(57)【要約】【課題】初期段階での混合液のロスが極力少なくなるようにする。【解決手段】一つのタンク１の液体の送給流量が他のタンク２の液体に比べて非常に少ない微少流量である液体混合方法であって、微少流量液体ライン５には微少流量液体タンク１に戻るリターンライン１１を設けておき、先ず、微少流量液体送給用ロータリーポンプ４を実混合時よりも高い回転数で起動し、ポンプ吐出圧力の上昇に応じてポンプ回転数を徐々に下げ、その吐出圧力が微少流量液体ライン５の残水を他の液体供給ライン７へ排出し終える設定値に達すると、リターンライン１１に切り換えて微少流量液体を循環させ、ポンプ吐出圧力が実混合時の設定値付近まで上がると、微少流量液体ライン５を他の液体供給ライン７に開通させ、他の液体供給ライン７のロータリーポンプ６を起動する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタンクの液体を夫々ロータリーポンプにより混合機に送給して混合するにあたり、一つのタンクの液体の送給流量が他のタンクの液体に比べて非常に少ない微少流量である混合方法であって、微少流量液体タンクから延びる微少流量液体ラインの先端部を、他の液体タンクから延びる液体送給ラインのロータリーポンプ下流に接続し、微少流量液体ラインにはロータリーポンプ下流に三方弁を設けると共に、三方弁から微少流量液体タンクに戻るリターンラインを設けておき、先ず、微少流量液体ラインが他の液体送給ラインに開通した状態で、微少流量液体ラインのロータリーポンプを実混合時の設定回転数より高い回転数で起動して微少流量液体を送出しつつ、ポンプ吐出圧力の上昇に応じてポンプ回転数を徐々に下げ、ポンプ吐出圧力が任意の設定値に達すれば、三方弁をリターンラインに切り換えて微少流量液体を循環させ、更にポンプ吐出圧力が実混合時の設定値付近まで上昇すれば、三方弁を他の液体送給ライン側に切り換え、当該他の液体送給ラインのロータリーポンプを起動して、微少流量液体と他の液体との実混合を開始する液体混合方法。
【請求項２】
混合停止時には、微少流量液体送給用ロータリーポンプを少し逆回転させた後、三方弁をリターンラインに切り換えてその微少流量液体送給用ロータリーポンプを停止させる請求項１に記載の液体混合方法。
【請求項３】
混合再開時には、微少流量液体送給用ロータリーポンプを先に起動し、一定時間後に他の液体送給送給用ロータリーポンプを起動する請求項１又は２に記載の液体混合方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の液体混合方法を実施するための装置であって、一つのタンクの液体が微少流量液体である複数のタンクと、混合機と、各タンクの液体を混合機に夫々送給するロータリーポンプとを備え、微少流量液体タンクから延びる微少流量液体ラインの先端部を、他の液体タンクから延びる液体送給ラインのロータリーポンプ下流に接続し、微少流量液体ラインには、タンクの出口側に二方弁を、ロータリーポンプの吐出側に圧力計を、その下流に三方弁を夫々設けると共に、三方弁から微少流量液体タンクに戻るリターンラインを設け、更に前記複数のロータリーポンプ、二方弁及び三方弁を制御する制御手段を設けてなる液体混合装置。
【請求項５】
微少流量液体ラインの先端部と他の液体送給ラインとの接続部では、微少流量液体ラインの先端部を他の液体送給ライン内に突入させると共に、前記先端部が突入する他の液体送給ライン部分の内径を拡大して、前記先端部から流出する微少流量液体の流速と前記他の液体送給ライン部分内の液体の流速が同じになるようにした請求項４に記載の液体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲料水などの製造において、複数種類の液体を混合する液体混合方法及びその装置に関するもので、更に詳しくは、複数のタンクの液体を夫々ロータリーポンプにより混合機に送給して混合するにあたり、一つのタンクの液体の送給流量が他の液体に比べて非常に少ない微少流量である場合に好適な液体混合方法、及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
例えば甘味飲料を水で希釈混合して飲料水を製造する場合には、原液タンク及び水タンクから甘味飲料原液と水とを夫々混合機にロータリーポンプによって両者の混合比率に対応して夫々予め設定された所定流量で送給し、連続的に混合する方法が採用されている。
【０００３】
