JP2000180312A - 流動性試料の採取機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固形物の混入を防止しながら流動性試料を採
取する。 【解決手段】 母管２から分岐して途中にバイパス用ポ
ンプ７を設けたバイパス管４と、バイパス管の途中から
流動管の内部に入口側を挿入し、この入口側の先端に開
口した採取口１２をバイパス管の下流側に向けて取り付
けた試料採取管１１と、試料採取管の途中に設けられ、
上記採取口から流動管内の流動体を試料採取管内に吸引
して試料採取管の出口１４から吐出させる試料採取ポン
プ１３と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば下水処理場
などの汚泥処理では汚泥濃度を測定するために管内を流
れる汚泥流から所望する量の汚泥を試料として取り出す
必要であり、この様な流動性のある試料を採取するとき
に使用する流動性試料の採取機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】汚泥等のスラリが流れる本管から試料を
採取する従来の試料採取機構としては、例えば特開平７
−２９４３９４号公報に記載されているように、本管か
ら分岐した分岐管の途中に、流路を試料供給管側に切り
換え可能な三方弁を設けるとともに、三方弁の下流側に
ポンプを設けたものがある。そして、この採取機構にお
いて試料を採取する場合には、ポンプを作動して本管か
ら分岐管内にスラリを引き込み、この状態で三方弁を試
料供給管側に切り替え、試料供給管の先端に設けた試料
供給ノズルから試料を吐出させて試料皿上に採取する構
成である。

【０００３】また、特開平７−１０３８６５号公報に記
載されているように、本管から分岐した分岐管に円筒部
を設け、外周部に切欠を設けたピストンを上記円筒部に
摺動させて分岐管内に進入させ、切欠内に試料を定量捕
捉し、このピストンの切欠を分岐管外に引き出して切欠
内の試料を試料皿に吐出させる構成の試料採取機構も提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの試料採取機構においても、スラリ内に約１cm程の
プラスチック片、紙、楊子などの固形物があると、これ
らの固形物も採取してしまう。採取した試料中に固定物
が混入すると、スラリ濃度、汚泥濃度等の測定に際して
誤差が大きくなって正確な測定値を得ることができな
い。また、採取する試料中に固定物が混入すると、試料
採取管が詰まるなどのトラブルの原因となる。

【０００５】本発明は上記に鑑み提案されたものであ
り、その目的は、固形物の混入を防止しながら流動性試
料を採取することができる採取機構を提供しようとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたもので、請求項１に記載のもの
は、内部に流動体を流す流動管と、流動管の途中から流
動管の内部に入口側を挿入し、この入口側の先端に開口
した採取口を流動管の下流側に向けて取り付けた試料採
取管と、試料採取管の途中に設けられ、上記採取口から
流動管内の流動体を試料採取管内に吸引して試料採取管
の出口から吐出させる試料採取ポンプと、を備えたこと
を特徴とする流動性試料の採取機構である。

【０００７】請求項２に記載のものは、上記流動管が、
一端の入口側を母管の上流側分岐部に接続し、他端の出
口側を母管の下流側分岐部に接続し、途中に設けたバイ
パス用ポンプの作動により母管内を流れる流動体を上流
側分岐部から内部に引き込んで下流側分岐部から母管内
に戻すバイパス管であることを特徴とする請求項１に記
載の流動性試料の採取機構である。

【０００８】請求項３に記載のものは、上記試料採取管
の入口側先端部分の外周面に小孔を開設したことを特徴
とする請求項１または２に記載の流動性試料の採取機構
である。

【０００９】請求項４に記載のものは、上記試料採取管
の入口側先端部分を、先端に向けて徐々に拡径したこと
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の流動性
試料の採取機構である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、下水処理場において、汚
泥の濃度を測定する水分測定装置（図示せず）に付随し
て設置する試料採取機構１の概略構成を示す説明図であ
る。なお、図１中、２は、下水処理施設の一部を構成し
ている管であって、流動体である汚泥（原泥）を移送す
る母管２である。

