(57)【要約】【課題】沈殿池やタンクの任意の位置の汚泥界面の検知が可能で、かつ、水面から汚泥界面までの距離、さらには汚泥厚さが測定できるものを得る。【解決手段】水中に吊り下げられた、超音波パルスを送受信して汚泥２の界面までの距離（Ｌ１）を測定する超音波送受信装置４に、水圧を測定する圧力測定手段１０を併置して水面から超音波送受信装置４までの距離（Ｌ２）を算出し、これらの値より水面から汚泥界面までの距離（Ｌ０）を算出する。また、予め記憶された水面からタンク底面までの距離（Ｌ３）を用いて汚泥厚さ（Ｌ４）を算出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中に浸漬され、液体中の下方に位置する汚泥に向けて超音波パルスを送信してその反射パルスを受信する超音波送受信装置と、上記の超音波パルスの送信から反射パルスの受信までの経過時間を測定する伝播時間測定手段と、測定された上記の伝播時間から超音波送受信装置と汚泥界面との間の距離を算出する距離演算手段とからなる汚泥界面位置測定手段を備える超音波式汚泥界面計において、
前記超音波送受信装置の浸漬位置の水圧を測定する圧力測定手段と該圧力測定手段により測定された水圧から水深を算出する水深演算手段とからなる超音波送受信装置の水深測定手段を備えたことを特徴とする超音波式汚泥界面計。
【請求項２】
液体中に浸漬され、液体中の下方に位置する汚泥に向けて超音波パルスを送信してその反射パルスを受信する超音波送受信装置と、上記の超音波パルスの送信から反射パルスの受信までの経過時間を測定する伝播時間測定手段と、測定された上記の伝播時間から超音波送受信装置と汚泥界面との間の距離を算出する距離演算手段とからなる汚泥界面位置測定手段を備える超音波式汚泥界面計において、
前記超音波送受信装置の吊り下げケーブルに設置された目盛よりなる超音波送受信装置の水深測定手段を備えたことを特徴とする超音波式汚泥界面計。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波式汚泥界面計において、前記の超音波送受信装置の水深測定手段により得られた水面から超音波送受信装置までの距離と、汚泥界面位置測定手段により得られた超音波送受信装置から汚泥界面までの距離とにより水面から汚泥界面までの距離を算定する汚泥界面水深演算手段を備えたことを特徴とする超音波式汚泥界面計。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波式汚泥界面計において、予め設定された水面から水および汚泥を収納するタンクの底面までの距離を記憶するタンク深さ記憶手段を備え、かつ、該タンク深さ記憶手段に記憶された水面からタンクの底面までの距離と、前記汚泥界面水深演算手段で得られた水面から汚泥界面までの距離とにより汚泥界面からタンクの底面までの汚泥厚さを算出する汚泥厚さ演算手段を備えたことを特徴とする超音波式汚泥界面計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中に沈殿した汚泥の界面を超音波を用いて測定する超音波式汚泥界面計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の超音波式汚泥界面計を用いた汚泥界面の測定例を示す構成図である。図において、１は汚泥を含む処理水を収納するタンク、２は汚泥、３は上澄水である。この従来例の超音波式汚泥界面計は、タンク１に金属の支柱５を介して固定された超音波送受信装置４、超音波送受信装置４からの信号を送る信号ケーブル８、信号ケーブル８を介して送られた信号を入力する変換器６、ならびに表示装置７を主要構成要素として構成されている。
本構成においては、上澄水３の中に固定された超音波送受信装置４の下面に設置された送信部から下方の汚泥２に向かって超音波パルスを送信し、その反射パルスを同じく超音波送受信装置４の下面に設置されたセンサーにより受信することによって汚泥２の界面の位置が測定される。すなわち、送信受信手段６１により一定の時間間隔で超音波パルスが送信され、受信された反射信号が変換器６に入力され、振幅値測定手段６２、伝播時間測定手段６３を経て、距離演算手段６４によって上記の伝播時間より超音波送受信装置４と汚泥２の界面との間の距離が算出され、算出された結果が表示装置７に表示される。超音波送受信装置４は水面が一定のタンク１に固定されているので、水面から超音波送受信装置４までの距離は一定であり、上記の超音波送受信装置４と汚泥２の界面との間の距離を知ることにより、水面から汚泥２の界面との間の距離が知られる。
【０００３】
