JP4663586B2 - Liquid concentration measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、上下水道や河川の汚泥、パルプ製造を含む一般産業の製造工程等で発生する懸濁物質のような、液体中に含まれる固形物、粒子、コロイド状物質等の濃度(液体濃度)を測定する液体濃度測定装置に関する。 The present invention relates to concentrations of solids, particles, colloidal substances, etc. contained in liquids, such as suspended substances generated in general industrial manufacturing processes including water and sewage systems, river sludge, and pulp manufacturing. ) For measuring liquid concentration.
この種の液体濃度測定装置の測定原理としては、マイクロ波式や超音波減衰式等に加え、光学式が知られている。光学式の液体濃度測定装置は、光透過率式と散乱光演算式に大別される。また、散乱光演算式は前方散乱光演算式と後方散乱光演算式に分類される。 As a measurement principle of this type of liquid concentration measurement apparatus, an optical method is known in addition to a microwave method, an ultrasonic attenuation method, and the like. Optical liquid concentration measuring devices are roughly classified into a light transmittance formula and a scattered light calculation formula. The scattered light calculation formula is classified into a forward scattered light calculation formula and a back scattered light calculation formula.
後方散乱光演算式の液体濃度測定装置は、例えば特許文献1〜3に記載されているように、発光素子と受光素子を並べて配置した検出部を備え、散乱光の強度により液体中の汚泥等の濃度を測定する。図7に示すように、従来の後方散乱光演算式の液体濃度測定装置では、検出部1は例えば配管2を流れる被測定流体の流れの方向Fに対して平行に配置されている。液体の種類、濃度等により異なるが、被測定流体中に含まれる汚泥等の固形物、被測定流体からの析出物等が、検出部1に付着して層を形成して覆い隠してしまう場合がある。この場合、発光素子からの光の放射や、被測定流体からの散乱光の受光素子による受光を妨げることにより、濃度測定の精度低下や測定不能を招く。
As described in
検出部1への付着物に対する対策として、図8に示す自動洗浄機構5が知られている。この例では、液体濃度測定装置6のケーシング7は、ケーシング本体7aと、このケーシング本体7aから延びて先端に検出部1を備えるロッド状部7bとを備える。ロッド状部7bは、検出部1が配管2内に配置されるように配管2からの分岐管8に差し込まれている。ケーシング本体7aはボールバルブ9とシール部10を介して分岐管8に取り付けられている。自動洗浄機構5は検出部1の付近で配管2に開口する洗浄管11を備え、この洗浄管11から高圧の洗浄水12を吹き付けることで検出部1から付着物を剥離させて洗い流す。
An automatic cleaning mechanism 5 shown in FIG. 8 is known as a countermeasure against the deposits on the
しかし、図8に示す自動洗浄機構5では液体濃度測定装置6による測定動作を停止した状態で洗浄動作を行う必要がある。そのため、特に付着物の量が多い場合には、洗浄動作の間隔を短く設定して頻繁に測定を中断する必要が生じ、洗浄水も多量に必要となる。また、効果的な洗浄を行うには配管2内の圧力よりも十分に高い圧力で多量の洗浄水12を検出部1に吹き付ける必要があるが、洗浄水の圧力や量が不足し検出部1を適切に洗浄できない場合がある。例えば、洗浄水12を噴射することで配管2内の被測定液体3の濃度が低下するので、用途や運転条件によっては噴射に使用できる洗浄水12の量が制限される。また、配管2に自動の仕切弁が設けられている等の理由で配管2内の流量が制限されるために、十分な量の洗浄水12を噴射できない場合もある。
However, in the automatic cleaning mechanism 5 shown in FIG. 8, it is necessary to perform the cleaning operation while the measurement operation by the liquid concentration measuring
図8に示す洗浄機構で効果的に洗浄できない場合には、検出部1から付着物を拭き取る作業を頻繁に行う必要がある。具体的には、作業者が分岐管8から液体濃度測定装置6のロッド状部7bを引き抜き、検出部1に付いた付着物を手作業で取り除く必要がある。しかし、人手による作業は非常に煩雑であるだけでなく、拭き取り作業中は測定動作を停止する必要がある。
When the cleaning mechanism shown in FIG. 8 cannot be used for effective cleaning, it is necessary to frequently perform an operation of wiping off the deposits from the
以上のように従来のこの種の液体濃度測定装置では、検出部1を効果的に洗浄して付着物を除去することが困難であるため、長期間の連続した濃度測定の実現は困難である。
As described above, in this type of conventional liquid concentration measurement device, it is difficult to effectively clean the
前記従来の液体濃度測定装置における問題に鑑み、本発明は簡易な構成で効果的に検出部への汚泥等の付着を防止し、長期間の連続した濃度測定を実現可能とすることを課題とする。 In view of the problems in the conventional liquid concentration measuring device, the present invention has an object of effectively preventing sludge and the like from adhering to the detection unit with a simple configuration and realizing continuous concentration measurement for a long period of time. To do.
