】

前記注入制御部は、非注入時に貯留量が減少した場合には、その減少した貯留量に応じて次回の注入比を大きくする請求項１に記載に薬液注入装置。

【請求項3】

非注入時に検出された貯留量を停止時貯留量とし、その停止時貯留量が検出された後、前記注入ポンプが起動した時又は当該起動直前の貯留量を起動時貯留量としたとき、
前記注入制御部は、非注入時に貯留量が減少した場合には、前記起動時貯留量に対する前記停止時貯留量の比の大きさを利用して次回の注入比を決定する請求項１又は２に記載に薬液注入装置。

【請求項4】

前記貯留量センサは、前記薬液槽に貯留されている薬液の量に応じて変化する圧力を利用して貯留量を検出する請求項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】

貯留量を表示する表示部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の薬液注入装置。

【請求項6】

貯留量を無線通信又は有線通信にて外部に送信する通信部を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の薬液注入装置。

【請求項7】

貯留量が予め決められた貯留量以下となったときに、その旨の警告を発する発報部を備える請求項１ないし６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】

例えば、特許文献１に記載の薬液注入装置は、流量センサ、注入ポンプ、及び薬液槽等を備えている。流量センサは、流水の流量を検出する。注入ポンプは、流水に薬液を注入する。薬液槽は、薬液が貯留されたタンクである。

【0003】

そして、当該薬液注入装置は、予め決められた注入比となるように、流量センサが検出した流水流量に応じて注入する薬液量を調節可能である。つまり、当該薬液注入装置では、流水に注入された薬液の濃度が予め決められた濃度となるように、薬液の注入量が調節される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－４０４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、薬液槽に貯留されている薬液は、時間の経過と共に薬液成分が分解・蒸発する。このため、流水流量に応じて注入する薬液量を調整するのみでは、流水の薬液濃度が予め決められた濃度より小さくなってしまう。

【0006】

本開示は、上記点に鑑み、薬液の濃度が予め決められた濃度に比べて大きく低下し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】

【0007】

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。

【0008】

すなわち、当該構成要件は、薬液が貯留された薬液槽（２）と、薬液槽（２）に貯留されている薬液の貯留量を検出する貯留量センサ（３）と、流水の流量を検出する流量センサ（４）と、薬液槽（２）に貯留されている薬液を流水に注入する注入ポンプ（５）と、流水に注入された薬液の濃度が予め決められた濃度となるように、注入ポンプ（５）による薬液の注入量を制御する注入制御部（６）とを備え、流水の流量に対する薬液の注入量の比を注入比（Ｉｒ）とし、貯留量センサ（３）が検出した薬液量を貯留量としたとき、注入制御部（６）は、非注入時に貯留量が減少した場合には、次回の注入比（Ｉｒ）を前回の注入比（Ｉｒ）に比べて大きくすることである。

【0009】

これにより、当該薬液注入装置によれば、流水の薬液濃度が予め決められた濃度に比べて大きく低下してしまうことが抑制され得る。

【0010】

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】

【0011】

【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注入装置を示す図である。

【図3】減少度Ｚと補正係数ｋとの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

（第１実施形態）
＜１．薬液注入装置の概要＞
＜１．１ 主たる構成＞
図１に示された薬液注入装置１は、井戸水を建物に給水する際に、送水中の水（以下、流水という。）に薬液を注入する薬液注入装置に本開示に係る薬液装置の一例が適用されたものである。

【0016】

薬液注入装置１は、図２に示されるように、薬液槽２、貯留量センサ３、流量センサ４、注入ポンプ５、制御装置６及び流水管７等を少なくとも備える。薬液槽２は、薬液が貯留される薬液タンクである。

【0017】

薬液槽２の上部は、直接的又は間接的に外部と連通している。このため、薬液槽２内の薬液には、常に大気圧が作用している。なお、薬液とは、薬（本実施形態では、次亜塩素酸ナトリウム）の水溶液をいう。

【0018】

貯留量センサ３は、薬液槽２に貯留されている薬液の貯留量を検出するための貯留量検出部である。本実施形態に係る貯留量センサ３は、薬液槽２に貯留されている薬液の量に応じて変化する圧力を利用して貯留量を検出する。

【0019】

具体的には、当該貯留量センサ３は、薬液槽２の下部にて水圧を検出する圧力センサにて構成されている。つまり、薬液槽２の下部における水圧は、薬液槽２内の薬液水位に比例する。そこで、本実施形態では、当該検出された水圧を利用して貯留量を検出する。

【0020】

流量センサ４は、流水管７を流通する流水の流量を連続的に検出可能な流量センサである。本実施形態に係る流量センサ４は、羽根車４Ａ及び速度検知部４Ｂ等を有して構成されている。

【0021】

羽根車４Ａは、流水管７内に配置されて流水の動圧を受けて回転する。速度検知部４Ｂは、羽根車４Ａの回転速度を検出する。なお、流水管７を流通する流水は、井戸水を汲み上げて送水する給水装置（図示せず。）から供給される。

