JP2000321005A - 不陸測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 砂利層上に濾過砂層が積層された水処理用の
濾過設備における濾過砂層の厚みを計測する不陸測定器
であって、人力によらずに簡易にかつ正確に効率よく不
陸の測定が行えるようにする。 【解決手段】 濾過砂層４に差し込まれる測定棒13と、
該測定棒13を送出駆動する駆動手段31と、測定棒13の差
込抵抗の変動から測定棒13の先端が砂利層３の上面に到
達した時点で前記駆動手段31の作動を停止する停止手段
と、前記測定棒13の移動量を計測する計測手段とを備
え、自動的に濾過砂層４の厚みを計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理用濾過池、
濾過タンク等の濾過設備における濾過砂層（特殊濾材層
を含む）の厚みを計測する不陸測定器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水処理用の濾過設備は、水を清浄濾過す
るための濾材の主体となる濾過砂層が、これを支える砂
利層上に積層されている。この濾過設備によって水の濾
過処理を行っている間に、汚濁分が濾材の間に詰まって
濾過性能が低下するので、定期的（例えば４８〜７２時
間おき）に逆流洗浄・表面洗浄と呼ばれる工程で濾材を
洗浄している。上記逆流洗浄は、下部から高圧水を噴出
して濾材を撹拌し、汚濁分を浮上させて上部のトラフか
ら排出させるものである。表面洗浄は、濾材の表面に水
を噴射して濾過砂層の洗浄を行うものである。

【０００３】ところで、前記濾過砂層の厚み、砂利層の
厚みは初期段階では一定レベルにあり、平坦な砂利層の
上に均一な厚みで濾過砂層が形成され、全体で均等な濾
過処理が行われる。しかし、上記のような逆流洗浄等の
影響、トラフによる圧力不均等その他の原因によって、
濾過砂層の厚みが不均一となる不陸現象が生起する。こ
の不陸現象は、経時的に或いは急激に砂利層の厚みが不
均一となるものであり、濾過砂層上面は常に平坦となる
ことから砂利層上面の凹凸に応じて上部の濾過砂層の厚
みが場所によって異なることになる。

【０００４】そして上記不陸現象が進行すると、濾過砂
層の薄い部分では水が通りやすく濁質が十分に捕捉でき
ずに通過して濾過処理が不十分となって濾過後の水質が
劣化する問題を招く。

【０００５】上記点から、濾過砂層の厚みを複数の点で
測定して大きな不陸現象が発生している場合には、濾材
層を再構築する補修工事を行う必要があり、そのために
定期的に濾過砂層の厚みを計測し、施設の維持管理に努
める必要がある。従来の濾過砂層の厚みを計測する不陸
計測方法としては、棒状のスケールを人力で測定員が濾
過砂層の表面から垂直に突き刺し、スケールの先端が砂
利層の表面に到達したことを感知して、その時点でのス
ケールの差込量から濾過砂層厚みを計測することが行わ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
なスケールを人力によって差し込む不陸計測では、正確
な計測を行うためには技術的熟練を要すると共に、スケ
ールの差し込みに大きな労力を必要として測定効率が低
い問題を有する。

【０００７】具体的には、濾過砂層と砂利層との境界
は、スケールに対する両者の差込抵抗の変化を測定員が
手で感じ取って決定しているものであるが、砂の汚れ具
合で濾過砂の差込抵抗が全く異なり、砂利層との境界部
分を正確に判定するには技術的熟練を要し、測定員によ
る個人差に基づく測定誤差が大きくなる恐れがある。ま
たその作業は中腰作業で測定員の肉体的負担が大きく、
多数の計測点を順に測定するについてその測定効率が低
く長時間を要すると共に、境界部分の判定が作業時間の
経過に伴って変化し測定誤差の原因となる恐れがある。

【０００８】また、正確な測定を行うためには、濾過設
備から水を抜いて濾過砂層上面を露出させた状態で計測
する必要があるが、濾過設備から水を抜くと復帰の際に
は濾材層のエア抜きのために水をゆっくりと入れる必要
があり、この作業に長時間を要している。

