JP6881300B2 - 粉末溶解装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉末溶解装置および溶解方法に関する。

血液透析に用いる透析液など、水等の液体と粉末薬剤とを撹拌して溶解させる溶解装置が知られている。このような溶解装置は、水や粉末薬剤が投入される溶解槽と、溶解槽内で溶解液を撹拌する撹拌翼とを有し、溶解槽内で粉末薬剤を溶解させて、透析液などの溶解液を調製する。このような溶解液を調製する際に用いられる撹拌翼として、たとえば特許文献１に記載されるような撹拌翼が用いられている。この特許文献１の撹拌翼は、溶解槽の上部から撹拌翼を取り付けて、モータにより強制的に溶解槽内の液を撹拌する。

実公平６−２８１１９号公報

しかし、特許文献１のような撹拌翼を用いた場合、溶解槽の底部の中央に溶け残りの粉末が集まって、撹拌翼の下方に未溶解の粉末が残るおそれがあり、粉末薬剤の完全な溶解が難しい。そのため、溶解液が所定の濃度とならない可能性がある。

そこで、本発明はかかる問題点に鑑みて、未溶解粉末が溶解槽の底部に残ることを抑制し、粉末薬剤の溶け残りを防止する粉末溶解装置および溶解方法の提供を目的とする。

本発明の粉末溶解装置は、溶解液を貯留する溶解槽と、溶解槽内に設けられた撹拌翼と、前記溶解槽のうち、高さの異なる少なくとも２か所の間に連通する連通管と、前記連通管に設けられたポンプとを備え、前記撹拌翼が前記溶解槽の底部から所定の距離離間した位置に配置され、前記ポンプの駆動により、前記溶解槽内の溶解液が、前記連通管を通って前記溶解槽の底部側へ送出され、前記連通管から前記溶解槽に排出される溶解液の流れが前記溶解槽の底部に沿って流れるように、前記溶解槽と前記連通管とが接続されていることを特徴とする。

また、前記溶解槽の底部が逆円錐状に形成され、前記連通管が、前記溶解槽の底部において、前記逆円錐状の底部の頂部または頂部近傍に接続されていることが好ましい。

また、前記撹拌翼の回転軸が、前記溶解槽の中心軸から溶解槽の側部に向かってずれて配置され、前記連通管を通って前記溶解槽の底部へ向かって送出される溶解液の流れが、前記撹拌翼に向かうように構成されていることが好ましい。

また、前記粉末溶解装置がさらに、前記撹拌翼を正逆回転させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記駆動部を、前記撹拌翼が撹拌動作を開始した後の、所定の時間の間、前記撹拌翼により撹拌される溶解液が上昇流を生じるように前記撹拌翼を回転させるように制御することが好ましい。

また、前記制御部が、前記上昇流が生じている間、前記ポンプが駆動されるように前記ポンプを制御することが好ましい。

また、前記撹拌翼により前記溶解液が前記上昇流を生じる前に、前記撹拌翼により撹拌される溶解液が下降流を生じるように、前記制御部が前記撹拌翼を制御し、前記制御部は、前記下降流が生じている間、前記ポンプを非駆動状態に維持することが好ましい。

また、前記撹拌翼の回転数が、前記溶解液の設定液量に応じて変更されることが好ましい。

また、前記溶解液の設定液量が所定の量より少ない場合、前記駆動部が、前記上昇流が生じている間に、第１の回転数で前記撹拌翼を駆動した後、第２の回転数で前記撹拌翼を駆動するように、前記制御部により制御され、前記第１の回転数は、溶解液の泡立ちを抑制するための所定の回転数に制限されていることが好ましい。

本発明の溶解方法は、溶解液を貯留する溶解槽と、溶解槽内に設けられた撹拌翼と、前記溶解槽のうち、高さの異なる少なくとも２か所の間に連通する連通管と、前記連通管に設けられたポンプとを備え、前記撹拌翼が前記溶解槽の底部から所定の距離離間した位置に配置された粉末溶解装置を用いた溶解方法であって、前記溶解方法が、前記溶解槽に、液体および粉末状の薬剤を供給する供給工程、および前記液体および粉末状の薬剤を撹拌し、溶解液を調製する溶解工程を備え、前記溶解工程において、前記ポンプの駆動により、前記溶解槽内の溶解液が、前記連通管を通って前記溶解槽の底部側へ送出され、前記連通管から前記溶解槽に排出される溶解液の流れが前記溶解槽の底部に沿って流れることを特徴とする。

また、上記溶解方法は、前記溶解槽の底部が逆円錐状に形成され、前記連通管が、前記溶解槽の底部において、前記逆円錐状の底部の頂部または頂部近傍に接続されていることが好ましい。

また、上記溶解方法は、前記撹拌翼の回転軸が、前記溶解槽の中心軸から溶解槽の側部に向かってずれて配置され、前記連通管を通って前記溶解槽の底部へ向かって送出される溶解液の流れが、前記撹拌翼に向かうように構成されていることが好ましい。

また、上記溶解方法は、前記溶解工程において、前記撹拌翼が撹拌動作を開始した後の、所定の時間の間、前記撹拌翼により撹拌される溶解液が上昇流を生じるように前記撹拌翼が回転されることが好ましい。

