JP2005221322A - Ultrasonic sludge interface level meter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic sludge interface level meter capable of always keeping high measuring accuracy by cleaning effectively an ultrasonic sensor dipped in liquid. <P>SOLUTION: In this ultrasonic sludge interface level meter, the ultrasonic sensor 11 is fixed in the dipped state in top clear layer water in a tank to be measured, and a time until an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 11 is reflected by an interface between the top clear layer water and the sludge and returned is measured, and the level of the interface is detected based on the time. The level meter has a constitution wherein two or more gas jet nozzles 17 (18) are provided on a lower part of the ultrasonic sensor 11, and the gas (air) is jetted out of the gas jet nozzles 17 (18) toward the ultrasonic sensor 11, to thereby form the gas-liquid mixed state on the under surface of the ultrasonic sensor 11, and thereby a cleaning mechanism for cleaning the ultrasonic sensor 11 is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被計測槽内の上澄水と汚泥との界面のレベルを超音波センサを用いて計測する超音波式汚泥界面レベル計に関し、特に超音波センサの洗浄に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic sludge interface level meter that measures an interface level between supernatant water and sludge in a tank to be measured using an ultrasonic sensor, and particularly relates to cleaning of an ultrasonic sensor.

排水処理や下水処理等に供される沈殿槽においては、その底部に汚泥が沈殿するが、沈殿槽内の上澄水と汚泥との界面のレベルを超音波センサを用いて計測する超音波式汚泥界面レベル計は従来から知られている。即ち、この超音波式汚泥界面レベル計は、超音波センサを被計測槽内の上澄水中に浸漬した状態で固定し、該超音波センサから発信された超音波が上澄水と汚泥との界面で反射して帰ってくるまでの時間を計測し、その時間に基づいて前記界面のレベルを検出するものである。   In a sedimentation tank used for wastewater treatment or sewage treatment, sludge settles at the bottom. Ultrasonic sludge that measures the level of the interface between the supernatant water and sludge in the sedimentation tank using an ultrasonic sensor. Interface level meters are conventionally known. That is, this ultrasonic sludge interface level meter is fixed with the ultrasonic sensor immersed in the supernatant water in the tank to be measured, and the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor is the interface between the supernatant water and the sludge. The time until the light is reflected and returned is measured, and the level of the interface is detected based on the time.

ところで、斯かる超音波式汚泥界面レベル計においては、上澄水中に浸漬された超音波センサの送受信面に浮遊物や汚泥、気泡等が付着し易く、これらが付着すると超音波センサの検知精度が低下する。従って、超音波センサの送受信面を常時或は定期的に洗浄する必要があり、その洗浄機構も今までに種々提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。   By the way, in such an ultrasonic sludge interface level meter, suspended matter, sludge, bubbles, etc. are likely to adhere to the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor immersed in the supernatant water. Decreases. Accordingly, it is necessary to always or periodically clean the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor, and various cleaning mechanisms have been proposed so far (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開平9−318420号公報JP-A-9-318420 特開2003−302279号公報JP 2003-302279 A

ところが、従来の洗浄機構においては、ノズルから超音波センサの送受信面に向かって水等の液体を噴射する方式が専ら用いられているため、良好な洗浄効果が得られない。即ち、液体中で液体を噴射する方式は、センサ付近の液体を置換し、共存している固形物等を押し出す効果はあっても、洗浄のための液体の噴射速度が上澄水中で減殺されるため、センサに付着した不純物を剥離させることは難しい。一方、液体の噴射速度を上げると、不純物の剥離効果は上がるが、噴射の拡散領域は狭くなり、効果的な洗浄効果が得られないという問題があった。   However, in the conventional cleaning mechanism, since a method of jetting a liquid such as water from the nozzle toward the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor is exclusively used, a good cleaning effect cannot be obtained. That is, the method of jetting liquid in the liquid replaces the liquid in the vicinity of the sensor and pushes the coexisting solid matter, but the jetting speed of the liquid for washing is reduced in the supernatant water. For this reason, it is difficult to remove impurities attached to the sensor. On the other hand, when the liquid jet speed is increased, the effect of removing impurities increases, but there is a problem that the spray diffusion region becomes narrow and an effective cleaning effect cannot be obtained.

従って、高圧の液体を噴射する方式を採用するためには、センサ下部全面に噴流が当たるように多数の噴射管を設け、且つ、互いの噴流が干渉しないように順番に噴射させる機構を設けたり、又はノズルの角度を任意に変えられる可変ノズル機構とする等、複雑な機構を付加する必要があった。   Therefore, in order to adopt a method of injecting a high-pressure liquid, a number of injection pipes are provided so that the jet flows on the entire lower surface of the sensor, and a mechanism for injecting in order so that the mutual jets do not interfere with each other is provided. In addition, it is necessary to add a complicated mechanism such as a variable nozzle mechanism that can arbitrarily change the angle of the nozzle.

このように、液体を噴射する方式は、簡単な機構で十分な洗浄効果を得ることが難しかった。   As described above, in the method of ejecting the liquid, it is difficult to obtain a sufficient cleaning effect with a simple mechanism.

