JP3830788B2

JP3830788B2 - 臭気管理装置および臭気管理方法

Info

Publication number: JP3830788B2
Application number: JP2001256667A
Authority: JP
Inventors: 光俊佐野; 智嗣上山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003065926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検知装置および検知方法に関し、特に浄水場関係水、例えば浄水場に供給される河川水などの被浄化水が発する臭気を含む気体の管理に好適な検知装置および検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭化水素油を含む被浄化水が浄水場に流入すると、上記油の除去に多量の活性炭の投入が必要となる。炭化水素油が混入した水と接触した気体は、上記油の油臭を発するので、浄水場では被浄化水と接触した空気などについて油臭の有無を油臭センサにより管理し、油臭が検知されると直ちに警報を発すると共に油除去の処置が取られる。例えば、特開平１１−２９５２０３号公報には、浄水場に流入する河川水につき、水晶振動子センサを用いた油臭の有無の管理方法が提案されている。
【０００３】
水晶振動子センサは、軽油、灯油、重油などの炭化水素油の油臭を選択的に検知する能力を有する。よってこの水晶振動子センサは、被浄化水が油臭以外の種々の臭気を発する場合でも雑多な臭気中から油臭のみを検知できるので、被浄化水への油の混入を検知することができる。
【０００４】
図７は、被浄化水に油が混入し、それが除去されるまでの間における水晶振動子センサによる臭気強度の検知曲線の典型例を示すものであって、縦軸は検知された臭気強度、横軸は経過時間、ｇ１は臭気強度曲線である。またＡは、水に油が混入した時点であり、Ｂは混入油が被浄化水から十分除去された時点を示す。なお上記の検知臭気強度は、油臭源物質のみを選択的に検知する水晶振動子センサにより検知されたものであるから、とりもなおさず油臭強度となる。油臭の有無に関しては、時点Ａおよび時点Ｂにおいて緩慢ではあるが検知臭気強度の上昇および降下がそれぞれ生じるので、かかる変化から着臭および消臭の判断がなされる。
【０００５】
ところで上記した水晶振動子センサは、一般的に、一度使用するとそのセンシング部分に上記油臭源物質が付着してセンシング感度が低下するので、再度の使用に際しては加熱などの脱着処理を施してセンシング感度を回復させる必要がある。したがって上記検知センサは、前記した通り消臭時点の判断にある程度の時間を要することに加えて使用後に脱着処理を要するとなると、それらの間で新たに被浄化水への油の混入があると、その混入の検知が不可となる大きな問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における上記の問題に鑑みて、水晶振動子センサの長所を活かしながら、被管理流体中における上記炭化水素油の有無を常時検知可能な検知装置および検知方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の検知装置は、（１）炭化水素油の油臭を含むことのある被管理流体が供給される管路、上記油臭を選択的に検知するが検知速度が遅い複数の水晶振動子センサ、および上記水晶振動子センサのセンシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段を備え、上記複数の水晶振動子センサのうちの少なくとも一つは、上記油臭のセンシング開始時点においてそのセンシング部には上記炭化水素の実質的な付着が無い状態で上記被管理流体と接触するように上記管路に設置されたものである。
【０００８】
（２）上記（１）において、上記管路は、互いに並列に設置され且つ管路開閉装置を有する複数の管路部から構成され、上記少なくとも一の水晶振動子センサは、上記複数の管路部のうちの上記管路開閉装置が開かれた管路部に設置されたものである。
【０００９】
（３）上記（１）または（２）において、上記被管理流体は、浄水場関係水と接触した被管理気体である。
【００１０】
（４）上記（１）〜（３）において、検知速度は速いが上記油臭のみならず他の物質をも検知する非選択性検知センサを備えたものである。
【００１１】
（５）上記（４）において、上記非選択性検知センサは、半導体式センサである。
【００１２】
本発明の検知方法は、（６）上記（１）〜（５）のいずれか一項記載の検知装置を用い、上記複数の水晶振動子センサのうちの少なくとも一つが上記油臭の検知が可能な状態にあって上記被管理気体と接触するように上記管路部に設置されている間に、他の水晶振動子センサを、そのセンシング部に付着した炭化水素を除去して検知が可能な状態に再生処理するものである。