また、上記溶解方法は、前記上昇流が生じている間、前記ポンプが駆動されることが好ましい。

また、上記溶解方法は、前記撹拌翼により前記溶解液が前記上昇流を生じる前に、前記撹拌翼により撹拌される溶解液が下降流を生じるように、前記撹拌翼が回転し、前記下降流が生じている間、前記ポンプが非駆動状態に維持されることが好ましい。

また、上記溶解方法は、前記撹拌翼の回転数が、前記溶解液の設定液量に応じて変更されることが好ましい。

また、上記溶解方法は、前記溶解液の設定液量が所定の量より少ない場合、前記駆動部が、前記上昇流が生じている間に、第１の回転数で前記撹拌翼が駆動された後、第２の回転数で前記撹拌翼が駆動され、前記第１の回転数は、溶解液の泡立ちを抑制するための所定の回転数に制限されていることが好ましい。

本発明の粉末溶解装置および溶解方法によれば、未溶解粉末が溶解槽の底部に生じることを抑制し、粉末薬剤の溶け残りを防止することができる。

本発明の一実施形態の粉末溶解装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態の粉末溶解装置に用いられる操作パネルの一例を示す図である。 本発明の一実施形態の粉末溶解装置の底部における溶解液の流れを示す概略図である。 本発明の一実施形態の溶解方法を示すフローチャートである。 連通管の第１連通路および第２連通路が連通された状態を示す概略図である。 粉末溶解装置の底部から送液路までが連通された状態を示す概略図である。 送液の中断時に、溶解液を循環させるループ状の循環路を示す概略図である。 溶解工程の詳細について説明するフローチャートである。 粉末溶解装置の設定液量に応じた制御について説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照し、本発明の粉末溶解装置および溶解方法を説明する。本発明の粉末溶解装置および溶解方法は、たとえば、血液透析に使用する透析液を調製するための粉末状の透析薬剤など、粉末状の薬剤を水等の液体に溶解させるために用いられる。以下に示す実施形態では、粉末状の透析薬剤を水に溶解させる場合について説明するが、本発明は透析薬剤を溶解させる場合に限定されず、他の溶解液を調製する場合にも適用することができる。

図１は、本発明の粉末溶解装置の一実施形態を示す概略図である。

図１に示されるように、一実施形態の粉末溶解装置１は、溶解液Ｌを貯留する溶解槽２と、溶解槽２内に設けられた撹拌翼３と、溶解槽２のうち、高さの異なる少なくとも２か所の間に連通する連通管４と、連通管４に設けられたポンプＰとを備えている。

溶解槽２は、溶解槽２に投入される水等の液体と、透析薬剤等の粉末状の薬剤とをその内部で撹拌し、溶解させる槽である。溶解槽２は、本実施形態では、略垂直方向に延びる略円筒状の側部２ａと、側部２ａの下方に底部２ｂを有する縦型の溶解槽である。溶解槽２の底部２ｂは、本実施形態では、図１に示されるように逆円錐状に形成されている。しかし、溶解槽２の底部２ｂの形状は、図示する形状に限定されるものではない。たとえば、底部２ｂは、平坦であってもよいし、一方向に傾斜していても構わない。

溶解槽２の上部には、透析薬剤を溶解槽２内に投入するための薬剤投入口２ｃと、水（ＲＯ水）等の液体を溶解槽２内に供給するための供給口２ｄと、供給口２ｄに水を供給する供給手段２１とを備えている。本実施形態では、供給手段２１は、外部の管などに接続される給水口２１ａを備えている。給水口２１ａから供給される水は、供給手段２１の供給管２１ｂを通って溶解槽２内部に供給される。給水口２１ａと供給口２ｄとの間には、供給された水の量を測定する流量センサ２１ｃと、自動制御され、供給管２１ｂの管路を開閉する給水弁２１ｄとが設けられている。また、溶解槽２の上部には、撹拌翼３を回転させるモータ等の駆動部Ｍと、駆動部Ｍ等、粉末溶解装置１の各種構成要素を制御する制御部Ｃと、制御部Ｃに接続され、粉末溶解装置１の動作モードなど、粉末溶解装置１の設定の入力が可能な操作パネル等の操作手段５（図１においては図示せず。図２参照）とが設けられている。

制御部Ｃは、駆動部Ｍ、供給手段２１、ポンプＰ等を制御するために、これらに制御可能に接続され、接続された制御対象を制御する。制御部Ｃは、たとえば、演算部、記憶部などを備えたマイクロプロセッサとすることができる。制御部Ｃは、操作手段５により入力された情報に基づいて、後述する各工程を実行するように制御を行う。

制御部Ｃに接続された操作パネル等の操作手段（以下、操作パネルという）５は、粉末溶解装置１の溶解工程などの各種工程を行う際に操作される。操作パネル５は、たとえば、操作ボタンやタッチパネル等、公知の操作手段を用いることができる。操作パネル５は、たとえば、電源のＯＮ／ＯＦＦスイッチ５１以外に、粉末を溶解させるための溶解モード（図２中の「MIXING」）、洗浄モード（水洗モード。図２中の「RINSE」）、消毒モード（図２中の「CLEANING」）など、複数のモードを選択するモード選択部５２と、液量の設定を行う液量設定部５３と、給水スイッチ５４ａ、撹拌スイッチ５４ｂ、循環スイッチ５４ｃ、送液スイッチ５４ｄなど、後述する各工程の動作を開始するために操作される動作開始部５４とを有している。また、操作パネル５を操作することにより、各工程の処理時間や、設定液量などの設定の変更を行うこともできる。なお、図２に示した操作パネル５はあくまで一例であり、操作パネル５のデザインや配置、各部位の表示の方法などは特に限定されない。

