(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容するタンクと、このタンクの底部から前記液体を外部に取り出すためのチューブと、前記チューブの中間位置を上下動可能に支持するとともに、前記チューブの中間位置を前記タンク内の液面よりも所定の高さだけ低い位置に位置づける移動機構と、前記チューブの中間位置に連接されてこのチューブの中間位置を前記液面より低い位置にて開放する開放機構と、前記チューブからの液体流出量を変化させる調整機構とを備えた液体の定量供給装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記タンク内に収容された液体表面に投入された浮きと、この浮きに連接されて前記チューブの中間位置を前記液面との高さの差を一定に保持して上下動させる連動機構とからなる請求項１記載の液体の定量供給装置。
【請求項３】
前記連動機構は、前記浮きの上部に設けられた第１の滑車と、この第１の滑車に隣接して前記タンクの下部に設けられた第２の滑車と、前記浮きから前記第１および第２の滑車を介して上方に向けて張架されて前記浮きの上下動に連動して繰り出されるロープと、このロープの前記第２の滑車から上方に向けて張架された部位に前記チューブの中間位置を結合する連結部とからなる請求項２に記載の液体の定量供給装置。
【請求項４】
前記調整機構が、前記第１の滑車または第２の滑車の固定軸が上下方向に所定距離移動可能に配設された構成によるもの、および／または、前記タンクの液体取出し口近傍の前記チューブに配設されたバルブの開度を変化させることによるものである請求項１〜３のいずれかに記載の液体の定量供給装置。
【請求項５】
前記チューブが複数本設けられている請求項１〜４いずれかに記載の液体の定量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体の定量供給装置に関し、さらに詳しくは、薬品などの液体を一定量注入する装置であって、無動力でしかも注入量を可変にすることが可能な供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、冷却水系、ボイラ水系などの各種の水処理設備においては、スライム除去剤やスケール防止剤などの水処理薬品が被処理水中に投入される。これらの薬品は被処理水に対して規定量投入されることが必要であり、そのために、液体の定量供給装置が使用されることが一般的である。
【０００３】
従来、液体の定量供給装置としては、動力を使用したものと、無動力で行うものとがある。前者は図４に示すように例えば薬品２を収容したタンク（貯留槽）１の底部に連結されたチューブ３の途中に配設された可変定量ポンプ４により一定量の薬品を供給する装置であり、後者は図５に示すように、薬品２を収容したタンク１の底部に連結されたチューブ３の途中に配設されたバルブ５の開閉により薬品１を供給する装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、注入される薬品の中には腐食性のものが多く、可変定量ポンプ４を使用した装置においては、このポンプ４を耐食性の材質で形成する必要があり設備が高価になる。さらに、稼働には電気設備が必要であるため、ランニングコストも上昇する。
【０００５】
一方、バルブ５を使用した供給装置は、無動力であるためランニングコストは低いという利点がある。しかし、バルブ５で流量を調節するためには、バルブ５の開放時間または開度を制御する必要があるが、バルブ５からの単位時間当たりの流出量はタンク１内の液位によって変化してしまうため、次のような問題が生じる。
【０００６】
