JP6452195B2 - 送液方法及び送液装置 - Google Patents

Description

本発明は、送液方法及び送液装置に関し、例えば、調製タンクから貯留タンクへ送液する際に気泡の発生を抑制する場合に有用なものである。

飲料や液状の医薬品等を処理するプラントにおいては、調製タンク、貯留タンク及び充填機をそれぞれ配管で接続し、配管内に所定圧の圧縮空気を供給することで、調製タンクから貯留タンクを介して充填機に液体製品を圧送している。

特に医薬品を処理するプラントでは、貯留タンクや充填機はクリーンルームに設置し、調製タンクは別部屋に設置することがあり、クリーンルームが当該別部屋よりも下の階に位置している場合がある。このように配置された調製タンク及び貯留タンク同士を接続する配管は、必然的に、階を跨ぐようにして垂直方向に延びた配管部分を含むことになる。

調製タンク内を加圧して液体製品の圧送を開始すると、液体製品は、垂直配管を流れ落ちる際に配管内の気体を巻き込み、液体製品に気泡が生じてしまう虞がある。液体製品の管理上、充填機に送られる液体製品に気泡が生じていることは望ましいものではなく、液体製品に気泡を発生させることなく、調製タンクから貯留タンクへ液体製品を送液することが望まれている。これに対し、垂直方向に延びた配管において気泡が生じることを抑制した送液装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る送液装置によれば、垂直方向に延びた配管部分において気泡が混入することを防止することができる。

しかしながら、元々貯留タンク内に存在していた気体が液体製品とともに充填機側に供給されることをより確実に防止する対策が求められている。また、特許文献１に係る送液装置は、バルブ及び第２バルブをそれぞれ開閉することで液体製品の圧送を制御するが複雑となりがちであり、より簡易な制御で送液できることが望まれている。

特許第５５８２６２５号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、送液する際に気泡が生じることを抑制することができる送液方法及び送液装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、第１タンクと、前記第１タンクよりも下方に配置された第２タンクと、前記第１タンクに接続されて水平方向に延設された第１配管と、前記第１配管に接続されて垂直方向に延設された第２配管と、前記第２配管に接続されて水平方向に延設され、前記第２タンクに接続された第３配管と、前記第１配管に設けられたバルブと、前記第２タンクから液体が供給され、当該液体を容器に充填する充填手段とを備え、前記第１タンクから前記第２タンクへ液体を圧送し、及び前記第２タンクから前記充填手段に液体を圧送する送液装置における送液方法であって、前記バルブを閉じた状態で前記第１タンクの排出口を開放することで前記第１配管の前記バルブよりも上流側を液体で満たし、前記バルブを第１開度まで連続的に開き、前記第１タンク内部を所定圧力まで連続的に加圧することで、前記第２配管の側壁に沿わせて液体を前記第３配管まで圧送するとともに前記第１配管、前記第２配管及び第３配管内の空気を前記第１タンク側に移動させ、前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に前記バルブを前記第１開度よりも開いた第２開度とし、前記第２タンク内の液体が所定量に達したときに、前記第２タンク内の液体を前記充填手段に供給することを特徴とする送液方法にある。

かかる第１の態様では、上下方向に離れて配設された第１タンク及び第２タンクを備える送液装置において、バルブを第１開度から第２開度へと制御することで、気体が気泡となって混入せずに、空の第２タンクに所定量の液体を貯留させることができる。そして、このように第２タンクに所定量の液体が貯留された状態としたので、充填手段に気体を混入させずに液体を供給することができる。すなわち、元々第２タンクに存在していた気体が液体とともに充填手段に供給されることをより確実に防止することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する送液方法において、前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に、前記第２タンク内の液体が前記所定量に達するまで連続的に前記バルブを前記第１開度から前記第２開度にすることを特徴とする送液方法にある。

かかる第２の態様では、バルブを第１開度から第２開度まで連続的に開放することで、液体は、第２タンクの投入口から第２タンクの底面部分に徐々に貯留される。したがって、空の第２タンクに液体が初期充填される際に、液体に空気が巻き込まれて気泡が発生することを抑制することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する送液方法において、前記バルブの前記第２開度を全開とし、前記第２タンク内の液体が所定量に達した後は、前記バルブを、前記第２開度よりも狭い開度であって第２タンク内の液体の所定量が維持される第３開度にすることを特徴とする送液方法にある。