また、粉末溶解装置１は、上述したように調製する溶解液Ｌの液量を設定することが可能である。溶解槽２には、設定された液量が溶解槽２に入ったことを検知する液量検出センサ（図示せず）が設けられていても構わない。液量検出センサは、たとえば、フロートセンサを用いることができ、たとえば、２段階または３段階以上の液面を検出するために複数の液量検出センサが溶解槽２に設けられていてもよい。

連通管４は、本実施形態では、図１に示されるように、溶解槽２の側部２ａに設けられた上方側接続部４１ａと、溶解槽２の底部２ｂに設けられた下方側接続部４１ｂとにより、溶解槽２に接続されている。なお、本実施形態では溶解槽２の側部２ａおよび底部２ｂの２か所において連通管４が接続されている。しかし、連通管４は、溶解槽２に少なくとも２か所で接続されていればよく、３か所以上で接続されていてもよい。連通管４には、図１に示されるように、ポンプＰが設けられている。ポンプＰの駆動により、溶解槽２内の溶解液Ｌが、溶解槽２の側部２ａの下方から、溶解槽２の底部２ｂ側へと循環される。連通管４は、図１に示されるように、上方側接続部４１ａからポンプＰまで延びる第１連通路４２（図１中、参照符号４２ａおよび４２ｂにより形成される連通路）と、ポンプＰから下方側接続部４１ｂまで延びる第２連通路４３（図１中、参照符号４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄおよび４３ｅにより形成される連通路）とを有している。第１連通路４２には、上方側接続部４１ａとポンプＰとの間に、第１の弁Ｖ１を有し、ポンプＰと下方側接続部４１ｂとの間に、第２の弁Ｖ２を有している。第１の弁Ｖ１と、第２の弁Ｖ２とは、ポンプＰが設けられている通路（４２ｂ、４３ａ、４３ｂ）とは別の通路として設けられた循環通路４４（参照符号４４および４３ｃにより形成される通路）により接続されている。なお、本実施形態では、第１の弁Ｖ１および第２の弁Ｖ２は、本明細書で説明する流路の切り替えが可能であればその構造は特に限定されないが、本実施形態では、第１の弁Ｖ１および第２の弁Ｖ２として三方弁が用いられている。以下の説明では、第１の弁Ｖ１および第２の弁Ｖ２をそれぞれ第１三方弁Ｖ１および第２三方弁Ｖ２と呼ぶ。

また、本実施形態では、第２三方弁Ｖ２の部位で第２連通路４３から分岐し、外部へ送液するための送液路４５を有している。送液路４５には、溶解液Ｌから不純物を取り除くフィルター（図示せず）が設けられる。溶解槽２内で調製された溶解液Ｌは、フィルターにより不純物が取り除かれた後、送液路４５により、他の容器や透析装置に送液される。また、第２連通路４３には、図１に示されるように、第２三方弁Ｖ２の下流（連通管４の循環方向における下流）側に、廃液路４６（参照符号４３ｅ、４６ａおよび４６ｂにより形成される通路）が接続されている。廃液路４６は、第２三方弁Ｖ２と、下方側接続部４１ｂとの間の第２連通路４３（４３ｄおよび４３ｅの接続箇所）から分岐している。廃液路４６は、たとえば、溶解槽２の洗浄時など、溶解槽２内から、水や溶解液Ｌを排出するために設けられる。廃液路４６には、図１に示されるように、廃液弁Ｖ３および逆止弁Ｖ４が設けられ、廃液時に廃液弁Ｖ３を開放することにより廃液が行なわれるとともに、逆止弁Ｖ４により溶解槽２への逆流を防止している。また、本実施形態では、図１に示されるように、溶解槽２の上部側から下部側へ延び、廃液路４６と接続されるオーバーフロー管４７が設けられている。オーバーフロー管４７は、溶解液Ｌが所定量を超えたときに、オーバーフロー管４７から溶解液Ｌが排出されるように構成されている。また、本実施形態では、ポンプＰと第２三方弁Ｖ２との間で分岐して、たとえば、溶解液Ｌの溶け残りがないかを確認する際など、溶解液Ｌの一部を採液するために設けられ、外部に溶解液Ｌを排出可能な採液路４８を有している。採液路４８には、採液弁Ｖ５が設けられ、採液時に採液弁Ｖ５を開放して、採液が可能となっている。