【０００９】さらに、前記スケールの差込角度は濾過砂
層上面に対し垂直な９０度方向のみであったため、トラ
フ下、表面洗浄管の下方は死角となり、測定ができなか
った。実際には、トラフの下方に大きな不陸現象が発生
している場合が多くあり、この部分についても計測でき
るようにするのが好ましい。

【００１０】一方、スケールを差し込んで計測した測定
値はノートに転記し、そのデータをコンピュータに入力
して処理していたが、大きな濾過設備（濾過池）では、
１池あたり２０００点前後の計測を行う場合があり、数
カ所の設備を同時に測定した場合にデータの記録及び入
力作業が煩雑で手間がかかり、誤りの発生原因ともな
る。

【００１１】上記点から、例えば超音波等を用いて計測
することが検討されたが、濾過砂と砂利はほとんど成分
差がないためにその検出は不可能であった。レーダーを
用いれば計測可能であるが、システム全体が大規模で、
かつ非常に高価なものとなり、実際には適用困難であ
る。

【００１２】本発明は上記点に鑑みなされたもので、人
力によらずに簡易にかつ正確に効率よく測定が行えるよ
うにした不陸測定器を提供せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の不陸測定器は、砂利層上に濾過砂層が積層された水
処理用の濾過設備における濾過砂層の厚みを計測する不
陸測定器であって、濾過砂層に差し込まれる測定棒と、
該測定棒を送出駆動する駆動手段と、測定棒の差込抵抗
の変動から測定棒の先端が砂利層の上面に到達した時点
で前記駆動手段の作動を停止する停止手段と、前記測定
棒の移動量を計測する計測手段とを備えたことを特徴と
するものである。

【００１４】前記測定棒の先端に接続可能な長さの異な
る延長測定棒を備えるのが好適であり、前記濾過砂層上
に水を入れた状態で計測可能である。また、前記計測手
段の計測値データを測定点のデータと共に記憶するコン
トローラを備えるのが好適である。さらに、前記計測デ
ータを三次元表示するのが望ましい。

【００１５】一方、前記測定棒の傾斜角度を検出する角
度検出手段を備え、傾斜差し込み可能に設けるのが好適
である。

【００１６】

【発明の効果】上記のような本発明によれば、駆動手段
によって測定棒を送出し、濾過砂層に差し込んで、その
差込抵抗の変動から停止手段によって測定棒の先端が砂
利層上面に到達した時点で駆動手段の作動を停止し、そ
の時点での測定棒の移動量を計測手段で計測するように
したことにより、測定員の人力によらない測定棒の差し
込みと砂利層との境界の判定及び厚みの読み取りが自動
的に行え、正確な不陸計測が技術的熟練を要さずに効率
よく行うことができ、中腰作業を解放して測定員の負担
を軽減できる。また、濾過設備から水を抜かなくても正
確な計測が可能となり、エア抜きが不要で濾過設備の稼
働効率が向上する。

【００１７】前記計測手段の計測値データを測定点のデ
ータと共に記憶するコントローラを備えると、多量の計
測値の記録、転記及びコンピュータへの入力等が人手に
よらず電子的に処理でき、計測データを不陸判定が行い
やすい三次元表示するについても、データ処理が正確か
つ迅速に行える。

【００１８】また、測定棒の傾斜角度を検出する角度検
出手段を備えたものでは、測定棒を傾斜差し込みするこ
とでも濾過砂層の厚みの換算測定が可能となり、トラ
フ、表面洗浄管の下方の計測も行えて、不陸状態の判定
がより正確に行える。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明を詳細に説明する。図１は一つの実施の形
態の不陸測定器による濾過設備の計測状態を示す概略図
である。