すなわち、タンク１内の液位が下がるにつれて、液圧が低下するため、バルブ５からの単位時間当たりの流出量が減少する。したがって、常に一定量の液体を供給するためには、液位の低下に連動してバルブ５の開度もしくは開放時間を漸次増大することが必要である。それには、絶えず流出量をモニターすることが要求され、これには非常に手間が掛かるので、実用化することは極めて困難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題を解決すべく、ランニングコストの低い無動力の液体供給装置に注目して種々検討を重ねた結果、タンク内の液面とタンクから液体を取り出すためのチューブの中間位置における液面との液位差を常に一定に保てば、液体の流出量はこの液位差による液圧のみにより決定されるため、タンク内の液の残量によらず液体の流出量を常に一定に保持することが可能であるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の液体の定量供給装置は、液体を収容するタンクと、このタンクの底部から前記液体を外部に取り出すためのチューブと、前記チューブの中間位置を上下動可能に支持するとともに、前記チューブの中間位置を前記タンク内の液面よりも所定の高さだけ低い位置に位置づける移動機構と、前記チューブの中間位置に連接されてこのチューブの中間位置を前記液面よりも低い位置にて開放する開放機構と、前記チューブからの液体流出量を変化させる調整機構とを備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の液体の定量供給装置の構成について説明する。
図１は本発明の一実施形態を示し、液体の定量供給装置の原理を説明するための概念図である。タンク１１内に液体例えば薬品１２が収容されており、定量供給装置１３は、液体例えば薬品１２を収容するタンク１１からこの薬品１２を取り出すためのチューブ１４と、このチューブ１４の中間位置を大気に開放する開放機構例えばサイホンブレーカー２１と、タンク１１内の薬品１２を定量供給するための液位差保持機構１５とから構成されている。
【００１０】
まず、チューブ１４は、一端１４ａがタンク１１の底部に形成された液体取出し口１１ａに連結され、他端１４ｂが注液点１７に連結されており、途中、コイル状に巻回された垂直部１４ｃ、１４ｄを有する。このチューブ１４の垂直部１４ｃと１４ｄの各上端の間には、チューブ１４内の中間位置１４ｅを大気に開放するための開放機構すなわちサイホンブレーカー２１が配設されている。
【００１１】
図２はサイホンブレーカー２１の構成の一例を示し、両端２１ａ，２１ｂがそれぞれ下方に屈曲され、その水平部２１ｃに形成された開口２１ｃ'に連通して上端に開口２１ｅを有する管状の突出部２１ｄが形成されている。屈曲された両端２１ａ、２１ｂにはそれぞれチューブ１４の垂直部１４ｃ、１４ｄの上端が液密に接続されている。図からも明らかなように、サイホンブレーカー２１の水平部２１ｃはチューブ１４の中間位置に相当する。
【００１２】
そして、通常、薬品１２は水平部２１ｃの中を満管ではない状態で流れる。したがって、水平部２１ｃの中間位置の管壁、すなわち液面より低い位置に、上方に向かって開口２１ｃ'が形成されていれば足りるが、以下のような理由により突出部２１ｄを形成することが好ましい。
すなわち、水平部２１ｃに開口が形成されているのみだと、もし薬品１２が水平部１２ｃを満管状態で流れた場合に、タンク１１から流出する液体１２が、その開口２１ｃ'からオーバーフローしてしまうおそれがある。そのため、水平部２１ｃの開口２１ｃ'に突出部２１ｄを形成し、かつその突出部２１ｄの上端開口２１ｅが、タンク１１内の液面１２ａと同等かあるいはそれより高くなるようにその突出長を決定することが好ましい。なお、この突出部２１ｄの上端開口２１ｅが液面１２ａより低い位置にあると、液体１２の流出量に対して水平部２１の径が小さい場合に、タンク１１から流出する液体１２がこの突出部２１の上端開口２１ｅからオーバーフローしてしまうことが懸念される。
【００１３】
このサイホンブレーカー２１が配設されていないと、チューブ１４がサイホンを構成してしまうため、液体の流出量がタンク１１内の液面１２ａとチューブ１４の最下位置との液位差で決定されてしまい、常に液位差を一定に保持することができなくなってしまう。