駆動部Ｍは、撹拌翼３を駆動して回転させる。本実施形態では、駆動部Ｍは、正逆回転可能な駆動モータであり、選択されたモードや、設定液量に応じて、制御部Ｃにより制御されて、撹拌翼３を正転または逆転させる。駆動部Ｍからは、溶解槽２の内部に向かって駆動シャフト３１が下方に延びている。駆動シャフト３１の先端側には、撹拌翼３が取り付けられている。駆動シャフト３１は、最も低い設定液量のときに、撹拌翼３が溶解液Ｌの液面よりも低い位置に位置付けられるような長さで設けられる。なお、駆動シャフト３１は、長さが固定されたものであってもよいし、駆動シャフト３１を伸縮可能に構成して、駆動シャフト３１を伸縮駆動することにより、撹拌翼３が溶解液Ｌの液面よりも低い位置に移動するように構成しても構わない。

撹拌翼３は、撹拌翼３の回転により、粉末状の薬剤を撹拌する。撹拌翼３は、図１に示されるように、溶解槽２の底部２ｂから所定の距離離間した位置に配置されている。ここでいう所定の距離は、撹拌翼３の下方に溶解液Ｌが対流するスペースがあれば特に限定されないが、たとえば、撹拌翼３の下端が、溶解槽２の底部２ｂの最も低い位置に対して、溶解槽２の上下方向の高さの１０〜３０％離間していることが好ましい。また、本実施形態では、図１に示されるように、ポンプＰの駆動により、溶解槽２内の溶解液Ｌが、連通管４を通って溶解槽２の底部２ｂ側へ送出され、連通管４から溶解槽２に排出される溶解液Ｌの流れが溶解槽２の底部２ｂに沿って流れるように、溶解槽２と連通管４とが接続されている。これにより、図３に破線で示されるように、底部２ｂに粉末状の薬剤が堆積した場合であっても、薬剤は、連通管４から排出される底部２ｂ側への流れにより巻き上げられ、巻き上げられた粉末状の薬剤は、底部２ｂから離間した位置に配置された撹拌翼３により撹拌されて、より溶けやすくなる。これにより、溶解液Ｌにおける粉末状の薬剤の溶け残りを抑制することが可能になる。

また、本実施形態では、図３に示されるように、溶解槽２の底部２ｂが逆円錐状に形成され、連通管４が、溶解槽２の底部２ｂにおいて、逆円錐状の底部２ｂの頂部Ｔまたは頂部Ｔの近傍に接続されている。この構成により、溶解槽２内で溶け残った粉末状の薬剤は、底部２ｂの両方の傾斜部Ｓに沿って下方へ向かい、底部２ｂの頂部Ｔの近傍に集められる。集められた薬剤は、本実施形態では、水平方向に延びる連通管４から溶解槽２内に排出される溶解液Ｌの流れによって巻き上げられる。溶解液Ｌの流れは、底部２ｂの傾斜部Ｓに沿って流れて、薬剤は溶解槽２内で底部２ｂから上向きに流れ、撹拌翼３に近付いて移動する。これにより、巻き上げられた薬剤が撹拌翼３により撹拌され、撹拌効率が向上し、より溶け残りを抑制することができる。また、本実施形態では、図１および図３に示されるように、撹拌翼３の回転軸（駆動シャフト３１）が、溶解槽２の中心軸Ｘから溶解槽２の側部２ａに向かってずれて配置され、連通管４を通って溶解槽２の底部２ｂへ向かって送出される溶解液Ｌの流れが、撹拌翼３に向かうように構成されている。この場合、粉末状の薬剤を移動させる溶解液Ｌの流れ方向に、撹拌翼３が設けられているので、巻き上げられた粉末状の薬剤がより確実に撹拌翼３により撹拌されやすく、撹拌効率がさらに向上する。撹拌翼３の回転軸が、溶解槽２の中心軸Ｘからずれて配置される場合、たとえば、撹拌翼３の回転軸から中心軸Ｘまでの距離Ｄ１が、中心軸Ｘから溶解槽２の側部２ａの内面までの距離Ｄ２の１５〜３５％となるように撹拌翼３の回転軸を配置することが好ましい。距離Ｄ１を、距離Ｄ２の１５〜３５％とすることにより、溶解槽２内での溶解液Ｌの対流効果が損なわれることなく、巻き上げられた粉末状の薬剤を撹拌翼３により撹拌することができる。

なお、撹拌翼３の形状は、特に限定されず、公知の形状の撹拌翼を用いることができる。また撹拌翼３の大きさは、特に限定されないが、たとえば、撹拌翼３の直径が、溶解槽２の径（直径）の１０〜４０％とすることができる。しかし、本実施形態では、撹拌翼３として、一方向に回転したときには溶解液Ｌの上向きの流れ（上昇流）を生じさせ、他方向に回転したときは溶解液Ｌの下向きの流れ（下降流）を生じさせる構造の撹拌翼が用いられている。撹拌翼３が一方向に回転するときは、図１に示されるように、撹拌翼３の周囲の溶解液Ｌが上方へ向かって流れ、矢印Ａ１で示す、溶解液Ｌの上方への対流を生じさせる。溶解液Ｌの上方への対流により、溶解液Ｌの下方から上方への流れを生み出し、底部２ｂへの薬剤の堆積を抑制することができ、撹拌効率が向上する。また、撹拌翼３が他方向に回転すると、図１に示されるように、撹拌翼３の周囲の溶解液Ｌが下方へ向かって流れ、矢印Ａ２で示す、溶解液Ｌの下方への対流を生じさせる。連通管４による薬剤の巻き上げに加えて、この下方への対流によっても、底部２ｂに堆積した薬剤を巻き上げることができる。したがって、撹拌翼３が駆動部Ｍにより正逆回転可能であり、制御部Ｃによって駆動部Ｍを状況に応じて駆動方向を変えることによって、溶解液Ｌの状況に応じた撹拌動作を行うことができる。