【００１１】水分測定装置の概略構成を説明すると、こ
の装置は、採取した試料（汚泥）を試料皿３上に所定量
投入する試料投入ステージ、試料皿３上に投入された試
料を均一な厚さに拡散する拡散ステージ、均一に拡散し
た試料を加熱乾燥しながら重量を測定する加熱乾燥ステ
ージ、重量測定が終了した試料皿３を洗浄して乾燥した
試料を除去する洗浄ステージ等をループ状に順次設けて
あり、加熱乾燥ステージにおいて乾燥前の重量と乾燥後
の重量比を求めて水分量を算出する。なお、試料皿３
は、搬送機構により各ステージの間を順次移動し、洗浄
が終了したものは再度試料投入ステージに送られて繰り
返し使用される。

【００１２】本実施形態における試料採取機構１は、母
管２の途中からバイパス管４を分岐し、このバイパス管
４中を流れる流動体を採取するものであり、母管２から
離れた場所に水分測定装置を設置する場合に適する。し
たがって、本実施形態においてはバイパス管４が本発明
の流動管として機能する。

【００１３】バイパス管４は、一端の入口側を母管２の
上流側分岐部５に接続し、他端の出口側を、上記上流側
分岐部５よりも下流側に位置する下流側分岐部６に接続
し、途中にはバイパス用ポンプ７を設けるとともに、こ
のバイパス用ポンプ７の下流側にＴ字状配管材８（所謂
チーズ）を介在させ、このＴ字状配管材８の横向き開口
９から試料採取管１１を挿入して封止する。なお、この
バイパス管４を構成する管は、固形物が混入しても詰ま
らないように内径３０mm程度のパイプを使用することが
望ましい。また、バイパス用ポンプ７は、スネークポン
プや弾性材製インペラーを備えたポンプなどを使用する
ことが望ましく、いずれの形式のポンプであっても吸引
口側を上流側分岐部５に、吐出口側を下流分岐部にそれ
ぞれ向けて接続する。

【００１４】試料採取管１１は、バイパス管４よりも少
し細い径（例えば外径８mm）のパイプを使用して構成さ
れており、Ｌ字状に約９０度屈曲した入口側の端部を前
記Ｔ字状配管材８の横向き開口９から挿入し、この入口
側の先端に開口した採取口１２をバイパス管４の下流側
に向けた状態で固定する。そして、この試料採取管１１
の入口側部分は、図２（ａ）に示すように、バイパス管
４の中央に配置させると、バイパス管４の内周面と試料
採取管１１との間の流路幅Ｄ1が同じ幅になるので流れ
が安定し、固形物が流れてきても引っ掛かることなく通
過する。一方、図２（ｂ）に示すように、試料採取管１
１の入口側部分をＴ字状配管材８の開口９側に位置する
バイパス管４の内周面に近接させて配置すると、バイパ
ス管４内の流路に対する突出が最小に抑えられるので、
バイパス管４の内周面と試料採取管１１との間の流路幅
Ｄ2を最大に採ることができ、これにより、中央に配置
した場合に比較して大きな固形物の通過を円滑ならしめ
ることができる。したがって、試料採取管１１をバイパ
ス管４の内周面に近接、あるいは当接した状態で設けた
方が、大きな固形物の引っ掛かりを防止できる。

【００１５】試料採取管１１の途中には試料採取ポンプ
１３を設け、この試料採取ポンプ１３の吐出口側に接続
した試料採取管１１の先端出口１４を水分測定装置の試
料採取ステージに臨ませる。試料採取ポンプ１３は、バ
イパス管４内を流れている汚泥の一部を採取口１２から
吸引して試料採取管１１内に取り込んで、出口１４から
試料皿３上に吐出させるものであり、本実施形態では可
撓性のあるチューブをローラでしごくチューブポンプ
（しごきポンプ）により構成してある。

【００１６】上記した構成からなる採取機構により試料
を採取する場合には、まず、バイパス用ポンプ７を作動
し、母管２内を流れている汚泥を上流側分岐部５からバ
イパス管４内に吸引して流れを分岐する。バイパス管４
内に吸引された汚泥は、バイパス用ポンプ７の吐出口か
ら吐出され、Ｔ字状配管材８内を通過して下流側分岐部
６から母管２内に戻る。したがって、バイパス用ポンプ
７を始動して新たに吸引し始めた汚泥が下流側分岐部６
から母管２に戻るまで継続して吸引すると、バイパス用
ポンプ７を始動する以前にバイパス管４内に滞留してい
た残り汚泥はすべて母管２に戻され、その時点で母管２
内を流れている汚泥から分岐して吸引した新たな汚泥だ
けがバイパス管４内を流れる状態となる。