【００１３】
本発明の検知方法は、（７）互いに並列に設置されて炭化水素油の油臭を含むことのある被管理流体が供給され、且つ個々に管路開閉装置を有する複数の管路、上記の各管路に設置されて検知目的物質を選択的に検知するが検知速度が遅い複数の選択性検知センサ、および上記選択性検知センサのセンシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段を備えた検知装置を用い、上記管路開閉装置の複数を開とした状態で上記各管路に被管理流体を流し、少なくとも二つの上記選択性検知センサが検知目的物質を感知したときに一つの上記選択性検知センサの管路開閉装置を残して他の管路開閉装置を閉とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下において、先行する実施の形態において表示された部位と同じ部位に就いては同じ符号を付し、後続の実施の形態では説明を省略することがある。
【００１５】
実施の形態１．
図１〜図２は、本発明の検知装置および検知方法における実施の形態１を説明するものであって、図１は検知装置の概略構成図であり、図２は炭化水素油の存在に基づく油臭についての後記水晶振動子センサにおける検知油臭強度の時間的変化を示すグラフである。
【００１６】
図１において、１は被管理流体の一例としての被管理気体が供給される管路、２は管路１に上記被管理気体を供給する幹管路、３は管路開閉装置の一例としてのバルブ、４は水晶振動子センサである。管路１は、互いに並列に設置された第一管路部１１と第二管路部１２からなり、バルブ３は、第一、第二管路部１１、１２のそれぞれに設けられた第一バルブ３１と第二バルブ３２からなり、水晶振動子センサ４は、第一、第二管路部１１、１２のそれぞれに且つ第一、第二バルブ３１，３２の下手に設けられた第一水晶振動子センサ４１と第二水晶振動子センサ４２からなる。第一、第二水晶振動子センサ４１、４２は、いずれも第一、第二管路部１１、１２のそれぞれに着脱自在に設けられている。
【００１７】
第一、第二水晶振動子センサ４１、４２としては、例えば水晶振動子の表面にガスを吸着させるための有機高分子薄膜を成膜した構造を有し、ガスの吸着による質量変化を水晶振動子の共振振動数（ΔＦ）の変化から上記油臭源物質を選択的に検知するものが用いられる。
【００１８】
つぎに図１の検知装置の動作につき説明する。実施の形態１においては、第一、第二水晶振動子センサ４１、４２とも各センシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段により予め脱着処理が施されて、各センシング部は油臭源物質の実質的な付着が無くて上記物質の検知が可能な状態（以下、検知可能状態）に保持されている。上記の脱着処理手段は、例えばセンシング部を真空下で加熱するものであって、上記の処理により検知可能状態が達成される。
【００１９】
被管理気体を幹管路２を経由して管路１に供給する際、第一バルブ３１を開き、第二バルブ３２を閉じておく。被管理気体の例としては、炭化水素油臭を含むことがある気体、例えば浄水場関係水と接触した水接触気体、就中、水接触大気である。また浄水場関係水としては、浄水場に供給される河川水、湖沼水あるいはその他の水、浄水場内の水，浄水場から排出される水などが例示される。
【００２０】
図２において、曲線ｇ２は、ある時点から被管理気体に油臭源物質が混入し、その後該物質が除去される間における第一水晶振動子センサ４１が示す検知臭気強度−時間曲線であり、前記図７における、曲線ｇ１と同様に、Ａは上記被管理気体に油臭源物質が混入した時点、即ち着臭時点であり、Ｂは該混入物質が十分除去された時点、即ち消臭時点を示す。実際上、時点Ｂよりも更に検知臭気強度の低下が明白となる図２の時点Ｄあたり、例えば時点Ｂから１〜１０分程度経過した時点、で消臭が認識される。この認識がなされると、そのことを知らせる警報を発すると共に、第一バルブ３１を閉じ、第二バルブ３２を開いて第二水晶振動子センサ４２が第一水晶振動子センサ４１に代わって稼動状態にもたらされる。また第一水晶振動子センサ４１は、第一管路部１１から一時的に外されて前記した検知可能状態とするための処理に廻される。
【００２１】
図２の曲線ｇ３は、第二水晶振動子センサ４２が示す検知臭気強度−時間曲線であり、Ｅは上記被管理気体に油臭源物質が再び混入して検知臭気強度の上昇が顕著になった時点を示す。かかる時点に至ると程なく第二水晶振動子センサ４２の役割が終了するので、少なくとも上記時点Ｅでは第一水晶振動子センサ４１は検知可能状態とされて第一管路部１１に復帰されていることが望ましい。かくすることにより、被管理気体への油臭源物質の混入の有無を間断なく監視することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図３は、本発明の検知方法における実施の形態２を説明するものであって、油臭源物質の存在に基づく油臭についての水晶振動子センサにおける検知臭気強度の時間的変化を示すグラフである。実施の形態２では実施の形態１で用いられた図１の検知装置が、但し実施の形態１とは異なる後記の方法で用いられる。
