JPH1048134A - プロセス濁度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セル内の試料液に光束を照射し、入射光に対す
る透過光又は散乱光の比率から試料液の濁度を求める、
鉄濃度モニタのようなプロセス濁度計において、セル内
洗浄の回数を減少させ、保守管理の負担の軽減を可能と
すること、及び、多系統からの試料液を計測する際の切
り換え時間の短縮を可能とすること。 【解決手段】濁度測定部Ｂのセル６をバイパスするバイ
パス路を有し、試料液の濁度をあらかじめ汚濁水検出部
Ｃで測定し、その測定結果が所定の濃度より大なる場合
には自動的にバイパス路を開き、多系統から試料液を液
切り換え部Ａで切り換えてセルに供給する場合には脱泡
槽Ｄ内に残存する前段測定時の試料液をバイパス路より
排出する制御手段Ｅを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス濁度計、
特に、散乱光／透過光比率により光学的に濁度を求める
濁度計を用いるプロセス濁度計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学的に濁度を求める濁度測定方式は、
電子工業、製薬、食品、化粧品分野での水質管理、火力
発電所、原子力発電所用水の水質管理の一貫として広く
用いられており、特に用水中に含まれる鉄濃度を測定す
る鉄濃度モニタに利用されている。

【０００３】図４は火力発電所等で使用される鉄濃度モ
ニタの構成図を示すもので、この方式は、工業用水試験
方法ＪＩＳＫ０１０１に準拠した散乱光／透過光比率の
光学的濁度測定方法に基づいて構成されている。

【０００４】図４において、１は光源、２はコンデンサ
レンズ、３はピンホール、４はコリメータレンズ、５は
フィルタ、６は給水口７及び排水口８が設けられている
試料液用のセル、９は集光レンズ、１０は透過光検出
器、１１及び１２は散乱光検出器、１３は透過光検出器
１０及び散乱光検出器１１、１２による検出値の増幅
器、演算器、１４は表示メータ、１５はセル６内の試料
液が光学系に漏洩しないように境界に設置されているガ
ラス窓を示している。

【０００５】このような構成を有する鉄濃度モニタにお
いては、光源１の光をコンデンサレンズ２、ピンホール
３、コリメータレンズ４、フィルタ５からなる光学系に
よって平行光束とし、セル６内に誘導する。セル６内に
は、例えば、コロイド状鉄を含んだ試料液が、給水口７
から流入し、排水口８から流出する。

【０００６】光束がセル６内の試料液に照射されると液
中に浮遊する鉄の粒子（粒径０．１〜１０μｍ）により
透過した光と散乱した光とに別れ、それぞれ透過光検出
器１０及び散乱光検出器１１、１２に入り、光電信号と
して増幅器、演算器１３に入力する。増幅器、演算器１
３では、散乱光／透過光の比率を演算し鉄濃度（濁度）
として表示メータ１４に表示される。

【０００７】濃度の演算は、

【０００８】

【数１】Ｔ＝Ｔｓ／（ｎＴｓ＋Ｔｔ） ここで、Ｔは濁度、Ｔｓは散乱光の強度、Ｔｔは透過光
の強度、ｎは係数である。によって行われる。

【０００９】濁度の測定値から鉄濃度に換算するには、
濁度値とＴＰ−ＴＺ法による鉄濃度との回帰分析を行い
得られたパラメータを換算係数として用いる。鉄濃度モ
ニタの測定値とＴＰ−ＴＺ法による手分析値との相関
は、相関係数が０．９以上の相関性があることが実験に
より確認されている。

【００１０】なお、ＴＰ−ＴＺ法はＪＩＳに決められて
いるように、ＴＰ−ＴＺ試薬と鉄イオンとの反応によっ
て、発色する青色の吸光度を測定する比色分析法である
が、試料水の前処理に時間がかかり、測定もオフライン
で行うのでやはり時間がかかる。また、試薬を使用する
ので試薬の調整や補給が必要であり、取扱いが複雑で高
価となる。

