(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】P2023073720
(43)【公開日】2023-05-26
(54)【発明の名称】水位検出装置及び薬液注入装置
(51)【国際特許分類】
G01F 23/24 20060101AFI20230519BHJP
【ＦＩ】
G01F23/24 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021186355
(22)【出願日】2021-11-16
(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】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(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）】
2F014
【Ｆターム（参考）】
2F014AC00
2F014DA02
2F014GA01
(57)【要約】
【課題】濃度の異なる薬液であっても、水位を検出できる水位検出装置及び薬液注入装置を提供すること。
【解決手段】薬液注入装置１の薬液槽１２に貯留された薬液の水位を検出する水位検出装置１８、１９は、少なくとも二つの電極１８ｂと、二つの電極１８ｂを保持する電極保持器１８ａと、薬液の濃度に応じた電圧を二つの電極１８ｂ間に印加する電装部１９と、を備える。
【選択図】 図６
【解決手段】薬液注入装置１の薬液槽１２に貯留された薬液の水位を検出する水位検出装置１８、１９は、少なくとも二つの電極１８ｂと、二つの電極１８ｂを保持する電極保持器１８ａと、薬液の濃度に応じた電圧を二つの電極１８ｂ間に印加する電装部１９と、を備える。
【選択図】 図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
薬液槽に貯留された薬液の水位を検出する水位検出装置であって、
少なくとも二つの電極と、
前記二つの電極を保持する電極保持器と、
前記薬液の濃度に応じた電圧を前記二つの電極間に印加する電装部と、
を備える水位検出装置。
少なくとも二つの電極と、
前記二つの電極を保持する電極保持器と、
前記薬液の濃度に応じた電圧を前記二つの電極間に印加する電装部と、
を備える水位検出装置。
【請求項2】
前記電装部が前記電極に印加する電圧Ｖは、前記薬液槽に貯留される前記薬液の濃度をＸ％としたときに、
Ｖ＝１０／Ｘ
である、請求項１に記載の水位検出装置。
Ｖ＝１０／Ｘ
である、請求項１に記載の水位検出装置。
【請求項3】
前記電装部は、前記二つの電極間に印加される電圧と、前記薬液の濃度によって求められる比抵抗と、前記二つの電極間の距離と、検出された前記二つの電極間の電圧より、前記電極の前記薬液への浸漬長さを算出する、請求項１又は請求項２に記載の水位検出装置。
【請求項4】
第一所定時間毎に、又は、水位検出装置電装部にて所定操作がされたときに、前記電装部は、前記電極に前記電圧を印加する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の水位検出装置。
【請求項5】
前記電装部は、検出した前記電極の浸漬長さが、予め前記電装部に設定した渇水水位よりも高く、且つ、予め前記電装部に設定した前記薬液の補充を促す補充推奨水位に対応する前記電極の長さに達したときに、外部へ前記補充推奨水位に達したことを報知するとともに、前記第一所定時間よりも短い第二所定時間毎に、前記電極に前記電圧を印加する、請求項４に記載の水位検出装置。
【請求項6】
薬液を貯留する薬液槽と、
前記薬液槽に貯留された前記薬液を配管内に注入するポンプと、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された水位検出装置と、
を備える薬液注入装置。
前記薬液槽に貯留された前記薬液を配管内に注入するポンプと、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された水位検出装置と、
を備える薬液注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水位を検出する水位検出装置及び薬液注入装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、水位を検出装置として、電極式水位検出装置が知られている。また、例えば、既知の長さの電極間に流れる電流値を電圧値に変換して、電極浸漬長さを算出して連続検出方式を実現する一定電圧印加方式の電極式水位検出装置が知られている。
【0003】
また、例えば、特許文献１には、長手方向が鉛直方向に配される水位検出電極対と、前記水位検出電極対の下端と同じ高さに下端を有し、前記水位検出電極対の長さより短い第１電極対とが、２つの樹脂層の間に封止されてなる水位センサが記述されている。
【0004】
また、これらの電極式水位検出装置は、除菌等に用いられる次亜塩素酸ナトリウムを注入する薬液注入装置に用いることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2020-3308号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
