JP4969774B2 - 薬液注入装置用薬液注入モジュールおよび同モジュールを用いた薬液注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば配管経路を流れる流体に薬液を注入する薬液注入装置用薬液注入モジュールおよび同モジュールを用いた薬液注入装置に関する。

近年、井戸の水を給水するシステムでは、衛生面の向上のため、除菌装置を用いて井戸水を除菌することが進められている。

こうした除菌装置の多くには、薬液を井戸水に注入する薬液注入装置が用いられる。この薬液注入装置のほとんどは、薬液槽につながる薬液注入ポンプの吐出部に、先端に注入コネクタを有するホースを接続した構造を用いられる。そして、別途、流量検出装置（流量センサ）を併用して、井戸水が流れる給水ラインに除菌のための薬液を、給水ラインを流れる井戸水の流量に応じて注入するようにしていた。具体的には、薬液の注入は、給水ラインの一部に流量検出装置を介装し、さらに給水ラインの一部に設けた注入口部に、薬液注入ポンプから延びる注入コネクタを接続した後、薬液注入装置を運転することにより、注入ポンプの運転が、流量検出装置から出力される井戸水の流量に応じ制御され、同ポンプから薬液槽の薬液が、井戸水の流量に応じて、給水ラインの井戸水へ注入されるようにしていた。

ところが、薬液を注入するに際し、配管など給水経路に、別途、流量検出装置や注入口部を組み付けたりセットしたりする構造は、流量検出装置や注入口部の位置関係などを考慮することが求められるため、作業は面倒である。

そこで、現場などで、流量検出装置の入口と出口とにパイプ状部材を接続して、入口側接続口と出口側接続口とを形成し、出口側のパイプ状部材の一部に薬液注入部（注入口部と注入コネクタとで構成されるもの）を設置するなどして、薬液注入装置のうち、薬液の注入に必要な部分だけをモジュール化させている。こうして形成された薬液注入モジュールだと、同モジュールを配管経路中に介在させるだけの作業で、容易に薬液の注入可能な状態が形勢されるようになる。

ところで、薬液注入モジュールは、薬液注入装置の一部品となって、同装置に組み付く構造物となるために、コンパクト性が求められる。

ところが、流量検出装置の出・入口に、別体な部材を組み付けるモジュール構造は、接続代を確保しなければならないため、薬液注入モジュールが大型、特に全長が大きくなる問題がある。特に薬液注入装置は、据付性の向上のために、コンパクト化が進められているので、それ合わせて、小型化が図れる薬液注入モジュールが要望されている。

そこで、本発明の目的は、小型化を図ることができる薬液注入装置用薬液注入モジュールおよび同モジュールを用いた薬液注入装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、一本のパイプ状部材からなり、一端部に入口側接続口を有し、他端側に出口側接続口を有し、内部に前記入口側接続口から前記出口側接続口へ連通する流路を有する、薬液注入対象の経路と接続可能な筒形の本体部と、前記本体部に一体に組み込まれ、前記流路の上流側に配置された、前記流路を流れる流体の流量を検出する羽根車式の流量センサと、前記流量センサの下流であって、前記本体部に設けられ、前記本体部の周壁に先端側を前記流路の中心側へ突出させるように取付けた有底筒状の凍結防止用ヒータ取付け台座から構成される前記流路内で渦流を発生させる渦流発生部と、前記渦流発生部の下流であって、且つ、前記流路の下流側に配置され、前記本体部に一体に組み込まれ、前記流路を流れる流体へ薬液を注入するための薬液注入部とを具備することを特徴とする構成とした。

請求項２に記載の発明は、さらに上記目的に加え、薬液の逆流を防ぐために、薬液注入部には逆止弁部が設けた構成を採用した。

請求項３に記載の発明は、上記目的に加え、容易に薬液注入装置に組み付くよう、本体部には、薬液注入装置に取り付く取付座を形成した。

請求項４に記載の発明は、小型の薬液注入装置が提供されるよう、薬液を貯溜する薬液槽が設置されたベースと、ベースまたは薬液槽に組み付けられた薬液注入モジュールと、ベースまたは薬液槽に組み付けられ、薬液槽内の薬液を薬液注入モジュールの注入部へ供給する薬液注入ポンプと、ベースまたは薬液槽に組み付けられ、流量センサで検出される流体の流量に応じて薬液注入ポンプの運転を制御する制御部とを有した薬液注入装置を構成した。