又、従来技術でも超音波センサの洗浄に気体を使用する例もあるが、液体を噴射する場合と同じく、噴流による押し出し力を利用する技術であって、不純物の剥離効果が低く、又、特に1本の気体噴射ノズルから気体を噴射する方式が採用されることが多く、この場合、洗浄後に超音波センサの下面に小さな気泡が残留し、超音波センサから発信される超音波が気泡によって屈折し、超音波センサの検知精度が低下するという問題があった。   Also, there is an example in which gas is used for cleaning the ultrasonic sensor even in the conventional technology, but as in the case of injecting liquid, this is a technology that uses an extrusion force by a jet flow, and has a low effect of removing impurities. In many cases, a method of injecting a gas from a single gas injection nozzle is employed. In this case, small bubbles remain on the lower surface of the ultrasonic sensor after cleaning, and the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic sensor are refracted by the bubbles. However, there is a problem that the detection accuracy of the ultrasonic sensor is lowered.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、液中に浸漬された超音波センサを効果的に洗浄して常に高い測定精度を保つことができる超音波式汚泥界面レベル計を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its objective is to provide an ultrasonic sludge interface that can effectively clean an ultrasonic sensor immersed in a liquid and always maintain high measurement accuracy. To provide a level meter.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、超音波センサを被計測槽内の上澄水中に浸漬した状態で固定し、該超音波センサから発信された超音波が上澄水と汚泥との界面で反射して帰ってくるまでの時間を計測し、その時間に基づいて前記界面のレベルを検出する超音波式汚泥界面レベル計において、前記超音波センサの下部に2本以上の気体噴射ノズルを設け、該気体噴射ノズルから前記超音波センサに向かって気体を噴射し、前記超音波センサ下面に気液混合状態を形成し、前記超音波センサ下面に気液混合状態を形成し、その拡散力及び撹拌力を利用して超音波センサを洗浄する洗浄機構を設けたことを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 fixes the ultrasonic sensor in a state where it is immersed in the supernatant water in the tank to be measured, and the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor is the supernatant water and sludge. In an ultrasonic sludge interface level meter that detects the level of the interface based on the measured time until the light is reflected at the interface with the two or more gases at the bottom of the ultrasonic sensor Providing an injection nozzle, injecting gas from the gas injection nozzle toward the ultrasonic sensor, forming a gas-liquid mixed state on the lower surface of the ultrasonic sensor, forming a gas-liquid mixed state on the lower surface of the ultrasonic sensor; A cleaning mechanism for cleaning the ultrasonic sensor using the diffusion force and the stirring force is provided.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、水深0〜50cmにおける前記気体噴射ノズルの前記超音波センサの下面に対して成す角度を4°〜45°に設定したことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the angle formed with respect to the lower surface of the ultrasonic sensor of the gas injection nozzle at a water depth of 0 to 50 cm is set to 4 ° to 45 °. To do.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、複数の前記気体噴射ノズルの位置をずらして位相差を設け、各気体噴射ノズルから噴射される気体によって前記超音波センサの下面に旋回流を発生させることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the phase of the plurality of gas injection nozzles is shifted to provide a phase difference, and the lower surface of the ultrasonic sensor is detected by the gas injected from each gas injection nozzle. It is characterized by generating a swirl flow.

請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、複数の前記気体噴射ノズルの噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらせたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the positions of the plurality of gas injection nozzles are shifted in the radial direction within the same horizontal plane.

請求項5記載の発明は、請求項3記載の発明において、複数の前記気体噴射ノズルの位置を深さ方向にずらせたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the positions of the plurality of gas injection nozzles are shifted in the depth direction.

請求項6記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、複数の前記気体噴射ノズルから、それぞれ異なった圧力又は流速の気体を噴射するようにしたことを特徴とする。   A sixth aspect of the invention is characterized in that, in the invention of any one of the first to fifth aspects, gases having different pressures or flow velocities are jetted from the plurality of gas jet nozzles.