【００２０】水処理用の濾過設備１（濾過池）は、通水
性を有する底部材２（集水装置）の上に、粒径の異なる
複数種類の砂利による砂利層３が設けられ、この砂利層
３上に所定の厚みに砂（砂状の特殊濾材を含む）による
濾過砂層４が積層される。上方から原水Ｗが供給され、
濾過砂層４及び砂利層３を通過する間に汚濁分が捕捉濾
過され、濾過水は底部材２から排出され、砂利層３は主
に濾過砂層４の支持の役割を有する。また、濾過砂層４
の上面Ｓより上方には、樋状のトラフ５が複数並設さ
れ、逆流洗浄時等には該トラフ５の排出口（図示せず）
が開放されて汚濁等を排出する。

【００２１】初期状態では砂利層３の上面Ｌは平坦であ
るが、逆流洗浄の繰り返し等によって破線で示すように
砂利層３の上面Ｌに凹凸（不陸）が発生し、これに応じ
て濾過砂層４の厚みが部分的に変動する。なお、砂利層
３の底部の圧力室から底部材２（集水装置）を通して逆
流洗浄時に高圧水が噴出され、濾過砂層４の上面Ｓより
上方には表面洗浄時に水を噴出する表面洗浄管（図示せ
ず）が配設される。上記のような濾過設備１における濾
過砂層４の厚みを不陸測定器１０を使用して計測するも
のであり、この不陸測定器１０はセンサーユニット１１
とショルダーユニット１２（図３参照）とからなり、基
本的にセンサーユニット１１では測定棒１３を、後述の
駆動手段３１（図４参照）によって本体筒部１５の先端
から送出して濾過砂層４に差し込み、その先端が砂利層
３の上面Ｌに到達した時点で停止し、濾過砂層４の上面
Ｓを基準点とした測定棒１３の移動量から濾過砂層４の
厚みを計測するものであり、ショルダーユニット１２に
は図３(Ｂ)で示すように電源２５（バッテリ）とコント
ローラ２６が設置される。

【００２２】上記不陸測定器１０による測定は、濾過設
備１の水が抜かれているときには濾過砂層４の上面Ｓか
ら測定する場合、水Ｗが入っているときには、図１(Ａ)
のように前記トラフ５上に測定台５０（足場板）を設置
してこの測定台５０から測定する場合、同図(Ｂ)のよう
にトラフ５を利用してその縁部から測定する場合などが
ある。また、不陸測定器１０の測定棒１３は、図１(Ａ)
のように濾過砂層４の上面Ｓに対して垂直に差し込んで
測定する場合と、同図(Ｂ)のように斜めに差し込んで直
下でない位置、例えばトラフ５の下部などを測定する場
合とがある。

【００２３】なお、濾過設備１の全体に対する測定点及
び測定順は予め設定され、測定点に例えば番号が付さ
れ、所定のパターンで計測を行い、データ処理が行われ
る。

【００２４】不陸測定器１０の具体的構造を、外観を示
す図３及び内部構造を示す図４に基づいて説明する。

【００２５】センサーユニット１１は、測定棒１３が収
容される本体筒部１５と上部の本体箱部１６とを備え、
本体筒部１５の下端部には口金１７が設置され、この口
金１７に足踏みステップ１８が着脱可能に取り付けられ
ている。本体筒部１５の途中には、測定員が把持するハ
ンドル２０が固定され、このハンドル２０にはスタート
スイッチ２１が設置されている。なお、上記ハンドル２
０は固定位置を移動可能に設けてもよい。

【００２６】前記本体箱部１６には、安全スイッチ２
２、コネクタ２３などが配設されている。このコネクタ
２３には、ショルダーユニット１２からの接続ケーブル
２４が接続される。この接続ケーブル２４を介してショ
ルダーユニット１２に設置された電源２５及びコントロ
ーラ２６と接続される。また、ショルダーユニット１２
は外部コンピュータ２８（ノート型パソコン又はホスト
コンピュータ）と転送ケーブル２７によって接続可能に
設けられている。