【００１７】この状態になったならば、試料採取ポンプ
１３を始動して、バイパス管４内の入口側先端の開口か
らバイパス管４内を流れている汚泥を試料採取管１１内
に吸引する。この場合、試料採取管１１の採取口１２が
流れの下流側に向かって開口しているので、汚泥に固形
物が混入して流れていても、試料採取管１１の採取口１
２に吸引される汚泥の流量に比較してバイパス管４内を
流れる汚泥の流量の方が遥かに大きく、しかも流れる方
向が逆であり、したがって、汚泥に混入した固形物が試
料採取管１１の採取口１２から吸引されることを有効に
防止することができる。

【００１８】そして、先端の採取口１２から試料採取管
１１の内部に吸引された汚泥は、試料採取ポンプ１３内
を通って圧送され、出口１４から吐出されて試料皿３上
に投入される。

【００１９】なお、試料採取ポンプ１３を始動した時点
において、試料採取管１１の内部に前回の採取での汚泥
が残っている場合があり、この残っていた汚泥を測定す
ることなく現時点において母管２内を流れている汚泥の
測定を行う必要がある場合には、出口１４から吐出され
た汚泥を試料皿３上に投入することなく、回収管１５を
介して戻す。

【００２０】この回収管１５は、本実施形態では図１中
一点鎖線で示すように、出口１４の下方に試料受皿１６
を設け、この受皿１６に一端を接続したパイプの他端を
バイパス管４の途中、具体的にはバイパス用ポンプ７の
吸引側に接続して構成されており、途中に回収用開閉バ
ルブ１７を設けてある。

【００２１】したがって、試料採取ポンプ１３を始動し
て、ある程度の時間が経過すると、バイパス管４から吸
引した汚泥によって試料採取管１１内が満たされ、それ
以前に試料採取管１１内に残っていた汚泥が出口１４か
ら吐出され、この吐出された汚泥は回収管１５を介して
バイパス管４に戻される。バイパス管４内に戻された古
い汚泥は、その殆どがＴ字状配管材８内を通過して母管
２に戻され、極く僅かな量が試料採取管１１の採取口１
２から吸引される。しかしながら、この操作を繰り返す
と再度試料採取管１１内に吸引される量は測定値に影響
を及ぼすことがない程度に減少する。したがって、ある
程度の時間上記操作を繰り返すと、試料採取管１１内に
は、試料採取ポンプ１３を始動する以前に試料採取管１
１内に滞留していた残り汚泥はすべて母管２に戻され、
その時点で母管２内を流れている汚泥から分岐して吸引
した新たな汚泥だけが試料採取管１１内を流れる状態と
なる。

【００２２】そして、この状態になったならば、試料皿
３をセットして、出口１４から吐出される汚泥を試料皿
３上に吐出させて試料の採取を行う。

【００２３】この様にして採取された試料が試料皿３上
に投入されると、この試料皿３は拡散ステージに送られ
て試料が均一な厚さに拡散され、その後、加熱乾燥ステ
ージに送られて加熱乾燥されるとともに、重量測定が行
われる。そして、上記した操作による測定を所定回数繰
り返し行うと、採取した試料中には固形物が混入してい
ないので、測定誤差が従来よりも少なくなる。したがっ
て、母管２内を流れている汚泥の水分量を高い精度で測
定することができる。

【００２４】また、試料の採取の手順は上記に限らず以
下の手順でもよい。図１に示すように、バイパス管４の
上流側分岐部５の少し下流側にバイパス用第１開閉バル
ブ１８を、下流側分岐部６の少し上流側にバイパス用第
２開閉バルブ１９をそれぞれ設け、これら第１，第２開
閉バルブ１８，１９を開き、回収用開閉バルブ１７を閉
じた状態で試料採取ポンプ１３を作動し、これにより試
料採取管１１内に残っていた旧い試料をすべて出口１４
から吐出させて試料受皿１６内に溜めておき、その後に
試料皿３をセットして試料を採取してもよい。そして、
試料受皿１６内に溜めておいた旧い試料を回収処理する
場合には、バイパス用第１開閉バルブ１８を閉じ、回収
用バルブ１７を開き、この状態でバイパス用ポンプ７を
起動する。この様にすると、バイパス用ポンプ７が試料
受皿１６内の試料を、回収管１５を介して吸引するの
で、この試料をバイパス管４内に回収して母管２に簡単
に戻すことができる。