つぎに、粉末溶解装置１を用いた溶解方法について説明する。

図４は、粉末溶解装置１の溶解方法について示すフローチャートである。なお、以下で示す溶解方法は、あくまで一例であり、本実施形態に限定されるものではない。

まず、操作パネル５のＯＮ／ＯＦＦスイッチ５１等を操作して、粉末溶解装置１を起動する。粉末溶解装置１が起動すると、溶解槽２が空の状態で、第１三方弁Ｖ１および第２三方弁Ｖ２を操作して、図５に示されるように、第１連通路４２および第２連通路４３を連通させる。これにより、図５に矢印で示される流路が形成され、溶解槽２の内部から連通管４を通る循環経路が確保される。なお、図５中、溶解液Ｌの流れがない部分については、破線で示している。つぎに、操作パネル５のモード選択部５２を操作して、溶解モードを選択する。溶解モードが選択された後、液量設定部５３を操作して、調製液量を設定する。調製液量が設定されると、動作開始部５４の給水スイッチ５４ａが操作可能となる。給水スイッチ５４ａが押されると、溶解槽２内への給水が開始される（Ｓ１）。給水量は流量センサ２１ｃにより測定され、所定の液量に到達すると、制御部Ｃにより給水弁２１ｄが閉鎖され、水の供給が停止される。

給水工程Ｓ１が終了すると、動作開始部５４の撹拌スイッチ５４ｂの操作が可能となる。撹拌スイッチ５４ｂが操作されると、制御部Ｃにより駆動部Ｍが制御され、撹拌翼３の回転が開始される（撹拌工程Ｓ２）。撹拌翼３が回転すると、粉末状の薬剤が、溶解槽２の薬剤投入口２ｃから投入される（薬剤供給工程Ｓ３）。なお、薬剤の投入は、給水工程Ｓ１の前であってもよいし、同時であってもよい。なお、本明細書では、水等の液体および粉末状の薬剤を供給する工程を合わせて供給工程と呼ぶ。

薬剤および液体が溶解槽２に供給され、撹拌翼３により溶解液Ｌの撹拌動作が行なわれた後、動作開始部５４の循環スイッチ５４ｃの操作が可能となる。循環スイッチ５４ｃが操作されると、制御部ＣによりポンプＰが駆動される。より具体的には、循環スイッチ５４ｃが操作されると、撹拌翼３が一旦停止され、上述した工程Ｓ１において給水された所定の液量に加えて、さらに溶解槽２への給水が行なわれる。この給水は、フロートセンサ等の液量検出センサにより設定した液量に到達したことが感知された後、停止する。給水が停止すると、停止した撹拌翼３が再度駆動されるとともに、ポンプＰが駆動され、図５に示されるように、連通管４内を溶解液Ｌが循環する循環動作が開始される（循環工程Ｓ４）。なお、本明細書においては、撹拌工程Ｓ２および循環工程Ｓ４を合わせて溶解工程と呼ぶ。溶解工程中において、撹拌工程Ｓ２と循環工程Ｓ４とは同時に行われてもよいし、撹拌工程Ｓ２および循環工程Ｓ４のいずれか一方が行なわれていてもよい。連通管４内を溶解液Ｌが循環すると、上述したように、連通管４から底部２ｂに向かって溶解液Ｌが排出され、底部２ｂに堆積する薬剤が底部２ｂから巻き上げられる。巻き上げられた薬剤２ｂはさらに撹拌翼３により撹拌され、撹拌効率が向上する。溶解工程が終了すると、たとえば、採液路４８から溶解液Ｌの一部を採取し、薬剤の溶け残りがないかが確認される（溶解判定工程Ｓ５）。溶け残りがないと判断されると、図６に示されるように、第１三方弁Ｖ１および第２三方弁Ｖ２が操作され、溶解槽２の底部２ｂから送液路４５へとつながる送液路が形成され、溶解液Ｌが送液されて（送液工程Ｓ６）、一連の工程を終了させる。なお、図６中、溶解液Ｌの流れがない部分については、破線で示している。溶解判定工程Ｓ５において、溶け残りが存在する場合など、溶解が不充分である場合には、再度操作パネル５が操作されて、撹拌工程Ｓ２に戻り、溶解工程が再開される。その後、溶解判定工程Ｓ５により問題がないと判断されると、溶解液Ｌが送液される。なお、送液工程Ｓ６において、送液を一次中断する場合は、送液路が形成された状態から、第２三方弁Ｖ２を操作して、図７に示されるように、参照符号４４、４２ｂ、４３ａ、４３ｃにより形成されるループ状の循環路を形成して、送液の中断時に循環路内で溶解液Ｌを循環させることができる。

