JP4047585B2 - 連続的な液体の流出入システム - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、液体の流量を連続的に測定する方法に関する。液体をポンプで汲み出すことにより泡が発生する原因となることがよくあるが、これにより、従来の流量測定装置を用いて測定および制御することが困難となる。
【０００２】
（背景技術）
気相殺菌の分野において、蒸気を発生させる最も一般的な方法は、高温の表面上で殺菌剤の水溶液を蒸発させることによるものである。一般に、その溶液は、過酸化水素を３５％（ｗ／ｗ）含むものである。このような溶液は、不安定であり気泡を放出する傾向があるが、これにより、従来の流量測定システムに支障を来す。
【０００３】
この問題は、欧州特許第６６２８４４号（EPO662844B1）において認識されており、殺菌溶液をコンテナからアキュムレータに引き込んだ上でコンテナ内の重量の低下を測定することにより対処されていた。この手法は、既知の重量の液体を蒸発器に送り出して蒸発させることができるが、２つの欠点を有する。第１に、そのプロセスを開始する時点で液体の必要量を決定することが必要である。第２に、計量供給できる液体の量が限られている。欧州特許第６６２８４４号に記載の装置においては、蒸発器への液体の流量がアキュムレータを充填するための流量を上まわることを必要とする。この流量における違いは、アキュムレータからの流出量が常にアキュムレータの流入量を上まわるので、アキュムレータがコンテナから再充填できないことを意味する。
【０００４】
また、殺菌されることになっているチャンバに送り出されているガスの濃度を制御できるということが、ガス殺菌プロセスにおいて重要である。その濃度は、通常は空気であるキャリアガスの質量流量および液体が蒸発して気流に変わる速度に左右される。本発明は、欧州特許第６６２８４４号に示された初めの２つの難題に対処するだけでなく、蒸発器への液体の流量を測定するとともに制御する方法も提供する。
【０００５】
（発明の開示）
本発明の目的の一つは、液体が不安定であり泡がその液体の流路内で自然発生的に生じるおそれがある場合でも、測定した流量の液体を蒸発器のような処理装置に連続的に送り出す方法を提供することにある。
【０００６】
本発明は、測定した流量の液体を処理装置に連続的に送り出すためのシステムを提供する。このシステムは、液体の大量供給を持続するための貯槽と、中間容器と、液体を前記中間容器から処理装置に一定の速度で汲み出す第１の手段と、液体を前記貯槽から前記中間容器に対し、はるかに速い第２の速度で汲み出す第２の手段と、前記容器の重量を連続的にモニタして、前記中間容器からの液体の質量流量を割り出して、それに応じて前記第１のポンプ手段を制御することにより、必要な重量の液体を必要な速度で前記処理装置に送り出すようにする手段と、前記中間容器内の液体の水位が最低位置に達する時を割り出して、前記第２のポンプ手段の動作を開始させることにより、前記容器を再充填するようにする手段と、前記容器内の液体の水位が最高位置に達すると前記第２のポンプ手段の動作を終了させる手段を備える。
【０００７】
本発明による１つの具体的な実施の形態において、そのシステムは、第１の液体貯槽、測定チューブ、液体を貯槽から測定チューブに移すポンプ、および液体を測定チューブから液体蒸発器に移すポンプからなる。更なるポンプを設けて、殺菌サイクルの終了時に残留液があればそれを測定チューブから貯槽に取り除くようにしてもよい。液体を貯槽から測定チューブに供給するポンプの送り出し速度が、液体を測定チューブから蒸発器に送り出すポンプの最高速度の約２０倍であるということが不可欠である。測定チューブから蒸発器に送り出されるときに必要とされる液体の流量は、キャリアガスの質量流量および殺菌ガスの必要とされる濃度に左右されるものである。
【０００８】
まず第１に、液体は、貯槽から測定チューブにポンプで汲み出される。測定チューブの下部における圧力は、液柱の高さに伴って増加するものであり、圧力変換器を用いて測定される。
【０００９】
十分な液体が測定チューブに送り出されると、液体を送り出すポンプは止められて、そのシステムは、液体を蒸発器に送り出すことを開始する準備が整う。
【００１０】
殺菌プロセスを開始することが求められるとすぐに、液体が測定チューブから蒸発器にポンプで汲み出され、液柱の高さの変化の速度が圧力変換器を用いて測定される。圧力の変化は、予め定められた測定チューブの直径に基づいて質量流量に変換することが可能である。一旦、この流量が分かると、それを用いてポンプの速度を調整することにより、設定された質量流量からのずれがあればそのずれを補正することが可能である。これは純粋な質量流量に関する技術であるので、泡の形成による影響は無視されている。