チューブ１４は可撓性を有するもの、すなわちフレキシブルチューブが好適であり、このチューブ１４の垂直部１４ｃ、１４ｄは上述したように、それぞれコイル状に巻回されている。このようにコイル状に巻回することにより、チューブ１４がタンクの液面１２ａの下降と同時にスムーズに下降できるという利点がある。また、フレキシブルチューブ１４の材質はとくに限定されるものではないが、耐薬品性を有するものであることが好ましい。
【００１４】
さらに、チューブ１４の垂直部１４ｃ、１４ｄおよびサイホンブレーカー２１は、例えばチューブ収納ボックス２２の中に収納されていてもよい。そして、フレキシブルチューブ１４の垂直部１４ｃとタンク１１との間にはバルブ１６が配設され、薬品１２の供給を停止する場合は、このバルブ１６を閉じればよい。
次に、液位差保持機構１５は、チューブ１４の中間位置１４ｅを支持するとともに、これを液面１２ａよりも常に所定の高さだけ低い位置に位置づける移動機構からなり、具体的には、例えば、タンク１１の薬品１２の液面１２ａに投入された浮き１５１と、タンク１１の上部に配設された第１の滑車１５２，第１の滑車１５２に隣接してタンク１１の底部近傍に配設された第２の滑車１５３，第２の滑車１５３に隣接してタンク１１の上部で第１の滑車とほぼ同じ高さに配設された第３の滑車１５４、下端１５５ａが浮き１５１に固定され、第１の滑車１５２，第２の滑車１５３および第３の滑車１５４に順次巻回されたロープ１５５，ならびに、このロープ１５５の他端１５５ｂに固定された錘１５６から構成されている。
【００１５】
ロープ１５５は、浮き１５１と錘１５６のそれぞれの荷重により常に緊張状態に保たれている。そして、タンク１１内の薬品１２の液面１２ａが下降すると、それに追随して浮き１５１も下降する。
フレキシブルチューブ１４の中間位置１４ｅすなわち上記のサイホンブレーカー２１の水平部２１ｃは液位差保持機構１５において、第２の滑車１５３と第３の滑車１５４との間のロープ１５５の所定の固定点Ａに連結され、それによってチューブ１４の中間位置１４ｅが固定点Ａの上下動に追随して上下動するように構成されている。
【００１６】
図１においては、各構成要素を明確にするために、ロープ１５５が巻回された第１〜第３の滑車１５２〜１５４と、チューブ収納ボックス２２との位置を離隔して描いてあるが、実際は、非常に近接して配設されており、サイホンブレーカー２１内の液面とロープ１５５の固定点Ａと一致した高さとなるように、サイホンブレーカー２１の所定箇所が固定点Ａより上方の一点から垂下された構成となっている。
【００１７】
かかる液体の定量供給装置１３において、まず、薬品の供給量に応じてタンク１１の薬品１２の液面１２ａとチューブ１４の中間位置ここではサイホンブレーカー２１の水平部２１ｃ内の液面との差すなわち液位差Ｄを決定する。そして、バルブ１６を閉じておき、上記の液位差Ｄに対応するロープの固定点Ａにサイホンブレーカー２１を上述したような機構で固定する。
【００１８】
ついで、バルブ１６を開くとチューブ１４を介して薬品１２が注液点１７まで流出する。このとき、薬品１２の流出量、正確には、単位時間当たりの流量はタンク１１内の薬品１２の液面１２ａと、チューブ１４における中間位置、具体的にはサイホンブレーカー２１の水平部２１ｃ内の液面との液位差Ｄに応じたものとなる。
【００１９】
そして、薬品１２の流出によりタンク１１内の液面１２ａが下降すると、それと同時に浮き１５１が下降し、第１の滑車１５２と第２の滑車１５３との間のロープ１５５は上昇し、第２の滑車１５３と第３の滑車１５４とのロープ１５５は下降する。すなわち、固定点Ａも液位の下降分と同じ長さだけ下降し、それに伴ってフレキシブルチューブ１４の中間位置１４ｅも同一長さだけ下降する。その結果、当初に決定された液位差Ｄが維持されることになる。
【００２０】
このようにして、ロープ１５６の固定点Ａが下がりきるまで、具体的には、第２の滑車１５３に当接するまで薬品１２の単位時間当たりの流出量は一定に保たれ、注液点における定量供給が可能となる。
さらに、この定量供給装置は、液体の供給量を目的に応じて変化させるための調整機構を備えている。これは、具体的には例えば次のようなものである。
【００２１】