例えば、このような薬液注入装置に用いられる次亜塩素酸ナトリウムは、原液濃度として一般的な１２％以外に、５％の薬液等も市販されており、さらに、ユーザが希釈して薬液槽に補充するといった状況も考えられる。しかし、水位を検出する液体の導電率が異なると、一定電圧印加方式の電極式水位検出装置では、連続顕出方式を実現できない。
【0007】
また、次亜塩素酸ナトリウム等の気化性液体の場合、電気分解により発生した気泡が、電極に付着して、電極表面積が変化することにより、電極間に流れる電流値が変動するといった不具合があり、水位を検出する必要があるときに、電圧を印加する必要があった。さらに、正電圧のみを印加する簡素な検出回路とするためにも、電圧印加する機会を低減することが必要である。
【0008】
例えば、従来の薬液注入ポンプの運転を制御する薬液槽の水位検知装置は、リ－ドスイッチを使用したフロートスイッチ式が一般的であるが、近年は、ポンプ制御部に通信機能を備え、保守作業者が携帯する通信機器に、薬液槽の水位情報や渇水警報を送信する機能が求められるようになってきた。しかし、フロ－トスイッチ式は、安価な定点水位でのON/OFF信号を検出するタイプが主流であり、多点出力可能なタイプであっても、磁石が内蔵された複数のフロートとストッパからなる複雑な構造となり、高価なものとならざるを得なかった。
【0009】
そこで本発明は、濃度の異なる薬液であっても、水位を検出できる水位検出装置及び薬液注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様によれば、水位検出装置は、薬液槽に貯留された薬液の水位を検出する水位検出装置であって、少なくとも二つの電極と、前記二つの電極を保持する電極保持器と、前記薬液の濃度に応じた電圧を前記二つの電極間に印加する電装部と、を備える。
【発明の効果】
【0011】
本発明は、濃度の異なる薬液であっても、水位を検出できる水位検出装置及び薬液注入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態に係る薬液注入装置を用いた水処理装置の構成を模式的に示す説明図。
【図2】同薬液注入装置の構成を一部断面で示す正面図。
【図3】同薬液注入装置の電装箱の構成を示すブロック図。
【図4】薬液の異なる水位を検出したときの各データの一例を示す説明図。
【図6】同薬液注入装置の制御の一例を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
【0014】
図１は、本発明の一実施形態に係る水処理装置１００の構成を模式的に示す説明図である。図２は、水処理装置１００に用いられる薬液注入装置１の構成を一部断面で示す正面図である。図３は、薬液注入装置１の電装箱１９の構成を示すブロック図である。図４は、薬液の異なる水位を検出したときの各データの一例を示す説明図であり、図５は、図４と異なる濃度の薬液の異なる水位を検出したときの各データの一例を示す説明図である。図６は、薬液注入装置１の制御の一例を示す流れ図である。なお、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示す。
【0015】
図１に示すように、水処理装置１００は、薬液注入装置１と、薬液注入装置１に水を供給する給水装置２と、を備える。水処理装置１００は、井戸等の給水源１０１から給水装置２によって給水先へと原水を給水するとともに、薬液注入装置１によって原水に薬液を注入して原水を処理する装置である。なお、給水先としては、井戸水の除鉄除マンガンを行う濾過装置、井戸水を貯留する水槽、シャワー等の給水栓等、用途により種々設定される。本実施形態において、水処理装置１００は、濾過装置３を有し、殺菌、及び、除鉄・除マンガン等の処理を原水に行う例を用いて説明する。
【0016】
図１及び図２に示すように、薬液注入装置１は、架台１１と、薬液槽１２と、配管ユニット１３と、薬液注入器１４と、連結管１５と、圧力センサ１６と、流量センサ１７と、電装箱１９と、を備える。薬液注入装置１は、一次側が給水装置２に、二次側が濾過装置３に接続される。薬液注入装置１は、例えば、気泡性液体としての次亜塩素酸ナトリウムを、連結管１５内を流れる水に所定の量だけ注入し、給水装置２から給水された水を除菌するとともに、含有する鉄やマンガンを析出する。
【0017】
架台１１は、薬液槽１２、薬液注入器１４、連結管１５及び電装箱１９を支持する。架台１１は、例えば、薬液槽１２を薬液注入器１４よりも高い位置で支持する。具体例として、図２に示すように、架台１１は、設置面に載置させる脚部１１ａと、第１ベース１１ｂと、壁部１１ｃと、第２ベース１１ｄと、を備えている。例えば、脚部１１ａ、第１ベース１１ｂ、壁部１１ｃ及び第２ベース１１ｄは、一体に形成される。
【0018】
脚部１１ａは、薬液注入装置１の設置面に載置される。第１ベース１１ｂは、脚部１１ａ上に一体に設けられる。第１ベース１１ｂの上面に連結管１５を載置し、固定可能に形成されている。
【0019】
壁部１１ｃは、例えば、第１ベース１１ｂの奥行き方向で第１ベース１１ｂの上部に設けられる。壁部１１ｃは、例えば、第１ベース１１ｂから上方に延び、第２ベース１１ｄと連続する方形の枠体状又は板状に形成される。
【0020】
壁部１１ｃは、例えば、中央に薬液注入器１４が固定される。例えば、壁部１１ｃは、ボルトや螺子等の締結部材によって、薬液注入器１４を固定可能に形成される。
【0021】
