KR102561382B1 - 응집 상태 모니터링 센서 - Google Patents

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Abstract

발광부 및 수광부를 향하여 기체를 분출시키는 분출부의 폐색이 방지되어, 안정적인 모니터링이 실시되는 응집 상태 모니터링 센서가 제공된다. 응집 상태를 계측하는 계측 영역 (S) 을 향하여 레이저광을 조사하는 발광부 (3) 와, 그 발광부 (3) 의 광축 방향과 교차 방향으로 산란된 광을 수광하는 수광부 (4) 를 갖는 응집 상태 모니터링 센서에 있어서, 발광부 (3), 수광부 (4) 를 향하여 노즐 (21, 31) 로부터 공기를 분출시켜 세정을 실시한다. 세정기끼리의 사이에 노즐 (21, 31) 에 소량의 공기를 공급하여 플록 등의 퍼지를 실시한다.

Description

응집 상태 모니터링 센서
본 발명은, 응집 처리액 중의 응집 상태를 측정하기 위한 응집 상태 모니터링 센서에 관련된 것으로서, 특히 수중에 광을 조사하고, 산란광을 수광하여 응집 상태를 측정하는 응집 상태 모니터링 센서에 관한 것이다.
레이저광을 수중을 향하여 발광하고, 수중의 플록 등에 의해 산란되는 산란광을 수광하여 응집 상태를 측정하는 응집 상태 모니터링 센서가 특허문헌 1 에 기재되어 있다.
이 응집 상태 모니터링 센서는, 검출에 레이저나 LED 와 같은 광을 사용하기 때문에, 광의 광로를 확보하는 것이 중요하고, 그 때문에 간헐적으로 발광부 및 수광부에 부착되는 SS 성분을 제거하기 위한 세정을 실시하는 것이 필요해진다.
이 세정을 실시하기 위해, 발광부 및 수광부를 향하여 분출부로부터 공기를 미리 설정한 타이밍에서 분출시켜, 발광부·수광부를 세정하는 것이 실시되고 있다.
그러나, 응집 상태 모니터링 센서의 검출부 (프로브) 는 항상 수중에 침지되어 있는 점에서, 분출부에 대한 공기 공급 정지시에 물이 그 분출부에 들어가, 플록 등이 생성되어 분출부를 폐색시키는 경우가 있다.
즉, 분출부에 들어간 물에는, SS 성분과 첨가된 응집제가 함유되기 때문에, 분출부 내부에 체류하는 동안에 응집 반응에 의해 응집물이 발생한다. 이 응집물은, 세정시 (공기 분출시) 에 분출부로부터 배출되지 않는 한, 분출부 내부에 잔류하고, 시간의 경과와 함께 응집물량이 증가하고, 분출부 내에서 응고되거나 고착되거나 하여, 분출부로부터의 공기 분출량이 점차 감소한다. 이로써, 발광부 및 수광부의 세정이 불충분해진다.
분출부 내로부터 응집물을 배출하기 위해, 세정시의 공기 토출 압력을 증가시키면, 분출된 공기나 기액 혼상류 (混相流) 가 발광부나 수광부에 강하게 부딪혀, 발광부나 수광부가 손상될 우려가 있다. 공기의 토출 시간을 길게 하거나, 세정 빈도를 많게 하는 등의 대책도 생각할 수 있지만, 이 경우, 그만큼 응집 상태 모니터링 센서에 의한 계측 시간이 짧아진다.
일본 공개특허공보 2002-195947호
본 발명은, 발광부 및 수광부를 향하여 기체를 분출시키는 분출부의 폐색이 방지되어, 안정적인 모니터링이 실시되는 응집 상태 모니터링 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 응집 상태 모니터링 센서는, 응집 상태를 계측하는 계측 영역을 향하여 광을 조사하는 발광부와, 그 발광부의 광축 방향과 교차 방향으로 산란된 광을 수광하는 수광부와, 그 발광부를 향하여 기체를 분출시키는 발광부용 세정 노즐과, 그 수광부를 향하여 기체를 분출시키는 수광부용 세정 노즐과, 각 노즐로부터의 기체 분출을 제어하는 제어 수단을 갖는 응집 상태 모니터링 센서에 있어서, 그 제어 수단은, 그 발광부용 노즐로부터 발광부를 향하여 기체를 분출시키거나, 또는 그 수광용 노즐로부터 수광부를 향하여 기체를 분출시키는 세정기와, 그 세정기끼리의 사이에 있어서 그 노즐로부터 세정기보다 저유속으로 기체를 유출시키는 퍼지기를 실시하도록 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 노즐에는 각각 전자 밸브를 통하여 기체가 공급되고, 상기 세정기의 세정 간격에 대한 퍼지기의 간격이 5 ∼ 20 ％ 이다.
본 발명의 응집 상태 모니터링 센서에서는, 분출부로부터 기체를 분출시켜 발광부 및 수광부를 세정하는 세정기끼리의 사이에서, 소량의 기체를 그 분출부에 공급하여, 분출부 내의 물이나 플록을 퍼지 (배출) 한다. 이로써, 분출부에 있어서의 응집물의 생성, 성장이 방지되어, 세정기에 있어서 발광부 및 수광부를 충분히 세정할 수 있다.