【００１１】これに対して、濁度測定方式による鉄濃度
測定方式は、ＴＰ−ＴＺ法の不具合を解決するもので、
最初に濁度値とＴＰ−ＴＺ法による手分析値との相関を
とっておけば、オンラインで連続して鉄濃度を測定表示
ができるので発電所などのクリーンアップ時の洗浄水の
傾向管理や、連続管理に有効な手段である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】火力発電所の発電機は
年に１回定期検査が行われる。蒸気タービン内の分解清
掃後、水洗浄を行うが、そのとき鉄濃度モニタを用いて
起動時クリンアップの水質連続測定を行い、その後通常
運転時の水質監視を継続している。すなわち、クリーン
アップ時の高濃度モニタ（２０００ｐｐｂ以上）として
の使用から通常運転時の低濃度モニタ（数ｐｐｂ以下）
としての使用まで一貫して使用されるので、高濃度モニ
タとして動作している間にセル内が汚れるので、低濃度
モニタとして精度よく濁度の測定を行うためには、２〜
３週間に一回のセル内洗浄が必要である。セル内洗浄を
行う場合には、洗浄後にスパン調整をそれぞれの測定箇
所毎に行う必要があるので、保守管理上の負担となって
いる。

【００１３】このような問題点を解決するために、出願
人は平成８年特許願第１０５３０２号及び平成８年特許
願第１０５３０４号を提出し保守管理上の負担の軽減を
図る方法について提案した。提案した方法は、セルの構
造に関するもので、汚濁水の測定用セルを通過する点は
はそれまでの濁度計と基本的には同様であるため、その
ためのセルの汚染は避けられなかった。

【００１４】また、この他に鉄濃度モニタの一つの機能
として、多系統からの試料液を切り換えて計測系に試料
液を導入する場合には、切り換え時に置ける試料液中へ
の泡の混入による濁度測定精度の低下をさけるため、試
料液を一旦導入して泡を取るための脱泡槽を使用してい
るが、試料液が切り換えられた場合にも同一の脱泡槽を
経由しているため測定系に残っている前回の試料液が完
全に排出されるのに時間がかかるという問題があった。

【００１５】本発明は、微粒体の懸濁する試料液用のセ
ルに光束を照射し、入射光に対する透過光又は散乱光の
比率から試料液の濁度を求める、例えば、鉄濃度モニタ
のような濁度計において、濁度計のセル内洗浄の回数を
減少させ、保守管理の負担の軽減を可能とすることを一
つの目的とし、多系統からの試料液を切り換えて計測す
る際の切り換え時間の短縮を可能とすることを他の目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にとられた本発明の構成は次の如くである。

【００１７】（１） 微粒体が高濃度から低濃度の範囲
で懸濁する液が試料液として供給される試料液用のセル
と、該セルに光束を照射し、入射光に対する透過光又は
散乱光の比率を求め前記試料液の濁度を求める濁度測定
手段と、前記セルに対する前記試料液の供給、排出を行
う試料液給排路とを有するプロセス濁度計において、前
記試料液を前記セルをバイパスしてドレインさせるバイ
パス路と、前記試料液を供給する前記試料液給排路の前
記セルの前段に設けられ前記試料液の濃度を測定する汚
濁度測定手段と、該汚濁度測定手段の測定結果と所定の
濃度との大小関係を判定し自動的に前記バイパス路の開
閉を行う制御手段とを有していることを特徴とする。

