JPH1019764A

JPH1019764A - 濃度計測装置

Info

Publication number: JPH1019764A
Application number: JP8173449A
Authority: JP
Inventors: Sunao Tanabe; 直田辺; Saihei Yano; 宰平矢野; Tsuneo Imazu; 恒夫今津; Masaya Yano; 雅也矢野
Original assignee: AUTOM SYST RES KK; TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE; TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE KK; Tomoe Engineering Co Ltd
Current assignee: AUTOM SYST RES KK; TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE; TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE KK; Tomoe Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定液によって汚染されることなく被測定
液中の懸濁物質の濃度を高精度で測定できる装置を提供
する。【解決手段】落下流水方式を採用してノズル23から被
測定液を流下させて被測定液の安定な流れ27を形成し、
この流れと発信部28および受信部29とを完全に非接触と
する。被測定液の飛沫ミストが発信部および受信部の開
口に付着してくもらせるのを防止するために、除湿した
空気流を発信部および受信部の開口から被測定液の流れ
27の方向に流す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、懸濁物質の濃度を
計測する装置、特に測定部位にある被測定液に向けて音
波、光波などを発信する発信部と、被測定液を透過する
かまたは被測定液で散乱される音波、光波などを受信す
る受信部と、この受信部において受信した音波または光
波などの減衰量または散乱量から被測定液中の懸濁物質
の濃度を計測する手段とを具える濃度計測装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】上述した種類の濃度計測装置は種々の用
途に用いられている。例えば、各種の汚水処理施設にお
いては、最終廃液が所定の規格をクリアーするために
は、廃液中に懸濁されている物質の濃度を正確に計測す
ることが不可欠である。このような汚水処理施設におい
ては、発信部に光源を設け、この光源から発生される光
を被測定液に照射し、被測定液を透過する光または被測
定液で散乱される光を受信部に設けた光電変換素子で受
光し、この光電変換素子の出力信号を処理して光の減衰
量または散乱量を求め、これから被測定液中に懸濁して
いる物質の濃度を計測するようにした装置が一般に使用
されている。このような濃度計測装置において、被測定
液に直接発光部や受光部の開口を接触させる場合には、
これらの開口に懸濁物質が付着することになる。また、
被測定液をセルに導き、このセルを介して測光する場合
には、セルの内壁に懸濁物質が付着することになる。こ
のように発光部や受光部の開口に懸濁物質が付着したり
測定セルの内壁に懸濁物質が付着すると測定誤差を生じ
るので、何らかの方法で付着物質を排除する必要があ
る。例えば、超音波洗浄装置を設けて上述した開口やセ
ルの内壁を洗浄することが提案されているが、十分な洗
浄ができず、実際には定期的な洗浄作業を行う必要があ
り、人手と時間が掛かり、ランニングコストが上昇する
欠点がある。

【０００３】上述した欠点を解消もしくは軽減するため
に、種々の方法が提案されている。例えば、発光部およ
び受光部の開口を清浄水によって被測定液から隔離する
ことによって懸濁物質の付着を防ぐようにした方法が、
特開昭64-53134号公報、同2-249956号公報、同7-103944
号公報および実開平1-78936 号公報などに記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように発光部
および受光部の開口を清浄水によって被測定液から隔離
する方法は、清浄水と被測定液との圧力差を厳密に調整
する必要があるため、装置が複雑になり、高価となる欠
点がある。また、清浄水と被測定液とが交叉する部位に
おいては懸濁物質が沈着する恐れがある。さらに、清浄
水が被測定液に流れ込んで濃度を変化させてしまう問題
も条件によっては無視できない。

【０００５】上述した特開平7-103944号公報に記載され
ている方法では、図１に示すように、発光部または受光
部11を収納したハウジング12の先端に孔13をあけ、ハウ
ジング12の内圧P₁を被測定液14の圧力P₂よりも高くして
被測定液がハウジング内に侵入するのを阻止するように
している。そのためにはハウジング12にあけた孔13の長
さL を長くするとともに直径を小さくする必要がある。
実際には孔13の長さLを10mm程度とし、直径を2mm 程度
としているが、このように細くて長い孔13の内面への懸
濁物質の沈着を完全に防止することはできず、わずかな
量の沈着でも濃度計測に大きな誤差が発生する欠点があ
る。

