(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆止弁の入口側ポートに接続された液体出口と第１の加圧口とを有する液体容器と、
前記第１の加圧口から液体容器の内部を加圧する第１加圧手段と、
所定の内容積を有すると共に、前記逆止弁の出口側ポートに接続された液体入口及び第２の加圧口と、液体注入対象に関連して配設された液体放出口とを有する液体計量手段と、
前記液体計量手段が所定量の液体を収容したことを検知する液量検知手段と、
前記第２の加圧口から前記液体計量手段の内部を加圧する第２加圧手段と、
所定のタイミングで前記第１加圧手段を作動させ、前記液量検知手段による検知に応答して、前記第１加圧手段を停止すると共に前記第２の加圧手段を作動させる制御手段とを備え、
液体容器に収容された液体の所定量を液体放出口から液体注入対象に注入すことを特徴とする液体注入装置。
【請求項２】
前記液量検知手段がフォトインタラプタから構成される、請求項１に記載の液体注入装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記液量検知手段の感度を調節するための制御手順を有する、請求項１又は２に記載の液体注入装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１加圧手段の作動開始から停止に至るまでの運転を連続運転及び間欠運転の２段階で制御する、請求項１乃至３の何れか一に記載の液体注入装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１加圧手段の作動開始から停止に至るまでの経過時間に対応して、該第１加圧手段の次回の連続運転の時間を制御する、請求項４に記載の液体注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体容器内の液体から所定量の液体を抽出して液体注入対象に注入する液体注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調設備等の冷却水系では、スケールの付着防止やスライムの発生等を抑止するため、所定時間毎に所定量の薬液を冷却水に注入する。このような、薬液注入対象への定期的な薬液注入は、栽培液に液肥を注入して濃度の管理を行う水耕栽培や、分析試料に試薬を注入する分析装置等、広く行われており、この目的のために液体注入装置が用いられる。
【０００３】
液体注入装置には、ダイヤフラム式、プランジャー式、チューブ式、又は、空気ポンプ式等が知られている。空気ポンプ式以外のものは薬液と接触する部分に精緻な機構を備えるため、潤滑油の交換等の日常の維持管理に人手を要し、製造価格も高い。これに比して、空気ポンプ式は取扱いが容易で且つ製造価格も廉価である。
【０００４】
特公平８−２４８３７号公報には、空気ポンプ式の液体注入装置が開示されている。図３に、同公報に記載の液体注入装置の構成を示す。この装置では、薬液容器３１の底部は、立ち下り配管及び逆止弁３２を経由して計量容器３３の上部に接続されている。計量容器３３の底部には、薬液容器３１よりも上方に立ち上がってから冷却塔３４の受水槽３５に立ち下がる薬液注入管３６が接続されている。計量容器３３には空気ポンプ３７から薬液容器３１よりも上方に立ち上がってから立ち下がる空気移送パイプ３８が接続されている。
【０００５】
まず、薬液容器３１内の薬液の所定量が計量容器３３内に自然落下する。この状態で、空気ポンプ３７が運転を開始すると、圧縮空気がチューブ３８を経由して計量容器３３内に移送されて、その内部を加圧する。この加圧により、計量容器３３内の薬液が、薬液注入管３６を経由して冷却塔３４の受水槽３５に供給される。空気ポンプ３７による加圧が終了すると、再び、薬液の所定量が計量容器３３内に自然落下するので、空気ポンプ３７を所定のタイミングで作動させる。これを繰り返すことにより、薬液注入対象である受水槽３５には定期的に薬液が注入される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の液体注入装置では、自然落下による薬液の計量方法を採用するので、薬液容器を計量容器の上方に配置する必要があり、これを含めて装置全体の配置に関して制約が多いという問題がある。
【０００７】
また、薬液容器からの薬液の取出しを下方に向けて行う構成のため、薬液容器内に収容された薬液の液漏れが生じやすく、この液漏れに対する対策が重要になる。
