JP4883254B2 - 液体の定量供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液体の定量供給装置に関し、さらに詳しくは、薬品などの液体を一定量注入する装置であって、無動力でしかも注入量を可変にすることが可能な供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、冷却水系、ボイラ水系などの各種の水処理設備においては、スライム除去剤やスケール防止剤などの水処理薬品が被処理水中に投入される。これらの薬品は被処理水に対して規定量投入されることが必要であり、そのために、液体の定量供給装置が使用されることが一般的である。
【0003】
従来、液体の定量供給装置としては、動力を使用したものと、無動力で行うものとがある。前者は図4に示すように例えば薬品2を収容したタンク(貯留槽)1の底部に連結されたチューブ3の途中に配設された可変定量ポンプ4により一定量の薬品を供給する装置であり、後者は図5に示すように、薬品2を収容したタンク1の底部に連結されたチューブ3の途中に配設されたバルブ5の開閉により薬品1を供給する装置である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、注入される薬品の中には腐食性のものが多く、可変定量ポンプ4を使用した装置においては、このポンプ4を耐食性の材質で形成する必要があり設備が高価になる。さらに、稼働には電気設備が必要であるため、ランニングコストも上昇する。
【0005】
一方、バルブ5を使用した供給装置は、無動力であるためランニングコストは低いという利点がある。しかし、バルブ5で流量を調節するためには、バルブ5の開放時間または開度を制御する必要があるが、バルブ5からの単位時間当たりの流出量はタンク1内の液位によって変化してしまうため、次のような問題が生じる。
【0006】
すなわち、タンク1内の液位が下がるにつれて、液圧が低下するため、バルブ5からの単位時間当たりの流出量が減少する。したがって、常に一定量の液体を供給するためには、液位の低下に連動してバルブ5の開度もしくは開放時間を漸次増大することが必要である。それには、絶えず流出量をモニターすることが要求され、これには非常に手間が掛かるので、実用化することは極めて困難である。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題を解決すべく、ランニングコストの低い無動力の液体供給装置に注目して種々検討を重ねた結果、タンク内の液面とタンクから液体を取り出すためのチューブの中間位置における液面との液位差を常に一定に保てば、液体の流出量はこの液位差による液圧のみにより決定されるため、タンク内の液の残量によらず液体の流出量を常に一定に保持することが可能であるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明の液体の定量供給装置は、液体を収容するタンクと、このタンクの底部から前記液体を外部に取り出すためのチューブと、前記チューブの中間位置を上下動可能に支持するとともに、前記チューブの中間位置を前記タンク内の液面よりも所定の高さだけ低い位置に位置づける移動機構と、前記チューブの中間位置に連接されてこのチューブの中間位置を前記液面よりも低い位置にて開放する開放機構と、前記チューブからの液体流出量を変化させる調整機構とを備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の液体の定量供給装置の構成について説明する。
図1は本発明の一実施形態を示し、液体の定量供給装置の原理を説明するための概念図である。タンク11内に液体例えば薬品12が収容されており、定量供給装置13は、液体例えば薬品12を収容するタンク11からこの薬品12を取り出すためのチューブ14と、このチューブ14の中間位置を大気に開放する開放機構例えばサイホンブレーカー21と、タンク11内の薬品12を定量供給するための液位差保持機構15とから構成されている。
【0010】
まず、チューブ14は、一端14aがタンク11の底部に形成された液体取出し口11aに連結され、他端14bが注液点17に連結されており、途中、コイル状に巻回された垂直部14c、14dを有する。このチューブ14の垂直部14cと14dの各上端の間には、チューブ14内の中間位置14eを大気に開放するための開放機構すなわちサイホンブレーカー21が配設されている。
【0011】
図2はサイホンブレーカー21の構成の一例を示し、両端21a,21bがそれぞれ下方に屈曲され、その水平部21cに形成された開口21c'に連通して上端に開口21eを有する管状の突出部21dが形成されている。屈曲された両端21a、21bにはそれぞれチューブ14の垂直部14c、14dの上端が液密に接続されている。図からも明らかなように、サイホンブレーカー21の水平部21cはチューブ14の中間位置に相当する。
【0012】