【００２７】前記足踏みステップ１８は、測定棒１３を
斜めに差し込むために口金１７に対して回動自在に設置
され、測定員が足で踏む押圧部１８ａが平坦に形成され
た図３(Ａ)及び(Ｂ)のタイプのものと、同図(Ｃ)に示す
ように押圧部１９ａが屈曲形成されているタイプの足踏
みステップ１９とに交換可能に設けられている。平坦タ
イプの足踏みステップ１８は、測定台５０から測定する
場合（図１(Ａ)参照）、濾過砂層４の上面Ｓから測定す
る場合などに使用するもので、屈曲タイプの足踏みステ
ップ１９は、トラフ５の縁部にかけて測定する場合（図
１(Ｂ)参照）などに使用する。

【００２８】前記本体筒部１５の内部には、図４に示す
ように、測定棒１３が軸方向に摺動自在に配設され、本
体筒部１５の先端部（口金１７）には、測定棒１３の外
周に摺接して該測定棒１３に付着した砂などが内部に侵
入するのを阻止するフィルター３０が設置されている。

【００２９】上記測定棒１３は駆動手段３１によって往
復移動される。該駆動手段３１は、本体箱部１６内に設
置された駆動モータ３２を備え、該駆動モータ３２の駆
動軸に駆動プーリ３３が設置され、その側方に第１プー
リ３４が、その下方の両側に第２プーリ３５及び第３プ
ーリ３６が、本体筒部１５の下部に第４プーリ３７がそ
れぞれ配設され、各プーリ３３〜３７にはワイヤー３８
が滑りが生じないように掛けられている。このワイヤー
３８の一部と前記測定棒１３の上部とが連結金具３９に
よって連結され、駆動モータ３２の回転駆動に伴うワイ
ヤー３８の走行に応じて測定棒１３が往復移動するよう
に設けられている。

【００３０】なお、上記測定棒１３の移動範囲に応じて
上限センサ４１と下限センサ４２が設置され、測定棒１
３の格納位置と最大送出位置とで停止するように制御さ
れる。

【００３１】前記測定棒１３の先端には、図４(Ｃ)に示
す延長用測定棒１４が交換可能に取り付けられる。延長
用測定棒１４は濾過設備１の測定状況に応じて、つまり
測定高さと濾過砂層４の上面Ｓとの距離に応じて、例え
ば３cm，５０cm，９０cmの異なる長さのものが用意され
る。

【００３２】また、前記第１プーリ３４（他のプーリで
もよい）には、その回転量を検出するロータリーエンコ
ーダ４３が設置され、このロータリーエンコーダ４３は
測定棒１３の移動量すなわち濾過砂層４の厚みを計測す
る計測手段と、測定棒１３の先端が砂利層３の上面Ｌに
到達したときに駆動モータ３２の作動を停止する停止手
段（トルク検出手段）とを兼ねている。

【００３３】さらに、前記本体箱部１６には角度検出手
段としての角度センサ４５（ボリューム）が設置されて
いる。この角度センサ４５はウェイト４５ａを有し、測
定棒１３の水平面に対する送出角度（傾斜角度）を電気
信号に変換して出力する。この傾斜角度は０〜４５゜の
範囲である。なお、この傾斜角度の検出に基づき、コン
トローラ２６は測定棒１３を斜めに送出した際の計測値
から、高さ（濾過砂層の厚み）及び水平方向のオフセッ
ト値を演算する。

【００３４】前記ショルダーユニット１２に設置される
コントローラ２６は、駆動モータ３２のドライブ機能と
計測データのメモリ機能などを有する。このコントロー
ラ２６には、前記スタートスイッチ２１、安全スイッチ
２２、上限センサ４１、下限センサ４２、ロータリーエ
ンコーダ４３などの信号が入力され、これに応じて前記
駆動手段３１の駆動モータ３２の制御を行うと共に、ロ
ータリーエンコーダ４３の信号に基づいて濾過砂層４の
厚みを演算し記憶するものである。