【０００６】上述した濃度計測装置の欠点は、発光部お
よび受光部と被測定液とが直接接触しているために生じ
るものであるが、これらを離間させた濃度測定装置も提
案されている。すなわち、落下流水方式と呼ばれている
もので、被測定液をノズルから流下させ、発光部および
受光部をこの流れから完全に離間して配置したものであ
る。しかしながら、従来の落下流水方式の濃度計測装置
においては、被測定液の飛沫ミストが発光部および受光
部の開口に付着して測定誤差を生じる欠点がある。この
ような飛沫ミストの付着を防止するには、発光部および
受光部を被測定液から十分に長い距離だけ離間させれば
良いが、その場合には装置が大型になるとともにノイズ
の影響を受けやすくなる欠点がある。さらに、従来の落
下流水方式の濃度計測装置では、被測定液の落下流水束
の直径の変動が測定誤差をもたらすという欠点がある。
このような欠点を除去するために、落下流水束の直径を
大きくし、相対的な直径の変動分を小さくすることが考
えられる。しかしながら、このように落下流水束の直径
を大きくした場合、通常のタングステンランプを光源と
して使用すると、透過光量が小さくなり、却って測定精
度が悪くなってしまう恐れがある。

【０００７】最近の汚水処理では、環境破壊への厳しい
規制が要求され、そのため懸濁物質の濃度計測にも非常
に高い精度が要求されるようになっている。上述した従
来の濃度計測装置ではこのような高い精度を確保するこ
とができず、そのため人手による清掃作業を頻繁に行な
う必要があった。本発明の目的は上述した従来の濃度計
測装置の欠点を解消し、発信部および受信部への被測定
液の付着を有効に防止することができ、したがって装置
を小型とすることができるともにきわめて高い精度で濃
度を計測することができる濃度計測装置を提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定部位にあ
る被測定液に向けて音波、光波などを発信する発信部
と、被測定液を透過するかまたは被測定液で散乱される
音波、光波などを受信する受信部と、この受信部におい
て受信した音波または光波などの減衰量または散乱量か
ら被測定液中の懸濁物質の濃度を計測する手段とを具え
る濃度計測装置において、前記被測定液を、前記発信部
および受信部と接触させるなく、前記測定部位を経て一
定の形状を保ちながら流下させる手段と、前記発信部の
少なくとも音波、光波などが放射される開口に前記被測
定液の飛沫ミストが付着するのを防止する手段と、前記
受信部の少なくとも音波、光波などを受信する開口に前
記被測定液の飛沫ミストが付着するのを防止する手段と
を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】本発明による濃度計測装置の好適な実施例
においては、前記被測定液を一定の形状を保ちながら流
下させる手段に、開口部を下向きとした管路と、この管
路を流れる被測定液の流量を制御するポンプとを設け
る。また、この管路内壁への懸濁物質の付着を防止する
手段を設けるのが好適である。この手段としては、例え
ば管路を経て定期的に清浄水を流す手段とすることがで
きる。さらに、上述した発信部または受信部の開口への
飛沫ミストの付着を防止する手段には、前記発信部また
は受信部の少なくとも開口を囲み、前記被測定液に対向
する部分に孔を有するハウジングと、このハウジングの
前記孔から外部へ向けて流れる気体流を形成する手段と
を設けるのが好適である。この場合、前記ハウジングに
あけた孔の直径はほぼ３ｍｍ以上とするのが好適であ
る。また、上述した気体流を除湿する手段を設けるのが
好適である。このように除湿した気体流をハウジングに
あけた孔を経て流すことにより発信部および受信部の開
口がくもることを有効に防止することができる。一般に
上述した気体流は空気流とすることができるが、例えば
被測定液が嫌気性の場合には、窒素ガスなどの不活性ガ
スを使用することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図２は本発明による濃度計測装置
の一実施例の構成を示す線図である。被測定液の安定し
た流れを形成するために、懸濁物質の濁度を測定すべき
被測定液を流すパイプ21をポンプ22を介して開口部を垂
直下方に向けたノズル23に連結する。また、パイプ21に
は、ポンプ22との連結箇所よりも上流側に清浄水が流れ
るパイプ24を連結し、このパイプには電磁弁25を設け
る。本例は汚水処理施設において汚水中に懸濁されてい
る物質の濁度を測定するものであるが、その場合には、
ノズル23の内径を4 〜10mmとするのが好適であることを
実験的に確認した。本例ではノズル23の内径を6.0mm と
する。また、ポンプ22の動作をコントローラ26によって
制御してノズル23の先端から被測定液が一定の形状を保
ちながら安定に流下するようにする。このときの被測定
液の流れ27はいわゆる層流となっている。このように被
測定液の安定な流れ27を形成することによって測定精度
を上げることができる。本実施例においては、後述する
ように被測定液を透過する光を受光して濃度を測定して
いるので、測定部位において光が被測定液を透過する距
離、本例の場合にはノズル23から流下する被測定液の直
径が一定であることおよび光ビームと被測定液との相対
位置が一定であることが測定精度を向上する上で重要で
あり、このためには、ノズル23から被測定液が一定の形
状を保ちながら安定に流下するように構成する必要があ
る。

