JP2012055791A - 水質検出器の洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄時に砂や結晶等の固形物が電極部に衝突するのを防いで電極部の破損を防止するようにした、水質検出器の洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】水質検出器の、試料水に接触する洗浄対象部位に付着した汚濁物質を洗浄ノズル１４から噴射させた圧縮空気の作用により除去する洗浄方法であって、一洗浄期間内に電磁弁１７を１回以上、開動作させることにより、エアタンク１６から電磁弁１７を介して前記圧縮空気を洗浄ノズル１４に供給可能とした洗浄方法において、一洗浄期間の開始時点からエアタンク１６への空気の充填を開始し、前記開始時点から所定時間幅を有するノズル排出時間Ｔ６に、エアタンク１６から電磁弁１７を介して前記圧縮空気よりも低圧（例えば、ほぼ大気圧）の空気を洗浄ノズル１４に供給してノズル内の固形物を空気及び試料水と共に排出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水質検出器の電極部等に付着した汚濁物質を圧縮気体の作用によって除去するための洗浄方法及び洗浄装置に関するものである。

河川水や湖沼水、工業用水の水質を連続的に測定するｐＨ計、ＯＲＰ計等の水質検出器において、試料水に浸漬されている電極部に試料水中の各種汚濁物質が付着すると、検出能力が低下し、分析精度が低下してくる。
このため、例えば特許文献１や特許文献２には、試料水に浸漬した洗浄ノズルから電極部に向けて圧縮空気を間欠的に噴射することにより、圧縮空気を試料水中で急激に膨張させて気泡を含んだ高速水流を発生させ、この水流の勢いと、電極部に付着した汚濁物質に試料水及び気泡の境界部が無秩序に接触することによる汚濁物質自体の振動との相乗作用により、汚濁物質を効率よく除去して電極部を洗浄する洗浄方法及び洗浄装置が開示されている。

特開２００５−２１１８５８号公報（段落［００１５］〜［００２７］、図１〜図３等） 特開２００７−１９０５３５号公報（段落［００１２］〜［００２２］、図１〜図３等）

前記従来技術によれば、電極部等に付着した各種汚濁物質を効率良く確実に剥離させて除去し、水質検出器の分析精度を長期にわたって良好に維持することが可能である。
しかしながら、試料水には砂や結晶等の固形物が含まれることがしばしばあり、これらの固形物が洗浄ノズルの内部に付着または滞留している場合には、洗浄時に洗浄ノズルから上記固形物が圧縮空気と共に噴射されて電極部に高速で衝突することがあり、その衝撃によって電極部を破損してしまうおそれがあった。

そこで、本発明の解決課題は、洗浄時に砂や結晶等の固形物が電極部等の洗浄対象部位に衝突するのを防いでその破損を防止するようにした、水質検出器の洗浄方法及び洗浄装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る水質検出器の洗浄方法は、
水質検出器の、試料水に接触する洗浄対象部位に付着した汚濁物質を、試料水中の洗浄ノズルから噴射させた圧縮気体の作用により除去する洗浄方法であって、一洗浄期間内に弁を１回以上、開動作させることにより、タンクから前記弁を介して前記圧縮気体を前記洗浄ノズルに供給可能とした洗浄方法において、
一洗浄期間の開始時点から前記タンクへの気体の充填を開始し、前記開始時点から所定時間幅を有するノズル排出時間に、前記タンクから前記弁を介して前記圧縮気体よりも低圧の気体を前記洗浄ノズルに供給し、前記洗浄ノズルの内部に浸入している固形物を気体及び試料水と共に排出するものである。

請求項２に係る洗浄方法は、請求項１に記載した水質検出器の洗浄方法において、一洗浄期間内に前記弁を複数回、開動作させて間欠洗浄を行うものである。

請求項３に係る洗浄方法は、請求項１または２に記載した水質検出器の洗浄方法において、前記ノズル排出時間に、前記タンクから前記弁を介してほぼ大気圧の気体を前記洗浄ノズルに供給するものである。