つぎに、撹拌工程Ｓ２における詳細な制御について説明する。本実施形態では、撹拌工程Ｓ２において、制御部Ｃは、駆動部Ｍを、撹拌翼３が撹拌動作を開始した後の、所定の時間の間、撹拌翼３により撹拌される溶解液Ｌが上方へ対流するように（上昇流を生じさせるように）撹拌翼３を回転させるように制御する。薬剤が溶解槽２に投入された後（薬剤供給工程Ｓ３の後、かつ、撹拌工程Ｓ２が行なわれているとき）、撹拌翼３が撹拌動作を開始した後の所定の時間（撹拌動作の初期）には、溶解液Ｌ中に、溶け残りの薬剤が多く存在する。このような状況において、図１に矢印Ａ１で示されるような溶解液Ｌの上昇流によって、溶解液Ｌ内で溶け残っている粉末状の薬剤は、溶解液Ｌの上昇流によって溶解槽２内で沈降しにくく、底部２ｂへの薬剤の堆積を抑制することができ、撹拌効率が向上する。なお、本明細書において、「撹拌動作を開始した後の所定の時間」とは、撹拌動作を行う全時間（たとえば、最大で約３０分）のうち、溶解液Ｌ内に粉末状の薬剤の溶け残りが多い初期または前半をいう。「所定の時間」の開始時点および長さは特に限定されないが、たとえば、撹拌動作の直後または初期（たとえば１分以内）を開始時点とし、その長さは、撹拌動作の全時間のうち、５〜３０％とすることができる。

また、本実施形態では、撹拌翼３により溶解液Ｌが上昇流を生じる前に、撹拌翼３により撹拌される溶解液Ｌが下降流を生じるように、制御部Ｃが撹拌翼３を制御し、制御部Ｃは、下降流が生じている間、ポンプＰを非駆動状態に維持するように構成されている。たとえば、撹拌翼３が撹拌動作を開始した後の、第２の所定の時間の間、ポンプＰが停止され、第２の所定の時間の経過後にポンプＰが駆動される。撹拌工程Ｓ２の初期において、溶解槽２内には、薬剤の溶け残りが多く存在するため、第２の所定の時間の間、ポンプＰを停止することにより、ポンプＰの内部に粉末状の薬剤が入り込むことを抑制することができる。なお、ポンプＰが停止される「第２の所定の時間」は、撹拌動作を行う全時間のうち、溶解液Ｌ内に粉末状の薬剤の溶け残りが多い初期または前半をいい、上述した、溶解液Ｌを上方へ対流させる際の「所定の時間」と同様の時間としてもよいし、異なる時間としてもよい。

つぎに、図８のフローチャートを用いて、薬剤の溶解工程をより詳細に説明する。溶解工程のうち、上述した工程Ｓ２や工程Ｓ３などによる溶解準備が完了すると、循環スイッチ５４ｃの操作が可能となる。循環スイッチ５４ｃが操作されると、溶解動作が開始される（工程Ｓ２１）。溶解動作が開始されると、制御部Ｃが、駆動部Ｍを、撹拌翼３により撹拌される溶解液Ｌが下降流を生じるように、撹拌翼３を回転させるように制御する（工程Ｓ２２）。撹拌翼３が他方向に回転すると、図１に示されるように、撹拌翼３の周囲の溶解液Ｌが下方へ向かって流れ、矢印Ａ２で示す、溶解液Ｌの下降流を生じさせる。このとき、ポンプＰは非駆動状態に維持されて停止しており、撹拌翼３の回転による下降流により、底部２ｂに堆積した薬剤を巻き上げることができる。したがって、より底部２ｂへの薬剤の堆積を抑制することができる。なお、本実施形態では、撹拌翼３の回転により下降流を生じさせる際に、ポンプＰを停止させているが、撹拌翼３の回転による下降流を生じさせる際に、ポンプＰを駆動しても構わない。この場合、連通管４からの溶解液Ｌの流れと、下方への対流により生じる溶解液Ｌの流れとが、一部衝突するため、流れの衝突によって溶解効果がより高められる。

工程Ｓ２２により、溶解槽２の底部２ｂに向けて、撹拌翼３の位置で下降流を生じさせた後、制御部Ｃが駆動部Ｍを制御し、工程Ｓ２２とは逆方向に撹拌翼３を回転させて、撹拌翼３の位置において上昇流を生じさせるとともに、ポンプＰを駆動させる（工程Ｓ２３参照）。連通管４内を溶解液Ｌが循環すると、上述したように、連通管４から底部２ｂに向かって溶解液Ｌが排出され、底部２ｂに堆積する薬剤が底部２ｂから巻き上げられる。底部２ｂから巻き上げられた薬剤は、撹拌翼３による上昇流により、溶解液Ｌの流れを、撹拌翼３の位置においてさらに上昇させる。これにより、底部２ｂから巻き上げられた薬剤は、撹拌翼３によりさらに撹拌され、撹拌効率が向上する。

工程Ｓ２３の後、ポンプＰを停止させて上昇流をしばらく維持して、上方への対流によりしばらく溶解動作を続ける（工程Ｓ２４参照）。工程Ｓ２４が完了すると、事前に設定された工程Ｓ２２〜Ｓ２４の繰り返し回数が行なわれたか否かが制御部Ｃにより判定される（工程Ｓ２５）。工程Ｓ２２〜Ｓ２４が事前に設定された繰り返し回数に満たない場合は、工程Ｓ２２に戻り、事前に設定された繰り返し回数を満たす場合には、溶解動作が終了する。

