JPH05172044A - 高圧微少流量発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非常に小さい脈動状態での薬液の注入が可能
で、製作建設費の低減を図る。 【構成】 弾性体で作られた袋状容器１８と、これを内
蔵する主たる系統の高圧ポンプ吐出圧力以上の内圧に耐
える圧力容器１６との組合わせ体を設け、注入すべき薬
液を袋状容器１８に貯液し、圧力容器１６には主たる系
統の高圧ポンプ出口の流体を分岐接続して袋状容器１８
を加圧圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高圧蒸気発生装置や化学
装置などの高圧微少流量発生装置に係り、特に高圧化に
より熱効率や反応性向上を計る場合に高圧系統中に微量
の薬液を注入する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は図２に示されるように、高
圧の主たる系統である前流側機器１、高圧ポンプ２、調
整弁３、高圧機器Ａ４、高圧機器Ｂ５およびこれ等を結
ぶ配管等より構成される高圧系統中に微少量の薬液を注
入する場合には薬液貯槽６、元弁７、注入ポンプ８、圧
力指示計９、出口弁１０、逆止弁１１およびこれ等を結
ぶ配管より構成される薬注系統を設けるようになつてい
た。なお、１２は注入点である。

【０００３】しかし主たる系統の流体圧力は１００気圧
以上１０００気圧に達する場合もある高圧であるので、
注入ポンプ８の吐出圧力はこれ以上の高圧となる。

【０００４】一方、注入薬液量は毎時１立方メートルな
いしはこれ以下という微少量であることが度々あり、加
えるに薬液の腐食反応性が強い、薬液の対人畜に対する
有害性が高い等の厳しい制約があるため使用材料の強
度、耐蝕性、軸封構造等に高度の技術を必要とする。

【０００５】例えば薬液がフツ酸水の場合は、流入ポン
プ接液部の材質としてダイヤフラム部にはテフロン樹脂
製、ポンプ本体部には白金メツキした金属等、プランジ
ヤー部にはサフアイヤやルビー等を使用する必要がある
こともあり高価となるとともに、寸法が小さく強度上不
利となるため折損等の事故が多く部品取替の費用と労力
も相当かかるという問題が多い。

【０００６】また、主たる系統の流体が医薬品や半導体
洗浄用の超純粋等の場合、注入ポンプの可動部から発生
するミクロン級の摩耗微細片が混入することは避けられ
ず、汚染の原因となる。

【０００７】さらに高圧微少流量であるため、ポンプ型
式はプランジヤポンプやダイヤフラムポンプとなること
が多いが、これらの型式のポンプは吐出圧が脈動するこ
とも問題となることが多い。

【０００８】以上のように高圧微少流量用の注入ポンプ
およびその系統には問題点があり、従来あまりその解決
法が考慮されていなかつた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は次の点
について配慮がされておらず、問題点があつた。

【００１０】（１）注入する薬液の腐食性反応性が多種
多様であり、最適材料の選定が困難であり、不満足な材
料での運転または過剰すぎる耐蝕性を持つ材料の注入ポ
ンプを使用する例があつた。

【００１１】（２）小流量高圧に最適な材料強度とポン
プ部品寸法のバランスがとり難く、破損摩耗の原因とな
ることが度々ある。

【００１２】（３）清澄度が高い流体に対しポンプ可動
部の摩耗微細片が混入して汚染源となる場合がある。

【００１３】（４）注入ポンプの型式によつては脈動流
（脈動圧）が避けられず、配管や機器の振動の原因とな
る。

【００１４】本発明の目的は以上の問題点をすべて解決
し、非常に小さい脈動状態での薬液の注入が可能で、製
作建設費の低減が図れるなどの利点を有する高圧微少流
量発生装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、弾性体からなる袋状容器と、これを主蔵
する主たる系統の高圧ポンプ吐出圧力以上の内圧に耐え
る圧力容器との組合わせ体を設け、注入すべき薬液を袋
状容器に貯液し、圧力容器には主たる系統の高圧ポンプ
出口の流体を分岐接続して袋状容器を加圧圧縮すること
を特徴とするものである。

【００１６】

【作用】ここでは本発明が、従来技術で使用されていた
注入ポンプを使用しなくても薬液を高圧系統中に注入で
きる理由を記す。

【００１７】まず、主たる系統中の高圧ポンプ出口圧力
をＰ_h とする。すると高圧ポンプ出口の主たる系統の流
体を分岐配管して接続した本発明になる圧力容器内の圧
力もほぼＰ_h となる（正確には高圧ポンプ出口から、分
岐点までの圧力損失分だけ低い圧力となる）。従つて圧
力容器に内蔵される弾性体の袋状容器内の薬液の圧力も
Ｐ_h になると考えてよい。

【００１８】一方、主たる系統の薬液の注入点までには
高圧ポンプに続き各種の機器や弁や配管が設置されるの
で、これらの機器等による圧力損失ΔＰが発生するので
注入点の圧力はＰ_h −ΔＰとなる。

【００１９】このため袋状容器内の圧力は注入点の圧力
よりΔＰだけ高圧となるので、袋状容器内の薬液は注入
点の方に流れる。なお、袋状容器から注入点に至る配管
や弁等の圧力損失値は上記のΔＰ値より小さくする必要
がある。

