(57)【要約】【課題】センサヘッド内部（特に電極間）の流速状態を調整することにより、電極間に発生する流動電位信号へのノイズやドリフトを減少させることができる流動電位計を提供する。【解決手段】被処理水が流される絶縁性で耐食性の直管パイプ６内に、同様な材質の芯体７を、直管パイプ６内面と一定間隔をもって配置する。また、この芯体７の両端近くに、直管パイプ６内を流れる被処理水に接するように、少なくとも２箇の電極９を配置し、これら電極９，９間の被処理水に生じる電位差を計測する計測部１３を備えた流動電位計で、直管パイプ６の内面と芯体７との間の一定間隔を流れる被処理水が層流状態で、かつその流速が変化するように流すことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が流される直管パイプ内に芯体を、その外周面が前記直管パイプ内周面と一定間隔の流路を形成するように配置し、この流路の両端又はその近くにこの流路を流れる被処理水と接するように電極をそれぞれ配置し、これら電極間の被処理水に生じる電位差を計測する計測部を備えた流動電位計であって、
前記直管パイプ内面と芯体との間の前記一定間隔の流路を流れる被処理水が層流状態で、かつその流速が変化するように流す手段
を備えたことを特徴とする流動電位計。
【請求項２】
直管パイプに対して、この直管パイプを流れる被処理水流量を調整可能な弁を設けると共に、この弁を含む前記直管パイプの流入側と流出側とをバイパスするバイパス管路を連結したことを特徴とする請求項１に記載の流動電位計。
【請求項３】
直管パイプの被処理水流入側に、この直管パイプ内の被処理水の流れを層流状態に整流する整流器を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流動電位計。
【請求項４】
直管パイプ内に配置される電極のうち、上流側の電極を、直管パイプ及び芯体で構成される流路の開始端から、被処理水の流れが層流状態に落ち着く距離分、下流側に配置し、かつ下流側の電極は、前記上流側の電極と所定の距離を保って配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の流動電位計。
【請求項５】
直管パイプ及び芯体で構成される流路の開始端から終了端までの距離を、通常の流動電位測定に要する距離の２倍以上に設定し、この流路の被処理水流通方向に対し、その上流、中間部、下流のそれぞれに、通常の流動電位測定に要する距離を保って電極を設置し、計測部は、上流側電極と中間部電極及び中間部電極と下流側電極との間の被処理水に生じる電位差をそれぞれ計測することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流動電位計。
【請求項６】
被処理水の流速が変化するように流す手段は、被処理水の流速を所定周期で繰り返すパルス状に変化させることを特徴とした請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流動電位計。
【請求項７】
被処理水の流速が変化するように流す手段は、被処理水の流速が、所定周期で、かつ一定の割合で速度上昇、下降する三角波状となるように制御することを特徴とした請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流動電位計。
【請求項８】
被処理水の流速が変化するように流す手段は、被処理水の流速が、所定周期で、かつ一定期間は流速変化が一定状態の方形波状となるように制御することを特徴とした請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流動電位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集沈澱処理において凝集剤添加後の凝集状態を検知する流動電位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、河川水、湖沼水等の表流水を原水とする浄水処理或は工業用水や排水の処理においては、凝集沈澱処理が広く採用されている。これは、原水にアルミ系や鉄系の無機凝集剤または高分子凝集剤を添加し、先ず、比較的短い時間で急速攪拌して濁質粒子を核とするマイクロフロック（小塊）を生成させる。続けて緩速攪拌を行い、マイクロフロック同士の衝突、結合によりこのマイクロフロックを巨大化させ、沈降速度を大きくし、沈澱処理を行なうことで清澄な上澄み水を得る処理である。さらに、この上澄み水をろ過処理し、沈澱しきれなかった粒子を除去している。