第２ベース１１ｄは、壁部１１ｃの上端縁に設けられ、その上面に、薬液槽１２を固定可能に形成される。
【0022】
第１ベース１１ｂ及び第２ベース１１ｄは、壁部１１ｃにより連続し、第２ベース１１ｄは、その上面が、第１ベース１１ｂの上面よりも上方に配置される。また、第２ベース１１ｄの上面は、壁部１１ｃに設けられる薬液注入器１４よりも上方に位置する。
【0023】
薬液槽１２は、樹脂材料で形成され、その内部に所定の量の薬液を貯留可能に形成されている。薬液槽１２は、第２ベース１１ｄの上面に固定される。薬液槽１２は、その底部１２ａの一部に配管ユニット１３が接続される。薬液槽１２は、上部に薬液を内部に供給する供給口１２ｂと、供給口１２ｂを覆う蓋体１２ｃと、を備える。
【0024】
配管ユニット１３は、薬液槽１２及び薬液注入器１４を流体的に接続する。配管ユニット１３は、薬液槽１２内から薬液注入器１４への薬液の流路を形成する。具体例として、図２に示すように、配管ユニット１３は、接続配管２１と、排気チューブ２２と、連結配管２３と、開閉弁２４と、を備えている。
【0025】
接続配管２１は、一端側が薬液槽１２と接続されるとともに、他端側が２方向に分岐して、排気チューブ２２及び連結配管２３に接続される。具体的には、接続配管２１は、Ｌ字形状に曲折して形成されたベンド管である。接続配管２１は、薬液槽１２に接続される一端側に、螺子部３１と、フランジ３２と、ナット３３と、を備える。また、接続配管２１は、その他端側に、上方及び下方の二方向に分岐する上方分岐部３４及び下方分岐部３５を備える。また、接続配管２１は、その曲折部に、開閉弁２４の取付部３６が形成される。
【0026】
螺子部３１は、接続配管２１の一端に形成される。螺子部３１は、接続配管２１の一端の外面に形成された雄螺子である。螺子部３１は、薬液槽１２の底部１２ａに形成された孔から、薬液槽１２内に挿通される。フランジ３２は、螺子部３１を該底部１２ａの孔に挿通した際に、薬液槽１２の底部１２ａの下面に当接する。また、フランジ３２は、薬液槽１２の底部１２ａの下面との当接面に、パッキンを取り付け可能に形成される。
【0027】
ナット３３は、螺子部３１と螺合する。ナット３３が薬液槽１２内で螺子部３１と締結することで、フランジ３２及びナット３３が薬液槽１２の底部１２ａに固定される。
【0028】
排気チューブ２２は、その一端が上方分岐部３４に接続された透明又は薬液が視認可能なチューブである。排気チューブ２２の他端は、大気開放となるように開口する。排気チューブ２２は、例えば、排気チューブ２２内の薬液の水位を視認可能に形成される水位計を構成する。
【0029】
具体例として、排気チューブ２２は、上方分岐部３４から上方に向って薬液槽１２の外面に沿って、薬液槽１２に固定される。また、排気チューブ２２は、内部に設けられた、薬液に浮遊する浮遊球３８と、排気チューブ２２の薬液又は薬液に浮遊する浮遊球３８から薬液槽１２内の薬液の容量を視認可能とする水位スケール３９を有する。例えば、水位スケール３９は、防水性を有するシール等により形成され、薬液槽１２の外面に貼り付けられる目盛、排気チューブ２２に印刷された目盛、又は、薬液槽１２に印刷又は凹凸により形成された目盛等である。
【0030】
連結配管２３は、その一端が下方分岐部３５に接続されるとともに、その他端が薬液注入器１４に接続される。連結配管２３は、可撓性を有する。例えば、連結配管２３は可撓性を有し、薬液に耐性を有する樹脂チューブ等により形成される。
【0031】
開閉弁２４は、接続配管２１の上方分岐部３４及び下方分岐部３５の一次側の曲折部に設けられた取付部３６に設けられる。開閉弁２４は、接続配管２１の管路を手動により開閉可能に形成される。
【0032】
薬液注入器１４は、薬液を一定量圧送し、連結管１５に注入可能な容積ポンプ４１と、容積ポンプ４１及び連結管１５を接続するとともに、連結管１５内に注入した薬液及び井戸水の逆流を防止可能に形成された薬液注入部４２と、を備える。
【0033】
容積ポンプ４１は、薬液を注入する薬液注入ポンプである。容積ポンプ４１は、例えば、ダイヤフラムポンプが用いられる。例えば、容積ポンプ４１は、ポンプケーシング４１ａと、ポンプケーシング４１ａ内に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムを駆動するモータであるＤＣソレノイドと、を備える。容積ポンプ４１は、ポンプケーシング４１ａに設けられた、薬液の吸込口４１ｂ及び吐出口４１ｃを備える。
【0034】
吸込口４１ｂは、ポンプケーシング４１ａの下部に設けられる。吸込口４１ｂは、連結配管２３に接続される。吐出口４１ｃは、ポンプケーシング４１ａの上部に設けられる。吐出口４１ｃは、薬液注入部４２に接続される。吐出口４１ｃは、例えば、分岐管により構成され、分岐する一方が薬液注入部４２に接続され、分岐する他方にプラグ４１ｄが設けられる。
【0035】
このような容積ポンプ４１は、壁部１１ｃに固定され、薬液槽１２の底部１２ａの上面よりも下方に配置される。容積ポンプ４１は、モータであるソレノイドが壁部１１ｃ内部に位置して配置される。なお、容積ポンプ４１は、壁部１１ｃに、締結部材により固定される。
【0036】
薬液注入部４２は、連結配管４２ａと、連結配管４２ａの一方の端部側に設けられた第１逆止弁４２ｂと、第１逆止弁４２ｂに設けられ、連結管１５と連通するノズル４２ｃと、ノズル４２ｃに設けられた第２逆止弁４２ｄと、を備える。連結配管４２ａは、例えば、連結配管２３と同様に、可撓性を有する樹脂チューブ等により形成されている。
