JPH09264507A

JPH09264507A - 薬液注入装置

Info

Publication number: JPH09264507A
Application number: JP8076595A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Fujiwara; 重美藤原
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】流体の種類とは無関係に、その流体に流量比
例注入方式で薬液を注入することができる薬液注入装置
を提供する。【解決手段】管路内を流れる流体に流量比例方式で薬
液を注入する装置であって、管路１に配設された流速セ
ンサ３、ならびに、この流速センサ３からの流速信号が
入力されるインバータ４ａと、インバータ４ａからの信
号に基づいて薬液の吐出量を比例制御する薬液注入ポン
プ４ｄと、薬液注入ポンプ４ｄからの吐出薬液を管路１
内に注入する薬液注入路ｇとから成る薬液注入機構４を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薬液注入装置に関
し、更に詳しくは、流量比例注入方式によって、対象と
する流体に比較的高精度で薬液を注入することができる
新規構造の薬液注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばボイラ給水系においては、その給
水管に流れる供給水にスケール防止剤、脱酸素剤、復水
処理剤のような薬液を注入してボイラ内におけるスケー
ル障害や腐食障害などを防止する処置が採られている。
その場合、薬液注入に関しては、供給水の水質に対応し
て薬液注入量が所定の管理幅に入るように管理される。
この管理幅より少ない薬液注入量である場合には、薬液
注入の目的が完全に達成されず、逆に管理幅より多い薬
液注入量にすると、経済的にコスト高を招き、同時に過
剰な薬液により供給水に別の不都合が生ずるようになる
からである。

【０００３】ところで、上記した薬液注入量を前記管理
幅内で適正な値に管理するためには、まずもって、管路
内を流れる流体の流量を正確に測定することが必要であ
る。そして、この測定された流量に目標とする薬液注入
率を積算して薬液注入量が決定される。ついで、例えば
薬液注入ポンプなどを動作させることにより、所定量の
薬液が流体に注入される。

【０００４】このとき、薬液注入の過程で管路内を流れ
る流体の流量が一定であれば、薬液の注入量も一定値と
して管理すればよい。しかしながら、実際問題として
は、流体の流量は常時一定であるとはいえず、時々刻々
と変動しているので次のような不都合が発生する。例え
ば、ボイラ給水系の場合、給水ポンプとしては一般に渦
巻ポンプが使用されているが、このポンプの場合、例え
ばボイラ圧力が変動すると給水流量は当該ポンプの性能
曲線から大幅に変動することがあるため正確な給水流量
を測定することができず、したがって、正確な薬液注入
量を管理することが困難になる。

【０００５】このような問題に対しては、流体の流量が
変動した場合には、その変動量に比例した量だけ薬液の
注入量を増減させることにより、流体に対する薬液注入
率を所定値に管理する流量比例注入方式が最適であるこ
とが知られている。そして、流体の種類によっては、現
実に、この方式を採用することが行われている。この流
量比例注入方式で使用されている流量計としては、従来
から、例えば、電磁流量計，オーバル形を典型例とする
ギヤー式流量計，パドル式流量計，超音波流量計などが
知られている。

【０００６】しかしながら、これら流量計には次のよう
な問題があり、実使用に際しての難点がある。例えば、
電磁流量計は、対象とする流体が純水や油のように非導
電性の流体である場合には作動せず、また対象流体が導
電性であっても、その流速が0.２５ｍ／sec以下である
場合には測定誤差が非常に大きくなって事実上使用する
ことはできない。

【０００７】また、ギヤー式流量計やパドル式流量計の
場合は、その機構内に回転部が組み込まれているため、
対象とする流体が、繊維成分を含む汚泥であったり、ま
た粘性の高い流体であったりすると、前記回転部が駆動
しなくなって実使用は不可能になる。更に、超音波流量
計の場合、そのセンサ部を配管外壁に密着させる必要が
あるため耐候性や取り付け方法に問題があり、実使用時
にセンサ機能を消失することが頻発するため、仮設では
使用できても工業設備に組み込む流量計としての実用価
値はほとんどないといってよい。