つぎに、図９を用いて、粉末溶解装置１の設定液量に応じた制御を行う他の実施形態について説明する。以下に示す例では、撹拌翼の回転数が、前記溶解液の設定液量に応じて変更され、設定液量に応じた撹拌をして、液量に応じた最適な撹拌が可能となる。

図９に示されるように、撹拌動作が開始された後（撹拌翼３は、下降流を生じさせている。Ｓ３１参照）、操作パネル５により設定された液量が、予め定めた所定の液量よりも少ない場合（たとえば、操作パネル５により操作可能な設定液量が、２５ガロン、５０ガロン、７５ガロンの場合で、５０ガロン（所定の液量）よりも少ない２５ガロンが設定された場合）、工程Ｓ３３に進み、第３の所定の時間の間、撹拌翼３の回転数が所定の回転数以下の回転数（第１の回転数）に制御される。また、このとき、上述したように、撹拌翼３は、溶解液Ｌが上昇流となるように回転し、ポンプＰが駆動されている。ここで、所定の回転数以下の回転数は、たとえば、工程Ｓ３３以外の撹拌工程における撹拌翼３の回転数の４０〜６０％の回転数をいう。工程Ｓ３３以外、たとえば後述する工程Ｓ３４における撹拌翼３の回転数が、７００〜１８００ｒｐｍの場合には、たとえば、工程Ｓ３３における回転数を、２８０〜１０８０ｒｐｍとすることができる。好ましくは、後述する工程Ｓ３４における撹拌翼３の回転数が、１０００〜１５００ｒｐｍの場合には、たとえば、工程Ｓ３３における回転数を、４００〜９００ｒｐｍとすることができる。このように、設定液量が所定の液量よりも低い場合は、溶解液Ｌの液面は低い位置にあるため、撹拌翼３の回転により空気を巻き込みやすく、溶解液Ｌが泡立ちやすくなっている。しかし、上述したように、撹拌翼３の回転数を設定液量が少ないときに回転数を低くすることにより、空気を巻き込みにくく、溶解液Ｌの泡立ちが抑制される。なお、設定液量が所定の液量以上の場合は、上述したように撹拌翼３は、通常の回転数で溶解液Ｌが上昇流となるように回転される（工程Ｓ３５）。なお、工程Ｓ３５においては、工程Ｓ３３と同様にポンプＰは駆動されている。

工程Ｓ３３において、第３の所定の時間が経過した後は、所定の回転数以下の第１の回転数から、第１の回転数よりも大きい第２の回転数に撹拌翼３が増速される（Ｓ３４）。なお、本実施形態では、工程Ｓ３４においては、撹拌翼３は工程Ｓ３３と同様に、溶解液Ｌが上昇流となるように回転しており、ポンプＰは停止している。第２の回転数は、特に限定されないが、通常の撹拌工程の回転数と同様とすることができ、たとえば、７００〜１８００ｒｐｍ、好ましくは１０００〜１５００ｒｐｍとすることができる。工程Ｓ３３により第１の回転数で撹拌翼３を回転させ、工程Ｓ３４により増速された第２の回転数で撹拌翼３を回転させることにより、低回転で溶解槽２内に小さな対流を生じさせた後、高回転で大きな対流を生じさせ、溶解液Ｌの泡立ちを抑えつつ、溶解液Ｌの対流による撹拌を効率良く行うことができる。なお、工程Ｓ３３における「第３の所定の時間」は、たとえば、撹拌動作を行う全時間のうち、１．５〜５％の時間とすることができる。なお、工程Ｓ３６において、工程Ｓ３５において所定の時間（第４の所定の時間）が経過した後は、工程Ｓ３５と同様の回転数、回転方向で撹拌翼３が回転するが、ポンプＰが停止され、溶解液Ｌの対流により溶解液Ｌが撹拌される。なお、第４の所定の時間は、第３の所定の時間と同様の時間とすることができる。

工程Ｓ３４または工程Ｓ３６が終了すると、実際に行われた撹拌動作の回数（Ｓ３２〜Ｓ３４またはＳ３２〜Ｓ３６の繰り返しの回数）と、設定液量に応じた予め設定された設定回数とが比較され、所定の撹拌動作が行なわれたか否かが制御部Ｃにより判定される（Ｓ３７）。設定回数と、実際に行われた撹拌動作の回数が一致する場合は、工程Ｓ３８において撹拌動作が終了し、実際に行われた撹拌動作の回数が設定回数に満たない場合は、Ｓ３２に戻り、撹拌動作が繰り返される。

図９のフローチャートに示す実施形態の変形例として、さらにＳ３４またはＳ３６の後に、さらにポンプＰを駆動させて、連通管４からの流れを発生させて、溶解効率を高めることもできる。具体的には、工程Ｓ３４またはＳ３６の後に、撹拌翼３により下降流を生じさせるとともに、ポンプＰを駆動させて、連通管４からの溶解液Ｌの流れと、撹拌翼３による下降流を衝突させることにより、溶解効率を高めることができる。