【０００３】
凝集沈澱処理においては、凝集剤添加量、攪拌強度、攪拌時間、水温、ｐＨ等の凝集条件を適切にしなければならない。特に、凝集剤の添加後は、凝集状態を迅速かつ正確に検知する必要がある。すなわち、この検知結果から、適切な量の凝集剤を添加することができ、添加される凝集剤の量を削減し、かつ清澄な処理水を得ることができる。このように、凝集状態検知センサは凝集沈澱処理プロセスにおいて重要な役割を担っている。
【０００４】
凝集状態検知センサとしては大別して次の２通りの方法がある。１つは光学的に濁質の粒子径を直接計測する方法（例えば、特許文献１参照）である。
【０００５】
もう１つは、被検水中の濁質粒子の荷電状態をゼータ電位に関連したいわゆる流動電流として測定する方法である。すなわち、周知のように濁質粒子、例えば、ごみ等のコロイド粒子は（−）電荷に帯電しており、その流れに伴い所謂流動電流が測定される。コロイド粒子だけでは、（−）電荷に帯電したもの同士反発しあうので凝集することはない。そこで、（＋）電荷の凝集剤を添加して中和する。この電荷の中和により、コロイド粒子は無極性粒子となり、分子間力で互いに引き合い、凝集される。また、電荷が中和されたことにより、流動電流値は低下する。したがって、この流動電流を測定することにより、凝集剤添加後の濁質の凝集状態を検知することができる。
【０００６】
この流動電流を測定する方式はオンラインで連続的に測定可能なセンサとしてGerdesにより考案されたもので、ピストン型のセンサに被検水が流入することにより、ピストンを包むシリンダーの管壁の両端に配置した電極間の流動電流を計測する方式である。この方式は、簡単な構造で流動電流を検知できることから海外の浄水場において広く用いられ、国内においても最近数箇所の浄水場で用いられるようになってきた。
【０００７】
この方式においては、センサ本体の電位検出部がピストン駆動のため、長期に亘って連続運転した場合、ピストンの軸中心がシリンダー管壁の汚れ等により初期の位置からズレてしまう。これによりピストンとシリンダーの間隙の距離が部分的に変わってしまい、安定した流動電位（電流）が測れなくなる。このような不具合に対しては、洗浄装置に関する提案もなされていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２０２０１３号公報
【特許文献２】特開平９−１５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、ピストンを有する構成であると長期間の使用により汚れの影響を受けて安定した流動電流が測れなくなるという問題があった。
【０００９】
そこで、ピストンのような可動物体を要せずに、流動電流を測定できる流動電位計が本件出願人により提案されている。この流動電位計は、センサヘッドとして、絶縁性の直管内に芯体となる円筒を配し、管両端部に電極を置き、芯体と直管の間隙に、被検水の脈流を流通させることにより流動電流を検出する方式である。
【００１０】
この流動電位計は、従来のピストンのような可動物体を要しないため、長期間にわたって安定して流動電位（電流）を測定することができる。しかし、新規な構成であるため、種々の改良点が見出され、今回の発明に到った。
【００１１】
本発明の目的は、センサヘッド内部（特に電極間）の流速状態を調整することにより、電極間に発生する流動電位信号へのノイズやドリフトを減少させることができる流動電位計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による流動電位計は、被処理水が流される直管パイプ内に芯体を、その外周面が前記直管パイプ内周面と一定間隔の流路を形成するように配置し、この流路の両端又はその近くにこの流路を流れる被処理水と接するように電極をそれぞれ配置し、これら電極間の被処理水に生じる電位差を計測する計測部を備えた流動電位計であって、前記直管パイプ内面と芯体との間の前記一定間隔の流路を流れる被処理水が層流状態で、かつその流速が変化するように流す手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、直管パイプに対して、この直管パイプを流れる被処理水流量を調整可能な弁を設けると共に、この弁を含む前記直管パイプの流入側と流出側とをバイパスするバイパス管路を連結してもよい。
