JP2005028332A - インライン式混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配管系設備とは電気的には無関係であってその一部分に限定的に装備できるインライン式混合装置の提供。
【解決手段】 Ｔ形管継手１０の中央継手部には鉛直下方に延びる第１ニップル１１を介して仕切バルブ１２が接続され、更に仕切バルブ１２には鉛直下方に延びる第２ニップル１３を介して容器カセット１４が接続している。カセット１４には薬液や入浴剤等が適量充填されている。第１ニップル１１の管路内には第１帯状仕切板１１ａが挿入され、上側導入路Ａ１及び上側導出路Ｂ１が形成されている。第２ニップル１３の管路内には第２帯状仕切板１３ａが挿入され、下側導入路Ａ２及び下側導出路Ｂ２が形成されている。第１帯状仕切板１１ａの上端ＥはＴ形管継手１０内において流入管２０と流出管３０とを連通するための貫通路１０ａの下縁又はその上方近傍の位置に設定されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、循環式浴槽等における配管路系の一部に組み込み、その貫流による差圧を利用して薬液又は粉末材を徐々に配管路系に放出させて混合するためのインライン式混合装置に関する。

循環式浴槽設備の循環配管系は浴槽からの帰還流をフィルター装置でろ過した後、ポンプ及び熱交換器を介して湯水を浴槽内へ循環させるものであるが、殺菌等のためにフィルター装置の下流側配管内に薬液注入装置により薬液を徐々に注入し、配管内及び浴槽内で湯水と混合させている。例えば、特開平１１−１２８７０７号公報には大量の液体を流動移送させさせる大径配管の液体流れに対して向流する方向に少量の液体を放出する開口を有する小径配管を備える混合装置が開示されている。

特開平１１−１２８７０７号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、上記の混合装置においては次のような問題点がある。
（１） 大径配管内を貫流する流量と薬液注入量との相関が必須であるが、小径配管から少量の液体を大径配管内に徐々に注入する薬液注入装置では薬液タンク及び定量ポンプを必要とし、装置構成が大掛かりであるばかりか、大径配管側ポンプの揚水始動・停止に応じて定量ポンプの始動・停止を余儀なくされるため、電気的には全配管システムの施工が必要となる。
（２） 例えば、薬剤として湯の花を注入する場合、小径配管の目詰まりが発生し易いため、常時適量注入の信頼性に乏しく、メンテナンスが煩雑化する。

そこで、上記問題点に鑑み、本発明の第１の課題は、配管系設備とは電気的に無関係であってその一部分に限定的に装備できる簡易構成のインライン式混合装置を提供することにある。

本発明の第２の課題は、目詰まり等を抑制でき高信頼性であって維持管理の容易なインライン式混合装置を提供することにある。

本発明に係るインライン式混合装置は、配管路の一部分で流入管と流出管とを対向継手部に接続して貫流させるためのＴ形管継手と、このＴ形管継手の中央継手部に接続した垂設管と、この垂設管の下端部に着脱可能に接続し、薬液等の液体又は粉末材を適量充填して成る容器カセットとを備え、垂設管の管路内に挿入された帯状仕切板で当該管路断面が両分区画されて成る導入路及び導出路を有し、導入路の上部開口が流入管側に位置すると共に導出路の上部開口が流出管側に位置し、帯状仕切板の上端がＴ形管継手内において流入管と流出管とを連通するための貫通路の下縁又はその上方近傍の位置に設定されて成る。

垂設管内の導入路と導出路とは容器カセット内で相互連通しているが、Ｔ形管継手の貫通路を流れる貫流の下縁側流体は帯状仕切板の上端部に遮られるため、その正面側では摩擦抵抗により流速が減じて圧力上昇（正圧）が生じると共に、その背面側は後流渦域となるため、形状抵抗により幾分かの圧力降下（負圧）が生じる。このため、導入路の上部開口での静圧は正圧で、導出路の上部開口での静圧は負圧になることから、その差圧により貫流の一部が分流して導入路の上部開口から導入路内に吸い込まれて容器カセット内へ定常的に達すると共に、それに見合う容器カセット内の流体が導出路内に吸い上げられてその上部開口へ上昇し、配管路の貫流に放出される。従って、容器カセット内の薬液等の液体は導入路から流下する追加流体により継続的に希釈化され、その希釈液が流出管内へ放出され続ける。或いは、容器カセット内の粉末材混入液体の密度は導入路から流下する追加流体により継続的に漸減化され、流出管内へ放出され続ける。