なお、図９のフローチャートにおいて説明した撹拌翼の回転数の制御は、図８において説明した溶解動作の工程Ｓ２２〜Ｓ２４において適用することもできる。この場合、たとえば、図８における工程Ｓ２３およびＳ２４が、図９における工程Ｓ３３、Ｓ３４または工程Ｓ３５、Ｓ３６に対応する。

上記実施形態では、駆動部Ｍ、制御部Ｃ、操作パネル５は、溶解槽２の上部に取り付けられたものを示したが、駆動部Ｍ、制御部Ｃ、操作パネル５を設ける位置は、特に限定されるものではなく、溶解槽２の側部２ａや底部２ｂ側に取り付けられていてもよいし、溶解槽２に取り付けられず、別途設けられてもよい。

また、上記実施形態では、撹拌翼３および駆動シャフト３１は、溶解槽２の上部側から延びたものを示したが、撹拌翼３および駆動シャフト３１は、溶解槽２の下側から延びていても構わない。また、上記実施形態では、第１三方弁Ｖ１、第２三方弁Ｖ２などの弁は、手動で開閉されるものを例にあげたが、制御部Ｃにより自動で制御されていても構わない。

１ 粉末溶解装置
２ 溶解槽
２ａ 溶解槽の側部
２ｂ 溶解槽の底部
２ｃ 薬剤投入口
２ｄ 供給口
２１ 供給手段
２１ａ 給水口
２１ｂ 供給管
２１ｃ 流量センサ
２１ｄ 給水弁
３ 撹拌翼
４ 連通管
４１ａ 上方側接続部
４１ｂ 下方側接続部
４２ 第１連通路
４３ 第２連通路
４４ 循環通路
４５ 送液路
４６ 廃液路
４７ オーバーフロー管
４８ 採液路
５ 操作手段（操作パネル）
５１ ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
５２ モード選択部
５３ 液量設定部
５４ 動作開始部
５４ａ 給水スイッチ
５４ｂ 撹拌スイッチ
５４ｃ 循環スイッチ
５４ｄ 送液スイッチ
Ｃ 制御部
Ｄ１ 撹拌翼の回転軸から中心軸までの距離
Ｄ２ 中心軸から溶解槽の側部の内面までの距離
Ｌ 溶解液
Ｍ 駆動部
Ｐ ポンプ
Ｓ 底部の傾斜部
Ｔ 底部の頂部
Ｖ１ 第１三方弁
Ｖ２ 第２三方弁
Ｖ３ 廃液弁
Ｖ４ 逆止弁
Ｖ５ 採液弁
Ｘ 溶解槽の中心軸

Claims (6)

1. 溶解液を貯留する溶解槽と、溶解槽内に設けられた撹拌翼と、前記溶解槽のうち、高さの異なる少なくとも２か所の間に連通する連通管と、前記連通管に設けられたポンプと、前記撹拌翼を正逆回転させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備えた粉末溶解装置であって、
   前記撹拌翼が前記溶解槽の底部から所定の距離離間した位置に配置され、
   前記ポンプの駆動により、前記溶解槽内の溶解液が、前記連通管を通って前記溶解槽の底部側へ送出され、前記連通管から前記溶解槽に排出される溶解液の流れが前記溶解槽の底部に沿って流れるように、前記溶解槽と前記連通管とが接続され、
   前記溶解槽の底部が逆円錐状に形成され、前記連通管が、前記溶解槽の底部において、前記逆円錐状の底部の頂部または頂部近傍に接続され、
   前記撹拌翼の回転軸から前記溶解槽の中心軸までの距離が、前記中心軸から前記溶解槽の側部の内面までの距離の１５〜３５％となるように、前記撹拌翼の回転軸が、前記溶解槽の中心軸から溶解槽の側部に向かってずれて配置され、前記連通管を通って前記溶解槽の底部へ向かって送出される溶解液の流れが、前記撹拌翼に向かうように構成されている、
   粉末溶解装置。
2. 前記制御部が、前記駆動部を、
   前記撹拌翼が撹拌動作を開始した後の、所定の時間の間、前記撹拌翼により撹拌される溶解液が上昇流を生じるように前記撹拌翼を回転させるように制御する
   請求項１に記載の粉末溶解装置。
3. 前記制御部が、前記上昇流が生じている間、前記ポンプが駆動されるように前記ポンプを制御する
   請求項２記載の粉末溶解装置。
4. 前記撹拌翼により前記溶解液が前記上昇流を生じる前に、前記撹拌翼により撹拌される溶解液が下降流を生じるように、前記制御部が前記撹拌翼を制御し、前記制御部は、前記下降流が生じている間、前記ポンプを非駆動状態に維持する請求項２または３記載の粉末溶解装置。
5. 前記撹拌翼の回転数が、前記溶解液の設定液量に応じて変更される請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉末溶解装置。
6. 前記撹拌液の設定液量が所定の量より少ない場合、前記駆動部が、前記上昇流が生じている間に、第１の回転数で前記撹拌翼を駆動した後、第２の回転数で前記撹拌翼を駆動するように、前記制御部により制御され、前記第１の回転数は、溶解液の泡立ちを抑制するための所定の回転数に制限され、
   前記第１の回転数は、２８０〜１０８０ｒｐｍであり、
   前記第２の回転数は、７００〜１８００ｒｐｍである、
   請求項５記載の粉末溶解装置。

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