JP2009168639A - 濃度検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡易で安価な濃度検知装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本実施形態に係る濃度検知装置１は、検知したい所望の濃度の溶液の比重とほぼ同じ比重の濃度検知用フロート１０と、濃度検知用フロート１０を溶液中で上下動可能に支持するフロート支持棒３５と、濃度検知用フロート１０の下降を検知するリードスイッチ１５と、リードスイッチ１５と配線５１を介して接続された制御回路５０と、を備えている。溶液の濃度が所望の濃度よりも低くなると、浮力が小さくなるため濃度検知用フロート１０が下降し、リードスイッチ１５から制御回路５０へと下降検知信号が出力される。これにより、制御回路５０は、溶液の濃度が所望の濃度よりも低くなったことを検知することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶液の濃度を検知する濃度検知装置に関する。

従来から、溶液の濃度を検出するための濃度検出装置が提供されている。例えば、硬水を軟水化する軟水化装置のイオン交換樹脂を再生するための再生用塩水タンクにおいて、塩水の濃度を検知する濃度検出装置が用いられている。イオン交換樹脂の再生には、通常、塩水タンク内で調整された塩水を希釈して使用しており、塩水タンク内では２０％以上の塩水濃度を確保する必要がある。このため、濃度検知装置により塩水タンク内の塩水濃度を監視している。

この濃度検知装置としては、例えば、下記特許文献１に、圧力センサを用いて塩水タンク内の塩水濃度を検出する構成のものが開示されている。圧力センサを用いた濃度検知装置であれば、塩水の濃度（比重）をリニアに検知することが可能である。
特開平６−２８８８１２号公報

しかし、圧力センサは高価であるため、装置のコストが高くなってしまう。さらに、半導体圧力センサは、個体誤差や温度誤差があり、また、ソフト上の分解能の影響も受けるため、測定精度が低くなるおそれがある。また、圧力センサを塩水タンクに取り付ける際に複雑な加工が必要であり、手間やコストがかかる。

一方、濃度検知装置としては、リニアな濃度検知までは必要なく、ある任意の濃度（比重）が検知できる簡易な濃度検知装置で十分なケースも多い。例えば、軟水化装置の塩水タンクでは、塩水濃度が２０％未満にならないように監視すれば良いので、塩水濃度が２０％以上になったことを検知できる濃度検知装置で十分な場合も多い。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡易で安価な濃度検知装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る濃度検知装置は、溶液の濃度を検知する濃度検知装置であって、検知したい所望の濃度の溶液の比重とほぼ同じ比重のフロートと、前記フロートを溶液中で上下動可能に支持するフロート支持部材と、前記フロートの下降又は上昇を検知するセンサと、前記センサの出力から前記溶液が前記所望の濃度よりも低い濃度又は高い濃度になったことを検知する制御回路と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る塩水濃度検知装置は、軟水化装置の再生用塩水タンクにおける塩水の濃度を検知する塩水濃度検知装置において、検知したい所望の塩水濃度の比重とほぼ同じ比重のフロートと、前記フロートを塩水中で上下動可能に支持するフロート支持部材と、前記フロートの下降を検知するセンサと、前記センサの出力から前記塩水が前記所望の濃度よりも低くなったことを検知する制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易で安価な濃度検知装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る濃度検知装置の構成を概略的に示す断面図である。本実施形態では、軟水化装置のイオン交換樹脂を再生するための再生用塩水タンク６０内に設置される濃度検知装置１を例に挙げて説明している。図１には、濃度検知装置１の塩水タンク６０内への設置態様も示している。

図１に示すように、濃度検知装置１は、濃度検知用フロート１０、永久磁石１１、リードスイッチ１５、ストッパー２０、補水停止用フロート３０、フロート支持棒３５、固定棒４０、固定台４１、把持部材４２、制御回路５０及び配線５１を備えている。

濃度検知用フロート１０は、円柱形状であり、中心軸上に開けられた穴の中をフロート支持棒３５が貫通している。よって、濃度検知用フロート１０は、フロート支持棒３５に沿って上下に移動自在である。また、濃度検知用フロート１０には、永久磁石１１が成型時に組み込まれており、この永久磁石１１は、中心軸上の穴に面した下方側の位置に設置されている。