請求項４に係る洗浄装置は、
水質検出器の、試料水に接触する洗浄対象部位に付着した汚濁物質を、試料水中の洗浄ノズルから噴射させた圧縮気体の作用により除去する洗浄装置であって、一洗浄期間内に弁を１回以上、開動作させることにより、タンクから前記弁を介して前記圧縮気体を前記洗浄ノズルに供給可能とした洗浄装置において、
一洗浄期間の開始時点から前記タンクへの気体の充填を開始する手段と、
前記開始時点から所定時間幅を有するノズル排出時間に、前記タンクから前記弁を介して前記圧縮気体よりも低圧の気体を前記洗浄ノズルに供給して、前記洗浄ノズルの内部に浸入している固形物を気体及び試料水と共に排出する手段と、
を有する洗浄制御ユニットを備えたものである。

請求項５に係る洗浄装置は、請求項４に記載した水質検出器の洗浄装置において、
前記洗浄制御ユニットが、前記タンクに気体を供給するポンプと、前記弁を構成する電磁弁と、前記ポンプ及び前記電磁弁の動作を制御する制御部と、を有するものである。

請求項６に係る洗浄装置は、請求項５に記載した水質検出器の洗浄装置において、
前記洗浄制御ユニットが、一洗浄期間内に前記電磁弁を複数回、開動作させて間欠洗浄を行わせるものである。

請求項７に係る洗浄装置は、請求項５または６に記載した水質検出器の洗浄装置において、前記洗浄制御ユニットが、前記ノズル排出時間に前記タンクから前記電磁弁を介してほぼ大気圧の気体を前記洗浄ノズルに供給するものである。

本発明によれば、圧縮気体を洗浄ノズルから高速で噴射させる洗浄動作の前処理として、洗浄周期の開始時点に設定したノズル排出時間に、低圧の圧縮気体を洗浄ノズルに供給してノズル内に浸入している砂や結晶等の固形物を気体及び試料水と共に排出することができる。
これにより、固形物が高速で電極部等の洗浄部位に向けて噴射されるおそれがなく、固形物の衝突による洗浄部位の破損を防止することができる。

本発明の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態が適用される水質検出器の主要部を示す斜視図である。 図２における保護筒、洗浄ノズル等の縦断面図及び底面図である。 本発明の実施形態が適用される水質検出器の全体的な構成図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
前後するが、図２は、本実施形態が適用される水質検出器としてのｐＨ計の主要部を示す斜視図である。図２において、１０は試料水に浸漬される検出器本体、１１は円筒状の電極ホルダ、１２は電極ホルダ１１の下端部に連結された保護筒、１３は保護筒１２内に配置されたガラス電極、比較電極等からなる電極部、１４は電極部１２を洗浄するための洗浄ノズル、１５は洗浄ノズル１４に圧縮空気を供給するための気体供給チューブである。

図３（ａ）は前記保護筒１２、洗浄ノズル１４等の縦断面図、図３（ｂ）は同じく底面図であり、これらの図において、１４ａは気体供給チューブ１５の下端部が連結される連結部、１４ｂは連結部１４ａに連通して電極部１３方向に開口された圧縮空気の噴射口を示している。

図４は、本実施形態の洗浄装置を含む水質検出器の全体的な構成図である。図４において、２０は、検出器本体１０の洗浄ノズル１４に所定のタイミングで圧縮空気を供給する洗浄制御ユニット、３０は、電極部１３の出力信号を処理して試料水のｐＨ値に変換するための変換器である。
ここで、洗浄制御ユニット２０は、制御部２１と、この制御部２１によって駆動制御されるポンプ２２及び前記電磁弁１７と、外部から取り入れた空気をポンプ２２によって圧縮空気とした後に所定圧力に減圧して前記エアタンク１６に供給する圧力制御弁２３とを備えている。また、制御部２１からは、電極部１３を洗浄中であることを示す洗浄中信号が変換器３０に送出されるようになっている。なお、制御部２１は、所定のシーケンスに従ってポンプ２２の駆動制御及び電磁弁１７の開閉制御を行うためのタイマ機能を有するコントローラであり、主としてＣＰＵ等の演算処理装置と、ポンプ２２及び電磁弁１７に接続されるインターフェースとを備えている。