【００１８】（２） （１）において、前記汚濁度測定
手段が、発光ダイオードとフォトセルの組合せよりな
り、交換容易になっていることを特徴とする。

【００１９】（３） （１）又は（２）において、前記
プロセス濁度計が鉄濃度モニタであることを特徴とす
る。

【００２０】（４） 微粒体が懸濁する液が試料液とし
て供給される試料液用のセルと、該セルに光束を照射
し、入射光に対する透過光又は散乱光の比率を求め前記
試料液の濁度を求める濁度測定手段と、多系統から前記
液を選択切り換え前記セルに供給する液切り換え手段
と、前記セルに対する前記試料液の供給、排出を行う試
料液給排路、及び前記セルの前段に設けられ、該セルに
供給され試料液中に含まれるガスの除去低減用の脱泡手
段とを有するプロセス濁度計において、前記セルの脱泡
手段をバイパスして前記液を排出するバイパス路と、前
記液切り換え手段の切り換えに同期して、前記バイパス
路を開き、前記脱泡手段内の前記試料液を排出する制御
手段とを有していることを特徴とする。

【００２１】（５） （４）において、前記プロセス濁
度計が鉄濃度モニタであることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明のプロセス濁度計の
実施の一形態の鉄濃度モニタにおける系統説明図、図２
及び図３は図１の鉄濃度モニタのそれぞれ異なる状態に
おける系統説明図である。

【００２３】このプロセス濁度計は、液切り換え部Ａ、
濁度測定部Ｂ、汚濁水検出部Ｃ、脱泡槽Ｄ、濁度測定部
Ｂのセルをバイパスするバイパス路を含む試料液の供給
排出路Ｅ、および、液切り換え、試料液の供給排出の切
り換え、電動弁、電磁弁の開閉制御等を行う制御系Ｆよ
り構成されている。

【００２４】液切り換え部Ａは多系統の試料液の濁度を
一つの濁度測定部Ｂによって測定可能とするために、系
統の切り換えができるように、各系統Ｓ₁、Ｓ₂、Ｓ₃…
毎に制御可能な電動弁１６１、１６２、１６３…が設け
られており、制御信号によってこれらの電動弁１６１、
１６２、１６３…を切り換え、所望の試料液のみを選択
するようになっている。

【００２５】濁度測定部Ｂは図４に示したものと同様の
構造のものが用いられ、セル６の給水口７及び排水口８
にはそれぞれ電動弁１７、電磁弁１８が設けられてお
り、電磁弁１８の後段はドレイン１９に接続している。

【００２６】汚濁水検出部Ｃは液切り換え部Ａの直後に
設けられ、例えば、発光ダイオードとフォトセルの組合
せよりなり、通過する試料液の濁度をあらかじめ設定さ
れた所定の濁度と比較し、その比較結果に基づき試料液
の流路を濁度測定部Ｂに導く流路にするかバイパス路を
通ってドレン１９に導く流路にするかを決める。すなわ
ち、その検出結果が、所定の濃度以上の場合には、試料
液が濁度測定部Ｂのセル６（詳細は図４参照）を通過し
ないようにバイパスさせ、所定の濃度以下の場合にはバ
イパス路を閉じ、試料液が濁度測定部Ｂのセル６を通過
するようになっている。

【００２７】図５及び６は本発明のプロセス濁度計にお
ける汚濁水検出部Ｃの作動原理を示すもので、図５は汚
濁水検出に光を利用した場合の試料液の濃度（ｐｐｂ）
と透過光率との関係、図６は還流式ボイラーのクリーン
アップ時の濃度の時間経過を示すもので、鉄濃度モニタ
を用いた水質連続測定における経過時間（ｈｒ）と濃度
（ｐｐｂ）との関係を示している。図５と図６の関係よ
り、セル６をバイパスする濁度が決められる。

【００２８】図６のＬは汚濁水バイパス切り換えレベル
を示しており、Ｌを１２５０ｐｐｂを汚濁水のバイパス
切り換えレベルとした例が示してある。従って、濃度が
１２５０ｐｐｂに達するまでは、図２に示すように、電
磁弁２０が動作して、濃度の高く、濁度測定部Ｂのセル
６の汚染率の高い汚濁水をドレイン１９に排出する。す
なわち、１２５０ｐｐｂ以上の濃度の場合には濁度測定
部Ｂのセル６を通らず電磁弁２０を介してバイパス路か
らドレン１９し、１２５０ｐｐｂより下がった状態にな
ると、図１に示すように、電磁弁２０によってバイパス
路を閉じ試料液が濁度測定部Ｂのセル６を通り測定を行
うようになっている。