【００２５】なお、本実施形態における試料採取ポンプ
１３はチューブポンプにより構成されているので、可逆
運転が可能であり、試料皿３上に汚泥を採取する前に逆
回転すると、試料採取管１１内に残っている古い汚泥を
バイパス管４内に戻すことができる。したがって、回収
管１５を設ける必要がなくなり、構成の簡素化を図るこ
とができる。なお、チューブポンプに限らず、可逆運転
が可能なポンプを試料採取ポンプ１３として使用すれ
ば、上記操作を同様になし得る。

【００２６】また、前記実施形態における試料採取管１
１は、パイプを軸方向に直角に切断して先端の開口を採
取口１２としたが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。例えば、図３（ａ）に示すように、上記試料採取
管１１の採取口１２側先端部分の外周面に小孔２０を開
設してもよい。この小孔２０は、採取口１２の開口より
も小さいことが望ましいが、その形状は円形であって
も、或は図３（ｂ）に示すように、細長いスリット状の
小孔２０′でもよい。さらに、図３（ｃ）に示すよう
に、採取口１２に繋がる開放スリット状の小孔２０″で
もよい。この様に、試料採取管１１の採取口１２側の外
周面に小孔２０，２０′，２０″を開設すると、試料を
先端の採取口１２から吸引することができるばかりでな
く小孔２０，２０′，２０″からも吸引することがで
き、また先端の採取口１２が固形物で塞がれた状態であ
っても小孔２０，２０′，２０″から吸引することがで
き、試料採取ポンプ１３への過負荷を防止することがで
きる。また、固形物はバイパス用ポンプ７からの流れに
より下流側分岐部６に向かって流れて行く。

【００２７】また、図４に示すように、試料採取管１１
の採取口１２側先端部分を、先端に向けて徐々に拡径し
てラッパ状あるいは漏斗状に成形した拡径部２１を設け
てもよい。この様に、試料採取管１１の採取口１２側先
端部分に拡径部２１を設けると、流れてきた固形物を採
取口１２から離隔する方向に案内できるので、固形物を
一層吸引し難くなる。

【００２８】前記した各実施形態はいずれも流動管とし
て機能するバイパス管４内に試料採取管１１の先端入口
部分を挿入したが、本発明は、これに限定されるもので
はなく、流動管は、内部に流動体を流す管であればよ
い。例えば、前記母管２を流動管として機能させ、この
母管２の途中から試料採取管１１の入口側先端部分を挿
入し、選択の採取口１２を母管２の下流側に向けてもよ
い。この様に、母管２に直接試料採取管１１を挿入する
と、バイパス用ポンプ７やバイパス管４を設ける必要が
無くなり、構成の簡素化を図ることができる。また、試
料は汚泥に限定されるものではなく、流動性のあるもの
であればよい。したがって、下水処理場における汚泥濃
度測定だけではなく、化学工業、食品工業などの分野で
スラリ状の試料を採取する装置として広く使用すること
ができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を奏する。請求項１の発明によれば、内部に流
動体を流す流動管の途中から流動管の内部に試料採取管
の入口側を挿入し、この入口側の先端に開口した採取口
を流動管の下流側に向けて取り付け、試料採取管の途中
に設けた試料採取ポンプにより、上記採取口から流動管
内の流動体を試料採取管内に吸引して試料を採取するの
で、流動管内を流れる流動体に固形物が混入していて
も、この固形物を採取口から吸引することを防止するこ
とができる。したがって、採取した試料中に固形物が混
入することを有効に防止することができ、これにより測
定誤差を小さくすることができ、測定の精度を高めるこ
とができる。また、本発明は構成が簡単であり、製造が
容易である。