次に、この実施形態の動作を説明する。
図１は、本実施形態における電磁弁１７の動作や洗浄中信号の様子を示すタイミングチャートであり、始めに、電磁弁１７の動作について説明する。なお、図１では電磁弁１７が「開」（ＯＮ）の状態を「High」レベル、「閉」（ＯＦＦ）の状態を「Low」レベルにて示してある。

図１において、Ｔ１は洗浄周期であり、前記制御部２１のタイマ機能によって例えば９９．９時間以内で設定可能である。この洗浄周期Ｔ１の初期に、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２が設けられている。
また、Ｑ１は前記ポンプ２２のＯＮ時間であり、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２の開始と同時にポンプ２２がＯＮするように制御部２１によって設定される。ノズル排出・洗浄期間Ｔ２は、ポンプ２２の動作によってエアタンク１６に圧縮空気を充填するための充填時間Ｔ７と、その後の複数（後述する洗浄パルス数Ｃ１に等しい）回の洗浄パルス周期Ｔ５の和と、を加えた期間に等しくなっている。

個々の洗浄パルス周期Ｔ５の初期には、ＯＮ時間がＴ４である洗浄パルスが設けられる。つまり、ＯＮ時間がＴ４である洗浄パルスを周期Ｔ５にて間欠的にＣ１（図１の例ではＣ１＝４）回、発生させることで、エアタンク１６の圧縮空気を電磁弁１７及び気体供給チューブ１５を介して洗浄ノズル１４に間欠的に供給することが可能である。
以上のことから、以下の数式１，数式２が成り立つ。
［数式１］
Ｔ２＝Ｔ７＋Ｔ５×Ｃ１
［数式２］
Ｑ１＝Ｔ７＋Ｔ５×（Ｃ１−１）

なお、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２の最後の洗浄パルス周期Ｔ５では、ＯＮ時間Ｔ４の最後の洗浄パルスに続けてＯＮ時間Ｔ８のパルスが付加されている。この時間Ｔ８を排気時間といい、当該パルスを排気パルスという。ここで、最後の洗浄パルス周期Ｔ５が開始する時点で、ポンプ２２のＯＮ時間Ｑ１は終了している。
上述した排気パルスは、最後の洗浄パルスから引き続き電磁弁１７をＯＮし続けてエアタンク１６の排気を促すことにより、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２が終了した時点におけるエアタンク１６の残圧を大気圧に等しくするためのものである。

さて、この実施形態では、前述したノズル排出・洗浄期間Ｔ２の開始時点（つまり、ポンプＯＮ時間Ｑ１または充填時間Ｔ７の開始時点）から、ＯＮ時間Ｔ６のパルスが設けられる。この時間Ｔ６をノズル排出時間といい、当該パルスをノズル排出パルスという。
このノズル排出パルスは、ポンプ２２の駆動開始直後であってエアタンク１６内の圧力が大気圧から立ち上がったときに電磁弁１７をＯＮさせるパルスであり、ＯＮ時間Ｔ４の複数の洗浄パルスの発生時とは異なって、洗浄ノズル１４に低圧の空気を供給するためのものである。このノズル排出パルスの作用により、洗浄ノズル１４の内部に浸入して付着、滞留していた砂や結晶等の試料水中の固形物は、上記低圧の空気によって洗浄ノズル１４内から空気及び試料水と共に、洗浄ノズル１４の外へゆっくり排出される。
従って、上記固形物が洗浄ノズル１４から高速に噴射されて電極部１３に衝突することがなく、電極部１３を破損させる心配はない。
なお、上述した各周期または時間Ｔ１〜Ｔ８及び洗浄パルス数Ｃ１は、制御部２１のタイマ機能により、例えば図１に記載した範囲内で任意に設定可能である。

また、前述したように、ＯＮ時間Ｔ８の排気パルスは、ＯＮ時間Ｔ６のノズル排出パルスの開始時点におけるエアタンク１６の残圧を大気圧に保つ作用を果たしているが、洗浄周期Ｔ１が長ければ（例えば、３０分以上）圧力制御弁２３からの経時的な空気漏れにより、あるいは、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２内の最後の洗浄パルスによって、エアタンク１６の残圧がほぼ大気圧に等しくなる場合には、上記排気パルスを付加しなくてもよい。