【００３５】また、コントローラ２６の操作パネル２６
ａには、アラーム等の表示ランプ、角度表示部、深さ表
示部、オフセット表示部、縦横の詳細カウンタ、条件ア
ドレス、条件データ表示部が設けられ、押し釦スイッチ
として、電源スイッチ、測定・手動切替スイッチ、詳細
・通常切替スイッチ、再測定スイッチ、手動モータ駆動
スイッチ、送信スイッチ、エンタースイッチ、条件アド
レススイッチなどが設置されている。なお、上記各種ス
イッチによりセットされる測定モードは、図５の操作図
に示している。

【００３６】そして、上記操作パネル２６ａの設定操作
によって測定条件が入力される。この測定条件として
は、アドレス番号、延長測定棒１４の長さ、測定位置の
高さ（濾過砂層４の上面Ｓ迄の高さ）、ファンクション
信号（傾斜測定における前後左右の傾斜方向）などであ
る。

【００３７】例えば、アドレス番号と測定条件の設定デ
ータとの関係は、アドレス１：延長測定棒１４の長さ、
アドレス２：水深、アドレス３：測定トルク、アドレス
４：測定モード（０；くし型，１；矩形型）、アドレス
５：横軸測定個数、アドレス６：横軸ピッチ、アドレス
７：縦軸測定個数、アドレス８：縦軸ピッチ、アドレス
９：ユニット番号である。

【００３８】さらに、上記コントローラ２６に記憶した
計測データは、転送ケーブル２７を接続することでノー
ト型パソコンなどの外部コンピュータ２８に転送可能に
設けられている。外部コンピュータ２８では、転送され
た測定点データと計測値データとに基づいて、例えば図
２に示すような三次元グラフに表示出力し、不陸の発生
状況を把握できるようにする。

【００３９】前記停止手段は、駆動モータ３２の送出作
動に伴って測定棒１３が濾過砂層４に差し込まれ、その
先端が砂利層３の上面Ｌに到達すると、測定棒１３の差
込抵抗（駆動トルク）が急激に増大するのを検出して、
駆動モータ３２の作動を停止するものであるが、この実
施の形態では、前記ロータリーエンコーダ４３の信号か
ら上記トルク変動を検出している。つまり、測定棒１３
の差込抵抗の変動は該測定棒１３の差込速度にも変動を
生じるものであり、ロータリーエンコーダ４３の逐次信
号から測定棒１３の移動速度を求めこの速度が急変した
時点を、測定棒１３の先端が砂利層３の上面Ｌに到達し
た点として検出し、駆動モータ３２の作動を停止する。
また、前記計測手段は、上記停止手段によって駆動モー
タ３２を停止した時点でのロータリーエンコーダ４３の
全移動信号から測定棒１３の移動量を演算するものであ
る。

【００４０】上記のような不陸測定器１０による測定
は、まず、濾過設備１の水を抜いた状況では、延長測定
棒１４の一番短いものを選び取り付ける。センサーユニ
ット１１とショルダーユニット１２を接続ケーブル２４
で接続し、電源スイッチをオンにする。測定計画を立
て、コントローラ２６に測定位置の高さ、延長測定棒１
４の長さ、測定モード、測定トルク、横と縦の測定数と
測定ピッチ及び濾過設備１のユニット数をメモリーし初
期設定を行う。

【００４１】濾過設備１に入り、安全スイッチ２２を解
除し、足踏みステップ１８を確実に濾過砂層４の上面Ｓ
に足で押しつけ、スタートスイッチ２１を操作すること
により測定を行う。１測定は５〜７秒で行える。測定デ
ータは自動的に順次インクリメント機能により測定アド
レスと共にコントローラ２６の内蔵メモリに記憶され
る。

【００４２】なお、トラフ５の下など垂直方向の測定が
不可能な場所でも、最大４５度まで自由な角度で傾斜測
定ができ、自動的に測定角度を算出し、測定位置の誤差
をオフセット値として計算し表示される。また、詳細な
データが必要と思われるポイント周辺においては詳細ボ
タンを押し、そのポイント周辺を８カ所、今までの測定
間隔の半分の間隔で詳細測定ができる。