薬液注入モジュールは、入口側接続口から出口側接続口まで連続した本体部の構造により、部品同士を接続するための接続代は必要としないので、全長が短くてすむ。

それ故、薬液注入モジュールのコンパクト化を図ることができる。

上記効果に加え、薬液が薬液注入部からの逆流を防ぐことができるといった効果を奏する。

上記効果に加え、注入された薬液が流量センサへ影響与えずにすむといった効果を奏する。

上記効果に加え、本体部の内部で、注入された薬液が渦流により撹拌されるので、薬液を十分に流体に混ぜることができるといった効果を奏する。

上記効果に加え、配管経路の保全に必要な凍結ヒータで使用される凍結防止用ヒータ取付け台座といった部品を流用して渦流を形成させるので、コンパクト、さらには簡単な構造ですむ。しかも、同部品は、薬液注入装置が停止した際、本体部内部での薬液の逆流を防ぐ障壁ともなり、無用な薬液の逆流を防ぐことができる。そのうえ、同部品により、凍結防止用ヒータの使用時は、広い接触面積で流体と接触するから、効率的にヒータ熱を流体へ伝えて凍結防止ができるといった効果も奏する。

上記効果に加え、容易に薬液注入装置に薬液注入モジュールを組み付けることができるといった効果を奏する。

薬液注入モジュールの小型化により、コンパクトな薬液注入装置が提供できる。

［一実施形態］
以下、本発明を図１〜図６に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１は、薬液注入装置、例えば井戸水の除菌に用いられる除菌装置の正面図および側面図を示し、図２〜図６は薬液注入モジュールの構造を説明する図を示していて、同図中１は、例えば金属部材で形成された矩形盤状のベース、２は同ベース２上に設置された例えば合成樹脂製の箱形の薬液タンク（本願の薬液槽に相当）、２ａは同薬液タンク２の側面下部に設けたドレン口部を示す。むろん、薬液タンク２内には、井戸水を除菌するのに使用する薬液（図示しない）が貯溜される。

薬液タンク２の前面壁３の中段〜下段の壁部分３ａ（図１にだけ図示）は、他の部分より退避している。同壁部分３ａの中央の壁部分３ｂ（図１にだけ図示）は、さらに退避していて、これら壁部分３ａ，３ｂと、この壁部分３ａ，３ｂの退避によって現れたベース１の前部とで囲まれる領域に、機器収容域Ａを形成している。なお、壁部分３ａの両側は、前面壁３の両側部に形成された斜めの段差部分３ｃを通じて、前面壁３の上部に連ねてある。

機器収納域Ａの上側には、薬液注入ポンプ５が配設されている。薬液注入ポンプ５には、例えば駆動源としての横向きのモータ部５ａと、同モータ部５ａで直動されるポンプ部５ｂとを有して、ユニット化した構造が用いられ、このうちのモータ部５ａが、壁部分３ｂを底部とした凹空間内に収められ、ポンプ部５ｂが、壁部３ａの前方の開放した部分に配置されている。またポンプ部５ｂに取着された支持部材、すなわちポンプ５ｂの前部から下方へ延びる板状の脚部６は、ベース１の上面中央にボルト７で固定され、薬液注入ポンプ５を横向き姿勢でベース１に組み付けている。そして、ポンプ部５ｂの吸込部から延びるホース部材８の先端部は、接続具８ａを用いて、例えば薬液タンク２の前面下部に設けた流出部２ｂに接続され、薬液注入ポンプ５の運転に伴い、ポンプ部５ｂの吐出部から延びているホース部材９へ供給できるようにしてある。

また機器収納域Ａの最下部となるベース１の前部上には、細長の薬液注入モジュール１０（本願の薬液注入装置用注入モジュールに相当）が左右方向に組み付けられている。図２にはこの薬液注入モジュール１０を含む周辺の拡大した平面図が示され、同３には同じく側断面図が示されている。また図４には、この薬液注入モジュール１０の単体の構造が示されている。