このほか、水面から超音波送受信装置までの距離が変動する場合においても水面から汚泥２の界面までの距離を測定可能にした超音波式汚泥界面計として、汚泥の界面までの距離を測定する第１の超音波送受信装置に、水面までの距離を測定する第２の超音波送受信装置を併設したものがある（例えば、特許文献１等を参照）。この種の汚泥界面計では、二台の超音波送受信装置により測定された第１の超音波送受信装置から汚泥の界面までの距離と、第２の超音波送受信装置から水面までの距離とによって水面から汚泥の界面までの距離が知られる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９―５３９７４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、沈殿池やタンク等に収納された水中の汚泥の界面の測定には、上記のごとき超音波式汚泥界面計が用いられてきた。しかしながら、これらの超音波式汚泥界面計は、いずれも、超音波送受信装置を沈殿池やタンク等の特定の位置に固定して測定する固定式であるため、任意の位置での測定が出来ないという難点があった。また、浮遊物が浮遊している状態においては浮遊物による音波の反射、散乱、吸収が生じるので、所定の固定位置に設置された超音波送受信装置では測定が不能となる場合があった。このため、超音波送受信装置を、従来の固定式ではなく携帯性のよい可搬式として、沈殿池やタンク等の任意の位置に投入して汚泥界面の測定が可能な汚泥界面計が望まれている。
【０００６】
本発明は、上記のごとき従来技術の現状を考慮してなされたもので、本発明の目的は、沈殿池やタンクの任意の場所の汚泥界面の位置の検知が可能で、かつ、水面から汚泥界面までの距離、さらには汚泥厚さが的確に測定できる超音波式汚泥界面計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
液体中に浸漬され、液体中の下方に位置する汚泥に向けて超音波パルスを送信してその反射パルスを受信する超音波送受信装置と、上記の超音波パルスの送信から反射パルスの受信までの経過時間を測定する伝播時間測定手段と、測定された上記の伝播時間から超音波送受信装置と汚泥界面との間の距離を算出する距離演算手段とからなる汚泥界面位置測定手段を備える超音波式汚泥界面計に、
（１）超音波送受信装置の浸漬位置の水圧を測定する圧力測定手段とこの圧力測定手段により測定された水圧から水深を算出する水深演算手段とからなる超音波送受信装置の水深測定手段を備えることとする。
【０００８】
（２）あるいは、超音波送受信装置の吊り下げケーブルに設置された目盛よりなる超音波送受信装置の水深測定手段を備えることとする。
（３）また、上記の（１）または（２）の超音波式汚泥界面計において、超音波送受信装置の水深測定手段により得られた水面から超音波送受信装置までの距離と、汚泥界面位置測定手段により得られた超音波送受信装置から汚泥界面までの距離とにより水面から汚泥界面までの距離を算定する汚泥界面水深演算手段を備えることとする。
（４）さらに、上記の（３）の超音波式汚泥界面計において、予め設定された水面から水および汚泥を収納するタンクの底面までの距離を記憶するタンク深さ記憶手段を備え、かつ、このタンク深さ記憶手段に記憶された水面からタンクの底面までの距離と、汚泥界面水深演算手段で得られた水面から汚泥界面までの距離とにより汚泥界面からタンクの底面までの汚泥厚さを算出する汚泥厚さ演算手段を備えることとする。
【０００９】
上記の（１）のごとく圧力測定手段を備えて圧力を測定し、この圧力から水深演算手段によって水深を算出すれば、超音波送受信装置の水深、すなわち、水面から超音波送受信装置までの鉛直距離が知られることとなる。また、
上記の（２）のごとく超音波送受信装置の吊り下げケーブルに目盛を備えて用いれば、この目盛から超音波送受信装置の水深、すなわち、水面から超音波送受信装置までの鉛直距離が知られることとなる。
したがって、上記の（３）のごとく汚泥界面水深演算手段を備えれば、汚泥界面位置測定手段で得られた超音波送受信装置から汚泥界面までの深さと、上記の（１）または（２）の超音波送受信装置の水深測定手段で得られた水面から超音波送受信装置までの鉛直距離とによって、汚泥界面の水深、すなわち水面から汚泥界面までの距離が知られることとなる。
【００１０】
また、上記の（４）のごとくタンク深さ記憶手段を備えれば、水面タンクの底面までの距離が記憶され、汚泥厚さ演算手段を備えれば汚泥界面からタンクの底面までの距離、すなわち汚泥厚さが知られることとなる。
さらに、上記の（１）および（２）の水深測定手段が特許文献１に記載された超音波送受信装置によるものではないので、汚泥界面位置測定用の超音波送受信装置と音波が干渉して誤差を生じることもなく、また、汚泥界面位置測定用と水面位置測定用とで音波を切替える必要もないので、汚泥界面の水面からの距離と超音波送受信装置の水面からの距離の両方をリアルタイムに測定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、実施例を挙げて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、同一の理念に基づいて構成される超音波式汚泥界面計に広く適用されるものである。
＜実施例１＞
図１は、本発明の第１の実施例の超音波式汚泥界面計を用いた汚泥界面の測定例を示す構成図である。
本実施例の超音波式汚泥界面計の第１の特徴は、超音波送受信装置４が従来例に見られるような固定式ではなく、可搬型で信号ケーブル８に吊り下げられてタンク１の液中に浸漬されていることにある。したがって、本構成では、超音波送受信装置４を任意の沈殿池やタンク等の任意の位置に浸漬させて測定することが可能であり、従来の固定式のように測定個所が特定の位置に制限されることはない。