かかる第３の態様では、第２タンク内の液体が一度所定量に達した後では、液体の液面を略一定にすることができる。したがって、第２タンク内で液面が波打つなど変動することが抑制され、その変動に伴って液体に気体が巻き込まれ、気泡が生じるリスクを軽減することができる。さらに、第２開度を全開とすることで、第２タンク内に液体が所定量に達するまでの時間を短縮することができるが、第２タンク内の気体は液体で圧縮されて高圧になる。第２タンク内が高圧になると液体を第２タンク内に圧送しにくくなるが、バルブを第２開度よりも狭い第３開度とすることで液体の圧力が上昇し、第２タンク内に圧送しやすくすることができる。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する送液方法において、前記液体は薬液であることを特徴とする送液方法にある。

かかる第４の態様では、薬液に気泡が混入することをより確実に防止し、高品質な薬液を製造することができる。

本発明の第５の態様は、第１タンクと、前記第１タンクよりも下方に配置された第２タンクと、前記第１タンクに接続されて水平方向に延設された第１配管と、前記第１配管に接続されて垂直方向に延設された第２配管と、前記第２配管に接続されて水平方向に延設され、前記第２タンクに接続された第３配管と、前記第１配管に設けられたバルブと、前記第２タンクから液体が供給され、当該液体を容器に充填する充填手段とを備え、前記バルブを開閉し、前記第１タンクに設けられた加圧手段を制御して前記第１タンクから前記第２タンクに液体を圧送し、及び前記第２タンクから前記充填手段に液体を圧送することが可能に構成された制御装置とを備え、前記制御装置は、前記バルブを閉じた状態で前記第１タンクの排出口を開放することで前記第１配管の前記バルブよりも上流側を液体で満たし、前記バルブを第１開度まで連続的に開き、前記第１タンク内部を所定圧力まで連続的に加圧することで、前記第２配管の側壁に沿わせて液体を前記第３配管まで圧送するとともに前記第１配管、前記第２配管及び第３配管内の空気を前記第１タンク側に移動させ、前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に前記バルブを前記第１開度よりも開いた第２開度とし、前記第２タンク内の液体が所定量に達したとき、前記第２タンク内の液体を前記充填手段に供給することを特徴とする送液装置にある。

かかる第５の態様では、バルブを第１開度から第２開度へと制御することで、気体が気泡となって混入せずに、空の第２タンクに所定量の液体を貯留させることができる。そして、このように第２タンクに所定量の液体が貯留された状態としたので、充填手段に気体を混入させずに液体を供給することができる。すなわち、元々第２タンクに存在していた気体が液体とともに充填手段に供給されることをより確実に防止することができる。

本発明の第６の態様は、第５の態様に記載する送液装置において、前記制御装置は、前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に、前記第２タンク内の液体が前記所定量に達するまで連続的に前記バルブを前記第１開度から前記第２開度にすることを特徴とする送液装置にある。

かかる第６の態様では、バルブを第１開度から第２開度まで連続的に開放することで、液体は、第２タンクの投入口から第２タンクの底面部分に徐々に貯留される。したがって、空の第２タンクに液体が初期充填される際に、液体に空気が巻き込まれて気泡が発生することを抑制することができる。

本発明の第７の態様は、第５又は第６の態様に記載する送液装置において、前記制御装置は、前記バルブの前記第２開度を全開とし、前記第２タンク内の液体が所定量に達した後は、前記バルブを、前記第２開度よりも狭い開度であって第２タンク内の液体の所定量が維持される第３開度にすることを特徴とする送液装置にある。

かかる第７の態様では、第２開度を全開とすることで、第２タンク内に液体が所定量に達するまでの時間を短縮することができるが、第２タンク内の気体は液体で圧縮されて高圧になる。第２タンク内が高圧になると液体を第２タンク内に圧送しにくくなるが、バルブを第２開度よりも狭い第３開度とすることで液体の圧力が上昇し、第２タンク内に圧送しやすくすることができる。

本発明の第８の態様は、第５〜第７の何れかの態様に記載する送液装置において、前記液体は薬液であることを特徴とする送液装置にある。

かかる第８の態様では、薬液に気泡が混入することをより確実に防止し、高品質な薬液を製造することができる。

本発明によれば、送液する際に気泡が生じることを抑制することができる送液方法及び送液装置を提供することを目的とする。

実施形態１に係る送液装置の概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。 送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