【００２９】脱泡槽Ｄは液切り換え部Ａから流入した試
料液が一旦溜められ液中に含まれる泡の脱泡をおこなう
もので、濁度測定部Ｂ内への泡の混入による濁度測定誤
差の低減を可能にするものであり、試料液を脱泡槽Ｄを
構成する容器上部から流入させ、底部から排出するよう
になっており、試料液が所定量以上供給された場合には
溢流してドレインする流路が設けられている。

【００３０】そして、例えば、液切り換え部Ａで切り換
えられた試料液（サンプル水）は、汚濁水検出部Ｃを経
て脱泡槽Ｄに入り、泡のないサンプル水が電動弁１７を
へて濁度測定部Ｂのセル６に入り、電磁弁１８を経て排
出されるようになっている。セルをバイパスするバイパ
ス路を含む試料液の供給排出路Ｅは、液切り替え部Ａ、
汚濁水検出部Ｃ、脱泡槽Ｄ、濃度測定部Ｂ、ドレイン１
９を結ぶ濁度測定時の流路と、汚濁水検出部Ｄの後段と
ドレイン１９とを結び電磁弁２０を有する流路、濁度測
定部Ｂの供給口７に設けられている電動弁１７の前段及
び及び排出口８に設けられている電磁弁１８の後段との
間を電磁弁２１を介してバイパスするバイパス路、さら
には、脱泡槽Ｄのオーバーフロー用流路から構成されて
いる。

【００３１】そして、電磁弁２０を開くことにより液切
り換え部Ａから流入した試料液を濁度測定部Ｂをバイパ
スしてドレイン１９することができ、また、電動弁１７
と電磁弁１８とを閉じ、電磁弁２１を開けば、脱泡槽Ｄ
内の試料液を濁度測定部Ｂをバイパスしてドレイン１９
することができる。

【００３２】制御系Ｆは、液切り換え部Ａの電動弁１６
１、１６２、１６３…の切り換えの実施、汚濁水検出部
Ｃの検出結果、液切り換え部Ａにおける電動弁１６１、
１６２、１６３…の切り換えに応じて、電磁弁２０、１
８、２１、電動弁１７の開閉制御を行うものである。

【００３３】また、試料液の切り換えに当たっては、制
御系Ｆによる制御信号により、例えば、電動弁１６１を
閉じ電動弁１６２を開くのに従って電動弁１７及び電磁
弁１８を閉じ、それと同時に電磁弁２１を開いて脱泡槽
Ｄ内の前回の試料液を電磁弁２１を有するバイパス路を
通してドレイン１９して排出するようになっている。そ
して脱泡槽Ｄ内の前回の試料液が排出した段階におい
て、制御系Ｆの制御信号により電動弁２１を閉じ、電動
弁１７及び電磁弁１８を開けば、濁度測定部Ｂは電動弁
１６２を通過した試料液の濁度の測定状態になる。

【００３４】以上のプロセス濁度計、例えば、鉄濃度モ
ニタにおいては、蒸気タービン内の分解清掃後、起動時
クリーンアップの水質連続測定の際には、最初、高濃度
の試料液が送給されるが、この試料液は汚濁水検出部Ｃ
に達するとその濃度が測定され、その測定値がこの汚濁
水検出部Ｃにあらかじめ設定されている所定の濃度と比
較され、所定の濃度以上の場合には、その測定結果が制
御系Ｆに送られ、制御系Ｆは濁度測定部Ｂの給水口７及
び排水口８に設けられている電動弁１７及び電磁弁１８
を開く信号を送り、高濃度の試料液はドレン１９され濁
度測定部Ｂのセル６を通過しないようにする（図２参
照）。