このような容器カセット内の液体又は粉末材の掻き出し輸送に必要な両上部開口間の差圧は、帯状仕切板のＴ形管継手内の貫通路への突出高さを増減することにより調節できる。静圧は流速の平方に逆比例するが、帯状仕切板の突出高さが高すぎると、導入路の上部開口に気泡を伴う乱流が生じ、導入路への流体が断続したり、過剰流入し易くなる。

そこで、導入路内に、流入管側に向いた上部斜口を持つ導管を帯状仕切板に沿って挿通し、この導管の上端を帯状仕切板の上端よりも上方へ僅かに突出させる。帯状仕切板の上端よりも突出した導管の上部開口に流体が当たりこれに流れ込むが、導管の管路抵抗により、導管内には定常流体が流下し、容器カセット内への導入流量が増大する。

配管路の貫流を停止させずに容器カセットを垂設管に対して着脱するために、垂設管としては、中央継手部に接続した第１管と、下端部に容器カセットが着脱可能に接続した第２管と、第１管と第２管との間に介装した仕切バルブとを有し、導入路及び導出路としては、第１管の管路内に挿入された第１帯状仕切板で当該管路断面が両分区画されて成る上側導入路及び上側導出路と、第２管の管路内に挿入された第２帯状仕切板で当該管路断面が両分区画されて成る下側導入路及び下側導出路とを有し、下側導入路の上部開口が仕切バルブの弁室を隔てて上側導入路の下部開口に対向していると共に下側導出路の上部開口が弁室を隔てて第２垂下路に属する上側導出路の下部開口に対向し、上側導入路の上部開口が流入管側に位置すると共に上側導出路の上部開口が流出管側に位置し、第１帯状仕切板の上端をＴ形管継手内において流入管と流出管とを連通するための貫通路の下縁又はその上方近傍の位置に設定し、仕切バルブはその弁体が両上側垂下路の下部開口を双方同時に横断する方向に仕切変位可能に配置する。

仕切バルブの弁体が上側導入路及び上側導出路の下部開口を双方同時に横断する方向に仕切変位可能であり、開弁時には上側導入路と上側導出路とが弁室を介して相互連通しているため、上側導入路を介して流下する流体の一部分は仕切バルブ内の弁室を介して上側導出路へ上昇するものの、上側導入路の下部開口は仕切バルブの弁室を隔てて下側導入路の上部開口に対応しているため、上側導入路を流下する流体はその下部開口から下方へ噴出し、これを下側導入路の上部開口が受けるので、下側導入路内を介して容器カセット内に流体が導入される。また、下側導出路の上部開口が弁室を隔てて上側導出路の下部開口に対向しているため、容器カセット内の流体が導出路を介して吸い上げられて流出管内へ放出される。しかも、仕切バルブを操作して弁体を仕切変位すると、上側導入路及び上側導出路の下部開口の開口度が双方同時に増減するため、仕切バルブは容器カセットへの導入流量を調節できる。

この仕切弁を具備したインライン混合装置においては、弁室内での上記ショートが発生するため、次の導管を設けることが望ましい。即ち、上側導入路内に、流入管側に向いた上部斜口を持つ上側導管を第１帯状仕切板に沿って挿通し、上側導管の上端を第１帯状仕切板の上端よりも上方へ僅かに突出させ、下側導入路内に、上部開口が弁室を隔てて上側導管の下部開口に対向する下側導管を第２帯状仕切板に沿って挿通する。

導入路と導出路とによる往復循環流の下において、上側導管の下部開口から弁室を隔てて下側導管の上部開口に強制噴流が当たるため、容器カセット内への導入流量が増大する。なお、下側導管の上部開口は広口状とするのが望ましい。