これら各図を参照して薬液注入モジュール１０の構造について説明すると、図中１１は、薬液注入モジュール１０の本体部である。本体部１１は、例えば樹脂製、すなわち薬液に耐える合成樹脂材から成形された一つの連続した細長のパイプ状部材から形成される。そして、図４に示されるように本体部１１の一端（左端）の開口により入口１２を形成し、他端（右端）の開口により出口１３を形成し、入口１２から出口までの内部空間により流路１４を形成している。また本体部１１の各端部には、例えば両側に一対のねじ孔１５ａ（図４（ａ），（ｃ）のみ図示）を有するフランジ１５が形成されていて、入口側を入口側接続口１６とし、出口側を出口側接続口１７としている。つまり、井戸水の給水ラインの途中の給水配管Ｘ（図１〜図４中の二点鎖線で図示：薬液注入対象の経路に相当）は、フランジ１８と締結用のボルト部材１９とを用いて、フランジ１５と固定（フランジ接続）することにより、入口１２、出口１３と接続される構造にしてある。

本体部１１のうち、流路１４の上流側（一次側）の周壁には、図４および図５に示されるように流量センサ、例えば羽根車式の流量検出装置２０が組み込まれている。同装置２０は、例えば周壁の一部に羽根車収容室（図示しない）を形成し、同収容室内に、磁石（図示しない）を内蔵した羽根車２１を回転自在に収めた構造が用いられる。そして、この構造により、流路１４を流れる流体（井戸水）を受けて、羽根車２１が１回転する毎、１回パルス状の電気信号を出力するようにしてあり、同信号から流量検出が行えるようにしている。

また流路１４の下流側（二次側）の周壁には、図４に示されるように薬液注入部２５が組み込まれている。薬液注入部２５には、例えば周壁の上部に設けた注入口部２６と、同注入口部２６と接続自在な注入コネクタ２７とを組み合わせた構造が用いられている。具体的には、注入口部２６は、例えば内部に流路１４と連通する通孔２７ａ、同通孔２７ａの先端に形成されたノズル部２６ａ、同通孔２７ａの内面に設けためねじ部２７ｂを有したボス部２６ｂが用いられる。また注入コネクタ２７には、ポンプ部５ｂから延びるホース部材９端（吐出側）と接続されるおねじ式のコネクタ具２８が設けられ、コネクタ具２８をボス部２６ｂに接続することにより、薬液注入ポンプ５の吐出側が本体部１１へ接続できるようにしている。つまり、ノズル部２６ａから薬液が本体部１１内を流れる流体（井戸水）へ注入できるようにしている。なお、ボス部２７およびコネクタ具２８の一方、例えばコネクタ具２８には、逆止弁部、例えば玉形式のチェック弁２９が内蔵され、同チェック弁２９にて、薬液の逆流を防ぐ構造としてある。

また図５に示されるように流量検出装置２０と注入口部２６との間の本体部１部分には、流路１４内で渦流を発生させる渦流発生部３２が組み付けられている。同渦流発生部３２は、図４にも示されるように流量検出装置２０と注入口部２６との間の本体部１部分に、大径のねじ孔３３ａを有するボス部３３を形成し、このボス部３３に配管経路の保全に必要な部品、例えば短柱状の凍結防止用ヒータ３１を取り付けるための有底筒状の凍結防止用ヒータ取付け具３４（凍結防止用取付け台座に相当）を組み付けた構造が用いられている。具体的には、凍結防止用ヒータ取付け具３４は、例えばステンレス製（良導体で形成）で、外周面にはおねじ部３４ａが形成されていて、この取付け具３４を、底側（先端側）から、ねじ孔３３ａへねじ込んで、底部（先端部）が流路１４の中心付近までに突出させることで、図５に示されるように流量検出装置２０と注入口部２６との間の流路部分に、渦流の発生をもたらす障壁が形成されるようにしてある。この取付け具３４内に、凍結防止用ヒータ３１が嵌挿させてある。なお、３５は、取付け具３４とボス部３３との間をシールするＯリングを示す。