【０００８】
本発明は、取扱いが容易で廉価な空気ポンプを採用しながらも、装置全体の配置に自由度が高いため、液漏れ等の問題が生じ難く且つその対策も容易な液体注入装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液体注入装置は、逆止弁の入口側ポートに接続された液体出口と第１の加圧口とを有する液体容器と、
前記第１の加圧口から液体容器の内部を加圧する第１加圧手段と、
所定の内容積を有すると共に、前記逆止弁の出口側ポートに接続された液体入口及び第２の加圧口と、液体注入対象に関連して配設された液体放出口とを有する液体計量手段と、
前記液体計量手段が所定量の液体を収容したことを検知する液量検知手段と、
前記第２の加圧口から前記液体計量手段の内部を加圧する第２加圧手段と、
所定のタイミングで前記第１加圧手段を作動させ、前記液量検知手段による検知に応答して、前記第１加圧手段を停止すると共に前記第２の加圧手段を作動させる制御手段とを備え、
液体容器に収容された液体の所定量を液体放出口から液体注入対象に注入すことを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体注入装置によると、液体容器と液体計量手段との間の配置の自由度が高く、液体容器からの液体の取出しも下方に向ける必要がないため、液体容器からの液漏れが生じにくく、また、液漏れに対する対策も容易である。
【００１１】
本発明の液体注入装置の好ましい例では、液量検知手段を液体計量手段の所定位置での液体の有無を検出するフォトインタラプタによって構成する。この場合、装置構成が簡素であり、取扱いも容易である。
【００１２】
また、制御手段が、装置の運転開始に先立って、或いは、所定のタイミングで、液量検知手段の感度を調節するための制御手順を有することも本発明の好ましい態様である。この場合、所定量の液体が液体計量手段に収容された旨が正確に検知できる。
【００１３】
更に、第１加圧手段の作動開始から停止に至るまでの運転態様を連続運転及び間欠運転の２段階で制御することも好ましい。更に、この場合には、第１加圧手段の作動開始から停止に至るまでの経過時間に対応して、第１加圧手段の次回の連続運転の時間を制御することが好ましい。かかる構成によると、液量検知手段に注入される液体を正確に所定量に保つことが容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明に係る液体注入装置を、その実施形態例に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態例の液体注入装置を示す模式的ブロック図である。液体注入装置は、内部に薬液を収容する透明な薬液容器１１と、薬液容器１１の液体出口に逆止弁１４を介して連通する液体入口１６Ａと内部液体の放出口１６Ｂとを有する液体計量チューブ１６と、薬液容器１１内部を加圧する第１の空気ポンプ（充填ポンプ）１７と、液体計量チューブ１６の液体入口１６Ａ側から圧縮空気を注入して計量チューブ１６内部の液体を液体放出口１６Ｂから押し出す第２の空気ポンプ（押出しポンプ）１８と、液体計量チューブ１６の液体放出口１６Ｂ側に配設されたフォトインタラプタ１９と、全体を制御する制御回路２０とを有する。
【００１５】
薬液容器１１は、例えば装置ハウジングの底面等の低い位置に配置されており、内容積が数リットル程度のポリエチレン製のボトルとして構成される。薬液容器１１の上部には開口が形成されており、該開口には取付け及び取外し自在のキャップ１２が取り付けられる。キャップ１２には、充填ポンプ１７からの圧縮空気移送用のチューブ２１が挿通されて薬液容器の上部空間に連通している。充填ポンプ１７の作動時には、例えば１０ｃｃ／ｓｅｃ程度の流量の圧縮空気がチューブ２１を介して薬液容器１１内に移送される。キャップ１２には、更に薬液移送用のチューブ２２が挿通されている。薬液チューブ２２のキャップ１２より下方に延びる側の先端は、キャップ１２が薬液容器１１に取り付けられた状態で、薬液容器１１の底面近傍の薬液内に位置する。
【００１６】
キャップ１２には、更に、薬液容器１１内の圧力上昇を除々に逃がす小さなピンホール１３が形成されている。ピンホール１３は、周囲温度の変化等により薬液容器１１内の空気が膨張して、薬液容器１１内の薬液が自然に押し出されることを防止する。
【００１７】