すなわち、まず液位差Ｄを増減させる方式がある。それは、第１の滑車１５２または第２の滑車１５３の固定軸を上下方向に移動可能に配設しておき、固定点Ａを上方または下方に移動させる。具体的には、図１に示すように、第２の滑車１５３の固定軸１５３ａを移動可能にした場合について説明すると、滑車１５３の固定軸１５３ａを上方に移動させれば固定点Ａは上方に移動する、すなわち、それによって液位差Ｄは減少し液体の流出量が減少する。逆に、滑車１５３の固定軸１５３ａを下方に移動させれば固定点Ａは下方に移動して液位差Ｄは増加し、結果として液体の流出量が増加する。
【００２２】
次に、液体の供給量を変化させる第２の方式は、液位差Ｄは一定に保持した状態で、バルブ１６の開度を変化させる方法である。つまり、液位差Ｄを一定に保持しておけば単位時間当たりの流量は常に一定なので、バルブ１６の開度を増減することにより、それに応じて流量を増減することが可能となる。
これらの流量増減手段はいずれか一方を採用することも、あるいは、両者を併用することもできる。すなわち、液位差Ｄを変えて流量を大きく変化させた上で、バルブ１６により微調整を行ってもよい。
【００２３】
また、注液点近傍のフレキシブルチューブ１４を複数本、図１では３本に分岐させることにより、複数箇所すなわち３カ所の注液点１７，１８，１９に大略同量ずつ同時に注液を行うことが可能となる。
さらには、フレキシブルチューブ１４とサイホンブレーカー２１の組を例えばもう１組用意して、その液面を固定点Ａの上方もしくは下方に固定することにより、上記の供給量より多いあるいは少ない供給量で別の注液点に対応することができる。このようなサイホン機構を複数個配設することにより、複数の注液点にそれぞれ異なる供給量で定量供給を行うことが可能となる。
【００２４】
図３は本発明の液体の定量供給装置の他の実施形態を示したものである。図において、薬品３２が収容されたタンク３１が架台３６上に載設されている。タンク３１に隣接して、フレキシブルチューブ３４および液位差保持機構３５を収納する収納ボックス３７が配置されている。
収納ボックス３７は隔壁３８によりタンク連通部３７ａとチューブ収納部３７ｂとに仕切られている。タンク３１とタンク連通部３７ａとはタンク底部およびタンク上部の連通路３９，４０により互いに連通している。したがって、タンク連通部３７ａにはタンク３１内の薬品３２が流入し、その液面３２ａ'は常にタンク３１内の液面３２ａと同じ高さに維持される。
【００２５】
そして、フレキシブルチューブ３４は、上記の実施形態で説明した定量供給装置１３と同様に、一端３４ａが連通部３７ａの下部に形成された液体取出し口３７ｃに連結され、他端３４ｂが注液点４１に連結されている。フレキシブルチューブ３４の中間位置３４ｃにはサイホンブレーカー４２が配設されている。なお、サイホンブレーカー４２は図２に示したものと同様のものを使用することができる。これらの構成要素はチューブ収納部３７ｂ内に収納されている。
【００２６】
液位差保持機構３５は、タンク連通部３７ａの薬品３２の液面３２ａ'に投入された浮き３５１と、タンク連通部３７ａの上部に配設された第１の滑車３５２，第１の滑車３５２に隣接してタンク３１の底部近傍に配設された第２の滑車３５３，第２の滑車３５３に隣接してタンク３１の上部で第１の滑車とほぼ同じ高さに配設された第３の滑車３５４、一端３５５ａが浮き３５１に固定され、第１の滑車３５２，第２の滑車３５３および第３の滑車３５４に順次巻回されたロープ３５５，ならびに、このロープ３５５の他端３５５ｂに固定された錘３５６から構成されている。
【００２７】
ロープ３５５は、浮き３５１と錘３５６のそれぞれの荷重により常に緊張状態に保たれている。そして、タンク３１内の薬品３２の液面３２ａが下降すると、それに追随してタンク連通部３７ａ内の液面３２ａ'も同時に下降し、その結果、浮き３５１もロープ３５６の緊張状態を保ちながら下降する。
上記のサイホンブレーカー４２は液位差保持機構２５において、第２の滑車３５３と第３の滑車３５３との間のロープ３５５の所定の固定点Ｂに連結され、固定点Ｂの移動に追随して移動するように構成されている。この取り付け機構は前記の定量供給装置１３と同様な機構を用いることができる。