퍼지시의 분출부에 대한 기체 공급 시간은 짧고, 분출부로부터의 배출 기체 등이 발광부, 수광부에 강하게 부딪히는 경우는 없다. 또, 퍼지기는 단시간이기 때문에, 응집 상태 모니터링 센서의 계측기도 거의 감소하지 않는다.
도 1a 는 실시형태에 관련된 응집 상태 모니터링 센서의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 1b 는 그 작동을 나타내는 타이밍 차트이다.
이하, 도 1a, 1b 를 참조하여 실시형태에 대해 설명한다.
응집 상태 모니터링 센서를 구성하는 프로브 (1) 는, 케이싱 (2) 의 선단측에, 응집 처리액 (응집제가 첨가되어 필요에 따라 교반된 액) 의 계측 영역 (S) 을 향하여 레이저광을 조사하는 발광부 (3) 가 형성되어 있다. 또, 수광 광축을 그 발광부 (3) 의 발광 광축과 직교 방향으로 한 수광부 (4) 가 그 계측 영역 (S) 에 면하여 형성되어 있다. 발광부 (3) 및 수광부 (4) 의 전면 (前面) 에는 각각 투명 플레이트 (3a, 4a) 가 설치되어 있고, 각 투명 플레이트 (3a, 4a) 의 둘레 가장자리부는 수밀적으로 시일되어 있다.
프로브 (1) 내에는, 발광 회로 (5), 검파 회로 (6) 및 계측 회로 (7) 가 설치되어 있다. 계측 회로 (7) 는, 타이밍 회로 (8), A/D 변환부 (9), 연산부 (10) 등을 갖는다.
특허문헌 1 과 동일하게, 발광부 (3) 로부터 계측 영역 (S) 에 조사된 레이저광이 계측 영역 (S) 내의 입자에 의해 산란되고, 이 산란광이 수광부 (4) 에서 수광되고, 이 수광 강도에 기초하여 응집 상태가 계측된다.
발광 회로 (5) 는, 타이밍 회로로부터의 신호에 따라 발광부에 일정한 변조 주파수를 가진 전기 신호를 보내어, 레이저 발광을 실시시킨다. 발광부 (3) 는, 발광 회로 (5) 로부터의 신호에 의해, 레이저를 발광한다. 수광부 (4) 는, 레이저광이 수중의 현탁물에 부딪혀 발생한 산란광을 받아, 전기 신호로 변환시킨다. 검파 회로 (6) 는, 수광부 (4) 로부터의 전기 신호로부터 변조 성분을 제거하고, 산란광 강도에 따른 수광 전압을 출력한다.
계측 회로 (7) 는, 발광 회로 (5) 에 발광을 위한 신호 (특정한 주파수 변조파) 를 송신함과 함께, 검파 회로 (6) 로부터의 신호를 디지털 신호로 변환시키고, 논리 연산하여 응집에 관한 정보를 출력한다.
프로브 (1) 의 선단부에는, 노즐 하우징 (12) 및 밸브 하우징 (13) 이 장착되어 있다. 노즐 하우징 (12) 은, 계측 영역 (S) 을 사이에 두고 수광부 (4) 와 반대측에 배치되어 있다. 노즐 하우징 (12) 에는, 발광부 (3) 의 투명 플레이트 (3a) 를 향하여 기포를 분출하여, 그 투명 플레이트 (3a) 를 기액 혼합류로 세정하기 위한 노즐 (31) 과, 수광부 (4) 의 투명 플레이트 (4a) 를 향하여 기포를 분출하여, 그 투명 플레이트 (4a) 를 기액 혼합류로 세정하기 위한 노즐 (21) 이 형성되어 있다.
노즐 (21, 31) 은, 각각 챔버 (22, 32), 배관 (23, 33), 전자 밸브 (24, 34) 및 배관 (25, 35) 을 개재하여 급기 배관 (42) 에 연결되어 있다. 급기 배관 (42) 은, 보안 밸브 (41) 및 플렉시블 호스 (40) 를 개재하여 컴프레서 (도시 생략) 등의 압축 공기 공급원에 연결되어 있다.
전자 밸브 (24, 34) 는, 밸브 제어 회로 (50) 에 의해 제어된다. 또한, 이 밸브 제어 회로 (50) 는, 상기 계측 회로 (7) 와 동일한 회로 기판에 탑재되어도 된다.
전자 밸브 (24) 의 개폐 제어에 대해 도 1b 를 참조하여 설명한다.
시각 t1 ∼ t2 사이 (세정기) 에서 전자 밸브 (24) 가 개방으로 되어, 수광부 (4) 의 투명 플레이트 (4a) 를 기액 혼합류로 세정한다. 시각 t2 에서 전자 밸브 (24) 가 폐쇄로 된 후, 시각 t3 ∼ t4 사이 (퍼지기) 에서 전자 밸브 (24) 가 단시간만 개방으로 되어, 챔버 (22) 및 노즐 (21) 내에 들어간 물 (SS 를 함유한다) 을 계측 영역 (S) 으로 밀어내어 퍼지한다.
시각 t1, t2 사이의 시간은, 통상적으로 2 ∼ 10 Sec 특히 3 ∼ 5 Sec 정도가 바람직하다. 세정기 (시각 t1 ∼ t2 사이의 세정) 는, 5 ∼ 60 min 에 1 회 특히 10 ∼ 20 min 에 1 회 정도의 빈도로 실시되는 것이 바람직하다.