【００１４】
また、本発明では、直管パイプの被処理水流入側に、この直管パイプ内の被処理水の流れを層流状態に整流する整流器を配置してもよい。
【００１５】
また、本発明では、直管パイプ内に配置される電極のうち、上流側の電極を、直管パイプ及び芯体で構成される流路の開始端から、被処理水の流れが層流状態に落ち着く距離分、下流側に配置し、かつ下流側の電極は、前記上流側の電極と所定の距離を保って配置してもよい。
【００１６】
また、本発明では、直管パイプ及び芯体で構成される流路の開始端から終了端までの距離を、通常の流動電位測定に要する距離の２倍以上に設定し、この流路の被処理水流通方向に対し、その上流、中間部、下流のそれぞれに、通常の流動電位測定に要する距離を保って電極を設置し、計測部は、上流側電極と中間部電極及び中間部電極と下流側電極との間の被処理水に生じる電位差をそれぞれ計測する構成でもよい。
【００１７】
また、本発明では、被処理水の流速が変化するように流す手段は、被処理水の流速を所定周期で繰り返すパルス状に変化させるものとする。
【００１８】
また、本発明では、被処理水の流速が変化するように流す手段は、被処理水の流速が、所定周期で、かつ一定の割合で速度上昇、下降する三角波状となるように制御するものでもよい。
【００１９】
さらに、本発明では、被処理水の流速が変化するように流す手段は、被処理水の流速が、所定周期で、かつ一定期間は流速変化が一定状態の方形波状となるように制御するものでもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、直管パイプ内面と芯材との間の流路を流れる被処理水が、層流状態で、かつその流速が変化するように流れることにより、電極間に発生する流動電位信号へのノイズやドリフトを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明による流動電位計の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、流動電位計の全体構成を概念的に示している。図１において、１はセンサヘッドであり、ポンプ２により被処理水（被検水でもある）が供給される。センサヘッド１内を流通した被処理水は流量計５を経て排水される。センサヘッド１は被処理水の流動電位（電流）を測定する。また、流量計５はセンサヘッド１内を流通する被処理水の流量を測定し、その流通状態を監視する。
【００２３】
３は制御回路で、センサヘッド１及び流量計５からの測定値を入力し、ポンプ２に対して制御指令を出力する。４は監視制御用のコンピュータ（図ではパソコンを用いている）で、この制御回路３に接続されており、この制御回路３から流動電位測定値を入力して、被処理水の凝集状態を検出する。
【００２４】
次に、図２によりセンサヘッド１の内部構成を説明する。
【００２５】
図２において、６は被処理水が流される直管パイプで、絶縁性で耐食性の材質で作られ、センサヘッド１の外郭をなす。この絶縁性で耐食性の直管パイプ６内の軸芯部には、同様な材質の芯体７を同心上に配置している。この芯体７は、その外周面が直管パイプ６の内周面と一定間隔を成すように配置される。また、この芯体７は、直管パイプ６の両端に設けられるキャップ１２の内側に配置したコア保持冶具８により固定される。この保持冶具８は液流通孔を複数有する。また、キャップ１２はパイプにネジ込み式とし、キャップ１２の内側にはＯリングを入れ、液漏れを防止した。キャップ１２にはホースニップル１０取り付け、被処理水（被測定液）を流通させるホース１１を取り付け可能とした。したがって、ホース１１からキャップ１２内に流入した被処理水は、保持冶具８の液流通孔を通って、直管パイプ６の内周面と芯体７の外周面との間に形成された一定間隔の流路を通り、反対側の保持冶具８及びキャップ１２を経てホース１１に排水される。
【００２６】
さらに、直管パイプ６内の、芯体７の両端近くに、それぞれ電極９を配置している。この電極９はリング状に形成され、直管パイプ６内を流れる被処理水に接するように設置されている。これら電極９は、これら電極間の被処理水に生じる電位差を計測する計測部１３と接続している。
【００２７】