【0037】
第１逆止弁４２ｂは、ノズル４２ｃ側から容積ポンプ４１への液体の流れを規制する。即ち、第１逆止弁４２ｂは、ノズル４２ｃ側から容積ポンプ４１へ液体が逆流することを防止する。第１逆止弁４２ｂは、例えば、ボール及びスプリングを有する。第１逆止弁４２ｂは、ボールがスプリングによって一次側に向かって付勢することで、管路を閉じ、そして、容積ポンプ４１から薬液が供給されたときに、薬液の圧力によってスプリングに抗ってボールが移動することで管路を開く。
【0038】
ノズル４２ｃは、容積ポンプ４１から第１逆止弁４２ｂを通過して供給された薬液を連結管１５に注入する。
【0039】
第２逆止弁４２ｄは、連結管１５からノズル４２ｃへの液体の流れを規制する。即ち、第２逆止弁４２ｄは、連結管１５内を流れる液体がノズル４２ｃに逆流することを防止する。第２逆止弁４２ｄは、例えば、弾性変形する樹脂材料で有底筒状に形成され、ノズル４２ｃの先端と対向する先端に十字状の切れ込みが形成される。第２逆止弁４２ｄは、容積ポンプ４１から薬液が供給されたときに、薬液の圧力によって先端が膨張して十字状の切れ込みが広がり、開口することで、薬液を連結管１５へ供給する。
【0040】
連結管１５は、一次側が給水装置２に接続され、二次側が濾過装置３に接続される配管である。連結管１５は、例えば、二次側の端部に、薬液注入部４２が接続される取付部１５ａを有する。また、連結管１５は、取付部１５ａよりも一次側に、圧力センサ１６及び流量センサ１７が設けられる。
【0041】
圧力センサ１６は、例えば、電装箱１９に信号線により接続される。圧力センサ１６は、連結管１５内の流体の圧力に対応する電気信号を電装箱１９に出力する。
【0042】
流量センサ１７は、例えば、電装箱１９に信号線により接続される。流量センサ１７は、羽根車式の流量センサである。流量センサ１７は、検出した流量に対応する信号を電装箱１９に送信する。具体例として、流量センサ１７は、例えば、連結管１５内の流体の流れにより回転する回転翼、磁石及び磁石の磁力を検出して電気信号を出力する発信部を有し、この回転翼の回転に伴って検出した磁力に基づいて、流量に対応する電気信号を出力する。
【0043】
水位検出センサ１８は、電極保持器１８ａと、電極保持器１８ａに保持される少なくとも二つの電極１８ｂと、を備える。水位検出センサ１８は、電装部である電装箱１９に信号線等を介して電気的に接続される。水位検出センサ１８は、電装部である電装箱１９により、二つの電極１８ｂ間に電圧が印加されることで、水位に基づく信号を電装箱１９に出力する。即ち、水位検出センサ１８及び電装箱１９は、薬液槽１２内の薬液の水位を検出する水位検出装置を構成する。
【0044】
電極保持器１８ａは、二つの電極１８ｂを保持した状態で、薬液槽１２の天井部に固定される。
【0045】
二つの電極１８ｂは、例えば、一方が他方よりも短く設定される。なお、二つの電極１８ｂは、同じ長さに設定されていてもよい。二つの電極１８ｂは、所定の距離、本実施形態においては、１．６ｃｍ離間し、そして、長さが３ｃｍ異なり、電極保持器１８ａに保持される。
【0046】
例えば、電極保持器１８ａが薬液槽１２の天井部に固定された状態で、短い電極１８ｂの下端は、渇水水位と同じ位置となる長さであり、長い電極１８ｂは、渇水水位よりも低位置であって、且つ、薬液槽１２の底部１２ａよりも高い位置である長さに設定される。なお、渇水水位は、容積ポンプ４１よりも高い位置、より好ましくは、容積ポンプ４１の吸込口４１ｂよりも高い位置に設定される。
【0047】
電装箱１９は、例えば、容積ポンプ４１を駆動制御し、容積ポンプ４１から連結管１５に注入される薬液量を制御する。また、電装箱１９は、薬液槽１２内の薬液の水位を検出する。
【0048】
図３に示すように、電装箱１９は、例えば、通信部５１と、入力部５２と、インターフェース５３と、表示部５４と、記憶部５５と、直流電圧駆動回路５６と、駆動部５７と、制御部５８と、を備える。
【0049】
通信部５１は、制御部５８により制御される。通信部５１は、ＵＳＢ等の有線通信技術や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（例えば、Bluetooth Low Energyの規格（ＢＬＥ規格））、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）等の近距離無線通信技術、ＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の携帯電話回線を含めた汎用無線通信技術及びｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の専用無線通信技術等を含む遠距離無線通信技術等の無線通信技術を用いて、通信端末と通信可能な任意の通信インターフェースである。ここで、通信端末とは、薬液注入装置１とは別の、外部に設けられた通信機器である。
【0050】
通信部５１は、例えば、薬液注入装置１の出荷時やメンテナンス時等に、検査用の通信端末と通信して、薬液注入装置１の機能パラメータ、内部パラメータ、外部パラメータ等の各種パラメータとしてのデータ、容積ポンプ４１を駆動制御や薬液の水位の算出を行うための各種プログラム、及び、これらデータやプログラムを変更する変更指示を受信し、記憶部５５や制御部５８に送信する。