【００４３】測定の途中に測定不能、バッテリー電圧低
下などの何か異常が発生した場合、表示ランプの点滅と
共に、警報音を発生し知らせる。障害を取り除き、再測
定を行う。測定計画の全ての測定が終了した場合にも警
報音にて知らせる。

【００４４】全ての測定が終了後、測定データを外部コ
ンピュータ２８に転送ケーブル２７を接続して転送す
る。データの管理を行い、ノート型パソコンにおいては
その場で不陸の発生状態を三次元グラフ表示にて確認が
できる。

【００４５】一方、濾過設備１から水を抜かないで測定
を行う場合は、トラフ５の縁まで水Ｗを抜き、その上に
専用の測定台５０（足場板）を置き、前記と同様の測定
を行う。この場合、初期設定として濾過砂層４の上面Ｓ
と測定位置（測定台５０）の高さをスケールで測り、適
切な延長測定棒１４を選択し、その双方をコントローラ
２６にメモリーする。その他の測定は水を抜いた場合と
同様にできる。

【００４６】なお、前記実施の形態において、測定棒１
３を垂直に濾過砂層４に差し込む場合に、前記角度セン
サ４５の検出信号に基づき、垂直状態である際にはその
表示を行って、正確な垂直状態で測定棒１３を送出する
ように設けると、より正確な測定が行える。

【００４７】また、前記コントローラ２６は、ショルダ
ーユニット１２に設置するほか、センサーユニット１１
の本体箱部１６内に設置するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態による不陸測定器の
使用状態を濾過設備の一部と共に示す概略図

【図２】測定データの処理例を示す三次元グラフ

【図３】不陸測定器の外観を示す正面図及び側面図並び
に交換用足踏みステップの側面図

【図４】不陸測定器の内部機構を示す正面図及び側面図
並びに延長測定棒の側面図

【図５】測定モードに応じた手順を示す操作図

【符号の説明】

１ 濾過設備 ３ 砂利層 ４ 濾過砂層 ５ トラフ Ｓ 砂利砂層の上面 Ｌ 砂利砂層の上面 10 不陸測定器 11 センサーユニット 12 ショルダーユニット 13 測定棒 14 延長測定棒 15 本体筒部 16 本体箱部 18,19 足踏みステップ 20 ハンドル 24 接続ケーブル 25 電源 26 コントローラ 27 転送ケーブル 28 外部コンピュータ 31 駆動手段 32 駆動モータ 43 ロータリーエンコーダ（計測手段，停止手段） 45 角度センサ（角度検出手段） 50 測定台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F062 AA27 AA41 AA42 AA71 BB14 CC22 CC23 EE01 EE47 EE62 GG38 GG42 GG57 GG60 GG69 LL11 4D041 BA01 BB04 BD17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砂利層上に濾過砂層が積層された水処理
   用の濾過設備における濾過砂層の厚みを計測する不陸測
   定器であって、 濾過砂層に差し込まれる測定棒と、 該測定棒を送出駆動する駆動手段と、 測定棒の差込抵抗の変動から測定棒の先端が砂利層の上
   面に到達した時点で前記駆動手段の作動を停止する停止
   手段と、 前記測定棒の移動量を計測する計測手段とを備えたこと
   を特徴とする不陸測定器。
2. 【請求項２】 前記測定棒の先端に接続可能な長さの異
   なる延長測定棒を備えたことを特徴とする請求項１に記
   載の不陸測定器。
3. 【請求項３】 前記濾過砂層上に水を入れた状態で計測
   可能なことを特徴とする請求項１に記載の不陸測定器。
4. 【請求項４】 前記計測手段の計測値データを測定点の
   データと共に記憶するコントローラを備えたことを特徴
   とする請求項１に記載の不陸測定器。
5. 【請求項５】 前記計測データを三次元表示することを
   特徴とする請求項１に記載の不陸測定器。
6. 【請求項６】 前記測定棒の傾斜角度を検出する角度検
   出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の不陸
   測定器。