【００１２】
本実施例の超音波式汚泥界面計の第２の特徴は、従来のごとき超音波送受信装置４と汚泥２の界面との間の距離（Ｌ１）を求めるための汚泥界面位置測定手段に加えて、超音波送受信装置４に圧力測定手段１０が併置され、本圧力測定手段１０の検出信号により水面から超音波送受信装置までの鉛直距離（Ｌ２）が検知可能に構成されていることにある。すなわち、本構成においては、圧力測定手段１０の検出信号が信号ケーブル９を介して変換器６Ａに入力され、圧力演算手段６５において圧力が算出される。さらに、距離演算手段６６においてこの圧力より圧力演算手段６５の水深、すなわち水面から圧力演算手段６５までの鉛直距離、したがって水面から超音波送受信装置までの鉛直距離（Ｌ２）が算出され、検知される。
【００１３】
また、本構成においては、変換器６Ａに水面と汚泥界面間の距離演算手段６７が備えられており、汚泥界面位置測定手段により得られた超音波送受信装置４と汚泥２の界面との間の距離（Ｌ１）と、距離演算手段６６により得られた水面から超音波送受信装置までの鉛直距離（Ｌ２）とを用いて水面と汚泥界面間の距離（Ｌ０）が算出される。さらに、本構成の変換器６Ａには、予め設定された水面とタンク底面間の距離記憶手段６８と汚泥界面とタンク底面間の距離演算手段６９が備えられており、距離演算手段６７で得られた水面と汚泥界面間の距離（Ｌ０）と、距離記憶手段６８に記憶された水面とタンク底面間の距離（Ｌ３）とを用いて汚泥界面とタンク底面間の距離（Ｌ４）が算出される。変換器６Ａで得られたこれらの結果は表示装置７Ａに表示される。
【００１４】
＜実施例２＞
図２は、本発明の第２の実施例の超音波式汚泥界面計を用いた汚泥界面の測定例を示す構成図である。
本実施例の超音波式汚泥界面計の第１の実施例の超音波式汚泥界面計との相違点は、第１の実施例において超音波送受信装置４に併置されていた圧力測定手段１０に代って、超音波送受信装置４を吊り下げる信号ケーブル８に水中に浸漬された超音波送受信装置４の水深を表示する目盛２０が付設されていること、さらに付随して、本実施例の変換器６Ｂには、変換器６Ａに備えられていた圧力演算手段６５と水面から超音波送受信装置までの距離演算手段６６に代って、水面から超音波送受信装置までの距離を記憶させる距離記憶手段７０が備えられていることにある。
【００１５】
本実施例の構成の超音波式汚泥界面計においては、信号ケーブル８に付設された目盛２０によって水面から超音波送受信装置までの鉛直距離（Ｌ２）を読み取り、読み取った鉛直距離（Ｌ２）を変換器６Ｂの距離記憶手段７０に記憶させる方法が用いられる。したがって、第１の実施例と同一の汚泥界面位置測定手段により得られた超音波送受信装置４と汚泥界面間の距離（Ｌ１）と、距離記憶手段７０に記憶された水面から超音波送受信装置までの鉛直距離（Ｌ２）とを用いて水面と汚泥界面間の距離（Ｌ０）が算出され、さらに、得られた水面と汚泥界面間の距離（Ｌ０）と、距離記憶手段６８に記憶された水面とタンク底面間の距離（Ｌ３）とを用いて汚泥界面とタンク底面間の距離（Ｌ４）が算出される。
【００１６】
なお、上記の二つの実施例の超音波式汚泥界面計では、いずれも可搬式の超音波送受信装置４を備えるものとしているが、固定式の超音波送受信装置４を備えて構成することとしても、水面と汚泥界面間の距離（Ｌ０）や汚泥界面とタンク底面間の距離（Ｌ４）が効果的に検知されることは改めて例示するまでもなく明らかである。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、
超音波式汚泥界面計に、超音波送受信装置と汚泥界面間の距離を算出する汚泥界面位置測定手段に加えて、請求項１あるいは２に記載のごとき水深演算手段を備えることとしたので、水面から超音波送受信装置までの距離が容易に知られることとなった。したがって、超音波送受信装置を任意の沈殿池やタンクの任意の場所に投入して、水面から汚泥界面までの距離を的確に把握できる超音波式汚泥界面計が得られることとなった。
【００１８】
また、請求項３のごとくとすれば、水面から汚泥界面までの距離を容易に検知することができ、さらに請求項４のごとくとすれば、汚泥界面からタンクの底面までの距離、すなわち汚泥厚さを容易に検知することができるので、この種の超音波式汚泥界面計として特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の超音波式汚泥界面計を用いた汚泥界面の測定例を示す構成図
【図２】本発明の第２の実施例の超音波式汚泥界面計を用いた汚泥界面の測定例を示す構成図
【図３】従来の超音波式汚泥界面計を用いた汚泥界面の測定例を示す構成図
【符号の説明】
１    タンク
２    汚泥
３    上澄水
４    超音波送受信装置
６Ａ，６Ｂ    変換器
７Ａ，７Ｂ    表示装置
８    信号ケーブル
９    信号ケーブル
１０    圧力測定手段
２０    目盛
【図１】
2004177190.tif 000003
【図２】
2004177190.tif 000004
【図３】
2004177190.tif 000005