ここで、直管パイプ６及びその内部に設置される芯体７の材質は、絶縁性で耐食性のものであればよく、例えば、塩ビ、テフロン（登録商標）、デルリン（ポリアセタール樹脂）などが用いられる。また、電極９としては、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いた。芯体７の外周面と直管パイプ６の内周面との間隙は、０．２±０．０５mmとした。ただし、この間隙は芯体７又はパイプ６の径を変えることにより自在に調節できる。この例では、直管パイプ６の径は３０ｍｍ程度、長さは４５ｍｍ程度とした。
【００２８】
このセンサヘッド１に対し、ダイヤフラム式のポンプ２により被処理水を脈流で送り、芯体７と直管パイプ６の管壁との間隙を流通させ、芯体７の両端の電極９に生じた起電力を増幅し、流動電流を得た。
【００２９】
このようにシンプルな構造のセンサヘッド１により流動電流が検知できるため、従来よりも長期にわたり、安定した出力を得ることができるようになった。
【００３０】
ただし、浄水場において凝集状態に応じたきめ細やかな凝集剤投入を実現するためには、凝集状態やその変化を捉えるためのセンサの感度向上が重要である。
【００３１】
ここで、間隔が狭い2枚の平行平板に流体を流したときに、流路（平行平板）の両端に生じる電圧（凝集状態に相関性ある流動電位）Ｖは、以下の式で表現される。
【数１】
2008051603.tif 000003
【００３２】
ここで、ε：誘電率、Ｌ：流路の長さ、σ：導電率、ｕ0：液体の最大流速、E：電場の大きさ、ａ：流路の幅、Φo：平行平板が持つ電位である。
【００３３】
センサヘッド１は２枚の平行平板を丸めてつなげた円筒構造とみなすことで近似的に同等と考えることができる。
【００３４】
上記（１）式において、誘電率や導電率は処理水依存であり、各々を測定するセンサを利用することにより流動電位式への影響を補正することが可能である。また、センサヘッド１の構造に関する構成要素、ａ：流路の幅、Ｌ：センサヘッドの長さ、Φo：センサヘッドの持つ電位については、材質と形状・寸法が決まればほぼ一定と考えることができる。このため、（１）式は、以下の（２）式のように簡略化して考えることができる。
【００３５】
Ｖ＝Ｃ×ｕ０        …（２）
ここで、Ｃ：定数（誘電率、導電率の補正、センサヘッドの材質、形状・寸法により一定と考える）、ｕ0：液体の最大流速である。したがって、流動電位Ｖは、液体の最大流速ｕ0に比例すると考えられる。
【００３６】
しかしながら、実際には、以下の点で流速に制約がある。
【００３７】
ａ：流れの状態が層流であること。
【００３８】
ｂ：電極表面に大きな分極が生じないこと。
【００３９】
上記ａについては、流動電位の測定原理上、乱流では流動電流が電極付近で検出が困難となるので、層流状態でなければならない。ｂについては、定常的な流速において、流体に接触している金属表面には金属自身の電位と、流体の電位との差からその間に分極が生じる。すなわち、周知のように、物質にはそれぞれ固有の電位がある。水と金属との間には容量成分（Ｃ）があり、水が静止している場合、或いは水流が一定の場合、前記容量成分により分極が生じ電圧が不安定となる。この状態で電極９，９間の電位を測定した場合、流れの状態や流体の組成が変化することにより、分極状態が変化し、電極間で検出される信号においてノイズやドリフトを生じることとなる。
【００４０】
以上から、流動電位を検出する装置において、正確な測定を行うためには、測定流体の流れの状態やそれに伴う流速に制約があることがわかる。
【００４１】
問題の原因は、流動電位を測定する電極間の流れの状態が層流状態以外となる場合、つまりレイノルズ数が一定以上（２０００以上）の場合や、被処理水が一定流速だと発生しやすい電極表面の分極が生じた場合で、これらが原因となる。これらの場合では、流動電位が正確に測定できなかったり、測定できても誤差が大きくなる。
【００４２】
したがって、ノイズやドリフトの影響が少なく、かつ高感度な流動電位計となるためには、被処理水の最大流速が層流状態を満たす範囲とし、電極表面に大きな分極を生じさせないように対策することが必要となる。
【００４３】