〈実施形態１〉
図１は本実施形態に係る送液装置の概略構成図である。送液装置１は、液体として例えば薬液を製造するプラントに設置されるものであり、第１タンクの一例である調製タンク２において薬液を調整し、当該薬液を第２タンクの一例である貯留タンク３に圧送して貯留するものである。

具体的には、送液装置１は、調製タンク２と、貯留タンク３と、第１配管１１と、第２配管１２と、第３配管１３と、第１配管１１に設けられたバルブ２１と、貯留タンク３に接続された充填機４と、送液装置１の送液処理を制御するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの制御装置（図示せず）とを備えている。

調製タンク２は、薬液を調整するタンクである。特に図示しないが、調製タンク２は、製造する薬液の原料が投入される投入口、製造された薬液を排出する排出口が設けられており、制御装置からの制御信号により開閉可能となっている。また、調製タンク２には、その内部に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置（図示せず）が設けられている。圧縮空気供給装置は、制御装置からの制御信号により指定された圧力で空気を調製タンク２に供給することが可能となっている。

貯留タンク３は、調製タンク２から第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３を通って圧送された薬液を貯留するタンクである。特に図示しないが、貯留タンク３は、圧送された薬液が投入される投入口、薬液を排出する排出口が設けられており、制御装置からの制御信号により開閉可能となっている。また、貯留タンク３の排出口には、充填機４が接続されている。

このような貯留タンク３は、調製タンク２よりも垂直方向（鉛直方向）の下方に配置されている。貯留タンク３が調製タンク２よりも垂直方向の下方に配置されるとは、貯留タンク３の垂直方向における位置が、調製タンク２の垂直方向における位置よりも下方にあることをいう。すなわち、調製タンク２の垂直方向の真下に貯留タンク３が有る場合にかぎらず、水平方向にずれていてもよい。

本実施形態では、プラントの２階に調製タンク２を、プラントの１階に貯留タンク３を設置することで、調製タンク２よりも垂直方向の下方に貯留タンク３が配置されている。

充填機４は、充填手段の一例であり、貯留タンク３から供給された薬液を個別の容器に充填する装置である。例えば、充填手段としてロータリー式充填機などの公知の装置を用いることができる。充填機４は、後述するように、気泡が混入されずに薬液が貯留タンク３から供給されるので、容器に薬液だけを封入することができる。

調製タンク２と貯留タンク３とは、第１配管１１、第２配管１２、及び第３配管１３で接続され、これらの配管を介して調製タンク２内の薬液が貯留タンク３に送液されるようになっている。

第１配管１１は、調製タンク２に接続され、水平方向に延設された配管である。水平方向に延設された配管とは、水平方向のみに限定されず、水平方向に対して傾斜していてもよい。また、第１配管１１は、水平方向に延設された配管を含んでいればよく、一部に鉛直方向に延設された部分を含んでいてもよい。本実施形態では、第１配管１１は、調製タンク２の下部に設けられた排出口に接続されて下方に延び、屈曲して略水平方向に延設されている。

第２配管１２は、第１配管１１に接続されて垂直方向に延設された配管である。本発明でいう垂直方向に延設された第２配管１２とは、鉛直方向のみに限定されず、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。本実施形態では、プラントの１階と２階とを仕切る床を貫いて第２配管１２が配置されている。

第３配管１３は、第２配管１２に接続されて水平方向に延設され、貯留タンク３に接続された配管である。水平方向に延設された配管とは、第１配管１１と同様に、水平方向のみに限定されず、水平方向に対して傾斜していてもよい。また、第３配管１３は、水平方向に延設された配管を含んでいればよく、一部に垂直方向に延設された部分を含んでいてもよい。本実施形態では、第３配管１３は、水平方向に延びた水平配管１３ａと、垂直方向に延びた垂直配管１３ｂとから構成されている。水平配管１３ａの一端は第２配管１２に接続され、他端は垂直配管１３ｂに接続されている。垂直配管１３ｂの一端は貯留タンク３の下部に設けられた排出口に接続され、他端は水平配管１３ａに接続されている。

これらの第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３は、ほぼ同じ口径であり、これらが一体的に接続されることで、調製タンク２から貯留タンク３に至る薬液の流路を構成している。なお、第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３は、個別の配管をそれぞれ接合して構成してもよいし、１本の配管として構成してもよい。また、第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３の口径は全て同一口径であってもよいし、異なっていてもよい。また、第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３は、金属やプラスティックなどを材料として用いることができるが、特に限定はない。