上記のような飲料水の製造においては、原液ライン側のロータリーポンプと水ライン側のロータリーポンプとほとんど同時に起動させるのが普通のやり方であって、これをジュースなどのように濃度が数１０％〜数％程度の混合液の製造に用いても問題はないが、一方の液体の送給流量が他方の液体の送給流量に比べて非常に少ない微少流量で、その混合液濃度が例えば０．０５％といった小数点以下の一桁乃至二桁の超低濃度の混合液の製造にそのまま適用することになれば、微少流量液体ラインでは配管の径が細く、しかも配管内には空気の他に混合液の製造前に行う洗浄によって水分も残存することから、ロータリーポンプの立ち上げに困難を来たすと共に、初期段階での混合液のロスが大きくなると云う問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑み、微少流量液体送給用ロータリーポンプの立ち上げを迅速容易に行わせることができると共に、初期段階での混合液のロスも極力少なくなるようにした液体混合方法、及びその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、複数のタンク１，２の液体を夫々ロータリーポンプ４，６により混合機３に送給して混合するにあたり、一つのタンク１の液体の送給流量が他のタンク２の液体に比べて非常に少ない微少流量である混合方法であって、微少流量液体タンク１から延びる微少流量液体ライン５の先端部を、他の液体タンク２から延びる液体供給ライン７のロータリーポンプ６下流に接続し、微少流量液体ライン５にはロータリーポンプ１下流に三方弁Ｖ３を設けると共に、三方弁Ｖ３から微少流量液体タンク１に戻るリターンライン１１を設けておき、先ず、微少流量液体ライン５が他の液体供給ライン７に開通した状態で、微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４を実混合時の設定回転数より高い回転数で起動して微少流量液体を送出しつつ、ポンプ吐出圧力の上昇に応じてポンプ回転数を徐々に下げ、ポンプ吐出圧力が任意の設定値に達すれば、三方弁Ｖ３をリターンライン１１に切り換えて微少流量液体を循環させ、更にポンプ吐出圧力が実混合時の設定値付近まで上昇すれば、三方弁Ｖ３を液体供給ライン７側に切り換え、当該他の液体供給ライン７のロータリーポンプ６を起動して、微少流量液体と他の液体との実混合を開始することを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の液体混合方法において、混合停止時には、微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４を少し逆回転させた後、三方弁Ｖ３をリターンライン１１に切り換えてロータリーポンプ４を停止させることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項１又は２に記載の液体混合方法において、混合再開時には、微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４を先に起動し、一定時間後に他の液体供給ライン７のロータリーポンプ６を起動することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れかに記載の液体混合方法を実施するための装置であって、一つのタンクの液体が微少流量液体である複数のタンク１，２と、混合機３と、各タンク１，２の液体を混合機３に夫々送給するロータリーポンプ４，６とを備え、微少流量液体タンク１から延びる微少流量液体ライン５の先端部を、他の液体タンク２から延びる液体送給ライン７のロータリーポンプ６下流に接続し、微少流量液体ライン５には、タンク１の出口側に二方弁Ｖ１を、ロータリーポンプ４の吐出側に圧力計９を、その下流に三方弁Ｖ３を夫々設けると共に、三方弁Ｖ３から微少流量液体タンク１に戻るリターンライン１１を設け、更に前記複数のロータリーポンプ４，６、二方弁Ｖ１及び三方弁Ｖ３を制御する制御手段１３を設けてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項４に記載の液体混合装置において、微少流量液体ライン５の先端部５ａと他の液体送給ライン７との接続部８では、微少流量液体ライン５の先端部５ａを他の液体送給ライン７内に突入させると共に、前記先端部５ａが突入する他の液体送給ライン部分７ａの内径を拡大して、前記先端部５ａから流出する微少流量液体Ｌ１の流速と前記他の液体送給ライン部分７ａ内の液体Ｌ２の流速が同じになるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液体混合方法を実施するための装置を示すブロック図である。