【００１１】ノズル23から流下する被測定液の流れ27を
直径的に挟むように発光部28と受光部29とを配置する。
本例では、発光部28にはレーザ光源を設け、直径が小さ
く、高輝度のレーザ光を被測定液の流れ27に向けて照射
する。また、受光部29には、フォトダイオードを設け、
被測定液の流れ27を透過してきたレーザ光を受光してそ
の輝度に対応した振幅を有する電気信号を発生させる。
このように受光部29から出力される電気信号を濃度演算
部30に供給して被測定液中の懸濁物質の濃度を表す電気
信号を生成する。この電気信号を、例えば表示部31に供
給して測定した濃度値を表示することができる。また、
この濃度を表す電気信号を被測定液を処理する処理シス
テムに供給して所望の制御を行なうことができる。な
お、発光部28のレーザ光源は上述した濃度演算部30によ
って駆動制御するものとする。本例では上述したよう
に、光源としてレーザ光源を用いるが、レーザ光源から
は高輝度の光が放射されるので、被測定液の流れ27の直
径を相当大きくしても十分な透過光量が得られる。した
がって、被測定液の流れ27の直径の変動による測定誤差
は、被測定液の流れの直径が小さい場合に比べて相対的
に小さくなり、測定精度を一層向上することができる。

【００１２】本例においては、発光部28および受光部29
は十文字状のパイプよりなるハウジング32の互いに対向
するアーム部32ａおよび32b の内部に配置する。これら
発光部28および受光部29の全面には夫々孔33a および34
a を形成したプレート33および34を配置する。したがっ
て、発光部28および受光部29はそれぞれハウジング32の
アーム部32a および32b とプレート33および34によって
囲まれることになる。

【００１３】本例においては、さらにフィルタ35および
電子冷却素子を有する除湿機36およびエアーポンプ37を
具える送気部38を設ける。すなわち、フィルタ35によっ
て除塵した外気を除湿機36に通して除湿した後、エアー
ポンプ37によって送気パイプ39および40を経て発光部28
および受光部29に送り込む。発光部28および受光部29に
はこれら送気パイプ39および40とそれぞれ連通する送気
ダクト41および42を形成し、除湿された清浄な空気をプ
レート33および34に形成した孔33a および34aを経て流
すようにする。このようにして受光部28の開口、すなわ
ち光が放射される窓および受光部29の開口、すなわち光
を受光する開口に被測定液の流れ27からの飛沫ミストが
付着したりこれらの開口がくもったりするのを有効に防
止することができる。