フロート支持棒３５は、塩水タンク６０の底面に載置された固定台４１に固定され、垂直に延在する固定棒４０に、把持部材４２を介して固定されている。これにより、フロート支持棒３５は、間接的に塩水タンク６０に固定され、タンク内に垂直に延在するように配置されている。

フロート支持棒３５の下端近傍にはストッパー２０ａが設置され、フロート支持棒３５の真ん中より若干下よりであって濃度検知用フロート１０の上方には、ストッパー２０ｂが設置されている。よって、濃度検知用フロート１０は、塩水内において、このストッパー２０ａ，２０ｂで挟まれた領域内で上下に移動可能である。

補水停止用フロート３０は、下方が開放端となる中空の円筒形状であり、上面の中心部分には、フロート支持棒３５を通すための穴が開けられている。そして、補水停止用フロート３０は、フロート支持棒３５に通されて、ストッパー２０ｂと把持部材４２との間に設置されており、ストッパー２０ｂと把持部材４２との間で、上下に移動自在である。

補水停止用フロート３０は、塩水に浮く構造となっており、塩水タンク６０内の水位に従って、補水停止用フロート３０が上下動する。図示は省略するが、補水停止用フロート３０が所定の高さまで上昇すれば、補水用の弁を閉じて補水が停止するように構成されている。

フロート支持棒３５は、上端が開放端、下端が閉鎖端となる中空であり、内部にリードスイッチ１５が設置されている。リードスイッチ１５は、濃度検知用フロート１０の上下ストローク範囲の下側部分に設置されている。濃度検知用フロート１０がこの位置まで下がってくると、リードスイッチ１５は、永久磁石１１の磁界に反応して、検知信号を出力する。リードスイッチ１５は、配線５１を介して制御回路５０とつながっており、制御回路５０は、濃度検知用フロート１０がリードスイッチ１５の位置まで下がってきたことを検知することができる。

塩水タンク６０内の所定の高さの位置には、細かいメッシュ状の網６１が水平に設置されており、この上に固形の塩７０（塩化ナトリウム）が置かれている。塩化ナトリウムの飽和濃度は、26％程度であり、塩水タンク６０内の塩水の濃度が低くなると、網６１の上の塩７０が溶け出し、ほぼ飽和濃度に近い塩水を維持している。また、塩水タンク６０内の上方に設置された網６１の上に固形の塩７０が置かれているので、塩水濃度が高く比重の大きい溶液が下降して、塩水タンク６０内に対流を生じさせ、タンク内の濃度をできるだけ均一に保つことができる。

また、塩水タンク６０内には、濃度検知装置１を囲むように細かいメッシュ状の網６３が設置されている。これにより未溶解の塩７０が濃度検知装置１に接触するのを防止している。塩水タンク６０の下部側面には、塩水タンク６０と軟水化装置本体とを接続する配管である塩水ライン６５が取り付けられている。

ここで、本実施形態に係る濃度検知用フロート１０の材料は、ポリフェニレンオキサイド（PPO）である、比重1.17のノリル（登録商標）である。比重1.17のノリル（登録商標）としては、例えば、日本ジーイープラスチック株式会社のグレードGFN1を用いることができる。比重1.17は、約22％の質量パーセント濃度の塩水の比重に相当する。

したがって、塩水タンク６０内の塩水の濃度が22％よりも高ければ、濃度検知用フロート１０はフロート支持棒３５に沿って上昇し、22％よりも低くなれば、フロートに作用する浮力が小さくなるため、濃度検知用フロート１０は下降する。濃度検知用フロート１０が下降し、永久磁石１１がリードスイッチ１５の位置まで達すると、リードスイッチ１５から制御回路５０へと下降検知信号が出力される。

よって、制御回路５０は、この濃度検知用フロート１０の下降検知信号を受信することで、塩水タンク６０内の塩水濃度が22％を切ったことを検知することができる。すなわち、制御回路５０は、塩水タンク６０内の塩水濃度を監視することができる。制御回路５０は、リードスイッチ１５の出力から、塩水濃度が22％よりも低い濃度になったことを検知すると、外部の警報器を作動させ、塩の補充が必要である旨を軟水化装置の管理者に知らせる。