薬液チューブ２２のキャップ１２より上方側の先端は、第１逆止弁１４の入口側ポートに接続されている。第１逆止弁１４は、薬液容器１１内への薬液及び空気の逆流を阻止する。第１逆止弁１４の出口側ポートには、Ｔ分岐（チーズ）１５の第１ポートが接続されている。Ｔ分岐１５の第２ポートは、計量チューブ１６の液体入口１６Ａに接続され、Ｔ分岐１５の第３ポートは、第２逆止弁２３の出口側ポートに接続されている。第２逆止弁２３の入口側ポートは、空気チャンバ２４及びチューブ２５を経由して押出しポンプ１８に接続されている。
【００１８】
押出しポンプ１８は間欠運転され、その作動時には、例えば１０ｃｃ／ｓｅｃ程度の圧縮空気が空気チャンバ２４を経由して薬液計量チューブ１６に移送され、計量チューブ１６内の薬液を間欠的に押し出す。薬液計量チューブ１６は、例えば内径４ｍｍ、外径６ｍｍ、全長１６０ｃｍのシリコンゴム製チューブであり、薬液計量チューブ１６内が薬液で満たされる薬液充填時には、約２０ｍｌ（ミリリットル）の薬液を計量できる。薬液計量チューブ１６は、螺旋状乃至はコイル状に巻かれ、薬液入口１６Ａ側が下端に、薬液放出口１６Ｂ側が上端に位置するように配置される。
【００１９】
薬液計量チューブ１６の薬液放出口１６Ｂに隣接して、フォトインタラプタ１９が計量チューブ１６を径方向外側から挟んで配置される。フォトインタラプタ１９は、発光ダイオードを備える発光部と、フォトトランジスタを備える受光部とを有し、発光部及び受光部の間の計量チューブ１６の部分に薬液が存在すると、発光部及び受光部の間に光路が形成される。
【００２０】
上記薬液注入装置は、薬液容器１１に薬液を収容した状態で薬液注入指令が発すると、まず薬液充填モードに入り、充填ポンプ１７が運転する。薬液容器１１の内圧が上昇するので、薬液は第１逆止弁１４を経由して薬液計量チューブ１６に充填される。所定量の薬液が計量チューブ１６に充填されると、その旨がフォトインタラプタ１９によって検知されるので、充填ポンプ１７が停止し、薬液充填モードを終了する。引き続き、薬液押出しモードに移行し、押出しポンプ１８が作動するので、薬液計量チューブ１６内に充填されている薬液が、押出しポンプ１８の圧縮空気によって押し出され、薬液放出口１６Ｂから薬液注入対象に注入される。この場合、押出しポンプ１８は、間欠的に作動して計量チューブ内の全量の液体を確実に排出する。
【００２１】
上記の作動において、薬液がチューブ内を流れることにより、チューブが薬液で汚染される。この場合でも、フォトインタラプタ１９による液体検知の感度を良好に保つことが好ましい。また、薬液容器１１内の薬液量の変化により、充填ポンプ１７による薬液容器１１の内圧上昇に要する時間が変化し、特に容器内部に薬液が少くその上部空間が大きい場合には、充填ポンプ１７が停止した後にも、慣性によって薬液容器１１内の薬液が押し出され、薬液計量チューブ１６による計測の正確性が損われることが考えられる。このため、本実施形態例では、図２のフローチャートに示す制御を行い、これらに対応している。
【００２２】
図２において、薬液容器内に新たに薬液が収容されると、まず、予測充填時間の初期設定をマニュアルで行う（ステップＳ１）。これは、充填ポンプの起動時点から、フォトインタラプタで検知信号が出力される時点までの時間を予測して入力するものである。この予測充填時間初期設定では、実験的又は経験的に予測された充填時間を操作者が入力する。
【００２３】
次いで、装置の運転に移行すると、薬液注入対象への薬液注入指令の有無を認識する（ステップＳ２）。薬液注入指令の入力は、制御回路に内蔵されたタイマによる所定時間の計測、又は、操作者のスイッチ操作等によって行われる。薬液注入指令を認識すると、フォトインタラプタの感度調節を行う（ステップＳ３）。この感度調節では、発光ダイオードに流れる電流値を小さな値から徐々に増大させて、フォトインタラプタのフォトトランジスタが感光するときの発光ダイオードに流れる電流値を確認し、その電流値よりも僅かに小さな不感帯の電流値を設定値とする。フォトインタラプタは、その部分のチューブ内に薬液が達すると、屈折率の変化によって光路が形成され、薬液検知信号を発生する。
【００２４】
上記のように、薬液注入対象への薬液注入指令が認識される都度、フォトインタラプタの感度調節を行うことから、長期の使用で薬液計量チューブが薬液で汚染しても、薬液検知に際して高い信頼性が得られる。ここで、第２回目以降の感度調節は、一般に現在設定されている電流値から除々に増大させることで得られる。フォトインタラプタの感度調節が終了すると、連続運転態様による充填ポンプの起動を行う（ステップＳ４）。充填ポンプが起動すると、その起動時点からの時間が計測される。