種々の試験等の結果、液体濃度測定装置6の検出部1付近への付着物13の付着には一定の傾向があることを本発明者は新たに見出した。具体的には、図9に示すように付着物13はロッド状部7bの先端のうち主として被測定流体の流れ方向Fの下流側を向いた部分に付着し、その結果検出部1が付着物13で覆われる。しかし、ロッド状部7bの先端であっても被測定流体の流れ方向Fの上流側を向いた部分への付着物13の付着は極めて少ない。本発明はかかる新たな知見に基づいてなされたものである。
As a result of various tests and the like, the present inventor newly found that there is a certain tendency for the
本発明は、被測定流体が流れる配管内に配置され、前記被測定流体に光を照射する発光部と、前記被測定流体中に含まれる固形物等で反射された散乱光が入射する受光部とが設けられた検出部を備える液体濃度測定装置であって、前記配管内に差し込まれたロッド状部の先端に前記検出部が設けられ、前記ロッド状部の先端は半球状であり、前記検出部は、凸面状であり、前記被測定流体の流れ方向の上流側を向き、かつ前記被測定流体の流れ方向に対して傾斜している、液体濃度測定装置を提供する。
The present invention is arranged in a pipe through which a fluid to be measured flows, and a light emitting unit that irradiates light to the fluid to be measured, and a light receiving unit that receives scattered light reflected by a solid substance or the like contained in the fluid to be measured A liquid concentration measuring device comprising a detection part provided with the detection part provided at the tip of a rod-like part inserted into the pipe, the tip of the rod-like part being hemispherical, detector is a convex surface shape, the orientation of the upstream side in the flow direction of the fluid to be measured, and the inclined with respect to the flow direction of the fluid to be measured, to provide a liquid density measurement device.
検出部は被測定流体の流れ方向の上流側を向いているので、汚泥等の付着を効果的に防止できる。換言すれば、検出部は高い自己洗浄機能を有し、汚泥等の付着物の付着が極めて少ない。この自己洗浄機能は、流れ方向の上流側を向いた検出部に対し、被測定流体の流れが比較的高い速度を維持した状態で衝突することによると推察される。また、検出部は被測定流体の流れ方向に対して傾斜しているので、被測定流体中の夾雑物等が検出部で捕捉されたとしても、被測定流体の流れによって押し流されて速やかに検出部から離脱する。換言すれば、検出部に夾雑物が引っ掛かった状態が継続するのを防止できる。 Since the detection unit faces the upstream side in the flow direction of the fluid to be measured, adhesion of sludge and the like can be effectively prevented. In other words, the detection unit has a high self-cleaning function, and deposits such as sludge are extremely small. This self-cleaning function is presumed to be due to the collision of the flow of the fluid to be measured while maintaining a relatively high velocity against the detection unit facing the upstream side in the flow direction. In addition, since the detection unit is inclined with respect to the flow direction of the fluid to be measured, even if foreign matter in the fluid to be measured is captured by the detection unit, it is quickly detected by being swept away by the flow of the fluid to be measured. Leave the club. In other words, it is possible to prevent the state in which the foreign substance is caught on the detection unit from continuing.
本発明の液体濃度測定装置では、検出部を被測定流体の流れ方向の上流側に向けるという簡易な構成で効果的に検出部への付着を防止でき、長期間の連続した濃度測定が可能である。 In the liquid concentration measuring apparatus of the present invention, the detection unit can be effectively prevented from adhering to the detection unit with a simple configuration in which the detection unit is directed upstream in the flow direction of the fluid to be measured, and continuous concentration measurement for a long period of time is possible. is there.