もちろん、本実施形態において、監視したい塩水の濃度に合わせて、濃度検知用フロート１０を構成する材料を変更してフロートの比重を変えれば、適宜、所望の濃度よりも低下したことを検知することが可能である。

以上、詳細に説明したように、本実施形態では、濃度検知用フロートの比重を、塩水の監視したい濃度に相当する比重にするという簡易な構成で、塩水濃度の検知を実現することができる。また、リードスイッチ等、安価な部品を使用しているので、濃度検知装置自体を低コストで作ることができる。

また、本実施形態によれば、濃度検知用フロート１０は、塩水の溶液内で上下動するようにフロート支持部材３５に支持されているので、表面が乾燥して塩が析出することなく、濃度検知用フロート１０のスムーズな上下動を実現している。

なお、塩水濃度検知用フロートの構成において、フロートの材料と異なる材料からなる部材を付加しており、塩水濃度検知用フロートの比重に対する影響が無視できない場合には、塩水濃度検知用フロートが目的とする比重になるように、各々の比重及び体積を調整する必要がある。調整を行っても塩水濃度検知用フロートの比重が目的とする比重よりも軽い場合は、フロートに錘となる別部材を追加する等の対策を行うこともできる。

具体的には、濃度検知用フロート自体の比重が、検知したい所望の濃度に相当する比重から±10％以内に収まるようにすることが望ましく、濃度の検知精度を上げるためには、±5％以内収まるようにすることが望ましい。但し、濃度検知用フロート自体の比重が、当該フロートによる検知濃度に相当するように、フロートの形状は、中空や発泡したものではなく、中実のフロートにする必要がある。

続いて、本実施形態の変形例について説明する。図２は、本実施形態の変形例の構成を概略的に示す断面図である。同図に示すように、本実施形態では、フロート支持棒３５にフロートを３つ設置したことを特徴としており、その他の構成は、上記実施形態とほぼ同じである。本変形例に係るフロート支持棒３５には、４つのストッパー２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが設置されている。

フロート１０及びフロート１２は濃度検知用のフロートであり、濃度検知用フロート１０は、上記実施形態と同じ構成である。濃度検知用フロート１２は、濃度検知用フロート１０と同様の構成を有し、永久磁石１３を有しているが、濃度検知用フロート１０とは材料が異なっている。濃度検知用フロート１２を形成する材料は、ポリフェニレンオキサイド（PPO）である、比重1.10のノリル（登録商標）である。比重1.10のノリル（登録商標）としては、例えば、日本ジーイープラスチック株式会社のグレードN190Xを用いることができる。比重1.10は、約13％の質量パーセント濃度の塩水の比重に相当する。

フロート３１は、塩水の有無を検知するための塩水検知用のフロートであり、その構成は上記フロート１０と同様の構成であり、永久磁石３２を有しているが、濃度検知用フロート１０とは材料が異なっている。塩水検知用フロート３１を形成する材料は、比重0.92の低密度ポリエチレン（LDPE）であり、水よりも比重が小さい。

濃度検知用フロート１２及び塩水検知用フロート３１もフロート支持棒３５に上下動可能に支持されている。濃度検知用フロート１２は、ストッパー２０ｂ，２０ｃで挟まれた領域内で上下に移動自在に支持され、塩水検知用フロート３１は、ストッパー２０ｃ，２０ｄで挟まれた領域内で上下に移動自在に支持されている。

また、フロート支持棒３５の内部のストッパー２０ｂ，２０ｃで挟まれた領域の下側部分には、リードスイッチ１６が設置され、同じくストッパー２０ｃ，２０ｄで挟まれた領域の下側部分には、リードスイッチ３３が設置されている。リードスイッチ１６，３３は、配線５１によって制御回路５０に接続されている。よって、制御回路５０は、リードスイッチ１６からの検知信号により濃度検知用フロート１２の下降、リードスイッチ３３からの検知信号により塩水検知用フロート３１の下降を検知することができる。

ここで、上述したように、濃度検知用フロート１２自体の比重は、塩水濃度13％に相当する比重1.10であるため、制御回路５０は、濃度検知用フロート１２の下降を検知することで、塩水タンク６０内の塩水の濃度が13％よりも低くなったことを検知することができる。