請求項1記載の発明によれば、複数の気体噴射ノズルから超音波センサの送受信面である下面に向かって噴射される気体は、互いに干渉し合って且つ周辺水と共に攪乱される結果、気液混合状態を形成して超音波センサの下面を効果的に洗浄する。気液混合状態は、その複雑な乱れによって撹拌力を持ち、不純物を剥離させる力を生ずる。又、気泡が大きくなっていく過程は拡散力を生み、剥離した不純物を押し出す効果をもたらす。このため、超音波センサの下面に付着した浮遊物や汚泥が確実に除去され、超音波センサの送受信面である下面は清浄な状態に保たれ、その検知精度が低下することがなく、当該超音波式汚泥界面レベル計は、常に高い測定精度を保つことができる。尚、本発明では、超音波センサの洗浄に気体を使用しているが、2本以上の気体噴射ノズルから気体を噴射し、この噴射された気体によって形成される大きな気泡同士を互いに干渉させて攪乱が生じるようにしたため、洗浄後に超音波センサの下面に小さな気泡が残留することがなく、従って、従来技術で問題となっていたような超音波センサから発信される超音波が気泡によって屈折することがなく、この結果、超音波センサには常に高い検知精度が確保される。   According to the first aspect of the present invention, the gas injected from the plurality of gas injection nozzles toward the lower surface, which is the transmitting / receiving surface of the ultrasonic sensor, interferes with each other and is disturbed together with the surrounding water. A mixed state is formed to effectively clean the lower surface of the ultrasonic sensor. The gas-liquid mixed state has a stirring force due to the complicated disturbance, and generates a force for separating impurities. In addition, the process in which the bubbles become larger creates a diffusive force, and has the effect of extruding the separated impurities. For this reason, suspended matter and sludge adhering to the lower surface of the ultrasonic sensor are reliably removed, and the lower surface, which is the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor, is kept clean, and its detection accuracy is not reduced. The sonic sludge interface level meter can always maintain high measurement accuracy. In the present invention, gas is used for cleaning the ultrasonic sensor, but gas is injected from two or more gas injection nozzles, and large bubbles formed by the injected gas are caused to interfere with each other. Since the disturbance is generated, small bubbles do not remain on the lower surface of the ultrasonic sensor after cleaning, and therefore, ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor which has been a problem in the prior art are refracted by the bubbles. As a result, the ultrasonic sensor always has high detection accuracy.

ところで、水中に放出された気体は、直ちに上昇しようとする。又、気体が水中で放出されるため、圧力を掛けた状態で水中に放出された気体は、直ちに膨張しようとする。従って、これらの力を利用しつつ、且つ、効果的に気液混合状態を形成するためには、気体の放出角度が重要である。   By the way, the gas released into water tends to rise immediately. Further, since the gas is released in the water, the gas released into the water under pressure is immediately expanded. Therefore, in order to effectively form a gas-liquid mixed state while using these forces, the gas discharge angle is important.

請求項2記載の発明によれば、通常、超音波センサを設置する水深0〜50cmにおける気体噴射ノズルの超音波センサの下面に対して成す角度を4°〜45°に設定したため、気体噴射ノズルから噴射される気体が気液混合状態を形成しながら拡散し、被洗浄対象としての超音波センサの下面のほぼ全面に亘って衝突して該下面の洗浄に供される。   According to the second aspect of the present invention, the angle formed with respect to the lower surface of the ultrasonic sensor of the gas jet nozzle at a water depth of 0 to 50 cm where the ultrasonic sensor is installed is normally set to 4 ° to 45 °. The gas ejected from the gas diffuses while forming a gas-liquid mixed state, collides over almost the entire lower surface of the ultrasonic sensor as the object to be cleaned, and is used for cleaning the lower surface.

請求項3,4又は5記載の発明によれば、各気体噴射ノズルから噴射される気体によって超音波センサの下面に旋回流を発生させるようにしたため、この旋回流によって超音波センサの下面が一層効果的に洗浄される。   According to the third, fourth, or fifth aspect of the invention, since the swirling flow is generated on the lower surface of the ultrasonic sensor by the gas ejected from each gas jet nozzle, the swirling flow further reduces the lower surface of the ultrasonic sensor. Washed effectively.

請求項6記載の発明によれば、複数の気体噴射ノズルから、それぞれ異なった圧力又は流速の気体を噴射するようにしたため、超音波センサの下面に旋回流を発生させることができ、この旋回流によって超音波センサの下面が一層効果的に洗浄される。   According to the sixth aspect of the present invention, since the gas having different pressures or flow velocities are ejected from the plurality of gas ejection nozzles, the swirl flow can be generated on the lower surface of the ultrasonic sensor. As a result, the lower surface of the ultrasonic sensor is more effectively cleaned.

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は沈殿槽の側断面図、図2は同沈殿槽の平面図、図3は図2のA−A線拡大断面図、図4は超音波センサの正面図(図3の矢視B方向の拡大詳細図)、図5〜図7は洗浄の様子を示す超音波センサの底面図(図4の矢視C方向の図)である。   1 is a side sectional view of the precipitation tank, FIG. 2 is a plan view of the precipitation tank, FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a front view of the ultrasonic sensor (view B in FIG. 3). 5 to 7 are bottom views of the ultrasonic sensor showing a state of cleaning (a view in the direction of arrow C in FIG. 4).

図1及び図2において、1は上面が開放された有底筒状の沈殿槽であって、その内部には汚泥を含む下水等の被処理水が収容されている。そして、この沈殿槽1においては、被処理水に含まれた汚泥2が沈降によって図示のように底部に堆積し、その上方は上澄水3が占めている。   1 and 2, reference numeral 1 denotes a bottomed cylindrical sedimentation tank having an open upper surface, in which treated water such as sewage containing sludge is accommodated. And in this sedimentation tank 1, the sludge 2 contained in to-be-processed water accumulates in the bottom part as shown in figure by sedimentation, and the supernatant water 3 occupies the upper part.