【００１４】上述したように本例においては、発光部28
および受光部29の全面に設けたプレート33および34に形
成した孔33a および34a から被測定液の流れ27へ向けて
空気流を流すようにしているが、この空気流は被測定液
の流れの安定な形状を阻害するように強力なものではな
い。本例においては、被測定液の流れ27からプレート33
および34までの距離を75mmとし、これらプレートにあけ
た孔33a および34a の直径を3mm とする。また、除湿さ
れた空気流の流量は、2.0 リットル／分と一定とする。
種々の実験を行った結果、プレート33および34にあけた
孔33a および34a の直径を3mm 〜10mmの範囲としても発
光部28および受光部29の開口への被測定液の飛沫ミスト
の付着は認められなかった。

【００１５】ノズル23から流下する被測定液はノズルの
下方に配置した回収パイプ43によって回収され、処理シ
ステムの所定の部位へ送り込まれる。このために、この
回収パイプ43の上端部を漏斗状に拡開させている。

【００１６】通常の測定状態では、ポンプコントローラ
26によってポンプ22の駆動を制御し、ノズル23から一定
の形状を保持した安定な被測定液の流れ27が形成される
ようにする。この場合、電磁弁25は閉じておく。このよ
うに安定な光ビーム測定液の流れ27が形成された状態で
発光部28から放射されるレーザ光をプレート33にあけた
孔33a を経て被測定液の流れ27に照射する。このレーザ
光は被測定液の流れ27を直径方向に透過し、プレート34
にあけた孔34a を経て受光部29の光電変換素子の受光面
に入射させる。したがって、本例ではこの受光部29から
出力される光電変換された電気信号は被測定液中の懸濁
物質による減衰量を表すことになる。この電気信号を濃
度演算回路30に供給して被測定液中の懸濁物質の濃度を
表す電気信号を生成する。このような測定を行っている
間、送気部38を動作させ、清浄で除湿されが空気流がプ
レート33および34の孔33a および34a を経て外側へ流れ
るようにしているので、被測定液の飛沫ミストがこれら
の孔を介して発光部28および受光部29の開口に付着する
ことがなくなり、これらの開口がくもることはなく、し
たがって高精度の測定を行なうことができる。

【００１７】一方、被測定液の流れ27を形成するための
ノズル23の内壁に被測定液中の懸濁物質が付着すると、
被測定液の安定な流れ27が形成されなくなるので、例え
ば測定中に所定の時間間隔で電磁弁25を開くとともにポ
ンプ22の回転数を上げて清浄水をノズル23から勢い良く
噴射してノズル内壁に付着している物質を除去する。も
ちろん、このような洗浄を行っている間は被測定液の濃
度測定データの取り込みは行わない。このために、コン
トローラ26から濃度演算部30へ洗浄開始信号および終了
信号を出力するようにしている。上述したような定期的
なノズル23の洗浄は、例えば 10 〜20分に１回の割合で
行なうことができる。

【００１８】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上
述した実施例においては、発光部28および受光部29全体
をハウジング32a および32b 内に収納したが、例えば図
３に示すように、発光部28または受光部29の前面にハウ
ジング51を設け、このハウジングに光が通過する孔52を
形成するとともに除湿された空気を導入する空気導入口
53を形成することもできる。すなわち、本発明において
は、発光部または受光部の全体をハウジングで囲む必要
はなく、発光部または受光部の少なくとも開口を覆うハ
ウジングを設ければ良い。また、上述した実施例では除
湿した空気流を流して発光部および受光部の開口がくも
るのを防止するようにしたが、被測定液が嫌気性の場合
には、空気流の代わりに、例えば窒素ガス流を用いるこ
ともできる。

【００１９】さらに、上述した実施例においては、被測
定液を透過する光を受光して濃度を計測するようにした
が、被測定液中の懸濁物質で散乱される光を受光して濃
度を求めることもできる。この場合には、発光部と受光
部とを被測定液の流れに対して直径的に対向するように
配置する代わりに、180 度以外の角度を以て配置すれば
良い。また、上述した実施例では、光を用いたが音波を
用いることもできる。ただし、音波を用いる場合には空
気による音波の減衰は大きいので、発信部および受信部
を被測定液の流れに一層接近させるなどの工夫が必要で
ある。