そして、通常、薬品12は水平部21cの中を満管ではない状態で流れる。したがって、水平部21cの中間位置の管壁、すなわち液面より低い位置に、上方に向かって開口21c'が形成されていれば足りるが、以下のような理由により突出部21dを形成することが好ましい。
すなわち、水平部21cに開口が形成されているのみだと、もし薬品12が水平部12cを満管状態で流れた場合に、タンク11から流出する液体12が、その開口21c'からオーバーフローしてしまうおそれがある。そのため、水平部21cの開口21c'に突出部21dを形成し、かつその突出部21dの上端開口21eが、タンク11内の液面12aと同等かあるいはそれより高くなるようにその突出長を決定することが好ましい。なお、この突出部21dの上端開口21eが液面12aより低い位置にあると、液体12の流出量に対して水平部21の径が小さい場合に、タンク11から流出する液体12がこの突出部21の上端開口21eからオーバーフローしてしまうことが懸念される。
【0013】
このサイホンブレーカー21が配設されていないと、チューブ14がサイホンを構成してしまうため、液体の流出量がタンク11内の液面12aとチューブ14の最下位置との液位差で決定されてしまい、常に液位差を一定に保持することができなくなってしまう。
チューブ14は可撓性を有するもの、すなわちフレキシブルチューブが好適であり、このチューブ14の垂直部14c、14dは上述したように、それぞれコイル状に巻回されている。このようにコイル状に巻回することにより、チューブ14がタンクの液面12aの下降と同時にスムーズに下降できるという利点がある。また、フレキシブルチューブ14の材質はとくに限定されるものではないが、耐薬品性を有するものであることが好ましい。
【0014】
さらに、チューブ14の垂直部14c、14dおよびサイホンブレーカー21は、例えばチューブ収納ボックス22の中に収納されていてもよい。そして、フレキシブルチューブ14の垂直部14cとタンク11との間にはバルブ16が配設され、薬品12の供給を停止する場合は、このバルブ16を閉じればよい。
次に、液位差保持機構15は、チューブ14の中間位置14eを支持するとともに、これを液面12aよりも常に所定の高さだけ低い位置に位置づける移動機構からなり、具体的には、例えば、タンク11の薬品12の液面12aに投入された浮き151と、タンク11の上部に配設された第1の滑車152,第1の滑車152に隣接してタンク11の底部近傍に配設された第2の滑車153,第2の滑車153に隣接してタンク11の上部で第1の滑車とほぼ同じ高さに配設された第3の滑車154、下端155aが浮き151に固定され、第1の滑車152,第2の滑車153および第3の滑車154に順次巻回されたロープ155,ならびに、このロープ155の他端155bに固定された錘156から構成されている。
【0015】
ロープ155は、浮き151と錘156のそれぞれの荷重により常に緊張状態に保たれている。そして、タンク11内の薬品12の液面12aが下降すると、それに追随して浮き151も下降する。
フレキシブルチューブ14の中間位置14eすなわち上記のサイホンブレーカー21の水平部21cは液位差保持機構15において、第2の滑車153と第3の滑車154との間のロープ155の所定の固定点Aに連結され、それによってチューブ14の中間位置14eが固定点Aの上下動に追随して上下動するように構成されている。
【0016】
図1においては、各構成要素を明確にするために、ロープ155が巻回された第1〜第3の滑車152〜154と、チューブ収納ボックス22との位置を離隔して描いてあるが、実際は、非常に近接して配設されており、サイホンブレーカー21内の液面とロープ155の固定点Aと一致した高さとなるように、サイホンブレーカー21の所定箇所が固定点Aより上方の一点から垂下された構成となっている。
【0017】
かかる液体の定量供給装置13において、まず、薬品の供給量に応じてタンク11の薬品12の液面12aとチューブ14の中間位置ここではサイホンブレーカー21の水平部21c内の液面との差すなわち液位差Dを決定する。そして、バルブ16を閉じておき、上記の液位差Dに対応するロープの固定点Aにサイホンブレーカー21を上述したような機構で固定する。
【0018】
ついで、バルブ16を開くとチューブ14を介して薬品12が注液点17まで流出する。このとき、薬品12の流出量、正確には、単位時間当たりの流量はタンク11内の薬品12の液面12aと、チューブ14における中間位置、具体的にはサイホンブレーカー21の水平部21c内の液面との液位差Dに応じたものとなる。
【0019】
そして、薬品12の流出によりタンク11内の液面12aが下降すると、それと同時に浮き151が下降し、第1の滑車152と第2の滑車153との間のロープ155は上昇し、第2の滑車153と第3の滑車154とのロープ155は下降する。すなわち、固定点Aも液位の下降分と同じ長さだけ下降し、それに伴ってフレキシブルチューブ14の中間位置14eも同一長さだけ下降する。その結果、当初に決定された液位差Dが維持されることになる。