【００１１】
測定チューブ内の液体の水位が所定の低い水位まで下がると、充填ポンプが始動して測定チューブが前と同じように再充填される。再充填プロセスの間を通じて、蒸発器に送り出すためのポンプは最後に調整された速度で動きつづけ、蒸発器内の液体の質量流量は変わらないと仮定されている。
【００１２】
殺菌プロセスの終了時において、制御システムは、測定チューブを再充填するためにかかる時間の間の計算済みの質量流量に加えて、測定チューブから送り出された液体の質量に基づいて、蒸発器に送り出された液体の合計質量を計算する。
【００１３】
（発明を実施するための最良の形態）
以下に、添付の図面を参照して、本発明のいくつかの具体的な実施の形態について説明する。
【００１４】
まず最初に、図１を参照すると、蒸発器のような処理装置に向けて水のような液体の流れを測定して連続的に発生させる装置が示されている。
【００１５】
この装置は、ポンプ１３によって円柱形の測定チューブ１２にパイプ１１で流体的に（fluidly）接続されたコンテナ１０を有する。測定チューブの基部に圧力変換器１４が取り付けられており、測定チューブ内の液柱が及ぼす圧力を測定する。ポンプ１５が、液体を測定チューブから蒸発器（図示せず）に送り出す。排水チューブ１６が設けられており、測定チューブの上部をコンテナに接続することにより、もしも故障が発生して測定チューブがあふれそうになった場合に、過剰な流体をコンテナに戻す。ポンプ１７を用いることにより、測定チューブの基部をコンテナに流体を介して接続するパイプ１８を通して、殺菌プロセス終了時に過剰な液体を汲み出す。
【００１６】
一般にＰＬＣを用いた制御システムにより装置の動作が制御される。ポンプ１５は、変速ポンプであり、一般に蠕動ポンプであるが、これを用いることにより測定チューブから蒸発器への液体の流量を変化させることが可能である。ポンプ１３は、定速ポンプであり、一般に質量流量がポンプ１５の最高送り出し量の約２０倍である。ポンプ１７はサイクルの終了時に測定チューブを空にするために用いられるものであるが、任意の適当な速度でよい。一般にポンプ１３およびポンプ１７は蠕動ポンプであるが、液体と相性がいいものであれば他のどんな種類のものでも適しているであろう。まず最初に、殺菌剤として蒸発させられる液体を、コンテナから、ポンプ１３によってコンテナを測定チューブに流体を介して接続するパイプを通じて汲み出し、圧力変換器により測定された液体が必要とされる質量に達するまで移される。
【００１７】
測定チューブが満たされると、そのシステムは、液体を蒸発器にポンプ１５を用いて送り出すことを開始する準備が整う。ポンプ１５の初期速度は、制御システムにより任意の質量流量となるように設定される。ポンプの初期速度は、流量およびポンプ速度の較正により、ＰＬＣに保存されたデータを参照して設定される。
【００１８】
液体がポンプ１５により蒸発器に送り出されると、測定チューブ内の液体の水位は下がり始めるとともに、これにより、圧力変換器により測定される静圧も同様に下がる。圧力の低下量をモニタすることにより、ＰＬＣは、ポンプ１５により完了した実際の送り出し量を計算することが可能である。さらに、ＰＬＣは、ポンプ１５の速度を調整して、実際の質量流量が必要とする質量流量からずれていればそのずれに対して調整を施すことも可能である。

【００１９】
もしも測定チューブ内の液体が最低水位まで下がったときに殺菌が完了していない場合は、続いて、ポンプ１３がＰＬＣにより測定チューブを充填し始める。ポンプ１３が測定チューブを充填するためにかかる時間の間、ポンプ１５は最後に調整された速度で動きつづける。測定チューブが再び充填されるとすぐに、ポンプ１５の自動的な速度調整が再開されて、必要とされる質量流量が維持される。
【００２０】
測定チューブを再充填することができる回数は、結局、コンテナ内にある液体の量に限られる。もしも非常に長時間の殺菌プロセスが必要である場合は、手動により、あるいはディップチューブを用いてコンテナ内の液体の水位を検知する別の自動システムにより、コンテナ内の液体を補充することが可能である。
【００２１】
殺菌周期の終了時に、残った液体があれば、ポンプ１７により測定チューブからコンテナに戻される。装置故障時に測定チューブがすでに満たされた後もポンプ１３が動作を継続するといった場合に備えて、測定チューブの上部をコンテナに流体を介して接続する排水パイプ１６が設けられる。
【００２２】
更なる安全のためのしくみをＰＬＣにプログラムし、チューブが一定時間内に確実に充填されるようにすることにより、ポンプ１３の故障やコンテナが空になるという問題を回避することが可能である。