バルブ２１は、第１配管１１を開閉するバルブである。バルブ２１は、いわゆる流量制御弁であり、第１配管１１に流れる薬液の流量を制御することができる。また、バルブ２１は、制御装置からの制御信号により、薬液の流量が所望の量となるように開閉可能となっている。

ここで、上述した構成の送液装置１において、調製タンク２にて調製した薬液を貯留タンク３に圧送し、さらに貯留タンク３から充填機４に圧送する動作について説明する。ここでいう圧送動作とは、調製タンク２には、薬液が貯留されており、第１配管１１、第２配管１２、第３配管１３及び貯留タンク３は空になった初期状態において、調製タンク２から貯留タンク３に薬液を圧送し、その後貯留タンク３から充填機４に薬液を圧送する動作をいう。

図２〜図７は、送液時の送液装置の状態を示す概略構成図である。図中のハッチは薬液を表している。

図２に示すように、初期状態において、送液装置１の制御装置は、バルブ２１を閉鎖しておく。そして、制御装置は、調製タンク２内を加圧することなく（圧縮空気供給装置による圧縮空気を調製タンク２内に導入しない）、調製タンク２の排出口を開放する。これにより、第１配管１１においてバルブ２１よりも上流側を薬液で満たす。

具体的には、調製タンク２の排出口を開放してから、バルブ２１よりも上流側が薬液で満たされるまでに要する時間を予め計測しておき、その時間（時間Ａと称する）を制御装置に記憶させておく。制御装置は、調製タンク２から貯留タンク３に薬液を圧送する動作を開始する場合、調製タンク２の排出口を開放するとともに排出口の開放時点からの経過時間を計測する。その経過時間が、時間Ａに到達したか否かを判定し、一致するのであれば、第１配管１１においてバルブ２１よりも上流側が薬液で満たされたとみなし、次の動作制御に移る。

次に、図３に示すように、バルブ２１を第１開度まで連続的に開く。ここでいう第１開度とは、バルブ２１の全開を含まない開度（全開未満の開度）である。また、バルブ２１を連続的に開くとは、徐々にバルブ２１を開放することであり、例えば、一定の速さでバルブ２１を開かせることをいう。

バルブ２１が開くことで、第１配管１１においてバルブ２１よりも下流側に薬液が流入する。上述したように、バルブ２１を連続的に開かせたことで、薬液は静かにバルブ２１よりも下流側に流入するため、気泡の発生を抑制することができる。

図４に示すように、バルブ２１を第１開度まで連続的に開放することで、薬液は、第１配管１１の底面部分、第２配管１２の側壁部分を伝い、第３配管１３に到達する。第２配管１２において、薬液が側壁部分を伝って流れ落ちるので、薬液に空気が巻き込まれず、気泡の発生を抑制することができる。

仮に、バルブ２１を連続的ではなく短時間で全開にしてしまうと、薬液が第２配管１２内に一気に流れ込み、空気が薬液の流れに巻き込まれて気泡が発生してしまう。

上述したように、送液装置１では、バルブ２１が第１開度まで連続的に開くので、第２配管１２内を薬液が流れ落ちる際に空気を巻き込んで気泡が発生することを抑制することができる。

一方、バルブ２１の開放後に、制御装置は調製タンク２内の加圧を行う。この加圧のタイミングには特に限定はないが、少なくとも、バルブ２１の開放後に行う。また、調製タンク２内の加圧は所定圧力まで連続的に行う。所定圧力まで連続的に加圧するとは、調製タンク２内の圧力を徐々に高めることであり、例えば、一定の速さで調製タンク２内の圧力値を上昇させることをいう。圧力値については特に限定はないが、例えば、加圧を始める前の調製タンク２内の圧力を大気圧（０．１ＭＰａ）とし、所定圧力としてはそれよりも高い圧力とする。所定圧力に到達させるタイミングとしては、詳細は後述するが、第１配管１１、第２配管１２及び第３配管１３が満液になったとき、又はそれ以降とすることが好ましい。

調製タンク２内を加圧することで、第１配管１１等を流通する薬液の流量を増大させ、送液に係る時間を短縮することができる。また、この加圧を連続的に行うことで、薬液の流量を急激に増大させることなく、静穏に薬液を送液できる。すなわち、薬液と空気の界面を保ちながら送液することができるので、空気が薬液に混入して気泡となることを抑制することができる。