【００２８】
このような構成において、フレキシブルチューブ３４の中間位置３４ｃとタンク３１内の液面３２ａとの高さの差が液位差Ｄ'となる。
かかる液体の定量供給装置において、まず、薬品の供給量に応じてタンク３１の薬品３２の液面３２ａとサイホンブレーカー４２内の液面との差すなわち液位差Ｄ'を決定する。そして、フレキシブルチューブ３４に配設されたバルブ４３を閉じておき、上記の液位差Ｄ'に対応するロープ３５５の固定点Ｂにサイホンブレーカー４２を上述したような機構で固定する。
【００２９】
ついで、バルブ４３を開くと薬品３２がフレキシブルチューブ３４を通って注液点４１まで流出する。このとき、薬品３２の流出量は上記と同様に液位差Ｄ'によって決定される。そして、薬品３２の流出により液面３２ａが下降しても上記と同様に液位差保持機構３５の働きによりこの液位差Ｄ'は常に保持される。このようにして、ロープ３５５の固定点Ｂが下がりきるまで薬品３２の定量供給が可能となる。この定量供給装置３３の場合、架台３５の上にタンク３１を載設したので第２の滑車３５３をタンク３１の底面よりさらに下方に配設することができ、上記の実施形態の定量供給装置１３に比べて、タンク３１内の薬品３２を最後まで無駄なく供給できるという利点を有する。
【００３０】
この定量供給装置３３においても、上記の定量供給装置１３と同様に、液体の流出量を可変にする手段が具備されている。また、フレキシブルチューブ３４を注液点の直前で複数本に分岐させることにより、複数箇所への薬品を大略同量ずつ定量供給することが可能となる。さらに、フレキシブルチューブ３４とサイホンブレーカー４２の組を例えばもう１組用意して、その中間位置の液面を固定点Ｂの上方もしくは下方に固定することにより、上記の供給量より多いあるいは少ない供給量で別の注液点に対応することができる。このようなチューブ機構を複数個配設することにより、複数の注液点にそれぞれ異なる供給量で定量供給を行うことが可能となる。
【００３１】
タンク内に収容する薬品が例えば腐食性のものである場合でも、耐食性を考慮すべき接液部はチューブのみであるため腐食対策を容易にかつ安価に行うことができ、従来の可変定量ポンプを耐食性にする場合にくらべて非常に低コストである。また、無動力で定量供給が常に可能であり、さらに、簡便な機構で液量を随意に変化させることができるという利点もある。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液体の定量供給装置は、無動力でしかも簡単な構成により液体の定量供給を行うことができるため、設備費およびランニングコストを低減できるという利点を有する。したがって、各種水処理設備などにおいてその工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体の定量供給装置の原理を示す概念的構成図である。
【図２】サイホンブレーカーの構成の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る液体の定量供給装置の原理を示す概念的構成図である。
【図４】従来の液体の定量供給装置を示す概念図である。
【図５】従来の液体の定量供給装置を示す概念図である。
【符号の説明】
１１，３１  タンク
１２，３２  薬品
１２ａ，３２ａ，３２ａ'  液面
１３，３３  定量供給装置
１４，３４  フレキシブルチューブ
１５，３５  液位差保持機構（支持機構および移動機構）
１６，４３  バルブ
１７，１８，１９，４１  注液点
２１，４２  サイホンブレーカー
１５１，３５１  浮き
１５２〜１５４，３５２〜３５４  滑車
１５５，３５５  ロープ
１５６，３５６  錘
Ａ，Ｂ  固定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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