【００２３】
図３における時点Ａと時点Ｄは前記図２におけるそれらと同じ時点を表し、曲線ｇ２、曲線ｇ３は、それぞれ第一水晶振動子センサ４１、第二水晶振動子センサ４２の検知臭気強度−時間曲線を示す。
【００２４】
実施の形態２おいては、時点Ａに至るまでの間は第一バルブ３１（図１参照、以下同様）、第二バルブ３２共に開かれている。かくすると、第一、第二の両水晶振動子センサ４１，４２が被管理気体中の油臭源物質を検知して臭気強度の上昇を示すので、実施の形態１におけるように一つの水晶振動子センサのみで検知する場合より油臭源物質の検知の信頼性が高まる効果がある。
【００２５】
上記両センサによる検知の後、第二バルブ３２のみを閉じて第二水晶振動子センサ４２を前記した脱着処理手段により検知可能状態に再生処理に付す。この再生処理は、時点Ｄ迄に完了すればよいく、望ましくは余裕を持って完了できるように、図３の例えば時点Ｆ（第一水晶振動子センサ４１における検知臭気強度が上昇し続けている段階）辺りで上記再生処理を開始し、時点Ｇ（第一水晶振動子センサ４１における検知臭気強度が未だ飽和状態に在る段階）で完了する。
【００２６】
実施の形態３．
図４〜図５は、本発明の検知装置および検知方法における実施の形態３を説明するものであって、図４は検知装置の概略構成図であり、図５は後記する非選択性検知センサにおける検知臭気強度の時間的変化を示すグラフである。
【００２７】
図４において、管路１は、互いに並列に設置された第一管路部１１、第二管路部１２、および第三管路部１３から構成されており、５は非選択性検知センサの一例としての半導体式センサであって第三管路部１３に設置されている。しかして実施の形態３は、前記実施の形態１，２とは第三管路部１３と半導体式センサ５とが付加されている点において異なり、その他の構成は同じである。上記半導体式センサ５としては、例えば一対の白金属合金線コイルの間にプレス成形した酸化錫系物などの金属酸化物半導体を塗布し焼結した構造を有し、上記金属酸化物半導体の表面でのガス吸着による熱伝導度の変化および電気伝導度の変化を上記白金属合金線コイルの両端よりみた抵抗値の変化として臭気を検知するものが用いられる。
【００２８】
実施の形態３での半導体式センサ５の付加の作用を説明するために、ここで水晶振動子センサなどの選択性検知センサの問題点に就き述べる。一般的に油臭の有無に関しては、前記図２や図７において、被浄化水への油の混入のあった時点Ａにおいて油臭が実際上発生すると同時に、油臭の強さは混入油量に対応する平衡値に達し、混入油の除去の終了と同時に油臭は無くなる。よっていま仮に水晶振動子センサの油臭の検知速度がすこぶる早い場合には、時点Ａにおいて上記平衡値に対応する臭気強度にまで急上昇し、時点Ｂにおいて急低下すべきところ、実際には水晶振動子センサの油臭の検知速度がすこぶる遅いために、図７に示す通り、時点Ａから緩慢に上昇して時点Ｃ辺りでほぼ平衡値に達する。時点Ａから時点Ｃまでの所要時間は、灯油の場合では１５〜２０分程度、重油の場合では３０〜４０分程度、軽油の場合では５０〜６０分程度をも要し、このため被浄化水への油の混入の発見が遅れる可能性がある。一方、また図７から明らかな通り、時点Ｂ以降の変化（低下）は上記変化（上昇）と比較して一層緩慢であって、消臭時点の正確な判断は着臭時点の判断より一層困難である。
【００２９】
これに対して、半導体式センサ５などの非選択性検知センサは、油臭源物質のみならず他の物質を検知するので、その検知臭気強度だけからでは油臭源物質の存在の確認はできない欠点はあるものの、図５に示すように時点Ａにおいて上記平衡値に対応する臭気強度にまで急上昇し、時点Ｂにおいて急低下するように、高検知速度で検知する特性を有する。よって、実施の形態３のように半導体式センサ５を水晶振動子センサ４と併用すると、被管理気体に油臭源物質が含まれた時点での検知臭気強度において、水晶振動子センサ４には小さな上昇が、一方、半導体式センサ５には大きな、あるいは明確な急上昇が見られる。かかる同時の上昇から、たとえ水晶振動子センサ４での上昇は小さくても、その小さな変化を早期に認識することができる。同様のことが、被管理気体から油臭源物質が除去された時点Ｂの認識についても当てはまる。この結果、第一水晶振動子センサ４１と第二半導体式センサ４２の交互稼動を円滑に進める上で、両水晶振動子センサ４１、４２を検知可能状態への再生処理に付すタイミングを的確に把握することができる。
【００３０】
実施の形態４．