このようなインライン式混合装置の用途としては、循環式浴槽の循環配管路に設けて循環式浴槽設備とすることが好適である。

本発明に係るインライン混合装置は、配管路の一部分にＴ形管接手を組み込み、これに垂設管を接続し、容器カセットを装着した無原動式装置であるから、配管系設備とは電気的に無関係であって配管路の一部分に限定的に装備でき、施工の容易化は勿論、容器カセット内における継続的な濃度（密度）希釈化により配管路に放出し続けるものであるから、目詰まり等を抑制でき高信頼性であって、維持管理の容易なインライン式混合装置を提供できる。また、１本の垂設管の管路を帯状仕切板で両分して成るものであるから、部品点数の削減による簡易的構成で、低コスト化及びコンパクト化を実現できる。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係るインライン式混合装置を用いた循環配管路を示す概略図、図２（Ａ）は同インライン式混合装置を示す正面図、図２（Ｂ）はその側面図、図３（Ａ）は実施例１に係るインライン式混合装置を示す縦断正面図、図３（Ｂ）はその縦断側面図である。

図１に示す入浴施設の循環配管路は、浴槽１と、これからの帰還流をフィルター装置２でろ過した後、ポンプ及び熱交換器３を介して湯水を浴槽１内へ循環させるものである。フィルター装置２の下流側配管の一部にはＴ形管継手（チーズ）１０が介装されている。Ｔ形管継手１０の対向継手部には流入管２０と流出管３０とが接続し、流入管２０内の循環流を流出管３０へほぼ水平方向に貫流させている。Ｔ形管継手１０の中央継手部には鉛直下方に延びる第１ニップル（第１管）１１を介して仕切バルブ１２が接続され、更に仕切バルブ１２には鉛直下方に延びる第２ニップル（第２管）１３を介して透明プラスチック製有底筒状の容器カセット１４が接続している。第１ニップル１１、仕切バルブ１２及び第２ニップル（第１管）１３は垂設管を構成している。この容器カセット１４は封止ナット１４ａを緩めることにより取外し可能であって、塩素等の薬液や入浴剤等の粉末材が適量充填されている。

図３に示すように、第１ニップル１１の管路内には第１帯状仕切板１１ａが挿入されており、当該管路断面が両分区画され、上側導入路Ａ１及び上側導出路Ｂ１が形成されている。また、第２ニップル１３の管路内には第２帯状仕切板１３ａが挿入されており、当該管路断面が両分区画され、下側導入路Ａ２及び下側導出路Ｂ２が形成されている。下側導入路Ａ２の上部開口は仕切バルブ１２の弁室１２ａを隔てて上側導入路Ａ１の下部開口に対向していると共に、下側導出路Ｂ２の上部開口は弁室１２ａを隔てて上側導出路Ｂ１の下部開口に対向している。上側導入路Ａ１の上部開口は流入管２０側に位置すると共に、上側導出路Ｂ１の上部開口は流出管３０側に位置している。第１帯状仕切板１１ａの上端ＥはＴ形管継手１０内において流入管２０と流出管３０とを連通するための貫通路１０ａの下縁又はその上方近傍の位置に設定されている。仕切バルブ１２はその弁体１２ｂが図３に示す矢印の通り上側導入路Ａ１及び上側導出路Ｂ１の下部開口を双方同時に横断する方向に仕切変位可能に配置されている。

Ｔ形管継手１０の貫通路１０ａを流れる貫流の下縁側流体は第１帯状仕切板１１ａの上端部の面に遮られるため、その面では淀み点近傍となり、摩擦抵抗により流速が減じて圧力上昇（正圧）が生じる。第１帯状仕切板１１の上部背面側には境界層剥離により後流渦域となるため、形状抵抗により圧力降下（負圧）が生じる。このため、上側導入路Ａ１の上部開口での静圧は正圧で、上側導出路Ｂ１の上部開口での静圧は負圧となることから、その差圧により貫流の一部が分流して上側導入路Ａ１の上部開口から上側導入路Ａ１内に吸い込まれ、上側導入路Ａ１の下部開口から弁室１２ｂへの下方噴流が生じる。その噴流の一部は弁室１２ｂから上側導出路Ｂ１へ吸い込まれるが、その噴流は下側導入路Ａ２の上部開口に向けて当たるため、その勢いにより下側導入路Ａ２内を流体が流下し、容器カセット１４内へ定常的に入り込む。そして、容器カセット１４内の流体が下側導出路Ｂ２、弁室１２ｂ及び上側導出路Ｂ１を介して流出管３０へ放出される。従って、容器カセット１４内の薬液等の液体は継続的に希釈化され、その希釈液が流出管３０内へ放出され続ける。或いは、容器カセット１４内の粉末材混入液体の密度は継続的に漸減化され、流出管３０内へ放出され続ける。