【００３５】時間の経過とともに、試料液の濃度が薄く
なり低濃度になると、汚濁水検出部Ｃの測定値は所定の
濃度より小さくなるので、この段階になると、制御系Ｆ
からの制御信号により電磁弁２０を閉じ、かつ濁度測定
部Ｂの給水口７前段の電動弁１７及び排水口８後段の電
磁弁１８を開かれるので、濁度測定部Ｂによる試料液の
濁度測定が行われる（図１参照）。

【００３６】従って、濁度測定部Ｂのセル６に送給され
るのは、常に所定の低濃度の試料液のみで高濃度の試料
液は送給されないので、濁度測定部Ｂのセル６の汚染を
押さえることができる。

【００３７】汚濁水検出部の濃度測定手段は、あるレベ
ルの検出が可能であればよく、測定精度の高いものを用
いる必要がないので、例えば、カセットタイプの構造と
して簡単に交換容易な構造とすることもでき、取り外さ
れ、外部で容易に清掃できる構造とすることができるの
で、保守作業上の取扱も容易である。

【００３８】本発明のプロセス濁度計は、濁度測定部Ｂ
の前段に汚濁水検出部Ｃを設けることによって、濁度測
定部Ｂのセル６内の汚れを著しく減少させることがで
き、セル６内の清掃を従来の１／５に減らすことでき
た。

【００３９】また、このプロセス濁度計で多系統からの
試料液を選択的に切り換えるには、制御系９からの指令
によって電動弁１６１、１６２、１６３…を選択的に切
り換えて行われる。すなわち、電動弁１６１が開かれサ
ンプル水Ｓ₁が選択されている場合、濁度測定部Ｂのセ
ル６で濁度測定されてドレイン１９から排出されるが、
次のサンプル水Ｓ₂を選択するためにはサンプルＳ₁水の
残りが排出されなければならず、そのために時間が掛か
る。特に、脱泡槽Ｄ及び供給排出路を構成する配管の残
水の排出に時間がかかる。そこで、このプロセス濁度計
では、サンプル水Ｓ₁の測定が終了し液切り換え部Ａの
電動弁を切り換えるのと同期して、制御系９から電磁弁
２１に信号を送り、電磁弁２１を開き、脱泡槽Ｄ内の試
料液をバイパスして排水して切り換える時間を短縮する
ことができるようになっている。図３はこの場合の試料
液の流れを示すもので、濁度検出部Ｂの給水口７の前段
の電動弁１７及び排水口８の後段の電磁弁１８は閉じら
れ、電磁弁２１が開かれ、脱泡槽Ｄ内の試料液はバイパ
ス路を介してドレイン１９される。そして、所定時間経
過して、脱泡槽Ｄ内のサンプル水Ｓ₁が排出された段階
で電磁弁２１が閉じられ、電動弁１７及び電磁弁１８が
開かれ、濁度検出部Ｂによる濁度の測定が可能になる。

【００４０】このように脱泡槽Ｄを直接ドレン１９に結
ぶバイパスを設けることによって、脱泡槽Ｄ内に残存す
る試料液を５倍も早く排出することが可能となり、迅速
に新しい試料液の交換することができ、それによって試
料液の切り換え時間が１／５に減少した。