【００２３】
全体の質量流量は、測定チューブ内の圧力変化に基づいて計算することが可能である。また、必要であれば、測定チューブが再充填されている間に送り出される液体に対して調整を施すことも可能である。すでに知っているチューブを再充填するための所要時間および再充填が開始される直前の流量に基づいて、この調整を行うことが可能である。
【００２４】
測定チューブは何回でも再充填することが可能であり、これが行われる度に、全体の質量流量に調整が加えられなければならない。
【００２５】
本システムは、特に、英国特許出願第９９２２３６４．６号において説明および図示されている殺菌装置における使用に適している。
【００２６】
代替となる配置が図２に示されており、ここでは、測定チューブおよび圧力変換器が、電子はかり２１上に設けられた貯槽２０に置き換えられている。このような構成において、はかりからの信号が圧力変換器からの信号に置き換わるということを除いてそのプロセスは同一であり、貯槽に液体を供給するパイプおよび貯槽から液体を抜き取るパイプが電子天秤を乱さないということが不可欠である。排水パイプを取り除いて、ディップコンタクト（dip contact）２２に置き換えることにより、確実に貯槽２０があふれないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による液体の送り出しシステムを示す線図である。
【図２】 改良した配置を示す線図である。

Claims (4)

1. 測定した流量の液体を処理装置に連続的に送り出すためのシステムであって、
   液体の大量供給を持続するための貯槽と、
   中間容器と、
   液体を前記中間容器から処理装置に一定の速度で汲み出す第１のポンプ手段と、
   液体を前記貯槽から前記中間容器に前記一定の速度よりはるかに速い第２の速度で汲み出す第２のポンプ手段と、
   前記容器の重量を連続的にモニタして、前記中間容器からの液体の質量流量を割り出して、それに応じて前記第１のポンプ手段を制御することにより、必要な重量の液体を必要な速度で前記処理装置に送り出すようにする手段と、
   前記中間容器の基部に取り付けられ、当該中間容器内の液柱が及ぼす圧力を測定する圧力変換器と、
   前記圧力変換器により測定された圧力に基づき、前記中間容器内の液体の水位が最低位置に達する時を割り出して、前記第２のポンプ手段の動作を開始させることにより、前記容器を再充填するようにする手段と、
   前記圧力変換器により測定された圧力に基づき、前記容器内の液体の水位が最高位置に達する時を割り出して、前記第２のポンプ手段の動作を終了させる手段と、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 測定した流量の液体を処理装置に連続的に送り出すためのシステムであって、
   液体の大量供給を持続するための貯槽と、
   中間容器と、
   液体を前記中間容器から処理装置に一定の速度で汲み出す第１のポンプ手段と、
   液体を前記貯槽から前記中間容器に前記一定の速度よりはるかに速い第２の速度で汲み出す第２のポンプ手段と、
   前記容器の重量を連続的にモニタして、前記中間容器からの液体の質量流量を割り出して、それに応じて前記第１のポンプ手段を制御することにより、必要な重量の液体を必要な速度で前記処理装置に送り出すようにする手段と、
   前記中間容器を上部に保持し、前記容器およびその中の液体の重量を割り出すための計量装置と、
   前記計量装置により割り出された重量に基づき、前記中間容器内の液体の水位が最低位置に達する時を割り出して、前記第２のポンプ手段の動作を開始させることにより、前記容器を再充填するようにする手段と、
   前記計量装置により割り出された重量に基づき、前記容器内の液体の水位が最高位置に達する時を割り出して、前記第２のポンプ手段の動作を終了させる手段と、
   を備えることを特徴とするシステム。
3. 請求項１または２に記載のシステムであって、前記第２のポンプの動作を開始させて前記貯槽から前記中間容器に再注入する前記制御手段が、前記中間容器からの液体の減少量に応じて、前記第１のポンプ手段の制御を停止させ、前記第１のポンプ手段は、前記中間容器を補充する間を通じて変わらない速度で動きつづけることを特徴とするシステム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のシステムであって、更なるポンプ装置が設けられており、前記中間容器内に使い残された液体があればそれを前記貯槽に戻すことを特徴とするシステム。

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