仮に、調製タンク２内を急激に加圧すると、薬液が一気に流れ込み、特に第２配管１２において空気が薬液の流れに巻き込まれて気泡が発生してしまう。

上述したように、送液装置１では、調製タンク２内を連続的に加圧するので、第１配管１１〜第３配管１３内を流通する薬液を増速しながらも、気泡の発生を抑制することができる。

気泡を発生させずに薬液の圧送を続けることで、第２配管１２及び第３配管１３が満液となる。具体的には、最初に、図５（ａ）に示すように、第３配管１３の水平部分である水平配管１３ａが満液となり、次に、図５（ｂ）に示すように、第３配管１３の貯留タンク３に連なる垂直配管１３ｂが満液となり、最後に、図６に示すように第２配管１２が満液となる。なお、このとき薬液が貯留タンク３内に進入するが、貯留タンク３の容積は、第２配管１２〜第３配管１３の容積よりも十分大きいため、貯留タンク３内には、後述する所定量に達するほどの薬液は圧送されない。

図５（ａ）から図６に至る段階では、垂直配管１３ｂの気体は主として貯留タンク３内に流入し、図７（ａ）に示すように、水平配管１３ａや第２配管１２の気体は主として第１配管１１の上部側に滞留する。

図７（ｂ）に示すように、さらに薬液の圧送を続けることで、薬液とは逆に、空気は第１配管１１の上流側に移動し、図７（ｃ）に示すように、バルブ２１を超えて調製タンク２側に移動し、調製タンク２の上部に滞留することになる。なお、図７に示した空気の移動は、第２配管１２及び第３配管１３が満液になった後のみならず、図３や図４に示したように、バルブ２１を開放した後であって第２配管１２及び第３配管１３が満液でない状態においても行われている。

このように、薬液の圧送を続けることで、第１配管１１〜第３配管１３内の空気を調製タンク２、一部の空気を貯留タンク３側に移動させることができる。すなわち、第１配管１１〜第３配管１３において、薬液に気泡が生じることを抑制することができる。

次に、図８に示すように、制御装置は、第１配管１１〜第３配管１３が満液となり、かつ、調製タンク２内が所定圧力に達したことを条件に、バルブ２１を第２開度にする。第２開度は、第１開度よりも開いた開度である。この第２開度は全開も含む。

制御装置は、第１配管１１〜第３配管１３が満液になったことを、例えば次のようにして判定する。例えば、試験的に第１配管１１を透明な材料で形成した送液装置を構成する。そして試験的に構成した送液装置において、調製タンク２の排出口を開放してから、第１配管１１〜第３配管１３が満液となったことを視認できるまでに要する時間を予め計測しておく。その時間（時間Ｂと称する）を制御装置に記憶させておく。そして、実際にプラントにて運用する送液装置において、制御装置は、調製タンク２から貯留タンク３に薬液を圧送する動作を開始する場合、調製タンク２の排出口を開放するとともに排出口の開放時点からの経過時間を計測する。その経過時間が、時間Ｂに到達したか否かを判定し、一致するのであれば、第１配管１１〜第３配管１３が満液になったと判定する。

また、調製タンク２内が所定圧力に達したか否かは、調製タンク２内の圧力を計測する圧力計の出力値を制御装置の入力値とし、制御装置は、入力値として得られた調製タンク２の圧力値が予め設定された所定圧力と等しいか否かにより判定することができる。

このように、第１配管１１〜第３配管１３が満液となった後に、バルブ２１を第２開度とするので、気泡を発生させることなく、第１開度の時よりも早い流速をもって薬液を調製タンク２から貯留タンク３に圧送することができる。

特に、第２開度は、全開であることが好ましい。第１配管１１〜第３配管１３が満液となった後に、バルブ２１を第２開度として全開にするので、気泡を発生させることなく、最も早い流速をもって薬液を調製タンク２から貯留タンク３に圧送することができる。すなわち、貯留タンク３に薬液を短時間で圧送することができる。

以降、制御装置は、貯留タンク３に薬液が所定量に達するまで、調製タンク２内の圧力を所定圧力に維持する。ここでいう所定量とは、貯留タンク３の排出口を開放して充填機４に薬液が排出されても、貯留タンク３内の薬液がすぐに枯渇しない程度の十分な量をいう。