この図において、１は例えば香料を貯めるタンク（微少流量液体タンク）、２は例えば水を貯めるタンク、３はラインミキサーからなる混合機である。４はタンク１内の液体（香料）を混合機３側へ送給するロータリーポンプで、タンク１から延びる微少流量液体ライン５に設けてある。尚、タンク１はロータリーポンプ４より高い位置にある。６はタンク２内の液体（水）を混合機３に送給するロータリーポンプで、タンク２から混合機３へ延びる液体供給ライン７に設けられ、この液体供給ライン７にはロータリーポンプ６の下流に微少流量液体ライン５の先端部が接続され、その接続部を８で示す。
【００１１】
微少流量液体ライン５には、タンク１の出口側に二方弁Ｖ２が設けられ、ロータリーポンプ４の吐出側に圧力計９が設けられ、その下流に流量計１０を介して三方弁Ｖ３が設けられ、そしてこの三方弁Ｖ３からタンク１に戻るリターンライン１１が設けられている。また、二方弁Ｖ２とロータリーポンプ４との間にドレン弁（三方弁）Ｖ２が設けてある。液体供給ライン７には混合機３の下流に濃度計１４及び流量計１２が設けられ、この液体供給ライン７の先端部は製品タンク（図示せず）に接続される。１３はコンピュータからなる制御手段で、二方弁Ｖ２、ドレン弁Ｖ２、三方弁Ｖ３、ロータリーポンプ４，６、吐出圧力計９、流量計１０，１２及び濃度計１４をコンピュータ制御するようになっている。尚、液体供給ライン７にもドレン弁が設けられるが、図示は省略する。
【００１２】
図２は微少流量液体ライン５と液体供給ライン７との接続部８を拡大図示したものである。この接続部８は、微少流量液体ライン５から送給される微少流量の液体（香料）Ｌ１が液体供給ライン７を流通する液体（水）Ｌ２と合流する部分であり、ここで合流した両液体Ｌ１，Ｌ２が混合機３に送られる。
【００１３】
この場合、微少流量液体ライン５で送給される液体Ｌ１の流量をｑとし、液体供給ライン７で送給される液体Ｌ２の流量をＱとすれば、Ｑは例えばｑの１００倍程度であり、従って微少流量液体ライン５から送給される液体Ｌ１が、液体供給ライン７で送給される液体Ｌ２中に均等に合流してそのまま途切れることなく連続的な流れをもって液体Ｌ２と共に混合機３へ送られるように、この接続部８において両液体Ｌ１，Ｌ２の流速を等しくする手段を講じている。
【００１４】
即ち、接続部８内での両液体Ｌ１，Ｌ２の流速を等しくするには、液体Ｌ２の流速を微少流量液体ライン５の先端部から流出する液体Ｌ１の流速まで落としてやればよいから、微少流量液体ライン５の先端部、即ちノズル部５ａの内径をｄ、このノズル部５ａが突入する液体供給ライン部分７ａの内径をＤとして、液体Ｌ１の流量ｑと液体Ｌ２の流量Ｑとの比を仮にｑ／Ｑ＝１／１００とした場合、ｄ／Ｄ＝１／１０となる。従って、液体供給ライン部分７ａの内径Ｄを、微少流量液体ライン５のノズル部５ａの内径ｄの１０倍に拡大すればよい。こうして、接続部８、即ち合流部での液体Ｌ１の流速と液体Ｌ２の流速とを同じにすることにより、微少流量液体ライン５からの液体Ｌ１は、液体供給ライン７の液体Ｌ２中に均等に合流して途切れることなく連続的な流れをもって液体Ｌ２と共に混合機３へ送給され、それにより両液体Ｌ１，Ｌ２がより有効に攪拌混合される。
【００１５】
次に、上記のように構成される液体混合装置を使用して、例えば香料と水とを連続的に混合する場合についての動作を説明する。この動作は、コンピュータからなる制御手段１３によって自動的に行なわせるものとする。
【００１６】
液体混合装置の使用に先立って、タンク１，２から夫々洗浄水を通し、ロータリーポンプ４，６を回して微少流量液体ライン５及び液体供給ライン７を洗浄する。洗浄後はドレン弁Ｖ２等を開放して排水する。この場合、洗浄水を液体ライン５，７から完全に排出させることはできず、液体ライン５，７には若干の洗浄水が残っている。
【００１７】
先ず、タンク１に液体（香料）を供給し，タンク２に液体（水）を供給する。そして、二方弁Ｖ２を開放し、タンク１の液体を重力による自然落下によって微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４まで到達させる。この時、三方弁Ｖ３は微少流量液体ライン５を液体供給ライン７へ開通させた状態となっている。
【００１８】