また図４に示されるように本体部１１の各部、例えば端部両側には、取付座としての前後一対の支持脚３７がそれぞれ形成されている。これら支持脚３７により、ベース１の前部上面に、薬液注入モジュール１０の全体を設置させている。具体的には、各支持脚３７には、ボルト挿通孔３７ａが形成されている。この支持脚３７により、薬液注入モジュール１０は、図２および図３に示されるようにベース１の前部上面の所定位置に、横向き姿勢で載せた後、ボルト部材３８を、ボルト挿通孔３７ａからベース１に形成されたねじ孔（図示しない）へ螺挿することによって、ベース１に組み付けてある。この組み付けた薬液注入モジュール１０の注入口部２６に、注入コネクタ２７を用いて、薬液注入ポンプ５の吐出部から延びるホース部材９端が接続してある。

他方、薬液タンク２の前面壁３の上段の壁部分３ｄ中央（図１中に点線で図示）は、退避していて、同部分に前面および下面が開口する凹状の機器収容空間（図示しない）を形成している。この機器収容空間内には、制御部としての例えば各種電子部品や制御基板（いずれも図示しない）などを収めた電装箱４０が収められている。そして、この電装箱４０から延びる各種配線ケーブル４１が、制御機器、すなわち薬液注入ポンプ５、流量検出装置２０、凍結防止用ヒータ３１に接続してある。この電装箱４０の前面には、除菌装置の運転を操作（起動・停止など）する操作パネル４３が組み付けられている。また電装箱４０の制御機器や制御基板（いずれも図示しない）は、流量検出装置２０で検出される流体（井戸水）の流量に応じて薬液注入ポンプ５の運転を制御する機能が設定されている。これにより、操作パネル４３の操作で、薬液注入モジュール１０内を流れる流体に、その流体の流量に比例した薬液量で、薬液が注入されるようにしている。

なお、４４は、薬液タンク２の前部に設けられた、電装箱４０の前面および機器収容域Ａの最前部を覆い隠す前面カバーを示す。

このように構成された除菌装置は、例えば図１および図２に示されるように、薬液注入モジュール１０の入口１２と出口１３とに、除菌対象となる流体が流れる経路、ここでは井戸水の給水ラインの給水配管Ｘの途中をフランジ結合する。

ついで、操作パネル４上のノブ類を操作して除菌装置の運転を開始する。

すると、電装箱４０は、流量検出装置２０から出力される薬液注入モジュール１０内の井戸水（薬液の注入対象となる流体）の流量信号を受けて、同流量信号に応じ、薬液注入ポンプ５の運転を制御する。これにより、薬液注入ポンプ５は、井戸水の流量に比例した注入量で、図５に示されるようにノズル部２６ａから、薬液注入モジュール１０内を流れる井戸水に、薬液タンク２内の薬液が井戸水に注入され、井戸水を除菌する。

上記のように薬液注入モジュール１０として、一つの連続したパイプ状部材で形成された本体部１１に、流量検出装置２０と薬液注入部２５とを一体に設けたモジュール構造を採用すると、薬液注入モジュール１０は、個々の部品をつないでモジュール化する構造に比べ、部品同士を接続するための接続代は必要ないので、全長が短くてすむ。

したがって、薬液注入モジュール１０は、入・出口１２，１３を給水配管Ｘにだけ接続するという簡便な取付作業性を確保しつつ、コンパクトできる。しかも、薬液注入部２５には、チェック弁２９が内蔵されているから、薬液の逆流の心配はない。

そのうえ、流量検出装置２０は、薬液注入モジュール１０の上流側に配置され、薬液注入部２５は薬液注入モジュール１０の下流側に配置されるレイアウトを採用してあるので、注入された薬液は流量検出装置２０へ向かって流れることはなく、注入された薬液が流量検出装置２０の構成部品に影響（腐食など）を与えることはない。