ところで、沈殿槽1の上部中心部には駆動モータ4が設置されており、この駆動モータ4によってスカムスキマー5が上澄水3の上面を図2の矢印方向に回転駆動されることによって、上澄水3上に浮遊する不図示のスカムが掻き集められてチャンネル状のトラフ6へと排出される。   By the way, a drive motor 4 is installed at the center of the upper portion of the sedimentation tank 1, and the scum skimmer 5 is rotationally driven by the drive motor 4 in the direction of the arrow in FIG. The scum (not shown) floating on the top 3 is scraped and discharged to the channel-shaped trough 6.

而して、沈殿槽1には、上澄水3と汚泥2との界面のレベル(汚泥2の深さ)を超音波によって測定するための超音波式汚泥界面レベル計10が設置されている。この超音波式汚泥界面レベル計10は、図3に示すように、沈殿槽1内の上澄水3中に浸漬した状態で設置された超音波センサ11と、該超音波センサ11から発信された超音波の伝播時間を測定する不図示の測定手段と、該測定手段によって測定された伝播時間に基づいて汚泥界面レベルを演算する不図示の演算手段等を含んで構成されている。   Thus, the settling tank 1 is provided with an ultrasonic sludge interface level meter 10 for measuring the level of the interface between the supernatant water 3 and the sludge 2 (depth of the sludge 2) with ultrasonic waves. As shown in FIG. 3, the ultrasonic sludge interface level meter 10 is transmitted from an ultrasonic sensor 11 installed in a state of being immersed in the supernatant water 3 in the sedimentation tank 1 and the ultrasonic sensor 11. It comprises a measuring means (not shown) for measuring the propagation time of the ultrasonic wave, a calculating means (not shown) for calculating the sludge interface level based on the propagation time measured by the measuring means, and the like.

ところで、前記超音波センサ11は、図2及び図3に示すように、前記トラフ6から軸直角方向に水平に延びるアーム7の先端に吊り下げ支持されて上澄水3に浸漬されている。ここで、アーム7は、その基端部がフック8を介してトラフ6の上端部に脱着可能に係合されて固定されており、その先端部に取り付けられたU字状の支持部材9には前記超音波センサ11がワイヤー12によって吊り下げ支持されている。   2 and 3, the ultrasonic sensor 11 is suspended and supported at the tip of an arm 7 that extends horizontally from the trough 6 in the direction perpendicular to the axis, and is immersed in the supernatant 3. Here, the arm 7 has a base end portion detachably engaged with and fixed to the upper end portion of the trough 6 via a hook 8, and is attached to a U-shaped support member 9 attached to the tip end portion. The ultrasonic sensor 11 is suspended and supported by a wire 12.

上記超音波センサ11は、図4に詳細に示すように、上下2枚の支持板13,14によって挟持されており、上下2枚の支持板13,14には複数の(本実施の形態では4本)のボルト15が挿通され、各ボルト15にはナット16が螺着されている。尚、本実施の形態では、超音波センサ11として本多電子(株)社製のHL2000の市販品を使用しており、その送受信面である下面の外径はφ65mmである。   As shown in detail in FIG. 4, the ultrasonic sensor 11 is sandwiched between two upper and lower support plates 13 and 14, and a plurality of (in the present embodiment, a plurality of (in this embodiment) the support plates 13 and 14. Four) bolts 15 are inserted, and nuts 16 are screwed into the respective bolts 15. In the present embodiment, a commercial product of HL2000 manufactured by Honda Electronics Co., Ltd. is used as the ultrasonic sensor 11, and the outer diameter of the lower surface, which is the transmission / reception surface, is φ65 mm.

而して、本実施の形態においては、超音波センサ11の送受信面である下面を空気によって洗浄するための洗浄機構が設けられているが、この洗浄機構は、超音波センサ11の下部に設けられた2本の気体噴射ノズル17,18(図4には一方のみ図示)と、各気体噴射ノズル17,18に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ19(図2参照)等によって構成されており、コンプレッサ19と各気体噴射ノズ17,18とはエアホース20(図2参照)を介して接続されている。尚、本実施の形態においては、各気体噴射ノズル17,18としては内径φ4mmのパイプが使用されている。   Thus, in the present embodiment, a cleaning mechanism is provided for cleaning the lower surface, which is the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor 11, with air, but this cleaning mechanism is provided below the ultrasonic sensor 11. The two gas injection nozzles 17 and 18 (only one is shown in FIG. 4) and a compressor 19 (see FIG. 2) for supplying compressed air to the gas injection nozzles 17 and 18 are constituted. The compressor 19 and the gas injection nozzles 17 and 18 are connected via an air hose 20 (see FIG. 2). In the present embodiment, pipes with an inner diameter of 4 mm are used as the gas injection nozzles 17 and 18.

ここで、図4に示すように、下側の前記支持板14には、1本のボルト15に挿通してナット21によって締め付けられた支持部材22が固定されており、各気体噴射ノズル17,18は、支持部材22によって支持板14に固定されている。   Here, as shown in FIG. 4, a support member 22 inserted through one bolt 15 and fastened by a nut 21 is fixed to the lower support plate 14, and each gas injection nozzle 17, 18 is fixed to the support plate 14 by a support member 22.