それから、微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４を起動し、最初は実混合時（実際に両液体を混合させる時）の回転数（例えば３８ｒｐｍ）より幾分高い回転数（例えば６０ｒｐｍ）で回す。ポンプ吐出圧力は、最初のゼロから徐々に上昇し、吐出圧力計９の計測値が予め設定された任意設定値の０．１０ＭＰａ（約１Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）に到達すると、ポンプ回転数を例えば５０ｒｐｍまで落とし、この間に微少流量液体ライン５内の残水（洗浄水の残り水）を液体供給ライン７側へ排出させる。そして、ポンプ吐出圧力が上記の任意設定値０．１０ＭＰａに到達したならば、三方弁Ｖ３をリターンライン１１に切り換えて、微少流量液体ライン５の液体（香料）をリターンライン１１側へ送る。更にそのポンプ吐出圧力が０．１５ＭＰａ（約１．５　Ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ）に到達すれば、回転数を例えば４５ｒｐｍまで落とす。
【００１９】
上記のように微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４の起動時に実混合時の回転数（例えば３８ｒｐｍ）それよりも高い回転数で回すのは、ライン内部、つまり配管内に空気が入っている上、微少流量液体ライン５の管径が細いため、行き成り実混合時の回転数で回しても、圧力が上がり難いからであり、従ってロータリーポンプ４を実混合時より高い回転数で起動し、徐々に回転数を落とすことによって、比較的短時間で確実にポンプ吐出圧力を上げることができる。
【００２０】
また、ポンプ吐出圧力が前記の任意設定値０．１０ＭＰａに到達した時に、三方弁Ｖ３をリターンライン１１に切り換えるのは、ポンプ吐出圧力が０．１０ＭＰａ（約１Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）になれば、微少流量液体ライン５内の残水が液体供給ライン７側へ排出され終わったものと想定することによるもので、その上で三方弁Ｖ３を切り換えて、微少流量液体ライン５の液体（香料）をリターンライン１１へ送り出してタンク１に戻し、この動作を繰り返す。
【００２１】
この段階、つまりポンプ吐出圧力が０．１０ＭＰａ乃至０．１５ＭＰａでは、微少流量液体ライン５中には残水は無いが、空気が残っていることから、ロータリーポンプ４を前記回転数（４５ｒｐｍ）で運転しながら、ポンプ吐出圧力を実混合時の吐出圧力、例えば０．２６ＭＰａ（約２．６　Ｋｇ／ｃｍ２　Ｇ）付近まで上昇させる。
【００２２】
しかして、ロータリーポンプ４の吐出圧力が実混合時の設定圧力である上記の０．２６ＭＰａに到達したならば、三方弁Ｖ３を切り換えて、微少流量液体ライン５を液体供給ライン７に開通させ、同時に液体供給ライン７側のロータリーポンプ６を所定の回転数で起動してタンク２の水を予め設定された所定の流量で混合機３側へ送給し、実混合を開始する。ここで、微少流量液体ライン５のポンプ吐出圧力が上記設定圧力０．２６ＭＰａまで上昇すれば、微少流量液体ライン５中には空気も残っていないと想定されることから、この設定圧力０．２６ＭＰａに到達して一定時間経過し、安定状態となった後、三方弁Ｖ３を液体供給ライン７側に切り換えて、実混合を開始するようにしている。
【００２３】
この際、微少流量液体ライン５からの微少流量液体Ｌ１（香料）は、図２に示すように、接続部８において微少流量液体Ｌ１と同じ流速となった液体供給ライン７の液体Ｌ２（水）と均等に合流して、途切れることなく連続的な流れをもって液体Ｌ２と共に混合機３へ送給され、そして混合機３において両液体Ｌ１，Ｌ２が有効に攪拌混合され、例えば液体Ｌ１（香料）の濃度が例えば０．０５％といった超低濃度の混合液が製造され、製品タンク（図示せず）に供給される。尚、混合された最初の液は、微少流量液体ライン５及び液体供給ライン７の残水等が混入されているため、製品タンクの手前側に設けられたドレン弁（図示せず）によって排出させるようにする。
【００２４】
上記混合機３で攪拌混合される混合液は、制御手段１３により、濃度計１４が検出する検出濃度値と予め設定された目標濃度値との差に基づいて当該差を縮小させるように各液体Ｌ１，Ｌ２の送給流量がフィードバック制御され、それによって常に目標濃度値である例えば上記の０．０５％に維持される。
【００２５】