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1から図3は、本発明の実施形態に係る液体濃度測定装置6を示す。なお、これらの図面において、図7から図9に示す従来の液体濃度測定装置6と同一の要素には同一の符号をしている。
1 to 3 show a liquid concentration measuring
図3を参照すると、ケーシング本体7a内には、発光ダイオード等の発光素子21、発光素子21を駆動するための発光回路22、フォトダイオード等からなり光電変換を行う受光素子23、及び受光素子23を駆動するための受光回路24が収容されている。発光素子21が放射する光を被測定流体3まで導くために、光ファイバ等からなる出力側導波部26が設けられている。この出力側導波部26は発光素子21からロッド状部7bの先端まで延びており、ロッド状部7bの先端面で露出した出力側導波部26の端面は発光部28として機能する。また、被測定流体3中の粒子29により散乱した散乱光を受光して受光素子23に導くために、光ファイバ等からなる入力側導波部27が設けられている。この入力側導波部27は受光素子23からロッド状部7bの先端まで延びており、ロッド状部7bの先端面で露出して入力側導波部27の端面は受光部30として機能する。受光回路24と発光回路22はケーブル31により変換回路、演算回路等を含む外部回路(図示せず)に接続されている。発光部28から被測定流体3中に光が照射され、被測定流体3中に浮遊する固形物ないしは粒子29で反射された後方散乱光は受光部30に入射する。受光素子23によって散乱光の強度が検出され、この強度が所定の演算により濃度に換算される。
Referring to FIG. 3, in the
図2A,Bを参照すると、被測定流体3が流れる配管2内に配置されているロッド状部7bの半球状の最先端部7cには、円形の平面からなる検出部1が設けられている。検出部1の中央には受光部30が配置され、その周囲には受光部30を中心とする円周上に間隔をあけて6個の発光部28が配置されている。
Referring to FIGS. 2A and 2B, the
図2Aに最も明瞭に示すように、検出部1は被測定流体3の流れ方向Fの上流側を向き、かつ流れ方向Fに対して傾斜するように配置されている。流れ方向Fに対する検出部1の傾き角度θは特に限定されないが、例えば30〜60度程度に設定される。また、本実施形態では、検出部1はロッド状部7bの最先端部7cのうち流れ方向Fの半分よりも上流側(図2Aにおいてロッド状部7bの中心軸Lよりも右側)に収まるように設けられている。さらに、本実施形態では検出部1は被測定流体3の流れ方向Fに対して正対している。換言すれば、図2Bで示すように流れ方向Fの上流側から見ると、検出部1の法線N(図2A参照)がロッド状部7bの中心軸Lと一致している。しかし、検出部1は図2Bにおいて矢印Yで示すように中心軸L回りに若干回転させた姿勢に設定してもよい。また、本実施形態ではロッド状部7bの先端のうち半球状の最先端部7cのみが配管2の内面に位置しているが、図2Cに示すように最先端部7cのみでなく最先端部7cよりも基端側の部位のロッド状部分7bが配管2の内面に露出していてもよい。
As most clearly shown in FIG. 2A, the
検出部1は被測定流体3の流れ方向Fの上流側を向いているので、被測定流体3に含まれる汚泥等の付着を効果的に防止できる。換言すれば、検出部1は高い自己洗浄機能を有し、汚泥等の付着物の付着が極めて少ない。このように、本実施形態の液体濃度測定装置6は、検出部1を被測定流体3の流れ方向Fの上流側を向けるという極めて簡易な構成により検出部1への汚泥等の付着を効果的に防止する自己洗浄機能を実現している。従って、長期間にわたって検出部1の手作業により払拭作業等を行うことなく連続的に被測定流体3の濃度測定を実行できる。
Since the
検出部1の自己洗浄機能は、流れ方向Fの上流側を向いた検出部1に対して被測定流体3の流れが比較的高い速度を維持した状態で衝突することによるものであると推察される。従って、前述のように検出部1をロッド状部7bの最先端部7cのうち流れ方向Fの半分よりも上流側(図2Aにおいてロッド状部7bの中心軸Lよりも右側)に収まるように設け、検出部1に対して高速の被測定流体3を確実に衝突させる必要がある。換言すれば、検出部1は流れ方向Fの上流側から見た場合に(図2B参照)、その全体が見えるように設ける必要がある。
The self-cleaning function of the
検出部1は被測定流体3の流れ方向Fに対して傾斜している。そのため、被測定流体3中の夾雑物等が検出部で捕捉されたとしても、被測定流体3の流れによって押し流されて速やかに検出部1から離脱する。このように、検出部1は被測定流体3の流れ方向Fに対して傾斜させることで、検出部1への夾雑物等の引っ掛かりを効果的に防止できる。その結果、検出部1に夾雑物が引っ掛かった状態が継続し、それに起因して測定精度が低下たり測定不能となるのを防止できる。
The
図4A,Bは、本実施形態の液体濃度測定装置6を連続使用する試験に供した後のロッド状部7bの最先端部7cへの汚泥の付着状況を示す。試験条件としては、内径100mmの円管からなる配管2中に被測定液体3として重力濃縮汚泥を15m3/h流し、約2週間連続使用した。これら図4A,Bより明らかなように、ロッド状部7bの最先端部7cのうち流れ方向Fの下流側には汚泥32の付着が認められるが、最先端部7cのうち流れ方向Fの上流側に設けている検出部1には汚泥の付着は認められない。この試験結果から、本実施形態の液体濃度測定装置6は検出部1の自己洗浄機能を有していることが確認できる。