このとき、制御装置は、貯留タンク３内の薬液が所定量に達するまで、連続的にバルブ２１を第１開度から第２開度にする。バルブ２１を連続的に開くとは、上述したように、徐々にバルブ２１を開放することである。

バルブ２１を第１開度から第２開度まで連続的に開放することで、薬液は、貯留タンク３の投入口から貯留タンク３の底面部分に徐々に貯留される。したがって、空の貯留タンク３に薬液が初期充填される際に、薬液に空気が巻き込まれて気泡が発生することを抑制することができる。

次に、制御装置は、貯留タンク３の薬液が所定量に達したときに、貯留タンク３内の薬液を充填機４に供給する。具体的には、貯留タンク３に液面計を設け、制御装置は、その液面計の出力値を得られるようにしておく。そして、制御装置は、液面計より得られた液面が予め定めた値と同等またはそれ以上であるならば、貯留タンク３の排出口を開放する。これにより、貯留タンク３の薬液が所定量に達したとき、貯留タンク３から薬液が充填機４に供給される。

このように、貯留タンク３に所定量の薬液が貯留された状態で、貯留タンク３から充填機４に薬液が供給されるので、元々貯留タンク３内に存在していた気体が薬液とともに充填機４に混入してしまうことが防止される。

そして、貯留タンク３に薬液が所定量に達した後は、制御装置は、貯留タンク３の薬液が所定量で維持されるようにバルブ２１の開度を調整する。この調整された開度を第３開度と称する。第３開度は、具体的には、第３配管１３から貯留タンク３に流入する薬液の流量Ａが、貯留タンク３から充填機４に流出する薬液の流量Ｂ以上となるようにする。

このようにバルブ２１を第３開度とすることで、貯留タンク３に一度薬液が所定量となった以降においても、その所定量が維持（又は増加）される。したがって、貯留タンク３内の薬液が減少し、元々貯留タンク３内に存在していた気体が薬液とともに充填機４に混入してしまうことが防止される。

第３開度には特に限定はないが、第３開度を薬液の流量Ａと流量Ｂとが略等しくなるような開度とすることが好ましい。これにより、貯留タンク３内の薬液が一度所定量に達した後では、薬液の液面を略一定にすることができる。したがって、貯留タンク３内で液面が波打つなど変動することが抑制され、その変動に伴って液体に気体が巻き込まれ、気泡が生じるリスクを軽減することができる。

例えば、第２開度を全開とし、第３開度を、それよりも低い開度の範囲内で上記したような流量Ａと流量Ｂとが等しくなるような開度とする。第２開度を全開とすることで、貯留タンク３内に薬液が所定量に達するまでの時間を短縮することができるが、貯留タンク３内の気体は薬液で圧縮されて高圧になる。貯留タンク３内が高圧になると薬液を貯留タンク３内に圧送しにくくなるので、バルブ２１を第２開度よりも狭い第３開度とすることで薬液の圧力が上昇し、貯留タンク３内に圧送しやすくすることができる。

なお、貯留タンク３内に圧送される薬液の圧力を高める構造としては、バルブ２１のみに限らない。例えば、貯留タンク３の第３配管１３が接続される投入口に開度が自在に設定できるバルブを設けてもよい。このバルブの開度を絞ることで、貯留タンク３内に圧送される薬液の圧力を高めることができ、貯留タンク３内に圧送しやすくすることができる。

以降、制御装置は、調製タンク２内の薬液が所定量に減量するまで、調製タンク２内の圧力を所定圧力に維持する。これにより、調製タンク２から貯留タンク３に薬液を圧送することができる。なお、調製タンク２内の薬液の所定量とは、調製タンク２内の薬液が空になった状態、または、圧送を続けても貯留タンク３には薬液が到達しない程度にまで減少した状態をいう。調製タンク２内の薬液が所定量に減量したら、貯留タンク３から充填機４への薬液の供給を停止する。

以上に説明したように、本実施形態に係る送液装置１では、バルブ２１を第１開度から第２開度へと制御することで、気体が気泡となって混入せずに、空の貯留タンク３に所定量の薬液を貯留させることができる。そして、このように貯留タンク３に所定量の薬液が貯留された状態としたので、充填機４に気体を混入させずに薬液を供給することができる。すなわち、元々貯留タンク３内に存在していた気体が薬液とともに充填機４に供給されることをより確実に防止することができる。