【0051】
入力部５２は、ユーザ入力を受け付けるための入力インターフェースである。入力部５２は、例えば、ボタンを含む操作パネルである。なお、入力部５２は、タッチパネル、キーボード、マウス、等のユーザ入力を受け付ける装置である。入力部５２は、薬液槽１２に供給した薬液の濃度を入力できる。
【0052】
インターフェース５３は、圧力センサ１６、流量センサ１７及び水位検出センサ１８が接続される。また、インターフェース５３は、他の機器を電気的に接続できる。即ち、インターフェース５３は、各種機器が電気的に接続される端子又は回路である。
【0053】
表示部５４は、例えば、セグメントディスプレイ、液晶ディスプレイ若しくは有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイス、又は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いた点灯部等を有している。本実施形態の図２においては、表示部５４は、三桁のセグメントディスプレイ及び複数のＬＥＤを有するインフォメーションパネルにより形成される。
【0054】
記憶部５５は、データの読出及び書込が可能な記憶媒体である。記憶部５５は、所謂メモリやストレージを含む。例えば、記憶部５５は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）（登録商標）、ＲＯＭ（Read only memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含む。また、記憶部５５は、フラッシュメモリを搭載したＳＳＤ（Solid State Drive）を含む。なお、記憶部５５は、これらに限定されず、種々の記憶媒体を用いることができる。本実施形態において、図３に示すように、記憶部５５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ５５ａ及びＲＡＭ５５ｂを有する。
【0055】
記憶部５５は、制御部５８によって使用される機能パラメータ、内部パラメータ、外部パラメータ等の各種パラメータとしてのデータ、容積ポンプ４１の制御及び薬液の水位の算出に用いる各種データやプログラム等を格納する。
【0056】
ここで、薬液の水位の算出に用いる各種データは、例えば、出荷時に記憶されるか、又は、水位検出センサ１８の設置時に入力部５２により入力される二つの電極１８ｂの距離ｄ（ｃｍ）、電極１８ｂの半周ｎＤ／２（ｃｍ）、分圧抵抗Ｒ１（Ω）、電極１８ｂの表面積より定まるセル定数、薬液の濃度Ｘ（％）に対する導電率等のデータである。なお、薬液の濃度Ｘは、薬液槽１２に充填した薬液に基づいて入力部５２により入力される。
【0057】
また、薬液の水位検出に用いるプログラムとしては、電極浸漬長さＬを算出するための以下の演算式（１）乃至（９）が記憶される。
【0058】
例えば、電極間距離をｄ（ｃｍ）、薬液接液面積をＡ（ｃｍ２）、電極半周をｎＤ／２（ｃｍ）、薬液濃度をＸ（％）、電極浸漬長さをＬ（ｃｍ）、比抵抗をｒ（Ω・ｃｍ）、電気抵抗をＲｃ（Ω）、二つの電極１８ｂに印加する電圧をＶ（Ｖ）、水導通時電流をＩ（ｍＡ）、分圧抵抗をＲ１（Ω）、水導通時電極間電圧をＶｅ（Ｖ）、水導通時検出電圧をＶｒ（Ｖ）としたときに、演算式（１）乃至（９）は、
Ａ＝πＤ／２×Ｌ （１）
Ｖｒ＝Ｖ×Ｒ１／（ｒ×ｄ／（πｄ／２×Ｉ）＋Ｒ１） （２）
Ｖｒ＝Ｖ×Ｒ１／（ｒ×ｄ／Ａ＋Ｒ１） （３）
ｒ＝１０００００／（（６６６６／１２）×Ｘ） （４）
Ｒｃ＝ｒ×ｄ／Ａ （５）
Ｖ＝１０／Ｘ （６）
Ｉ＝Ｖ／（Ｒｃ＋Ｒ１）×１０００ （７）
Ｖｅ＝Ｖ×Ｒｃ／（Ｒｃ＋Ｒ１） （８）
Ｖｒ＝Ｖ×Ｒ１／（Ｒｃ＋Ｒ１） （９）
となる。
Ａ＝πＤ／２×Ｌ （１）
Ｖｒ＝Ｖ×Ｒ１／（ｒ×ｄ／（πｄ／２×Ｉ）＋Ｒ１） （２）
Ｖｒ＝Ｖ×Ｒ１／（ｒ×ｄ／Ａ＋Ｒ１） （３）
ｒ＝１０００００／（（６６６６／１２）×Ｘ） （４）
Ｒｃ＝ｒ×ｄ／Ａ （５）
Ｖ＝１０／Ｘ （６）
Ｉ＝Ｖ／（Ｒｃ＋Ｒ１）×１０００ （７）
Ｖｅ＝Ｖ×Ｒｃ／（Ｒｃ＋Ｒ１） （８）
Ｖｒ＝Ｖ×Ｒ１／（Ｒｃ＋Ｒ１） （９）
となる。
【0059】
また、記憶部５５は、例えば、容積ポンプ４１の運転データ、及び、渇水水位よりも高い水位であって、且つ、薬液の補充を推奨する水位である補充推奨水位Ｌ１が記憶される。なお、説明の便宜上、渇水水位をＬ２として以下説明する。
【0060】
直流電圧駆動回路５６は、典型的な、水位検出センサ１８の二つの電極１８ｂ間に電圧Ｖを印加する回路である。直流電圧駆動回路５６が印加する電圧Ｖは、上述した演算式（６）に基づいて、薬液の濃度Ｘ（％）から算出され、設定される。
【0061】
駆動部５７は、信号線を介して容積ポンプ４１のモータであるＤＣソレノイド及び制御部５８に電気的に接続される。駆動部５７は、出力周波数を可変させることで、ＤＣソレノイドの単位時間当たりのストローク数を制御する。
【0062】
制御部５８は、プロセッサである。制御部５８は、例えば、マイコンである。なお、制御部５８は、マイコンに限定されず、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＤＳＣ（Digital Signal Controller）又はその他の汎用または専用のプロセッサ等であってもよい。また、制御部５８は、通信部５１等にプロセッサを含むモジュールを用いる場合には、当該モジュールであってもよい。