ところで、各気体噴射ノズル17,18は、超音波センサ11と共に水深0〜50cmの位置に設置されるが、その先端部は、図4に示すように、その噴射口が超音波センサ11の被洗浄面である下面に向かうよう鋭角に屈曲されており、その傾斜角(気体噴射ノズル17,18の各先端部の中心線が超音波センサ11の下面に対して成す角度、つまり空気の噴射角度)θは10°±5°に設定されている。   By the way, the gas injection nozzles 17 and 18 are installed at a position where the water depth is 0 to 50 cm together with the ultrasonic sensor 11, but the tip of the gas injection nozzles 17 and 18 is covered by the ultrasonic sensor 11 as shown in FIG. It is bent at an acute angle toward the lower surface, which is the cleaning surface, and its inclination angle (the angle formed by the center line of each tip of the gas injection nozzles 17 and 18 with respect to the lower surface of the ultrasonic sensor 11, that is, the air injection angle) ) Θ is set to 10 ° ± 5 °.

又、図5に示すように、2つの気体噴射ノズル17,18は、平面視において周方向に角度αだけ位相がずれた状態で配置されており、各噴射口の同一水平面内における径方向位置(超音波センサ11の中心からの位置)は同一であって、各噴射口は、超音波センサ11の中心から距離rの位置において超音波センサ11の中心に向かって開口している。従って、両気体噴射ノズル17,18は、その先端部の中心線が平面視で図示の角度αを成して交差するよう配置されている。   Further, as shown in FIG. 5, the two gas injection nozzles 17 and 18 are arranged in a state where the phase is shifted by an angle α in the circumferential direction in a plan view, and the radial position of each injection port in the same horizontal plane. The (position from the center of the ultrasonic sensor 11) is the same, and each ejection port opens toward the center of the ultrasonic sensor 11 at a distance r from the center of the ultrasonic sensor 11. Therefore, both the gas injection nozzles 17 and 18 are arranged so that the center line of the tip portion intersects at the angle α shown in the plan view.

次に、本発明に係る超音波式汚泥界面レベル計10の作用を説明する。   Next, the operation of the ultrasonic sludge interface level meter 10 according to the present invention will be described.

沈殿槽1内の上澄水3中に浸漬された超音波センサ11から一定の時間間隔で超音波が発信されると、その超音波は上澄水3と汚泥2との界面(汚泥界面)で反射して超音波センサ11によって受信されるが、それまでの時間(超音波の伝播時間)tは不図示の計測手段によって計測され、この計測された時間tに基づいて超音波センサ11から汚泥界面までの深さL1(図1参照)が不図示の演算手段によって次式にてに算出される。 When an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic sensor 11 immersed in the supernatant water 3 in the settling tank 1 at regular time intervals, the ultrasonic wave is reflected at the interface between the supernatant water 3 and the sludge 2 (sludge interface). Then, the ultrasonic sensor 11 receives the time (ultrasonic propagation time) t measured by a measurement unit (not shown), and the sludge interface from the ultrasonic sensor 11 based on the measured time t. The depth L 1 up to (see FIG. 1) is calculated by the following equation by a calculation means (not shown).

1=a×t/2 …(1)
(a:音速)
ここで、図1に示す超音波センサ11から沈殿層1の下端までの距離L0は既知であるため、汚泥2のレベル(深さ)L2は次式によって求められる。
L 1 = a × t / 2 (1)
(A: speed of sound)
Here, since the distance L 0 from the ultrasonic sensor 11 shown in FIG. 1 to the lower end of the sedimentation layer 1 is known, the level (depth) L 2 of the sludge 2 is obtained by the following equation.

2=L0−L1 …(2)
ところで、前述のように上澄水3に浸漬された超音波センサ11の送受信面である下面には浮遊物や汚泥が付着し易く、これらが付着すると超音波センサ11の検知精度が低下する。このため、本実施の形態においては、定期的(例えば、1時間又は3時間毎)に洗浄機構によって超音波センサ11の下面を空気によって洗浄するようにしている。
L 2 = L 0 −L 1 (2)
By the way, as described above, suspended matter and sludge are likely to adhere to the lower surface, which is the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor 11 immersed in the supernatant water 3, and if these adhere, the detection accuracy of the ultrasonic sensor 11 decreases. For this reason, in this embodiment, the lower surface of the ultrasonic sensor 11 is cleaned with air by a cleaning mechanism periodically (for example, every 1 hour or every 3 hours).