また、送液装置１は、このような薬液の圧送を、バルブ２１の開閉制御により行う。従来技術のように２つのバルブを連携させて制御する必要がないので、制御をより簡易に行うことができる。部品構成としてもバルブ一つ分が不要となるので、取り外し洗浄するメンテナンスに要する時間やコストを削減することができる。

このように、本発明に係る送液装置１は、簡易な構成で、調製タンク２から充填機４まで送液する際に気泡が生じることをより確実に防止することができる。

また、本発明に係る送液装置１は、薬液の圧送において、流量を制御するために、流量制御弁であるバルブ２１を用いた。このような流量制御は、バルブ２１ではなく、調製タンク２内の圧力調整で代替することも可能とも思われる。しかしながら、圧縮空気による調製タンク２内の圧力調整は、バルブ２１の調整による圧力調整よりも応答性が悪く、また、バルブ２１のような徐々に流量を増大させるといった制御を行うことは困難であり、貯留タンク３に貯留された薬液が所定量を維持するように制御することも困難である。

本実施形態に係る送液装置１では、このような薬液の流量制御のために、調製タンク２内の圧力調整のみならず、バルブ２１による流量制御を行うことで、薬液に気泡を生じさせず、かつ、薬液の圧送速度を徐々に高めて圧送に要する時間を短縮することができる。

また、垂直方向に延設された第２配管１２では、単に薬液を圧送すると空気を巻き込んで気泡を発生させがちであるが、本実施形態に係る送液装置１においては、第２配管１２の側壁に沿わせて薬液を圧送するので、気泡の発生を十分に抑制することができる。

したがって、垂直方向に離れて配置される調製タンク２と貯留タンク３とを接続するために、必然的に垂直方向に延設した第２配管１２を用いざるを得ないプラントであっても、本実施形態に係る送液装置１を適用することができる。

なお、薬液の圧送速度を十分遅くすることで薬液に気泡を生じさせない送液装置も考えられる。しかしながら、そのような送液装置では、薬液の圧送に要する時間が増大してしまい、効率的な運用が困難となってしまう。

これに対し、本実施形態に係る送液装置１においては、上述したようなバルブ２１の開度調整及び調製タンク２の圧量調整を行うことで、気泡を発生させずに、かつ、圧力を掛けて圧送速度を高めることができる。すなわち、気泡の抑制と、圧送速度の向上とを両立することができる。

〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、送液装置が送液する液体は薬液に限定されず、任意の液体について本発明を適用することができる。

実施形態１においては、第１タンクとしては薬液を調製する調製タンク２を例示し、第２タンクとしては薬液を貯留する貯留タンク３を例示した。しかし、第１タンク及び第２タンクは、液体を収容可能な容器であればよく、実施形態１に例示した態様、用途に限定されない。

さらに、調製タンク２及び貯留タンク３は、それぞれ１個に限定されず、複数個であってもよい。この場合、複数の調製タンク２に接続された各配管を合流させて第１配管とし、複数の貯留タンク３に接続された各配管を合流させて第３配管とすることで、本発明を適用することができる。

また、実施形態１では、第１配管１１、第２配管１２、第３配管１３の本数はそれぞれ１本であったが、本数は１本に限定されず、複数本であってもよい。また、第３配管１３は、水平配管１３ａと垂直配管１３ｂとを有していたがこのような態様に限定されない。第３配管１３は少なくとも水平部分を有していればよく、垂直配管１３ｂを含まない態様であってもよい。この場合、第３配管１３は、貯留タンク３の側面部分や上面部分に接続した構成となる。このような構成であっても、第３配管から貯留タンク３の内面に沿って薬液が貯留タンク３内に供給されるので、気泡を発生させることなく第３配管１３から貯留タンク３内に薬液を供給することができる。

充填手段としては、実施形態１では、貯留タンク３に直接接続された充填機４であったが、このような態様に限定されない。例えば、貯留タンク３と充填機４との間にバッファタンクや流量を制御する弁などが設けられていてもよい。すなわち、充填手段としては、間接的に貯留タンク３に接続された充填機４であってもよい。

また、貯留タンク３は、第２タンクの一例であったが、充填機自体にバッファタンクが設けられ、その充填機が第３配管１３に直接接続されている場合では、充填機のバッファタンクが第２タンクに該当する。