【0063】
制御部５８は、記憶部５５に記憶（格納）された各種データ及びプログラムに基づいて、容積ポンプ４１を駆動制御する。制御部５８は、例えば、薬液の濃度Ｘに基づいて、電極１８ｂ間に印加する電圧Ｖを算出するとともに、直流電圧駆動回路５６を制御して、電極１８ｂ間に電圧Ｖを印加する。ここで、制御部５８は、薬液の濃度Ｘ、すなわち薬液の導電率に反比例した電圧Ｖを電極１８ｂ間に印加する。
【0064】
【0065】
また、制御部５８は、演算式（１）乃至（９）に基づいて、電極１８ｂが薬液に浸漬する長さである電極浸漬長さＬを求め、この電極浸漬長さＬから薬液槽１２内の薬液の水位を求める。ここで、薬液槽１２内の薬液の水位は、電極１８ｂの下端から薬液槽１２の底部１２ａまでの長さと電極浸漬長さＬの合算値である。
【0066】
具体的には、制御部５８は、電極間距離ｄと、セル定数と、薬液の導電率より算出された単位長さあたりの電極間抵抗である比抵抗ｒと、印加電圧Ｖと、検出された電極１８ｂ間の電圧である水導通時検出電圧Ｖｒより、電極１８ｂの浸漬長さＬを算出する。
【0067】
即ち、制御部５８は、上述した演算式（１）乃至（９）から、図４及び図５に示すように、水導通時検出電圧Ｖｒより、電極１８ｂの浸漬長さＬを算出し、電極の浸漬長さＬより、薬液槽１２の水位を算出する。また、制御部５８は、検出した薬液槽１２の水位（検出水位）を表示部５４に表示する。
【0068】
なお、図４は、薬液の濃度Ｘが１２％の場合において、電極浸漬長さＬが３０．０ｃｍ及び１．０ｃｍの時の各データを示しており、図５は、薬液の濃度Ｘが１％の場合において、電極浸漬長さＬが３０．０ｃｍ及び１．０ｃｍの時の各データを示す。
【0069】
また、制御部５８は、第一所定時間ｔ１毎に電極１８ｂに電圧Ｖを印加し、薬液の水位を検出する。ここで、第一所定時間ｔ１は、例えば１時間であり、予め入力部５２により入力され、記憶部５５に記憶される。なお、第一所定時間ｔ１は、容積ポンプ４１による薬液消費量（注入量）に基づいて設定される。ここで、容積ポンプ４１による薬液消費量は、例えば、処理されて受水槽等の水槽に貯水される飲用水に比べて非常に少ないため、頻繁に薬液の水位を検出する必要はない。このため、電極１８ｂに電圧Ｖを印加する時間を１時間といったように間隔を長くすることで、薬液である次亜塩素酸ナトリウムの電気分解による気泡の発生と電極１８ｂへの気泡の付着を抑制することができる。
【0070】
また、例えば、制御部５８は、入力部５２により所定の操作がなされた場合に、電極１８ｂに電圧Ｖを印加する。これは、例えば、薬液が渇水していないが、容積ポンプ４１が停止している状態で薬液が追加補充された時等において用いられる機能である。即ち、最新の水位データを取得し、表示させたい場合であって、入力部５２の例えば水位表示ボタンが押された場合に、制御部５８は、入力部５２が操作されたときに１回のみ、電極１８ｂに電圧Ｖを印加して、水位検出する。
【0071】
また、制御部５８は、検出した薬液の水位（検出水位）が補充推奨水位Ｌ１であるか否かを判定し、検出水位が補充推奨水位Ｌ１より小さく、且つ、渇水水位Ｌ２でない場合には、例えば、薬液補充推奨の情報を外部に報知する。
【0072】
具体例として、制御部５８は、表示部５４を制御して薬液補充推奨の情報を表示する処理及び／又は通信部５１を制御して外部の通信端末等に薬液補充推奨である情報を外部信号として出力する処理を行う。また、制御部５８は、第二所定時間ｔ２毎に電極１８ｂに電圧Ｖを印加する。ここで、第二所定時間ｔ２は、第一所定時間ｔ１よりも短い時間、例えば１５分であり、予め入力部５２により入力され、記憶部５５に記憶される。
【0073】
なお、第二所定時間ｔ２は、設定された補充推奨水位Ｌ１に基づいて設定される。また、容積ポンプ４１による薬液消費量は、処理され、例えば受水槽等の水槽に貯水される飲用水に比べて非常に少ないが、薬液槽１２の薬液の水位が渇水水位Ｌ２に近づいているため、第二所定時間ｔ２は、薬液補充推奨の情報を報知する好適な間隔に基づいて設定される。
【0074】
また、薬液の液面が二つの電極１８ｂのうち短い電極１８ｂより下方まで減ると、検出電圧は０Ｖとなり、制御部５８は、薬液の水位が渇水水位Ｌ２、即ち渇水と判定する。制御部５８は、薬液の渇水を検出すると、薬液の補充に備えて、第一所定時間ｔ１及び第二所定時間ｔ２より短く設定された第三所定時間ｔ３毎に、電極１８ｂに電圧Ｖを印加する。ここで、第三所定時間ｔ３は、例えば１分であり、予め入力部５２により入力され、記憶部５５に記憶される。なお、渇水時には、薬液が補充されるまで、電圧Ｖを高頻度で電極１８ｂに印加しても、二つの電極１８ｂ間に電流が流れることはないため、電気分解による気泡発生の虞がないため、第三所定時間ｔ３は、第一所定時間ｔ１及び第二所定時間ｔ２よりも短く設定される。
【0075】
図１に示すように、給水装置２は、例えば、給水源１０１としての井戸に設置され、井戸水を揚水可能に形成される。給水装置２は、例えば、給水ポンプ１１１と、給水ポンプ１１１に接続され、給水源１０１に配置される吸込管１１２と、給水ポンプ１１１及び連結管１５に接続される吐出管１１３と、吐出管１１３に設けられた検出センサ１１４と、吐出管１１３に設けられた圧力タンク１１５と、制御盤１１９と、を備える。
【0076】