上述した液体混合装置による液体Ｌ１，Ｌ２の混合動作を停止する時は、ロータリーポンプ４，６を停止させるわけであるが、この際に微少流量液体ライン５側のロータリーポンプ４を少し逆回転させ、三方弁Ｖ３をリターンライン１１側へ切り換えて、ロータリーポンプ４を停止させるようにする。これは、微少流量液体ライン５側の残圧が液体供給ライン７側より若干高くなっており、両ロータリーポンプ４，６を同時に停止させると、微少流量液体ライン５の先端ノズル部５ａから液体Ｌ１（香料）が液体供給ライン７の液体Ｌ２（水）中へ流出することがあるために、このような液体Ｌ１の不要流出を阻止するようにしたもので、ロータリーポンプ４を少し逆回転させて、微少流量液体ライン５の先端部の残圧を抜くようにしている。
【００２６】
また、混合を再開する時は、微少流量液体ライン５のロータリーポンプ４を先に起動し、一定時間後、例えば、５〜６秒後に液体供給ライン７のロータリーポンプ４を起動することにより、ロータリーポンプ４の吐出圧力が直ぐに実混合時の設定圧力である前記０．２６ＭＰａに到達して、混合を直ちに再開することができる。
【００２７】
以上説明した実施形態では、タンク１に貯めた香料（微少流量液体）とタンク２に貯めた水との２種類の液体の混合を例示したが、３種類以上の液体（そのうちの一つの液体は微少流量液体）を混合させるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の液体混合方法によれば、先ず、微少流量液体送給用ロータリーポンプを実混合時の設定回転数より高い回転数で起動して微少流量液体を送出しつつ、ポンプ吐出圧力の上昇に応じてポンプ回転数を徐々に下げ、ポンプ吐出圧力が予め設定した設定値に達すれば、三方弁をリターンラインに切り換えて微少流量液体を循環させ、更にポンプ吐出圧力が実混合時の設定値付近まで上昇すれば、三方弁を切り換えて微少流量液体ラインを他の液体送給ラインに開通させ、当該他の液体送給ラインのロータリーポンプを起動するようにしたから、微少流量液体ライン中の残存している水及び空気を短時間で有効に排出できて、微少流量液体送給用ロータリーポンプの立ち上げを迅速容易に行わせ、微少流量液体と他の液体の実混合をリアルタイムで瞬時に行わせることができると共に、初期段階での混合液のロスを極力少なくし、それによって混合液の製造を効率良く行うことができる。
【００２９】
請求項２に記載のように、混合停止時には、微少流量液体ラインのロータリーポンプを少し逆回転させた後、三方弁をリターンラインに切り換えてロータリーポンプを停止させることにより、微少流量液体ラインの先端部の残圧を抜いて、微少流量液体ラインの先端部からの液体の不要流出を阻止することができる。
【００３０】
請求項３に記載のように、混合再開時には、微少流量液体送給用ロータリーポンプを先に起動して、一定時間後に他の液体送給ラインのロータリーポンプを起動するようにすれば、微少流量液体送給用ロータリーポンプの吐出圧力が直ぐに実混合時の設定圧力に到達して、混合を直ちに再開することができる。
【００３１】
請求項４に係る発明の液体混合装置によれば、請求項１〜３に記載の液体混合方法を有効に実施することができる。
【００３２】
請求項５に記載のように、微少流量液体ラインの先端部と他の液体送給ラインとの接続部において、微少流量液体ラインの先端部を他の液体送給ライン内に突入させると共に、その先端部が突入する他の液体送給ライン部分の内径を拡大して、前記先端部から流出する微少流量液体の流速と他の液体送給ライン部分内の液体の流速が同じになるようにすることにより、微少流量液体ラインからの液体は、液体供給ラインの液体中に均等に合流して途切れることなく連続的な流れをもって液体と共に混合機へ送給され、それにより両液体がより有効に攪拌混合される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体混合方法を実施するための装置を示すブロック
図である。
【図２】微少流量液体ラインと液体供給ラインとの接続部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　タンク（微少流量液体用のタンク）
２　　　　　　タンク（他の液体用のタンク）
３　　　　　　混合機
４　　　　　　微少流量液体送給用ロータリーポンプ
５　　　　　　微少流量液体ライン
６　　　　　　他の液体送給用ロータリーポンプ
７　　　　　　液体ライン
８　　　　　　接続部
Ｖ１　　　　　二方弁
Ｖ２　　　　　ドレン弁
Ｖ３　　　　　三方弁
１３　　　　　制御手段
【図１】
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【図２】
2004074022.tif 000004