【０００８】このように、従来から知られている流量計
は、いずれも実用性に乏しく、そして高価でもある。そ
のため、薬液の注入に関しては流量比例注入方式が最適
であると知られていても、その方式を可能たらしめる前
提条件の流量測定において上記したような難点があるこ
とにより、流体への薬液注入に関しては、流量比例注入
方式の普及が遅れていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、管路内を流
れる流体の種類や性状を問わず、その流体の流量を正確
に測定し、もって流量比例注入方式によって当該流体に
所定の薬液注入率で薬液を注入することができる薬液注
入装置の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した目
的を達成するために鋭意研究を重ねる過程で、対象とす
る流体が流れている管路の断面積が一定値（ｓ）である
とすれば、そこに充満した状態で流れている流体の流量
は、流体の流速（ｖ）と管路の断面積の積、すなわち、
ｓ×ｖとして算出されることに着目した。

【００１１】したがって、前記したように高価でしかも
様々な問題点を有している流量計を用いて、直接、流体
の流量を測定しなくても、その流体を断面積が一定の管
路に流し続けた状態でその流速を測定すれば、間接的に
せよ、正確に流体の流量を把握することができることに
なる。本発明者は、上記着想に基づき、後述する流速セ
ンサを用いることにより、薬液の流量比例注入方式を可
能とする本発明の薬液注入装置を開発するに至った。

【００１２】すなわち、本発明の薬液注入装置は、管路
内を流れる流体に流量比例注入方式によって薬液を注入
する薬液注入装置であって、前記管路に配設された流速
センサ、ならびに、前記流速センサからの流速信号が入
力されるインバータと、前記インバータからの信号に基
づいて薬液の吐出量を比例制御する薬液注入ポンプと、
前記薬液注入ポンプからの吐出薬液を前記管路内に注入
する薬液注入路とから成る薬液注入機構を備えているこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の薬液注入装置を
図１で示した基本構成図に基づいて詳細に説明する。こ
の装置は、まず、センサ部３ａが所定断面積の管路１の
中を矢印方向に流れている流体２に挿入された流速セン
サ３と、この流速センサ３の出力信号が入力され、その
入力信号によって後述するように作動する薬液注入機構
４とをもって構成されている。

【００１４】ここで、まず流速センサ３から説明する。
この流速センサ３としては、例えばフローキャプスター
（ウェーバ社製）として市販されている熱線式フロース
イッチが好適なものとして使用される。この熱線式流速
センサ３は、流体２の温度が−１０〜８０℃の範囲で作
動することができ、その先端のセンサ部３ａが平坦な形
状をしている。そしてこの熱線式流速センサ３は、その
センサ部３ａを管路１の管壁から例えば４〜５mm程度挿
入させた状態で管路１に配設され、当該センサ部３ａを
流体２に接触させる。

【００１５】この熱線式流速センサ３は、後述する作動
原理によって流体２の流速を測定することができるの
で、管路１への挿入長さは上記した程度であればよく、
そのため、流速センサ３を配設したことによる流体２の
圧力損失はほとんど起こらない。この熱線式流速センサ
３は、図２で示したように、そのセンサ部３ａが２個の
セラミックス基板から成るサーミスタ３Ａ、３Ｂで構成
され、それぞれのサーミスタ３Ａ、３Ｂは例えばＳＵＳ
３０４から成るシース３ｃで被包されることにより、流
体２からサーミスタ３Ａ、３Ｂに例えば腐食作用が及ば
ないようになっている。なお、ＳＵＳ３０４に代えて、
チタンのような耐食材料でシース３ｃを形成してもよ
い。

【００１６】一方のサーミスタ３Ａは流体２の温度（Ｔ
₁）を測定する。そのときの温度信号は信号線ｓ₁，ｓ₂
によって引き出される。他方のサーミスタ３Ｂは、ヒー
タ３ｂとの間で混成集積回路を構成していて、前記ヒー
タ３ｂで加熱されることにより、サーミスタ３Ａが示す
温度（Ｔ₁）よりも高い温度（Ｔ₂：Ｔ₂＞Ｔ₁）になって
いる。そして、このサーミスタ３Ｂの温度信号は信号線
ｓ₃，ｓ₄によって引き出される。

【００１７】そして、この熱線式流速センサ３と後述す
る配電盤４ｂとの間には、所定値の直流電圧（例えば、
ＤＣ２４Ｖ）が駆動電圧として印加されていて、各サー
ミスタから引き出された信号線ｓ₁，ｓ₂，ｓ₃，ｓ₄の間
ではブリッジ回路（図示しない）が構成されている。こ
の熱線式流速センサ３は次のような作動原理で流速を測
定する。