容器カセット１４内へ薬液等を充填する場合は、仕切バルブ１２を遮断し、封止ナット１４ａを緩めて容器カセット１４を取外して薬液を充填する。この仕切バルブ１２の弁体１２ｂは上側導入路Ａ１及び上側導出路Ｂ１の下部開口を双方同時に横断する方向に仕切変位可能である。仕切バルブ１２を操作して弁体１２ｂを仕切変位すると、上側導入路Ａ１及び上側導出路Ｂ１の下部開口の開口度が双方同時に増減するので、仕切バルブ１２は容器カセット１４への導入流量の調節にも役立っている。

このように本例のインライン混合装置は、配管路の一部分にＴ形管継手１０を組み込み、この中央継手部に連通する管に容器カセット１４を装着し、その貫流による差圧を利用して容器カセット１４内の濃度（密度）を希釈化しながら薬液又は粉末材を徐々に配管路系に放出させて混合する無原動式装置であるから、配管系設備とは電気的に無関係であってその配管系の一部分に限定的に装備でき、施工の容易化を実現できる。また、容器カセット１４内における継続的な濃度（密度）希釈化により配管路に放出し続けるものであるから、目詰まり等を抑制でき高信頼性であって、維持管理の容易なインライン式混合装置を提供できる。また、１本の管路を帯状仕切板１１ａ、１３ａで両分して往復循環路を形成し、しかも仕切バルブ１２が二役を兼ねているため、簡易的構成であって低コスト化及びコンパクト化を実現できる。

図４（Ａ）は実施例２に係るインライン式混合装置を示す縦断正面図、図４（Ｂ）はその縦断側面図である。なお、図４において図３に示す部分と同一部分には同一参照符号を付し、その説明は省略する。

本例の第１実施例と異なる点は、上側導入路Ａ１内に第１帯状仕切板１１ａに沿って細管の上側導入管１１ｂを挿通し、下側導入路Ａ２内に第２帯状仕切板１３ａに沿って細管下側導入管１３ｂを挿通したところにある。上側導入管１１ｂは流入管２０側に向いた上部斜口Ｈを有し、上部斜口Ｈは第１帯状仕切板１１ａの上端よりも上方へ僅かに突出している。下側導入管１３ｂの上部開口は広口状に形成されている。また下側導入管１３ｂの下部開口は容器カセット１４の底面近傍にまで達している。

第１実施例では仕切弁１２の弁室１２ａで上側導入路Ａ１と上側導出路Ｂ１が連通しているため、容器カセット１４内までに到達する導入流量が少なくなるが、本例では第１帯状仕切板１１ａの上端よりも突出した上側導入管１１ｂの上部斜口Ｈに貫流の一部が当たりこれに流れ込むが、管路の摩擦抵抗が比較的高いことも手伝って、上側導入管１１ｂ内には定常流体が勢い良く流下し、上側導入管１１ｂの下部開口から下側導入管１３ｂの上部広口開口に噴流が押し込まれるため、容器カセット１４内への導入流量が増大する。

また、下側導入管１３ｂの下部開口が容器カセット１４の底面近傍にまで達しているため、容器カセット１４内の攪拌作用に寄与し、濃度（密度）均一化を図り得る。特に、充填材が粉末材の場合、攪拌作用により密度均一化が実現し、導出路Ｂ２への掻き出し輸送が可能となるため、カセット１４の底面で粉末材の残留するのを抑制できる。