図６は、本発明の検知方法における実施の形態４を説明するものであって、油臭源物質の存在に基づく油臭についての前記水晶振動子センサ４における検知臭気強度の時間的変化を示すグラフである。実施の形態４では実施の形態３で用いられた図４に示す検知装置が、但し実施の形態３とは異なる後記の方法で用いられる。
【００３１】
図６における時点Ａと時点Ｄは前記図３におけるそれらと同じ時点を表し、曲線ｇ２、曲線ｇ３は、それぞれ第一水晶振動子センサ４１、第二水晶振動子センサ４２の検知臭気強度−時間曲線を示す。
【００３２】
実施の形態４おいては、時点Ａに至るまでの間は第一バルブ３１（図４参照、以下同様）、第二バルブ３２共に開かれている。かくすると、第一、第二の両水晶振動子センサ４１，４２、および半導体式センサ５が同時に稼動状態に置かれる。この状態で被管理気体中に油臭源物質が存在すると、上記の３センサは共に油臭源物質を検知して検知臭気強度が上昇するところ（図６には半導体式センサ５における検知臭気強度−時間曲線を示さず）図６の場合には第二水晶振動子センサ４２のみは上昇が現われない結果（曲線ｇ３参照）が得られている。このことから同センサ４２は、故障かあるいは少なくとも検知可能状態になく、強制的に再生処理を施して検知可能状態もたらすか、それでも作動しない場合には正常品と交換される。第一水晶振動子センサ４１に検知臭気強度の上昇がみられない場合には、上記と同様の措置が講じられる。
【００３３】
実施の形態４は、油臭源物質の検知に関して前記実施の形態２と同様の二重検知が可能で信頼性が向上する効果に加えて、検知不良の水晶振動子センサ４２などを早期発見できる効果もある。
【００３４】
本発明は、前記した実施の形態１〜４に制限されるものではなく、種々の変形形態を包含する。即ち非選択性検知センサとしては、前記の半導体式センサに代えて他のセンサ（表面波素子、導電性高分子、金属酸化物もしくは半導体酸化物、表面プラズモン利用デバイスなど）や検出器（熱伝導度検出器、水素炎イオン検出器、光イオン化検出器など）などであってもよい。
【００３５】
管路１には、非被管理流体のみが供給されてもよいが、油臭源となる水を管路１内に気相部が存在する状態で供給し、上記気相部内に水晶振動子センサ１および半導体式センサ２の各センシング部分を露出させるようにしてもよい。
【００３６】
前記実施の形態１〜４では、第一、第二の水晶振動子センサ４１，４２の二基を使用したが、本発明では三基以上の多数の水晶振動子センサを用いて検知の信頼性を一層高めることもできる。
【００３７】
また本発明の検知装置および検知方法は、臭気の検知に限らず、検知目的物質が有する他の種々の属性の検知にも応用でき、さらに検知目的物質を発生する製造装置やプラントの管理、監視に利用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の検知装置は、以上説明した通り、炭化水素油の油臭を含むことのある被管理流体が供給される管路、上記油臭を選択的に検知するが検知速度が遅い複数の水晶振動子センサ、および上記水晶振動子センサのセンシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段を備え、上記複数の水晶振動子センサのうちの少なくとも一つは、上記油臭のセンシング開始時点においてそのセンシング部には上記炭化水素の実質的な付着が無い状態で上記被管理流体と接触するように上記管路に設置されたものであるので、上記被管理流体中の検知目的物質の有無を連続的に監視することができ、このために本発明の検知装置は、炭化水素油が有す種々の属性の検知に応用でき、さらに炭化水素油を発生する製造装置やプラントの管理、監視に広く利用することができる。
【００３９】
また、上記管路は、互いに並列に設置され且つ管路開閉装置を有する複数の管路部から構成され、上記少なくとも一の水晶振動子センサは、上記複数の管路部のうちの上記管路開閉装置が開かれた管路部に設置されたものであると、使用済の水晶振動子センサと検知可能状態に再生された水晶振動子センサとの交換作業を頗る円滑に行うことができる。
【００４０】
また、上記被管理流体は、浄水場関係水と接触した被管理気体であると、上記浄水場関係水への炭化水素油の混入の有無を常時監視することができる。
【００４１】
また、検知速度は速いが上記油臭のみならず他の物質をも検知する非選択性検知センサ、例えば半導体式センサ、を備えたものであると、水晶振動子センサによる油臭の有無の判断時点を早めることができ、この結果、使用済水晶振動子センサの再生処理作業を遅滞なく行うことができる。
【００４２】
本発明の検知方法は、以上説明した通り、上記請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の検知装置を用い、上記複数の水晶振動子センサのうちの少なくとも一つが上記油臭の検知が可能な状態にあって上記被管理気体と接触するように上記管路部に設置されている間に、他の水晶振動子センサを、そのセンシング部に付着した炭化水素を除去して検知が可能な状態に再生処理するものであるので、使用済の水晶振動子センサと検知可能状態に再生された水晶振動子センサとの交換作業を頗る円滑に行うことができる。