【００１８】まず、測定対象の流体２が静止している場
合を考える。このとき、サーミスタ３Ａは流体温度（Ｔ
₁）の一定値を示す温度信号を発信し、サーミスタ３Ｂ
は温度Ｔ₂の一定値を示す温度信号を発信している。し
たがって、サーミスタ３Ａ、３Ｂ間における温度差（Δ
Ｔ）は一定値の（Ｔ₂−Ｔ₁）になっており、その状態で
センサ内のブリッジ回路は平衡を保っている。通常、上
記ΔＴが１０℃程度となるようにヒータ３ｂを作動させ
ておく。

【００１９】今、管路１の中を流体２が流速ｖで流れた
とする。このとき、サーミスタ３Ａの温度（Ｔ₁）は変
化しない。したがって、発信する温度信号も以前と同じ
値を示し続ける。しかし、サーミスタ３Ｂの場合は、ヒ
ータ３ｂから供給される熱量が奪われることのなるの
で、その温度は、流体静止時の温度Ｔ₂よりも低下す
る。

【００２０】したがって、サーミスタ３Ａと３Ｂとの温
度差は、流体２が静止しているときに比べて小さくな
る。そして、このときの温度差（ΔＴ＝Ｔ₂−Ｔ₁）は、
流体２の流速ｖに比例しており、次式： ΔＴ＝ｋｖ（ｋは定数）として表示される。逆にいえば、流体２の流速は、２個
のサーミスタ３Ａ、３Ｂが発信する直流の温度信号の差
として把握することができる。

【００２１】ところで、流体２の流速が変動すると、そ
の都度、サーミスタ３Ａとサーミスタ３Ｂから発信され
る温度信号も、前記流速の変動幅に比例して変動する。
したがって、センサ内に形成されているブリッジ回路の
平衡関係もその都度崩れる。しかし、このセンサ３に
は、前記したように一定値の駆動電圧が印加されている
ので、ブリッジ回路は、流速の変動幅に対応するサーミ
スタ間の温度差の変動を解消して変動前の状態に復元す
るように作動する。このときのブリッジ回路の作動に必
要なエネルギーは、流速の変動を表示する前記サーミス
タ間の温度差の変動を解消するための直流または直流電
圧と比例する。したがって、センサ３はこれらのエネル
ギー値を算定し、それを流速信号として出力する。

【００２２】ところで、この熱線式流速センサ３の配設
個所の近傍においては、管路１の断面積は一定であると
みなすことができる。したがって、管路１の中に充満し
た状態で流体２が流れている場合、その流体の流量は流
速の関数として把握しても支障は起こらない。すなわ
ち、熱線式流速センサ３が出力する前記流速信号は、そ
のまま、流量の信号として援用することができる。

【００２３】この熱線式流速センサ３の実使用に際して
は、通常、駆動電圧として直流電圧２４Ｖを印加し、流
体２の流速が０〜３ｍ／secのときに４〜２０ｍＡの直
流電流または１〜５Ｖの直流電圧が出力するように測定
レンジが調節される。次に、薬液注入機構４について説
明する。この薬液注入機構４は、熱線式流速センサ３の
流速信号が入力されるインバータ４ａを組み込んだ配電
盤４ｂと、インバータ４ａで変換された信号が入力され
る電動機４ｃ、この電動機４ｃで駆動し、薬液タンク４
ｅと弁４ｆを介して接続されている薬液注入ポンプ４
ｄ、および、薬液注入ポンプ４ｄと管路１とを結び、背
圧弁４ｈを備えた薬液注入路４ｇを有している。ここ
で、薬液注入ポンプ４ｄとしては、例えばプランジャー
ポンプ，ダイヤフラムポンプ，軸ネジポンプ，ギヤーポ
ンプなどの容積形ポンプが使用される。

【００２４】この薬液注入機構４は次のように動作す
る。まず、熱線式流速センサ３から流速信号がインバー
タ４ａに入力される。この流速信号は、前記したよう
に、管路１の中を流れる流体２の流速に比例した値の直
流電流または直流電圧である。入力信号はインバータ４
ａで交流信号に変換され、電動機４ｃに入力される。こ
のときの入力信号の値は、前記した流速信号の値に比例
している。