【００２５】
ステップＳ５で、フォトインタラプタが薬液検知信号を発生したか否かを調べ、薬液検知信号が発生していなければ、予測充填時間が経過するまでステップＳ５〜Ｓ６を循環して待機する。薬液が検知されなくて予測充填時間が経過した後には、ステップＳ８に移り、更に薬液検知がないことを確認した上で、充填ポンプを間欠運転の態様に切り換える（ステップＳ９）。これにより、ポンプ停止後に、慣性によって過剰量の薬液が計量チューブに流れ出すおそれを除いている。次いで、予測充填時間を所定時間だけ延長して（ステップＳ１０）、ステップＳ８〜Ｓ１０を循環して薬液検知まで待機する。この予測充填時間の延長により、これ以降の充填モードにおいて、薬液容器内部の空間が充分に大きいことが認識され、延長された予測充填時間が採用される。ステップＳ８で、薬液が検知されたら、充填ポンプの運転を停止して薬液充填モードを終了し（ステップＳ１１）、押出しポンプの作動に切り換えることで、薬液押出しモードに移行する（ステップＳ１２）。薬液の押出しが完了したら、ステップＳ２に戻り、次の薬液注入指令があるまで待機し、以下、同様の運転を繰り返す。
【００２６】
一方、ステップＳ６の予測充填時間の経過の検出に先立って、ステップＳ５で薬液検知の信号が出力されると、ステップＳ７に移り、予測充填時間を所定時間だけ短縮する。これにより、これ以後の充填モードでは、薬液容器の上部空間が小さいことが認識され、この短縮された予測充填時間が採用される。次いで、充填ポンプの連続運転作動を停止し、押出しポンプの間欠運転に切り換えて、薬液押出しモードに移行する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。薬液押出しが終了したら、先の場合と同様に、ステップＳ２に戻り、次の薬液注入指令があるまで待機する。このように、薬液充填モードの所要時間が短いことは、薬液容器内が薬液によって充分に満たされているため、薬液容器上部の空間が小さいことを意味し、この場合、間欠運転を省略しても薬液の過剰量の充填は生じない。
【００２７】
上記のように制御手順を構成したので、薬液容器内部の薬液の量が減少している場合でも、充填ポンプの停止後に薬液が計量チューブに流れ出ることにより生ずる計量誤差が回避できる。また、フォトインタラプタにおける感度の変化にも適切に対応可能である。なお、フォトインタラプタの感度調節の頻度やタイミングは任意に選定可能である。
【００２８】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の液体注入装置は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した薬液注入装置も、本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
例えば、上記実施形態例では、充填ポンプ及び押出しポンプを別個に設ける構成を採用したが、これに限らず、これら双方のポンプは、切換え弁等の設置により兼用することができる。また、薬液計量チューブ及びフォトインタラプタを利用する薬液量の計測に代えて、別の計測手法を採用することもできる。例えば、重量によって計測する等の手法を採用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明は、取扱いが容易で且つ廉価な空気ポンプを使用しながらも、液体注入装置の全体の配置に自由度が高く、且つ、薬液容器における液漏れ等のおそれが小さくその液漏れへの対策も容易な液体注入装置を提供した顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例の液体注入装置の模式的ブロック図。
【図２】図１の液体注入装置における制御手順を示すフローチャート。
【図３】従来の液体注入装置の模式的断面図。
【符号の説明】
１１  薬液容器
１２  キャップ
１３  ピンホール
１４  第１逆止弁
１５  Ｔ分岐
１６  薬液計量チューブ
１７  充填ポンプ
１８  押出しポンプ
１９  フォトインタラプタ
２０  制御回路
２１、２２  チューブ
２３  第２逆止弁
２４  空気チャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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