【００３０】請求項２の発明によれば、母管から分岐し
たバイパス管の途中に試料採取管の入口側を挿入して採
取口を下流側に向け、バイパス管の途中に設けたバイパ
ス用ポンプ７の作動により母管内を流れる流動体をバイ
パス管に引き込んで採取するので、必要な時にだけバイ
パス管内に流動体を流すことができる。したがって、母
管から離れた場所で試料を採取することができ、また、
停止中はバイパス用ポンプや試料採取ポンプに流動体の
流動抵抗の影響を及ぼさないことにより上記ポンプ等の
耐久性を高めることができる。

【００３１】請求項３の発明によれば、試料採取管の入
口側先端部分の外周面に小孔を開設したので、試料を先
端の採取口から吸引することができるばかりでなく小孔
からも吸引することができ、採取効率を高めることがで
きる。また、万一、先端の採取口が固形物で塞がれた状
態であっても小孔から吸引することができ、試料採取ポ
ンプへの過負荷を防止することができる。また、固形物
は流れによりそのまま下流側に向かって流れて行く。

【００３２】請求項４の発明によれば、試料採取管の入
口側先端部分を、先端に向けて徐々に拡径したので、流
れてきた固形物を一層吸引し難くなり、試料中に固形物
が混入することを一層確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】母管を流動管とした実施形態の概略構成図であ
る。

【図２】（ａ）は試料採取管の入口側先端部分をバイパ
ス管の中央に配置した場合の断面図、（ｂ）は試料採取
管の入口側先端部分をＴ字状配管材の開口側に位置する
バイパス管の内周面に近接させて配置した場合の断面図
である。

【図３】（ａ）は試料採取管の入口側の外周面に丸い小
孔を開設した実施形態の正面図、（ｂ）は試料採取管の
入口側の外周面にスリット状の小孔を開設した実施形態
の正面図であり、（ｃ）は試料採取管の入口側の外周面
に開放スリット状の小孔を開設した実施形態の正面図で
ある。

【図４】試料採取管の入口側先端部分を先端に向けて徐
々に拡径した実施形態の正面図である。

【符号の説明】

１ 試料採取機構 ２ 母管 ３ 試料皿 ４ バイパス管 ５ 上流側分岐部 ６ 下流側分岐部 ７ バイパス用ポンプ ８ Ｔ字状配管材 ９ 配管材の横向き開口 １１ 試料採取管 １２ 採取口 １３ 試料採取ポンプ １４ 試料採取管の出口 １６ 試料受皿 １７ 回収用開閉バルブ １８ バイパス用第１開閉バルブ １９ バイパス用第２開閉バルブ ２０ 小孔 ２０′スリット状小孔 ２１ 拡径部

フロントページの続き (72)発明者 大井 康裕 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 堀岡 悟 東京都東村山市野口町２丁目16番地２ 日 機装株式会社東村山製作所内 (72)発明者 青木 利明 東京都東村山市野口町２丁目16番地２ 日 機装株式会社東村山製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に流動体を流す流動管と、 流動管の途中から流動管の内部に入口側を挿入し、この
   入口側の先端に開口した採取口を流動管の下流側に向け
   て取り付けた試料採取管と、 試料採取管の途中に設けられ、上記採取口から流動管内
   の流動体を試料採取管内に吸引して試料採取管の出口か
   ら吐出させる試料採取ポンプと、を備えたことを特徴と
   する流動性試料の採取機構。
2. 【請求項２】 上記流動管は、一端の入口側を母管の上
   流側分岐部に接続し、他端の出口側を母管の下流側分岐
   部に接続し、途中に設けたバイパス用ポンプの作動によ
   り母管内を流れる流動体を上流側分岐部から内部に引き
   込んで下流側分岐部から母管内に戻すバイパス管である
   ことを特徴とする請求項１に記載の流動性試料の採取機
   構。
3. 【請求項３】 上記試料採取管の入口側先端部分の外周
   面に小孔を開設したことを特徴とする請求項１または２
   に記載の流動性試料の採取機構。
4. 【請求項４】 上記試料採取管の入口側先端部分を、先
   端に向けて徐々に拡径したことを特徴とする請求項１か
   ら３のいずれかに記載の流動性試料の採取機構。