給水ポンプ１１１は、例えばポンプ及びモータを有する。図１に示す例では、給水ポンプ１１１は陸上ポンプの例を示すが、給水ポンプ１１１は、井戸水中に設置される水中ポンプであってもよい。
【0077】
吸込管１１２は、例えば、給水ポンプ１１１から給水源１０１へ水が逆流することを防止する逆止弁１１２ａを有する。
【0078】
検出センサ１１４は、例えば、流量センサ１１４ａと、圧力センサ１１４ｂと、を備える。
【0079】
流量センサ１１４ａは、例えば、フロートスイッチである。流量センサ１１４ａは、信号線を介して制御盤１１９に接続され、検出した流量の信号を制御盤１１９に出力する。流量センサ１１４ａは、例えば、定点流量でＯＮとＯＦＦのみを検知する。流量センサ１１４ａは、例えば、吐出管１１３内の流量が給水ポンプ１１１の停止流量であることを検出し、信号を制御盤１１９に出力可能に形成される。
【0080】
圧力センサ１１４ｂは、吐出管１１３内の圧力を検出可能に形成される。圧力センサ１１４ｂは、信号線を介して制御盤１１９に接続され、検出した圧力の信号を制御盤１１９に出力する。圧力センサ１１４ｂは、少なくとも、吐出管１１３内の圧力が給水ポンプ１１１の起動圧力であることを検出し、信号を制御盤１１９に出力可能に形成される。
【0081】
制御盤１１９は、給水ポンプ１１１のモータを駆動制御する。制御盤１１９は、吐出管１１３内の圧力が起動圧力となると、給水ポンプ１１１を起動し、吐出管１１３内の流量が停止流量となると、給水ポンプ１１１を停止する。
【0082】
制御盤１１９は、例えば、通信部と、入力部と、インターフェースと、表示部と、記憶部と、駆動部と、制御部と、を備える。なお、これら通信部、入力部、インターフェース、表示部、記憶部、駆動部及び制御部は、上述した電装箱１９の通信部５１、入力部５２、インターフェース５３、表示部５４、記憶部５５、駆動部５７及び制御部５８と同様の構成であり、詳細な説明は省略する。
【0083】
記憶部は、給水ポンプ１１１の起動圧力及び停止流量が記憶される。また、記憶部は、制御部によって使用される機能パラメータ、内部パラメータ、外部パラメータ等の各種パラメータとしてのデータ、給水ポンプ１１１の制御に用いる各種データやプログラム等を格納する。制御部は、記憶部に記憶された各種データ及びプログラム等に基づいて給水ポンプ１１１を制御する。制御部は、圧力センサ１１４ｂで検出した圧力が、記憶部に記憶された起動圧力を超えたときに、給水ポンプ１１１を起動し、流量センサ１１４ａで停止流量を検出すると、給水ポンプ１１１を停止する。
【0084】
濾過装置３は、例えば、給水源１０１の原水に薬液注入装置１で薬液を注入した処理水に含まれる鉄及びマンガンを除去するとともに、処理中に存在する砂等の固形物を除去する。濾過装置３は、槽本体２１１と、濾過材２１２と、吸込管２１３と、集水管２１４と、を備える。また、濾過装置３は、逆洗、洗浄等が可能に、ポンプ装置、開閉弁、貯水槽、配管等が適宜設けられる構成であってもよい。
【0085】
槽本体２１１は、濾過材２１２を収容する。濾過材２１２が収容された槽本体２１１は、濾過材２１２の上方に吸込管２１３が配置される空間を形成する。また、槽本体２１１は、集水管２１４が下端に接続される。
【0086】
濾過材２１２は、例えば、薬液が注入された原水から鉄を除去する。また、濾過材２１２は、薬液が注入された原水からマンガンを除去する。また、濾過材２１２は、原水に含まれる固形物を除去する。
【0087】
吸込管２１３は、連結管１５に接続される。集水管２１４は、一端が槽本体２１１内に設けられ、他端が、給水先に接続される。ここで、給水先は、例えば、貯水槽や給水栓等である。集水管２１４の槽本体２１１内の端部には、例えば、フィルタが設けられる。
【0088】
次に、このように構成された水処理装置１００の薬液注入装置１の制御方法の一例を、図６に示す流れ図を用いて説明する。
【0089】
先ず、薬液注入装置１の電装箱１９に電源が投入されると、電装箱１９の電源がＯＮとなり（ステップＳＴ１）、スタンバイ状態となる。制御部５８は、薬液槽１２に充填された薬液の濃度Ｘ（％）が設定されているか否かを判定する（ステップＳＴ２）。薬液の濃度Ｘ（％）が設定されていない場合（ステップＳＴ２のＮＯ）には、作業者が入力部５２を操作して薬液槽１２の薬液の濃度が入力されるまで、制御部５８は待機する。なお、このとき、制御部５８は、表示部５４を制御し、及び／又は、通信部５１を制御して、薬液の濃度入力を外部に報知してもよい。
【0090】
薬液の濃度Ｘ（％）が設定されている場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）には、制御部５８は、電極１８ｂに電圧Ｖを印加し、薬液の水位を検出し（ステップＳＴ３）、検出水位が補充推奨水位Ｌ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳＴ４）。検出水位が補充推奨水位Ｌ１よりも高い場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）には、制御部５８は、表示部５４を制御して、表示部５４に検出水位を表示し（ステップＳＴ５）、第一所定時間ｔ１が経過する（ステップＳＴ６のＹＥＳ）と、ステップＳＴ２に戻る。
【0091】