また、水よりも比重の低い塩水検知用フロート３１は、塩水タンク６０内に塩水が存在すれば、その液面に浮いている。そして、液面が下がってくると、液面と共に塩水検知用フロート３１も下降する。よって、制御回路５０は、塩水検知用フロート３１の下降を検知することで、塩水タンク６０内の塩水が減少したことを検知することができる。

制御回路５０は、リードスイッチ１６の出力から、塩水濃度が13％を切ったことを検知すると、再度、外部の警報器を作動させ、塩の補充が必要である旨を軟水化装置の管理者に知らせる。また、制御回路５０は、リードスイッチ３３の出力から、タンク内の塩水の減少を検知すると、図示しない補水用の弁を開き、水の補充を行うように制御する。

以上、本変形例によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、さらに２つのフロートを設置したことで、多段階の濃度検知と、塩水の減少の検知も行うことができるというメリットがある。

以上、変形例も含めて本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態やその変形例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、塩水の濃度を検知する塩水濃度検知装置を例に挙げて説明したが、本発明は、溶液の濃度を検知する濃度検知装置全般に広く適用可能である。

また、本実施形態では、フロートに永久磁石を設けたうえで、リードスイッチによってフロートの下降を検知しているが、フロートの下降や上昇を検知するセンサとしては、適宜他のセンサを用いることができるのは言うまでもない。例えば、メカニカルなスイッチによりフロートの移動を検知しても良いし、光学的なセンサにより検知しても良い。

また、本実施形態では、濃度検知用フロートの下降を検知することで、溶液の濃度が所定の濃度よりも低くなったことを検知するように構成したが、濃度検知用フローの上昇を検知することで、溶液の濃度が所定の濃度よりも高くなったことを検知するように構成しても良い。

また、下降を検知する濃度検知用フロートと、上昇を検知する濃度検知用フロートの双方を設置しても良い。例えば、比重の異なる２つの濃度検知用フロートを設置し、比重の低い方のフロートの下降を検知すると共に、比重の高い方のフロートの上昇を検知するように構成すれば、監視対象の溶液の濃度が、低い方の比重に相当する濃度と、高い方の比重に相当する濃度との間の濃度範囲から外れたことを検知することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る濃度検知装置の構成を概略的に示す断面図である。 図２は、本実施形態の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１ 濃度検知装置
１０ 濃度検知用フロート
１１ 永久磁石
１５ リードスイッチ
２０ ストッパー
３０ 補水停止用フロート
３５ フロート支持棒
４０ 固定棒
４１ 固定台
４２ 把持部材
５０ 制御回路
５１ 配線
６０ 塩水タンク
６１，６３ 網
６５ 塩水ライン
７０ 塩

Claims (5)

1. 溶液の濃度を検知する濃度検知装置であって、
   検知したい所望の濃度の溶液の比重とほぼ同じ比重のフロートと、
   前記フロートを溶液中で上下動可能に支持するフロート支持部材と、
   前記フロートの下降又は上昇を検知するセンサと、
   前記センサの出力から前記溶液が前記所望の濃度よりも低い濃度又は高い濃度になったことを検知する制御回路と、
   を備えることを特徴とする濃度検知装置。
2. 前記フロートは、検知したい所望の濃度の溶液の比重とほぼ同じ比重の材料から形成されたフロートであることを特徴とする請求項１記載の濃度検知装置。
3. 前記フロートは中実のフロートであることを特徴とする請求項１又は２記載の濃度検知装置。
4. 前記フロートと同様に前記フロート支持部材に支持される、前記フロートと比重の異なる第２フロートと、
   前記第２フロートの下降又は上昇を検知する第２センサと、をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第２センサの出力から、前記溶液が、前記第２フロートの比重に相当する濃度よりも低い濃度又は高い濃度になったことをさらに検知することを特徴とする請求項１記載の濃度検知装置。
5. 軟水化装置の再生用塩水タンクにおける塩水の濃度を検知する塩水濃度検知装置において、
   検知したい所望の塩水濃度の比重とほぼ同じ比重のフロートと、
   前記フロートを塩水中で上下動可能に支持するフロート支持部材と、
   前記フロートの下降を検知するセンサと、
   前記センサの出力から前記塩水が前記所望の濃度よりも低くなったことを検知する制御回路と、
   を備えることを特徴とする塩水濃度検知装置。

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