図２に示すように、この実施の形態の流動電位計では、絶縁性で耐食性の直管パイプ６内に同様な材質の芯体７を同心上に配置し、この芯体７の外周面と直管パイプ６の内周面との間に一定間隔ａの流路を生じさせ、この流路に、コロイド粒子を含む被処理水を流している。そして、芯体７の両端部近傍の２箇所に、内側の流体に接するようにそれぞれ環状の電極９を配置し、各電極９は電位差計測部１３と電線で接続している。したがって、電位差計測部１３は、被処理水が前記流路に流されたときに各電極９，９間に生じる電位差を計測する構成となっている。
【００４４】
各電極９，９間で計測される電位差は、コロイド粒子を含む被処理水が流されたときに、添加された凝集剤（例えば、PAC：ポリ塩化アルミニウムなど）の量に応じて変化する。すなわち、凝集状態に相関性のある応答をする。
【００４５】
ここで、前述したように、ａ：流れの状態が層流であること、ｂ：電極表面と被検体（被処理水）との間に大きな分極を生じないように対策すること、がノイズやドリフトの小さい安定した流動電位計測を行ううえで重要である。
【００４６】
ａの層流状態となるためには、被検体の動粘係数νと、被検体の流れる管の直径ｄ、流速ｖ、から定まるレイノルズ数Ｒｅ＝ｖ×ｄ／νが大きくても２０００以下となる必要がある。被検体の動粘係数νは採取場所や季節により変動するため、過去の水質試験結果や一定期間の試験結果などからある程度傾向をつかんでおく。そして、最小値またはそれ以下の数値を採用する。このようにすることでレイノルズ数Ｒｅが大きく設定されるため、被検体の動粘係数が変動してもレイノルズ数Ｒｅは小さくなる方向となり、層流状態を維持しやすい。流速の制御は、ポンプ２の流量を制御することにより容易に実現できる。すなわち、図１に記載したようにセンサヘッド１の下流側（上流側でも同様）に流量計５を設置し、流量信号を制御回路３へ送ることにより、流速が層流状態を維持できるようにポンプ２をフィードバック制御することが可能となる。ポンプ２が異常な流量（ゼロ流量や、乱流となるような流量を継続して出力など）となった場合にも制御回路３で診断することが可能となり、上位システム側・ユーザへ警報を出すことができる。
【００４７】
ｂの電極表面の分極発生を防ぐためには、被処理液の流速（流量）を変化させることにより、分極状態を防ぐことが可能となる。どのように変化させるについては後述する。
【００４８】
以上の対策を実施することにより、ノイズやドリフトの少ない流動電位を検出することが可能となる。
【００４９】
次に、図３で示す実施の形態を説明する。図３は流動電位計のセンサヘッド１部分及び周辺機器の構成を示す図である。周辺機器として、３つの電動可変バルブ（以下、単に弁と呼ぶ）２１，２２，２３と、センサヘッド１部をバイパスする管路２４が設けられている。すなわち、センサヘッド１を構成する直管パイプ６に対して、この直管パイプ６を流れる被処理水流量を調整可能な弁２１，２２を設けると共に、この弁２１，２２を含む直管パイプ６の流入側と流出側とをバイパスするバイパス管路２４を連結した構成である。バイパス管路２４には、バイパス流量を調整可能な弁２３が設けられている。
【００５０】
このように構成すると、ポンプ２の流量を制御できない場合、またはポンプ２の流量は制御できても制御可能な流量範囲が、必要とする流量より大きい場合において、図３に示した３つの弁２１，２２，２３の開度を調節することにより、センサヘッド１へ流入する流量、つまり流速を変化させることが可能となる。例えば、センサヘッド１への流速が早い場合、流速を低減するためには、センサヘッド１の前後に設けられた弁２１，２２の開度を下げ、バイパス管路２４に設置した弁２３の開度を上げることにより、センサヘッド１への流量つまり流速を減少させることが可能である。
【００５１】
以上により、ポンプ２の単体の場合よりも幅広い流量制御が可能となる。また、弁２３の開度を１００％、センサヘッド１の前後に設けられた弁２１，２２の開度を０％（完全に締め切る）とすることにより、センサヘッド１への被処理水の流入を止めることができる。その状態で、センサヘッド１の保守（洗浄、点検、部品交換など）が容易に実施できる。
【００５２】
次に、図４で示す実施の形態を説明する。図４は、流動電位計のセンサヘッド１部分及び周辺機器の構成を示す図である。前述した図３の構成に対して、流れを安定化させる整流器１４を追加した構成となっている。すなわち、センサヘッド１を構成する直管パイプ６の被処理水流入側に、この直管パイプ６内の被処理水の流れを層流状態に整流する整流器１４を配置している。
【００５３】