【００２０】

【発明の効果】上述した本発明による濃度計測装置にお
いては、発信部および受信部は被測定液とは接触せず、
これから完全に隔離されているとともに前記被測定液
を、前記測定部位を経て一定の形状を保ちながら流下さ
せる手段と、前記発信部および／または受信部の少なく
とも開口に前記被測定液の飛沫ミストが付着するのを防
止する手段とを設けたので、被測定液の付着による測定
誤差の影響を受けることなく被測定液中の懸濁物質の濃
度を高精度で計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の濃度計測装置の構成を示す断面
図である。

【図２】図２は、本発明による濃度計測装置の一実施例
の構成を示す線図である。

【図３】図３は、本発明による濃度計測装置の他の実施
例の一部を示す断面図である。

【符号の説明】

21 被測定液導入パイプ 22 ポンプ 23 ノズル 24 清浄水導入パイプ 25 電磁弁 26 コントローラ 27 被測定液の流れ 28 発信部 29 受信部 30 濃度演算部 31 表示部 32 ハウジング 33, 34 プレート 33a, 34a 孔 35 フィルタ 36 電子冷却除湿機 37 エアーポンプ 38 送気部 39, 40 送気パイプ 41, 42 送気ダクト 43 回収パイプ 51 ハウジング 52 孔 53 空気導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田辺直東京都町田市相原町560番の５ (72)発明者矢野宰平千葉県習志野市本大久保２−４−３−605 (72)発明者今津恒夫埼玉県三郷市彦成３丁目９−11−203 (72)発明者矢野雅也埼玉県三郷市新和４丁目216番地10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定部位にある被測定液に向けて音波、
光波などを発信する発信部と、被測定液を透過するかま
たは被測定液で散乱される音波、光波などを受信する受
信部と、この受信部において受信した音波または光波な
どの減衰量または散乱量から被測定液中の懸濁物質の濃
度を計測する手段とを具える濃度計測装置において、前
記被測定液を、前記発信部および受信部と接触すること
なく、前記測定部位を経て一定の形状を保ちながら流下
させる手段と、前記発信部の少なくとも音波または光波
などを放射する開口に前記被測定液の飛沫ミストが付着
するのを防止する手段と、前記受信部の少なくとも音
波、光波などを受信する開口に前記被測定液の飛沫ミス
トが付着するのを防止する手段とを設けたことを特徴と
する濃度計測装置。
【請求項２】前記発信部にレーザ光源を設け、前記受
信部に受光素子を設けたことを特徴とする請求項１に記
載の濃度計測装置。
【請求項３】前記被測定液を一定の形状を保ちながら
流下させる手段が、開口部を下向きとした管路と、この
管路を流れる被測定液の流量を制御するポンプとを具え
ることを特徴とする請求項１または２に記載の濃度計測
装置。
【請求項４】前記被測定液を一定の形状を保ちながら
流下させる手段に、前記管路を経て清浄水を流して管路
内壁への懸濁物質の付着を防止する手段を設けたことを
特徴とする請求項３に記載の濃度計測装置。
【請求項５】前記受信手段の開口への飛沫ミストの付
着を防止する手段が、前記受信手段の少なくとも開口を
囲み、前記被測定液に対向する部分に孔を有するハウジ
ングと、このハウジングの前記孔から外部へ向けて流れ
る気体流を形成する手段とを具え、前記発信手段の開口
への飛沫ミストの付着を防止する手段が、前記発信手段
の少なくとも開口を囲み、前記被測定液に対向する部分
に孔を有するハウジングと、このハウジングの前記孔か
ら外部へ向けて流れる気体流を形成する手段とを具える
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載の濃度計測装置。
【請求項６】前記受信手段の少なくとも開口を囲むハ
ウジングにあけた孔の直径をほぼ３ｍｍ以上としたこと
を特徴とする請求項５に記載の濃度計測装置。
【請求項７】前記ハウジングの孔から外側へ向けて流
れる気体流を形成する手段に、この気体流を除湿する手
段を設けたことを特徴とする請求項５または６の何れか
に記載の濃度計測装置。