即ち、洗浄に際しては、前記コンプレッサ19を駆動して圧縮空気を前記エアホース20を経て2本の気体噴射ノズル17,18に圧送する。すると、図5に示すように、両気体噴射ノズル17,18の各噴射口から圧力0.1〜0.5MPa程度の圧縮空気が超音波センサ11の下面の中心に向かってそれぞれ噴射されるが、この噴射された圧縮空気は、図示のように拡散し、図5に斜線にて示す領域で互いに干渉し合って攪乱され、その領域の周囲に気液混合状態を形成して超音波センサ11の下面を効果的に洗浄する。この結果、超音波センサ11の下面に付着した浮遊物や汚泥が確実に除去され、超音波センサ11の送受信面である下面は清浄な状態に保たれ、その検知精度が低下することがなく、当該超音波式汚泥界面レベル計10は、常に高い測定精度を保つことができる。   That is, at the time of cleaning, the compressor 19 is driven and compressed air is pumped to the two gas injection nozzles 17 and 18 through the air hose 20. Then, as shown in FIG. 5, compressed air having a pressure of about 0.1 to 0.5 MPa is injected from the injection ports of the gas injection nozzles 17 and 18 toward the center of the lower surface of the ultrasonic sensor 11. The jetted compressed air diffuses as shown in the figure, interferes with each other in the area shown by hatching in FIG. 5 and is disturbed to form a gas-liquid mixed state around the area, thereby forming the ultrasonic sensor 11. Effectively clean the lower surface. As a result, the suspended matter and sludge adhering to the lower surface of the ultrasonic sensor 11 are reliably removed, and the lower surface, which is the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor 11, is kept clean, and its detection accuracy does not decrease, The ultrasonic sludge interface level meter 10 can always maintain high measurement accuracy.

尚、本実施の形態では、超音波センサ11の洗浄に気体である空気を使用しているが、2本の気体噴射ノズル17,18から空気を噴射し、この噴射された空気によって形成される大きな気泡同士を互いに干渉させて攪乱が生じるようにしたため、洗浄後に超音波センサ11の下面に小さな気泡が残留することがない。このため、超音波センサ11から発信される超音波が気泡によって屈折することがなく、超音波センサ11には常に高い検知精度が確保される。   In this embodiment, air, which is a gas, is used for cleaning the ultrasonic sensor 11, but air is injected from the two gas injection nozzles 17 and 18, and formed by the injected air. Since the large bubbles interfere with each other to cause disturbance, small bubbles do not remain on the lower surface of the ultrasonic sensor 11 after cleaning. For this reason, the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor 11 is not refracted by the bubbles, and the ultrasonic sensor 11 always has high detection accuracy.

ところで、以上の実施の形態では、図5に示すように2本の気体噴射ノズル17,18をその先端部の中心線が互いに交差するよう配置したが、図6に示すように2本の気体噴射ノズル17,18をその先端部が互いに平行になるよう配置しても良く、この場合にも、各気体噴射ノズル17,18から噴射された圧縮空気は、図示のように拡散し、図6に斜線にて示す領域で互いに干渉し合って攪乱され、その領域の周囲に気液混合状態を形成して超音波センサ11の下面を効果的に洗浄する。   By the way, in the above embodiment, as shown in FIG. 5, the two gas injection nozzles 17 and 18 are arranged so that the center lines of their tip portions intersect each other. However, as shown in FIG. The injection nozzles 17 and 18 may be arranged such that their tip portions are parallel to each other. In this case, the compressed air injected from the gas injection nozzles 17 and 18 diffuses as shown in FIG. In the region indicated by diagonal lines, they interfere with each other and are disturbed, and a gas-liquid mixed state is formed around the region to effectively clean the lower surface of the ultrasonic sensor 11.

又、図7に示すように、2本の気体噴射ノズル17,18をその先端部の中心線が互いに交差するよう配置するとともに、各噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらして(ずれ量Δr)位相差を設けるようにしても良い。この場合、一方の気体噴射ノズル18から噴射された空気によって形成される気泡が他方の気体噴射ノズル17から噴射される空気によって形成される気泡の基端部に衝突して超音波センサ11の下面に気泡の旋回流を発生させるため、この旋回流によって超音波センサ11の下面が更に効果的に洗浄される。   Further, as shown in FIG. 7, the two gas injection nozzles 17 and 18 are arranged so that the center lines of the tip portions thereof intersect each other, and the positions of the injection ports are shifted in the radial direction within the same horizontal plane ( A deviation amount Δr) may be provided. In this case, the bubble formed by the air injected from one gas injection nozzle 18 collides with the base end of the bubble formed by the air injected from the other gas injection nozzle 17, and the lower surface of the ultrasonic sensor 11. In order to generate a swirling flow of bubbles, the lower surface of the ultrasonic sensor 11 is more effectively cleaned by the swirling flow.

更に、図8に示すように、2本の気体噴射ノズル17,18の位置を深さ方向にずらせて両者の位置に位相差を設けることによっても、超音波センサ11の下面に気泡の旋回流を発生させて超音波センサ11の下面を効果的に洗浄することができる。尚、この場合、図示のように各気体噴射ノズル17,18の各傾斜度θ1,θ2を互いに異なる値(θ1<θ2)に設定しても良い。 Furthermore, as shown in FIG. 8, the swirl flow of bubbles on the lower surface of the ultrasonic sensor 11 can also be obtained by shifting the positions of the two gas injection nozzles 17 and 18 in the depth direction and providing a phase difference between them. And the lower surface of the ultrasonic sensor 11 can be effectively cleaned. In this case, as shown in the drawing, the inclinations θ 1 and θ 2 of the gas injection nozzles 17 and 18 may be set to different values (θ 12 ).