通常、バタフライ弁や、曲がり管などが上流側にある場合、その下流側の流れの状態は旋回流となり乱れる。その乱れた流れの状態でセンサヘッド１へ被検体が流入した場合、センサヘッド１内の流れの状態も同様に乱れ、流動電位の検出が困難となる。そこで、上記の乱れた流れの状態を安定した層流にするために、整流器１４をセンサヘッド１の上流側に配置する。整流器１４としては、多数の孔を平行に開けた板を用いる。この整流器１４を用いると、乱れた流れの状態であっても、整流器１４の孔を通ったあとでは、流れ方向に平行した状態、つまり層流に近い状態となる。なお、注意すべき点としては、整流器１４により圧力損失が発生することを考慮する必要がある。
【００５４】
次に、図５で示す実施の形態を説明する。図５は、流動電位計のセンサヘッド１部分の構成を示す図である。図２で示した電極のうち上流側（図示右側）電極９ａの位置を、図５で示すように、流入部から距離Ｌｅだけ下流側（図示左側）に移動させている。図５では、上流側電極９ａのみ下流側に移動させたように見えるが、下流側の電極９ｂも同じく距離Ｌｅだけ図示左側に移動させ、図２の場合と同じ電極間距離が得られるように構成している。
【００５５】
このように構成したのは次の理由による。センサヘッド１内には、流動電位を検出するために、直管パイプ６の内周面と芯体７の外周面との間に、隙間が非常に狭い（１ｍｍ未満）流路が形成されている。この流路形状は、上流側配管からセンサヘッド１内へ流入する被検体の流路形状（配管口径）とは大幅に異なっている。このため、センサヘッド１内での壁面近傍の流速勾配が大きくなり、被検体の流動電位が乱れる（減少する）可能性がある。この流速勾配が層流となるまでの距離は理論的及び実験的に求められている。その距離Ｌｅは、レイノルズ数Ｒｅと管の直径ｄから、次の（３）式で示される。
【００５６】
Ｌｅ＝０．０５８×Ｒｅ×ｄ    ・・・（３）
したがって、センサヘッド１内の電極９ａ，９ｂの位置を流入部から距離Ｌｅだけ下流側に移動することによって、センサヘッド１内部の電極９ａ部分における壁面近傍の流速勾配が安定状態（層流）となる。これにより、流速分布が層流状態で安定した流動電位を検出できる。
【００５７】
すなわち、センサヘッド１を構成する直管パイプ６内に配置される２個の電極９ａ，９ｂのうち、上流側の電極９ａを、直管パイプ６及び芯体７で構成される流路の開始端から、被処理水の流れが層流状態に落ち着く距離Ｌｅ分、下流側に配置する。また、下流側の電極９ｂは、上流側の電極９ａと所定の距離を保って配置する。このように構成することにより、センサヘッド１内部の電極９ａ部分における壁面近傍の流速勾配が安定状態（層流）となり、流速分布が層流状態で安定した正確な流動電位を検出できる。
【００５８】
次に、図６で示す実施の形態を説明する。図６は流動電位計のセンサヘッド１部分の構成を示す図である。図２で示したセンサヘッド１の長さを２倍にし、３つ目の電極９ｃを両端の電極９ａ，９ｂ間に配置し、各電極９ａ，９ｃ間及び９ｃ、９ｂ間の電位差をそれぞれ検出する構成となっている。すなわち、センサヘッド１の直管パイプ６及び芯体７で構成される流路の開始端から終了端までの距離を、通常の流動電位測定に要する距離の２倍以上に設定する。この流路の被処理水流通方向に対し、その上流に電極９ａを、中間部に電極９ｃを、下流に電極９ｂをそれぞれ設置する。これら電極９ａ，９ｃ間及び９ｃ，９ｂ間の距離は、それぞれ通常の流動電位測定に要する距離とする。そして、上流側電極９ａと中間部電極９ｃ及び中間部電極９ｃと下流側電極９ｂとの間の被処理水に生じる電位差を、計測部１３でそれぞれ計測する。
【００５９】
このような構成において、被処理水の流れが層流で安定している場合には、各電極９ａ，９ｃ間及び９ｃ，９ｂ間に発生する電位差（流動電位）は安定した値となっている。しかし、流れの状態が乱れてくると、上流側の電極９ａ，９ｃ間の電位差が乱れてくる。これにより、流れの状態が乱れてきて層流でなくなることを検知することが可能となり、制御回路３において、図１で示したポンプ２や、図３及び図４で示した電動可変バルブ２１，２２，２３の開度を調整することにより、流れの状態を安定化させることができる。
【００６０】