【００２０】以上の原理により本発明になる高圧微少流
量発生装置には、注入ポンプのような圧力発生機が無く
ても薬液を高圧の系統中に注入することが可能となる。

【００２１】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。高圧の主たる
系統の機器配管が前系統機器１、高圧ポンプ２、流量ま
たは圧力制御用の調整弁３、高圧機器Ａ４、高圧機器Ｂ
５およびこれらを結ぶ配管等より構成される系統中の注
入点２２に微少量の薬液を注入する場合に、弾性体の材
料でできた袋状容器１８と、これを内蔵する高圧ポンプ
２の吐出圧力以上の内圧に耐える圧力容器１６の組合わ
せ構造体を設ける。

【００２２】注入しようとする薬液を袋状容器１８内に
貯液し、圧力容器１６には高圧ポンプ２出口の主たる系
統の流体を分岐点１３から分岐配管して接続すると、袋
状容器１８は高圧ポンプ２出口の分岐点１３における圧
力で加圧圧縮される。

【００２３】この場合の分岐点１３と圧力容器１６を結
ぶ配管系統中には元弁１４を設けて加圧圧力を閉止でき
るようにするとともに、ドレン弁１５を開くことにより
圧力容器９内の圧力を低下させることを可能とする。圧
力容器９の圧力は圧力指示計１７により観察する。

【００２４】一方、外圧により加圧圧縮される袋状容器
１８には配管を圧力容器１６を貫通して主たる系統中の
注入点２２まで接続させる。この配管系統中には仕切弁
２０、絞り装置２１を設けるとともに、薬液を袋状容器
１８に補給するための補給弁１９を設ける。

【００２５】なお、上記した絞り装置２１としては、オ
リフイスプレートやニードルバルブ等を使用する。

【００２６】また、薬液の補給は元弁１４を全閉、仕切
弁２０を全閉、ドレン弁１５を開とすることにより、圧
力容器９内の圧力は低下する。この状態で補給弁１９か
ら薬液を補給した後、前記と逆の弁操作を行うことによ
り補給操作は完了する。

【００２７】本実施例の分岐点１３は高圧ポンプ出口直
後とせず、調整弁３の後流側としたが、その理由は調整
弁による圧力損失が制御調整の状況により変動して、主
たる系統の流体の流量と比例的な関係には必ずしもあり
得ないからであるが、高圧ポンプ出口直後としてもよ
い。

【００２８】前記の実施例において分岐点１３から注入
点２２の間の主たる系統中の圧力損失が僅少すぎて、本
発明になる弾性体でできた袋状容器１８内の圧力と注入
点２２における圧力との差が微少すぎて注入に必要な圧
力が十分得られない場合は、分岐点１３から注入点２２
の間の主たる系統中に、圧力損失を必要にして十分なだ
け発生させる絞り機構を追加設置することもある。この
場合は大容量の高圧ポンプ２の駆動用動力が増大するの
でプラント全体の省エネルギー上は得策ではないが、本
発明の効果自体は得やすくなる方法である。

【００２９】連続注入が必要な場合は微少流量発生装置
を２系列設置して、１系列は注入運転を、他の１系列は
薬液の補給および待機するようにする。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、 （イ）脈動が無いか非常に小さい脈動状態で薬液の注入
ができる。

【００３１】（ロ）注入ポンプが主たる系統中の高圧ポ
ンプ吐出圧力より高圧であることによる全系統機器設計
圧力の増加分が無くなるので、全系統機器製作建設費が
低減可能となる。

【００３２】（ハ）注入ポンプ本体、駆動原動機および
同用付属設備が不要となる。従つて保守点検および補修
に係る費用と労力が不要となる。

【００３３】（ニ）本発明の原理上、主たる系統中の流
体の流量と分岐点から注入点の間の圧力損失は比例関係
にあるので、注入される薬液量は主たる系統中の流体の
流量に比例した量となる。従つて注入量の制御が容易ま
たは不要となる利点がある。

【００３４】（ホ）回転摺動する部分が無いので摩耗に
よる微細片の混入が無いため、主たる系統中の流体を汚
染汚濁しない。従つて医薬品や超純水を取扱うプロセス
に最適なクリーン注入装置として、製品の安全性と信頼
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高圧微少流量装置の系統
図である。

【図２】従来の注入ポンプを有する高圧系統の設備例を
示す系統図である。

【符号の説明】

１ 前流側機器 ２ 高圧ポンプ ３ 調整弁 ４ 高圧機器Ａ ５ 高圧機器Ｂ １３ 分岐点 １４ 元弁 １５ ドレン弁 １６ 圧力容器 １７ 圧力指示計 １８ 袋状容器 １９ 補給弁 ２０ 仕切弁 ２１ 絞り装置 ２２ 注入点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧ポンプとその出口の配管および機器
   類より構成される主たる系統中に、ＰＨ調整やその外の
   目的を持つて微量の薬液を注入する装置として、弾性体
   の材料で作られた袋状容器と、これを内蔵する主たる系
   統の高圧ポンプ吐出圧力以上の内圧に耐える圧力容器の
   組合わせ構造体を設け、注入すべき薬液を袋状容器内に
   貯液し、圧力容器には主たる系統の高圧ポンプ出口の流
   体を分岐接続して袋状容器を加圧圧縮することにより、
   袋状容器中の薬液を主たる系統中の高圧ポンプ出口の分
   岐点より下流側の主たる系統の流体中に注入することを
   可能とする高圧微少流量発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、袋状容器と主た
   る系統の流体中に注入する注入点を結ぶ配管系統には閉
   止用弁、流量設定用のニードル弁またはオリフイスプレ
   ート等の絞り装置を設置するのみで、薬液注入ポンプや
   流量調整弁や逆止弁を設置することなく注入することが
   可能な高圧微少流量発生装置。