又、図示しないが、複数の気体噴射ノズルから、それぞれ異なった圧力又は流速の気体を噴射するようにしても、超音波センサの下面に旋回流を発生させることができ、この旋回流によって超音波センサの下面を一層効果的に洗浄することができる。   Although not shown, a swirl flow can be generated on the lower surface of the ultrasonic sensor even when gases having different pressures or flow velocities are ejected from a plurality of gas spray nozzles. The lower surface of the sensor can be cleaned more effectively.

尚、以上の実施の形態では、洗浄機構として2本の気体噴射ノズルを用いたが、3本以上の気体噴射ノズルを用いても同様の効果が得られる。又、本実施の形態では、気体噴射ノズルの傾斜角θを10°±5°としたが、気体噴射ノズルの水深0〜50cmでの傾斜角θは4°〜45°の範囲に設定すべきである。因に、傾斜角θを4°以下とすると、気体噴射ノズルから噴射される空気が気液混合状態を形成することなく超音波センサの下面に略平行に流れて洗浄に寄与せず、又、傾斜角θを45°以上とすると、気体噴射ノズルから噴射される空気が大きな気泡となって気液混合状態を形成しなかったり、超音波センサの下面の全領域に届かなかったりして、超音波センサの下面の洗浄に十分寄与することができない。   In the above embodiment, two gas injection nozzles are used as the cleaning mechanism, but the same effect can be obtained by using three or more gas injection nozzles. In this embodiment, the inclination angle θ of the gas injection nozzle is 10 ° ± 5 °, but the inclination angle θ of the gas injection nozzle at a water depth of 0 to 50 cm should be set in the range of 4 ° to 45 °. It is. Incidentally, if the inclination angle θ is 4 ° or less, the air injected from the gas injection nozzle flows substantially parallel to the lower surface of the ultrasonic sensor without forming a gas-liquid mixed state, and does not contribute to cleaning. If the inclination angle θ is 45 ° or more, the air injected from the gas injection nozzle becomes a large bubble and does not form a gas-liquid mixed state, or does not reach the entire area of the lower surface of the ultrasonic sensor. It cannot sufficiently contribute to the cleaning of the lower surface of the acoustic wave sensor.

更に、本実施の形態では、気体噴射ノズルから空気を噴射させたが、空気以外の例えば炭酸ガス等の気体を噴射させるようにしても良い。   Furthermore, in the present embodiment, air is injected from the gas injection nozzle, but a gas other than air, such as carbon dioxide, may be injected.

次に、本発明の前記効果を確認するために行った実験について説明する。   Next, an experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described.

実験は、図9に示すように、水深20cmの位置に設置された超音波センサ(本多電子社製:HL2000)11の直径φ65mmの送受信面の中央部に不純物を模擬して長さ3cmの練り歯磨(花王(株)社製「クリアクリーン プラスa」)23を3本並べて付着させ、内径φ4mmの不図示の気体噴射ノズルから圧力0.5MPaの圧縮空気を噴出することによって行った。   In the experiment, as shown in FIG. 9, an impurity was simulated at the center of the transmitting / receiving surface having a diameter of 65 mm of the ultrasonic sensor (Honda Electronics HL2000) 11 installed at a water depth of 20 cm, and the length was 3 cm. Three toothpastes (“Clear Clean Plus a” 23) manufactured by Kao Corporation were attached side by side, and compressed air having a pressure of 0.5 MPa was ejected from a gas injection nozzle (not shown) having an inner diameter of 4 mm.

実験条件としては、気体噴射ノズルの本数を1本、2本、3本と変えるとともに、各気体噴射ノズルの傾斜角θを0°(水平)、5°、10°、45°、60°と変化させ、各場合について超音波センサの送受信面への歯磨粉の付着状態を目視で確認した。その結果を表1に示す。   As experimental conditions, the number of gas injection nozzles was changed to 1, 2, and 3, and the inclination angle θ of each gas injection nozzle was 0 ° (horizontal), 5 °, 10 °, 45 °, and 60 °. In each case, the adhesion state of the toothpaste on the transmission / reception surface of the ultrasonic sensor was visually confirmed. The results are shown in Table 1.

Figure 2005221322
尚、表1において、○は歯磨粉の付着が全く認められない状態、△は歯磨粉の付着が若干認められる状態、×は歯磨粉が可成り付着したままの状態をそれぞれ示す。
Figure 2005221322
In Table 1, ◯ indicates a state in which no adhesion of toothpaste is observed, Δ indicates a state in which the adhesion of toothpaste is slightly recognized, and X indicates a state in which the toothpaste remains fairly adhered.

表1から明らかなように、気体噴射ノズルの本数を2本以上とし、各気体噴射ノズルの傾斜角θを10°付近に設定すると、高い洗浄効果が得られる。   As apparent from Table 1, when the number of gas injection nozzles is set to 2 or more and the inclination angle θ of each gas injection nozzle is set to around 10 °, a high cleaning effect can be obtained.

本発明は、超音波式汚泥界面レベル計に用いられる超音波センサのみならず、液体中に浸漬された状態で使用される超音波センサの送受信面や、各種水質計のセンサ、水中カメラの覗窓等の洗浄に対する利用可能性が高い。   The present invention is not limited to an ultrasonic sensor used in an ultrasonic sludge interface level meter, but also a transmission / reception surface of an ultrasonic sensor used in a state of being immersed in a liquid, various water quality sensors, and an underwater camera. High availability for cleaning windows.