本発明の実施形態に係るインライン式混合装置を用いた循環配管路を示す概略図である。 （Ａ）は同インライン式混合装置を示す正面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）は実施例１に係るインライン式混合装置を示す縦断正面図、（Ｂ）はその縦断側面図である。 （Ａ）は実施例２に係るインライン式混合装置を示す縦断正面図、（Ｂ）はその縦断側面図である。

符号の説明

１…浴槽
２…フィルター装置
３…ポンプ及び熱交換器
１０…Ｔ形継手（チーズ）
１０ａ…貫通路
１１…第１ニップル（第１管）
１１ａ…第１帯状仕切板
１１ｂ…上側導入管（上側導管）
１２…仕切バルブ
１２ａ…弁室
１２ｂ…弁体
１３…第２ニップル（第２管）
１３ａ…第２帯状仕切板
１３ｂ…下側導入管（下側導管）
１４…容器カセット
１４ａ…封止ナット
２０…流入管
３０…流出管
Ａ１…上側導入路
Ａ２…下側導入路
Ｂ１…上側導出路
Ｂ２…下側導出路
Ｅ…上端

Claims (6)

1. 配管路の一部分で流入管と流出管とを対向継手部に接続して貫流させるためのＴ形管継手と、前記Ｔ形管継手の中央継手部に接続した垂設管と、前記垂設管の下端部に着脱可能に接続し、薬液等の液体又は粉末材を適量充填して成る容器カセットとを備え、前記垂設管の管路内に挿入された帯状仕切板で当該管路断面が両分区画されて成る導入路及び導出路を有し、前記導入路の上部開口が前記流入管側に位置すると共に前記導出路の上部開口が前記流出管側に位置し、前記帯状仕切板の上端が前記Ｔ形管継手内において前記流入管と前記流出管とを連通するための貫通路の下縁又はその上方近傍の位置に設定されて成ることを特徴とするインライン式混合装置。
2. 請求項１において、前記導入路内に、前記流入管側に向いた上部斜口を持つ導管を前記帯状仕切板に沿って挿通して成り、前記導管の上端が前記帯状仕切板の上端よりも上方へ僅かに突出していることを特徴とするインライン式混合装置。
3. 請求項１において、前記垂設管は、前記中央継手部に接続した第１管と、下端部に容器カセットが着脱可能に接続した第２管と、前記第１管と前記第２管との間に介装した仕切バルブとを有し、
   前記導入路及び前記導出路は、前記第１管の管路内に挿入された第１帯状仕切板で当該管路断面が両分区画されて成る上側導入路及び上側導出路と、前記第２管の管路内に挿入された第２帯状仕切板で当該管路断面が両分区画されて成る下側導入路及び下側導入路とを有し、
   前記下側導入路の上部開口が前記仕切バルブの弁室を隔てて前記上側導入路の下部開口に対向していると共に前記下側導出路の上部開口が前記弁室を隔てて前記上側導出路の下部開口に対向し、
   前記上側導入路の上部開口が前記流入管側に位置すると共に前記上側導出路の上部開口が前記流出管側に位置し、
   前記第１帯状仕切板の上端が前記Ｔ形管継手内において前記流入管と前記流出管とを連通するための貫通路の下縁又はその上方近傍の位置に設定されて成り、
   前記仕切バルブはその弁体が前記上側導入路及び前記上側導出路の下部開口を双方同時に横断する方向に仕切変位可能に配置されていることを特徴とするインライン式混合装置。
4. 請求項３において、前記上側導入路内に、前記流入管側に向いた上部斜口を持つ上側導管を前記第１帯状仕切板に沿って挿通して成り、前記上側導管の上端が前記第１帯状仕切板の上端よりも上方へ僅かに突出し、前記下側導入路内に、上部開口が前記弁室を隔てて前記上側導管の下部開口に対向する下側導管を前記第２帯状仕切板に沿って挿通して成ることを特徴とするインライン式混合装置。
5. 請求項４において、前記下側導管の上部開口が広口状であることを特徴とするインライン式混合装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に規定するインライン式混合装置を、循環式浴槽の循環配管路に設けて成ることを特徴とする循環式浴槽設備。

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