加えて、流量検出装置２０と薬液注入部２５との間の流路部分には、渦流発生部３２を設けたので、図６の模式図に示されるように薬液注入部２５の直前に発生する渦流Ｙによって、注入された薬液が撹拌されるので、十分に薬液を流体に混ぜることができる。特に渦流発生部３２には、凍結防止ヒータ３１が取り付く、凍結防止用ヒータ取付け具３４を流路１４の中心側に突出させて本体部１１に設ける構造を採用したので、配管経路の保全に必要な凍結防止用ヒータ取付け具３４を流用するだけでよく、別途、混合タンクのような大形の部品を用いずに、コンパクトな構造、さらには簡単な構造で、十分な混合が期待できる。しかも、流路１４へ突き出る凍結防止用ヒータ取付け具３４は、薬液注入装置が停止した際、薬液注入モジュール１０内部での薬液の逆流を防ぐ障壁ともなる。そのうえ、同取り付け具３４は、凍結防止用ヒータ３１の使用時は、広い接触面積で流体と接触するから、凍結防止の機能も向上する。

さらに薬液注入モジュール１０には、専用の支持脚３７が形成されているので、除菌装置への組み込みは容易である。

またこうしたコンパクトな薬液注入モジュール１０により、コンパクトな除菌装置が実現できる。

なお、本発明は上述した一実施形態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変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、本発明を除菌装置に適用したが、これに限らず、それ以外の薬液を注入する装置（薬液注入装置）に適用してもよい。また一実施形態では、薬液注入モジュールはベースに組付け、電装箱は薬液タンクに組付けたが、これに限らず、薬液タンクに薬液注入モジュールを組付け、ベースに電装箱を組付ける構造を採用しても構わない。

は本発明の一実施形態に係る薬液注入装置の各部を示す図。 同薬液注入装置に組み込まれている注入モジュールを拡大して示す平面図。 同じく正面図。 注入モジュールの各部の構造を説明するための図。 注入モジュールの薬液が注入される状況を説明するための断面図。 注入モジュール内で発生する渦流を説明するための図。

符号の説明

１…ベース、２…薬液タンク（薬液槽）、５…薬液注入ポンプ、１０…薬液注入モジュール、１１…本体部、１４…流路、１６…入口側接続口、１７…出口側接続口、２０…流量検出装置（流量センサ）、２５…薬液注入部、２９…チェック弁（逆止弁部）、３４…凍結防止用ヒータ取付け具（凍結防止用ヒータ取付け台座）、３７…支持脚（取付座）、４０…電装箱（制御部）。

Claims (4)

1. 一本のパイプ状部材からなり、一端部に入口側接続口を有し、他端側に出口側接続口を有し、内部に前記入口側接続口から前記出口側接続口へ連通する流路を有する、薬液注入対象の経路と接続可能な筒形の本体部と、
   前記本体部に一体に組み込まれ、前記流路の上流側に配置された、前記流路を流れる流体の流量を検出する羽根車式の流量センサと、
   前記流量センサの下流であって、前記本体部に設けられ、前記本体部の周壁に先端側を前記流路の中心側へ突出させるように取付けた有底筒状の凍結防止用ヒータ取付け台座から構成される前記流路内で渦流を発生させる渦流発生部と、
   前記渦流発生部の下流であって、且つ、前記流路の下流側に配置され、前記本体部に一体に組み込まれ、前記流路を流れる流体へ薬液を注入するための薬液注入部と
   を具備することを特徴とする薬液注入装置用薬液注入モジュール。
2. 前記薬液注入部には、薬液の逆流を抑制する逆止弁部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の薬液注入装置用薬液注入モジュール。
3. 前記本体部は、薬液注入装置に取り付く取付座を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の薬液注入装置用薬液注入モジュール。
4. 薬液を貯溜する薬液槽が設置されたベースと、
   前記ベースまたは前記薬液槽に組み付けられた前記請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の薬液注入装置用薬液注入モジュールと、
   前記ベースまたは前記薬液槽に組み付けられ、前記薬液槽内の薬液を前記薬液注入装置用注入モジュールの注入部へ供給する薬液注入ポンプと、
   前記ベースまたは前記薬液槽に組み付けられ、前記流量センサで検出される流体の流量に応じて、前記薬液注入ポンプの運転を制御する制御部と
   を具備して構成される薬液注入装置。

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