【００２５】したがって、電動機４ｃはこの入力信号に
対応して変位する比例動作を行い、そのことによって薬
液注入ポンプ４ｄの薬液吐出量を比例制御する。すなわ
ち、薬液注入ポンプ４ｄからの薬液吐出量は、熱線式流
速センサ３で測定された流速信号の値に比例して制御さ
れることになる。このとき、薬液注入ポンプ４ｄが回転
数制御で駆動するものである場合には、インバータ，Ｖ
Ｓモータ，サイリスタモータなど組み合わせることによ
り、前記した流速信号を回転数信号に変換して比例制御
すればよく、また薬液注入ポンプ４ｄがストローク長制
御で駆動するものである場合には、例えばサーボモータ
などを使用して前記流速信号に基づいてポンプストロー
ク長の比例制御を行えばよい。

【００２６】このようにして、薬液タンク４ｅ内の薬液
は、熱線式流速センサ３の流速信号に比例した吐出量と
して薬液注入ポンプ４ｄから薬液注入管４ｇに吐出さ
れ、管路１を流れる流体２に注入される。この薬液注入
装置の場合、具体的には次のような条件設定を行うこと
により薬液の流量比例注入方式を実現することができ
る。

【００２７】まず、前記したように、流体２の流速が０
〜３ｍ／secのときに熱線式流速センサ３からの流速信
号が４〜２０ｍＡの直流電流または１〜５Ｖの直流電圧
となるように測定レンジを調節する。また、２０ｍＡの
直流電流が入力したときに、薬液注入ポンプ４ｄを６０
Ｈｚで駆動させる信号を出力するようにインバータ４ａ
を設定する。

【００２８】ついで、流速が３ｍ／secであるときの薬
液注入率を予め設定しておき、このときの薬液注入量
（ポンプ吐出量）を算出しておく。そして、このポンプ
吐出量から、使用している薬液注入ポンプ４ｄがストロ
ーク長制御で駆動するものである場合には、ポンプ性能
曲線における６０Ｈｚ時のストローク長（％）を求めて
ストローク長を設定する。

【００２９】このような条件設定によりこの装置は、流
量比例注入方式で、設定された薬液注入率で薬液を流体
に注入することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
薬液注入装置は以下のような効果を奏し、その工業的価
値は大である。本発明の薬液注入装置は、対象とする流
体の流量を直接測定するのではなく、その流体の流速を
測定することによって、薬液注入率が一定のまま、流量
比例方式で薬液の注入を行うものである。

【００３１】そして、流速の測定に用いる熱線式流速セ
ンサは、そのセンサ部３ａが流体の温度に感応して作動
するだけであるため、対象とする流体が、純水や油のよ
うに非導電性の流体であったり、高粘性のものであった
り、繊維成分を含む汚泥のようなものであった場合で
も、それらに対応してその流速を確実に測定することが
できる。また、ギヤー式流量計やパドル式流量計のよう
に、回転部のような駆動部が組み込まれていないので、
故障は起きにくく、誤動作も起こしにくい。

【００３２】しかも、この熱線式流速センサ３は、その
センサ部３ａを管路１の管壁から４〜５mm程度挿入する
だけで作動するので、センサ３を配設したことによる流
体２の圧力損力はほとんど起こらず、薬液注入操作に支
障をきたすことはない。更に、この熱線式流速センサ
は、管路径が２５〜１０００mm程度まで共通して実使用
することができ、管路が大径の場合には他の流量計のよ
る流量測定の場合に比べて価格メリットが大きくなる。

【００３３】本発明の薬液注入装置は、多缶設置のボイ
ラ給水系において、薬液の個別注入ではなく給水元管に
設置することにより、一括した給水管理を実現すること
ができる。また、冷却塔などの冷却水系にも設置するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薬液注入装置の基本構成を示す概略図
である。

【図２】熱線式流速センサを示す概略図である。

【符号の説明】

１管路２流体３熱線式流速センサ３ａ熱線式流速センサのセンサ部３ｂヒータ３ｃシース３Ａ，３Ｂサーミスタ４薬液注入機構４ａインバータ４ｂ配電盤４ｃ電動機４ｄ薬液注入ポンプ４ｅ薬液ポンプ４ｆ弁４ｇ薬液注入管４ｈ背圧弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管路内を流れる流体に流量比例注入方式
によって薬液を注入する薬液注入装置であって、前記管
路に配設された流速センサ、ならびに、前記流速センサ
からの流速信号が入力されるインバータと、前記インバ
ータからの信号に基づいて薬液の吐出量を比例制御する
薬液注入ポンプと、前記薬液注入ポンプからの吐出薬液
を前記管路内に注入する薬液注入路とから成る薬液注入
機構を備えていることを特徴とする薬液注入装置。