【0022】

注入ポンプ５は、薬液槽２に貯留されている薬液を流水に注入するポンプである。当該注入ポンプ５は、羽根車４Ａより下流側にて流水管７内に薬液を噴射注入する。なお、本実施形態に係る注入ポンプ５はダイヤフラム式ポンプである。

【0023】

このため、注入ポンプ５の作動回数、つまりダイヤフラムの作動回数と薬液の注入量とは比例する。そして、制御装置６、つまり注入制御部は、ダイヤフラムの作動回数を制御することにより、薬液の注入量を調節する。

【0024】

制御装置６は、注入制御部及び水位演算部等を有する。注入制御部は、流水に注入された薬液の濃度が予め決められた濃度となるように、注入ポンプ５による薬液の注入量を制御する。水位演算部は、貯留量センサ３の検出圧力を利用して薬液槽２内の薬液水位を演算する。

【0025】

なお、貯留量は、薬液槽２内の薬液の体積をいう。そして、薬液の体積、つまり貯留量は、薬液槽２内の薬液水位に比例する。薬液水位は、貯留量センサ３の検出圧力に応じて変化する。このため、水位演算部は、薬液の密度又は比重及び当該検出圧力を利用して薬液水位を演算する。以下、貯留量センサ３により検出された薬液量を貯留量という。

【0026】

本実施形態に係る制御装置６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。そして、注入制御部及び水位演算部は、ＣＰＵにてソフトウェアが実行されることにより実現される。なお、当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

【0027】

＜１．２ その他の構成＞
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、表示部８、通信部９、発報部１０、ゲージ部１１及び供給コック１２等も備える。表示部８は、少なくとも薬液槽２内の貯留量、つまり薬液水位を表示する。

【0028】

なお、本実施形態に係る表示部８は、流水の薬液の濃度を設定入力するための設定部、及び薬液槽２に供給された薬液の濃度、つまり初期の薬液濃度を入力する入力部等の機能も兼ね備える。

【0029】

通信部９は、定期的又は連続的に貯留量を外部に送信する機能を発揮可能である。当該通信部９の通信方法は、無線通信又は有線通信である。発報部１０は、貯留量、つまり薬液水位が予め決められた以下となったとき、通信部９を介してその旨を送信する。

【0030】

ゲージ部１１は、薬液槽２内の薬液が導入される部位である。これにより、管理者等は、薬液水位を目視にて確認することができる。供給コック１２は、薬液槽２内の薬液を注入ポンプ５及びゲージ部１１側に流れることを禁止するためのバルブである。

【0031】

＜２．注入ポンプの制御＞
注入制御部、つまり制御装置６は、流水の流量に対する薬液の注入量の比（以下、注入比Ｉｒという。）を調節することにより、流水に注入された薬液の濃度が予め決められた濃度となるように注入ポンプ５の作動を制御する。

【0032】

なお、本実施形態では、単位時間あたりの注入ポンプ５の作動回数が大きくなるほど、薬液の注入量が多くなる。したがって、制御装置６は、少なくとも流水の流量の増減に応じて注入ポンプ５の作動回数を増減させる必要がある。

【0033】

そして、制御装置６は、非注入時、つまり注入ポンプ５の停止時に貯留量が減少した場合には、次回の注入比Ｉｒを前回の注入比Ｉｒに比べて大きくする。具体的には、制御装置６は、非注入時における貯留量の減少量に応じて次回の注入比Ｉｒを大きくする。

【0034】

すなわち、非注入時に貯留量が減少した場合には、薬（本実施形態では、次亜塩素酸ナトリウム）が薬液槽２から蒸発した可能性が高い。そこで、制御装置６は、非注入時における貯留量が減少した場合には、その減少量に応じて次回の注入比Ｉｒを大きくする。

【0035】

具体的には、制御装置６は、非注入時に貯留量が減少した場合には、起動時貯留量Ｑ２に対する停止時貯留量Ｑ１の比（＝Ｑ１／Ｑ２）の大きさを利用して次回の注入比Ｉｒを決定する。以下、上記の比（＝Ｑ１／Ｑ２）を減少度Ｚという。

【0036】

停止時貯留量Ｑ１は、非注入時に検出された貯留量である。なお、本実施形態では、注入ポンプ５が停止した直後の貯留量を停止時貯留量Ｑ１としている。起動時貯留量Ｑ２は、当該停止時貯留量Ｑ１が検出された後、注入ポンプ５が起動した時又は当該起動直前の貯留量である。

【0037】

そして、制御装置６は、減少度Ｚを変数として決定される関数値（以下、補正係数ｋという。）を前回の注入比Ｉｒに乗算した値を次回の注入比Ｉｒとする。補正係数ｋは、減少度Ｚが大きくなるほど、大きくなる関数値である（図３参照）。

【0038】

ところで、薬液（本実施形態では、次亜塩素酸ナトリウムの水溶液）の密度は、当該水溶液の濃度により変化する。しかし、次亜塩素酸ナトリウムの密度は、１．１１ｇ／ｃｍ＾３であることから、濃度が小さい範囲では、密度を１ｇ／ｃｍ＾３としても実用上、大きな問題とならない。