次に、被処理水の流量を変化させることについて説明する。前述のように、電極表面の分極発生を防ぐためには、被処理水の流量（流速）を変化させることが必要である。すなわち、センサヘッド１内における被処理水の流速が一定である場合、電極９の表面と被検体の各々が持つ電位の違いから、前述のように電極９の表面が分極状態となる。このため、流れのちょっとした乱れや被処理水（被検体）に含まれる大きな粒子との衝突により分極状態が変化し、電極間の電位差にノイズやドリフトが生じ、誤差要因となる。そこで、センサヘッド１内における被処理水の流速を、層流条件を満たす流速以下において、流速変化させることとする。このように流速を変化させることにより、分極を低減させることができ、安定した流動電位を測定が可能となる。
【００６１】
流速の変化は、例えば、図７で示すように、常に流速が変化するパルス状の流れを生じさせる。これにより、上記分極によるノイズやドリフトの影響を低減させることができる。但し、流れの状態が乱流にならないように、センサヘッド１内のレイノルズ数Ｒｅが２０００以下となる流速以下にポンプ２を制御する。ポンプ２には、通常電磁駆動のダイヤフラムポンプが用いられる。すなわち、パルス状の流速を発生させるには、安価に入手可能なダイヤフラムポンプの運転をそのまま利用することができる。流速のパルス周期ｔｗは、分極とポンプ特性を考慮して、１０ｍｓ〜２５０ｍｓぐらいが経験的に妥当である。
【００６２】
このように、パルス状に流速を変化させることは、安価で容易に構成することが可能である。しかし、反面、流速変化が急速になりやすく、ポンプの特性にもよるがハンチング状の流速変化が重畳されることがあり、分極以外のノイズ要因となることがある。すなわち、ダイヤフラムポンプは、その動作原理上、ダイヤフラムに駆動棒を当接させて押圧しているが、この当接によりパルスは計のほかに余分な振動が生じ、これによりハンチング上の流速変化が生じるためである。
【００６３】
そこで、図８に示すように、一定の加速で流速が変化するいわば三角波状に流速変化させるとよい。これにより、流速のハンチングがおきにくくなり、ノイズ低減を実現できる。この三角波状に流速変化は、図３及び図４で示した弁２１，２２の開度制御により実現することができる。流速のパルス周期ｔｗは、分極を考慮して、１０ｍｓ〜１ｓぐらいが経験的に妥当である。
【００６４】
さらに、別の手法として、図９で示すように、被処理水を方形波状に流速変化させてもよい。ここで、前述した（１）式及び（２）式で説明したように、流動電位Ｖは流速ｕ０に比例している。しかし、流速がおおきくなると流れの状態が層流から乱流に変化し、流動電位の検出が難しくなる。
【００６５】
そこで、図９に示すような層流状態を維持できる最大流速を一定期間確保し、かつ電極表面の分極が大きくなくノイズ・ドリフト影響が小さい間隔で周期的に流速を変化させる方形波状に流れを制御する。この場合、流速のパルス周期ｔｗは、分極を考慮して、１０ｍｓ〜１ｓぐらいが経験的に妥当である。
【００６６】
このようにすることにより、流動電位を大きくとれ、かつ分極状態が発生しない最大の定常流速時間を維持することになり、流動電位の計測回数を増加させ、ノイズ影響を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による流動電位計の全体構成を示す系統構成図である。
【図２】同上一実施の形態におけるセンサヘッドの内部構成を説明する図である。
【図３】本発明の、センサヘッドにバイパス路を設けた実施の形態を説明するである。
【図４】本発明の、センサヘッドに整流器を加えた実施の形態を説明する。
【図５】本発明のセンサヘッドにおける電極位置を変えた実施の形態を説明する図である。
【図６】本発明のセンサヘッドにおける電極数を増やした実施の形態を説明する図である。
【図７】本発明のセンサヘッド内の被処理水をパルス状に流速変化させた場合を説明する特性図である。
【図８】本発明のセンサヘッド内の被処理水を三角波状に流速変化させた場合を説明する特性図である。
【図９】本発明のセンサヘッド内の被処理水を方形波状に流速変化させた場合を説明する特性図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    センサヘッド
２    ポンプ
６    直管パイプ
７    芯体
９    電極
１３    電位差の測定部
１４    整流器
２１，２２，２３    弁
２４    バイパス路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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