沈殿槽の側断面図である。It is a sectional side view of a sedimentation tank. 沈殿槽の平面図である。It is a top view of a sedimentation tank. 図2のA−A線拡大断面図である。It is an AA line expanded sectional view of FIG. 超音波センサの正面図(図3の矢視B方向の拡大詳細図)である。FIG. 4 is a front view of the ultrasonic sensor (an enlarged detailed view in the direction of arrow B in FIG. 3). 洗浄の様子を示す超音波センサの底面図(図4の矢視C方向の図)である。It is a bottom view (figure of the arrow C direction of FIG. 4) of the ultrasonic sensor which shows the mode of washing | cleaning. 洗浄の様子を示す超音波センサの底面図(図4の矢視C方向の図)である。It is a bottom view (figure of the arrow C direction of FIG. 4) of the ultrasonic sensor which shows the mode of washing | cleaning. 洗浄の様子を示す超音波センサの底面図(図4の矢視C方向の図)である。It is a bottom view (figure of the arrow C direction of FIG. 4) of the ultrasonic sensor which shows the mode of washing | cleaning. 本発明の別形態を示す気体洗浄ノズル部の側面図である。It is a side view of the gas washing nozzle part which shows another form of this invention. 実験条件を示す超音波センサの底面図である。It is a bottom view of the ultrasonic sensor which shows experimental conditions.

符号の説明Explanation of symbols

1 沈殿槽(被計測槽)
2 汚泥
3 上澄水
10 超音波式汚泥界面レベル計
11 超音波センサ
17,18 気体噴射ノズル
19 コンプレッサ
20 エアホース
1 Sedimentation tank (measurement tank)
2 Sludge 3 Supernatant Water 10 Ultrasonic Sludge Interface Level Meter 11 Ultrasonic Sensor 17, 18 Gas Injection Nozzle 19 Compressor 20 Air Hose

Claims (6)

超音波センサを被計測槽内の上澄水中に浸漬した状態で固定し、該超音波センサから発信された超音波が上澄水と汚泥との界面で反射して帰ってくるまでの時間を計測し、その時間に基づいて前記界面のレベルを検出する超音波式汚泥界面レベル計において、
前記超音波センサの下部に2本以上の気体噴射ノズルを設け、該気体噴射ノズルから前記超音波センサに向かって気体を噴射し、前記超音波センサ下面に気液混合状態を形成して超音波センサを洗浄する洗浄機構を設けたことを特徴とする超音波式汚泥界面レベル計。
Fix the ultrasonic sensor immersed in the supernatant water in the tank to be measured, and measure the time until the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor is reflected at the interface between the supernatant water and sludge and returns. In an ultrasonic sludge interface level meter that detects the interface level based on the time,
Two or more gas injection nozzles are provided below the ultrasonic sensor, gas is injected from the gas injection nozzle toward the ultrasonic sensor, and a gas-liquid mixed state is formed on the lower surface of the ultrasonic sensor to generate ultrasonic waves. An ultrasonic sludge interface level meter provided with a cleaning mechanism for cleaning the sensor.
水深0〜50cmにおける前記気体噴射ノズルの前記超音波センサの下面に対して成す角度を4°〜45°に設定したことを特徴とする請求項1記載の超音波式汚泥界面レベル計。   2. The ultrasonic sludge interface level meter according to claim 1, wherein an angle formed with respect to a lower surface of the ultrasonic sensor of the gas injection nozzle at a water depth of 0 to 50 cm is set to 4 ° to 45 °. 複数の前記気体噴射ノズルの位置をずらして位相差を設け、各気体噴射ノズルから噴射される気体によって前記超音波センサの下面に旋回流を発生させることを特徴とする請求項1又は2記載の超音波式汚泥界面レベル計。   The phase of the plurality of gas injection nozzles is shifted to provide a phase difference, and a swirling flow is generated on the lower surface of the ultrasonic sensor by the gas injected from each gas injection nozzle. Ultrasonic sludge interface level meter. 複数の前記気体噴射ノズルの噴射口の位置を同一水平面内において径方向にずらせたことを特徴とする請求項3記載の超音波式汚泥界面レベル計。   The ultrasonic sludge interface level meter according to claim 3, wherein the positions of the injection ports of the plurality of gas injection nozzles are shifted in the radial direction within the same horizontal plane. 複数の前記気体噴射ノズルの位置を深さ方向にずらせたことを特徴とする請求項3記載の超音波式汚泥界面レベル計。   The ultrasonic sludge interface level meter according to claim 3, wherein the positions of the plurality of gas injection nozzles are shifted in the depth direction. 複数の前記気体噴射ノズルから、それぞれ異なった圧力又は流速の気体を噴射するようにしたことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の超音波式汚泥界面レベル計。 The ultrasonic sludge interface level meter according to any one of claims 1 to 5, wherein gases having different pressures or flow velocities are ejected from the plurality of gas ejection nozzles.
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