検出水位が補充推奨水位Ｌ１以下である場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）には、制御部５８は、検出水位が補充推奨水位Ｌ１以下であって、且つ、渇水水位Ｌ２より高いか否かを判定する（ステップＳＴ７）。即ち、制御部５８は、水導通時検出電圧Ｖｒが０Ｖであるか否かを判定する。検出水位が補充推奨水位Ｌ１以下であって、且つ、渇水水位Ｌ２より高い場合（ステップＳＴ７のＹＥＳ）には、制御部５８は、表示部５４を制御して、表示部５４に検出水位を表示し（ステップＳＴ８）、表示部５４及び／又は通信部５１を制御して、外部に薬液補充推奨の情報を出力する（ステップＳＴ９）。そして、制御部５８は、第二所定時間ｔ２が経過する（ステップＳＴ１０のＹＥＳ）と、ステップＳＴ２に戻る。
【0092】
検出水位が補充推奨水位Ｌ１以下であって、且つ、渇水水位Ｌ２以下である場合（ステップＳＴ７のＮＯ）、即ち、水導通時検出電圧Ｖｒが０Ｖであると、制御部５８は、渇水と判定し、表示部５４を制御して、表示部５４に渇水である情報を表示し、容積ポンプ４１を停止する（ステップＳＴ１１）。そして、制御部５８は、表示部５４及び／又は通信部５１を制御して、外部に渇水の情報を出力する（ステップＳＴ１２）。そして、制御部５８は、第三所定時間ｔ３が経過する（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）と、ステップＳＴ２に戻る。そして、制御部５８は、これらのステップを、薬液注入装置１の電源がＯＦＦとなるまで繰り返し行う。
【0093】
このように構成された水位検出装置、薬液注入装置１及び水処理装置１００によれば、薬液の濃度を入力部５２で入力し、この薬液の濃度（導電率）に反比例した電圧を電極１８ｂに印加することで、濃度が異なる薬液であっても、薬液槽１２内の薬液の水位を検出することができる。
【0094】
また、制御部５８は、所定の時間（第一所定時間ｔ１）毎、又は、入力部５２に所定の操作がなされた場合に、電極１８ｂに電圧Ｖを印加して薬液の水位を検出する。このため、薬液が次亜塩素酸ナトリウム等の気化性液体であっても、薬液の水位を検出するために電流が流れる時間を極力少なくすることで、薬液中に気泡が発生すること、及び、薬液中に発生した気泡が電極１８ｂに付着することを防止できる。
【0095】
また、制御部５８は、薬液の水位が補充推奨水位Ｌ１又は渇水水位Ｌ２となったときに、通信部５１及び／又は表示部５４によって該情報を外部に報知できることから、薬液注入装置１が設置された場所から離れた場所で、薬液の補充等を把握することができる。
【0096】
上述したように本発明の一実施形態に係る水位検出装置、薬液注入装置１及び水処理装置１００によれば、濃度の異なる薬液であっても、水位を検出できる。
【0097】
なお、本発明は上述した構成に限定されない。例えば、上述した例では、薬液注入装置１は、圧力センサ１６及び流量センサ１７を有し、圧力センサ１６及び流量センサ１７の検出した圧力及び流量によって制御部５８が容積ポンプ４１を制御する構成を説明したがこれに限定されない。
【0098】
例えば、薬液注入装置１は、圧力センサ１６及び／又は流量センサ１７を有さない構成とし、電装箱１９及び制御盤１１９を、信号線による有線、又は、通信部５１による無線通信により、情報の送受信が可能とし、制御盤１１９から送信された給水装置２の流量センサ１１４ａ及び圧力センサ１１４ｂで検出した流量及び圧力に基づいて、容積ポンプ４１の制御を行う構成としてもよい。なお、この場合には、流量センサ１１４ａは、例えば、流量センサ１７と同様の羽根車式の流量センサが用いられる。
【0099】
また、上述した例では、容積ポンプ４１の例として、ダイヤフラムポンプの例を説明したがこれに限定されず、容積ポンプ４１は、プランジャポンプであってもよく、また、他のポンプであってもよい。
【0100】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【0101】
１…薬液注入装置、２…給水装置、３…濾過装置、１００…水処理装置、１１…架台、１１ａ…脚部、１１ｂ…第１ベース、１１ｃ…壁部、１１ｄ…第２ベース、１２…薬液槽、１２ａ…底部、１２ｂ…供給口、１２ｃ…蓋体、１３…配管ユニット、１４…薬液注入器、１５…連結管、１５ａ…取付部、１６…圧力センサ、１７…流量センサ、１８…水位検出センサ（水位検出装置）、１８ａ…電極保持器、１８ｂ…電極、１９…電装箱（電装部、水位検出装置）、２１…接続配管、２２…排気チューブ、２３…連結配管、２４…開閉弁、３１…螺子部、３２…フランジ、３３…ナット、３４…上方分岐部、３５…下方分岐部、３６…取付部、３８…浮遊球、３９…水位スケール、４１…容積ポンプ、４１ａ…ポンプケーシング、４１ｂ…吸込口、４１ｃ…吐出口、４１ｄ…プラグ、４２…薬液注入部、４２ａ…連結配管、４２ｂ…第１逆止弁、４２ｃ…ノズル、４２ｄ…第２逆止弁、５１…通信部、５２…入力部、５３…インターフェース、５４…表示部、５５…記憶部、５５ａ…ＥＥＰＲＯＭ、５５ｂ…ＲＡＭ、５６…直流電圧駆動回路、５７…駆動部、５８…制御部、１０１…給水源、１１１…給水ポンプ、１１２…吸込管、１１２ａ…逆止弁、１１３…吐出管、１１４…検出センサ、１１４ａ…流量センサ、１１４ｂ…圧力センサ、１１５…圧力タンク、１１９…制御盤、２１１…槽本体、２１２…濾過材、２１３…吸込管、２１４…集水管。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