【0020】
このようにして、ロープ156の固定点Aが下がりきるまで、具体的には、第2の滑車153に当接するまで薬品12の単位時間当たりの流出量は一定に保たれ、注液点における定量供給が可能となる。
さらに、この定量供給装置は、液体の供給量を目的に応じて変化させるための調整機構を備えている。これは、具体的には例えば次のようなものである。
【0021】
すなわち、まず液位差Dを増減させる方式がある。それは、第1の滑車152または第2の滑車153の固定軸を上下方向に移動可能に配設しておき、固定点Aを上方または下方に移動させる。具体的には、図1に示すように、第2の滑車153の固定軸153aを移動可能にした場合について説明すると、滑車153の固定軸153aを上方に移動させれば固定点Aは上方に移動する、すなわち、それによって液位差Dは減少し液体の流出量が減少する。逆に、滑車153の固定軸153aを下方に移動させれば固定点Aは下方に移動して液位差Dは増加し、結果として液体の流出量が増加する。
【0022】
次に、液体の供給量を変化させる第2の方式は、液位差Dは一定に保持した状態で、バルブ16の開度を変化させる方法である。つまり、液位差Dを一定に保持しておけば単位時間当たりの流量は常に一定なので、バルブ16の開度を増減することにより、それに応じて流量を増減することが可能となる。
これらの流量増減手段はいずれか一方を採用することも、あるいは、両者を併用することもできる。すなわち、液位差Dを変えて流量を大きく変化させた上で、バルブ16により微調整を行ってもよい。
【0023】
また、注液点近傍のフレキシブルチューブ14を複数本、図1では3本に分岐させることにより、複数箇所すなわち3カ所の注液点17,18,19に大略同量ずつ同時に注液を行うことが可能となる。
さらには、フレキシブルチューブ14とサイホンブレーカー21の組を例えばもう1組用意して、その液面を固定点Aの上方もしくは下方に固定することにより、上記の供給量より多いあるいは少ない供給量で別の注液点に対応することができる。このようなサイホン機構を複数個配設することにより、複数の注液点にそれぞれ異なる供給量で定量供給を行うことが可能となる。
【0024】
図3は本発明の液体の定量供給装置の他の実施形態を示したものである。図において、薬品32が収容されたタンク31が架台36上に載設されている。タンク31に隣接して、フレキシブルチューブ34および液位差保持機構35を収納する収納ボックス37が配置されている。
収納ボックス37は隔壁38によりタンク連通部37aとチューブ収納部37bとに仕切られている。タンク31とタンク連通部37aとはタンク底部およびタンク上部の連通路39,40により互いに連通している。したがって、タンク連通部37aにはタンク31内の薬品32が流入し、その液面32a'は常にタンク31内の液面32aと同じ高さに維持される。
【0025】
そして、フレキシブルチューブ34は、上記の実施形態で説明した定量供給装置13と同様に、一端34aが連通部37aの下部に形成された液体取出し口37cに連結され、他端34bが注液点41に連結されている。フレキシブルチューブ34の中間位置34cにはサイホンブレーカー42が配設されている。なお、サイホンブレーカー42は図2に示したものと同様のものを使用することができる。これらの構成要素はチューブ収納部37b内に収納されている。
【0026】
液位差保持機構35は、タンク連通部37aの薬品32の液面32a'に投入された浮き351と、タンク連通部37aの上部に配設された第1の滑車352,第1の滑車352に隣接してタンク31の底部近傍に配設された第2の滑車353,第2の滑車353に隣接してタンク31の上部で第1の滑車とほぼ同じ高さに配設された第3の滑車354、一端355aが浮き351に固定され、第1の滑車352,第2の滑車353および第3の滑車354に順次巻回されたロープ355,ならびに、このロープ355の他端355bに固定された錘356から構成されている。
【0027】
ロープ355は、浮き351と錘356のそれぞれの荷重により常に緊張状態に保たれている。そして、タンク31内の薬品32の液面32aが下降すると、それに追随してタンク連通部37a内の液面32a'も同時に下降し、その結果、浮き351もロープ356の緊張状態を保ちながら下降する。
上記のサイホンブレーカー42は液位差保持機構25において、第2の滑車353と第3の滑車353との間のロープ355の所定の固定点Bに連結され、固定点Bの移動に追随して移動するように構成されている。この取り付け機構は前記の定量供給装置13と同様な機構を用いることができる。
【0028】
このような構成において、フレキシブルチューブ34の中間位置34cとタンク31内の液面32aとの高さの差が液位差D'となる。
かかる液体の定量供給装置において、まず、薬品の供給量に応じてタンク31の薬品32の液面32aとサイホンブレーカー42内の液面との差すなわち液位差D'を決定する。そして、フレキシブルチューブ34に配設されたバルブ43を閉じておき、上記の液位差D'に対応するロープ355の固定点Bにサイホンブレーカー42を上述したような機構で固定する。