【００４３】
本発明の検知方法は、また互いに並列に設置されて炭化水素油の油臭を含むことのある被管理流体が供給され、且つ個々に管路開閉装置を有する複数の管路、上記の各管路に設置されて検知目的物質を選択的に検知するが検知速度が遅い複数の選択性検知センサ、および上記選択性検知センサのセンシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段を備えた検知装置を用い、上記管路開閉装置の複数を開とした状態で上記各管路に被管理流体を流し、少なくとも二つの上記選択性検知センサが検知目的物質を感知したときに一つの上記選択性検知センサの管路開閉装置を残して他の管路開閉装置を閉とするものであると、実施の形態２で説明したように、一つの選択性検知センサのみで検知する場合より油臭源物質の検知の信頼性が高まる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施の形態１および実施の形態２の検知装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態１における水晶振動子センサによる検知臭気強度の時間的変化を示すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態２における水晶振動子センサによる検知臭気強度の時間的変化を示すグラフ。
【図４】本発明における実施の形態３および実施の形態４の検知装置の概略構成図。
【図５】本発明の実施の形態３における半導体式センサによる検知臭気強度の時間的変化を示すグラフ。
【図６】本発明の実施の形態４における水晶振動子センサによる検知臭気強度の時間的変化を示すグラフ。
【図７】従来における水晶振動子センサによる検知臭気強度の時間的変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１管路、１１第一管路部、１２第二管路部、２幹管路、３バルブ、
４１第一水晶振動子センサ、４２第二水晶振動子センサ、
５半導体式センサ。

Claims

炭化水素油の油臭を含むことのある被管理流体が供給される管路、上記油臭を選択的に検知するが検知速度が遅い複数の水晶振動子センサ、および上記水晶振動子センサのセンシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段を備え、上記複数の水晶振動子センサのうちの少なくとも一つは、上記油臭のセンシング開始時点においてそのセンシング部には上記炭化水素の実質的な付着が無い状態で上記被管理流体と接触するように上記管路に設置されたことを特徴とする検知装置。
上記管路は、互いに並列に設置され且つ管路開閉装置を有する複数の管路部から構成され、上記少なくとも一の水晶振動子センサは、上記複数の管路部のうちの上記管路開閉装置が開かれた管路部に設置されたことを特徴とする請求項１記載の検知装置。
上記被管理流体は、浄水場関係水と接触した被管理気体であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の検知装置。
検知速度は速いが上記油臭のみならず他の物質をも検知する非選択性検知センサを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の検知装置。
上記非選択性検知センサは、半導体式センサであることを特徴とする請求項４記載の検知装置。
上記請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の検知装置を用い、上記複数の水晶振動子センサのうちの少なくとも一つが上記油臭の検知が可能な状態にあって上記被管理気体と接触するように上記管路部に設置されている間に、他の水晶振動子センサを、そのセンシング部に付着した炭化水素を上記脱着処理手段により除去して検知が可能な状態に再生処理することを特徴とする検知方法。
互いに並列に設置されて炭化水素油の油臭を含むことのある被管理流体が供給され、且つ個々に管路開閉装置を有する複数の管路、上記の各管路に設置されて検知目的物質を選択的に検知するが検知速度が遅い複数の選択性検知センサ、および上記選択性検知センサのセンシング部に付着した上記油臭の原因となる炭化水素を脱着除去するための脱着処理手段を備えた検知装置を用い、上記管路開閉装置の複数を開とした状態で上記各管路に被管理流体を流し、少なくとも二つの上記選択性検知センサが検知目的物質を感知したときに一つの上記選択性検知センサの管路開閉装置を残して他の管路開閉装置を閉とすることを特徴とする検知方法。