【0039】

そこで、本実施形態では、貯留量センサ３の検出圧力の値を貯留量として補正係数ｋを演算している。つまり、本実施形態に係る減少度Ｚは、起動時の検出圧力Ｐ２に対する停止時の検出圧力Ｐ１の比となる。なお、停止時とは、停止時貯留量Ｑ１を検出した時をいう。起動時とは、起動時貯留量Ｑ２を検出した時をいう。

【0040】

そして、補正係数ｋを決定するための関数Ｆは、薬液槽２内の薬液密度の変化が考慮された関数となっている。このため、本実施形態に係る関数Ｆは、減少度Ｚの増加に対して非線形的に補正係数ｋが増加する関数が選定されている（図３参照）。

【0041】

＜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は、非注入時に貯留量が減少した場合には、次回の注入比Ｉｒを前回の注入比Ｉｒに比べて大きくする。これにより、当該薬液注入装置１によれば、流水の薬液濃度が予め決められた濃度（以下、設定濃度という。）に比べて大きく低下してしまうことが抑制され得る。

【0042】

そして、制御装置６は、非注入時における貯留量の減少量に応じて次回の注入比Ｉｒを大きくする。したがって、流水の薬液濃度が設定濃度に比べて大きく低下してしまうことが確実に抑制され得る。

【0043】

制御装置６は、非注入時に貯留量が減少した場合には、減少度Ｚを利用して次回の注入比Ｉｒを決定する。したがって、制御装置６は、適切な注入比Ｉｒを決定することができ、流水の薬液濃度が設定濃度に比べて大きく低下してしまうことが抑制され得る。

【0044】

当該薬液注入装置１は、貯留量を表示する表示部８を備える。これにより、当該薬液注入装置１の管理者は、薬液槽２内の薬液残量を容易に確認することができる。

【0045】

当該薬液注入装置１は、貯留量を無線通信又は有線通信にて外部に送信する通信部９を備える。これにより、管理者は、薬液注入装置１に赴くことなく、薬液槽２内の薬液残量を確認することができる。

【0046】

当該薬液注入装置１は、貯留量が予め決められた貯留量以下となったときに、その旨の警告を発する発報部１０を備える。これにより、管理者は、薬液が不足してしまうことが確実に抑制でき得る。

【0047】

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、次亜塩素酸ナトリウムの密度は、１．１１ｇ／ｃｍ＾３であることから、減少度Ｚとして、起動時の検出圧力Ｐ２に対する停止時の検出圧力Ｐ１の比を用いた。しかし、本開示はこれに限定されない。

【0048】

すなわち、当該開示は、例えば、停止時の薬液の密度、及び起動時の薬液の密度を検出するとともに、当該検出された密度を用いて停止時貯留量Ｑ１及び起動時貯留量Ｑ２を演算して減少度Ｚを決定してもよい。

【0049】

上述の実施形態では、非注入時に貯留量が減少した場合には、次回の注入比Ｉｒを前回の注入比Ｉｒに比べて大きくした。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、薬液の密度、つまり薬液の濃度を定期的又は常に検出し、薬液の密度変化に応じて注入比Ｉｒを変更する構成であってもよい。

【0050】

上述の実施形態では、減少度Ｚを利用して補正係数ｋを決定し、次回の注入比Ｉｒを決定した。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、（ａ）停止時貯留量Ｑ１と起動時貯留量Ｑ２との差、（ｂ）停止時の検出圧力Ｐ１と起動時の検出圧力Ｐ２との差圧、又は（ｃ）停止時の薬液密度と起動時の薬液密度との差もしくはそれらの比に基づいて次回の注入比Ｉｒを決定する構成であってもよい。

【0051】

上述の実施形態に係る薬液槽２は、大気開放型の薬液タンクであった。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、圧力容器をなす密閉タンクにて薬液槽を構成するとともに、当該薬液槽内の圧力が所定圧力以上となるように構成されていてもよい。

【0052】

上述の実施形態に係る流量センサは、羽根車を用いた流量検出器であった。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、流水用のポンプの回転速度から流量を演算処理にて推定する流量センサであってもよい。

【0053】

上述の実施形態に係る貯留量センサ３は、薬液槽２の下部にて水圧を検出した。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、下端が薬液槽２の下部にて開口し、かつ、上端が閉塞された圧力管を有し、当該圧力管内の気圧を測定することにより、薬液水位を検出する貯留量センサを採用してもよい。

【0054】

上述の実施形態に係る貯留量センサ３は、薬液槽２に貯留されている薬液の量に応じて変化する圧力を利用して貯留量を検出するものであった。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、光学式又は電極式の貯留量センサであってもよい
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】

【0055】

１… 薬液注入装置
２… 薬液槽
３… 貯留量センサ
４… 流量センサ
５… 注入ポンプ
６… 制御装置
７… 流水管
８… 表示部
９… 通信部
１０… 発報部
１１… ゲージ部
１２… 供給コック

【図1】

【図2】

【図3】