【0029】
ついで、バルブ43を開くと薬品32がフレキシブルチューブ34を通って注液点41まで流出する。このとき、薬品32の流出量は上記と同様に液位差D'によって決定される。そして、薬品32の流出により液面32aが下降しても上記と同様に液位差保持機構35の働きによりこの液位差D'は常に保持される。このようにして、ロープ355の固定点Bが下がりきるまで薬品32の定量供給が可能となる。この定量供給装置33の場合、架台35の上にタンク31を載設したので第2の滑車353をタンク31の底面よりさらに下方に配設することができ、上記の実施形態の定量供給装置13に比べて、タンク31内の薬品32を最後まで無駄なく供給できるという利点を有する。
【0030】
この定量供給装置33においても、上記の定量供給装置13と同様に、液体の流出量を可変にする手段が具備されている。また、フレキシブルチューブ34を注液点の直前で複数本に分岐させることにより、複数箇所への薬品を大略同量ずつ定量供給することが可能となる。さらに、フレキシブルチューブ34とサイホンブレーカー42の組を例えばもう1組用意して、その中間位置の液面を固定点Bの上方もしくは下方に固定することにより、上記の供給量より多いあるいは少ない供給量で別の注液点に対応することができる。このようなチューブ機構を複数個配設することにより、複数の注液点にそれぞれ異なる供給量で定量供給を行うことが可能となる。
【0031】
タンク内に収容する薬品が例えば腐食性のものである場合でも、耐食性を考慮すべき接液部はチューブのみであるため腐食対策を容易にかつ安価に行うことができ、従来の可変定量ポンプを耐食性にする場合にくらべて非常に低コストである。また、無動力で定量供給が常に可能であり、さらに、簡便な機構で液量を随意に変化させることができるという利点もある。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液体の定量供給装置は、無動力でしかも簡単な構成により液体の定量供給を行うことができるため、設備費およびランニングコストを低減できるという利点を有する。したがって、各種水処理設備などにおいてその工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る液体の定量供給装置の原理を示す概念的構成図である。
【図2】サイホンブレーカーの構成の一例を示す概念図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る液体の定量供給装置の原理を示す概念的構成図である。
【図4】従来の液体の定量供給装置を示す概念図である。
【図5】従来の液体の定量供給装置を示す概念図である。
【符号の説明】
11,31 タンク
12,32 薬品
12a,32a,32a' 液面
13,33 定量供給装置
14,34 フレキシブルチューブ
15,35 液位差保持機構(支持機構および移動機構)
16,43 バルブ
17,18,19,41 注液点
21,42 サイホンブレーカー
151,351 浮き
152〜154,352〜354 滑車
155,355 ロープ
156,356 錘
A,B 固定点
Claims (5)
- 液体を収容するタンクと、このタンクの底部から前記液体を外部に取り出すためのチューブと、前記チューブの中間位置を上下動可能に支持するとともに、前記チューブの中間位置を前記タンク内の液面よりも所定の高さだけ低い位置に位置づける移動機構と、前記チューブの中間位置に連接されてこのチューブの中間位置を前記液面より低い位置にて開放する開放機構と、前記チューブからの液体流出量を変化させる調整機構とを備えた液体の定量供給装置。
- 前記移動機構は、前記タンク内に収容された液体表面に投入された浮きと、この浮きに連接されて前記チューブの中間位置を前記液面との高さの差を一定に保持して上下動させる連動機構とからなる請求項1記載の液体の定量供給装置。
- 前記連動機構は、前記浮きの上部に設けられた第1の滑車と、この第1の滑車に隣接して前記タンクの下部に設けられた第2の滑車と、前記浮きから前記第1および第2の滑車を介して上方に向けて張架されて前記浮きの上下動に連動して繰り出されるロープと、このロープの前記第2の滑車から上方に向けて張架された部位に前記チューブの中間位置を結合する連結部とからなる請求項2に記載の液体の定量供給装置。
- 前記調整機構が、前記第1の滑車または第2の滑車の固定軸が上下方向に所定距離移動可能に配設された構成によるもの、および/または、前記タンクの液体取出し口近傍の前記チューブに配設されたバルブの開度を変化させることによるものである請求項1〜3のいずれかに記載の液体の定量供給装置。
- 前記チューブが複数本設けられている請求項1〜4いずれかに記載の液体の定量供給装置。
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