さらに、実施形態１では、制御装置の制御により送液を行ったが、このような態様に限定されず、手動であってもよい。

１ 送液装置
２ 調製タンク
３ 貯留タンク
１１ 第１配管
１２ 第２配管
１３ 第３配管
２１ バルブ

Claims (8)

1. 第１タンクと、
   前記第１タンクよりも下方に配置された第２タンクと、
   前記第１タンクに接続されて水平方向に延設された第１配管と、
   前記第１配管に接続されて垂直方向に延設された第２配管と、
   前記第２配管に接続されて水平方向に延設され、前記第２タンクに接続された第３配管と、
   前記第１配管に設けられたバルブと、
   前記第２タンクから液体が供給され、当該液体を容器に充填する充填手段とを備え、 前記第１タンクから前記第２タンクへ液体を圧送し、及び前記第２タンクから前記充填手段に液体を圧送する送液装置における送液方法であって、
   前記バルブを閉じた状態で前記第１タンクの排出口を開放することで前記第１配管の前記バルブよりも上流側を液体で満たし、
   前記バルブを第１開度まで連続的に開き、前記第１タンク内部を所定圧力まで連続的に加圧することで、前記第２配管の側壁に沿わせて液体を前記第３配管まで圧送するとともに前記第１配管、前記第２配管及び第３配管内の空気を前記第１タンク側に移動させ、
   前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に前記バルブを前記第１開度よりも開いた第２開度とし、
   前記第２タンク内の液体が所定量に達したときに、前記第２タンク内の液体を前記充填手段に供給する
   ことを特徴とする送液方法。
2. 請求項１に記載する送液方法において、
   前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に、前記第２タンク内の液体が前記所定量に達するまで連続的に前記バルブを前記第１開度から前記第２開度にする
   ことを特徴とする送液方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載する送液方法において、
   前記バルブの前記第２開度を全開とし、
   前記第２タンク内の液体が所定量に達した後は、前記バルブを、前記第２開度よりも狭い開度であって前記第２タンク内の液体の所定量が維持される第３開度にする
   ことを特徴とする送液方法。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する送液方法において、
   前記液体は薬液である
   ことを特徴とする送液方法。
5. 第１タンクと、
   前記第１タンクよりも下方に配置された第２タンクと、
   前記第１タンクに接続されて水平方向に延設された第１配管と、
   前記第１配管に接続されて垂直方向に延設された第２配管と、
   前記第２配管に接続されて水平方向に延設され、前記第２タンクに接続された第３配管と、
   前記第１配管に設けられたバルブと、
   前記第２タンクから液体が供給され、当該液体を容器に充填する充填手段とを備え、
   前記バルブを開閉し、前記第１タンクに設けられた加圧手段を制御して前記第１タンクから前記第２タンクに液体を圧送し、及び前記第２タンクから前記充填手段に液体を圧送することが可能に構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記バルブを閉じた状態で前記第１タンクの排出口を開放することで前記第１配管の前記バルブよりも上流側を液体で満たし、
   前記バルブを第１開度まで連続的に開き、前記第１タンク内部を所定圧力まで連続的に加圧することで、前記第２配管の側壁に沿わせて液体を前記第３配管まで圧送するとともに前記第１配管、前記第２配管及び第３配管内の空気を前記第１タンク側に移動させ、
   前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に前記バルブを前記第１開度よりも開いた第２開度とし、
   前記第２タンク内の液体が所定量に達したとき、前記第２タンク内の液体を前記充填手段に供給する
   ことを特徴とする送液装置。
6. 請求項５に記載する送液装置において、
   前記制御装置は、前記第１配管、前記第２配管及び前記第３配管が満液になり、かつ前記第１タンク内の圧力が前記所定圧力に達したことを条件に、前記第２タンク内の液体が前記所定量に達するまで連続的に前記バルブを前記第１開度から前記第２開度にする
   ことを特徴とする送液装置。
7. 請求項５又は請求項６に記載する送液装置において、
   前記制御装置は、
   前記バルブの前記第２開度を全開とし、
   前記第２タンク内の液体が所定量に達した後は、前記バルブを、前記第２開度よりも狭い開度であって前記第２タンク内の液体の所定量が維持される第３開度にする
   ことを特徴とする送液装置。
8. 請求項５〜請求項７の何れか一項に記載する送液装置において、
   前記液体は薬液である
   ことを特徴とする送液装置。

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