【００４１】以上の実施の態様においては、汚濁水検出
部Ｃと液切り換え部Ａ及び脱泡槽Ｄとを有する濁度計に
ついて説明したが、液切り換え部Ａ及び脱泡槽Ｄを有し
ないものにおいて汚濁水検出部Ｃを設ける場合にも、ま
た、汚濁水検出部Ｃを有しないものにおいて液切り換え
部Ａ及び脱泡槽Ｄを設ける場合にも、バイパス路を設け
ることによる作用、効果は同様であることは明らかであ
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、微粒体の懸濁する試料液用の
セルに光束を照射し、入射光に対する透過光又は散乱光
の比率から試料液の濁度を求める、例えば、鉄濃度モニ
タのような濁度計において、濁度計のセル内洗浄の回数
を減少させ、保守管理の負担の軽減を可能とし、多系統
からの試料液を切り換えて計測する際の切り換え時間の
短縮を可能とするもので、産業上の効果の大なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプロセス濁度計の実施の態様の鉄濃度
モニタにおける系統説明図である。

【図２】図１の鉄濃度モニタのバイパス時の試料液の流
れの状態を示す系統説明図である。

【図３】図１の鉄濃度モニタの試料液切り換え時におけ
るバイパス時の試料液の流れの状態を示す系統説明図で
ある。

【図４】従来用いられている鉄濃度モニタの概略構成図
である。

【図５】本発明の原理を説明するための濃度と透過光率
との関係図である。

【図６】本発明の原理を説明するための濃度と時間との
関係図である。

【符号の説明】

１…光源、２…コンデンサレンズ、３…ピンホール、４
…コリメータレンズ、５…フィルタ、６…セル、７…給
水口、８…排水口、９…集光レンズ、１０…透過光検出
器、１１、１２…散乱光検出器、１３…増幅器、演算
器、１４…表示メータ、１５…ガラス窓、１６１、１６
２、１６３… …電動弁、１７…電動弁、１８…電磁
弁、１９…ドレイン、２０、２１…電磁弁、Ａ…液切り
換え部、Ｂ…濁度測定部、Ｃ…汚濁水検出部、Ｄ…脱泡
槽、Ｅ…バイパス路を含む試料液の供給排出路、Ｆ…制
御系。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粒体が高濃度から低濃度の範囲で懸濁
   する液が試料液として供給される試料液用のセルと、該
   セルに光束を照射し、入射光に対する透過光又は散乱光
   の比率を求め前記試料液の濁度を求める濁度測定手段
   と、前記セルに対する前記試料液の供給、排出を行う試
   料液給排路とを有するプロセス濁度計において、前記試
   料液を前記セルをバイパスしてドレインさせるバイパス
   路と、前記試料液を供給する前記試料液給排路の前記セ
   ルの前段に設けられ前記試料液の濃度を測定する汚濁度
   測定手段と、該汚濁度測定手段の測定結果と所定の濃度
   との大小関係を判定し自動的に前記バイパス路の開閉を
   行う制御手段とを有していることを特徴とするプロセス
   濁度計。
2. 【請求項２】 前記汚濁度測定手段が、発光ダイオード
   とフォトセルの組合せよりなり、交換容易になっている
   請求項１に記載されているプロセス濁度計。
3. 【請求項３】 前記プロセス濁度計が鉄濃度モニタであ
   る請求項１又は２に記載されているプロセス濁度計。
4. 【請求項４】 微粒体が懸濁する液が試料液として供給
   される試料液用のセルと、該セルに光束を照射し、入射
   光に対する透過光又は散乱光の比率を求め前記試料液の
   濁度を求める濁度測定手段と、多系統から前記液を選択
   切り換え前記セルに供給する液切り換え手段と、前記セ
   ルに対する前記試料液の供給、排出を行う試料液給排
   路、及び前記セルの前段に設けられ、該セルに供給され
   試料液中に含まれるガスの除去低減用の脱泡手段とを有
   するプロセス濁度計において、前記セルの脱泡手段をバ
   イパスして前記液を排出するバイパス路と、前記液切り
   換え手段の切り換えに同期して、前記バイパス路を開
   き、前記脱泡手段内の前記試料液を排出する制御手段と
   を有していることを特徴とするプロセス濁度計。
5. 【請求項５】 前記プロセス濁度計が鉄濃度モニタであ
   る請求項４に記載されているプロセス濁度計。