4A and 4B show the state of adhesion of sludge to the most
図5A,Bは、図4A,Bの場合と同一の条件下で、かつ自動洗浄機構5(図8参照)を1時間間隔で動作させて洗浄水による洗浄を実行した場合の、ロッド状部7bの最先端部7cへの汚泥の付着状況を示す。これら図5A,Bから明らかなように、検出部1には汚泥の付着は認められず、かつロッド状部7bの最先端部7cのうち流れ方向Fの下流側への汚泥32の付着量も低減している。この試験結果から、本実施形態の液体濃度測定装置6を自動洗浄機構5と組み合わせて使用することにより、より長期間にわたる連続した濃度測定が可能となる。
5A and 5B show the rod-shaped portion when the cleaning is performed with the cleaning water under the same conditions as in FIGS. 4A and 4B and by operating the automatic cleaning mechanism 5 (see FIG. 8) at intervals of 1 hour. The adhesion state of the sludge to the most
図6A,Bは本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、検出部1は円筒状のロッド状部7bを斜めに横切る楕円状の平面としている。この実施形態のその他の構成及び作用は前述のものと同一である。
6A and 6B show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the
本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態ではいずれも検出部1は平面であるが、検出部は被測定流体3の流れ方向Fの上流側に向かって突出する凸面状であってもよい。また、本発明は実施形態のように円管からなる配管2に限定されず、断面形状が矩形等の多角形の管等にも適用でき、管以外の開渠、暗渠、液槽等を流れる被測定流体の濃度測定についても本発明を適用できる。さらに、検出部1は実施形態のもののように配管2内の側方に配置されている必要はなく(図1参照)、配管2内の上方や下方に検出部1が配置されていてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in all of the embodiments, the
1 検出部
2 配管
3 被測定流体
5 自動洗浄機構
6 液体濃度測定装置
7 ケーシング
7a ケーシング本体
7b ロッド状部
7c 最先端部
8 分岐管
9 ボールバルブ
10 シール部
11 洗浄管
12 洗浄水
13 付着物
21 発光素子
22 発光回路
23 受光素子
24 受光回路
26 出力側導波路
27 入力側導波路
28 発光部
29 粒子
30 受光部
31 ケーブル
32 汚泥
F 流れの方向
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記配管内に差し込まれたロッド状部の先端に前記検出部が設けられ、
前記ロッド状部の先端は半球状であり、
前記検出部は、凸面状であり、前記被測定流体の流れ方向の上流側を向き、かつ前記被測定流体の流れ方向に対して傾斜している、液体濃度測定装置。 A light emitting unit that is disposed in a pipe through which the fluid to be measured flows and irradiates light to the fluid to be measured, and a light receiving unit that receives scattered light reflected by a solid substance or the like contained in the fluid to be measured are provided. A liquid concentration measuring device comprising a detection unit,
The detection part is provided at the tip of a rod-like part inserted into the pipe,
The tip of the rod-shaped part is hemispherical,
Wherein the detection unit is a convex surface shape, the orientation of the upstream side in the flow direction of the fluid to be measured, and the inclined with respect to the flow direction of the fluid to be measured, the liquid concentration measuring device.
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