なお、図１において、洗浄後待機時間Ｔ３は、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２の終了直後（電極部１３の洗浄直後）は検出値が安定しないため、前記変換器３０による信号処理を待機させるために設けられている時間である。従って、制御部２１からは、ノズル排出・洗浄期間Ｔ２に洗浄後待機時間Ｔ３を加えた時間（Ｔ２＋Ｔ３）にわたって「High」レベルとなる洗浄中信号が変換器３０に送られており、変換器３０では、この時間（Ｔ２＋Ｔ３）内に電極部１３から取得した検出値の信号処理動作を中止することとなる。

上記実施形態では、本発明を水質検出器の電極部を洗浄する場合について説明したが、本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置は、電極部以外の洗浄対象部位に対しても勿論、適用可能である。

１０：検出器本体
１１：電極ホルダ
１２：保護筒
１３：電極部
１４：洗浄ノズル
１４ａ：連結部
１４ｂ：噴射口
１５：気体供給チューブ
１６：エアタンク
１７：電磁弁
２０：洗浄制御ユニット
２１：制御部
２２：ポンプ
２３：圧力制御弁
３０：変換器

Claims (7)

1. 水質検出器の、試料水に接触する洗浄対象部位に付着した汚濁物質を、試料水中の洗浄ノズルから噴射させた圧縮気体の作用により除去する洗浄方法であって、一洗浄期間内に弁を１回以上、開動作させることにより、タンクから前記弁を介して前記圧縮気体を前記洗浄ノズルに供給可能とした洗浄方法において、
   一洗浄期間の開始時点から前記タンクへの気体の充填を開始し、前記開始時点から所定時間幅を有するノズル排出時間に、前記タンクから前記弁を介して前記圧縮気体よりも低圧の気体を前記洗浄ノズルに供給し、前記洗浄ノズルの内部に浸入している固形物を気体及び試料水と共に排出することを特徴とする、水質検出器の洗浄方法。
2. 請求項１に記載した水質検出器の洗浄方法において、
   一洗浄期間内に前記弁を複数回、開動作させて間欠洗浄を行うことを特徴とする、水質検出器の洗浄方法。
3. 請求項１または２に記載した水質検出器の洗浄方法において、
   前記ノズル排出時間に、前記タンクから前記弁を介してほぼ大気圧の気体を前記洗浄ノズルに供給することを特徴とする、水質検出器の洗浄方法。
4. 水質検出器の、試料水に接触する洗浄対象部位に付着した汚濁物質を、試料水中の洗浄ノズルから噴射させた圧縮気体の作用により除去する洗浄装置であって、一洗浄期間内に弁を１回以上、開動作させることにより、タンクから前記弁を介して前記圧縮気体を前記洗浄ノズルに供給可能とした洗浄装置において、
   一洗浄期間の開始時点から前記タンクへの気体の充填を開始する手段と、
   前記開始時点から所定時間幅を有するノズル排出時間に、前記タンクから前記弁を介して前記圧縮気体よりも低圧の気体を前記洗浄ノズルに供給して、前記洗浄ノズルの内部に浸入している固形物を気体及び試料水と共に排出する手段と、
   を有する洗浄制御ユニットを備えたことを特徴とする、水質検出器の洗浄装置。
5. 請求項４に記載した水質検出器の洗浄装置において、
   前記洗浄制御ユニットが、
   前記タンクに気体を供給するポンプと、前記弁を構成する電磁弁と、前記ポンプ及び前記電磁弁の動作を制御する制御部と、を有することを特徴とする、水質検出器の洗浄装置。
6. 請求項５に記載した水質検出器の洗浄装置において、
   前記洗浄制御ユニットが、一洗浄期間内に前記電磁弁を複数回、開動作させて間欠洗浄を行わせることを特徴とする、水質検出器の洗浄装置。
7. 請求項５または６に記載した水質検出器の洗浄装置において、
   前記洗浄制御ユニットが、前記ノズル排出時間に前記タンクから前記電磁弁を介してほぼ大気圧の気体を前記洗浄ノズルに供給することを特徴とする、水質検出器の洗浄装置。

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