시각 t3 ∼ t4 사이의 퍼지기의 시간은 6 ∼ 50 mSec 특히 8 ∼ 15 mSec 정도가 바람직하다. 퍼지기는, 0.5 ∼ 5 min 에 1 회 특히 1 ∼ 2 min 에 1 회 정도의 빈도로 실시되는 것이 바람직하다.
전자 밸브 (34) 의 개폐도 상기와 동일하게 하여 실시되는 것이 바람직하다.
전자 밸브 (34) 를 개방으로 하여 발광부의 투명 플레이트 (3a) 를 세정하는 타이밍은, 투명 플레이트 (4a) 의 세정 타이밍과 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 노즐 (21) 및 챔버 (22) 의 퍼지기와 노즐 (31) 및 챔버 (32) 의 퍼지기는, 중첩되어도 되고, 어긋나도 된다.
전술한 바와 같이, 시각 t1 ∼ t2 사이에서 공기를 분출시킨 후, 전자 밸브 (24 또는 34) 가 폐쇄로 되면, 시간의 경과와 함께, 노즐 (21 또는 31) 혹은 또한 챔버 (22, 32) 내에는 점차 물이 침입한다. 그리고, 곧 침입한 수중의 SS 성분과 용해되어 있는 약품 (응집제) 에 의해 응집물 (플록) 이 노즐 (21, 31) 내나 챔버 (22, 32) 내에서 형성된다. 이 플록이 노즐 (21, 31) 의 직경보다 커질 때까지 성장하면, 세정시의 압축 공기 토출 저항이 증가한다.
이 실시형태에서는, 세정기끼리의 사이에서 퍼지기를 실시함으로써, 노즐 (21, 31) 이나 챔버 (22, 32) 내의 체류수나 플록을 영역 (S) 으로 퍼지하므로, 노즐 (21, 31) 로부터의 공기 토출 저항의 증대가 방지되어, 장기간에 걸쳐서 안정적으로 계측 (모니터링) 을 실시할 수 있다. 또, 퍼지기는 짧고, 그 빈도도 적으므로, 모니터링이 충분히 실시된다. 또, 퍼지기는 짧으므로, 퍼지기에 노즐 (21, 31) 로부터 유출되는 유체 속도는 작아, 토출 유체가 플레이트 (3a, 4a) 에 부딪히는 경우는 전혀 또는 거의 없어, 플레이트 (3a, 4a) 가 손상 내지 마모되는 경우는 없다.
상기 실시형태에서는, 퍼지 동작을 전자 밸브의 극히 얼마 안되는「개방」시간에 의해 실현하고 있지만, 세정용의 공기 유로에 저항물을 형성하거나, 별도 세정용의 압력 유로를 추가하거나 하는 방법으로 실현하는 것도 가능하다. 그러나, 이들 방법에서는, 본 발명에 비해 구조가 복잡해지고, 또 제조 비용도 상승할 것이 예측되기 때문에, 본 발명의 쪽이 우위성은 분명하다.
상기 실시형태는 본 발명의 일례이며, 본 발명은 상기 이외의 구성으로 되어도 된다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은, 2018년 9월 20일자로 출원된 일본 특허출원 2018-176276호에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1 : 프로브
2 : 케이싱
3 : 발광부
3a, 4a : 투명 플레이트
4 : 수광부
21, 31 : 노즐
24, 34 : 전자 밸브

Claims (5)

  1. 응집 상태를 계측하는 계측 영역을 향하여 광을 조사하는 발광부와,
    상기 발광부의 광축 방향과 교차 방향으로 산란된 광을 수광하는 수광부와,
    상기 발광부를 향하여 기체를 분출시키는 발광부용 세정 노즐과,
    상기 수광부를 향하여 기체를 분출시키는 수광부용 세정 노즐과,
    각 노즐로부터의 기체 분출을 제어하는 제어 수단을 갖는 응집 상태 모니터링 센서에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 발광부용 세정 노즐로부터 발광부를 향하여 기체를 분출시키거나, 또는 상기 수광부용 세정 노즐로부터 수광부를 향하여 기체를 분출시키는 세정기와,
    상기 노즐 내의 물 또는 플록을 퍼지하기 위하여, 상기 세정기끼리의 사이에 있어서 상기 노즐로부터 세정기보다 저유속으로 기체를 유출시키는 퍼지기를 실시하도록 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 응집 상태 모니터링 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 노즐에는 각각 전자 밸브를 통하여 기체가 공급되고, 상기 세정기의 세정 간격에 대한 퍼지기의 간격이 5 ∼ 20 % 인, 응집 상태 모니터링 센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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